JP2007216573A - 光学レンズシートの製造方法及び光学レンズシート - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン印刷による光学レンズシートの製造方法において印刷インクの濡れ広がりを抑制し、レンズ形状を所望の形状に形成できる光学レンズシートの製造方法を提供する。
【解決手段】フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有した印刷インク４、又はフィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有した印刷インク４を準備し、スクリーン印刷により印刷インク４を印刷マスク３を介してベースフィルム１上に塗布する。塗布された印刷インク４を電離放射線で照射して硬化させ、マイクロレンズ２を形成する。印刷インク４は高凝集性を有するため、塗布されてから硬化されるまでの間、印刷インク４は濡れ広がりにくい。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学レンズシートの製造方法及び光学レンズシートに関し、さらに詳しくは、マイクロレンズやシリンドリカルレンズといった複数の平凸レンズを備える光学レンズシートの製造方法及び光学レンズシートに関する。

液晶表示装置のバックライトには、面光源からの光を表示画面正面方向に集光させ、表示画面の正面輝度を向上することを目的として、プリズムシート、マイクロレンズアレイシート、レンチキュラレンズシート等の光学レンズシートが広く利用されている。

光学レンズシートの製造方法の一つとして、特開２００１−０３０２７３号公報（下記特許文献１）に開示されている印刷ロール版や成型金型を用いた製造方法がある。この製造方法では、印刷ロール版に半球状の穴又は半円筒状の溝を形成し、印刷ロール版の穴又は溝に紫外線硬化樹脂を充填しベースフィルム上に転写する。又は、印刷ロール版の穴又は溝の形状をベースフィルムに直接転写する。以上の工程により所望のレンズ形状を有する光学レンズシートを製造する。

光学レンズシートの他の製造方法として、特開平５−１３４１０３号公報（下記特許文献２）に開示されている製造方法がある。この方法では、印刷ロール版等を用いず、ベースフィルム上に複数の仕切板を有する型枠を設け、この型枠に樹脂を注入することによりマイクロレンズアレイを製造する。

しかしながら、印刷ロール版又は成型金型を用いた製造方法では、印刷ロール版又は成型金型にレンズ形状に基づく微細な穴又は溝を加工しなければならず、製造コストが高くなる。光学レンズシートを大面積化する場合、印刷ロール版及び成型金型も大型化しなければならず、その場合、穴又は溝の加工工程が複雑になり、加工費も高くなる。したがって、これらの製造方法では、大面積の光学レンズシートの製造コストを抑えることができない。

また、型枠を用いた製造方法では、型枠を構成する微細な仕切板を形成しなければならず、製造工程が複雑化するため、大面積の光学レンズシートの製造には不向きである。さらに、型枠が光学レンズシートに残存するため、各レンズのレンズエッジ部での集光効果に影響を与える可能性がある。

これらの製造方法に代わる製造方法として、特開平１０−３００９０４号公報（下記特許文献３）に開示されているスクリーン印刷を用いた製造方法がある。この製造方法によれば、印刷ロール版又は成型金型の場合のように、複雑な加工が不要であるため、大面積の光学レンズシートの製造コストを抑えることができる。

しかしながら、スクリーン印刷により光学レンズシートを製造する場合、光学レンズシートを構成するマイクロレンズやシリンドリカルレンズといった平凸レンズを所望の形状に形成するのが困難である。特開平１０−３００９０４号公報に開示された製造方法では、スクリーン印刷により印刷インクをベースフィルム上に塗布し、塗布された印刷インクを硬化させることによりマイクロレンズを形成するとしている。しかしながら、この方法によれば、印刷インクを塗布してから硬化させるまでの間に印刷インクが濡れ広がり、マイクロレンズの凸面が球面とならない場合が生じる。さらに、印刷インクが濡れ広がることにより、隣接するマイクロレンズ同士が接触及び結合され、レンズ形状をなさなくなる場合も生じる。
特開２００１−０３０２７３号公報 特開平５−１３４１０３号公報 特開平１０−３００９０４号公報 特開平９−４９９０３号公報 特開２００４−４２４７５号公報

本発明の目的は、スクリーン印刷による光学レンズシートの製造方法において印刷インクの濡れ広がりを抑制し、レンズ形状を所望の形状に形成できる光学レンズシートの製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による光学レンズシートの製造方法は、基材シートと、基材シート上に形成される複数の平凸レンズとを備えた光学レンズシートの製造方法である。光学レンズの製造方法は、高凝集性を有し、電離放射線で硬化される印刷インクを準備する工程と、平凸レンズの平面に対応した複数の開口部を有する印刷マスクを準備する工程と、スクリーン印刷により印刷インクを印刷マスクを介して基材シート上に塗布する工程と、スクリーン印刷後、基材シート上に塗布された印刷インクに電離放射線を照射し、印刷インクを硬化させて平凸レンズを形成する工程とを備える。

