WO1999005568A1

WO1999005568A1 - Ecran contenant du mica synthetique

Info

Publication number: WO1999005568A1
Application number: PCT/JP1998/003347
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Miyamoto; Asa Kimura
Original assignee: Shiseido Co., Ltd
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 1999-02-04
Also published as: TW367429B; EP0930526A1; KR20000068648A; CN1234880A; EP0930526A4; CA2267161A1

Description

明細書

合成雲母含有スクリーン本出願は、 ] 9 9 7 ^ 0 7月 2 8日付け出願の曰本国特許出願平成 9年第 2 1 8 0 9 9号、 1 9 9 7年 0 7月 2 8日付け出願の日本国特許出願平成 9年第 2 1 8 1 0 0号の優先権を主張しており、ここに折り込まれるものである。

[技術分野]

本発明は映像を表示するスクリーン、特にスクリーンに投影された映像の輝度の向上に用いられる雲母粉体の改良に関する。

[背景技術]

一般に、プロジェクタ一型の映像表示装置等は、スクリーンとの問の距離が短くても、投影表示装置から映写する投影光を鏡等を使用して曲げることで、十分な投影距離を確保することができるため、比較的容易に装置全体のコンパクト化が可能で、しかも明るい映像が鑑賞できるなどの利点を有している。また、容易に大画面表示が可能で、しかも放射線等の影響が少ないという利点を有しており、今後、機器の益々需要が期待される。このような表示装置は、スクリーン上に映像を投影しており、該スクリーンとしては、スクリーンの観察側より映像を投影し、反射映像を観察する反射型スクリーンと、スクリーンの背面側より映像を投影し、透過画像を観察する透過型スクリーンがある。

この中で、背面投写型の透過型スクリーンは、特開昭 6 2— 1 7 8 2 2 7、特開平 5— 8 8 2 6 4に開示されているように、フレネルレンズ、レンチキユラレンズの二枚のレンズにより構成され、フレネルレンズは背面より投影された投影光を集光する役目を果たし、レンチキユラレンズは水平方向に広く配光する役目を果たす。この二枚のレンズの働きにより正面位置において明るい画像が観測できるというものであった。

しかしフレネルレンズ、レンチキユラレンズは共にその表面に凹凸があり、その凹凸によって有用な効果を得ることができる反面、映像をスクリーン上に映し出す際、レンズの凹凸によりすじが幾重にも見えてしまい、画像を大変見にくいものにしてしまうという問題点があった。

また、反射型スクリーンは、基材上に光反射面と光拡散層とが備えられ、近年のスクリーンの技術 ^ は、映写される光量に対する反射輝度を上げることと、広い角度において明るい映像を視覚できるための改良が主流となっている。そして光反射、光拡散層においては雲母表面に二酸化チタンを被覆した粉末を用いたパール剤や、スクリーン表面にガラスビーズを敷き詰めたスクリーン、あるいはスクリーン表面に凹凸を設けるなどのものがあり、スクリーンの性能は著しく進歩しているが、まだまだ反射輝度、明視角度には改良の余地が残されている。

特に、スクリーンの反射輝度を向上するために、雲母表面に二酸化チタンを被覆した粉末を用いたパール剤を使用し、光の多重反射を意図することは、特開平 3— 2 0 9 4 4 7、特開平 3— 2 4 9 6 3 4、特開平 4— 1 3 9 4 3 7、特開平 4 - 1 7 9 9 4 3などに公開される通り、既に広く用いられる公知の技術である。

しかし、実際は投影された映像の色彩が暗くなつてしまい、鮮やかな映像とは言えず、反射輝度においてもそれほど高いものであるとは言えず、投影映像の色彩の再現性、反射輝度においては必ずしも期待通りの効果をもたらすものであるとは言い難い。これらは二酸化チタン被覆雲母の性質によるものであり、二酸化チタン被覆雲母の持つ性能の限界かと思われていた。

[発明の開示]

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、スクリーンに投影された映像の反射、拡散性の向上のために使用されるパール剤に用いられる雲母、及び酸化チタン被覆雲母を改良することにより、映像の輝度を上げ、色彩の再現性に優れた、広い範囲で視認識性を持ったスクリーンを提供することにある。前記目的を達成するために本発明にかかる合成雲母含有スクリーンは、投影された映像を表示するスクリーンにおいて、酸化チタン被覆雲母が含有されており、該雲母は合成雲母であろことを特徴とする。

また、本発明における前記スクリーンにおいて、基材上に光反射面と、光拡散層が形成された反射型スクリーンであることが好適である。また、本発明における前記スクリーンにおいて、基材上に光拡散層が形成された透過型スクリーンであることが好適である。

また、本発明における前記スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母は合成雲母が一般式、

1 3 1 2 3 ^ 4 ^ 1 0 2

(式中 Xは N a⁺ K ⁺ L i ⁺ C a ^{2 +} R b ^{2 +} S r ^{2 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Yは Mg ²⁺ F e ^{2 +} N i ^{2 +} , Mn ^{2 +} , A 1 ³⁺, F e ³ ⁺ L i +からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Zは A l ^{3 +} S i ^{4 +} G e ⁴⁺, F e ^{3 +} B ^{3 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表す。）で表される合成フッ素金雲母であることが好適である。

