JP2009053374A

JP2009053374A - 立体型樹脂層の製造方法

Info

Publication number: JP2009053374A
Application number: JP2007219146A
Authority: JP
Inventors: Daizo Yamazaki; 大蔵山崎; Koji Sone; 浩二曽根
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】遮光層の開口部に残る残滓を低減できる立体型樹脂層の製造方法を提供する。
【解決手段】電離放射線硬化樹脂（３）を金型（４）に塗布し、金型に塗布された電離放射線硬化樹脂（３）に透明基材（１）を積層し、電離放射線が通過する押圧ロール（５）で透明基材（１）を介して電離放射線硬化樹脂（３）を金型（４）の金型遮光層パターンに充填するとともに、押圧ロール（５）を通して電離放射線硬化樹脂（３）に電離放射線を照射して電離放射線硬化樹脂を硬化させ、電離放射線硬化樹脂（３）の硬化物（８）と透明基材（１）との積層体を金型（４）から離型させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクションテレビの透過型スクリーン等に用いられる立体型樹脂層の製造方法、より詳細には立体型遮光層の製造方法に関する。

プロジェクションテレビは、光学エンジンにより形成された画像を投射レンズで拡大し、背面ミラーにて反射させ、プロジェクションテレビ前面に配置された透過型スクリーンに画像を映し出すという非常にシンプルな構造からなる。このプロジェクションテレビは、大画面化が容易であり、低消費電力という特徴を有するため、近年、大画面薄型テレビの一つとして注目されている。

しかしながら、液晶テレビ、プラズマテレビ等、他の大画面薄型テレビとの競争が非常に激しくなっており、更なる高画質化、高輝度化が求められている。プロジェクションテレビの高画質化を左右するキーパーツの一つとして、映像光学系の最終段に位置し、画像を映し出す役割を果たす透過型スクリーンが挙げられる。透過型スクリーンは、レンズ部と遮光層から構成され、レンズ部は光を集光拡散させテレビの視野角を拡大させる役割、遮光層は黒色材料からなり画像に対して明所でのコントラストを向上させる役割を有する。この透過型スクリーンの遮光層は、平面型遮光層と立体型遮光層とに分類される。

図７は平面型遮光層を用いた透過型スクリーンを示す模式図であり、透明基材１の上に一定ピッチで平面型遮光層１６が配置され、さらにその上に、映像光を集光、拡散させるレンズ１７が形成されている。

図８は、立体型遮光層を用いた透過型スクリーンを示す模式図であり、透明基材１の上に、立体型遮光層８が一定ピッチで配置され、平面型遮光層を用いたスクリーンと同様、遮光層の上に、映像光を集光、拡散させるレンズ１７が形成されている。

この立体型遮光層は図９に示すように、結像に有害な光である迷光１８、外光１９をカットし、映像光２０のみ透過できるという特徴を有し、投射画像の黒レベルを向上させることができるため、プロジェクションテレビの高画質化に大きく寄与することが期待されている。

この立体型遮光層の製造法として、黒色に着色した電離放射線（紫外線など）硬化樹脂と金型を用い、立体型遮光層を透明基材上に転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

図１０は特許文献１に記載の方法を示す。
まず、黒色粒子を添加した電離放射線硬化樹脂３を、遮光層パターンが形成されたロール金型１２に対して塗布する。ロール金型１２には、遮光層パターンに対応する微細な溝が形成されており、溝部が遮光層パターンの黒色材、リブ部が遮光層パターンの開口部に対応する。

次に、押圧ロール２を介して、電離放射線硬化樹脂３をロール金型１２の金型遮光層パターン内に充填しつつ透明基材１を電離放射線硬化樹脂３が充填されたロール金型１２の上に積層する。

積層後、電離放射線源１３から電離放射線１４（紫外線など）を照射し、電離放射線硬化樹脂３を硬化させた後、透明基材１と硬化した電離放射線硬化樹脂３の積層体をリリースロール１５を経由してロール金型１２から離型している。

図１１は特許文献２に記載の方法を示す。
先ず、黒色粒子を添加した電離放射線硬化樹脂３を、遮光層パターンが形成されたロール金型１２に対してインクフィーダ２１Ａによって塗布する。

