WO2023053879A1 - レーザ加工方法、光学シートの製造方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工方法、光学シートの製造方法およびレーザ加工装置 Download PDF

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WO2023053879A1
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laser
laser light
polygon scanner
sheet
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PCT/JP2022/033602
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English (en)
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Inventor
峻哉 若山
直之 松尾
Original Assignee
日東電工株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method, an optical sheet manufacturing method, and a laser processing apparatus.
  • the laser processing method has attracted attention as a method for efficiently processing a long sheet material (for example, film, paper, or cloth) while conveying it.
  • a laser beam is two-dimensionally scanned using a galvanometer scanner to obtain a sheet.
  • a laser processing method for processing material is disclosed.
  • the galvanometer scanner can two-dimensionally scan the laser beam by deflecting the laser beam with two plate-like galvanometer mirrors having non-parallel rotation axes.
  • the galvanometer scanner is capable of two-dimensional scanning and has a high degree of freedom in processing.
  • the scanning speed of the galvanometer scanner is not so high, and is about 10 m/s at most.
  • the scan range of the galvo scanner is not very wide, less than 100 mm. From the viewpoint of efficiently processing a long sheet material while conveying it, a laser processing method that replaces the galvanometer scanner, which has a low scanning speed and a narrow scanning range, is desired.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus for efficiently performing laser processing while conveying a long sheet material, and an optical sheet manufacturing method using the laser processing method.
  • a polygon scanner While conveying a long sheet material in a first direction, which is the longitudinal direction, a polygon scanner is used to scan laser light along a second direction intersecting the first direction, thereby scanning the sheet material in two directions.
  • a method of laser processing comprising forming a dimensional pattern.
  • the sheet material has a portion and at least one other portion located along the second direction together with the certain portion
  • the step of forming the two-dimensional pattern on the sheet material includes: using the polygon scanner to deflect the laser light to the portion and to scan the laser light along the second direction; deflecting at least one other laser beam to the at least one other portion using at least one other polygon scanner positioned along the second direction together with the polygon scanner; 3.
  • the laser processing method according to item 1 or 2 comprising forming the two-dimensional pattern on the sheet material by scanning light along the second direction.
  • the step of forming the two-dimensional pattern on the sheet material includes intermittently emitting the laser light and scanning the laser light along the second direction using the polygon scanner to form the two-dimensional pattern on the sheet material. , including forming a plurality of processing regions distributed in dots, The average diameter of each of the plurality of processing regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, 4.
  • the laser processing method according to any one of items 1 to 3, wherein a center-to-center distance between two closest processing regions among the plurality of processing regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • a long sheet material capable of forming a portion having a refractive index different from the surrounding refractive index by light irradiation is intermittently emitted using a polygon scanner while being conveyed in a first direction that is the longitudinal direction.
  • the sheet material is formed with a first region and a plurality of dot-like distributions each surrounded by the first region. forming a second region;
  • the average diameter of each of the plurality of second regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, 8.
  • the sheet material is an optical laminated sheet having a porous layer having a porous structure and a resin composition layer laminated on the porous layer and containing a resin composition melted by irradiation with the laser beam,
  • the resin composition layer is positioned closer to the polygon scanner than the porous layer,
  • the step of forming the first region and the plurality of second regions on the sheet material includes using the polygon scanner to deflect the laser light to the resin composition layer of the optical laminate sheet, and directing the laser light to the resin composition layer.
  • the first region is a region having the porous structure in the porous layer of the optical laminated sheet, Item 7 or 8, wherein each of the plurality of second regions is a region in which voids of the porous structure are at least partially filled with the resin composition melted by irradiation with the laser beam.
  • a method for manufacturing an optical sheet is a region having the porous structure in the porous layer of the optical laminated sheet, Item 7 or 8, wherein each of the plurality of second regions is a region in which voids of the porous structure are at least partially filled with the resin composition melted by irradiation with the laser beam.
  • the control device is causing the conveying machine to convey the elongated sheet material in a first direction that is the longitudinal direction; causing the laser light source to emit laser light; By causing the polygon scanner to deflect the laser light toward the sheet material and scan the laser light along a second direction that intersects the first direction, A laser processing device for forming a two-dimensional pattern on the sheet material.
  • [Item 13] further comprising at least one other laser light source and at least one other polygon scanner positioned along the second direction together with the polygon scanner;
  • the sheet material has a portion and at least one other portion located along the second direction together with the certain portion,
  • the control device is causing the polygon scanner to deflect the laser light toward the portion of the sheet material and to scan the laser light along the second direction; causing the at least one other laser light source to emit at least one other laser light; causing the at least one other polygon scanner to deflect the at least one other laser beam toward the at least one other portion of the sheet material and direct the at least one other laser beam in the second direction; By scanning along 13.
  • the laser processing apparatus according to item 11 or 12, wherein the two-dimensional pattern is formed on the sheet material.
  • the control device is causing the laser light source to intermittently emit the laser light; By causing the polygon scanner to deflect the laser light toward the sheet material and scanning the laser light along the second direction, Forming a plurality of processing regions distributed in dots on the sheet material, The average diameter of each of the plurality of processing regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, 14.
  • the laser processing apparatus according to any one of items 11 to 13, wherein a center-to-center distance between two closest processing regions among the plurality of processing regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • a laser processing method and a laser processing apparatus for efficiently performing laser processing while conveying a long sheet material, and an optical sheet manufacturing method using the laser processing method.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a laser processing device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 shows a schematic front view of how a polygon scanner deflects laser light onto a sheet of material.
  • FIG. 4 shows a schematic front view of how a polygon scanner deflects laser light onto a sheet of material.
  • FIG. 4 shows a schematic front view of how a polygon scanner deflects laser light onto a sheet of material.
  • Fig. 2 shows a bitmap image of an example two-dimensional pattern to be formed on a portion of sheet material;
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of an example of a two-dimensional pattern actually formed on a part of the sheet material;
  • FIG. 3 shows a bitmap image of another example of a two-dimensional pattern to be formed on a portion of sheet material
  • FIG. 11 shows a schematic plan view of another example of a two-dimensional pattern actually formed on a part of the sheet material
  • the schematic diagram showing a mode that a part of layer is removed by a laser beam is shown.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention; The typical sectional drawing of an optical lamination sheet is shown.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of an optical sheet manufactured by irradiating an optical laminated sheet with laser light
  • FIG. 8B shows a schematic plan view of the porous layer shown in FIG. 8A.
  • a typical sectional view of a 1st light distribution element is shown.
  • FIG. 4 shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Example 1.
  • FIG. 4 shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Example 2.
  • FIG. 11 shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Example 3.
  • FIG. 4 shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 1.
  • FIG. 3 shows a flow chart of steps of one cycle in a method for manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 2.
  • FIG. 3 shows a flow chart of steps of one cycle in a method for manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 3.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. The structure of the light distribution element sample used for evaluating the light extraction effect is schematically shown.
  • corrugated-shaped film is shown.
  • FIG. 13B shows a 13B-13B′ cross-sectional view of the concave-convex shaped film shown in FIG. 13A.
  • Laser processing apparatuses according to embodiments of the present invention are not limited to those exemplified below.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a laser processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • X-, Y-, and Z-axes that are orthogonal to each other are schematically shown.
  • the direction of the X-axis arrow is called the +X direction, and the opposite direction is called the -X direction.
  • ⁇ X directions are not distinguished, they are simply referred to as X directions.
  • the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a conveying machine 20 that conveys a long sheet material 10 in the +X direction that is the longitudinal direction, a laser light source 30 that emits a laser beam LB, and deflects the laser beam LB, It comprises a polygon scanner 40 that scans the laser beam LB along +Y, and a control device 50 that controls the operations of the conveyor 20 , the laser light source 30 and the polygon scanner 40 .
  • White arrows D1 and D2 shown in FIG. 1 represent the moving direction of the sheet material 10 and the scanning direction of the polygon scanner 40, respectively.
  • a dotted line shown in FIG. 1 represents a control signal sent from the control device 50 .
  • the polygon scanner 40 capable of high-speed scanning is used to scan the laser beam LB in the +Y direction, thereby scanning the sheet material 10 with A two-dimensional pattern can be efficiently formed.
  • the polygon scanner 40 capable of high-speed scanning is used to scan the laser beam LB in the +Y direction, thereby scanning the sheet material 10 with A two-dimensional pattern can be efficiently formed.
  • the sheet material 10 can be, for example, film, paper or cloth.
  • the film can be, for example, a monolayer film or a laminated film having multiple films.
  • the laminate film may have an adhesive layer that adheres the two closest plastics together, and at least one conductive inorganic material selected from, for example, ITO, Ag, Au and Cu. It may have a film on its surface.
  • the film can be, for example, a polarizing film or a retardation film used in displays.
  • the size of the sheet material 10 in the Y direction can be, for example, 100 mm or more and 300 mm or less. When using the polygon scanner 40, unlike the galvanometer scanner, the size of the sheet material 10 in the Y direction can be 100 mm or more.
  • the conveying machine 20 includes an unwinding roller 22a and a winding roller 22b, two conveying rollers 24, and an unwinding motor 26a and a winding motor 26b.
  • the unwinding motor 26a and the winding motor 26b respectively rotate the unwinding roller 22a and the winding roller 22b in the same rotational direction.
  • the unwinding roller 22a unwinds the sheet material 10 before processing from the roll, and the winding roller 22b winds up the sheet material 10 after processing.
