JP7243063B2

JP7243063B2 - 可逆変形レンズフィルム

Info

Publication number: JP7243063B2
Application number: JP2018137989A
Authority: JP
Inventors: 茂樹古川; 雅美井ノ口
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: JP2020016706A

Description

本発明は、可逆変形レンズフィルム、より詳しくは、液体の吸着及び脱離に伴って可逆的に変形する可逆変形レンズフィルムに関する。

マイクロレンズアレイは、微小レンズが同一平面上に多数形成された光学素子であり、医療、通信、セキュリティなど幅広い分野で利用されている。

マイクロレンズアレイを利用した物品として、専用の眼鏡などを使用しなくても３次元画像を視認できる立体視シートがある。例えば、透明基板上に、凸レンズ集合体と、その凸レンズの焦点面に三次元モアレ形成用パターンとを備え、凸レンズ集合体を介してパターンを見た場合に、三次元モアレ模様の浮き上がりや浮き沈みが観察され、観察する角度を変えることで三次元モアレ模様の見え方が変化する立体視シートが知られている（特許文献１から３参照）。

特開２００８－１２８７０号公報特許第４６８５１０１号公報特開２０１２－８８５８４号公報

特許文献１から３に記載の立体視シートは、立体視シート自体を動かしたり、観察者が見る角度を変化させたりすることで、三次元モアレ模様の見え方が変化する。そのため、シートを動かさずに同じ角度から観察し続けた場合、モアレ模様の見え方が変化せず視覚効果が小さいという問題がある。

さらに、これらの立体視シートにおいては、観察者の見る角度の変化によって三次元モアレ模様のサイズを連続的に変化させることができるが、立体視シートの膜厚、屈折率、レンズの曲率は不変であり、三次元モアレ形成用パターンに対する焦点位置は変化しない。そのため、視覚効果に限界があり、三次元モアレ模様が見えたり見えなかったりするようなスイッチング効果を出すことは難しい。

上記事情を踏まえ、本発明は、観察者の見る角度の変化やシート自体の移動等を必要とせずに視覚効果を発揮する可逆変形レンズフィルムを提供することを目的とする。

本発明は、シート状のマトリックスと、マトリックスの第一面に設けられ、複数の凸レンズが形成された凸レンズ集合体と、マトリックスにおいて第一面と反対側の第二面に密着して配置された拘束層とを備えた可逆変形レンズフィルムである。この可逆変形レンズフィルムにおいて、マトリックスは、水分を吸着及び脱離する樹脂で形成され、かつ吸着及び脱離に伴う体積変化によって、凸レンズの頂点からマトリックスの第二面までの距離およびマトリックスの屈折率の少なくとも一つが変化し、拘束層は、マトリックスの体積変化に伴う変形を拘束する。

本発明の可逆変形レンズフィルムは、観察者の見る角度の変化やシート自体の移動等を必要とせずに視覚効果を発揮する。

本発明の第一実施形態に係る可逆変形レンズフィルムの模式断面図である。同可逆変形レンズフィルムの各部の寸法の定義を示す図である。同可逆変形レンズフィルムが水分を吸着した状態を示す図である。同可逆変形レンズフィルムの変形例を示す模式断面図である。同変形例が水分を吸着した状態を示す図である。同可逆変形レンズフィルムの第二変形例を示す模式断面図である。同第二変形例が水分を吸着した状態を示す図である。本発明の第二実施形態に係る可逆変形レンズフィルムの模式断面図である。同可逆変形レンズフィルムが水分を吸着した状態を示す図である。同可逆変形レンズフィルムの変形例が水分を吸着した状態を示す図である。本発明の可逆変形レンズフィルムの設計思想を説明するための図である。

本発明の第一実施形態に係る可逆変形レンズフィルム（以下、単に「レンズフィルム」と称することがある。）を、図１から図７を参照しながら説明する。
本明細書において、「水分」とは、気体、液体、固体（気相、液相、固相）のいずれであってもよく、例えば水であれば、水蒸気、液滴、氷のいずれであってもよい。水分は、単独でなく、他の物質を含んでもよい。例えば、水蒸気に他の成分（例えば香料成分）が混合していてもよい。また、水分子内に水酸基（ＯＨ基）を有している物質、例えばアルコール類も、本発明における「水分」に含まれる。

