JP4064176B2 - マイクロレンズシートおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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およびその簡便な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
このようなマイクロレンズは従来、以下に示すさまざまな製造方法が提案されている。
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（Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ２０（４）５１〜５４（１９８１））
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（Ｐｒｏｃ． Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ Ａｒｒａｙｓ Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ ｐ２３〜３４（１９９１））
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は困難でありコストに難点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それに対して、簡便に製造する方法として、光触媒を含むぬれ性可変層を基材に塗布した後、エネルギー照射によりぬれ性を変化させ、マイクロレンズ形成用塗料をぬれ性の良い領域にのみ選択的に付着することでマイクロレンズを製造する方法が提案されている（特開２００１−１４１９０６）。しかし、この方法はエネルギー照射によりぬ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ことから作業性が悪いこと、さらにマイクロレンズ形成用塗料とぬれ性の良好な部分との密着性が悪いことなどが課題である。
【０００５】
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ているマイクロレンズシートと、該マイクロレンズシートを簡便に製造する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、複数のマイクロレンズを配列させるマイクロレンズシートの基材において、該マイクロレンズが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上に形成され、該光硬化性組成物（Ａ）が、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる組成物であり、該マイクロレンズの非形成部となる場所の該光硬化性組成物（Ａ）の硬化物の表面自由エネルギーが25mN/m以下であることを特徴とするマイクロレンズシート用基材である。
【０００８】
また本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むことを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法である。
【０００９】
さらに本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、露光された該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むマイクロレンズシートの製造方法である。
【００１０】
さらに本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態で全面露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むマイクロレンズシートの製造方法である。
【００１１】
また、本発明のマイクロレンズシートの製造方法は、上記化合物（ｂ）よりも表面自由エネルギーが低い媒質として大気を用いることができる。また、本発明のマイクロレンズシートの製造方法は、上記光硬化性樹脂組成物（ａ）よりも表面自由エネルギーが高い媒質として水を用いることができる。さらに、本発明では、マイクロレンズ形成用樹脂として光硬化性樹脂を用いることができる。
本発明のマイクロレンズシートは、リアプロジェクションスクリーンまたは液晶ディスプレイに好適に使用することができる。
【００１２】
ここで、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％における値であり、下記方法により測定される。
【００１３】
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。ウィルヘルミー法の測定原理は以下の通りである。図７に示すように、天秤７１の一方に板７２を吊るしてその一端が測定液体７３に浸るようにし、他方に適当な荷重７４をのせて天秤７１をつりあわせる。この時板７２は重力と浮力以外に下向きに測定液体７３からの力を受け、平衡状態では下記式（１）が成り立つ。
【００１４】
[荷重74]＝[板72の重力]−[板72の浮力]＋[液体表面から受ける力] （１）
【００１５】
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で、液体の表面自由エネルギーが得られる。なお、板７２の材質として白金、ガラスなどが使用されるが、表面自由エネルギーは不変であるので、測定液体７３に浸蝕されない材質であれば良く、本明細書の測定においては、板７２として白金を用いている。
【００１６】
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。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、図中接触角は、固体８１表面上の液体８２の表面と固８１表面との交点において、液体８２に引いた接線と固体８１表面との液体８２を含む側のなす角であり、その値をθとする。このとき、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。
【００１７】
γS=γSL＋γL・cosθ （２）
【００１８】
ここで、γSは固体の表面自由エネルギー、γLは液体の表面自由エネルギー、γSLは固体／液体の界面自由エネルギーを表す。
【００１９】
表面自由エネルギーγは分散力成分γa、極性力成分γbおよび水素結合成分γcの和で表され、固体／液体の界面自由エネルギーγSLには下記式（３）の仮定が成り立つとされている。
【００２０】
γSL=γS＋γL−２（γS aγL a）1/2−２（γS bγL b）1/2−２（γS cγL c）1/2 （３）
【００２１】
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γS a、γS bおよびγS cが算出でき、その和として固体の表面自由エネルギーγＳが求められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明においては光硬化性組成物（Ａ）として、後述する光硬化性樹脂組成物（ａ）および後述する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。
【００２３】
本発明者らは、上述した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）を表面自由エネルギーが低い媒質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低い表面を得ることができ、表面自由エネルギーが高い媒質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に依存することを見出した。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。
【００２４】
上記表面改質現象は、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り、該光硬化性組成物（Ａ）中の化合物（ｂ）は光硬化性樹脂組成物（ａ）よりも表面自由エネルギーが低いため、表面自由エネルギーが低い媒質に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安定状態となる。それに対して、表面自由エネルギーが高い媒質に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エネルギー的に安定であるため、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の異なる媒質中で光硬化性組成物（Ａ）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の異なる表面を得ることができる。
