(57)【要約】【課題】表面に複数の溝が並設されている透光性基材シートの該溝に遮光性材料を充填し、余分な遮光性材料を掻き取ることによりパターン状に遮光部を並設させた光学シートを製造するにあたり、アスペクト比の高い遮光部を有する光学シートを高い生産性で製造する。【解決手段】表面に複数の溝１５が並設されている透光性基材シート１０の該溝１５の並設面に遮光性材料を塗布し、溝１５内に遮光性材料を残すように透光性基材シート１０表面の遮光性材料を掻取治具で掻き取り、遮光性材料を硬化させることにより遮光性パターン２０を有する光学シート１を製造する方法であって、遮光性材料として透光性基材シート１０を膨潤させられるものを使用し、遮光性材料の塗布後硬化までを所定時間とすることにより、前記溝１５の少なくとも一部を透光性基材シート１０の膨潤により狭める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の溝が並設されている基材シートの該溝の並設面に充填材料を塗布し、溝内に充填材料を残すように基材シート表面の充填材料を掻取治具で掻き取り、充填材料を硬化させることにより基材シートに充填材料のパターンを形成する方法であって、
充填材料として基材シートを膨潤させられるものを使用し、充填材料の塗布後硬化までを所定時間とすることにより、前記溝の少なくとも一部を基材シートの膨潤により狭めることを特徴とする充填材料のパターンの形成方法。
【請求項２】
表面に複数の溝が並設されている透光性基材シートの該溝の並設面に遮光性材料を塗布し、溝内に遮光性材料を残すように透光性基材シート表面の遮光性材料を掻取治具で掻き取り、遮光性材料を硬化させることにより遮光性パターンを有する光学シートを製造する方法であって、
遮光性材料として透光性基材シートを膨潤させられるものを使用し、遮光性材料の塗布後硬化までを所定時間とすることにより、前記溝の少なくとも一部を透光性基材シートの膨潤により狭めることを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項３】
スチレン系、ポリカーボネート系及びウレタンアクリレート系の少なくとも一種の樹脂から形成されている透光性基材シートを使用し、アクリルモノマーを含有する遮光性材料を使用し、遮光性材料の塗布後硬化までの時間を２０秒〜６０分とする請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
遮光性材料の掻き取りを、透光性基材シートの溝の並設面に遮光性材料を塗布した直後に行う請求項２又は３記載の製造方法。
【請求項５】
透光性材料の掻き取りを、遮光性材料を硬化させる直前に行う請求項２又は３記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填材料のパターンの形成方法、及びこの方法を用いて透光性基材シートに遮光性パターンを形成する光学シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイの前面に設置する視野角制御シートとして、透光層と遮光層を交互に積層し、積層方法に対して垂直にスライスすることにより、ストライプ状の透光部と遮光部を交互に配列させた光学シートが知られている（特許文献１）。しかしながら、この方法では、光学シートを大面積に製造することが難しく、生産効率も非常に低い。
【０００３】
また、断面Ｖ字型の溝を多数並列させた透明基材シートを作製し、溝の並列面に遮光性材料を塗布して溝内に遮光性材料を充填し、次いで、余分な遮光性材料を掻き取ることによりストライプ状の透光部と遮光部を交互に配列させた光学シートを製造する方法が知られている（特許文献２）。この方法によれば、特許文献１の方法に比して大面積のシートを製造し易く、また、生産効率も高い。
【０００４】
しかしながら、この方法では、透明基材シートの成型金型自体の成形性や耐久性、並びに成型金型から透明基材シートを製造する際の成形性や離型性を考慮すると、断面のＶ字型の深さと幅の比（アスペクト比）をあまり大きくすることができない。そのため、透光部の面積比率が小さくなり、光透過率に問題がある。
【０００５】
また、特許文献２には、断面Ｖ字型の溝に充填する遮光性材料の屈折率を、透明基材シートの屈折率よりも小さくすることにより、断面Ｖ字型の溝界面で生じる全反射を利用する技術が提案されている。しかしながら、この技術では、溝界面で反射した光線の射出角が、Ｖ字型の溝界面で反射せずそのまま通過した光線の射出角度と重なるため、二重像現象（ゴースト）が生じるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−０９２７５１号公報
