DE2916605A1

DE2916605A1 - Durchscheinender schirm (mattscheibe)

Info

Publication number: DE2916605A1
Application number: DE19792916605
Authority: DE
Inventors: Edwin Herbert Land
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1978-04-25
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1979-11-08
Also published as: GB2019606A; JPS54145528A; CA1118141A; GB2019606B; FR2424565A1; FR2424565B1; US4165153A

Description

Die Erfindung betrifft neue und verbesserte durchscheinende Schirme oder Mattscheiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durchscheinende Schirme zur Verfügung zu stellen, die nur einen geringen bis gar keinen Funkeleffekt zeigen, die praktisch keine Kornstruktur haben, die praktisch keine Lichtflecken oder Flächen mit übermäßigem Glanz zeigen und die das hindurchgegangene Licht über einen weiten Bereich streuen.

Die Erfindung bezieht sich auf durchscheinende Schirme, die aus Teilchen aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex zusammengesetzt sind, welche in einem polymeren Bindemittel mit einem höheren Brechungsindex dispergiert sind, sowie auf selbsttragende durchscheinende Schirme dieses Typs.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, die in schematischer Form einen durchscheinenden Schirm gemäß der Erfindung in einem vergrößerten Querschnitt zeigt.

In den US-Patentschriften 2 180 113 und 2 287 556 sind durchscheinende Schirme beschrieben, die ein transparentes Medium, das eine kontinuierliche Phase bildet und ein zweites transparentes Medium in Form von winzigen, praktisch farblosen einzelnen Teilchen, die als diskontinuierliche Phase im ersten Medium verteilt sind, enthalten, wobei der Brechungsindex jedes Mediums größer als der von Luft ist und der Unterschied zwischen den Brechungsindices des ersten und des zweiten Mediums klein ist. Die Teilchen haben nicht-planare und nicht-parallele Oberflächen und einen Gesamtdurchmesser von mehr als 1/um, wobei das Verhältnis zwischen dem gebrochenen und dem reflektierten Licht an den Grenzflächen zwischen diesen Medien hoch ist. Wie in der US-PS 22 87 556 angegeben ist, enthält ein besonders wirksamer durchscheinender Schirm Teilchen oder Kügelchen von

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Benzylcellulose in Äthylcellulose. Benzylcellulose ist im Handel nicht erhältlich, weshalb es sehr erwünscht ist, durchscheinende Schirme oder Mattscheiben mit ähnlichen oder besseren Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.

Es wurde nun gefunden, daß ausgezeichnete durchscheinende Schirme oder Mattscheiben dadurch erhalten werden können, daß eine Dispersion von Teilchen mit einem niedrigen Brechungsindex in einer Lösung eines organischen Polymers mit einem höheren Brechungsindex erzeugt und aus dieser Dispersion ein Film hergestellt wird. Die Teilchen mit dem niedrigen Brechungsindex sind nicht-planar, vorzugsweise flockenförmig und polymer und sollen einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 5/um haben. Ein besonders brauchbares Material mit niedrigem Brechungsindex ist Polytetraflxrräthylen mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 2/um, welches eine "abgeplattete" oder plättchenförmige, vorzugsweise flockenförmige Konfiguration hat.

Die Polymerdispersion von Teilchen mit niedrigem Brechungsindex kann in Form eines Films oder einer Folie beliebiger Dicke, z.B. von etwa 0,05 bis 0,1 mm (0,002 bis 0,004 inch) oder mehr vorliegen. Ein solcher Film kann selbsttragend sein; er kann aber auch eine Trägerplatte oder -folie aus Glas oder Kunststoff auf einer oder beiden Seiten aufweisen. Der Film kann durch Gießen, Extrudieren, Überfließen, Aufschütten oder Aufspritzen einer Lösung des Polymers mit den dispergieren Teilchen mit niedrigem Brechungsindex hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung des Films besteht darin, die Dispersion auf eine Glasfläche oder eine andere ebene Fläche zu gießen. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels wird die gewünschte Dispersion von Teilchen im Polymer erhalten. Der trockene Film kann dann von der Oberfläche, auf die er gegossen wurde, abgezogen werden.

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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Ein Polyesterfilm 10 trägt auf einer Oberfläche eine durchscheinende Schicht (Schirm) 12 mit einer diskontinuierlichen Phase mit einem niedrigen Brechungsindex und einer kontinuierlichen polymeren Phase mit einem höheren Brechungsindex. Auf die andere Oberfläche des Polyesterfilms und auf die äußere Oberfläche der durchscheinenden Schicht 12 ist ein ViertelWellenlängen-Antireflexionsbelag 14 aufgebracht. Bei Gebrauch befindet sich die Polyesterschicht 10 vorzugsweise in Richtung zum Projektor, während die durchscheinende Schicht 12 dem Betrachter zugewandt ist.

