JP6668911B2 - 光学部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学部材及び光学部材の製造方法に関する。

従来、微細な表面パターンの屈折、反射を利用して、光を面状に出射させる光学部材が知られている。このような微細な表面パターンを有する光学部材を量産する方法として、光学部材の表面パターンに対応した凹凸を表面に有するロール状の型（ロール版）を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２９６４６６号公報

上述した光学部材は、例えば、導光板として電子機器（以下、「対象物」ともいう）に貼り付けられる。対象物に貼り付けられる光学部材は、製造後、表面パターン上に保護フィルムが貼り付けられ、ロール状に巻かれた状態又は多面付けされた大判シートの状態で電子機器の製造元へ輸送される。その光学部材は、電子機器の製造元において切断、打ち抜き等の加工が施され、単品の光学部材に分離される。そして、分離された光学部材は、保護フィルムが剥がされ、表面パターン上に粘着層が形成された後、対象物に貼り付けられる。

本発明の課題は、対象物により速やかに貼り付けることができる光学部材及び光学部材の製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
・第１の発明は、光が入射する入光面及び光が出射する出光面を備え、前記入光面から入射した光を導光方向に導きながら、前記出光面から出射する光制御層（１２）と、前記出光面に積層され、前記出光面と反対側の表層に平坦面を有する粘着層（３１）と、前記粘着層の前記平坦面に積層された剥離シート（３２）と、を備える光学部材（１０）である。
・第２の発明は、光が入射する入光面及び光が出射する出光面を有する導光板が多面付けされた導光板シートを作製する導光板シート作製工程と、片面に粘着層が形成された剥離シートと、前記導光板シートとをロール・トゥ・ロール方式により互いに積層する粘着層及び剥離シート積層工程と、を含む光学部材の製造方法である。
・第３の発明は、光が入射する入光面及び光が出射する出光面を有する導光板が多面付けされた導光板シートを作製する導光板シート作製工程と、前記導光板シートの前記出光面に粘着層を積層して、前記出光面と反対側の表層に平坦面を形成する粘着層積層工程と、前記粘着層の前記平坦面に剥離シートを積層する剥離シート積層工程と、を備える光学部材の製造方法である。
・第４の発明は、第２又は第３の発明の製造方法であって、前記導光板シート作製工程は、前記導光板の表面パターンに対応する凹凸パターンが多面付けされた賦型シートを作製する賦型シート作製工程と、前記賦型シートを用いて、出光面に前記賦型シートの前記表面パターンが賦型された導光板が複数配置された長尺状の導光板シートを作製する表面パターン賦型工程と、を備えることを特徴とする光学部材の製造方法である。

本発明によれば、対象物により速やかに貼り付けることができる光学部材及び光学部材の製造方法を提供することができる。

導光板１０の構成を説明する図である。 ロール版２０の外観を概略的に示した斜視図である。 スタンパー版２２の構成を説明する図である。 賦型シート４０の形態を概念的に示す斜視図である。 ロール版２０を用いた賦型シート４０の作製過程を説明する図である。 賦型シート４０を用いた導光板１０の作製過程を説明する図である。 導光板積層シート１１ａを作製する過程及び導光板積層シート１１ａの構成を説明する図である。 導光板１０を貼り付けた電子ペーパー１００を説明する図である。

（導光板の概要）
まず、導光板１０について説明する。導光板１０は、後述するスタンパー版２２を含むロール版２０を用いて製造される光学部材である。
なお、本実施形態では、光学部材として導光板を例に挙げて説明するが、光学部材は、例えばプリズムシート、レンズシート、回折構造体、モスアイ構造体等、表面に形成された凹凸により光を制御する光学製品の全般が対象となる。

図１は、導光板１０の構成を説明する図である。図１（Ａ）は、導光板１０の平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＩａ−Ｉａ矢視の断面図である。
なお、本実施形態では、導光板が多面付けされた長尺状のシートを「導光板シート」といい、導光板シート及び粘着シートを備えた積層体を「導光板積層シート」という。また、「導光板」とは、光制御層で構成される形態に限らず、光制御層に粘着シートが積層された形態、粘着シートから剥離シートが剥がされた形態を含む。