【特許文献２】２００６−１７８０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術に対し、本発明は、表面に複数の溝が並設されている基材シートの該溝に充填材料を充填し、余分な充填材料を掻き取ることにより基材シートに充填材料のパターンを形成する方法について、溝内に充填した充填材料のアスペクト比を容易に高く形成できるようにし、これによりアスペクト比の高い遮光部を有する光学シートを高い生産性で製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、基材シートに並設されている溝に充填材料を充填後、その充填材料で基材シートを膨潤させて溝幅を狭めると、金型で製造する基材シートの溝のアスペクト比を過度に高めることなく、溝内に充填した充填材料のアスペクト比を容易に高められることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明は、表面に複数の溝が並設されている基材シートの該溝の並設面に充填材料を塗布し、溝内に充填材料を残すように基材シート表面の充填材料を掻取治具で掻き取り、充填材料を硬化させることにより基材シートに充填材料のパターンを形成する方法であって、充填材料として基材シートを膨潤させられるものを使用し、充填材料の塗布後硬化までを所定時間とすることにより、前記溝の少なくとも一部を基材シートの膨潤により狭めることを特徴とする充填材料のパターンの形成方法を提供し、この方法を用いた光学シートの製造方法として、表面に複数の溝が並設されている透光性基材シートの該溝の並設面に遮光性材料を塗布し、溝内に遮光性材料を残すように透光性基材シート表面の遮光性材料を掻取治具で掻き取り、遮光性材料を硬化させることにより遮光性パターンを有する光学シートを製造する方法であって、遮光性材料として透光性基材シートを膨潤させられるものを使用し、遮光性材料の塗布後硬化までを所定時間とすることにより、前記溝の少なくとも一部を透光性基材シートの膨潤により狭めることを特徴とする光学シートの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の充填材料のパターンの形成方法によれば、溝に充填材料を充填した後、その充填材料が基材シートを膨潤させることにより、溝内の充填材料のアスペクト比が高まるので、基材シートの成型金型の成形性や耐久性、並びに成型金型から製造する基材シートの成形性や離型性を低下させることなく、高アスペクト比の充填材料のパターンを容易に得ることができる。よって、この方法を利用した本発明の光学シートの製造方法によれば、アスペクト比の大きい遮光性パターンを有する光学シートを、生産性高く製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１２】
図１は、本発明の方法により製造される光学シート１の一態様の斜視図であり、図２は、図１の光学シート１のｘ−ｘ断面図である。図２中、破線は遮光性材料を充填する前の透光性基材シート１０の形状を表している。
【００１３】
この光学シート１は、視野角制御フィルター、拡散性制御フィルター、コントラスト改善フィルター等として用いられる光学シート１であって、透光性基材シート１０の片面にストライプ状の遮光性パターン２０を有している。この遮光性パターン２０は、透光性基材シート１０の表面に形成されたプリズム列１１と交互に配列した柱状の遮光部２１から形成されており、遮光部２１は、後述するように、プリズム列１１同士の間の溝１５に遮光性材料を充填し、硬化することにより形成したものである。
【００１４】
遮光性材料を充填する前の透光性基材シート１０に関し、プリズム列１１は断面略台形であり、プリズム列１１同士の間には断面略Ｖ字型の溝１５が形成されている。
【００１５】
なお、プリズム列１１の上面１２と斜面１３の交部である肩部１４には丸み（曲率半径Ｒ）がつけてある。この丸みにより、透光性基材シート１０を金型で成形する場合に、金型の奥まで溶融樹脂を充填して肩部１４の成形形状のムラを無くし、また、金型からの抜きを容易にすることができる。
【００１６】
プリズム列１１のピッチＰは、光学シート１を、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等の前面に装着し、コントラスト等を改善するディスプレイ用フィルターとする場合、映像の高精細化に対応する点から３００μｍ以下とすることが好ましく、また、透明基材シート１０の成型用金型の耐久性や成形性の点から３０μｍ以上とすることが好ましい。
【００１７】
溝１５の高さＬ1と幅Ｌ2 は、制御したい視野角や成形の容易さの点から適宜設定し、通常このアスペクト比Ｌ1／Ｌ2 を２〜１０程度とする。なお、本発明の方法によれば、遮光材料の充填により透光性基材シート１０を膨潤させて溝１５の幅を狭めるので、最終的な光学シート１の遮光部２１のアスペクト比は、５〜２０にすることができる。