  • Two transport rollers 24 are spaced apart in the X direction to support the sheet material 10 during movement.
  • the sheet material 10 By unwinding and winding the sheet material 10 via the two conveying rollers 24, the sheet material 10 can be conveyed in the +X direction while being kept parallel to the XY plane.
  • the rotation speed of the winding roller 22b slightly higher than the rotation speed of the unwinding roller 22a, tension acts on the sheet material 10, and the slack of the sheet material 10 can be suppressed.
  • the sheet material 10 By continuing to rotate the feed roller 22a and the take-up roller 22b, the sheet material 10 can be conveyed continuously.
  • the intermittent transfer includes a step of vacuum-sucking the sheet material before processing to a stage and releasing the vacuum-suction after processing.
  • the single-wafer transfer also includes a step of placing one of the single-leaf sheet materials on a stage, vacuum-adsorbing it, releasing the vacuum-adsorption after processing, and recovering it.
  • the conveying speed of the sheet material 10 in continuous conveying can be, for example, 0.5 m/min or more and 10 m/min or less. As the polygon scanner 40 scans at high speed, the conveying speed of the sheet material 10 can be increased. However, in the present embodiment, it is sufficient that the sheet material 10 is conveyed during laser processing, so the conveyance of the sheet material 10 may be temporarily stopped before and/or after laser processing.
  • the sheet material 10 is conveyed by a roll-to-roll method. Material 10 may be transported.
  • the laser light source 30 is a laser light source capable of continuously or intermittently emitting ultraviolet, visible, or infrared laser light LB.
  • the laser light source 30 is arranged outside the polygon scanner 40, but it may be built in the polygon scanner 40 as well.
  • the wavelength of the laser beam LB is suitable for processing the sheet material 10 .
  • the laser beam LB can be, for example, 150 nm or more and 11000 nm or less, preferably 250 nm or more and 2000 nm or less.
  • the wavelength of the laser light LB can be, for example, 900 nm or more and 1500 nm or less, preferably 900 nm or more and 1200 nm or less.
  • the spatial intensity distribution of the laser beam LB preferably has a Gaussian distribution or top-hat distribution, but is not limited to this.
  • the beam shape may be circular or rectangular. Condensing may be performed using a condensing optical system such as an objective lens.
  • the focal point diameter spot diameter
  • the focal diameter is, for example, preferably in the range of 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, more preferably in the range of 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the laser beam LB is preferably a pulsed laser beam that is emitted intermittently, and is preferably a laser beam having a pulse width on the order of nanoseconds to microseconds. If the pulse width is too short, heat generation may not occur. However, if the pulse width is within the above range, the photochemical reaction will be accompanied by heat generation. . Moreover, within this pulse width range, one pattern can be formed in a short time, which is preferable from the viewpoint of productivity.
  • the repetition frequency of the pulsed laser light is not particularly limited, but it is preferably as high as possible from the viewpoint of productivity, and can be appropriately adjusted within the range of 10 kHz to 5,000 kHz.
  • Types of laser oscillators satisfying the above requirements include, but are not limited to, YAG laser devices, YLF laser devices, YVO4 laser devices, fiber laser devices, and semiconductor laser devices.
  • the irradiation conditions of the laser beam LB can be set to any appropriate conditions, but the energy density is preferably 1 J/cm 2 or more and 20 J/cm 2 or less. If the energy density is within this range, the energy is sufficient to form a desired pattern, and transpiration and thermal decomposition of the object to be irradiated can be suppressed.
  • the polygon scanner 40 includes a rotatable polygon mirror 42, a convex mirror 44a, a concave mirror 44b, and a housing 46 that houses these components.
  • the housing 46 is represented by dashed lines as being transparent for clarity of explanation.
  • the convex mirror 44a is located on the ⁇ Z direction side of the polygon mirror 42.
  • the concave mirror 44b is located on the +X direction side of the polygon mirror 42 and the convex mirror 44a, is located lower than the polygon mirror 42, and is located higher than the convex mirror 44a.
  • the housing 46 has a front surface located on the +X direction side, a back surface located on the ⁇ X direction side, two side surfaces located on the ⁇ Y direction side, and a top surface located on the +Z direction side, but the top surface located on the ⁇ Z direction side. does not have a bottom surface that
  • the housing 46 has an opening 46 schreib through which the laser beam LB emitted from the laser light source 30 passes on the side surface on the +Y direction side. Openings may be provided in the front, back, or top, rather than the sides. In that case, the laser beam LB passing through the opening is deflected toward the polygon mirror 42 by, for example, a plate-shaped mirror provided inside the polygon scanner 40 .
  • the polygon scanner 40 reflects the laser beam LB in the order of the polygon mirror 42, the convex mirror 44a and the concave mirror 44b to deflect the laser beam LB toward the sheet material 10, and repeatedly scans the laser beam LB along the +Y direction.
  • the scanning direction D2 of the polygon scanner 40 is orthogonal to the moving direction D1 of the sheet material 10, but the two do not have to be orthogonal to each other, and may intersect each other.
  • the moving direction D1 of the sheet material 10 is also called “first direction”
  • the scanning direction D2 of the polygon scanner 40 is also called "second direction”. Details of the scanning operation of the polygon scanner 40 will be described later.
  • the scanning speed at which the polygon scanner 40 scans the surface of the sheet material 10 with the laser beam LB along the +Y direction can be, for example, 25 m/s or more and 200 m/s.
  • the scan range of the polygon scanner 40 can be, for example, 10 mm or more and 500 mm or less.
  • the scan speed of the galvanometer scanner is about 10m/s at most, and the scan range of the galvanometer scanner is less than 100mm. Therefore, the polygon scanner 40 can perform laser processing more efficiently while the sheet material 10 is conveyed than the galvanometer scanner.
  • Control device 50 The control operation of the controller 50 for controlling the conveyor 20, the laser light source 30 and the polygon scanner 40 is as follows. (1) The conveying machine 20 conveys the sheet material 10 in the +X direction. (2) Cause the laser light source 30 to emit the laser beam LB. (3) The polygon scanner 40 deflects the laser beam LB and scans the laser beam LB along +Y.
  • the control device 50 forms a two-dimensional pattern on the sheet material 10 by control operations (1) to (3).
  • control device 50 controls the rotation of the unwinding motor 26a and the winding motor 26b in the conveying machine 20 to adjust the conveying speed of the sheet material 10.
  • a rotary encoder (not shown) is attached to one of the two transport rollers 24 .
  • the rotary encoder measures the rotation speed, rotation position and rotation angle of the conveying roller 24 and sends a measurement result signal to the control device 50 .
  • the control device 50 calculates the conveying speed of the sheet material 10 based on the signal sent from the rotary encoder.
  • the control device 50 controls the laser light source 30 to adjust the emission timing of continuously or intermittently emitting the laser beam LB and the output of the laser beam LB.
  • control device 50 controls the rotation of the polygon mirror 42 to adjust the scanning speed of the polygon scanner 40 .
  • the control device 50 is a laptop personal computer, but it may be a desktop personal computer. Controller 50 need not be a single controller.
  • the control device 50 may be divided into a control device that controls two operations of the conveyor 20, the laser light source 30 and the polygon scanner 40, and a control device that controls the remaining operations.
  • the control device 50 may be divided into a control device for controlling the operation of the conveyor 20 , a control device for controlling the operation of the laser light source 30 , and a control device for controlling the operation of the polygon scanner 40 .
  • the controller 50 is located at a remote location away from the carrier 20, the laser light source 30 and the polygon scanner 40, and can send control signals to the carrier 20, the laser light source 30 and the polygon scanner 40 via the communication network. good.
  • FIGS. 2A to 2C are schematic front views showing how the polygon scanner 40 deflects the laser beam LB toward the sheet material 10.
  • FIG. the housing 46 is omitted in FIGS. 2A to 2C.
  • the polygon mirror 42 is a regular octagonal prism having reflecting surfaces on its side surfaces.
  • the polygon mirror 42 is not limited to a regular octagonal prism, and may be a prism whose bottom surface is an arbitrary polygon.
  • the polygon mirror 42 rotates counterclockwise when viewed from the +X direction, with an axis parallel to the X direction as a rotation axis.
  • the polygon mirror 42 reflects the laser beam LB toward the convex mirror 44a on a reflecting surface 42s.
  • the convex mirror 44a is arranged at a position where it receives the laser beam LB reflected by the polygon mirror 42 and reflects it toward the concave mirror 44b.
  • the concave mirror 44 b is arranged at a position where it receives the laser beam LB reflected by the convex mirror 44 a and reflects it toward the sheet material 10 .
  • the polygon mirror 42 reflects the laser light LB in different directions by rotating itself.
  • the convex mirror 44 a and the concave mirror 44 b allow the laser beam LB to enter the sheet material 10 perpendicularly regardless of the direction of the laser beam LB reflected by the polygon mirror 42 .
  • the oblique incidence of the laser beam LB on the sheet material 10 can be suppressed, and the sheet material 10 can be processed with high accuracy by the laser beam LB.
  • the polygon scanner 40 scans the laser beam LB along the +Y direction.
  • the polygon mirror 42 reflects the laser beam LB again from the reflection surface on the reverse rotation direction side adjacent to the reflection surface 42s as shown in FIGS. 2A to 2C. In this manner, the polygon scanner 40 repeatedly scans the laser beam LB along the +Y direction.
