JP2007514202A - 光吸収材料を有する微細構造化スクリーンおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

スクリーン用光分散フィルムが、光透過基板と、基板上に配置された複数の光拡散構造と、を有する。光吸収材料が、光拡散構造間のキャビティを少なくとも部分的に充填する。光分散フィルムを形成する方法が、上に複数の光拡散構造が配置された光透過基板を提供する工程と、光吸収材料でそれらの間のキャビティを少なくとも部分的に充填する工程と、を含む。

Description

本発明は、一般に、リアプロジェクションスクリーンを製造するための方法および結果として生じるスクリーンに関する。より特定的には、本発明は、スクリーンを通る光を分散させるために全内部反射構造を組入れるリアプロジェクションスクリーンに関する。

リアプロジェクションスクリーンは、一般に、スクリーンの背面上に投影された画像をビューイングスペース内に伝達するように設計される。プロジェクションシステムのビューイングスペースは、比較的大きい（たとえば、リアプロジェクションテレビジョン）か、または比較的小さい（たとえば、リアプロジェクションデータモニタ）ことができる。リアプロジェクションスクリーンの性能は、スクリーンのさまざまな特徴の点から説明することができる。スクリーンの性能を説明するために用いられる典型的なスクリーン特徴としては、ゲイン、視野角、解像度、コントラスト、色およびスペックルなどの望ましくないアーティファクトの存在などが挙げられる。

高解像度、高コントラスト、および大きいゲインを有するリアプロジェクションスクリーンを有することが一般に望ましい。スクリーンが、光を大きいビューイングスペースの上に広げることも望ましい。残念ながら、１つのスクリーン特徴が向上されると、１つ以上の他のスクリーン特徴がしばしば劣化する。たとえば、スクリーンに対して広範囲の位置にいる見る人に対応するために、水平視野角を変えることができる。しかし、水平視野角を増加させることは、また、垂直視野角を、特定の用途に必要なものを超えて増加させることがあり、したがって、全体的なスクリーンゲインが低減される。結果として、特定のリアプロジェクションディスプレイ用途のための受入れられる全体的な性能を有するスクリーンを製造するために、スクリーン特徴および性能において特定の兼合いがなされる。

引用によりここに援用する米国特許第６，４１７，９６６号明細書において、モシュレフザデー（Ｍｏｓｈｒｅｆｚａｄｅｈ）らは、スクリーンを通る光を少なくとも１つの分散平面内に反射するように配置された反射表面を有するスクリーンを開示している。スクリーンは、それにより、リアプロジェクションシステム内の画像光の非対称分散を可能にし、光が、見る人の方に選択的に向けられることを可能にする。モシュレフザデーらは、また、キャストおよび硬化プロセス、コーティング技術、平面化方法を用いる工程、ならびにオーバーコーティング材料を除去する工程の組合せを含む、スクリーンを製造するための方法を教示する。

本発明は、内部反射を有する高性能リアプロジェクションスクリーン、およびそのようなプロジェクションスクリーンを製造するための簡単で経済的な方法である。スクリーン用光分散フィルムは、光透過基板と、基板上に配置された複数の光拡散構造と、を有する。光吸収材料が、光拡散構造間のキャビティを少なくとも部分的に充填する。光分散フィルムを形成する方法が、上に複数の光拡散構造が配置された光透過基板を提供する工程であって、構造が、それらの間の複数のキャビティを規定する工程と、光吸収材料でキャビティを少なくとも部分的に充填する工程と、を含む。

本発明を、いくつかの図を通して同じ構造が同じ符号で指される以下の図面図を参照して、さらに説明する。

図面は、本発明のいくつかの実施形態を記載するが、他の実施形態も企図される。本開示は、限定ではなく代表によって本発明の例示的な実施形態を提示する。本発明の原理の精神の範囲内である多数の他の修正および実施形態が、当業者によって考案され得る。図面図は同じ割合で描かれていない。

さらに、実施形態は、Ａ第１の、Ａ第２の、Ａ第３のなどの指定で指されるが、これらの記載が、参照の便宜上与えられ、優先の順序を示唆しないことが理解されるべきである。指定は、単に、明確にするため、異なった実施形態の間で区別するために提示される。

図１は、部分的に形成されたマイクロリブスクリーン構造の側面図である。示された実施形態のバリエーションをフロントプロジェクションスクリーンおよび他のスクリーン用途のために使用することができるが、本開示の目的のため、それらを、主としてリアプロジェクションスクリーン用途に関して説明する。マイクロリブ構造２０が、光透過ベース基板２２と、微細構造化拡散リブ２４とを含む。「微細構造化」という用語は、マイクロメートル（μｍ）またはより小さい単位で測定される特徴的な寸法を有する特徴を含む。一般に、微細構造化特徴は、０．０１μｍ未満から１００μｍを超える特徴的な寸法を有することができる。特徴の特徴的な寸法を構成するものは、特徴のタイプによる。例としては、表面のトラフ状特徴の幅、表面上のポスト状突出部の高さ、および表面上の鋭い突出部または窪みの点における曲率半径が挙げられる。したがって、巨視的な特徴でさえ、特徴の２つの表面の間の角度などの、特徴の特徴的な寸法が、マイクロメートル未満の公差を有する寸法を有する場合、微細構造化であると言うことができる。