本発明でいう電離放射線とは、たとえば、紫外線、電子線等である。

基材シートは板状であってもフィルム状であってもよい。また、平凸レンズとは、たとえば平面が円、楕円又は正方形であり、凸面が曲率を有するマイクロレンズや、平面が長方形であり、凸面が半円筒面であるシリンドリカルレンズである。ここでいう平面とは、たとえば、平凸レンズが基材シートと接触する面をいう。

本発明による光学レンズシートの製造方法では、高凝集性の印刷インクを用いる。そのため、スクリーン印刷後、基材シート状に塗布された印刷インクが濡れ広がるのを抑制できる。つまり、塗布後の印刷インクのだれの発生を抑制できる。そのため、平凸レンズの凸面を所望の形状に保つことができる。

好ましくは、印刷インクは、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有する。

フルオレン骨格は、全体にπ電子共役系が広がっているため、炭素結合からなるフルオレン骨格部分は安定な平面構造となる。そのため、フルオレン骨格を有する分子同士は互いに重なるように凝集し易い。したがって、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有した印刷インクは高凝集性を有し、スクリーン印刷後の印刷インクの濡れ広がりを抑制できる。

好ましくは、印刷インクは、フィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有する。

電離放射線硬化性樹脂にフィラを含有すれば、チキソ性が向上する。つまり、ずり応力が生じるスクリーン印刷時には低粘度化するが、基材シート上に塗布された後はずり応力がないため高粘度化し、凝集性が高くなる。そのため、印刷後の印刷インクの濡れ広がりを抑制できる。

好ましくは、フィラの屈折率及び電離放射線硬化性樹脂の屈折率は、１．４９〜１．６５である。

この場合、電離放射線硬化性樹脂及びフィラの屈折率を、集光性に最適な値である１．４９〜１．６５の範囲内にするため、フィラが含有されていても高い集光性を維持できる。

好ましくは、フィラの屈折率と、電離放射線硬化性樹脂の屈折率との差は０．０５以下である。

フィラの屈折率を電離放射線硬化性樹脂の屈折率に近似させ、略同じにする。具体的には両者の屈折率の差を０．０５以下にする。フィラを拡散板等に用いる場合は、光を拡散させることを目的とするため、フィラの屈折率を樹脂の屈折率と大きく異なる値とするが、本発明のフィラは凝集性を向上させるために用いるものであるため、電離放射線硬化性樹脂の屈折率になるべく近い値の屈折率とする。その結果、フィラが含有されていても高い集光性を維持できる。

好ましくは、印刷インクは、電離放射線硬化性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部のフィラを含有する。

この場合、スクリーン印刷後の印刷インクの濡れ広がりを有効に防止できる。

好ましくは、形成された平凸レンズにおいて、式（１）で規定される変形率Ｔ（％）が０〜２０％となる。

Ｔ（％）＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００ （１）

ｒ１＝（Ｒ^２−（Ｒ−Ｈ）^２）^１／２

ここで、Ｒは平凸レンズを２等分した横断面形状におけるレンズ中央部の曲率半径、Ｈは横断面形状における平凸レンズ中央の高さ、ｒ２は横断面形状における平凸レンズの平面中央からレンズエッジまでの長さである。

変形率Ｔ（％）は後述するように、基材シートに塗布された印刷インクの濡れ広がりの程度を示す指標であり、変形率が大きいほど濡れ広がりが大きい。本発明の製造方法では、変形率Ｔ（％）が０〜２０％の範囲内に抑えることができる。したがって、印刷インクの濡れ広がりを抑制し、平凸レンズの凸面を集光性の高い形状に保つことができる。

好ましくは、光学レンズシートの製造方法はさらに、表面に基材シートを巻いた円筒状の送り出しロールと、光学レンズシートを巻き取るための巻取りロールとを準備する工程と、送り出しロールから基材シートを巻取りロールに送り出す工程と、スクリーン印刷により基材シート上に印刷インクが塗布され、かつ、塗布された印刷インクが硬化して平凸レンズが形成された後に、形成された平凸レンズを備えた光学レンズシートを巻取りロールに巻き取る工程とを備える。

この場合、いわゆるロールトゥロール方式により連続的に光学レンズシートを製造できる。

本発明による光学レンズシートは上述の光学レンズシートの製造方法により製造された光学レンズシートである。

好ましくは、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有する複数の平凸レンズを備える光学レンズシートの屈折率は１．４９〜１．６５である。好ましくは、平凸レンズの平面と凸面とがなす角度は２０〜９０度である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
［光学レンズシートの製造方法］
はじめに、本実施の形態による光学レンズシートの製造方法について説明する。以下の説明では、光学レンズシートの一例として、図１及び図２に示すマイクロレンズアレイ１０を製造する方法について説明する。

図１及び図２を参照して、マイクロレンズアレイ１０は、基材シートであるベースフィルム１と、平凸レンズである複数のマイクロレンズ２とを備える。マイクロレンズ２は凸面２１とベースフィルム１との接触面である平面２２とを有する。

