WO2019039163A1 - 透明スクリーン、及びディスプレイシステム - Google Patents

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WO2019039163A1
WO2019039163A1 PCT/JP2018/027446 JP2018027446W WO2019039163A1 WO 2019039163 A1 WO2019039163 A1 WO 2019039163A1 JP 2018027446 W JP2018027446 W JP 2018027446W WO 2019039163 A1 WO2019039163 A1 WO 2019039163A1
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WO
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visible light
layer
transparent screen
light scattering
projector
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/027446
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English (en)
French (fr)
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郁哉 橋本
敬介 村田
忍 荒田
史人 小林
Original Assignee
セントラル硝子株式会社
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a reflective type transparent screen that displays image content of a projector on the projection side of the projector and has visible light transparency.
  • Articles for example, patent documents 1 and 2 provided with a light scattering layer which can display a projection image from a projector and can transmit visible light have been proposed.
  • An article provided with such a light scattering layer has a light scattering property (sharpness of a display image) and a visible light transmittance (transparency of the rear surface of the display system) in order to achieve both of the opposite physical properties.
  • the light scattering particles having high light scattering (forward scattering) property in the direction in which the light from the projector is transmitted are dispersed. Therefore, the video content projected on the light scattering layer is suitable for observation from the side where the light from the projector is transmitted through the layer (hereinafter referred to as the “transmission side”).
  • Such articles are classified as transparent screens of the transmissive type (rear projection type).
  • Patent Document 3 it is proposed that in the reflective image display transparent member, there is a need to prevent the observation of the image from the opposite side of the projector with the member as a boundary, Disclosed is an article comprising a display member and a transparent plate disposed through a hollow layer and having a low emission film.
  • the structure provided with the light scattering layer and the visible light reflecting layer is considered to be a promising structure as a reflection type transparent screen.
  • This structure displays the projection image of the video content projected on the light scattering layer as a mirror image on the visible light reflecting layer to the user positioned on the projection side of the projector.
  • the light scattering layer has a configuration with high forward scattering, which is advantageous for achieving both image sharpness and transparency as a transparent screen, but because it is a "transparent" screen Not only light scattering on the desired projection side of the projector, but also light scattering in the direction in which light from the projector is transmitted.
  • the video content is not only displayed to the user located on the projection side of the projector but also located on the opposite side of the projection side of the projector Will also be displayed to the user who
  • the transparent screen is used as a window
  • the possibility that the video content can be seen not only by the user in the projection direction of the projector but also by the onlooker outside the window arises as a problem because the screen is transparent.
  • the present invention is a reflective type transparent screen that makes it easy to observe an image from the projection side of the projector and difficult to observe an image from a user located on the opposite side to the projection side of the projector.
  • the challenge is to provide
  • the reflective type transparent screen of the present invention is a transparent screen having visible light transparency, which displays color image content by a projector on the projection side of the projector,
  • the transparent screen is A visible light transmitting and visible light scattering light scattering layer having the ability to form a projected image of the video content;
  • a visible light reflecting layer having a capability of forming a mirror image of the projected image and having a visible light reflectance of 10% to 45% from the projection side of the projector;
  • the light scattering layer comprises a layer comprising a medium and visible light scattering microparticles dispersed in the medium,
  • the visible light reflecting layer has visible light absorbability, and attenuates forward scattering of a projected image formed on the light scattering layer, which has passed through the reflecting interface of the visible light reflecting layer.
  • the visible light reflection layer may be a double image as can be produced by an "image display member and an article including a transparent plate having a low emission film disposed via a hollow layer". Problems are less likely to occur.
  • the visible light reflectance can be measured according to the standard of JIS R3106: 1998.
  • the visible light reflecting layer has visible light absorbability, thereby attenuating ambient light such as illumination, thereby improving the contrast of the video content displayed on the transparent screen.
  • FIG. 1 shows a display system 1 configured using a first transparent screen 2 comprising a light scattering layer 22, a visible light reflecting layer 21 formed directly on the light scattering layer 22, and a reflective interface 211.
  • FIG. 2 schematically illustrates the relationship between the projected image of video content generated in the light scattering layer 22 and the mirror image of the projected image when the transparent screen 2 is used as a display system.
  • FIG. 3 is configured using a second transparent screen 20 including an intermediate layer 24 having visible light transparency and visible light non-scattering property between the visible light reflective layer 21 and the light scattering layer 22. It is a figure which illustrates typically the relationship between the projection image of the imaging
  • each main surface of each layer of the transparent screens 2 and 20 has a parallel relationship.
  • a display system 1 of the present invention includes a projector 3 and a first transparent screen 2.
  • the projector 3 is disposed with respect to the transparent screen 2 at a position where the video content can be projected onto the light scattering layer 22, for example, in a direction oblique to the transparent screen.
  • the display system 1 may be configured to include a second transparent screen 20 instead of the first transparent screen 2 (not shown).
  • the video content is projected from the projector 3 from a direction oblique to the light scattering layer 22.
  • the video content projected from the projector 3 forms projected images 51 a, b, c in the light scattering layer 22.
  • a commercially available projector 3 can be used, and any type of projector can be used as long as it can project a color image.
  • the projected images 51a, 51b and 51c in the light scattering layer 22 are strongly light-scattered (that is, forward scattering) in the direction in which the light travels from the projector.
  • the mirror images 52a, b, c of b, c are formed.
  • the user 4 recognizes the mirror images 52a, b, c of the projected images 51a, b, c.
  • the user 4 can also recognize the scene behind the visible light reflecting layer 21.
  • the projected image in the light scattering layer 22 also causes light scattering (ie, back light scattering; represented by dotted arrows in FIG. 3) on the projector side.
  • the light intensity is weak compared to the light scattering in the transmission direction, the user 4 may not only recognize the mirror images 52a, b and c but also the projected images 51a, b and c simultaneously, which may cause a problem as a double image .
  • the light scattering layer 22 is disposed on the visible light reflecting layer 21, so that the image recognized by the user 4 by the back scattering of the projected images 51 a, b, c And the mirror images 52a, b, c can be recognized by the user 4 as a matched image. That is, the problem of double image is suppressed.
  • the user 4 can recognize a double image with the projected images 51a, b, c and the mirror images 52a, b, c. There is a gap between the broken arrow and the dotted arrow in FIG.
  • the thickness of the intermediate layer may be preferably 3 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 0.5 mm or less in order to make the double image small and to show a natural image to the user 4.
  • the transparent screens 2 and 20 have a first substrate 23 which is visible light transmitting and non-visible light scattering, and the light scattering layer 22 is disposed on the first substrate 23.
  • the transparent screen 20 includes an intermediate film 24 that is visible light transmitting and non-visible light scattering, and further includes a second substrate 25 that is visible light transmitting and non-visible light scattering, and the visible light It is preferable that the reflective layer 21 be disposed on the second base 25.
  • the first base material 23 and the second base material 25 are not particularly limited as long as they have properties such as durability such as weather resistance and have visible light transparency and visible light non-scattering properties. And various base materials can be used. In order to make the base material non-scattering visible light, it is necessary that fine particles, voids and the like, which cause light scattering, are not dispersed in the base material.
  • a typical example of the substrate is a glass substrate. Glass materials include tempered glass, film-adhered glass, laminated glass, etc. From the materials, various glass materials such as soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, non-alkali glass, etc. It can be used.
  • plastic resin plates and film substrates such as polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polymethyl methacrylate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyester resin, polyvinyl alcohol resin, poly Transparent substrates made of vinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, triacetyl cellulose resin, polyamide resin, and other plastics can be used.
  • transparent substrates of metal oxides such as glass are preferable to transparent substrates made of plastic.
  • the first base material 23 contain a small amount of coloring components such as transition metal oxides such as iron, cobalt and nickel, which cause absorption of visible light.
  • the content may be 0.5% by mass or less, preferably 0.2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less, based on each substrate.
  • the second base material 25 may have visible light absorbability, and a heat ray absorbing glass or the like can also be used as appropriate.
  • the visible light absorptivity of the second base material has the effect of lowering the "image visibility from the side opposite to the projector", which is the subject of the present invention.
  • the size of the substrates 23 and 25 may be appropriately determined depending on the application, and the substrates 23 and 25 may have the same size. Also, the visible light reflection layer 21 and the light scattering layer 22 have the same size and shape as the base material 23, or the visible light reflection layer 21 has the same size and shape as the base material 25, and the light scattering layer 22 has a base The material 23 may have the same size and shape, or may have different sizes and shapes so that only a part of the transparent screen can display video content.
