JPWO2017010217A1 - 透明スクリーンの透明光散乱層を形成するための分散液、透明スクリーン、および透明スクリーンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
透明スクリーンの透明光散乱層を形成するための分散液であって、バインダと、光輝性薄片状微粒子または略球状微粒子の少なくともいずれか一方と、を含んでなる、分散液が提供される。
0.05≦(t×c)≦50 ・・・(I)
を満たすことが好ましい。
透明光散乱層を備える透明スクリーンの製造方法であって、
上記の分散液を基板上に塗布し、硬化させて、硬化膜からなる透明光散乱層を形成することを特徴とする、製造方法が提供される。
本発明による分散液は、透明スクリーンの透明光散乱層を形成するためのものであり、バインダと、光輝性薄片状微粒子または略球状微粒子の少なくともいずれか一方と、を含んでなる。本発明による分散液は、溶剤をさらに含むものであって良い。微粒子としては下記の略球状微粒子または光輝性薄片状微粒子を好適に用いることができる。このような分散液を用いて透明光散乱層を形成することで、透明光散乱層内で光を異方的に散乱反射させて、光の利用効率を高めることができる。また、このような分散液を用いることで、基材や支持体の面形状に依らずに曲面や凹凸等の平面以外の形状であっても透明光散乱層を形成できたり、透明光散乱層のサイズを調整できたりする。
バインダとしては、硬化膜としたときの透明性が高く、光輝性薄片状微粒子または略球状微粒子の分散性がよいものであればどのような材料を用いても良く、透明であることが好ましく、無機系バインダまたは有機系バインダを用いることが好ましい。
光輝性薄片状微粒子としては、薄片状に加工できる光輝性材料を好適に用いることができる。光輝性薄片状微粒子の正反射率は、好ましくは12.0%以上であり、より好ましくは15.0%以上100%以下であり、さらに好ましくは20.0%以上95%以下である。なお、本発明において、光輝性薄片状微粒子の正反射率は、以下のようにして測定した値である。
(正反射率)
分光測色計(コニカミノルタ(株)製、品番:CM−3500dを用いて測定した。適切な溶媒(水またはメチルエチルケトン)に分散させた光輝性薄片状微粒子をスライドガラス上に膜厚が0.5mm以上になるように塗布、乾燥させた。得られた塗膜付きガラス板について、ガラス面の法線に対して45度の角度でガラス面から塗膜へ光を入射したときの正反射率を測定した。光輝性薄片状微粒子を塗膜としたときの正反射率を測定することで、微粒子表面の酸化状態等を考慮した光輝性薄片状微粒子の反射性能を把握することができる。
R={(1−n)2+k2}/{(1+n)2+k2} 式(1)
すなわち、測定波長550nmにおける反射率R(550)は、波長550nmで測定したときのnおよびkより算出できる。金属材料は、測定波長450nmにおける反射率R(450)と、測定波長650nmにおける反射率R(650)の差の絶対値が、測定波長550nmにおける反射率R(650)に対して25%以内であり、好ましくは20%以内であり、より好ましくは15%以内であり、さらに好ましくは10%以内である。このような金属材料を用いることで、反射型透明スクリーンとして用いた場合、投影光の反射性および色再現性に優れ、スクリーンとしての性能に優れる。
ε’=n2−k2 式(2)
本発明はいかなる理論にも束縛されるものではないが、金属材料の誘電率の実数項ε’が上記数値範囲を満たすことで、以下の作用が生じ、透明光散乱体が反射型透明スクリーンとして好適に使用できると考えられる。すなわち、光が金属系微粒子の中に入ると、金属系微粒子中には光による振動電界が生じるが、同時に金属系微粒子の自由電子によって逆向きの電気分極が生じ電界を遮蔽してしまう。誘電率の実数光ε’が0以下であるとき、光が完全に遮蔽され金属系微粒子の中に光が入って行けない、すなわち、表面凹凸による拡散や金属系微粒子による光の吸収が無いという理想状態を仮定すると、光は全て金属系微粒子表面で反射されることになるため、光の反射性は強い。ε’が0より大きいとき、金属系微粒子の自由電子の振動は光の振動に追随出来ないため光による振動電界を完全には打ち消すことが出来ず、光は金属系微粒子の中に入ったり、透過したりする。その結果、金属系微粒子表面で反射されるのは一部の光だけになり、光の反射性は低くなる。
略球状微粒子とは、真球状粒子を含んでいてもよく、凹凸や突起のある球状粒子を含んでいてもよい。高屈折率を有する略球状微粒子としては、例えば、屈折率が好ましくは1.80〜3.55であり、より好ましくは1.9〜3.3であり、さらに好ましくは2.0〜3.0である、無機物、金属酸化物または金属塩を微粒化した金属系粒子を用いることができる。無機物としては、例えばダイヤモンド(n=2.42)を挙げることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化ジルコニウム(n=2.40)、および酸化セリウム(n=2.20)等を挙げることができる。金属塩としては、例えば、チタン酸バリウム(n=2.40)およびチタン酸ストロンチウム(n=2.37)等を挙げることができる。また、低屈折率を有する略球状微粒子としては、例えば、屈折率が好ましくは1.35〜1.80であり、より好ましくは1.4〜1.75であり、さらに好ましくは1.45〜1.7であり、酸化マグネシウム(n=1.74)、硫酸バリウム(n=1.64)、炭酸カルシウム(n=1.65)、シリカ(酸化ケイ素、n=1.45)等の無機物を微粒化した無機系微粒子が挙げられる。さらに低屈折率を有する有機系略球状微粒子としては、例えば、架橋アクリル系樹脂、架橋スチレン系樹脂が挙げられる。これらの略球状微粒子は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明による分散液は、さらに溶剤を含んでもよい。分散液が溶剤を含むことで、分散液の粘度を適宜調節することができる。溶剤としては、有機溶剤に限定されず、一般の塗料組成物に用いられる溶剤が使用可能である。例えば、水をはじめとする親水性溶媒も使用可能である。また、本発明のバインダが液体である場合は溶剤を含有しなくてもよい。
