JPWO2019181368A1 - 光散乱体、光散乱体形成用組成物、シート状積層体、投影スクリーン、光拡散シート及び光エンハンサー内蔵照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の光散乱体は、樹脂媒体と、当該樹脂媒体中に分散している中空粒子と、当該樹脂媒体中に分散している光散乱粒子とを含有する。樹脂媒体の屈折率は、光散乱粒子の屈折率よりも低い。
本実施形態の光散乱体形成用組成物は、中空粒子前駆体、光散乱粒子及び樹脂を含む。
図2、3は、シート状積層体の一実施形態を示す模式断面図である。図2、3に示される本実施形態のシート状積層体6は、基材4と、該基材4上に設けられた上記本実施形態の光散乱体5からなる光散乱層とを備える。なお、図2は、中空粒子1と光散乱粒子2の粒径が光散乱体5の厚さよりも小さい場合を示す図であり、図3は、中空粒子1の粒径が光散乱体5の厚さよりも大きい場合を示す図である。図3に示すように、中空粒子1及び/又は光散乱粒子2は、樹脂媒体3の外に飛び出していてもよい。
本実施形態の投影スクリーンは、上述した本実施形態の光散乱体、又は、上述した本実施形態のシート状積層体を備える。本実施形態の投影スクリーンは、光源に対し透過する側から画像を認識できる透過型スクリーンとしてもよく、光源に対し反射する側から画像を認識できる反射型スクリーンとしてもよい。
また、本実施形態の光散乱体又はシート状積層体を、別の光拡散シート上に形成させることで光散乱効果をさらに増幅させる複合光散乱シートとして使用することができる。例えばLED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)を光源とした照明の場合、複合光散乱シートを用いることで、光を有効に散乱させ、使用するに相応しい角度に散乱角を広げることができ、屋内や屋外において、一様に照明光を散乱させることができる。
アクリル樹脂組成物:EK−61(サイデン化学(株)製、不揮発成分:39.2%)、屈折率:1.49。
ウレタン樹脂組成物:エバファノールHA−170(日華化学(株)製、不揮発分36.5質量%、屈折率1.50。
シリコーン変性アクリル樹脂:MX−9012(三菱ケミカル(株)製、不揮発成分:49.6%)、屈折率:1.45
[中空粒子前駆体]
・中空ポリマー:ローペイクSN−1055(ダウコーティングマテリアルズ社製、不揮発成分:26.5%)、メジアン径:1.7μm、薄層の厚み:350nm、材質:スチレン樹脂
・熱膨張マイクロカプセル:Expancel053−40(日本フィライト社製、不揮発成分:100%)、メジアン径:14μm、材質:アクリル樹脂
[光散乱粒子]
・ダイヤモンド1:(RZ社製、単結晶ダイヤモンド、メジアン径:200nm、屈折率:2.42)
・ダイヤモンド2:(RZ社製、多結晶ダイヤモンド、メジアン径:500nm、屈折率:2.42)
・酸化チタン:(堺化学社製、型番:SA−1、メジアン径:150nm、屈折率:2.52)
[界面活性剤]
界面活性剤1:ペンタスチレン化フェノールエチレンオキシド3モルプロピレンオキシド9モル付加物硫酸エステルアンモニウム塩の50.0質量%水溶液
界面活性剤2:トリスチレン化フェノールプロピレンオキシド100モル付加物の50.0質量%水溶液
界面活性剤3:β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のNa塩の50.0質量%水溶液(商品名:デモールNL、花王(株)製)
[基材]
ポリエステル樹脂:PETフィルム(東洋紡社製、A4300、厚さ100μm)
(光散乱体形成用組成物1の調製)
200mlステンポットに、ダイヤモンド1を1.5g及びEK−61を76.5gとなるように加え、ホモミキサー(ROBOMICS(fmodel)、プライミクス社製)を用いて4000rpmで30分間、混合・分散処理を行った後、#2000紗にてろ過を行い、ダイヤモンド分散樹脂組成物を得た。紗に凝集物は見られなかった。次いで、上記ダイヤモンド分散樹脂組成物に中空ポリマーを22.0g加えて、超音波分散装置(アズワン社製)を用いて、5分間超音波分散処理を行った。これにより光散乱体形成用組成物1を得た。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.7g、EK−61を85.8g、及び中空ポリマーを12.5gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物2を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.3g、EK−61を61.7g、及び中空ポリマーを37.0gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物3を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.5g、ダイヤモンド2を0.2g、EK−61を76.5g、及び中空ポリマーを22.0gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物4を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.8g、EK−61を91.4g、及び中空ポリマーに代えて熱膨張マイクロカプセルを6.8gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物5を