１つの例示的な実施形態において、線状リブまたはマイクロリブ２４が、光学グレード樹脂から形成され、特に、樹脂は、ビーズなどの光散乱粒子を組入れ、リブ２４はバルク拡散体として作用する。マイクロリブ構造２０の全内部反射（ＴＩＲ）を誘起するために、高アスペクト比がリブジオメトリのために選択される。樹脂内の光散乱粒子のローディングは、スクリーンのゲインおよび視野角などの光学特性を制御するように選択される。高屈折率（ＲＩ）を有する樹脂などの材料が、一般に、拡散リブ２４のために選択される。光拡散リブ２４のための適切な材料の例としては、変性アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロピレン、および好ましくは約１．５０以上の屈折率を有する他の光学ポリマーなどのポリマーが挙げられる。図１に示された実施形態において、光拡散リブ２４はＶ字形キャビティまたは溝２６によって分離される。光拡散構造２４を、例示的な実施形態において、ベース基板２２の幅全体を実質的に横切って延在するリブとして説明するが、代替実施形態における構造２４が、たとえば千鳥状またはＡチェッカー盤パターンでベース基板２２上に配列することができる別々のピークを形成することも企図される。例示的な実施形態において、各構造２４は、ベース２３と、ベース２３から延在するにつれて構造２４を狭くする複数の壁２５とを有する。

図２は、図１の構造を製造するための方法の一実施形態の図である。図１のスクリーン構造２０を製造するためのプロセスが、ベース基板２２上に拡散リブ２４を製造するために微細複製プロセス２８を含む。「微細複製」という用語は、微細構造化特徴がマスターまたはモールドから物品上に与えられるプロセスを含む。マスターには、たとえば、ダイヤモンド旋削またはレーザアブレーションなどの微細機械加工技術によって、微細構造が設けられる。微細構造を有するマスターの１つまたは複数の表面を、硬化性材料で被覆することができ、材料が硬化されると、所望の微細構造化特徴のネガティブレプリカを有する物品が形成される。微細複製を、ロール、ベルト、および当該技術において知られている他の装置を使用して行うことができる。微細複製プロセス２８は、基板巻出しステーション３０と、樹脂コーティングステーション３２と、精密ニップロール３４と、微細構造化シリンダ３６と、紫外線ランプ３８と、精密ニップロール４０と、フィルムリワインド４２とを使用する。

ベース基板２２は、最初、基板巻出しステーション３０から巻出される。ベース基板２２は、微細複製プロセス２８樹脂コーティングステーション３２内に進むように案内され、そこで、ベースは、光散乱粒子を組入れる高屈折率樹脂でコーティングされる。ベース基板２２および光拡散材料コーティングは、精密ニップロール３４によって微細構造化シリンダ３６に対してプレスされて、リブ付構造を光拡散材料に与える。次に、キャスト構造は紫外線ランプ３８によって硬化され、マイクロリブ付構造２０が精密ニップロール４０から現れ、図１に示されたモノリシックな構造をもたらす。硬化されたマイクロリブ構造２０が、精密ニップロール４０から現れて、フィルムリワインド４２上に巻かれる。

図３は、光吸収材料４６で充填された図１の構造の側面図である。埋込まれた微細構造化フィルム４４が充填材料４６を含む。材料４６は、典型的には、周囲光を吸収し、最終スクリーン構造におけるコントラストを生じさせるために、黒色顔料または染料を組入れる。材料４６は低屈折率を有し、比較的高い屈折率差が光吸収材料４６と光拡散リブ２４を構成する材料との間にある。少なくとも約０．０６の屈折率差が望ましい。そのような差は、効率的な内部反射および高いスクリーン性能を誘起する。内部反射表面４８は、光拡散リブ２４と光吸収材料４６との間の界面によって形成される。１つの例示的な実施形態において、埋込まれた微細構造化フィルム４４の前面５０は、リブ頂面５２上の最小のランドを有する滑らかなまたはわずかにマットな表面である。内部反射表面４８は、光を前面５０の光学透過領域５２を通って分散させる。前面５０は、好ましくは、それらを通って伝播する光の散乱を助けるマット表面仕上げを有する。

