JP2010518426A - 多層スクリーン複合体 - Google Patents

Abstract

本発明は、内側拡散層およびいずれかの面上の少なくとも１つの基材層を含む、少なくとも３つの層を有する、スクリーンとして使用するための多層複合体に関する。拡散層は、粒度分布が狭く、屈折率がポリマーマトリックスと合致していない小粒子を含む。多層アクリル系組成物は、投写スクリーンとして有用である。

Description

本発明は、少なくとも３層を有し、内側の拡散層およびいずれかの面上の少なくとも１つの基材層を含む、スクリーンとして使用するための多層複合体に関する。拡散層は、粒度分布が狭く、屈折率がポリマーマトリックスと合致していない小粒子を含む。多層アクリル系組成物は、投写スクリーンとして有用である。

投写スクリーンは、その上に投写された画像を表示するために用いられる。前面投写型スクリーンの場合、画像はプロジェクターと同じ方向から観察され、背面投写型スクリーンの場合は、画像はプロジェクターと反対側のスクリーン面で観察される。投写スクリーンには、幅広い角度から画像を観察することができるように、投写された画像を拡散するための拡散粒子等の拡散機構が用いられている。画質およびそれを観察することができる角度は投写スクリーンの重要なパラメータである。スクリーンはまた、投写された画像が歪まないように物理的な完全性も有しているべきである。コントラスト比、ゲイン、画像精細度、輝度、および画面均一性も同様に投写スクリーンの重要な特徴である。

米国特許第５，２３７，００４号明細書には、屈折率が合致していない、２〜１５ミクロンの球形コア−シェル型粒子を有する拡散層が記載されている。

米国特許第５，３０７，２０５号明細書には、背面投写型スクリーンとして使用される、２〜１５ミクロンのコア−シェル型粒子を有する２層シートを備える物品が記載されている。拡散層は、観察者側に面している。

米国特許第６，８７８，４３６号明細書に記載されているＬＥＤ照明と一緒に使用するための多層構造体は、拡散層および少なくとも１つの基材層を有する共押出シートから製造されている。この多層押出シートは、コントラスト比が非常に低く、画質に劣る。

拡散層がスクリーンの外面にある場合は、製造中においても使用中においても引っ掻き傷が生じやすい。引っ掻き傷は拡散スクリーンの使用中に多大な不利益をもたらすことから、引っ掻き傷を取り除くかまたは覆う（すなわち、米国特許第５，１７０，２８７号明細書に記載されているような）方法が開発された。

米国特許第５２３７００４号明細書 米国特許第５３０７２０５号明細書 米国特許第６８７８４３６号明細書 米国特許第５１７０２８７号明細書

拡散層を基材層の内側に配することにより、多層スクリーン全体の性能（画像精細度や輝度等）が、市販のスクリーン系で一般に認められるような表面の引っ掻き傷や、スクリーンの取扱い時に生じた欠陥の存在による影響を受けないことが見出された。画像取込み層をシート表面から離すことは、画質の維持および表面の引っ掻き傷による劣化の防止に役立つ。こうして、引っ掻き傷による画質の劣化を受けにくくなると、投写スクリーン系全体の製作および取り扱いも容易になる。さらに、拡散層を内側に有する多層スクリーンにより、拡散層を外側に有するスクリーンよりも高画質が得られるとともに、視野角が広くなることが見出された。本発明の多層スクリーンのさらなる利点は、１回の共押出工程で形成可能なことにある。

本発明は、
ａ）拡散層であって、
１）マトリックスポリマーを４０〜９０重量パーセント、および
２）平均粒度が１〜１００ミクロンの拡散粒子であって、上記粒子の９０重量％の平均粒度が重量平均粒度の±５５％以内にある拡散粒子を１０〜６０重量パーセント
を含み、
上記拡散粒子および上記拡散層マトリックスの屈折率差が０．０２以上である拡散層と、
ｂ）拡散層の各面上に１つ配された少なくとも２つの基材層と
を備える多層スクリーンに関する。

本発明はまた、前面投写、背面投写、または前面および背面投写の両方の組合せに有用な、多層スクリーンを含むディスプレイにも関する。

内側拡散層を有し、各面上に基材層を有する、本発明の典型的な多層シートの略図である。 拡散性に対する平均粒度の影響を示す図である。 ２層構造体（比較）の光拡散を本発明の３層構造体と比較した図である。 画面均一性および投写性能を測定する試験方法を例示するものである。

本発明は、内側拡散層および拡散層のいずれかの面上の少なくとも１つの基材層を含む、少なくとも３層を有する、投写スクリーンとして使用するための多層複合体に関する。

多層スクリーンの厚みは、０．１〜１０ミリメートル、好ましくは１〜６．４ミリメートル（０．０３９〜０．２５インチ）の範囲にある。スクリーンの厚みは、特性のバランスが最適になるように選択される。一般に、スクリーンが厚いほど高いコントラストが達成されるが、光透過性も低下する。