  • the thickness of the substrates 23 and 25 is usually set according to the application, for example, according to the strength required in the mode to be used. Specifically, one having a thickness of 0.1 mm to 30 mm is usually used.
  • the shape of the visible light transmitting substrate may be flat or curved.
  • the curved substrate is a substrate having a convex side and a concave side which are three-dimensionally bent in advance, and the radius of curvature may be 0.5 m to 3 m.
  • the radius of curvature may preferably be 0.9 m to 2.6 m.
  • the surface should be carefully removed by sufficiently polishing in advance with cerium oxide or the like. Is preferred.
  • the transparent screen 20 includes an intermediate layer 24 having visible light transparency and visible light non-scattering property between the visible light reflective layer 21 and the light scattering layer 22.
  • a resin intermediate film layer including an adhesive resin intermediate film of hot melt type such as polyvinyl butyral (PVB) or ethylene vinyl acetate (EVA) can be suitably used.
  • the intermediate layer 24 may have a single-layer structure or a multilayer structure, in which a part is colored, a layer having a sound insulation function, a heat shielding function, and a viewing angle selection function, a thickness is inclined, a surface It is also possible to use one that has been embossed.
  • the intermediate layer 24 may be appropriately added and blended with an ultraviolet absorber, an antioxidant, an antistatic agent, a heat stabilizer, a coloring agent, and an adhesion regulator, and in particular, those in which fine particles that absorb near infrared rays are dispersed It can be used more preferably in producing a transparent screen with high performance heat shielding.
  • the thickness of the intermediate layer 24 in the present invention is preferably 0.1 mm or more.
  • the thickness of the intermediate layer 24 is preferably 0.1 mm to 3 mm, in combination with the above-described double image prevention viewpoint.
  • the luminance Y in the normal direction to light incident at an angle of 45 degrees from the normal direction of the main surfaces of the transparent screens 2 is 0.5 to 20. From the viewpoint of the sharpness of video content.
  • the projector 3 preferably projects video content in an oblique direction with respect to the transparent screen.
  • the transparent screens 2 and 20 of the present invention may be used to form a multilayer structure or a combined structure.
  • the light scattering layer 22 and the visible light reflecting layer 21 which are the main parts of the transparent screens 2 and 20 will be described in detail below.
  • the optical thickness of the light scattering layer 22 is preferably 100 nm to 10000 nm, and the optical thickness of the visible light reflecting layer 21 is preferably 10 nm to 200 nm.
  • the optical thickness of each layer in the present invention is obtained from the product of the refractive index at a wavelength of 633 nm of each layer and the net thickness of each layer.
  • the optical thickness of the light scattering layer 22 is less than 100 nm, the light scattering property is insufficient and the sharpness of the display image is insufficient.
  • the optical thickness of the light scattering layer 22 is more preferably 200 nm to 5000 nm.
  • the optical thickness of the visible light reflecting layer 21 is less than 10 nm, the visible light reflectance is reduced, and the sharpness of the display image viewed from the projection side of the projector is insufficient. If it exceeds 200 nm, the visible light transmission is often insufficient, and the transparency as a transparent screen may be insufficient. More preferably, it is 20 nm to 150 nm.
  • the light scattering layer 22 is a layer having a medium and visible light scattering particles dispersed in the medium.
  • the medium include organic polymers and inorganic polymers.
  • the organic polymer polyester resin, polycarbonate resin, polyacrylic resin, polystyrene resin, polyarylate resin, polyolefin resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, diacetyl cellulose resin, triacetyl Cellulose resin, ethylene vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl butyral resin, etc. may be mentioned.
  • the inorganic polymer it is an inorganic oxide polymer which is polymerized in the form of a network through oxygen atoms centering on atoms of silicon, titanium, zirconium, iron, zinc, tin, hafnium, tungsten and the like.
  • raw materials or starting materials such as silicon oxides such as silica, alumina, titania, zirconia, iron oxide, zinc oxide, tin oxide, hafnium oxide, tungsten oxide etc. It can also be used.
  • the medium is preferably made of an oxide of silicon from the viewpoint of high stability and a low refractive index (it is easy to increase the relative refractive index of the visible light scattering fine particles).
  • inorganic oxide polymer and “silica” are not limited to “pure oxide in which all central atoms are bonded to oxygen (for example, network-like polymer represented by SiO 2 )”. “A species in which a part of the central element is bonded to another substituent” can also be used. Rather, the latter (chemical species in which a part of the central element is bonded to another substituent) is often more suitable for forming a light scattering layer with an optical thickness of 100 nm to 10000 nm.
  • R 14 -a- Si-X a (Wherein R 1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group bonded to a central Si atom via C atom, X is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or halogen, a is an integer of 1 to 4) You can choose. They can be classified into the following two types (a) (b).
  • (A) Type When a is 4 in the above-mentioned "precursor” chemical formula. In this case, all four bonds of Si undergo hydrolysis to convert into "OH groups”. Specifically, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane and tetrachlorosilane are mentioned.
  • (B) Type When a is 1, 2 or 3 in the chemical formula of the above "precursor". In this case, only some of the four Si bonds are hydrolyzed and converted to "OH groups". The remaining R 1 groups remain unchanged. Specifically, monomethyltriethoxysilane, monomethyltrimethoxysilane, trichlorosilane, monomethyltrichlorosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dichlorosilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxy Silane is mentioned.
  • visible light scattering fine particles examples include low refractive index particles such as hollow silica beads and hollow resin beads, and high refractive index particles such as titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, tin oxide, barium titanate, and diamond.
  • the low refractive index and the high refractive index refer to a low refractive index and a high refractive index at the wavelength of RGB light as compared to the refractive index of the medium.
  • titanium oxide particles, zirconium oxide particles, and diamond particles have high refractive index and strong light scattering properties, so that the visible light transmittance of the light scattering layer 22 and the light scattering properties are compatible, and then the image content Improve the sharpness of the mirror image of
  • the average particle diameter of the visible light scattering fine particles is preferably 0.1 to 1 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 0.8 ⁇ m.
  • the average particle size is smaller than 0.1 ⁇ m, it is difficult to improve the light scattering property of the light scattering layer 22.
  • the average particle diameter is larger than 1 ⁇ m, the appearance of the light scattering layer 22 containing the light scattering material is apt to cause defects such as white turbidity.
  • the average particle diameter is defined as a D50 value (a cumulative 50% particle diameter) in a particle size distribution obtained by measuring an intensity distribution in water by a dynamic light scattering method.
  • the light scattering layer 22 preferably comprises a coating.
  • a coating liquid (a light scattering layer forming coating liquid) containing the dispersion medium, the precursor of the dispersion medium, and the light scatterer is applied to a visible light transmitting substrate or a visible light reflecting layer, for example.
  • the light-scattering layer 22 which consists of a coating can be formed by forming a coating film, preferably on the base material 23 by the method of 3.
  • the coating solution for forming a light scattering layer is preferably a dispersion medium, a precursor of the dispersion medium, the light scattering body, preferably water, an alcohol such as methanol or ethanol, or a ketone such as acetone, methyl ethyl ketone or methyl butyl ketone It can be prepared by mixing with a solvent.
  • the visible light reflection layer 21 has a reflection interface 211 on the light scattering layer 22 side, and has a characteristic of a so-called magic mirror having both visible light transparency and visible light reflectivity. It is preferable that the layer of visible light having a refractive index higher than that of the medium of the light scattering layer 22, for example, a layer whose refractive index is 0.5 or more at a wavelength of 633 nm. Furthermore, the visible light reflective layer 21 has visible light absorbability and attenuates forward scattered light of the projected image 51 of the video content that has passed through the reflective interface 211.
  • the image viewed from the reflection side becomes sharp, and by enhancing the visible light absorbability, it becomes difficult to observe the image viewed from the transmission side, both of which are transparent as a transparent screen Can not be blindly elevated, as it directly leads to the loss of
  • the visible light reflectance from the projection side of the projector of the visible light reflecting layer 21 is 10% to 45%. If it is less than 10%, the ability to form an image is low, and if it is more than 45%, it becomes difficult to obtain visible light transmission. Taking these into consideration, the visible light reflectance may be preferably 15% to 40%, more preferably 15% to 30%.