図４は、図１の構造を充填して、図３の構造４４を製造するための本発明の１つの方法の側面図である。本発明の方法の一実施形態において、マイクロリブ構造２０は、Ｖ字形溝２６を有する光拡散リブ２４をベース構造２２上に与えるための図２に関して上で説明された微細複製プロセス２８によって形成される。図４に示されたプロセスは、光吸収機能性および接着剤機能性の両方を所有する光吸収接着剤５６を使用する。光吸収接着剤５６に関して使用されるＡ接着剤という用語は、通常の意味で接着剤である必要はないが、光拡散リブ２４との、また、使用される場合シールド５４への接合能力を有しさえすればよい。１つの材料において光吸収機能および接着剤機能を組合せることによって、材料および製造工程の節減が得られる。光吸収接着剤５６はシールド５４の背面５８上に配置される。上に光吸収接着剤５６が配置されたシールド５４は、矢印５９で示されるように、マイクロリブ構造２０と一緒にされる。

光透過ベースフィルム２２の厚さは、各特定の用途の要件を満たすように選択することができる。たとえば、製造の容易さに備えるために、厚さが約５ミル（０．１２７ｍｍ）から約１０ミル（０．２５４ｍｍ）の薄いベースフィルムを選択することができるか、あるいは、付加的な製品剛性をもたらすために、厚さが約２０ミル（０．５０８ｍｍ）から約４０ミル（１．０１６ｍｍ）の厚いフィルムを選択することができる。適切な材料としては、たとえば、ポリカーボネートフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム、およびビニルフィルムが挙げられる。１つの例示的な実施形態において、ベース基板２２の背面６２は、画像形成システム内に戻る正反射を低減するためにマット仕上げを有する。

光透過シールド５４は、たとえば、アクリル、ポリカーボネート、またはガラスなどの透明な材料から製造されたフィルムまたはシートであることができる保護層である。シールド５４は、保護要素として機能し、コーティングされた微細構造化フィルム４４は接触によって損傷されない。シールド５４は、任意の構成要素であるが、ほとんどの用途がこの保護から大きく利益を得る。シールド５４は、コーティング、表面テクスチャー、または他の手段によって、たとえば、アンチグレア（マット）、反射防止、帯電防止、引掻き防止、または耐汚れ性であるように製造することができる。一実施形態において、シールド５４は、ノングレアで、マットな、外方に面する表面を有する、サイロ・コーポレーション（Ｃｙｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からの厚さ３ミリメートルのアクリルパネルである。シールド５４は、また、異なった機能性に備えるように変えることができる。シールド５４は、厚さが、薄い（約２０ミル（０．５０８ｍｍ）未満）から、半剛性（約２０〜４０ミル）（約０．５０８〜１．０１６ｍｍ）、剛性（約４０ミル（１．０１６ｍｍ）を超える）までであることができる。ベース基板２２および保護シールド５４の厚さは、非常にさまざまな製品をもたらすように選択することができ、これらの選択は、総材料コスト、光学機能性、および処理の容易さに影響を及ぼす。１つの例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、光拡散リブ２４およびシールド５４の両方に接着する光重合性低屈折率材料である。例示的な実施形態において、光拡散リブ２４および光吸収接着剤５６の屈折率は、それらの間の界面において透過ではなく反射を引起すのに十分に異なる。例示的な実施形態において、光拡散リブ２４のマイクロリブ材料の屈折率は、単純なアクリレート材料の１．４９から、芳香族ポリカーボネートなどの材料の１．５８以上まで変わる。したがって、溝充填剤材料５６の屈折率要件は、マイクロリブ２４材料の光学特性（屈折率など）による。ポリカーボネートなどの高屈折率マイクロリブ材料の場合、市販の光積層（ｐｈｏｔｏｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）接着剤が適切であろう。アクリレートポリマーなどの、より低い屈折率を有するマイクロリブ２４材料の場合、溝充填剤５６は、はるかに低い屈折率を有さなければならない。例示的な接着剤５６のＲＩは約１．５０未満である。特に適切な接着剤５６のＲＩは約１．４５未満である。いくつかの実施形態において、接着剤５６は、次の成分の１つ以上の着色ブレンドである：ウレタンアクリレートオリゴマー；置換されたアクリレートモノマー、ジアクリレートモノマー、およびトリアクリレートモノマー；フッ素化アクリレート；ペルフルオロアルキルスルホンアミドアルキルアクリレート；アクリレート化シリコーン；アクリレート化シリコーンポリ尿素、およびＵＶまたは可視光活性化光開始剤。

溝充填剤接着剤５６の粘度が低すぎる場合、それは溝充填プロセスの間流動する。これは材料を無駄にし、不均一な厚さを与え、プロセス設備を汚す。粘度が高すぎる場合、溝２４を充填することは、遅い、困難なプロセスであることがあり、気泡（光学欠陥）を導入する可能性が著しく増加する。光積層（ｐｈｏｔｏｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）を、約１５０センチポアズの低い粘度を有する流体で行うことができるが、多くのプロセスが、重合前の少なくとも約４００センチポアズの粘度から利益を得ることができる。重合前の約５，０００センチポアズの高い粘度を用いることができるが、重合前の約１，５００センチポアズ以下の粘度が、妥当なプロセス速度および気泡のないコーティングに特に適している。