本発明における硬化膜とは、光輝性薄片状微粒子または略球状微粒子の少なくとも一方がバインダ中に分散した分散液を硬化させた透明膜であって、分散液が溶媒を含む場合には、分散液から溶媒を除去し、硬化させて得られるものである。ここで、本発明における硬化とは、モノマーの重合反応や、硬化剤や加熱、電子線照射等によるポリマー同士の架橋反応によって硬度が生じる反応だけでなく、加熱・焼成等で分散液から溶剤を除去し、バインダに硬度を与える反応も含む。
透明光散乱層は、上記の分散液の硬化膜からなる。上記の分散液の硬化膜からなる。透明光散乱層内では、光を異方的に散乱反射させて、光の利用効率を高めることができる。上記の分散液の硬化膜のヘイズ値は、好ましくは50%以下であり、より好ましくは1%以上40%以下であり、さらに好ましくは1.3%以上30%以下であり、さらにより好ましくは1.5%以上20%以下である。硬化膜のヘイズ値が上記範囲内にあれば、硬化膜からなる透明光散乱層は、透明でありながら、より鮮明な像を結像することができる。
0.05≦(t×c)≦50 ・・・(I)
を満たすことが好ましく、
0.1≦(t×c)≦40 ・・・(I−2)
を満たすことがより好ましく、
0.15≦(t×c)≦35 ・・・(I−3)
を満たすことがさらに好ましく、
0.3≦(t×c)≦30 ・・・(I−4)
を満たすことがさらにより好ましい。硬化膜の厚さtと濃度cが上記の数式(I)を満たす場合、スクリーンの透明光拡散層のバインダ中の微粒子の分散状態が疎である(バインダ中の微粒子の濃度が低い)ため、真直ぐに透過する光の割合を増やし(微粒子に衝突しない光の割合を増やし)、その結果、透過光の視認性を損なわずに、スクリーンに鮮明な映像を表示することができる。なお、光輝性薄片状微粒子および/または略球状微粒子が2種以上含まれる場合、濃度cは全微粒子の合計濃度である。
(異物の測定方法)
透明光散乱層を20cm角に裁断し、目視で確認できる大きな凝集物(異物)をカウントして、異物の数とした。
本発明による透明スクリーンは、上記の分散液の硬化膜からなる透明光散乱層を備えるものである。当該透明スクリーンは、透明光散乱層のみからなる単層構成であってもよいし、保護層、基材層、粘着層、および反射防止層等の他の層をさらに備える複層構成の積層体であってもよい。また、当該透明スクリーンは、ガラスや透明パーティション等の支持体を備えてもよい。当該透明スクリーンは、光源から出射される投影光を異方的に散乱反射することにより投影光の視認性と透過光の視認性とを両立できる。当該透明スクリーンは、ガラスウィンドウ、ヘッドアップディスプレイ、およびウェアラブルディスプレイ等に好適に用いることができる。さらに、本発明による透明スクリーンは、車両用部材や建物用部材にも好適に用いることができる。
基材は、透明光散乱層を硬化膜状に形成するための支持体である。基材は、具体的には、金属、セラミックス、ソーダガラス、石英ガラス、サファイヤ基板、石英、フロート板ガラス、シリコン基板等の無機材料からなる基板やポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリイミド(PI)、ポリアリレート等の樹脂基板を用い得る。基板としては、例えば、400nm〜780nmの可視光領域で光学的に透明な基材がスクリーン以外のさまざまな光学用途に用いることができるため特に好ましい。紫外光領域において用いる場合には、紫外線の透過率が高い石英ガラスやサファイアガラスを含む基材を用いることが好ましい。基板上には密着性を向上させるために、表面処理や易接着層を設けるなどをしてもよく、水分や酸素等の気体の浸入を防ぐ目的で、ガスバリア層を設けるなどしてもよい。また、硬化反応が焼結等の高温工程を含む場合は、高温で軟化や損傷の起こらない材料を用いるのが好ましい。基材の厚さは、その強度が適切になるように用途・材料に応じて適宜変更することができる。基材の厚さとしては、例えば、10μm〜1mm(1000μm)の範囲としてもよく、1mm以上の厚板であってもよい。
保護層は、透明スクリーンの表面側(観察者側)に積層されるものであり、耐光性、耐傷性、および防汚性等の機能を付与するための層である。保護層は、透明スクリーンの透過視認性や所望の光学特性を損なわないような樹脂を用いて形成することが好ましい。このような樹脂としては、例えば、紫外線・電子線によって硬化する樹脂、即ち、電離放射線硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、および熱硬化型樹脂を用いることができるが、これらの中でも電離放射線硬化性樹脂が特に好ましい。
