JP4949850B2 - 微細構造スクリーン用組成物 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、背面投写型スクリーンの製造に使用される組成物、およびその結果得られたスクリーンに関し、より詳細には、スクリーンを透過した光を分散させるための全内部反射構造が組み込まれた背面投写型スクリーンに関する。

一般に、背面投写型スクリーンは、スクリーンの背面上に投射された画像が鑑賞空間まで透過するように設計されている。この投射システムの鑑賞空間は、比較的広い場合もあるし（たとえば、背面投射型テレビ）、比較的狭い場合もある（たとえば、背面投射型データモニター）。背面投写型スクリーンの性能は、スクリーンの種々の特性に基づいて説明することができる。スクリーン性能の説明に使用される典型的なスクリーン特性としては、利得、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。

一般に、高解像度、高コントラスト、および高利得を有する背面投写型スクリーンが望まれている。スクリーンによって光が広い鑑賞空間に及ぶようになることも望ましい。残念ながら、スクリーン特性の１つが改善されると、１つ以上の他のスクリーン特性が低下する場合が多い。たとえば、スクリーンに対して種々の位置にいる観察者に適応させるために、水平視野角を変化させることができる。しかし、水平視野角が増加すると、個々の用途に必要な値を超えて垂直視野角も増加する場合があり、そのため全体のスクリーン利得が減少する。その結果、個々の背面投射型ディスプレイ用途において許容される全体性能を有するスクリーンを製造するために、スクリーンの特性および性能においてある種の妥協が必要となる。

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、透過した光を少なくとも１つの分散面に向けて反射するために配置された反射面を有するスクリーンを開示している。これによって、このスクリーンは、背面投射型システムに画像光を非対称に分散させることができ、光を観察者に選択的に向けることができる。モシュレフザデー（Ｍｏｓｈｒｅｆｚａｄｅｈ）らは、キャスティングおよび硬化方法、コーティング技術、平坦化方法、ならびにオーバーコーティング材料の除去を使用するステップの組み合わせを含むこのスクリーンの製造方法も教示している。

本発明は、少なくとも約１０パーセントのアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルと、少なくとも約５パーセントの脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、少なくとも約１パーセントのアクリレートモノマーと、約８４パーセント未満の他の反応性および非反応性の成分とを有する組成物に関する。この組成物は、吸光性顔料を添加すると、スクリーンを透過した光を分散させるための全内部反射構造が組み込まれた背面投写型スクリーンなどの光学素子中の吸光性接着剤として特に有用となる。

以下に図面を参照しながら本発明をさらに説明するが、いくつかの図面にわたって類似の構造は類似の番号で表されている。

これらの図面では本発明のいくつかの実施態様を説明しているが、他の実施態様も考慮される。本開示では、限定するためではなく説明のために本発明の説明的実施態様を提示している。当業者は、本発明の原理の意図の範囲内にある多数の他の修正および実施態様を考案することができる。図面は縮尺通りには描かれていない。

さらに、一部の実施態様は「第１」、「第２」、「第３」などの名称で示しているが、これらの説明は参照しやすくするためのものであり、好ましい順序を示すものではないことを理解されたい。これらの説明は単に、明確にするため、異なる実施態様の間で区別するために使用されている。

図１は、マイクロリブスクリーン構造の側面図である。説明される種々の実施態様は、前面投射およびその他のスクリーン用途に利用することができるが、本開示の目的のため背面投写型スクリーン用途に関して主として説明を行う。マイクロリブ構造２０は、透光性ベース基体２２と、微細構造拡散リブ２４とを含む。用語「微細構造」は、マイクロメートル（μｍ）またはより小さな単位の固有の寸法を有する特徴を含む。一般に、微細構造の特徴は、０．０１μｍ未満から１００μｍを超えるまでの固有寸法を有することができる。１つの特徴の固有寸法を構成するものは特徴の種類に依存する。例としては、表面内の溝状の特徴の幅、表面上の柱状突出部の高さ、ならびに表面上のとがった突出部またはくぼみの先端における曲率半径が挙げられる。したがって、サブマイクロメートルの許容誤差を有する寸法を、特徴の固有寸法が有する場合には、巨視的な特徴でさえも微細構造であると言うことができる。第１の実施態様においては、ベース基体２２は、ポリマーなどの材料の透光性フィルムである。

代表的な一実施態様においては、直線状のリブまたはマイクロリブ２４は、樹脂などの光学グレードホスト材料で形成され、特に、リブ２４がバルク拡散体として機能するようにビーズなどの光散乱粒子をこの樹脂が含む。マイクロリブ構造２０中の全内部反射（ＴＩＲ）を誘導するため、リブの形状に関しては十分高いアスペクト比が選択される。図１に示される実施態様においては、光拡散リブ２４は、Ｖ字型の空隙または溝２６で分離されている。代表的実施態様においては、ベース基体２２の実質的幅全体にわたって延在するリブとして光拡散構造２４が説明されているが、別の実施態様においては、互い違い、または「チェッカーボード」のパターンなどでベース基体２２上に配列可能な不連続なピークを構造２４が形成することも考慮される。代表的な一実施態様においては、各構造２４は底部２３および複数の壁２５を有し、壁２５が底部２３から延在するにつれて構造２４が狭くなっていく。

高屈折率（ＲＩ）を有する樹枝などの材料が、一般に拡散リブ２４に対して選択される。この用途においては、リブ２４のＲＩとは、母材のＲＩを意味する。光拡散リブ２４に好適な母材の例としては、改質アクリル樹脂、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、および他の光学ポリマーなどの約１．５０以上の屈折率を有することが好ましいポリマーが挙げられる。

図２は、吸光材料２８を充填した図１の構造の側面図である。埋め込み微細構造フィルム２７は充填材料２８を含む。材料２８は典型的には、周辺光を吸収し、最終スクリーン構造のコントラストを改善するために黒色顔料または染料が混入される。光学材料２８は低屈折率を有するので、吸光材料２８と光拡散リブ２４を構成する材料との間に比較的大きな屈折率差が生じる。少なくとも約０．０６の屈折率差が望ましい。このような差によって、効率的な内部反射が誘導され、高いスクリーン性能が得られる。光拡散リブ２４と吸光材料２８との間の界面に内部反射面２９が形成される。代表的な一実施態様においては、埋め込み微細構造フィルム２７の前面３０は平滑であるか、比較的つや消し面かであり、リブ上面３１上のランドは最小限となる。全体的に内部反射面２９は、前面３０の光透過領域３１を介して光を拡散させる。前面３０は、好ましくは、透過する光の散乱を促進するつや消し表面仕上を有する。

第１の実施態様においては、吸光材料２８は、約２０％〜約５０％（好ましくは約３９％）のサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ）製プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートと；約５０％〜約８０％（好ましくは約５８％）のゴールドシュミット・ケミカル（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）製で商標を有するＲＣ−７０９アクリル化シリコーンと；約１％〜約３％（好ましくは約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と；約１％のランプブラック分散体（このランプブラック分散体は、約６７．５％のサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ）製アクリル酸テトラヒドロフルフリルと、約２５％のエレメンティス・ピグメンツ（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ）製ＬＢ １０１１ランプブラックカーボンブラックと、約７．５％のルブリゾール（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ）製ＥＦＫＡ ４０４６（乾燥）とを含有する）とを含む。

プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートは、接着剤６４（図５参照）に対する接着性を増加させ、望ましい靱性、可撓性、および低収縮性を有するが、しかし、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートが多すぎると吸光材料２８のＲＩが増加し、これは望ましくない。ゴールドシュミット・ケミカル（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）のＲＣ−７０９アクリル化シリコーンは適宜ＲＩを減少させるが、その量が多すぎると接着剤６４に対する接着性が低下する。ランプブラック分散体のパーセント値は、全配合物中に望ましいカーボンブラックの全濃度で示され、この場合、約３，０００ｐｐｍ（百万分率）である。ランプブラック分散体中へのＥＦＫＡ ４０４６の使用は、材料２８の配合物中でのカーボンブラック粒子の分散を長期間維持するために重要である。本来カーボンブラックはアクリル化シリコーンに対して親和性ではなく、分散剤を使用せずにアクリル化シリコーンと混合すると凝集して沈降する。

安定な材料２８の樹脂を得るために、成分の混合順序が重要となる。一実施態様においては、最初に約４：１の比率でヘプタンまたはヘキサンをＥＦＫＡ ４０４６（供給元でＥＦＫＡ ４０４６は酢酸エチル中に溶解されている）に加えることによって、乾燥ＥＦＫＡ ４０４６を得る。このＥＦＫＡ ４０４６は溶液から析出し、容器底部に沈降する。この液体はデカンテーションして廃棄する。濡れた固形分を、１．２７ｃｍ（０．５インチ）未満の厚さの皿に広げる。この皿を約６５．６Ｅ Ｃ（１５０Ｅ Ｆ）のオーブンに約２４〜約３６時間入れる。次に、乾燥させた固形分を、使用のために小さな破片に分割した。乾燥ＥＦＫＡ ４０４６をアクリル酸テトラヒドロフルフリル中に溶解し、ボールミル中でこの溶液にカーボンブラックを加え、約１時間混合することによって、ランプブラック分散体の調製行う。高剪断ローターステーター混合機を使用して、このランプブラック分散体をプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートと混合して、カーボンブラック粒子を濡らす。次に、アクリル化シリコーンおよび光開始剤を加える。

コロナ放電（窒素または空気コロナ処理など）、プラズマ、プライマー処理、または結合層の使用などの処理により前面３０を改質することによって、吸光材料２８と接着剤６４との間の接着性を向上させることができる。一実施態様においては、非シリコーンの硬化アクリレートの透明な結合層を使用することで、接着剤６４に対する結合面が設けられる。

図３は、図１の構造を製造する方法の一実施態様の図である。図２のスクリーン構造２７の一製造方法は、ベース基体２２上に拡散リブ２４を形成する微細複製プロセス３２と、マイクロリブ構造２０上に吸光材料２８をコーティングして埋め込み微細構造フィルム２７を形成する平坦化プロセス３４とを含む。用語「微細複製」は、マスターまたは型から物品上に微細構造の特徴を付与する方法を含む。このマスターは、ダイヤモンド旋盤、レーザーアブレーション、またはフォトリソグラフィなどのマイクロマシニング技術など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つ以上の表面を硬化性材料で覆うこともでき、それによって、その材料が硬化すると、所望の微細構造化特徴の特徴のネガティブレプリカを有する物品が形成される。微細複製は、ロール、ベルト、および当技術分野で公知の他の装置を使用して実施することができる。微細複製は、限定するものではないが、押出成形、エンボス加工、放射線硬化、および射出成形などの技術によって実施することができる。微細複製プロセス３２は、基体巻き出しステーション３６、樹脂コーティングステーション３８、精密ニップロール４０、微細構造円筒４２、紫外線ランプ４４、および精密ニップロール４６を使用する。平坦化プロセス３４は、樹脂コーティングステーション４８、精密ニップロール５０、平滑、つや消し、または微細構造の円筒５２、紫外線ランプ５４、精密ニップロール５６、および埋め込み微細構造フィルム巻き戻し機５８を使用する。

一実施態様においては、微細複製プロセス３２と平坦化プロセス３４とが連続して実施される。最初にベース基体２２が基体巻き出しステーション３６から巻き出される。ベース基体２２は、微細複製プロセス３２の樹脂コーティングステーション３８を通過するように案内され、ここでこのベースに、光散乱粒子を含む高屈折率樹脂がコーティングされる。ベース基体２２および光拡散材料のコーティングは、精密ニップロール４０によって微細構造円筒４２に押し付けられて、リブ構造が光拡散材料に付与される。次に、このキャスト構造が紫外線ランプ４４からの光によって硬化し、マイクロリブ構造２０が精密ニップロール４６から出現し、その結果図１に示されるモノリシック構造が得られる。

引き続きマイクロリブ構造２０は樹脂コーティングステーション４８まで移動し、ここで吸光材料２８がオーバーコートされる。この複合構造は精密ニップロール５０によって円筒５２に押し付けられる。最終的に得られる図２に示す埋め込み平面微細構造フィルム２７の前面３０に所望のテクスチャーを付与するために、円筒５２は、平滑の場合も、つや消しの場合も、または微細構造を有する場合もある。吸光材料２８がマイクロリブ構造２０上にキャストされた後、そのフィルムはさらに進行して、紫外線ランプ５４からの光によって硬化される。完成した埋め込み微細構造フィルム２７が精密ニップロール５６から出現し、埋め込み微細構造フィルム巻き戻し機５８の上に巻き取られる。図４は、追加層を有する図２の構造を示しており、シールドスクリーン６０は、裏面６２を有する埋め込み微細構造フィルム２７と、透光性シールド６６を取り付けるための前面３０上の接着剤６４とを含む。シールド６６は、保護層であり、これはアクリル、ポリカーボネート、またはガラスなどの透明材料でできたフィルムまたはシートであってよい。シールド６６は、コーティングされた微細構造フィルム２７が接触によって損傷しないようにするための保護要素として機能する。シールド６６は場合により使用される構成要素であるが、ほとんどの用途においてはこの保護が非常に有益となる。コーティング、表面テクスチャー、またはその他の手段によって、シールド６６を、ぎらつき防止（つや消し）性、反射防止性、帯電防止性、耐擦傷性、または防汚性などにすることができる。一実施態様においては、シールド６６は、ぎらつきのないつや消しの外部表面を有するサイロ・インダストリーズ（Ｃｙｒｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）製の厚さ３ミリメートルのアクリルパネルである。

ベースフィルム２２の厚さは、個々の特定の用途の必要条件に適合するように選択することができる。たとえば、厚さ約０．１２７ｍｍ（５ミル）〜約０．２５４ｍｍ（１０ミル）の薄いベースフィルムは、製造を容易にするため選択することができ、一方、厚さ約０．５０８ｍｍ（２０ミル）〜約１．０１６ｍｍ（４０ミル）の厚いフィルムは製品の剛性を増すために選択することができる。好適な材料としては、たとえば、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリプロピレン、およびビニルのフィルムが挙げられる。代表的な一実施態様においては、ベース基体２２の裏面９２は、画像系に戻る正反射を軽減するためのつや消し仕上を有する。