  • the polygon scanner 40 With the polygon scanner 40, one-dimensional scanning is possible simply by continuing to rotate the polygon mirror 42 in the same rotational direction. On the other hand, in the galvanometer scanner, it is necessary to adjust the rotation angles of the two galvanometer mirrors to perform two-dimensional scanning.
  • the polygon scanner 40 can achieve high-speed scanning with a simpler configuration than galvano scanning.
  • FIG. 3A shows a bitmap image of an example two-dimensional pattern to be formed on a portion of sheet material 10 .
  • the two-dimensional pattern to be formed is represented by a plurality of hatched areas among the areas divided into 12 rows and 12 columns. Each hatched area is an irradiation area irradiated with the laser beam LB.
  • the laser light LB is pulsed laser light.
  • FIG. 3B shows a schematic plan view of an example of a two-dimensional pattern actually formed on part of the sheet material 10.
  • the two-dimensional pattern formed on the sheet material 10 has a plurality of dot-shaped processing regions 10a formed by irradiation with the laser beam LB.
  • the processed region 10a can be, for example, a portion having a refractive index different from that of the surroundings, a recess or a through hole.
  • the shape of the two-dimensional pattern formed on the sheet material 10 is determined by the distribution of the plurality of dot-shaped processing regions 10a. In the example shown in FIG. 3B, a square is determined by the distribution of 16 processing areas 10a of 4 rows and 4 columns, and a triangle is determined by the distribution of 10 processing areas 10a.
  • the average diameter of each of the plurality of processing regions 10a can be, for example, 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the center-to-center distance between the two closest processing regions can be, for example, 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • a high-definition two-dimensional pattern can be formed by such a distribution of a plurality of processing regions 10a.
  • FIG. 4A shows a bitmap image of another example of a two-dimensional pattern to be formed on a portion of sheet material 10 .
  • the two-dimensional pattern to be formed forms a cycle.
  • FIG. 4B shows a schematic plan view of another example of a two-dimensional pattern actually formed on a portion of the sheet material 10.
  • Each processing region 10a shown in FIG. 4B is a through hole. The top, bottom, left, and right portions of each processing region 10a shown in FIG.
  • the sheet material 10 shown in FIG. 4B has a cut-out portion 10A surrounded by a plurality of processing regions 10a and a peripheral edge portion 10B positioned around the plurality of processing regions 10a.
  • the cut-out portion 10A and the peripheral edge portion 10B can be separated from each other by a plurality of working areas 10a forming a closed path.
  • the shape of the cut portion 10A is determined by the distribution of the plurality of processing regions 10a. As described above, a portion having an arbitrary shape can be cut out from the sheet material 10 .
  • a plurality of dot-shaped processing regions 10a refers not only to the case where a plurality of dot-shaped processing regions 10a are discretely distributed without overlapping each other, but also to the case where a plurality of dot-shaped processing regions 10a are distributed. It also means that at least a part (a part or all) of them is partially overlapped with each other.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram showing how a part of the layer is removed by the laser beam LB.
  • the sheet material 10 shown in FIG. 5 has a laminated structure of a lower layer 10C1 and an upper layer 10C2.
  • part of the upper layer 10C2 is linearly and repeatedly removed.
  • a plurality of grooves spaced apart in the X direction are formed in the upper layer 10C2.
  • the laser beam LB can be emitted intermittently or continuously. For example, by intermittently emitting the laser beam LB toward the upper layer 10C2 and scanning the laser beam LB in the +Y direction, a plurality of dot-shaped processing regions that partially overlap each other are formed in the upper layer 10C2. You may Alternatively, a linear processing region may be formed in the upper layer 10C2 by continuously emitting the laser light LB toward the upper layer 10C2 and scanning the laser light LB in the +Y direction.
  • the upper layer 10C2 can be made of at least one material selected from, for example, Cr, Cu, Ti, Ag, Ni--Cr alloy, SUS, Cu--Zn alloy, ITO, SiO 2 , TiO 2 and ZnO.
  • Lower layer 10C1 may be formed from a material capable of forming such a material on the top surface.
  • the control device 50 for forming a two-dimensional pattern on the sheet material 10 executes the following procedures (A) to (D) before the above control operations (1) to (3).
  • (A) Determine the number of scanning lines per second for the polygon scanner 40 .
  • (B) Determine the two-dimensional pattern to be formed.
  • (C) Determine the emission timing of the laser beam LB based on the two-dimensional pattern to be formed.
  • (D) Determine the conveying speed of the sheet material 10 based on the number of scanning lines per second and the distance between adjacent scanning lines in the X direction of the two-dimensional pattern to be formed.
  • the control device 50 executes the above control operation (1) at the conveying speed of the sheet material 10 determined by the procedure (D), and performs the above control operation (2) at the ejection timing determined by the procedure (C). and perform the above control action (3) at the number of scan lines per second determined by procedure (A).
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a laser processing device 110 according to another embodiment of the present invention.
  • control signals sent by the control device 50 are omitted.
  • the laser processing apparatus 110 shown in FIG. 6 differs from the laser processing apparatus 100 shown in FIG. - 1, 30-2 and two polygon scanners 40-1, 40-2.
  • the laser light source 30-2 is positioned along the +Y direction along with the laser light source 30-1, and the polygon scanner 40-2 is positioned along the +Y direction along with the polygon scanner 40-1.
  • Laser processing apparatus 110 includes at least one laser light source such as laser light source 30-2 in addition to a laser light source such as laser light source 30-1, and a polygon scanner such as polygon scanner 40-1. may include at least one other polygon scanner, such as polygon scanner 40-2.
  • the number of laser light sources and the number of polygon scanners may each be three or more.
  • the laser light emitted from the certain laser light source is also referred to as “certain laser light”
  • the laser light emitted from at least one other laser light source is referred to as "at least one other laser light”. Also called
  • the sheet material 10 shown in FIG. 6 has a first portion 10-1 and a second portion 10-2 located along the +Y direction together with the first portion 10-1.
  • a dashed line shown in FIG. 6 represents the boundary between the first portion 10-1 and the second portion 10-2.
  • the first portion 10-1 and the second portion 10-2 have the same width in the Y direction, but the width of one of the first portion 10-1 and the second portion 10-2 is It may be wider than the width of the other.
  • Sheet material 10 may have one portion, such as first portion 10-1, and at least one other portion, such as second portion 10-2.
  • the number of the plurality of portions positioned along the +Y direction in the sheet material 10 may be three or more.
  • Each of the two laser light sources 30-1 and 30-2 shown in FIG. 6 has the same configuration as the laser light source 30 shown in FIG.
  • the polygon scanner 40-1 shown in FIG. 6 has a mirror 46-1
  • the polygon scanner 40-2 shown in FIG. 6 has a mirror 46-2. Except for the two mirrors 46-1 and 46-2, each of the two polygon scanners 40-1 and 40-2 shown in FIG. 6 has the same configuration as the polygon scanner 40 shown in FIG.
  • two laser light sources 30-1 and 30-2 are arranged behind two polygon scanners 40-1 and 40-2, respectively.
  • Laser beams LB1 and LB2 emitted from the laser light sources 30-1 and 30-2 pass through openings (not shown) and are deflected toward the polygon mirrors by the mirrors 46-1 and 46-2.
  • a high-output laser beam emitted from one laser light source may be branched and made incident on the two polygon scanners 40-1 and 40-2.
  • the control operation of the controller 50 for performing laser processing with the two laser light sources 30-1, 30-2 and the two polygon scanners 40-1, 40-2 while conveying the sheet material 10 is as follows.
  • the conveying machine 20 conveys the sheet material 10 in the +X direction.
  • (2) Cause the laser light source 30-1 to emit a laser beam LB1.
  • the polygon scanner 40-1 deflects the laser beam LB1 toward the first portion 10-1 and scans the laser beam LB1 along the +Y direction.
  • the laser beam source 30-2 emits the laser beam LB2. emit.
  • the polygon scanner 40-2 deflects the laser beam LB2 toward the second portion 10-2 to scan the laser beam LB2 along the +Y direction.
  • the number of scanning lines per second of the polygon scanners 40-1 and 40-2, the emission timings of the laser beams LB1 and LB2, and the conveying speed of the sheet material 10 are as described in the procedures (A) to (D) above. is.
  • the control device 50 forms a two-dimensional pattern on the sheet material 10 through such control operations.
  • Control actions (2) and (3) are synchronized with control actions (4) and (5) so that a desired two-dimensional pattern can be formed on the sheet material 10 .
  • the upper limit of the size of the sheet material 10 in the Y direction can be increased.
  • the upper limit of the size of the sheet material 10 in the Y direction can be 600 mm, for example.
  • the upper limit of the size of the sheet material 10 in the Y direction can be further increased by increasing the number of polygon scanners arranged in parallel in the Y direction. By arranging a plurality of polygon scanners in parallel, a wider sheet material 10 can be laser-processed at once, so productivity can be improved.
  • the following laser processing method can be realized by the laser processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention described above.
  • a two-dimensional pattern is formed on the sheet material 10 by scanning the laser beam LB along the +Y direction using the polygon scanner 40 while conveying the sheet material 10 in the +X direction. including the step of forming.
  • the step of forming the two-dimensional pattern on the sheet material 10 includes intermittently emitting the laser beam LB and directing the laser beam LB in the +Y direction. forming a plurality of processing regions distributed in a dot pattern on the sheet material 10 by scanning along.
