KR20060049035A - 광확산 시트 및 그 제조 방법과 스크린 - Google Patents

광확산 시트 및 그 제조 방법과 스크린 Download PDF

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KR20060049035A
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Abstract

본 발명은 결함에 의한 무확산(無擴散: non-diffuse) 반사나 투과가 없고, 간편하게 확산 성능을 조정하는 것이 가능한 광확산(光擴散) 시트 및 그 광확산 시트를 동일한 제조 장치를 이용해서 제조 가능한 광확산 시트의 제조 방법과 그 광확산 시트를 이용한 스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
표면에 요철(凹凸: 오목볼록)을 가지는 광 확산층(10a, 10b)과 같이 2층 이상이 지지체(11) 위에 적층되어 이루어지고, 요철 결손(缺損: defect) 부위(d)를 개선하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트(10)를 제공한다.
금형 모재(母材), 블라스트 건(blast gun), 광확산 시트, 광학 다층막, 유전체막, 광흡수 박막(薄膜), 흡수층, 스크린.

Description

광확산 시트 및 그 제조 방법과 스크린{LIGHT DIFFUSION SHEET AND METHOD OF PRODUCING THE LIGHT DIFFUSION SHEET, AND SCREEN}
도 1은 종래의 광확산 시트를 2매(枚) 겹치면 영상이 흐릿해지는 것을 설명하는 도면,
도 2는 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제1 실시의 형태에 있어서의 구성을 도시하는 단면도,
도 3은 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제2 실시의 형태에 있어서의 구성을 도시하는 단면도,
도 4는 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제3 실시의 형태에 있어서의 구성(1)을 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제3 실시의 형태에 있어서의 구성(2)를 도시하는 단면도,
도 6은 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제3 실시의 형태에 있어서의 구성(3)을 도시하는 단면도,
도 7은 본 발명에서 사용하는 광 확산층 복제용(複製用) 금형의 제조 방법에서의 금형 모재(母材)에 대한 샌드블라스트 가공 상태를 도시하는 개략도,
도 8은 본 발명에서 사용하는 광 확산층 복제용 금형의 제조 방법에서의 블라스트 건(blast gun)의 스캔 상태를 도시하는 개략도,
도 9는 본 발명에 관련된 스크린의 제1 실시의 형태에 있어서의 구성을 도시하는 단면도,
도 10은 반사 시트(1)의 광학막 구성(1)을 도시하는 단면도,
도 11은 반사 시트(1)의 광학막 구성(2)을 도시하는 단면도,
도 12는 본 발명에 관련된 스크린의 제2 실시의 형태에 있어서의 구성을 도시하는 단면도,
도 13은 실시예 1, 2, 4의 광확산 시트의 확산각을 도시하는 도면.
[부호의 설명]
1…금형 모재, 2…블라스트 건, 3…연삭재, 10, 20, 30A, 30B, 30C…광확산 시트, 10a, 10b, 20a, 20b, 20c, 90…광 확산층, 11, 21, 91…지지체, 31…기재(基材: base material), 50…반사 시트, 51B…기판, 51M…금속막, 52, 53…광학 다층막, 52D…유전체막, 52M…광흡수 박막(薄膜), 53H…고(高)굴절률막, 53L…저(低)굴절률막, 54…흡수층, 100, 200…스크린.
본 발명은 광확산 시트 및 그 제조 방법과 그 광확산 시트를 이용한 스크린 에 관한 것이다.
근래, 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 전면(前面)·배면(背面) 투사 디스플레이 등의 대(大)화면 표시 장치가 주목받고 있으며, 업무 용도 뿐만 아니라 일반 가정에도 보급이 진행되고 있다. 그 중에서도 투사형 표시 장치는 비교적 저(低)가격에 대화면의 표시 장치가 얻어지기 때문에 주목받고 있다.
투사형 표시 장치의 영사(映寫: projection) 방법은 광원에서 출력된 광을, 예를 들면 투과형의 액정 패널, 리퀴드 크리스탈 온 실리콘(LCOS：Liquid Crystal on Silicon), 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD：Digital Micromirror Divece), 그레이팅 라이트 밸브(GLV：Grating Light Valve) 등의 소자에 의해서 광변조해서 화상광(畵像光)을 형성하고, 이 화상광을 반사경, 렌즈 등의 광학계를 통해서 출사(出射: emit)하여 스크린 위에 영사하는 것이다.
이 투사용 스크린에는 대별(大別: 크게 나눔)해서, 스크린의 표면측(表側: front side)으로부터 투영광을 조사(照射)해서 당해(當該) 투영광의 스크린에서의 반사광을 보는 전면(前面) 투사용 스크린과, 스크린의 이면측(裏側: back side)으로부터 투영광을 조사해서 스크린을 투과한 광을 스크린의 표면측에서 보는 배면(背面) 투사용 스크린이 있다. 어떠한 방식의 스크린에서도 시인성(視認性: recognizability)이 양호한 넓은 시야각(廣視野角)의 스크린인 것이 요구된다.
그 때문에, 어떠한 방식에서도 일반적으로 스크린 표면에 광을 산란(散亂)시키는 광확산 시트가 설치되어 있고, 이 광확산 시트에 의해 화상광이 균일하게 또 화면의 유효 영역 전체에 확산 사출(射出)되게 된다.
광확산 시트로서는 대별하면 등방성(等方性) 확산 시트와 이방성(異方性) 확산 시트가 알려져 있지만, 입사(入射) 광량은 일정하기 때문에, 필요한 방향으로만 광을 확산함으로써 휘도를 향상하는 것이 가능한 이방성 확산 시트가 주목받고 있다. 특히, 영사 스크린으로서 사용되는 경우에는, 수직 방향의 시야보다 수평 방향의 시야가 중요하기 때문에, 수평 방향으로 강한 확산능(擴散能: diffusing power)을 가지는 이방성 확산 시트의 개발이 진행되고 있다.
이 이방성 광확산 시트의 제법(製法)으로서는, 종래부터 코히어런트(coherent) 광속을 조면(粗面)에 조사했을 때에 생성되는 스페클 패턴을 감광성 수지(樹脂)에 형성하는 방법(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조), 마스크를 작성하여 감광성 수지에 소부(燒付: burn on)하는 방법, 혹은 금속, 수지 등의 금형 모재 표면을 직접 기계 가공에 의해 절삭해서 미소한 요철(凹凸: 오목볼록)을 형성한 금형으로 하고, 이 금형으로부터 자외선 경화(硬化) 수지 등을 이용해서 형상 전사(轉寫)하는 방법 등이 있었다.
또, 수지 입자를 수지 바인더에 분산시킨 것을 투명 기판에 도포(塗布)하는 것에 의해 제조하는 방법, 혹은 샌드블라스트 가공에 의해 금형 모재 표면에 요철을 형성한 금형을 제작하고, 이 금형에서 자외선 경화 수지 등을 이용해서 형상 전사하는 방법 등이 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특개소(特開昭)53－51755호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개(特開)2001－100621호 공보
그러나, 이와 같이 금형에서 형상을 전사하는 방법에 의하면, 특정의 확산 특성을 가지는 광확산 시트를 저렴하게 대량 생산하는 것은 가능하지만, 스크린으로서 요구되는 확산 성능은 그 표시 장치가 설치되는 공간 배치나 주변 휘도에 따라서 다르기 때문에, 여러가지 확산성능을 가지는 광확산 시트가 필요하고, 각각의 특성에 대응한 금형을 포함시킨 제조 장치를 그때마다 준비하지 않으면 안되었다.
또, 그 때마다 금형을 준비하는 것에 대해서는, 금형의 제조 방법마다 문제가 있었다. 예를 들면, 스페클 간섭광이나 마스크 형상을 감광성 수지에 소부하는 방법에서는, 복수의 광확산 시트를 작성하고 싶은 경우, 그 감광성 수지를 바탕으로 한 복제용의 금형을 작성하게 되지만, 감광성 수지의 노광(露光)이 1㎡당 수시간(數時間)∼수일(數日)로 다대(多大)한 노광 시간을 필요로 하고 있고, 또 노광 후의 공정으로서 감광성 수지의 수지에 의한 복제 작성, 도전화(導電化) 처리, 전주(電鑄) 등의 공정이 필요하게 되어, 광확산 시트용 금형 제조의 시간과 코스트가 다대하게 소요되고 있었다.
또, 금형 모재의 표면을 기계적으로 절삭해서 제조하는 방법에서는, 그 절삭 정밀도가 아직 확립되어 있지 않아, 절삭 도중에서의 공구의 파손, 다대한 절삭 시간, 가공 설비가 커져 버리는 등이 문제였다.
한편, 샌드블라스트 가공에 의해 금형을 제조하는 방법에 의하면, 금형 제조의 시간이나 코스트는 소요되지 않지만, 각각의 특성에 따른 제조 장치가 필요하게 된다고 하는 문제는 여전히 해결되고 있지 않다.
또, 금형에서 형상 전사해서 제작되는 광확산 시트에서, 표면의 요철의 일부가 결손(缺損: defect)하는 경우가 있으며, 그 부위에서는 광의 반사나 투과가 무확산(無擴散: non-diffuse) 상태에서 일어난다. 그 때문에, 이 광확산 시트를 이용해서 스크린을 형성한 경우에는, 이 결손 부위만 강한 반사나 투과가 일어나기 때문에, 매우 눈부시고, 또 레이저와 같이 출력이 높은 광원을 사용하고 있는 경우에는 위험하다고 하는 문제점도 있었다.
본 발명은 이상(以上)의 종래 기술에 있어서의 문제를 감안해서 이루어진 것이며, 결함에 의한 무확산 반사나 투과가 없고, 간편하게 확산 성능을 조정하는 것이 가능한 광확산 시트 및 그 광확산 시트를 동일한 제조 장치를 이용해서 제조 가능한 광확산 시트의 제조 방법과 그 광확산 시트를 이용한 스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 표면에 요철을 가지는 광 확산층의 2층 이상이 지지체 위에 적층되는 것을 특징으로 하는 광확산 시트이다(청구항 1).
여기서, 상기 광 확산층의 복수(複數)는 동일한 요철 형상을 가지는 것이 바람직하다.
또, 인접하는 상기 광 확산층의 굴절률이 다른 것이 바람직하다.