  • the visible light transmittance of the visible light reflecting layer 21 (the visible light transmittance reflects the visible light absorption of the visible light reflecting layer) is the transparency of the transparent screen and the side opposite to the projection side. In consideration of the visibility of the image observation from the user located, it may be 4% to 50%, more preferably 6% to 30%.
  • the total light transmittance may be 3% to 40%, and further 5% to 30%.
  • the total light transmittance of the visible light reflective layer 21 and the second substrate 25 is 3% to 40%, and further 5% to 30%. It may be The total light transmittance is also a value that substantially reflects the visible light reflectance of the visible light reflecting layer 21 and the absorbance of visible light. The total light transmittance is determined based on the standard of JIS K7361: 1997.
  • the visible light reflecting layer 21 one made of stainless steel, nitrided stainless steel or the like can be used.
  • the visible light reflecting layer 21 is preferably made of a coating.
  • the visible light reflecting layer 21 is formed on the light scattering layer 22 or a substrate transparent to visible light, for example, by physical deposition such as sputtering, chemical deposition such as chemical vapor deposition or plating, or wet coating such as sol-gel method. It can form by using well-known methods, such as a film method and a film sticking.
  • the thickness of the visible light reflecting layer 21 is preferably 1 nm to 100 nm. If the thickness is less than 1 nm, problems often occur such that the sharpness of the image viewed from the projection side of the projector is often insufficient and the image viewed from the opposite side of the projector tends to be sharp. On the other hand, if it exceeds 100 nm, the visible light transmittance becomes too small, and the transparency as a transparent screen tends to be lost. Taking these into consideration, the thickness of the visible light reflecting layer 21 may preferably be 2 nm to 80 nm, more preferably 4 nm to 60 nm.
  • the display system 1 as shown in FIG. 1 was assembled using various transparent screens 2 and 20 shown in the following examples and comparative examples, and the appearance of the video content appearing on the transparent screens 2 and 20 was evaluated. Specifically, in the present example, the following items were evaluated.
  • the commercially available projector 3 is disposed to project video content at an incident light angle of 45 ° with respect to the central portions of the transparent screens 2 and 20.
  • the light scattering layer 22 and the visible light reflecting layer 21 were measured using a surf coder (Kosaka Laboratory, ET-4000A) or a scanning probe microscope (SPM-9600, Shimadzu Corporation) to obtain a thickness.
  • the transparent screens 2 and 20 were measured using a spectral variable color difference meter (GC5000 manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd.). Calibrated using the attached standard white plate, the light source of the incident light is the standard illuminant D65, the incident light angle is 45 °, the light scattering layer 22 is on the near side when seen from the incident direction, and the visible light reflecting layer 21 is on the far side The arrangement was such that the luminance Y at an angle (normal direction to the transparent screen) deviated by 45 ° from the incident angle was obtained.
  • GC5000 spectral variable color difference meter
  • the sensory evaluation below was performed visually on the display system 1 by the user 4.
  • the position of the user 4 is the position A1 on the reflective side directly opposite the transparent screens 2 and 20, the position B1 at an oblique angle of 60 ° (A1 and B1 become the observation of the image from the projection side of the projector), and the transparent screen 2 , Position B2 on the transmission side directly opposite 20, position B2 at an angle of 60 ° (A2 and B2 become observation of an image from a user located on the opposite side to the projection side of the projector).
  • Transmissivity 1 The background in the projector direction is clearly seen from the position A1 2: the background in the projector direction is seen from the position A3 3: the background in the projector direction is not visible at all from the position A1 did.
  • Reflective side 1 The coloration of the projected image seen from position A1 and B1 is sharp and the outline is clear 2: The projected image seen from position A1 and B1 is whitish overall and the outline is thin 3: Evaluations 1 and 2 in which the projected image can not be seen from the positions A1 and B1 are regarded as passing.
  • Image sharpness Transmission side 1: The projected image is hardly visible from position A2, B2 2: The outline of the projected image seen from positions A2 and B2 is unclear and the projected image is difficult to recognize 3: Seen from positions A2 and B2 The evaluations 1 and 2 in which the coloration of the projected image was vivid and the outline was clear were taken as passing.
  • Double image 1 The projected image seen from position A1 and B1 can be viewed without double image 2: The projected image seen from position A1 and B1 becomes a double image and interferes with the visual recognition of the image 3: position A1, An evaluation 1 in which the projected image can not be seen from B1 was regarded as passing.
  • Example 1 (Preparation of base material 23) The surface of a clear float glass plate (denoted as FL4 in Table 1) with a 300 mm square and a thickness of 4 mm was polished with cerium oxide, then washed with ion exchange water, and dried to form a substrate 23.
  • a clear float glass plate denoted as FL4 in Table 1
  • ethanol 68.30 g
  • deionized water 8.67 g
  • TEOS tetraethoxysilane
  • GPS 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane
  • 1N nitric acid 0.73 g
  • the above-mentioned diamond particle dispersion A (10.00 g) is further added, and the mixture is stirred at room temperature (20 ° C.) for 2 hours to form a light scattering layer forming coating solution (all A solid content concentration of 5.0% by mass, and a diamond particle concentration of 4.0% by mass in the total solid content was obtained.
  • the total solid refers to (1) diamond particles + (2) TEOS equivalent to SiO 2 + (3) GPTMS equivalent to R-SiO 3/2 (R is 3-glycidyloxy Calculated as: propyl group) + (4) polyvinyl pyrrolidone.
  • the light scattering layer forming coating solution is applied to the surface of the base material 23 by a spin coater, and then fired for 10 minutes in an electric furnace at 250 ° C. to form a 2 ⁇ m thick light scattering layer 22 (wavelength 633 nm A laminate comprising a refractive index of 1.4) and a visible light transmitting substrate 23 was produced.
  • the haze was evaluated to be 18.5%.
  • a laminate consisting of the obtained light scattering layer 22 and the visible light transmitting substrate 23 is held on a substrate holder, a desired target is placed in a vacuum chamber, and a stainless steel steel layer (thickness A transparent screen 2 was produced by forming a 15 nm refractive index at a wavelength of 633 nm and a titanium nitride layer (45 nm thick and a refractive index of 2.2 at a wavelength of 633 nm).
  • Procedure 1 In a magnetron sputtering apparatus, a stainless steel target was used, a magnet was placed on the back side thereof, and the inside of a vacuum chamber was evacuated by a vacuum pump. Next, power was applied to the target. At this time, argon gas and nitrogen gas were introduced into the vacuum chamber while the vacuum pump was continuously operated. By this operation, a 15 nm-thick nitrided stainless steel layer was formed on the light scattering layer 22.
  • Step 2 The target is Ti, the introduced gas is argon gas and nitrogen gas, and step 1 is repeated, and a titanium nitride layer of 35 nm in thickness is formed on the nitrided stainless steel layer obtained in step 1.
  • the above evaluation is performed on the transparent screen 2 obtained as described above, and further, the display system 1 as shown in FIG. We performed a sensory evaluation of the appearance of The results of this example are shown in Table 1.
  • the projected image of the video content from the reflection side is sharp.
  • the projected image of the video content from the transmission side is hardly visible.
  • Example 2 In the formation of the visible light reflecting layer 21, the thickness of the nitrided stainless steel layer in step 1 of Example 1 is 10 nm, and the layer formed by changing the introduced gas in step 2 from oxygen gas to nitrogen gas A transparent screen 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the titanium nitride layer was changed to a titanium oxide layer (refractive index 2.3 at a wavelength of 633 nm) and the film thickness was 10 nm.
  • the projected image of the video content from the reflection side is sharp.
  • the transmission side the projected image of the video content has an unclear outline and is difficult to recognize.
  • Table 1 The above evaluation results of this example are shown in Table 1.
  • Example 3 The substrate 25 was prepared in the same manner as the preparation of the substrate 23 in Example 1. A nitrided stainless steel layer and a titanium nitride layer are formed on the substrate 25 in the same procedure as the formation of the visible light reflective layer 21 in Example 1, and a laminate of the substrate 25 and the visible light reflective layer 21 is obtained.
  • the transparent screen 20 is obtained in the following procedure. Was produced.
  • Step 1 Of the main surfaces of the laminate comprising the light scattering layer 22 and the base material 23, the main surface on which the light scattering layer 22 is formed and the main surface of the laminate of the base material 25 and the visible light reflecting layer 21 Among them, a resin intermediate film (polyvinyl butyral, thickness 0.76 mm, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was sandwiched between the main surface on which the visible light reflecting layer 21 was formed, and a laminated glass was manufactured.
