JP2005221535A - マイクロレンズシート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
基材とマイクロレンズが強固に密着したマイクロレンズシート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係るマイクロレンズシートは、基材１１と、当該基材１１上に設けられた硬化した光硬化性組成物（Ａ）層１２と、当該光硬化性組成物（Ａ）層１２上に複数配列されたマイクロレンズ２１とを有するマイクロレンズシート２２であって、光硬化性組成物（Ａ）は、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる組成物である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、リアプロジェクションテレビ用スクリーンや液晶ディスプレイなどに用いられるマイクロレンズシート及びその製造方法に関する。

マイクロレンズシートは液晶ディスプレイの開口率改善素子やリアプロジェクションテレビの表示視野を拡大するためのスクリーンとして使用されている。また、光ファイバの嵌合に使用する例もある。このマイクロレンズシートのマイクロレンズについて、従来から、以下の（１）〜（３）のような様々な製造方法が提案されている。
（１）選択的イオン交換法：ガラス基板を金属薄膜でパターニングした後、イオン交換を行うことにより屈折率分布マイクロレンズを作製する方法（非特許文献１）
（２）感光性樹脂溶融法：感光性樹脂をパターニングした後、それを加熱して溶融させることにより球面形状を作製する方法（非特許文献２）
（３）電子ビーム描画法：電子ビームを走査し、直接マイクロレンズを描画する方法
しかし、上に挙げたいずれの方法においても、簡便にマイクロレンズを製造することが困難であり、製造コストに難点があった。

このような種々の製造方法に対して、特許文献１には、濡れ性可変層を用いてマイクロレンズを簡便に製造する方法が提案されている。この製造方法においては、光触媒を含む濡れ性可変層を基材に塗布した後、エネルギー照射によって濡れ性可変層の濡れ性を変化させる。この濡れ性の良い領域にのみ、マイクロレンズ形成用塗料を選択的に付着することにより、マイクロレンズを形成する。

しかしながら、この方法はエネルギー照射により濡れ性を変化させた後のマイクロレンズ形成工程を暗所で行わなければならない。そのため、このマイクロレンズ形成工程における作業性が悪く、さらにはマイクロレンズ形成用塗料と濡れ性の良好な部分との密着性が悪いなどの課題が生じる。
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ２０（４）５１〜５４（１９８１） Ｐｒｏｃ． Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ Ａｒｒａｙｓ Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ ｐ２３〜３４（１９９１） 特開２００１−１４１９０６号公報

このように、従来のマイクロレンズの製造方法では、濡れ性可変層を用いることによって簡便にマイクロレンズを製造することができるが、マイクロレンズ形成用塗料と濡れ性可変層との間の密着性が悪いという問題点があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、基材とマイクロレンズが強固に密着したマイクロレンズシート及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマイクロレンズシートは、基材と、当該基材上に設けられた光硬化性組成物（Ａ）の硬化物よりなる層と、当該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上に複数配列されたマイクロレンズとを有するマイクロレンズシートであって、前記光硬化性組成物（Ａ）は、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる組成物である。

さらに、前記マイクロレンズの非形成部における前記光硬化性組成物（Ａ）の硬化物の表面自由エネルギーを２５ｍＮ／ｍ以下としても良い。

また、前記マイクロレンズを前記光硬化性樹脂組成物（ａ）から構成することができる。
このような構成において、マイクロレンズを形成する樹脂と光硬化性樹脂組成物（ａ）を同時に硬化させることができるので、基材とマイクロレンズとを強固に密着させることができる。

また、本発明に係るマイクロレンズシートをリアプロジェクションスクリーンや液晶ディスプレイに好適に使用することができる。

本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、基材上に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズシートを製造する方法であって、当該基材上に、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる光硬化性組成物（Ａ）層を塗工する工程と、当該塗工された光硬化性組成物（Ａ）を、前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態でパターン露光し、前記光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程と、当該選択的に硬化した光硬化性組成物（Ａ）上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程を備えたものである。

さらに、本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、前記選択的に硬化させる工程と前記マイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程との間に、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で全面露光し、前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程を備えたものである。

さらにまた、本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分と、当該未硬化部分上に塗布された前記マイクロレンズ形成用樹脂とを硬化する工程を備えたものである。これによって、マイクロレンズを形成する樹脂と光硬化性樹脂組成物（ａ）を同工程において硬化させることができるので、基材とマイクロレンズとをより強固に密着させることができる。