導光板１０は、光制御層１２を備える。光制御層１２は、光透過性を有する層である。図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光制御層１２は、光が入射する入光面１２ａと、光が出射する出光面１２ｂと、を備える。図１（Ａ）では、光制御層１２の長手方向の左側の側面を入光面１２ａとした例を示すが、入光面１２ａは、いずれの側面であってもよい。また、出光面１２ｂには、凹凸部（表面パターン）１３が形成されている。

本実施形態において、凹凸部１３は、長手方向に交互に形成された微小な凹凸により構成される。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、凹凸部１３は、光制御層１２の長手方向に交互に形成された矩形断面の凸部１３ａと、矩形断面の凹部１３ｂと、から構成される。凹凸部１３において、この断面形状は、光制御層１２の幅方向に沿って形成されている。凹凸部１３を構成する凹凸は、微細に形成されている。一例として、凹部１３ｂの深さは、０．１μｍ以上３．０μｍ以下程度である。また、凹部１３ｂの底幅及び凸部１３ａの頂部幅は、１μｍ以上３０μｍ以下程度である。

なお、凹凸部１３の形状は、本実施形態に限られることなく、他の形態が適用されたり、複数の態様が複合して用いられたりしてもよい。他の形態の凹凸部としては、例えば、所定の断面を有して光制御層の幅方向に対して斜めに延びる形態、複数の錐状の凸部が平面視で縦横に配置される形態等が挙げられる。

光制御層１２は、例えば、脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂のほか、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート系の反応性樹脂等により形成することができる。これらは、導光板等の光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有すると共に、安価に入手可能である。

（ロール版の構成）
次に、導光板１０を形成する際に用いるロール版２０について説明する。図２は、ロール版２０の外観を概略的に示した斜視図である。また、図３は、スタンパー版２２の構成を説明する図である。図３（Ａ）は、ロール版２０に備えられるスタンパー版２２の平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩａに示す部分の拡大図である。

図２に示すように、ロール版２０は、シリンダ２１と、スタンパー版２２と、を備える。シリンダ２１は、円柱状のシリンダ本体２１ａと、回転軸２１ｂと、を備える。回転軸２１ｂは、シリンダ本体２１ａの端面から軸線に沿って突出した軸である。シリンダ２１は、回転軸２１ｂを中心に回動することができる。

シリンダ本体２１ａは、スタンパー版２２が巻付けられる部分である。シリンダ本体２１ａは、剛性を確保する必要があるため、機械構造用の鉄系材料で構成することが好ましい。また、シリンダ本体２１ａは、必要な剛性を確保しつつも軽量化をする観点から、長手方向の両側に底面を有する円筒状であってもよい。更に、シリンダ本体２１ａには、表面の温度調節ができるように、シリンダ本体内部に冷水、温水、蒸気又は高温の油の循環機構（不図示）が設けられる。

スタンパー版２２は、導光板１０の凹凸部１３の形状を賦型できるシート状の型（樹脂複製版）である。スタンパー版２２は、図３（Ａ）に示すように、その表面の縦横に複数の単位型部２２ａが配置されている。スタンパー版２２において、単位型部２２ａは、継ぎ目なく並べられている。

なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）では、隣り合う単位型部２２ａの境界を点線で表したが、これは単位型部２２ａの配置を理解しやすくするために表したものであり、実質的な継ぎ目ではない。また、スタンパー版２２は、１枚であってもよいし、３枚以上を繋ぎ合わせたものでもよい。スタンパー版２２を構成する枚数は、１枚のスタンパー版の大きさ、巻付けるシリンダ２１の外周長等により適宜に選択される。

