(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と表面にレンズ型を形成してなる型板との間に、電離放射線硬化型樹脂を塗布し電離放射線の照射により、該透明基材の少なくとも片面にレンズ部を形成するレンズシートの製造方法において、
所望レンズ形状の逆型を形成してなる型板のレンズ型面に、樹脂を溶剤で希釈した溶液中に型板を浸漬し、該型板のレンズ型面をブラシで洗浄した後、溶液から引き上げ、前記型板をローリングさせ付着している樹脂希釈溶液の膜厚を均一にした後、溶剤を揮散させて形成することによって電離放射線硬化型樹脂による薄膜を形成する製膜工程と、
前記電離放射線硬化型樹脂の薄膜が形成されたレンズ型面に、電離放射線硬化型樹脂を全面に塗布する硬化型樹脂の塗布工程と、
該塗布された電離放射線硬化型樹脂上に前記透明基材を積層し、この上から加圧ロールにより押圧し、余剰な樹脂を押し出しを行い、前記押出しの工程と同時に脱泡させ、しかる後電離放射線を照射して樹脂を硬化させる脱泡・硬化工程と、
前記樹脂硬化物をレンズ型から剥がす剥離工程とからなることを特徴とするレンズシートの製造方法。
【請求項２】
前記電離放射線硬化型樹脂の薄膜は、厚さが１〜５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のレンズシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、透過型スクリーン等に用いられるフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ等のレンズシートや、画像、映像を立体表示させる３次元ディスプレー装置で使用されるレンチキュラーレンズ等のレンズシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のレンズシートは、一般的にホットプレス法や押出し成形法により製造されていたが、ホットプレス法による製造方法では、加熱、冷却サイクルが長く、型板（特に金型の場合）の償却費が高い等の理由からコストアップとなっている。また、押出し成形法による製造方法では、レンズ形状が複雑なものや高いレンズ形状精度を必要とするものは、成形時、樹脂の型戻りがあるため精度が良いレンズシートを得ることが難しい。近年、このような状況から、製造コストが安く、短時間で製造できる生産性のよい紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂を使用した成形法が開発されている。
【０００３】
しかし、この電離放射線硬化型樹脂を用いたレンズシートの製造方法には、まだ幾つかの問題が残されており、量産する段階には至っていない。
一つの問題としては、所望レンズ形状の逆型に形成された金属型やエポキシ樹脂等による樹脂型のレンズ型面に対する電離放射線硬化型樹脂の離型性が、成形回数を重ねるごとに次第に低下する現象がある。
例えば、レンチキュラーレンズ用として開発された、光学用ウレタンアクリレートの紫外線硬化型樹脂を用いて実際にレンズシートの成形を行ってみた。基材として硬質塩化ビニル樹脂フィルム（厚さ０．１ｍｍ）と、レンズ型面に５μｍのクロムメッキを均一に施した銅製レンチキュラー形状の型板（厚さ０．８ｍｍ）を使用し、レンチキュラーレンズシートの成形を繰り返したところ、当初レンズ型面と電離放射線硬化型樹脂の剥離性は軽く良好であったが、２０回目当たりから剥離性がやや悪くなってしまった。すなわち、成形シートの外観上には別段問題はなかったが、剥離に際して、パリッと大きな音がするようになり、剥離するのにやや力を要する程となった。さらに４０回目当たりとなると剥離が非常に悪くなり、剥離の際に大きな力を要するので基材フィルムのいたるところに「折れじわ」が入ってしまった。この状況ではもはや良品と言えるものは得られなかった。
【０００４】