또, 고(高)굴절률의 광 확산층과, 그것보다도 저(低)굴절률인 광 확산층이 교호(交互: alternately)로 적층된 것인 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차(差)의 크기에 따라, 확산각이 조정되어 이루어지면 좋다. 이 적층수는 3이상인 것이 바람직하다.
또, 최외층(最外層)의 광 확산층을 저굴절률 층으로 하면 좋고, 혹은 최외층의 광 확산층을 고굴절률 층으로 하면 좋다.
또, 상기 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차가 모두 0.07 이상인 것이 매우 적합(好適: prefer)하다.
상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 광을 투과해서 확산 방사(放射)하는 기능을 가지는 기재(基材: base material)와, 그 기재 위에 설치된 표면에 요철을 가지는 광 확산층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트이다(청구항 9).
여기서, 상기 광 확산층의 2층 이상이 상기 기재 위에 적층되는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 금형 표면의 요철 형상을 전사시켜 표면에 요철을 가지는 광 확산층을 형성하는 공정을 2회 이상 반복해서, 상기 광 확산층의 2층 이상을 지지체 위에 적층하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트의 제조 방법이다(청구항 11).
여기서, 동일한 금형을 이용해서 상기 광 확산층을 적층하는 것이 바람직하다.
또, 고굴절률의 광학 재료와 그것보다도 저굴절률인 광학 재료를 교호로 이용해서, 상기 광 확산층을 형성하여 적층하는 것이 바람직하다.
그 때, 상기 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기에 따라, 확산각을 조정하는 것이 매우 적합하다.
상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 지지체 위에, 반사층과, 청구항 1∼청구항 10중 어느 한항에 기재된 광확산 시트를 순차(順次) 구비한 것을 특징으로 하는 스크린이다(청구항 15).
상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 투명 지지체 위에 청구항 1∼청구항 10중 어느 한항에 기재된 광확산 시트를 구비하고, 상기 투명 지지체의 광확산 시트가 설치된 면과는 반대면측으로부터의 투사광을 그 광확산 시트에서 확산해서 방사하는 것을 특징으로 하는 스크린이다(청구항 16).
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
표면 거칠음(粗度: roughness)을 이용한 광확산 시트의 확산 특성을 결정하고 있는 요인은 표면 형상과 굴절률이다. 그 때문에, 동일한 표면 형상을 가지는 금형으로 다종(多種)의 확산능을 가지는 광확산 시트를 제조하기 위해서는, 확산 시트의 굴절률을 바꿀 필요가 있지만, 단순히 확산 시트의 굴절률을 바꾼 것만으로는 그 확산 성능의 조정 범위는 한정되어 있어, 다양한 요구에 따를 수가 없었다.
또, 발명자들은 본 발명의 광확산 시트를 검토하는 과정에서, 도 1에 도시하는 바와 같이 투명 지지체(91) 위에 형성한 종래의 광확산 시트를 2 세트 이용해서 겹쳐쌓는 것을 검토했다. 그 결과, 표면 요철의 결손 부위에 의한 무확산 광 반사 나 투과를 저감시키거나, 확산각을 변화시키거나 하는 것은 가능했지만, 제1 확산 시트와 제2 확산 시트 사이에 공간이 존재하기 때문에, 제1 확산 시트로 확산된 영상광이 또 제2 확산 시트로 확산되어, 표시 장치로서 이용한 경우에는 영상이 흐릿해져서 고정세(高精細: high resolution) 화상이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 발명자들은 다른 굴절률을 가지는 광확산 시트를 적층함으로써 광범위한 확산능을 가지는 광확산 시트를 형성할 수 있는 것을 찾아내어, 예의(銳意) 검토를 행하여 본 발명을 이루기에 이르렀다.
이하에서, 본 발명에 관련된 광확산 시트의 실시의 형태에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명에 관련된 광확산 시트의 제1 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 광확산 시트(10)는 표면에 요철을 가지는 광 확산층(10a, 10b)이 지지체(11) 위에 적층되어 이루어지는 것이다.
여기서, 광 확산층(10a, 10b)은 그의 표면 형상이 원형, 직사각형(矩形: rectangular) 혹은 다각형 등에 의한 요철 상태에 따라서 제어된 광학막이다. 또, 표면의 요철은 금형에 형성된 미세한 요철 형상을 광학 재료 표면에 전사시키는 것에 의해 형성하면 좋고, 예를 들면 이와 같은 금형을 프레스 가공에 의해 열성형(熱成形: thermoforming)의 플라스틱 필름에 형(型: mold) 누름(pressing)하는 등 해서 형성하면 좋다.
혹은, 이 금형에 방사선 경화 수지를 도포 경화해서 탈형(脫型)함으로써 소 망(所望)하는 요철을 가지는 광 확산층을 얻을 수가 있다. 여기서 사용하는 방사선 경화형 수지는 광학적 투명성을 가지는 것이 바람직하고, 예를 들면 아크릴계(系) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 실리콘 수지 등 각종 수지를 이용하면 좋지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 굴절률을 조정하기 위해서 미립자를 포함한 열성형성 플라스틱이나 방사선 경화형 수지를 이용해도 좋다. 또한, 광 확산층(10a, 10b)의 막두께(膜厚: thickness)는 표면의 요철을 확보할 수 있는 두께이면 좋고, 2㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또, 광 확산층(10a, 10b)은 바인더 및 비즈(beads)를 포함하는 비즈층으로서 표면 요철을 형성해도 좋다.
비즈로서는, 플라스틱 비즈(예를 들면, 아크릴 비즈, 폴리스티렌 비즈, 폴리카보네이트 비즈), 유리 비즈 등이 있다. 비즈의 입경(粒徑)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광의 반사 효율 등을 고려하면 1∼100㎛ 정도의 것이고, 바람직하게는 입도(粒度)가 다른 비즈를 혼재시켜서 이용한다. 또, 비즈의 색으로서는, 반사 효율의 관점에서 백색이 바람직하고, 이 경우의 착색재(着色材)로서는 백색 무기 안료, 예를 들면 산화 티탄, 탈크, 산화 아연 등을 사용할 수 있지만, 최종 조제품의 반사 효율을 고려하면, 이산화 티탄이 특히 바람직하다. 또한, 투명 비즈와 착색 비즈를 혼합해서 사용하는 경우, 양자의 혼합비는 광선의 반사 효과를 고려하면, 중량비로 1：99∼99：1의 범위가 바람직하다.
바인더로서는, 예를 들면, 아크릴 코폴리머 수지 혹은 우레탄 수지 등의 합성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 비즈와 바인더의 배합비는 광반사 효과 등을 고 려해서, 바인더 100 중량부에 대해서 비즈 5∼95 중량부의 범위가 바람직하다.
또한, 상기 기재 필름, 바인더 및 비즈에, 난연화 성능(難燃化性能: flame retardancy)을 부여할 목적으로, 난연제, 예를 들면 트리페닐 인산염(phosphate), 폴리크레질 인산염 등을 더 배합하는 것도 가능하다.
또, 비즈층 내에서의 비즈의 배치 양태(態樣: state)로서는, 광확산 효과 등을 고려하면, 바인더에 매설(埋設)된 비즈와 바인더에 부분적으로 매설된 비즈를 혼재시켜서 이용하는 것과, 비즈를 기재 필름 표면에 분산 혹은 기재 필름 표면을 거의 덮도록 분포시키는 양태가 바람직하다.
광 확산층(10a, 10b)의 적층 수로서는 2이상이면 특별히 제한은 없지만, 적층수 2에서도 표면 요철 결손 부위를 묻(埋)어 눈부심(眩; glare)을 저감하는 효과가 있다. 요구되는 눈부심 저감 효과에 따라 적층수를 결정하면 좋다.
또, 광 확산층(10a, 10b)의 형성 시에, 동일한 금형을 사용해서 동일한 표면 요철 형상으로 하면 좋다.
또, 광확산 시트(10)는 광학 소자로서 이용되기 때문에, 광원으로부터의 광을 효율적으로 이용할 필요가 있으며, 높은 투과율을 가지는 것이 바람직하고, 전광(全光: total light) 광 투과율은 80% 이상인 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 각각의 광 확산층(10a, 10b)에 있어서의 표면 요철 결손 부위(d)가 겹칠 확률이 매우 낮아지기 때문에, 무확산 반사나 투과에 의한 눈부심을 막을 수가 있다. 또한, 광 확산층 각 층의 굴절률에 차가 있을 필요는 없고, 동일한 굴절률의 광 확산층을 적층해도 좋다.
또, 본 발명의 광확산 시트의 제2 실시의 형태의 구성을 도 3에 도시한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 광확산 시트(20)는 표면에 요철을 가지는 광 확산층(20a, 20b, 20c)이 지지체(21) 위에 적층되어 이루어지는 것이고, 인접하는 광 확산층, 예를 들면 광 확산층(20a, 20b) 혹은 광 확산층(20b, 20c) 사이의 굴절률이 다른 것을 특징으로 한다. 또, 광 확산층(20a, 20b, 20c) 각각의 표면에 미세한 요철이 있는 것이 중요하고, 표면이 평활한 층을 적층하는 것은 본 발명의 효과가 얻어지지 않는다.
이것은, 표면 요철 결손 부위에 의한 눈부심 저감을 목적으로 할 뿐만 아니라, 확산각의 조정을 목적으로 하는 것이다.
여기서, 광확산 시트(20)는 광 확산층의 각 계면(界面)에서 굴절률 차가 있으면 좋다. 즉, 굴절률이 다른 광 확산층으로서 3종류 이상의 다른 굴절률을 가지는 광 확산층이 적층된 것으로 해도 좋지만, 고굴절률의 광 확산층과 그것보다도 저굴절률인 광 확산층과의 2종류의 굴절률이 다른 광 확산층이 교호로 적층된 것인 것이 바람직하다. 예를 들면, 광 확산층(20a, 20c)을 고굴절률의 광 확산층, 광 확산층(20b)을 저굴절률의 광 확산층으로 한다. 이것에 의해, 광확산 시트(20)의 설계, 제조가 용이해진다.
또, 이 경우, 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기에 따라, 확산각을 조정할 수가 있다. 이 때, 광 확산층(20a, 20b, 20c)의 형성 시에, 동일한 금형을 사용해서 동일한 표면 요철 형상으로 하면, 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기에 따른 확 산각의 조정이 용이해져서 또한 좋다.
광 확산층의 적층수는 2이상이면 좋지만, 3이상이 보다 바람직하고, 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기와의 관계로 설정하면 좋다.