反射防止層は、透明スクリーンの最表面での反射や、外光からの映りこみを防止するための層である。反射防止層は、透明スクリーンの表面側(観察者側)に積層されるものであってもよく、両面に積層されるものであってもよい。特に透明スクリーンとして用いる際には観察者側に積層するのが好ましい。反射防止層は、透明スクリーンの透過視認性や所望の光学特性を損なわないような樹脂を用いて形成することが好ましい。このような樹脂としては、例えば、紫外線・電子線によって硬化する樹脂、即ち、電離放射線硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、および熱硬化型樹脂を用いることができるが、これらの中でも電離放射線硬化性樹脂が特に好ましい。また、反射防止層の表面には、目的に応じて、凹凸構造、プリズム構造、マイクロレンズ構造等の微細構造を付与することもできる。
本発明による透明スクリーンの製造方法は、上記の分散液を基板上に塗布し、硬化させて、硬化膜からなる透明光散乱層を形成する工程を含むものであり、好ましくは分散液中の溶媒を除去すること硬化させることが好ましい。また、本発明による透明スクリーンの製造方法は、保護層、基材層、粘着層、および反射防止層等の他の層をさらに積層する工程を含んでもよい。
本発明による車両用部材は、上記の透明スクリーンを備えてなる。車両用部材としてはウインドウシールド、すなわちフロントガラス、リアガラス、フロントベンチガラス、フロントドアガラス、リアドアガラス、リアクォーターガラス、リアベンチガラスおよびサンルーフ等が挙げられる。車両用部材は上記の透明スクリーンを備えることで、別途のスクリーンを設けなくても、車両用部材上に鮮明な画像を表示させることができる。
本発明による建物用部材は、上記の透明スクリーンを備えてなる。建物用部材としては、住宅の窓ガラス、コンビニや路面店のガラス壁等を挙げることができる。建物用部材は上記の透明スクリーンを備えることで、別途のスクリーンを設けなくても、建物用部材上に鮮明な画像を表示させることができる。
本発明による映像投影システムは、上記の透明スクリーンと、投射装置とを備えてなる。当該画像表示装置においては、投射装置(光源)の位置がスクリーンに対して視認者側にあってもよく、視認者の反対側にあってもよい。投射装置とは、スクリーン上に映像を投射できるものであれば特に限定されず、例えば、市販のリアプロジェクタやフロントプロジェクタを用いることができる。
(1)ヘイズ
濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用い、JIS K7136に準拠して測定した。
(2)全光線透過率
濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用い、JIS K7361−1に準拠して測定した。
(3)拡散透過率
濁度計(日本電色工業(株)製、品番:NDH−5000)を用い、JIS K7361−1に準拠して測定した。
(4)写像性
写像性測定器(スガ試験機(株)製、品番:ICM−1T)を用い、JIS K7374に準拠して、光学くし幅0.125mmで測定した時の像鮮明度(%)の値を写像性とした。像鮮明度の値が大きい程、透過写像性が高いことを示す。
(5)異物
下記で作製した透明光散乱層を20cm角に裁断し、目視で確認できる大きな凝集物(異物)をカウントした。透明光散乱層中の異物の少なさを下記の基準に基づいて目視で評価した。
[評価基準]
◎:異物が0〜5個であった。
○:異物が6〜20個であった。
×:異物が21個以上であった。
(6)スクリーン性能
透明スクリ−ンの法線方向に対して角度15度で50cm離れた位置から、オンキョーデジタルソリューションズ(株)製のモバイルLEDミニプロジェクターPP−D1Sを用いて画像を投影した。次に、スクリ−ンの面上に焦点が合うようにプロジェクターの焦点つまみを調整した後、スクリ−ンの前方(スクリーンに対してプロジェクターと同じ側、いわゆるフロントプロジェクション)1mおよび後方(スクリーンに対してプロジェクターと反対側、いわゆるリアプロジェクション)1mの2ヶ所からスクリ−ンに映し出された画像を目視で観察し、下記の基準に基づいて目視で評価した。スクリ−ンの前方からの観察は反射型スクリーンとしての性能が評価でき、後方からの観察により透過型スクリーンとしての性能が評価できる。
[評価基準]
◎:極めて鮮明に映像を視認することができた。
○:鮮明に映像を視認することができた。
△:映像の輪郭、色相がややぼやけて視認された。
×:映像の輪郭がぼやけ、スクリーンとして使用するには不適であった。
(7)硬化膜
下記の実施例および比較例で得た分散液を硬化して、ガラス板上に膜厚2μmの硬化膜を作成した。作成したガラス板付き硬化膜のヘイズ値を上記(1)と同様にして測定し、膜厚2μmの硬化膜のヘイズ値とした(なお、ガラス板のヘイズ値はほぼ0であるため、実質的に硬化膜のヘイズ値には影響を与えない)。
[実施例1]
バインダとして熱可塑性樹脂(PMMA樹脂、三菱レイヨン(株)製、商品名:アクリペットVH)と、略球状微粒子として、PMMA樹脂に対して0.30質量%の酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末(一次粒子のメジアン径11nm、屈折率2.40)とを、クロロホルムに添加し、均一に撹拌して透明光散乱層用樹脂組成物(分散液、固形分濃度20質量%)を得た。得られた透明光散乱層用樹脂組成物を、バーコーターにて厚さ3mmのフロート板ガラス上に塗布し、24時間の室温乾燥および減圧条件下(ヤマト科学(株)社製、角形真空乾燥器使用、70℃、0.1kPaで24時間)にてクロロホルムを除去することで硬化させて、膜厚が20μmの硬化膜からなる透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=6であった。