シールド６６は、異なる機能を付与するために変化させることもできる。シールド６６は、薄い（約０．５０８ｍｍ（２０ミル）未満）から、半剛性（約０．５０８ｍｍ（２０ミル）〜約１．０１６ｍｍ（４０ミル））、から剛性（約１．０１６ｍｍ（４０ミル）を超える）までの厚さの範囲にすることができる。ベース基体２２および保護シールド６６の厚さは、多種多様の製品が得られるように選択することができ、これらの選択肢は、全体の材料比、光学的機能、全体構造の剛性、および加工しやすさに影響する。

図５は、図４の構造を製造する方法の一実施態様を示す図である。一実施態様においては、１つの組立プロセスにおいて、平坦化プロセス３４のすぐ後に積層プロセス６８が行われる。積層プロセス６８では、接着剤巻き出し機７０、積層ニップアセンブリ７２、および積層ニップアセンブリ７４を使用する。積層ニップセンブリ７２または７４のそれぞれは、従動ホイールでも、独立駆動ホイールでもよいし、あるいはプロセス６８を通過する部品を前進させるために他の駆動機構を使用することができる。接着剤巻き出し機７０上にある接着材料は、典型的には、２つのライナー層の間に挟まれた感圧接着剤層である。接着剤巻き出し機７０から接着材料が巻き出されるときに、上部ライナー７６が接着材料から分離されて、上部ライナー巻き戻し機７８上に巻き取られる。残った接着材料８０は、フィルム巻き出し機５８から巻き出された埋め込み微細構造フィルム２７と接触する。埋め込み微細構造フィルム２７および接着材料８０は、積層ニップ７２を通過することで互いに押し付けられる。

その後、接着複合材料８０の底部ライナー８２が除去され、底部ライナー巻き戻し機８４上に巻き取られる。横に移動する供給ウェブまたは他の好適な機構によってシールド６６が導入され、露出した接着剤６４の上に配置される。次に、この構造が積層ニップ７４を通過し、ここでシールド６６が微細構造フィルム２７上に押し付けられ、接着剤６４によって接着される。埋め込み微細構造フィルム２７は、個々のシールド６６の間で切断して、個別のシールドスクリーン６０を形成することができる。しかし、積層プロセスでは、遅いライン速度、生産費の増加、および材料利用度のために製品全体の費用がかなり増加しうる。たとえば、光学品質の感圧接着剤６４の使用は非常に費用がかさみ、上部ライナー７６および底部ライナー８２の形態の廃棄物が生じる。

図６は、図３および５の方法で使用した種々のステップおよび材料が不要になる、シールドスクリーン６０の別の形成方法を示している。図６は、第２の方法の１ステップの側面図である。一実施態様においては、マイクロリブ構造２０は、図３に関して前述した微細複製プロセス３２によって、ベース構造２２上にＶ字型溝２６を有する光拡散リブ２４を設けることによって形成される。図６に示される代替法では、吸光材料２８および接着剤６４の両方の代わりに本発明の吸光性接着剤８６を導入することによって、図３に示される平坦化プロセス３４と、図５に示される２段階積層プロセスとが不要になっている。吸光性と接着剤の機能とを１つの材料が兼ね備えることによって、材料および製造ステップが節約される。シールド６６の裏面８７上に吸光性接着剤８６が配置される。吸光性接着剤８６が上に配置されたシールド６６を、マイクロリブ構造２０と接合させる。矢印８９で示されるように、たとえば、シールド６６およびマイクロリブ構造２０が互いに積層される。

シールドスクリーン６０は比較的剛性であることが典型的には望ましい（図５参照）。典型的にはより薄い基体２２が使用されるので、剛性のシールドスクリーン６０を得るために剛性のシールド６６が通常選択される。しかし、剛性材料は、あらかじめシート状にして、図５に示される積層プロセス６８に送り、このプロセス６８を半連続的に実施して、より遅いプロセス速度にする必要がある。図６に示されるプロセスは、より厚いが可撓性である基体２２およびシールド６６を使用することができる。このように可撓性の基体２２と吸光性接着剤８６を有する可撓性のシールド６６とを積層して剛性シールドスクリーンを得るには、２０フィート／分を超える連続プロセスにおいて実施することができる。積層後、積層製品を個々の剛性シールドスクリーンに切断するためにインライン切断機を使用することができる。

一例として、図６の方法により作製され、０．５０８ｍｍ（２０ミル）の基体２２、吸光性接着剤８６を充填した０．２５４ｍｍ（１０ミル）の拡散リブ２４の層、および０．５０８ｍｍ（２０ミル）シールド６６を有する１．２７ｍｍ（５０ミル）の複合シールドスクリーンは、１．５２４ｍｍ（６０ミル）の多層トッパン（Ｔｏｐｐａｎ）スクリーン以上の剛性を有し、１．２７ｍｍ（５０ミル）のＤＮＰ単層スクリーンよりもはるかに剛性が高い。この剛性の増加は、吸光性接着剤８６の接着特性に起因する。

代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は、光拡散リブ２４とシールド６６との両方に接着する光重合性で低屈折率の材料である。代表的な一実施態様においては、光拡散リブ２４の屈折率と、吸光性接着剤８６の屈折率とには、これらの間の界面において透過よりも全反射が起こるのに十分な差がある。代表的な一実施態様においては、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場合の１．４９から、芳香族ポリカーボネートなどの材料の場合の１．５８以上まで変動する。したがって、溝充填材料８６に要求される屈折率は、マイクロリブ２４の材料光学的性質（屈折率など）に依存する。ポリカーボネートなどの高屈折率のマイクロリブ材料の場合、市販の光積層（ｐｈｏｔｏｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）接着剤が適切となる場合がある。代表的な接着剤８６は約１．５０未満のＲＩを有する。特に好適な接着剤８６は約１．４５未満のＲＩを有する。

ある実施態様においては、接着剤８６は、次の成分：ウレタンアクリレートオリゴマー；置換アクリレート、ジアクリレート、およびトリアクリレートのモノマー；アクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドアルキルなどのフッ素化アクリレート；フッ素化アクリルアミド；アクリル化シリコーン；アクリル化シリコーンポリ尿素、ならびにＵＶ活性化または可視光活性化光開始剤の１種類以上の着色混合物である。アクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドアルキルが、低ＲＩであり良好な機械的性質を有するため、特に有用である。好適な成分は、米国特許出願公開第２００３／０１３９５４９号明細書および米国特許出願公開第２００３／０１３９５５０号明細書に記載されており；どちらもパトリシア（Ｐａｔｒｉｃｉａ）Ｍ．サブ（Ｓａｖｕ）らによるものであり、どちらも表題は「フルオロケミカルスルホンアミド界面活性剤（Ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｕｌｆｏｎａｍｉｄｅ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ）」であり、それぞれ２００２年１０月４日および２００２年１２月５日に出願され、どちらも２００３年７月２４日に公開されている。

溝充填剤８６の粘度が低すぎると、溝充填プロセス中に流動が起こる。このため、材料が無駄になることがあり、厚さが不均一になることがあり、プロセス設備を汚染することがある。この粘度が高すぎると、溝２４の充填に時間がかかる場合があり、複雑なプロセスとなり気泡（光学的欠陥）を取り込む可能性が大きく増加しうる。光積層は約１５０センチポアズまでの低粘度の流体で実施することができるのに対し、多くの方法では重合前に少なくとも約４００センチポアズの粘度で有益となりうる。重合前で約５，０００センチポアズ程度の粘度で使用することができるが、適度なプロセス速度および気泡のないコーティングのためには、重合前で約１，５００センチポアズ以下の粘度が特に好適となる。