内側拡散層の厚みは、０．０２５４〜１．２７ミリメートル（０．００１〜０．５０インチ）、好ましくは０．１２７〜０．６３５ミリメートル（０．００５〜０．０２５インチ）、最も好ましくは０．２５４〜０．５０８ミリメートル（０．０１０〜０．０２０インチ）である。スクリーンの厚みが６ｍｍ（０．２３６インチ）の場合の拡散層の最適値は約０．３８１ｍｍ（０．０１５インチ）である。内側層の厚みは、スクリーンの他の厚みに対し最適化することができる。一般に、内側拡散層の厚みによって投写スクリーンの性能が特定化されるであろう。

内側拡散層は、１種またはそれ以上の拡散粒子を含むポリマーマトリックスから構成される。

ポリマーマトリックスは、任意の熱硬化性または熱可塑性ポリマーまたはコポリマーであってもよい。「コポリマー」という用語は、２種以上の異なるモノマー単位を有するポリマーを包含することを意味する。拡散層に用いられるポリマーマトリックスの屈折率を使用される粒子の屈折率と比較した場合の差は、０．０２単位を超える。拡散層のマトリックスとして有用なポリマーとしては、これらに限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、耐衝撃性改良ＰＶＣ、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＡＰＥＴ等）、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）、アクリロニトリル−アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−メチルメタクリレートコポリマー、メチルメタクリレート−スチレンコポリマー、メタクリレート−ブタジエン−スチレンターポリマー、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート（ＡＳＡ）ターポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ターポリマー、ポリスチレン（ＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリオレフィン（耐衝撃性改良ポリオレフィン、ポリシクロヘキシルエチレン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）を含む）、フルオロポリマー（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）ポリマー、コポリマー、およびターポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ポリマーおよびコポリマー、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ＰＶｄＦ−アクリル系コポリマーを含む）、アクリル系ポリマー（イミド化アクリル系ポリマーおよび耐衝撃性改良アクリル系ポリマーを含む）、ポリシクロヘキシルエチレン、ならびにこれらの混合物が挙げられる。

一実施形態においては、マトリックスは、アルキルメタクリレートおよびアルキルアクリレートモノマーならびにこれらの混合物から形成されたポリマー、コポリマー、ならびにターポリマーを含む、アクリル系ポリマーである。アルキルメタクリレートモノマーは、好ましくはメチルメタクリレートであり、これは、モノマー混合物の６０〜１００重量パーセントを占めてもよい。モノマー混合物中に、他のアクリレートおよびメタクリレートモノマーも０〜４０重量パーセント存在してもよい。モノマー混合物中に有用な他のメタクリレートおよびアクリレートモノマーとしては、これらに限定されるものではないが、メチルアクリレート、エチルアクリレートおよびエチルメタクリレート、ブチルアクリレートおよびブチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレートおよびアクリレート、ラウリルアクリレートおよびラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレートおよびステアリルメタクリレート、イソボルニルアクリレートおよびメタクリレート、メトキシエチルアクリレートおよびメタクリレート、２−エトキシエチルアクリレートおよびメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートおよびメタクリレートモノマーが挙げられる。メチルアクリル酸やアクリル酸等のアルキル（メタ）アクリル酸は、モノマー混合物に有用な可能性がある。架橋剤としての少量の多官能性モノマーも使用してもよい。好適な架橋モノマーとしては、これらに限定されるものではないが、例えば、アリルメタクリレート、アリルアクリレート、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレートおよびジアクリレート、エチレングリコールトリアクリレートおよびトリメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンジアクリルアミドおよびジメタクリルアミド、トリアリルシトレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。スチレンやアルファ−メチルスチレン等のスチレン系モノマーもポリマー中に組み込んでもよい。

好ましいマトリックスは、メチルメタクリレートと、Ｃ_2〜8アクリレートまたはメタクリレートを０．５〜３０重量パーセントとのコポリマーである。好ましい実施形態においては、マトリックスは、メチルメタクリレートと、エチルアクリレートを０．５〜６重量パーセントとのコポリマーである。

マトリックスポリマーの分子量は、５０，０００〜３００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは７０，０００〜２００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲であってもよい。

マトリックスポリマーは、拡散層の４０〜９０重量パーセントを占める。

内側層の拡散粒子は、拡散層の１０〜６０重量パーセントを占める。粒子の屈折率はマトリックスとは合致せず、この屈折率は、マトリックスポリマーのそれとは０．０２以上の差がある。屈折率は、ＡＳＴＭ Ｄ５４２に準拠する、当該技術分野において周知の方法により測定することができる。１種またはそれ以上の異なる拡散粒子を使用してもよい。種類およびサイズが１種類を超える拡散粒子を使用する場合は、少なくとも１種類は狭い粒度分布を有することが必要である。

拡散粒子は、有機物、無機物、またはこれらの混合物であってもよい。粒子の平均粒度は、１〜１００ミクロン、好ましくは１〜４０ミクロン、より好ましくは１〜２５ミクロン、最も好ましくは２〜１５ミクロンの範囲にある。拡散層中に使用される少なくとも１種の粒子は、狭い粒度分布を有し、粒子の９０重量％の平均粒度は、重量平均粒度の±９８％以内、好ましくは重量平均粒度の±５５％以内、より好ましくは重量平均粒度の±４０％以内にあり、一実施形態においては、重量平均粒度の±２０％以内にある。一般に、粒度が小さいほど画質が高くなることがわかっている。