  • a resin intermediate film polyvinyl butyral, thickness 0.76 mm, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • Procedure 2 The laminated glass prepared in Procedure 1 was placed in a vacuum bag, and the inside of the vacuum bag was evacuated using a vacuum pump connected to the vacuum bag by a tube.
  • Procedure 3 The evacuated vacuum bag was placed in an autoclave, heated to 90 ° C. for 30 minutes, pressure degassed and combined.
  • Step 4 The pressure in the autoclave was returned to atmospheric pressure and normal temperature, the vacuum bag was removed from the autoclave, the pressure in the vacuum bag was returned to atmospheric pressure, and the laminated glass was removed from the vacuum bag.
  • Procedure 5 The laminated glass was placed again in an autoclave, and heated and pressurized at 130 ° C. for 30 minutes.
  • Step 6 The pressure in the autoclave was returned to atmospheric pressure and normal temperature, and the transparent screen 20 was taken out from the autoclave.
  • the projected image of the video content from the reflection side is sharp.
  • the projected image of the video content from the transmission side is hardly visible.
  • Example 4 The transparent screen 20 was formed in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the stainless steel nitride layer was 10 nm and the titanium nitride layer was a titanium oxide layer (10 nm thick) in the formation of the visible light reflecting layer 21. Made.
  • the projected image of the video content from the reflection side is sharp.
  • the transmission side the projected image of the video content has an unclear outline and is difficult to recognize.
  • Table 1 The above evaluation results of this example are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 The display system 1 was manufactured using the laminate of the substrate 25 and the visible light reflective layer 21 in Example 3 as the transparent screen 2, but the projected image could not be viewed. The above evaluation results of this comparative example are shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 The display system 1 was manufactured using the laminate including the light scattering layer 22 and the base material 23 in Example 1 as the transparent screen 2, and although the projected image of the video content from the reflection side can be viewed as a whole, It was whitish and its outline was thin. On the other hand, the projected image of the video content from the transmission side is sharp.
  • Table 1 The above evaluation results of this comparative example are shown in Table 1.
  • Comparative Example 3 In forming the visible light reflecting layer 21, the target is Ti and the introduced gas is argon gas and oxygen gas, so that the visible light reflecting layer 21 formed on the light scattering layer is made of stainless steel nitride / titanium nitride, titanium oxide A transparent screen 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the layer (thickness 40 nm, refractive index 2.3 at wavelength 633 nm) was used. In this comparative example, the projection image of the video content from the reflection side was sharp, but the projection image of the video content from the transmission side was also sharp. The above evaluation results of this comparative example are shown in Table 1.
  • Comparative Example 4 A transparent screen 20 was produced in the same manner as in Example 3, except that only the substrate 25 was used instead of the laminate of the substrate 25 and the visible light reflecting layer 21.
  • the projected image of the video content from the reflection side is visible, it is whitish as a whole and its outline is thin.
  • the projected image of the video content from the transmission side is sharp.
  • Table 1 The above evaluation results of this comparative example are shown in Table 1.
  • SYMBOLS 1 display system 2 first transparent screen 20 second transparent screen 21 visible light reflective layer 22 light scattering layer 23 first base material 24 intermediate layer 25 second base material 3 projector 4 user 51 image generated in light scattering layer Projection image of content 52 Mirror image of projection image of video content generated in visible light reflection layer

Abstract

