JP4652802B2 - 光学機能シートおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶ディスプレイ、特に外光の反射光を利用して画像表示を行う反射型あるいは透過反射型の液晶ディスプレイに使用されるシート、投射型テレビに用いるレンズシートやプラズマディスプレイパネルに用いる電磁波遮蔽シートおよびその製造方法に関する。

液晶プロジェクターを用いる単管式の液晶プロジェクションテレビに代表される透過型液晶表示装置には、フレネルレンズシートとの組み合わせにより透過型スクリーン を構成するレンチキュラーシートが用いられている。
前記レンチキュラーレンズシートは、透明シートのレンズの反対面に数十μｍ幅のブラックストライプが形成されたシートや、凹凸の透明部を有し奥部には黒色剤を埋め込み数十μｍ幅のブラックストライプを形成するシートを使用するのが一般的である。これらのレンズシートを作製するにあたり、ブラックストライプを設けたい面に紫外線硬化型粘着層を設け、その粘着層をシートの背面から照射した紫外光の集光を活用して集光部のみ粘着層を硬化させて、未硬化部分に黒色剤を貼合させる方法が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

特開２００３−１６２００６号公報 特開２００４−１５１５９２号公報

しかしこれらの方法では入射光の平行性など、入射光の方向の厳密な制御が必要とされ、平行からはずれた光が硬化/未硬化境界をぼやかし、また集光部以外にも光が漏れる事が多く、粘着層への反射材の転写の制御が困難であるという問題点があった。

そこで、本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、片面に凹凸面を有し、該凹凸面に電離放射線硬化型樹脂層を形成したレンズシートは、凸面と接していない電離放射線硬化型樹脂層が電離放射線照射後も粘着性を保持することを見出し、かかる知見に基づき、本発明を完成することに至った。

すなわち本発明は、
（１）片面に凹凸面を有する光学機能シートであって、該凹凸面の凸面に接するように電
離放射線硬化型樹脂層が形成されており、前記凹凸面の凹面と前記電離放射線硬化型樹脂
層の間には空隙が形成されており、前記電離放射線硬化型樹脂層上の前記空隙に対応する
部分には、着色層が設けられていることを特徴とする光学機能シート、
（２）（ａ）片面に凹凸面を有する集光シートの該凹凸面の凸面には接するが凹面には空
隙を形成するように電離放射線硬化型樹脂層を形成する工程、（ｂ）電離放射線を照射す
ることにより該凸面に接した電離性放射線硬化型樹脂層を硬化する工程、（ｃ）電離性放
射線硬化型樹脂層に転写シートを重ね合わせ、転写層を未硬化部分に付着させ、硬化部分
の転写層を前記電離性放射線硬化型樹脂層から剥離することにより転写層パターンを形成
することを特徴とする光学機能シートの製造方法、
（３）（ａ）片面に凹凸面を有する集光シートの該凹凸面の凸面には接するが凹面には空
隙を形成するように電離放射線硬化型樹脂を粘着層として有する粘着テープを貼合する工
程、（ｂ）電離放射線を照射することにより前記凸面に接した前記粘着層を硬化する工程
、（ｃ）前記粘着テープから前記集光シートを剥離する工程、（ｄ）前記粘着テープの前
記粘着層に転写シートを重ね合わせ、前記転写層を未硬化部分にのみ付着させ、硬化部分
の前記転写層を前記粘着テープから剥離することにより転写層パターンを形成することを
特徴とする光学機能シートの製造方法、
（４）前記転写層の下の前記未硬化部分を硬化することを特徴とする（２）または（３）
に記載の光学機能シートの製造方法、
を提供するものである。
なお本発明においては、光学機能シートとは、投射型テレビに用いるレンズシートのほ
か、液晶ディスプレイ、特に外光の反射光を利用して画像表示を行う反射型あるいは透過
反射型の液晶ディスプレイに使用されるシートやプラズマディスプレイパネル等に使用さ
れる電磁波遮蔽シートをも総称していうものとする。

本発明の光学機能シートは、電離性放射線硬化型樹脂層を硬化する際の入射光の厳密な平行性を必要とせず、微細パターンの着色層を高精度で簡便に形成することができ、特にプラズマディスプレイパネル等に使用される電磁波遮蔽シートの場合には、電磁波遮蔽層を簡便に形成することができる。

以下、本発明の一実施の形態として透過型スクリーンに使用されるレンズシートを例に図面を参照して説明する。図１は、透過型スクリーンに使用されるレンズシートを概念的に示した説明図である。透過型スクリーンは、フレネルシート（２）とレンチキュラーシート（３）とが組み合わされてなる構成であり、光源（プロジェクター）（１）からの投影光（点光源からの発散光に類似する）をフレネルレンズによって平行光とし、レンズシートによって水平方向（シリンドリカルレンズの並設方向）に拡げて観察者側に投影するように機能する。着色層からなる遮光層（４）は、レンチキュラーシート（３）に形成されることになる。本発明においては、レンズシートのレンズ面とは反対の面は凹凸となっており、当該凹凸面側に着色層が設けられている。

