WO2011155445A1 - レンチキュラレンズの製造方法、レンチキュラレンズ、光学素子、及び立体表示ディスプレイ - Google Patents

レンチキュラレンズの製造方法、レンチキュラレンズ、光学素子、及び立体表示ディスプレイ Download PDF

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齋藤　亨
敬裕 吉岡
真介 井口
健太郎 汲田
友春 滝田
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    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a lenticular lens sheet using an inkjet printing method, and a lenticular lens obtained by the method, and also relates to an optical element formed using the lenticular lens and a stereoscopic display. .
  • the lenticular lens sheet is an element used for a backlight unit of a liquid crystal display, a rear projection display, a projection screen, a stereoscopic display, and the like.
  • concave lenses are formed on stripes on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic sheet.
  • the backlight of the display is a time-division light direction control backlight 1 that can change the direction LD of light emitted from the backlight in a time-sharing manner at high speed, and an image corresponding to the direction of the light is transmitted. It is displayed on the display 2.
  • an image with binocular parallax is presented in the directions of the left and right eyes LE and RE, and a three-dimensional image is provided to the observer by switching the direction at an invisible speed. can do.
  • the image resolution is the same as that of the LCD, the high resolution of the LCD can be used as it is, and manufacturing and high resolution are facilitated.
  • the surface shape of a lenticular lens is a spherical surface, and as its processing means, (1) a method of injection molding a molten or semi-molten thermoplastic resin, (2) a method of embossing while heating a sheet (patent document) 2), (3) a method of ultraviolet curing by placing an ultraviolet curable resin in a mold (see Patent Document 3), (4) a method of screen printing an ultraviolet curable resin and ultraviolet curing (see Patent Document 4), etc. It has been. However, all of these require a mold with high processing accuracy, or require a printing plate, and because the mold or plate and the lens surface are always in contact, This is a manufacturing method that is sensitive to foreign matter contamination and mold flaws.
  • a method for producing a color filter by the ink jet method there is known a method in which red, blue, and green inks are simultaneously sprayed and applied to only necessary pixels and cured to form pixels, which is a photo process in advance.
  • a partition wall is formed and ink is ejected to a pixel portion formed by the partition wall.
  • Patent Document 5 discloses that color mixing is avoided if the static contact angle between the ink and the partition wall surface is 30 to 55 °.
  • the height of the ink filled by the ink jet method is about 4 to 6 times the height of the partition wall at this time.
  • JP 2004-20684 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-14024 JP 2002-365405 A JP 2000-155380 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-281815 JP-A-6-65408 JP-A-2005-249882
  • the present invention has been made in view of the conventional problems in the production of lenticular lenses, that is, the conventional molding method cannot avoid contact with the lens surface using a mold or a plate, and foreign matter is mixed in. Yields are reduced due to scratches on molds and molds, and the use of expensive molds eliminates the problem of being unsuitable for manufacturing inexpensive and multi-product lenticular lenses. For the purpose.
  • the present inventors pay attention to the fact that the lenticular lens formation by the ink jet method is a non-contact printing method that does not require a mold or a printing plate, and can achieve sufficient accuracy of the LCD level. It came to complete.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a method for producing a lenticular lens sheet having a plurality of lenticular lenses on a support substrate (1) Contains an ultraviolet curing component of 90% by weight or more with respect to even-numbered lens regions such as the n-th row, the (n + 2) -th row, and the (n + 4) -th row by the inkjet method, and the ultraviolet ray
  • both the ink used in the step (1) and the ink used in the step (2) are liquid as a composition, and more liquid
  • An ink mainly containing a functional acrylic and containing a photoinitiator is preferably used. It is prepared to have a viscosity of 5 to 40 mP ⁇ sec and a surface tension of 20 to 35 mN / m at a head temperature of 20 to 45 ° C. so that it can be stably discharged by the ink jet method.
  • the ink landed on the support substrate is in a liquid state, it is kept in a spherical shape with a static contact angle ⁇ L due to its surface tension and interfacial tension with the substrate. Further, in order to keep the spherical shape with good reproducibility, it contains 90% by weight or more of an ultraviolet curable component (in this case, the total amount of the curable resin and the photoinitiator). In particular, if the component that volatilizes before UV curing exceeds 10% by weight, it is not preferable for maintaining a spherical shape.
  • an ultraviolet curable component in this case, the total amount of the curable resin and the photoinitiator
  • the volume is shrunk by UV curing or subsequent heat treatment, but in order to obtain the target lens height and lens shape, the remaining volume ratio is 70% by volume or more, preferably 75% by volume or more. Is preferably irradiated. If it is less than 70% by volume, in-plane variation in the lenticular lens sheet becomes remarkable, and wrinkles may occur on the surface.
  • a fluorine-based or silicon-based compound soluble in the liquid polyfunctional acrylic is mixed in advance in the ink.
  • a (meth) acrylic acid copolymer containing a fluorine-containing (meth) acrylic acid ester unit is preferably used.
  • a well-known thing can be used as (meth) acrylic acid ester copolymerized.
  • a basic component equal to or higher than is mixed, and further, a surface tension adjuster and a reactive diluent for the purpose of reducing the viscosity are mixed to prepare a characteristic value suitable for continuous ejection characteristics as an ink for inkjet.