また、本発明における投影型反射スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母に用いられる合成雲母は 5 200 mの粒径であることが好適である。また、本発明における透過型スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母に用いられる合成雲母は 60 200 / mの粒径であることが好適である。また、本発明における前記スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母は合成雲母に酸化チタンを 20 40 n mの層厚で被覆したものであることが好適である。

また、本発明における前記スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母とは合成雲母に二酸化酸化チタン及び/または低次酸化チタンを被覆したものであることが好適である。

また、本発明における前記スクリーンにおいて、パール剤を構成する主成分として酸化チタン被覆合成雲母が用いられており、前記パール剤を塗布することでスクリ一ンに酸化チタン被覆雲母が含有されていることが好適である。

[図面の簡単な説明]

図 1は、本発明の一実施形態にかかる反射型スクリーンおよび投影型表示装置の概念図、

図 2は、本発明の一実施形態にかかる反射型スクリーンの構成の概念図、図 3は、反射型スクリーンにおいてパール剤により形成された薄膜中での入射光の挙動の説明図、図 4は、反射型スクリーンにおいてパール剤の代わりにアルミニウム粉体を使用した場合での入射光の挙動の説明図、

図 5は、本発明の一実施形態にかかる透過型スクリーンおよびリアプロジェクト型表示装置の概念図、

図 6は、本発明の一実施形態にかかる透過型スクリーンの構成の概念図、図 7は、透過型スクリーンにおいてパール剤により形成された薄膜中での入射光の挙動の説明図、

図 8は、透過型スクリーンにおいてパール剤の代わりにアルミニウム粉体を使用した場合の入射光の挙動の説明図である。

[発明を実施するための最良の形態]

本発明は、プロジェクターから投影される映像を観察可能に表示するスクリーンの映像の輝度、色彩の再現性、明視角度などの性能を向上するものである。このようなスクリーンには、背景技術でも述べたように主に反射型スクリーンと透過型スクリーンとが存在し、本発明はこのどちらの形態においても使用することが可能である。

以下、本発明の好適な実施形態について形態別に分けて説明する。反射型スクリーン

図 1には本発明の一実施形態にかかる反射型スクリーンおよび投影型表示装置の概念図が、図 2には本発明の一実施形態にかかる反射型スクリーンの構成の概念図が示されている。

図 1の投影型表示装置 1 0より投影された光は、反射型スクリーン 1 2上に大きく映し出すためにある程度の角度を持って投影される。この図 1においてスクリーン上端部に投影される光を投影光 1 4、スクリーン下端部に投影される光を投影光 1 6と呼ぶことにする。投影光 1 4はスクリーン上に至り反射される。この反射光はスクリーンが正反射のみを行うならば、本来の反射光 1 8のように入射角と等しい反射角で反射され、観察者 2 0に届くことがない、つまり観察者は視認できない。こうなると投影型表示装置より投影された投影光が観察者に映像として観察可能に映るためには、観察者の方向に投影光を反射させる必要がある。また観察者が多人数の場合に、多くの人に映像が視認できるようにするためには、投影光を広い方向に反射しなければならない。このため投影光 1 4はスクリーン上に至り、点線の矢印で示されるように、広い角度で反射、拡散され、その拡散反射光の一部が反射光 2 2にょうに観察者 2 0に視認される。下端の場合も同様である。投影光 1 6は、スクリーン上に至り、点線の矢印で示されるように広い角度で反射、拡散され、その拡散反射光の一部が反射光 2 4のように観察者 2 0に視認される。このように投影型表示装置より投影される投影光は、投影光が投影されたスクリーン上の全ての部分で同様な反射と拡故の作用によつて観察者に映像を映し出すことができる。図 1に示す反射型スクリーン 1 2は、図 2にあるように平板状の基材 2 6と、その上に形成された光反射面 2 8と合成雲母を用いたパール剤を含む薄膜 3 0と光拡散層 3 2とを備え、投影された光はスクリーン表面より光拡散層 3 2、パール剤を含む薄膜 3 0を一部はパール剤の酸化チタン表面、あるいは合成雲母表面において反射、拡散されながら透過して行き、光反射面にいたり、全反射して再びパール剤を含む薄膜中において一部はパール剤の酸化チタン表面、あるいは合成雲母表面において反射、拡散されながら透過して行き、酸化チタン被覆合成雲母によって多方向に拡散された光を、エンボス加工等を施された光拡散層によって更に多方向に拡散される。このようにしてスクリーンは投影された光を広い角度で明るい映像を映し出すことが可能となる。

ところで、映像の鲆度が高く、広い明視野角を有する反射型スクリーンを作ることは、相反する二つの行程によらなければならない。つまりは、スクリーンにおいて高い映像の輝度を持たせるためには、投影された光の拡散を抑え、光を一定の範囲に絞り込むようにする方がよレ、。しかしスクリーンに映し出される映像は、大勢の人が見ることができるように広い角度において明るい映像を映し出せるものが必要であり、広い視野角を持つようにするためには投影された光を可能な限り拡散しなければならない。

