JP6725029B2 - 映像表示透明部材、映像表示システムおよび映像表示方法 - Google Patents
映像表示透明部材、映像表示システムおよび映像表示方法 Download PDFInfo
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Description
観察者側から見て透明部材の向こう側に見える光景を視認でき、かつ観察者に対して商品等の説明、各種機器の状態、行き先案内、伝達事項等の情報を伝達する際、観察者に対して各種機器の操作画面等を表示する際、またはプライバシー保護、セキュリティ等のために観察者に対して透明部材の向こう側の光景を視認できなくする際には、投影機から投射された映像光を観察者に映像として視認可能に表示する映像表示透明部材(いわゆる透明スクリーン)。
また、投影機200と同じ側にいる観察者Xからも、投影機200と反対側にいる観察者Yからも、観察者側から見て映像表示透明部材101の向こう側の光景が視認できる。
たとえば、反射型の映像表示透明部材101を窓に用いた場合、日中は太陽光L1が反射膜133で散乱した反射散乱光によって窓の外にいる観察者Yからは窓が白くぼやけて見え、窓の内側の光景の視認性が低下する。また、この場合、夜は照明の光L2が反射膜133で散乱した反射散乱光によって室内にいる観察者Xからは窓が白くぼやけて見え、窓の外側の光景の視認性が低下する。
また、投影機200と同じ側にいる観察者Xからも、投影機200と反対側にいる観察者Yからも、観察者側から見て映像表示透明部材102の向こう側の光景が視認できる。
[1]第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側に設置された投影機から投射された映像光を、第1の面側の観察者に映像として視認可能に表示する反射型の映像表示透明部材であって、
前記第1の面と前記第2の面との間に、
表面に凹凸構造を有する第1の透明層と、
第1の透明層の凹凸構造の面に沿うように形成された、入射した光の一部を透過する反射膜と、
反射膜の表面を覆うように形成された、入射した光の一部を透過する反射膜と、
反射膜の表面を覆うように設けられた第2の透明層と、
を有する映像表示部を備え、
前記映像表示部の前記第1の面側に第1の透明基材が、前記映像表示部の前記第2の面側に第2の透明基材が、それぞれ設けられており、
前記透明基材のうち、少なくとも第2の透明基材が、前記映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっている、映像表示透明部材。
[2]前方ヘーズが、20%以下であり、
後方ヘーズが、5%以上であり、
前方ヘーズに対する後方ヘーズの比率(後方ヘーズ/前方ヘーズ)が、1以上である、[1]の映像表示透明部材。
[3]第1の透明層の表面の凹凸構造が、不規則な凹凸構造である、[1]または[2]の映像表示透明部材。
[4]第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側に設置された投影機から投射された映像光を、第2の面側の観察者に映像として視認可能に表示する透過型の映像表示透明部材であって、
前記第1の面と前記第2の面との間に、
透明層全体に光散乱微粒子が分散された光散乱層を有する映像表示部を備え、
前記映像表示部の前記第1の面側に第1の透明基材が、前記映像表示部の前記第2の面側に第2の透明基材が、それぞれ設けられており、
前記透明基材のうち、少なくとも第2の透明基材が、前記映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっている、映像表示透明部材。
[5]前方ヘーズが、4〜40%である、[4]の映像表示透明部材。
[6]前記光減衰層に偏光依存性を備えた、[1]〜[5]のいずれかの映像表示透明部材。
[7]前記光減衰層の透過率が70%以下である、[1]〜[6]のいずれかの映像表示透明部材。
[8]前記光減衰層がグレー(可視光全体に渡って均一(xyY表色系において、0.25〜x〜0.4、0.25〜y〜0.4))である、[1]〜[7]のいずれかの映像表示透明部材。
[9]前記光減衰層が青味(xyY表色系において、x〜0.33、y〜0.5)を帯びている、[1]〜[7]のいずれかの映像表示透明部材。
[10]前記光減衰層が緑味(xyY表色系において、y>x、0.33〜y)を帯びている、[1]〜[7]のいずれかの映像表示透明部材。
[11]光減衰層の面積が、映像表示部の面積と同じか、または映像表示部の面積よりも大きい、[1]〜[10]のいずれかの映像表示透明部材。
[12][1]〜[11]のいずれかの映像表示透明部材と、
映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機と、
を備えた、映像表示システム。
[13][1]〜[11]のいずれかの映像表示透明部材に、
映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機から映像光を投射し、映像を表示させる、映像表示方法。
「第1の面」とは、映像表示透明部材の最表面であって、投影機から映像光が投射される側の表面を意味する。
「第2の面」とは、映像表示透明部材の最表面であって、第1の面とは反対側の表面を意味する。
