JP6707462B2 - 透視可能な積層体、それを備えた反射型スクリーン、およびそれを備えた画像投影装置 - Google Patents

透視可能な積層体、それを備えた反射型スクリーン、およびそれを備えた画像投影装置 Download PDF

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Description

本発明は、視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性と透過光の視認性とを両立できる積層体、それを備えた反射型スクリーン、およびそれを備えた画像投影装置に関する。
従来、プロジェクター用スクリーンとして、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを組み合わせたものが用いられてきた。近年、デパート等のショウウィンドウやイベントスペースの透明パーティション等にその透明性を維持したまま商品情報や広告等を投射表示する要望が高まってきている。また、将来的には、ヘッドアップディスプレイやウェアラブルディスプレイ等に用いられる透視可能な反射型スクリーンの需要は、ますます高まると言われている。
しかし、従来のプロジェクター用スクリーンは透明性が低いため、透明パーティション等に適用できないという技術的課題があった。そこで、高透明性を実現できる様々な反射型スクリーンが提案されている。例えば、支持体上に、高屈折率の第1の光学膜とこれより低い屈折率をもつ第2の光学膜とが交互に積層されて2n+1(nは1以上の整数である。)層からなり、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域に対して高透過特性を有する光学多層膜が形成された反射型スクリーンが提案されている(特許文献1参照)。また、第1の屈折率を有する基体と、該基体の主面の上に設けられ、第1の屈折率よりも高い第2の屈折率を有する材料からなる特定の周期Λの周期膜を有する周期構造体と、を備える反射スクリーンが提案されている(特許文献2参照)。さらに、少なくとも金属ナノロッドを含有する誘電体マトリックスからなり、特定の金属ナノロッドが前記誘電体マトリックス中で一定方向に配向している異方性散乱膜が提案されている(特許文献3参照)。
特開2005−115243号公報 特開2009−237351号公報 特開2008−250460号公報
しかしながら、本発明者らは、特許文献1〜3には、以下の技術的課題が存在することを知見した。特許文献1に記載の反射型スクリーンは、第1の光学膜とこれより低い屈折率をもつ第2の光学膜とが交互に積層されて3層以上からなるため、各層間の界面での光の乱反射により反射効率が低下し、透過率が低下するという技術的課題がある。特許文献2に記載の反射スクリーンは、周期構造体を備えるため、膜厚増加による透過率の低下や干渉縞による色再現性の低下、さらには製造工程の煩雑化するという技術的課題がある。特許文献3に記載の異方性散乱膜は、全光線透過率が低く、透過視認性に劣るという技術的課題がある。
本発明は上記の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性に優れ、さらに視野角が広く、かつ透過光の視認性に優れる積層体を提供することにある。また、本発明の目的は、該積層体を備えた透視可能な反射型スクリーンや、該積層体または該透視可能な反射型スクリーンと投射装置とを備えた画像投影装置を提供することにある。本発明は特許文献1に記載のように、第1の光学膜とこれより低い屈折率をもつ第2の光学膜とが交互に積層されてなることを必要としない。なお、ここでいう反射型スクリーンとは、図2で示すように、視認者側に(つまりスクリーンに対して視認者と同じ側に)投射装置を設けて画像を視認できるスクリーンをいう。
本発明者らは、上記の技術的課題を解決するため、鋭意検討した結果、屈折率nを有する樹脂と、屈折率nと異なる屈折率nを有する微粒子とを用いて光拡散層を形成し、光拡散層上に、屈折率nよりも大きい屈折率nを有する材料を用いて反射層を形成した積層体を用いることによって、上記の技術的課題を解決し、反射型スクリーンに好適に使用できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明の一態様によれば、
屈折率nを有する樹脂と、屈折率nと異なる屈折率nを有する微粒子とを含んでなる光拡散層と、
屈折率nよりも大きい屈折率nを有する透視可能な反射層と、
を備えてなる、積層体が提供される。
本発明の態様においては、屈折率nと膜厚dの積で表される前記反射層の光学膜厚が20〜400nmであることが好ましい。
本発明の態様においては、屈折率nと屈折率nの差が0.1以上であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記微粒子の一次粒子が、0.1〜50nmのメジアン径を有し、かつ10〜500nmの最大粒径を有することが好ましい。
本発明の態様においては、当該積層体は、全光線透過率が70%以上であることが好ましい。
本発明の態様においては、当該積層体は、写像性が60%以上であることが好ましい。
本発明の態様においては、屈折率nが1.8以上であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記反射層が、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化タンタル、硫化亜鉛、および酸化スズからなる群より選択される少なくとも1種類を含んでなることが好ましい。
本発明の態様においては、屈折率nが屈折率nよりも小さく、かつ前記微粒子の含有量が、前記樹脂に対して0.001〜14質量%であることが好ましい。
本発明の態様においては、屈折率nが屈折率nよりも大きく、かつ前記微粒子の含有量が、前記樹脂に対して0.00015〜3.0質量%であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記積層体が、透視可能な反射型スクリーン用であることが好ましい。
本発明の他の態様によれば、上記の積層体を備えた、透視可能な反射型スクリーンが提供される。
本発明の他の態様によれば、上記の積層体または上記の透視可能な反射型スクリーンを備えた、車両用部材が提供される。
本発明の他の態様によれば、上記の積層体または上記の透視可能な反射型スクリーンを備えた、住宅用部材が提供される。
本発明の他の態様によれば、上記の積層体または上記の透視可能な反射型スクリーンと、投射装置とを備えた、画像投影装置が提供される。
本発明による積層体は、反射型スクリーンとして用いた場合、透過視認性を損なわずに視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射させることで、透視可能な反射型スクリーンに鮮明な映像を投影することができ、さらに視野角に優れる。すなわち、本発明による積層体は、投影光の視認性と透過光の視認性とを両立できる。そのため、本発明による積層体は、透明スクリーンとして好適に用いることができ、さらに車両用部材や住宅用部材にも好適に用いることができる。また、本発明による積層体は、画像表示装置、画像投影装置、スキャナー用光源等で使用される導光板としても好適に用いることができる。
本発明による積層体の一実施形態の厚さ方向の断面模式図である。 本発明による透視可能な反射型スクリーンおよび画像投影装置の一実施形態を示した模式図である。
<積層体>
本発明による積層体は、光拡散層と、反射層とを備えてなる。本発明による積層体は好ましくは透視可能であり、透視可能な反射型スクリーン用積層体として好適に用いることができる。本発明による積層体は、視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性に優れ、視野角が広く、さらに、透明性が高く、透過光の視認性に優れるものである。このような積層体は、ヘッドアップディスプレイやウェアラブルディスプレイ等に用いられる透視可能な反射型スクリーンとして好適に用いることができる。なお、本発明において、「透明」とは、用途に応じた透過視認性を実現できる程度の透明性があれば良く、半透明であることも含まれる。
本発明による積層体の一実施形態の厚さ方向の断面模式図を図1に示す。積層体10は、樹脂12中に微粒子13が分散されてなる光拡散層11と、光拡散層11上に形成された反射層14とを含んでなる。当該積層体は、光拡散層11および反射層14からなる2層構成であってもよいし、保護層、基材層、粘着層、および反射防止層等の他の層をさらに備えてもよい。
当該積層体は、ヘイズ値が、好ましくは50%以下、より好ましくは1%以上40%以下であり、より好ましくは1.3%以上30%以下であり、さらにより好ましくは1.5%以上20%以下である。また、当該積層体は、全光線透過率が、好ましくは70%以上であり、より好ましくは75%以上であり、さらに好ましくは80%以上であり、さらにより好ましくは85%以上である。積層体のヘイズ値および全光線透過率が上記範囲内であれば、透明性が高く、透過視認性をより向上させることができる。なお、本発明において、反射型スクリーン用積層体のヘイズ値および全光線透過率は、濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用いてJIS−K−7361およびJIS−K−7136に準拠して測定することができる。