【００１８】
溝１５の幅Ｌ2 とピッチＰとの比Ｌ2／Ｐは、所望の光拡散性能に応じて選ぶことができるが、通常０．１〜０．７程度が好ましい。
【００１９】
透光性基材シート１０の層厚Ｌ3 は、押出成形によりプリズム列１１を高アスペクト比に製造する場合に、プリズム列１１の転写性能に影響する重要な要素であり、プリズム列１１の高さＬ1 の１．５〜３．５倍が好ましい。
【００２０】
このようなプリズム列１１と溝１５を有する透光性基材シート１０の製造方法としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂の押出成形によることが好ましい。なお、この押出成形には、プリズム列１１の配置と逆形状に凹凸を配列した金型を使用する。金型としては、平板状の金型を用いても良いが、プリズム列１１に対応する溝を周方向に形成したロール成形金型を使用することが好ましい。
【００２１】
また、透光性基材シート１０は、押出成形に代えて、透明シートと成型用金型との間に紫外線硬化樹脂を充填し、転写成形する方法（２Ｐ成形法（Photo Polymerization））により製造してもよい。ただし、紫外線硬化樹脂が高価であることから、熱可塑性樹脂の押出成形によることが好ましい。この他、透光性基材シート１０は、熱プレス成形によっても製造することができる。
【００２２】
本発明の光学シートの製造方法では、透光性基材シート１０に遮光性パターン２０を形成するにあたり、透光性基材シート１０の溝１５の形成面側に遮光性材料を塗布し、溝１５内に遮光材料を残すように透光性基材シート１０表面の余分な充填材料を掻取治具で掻き取り、充填材料を硬化させることにより形成するが、その場合の遮光性材料として、透光性基材シート１０を膨潤させることのできるものを使用し、遮光性材料を塗布した後、硬化までを所定時間にすることにより、透光性基材シート１０を膨潤させ、溝１５の幅の少なくとも一部を狭めることを特徴としている。
【００２３】
透光性基材シート１０を膨潤させることのできる遮光性材料としては、透光性基材シート１０をアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂から形成した場合、これらを膨潤させる成分を含有するものを使用する。この場合、透光性基材シート１０を溶解してその界面をぼかすことなく、透光性基材シート１０を膨潤させる溶剤を選択することが遮光部２１の断面形状を所期のアスペクト比に形成する点から好ましく、より具体的には、スチレン系、ポリカーボネート系及びウレタンアクリレート系の少なくとも一種から形成されている紫外線硬化性樹脂に対してアクリルモノマー等を使用する遮光性材料を使用することが好ましい。
【００２４】
遮光性材料は、上述の透光性基材シート１０を膨潤させることのできる成分を含有する限り、遮光性を担う成分については特に制限はなく、例えば、遮光性粒子を含有した黒色インクや白色インクを使用することができる。この遮光性粒子の具体例としては、カーボン粒子、樹脂微粒子、ガラス微粒子、金属酸化物微粒子、各種顔料等をあげることができる。遮光性粒子の粒径は、隠蔽性の点から１μｍ以上が好ましく、溝１５への充填性の点から溝幅の１／３以下とすることが好ましく、通常３０μｍ以下とする。
【００２５】
また、遮光性粒子を分散させるインクバインダーとしては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂、溶剤系接着剤等をあげることができる。なお、外光コントラストの改善を目的としない場合には、遮光性材料は白色であってよい。
【００２６】
透光性基材シート１０の溝１５の形成面側への遮光性材料の塗布は、スクリーン印刷法、ロール印刷法等を用いて常法により透光性基材シート１０の溝１５の形成面全面に遮光性材料を塗布することにより行い、その後の余分な遮光性材料の掻き取りは、ゴム製又は金属製のスキージ、ブレードナイフ、ゴムロール、金属製ロール、ロールナイフ等を用いて行う。
【００２７】
遮光性材料の硬化は、遮光性材料の組成に応じて、紫外線照射、乾燥、加熱等により行う。
【００２８】
透光性基材シート１０に遮光性材料を塗布後、硬化させるまでの時間は、透光性基材シート１０の種類と遮光性材料の成分により定まる透光性基材シート１０の膨潤のし易さや、遮光性材料の膨潤により溝１５の形状をどの程度変形させたいか等に応じて適宜定めるが、通常、２０秒〜６０分程度とすることが好ましく、３０秒〜２０分とすることがより好ましい。これにより、膨潤前の溝１５の横断面面積に対して膨潤後の溝１５の横断面面積（即ち、遮光部２１の横断面面積）を１５〜７０％、特に２０〜５０％にすることができる。
【００２９】