マイクロレンズアレイ１０を製造するために、初めに、印刷インクを準備する。印刷インクは、高凝集性を有し、紫外線等の電離放射線により硬化される。印刷インクの詳細については後述する。次に、図３に示す平版の印刷マスク３を準備する。印刷マスク３は、各々がマイクロレンズ２の平面２２に相当する形状の複数の開口部３０を有する。

続いて、図４（ａ）に示すように、スクリーン印刷により印刷インク４をベースフィルム１上に塗布する。具体的には、印刷マスク３をベースフィルム１上に配置し、スキージ５を用いて印刷インク４を印刷マスク３を介してベースフィルム１上に塗布する。スクリーン印刷後、印刷マスク３を除去する。このとき、図４（ｂ）に示すように、塗布された印刷インク４の各々は、所定の間隔をあけて配置される。印刷インク４は高凝集性を有するため、濡れ広がりにくく、凸面の形状を保持する。印刷マスク３を除去した後、図４（ｂ）に示すように、ベースフィルム１上に塗布された印刷インク４を電離放射線照射光源８から出射される電離放射線で照射し、硬化させる。これによりマイクロレンズ２が形成され、マイクロレンズアレイ１０が作製される。

［印刷インク］
上述の製造方法に用いる印刷インクは、高凝集性を有する。凝集性が高ければ、スクリーン印刷後に印刷マスクを除去しても印刷インクが濡れ広がりにくい。そのため、スクリーン印刷後、ベースフィルム１上で所定の間隔をあけて隣に塗布された印刷インク同士が接触せず、印刷インク自身の表面張力により所望のレンズ形状を保つことができる。本実施の形態では、高凝集性を有する印刷インクとして、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有する印刷インク、又はフィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有する印刷インクを用いる。

［フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有する印刷インク］
フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂は、フルオレン骨格全体にπ電子共役系が広がっているため、炭素結合からなるフルオレン骨格部分は安定な平面構造となる。そのためフルオレン骨格を有する分子同士は互いに重なるように凝集し易い。その結果、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有した印刷インクは高凝集性を有し、印刷後の印刷インクの濡れ広がりを抑制する。したがって、塗布後の印刷インクは互いに接触することなく、ベースフィルム上の複数の平凸レンズは互いに独立して形成される。
フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂としては、９，９−ビス［４−（アクリロイルオキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（アクリロイルオキシジエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（アクリロイルオキシトリエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス[４−（アクリロイルオキシジプロポキシ）フェニル]フルオレン、９，９−ビス［４−アクリロイルオキシエトキシ−３−メチルフェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−エチル−２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（３−アクリロイルオキシプロポキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−メチル−２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２，４−ジメチル−４−アクリロイルジエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス[４−（２−ヒドロキシエチルアクリロイル）フェニル]フルオレン、９，９−ビス[４−（２−ヒドロキシプロピルアクリロイル）フェニル]フルオレン、９，９−ビス[４−アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチル]フルオレンなどのジアクリレート樹脂が挙げられる。上記同様の構造を有するメタアクリレート樹脂を印刷インクとしてもよいし、フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート樹脂を印刷インクとしてもよい。

［フィラ及び電離放射線硬化性樹脂を含有する印刷インク］

高凝集性を有する印刷インクとして、フィラを含有した電離放射線硬化性樹脂を用いることもできる。

電離放射線硬化性樹脂にフィラを含有すれば、チキソ性が向上する。つまり、ずり応力がある場合（スクリーン印刷時）には低粘度化し、ずり応力がない場合（スクリーン印刷後）には高粘度化する。したがって、スクリーン印刷後、ベースフィルム上に塗布された印刷インクは高粘度化し、凝集性が高くなる。その結果、印刷インクの濡れ広がりを抑制でき、所望のレンズ形状を保つことができる。

フィラを含有する電離放射線硬化性樹脂としては、ポリエステル系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、ポリエーテル系アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂などのオリゴマーあるいはモノマーを適意配合したものを用いる。フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂を用いてもよい。

電離放射線硬化性樹脂に含有されるフィラは、たとえば架橋アクリルやポリスチレン等のマイクロビーズといった有機物であってもよいし、無機物であってもよい。フィラの粒径は小さい方が好ましく、好ましくは、１０μｍ以下である。粒径が大きいと、平凸レンズの凸面に凹凸を生じさせ、集光性に代表される光学特性を低下させるためである。

本実施の形態で用いるフィラの屈折率は、含有される電離放射線硬化性樹脂の屈折率とほぼ同じもの、又は近似するものとする。好ましくは、フィラの屈折率及び電離放射線硬化性樹脂の屈折率は共に１．４９〜１．６５の範囲内とする。本実施の形態に用いるフィラは、印刷インクの凝集性を高める目的で用いられるものであり、光学レンズシートに入射された光がフィラによりさらに屈折されると、集光性が低下するおそれがあるため、フィラでの屈折を可能な限り抑えた方が好ましい。したがって、本実施の形態に用いるフィラの屈折率は、電離放射線硬化性樹脂の屈折率とほぼ同じもの、又は近似するものとし、フィラおよび電離放射線硬化性樹脂の屈折率を、適正な集光性を示す１．４９〜１．６５の範囲内とする。より好ましくは、フィラの屈折率と電離放射線硬化性樹脂の屈折率との差を０．０５以下とする。