当該積層体は、写像性が、好ましくは60%以上であり、より好ましくは65%以上であり、さらに好ましくは70%以上であり、さらにより好ましくは75%以上であり、特に好ましくは80%以上である。当該積層体の写像性が上記範囲内であれば、透明スクリーンを透過して見える像が極めて鮮明となる。なお、本発明において、写像性とは、JIS K7374に準拠して、光学くし幅0.125mmで測定した時の像鮮明度(%)の値である。
当該積層体は、反射光度が、好ましくは3以上60以下であり、より好ましくは4以上50以下であり、さらに好ましくは4.5以上40以下である。また、当該積層体は、反射光度向上率が、好ましくは1.5倍以上であり、より好ましくは2倍以上であり、さらにより好ましくは3倍以上50倍以下である。積層体の反射光度および反射光度向上率が上記範囲内であれば、反射光の輝度が高く、反射スクリーンとしての性能に優れる。なお、本発明において、積層体の反射光度および反射光度向上率は、以下のようにして測定した値である。
(反射光度)
変角光度計(日本電色工業(株)製、品番:GC5000L)を用いて測定した。光源の入射角を45度にセットし、測定ステージに白色度95.77の標準白色板を載せたときの0度方向への反射光強度を100とした。サンプル測定時は、光源の入射角をリアプロジェクションでのプロジェクター光入射角に相当する15度にセットし、0度方向への反射光の強度を測定した。
(反射光度向上倍率)
反射光度を測定し、反射層を備えていない積層体の反射光度を1としたときの向上倍率として算出した。
当該積層体の厚さは、特に限定されるものではないが、用途、生産性、取扱い性、および搬送性の観点から、好ましくは10μm〜20mmであり、より好ましくは20μm〜15mmであり、さらに好ましくは30μm〜10mmである。なお、本発明において「積層体」とは、いわゆるフィルム、シート、基板上に塗布することで形成される塗膜体、プレート(板状成形物)等の様々な厚みの成形物を包含する。
(光拡散層)
光拡散層は、屈折率nを有する樹脂と、屈折率nと異なる屈折率nを有する微粒子とを含んでなる。屈折率nと屈折率nの差は、好ましくは0.1以上であり、より好ましくは0.15以上であり、さらに好ましくは0.2以上1.5以下である。光拡散層を形成する樹脂と微粒子の屈折率が異なることで、光拡散層内で光を異方的に散乱させて、視野角を向上させることができる。
光拡散層の厚さは、特に限定されるものではないが、用途、生産性、取扱い性、および搬送性の観点から、好ましくは0.1μm〜20mmであり、より好ましくは0.2μm〜15mmであり、さらに好ましくは1μm〜10mmであり、さらにより好ましくは10μm〜2mmであり、最も好ましくは50μm〜1mmである。光拡散層はフィルムであってもよく、ガラスや樹脂等からなる基板に形成した塗膜であってもよい。光拡散層は単層構成であってもよく、塗布等で2種以上の層を積層させる、または2種以上の層を粘着剤等で貼り合わせた複層構成であってもよい。
(樹脂)
光拡散層を形成する樹脂としては、透明性の高い積層体を得るために、透明性の高い樹脂を用いることが好ましい。透明性の高い樹脂としては、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、アセタール系樹脂、ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、およびフッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ならびに電離放射線硬化性樹脂等を用いることができる。これらの中でも、熱可塑性樹脂を用いることが、積層体の成形性の観点から好ましいが、特に制限されるものではない。熱可塑性樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、およびポリスチレン系樹脂を用いることが好ましく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、セルロースアセテートプロピオネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリスチレン樹脂を用いることがより好ましい。これらの樹脂は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。電離放射線硬化型樹脂としては、アクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、アクリレート系の官能基を有するもの、例えば比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の(メタ)アルリレート等のオリゴマー又はプレポリマー及び反応性希釈剤としてエチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等を比較的多量に含有するものが好ましい。また、電離放射線硬化型樹脂は熱可塑性樹脂および溶剤と混合されたものであってもよい。熱硬化型樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン樹脂、ウレタン系樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。これらの中でも、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂が好ましい。
(微粒子)
光拡散層を形成する微粒子としては、ナノサイズに微粒化できる無機物または有機物を好適に用いることができる。高屈折率を有する無機微粒子としては、例えば、屈折率nが好ましくは1.80〜3.55であり、より好ましくは1.9〜3.3であり、さらに好ましくは2.0〜3.0であり、金属酸化物、金属塩、および純金属等を微粒化した金属系粒子を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化ジルコニウム(n=2.40)、酸化チタン(n=2.72)、酸化亜鉛(n=2.40)、および酸化セリウム(n=2.20)等を挙げることができる。金属塩としては、例えば、チタン酸バリウム(n=2.40)およびチタン酸ストロンチウム(n=2.37)等を挙げることができる。純金属としては、例えば、銀、金、白金、およびパラジウム等を挙げることができる。また、金属系粒子以外の無機物としては、例えば、ダイヤモンド(n=2.42)等を挙げることもできる。特に、投影光の散乱性、粒子の凝集性、および製造コストの観点から、酸化ジルコニウム粒子、酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子、チタン酸バリウム粒子、および銀粒子を用いることが好ましい。これらの無機微粒子は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、低屈折率を有する無機微粒子としては、例えば、屈折率nが好ましくは1.35〜1.80であり、より好ましくは1.4〜1.75であり、さらに好ましくは1.45〜1.7であり、酸化ケイ素(n=1.45)、酸化アルミニウム(n=1.76)、硫酸バリウム(n=1.64)、酸化マグネシウム(n=1.73)、炭酸カルシウム(n=1.65)等を微粒子化した粒子が挙げられる。低屈折率を有する有機微粒子としては、例えば、アクリル系粒子、ポリスチレン系粒子が挙げられる。
微粒子の一次粒子は、0.1〜50nm、好ましくは0.5〜40nm、より好ましくは1〜35nm、さらに好ましくは1.5〜30nmのメジアン径(D50)を有し、かつ10〜500nm、好ましくは15〜300nm、より好ましくは20〜200nm、さらに好ましくは20〜130nmの最大粒径を有するものである。無機微粒子の一次粒子のメジアン径および最大粒径が上記範囲内であると、反射型スクリーン用積層体として使用した場合に、透過視認性を損なわずに投影光の十分な散乱効果が得られることで、反射型スクリーンに鮮明な映像を投影することができる。なお、本発明において、無機微粒子の一次粒子のメジアン径(D50)および最大粒径は、動的光散乱法により粒度分布測定装置(大塚電子(株)製、商品名:DLS−8000)を用いて測定した粒度分布から求めることができる。
無機微粒子は、市販のものを使用してもよく、例えば、酸化ジルコニウム粒子としては、SZR−W、SZR−CW、SZR−M、およびSZR−K等(以上、堺化学工業(株)製、商品名)を好適に使用することができる。
光拡散層中の微粒子の含有量は、微粒子の屈折率nに応じて適宜調節することができ、樹脂に対して、好ましくは0.00015〜14質量%である。樹脂の屈折率nよりも小さい屈折率nを有する微粒子(低屈折粒子)を用いる場合、光拡散層中の微粒子の含有量は、樹脂に対して好ましくは0.001〜14質量%であり、好ましくは0.01〜12質量%であり、より好ましくは0.1〜10質量%である。一方、樹脂の屈折率n よりも大きい屈折率nを有する微粒子(高屈折粒子)を用いる場合、光拡散層中の微粒子の含有量は、樹脂に対して好ましくは0.00015〜3.0質量%であり、好ましくは0.0005〜2.0質量%であり、より好ましくは0.001〜1.0質量%である。光拡散層中の無機微粒子の含有量が上記範囲内であれば、視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性と透過光の視認性とを向上することができる。