인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차는 모두 0. 07 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기는 고굴절률의 광 확산층, 저굴절률의 광 확산층 각각의 굴절률을 설정하는 것에 의해 결정된다. 광 확산층의 표면의 요철을 금형 표면의 요철 형상을 전사시켜서 형성하는 경우에는, 광 확산층의 굴절률은 그 광 확산층을 구성하는 재료에 따라 조정하면 좋고, 종래 공지의 광학막용(光學膜用) 재료를 이용하면 좋다. 혹은, 이하에 나타내는 바와 같은 광학막용 재료를 이용해도 좋다.
(1) 고굴절률 광학막용 재료
고굴절률 광학막용 재료는 미립자와, 유기 용매와, 에너지를 흡수해서 경화 반응을 일으키는 결합제(結合劑)와 분산제(分散劑)를 함유한다.
미립자는 성막(成膜)된 후의 광학막의 굴절률을 조정하기 위해서 첨가되는 고굴절률 재료의 미립자이며, Ti, Zr, Aℓ, Ce, Sn, La, In, Y, Sb 등의 산화물, 또는 In－Sn 등의 합금 산화물을 들 수 있다. 또한, 광 촉매를 억제할 목적으로 Ti 산화물에 Aℓ, Zr 등의 산화물이 적당량 함유되어 있어도 좋다. 이 미립자의 비표면적(比表面積)은 55∼85㎡/g가 바람직하고, 75∼85 ㎡/g인 것이 보다 바람직하다. 비표면적이 이 범위에 있으면, 미립자의 분산 처리에 의해, 광학막용 재료 중(中) 에서의 미립자의 입도로 100㎚이하로 억제하는 것이 가능해지고, 헤이즈(haze)가 매우 작은 광학막을 얻는 것이 가능하다.
상기 미립자를 분산시키는 분산제는 그 함유량이 미립자에 대해 3.2∼9.6×1011㏖/㎡이지만, 이것보다 함유량이 적으면 광학막에 충분한 분산성(分散性)을 얻을 수가 없다. 역(逆)으로, 함유량이 많으면, 도장막(塗膜: coating film) 중에서의 분산제 체적(體積) 비율이 상승하기 때문에, 막 굴절률이 저하해서 굴절률의 조정 범위가 좁아지게 되는 것에 의해 광학막 적층 설계가 곤란해진다.
상기의 분산제에 포함되는 친수기(親水基)의 극성 관능기(官能基)의 양은 10-3∼10-1㏖/g이다. 관능기가 이것보다 적거나 혹은 많은 경우에는, 미립자의 분산에 대한 효과가 발현(發現)하지 않고, 분산성 저하 등으로 이어진다.
극성 관능기로서, 이하에 나타내는 바와 같은 관능기에서도 응집 상태로 되지 않기 때문에 유용(有用)하다.
· -SO₃M, -OSO₃M, -COOM, P=O(OM)2(여기서, 식중(式中) M은 수소 원자 혹은 리튬, 칼륨, 나트륨 등의 알칼리 금속이다), 3급(級) 아민, 4급 암모늄염,
· R1(R2)(R3)NHX(여기서, 식중 R1, R2, R3은 수소 원자 혹은 탄화 수소기이고, X는 염소, 취소(臭素: 브롬), 옥소(沃素: 요드) 등의 할로겐 원소 이온 혹은 무기·유기 이온이다)
· -OH, -SH, -CN, 에폭시기 등
극성 관능기의 도입 부위는 특별히 규정은 없다. 이들 분산제는 1종(種) 단독으로 이용되는 것이 가능하지만, 2종 이상을 병용하는 것도 가능하다.
또, 도장막에서의 분산제는 총량으로 상기 미립자 100 중량부(重量部)에 대해서, 20∼60 중량부가 바람직하고, 38∼55 중량부가 보다 바람직하다.
또, 분산제 친유기(親油基)의 중량 평균 분자량은 110∼3000이 바람직하다. 분자량이 이 범위보다도 낮으면 유기 용매에 대해서 충분히 용해하지 않는 등의 폐해가 발생한다. 역으로, 너무 높은 경우에는 광학막에 충분한 분산성을 얻을 수가 없다. 또한, 분산제의 분자량의 측정은 겔 퍼미에이션 크로마토그라피(gel permeation chromatography)(GPC)법에 의해 행하면 좋다.
상기 분산제로는, 결합제와 경화 반응을 일으키기 위한 관능기를 가지고 있어도 괜찮다. 또, 본 발명의 분산제 이외의 결합제를 포함하는 경우에는 결합기(結合基)를 많이 가지는 다관능(多官能) 폴리머, 또는 모노머가 바람직하다.
또, 광 확산층의 막두께를 조정하기 위해서 유기 용매로 희석하는 것도 가능하고, 그 유기 용매로서 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계(系) 용매, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소부틸알콜 등의 알코올계 용매, 초산 메틸, 초산 에틸, 초산 부틸, 초산 프로필, 유산(乳酸) 에틸, 에틸렌글리콜 아세테이트 등의 에스테르계 용매 등이 이용된다. 이들 유기 용매는 반드시 100% 순수할 필요는 없고, 이성체(異性體), 미(未)반응물, 분해물, 산화물, 수분 등의 불순 성분이 20% 이하이면 포함되어 있어도 상관없다. 또, 낮은 표면 에너지를 가지는 지지 기판이나 광학막 위에 도포하기 위해서는, 보다 낮은 표면 장력을 가지는 용매를 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들면 메틸이소부틸케톤, 메탄올, 에탄올 등을 들 수 있다.
분산제와 경화 반응하는 결합제는 열 경화성 수지, 자외선(UV) 경화형 수지, 전자선(EB) 경화형 수지 등을 들 수 있다. 열 경화성 수지, UV 경화형 수지, EB 경화형 수지의 예로서는 폴리스티렌 수지, 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스텔 수지, 폴리우레탄 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 폴리아민 수지, 요소 포름알데히드 수지 등을 들 수 있다. 그 밖의 환상(環狀)(방향족, 복소환식, 지환식 등) 기(基)를 가지는 폴리머라도 좋다. 또, 탄소 쇄(鎖) 중에 불소, 실라놀기가 들어간 수지라도 상관없다.
상기 수지를 경화 반응시키는 방법은 방사선 또는 열(熱)중 어느것이라도 좋지만, 자외선 조사에 의해 수지의 경화 반응을 행하는 경우에는, 중합(重合) 개시제(開始劑)의 존재하에서 행하는 것이 바람직하다. 래디칼 중합 개시제로서는 예를 들면 2, 2´－아조비스이소부티로니트릴, 2, 2´－아조비스(2, 4－디메틸발레로니트릴) 등의 아조계 개시제；벤조일 퍼옥사이드(peroxide), 라우릴 퍼옥사이드, t－부틸 퍼옥토에이트(peroctoate) 등의 퍼옥시드계 개시제를 들 수 있다. 이들 개시제의 사용량은 중합성 단량체(單量體) 합계 100 중량부 당(當) 0. 2∼10 중량부, 보다 바람직하게는 0. 5∼5 중량부로 한다.
상기 고굴절률 광학막용 재료는 방사선 또는 열에 의해 경화 반응이 촉진되어 고굴절률 타입의 광학막으로 된다.
(2) 저굴절률 광학막용 재료
저굴절률 광학막용 재료는 낮은 굴절률을 가지는 층의 재료로서 설계된다. 함불소계(含弗素系) 지방, 실리카, 중공(中空) 미립자 등을 들 수 있으며, 1. 45 이하의 굴절률을 가지는 막이 특히 바람직하다.
함불소계 수지에 관해서는, 주쇄(主鎖)가 불소 변성(變性)된 폴리머에는, 예를 들면 퍼플루오로 주쇄형 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로 측쇄형(側鎖型) 퍼플루오로 폴리에테르, 알콜 변성 퍼플루오로 폴리에테르, 이소시아네이트 변성 퍼플루오로 폴리에테르 등을 들 수 있으며, 또 불소를 가지는 모노머에는 예를 들면 CF2=CF2, CH2=CF2, CF2=CHF 등을 들 수 있고, 또 이들 모노머를 중합한 것, 이들을 블록폴리머화(化)한 것도 사용할 수가 있다.
측쇄가 불소 변성된 폴리머에 대해서는, 용제 가용(可溶)인 주쇄에 대해서 그라프트 폴리머화(graft-polymerized)한 것을 들 수 있지만, 특히 용제를 사용할 수 있는 수지로서 그 취급이 용이한 것에 의해 폴리불화 비닐리덴을 바람직한 저굴절률 열가소성 폴리머의 예로서 들 수가 있다.
저굴절률 열가소성 폴리머로서 이 폴리불화 비닐리덴을 이용한 경우에는, 저굴절률 층의 굴절률은 약 1. 4로 되지만, 저굴절률 층의 굴절률을 더 내리기 위해서는 트리플루오로에틸아크릴레이트와 같은 저굴절률 아크릴레이트를, 전리(電離) 방사선 경화형 수지 100 중량부에 대해서 10 중량부∼300 중량부, 바람직하게는 100 중량부∼200 중량부 첨가해도 좋다.
또, 저굴절률재(材)로서 이용되는 미립자로서는, LiF(굴절률 1.4), MgF2(굴 절률=1.4), 3NaF·AℓF3(굴절률=1.4), AℓF3(굴절률=1.4), SiOx(x：1.5≤x≤2.0)(굴절률=1.35∼1.48) 등의 초(超)미립자가 사용된다.
상기 저굴절률 광학막용 재료는 경화 반응에 의해 상기 고굴절률의 광 확산층보다 저굴절률의 광학막으로 된다.
또, 광확산 시트(20)에서, 최외층의 광 확산층을 저굴절률 층으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 광확산 시트(20)의 표면 반사가 저감되기 때문에, 표시 소자로서 이용하는 경우는 흑(黑)이 가라앉아(농도가 짙어) 콘트라스트가 높은 영상을 얻을 수가 있다.
또, 광확산 시트(20)에서, 최외층의 광 확산층을 고굴절률 층으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 광확산 시트(20)의 표면에서, 그의 계면인 공기와의 굴절률 차가 커지기 때문에, 굴절각이 커져, 보다 넓은 확산각을 얻을 수가 있다.
즉, 광확산 시트(20)이 사용되는 용도에 따라, 높은 콘트라스트가 필요한 경우는 최표층(最表層)에 의해 낮은 굴절률의 광 확산층을, 넓은 확산각이 필요한 경우에는 최표층에 의해 높은 굴절률의 광 확산층을 형성하는 것이 바람직하다.