【課題】プロジェクターの投影側からは映像を観察しやすく、且つプロジェクターの投影側とは反対側に位置するユーザーからは、映像を観察しにくい、反射タイプの透明スクリーンを提供することを課題とする。 【解決手段】 プロジェクターによるカラー映像コンテンツを前記プロジェクターの投影側に表示せしめる、可視光透過性を有する透明スクリーンであって、 前記透明スクリーンは、 前記映像コンテンツの投影像の形成能を有する、可視光透過性と可視光散乱性の光散乱層と、　前記投影像の鏡像形成能を有する、前記プロジェクターの投影側からの可視光反射率が１０％～４５％の可視光反射層と、 を含む層構造を備え、 前記光散乱層は、媒体と前記媒体中に分散された可視光散乱微粒子とを有する層からなり、 前記可視光反射層は、可視光吸収性を有し、前記可視光反射層の反射界面を通過した、前記光散乱層に形成された投影像の前方散乱を減衰する、こと。

Description

透明スクリーン、及びディスプレイシステム
　本発明は、プロジェクターの映像コンテンツをプロジェクターの投影側に表示せしめ、且つ可視光透過性を有する、反射タイプの透明スクリーンに関する。
　プロジェクターからの投影映像を表示し、且つ可視光透過できる光散乱層を備える物品（例えば、特許文献１、２）が提案されている。このような光散乱層を備える物品は、光散乱性（表示映像の鮮鋭性）と可視光透過率（ディスプレイシステムの背面の透視性）の相反する物性を両立するために、前記光散乱層内にプロジェクターからの光が透過する方向への光散乱（前方散乱）性の高い光散乱性粒子が分散されている。そのため、前記光散乱層に投影された映像コンテンツは、プロジェクターからの光が該層を透過した側（以下、「透過側」と表記する）からの観察に適したものである。このような物品は、透過タイプ（リアプロジェクションタイプ）の透明スクリーンとして分類される。
　前記光散乱層をベースにして、前記映像コンテンツをプロジェクターの投影側（以下、「反射側」と表記する）に表示せしめる、所謂反射タイプ（フロントプロジェクションタイプ）の透明スクリーンを形成しようとすると、表示映像の鮮鋭性の観点から、前記光散乱層と、可視光が透過できかつ一部の可視光を反射する層との組合せとする必要がある（例えば、特許文献３、４）。
　また、特許文献３にあっては、反射型の映像表示透明部材にあっては、該部材を境にして、プロジェクターの反対側からの映像の観察を妨げる必要性があることが提唱され、映像表示部材と、中空層を介して配置された、低放射膜を有する透明板とからなる物品が開示されている。
特開２０１７－２１１５５号公報 特開２０１７－２７０２６号公報 特開２０１７－７６０７８号公報 ＷＯ２０１６／０８８７０１号公報
　前記光散乱層と、可視光反射層とを備える構造は、反射タイプの透明スクリーンとして、有望な構造と考えられる。この構造は、前記光散乱層に投影された映像コンテンツの投影像を、前記可視光反射層にて鏡像としてプロジェクターの投影側に位置するユーザーに表示する。
　前述のように前記光散乱層は、前方散乱性の高い構成とすることが、透明スクリーンとしての映像鮮鋭性と透視性を両立する上で有利となるが、「透明な」スクリーンであるが故に、所望するプロジェクターの投影側への光散乱だけでなく、プロジェクターからの光が透過する方向においても光散乱することになる。従って、前記透明スクリーンと、前記プロジェクターとを備える、ディスプレイシステムにあっては、映像コンテンツは、プロジェクターの投影側に位置するユーザーに表示されるだけでなく、プロジェクターの投影側とは反対側に位置するユーザーにも表示されることになる。例えば前記透明スクリーンを窓として用いる場合、プロジェクターの投影方向のユーザーだけでなく、窓の外に存在する傍観者にも映像コンテンツを覗き見られる可能性が、スクリーンが透明であるゆえの問題として生じ、映像コンテンツの種類などによっては好ましくないことがある。
　そのために、投影側とは反対側に位置するユーザーからの映像の観察を妨げるニーズを充足するためには、透明スクリーンの可視光透過性を抑制する必要がある。
　本発明は、以上のことを考慮し、プロジェクターの投影側からは映像を観察しやすく、且つプロジェクターの投影側とは反対側に位置するユーザーからは、映像を観察しにくい、反射タイプの透明スクリーンを提供することを課題とする。
　本発明の反射タイプの透明スクリーンは、プロジェクターによるカラー映像コンテンツを前記プロジェクターの投影側に表示せしめる、可視光透過性を有する透明スクリーンであって、
前記透明スクリーンは、
前記映像コンテンツの投影像の形成能を有する、可視光透過性と可視光散乱性の光散乱層と、
前記投影像の鏡像形成能を有する、前記プロジェクターの投影側からの可視光反射率が１０％～４５％の可視光反射層と、
を含む層構造を備え、
前記光散乱層は、媒体と前記媒体中に分散された可視光散乱微粒子とを有する層からなり、
前記可視光反射層は、可視光吸収性を有し、前記可視光反射層の反射界面を通過した、前記光散乱層に形成された投影像の前方散乱を減衰する、ものである。
　本発明の透明スクリーンでは、上記構造を備えることで、プロジェクターの投影側に位置するユーザーからの透明スクリーンの可視光透過性を有しつつ、投影側とは反対側に位置するユーザーから、前記層構造に表示された映像を観察しにくいものとできる。また、前記可視光反射層は、後述するように、「映像表示部材と、中空層を介して配置された、低放射膜を有する透明板とからなる物品」で生じうるような、二重像の問題が生じにくいものとなる。尚、前記可視光反射率は、ＪＩＳ　Ｒ３１０６：１９９８の規格によって測定することができる。
　本発明によれば、プロジェクターの投影側に位置するユーザーからの透明スクリーンの可視光透過性を有しつつ、投影側とは反対側に位置するユーザーからの映像の観察を抑制することができる。また、前記可視光反射層が、可視光吸収性を有することで、照明などの環境光についても減衰することから、透明スクリーンに表示される映像コンテンツのコントラストも改善する。
本発明の透明スクリーン用いて構成されたディスプレイシステムを模式的に説明する図である。 第一の透明スクリーンのディスプレイシステムとしての活用時における、光散乱層内に生じた映像コンテンツの投影像と、前記投影像の鏡像との関係を模式的に説明する図である。 第二の透明スクリーンのディスプレイシステムとしての活用時における、光散乱層内に生じた映像コンテンツの投影像と、前記投影像の鏡像との関係を模式的に説明する図である。
　本発明の透明スクリーンを用いて構成されたディスプレイシステムを、図面を用いて説明する。図１は、光散乱層２２と、光散乱層２２の直上に形成された可視光反射層２１と、反射界面２１１とを備える、第一の透明スクリーン２を用いて構成されたディスプレイシステム１を模式的に説明する図、図２は、前記透明スクリーン２のディスプレイシステムとしての活用時における、光散乱層２２内に生じた映像コンテンツの投影像と、前記投影像の鏡像との関係を模式的に説明する図である。
　また、図３は、可視光反射層２１と、光散乱層２２との間に、可視光透過性と可視光非散乱性の中間層２４を備える、第二の透明スクリーン２０を用いて構成された、ディスプレイシステム１の活用時における、光散乱層２２内に生じた映像コンテンツの投影像と、前記投影像の鏡像との関係を模式的に説明する図である。透明スクリーン２、２０のいずれでも、前記光散乱層２２は、プロジェクター３と、鏡像形成能を有する可視光反射層２１との間に配置される。また、透明スクリーン２、２０の各層の各主面は、平行な関係となっている。
　図１に図示したように、本発明のディスプレイシステム１は、プロジェクター３と、第一の透明スクリーン２とを備えるものである。透明スクリーン２に対して、プロジェクター３は、映像コンテンツを光散乱層２２に投影できるような位置、例えば、透明スクリーンに対して斜め方向となるように配置される。前記ディスプレイシステム１は、前記第一の透明スクリーン２に代わって、第二の透明スクリーン２０を備える構成であってもよい（図示省略）。光散乱層２２に対して斜めの方向から、プロジェクター３から映像コンテンツを投影する。プロジェクター３から投影された映像コンテンツは光散乱層２２内に投影像５１ａ、ｂ、ｃを形成する。尚、プロジェクター３としては、市販のものを使用でき、カラー映像を投影できるものであれば、その種類は特には問わない。
　光散乱層２２内の投影像５１ａ、ｂ、ｃは、プロジェクターから光が進行する方向に強く光散乱（すなわち、前方散乱）をするので、前記可視光反射層２１内には、投影像５１ａ、ｂ、ｃの鏡像５２ａ、ｂ、ｃが形成される。ユーザー４には、前記投影像５１ａ、ｂ、ｃの鏡像５２ａ、ｂ、ｃが認識される。それと同時に、ユーザー４は、可視光反射層２１の向こう側の景色も認識することができる。
　光散乱層２２内の投影像は、プロジェクター側にも、光散乱（すなわち、後方光散乱；図３中では、点線矢印で表されている）を生じる。透過方向の光散乱と比較すると弱い強度であるが、ユーザー４は、鏡像５２ａ、ｂ、ｃだけでなく、投影像５１ａ、ｂ、ｃを同時に視認し、二重像として問題となることがある。第一の透明スクリーン２を備えるディスプレイシステム１では、可視光反射層２１上に、光散乱層２２が配置されているので、投影像５１ａ、ｂ、ｃの後方散乱によってユーザー４に認識される像と、鏡像５２ａ、ｂ、ｃとが一致した像として、ユーザー４に認識させることできる。すなわち、二重像の問題を抑制せしめる。
　他方で、第二の透明スクリーン２０では、中間層２４の厚さがあるので、ユーザー４は、投影像５１ａ、ｂ、ｃと、鏡像５２ａ、ｂ、ｃとで二重像を認識することがある(図３中の破線矢印と点線矢印のずれ)。二重像を小さいものとし、ユーザー４に対して自然な映像を見せるため、前記中間層の厚さは、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下としてもよい。
　前記透明スクリーン２、２０は、可視光透過性と可視光非散乱性の第一基材２３を備え、前記光散乱層２２が、前記第一基材２３上に配置されていることが好ましい。また、前記透明スクリーン２０は、可視光透過性と可視光非散乱性の中間膜２４を備え、さらには、可視光透過性と可視光非散乱性の第二基材２５を備え、前記可視光反射層２１が、前記第二基材２５上に配置されていることが好ましい。