「第1の面側(第2の面側)の光景」とは、映像表示透明部材の第2の面側(第1の面側)にいる観察者から見て、映像表示透明部材の向こう側に見える像(主要対象物(商品、美術品、人物等)およびその背景、ならびに風景等)を意味する。光景には、投影機から投射された映像光が映像表示透明部材において結像して表示される映像は含まれない。
「前方ヘーズ」とは、第1の面側から第2の面側に透過する透過光、または第2の面側から第1の面側に透過する透過光のうち、前方散乱によって、入射光から0.044rad(2.5°)以上それた透過光の百分率を意味する。すなわち、JIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)に記載された方法によって測定される、通常のヘーズである。
「後方ヘーズ」とは、第1の面において反射する反射光のうち、散乱によって、正反射光から0.044rad(2.5°)以上それた反射光の百分率を意味する。
「凹凸構造」とは、複数の凸部、複数の凹部、または複数の凸部および凹部からなる凹凸形状を意味する。
「不規則な凹凸構造」とは、凸部または凹部が周期的に出現せず、かつ凸部または凹部の大きさが不揃いである凹凸構造を意味する。
算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601:2013(ISO 4287:1997,Amd.1:2009)に基づき測定される算術平均粗さである。粗さ曲線用の基準長さlr(カットオフ値λc)は0.8mmとした。
透過率は、入射した光に対し、前方方向へ透過、散乱される光の合計の光量の比を百分率とした値である。
反射率は、入射した光に対し、後方方向へ反射、散乱される光の合計の光量の比を百分率とした値である。
透過率、反射率および屈折率は、ナトリウムランプのd線(波長589nm)を用いて室温で測定したときの値である。
本発明の映像表示透明部材の第1の態様は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側から投射された映像光を第1の面側の観察者に映像として視認可能に表示する映像表示透明部材であって、前記映像表示透明部材は、当該映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層を有する、反射型の映像表示透明部材である。
映像表示透明部材1は、第1の透明基材10と、第2の透明基材20との間に、映像表示部30が配置され、第2の透明基材20に光減衰成分が配合されて着色され、映像表示透明部材1を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっているものである。
第1の透明基材10と映像表示部30とは、接着層12によって接着され、第2の透明基材20と映像表示部30とは、接着層22によって接着されている。
第1の透明基材10の材料としては、ガラス、透明樹脂等が挙げられる。
透明基材を構成するガラスとしては、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス等が挙げられる。ガラスからなる第1の透明基材10には、耐久性を向上させるために、化学強化、物理強化、ハードコーティング等を施してもよい。
第1の透明基材10の厚さは、基材としての耐久性が保たれる厚さであればよい。透明基材の厚さは、たとえば、0.01mm以上であってよく、0.05mm以上であってよく、0.1mm以上であってよい。また、透明基材の厚さは、たとえば、10mm以下であってよく、5mm以下であってよく、0.5mm以下であってよく、0.3mm以下であってよく、0.15mm以下であってよい。
第2の透明基材20は、光減衰成分が配合されて着色されており、映像表示透明部材1を透過する光の一部を減衰させる光減衰層にもなっている。
映像表示透明部材1では、第2の透明基材20が光減衰層になっていることで、観察者Yが映像表示透明部材1の向こう側の光景を見る際に、その光景の視認性が優れたものとなる。
ガラスに含まれる光減衰成分としては、たとえば、Fe2O3、CoO、Ti2O、V2O5、CuO、Cr2O3、NiO、Er2O3、Nd2O3、CeO2、MnO2、SeOx等の金属酸化物が挙げられ、赤外線のカット等の機能付与の点から、Fe、Cuが含まれていることが好ましい。
透明樹脂に含まれる光減衰成分としては、たとえば、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料やアジン系化合物等の染料が挙げられ、耐候性の点から、顔料が好ましい。
偏光依存性を備える光減衰成分としては、二色性色素、金属のナノロッド等が挙げられる。また、偏光依存性を備える第2の透明基材は、ヨウ素や染料、銀等を含んだ透明樹脂を延伸することでも作成できる。また、第2の透明基材20の表面に、ワイヤーグリッド構造を形成して偏光依存性を付与したものを用いてもよい。偏光依存性としては、透過率の比が2以上であれば、偏光依存性の無い光減衰材料との差が光景の明るさとして感じられるようになることから好ましく、5以上であるとさらに好ましく、10以上であると特に好ましい。
光減衰層の第2の透明基材20の透過率は、観察者Yから見て映像表示透明部材1の向こう側の光景のコントラストが高くなる点から、70%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましく、10%以下が特に好ましい。
光減衰層の第2の透明基材20のヘーズは、光減衰層で結像しにくくする点から、10%以下が好ましく、5%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましく、1%以下が特に好ましい。