  • a commonly used inkjet head is based on a piezo element.
  • the surface tension is 20 to 40 N / m so that the viscosity is 5 to 30 mPa ⁇ sec at a head temperature of 20 to 45 ° C.
  • the surface treatment on the transparent support substrate is performed, and both the one used in the step (1) and the one used in the step (2) have a transparent resin composition ink. It is desirable to make the contact angle to the support substrate uniform. This is because the ink that has landed on the support substrate is in a liquid state, and its surface tension maintains its spherical shape optimal for the lens shape, thereby determining its width and contact angle.
  • the contact angle ⁇ L with the support substrate is preferably ⁇ 0 or more and 30 degrees or less, and more preferably ⁇ 0 or more and 25 degrees or less (FIG. 2 (a)). If ⁇ L is equal to or less than ⁇ 0 , the desired lens contact angle is not reached due to subsequent curing shrinkage. On the other hand, if ⁇ L exceeds 30 degrees, a bulge is likely to occur during ink jet drawing, which is not preferable for linearity.
  • ⁇ L is preferably 3 degrees or more, which is suitable for suppressing variation in height due to wet spread after landing.
  • ⁇ 0 is the angle formed by the surface of the lenticular lens and the support substrate, and as shown in FIG. 2B, it means the rising angle of the cured lens with respect to the support substrate.
  • the surface treatment method of the heel support substrate depends on the type of the support substrate, known means can be used.
  • an atmospheric pressure plasma method, corona discharge, ultraviolet treatment, a fluorine-based ink repellent agent may be applied in advance, or treatment using a silane coupling agent may be used.
  • the coating amount of the transparent resin composition ink is set based on the following (Formula 1) for both (1) used in the step and (3) used in the step. That is, the ink application amount V (pl / ⁇ m) per unit length in the longitudinal direction necessary for obtaining the lenticular lens is determined by taking into account the subsequent curing shrinkage and the unit length in the longitudinal direction of the lenticular lens. The volume is adjusted by the amount of one droplet, the number of droplets applied per unit length, the droplet hitting point pitch, and the like so as to be larger than the per unit volume V 0 (pl / ⁇ m).
  • r indicates the radius of curvature of the lens cross section.
  • the transparent resin composition ink is irradiated with ultraviolet rays on the same coating stage, so that the contact line between the ink and the support substrate is fixed, and the width of the lenticular lens can be controlled more easily.
  • the amount of UV exposure at that time depends on the ink sensitivity, but is preferably 20 to 500 mJ / cm 2 , and preferably 30 to 200 mJ / cm 2 .
  • a procedure for producing a lenticular lens sheet having a continuous shape in which the lenticular lens pitch w 0 , the lens height h 0 , and the even-numbered and odd-numbered lens widths are all the same as w 0 will be described below.
  • the width when the printing contact line by ultraviolet irradiation is fixed after drawing the even-numbered columns is set to the lens pitch w 0 , and between the n-th and (n + 2) -th lenticular lenses in the even-numbered columns of the lens area
  • Known ink-jet coating conditions such as the amount of one droplet discharged from the ink-jet nozzle, the discharge period, the dot pitch, and the nozzle interval are adjusted so that the print pitch is twice the target lenticular lens pitch w 0 .
  • the ink application amount V (pl / ⁇ m) per unit length necessary to obtain a lenticular lens is determined by taking into account the subsequent curing shrinkage, and the unit length of the lenticular lens shown in Formula (1)
  • the volume is adjusted to be larger than the volume per unit V 0 (pl / ⁇ m).
  • the lenticular lens in the row further gives an ultraviolet light exposure amount that is not affected by the ink corresponding to the (n + 1) -th row.
  • the surface of the nth and (n + 2) th lenticular lenses is such that the static contact angle of the transparent resin composition ink used in step (3) is 35 ° or more. It is preferable that the angle be 40 ° or more.
  • ⁇ k set in the following preliminary test may be 35 ° or more, preferably 40 ° or more.
  • ⁇ k in the preliminary test means that the transparent resin composition ink used in the step (1) is applied separately on a glass substrate with a film thickness of 2 to 5 ⁇ m, and then cured under the same conditions as in the step (2). Then, a semi-cured coating film substrate was prepared, and 0.5 ⁇ l of the transparent resin composition ink used in the step (3) was dropped on the semi-cured coating film, and the contact angle was measured after 1 second (FIG. 3). .
  • the lenticular lens sheet formed in both the even and odd rows may be irradiated with sufficient ultraviolet rays.
  • small high-intensity exposure machines using UV-LED lamps are commercially available (for example, OMRON, Nichia Corporation), and these can be used.
  • the required exposure is preferably 1000 mJ / cm 2 or more, but generally depends on the type of transparent curable resin composition ink and the exposure machine illuminance / output wavelength. More than the exposure amount which decreases is preferable.
  • heat treatment at 80 ° C. to 140 ° C. is performed after ultraviolet curing, a favorable result for durability as a lenticular lens sheet is given.
  • the reaction of the double bond is hardly completed by only radical photopolymerization, and an unreacted acrylic monomer often remains.