또, 광확산 시트(20)는 광학 소자로서 이용되기 때문에, 광원으로부터의 광을 효율좋게 이용할 필요가 있으며, 높은 투과율을 가지는 것이 바람직하고, 전광 투과율은 80% 이상인 것이 바람직하다.
이상의 구성에 의해, 광확산 시트(20)에서, 무확산 반사나 투과에 의한 눈부심을 막는 것이 가능할 뿐만 아니라, 간편하게 확산 성능(확산각)을 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 지지체(11) 혹은 지지체(21)를, 반사층을 가지는 반사 시트로 하면 프런트(front) 프로젝터로부터의 투사광을 반사해서 표시하는 반사형의 스크린으로 된다. 또, 지지체(11) 혹은 지지체(21)를 투명 광학 시트로 하면, 리어(rear) 프로젝터로부터의 투사광을 투과해서 표시하는 투과형의 스크린으로 된다. 상세(詳細)는 후술한다.
또, 본 발명의 광확산 시트의 제3 실시의 형태의 구성을 도 4에 도시한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 광확산 시트(30A)는 광을 투과해서 확산하는 기능을 가지는 기재(基材)(31)와, 기재(31) 위에 설치된 표면에 요철을 가지는 광 확산층(10a)으로 이루어지는 것이다. 이 광 확산층은 제1 실시의 형태에서 나타낸 광 확산층(10a 또는 10b)을 이용하면 좋다.
또, 기재(31)는 광을 투과·확산 방사하는 기능을 가지는 평탄(平坦) 형상의 폴리머 필름이며, 헤이즈 30% 이상, 전광 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 또, 기재(31)로서 확산 특성이 비대칭인 것이 스크린용의 것으로서 매우 적합하다. 이 확산 특성은 예를 들면 베이스 폴리머 중에 유리 섬유를 방향성을 갖게 해서 분산시킨 것, 혹은 기재 원료 중에 섞은 기재(31)의 주성분 등과 비상용성(incompatible)의 재료를, 기재 성형시의 연신(延伸)에 의해 늘려서 줄무늬형상(筋狀: ribbed) 구조를 제공하는 것으로 하는 것에 의해 얻을 수가 있다. 또한, 상기 비상용성의 재료는 연성(延性)을 가지지 않는 것이어도 좋다.
광확산 시트(30)에서, 광 확산층(10a)이 1층이며, 그 광 확산층(10a)에 표면 요철 결손 부위(d)가 있었다고 해도, 기재(31)가 확산 기능을 가지는 것에 의해, 무확산 반사나 투과에 의한 눈부심을 개선하는 효과가 있다.
또, 본 발명의 광확산 시트의 제3 실시의 형태의 배리에이션(variation: 변형)의 구성을 도 5 및 도 6에 도시한다.
도 5에 도시하는 광확산 시트(30B)는 상기 기재(31)와, 기재(31) 위에 적층된 광 확산층(10a, 10b)으로 이루어지는 것이다. 이들 광 확산층은 제1 실시의 형태에서 나타낸 광 확산층(10a, 10b)과 동일한 구성이다. 기재(31)의 확산 기능에 의한 눈부심 개선 효과와, 광 확산층(10a, 10b)의 적층에 의한 표면 요철 결손 부위를 묻는(site) 효과로 눈부심을 더욱더 저감하는 효과가 있다.
도 6에 도시하는 광확산 시트(30C)는 상기 기재(31)와, 기재(31) 위에 적층된 광 확산층(20a, 20b, 20c)으로 이루어지는 것이다. 이들 광 확산층은 제2 실시의 형태에서 나타낸 광 확산층(20a), 20b, 20c)과 동일한 구성이다. 기재(31)의 확산 기능에 의한 눈부심 개선 효과와, 광 확산층(20a, 20b, 20c)의 적층에 의한 표면 요철 결손 부위를 묻는 효과로 눈부심을 더욱더 저감하는 효과가 있다. 또, 광 확산층(20a, 20b, 20c)의 적층에 의해 확산각의 조정이 가능해진다.
다음에, 본 발명의 광확산 시트의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 관련된 광확산 시트의 제조 방법은, 표면에 소정의 요철 형상을 가지는 미세 조각면이 형성된 광 확산층 복제용 금형을 이용해서, 그 금형 표면의 요철 형상을 전사시켜서 표면에 요철을 가지는 광 확산층을 형성하는 공정을 2회 이상 반복하고, 상기 광 확산층의 2층 이상을 지지체 위에 적층하여, 광확산 시트 (10), 광확산 시트(20) 혹은 광확산 시트(30B, 30C)로 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 이 금형의 미세 조각면으로 광 확산층을 제조하는 방법이면, 어떠한 제조 방법에도 본 발명의 적용이 가능하다.
예를 들면, 이 금형을 프레스 가공에 의해 열 성형의 플라스틱 필름에 형 누름하는 등 해서 광 확산층을 형성하면 좋다.
혹은, 이 금형에 자외선 경화 수지를 도포 경화해서 탈형함으로써 소망하는 광 확산층을 얻을 수가 있다.
이하, 광 확산층을 구성하는 광학막용 재료로서 자외선 경화 수지를 이용하는 경우를 예로 들어, 도 3에 도시한 광확산 시트(20)를 제조하는 수순을 설명한다.
(S11) 표면에 소정의 요철 형상을 가지는 미세 조각면이 형성된 광 확산층 복제용 금형의 그 미세 조각면에 광학막용 재료(1)를 흘려넣는다. 또한, 금형의 4변은 실(seal)되어 있지 않고, 광학막용 재료와 함께 도장막 중의 거품이 급출(扱出: 뽑아냄, remove)되도록 되어 있다.
(S12) 상기 금형의 광학막용 재료(1)의 도장막 위에 시트 형상으로 투명 지지체(21)를 탑재한다. 이 때, 롤 등으로 지지체(21) 위로부터 광학막용 재료(1)를 급출하고, 막두께를 균일하게 한다.
(S13) 지지체(21) 측으로부터 자외선을 조사하여, 광학막용 재료(1)를 경화시켜, 광 확산층(20a)을 형성한다.
(S14) 광 확산층(20a)으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(20a)/지지체(21) 의 적층체를 얻는다.
(S15) 스텝 S11과 동일한 금형의 미세 조각면에 광학막용 재료(2)를 흘려 넣는다.
(S16) 상기 금형의 광학막용 재료(2)의 도장막 위에, 스텝 S14에서 얻어진 광 확산층(20a)/지지체(21)의 적층체를 광 확산층(20a)이 접하도록 탑재한다.
(S17) 지지체(21) 측으로부터 자외선을 조사하여, 광학막용 재료(2)를 경화시켜, 광 확산층(20b)을 형성한다.
(S18) 광 확산층(20b)으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(20b)/광 확산층(20a)/지지체(21)의 적층체를 얻는다.
(S19) 스텝 S11과 동일한 금형의 미세 조각면에 광학막용 재료(1)를 흘려 넣는다.
(S1a) 상기 금형의 광학막용 재료(1)의 도장막 위에, 스텝 S18에서 얻어진 광 확산층(20b)/광 확산층(20a)/지지체(21)의 적층체를 광 확산층(20b)이 접하도록 탑재한다.
(S1b) 지지체(21) 측으로부터 자외선을 조사하여, 광학막용 재료(1)를 경화시켜, 광 확산층(20c)을 형성한다.
(S1c) 광 확산층(20c)으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(20c)/광 확산층(20b)/광 확산층(20a)/지지체(21)의 적층체를 얻는다. 이것에 의해, 광 확산층(20a, 20b, 20c)의 3층 구조의 광확산 시트(20)로 된다.
또한, 광학막용 재료(1, 2)는 동일한 광학막용 재료이어도 좋지만, 어느 한 쪽을 고굴절률의 광학막용 재료로 하고, 다른쪽을 저굴절률의 광학막용 재료로 해도 좋다. 이들 재료는 상기에서 나타낸 광학막용 재료 중에서 적당히 선택·사용하면 좋다.
또, 광 확산층의 적층수를 더 늘리기 위해서는, 상기 스텝 S15∼S18 혹은 스텝 S15∼S1c를 필요 회수(回數) 반복하면 좋다.
여기서, 광확산 시트(20)의 확산각을 조정하기 위해서는, 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기를 설정하면 좋다. 이 경우, 실험적으로 미리 광 확산층의 적층수, 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차와 확산각의 관계를 구해 두고, 용도에 따라 요구되는 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시한 광확산 시트(30C)를 제조하는 경우는, 상기 지지체(21) 대신에 기재(31)를 이용한다.
여기서 사용하는 광 확산층 복제용 금형은, 예를 들면 이하에 나타내는 바와 같은 샌드블라스트 가공에 의한 방법으로 제조하면 좋다.
도 7은 광확산 시트를 복제하는데 이용되는 금형을 제조하는 상태를 도시하고 있고, 샌드블라스트 가공에 의해 금형 모재(1)의 표면을 가공하여, 광 확산층 복제용 금형을 제조한다. 이 때, 금형 모재의 형상은 평판에 한정되는 것은 아니며, 롤(roll) 형상이나 컨베이어 형상 등 연속 성막에 적합한 형상이라도 좋다.
샌드블라스트 가공은 샌드블라스트 장치(도시하지 않음)의 블라스트 건(blast gun)(2)으로부터 가압 공기로 연삭재(3)를 사출(射出)시켜서, 금형 모재(1) 의 표면에 분사(吹付: 뿜어서 칠함, blast)하고, 연삭재(3)가 금형 모재(1)의 표면과 충돌하는 것에 의해, 그 금형 모재(1)의 표면에 요철이 형성되는 가공이다.
연삭재(3)로서는 입경 5㎛∼50㎛의 다각형상 세라믹스를 이용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 평균 입경이 1∼1000㎛이고 수지, 유리, 금속, 세라믹으로 이루어지는 구형(球形: spherical) 혹은 다각형(多角形) 등의 모서리(角)가 있는 입자가 바람직하다. 예를 들면, 유리 비드, 지르코니아 입자, 스틸그릿(steel grit), 알루미나 입자, 실리카 입자 등을 들 수 있다.