(反射層)
反射層は、光源から出射された投影光を異方的に散乱反射させるための層である。また、反射層は透視可能であるため、透過光の視認性にも優れる。反射層は、光拡散層の樹脂の屈折率nよりも大きい屈折率nを有する。反射層の屈折率nは、好ましくは1.8以上であり、より好ましくは1.8以上3.0以下であり、さらに好ましくは1.8以上2.6以下である。反射層を光拡散層の樹脂の屈折率nよりも大きい屈折率nを有する材料で形成することで、光源から出射された投影光を効率的に反射させることができる。また、反射層の厚さは、好ましくは5〜130nmであり、より好ましくは、10〜100nmであり、さらに好ましくは15〜90nmである。反射層の厚さが上記の範囲であれば、積層体に高透明性を付与でき、透視可能な反射型スクリーンを提供することができる。
反射層は、屈折率nと膜厚dの積で表される光学膜厚(nd)が、好ましくは20〜400nmであり、より好ましくは50〜300nmであり、さらに好ましくは70〜250nmであり、さらにより好ましくは100〜200nmである。反射層の光学膜厚が上記数値範囲内であれば、鮮明に映像を視認することができ、反射映像の色変化が無く、色再現性に優れる。
反射層は、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化タンタル、硫化亜鉛、および酸化スズからなる群より選択される少なくとも1種類の材料を用いて形成することが好ましい。このような材料を用いることで、上記の屈折率nを実現し、光源から出射された投影光を効率的に反射させることができる。
反射層の形成方法は、特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。例えば、反射層は、蒸着、スパッタリング、または塗布によって形成することができる。反射層は、直接光拡散層に形成してもよく、樹脂またはガラスからなる基材層に形成したのち、粘着剤等で光拡散層に貼り合わせてもよい。
(基材層)
基材層は、積層体を支持するための層であり、積層体の強度を向上させることができる。基材層は、積層体の透過視認性や所望の光学特性を損なわないような透明性の高い樹脂またはガラスからなることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、上記の光拡散層と同様の透明性の高い樹脂を用いることができる。すなわち、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、アセタール系樹脂、ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、およびフッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ならびに電離放射線硬化性樹脂等を好適に用いることができる。また、上記した樹脂を2種以上積層した積層体またはシートを使用してもよい。なお、基材層の厚さは、その強度が適切になるように材料に応じて適宜変更することができ、例えば、10〜1000μmの範囲としてもよい。
(保護層)
保護層は、積層体の表面側(視認者側)および裏面側の両面またはいずれか一方の面に積層してもよく、耐光性、耐傷性、基材密着性および防汚性等の機能を付与するための層である。保護層は、積層体の透過視認性や所望の光学特性を損なわないような樹脂を用いて形成することが好ましい。保護層の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系ないしはノルボルネン構造を有するオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系樹脂、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいは前記樹脂のブレンド物などが保護フィルムを形成する樹脂の例として挙げられる。その他、アクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、および熱硬化型樹脂などが挙げられる。
電離放射線硬化型樹脂組成物の被膜形成成分は、好ましくは、アクリレート系の官能基を有するもの、例えば比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の(メタ)アルリレート等のオリゴマー又はプレポリマー及び反応性希釈剤としてエチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等を比較的多量に含有するものが使用できる。
上記電離放射線硬化型樹脂組成物を紫外線硬化型樹脂組成物とするには、この中に光重合開始剤としてアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類や、光増感剤としてn−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホソフィン等を混合して用いることができる。特に本発明では、オリゴマーとしてウレタンアクリレート、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等を混合するのが好ましい。
電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法としては、前記電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法は通常の硬化方法、即ち、電子線又は紫外線の照射によって硬化することができる。例えば、電子線硬化の場合には、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速機から放出される50〜1000KeV、好ましくは100〜300KeVのエネルギーを有する電子線等が使用され、紫外線硬化の場合には超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等が利用できる。
保護層は、上記電離放射(紫外線)線硬化型樹脂組成物の塗工液をスピンコート、ダイコート、ディップコート、バーコート、フローコート、ロールコート、グラビアコート等の方法で、上記の反射型スクリーン用積層体の表面側(視認者側)および裏面側の両面またはいずれか一方の面に塗布し、上記のような手段で塗工液を硬化させることにより形成することができる。また、保護層の表面には、目的に応じて、凹凸構造、プリズム構造、マイクロレンズ構造等の微細構造を付与することもできる。
(粘着層)
粘着層は、支持体に積層体を貼付するための層である。粘着層は、積層体の透過視認性や所望の光学特性を損なわないような粘着剤組成物を用いて形成することが好ましい。粘着剤組成物としては、例えば、天然ゴム系、合成ゴム系、アクリル樹脂系、ポリビニルエーテル樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーン樹脂系等が挙げられる。合成ゴム系の具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム、イソブチレン−イソプレンゴム、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレンブロック共重合体が挙げられる。シリコーン樹脂系の具体例としては、ジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらの粘着剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、アクリル系粘着剤が好ましい。
アクリル系樹脂粘着剤は、少なくとも(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーを含んで重合させたものである。炭素原子数1〜18程度のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーとカルボキシル基を有するモノマーとの共重合体であるのが一般的である。なお、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/またはメタクリル酸をいう。(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーの例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸sec−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ウンデシルおよび(メタ)アクリル酸ラウリル等を挙げることができる。 また、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、通常は、アクリル系粘着剤中に30〜99.5質量部の割合で共重合されている。
また、アクリル系樹脂粘着剤を形成するカルボキシル基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、マレイン酸モノブチルおよびβ−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基を含有するモノマーを挙げることができる。
