(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）１．４〜１．８の屈折率を有する光学的に透明な有機または無機ポリマーシート状基体と、
（ｂ）該基体の少なくとも１つの表面上の１つ以上のコーティング組成体の１つ以上の層とを備える光拡散体であって、コーティング組成体の所定の層が固体の透明ポリマーレンズを備え、コーティング組成体の所定の層におけるポリマーレンズが、
（ｉ）−０．５μｍ〜−１５μｍの焦点距離を有する発散レンズであって、レンズの中心における屈折率がレンズの表面における屈折率よりも低くなるように連続的な屈折率勾配を有する発散レンズ、または、
（ｉｉ）２．５μｍ〜７４μｍの焦点距離を有する収束レンズであって、レンズの中心における屈折率がレンズの表面における屈折率よりも大きくなるように連続的な屈折率勾配を有する収束レンズ、
のいずれかであり、各層が３７５μｍ未満の厚さを有し、ポリマーレンズが０．８５〜３０μｍの直径を有する、光拡散体。
【請求項２】
コーティング組成体の所定の層におけるポリマーレンズが１〜１．５の多分散性を有する請求項１記載の光拡散体。
【請求項３】
コーティング組成体の２つ以上の層を備え、コーティング組成体の１つ以上の層が発散レンズから形成され、コーティング組成体の１つ以上の層が収束レンズから形成される請求項１記載の光拡散体。
【請求項４】
コーティング組成体の２つ以上の層が基体の同じ表面上にある請求項３記載の光拡散体。
【請求項５】
コーティング組成体の２つ以上の層が基体の反対側の表面上にある請求項３記載の光拡散体。
【請求項６】
発散レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層が基体の一方の表面上にあり、収束レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層が基体の反対側の表面上にある請求項５記載の光拡散体。
【請求項７】
発散レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層の任意の所定の層における発散レンズが基本的に同じ連続する屈折率勾配を有し、収束レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層の任意の所定の層における収束レンズが基本的に同じ連続する屈折率勾配を有する請求項６記載の光拡散体。
【請求項８】
固体の透明なポリマービーズを備えるコーティング組成体の１つ以上の層を更に備え、該ビーズが中心および表面を有し、ビーズは、表面における屈折率と基本的に同じ屈折率を中心に有する請求項１記載の光拡散体。
【請求項９】
１つ以上の層のうちの少なくとも１つが水性ポリマー分散状態で基体に対して加えられる請求項１記載の光拡散体。
【請求項１０】
水性ポリマー分散がラテックスポリマー結合剤を含む請求項１記載の光拡散体。
【請求項１１】
１つ以上の層のうちの１つ以上がポリマー粒子の単層を含む請求項１記載の光拡散体。
【請求項１２】
基体は、１０％よりも低いヘイズと、９０％よりも大きい視感透過率とを有する請求項１記載の光拡散体。
【請求項１３】
１つ以上の層がそれぞれ６μｍ〜１５０μｍの範囲の厚さを有する請求項１記載の光拡散体。
【請求項１４】
ポリマーレンズは、ポリマーレンズの内側部分を形成するための第１の段階と、ポリマーレンズの外側部分を形成するための第２の段階とを含む２段階プロセスによって形成され、ポリマーレンズの外側部分を形成する第２の段階で架橋剤が使用される請求項１記載の光拡散体。
【請求項１５】
光拡散体が、基体の１つ以上の層上に、コーティング組成体の１つ以上の層を備え、コーティング組成体の１つ以上の層のうちの少なくとも１つが発散レンズおよび収束レンズの混成体を備える請求項１記載の光拡散体。
【請求項１６】
基体の１つ以上の層を備え、基体の所定の層の１つ以上の部分が発散レンズまたは収束レンズ或いは発散レンズと収束レンズとの混成体を備えるコーティング組成体でコーティングされ、一方、基体の同じ所定の層の１つ以上の他の部分がコーティングされず或いは基体の所定の層の１つ以上の他の部分におけるレンズとは異なる屈折率または光学特性を有する発散レンズ、収束レンズ、または、発散レンズと収束レンズとの混成体を備えるコーティング組成体でコーティングされるように、形成することができる請求項１記載の光拡散体。
【請求項１７】
（ａ）１．４〜１．８の屈折率を有する光学的に透明な有機または無機ポリマーシート状基体と、
（ｂ）基体の少なくとも１つの表面上の第１のコーティング組成体の少なくとも１つの第１の層であって、第１のコーティング組成体が固体の透明な第１のポリマー発散レンズを備え、第１のポリマー発散レンズが、１〜３０μｍの直径と、−０．５μｍ〜−１５μｍの焦点距離とを有するとともに、第１のポリマー発散レンズの中心における屈折率が第１のポリマー発散レンズの表面における屈折率よりも低くなるように連続的な屈折率勾配を有し、第１の層が３７５μｍ未満の厚さである、少なくとも１つの第１の層と、
（ｃ）基体の少なくとも１つの表面上の第２のコーティング組成体の少なくとも１つの第２の層であって、第２のコーティング組成体が固体の透明な第２のポリマー収束レンズを備え、第２のポリマー収束レンズが、１〜３０μｍの直径と、２．５μｍ〜７４μｍの焦点距離とを有するとともに、第２のポリマー収束レンズの中心における屈折率が第２のポリマー収束レンズの表面における屈折率以上となるように連続的な屈折率勾配を有し、第２の層が３７５μｍ未満の厚さである、少なくとも１つの第２の層、
とを備える光拡散体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はシート状基体を使用する光拡散体であり、この光拡散体は、後述する様々な画像表示において使用できる。
【背景技術】
【０００２】
光拡散シートは、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）テレビスクリーン、フラットスクリーンコンピュータモニタ等において使用される。これらのシートは、主に、例えばスクリーンの背後から光を照らす光源を拡散するために使用され、それにより、スクリーンの一部だけを明るく照明し、他の部分をあまり良く照明されない状態にしておく、より集中した光源としてではなく、かなり均一にスクリーンを照明するために光がスクリーンの前方に現れる。
【０００３】
ＬＣＤの共通の構成要素のうちの１つは、入射光を前方へ拡散する光学フィルムである。これらのフィルムの拡散効果は、一般に、ポリマー粒子でパターニングし或いはコーティングすることにより得られる。これらの光学素子またはデバイスの１つの例はプラスチックシートから成り、このシート上に、例えば球状のアモルファスガラス粒子、二酸化チタンの粒子、透明な炭酸カルシウム粒子、透明なポリマー粒子などの光散乱物体がコーティングされる。プラスチックシートの一方側には反射面が更に積層され、この反射面は、散乱光を反対側の前方へと方向付ける。
【０００４】
拡散シートと並列に、光拡散シートの輝度を高めるための機械的にパターニングされるシートがある。これらのデバイスは、ＬＣＤディスプレイの必要な構成要素を形成する。
【０００５】
したがって、ＬＣＤディスプレイは、高い均一な輝度の構造的に薄い強固な光源を必要とする。平面的な光源の均一性および発光強度を高めるように設計される精巧な特徴の組み込みは、薄い全体構造を実現するという正にその目的を打ち負かす。
【０００６】
ディスプレイの光管理部を備える光学フィルムおよびシートの多数の層に固有の複雑さを簡略化し且つ質を高めるためには、２つの未解決の技術的問題を解決しなければならない。
【０００７】
第１の問題は、ディスプレイにおける層の数を減らすことである。これは、ディスプレイを製造する複雑さを減らすだけであり、また、光子吸収および散乱損失に起因して光減衰を低下させる。
【０００８】
等しく重要な第２の問題は、球面収差および色収差を減少させることである。球面収差は、幅広い平行な光ビームが均質なレンズの表面に入射するときに起こる。平坦な球面レンズを通過する光線の全てが同じ焦点へと導かれるとは限らないため、光源の像が歪められるようになる。色収差に関しては、平坦な収束レンズに入射する白色光の平行ビームが、異なる焦点へと導かれる赤色光線および青色光線へ分解される。したがって、平坦な球面レンズは、僅かに異なる位置で白色光源の着色像を生成する。