第2の透明基材20の厚さは、基材としての耐久性が保たれる厚さであればよい。透明基材の厚さは、たとえば、0.01mm以上であってよく、0.05mm以上であってよく、0.1mm以上であってよい。また、透明基材の厚さは、たとえば、10mm以下であってよく、5mm以下であってよく、0.5mm以下であってよく、0.3mm以下であってよく、0.15mm以下であってよい。
接着層12および接着層22(以下、まとめて接着層とも記す。)の材料としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、粘着剤(アクリル系粘着剤等)、光硬化性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物等が挙げられる。各接着層の材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
映像表示部30は、第1の透明フィルム31と;第1の透明フィルム31の表面に設けられた、表面に不規則な凹凸構造を有する第1の透明層32と;第1の透明層32の凹凸構造側の面に沿うように形成された、入射した光の一部を透過する反射膜33と;反射膜33の表面を覆うように設けられた第2の透明層34と;第2の透明層34の表面に設けられた第2の透明フィルム35とを有する光散乱シートからなる。
第1の透明フィルム31および第2の透明フィルム35(以下、まとめて透明フィルムとも記す。)は、透明樹脂フィルムであってもよく、薄いガラスフィルムであってもよい。各透明フィルムの材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
第1の透明層32および第2の透明層34(以下、まとめて透明層とも記す。)は、透明樹脂層であることが好ましい。各透明層の材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよく、同じものが好ましい。
透明層の透過率は、50〜100%が好ましく、75〜100%がより好ましく、90〜100%がさらに好ましい。
反射膜33は、反射膜33に入射した光の一部を透過し、他の一部を反射するものであればよい。反射膜33としては、金属膜、半導体膜、誘電体単層膜、誘電体多層膜、これらの組み合わせ等が挙げられる。
誘電体膜を構成する誘電体としては、金属酸化物、金属窒化物等が挙げられる。
反射膜33としては、金属薄膜、または、酸化物膜、金属薄膜、酸化物膜の順に積層された膜構成のものが好ましい。
反射膜33の不規則な凹凸構造の算術平均粗さRaは第1の透明層32と同じ理由で0.01〜20μmが好ましく、0.05〜10μmがより好ましい。
反射膜33の反射率は、充分なスクリーンのゲインが得られる範囲としては、5%以上が好ましく、15%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましい。
映像表示部30の製造方法の一例を図2を参照しながら説明する。
第1の透明フィルム31の側または第2の透明フィルム35の側から光(紫外線等)を照射し、光硬化性樹脂37を硬化させて、第2の透明層34を形成することによって、映像表示部30を得る。
光硬化性樹脂の塗布方法としては、ダイコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。
物理蒸着方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が挙げられる。
映像表示透明部材1の透過率は、観察者側から見て映像表示透明部材1の向こう側に見える光景の視認性がよい点から、3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、10%以上がさらに好ましい。
映像表示透明部材1の透過率は、投影像のコントラストを適切に保つ点から、60%以下が好ましく、40%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましく、20%以下が特に好ましい。
映像表示透明部材1の後方ヘーズは、観察者側から見て映像表示透明部材1の向こう側に見える光景の視認性の点から、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましい。
本発明の映像表示システムの第1の態様は、本発明の反射型の映像表示透明部材と、映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機とを備えた映像表示システムである。
映像表示システムは、反射型の映像表示透明部材1と、映像表示透明部材1の第1の面A側に設置された投影機200とを備える。
本発明の映像表示方法の第1の態様は、本発明の反射型の映像表示透明部材に、映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機から映像光を投射し、映像を表示させる映像表示方法である。
また、映像表示透明部材1における反射膜33が入射した光の一部を透過するため、第1の面A側の光景を第2の面B側の観察者Yに視認可能に透過でき、かつ第2の面B側の光景を第1の面A側の観察者Xに視認可能に透過できる。