アクリル系樹脂粘着剤には、上記の他に、アクリル系樹脂粘着剤の特性を損なわない範囲内で他の官能基を有するモノマーが共重合されていても良い。他の官能基を有するモノマーの例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルおよびアリルアルコール等の水酸基を含有するモノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミドおよびN−エチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基を含有するモノマー;N−メチロール(メタ)アクリルアミドおよびジメチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド基とメチロール基とを含有するモノマー;アミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびビニルピリジン等のアミノ基を含有するモノマーのような官能基を有するモノマー; アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸グリシジルエーテルなどのエポキシ基含有モノマーなどが挙げられる。この他にもフッ素置換(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリロニトリルなどのほか、スチレンおよびメチルスチレンなどのビニル基含有芳香族化合物、酢酸ビニル、ハロゲン化ビニル化合物などを挙げることができる。
アクリル系樹脂粘着剤には、上記のような他の官能基を有するモノマーの他に、他のエチレン性二重結合を有するモノマーを使用することができる。エチレン性二重結合を有するモノマーの例としては、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチルおよびフマル酸ジブチル等のα,β−不飽和二塩基酸のジエステル; 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;ビニルエーテル;スチレン、α−メチルスチレンおよびビニルトルエン等のビニル芳香族化合物;(メタ)アクリロニトリル等を挙げることができる。また、上記のようなエチレン性二重結合を有するモノマーの他に、エチレン性二重結合を2個以上有する化合物を併用することもできる。このような化合物の例としては、ジビニルベンゼン、ジアリルマレート、ジアリルフタレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレ-ト、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。
さらに、上記のようなモノマーの他に、アルコキシアルキル鎖を有するモノマー等を使用することができる。(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルの例としては、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸4−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸3−エトキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−エトキシブチルなどを挙げることができる。
粘着剤組成物としては、上記したアクリル系樹脂粘着剤の他、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーの単独重合体であっても良い。例えば、(メタ)アクリル酸エステル単独重合体としては、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリ(メタ)アクリル酸プロピル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル、ポリ(メタ)アクリル酸オクチル等が挙げられる。 アクリル酸エステル単位2種以上を含む共重合体としては、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エチル共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ブチル共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ3−フェニルオキシプロピル共重合体等が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルと他の官能性単量体との共重合体としては、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−エチレン共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル−スチレン共重合体が挙げられる。
粘着剤は市販のものを使用してもよく、例えば、SKダイン2094、SKダイン2147、SKダイン1811L、SKダイン1442、SKダイン1435、およびSKダイン1415(以上、綜研化学(株)製)、オリバインEG−655、およびオリバインBPS5896(以上、東洋インキ(株)製)等(以上、商品名)を好適に使用することができる。
(反射防止層)
反射防止層は、積層体表面での反射や、外光からの映りこみを防止するための層である。反射防止層は、積層体の表面側(視認者側)に積層されるものであってもよく、両面に積層されるものであってもよい。特に反射型スクリーンとして用いる際には視認者側に積層するのが好ましい。反射防止層は、積層体の透過視認性や所望の光学特性を損なわないような樹脂を用いて形成することが好ましい。このような樹脂としては、例えば、紫外線・電子線によって硬化する樹脂、即ち、電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、および熱硬化型樹脂を用いることができるが、これらの中でも電離放射線硬化型樹脂が特に好ましい。
反射防止層の形成方法としては、特に限定されないが、コーティングフィルムの貼合、フィルム基板に直接蒸着またはスパッタリング等でドライコートする方式、グラビア塗工、マイクログラビア塗工、バー塗工、スライドダイ塗工、スロットダイ塗工、デイップコート等のウェットコート処理などの方式を用いることができる。
<積層体の製造方法>
本発明による積層体の製造方法は、光拡散層を形成する工程と、積層工程を含む反射層を形成する工程と含むものである。光拡散層を形成する工程は、オフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレー印刷、スピンコート、ダイコート、ディップコート、バーコート、フローコート、ロールコート、グラビアコート等の塗布法など公知の方法により製造された適当な厚みの薄膜や、射出成形法、混練工程と成膜工程からなる押出成形法、カレンダー成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、セルキャスト法、連続キャスト法など公知の方法により成型加工でき、成膜可能な膜厚範囲の広さから、押出成形法を好適に用いることができる。以下、製造方法の各工程について詳述する。
(混練工程)
混練工程は、一軸混練機または二軸混錬押出機等の押出機を用いて行うことができる。二軸混錬押出機を用いる場合は、スクリュー全長にわたる平均値として、好ましくは3〜1800KPa、より好ましくは6〜1400KPaのせん断応力をかけながら、上記の樹脂と微粒子とを混錬して、樹脂組成物を得ることができる。せん断応力が上記範囲内であれば、微粒子を樹脂中に十分に分散させることができる。特に、せん断応力が3KPa以上であれば、微粒子の分散均一性をより向上させることができ、1800KPa以下であれば、樹脂の分解を防ぎ、光拡散層内に気泡が混入するのを防止することができる。せん断応力は、二軸混錬押出機を調節することで、所望の範囲に設定することができる。本発明においては、微粒子を予め添加した樹脂(マスターバッチ)と、微粒子を添加していない樹脂とを混合したものを、一軸混錬押出機または二軸混錬押出機を用いて混練して、樹脂組成物を得てもよい。
樹脂組成物には、上記の樹脂と微粒子以外にも、反射型スクリーン用積層体の透過視認性や所望の光学性能を損なわない範囲で、従来公知の添加剤を加えてもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、相溶化剤、核剤および安定剤等が挙げられる。なお、樹脂と微粒子は、上記で説明したとおりである。
混練工程に用いる二軸混錬押出機は、シリンダー内に2本のスクリューが挿入されたものであり、スクリューエレメントを組み合わせて構成される。スクリューは、少なくとも、搬送エレメントと、混練エレメントとを含むフライトスクリューを好適に用いることができる。混練エレメントは、ニーディングエレメント、ミキシングエレメント、およびロータリーエレメントからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。このような混練エレメントを含むフライトスクリューを用いることで、所望のせん断応力をかけながら、微粒子を樹脂中に十分に分散させることができる。
