JPH10274704A - 相容性がないマテリアルズの溶融混合により得られた光学ディフューザー - Google Patents

相容性がないマテリアルズの溶融混合により得られた光学ディフューザー

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JPH10274704A
JPH10274704A JP9313468A JP31346897A JPH10274704A JP H10274704 A JPH10274704 A JP H10274704A JP 9313468 A JP9313468 A JP 9313468A JP 31346897 A JP31346897 A JP 31346897A JP H10274704 A JPH10274704 A JP H10274704A
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sheet
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Eitan C Zeira
シィー．ゼイラ エイタン
Clabburn Robin
クラバーン ロビン
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Nashua Photo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】液相で混合し、ついで固相に転換して光拡散マ
テリアルをシート状に形成される非相容性マテリアルズ
を備える光学ディフューザーを提供する。 【解決手段】（ａ）屈折率を異にし、互いに相溶性でな
く、処理温度において測定された粘度レシオが０．０５
〜１０の間である第１の光学的に透明なマテリアルと第
２の光学的に透明なマテリアルとを選択し；（ｂ）メル
トミキシング又はコンパウンディングなどの機械的ミキ
シングにより、前記第１の光学的に透明なマテリアルを
第２の光学的に透明なマテリアルに分散させ；（ｃ）該
混合物からフィルムを形成すること。このフィルムは、
硬化されてシートマテリアルを形成する。この発明は、
さらに、前記プロセスにより作られたシートディフュー
ザーにも関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的にいって
フロントプロジェクション又はリアープロジェクション
に有利に使用できる光学ディフューザー、特に、液相で
混合して、ついで固相に転換して光拡散マテリアルをシ
ート状に形成される非相容性のマテリアルズを備える光
学ディフューザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スリーンに投射されたリアルイメージか
ら光を散乱させることで、プロジェクションスクリーン
は作動する。そのような構成において、スクリーン上の
各ポイントは、光のポイントソースとして機能する。
【０００３】実際の投射スクリーンに投射されたイメー
ジが満足できる明るさで見える視野角度の範囲を”アン
グル・オブ・ビュウ”（ＡＯＶ）という基準で表す。一
般的には、水平面において測定されるアングル・オブ・
ビュウは、垂直面において測定されるアングル・オブ・
ビュウと同一である必要はない。水平面で測定のアング
ル・オブ・ビュウが垂直面で測定のアングル・オブ・ビ
ュウと異なるスクリーンは、非対称拡散特性をもつも
の、又は、略して非対称のもの、又は、非対称をもつも
のと言われている。理想的な（Lambertian) スクリーン
は、すべての方向にわたり光をスクリーンに落とし、か
くしてそのようなLambertianスクリーンへ投射されたイ
メージは、該スクリーンの前面側におけるすべての視点
から明るさが等しく見えるものとなる。かくてLamberti
anスクリーンは、アングル・オブ・ビュウが９０°のも
のである。原則として、特定の視点からの投射スクリー
ンにおけるイメージの輝度は、すべての方向にわたり散
乱光が等しくなっていることよりも、前記視点に向けス
クリーン直射光が優先することで増加させることができ
る。かくして、類似したアングル・オブ・ビュウをもつ
スリーンは、そのアングル・オブ・ビュウ内の視点か
ら、より一層明るく（他のものは、すべて等しい）見え
ることになる。
【０００４】スクリーンがLambertianに代わっていると
しての対応する輝度に対する特定の視点（通常は、スク
リーンに対し垂直方向にそっている）からの実際のスク
リーンに投射された特定のイメージの輝度のレシオは、
スクリーン・ゲインと言われる。かくして、Lambertian
スクリーンは、９０°のアングル・オブ・ビュウを有す
るものであるが、そのアングル・オブ・ビュウ内の視点
からのより一層限定されたアングル・オブ・ビュウをも
つプロジェクションスクリーンよりも明るく見えないも
のであり、これは、Lambertianスクリーンが鮮明度によ
りスクリーン・ゲインが１（Lambertianスクリーンから
の光がすべての方向に散乱することを再び示す）である
からである。代表的な見る状況にあっては、イメージを
天井や床に投射する必要はないもので、これは、見る人
がそれらの位置にいることがないからである。したがっ
て、見ることをしない領域で無駄になってしまうすべて
の光を採り、それを目線のレベルにあるスクリーンの前
面側のような見る領域へ向け直すことができれば、これ
によりスクリーンは、明らかに明るさを増すもので、こ
れは、見ることをしない領域を犠牲にして見ることをす
る領域へ余った光を向けるものであるからである。
【０００５】このような光学特性をもつプロジェクショ
ンスクリーンは、当然に前記定義したように非対称のも
のである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】テレビジョンのフロン