このようなスタンパー版２２は、例えば、電鋳版により作製することができる。図示は省略するが、電鋳版は、導電層上に電解ニッケルメッキ層が形成された積層体により構成されている。電鋳版において、導電層の表面には、導光板１０の凹凸部１３に対応した凹凸パターンが形成されている。また、ここではニッケルによる電解メッキ層及び導電層で説明したが、他の材料によるものであってもよい。

図２に示すように、シリンダ２１の外周面にスタンパー版２２を巻きつけて固定することにより、ロール版２０となる。本実施形態のスタンパー版２２は、継ぎ目が存在しないため、ロール版２０として作製されたときには、図２に示すように、端部同士がつき合わされた突き合わせ部２３が唯一の継ぎ目となる。

（導光板の作製過程）
次に、導光板１０を作製する過程を、図４〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態では、押し出し法により導光板１０を製作するに先立ち、凹凸部１３の形状を賦型できる賦型シート４０を作製する。

（賦型シートの作製工程）
図４は、賦型シート４０の形態を概念的に示す斜視図である。
賦型シート４０は、導光板１０の凹凸部１３の形状を賦型できる帯状のシートである。賦型シート４０は、透光性を有する基材４１と、基材４１の一方の面に積層された型部４２と、を有する。型部４２には、単位型部４２ａが複数縦横に配置されている。単位型部４２ａは、導光板１０の１つの凹凸部１３を形成する部分である。

賦型シート４０は、次のようにして作製される。
図５は、ロール版２０を用いた賦型シート４０の作製過程を説明する図である。
図５に示すように、準備されたロール版２０と金型ニップロール４５との間に、矢印ＩＸの方向から基材４１を送り出す。そして、基材４１上に、未硬化の紫外線硬化樹脂４２０をノズル４６から供給する。これにより、基材４１とロール版２０との間に未硬化の紫外線硬化樹脂４２０が充填される。そして、未硬化の紫外線硬化樹脂４２０がロール版２０のスタンパー版２２に形成された凹凸に充填される。この状態で、紫外線照射装置４７から紫外線硬化樹脂４２０に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化樹脂４２０が硬化して型部４２となる。その後、賦型シート４０は、剥離ロール４８によりロール版２０から剥がされる。ロール版２０から剥がされた賦型シート４０は、ロール状に巻かれる。

（表面パターン賦型工程）
次に、賦型シート４０を用いて、押し出し法により導光板１０を得る方法について説明する。
図６は、賦型シート４０を用いた導光板１０の作製過程を説明する図である。
図６に示すように、第１ロール５１と、この第１ロール５１に対して所定の間隙で配置された第２ロール５２との間に、矢印ＩＩＸの方向から賦型シート４０を順次送り出す。また、賦型シート４０と第２ロール５２との間に、溶融した熱可塑性樹脂組成物５５をノズル５６から流入させる。ここで、賦型シート４０の送り方向は、帯状である賦型シート４０の長手方向である。また、流入させる熱可塑性樹脂組成物５５は、第２ロール５２及び賦型シート４０の幅方向大きさと同程度の大きさ（幅）を有する帯状とすることが好ましい。これにより、賦型シート４０の幅方向において、均一に材料を供給することが可能となる。

熱可塑性樹脂組成物５５は、第２ロール５２と賦型シート４０との間に所定の圧力で流入させる。これにより、熱可塑性樹脂組成物５５は、賦型シート４０の型部４２（図４参照）の表面に形成された凹凸に充填され、第２ロール５２及び大気（外気、製造装置の作業環境等）で冷却されることにより硬化し、賦型シート４０の凹凸に沿った形状となる。熱可塑性樹脂組成物５５は、賦型シート４０の型部４２で賦型されることにより、賦型シート４０の側の表面に凹凸部１３が形成される。熱可塑性樹脂組成物５５は、第３ロール５３及び第四ロール５４を経て更に冷却され、最終的に形状が固定される。これにより、複数の導光板１０が多面付けされ、縦横に継ぎ目なく配置された長尺状の導光板シート１１を得ることができる。そして、剥離ロール５７により、導光板シート１１と賦型シート４０とが分離される。図示していないが、分離された導光板シート１１は、ロール状に巻かれる。