好ましくは、フィラの含有量は、含有される電離放射線硬化性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部とする。フィラ含有量が２０重量部未満であれば、塗布後の印刷インクの形状が保ちにくくなる。一方、フィラ含有量が６０重量部を超えれば、形成された平凸レンズの凸面に凹凸が発生しやすくなり光学特性が低下する。

以上の構成を有する印刷インクを用いて上述の製造方法により光学レンズシートを製造すれば、スクリーン印刷後の印刷インクの濡れ広がりを抑制し、硬化後の平凸レンズのレンズエッジ近傍の曲率を平凸レンズ中央部の曲率に近づけることができる。そのため、エッジ近傍の集光性の低下を抑制できる。以下、この点について詳述する。

図５は、本実施の形態により製造されたマイクロレンズアレイ１０のマイクロレンズ２を２等分した横断面図である。スクリーン印刷により光学レンズシートを製造した場合、図５に示すように、印刷インクが塗布されてから硬化されるまでの間にマイクロレンズ２（印刷インク４）のレンズエッジはＥ１からＥ２に濡れ広がる。そのため、レンズ凸面のうち、レンズエッジＥ２近傍の曲率半径ＲＥは、レンズ凸面中央Ｃ０の曲率半径Ｒよりも大きくなる。曲率半径ＲＥが曲率半径Ｒよりも大きくなるほど、レンズエッジ近傍の集光性が低下する。そのため、曲率半径ＲＥは曲率半径Ｒになるべく近づける方が好ましい。すなわち、エッジＥ１からＥ２への濡れ広がりの程度をなるべく小さくするのが好ましい。

印刷インクの濡れ広がりの程度を示す指標として、変形率Ｔ（％）を以下の式（１）のように定義すれば、本実施の形態による光学レンズシートの製造方法では、印刷インクとして、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有した印刷インク、又は、フィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有した印刷インクを用いることにより、変形率Ｔ（％）を０〜２０％の範囲内に抑えることができ、印刷インクの濡れ広がりを抑制できる。

Ｔ（％）＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００ （１）

ここで、ｒ２は、硬化後のマイクロレンズ２の平面中央Ｃ１とレンズエッジＥ２との間の長さであり、ｒ１は、平面中央Ｃ１とレンズエッジＥ１との間の長さである。レンズエッジがＥ１となる場合、つまり、濡れ広がりが全く発生しなかった場合、レンズ凸面全体の曲率半径はレンズ中央Ｃ０の曲率半径Ｒとなるため、長さｒ１は以下の式（２）により算出される。

ｒ１＝（Ｒ^２−（Ｒ−Ｈ）^２）^１／２ （２）

ここで、Ｈはレンズ中央Ｃ０の高さである。

以上のとおり、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有した印刷インク、又は、フィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有した印刷インクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシートを製造すれば、変形率Ｔ（％）を０〜２０％の範囲内に抑えることができる。

なお、平凸レンズの凸面と平面とがなす角度θ（以下、立ち上がり角度と称する）は、２０〜９０度とするのが好ましい。立ち上がり角度θが９０度に近づくほど、光学レンズの凸面の曲率は小さくなり、光をより正面に集光する。一方、立ち上がり角度θが０度に近づくほど、光学レンズの凸面の曲率は大きくなり、面光源からの光線が正面に集光しにくくなり、正面輝度が低下する。同様に、立ち上がり角度θが９０度を超えても、光が正面に集光しにくくなり、正面輝度が低下する。したがって、光学レンズシードにおける立ち上がり角度θは２０〜９０度が好ましい。

本実施の形態による光学レンズシートの製造方法では、印刷インクの濡れ広がりを抑制できるため、立ち上がり角度を２０〜９０度に調整しやすい。立ち上がり角度θは、本実施の形態の印刷インクの粘度を適宜調整することにより調整できる。印刷インクの粘度は溶媒による希釈、あるいは低粘度モノマーによる希釈により適宜調整できる。

また、本実施の形態の印刷インクを用いれば、印刷マスク３の厚さ及び印刷マスク３の開口部３０の形状及びパターンニングにより、濡れ広がりを抑制しつつ、立ち上がり角度θを２０〜９０度に調整できる。具体的には、開口部３０の開口径に対してマスクの厚さを大きくすれば、平凸レンズの凸面の曲率が小さくなり、立ち上がり角度θは大きくなる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、光学レンズシートとして平面が円形であるマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイを製造したが、印刷マスクの開口部の形状を変更することにより、平面が他の形状のマイクロレンズを製造することもできるし、シリンドリカルレンズを有するレンチキュラレンズシートを製造することもできる。