【００２５】
さらに、該光硬化性組成物（Ａ）が未硬化状態では、上記の相転移は可逆であるため、該光硬化性組成物（Ａ）を表面自由エネルギーの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し、逆に、選択的に表面自由エネルギーの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。
【００２６】
表面自由エネルギーが高い媒質としては、水；グリセリン等の高級アルコール類などが挙げられる。また、表面自由エネルギーが低い媒質としては、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高い媒質として水を、表面自由エネルギーが低い媒質として大気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意義のあるものである。
【００２７】
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、該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。
【００２８】
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。該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よい。
【００２９】
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。
【００３０】
また、必要に応じて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。
【００３１】
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。
【００３２】
基材は光学的に透明であれば材質はどんなものでも良いが、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、ガラスを基材として用いることも可能である。
【００３３】
また、マイクロレンズ形成用樹脂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。これにより基材上の光硬化性組成物（Ａ）とマイクロレンズ形成用樹脂とが強固に密着することが可能となる。
【００３４】
本発明のマイクロレンズシートは、後述する方法により製造することができる。まず、図１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、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と接触した状態でパターン露光を行う。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よい。パターン露光で光照射される領域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ため、表面自由エネルギーが低い性質を示すことになる。この場合のフォトマスク１４は、図２に示すような開口部１７および遮光部１８を有するパターンであれば良い。図２の場合は均一の大きさの遮光部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。
【００３５】
次に、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高い表面自由エネルギーを有する媒質３１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）の全面露光領域３２を硬化する（図３に示す）。
【００３６】
次に、図４に示すように光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布し、マイクロレンズ４１を形成する。このとき、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すため、マイクロレンズ形成用樹脂ははじかれる。一方、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１４と接触した状態で硬化した領域３２は、表面自由エネルギーが高い性質を示すため、マイクロレンズ形成用樹脂はぬれ、マイクロレンズ形成用樹脂自身の表面張力によりレンズ状となる。マイクロレンズ４１の形状はマイクロレンズ形成用樹脂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。マイクロレンズ形成用樹脂は未硬化状態であるので、所定の方法で硬化することによりマイクロレンズシートが得られる。
【００３７】
上記の方法でマイクロレンズシートを作製することは可能であり、基材とマイクロレンズ形成用樹脂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、上記の方法から「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を行い、光硬化性樹脂組成物（ａ）の未硬化部分を硬化する」工程を省けば良い。該工程を省いた場合にも、光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布することにより、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中で硬化した領域のマイクロレンズ形成用樹脂ははじかれ、未硬化部分の光硬化性組成物（Ａ）にのみマイクロレンズ形成用樹脂が付着する。これは、前述した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）は接触する媒質の表面自由エネルギーに応じて相転移を起こすためである。したがって、マイクロレンズ形成用樹脂と光硬化性組成物（Ａ）はともに未硬化状態であり、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と光硬化性組成物（Ａ）とは強固に接着する。特に、前述したように、マイクロレンズ形成用樹脂に光硬化性樹脂組成物（ａ）を用いることにより、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されることになる。
【００３８】
また、上述の方法ではフォトマスクとして図２のパターンを使用しているが、図５のような開口部５２と遮光部５３が逆パターンのフォトマスク５１を使用することもできる。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６１と接触した状態でフォトマスク５１を介してパターン露光を行う。パターン露光領域６２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６１と接触した状態で硬化しているため、表面自由エネルギーが高い性質を示すことになる。次に、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）の未硬化部分を硬化すればよい（図示しない）。さらに、マイクロレンズ形成用樹脂を塗布することによりマイクロレンズシートを作製することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
＜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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーを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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）に表面自由エネルギーの低い化合物（ｂ）としてウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値が20.7mN/mである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。該光硬化性組成物（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ため、該光硬化性組成物（Ａ）の濃度が5％となるようにトルエンで希釈した。
