JP6115981B2 - 透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法に関する。詳しくは、透過視認性を損なわずに、映像を鮮明に投射表示することができる透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法に係るものである。

従来より、プロジェクタから映像光を投射して、動画、又は静止画を反射光としてスクリーンに映し出す投射型スクリーンが知られている。例えば、近年、自動車等の分野においては、速度等の計器情報や自車の位置情報等を運転者の視界に重ねて表示するヘッドアップディスプレイが多く採用されているが、透過視認性と映像視認性の両立が課題となっている。また、デパート等のショウウィンドウやイベント等においては、投射されるスクリーンの透明性を維持したまま、商品情報、広告情報等の映像や動画を投射表示する要望が高まっている。

このような課題に対して、例えば特許文献１には、車載型ヘッドアップディスプレイの一方式として、図６に示すようなハーフミラー処理されたスクリーン板１０１を使用する表示装置１０２が開示されている。

このスクリーン板１０１は、前方の景色と、これを視認しているユーザーとの間（図６では自動車のフロントガラス１０３の車内側）に配置されたハーフミラー（又はマジックミラー）などで構成されている。ここで使用されるスクリーン板１０１は、例えばガラスやアクリル樹脂製の透明シートの表面全体に極めて薄い反射膜を均一に形成することにより、全体を半透明の板としたものである。

特許文献１に開示されている表示装置１０２によれば、観察者の前方から観察者方向に入射する光（車外からの外光）に対しては透過性を有し、観察者側からの光（車内の内光）に対しては反射性を有するため、このハーフミラーに向けてプロジェクタ１０４から画像を投影することにより、観察者は、前方の景色を見ながら投影された画像も視認することができる。

また、特許文献２には、図７に示すように、黒色フィルム２０１上にアルミニウム膜２０２を蒸着して形成された光拡散層２０３に、透明性を有する部分として型抜き装置を用いて周期的に、又はランダムに貫通孔２０４を形成した反射型スクリーンが開示されている。

特許文献２に開示されている反射型スクリーンによれば、光拡散層２０３と透明部分の貫通孔２０４が周期的、又はランダムに配列されているため、図７には図示しないプロジェクタから投影された映像光は、光拡散層２０３で反射して鮮明に映像を映し出すとともに、貫通孔２０４を通じてスクリーン向こう側の背景を視認することが可能なものとなっている。

特開２０１４−２０６７０６号公報 特開２００６−１１９４８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の表示装置においては、スクリーン板の全体が、均一に乳白色などの半透明に形成されているため、スクリーン板への画像の投影有無を問わず、観察者がスクリーン板を通して見える部分だけが他の部分と比較して半透明で暗く見えて、違和感が生じてしまう。

また、特許文献２に開示の反射型スクリーンにおいては、スクリーン上に周期的に、又はランダムに形成された多数の貫通孔部分は、プロジェクタから投影された映像光や環境光が反射されることがないため、ある程度の透明性を確保してスクリーンの背景を視認することは可能である。

一方、光反射層は下地としての黒色フィルムに蒸着されているため遮光性が強く、光反射層での反射効率は高まるものの、下地としての黒色フィルムの影響を受けて、背景全体として暗くなってしまい、特許文献１に開示の表示装置と同様に、スクリーンを通して見える部分だけが他の部分と比較して暗く見え、違和感が生じてしまう。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、透過視認性を損なわずに、映像を鮮明に投射表示することができる透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の透明スクリーンは、透明シートと、該透明シート上に配置され、多数の均等な大きさの正六角形孔部が網目状に形成され、隣り合う前記正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部が互いに均等幅で接続形成された網目状線部の線幅をｗ、前記正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲である金属素材の薄膜とを備える。

ここで、透明シート上に、正六角形孔部が網目状に形成された薄膜が配置されていることにより、正六角形孔部から透明シートを通して透過視認性を保持したまま、透明スクリーンの背景を視認することができる。従って、透明スクリーンを通して見える部分だけが他の部分と比較して暗く見えるといった違和感が生じることがない。

また、正六角形孔部は互いに均等な大きさであるため、透明スクリーンに入射する可視光線透過率を透明スクリーン全体において一定とすることができる。従って、透明スクリーン全体において均一な透過視認性を実現することができる。

また、薄膜は、隣り合う正六角形孔部の辺部が互いに接続形成された網目状線部を有することにより、プロジェクタ等から透明スクリーンに向けて投射された映像光は、この網目状線部で所定の方向に反射し、観察者は反射光を通じて映像を鮮明に視認することができる。