ト及びリアープロジェクションシステム及びコンピュー
タースクリーンの輝度増進フィルムのような用途に対し
ては、水平角度が広いレンジにわたるが、垂直方向のア
ングル・オブ・ビュウが狭いものである高いゲインを得
ることの重要さが益々認識されている。実用の点で、こ
れは、採用されるのが適当であるスクリーン前面側にお
ける見る位置にとり、得られた投射イメージは、できる
限り明るくすることを意味する。この問題に対する種々
の解決策がレンチキュラーレンズ配列、エンボスされた
スクリーンなどのように当該技術において提案されてい
る。
【０００７】米国特許第５２３７００４号及び同第５３
０７２０５号によって作られたＰｌｅｘ−Ｌと称される
ローム・アンド・ハースからの最近の製品プロジェクシ
ョンスクリーンにいくつかの挑戦を試みている。この製
品は、アクリル樹脂マトリックスに分散させたクロスリ
ンクさせたアクリル樹脂の球形粒子を備える。該球形粒
子と該マトリックスとの間の屈折率ディファレンシャル
Δn によって、屈折による光の向きを変え直す作用が生
じる。ＡＯＶは、前記マトリックスにおける球形粒子の
濃度、前記粒子と前記マトリックスとの間のΔn （即
ち、屈折率ディファレンシャル）、前記粒子のサイズ及
びフィルムの全体の厚さによりコントロールされるもの
で、これは、米国特許第５１９６９６０号において松崎
他が教示するところである。しかしながら、このマテリ
アルは、プロジェクションスクリーンにおいて幅広く使
用することができない幾つかの制限を有している。
【０００８】Ｐｌｅｘ−Ｌマテリアル（図１参照）にお
いては、ＡＯＶは、スクリーンの厚さで変化する。フィ
ルムが厚くなれば、球形粒子の数が増え、したがって、
結果としてのスクリーンのアングル・オブ・ビュウを高
くする散乱センターが増える。しかしながら、スクリー
ンの厚さが増せば、その結果、イメージ鮮明度が低下す
る。また、スクリーンは、高い（幅広い）ＡＯＶとハイ
ゲインとをもつことが望ましい。しかしながら、これら
の特性は、逆な関係にあり、即ち、高いＡＯＶのスクリ
ーンは、比較的厚くなる傾向にあり、鮮明度に劣り、ゲ
インが低くなる一方、ＡＯＶが狭いスクリーンは、薄く
なる傾向にあって、鮮明度にすぐれ、ゲインが高くな
る。英国特許第５４０５６７号、米国特許第４１６５１
５３，４９８３０１６号に記載のように、周りのマトリ
ックスに優先的に配向された楕円形の粒子を使用し、垂
直方向のＡＯＶを減らし、水平方向のＡＯＶを変えずに
非対称の光学特性を創りだすことが提案されている。米
国特許第５４７３４５４号によれば、Ｐｌｅｘ−Ｌマテ
リアルは、ストレッチすることができ、これによって、
球形粒子を楕円形粒子にさせ、かくして、垂直方向を犠
牲にして水平方向における光を優先的に偏向させている
（長円体の主軸は垂直と思われる）。この特許において
は、Ｐｌｅｘ−Ｌマテリアルの薄いシートを加熱し、一
方向へストレッチする一方、他の（垂直）方向における
直径は、変わらないものにされている。しかしながら、
ベースマテリアルとしてのアクリル樹脂の選択が楕円形
粒子のアスペクト比を２：１に制限しており、これで
は、非対称をほんの僅か増加させるにすぎない。さら
に、付加された別個のストレッチング工程により、この
製品の製造プロセスが複雑になり、その多用途性が制限
されてしまう。
【０００９】本発明は、スクリーン製造に要求される工
程数を減らし、スクリーンに対し、より一層高いアスペ
クト比を与えるために使用できるマテリアルズを幅広く
配列し、厚さをより一層薄くして高いＡＯＶを達成さ
せ、これによって、所定のＡＯＶ（図１参照）における
スクリーン鮮明度を高めることによって、前記欠点の解
決策を提供することが、この発明の課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明によれば、以下の工程からなる光拡散シート
のマテリアルを製造するプロセスが提供される： （ａ） 第１の光学的に透明なマテリアルと第２の光
学的に透明なマテリアルとを選択することであり、前記
マテリアル両者は、所定の処理温度においては流体であ
り、屈折率を異にするもので；前記マテリアルズは、そ
れらが流体の状態にあっては、混じり合わないものであ
り、（ｂ） 前記第１のマテリアルを前記第２のマテ
リアル中に分散させるために、前記処理温度において、
前記マテリアルズを機械的に混合し、これによって、前
記第２のマテリアル中に前記第１のマテリアルが小球体
が別々に分散した状態で存在し、（ｃ） 前記混合体
からフィルムを形成し、（ｄ） 前記フィルム又は少
なくとも前記第２のマテリアルを固形化して、前記小球
体が光拡散粒子を形成するようにすること。
【００１１】第１と第２のマテリアルズは、室温では固
体であり、加熱されると、熱可塑性ポリマーマテリアル
ズのように昇温された温度で流体になるマテリアルズ；
室温では流体であるが、その後に硬化又は重合されて、
固体（熱可塑性又は熱硬化性のいずれか）になるマテリ
アルズ及びこれらマテリアルズの組み合わせである。こ
こに使用の”光学的に透明のマテリアル”の用語は、光
透過率が少なくとも８０％、好ましくは８５％、より好
ましくは９０％であるマテリアルを意味する。
【００１２】
【発明の実施の形態】一つの実施例においては、第１と
第２の光学的に透明なマテリアルズは、処理温度におい
て０．０５から１０の間の粘度比率のものであり、第１
の光学的に透明なマテリアルは、溶融混合又は、例えば
簡単なエクストルーダーにおいての混ぜ合わせにより、
第２の光学的に透明なマテリアル中に分散され、第１の
マテリアルが多数の小球体として別個に存在する混合体
が形成される。（粘度レシオは、分散された相のマテリ
アルの粘度でマトリックスのマテリアルの粘度を割った