以上説明した反射型の映像表示透明部材1、ならびにこれを用いた映像表示システムおよび映像表示方法にあっては、たとえば映像表示透明部材1を第2の面Bが室外となるように窓として用いる場合、第2の面B側から映像表示透明部材1に入射した太陽光L1が反射膜33で散乱し、その反射散乱光の一部が、光減衰層である第2の透明基材20で吸収されて減少する。その結果、観察者Yが映像表示透明部材1の向こう側の光景を見る際、映像表示透明部材1の向こう側から透過してくる光のコントラストが向上する。そのため、観察者Yから見て映像表示透明部材1の向こう側の光景のコントラストが向上し、日中における該光景の視認性に優れる。
また、光減衰層である第2の透明基材20による前記反射散乱光の吸収によって、第2の面B側から見たときに映像表示透明部材1が白くぼやけて見えることが抑制されるため、意匠性に優れる。そのため、映像表示透明部材1は第2の面Bを室外側とする窓等の用途に有用である。
なお、本発明の反射型の映像表示透明部材は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側から投射された映像光を第1の面側の観察者に映像として視認可能に表示する映像表示透明部材であって、前記映像表示透明部材は、当該映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層を有するものであればよく、図1の映像表示透明部材1に限定はされない。以下、図1の映像表示透明部材1と同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
また、2枚のガラス板と、ガラス板間に空隙が形成されるようにガラス板の周縁部に介在配置された枠状のスペーサとを有する複層ガラスにおいて、一方のガラス板を着色ガラス板とし、さらに一方のガラス板の内面に映像表示部30を貼り付けたものであってもよい。
光減衰成分が配合されて着色された第1の透明基材10Aとしては、映像表示透明部材1の第2の透明基材20と同じものが挙げられる。光減衰成分が配合されず着色されていない第2の透明基材20Aとしては、映像表示透明部材1の第1の透明基材10と同じものが挙げられる。
また、この例では、第1の面A側の投影機200(図示省略)から投射した映像光が反射膜33で散乱した反射散乱光の一部が光減衰層である第1の透明基材10Aで吸収されることで、光減衰層が無い場合に比べて映像のゲインが低下するが、これは投影機200からの映像光の量を多くすることで対応可能である。
また、偏光依存性のある光減衰材料を用いた場合は、投影光L(図示省略)と透過する偏光方向を揃えることで、ゲインの低下を抑制しながらも、光景の視認性を上げることができ好ましい。
光減衰層50を構成する着色透明樹脂フィルムの透明樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
光減衰層50における光減衰成分としては、たとえば、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料やアジン系化合物等の染料が挙げられ、耐候性の点から、顔料が好ましい。
光減衰層50における吸光係数が大きい薄膜材料としては、Cr、Mo、W、Fe、Al、Si等の酸化物、グラフェン、DLC等のカーボン系材料等が挙げられる。
光減衰層50に偏光依存性を付与する場合は、二色性色素、金属等のナノロッド等や、ヨウ素、Ag等を延伸したもの、吸収薄膜を斜方蒸着したもの等が挙げられる。
光減衰層50の透過率は、観察者Yから見て映像表示透明部材1の向こう側の光景のコントラストが高くなる点から、70%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましく、10%以下が特に好ましい。
光減衰層50のヘーズは、光減衰層で結像しにくくする点から、10%以下が好ましく、5%以下がより好ましく、2%以下がさらに好ましく、1%以下が特に好ましい。
接着層52としては、接着層12、接着層22と同じものが挙げられる。
また、図7に示すように、第1の透明基材10および第2の透明基材20を省略し、映像表示部30の第1の透明フィルム31の表面に光減衰層50を配置した映像表示透明部材4Bであってもよい。映像表示透明部材4Bでは、映像表示透明部材1Aと同様の理由から、第1の面A側の観察者から見て映像表示透明部材4Bの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
また、図6、図7の映像表示透明部材4A,4Bにおいて、第1の透明フィルム31および第2の透明フィルム35をそれぞれ透明基材に置き換えた映像表示部を有するものであってもよい。
映像表示透明部材1Bでは、映像表示透明部材1と同様の理由から、第2の面B側の観察者から見て映像表示透明部材1Bの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。また、第1の面A側の観察者から見て第1の面A側の投影機200(図示省略)から投射された映像光による映像の視認性に優れる。また、映像表示透明部材1Aと同様の理由から、第1の面A側の観察者から見て映像表示透明部材1Bの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
映像表示透明部材1Cでは、映像表示透明部材1と同様の理由から、第2の面B側の観察者から見て映像表示透明部材1Cの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。また、第1の面A側の観察者から見て第1の面A側の投影機200(図示省略)から投射された映像光による映像の視認性に優れる。
