(57)【要約】【課題】優れた光拡散性能を有する照明用光学シートおよび概光学シートを用いた照明装置を提供する。【解決手段】 シートの一方の面に、一方向に向かって蛇行して延在する複数の凸形状により形成された凹凸パターンを有し、前記シートの他方の面に、断面の頂角３０〜８０度の単位プリズムが複数並列したプリズム列を有する光学シートであって、前記複数の凸形状の延在方向と前記単位プリズムの長手方向が略平行であることを特徴とする光学シート。【選択図】 図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの一方の面に、一方向に向かって蛇行して延在する複数の凸形状により形成された凹凸パターンを有し、前記シートの他方の面に、断面の頂角３０〜８０度の単位プリズムが複数並列したプリズム列を有する光学シートであって、前記複数の凸形状の延在方向と前記単位プリズムの長手方向が略平行であることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記凹凸パターンの配向度が０．２０以上である請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記凹凸パターンの最頻ピッチが１．０〜２０．０μｍ、アスペクト比が０．１〜２であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学シート。
【請求項４】
前記凸形状の傾斜面に、前記凸形状の延在方向と略同じ方向に蛇行して延在する複数の微細凸形状を有する請求項１〜３に記載の光学シート。
【請求項５】
前記複数の微細凸形状の配向度が０．２０以上である請求項４に記載の光学シート。
【請求項６】
前記複数の微細凸形状が最頻ピッチ０．３〜２．０μｍである微細凹凸パターンを形成している請求項４または５に記載の光学シート。
【請求項７】
前記複数の微細凸形状が、前記凹凸パターンの配向方向との差が５度以内である微細凹凸パターンを形成している請求項４〜６のいずれかに記載の光学シート。
【請求項８】
前記プリズム列の配列方向と略平行に配列された複数の光源と、請求項１〜７のいずれかに記載の光学シートとを有する照明装置であって、
前記光源は照射角が９０°以上であり、
前記光源から出射した光を  前記光学シートの前記プリズム列を有する面から入射して前記凹凸パターンを有する面から出射する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光学シートおよびそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チューブ型蛍光灯に代わる照明として、ＬＥＤ点光源を直線状に複数配置した照明装置が開発されている。看板照明などでは、蛍光灯などの線状光源を短手方向に複数配置し、面状発光に近い発光源としたものが使用されている。
【０００３】
上記のように、チューブ型蛍光灯をＬＥＤ点光源で置き換える場合、ＬＥＤ光源を直視すると輝度が強すぎて目にダメージを与える危険がある。危険防止のためＬＥＤ光を拡散させて出射することが必要となるが、拡散子の入った拡散板や拡散シートを使用する従来の光拡散方法では、トータル照度の低下を生じる問題があった。
【０００４】
同様に、線状光源を面状照明装置の発光源として使用する場合も、拡散子を用いた従来の光拡散方法では、トータル照度の低下を生じる問題があった。
【０００５】
上記のような問題に対し、表面に凹凸構造を有する光拡散シートが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
更に、複数配置されたＬＥＤ（点光源）を用いて作られた線状光源を有するスキャナーでは、従来の拡散子を用いた等方向の光拡散方法で輝度ムラを抑制しようとすると、走査にとって不要な、点光源の配列に直交する方向にも光が拡散してしまい、光エネルギーを損失する問題があった。
必要とする方向に光を拡散する方法として凹凸構造に異方性光拡散特性を持たせたシートが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３０２５９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２２２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年、ＬＥＤの高出力化に伴い、照明や光源として必要な輝度や照度を得るために必要なＬＥＤの個数を少なくすることが可能となった。その結果、ＬＥＤ同士の間隔が大きくなる傾向にある。
また、照明の小型化のため、光源から拡散部材までの距離を短く設計する傾向にある。これらの傾向は、いずれも、より輝度ムラの問題を発生しやすくしている。
以上のような状況から、光源の輝度ムラを解消するために、更なる光拡散性能を有するシートが求められている。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解消するため、優れた光拡散性能を有する照明用光学シートおよびそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の態様を包含する。
［１］シートの一方の面に、一方向に向かって蛇行して延在する複数の凸形状により形成された凹凸パターンを有し、前記シートの他方の面に、断面が頂角３０〜８０度の単位プリズムが複数並列したプリズム列を有する光学シートであって、前記複数の凸形状の延在方向と前記単位プリズムの長手方向が略平行であることを特徴とする光学シート。
［２］前記凹凸パターンの配向度が０．２０以上である［１］に記載の光学シート。
［３］前記凹凸パターンの最頻ピッチが０．３〜２０μｍ、アスペクト比が０．１以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載の光学シート。
［４］前記凸形状の傾斜面に、前記凸形状の延在方向と略同じ方向に蛇行して延在する複数の微細凸形状を有する［１］〜［３］に記載の光学シート。
［５］前記複数の微細凸形状の配向度が０．２０以上である［４］に記載の光学シート。
［６］前記複数の微細凸形状が最頻ピッチ０．３〜２．０μｍである微細凹凸パターンを形成している［４］または［５］に記載の光学シート。
［７］前記複数の微細凸形状が、前記凹凸パターンの配向方向との差が５度以内である微細凹凸パターンを形成している［４］〜［６］のいずれかに記載の光学シート。
［８］前記プリズム列の配列方向と略平行に配列された複数の光源と、［１］〜［７］のいずれかに記載の光学シートとを有する照明装置であって、
前記光源は照射角が９０°以上であり、
前記光源から出射した光を  前記光学シートの前記プリズム列を有する面から入射して前記凹凸パターンを有する面から出射する照明装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学シートは、線状に配列されたＬＥＤ等の点光源を効率よく線状光源化することができる。また、短手方向に配列された蛍光灯等の線状光源を効率よく面状光源化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光学シートの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の光学シートを凹凸パターンが形成された表面から観察した場合の光学顕微鏡画像のグレースケール画像である。
【図３】図２の画像を二次元フーリエ変換した画像である。
【図４】図３の画像の模式図である。
【図５】図１の光学シートを、凹凸パターンが繰り返す方向に沿って切断した際の凹凸パターン部を拡大した断面図である。
【図６】本発明の光学シートの別の一実施形態の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
【図７】図６の光学シートを凹凸パターンの凹凸が繰り返す方向に沿って切断した際の凹凸パターンおよび微細凹凸パターンを拡大した断面図である。
【図８】本発明の光学シートの製造方法の一実施形態における積層シートを示す断面図である。
【図９】本発明の光学シートの使用方法の一実施形態における点光源と光学シートとの位置関係を示す断面図である。
【図１０】図９の実施形態において、光学シートを配置した点光源を光学シート上から観察した場合の画像である。
【図１１】ＸＦ軸上に最大照度部分が一致するようにθ回転したフーリエ変換像に（αＦｍａｘ，βＦｍａｘ）を通るβＦ軸に平行補助線β’Ｆを引いた図
【図１２】β’Ｆ−γＦ図のβ’Ｆ軸の値を最頻ピッチＰの逆数（１／Ｐ）で割ったβ”Ｆ−γＦ図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（光学シート）
本発明の光学シートの実施形態１について説明する。但し、本発明は、実施形態１に限定されるものではない。  
図１に、本実施形態の光学シート１０を示す。図１は、本発明に係る光学シート１０の一例を示す断面図である。
本実施形態の光学シート１０は一方の面に凹凸パターン１１を有し、また、もう一方の面にプリズム列１２を有する。
【００１４】
光学シート１０の凹凸パターン１１は、表面から見た場合、一方向に向かって蛇行して延在する複数の凸形状により形成されている。また、前記凸形状の延在方向と直交する断面を見た場合、波状の形状である。
凹凸パターン１１は、最頻ピッチＰは１μｍを超え２０μｍ以下であることが好ましい。最頻ピッチＰが１μｍ未満であると、本発明の光学シートの製造が困難になり、前記上限値を超えると、凹凸が光拡散性として好ましくない輝線として視認される場合があるからである。
【００１５】
最頻ピッチＰは、１／｛√（αＦｍａｘ２＋βＦｍａｘ２）｝の式から求められた値である。
具体的に、最頻ピッチＰは以下の方法により求められる。
まず、凹凸パターン１１の上面の光学顕微鏡による観察を行う。次いで、顕微鏡観察により得られた凹凸構造の画像をグレースケール画像に変換する。グレースケールのファイルの画像（図２参照）では、白度が低いところ程、凹部の底部が深い（白度が高いところ程、凸部の頂部が高い）ことを表している。次いで、図２を２次元フーリエ変換する（図３および図４を参照）。このフーリエ変換像の頻度（γＦ１）をスムージング処理し、得られたグラフから、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置（αＦｍａｘ，βＦｍａｘ）を求める。そして、最頻ピッチＰ＝１／｛√（αＦｍａｘ２＋βＦｍａｘ２）｝の式から最頻ピッチＰを求める。
【００１６】
前記凸形状と隣の凸形状との間隔は、延在方向で揺らぎを有していること、前記凸形状が延在方向の途中で２つの凸形状に分岐することなどによって、本発明の凹凸パターン１１の凹凸ピッチは、前記最頻ピッチを中心に揺らぎ幅を有する。この揺らぎ幅が、より均一な光拡散特性を本発明の光拡散シートに与えている。
【００１７】
本実施形態における凹凸パターン１１は凸形状の稜線が蛇行している。本明細書では、前記稜線の蛇行の程度を配向度Ｃという。配向度が大きいほど、凹凸パターン１１が蛇行している。
凹凸パターン１１の配向度Ｃは０．２０以上であり、０．２５以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましい。配向度Ｃが０．２０未満であると、光拡散性が損なわれることがある。
【００１８】
一方、凹凸パターン１１の配向度Ｃは０．５０以下であることが好ましく、０．４０以下であることがより好ましく、０．３５以下であることがさらに好ましい。配向度Ｃが０．５以下とすることにより、異方光拡散性により、必要とされる方向への照度を上げることが可能な光学シートとなる。
【００１９】
配向度Ｃは、以下の方法により求められる。