　前記第一基材２３、第二基材２５は、耐候性などの耐久性などの性質を有し、可視光透過性と可視光非散乱性を有するものであれば、特に限定されることなく、各種基材を使用することができる。基材を、可視光非散乱性とするためには、基材中に光散乱の起因となる、微粒子や、空隙等が分散されていないものとする必要がある。当該基材の典型例は、ガラス基材である。ガラス材料としては、強化ガラスや、フィルム付着ガラス、合わせガラスなどが挙げられ、材質からは、ソーダ石灰ガラスやアルミノシリケイトガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラスなど、各種のガラス材料を板状にして使用することができる。その他の基材としては、プラスチック製の樹脂板やフィルム基材、例えば、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリアミド樹脂、その他のプラスチック製の透明基材を使用することできる。耐候性などの耐久性の点からは、プラスチック製の透明基材よりも、ガラス等の金属酸化物の透明基材が好ましい。また、第一基材２３は、可視光吸収の原因となる、鉄、コバルト、ニッケルなどの遷移金属酸化物などの着色成分の含有は少ないことが好ましい。
　例えば、その含有量としては、各基材に対して０．５質量％以下、好ましくは０．２質量％以下、さらに好ましくは０．１質量％以下としてもよい。一方で第二基材２５は、可視光吸収性を有してもよく、適宜熱線吸収ガラスなどを用いることもできる。第二基材の可視光吸収性により、本発明の課題である「プロジェクターと反対側からの映像の視認性」を下げる効果がある。
　基材２３、２５の大きさは、用途に応じて、適宜決められるもので、基材２３、２５は同サイズとしてもよい。また、可視光反射層２１と、光散乱層２２とは、基材２３と同サイズで同形状、或いは、可視光反射層２１は基材２５と同サイズで同形状、光散乱層２２は基材２３と同サイズで同形状としてもよいし、異なるサイズ、形状として、透明スクリーンの一部分のみが映像コンテンツの表示をできるようにしてもよい。
　また、基材２３、２５の厚さは、用途に応じて、例えば、使用される態様において必要とされる強度などに応じて通常設定される。具体的には、通常０．１ｍｍ～３０ｍｍの厚さのものが用いられる。可視光透過性の基材の形状は、平板状でも、曲面形状でも良い。曲面形状の基材とは、三次元的に予め曲げられた凸面側と凹面側を有する基材であり、その曲率半径は０．５ｍ～３ｍのものを用いてもよい。また、その曲率半径としては、好ましくは０．９ｍ～２．６ｍとしてもよい。可視光透過性の基材としてガラス基材を用いる場合は、光散乱層との密着性を確保するために、酸化セリウム等で予め充分に研磨し、表面の汚れ等を丁寧に除去しておくことが好ましい。
　前記透明スクリーン２０は、可視光反射層２１と、光散乱層２２との間に、可視光透過性と可視光非散乱性の中間層２４を備える。前記中間層２４は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などのホットメルトタイプの接着性の樹脂中間膜を含む樹脂中間膜層を好適に用いることができる。中間層２４は、１層構造でも多層構造でもよく、一部が着色したもの、遮音機能や遮熱機能、視野角度選択機能を有する層をサンドイッチしたもの、厚さに傾斜があるもの、表面にエンボス加工が処理されたものなども使用できる。また、中間層２４に紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、着色剤、接着調整剤を適宜添加配合したものでも良く、特に近赤外線を吸収する微粒子を分散させたものは、高性能な遮熱性をもつ透明スクリーンを作製する上でより好ましく利用できる。安全性の観点から、本発明における中間層２４の厚さは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。前述の二重像防止の観点とあわせると、中間層２４の厚さは、０．１ｍｍ～３ｍｍが好ましい。
　前記透明スクリーン２、２０において、前記透明スクリーン２、２０の主面の法線方向から４５度の角度で入射した光に対する法線方向の輝度Ｙが０．５～２０であることが、表示される映像コンテンツの鮮鋭性の点から好ましい。本発明のディスプレイシステム１では、プロジェクター３は前記透明スクリーンに対して斜め方向から映像コンテンツを投影することが好ましい。
　また、本発明の透明スクリーン２、２０を用いて、複層構成や合わせ構成としてもよい。
　以下に、透明スクリーン２、２０の要部である、光散乱層２２、可視光反射層２１を詳述する。
　前記光散乱層２２の光学的厚さは、１００ｎｍ～１００００ｎｍ、前記可視光反射層２１の光学的厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍであることが好ましい。ここで、本発明における各層の光学的厚さは、各層の波長６３３ｎｍでの屈折率と、各層の正味の厚みとの積から求めたものである。光散乱層２２の光学的厚さが１００ｎｍ未満であると、光散乱性が不足し、表示映像の鮮鋭性が不足する。一方で１００００ｎｍを超えると、透明スクリーン２、２０に表示された投影像を斜視した場合に、厚さ分の映像のぼやけが肉眼で認識されるようになり不適である。より好ましい光散乱層２２の光学的厚さは、２００ｎｍ～５０００ｎｍである。また、可視光反射層２１の光学的厚さが１０ｎｍ未満であると、可視光反射率が低下し、プロジェクターの投影側から見た表示映像の鮮鋭性が不足する。２００ｎｍを超えると、可視光透過性が不十分となることが多く、透明スクリーンとしての透明性が不足する恐れがある。より好ましくは２０ｎｍ～１５０ｎｍである。
　前記光散乱層２２は、媒体と前記媒体中に分散された可視光散乱微粒子とを有する層からなる。前記媒体の例としては、有機高分子や無機高分子等が挙げられる。有機高分子としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアセチルセルロース樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等があげられる。また、無機高分子としては、ケイ素や、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、錫、ハフニウム、タングステンなどの原子を中心として、酸素原子を介して、網目状に高分子化した無機酸化物高分子であり、例えば、シリカ等のケイ素酸化物や、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化タングステンなどの原料又は出発材料を挙げることができ、またこれらを混合して用いることもできる。特には、前記媒体としては、ケイ素の酸化物からなることが、安定性が高い点や屈折率が低い（可視光散乱微粒子の比屈折率を高くしやすい）点などから好ましい。
　本発明において、「無機酸化物高分子」、「シリカ」としては、「中心原子が全て酸素と結合した純粋な酸化物（例えばＳｉＯ２で表される網目状の高分子）」に限定されず、「中心元素の一部が、別の置換基と結合した化学種」も使用可能である。むしろ後者（中心元素の一部が、別の置換基と結合した化学種」）の方が、１００ｎｍ～１００００ｎｍといった光学的厚さの光散乱層を形成するには適していることが多い。
　具体的には、シリカを例にとると、該無機酸化物高分子を形成するための「前駆体」としては、
Ｒ1 4-a―Ｓｉ－Ｘa
（但し、Ｒ1は、水素原子、または、Ｃ原子で中心のＳｉ原子と結合する1価の有機基、Ｘは炭素数１～３のアルコキシ基又はハロゲン、ａは１～４の整数）から選ぶことができる。それらは次の（ａ）（ｂ）、２つのタイプに分類できる。
　（ａ）タイプ：上記「前駆体」の化学式において、ａが４である場合。この場合、Ｓｉの４つの結合手の全てが加水分解を受けて「ＯＨ基」に変換する。具体的には、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラクロロシランが挙げられる。
　（ｂ）タイプ：上記「前駆体」の化学式において、ａが１、２、または３である場合。この場合、Ｓｉの４つの結合手の一部のみが加水分解を受けて「ＯＨ基」に変換する。残るＲ１基は不変のままである。具体的には、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリメトキシシラン、トリクロロシラン、モノメチルトリクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジクロロシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
　例えば、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランは、加水分解処理を行うと、３つのメトキシ基は全て加水分解され、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉの網目構造に取り込まれるが、「３－グリシジルオキシプロピル基」だけは反応せず、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合による網目構造とは別の「側鎖」として、「無機酸化物高分子」中に残り続ける。このような「側鎖」を部分的に残す高分子も、本発明の「無機酸化物高分子」媒体として有効に機能することから、本発明では、こうしたものも「無機酸化物高分子」、「シリカ」の概念に含めることとする。