금형 모재(1)는 샌드블라스트 가공을 행하는데 적합한 재료로 이루어지는 시트이다. 이 재료는 수지, 세라믹스(산화물, 질화물 등) 혹은 금속 등으로 좋다. 예를 들면, 알루미늄, 구리(銅), 스틸(steel) 등을 들 수 있으며, 특히 알루미늄이 매우 적합하다. 또, 금형 모재(1)는 배치(batch)식 제조이면, 스크린에 적용되는 광확산 시트의 크기에 1매로 대응할 수 있는 사이즈 이면 좋고, 연속 제조이면 광확산 시트의 폭에 대응할 수 있는 사이즈이면 좋다.
또, 금형 모재(1)의 주면(主面)에 대해서 연삭재(3)의 분사 각도(부각(俯角))가 모두 90°미만으로 되도록 하면 좋고, 본 발명에서는 10°로 분사를 행함으로써 분사 방향과 그것에 직각인 방향의 홈의 피치를 바꿀 수가 있다. 이것은 연삭재(3)가 금형 모재(1)에 각도를 가지고 충돌하기 때문에, 그 충돌에 의해서 생긴 변형 형상은 횡방향(X축 방향)과 종방향(Y축 방향)에서 다르기 때문이다. 이 피치 등의 표면 거칠음 파라미터는 샌드블라스트 조건을 변경함으로써 조정할 수 있으며, 입경이 큰 연삭재를 이용한 경우는 X, Y축 방향 모두 큰 피치의 거칠음을 실현 할 수 있고, 보다 밀도가 큰 연삭재를 사용하면 홈이 깊은 형상을 실현할 수가 있다.
상기 분사 조건에 의해 제조한 광 확산층 복제용 금형을 사용하는 것에 의해, 광 확산층을 종방향과 횡방향에서 다른, 혹은 종횡 방향에서 확산 특성에 이방성을 가지는 것으로 할 수가 있다. 예를 들면, 도 7의 연삭재(3)의 분사 조건에서는, 반사광 또는 투과광의 확산각은 X방향으로 좁고, Y방향으로 넓어진다.
또, 블라스트 건(2)을 금형 모재(1)에 대해서 ??일 수록, 즉 각도(θ)를 작게 할 수록, 후술하는 광확산 시트의 확산각의 종횡 비율을 크게 할 수 있고, 확산 특성의 이방성의 효과도 크다.
또한, 연삭재(3)는 금형 모재(1)에 대해서 각도(θ)를 중심으로 해서 각도폭(α)을 가지고 블라스트 건(2)으로부터 사출된다. 바꾸어말하면, 연삭재(3)는 금형 모재에 각도(β1∼β2)의 범위내에서 입사하여 충돌한다. 각도폭(α)은 통상 10° 정도이다.
금형 모재(1)의 보다 작은 영역을 가공하는 경우에는 각도폭(α)을 보다 작게 하거나, 혹은 블라스트 건(2)과 금형 모재(1)의 거리(L)를 작게 하면 좋다. 보다 넓은 영역을 가공하기 위해서는, 블라스트 건(2) 또는 금형 모재(1)를 매끄럽게(smoothly) 이동시키면서 샌드블라스트 가공을 행하면 좋고, 본 발명에서는 블라스트 건(2)을 금형 모재(1) 위에서 종횡으로 스캔시켜서, 금형 모재(1)의 주면 전면(全面)에 대해서 샌드 블라스트 가공을 행하면 좋다.
블라스트 건(2)의 스캔 예를 도 8에 도시한다. 블라스트 건(2)으로부터 연삭재(3)를 출사하면서, 블라스트 건(2)을 금형 모재(1) 위의 Y축의 1방향으로 일정 속도로 이동시켜서, 연삭재(3)의 충돌 영역이 금형 모재(1)의 단면(端面) 부근에 도달하면, 일정 피치로 X축방향으로 이동시키며, 이번(今回)에는 Y축의 역(逆)방향으로 블라스트 건(2)을 일정 속도로 이동시킨다. 이후, 연삭재(3)의 충돌 영역이 금형 모재(1)의 단면 부근에 도달할 때마다 블라스트 건(2)을 일정 피치로 X축방향으로 이동시킨 후, Y축방향의 이동을 반전시켜서 샌드 블라스트 가공을 연속해 행하고, 금형 모재(1)의 표면 전면에 소망하는 요철을 형성한다.
X축 방향의 이동 피치는 인접하는 연삭재(3)의 충돌 영역이 어느 정도 겹치고, 금형 모재(1) 표면 전체로서 똑같은 요철 형상을 가지도록 조정하는 것이 바람직하다. 또, 연삭재(3)의 충돌 영역에 마스크를 씌워서(cover), 그 충돌 영역의 중심 영역만 금형 모재(1)과 충돌하도록 해도 좋다.
또한, 스캔 방법에 관해서, 금형 모재(1)는 고정(固定)이고, 블라스트 건(2)을 이동시키도록 해도 좋고, 혹은 금형 모재(1)를 탑재한 스테이지를 X축 방향으로 이동시키고, 블라스트 건(2)을 Y축 방향으로 이동하도록 해도 좋다.
상기 샌드 블라스트 가공에 의해, 금형 모재(1)의 표면에 요철 형상의 미세 조각면이 형성된다. 이 요철 형상이 최종 제품인 광 확산층의 표면 형상의 원형(原型)으로 되고, 이 미세 조각면을 이용해서 광 확산층을 형성하면 좋다.
또한, 본 발명에서는 상기 미세 조각면으로 광 확산층을 형성하는 방법이면, 어떠한 제조 방법에도 본 발명의 적용이 가능하다. 예를 들면, 미세 조각면이 형성 된 기판을 이용해서 그 미세 조각면이 전사된 상기 전주(電鑄) 금형을 제조하고, 다음에 그 전주 금형을 이용해서 직접 또는 간접적으로 광 확산층을 형성하는 방법으로 좋다.
이상은 광 확산층 복제용 금형의 제조 공정으로서 샌드 블라스트의 예를 들었지만, 제조 방법은 이것에 한정되는 것은 아니며, 코히어런트 광속을 조면(粗面)에 조사했을 때에 생성되는 스페클 패턴을 감광성 수지에 형성하여 형(型: mold)을 형성하는 방법, 마스크를 작성해서 감광성 수지에 소부하는 방법, 혹은 금속, 수지 등의 금형 모재 표면을 직접 기계 가공에 의해 절삭해서 미소한 요철을 형성하는 방법 등, 표면에 미세한 요철을 형성할 수 있는 공정이면 좋다.
다음에, 본 발명에 관련된 스크린의 구성에 대해 설명한다.
도 9에 본 발명의 스크린의 제1 실시의 형태의 구성을 나타내는 단면도를 도시한다.
스크린(100)은 반사 시트(50)와, 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)의 어느 하나를 가지는 구성의 반사형 스크린이다. 광확산 시트(10, 20)는 반사 시트(50) 위에 직접 형성해도 좋고, 혹은 반사 시트(50)와 첩합(貼合: attach)해도 좋다. 광확산 시트(30A, 30B, 30C)는 반사 시트(50)와 첩합한다.
반사 시트(50)는 화상광인 프로젝터 광에 대응하는 복수의 특정 파장 영역의 광에 대해서 반사 특성을 가지고, 이 복수의 특정 파장 영역을 제외한 가시 파장 영역의 광에 대해서 흡수 특성을 가진다. 여기서, 특정 파장 영역으로서, 프로젝터 광원에서 화상광으로서 사용되는 RGB 삼원색의 각 색의 광의 파장 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
도 10에, 반사 시트(50)의 구성으로서, 유전체막(52D)과 투과성을 가지는 광흡수 박막(52M)으로 이루어지는 광학 다층막(52)과, 반사층(51)을 구비한 예를 도시한다.
여기서, 반사층(51)은 기판(51B)에 금속막(51M)이 형성되고, 광학 다층막(52)의 투과광을 반사하는 것이다.
기판(51B)은 반사 시트(50)의 지지체로 되는 것이며, 예를 들면 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리올레핀(PO) 등의 가요성(加撓性: flexibility)을 가지는 폴리머를 들 수 있다.
금속막(51M)은 가시광선을 높은 반사율로 반사하는 금속재료이면 좋다. 예를 들면, Aℓ, Au 또는 Ag로 이루어지고, 막두께 50㎚ 이상이 바람직하다. 기판(51B) 위에의 금속막(51M)의 형성 방법으로서는, 증착(蒸着), 스퍼터, 도금, 도포 등 어느 방법에 의하더라도 좋다.
또, 반사층(51)으로서, 도 10의 기판(51B)에 금속막(51M)이 형성된 것 대신에, 금속막(51M)과 동일한 재료로 이루어지는 금속 기판을 사용해도 좋다.
광학 다층막(52)은 유전체막(52D)과 투과성을 가지는 광흡수 박막(52M)으로 이루어지는 적어도 2층 이상의 선택 반사 특성을 가지는 막이다. 이 경우, 유전체막(52D)과 투과성을 가지는 광흡수 박막(52M)이 교호로 적층된 구조라도 좋고, 복수 종류의 유전체막(52D)이 연속해서 적층된 구조라도 좋다.
유전체막(52D)은 적어도 가시 파장 영역에서 투명한 재료로 이루어지고, 예를 들면 Nb2O5, TiO2, Ta2O5, Aℓ2O3 또는 SiO2가 이용된다. 또한, 유전체막(52D)의 굴절률이 클수록 삼원색 파장 영역의 각 색의 광의 파장 영역에 있어서의 반사 피크의 반값폭(半値幅: half band width)이 커지고, 굴절률이 작을 수록 당해 반값폭이 작아지는 경향을 가지는 것에 의해, 필요로 되는 선택 반사 특성에 따라 유전체 재료를 적당히 선택하면 좋다.
투과성을 가지는 광흡수 박막(52M)은 굴절률 1이상, 흡수 계수 0.5 이상의 재료에 의해, 바람직하게는 5∼20㎚의 막두께로 형성된 박막이다. 이와 같은 재료로서는 예를 들면 Nb, Nb계 합금, C, Cr, Fe, Ge, Ni, Pd, Pt, Rh, Ti, TiN, TiNxWy, Mn, Ru 또는 PbTe 등을 들 수 있다. 이와 같은 광학 다층막(52)의 각 막은, 예를 들면 스퍼터링법 등의 드라이 프로세스에 의해 성막하면 좋다.