【特許文献１】米国特許第５，３４６，９５４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２３７，００４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、これらの問題の両方を解決する。光拡散手法の例は、米国特許第５，３４６，９５４号および第５，２３７，００４号に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光拡散体は、（ａ）１．４〜１．８の屈折率を有する光学的に透明な有機または無機ポリマーシート状基体と、（ｂ）基体の少なくとも１つの表面上の１つ以上のコーティング組成体の１つ以上の層とを備え、コーティング組成体の所定の層が固体の透明ポリマーレンズを備え、コーティング組成体の所定の層におけるポリマーレンズは、
（ｉ）−０．５μｍ〜−１５μｍの焦点距離を有する発散レンズであって、レンズの中心における屈折率がレンズの表面における屈折率よりも低くなるように連続的な屈折率勾配を有する発散レンズ、または、
（ｉｉ）２．５μｍ〜７４μｍの焦点距離を有する収束レンズであって、レンズの中心における屈折率がレンズの表面における屈折率よりも大きくなるように連続的な屈折率勾配を有する収束レンズ、
のいずれかであり、各層が３７５μｍ未満の厚さを有し、ポリマーレンズが０．８５〜３０μｍの直径を有する。本発明の１つの実施形態では、光拡散体のコーティング組成体の所定の層におけるポリマーレンズが１〜１．５の多分散性を有し、あるいは、所定の層におけるポリマーレンズが１よりも大きく且つ１．５よりも小さい多分散性を有していても良い。粒径は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ粒径アナライザＢＩ−９０によって測定されても良く、また、多分散性は、そのような測定の結果から決定されても良い。粒子の系の多分散性は、前述した機器によって決定される数平均値に対する粒子の重量平均または体積平均の比率として規定される。全ての多分散系において、この比率は１よりも大きい。この比率が１からそれる大きさは、粒子の系の多分散性の測度である。
【００１１】
光拡散体がコーティング組成体の２つ以上の層を備えていても良く、その場合、コーティング組成体の１つ以上の層が発散レンズから形成され、コーティング組成体の１つ以上の層が収束レンズから形成される。本発明の１つの実施形態において、光拡散体は、コーティング組成体の２つ以上の層が基体の同じ表面上にあるように、すなわち、複数の層が基体の同じ側に位置され或いは組み立てられるように形成されても良い。本発明の他の実施形態において、光拡散体は、コーティング組成体の２つ以上の層が基体の反対側の表面上にあるように、すなわち、１つ以上の層が基体の一方側に位置され或いは組み立てられ且つ１つ以上の層が基体の反対側に位置されるように形成されても良い。コーティング組成体の層が基体の反対側の表面上または反対側にある本発明の１つの実施形態では、発散レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層が基体の一方の表面上にあり、収束レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層が基体の反対側の表面上にある。
【００１２】
光拡散体は、発散レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層の任意の所定の層における発散レンズが基本的に同じ連続する屈折率勾配を有し、且つ収束レンズから形成されるコーティング組成体の１つ以上の層の任意の所定の層における収束レンズが基本的に同じ連続する屈折率勾配を有するように形成されても良い。
【００１３】
本発明の１つの実施形態において、光拡散体は、基体の１つ以上の層上に、コーティング組成体の１つ以上の層を備え、コーティング組成体の１つ以上の層のうちの少なくとも１つが発散レンズおよび収束レンズの混成体を備える。混合された層で用いる発散レンズおよび収束レンズの屈折率は、結果として得られる光拡散体の所望の光学特性に影響を与えるように当業者により選択されても良い。
【００１４】
基体の１つ以上の層を備える光拡散体は、基体の所定の層の１つ以上の部分が発散レンズまたは収束レンズ或いは発散レンズと収束レンズとの混成体を備えるコーティング組成体でコーティングされ、一方、基体の同じ所定の層の１つ以上の他の部分がコーティングされず或いは基体の所定の層の１つ以上の他の部分におけるレンズとは異なる屈折率または光学特性を有する発散レンズ、収束レンズ、または、発散レンズと収束レンズとの混成体を備えるコーティング組成体でコーティングされるように、形成されても良い。
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態において、光拡散体は、中心および表面を有する固体の透明なポリマービーズ（ｂｅａｄｓ）を備えるコーティング組成体の１つ以上の層を更に備えていても良く、その場合、ビーズは、表面における屈折率と基本的に同じ屈折率を中心に有する。これらのビーズは、当該技術分野において知られる従来のプロセスによって形成されても良い。
【００１６】
１つの実施形態において、本発明は、
（ａ）１．４〜１．８の屈折率を有する光学的に透明な有機または無機ポリマーシート状基体と、
（ｂ）基体の少なくとも１つの表面上の第１のコーティング組成体の少なくとも１つの第１の層であって、第１のコーティング組成体が固体の透明な第１のポリマー発散レンズを備え、第１のポリマー発散レンズが、０．８５〜３０μｍの直径と、−０．５μｍ〜−１５μｍの焦点距離とを有するとともに、第１のポリマー発散レンズの中心における屈折率が第１のポリマー発散レンズの表面における屈折率よりも低くなるように連続的な屈折率勾配を有し、第１の層が２０μｍ未満の厚さである、少なくとも１つの第１の層と、
（ｃ）基体の少なくとも１つの表面上の第２のコーティング組成体の少なくとも１つの第２の層であって、第２のコーティング組成体が固体の透明な第２のポリマー収束レンズを備え、第２のポリマー収束レンズが、０．８５〜３０μｍの直径と、２．５μｍ〜７４μｍの焦点距離とを有するとともに、第２のポリマー収束レンズの中心における屈折率が第２のポリマー収束レンズの表面における屈折率以上となるように連続的な屈折率勾配を有し、第２の層が２０μｍ未満の厚さである、少なくとも１つの第２の層と、
を備える光拡散体である。
【００１７】
１つ以上の第１および第２の層の両方のポリマーレンズが０．８５〜３０μｍの粒径（直径）を有していても良い。ポリマーレンズの粒径は、０．８５，１または１．２５μｍの下限〜３０，２０または１５μｍの上限の直径サイズを有していても良い。全ての範囲が包括的で且つ組み合わせ可能である。
【００１８】
本発明は、光の損失を減少させるとともに、球面収差および色収差を最小限に抑える。勾配屈折率（「ＧＲＩＮ」）球面レンズの屈折率はレンズ媒体内で連続的に変化するため、球面を通じて伝わる光線によって固有の焦点が規定される。この結果として、屈折率の変化に伴って光線が曲げられるのが観察される。光線の曲げは、内部反射全体にわたる光損失の排除をもたらすとともに、明確な焦点および焦点距離の形成をもたらし、これは球面レンズ形状に固有のものである。
【００１９】
この発明の１つの実施形態では、１つ以上の層のうちの少なくとも１つが水性ポリマー分散状態で前記基体に対して加えられる。他の実施形態では、水性ポリマー分散がラテックスポリマー結合剤を更に含む。好ましくは、第１および第２の層が６μｍ〜１５０μｍの厚さを有する。
【００２０】
好ましくは、光拡散体がコーティング組成体の複数の層を備える場合、基体の異なる表面上に１つ以上の層が存在し、最も好ましくは、シート状基体の両側の表面上に１つ以上の層が存在する。基体は、１０％よりも低いヘイズと、９０％よりも大きい視感透過率とを有することが好ましい。
【００２１】
本発明は、ＬＣＤテレビ用の拡散フィルムもしくはボード、または、フラットスクリーンコンピュータモニタ、携帯電話ディスプレイ、ラップトップスクリーン、ビデオゲーム・グラフィックディスプレイ、及びカメラスクリーン用の拡散フィルムを含む様々な異なる用途で使用できる。
【００２２】