有用な粒子としては、例えば、ＢａＳＯ₄、ＴｉＯ₂、ＣａＣＯ₃等の無機粒子；ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）（ＰＣＴＦＥ）、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、およびそのコポリマー等のフルオロポリマー粒子；ポリアルキルオキシド等の疎水性ポリマー；ポリスチレン；コア／シェル型ポリマー粒子；架橋アクリル系ビーズ（好ましくは、スチレンを０〜９９．９９％と、アルキルメタクリレートもしくはアルキルアクリレートまたは両者の混合物を０〜９９．９９％と、架橋剤を０．０１〜５％との組成を有する、懸濁法により作製されたもの）が挙げられる。

一実施形態においては、架橋アクリル系粒子は、スチレンを０〜９９．９％と、メチルメタクリレートを０〜９９．９％と、メチルアクリレート（ＭＡ）やエチルアクリレート（ＥＡ）等の（Ｃ_1〜10）アルキルアクリレートを０〜２０％、好ましくは１〜５％と、架橋剤を０．１〜２．５％とから構成される。

他の実施形態においては、粒子は、コアにゴム状アルキルアクリレートポリマーを有するとともにポリマーマトリックスと適合性のある少なくとも１種のポリマーシェルを有するコア−シェル型構造を有する。この外側シェルは、粒子の総重量の一部分のみに相当する。ゴム状コアは、典型的には、屈折率がマトリックスポリマーと少なくとも０．０２単位以上異なるアルキルアクリレートポリマーを含む。

また、異なるサイズ、形状、および起源（有機または無機）の様々な拡散粒子の組合せを使用することにより、本発明の最良の形態に記載するものに類似する多層構造体に適用できる可能性のある内側拡散層を製造することもできる。

拡散層には、マトリックスポリマーおよび拡散粒子以外に、当該技術分野において周知の他の改質剤または添加剤も含まれていてもよい。例えば、この組成物は、着色剤、耐衝撃性改良剤、外部潤滑剤、酸化防止剤、難燃剤等を含んでいてもよい。所望により、紫外線安定剤、熱安定剤、流動助剤、および帯電防止剤も添加してもよい。

多層スクリーンは、少なくとも２つの基材層を含み、拡散層の各面上に少なくとも１つの基材層が位置する。基材層は、同一または異なる組成を有し、厚みが同一であるかまたは異なっている、対称または非対称のものであってもよい。一実施形態においては、基材層は対称であり、こうすることによって、最終用途においてどちらの向きで配置してもよくなる。

背面投写型スクリーンの場合は、基材層はどちらも光透過性であり、これは、ヘイズが３０％未満であり、光透過率が０を超えることを意味する。基材層は半透明ではない。典型的には、拡散層のマトリックスおよび基材層の屈折率差は０．１９単位以内である。この値は、たとえ合致しており、拡散層のマトリックスおよびそれぞれの基材層の屈折率に差がなくてさえもよい。

前面投写型スクリーンの場合は、前面層（観察者およびプロジェクター側に面している）は光透過性であるが、背面基材層は半透明または不透明である。

基材層は、ガラスであってもよいが、ポリマー、特に熱可塑性物質が好ましい。有用な熱可塑性物質は、拡散層マトリックスに関し記載したものと同じである。一実施形態においては、基材層は、主としてメチルメタクリレートと、少なくとも１種のＣ_1〜8直鎖または分岐アルキルアクリレートまたはメタクリレートとのアクリル系コポリマーから構成される。具体的な有用な基材は、分子量が７５，０００〜１３０，０００ｇ／ｍｏｌのエチルアクリレートを０．６〜５％含むメチルメタクリレート樹脂から作製されたものである。

好ましい実施形態においては、観察者側の基材層は、所望の色を付けるために従来使用されている１種またはそれ以上の無機または有機顔料または粒子で着色されていてもよい。これらの化合物の濃度は所望の色に依存し、１種類を超える化学物質が関与する場合もある。基材を着色することにより、画像コントラストがより高くなる。スクリーンが両面視認型である場合は、両方の基材層を着色してもよい。基材層には顔料よりも染料が好ましいが、ＴｉＯ₂、ＢａＳＯ₄、ＺｎＯ等の顔料および他の無機化合物も使用してもよい。特に有用な色は、ＣＲＴアンチグレアスクリーン用に開発されたものなどの灰色である。

拡散層には、マトリックスポリマーおよび拡散粒子以外に、当該技術分野において周知の他の改質剤または添加剤も含まれていてもよい。例えば、この組成物は、着色剤、耐衝撃性改良剤、外部潤滑剤、酸化防止剤、難燃剤等を含んでいてもよい。所望により、紫外線安定剤、熱安定剤、流動助剤、および帯電防止剤も添加してもよい。

