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

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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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