前述したように、本発明は、１．４〜１．８の屈折率を有する光学的に透明な有機または無機ポリマーシート状基体を含む。適した基体は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（「ＡＢＳ」）、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリカーボネート−ポリエステル混合体、ポリアミド、ポリ（アルキレンテレフタレート）、ポリスチレン、シクロオレフィン、ポリスチレン／メタクリレート混合体、および、これらの組み合わせから選択される材料を備える。この発明の幾つかの実施形態において、基体ポリマーは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリスチレンメタクリレート共重合体、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、オレフィン−ビニルアセテート共重合体、ポリメチルペンテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとの共重合体、ポリグルタルイミド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、および、これらの組み合わせから選択される。また、基体は無機ガラスも含む。
【００２３】
この用途において慣例的に使用されるプラスチックおよびガラスの屈折率は、ポリフッ化（ビニリデン）における１．４の最小値から、酸化タリウム（Ｔｌ２Ｏ）がドープされたガラスにおける１．８まで変化する。
【００２４】
「シート状」とは、基体がその厚さよりもかなり大きい長さ又は幅（あるいは、これらの両方）を有することを意味する。１つの好ましい実施形態において、基体は、３ｍｍ未満の厚さを有する柔軟なものである。他の実施形態において、基体は、硬質であり、例えばガラスまたはガラス様の材料から形成することができる。基体は、機械的安定性に役立つために支持フレームまたは平面を必要とする、硬質で、寸法的に安定する、自立したフィルムまたは柔軟な薄いフィルムであっても良い。また、基体は、多層を成すこともでき、一方側または両側でパターニングすることもできる。
【００２５】
レンズの焦点距離は周囲の媒体とは無関係である。球面レンズの焦点距離は、レンズの形態によって、我々が屈折率の変化と呼ぶ形態によって、すなわち、半径を伴って屈折率の変化によって形成される表面がレンズの半径を有する放物面（収束レンズ）または双曲面（発散レンズ）である場合に、独自に規定される。
【００２６】
前述したように、この発明は収束レンズ及び発散レンズの組成体の使用を含む。発散レンズ組成体は、参照することにより本願に組み入れられる米国特許第５，３４６，９５４号で教示されるように形成することができる。本質的に、発散レンズ組成体はポリマー粒子を有し、このポリマー粒子は、当該ポリマー粒子の表面から発散レンズ組成体を形成するポリマー粒子のコアまで連続的に減少する屈折率を有する。
【００２７】
発散レンズの焦点距離は、以下の式にしたがって計算される。
【００２８】
【数１】
0005089552.tif 000002
【００２９】
ここで、ｒ１は焦点距離であり、
ｒ０は粒子コアの半径であり、
μ０は、球の内部の組成体から決定される粒子の中心における屈折率であり、
ｎαはｒ１の位置における屈折率であり、
μは粒子の中心における屈折率である。
屈折率ｎαは、球の半径の勾配対屈折率から決定される。
【００３０】
発散球面レンズの焦点はレンズの内側に位置される。慣例により、発散球面レンズの焦点距離は、中心軸に沿う球の中心から屈折光線の収束点までの距離と見なされる。慣例により、この値はマイナス値として記録される。
【００３１】
収束レンズ組成体は２つの方法で形成することができる。１つの方法では、Ｏｋａｄａ等の（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ、日本、第４３巻、第７号、２４１０−２４１１頁（１９９４））（参照することにより本願に組み入れられる）に教示されるように、収束レンズ組成体を形成するポリマー粒子が、当該ポリマー粒子の表面から収束レンズ組成体を形成するポリマー粒子のコアまで連続的に増大する屈折率を有するポリマー粒子を有する。収束レンズ組成体を形成するための第２の方法は、米国特許第５，３４６，９５４号に教示されるように、ポリマー粒子の表面からそれらのコアまで屈折率を変化させないことである。しかしながら、表面からコアまで連続的に増大する屈折率勾配を持つ収束レンズ組成体が好ましい。
【００３２】
収束球面レンズの焦点距離は、Ｉｇａ等のＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ−ｉｎｄｅｘ  ｐｌａｎａｒ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ａｎｄ  ｓｔａｃｋｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ｏｐｔｉｃｓ：ａ  ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｐｒｏｇｒｅｓｓ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ第２５刊、No. １９、３３８８頁〜３３９６頁（ｐ３３８９の式１３））にしたがって決定される。収束球面レンズの焦点はレンズの外側に位置される。慣例により、収束レンズの焦点距離は、レンズの中心から、球から放射した光線の収束点までの距離である。収束球面レンズにおける焦点距離は、プラスの値として記録される。
【００３３】
収束レンズ組成体または発散レンズ組成体のいずれかを用いると、屈折率の変化がＺｅｉｓｓ  Ｊｅｎａｖａｌ干渉顕微鏡によって測定される。シャーリング干渉法として規定されるこの測定技術は、光路差の決定を軸として展開される。光路差は、屈折率及び／又は厚さの差によって引き起こされる２つの光路長間の差であると理解される。干渉顕微鏡光路差は、物体における光路長とその周囲における光路長との間の差である。光路長Ｓは、カバーされる距離ｄおよび通過される媒体の屈折率ｎからの積である。
【００３４】
発散および収束レンズ組成体は、有機溶媒中で安定するように形成することができる。水性媒体中のそのようなビーズの重合に関連して後述するように、重合は多段階である。有機溶媒中で安定なビーズを形成するためには、発散球面レンズにおける段階Ｉでは、架橋剤が使用されるべきであるとともに、架橋剤は、以下のモノマー、すなわち、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、および、テトラメチレングリコールジアクリレートのうちの１つ以上を４〜６０％あるいは４〜４０％含むべきである。段階ＩＩでは、発散球面レンズにおける架橋剤は、以下の架橋剤部分、すなわち、ジエチレングリコールビス（アリルカーボネート）、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、および、テトラメチレングリコールジメタクリレートのうちの１つ以上を４〜６０％あるいは４〜２０％含むべきである。
【００３５】
有機溶媒中での安定性のためには、収束球面レンズにおける段階Ｉの架橋剤は、以下のモノマー、すなわち、ジエチレングリコールビス（アリルカーボネート）、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、および、テトラメチレングリコールジメタクリレートのうちの１つ以上を４〜６０％あるいは４〜４０％含むべきである。収束球面レンズにおける段階ＩＩの架橋剤は、以下の架橋剤部分、すなわち、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、および、テトラメチレングリコールジアクリレートのうちの１つ以上を４〜６０％あるいは４〜２０％含むべきである。
【００３６】
架橋ポリマーレンズまたはビーズの使用は、ビーズが溶媒の存在下で処理されるときに特に有益である。架橋ビーズは、耐溶媒性として特徴付けることができ、このことは、それらが溶媒に晒されることによって破壊されないことを意味する。そのような耐溶媒性ビーズは、溶媒の存在下では膨張せず、また、破壊されず、溶媒がもはや存在しないときにサイズが不変のままである。しかしながら、過剰な架橋は、ビーズサイズの縮小、結果として生じるビーズの光学特性の低下を含むマイナスの影響を与える可能性がある。