次に、フレネルレンズの逆型を形成したフレネルレンズ用黄銅製の型板でテストを行った。型板のレンズ型面に厚さ５μｍのニッケルメッキを均一に施し、基材については、電離放射線硬化型樹脂等、前記レンチキュラーレンズのテストと同じものを使用した。当初の剥離性は前記レンチキュラー型板に比べればやや劣り、剥離するのに力を要するが成形シートの外観上の問題はなかった。
しかし、レンチキュラー型板の場合と同様に、２０回目当たりから剥離が急激に悪くなり、４０回目当たりでは基材フィルムに「折りじわ」が残ってしまい良品が得られなかった。
【０００５】
また、電離放射線硬化型樹脂を用いる成形法のその他の問題としては、脱泡の問題が挙げられる。電離放射線硬化型樹脂は、一般的には金属型やエポキシ樹脂等の樹脂型のレンズ型面に対して樹脂が濡れ難い。これらの型板のレンズ型面の表面張力は、一般的に２５〜４０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲であるが、電離放射線硬化型樹脂は、金属型や樹脂型に比べ表面張力がかなり大きく４０〜４５ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲となっているので、金属型や樹脂型の型板に濡れ難く、フレネルレンズ形状の逆型を形成した型板では、特にレンズ型の深部に気泡が生じ易い。このように、電離放射線硬化型樹脂は、表面張力が大きいため基材や金属型、樹脂型に濡れ難く樹脂の弾きが生ずるため、この樹脂の表面張力を下げるべく濡れ性の改善、塗工面のレベリング性向上のため、シリコーンオイル、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を添加剤として加え使用している。しかし、これらは単に添加剤として混合されているに過ぎないため、型板のレンズ型界面の酸素成分の多い箇所では樹脂の硬化が阻害され、ゲル状物或いは表面張力の大きい硬化物、又はシリコーン樹脂添加剤成分が表面に多く付着した濡れ性の悪い硬化物として、型板のレンズ型表面に付着してしまう。すなわち、このレンズ型を繰り返し使用していると、付着樹脂物が多くなり型からの剥離工程において、この付着硬化物と塗布する樹脂が強固に結合するので、剥離に大きな力が必要となり、フィルム等に「折れじわ」が生じたり、硬化樹脂がレンズ型側に取られたり、或いは硬化樹脂中に気泡が多くみられたり、成形されるレンズの形状精度が低下する等の問題が多発していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電離放射線硬化型樹脂を使用してレンズシートを成形する方法としては、レンズ型の剥離性が次第に低下するので、安定した品質の成形品が連続的に、効率よく生産されなかった。
また、従来、脱泡の方法としては、特開昭６４−８６１０２号公報、特開平６−２０１９０３号公報で開示されているように、型板のレンズ型面に樹脂溜まりを作って、樹脂をしごきながら均していく方式や、加温した樹脂液や溶剤で希釈した低粘度樹脂液を用いる等、様々な検討がなされてきたが、電離放射線硬化型樹脂を使用したレンズシートの成形では、型板のレンズ型面で発生する気泡が問題であり、従来の方式では、レンズ型面上の濡れ性の悪い付着物により気泡の発生を抑えることができない。
また、溶剤希釈による低粘度樹脂液の方法では、レンズ型面に希釈液で２００μｍ以上の厚塗りをする必要があることから、乾燥時間が長くなったり、溶剤が完全に揮散されずに樹脂中に残留溶剤として残り、硬化樹脂の架橋密度が甘くなってしまう等、根本的な解決策ではなかった。
さらに、樹脂溜まりを作ってしごきながら均す方式では、樹脂溜まりが大きい箇所は樹脂の厚みが厚くなってしまい、樹脂溜まりがしごかれて小さくなった箇所では、樹脂の厚みが薄くなってしまうので、レンズシート全体から見ると厚みに差ができて、光学特性上、画像、絵柄が鮮明でなくなる等の問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、従来は電離放射線硬化型樹脂中に残存する気泡や型板のレンズ型の使用回数限界のため、生産効率が低く量産性のないものであったが、レンズ型の繰り返し使用を可能にし、かつ、気泡の発生のない塗布方法によるレンズシートの製造方法を提供することにある。