このように相反する二つの性質を同時に持ち得るスクリーンが優れたスクリーンであるといえる。このため、この相反する二つの性質を備えるためには、如何に投影された光を効率よく反射拡散あるいは透過拡散でき、且つその過程で光の損失を如何に少なく抑えるかが問題となる。

本発明において特徴的なことは、スクリーンの映像の輝度が高く、鮮やかな映像を映写すること、つまり、色鮮やかな、明るい投影画像を視覚できるものとすることであり、このために本実施形態では使用するパール剤において、着色性金属の混入の極めて少なレ、彩度の良好な合成雲母を用いている。

すなわち、光の反射、拡散における過程での光の損失を抑え得る合成雲母粉体を用いたパール剤である。

図 3は図 1及び図 2に示した本発明の反射型スクリーン中に設けられたパール剤による薄膜中での入射光の挙動の説明図である。

図 3に示すようにバール剂を含む薄膜 3 0中で、酸化チタン被覆合成雲母 3 4は任意の方向を向いており、これにより投影光 3 6は酸化チタン、あるいは合成雲母粉体表面において反射し、または酸化チタン、合成雲母粉体内を透過する過程で屈折することによりスクリーン正面に対して広い角度で映像を視覚することができる。そしてこの場合、光の拡散は主に酸化チタン、合成雲母粉体内を透過する過程で屈折することによるものである。

ここで図 3において合成雲母でなく天然雲母による酸化チタン被覆雲母を使用した場合、天然雲母が微量の金属を含有していることによる着色があるために、投影された光が酸化チタン被覆天然雲母を透過する際に、光が弱められてしまったり、着色の影響で投影された光の色彩を変えてしまうなどの悪い影響を及ぼす結果となる。また投影された光が天然雲母中を透過するのは一度だけであるとは限らず、光反射面で反射したのち再び天然雲母中を透過する可能性や一度透過した酸化チタン被覆天然雲母とは別の酸化チタン被覆天然雲母を透過することも考えれば、二度、三度と天然雲母を透過することとなり、天然雲母の光に及ぼす悪影響は、僅かな着色であるにも関わらず大きな意味を持ってくる。

また本発明でのパール剤のような主に屈折による拡散によるものではなく、代わりに反射によるもの、例えばアルミニウム粉体を反射、拡散に使用した場合を考えてみる。図 4に示すようにアルミニウム粉体 4 2も薄膜中で任意の位置に存在している。アルミニウム粉体は光を透過させることはないので投影光 4 4はアルミニゥム粉体表面で反射し、また別のアルミニウム粉体表面にて反射するというようにァルミニゥム粉体表面と光反射面 4 6での反射を繰り返し、再ぴスクリーン表面より光が抜け出すまで乱反射を繰り返す。

しかしこのように乱反射を繰り返していると、パール剤のような屈折による拡散より光路長が遥かに長くなり、反射光の強さを減退する原因となってしまい、結局、反射効率が悪くなつてしまう。

ところが本発明によれば、金属の混入のない彩度の良好な合成雲母を使用するので、光が透過する際に、光を吸収したり、弱めたり、着色してしまう可能性が全くない。また酸化チタン被覆合成雲母も、酸化チタン表面、合成雲母表面で投影光を反射させるものの、酸化チタン被覆合成雲母の光の透過性は高く、その反射量は僅かであり、酸化チタン被覆合成雲母の投影光の拡散過程は、その殆どが屈折による拡散であるから、光の損失を最小限に抑えることが可能である。そしてまた、酸化チタン表面、合成雲母表面で投影光を反射させることで、拡散方向をさらに広くする効果もある。

このように本発明において特徴的なことは、金属の混入のない彩度の良好な合成雲母を使用することで、光の損失を最小限に抑えることにより、スクリーンの映像の輝度を上げ、広い角度で鮮やかな映像を映写することのできる反射型スクリーンの実現が可能となることである。

ここで、本発明において使用される合成雲母の一例が以下の一般式で示される。

1 / 3〜： 1 2〜 ·？し】 J 1 0 ) 1 2

(式中 Xは N a K ⁺ , L i +， C a ^{2 +} , R b ^{2 +}， S r ² +からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Yは M g ^{2 +}， F e ^{2 +} , N i ^{2 +}， M n ^{2 +} , A 1 ^{3 +}, F e ³ ⁺， L i +からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Zは A l ^{3 +} , S i ^{4 +}， G e ⁺, F e ^{3 +} , B ^{3 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表す。）

合成雲母粉体の一般的製造方法は、例えば合成フッ素金雲母の場合、無水ケィ酸約 4 0部、酸化マグネシゥム約 3 0部、酸化アルミニゥム約 1 3部及びケィフッ化力リウム約 1 7部を混合した後、 1 4 0 0〜 1 5 0 0 Cで溶融し、さらに 1 3 0 0 〜： 1 4 0 0 °Cで晶出して合成フッ素金雲母（KM g (A 1 S i ₃ O _{1 0}) F ₂) を得る。得られた合成フッ素金雲母の鉱塊を粉砕し、分級して合成フッ素金雲母粉体を得る。このようにして得られた合成フッ素金雲母粉体の形状は不定形板状であり、その粒径は用途にもよるが、一般的には厚さ方向が 0 . 0 5〜 1 0 μ Γηであり、面方向が 2〜 2 0 0 mである。