また、本発明の反射型の映像表示透明部材は、映像表示透明部材1において、第2の透明基材20の代わりに、光減衰成分が配合されていない第2の透明基材20Aを有し、接着層12および接着層22のいずれか一方もしくは両方に光減衰成分が配合されて着色され、透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっている映像表示透明部材であってもよい。
映像表示部の透明フィルムや接着層に配合される光減衰成分としては、たとえば、光減衰層50で挙げたものと同じものが挙げられる。
ハーフミラーの反射率としては、5%以上であればよく、10%以上であると好ましく、場合によっては、25%以上であってもよい。
ハーフミラーを、映像表示部と投影機との間に配置することにより、上記の効果に加えて、両面への投影を可能とできる。また、映像表示部と投影機との間ではない部分に配置することにより、マジックミラーとしての機能を付与できるため、さらに、後方への映像抜けを観察者へ認識させにくくすることができるようになる。
本発明の反射型の映像表示透明部材における光減衰層の態様としては、上述の通り、図1および図3の第2の透明基材20、図4の第1の透明基材10A、図5〜図7の着色透明フィルム、図8における第1の透明基材10Aおよび第2の透明基材20に例示したような透明基材や透明フィルム、およびハーフミラーが挙げられる。
また、映像表示部30の第2の透明フィルム35が、投影機200側となるように、映像表示部30を配置してもよい。
規則的な凹凸構造(マイクロレンズアレイ等)の表面に反射膜を形成した場合、光の回折によって観察者側から見て映像表示透明部材の向こう側に見える光景に色むらが生じたり、分光によって観察者側から見て映像表示透明部材の向こう側に見える光景のエッジ部分が虹色に見えたりして、視認性が損なわれる。一方、不規則な凹凸構造の表面に反射膜を形成した場合、光の回折や分光が起こりにくく、これらの問題が生じにくい。そのため、映像表示透明部材を見る方向や場所、入射する光の向きによって色目が変わるような現象が抑えられ、また、映像表示透明部材の向こう側に見える光景の分光が抑えられる。その結果、映像表示透明部材の向こう側に見える光景の視認性に優れ、視線を邪魔しない透明スクリーンとしての性質を備えることができる。
また、反射膜がなくても、第1の透明基材10が凹凸構造のみで充分に光を反射、散乱できる場合は、必ずしも反射膜を設ける必要はない。
本発明の映像表示透明部材の第2の態様は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側から投射された映像光を第2の面側の観察者に映像として視認可能に表示する映像表示透明部材であって、前記映像表示透明部材は、当該映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層を有する、透過型の映像表示透明部材である。
映像表示透明部材5は、第1の透明基材10と、第2の透明基材20との間に、映像表示部40が配置され、第2の透明基材20に光減衰成分が配合されて着色され、映像表示透明部材1を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっているものである。
第1の透明基材10と映像表示部40とは、接着層12によって接着され、第2の透明基材20と映像表示部40とは、接着層22によって接着されている。
映像表示透明部材5では、第2の透明基材20が光減衰層になっていることで、観察者Yが映像表示透明部材5の向こう側の光景を見る際に、その光景の視認性が優れたものとなる。
映像表示部40は、第1の透明フィルム41と;第1の透明フィルム41の表面に設けられた透明層42と;透明層42の内部に互いに平行に、かつ所定の間隔で配置された、面方向に沿って延びる、長手方向に直交する方向の断面が直角三角形の複数の光散乱部43と;透明層42の表面に設けられた第2の透明フィルム45とを有する光散乱シートからなる。以下、このようにストライプ状に一次元方向に延びる複数の光散乱部43が形成されている構造をルーバー構造と記載する場合がある。
第1の透明フィルム41および第2の透明フィルム45(以下、まとめて透明フィルムとも記す。)は、透明樹脂フィルムであってもよく、薄いガラスフィルムであってもよい。各透明フィルムの材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
透明フィルムとしては、上述した映像表示部30の透明フィルムと同様のものを用いればよい。
透明層42は、透明樹脂層であることが好ましい。
透明樹脂層を構成する透明樹脂としては、上述した映像表示部30の透明樹脂層を構成する透明樹脂と同様のものを用いればよい。
光散乱部43は、たとえば、透明樹脂、光散乱材料、および必要に応じて光減衰材料を含む。
光散乱材料が微粒子である場合、微粒子の平均粒子径は、0.05〜1μmが好ましく、0.15〜0.8μmがより好ましい。微粒子の平均粒子径が、散乱する光の波長と同程度かやや小さいと、前方に散乱される確率が大きくなり、入射した光を屈折させずに散乱させる機能が強くなる。その結果、観察者側から見て映像表示透明部材5の向こう側に見える光景の歪みを抑制し、急激に光量を変化させることがないため、光景の視認性が向上する。
光減衰材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等が挙げられる。