（粘着層及び剥離シート積層工程）
次に、導光板シート１１と粘着層３１及び剥離シート３２を積層する過程について説明する。
図７は、導光板積層シート１１ａを作製する過程及び導光板積層シート１１ａの構成を説明する図である。図７（Ａ）は、導光板積層シート１１ａを作製する装置６０を説明する図である。図７（Ｂ）は、導光板積層シート１１ａの部分断面図である。

図７（Ａ）に示すように、装置６０は、第１ロール６１、第２ロール６２、第３ロール６３、第４ロール６４及び第５ロール６５を備える。装置６０は、ロール状に巻かれた導光板シート１１と粘着シート３０とを互いに積層して、導光板積層シート１１ａとしてロール状に巻き取る、ロール・トゥ・ロール方式の装置である。

第１ロール６１は、導光板シート１１がロール状に巻かれたロールである。導光板シート１１は、図中の拡大領域Ｄ１に示すように、第１ロール６１から引き出されたときに、出光面１２ｂの形成された面が粘着シート３０（後述）側となるように巻かれている。第１ロール６１は、図中の矢印方向に回転自在に支持されている。導光板シート１１は、第３ロール６３（後述）の回転と連動して第１ロール６１から引き出されるが、第１ロール６１にモータ、減速機構等を連結し、そのモータの駆動力により第１ロール６１から導光板シート１１を送り出すようにしてもよい。

第２ロール６２は、粘着シート３０がロール状に巻かれたロールである。第２ロール６２は、図中の矢印方向に回転自在に支持されている。粘着シート３０は、第３ロール６３の回転と連動して第２ロール６２から引き出されるが、第２ロール６２にモータ、減速機構等を連結し、そのモータの駆動力により第２ロール６２から粘着シート３０を送り出すようにしてもよい。

粘着シート３０は、図７（Ａ）の拡大領域Ｄ２に示すように、粘着層３１と、剥離シート３２と、を備える。第２ロール６２において、粘着シート３０は、第２ロール６２から引き出されたときに、粘着層３１が導光板シート１１側となるように巻かれている。

粘着層３１は、導光板シート１１の出光面１２ｂに積層される層である。粘着層３１は、導光板１０を電子機器（対象物）に貼り付けるための層である。図７（Ｂ）に示すように、導光板シート１１の出光面１２ｂに積層された粘着層３１は、出光面１２ｂと反対側の表層に平坦面３１ａを有する。粘着層３１は、例えば、光学粘着シート（ＯＣＡ）、液状のＵＶ硬化樹脂等により形成することができる。なお、粘着層３１は、導光板１０の出光面１２ｂと粘着層３１との界面において、光をより広く拡散させるため、導光板１０と同等又は導光板１０よりも低い屈折率を有する光透過性の高い材料により形成されることが望ましい。

剥離シート３２は、図７（Ｂ）に示すように、基材３２１と、剥離層３２２と、を備える。基材３２１は、剥離層３２２を保持するための部材である。基材３２１は、例えば、紙、樹脂シート等により形成される。剥離層３２２は、基材３２１の片面に形成される層である。剥離層３２２は、例えば、シリコン樹脂を含む溶剤を塗布後、硬化させることにより形成することができる。

第３ロール６３は、導光板シート１１と粘着シート３０とを積層することにより作製された導光板積層シート１１ａを巻き取るロールである。第３ロール６３は、モータ、減速機構等（不図示）に連結されている。このモータの駆動力により第３ロール６３が図中の矢印方向に回転すると、導光板シート１１及び粘着シート３０がそれぞれのロールから引き出される。そして、これらシートは、第４ロール６４と第５ロール６５（後述）との間（ニップ）で積層された後、導光板積層シート１１ａとして第３ロール６３に巻き取られる。