基板とコーティングとの間の接着の標準尺度は、剥離力として知られている、それらを分離するために必要な力の量である。層間の界面において優れた界面接着を含むシステムの剥離力は非常に高い。少なくとも約２ポンド／インチの剥離力強度が、おそらく、ポリカーボネート拡散リブ２４と光吸収接着剤５６との間で適切であるが、少なくとも４ポンド／インチの剥離力を有することがより望ましい。この高い剥離力は、高温および高湿の環境テスト条件下で維持しなければならない。適切な接着を、コロナ放電もしくはプラズマでの、または下塗りなどの処理による基板表面の修正によって行うことができるが、接着剤５６が、表面修正を必要とせずに、光拡散リブ２４、および使用される場合シールド５４に接着することが好ましい。

光吸収接着剤５６の１つの適切な実施形態は、次の樹脂成分を約７０ＥＣに温めて、撹拌を考慮するのに十分に粘度を低下させることによって構成される：１６．０ｇの脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー；１９．０ｇのエトキシエトキシエチルアクリレート；５．５ｇのヘキサンジオールジアクリレート；５．０ｇのテトラヒドロフルフリルアクリレート；４４．５ｇのＮ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレート；１０．０ｇのアクリロイルオキシエトキシペルフルオロブタン；および１．０ｇのフェニルビス（２，４，６トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド光開始剤。

次に、成分を、透明な溶液が生じるまで振る。次に、溶液を光吸収のために着色する。１つの適切な顔料はカーボンブラックであり、一実施形態において、顔料は約５０ｐｐｍから約２０，０００ｐｐｍの濃度で使用され、１つの例示的な実施形態において、顔料は約１０００ｐｐｍ（百万分率（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ））を超え、かつ約９０００ｐｐｍ未満の濃度で使用される。カーボンブラック材料と樹脂材料との質量比に基いて、約３０００ｐｐｍの濃度が特に適している。一実施形態において、配合物は、ナイフコーティングなどの従来の方法によって、シールド５４上に配置される。次に、コーティングされたシールドは、図４に示されているようにマイクロリブ構造２０上にプレスされる。余分な接着剤５６が、ゴムローラを構造の上に走らせることによって排出される。構造は、１分あたり約２０フィート（６．１ｍ）で１回以上３００ワット／ｉｎフュージョン・システムズ（Ｆｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）Ｄランプの下を通過される。代替方法において、配合物をマイクロリブ構造２０上に直接コーティングし、次に、シールド５４を、上に接着剤５６がすでに配置されたマイクロリブ構造２０に接着することができる。その後、余分な接着剤５６を除去する工程、および構造を硬化させる工程は、上述されたのと同じである。

図５Ａは、図４の方法によって製造されたスクリーンの一実施形態の側面図である。大きい厚さまたは量の光吸収接着剤５６が使用される場合、図４の工程は、完全に充填された構造６０をもたらす。１つの例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、完全に充填された構造６０内で効率的なＴＩＲを生じさせるために低屈折率を有する。光吸収接着剤５６は、拡散体リブ２４をシールド５４に効果的に接合するように配合される。光吸収接着剤５６は、見かけ上受入れられる積層結果を生じさせるために、低収縮特性を所有することができる。さらに、好都合な処理および速い硬化を考慮するために、光吸収接着剤５６が紫外光によって硬化可能であることが特に適している。

一実施形態において、光拡散リブ２４は、図２の微細複製プロセス２８に示されているように、高屈折率拡散体樹脂を使用するツーリングモールドから複製される。本出願において、特に明記しない限り、すべてのパーセンテージは質量による。１つの適切な樹脂は、約７９％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーおよび約１９％の２−フェノキシエチルアクリレート、および約２％の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン光開始剤である。別の適切な樹脂は、約６９％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、約２９％の２−（１−ナフチルオキシ）−エチルアクリレート、および約２％の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン光開始剤である。リブ２４を形成するための樹脂は、樹脂コーティングステーション３２から基板またはベース構造２２上にコーティングされる。上に樹脂を有するベース構造２２は、微細構造化シリンダ３６によって成形され、紫外線（ＵＶ）ランプまたは電子ビーム３８によって硬化される。典型的なＵＶ硬化条件は、１分あたり約１０フィート（３．０５ｍ）から約２０フィート（６．１０ｍ）のベルト速度で動作される６００ワット／ｉｎ（２３．６２Ｗ／ｍｍ）フュージョン・システムズバルブシステムを使用し、ＵＶバルブの下の１つ以上の通過を伴う。形成されたマイクロリブ構造２０は微細複製プロセス２８から取出され、自立構造をもたらす。