また、網目状線部は、各正六角形孔部を構成する各辺であるため、映像光の反射方向は透明スクリーン全体において一定角度方向となり、視認できる映像にムラがなく、映像視認性が向上する。

また、網目状線部は、隣り合う正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部が互いに均等幅で接続形成されているため、透明スクリーンで反射する可視光線反射率を、透明スクリーン全体において一定とすることができる。従って、透明スクリーン全体において均一な映像視認性を実現することができる。

また、正六角形孔部と網目状線部の関係において、網目状線部の線幅をｗ、正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲であることにより、透過視認性と映像視認性が最もバランスのとれた透明スクリーンとすることができる。

また、薄膜が金属素材であることにより、映像光の反射率が高まり、透明スクリーンの透過視認性を維持した状態で映像視認性を向上することができる。

また、透明スクリーンが、少なくとも波長４００〜７００ｎｍの領域における可視光線の平均透過率が略６６〜７５％であり、少なくとも波長４００〜７００ｎｍの領域における可視光線の平均反射率が略１２〜１７％である場合には、透過視認性と映像視認性が最もバランスのとれた透明スクリーンとすることができる。

また、薄膜が、少なくともアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクで製造されている場合には、映像光の薄膜（網目状線部）での反射効率が高まり、透明スクリーンの透過視認性を維持したまま映像視認性を高めることができる。

上記の目的を達成するために、本発明の透明スクリーンの製造方法は、透明シートを所定の形状に加工する工程と、前記透明シート上に、隣り合う正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部が互いに均等幅で接続形成された網目状線部の線幅をｗ、前記正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲となる多数の均等な大きさの前記正六角形孔部が網目状に形成された金属素材の薄膜を配置する工程とを備える

ここで、薄膜を配置する工程が、透明シート上に、多数の正六角形孔部を網目状に形成する工程を含むことにより、正六角形孔部から透明シートを通して透過視認性を保持したまま、透明スクリーンの背景を視認することができる。従って、透明スクリーンを通して見える部分だけが他の部分と比較して暗く見えるといった違和感が生じることがない。

また、薄膜を配置する工程が、互いに均等な大きさの正六角形孔部を形成する工程を含むことにより、透明スクリーンに入射する可視光線透過率を透明スクリーン全体において一定とすることができる。従って、透明スクリーン全体において均一な透過視認性を実現することができる。

また、薄膜を配置する工程が、隣り合う各正六角形孔部の辺部が互いに接続形成された網目状線部からなる薄膜を透明シート上に形成する工程を含むことにより、プロジェクタ等から透明スクリーンに向けて投射された映像光は、この網目状線部で所定の方向に反射し、観察者は反射光を通じて映像を視認することができる。

また、薄膜を配置する工程が、網目状線部は、隣り合う正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部を互いに均等幅で接続し、網目状線部を形成する工程を含むことにより、透明スクリーンで反射する可視光線反射率を、透明スクリーン全体において一定とすることができる。従って、透明スクリーン全体において均一な映像視認性を実現することができる。

また、薄膜を配置する工程が、正六角形孔部と網目状線部の関係において、網目状線部の線幅をｗ、前記正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲に形成する工程を含むことにより、透過視認性と映像視認性が最もバランスのとれた透明スクリーンとすることができる。

また、薄膜を配置する工程が、少なくともアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクを用いる場合には、映像光の薄膜（網目状線部）での反射効率が高まり、透過視認性を維持したまま映像視認性を高めることができる。

また、薄膜を配置する工程が、所定の印刷方式により印刷する場合には、使用するインクの選択幅が広がり、多様なサイズの透明シートに対して印刷することができる。

本発明に係る透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法は、透過視認性を損なわずに、映像を鮮明に投射表示することができる。

本発明の実施形態に係る透明スクリーンの一部を示す部分正面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜の拡大正面図である。 本発明の実施形態に係る透明スクリーンの光学特性を示す図である。 本発明の実施形態、及び比較例に係る透明スクリーンの可視光線透過率を示すグラフである。 本発明の実施形態、及び比較例に係る透明スクリーンの可視光線反射率を示すグラフである。 本発明の実施形態、及び比較例に係る透明スクリーンに投射されたテストパターン映像である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。

以下、透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法に関する本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、各図においては、説明の便宜上、プロジェクタを配置する側を「表面側」といい、その反対側を「裏面側」という。