【００４０】
希釈した該光硬化性組成物（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塗工したのち、トルエンを揮発させることによって、PETフィルム上に均一に厚さ0.001mmの該光硬化性組成物（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。
【００４１】
【表１】
【００４２】
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であり、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。
【００４３】
マイクロレンズシートに用いる基材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。該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該光硬化性組成物（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、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを0.001mmとした。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は、直径０．１ｍｍの円状遮光パターンが中心間隔０．１５ｍｍで六方配列されているものである。
【００４４】
次に、得られたポリエチレンテレフタレートフィルム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。
【００４５】
さらに、得られたポリエチレンテレフタレートフィルムの光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上に、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としてディップコーティングし、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を硬化した。その結果、該ポリエチレンテレフタレートフィルム上に直径０．１ｍｍのマイクロレンズが中心間隔０．１５ｍｍで六方配列された。
【００４６】
マイクロレンズの形成された上記マイクロレンズシートの出射面側、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、該ポリエチレンテレフタレートフィルム表面側に該光硬化性組成物（Ａ）を塗付し、マイクロレンズ側より紫外線を窒素雰囲気下で照射、集光部の該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させた後、該マイクロレンズの非集光部に黒色インクを塗付するという、特願２００１−１７７８７５に示される方法を用いた。得られた遮光パターン付きマイクロレンズシート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。
【００４７】
＜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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーを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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）に表面自由エネルギーの低い化合物（ｂ）としてウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値が20.7mN/mである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。該光硬化性組成物（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ため、該光硬化性組成物（Ａ）の濃度が5％となるようにトルエンで希釈した。
【００４８】
マイクロレンズシートに用いる基材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。該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該光硬化性組成物（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、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを0.001mmとした。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。
【００４９】
次に、得られたポリエチレンテレフタレートフィルムの光硬化性組成物（Ａ）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としてグラビアコーティングし、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を硬化した。その結果、該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は基材と強固に接着しているため、該マイクロレンズを指で強くこすっても剥離することはなかった。
【００５０】
得られたマイクロレンズシート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。
【００５１】
【発明の効果】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のひとつの実施形態におけるパターン露光段階を示す図である。
【図２】本発明のひとつの実施形態で用いられるフォトマスクの図である。
【図３】表面自由エネルギーが高い媒質中における光硬化性組成物（Ａ）の硬化を説明する図である。
【図４】本発明により得られるマイクロレンズシートの断面図である。
【図５】本発明のひとつの実施形態で用いられるフォトマスクの図である。
【図６】本発明のひとつの実施形態におけるパターン露光段階を示す図である。
【図７】ウィルヘルミー法について説明する図である。
【図８】固体の表面自由エネルギー測定法について説明する図である。
【符号の説明】
１１．基材
１２．光硬化性組成物（Ａ）よりなる層
１３．低表面自由エネルギー媒質
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
３１．高表面自由エネルギー媒質
３２．全面露光領域
４１．マイクロレンズ
５１．フォトマスク
５２．開口部
５３．遮光部
６１．高表面自由エネルギー媒質
６２．パターン露光領域
６３．未露光領域
７１．天秤
７２．板
７３．測定液体
７４．荷重
８１．固体
８２．液体
【発明の属する技術分野】
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およびその簡便な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
このようなマイクロレンズは従来、以下に示すさまざまな製造方法が提案されている。
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（Ｊ． Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ２０（４）５１〜５４（１９８１））
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（Ｐｒｏｃ． Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ Ａｒｒａｙｓ Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ ｐ２３〜３４（１９９１））
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は困難でありコストに難点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それに対して、簡便に製造する方法として、光触媒を含むぬれ性可変層を基材に塗布した後、エネルギー照射によりぬれ性を変化させ、マイクロレンズ形成用塗料をぬれ性の良い領域にのみ選択的に付着することでマイクロレンズを製造する方法が提案されている（特開２００１−１４１９０６）。しかし、この方法はエネルギー照射によりぬ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ことから作業性が悪いこと、さらにマイクロレンズ形成用塗料とぬれ性の良好な部分との密着性が悪いことなどが課題である。