まず、最頻ピッチＰを求める際に得たフーリエ変換像を利用し、ＸＦ軸上に最大照度部分が一致するようにθ回転（図４参照）したフーリエ変換像を作成する（図１１参照）。次いで、（αＦｍａｘ，βＦｍａｘ）を通るβＦ軸に平行補助線β’Ｆを引き、補助線β’Ｆを横軸とし、補助線β’Ｆ上の照度（γＦ軸）を縦軸としたβ’Ｆ−γＦ図を作成する。次いで、β’Ｆ−γＦ図のβ’Ｆ軸の値を最頻ピッチＰの逆数（１／Ｐ）で割ったβ”Ｆ−γＦ図（図１２参照）を作成し、このβ”Ｆ−γＦ図からピークの半値幅Ｗ（頻度が最大値の半分になる高さでのピークの幅）を求める。この半値幅は配向度Ｃを表す。
【００２０】
凹凸パターン１１の最頻ピッチＰに対する凹凸パターン１１の平均深さＢの比（Ｂ／Ｐ、以下、アスペクト比という。）は０．１〜２．０であることが好ましく、０．３〜１．０であることがより好ましい。アスペクト比が０．１未満であると、光学シートの輝度ムラ解消効果が小さくなるので望ましくない。一方、アスペクト比が２．０より大きくなると、光学シート１０の製造にて凹凸パターン１１を形成しにくくなる傾向にある。
【００２１】
凹凸パターン１１の平均高さＢは次のようにして求める。すなわち、ミクロトームなどで調製して得られた凹凸パターン１１の断面を光学顕微鏡により観察し、その観察から凹凸パターン１１の延在方向と直交する方向に沿って切断した断面図（図５参照）を得る。凹凸パターン１１を形成する凸部１１ａの高さは、両隣の２つの凹部１１ｂＬ，１１ｂＲの底から凸部１１ａのピークまでの方向Ｚの距離の和の１／２である。すなわち、凹凸パターン１１を形成する凸部１１ａｉの高さｂｉは、凸部１１ａｉに対して一方側の凹部１１ｂＬｉの底から計測した凸部１１ａＬｉの高さをＬｉ、他方側の凹部１１ｂＲｉの底から計測した高さをＲｉとした際に、ｂｉ＝（Ｌｉ＋Ｒｉ）／２となる。このようにして各凸部１１ａｉの高さｂｉを求める。そして、５０個の凸部１１ａ１，１１ａ２・・・の高さＢｉを測定し、それらの高さを平均して平均高さＢを求める。
【００２２】
光学シート１０のプリズム列１２は凹凸パターン１１の面と反対面に形成されている。プリズム列１２は頂角３０〜８０°の単位プリズムが配列されている。
前記単位プリズムは、三角形を三角形が存在する平面の法線方向に平行移動させたときの軌跡で現される三角柱構造を有するものであり、前記単位プリズムの長手方向は、前記法線方向と同じ方向である。前記単位プリズムは、三角柱の四角形である側面の１つを光学シートのシート面に接地したように配置される。尚、本発明において単位プリズムは、三角柱構造に近い形状のものも含み、三角柱の角が丸みを帯びた角である形態、三角柱の角が微小な多角により形成された角である形態、光学シートの端部または単位プリズムの長手方向の一部において、三角柱の一部が切断された構造または光学シートの端部で三角柱の一部が変形した構造である形態、隣接する単位プリズム同士が長手方向の一部でブリッジを形成した形態等を含む。
【００２３】
前記単位プリズム頂角を３０〜８０°の範囲とすることにより、後述するように、プリズムによる全反射を利用した光源擬似分割効果が得られる。プリズム列１２のピッチは５〜２００μｍであることが好ましい。プリズム列１２のピッチが５μｍより小さいと、プリズム列１２を作製しにくい場合があり、プリズム列１２のピッチが２００μｍより大きいと、輝度ムラ解消効果が十分でない場合がある。
プリズム列１２の配列方向は凹凸パターン１１の配向方向と略平行である。プリズム列１２の配列方向と凹凸パターン１１の配向方向が略平行であると、後述するように、光源の均斉化効果が高くなる。
【００２４】
次に本発明の光学シートの実施形態２について説明する。但し、本発明は、実施形態１に限定されるものではない。  図６は実施形態２の拡大斜視図である。
本実施形態の光学シート２０は、一方の面に凹凸パターン２１を有し、またもう一方の面にプリズム列２２を有する。ここで、凹凸パターン２１は、一方向に沿って波状の凹凸（凸部２３ａ、凹部２３ｂ）が繰り返されることによって形成された凹凸パターン２３と、凹凸パターン２３の表面に、凹凸パターン２３の延在方向に略平行に波状の凹凸（凸部２４ａ、凹部２４ｂ）が繰り返されることによって形成された微細凹凸パターン２４とを有する。
【００２５】
凹凸パターン２３は、最頻ピッチＰ１が３〜２０μｍであり、５〜１５μｍであることがより好ましく、８〜１３μｍであることがさらに好ましい。最頻ピッチＰ１が前記下限値未満であると光拡散性が低下する場合があり、前記上限値を超えた場合、凹凸パターン２３が輝線として視認されることがあるため好ましくない。
最頻ピッチＰ１は、実施形態１と同様の方法で求められる。
【００２６】
凹凸パターン２３の配向度Ｃ１は０．２０以上であり、０．２５以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましい。配向度Ｃ１が前記下限値未満であると、光拡散性が損なわれることがある。
一方、凹凸パターン２３の配向度Ｃ１は０．５０以下であることが好ましく、０．４０以下であることがより好ましく、０．３５以下であることがさらに好ましい。配向度Ｃ１が前記上限値以下であれば、光学シートの異方光拡散性が保たれるため、等方光拡散に近くづくことによる、不要な方向への拡散に起因する輝度や照度の低下を抑制することができる。
配向度Ｃ１は、実施形態１の配向度Ｃと同様の方法により求められる。
【００２７】
また、凹凸パターン２３は、アスペクト比Ａ１が０．２〜１．０であり、０．３〜０．８であることが好ましく、０．４〜０．７であることがより好ましい。アスペクト比Ａ１が前記下限値未満であると光拡散性が損なわれる。また前記上限値を超える場合は、後述する熱収縮を利用した凹凸パターンの形成方法の難易度が高くなるため、生産性を考慮すると好ましくない。
アスペクト比Ａ１は実施形態１と同様の方法で求められる。
【００２８】