光減衰材料の濃度は、0.01〜10体積%が好ましく、0.1〜3体積%がより好ましい。
映像表示部40の製造方法の一例を図11を参照しながら説明する。
第1の透明フィルム41の側または第2の透明フィルム45の側から光(紫外線等)を照射し、光硬化性樹脂47を硬化させて、透明層上層を形成することによって、映像表示部40を得る。
光硬化性樹脂の塗布方法としては、ダイコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、スピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。
映像表示透明部材5の透過率は、観察者側から見て映像表示透明部材5の向こう側に見える光景の視認性がよい点から、1%以上が好ましく、5%以上がより好ましい。
映像表示透明部材5の前方ヘーズは、観察者側から見て映像表示透明部材5の向こう側に見える光景の視認性の点から、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。
本発明の映像表示システムの第2の態様は、本発明の透過型の映像表示透明部材と、映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機とを備えた映像表示システムである。
映像表示システムは、透過型の映像表示透明部材5と、映像表示透明部材5の第1の面A側に設置された投影機200とを備える。
本発明の映像表示方法の第2の態様は、本発明の透過型の映像表示透明部材に、映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機から映像光を投射し、映像を表示させる映像表示方法である。
また、映像表示透明部材5における光散乱部43間の間隙が光を透過するため、第1の面A側の光景を第2の面B側の観察者Yに視認可能に透過でき、かつ第2の面B側の光景を第1の面A側の観察者Xに視認可能に透過できる。
以上説明した透過型の映像表示透明部材5、ならびにこれを用いた映像表示システムおよび映像表示方法にあっては、たとえば映像表示透明部材5を第2の面Bが室外となるように窓として用いる場合、第1の面A側から映像表示透明部材5に入射した光景(室内)からの直進光が光散乱部43で散乱した散乱光の一部が、光減衰層である第2の透明基材20で吸収されて減少する。その結果、観察者Yが映像表示透明部材5の向こう側の光景を見る際、映像表示透明部材5の向こう側から透過してくる光の解像度が向上する。そのため、該光景の視認性に優れる。また、第2の面B側から映像表示透明部材5に入射した太陽光L1が光散乱部43で散乱し、その反射散乱光の一部が、光減衰層である第2の透明基材20で吸収されて減少する。その結果、第1面のA側の観察者が映像表示透明部材5の向こう側の光景(室外)を見る際、映像表示透明部材5の向こう側から透過してくる光のコントラストが向上する。そのため、観察者Yから見て映像表示透明部材5の向こう側の光景のコントラストが向上し、日中における該光景の視認性に優れる。
また、この例では、投影機200から投射した映像光が光散乱部43で散乱した透過散乱光の一部が光減衰層である第2の透明基材20で減衰されることで、光減衰層が無い場合に比べて映像のゲインが低下するが、これは投影機200からの映像光の量を多くすることで対応可能である。
第2の透明基材20に偏光依存性のある材料を用いる場合は、投影光Lの主たる偏光方向と同じ方向に偏光依存性のある材料の透過率の高い方向を揃えることで、映像光のゲインの低下を抑制しつつ、向こう側の光景の透過率を高くして観察者Yの視認性を高めることができる。
なお、本発明の透過型の映像表示透明部材は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側から投射された映像光を第2の面側の観察者に映像として視認可能に表示する映像表示透明部材であって、前記映像表示透明部材は、当該映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層を有するものであればよく、図10の映像表示透明部材5に限定はされない。以下、図10の映像表示透明部材5と同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
また、2枚のガラス板と、ガラス板間に空隙が形成されるようにガラス板の周縁部に介在配置された枠状のスペーサとを有する複層ガラスにおいて、一方のガラス板を着色ガラス板とし、さらに一方のガラス板の内面に映像表示部40を貼り付けたものであってもよい。
映像表示透明部材5Aでは、たとえば映像表示透明部材5Aを第2の面Bが室外となるように窓として用いる場合、第2の面B側から映像表示透明部材5Aに入射した光景(室外)からの直進光が光散乱部43で散乱した散乱光の一部が、光減衰層である第2の透明基材20で吸収されて減少する。その結果、観察者Yが映像表示透明部材5Aの向こう側の光景を見る際、映像表示透明部材5の向こう側から透過してくる光の解像度が向上する。そのため、該光景の視認性に優れる。また、第1の面A側から映像表示透明部材5Aに入射した照明の光L2が光散乱部43で散乱した反射散乱光の一部が、光減衰層である第1の透明基材10Aで減衰されて減少する。その結果、第1の面A側の観察者が映像表示透明部材5Aの向こう側の光景(室外)を見る際、映像表示透明部材5Aの向こう側から透過してくる光のコントラストが向上する。そのため、第1の面A側の観察者から見て映像表示透明部材5Aの向こう側の光景のコントラストが向上し、夜における該光景の視認性に優れる。