まず、図１は、本発明の実施形態に係る透明スクリーン１の一部を示す部分正面図（表面側から見た状態）である。図１において、透明スクリーン１は、主に表面側にいる観察者に対して映像を表示する、所謂、前面投射型スクリーン（反射型スクリーン）であり、例えばプラスチック製の薄い透明シート２の片側表面上に、互いに同一の多数の正六角形孔部３が網目状に開口された反射層としての薄膜４が塗布されている。

ここで、必ずしも、透明スクリーン１は前面投射型スクリーンである必要はない。例えば、主に裏面側にいる観察者に対して映像を表示する、所謂、背面投射型スクリーン（透過型スクリーン）であってもよい。なお、本発明の実施形態においては、説明の便宜上、前面投射型スクリーンについて説明するが、背面投射型スクリーンの場合は、「表面側」にいる観察者の位置を「裏面側」、「裏面側」にいる観察者の位置を「表面側」、とそれぞれ読み替えればよい。

また、必ずしも、薄膜４は透明シート２の片側にのみ塗布されている必要はない。例えば、薄膜４が透明シート２の両側にそれぞれ塗布されていてもよい。但し、本発明においては、透明シート２上に薄膜が塗布されるため、透明シート２の片側にのみ薄膜４が塗布されていれば、透明スクリーン１の表面、及び裏面の何れにおいても、薄膜４による同等の反射層が形成される。

透明シート２は、例えば、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂等の透明性の高い樹脂を１種類単独、又は２種類以上を組み合わせて用いた樹脂層を有する単層構成となっている。

ここで、必ずしも、透明シート２は単層構成である必要はない。例えば、樹脂層を支持し、透明シート２の強度を向上させるための基材層、耐傷性や防汚性等の機能を有する保護層等を組み合わせた複数層により構成されていてもよい。但し、複数層とする場合には、透明シート２の透過視認性や光学特性を損なわないように材質の選択をすることが好ましい。

薄膜４に網目状に形成された各正六角形孔部３は、それぞれ均等の大きさに形成され、例えば図２に示す通り、正六角形孔部３を２分する対角線長さ（最も長い対角線長さ）ｄ、隣り合う正六角形孔部３の辺５、５が均等幅にて接続形成された線幅ｗの網目状線部６で区画されている。これら、対角線長さｄ、及び線幅ｗは、透明スクリーン１の大きさや、利用目的等に応じて、後述する所定の範囲で適宜変更することができる。

また、薄膜４は、例えばアルミニウム、及びクロム等の光沢性（光を反射する性質）のある金属素材を含有するメタリック顔料インクを、極めて薄く（例えば数〜数十μｍ又は数μｍ以下）なるようインクジェット方式により透明シート２に印刷されている。

具体的には、使用目的に応じた大きさに裁断した透明シート２をインクジェットプリンタ機にセットし、正六角形孔部３を形成する網目状パターンとなるように、アルミニウム、及びクロムを含有したメタリック顔料インクを透明シート２に塗布する。

ここで、必ずしも、薄膜４はアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクにより塗布されている必要はない。例えば、金、銅、ニッケル、白金等の反射性材料を主に含有するメタリック顔料インクにより塗布されていてもよい。但し、発明者が実験を繰り返した結果、銀色の金属素材、特にアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクにより薄膜４を塗布することで、反射効率が高まり、透明スクリーン１に映し出される映像の視認性と、透明スクリーン１の背景の透過視認性が最も良いバランスとなる結果となった。

また、必ずしも、透明シート２へのメタリック顔料インクの塗布は、インクジェット方式を使用する必要はない。例えば、スクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式等の種々の印刷方式の中から適宜採用することができる。

プロジェクタ７から透明スクリーン１に投影された映像光は、図２に示すように、薄膜４に形成された網目状線部６により、それぞれ所定の傾斜角度で反射される。薄膜４で反射された反射光は、図３に示すように、表面側にいる観察者Ｘの目に到達し、観察者Ｘは鮮明な映像を視認することができる。

また、観察者Ｘは、薄膜４に形成された正六角形孔部３を通じて、透明スクリーン１の裏面側の背景を視認することができる。この時、透明シート２は透明度の高い樹脂系材料を使用しているため、正六角形孔部３を通じて見える背景は、透明スクリーン１を通さないで見える背景色とほぼ同一となり、観察者Ｘに違和感を与えないものとなる。

さらに、透明スクリーン１の裏面側から表面側に入射する自然光が薄膜４により乱反射し、この乱反射光が六角形孔部３を通じて表面側へも抜けるので、観察者Ａは、より鮮明に背景を視認することができる。