また、本実施形態における凹凸パターン２３は凸部２３ａの頂部および凹部２３ｂの底部が丸みを帯びており、凹凸パターン２３の延在方向と直交する方向に沿って切断した断面において、凹凸パターン２３の界面は正弦波状になっている。ここで、「正弦波状」とは、凹凸パターン２３の延在方向と直交する方向に沿って切断した断面において、凹凸パターン２３の凹凸の接線の傾きが連続的に変化することを意味する。
凹凸パターン２３の稜線が蛇行しており、凹凸パターン２３の延在方向と直交する方向に沿って切断した断面が正弦波状の輪郭を含む形状であると、光拡散性がより高くなりやすくなる。
【００２９】
微細凹凸パターン２４は、最頻ピッチＰ２が０．３〜２．０μｍであり、０．４〜１．０μｍであることがより好ましく、０．５〜０．８μｍであることがさらに好ましい。最頻ピッチＰ２が前記下限値未満であっても前記上限値を超えても、光拡散性が損なわれる。
【００３０】
最頻ピッチＰ２は、１／｛√（αＦ２ｍａｘ２＋βＦ２ｍａｘ２）｝の式から求められた値である。
具体的に、最頻ピッチＰ２は以下の方法により求められる。
まず、凹凸パターン２１の上面および断面の電子顕微鏡による写真観察を行う。ただし、凹凸パターン２３の最頻ピッチＰ１を求めるときよりも観察倍率を高くする。次いで、顕微鏡観察により得られた凹凸構造の画像をグレースケール画像に変換した後、２次元フーリエ変換を行う。このフーリエ変換像の頻度（γＦ２）をスムージング処理し、得られたグラフから、フーリエ変換像の中心部以外で最大頻度を示す位置（αＦ２ｍａｘ，βＦ２ｍａｘ）を求める。そして、最頻ピッチＰ２＝１／｛√（αＦ２ｍａｘ２＋βＦ２ｍａｘ２）｝の式から最頻ピッチＰ２を求める。
【００３１】
本実施形態における微細凹凸パターン２４も稜線が蛇行しており、配向度Ｃ２が０．２０以上であり、０．２５以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましい。配向度Ｃ２が前記下限値未満であると、光拡散性が損なわれることがある。
また、微細凹凸パターン２４の配向度Ｃ２は０．５０以下であることが好ましく、０．４０以下であることがより好ましく、０．３５以下であることがさらに好ましい。微細凹凸パターン２４の配向度Ｃを０．５以下とすることにより、異方光拡散性が更に上に大きくなり、必要とされる方向への照度を上げることが可能な光学シートとなる。
微細凹凸パターン２４の配向度Ｃ２も実施形態１の配向度Ｃの測定方法と同様にして測定できる。
【００３２】
また、微細凹凸パターン２４は、アスペクト比Ａ２が０．２５〜０．３５であることが好ましく、０．２８  〜０．３３であることがさらに好ましい。アスペクト比Ａ２を前記下範囲とすることにより、より均一な光拡散性が得られる。
【００３３】
ここで、アスペクト比Ａ２は、微細凹凸パターン２４の平均高さＢ２／最頻ピッチＰ２で求められる値である。
微細凹凸パターン２４の平均高さＢ２は次のようにして求める。図７の微細凹凸パターン２４を形成する凸部２４ａの高さは、両隣の２つの凹部２４ｂＬ，２４ｂＲの底から凸部２４ａのピークまでの距離の和の１／２である。すなわち、微細凹凸パターン２４を形成する凸部２４ａｓの高さｂｓは、凸部２４ａｓに対して一方側の凹部２４ｂＬｓの底から計測した凸部２４ａＬｓの高さをＬｓ、他方側の凹部２４ｂＲｓの底から計測した高さをＲｓとした際に、ｂｓ＝（Ｌｓ＋Ｒｓ）／２となる。このようにして各凸部２４ａｓの高さｂｓを求める。そして、５０個の凸部２４ａ１，２４ａ２・・・の高さＢｓを測定し、それらの高さを平均して平均高さＢ２を求める。
【００３４】
微細凹凸パターン２４は、延在方向に稜線が蛇行した形状であると、光拡散性がより高くすることができる。また、微細凹凸パターン２４は、延在方向に対して垂直に切った断面形状が正弦波形状である場合、光拡散性がより高くすることができる。
【００３５】
凹凸パターン２３の配向方向と微細凹凸パターン２４の配向方向との差は、光拡散の異方性が高くなることから、できるだけ小さいことが好ましく、具体的には、５°以内であることが好ましく、２°以内であることがより好ましい。
配向方向は、以下の方法により求められる。
【００３６】
まず、凹凸パターン２３の上面の電子顕微鏡による写真観察を行う。この際、電子顕微鏡観察の倍率は、最頻ピッチＰ１を求める際に光学顕微鏡観察により得た画像と同倍率に設定する。次いで、顕微鏡観察により画像１を得る。次いで、電子顕微鏡の倍率を、最頻ピッチＰ２を求める際に使用した倍率に設定し、顕微鏡観察により画像２を得る。このとき、画像１および２は、倍率は異なるが、画像１および２に共通の凹凸の稜線方向は一致したものとなる。
【００３７】
画像１を使用する以外は最頻ピッチＰ１を求める場合と同様の方法により得られたフーリエ変換像を利用し、中心部以外で最大頻度を示す位置（αＦ１´ｍａｘ，βＦ１´ｍａｘ）から中心部に引いた補助線δＦ１´とＸＦ１´軸とのなす角θ１´を凹凸パターン２３の配向方向とする。
次に、画像２を使用する以外は凹凸パターン２３の配向方向を求める場合と同様の方法により微細凹凸パターン２４の配向方向θ２´が得られる。
このとき、凹凸パターン２３の配向方向と微細凹凸パターン２４の配向方向との差はθ２´−θ１´で表される。
【００３８】
光学シート２０のプリズム列２２は、凹凸パターン２１の面と反対面に形成されている。プリズム列２２は頂角３０〜８０°の単位プリズムが配列されている。頂角が前記の範囲であれば、後述するように、プリズムによる全反射を利用した光源擬似分割効果が得られる。プリズム列２２のピッチは５〜２００μｍであることが好ましい。プリズム列２２のピッチが５μｍより小さいと、プリズム列２２を作製しにくい場合があり、プリズム列２２のピッチが２００μｍより大きいと、輝度ムラ解消効果が十分でない場合がある。
プリズム列２２の配列方向も凹凸パターン２１の配向方向と略平行である。プリズム列２２の配列方向と凹凸パターン２１の配向方向が略平行であると、後述するように、光源の均斉化効果が高くなる。
【００３９】