第４ロール６４及び第５ロール６５は、両ロール間に搬送される導光板シート１１と粘着シート３０とを積層するためのロールである。第４ロール６４は、昇降装置（不図示）に連結されている。第４ロール６４は、この昇降装置により、図中の矢印方向に回転自在に支持されると共に、第５ロール６５側に押圧力が加えられる。第５ロール６５は、第４ロール６４の押圧力を受け止めるローラである。第５ロール６５は、支持機構（不図示）により、図中の矢印方向に回転自在に支持されている。

図７（Ａ）に示すように、第４ロール６４と第５ロール６５との間に、導光板シート１１と粘着シート３０とを重ねて搬送すると、第４ロール６４と第５ロール６５との間で両シートが積層され、図７（Ｂ）に示すような導光板積層シート１１ａが作製される。この導光板積層シート１１ａは、第３ロール６３にロール状に巻き取られる。

導光板積層シート１１ａは、例えば、ロール状に巻かれた状態で電子機器の製造元に輸送される。導光板積層シート１１ａの出光面１２ｂには、粘着シート３０が積層されているため、出光面１２ｂを保護することができる。そして、電子機器の製造元において、導光板積層シート１１ａに打ち抜き、切断等の加工を施すことにより、分離されたそれぞれの導光板１０が作製される。分離されたそれぞれの導光板１０は、粘着シート３０を備えている。

電子機器（不図示）に導光板１０を貼り付ける作業者は、導光板１０から剥離シート３２を剥がすことにより、粘着層３１を露出させることができる。作業者は、導光板１０の出光面１２ｂ側の面（粘着層３１）を電子機器に重ね合わせることにより、導光板１０を電子機器に貼り付けることができる。導光板１０は、粘着層３１の表層に平坦面３１ａが形成されているため、電子機器に対して均一に積層することができる。

次に、導光板１０の適用例について説明する。図８は、導光板１０を貼り付けた電子ペーパー１００を説明する図である。図８（Ａ）は、導光板１０の下層にタッチパネル１０１を配した電子ペーパー１００を説明する図である。図８（Ｂ）は、導光板１０の上層にタッチパネル１０１を配した電子ペーパー１００を説明する図である。

図８（Ａ）に示す電子ペーパー１００は、電子ペーパー本体１０２の上側に、タッチパネル１０１、粘着層３１、導光板１０が順に積層されている。タッチパネル１０１は、導光板１０に対して使用者が操作した位置を検出する装置である。電子ペーパー本体１０２は、文字等の表示内容の書き換えが可能な表示装置である。図８（Ａ）に示す電子ペーパー１００において、導光板１０は、粘着層３１を介してタッチパネル１０１の表面に貼り付けられる。なお、図８（Ａ）に示す電子ペーパー１００では、導光板１０の表層に保護層（不図示）が形成される。

図８（Ｂ）に示す電子ペーパー１００は、電子ペーパー本体１０２の上側に、粘着層３１、導光板１０、タッチパネル１０１、防眩層１０３が順に積層されている。防眩層１０３は、タッチパネル１０１の表面反射を抑制するための層である。防眩層１０３は、例えば、表面に微細な凹凸（マット面）が形成された樹脂シートにより形成される。図８（Ｂ）に示す電子ペーパー１００において、導光板１０は、粘着層３１を介して電子ペーパー本体１０２の表面に貼り付けられる。

上述した本実施形態の導光板１０によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の導光板１０は、出光面１２ｂに粘着シート３０が積層されている。そのため、電子機器の製造元は、導光板１０の出光面１２ｂに粘着層を形成する必要がなく、導光板１０から剥離シート３２を剥がすだけで、導光板１０を電子機器に貼り付けることができる。従って、本実施形態の導光板１０は、対象物である電子機器により速やかに貼り付けることができる。また、本実施形態の導光板１０は、出光面１２ｂに粘着シート３０が積層されているため、保護フィルムを貼り付けることなしに、出光面１２ｂを保護することができる。

