JP2004361922A - 塗布型光学膜用材料、およびそれを用いた光学多層膜と反射スクリーン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】25〜40vol%の微粒子と、溶解パラメーター7.3〜10の有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす分子量350〜50000の樹脂とを含有する光学膜用材料Aを基体上に塗布・硬化して得られる高屈折率の光学膜12Hと、溶解パラメーターが7.3未満もしくは10超の有機溶媒と、樹脂とを含有し、樹脂の溶解性パラメーターが光学膜用材料Aの樹脂の溶解性パラメーターよりも2.7以上小さい塗布型光学膜用材料を塗布・硬化して得られる低屈折率の光学膜12Lとが積層されてなる。
【選択図】図1
Description
1)加工性が良いこと、
2)屈折率値を自由に連続的に選択できること、
3)耐衝撃性があり、割れにくいこと、
4)着色性が少なく、広い波長域において可視光の光透過率が高いこと、
5)傷つきにくいこと
前記課題を解決するために提供する請求項3の発明に係る光学多層膜は、請求項2の発明において、前記第1の光学膜の弾性率が240kgf/mm2以下であることを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項4の発明に係る光学多層膜は、請求項2の発明において、前記第1の光学膜の膜厚が80nm〜15μmであることを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項5の発明に係る光学多層膜は、請求項2の発明において、前記第1の光学膜の屈折率が1.70〜2.10であり、前記第2の光学膜の屈折率が1.30〜1.69であることを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項6の発明に係る光学多層膜は、請求項2の発明において、前記第1の光学膜と前記第2の光学膜とが交互に積層された2n+1層(nは1以上の整数である。)からなる積層膜であることを特徴とする。
請求項2〜7の発明によれば、特定波長帯の光に対して高反射特性を有し、少なくともこれらの波長領域以外の可視波長域の光に対しては高透過特性を有する機能性の光学膜を塗布によって形成することができる。
請求項8の発明によれば、反射スクリーン上の映像の黒レベルを下げて高コントラストを達成でき、部屋が明るい状態でもコントラストの高い映像を表示することができる。
光学膜用材料Aは、溶解パラメーターが7.3〜10の範囲内にある有機溶媒に、分子量が350〜50000の樹脂を溶解し、さらに微粒子を体積比率で25〜40vol%の範囲で添加、分散されたものである。
この光学膜の屈折率は、1.70〜2.10とすることが好ましい。屈折率を2.10よりも高くすると、微粒子配合比率が40vol%を超えることになり、微粒子の分散性が不充分となって光学膜としての機能が損なわれ、屈折率を1.70よりも低くすると、後述する第2の光学膜を積層した場合の反射特性が不十分となるからである。
また、この光学膜の弾性率は、膜中の微粒子により240kgf/mm2以下となり、膜強度が比較的低くなる。
また、この光学膜の膜厚は、80nm〜15μmとすることが好ましい。膜厚を15μmより厚くすると、分散し切れなかった微粒子によるヘイズ成分が増大して光学膜としての機能が得られなくなるからである。なお、膜厚は600〜1000nmとすることがより好ましい。
光学膜用材料Bは、溶解パラメーターが7.3未満もしくは10を超えるものである有機溶媒と、樹脂とを含有し、該樹脂の溶解性パラメーターが前記光学膜用材料Aの樹脂の溶解性パラメーターよりも2.7以上小さいものである。樹脂は有機溶媒に溶解した状態であり、必要に応じてその中に微粒子が添加され分散されていてもよい。
また、これら有機溶媒は必ずしも100%純粋である必要はなく、異性体、未反応物、分解物、酸化物、水分等の不純成分が20%以下であれば含まれていてもかまわない。
この光学膜の屈折率は1.30〜1.69とすることが好ましい。屈折率が1.69よりも高くなると第1の光学膜との屈折率の差が確保できず、第1の光学膜上に積層した場合の反射特性が十分ではなくなり、1.3よりも低い屈折率をもった膜を形成することは困難だからである。
また、この光学膜の膜厚は、80nm〜15μmとすることが好ましく、600〜1300nmとすることがより好ましい。
本発明に係る反射スクリーンの構成例を図1に示す。反射スクリーン10は、基板11上に、光学多層膜12と、光吸収層13と、光拡散層14とが設けられた構成である。
プラスチックフィルムは、これらの樹脂を伸延あるいは溶剤に希釈後フィルム状に成膜して乾燥するなどの方法で得ることができる。厚さは剛性の面からは厚いほうがよいが、ヘイズの面からは薄いほうが好ましく、通常25〜500μm程度である。
また、屈折率を1.70よりも低くすると、光学膜12Lを積層した場合の反射特性が十分ではなくなり、スクリーンとしての特性が不充分となる。
黒色の塗料として、カーボンブラック微粒子、シリカ微粒子等表面にカーボンブラックを被着させた微粒子等が挙げられる。これらの微粒子には導電性があっても良い。
また、カーボンブラック微粒子の製法は、オイルファーネス法、チャンネル法、ランプ法、サーマル法等が知られている。
また、プロジェクターの光源がレーザである場合にはスクリーン上のぎらつきであるスペックルパターンの発生を防止するために光拡散層14の表面形状パターンをランダムにするとよい。
(s1)基板11としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意し、当該基板11の主面に所定量の光学膜用材料Aを塗布する。