【００３７】
光拡散体は、ポリマーレンズまたはビーズを備えていても良く、このポリマーレンズまたはビーズは、ポリマーレンズの内側部分を形成するための第１の段階と、ポリマーレンズの外側部分を形成するための第２の段階とを含む２段階プロセスによって形成される。本発明の１つの実施形態では、前述した架橋剤が使用されても良く、特に、ポリマーレンズの外側部分を形成する第２の段階で架橋剤が使用されても良い。架橋剤の使用は耐溶媒性ビーズを形成することができ、したがって、耐溶媒性ビーズは、光拡散体の製造時に一般に或いは有効に使用され得るように溶媒の存在下で処理される。
【００３８】
本発明の１つの実施形態において、ポリマーレンズは、Ｗｕ等の米国特許第５，２３７，００４号における明細書本文にしたがって形成されても良い。Ｗｕ等において、本発明において有用なポリマーレンズは、ゴム状アルキルアクリレートポリマーを構成する球状ポリマー粒子を備え、アルキル基は２〜８個の炭素原子を有し、前記ポリマー粒子は、（粒子の全体の重量に基づいて）０〜約１０％、好ましくは０〜約５％の架橋剤、０〜約１０％、好ましくは０〜約５％のグラフトリンカー、および、０〜約５０％の共重合可能なビニルモノマーで共重合され、また、随意的に、ゴム状アルキルアクリレートポリマーを取り囲み且つその最も外側がマトリクスポリマーと適合する１つ以上のポリマーシェルを備える。前記シェルは、粒子＋シェルの重量の０〜４０％を構成する。球状ポリマー粒子は、単一のポリマー相のみ、すなわち、単相ポリマーを備えていても良く、あるいは、ポリマーコア相と、１つ以上のポリマーシェル相とを備えていても良く、すなわち、コア／シェルポリマーを備えていても良い。
【００３９】
本発明の１つの態様において、ポリマー組成体は熱可塑性ポリマーマトリクスに基づく光散乱組成体であり、球状ポリマー粒子は全組成体重量の０．１〜１０％の量で存在し、ゴム状アルキルアクリレートポリマーは、マトリクスポリマーの屈折率の±０．２単位内の屈折率を有するが、好ましくは±０．００３単位よりも近くない屈折率を有する。
【００４０】
本発明の球状ポリマー粒子を形成するための１つの手続きがＵｇｅｌｓｔａｄの米国特許第４，１８６，１２０号に記載され且つクレームされている。
【００４１】
ポリマー粒子が単一のポリマー相を備える場合、粒子は、１つ以上のビニルモノマーから形成されても良く、また、ゴム状あるいはガラス状のポリマーであっても良い。球状ポリマー粒子は、ジオレフィン、例えばブタジエンまたはイソプレン；ビニル芳香族モノマー、例えばスチレンまたはクロロスチレン；ビニルエステル、例えばビニルアセテートまたはビニルベンゾエート；アクリロニトリル；メタクリロニトリル；（メタ）アクリレートエステル、例えばメチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、および、ベンジルアクリレート；塩化ビニル；フリーラジカル開始によって重合可能な他の一般的なモノマー、等のモノマーの重合または共重合から形成されても良い。
【００４２】
好ましい粒子は、０〜約６０％の架橋剤モノマー、好ましくは４〜６０％の架橋剤モノマー、および、０〜約５０％の他の共重合可能なビニルモノマーで共重合されるゴム状アルキルアクリレートポリマーの球状ポリマー粒子であり、アルキル基は２〜８個の炭素原子を有する。好ましいアルキルアクリレートはブチルアクリレートであり、好ましい他の共重合可能な１または複数のビニルモノマーは、より好ましくはモノビニルモノマーであり、好ましくは、アルキルメタクリレートおよびモノビニルアレーンから成るグループから選択され、更により好ましくはスチレンである。ここで使用されるモノビニルアレーンは、スチレン、アルキルスチレン、例えばメチルスチレンおよびエチルスチレン等のモノエチレン性不飽和芳香族モノマー、置換基が重合を邪魔しない他の置換ビニールベンゼン、および、同様のビニル多環式芳香族モノマーを含む。示されるパーセンテージは、重量パーセンテージであり（他に何も示されていなければ、ここで使用される全ての割合について同様）、全てのポリマー粒子モノマーに対するパーセンテージである。アルキルアクリレートおよび任意の共重合可能なビニルモノマーは、球状ポリマー粒子の屈折率がマトリクスポリマー屈折率の約±０．２単位内、好ましくは約±０．１単位内、より好ましくは約±０．０５単位内、更により好ましくは約±０．０３となるように選択される。しかしながら、球状ポリマー粒子の屈折率とマトリクスポリマーの屈折率との間の正確な一致がほぼ完全に透明な組成体を生じるため、球状ポリマー粒子の屈折率は、約±０．００３屈折率単位よりもマトリクスポリマーの屈折率に近くないことが好ましい。
【００４３】
球状ポリマー粒子における架橋剤としての使用に適する架橋性モノマーは、当業者に良く知られており、一般に、例えばジビニルベンゼン、グリコールジおよびトリメタクリレートおよびアクリレート、トリオールトリアクリレートおよびメタクリレート等のように、存在する単不飽和モノマーと共重合可能で且つエチレン性不飽和基がほぼ等しい反応性を持つポリエチレン性不飽和を有するモノマーである。好ましい架橋性モノマーはブチレングリコールジアクリレートである。しばしばグラフト結合モノマーと称される第２のクラスの架橋性モノマーは、例えばアリルメタクリレート、ジアリルマレイン酸エステル、および、アリルアクリロキシプロピオネート等の、存在する単不飽和モノマーと共重合可能で且つ異なる反応性の２つ以上の非共役二重結合を有するポリエチレン性不飽和モノマーである。このグループからの好ましい架橋性モノマーはアリルメタクリレートである。両方のタイプの架橋結合モノマーの組み合わせが使用されても良い。架橋性モノマーが使用される場合、架橋性モノマーは、全体のモノマー重量に基づいて、４〜６０％のレベルで使用されるのが好ましく、より好ましくは約４〜約４０％、最も好ましくは４〜２０％のレベルで使用される。
【００４４】
あるいは、球状ポリマー粒子は、当業者に知られる他の技術を使用して、例えばポストキュア反応によって、架橋結合されても良い。そのようなポストキュア反応は、その後に、重合で使用される温度よりも高い温度まで加熱することにより活性化されるペンダント過酸化基を有するモノマーからコポリマーが形成されるときに見られる場合がある。活性化された過酸化基は、球状ポリマー粒子の架橋結合を促進させる。他の例では、第２のフリーラジカル開始剤が重合に対して加えられても良い。この第２の開始剤は、初期重合温度で安定であるが初期重合後に光或いは更に高い温度によって活性化されるように選択される。
【００４５】
球状ポリマー粒子は、ポリマー粒子を膨張させるために、重合プロセスで使用される残留オリゴマー材料を含んでいても良いが、そのようなオリゴマー材料は、その拡散を防止するに足る或いは処理または使用中に抽出されるに足る十分に高い分子量を有するとともに、それが球状ポリマー粒子または光散乱組成体の機械的特性に影響を殆ど与えない或いは影響を全く与えないような低い濃度で存在する。
【００４６】
本発明において有用な球状ポリマー粒子は、約２〜約１５μｍの粒径を有するとともに、好ましくは粒子の９０重量％が平均粒径の±２０％内に入るように任意の特定のポリマー組成体内で狭い粒径分布を有する。所望サイズよりもかなり大きい多くの粒子が光散乱組成体中に存在する場合には、拡散の効率が低下し、ポリマー表面の見栄えが悪く、一方、多くの望ましくない粒子が存在する場合には、後方散乱が増大し、全体の光透過率が低下する。そのような狭いサイズ分布はエマルジョン重合技術によって容易に得られるが、粒子自体は１μｍよりも小さくなる傾向がある。所望サイズ範囲の上端にある粒子は懸濁重合技術によって形成することができるが、サイズ分布は許容できないほど広い。その結果、粒径、サイズ分布、および、球状形態を有する粒子を形成するための他の技術が本発明において役立つが、それらを形成するための好ましい技術は、球状ポリマー粒子の少なくとも１つのモノマー成分をエマルジョン重合することによって均一に寸法付けられた小さい粒子を生成してエマルジョンポリマー粒子を形成し、エマルジョンポリマー粒子を球状ポリマー粒子の１つ以上のモノマー成分と共に膨張させ、エマルジョンポリマー粒子内でモノマーを重合させることを含む。膨張ステップおよび重合ステップは、粒子が所望のサイズに成長するまで繰り返されても良い。球状ポリマー粒子を形成するための好ましい操作は、例えば重合混合物中に連鎖移動減速剤、例えばメルカプタンを含ませることによってポリマーの分子量を制限する条件を使用して、初期のエマルジョンポリマー粒子をエマルジョン重合し、それにより、結果として得られるエマルジョン粒子が容易に膨張可能なオリゴマーを備えるようにすることを含む。このプロセスは、ポリマー分子量のそのような制限を行なわずに初期のエマルジョンポリマー粒子を生成するが、その後、ポリマー分子量を制限する条件を使用して膨張ステップおよび重合ステップのうちの１つ以上を行なうことによって変更しても良い。この変形において、初期のエマルジョンポリマー粒子は、全体の分子量が低いその後の大きな粒子ほど容易に膨張しない。前述した好ましいプロセスの場合と同様、少なくとも最後の重合は、そのようにしてポリマー分子量を制限しない条件下で行なわれる。