  • the following laser processing method can be realized by the laser processing apparatus 110 according to another embodiment of the present invention described above.
  • the polygon scanner 40-1 is used to deflect the laser beam LB1 to the first portion 10-1 of the sheet material 10 while conveying the sheet material 10 in the +X direction.
  • the laser beam LB1 is scanned along the +Y direction
  • the polygon scanner 40-2 is used to deflect the laser beam LB2 toward the second portion 10-2 of the sheet material 10
  • the laser beam LB2 is scanned along the +Y direction.
  • the step of forming a two-dimensional pattern on the sheet material 10 is included.
  • the sheet material 10 is assumed to be a sheet material capable of forming a portion having a different refractive index from the surrounding refractive index by light irradiation.
  • the polygon scanner 40 is used to scan intermittently emitted laser light LB along the +Y direction. Forming a first region and a plurality of second regions each surrounded by the first region and distributed in dots. The refractive index of each of the plurality of second regions is different from the refractive index of the first regions.
  • the average diameter of each of the plurality of second regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and the center-to-center distance between two closest second regions among the plurality of second regions is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • an optical sheet having functionality such as efficiently extracting light propagating in the light guide layer to the outside or efficiently diffusing light incident on the optical sheet Sheets can be manufactured.
  • the sheet material 10 may contain, for example, a photochromic material.
  • the sheet material 10 may be an optical laminated sheet capable of forming a portion having a refractive index different from the surrounding refractive index by irradiation with light, as described below.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the optical laminated sheet 10SS.
  • the optical laminated sheet 10SS shown in FIG. 7 includes a porous layer 12 having a porous structure, and a resin composition layer 14 laminated on the porous layer 12 and containing a resin composition melted by irradiation with a laser beam LB. have.
  • the resin composition layer 14 is positioned closer to the polygon scanner 40 than the porous layer 12 is.
  • the transmittance of the resin composition layer 14 to the laser light LB is 5% or more and 85% or less.
  • the optical laminated sheet 10SS further has a base layer 16 supporting the porous layer 12 and a release sheet (separator) 18 arranged on the opposite side of the resin composition layer 14 to the porous layer 12 . Base layer 16 and/or release sheet 18 may be omitted.
  • the porous layer 12 can be made of porous silica, for example.
  • the porosity of the silica porous body is more than 0% and less than 100%.
  • the porosity is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 55% or more.
  • the upper limit of the porosity is not particularly limited, it is preferably 95% or less, more preferably 85% or less, from the viewpoint of strength.
  • the refractive index of silica (the matrix portion of the silica porous body) is preferably, for example, 1.41 or more and 1.43 or less.
  • the resin composition layer 14 can be formed with various resin compositions.
  • the refractive index of general resin is approximately 1.45 or more and 1.70 or less.
  • the resin composition may contain a photocurable resin.
  • the resin composition layer 14 absorbs the laser beam LB, it can be efficiently heated by the irradiation of the laser beam LB. As a result, the resin composition in the region of the resin composition layer 14 irradiated with the laser beam LB is melted, and the pores of the porous structure of the porous layer 12 are selectively filled with the resin composition. .
  • the refractive index of the region in which the voids of the porous structure are filled with the resin composition is higher than the refractive index of the surrounding region having the porous structure.
  • the method of irradiating the resin composition layer 14 with a laser beam LB and heating it by absorption of the laser beam LB can efficiently form a relatively high-definition pattern compared to conventional methods.
  • the transmittance of the resin composition layer 14 to the laser beam LB is more preferably 70% or less, more preferably 65% or less.
  • organic substances absorb infrared rays, so that infrared spectroscopy is used for their identification.
  • the infrared wavelength range (fingerprint region) used to identify organic matter is 400 cm -1 to 4000 cm -1 in wave number and 2.5 ⁇ m to 25 ⁇ m in wavelength. absorbs little.
  • An organic substance that absorbs infrared rays is sometimes called an infrared absorbing dye.
  • the resin composition of the resin composition layer 14 includes, for example, a resin composition that hardly absorbs the laser beam LB and a coloring material that absorbs the laser beam LB.
  • the coloring material may contain pigments (or dyes), and the coloring material may contain pigments.
  • pigment (or dye) refers to a coloring material that is soluble in a solvent (such as water or alcohol), and pigment refers to a coloring material that is insoluble or sparingly soluble in a solvent.
  • an atomic group that absorbs the first light may be introduced chemically (that is, by chemical bonding) into the resin itself contained in the resin composition.
  • the step of forming the first region and the plurality of second regions on the sheet material 10 uses the polygon scanner 40 to deflect the laser light LB to the resin composition layer 14 of the optical laminated sheet 10SS. and scanning the laser light LB along the +Y direction.
  • FIG. 8A shows a schematic cross-sectional view of the optical sheet 10S manufactured by irradiating the optical laminated sheet 10SS with the laser beam LB.
  • FIG. 8B shows a schematic plan view of the porous layer 12 shown in FIG. 8A.
  • the optical sheet 10S shown in FIG. 8A differs from the optical laminated sheet 10SS shown in FIG. 7 in that, as shown in FIG. , and a plurality of second regions 12b distributed like dots.
  • the first region 12a is a region in which the porous layer 12 has a porous structure.
  • Each of the plurality of second regions 12b is a region in which voids of the porous structure are at least partially filled with a resin composition melted by irradiation with the laser beam LB.
  • the refractive index of the second region 12b is higher than that of the first region 12a.
  • n1 is the refractive index of the first region 12a
  • n2 is the refractive index of the second region 12b
  • n3 is the refractive index of the resin composition layer 14, n1 ⁇ n2 and n1 ⁇ n3.
  • n1 can be, for example, 1.30 or less
  • n2 can be, for example, 1.43 or more
  • n3 can be, for example, 1.45 or more.
  • the refractive index n2 of the second region 12b can be controlled.
  • is preferably 0.1 or less. The occurrence of total internal reflection at the interface between the resin composition layer 14 and the second region 12b of the porous layer 12 can be suppressed.
  • FIGS. 9A and 9B show schematic cross-sectional views of the first light distribution element 10D1 and the second light distribution element 10D2, respectively.
  • a first light distribution element 10D1 shown in FIG. 9A has a laminated structure in which a light guide layer 11, a porous layer 12, a resin composition layer 14, and a base material layer 13 are laminated in this order.
  • the porous layer 12 and the resin composition layer 14 shown in FIG. 9A are also collectively referred to as "optical layer 10Sa".
  • the light incident from the light-receiving end surface (not shown) of the light guide layer 11 is totally internally reflected at the interface between the light guide layer 11 and the first region 12a of the porous layer 12 and at the interface between the light guide layer 11 and air, It propagates through the light guide layer 11 in the X direction (guided light L P ).
  • Part of the light entering the light guide layer 11 enters the interface between the light guide layer 11 and the second region 12b of the porous layer 12, and passes through the resin composition layer 14 and the substrate without undergoing total internal reflection. It passes through the material layer 13 and is emitted from the first light distribution element 10D1 (outgoing light L E ). In other words, part of the light that enters the light guide layer 11 is optically coupled (extracted) to the base material layer 13 by the optical layer 10Sa and emitted in the Z direction.
  • the light propagation direction has variation (distribution) from the X direction
  • the light emission direction also has variation (distribution) from the Z direction.
  • the second light distribution element 10D2 shown in FIG. 9B differs from the first light distribution element 10D1 shown in FIG. 9A in that the arrangement of the porous layer 12 and the resin composition layer 14 is reversed.
  • the porous layer 12 and the resin composition layer 14 shown in FIG. 9B are also collectively referred to as "optical layer 10Sb".
  • Light incident from the light-receiving end face (not shown) of the light guide layer 11 is totally internally reflected at the interface between the resin composition layer 14 and the first region 12a of the porous layer 12 and at the interface between the light guide layer 11 and air. , propagates through the light guide layer 11 in the X direction (guided light L P ).
  • a part of the light incident on the light guide layer 11 enters the interface between the resin composition layer 14 and the second region 12b of the porous layer 12, and is not totally internally reflected, and passes through the resin composition layer 14 and the second region 12b. It passes through the base material layer 13 and is emitted from the second light distribution element 10D2 (outgoing light L E ). In other words, part of the light entering the light guide layer 11 is optically coupled to the base material layer 13 by the optical layer 10Sb and emitted in the Z direction.
  • the arrangement of the first region 12a and the second region 12b of the porous layer 12 in the layer plane can be controlled.
  • the arrangement of the first regions 12a and the second regions 12b in the porous layer 12 is appropriately designed according to the required light distribution.
  • Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 described below an optical laminated sheet having a configuration similar to that of the optical laminated sheet 10SS shown in FIG. An optical sheet having a configuration was manufactured. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 differ in the laser processing method of the optical laminated sheet.
  • Example 1 the optical laminated sheet continuously conveyed by the roll-to-roll method was laser-processed using a single polygon scanner.
  • Example 2 an optical laminated sheet conveyed by a roll-to-roll method with a stop interposed therebetween was laser-processed using a single polygon scanner.
  • Example 3 an optical laminated sheet continuously conveyed by a roll-to-roll method was subjected to laser processing using two polygon scanners arranged in parallel.
  • Comparative Example 1 an optical laminated sheet that was intermittently conveyed by a roll-to-roll method was subjected to laser processing using a single galvanometer scanner.
  • Comparative Example 2 an optical laminated sheet continuously conveyed by a roll-to-roll system was subjected to laser processing using a single galvanometer scanner.