(s2)光学膜用材料Aの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して光学膜用材料Aを硬化させ、所定膜厚の光学膜12Hを形成する。
(s3)ついで、光学膜12H上に所定量の光学膜用材料Bを塗布する。
(s4)光学膜用材料Bの塗膜を乾燥後、光学膜用材料Bを熱硬化させ、所定膜厚の光学膜12Lを形成する。これにより、光学膜12Hと光学膜12Lとの積層構成となる。
(s5)ついで、基板11の最外層にある光学膜12L上に所定量の光学膜用材料Aを塗布する。
(s6)光学膜用材料Aの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して光学膜用材料Aを硬化させ、所定膜厚の光学膜12Hを形成する。以降、ステップs3〜s6までの処理を所定回数行い、基板11上に光学多層膜12を形成する。
実施例1における光学膜用材料Aである塗料(I),光学膜用材料Bである塗料(II)の組成と製造方法及び光学膜形成方法を以下に示す。
(1)塗料(I)
・微粒子:TiO2微粒子
(石原産業社製、平均粒径約20nm、屈折率2.48) 100重量部
・樹脂(結合剤):ウレタンアクリレート
(数平均分子量:1000、溶解性パラメーター:9.5) 50重量部
・有機溶媒:メチルイソブチルケトン(MIBK)
(溶解パラメーター:8.4) 4800重量部
上記微粒子と樹脂と有機溶媒とを混合し、ペイントシェーカーで分散処理を行い微粒子分散液を得た。つぎに、この微粒子分散液に、重合開始材としてダロキュア1173(千葉スペシャリテーケミカルズ社製)を樹脂に対して3wt%添加し、十分攪拌して塗料(I)とした。このときの微粒子の体積比率は34vol%となった。
・樹脂:末端カルボキシル基をもつパーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体(溶解性パラメーター:6.2) 100重量部
・有機溶媒:含フッ素アルコール(C6F13C2H4OH)とパーフルオロブチルアミンとの混合溶媒(混合比95:5、溶解パラメーター:6.0) 1666重量部
上記樹脂と有機溶媒とを混合し、十分攪拌して塗料(II)とした。このとき、塗料(I)の樹脂と塗料(II)の樹脂との溶解性パラメーターの差は3.3である。
(s11)PETフィルム(厚み188μm、東レ社製、商品名U426)の主面に塗料(I)を塗布する。
(s12)塗料(I)の塗膜を80℃で乾燥後、紫外線(UV)硬化(1000mJ/cm2)させ、膜厚1.0μmの高屈折率の光学膜(I)を形成する。
(s13)ついで、その光学膜(I)上に塗料(II)を塗布する。
(s14)塗料(II)の塗膜を室温で乾燥後、90℃で熱硬化させ、所定膜厚1100nm±350nmの低屈折率の光学膜(II)を形成する。これにより高屈折率の光学膜(I)と低屈折率の光学膜(II)との積層膜を得た。
形成した光学膜の評価に当たっては、上記ステップs12終了時に形成された光学膜(I)の屈折率と膜厚を、ステップs14終了時に形成された光学膜(II)の屈折率をフィルメトリックス(松下インターテクノ社製)で測定した。また、積層膜のヘイズをヘイズメーター(JASCO V-560型)で測定した。さらに、光学膜(I)の弾性率を、別途引っ張り試験機(島津製作所社製:AG-100D)で測定した。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量350、溶解性パラメーター9.7の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量20000、溶解性パラメーター9.3のウレタンアクリレートとポリエステルアクリレートとの混合物とし、さらに塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター6.3の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量50000、溶解性パラメーター9.0の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を40vol%とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を31vol%とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を25vol%とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における有機溶媒を溶解パラメーター7.3のジイソブチルケトン(DIBK)とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、
塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における有機溶媒を溶解パラメーター9.9のメチルエチルケトン(MEK)とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター8.9のポリエチレンテレフタレート(日本化薬社製、商品名PET−30)とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。このとき、塗料(I)の樹脂と塗料(II)の樹脂との溶解性パラメーターの差は2.7である。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量20000、溶解性パラメーター9.3のウレタンアクリレートとポリエステルアクリレートとの混合物とし、微粒子の体積比率を27vol%として光学膜の弾性率を変更し、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)の塗布条件を調整して膜厚0.5μmとした以外は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)の塗布条件を調整して膜厚15μmとした以外は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター10.2の樹脂(日本化薬社製、商品名R−551)とし、さらに塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター7.5の樹脂とし、その有機溶媒を溶解パラメーター7.2のジエチルエーテルとして光学膜の屈折率を変更し、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を官能基がカルボキシル基で数平均分子量1000、溶解性パラメーター9.7の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を官能基がイソシアネート基で数平均分子量1000、溶解性パラメーター10.2の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子をZrO2微粒子とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量330、溶解性パラメーター9.5の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料(I)を得た。
実施例1の塗料(I)における樹脂を数平均分子量51000、溶解性パラメーター9.0の樹脂とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料(I)を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を20vol%とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を45vol%とし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料(I)を得た。
実施例1の塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター9.5のジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(日本化薬社製、商品名DPHA)とし、その有機溶媒を溶解パラメーター9.9のメチルエチルケトン(MEK)として、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター6.8の末端アクリル基含有のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体とし、その有機溶媒を溶解パラメーター7.8の酢酸ブチルとして、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター7.0の末端アクリル基含有のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体とし、その有機溶媒を溶解パラメーター7.8の酢酸ブチルとして、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)における微粒子の体積比率を19vol%とし、塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター7.0の末端ヒドロキシル基含有のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体とし、その有機溶媒を溶解パラメーター8.4のメチルイソブチルケトン(MIBK)として、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)の塗布条件を調整して膜厚0.48μmとし、塗料(II)における樹脂を実施例1の樹脂とは分子構造が異なり溶解性パラメーター7.0の末端ヒドロキシル基含有のエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体とし、その有機溶媒を溶解パラメーター8.4のメチルイソブチルケトン(MIBK)として、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
実施例1の塗料(I)の塗布条件を調整して膜厚15.2μmとし、それ以外の条件は実施例1の条件と同じとして、塗料及び積層膜を得た。
・比較例1:塗料(I)作製の段階で樹脂の溶解性の低下が認められた。
・比較例2:塗料(I)作製の段階で微粒子の分散性の低下が認められた。
・比較例3:微粒子体積比率20vol%とすることで光学膜(I)の屈折率が低くなった。
・比較例4:微粒子体積比率45vol%とすることで塗料(I)における微粒子の分散性が低下し、分散性不良のため塗料(I)による光学膜(I)の形成ができなかった。
・比較例5〜7:塗料(II)の塗布により下層(光学膜(I))にクラックの発生が認められた。
・比較例8:微粒子体積比率が19vol%の下層(光学膜(I))にも塗料(II)の塗布が可能であった。
・比較例9:膜厚0.48μmの下層(光学膜(I))にも塗料(II)の塗布が可能であった。
・比較例10:積層膜におけるヘイズが6%と大きくなった。