次に、ロール金型１２に塗布された電離放射線硬化樹脂３の余剰分をドクターブレード２２によって掻き落とし、電離放射線１４Ａを電離放射線源１３Ａから照射して電離放射線硬化樹脂３を硬化させる。

さらにその上に、接着層として機能する透明樹脂２３をインクフィーダー２１Ｂによって塗布しつつ、押圧ロール２を介して透明基材１を積層する。積層後、電離放射線源１３Ｂから電離放射線１４Ｂを照射して透明樹脂２３を硬化させた後、リリースロール１５を経由して透明基材１と硬化した黒色粒子添加電離放射線硬化樹脂３の積層体をロール金型１２から離型している。
特開平４−３０４４４３号公報（図４）特開２００４−４１４８号公報（図２０）

しかしながら、図１０に示した立体型遮光層の製造方法では、押圧ロール２により押圧してから電離放射線１４が照射されるまで時間差があるため、押圧ロール２により金型遮光層パターン溝内に充填された電離放射線硬化樹脂３が、金型遮光層パターン溝の金型表面に拡散した状態で硬化して、立体型遮光層開口部に残渣２４が残り光線透過率が低下するという問題がある。これを図１２によって具体的に説明する。

図１２（ａ）は開口部９に残渣２４が残らない場合、図１２（ｂ）は開口部９に残渣２４が残った場合を示しており、図１２（ｂ）の場合には、開口部９の残渣２４により入射光２５が吸収され、残渣２４の厚みに比例して出射光２６は減衰することがわかる。この残渣２４は、透過型スクリーンの光線透過率、すなわち輝度を低下させるばかりでなく、画像の色調の悪化を招く原因となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スクリーンを金型から離型する際に遮光層を形成する樹脂の残渣が、立体型遮光層の開口部に残らない立体型樹脂層の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の立体型樹脂層の製造方法は、電離放射線硬化樹脂を金型に塗布し、前記金型に塗布された電離放射線硬化樹脂に透明基材を積層し、電離放射線が通過する押圧ロールで前記透明基材を介して前記電離放射線硬化樹脂を前記金型の金型遮光層パターンに充填するとともに、前記押圧ロールを通して前記電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して前記電離放射線硬化樹脂を硬化させ、前記電離放射線硬化樹脂の硬化物と前記透明基材との積層体を前記金型から離型させることを特徴とする。

さらに、本発明の立体型樹脂層の製造方法は、前記押圧ロールが、外層の方が内層よりも弾性率の低い材料からなる多層構造であることを特徴とする。
さらに、本発明の立体型樹脂層の製造方法は、前記押圧ロールの電離放射線入光部と前記透明基材接触部を除いた外周部が遮光カバーで被覆されていることを特徴とする。

さらに、本発明の立体型樹脂層の製造方法は、前記押圧ロールの押圧力が、線圧４ｋｇ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
さらに、本発明の立体型樹脂層の製造方法は、前記透明基材の前記押圧ロールとの非接触部に、遮光カバーが設けてあることを特徴とする。

さらに、本発明の立体型樹脂層の製造方法は、前記立体型樹脂層の樹脂に着色材又は遮光材を含有していることを特徴とする。

この構成によると、押圧ロールで電離放射線硬化樹脂を金型の金型遮光層パターンに充填するとともに、押圧ロールを通して電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して電離放射線硬化樹脂を硬化させるので、スクリーンを金型から離型する際に遮光層を形成する樹脂の残渣が開口部に残らない。

以下に、本発明の立体型樹脂層の製造方法を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の実施の形態１を示す。

図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の立体型樹脂層の製造方法を示す。
先ず、図１（ａ）（ｂ）では、金型面に多数の突起４ａからなる金型遮光層パターンが形成された金型４に、ディスペンサーを用いて１００μｍの厚みに電離放射線硬化樹脂３を塗布し、その上に透明基材１として、厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを重ねて、押圧ロール（線圧１ｋｇ/ｃｍ）２を進行方向（矢印２７方向）に転がして透明基材１を電離放射線硬化樹脂３を塗布した金型４に積層した。