  • Comparative Example 3 laser processing was performed using a single polygon on the optical laminated sheet that was conveyed one by one.
  • Example 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 the following operations were taken as one cycle, and the cycle time was calculated to evaluate the productivity of the optical sheet.
  • Optical sheet productivity was defined by the length of optical sheet produced per minute.
  • one cycle was the operation of laser processing a region having a size of 50 mm in the X direction and 310 mm in the Y direction using a single polygon scanner.
  • one cycle is the operation of laser processing a region having a size of 50 mm in the X direction and a size of 600 mm in the Y direction using two polygon scanners.
  • Comparative Examples 1 and 2 one cycle was the operation of laser processing a region having a size of 50 mm in the X direction and a size of 50 mm in the Y direction using a single galvanometer scanner.
  • FIG. 10A shows a flow chart of steps of one cycle in the method for manufacturing an optical sheet according to Example 1.
  • FIG. 10A in one cycle, the optical laminated sheet was laser-processed by a single polygon scanner while being continuously conveyed by a roll-to-roll method.
  • the resin composition layer As the resin composition layer, a laminated structure of an adhesive layer (resin composition layer) containing no pigment and a pigment layer formed on the adhesive layer was used.
  • a dye solution was prepared by adding 0.52 parts by mass of a dye-based dye CIR-RL (phenylenediamine-based diimmonium compound) manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd. to 100 parts by mass of a solvent (MIBK).
  • CIR-RL phenylenediamine-based diimmonium compound
  • One separator of the double-sided adhesive A (PET separator/acrylic adhesive A/PET separator, thickness 38 ⁇ m/10 ⁇ m/38 ⁇ m) prepared by the method described later is peeled off, and the above-described adhesive is applied to the exposed surface of the acrylic adhesive.
  • a dye solution was applied to obtain a dye layer.
  • the laminate of the optical adhesive layer and the dye layer had a transmittance of 28% for laser light with a wavelength of 1060 nm.
  • Example 2 In Example 2 and Comparative Examples 1 to 3, the same porous layer and resin composition layer as in Example 1 were used.
  • An optical sheet was produced by irradiating the optical laminate sheet with a near-infrared nanosecond pulsed fiber laser beam under the following conditions.
  • Laser oscillator redENERGY G4 manufactured by SPI Objective lens: f350mm Polygon scanner: LSE310 manufactured by Next Scan Technology Beam intensity distribution: Gaussian Spot size: ⁇ 55 ⁇ m Repetition frequency: 500 kHz Scan speed: 50 m/sec Pattern pitch: 150 ⁇ m Power: 55W Pulse energy: 110 ⁇ J Energy density: 4.6 J/cm 2
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the optical sheet obtained in Example 1.
  • Example 1 there is only a machining process in one cycle, so the cycle time is equal to the machining time.
  • the cycle time was 1.5 seconds of machining time.
  • Productivity was 2.02 m/min.
  • FIG. 10B shows a flow chart of steps of one cycle in the method for manufacturing an optical sheet according to Example 2.
  • the optical laminated sheet whose conveyance is stopped is fixed to the stage by vacuum adsorption, the optical laminated sheet is conveyed by the roll-to-roll method, and the stage is moved at the same timing and the same conveyance speed.
  • the movement of the stage and the conveyance of the optical laminated sheet were stopped, the adsorption fixation was released, and the stage was moved to the initial position before the adsorption fixation.
  • the moving distance of the stage in one cycle was 50 mm. Adsorption and fixation to the stage can prevent the optical laminated sheet from floating or shifting from the stage during laser processing. As a result, the accuracy of laser processing can be improved.
  • An optical sheet was produced by irradiating the optical laminate sheet with a near-infrared nanosecond pulsed fiber laser beam under the following conditions.
  • Laser oscillator redENERGY G4 manufactured by SPI Objective lens: f350mm Polygon scanner: LSE310 manufactured by Next Scan Technology Beam intensity distribution: Gaussian Spot size: ⁇ 55 ⁇ m Repetition frequency: 500 kHz Scan speed: 100 m/sec Pattern pitch: 150 ⁇ m Power: 86W Pulse energy: 172 ⁇ J Energy density: 7.2 J/cm 2
  • one cycle includes the steps of machining, fixing and releasing by suction, and moving the stage to the initial position, so the cycle time is equal to the total time of those steps.
  • the processing time was 1.5 seconds
  • the adsorption fixation and release time was 0.6 seconds
  • the movement time to the initial position of the stage was 1 second
  • the cycle time was 3.1 seconds which was the total of them. there were.
  • Productivity was 0.97 m/min.
  • FIG. 10C shows a flow chart of steps of one cycle in the method for manufacturing an optical sheet according to Example 3.
  • Example 3 was the same as Example 1 except that the optical laminate sheet with the larger size in the Y direction was laser processed by two polygon scanners.
  • Example 3 there is only a machining process in one cycle, so the cycle time is equal to the machining time.
  • the cycle time was 1.5 seconds of machining time.
  • Productivity was 2.02 m/min.
  • the productivity was the same in Examples 1 and 3, even though the optical laminate sheet had a larger size in the Y direction.
  • FIG. 10D shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 1.
  • the transport of the optical laminated sheet by the roll-to-roll method is stopped, the optical laminated sheet is fixed to the stage by vacuum adsorption, laser processing is performed by a single galvanometer scanner, and after processing, vacuum The adsorption was released, and the conveyance of the optical laminated sheet by the roll-to-roll method was resumed.
  • An optical sheet was produced by irradiating the optical laminate sheet with a near-infrared nanosecond pulsed fiber laser beam under the following conditions.
  • Laser oscillator JenLas fiber ns 20 manufactured by Jenoptik Wavelength: 1064nm
  • Objective lens f ⁇ lens (f82mm)
  • Galvanometer scanner intelliScan14 manufactured by ScanLab Beam intensity distribution: Gaussian Spot size: ⁇ 60 ⁇ m
  • Repetition frequency 12.5 kHz
  • Scanning speed 2500 mm/sec
  • Pattern pitch 150 ⁇ m
  • Power 5.6W Pulse energy: 448 ⁇ J
  • one cycle includes the steps of processing, fixing and releasing by suction, and transportation, so the cycle time is equal to the total time of those steps.
  • the processing time was 60.0 seconds
  • the adsorption fixation and release time was 0.6 seconds
  • the transfer time was 1 second
  • the total cycle time was 61.6 seconds.
  • Productivity was 0.05 m/min.
  • FIG. 10E shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 10E, in one cycle, the optical laminated sheet was laser-processed by a single galvanometer scanner while being continuously conveyed by a roll-to-roll method.
  • An optical sheet was produced by irradiating the optical laminate sheet with a near-infrared nanosecond pulsed fiber laser beam under the following conditions.
  • Laser oscillator JenLas fiber ns 20 manufactured by Jenoptik Wavelength: 1064nm
  • Objective lens f ⁇ lens (f82mm)
  • Galvanometer scanner intelliScan14 manufactured by ScanLab Beam intensity distribution: Gaussian Spot size: ⁇ 60 ⁇ m
  • Repetition frequency 12.5 kHz
  • Scanning speed 2500 mm/sec Pattern pitch: 150 ⁇ m
  • Power 4.5W Pulse energy: 360 ⁇ J
  • one cycle includes only machining steps, so the cycle time is equal to the machining time.
  • the cycle time was 60.0 seconds of machining time.
  • Productivity was 0.05 m/min.
  • FIG. 10F shows a flow chart of steps of one cycle in the method of manufacturing an optical sheet according to Comparative Example 3.
  • one of the optical laminate sheets in single-leaf form is placed on the stage, fixed by vacuum adsorption, laser processed by a single polygon scanner, and released from adsorption after processing. Then, the processed optical laminated sheet was collected.
  • the optical laminated sheet was irradiated with near-infrared nanosecond pulsed fiber laser light to produce an optical sheet.
  • one cycle includes the steps of processing, adsorption fixation and release, and mounting and recovery, so the cycle time is equal to the total time of those steps.
  • the processing time was 1.5 seconds
  • the adsorption fixation and release time was 0.6 seconds
  • the lay-and-recover time was 60 seconds
  • the total cycle time was 62.1 seconds.
  • Productivity was 0.05 m/min.
  • Table 1 summarizes the flow, cycle time, and productivity of one cycle of the optical sheet manufacturing method according to the above examples and comparative examples.
  • the method of manufacturing the optical sheet according to Examples 1 and 3 had the highest productivity. This high productivity is due to continuous transport by the roll-to-roll method and high-speed scanning by the polygon scanner.
  • the method of manufacturing the optical sheet according to Example 2 had the next highest productivity. Even with the processes of sucking and fixing the optical laminated sheet, releasing the sucking and fixing, and moving the stage to the initial position, high-speed scanning by the polygon scanner resulted in relatively high productivity.
  • the productivity was low due to the long processing time with the galvanometer scanner.
  • the productivity is low due to the steps of fixing the optical laminated sheet by vacuum adsorption, releasing the adsorption fixation, and placing and collecting by sheet conveying. was low.
  • the productivity of the optical sheet can be improved by continuous transportation or transportation with stops by the roll-to-roll method, and high-speed scanning by the polygon scanner.
  • the method for producing the porous layer used in Examples and Comparative Examples is as follows.