【０００５】
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ているマイクロレンズシートと、該マイクロレンズシートを簡便に製造する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、複数のマイクロレンズを配列させるマイクロレンズシートの基材において、該マイクロレンズが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上に形成され、該光硬化性組成物（Ａ）が、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる組成物であり、該マイクロレンズの非形成部となる場所の該光硬化性組成物（Ａ）の硬化物の表面自由エネルギーが25mN/m以下であることを特徴とするマイクロレンズシート用基材である。
【０００８】
また本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むことを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法である。
【０００９】
さらに本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、露光された該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むマイクロレンズシートの製造方法である。
【００１０】
さらに本発明は、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態で全面露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程を含むマイクロレンズシートの製造方法である。
【００１１】
また、本発明のマイクロレンズシートの製造方法は、上記化合物（ｂ）よりも表面自由エネルギーが低い媒質として大気を用いることができる。また、本発明のマイクロレンズシートの製造方法は、上記光硬化性樹脂組成物（ａ）よりも表面自由エネルギーが高い媒質として水を用いることができる。さらに、本発明では、マイクロレンズ形成用樹脂として光硬化性樹脂を用いることができる。
本発明のマイクロレンズシートは、リアプロジェクションスクリーンまたは液晶ディスプレイに好適に使用することができる。
【００１２】
ここで、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％における値であり、下記方法により測定される。
【００１３】
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。ウィルヘルミー法の測定原理は以下の通りである。図７に示すように、天秤７１の一方に板７２を吊るしてその一端が測定液体７３に浸るようにし、他方に適当な荷重７４をのせて天秤７１をつりあわせる。この時板７２は重力と浮力以外に下向きに測定液体７３からの力を受け、平衡状態では下記式（１）が成り立つ。
【００１４】
[荷重74]＝[板72の重力]−[板72の浮力]＋[液体表面から受ける力] （１）
【００１５】
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で、液体の表面自由エネルギーが得られる。なお、板７２の材質として白金、ガラスなどが使用されるが、表面自由エネルギーは不変であるので、測定液体７３に浸蝕されない材質であれば良く、本明細書の測定においては、板７２として白金を用いている。
【００１６】
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。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、図中接触角は、固体８１表面上の液体８２の表面と固８１表面との交点において、液体８２に引いた接線と固体８１表面との液体８２を含む側のなす角であり、その値をθとする。このとき、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。
【００１７】
γS=γSL＋γL・cosθ （２）
【００１８】
ここで、γSは固体の表面自由エネルギー、γLは液体の表面自由エネルギー、γSLは固体／液体の界面自由エネルギーを表す。
【００１９】
表面自由エネルギーγは分散力成分γa、極性力成分γbおよび水素結合成分γcの和で表され、固体／液体の界面自由エネルギーγSLには下記式（３）の仮定が成り立つとされている。
【００２０】
γSL=γS＋γL−２（γS aγL a）1/2−２（γS bγL b）1/2−２（γS cγL c）1/2 （３）
【００２１】
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γS a、γS bおよびγS cが算出でき、その和として固体の表面自由エネルギーγＳが求められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明においては光硬化性組成物（Ａ）として、後述する光硬化性樹脂組成物（ａ）および後述する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。
【００２３】
本発明者らは、上述した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）を表面自由エネルギーが低い媒質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低い表面を得ることができ、表面自由エネルギーが高い媒質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に依存することを見出した。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。
【００２４】
上記表面改質現象は、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り、該光硬化性組成物（Ａ）中の化合物（ｂ）は光硬化性樹脂組成物（ａ）よりも表面自由エネルギーが低いため、表面自由エネルギーが低い媒質に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安定状態となる。それに対して、表面自由エネルギーが高い媒質に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エネルギー的に安定であるため、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の異なる媒質中で光硬化性組成物（Ａ）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の異なる表面を得ることができる。
【００２５】
さらに、該光硬化性組成物（Ａ）が未硬化状態では、上記の相転移は可逆であるため、該光硬化性組成物（Ａ）を表面自由エネルギーの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し、逆に、選択的に表面自由エネルギーの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。
【００２６】
表面自由エネルギーが高い媒質としては、水；グリセリン等の高級アルコール類などが挙げられる。また、表面自由エネルギーが低い媒質としては、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高い媒質として水を、表面自由エネルギーが低い媒質として大気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意義のあるものである。
【００２７】
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、該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。
【００２８】
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。該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よい。
【００２９】
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。