実施形態１または２いずれの場合も光学シート１０または２０の厚さは０．０２〜３．０ｍｍが好ましく、０．０５〜２．５ｍｍがより好ましく、０．１〜２．０ｍｍが特に好ましい。光学シート１０または２０の厚さが０．０２ｍｍ未満であると、凹凸パターン１１、１２、２１または２２の深さよりも小さいことがあるため適当でなく、３．０ｍｍよりも厚いと光学シート１０または２０の質量が大きくなるため取り扱いにくくなるおそれがある。
【００４０】
（光学シートの製造方法）
［第１の製造方法］
実施形態１の光学シート１０を製造する方法の例について説明する。但し、本発明は、製造方法を限定するものではない。
本実施形態の光学シート１０の製造方法は、図８に示すように、樹脂製の基材である加熱収縮性フィルム１３の片面に、表面が平滑な硬質層１４（以下、表面平滑硬質層１４という。）を設けて積層シート１０ａを形成する工程（以下、第１の工程という。）と、加熱収縮性フィルム１３を加熱収縮させて、積層シート１０ａの少なくとも表面平滑硬質層１４を折り畳むように変形させて凹凸パターン形成シート１０ｂを形成する工程（以下、第２の工程という。）と、凹凸パターン形成シート１０ｂにプリズム列１２を転写する、または基材に凹凸パターン形成シート１０ｂの凹凸パターン１１およびプリズム列１２を転写する工程（以下、第３の工程という。）とを有する方法である。
ここで、表面平滑硬質層１３とは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に記載の中心線平均粗さ０．１μｍ以下の層である。
【００４１】
＜第１の工程＞
第１の工程にて、加熱収縮性フィルム１３の片面に表面平滑硬質層１４を設けて積層シート１０ａを形成する方法としては、例えば、加熱収縮性フィルム１３の片面に、樹脂の溶液または分散液をスピンコーターやバーコーター等により塗工し、溶媒を乾燥させる方法、加熱収縮性フィルム１３の片面に、あらかじめ作製した表面平滑硬質層１４を積層する方法などが挙げられる。表面平滑硬質層１４の厚みは０．０５μｍを超え５μｍ以下であることが好ましく、０．１〜２μｍであることがより好ましい。表面平滑硬質層１４の厚みが０．０５を超え５μｍ以下であれば、凹凸パターン１１の最頻ピッチＰを、確実に１μｍを超え２０μｍ以下にできる。
【００４２】
加熱収縮性フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系収縮フィルム、ポリスチレン系収縮フィルム、ポリオレフィン系収縮フィルム、ポリ塩化ビニル系収縮フィルム、ポリカーボネート系収縮フィルムなどを用いることができる。
加熱収縮性フィルムの中でも、５０〜７０％収縮するものが好ましい。５０〜７０％収縮する加熱収縮性フィルムを用いれば、変形率を４０％以上にでき、最頻ピッチＰが１μｍを超え２０μｍ以下、アスペクト比０．１以上の凹凸パターン１１を容易に製造できる。
ここで、変形率とは、（変形前の長さ−変形後の長さ）／（変形前の長さ）×１００（％）のことである。
【００４３】
また、表面平滑硬質層１４が、樹脂の場合、加熱収縮性フィルムを構成する樹脂（以後、第１の樹脂とも言う。）より、ガラス転移温度が１０℃以上高い樹脂（以後、第２の樹脂とも言う。）を少なくとも一種を含むように構成する。第１の樹脂のガラス転移温度と第２の樹脂のガラス転移温度の関係にあることにより、凹凸パターン１１の最頻ピッチＰを、確実に１μｍを超え２０μｍ以下にできる。
【００４４】
第２の樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂などを使用することができる。
【００４５】
＜第２の工程＞
第２の工程にて、加熱収縮性フィルム１３を熱収縮させることにより、表面平滑硬質層１４に、収縮方向に対して垂直方向に波状の凹凸パターン１１を形成させる。加熱収縮性フィルム１３を加熱収縮させる際の加熱方法としては、熱風、蒸気、熱水または遠赤外線中に通す方法等が挙げられる。
【００４６】
上記第１の製造方法では、第１の樹脂のガラス転移温度と第２の樹脂のガラス転移温度の間の温度では、表面平滑硬質層１４のヤング率が加熱収縮性フィルム１３より高くなる。そのため、第１の樹脂のガラス転移温度と第２の樹脂のガラス転移温度の間の温度で加工した際には、表面平滑硬質層１４は厚みを増すよりも、折り畳まれるようになる。さらに、表面平滑硬質層１４は加熱収縮性フィルム１３に積層されているため、加熱収縮性フィルム１３の収縮による応力が全体に均一にかかる。したがって、加熱収縮性フィルム１３を収縮させて、表面平滑硬質層１４を折り畳むように変形させることにより、表面に凹凸パターン１１が形成された凹凸パターン形成シート１０ｂが得られる。
【００４７】
＜第３の工程＞
第２の工程にて得られた凹凸パターン形成シート１０ｂにプリズム列１２を転写することで、光学シート１０が得られる。
上記方法にて光学シート１０を得る場合、第１および第２の樹脂は透明性の高い材料であることが好ましく、全光線透過率は８５％以上の材料を用いることが好ましい。
前記凹凸パターン形成シート１０ｂにプリズム列１２を転写する方法は、例えば特開２０１２−０２２２９２に記載された方法を使用することができる。
【００４８】
中でも、凹凸パターン形成シート１０ｂが加熱収縮性フィルムを使用しており、熱による転写方法では、再収縮等、好ましくない現象を引き起こす場合もあるため、凹凸パターン形成シート１０ｂと、プリズム列１２が切削により形成された金属製の型との間に未硬化の紫外線硬化性樹脂を満たし、凹凸パターン形成シート１０ｂ側から紫外線を照射し、前記紫外線硬化性樹脂を硬化させ、前記金属製の型を凹凸パターン形成シート１０ｂから剥離することで、プリズム列１２が凹凸パターン形成シート１０ｂに転写された光学シート１０を得る方法が好ましい。
［第２の製造方法］
【００４９】
実施形態１の光学シート１０を製造する別の方法の例について説明する。表面平滑硬質層１４を金属または金属化合物で構成する場合は、以下に記載する部分以外は第１の製造方法と同様の方法により凹凸パターン形成シート１０ｂが得られる。