  • Gelation of silicon compound Mixture A was prepared by dissolving 0.95 g of methyltrimethoxysilane (MTMS), which is a precursor of a gelled silicon compound, in 2.2 g of dimethylsulfoxide (DMSO). 0.5 g of a 0.01 mol/L oxalic acid aqueous solution is added to this mixed solution A, and MTMS is hydrolyzed by stirring at room temperature for 30 minutes to generate a mixed solution B containing tris(hydroxy)methylsilane. bottom.
  • MTMS methyltrimethoxysilane
  • IPA isopropyl alcohol
  • the pulverization treatment uses a homogenizer (manufactured by SMT Co., Ltd., trade name "UH-50"), and 1.85 g of the gel compound in the mixed liquid D and 1.85 g of IPA are added to a 5 cc screw bottle. After weighing 15 g, pulverization was performed for 2 minutes under conditions of 50 W and 20 kHz.
  • the gelled silicon compound in the mixed liquid D was pulverized, and the mixed liquid D' became a pulverized sol liquid.
  • the volume average particle diameter indicating the variation in particle size of the pulverized material contained in the mixed liquid D' was confirmed with a dynamic light scattering type Nanotrack particle size analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., UPA-EX150 type), it was 0.50 to 0.50. was 0.70.
  • 0.062 g of a 1.5% by mass concentration MEK (methyl ethyl ketone) solution of a photobase generator (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: trade name WPBG266) is added to 0.75 g of this sol liquid (mixture C′).
  • a 5% MEK solution of bis(trimethoxysilyl)ethane was added at a rate of 0.036 g to obtain a coating liquid for forming a porous layer (liquid containing microporous particles).
  • the porous layer-forming coating liquid contains a silica porous body containing silsesquioxane as a basic structure.
  • the coating liquid was applied (coated) onto the surface of an acrylic resin film (thickness: 40 ⁇ m) prepared according to Production Example 1 of JP-A-2012-234163 to form a coating film.
  • the coating film is treated at a temperature of 100° C. for 1 minute and dried, and the dried coating film is irradiated with UV at a light irradiation amount (energy) of 300 mJ/cm 2 using light with a wavelength of 360 nm.
  • a laminate (acrylic film with a porous silica layer) was obtained in which a porous layer (a porous silica body formed by chemically bonding silica microporous particles) was formed on the acrylic resin film.
  • the refractive index of the porous layer was 1.15.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive solution A was applied to one side of a polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, thickness: 38 ⁇ m) that had been subjected to silicone treatment, and the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer after drying was 10 ⁇ m. and dried at 150° C. for 3 minutes to form an adhesive layer.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the pressure-sensitive adhesive layer was laminated with the silicone-treated surface of the PET film facing the pressure-sensitive adhesive layer side to prepare a double-sided pressure-sensitive adhesive tape.
  • the acrylic film was cut into a size of 50 mm ⁇ 50 mm, and the porous layer was attached to the surface of a glass plate (thickness: 3 mm) via a pressure-sensitive adhesive layer.
  • the central portion (about 20 mm in diameter) of the back surface of the glass plate was filled with black marker to prepare a sample that does not reflect light on the back surface of the glass plate.
  • the above sample was set in an ellipsometer (JA Woollam Japan: VASE), and the refractive index was measured under the conditions of a wavelength of 500 nm and an incident angle of 50 degrees or more and 80 degrees or less.
  • FIG. 12 schematically shows the configuration of a light distribution element sample used for evaluating the light extraction effect.
  • An optical layer 10Sb is arranged on the resin plate light guide layer 11, and a substrate layer 13 is arranged on the optical layer 10Sb.
  • the irregular shaped film 15 was placed on the substrate layer 13 with water interposed therebetween, and the distribution of the emitted light LE was visually evaluated.
  • a concave-convex shaped film was produced according to the method described in JP-T-2013-524288. Specifically, the surface of a polymethyl methacrylate (PMMA) film is coated with a lacquer (Fine Cure RM-64 manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), an optical pattern is embossed on the film surface containing the lacquer, and then the lacquer is applied. was cured to produce the desired concave-convex shaped film.
  • the unevenness-imparting film had a total thickness of 130 ⁇ m and a haze of 0.8%.
  • FIG. 13A shows a plan view of a portion of the manufactured unevenness-shaping film 15 as viewed from the uneven surface side.
  • FIG. 13B shows a 13B-13B' cross-sectional view of the irregular shaped film shown in FIG. 13A.
  • a plurality of concave portions 15a having a triangular cross section and having a length L of 80 ⁇ m, a width W of 14 ⁇ m, and a depth H of 10 ⁇ m were arranged at intervals of a width E (155 ⁇ m) in the X-axis direction.
  • such patterns of recesses were arranged at intervals of width D (100 ⁇ m) in the Y-axis direction.
  • the density of the concave portions 15a on the concave-convex shaped film surface was 3612/cm 2 .
  • Both ⁇ a and ⁇ b in FIG. 13B were 41°, and the occupied area ratio of the concave portions 15a when the film was viewed from the uneven surface side was 4.05%.
  • the separator was peeled off to expose the dye adhesive surface, and the adhesive surface was coated with Pt—Pd for 10 seconds by magnetron sputtering (E-1030, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
  • a protective film for FIB processing (formed by carbon deposition) was formed on the pressure-sensitive adhesive surface at room temperature using FIB-SEM (Helios G4 UX) manufactured by FEI Japan.
  • the sample is cooled to ⁇ 160° C. in the same apparatus, and in a state cooled to ⁇ 160° C., the main surface of the optical sheet is FIB-processed with the main surface of the optical sheet inclined at 52° with respect to the focused ion beam.
  • SEM observation of the cross section formed by processing was performed.
  • FIB-SEM setting conditions Acceleration voltage: FIB 30 kV, SEM 2 kV Observed image: Backscattered electron image Set temperature: -160°C
  • a PET separator (thickness: 38 ⁇ m, refractive index: 1.57) was arranged on one of the principal surfaces, and measurement light was made incident from the dye adhesive surface, and the transmittance with respect to the wavelength of the laser beam used was measured.