ものとして定義される）。この実施例においては、前記
混合体からフィルムを形成する工程には、前記フィルム
を堅くさせることが含まれており、好ましくは前記マテ
リアルをシート形成の不可分な一部として、適当に前記
マテリアルを配向して非対称光学特性を創る。少なくと
も一つの実施例においては、前記第２のマテリアルは、
熱可塑性であり、冷却により硬くなるものである。別の
実施例においては、少なくとも第２のマテリアルは、化
学作用、例えば、化学的に又は物理的に誘導される重合
（例えば、紫外線への露光、又は、別のイオン化放射又
は加熱）により硬くなるものである。
【００１３】さらにこの発明は、ここに記載のプロセス
により作られるシートディフューザーに関する。
【００１４】この発明の実施例において、第２のマテリ
アル中における第１のマテリアルの分散は、例えば、コ
ンベンショナルのスクリュウエクストルーダーにおける
スクリュウによって与えられる機械的混合効果を利用し
ての力強い機械的混合、打ち延ばし、混ぜ合い、又は、
噛み砕きによって行われるが、この機械的ミキシングの
終期における前記第１のマテリアルの小球体の最終サイ
ズ又は最終の最小サイズは、前記二つのマテリアルスの
相対粘度のファンクションでもあることを出願人は見い
だした。理想的には、第１の（分散される）マテリアル
に対する第２の（マトリックス）の粘度のレシオは、
０．０５〜１０（さらに好ましくは、１よりも大きい）
の範囲内にあるべきものである。出願人は、また、簡単
に得られるミニマムの小球体サイズもまた前記二つのマ
テリアルズ（界面活性剤を使用してモディファイした）
の間の界面エネルギーのファンクションであることを見
いだした。
【００１５】好ましい実施例においては、光学的に透明
な二つのマテリアルズは、処理温度において、１×１０
-4から１×１０-2の間の界面張力をもつ。
【００１６】光拡散特性に関してシートマテリアルを非
対称（例えば、シートは、光を垂直方向よりも水平方向
により一層広く散乱させるようになる）にするために
は、例えば、シートマテリアルがソリッドになる前に、
又は、シート又はフィルムを押し出している間にシート
マテリアルを配向させることが好ましい。
【００１７】上記したように、第１と第２の光学的に透
明なマテリアルズは、室温では液体であるが、化学作用
又はその後の処理の結果、固形化することができるマテ
リアルズである。例えば、該マテリアルズは、モノマー
類、プリポリマー類又は二つのパートのキュアリングシ
ステムのコンポーネンツの混合体でよく、前記混合体の
混合、分散及びその後のフィルム形成のためのキャステ
ィング又はエクストルージョンは、硬化（セッティン
グ）又は凝固（固化）させる前に行われる。この場合、
前記マテリアルは、非対称にするために配向処理される
が、この処理は、例えば、硬化（セッティング）処理に
おける適当な段階で押し出しレートよりもやや早く動い
ているベルト又はウエブの上へ前記マテリアルを押し出
すか又は注ぎ出すことで行われるもので、これにより、
前記マテリアルは、前記注ぎ出し又はエクストルージョ
ンにおいて配向されるが、前記のような注ぎ出し又は押
し出しされることによって長細くなった分散した小球体
が球形形状に戻る前に前記マテリアルは硬化する。また
別な手段においては、前記第１と第２のマテリアルズ
は、室温では固体であるが、加熱されると流体になる熱
可塑性ポリマー類又はコポリマー類である。選択したマ
テリアルズが熱可塑性であれば、混合工程は、昇温した
温度で行われる。室温で固体又は液体であるマテリアル
ズの組み合わせから、明らかに望ましい特性が得られ
る。さらに、例えば、一方のマテリアルが熱可塑性であ
り、他方のマテリアルが熱硬化性でもよく、この場合に
は、例えば、それぞれの溶融温度における反応レートが
許容される。
【００１８】この発明において使用できる室温で液体の
マテリアルズには、限定されるものではないが、エステ
ル類、アクリル樹脂類、ウレタン樹脂類、シロキサン類
などのモノマー類及びプリポリマー類、さらには、エポ
キシ樹脂類、ポリエステル樹脂類及びポリウレタン樹脂
類を含む二成分システムのものが含まれる。室温で固体
の使用されるマテリアルズには、限定されるものではな
いが、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド
類又はポリアミドコポリマー類、アクリル樹脂類、シリ
コンポリマー類とシリコンエラストマー類、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、酢酸セルロー
ス酪酸塩などのポリマー類及びコポリマー類が含まれ
る。一般的にいって、固体状態にあっては、結晶性より
もアモルファスであるマテリアルズの方が好結果が得ら
れるものである。
【００１９】好ましい実施例においては、第１と第２の
光学的に透明なマテリアルズは、当然なことであるが、
第１と第２のマテリアルズが混ぜ合わせることができな
いことを条件として、エチレンポリマー類、エチレンコ
ポリマー類、プロピレンポリマー類、プロピレンコポリ
マー類、ポリスチレン類、アクリル類から選ばれる。
【００２０】総論的にいえば、望ましい特性に応じて、
上記したマテリアルズは、当然なことながら選択された
二つのマテリアルズが混ぜ合わせることができず、異な
る屈折率をもつものであれば、第２（マトリックス）の
マテリアルとしても、又は、第１（分散される）のマテ
リアルとしても使用できる。混合プロセスの間、特定の
マテリアルがマトリックス又は分散相のいずれかになる
傾向は、個々のコンポーネンツのプロポーションを含む
種々のファクターにより定まることが理解される。この
ことは、室温では固体であるマテリアルと昇温された温
度で混ぜられる室温で流体のアテリアルズに適用される
ことが認識される。例えば、室温で流体のエラストマー