  • the durability of lens performance is improved by reducing residual monomer and residual stress by heat treatment.
  • a support substrate used when obtaining a lenticular lens sheet As a support substrate used when obtaining a lenticular lens sheet, a general transparent substrate used in a lenticular lens can be used. In addition to glass for liquid crystal displays, transparent plastic sheets or films such as acrylic, PET, PC, polyolefin and the like having a transmittance of 90% or more are used.
  • a lenticular lens sheet can be obtained without using a mold or a plate as in the conventional method. Therefore, the yield is not lowered due to the mixing of foreign matters, mold scratches, and the like.
  • the obtained lenticular lens sheet is combined with a liquid crystal element, a projector element, an imaging element, an optical element for capturing or displaying as a three-dimensional image, a stereoscopic display, a rear projection display, a projection screen, etc. Can be suitably used.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a lenticular lens sheet according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the contact angle ⁇ L of the transparent resin composition ink with respect to the support substrate and the angle ⁇ 0 formed by the lenticular lens surface with respect to the support substrate.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a preliminary test for obtaining the static contact angle of the transparent resin composition ink used in the step (3) with respect to the coating film surface after the ultraviolet curing in the step (2).
  • FIG. 4 is a cross-sectional SEM photograph of the lenticular lens sheet obtained in the example.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a lenticular lens.
  • parts means parts by mass.
  • UV curable resin ink (A1) 15 parts of phenylethyl methacrylate-terminated PDV (polydivinylbenzene) (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), 5 parts of trimethylolpropane triacrylate, 10 parts of 2-hydroxyethyl acrylate, 50 parts of 1,4-butanediol diacrylate 20 parts of 1,9-nonanediol diacrylate, 30 parts of Irgacure 184 (manufactured by Ciba Specialty), 0.05 part of Adeka Stub AO-60 (manufactured by Adeka), and 10% diethylene glycol surfactant BYK378 (manufactured by Big Chemie) 1.1 parts of a monoethyl ether acetate solution was mixed, and 0.5 parts of a fluorine-containing acrylic oligomer (Daikin Chemical Industrial) was mixed to obtain a uniform solution, which was filtered
  • Example 1 Using a 5 inch size alkali-free glass AN-100 (Asahi Glass), deep UV treatment was performed for 1 minute in advance (substrate I-1), and the wettability of the substrate surface was measured with the ink A1 obtained above.
  • the contact angle ⁇ L was 9.1 °.
  • the contact angle measurement conditions were as follows. Using OCH200 manufactured by Data Physics, 0.5 ⁇ l of ink A1 was dropped onto the alkali-free glass AN-100, and the contact angle after 1 second was measured (measurement temperature 23 ° C).
  • KM512L was used as an inkjet head, and the UV-LED inline exposure head was loaded 50 mm behind the inkjet head. Using a KM512L1 nozzle, drawing was performed at a stage speed of 125 mm / second and a dot pitch of 75 ⁇ m / drop, and UV-LED in-line exposure was performed on the stage immediately after drawing.
  • the integrated exposure amount at this time is 40 mJ / cm 2 .
  • the state immediately after in-line exposure was measured with an optical microscope, and the shape was measured using an optical interference type surface shape measuring instrument WYCO NT 1100 (manufactured by Veeco Japan). It was confirmed that a line having excellent linearity of 9.1 ° was formed. Further, the obtained lenticular lens straight lines were similarly drawn at intervals of 270 ⁇ m to create a total of 10 lenticular lenses. (Repeat pitch is 270 ⁇ m).
  • UV curable resin ink A1 was drawn with one nozzle using KM512L in the same manner as described above, and then UV-LED in-line exposure was performed.
  • 7000 mJ exposure was performed with a batch exposure machine (illuminance 50 mJ / cm 2 ), and heat treatment was further performed at 80 ° C. for 15 minutes.
  • ink A1 was spin-coated on a 5-inch glass substrate, and 3000 mJ exposure was performed with a batch exposure machine (illuminance 50 mJ / cm 2 ) to create a transparent coating film substrate. .
  • a batch exposure machine illumination 50 mJ / cm 2
  • the static contact angle was measured (23 ° C.), it was confirmed to show 50 °.
  • Example 2 The inkjet head KM512L was tilted with respect to the stage running direction, and the dot pitch between inkjet nozzles was adjusted to 67.75 ⁇ m. Further, the UV-LED in-line exposure head was loaded 50 mm behind the inkjet head. The substrate I-1 is fixed on the stage, 6 nozzles are opened every 3 nozzle openings (pitch 270 ⁇ m), and the stage speed is 125 mm / sec, and 6 lines are drawn so that the discharge spot pitch of 1 nozzle is 75 ⁇ m. Exposure was performed simultaneously. When the state immediately after drawing was observed with an optical microscope, it was confirmed that six lines with good linearity were formed.
  • a transparent coating film substrate was prepared in the same manner as in Example 1, and the static contact angle ⁇ k of the ink A1 on this was measured and found to be 19 °.