  • a Hitachi spectrophotometer U-4100 was used to measure the near-infrared transmittance.
  • the laser processing method and laser processing apparatus can be used, for example, for laser processing of a sheet material conveyed by a roll-to-roll method.
  • a method for manufacturing an optical sheet according to an embodiment of the present invention can be used to manufacture an optical sheet having functionality such as optical coupling.
  • 10 sheet material, 10-1: first part, 10-2: second part, 10a: processing area, 10A: cutout part, 10B: peripheral part, 10C1: lower layer, 10C2: upper layer, 10D: light distribution Element 10S: Optical sheet 10Sa, 10Sb: Optical layer 10SS: Optical laminate sheet 11: Light guide layer 12: Porous layer 12a: First region 12b: Second region 13: Base material layer 14: Resin composition layer, 15: Concavo-convex shaped film, 16: Base layer, 18: Release sheet, 20: Conveyor, 22a: Unwinding roller, 22b: Winding roller, 24: Conveying roller, 26a: Winding Extending motor 26b: Winding motor 30, 30-1, 30-2: Laser light source 40, 40-1, 40-2: Polygon scanner 42: Polygon mirror 44a: Convex mirror 44b: Concave mirror 46: Case 46o: Opening 50: Control device 100, 110: Laser processing device D1: Moving direction of sheet material D2: Scanning direction

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Abstract

レーザ加工方法は、長尺状のシート材（１０）を長手方向である第１方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナ（４０）を用いてレーザ光（ＬＢ）を第１方向に交差する第２方向に沿って走査することにより、シート材（１０）に２次元パターンを形成する工程を含む。

Description

レーザ加工方法、光学シートの製造方法およびレーザ加工装置
　本発明はレーザ加工方法、光学シートの製造方法およびレーザ加工装置に関する。
　近年、長尺状のシート材（例えば、フィルム、紙または布）を搬送させながら効率的に加工する方法として、レーザ加工方法が注目されている。例えば、特許文献１には、シート材のロールを巻き出し、巻き取る、いわゆるロールｔｏロール方式によってシート材を搬送させながら、ガルバノスキャナを用いてレーザ光を２次元的に走査することにより、シート材を加工するレーザ加工方法が開示されている。ガルバノスキャナは、互いに非平行な回転軸を有する２つの板状のガルバノミラーによってレーザ光を偏向し、レーザ光を２次元的に走査することができる。
特開２０１６－１０７２８８号公報
　ガルバノスキャナは２次元スキャンが可能であり、加工自由度が高い。一方で、ガルバノスキャナのスキャン速度はそれほど高くなく、せいぜい１０ｍ／ｓ程度である。ガルバノスキャナのスキャン範囲はそれほど広くなく、１００ｍｍ未満である。長尺状のシート材を搬送させながら効率的に加工するという観点では、スキャン速度が低く、スキャン範囲が狭いガルバノスキャナに代わるレーザ加工方法が望まれる。
　本発明は、長尺状のシート材を搬送させながら効率的にレーザ加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置ならびに当該レーザ加工方法を用いる光学シートの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
［項目１］
　長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナを用いてレーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に２次元パターンを形成する工程を含む、レーザ加工方法。
［項目２］
　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、前記ポリゴンスキャナの１秒間当たりの走査ライン数と、前記シート材に形成する予定の２次元パターンの前記第１方向に隣接する走査ライン間の距離とに基づいて、前記シート材の搬送速度を決定する、項目１に記載のレーザ加工方法。
［項目３］
　前記シート材は、ある部分と、前記ある部分と共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他の部分とを有し、
　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、
　　前記ポリゴンスキャナを用いて、前記レーザ光を前記ある部分に偏向し、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することと、
　　前記ポリゴンスキャナと共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他のポリゴンスキャナを用いて、少なくとも１つ他のレーザ光を前記少なくとも１つの他の部分に偏向し、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記第２方向に沿って走査することと、により、前記シート材に前記２次元パターンを形成することを含む、項目１または２に記載のレーザ加工方法。
［項目４］
　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、前記レーザ光を断続的に出射し、前記ポリゴンスキャナを用いて前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に、ドット状に分布する複数の加工領域を形成することを含み、
　前記複数の加工領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
　前記複数の加工領域のうち、最近接の２つの加工領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、項目１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
［項目５］
　前記シート材の移動速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下である、項目１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
［項目６］
　前記シート材の前記第２方向における長さは１００ｍｍ以上である、項目１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
［項目７］
　光照射によって屈折率が周囲の屈折率とは異なる部分を形成することが可能な長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナを用いて、断続的に出射されるレーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に、第１領域と、各々が前記第１領域に囲まれる、ドット状に分布する複数の第２領域とを形成する工程を含み、
　前記複数の第２領域の各々の屈折率は前記第１領域の屈折率とは異なる、光学シートの製造方法。
［項目８］
　前記複数の第２領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
　前記複数の第２領域のうち、最近接の２つの第２領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、項目７に記載の光学シートの製造方法。
［項目９］
　前記シート材の移動速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下である、項目７または８に記載の光学シートの製造方法。
［項目１０］
　前記シート材は、多孔質構造を有する多孔質層と、前記多孔質層に積層され、前記レーザ光の照射によって溶融される樹脂組成物を含む樹脂組成物層とを有する光学積層シートであり、前記樹脂組成物層は、前記多孔質層よりも前記ポリゴンスキャナの近くに位置し、
　前記シート材に前記第１領域および前記複数の第２領域を形成する工程は、前記ポリゴンスキャナを用いて、前記レーザ光を前記光学積層シートの前記樹脂組成物層に偏向し、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することを含み、
　前記第１領域は、前記光学積層シートの前記多孔質層に前記多孔質構造を有する領域であり、
　前記複数の第２領域の各々は、前記多孔質構造が有する空隙に、前記レーザ光の照射によって溶融された前記樹脂組成物が少なくとも部分的に充填された領域である、項目７または８に記載の光学シートの製造方法。
［項目１１］
　搬送機、レーザ光源、ポリゴンスキャナおよび制御装置を備え、
　前記制御装置は、
　　前記搬送機に、長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させ、
　　前記レーザ光源に、レーザ光を出射させ、
　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査させることにより、
前記シート材に２次元パターンを形成する、レーザ加工装置。
［項目１２］
　前記制御装置は、前記ポリゴンスキャナの１秒間当たりの走査ライン数と、前記シート材に形成する予定の２次元パターンの前記第１方向に隣接する走査ライン間の距離とに基づいて、前記シート材の搬送速度を決定する、項目１１に記載のレーザ加工装置。
［項目１３］
　少なくとも１つの他のレーザ光源と、前記ポリゴンスキャナと共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他のポリゴンスキャナとをさらに備え、
　前記シート材は、ある部分と、前記ある部分と共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他の部分とを有し、
　前記制御装置は、
　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材の前記ある部分に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査させ、
　　前記少なくとも１つの他のレーザ光源に、少なくとも１つの他のレーザ光を出射させ、
　　前記少なくとも１つの他のポリゴンスキャナに、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記シート材の前記少なくとも１つの他の部分に向けて偏向させ、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記第２方向に沿って走査させることにより、
前記シート材に前記２次元パターンを形成する、項目１１または１２に記載のレーザ加工装置。
［項目１４］
　前記制御装置は、
　　前記レーザ光源に、前記レーザ光を断続的に出射させ、
　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査させることにより、
前記シート材に、ドット状に分布する複数の加工領域を形成し、
　前記複数の加工領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
　前記複数の加工領域のうち、最近接の２つの加工領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、項目１１から１３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
［項目１５］
　前記シート材の移動速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上５０ｍ／ｓ以下である、項目１１から１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
　本発明の実施形態によると、長尺状のシート材を搬送させながら効率的にレーザ加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置ならびに当該レーザ加工方法を用いる光学シートの製造方法が提供される。