基体とコーティングとの間の接着性の標準的な尺度は、これらを分離するのに必要な力の大きさであり、剥離力と呼ばれている。層の間の界面において優れた界面接着を示す系の剥離力は非常に大きい。拡散リブ２４と吸光性接着剤８６との間では少なくとも約３５．７ｋｇ／ｍ（２ポンド／インチ）の剥離力強度が適切であると思われるが、少なくとも約７１．４ｋｇ／ｍ（４ポンド／インチ）の剥離力強度を有することがより望ましい。この高い剥離力が、高温多湿の環境試験条件下で維持されるべきである。コロナ放電（窒素または空気コロナ処理など）、プラズマ、プライマー処理、または結合層の使用などの処理により基体表面を改質することによって十分な接着性を実現することができる。しかし、表面改質を必要とせずに、接着剤８６が光拡散リブ２４およびシールド６６（使用する場合）に接着することが好ましい。

吸光性接着剤８６の好適な一実施態様は、撹拌可能となるのに十分な粘度まで下げるため、以下の樹脂成分を約７０ＥＣ（１５８ＥＦ）まで暖め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のアクリル酸エトキシエトキシエチル、５．５ｇのヘキサンジオールジアクリレート、５．０ｇのアクリル酸テトラヒドロフルフリル、４４．５ｇのアクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチル、１０．０ｇのアクリロイルオキシエトキシパーフルオロブタン、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、透明な溶液が得られるまで、これらの成分を振盪する。得られた溶液を、次に光を吸収するように着色する。好適な顔料の１つはカーボンブラックであり、一実施態様においては、約５０ｐｐｍ〜約２０，０００ｐｐｍの間の濃度でこの顔料が使用され、代表的な一実施態様においては、約１０００ｐｐｍを超え約９０００ｐｐｍ未満となる濃度でこの顔料が使用される。カーボンブラック材料の樹脂材料に対する質量比を基準にして約３０００ｐｐｍの濃度が特に好適である。一実施態様においては、ナイフコーティングなどの従来方法によってこの配合物をシールド６６上に配置する。コーティングされたシールドは次に、図６に示されるマイクロリブ構造２０の上に押し付けて、溝２６をたとえば部分的または完全に充填する。過剰の接着剤８６が存在する場合は、この構造体の上でゴムローラーを移動させることで除去する。この構造体を、１１．８１Ｗ／ｍｍ（３００ワット／インチ）のフュージョン・システムＤランプ（Ｆｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄ ｌａｍｐ）の下に、約６．１ｍ（２０フィート）／分で１回以上通す。別の方法においては、マイクロリブ構造２０の上に上記配合物を直接コーティングし、次に、すでに接着剤８６が上に配置されたマイクロリブ構造２０にシールド６６を接着する。その後の過剰の接着剤８６を除去するステップ、および構造体を硬化させるステップを上記と同様である。

図７Ａは、図６の方法で作製したスクリーンの一実施態様の側面図である。図６のステップによって、図７Ａに示される完全に充填された構造を得ることができる。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は、リブ２４内部で効率的なＴＩＲを引き起こすために低屈折率を有する。拡散リブ２４がシールド６６に対して効果的に接着するように吸光性接着剤８６が配合される。吸光性接着剤８６は、許容できる外見で積層が行われるように低収縮特性を有することができる。さらに、加工に好都合となり迅速に硬化するようにするため、吸光性接着剤８６が紫外光によって硬化可能であると特に好適である。

一実施態様においては、図３の微細複製プロセス３２に示されるように、高屈折率の拡散性樹脂を使用して成形型から光拡散リブ２４が複製される。他に明記しない限り、本出願におけるすべてのパーセント値は質量を基準としている。好適な樹脂の１つは、約７９％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、約１９％のアクリル酸２−フェノキシエチル、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。別の好適な樹脂は、約６９％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、約２９％のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチル、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を形成する樹脂は、樹脂コーティングステーション３８から基体またはベース構造２２の上にコーティングされる。樹脂を上に有するベース構造２２は、微細構造円筒４２によって成形され、紫外（ＵＶ）ランプまたは電子ビーム４４によって硬化される。典型的なＵＶ硬化条件では、２３．６２Ｗ／ｍｍ（６００ワット／インチ）のフュージョン・システムＤ電球システム（Ｆｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄ ｂｕｌｂ ｓｙｓｔｅｍ）を使用して、１分当たり約３．０５ｍ（１０フィート）〜約６．１０ｍ（２０フィート）の速度で操作され、ＵＶ電球の下を１回以上通される。形成されたマイクロリブ構造２０は、微細複製プロセス３２から取り出されて、自立構造が得られる。

次に、着色され、典型的には黒色である吸光性接着剤８６が、シールド６６などの第２の基体に適用される。好適な吸光性接着剤８６の１つは、約３０％の「配合物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、約２６．９％のアクリル酸エトキシエトキシエチル、約２８．８％のアクリル酸イソボルニル、約５．８％のヘキサンジオールジアクリレート、および約１％のα，α−ジエトキシアセトフェノン（ＤＥＡＰ）光開始剤を有する）、約１０％の脂肪族ウレタンジアクリレート、約３０％のアクリル酸トリフルオロエチル、および約３０％のアクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチルを有する樹脂から形成される。別の好適な吸光材料８６は、約５０％の上述の「配合物Ａ」、および約５０％のアクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチルを有する樹脂から形成される。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６はカーボンブラックなどの顔料を含有する。一実施態様においては、約５０ｐｐｍ（百万分率）〜約２０，０００ｐｐｍの間の濃度でこの顔料が使用される。代表的な一実施態様においては、約１，０００ｐｐｍを超え約９，０００ｐｐｍ未満となる濃度でこの顔料が使用される。カーボンブラック材料の樹脂材料に対する質量比を基準にして約３０００ｐｐｍの濃度が特に好適である。

図６に示される積層方法において、拡散リブ２４を完全に充填し、確実に完全に充填するためにわずかに過剰となるのに十分な量で吸光性接着剤８６をシールド６６などの第２の基体に適用することができる。積層時、過剰の接着剤は、完全に充填された構造８８から押し出される。次に、微細複製プロセス３２に関して前述した条件と類似の条件で、完全に充填された構造８８を放射線に曝露する。この重合によって、たとえば、材料が部分的または完全に重合させることができる。少なくとも部分的に重合させた後、吸光性接着剤８６は、その成分のコポリマーとなる。

図７Ｂは、図６の方法で製造された別の実施態様のスクリーンの側面図である。図６に示されるステップにおいて薄い厚さすなわち少量の吸光性接着剤８６が使用されると、部分的に充填された構造９０が得られる。部分的に充填された構造９０において、Ｖ字型溝２６内に空隙９４が残る。空隙９４の利点は、低屈折率の空気がリブの溝２６を満たし、溝２６と光拡散リブ２４との間の屈折率差が大きくなり、「ＴＩＲ効率」がさらに向上することである。空気の屈折率は１．０であるので、空隙９４と光拡散リブ２４との屈折率差は通常約０．５を超える。空隙９４が拡散リブ界面の大部分を占めるため、構造８８においてリブが完全に充填される場合ほどは低い屈折率を吸光性接着剤８６が有する必要がない。これによって、低収縮率および高剥離強度の接着などの他の重要な性質を最適化するために接着剤８６を選択することができる。吸光性接着剤８６と拡散リブ２４との間の接着剤接触領域が小さくなるため、完全に充填された構造８８よりも、部分的に充填された構造９０の方が、吸光性接着剤８６は高い接着性を有する場合がある。