拡散層および基材層以外に、他の層も多層スクリーンの一部としてもよい。非対称複合体においては、薄肉のアンチグレア層を観察者側に面する外側層として使用してもよい。典型的なアンチグレア層は、ＲＩが合致する（マトリックスに対し０．０２未満）、平均径が１７〜２５ｎｍの粒子を１〜１８重量パーセント充填した薄肉の層であろう。

基材層の屈折率と拡散層の屈折率との差が非常に大きい場合、これに替えて、複数の基材層を使用してもよい。その例は、アクリル系マトリックス拡散層を、ポリメチルメタクリレート層に続いてポリスチレン層と接触させたものであろう。

多層スクリーンの一部を構成してもよい他の有用な層としては、接着層（多層スクリーンが貼合される場合）、表面上の耐摩耗性層、および帯電防止表面層が挙げられるであろう。

どの層も、耐衝撃性改良剤を０〜６０％の量で含んでいてもよい。

多層スクリーンは、当該技術分野において周知の手段、主として、共押出、貼合せ、またはこれらの組合せによって形成される。貼合せには、接着層が含まれていてもよいし、あるいは、加熱貼合の形態であってもよい。どの方法を用いた場合も、層間に空気を巻き込まないように慎重を期することが重要である。

拡散層は、粒子（充填量１〜６０％、好ましくは１０〜５０％）を熱可塑性マトリックスと溶融混練することにより製造してもよい。

溶融混練は当該産業において周知であるが、本発明の物品を製造する方法の一例を以下に示す：熱可塑性マトリックス樹脂を、除湿型強制熱風循環式オーブンで乾燥させた後、架橋した粒子と、例えば二段式中圧縮比スクリュー（２−ｓｔａｇｅ，ｍｅｄｉｕｍ ｗｏｒｋ ｓｃｒｅｗ）および真空ベント系を備えた単軸押出機を用いてコンパウンディングする。真空ベント系を備えた二軸押出機もコンパウンディングに使用してもよい。粒子、マトリックス樹脂、および添加剤を、別々のフィーダーを用いて押出機の供給ホッパに加える。ビーズの搬送系は、安全上の問題および粉塵の危険性を回避するために密閉系とすべきである。粒子は、オーガスクリューを備えたフィーダーを用いて、重量制御または供給容量制御により、押出機の供給ホッパに計量する。組成物が、懸濁ビーズを１０〜６０％と、熱可塑性物質、好ましくはラジカル重合法により作製されたアクリル系樹脂を４０〜９０％とを含む場合に、拡散層樹脂の作製に用いてもよい温度プロファイルは、以下に示すものであってもよい。

コンパウンディング用単軸押出機の典型的な工程条件を以下に列挙する：

連続製造された押出成形物は、水浴中にストランドを通過させることによって冷却され、次いで、粒子層樹脂ペレットに切断される。この粒子層樹脂は、さらなる使用に供される前にオーブンで乾燥される。

共押出成形物は、プラスチック樹脂材料を溶融プラスチックに変換する２つ以上の押出機を含む共押出工程によって製造してもよい。典型的には、主押出機および副押出機が最低限存在するが、３次押出機等のさらなる押出機も存在してもよい。主押出機は、通常、最も大型の押出機であり、他の個々の押出機と比較して最もスループットが高い。したがって、例えば、２層シート構成において、２つの押出機からなる共押出構成を用いる場合は、基材層の構成に使用される樹脂が典型的には主押出機に供給され、拡散層の構成に使用される拡散層樹脂が典型的には副押出機に供給される。これらの押出機は、それぞれ、供給された樹脂を別々に溶融ポリマーに変換する。次いで、溶融物流は、典型的にはフィードブロック系内またはマルチマニホールドダイ構成内で合流される。フィードブロック系においては、これら２種類の溶融プラスチックが最終シートにおいてどのように積層されるかを定めるプラグが備え付けられている。したがって、溶融ポリマー流はフィードブロック中に別々に流入し、フィードブロック内で選択的に合流される。２層シート構成の場合は、粒子層は、基材層の上面または底面のどちらに位置してもよい。３層シート構成の場合は、粒子層は、外面以外（すなわち、中間層または光源側に面した面上）であればどこに位置してもよい。フィードブロック内で溶融プラスチック流が選択的に積層されて混ざり合った後は、合流された溶融物流がフィードブロックから排出されてダイに流入し、ここで、合流された溶融物流がダイの幅に広がる。次いで、溶融プラスチックの押出成形物は、高度研磨およびクロムめっきが施された、温度制御されたロール間で研磨される。これらのロールは、シートを研磨および冷却し、所望の全体の厚みが得られるようにする。フィードブロック系に替えてマルチマニホールドダイを使用することによって積層シートを得てもよいことに留意されたい。溶融ポリマー流は、マルチマニホールドダイに別々に流入し、選択的に合流され、ダイ（すべてマルチマニホールドダイ内部にある）の幅に広がる。

本発明のスクリーンは、スクリーンを含むディスプレイ用として、前面および背面投写型の両方に使用することができる。場合によっては、スクリーンは、スクリーンの両面に画像を同時に表示するために使用してもよい。本発明のスクリーンは、画像の鮮明度、輝度に極めて優れ、視野角が広いだけでなく、耐傷付き性も有する。

