JP2007011105A - 反射体製造方法、反射体及び転写シート - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも迅速かつ簡便に反射体を製造する方法を提供する。
【解決手段】 反射光によって所定の反射特性が得られる複数の凹部１５が形成された反射体１の製造方法であって、所定の基材体１０上に設けられた熱可塑性を有する樹脂１２の表面にレーザ光Ｌを照射し、そのレーザ光Ｌの熱エネルギーによって樹脂１２を溶かすことにより、所定の反射特性が得られるように各凹部１５を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数の凹部が形成された反射体の製造方法、反射体及び転写シートに関する。

反射型液晶の背面等に用いられる反射体の製造方法で、反射体の表面に複数の微細な凹部を、入射光に対して所定の反射特性が得られるように形成する方法は既に知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平１１−０５２１１０号公報 特開平１１−２３７６２５号公報

しかし、上記製造方法は、まず、表面が金属製の母型基材をダイヤモンド圧子で切削して複数の微細な凹部を形成し、これを原版として所定の樹脂材料に転写して転写型を作成し、更に当該転写型を感光性樹脂に転写することによって、樹脂製の反射体を製造する。更に、転写型からの転写の際には露光技術を利用するなど、最終的な反射体を得るまでに多数の工数や時間を要する。

そこで、本発明は、従来よりも迅速かつ簡便に反射体を製造する方法及びその製造方法によって得られる反射体及び転写シートを提供することを目的とする。

本発明は、以下の方法により上述した課題を解決する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の反射体製造方法は、反射光（Ｈ２）によって所定の反射特性が得られる複数の凹部（１５）が形成された反射体（１）の製造方法であって、所定の基材体（１０）上に設けられた熱可塑性を有する樹脂の表面にレーザ光（Ｌ）を照射し、そのレーザ光の熱エネルギーによって前記樹脂を溶かすことにより、前記所定の反射特性が得られるように前記各凹部を形成する、ことにより上記の課題を解決する。

本発明の反射体製造方法によれば、熱可塑性を有する樹脂に対してレーザ光を照射することにより、反射光によって所定の反射特性が得られる凹部を形成する。熱可塑性を有する樹脂はレーザ光が照射されると、その熱エネルギーによって樹脂が溶けて照射位置を中心とする椀状の微細な凹部を形成する。その凹部に入射する光の反射光が、凹部の深さや直径に応じて散乱することにより、特定の反射特性を得ることができる。

レーザ光の発振タイミングの制御によって照射位置を容易に制御することができ、所望の位置に容易に各凹部を形成できる。更に、レーザ光の照射範囲は微小であるため、その照射範囲部分は、レーザ光の移動又はレーザ光照射の停止等により照射範囲でなくなると、すぐに冷却されて硬化する。従って、原版を作製するために金属を切削する必要もなく、また特別な冷却装置を設ける必要なく、迅速で簡便に反射体を製造することができる。

前記照射されるレーザ光の熱エネルギー量を変化させることによって、互いに異なる反射特性が得られるように前記各凹部を形成してもよい。反射光の反射特性は、形成される凹部の直径と深さとの比に応じて異なる。レーザ光の熱エネルギー量を変化させることにより、形成される凹部の直径及び深さを調節することができるので、熱エネルギー量の調節によって所望の反射特性が得られる凹部を形成することができる。これにより、例えば、散乱光による濃淡表現が可能となり、製造される反射体の意匠性を高めることができる。

熱エネルギー量を調節する方法としては、レーザ光の照射時間を変化させることによる調整方法や照射されるレーザ光自体を変化させることによる調整方法がある。レーザ光そのものを変化させる方法としては、照射径を変化させる方法やレーザ光の偏光性を利用した方法等がある。

前記複数の凹部が形成された前記樹脂の表面を金属蒸着してもよい。これにより、金属加工によって製造された反射体と同様の視覚的効果を得ることができる。

また、本発明は、上記反射体製造方法によって製造された反射体として具現化されてもよいし、上記反射体製造方法によって製造された反射体で構成される反射層（９３）が転写されるように積層された転写シート（１）として具現化されてもよい。

以上の通り、本発明によれば、所定の基材上に設けられた熱可塑性を有する樹脂の表面にレーザ光を照射し、そのレーザ光の熱エネルギーによって前記樹脂を溶かすことにより、前記所定の反射特性が得られるように凹部を形成することにより、迅速で簡便な反射体製造方法等を提供することができる。

図１は第１の形態〜第３の形態にて共通して使用する反射体製造用シート１の一例を示す図である。反射体製造用シート１は、基材体としての基材シート１０に、反射体製造用シート１に照射されるレーザ光を熱エネルギーに変換する際の変換効率を高める物質が含まれる光熱変換層１１と、熱可塑性を有する樹脂で構成される樹脂層１２とが、積層されている。本形態の樹脂層１２はワックスで構成され厚さ２μｍであり、光熱変換層１１は光熱変換効率を高める物質としてカーボンを含み厚さ０．７μｍであり、基材シート１０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成され厚さ５０μｍである。