【００４７】
エマルジョンサイズの粒子から更に大きい粒子を成長させるための前述したプロセスは、当初のエマルジョン粒子のサイズ均一性をほぼ保持するとともに、当初のエマルジョン重合されたポリマーのサイズを少なくとも１０〜１０００のファクタ分だけ増大させることができる。これらのプロセスの生成物中に僅かな量の非常に小さいエマルジョン粒子が観察される場合があるが、そのような粒子は、全体の粒子重量の０．１％よりもかなり少ない割合を占め、光散乱ポリマーの光学特性に悪影響を与えない。所望のサイズ範囲で均一に寸法付けられる粒子を形成するための関連技術は、Ｕｇｅｌｓｔａｄの米国特許第４，１８６，１２０号によって教示されている。
【００４８】
ポリマー粒子がポリマーコア相と少なくとも１つのポリマーシェル相とを備える場合、コアは、様々なビニルモノマーから形成されても良く、また、ゴム状ポリマーまたはガラス状ポリマーであっても良い。コアは、ジオレフィン、例えばブタジエンまたはイソプレン；ビニル芳香族モノマー、例えばスチレンまたはクロロスチレン；ビニルエステル、例えばビニルアセテートまたはビニルベンゾエート；アクリロニトリル；メタクリロニトリル；メタクリレートエステル、例えばメチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、および、ベンジルアクリレート；塩化ビニル；フリーラジカル開始によって重合可能な他のモノマー等のモノマーの重合または共重合から形成されても良い。
【００４９】
１または複数のシェルは、コア／シェル粒子の重量の約５〜約４０％を構成しても良い。
好ましいコア／シェル粒子は、約２〜約１５μｍ、好ましくは約５〜約１０μｍｍの直径と狭い粒径分布とを有する個々の粒子を備える。粒径分布は、粒子の重量の少なくとも９０％が粒子の平均直径の±２０％内に入るようになっている。なお、ここで使用される用語「粒径分布」とは、粒子の重量の少なくとも９０％のサイズ範囲のことであると理解される。粒子は、０〜約６０％、好ましくは４〜約６０％の架橋モノマー、４〜約４０％、好ましくは０〜約５％のグラフト結合モノマー、および、０〜約５０％の他の共重合可能なビニルモノマーで共重合されるゴム状アルキルアクリレートポリマーから成るコアを有しており、アルキル基は２〜８個の炭素原子を有する。好ましいアルキルアクリレートはブチルアクリレートであり、好ましい他の共重合可能な１または複数のビニルモノマーは、より好ましくはモノビニルモノマーであり、好ましくは、アルキルメタクリレートおよびモノビニルアレーンから成るグループから選択され、更により好ましくはスチレンである。ここで使用されるモノビニルアレーンは、スチレン、アルキルスチレン、例えばメチルスチレンおよびエチルスチレン等のモノエチレン性不飽和芳香族モノマー、置換基が重合を邪魔しない他の置換ビニルベンゼン、および、同様のビニル多環式芳香族モノマーを含む。示されるパーセンテージは、重量パーセンテージであり（他に何も示されていなければ、ここで使用される全ての割合について同様）、全てのコアモノマーのパーセンテージである。アルキルアクリレートおよび任意の共重合可能なビニルモノマーは、コアポリマーの屈折率がマトリクスポリマーの屈折率の約±０．２単位内、より好ましくは約±０．０５単位内、更により好ましくは約±０．０３となるように選択される。しかしながら、コアポリマーの屈折率とマトリクスポリマーの屈折率との間の正確な一致がほぼ完全に透明な組成体を生じるため、コアポリマーの屈折率は、約±０．００３屈折率単位よりもマトリクスポリマーの屈折率に近くないことが好ましい。
【００５０】
コアポリマーにおける架橋剤としての使用に適する架橋性モノマーは、当業者に良く知られており、一般に、例えばジビニルベンゼン、グリコールジおよびトリメタクリレートおよびアクリレート、トリオールトリアクリレートおよびメタクリレート等のように、他のコアモノマーと共重合可能で且つエチレン性不飽和基がほぼ等しい反応性を持つポリエチレン性不飽和を有するモノマーである。好ましい架橋性モノマーはブチレングリコールジアクリレートである。架橋性モノマーが使用される場合、架橋性モノマーは、全体のコアモノマー重量に基づいて、約０．４〜約６０％のレベルで使用されるのが好ましく、より好ましくは０．４〜約４０％、更により好ましくは約１０〜約４０％のレベルで使用される。コアポリマーにおけるグラフトリンカーとしての使用に適するグラフト結合モノマーも、当業者に良く知られており、一般に、例えばアリルメタクリレート、ジアリルマレエート、アリルアクリロキシプロピオネート等のように、他のコアモノマーと共重合可能で且つ著しい残留不飽和がその重合後にコアポリマー中に残ることができるように十分に低い不飽和基の反応性を有するポリエチレン性不飽和モノマーである。好ましいグラフト結合モノマーはアリルメタクリレートである。グラフト結合モノマーが使用される場合、グラフト結合モノマーは、コアモノマーの全体の重量に基づいて、約０．１〜約１０％のレベルで使用されるのが好ましく、より好ましくは約０．１〜約５％、より好ましくは約０．５〜約５％、更により好ましくは約０．５〜約２．５％のレベルで使用される。
【００５１】
あるいは、コアポリマーは架橋されていてもよく、当業者に知られる他の技術を使用して、例えばポストキュア反応によって、シェルポリマーに対してグラフト結合されても良い。そのようなポストキュア反応は、その後に、重合で使用される温度よりも高い温度まで加熱することにより活性化されるペンダント過酸化基を有するモノマーからコポリマーが形成されるときに見られる場合がある。活性化された過酸化基は、コア／シェルポリマー成分グラフト結合および架橋結合を促進させる。他の例では、第２のフリーラジカル開始剤が重合に対して加えられても良い。この第２の開始剤は、初期重合温度で安定であるが初期重合後に光或いは更に高い温度によって活性化されるように選択される。
【００５２】
コアポリマーは、ポリマー粒子を膨張させるために、重合プロセスで使用される残留オリゴマー材料を含んでいても良いが、そのようなオリゴマー材料は、その拡散を防止するに足る或いは処理または使用中に抽出されるに足る十分に高い分子量を有するとともに、それがコア、コア／シェルポリマー、または、光散乱組成体の機械的特性に影響を殆ど与えない或いは影響を全く与えないような低い濃度で存在する。
【００５３】
粒子のコアを取り囲んでいるのがポリマーの１つ以上のシェルであり、この場合、外側シェルがマトリクスポリマーと相溶性の（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）ポリマーである。すなわち、ポリマー自体は、マトリクスポリマーとの均質な混合物を形成することができる。例えば、ポリ（メチルメタクリレート）のシェルは、ポリ（メチルメタクリレート）またはポリ（塩化ビニル）のマトリクスポリマーに適合する。シェルポリマーは、マトリクスポリマーおよびシェルにおけるメチルメタクリレートポリマーの前記した例の場合と同様に、化学的な類似性の結果として、マトリクスポリマーと相溶しても良く、あるいは、全体のシェルモノマー重量に基づき約２５〜約３０％のアクリロニトリルと共重合されるスチレンのシェルの場合と同様に相溶し得るように経験的に決定されても良い。また、このシェルも、ポリ（メチルメタクリレート）またはポリ（Ｎ−メチルグルタルイミド）マトリクスポリマーと相溶する。シェルおよびマトリクスポリマーにおけるそのような多くの相溶性のポリマーの組み合わせは当業者に知られており、また、ルーチン検査によって、例えば、提案されたシェルポリマーとマトリクスポリマーとの混合物を形成し、ヘイズの不存在、単一のガラス転移温度の存在などといった相溶性の証拠に関して前記混合物を検査することによって、他のポリマーが容易に決定されても良い。