(製膜工程)
製膜工程は、混練工程で得られた樹脂組成物を製膜する工程である。製膜方法は、特に限定されず、従来公知の方法により、樹脂組成物からなるフィルムを製膜することができる。例えば、混練工程で得られた樹脂組成物を、融点以上の温度(Tm〜Tm+70℃)に加熱された溶融押出機に供給して、樹脂組成物を溶融する。溶融押出機としては、一軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機等を目的に応じて使用することができる。
続いて、溶融した樹脂組成物を、例えばTダイ等のダイによりシート状に押出し、押出されたシート状物を回転している冷却ドラムなどで急冷固化することによりフィルムを成形することができる。なお、上記の混練工程と連続して製膜工程を行う場合には、混練工程で得られた樹脂組成物を溶融状態のまま直接、ダイによりシート状に押出して、フィルム形状の光拡散層を成形することもできる。
製膜工程により得られたフィルム形状の光拡散層は、従来公知の方法により、さらに一軸延伸または二軸延伸してもよい。上記光拡散層を延伸することで、光拡散層の強度を向上させることができる。
(積層工程)
積層工程は、製膜工程で得られたフィルム形状の光拡散層上に、反射層をさらに積層する工程である。反射層の積層方法は、特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。例えば、反射層は、蒸着、スパッタリング、または塗布によって形成することができる。
<反射型スクリーン>
本発明による反射型スクリーンは、上記の積層体を備えてなる。反射型スクリーンは、上記の積層体のみからなるものでもよく、透明パーティション等の支持体をさらに備えるものでもよい。反射型スクリーンとして用いた場合、視認者は上記積層体の光拡散層側から画像を視認する態様が好ましい。また、反射型スクリーンは、平面であってもよく、曲面であってもよく、凹凸面を有していてもよい。
本発明による反射型スクリーンを備える映像表示装置においては、光源の位置がスクリーンに対して視認者側にある。このような反射型スクリーンは、視認者側から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性に優れ、さらに視野角が広く、かつ透過光の視認性に優れるものである。
(支持体)
支持体は、積層体を支持するためのものである。支持体は、反射型スクリーンの透過視認性や所望の光学特性を損なわないものであればよく、例えば、透明パーティション、ガラスウィンドウ、乗用車のヘッドアップディスプレイ、およびウェアラブルディスプレイ等が挙げられる。
<車両用部材>
本発明による車両用部材は、上記の積層体または透視可能な反射型スクリーンを備えてなり、反射防止層等をさらに備えるものであってもよい。車両用部材としては、フロントガラスやサイドガラス等が挙げられる。車両用部材は上記の積層体または透視可能な反射型スクリーンを備えることで、別途のスクリーンを設けなくても、車両用部材上に鮮明な画像を表示させることができる。
<住宅用部材>
本発明による住宅用部材は、上記の積層体または透視可能な反射型スクリーンを備えてなり、反射防止層等をさらに備えるものであってもよい。住宅用部材としては、住宅の窓ガラス、コンビニや路面店のガラス壁等を挙げることができる。住宅用部材は上記の積層体または透視可能な反射型スクリーンを備えることで、別途のスクリーンを設けなくても、住宅用部材上に鮮明な画像を表示させることができる。
<画像投影装置>
本発明による画像投影装置は、上記の積層体または透視可能な反射型スクリーンと、投射装置とを備えてなる。投射装置とは、スクリーン上に映像を投射できるものであれば特に限定されず、例えば、市販のフロントプロジェクタを用いることができる。
本発明による反射型スクリーンおよび画像投影装置の一実施形態の模式図を図2に示す。反射型スクリーン20は、支持体(透明パーティション)21と、視認者22側から光拡散層および反射層の順となるように支持体21上に積層体10とを備えてなる。また、積層体10は、透明パーティション21に貼付するために、反射層の光拡散層と反対側に粘着層を含んでもよい。また、画像投影装置は、反射型スクリーン20と、投射装置23とを備えてなる。投射装置23は透明パーティション21に対して視認者22と同じ側に設置され、光源から出射された投影光24は反射型スクリーン用積層体10により異方的に散乱反射され、視認者は反射光25を視認できる。
以下、実施例と比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定解釈されるものではない。
実施例および比較例において、各種物性および性能評価の測定方法は次のとおりである。
(1)ヘイズ
濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用い、JIS K7136に準拠して測定した。
(2)全光線透過率
濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用い、JIS K7361−1に準拠して測定した。
(3)反射光度
変角光度計(日本電色工業(株)製、品番:GC5000L)を用いて測定した。光源の入射角を45度にセットし、測定ステージに白色度95.77の標準白色板を載せたときの0度方向への反射光強度を100とした。サンプル測定時は、光源の入射角をリアプロジェクションでのプロジェクター光入射角に相当する15度にセットし、0度方向への反射光の強度を測定した。
(4)反射層膜厚
反射層の膜厚測定には、SLOAN社製SURFACE TEXTURE ANALYSIS SYSTEM Dektak 3030ST、もしくはニコン社製DIGIMICRO MFC−101を用いた。また、干渉波測定(日本分光(株)製 紫外・可視・近赤外分光光度計V−570)と屈折率のデータから膜厚を求める方法も併用した。
(5)反射光度向上倍率
反射光度を測定し、反射層を備えていない光拡散層の反射光度を1としたときの向上倍率として算出した。
(6)写像性
写像性測定器(スガ試験機(株)製、品番:ICM−1T)を用い、JIS K7374に準拠して、光学くし幅0.125mmで測定した時の像鮮明度(%)の値を写像性とした。像鮮明度の値が大きい程、透過写像性が高いことを示す。
(7)スクリーン性能
スクリーン(積層体)の反射層を積層していない面の法線方向に対して角度15度で50cm離れた位置から、オンキョーデジタルソリューションズ(株)製のモバイルLEDミニプロジェクターPP−D1Sを用いて画像を投影した。次に、スクリーンの面上に焦点が合うようにプロジェクターの焦点つまみを調整した後、スクリーンの前方(スクリーンに対してプロジェクターと同じ側、いわゆるフロントプロジェクション)1mおよび後方(スクリーンに対してプロジェクターと反対側、いわゆるリアプロジェクション)1mの2ヶ所からスクリーンに映し出された画像を目視で下記の評価基準により評価した。スクリ−ンの前方からの観察は反射型スクリーンとしての性能が評価でき、後方からの観察により透過型スクリーンとしての性能が評価できる。
[評価基準]
◎:極めて鮮明に映像を視認することができた。映像は、色の変化もなく、蒸着していない場合と比較して輝度が向上し、より鮮明であった。
○:鮮明に映像を視認することができたが、映像によってはごく弱い青みがかった色変化が見られた。
△:映像は視認できたが、映像によっては青みがかった色変化が見られた。
×:映像の色調に赤みがかる色変化や虹色の色変化が見られた。
[製造例1]
(1)無機微粒子を添加した熱可塑性樹脂ペレットの作製
熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)ペレット((株)ベルポリエステルプロダクツ製、商品名:IP121B)を用意した。該PETペレットに、無機微粒子としてPETペレットに対して0.15質量%の酸化ジルコニウム(ZrO)粒子(関東電化工業(株)製、一次粒子のメジアン径10nm)を加えて、回転型混合器にて混合することでPETペレット表面に均一にZrO粒子が付着したPETペレットを得た。
(2)光拡散層(フィルム)の作製(混練および製膜工程)
上記(1)のZrO粒子添加PETペレットを2軸スクリュー式混練押出機(テクノベル(株)製、商品名:KZW−30MG)のホッパーに投入し、100μmの厚さの光拡散フィルムを製膜した。なお、2軸スクリュー式混練押出機のスクリュー径は20mmであり、スクリュー有効長(L/D)は30であった。また、2軸スクリュー式混練押出機にはアダプタを介し、ハンガーコートタイプのTダイを設置した。押出温度は270℃とし、スクリュー回転数は500rpmとし、せん断応力は300KPaとした。使用したスクリューは全長670mmであり、スクリューのホッパー側から160mmの位置から185mmの位置までの間にミキシングエレメントを含み、かつ185mmから285mmの位置の間にニーディングエレメントを含み、その他の部分はフライト形状であった。
[製造例2]
製造例1の(1)において、ZrOの添加量を2.0質量%とした以外は製造例1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例3]