を含むシロキサン樹脂類は、前記したように、分散した
小さな粒になるように押し出され、そしてマトリックス
内で安定したソリッドの粒子になるように重合される工
程に先立って、ポリエチレン又は類似のポリマー類内
へ”射出”されることができる。この明細書において
の”ソリッド”の表現は、前記マテリアルがポリマーマ
トリックス内で不動態にされるように十分に重合される
ことを意味する。同様に、シリコンエラストマー類は、
ポリエチレンのマイナー部分とブレンドされ、その後に
キュアーされて、ポリエチレン粒子が分散相になる。あ
る場合においては、シリコンエラストマー類は、ミキシ
ングプロセスの前と間において、流体とみなされるよう
な非常に低い分子量をもつことができる。
【００２１】ここにおける実施例においては、使用のマ
テリアルズは、多くの場合、室温では固体である熱可塑
性マテリアルズであり、それらの融点又はガラス遷移温
度 Tg は、室温以上のものであるが、室温以下のTgをも
つ（即ち、室温では液体）一つ又はそれ以上の光学的に
透明なマテリアルズの使用もこの発明の技術的範囲に包
含されるものである。ガラス、そして特に熱可塑性ポリ
マーマテリアルズのようなマテリアルズは、特定の温度
で固体から流体に突然変化するものではなく、したがっ
て、特定の融点を有していないものであり、ある範囲の
温度を越えると徐々に粘性がなくなるものである。この
ようなマテリアルズには、”融点”の代わりに、ガラス
遷移温度Tgを用いる。この用語については、当業者が熟
知しているから、特に定義しない。固体と液体の組み合
わせは、あらまし前記した通りのものである。液体と固
体の組み合わせ、即ち、室温では液体であるマテリアル
ズのコンビネーションは、一方が他方に小さな粒として
分散する形で前記のように室温で混ぜることができる。
ついで、該混合体をポリエステルを代表とする基体の上
に薄いフィルムとして積層し、その後に、例えば熱、紫
外線、電子ビーム又は他のキュアリング方法を用いる重
合（または濃縮）により、少なくともマトリックスマテ
リアルを実質的にソリッドのフィルムにコンバートす
る。このようにして作られたフィルムは、前記基体に付
着したままになるか、または、その後に基体から分離さ
れる。
【００２２】以下のような処理工程を付加することもで
きる。例えば、液相中で光拡散粒子を形成するマテリア
ルが室温でソリッドのものである場合、前記マテリアル
を小さな粒子またはペレットとしてブレンド工程または
分散工程(b)中に組み込むことが有利である。これによ
り、均一な分散が速やかに行え、要求される最終サイズ
の粒子を作る処理時間が短縮でき、エネルギーも節約で
きる。この点は、熱に反応するか、又は、熱安定性に欠
けるマテリアルズを使用するとき有利になる。分散され
た状態の概ね球形の形状のものを長円形又は長細い形状
に”ゆがめ”て、非対称光学特性を創り出すプロセスを
フィルム形成工程に組み入れたり、後処理工程にするこ
とができる。前記混合体が流体状態で比較的粘性がある
場合、前記の変形処理は、前記流体マテリアルを例えば
強制的に又はダイオリフィス又は他の拘束するものを介
して引き抜くことにより配向することで行うことができ
る。しかしながら、前記マテリアルは、冷却又は重合等
の手段によりソリッドの状態にコンバートして、弛緩現
象により非対称が失われないようにしなければならな
い。また別な手段としては、米国特許第５４７３４５４
号に記載のように、前記マテリアルを後処理で配向して
もよい。
【００２３】この明細書の記述においては、流体相内で
ディフューザーの構成コンポーネンツを混ぜる間に、光
を散乱する光学的に透明な粒子を光学的に透明なマトリ
ックス内に分散し、ついで、例えば、エクストルージョ
ン又はキャスティングによりフィルム又はシートに形成
することにより、光拡散フィルムを作り、当該フィルム
から、スクリーンに投射されたイメージをディスプレイ
するに適したスクリーンが構成されるものである。この
発明によれば、光拡散コンポーネンツとマトリックスコ
ンポーネンツそれぞれは、それらそれぞれの粘度、界面
表面張力及び屈折率の差により選ばれる。さらに詳しく
は、第１の光学的に透明なマテリアル（光散乱粒子を形
成するもの）に対する第２の光学的に透明なマテリアル
（マトリックスを形成する）の粘度のレシオが０．０５
から１０の間にあれば、前記二つの光学的に透明なマテ
リアルズを流体フェーズの状態で混合または咀嚼する
間、前記第１の光学的に透明なマテリアルを所望の直径
の粒子に簡単に分散又は破壊することができる。
【００２４】第２の光学的に透明なマテリアルは、光拡
散スクリーンのためのマトリックス又はバインダーを形
成するもので、耐久性に富み、安定し、セルフサポーテ
ィングであって、反射性バッキングのような他のマテリ
アルズとのラミネーションができるものである。用途に
応じてではあるが、適切な光学的に透明なマテリアルズ
は、光学的に透明なポリメチルメタクリレート類；光学
的に透明なポリスチレン類；光学的に透明なポリプロピ
レン類；例えば、セルロース・アセテート・ブチレート
（酢酸セルロース酪酸塩）、酢酸セルロース及び酢酸セ
ルロース・プロピオン酸塩のような光学的に透明な"ten
ite"有機酸セルロースエステル類及び光学的に透明なポ
リカーボネート類である。好ましい実施例においては、
光学的に透明なポリプロピレン／ポリエチレンのコポリ
マー類が使用される。
【００２５】小さな粒子または長円形”レンズ”として
第２の光学的に透明なマテリアルズ（マトリックス）に
分散された第１の光学的に透明なマテリアルズは、所望
の場所へ光を向ける。これらレンズの形状、サイズ及び
第１と第２の光学的に透明なマテリアルズの間のΔn
（屈折率の差）が光のリダイレクション（向きを変え直
し）並びに光拡散シートマテリアルからなるクリーンの