以下に、本発明における反射型スクリーンの製造実施例と性能の比較実験の結果をそれぞれ記す。本発明の一実施形態にかかる反射型スクリーンおよび投影型表示装置は、基材の上に光反射面を設け、さらに本発明による合成雲母を用いたパール剤、光拡散層の順に積層して構成される。

基材は、白色ブラスティックシート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ボリスチレン、ポリカーボネート、アタリル樹脂、ポリウレタン樹脂などの材料を用いることができる。樹脂に必要に応じて可塑剤を 2 0〜 1 0 0重量％加えてもよレ、。基材の厚さとしては 1 0〜 1 0 0 0 μ mが好適である。

光反射面は、アルミニウム箔、アルミニウム板、アルミニウム蒸着フィルム、ァルミニゥム粉などを用いることができる。さらにその上に本発明による合成雲母を用いたパール剤で薄膜を形成する。

光拡散層は、プラスティックフィルムやポリプロピレン、塩化ビニル、ポリェチレンテレフタレート、トリァセチルセルロースフィルムなどを用いることができ、表面をエンボス加工、マツト加工したフィルムを用いるのが好適である。

光反射面、パール剤による薄膜、光拡散層は、スクリーン印刷法、ロールコート法、オフセット印刷などにより印刷される方法と、ナイフコ一ター、コンマコータ —などによりコーティングされる方法が例示できる。

以下、本発明の好適な実施例を説明する。

[実施例 1一 1 ]

無水ケィ酸 4 0部、酸化マグネシウム 3 0部、酸化アルミニウム 1 3部及びケィフッ化カリウム 1 7部を混合した後、 1 5 0 0 °Cで溶融し 1 3 5 0 °Cで晶出した合成フッ素金雲母を粗粉砕、微粉砕し、粒径 2 0〜 1 0 0 μ m (マイクロメリティック社製セディグラフ 5 0 0 0— 0 1型により測定した球状換算値、以下粒径の測定方法は同じ）の合成フッ素金合成雲母粉体 1 0 0部を得た。さらに得られた合成雲母 5 0部をイオン交換水 5 0 0部に添加して十分に攪拌し均一に分散させた。得られた分散液に濃度 4 0重量パーセントの硫酸チタニル水溶液 2 0 8 . 5部を加えて、攪拌しながら加熱し 6時間沸騰させた。放冷後、濾過水洗し 9 0 0 °Cで焼成して、二酸化チタンで被覆された合成雲母 9 0部を得た。この合成雲母粉体を用いたパール剤をァクリル樹脂ラッカー中に添加し、ホモジナイザ一にて分散混合してパール剤ィンキとした。厚さ 2 0 0 / mのポリ塩化ビュルシ一トを基材とし、その上に縦 6 0 0 m m , 横 6 0 0 m mの金属アルミニウム箔を張り付け、その上に本発明による合成雲母を用いたパール剤インキを厚さ 1 0 0 μ Γτιとなるようにシルク印刷した後、更にその上に厚さ 1 0 0 μ mになるようにポリシロキサン樹脂をシルク印刷して、投影型反射スクリーンを得た（以下、本発明品 1 という）。なお、バール剤の単位面積当たりの塗布量は約 2 0 m g / c m ²である。

[比較例 1 一 1の製造]

本発明の実施例と同様の手順により作成したスクリーンにおいて、本発明によるパール剤の代わりに天然雲母を用いたパール剤を使用したスクリーン（以下、比較例 1という）を製造し、本発明による反射型スクリーンの性能と比較実験をした。

[比較例 1 一 2の製造]

本発明の実施例と同様の手順により作成したスクリ一ンにおいて、本発明によるパール剤の代わりにアルミニウム粉末を用いたスクリーン（以下、比較例 2という）を製造し、本発明による反射型スクリーンの性能と比較実験をした。

[実験結果]

スクリーンの性能の比較実験は、スクリーンの入射照度に対するスクリーン正面の反射輝度の割合の π倍の値を示すスクリーンゲージ値（以下、 S G値という）と、スクリーン正面における反射輝度が半分の値になる角度の値（以下、半値角度という）と、投影された映像の色彩に対する再現性（以下、再現性という）の 3つの値について調べ、判定した。

前述した通りに比較実験を行ったところ、次に示す表 1のような結果を得た。尚、スクリーン性能の評価に際しては、 S G値、半値角度については実際の測定により、数値により表され、その数値の大きいものほど優れた性能を持つていることを示しており、再現性については、スクリーン上に映し出された映像の色彩と実際のフィルムにおける色彩を比較し、大変良い◎、良い〇、普通△、悪い X、大変悪い X X . の五段階で評価した。