変角分光法を用いて角度依存透過率（ａｎｇｕｌａｒ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を解析することにより、光拡散性を得た。これらの結果をもとに、本明細書に記載したすべての試料について、隠蔽力、半値角（ｈａｌｆ ｇａｉｎ ａｎｇｌｅ）、および拡散係数の値を定量した。隠蔽力の値は、以下の式に従い概算した：

（式中、Ｈ．Ｐ．は、隠蔽力であり、Ｔ_(2°)は、２°の観察角における透過率の値であり、Ｔ_(0°)は、観察角０°における透過率の値である）。さらに、半値角は、所与の測定中に観測される透過率の最大値（典型的には、観察角０°で観測される）に対する、透過率値の大きさが５０％低下する観察角として定義される。最後に、拡散係数は、以下の式を用いて概算される：

（式中、Ｄ．Ｆ．は、拡散係数であり、Ｔ_(20°)、Ｔ_(70°)、およびＴ_(5°)は、それぞれ、観察角２０°、７０°、および５°における透過率値を表す）。

本発明の多層スクリーンは、場合により、外表面の１つまたはそれ以上の上に、塗装、ラミネーションおよび共押出方法等の、当該技術分野において周知の手段によって追加することができるさらなる層を有していてもよい。この追加された層は、これらの表面に投写された画像を観察する際に様々な光源（真上からの照明、環境条件、日光等）からの反射を回避するためまたはこれらの材料によって保護するための、ノングレア、反射防止、および／または耐擦傷性表面を含んでいてもよい。

これらの効果は、一般に、光沢のある材料において認められ、これを克服するために、ガラスおよびアクリル系樹脂の製造業者は、典型的には、材料の外表面に非常に微細なパターンを付与している。表面にパターンが付与されると、光が散乱されることによって鏡面反射や光沢が低減され、これにより、スクリーン、ディスプレイ、写真立て、標識等の映り込みが低減される。

たとえ、ノングレア仕上げを達成するために表面にパターンを付与するという発想が、ガラスおよびアクリル系樹脂製造業者の双方に共有されているとしても、これを達成するための手法は大きく異なっている。一般に、ガラス製造業者は、所望の粗面を達成するために、ガラス表面を侵襲的な酸を用いてエッチングする。これに対し、ノングレア性プラスチック表面を生成させるための最新技術には、プラスチックの押出成形およびエンボス法を併用することまたは所望の表面性を付与することを目的として特に設計されたポリマー組成物を直接共押出することが含まれる。

エンボス技術には、典型的には、シート押出法によりプラスチックノングレア表面を生成させることが含まれ、ここでは、エンボスロールを使用することにより、溶融ポリマーの押出成形物が研磨および冷却されてシートになる際にノングレアパターンが付与される。米国特許第６，８６１，１２９Ｂ２号明細書には、この手法の例およびこの技術の欠点の分析が記載されている。共押出技術を用いることにより、ノングレア性プラスチック表面を生成させるための経済的な手法が可能になる。この場合、全体の表面性を制御する特定の組成を有する共押出層が用いられ、ノングレアおよび耐擦傷性を生じさせる直接的な手段となる。これは、米国特許第６，８６１，１２９Ｂ２号明細書にも詳述されている。一般に、この手法により、ノングレアシート製品の製造がより容易になり、高度に研磨されたシート製品を特殊なノングレアシート製品に変えるためにラインの運転を停止させることが不要になる。また、結果として得られた様々な厚みにおけるシートの光沢性が、エンボス技術を用いて製造されたシートと比較してはるかに安定する。そして最後に、共押出を用いると、結果として得られるシートの耐擦傷性が、一体型処理工程（ａｌｌ ｉｎ ｏｎｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔｅｐ）による典型的な押出成形シート製品と比較して改善される。

上述した手法はいずれも、その後に、投写スクリーン、テレビ受像機およびコンピュータスクリーン、ディスプレイ、ならびにノングレア性、耐傷付きまたは摩耗性、および耐擦傷性を有する、写真立ておよび標識等の他の用途のための製造を行ってもよい。

上述した性質に加えて、本発明のスクリーンは、帯電防止性も示してもよい。米国特許第６，５２５，１３４号明細書に記載されているように、例えば、ほとんどのプラスチック表面において静電気が形成および保持されることが周知である。保護フィルム上の静電気の存在は、保護すべき物体上に埃を堆積させる原因となる可能性があり、したがって、使用の妨げになる。静電気は、これらの物体表面に埃を堆積させる原因となり、これらの物体の全体の透明性および一般には光学特性を変えてしまう。

帯電防止ポリマーを得るための一般的な手法としては、特定の条件下でポリマーに添加される、スルホン酸塩またはエトキシ化アミン型のイオン性界面活性剤等の帯電防止剤を添加することが挙げられる。しかしながら、この手法により得られるポリマーの帯電防止性は周囲の湿度に依存し、これらの薬剤はポリマーの表面に移行して消失してしまうため、永久的なものではない。これにより、ポリアミドブロックおよび親水性ポリエーテルブロックを含むポリマーが帯電防止剤として提案されており、これらの薬剤は移行せず、したがって、周囲の湿度に対する依存性がより低い永久的な帯電防止性が付与されるという利点がある。