次に、着色された、典型的には黒色の光吸収接着剤５６が、シールド５４などの第２の基板に塗布される。１つの適切な光吸収接着剤５６は、約３０％のＡ配合物Ａ”（Ａ配合物Ａは、約３８．５％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約２６．９％のエトキシエトキシエチルアクリレートと、約２８．８％のイソボルニルアクリレートと、約５．８％のヘキサンジオールジアクリレートと、約１％未満のα，α−ジエトキシアセトフェンケ（ｄｉｅｔｈｏｘｙａｃｅｔｏｐｈｅｎｃｈｅ）（ＤＥＡＰ）光開始剤とを有する）と；約１０％の脂肪族ウレタンジアクリレートと；約３０％のトリフルオロエチルアクリレートと；約３０％のＮ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレートとを有する樹脂から形成される。別の適切な光吸収材料５６は、約５０％の上で説明されたＡ配合物Ａと、約５０％のＮ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレートとを有する樹脂から形成される。１つの例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、カーボンブラックなどの顔料を含有する。１つの例示的な実施形態において、顔料は約５０ｐｐｍ（百万分率）から約２０，０００ｐｐｍの濃度で使用される。１つの例示的な実施形態において、顔料は約１，０００ｐｐｍを超え、かつ約９，０００ｐｐｍ未満の濃度で使用される。カーボンブラック材料と接着剤材料との質量比に基いて、約３，０００ｐｐｍの濃度が特に適している。

光吸収接着剤５６は、十分な量でシールド５４などの第２の基板に塗布されて、図４に示された積層方法において、拡散体リブ２４を完全に充填し、わずかな余分を可能にして、完全な充填を確実にする。余分な接着剤は、積層されると、完全に充填された構造６０から圧搾される。次に、完全に充填された構造６０は、微細複製プロセス２８について上で説明された条件と同様の条件下で放射線に曝される。照射は、たとえば、材料の部分的なまたは完全な重合をもたらすことができる。少なくとも部分的な重合の後、光吸収接着剤５６はその成分のコポリマーである。

図５Ｂは、図４の方法によって製造されたスクリーンの第２の実施形態の側面図である。小さい厚さまたは量の光吸収接着剤５６が、図４に示された工程で使用される場合、部分的に充填された構造６４が生じる。部分的に充填された構造６４において、空気間隙６６がＶ字形溝２６内に残される。空気間隙６６の利益は、低屈折率の空気がリブ溝２６を充填し、溝２６と光拡散リブ２４との間の大きい屈折率差を生じさせ、ＡＴＩＲ効率＠をさらに向上させることである。空気の屈折率が１．０であるので、空気間隙６６と光拡散リブ２４との間の屈折率の差は、通常、約０．５を超える。空気間隙６６が拡散体リブ界面のバルクを作るので、光吸収接着剤５６は、構造６０においてリブが完全に充填される場合と同じほど低い屈折率を所有する必要はない。これは、たとえば低収縮および高剥離強度接着などの、他の重要な特性を最適化するための接着剤５６の選択を考慮する。光吸収接着剤５６と拡散体リブ２４との間の接着剤接触領域がより小さいので、光吸収接着剤５６は、部分的に充填された構造６４において、完全に充填された構造６０より大きい接着剤特性を所有しなければならない。

完全に充填された構造６０および部分的に充填された構造６４の両方において、光吸収接着剤５６に使用される光吸収材料のレベルは、コントラスト向上および周囲光吸収の所望の量に基いて選択される。例示的な実施形態における光吸収材料は、カーボンブラックなどの黒色顔料である。完全に充填された構造６０において、黒色顔料濃度は、比較的低いことができるが、受入れられる全体的な一定の吸光度（ａｂｓｏｒｂｅｎｃｅ）または光学密度値をもたらすことができ、というのは、光吸収接着剤５６の層の厚さが大きいからである。一実施形態における、完全に充填された構造６０内の、カーボンブラックなどの顔料の適切なローディング濃度は、約５０ｐｐｍから約２０，０００ｐｐｍである。例示的な実施形態において、濃度は約１０００ｐｐｍ（百万分率）を超え、かつ約９０００ｐｐｍ未満である。カーボンブラック材料と接着剤材料との質量比に基いて、約３０００ｐｐｍの濃度が特に適している。しかし、部分的に充填された構造６４において、コーティング厚さは小さく、したがって、黒色顔料濃度は、同じ光学密度をもたらすためにより大きくなければならない。後者の場合、周囲光吸収は、前者の場合より、コーティング厚さの単位あたり大きい。一実施形態における、部分的に充填された構造６４内の、カーボンブラックなどの顔料の適切なローディング濃度は、約５０ｐｐｍから約２０，０００ｐｐｍである。例示的な実施形態において、濃度は、カーボンブラック材料と接着剤材料との質量比に基いて、約５，０００ｐｐｍを超え、かつ約１０，０００ｐｐｍ未満である。