他方、本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、基材上に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズシートを製造する方法であって、当該基材上に、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる光硬化性組成物（Ａ）層を塗工する工程と、当該塗工された光硬化性組成物（Ａ）を、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態でパターン露光し、前記光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程と、当該選択的に硬化した光硬化性組成物（Ａ）上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程を備えたものである。

さらに、本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法は、前記選択的に硬化させる工程と前記マイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程との間に、前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で全面露光し、前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程を備えたものである。

好適には、前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質は、大気であり、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーよりも高い表面自由エネルギーを有する媒質は、水である。

このような構成において、表面自由エネルギーが高い性質を示す領域と低い領域を示す領域を成することができるため、その濡れ性の違いによって、マイクロレンズ形成用樹脂を選択的に濡らすことができる。それゆえ、マイクロレンズ形成用樹脂を表面張力によってレンズ状に簡便に形成することができ、マイクロレンズシートのレンズを簡便に形成することができる。

本発明によれば、基材とマイクロレンズが強固に密着したマイクロレンズシート及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。
<発明の実施の形態１>
本実施形態においては、マイクロレンズシートの製造方法について説明した後、このマイクロレンズシートの製造において用いられる各種部材・材料について説明する。
まず、図１乃至図４を用いて、本発明のマイクロレンズシートの製造方法について説明する。

図１の断面模式図に、マイクロレンズシートの製造方法における一工程が示されている。図１に示すように、基材１１の表面に、光硬化性組成物（Ａ）を塗工し、光硬化性組成物（Ａ）層１２を形成する。この光硬化性組成物（Ａ）は、後述するように、光硬化性樹脂組成物（ａ）と化合物（ｂ）との組成物から構成されている。この塗工された光硬化性組成物（Ａ）層１２のパターン露光は、その化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質１３と接触した状態で行われる。

このパターン露光は、図１に示すように、フォトマスク１４を介して光照射すれば良い。パターン露光で光照射されたパターン露光領域１５は、化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質１３と接触した状態で硬化している。そのため、表面自由エネルギーが低い性質を示すことになる。また、このパターン露光領域１５以外の未露光領域１６は、パターン露光されないので、硬化していない状態である。

図２の上面図に、パターン露光で用いられるフォトマスク１４の一例が示されている。この場合のフォトマスク１４として、図２に示すような開口部１７および遮光部１８を有するパターンとすることができる。また、図２に示されたフォトマスク１４においては、均一の大きさの遮光部１８がハニカム状に配列されているが、大きさが不均一であっても良いし、他の配列もしくは無秩序に配置されても良い。さらに、遮光部１８の大きさとその間隔を最適化することにより、最密充填されたマイクロレンズシートを作製することも可能である。

図３の断面模式図に、パターン露光後の一工程が示されている。パターン露光によって得られた基材１１の全面露光を光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質１９と接触した状態で行う。この全面露光によって、図３に示すように、光硬化性樹脂組成物（ａ）の未露光領域１６が硬化し、全面露光領域２０が形成される。

図４の断面模式図に、全面露光後の一工程が示されている。図４に示すように、光硬化性組成物（Ａ）層１２上に、マイクロレンズ形成用樹脂２１０を塗布し、マイクロレンズ２１を形成する。このとき、光硬化性組成物（Ａ）層１２のパターン露光領域１５は、化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質１３と接触した状態で硬化したので、表面自由エネルギーが低い性質を示す。そのため、このパターン露光領域１５上のマイクロレンズ形成用樹脂２１０は弾かれる。

他方、光硬化性組成物（Ａ）層１２の全面露光領域２０は、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質１９と接触した状態で硬化したので、表面自由エネルギーが高い性質を示す。そのため、この全面露光領域２０のマイクロレンズ形成用樹脂２１０は濡れ、マイクロレンズ形成用樹脂２１０自身の表面張力によりレンズ状となる。また、その形状は、マイクロレンズ形成用樹脂２１０の表面自由エネルギーや塗布量に依存するため、所望のマイクロレンズ形状になるように条件を最適化すれば良い。
その後、表面張力によってレンズ状となったマイクロレンズ形成用樹脂２１０は、未硬化状態であるので、所定の方法で硬化される。これによってマイクロレンズ２１が形成され、マイクロレンズシート２２が得られる。