上記方法で測定した異物は3個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は90%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に後方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。
バインダとしてゾルゲル材料(エタノール530質量部、水45質量部及び濃塩酸0.2質量部を混合した液に、テトラエトキシシラン(TEOS)54.3質量部と、メチルトリエトキシシラン(MTES)45.7質量部を滴下して撹拌した混合物)を用い、ZrO2の代わりに、光輝性薄片状微粒子として、ゾルゲル材料の固形分に対して0.30質量%の薄片状アルミニウム微粒子A(一次粒子の平均径1μm、アスペクト比25、正反射率16.8%)を加え、透明光散乱層用ゾルゲル組成物(分散液)を得た。前記透明光散乱層用ゾルゲル組成物を、スピンコーターを用いて、フロート板ガラス板A上に回転数500rpmで10秒塗布した後、さらに800rpm、45秒で塗布した。得られた塗布膜を室温で乾燥させ、さらに250℃の乾燥炉中で10分間加熱して乾燥させて、膜厚2μmの硬化膜からなる透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.6であった。
上記方法で測定した異物は4個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は86%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に前方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。
バインダとして水ガラス(珪酸ナトリウム溶液、キシダ化学(株)製、商品名:水ガラス3号)を用い、ZrO2の濃度を、水ガラス固形分に対して0.75質量%添加し、さらにイソプロピルアルコールを固形分濃度が20質量%になるように添加し、透明光散乱層用水ガラス組成物(分散液)を調製した。前記透明光散乱層用水ガラス組成物を、噴霧装置(東レエンジニアリング(株)社製、エレクトロスプレーコーティング装置)にてフロート板ガラス板上に噴霧塗布した。塗布後、ホットプレート上で100℃、10分間熱処理して塗膜を乾燥し、さらに250℃の乾燥炉中で10分間加熱して乾燥させ、膜厚が5μmの硬化膜からなる透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=3.75であった。
上記方法で測定した異物は3個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は90%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に後方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。
バインダとして市販のポリマーアクリレート型UV硬化性樹脂(DIC(株)製 ユニディックV−6841)を用い、UV硬化性樹脂中の固形分重量に対して0.60質量%の酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末(一次粒子のメジアン径11nm、屈折率2.40)を添加し、分散液Aを調製した。さらに、この分散液A100重量部に対して光重合開始剤(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)5重量部を添加し、光硬化性を有する分散液Bを得た。得られた分散液Bを、厚さ3mmのフロート板ガラス上に、乾燥後の膜厚が10μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥した後、紫外線を照射することで透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=6であった。
上記方法で測定した異物は2個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は87%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に後方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。また、硬化膜の鉛筆硬度は2Hと十分な耐擦傷性を有していた。
略球状微粒子としてZrO2の添加量を0.65質量%に変更し、さらに光輝性薄片状微粒子として0.03質量%の薄片状アルミニウム微粒子Aを添加した分散液Cを用いた以外は、実施例1と同様にして、膜厚が20μmの硬化膜からなる透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子および光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=13.6であった。
上記方法で測定した異物は3個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は85%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、前方観察時、後方観察時ともに極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。