광학 다층막(52)의 각 막두께는 예를 들면 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 파장 영역의 광으로 이루어지는 삼원색 파장역(波長域: wavelength regions) 광에 대해서, 예를 들면 반사율이 50% 이상인 고반사 특성을 가짐과 동시에, 이 삼원색 파장역 광 이외의 파장역 광에 대해서는, 예를 들면 흡수율이 80% 이상인 고흡수 특성을 가지도록 설계되어 있다. 여기서, 광학 다층막(52)의 각 막두께는, 그 각 막의 두께를 d, 그 각 막의 굴절률을 n, 이 광학 다층막에 입사하는 광의 파장을 λ로 하면, 각 막의 광학적 두께(nd)가 입사광의 파장(λ)에 대해서 다음 식(1)을 만족하도록 설계되면 좋다.
nd=λ(α±1/4) …(1)
(단, α는 자연수이다)
예를 들면, 금속막(51M)을 Aℓ막(막두께 50㎚)으로 하고, 광학 다층막(52)을 Nb2O5/Nb/Nb2O5(각 막두께：560㎚/19㎚/550㎚(Aℓ막 측))의 3층 구조로 함으로써, 프로젝터 광(상기 레이저 발진기를 이용한 프로젝터 광원으로부터의 광)에 대해서, 삼원색 파장역 광에 대해서는 50% 이상의 높은 반사율을 가지고, 삼원색 파장역 전후의 파장역 광(미광(迷光: stray light))에 대해서는 80% 이상의 높은 흡수율을 가지는 반사 시트(50)로 할 수가 있다.
도 11에, 반사 시트(50)의 그 밖의 구성으로서, 기판(51B) 위에 프로젝터 광의 파장 영역 중에서, RGB 삼원색의 각 색의 광의 파장 영역의 광에 대해서 반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 광에 대해서는 투과 특성을 가지는 광학 다층막(53)과 기판(51B)의 이면에 광 흡수층(54)을 구비한 예를 도시한다. 여기서, 기판(51B)은 도 10에 도시한 기판과 동일한 것으로 좋다.
광학 다층막(53)은 고굴절률막(53H)와 그 고굴절률막(53H)보다 낮은 굴절률을 가지는 저굴절률막(53L)을 교호로 적층한 선택 반사 특성을 가지는 막이다.
고굴절률막(53H), 저굴절률막(53L)은 각각 스퍼터링법 등의 드라이 프로세스, 혹은 스핀 코트, 딥 코트 등의 웨트 프로세스의 어느 방법에 의해서도 형성할 수가 있다.
드라이 프로세스에 의해 형성하는 경우에는, 고굴절률막(53H)의 구성 재료는 굴절률이 2.0∼2.6 정도인 것이면 여러 가지의 것을 이용할 수가 있다. 마찬가지로, 저굴절률막(53L)의 구성 재료는 굴절률이 1.3∼1.5 정도인 것이면 여러 가지의 것을 이용할 수가 있다. 예를 들면, 고굴절률막(53H)은 TiO2, Nb2O5 또는 Ta2O5로 이루어지고, 저굴절률막(53L)은 SiO2 또는 MgF2로 이루어진다고 하면 좋다.
드라이 프로세스에 의해 형성하는 경우, 광학 다층막(53)의 각 막두께는 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션에 의해 광학 박막이 특정 파장대의 광에 대해서 고반사 특성을 가지고, 적어도 그 파장역 광 이외의 가시 파장역 광에 대해서는 고투과 특성을 가지도록 막두께 설계하면 좋다. 여기서 말하는 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션이란, 일본 특개2003－270725호 공보에 개시되어 있는 수법이고, 복수의 다른 재료로 구성되며 각 층의 경계에서 다중 반사가 발생하는 다층 광학 박막계에 각도(θ0)로 광이 입사한 경우, 이용하는 광원의 종류 및 파장과, 각 층의 광학 막두께(굴절률과 기하학적 막두께의 적(積: 곱)에 의존해서 위상이 일치(aligne)하고, 반사 광속은 가(可)간섭성을 나타내는 경우가 발생하며, 서로 간섭하게 되는 원리에 의거한 방정식을 이용해서 시뮬레이션을 행하고, 소망하는 특성을 가지는 광학막(光學膜)의 막두께 설계를 행하는 것이다.
본 발명에서는, 특정의 파장 영역으로서, 프로젝터 광원에서 화상광으로서 사용되는 RGB 삼원색의 각 색의 광의 파장 영역을 선택해서, 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션에 의해 이들 파장 영역의 광만을 반사시킴과 동시에 이들 파장 영역 이외의 파장 영역의 광을 투과시키도록 막두께 설계하면 좋다. 이와 같은 두께의 고 굴절률막(53H) 및 저굴절률막(53L)을 중합(重合: stack)하는 것에 의해, 삼원색 파장 대역(帶域) 필터로서 양호하게 기능하는 광학 다층막(53)을 확실하게 실현할 수가 있다.
또, 드라이 프로세스에 의해 형성되는 광학 다층막(53)을 구성하는 광학막의 층수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 소망하는 층 수로 할 수 있지만, 광 입사측 및 그의 반대측의 최외층이 고굴절률막(53H)으로 되는 홀수(奇數: odd number) 층에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
웨트 프로세스에 의해 광학 다층막(53)을 형성하는 경우에는, 고굴절률막용 용제계(溶劑系: solvent compositon) 도료를 도포·경화해서 얻어지는 고굴절률막(53H)과, 그 고굴절률막(53H)보다 저굴절률의 광학막으로 되는 저굴절률막용 용제계 도료를 도포·경화해서 얻어지는 저굴절률막(53L)을 교호로 적층한 홀수층으로 하면 좋다. 또, 각각의 광학막은 가열이나 자외선 조사 등에 의해 부여되는 에너지를 흡수해서 경화 반응을 일으키는 수지를 포함하는 도료를 도포해서 형성하면 좋다. 예를 들면, 고굴절률막(53H)은 열 경화형 수지 JSR제 옵스타(Opstar)(JN7102, 굴절률 1.68)에 의해 형성되고, 저굴절률막(53L)은 열 경화형 수지 JSR제 옵스타(JN7215, 굴절률 1.41)에 의해 형성되면 좋다. 이것에 의해, 광학 다층막(53)은 가요성을 가진다.
여기서, 고굴절률막(53H)은 상기 열 경화형 수지에 한정되는 것은 아니며, 1.6∼2.1 정도의 굴절률을 확보할 수 있는 용제계 도료, 예를 들면 상기 광확산 시트에서 나타낸 고굴절률의 광학막용 재료이면 좋다. 또, 저굴절률용 막(53L)은 상 기 열 경화형 수지에 한정되는 것은 아니며, 1.3∼1.59 정도의 굴절률을 확보할 수 있는 용제계 도료, 예를 들면 상기 광확산 시트에서 나타낸 저굴절률의 광학막용 재료이면 좋다. 또한, 고굴절률막(53H)과 저굴절률막(53L)의 굴절률 차가 클 수록, 적층수를 적게 할 수가 있다.
웨트 프로세스에 의해 형성하는 경우, 광학 다층막(53)의 각 막두께는 예를 들면 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 파장 영역의 광으로 이루어지는 삼원색 파장역 광에 대해서, 예를 들면 반사율이 50% 이상인 고반사 특성을 가짐과 동시에, 이 삼원색 파장역 광 이외의 파장역 광에 대해서는, 예를 들면 투과율이 80% 이상인 고투과 특성을 가지도록 설계되어 있다. 여기서, 광학 다층막(53)의 각 막두께는 상기 식(1)을 만족하도록 설계되면 좋다.
예를 들면, 고굴절률막(53H)(굴절률 1.68)의 막두께를 1023㎚, 저굴절률막(53L)(굴절률 1.41)의 막두께를 780㎚로 하고, 고굴절률막(53H), 저굴절률막(53L)이 교호로 9층씩 적층되고, 그 적층된 것 위에 고굴절률막(53H)이 적층된 19층 구조의 광학 다층막(53)으로 함으로써, 프로젝터 광(상기 레이저 발진기를 이용한 프로젝터 광원으로부터의 광)에 대해서, 삼원색 파장역 광에 대해서는 80% 이상의 높은 반사율을 가지고, 삼원색 파장역 전후의 파장역 광(미광)에 대해서는 반사율이 20% 이하인 높은 투과 특성을 가지는 막으로 할 수가 있다.
흡수층(54)은 기판(51B)의 이면에 흑색의 도료를 도포해서 형성된 흑색 도장막, 혹은 흑색 필름이 첩부(貼付: attach)된 것이고, 광을 흡수하는 기능을 가진다. 이것에 의해, 광학 다층층(53)을 투과한 광을 흡수층(54)이 흡수해서, 투과광 의 반사를 막을 수 있고, 반사 시트(50)는 보다 확실하게 삼원색 파장역 광만을 반사광으로서 얻는 것이 가능해진다. 또, 기판(51B)에 흑색 도료 등을 함유시켜서 기판(51B)의 색을 흑색으로 하는 것에 의해, 기판(51B) 자체를 흡수층으로서 기능시켜도 좋다.
이상의 어느 구성의 반사 시트(50)에 있어서도, 프로젝터 광원으로부터 투사되는 광에 대응한, 특정 파장 영역(삼원색 파장 영역)의 광을 광반사율로 반사하고, 그 특정 파장 영역 이외의 광(외광)을 흡수하는 것이 가능하다.
스크린(100)은 반사 시트(50)를 구비하는 것에 의해 삼원색 파장역의 광을 반사하기 때문에, 관찰자는 이 스크린에 영사된 화상의 반사 화상을 관시(觀視: see)하게 되고, 즉 반사형 스크린에 영사된 화상의 반사광만을 보게 된다. 그러나, 스크린에서의 반사광이 반사 스페큘러 성분 뿐인 경우에는, 양호한 화상을 시인(視認: see)하는 것이 어렵고, 시야가 한정되는 등, 관찰자에게 있어서 불리하게 되며, 자연스러운 화상을 시인할 수가 없다.