このような光学機能シートの製造工程を示したのが図２である。まず両面が離型フィルムで挟まれた電離放射線硬化型樹脂テープを用意する。この電離放射線硬化型樹脂層を以下、単に樹脂層ともいう。
このテープの片面の離型フィルムを剥離し、片面に凹凸面を有する光学機能シートの凹凸面に、当該テープを貼合する。そうすると凸部にテープは接触し、凹部には空隙ができる。この状態で電離放射線を照射すると、光学機能シートの凸部と接触した部分の電離放射線硬化型樹脂層は硬化し粘着性を消失するが、光学機能シートの凹部に対応する樹脂層は硬化せず、相変わらず粘着性を有する。光学機能シート凹部と樹脂層の間に形成されている空隙には、酸素を含む空気が介在しており、樹脂層の硬化反応が円滑に進行しないからであると考えられる。特に重合抑制剤を配合した樹脂層を使用することにより、この効果を有効に発揮させることができ好ましい。
なお図２には、光学機能シートとして凹凸面を有する面とは反対側にも凹凸面を有する、いわゆるレンズシートが示されているが、このようなレンズ形状でなくても平滑でもよい。必要なことは電離放射線を照射することにより、前記電離放射線硬化型樹脂層に所望の硬化部分と未硬化部分ができればよく、そのために電離放射線が透過する性能を有する材質や形状を有すればよい。したがってこのような選定基準に従い、レンズシートが必要なときはレンズ形状を有する光学機能シートが使用される。

その後樹脂層のもう一方の離型フィルムを除去した後、別途用意した転写シートを積層する。転写シートには基材フィルム上に転写層が形成されており、転写層面が樹脂層に貼合されるように、積層される。そして転写シートを剥離することによって、光学機能シート凹部に対応した樹脂層に転写層が転写され、パターンが形成された光学機能シートが作製される。

このように転写シートが貼合された状態で、窒素雰囲気下など酸素濃度の低い雰囲気中で光学機能シート側から電離放射線照射を加えることが好ましい。この際光学機能シートの凹部に対応した樹脂層は転写シートの転写層が接着された状態で硬化するため、より強固に転写層と接着する。その後転写シートを剥離することによって、粘着剤が未露光であった部分に転写層が転写され、光学材料のパターンが形成されたシートが作製される。また放射線照射前に、粘着剤層を十分に転写シートになじませることが望ましく、少なくとも１０分以上放置することが望ましい。

本発明に使用される樹脂層は、電離放射線照射によって硬化するものであれば特に制限されるものではないが、照射設備の簡便さや反応制御の容易性等を考慮に入れ、紫外線硬化型のものが好ましい。その厚さは１０μｍ以下が望ましい。
本発明においては、樹脂層には以下に述べるようにベース樹脂に硬化剤や各種添加剤等が配合された樹脂組成物とされたものが使用される。
樹脂層のベース樹脂としては一般的に、アクリル系粘着剤と電離放射線重合性化合物とを主成分とするものを使用できる。
アクリル系粘着剤は、（メタ）アクリル系重合体及び硬化剤を必須成分とするものを使用することができる。（メタ）アクリル系重合体は、例えば（メタ）アクリル酸エステルを重合体構成単位とする重合体、及び（メタ）アクリル酸エステル系重合体の（メタ）アクリル系重合体、或いは官能性単量体との共重合体、及びこれらの重合体の混合物等が挙げられる。これらの重合体の分子量としては重量平均分子量が５０万〜１００万程度の分子量のものが一般的に適用される。

また、硬化剤は、（メタ）アクリル系重合体が有する官能基と反応させて硬化させるために用いられる。例えば、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサン、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアミノメチル）トルエン、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアミノメチル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ′−テトラグリシジル−ｍ−キシレンジアミンなどの分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、１，４−キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートなどの分子中に２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート系化合物、テトラメチロール−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、トリメチロール−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、トリメチロールプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、トリメチロールプロパン−トリ−β−（２−メチルアジリジン）プロピオネートなどの分子中に２個以上のアジリジニル基を有するアジリジン系化合物等が挙げられる。硬化剤の添加量は、所望の粘着力に応じて調整すればよく、（メタ）アクリル系重合体１００質量部に対して０．１〜５．０質量部が適当である。