製造例1の(1)において、無機微粒子としてチタン酸バリウム(BaTiO)粒子(関東電化工業(株)製、一次粒子のメジアン径25nm)を用いた以外は製造例1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例4]
製造例1の(1)において、無機微粒子として二酸化チタン(TiO)粒子(関東電化工業(株)製、一次粒子のメジアン径10nm)を用いた以外は製造例1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例5]
製造例1の(1)において、無機微粒子としてPETペレットに対して0.3質量%の二酸化ケイ素(SiO)粒子((株)トクヤマ製、一次粒子のメジアン径90nm)を用いた以外は製造例1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例6]
製造例5において、SiOの添加量を2.0質量%とした以外は製造例5と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例7]
製造例5において、SiOの添加量を10.0質量%とした以外は製造例5と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例8]
製造例1の(1)において、熱可塑性樹脂としてポリエチレンナフタレート(PEN)ペレット(帝人(株)製、商品名:テオネックスTN−8065S)を用いた以外は製造1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例9]
製造例1の(1)において、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(PC)ペレット(住化スタイロンポリカーボネート(株)製、商品名:SD2201W)を用いた以外は製造1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例10]
製造例1の(1)において、熱可塑性樹脂としてポリメタクリル酸メチル(PMMA)ペレット(三菱レーヨン(株)製、商品名:アクリペットVH)を用いた以外は製造1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例11]
製造例1の(1)において、熱可塑性樹脂としてポリスチレン(PS)ペレット(PSジャパン(株)製、銘柄HF77)を用いた以外は製造1と同様にして光拡散層を作製した。
[製造例12]
(1)無機微粒子を添加した熱可塑性樹脂ペレットの作製
熱可塑性樹脂としてポリエチレンテレフタレート(PET)ペレット((株)ベルポリエステルプロダクツ製、商品名:IP121B)を用意した。該PETペレットに、無機微粒子としてPETペレットに対して0.003質量%のZrO粒子(関東電化工業(株)製、一次粒子のメジアン径10nm)を加えて、回転型混合器にて混合することでPETペレット表面に均一にZrO粒子が付着したPETペレットを得た。このペレットを2軸スクリュー式混練押出機(テクノベル(株)製、商品名:KZW−30MG)のホッパーに投入し、270℃で溶融混練して得られたストランドをペレタイズすることで、ZrO粒子0.003質量%が練り込まれたPETペレットを得た。
(2)光拡散層(プレート)の作製
上記(1)のZrO含有ペレットを用い、射出成形機(日精樹脂工業(株)社製、商品名:FNX−III)にて厚さ3mmの光拡散層(プレート)を作製した。
[製造例13]
製造例12の(1)で得られたZrO粒子0.003質量%が練り込まれたPETペレットを、ZrOを含まないPETペレットで3倍に希釈し、これを用いて射出成型機にて厚さ10mmの光拡散層(プレート)を作製した。
[製造例14]
(1)無機微粒子を添加した熱可塑性樹脂ペレットの作製
熱可塑性樹脂としてシクロオレフィンポリマー(COP)ペレット(日本ゼオン(株)製、商品名:1020R)を用意した。該COPペレットに、無機微粒子としてCOPペレットに対して0.15質量%のZrO粒子(関東電化工業(株)製、一次粒子のメジアン径10nm)を加えて、回転型混合器にて混合することでペレット表面に均一にZrO粒子が付着したCOPペレットを得た。このペレットを2軸スクリュー式混練押出機(テクノベル(株)製、商品名:KZW−30MG)のホッパーに投入し、260℃で溶融混練して得られたストランドをペレタイズすることで、ZrO粒子0.15質量%が練り込まれたCOPペレットを得た。
(2)光拡散層(フィルム)の作製(混練および製膜工程)
上記(1)のZrO粒子添加COPペレットを2軸スクリュー式混練押出機(テクノベル(株)製、商品名:KZW−30MG)のホッパーに投入し、500μmの厚さの光拡散フィルムを製膜した。なお、2軸スクリュー式混練押出機のスクリュー径は20mmであり、スクリュー有効長(L/D)は30であった。また、2軸スクリュー式混練押出機にはアダプタを介し、ハンガーコートタイプのTダイを設置した。押出温度は260℃とし、スクリュー回転数は500rpmとし、せん断応力は300KPaとした。使用したスクリューは全長670mmであり、スクリューのホッパー側から160mmの位置から185mmの位置までの間にミキシングエレメントを含み、かつ185mmから285mmの位置の間にニーディングエレメントを含み、その他の部分はフライト形状であった。
[製造例15]
製造例14の(1)で得られたZrO粒子0.15質量%が練り込まれたCOPペレットを、ZrOを含まないCOPペレットで5倍に希釈し、これを用いて射出成型機にて厚さ1mmの光拡散層(プレート)を作製した。
[実施例1]
製造例1にて作製した光拡散層の片面に、スパッタにより二酸化チタン(TiO)を厚さ15nmになるよう積層して反射層を形成し、反射型スクリーン用積層体を得た。得られた反射型スクリーン用積層体はごく薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は10.8%、全光線透過率は82%と十分な透明性を有していた。
色再現性を目視で評価した結果、鮮明に映像を視認することができた。特に後方から見る反射像は色の変化もなく、蒸着していない場合と比較して輝度が向上し、より鮮明であった。変角光度計にて、未蒸着面から光が当たるように積層体をステージに載せて測定した正面反射光度を、反射層のないフィルムでの測定値で除して求めた反射光度向上倍率は4.1倍であった。また、写像性は、79%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例2]
TiOの膜厚を30nmとした以外は実施例1と同様にして反射型スクリーン用積層体を作製した。得られた積層体は薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は11.3%、全光線透過率は70%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は6.2倍であった。また、写像性は、76%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例3]
TiOの膜厚を150nmとした以外は実施例1と同様に積層体を作製した。得られた積層体は茶色の光沢をもち、ヘイズ値は11.0%、全光線透過率は70%であった。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、実施例1、および2に比べてやや色調が赤みを帯びたものの、鮮明に映像を視認することができた。変角光度計にて、未蒸着面から光が当たるように積層体をステージに載せて測定した正面反射光度を、反射層のないフィルムでの測定値で除して求めた反射光度向上倍率は6.4倍であった。また、写像性は、72%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例4]
製造例1にて作製した光拡散層の片面に、蒸着より硫化亜鉛(ZnS)を厚さ10nmになるよう積層して反射層を形成し、積層体を得た。得られた積層体はほぼ無色で、ヘイズ値は9.5%、全光線透過率は90%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は3.0倍であった。また、写像性は、81%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例5]
ZnSの膜厚を60nmとした以外は実施例4と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は10.0%、全光線透過率は70%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は11.0倍であった。また、写像性は、77%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例6]
ZnSの膜厚を80nmとした以外は実施例4と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は9.8%、全光線透過率は72%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、映像によってはごく弱い青みがかった色変化が見られた。反射光度向上倍率は7.5倍であった。また、写像性は、73%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例7]