（第１の形態）
樹脂層１２の表面に図２に示すような椀状の曲面を有する凹部１５が複数形成された白色散乱板を製造する方法について説明する。白色散乱板は入射光Ｈ１の反射光Ｈ２を正反射方向を中心に若干拡散させて、設計角＋αの領域（以下「視域」）Ｐ、Ｑ、Ｓにおいて柔らかな白色を作り出す部材である。

凹部１５の深さＤと直径Ｒとの比に応じて、得られる視域Ｐ、Ｑ、Ｓ、すなわち反射特性が異なる。凹部１５が浅い場合は反射光Ｈ２は正反射に近いところに集約され、視域が狭くなり、凹部１５が深い場合は反射板平面に対し角度のついた領域が増えるため、反射光Ｈ２も広く拡散され、視域が広くなる。従って、形成する凹部１５の深さＤと直径Ｒとの比を制御することにより、所望の反射特性を有する視域Ｐ、Ｑ、Ｒを形成することができる。

なお、凹部１５の大きさは反射特性には直接関係しないが、大きくなりすぎると目視でドットが見え、小さくなりすぎると光の回折が起こるために意図しない特性となってしまう可能性がある。これらを考慮すると直径Ｒは１０μｍ〜３０μｍ程度が望ましい。

本形態では、図３に示す反射体製造装置２０によって、反射体製造用シート１に複数の凹部１５が形成された反射体１を製造する。反射体製造装置２０は、回転ドラム２１と、レーザ光照射装置２２と、回転ドラム２１やレーザ照射装置２２等の反射体製造装置２０に備えられた各部の動作を制御する制御部２３とで構成される。回転ドラム２１は回転軸２４によって円周方向に回転可能である。レーザ光照射装置２２は回転ドラム２１に向けてレーザ光Ｌを照射できるように設けられた発射部２５を有し、回転ドラム２１の側面２６の長手方向と平行に設けられたレール２７上を移動可能である。

回転ドラム２１の側面２６の表面に、反射体製造用シート１の基材シート１０側を真空接着により接着することにより、反射体製造用シート１は樹脂層１２を表面にして側面２６に設置される。側面２６に設置された反射体製造用シート１に向けてレーザ光Ｌを、レーザ光照射装置２２の発射部２５から照射する。反射体製造用シート１におけるレーザ光Ｌの照射位置は、制御部２３による回転ドラム２１の回転及びレーザ光照射装置２２の移動によって制御される。即ち、照射位置の垂直方向は回転ドラム２１の回転によって制御され、水平方向はレーザ光照射装置２２のレール２７上の移動によって制御される。また、制御部２３によって１箇所にレーザ光Ｌを照射する照射時間も制御される。

レーザ光Ｌが反射体製造用シート１に照射されると、光熱変換層１１の作用によって照射されたレーザ光Ｌが熱エネルギーに変換される。その熱エネルギーによって樹脂層１２が加熱される。この加熱によって、照射位置を中心とする椀状に樹脂が溶け、図４に示すような椀状の曲面を有する凹部１５が樹脂層１２の表面に形成される。

レーザ光Ｌの照射範囲は微小であるため、樹脂層１２の樹脂が溶けた照射範囲は、レーザ光Ｌの照射位置の移動又は照射の停止等によって照射範囲でなくなると、冷却装置によって冷却する必要なくすぐに硬化点まで冷却されて硬化する。従って、レーザ光Ｌの照射のみによって凹部１５を形成することができる。

上述したように凹部１５の深さＤ及び直径Ｒは、レーザ光Ｌのレーザーパワー及び照射時間によって決定される。本形態では、レーザーパワー及び照射時間を制御することにより、深さＤは０．６μｍ〜１．２μｍで、直径Ｒは２０μｍ程度となるように凹部１５を形成する。深さＤは、形成する凹部１５に与えるべき反射特性に応じて変化させればよい。このようにして制御された照射条件にて、一定間隔で複数の凹部１５を形成することにより、所望の反射特性を有する散乱板パターンを形成することができる。樹脂層１２の表面に複数の凹部１５が形成されたようすを図５に示し、複数の凹部１５が形成された樹脂層１２の表面のようすを図６に示す。

なお、各凹部１５はその大きさによって視覚的にドット状に目立ってしまう。このドットを目立たなくするには直径Ｒが２０μｍ以下であることが望ましい。そのためには、レーザ光Ｌのレーザーパワーを０．４Ａ〜１．０Ａで調整することが好ましい。８００ｍＡのレーザ光をスポット径２０μｍとして照射する照射条件の下、複数の凹部１５が形成された樹脂層１２の表面のようすを図７に示す。

（第２の形態）
反射体製造装置２０によって、反射体製造用シート１の樹脂層１２にヘアライン模様が形成された反射体１を製造する方法について説明する。反射体製造装置２０の構成及びレーザ光によって樹脂層１２に凹部が形成される原理は第１の形態と同様である。第１の形態と同様に反射体製造用シート１を回転ドラム２１の側面２６に設置する。レーザ照射装置２２からレーザ光Ｌを照射させた状態で、回転ドラム２１を回転させて反射体製造用シート１を垂直方向に移動させる。これにより、図８に示すように、レーザ光Ｌによって形成される凹部が垂直方向に連続して形成された溝３０を樹脂層１２の表面に形成することができる。