電離放射線重合性化合物としては、例えば光照射によって三次元網状化しうる分子内に光重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも２個以上有する低分量化合物が広く用いられ、具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、１，４−ブチレングリコールジアクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートや、オリゴエステルアクリレート等が広く適用可能である。

また、上記の様なアクリレート系化合物のほかに、ウレタンアクリレート系オリゴマーを用いる事も出来る。ウレタンアクリレート系オリゴマーは、ポリエステル型またはポリエーテル型などのポリオール化合物と、多価イソシアナート化合物（例えば、２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、１，３−キシリレンジイソシアナート、１，４−キシリレンジイソシアナート、ジフェニルメタン４，４−ジイソシアナートなど）を反応させて得られる末端イソシアナートウレタンプレポリマーに、ヒドロキシル基を有するアクリレートあるいはメタクリレート（例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレートなど）を反応させて得られる。

電離放射線硬化型粘着剤中のアクリル系粘着剤と放射線重合性化合物との配合比としては、アクリル系粘着剤１００質量部に対して放射線重合性化合物を５０〜２００質量部、好ましくは５０〜１５０質量部の範囲で配合されるのが望ましい。この配合比の範囲である場合、放射線照射後に粘着剤層の粘着力は大きく低下する。
更には、電離放射線硬化型粘着剤は、上記の様にアクリル系粘着剤に放射線重合性化合物を配合する替わりに、アクリル系粘着剤自体を放射線重合性の官能基を有するアクリル酸エステル共重合体としてもよい。

また、電離放射線により粘着剤層の重合を開始させるために、光重合開始剤、例えばイソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、ベンジルメチルケタール、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等を添加する事が出来る。これらのうち少なくとも１種類を粘着剤層に添加する事により、効率よく重合反応を進行させる事ができる。

酸素の存在により粘着層の重合を抑えるために、光重合抑制（禁止）剤、例えば、メトキノンなどのハイドロキノン類、ベンゾキノン類、フェノチアジン類、フェノレンヂアミン類を添加することが好ましい。これらのうち少なくとも１種類を粘着剤層に添加する事により、酸素と接する粘着層の硬化性や未硬化部の厚みを調整させる事ができる。光重合抑制（禁止）剤の添加量は、所望の粘着力に応じて適宜調整される。

粘着剤には適宜、粘着力を調整するためのタッキファイヤーなども添加される。
また、本発明に使用される転写シートは、基材フィルムと転写層から構成されるシートである。基材フィルムとしては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体などが使用される。これらの基材フィルムの表面に剥離しやすいよう、例えばシリコーン処理等の離型処理を施してもよい。

転写層は用途に応じて適宜選択される無機成分の粉末と、有機溶剤、有機材料からなる結合剤などと混合したペースト状のものを塗工し乾燥して作製される。もしくは、蒸着などの方法により直接、基材フィルム上に積層して作製してもよい。
無機成分としては例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｒｂ等の金属およびその酸化物、窒化物の１種もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよい。また炭素粉末を使用してもよい。
また、転写層に用いられる有機成分に放射線重合性の化合物を添加してもよい。電離放射線樹脂層が硬化する際に同時に硬化して接合し、樹脂層への転写が容易となる。

上記の実施の形態は両面が離型フィルムで挟まれた電離放射線硬化型樹脂層を使用した場合であるが、樹脂層の片面には基材フィルムを、その他の片面には離型フィルムを積層したテープを使用することもできる。この場合には、所望の転写層が形成されたテープを得ることができる。その場合に使用されるシートを前記の実施形態の光学機能シートと区別するために、集光シートともいう。
その工程を図３に示す。

まず樹脂層の片面には基材フィルムを、その他の面には離型フィルムを積層した粘着テープを用意する。このテープの片面の離型フィルムを剥離し、片面に凹凸面を有する集光シートの当該凹凸面に樹脂層が来るように、当該粘着テープを貼合する。そうすると凸部にテープは接触し、凹部には空隙ができる。この状態で電離放射線を照射すると、集光シートの凸部と接触した部分の電離放射線硬化型樹脂層は硬化し粘着性を消失するが、集光シートの凹部に対応する樹脂層は硬化せず、相変わらず粘着性を有する。

その後粘着テープから集光シートを除去した後、粘着テープに転写シートを積層する。転写シートには基材フィルム上に転写層が形成されており、転写層面が電離放射線硬化型樹脂層に貼合するように、積層される。そして転写シートを剥離することによって、集光シート凹部に対応した樹脂層に転写層が転写され、パターンが形成されたテープが作製される。
転写層には、着色剤を配合して着色層とするのはもちろんのこと、導電剤を配合することにより、電磁波遮蔽層とすることができその場合には、電磁波遮蔽シートを簡便に得ることができる。その他要求特性に応じて、反射剤、光遮蔽剤や基材フィルムとは屈折率の異なる材料を配合でき、所望の特性を有するテープを得ることができる。