このような方法により、マイクロレンズシートを作製することは可能であり、基材１１とマイクロレンズ形成用樹脂２１０とは強固に密着している。ただし、さらに強固な接着が必要な場合、上記の方法において、「光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質１９と接触した状態で全面露光を行い、光硬化性樹脂組成物（ａ）の未硬化部分である未露光領域１６を硬化する」工程を次のように変更すれば良い。

具体的には、光硬化性組成物（Ａ）層１２に未露光領域１６が残された状態で、光硬化性組成物（Ａ）層１２上にマイクロレンズ形成用樹脂２１０を塗布する。これにより、パターン露光領域１５が化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質１３中で硬化したので、このパターン露光領域１５のマイクロレンズ形成用樹脂２１０は弾かれる。それとともに、マイクロレンズ形成用樹脂２１０は、未硬化部分である未露光領域１６の光硬化性組成物（Ａ）にのみ付着する。後述するように、本発明による表面改質現象は可逆的であり、未硬化の光硬化性組成物（Ａ）は、接触する媒質１３，１９の表面自由エネルギーに応じて相転移を起こす。そのため、このマイクロレンズ形成用樹脂２１０を未露光領域１６にのみ選択的に付着させることができる。

したがって、未露光領域１６の光硬化性組成物（Ａ）が未硬化であるから、マイクロレンズ形成用樹脂２１０と光硬化性組成物（Ａ）とはともに未硬化状態である。これら両者を所定の方法で同時に硬化することにより、マイクロレンズ形成用樹脂２１０と光硬化性組成物（Ａ）とは強固に接着することができる。特に、マイクロレンズ形成用樹脂２１０に光硬化性樹脂組成物（ａ）を用いることにより、これら両者を同時に光硬化することが可能であり、かつ化学的な共有結合が形成されるため強固に接着することができる。

次に、本発明で用いられる基材１１、光硬化性組成物（Ａ）、媒質１３，１９、マイクロレンズ形成用樹脂２１０について順に説明する。
本発明で用いられる基材１１は、光学的に透明であれば材質はどんなものでも良い。その一例として、プラスチック材料ではアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、トリ酢酸セルロース樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。また、ガラスを基材１１として用いることも可能である。

本発明においては、上記の光硬化性組成物（Ａ）として、後述する光硬化性樹脂組成物（ａ）および表面自由エネルギーが低い化合物（ｂ）からなる組成物が用いられる。本願の課題を解決するために用いる光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーは、３０ｍＮ／ｍ以上であり、好ましくは４０ｍＮ／ｍ以上である。また、化合物（ｂ）の表面自由エネルギーは、２５ｍＮ／ｍ以下であり、好ましくは２０ｍＮ／ｍ以下である。また、本願の課題を解決するためには、光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部に対し、化合物（ｂ）０.０１〜１０質量部を混合することが好ましい。

本発明者らは、光硬化性樹脂組成物（ａ）および化合物（ｂ）よりなる光硬化性組成物（Ａ）層１２に、表面自由エネルギーが低い媒質１３中で光を照射して光硬化性組成物（Ａ）を硬化することにより、表面自由エネルギーが低い表面を得ることができる現象を見出した。さらに、本発明者らは、この光硬化性組成物（Ａ）層１２に、表面自由エネルギーが高い媒質１９中で光を照射して硬化することにより、表面自由エネルギーが高い表面を得ることができる現象を見出した。また、未硬化の状態においては、光硬化性組成物（Ａ）の表面自由エネルギーは、接触している媒質１３，１９に依存することも見出した。ここで照射する光としては、可視光、紫外線等が挙げられるが、光硬化性組成物（Ａ）の硬化に有利な高いエネルギーを持つ紫外線が好ましい。

この表面改質現象は、以下の機構により発現しているものと推測される。光硬化性樹脂組成物（ａ）および化合物（ｂ）からなる組成物と媒質１３，１９との界面がエネルギー的に安定となるのは、両者の表面自由エネルギーの差が最小となる時である。この光硬化性組成物（Ａ）中の化合物（ｂ）の表面自由エネルギーは、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーよりも低い。そのため、表面自由エネルギーが低い媒質１３に光硬化性組成物（Ａ）が接触した状態では、化合物（ｂ）が界面に存在することにより、組成物と媒質１３との界面はエネルギー的に安定状態となる。