透光性基材シート１０に遮光性材料を塗布後、硬化させるまでの間に、必要により透光性基材シート１０を加熱してもよい。加熱により透光性基材シート１０の膨潤が促進されるため、光学シート１の生産性を向上させることができる。加熱温度は、透光性基材シートが熱変形により平面性を損なわず、また遮光性材料が硬化しない範囲とし、例えば、透光性基材シートがスチレン系、ポリカーボネート系及びウレタンアクリレート系の少なくとも一種の樹脂等から形成され、遮光性材料がバインダーとしてアクリルモノマー等を含有する場合、加熱温度は、３０〜１００℃程度とすることが好ましい。
【００３０】
また、遮光性材料の塗布後、硬化までに所定時間をおくにあたり、余分な遮光性材料の掻き取りを、遮光性材料を透光性基材シート１０に塗布した直後に行ってもよく、遮光性材料を硬化させる直前に行っても良い。
【００３１】
余分な遮光性材料の掻き取りを、遮光性材料を透光性基材シート１０に塗布した直後に行うことにより、透光性基材シート１０の膨潤で溝１５の幅が狭まり、溝内から遮光性材料が透光性基材シート１０の表面近傍に押し上げられ、その状態で遮光性材料を硬化させることになる。そのため、図３に示すように、溝１５の横断面が略Ｖ字型で、プリズム列１１の上面が凸状にカーブしている場合、遮光部２１の横断面がＹ字型の光学シート１ａを得ることができる。これにより、遮光部２１のアスペクト比を５〜２０とできる。かかる光学シート１ａは、コントラスト改善シート、覗き見防止などの視野角制御シートなどであって、遮光部２１の屈折率と透光性基材シート１０の屈折率とを異ならせる場合でも、Ｙ字形の遮光部２１のＶ部分が傘のようにゴースト光を遮る事ができる点で有用となる。
【００３２】
一方、余分な遮光性材料の掻き取りを、硬化させる直前に行うと、溝１５の横断面が略Ｖ字型の場合、透光性基材シート１０の表面近傍に押し出された遮光性材料を掻き取ることが出来るので、図４に示すように、Ｖ字型の幅が全体的に狭まった遮光部２１を有する光学シート１ｂを得ることができる。これにより、遮光部２１のアスペクト比を５〜２０と極めて大きくすることができる。かかる光学シートは視野角制御シート、拡散性制御シート等に有用となる。
【００３３】
また、遮光性材料の掻き取りを、遮光性材料を透光性基材シート１０に塗布した直後に行い、さらに、遮光性材料を硬化させる直前に行っても良い。
【００３４】
遮光性材料の塗布、掻き取り、硬化をした後、再び遮光性材料の塗布、掻き取り、硬化を繰り返してもよく、繰り返して使用する遮光性材料を当初の遮光性材料と異ならせても良い。例えば、１回目に塗布する遮光性材料を黒色とし、その黒色の遮光性材料の塗布後直ちに掻き取り、所定時間放置した後、再度掻き取って硬化させ、２回目に塗布する遮光性材料を白色とし、その白色の遮光性材料の塗布後直ちに掻き取り、硬化させる。これにより図５に示す光学シート１ｃが得られ、遮光部の形成側から光学シート１ｃを観察すると、比較的幅広の白色の遮光部２１ｗが観察され、反対側の面から観察すると、比較的幅狭の黒色の遮光部２１ｂが観察されるようになる。かかる光学シートは覗き見防止シート等に有用となる。
【００３５】
本発明の方法は、種々の遮光性パターンを有する光学シートの製造に適用することができる。
【００３６】
例えば、透光性基材シート１０の遮光部２１の横断面形状は、対応する透光性基材シート１０の溝１５の横断面形状を適宜選択することにより、図２に示した略Ｖ字型の他に、図６Ａに示すように、遮光部２１の先端２２を平坦にしてもよく、図６Ｂに示すように、先端２２を丸めて断面Ｕ字型にしてもよい。これにより、透光性基材シート１０の成形用金型の耐久性を向上させることができる。また、図６Ｃに示すように、略Ｖ字形状の遮光部２１の斜面２３を屈曲させたり、曲線（図示せず）にしてもよく、図６Ｄに示すように、階段状にしてもよい。
【００３７】
また、遮光部２１の配列は、直線状、破線状、波線状、格子状などであってもよく、さらに、遮光部２１がランダムあるいは特定のパターンに配列されていてもよい。
【００３８】
遮光部２１は、透光性基材シート１０の表面に対し、その深さ方向（溝１５の開口面の中心から溝の最深部の中心に向かう方向）が、図２に示したように、垂直であってもよく、図７に矢印で示したように斜めであってもよい。
【００３９】
本発明の光学シートの製造方法により得られた光学シート１は、図８に示すように、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等のディスプレイパネル４０の前面に装着して、もしくは看板、バックライトなどの前面に装着して拡散性制御シートとして、あるいは背面投写型スクリーンとして用いることができる。その場合、光学シートの装着方向は、外光コントラストの向上、視野角制御などの目的に応じて、プリズム列１１を観察者側に向けたり映像光源側に向けたりすればよい。また、必要により、遮光部２１側、その反対側、又は双方に光拡散性粒子を分散させた光学シート、着色シート、防眩シート等を配置して使用することができる。