그래서, 스크린(100)에서는 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)의 어느 하나를 구비하는 것에 의해, 그 스크린(100)으로부터의 산란(散亂) 반사광을 관시할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 반사 시트(50) 위에 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)의 어느 하나를 설치한 구성으로 하는 것에 의해, 그 광확산 시트를 통과해서 입사하여 온 광은 반사 시트(50)에서 특정 파장 영역의 광이 선택적으로 반사되지만, 이 때, 그 반사광은 상기 광확산 시트를 통과할 때에 확산되어 반사 스페큘러 성분 이외의 산란 반사광을 얻을 수가 있다. 그리고, 반사형 스크린(100)으로부터 의 반사광으로서는, 반사 스페큘러 성분과 산란 반사광이 존재하게 되기 때문에, 관찰자는 반사 스페큘러 성분 이외에도 산란 반사광을 관찰하는 것이 가능해져, 시야 특성이 대폭 개선된다. 그 결과, 관찰자는 자연스러운 화상을 시인하는 것이 가능해진다.
또, 스크린(100)은 광확산 시트로서 본 발명의 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)를 사용하고 있기 때문에, 표면 요철의 결손 부위가 개선되어 있으며, 무확산 반사가 없는 정상적인 반사 화상을 볼 수가 있다. 또, 화상광을 투영해서, 스크린 정면 부근에서 관찰하면, 특정 장소에서 균일하고 높은 휘도의 화상을 볼 수 있고, 반사 화상광이 특정 시야내로 지향하도록 제어되고 있는 것을 확인할 수가 있다.
또, 이와 같은 반사형의 스크린에서는, 스크린이 설치되는 방의 사이즈나 밝기에 따라서 요구되는 시야각이나 밝기가 다르지만, 본 발명을 적용하는 것에 의해, 저렴하고 결함이 없는 다양한 광확산 시트에 의해 대응하는 것이 가능하다.
또한, 여기서는 반사 시트(50)로서 파장 선택형의 반사층을 가지는 것을 도시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 알루미늄이나 은(銀) 등의 가시광선의 넓은 파장 범위에 걸쳐서 반사율이 높은 재료를 사용한 반사층으로 해도 좋고, 영상광을 반사할 수 있는 것이면 좋다.
다음에, 도 12에 본 발명의 스크린의 제2 실시의 형태의 구성을 나타내는 단면도를 도시한다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 스크린(200)은 지지체(60) 위에 광확산 시트 (10, 20, 30A, 30B, 30C)의 어느 하나를 구비한 구성으로 이루어지는 투과형의 스크린이다.
지지체(60)는 스크린(200)의 지지체로 되는 것이고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리올레핀(PO) 등의 폴리머에 의해 구성할 수가 있다.
스크린(200)은 지지체(60)의 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)의 어느 하나가 설치된 면과는 반대면 측으로부터 투사광을 받아서, 지지체(60)를 투과시키고, 그 광확산 시트로부터 산란시켜서 방사한다. 시청자는 이 산란 반사광을 관찰함으로써 자연 화상을 시인할 수 있게 된다.
여기서, 스크린(200)은 광확산 시트로서 본 발명의 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)를 사용하고 있기 때문에, 표면 요철의 결손 부위가 개선되어 있으며, 무확산 반사가 없는 정상적인 투과 화상을 볼 수가 있다.
또, 이와 같은 투과형의 스크린에 관해서도, 반사형의 스크린과 마찬가지로 요구되는 시야각이나 밝기가 설치 환경에 따라서 다르기 때문에, 다양한 확산능을 가지는 광확산 시트를 용이하게 형성할 수 있는 본 발명을 이용함으로써 이들 요구에 따르는 것이 가능해진다.
또한, 상기 스크린(100, 200)의 어느것인가에서도, 광확산 시트(10, 20, 30A, 30B, 30C)에서의 표면 형상을 스크린의 위치마다 조정하는 것에 의해, 확산 특성을 조정하여, 시청자에 의해 보여지는 스크린 전체의 휘도 분포를 균일하게 하면 좋다. 그것을 위해서는, 예를 들면 휘도 피크의 축 어긋남(axis-shift)을 당해 스크린의 중앙부 방향으로 하면 좋다. 즉, 스크린 전체의 확산 특성에 대해 본 경우, 스크린의 상하 좌우 모든 주변부에서의 확산 특성으로서 투과광의 휘도의 피크가 스크린 중앙부의 방향으로 기울어지는 바와 같은 특징을 가지고 있으며, 스크린 중앙부에서 주변부로 어긋날 수록 그 기울기가 연속적으로 변화해서 커지는 경향으로 하면 좋다.
또, 본 발명의 광확산 시트의 적용 범위로서는, 상기에 나타낸 투사형 표시 장치에 한정되는 것은 아니며, 시야각을 제어할 필요가 있는 표시 장치, 조명 장치 등 다양한 분야에 응용되는 것이 가능하다.
[실시예]
본 발명의 실시예를 이하에 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 것은 예시이며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
이하의 조건으로 광확산 시트를 제작했다.
(1) 광 확산층 복제용 금형：
·금형 모재：알루미늄판(수평(Y) 2400㎜×수직(X) 1800㎜ 사이즈용)
·금형 모재에 대해서 상기 샌드블라스트 가공을 행하여, 표면에 미세 조각면(요철)을 형성했다. 이 때, 수직 방향과 수평 방향(X축 방향과 Y축 방향)에서 그 표면의 요철 형상을 다르게 하고, X축 방향의 변형 형상(구덩이(recess)) 쪽이 Y축 방향의 그것보다 길게 되도록 가공했다.
(2) 지지체：100㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름
(3) 광 확산층의 구성 재료 A：자외선 경화형 아크릴 수지(굴절률이 1.53)
(광확산 시트 제작 수순)
(S21) 광 확산층 복제용 금형의 미세 조각면에 구성 재료 A를 흘려 넣는다.
(S22) 상기 금형의 구성 재료 A 도장막 위에 PET 필름을 씌우고, 수지 두께가 균일하게 되도록 롤로 수지를 급출했다.
(S23) PET 필름 측으로부터 수지가 중합 경화하는데 충분한 양의 자외선으로서 적산(積算: integral) 광량 1000mJ를 조사하여, 구성 재료 A를 경화시켜서, 제1 층의 광 확산층을 형성했다.
(S24) 제1 층의 광 확산층으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(제1 층)/PET 필름의 적층체를 얻었다.
(S25) 스텝 S21과 동일한 금형의 미세 조각면에 구성 재료 A를 흘려 넣는다.
(S26) 상기 금형의 구성 재료 A 도장막 위에 광 확산층(제1 층)/PET 필름의 적층체를 광 확산층(제1 층)이 접하도록 씌우고, 수지 두께가 균일하게 되도록 롤로 수지를 급출했다.
(S27) PET 필름측으로부터 수지가 중합 경화하는데 충분한 양의 자외선으로서 적산 광량 1000mJ를 조사하여, 구성 재료 A를 경화시켜서, 제2 층의 광 확산층을 형성했다.
(S28) 제2층의 광 확산층으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(제2 층/제1 층)/PET 필름의 적층체를 얻었다.
다음에, 스텝 S28의 적층체의 PET 필름의 광 확산층 형성면과는 반대면(이 면)에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합하여, 평가용의 스크린으로 했다.
(실시예 2)
실시예 1에서, 광 확산층의 제2 층에 불소계의 자외선 경화형 아크릴 수지(굴절률 1.38)인 구성 재료 B를 사용하고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
(실시예 3)
실시예 1에서, 광 확산층의 제1 층에 상기 구성 재료 B를 사용하고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
(실시예 4)
다음의 수순으로 3층 구조의 광확산 시트를 형성하고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
(광확산 시트 제작 수순)
(S31) 광 확산층 복제용 금형의 미세 조각면에 구성 재료 A를 흘려 넣는다.
(S32) 상기 금형의 구성 재료 A 도장막 위에 PET 필름을 씌우고, 수지 두께가 균일하게 되도록 롤로 수지를 급출했다.
(S33) PET 필름 측으로부터 수지가 중합 경화하는데 충분한 양의 자외선으로서 적산 광량 1000mJ를 조사하여, 구성 재료 A를 경화시켜서, 제1 층의 광 확산층을 형성했다.
(S34) 제1 층의 광 확산층으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(제1 층)/PET 필름의 적층체를 얻었다.
(S35) 스텝 S31과 동일한 금형의 미세 조각면에 구성 재료 B를 흘려 넣는다.
(S36) 상기 금형의 구성 재료 B 도장막 위에 광 확산층(제1 층)/PET 필름의 적층체를 광 확산층(제1 층)이 접하도록 씌우고, 수지 두께가 균일하게 되도록 롤로 수지를 급출했다.
(S37) PET 필름 측으로부터 수지가 중합 경화하는데 충분한 양의 자외선으로서 적산 광량 1000mJ를 조사하여, 구성 재료 B를 경화시켜서, 제2 층의 광 확산층을 형성했다.
(S38) 제2층의 광 확산층으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(제2 층/제1 층)/PET 필름의 적층체를 얻었다.
(S39) 스텝 S31과 동일한 금형의 미세 조각면에 구성 재료 A를 흘려 넣는다.
(S3a) 상기 금형의 구성 재료 A 도장막 위에 광 확산층(제2 층/제1 층)/PET 필름의 적층체를 광 확산층(제2 층)이 접하도록 씌우고, 수지 두께가 균일하게 되도록 롤로 수지를 급출했다.
(S3b) PET 필름 측으로부터 수지가 중합 경화하는데 충분한 양의 자외선으로서 적산 광량 1000mJ를 조사하여, 구성 재료 A를 경화시켜서, 제3 층의 광 확산층을 형성했다.
(S3c) 제3층의 광 확산층으로부터 금형을 떼어내어, 광 확산층(제3 층/제2 층/제1 층)/PET 필름의 적층체를 얻었다.
(실시예 5, 6)
실시예 4에서, 광 확산층의 제2 층에 불소계의 자외선 경화형 아크릴 수지로 서 각각 굴절률 1.46, 1.49인 구성 재료 C, D를 사용하고, 그 이외는 실시예 4와 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
(실시예 7)
실시예 4에서, 광 확산층의 제1 층 및 제3 층에 이하에 나타내는 조성의 구성 재료 E를 사용하고, 그 이외는 실시예 4와 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
(구성 재료 E)
·미립자：TiO2 미립자
(이시하라 산교 카이샤제(石原産業社製), 평균 입경 약 20㎚, 굴절률 2.48)　 100 중량부
·분산제：SO3Na기(基) 함유 우레탄 아크릴레이트
(중량 평균 분자량：500, SO3Na기 농도：2×10-3㏖/g) 20 중량부
·결합제：디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트와의 혼합물
(닛폰 카야쿠 사제(日本化藥社製) UV경화성 수지, 상품명 DPHA)　　 　　　　　30 중량부
·유기 용매：메틸 이소 부틸 케톤(MIBK) 　　　　2400 중량부
우선, 미립자, 분산제, 유기 용매를 소정량 혼합해서, 페인트 셰이커 (shaker)로 분산 처리를 행하고, TiO2 미립자 분산액을 얻었다. 다음에, 그 분산액에 결합제를 첨가하고, 교반기로 교반 처리를 행하여, 구성 재료 E로 했다.