これに対して、表面自由エネルギーが高い媒質１９に光硬化性組成物（Ａ）が接触した状態では、化合物（ｂ）が界面に存在するよりも、光硬化性樹脂組成物（ａ）が界面に存在した方が、組成物と媒質１９との界面はエネルギー的に安定となる。そのため、この状態においては、化合物（ｂ）は界面に存在しなくなる。つまり、光硬化性樹脂組成物（ａ）が未硬化状態であれば、媒質１３，１９の違いにより相転移を起こすことになる。したがって、表面自由エネルギーが異なる媒質１３，１９中で光硬化性組成物（Ａ）層１２に光を照射し、界面での状態を固定化することにより表面自由エネルギーが異なる表面を得ることができる。

さらに、光硬化性組成物（Ａ）が未硬化状態では、上記の相転移は可逆であるため、この光硬化性組成物（Ａ）を表面自由エネルギーが高い領域と低い領域とに表面改質する場合、選択的に表面自由エネルギーの高い領域に改質した後、残りを表面自由エネルギーの低い領域に改質することも可能である。また、逆に、選択的に表面自由エネルギーが低い領域に改質した後、残りを表面自由エネルギーの高い領域に改質することも可能である。

本発明において用いられる表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）としては、ポリジメチルシロキサン等のシリコーンオイル、このシリコーンオイルの側鎖または末端がアミノ基、エポキシ基等で変性された変性シリコーンオイル、テトラメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン類等の含けい素（高分子）化合物；フルオロアルキルシラン類、フルオロアルキル基等を有する高分子化合物等の含フッ素（高分子）化合物；上記化合物を成分として含有するブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体などが挙げられるが、上記化合物に限定されるものではない。

本発明に用いられる光硬化性樹脂組成物（ａ）は、重合性の単量体および所望に応じて光重合開始剤等の他の成分（ただし、上記の表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）は除く）を含む。この含まれる重合性の単量体は、光重合可能な化合物であり、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上であり、かつ分子内に少なくとも１個のエチレン系二重結合を有する光重合可能なエチレン系不飽和化合物を一般的に使用することができるが、必要に応じて、さらに、光カチオン重合可能なエポキシ系またはオキセタン系の化合物等を加えても良い。

本発明を実施するに際して用い得る光重合可能なエチレン系不飽和化合物としては（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の単官能性（メタ）アクリレート系モノマー；Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルカプロラクタム、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、酢酸アリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルなどのビニル系モノマー、および１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の２官能性（メタ）アクリレートモノマー；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリロイルシアヌレート、トリ（メタ）アクリロイルイソシヌアレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、１，３，５−トリ（メタ）アクリロイルヘキサヒドロ−ｓ−ヒドラジン等の多官能性（メタ）アクリレートモノマーなどが挙げられ、これらの内の１種以上が用いられる。なお、上記化合物の名称中、「（メタ）アクリル酸」は「アクリル酸」と「メタクリル酸」の総称であり、「（メタ）アクリレート」は「アクリレート」と「メタクリレート」の総称であり、「（メタ）アクリロイル」は「アクリロイル」と「メタクリロイル」の総称である。

さらに、必要に応じて光硬化性樹脂組成物（ａ）に光重合開始剤を加えても良い。光重合開始剤の具体例としては、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントフルオレノン、ベンズアルデヒド、アントラキノン、１−(４−イソプロピルフェニル)−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２，４−ジエチルチオキサントン、カンファーキノン、２−メチル−１−［４−(メチルチオ)フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン等が挙げられる。

また、場合によっては、光硬化性組成物（Ａ）の希釈剤として、アセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサン、酢酸エチル、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチルエチルケトン、トルエン、ベンゼンなどの有機溶剤を使用しても良い。

本発明で用いられる表面自由エネルギーが低い媒質１３としては、大気；ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガスなどが挙げられる。また、表面自由エネルギーが高い媒質１９としては、水；グリセリン等の高級アルコール類などが挙げられるが、それぞれこれらに限定されるものではない。特に本発明では、表面自由エネルギーが低い媒質１９として大気を、表面自由エネルギーが高い媒質１９として水を用いることが可能であるため、本発明は、コスト面や環境面から有意である。