  • Support substrate 2 Lenticular lens

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Abstract

　立体ディスプレイ、投射スクリーン等に用いられるレンチキュラレンズシートについて、金型を使用せずに、安価に製造することができる方法を提供する。　支持基板上に複数のレンチキュラレンズを有するレンチキュラレンズシートの製造方法であり、（１）インクジェット方式により偶数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線硬化後に表面撥インキ性を有する透明樹脂組成物インキを付与する工程と、（２）紫外線により（１）の透明樹脂組成物インキを硬化する工程と、（３）インクジェット方式により奇数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線によって硬化する透明樹脂組成物インキを付与する工程と、（４）紫外線により（１）及び（３）の透明樹脂組成物インキを硬化させて、偶数列及び奇数列のレンズ領域にレンチキュラレンズを形成せしめる工程とを有した方法である。

Description

レンチキュラレンズの製造方法、レンチキュラレンズ、光学素子、及び立体表示ディスプレイ
  本発明は、インクジェット印刷法を用いてレンチキュラレンズシートを製造する方法、及び、これによって得られたレンチキュラレンズに関するものであり、また、このレンチキュラレンズを用いて形成した光学素子、及び立体表示ディスプレイに関する。
  レンチキュラレンズシートは、液晶ディスプレイのバックライトユニット、リアプロジェクションディスプレイ、投射スクリーン、立体表示ディスプレイなどに用いられる素子である。通常、ガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面にストライプ上に凹状レンズが形成されている。
  特に次世代のディスプレイシステムとして注目されているものの一つに３次元ディスプレイがあり、なかでも特殊な眼鏡を必要としない３次元ディスプレイ方式として、代表的なものにレンチキュラ方式が挙げられる（非特許文献１参照）。この方式は、最近では液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイと組み合わせた様々な３次元ディスプレイが提案されており、最も実用レベルに近いものと考えられる。しかし、従来のレンチキュラ方式では、画像解像度がレンズやバリヤのピッチで決まるため、高解像度ディスプレイを実現するにはそれだけ高精細のレンズを必要とし、また、フラットパネルディスプレイとレンズおよびバリヤとの正確な位置合わせが必要となる。
  一方、最近、新たな３次元表示方式として、時分割光方向制御バックライトを用いた３次元ディスプレイが提案されている（特許文献１参照）。この方式の原理は、ディスプレイのバックライトを該バックライトから出る光の方向ＬＤを時分割で高速に変化させうる時分割光方向制御バックライト１とし、その光の方向に応じた画像を透過型ディスプレイ２に表示させるというものである。これを利用して、左右それぞれの眼ＬＥ，ＲＥの方向に両眼視差を与えた画像を呈示し、この方向の切替を目に見えない速度で行うことにより、観察者に３次元画像を提供することができる。この方式では、画像解像度がＬＣＤと同一であるので、ＬＣＤの高解像度をそのまま利用でき、製造・高解像度化が容易となる。
  一般に、レンチキュラレンズの表面形状は、球面であり、その加工手段としては、（１）溶融もしくは半溶融熱可塑性樹脂を射出成型する方法、（２）シートを加熱しながらエンボス加工する方法（特許文献２参照）、（３）紫外線硬化樹脂を鋳型に入れて紫外線硬化する方法（特許文献３参照）、（４）紫外線硬化樹脂をスクリーン印刷し、紫外線硬化する方法（特許文献４参照）などが知られている。ところが、これらはいずれも高い加工精度を有する金型を必要とするか、或いは印刷用の版を必要とするものであり、また、型や版とレンズ面とが必ず接触することから、レンズに異物が混入したり、金型の傷に敏感な製造方法である。
  一方、インクジェット法によるカラーフィルターの製造方法として、赤、青、緑のインキをそれぞれ必要な画素のみに同時に噴射塗布し、硬化させて画素形成する方法が知られており、これは、あらかじめフォト工程で隔壁を形成し、その隔壁によって形成された画素部にインキを吐出する方法である。この方法では、各色領域の滲みや隣り合う領域間の混色を避けるために、例えば、特許文献５には、インキと隔壁表面との静的接触角が３０～５５°であれば、混色を避けられる例示がある。なお、この時の隔壁高さに対してインクジェット法で充填されるインキの高さは４倍から６倍程度である。
  そして、このような目的における隔壁を与える手段として、以下の２つの手法が提案されている。すなわち、（１）フッ素含有プラズマガスによる隔壁表面層の処理（特許文献６参照）や、（２）フォトレジスト組成物における撥インキ性を付与する成分として、フッ素系もしくはシリコン系の化合物を混合する方法（前述の特許文献５参照）などである。