完全に充填された構造６０および部分的に充填された構造６４の両方における課題は、積層の間の、拡散体リブ２４の前面５０からの余分な接着剤５６の除去である。積層の間、光吸収接着剤５６のすべてが拡散体リブ２４の前面５０から除去されない場合、ＴＩＲ透過の間、いくらかの画像光が失われることがある。より高度に着色された接着剤５６を有する部分的に充填された構造６４において、画像光のより多い損失が、同じ残留黒色層厚さについて生じる。

図６は、さまざまな黒色接着剤配合物に基いたスクリーン性能を示すグラフである。スクリーン性能を測定する１つの方法は、視野角の関数としての水平ゲイン曲線をプロットすることによる。プロットされた曲線は、見る人がスクリーンの中心から離れて横に移動するとき、見る人によって認められるスクリーンの輝度を説明する。ＡＴＩＲ効率は、全内部反射をもたらす入射光角度の範囲に関連し、範囲が大きいほど、効率が高い。ＴＩＲ効率およびＲＩ差の両方が増加するにつれて、ゲイン曲線のピーク（ほぼ３０度の水平ビューイング）が最大に上昇する。リブ２４側面からの反射は、示されているようなゲイン曲線の局所的な最大値をもたらすことができる。局所的な最大値の影響を、たとえば、光拡散をプロジェクションスクリーンに導入することによって、低減するかなくすことができる。たとえば、リブ２４は、入射光を散乱させることによって局所的な最大値をより顕著でないようにするために粒子を含むことができる。

曲線６８が、キャビティ２６を光吸収材料で充填するための標準平面化技術を用いるベンチマーク標準スクリーンを指す。ベンチマーク標準スクリーンは、約８０％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約２０％の２−フェノキシエチルアクリレートとを有する樹脂から形成された光拡散リブ２４を有する。光拡散リブ２４の屈折率は約１．５１である。光吸収材料４６は、約６０％のゴールドシュミット・コーポレーション（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｏｒｐ．）からの所有権を持つ（ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）ＲＣ７０９シリコーンアクリレートと、約３９％のプロポキシル化（ｐｒｏｐｏｘｙｌａｔｅｄ）ネオペンチルグリコールジアクリレートと、約１％のダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）４２７５（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノンおよびジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシドの１：１ブレンド）光開始剤とを有し、約３，０００ｐｐｍの濃度のカーボンブラック顔料を有する樹脂から形成される。光吸収材料４６の屈折率は約１．４５である。光吸収材料４６と光拡散リブ２４との間のＲＩ差は約０．０６である。光吸収材料４６のこの配合物は、低収縮特徴、良好な処理特性、黒色顔料の均一な分散、低価格、および広範囲に及ぶ入手可能性を所有する。

曲線７０が、図４および図５Ａに示された方法によって形成されたスクリーンを指し、これは、拡散体リブ２４と光吸収接着剤５６との間のＲＩ差が約０．０１未満である場合のゲインを示す。曲線７０に対応するスクリーンは、約８０％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約２０％の２−フェノキシエチルアクリレートとを有する樹脂から形成された光拡散リブ２４を有する。光拡散リブ２４の屈折率は約１．５１である。光吸収材料５６は、約３８．５％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約２６．９％のエトキシエトキシエチルアクリエート（ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙａｔｅ）と、約２８．８％のイソボルニルアクリレートと、約５．８％のヘキサンジオールジアクリエート（ｈｅｘａｎｅｄｉｏｌ ｄｉａｃｒｙａｔｅ）と、約１％未満のα，α−ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）光開始剤とを有するＡ配合物Ａ”樹脂から形成される。光吸収材料５６の屈折率は約１．５０である。

曲線７２が、図４および図５Ａに示された方法によって形成されたスクリーンを指し、これは、比較的低いＲＩを有する光吸収接着剤５６が使用される場合の増加されたＡＴＩＲ効率を有する。曲線７２に対応するスクリーンは、約８０％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約２０％の２−フェノキシエチルアクリレートとを有する樹脂から形成された光拡散リブ２４を有する。光拡散リブ２４の屈折率は約１．５１である。光吸収材料５６は、約３０％の上で説明されたＡ配合物Ａと、約１０％の脂肪族ウレタンジアクリレートと、約３０％のトリフルオロエチルアクリレートと、約３０％のＮ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレートと、約１％未満のα，α−ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）光開始剤とを有する樹脂から形成される。光吸収接着剤５６の屈折率は約１．４４である。