本発明で用いられるマイクロレンズ形成用樹脂２１０としては熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることができるが、作業効率の面から光硬化性樹脂を用いることが好ましい。さらに、マイクロレンズ形成用樹脂２１０として、光硬化性組成物（Ａ）中の光硬化性樹脂組成物（ａ）と同様の成分であることがより好ましい。これにより基材１１上の光硬化性組成物（Ａ）とマイクロレンズ形成用樹脂２１０とが強固に密着することが可能となる。

なお、本発明における表面自由エネルギーの値は、温度２０℃、相対湿度５０％の条件における値であり、下記方法により測定される。この測定方法について、図７及び図８を参照して説明する。
液体の表面自由エネルギーの測定方法としては種々の方法があるが、本明細書ではウィルヘルミー法による温度２０℃、相対湿度５０％における測定値を表面自由エネルギーとして用いている。図７は、液体の表面自由エネルギーを測定する方法の一例を示し、特にウィルヘルミー法による測定原理を説明するための図である。

図７に示すように、天秤５１の一方に板５２を吊るしてその一端が測定液体５３に浸るようにし、他方に適当な荷重５４をのせて天秤５１をつりあわせる。このとき、板５２は、重力と浮力以外に下向きに測定液体５３からの力を受ける。これら力の平衡状態について、下記式（１）が成り立つ。

液体表面から受ける力は、表面張力（＝液体の表面自由エネルギー）に相当するため、液体表面から受ける力を測定することによって、液体の表面自由エネルギーが得られる。なお、板５２の材質として白金、ガラスなどが使用されるが、これらの表面自由エネルギーは不変であるので、測定液体５３に浸蝕されない材質であれば良い。本明細書の測定においては、板５２として白金を用いている。

固体の表面自由エネルギーは、直接測定することができないが、表面自由エネルギーが既知である数種類の液体を用いて求めることができる。図８は、固体の表面自由エネルギーを測定する方法の一例について説明するための図である。
固体表面上の液滴は、図８に示すような断面形状を有しており、図８中の接触角は、固体６１表面上の液体６２の表面と固体６１表面との交点において、液体６２に引いた接線と固体６１表面との液体６２を含む側のなす角である。このとき、この角の値をθとすると、交点における平衡条件により、下記式（２）（Ｙｏｕｎｇの式）が成り立っている。

ここで、γ_Ｓは固体６１の表面自由エネルギー、γ_Ｌは液体６２の表面自由エネルギー、γ_ＳＬは固体６１／液体６２の界面自由エネルギーを表す。

表面自由エネルギーγは、分散力成分γ^ａ、極性力成分γ^ｂおよび水素結合成分γ^ｃの和で表される。そして、固体６１／液体６２の界面自由エネルギーγ_ＳＬには、下記式（３）の仮定が成り立つとされている。

したがって、温度２０℃、相対湿度５０％の条件下において、異なる表面自由エネルギーを持つ３種類以上の液体の固体表面上での接触角の値θを求めれば、式（２）および式（３）よりなる３元の方程式を解くことによりγ_Ｓ ^ａ、γ_Ｓ ^ｂおよびγ_Ｓ ^ｃが算出できる。そして、固体の表面自由エネルギーγ_Ｓは、これらγ_Ｓ ^ａ、γ_Ｓ ^ｂ、γ_Ｓ ^ｃの和として求められる。

以上のように、本発明のマイクロレンズシートの製造方法によれば、化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で硬化したパターン露光領域１５は、表面自由エネルギーが低い性質を示している。それとともに、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で硬化した全面露光領域２０は、表面自由エネルギーが高い性質を示している。そのため、マイクロレンズ形成用樹脂は、パターン露光領域１５においてははじかれ、全面露光領域２０においては選択的に濡れる。これにより、マイクロレンズ形成用樹脂を選択的に濡らすことができるので、マイクロレンズ形成用樹脂を表面張力によって簡便にレンズ状に形成することができ、マイクロレンズシートを簡便に製造することができる。

さらに、マイクロレンズ形成用樹脂２１０に光硬化性樹脂組成物（ａ）を用いる場合には、マイクロレンズ形成用樹脂２１０と全面露光領域２０とを同時に硬化することができる。これによって、マイクロレンズシートを簡便に製造することができるとともに、光硬化性組成物（Ａ）層１２とマイクロレンズ２１とを密着性を向上させることが可能となる。