図１は、本実施形態のレンズフィルム１を示す模式断面図である。図１に示すように、レンズフィルム１は、シート状のマトリックス１０と、マトリックス１０上に形成された凸レンズ集合体２０とを備えている。

マトリックス１０は、厚さ方向両側に、それぞれ平坦な第一面１０ａおよび第二面１０ｂを有する。凸レンズ集合体２０は、マトリックス１０の第一面１０ａ上に形成されている。

マトリックス１０は、水分を吸収、脱離し、かつ吸収、脱離に伴って体積を変化させる材料で形成されている。このような材料として、親水基であるカルボキシル基、アルデヒド基、水酸基、アミノ基、アミド基、スルホン基などを有する親水性高分子系材料を例示できる。親水性高分子系材料は複数種類混合されてもよい。

親水性高分子系材料としては、例えば、ポリアクリル酸系、ポリマレイン酸系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系、ポリビニルピリジン系、ポリアクリルアミド系、ポリエチレンオキシド系、ポリビニルスルホン系などを挙げることができる。また、これらの材料系において２種類以上が主鎖あるいは側鎖に組み込まれて構成される混合物であってもよい。具体的には、ポリアクリル酸とポリビニルアルコールの共重合体やポリアクリル酸とポリマレイン酸の共重合体などが挙げられる。

他に、ゲル材料も使用できる。具体的には、二種類の親水性高分子鎖が相互進入高分子網目を形成することで高強度化されたダブルネットワークゲルや、粘土化合物であるクレイが物理架橋点として作用するナノコンポジットゲルなどを例示できる。

上述した各種材料は、硬化性樹脂材料を含んでもよい。硬化性樹脂材料を用いることで、上述した材料を様々な３次元の構造体として成形できる。また、硬化条件を変更することで架橋密度を制御することができるため、形成された構造体の、水分の吸収、脱離に伴う体積変化率をコントロールすることができる。
硬化性樹脂材料としては、電離放射線硬化性の有機モノマー、オリゴマー、ポリマーや、熱硬化性樹脂などが挙げられる。

電離放射線硬化性有機モノマー、オリゴマー、ポリマーは、紫外線や電子線といった活性エネルギー線の照射により架橋反応を経て硬化する。
本発明に適用できる電離放射線硬化性モノマー、オリゴマーとしては、アクリルアミド、Ｎ－メチルアクリルアミド、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド各種四級塩、アクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレート各種四級塩、アクリル酸、各種アルキルアクリレート、メタクリル酸、各種アルキルメタクリレート、２－ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート、Ｎ－ビニルピロリドン、アクリロニトリル、スチレン、ポリエ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、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２－ビス〔４－（アクリロキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２－ビス〔４－（アクリロキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、２－ヒドロキシ－１－アクリロキシ－３－メタクリロキシプロパン、２，２－ビス〔４－（アクリロキシポリプロポキシ）フェニル〕プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１，３－ブチレングリコールジメタクリレート、１，６－ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２－ヒドロキシ－１，３－ジメタクリロキシプロパン、２，２－ビス〔４－（メタクリロキシエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２－ビス〔４－（メタクリロキシエトキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２－ビス〔４－（メタクリロキシエトキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、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、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスメタクリルアミド、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ジビニルベンゼン等を例示できる。

熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂を主成分とするものが好適である。例えば、不飽和ポリエステル樹脂と、水酸基及び炭素－炭素二重結合を有する反応性希釈剤と、重合開始剤とを必須成分とする樹脂組成物や、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂と、水酸基及び炭素－炭素二重結合を有するフェノール樹脂硬化剤と、硬化促進剤とを含む樹脂組成物等を例示できる。

親水性高分子系材料やゲル材料は、架橋剤やフィラーなどを含有してもよい。
架橋剤としては、重合性官能基を２つ以上有する化合物を用いることができ、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリン、Ｎ，Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－メチレン－ビス－Ｎ－ビニルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ブチレン－ビス－Ｎ－ビニルアセトアミド、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、アリル化デンプン、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、テトラアリロキシエタン、ペンタエリストールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメリテート等を例示できる。