たとえば、印刷マスク３に代えて、図６に示す楕円形状の開口部３１を有する印刷マスク３２を用いてスクリーン印刷した場合、図７に示すように平面２１２が楕円形状である複数のマイクロレンズ２１０を備えたマイクロレンズアレイを製造できる。また、印刷マスク３に代えて、図８に示す正方形の開口部３３を有する印刷マスク３４を用いれば、図９に示すように平面２２２が正方形である複数のマイクロレンズ２２０を備えたマイクロレンズアレイを製造できる。印刷マスク３に代えて、図１０に示す長方形の開口部３５を有する印刷マスク３６を用いれば、図１１に示すように各々の平面２３２が長方形である複数のシリンドリカルレンズ２３０を備えたレンチキュラレンズシートを製造できる。

これらの平凸レンズは平面が円形のマイクロレンズと異なり、平面が円形でないため集光性に異方性を有する。たとえば、図１１に示すシリンドリカルレンズ２３０の場合、幅方向（図中ｙ方向）の集光性が高く、長さ方向（図中ｘ方向）の集光性が低い。液晶表示装置は、表示画面の左右方向（水平方向）の輝度分布を表示画面の上下方向（鉛直方向）の輝度分布と異なるように設計される場合がある。このような場合、集光性に異方性を有する平凸レンズを備えた光学レンズシートを利用できる。これらの光学レンズシートをバックライトに使用すれば、水平方向と垂直方向とで輝度分布を異なるものとすることができる。

これらの印刷マスクを用いて光学レンズシートを製造した場合であっても、上述の印刷インクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシートを製造することにより、上述の式（１）をで定義された変形率Ｔ（％）が０〜２０の範囲内となる形状の平凸レンズを製造できる。具体的には、各光学レンズシートの平凸レンズ２１０、２２０、２３０において、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、少なくとも各平凸レンズを２等分した横断面形状において、式（１）の変形率Ｔ（％）が０〜２０％になる。

［第３の実施の形態］
上述の第２の実施の形態では、平凸レンズの平面形状に異方性を持たせることにより、集光性（輝度分布）に異方性を有する光学レンズシートを製造したが、さらに、光学レンズシート上の平凸レンズの配列の仕方によって表示画面の左右方向と上下方向の輝度分布を異なるように調整することもできる。図１３に示す印刷マスク３９は、各々が長方形であり互いに並設された複数の開口部３７と、各々が長方形であり互いに並設された複数の開口部３８とを有し、開口部３７の並設方向が開口部３８の並設方向と交差している。印刷マスク３の代わりに印刷マスク３９を用いれば、図１４及び図１５に示すように配列方向が異なるシリンドリカルレンズ２４０及び２５０を備えた光学レンズシートを製造できる。各方向に配列されたシリンドリカルレンズ２４０、２５０の数を調整すれば、表示画面の上下左右方向の輝度分布を調整できる。

このように並設方向が異なるシリンドリカルレンズを有するレンチキュラレンズシートを印刷ロール版又は成型金型を用いて製造するのは困難である。印刷ロール版又は成型金型に配列の異なる微細な穴又は溝を形成するには複雑な加工が必要となるからである。しかしながら、本実施の形態による光学レンズシートの製造方法では、印刷マスクの開口部の設計により、図１４に示すような並設方向が異なるシリンドリカルレンズを有するレンチキュラレンズシートを容易に製造できる。

［第４の実施の形態］
第１の実施の形態では、平版の印刷マスク３を用いたが、円筒状の印刷マスクを用いて、いわゆるロールトゥロールにより光学レンズシートを製造してもよい。

図１６を参照して、表面にベースフィルムを巻いた円筒状の送り出しロール６と、製造後の光学レンズシートを巻き取るための円筒状の巻取りロール７とを準備する。また、円筒状の印刷マスク３００を準備する。印刷マスク３００は印刷マスク３と同様に、平凸レンズの平面に相当する形状の複数の開口部を有する。

ロールトゥロールでは、送り出しロール６からベースフィルム１を巻取りロール７に送り出す。ベースフィルム１が巻取りロール７に巻かれるまでの間に、スクリーン印刷により第１の実施の形態と同じ印刷インク４を印刷マスク３００を介してベースフィルム１上に塗布する。その後、電離放射線照射光源８からの電離放射線により、塗布された印刷インク４を硬化させ、平凸レンズ２を形成し光学レンズシートを製造する。最後に、製造された光学レンズシートを前記巻取りロールに巻き取る。

このように、ロールトゥロールにより光学レンズシートを製造すれば、連続的に光学レンズシートを製造できる。
以上、第１〜第４の実施の形態による光学レンズシートの製造方法を説明したが、これらの実施の形態における印刷マスクは、シルク、ナイロン、ポリエステル、ポリアリレート、ステンレス等のメッシュに乳剤で開口部のパターニングを行ったものであってもよいし、円筒状のＮｉ電鋳メッシュに感光乳剤で開口部のパターニングを行ったものであってもよい。また、Ｎi板をエッチングし、開口部のパターニングを行ったメタルマスクであってもよいし、ＳＵＳ板にレーザー加工で開口部を設けたメタルマスクであってもよい。