　可視光散乱微粒子の例としては、中空シリカビーズ、中空樹脂ビーズなどの低屈折率粒子や、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化すず、チタン酸バリウム、ダイヤモンドなどの高屈折率粒子等があげられる。ここでの低屈折率、高屈折率とは、ＲＧＢ光の波長において、前記媒体の屈折率と比較して低い値の屈折率、高い値の屈折率のことを示す。このなかでは、酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子やダイヤモンド粒子が、屈折率が高く光散乱性が強いため、光散乱層２２の可視光透過性と、光散乱性を両立させた上で、映像コンテンツの鏡像の鮮鋭性を向上せしめる。
　前記可視光散乱微粒子の平均粒径は、０．１～１μｍが好ましく、０．２～０．８μｍがさらに好ましい。該平均粒径が０．１μｍより小さいと、光散乱層２２の光散乱性を向上させにくい。一方、該平均粒径が１μｍより大きいと、前記光散乱体を含む光散乱層２２の外観が、白濁等の不良を生じやすくなる。なお、ここで平均粒径とは、動的光散乱法にて水中での強度分布を測定して得られた粒度分布におけるＤ５０値（累積５０％粒径）として定義される。
　前記光散乱層２２は、コーティングからなることが好ましい。前記分散媒体や前記分散媒体の前駆体と、前記光散乱体とを含む塗布液（光散乱層形成塗布液）を、可視光透過性の基材、又は、可視光反射層に対して、例えば、スピンコート法、バーコート法、リバースロールコート法、その他のロールコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ノズルコート法、ディスペンサーコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等の公知の方法で、塗膜を、好ましくは基材２３上に形成することで、コーティングからなる光散乱層２２を形成することができる。前記光散乱層形成塗布液は、前記分散媒体や前記分散媒体の前駆体と、前記光散乱体と、好ましくは水やメタノール、エタノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンなどのケトン等の溶媒とを混合して調製することができる。
　次に可視光反射層２１について説明する。前記可視光反射層２１は、前記光散乱層２２側に反射界面２１１を備え、可視光透過性と可視光反射性の双方を有する、いわばマジックミラーの特性を有するものである。光散乱層２２の媒体よりも高い可視光屈折率、例えば、波長６３３ｎｍにおいて、屈折率が０．５以上高い層からなることが好ましい。さらには、前記可視光反射層２１は、可視光吸収性を有し、反射界面２１１を通過した、映像コンテンツの投影像５１の前方散乱光を減衰するものである。可視光反射率を高めることで、反射側から視認した映像が鮮鋭となり、可視光吸収性を高めることで、透過側から視認した映像が観察しにくくなるが、そのどちらも透明スクリーンとしての透視性が失われることに直結するため、やみくもに高くすることはできない。
　前記可視光反射層２１の前記プロジェクターの投影側からの可視光反射率は、１０％～４５％とされる。１０％未満では、鏡像形成能が低く、４５％超では、可視光透過性を得にくくなる。これらを考慮すると、前記可視光反射率は好ましくは１５％～４０％、より好ましくは１５％～３０％としてもよい。前記可視光反射層２１の可視光透過率（当該可視光透過率は可視光反射層の可視光吸収を反映したものとなる。）は、透明スクリーンの透視性と、投影側とは反対側に位置するユーザーからの映像の観察の視認性を考慮すると、４％～５０％、より好ましくは６％～３０％としてもよい。
　また、第一の透明スクリーン２にあっては、その全光線透過率は、３％～４０％、さらには５％～３０％としてもよい。さらには、第二の透明スクリーン２０にあっては、前記可視光反射層２１と、第二基材２５からなる物品の全光線透過率は、３％～４０％、さらには５％～３０％としてもよい。これら全光線透過率は、実質的に可視光反射層２１の可視光反射率と、可視光の吸光度を反映した値でもある。この全光線透過率は、ＪＩＳ　Ｋ７３６１：１９９７の規格に基づいて求められるものである。
　前記可視光反射層２１として、ステンレス鋼、窒化ステンレス鋼等からなるものを使用することができる。前記可視光反射層２１は、コーティングからなることが好ましい。可視光反射層２１は、光散乱層２２、又は、可視光透過性の基材に対して、例えば、スパッタリングなどの物理成膜法、化学蒸着やめっき、ゾルゲル法などの湿式コーティングなどの化学成膜法、フィルム貼付などの公知の方法を用いることで形成することができる。
　前記可視光反射層２１の厚さは、１ｎｍ～１００ｎｍであることが好ましい。１ｎｍ未満の場合、プロジェクターの投影側から見た映像の鮮鋭性が不十分となることが多い、プロジェクターの反対側から見た映像が鮮鋭に見えやすい、といった不具合が生じやすい。他方、１００ｎｍ超の場合、可視光透過率が小さくなり過ぎて、透明スクリーンとしての透視性が失われてしまいやすい。これらを考慮すると、前記可視光反射層２１の厚さは、好ましくは２ｎｍ～８０ｎｍ、より好ましくは４ｎｍ～６０ｎｍとしてもよい。
　以下の実施例、比較例に示した、各種透明スクリーン２、２０を用いて、図１に示すようなディスプレイシステム１を組み、透明スクリーン２、２０に現れる、映像コンテンツの見え方を評価した。具体的には、本実施例では、以下の項目の評価が行われた。尚、本実施例でのディスプレイシステム１では、市販のプロジェクター３が、透明スクリーン２、２０の中心部に対して、入射光角度４５°で映像コンテンツを投影できるように配置された。
［光散乱層２２のヘーズ、全光線透過率、透明スクリーン２の全光線透過率］
　光散乱層２２と、可視光透過性基材２３とからなる積層体に対して、ヘーズメーター（スガ試験機製、ＨＺ－Ｔ）を用いて測定し、ＪＩＳ　Ｋ７１３６（２０００年）、およびＪＩＳ　Ｋ７３６１（１９９７年）に従って得られた値を、光散乱層２２のヘーズ、全光線透過率とした。尚、本実施例では、可視光透過性基材は、ヘーズ値が無視できる程に小さなクリア系のフロートガラス板が使用された。また、透明スクリーン２、２０に対して同様に測定し、ＪＩＳ　Ｋ７３６１（１９９７年）に従い、透明スクリーン２、２０の全光線透過率を得た。
［光散乱層２２、可視光反射層２１の厚み］
　光散乱層２２、可視光反射層２１をサーフコーダー（小坂研究所、ET-4000A）、または走査型プローブ顕微鏡（島津製作所、SPM-９６００）を用いて測定し、厚みを得た。
［可視光反射層２１の可視光反射率、可視光透過率]
　可視光反射層２１と、可視光透過性基材２３とからなる積層体に対して、ＪＩＳ　Ｒ３１０６：１９９８に準拠し、自記分光光度計（日立ハイテクノロジーズ、U-4000）を用いて測定し、得られた可視光反射率スペクトルおよび可視光透過率スペクトルから、可視光反射率および可視光透過率を算出した。なお可視光反射率スペクトルは、入射方向から見て可視光透過性基材が手前側、可視光反射層２１が奥側となるように反射測定用アタッチメント（入射角度８°）に固定して測定した。
［輝度Ｙ］
　透明スクリーン２、２０に対して、分光変角色差計（日本電色工業社製、ＧＣ５０００）を用いて測定した。付属の標準白色板を用いて校正し、入射光の光源を標準イルミナントＤ６５、入射光角度を４５°、入射方向から見て光散乱層２２が手前側、可視光反射層２１が奥側となる配置とし、入射角度に対して４５°ずれた角度（透明スクリーンに対する法線方向）の輝度Ｙを得た。
［透明スクリーン２での映像コンテンツの見え方の官能評価］
　ディスプレイシステム１に対してユーザー４の目視にて下の官能評価を行った。ユーザー４の位置は、透明スクリーン２、２０に正対した反射側の位置Ａ１、斜め６０°の位置Ｂ１（Ａ１とＢ１は、プロジェクターの投影側からの映像の観察となる）、および透明スクリーン２、２０に正対した透過側の位置Ａ２、斜め６０°の位置Ｂ２（Ａ２とＢ２は、プロジェクターの投影側とは反対側に位置するユーザーからの映像の観察となる）とした。
　透過性
１：位置Ａ１から、プロジェクター方向の背景が極めてくっきりと見える
２：位置Ａ１から、プロジェクター方向の背景が見える
３：位置Ａ１から、プロジェクター方向の背景が全く見えない
評価１及び２を合格とした。
　映像の鮮鋭性：反射側
１：位置Ａ１、Ｂ１から見た投影像の発色が鮮やかで、輪郭がはっきりしている
２：位置Ａ１、Ｂ１から見た投影像が全体的に白っぽく、輪郭が薄い
３：位置Ａ１、Ｂ１から投影像が見えない
評価１及び２を合格とした。
　映像の鮮鋭性：透過側
１：位置Ａ２、Ｂ２から投影像がほとんど見えない
２：位置Ａ２、Ｂ２から見た投影像の輪郭が不鮮明で投影像の認識が難しい
３：位置Ａ２、Ｂ２から見た投影像の発色が鮮やかで、輪郭がはっきりしている
評価１及び２を合格とした。
　二重像
１：位置Ａ１、Ｂ１から見た投影像が二重像なく視認できる
２：位置Ａ１、Ｂ１から見た投影像が二重像となり、映像の視認に支障をきたす
３：位置Ａ１、Ｂ１から投影像が見えない
評価１を合格とした。 
［実施例１］
（基材２３の準備）
　３００ｍｍ角で板厚４ｍｍのクリア系のフロートガラス板（表１内ではＦＬ４と表記）の表面を酸化セリウムで研磨した後、イオン交換水で洗浄し、乾燥させて基材２３とした。
（光散乱層形成塗布液の調製）
　ガラス容器に、可視光散乱微粒子として平均粒子径１６０ｎｍのダイヤモンド粒子(０．２０ｇ)、イオン交換水(９．６０ｇ)を添加し、超音波洗浄槽にて２５℃で６０分間超音波分散した後に、ポリビニルピロリドン（０．２０ｇ）を添加し、１晩攪拌して、ダイヤモンド粒子分散液（ダイヤモンド粒子濃度：２質量％）とした。　次に、ガラス容器に、エタノール(６８．３０ｇ)、イオン交換水(８．６７ｇ)、テトラエトキシシラン(ＴＥＯＳ、９．５８ｇ)、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(ＧＰＴＭＳ、２．７２ｇ)、１規定硝酸(０．７３ｇ)を添加し、更に、上記ダイヤモンド粒子分散液Ａ(１０．００ｇ)を添加して、室温(２０℃)で２時間攪拌して、光散乱層形成塗布液（全固形分濃度５．０質量％、全固形分中のダイヤモンド粒子濃度４．０質量％）を得た。なお、ここで、全固形分とは、（１）ダイヤモンド粒子＋（２）ＴＥＯＳのうちＳｉＯ２換算分＋（３）ＧＰＴＭＳのうちＲ－ＳｉＯ3/2換算分（Ｒは、３－グリシジルオキシプロピル基）＋（４）ポリビニルピロリドン、として計算したものである。