フィラーの形状に特に制限はなく、球状、粒子状、針状、繊維状、板状、燐片形状、ロッド状、不定形等を例示できる。
親水性表面を持つフィラーは、相溶性の観点から好ましい。親水性表面を持つ粒子状フィラーとしては、親水化処理された金属酸化物微粒子や金属微粒子、ゼオライト、ポリマー微粒子などを例示できる。親水性表面を持つ板状フィラーとしては、サポナイトやスティブンナイト、ヘクトライト、モンモリロナイト、ルーセンタイト、ソマシフなど水膨潤性の層状粘土化合物などを例示できる。また、親水性表面を持つ繊維状フィラーとしては、セルロースナノファイバーや親水化処理されたカーボンナノチューブ、ガラスフィラーなどを例示できる。

親水性高分子材料やゲル材料には、その重合様式によって、重合開始剤を適宜選択することができる。重合開始剤としては、具体的には、過酸化水素、過硫酸塩、例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等、アゾ系開始剤、例えば２，２’－アゾビス（２－アミジノプロパン）２塩酸塩、２，２’－アゾビス（Ｎ，Ｎ’－ジメチレンイソブチルアミジン）２塩酸塩、２，２’－アゾビス｛２－メチル－Ｎ－〔１，１，－ビス（ヒドロキシメチル）－２－ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド｝、２，２’－アゾビス〔２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン〕２塩酸塩、４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス（２，４’－ジメチルバレロニトリル）、ベンゾフェノン、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスホンオキサイド、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン等の紫外光によってラジカルを発生する化合物、２，４－ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１－クロロ－４－プロポキシチオキサントン、２－（３－ジメチルアミノ－２－ヒドロキシプロポキシ）－３，４－ジメチル－９Ｈ－チオキサントン－９－オンメソクロライド、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、２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（４－モルホリノフェニル）－ブタノン－１、ビス（シクロペンタジエニル）－ビス（２，６－ジフルオロ－３－（ピル－１－イル）チタニウム、１，３－ジ（ｔ－ブチルペルオキシカルボニル）ベンゼンや３，３’，４，４’－テトラ－（ｔ－ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のパーオキシエステルに、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン系色素を混合した物質等の３６０ｎｍ以上の波長の光によってラジカルを発生する化合物等が挙げられる。また、過酸化水素あるいは過硫酸塩は、例えば、亜硫酸塩、Ｌ－アスコルビン酸等の還元性物質やアミン塩等を組み合わせてレドックス系の開始剤としても使用することができる。

凸レンズ集合体２０は、所定間隔で規則的に配列された、同形同大の凸レンズ２１を複数有する。凸レンズ集合体は、水分を吸収、脱離しない樹脂、あるいは、水分を吸収、脱離するが、吸収、脱離に伴う体積変化を実質的に生じない樹脂（非変形樹脂）で形成されている。
非変形樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などを例示できる。

レンズフィルム１の製造手順について説明する。
まず、マトリックス１０を形成する。マトリックス１０は、溶液流延法で形成できる。溶液流延法としては、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等を例示できる。

上述した親水性高分子系材料やゲル材料から適宜選択したものに、必要に応じて溶媒を加え、マトリックス形成用塗液を調整する。
次に、調整したマトリックス形成用塗液を透明基材上に塗布する。透明基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）製のフィルムなどを使用することができる。透明基材は、塗液を塗布した後に行われる、熱処理工程、電離放射線照射工程等の工程において変形しない限り、特に限定されない。また、透明基材については、形成されたマトリックスを容易に剥離することができるものが好ましい。

続いて、塗布した塗液を熱処理により乾燥させて塗液内の溶媒を除去し、塗膜を形成する。熱処理は、公知の乾燥手段を適宜採用できる。例えば、乾燥手段として、加熱、送風、熱風などを利用することができる。
以上の手順で、マトリックス１０が形成される。

次に、非変形樹脂を用いて、マトリックス１０上に凸レンズ集合体２０を形成する。凸レンズ集合体２０は、公知の方法により形成できる。例えば、ナノインプリントやロール状のレンズ金型をマトリックス１０に押圧することにより凸レンズ集合体２０を形成してもよい。

マトリックス１０または凸レンズ集合体２０を電離放射線硬化性樹脂で形成する場合、必要に応じて電離放射線を照射する。
電離放射線としては、紫外線、電子線などを使用できる。紫外線硬化の場合、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアークなどの光源を使用できる。紫外線の照射条件としては、照射強度は１００～５００ｍＷ／ｃｍ^２が適しており、照射量は、十分な強度を得る観点からは、２００ｍＪ／ｃｍ^２以上が好ましい。
電子線硬化の場合、コックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型、などの各種電子線加速器から放出される電子線を利用することができる。電子線としては、５０ＫｅＶ以上１０００ＫｅＶ以下程度のエネルギーを有するのが好ましく、１００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下程度のエネルギーを有する電子線がより好ましい。
最後に、マトリックス１０から透明基材を除去すると、本実施形態のレンズフィルム１が完成する。