このように転写シートが貼合された状態で、テープ基材側から、空気中、或は窒素雰囲気中で電離放射線照射を加えることが好ましい。この際集光シートの凹部に対応した電離放射線硬化型樹脂層は転写シートの転写層が接着された状態で硬化するため、より強固に転写層と接着する。その後転写シートを剥離することによって、粘着剤が未露光であった部分に転写層が転写され、光学材料のパターンが形成されたシートが作製される。また放射線照射前に、粘着剤層を十分に転写シートになじませることが望ましく、少なくとも１０分以上放置することが望ましい。

本発明に使用される粘着テープは少なくとも基材フィルムと粘着剤層から構成される粘着テープであって、粘着剤層が放射線照射によって硬化するものであれば特に制限されるものではない。一般には基材フィルムに接着性が向上するようコロナ処理等の表面処理を施し、粘着剤を塗工して作製される。

基材フィルムとしては，例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、アイオノマーなどのα−オレフィンの単独重合体または共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル等のエンジニアリングプラスチック、またはポリウレタン、スチレン−エチレン−ブテンもしくはペンテン系共重合体等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。またはこれらの群から選ばれる２種以上が混合されたものもしくは複層化されたものでもよい。基材フィルムの厚みは通常５０〜２００μｍであるが、必要に応じて厚さを変えることができる。

透過型スクリーンに用いられるレンズシートの使用状態を概念的に示す説明図である。 本発明の一実施形態の光学機能シートを製造する工程図を示す図である。 本発明の他の実施態様の着色層パターンを有する粘着テープを製造する工程図を示す図である。

符号の説明

１ プロジェクター
２ フレネルシート
３ レンチキュラーシート
４ 着色層からなる遮光層
１０ 粘着層の両面が離型フィルムで挟まれた電離放射線硬化型樹脂テープ
１１ 離型フィルム
１２ 電離放射線硬化型樹脂層
１２１ 電離放射線硬化型樹脂層の未硬化部分
１２２ 電離放射線硬化型樹脂層の硬化部分
２０ 片面に凹凸面を有する光学機能シート
２３ 光学機能シートに設けられた凹凸面
２４ 空隙
３０ 転写シート
３１ 転写シートの転写層
３２ 転写シートの基材フィルム
３１１ パターン
４０ 基材フィルム上に電離放射線硬化型樹脂、離型フィルムが順に形成されたテープ
４１ 基材フィルム
４２ 電離放射線硬化型樹脂
４２２ 電離放射線硬化型樹脂層の未硬化部分
４２３ 電離放射線硬化型樹脂層の硬化部分
４３ 離型フィルム
５０ 片面に凹凸面を有する集光シート
５２ 空隙
５３ 集光シートに設けられた凹凸面

Claims (4)

1. 片面に凹凸面を有する光学機能シートであって、該凹凸面の凸面に接するように電離放射
   線硬化型樹脂層が形成されており、前記凹凸面の凹面と前記電離放射線硬化型樹脂層の間
   には空隙が形成されており、前記電離放射線硬化型樹脂層上の前記空隙に対応する部分に
   は、着色層が設けられていることを特徴とする光学機能シート。
2. （ａ）片面に凹凸面を有する集光シートの該凹凸面の凸面には接するが凹面には空隙を形
   成するように電離放射線硬化型樹脂層を形成する工程、（ｂ）電離放射線を照射すること
   により該凸面に接した電離性放射線硬化型樹脂層を硬化する工程、（ｃ）電離性放射線硬
   化型樹脂層に転写シートを重ね合わせ、転写層を未硬化部分に付着させ、硬化部分の転写
   層を前記電離性放射線硬化型樹脂層から剥離することにより転写層パターンを形成するこ
   とを特徴とする光学機能シートの製造方法。
3. （ａ）片面に凹凸面を有する集光シートの該凹凸面の凸面には接するが凹面には空隙を形
   成するように電離放射線硬化型樹脂を粘着層として有する粘着テープを貼合する工程、（
   ｂ）電離放射線を照射することにより前記凸面に接した前記粘着層を硬化する工程、（ｃ
   ）前記粘着テープから前記集光シートを剥離する工程、（ｄ）前記粘着テープの前記粘着
   層に転写シートを重ね合わせ、前記転写層を未硬化部分にのみ付着させ、硬化部分の前記
   転写層を前記粘着テープから剥離することにより転写層パターンを形成することを特徴と
   する光学機能シートの製造方法。
4. （e）前記転写層の下の前記未硬化部分を硬化することを特徴とする請求項２または請求
   項３に記載の光学機能シートの製造方法。

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