ベースフィルムとして、表裏両面を易接着処理された厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称する）フィルムを準備した。また、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂を含有した印刷インクを準備した。アクリレート樹脂の屈折率は１．６２であった。図３に示す印刷マスクを用いて、スクリーン印刷により印刷インクをＰＥＴフィルム上に塗布した。塗布された印刷インクに紫外線を照射して印刷インクを硬化させ、光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。
製造された光学レンズシートの上面写真を図１７に示す。製造後、光学レンズシートのマイクロレンズの３次元形状を測定し、式（１）に定義した変形率Ｔを求めた。形状測定には株式会社キーエンス製の超深度 カラー３Ｄ 形状測定顕微鏡（ＶＫ−９５００）を用いた。測定の結果、曲率半径Ｒ＝２３２μｍ、高さＨ＝６７μｍ、平面の直径＝３７４μｍ、長さｒ２＝１８７μｍであった。また、式（２）より長さｒ１＝１６３μｍであり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝２４μｍであった。

以上の測定結果を用いて式（１）により変形率Ｔを求めた結果、変形率Ｔは１５％となり、本発明の規定範囲（０％≦Ｔ≦２０％）内となった。なお、立ち上がり角度θ＝３２度であった。

実施例１と異なる印刷インクを用いて光学レンズシートを製造した。印刷インクとして、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂であって実施例１のアクリレート樹脂よりも高粘度のものを準備した。屈折率は実施例１と同じく１．６２であった。実施例１と同じベースフィルム及び同じ印刷マスクを用いてスクリーン印刷法により光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。

実施例１と同様に、製造後の光学レンズシートのマイクロレンズの３次元形状を測定した。測定の結果、曲率半径Ｒ＝２３５μｍ、高さＨ＝１４０μｍ、平面直径＝４３０μｍ、長さｒ２＝２１５μｍであった。また、式（２）により求めた長さｒ１＝２１５μｍであり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝０μｍであった。変形率Ｔ＝０％となり、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂を用いることで変形率Ｔは本発明の規定範囲内となった。なお、立ち上がり角度θ＝５７度であった。

実施例１と異なる印刷マスクを用いて光学レンズシートを製造した。実施例１と同じベースフィルム及び印刷インクを準備し、図１０に示した印刷マスクを用いてスクリーン印刷法により複数のシリンドリカルレンズを備えた光学レンズシート（レンチキュラレンズシート）を製造した。
実施例1と同様の測定方法により、シリンドリカルレンズの３次元形状を測定した。測定の結果、曲率半径Ｒ＝２４０μｍ、高さＨ＝６５μｍ、平面幅＝３８０μｍ、長さｒ２＝１９０μｍであった。また、長さｒ１＝１６６μｍであり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝２５μｍであった。以上の結果、変形率Ｔ＝１４％となり、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂を用いることでシリンドリカルレンズにおいても変形率Ｔは本発明の規定範囲内となった。なお、立ち上がり角度θ＝３０度であった。

印刷インクとしてフィラを含有した樹脂を用いて光学レンズシートを製造し、製造後の平凸レンズの変形率Ｔを求めた。フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂１００重量部に対して平均粒径２μｍのポリスチレン製のマイクロビーズを３０重量部含有した印刷インクを準備した。マイクロビーズの屈折率は１．５９であり、アクリレート樹脂の屈折率＝１．６２とほぼ同じ値であった。また、これらの屈折率は共に１．４９〜１．６５の範囲内であり、その差は０．０５以下であった。実施例１と同じベースフィルム及び印刷マスクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。

実施例１と同じ測定方法により、マイクロレンズの３次元形状を測定した。測定の結果、曲率半径Ｒ＝２０６μｍ、高さＨ＝８２μｍ、平面直径＝３４７μｍ、長さｒ２＝１７３．５μｍであった。また、式（２）より長さｒ１＝１６４μｍとなり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝９μｍであった。以上の結果、式（１）より変形率Ｔ＝５％となり、フィラを含有した樹脂を印刷インクに用いることにより変形率Ｔは本発明の規定範囲内となった。なお、立ち上がり角度θ＝３９度であった。

実施例４と異なる樹脂及びフィラを含有した印刷インクを用いて光学レンズシートを製造し、製造後の平凸レンズの変形率Ｔを求めた。ウレタンアクリレート樹脂（粘度＝５４０Ｐ）１００重量部に対して平均粒径２μｍのポリメタクリル酸メチル製のマイクロビースを３０重量部含有した印刷インクを準備した。マイクロビーズの屈折率は１．４９であり、ウレタンアクリレート樹脂の屈折率１．５０とほぼ同じ値であった。また、これらの屈折率は共に１．４９〜１．６５の範囲内であり、その差は０．０５以下であった。実施例１と同じベースフィルム及び印刷マスクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。