レンズフィルム１の使用時の動作について説明する。
レンズフィルム１は、マトリックス１０が水分を吸着していない通常時において、図２に示すレンズ高さａ、レンズ幅ｂ、レンズピッチｃ、最大厚さｄ、および曲率半径ｅ等の各種パラメータが所定の値に設定されている。
なお、本発明における凸レンズは、水分吸着の前後いずれかにおいて完全な球体でない場合があるが、この場合は、概ね同様の寸法の球形に近似して算出した曲率半径の値を採用する。

レンズフィルム１の周囲が高湿度になったり、レンズフィルム１に水を吹き付けて湿潤状態にしたりすると、マトリックス１０が周囲の水分を吸着する。その結果、マトリックス１０は図３に示すように等方的に膨張し、体積を増加させる。一方凸レンズ集合体２０は、非変形樹脂で形成されているため、実質的に変形しない状態を保持する。

マトリックス１０の体積増加により、レンズフィルム１において、レンズピッチｃおよび最大厚さｄが通常時の値から変化する。マトリックス１０の材質によっては、マトリックスの１０の屈折率も変化する。その結果、凸レンズ集合体２０の各凸レンズ２１の結像位置が、レンズフィルム１の厚さ方向および／または面方向に変化し、マトリックス１０の第二面１０ｂ側に位置するものの見え方がモアレ効果により変化する。
すなわち、レンズフィルム１においては、マトリックス１０が水分を吸着することにより視覚効果を生じる。この視覚効果は、水分吸着時と非吸着時の概ね二段階である場合もあるし、水分の吸着量変化に伴って連続的に変化する場合もある。

レンズフィルム１の周囲の湿度が低下したり、温度が上昇したりすると、マトリックス１０は、吸着していた水分を放出し、体積が減少する。最終的に、マトリックス１０は通常時の寸法および体積となり、各種パラメータも通常時の値に復帰する。

以上説明したように、本実施形態のレンズフィルム１によれば、マトリックス１０が水分を吸着、脱離することにより視覚効果を生じるため、観察者が見る角度を変えたり、レンズフィルム１を動かしたりしなくても視覚効果を発揮することができる。

上記の説明では、マトリックスのみが体積変化する例を説明したが、本実施形態のレンズフィルムは、これに限られない。
図４に示す変形例のレンズフィルム１Ａは、凸レンズ集合体のみが体積変化する構成の例である。凸レンズ集合体２０Ａが、マトリックス１０と同様の材料で形成され、マトリックス１０Ａは、非変形樹脂で形成されている。
図５に、レンズフィルム１Ａが水分を吸着した状態を示す。凸レンズ集合体２０Ａは、水分を吸着して膨張するが、凸レンズ集合体２０Ａのうち、マトリックス１０Ａと接合された底面は、マトリクス１０Ａに拘束されているため、レンズ幅ｂの値は実質的に変化しない。その結果、凸レンズ集合体は図５に示すように上方に向かって膨張し、レンズ高さａおよび最大厚さｄが変化する。

図６に示す第二変形例のレンズフィルム１Ｂは、凸レンズ集合体およびマトリックスの両方が体積変化する構成の例である。レンズフィルム１Ｂは、マトリックス１０と、凸レンズ集合体２０Ａとを備えている。
図７に、レンズフィルム１Ｂが水分を吸着した状態を示す。レンズフィルム１Ｂにおいては、マトリックス１０および凸レンズ集合体２０Ａが水分を吸着して膨張するため、凸レンズ集合体２０Ａが膨張するとレンズ幅ｂも増大する。その結果、レンズフィルム１Ｂにおいては、レンズ高さａ、レンズ幅ｂ、レンズピッチｃ、および最大厚さｄのすべてが通常時に比して変化する。ただし、変化の度合いは完全にパラレルでない場合もある。