その具体例が米国特許第６，５２５，１３４号明細書に記載されており、アクリル系ポリマー（Ａ）、ポリアミドブロックと基本的にエチレンオキシド（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）単位を含むポリエーテルブロックとを含むコポリマー（Ｂ）、ならびにアクリル系耐衝撃性改良剤および／または機能性ポリマーから選択されるポリマー（Ｃ）を含む組成物を用いることにより、市販のアクリル系樹脂に永久的な帯電防止性が付与される。この手法により、基本的にアクリル系ポリマーのみからなるアクリル系樹脂またはアクリル系ポリマーおよび耐衝撃性改良剤の混合物からなる樹脂に帯電防止性が付与される。米国特許第６，５２５，１３４号明細書に記載されているように、ＰＭＭＡの場合は、この手法により、透明性に悪影響を及ぼすことなく、衝撃挙動、特に多軸衝撃挙動がさらに改善される。さらに、ノングレアおよび帯電防止性の両方を達成するために、上述の手法を組み合わせることも可能である。これは、外側層の１つまたはそれ以上に、米国特許第６，８６１，１２９Ｂ２号明細書に記載されたノングレア手法を含めることに加えて、米国特許第６，５２５，１３４号明細書に記載されている活性帯電防止剤も含有させる、共押出またはフィルム貼合法を用いて達成してもよい。したがって、この表面層により、結果として得られるスクリーンに、ノングレア性、耐擦傷性、および帯電防止性が得られる。

本発明の多層スクリーンは、剛性または可撓性を有していてもよい。一実施形態においては、多層スクリーンは、天井方向に格納（巻き上げ）されて、スクリーンとして使用する際に下降する（巻きを解く）ものであってもよい。

本発明の多層スクリーンは、平坦な配置で使用してもよいし、平坦でない形状で使用してもよい。一実施形態においては、多層スクリーンを任意の形状の柱（建物の支持柱等）の周囲に巻き付けてもよい。他の実施形態においては、多層スクリーンを任意の形状に熱成形してもよい。

実施例１ 粒度の効果
異なる粒度の粒子を用いた共押出成形により調製した多層構造体を比較することにより、拡散粒子の粒度の影響を分析した。結果を図２に示すが、ここでは、アクリル系粒子（重量平均粒度７ミクロン、屈折率１．４６）を含む中間層を含む３層積層体の性能を、市販のアクリルスチレンコポリマー粒子（粒度６０ミクロン、屈折率１．５１６）で観測されたものと比較している。両方の中間層を、組成（屈折率が１．４９２のポリメチルメタクリレート／エチルアクリレートコポリマー中に粒子４０％）だけでなく厚み（１０〜１５ミル）もほぼ等しくなるようにして、拡散挙動に対する粒度の影響がはっきりと理解できるようにする。

変角分光法により得られた拡散性を計算すると、粒度の明らかな寄与が示唆される。これを以下の表１に示す。

実施例２
拡散層（１５ミル）および基材の厚みの合計（２３６ミル）がそれぞれ等しい２および３層構造体を、空洞部分を除去するために層間にグリセロールを塗布することにより調製した。この調査に用いたグリセロールは、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から市販されている（カタログ番号１３，４８７−２、ケミカルアブストラクトサービス登録番号５６−８１−５）。製造業者の報告によれば、本発明者らが試験に用いたものと同じロットから採取した試料の屈折率の測定値は１．４７３である。３層構造体の場合は、基材層は２層とも、屈折率が１．４９２であるポリメチルメタクリレート／エチルアクリレートコポリマー（９６／４）の層（１１８ミル）とした。上のコポリマーの、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠し、２３０℃／３．８ｋｇの条件で、Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ａを用いた場合のメルトフローレートは、約２ｇ／１０分である。拡散挙動を図３に示す。３層に積層した材料により、良好な拡散性が維持されつつも、拡散層の表面粗さの影響が制限されることによってより高い光透過性が得られることがわかる。様々な厚み（５〜２０ミル）の拡散層においてもこの挙動が再現され、同様の応答が認められた。