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.6g、ダイヤモンド2を0.2g、EK−61を91.4g、及び中空ポリマーに代えて熱膨張マイクロカプセルを6.8gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物6を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1に代えて酸化チタンを1.5g、EK−61を76.5g、及び中空ポリマーを22.0gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物7を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.5g、EK−61に代えてHA−170を82.2g、及び中空ポリマーを22.0gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物8を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を加えず、EK−61を63.0g、及び中空ポリマーを37.0gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物9を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.7g、及びEK−61を98.3gとなるように加え、中空ポリマーを加えなかったこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物10を調製した。なお、紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.25g、ダイヤモンド2を0.13g、MX−9012を50.77g、中空ポリマーを18.53g、及びイオン交換水を29.32gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物11を調製した。なお、ろ過の際に紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.25g、ダイヤモンド2を0.13g、MX−9012を47.80g、中空ポリマーを18.57g、界面活性剤1を3.00g、及びイオン交換水を29.25gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物12を調製した。なお、ろ過の際に紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.25g、ダイヤモンド2を0.13g、MX−9012を47.80g、中空ポリマーを18.57g、界面活性剤2を3.00g、及びイオン交換水を29.25gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物13を調製した。なお、ろ過の際に紗に凝集物は見られなかった。
ステンレスポットに、ダイヤモンド1を1.25g、ダイヤモンド2を0.13g、MX−9012を47.80g、中空ポリマーを18.57g、界面活性剤3を3.00g、及びイオン交換水を29.25gとなるように加えたこと以外は光散乱体形成用組成物1と同様にして、光散乱体形成用組成物14を調製した。なお、ろ過の際に紗に凝集物は見られなかった。
(実施例1)
基材の片面に、光散乱体形成用組成物1を、固形分濃度が40g/m2になるようにスライドビード塗布装置(三井電気精機製の卓上コーター、TC−3型)を用いて塗布した。その後、100℃のオーブンの中に2分間入れて乾燥させ、基材上に光散乱体からなる光散乱層が設けられたシート状積層体を作製した。光散乱層は、厚さが14.2μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
中空粒子の空孔径及び薄層の厚さは、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM−6010LA)で中空粒子が50個以上60個未満で視野に入るように観察倍率を任意に設定し、映し出された範囲を撮影した画像データに基づいて算出した。画像データを画像解析ソフト「粒子解析」(日鉄住金テクノロジー株式会社製)に取り込み、50個の中空粒子における空孔径の断面の最大の内接円の直径として測定したときの平均値を空孔径として算出した。また、50個の中空粒子における薄層の厚さを測定し、それらの算術平均を薄層の厚さとした。なお、画像データ中、薄層の厚さが一定でない場合には、その薄層の厚さの最大値と最小値を測定して平均としたものとした。
光散乱体形成用組成物の固形分濃度を60g/m2になるように塗布した以外は実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは19.6μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物の固形分濃度を80g/m2になるように塗布した以外は実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは28.1μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物2を用いたこと以外は実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは13.8μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物3を用いたこと以外は実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.0μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.1μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは27.4μmであり、中空粒子の空孔径は26.6μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは27.0μmであり、中空粒子の空孔径は26.2μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.3μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは13.8μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物9を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.1μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.35μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物10を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。なお、光散乱体の厚さは14.3μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物11を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.2μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物12を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.1μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物13を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは13.8μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
光散乱体形成用組成物1に代えて光散乱体形成用組成物14を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、シート状積層体を作製した。光散乱層の厚さは14.0μmであり、中空粒子の空孔径は1.0μmであり、中空粒子の薄層の厚みは0.40μmであった。
実施例1〜10、17〜20及び比較例1〜2のシート状積層体について、L*(明度)を下記の方法にしたがって測定した。また、プロジェクターにより映像を投影した時のプロジェクター側から見た映像及びプロジェクター側と反対側から見た映像について、鮮明性の評価を行なった。また、シート状積層体の外観評価を行った。その結果を表2に示す。
変角光度計(日本電色工業(株)製、品番:GC5000)を用いてシート状積層体の明度を以下の手順で測定した。光源の入射角を20度にセットし、測定ステージに何も置かない状態での20度方向への透過光強度を100とした。シート状積層体を測定ステージに置いて光源の入射角を20度のまま、0度の透過のL*値を測定し、それを明度とした。L*値は1.30以上を合格とした。
変角光度計(日本電色工業(株)製、品番:GC5000)を用いてシート状積層体の明度を以下の手順で測定した。光源の入射角を20度にセットし、測定ステージに標準白色板を置いた状態での20度方向への反射光強度を100とした。次に標準白色板の代わりにシート状積層体を測定ステージに置いて光源の入射角を20度のまま、0度の反射のL*値を測定し、それを明度とした。L*値は10以上を合格とした。
デジタルプロジェクター(エプソン社製、商品名:EH-TW−410)で映像をシート状積層体に投影し、プロジェクター側と反対側から、各シート状積層体に投影された映像を目視し、映像の鮮明性を、以下の基準により4段階で評価した。1及び2を合格とした。
(基準)
水準1:投射された映像の輪郭が極めてはっきりと見える。
水準2:投影された映像の輪郭が十分見える。
水準3:投射された映像の輪郭が薄くて見えにくい。
水準4:投射された映像の輪郭がぼやけて見えない。
デジタルプロジェクター(エプソン社製、商品名:EH-TW−410)で映像をシート状積層体に投影し、プロジェクター側から、各シート状積層体に投影された映像を目視し、映像の鮮明性を、以下の基準により4段階で評価した。1及び2を合格とした。
(基準)
水準1:投射された映像の輪郭が極めてはっきりと見える。
水準2:投影された映像の輪郭が十分見える。
水準3:投射された映像の輪郭が薄くて見えにくい。
水準4:投射された映像の輪郭がぼやけて見えない。
作製したシート状積層体をB5サイズに裁断し、そのシート状積層体表面を目視にて観察して、目視できた凝集物の数を確認し、以下の基準により5段階で評価した。ここで凝集物とは、一塊のものをいい、何個かの凝集物が目視で一つに見える場合は1個として計数した。その結果を表2に示す。なお、1〜4を合格とした。
1:シート状積層体表面に凝集物が全く見られない(凝集物の数が0個)。