すなわち、所望レンズ形状の逆型を形成してなる金属製や樹脂製による型板のレンズ型面に、樹脂を溶剤で希釈した溶液中に型板を浸漬し、該型板のレンズ型面をブラシで洗浄した後、溶液から引き上げ、前記型板をローリングさせ付着している樹脂希釈溶液の膜厚を均一にした後、溶剤を揮散させて形成することによって電離放射線硬化型樹脂による薄膜を形成する製膜工程と、前記電離放射線硬化型樹脂の薄膜が形成されたレンズ型面に、電離放射線硬化型樹脂を全面に塗布する硬化型樹脂の塗布工程と、該塗布された電離放射線硬化型樹脂上に前記透明基材を積層し、この上から加圧ロールにより押圧し、余剰な樹脂を押し出し、かつ、脱泡させ、しかる後電離放射線を照射して樹脂を硬化させる脱泡・硬化工程と、前記樹脂硬化物をレンズ型から剥がす剥離工程とからなることを特徴とするレンズシートの製造方法である。
【０００８】
本発明を図に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、気泡（１３）は電離放射線硬化型樹脂（１２）と電離放射線硬化型樹脂の薄膜（１４）との間に閉じ込められた空気より生ずるもので、この気泡は、薄膜（１４）と硬化型樹脂（１２）との間を浮動しているので、透明基材（１１）上より加圧ロールにより加圧されると、余剰な樹脂と共に押し出されてしまう。次に、電離放射線硬化型樹脂による薄膜の形成方法は、型板を繰り返し使用していくと、濡れ性の悪い樹脂の硬化物が付着してくるため、溶剤中に型板（１５）を浸漬しレンズ型（１５ａ）面に均一にブラシをかけ、付着した樹脂を取り除く必要がある。このブラシとしては、１０〜５０デニールの細いナイロン繊維、ポリエステル繊維等がよい。
【０００９】
図２は、電離放射線硬化型樹脂を溶剤で希釈した溶液（１６）中に型板（１５）を浸漬させ、レンズ型（１５ａ）面を回転させたブラシ（１７）で均一にこすって、レンズ型面に付着した硬化樹脂部分を取り除いている工程である。洗浄後、型板を溶液から取り出し、レンズ型面に付着した希釈された硬化型樹脂が均一な膜厚となるように前後左右にローリングさせて、余剰な樹脂を取り除くものである。なお、電離放射線硬化型樹脂の薄膜（１４）は、高い希釈率の溶液（１６）で行うことが均一な膜厚が得られるので、好ましくは、希釈溶液の樹脂分濃度が２０〜５０％溶液とすると、均一な膜厚の形成が容易となる。
【００１０】
図３は、樹脂の希釈溶液における溶剤を揮散させた後の、型板（１５）のレンズ型（１５ａ）に形成された薄膜（１４）を示すものである。この希釈溶液（１６）に用いる溶剤は、金属型や樹脂型によるレンズ型に濡れ易いトルエンがよいが、樹脂の溶解性に問題がある場合には、酢酸エチル、メチルエチルケトン等の混合溶剤とすることも可能である。希釈溶液によりレンズ型上に均一に溶液膜を形成させた後、乾燥機中で溶剤を揮発させる。この溶液は溶剤分が多く、希釈溶液の膜厚も２０〜５０μｍであるので、乾燥時間は６０秒程度で完全に溶剤を揮発させることができ、残留溶剤により硬化物の物性劣化をきたさない。ここで膜厚の厚みの範囲として種々の実験の結果、１〜５μｍが最も生産性、効率がよいことが判った。
【００１１】
電離放射線硬化型樹脂（１２）の塗布方法としては、限定はしないが塗工時に泡を巻き込み難い方式がよく、カーテンコータ、ナイフコータが好ましく、スクリーン印刷方式、ロールコータ等は泡を巻き込むので好ましくない。
【００１２】
透明基材（１１）としては、本発明によるレンズシートの製造が可能な適度の透明性を有する基材で有ればよく、例えば、ガラス、熱可塑性プラスチックフィルムやシート、これらの基材にプライマーを塗布した基材、多層構成フィルムやシート、表面保護等の目的でマスキングフィルムを貼ったフィルムやシート等を挙げることができる。