【００５４】
シェルポリマーにおける架橋剤としての使用に適する架橋性モノマーは、当業者に良く知られており、一般に、例えばジビニルベンゼン、グリコールジおよびトリメタクリレートおよびアクリレート、トリオールトリアクリレートおよびメタクリレート等のように、他のシェルモノマーと共重合可能で且つエチレン性不飽和基がほぼ等しい反応性を持つポリエチレン性不飽和を有するモノマーである。好ましい架橋性モノマーはブチレングリコールジアクリレートである。架橋性モノマーが使用される場合、架橋性モノマーは、全体のシェルモノマー重量に基づいて、約０．４〜約６０％のレベルで使用されるのが好ましく、より好ましくは０．４〜約２０％、更により好ましくは約１０〜約２０％のレベルで使用される。
【００５５】
シェルポリマーは、全体の粒子重量の約０．１〜約４０％、好ましくは約５〜約４０％、より好ましくは約１５〜約３５％を構成する。
【００５６】
本発明において有用なコア／シェルポリマー粒子は、約２〜約１５μｍ、好ましくは約５〜約１０μｍの粒径を有するとともに、好ましくは粒子の９０重量％が平均粒径の±２０％内に入るように任意の特定のポリマー組成体内で狭い粒径分布を有する。所望サイズよりもかなり大きい多くの粒子が光散乱組成体中に存在する場合には、拡散の効率が低下し、ポリマー表面の見栄えが悪く、一方、多くの望ましくない粒子が存在する場合には、後方散乱が増大し、全体の光透過率が低下する。そのような狭いサイズ分布はエマルジョン重合技術によって容易に得られるが、粒子自体は１μｍよりも小さくなる傾向がある。所望サイズ範囲の上端にある粒子は懸濁重合技術によって形成されても良いが、サイズ分布は許容できないほど広い。その結果、粒径、サイズ分布、および、コア−シェル形態を有する粒子を形成するための他の技術が本発明において役立つが、それらを形成するための好ましい技術は、コアポリマーの少なくとも１つのモノマー成分をエマルジョン重合することによって均一に寸法付けられた小さい粒子を生成してエマルジョンポリマー粒子を形成し、エマルジョンポリマー粒子をコアポリマーの１つ以上のモノマー成分と共に膨張させ、エマルジョンポリマー粒子内でモノマーを重合させることを含む。膨張ステップおよび重合ステップは、粒子が所望のコアサイズに成長するまで繰り返されても良い。コアを形成するための好ましい操作は、形成するポリマーの分子量を制限する条件を使用して、例えば、重合混合物中に連鎖移動減速剤、例えばメルカプタンを含ませることによって、初期のエマルジョンポリマー粒子をエマルジョン重合し、それにより、結果として得られるエマルジョン粒子が容易に膨張可能なオリゴマーを備えるようにすることを含む。このプロセスは、ポリマー分子量のそのような制限を行なわずに初期のエマルジョンポリマー粒子を生成するが、その後、ポリマー分子量を制限する条件を使用して膨張ステップおよび重合ステップのうちの１つ以上を行なうことによって変えられても良い。この変形において、初期のエマルジョンポリマー粒子は、全体の分子量が低いその後の大きな粒子ほど容易に膨張しない。前述した好ましいプロセスの場合と同様、少なくとも最後の重合は、そのようにしてポリマー分子量を制限しない条件下で行なわれる。
【００５７】
本発明の粒子を調製するプロセスは、
Ａ）ゴム状コアポリマー組成体としてアルキルアクリレートの共重合体を選択し、アルキル基が２〜８個の炭素原子を有し、共重合体は、マトリクスポリマーの屈折率の±０．０５単位内であるが約±０．００３単位よりもマトリクスポリマーの屈折率に近くない屈折率を有し、
Ｂ）重合時に選択されたコアポリマーを形成する１つ以上のモノマーの第１の水性エマルジョンから、コアポリマーの粒子を重合し、
Ｃ）１）重合時に選択されたコアポリマーを形成する１つ以上のモノマーを有するコアポリマーの粒子を膨張させるステップ、および
２）選択されたコアポリマーをもたらすモノマーの全てがコアポリマーの粒子中で重合されるまで、膨張するモノマーをコアポリマーの粒子内で重合させるステップであって、粒子が約２〜約１５μｍの範囲内の所望のサイズに達するステップ、
のうちの１つ以上のステップを行ない、ならびに
Ｄ）１）第２の水性モノマーエマルジョン中にコアポリマー粒子を懸濁させるステップであって、前記モノマーが重合されることにより、マトリクスポリマーと相溶するポリマーが形成されるステップ、および
２）第２のエマルジョン中でモノマーからポリマーシェルをポリマー粒子上へ重合させるステップ、
のうちの１つ以上のステップを行なう、
ことを含んでも良い。
【００５８】
１または複数のシェルは、例えばＯｗｅｎｓの米国特許第３，７９３，９０２号によって教示される従来のコア／シェル技術を使用して、既に重合された層上に重合される。
【００５９】
エマルジョンサイズの粒子から更に大きい粒子を成長させるための前述したプロセスは、当初のエマルジョン粒子のサイズ均一性をほぼ保持するとともに、当初のエマルジョン重合されたポリマーのサイズを少なくとも１０〜１０００のファクタ分だけ増大させることができる。これらのプロセスの生成物中に僅かな量の非常に小さいエマルジョン粒子が観察される場合があるが、そのような粒子は、全体の粒子重量の０．１％よりもかなり少ない割合を占めるため、光散乱ポリマーの光学特性に悪影響を与えない。所望のサイズ範囲で均一に寸法付けられる粒子を形成するための関連技術は、Ｕｇｅｌｓｔａｄの米国特許第４，１８６，１２０号によって教示されている。
【００６０】
完成したコア／シェルポリマーは、それが噴霧乾燥や凝固などの従来技術を使用して形成されるエマルジョンから分離されても良い。また、コア／シェルポリマーは、Ｂｏｒｔｎｉｃｋの米国特許第３，７５１，５２７号によって教示されるように、液化押出機内で共分離によりマトリクスポリマーと混合されても良い。
【００６１】
本発明において有用なマトリクスポリマーは、処理または使用条件下で結晶化しない、すなわち、約５０℃よりも高いガラス転位温度を有し、したがって、本発明の粒子状ポリマー組成体の取り込み後に非晶質になるとともに、シートから成る光散乱体または本発明の光散乱組成体を形成するために処理後に非晶質を保持する透明な熱可塑性ポリマーであることが好ましい。これらのマトリクスポリマーは、典型的には、約１４００〜約３５００メガパスカル（ＭＰａ）の弾性率を有し、また、成形、鋳造、押出し成形、または、当業者に明らかな他のプロセスによって成形体へと形成されても良い。そのようなマトリクスポリマーの例としては、メチルメタクリレート、スチレン、塩化ビニルなどのホモポリマー、ポリグルタルイミドとして知られるメチルメタクリレートのイミド化されたポリマー、および、メチルメタクリレートとアルキルアクリレートとの共重合体、スチレンと最大４０％のアクリロニトリルとの共重合体、スチレンとメチルメタクリレートとの共重合体、α−メチルスチレンとメチルメタクリレートおよびアルキルアクリレートとの共重合体、塩化ビニルとビニルアセテートまたはプロピレンとの共重合体が挙げられ、アルキルアクリレートのアルキル基は１〜８個の炭素原子を含む。また、ポリ（エチレンテレフタレート）およびポリ（シクロヘキサンジメタノールテレフタレート）などの特定のアモルファス縮合重合体とセルロースアセテートブチレートとのホモポリマーおよび共重合体も適している。好ましいマトリクスポリマーは、メチルメタクリレートと約１〜約１５％アルキルアクリレートとの共重合体であり、この場合、アルキルは１〜８個の炭素原子を含む。
【００６２】
また、ポリ（ビニルアセテート）、可塑化塩化ビニルホモポリマーおよびコポリマー、可塑化セルロースエステルなど、可塑化できるポリマーを含む更に柔軟なマトリクスポリマーが使用されても良い。
【００６３】