第1の透明基材10Aに偏光依存性のある材料を用いる場合は、投影光Lの主たる偏光方向と同じ方向に偏光依存性のある材料の透過率の高い方向を揃えることで、映像光のゲインの低下を抑制しつつ、向こう側の光景の透過率を高くして観察者Xの視認性を高めることができる。
映像表示透明部材7の光減衰層50および接着層52は、映像表示透明部材3の光減衰層50および接着層52と同じである。
映像表示透明部材7では、映像表示透明部材5と同様に、第2の面B側の観察者から見て映像表示透明部材7の向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
また、図16に示すように、第1の透明基材10および第2の透明基材20を省略し、映像表示部40の第1の透明フィルム41の表面に光減衰層50を配置した映像表示透明部材8Bであってもよい。映像表示透明部材8Bでは、映像表示透明部材5Aと同様に、第1の面A側の観察者から見て映像表示透明部材8Bの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
また、図15、図16の映像表示透明部材8A,8Bにおいて、第1の透明フィルム41および第2の透明フィルム45をそれぞれ透明基材に置き換えた映像表示部を有するものであってもよい。
映像表示透明部材5Bでは、映像表示透明部材5と同様の理由から、第2の面B側の観察者から見て映像表示透明部材5Bの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
映像表示透明部材5Cでは、映像表示透明部材5と同様の理由から、第2の面B側の観察者から見て映像表示透明部材5Cの向こう側の光景のコントラストが向上し、該光景の視認性に優れる。
また、本発明の透過型の映像表示透明部材は、映像表示透明部材5において、第2の透明基材20の代わりに、光減衰成分が配合されていない第2の透明基材20Aを有し、接着層12および接着層22のいずれか一方もしくは両方に光減衰成分が配合されて着色され、透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっている映像表示透明部材であってもよい。
映像表示部の透明フィルムや接着層に配合される光減衰成分としては、たとえば、光減衰層50で挙げたものと同じものが挙げられる。
ハーフミラーの反射率としては、5%以上であればよく、10%以上であると好ましく、場合によっては、25%以上であってもよい。
ハーフミラーを、光散乱部43と投影機との間に配置することにより、上記の効果に加えて、マジックミラーとしての機能を付与できるため、前方への映像抜けを観察者へ認識させにくくすることができるようになる。また、光散乱部43と投影機との間ではない部分に配置することにより、両面への投影を可能とする。
本発明の透過型の映像表示透明部材における光減衰層の態様としては、上述の通り、図10および図12の第2の透明基材20、図13の第1の透明基材10A、図14〜図16の着色透明フィルム、図17における第1の透明基材10Aおよび第2の透明基材20に例示したような透明基材や透明フィルム、およびハーフミラーが挙げられる。
映像表示部の光散乱シートの他の例としては、体積ホログラムによって、透過、偏向、拡散されるもの;キノフォーム型ホログラム、その他凹凸表面を形成した構成によって、偏向、散乱、拡散されるもの等が挙げられる。
光散乱微粒子としては、上述した酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等の高屈折率材料の微粒子;ポーラスシリカ、中空シリカ等の低屈折率材料の微粒子等が挙げられる。光散乱微粒子の濃度は、0.01〜5体積%が好ましく、0.05〜1体積%がより好ましい。光散乱微粒子の平均粒子径は、上述した理由から、50〜1000nmが好ましく、100〜800nmがより好ましい。
光散乱層は、上述した理由から、光減衰材料を含んでいてもよい。光減衰材料の濃度は、0.01〜5体積%が好ましく、0.1〜3体積%がより好ましい。
例2、4は実施例であり、例1、3は比較例である。
透明なポリエチレンテレフタレート(以下、PETと記す。)フィルム(東洋紡社製、コスモシャイン(登録商標)A4300、厚さ:0.1mm)の表面に、紫外線硬化性樹脂(大阪ガスケミカル社製、オグソール(登録商標)EA−F5003)100質量部に対し、光開始剤(BASF社製、イルガキュア(登録商標)907)を3質量部混合した溶液をダイコート法によって10μmの厚みに塗布した。
不規則な凹凸構造が表面に形成された白色PETフィルム(東レ社製E20、算術平均粗さRa:0.23μm)を、凹凸構造が紫外線硬化性樹脂に接するように、紫外線硬化性樹脂の上に重ねた。
第1の透明層の表面に、アルミニウムを真空蒸着法によって物理蒸着し、アルミニウム薄膜(厚さ:8nm)からなる反射膜を形成した。
1000mJの紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させて、第2の透明層を形成することによって、光散乱シートからなる例1の映像表示部を得た。
例1の映像表示透明部材において、第2の透明基材として色つきガラス(旭硝子社製、<商品名>マイベール、厚さ:3mm、xyY表色系において、x=0.3069、y=0.3126、Y=28.54)を用いて、例2の反射型の映像表示透明部材を得た。例2の映像表示透明部材の評価結果を表1に示す。