また、本発明によれば、リアプロジェクションテレビ用スクリーンや液晶ディスプレイなどに用いられるマイクロレンズシートを簡便に製造することができる。またさらに、マイクロレンズと基材が強固に接着しているマイクロレンズを製造することができる。

<発明の実施の形態２>
発明の実施の形態１においては、フォトマスク１４として図２に示されたパターンを使用していたが、逆パターンのフォトマスクを使用することもできる。本実施形態においては、この場合について説明する。ここで、上記実施形態と同じ部材には、同じ符号を付し、その説明を省略している。

図５の上面図に、このフォトマスクの一例が示されている。図５に示されたフォトマスク３１は、フォトマスク１４の逆パターンであり、その開口部３２、遮光部３３がフォトマスク１４の開口部１７、遮光部１８と逆になったものである。
図６の断面工程図に、このフォトマスク３１を用いた場合の一工程が示されている。この場合、図６に示すように、基材１１の表面に上述した光硬化性組成物（Ａ）を塗工し、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質３４と接触した状態でフォトマスク３１を介してパターン露光を行う。

パターン露光領域３５は、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質３４と接触した状態で硬化している。そのため、パターン露光領域３５は、表面自由エネルギーが高い性質を示すことになる。また、このパターン露光領域３５以外の未露光領域３６は、パターン露光されないので、硬化していない状態である。

この得られた基材１１を、光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質（図示せず）と接触した状態で全面露光し、光硬化性樹脂組成物（ａ）の未露光領域３６を硬化すれば良い（図示しない）。さらに、マイクロレンズ形成用樹脂２１０を塗布することにより、上記と同様ようにマイクロレンズシート２２を作製することができる。

以下、実施例を挙げて本発明について具体的に説明する。
<実施例１>
日本化薬株式会社製ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ）６０質量部、東亞合成株式会社製イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート（アロニックスＭ−３１５）４０質量部、日本化薬株式会社製２，４−ジエチルチオキサントン１質量部、チバスペシャリティケミカルズ株式会社製２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（イルガキュア９０７）３質量部の割合で混合して、光硬化性樹脂組成物（ａ）を調製した。この光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーは、ウィルヘルミー法により測定したところ、４２.６ｍＮ／ｍであった。

この光硬化性樹脂組成物（ａ）に、表面自由エネルギーが低い化合物（ｂ）として、信越化学工業株式会社製アミノ変性シリコーンオイル（ＫＦ８５７）を０.５質量部添加して光硬化性組成物（Ａ）とした。添加した化合物（ｂ）のウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値は、２０.７ｍＮ／ｍである。この光硬化性組成物（Ａ）は、粘度が高く、塗工性の面を考慮すると取り扱いにくい。そのため、光硬化性組成物（Ａ）の濃度が５％となるようにトルエンで希釈した。

希釈した光硬化性組成物（Ａ）をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムにバーコーターで０.０２ｍｍ塗工した後、トルエンを揮発させる。これによって、ＰＥＴフィルム上に、均一に厚さ０.００１ｍｍの光硬化性組成物（Ａ）が塗工されたフィルムを得ることができた。
得られたフィルムを二分割し、一方は大気中、他方は水中において高圧水銀ランプで紫外線照射した。得られたフィルムの表面について協和界面科学(株)製接触角計を用いて各種溶剤との接触角を測定した。その結果を表１に示す。

表１の結果から、大気中で硬化した場合と水中で硬化した場合の表面自由エネルギーを算出すると、それぞれ２１.５ｍＮ／ｍおよび４０.２ｍＮ／ｍである。この結果から、水中で硬化させることにより、大気中で硬化させたときとは異なった表面自由エネルギーの表面が得られたことがわかる。

マイクロレンズシート２２に用いる基材１１として、東洋紡績株式会社製の厚さ０.２５ｍｍポリエチレンテレフタレートフィルム（コスモシャインＡ４３００）を使用した。このポリエチレンテレフタレートフィルムにトルエンで希釈した光硬化性組成物（Ａ）をマイクログラビアコーターで厚さ０.０２ｍｍとなるよう塗工し、１２０℃で５分間の乾燥でトルエンを揮発させた。これによって、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを０.００１ｍｍとすることができ、厚さ０．００１ｍｍの光硬化性組成物（Ａ）層１２を形成することができる。