（光散乱層２２と、可視光透過性基材２３とからなる積層体の作製）
　前記基材２３の表面に、前記光散乱層形成塗布液をスピンコーターにて塗布した後、２５０℃の電気炉内で１０分間焼成し、膜厚が２μｍの光散乱層２２（波長６３３ｎｍでの屈折率１．４）と、可視光透過性基材２３とからなる積層体を作製した。ヘーズを評価したところ、１８．５％であった。
（光散乱層上への可視光反射層２１の形成）
　得られた光散乱層２２と、可視光透過性基材２３とからなる積層体を基材ホルダーに保持させ、真空チャンバー内に所望のターゲットを設置し、以下の手順で窒化ステンレス鋼層（厚さ１５ｎｍ、波長６３３ｎｍでの屈折率３．４）および窒化チタン層（厚さ４５ｎｍ、波長６３３ｎｍでの屈折率２．２）を形成することで、透明スクリーン２を作製した。 
　　手順１：マグネトロンスパッタリング装置において、ステンレス鋼ターゲットを使用し、その裏側にマグネットを配置し、真空チャンバー内を真空ポンプによって排気した。次に、ターゲットへ電力を印加した。この時、真空ポンプを連続的に稼動させながら、真空チャンバー内にアルゴンガス、窒素ガスを導入した。この操作により、光散乱層２２上に膜厚１５ｎｍの窒化ステンレス鋼層を成膜した。
　　手順２：ターゲットをＴｉ、導入ガスをアルゴンガス、窒素ガスとして手順１を繰り返し、手順１で得られた窒化ステンレス鋼層上に、膜厚３５ｎｍの窒化チタン層を成膜した。
　上述のようにして得られた透明スクリーン２に対して、前記評価を行い、さらに、透明スクリーン２を用いて、図１に示すようなディスプレイシステム１を組み、前記した透明スクリーン２での映像コンテンツの見え方の官能評価を行った。本実施例の結果を表１に示す。本実施例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものが得られた。他方、透過側からの映像コンテンツの投影像はほとんど視認できないものであった。　 
　［実施例２］
　可視光反射層２１の形成において、実施例１の手順１での窒化ステンレス鋼層の厚さを１０ｎｍとし、手順２での導入ガスを酸素ガスから窒素ガスへとすることで形成された層を窒化チタン層から酸化チタン層（波長６３３ｎｍでの屈折率２．３）とし、その膜厚を１０ｎｍとした以外は、実施例１と同様の点順にて透明スクリーン２を作製した。本実施例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものが得られた。他方、透過側かは、映像コンテンツの投影像は輪郭が不鮮明で、その認識が難しいものであった。本実施例の上記評価結果は、表１に示される。
　［実施例３］
　実施例１での基材２３の準備と同様の手順で、基材２５を準備した。基材２５の上に、実施例１での可視光反射層２１の形成と同様の手順で窒化ステンレス鋼層および窒化チタン層を形成し、基材２５と可視光反射層２１の積層体を得た。
　実施例１の、光散乱層２２と基材２３とからなる積層体と、中間層２４と、前述の基材２５と可視光反射層２１の積層体とを用い、以下の手順で透明スクリーン２０を作製した。 
　　手順１：光散乱層２２と基材２３とからなる積層体の主面のうち、光散乱層２２の形成された主面と、基材２５と可視光反射層２１の積層体の主面のうち、可視光反射層２１の形成された主面との間に、樹脂中間膜（ポリビニルブチラール、厚さ０．７６ｍｍ、積水化学工業社製）を挟み込み、合わせガラスを作製した。
　　手順２：手順１で作製した合わせガラスを真空袋に入れて、チューブで真空袋につながれている真空ポンプを用いて、真空袋内を排気した。
　　手順３：前記排気した真空袋をオートクレーブ内に置き、３０分間、９０℃に加熱し、加圧脱気して合わせ処理した。
　　手順４：オートクレーブ内を大気圧、常温に戻し、オートクレーブ内から真空袋を取出し、真空袋の中を大気圧に戻して、真空袋から合わせガラスを取出した。
　　手順５：この合わせガラスを再度、オートクレーブ内に置き、３０分間、１３０℃で加熱・加圧処理した。
　　手順６：オートクレーブ内を大気圧、常温に戻し、オートクレーブ内から、透明スクリーン２０を取出した。 
　本実施例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものが得られた。他方、透過側からの映像コンテンツの投影像はほとんど視認できないものであった。本実施例の上記評価結果は、表１に示される。 
　［実施例４］
　可視光反射層２１の形成において、窒化ステンレス鋼層の厚さを１０ｎｍとし、窒化チタン層を酸化チタン層（厚さ１０ｎｍ）とした以外は、実施例３と同様の手順にて透明スクリーン２０を作製した。本実施例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものが得られた。他方、透過側かは、映像コンテンツの投影像は輪郭が不鮮明で、その認識が難しいものであった。本実施例の上記評価結果は、表１に示される。 
　［比較例１］
　実施例３における、基材２５と可視光反射層２１の積層体を透明スクリーン２として用いて、ディスプレイシステム１を作製したところ、投影像を視認することができなかった。本比較例の上記評価結果は、表１に示される。 
　［比較例２］
　実施例１における、光散乱層２２と基材２３とからなる積層体を透明スクリーン２として用いて、ディスプレイシステム１を作製したところ、反射側からの映像コンテンツの投影像は視認できるものの全体的に白っぽく、輪郭が薄かった。一方で、透過側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものであった。本比較例の上記評価結果は、表１に示される。 
　［比較例３］
　可視光反射層２１の形成において、ターゲットをＴｉ、導入ガスをアルゴンガスおよび酸素ガスとすることで、光散乱層上に形成した可視光反射層２１を、窒化ステンレス鋼／窒化チタンから、酸化チタン層（厚さ４０ｎｍ、波長６３３ｎｍでの屈折率２．３）とした以外は、実施例１と同様の手順にて透明スクリーン２を作製した。本比較例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものが得られたが、透過側からの映像コンテンツの投影像も同様に鮮鋭なものであった。本比較例の上記評価結果は、表１に示される。
　［比較例４］
　基材２５と可視光反射層２１の積層体のかわりに、基材２５のみとした以外は、実施例３と同様の手順にて透明スクリーン２０を作製した。本比較例では、反射側からの映像コンテンツの投影像は視認できるものの全体的に白っぽく、輪郭が薄かった。一方で、透過側からの映像コンテンツの投影像は鮮鋭なものであった。本比較例の上記評価結果は、表１に示される。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
１　　ディスプレイシステム
２　　第一の透明スクリーン
２０　第二の透明スクリーン
２１　可視光反射層
２２　光散乱層
２３　第一基材
２４　中間層
２５　第二基材
３　　プロジェクター
４　　ユーザー
５１　光散乱層内に生じた映像コンテンツの投影像
５２　可視光反射層内に生じた映像コンテンツの投影像の鏡像

Claims (10)

  1. プロジェクターによるカラー映像コンテンツを前記プロジェクターの投影側に表示せしめる、可視光透過性を有する透明スクリーンであって、
    前記透明スクリーンは、
    前記映像コンテンツの投影像の形成能を有する、可視光透過性と可視光散乱性の光散乱層と、
    　前記投影像の鏡像形成能を有する、前記プロジェクターの投影側からの可視光反射率が１０％～４５％の可視光反射層と、
    を含む層構造を備え、
    前記光散乱層は、媒体と前記媒体中に分散された可視光散乱微粒子とを有する層からなり、
    前記可視光反射層は、可視光吸収性を有し、前記可視光反射層の反射界面を通過した、前記光散乱層に形成された投影像の前方散乱を減衰する、
    透明スクリーン。
  2. 全光線透過率が３％～４０％である、請求項１に記載の、透明スクリーン。
  3. 前記光散乱層の光学的厚さは、１００ｎｍ～１００００ｎｍ、前記可視光反射層の光学的厚さは、１０ｎｍ～２００ｎｍである、請求項１又は２に記載の、透明スクリーン。
  4. 前記可視光反射層は、前記光散乱層の直上に形成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の透明スクリーン。
  5. 前記可視光反射層と、前記光散乱層との間に、可視光透過性と可視光非散乱性の中間層を備え、前記中間層の厚さは０．１ｍｍ～３ｍｍである、請求項１乃至４のいずれかに記載の透明スクリーン。
  6. 可視光透過性と可視光非散乱性の第二基材を備え、前記可視光反射層が、前記第二基材上に配置されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の透明スクリーン。
  7. 前記可視光反射層が、ステンレス鋼または窒化ステンレス鋼からなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の透明スクリーン。
  8. 前記媒体が、ケイ素の酸化物からなる、請求項１乃至７のいずれかに記載の透明スクリーン。
  9. 可視光透過性と可視光非散乱性の第一基材を備え、前記光散乱層が、前記第一基材上に配置されている、請求項１乃至８のいずれかに記載の透明スクリーン。
  10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の透明スクリーンと
    プロジェクターと、
    を備えるディスプレイシステム。
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