完全に充填された構造８８および部分的に充填された構造９０の両方において、吸光性接着剤８６中に使用される吸光材料の量は、希望する程度のコントラストの向上および周辺光の吸収に基づいて選択される。代表的な一実施態様における吸光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８８においては、吸光性接着剤８６の層が厚いため、黒色顔料濃度を比較的低くしても、許容できる全体的に一定の吸光度または光学濃度値を得ることができる。一実施態様において、完全に充填された構造８８における、カーボンブラックなどの顔料の好適な充填濃度は約５０ｐｐｍ（百万分率）〜約２０，０００ｐｐｍの間である。代表的な一実施態様においては、この濃度は約１０００ｐｐｍを超え約９０００ｐｐｍ未満となる。カーボンブラック材料の接着材料に対する質量比を基準にして約３０００ｐｐｍの濃度が特に好適である。しかし、部分的に充填された構造９０においては、コーティング厚さが小さいため、同じ光学濃度を得るためには黒色顔料濃度を増加させる必要がある。後者の場合、単位コーティング厚さにおいて、周辺光の吸収が前者の場合よりも多くなる。一実施態様において、部分的に充填された構造９０における、カーボンブラックなどの顔料の好適な充填濃度は約５０ｐｐｍ〜約２０，０００ｐｐｍの間である。代表的な一実施態様においては、この濃度は、カーボンブラック材料の接着材料に対する質量比を基準にして約５，０００ｐｐｍを超え約１０，０００ｐｐｍ未満となる。

完全に充填された構造８８および部分的に充填された構造９０の両方における問題の１つは、積層中に拡散リブ２４の前面３０から過剰の接着剤８６を除去することである。積層中に拡散リブ２４の前面３０からすべての吸光性接着剤８６が除去されないと、ＴＩＲ透過中に吸収されることで画像光の一部が失われる場合がある。顔料がより多い接着剤８６を有する部分的に充填された構造９０においては、同じ残留黒色層厚さでも、より多くの画像層が失われる可能性がある。

図８は、種々の黒色接着剤配合物に基づくスクリーン性能を示すグラフである。スクリーン性能の評価方法の１つは、視野角の関数として水平方向の利得の曲線をプロットすることである。プロットされた曲線は、スクリーンの中央から離れて観察者が横方向に移動するときに観察者が感知するスクリーンの輝度を示している。「ＴＩＲ効率」は、全内部反射が起こる入射光範囲と関連しており、この範囲が大きくなるほど、この効率が高くなる。吸光性接着剤８６と拡散リブ２４との間の屈折率差が増加すると、ＴＩＲ効率が高くなる。リブ２４側面からの反射によって、図示されるように利得曲線に極大値が発生しうる。ＴＩＲ効率およびＲＩ差の両方が増加すると、利得曲線中の二次ピーク（３０°付近の水平視野角）が増大しうる。極大値の影響は、たとえば、投射スクリーン中に光拡散を導入することによって軽減または解消することができる。たとえばリブ２４は、あらゆる入射光を散乱することによって極大値を小さくする粒子を含むことができる。

曲線９６は、図４に示される構造のベンチマーク標準スクリーンを表している。この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％のアクリル酸２−フェノキシエチル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は約１．５１の屈折率を有する。吸光材料２８は、約６０％のゴールドシュミット・コーポレーション（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｏｒｐ．）製で商標を有するＲＣ７０９シリコーンアクリレートと、約３９％のプロポキシル化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）４２６５（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノンとジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシドとの１：１混合物）光開始剤とを有する樹脂と、約３，０００ｐｐｍの濃度のカーボンブラック顔料とから形成される。吸光材料２８は約１．４５の屈折率を有する。吸光材料２８と光拡散リブ２４との間のＲＩの差は約０．０６である。この吸光材料２８の配合物は、低収縮特性、黒色顔料の均一な分散、低価格、および広範囲の利用可能性を有する。

曲線９８は、図６および７Ａに示される方法で形成されたスクリーンを表しており、拡散リブ２４と吸光性接着剤８６との間のＲＩの差が約０．０１未満である場合の利得が示されている。曲線９８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％のアクリル酸２−フェノキシエチル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は約１．５１の屈折率を有する。吸光材料２８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％のアクリル酸エトキシエトキシエチルと、約２８．８％のアクリル酸イソボルニルと、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ノン（ＤＥＡＰ）光開始剤とを有する「配合物Ａ」樹脂から形成される。吸光材料２８は約１．５０の屈折率を有する。

曲線１００は、図６および７Ａに示される方法で形成されたスクリーンを示しており、比較的低いＲＩを有する吸光性接着剤８６を使用した場合に「ＴＩＲ効率」の増加が見られる。曲線１００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％のアクリル酸２−フェノキシエチル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は約１．５１の屈折率を有する。吸光材料２８は、約３０％の上述の「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％のアクリル酸トリフルオロエチルと、約３０％のアクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチルと、約１％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。吸光材料２８は約１．４４の屈折率を有する。

最後に、曲線１０２は、図６および７Ａに示される方法で形成されたスクリーンを示しており、吸光性接着剤８６と光拡散リブ２４との間のＲＩの差が約０．０８である場合にＴＩＲ効率が増加している。曲線１０２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％のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチル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は約１．５３の屈折率を有する。吸光材料２８は、約５０％の上述の「配合物Ａ」と、約５０％のアクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチルと、約１％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。吸光材料２８は約１．４５の屈折率を有する。

図８に示されるように、光拡散リブ２４の配合物を基準とした吸光性接着剤８６の配合物は、所望のスクリーン性能特性が得られるように選択することができる。通常、これらの配合物は、吸光性接着剤８６と光拡散リブ２４との間のＲＩの差が最大となるように選択される。吸光性接着剤８６に望ましいことは、光拡散リブ２４および保護シールド６６に対して強い接着性を示すこと、比較的低いＲＩを有すること、硬化後に高い機械的強度を示すこと、ならびに適切な粘度および紫外光硬化可能などの加工特性を有することである。好適な吸光材料８６の成分は脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーである。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約５パーセントの脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約１０パーセントの脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーを含有する。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は約５０パーセント未満の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は約４０パーセント未満の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーを含有する。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と、吸光性接着剤８６が十分粘稠とならない場合があり、この濃度が高すぎると、吸光性接着剤８６が粘稠となりすぎる場合があり、屈折率が高くなりすぎる場合がある。

別の好適な吸光材料８６の成分は、アクリル酸エトキシエトキシエチルなどの低ＲＩに適合したアクリレートモノマーである。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約１パーセントのアクリレートモノマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約８パーセントのアクリレートモノマーを含有する。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は約３０パーセント未満のアクリレートモノマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は約２０パーセント未満のアクリレートモノマーを含有する。代表的な一実施態様においては、このアクリレートモノマーは、比較的低いＲＩを有し、吸光性接着剤８６の他の成分の相溶性を向上させる溶媒として機能する。他の好適なアクリレートモノマーとしては、たとえば、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸パーフルオロアルカノアミドアルキル、およびアクリル酸パーフルオロブチルアミドエチルなどのフッ素化アクリレートが挙げられる。