実施例３
２種の異なる灰色を基材層に使用することにより、厚みが０．１１８インチおよび０．２３６インチの、３層に積層した灰色の構造体（基材／拡散層／基材）の試料を作製した。拡散層樹脂のコンパウンディングには、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠し、２３０℃／３．８ｋｇの条件で、Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ａを用いて測定されたメルトフローレートが約８ｇ／１０分であるメチルメタクリレート／エチルアクリレートコポリマー中に、重量平均粒度が約７ミクロンであり、屈折率が約１．４６であるコア−シェル型アクリル系改質剤（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙより市販されているＥＸＬ−５１３６）を４０重量％含むブレンド物を調製したことが含まれる。典型的な樹脂の例が、Ａｒｋｅｍａ Ｉｎｃ．から市販されているプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）（登録商標）Ｖ９２０である。ブレンド物は、拡散粒子を導入するためのさらなる粉末フィーダーを使用し、ＷＰ二軸ブレンダー（ｔｗｉｎ−ｓｃｒｅｗ ｂｌｅｎｄｅｒ）で製造した。このブレンド物を用いて、最終共押出構造体に１５ミルの中間層を導入した。灰色基材の調製は、対応する灰色のカラーコンセントレートと、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠し、２３０℃／３．８ｋｇの条件で、Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ａを用いて測定したメルトフローレートが約２ｇ／１０分であるＭＭＡ／ＥＡコポリマーとのドライブレンドを含むものとした。典型的な樹脂の例が、Ａｒｋｅｍａ Ｉｎｃ．から市販されているプレキシグラス（登録商標）Ｖ０４５である。ドライブレンドは、アクリル系コポリマーマトリックス中に、カラーコンセントレートを特定の希釈率（材料の最終厚みに対しこの比率を最適化する）で希釈することにより製造した。これらの材料の共押出工程は、一般的なアクリル系シートの製造に典型的に用いられる条件と同様の条件で実施される。条件には、例えば、最終共押出構造体に必要な１５ミルの中間層を製造するために、副押出機の速度を２００ｒｐｍとしたことを含む。変角分光法で測定した拡散性を表２に示す。

上述したように、これらの特性は、現在市販されている系で観測されるものとほぼ同等であり、場合によっては、典型的な性能を上回る。これは、０．２３６インチの共押出構造で観測することができ、非常に高い隠蔽力を維持しながらも、拡散係数（約０．４）および半値角（約３０度）が改善されている。このデータから、本発明の共押出成形されたスクリーンは、比較例の市販の単層型の系と比較して、性能が向上していることがわかる。

実施例４ 投写性能
実施例３の材料の投写性能を様々な技術を用いて分析した。画像精細度およびコントラスト比を、開発された材料および市販の材料の両方について評価した。ＡＮＳＩおよびＩＳＯの勧告（ＯＮ−ＯＦＦおよび碁盤目試験）に従い、コントラスト比を評価するための方法を、本発明者らの実験室にて設計した。

碁盤目法においては、スクリーン表面に白黒パターンを投写し、スクリーンの異なる位置の暗い領域および光が当たっている領域の特定の照度を測定することにより材料を試験する。この試験から、コントラスト比、画像精細度、および画面均一性に関する情報が得られる。コントラスト比は、例えば、暗い領域および明るい領域で得られた照度の統計的平均値の比として得られる。

コントラスト比を一般的に記載すると、

（式中、ＷおよびＢは、碁盤目試験時に白色および暗い領域で観測された照度の値である。スクリーン中の白色および暗い領域の数を、それぞれｎＷおよびｎＢで表す。）となる。

同様に、画面均一性の値は、碁盤目試験により、以下の一般式を用いて得ることができる。
白色領域の場合、

であり、この式中の分子は、スクリーンの周辺領域、典型的には、中心部から離れた位置で得られた照度の平均値を定めるものである。同様に、分母は、スクリーン中心部における照度の平均値を定めるものである。この式において、Ｗは、スクリーンの異なる領域の照度であり、ｎＯおよびｎＣは、それぞれ、スクリーンの周辺領域および中心部で得られた測定値の数を定めるものである。同様に、暗い領域の場合は、

を用いることができる。

スクリーン表面に全体が白色の画像を投写した後に観測される照度対全体が暗い画像を投写した後に得られる照度の比率を測定することによって同様の情報が得られる。これは、コントラスト比、画像精細度、および画面均一性に関する情報を提供するＦＵＬＬ ＯＮ−ＦＵＬＬ ＯＦＦ試験を定義するものである。

さらに、

（式中、ＷおよびＢは、ＯＮ／ＯＦＦ試験で説明したように、それぞれ、スクリーン上に全体が白色の画像および全体が暗い画像を投写した後に観測される照度値である）である。表３に、このような系でこれらの方法論に従い測定された投写性能を記載する。

この表に記載したように、本発明の共押出構造体は優れた投写性能を示し、前述した技法により測定されたコントラスト比が高い値を示している。これに加えて、画像精細度および輝度が極めて優れている。碁盤目試験により得られた画面均一性は、現在市販されている系において観測される値と同等の値を示しており、これらの用途に十分な性能を有することを示唆している。

実施例５
共押出により製造されたスクリーン材料の性能を決定する鍵となる要素は、所与の試料で観測される特性の均一性と関連している。実施例３のスクリーンの材料に関し、様々な技法を用いて均一性を定量化したところ、常に非常によい結果を示していた。シートの異なる位置における挙動を分析することにより、スクリーンの均一性に関する詳細な分析を実施した。これに関し、図４の略図に従いシート表面の９個の異なる領域を分析した。

スクリーンの均一性に関する結果は、シート表面全体にわたって性能が安定していることを示唆している。表４は、シートに沿った光拡散性の分布に関するデータを含む。この表は、本発明の２種類の共押出スクリーンの具体的な性能例を提供するものである。

この表からわかるように、スクリーン表面全体にわたって性能が安定しており、全体として、スクリーンの性能が非常に一様であることを示唆している。これらの結果は、共押出により、明確に定められた多層構造体が製造できることを示唆している。