本実施形態の導光板１０は、導光板１０から賦型シート４０を剥がした後、光制御層１２の出光面１２ｂに保護フィルムを貼り付ける工程が不要となる。そのため、本実施形態の導光板１０によれば、保護フィルムの調達、貼り付けに要するコストを削減することができる。また、電子機器の製造元においては、剥がした保護フィルムの焼却、再生等に要するコストを削減することができる。

本実施形態の導光板１０は、粘着層３１の表層に平坦面３１ａが形成されているため、導光板１０を対象物である電子機器に対して均一に積層することができる。そのため、本実施形態の導光板１０を備えた電子機器は、良好な光学特性を得ることができる。
本実施形態の導光板１０において、導光板シート１１と粘着シート３０は、ロール・トゥ・ロール方式により積層することができる。そのため、本実施形態の導光板１０の製造方法によれば、大量の導光板１０をより効率よく製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、各実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、各実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の各実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
本実施形態では、図７に示すように、導光板シート１１に粘着層３１と剥離シート３２とを同時に積層する製造工程について説明したが、これに限定されない。導光板シート１１に粘着層３１を積層する粘着層積層工程と、粘着層３１の表面に剥離シート３２を積層する剥離シート積層工程と、を含む製造工程であってもよい。

本実施形態では、導光板シート１１と粘着シート３０とを備えた導光板積層シート１１ａを、ロール状に巻き取った状態で輸送する例について説明したが、これに限定されない。導光板積層シート１１ａは、多面付けされた大判シートの状態で輸送してもよいし、分離された導光板１０の形態で輸送してもよい。

本実施形態では、導光板１０の出光面１２ｂに粘着層３１を積層した例について説明したが、これに限定されない。粘着層３１は、導光板１０の出光面１２ｂと反対側の面に積層してもよいし、導光板１０の出光面１２ｂと、その反対側の面の両方に積層してもよい。

本実施形態の導光板１０は、電子ペーパーに限らず、電子辞書、電卓、電子手帳、スマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ポータブルナビゲーション装置、ノート型パソコン、ポータブルゲーム機、携帯型オーディオ等の電子機器にも適用することができる。

１０ 導光板
１１ 導光板シート
１１ａ 導光板積層シート
１２ａ 入光面
１２ｂ 出光面
１３ 凹凸部
３１ 粘着層
３１ａ 平坦面
３２ 剥離シート

Claims (2)

1. 光が入射する入光面及び光が出射する出光面を有する導光板が多面付けされた導光板シートを作製する導光板シート作製工程と、
   片面に粘着層が形成された剥離シートと、前記導光板シートとをロール・トゥ・ロール方式により互いに積層する粘着層及び剥離シート積層工程と、
   を含み、
   前記導光板シート作製工程は、
   前記導光板の表面パターンに対応する凹凸パターンが多面付けされた賦型シートを作製する賦型シート作製工程と、
   前記賦型シートを用いて、出光面に前記賦型シートの前記表面パターンが賦型された導光板が複数配置された導光板シートを作製する表面パターン賦型工程と、
   を備えること
   を特徴とする光学部材の製造方法。
2. 光が入射する入光面及び光が出射する出光面を有する導光板が多面付けされた導光板シートを作製する導光板シート作製工程と、
   前記導光板シートの前記出光面に粘着層を積層して、前記出光面と反対側の表層に平坦面を形成する粘着層積層工程と、
   前記粘着層の前記平坦面に剥離シートを積層する剥離シート積層工程と、
   を備え、
   前記導光板シート作製工程は、
   前記導光板の表面パターンに対応する凹凸パターンが多面付けされた賦型シートを作製する賦型シート作製工程と、
   前記賦型シートを用いて、出光面に前記賦型シートの前記表面パターンが賦型された導光板が複数配置された導光板シートを作製する表面パターン賦型工程と、
   を備えること
   を特徴とする光学部材の製造方法。

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