一方、薄膜４で反射された反射光の一部は、正六角形孔部３を通じて、透明スクリーン１の裏面側にも反射される。従って、透明スクリーン１の裏面側にいる観察者Ｙも、視認性は表面側に比べて劣るものの、一定の鮮明度で映像を視認することができる。なお、観察者Ｙが透明スクリーン１を通して見える背景の透過視認性は、観察者Ｘのそれと相違はない。

次に、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、本発明はこの実施例に何ら限定解釈されるものではない。

＜実施例１＞
先ず、透明シート２に塗布された網目状線部６の線幅ｗを０．１４ｍｍ、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄを１．２ｍｍとした透明スクリーン１を作製した。この時の透明スクリーン１の可視光線透過率と可視光線反射率を計測した結果を図４に示す。ここで、可視光線透過率とは、透明スクリーン１に入射する可視光線のうち透明スクリーン１を透過する割合、可視光線反射率とは、透明スクリーン１に入射する可視光線のうち透明スクリーン１を反射する割合である。

図４（ａ）、（ｂ）に示す通り、実施例１（符号Ａ）に係る透明スクリーン１の可視光線透過率は、波長４００〜７００ｎｍの範囲で約７０％であり、可視光線反射率は波長４００〜７００ｎｍの範囲で約１５％であった。

＜実施例２＞
実施例１と同じく、網目状線部６の線幅ｗを０．１４ｍｍとし、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄを１．６ｍｍとした透明スクリーン１を作製した。
この時、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示す通り、実施例２（符号Ｂ）に係る透明スクリーン１の可視光線透過率は、波長４００〜７００ｎｍの範囲で約７５％であり、可視光線反射率は波長４００〜７００ｎｍの範囲で約１２％であった。

＜実施例３＞
実施例１、及び実施例２と同じく、網目状線部６の線幅ｗを０．１４ｍｍとし、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄを１．０ｍｍとした透明スクリーン１を作製した。この時、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示す通り、実施例３（符号Ｃ）に係る透明スクリーン１の可視光線透過率は、波長４００〜７００ｎｍの範囲で約６６％であり、可視光線反射率は波長４００〜７００ｎｍの範囲で約１７％であった。

＜比較例１＞
網目状線部６の線幅ｗを０．１４ｍｍとし、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄを２．０ｍｍとした透明スクリーン１を作製した。この時、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示す通り、比較例１（符号Ｄ）に係る透明スクリーン１の可視光線透過率は、波長４００〜７００ｎｍの範囲で約８０％であり、可視光線反射率は波長４００〜７００ｎｍの範囲で約１０％であった。

＜比較例２＞
網目状線部６の線幅ｗを０．１４ｍｍとし、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄを０．８ｍｍとした透明スクリーン１を作製した。この時、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示す通り、比較例２（符号Ｅ）に係る透明スクリーン１の可視光線透過率は、波長４００〜７００ｎｍの範囲で約６１％であり、可視光線反射率は波長４００〜７００ｎｍの範囲で約２１％であった。

次に、これら実施例、及び比較例で作成した透明スクリーン１に動画、及び静止画によるテストパターン映像を映し出し、被験者２０人による光学特性の評価を行った結果を表１に示す。評価は、主に透過視認性と映像視認性について、「良い」「普通」「悪い」の３段階で評価してもらった

なお、透過視認性について「良い」とは、透明スクリーン１の透明度が高いことを意味し、「悪い」とは透明スクリーン１が白濁、又は灰色等に着色しており、透明性に劣ることを意味する。また、映像視認性について「良い」とは、透明スクリーン１に映し出される映像が鮮明であることを意味し、「悪い」とは透明スクリーン１に映し出される映像が不鮮明であることを意味する。

注）記号の説明
◎「良い」と感じた被験者が半数以上で、「悪い」と感じた被験者無し
○「良い」と感じた被験者が半数未満で、「悪い」と感じた被験者無し
△「良い」若しくは「普通」と感じた被験者の総数が、「悪い」と感じた被験者の総数よりも多い
×「悪い」と感じた被験者が半数以上で、「良い」と感じた被験者無し

先ず、比較例１においては、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄが２．０ｍｍと長く、透明スクリーン１の全体に占める正六角形孔部３の面積が相対的に大きくなるため、可視光線の透過率が高まり、透過視認性については高い評価を得た。一方で、網目状線部６の透明スクリーン１における総面積が相対的に小さくなり、反射率が低くなるため、透明スクリーン１に映し出される映像は不鮮明となり、映像視認性としては低い評価となった。