【００１３】
電離放射線硬化型樹脂（１２）としては、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエーテルアクリレート樹脂等が挙げられるが、電離放射線を照射して硬化する樹脂であれば特定はしない。
なお、薄膜（１４）用の電離放射線硬化型樹脂と、レンズシート用の電離放射線硬化型樹脂（１２）は、同一樹脂組成でもよく、この樹脂に離型剤、防曇剤、帯電防止剤等の特性を付与させる添加剤を加えた組成とすることもできる。
【００１４】
レンズシートを製造するための樹脂型用の樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の他、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００１５】
【作用】
本発明のレンズシートの製造方法は、型板のレンズ型面に付着した濡れの悪い樹脂等を取り除くことができ、しかも、薄膜と電離放射線硬化型樹脂の間に閉じ込められた気泡を余剰な樹脂と共に、加圧ロールにより押し出してしまうので、気泡のない光学特性に優れたレンズシートが得られる。また、同時に型板に付着した樹脂も取り除くので、常に離型性が変わらず連続生産が可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下、図４，５，６に基づき具体的実施例を説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（光学用樹脂、硬化物の屈折率１．５２）を、トルエン／メチルエチルケトンの１０対１混合溶剤で希釈し、樹脂分濃度３０％の希釈溶液を調整した。フレネルレンズの逆型形状を形成し、その表面にクロムメッキされたレンズ型の型板を、液温２５℃の前記調整した希釈溶液に浸漬し、型板のレンズ型面を１０デニールのナイロン繊維のブラシを回転させながら、レンズ型面の中心から外側周辺に向かって円を描くように擦る。この型板を溶液から引き上げ、フレネルレンズ型面に付着した希釈溶液がほぼ均一な膜厚になるように、型板を前後左右にローリングさせる。その後、５０℃に調整した乾燥機にて６０秒間乾燥させ、溶剤分を完全に揮発させると、この型板のレンズ型面には、約３μｍの薄膜（１４）が均一に形成されていた。次に、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂をプライマーとして塗布した厚さ１ｍｍのメタクリル樹脂板（１１）に、前記ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（１２）（２０℃粘度、１０００ｃｐｓ）を十分に脱泡した後、カーテンコータ（１８）により、メタクリル樹脂板（１１）のプライマー塗布面に均一に塗布した後、型板のレンズ型面に積層し、ロール（２１）により加圧し、型板の横側より余剰樹脂を押し出し、同時に脱泡し、メタクリル樹脂板（１１）側より紫外線を照射して、気泡のない光学的に優れたレンズシートを得た。
【００１８】
＜実施例２＞
実施例１と同様に、ウレタンアクリレート樹脂濃度３０％の希釈溶液に、レンチキュラーレンズの逆型を形成した型板を浸漬し、ナイロンブラシで型板のレンズ型面を擦り、液から引き上げて、紫外線硬化型樹脂の希釈溶液がレンズ型面に均一に薄く付着するように、型板を前後左右にローリングさせた後、５０℃に調整した乾燥機にて６０秒間乾燥させ、溶剤を完全に揮発させる。このレンズ型面には約３μｍの紫外線硬化型樹脂の薄膜（１４）が均一に形成されていた。次に、ウレタンアクリレート樹脂（１２）を実施例１と同様に、カーテンコータ（１８）でレンズ型（１５ａ）面に塗布し、その上に厚さ１ｍｍのメタクリル樹脂板（１１）を積層し、ロール（２１）で加圧し、紫外線（２２）の照射により硬化させた後、剥離することで気泡のない光学的に優れたレンチキュラーレンズが得られた。この操作を５０回行って、５０枚のレンチキュラーレンズシートを製造したが、レンズ型の離型性は初回の離型性と比べ何ら変わらなかった。