透明PETフィルム(東洋紡社製コスモシャイン(登録商標)A4300、厚さ:50μm)の表面に、紫外線硬化性樹脂(日立化成社製、ヒタロイド(登録商標)7981、比重1.1)をブレードコートによって厚さ80μm塗布した。
光散乱部に対応した断面直角三角形の複数の凸条が表面に形成されたモールドを、凸条が紫外線硬化性樹脂に接するように、温度:25℃、ゲージ圧:0.5MPaの条件で紫外線硬化性樹脂の上に押し付けた。
透明層下層の表面にペーストを供給し、余剰分をドクターブレードでかき取ることによって、透明層下層の溝にペーストを埋め込んだ。紫外線を照射し、ペーストを硬化させることによって、光散乱部を形成した。
紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させて、透明層上層を形成することによって、光散乱シートからなる例3の映像表示部を得た。
例3の映像表示透明部材において、第2の透明基材として色つきガラス(旭硝子社製、<商品名>マイベール、例2と同様のもの)を用いて、例4の透過型の映像表示透明部材を得た。例4の映像表示透明部材の評価結果を表1に示す。
(光景視認性)
日中に屋外で映像表示透明部材を第2の面が太陽に面するように設置し、第2の面側の観察者から見て映像表示透明部材の向こう側に見える光景の視認性を、下記の基準にて評価した。
0:良好である。
1:手前が暗い場合、または外光が小さい場合は良好である。
2:大まかな認識が可能なレベルである。
3:光景を視認できない。
例1、2において、観察者Xから見て映像表示透明部材に表示される映像の視認性を、下記の基準にて評価した。
0:良好である。
1:周囲が暗い場合は良好である。
2:大まかな認識が可能なレベルである。
3:映像を視認できない。
また、車両や航空機等の移動手段用の窓ガラスに用いると、透明スクリーンとしてもヘッドアップディスプレイとしても使えるため有用である。
なお、2014年6月23日に出願された日本特許出願2014−128552号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (11)
- 第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に視認可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に視認可能に透過し、かつ第1の面側に設置された投影機から投射された映像光を、第1の面側の観察者に映像として視認可能に表示する反射型の映像表示透明部材であって、
前記第1の面と前記第2の面との間に、
表面に凹凸構造を有する第1の透明層と、
第1の透明層の凹凸構造の面に沿うように形成された、入射した光の一部を透過する反射膜と、
反射膜の表面を覆うように設けられた第2の透明層と、
を有する映像表示部を備え、
前記映像表示部の前記第1の面側に第1の透明基材が、前記映像表示部の前記第2の面側に第2の透明基材が、それぞれ設けられており、
前記透明基材のうち、少なくとも第2の透明基材が、ガラスまたは透明樹脂に光減衰成分が配合されており、前記映像表示透明部材を透過する光の一部を減衰させる光減衰層となっている、映像表示透明部材。 - 前記映像表示透明部材の前方ヘーズが、20%以下であり、
前記映像表示透明部材の後方ヘーズが、5%以上であり、
前記前方ヘーズに対する前記後方ヘーズの比率(後方ヘーズ/前方ヘーズ)が、1以上である、請求項1に記載の映像表示透明部材。 - 第1の透明層の表面の凹凸構造が、不規則な凹凸構造である、請求項1または2に記載の映像表示透明部材。
- 前記光減衰層に偏光依存性を備えた、請求項1〜3のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 前記光減衰層の透過率が70%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 前記光減衰層がグレー(可視光全体に渡って均一(xyY表色系において、0.25≦x≦0.4、0.25≦y≦0.4))である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 前記光減衰層が青味(xyY表色系において、x≦0.33、y≦0.5)を帯びている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 前記光減衰層が緑味(xyY表色系において、y>x、0.33≦y)を帯びている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 光減衰層の面積が、映像表示部の面積と同じか、または映像表示部の面積よりも大きい、請求項1〜8のいずれか一項に記載の映像表示透明部材。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の映像表示透明部材と、
映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機と、
を備えた、映像表示システム。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の映像表示透明部材に、
映像表示透明部材の第1の面側に設置された投影機から映像光を投射し、映像を表示させる、映像表示方法。
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