ゲインを決定する。適切な第１の光学的に透明なマテリ
アルの例は、これもまた用途に応じてではあるが、光学
的に透明なポリメチルメタクリレート類（例えばZeneca
XB-1223）のような光学的に透明なアクリル類；光学的
に透明なポリプロピレン類；例えば、セルロース・アセ
テート・ブチレート（酢酸セルロース酪酸塩）、酢酸セ
ルロース及び酢酸セルロース・プロピオン酸塩のような
光学的に透明な"tenite"有機酸セルロースエステル類及
び光学的に透明なポリカーボネート類である。好ましい
実施例においては、光学的に透明なポリスチレン類が使
用される。多くの場合、前記マトリックスと分散相のマ
テリアルズとは、相互に置換できる。
【００２６】マトリックスと分散（拡散）された粒子を
構成する２種類の光学的に透明なマテリアルズは、ここ
の記載では、均質性（ホモジニアス）のマテリアルズと
して述べているが、これらは、また、不均質性（ヘテロ
ジニアス）、即ち、ここに記載の要件、即ち、相容性で
なく、粘度と屈折率を異にするなどの要件に合うもので
あれば、光学的に透明なマテリアルズの混合物でもよ
い。処理をより良くするためには、KRATON (シェル）ブ
ロック・コポリマーのような当該技術において知られて
いる相溶化剤が使用できる。この相溶化剤の通常の添加
量は、混合物のトータルウエイトに対し５重量％以下の
ものである。これらの相溶化剤は、ポリマー類又はコポ
リマー類である。ここでのコポリマーは、一つのモノマ
ー以上のモノマーから創られたポリマーと定義される。
望ましくは、前記相溶化剤は、それが添加される混合物
のコンポーネンツの各々と化学的に相容性のモアエティ
を有する。例えば、エチレン・エチルアクリレート・コ
ポリマーのマトリックスと分散相のポリスチレンとは、
少量のスチレン／アクリル・コポリマー相溶化剤を添加
することで相溶化されるものである。使用できる他の相
溶化剤には、ステアリン酸亜鉛及びオレフィンワックス
類が含まれる。
【００２７】ここにおける記載においては、”アングル
・オブ・ビュウ”（視野角度）又は”ＡＯＶ”について
言及している。この明細書においては、用語”アングル
・オブ・ビュウ”は、拡散スクリーンまたはリアプロジ
ェクションスクリーンに対する見る者（観察者−オブザ
ーバー）の視野角度のレンジを指すものであり、前記ス
クリーンの全体にわたるはっきりした（アパレント）輝
度は、前記スクリーンに投射される光が前記スクリーン
に対して垂直に入射するとした場合における前記スクリ
ーンに対して直角に前記スクリーンを見る者に対しアパ
レントの輝度が５０％又は、それ以上の範囲にあるもの
である。この点については、”フル・ワイス・ハーフ・
マキシマム（full width half maximum ）”又は、これ
を略して"fwhm" という。以下に述べる実施例において
は、アングル・ブ・ビュウは、レーザービーム（他の平
行光線も使用できるものであるが）を前記スクリーンマ
テリアルの小さな領域に前記スクリーンの面に垂直に当
てて照射し、該小さな領域から視野角度のレンジにわた
り反射された（リアプロジェクションスクリーンの場合
は透過した）光を測定することにより測定されている。
さらに、以下において、”透過に対するアングル・オブ
・ビュウ（視野角度）”の表現は、見る者にとってスク
リーンの反対側に配置されたプロジェクターまたは類似
のものにより照射された光拡散マテリアルのスクリー
ン、即ちリアプロジェクション・スクリーンについての
上記定義の”アングル・オブ・ビュウ”を意味し、他
方、”反射に対するアングル・オブ・ビュウ”は、見る
者と同じ側に配置されたプロジェクター又は類似のもの
により照射された光反射マテリアルのスクリーン、即
ち、フロントプロジェクション・スクリーンについての
上記定義の”アングル・オブ・ビュウ”を意味する。
【００２８】前記マトリックスにおける分散相の粒子の
サイズと濃度並びに前記二つの光学的に透明なマテリア
ルズのΔn が前記スクリーンの光拡散特性を決定する。
厚さ条件の範囲内では、米国特許５１９６９５０号に示
されているように、前記ＡＯＶは、濃度とΔn とに正比
例し、分散相においての粒子サイズに反比例することが
分かっている。０．１〜０．００７、好ましくは、０．
２〜０．００５のΔnの値が望ましい光学特性を与える
ことが判明している。分散相に対する粒子サイズのレン
ジは、約１μ〜約５０μ、好ましくは、２μ〜３０μ、
さらに好ましくは、２μ〜１５μである。しかしなが
ら、非対称がさらに一層顕著なマテリアルズについて
は、ヴォリュウムが大きいけれども２〜１０μｍのレン
ジにあるマイナーな寸法の配向された粒子が好ましい。
【００２９】前記マテリアルは、第１のマテリアルのＴ
g よりも高い温度で、光学的に透明なマテリアルコンポ
ーネンツを激しく混ぜたり、咀嚼したりして処理される
ことが望ましい。適切なミキシングが行える装置として
は、例えば、Banbury のシングルスクリュウ・エクスト
ルーダー又はツインスクリュウ・エクストルーダーやHo
bartのミキサーなどが使用できる。この発明の一つの実
施例においては、ツインスクリュウ・エクストルーダー
を用いて、第１の光学的に透明なマテリアルに第２の光
学的に透明なマテリアルを分散し、マスターバッチ・ペ
レットを作り、これを溶融及び搬送装置（ダイを備えた
シングルスクリュウ・エクストルーダー）へローディン
グして、光拡散シートマテリアルを作る。このシナリオ
においては、原料マテリアルスとマスターバッチ・ペレ
ットとは、ソリッドのものであるから、これらをエクス
トルーダー・ホッパーへローディングしさせすればよ
く、これによって前記シートマテリアルの製造が簡略化
できる。この発明の他の実施例においては、キャビティ
・トランスファーミキサーとスロットダイを備えたシン
グルスクリュウ・エクストルーダーを使用して第２の光