【００５０】
＜第１の工程＞
第１の工程において、積層シート１０ａを形成する方法としては、例えば、加熱収縮性フィルム１３の片面に金属や金属化合物を蒸着させる方法、加熱収縮性フィルム１３の片面に、あらかじめ作製した表面平滑硬質層１４を積層する方法などが挙げられる。
【００５１】
表面平滑硬質層１４が金属からなる場合には、層表面が空気酸化されて空気酸化膜が形成されることがあるが、本発明では、そのような金属層の表面が空気酸化された層も、金属からなる層とみなす。
【００５２】
この製造方法において、より容易に凹凸パターン１１を形成できることから、表面平滑硬質層１４のヤング率を０．１〜５００ＧＰａにすることが好ましく、１〜１５０ＧＰａにすることがより好ましい。
表面平滑硬質層１４のヤング率を前記範囲にするためには、表面平滑硬質層１４を、金、アルミニウム、銀、炭素、銅、ゲルマニウム、インジウム、マグネシウム、ニオブ、パラジウム、鉛、白金、シリコン、スズ、チタン、バナジウム、亜鉛、ビスマスよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属で構成することが好ましい。または、表面平滑硬質層１４を、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化銅、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化鉛、酸化ケイ素、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、ガリウムヒ素よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属化合物で構成することが好ましい。
ここで、ヤング率は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２８０−１９９３の「金属材料の高温ヤング率試験方法」にて温度を２３℃に変更して測定した値である。表面平滑硬質層１４が金属化合物からなる場合も同様である。
【００５３】
表面平滑硬質層１４の厚さは０．０１μｍを超え０．２０μｍ以下、好ましくは０．０２〜０．１０μｍとする。表面平滑硬質層１４の厚さを前記範囲とすることにより、マスター凹凸パターン１２ａの最頻ピッチＰを、確実に１μｍを超え２０μｍ以下にできる。
【００５４】
＜第２の工程＞
第２の工程にて、加熱収縮性フィルム１３を熱収縮させることにより、表面平滑硬質層１４に、収縮方向に対して垂直方向に波状の凹凸パターン１１を形成させる。
加熱収縮性フィルム１３を加熱収縮させる際の加熱方法としては、熱風、蒸気、熱水または遠赤外線中に通す方法等が挙げられる。
【００５５】
上記第２の製造方法では、金属または金属化合物からなる表面平滑硬質層１４が、加熱収縮性フィルム１３よりヤング率が桁違いに大きいため、加熱収縮性フィルム１３より硬い表面平滑硬質層１４を熱圧縮した際に、厚みを増すよりも、折り畳まれるようになる。さらに、表面平滑硬質層１４は加熱収縮性フィルム１３に積層されているため、加熱収縮性フィルム１３の収縮による応力が全体に均一にかかる。したがって、本発明によれば、表面平滑硬質層１４を折り畳むように変形させて、凹凸パターン形成シート１０ｂを製造できる。
【００５６】
＜第３の工程＞
前記凹凸パターン形成シート１０ｂを一方の母型とし、前記切削により形成された表面にプリズム列１２を有する金属製の型をもう一方の型として、特開２０１２−０２２２９２に記載の転写方法を用いることで、透明基材の一方の面に凹凸パターン１１が、もう一方の面にプリズム列１２がそれぞれ形成された光学シート１０が得られる。
【００５７】
［第３の製造方法］
光学シートの実施形態２の製造方法について説明する。但し、本発明は、製造方法を限定するものではない。
本実施形態の光学シート２０の製造方法も実施形態１の製造方法と同様に、加熱収縮性フィルムの片面に、表面平滑硬質層を設けて積層シートを形成する第１の工程と、加熱収縮性フィルムを加熱収縮させ凹凸パターン形成シートを形成する第２の工程と、凹凸パターン形成シートにプリズム列を転写する、または基材に凹凸パターン形成シートの凹凸パターンおよびプリズム列を転写する第３の工程とを有する方法である。
【００５８】
［第１の工程］
本実施形態における積層シート形成工程は、加熱収縮性樹脂フィルムの片面に、表面が平滑で２種の樹脂からなる硬質層（以下、「表面平滑硬質層」という。）を少なくとも１層設けて、積層シートを得る工程である。ここで、表面平滑硬質層とは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に記載の中心線平均粗さ０．１μｍ以下の層であって、加熱収縮性樹脂フィルムを収縮させる条件下で軟化しない層である。
【００５９】
加熱収縮性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系シュリンクフィルム、ポリスチレン系シュリンクフィルム、ポリオレフィン系シュリンクフィルム、ポリ塩化ビニル系シュリンクフィルム、ポリ塩化ビニリデン系シュリンクフィルムなどを用いることができる。
本実施形態では、加熱収縮性樹脂フィルムとして、１軸または２軸延伸フィルムを用いる。１軸延伸は、縦延伸、横延伸のいずれであってもよい。
また、加熱収縮性樹脂フィルムは、延伸倍率１．１〜１５倍で延伸されていることが好ましく、１．３〜１０倍で延伸されていることがより好ましい。
【００６０】