  ところで、インクジェット法を用いたカラーフィルターの製造に関し、これまで液晶表示装置（LCD）レベルでの解像度、精度は既に確立されているが、インクジェット法を用いて球面ドット状のレンズを形成する例は見られるものの（特許文献７参照）、インクジェット法によってレンチキュラレンズを製造する試みは本発明者等が知る限りでは未だなされていない。
特開2004-20684号公報 特開平9-114024号公報 特開2002-365405号公報 特開2000-155380号公報 特開平11-281815号公報 特開平6-65408号公報 特開2005‐249882号公報
大越孝敬「3次元画像工学」朝倉書店（1991）
  本発明は、レンチキュラレンズの製造において、従来の問題を鑑みてなされたものであり、すなわち、従来の成型法が金型や版を用いてレンズ面と接触することが避けられず、異物の混入や金型等の傷に起因して歩留まりを低下させており、また、高価な金型を使用することで、安価かつ多品種のレンチキュラレンズを製造するには適していなかったという問題を解消することを目的とする。
  本発明者等は、インクジェット法によるレンチキュラレンズ形成が金型や印刷用の版を必要としない非接触の印刷方法であることに着目し、LCDレベルの十分な精度を達成できることをから、本発明を完成するに至った。
  即ち、本発明の要旨は次のとおりである。
  支持基板上に複数のレンチキュラレンズを有するレンチキュラレンズシートの製造方法であって、
（１）インクジェット方式によりn列目、(n+2)列目、(n+4)列目のような偶数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線硬化後に表面撥インキ性を有する透明樹脂組成物インキを付与する工程と、
（２）紫外線により（１）記載の透明樹脂組成物インキを硬化する工程（図１（Ａ）参照）と、
（３）インクジェット方式により（n+1）列目、(n+3)列目、(n+5)列目のような奇数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線によって硬化する透明樹脂組成物インキを付与する工程（図１（Ｂ）参照）と、
（４）紫外線により（１）及び（３）記載の透明樹脂組成物インキを硬化させて、偶数列及び奇数列のレンズ領域にレンチキュラレンズを形成せしめる工程（図１（Ｃ）参照）と、
を有することを特徴とするレンチキュラレンズシートの製造方法、である。なお、ｎは自然数を表す。
  インクジェット法で充填される紫外線で硬化する透明樹脂組成物インキとしては、（１）工程で使用されるもの、（２）工程で使用されるもの共に、組成物として液状であり、更に液状の多官能アクリルを主体に光開始剤を含むインキが好適に用いられる。インクジェット法で安定吐出可能なように、ヘッド温度20～45℃において、粘度5～40ｍP・sec、表面張力20～35mN/mとなるように調製される。また、支持基板上に着弾したインキは、液状であるが故にその表面張力ならびに基板との界面張力により、静的接触角θLでもって球面状に保たれる。更に、球面形状を再現性良く保つためには紫外線硬化性成分（この場合、硬化性樹脂ならびに光開始剤の総量）を90重量％以上含有する。特にＵＶ硬化前に揮発する成分が10重量％を超えると球状形状を保つに好ましくない。また、紫外線硬化またその後の熱処理によって体積が収縮するが、目標とするレンズの高さ、レンズ形状とするには、残体積率を70体積％以上、好ましくは75体積％以上とするように紫外線を照射することが好ましい。70体積％を下回ると、レンチキュラレンズシートにおける面内ばらつきが顕著になり、また表面にしわが発生する場合がある。
  （１）工程で必要なように、紫外線硬化後に撥インキ性を発現させる手段としては、前記液状の多官能アクリルに可溶なフッ素系もしくはシリコン系の化合物をあらかじめインキ中に混合する。特にフッ素含有（メタ）アクリル酸エステル単位を含有する（メタ）アクリル酸共重合体が好ましく用いられる。共重合される（メタ）アクリル酸エステルとしては、公知のものを使用することができる。
  以上の基本成分を混合し、さらには表面張力調整剤、低粘度化を目的とした反応性希釈剤を混合し、インクジェット用インキとして連続吐出特性に適した特性値に調製する。通常用いられるインクジェットヘッドはピエゾ素子によるものである。例えば、粘度はヘッド温度20～45℃において5～30mPa・secとなるように、表面張力は20～40N/mである。
  均一なレンチキュラレンズシートを製造するには、透明な支持基板上の表面処理を行って、（１）工程で使用されるもの、（２）工程で使用されるもの共に、透明樹脂組成物インキが支持基板に対する接触角を均一にすることが望ましい。なぜならば、支持基板上に着弾したインキは液状であり、その表面張力により、レンズ形状に最適な球面状を保つことで、その幅、接触角が決まるからである。硬化後に得られる所望のレンチキュラレンズ形状として、幅ｗ0（μｍ）、高さｈ0（μｍ）、支持基板との接触角θ0（°）とした場合、先ず、透明樹脂組成物インキと透明支持基板との接触角θLは、θ0以上３０度以下であることが好ましく、更にはθ0以上２５度以下であることがより好ましい（図２(a)）。θLがθ0以下であると、その後の硬化収縮によって、所望のレンズ接触角に至らなくなる。また、θLが30度を超えると、インクジェット描画時にバルジが発生しやすく、直線性に好ましくない。また、θLは好ましくは3度以上であり、この時着弾後の濡れ広がりによる高さのバラつきを抑えるに適している。ここで、θ0はレンチキュラレンズの表面と支持基板との成す角であり、図２（ｂ）に示すように、支持基板に対して硬化したレンズの立ち上がり角度を言うものである。