次に、比較例２においては、比較例１とは逆に、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄが０．８ｍｍと短く、透明スクリーン１の全体に占める網目状線部６の総面積が相対的に大きくなるため、可視光線の反射率が高まり、映像の視認性については高い評価を得た。一方で、正六角形孔部３の透明スクリーン１における総面積が相対的に小さくなり、透過率が低くなるため、透明スクリーン１が全体として灰色に着色されたような印象を受け、透過視認性について低い評価となった。

なお、図５は、被験者が確認した実際のテストパターン映像（静止画）であり、図５（ａ）実施例１、図５（ｂ）実施例２、図５（ｃ）実施例３、図５（ｄ）比較例１、図５（ｅ）比較例２をそれぞれ示す。対角線ｄを変化させる（即ち、線幅ｗと対角線ｄの比率を変化させる）と透過率、及び反射率が変化し、それにより透明スクリーン１全体における透過視認性と映像視認性も変化することになる。

即ち、本発明において、網目状線部６の線幅ｗと、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄが、透明スクリーン１の可視光線透過率と可視光線反射率に与える影響は、互いに次のような関係となる。

先ず、網目状線部６の線幅ｗが大きくなればなるほど、また、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄが小さくなればなるほど、透明スクリーン１における網目状線部６の占める面積が大きくなるため（透明部分の面積が小さくなる）、可視光線反射率が高まり、観察者による映像視認性は高くなるが、可視光線透過率が低下するため、透明スクリーン１の透過視認性は低くなる（暗くなる）。

一方、網目状線部６の線幅ｗが小さくなればなるほど、また、正六角形孔部３を２分する対角線長さｄが大きくなればなるほど、透明スクリーン１における透明部分の占める面積が大きくなるため（薄膜４の占める面積が小さくなるため）、透明スクリーン１の透過視認性は高まるが、観察者による映像視認性は低下する。

以上のことから、実施例１〜３に係る透明スクリーン１が、透過視認性と映像視認性においてバランスがとれており、特に、実施例１に係る透明スクリーン１が透過視認性、及び映像視認性において、最もバランスがとれている。

即ち、六角形状の薄膜４において、可視光線の平均透過率を６６〜７５％で好ましくは７０％、及び可視光線の平均反射率を１０〜１７％で好ましくは１５％となるように、薄膜４の線幅ｗ、及び対角線長さｄをそれぞれ設定すると、透明視認性と映像視認性が最もバランスがとれた透明スクリーン１となる。また、その時の線幅ｗと対角線長さｄの比率（ｗ／ｄ）は、７／８０〜７／５０となる。

以上のように、本発明を適用した透明スクリーン、及び透明スクリーンの製造方法は、透過視認性を損なわずに、映像を鮮明に投射表示することができるものとなっている。

１ 透明スクリーン
２ 透明シート
３ 正六角形孔部
４ 薄膜
５ 正六角形孔部の辺
６ 網目状線部
７、１０４ プロジェクタ
Ｘ、Ｙ 観察者
１０１ スクリーン板
１０２ 表示装置
１０３ フロントガラス
２０１ 黒色フィルム
２０２ アルミニウム膜
２０３ 光拡散層
２０４ 貫通孔

Claims (5)

1. 透明シートと、
   該透明シート上に配置され、多数の均等な大きさの正六角形孔部が網目状に形成され、隣り合う前記正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部が互いに均等幅で接続形成された網目状線部の線幅をｗ、前記正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲である金属素材の薄膜と、を備える
   透明スクリーン。
2. 少なくとも波長４００〜７００ｎｍの領域における可視光線の平均透過率が略６６〜７５％であり、少なくとも波長４００〜７００ｎｍの領域における可視光線の平均反射率が略１２〜１７％である
   請求項１に記載の透明スクリーン。
3. 前記薄膜は、少なくともアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクで製造された
   請求項１又は請求項２に記載の透明スクリーン。
4. 透明シートを所定の形状に加工する工程と、
   前記透明シート上に、隣り合う正六角形孔部の一方の辺部と他方の辺部が互いに均等幅で接続形成された網目状線部の線幅をｗ、前記正六角形孔部を２分する対角線長さをｄとしたときに、ｗとｄの比（ｗ／ｄ）が７／８０〜７／５０の範囲となる多数の均等な大きさの前記正六角形孔部が網目状に形成された金属素材の薄膜を配置する工程と、を備える
   透明スクリーンの製造方法。
5. 前記薄膜を配置する工程は、
   前記薄膜を前記透明シート上に、少なくともアルミニウム、及びクロムを含有するメタリック顔料インクを用いて所定の印刷方式により印刷する
   請求項４に記載の透明スクリーンの製造方法。

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