学的に透明なマテリアルを第１の光学的に透明なマテリ
アルに分散させ、溶融したものをシート形状に押し出す
ものであり、これは、すべて１回の工程で行うことがで
きる。さらに詳しく説明すると、シートダイから出てく
るシートを巻き取りロールに巻いてシートのストレッチ
ング処理を行うもので、このため前記ロールは、シート
ダイから押し出されてくるシートの押し出し速度よりも
やや早い速度で回転しており、これによって、シート
は、マシン方向へストレッチングされ、マトリックス
（第２の光学的に透明なマテリアル）に分散されている
第１の光学的に透明なマテリアルの粒子を非対称なもの
にして、ハイゲインで、垂直方向の低い（狭い）ＡＯＶ
（（図４参照）をもつ水平方向のＡＯＶが高い（広い）
光拡散シート（光ディフューザー）が得られる。
【００３０】シートをエクストルージョンし、シート配
向を行って非対称マテリアルにする別の手段は、前記マ
テリアルをチューブとして押し出し、引張力に差をつけ
ながら直径が伸びるように該チューブを引っ張り、最適
な放射状方向及び長さ方向への配向が得られるように
し、ついで、このチューブを引き裂いて非対称の光学特
性をもつシートに形成するものであり、これによって、
通常のシート形成工程に比較し、エッジ作用がないもの
にすることができる。
【００３１】図１は、前記したＰｌｅｘ−Ｌマテリアル
と比較した、この発明による光拡散マテリアルズの利点
を示すものである（データポイントは、以下の表２に示
すマテリアルの測定から得られる）。この発明によるマ
テリアルズの光学パフォーマンスは、実施例４及び実施
例５のマテリアルズ（拡散粒子を２０％又は３０％含
む）に較べて、Ｐｌｅｘ−Ｌマテリアルが拡散粒子を４
０％含むものであっても、Ｐｌｅｘ−Ｌマテリアルより
もすぐれていることが分かる。
【００３２】ここに記載されたディフューザー（光拡散
スクリーン）の前記二つのマテリアルコンポーネンツの
間の粘度エネルギー・リレーションシップは、図面を参
照することにより、より一層理解されるものである。
【００３３】図２は、光学的に透明なポリプロピレン
［PP9524( エクソン・ケミカル）］がホストマテリアル
又はマトリックスマテリアルとして使用され、光学的に
透明なポリスチレン( ハンツマン 208）が分散相として
使用されている実施例を示す。１８０℃において、両マ
テリアルズは、ダイを介しての通常のシングルスクリュ
ウ・エクストルーダーによってシート又はチューブに押
し出し成形されるのに適した粘度を有する。図２は、PP
9524ポリプロピレン（以下、"PP"と略す）が１５０℃以
下ではポリスチレン（以下、"PS"と略す）よりも高い粘
度を有し、１６０℃以上では低い粘度を有することを示
している。前記二つのマテリアルズの粘度が似たもので
あるゾーン内では、許容されるサイズのPS球形粒子が作
られ、該PS粒子をPP粒子に溶融混合することで分散して
ディフューザーを作ることができる。図２によれば、１
８０℃においては、前記二つのマテリアルズの粘度レシ
オは、０．８である。例えば、エクストルーダーのフィ
ードスクリュウによって、前記温度で混合すると、マイ
ナーコンポーネントであるポリスチレンは、平均サイズ
が数ミクロンである球形粒子になる。これら球形粒子の
サイズは、分散されたもの（分散相）の濃度並びに粘度
レシオにより、そして或る程度プロセスコンディション
により変動する。粘度が高く、粘度レシオが低くなれば
なるほど、分散相の粒子のサイズが大きくなる。粘度レ
シオは、温度を変えることで変化することができること
が図２から理解される。
【００３４】分散された分散相の粘度に対するマトリッ
クスの粘度テシオは、重要な測定値である。粘度レシオ
が約０．３であると、濃度が１０％分散相であるとき、
機械的ミキシングにより容易に得られるミニマムのサイ
ズとして、約１〜２ミクロンの球形の粒子（小球体）が
得られ、２０％分散相に対しては対応するミニマムとし
て３〜４ミクロン球形粒子が得られる。粘度レシオを
０．１へ下げると、球形粒子（小球体）の容易に得られ
るサイズがほぼ倍になり、粘度レシオを２．０に上げる
と、似たような濃度に対してサブミクロン（即ち直径が
１×１０-6以下）の球形粒子になる。
【００３５】実施例 １ この発明による光拡散シートマテリアルを以下のように
作った。エクソン・ケミカル社のペレット状のEscorene
PP9524 ポリプロピレン( 以下PPという）とハンツマン
・ケミカル・コーポレーションのペレット状のクリスタ
ル・ポリスチレン208 （以下PSという）をPP 80%、PS 2
0%のヴォリュウム比率でLeistritz の同時回転ツインス
クリュウ・エクストルーダー（バレル温度１８０℃で作
動）へ添加した。スクリュウ速度は、50RPM 、フィード
レートは、40RPM に設定された。ウオーターバスを装備
したペレタイザーを用いて、押し出されたものをペレッ
ト化した。
【００３６】その後、シングルスクリュウ・エクストル
ーダーと４インチのダイを備えたHaake Rheocord 9000
へ前記ペレットを供給した。前記エクストルーダーを種
々のRPM で作動して、種々の巻き取りロール速度で動く
巻き取りロールヘフィルムを押し出した。ダイオープニ
ングは、０．９mmであった。押し出しされたフィルムに
ついて、垂直視野角度ＡＯＶ（Ｖ）、水平視野角度ＡＯ
Ｖ（Ｈ）、ゲイン、平均粒子サイズならびに該粒子の平
均アスペクトレシオを測定した。表１は、種々のパラメ
ーター変動の結果をまとめたもので、この発明の方法を
用いて作られたマテリアルズの光拡散特性の利点が示さ
れている。
【００３７】
【表１】
【００３８】実施例 ２ この発明による光拡散シートマテリアルを以下のように
作った。エクソン・ケミカル社のペレット状のExact ポ