実施例1の光学膜形成を繰り返し実施することにより、PETフィルム上に光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)の3層の光学多層膜を得た。この光学多層膜における光学膜(I)の膜厚は600nmとし、光学膜(II)の膜厚は1000nmとして、得られた光学多層膜の反射特性をフィルメトリックス(松下インターテクノ社製)で測定した。なお、反射特性として、波長460nm近傍の青色波長、波長520nm近傍の緑色波長、波長620nmの赤色波長の三原色波長域における反射率を測定した。
また、得られた光学多層膜について基板であるPETフィルムの裏面に粘着層を介して黒色PETフィルムを貼合し、光学多層膜の最外層表面には粘着層を介して拡散フィルムを貼合して、反射スクリーンを作製し、この反射スクリーンのゲインを分光放射輝度計(ミノルタ社製、CS-1000)で測定した。なお、ゲインとは、白色板に光を照射した際の該白色板における輝度(cd/m2)を1とした場合の比の最大値である。
さらに、このスクリーンの輝度を上記輝度計で測定し、コントラストを求めた。すなわち、反射スクリーンに白色光をプロジェクタから照射した時の輝度を測定し、次に黒色光をプロジェクタから照射した時の輝度を測定し、この白色と黒色の光を照射させた時の輝度の比からコントラストを測定した。
実施例18における光学膜の積層数を光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)の5層とし、それ以外の条件は実施例18の条件と同じとして、光学多層膜及び反射スクリーンを得た。
実施例18における光学膜の積層数を光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)/光学膜(II)/光学膜(I)の7層とし、それ以外の条件は実施例18の条件と同じとして、光学多層膜及び反射スクリーンを得た。
実施例18で得られた光学多層膜に対して、PETフィルムの裏面側にスプレー塗布にて黒色塗料を塗布し、乾燥、硬化工程として75℃で30分間保温し、光吸収層を形成した。
黒色塗料は、次の組成物に溶剤を加えたものを用いた。
・カーボンブラック微粒子:オリジン電機社製、商品名オリジプレート
(一次粒子径:15nm)
・樹脂:ヒドロキリル基を有するアルキド樹脂
また、硬化剤として、オリジン電機社製、商品名ポリハードMH(イソシアネート系)を用いた。
ついで、光学多層膜上に粘着層を介して拡散フィルムを貼り合せて反射スクリーンを得、実施例18と同様の評価を行った。
実施例19で得られた光学多層膜に対して、実施例21と同様の処理を施し反射スクリーンを得、同様の評価を行った。
実施例20で得られた光学多層膜に対して、実施例21と同様の処理を施し反射スクリーンを得、同様の評価を行った。
…光学膜、13…光吸収層、14…光拡散層
Claims (8)
- 25〜40vol%の微粒子と、溶解パラメーターが7.3〜10である有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす分子量が350〜50000の樹脂とを含有する光学膜用材料Aを基体上に塗布して得られる第1の光学膜上に第2の光学膜を塗布形成するのに用いられる塗布型光学膜用材料であって、
溶解パラメーターが7.3未満もしくは10を超えるものである有機溶媒と、樹脂とを含有し、
該樹脂の溶解性パラメーターが前記光学膜用材料Aの樹脂の溶解性パラメーターよりも2.7以上小さいことを特徴とする塗布型光学膜用材料。 - 25〜40vol%の微粒子と、溶解パラメーターが7.3〜10である有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす分子量が350〜50000の樹脂とを含有する光学膜用材料Aを基体上に塗布・硬化して得られる第1の光学膜と、
溶解パラメーターが7.3未満もしくは10を超えるものである有機溶媒と、樹脂とを含有し、該樹脂の溶解性パラメーターが前記光学膜用材料Aの樹脂の溶解性パラメーターよりも2.7以上小さい塗布型光学膜用材料を塗布・硬化して得られる第2の光学膜とが積層されてなることを特徴とする光学多層膜。 - 前記第1の光学膜の弾性率が240kgf/mm2以下であることを特徴とする請求項2に記載の光学多層膜。
- 前記第1の光学膜の膜厚が80nm〜15μmであることを特徴とする請求項2に記載の光学多層膜。
- 前記第1の光学膜の屈折率が1.70〜2.10であり、前記第2の光学膜の屈折率が1.30〜1.69であることを特徴とする請求項2に記載の光学多層膜。
- 前記第1の光学膜と前記第2の光学膜とが交互に積層された2n+1層(nは1以上の整数である。)からなる積層膜であることを特徴とする請求項2に記載の光学多層膜。
- 基体上に、25〜40vol%の微粒子と、溶解パラメーターが7.3〜10である有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす分子量が350〜50000の樹脂とを含有する光学膜用材料Aを塗布し硬化して第1の光学膜を形成する工程と、
溶解パラメーターが7.3未満もしくは10を超えるものである有機溶媒と、樹脂とを含有し、該樹脂の溶解性パラメーターが前記光学膜用材料Aの樹脂の溶解性パラメーターよりも2.7以上小さい光学膜用材料Bを前記第1の光学膜上に塗布し硬化して第2の光学膜を形成する工程とからなることを特徴とする光学多層膜の製造方法。 - 基板と、光吸収層と、請求項2に記載の光学多層膜と、光拡散層とが順次設けられてなることを特徴とする反射スクリーン。
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