バインダとして市販のアクリルラッカー(藤倉化成(株)製 レクラック73 クリヤー)を用い、ラッカー中の固形分重量に対して光輝性薄片状微粒子として0.02質量%の薄片状アルミニウム微粒子Aを添加し、分散液Dを調製した。さらにこの分散液D100重量部に対し、溶剤としてシンナー(藤倉化成(株)製 レクラック♯5975シンナー)100重量部を添加して粘度を調製した後、これを、乾燥後の塗膜厚さが20μmになるように、ポリメチルメタクリレート樹脂基材(PMMA基材、厚み5mm)にエアーブラシで噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.4であった。
透明光散乱層の乾燥後の塗膜厚さが40μmになるように、厚さ5mmのPMMA基材にエアーブラシで分散液Dを噴霧塗布した以外は実施例6と同様にして透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.8であった。得られた透明光散乱層を有するPMMA基材をそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は9%、全光線透過率83%、拡散透過率8%であり高い透明性を有していた。
薄片状アルミニウム微粒子Aの濃度を0.005質量%に変更し、さらにシンナー量を80重量部に変更した以外は実施例6と同様にして分散液Eを調製し、乾燥後の膜厚が100μmになるようにPMMA基材(厚さ5mm)にエアーブラシで分散液Eを噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.5であった。
得られた透明光散乱層を有するPMMA基材をそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は9%、全光線透過率82%、拡散透過率8%であり高い透明性を有していた。
バインダとして市販のウレタンアクリレート型UV硬化性樹脂(DIC(株)製 ユニディックV−4018)を用い、UV硬化性樹脂中の固形分重量に対して0.2質量%の薄片状アルミニウム微粒子Aを添加し、分散液Fを調製した。さらに、この分散液F100重量部に対して光重合開始剤(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)5重量部を添加し、光硬化性を有する分散液Gを得た。得られた分散液Gを、厚さ100μmの二軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡(株)製、コスモシャインA4100)に、乾燥後の膜厚が2μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥した後、紫外線を照射することで透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.4であった。
上記方法で測定した異物は4個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は89%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に前方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。また、硬化膜の鉛筆硬度は2Hと十分な耐擦傷性を有していた。
バインダとして市販の2液型ウレタン塗料(ロックペイント(株)社製 マルチトップクリヤーSH)を用い、光輝性薄片状微粒子として0.03質量%の薄片状アルミニウム微粒子Aを添加し、分散液Hを調製した。さらに、この分散液H100重量部に対して硬化剤(ロックペイント(株)社製 マルチトップS硬化剤)50重量部、およびシンナー(ロックペイント(株)社製 ロックエースシンナー)20重量部を添加して分散液Iを調製した。得られた分散液Iを、乾燥後の膜厚が15μmになるように、フロート板ガラスにエアーブラシで噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.45であった。
上記方法で測定した異物は2個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は90%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に前方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。
バインダとして市販のウレタンアクリレート型UV硬化性樹脂(DIC(株)製 ユニディックV−4018)を用い、UV硬化性樹脂中の固形分重量に対して1.2質量%のニッケル微粒子(光輝性薄片状微粒子、一次粒子の平均径9μm、アスペクト比90、正反射率16.8%)を添加し、分散液Jを調製した。さらに、この分散液J100重量部に対して光重合開始剤(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)5重量部を添加し、光硬化性を有する分散液Kを得た。得られた分散液Kを、厚さ100μmの2軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡(株)製、コスモシャインA4100)に、乾燥後の膜厚が5μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥した後、紫外線を照射することで透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=6であった。