別の好適な吸光材料８６の成分は、ヘキサンジオールジアクリレートなどの強度を付与する多官能性アクリレートモノマーである。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約０．１パーセントの多官能性アクリレートモノマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約１．０パーセントの多官能性アクリレートモノマーを含有する。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は約１０パーセント未満の多官能性アクリレートモノマーを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は約６パーセント未満の多官能性アクリレートモノマーを含有する。多官能性アクリレートモノマーの官能性が高くなるほど、必要な濃度が低くなる。

曲線９８で説明した「配合物Ａ」の吸光性接着剤８６を有するスクリーンは、ＲＩが高すぎるため効率的なＴＩＲが得られない。吸光性接着剤８６のＲＩを減少させる相溶性成分の１つは、アクリル酸Ｎ−メチル−パーフルオロブチルスルホンアミドエチルなどのアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルである。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約１パーセントのアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約１０パーセントのアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルを含有する。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は約７０パーセント未満のアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルを含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は約５０パーセント未満のアクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドエチルを含有する。

吸光材料８６が光重合される場合、好適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）光開始剤が好適なフリーラジカル光開始剤の例である。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は少なくとも約０．５パーセントの光開始剤を含有する。代表的な一実施態様においては、吸光性接着剤８６は約１．０パーセントの光開始剤を含有する。ある実施態様においては、吸光性接着剤８６は約５パーセント未満の光開始剤を含有する。別の実施態様においては、熱重合開始剤またはレドックス開始剤が選択される。

さらに別の実施態様においては、吸光性接着剤８６は、メタクリル酸イソシアナトエチルと反応させた約５４．４％のアミン末端シリコーンポリ尿素（分子量５，０００ｇ／モル）、約４４．６％のアクリル酸イソボルニル、および約１．０％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を含有する。この配合物を硬化させたアクリレート拡散リブ２４の一方の面上にコーティングし、その反対側の面を、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）６１７プライマーポリエステルフィルムのシールド６６に積層する。これらの層を２３．６２Ｗ／ｍｍ（６００Ｗ／インチ）のフュージョン・システムズＤランプ（Ｆｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄ ｌａｍｐ）の下に１５．２４ｍ／分（５０フィート／分）で４回通す。インストルメンターズ・インコーポレイテッド（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｏｒｓ，Ｉｎｃ．）によるモデル３Ｍ９０滑り／剥離試験機によって剥離速度１２７ｍｍ／分（５インチ／分）で測定した１８０°剥離力は約７３．２ｋｇ／ｍ（４．１ポンド／インチ）である。重合させたこの吸光性接着剤配合物８６の屈折率は約１．４５である。

図９は、スクリーンを製造することができるさらに別の方法を示している。図９は、図３に関して議論した微細複製プロセス３２の代わりにマイクロリブ構造２０を製造することができる同時押出方法の一例を示している。図９に示される代表的な一実施態様においては、同時押出ダイ１０４は、２層フィルムの同時押出のための高温高圧ダイである。一実施態様においては、ダイ１０４は、約４４．４ｍｍ（１．７５インチ）〜約５０．８ｍｍ（２インチ）の押出機オリフィス径１０５を有する。この２層フィルムは、ベース基体２２を形成するための材料１０６と、光拡散リブ２４を形成するための材料１０８とで構成される。一実施態様においては、材料１０６および１０８は約６６℃（１５０°Ｆ）に加熱され、約２９３℃（５６０°Ｆ）の温度を有するダイ１０４から押し出される。それぞれの材料１０６および１０８は、ダイ１０４から押し出されるまでは互いに分離されている。押出後、材料１０６および１０８が互いに接触し、ここで少なくとも材料１０８はなお溶融状態にある。

図９に示される３本ロール押出−エンボス技術では、第１のロール１１０、パターン形成された第２のロール１１２、および第３のロール１１４が使用される。一実施態様においては、それぞれのロール１１０、１１２、および１１４は直径が約０．４３ｍ（１７インチ）である。第１のロール１１０および第３のロール１１４は、ロール表面からの材料の剥離を促進するために、使用される材料に応じて加熱または冷却することができる。材料１０６および１０８は、ダイ１０４からパターン形成されたロール１１２の上に同時押出される。図示される実施態様においては、材料１０６はニップロール１１０の近くに押し出され、材料１０８はパターン形成されたキャストロール１１２の近くに押し出される。一実施態様においては、第１のロールすなわちニップロール１１０は、ロール１１０の内部１１１を通過する加熱油によって約５２℃（１２５°Ｆ）以上まで加熱され、この油は外部熱源によって加熱される。代表的な一実施態様においては、ニップロール１１０はシリコーンゴムなどの材料で形成される。キャストロール１１２は、材料１０８上に所望の構造を付与して光拡散リブ２４を得るために、外面１１７上にパターンが形成される。代表的な一実施態様においては、キャストロール１１２は、クロム、ニッケル、チタンなどの金属、またはそれらの合金で形成される。一実施態様においては、キャストロール１１２は、ロール１１２の内部１１３を通過する加熱油によって約２０４℃（４００°Ｆ）以上、特に約２５２℃（４８５°Ｆ）〜約２８２℃（５４０°Ｆ）の間に加熱され、この油は外部熱源によって加熱される。第３のロールすなわちキャリアロール１１４は、マイクロリブ構造２０をキャストロール１１２から剥離しやすくするため、一般に、ロール１１４の内部１１５を通過する油または水によって加熱または冷却される。一実施態様においては、キャリアロール１１４は、ロール１１４の内部１１５を通過する油によって約６６℃（１５０°Ｆ）以上に加熱され、この油は外部熱源によって加熱される。代表的な一実施態様においては、キャリアロール１１４は平滑な外面１１９を有し、クロム、ニッケル、チタンなどの金属、またはそれらの合金で形成される。

一実施態様においては、ベース構造２２を形成するための材料１０６は、たとえばポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロピレン、アクリル、またはビニルなどの透明ポリマーなどの透光性材料である。一実施態様においては、拡散リブ２４の材料１０８は、改質アクリル、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、またはその他の光学ポリマーなどの高屈折率ポリマーである。材料１０８は約１．５０以上の屈折率を有すると特に好適である。ＲＩが１．５９であるポリカーボネートは、高Ｔｇ、透明性、および機械的性質のため特に有用である。一実施態様においては、材料１０６および材料１０８は相溶性であり、そのため、これらの界面で物理的に結合し、一体となってモノリシック構造を形成する。このことは、代表的な一実施態様において、材料１０６および１０８が同じポリマー材料であり、光拡散粒子がポリマー中に混入されていることが材料１０８の相違点であるポリマー材料を使用することによって実現される。別の実施態様においては、材料１０６および材料１０８が異なる組成を有することができるが、これらは類似の加工特性を有し、これらの界面において互いに結合する。

一実施態様においては、材料１０６および１０８をキャストロール１１２に対して高圧で押し付けるために、ニップロール１００およびキャストロール１１２は密接に接触している。このことは、ダイ１０４から排出されてからほとんど直後に固化するポリカーボネートなどの高Ｔｇ材料の場合に特に重要である。キャリアロール１１４はキャストロール１１２と密接に接触している必要はなく、キャリアロールまたは引張ロール１１４の目的は、単に、形成されたマイクロリブ構造２０をキャストロール１１２から引き離すことである。一実施態様においては、ロール１１０、１１２、および１１４のそれぞれは約３．６ｍ（１２フィート）／分で回転し、隣接するロールは互いに反対側に回転する。