実施例１と同じ測定方法により、マイクロレンズの３次元形状を測定した。測定の結果、曲率半径Ｒ＝４４１μｍ、高さＨ＝６２μｍ、平面直径＝４８６μｍ、長さｒ２＝２４３μｍであった。また、式（２）より長さｒ１＝２２５μｍとなり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝１８μｍであった。以上の結果、式（１）より変形率Ｔ＝８％となり、フィラを含有した樹脂を印刷インクに用いることにより変形率Ｔは本発明の規定範囲内となった。なお、立ち上がり角度θ＝２２度であった。

実施例５とフィラの含有量が異なる印刷インクを用いて光学レンズシートを製造し、製造後のレンズの変形率Ｔを求めた。実施例５と同じウレタンアクリレート樹脂１００重量部に対して、実施例５と同じポリメタクリル酸メチル製のマイクロビーズを５０重量部含有した印刷インクを準備した。実施例１と同じベースフィルム及び印刷マスクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。

実施例１と同じ測定方法により、マイクロレンズの３次元形状を測定した。測定の結果、曲率半径Ｒ＝２４０μｍ、高さＨ＝８３μｍ、平面直径＝４０４μｍ、長さｒ２＝２０２μｍであった。また、式（２）より長さｒ１＝１８２μｍとなり、印刷インクの濡れ広がり幅（ｒ２−ｒ１）＝２０μｍであった。以上の結果、式（１）より変形率Ｔ＝１１％となり、フィラを含有した樹脂を印刷インクに用いることにより変形率Ｔは本発明の規定範囲内となった。なお、立ち上がり角度θ＝２８度であった。

比較例１

ベースフィルムとして実施例１〜６と同じＰＥＴフィルムを準備し、印刷インクとしてフィラを含有しないウレタンアクリレート樹脂（粘度＝５４０Ｐ）を準備し、実施例１と同じ印刷マスクを用いてスクリーン印刷により光学レンズシート（マイクロレンズアレイ）を製造した。

製造した光学レンズシートを観察した結果、同じ印刷マスクを用いた実施例１、２及び４〜６と異なり、ベースフィルム上の印刷インクが濡れ広がり、レンズ形状を形成できなかった。また、隣の印刷インクと接触及び結合されたものも点在した。

そこで、図２の印刷マスクの開口部形状と同じ形状の開口部を有し、開口部のピッチ（隣接する開口部の中心間距離）を図２の印刷マスクよりも広げた印刷マスクを準備して、スクリーン印刷により光学レンズシートを製造した。製造後の各マイクロレンズは互いに接触することなく、互いに独立して形成された。

実施例１と同じ測定方法によりマイクロレンズの３次元形状を測定し、変形率Ｔを求めた。測定の結果、曲率半径Ｒ＝４６０μｍ、高さＨ＝５４μｍ、平面直径＝５３９μｍ、長さｒ２＝２６９．５μｍであった。また、式（２）より長さｒ１＝２１６μｍとなり、印刷インクの広がり巾（ｒ２−ｒ１）＝５４μｍであった。以上の結果、式（１）より変形率Ｔ＝２５％となり、変形率Ｔは本発明の規定範囲（０％≦Ｔ≦２０％）外となった。また、立ち上がり角度θ＝１１度であり、立ち上がり角度θが２０〜９０度のマイクロレンズと比較して、集光性が低かった。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

第１の実施の形態で製造される光学レンズシートの斜視図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩでの断面図である。 第１の実施の形態による光学レンズシートの製造方法に用いる印刷マスクの上面図である。 第１の実施の形態による光学レンズシートの製造方法の第１及び第２工程を示す模式図である。 図４の製造方法により製造された光学レンズシートの各平凸レンズを２等分した横断面図である。 第２の実施の形態で用いられる印刷マスクの上面図である。 図６の印刷マスクを用いて製造される光学レンズシートの斜視図である。 図３及び図６の印刷マスクと異なる他の印刷マスクの上面図である。 図８の印刷マスクを用いて製造される光学レンズシートの斜視図である。 図３、図６及び図８の印刷マスクと異なる他の印刷マスクの上面図である。 図１０の印刷マスクを用いて製造される光学レンズシートの斜視図である。 図７、図９、図１１の光学レンズシートの平凸レンズを２等分した横断面図である。 第３の実施の形態で用いられる印刷マスクの上面図である。 図１３の印刷マスクを用いて製造される光学レンズシートの斜視図である。 図１４中の線分ＸＶ−ＸＶでの断面図である。 第４の実施の形態による光学レンズシートの製造方法を説明するための模式図である。 実施例１で製造された光学レンズシートの上面写真である。

符号の説明

１ ベースフィルム
２ マイクロレンズ
３，３２，３４，３６，３９，３００ 印刷マスク
４ 印刷インク
６ 送り出しロール
７ 巻取りロール
８ 電離放射線照射光源
１０ マイクロレンズアレイ
２１ 凸面
２２，２１２，２３２ 平面
３０，３１，３３，３５，３７，３８ 開口部
１００ 電離放射線硬化性樹脂