【００３０】
また、必要に応じて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。
【００３１】
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。
【００３２】
基材は光学的に透明であれば材質はどんなものでも良いが、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、ガラスを基材として用いることも可能である。
【００３３】
また、マイクロレンズ形成用樹脂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。これにより基材上の光硬化性組成物（Ａ）とマイクロレンズ形成用樹脂とが強固に密着することが可能となる。
【００３４】
本発明のマイクロレンズシートは、後述する方法により製造することができる。まず、図１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、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と接触した状態でパターン露光を行う。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よい。パターン露光で光照射される領域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ため、表面自由エネルギーが低い性質を示すことになる。この場合のフォトマスク１４は、図２に示すような開口部１７および遮光部１８を有するパターンであれば良い。図２の場合は均一の大きさの遮光部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。
【００３５】
次に、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高い表面自由エネルギーを有する媒質３１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）の全面露光領域３２を硬化する（図３に示す）。
【００３６】
次に、図４に示すように光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布し、マイクロレンズ４１を形成する。このとき、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すため、マイクロレンズ形成用樹脂ははじかれる。一方、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１４と接触した状態で硬化した領域３２は、表面自由エネルギーが高い性質を示すため、マイクロレンズ形成用樹脂はぬれ、マイクロレンズ形成用樹脂自身の表面張力によりレンズ状となる。マイクロレンズ４１の形状はマイクロレンズ形成用樹脂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。マイクロレンズ形成用樹脂は未硬化状態であるので、所定の方法で硬化することによりマイクロレンズシートが得られる。
【００３７】
上記の方法でマイクロレンズシートを作製することは可能であり、基材とマイクロレンズ形成用樹脂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、上記の方法から「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を行い、光硬化性樹脂組成物（ａ）の未硬化部分を硬化する」工程を省けば良い。該工程を省いた場合にも、光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布することにより、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中で硬化した領域のマイクロレンズ形成用樹脂ははじかれ、未硬化部分の光硬化性組成物（Ａ）にのみマイクロレンズ形成用樹脂が付着する。これは、前述した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）は接触する媒質の表面自由エネルギーに応じて相転移を起こすためである。したがって、マイクロレンズ形成用樹脂と光硬化性組成物（Ａ）はともに未硬化状態であり、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と光硬化性組成物（Ａ）とは強固に接着する。特に、前述したように、マイクロレンズ形成用樹脂に光硬化性樹脂組成物（ａ）を用いることにより、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されることになる。
【００３８】
また、上述の方法ではフォトマスクとして図２のパターンを使用しているが、図５のような開口部５２と遮光部５３が逆パターンのフォトマスク５１を使用することもできる。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６１と接触した状態でフォトマスク５１を介してパターン露光を行う。パターン露光領域６２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６１と接触した状態で硬化しているため、表面自由エネルギーが高い性質を示すことになる。次に、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）の未硬化部分を硬化すればよい（図示しない）。さらに、マイクロレンズ形成用樹脂を塗布することによりマイクロレンズシートを作製することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
＜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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーを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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）に表面自由エネルギーの低い化合物（ｂ）としてウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値が20.7mN/mである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。該光硬化性組成物（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ため、該光硬化性組成物（Ａ）の濃度が5％となるようにトルエンで希釈した。
【００４０】
希釈した該光硬化性組成物（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塗工したのち、トルエンを揮発させることによって、PETフィルム上に均一に厚さ0.001mmの該光硬化性組成物（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。
【００４１】
【表１】
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であり、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。
【００４３】
マイクロレンズシートに用いる基材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。該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該光硬化性組成物（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、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを0.001mmとした。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は、直径０．１ｍｍの円状遮光パターンが中心間隔０．１５ｍｍで六方配列されているものである。
【００４４】
次に、得られたポリエチレンテレフタレートフィルム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。
【００４５】