この状態で、光硬化性組成物（Ａ）１２が形成された基材１１である上記ポリエチレンテレフタレートフィルムを大気中で、フォトマスク１４を介して高圧水銀ランプにより平行な紫外光を照射した。なお、用いたフォトマスク１４は、直径０．１ｍｍの円状遮光パターン（開口部１７）が中心間隔０．１５ｍｍで六方配列されているものである。

続いて、得られたポリエチレンテレフタレートフィルム（基材１１）を水中に浸漬したまま光硬化性組成物（Ａ）の塗工面側から高圧水銀ランプにより紫外光を照射した。
さらに、得られたポリエチレンテレフタレートフィルム（基材１１）に形成された光硬化性組成物（Ａ）層１２上に、光硬化性組成物（Ａ）に使用した光硬化性樹脂組成物（ａ）をマイクロレンズ形成用樹脂２１０としてディップコーティングした。その後、高圧水銀ランプにより紫外線を照射することにより、マイクロレンズ形成用樹脂２１０を硬化した。その結果、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に直径０．１ｍｍのマイクロレンズ２１が中心間隔０．１５ｍｍで六方配列された。

マイクロレンズ２１が形成された上記マイクロレンズシート２２の出射面側、つまりポリエチレンテレフタレートフィルム表面側の出射光が透過しない部分にマトリクス状の遮光パターンを付与した。遮光パターンの付与には、特開２００３−７５６０８号公報に開示された方法を用いた。具体的には、ポリエチレンテレフタレートフィルム表面側に光硬化性組成物（Ａ）を塗付し、マイクロレンズ２１側より紫外線を窒素雰囲気下で照射する。その後、集光部の光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させ、このマイクロレンズの非集光部に黒色インクを塗付した。
得られた遮光パターン付きマイクロレンズシート２２を液晶方式プロジェクションテレビにスクリーンとして設置したところ、良好な映像を観察することが可能であった。

<実施例２>
日本化薬株式会社製ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ）６０質量部、東亞合成株式会社製イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート（アロニックスＭ−３１５）４０質量部、日本化薬株式会社製２，４−ジエチルチオキサントン１質量部、チバスペシャリティケミカルズ株式会社製２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（イルガキュア９０７）３質量部の割合で混合して光硬化性樹脂組成物（ａ）を調製した。この光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーは、ウィルヘルミー法により測定したところ、４２.６ｍＮ／ｍであった。

この光硬化性樹脂組成物（ａ）に、表面自由エネルギーが低い化合物（ｂ）として、信越化学工業株式会社製アミノ変性シリコーンオイル（ＫＦ８５７）を０.５質量部添加し光硬化性組成物（Ａ）とした。添加した化合物（ｂ）のウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値は、２０.７ｍＮ／ｍである。この光硬化性組成物（Ａ）は、粘度が高く、塗工性の面を考慮すると取り扱いにくい。そのため、光硬化性組成物（Ａ）の濃度が５％となるようにトルエンで希釈した。

マイクロレンズシート２２に用いる基材１１として、東洋紡績株式会社製の厚さ０.２５ｍｍポリエチレンテレフタレートフィルム（コスモシャインＡ４３００）を使用した。このポリエチレンテレフタレートフィルムに、トルエンで希釈した光硬化性組成物（Ａ）をマイクログラビアコーターで厚さ０.０２ｍｍとなるよう塗工し、１２０℃で５分間の乾燥でトルエンを揮発させた。これによって、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを０.００１ｍｍとすることができ、厚さ０．００１ｍｍの光硬化性組成物（Ａ）層１２を形成することができる。

この状態で、光硬化性組成物（Ａ）１２が形成された基材１１である上記ポリエチレンテレフタレートフィルムを大気中で、フォトマスク１４を介して高圧水銀ランプにより平行な紫外光を照射した。なお、用いたフォトマスク１４は、直径０．１５ｍｍの円状遮光パターンが中心間隔０．１６ｍｍで六方配列されているものである。

続いて、得られたポリエチレンテレフタレートフィルム（基材１１）に形成された光硬化性組成物（Ａ）層１２上に、光硬化性組成物（Ａ）に使用した光硬化性樹脂組成物（ａ）をマイクロレンズ形成用樹脂２１０としてグラビアコーティングした。その後、高圧水銀ランプにより紫外線を照射することにより、マイクロレンズ形成用樹脂２１０を硬化した。