【表 1】

表 1に示すように、比較例 1は、 S G値、半値角度は、ある程度良好な結果を示すが、再現性の点で好ましくない。比較例 2は、 S G値、再現性はある程度良好であつたが、半値角度について十分な結果を得ることができなかった。しかし、本発明による合成雲母粉体を用いたパール剤を使用した反射型スクリーンの性能は、実験した全ての項目におレ、て良好な結果を示した。

次に一定の層厚の二酸化チタンを被覆した、粒径の違う合成雲母粉体を用いたパ一ル剤を使用して、スクリーンの性能への影響の実験を行った。この実験において二酸化チタンの層厚は 4 0 n mで一律にそろえられている。この結果、次の表 2のような結果を得た。評価の表し方は表 1 と同じである。

【表 2】

尚、表 2の粒径の単位は/ i mである。

表 2にある結果より、本発明において用いられる合成雲母粉体の粒径は 5 μ m〜 2 0 0 μ m程度が好適であることがわかる。この結果、天然雲母による粒径は 5〜 6 0 // mで良好な結果を示すというデータがあるが、着色性金属の混入の極めて少ない本発明による合成雲母はさらに大きな粒径においても良好な結果を示している。さらに合成雲母粉体表面に被覆させる二酸化チタンの層厚によって、二酸化チタン被覆合成雲母の示す干渉色について次のようなデーターがある。

そこで、二酸化チタンの異なる層厚ごとの、二酸化チタン被覆合成雲母粉体を用いたスクリーンの性能について実験を行ったところ次の表 3及び表 4のような結果を得た。この実験において、合成雲母の粒径は 6 0 μ mに一律にそろえられている。評価の表し方は表 1、 2と同じである。

【表 3】

【表 4】

尚、表 3、表 4の層厚の単位は n mである ₍ 表 3、及び表 4の結果より、本発明における合成雲母表面に被覆させる二酸化チタンの層厚としては、 2 0 n m〜4 0 n m程度であることが好適である。

以上のように、本発明にかかる着色性金属の混入の極めて少ない彩度の良好な合成雲母を使用することによって、スクリーンの性能はさらに向上する。特に粒径 5 μ πι〜2 0 0 μ ηι、層厚が、 2 0 n m〜 4 0 n mにおいて最も効果を発揮する。以上説明したように本発明にかかる反射型スクリーンおよび投影型表示装置によれば、パール剤に用いられる雲母、及び酸化チタン被覆雲母を着色性金属の混入の極めて少ない彩度の良好な合成雲母を使用することにより、スクリーンの反射輝度を上げ広い角度で鮮やかな映像を観察することのできる反射型スクリ一ンおよび投影型表示装置を提供することができる。透過型スクリーン

図 5には本発明の一実施形態にかかる透過型スクリーンおよびリアプロジェクト型表示装置の概念図が、図 6には本発明の一実施形態にかかる透過型スクリーンの構成の概念図が示されている。

図 5のリアプロジェクト型表示装置 1 3 4より投影された光は、透過型スクリーン 1 3 6上に大きく映し出すためにある程度の角度を持って投影される。この図 5 においてスクリーン上端部に投影される光を投影光 1 1 4、スクリーン下端部に投影される光を投影光 1 1 6と呼ぶことにする。投影光 1 1 4はスクリーン上に至りスクリーンを透過する。この透過光はスクリーンが投影光を透過させるのみならば、本来の透過光 1 3 8のように入射したままの方向に透過して行き、観察者 1 2 0に届くことがない、つまり観察者は視認できない。こうなるとリアプロジェクト型表示装置より投影された投影光が観察者に映像として観察可能に映るためには、観察者の方向に投影光を拡散させる必要がある。また観察者が多人数の場合に、多くの人に映像が視認できるようにするためには、投影光を広い方向に拡散しなければならない。このため投影光 1 1 4はスクリーン上に至り、点線の矢印で示されるように、広い角度で拡散され、その拡散光の一部が拡散光 1 4 0にょうに観察者に視認される。下端の場合も同様である。投影光 1 1 6は、スクリーン上に至り、点線の矢印で示されるように広い角度で拡散され、その拡散光の一部が拡散光 1 4 2のように観察者 1 2 0に視認される。このようにリアプロジェクト型表示装置より投影される投影光は、投影光が投影されたスクリーン上の全ての部分で同様な透過、拡散の作用によって観察者に映像を映し出すことができる。

図 5に示す透過型スクリーン 1 3 6は、図 6にあるように平板状の基材 1 2 6と、その上に形成された合成雲母を用いたパール剤を含む薄膜 1 3 0と光拡散層 1 3 2 とを備え、投影された光はスクリーン基材を透過して行き、バール剤を含む薄膜中において一部はノ、°―ル剤の酸化チタン表面、あるいは合成雲母表面において反射、拡散されながら透過して行き、酸化チタン被覆合成雲母によって多方向に拡散された光を、エンボス加工等を施された光拡散層によって更に多方向に拡散される。このようにしてスクリーンは投影された光を広い角度で明るい映像を映し出すことが可能となる。