さらに、得られたポリエチレンテレフタレートフィルムの光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上に、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としてディップコーティングし、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を硬化した。その結果、該ポリエチレンテレフタレートフィルム上に直径０．１ｍｍのマイクロレンズが中心間隔０．１５ｍｍで六方配列された。
【００４６】
マイクロレンズの形成された上記マイクロレンズシートの出射面側、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、該ポリエチレンテレフタレートフィルム表面側に該光硬化性組成物（Ａ）を塗付し、マイクロレンズ側より紫外線を窒素雰囲気下で照射、集光部の該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させた後、該マイクロレンズの非集光部に黒色インクを塗付するという、特願２００１−１７７８７５に示される方法を用いた。得られた遮光パターン付きマイクロレンズシート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。
【００４７】
＜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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）の表面自由エネルギーを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。該光硬化性樹脂組成物（ａ）に表面自由エネルギーの低い化合物（ｂ）としてウィルヘルミー法による表面自由エネルギーの測定値が20.7mN/mである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。該光硬化性組成物（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ため、該光硬化性組成物（Ａ）の濃度が5％となるようにトルエンで希釈した。
【００４８】
マイクロレンズシートに用いる基材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。該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該光硬化性組成物（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、光硬化性組成物（Ａ）の塗工厚さを0.001mmとした。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。
【００４９】
次に、得られたポリエチレンテレフタレートフィルムの光硬化性組成物（Ａ）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としてグラビアコーティングし、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を硬化した。その結果、該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は基材と強固に接着しているため、該マイクロレンズを指で強くこすっても剥離することはなかった。
【００５０】
得られたマイクロレンズシート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。
【００５１】
【発明の効果】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のひとつの実施形態におけるパターン露光段階を示す図である。
【図２】本発明のひとつの実施形態で用いられるフォトマスクの図である。
【図３】表面自由エネルギーが高い媒質中における光硬化性組成物（Ａ）の硬化を説明する図である。
【図４】本発明により得られるマイクロレンズシートの断面図である。
【図５】本発明のひとつの実施形態で用いられるフォトマスクの図である。
【図６】本発明のひとつの実施形態におけるパターン露光段階を示す図である。
【図７】ウィルヘルミー法について説明する図である。
【図８】固体の表面自由エネルギー測定法について説明する図である。
【符号の説明】
１１．基材
１２．光硬化性組成物（Ａ）よりなる層
１３．低表面自由エネルギー媒質
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
３１．高表面自由エネルギー媒質
３２．全面露光領域
４１．マイクロレンズ
５１．フォトマスク
５２．開口部
５３．遮光部
６１．高表面自由エネルギー媒質
６２．パターン露光領域
６３．未露光領域
７１．天秤
７２．板
７３．測定液体
７４．荷重
８１．固体
８２．液体
Claims (9)
- 複数のマイクロレンズを配列させるマイクロレンズシートの基材において、該マイクロレンズが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上に形成され、該光硬化性組成物（Ａ）が、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる組成物であり、該マイクロレンズの非形成部となる場所の該光硬化性組成物（Ａ）の硬化物の表面自由エネルギーが25mN/m以下であることを特徴とするマイクロレンズシート用基材。
- 基材上に複数のマイクロレンズが配列されるマイクロレンズシートの製造方法において、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）の層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程；を含むことを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
- 基材上に複数のマイクロレンズが配列されるマイクロレンズシートの製造方法において、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態でパターン露光することにより、露光された該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程；を含むことを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
- 基材上に複数のマイクロレンズが配列されるマイクロレンズシートの製造方法において、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質量部および表面自由エネルギーが25mN/m以下である化合物（ｂ）0.01〜10質量部からなる光硬化性組成物（Ａ）よりなる層を形成する工程；該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が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することにより、露光された該光硬化性組成物（Ａ）を選択的に硬化させる工程；前記工程の後に該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層が化合物（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と接触した状態で全面露光することにより、該光硬化性組成物（Ａ）の未硬化部分を硬化させる工程；得られた該光硬化性組成物（Ａ）よりなる層上にマイクロレンズ形成用樹脂を塗布しマイクロレンズを形成する工程；を含むことを特徴とするマイクロレンズシートの製造方法。
- 化合物（ｂ）よりも表面自由エネルギーが低い媒質が大気である請求項２〜４のいずれか１項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
- 光硬化性樹脂組成物（ａ）よりも表面自由エネルギーが高い媒質が水である請求項３または４に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
- マイクロレンズ形成用樹脂が光硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のマイクロレンズシートの製造方法。
- 請求項１に記載のマイクロレンズシート用基材を用いることを特徴とするリアプロジェクションテレビ用スクリーン。
- 請求項１に記載のマイクロレンズシート用基材を用いることを特徴とする液晶ディスプレイ。
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