一実施態様においては、エアバー１２６は、構造２０のキャストロール１１２からの剥離を促進する。エアバー１２６は、構造２０がキャストロール１１２から分離する場所の直前で構造２０上に冷風を放出する孔あき円筒である。一実施態様においては、空気は６２０ｋＰａ（９０ｐｓｉ）および周囲温度で供給される。材料１０６および１０８は固化して構造２０となる。一実施態様においては、移動する構造２０に適切な張力を与えるためにテンションロールアセンブリ１２８が使用される。構造２０を所望の幅に切断するためにスリッター１３０が設けられている。巻き取りロール１３２は、保管のためまたは後に取り出すために構造２０を巻き取る。

たとえば、他のキャスト−エンボス方法および押出−エンボス方法を使用することもできる。得られたマイクロリブ構造２０は、次に、図６、７Ａ、および７Ｂを参照しながら説明してきた方法で使用することができる。別の実施態様においては、単層押出を使用して、光拡散リブ２４を形成するための材料１０８を、あらかじめ形成した基体２２の上に押し出すことができる。この実施態様においては投入によって基体２２が供給され、それによってその上に溶融状態の材料１０８が押し出され、両方の材料がニップロール１０によって互いに押し付けられ、材料１０８がキャストロール１１２によってパターン形成される。基体２２および材料１０８は、冷却段階中は密接に接触した状態で維持される。図６に戻ると、シールド６６および吸光性接着剤８６の二重層を押し出すために同時押出を使用することもできる。吸光性接着剤８６に好適な材料としては、たとえば図８に関して説明した材料が挙げられる。別の代表的な一実施態様においては、マイクロリブ構造２０には、黒色に着色した高メルトフローのＰＭＭＡ吸光材料２８が充填される（図２参照）。代表的な一実施態様においては、シールド６６は透明のＰＭＭＡである。この構成では、吸光材料２８とリブ２４との間に約０．０８〜０．０９の望ましい高屈折率差が得られる。

図１０Ａ〜１０Ｃは、第３の方法におけるスクリーン製造のステップを示している。この実施態様においては、微細複製プロセスまたは同時押出によって、シールド６６の上に吸光性リブ１１６が形成される（図３および９ならびに関連する説明を参照）。代表的な一実施態様においては、リブ１１６の間に複数の空隙が形成される。代表的な一実施態様においては、各１１６は、底部１２１および複数の壁１２３を有し、リブ１１６は、底部１２１から壁１２３に延在するにつれて狭まっている。次に、リブ１１６の間の構造１１８の空隙を高屈折率の材料で充填して、拡散リブ２４を形成することができる。代表的な一実施態様においては、この高屈折率材料は図１に関して説明したものである。次に、ベース基体２２を、充填した構造の上に置いて、背面投写型スクリーン要素を形成することができる。

図１０Ｄは、背面投写型スクリーン要素を製造する方法の別のステップを示している。コーティングまたは同時押出などの方法によって、ベース基体２２と隣接して高屈折率材料層１２０が設けられる。この複合層を図１０Ａの構造１１８に積層することで、高屈折率材料層１２０によって吸光性リブ１１６の間の間隙が満たされ、光拡散リブ２４が形成され、最終的には図１０Ｃに示される製品が得られる。

図１０Ａ〜１０Ｄに示される方法の利点として、ベース構造２２の強度はこの方法において重要ではないので、より薄いベース小僧２２を使用できることが挙げられる。より薄いベース構造２２は、光学効果がより少なくなり、使用する材料を減少させることができる。

図１１は、背面投写型スクリーンの第３の実施態様を示している。一実施態様においては、オーバーコート層１２２は、低屈折率成分とハードコートとの機能を果たす多機能性材料でできている。この方法では、「ＴＩＲ効率」は維持される、オーバーコート層２２の材料が本来硬質であるために耐擦傷性であるので、保護シールドに積層する必要性が解消される。１つの材料がこれらの機能を兼ね備えることで、材料の使用量および費用もさらに削減される。オーバーコート層１２２に好適な材料としては、カーボンブラックなどの顔料が混合されたハードコート材料が挙げられる。一実施態様においては、この顔料は約５０ｐｐｍ（百万分率）〜約２０，０００ｐｐｍの間の濃度で使用される。代表的な一実施態様においては、この濃度は約１，０００ｐｐｍを超え９，０００ｐｐｍ未満となる。カーボンブラック材料のハードコート材料に対する質量比を基準にして約３，０００ｐｐｍの濃度が特に好適である。

好適なハードコート材料の１つが、ビルカディ（Ｂｉｌｋａｄｉ）に付与された米国特許第５，１０４，９２９号明細書に開示されている。ビルカディ（Ｂｉｌｋａｄｉ）は、プロトン性基で置換されているエチレン性不飽和脂肪族および／または脂環式のモノマー中に分散したコロイド状二酸化ケイ素粒子を含む光硬化性で耐摩耗性のコーティングを教示している。特に、硬化して耐摩耗性および耐候性のコーティングとなるコーティング組成物は、プロトン性基で置換されたアクリル酸またはメタクリル酸のエステルまたはアミド中の約１００ナノメートル未満の直径のコロイド状二酸化ケイ素粒子の分散液を含む。

別の好適なハードコート材料が、ビルカディ（Ｂｉｌｋａｄｉ）に付与された米国特許第５，６３３，０４９号明細書に開示されている。ビルカディ（Ｂｉｌｋａｄｉ）は、アクリル酸の多官能性エチレン性不飽和エステル、メタクリル酸の多官能性エチレン性不飽和エステル、またはそれらの組み合わせと、アクリルアミドとを含むシリカを含有しない保護コーティング前駆体組成物から調製される耐酸性および耐摩耗性のコーティングを教示している。

他のハードコート材料としては、たとえば、官能化シランモノマーから誘導される室温硬化性シリコーン樹脂；加水分解性シランから誘導されるコーティング；アクリロキシ官能性シランと多官能性アクリレートモノマーとの組み合わせから誘導されるポリマー；コロイダルシリカを含有するアクリルなどのポリマー；ならびにモノマー、オリゴマー、または樹脂の上で重合したアクリレートまたはメタクリレート官能基が挙げられる。

図１２は、背面投写型スクリーンの別の実施態様の側面図である。埋め込み微細構造フィルム２７には、擦傷およびその他の損傷からフィルムを保護するためのハードコート１２４が設けられている。ハードコート１２４は、たとえば吹き付け、浸漬、またはロールコーティングによって適用することができる。この方法では、図５に示される独立した保護シールド６６および積層プロセスが不要となる。

代表的実施態様を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の意図および範囲から逸脱せずに形態および詳細を変更できることが当業者には理解できるであろう。たとえば、光拡散および吸光の構造に関して特定の形状が示されているが、追加または異なる面または角度、追加の端部、および曲面を含む異なる形状で構造を形成できることも意図している。特定の基体上の光拡散構造が、たとえばすべて同じ高さまたは形状である必要はないことにさらに注意されたい。同様に、特定の基体上の吸光性構造が、たとえばすべて同じ高さまたは形状である必要はない。さらに、記載される材料の成分および方法は、多数の方法で組み合わせることができ、例として可能性の一部のみを具体的に説明しているが、そのすべてが本発明の範囲内にあると見なされる。