ところで反射型スクリーンにおいても述べたが、映像の輝度が高く、広い明視野角を有するスクリーンとは、相反する二つの性質を同時に持ち得るスクリーンであることは透過型スクリーンにおいても同様である。このため、この相反する二つの性質を備えるためには、如何に投影された光を効率よく反射拡散あるいは透過拡散でき、且つその過程で光の損失を如何に少なく抑えるかが問題となる。

図 7は図 5及び図 6に示した本発明の透過型スクリーン中に設けられたパール剤による薄膜中での入射光の挙動の説明図である。

図 7に示すようにパール剤を含む薄膜 2 3 0中で、酸化チタン被覆合成雲母 2 3 4は任意の方向を向いており、これにより投影光 2 3 6は酸化チタン、あるいは合成雲母粉体表面において反射し、または酸化チタン、合成雲母粉体内を透過する過程で屈折する。そして、反射した投影光 2 3 8はまた別の酸化チタン被覆合成雲母においてあるいは反射され、あるいは透過にする際に屈折することによりスクリ一ン正面に対して広い角度で映像を視覚することができる。そしてこの場合、酸化チタン被覆合成雲母は、その表面で光を一部は反射させるものの、光の透過性が高く光の拡散はその殆どが酸化チタン、合成雲母粉体内を透過する過程で屈折することによるものである。

ここで図 7において合成雲母でなく天然雲母による酸化チタン被覆雲母を使用した場合、反射型スクリーンにおいて述べたことと同様の問題を生じる。つまり天然雲母が微量の金属を含有していることによる着色があるために、投影された光が酸化チタン被覆天然雲母を透過する際に、光が弱められてしまったり、着色の影響で投影された光の色彩を変えてしまうなどの悪い影響を及ぼす結果となる。また投影された光が天然雲母中を透過するのは一度だけであるとは限らず、光反射面で反射したのち再び天然雲母中を透過する可能性や一度透過した酸化チタン被覆天然雲母とは別の酸化チタン被覆天然雲母を透過することも考えれば、二度、三度と天然雲母を透過することとなり、天然雲母の光に及ぼす悪影響は、僅かな着色であるにも関わらず大きな意味を持つてくる。

またアルミニウム粉体を透過型スクリーンでの拡散に使用した場合を考えてみる。図 8に示すようにアルミニウム粉体 3 4 2も図 7と同様に薄膜中で任意の位置に存在している。アルミニウム粉体は光を透過させることはないので投影光 3 4 4はアルミニウム粉体表面で反射し、また別のアルミニウム粉体表面にて反射するというようにアルミニウム粉体表面での反射を繰り返し、スクリーン表面より光が抜け出すまで乱反射を繰り返す。しかし前述の反射型スクリーン同様このように乱反射を繰り返していると、パール剤のような屈折による拡散より光路長が遥かに長くなり、投影光の強さを減退する原因となってしまい、結局、透過効率が悪くなつてしまうことはもちろん、透過型スクリーンにおいてはアルミニゥム粉体のように反射によつて拡散を行うと、投影光がスクリーンの表面側でなく基材侧の方に反射されてしまうことが多くなり、結局はスクリーン表面側の映像を暗くしてしまう。

このように本発明において特徴的なことは、金属の混入のない彩度の良好な合成雲母を使用することで、光の損失を最小限に抑えることにより、スクリーンの映像の輝度を上げ、広い角度で鮮やかな映像を映写することのできる透過型スクリーンの実現が可能となることである。

ここで、透過型スクリーンにおいて使用される合成雲母は反射型スクリーンで述ベたものと同様、合成雲母の一般式およびその製造方法も以下のように示される。

人 1 ' 3〜1 2〜3 、ん 4し 1 0) I 2

(式中 Xは Na+， K +， L i +， C a ^{2 +} , R b ^{2 +}， S r ^{2 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Yは Mg²⁺， F e ^{2 +}， N i ²⁴， Mn^{2 +}， A 1³⁺, F e ³ ⁺， L i +からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Zは Λ 1 ^{3 +}， S i ^{4 +}， G e ⁴⁺, F e ^{3 +}， B ^{3 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表す。）

合成雲母粉体の一般的製造方法は、例えば合成フッ素金雲母の場合、無水ケィ酸約 40部、酸化マグネシゥム約 30部、酸化アルミニゥム約 1 3部及びケィフッ化カリウム約 1 7部を混合した後、 1 400〜： 1 500。Cで溶融し、さらに 1 300 〜1400 Cで晶出して合成フッ素金雲母（KMg (A 1 S i ₃O₁₀) F₂) を得る。得られた合成フッ素金雲母の鉱塊を粉砕し、分級して合成フッ素金雲母粉体を得る。このようにして得られた合成フッ素金雲母粉体の形状は不定形板状であり、その粒径は用途にもよるが、一般的には厚さ方向が 0. 05〜1 0 μιηであり、面方向が 2〜200 // mである。