マトリックスや凸レンズ集合体における水分吸着時の膨張態様は、様々な方法により制御できる。したがって、用途や所望する視覚効果の態様等に応じて、膨張態様を適宜調節することができる。
例えば、架橋剤の添加率を上げると、マトリックス及び凸レンズ集合体の架橋密度が増加し、体積変化率（膨張率）が低下する。また、親水性の高い樹脂あるいはモノマー成分を多くすることにより、マトリックス及び凸レンズ集合体の吸水率が増加し、体積変化率が上昇する。

この他、硬化度や重合度を変更することにより、膨張態様を制御することも可能である。例えば、塗液の硬化時の開始剤活性化率を変更する方法が挙げられる。開始剤の活性化率が減少すると、重合反応及び架橋反応の発生点が減少することから、架橋密度や硬化度、重合度が低下する。その結果、マトリックスや凸レンズ集合体の内部において、体積変形率が高い部位と低い部位とを発生させ、異方的な体積変化を誘起することができる。開始剤活性化率を変更する方法としては、例えば、紫外線硬化性樹脂を用いた場合、紫外線遮蔽マスクを利用して、紫外線照射量や照度について塗膜内で分布を持たせる方法や、紫外線照射時における塗膜内部での紫外線強度の減衰を利用して、開始剤の活性化率に分布を持たせる方法が挙げられる。

本発明の第二実施形態について、図８および図９を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図８は、本実施形態のレンズフィルム５１を示す模式断面図である。レンズフィルム５１において、マトリックス１０および凸レンズ集合体２０は、第一実施形態と同様である。レンズフィルム５１では、マトリックス１０において、第一面１０ａと反対側の第二面１０ｂに、拘束層５２が配置されている。拘束層５２は、マトリックス１０と接合されている。

拘束層５２は、水分を吸着しない材料、または水分を吸着しても実質的に体積が変化しない材料で、シート状に形成されている。拘束層５２の材料としては、透明な材料として、上述した非変形樹脂、ガラスが例示でき、不透明な材料として、各種金属や、表面処理により水分吸収が抑制された木材、紙、セラミック等を例示できる。
拘束層を透明にするか不透明にするかは、用途等を考慮して適宜決定できる。所定パターンに視覚効果を生じさせる場合は、所定の印刷パターンを、拘束層とマトリックスとの間に設ければ、拘束層が不透明であってもよい。レンズフィルムを任意の物品に張り付け、レンズフィルムの下にある物に対して視覚効果を生じさせる場合は、拘束層を透明性のあるものにすればよい。この場合、拘束層は無色でも有色でもよい。

本実施形態のレンズフィルム５１は拘束層５２を備えるため、マトリックス１０が水分を吸着して膨張する際に、拘束層５２により面方向における寸法増大が拘束される。その結果、マトリックス１０は、図９に示すように実質的に厚さ方向にのみ膨張し、レンズピッチｃを不変としつつ最大厚さｄのみが変化する。

本実施形態のレンズフィルム５１においても、第一実施形態と同様に、観察者が見る角度を変えたり、レンズフィルム１を動かしたりしなくても視覚効果を発揮することができる。
また、拘束層５２により、マトリックス１０の変形挙動を制御して、所望の視覚効果を容易に実現することができる。

本実施形態の構造は、上述した変形例のレンズフィルム１Ａや、第二変形例のレンズフィルム１Ｂに適用してもよい。
レンズフィルム１Ａに拘束層５２を組み合わせた場合、レンズフィルム１Ａの膨張態様はほとんど変化しないが、拘束層５２の厚さを適宜設定することで、通常時と膨張時の焦点距離の調節が容易になる。

図１０に、レンズフィルム１Ｂに拘束層５２を組み合わせた際の膨張時の形状を示す。拘束層５２によりマトリックス１０および凸レンズ集合体２０Ａの面方向における寸法増大が抑制されるため、凸レンズ集合体２０Ａが上方に強く膨張している。
このように、拘束層５２を適宜組み合わせることにより、マトリックスや凸レンズ集合体の水分吸着時の形状を、多種多様に、かつ簡便に変化させることができる。

本発明について、実施例を用いてさらに説明する。本発明は、実施例の内容によって何ら限定されない。

（実施例１）
親水性ＵＶ硬化性樹脂ＵＡ－Ｗ２Ａ（新中村化学工業社製、６質量部）、親水性ＵＶ硬化性モノマーＨＥＡＡ（ＫＪケミカルズ社製、４１質量部）、水膨潤性層状粘土鉱物ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ（ＢＹＫ社製、３質量部）、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９（ＢＡＳＦ社製、０．１重量部、外添）、溶媒として純水（５０質量部）を混合し、塗液を調製した。