なお、このとき電離放射線硬化樹脂３は押圧ロール２の圧力により、金型遮光層パターン内に充填されるとともに、過剰な前記樹脂は金型から排斥される。しかしながら、押圧ロール２により金型樹脂層パターン溝内に充填された電離放射線硬化樹脂は、図１（ｃ）に示すように、時間の経過とともに再び金型表面に拡散する。

図１（ｄ）では、透明基材１と電離放射線硬化樹脂３および金型４の積層体に、電離放射線を照射して電離放射線硬化樹脂３を硬化させる。
電離放射線が通過する押圧ロールとしての押圧ロール５は、金型４と一定の距離を維持して透明基板１の上を進行方向（矢印２７方向）に転がる。押圧ロール５は、具体的には、紫外光域〜可視光域の波長３００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、光吸収が無いか実質的にほとんど無視できる光学特性の材料で形成されている。時間の経過とともに金型表面に拡散した電離放射線硬化樹脂３は、進行方向（矢印２７方向）に転がる押圧ロール５によって、金型４の金型樹脂層パターン溝内に再充填されるとともに、余剰分の電離放射線硬化樹脂３が取り除かれる。この際に、透明基材１を介して押圧ロール５によって押圧された部分の前記金型樹脂層パターン溝内の電離放射線硬化樹脂３に対して、押圧ロール５を通して前記押圧と同時に、紫外線源７から波長３６５ｎｍの紫外線６を照射して電離放射線硬化樹脂３を硬化させる。この時、透明な押圧ロール５の押圧力は、線圧で０〜８ｋｇ／ｃｍとした。

電離放射線硬化樹脂３を硬化させた後、透明基材１を離型させて図１（ｅ）に示す透明基材１と立体型遮光層８の積層体を得た。
この構成によると、押圧と紫外線照射を同時に行うことができ、金型遮光層パターン溝内に電離放射線硬化樹脂３を充填した状態で、電離放射線硬化樹脂３を硬化させて、金型表面への電離放射線硬化樹脂３の拡散を防止し開口部９の残渣を低減させることができる。また、この透明な押圧ロール５はそのレンズ作用により紫外線６を押圧部近傍のみに選択的に集光する。したがって、微弱な紫外線であっても、集光作用によって効果的に電離放射線硬化樹脂３を硬化することができる。また、電離放射線硬化樹脂３が金型遮光層パターン溝内に確実に充填され、かつ、遮光層開口部に残渣の無い押圧ロールの押圧部及びその近傍への選択的な紫外線露光が可能となるため、開口部９の残渣を低減させることができる。

電離放射線硬化樹脂３としては、ウレタンアクリレート溶液に対し、カーボンブラックからなる黒色顔料ペーストおよび光重合開始剤を添加、攪拌し、黒色に着色した電離放射線硬化樹脂を調整したものを使用したが、電離放射線硬化性の樹脂に着色材または遮光を含有しているものを使用できる。

金型４は、縦方向が３０μｍピッチ、横方向が６０μｍピッチである楕円形状のパターン溝が刻まれた平金型を使用した。樹脂の微細成形加工は、アンカー効果による離型不良が生じやすいため、金型に使用する素材としては、表面エネルギーの低いニッケルが好適である。また、金型に対して事前にフッ素コーティング、クロムメッキ等の表面処理を施しても良い。また、電離放射線硬化樹脂に対して、シリコン系等の離型剤を添加しておくことで離型性を改善させることも可能である。

電離放射線硬化樹脂３として使用したウレタンアクリレートは、優れた柔軟性、耐久性、コストパフォーマンスを有するため、樹脂の微細成形に非常に好適な材料である。しかしながら、これに限るものではなく、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、マレイミド、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物もしくはこれらの混合物等の電離放射線硬化樹脂を用いることができる。また、実施の形態では、カーボンブラックからなる黒色顔料ペーストを用いて電離放射線硬化樹脂３を黒色に着色したが、これに限るものではなく、黒色染料等を使用しても良い。

また、実施の形態では、ディスペンサーを用いて電離放射線硬化樹脂３を金型４に塗布したが、これに限るものではなく、ロールコーター、ベーカーアプリケーター、ダイコーター、コンマロール、スプレーコーターもしくはこれらを複合して塗布することも可能である。