たとえば、第１の実施態様においては、光拡散リブ２４は、アクリル化脂肪族ウレタンオリゴマー樹脂に、約０．１ｐｐｈ（１００部当たりの部数）〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。第２の実施態様においては、光拡散リブ２４は、エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレート樹脂に約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第３の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約９０％〜約９５％のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約１０％のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。このアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーは高強度特性を有し、一方、エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートは望ましい粘度およびＲＩ特性を有する。

第４の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約２０％〜約９５％（より好ましくは約５０％〜約９０％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約８０％（より好ましくは約１０％〜約５０％）のアクリル化エポキシオリゴマーとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。このアクリル化エポキシオリゴマーは望ましい粘度およびＲＩ特性を有する。

第５の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約１０％〜約９０％（より好ましくは約２５％〜約７５％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１０％〜約９０％（より好ましくは約２５％〜約７５％）のアクリル化エポキシオリゴマーとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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光開始剤を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第６の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約１０％〜約８０％（より好ましくは約２０％〜約７０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１０％〜約７０％（より好ましくは約２０％〜約６０％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約６５％（より好ましくは約１０％〜約５０％）のアクリル化エポキシオリゴマーとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第７の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約７０％（より好ましくは約５０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約３０％〜約７０％（より好ましくは約５０％）のアクリル化芳香族ウレタンオリゴマーとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。このアクリル化芳香族ウレタンオリゴマーは望ましい粘度およびＲＩ特性を有する。

第８の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約９０％（より好ましくは約５０％〜約７５％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１０％〜約７０％（より好ましくは約２５％〜約５０％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第９の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約４０％〜約８０％（より好ましくは約６０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１０％〜約３０％（より好ましくは約２０％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約１０％〜約３０％（より好ましくは約２０％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１０の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約７０％（より好ましくは約５０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１０％〜約４０％（より好ましくは約２５％）のアクリル化エポキシオリゴマーと、約１０％〜約４０％（より好ましくは約２５％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１１の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約７０％（より好ましくは約５０％〜約６０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約３０％（より好ましくは約６％〜約１５％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約４０％（より好ましくは約１５％〜約３０％）のアクリル化エポキシオリゴマーと、約５％〜約４５％（より好ましくは約１５％〜約３５％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１２の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約９０％（より好ましくは約５０％〜約８０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約２５％（より好ましくは約６．７％〜約１６．７％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約４５％（より好ましくは約１０％〜約３３．３％）のアクリル酸２（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。アクリル酸２（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エチルは樹脂のＲＩを増加させる。

第１３の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約９０％（より好ましくは約５０％〜約７０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約２０％（より好ましくは約６％〜約１３．３％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約３５％（より好ましくは約１０％〜約２５％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルと、約５％〜約３５％（より好ましくは約１０％〜約２６．７％）のアクリル酸２（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エチルとを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１４の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約７０％（より好ましくは約５０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約３５％（より好ましくは約１６．７％〜約２５％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約１０％〜約４５％（より好ましくは約２５％〜約３３．３％）の他のＲＩ調整材料（たとえば、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４（アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）フェニル）プロパン、アクリル酸２，４−ジブロモ−６−ｓｅｃ−ブチル−フェニル、アクリル酸２−（ナフタレン−２−イルスルホニル）−エチル、およびポリスチレンマクロマーなど）とを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１５の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約３０％〜約７０％（より好ましくは約４０％〜約５０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約１５％〜約４５％（より好ましくは約２５％〜約３３．３％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルと、および約５％〜約４５％（より好ましくは約１６．７％〜約３０％）の他のＲＩ調整材料とを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１６の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約４０％〜約７５％（より好ましくは約６０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約１５％（より好ましくは約６．７％）エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約１０％〜約３０％（より好ましくは約２０％）のアクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）−エチルと、約５％〜約３０％（より好ましくは約１３．３％）の他のＲＩ調整材料とを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

第１７の実施態様においては、光拡散リブ２４は、約４０％〜約７５％（より好ましくは約６０％）のアクリル化脂肪族ウレタンオリゴマーと、約５％〜約１５％（より好ましくは約５．５％〜約６．７％）のエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートと、約５％〜約２５％（より好ましくは約１３．３％〜約１５％）のアクリル酸２（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エチルと、約１０％〜約３０％（より好ましくは約２０％）の他のＲＩ調整材料とを含有する樹脂に、約０．１ｐｐｈ〜約１０ｐｐｈ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を加えたものから形成され、代表的な一実施態様においては、約２ｐｐｈの光開始剤が使用される。

スクリーンの利得および視野角などの光学的性質を制御するために、光拡散リブ２４を形成するための樹脂中への光散乱粒子の充填が選択される。代表的な一実施態様においては、光散乱粒子は、樹脂中に約０．５％〜約３０％の濃度、より好ましくは約２％〜約２０％の濃度、さらにより好ましくは約４％〜約１５％の濃度で充填される。代表的な一実施態様においては、光散乱粒子は好ましくは、粒子が分散される樹脂よりも高いＲＩを有する。一般に、樹脂のＲＩが増加すると、所与のピーク利得値を得るために光散乱粒子の充填量も増加させる必要がある。さらに、ベース基体２２の裏面の表面テクスチャーのつや消しの程度が低くなっても、所与のピーク利得値を得るために、一般に光散乱粒子の充填量を増加させる必要がある。光散乱粒子に好適な材料としては、たとえば、メタクリル酸エチルとポリスチレンとのコポリマー、メタクリル酸メチルとポリスチレンとのコポリマー、およびポリスチレンが挙げられる。

マイクロリブスクリーン構造の側面図である。 吸光材料を充填した図１の構造の側面図である。 図１の構造を製造する方法の一実施態様を示す図である。 追加層を有する図２の構造を示している。 図４の構造を製造する方法の一実施態様を示す図である。 本発明の組成物を使用して構造を製造する方法の１ステップの側面図である。 図６の方法によって製造したスクリーンの一実施態様の側面図である。 図６の方法によって製造したスクリーンの第２の実施態様の側面図である。 本発明の黒色接着剤配合物の種々の処方に基づくスクリーン性能を示すグラフである。 スクリーンを製造することができるさらに別の方法を示している。 別の方法においてスクリーンを製造するためのステップを示している。 別の方法においてスクリーンを製造するためのステップを示している。 別の方法においてスクリーンを製造するためのステップを示している。 背面投写型スクリーン要素を製造する方法における別のステップを示している。 背面投写型スクリーンの第３の実施態様を示している。 背面投写型スクリーンの第４の実施態様の側面図である。

Claims (2)

1. 透光性基体と、
   前記基体上にある複数のリブ、またはチェッカーボード型に配置された柱状突出部からなる構造であって、前記の個々のリブまたは柱状突出部の間に空隙を画定している構造と、
   その構造の上に設けられるシールドとを含み、
   前記空隙を少なくとも部分的に充填されると共に前記構造と前記シールドとを接着する、接着充填剤であって、アクリル酸パーフルオロアルキルスルホンアミドアルキルと、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマーと、アクリレートモノマーとのコポリマーを含む接着充填剤とを含むフィルム。
2. 前記複数の構造が第１の屈折率を有し、前記接着剤が第２の屈折率を有し、前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さくて、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率との差が少なくとも０．０６である、請求項１に記載のフィルム。

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