【実施例】
【００４０】
実施例１
メチルメタクリレート・スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）の押出成形により、図２の断面形状を有する透光性基材シート１０を作製した。
【００４１】
この場合、透光性基材シート１０の寸法は次の通りとした。
プリズム１１の高さＬ1 ：157μｍ
溝幅Ｌ2 ：32μｍ
溝１５の先端部の幅Ｌ4：2μｍ
透光性基材シート１０の層厚Ｌ3 ：300μｍ
プリズム列の上面１２の幅Ｌ5 ：74μｍ
ピッチＰ：106μｍ
プリズム列１１の上面近傍の斜面１３とプリズム列の高さ方向に対する角度α：3.85°
プリズム列１１の略１／２の高さにおける斜面１３とプリズム列の高さ方向に対する角度β：6.67°
プリズム列１１の肩部１４の曲率半径Ｒ：13μｍ
【００４２】
次いで、平均粒径５μｍのカーボン粒子を３重量％と、バインダーとしてウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を含有する黒インクを、透光性基材シート１０の溝１５の並設側の全面に塗布し、６０℃に加熱して１分間放置し、ゴム製スキージにより余分な黒インクを掻き取った。その後、直ちに紫外線を照射して溝に充填されている黒インクを硬化し、視野角制御シートを作製した。
【００４３】
図９に、得られた視野角制御シートの横断面（ａ）と遮光部側の正面（ｂ）の拡大写真を示す。図９（ｂ）の遮光部側の正面写真より、遮光部２１の幅Ｌ2' は１１μｍであり、遮光部２１の面積比率は１０％であった。また、図９（ａ）の横断面写真より、遮光部２１の深さＬ1' は１５０μｍであり、この光学シートの遮光部２１のアスペクト比は１３．６であった。
【００４４】
比較例１
黒インクを透光性基材シート１０に塗布後直ちに余分な黒インクを掻き取り、その掻き取り後直ちに黒インクを硬化させた以外は、実施例１と同様にして視野角制御シートを作製した。
【００４５】
図１０に、得られた視野角制御シートの横断面（ａ）と遮光部側正面（ｂ）の拡大写真を示す。図１０（ｂ）の遮光部側の正面写真より、遮光部２１の幅Ｌ2' は３２μｍであり、遮光部２１の面積比率は３０％であった。また、図１０（ａ）の横断面写真より、遮光部２１の深さＬ1' は１５５μｍであり、この光学シートの遮光部２１のアスペクト比は４．８であった。
【００４６】
実施例１及び比較例１より、本発明の光学シートの製造方法によれば、透光性基材シートの成形型から得られるアスペクト比よりも極めて大きいアスペクト比の遮光部を容易に製造できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ディスプレイやスクリーンの視野角制御シート、拡散制御シート、コントラスト改善シート等の光学シートの製造技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】光学シートの斜視図である。
【図２】光学シートの断面図である。
【図３】遮光部の横断面図である。
【図４】遮光部の横断面図である。
【図５】遮光部の横断面図である。
【図６Ａ】遮光部の横断面図である。
【図６Ｂ】遮光部の横断面図である。
【図６Ｃ】遮光部の横断面図である。
【図６Ｄ】遮光部の横断面図である。
【図７】遮光部の横断面図である。
【図８】光学シートの使用方法の説明図である。
【図９】実施例の視野角制御シートの拡大写真である。
【図１０】比較例の視野角制御シートの拡大写真である。
【符号の説明】
【００４９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ    光学シート
１０    透光性基材シート
１１    プリズム列
１２    プリズム列の上面
１３    プリズム列の斜面
１４    プリズム列の肩部
１５    溝
２０    遮光性パターン
２１    遮光部
２２    遮光部の先端
３０    掻取治具
４０    ディスプレイパネル
Ｌ1   溝の深さ
Ｌ1'  遮光部の深さ
Ｌ2   溝の幅
Ｌ2'  遮光部の幅
Ｌ3   透光性基材シートの層厚
Ｐ    プリズム列のピッチ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2009139493.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2009139493.tif 000011
【図７】
2009139493.tif 000012
【図８】
2009139493.tif 000013
【図９】
2009139493.tif 000014
【図１０】
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