また、実施の形態では、透明基材１としてポリエチレンテレフタレートフィルムを使用したが、これに限るものではなく、ポリメタクリル酸メチル、メタクリルスチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー等の透明樹脂基材を用いることができる。

また、透明基材１の厚みは実施の形態で使用した１００μｍに限るものではないが、強度の低下、皺を防止する観点から１０μｍ以上が特に好適である。
また、これら透明基材１の立体型樹脂層形成面側にプライマー処理あるいはコロナ放電処理等を施しておくことで、立体型樹脂層の密着力を向上させることができる。

図２は実施の形態に基づいて製造した立体型遮光層の光学特性の評価結果を示す。
本図において、横軸は透明な押圧ロールの押圧力（線圧）、縦軸は光線透過率およびヘイズ値を示す。線圧０ｋｇ／ｃｍの時、すなわち透明な押圧ロールを用いずに製造した立体型遮光層の光線透過率およびヘイズ値を１００に規格化している。このように、透明な押圧ロール５を用いることにより光線透過率は改善し、最大で１７．８％増大した（線圧８ｋｇ／ｃｍ時）。また、光線透過率は、線圧４ｋｇ／ｃｍまでは線圧にほぼ比例して改善したが、４ｋｇ／ｃｍ以上の線圧ではほとんど変化が観察されなかった。したがって、押圧力は光線透過率を高く安定して得られる４ｋｇ／ｃｍ以上の線圧が望ましい。

また、フィルムの曇度を示すヘイズ値は、透明な押圧ロール５を用いた場合であっても大きな変化は観察されなかった。すなわち、実施の形態において、他の光学特性の劣化を招くことなく光線透過率のみ選択的に改善されていることがわかった。また、透明な押圧ロール５に用いる材料の屈折率は、１．９が特に好適である。それは、次に示す球レンズの焦点距離を算出する式から理解できる。

Ｆ＝ｎｒ／{２（ｎ−１）}
Ｆ：焦点距離、ｎ：球レンズの屈折率、ｒ：球レンズの半径である。
本式において、球面収差を考慮した場合、ｎが１．９の時に透明な押圧ロール５の後面に焦点を結ぶことになる。したがって、押圧ロール５が前記屈折率のときに、押圧部のみに紫外線が集光され開口部の残渣を確実に低減させることができる。

このように、本発明の立体型樹脂層の製造方法によれば、開口部９における残渣を低減させ、光線透過率を改善させることができる。すなわち、本発明の製造方法により作製した立体型樹脂層を用いた透過型スクリーンをリアプロジェクションテレビに採用した場合、リアプロジェクションテレビの大きな課題の一つである明るさ不足を改善させるほか色調等の画質をも向上させることができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２を示す。
実施の形態１において押圧ロール５の屈折率が１．９であったが、押圧ロール５の屈折率が１．９でない場合には、図３に示すように、透明な押圧ロール５の外周部のうち、電離放射線入光部２８と透明基材１との接触部１１を除いた部分を遮光カバー１０Ａで被覆することによって、透明な押圧ロール５の押圧部のみを選択的に紫外線６で露光することができ、開口部９の残渣を低減させることができる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３を示す。
実施の形態１において押圧ロール５の屈折率が１．９であったが、押圧ロール５の屈折率が１．９でない場合には、図４に示すように、透明基材１と透明な押圧ロール５との接触部の前後に、押圧ロール５を通過した紫外線６が電離放射線硬化樹脂３を露光しないように遮光カバー１０Ｂ，１０Ｃを、透明基材１に近接して配置することにより、透明基材１のうち透明な押圧ロール５の押圧部１１のみ選択的に紫外線６を露光することができ、開口部９の残渣を低減させることができる。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４を示す。
上記の各実施の形態において押圧ロール５は、図５に示すように外層５ａの方が内層５ｂよりも弾性率の低い材料からなる多層であれば、より好適である。

金型４に反りがある場合等において、金型４と透明基材１との接触性が悪くなり、反り部分に黒色樹脂残渣が多く残るため、光線透過率が低下するばかりでなく、スクリーンのムラの原因ともなり著しくスクリーンの光学特性が劣化してしまう。