リエチレン( 以下PEという）とハンツマン・ケミカル・
コーポレーションのペレット状のクリスタル・ポリスチ
レン208 （以下PSという）をPE 80%、PS 20%のヴォリュ
ウム比率でLeistritz の同時回転ツインスクリュウ・エ
クストルーダー（バレル温度180℃で作動）へ添加し
た。スクリュウ速度は、50RPM 、フィードレートは、40
RPM に設定された。ウオーターバスを装備したペレタイ
ザーを用いて、押し出されたものをペレット化した。
【００３９】その後、シングルスクリュウ・エクストル
ーダーと４インチのダイを備えたHaake Rheocord 9000
へ前記ペレットを供給した。前記エクストルーダーを種
々のRPM で作動して、種々の巻き取りロール速度で動く
巻き取りロールヘフィルムを押し出した。ダイオープニ
ングは、０．９mmであった。押し出しされたフィルムに
ついて、垂直視野角度ＡＯＶ（Ｖ）、水平視野角度ＡＯ
Ｖ（Ｈ）、ゲイン、平均粒子サイズならびに該粒子の平
均アスペクトレシオを測定した。表２は、種々のパラメ
ーター変動の結果をまとめたもので、この発明の方法を
用いて作られたマテリアルズの光拡散特性の利点が示さ
れている。
【００４０】
【表２】
【００４１】実施例 ３ この発明による光拡散シートマテリアルを以下のように
作った。エクソン・ケミカル社のペレット状のEscorene
PP9524ポリプロピレン( 以下PPという）とハンツマン・
ケミカル・コーポレーションのペレット状のTenite Bu
tyrate 575（以下TBという）をPP 90%、TB 10%のヴォリ
ュウム比率でLeistritz の同時回転ツインスクリュウ・
エクストルーダー（バレル温度１８０℃で作動）へ添加
した。スクリュウ速度は、50RPM 、フィードレートは、
40RPM に設定された。ウオーターバスを装備したペレタ
イザーを用いて、押し出されたものをペレット化した。
【００４２】その後、シングルスクリュウ・エクストル
ーダーと４インチのダイを備えたHaake Rheocord 9000
へ前記ペレットを供給した。前記エクストルーダーを種
々のRPM で作動して、種々の巻き取りロール速度で動く
巻き取りロールヘフィルムを押し出した。ダイオープニ
ングは、０．９mmであった。押し出しされたフィルムに
ついて、垂直視野角度ＡＯＶ（Ｖ）、水平視野角度ＡＯ
Ｖ（Ｈ）、ゲイン、平均粒子サイズならびに該粒子の平
均アスペクトレシオを測定した。表３は、種々のパラメ
ーター変動の結果をまとめたもので、この発明の方法を
用いて作られたマテリアルズの光拡散特性の利点が示さ
れている。
【００４３】
【表３】
【００４４】実施例 ４ マトリックスがポリプロピレンで、分散されたものがポ
リスチレンである光拡散マテリアルズを以下のように作
った：実施例１に記載したLeistritz のツインスクリュ
ウ・エクストルーダーにおいて、Escorene ポリプロピ
レンPP9524をハンツマン社のクリスタル・ポリスチレン
207 とバルクでコンパウンドした（レシオ ７０：３
０）。
【００４５】このプロセスからのペレットを16インチの
シートダイで、ダイギャップが１mmである２インチのシ
ングルスクリュウFrancis Shaw エクストルーダーでシ
ートに押し出した。このシートを引っ張り条件を変えな
がら延伸配向した。引っ張り装置は、温度と速度制御と
が別個であり、ニップロールも別々に制御される３ロー
ルスタックを備えていた。延伸配向は、前記マトリック
スマテリアウのTg以上の温度とやや以下の温度で行われ
た。
【００４６】表４に結果をまとめ、図４に図解した。
【００４７】
【表４】
【００４８】実施例 ５ 実施例４と同じ原料（第１と第２のマテリアルズ）をキ
ャビティ・トランスファーミキサー、1.5mm に設定の８
インチのダイを備えた40mmのエクストルーダーへ供給し
た。前記キャビティ・トランスファーミキサーは、９枚
の翼を備えていた。これによって、別個のコンパウンデ
ィング工程を省略できた。実施例４と実施例５からのマ
テリアルの電子顕微鏡写真の断面の比較により、実施例
５からのマテリアルと似た平均粒子サイズ（XXμm) が
粒子サイズにおける変動が少ないことを示すことが示さ
れた。ポリスチレン比率は、３０（実施例４）と２１で
あった。上記プロセスを経て作られたシートマテリアル
ズの光学特性を表５にまとまる。
【００４９】
【表５】
【００５０】記載された本発明の他の実施例及びバリエ
ーションは、この明細書に記載の発明のコンセプトを離
れることなしに当業者にとり明らかなことである。した
がって、この発明は、ここに記載の発明の新規な特徴な
らびに特徴の組み合わせすべてを包含し、この発明の技
術的範囲は、特許請求の範囲により定められる。
【００５１】この発明の好ましい実施例においては、完
成された製品における光拡散粒子の平均サイズは、１μ
ｍ〜５０μｍ、好ましくは、２μｍ〜３０μｍ、さらに
好ましくは、２μｍ〜１５μｍである。さらに好ましく
は、平均粒子サイズが５μｍまたは以上、例えば、５μ
ｍ〜３０μｍ、さらには、５μｍから１５μｍが好まし
い。
【００５２】前記第１のマテリアルの屈折率と前記第２
のマテリアルの屈折率との屈折率の差Δｎは、０．００
５と低い値Δｎが有用であるにせよ、０．２又は０．２
以上、好ましくは、０．１又は０．１以上である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 既知のスクリーンマテリアルと、この発明に
より作られたスクリーンマテリアルについてのフィルム
厚さに伴うアングル・オブ・ビュウ（ＡＯＶ）の変動を
示すグラフである。
【図２】 光学的に透明なポリプロピレン（"PP"）と光
学的に透明なポリスチレン（"PS"）についての粘度対温
度曲線のグラフである。
【図３】 既知のスクリーンについてのゲイン対視野角