最後に、曲線７４が、図４および図５Ａに示された方法によって形成されたスクリーンを指し、ＴＩＲ効率は増加され、光吸収接着剤５６と光拡散リブ２４との間のＲＩ差は約０．０８である。曲線７４に対応するスクリーンは、約７０％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、約３０％の２−（１−ナフチルオキシ）−エチルアクリレートとを有する樹脂から形成された光拡散リブ２４を有する。光拡散リブ２４の屈折率は約１．５３３８である。光吸収材料４６は、約５０％の上で説明されたＡ配合物Ａと、約５０％のＮ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレートと、約１％未満のα，α−ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）光開始剤とを有する樹脂から形成される。光吸収材料５６の屈折率は約１．４５である。

図６に示されているように、光拡散リブ２４の配合物に対する光吸収接着剤５６の配合物は、所望のスクリーン性能特徴をもたらすように選択することができる。通常、配合物は、光吸収接着剤５６と光拡散リブ２４との間のＲＩ差を最大にするように選択される。光拡散リブ２４および保護シールド５４への強い接着を行い、比較的低いＲＩを所有し、硬化後の高い機械的強度、ならびに適切な粘度および紫外光による硬化性などの処理可能性特性を有することが、光吸収接着剤５６には望ましい。光吸収材料５６の適切な成分は脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーである。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー少なくとも約５パーセントを含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー少なくとも約１０パーセントを含有する。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー約５０パーセント未満を含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー約４０パーセント未満を含有する。脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーの濃度が低すぎる場合、光吸収接着剤５６は十分粘性でないことがあり、濃度が高すぎる場合、光吸収接着剤５６は粘性すぎることがあり、屈折率は高すぎることがある。

光吸収接着剤５６の別の適切な成分は低ＲＩ相溶性アクリレートモノマーであり、そのうち、エトキシエトキシエチルアクリレートが一例である。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、アクリレートモノマー少なくとも約１パーセントを含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、アクリレートモノマー少なくとも約８パーセントを含有する。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、アクリレートモノマー約３０パーセント未満を含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、アクリレートモノマー約２０パーセント未満を含有する。例示的な（ｅｘｅｍｐｌｏｒｙ）実施形態において、アクリレートモノマーは、低ＲＩを有し、かつ光吸収接着剤５６の他の成分の相溶性を向上させるための溶媒として役立つ。

光吸収材料５６の別の適切な成分は、強度を加えるための多官能性アクリレートモノマーであり、そのうち、ヘキサンジオールジアクリレートが一例である。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、多官能性アクリレートモノマー少なくとも約０．１パーセントを含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、多官能性アクリレートモノマー少なくとも約１．０パーセントを含有する。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、多官能性アクリレートモノマー約１０パーセント未満を含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、多官能性アクリレートモノマー約６パーセント未満を含有する。多官能性アクリレートモノマーの機能性が高いほど、必要な濃度が低い。

曲線７０によって示された、Ａ配合物Ａ光吸収接着剤５６を有するスクリーンは、光学性能を最適にするには高すぎるＲＩを有する。光吸収接着剤５６のＲＩを減少させるための１つの相溶性成分は、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレートであり、そのうち、Ｎ−メチル−ペルフルオロブチルスルホンアミドエチルアクリレートが一例である。ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレートは、光吸収接着剤５６の接着特性を向上させる。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレート少なくとも約１パーセントを含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレート少なくとも約１０パーセントを含有する。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレート約７０パーセント未満を含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、ペルフルオロアルキルスルホンアミドエチルアクリレート約５０パーセント未満を含有する。

光吸収材料５６が光重合される場合、適切な光開始剤が含まれ、フェニルビス（２，４，６トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド光開始剤およびα，α−ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）光開始剤が、適切なフリーラジカル光開始剤の例である。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、光開始剤少なくとも約０．５パーセントを含有する。例示的な実施形態において、光吸収接着剤５６は、光開始剤約１．０パーセントを含有する。いくつかの実施形態において、光吸収接着剤５６は、光開始剤約５パーセント未満を含有する。他の実施形態において、熱重合開始剤またはレドックス開始剤が選択される。

本発明を例示的な実施形態に関して説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細に変更を行うことができることを認めるであろう。たとえば、光拡散構造および光吸収構造の特定の形状を示したが、構造を、付加的なまたは異なった平面または角度、付加的な端縁、および湾曲した表面を組入れ、異なった形状で形成することができることが企図される。たとえば、特定の基板上の光拡散構造がすべて同じ高さまたは形状である必要はないことがさらに認められる。同様に、たとえば、特定の基板上の光吸収構造がすべて同じ高さまたは形状である必要はない。さらに、そこで説明された材料およびプロセスの構成要素は多数の方法で組合せ可能であり、それらの可能性の少しだけを例として具体的に説明したが、すべてが本発明の範囲内であるとみなされる。