金型４に反りがあっても外層５ａの方が内層５ｂよりも弾性率の低い材料からなる押圧ロール５を使用して製造した場合には、押圧ロール５の外層５ａの緩衝作用により、透明基材１を金型４に沿って押圧することができ、押圧部の線圧分布精度を向上させることができる。使用する外層５ａの材料としては、シリコンゴム、フッ素樹脂などの透明な低弾性率の材料が考えられる。また、使用する外層５ａの材料としては集光の観点から屈折率は１．９であることがより好ましい。

（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５を示す。
上記の各実施の形態では平金型を用いて本発明の実証を行ったが、これに限るものではなく、ロール金型を使用したロールトゥーロールの連続プロセスを用いることができる。

図６は、ロール金型を用いた場合における、本発明の立体型樹脂層製造方法を示す模式図である。
先ず、電離放射線硬化樹脂３を、遮光層パターンが形成されたロール金型１２に対して塗布する。

次に、押圧ロール２を介して、電離放射線硬化樹脂３を金型遮光層パターン内に充填しつつ透明基材１を電離放射線硬化樹脂３が充填されたロール金型１２の上に積層する。積層後、電離放射線源１３から電離放射線１４を透明な押圧ロール５を介して透明基材１に照射して電離放射線硬化樹脂３を硬化させた後、透明基材１と硬化した電離放射線硬化樹脂の積層体をリリースロール１５を経由して離型する。この方法は、ロールトゥーロールの連続プロセスで立体型樹脂層を製造できるため、生産性の飛躍的な向上が期待できるという優れた特徴を有する。

本発明にかかる立体型樹脂層の製造方法は、リアプロジェクションテレビのスクリーンなどの製造方法として有用である。

本発明の実施の形態１の立体型樹脂層の製造方法の工程図同実施の形態の立体型樹脂層の光学特性の評価結果説明図本発明の実施の形態２の立体型樹脂層の製造方法の要部説明図本発明の実施の形態３の立体型樹脂層の製造方法の要部説明図本発明の実施の形態４の立体型樹脂層の製造方法に使用する押圧ロールの断面図本発明の実施の形態５の立体型樹脂層の製造方法の説明図一般的な平面型樹脂層の拡大断面図一般的な立体型樹脂層の拡大断面図一般的な立体型樹脂層の光学的特性の説明図従来の立体型樹脂層の製造方法の説明図従来の他の立体型樹脂層の製造方法の説明図立体型樹脂層の開口部の残渣による影響を説明する図

符号の説明

１透明基材
２押圧ロール
３電離放射線硬化樹脂
４金型
４ａ突起
５押圧ロール
５ａ押圧ロール５の外層
５ｂ押圧ロール５の内層
６紫外線
７紫外線源
８立体型遮光層
９開口部
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ遮光カバー
１１接触部
１２ロール金型
２８電離放射線入光部
２４残渣

Claims

電離放射線硬化樹脂を金型に塗布し、
前記金型に塗布された電離放射線硬化樹脂に透明基材を積層し、電離放射線が通過する押圧ロールで前記透明基材を介して前記電離放射線硬化樹脂を前記金型の金型遮光層パターンに充填するとともに、前記押圧ロールを通して前記電離放射線硬化樹脂に電離放射線を照射して前記電離放射線硬化樹脂を硬化させ、
前記電離放射線硬化樹脂の硬化物と前記透明基材との積層体を前記金型から離型させる
立体型樹脂層の製造方法。
前記押圧ロールは、外層の方が内層よりも弾性率の低い材料からなる多層構造であることを特徴とする
請求項１記載の立体型樹脂層の製造方法。
前記押圧ロールは、電離放射線入光部と前記透明基材接触部を除いた外周部が遮光カバーで被覆されていることを特徴とする
請求項１記載の立体型樹脂層の製造方法。
前記押圧ロールの押圧力は、線圧４ｋｇ／ｃｍ以上であることを特徴とする
請求項１記載の立体型樹脂層の製造方法。
前記透明基材と前記押圧ロールとの接触部の前後に、前記押圧ロールを通過した電離放射線が前記電離放射線硬化樹脂を露光しないように遮光カバーを前記透明基材に近接して配置する
請求項１記載の立体型樹脂層の製造方法。
前記立体型樹脂層の樹脂に着色材または遮光材を含有していることを特徴とする
請求項１記載の立体型樹脂層の製造方法。