上記方法で測定した異物は3個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は74%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、前方観察時、後方観察時ともに極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。また、硬化膜の鉛筆硬度は2Hと十分な耐擦傷性を有していた。
薄片状アルミニウム微粒子Aの濃度を0.80質量%に変更した以外は実施例6と同様にして分散液Lを調製した。得られた分散液Lを用いて、乾燥後の膜厚が10μmになるようにPMMA基材(厚さ5mm)にエアーブラシで分散液Lを噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=8であった。
得られた透明光散乱層を有するPMMA基材をそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は20%、全光線透過率75%、拡散透過率15%であり高い透明性を有していた。
薄片状アルミニウム微粒子Aの濃度を0.01質量%に変更した以外は実施例6と同様にして分散液Mを調製した。得られた分散液Mを用いて、乾燥後の膜厚が50μmになるようにPMMA基材(厚さ5mm)にエアーブラシで分散液Mを噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.5であった。
得られた透明光散乱層を有するPMMA基材をそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は6%、全光線透過率87%、拡散透過率5%であり高い透明性を有していた。
光輝性薄片状微粒子として銀微粒子(一次粒子の平均径1μm、アスペクト比200、正反射率32.8%)を2.5質量%用いた以外は実施例1と同様にして分散液Nを調製した。得られた分散液Nを用いて、乾燥後の膜厚が5μmになるように実施例1と同様にして、厚さ3mmのフロート板ガラス上に透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=12.5であった。
得られた透明光散乱層を有するフロート板ガラスをそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は15%、全光線透過率74%、拡散透過率11%であり高い透明性を有していた。
酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末の濃度を0.01質量%に変更した以外は実施例1と同様にして分散液Oを調製した。得られた分散液Oを用いて、乾燥後の膜厚が30μmになるように変更した以外は実施例1と同様にして、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.3であった。
得られた透明光散乱層を有するフロート板ガラスをそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は0.5%、全光線透過率94%、拡散透過率0.5%であり高い透明性を有していた。
略球状微粒子として酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末(一次粒子のメジアン径11nm、屈折率2.40)を2.0質量%用いた以外は実施例2と同様にして分散液Pを調製した。得られた分散液Pを用いて、乾燥後の膜厚が1μmになるように実施例2と同様にして、厚さ3mmのフロート板ガラス上に透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=2であった。
得られた透明光散乱層を有するフロート板ガラスをそのままスクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は2%、全光線透過率92%、拡散透過率2%であり高い透明性を有していた。
バインダとして市販のエポキシアクリレート型UV硬化性樹脂 (DIC(株)製 ユニディックV−5500)を用い、UV硬化性樹脂中の固形分重量に対してZrO2の添加量を0.60質量%の酸化ジルコニウム(ZrO2)粉末(一次粒子のメジアン径11nm、屈折率2.40)を添加し、分散液Qを調製した。さらに、この分散液Q100重量部に対して光重合開始剤(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)5重量部を添加し、光硬化性を有する分散液Rを得た。得られた分散液Rを、厚さ3mmのフロート板ガラス上に、乾燥後の膜厚が10μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥した後、紫外線を照射することで透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=6であった。
上記方法で測定した異物は3個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は85%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に後方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。また、硬化膜の鉛筆硬度はHBと十分な耐擦傷性を有していた。