この塗液を基材上に塗布した。基材としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ルミラーＴ６０、厚さ７５μｍ、東レ社製）を選択した。塗液の塗工は乾燥膜厚が２６μｍとなるように設定して行った。
塗工後の基材を熱処理して塗液を乾燥させ、基材上に塗膜を形成した。熱処理条件は１０５℃、１分間とした。

次に、凸レンズ形状が賦形されたシリコーン版を塗膜に押し当て、基材とシリコーン版との間に塗膜を支持した。
この状態で塗膜に紫外線を照射し、塗膜を硬化させた。紫外線の照射は、コンベア式紫外線硬化装置を用いて露光量４２０ｍＪ／ｃｍ^２とした。シリコーン版を剥離し、マトリックスの第一面に凸レンズ集合体が形成され、第二面に拘束層を備える実施例１のレンズフィルムを作製した。実施例１のレンズフィルムは、マトリックスおよび凸レンズ集合体の両方が水分吸着可能に構成されている。
すなわち、実施例におけるマトリックスおよび凸レンズ集合体は、それぞれ上述したマトリックス１０および凸レンズ集合体２０Ａに相当し、基材（ＰＥＴ）が拘束層２５に相当する。

（実施例２）
塗液の組成を以下のように変更した点を除き、実施例１と同様の手順で実施例２のレンズフィルムを作製した。
ＵＡ－Ｗ２Ａ１８質量部、
ＨＥＡＡ２９重量部
ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ３重量部
純水５０重量部
Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９０．１重量部、外添

（実施例３）
塗液の組成を以下のように変更した点を除き、実施例１と同様の手順で実施例３のレンズフィルムを作製した。
ＵＡ－Ｗ２Ａ３０質量部、
ＨＥＡＡ１７重量部
ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ３重量部
純水５０重量部
Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９０．１重量部、外添

（実施例４）
塗液の組成を以下のように変更した点を除き、実施例１と同様の手順で実施例４のレンズフィルムを作製した。
ＵＡ－Ｗ２Ａ４２質量部、
ＨＥＡＡ５重量部
ＬＡＰＯＮＩＴＥＲＤＳ３重量部
純水５０重量部
Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９０．１重量部、外添

各実施例のレンズフィルムにおける、通常時および水分吸着時の各部寸法を表１に示す。通常時の条件は、室温２２．７℃、相対湿度２７％である。水分吸着は、レンズフィルムに直接水を滴下し、３分経過後に余分な水分を拭き取ることにより行った。

各実施例において、水分吸着時にレンズ高さは大きく増加し、その増加率は、塗液の組成により変化した。一方、レンズ幅の変化はわずかであり、レンズピッチはほぼ不変であった。水分吸着したレンズフィルムを乾燥すると、各部の寸法は通常時と同等に戻り、水分吸着による変形が可逆性であることが確認された。

各実施例のレンズフィルムにおける、マトリックスの屈折率の水分吸着後の経時変化を表２に示す。水分吸着により、いずれの実施例においても屈折率が低下したが、時間経過とともに徐々に屈折率が増加し、１５０秒でほぼ通常時の値に戻った。

各実施例のレンズフィルムにおける、水分吸着前後の屈折率、凸レンズの曲率半径、凸レンズの焦点距離、湿潤前後の焦点移動距離を表３に示す。焦点距離ｆは、曲率半径Ｒと屈折率ｎとに基づき、平凸レンズの焦点距離の式ｆ＝Ｒ／（ｎ－１）を用いて算出した。
いずれの実施例においても、水分吸着後に凸レンズの曲率半径が減少し、それに伴い焦点距離も小さくなった。水分吸着前後の焦点移動距離は、塗液の組成により変化した。特に、実施例１、実施例２においては、第二面に密着させた印刷パターンが、通常時は視認できない状態から、水分吸着により視認できるようになるというスイッチングの視覚効果を実現できた。凸レンズ集合体の各パラメータは、乾燥させることで、通常時の値に戻り、再び水分を吸着させた際も再現性のある結果が得られた。