【００１９】
＜比較例１＞
ウレタンアクリレート／酢酸エチルの１００対３０（２５℃粘度、１００ｐ／ｃｍ）の希釈溶液を十分に脱泡した後、カーテンコータにより溶液の膜厚が約５０μｍとなるようにレンズ型に塗布した。乾燥機温度を７０℃に調整し、約１０分間乾燥させて溶剤を揮発させた。この薄膜を形成したレンズ型に、ウレタンアクリレート樹脂を十分に脱泡させてから塗布した。この上に、実施例１と同様に、プライマーが塗布されたメタクリル樹脂板を積層し、ロールで加圧し、この上から紫外線を照射して（照射条件、８０ｗ／ｃｍの高圧水銀灯１灯、ランプ下５／ｃｍの距離、コンベア速度３ｍ／ｍｉｎで１回照射）硬化させてフレネルレンズを得た。このフレネルレンズは、気泡が目立ち光学的に劣っていた。
【００２０】
＜比較例２＞
比較例１と同様にしてフレネルレンズシートを製造したが、紫外線照射条件は比較例１と同様にして、照射回数を１回でなく、３回繰り返し照射を行って硬化させフレネルレンズシートを製造した。
【００２１】
＜比較テスト＞
実施例１で得られたフレネルレンズシートと、比較例１で得られたフレネルレンズシートのレンズ面を、乾いたガーゼで５０回擦り両者を比較したところ、比較例１で得られたフレネルレンズシートは、表面強度が弱く、擦り傷が多く発生した。
また、比較例２で得られたフレネルレンズシートにおいてもガーゼによる擦り傷のテストを行ったところ、照射回数を増やしたにも係わらず擦り傷が多く、しかも、樹脂中に溶剤が残留していて硬化が十分にされていない部分があった。また、この条件で型板を繰り返し使用すると、レンズ型からの離型が次第に低下することが判った。さらに、実施例１、２で得られたフレネルレンズシートに比較して、気泡が目立ち、光学的に問題となる品質であった。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレンズシートの製造方法によれば、型板のレンズ型面に付着した濡れの悪い樹脂等を取り除くことができ、しかも、薄膜と電離放射線硬化型樹脂の間に閉じ込められた気泡を余剰な樹脂と共に、加圧ロールにより押し出してしまうので、気泡のないレンズシートを製造することができるようになり、また、同時に型板に付着した樹脂も取り除くので、離型性は繰り返し使用しても初回と変わらず、光学的に品質の安定したレンズシートが安定生産できるようになる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズシートの製造方法を示すもので、断面で表したフレネルレンズの部分説明図である。
【図２】本発明のレンズシートの製造方法の実施例を示す、樹脂の希釈溶液中で型板のレンズ型面をブラシで洗浄している説明図である。
【図３】本発明のレンズシートの製造方法における型板を示すもので、レンズ型面に電離放射線硬化型樹脂の希釈溶液による薄膜の形成を示す説明図である。
【図４】本発明のレンズシートの製造方法を示すもので、薄膜を形成したレンズ型面にカーテンコータにより、電離放射線硬化型樹脂の塗布を示す説明図である。
【図５】上記の第２の樹脂を塗布したレンズ型面に、透明基材を積層した構成を示す説明図である。
【図６】上記の樹脂と透明基材を積層した型板を、ロールで加圧して脱泡させながら余剰樹脂を押し出し、紫外線ランプで硬化させているレンズシートの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１１…透明基材
１２…電離放射線硬化型樹脂
１３…気泡
１４…電離放射線硬化型樹脂による薄膜
１５…型板
１５ａ…レンズ型
１６…薄膜用の希釈溶液
１７…ブラシ
１８…カーテンコータ
２１…加圧ロール
２２…紫外線ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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