その結果、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に直径０．１５ｍｍのマイクロレンズ２１が中心間隔０．１６ｍｍで六方配列された。形成されたマイクロレンズ２１は、基材１１と強固に接着しているため、マイクロレンズ２１を指で強くこすっても剥離することはなかった。
得られたマイクロレンズシート２２を液晶ディスプレイの前面に装着したところ、垂直方向および水平方向に視野角の拡大された画像を観察することができた。

本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法における一工程を示す断面模式図である。 本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法において用いられるフォトマスクの一例を示す上面図である。 本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法における一工程を示す断面模式図である。 本発明に係るマイクロレンズシートの一例を示す断面模式図である。 本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法において用いられるフォトマスクの他の一例を示す上面図である。 本発明に係るマイクロレンズシートの製造方法における他の一工程を示す断面模式図である。 液体の表面自由エネルギーを測定する方法の一例を示す図である。 固体の表面自由エネルギーを測定する方法の一例を示す図である。

符号の説明

１１ 基材、１２ 光硬化性組成物（Ａ）層、１３ 表面自由エネルギーが低い媒質、
１４ フォトマスク、１５ パターン露光領域、１６ 未露光領域、１７ 開口部、
１８ 遮光部、１９ 表面自由エネルギーが高い媒質、２０ 全面露光領域、
２１ マイクロレンズ、２１０ マイクロレンズ形成用樹脂、
２２ マイクロレンズシート、
３１ フォトマスク、３２ 開口部、３３ 遮光部、
３４ 表面自由エネルギーが高い媒質、３５ パターン露光領域、３６ 未露光領域、

Claims (10)

1. 基材と、
   当該基材上に設けられた光硬化性組成物（Ａ）の硬化物よりなる層と、
   当該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上に複数配列されたマイクロレンズとを有するマイクロレンズシートであって、
   前記光硬化性組成物（Ａ）は、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる組成物であるマイクロレンズシート。
2. 前記マイクロレンズの非形成部における前記光硬化性組成物（Ａ）の硬化物の表面自由エネルギーは、２５ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズシート。
3. 前記マイクロレンズは、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）から構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロレンズシート。
4. 基材上に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズシートを製造する方法であって、
   当該基材上に、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる光硬化性組成物（Ａ）層を塗工する工程と、
   当該塗工された光硬化性組成物（Ａ）を、前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態でパターン露光し、前記光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程と、
   当該選択的に硬化した光硬化性組成物（Ａ）上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程を備えたマイクロレンズシートの製造方法。
5. 前記選択的に硬化させる工程と前記マイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程との間に、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で全面露光し、前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程を、さらに備えたことを特徴とする請求項４記載のマイクロレンズシートの製造方法。
6. 前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分と、当該未硬化部分上に塗布された前記マイクロレンズ形成用樹脂とを硬化する工程を、さらに備えたことを特徴とする請求項４記載のマイクロレンズシートの製造方法。
7. 基材上に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズシートを製造する方法であって、
   当該基材上に、表面自由エネルギーが３０ｍＮ／ｍ以上である光硬化性樹脂組成物（ａ）１００質量部と表面自由エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である化合物（ｂ）０．０１〜１０質量部とからなる光硬化性組成物（Ａ）層を塗工する工程と、
   当該塗工された光硬化性組成物（Ａ）を、前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーより高い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態でパターン露光し、前記光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程と、
   当該選択的に硬化した光硬化性組成物（Ａ）上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程を備えたマイクロレンズシートの製造方法。
8. 前記選択的に硬化させる工程と前記マイクロレンズ形成用樹脂を塗布する工程との間に、前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質と接触した状態で全面露光し、前記選択的に硬化させる工程において未硬化である当該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程を、さらに備えたことを特徴とする請求項７記載のマイクロレンズシートの製造方法。
9. 前記化合物（ｂ）の表面自由エネルギーより低い表面自由エネルギーを有する媒質は、大気であることを特徴とする請求項４又は８項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
10. 前記光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーよりも高い表面自由エネルギーを有する媒質は、水であることを特徴とする請求項５又は７記載のマイクロレンズシートの製造方法。

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