  支持基板の表面処理法としては、支持基板の種類にも依存するが、公知の手段を利用できる。例えば、大気圧プラズマ法、コロナ放電、紫外線処理、フッ素系撥インキ剤をあらかじめ塗布しておくか、シランカップリング剤を用いた処理などが挙げられる。
  （１）工程で使用されるもの、（３）工程で使用されるもの共に、透明樹脂組成物インキの塗工量は、下記（式１）を目安に設定される。即ち、レンチキュラレンズを得るために必要な、長手方向における単位長さあたりのインキの塗工量Ｖ（pl/μm）は、その後の硬化収縮を考慮して、レンチキュラレンズの長手方向における単位長さあたりの体積量Ｖ0（pl/μm）よりも多くなるように、１液滴量と単位長さあたりに塗工する液滴数、液滴打点ピッチなどで調整する。ここで、ｒはレンズ断面の曲率半径を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
  この際、インクジェット塗工に続いて、同一塗工ステージ上で透明樹脂組成物インキに紫外線照射を行うことにより、インキと支持基板との接触線を固定し、またレンチキュラレンズ幅をより制御しやすく、レンチキュラレンズの直線性に好結果をもたらす。そのときの紫外線露光量は、インキ感度にも依存するが、20～500ｍJ／cm2であるのが良く、好ましくは30～200ｍJ／cm2であるのが良い。具体的に、レンチキュラレンズピッチｗ0、レンズ高さｈ0、偶数列と奇数列とのレンズ幅が何れもｗ0と同じになる連続形状をしたレンチキュラレンズシートを作成する手順について以下に述べる。偶数列の描画後紫外線照射による印刷接触線を固定した時の幅をレンズピッチｗ0に設定し、また、レンズ領域の偶数列におけるｎ列目と(n+2)列目のレンチキュラレンズ間の印刷ピッチを、目的とするレンチキュラレンズピッチｗ0の２倍となるように、インクジェットノズルから吐出する１液滴量、吐出周期、打点ピッチ、ノズル間隔など、公知のインクジェット塗工条件を調整する。その時に、レンチキュラレンズを得るために必要な単位長さあたりのインキの塗工量Ｖ（pl/μm）は、その後の硬化収縮を考慮して、式（１）に示したレンチキュラレンズの単位長さあたりの体積量Ｖ0（pl/μm）よりも多くなるように調整する。
  続いて、このように作成されたｎ列目、（n+2）列目のような偶数列のレンチキュラレンズ間、即ち(n+1)列目のような奇数列に相当する領域に対し、少なくとも前記透明樹脂組成物インキと反応性成分を同一とするインキ、好ましくは同じ樹脂組成物インキをインクジェットで塗工していくが、この時、前もって形成されたｎ列目、(n+2)列目のレンチキュラレンズが（n+1）列目相当のインキに侵されないだけの紫外線露光量を更に与える。
  また、ｎ列目、（n+2）列目のような偶数列のレンチキュラレンズは、少なくとも（２）工程後には表面撥インキ性付与されているので、（n+1）列目のような奇数列の透明樹脂組成物インキは重なって形成される事はない。この重なりを避けるためのｎ列目、（n+2）列目のレンチキュラレンズ表面は、（３）工程で使用する透明樹脂組成物インキの静的接触角が35°以上となるようにするのが良く、好ましくは40°以上となるようにするのが良い。この静的接触角を確認する方法として、以下のような事前試験で設定されたθkが35°以上、好ましくは40°以上となるようにすればよい。紫外線露光方式は、インクジェット塗工装置から続く公知の紫外線露光機を用いればよく、また、インクジェットステージ上で続けて硬化するには露光照度の高いLED-UVランプを用いてもよい。これに必要な紫外線露工量は1000ｍJ／cm2以上が好適である。ここで、事前試験におけるθkとは、別途ガラス基板上に（１）工程で使用する透明樹脂組成物インキを2～5μｍの膜厚で塗工後、（２）工程と同様な条件で硬化し、半硬化塗膜基板を作成し、この半硬化塗膜上に、（３）工程で使用する透明樹脂組成物インキ0.5μlを滴下し、１秒後に測定した接触角である（図３）。
  このように偶数列、奇数列共に形成されたレンチキュラレンズシートに対し、さらに十分な紫外線を照射するようにしてもよい。近年、UV-LEDランプを使用した小型の高照度露光機が市販されており（例えばオムロン、日亜化学工業）、これらを使用することがでる。必要露光量としては1000ｍJ/cm2以上が好ましいが、透明硬化樹脂組成物インキの種類や、露光機照度／出力波長にも依存するので、一般的には、露光量の残体積率依存性が少なくなる露光量以上が好ましい。また、紫外線硬化の後に80℃～140℃の熱処理を加えると、レンチキュラレンズシートとして耐久性に好ましい結果を与える。紫外線硬化樹脂組成物は光ラジカル重合のみでは二重結合の反応が完結することは殆ど無く、未反応のアクリルモノマーが残ることが多い。また、光硬化による収縮で残留応力が残り、レンズ特性や密着性が経時で変化する現象が見られる。熱処理によって残留モノマー、残留応力の低減により、レンズ性能の耐久性が向上する。