部分的に形成されたマイクロリブスクリーン構造の側面図である。 図１の構造を製造するための本発明の方法の一実施形態の図である。 光吸収材料で充填された図１の構造の側面図である。 図１の構造を充填して図３の構造を製造するための本発明の１つの方法。 図４の方法によって製造されたスクリーンの一実施形態の側面図である。 図４の方法によって製造されたスクリーンの第２の実施形態の側面図である。 さまざまな黒色接着剤配合物に基いたスクリーン性能を示すグラフである。

符号の説明

２０ マイクロリブ構造
２２ ベース構造
２３ ベース
２４ 光拡散リブ
２５ 壁
２６ Ｖ字形溝
２８ 微細複製プロセス
３０ 基板巻出しステーション
３２ 樹脂コーティングステーション
３４ 精密ニップロール
３６ 微細構造化シリンダ
３８ 紫外線ランプ
４０ 精密ニップロール
４２ フィルムリワインド
４４ 埋込まれた微細構造化フィルム
４６ 光吸収材料
４８ 内部反射表面
５０ 前面
５２ 光学透過領域
５４ シールド
５６ 光吸収接着剤
５８ ５４の背面
５９ 矢印
６０ 完全に充填された構造
６２ ２２の背面
６４ 部分的に充填された構造
６６ 空気間隙
６８ 曲線：６５１／５３０
７０ 曲線：６５１／ＰＯ−１
７２ 曲線：６５１／９５３
７４ 曲線：６５１／９４５

Claims (23)

1. 光分散フィルムを形成する方法であって、
   互いに反対側の第１および第２の主表面を有する第１の光透過基板、ならびに前記第１の表面上に配置された複数の光拡散構造を提供する工程であって、前記構造がそれらの間の複数のキャビティを規定する工程と、
   互いに反対側の第１および第２の主表面を有する第２の基板、ならびに前記第２の基板の第１の表面上に配置された光吸収材料を提供する工程と、
   前記第１の基板の第１の表面を前記第２の基板の第１の表面に隣接して位置決めして、前記光吸収材料で前記キャビティを少なくとも部分的に充填する工程と、
   を含む方法。
2. 前記光吸収材料が光吸収接着剤である、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の光拡散構造が第１の屈折率を有し、前記光吸収材料が第２の屈折率を有し、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より小さい、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との間の差が少なくとも約０．０６である、請求項３に記載の方法。
5. 前記第２の基板がシールドである、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の基板の第１の表面を前記第２の基板の第１の表面に隣接して位置決めして、前記光吸収材料で前記キャビティを少なくとも部分的に充填する工程が、前記光吸収材料で前記キャビティを完全に充填する工程を含む、請求項１に記載の方法。
7. 光透過基板と、
   前記基板上に配置された複数の光拡散構造であって、それらの間の複数のキャビティを規定する複数の光拡散構造と、
   前記キャビティを少なくとも部分的に充填する光吸収接着剤と、
   を含むスクリーン用光分散フィルム。
8. 前記キャビティを部分的に充填する空気をさらに含む、請求項７に記載の光分散フィルム。
9. 前記複数の光拡散構造が第１の屈折率を有し、前記光吸収接着剤が第２の屈折率を有し、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より小さい、請求項７に記載の光分散フィルム。
10. 前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との間の差が少なくとも約０．０６である、請求項９に記載の光分散フィルム。
11. 前記接着剤によって前記構造に積層されたシールドをさらに含む、請求項７に記載の光分散フィルム。
12. 前記光吸収接着剤が前記キャビティを完全に充填する、請求項７に記載の光分散フィルム。
13. 各光拡散構造が、ベースと、前記ベースから延在するにつれて前記構造を狭くする複数の壁とを有する、請求項７に記載の光分散フィルム。
14. 各構造がリブである、請求項１３に記載の光分散フィルム。
15. 前記光透過基板が第１の材料を含み、前記複数の光拡散構造が、前記第１の材料と、複数の光拡散粒子とを含む、請求項７に記載の光分散フィルム。
16. 前記光吸収接着剤が黒色顔料を含む、請求項７に記載の光分散フィルム。
17. 前記光分散フィルムが剛性である、請求項７に記載の光分散フィルム。
18. 光分散フィルムを形成する方法であって、
    上に複数の光拡散構造が配置された光透過基板を提供する工程であって、前記構造が、それらの間の複数のキャビティを規定する工程と、
    光吸収接着剤で前記キャビティを少なくとも部分的に充填する工程と、
    を含む方法。
19. 前記複数の光拡散構造が第１の屈折率を有し、前記光吸収接着剤が第２の屈折率を有し、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より小さい、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との間の差が少なくとも約０．０６である、請求項１９に記載の方法。
21. 前記接着剤でシールドを前記構造に積層する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
22. 前記キャビティを充填する工程が、前記光吸収接着剤で前記キャビティを完全に充填する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
23. ハードコートを前記接着剤に隣接して配置する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。

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