また、加熱収縮性樹脂フィルムとしては、主収縮方向における収縮率が好ましくは２０〜９０％、より好ましくは３５〜７５％のフィルムが用いられる。本明細書において、主収縮方向とは、加熱収縮性樹脂フィルムの収縮率が最大となる軸方向であり、前記主拡散方向と実質同方向のことである。また、本明細書において、収縮率とは、（収縮率［％］）＝｛（収縮前の長さ）−（収縮後の長さ）｝／（収縮前の長さ）×１００である（ただし、長さは加熱収縮性樹脂フィルムの収縮方向の長さ）。収縮率が前記下限値以上であれば、凹凸パターン形成シートをより容易に製造できる。一方、収縮率が前記上限値を超える加熱収縮性樹脂フィルムは作製困難である。
加熱収縮性樹脂フィルムは、表面平滑硬質層を容易に形成できることから、表面が平坦であることが好ましい。ここで、平坦とは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１による中心線平均粗さが０．１μｍ以下のことである。
【００６１】
加熱収縮性樹脂フィルムを構成する樹脂（樹脂Ｌ）のガラス転移温度Ｔｇ１は−１５０〜３００℃であることが好ましく、−１２０〜２００℃であることがより好ましい。ガラス転移温度は示差熱分析等により測定できる。ガラス転移温度Ｔｇ１が−１５０℃より低い樹脂は存在せず、樹脂Ｌのガラス転移温度Ｔｇ１が前記上限値以下であれば、より容易に凹凸パターン１０を形成できる。
【００６２】
樹脂Ｌのヤング率は、加熱収縮工程の温度において０．０１〜１００ＭＰａであることが好ましく、０．１〜１０ＭＰａであることがより好ましい。樹脂Ｌのヤング率が前記下限値以上であれば、基材として使用可能な硬さであり、前記上限値以下であれば、表面平滑硬質層が変形する際に同時に追従して変形可能な軟らかさである。
【００６３】
表面平滑硬質層を構成する２種の樹脂（樹脂Ｍ，樹脂Ｎ）としては、各々、例えば、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂などを使用することができる。
【００６４】
樹脂Ｍおよび樹脂Ｎは、微細凹凸パターン２４を容易に形成できることから、ガラス転移温度が互いに異なることが好ましく、具体的には、樹脂Ｍのガラス転移温度Ｔｇ２Ｍが樹脂Ｎのガラス転移温度Ｔｇ２Ｎよりも高いことが好ましい。さらには、（樹脂Ｍのガラス転移温度Ｔｇ２Ｍ）−（樹脂Ｎのガラス転移温度Ｔｇ２Ｎ）が１０℃以上であることが好ましく、１５℃以上であることがより好ましい。
一方、Ｔｇ２ＭとＴｇ２Ｎとが離れすぎても、微細凹凸パターン２４を形成しにくくなるため、Ｔｇ２Ｍ−Ｔｇ２Ｎが２０℃以下であることが好ましく、１９℃以下であることがより好ましい。
【００６５】
凹凸パターン２３および微細凹凸パターン２４からなる凹凸パターン２１を容易に形成できる点では、樹脂Ｍのガラス転移温度Ｔｇ２Ｍと樹脂Ｌのガラス転移温度Ｔｇ１との差（Ｔｇ２Ｍ−Ｔｇ１）、樹脂Ｎのガラス転移温度Ｔｇ２Ｎと樹脂Ｌのガラス転移温度Ｔｇ１との差（Ｔｇ２Ｎ−Ｔｇ１）が共に１０℃以上であることが好ましく、１５℃以上であることがより好ましく、２０℃以上であることが特に好ましい。
【００６６】
樹脂Ｍおよび樹脂Ｎのガラス転移温度Ｔｇ２Ｍ，Ｔｇ２Ｎは共に４０〜４００℃の範囲内にあることが好ましく、８０〜２５０℃の範囲内にあることがより好ましい。Ｔｇ２Ｍ，Ｔｇ２Ｎが前記下限値以上且つ前記上限値以下であれば、より容易に凹凸パターン２１を形成できる。
【００６７】
樹脂Ｍおよび樹脂Ｎのヤング率は、加熱収縮工程の温度において０．０１〜３００ＧＰａの範囲内にあることが好ましく、０．１〜１０ＧＰａの範囲内にあることがより好ましい。樹脂Ｍおよび樹脂Ｎのヤング率が０．０１ＧＰａ以上であれば、凹凸パターン２１の形状を維持するのに充分な硬さであり、ヤング率が前記上限値未満であれば、より容易に凹凸パターン１０を形成できる。
【００６８】
表面平滑硬質層の厚さは、０．１〜１０．０μｍとすることが好ましく、０．２〜５．０μｍとすることがより好ましい。表面平滑硬質層の厚さを前記範囲にすることにより、最頻ピッチＰ１が適切な範囲となり、光拡散性をより高くすることができる。
表面平滑硬質層の厚さは連続的に変化していても構わない。表面平滑硬質層の厚さが連続的に変化している場合には、圧縮後に形成される凹凸パターン２３のピッチおよび深さが連続的に変化するようになる。
【００６９】
樹脂で構成された表面平滑硬質層を設ける方法としては、樹脂Ｍおよび樹脂Ｎを含む硬質層形成用塗料を加熱収縮性樹脂フィルムに連続的に塗工し、乾燥する方法が挙げられる。
塗料の塗工方法としては、例えば、エアナイフコーティング、ロールコーティング、ブレードコーティング、メイヤーバーコーティング、グラビアコーティング、スプレーコーティング、キャストコーティング、カーテンコーティング、ダイスロットコーティング、ゲートロールコーティング、サイズプレスコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング等が挙げられる。
乾燥方法としては、熱風、赤外線等を用いた加熱乾燥法が挙げられる。
【００７０】
［第２の工程］
第２の工程は、上記積層シートを加熱して加熱収縮性樹脂フィルムを収縮させることにより、前記表面平滑硬質層を折り畳むように変形させて、が形成された凹凸パターン形成シート２１ｂを形成する工程である。
加熱収縮工程では、主収縮方向に４０％以上の収縮率で収縮させることが好ましい。主拡散方向の収縮率を４０％以上にすると、収縮不足の部分を小さくすることができる。一方、収縮率を大きくしすぎると、得られる凹凸パターン形成シートの面積が小さくなり、歩留まりが低くなるため、収縮率の上限は８０％が好ましい。
【００７１】
加熱方法としては、熱風、蒸気、熱水または遠赤外線中に通す方法等が挙げられ、中でも、均一に収縮させることができることから、遠赤外線に通す方法が好ましい。
加熱収縮性樹脂フィルムの熱収縮させる際の加熱温度は、使用する加熱収縮性樹脂フィルムの種類、目的とする凹凸パターン２３の最頻ピッチＰ１、アスペクト比Ａ１および配向度Ｃ１、目的とする微細凹凸パターン２４の最頻ピッチＰ２および配向度Ｃ２に応じて適宜選択することが好ましい。
加熱収縮温度は、加熱収縮性樹脂フィルムを構成する樹脂Ｌのガラス転移温度Ｔｇ１以上の温度にすることが好ましい。Ｔｇ１以上の温度で熱収縮させると、凹凸パターン２３を容易に形成できる。