  レンチキュラレンズシートを得る際に用いる支持基板としては、レンチキュラレンズで使用される一般的な透明基板を使用することができる。液晶ディスプレイ用のガラスはもとより、アクリル、PET、PC、ポリオレフィン等の透過率90％以上の透明なプラスチックシートもしくはフィルムが用いられる。
  本発明では、インクジェット法によって偶数列のレンズ領域と奇数列のレンズ領域とを工程を分けて形成することで、従来法のように金型や版を用いなくてもレンチキュラレンズシートが得られることから、異物の混入や金型の傷等に起因して歩留まりを低下させることがない。また、金型や版を使用することがないため、任意のサイズで多品種のレンチキュラレンズシートを得るのに好適である。更に、得られたレンチキュラレンズシートは、液晶素子、プロジェクター素子、撮像素子と共に組み合わされて３次元画像として取り込む、または表示したりするための光学素子をはじめ、立体ディスプレイ、リアプロジェクションディスプレイ、投射スクリーンなどに好適に用いることができる。
図１は、本発明によるレンチキュラレンズシートの製造工程を示す模式図である。 図２は、支持基板に対する透明樹脂組成物インキの接触角θLと、支持基板に対するレンチキュラレンズ表面の成す角θ0とを示す模式図である。 図３は、（２）工程における紫外線硬化後の塗膜表面に対して、（３）工程で使用する透明樹脂組成物インキの静的接触角を求めるための事前試験を説明する模式図である。 図４は、実施例で得られたレンチキュラレンズシートの断面ＳＥＭ写真である。 図５は、レンチキュラレンズを説明する模式図である。
  以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、以下における「部」はいずれも質量部を示す。
［紫外線硬化樹脂インキ（A1）の調製］
  フェニルエチルメタクリレート末端ＰＤＶ（ポリジビニルベンゼン）（新日鐵化学製）を15部、トリメチロールプロパントリアクリレートを5部、2－ヒドロキシエチルアクリレートを10部、1,4‐ブタンジオールジアクリレートを50部、1,9‐ノナンジオールジアクリレートを20部、イルガキュア184（チバスペシャリティ製）を30部、アデカスタブAO-60（アデカ製）を0.05部、及び、界面活性剤BYK378（ビッグケミー社製）10％ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液を1.1部混合し、更に、フッ素含有アクリルオリゴマー（ダイキン化学工業性）を0.5部混合して均一溶液とし、0.2μｍマイクロフィルターによってろ過し、紫外線硬化樹脂インキA1を調製した。粘度33ｍPa・sec（23℃）、表面張力25.1ｍN/ｍ（23℃）、密度1060kg/m3であった。
［実施例１］
  5インチサイズの無アルカリガラスAN－100（旭硝子製）を用い、事前にDeepUV処理を１分間行い（基板Ｉ-１）、基板表面の濡れ性を上記で得られたインキA1で測定したところ、接触角θL=9.1°であった。ここで、接触角の測定条件については、データフィジックス製OCH200を用いて、上記無アルカリガラスAN－100に対して、インキA1を0.5μl滴下して1秒後の接触角を測定（測定温度23℃）した。
［レンチキュラレンズシートの作製］
  コニカミノルタ製インクジェットヘッド（KM512L、42pl仕様）を用い、駆動周波数4.8ｋHz、印加電圧17.84Vにて、ヘッド温度35℃にて上記で得られた紫外線硬化樹脂インキ（A1）の10分間連続吐出試験を行った。ノズル詰まりは全く無く良好な吐出特性を示した。
  次に、目標レンチキュラレンズシートとして、レンズピッチｗ0＝135μｍ、レンズ高さｈ0＝4.82μｍ、レンズ接触角θ0＝8.2°とし、基板I-１を用いて、レンチキュラレンズシートの作成を行った。まず、インクジェットヘッドとしてKM512Lを用い、更にインクジェットヘッド後方50ｍｍに前記UV-LEDインライン露光ヘッドを装填した。KM512L１ノズルを用いて、ステージ速度125mm／秒、打点ピッチ75μｍ／dropで描画し、描画直後にステージ上でUV-LEDインライン露光を行った。この時の積算露光量は40ｍJ／cm2となる。インライン露光直後の状態を光学顕微鏡で、また形状を光学干渉式表面形状測定器WYCO NT 1100（日本ビーコ社製）を用いて測定したところ、幅ｗ＝135μｍ、高さｈ＝5.4μｍ、接触角9.1°の直線性良好なラインが形成されていることを確認した。更に、得られたレンチキュラレンズ直線に対して、270μｍの間隔をおいて同様に描画し、総計10本のレンチキュラレンズを作成した。（繰り返しピッチは270μｍ）。
  引き続き、一括露光機（大日本科研製、照度50ｍW/cm2）でもって3000ｍJ／cm2露光を行った。次いで、得られた10本のラインの間に対して、前述と同様にしてKM512Lを用いて１ノズルで紫外線硬化樹脂インキＡ１を描画し、引き続きUV-LEDインライン露光を行った。直後に顕微鏡観察を行った結果、ｎ列目と(n+1)列目の境界面は重なることなく良好な直線性を示していることを確認した。更に一括露光機（照度50ｍJ/cm2）でもって7000ｍJ露光を行い、更に80℃にて熱処理を15分行った。7000ｍJ露光後ならびに熱処理後も表面形状もなめらかな球面であり、また互いに重なり合うことなく連続したレンチキュラレンズ形状を有していることをＳＥＭ観察で確認した（図４参照）。また、幅ｗ＝135μｍは露光後、熱処理後も変らず、露光後、熱処理後もｈ＝4.83μｍ±0.1、接触角8.2°で目標の形状を示していることを確認した。