次に、本発明におけるパラメータ設定の一例について、実施例を用いて説明する。
例えば、本発明のレンズフィルムにおいてスイッチング効果を得るためには通常時及び水分吸着時の一方において凸レンズの焦点が印刷パターンと一致し、他方において凸レンズの焦点が印刷パターンから大きく離れるようにパラメータを設定すればよい。図１１には、通常時において凸レンズ２１Ａの焦点Ｆが印刷パターン（パターン）６０から大きく離れ、水分吸着時において凸レンズ２１Ａの焦点が印刷パターン６０と一致した例を示している。この場合、レンズフィルムが水分を吸着したときのみ印刷パターン６０が視認できる。これを逆の関係にすると、レンズフィルムが水分を吸着したときに印刷パターン６０を消失させることができる。図１１では、説明の便宜のために一つのレンズのみ示している。
以下、実施例５において、図１１に示すようなスイッチング効果を実現する設計例を説明する。

（実施例５）
厚さ５０μｍのＰＥＴ基材に、実施例２の塗液を用いて膜厚９６μｍの塗膜を形成した。この塗膜に、実施例１のシリコーン版を用いて、実施例１から４と同一寸法のマトリックスおよび凸レンズ集合体を形成した。ＰＥＴ基材において、マトリックスおよび凸レンズ集合体が形成された面と反対側の面（下面）に、印刷パターンを形成した。

実施例５のレンズフィルムについて、（株）ニコン製の接触式膜厚計デジマイクロＭＣ－１０１を用いて、凸レンズの頂点から拘束層下面側の印刷パターンまでの距離を計測したところ、通常時１４６μｍ、水分吸着時２８８μｍであった。
凸レンズの挙動は実施例２と同様であり、通常時の焦点距離は４６２μｍ、水分吸着時の焦点距離は３３２μｍであった。
凸レンズの頂点から印刷パターンまでの距離と、焦点距離との差分は、通常時３１６μｍ、水分吸着時４４μｍであった。

実施例５のレンズフィルムを凸レンズ集合体側からみたところ、通常時においては、印刷パターンを視認できなかったが、湿潤処理を行うと、印刷パターンが視認可能に出現した。レンズフィルムが乾燥すると、印刷パターンは消失した。
このように、本発明のレンズフィルムにおいては、凸レンズ集合体とマトリックスのパラメータを適宜設定することにより、スイッチング効果を含む多様な視覚効果を生じさせることができることが確認できた。

以上、本発明の各実施形態および実施例について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。

例えば、レンズフィルムに印刷パターンを設ける場合、一方をマトリックスの第二面に、もう一方を拘束層の下面に、というように、厚さ方向の異なる２か所に設けてもよい。この場合、通常時の凸レンズ焦点と水分吸着時の凸レンズ焦点とを、それぞれの印刷パターンの付近に位置するように設計することにより、通常時と水分吸着時とで異なるパターンを視認可能に出現させる視覚効果が実現できる。

また、凸レンズ集合体は、パラメータの異なる複数種類の凸レンズを含んでもよい。
また、視覚効果の対象となるパターンは、印刷以外の方法で設けられてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、５１可逆変形レンズフィルム
１０、１０Ａマトリックス
１０ａ第一面
１０ｂ第二面
２０、２０Ａ凸レンズ集合体
２１、２１Ａ凸レンズ
５２拘束層
６０印刷パターン（パターン）

Claims

シート状のマトリックスと、
前記マトリックスの第一面に設けられ、複数の凸レンズが形成された凸レンズ集合体と、
前記マトリックスにおいて前記第一面と反対側の第二面に密着して配置された拘束層と、
を備え、
前記マトリックスは、水分を吸着及び脱離する樹脂で形成され、かつ前記吸着及び脱離に伴う体積変化によって、前記凸レンズの頂点から前記第二面までの距離および前記マトリックスの屈折率の少なくとも一つが変化し、
前記拘束層は、前記マトリックスの前記体積変化に伴う変形を拘束する、
可逆変形レンズフィルム。
前記樹脂は、硬化性樹脂材料の重合体あるいは共重合体である、
請求項１に記載の可逆変形レンズフィルム。
前記硬化性樹脂材料は、電離放射線硬化性あるいは熱硬化性を有する、
請求項２に記載の可逆変形レンズフィルム。
前記マトリックスの前記第二面上に配置されたパターンをさらに備え、
前記体積変化によって前記パターンにモアレ効果が生じる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の可逆変形レンズフィルム。