(실시예 8)
실시예 4에서의 광확산 시트에 대해서, 또 스텝 S35∼S36과 동일한 조건의 처리를 행하여, 제4 층째의 광 확산층을 형성하고, 4층 구조의 광확산 시트를 제작하며, 다음에 그 광확산 시트의 PET 필름의 이면에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합해서, 평가용의 스크린으로 했다.
(실시예 9)
실시예 8에서의 광확산 시트에 대해서, 또 스텝 S39∼S3c와 동일한 조건의 처리를 행하여, 제5 층째의 광 확산층을 형성하고, 5층 구조의 광확산 시트를 제작하며, 다음에 그 광확산 시트의 PET 필름의 이면에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합해서, 평가용의 스크린으로 했다.
(실시예 10)
실시예 1에서, 지지체로서 광을 투과해서 확산 방사하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(헤이즈 PET, 헤이즈：90%, 전광 투과율：87.5%, 확산각 애스펙트비(aspect ratio)：9, 필름 두께 40㎛)을 이용해서 광확산 시트의 제작 수순에서, 스텝 S24에서 제작을 종료하여, 1층 구조의 광확산 시트를 제작했다. 다음에, 그 광확산 시트의 PET 필름의 이면에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합해서, 평가용의 스크린으로 했다.
(실시예 11)
실시예 2에서, 지지체로서 광을 투과해서 확산 방사하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(헤이즈 PET, 헤이즈：90%, 전광 투과율：87. 5%, 확산각 애스펙트비：9, 필름 두께 40㎛)을 이용해서, 2층 구조의 광확산 시트를 제작하며, 다음에 그 광확산 시트의 PET 필름의 이면에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합해서, 평가용의 스크린으로 했다.
(비교예 1)
실시예 1에서의 광확산 시트의 제작 수순에서, 스텝 S24에서 제작을 종료하여, 1층 구조의 광확산 시트를 제작하며, 다음에 그 광확산 시트의 PET 필름의 이면에 알루미늄으로 이루어지는 반사판을 첩합해서, 평가용의 스크린으로 했다.
(비교예 2, 3)
비교예 1에서, 광 확산층의 제1 층에 자외선 경화형 아크릴 수지로서 각각 굴절율 1.43, 1.38인 구성 재료 F, B를 사용하고, 그 이외는 비교예 1과 동일한 조건으로 평가용의 스크린을 제작했다.
제작한 평가용의 스크린에 대해서, 다음의 평가를 행했다.
(1) 확산각의 측정
스크린 앞면의 정면에서 평행광을 입사하고, 그 반사광의 수평 방향, 수직 방향의 확산각(반사광의 피크 강도에 대해서 반사광 강도가 절반(半分)으로 되는 각도：반값폭)을 측정했다.
(2) 결함 시인성
스크린 앞면의 정면에서 평행광을 입사해, 스크린 정면에서 목시(目視: 눈으로 보는 것)에 의해 무확산 반사에 의한 눈부심의 유무를 확인했다. 또한, 판정은 다음과 같이 행했다.
·정반사(正反射: regular reflection)의 위치에서 관찰했을 때에 무확산 반사에 의한 눈부심이 관찰되지 않는 경우…◎
·정반사의 위치에서 관찰했을 때에 무확산 반사에 의한 눈부심이 약간 관찰되지만, 신경쓰이지 않는 경우…○
·정반사의 위치에서 관찰했을 때에 무확산 반사에 의한 눈부심이 관찰되는 경우…×
이상의 평가 결과를 표 1 및 도 13에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112005042692024-PAT00001
평가 결과는 다음과 같았다.
실시예 1에서는, 확산각으로서 수평 방향 36도, 수직 방향 28도와 이방성을 가지는 광확산 시트를 얻을 수 있고, 또 광 확산층의 제1 층째와 제2층째의 결함 위치가 겹치는 일은 없었기 때문에, 결함부에서의 무확산 반사에 의한 눈부심은 관찰되지 않고, 1800㎜×2400㎜라고 하는 대형의 광확산 시트를 작성했음에도 불구하고, 결함부가 시인되지 않는 양호한 광확산 시트를 작성하는 것이 가능해졌다.
실시예 2에서는, 굴절률이 다른 광 확산층의 계면에서 박리하는 일 없이, 적 층된 광확산 시트를 얻을 수 있었다.
이 적층 확산 시트의 확산각을 측정한 결과, 도 13에 도시한 바와 같이 실시예 1과 비교해서 확산각이 좁아졌지만, 게인(gain)이 향상하고 콘트라스트도 향상하는 것을 알 수 있었다. 이것은, 굴절률이 약 1.00인 공기와의 계면으로 되는 층의 굴절률이 낮은 것에 의해 표면 반사를 저감할 수 있었기 때문이다.
실시예 3∼9에서는, 적층수를 늘리거나 광 확산층의 굴절률을 바꿈으로써, 다양한 확산각과 게인을 얻을 수 있었다. 이것은 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차에 의해 각 계면에서 광이 확산되기 때문이다. 또, 광 확산층이 적층되어 있음으로써, 어느 실시예에서도 결함에 의한 무확산 반사가 시인되지 않는 양호한 광확산 시트를 대면적(大面積)으로 형성하는 것이 가능해졌다.
실시예 10에서는, 1층 구조의 광확산 시트이더라도 결함부에서의 무확산 반사에 의한 눈부심이 개선되고, 그의 적층 구조로 한 실시예 11에서는 눈부심이 더욱더 개선됨과 동시에 확산각과 게인을 조정할 수 있었다.
한편, 비교예 1∼3의 1층 구조의 광확산 시트에서는, 예를 들면 자외선 경화 전(前)의 수지 중의 기포 등이 원인으로 발생한 결함(d)이 있고, 상기와 같이 알루미늄 판(板)을 첩합해서 반사형 스크린으로서 이용한 경우, 정반사의 위치로부터 영상을 관찰하면 결함부에서는 무확산 상태이기 때문에, 광원의 반사가 직접 관찰되어, 눈부시다는 것이 확인되었다.
또, 비교예와 같이 광 확산층이 1층 뿐인 경우에서는, 확산각의 제어 범위가 좁아, 다양한 확산능 요구에 따르는 것이 어렵다는 것을 알 수 있다.
또, 3층 구조의 광확산 시트에서, 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차가 0.07인 실시예 5 및 0.04인 실시예 6과, 종래의 광확산 시트의 1예인 비교예 1을 비교하면, 실시예 6과 비교예 1에서는 그 확산각의 차이는 작지만, 실시예 5와 같이 굴절률 차가 0.07이면, 그 확산 특성이 명확하게 다르다. 이와 같이, 적은 적층수로 확산 특성을 제어하기 위해서는 각 층의 굴절률 차는 큰 쪽이 좋다.
본 발명의 광확산 시트에 의하면, 무확산 반사나 투과에 의한 눈부심(glare)을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 간편하게 확산 성능(확산각)을 조정하는 것이 가능해진다.
본 발명의 광확산 시트의 제조 방법에 의하면, 간편하게 무확산 반사나 투과에 의한 눈부심을 방지할 수 있고, 확산 성능(확산각)을 조정하는 것이 가능해진다. 또, 1개의 금형에 의해 확산 성능(확산각)의 조정을 할 수 있기 때문에, 다양한 용도에의 대응이 용이하게 가능하다.
본 발명의 스크린에 의하면, 광확산 시트에서의 표면 요철의 결손 부위가 개선되어 있어, 무확산 반사가 없는 정상적인 화상을 볼 수가 있다. 또, 균일하고 높은 휘도의 화상을 볼 수 있으며, 화상광이 특정 시야 내로 지향하도록 제어하는 것도 가능하다. 특히, 스크린이 설치되는 방의 사이즈나 밝기에 따라서 요구되는 시야각이나 밝기가 다르지만, 본 발명을 적용하는 것에 의해, 저렴하고 결함이 없는 다양한 광확산 시트에 의해 대응하는 것이 가능하다.

Claims (16)

  1. 표면에 요철(凹凸: 오목볼록)을 가지는 광 확산층(光擴散層)의 2층 이상이 지지체 위에 적층되는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 확산층의 복수(複數)는 동일한 요철 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    인접하는 상기 광 확산층의 굴절률이 다른 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    고굴절률의 광 확산층과, 그것보다도 저굴절률인 광 확산층이 교호(交互)로 적층된 것인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기에 따라, 확산각이 조정되는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  6. 제4항에 있어서,
    최외층(最外層)의 광 확산층은 저굴절률 층인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  7. 제4항에 있어서,
    최외층의 광 확산층은 고굴절률 층인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차가 모두 0.07 이상인 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  9. 광을 투과해서 확산 방사(放射)하는 기능을 가지는 기재(基材: base material)와, 그 기재 위에 설치된 표면에 요철을 가지는 광 확산층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 확산층의 2층 이상이 상기 기재 위에 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  11. 금형 표면의 요철 형상을 전사(轉寫)시켜서 표면에 요철을 가지는 광 확산층 을 형성하는 공정을 2회 이상 반복하여, 상기 광 확산층의 2층 이상을 지지체 위에 적층하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    동일한 금형을 이용해서 상기 광 확산층을 적층하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    고굴절률의 광학 재료와, 그것보다도 저굴절률인 광학 재료를 교호로 이용하여, 상기 광 확산층을 형성하고 적층하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광 확산층의 적층수 및/또는 인접하는 광 확산층 사이의 굴절률 차의 크기에 따라, 확산각을 조정하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트의 제조 방법.
  15. 지지체 위에, 반사층과, 제1항 내지 제10항중 어느 한항에 기재된 광확산 시트를 순차 구비한 것을 특징으로 하는 스크린.
  16. 투명 지지체 위에 제1항 내지 제10항중 어느 한항에 기재된 광확산 시트를 구비하고, 상기 투명 지지체의 광확산 시트가 설치된 면과는 반대면 측으로부터의 투사광을 그 광확산 시트로부터 확산해서 방사하는 것을 특징으로 하는 스크린.
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