  なお、θk（図３参照）測定を目的に、5インチガラス基板上にインキA1をスピンコートし、一括露光機（照度50ｍJ/cm2）でもって3000ｍJ露光を行い、透明塗膜基板を作成した。この基板上にインキA1を0.5μｌ滴下して静的接触角を測定した（23℃）ところ、50°を示すことを確認した。
［実施例２］
  前記インクジェットヘッドKM512Lをステージ走行方向に対してチルトさせて、インクジェットノズル間の打点ピッチを67.75μｍになるように調製した。更にインクジェットヘッド後方50ｍｍに前記UV-LEDインライン露光ヘッドを装填した。基板I-１をステージに固定し、ノズル開口を３つ置きに（ピッチ270μｍ）６ノズルを開き、ステージ速度125ｍｍ／秒で、１ノズルの吐出打点ピッチ75μｍとなるように6ラインを描画し、同時に露光を行った。描画直後の状態を光学顕微鏡で観察したところ、直線性良好なライン６本が形成されていることを確認した。
  さらに前記６ライン間の領域にインキA1を同様に描画し、同時に露光を行った。更に、一括露光機（照度50ｍJ/cm2）でもって7000ｍJ露光を行い、更に80℃にて熱処理を15分行った。熱処理後も表面形状はなめらかな球面で、互いに重なることなく、幅ｗ＝135μｍ、高さｈ＝4.81μｍ、接触角8.2°で目標の形状のレンチキュラレンズとなっていることを確認した。
［実施例３］
  実施例１において最終露光量を2000ｍJ／cm2とした以外は同様にして、レンチキュラレンズシートを作成した。露光後ならびに熱処理後も表面形状もなめらかな球面を示していることをSEM観察で確認した。また、幅ｗ＝135μｍは露光後、熱処理後も変らず、露光後、熱処理後もｈ＝4.83μｍ±0.1、接触角8.2°で目標の形状を示していることを確認した。
［比較例１］
  インキA1からフッ素含有アクリルオリゴマーを除いたものを用いて、実施例２と同様にしてレンチキュラレンズシートの作成を試みた。しかし、後から充填した(n+1)列目はｎ列目と（n+2）列目と合体してレンズ形状としては不適であった。
  なお、実施例1と同様にして透明塗膜基板を作成し、この上におけるインキA1の静的接触角θｋを測定したところ、19°であった。
［比較例２］
  インキA１ならびに基板I-1を用いて、270μｍの間隔で実施例１と同様に総計10本のレンチキュラレンズ（幅135μｍ）を描画し、一括露光機（大日本科研製、照度50ｍW/cm2）
でもって300ｍJ／cm2露光を行った。引き続き、前述レンズ間にインキA1を実施例1と同様に充填し、境界面を偏光顕微鏡で観察した。境界面の一部に、膨潤した直線性の乱れが見られた。
１：支持基板
２：レンチキュラレンズ

Claims (7)

  1.   支持基板上に複数のレンチキュラレンズを有するレンチキュラレンズシートの製造方法であって、
    （１）インクジェット方式によりn列目、(n+2)列目、(n+4)列目のような偶数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線硬化後に表面撥インキ性を有する透明樹脂組成物インキを付与する工程と、
    （２）紫外線により（１）記載の透明樹脂組成物インキを硬化する工程と、
    （３）インクジェット方式により（n+1）列目、(n+3)列目、(n+5)列目のような奇数列のレンズ領域に対して、紫外線硬化成分を90重量％以上含有し、且つ紫外線によって硬化する透明樹脂組成物インキを付与する工程と、
    （４）紫外線により（１）及び（３）記載の透明樹脂組成物インキを硬化させて、偶数列及び奇数列のレンズ領域にレンチキュラレンズを形成せしめる工程と、
    を有することを特徴とするレンチキュラレンズシートの製造方法。
  2.   前記（２）記載の紫外線硬化後の塗膜表面に対して、（３）記載の透明樹脂組成物インキの静的接触角が３５°以上であることを特徴とする請求項１記載のレンチキュラレンズシートの製造方法。
  3.   前記（１）及び（２）記載の透明樹脂組成物インキを塗布する前に、少なくとも支持基板の洗浄もしくは表面処理を行って、透明樹脂組成物インキと支持基板とが成す接触角θLを、以下のようにした請求項１記載のレンチキュラレンズの製造方法。
                    θ0≦θL≦30°
    （但し、θ0はレンチキュラレンズの表面と支持基板との成す角を表す。）
  4.   前記（１）記載のインクジェット塗工に続いて、同一塗工ステージ上で直後に（２）記載の紫外線露光が行われる請求項１記載のレンチキュラレンズの製造方法。
  5.   請求項１～４のいずれかに記載の方法を用いて得られたレンチキュラレンズシート。
  6.   請求項５記載のレンチキュラレンズシートを用いた光学素子。
  7.   請求項５記載のレンチキュラシートを用いた立体表示ディスプレイ。
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