度のグラフである。
【図４】 この発明により作られた非対称フィルムにつ
いての図３に類似のグラフ（実施例４参照）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エイタン シィー．ゼイラ アメリカ合衆国 03063 ニューハンプシ ャー州 ナシュア ブリアンド ドライブ 24 (72)発明者 ロビン クラバーン イギリス国 エスエヌ６ ７キューエー ウィルトシャー セブンハンプトン バッ クソーン ハウス （番地無し)

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の工程からなる光拡散シートマテリ
    アルの製造プロセス： （ａ） 第１の光学的に透明なマテリアルと第２
    の光学的に透明なマテリアルとを選択することであり、
    前記マテリアル両者は、所定の処理温度においては流体
    であり、屈折率を異にするもので；前記マテリアルズ
    は、それらが流体の状態にあっては、混じり合わないも
    のであり、（ｂ） 前記第１のマテリアルを前記
    第２のマテリアル中に分散させるために、前記処理温度
    において、前記マテリアルズを機械的に混合し、これに
    よって、前記第２のマテリアル中に前記第１のマテリア
    ルが小球体が別々に分散した状態で存在し、（ｃ）
    前記混合体からフィルムを形成し、そして（ｄ）
    前記フィルム又は少なくとも前記第２のマテリア
    ルを固形化して、前記小球体が光拡散粒子を形成するよ
    うにすること。
  2. 【請求項２】 少なくとも前記第２のマテリアルが、例
    えば、化学的に、又は物理的に誘導される重合（例え
    ば、紫外線又は他のイオン化放射線への露光又は加熱）
    による化学作用により硬化される請求項１によるプロセ
    ス。
  3. 【請求項３】 少なくとも前記第２のマテリアルが、室
    温では固体である熱可塑性物質であり、前記処理温度が
    前記熱可塑性物質の溶融点又はガラス遷移温度（Tg) よ
    りも高いものである請求項１によるプロセス。
  4. 【請求項４】 少なくとも前記第２のマテリアルが熱硬
    化性又は重合可能なマテリアルであって、前記フィルム
    形成工程が、流体又は未だ流体にある前記混合体を支持
    体へ移し、硬化するようにして前記混合体をキャスティ
    ング又は押し出しすることを含む前記請求項のいずれか
    によるプロセス。
  5. 【請求項５】 前記第１と第２のマテリアルズの粘度比
    率が、処理温度で測定して０．０５〜１０の間である請
    求項１によるプロセス。
  6. 【請求項６】 前記フィルムを配向し、非対称の光学特
    性をつくることを含む前記請求項のいずれかによるプロ
    セス。
  7. 【請求項７】 前記配向プロセスを行う前の前記マテリ
    アルの視野角度が少なくとも６０°である請求項６のプ
    ロセス。
  8. 【請求項８】 前記フィルム形成工程がシートダイを介
    して前記混合体を押し出すことを含む請求項１のプロセ
    ス。
  9. 【請求項９】 前記フィルムがチューブダイを用いて押
    し出しされる請求項１のプロセス。
  10. 【請求項１０】 前記フィルムを配向するために、前記
    フィルムが前記ダイを出てからストレッチ配向される工
    程をさらに含む請求項２又は請求項３のプロセス。
  11. 【請求項１１】 前記光拡散粒子の平均粒子サイズが１
    μ〜５０μである請求項１のプロセス。
  12. 【請求項１２】 前記光拡散粒子の平均粒子サイズが約
    ２μ〜３０μである請求項１のプロセス。
  13. 【請求項１３】 前記光拡散粒子の平均粒子サイズが約
    ２μ〜１５μである請求項１のプロセス。
  14. 【請求項１４】 前記シートが前記ダイから出てくる時
    点の速度よりも早く運転されている巻き取りロールに前
    記シートを巻き取ることで、マシン方向に前記シートが
    延伸配向される請求項７のプロセス。
  15. 【請求項１５】 形成されたチューブが圧力差と引き下
    げ率の組み合わせにより配向される請求項８のプロセ
    ス。
  16. 【請求項１６】 前記混合体を押し出しすることによ
    り、前記第１のマテリアルの前記分散された小球体をダ
    イを介してマシン方向に配向することを前記フィルム形
    成工程が含む請求項１のプロセス。
  17. 【請求項１７】 マスターバッチ・ペレットの製造にお
    いて、ツイン・スクリュウ・エクストルーダーを用いて
    前記分散工程が行われ；ついで前記マスターバッチ・ペ
    レットは、溶融し、搬送し、そして、該溶融物をシート
    形態に押し出すシングル・エクストルーダーの使用によ
    ってシート形態に処理される請求項１のプロセス。
  18. 【請求項１８】 処理補助剤が前記混合物に組み込まれ
    ている請求項１のプロセス。
  19. 【請求項１９】 前記処理補助剤は、ポリマー類又はコ
    ポリマー類である請求項１７のプロセス。
  20. 【請求項２０】 前記マテリアルズの一方がポリオレフ
    ィンからなり、前記マテリアルズの他方がポリスチレン
    からなる請求項１から請求項１４のいずれかのプロセ
    ス。
  21. 【請求項２１】 請求項１のプロセスにより作られる光
    拡散シートマテリアル。
  22. 【請求項２２】 前記配向プロセスの後の非対称が少な
    くとも２：１である請求項６により作られた光拡散マテ
    リアル。
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