実施例６
実施例５と同様にして、実施例３のシートの性能およびその均一性を光透過性という観点で分析した。これらの結果の例を以下の表５に記載する。拡散性の場合と同じように、透過性もスクリーン表面全体にわたって安定しており、共押出により製造された非常に一様性の高い明確に定められた多層構造体が、スクリーン用途として優れた性能を示すことを示唆している。

Claims (26)

1. ａ）拡散層であって、
   １）マトリックスポリマーを４０〜９０重量パーセント、および
   ２）平均粒度が１〜１００ミクロンの拡散粒子であって、前記粒子の９０重量％の平均粒度が重量平均粒度の±５５％以内にある拡散粒子を１０〜６０重量パーセント
   を含み、
   前記拡散粒子および前記拡散層マトリックスの屈折率差が０．０２以上である拡散層と、
   ｂ）前記拡散層の各面上に１つ配された少なくとも２つの基材層と
   を備える多層スクリーン。
2. 前記多層スクリーンの厚みが、１．５〜１０ミリメートルである、請求項１に記載の多層スクリーン。
3. 前記拡散層の厚みが、０．０２５４〜１．２７ミリメートルである、請求項１に記載の多層スクリーン。
4. 前記拡散層の厚みが、０．２５４〜０．５０８ミリメートルである、請求項３に記載の多層スクリーン。
5. 前記拡散層のマトリックスが、アクリル系ポリマーまたはコポリマーである、請求項１に記載の多層スクリーン。
6. 前記拡散粒子の平均粒度が、１〜４０ミクロンである、請求項１に記載の多層スクリーン。
7. 前記拡散粒子の平均粒度が、１〜２５ミクロンである、請求項６に記載の多層スクリーン。
8. 前記拡散粒子の平均粒度が、５〜９ミクロンである、請求項７に記載の多層スクリーン。
9. 前記拡散粒子の９０重量％の平均粒度が、前記平均粒度の±４０％以内にある、請求項１に記載の多層スクリーン。
10. 前記拡散粒子の９０重量％の平均粒度が、前記平均粒度の±２０％以内にある、請求項９に記載の多層スクリーン。
11. 前記拡散粒子が、アクリル系コア−シェル型粒子である、請求項１に記載の多層スクリーン。
12. 前記基材層の厚みおよび組成が等しく、対称複合体スクリーンを提供する、請求項１に記載の多層スクリーン。
13. 前記基材層が非対称である、請求項１に記載の多層スクリーン。
14. 前記基材層が、熱可塑性ポリマーを含む、請求項１に記載の多層スクリーン。
15. 前記スクリーンが、３つ以上の層からなる、請求項１に記載の多層スクリーン。
16. 少なくとも１つの基材層が、アクリル系コポリマーである、請求項１に記載の多層スクリーン。
17. 前記拡散層の観察者側の少なくとも１つの基材層が、着色されている、請求項１に記載の多層スクリーン。
18. 耐摩耗性層、帯電防止層、およびアンチグレア層、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される外側層をさらに備える、請求項１に記載の多層スクリーン。
19. 前記スクリーンが、共押出または貼合せによって形成される、請求項１に記載の多層スクリーン。
20. 前記基材層の屈折率が、前記拡散層のマトリックスポリマーの屈折率の０．１９以内である、請求項１に記載の多層スクリーン。
21. 前面投写型、背面投写型、または前面および背面投射の両方の組合せに有用なディスプレイを構成する、請求項１に記載の多層スクリーン。
22. 前記基材層の１つもしくはそれ以上および／または前記拡散層中に耐衝撃性改良剤をさらに含む、請求項１に記載の多層スクリーン。
23. アクリル系マトリックスと溶融混練された、平均粒度が約１〜６０ミクロンであり、９０％が７０ミクロン未満である粒子を、０．１〜１８％の充填量で含む、１つまたはそれ以上の外側層をさらに備え、前記粒子およびマトリックスのＡＳＴＭ Ｄ５４２に準拠して測定された屈折率が、０．０２０単位以内である、請求項１に記載の多層スクリーン。
24. ノングレア性、帯電防止性、耐傷付きまたは摩耗性、反射防止性、および耐擦傷性からなる群から選択される１種またはそれ以上の性質を提供する１つまたはそれ以上の層をさらに備える、請求項１に記載の多層スクリーン。
25. 拡散層および前記拡散層のいずれかの面上の少なくとも１つの基材層を含む、少なくとも３つの熱可塑性層を備える多層スクリーンであって、すべての基材層が透明かつ無着色であり、２３６ミル（厚み）の３層スクリーンに対し変角分光法を用いて測定された前記スクリーンの拡散係数が０．０３を超え、かつ半値角が７．３度を超える、多層スクリーン。
26. 拡散層および前記拡散層のいずれかの面上の少なくとも１つの基材層を含む、少なくとも３つの熱可塑性層を備える多層スクリーンであって、少なくとも１つの基材層が着色されており、２３６ミル（厚み）の３層スクリーンに対し変角分光法を用いて測定された前記スクリーンの拡散係数が０．１を超え、かつ半値角が１０度を超える、多層スクリーン。

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