以下に、本発明における透過型スクリーンの製造実施例と性能の比較実験の結果をそれぞれ記す。本発明の一実施形態にかかる透過型スクリーンおよびリアプロジェクト型表示装置は、基材の上に本発明による合成雲母を用いたパール剤、光拡散層の順に積層して構成される。基材は、透明プラスティック、ガラス、ポリ塩化ビュル、ポリエチレン、ポリプ口ピレンなどのポリオレフイン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、アタリル樹脂、ポリウレタン樹脂などの材料を用いることができる。樹脂に必要に応じて可塑剤を 2 0〜 1 0 0重量％加えてもよレ、。基材の厚さとしては 1 0〜 1 0 0 0 / mが好適である。

基材の上には本発明による合成雲母を用いたパール剤で薄膜を形成し、その上に光拡散層を形成する。

パール剤による薄膜、光拡散層は、スクリーン印刷法、ロールコート法、オフセット印刷などにより印刷される方法と、ナイフコーター、コンマコ一ターなどによりコーティングされる方法が例示できる。

以下、本発明の好適な実施例を説明する。

[実施例 2— 1 ]

無水ケィ酸 4 0部、酸化マグネシゥム 3 0部、酸化アルミニゥム 1 3部及びケィフッ化カリウム 1 Ί部を混合した後、 1 5 0 0 °Cで溶融し 1 3 5 0 °Cで晶出した合成フッ素金雲母を粗粉砕、微粉砕し、粒径 2 0〜 1 0 0 m (マイクロメリティック社製セディグラフ 5 0 0 0— 0 1型により測定した球状換算値、以下粒径の測定方法は同じ）の合成フッ素金合成雲母粉体 1 0 0部を得た。さらに得られた合成雲母 5 0部をィオン交換水 5 0 0部に添加して十分に攪拌し均一に分散させた。得られた分散液に濃度 4 0重量パーセントの硫酸チタニル水溶液 2 0 8 . 5部を加えて、攪拌しながら加熱し 6時間沸騰させた。放冷後、濾過水洗し 9 0 0 °Cで焼成して、二酸化チタンで被覆された合成雲母 9 0部を得た。この合成雲母粉体を用いたパール剤をァクリル樹脂ラッカ一中に添加し、ホモジナイザ一にて分散混合してパール剤インキとした：厚さ 2 0 0 μ mの透明ブラスティックを基材とし、その上に本発明による合成雲母を用いたパール剤ィンキを厚さ 1 0 0 mとなるようにシルク印刷した後、更にその上に厚さ 1 0 0 μ πιになるようにシリコン樹脂をシルク印刷して、透過型スクリーン（以下、本発明品 2という）を得た。なお、パール剤の単位面積当たりの塗布量は約 2 0 m g / c m ²である。

[実施例 2— 2 ]

フレネノレレンズ、レンチキユラレンズの二枚のレンズにより構成された従来の透過型スクリーンと、実施例 2— 1 と同様の手順で製造した本発明品を本発明品が一番表面に来るよう組み合わせ、一つの透過型スクリーン（以下、本発明品 3という）を製造し、本発明による透過型スクリーンの性能を実験した。

[比較例 2— 1の製造]

本発明の実施例 2— 1 と同様の手順により作成したスクリーンにおいて、本発明によるパール剤の代わりに、天然雲母を用いたパール剤を使用したスクリーン（以下、比較例 1 ' という）を製造し、本発明による透過型スクリーンの性能と比較実験をした。

[比較例 2— 2の製造]

本発明の実施例 1 と同様の手順により作成したスクリーンにおいて、本発明によるパール剤の代わりに、アルミニウム粉末を用いたスクリーン（以下、比較例 2 ' という）を製造し、本発明による透過型スクリーンの性能と比較実験をした。

[比較例 2— 3の製造]

フレネルレンズ、レンチキユラレンズのニ枚のレンズにより構成された従来の透過型スクリーン（以下、比較例 3 ' とレ、う）を使用して、本発明による透過型スクリーンの性能と比較実験をした。

スクリーンの性能の比較実験は、スクリ一ンへの同じ入射照度に対するスクリ一ン正面における映像の輝度（以下、輝度という）と、スクリーン正面における映像の輝度が半分の値になる角度の値（以下、半値角度という）と、投影された映像の色彩に対する再現性（以下、再現性という）、さらに映像の見やすさ（以下、見やすさという）の 4つの値について調べ、判定した。

スクリーン性能の評価に際しては、輝度、半値角度については実際の測定により、数値により表され、その数値の大きいものほど優れた性能を持っていることを示しており、再現性については、スクリーン上に映し出された映像の色彩と実際のフィルムにおける色彩を比較することで、大変良い◎、良い〇、普通△、悪い X、大変悪い X X、の五段階で評価した。また、映像の見やすさにおいては、主観的観点からの評価を避けるため、無作為に選んだ 1 0人の人に名前を伏せてそれぞれのスクリーンによる映像を観察してもらい、大変良い 5、良い 4、普通 3、悪い 2、大変悪い 1、の五段階で評価してもらい、その平均を取って、 4 . 5〜5を大変良い◎、 3 . 5〜4 . 4を良い〇、 2 . 5〜3 . 4を普通△、 1 . 5〜2 . 4を悪い X、 1 〜 1 . 4を大変悪レ、 X X、の五段階で表した。

[実験結果]