バインダとして市販のポリマーアクリレート型UV硬化性樹脂(DIC(株)製 ユニディックV−6841)を用い、UV硬化性樹脂中の固形分重量に対して5.0質量%の酸化チタン(TiO2)粉末(テイカ(株)製、一次メジアン径13nm、屈折率2.72)を添加し、分散液Sを調製した。さらに、この分散液S100重量部に対して光重合開始剤(BASFジャパン(株)製、イルガキュア184)5重量部を添加し、光硬化性を有する分散液Tを得た。得られた分散液Tを、厚さ3mmのフロート板ガラス上に、乾燥後の膜厚が5μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥した後、紫外線を照射することで透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=25であった。
上記方法で測定した異物は5個と少なく、透明性に優れていた。また、写像性は65%であり、スクリーンを透過して見える像が鮮明であった。さらに、スクリーン性能を評価したところ、前方観察時、後方観察時ともにスクリーンに画像が十分に結像し、特に前方観察時において極めて鮮明な映像を視認することができた。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができた。また、硬化膜の鉛筆硬度は2Hと十分な耐擦傷性を有していた。
バインダとして市販のアクリルラッカー(藤倉化成(株)製 レクラック73 クリヤー)を用い、ラッカー中の固形分重量に対して光輝性薄片状微粒子として0.1質量%の薄片状アルミニウム微粒子B(一次粒子の平均径10μm、アスペクト比300、正反射率62.8%)を添加し、分散液Uを調製した。さらにこの分散液U100重量部に対し、溶剤としてシンナー(藤倉化成(株)製 レクラック♯5975シンナー)100重量部を添加して粘度を調製した後、これを、乾燥後の塗膜厚さが3μmになるように、ポリメチルメタクリレート樹脂基材(PMMA基材、厚み5mm)にエアーブラシで噴霧塗布し、70℃の熱風乾燥機で5分間乾燥することにより、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、光輝性薄片状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=0.3であった。また、硬化膜の鉛筆硬度はHと十分な耐擦傷性を有していた。
実施例1と同様に、バインダとして熱可塑性樹脂(PMMA樹脂)に、略球状微粒子としてPMMA樹脂に対して5質量%のZrO2を加え、テクノベル社製の二軸混練押出機KZW−30MGに投入した。250℃で溶融混練し、押し出したストランドをペレタイズすることで、ZrO2含有PMMAペレットを得た。前記ZrO2含有PMMAペレットを単軸混練押出機ホッパー(GM(株)製)に投入して、厚さの20μmの透明光拡散層(フィルム)を製膜した。なお、単軸押出機のスクリュー径は50mm、スクリュー有効長(L/D)は30であり、押出機にはアダプタを介し、ハンガーコートタイプのTダイが設置されている。フィルム(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=100であった。
作製した光拡散層をフロート板ガラスにアクリル系粘着剤を介して貼り合わせ、透明スクリーンとして用いたところ、ヘイズ値は6%、全光線透過率は89%、拡散透過率は5%であった。さらに異物は71個と多く、さらに写像性は63%であり、透明スクリーンを透過して見える像が不鮮明であった。したがって、鮮明な背景の像と鮮明な投影画像を同時に視認することができなかった。
光輝性薄片状微粒子を添加せず、光輝性の無い薄片状微粒子として、雲母粒子((株)ヤマグチマイカ製、商品名:A−21S、一次粒子の平均径23μm、アスペクト比70、正反射率9.8%)をバインダに対して0.65質量%添加した以外は実施例6と同様にして分散液Vを調整した。この分散液Vを用いて、乾燥後の塗膜厚さが50μmになるようにした以外は実施例6と同様にして、透明光散乱層を作製した。硬化膜(透明光散乱層)の厚さをt(μm)とし、雲母粒子の濃度をc(質量%)としたとき、t×c=32.5であった。
作製した透明光散乱層をそのまま透明スクリーンに用いたところ、ヘイズ値は33%、拡散透過率は21%、全光線透過率は65%であり、不透明であった。
[参考例1]
実施例4で作成した透明光散乱層用UV硬化性樹脂組成物をフロート板ガラス上に膜厚10μmで塗布し、80℃で1分間乾燥した。得られた透明光散乱層と微細構造モールドA((株)イノックス社製、品番HT−AR−05C、ピッチ250nm、平均高さ300nm、ピーク間距離290nm)をナノインプリント装置(三明電子産業(株)製、型番:ImpFlexI−Essential)にセットし、圧力1MPaをかけ、LED365nm光源の光を60秒間照射して、UV硬化性樹脂の硬化反応を行った。なお、用いた微細構造モールドは、あらかじめフッ素系表面処理(ダイキン工業(株)製、品番:オプツールHD−1100TH)で離型処理を施した。その後、モールドを剥離して、微細凹凸構造を付与した透明光散乱層を得た。得られた透明光散乱層の微細凹凸構造を顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、製品名:E−sweep)にて観察したところ、得られた微細構造層の平均ピーク間距離は282nm、平均ピーク高さは281nmであり、ほぼ型通りの微細凹凸構造を有する透明スクリーンが得られたことが分かった。