Beispiele für geeignete Polymere für die kontinuierliche Phase sind Äthylcellulose, Celluloseacetat, Polymethylmethacrylat, der Halbbutylester von Poly-(Äthylen/Maleinsäureanhydrid) , Polyvinylbutyral und ähnliche Polymere. Das Polymer hat vorzugsweise einen Brechungsindex, der mindestens um 0,1 höher liegt als der der diskontinuierlichen Phase.

Die nachstehenden Herstellungsbeispiele für durchscheinende Schirme oder Mattscheiben gemäß der Erfindung sind zur Erläuterung angegeben und sollen die Erfindung nicht beschränken.

Beispiel 1

Ein durchscheinender Schirm wurde durch Vermischen von 3 g Polytetrafluoräthylenpulver (Fluon L-171 der Firma ICI Americas, Inc., Petrochemicals Division, Wilmington, Delaware) mit 10 g Äthylcellulose (Dow Chemical Co, 100 centipoise) hergestellt; dieses Gemisch wurde unter Rühren zu einem heißen Gemisch aus 60 ml Toluol und 40 ml Äthylalkohol 2B gegeben. Es ist an sich nicht nötig, ein heißes Lösungsmittelgemisch zu verwenden; durch die Erhitzung wird aber

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die Auflösungsgeschwindigkeit der Äthylcellulose erhöht. Weiterhin wurden 0,195 g amorphe Knochenkohle, die in hochgereinigtem Leinöl gemahlen worden war (Ivory Black der Firma M. Grumbacker, Inc., New York, Katalog-Nr. P115) zugesetzt. Eine etwa 0,9 mm (0,035 inch) starke Schicht dieser Dispersion wurde unter Verwendung eines etwa 20 cm (8 inch) langen Streichmessers auf eine Glasplatte gegossen. Nach dem Verdampfen der Lösungsmittel wurde ein milchweißer durchscheinender Film mit einer Dicke von etwa 0,09 mm (0,0035 inch) erhalten. Dieser Film wurde von der Glasplatte abgezogen und war selbsttragend.

Beispiel 2

16 g Polytetrafluoräthylen (FluonL-171) und 0,25 g der in Beispiel 1 angegebenen Knochenkohle wurden in 100 g der nachstehend angegebenen Lösung dispergiert:

Halb-Butylester von Poly-(Äthylen/ Maleinsäureanhydrid) 180 g

Polyvinylbutyral (Butvar) 20 g

"ÄthyüaDetat 290 g

n-Butanol 170 g

Methyläthylketon 540 g

Die erhaltene Dispersion wurde auf eine etwa 0,1 mm (4 mil) starke Polyäthylenterephthalat-Filmunterlage aufgebracht, wobei die Schichtstärke nach dem Trocknen etwa 0,043 mm (0,0017 inch) betrug. Dann wurde auf die durchscheinende Schicht ein Antireflexionsüberzug aus einem Copolymer aus Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen (Kynar 7201 der Firma Pennwalt Chemical Co.) und Polymethylmethacrylat aus Methylpropylketon aufgetragen, wobei auf der anderen Seite der Polyäthylenterephthalat-Filmunterlage bereits ein ähnlicher Antireflexionsüberzug vorhanden war. Die Antireflexionsüberzüge hatten jeweils eine optische Dichte

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von etwa 1400 £ und wurden nach der Arbeitsweise der US-PS 4 066 814 aufgebracht. Die Prüfung des erhaltenen durchscheinenden Schirms zeigte, daß er die nachstehend angegebenen Anteile an Licht, das auf eine Oberfläche projiziert wurde, hindurchließ:

Weißes Licht	76
Rotes Licht	78
Grünes Licht	76
Blaues Licht	72
Beispiel J5

Die Arbeitsweise von Beispiel 2 wurde mit der Abweichung wiederholt, daß der Anteil an Fluon L-171 auf 20 g erhöht und die Dispersion mit einer Stärke von etwa 0,15 mm (0,006 inch) aufgebracht wurde, wobei der trockene Film eine Stärke von etwa 0,02 mm (0,0008 inch) hatte. Die Prüfung des erhaltenen durchscheinenden Schirms zeigte, daß er die nachstehend angegebenen Anteile an Licht., das auf eine Seite projiziert worden war, hindurchließ:

Weißes	Licht	78
Rotes	Licht	79
Grünes	Licht	78
Blaues	Licht	78

Die durchscheinenden Schirme, die nach den vorstehenden Beispielen hergestellt wurden, wurden als Projektionsschirme in einem Rückwärts-Projektionsbetrachter des in der US-PS 3 851 954 beschriebenen allgemeinen Typs verwendet. Es wurde eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung ohne Lichtflecken erzielt, und das projizierte Bild war glänzend, ohne daß ein Verlust der Farbsättigung bei Betrachtung in starken Raumlicht auftrat. Weiterhin konnte ein qualitativ hochwertiges projiziertes Bild ohne nennenswerten Qualitätsverlust über einen sehr breiten horizontalen bzw. vertikalen Betrachtungswinkel

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erhalten werden.