本発明において有用な他の好ましいクラスのマトリクスポリマーは熱硬化性ポリマーである。ポリマーは、結果として得られるシートを固定化および不溶化するための十分な多官能性モノマーを含むポリ（メチルメタクリレート）のシートの例えばキャスティングで形成される熱硬化性ものであっても良く、あるいは、ポリマーは、例えば重合シートの加熱により硬化反応を活性化させることによって、重合が完了された後に熱硬化性となっても良い。そのような熱硬化可能なマトリクスポリマーの例としては、メチルメタクリレート、スチレン、塩化ビニルなどのホモポリマー、ポリグルタルイミドとして知られるメチルメタクリレートのイミド化されたポリマー、および、メチルメタクリレートとアルキルアクリレートとの共重合体、スチレンと最大４０％のアクリロニトリルとの共重合体、スチレンとメチルメタクリレートとの共重合体、α−メチルスチレンとメチルメタクリレートおよびアルキルアクリレートとの共重合体、塩化ビニルとビニルアセテートまたはプロピレンとの共重合体が挙げられる。相溶性の或いは屈折率が一致するマトリクスポリマーの混合物が使用されても良い。好ましいマトリクスポリマーは、メチルメタクリレートと約１〜約１５％アルキルアクリレートとの共重合体であり、アルキルは１〜８個の炭素原子を含んでおり、また、前記共重合体は、０．０５〜２％のレベルで多官能性ジメタクリレートモノマーも含み、あるいは、０．０５〜約５％のレベルでアクリルアミドおよびＮ−メチロールアクリルアミドを含んでいる。
【００６４】
熱硬化性ポリマーは、ビニルモノマーから形成される必要はないが、縮合重合または開環重合によって、例えば、多官能性グリコールの存在下でのポリエステル重縮合によって、あるいは、三官能性エポキシドの存在下でのエポキシド重合によって形成されても良い。
【００６５】
単相ポリマーおよびコア／シェルポリマーは、好ましくは溶融混合によってマトリクスポリマー中に取り込まれるが、当業者に知られる他の技術が使用されても良い。例えば、単相ポリマーおよびコア／シェルポリマーは、それらの重合前にマトリクスポリマーのモノマー中へ導入されても良い。コア／シェルの混合物または単相ポリマーとマトリクスポリマーとの混合物中に、紫外光安定剤、可溶性難燃剤、色素、熱安定剤などの他の従来の添加物が存在しても良い。
【００６６】
マトリクスポリマー中に存在する単相ポリマーおよびコア／シェルポリマーのレベルは、望まれる光学的効果、最終的な製品の厚さ、コア／シェル粒径、および、粒子（または、コア／シェルの場合には、コア）とマトリクスポリマーとの間の屈折率の違いによって決まる。単相ポリマー及び／又はコア／シェルポリマーにおける実用的に有用な範囲は、全体のポリマー重量の約０．１％〜約４０％、好ましくは〜約３０％、より好ましくは〜約２０％、更により好ましくは〜約１０％である。
この発明で使用されるレンズ材料は、様々な方法で基体に対して加えることができる。例えば、ポリマー基体において、基体がレンズ部品の軟化点よりも低い軟化点を有する場合には、基体をその軟化点まで加熱することができ、また、乾燥したレンズ材料を軟化した基体上に吹き付けることができる。その後、軟化した基体を冷却することができ、それにより、レンズ粒子が基体に付着する。
【００６７】
あるいは、以下の幾つかの実施例で説明するように、結合剤を用いてビーズを作成し、それにより、適切な基体上に塗布する（例えば、スプレーコーティングまたはローラーコーティング、ジェット噴射または印刷によって）ことができる水性コーティング組成体を形成できる。収束レンズ粒子および発散レンズ粒子のそれらの対応する層中における最も効率的な幾何学的配置は、基体上における球の単層状態であり、この場合、粒子は、可能な限り密な六方最密配置状態であることが好ましい。
【００６８】
水性の場合には、以下の実施例で説明される結合剤に加えて、他の適した結合剤として、アミノシラン、エポキシ、エポキシシラン、アルキルシラン、脂肪酸、または、シリコンオイルのようなコーティング剤が挙げられる。好ましいアミノシランは、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシランおよびセルロースアクリレート溶液である。他の適した水性結合剤としては、アクリル、ビニル、例えばビニルアセテートまたはビニルアセテート−エチレン、ポリウレタン、シロキサン、天然ゴム、合成ゴムポリマー、例えばスチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）ブロック共重合体、プロテインポリマー、セルロースポリマー、および、これらの混合物および組み合わせ、例えばアクリルウレタンから選択される（コ）ポリマーが挙げられる。
【００６９】
レンズ組成体が溶媒安定である場合、組成体は、当該組成体のソルベントキャスティングによって加えることができる。ソルベントキャスティングで使用される溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、ブチルアセテート、トルエン、イソプロパノール、エチルアルコール、および、キシレンが挙げられる。
【００７０】
コーティング組成体を用いて形成される後述する検査フィルムは、以下の寸法、すなわち、表面積７７ｍｍ×５６ｍｍ、および、０．２０５ｍｍから０．２１０ｍｍまで変化する厚さを有している。これらのサンプルは、ＡＳＴＭ  Ｅ  １６７  ９６（物体および材料の配光測定器における標準的技法）、ＡＳＴＭ  Ｄ１０００３  ００（透明プラスチックの視感透過率およびヘイズに対する標準的な検査方法）、および、ＡＳＴＭ  Ｅ  ３１３  ００（機器で測定された色座標から黄色度および白色度を計算するための標準的技法）によって評価された。
【００７１】
後述する光拡散デバイスは、拡散光透過率（Ｔｔ）、黄色度（ＹＩ）、および、拡散率に関して評価された。
【００７２】
Ｔｔは、ＡＳＴＭ  Ｄ１０００３  ００にしたがって測定された。
黄色度値は、ＡＳＴＭ  Ｅ  ３１３  ００によって決定された。
拡散率は、ＡＳＴＭ  Ｅ  １６７  ９６にしたがって測定された。
以下の実施例で参照される粒径は、数平均粒径である。
【実施例】
【００７３】
実施例１  プレシード（Ｐｒｅ−Ｓｅｅｄ）ポリマー
この実施例は、水性分散状態の大きなシード粒子を形成するための０．２５μｍ直径の架橋ポリマープレシードの生成を記載する。以下の混合物Ａ１−Ｃ１は脱イオン水を用いて生成された。
【００７４】
【表１】
0005089552.tif 000003
【００７５】
攪拌器および凝縮器が備えられ且つ窒素で覆われた反応装置に混合物Ａ１が充填され、かつ、当該反応装置が８３℃に加熱された。反応装置の内容物に対して、１０％の乳化混合物Ｂ１および２５％の混合物Ｃ１が加えられた。温度が８３℃に維持され、混合物が６０分間にわたって攪拌された。その後、１２０分にわたって攪拌しながら残りの混合物Ｂ１および混合物Ｃ１が反応装置に対して加えられた。攪拌は、９０分間にわたって８３℃で続けられた。その後、反応装置の内容物が室温まで冷却された。結果として得られる粒子プレシードの粒径は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ粒径アナライザＢＩ−９０によって測定すると、０．２５μｍであった。
【００７６】
実施例２  ポリマーシード
この実施例では、ｎ−ブチルアクリレート、スチレン、および、１−ヘキサンチオールを使用して、実施例１のエマルジョン中のプレシード粒子が０．５６μｍ直径まで成長される。脱イオン水を用いて以下の混合物Ａ２−Ｇ２が生成された。
【００７７】
【表２】
0005089552.tif 000004
【００７８】
混合物Ａ２が、実施例１の反応装置に加えられるとともに、攪拌しながら８８℃まで加熱された。反応装置内の空気が窒素と置き換えられた。反応装置の温度が８８℃で安定されると、混合物Ｂ２が反応装置内に充填された。その後、乳化された混合物Ｃ２およびＤ２ならびに混合物Ｅ２が３００分間にわたって攪拌しながら反応装置に加えられた。攪拌は、９０分間にわたって８８℃で続けられた。反応装置の内容物が６５℃まで冷却された。混合物Ｆ２，Ｇ２が加えられ、また、反応装置の内容物が１時間にわたって攪拌しながら６５℃に維持された。その後、反応装置の内容物が室温まで冷却された。結果として得られるエマルジョン粒子は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ粒径アナライザＢＩ−９０によって測定すると、０．５６μｍの直径を有していた。
【００７９】
実施例３  発散レンズ組成体
この実施例では、段階Ｉで、ｎ−ブチルアクリレートおよびアリルメタクリレートを使用して、５μｍ直径の発散レンズを形成するために、実施例２のエマルジョン中の粒子が拡張され、その後、段階ＩＩで、メチルメタアクリレートおよびエチルアクリレートの共重合が行なわれる。脱イオン水を用いて以下の混合物Ａ３−Ｇ３が生成された。
【００８０】
【表３】
0005089552.tif 000005
【００８１】