Claims (15)

1. 基材シートと、前記基材シート上に形成される複数の平凸レンズとを備えた光学レンズシートの製造方法であって、
   高凝集性を有し、電離放射線により硬化される印刷インクを準備する工程と、
   前記平凸レンズの平面に対応した複数の開口部を有する印刷マスクを準備する工程と、
   スクリーン印刷により前記印刷インクを前記印刷マスクを介して前記基材シート上に塗布する工程と、
   前記スクリーン印刷後、前記基材シート上に塗布された印刷インクに電離放射線を照射し、印刷インクを硬化させて前記平凸レンズを形成する工程とを備えることを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
2. 請求項１に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記印刷インクはフルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有することを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
3. 請求項１に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記印刷インクは、フィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有することを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
4. 請求項３に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記フィラの屈折率及び前記電離放射線硬化性樹脂の屈折率は、１．４９〜１．６５であることを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記フィラの屈折率と、前記電離放射線硬化性樹脂の屈折率との差は０．０５以下であることを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
6. 請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記印刷インクは、前記電離放射線硬化性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部のフィラを含有することを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
7. 請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の光学レンズシートの製造方法であって、
   前記形成された平凸レンズにおいて、式（１）で規定される変形率Ｔ（％）が０〜２０％となることを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
   Ｔ（％）＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００ （１）
   ｒ１＝（Ｒ^２−（Ｒ−Ｈ）^２）^１／２
   ここで、Ｒは平凸レンズを２等分した横断面形状におけるレンズ中央部の曲率半径、Ｈは前記横断面形状における平凸レンズ中央の高さ、ｒ２は前記横断面形状における平凸レンズの平面中央からレンズエッジまでの長さである。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光学レンズシートの製造方法であってさらに、
   表面に前記基材シートを巻いた円筒状の送り出しロールと、前記光学レンズシートを巻き取るための円筒状の巻取りロールとを準備する工程と、
   前記送り出しロールから前記基材シートを前記巻取りロールに送り出す工程と、
   前記スクリーン印刷により前記基材シート上に印刷インクを塗布し、かつ、塗布された印刷インクを硬化させ平凸レンズを形成した後に、前記形成された平凸レンズを備えた光学レンズシートを前記巻取りロールに巻き取る工程とを備えることを特徴とする光学レンズシートの製造方法。
9. 基材シートと、
   前記基材シート上に形成され、フルオレン骨格を有する電離放射線硬化性樹脂を含有する複数の平凸レンズとを備え、
   前記平凸レンズにおいて、式（１）で規定される変形率Ｔが０〜２０％であることを特徴とする光学レンズシート。
   Ｔ（％）＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００ （１）
   ｒ１＝（Ｒ^２−（Ｒ−Ｈ）^２）^１／２
   ここで、Ｒは平凸レンズを２等分した横断面形状におけるレンズ中央部の曲率半径、Ｈは前記横断面形状における平凸レンズ中央の高さ、ｒ２は前記横断面形状における平凸レンズの平面中央からレンズエッジまでの長さである。
10. 請求項９に記載の光学レンズシートであって、
    前記電離放射線硬化性樹脂の屈折率は、１．４９〜１．６５であることを特徴とする光学レンズシート。
11. 基材シートと、
    前記基材シート上に形成され、各々がフィラと電離放射線硬化性樹脂とを含有する複数の平凸レンズとを備え、
    前記平凸レンズにおいて、式（１）で規定される変形率Ｔが０〜２０％であることを特徴とする光学レンズシート。
    Ｔ（％）＝（ｒ２−ｒ１）／ｒ１×１００ （１）
    ｒ１＝（Ｒ^２−（Ｒ−Ｈ）^２）^１／２
    ここで、Ｒは平凸レンズを２等分した横断面形状におけるレンズ中央部の曲率半径、Ｈは前記横断面形状における平凸レンズ中央の高さ、ｒ２は前記横断面形状における平凸レンズの平面中央からレンズエッジまでの長さである。
12. 請求項１１に記載の光学レンズシートであって、
    前記フィラの屈折率及び前記樹脂の屈折率は、１．４９〜１．６５であることを特徴とする光学レンズシート。
13. 請求項１１又は請求項１２に記載の光学レンズシートであって、
    前記フィラの屈折率と、前記電離放射線硬化性樹脂の屈折率との差は０．０５以下であることを特徴とする光学レンズシート。
14. 請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載の光学レンズシートであって、
    前記平凸レンズは、前記電離放射線硬化性樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部のフィラを含有することを特徴とする光学レンズシート。
15. 請求項９〜請求項１４のいずれか１項に記載の光学レンズシートであって、
    前記平凸レンズの平面と凸面とがなす角度は２０〜９０度であることを特徴とする光学レンズシート。