【００７２】
＜第３の工程＞
実施形態１の第１の製造方法の第３工程と同様の方法で光学シート２０が得られる。
【００７３】
［第４の製造方法］
光学シートの更に別の製造方法について説明する。但し、本発明は、製造方法を限定するものではない。
前述の第１〜３の製造方法のいずれかの製造方法の第２工程で得られた凹凸パターン形成シート１０ｂまたは２１ｂを型として、ナノインプリント法または射出成型法によって、凹凸パターン形成シート１０ｂまたは２１ｂの凹凸パターンと同じ表面形状が転写されたシート状転写物、或いは凹凸パターン形成シート１０ｂまたは２１ｂの凹凸パターンの表面形状を反転した表面形状が転写されたシート状転写物を作成し、概シート状転写物を用いて、第１の製造方法の第３工程と同様の方法で光学シート２０を得ることができる。
【００７４】
前述の第１〜３の製造方法のいずれかの製造方法の第２工程で得られた凹凸パターン形成シート１０ｂまたは２１ｂを凹凸パターンの原型とするが、原型からナノインプリント法、射出成型法、電機鋳造などにより、転写物生産に用いるナノインプリント用スタンパーをまたは射出成型を製造することもできる。
【００７５】
また前記原型からナノインプリント用スタンパーをまたは射出成型を製造する場合、ナノインプリント法、射出成型法および電機鋳造法のいずれか１つ以上の方法を複数回行うことによって、１つの原型から複数のナノインプリント用スタンパーをまたは射出成型を製造することもできる。
【００７６】
射出成型の場合は、前記凹凸パターン形成シートから直接転写して成型品を得るよりも、耐熱性が高いニッケルモールド等の二次転写型を用いて成型品を得ることが、型の耐久性が高くより多くの成型品を量産できることから望ましい。
【００７７】
第４の製造方法においては、前記光学シート上の前記凹凸パターンの転写による形成と前記プリズムパターンの転写による形成は、どちらを先に行ってもよく、また同時に行ってもよい。
【００７８】
前記凹凸パターン形成シート１０ｂを一方の母型とし、前記切削により形成された表面にプリズム列１２を有する金属製の型をもう一方の型として、特開２０１２−０２２２９２に記載の転写方法を用いることで、透明基材の一方の面に凹凸パターン１１が、もう一方の面にプリズム列１２がそれぞれ形成された光学シート１０が得られる。
【００７９】
（光学シートの使用方法）
本発明の光学シートの特徴は、凹凸パターンおよびプリズム列の配列方向と略平行に配列された照射角が９０°以上のＬＥＤ等の点光源が複数線状に配列された光源からの出射光をプリズム列が形成された面から入射し、凹凸パターンが形成されている面から出射する場合、光源の輝度ムラを低減する効果が高い。
前記輝度ムラ低減効果について図９および図１０を用いて説明する。図９は、本発明の光学シートおよび点光源の断面図である。また、図１０（ａ）は、本発明の光学シートを使用していないときの点光源の見え方である。
【００８０】
図９（ａ）は、一方の面に一方向に向かって蛇行して延在する複数の凸形状により形成された凹凸パターンのみが形成された光学シートの光拡散特性を示す模式図である。
点光源から出射した光の一部は該凹凸パターンにより、シート法線方向に屈折する。該凹凸パターンは前記凸形状が延在する方向に直交する方向の輝度ムラを低減し、図１０（ｂ）に示すように、点光源を略線状光源にすることが可能となる。
【００８１】
一方の面にプリズム列のみが形成された図９（ｂ）の光学シートの場合、点光源から出射した光の一部はプリズム列により、全反射し、シート法線方向に出射される。そのため、シート法線方向から見ると、図１０（ｃ）に示すように、点光源が３つの光源に分かれたように見える。
【００８２】
一方の面に前記凹凸パターンを、もう一方の面にプリズム列を、凹凸パターンの凸形状の延在方向とプリズム列が略平行になるように配置する本発明の光学シート（図９（ｃ））の場合、プリズム列により虚像をつくることによって光源の光を３つに分け、更に前記凹凸パターンにより光拡散を行うため、点光源同士が離れている場合または点光源と光学シートの距離が近い場合でも、図１０（ｄ）に示すように点光源を線状光源にすることが可能となる。
【００８３】
本発明の光学シートは、前記プリズム列を構成するプリズムの頂角を３０°〜８０°の範囲とすることにより、前記プリズム列による全反射効果と前記凹凸パターンによる光拡散効果の組み合わせによる輝度ムラの低減効果を発揮することができる。
【００８４】
また、蛍光灯等の線状光源が短手方向に複数配列している場合、本発明の光学シートのプリズム列を構成するプリズムの配列方向と線状光源の前記短手方向を略平行に配置し、前記線状光源からの出射光をプリズム列が形成された面から入射し、前記凹凸パターンが形成されている面から出射するように配置すると、線状光源同士の間の輝度ムラを低減し、輝度の均一な面状光源を得ることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０、２０  光学シート
１０ａ  積層シート
１０ｂ、２１ｂ  凹凸パターン形成シート
１１、２１  凹凸パターン
１１ａ、２３ａ、２４ａ  凸部
１１ｂ、２３ｂ、２４ｂ  凹部
１２、２２  プリズム列
１３  加熱収縮性フィルム
１４  表面平滑硬質層
２３  凹凸パターン
２４  微細凹凸パターン
【図１】
2014219673.tif 000003
【図２】
2014219673.tif 000004
【図３】
2014219673.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014219673.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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