実施例１の反応装置に対して、攪拌しながら９０℃まで加熱されたＡ３が加えられた。反応装置内の空気が窒素と置き換えられた。反応装置の温度が９０℃で安定されると、混合物Ｂ３が反応装置内に充填された。ホモジナイザを用いて混合物Ｃ３が乳化され、混合物Ｃ３が反応装置内に充填された。反応装置が１時間にわたって６０℃で攪拌された。ホモジナイザを用いて混合物Ｄ３が乳化され、混合物Ｄ３が反応装置内に充填された。６０℃での１時間の攪拌後、反応装置が６５−７０℃まで徐々に加熱され、その間に発熱重合が行なわれる。ピーク温度に達した後、攪拌が続けられ、その一方で、反応装置が３０分で７３℃まで冷却された。混合物Ｆ３の半分が充填された。その後、混合物Ｅ３、Ｆ３の残り、Ｇ３が２時間にわたって反応装置内へ個別に加えられた。温度が７３−７５℃に維持され、攪拌が１時間にわたって続けられ、その後、反応装置が室温まで冷却された。結果として得られるエマルジョン粒子は、Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ＩＩＥ粒径アナライザによって測定すると、５μｍの直径を有していた。
【００８２】
実施例４  収束レンズ組成体
この実施例では、段階Ｉで、ベンジルアクリレートおよびアリルメタクリレートを使用して、５μｍ直径の収束レンズの分散を形成するために、実施例２のエマルジョン中の粒子が拡張され、その後、段階ＩＩで、メチルメタアクリレートおよびエチルアクリレートの共重合が行なわれる。脱イオン水を用いて以下の混合物Ａ４−Ｋ４が生成された。
【００８３】
【表４】
0005089552.tif 000006
【００８４】
実施例１の反応装置に対して、攪拌しつつ９０℃まで加熱されたＡ４が加えられた。反応装置内の空気が窒素と置き換えられた。反応装置の温度が９０℃で安定されると、混合物Ｂ４が１時間にわたって反応装置内に充填された。ホモジナイザを用いて混合物Ｃ４が乳化され、混合物Ｃ４が反応装置内に充填された。反応装置が１時間にわたって６４℃で攪拌された。ホモジナイザを用いて混合物Ｄ４が乳化され、混合物Ｄ４が反応装置内に充填された。その後、発熱重合が行なわれた。ピーク温度に達した後、攪拌が続けられ、その一方で、反応装置が７５℃まで冷却された。混合物Ｆ４が反応装置に充填された。その後、混合物Ｅ４、Ｇ４、Ｈ４が１．８時間にわたって個別に加えられた。この添加の間、温度が７３−７７℃に維持され、攪拌が続けられた。その後、反応装置内に混合物Ｉ４が充填され、その後、３０分間にわたって混合物Ｊ４およびＫ４が加えられた。結果として得られたエマルジョン粒子が濾過され、Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ＩＩＥ粒径アナライザによって４．８μｍの粒径が決定された。
【００８５】
実施例５  ２段階、硬質エラストマー結合剤
以下の混合物が生成された。
【００８６】
【表５】
0005089552.tif 000007
【００８７】
攪拌器および凝縮器を備えた反応装置に１２５９．１９ｇの脱イオン水が充填される。２０分間にわたって窒素を水に通して泡立たせておく。その後、反応装置が窒素で覆われ、反応装置に混合物Ａ５が充填される。反応装置の混合物の温度が２０℃を下回ると、混合物Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５が反応装置に急速に且つ連続的に加えられる。約１０分内で、温度が増大して約８５℃でピークに達する。ピーク温度後のおよそ１０分、混合物Ｅ５が加えられ、その後、混合物Ｆ５が加えられる。５分間にわたってそのままの状態にした後、反応装置の混合物が７５℃まで冷却される。混合物Ｇ５が反応装置に加えられた後、混合物Ｈ５，Ｉ５が加えられる。５分内で、５−１０℃の発熱が観察される。１５分間にわたってそのままの状態にした後、３０分間にわたって混合物Ｊ５およびＫ５が個別に反応装置内へ供給され、一方、バッチが冷却される。混合物Ｌ５が加えられ、その後、ポリマーサンプルが１００メッシュスクリーンによって濾過されて、凝塊が除去される。
【００８８】
実施例６  発散レンズコーティング形成体
【００８９】
【表６】
0005089552.tif 000008
【００９０】
標準的な卓上ミキサーを使用して形成体＃１の成分が２０分間にわたって攪拌された。形成体＃１のブルックフィールド粘度（１．２５ｓｅｃ−１）は４００ｃＰｓであった。
【００９１】
実施例７  発散レンズコーティング形成体
【００９２】
【表７】
0005089552.tif 000009
【００９３】
標準的な卓上ミキサーを使用して形成体＃２の成分が２０分間にわたって攪拌された。形成体＃２のブルックフィールド粘度（１．２５ｓｅｃ−１）は９００ｃＰｓであった。
【００９４】
噴射前に、１００グラムの水を１５０グラムの形成体＃２に対して加えることにより、形成体＃２が希釈された。
【００９５】
実施例８  収束レンズコーティング形成体
【００９６】
【表８】
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【００９７】
標準的な卓上ミキサーを使用して形成体＃３の成分が２０分間にわたって攪拌された。形成体＃３のブルックフィールド粘度（１．２５ｓｅｃ１）：７００ｃＰｓ。
【００９８】
噴射前に、１００グラムの水を１５０グラムの形成体＃３に対して加えることにより、形成体＃３が希釈された。空気圧を用いる従来のスプレーガンを使用して全ての形成体の噴射が完了された。
【００９９】
配光測定器によって光拡散率を評価し且つ色彩計によって光学特性を評価することによって、乾燥フィルムが光学的に測定された。前者の機器は、−９０°から＋９０°まで変化する角度でプラークを通じて伝えられる可視光の出力強度を測定する。
【０１００】
実施例９  拡散デバイス
実施例７において説明した形成体＃２は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）ＰＥＴシート（７ミル厚）の０．３ｍ×０．３ｍ断片の一方の面上へ噴射された。噴射前、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの重量が測定された。また、湿った形成体を噴射し、その後、５分間にわたって８２℃で乾燥した後、乾燥した「付加物」の量を決定するために、シートの重さを再び測定した。乾燥後、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの反対側の面に、実施例８で説明した形成体３が噴射された。
【０１０１】
【表９】
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【０１０２】
実施例１０  拡散デバイス
実施例７において説明した形成体２は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）ＰＥＴシート（７ミル厚）の０．３ｍ×０．３ｍ断片の一方の面上へ噴射された。噴射前、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの重量が測定された。また、湿った形成体を噴射し、その後、５分間にわたって８２℃で乾燥した後、乾燥した「付加物」の量を決定するために、シートの重さを再び測定した。シートを乾燥後、形成体＃３が、乾燥した形成体２の上面に直接に噴射された（両方の形成体は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの同じ面上に別個の層として噴射された）。
【０１０３】
【表１０】
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【０１０４】
実施例１１
実施例７において説明した形成体２は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）ＰＥＴシートの０．３ｍ×０．３ｍ断片の一方の面上へ噴射された。噴射前、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの重量が測定された。また、湿った形成体を噴射した後に再び重量が測定された。その後、５分間にわたって８２℃で乾燥した後、乾燥した「付加物」の量を決定するために、シートの重さを再び測定した。乾燥後、Ｍｙｌａｒ（登録商標）シートの反対側の面に、実施例８で説明した形成体３が噴射された。
【０１０５】
【表１１】
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