ZnSの膜厚を140nmとした以外は実施例4と同様に積層体を作製した。得られた積層体は赤から黄色の光沢をもち、ヘイズ値は9.2%、全光線透過率は88%であった。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、実施例4および5に比べてやや色調が虹色に変化したものの、鮮明に映像を視認することができた。変角光度計にて、未蒸着面から光が当たるように積層体をステージに載せて測定した正面反射光度を、反射層のないフィルムでの測定値で除して求めた反射光度向上倍率は6.9倍であった。また、写像性は、71%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例8]
製造例2にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は47.8%、全光線透過率は72%とやや白濁しているものの十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は2.7倍であった。また、写像性は、65%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例9]
製造例12にて作製した光拡散層(プレート)を用いた以外は実施例5と同様にして積層体(プレート)を作製した。得られた積層体(プレート)はうすい青色の光沢をもち、ヘイズは3.2%、全光線透過率は71%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体(プレート)を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.8倍であった。また、写像性は、83%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例10]
製造例13にて作製した光拡散層(プレート)を用いた以外は実施例5と同様にしてスクリーン用積層体(プレート)を作製した。得られた積層体(プレート)はうすい青色の光沢をもち、ヘイズは3.2%、全光線透過率は71%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体(プレート)を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.2倍であった。また、写像性は、77%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例11]
製造例3にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は10.8%、全光線透過率は70%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.2倍であった。また、写像性は、77%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例12]
製造例4にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は9.9%、全光線透過率は73%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は6.0倍であった。また、写像性は、78%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例13]
製造例5にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は1.8%、全光線透過率は71%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は3.0倍であった。また、写像性は、79%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例14]
製造例6にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は5.2%、全光線透過率は72%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.5倍であった。また、写像性は、75%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例15]
製造例7にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い青色の光沢をもち、ヘイズ値は37.0%、全光線透過率は72%とやや白濁しているものの十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は3.1倍であった。また、写像性は、62%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例16]
製造例8にて作製した光拡散層の片面に、蒸着により酸化インジウムスズ(ITO)を厚さ80nmになるよう積層して反射層を形成し、積層体を得た。得られた積層体はごく薄い灰色の光沢をもち、ヘイズ値は10.5%、全光線透過率は80%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は3.9倍であった。また、写像性は、82%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例17]
製造例9にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例2と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は9.2%、全光線透過率は71%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は3.5倍であった。また、写像性は、79%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例18]
製造例9にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は9.5%、全光線透過率は70%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は8.5倍であった。また、写像性は、78%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例19]
製造例10にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は7.8%、全光線透過率は75%と十分な透明性を有していた。
得られたフィルムを実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.6倍であった。また、写像性は、83%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例20]
製造例11にて作製した光拡散層を用いた以外は実施例5と同様にして積層体を作製した。得られた積層体は薄い茶色の光沢をもち、ヘイズ値は7.8%、全光線透過率は71%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.8倍であった。また、写像性は、85%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例21]
製造例14にて作製した光拡散層(プレート)を用いた以外は実施例5と同様にして積層体(プレート)を作製した。得られた積層体(プレート)はうすい茶色の光沢をもち、ヘイズは23.1%、全光線透過率は67%とやや白濁しているものの十分な透明性を有していた。
得られた積層体(プレート)を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は6.2倍であった。また、写像性は、73%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[実施例22]
製造例15にて作製した光拡散層(プレート)を用いた以外は実施例5と同様にして積層体(プレート)を作製した。得られた積層体(プレート)はうすい茶色の光沢をもち、ヘイズは10.1%、全光線透過率は65%と十分な透明性を有していた。
得られた積層体(プレート)を実施例1と同様の方法で評価した結果、ほとんど色変化のない鮮明な映像を視認できた。反射光度向上倍率は4.8倍であった。また、写像性は、83%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例1]
製造例1にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は9.0%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例1および実施例2に比べて劣っていた。また、写像性は、87%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例2]