2:シート状積層体表面に凝集物が極僅か見られる(凝集物の数が1〜3個)。
3:シート状積層体表面に凝集物が少し見られる(凝集物の数が4〜10個)。
4:シート状積層体表面に凝集物が見られる(凝集物の数が11〜20個)。
5:シート状積層体表面に凝集物がかなり見られる(凝集物の数が21個以上)。
実施例1〜10で得られた各シート状積層体の基材面に、粘着剤(商品名「ゲルポリ」)を塗布することにより、微粘着性を付与した。透明アクリル製の半円筒(厚さ5mm、直径500mm、扇角45°、縦400mm)にシート状積層体を、界面に気泡のないように貼り付け、曲面型透明スクリーンを作製した。曲面型透明スクリーンは、透過型透明スクリーンとしても、反射型透明スクリーンとしても利用することができた。
図4に示す評価装置を用いて、シート状積層体6の性能を評価した。図4に示す評価装置は、光源10と、光源10の光放出光軸に対し垂直に配置された透明光学ステージ11と、光検出器13を有する光学ゴニオメーター12とを備える。透明光学ステージ11に、シート状積層体6の基材4側を固定し、光源10から、シート状積層体6の光散乱体5側から光を照射して、シート状積層体6を透過した光の強度を光検出器13により検出することにより測定を行った。その結果を図5に示す。
具体的には、白色LED(OptoSupply社製、Xeon3Emitter、最大消費電力3.2W、最大印可電圧5V、最大順方向電流800mA、色温度6,500K)を使用した簡易LED照明試験器を使用し、シート状積層体を光拡散シートとして性能評価した。LED光源の光放出光軸に対し垂直に配置する透明ステージに実施例2のシート状積層体を基材側で固定し、光を照射する。シート状積層体に散乱された光の分布を光学ゴニオメーター(ニッカ電測社製)に設置された光検出器(浜松フォトニクス製PINフォトファイオード S1223、アパーチャー径1mm)で光強度分布を計測するが、迷光除去のために、光源に1,000Hzの正弦波を印加し、光検出器の出力信号をロックインアンプ(NF回路ブロック社製 LI5640)を使用し、ノイズ除去された信号を検出した。
透明ポリエステルフィルム(東洋紡製、厚さ75μm)について、実施例12と同様の方法で、光拡散シートとしての評価を実施した。その結果を図5に示す。
スコッチカル光拡散フィルム(3M社製、厚さ75μm)について、実施例12と同様の方法で、光拡散シートとしての評価を実施した。その結果を図5に示す。
図6に示すように、市販の光拡散シート14上に光散乱体5が形成された複合光拡散シート15を作製した。
具体的には、光拡散シート(スコッチカル光拡散フィルム、3M社製)の片面に光散乱体形成用組成物2を塗布した。塗布は、光散乱層の厚みを2.3μmとした以外は、実施例1と同様にして実施し、複合光拡散シートを作製した。このような複合光拡散シートによれば、光散乱高率を高めることができる。
光散乱層の厚みを5.4μmとした以外は、実施例13と同様に実施し、複合光拡散シートを作製した。
光散乱層の厚みを8.3μmとした以外は、実施例13と同様に実施し、複合光拡散シートを作製した。
実施例13に使用したスコッチカル光拡散フィルム(3M社製)に光散乱層を形成しなかったものを複合光拡散シートとして評価した。
を比較例とした。
光拡散率D=<(B70+B20)/2>/B5×100 …(1)
Bθ=Iθ/cosθ
Iθ=測定角度θにおける強度
図7に示す照明装置23を用いて、光エンハンサーとしてのシート状積層体6を評価した。照明装置23は、箱状の白色アクリル板20と、その開口部を覆う透明アクリル板21と、これらの内部に設置された円筒型LED光源22とを備える。白色アクリル板の内側全面にシート状積層体6を貼り付けた場合と、貼り付けない場合とを比較することにより評価した。
具体的には、縦20cm、横40cm、奥行き20cmの照明装置の内側全面(白色アクリル板製)に、実施例2のシート状積層体を粘着剤で貼り付けた。光源としては直管形LED(ルートアール社製、RL―BAR30DLC)を使用し、開口部は透明アクリル板にて閉じた。この照明装置の投影面から30cmの位置で照度を、シート状積層体を貼り付けた場合と貼り付けていない場合について、照度計(日置電機製、FT3424)にて計測した。その結果を表4に示す。
Claims (8)
- 中空粒子と光散乱粒子とを、当該光散乱粒子よりも屈折率が低い樹脂媒体中に分散してなる光散乱体。
- 前記光散乱粒子がダイヤモンドである、請求項1に記載の光散乱体。
- 前記中空粒子の空孔径が0.78μm以上300μm以下である、請求項1又は2に記載の光散乱体。
- 中空粒子前駆体、光散乱粒子及び樹脂を含み、光散乱粒子の屈折率が樹脂の屈折率よりも高い光散乱体形成用組成物。
- 基材と、該基材上に設けられた請求項1〜3のいずれか一項に記載の光散乱体からなる光散乱層とを備えるシート状積層体。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光散乱体、又は請求項5に記載のシート状積層体を備える投影スクリーン。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光散乱体からなる光散乱層を備える光拡散シート。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光散乱体、又は請求項5に記載のシート状積層体を備える光エンハンサーと、光源とを備える光エンハンサー内蔵照明装置。
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