Wurden die nach den vorstehenden Beispielen hergestellten durchscheinenden Schirme zwischen einen Lichtpolarisator und einen drehbaren Analysator gebracht, so wurde festgestellt, daß sie das Licht depolarisieren. Im Gegensatz dazu zeigten die durchscheinenden Schirme nach den eingangs genannten Patentschriften (z.B. Benzylcellulose, dispergiert in Äthylcellulose) praktisch keine Depolarisierung des Lichtes.

Die Konzentration der Teilchen mit dem niedrigen Brechungsindex kann über einen weiten Bereich schwanken, vorausgesetzt, daß der durchscheinende Schirm praktisch gleichmäßig ist, um bei der Betrachtung keine Lichtflecken zu zeigen. Wenn ein dickerer Schirm hergestellt werden soll, so kann die Konzentration der Teilchen mit dem niedrigen Brechungsindex vermindert werden, um einen ähnlich durchscheinenden Schirm zu erhalten. Die geeignete Konzentration an Teilchen mit niedrigem Brechungsindex kann für eine bestimmte Projektionsintensität leicht festgestellt werden.

Die erfindungsgemäßen durchscheinenden Schirme können auch so ausgebildet sein, daß eine oder beide Oberflächen nichtplanar sind. So kann z.B. eine durchscheinende Fresnel-Linse für die Rückwärts-Projektionsschirme, wie sie in den US-Patentschriften 3 740 127 und 3 848 980 beschrieben sind, durch Formen von Polymethylmethacrylat, in welchem die vorstehend beschriebenen Polytetrafluoräthylenteilchen dispergiert sind, hergestellt werden.

Die für die kontinuierliche Phase verwendeten Polymeren werden im Hinblick auf die Härte, die Biegsamkeit und ähnliche Eigenschaften für den jeweiligen Gebrauchszweck ausgewählt. Der Unterschied in den Brechungsindices zwischen den Teilchen mit den niedrigen Brechungsindex und dem Polymer beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,1. Es können brauchbare

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Schirme auch mit größeren Unterschieden im Brechungsindex hergestellt werden, vorausgesetzt, daß die Konzentration an Teilchen mit niedrigem Brechungsindex je Flächeneinheit mit höherem Unterschied im Brechungsindex erniedrigt wird. Bei den vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen hat das Polytetrafluoräthylen einen Brechungsindex von etwa 1,55, der Film aus dem Halb-Butylester von Poly-(Äthylen/ Maleinsäureanhydrid) und Polyvinylbutyral einen Brechungsindex von etwa 1,48 und die Äthylcellulose einen Brechungsindex von etwa 1,49.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält der durchscheinende Schirm einen sehr geringen Anteil eines neutralen lichtabsorbierenden Materials, wie Ruß oder ein neutrales Farbstoffgemisch. Durch dieses lichtabsorbierende Material wird ein seitlicher Kontrastverlust des auf den Schirm projizierten Bildes durch gestreutes Licht stark vermindert, wobei eine Verfärbung des weißen Schirms praktisch vernachlässigbar ist.

In den Beispielen 2 und 3 hatte die Polyäthylenterephthalat-Filmunterlage eine Dicke von etwa 0,1 mm. Es können natürlich auch dickere Filmunterlagen, z.B. von etwa 0,25 mm (10 mil) verwendet werden. Durchscheinende Schirme des in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Typs wurden in langen Bahnen, z.B. von etwa 305 m (1000 feet) beschichtet und ohne Beschädigung des Schirms aufgerollt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Durchscheinender Schirm, gekennzeichnet durch eine Dispersion von Teilchen mit niedrigem Brechungsindex als diskontinuierliche Phase in einer polymeren kontinuierlichen Phase, deren Brechungsindex um mindestens etv/a 0,1 höher liegt, wobei die Teilchen nicht-planare Oberflächen und Gesamtdurchmesser von nicht mehr als etwa

5/um haben.

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Polytetrafluoräthylenteilchen darstellen.

3. Schirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polytetrafluoräthylenteilchen einen Durchmesser von etwa 1 bis 2/um haben und flockenförmig ausgebildet sind*

4. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die polymere kontinuierliche Phase einen Halb-Butylester von Poly-(Äthylen/Maleinsäureanhydrid) darstellt.

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5. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die polymere kontinuierliche Phase Polyvinylbutyral darstellt.

6. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die polymere kontinuierliche Phase Äthylcellulose darstellt.

7. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Polytetrafluoräthylenteilchen mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 2/um darstellen und die polymere kontinuierliche Phase einen Halb-Butylester von Poly-(Äthylen/Maleinsäure anhydrid) darstellt.

8. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Schirms praktisch eben und parallel sind.

9. Schirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Oberflächen einen Antireflexionsbelag trägt.

10. Schirm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form einer Fresnel-Linse hat.

11. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine.kleine Menge eines lichtabsorbierenden Materials enthält.

12. Schirm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabsorbierende Material Ruß darstellt.

13. Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion auf einer durchsichtigen Unterlage angeordnet ist.

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14. Schirm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Oberfläche der durchsichtigen Unterlage einen Antireflexionsbelag trägt.

15. Schirm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Unterlage einen Polyester darstellt.

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