製造例2にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は47.3%、全光線透過率は88%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例8に比べて劣っていた。また、写像性は、69%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例3]
製造例12にて作製した光拡散層(プレート)をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズは2.8%、全光線透過率は89%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例9に比べて劣っていた。また、写像性は、88%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例4]
製造例13にて作製した光拡散層(プレート)をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズは3.2%、全光線透過率は88%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例10に比べて劣っていた。また、写像性は、80%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例5]
製造例3にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は10.0%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例11に比べて劣っていた。また、写像性は、80%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例6]
製造例4にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は9.35%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例12に比べて劣っていた。また、写像性は、80%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例7]
製造例5にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は1.8%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例13に比べて劣っていた。また、写像性は、82%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例8]
製造例6にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は4.9%、全光線透過率は88%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例14に比べて劣っていた。また、写像性は、78%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例9]
製造例7にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は36.0%、全光線透過率は89%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例15に比べて劣っていた。また、写像性は、65%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例10]
製造例8にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は8.9%、全光線透過率は88%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例16に比べて劣っていた。また、写像性は、86%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例11]
製造例9にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は8.8%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例17および実施例18に比べて劣っていた。また、写像性は、87%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例12]
製造例10にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は10.9%、全光線透過率は92%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例19に比べて劣っていた。また、写像性は、88%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例13]
製造例11にて作製した光拡散層をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は7.4%、全光線透過率は90%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例20に比べて劣っていた。また、写像性は、89%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例14]
製造例14にて作製した光拡散層(プレート)をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は22.6%、全光線透過率は83%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例21に比べて劣っていた。また、写像性は、77%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
[比較例15]
製造例15にて作製した光拡散層(プレート)をそのまま反射型スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は9.6%、全光線透過率は81%であった。実施例1と同様の方法で評価した結果、透過像は鮮明であったが、反射像の光度は実施例22に比べて劣っていた。また、写像性は、74%であり、積層体を透過して見える像が鮮明であった。
実施例および比較例で用いた積層体の詳細を表1に示す。
Figure 0006707462
実施例および比較例で用いた積層体の各種物性および性能評価の結果を表2に示す。
Figure 0006707462
10 積層体
11 光拡散層
12 樹脂
13 微粒子
14 反射層
20 反射型スクリーン
21 支持体(透明パーティション)
22 視認者
23 投射装置
24 投影光
25 反射光

Claims (11)

  1. 屈折率nを有する樹脂と、屈折率n よりも大きい屈折率nを有する微粒子とを含んでなり、前記微粒子の含有量が、前記樹脂に対して0.00015〜3.0質量%である、光拡散層と、
    屈折率nよりも大きい屈折率nを有する透視可能な反射層と、
    を備えてなり、
    全光線透過率が70%以上であり、ヘイズ値が1.5%以上50%以下であり、写像性が60%以上であることを特徴とする、積層体。
  2. 屈折率nと膜厚dの積で表される前記反射層の光学膜厚が20〜400nmである、請求項1に記載の積層体。
  3. 屈折率nと屈折率nの差が0.1以上である、請求項1または2に記載の積層体。
  4. 前記微粒子の一次粒子が、0.1〜50nmのメジアン径を有し、かつ10〜500nmの最大粒径を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体。
  5. 屈折率nが1.8以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層体。
  6. 前記反射層が、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化タンタル、硫化亜鉛、および酸化スズからなる群より選択される少なくとも1種類を含んでなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層体。
  7. 透視可能な反射型スクリーン用である、請求項1〜のいずれか一項に記載の積層体。
  8. 請求項1〜のいずれか一項に記載の積層体を備えた、透視可能な反射型スクリーン。
  9. 請求項1〜のいずれか一項に記載の積層体または請求項に記載の透視可能な反射型スクリーンを備えた、車両用部材。
  10. 請求項1〜のいずれか一項に記載の積層体または請求項に記載の透視可能な反射型スクリーンを備えた、住宅用部材。
  11. 請求項1〜のいずれか一項に記載の積層体または請求項に記載の透視可能な反射型スクリーンと、投射装置とを備えた、画像投影装置。
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