溝３０の幅Ｗ及び深さＤは上述した凹部１５の直径Ｒ及び深さＤにそれぞれ該当するので、幅Ｗと深さＤは、上述したようにレーザ光のレーザーパワー及び照射時間に応じて変化させることができる。また、溝３０の長さＮは、回転ドラム２１に設置された反射体製造用シート１の垂直方向（回転ドラム２１の回転方向）の移動距離に応じて変化させることができる。従って、レーザ光Ｌのレーザーパワー及び照射時間並びに垂直方向の移動距離を制御して、幅Ｗ、深さＤ、長さＮの異なる複数の溝３０を略並行に形成することにより、擬似的なヘアライン形状を形成することができる。

（第３の形態）
反射体製造装置２０により反射体製造用シート１の樹脂層１２の表面に白黒二値の画像パターンが形成された反射体１を製造する方法について説明する。反射体製造装置２０の構成及びレーザ光によって樹脂層１２に凹部が形成される原理は第１の形態と同様である。樹脂層１２の表面に形成された凹部１５は、上述したように入射光Ｈ１に対する反射光Ｈ２が散乱される。一方、凹部１５が形成されない部分は、図９に示すように鏡面部分４０として残っているため入射光Ｈ１に対する反射光Ｈ２は正反射方向に反射する。従って、正反射方向以外から観察すると、凹部１５が形成された部分は白色の散乱光を観察できるが、鏡面部分４０は反射光Ｈ２が返ってこないため黒く見えるので、白と黒のコントラストが高くなる。

このコントラストを利用して、本形態では、図１０に示すように凹部１５（白い部分）と鏡面部分４０（黒い部分）とで構成された画素５０による画像パターンを樹脂層１２に形成する。凹部１５の大きさを制御することによって、画素５０ごとに白色の濃度（輝度）を調節することができ、面諧調表現を実現することができる。凹部１５の大きさは、上述したようにレーザ光Ｌの照射時間やレーザーパワーに応じて変化する。従って、反射体製造用シート１を回転ドラム２１の側面２６に設置して、所望の輝度が得られる大きさの凹部１５を形成するようにレーザ光照射装置２２から照射されるレーザ光Ｌの照射時間やレーザーパワーを制御すればよい。これにより、凹部１５を形成するだけで中間色を含む極めて滑らかなモノクロ画像を形成することができる。

本発明は上述した形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、レーザ光Ｌによって凹部１５又は溝３０が形成された樹脂層１２の表面を金属蒸着してもよい。これにより、金属加工のような視覚的効果を得ることができ意匠性を高めることができる。

また、製造された反射体１を用いて、図１１に示すような転写シート９０を製造してもよい。転写用シート９０は、例えば、反射体製造用シート１の基材シート１０に接着性のあるものを使用して接着層として機能させ、製造された反射体１上に剥離層９１及び転写用基材シート９２を積層することにより製造することができる。剥離層９１及び転写用基材シート９２は従来既知のものでよい。

また、光熱変換層１１を構成する光熱変換効率を高める物質を樹脂層１２に混合することにより、反射体製造用シート１において光熱変換層１１を設けなくてもよい。反射体１の使用用途に応じて反射体製造用シート１に他の層を積層してもよい。

本発明で使用する反射体製造用シートの一例の断面図。 凹部の曲面に反射した反射光が散乱するようすを示す図。 反射体製造装置の一例を示す図。 レーザ光によって図１の反射体製造用シートに凹部が形成されるようすを示す図。 複数の凹部が形成された図１の反射体製造用シートの断面図。 樹脂層の表面に複数の凹部が形成されたようすを示すＣＧ画像。 樹脂層の表面に複数の凹部が形成されたようすを示すＡＦＭ（原子間力顕微鏡）写真。 樹脂層にレーザ光によって溝が形成されたようすを示す図。 凹部の反射光と鏡面部分の反射光のようすを示す断面図。 凹部と鏡面部とで構成される画素を示す図。 製造された反射体が積層された転写シートの一例の断面図。

符号の説明

１ 反射体製造用シート、反射体
１０ 基材シート
１２ 樹脂層
１５ 凹部
Ｌ レーザ光
Ｒ 直径
Ｄ 深さ

Claims (5)

1. 反射光によって所定の反射特性が得られる複数の凹部が形成された反射体の製造方法であって、
   所定の基材上に設けられた熱可塑性を有する樹脂の表面にレーザ光を照射し、そのレーザ光の熱エネルギーによって前記樹脂を溶かすことにより、前記所定の反射特性が得られるように前記各凹部を形成する、ことを特徴とする反射体製造方法。
2. 前記照射されるレーザ光の熱エネルギー量を変化させることによって、互いに異なる反射特性が得られるように前記各凹部を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の反射体製造方法。
3. 前記複数の凹部が形成された前記樹脂の表面を金属蒸着する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射体製造方法。
4. 前記請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の反射体製造方法によって製造された反射体。
5. 前記請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の反射体製造方法によって製造された反射体で構成される反射層が転写されるように積層された転写シート。
   

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