【表 5】

以上の結果から、表 5にある通り、比較例 1 ' は、輝度、半値角度、見やすさとも、ある程度良好な結果を示したものの、再現性に問題があった。比較例 2 ' は、再現性はある程度良好であったものの、その他の項目においては芳しい結果が得られず、スクリーンとして使えるものではなかった。比較例 3 ' は、全ての項目においてある程度良好な結果を示したものの、やはりレンズによるすじが見えてしいまい、見やすさにおいて多少の難があった。しかし本発明による合成雲母粉体を用いたパール剤を使用した透過型スクリ一ンの本発明品 2の性能は、実験した全ての項目において良好な結果を示した。本発明品 3も同様に、全てに良好であった。

次に- 定の層厚の二酸化チタンを被覆した、粒径の違う合成雲母粉体を用いたパ一ル剤を使用して、輝度、半値角度、再現性の 3つのスクリーンの性能への影響の実験を行った。この実験において二酸化チタンの層厚は 4 0 n mで一律にそろえられている。この結果、次の表 6のような結果を得た。評価の表し方は表 5における輝度、半値角度、再現性と同じ方法を用いた。

【表 6】粒径 2 5 20 60 80 1 00 200 輝度 70 70 80 1 00 1 1 0 1 00 1 00 半値角度 ± 20° ±20° ± 25° ±3 5° ±3 5° ±3 5° ±3 5° 再現性 Δ △ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎ 尚、表 6の粒径の単位は μ mである。

表 6にある結果より、本発明において用いられる合成雲母粉体の粒径は 60 μ m 〜200 _μ m程度が好適であることがわかる。

また、反射スクリーンで述べたように合成雲母粉体表面に被覆させる二酸化チタンの層厚によって、二酸化チタン被覆合成雲母の示す干渉色は異なる。そこで、二酸化チタンの異なる層厚ごとの、二酸化チタン被覆合成雲母粉体を用いたスクリ一ンの性能について実験を行ったところ次の表 7、及び表 8のような結果を得た。この実験において、合成雲母の粒径は 60 μ mに一律にそろえられている。評価の方法、表し方は表 6と同じである。

【表 7】

【表 8】

尚、表 7、表 8の層厚の単位は nmである。

表 7、表 8の結果より、本発明における合成雲母表面に被覆させる二酸化チタンの層厚としては、 20 rim〜40 n m程度であることが好適である。以上のように、本発明にかかる着色性金属の混入の極めて少ない彩度の良好な合成雲母を使用することによって、スクリーンの性能はさらに向上する。特に粒径 6 0 μ ιτι〜2 0 0 μ πι、層厚が、 2 0 n m〜 4 0 n mにおいて最も効果を発揮する。以上説明したように本発明にかかる透過型スクリーンによれば、パール剤に用いられる雲母、及び酸化チタン被覆雲母を着色性金属の混入の極めて少ない彩度の良好な合成雲母を使用することにより、スクリーンの映像の輝度を上げ広い角度で鮮やかな映像を観察することのできる透過型スクリーンおよびリアプロジュクト型表示装置を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. 投影された映像を表示するスクリーンにおいて、酸化チタン被覆雲母が含有されており、該雲母は合成雲母であることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

2. 基材上に光反射面と、光拡散層が形成された反射型スクリーンであることを特徴とする請求項 1記載の合成雲母含有スクリーン。

3. 基材上に光拡散層が形成された透過型スクリーンであることを特徴とする請求項 1記載の合成雲母含有スクリーン。

4. 請求項 1乃至 3いずれか記載のスクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母は合成雲母が一般式、

X 1 , 3〜：！ i 2〜 3 \ '1し 1 0 ) 1 2

(式中 Xは Na⁺， K +， L ¹—， C a ²⁺, R b ^{2 +}， S r ^{2 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Yは Mg ^{2 +}， F e ^{2 +}， N i ^{2 +}， Mn ^{2 +} , A 1^{3 +}， F e ³ ⁺， L i +からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表し、 Zは A l ^{3 +}， S i ⁴⁺， G e ⁺ , F e ^{3 +} , B ^{3 +}からなる群より選ばれる一種以上のイオンを表す。）で表される合成フッ素金雲母であることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

5. 請求項 2または 4いずれか記載の投影型反射スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母に用いられる合成雲母は 5〜 200 μ mの粒径であることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

6. 請求項 3または 4いずれか記載の透過型スクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母に用いられる合成雲母は 60〜200 mの粒径であることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

7. 請求項 1乃至 6いずれか記載のスクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母は合成雲母に酸化チタンを 20〜40 nmの層厚で被覆したものであることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

8. 請求項 1乃至 7いずれか記載のスクリーンにおいて、含有される酸化チタン被覆合成雲母とは合成雲母に二酸化酸化チタン及び/または低次酸化チタンを被覆したものであることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。

9. 請求項 1乃至 8いずれか記載のスクリーンにおいて、パール剤を構成する主成分として酸化チタン被覆合成雲母が用いられており、前記パール剤を塗布することでスクリーンに酸化チタン被覆雲母が含有されていることを特徴とする合成雲母含有スクリーン。