比較例1において、ZrO2含有PMMAペレットを単軸押し出し機ホッパーに投入してTダイから押し出された直後の溶融樹脂に、微細凹凸構造モールド((株)イノックス社製、品番HT−AR−05C、ピッチ250nm、平均高さ300nm、ピーク間距離290nm)を押し付け、微細凹凸加工を施した。得られた透明光拡散層(フィルム)の形状を顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、製品名:E−sweep)にて確認したところ、微細凹凸構造が部分的にしか転写されていない透明スクリーンが得られた。
アクリル樹脂製什器(厚さ2mm、直径150mmの半球形)の内側に実施例6で作製した分散液Dを噴霧塗布し、乾燥させたところ、球面部分に均一な透明スクリーンを形成することが出来た。したがって、本発明の分散液Dは、曲面加工に適するものであった。
11 光輝性薄片状微粒子
12 略球状微粒子
13 透明光散乱層
14、24 視認者
15、26A、26B 投影光
16、27A、27B 散乱光
21 透明光散乱層
22 透明パーティション(支持体)
23 透明スクリーン
25A、25B 投射装置
Claims (20)
- 透明スクリーンの透明光散乱層を形成するための分散液であって、バインダと、光輝性薄片状微粒子または略球状微粒子の少なくともいずれか一方と、を含んでなる、分散液。
- 前記バインダが、無機系バインダまたは有機系バインダである、請求項1に記載の分散液。
- 前記無機系バインダが、水ガラス、低軟化点を有するガラス材料、またはゾルゲル材料である、請求項2に記載に分散液。
- 前記有機系バインダが、熱可塑性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、または粘着剤である、請求項2に記載の分散液。
- 溶媒をさらに含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記光輝性薄片状微粒子は、一次粒子の平均径が0.01〜100μmであり、かつ平均アスペクト比が3〜800である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記光輝性薄片状微粒子が、アルミニウム、銀、銅、白金、金、チタン、ニッケル、スズ、スズ−コバルト合金、インジウム、クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、および硫化亜鉛からなる群から選択される金属系粒子、ガラスに金属または金属酸化物を被覆した光輝性材料、または天然雲母もしくは合成雲母に金属または金属酸化物を被覆した光輝性材料である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記分散液中の前記光輝性薄片状微粒子の含有量が、前記バインダに対して、0.0001〜10.0質量%である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記略球状微粒子は、一次粒子のメジアン径が0.1〜500nmである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記略球状微粒子が、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ダイヤモンド、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン樹脂およびシリカからなる群より選択された少なくとも1種である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記分散液中の前記略球状微粒子の含有量が、前記バインダに対して、0.0001〜20.0質量%である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の分散液。
- 前記分散液を硬化して膜厚2μmの硬化膜を作成した場合の前記硬化膜のヘイズ値が30%以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の分散液。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の分散液の硬化膜。
- 前記硬化膜の厚さをt(μm)とし、前記バインダに対する前記光輝性薄片状微粒子および/または前記略球状微粒子の濃度をc(質量%)としたときの、tとcが、下記数式(I):
0.05≦(t×c)≦50 ・・・(I)
を満たす、請求項13に記載の硬化膜。 - ヘイズ値が30%以下である、請求項13または14に記載の硬化膜。
- 請求項13〜15のいずれか一項に記載の硬化膜からなる透明光散乱層を備えた、透明スクリーン。
- 透明光散乱層を備える透明スクリーンの製造方法であって、請求項1〜12のいずれか一項に記載の分散液を基板上に塗布し、硬化させて、硬化膜からなる透明光散乱層を形成することを特徴とする、製造方法。
- 請求項16に記載の透明スクリーンを備えた、車両用部材。
- 請求項16に記載の透明スクリーンを備えた、建物用部材。
- 請求項16に記載の透明スクリーンと、投射装置とを備えた、映像投影システム。
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