本発明の実施形態によるレーザ加工装置の模式的な斜視図である。 ポリゴンスキャナがレーザ光をシート材に向けて偏向する様子を表す模式的な正面図を示す。 ポリゴンスキャナがレーザ光をシート材に向けて偏向する様子を表す模式的な正面図を示す。 ポリゴンスキャナがレーザ光をシート材に向けて偏向する様子を表す模式的な正面図を示す。 シート材の一部に形成される予定の２次元パターンの例のビットマップ画像を示す。 シート材の一部に実際に形成される２次元パターンの例の模式的な平面図を示す。 シート材の一部に形成される予定の２次元パターンの他の例のビットマップ画像を示す。 シート材の一部に実際に形成される２次元パターンの他の例の模式的な平面図を示す。 レーザ光によって層の一部を除去する様子を表す模式図を示す。 本発明の他の実施形態によるレーザ加工装置の模式的な斜視図を示す。 光学積層シートの模式的な断面図を示す。 光学積層シートをレーザ光で照射して製造される光学シートの模式的な断面図である。 図８Ａに示す多孔質層の模式的な平面図を示す。 第１配光素子の模式的な断面図を示す。 第２配光素子の模式的な断面図を示す。 実施例１による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 実施例２による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 実施例３による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 比較例１による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 比較例２による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 比較例３による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。 実施例１で得られた光学シートの断面ＳＥＭ像を示す。 光取り出し効果の評価に用いた配光素子サンプルの構成を模式的に示す。 製造された凹凸賦形フィルムの一部について凹凸面側から見た平面図を示す。 図１３Ａに示す凹凸賦形フィルムの１３Ｂ－１３Ｂ’断面図を示す。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるレーザ加工方法、レーザ加工装置および光学シートの製造方法を説明する。本発明の実施形態によるレーザ加工装置は、以下で例示するものに限定されない。
　（実施形態）
　［レーザ加工装置］
　まず、図１を参照して、本発明の実施形態によるレーザ加工装置の構成例を説明する。図１に、本発明の実施形態によるレーザ加工装置１００の模式的な斜視図を示す。図面では、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が模式的に示されている。Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対の方向を－Ｘ方向と称する。±Ｘ方向を区別しない場合、単にＸ方向と称する。Ｙ軸およびＺ軸についても同様である。
　図１に示すレーザ加工装置１００は、長尺状のシート材１０を長手方向である＋Ｘ方向に搬送する搬送機２０と、レーザ光ＬＢを出射するレーザ光源３０と、レーザ光ＬＢを偏向し、レーザ光ＬＢを＋Ｙに沿って走査するポリゴンスキャナ４０と、搬送機２０、レーザ光源３０およびポリゴンスキャナ４０の動作を制御する制御装置５０とを備える。図１に示す白抜きの矢印Ｄ１およびＤ２は、それぞれシート材１０の移動方向およびポリゴンスキャナ４０のスキャン方向を表す。図１に示す点線は、制御装置５０から送られる制御信号を表す。
　本実施形態によるレーザ加工装置１００によれば、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送させながら、高速スキャンが可能なポリゴンスキャナ４０を用いてレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に走査することにより、シート材１０に２次元パターンを効率的に形成することができる。以下、各構成要素を説明する。
　＜シート材１０＞
　シート材１０は、例えば、フィルム、紙または布であり得る。フィルムは、例えば単層フィルムまたは複数のフィルムを有する積層フィルムであり得る。積層フィルムは、複数のフィルムに加えて、最近接の２つのプラスチックを接着する接着層を有していてもよいし、例えばＩＴＯ、Ａｇ、ＡｕおよびＣｕから選択される少なくとも１つの導電性の無機膜を表面に有していてもよい。フィルムは、例えばディスプレイに用いられる偏光フィルムまたは位相差フィルムであり得る。シート材１０のＹ方向におけるサイズは、例えば１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり得る。ポリゴンスキャナ４０を用いる場合、ガルバノスキャナとは異なり、シート材１０のＹ方向におけるサイズを１００ｍｍ以上にすることができる。
　＜搬送機２０＞
　搬送機２０は、巻き出しローラ２２ａおよび巻き取りローラ２２ｂと、２つの搬送ローラ２４と、巻き出しモータ２６ａおよび巻き取りモータ２６ｂとを備える。巻き出しモータ２６ａおよび巻き取りモータ２６ｂは、巻き出しローラ２２ａおよび巻き取りローラ２２ｂを同じ回転方向にそれぞれ回転させる。巻き出しローラ２２ａはロールから加工前のシート材１０を巻き出し、巻き取りローラ２２ｂは加工後のシート材１０を巻き取る。２つの搬送ローラ２４はＸ方向に離れて位置し、移動中のシート材１０を支持する。２つの搬送ローラ２４を介してシート材１０を巻き出し、巻き取ることにより、シート材１０をＸＹ平面に対して平行に保ちながら、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送することができる。巻き取りローラ２２ｂの回転速度を巻き出しローラ２２ａの回転速度よりもわずかに高く設定することにより、シート材１０に張力が働き、シート材１０のたるみを抑制することができる。
　巻き出しローラ２２ａおよび巻き取りローラ２２ｂを回転させ続けることにより、シート材１０を連続的に搬送することができる。シート材１０の連続搬送により、加工のたびにシート材の搬送を停止し、加工後に搬送を再開する間欠搬送および枚葉状のシート材を１枚ずつ搬送する枚葉搬送と比較して、シート材１０を効率的にレーザ加工することができる。間欠搬送には、加工前のシート材をステージに真空吸着し、加工後に真空吸着を解除する工程も含まれる。枚葉搬送には、枚葉状のシート材の１つをステージに載置し、真空吸着し、加工後に真空吸着を解除し、回収する工程も含まれる。連続搬送におけるシート材１０の搬送速度は、例えば、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下であり得る。ポリゴンスキャナ４０の高速スキャンに伴って、シート材１０の搬送速度を高くすることができる。ただし、本実施形態では、レーザ加工中にシート材１０が搬送されていればよいので、レーザ加工の前および／または後においてシート材１０の搬送が一旦停止されてもよい。
　図１に示す例では、シート材１０をロールｔｏロール方式によって搬送するが、ロール状ではない長尺のシート材１０をステージ上に載置し、当該ステージを＋Ｘ方向に移動させることにより、シート材１０を搬送してもよい。
　＜レーザ光源３０＞
　レーザ光源３０は、紫外線、可視光または赤外線のレーザ光ＬＢを連続的または断続的に出射することが可能なレーザ光源である。図１に示す例において、レーザ光源３０は、ポリゴンスキャナ４０の外側に配置されているが、ポリゴンスキャナ４０に内蔵されていてもよい。レーザ光ＬＢの波長はシート材１０の加工に適した波長である。レーザ光ＬＢは、例えば１５０ｎｍ以上１１０００ｎｍ以下であり、好ましくは２５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり得る。シート材１０が赤外線を吸収する材料を含む場合、レーザ光ＬＢの波長は、例えば９００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、好ましくは９００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であり得る。
　レーザ光ＬＢの空間強度分布はガウシアン分布またはトップハット分布を有することが好ましいがこの限りではない。ビーム形状は円形であっても矩形であってもよい。対物レンズ等の集光光学系を用いて、集光してもよい。ビーム形状が円形である場合、焦点径（スポット径）は、例えば、１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲が好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲がさらに好ましい。焦点径を１０μｍ以上とすることで十分な焦点深度を得て、プロセスの安定化を図ることができる。また、焦点径を１５０μｍ以下とすることで、エネルギー密度の低下を抑制し、所望のパターン形成を促進することができる。また、パルスレーザ光の場合、単位時間当たりに出射可能なパルス数が増えることにより、単位時間あたりに形成できるパターンの数が増加するので、生産性の向上につながる。
　短時間でパターン形成を行う観点から、レーザ光ＬＢは、断続的に出射されるパルスレーザ光であることが好ましく、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス幅を有するレーザ光であることが好ましい。パルス幅が短すぎると発熱を伴わないことがあるが、上記の範囲のパルス幅であれば、発熱を伴う光化学反応となるので、十分なエネルギー注入時間となり、所望のパターン形成を図ることができる。またこのパルス幅の範囲であれば、１つのパターンの形成が短時間で済み、生産性の観点で好ましい。
　パルスレーザ光の繰り返し周波数は特に限定されないが、生産性の観点で高いほど好ましく、１０ｋＨｚ～５，０００ｋＨｚの範囲で適宜調整可能である。
　上記の諸要件を満たすレーザ発振器の種類としては、ＹＡＧレーザ装置、ＹＬＦレーザ装置、ＹＶＯ４レーザ装置、ファイバーレーザ装置、半導体レーザ装置などが挙げられるが、その限りではない。
　レーザ光ＬＢの照射条件は、任意の適切な条件に設定され得るが、エネルギー密度が１Ｊ／ｃｍ２以上２０Ｊ／ｃｍ２以下であることが好ましい。この範囲内のエネルギー密度であれば、所望のパターンを形成するために十分なエネルギーであり、また被照射物の蒸散や熱分解を抑制することもできる。エネルギー密度は、以下の式から計算される。
エネルギー密度［Ｊ／ｃｍ２］＝パルスエネルギー［Ｊ］／集光スポット面積［ｃｍ２］（なお、パルスエネルギー［Ｊ］＝パワー［Ｗ］／繰り返し周波数［ｋＨｚ］である。）
　＜ポリゴンスキャナ４０＞
　ポリゴンスキャナ４０は、回転可能なポリゴンミラー４２と、凸面鏡４４ａと、凹面鏡４４ｂと、これらの構成要素を収容する筐体４６とを備える。図１では、説明をわかりやすくするために、筐体４６は透明であるとして破線によって表されている。凸面鏡４４ａは、ポリゴンミラー４２よりも－Ｚ方向側に位置する。凹面鏡４４ｂは、ポリゴンミラー４２および凸面鏡４４ａよりも＋Ｘ方向側に位置し、ポリゴンミラー４２よりも低い位置にあり、凸面鏡４４ａよりも高い位置にある。筐体４６は、＋Ｘ方向側に位置する正面、－Ｘ方向側に位置する背面、±Ｙ方向側に位置する２つの側面および＋Ｚ方向側に位置する上面を有するが、－Ｚ方向側に位置する下面を有さない。筐体４６は、＋Ｙ方向側の側面に、レーザ光源３０から出射されるレーザ光ＬＢを通過させる開口部４６оを有する。側面ではなく、正面、背面、または上面に開口部が設けられていてもよい。その場合、開口部を通過するレーザ光ＬＢは、ポリゴンスキャナ４０の内部に設けられる例えば板状のミラーによってポリゴンミラー４２に向けて偏向される。
　ポリゴンスキャナ４０は、レーザ光ＬＢをポリゴンミラー４２、凸面鏡４４ａおよび凹面鏡４４ｂの順に反射させてレーザ光ＬＢをシート材１０に向けて偏向し、レーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って繰り返し走査する。図１に示す例において、ポリゴンスキャナ４０のスキャン方向Ｄ２は、シート材１０の移動方向Ｄ１に直交しているが、両者は互いに直交している必要はなく、交差していればよい。本明細書において、シート材１０の移動方向Ｄ１を「第１方向」とも称し、ポリゴンスキャナ４０のスキャン方向Ｄ２を「第２方向」とも称する。ポリゴンスキャナ４０のスキャン動作の詳細については後述する。
　ポリゴンスキャナ４０がシート材１０の表面上でレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査するスキャン速度は、例えば２５ｍ／ｓ以上２００ｍ／ｓであり得る。ポリゴンスキャナ４０のスキャン範囲は、例えば１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であり得る。
　ガルバノスキャナのスキャン速度はせいぜい１０ｍ／ｓ程度であり、ガルバノスキャナのスキャン範囲は１００ｍｍ未満である。したがって、ポリゴンスキャナ４０は、ガルバノスキャナよりも、シート材１０を搬送させながら効率的にレーザ加工することができる。
　＜制御装置５０＞
　制御装置５０が搬送機２０、レーザ光源３０およびポリゴンスキャナ４０を制御する制御動作は以下の通りである。
（１）搬送機２０にシート材１０を＋Ｘ方向に搬送させる。
（２）レーザ光源３０にレーザ光ＬＢを出射させる。
（３）ポリゴンスキャナ４０に、レーザ光ＬＢを偏向させ、レーザ光ＬＢを＋Ｙに沿って走査させる。
　制御装置５０は、制御動作（１）から（３）によってシート材１０に２次元パターンを形成する。
　制御動作（１）において、制御装置５０は、搬送機２０における巻き出しモータ２６ａおよび巻き取りモータ２６ｂの回転を制御して、シート材１０の搬送速度を調整する。２つの搬送ローラ２４の１つには不図示のロータリーエンコーダが取り付けられている。ロータリーエンコーダは、搬送ローラ２４の回転数、回転位置および回転角度を計測し、計測結果の信号を制御装置５０に送る。制御装置５０は、ロータリーエンコーダから送られた信号に基づいてシート材１０の搬送速度を算出する。制御動作（２）において、制御装置５０は、レーザ光源３０を制御して、レーザ光ＬＢを連続的または断続的に出射する出射タイミングおよびレーザ光ＬＢの出力を調整する。制御動作（３）において、制御装置５０は、ポリゴンミラー４２の回転を制御して、ポリゴンスキャナ４０のスキャン速度を調整する。
　図１に示す例において、制御装置５０は、ラップトップ型のパーソナルコンピュータであるが、デスクトップ型のパーソナルコンピュータであってもよい。制御装置５０は単一の制御装置である必要はない。制御装置５０は、搬送機２０、レーザ光源３０およびポリゴンスキャナ４０の２つの動作を制御する制御装置と、残りの動作を制御する制御装置とに分かれていてもよい。あるいは、制御装置５０は、搬送機２０の動作を制御する制御装置と、レーザ光源３０の動作を制御する制御装置と、ポリゴンスキャナ４０の動作を制御する制御装置とに分かれていてもよい。制御装置５０は、搬送機２０、レーザ光源３０およびポリゴンスキャナ４０から離れた遠隔地に配置されており、通信ネットワークを介して搬送機２０、レーザ光源３０およびポリゴンスキャナ４０に制御信号を送ってもよい。
　次に、図２Ａから図２Ｃを参照して、ポリゴンスキャナ４０のスキャン動作を説明する。図２Ａから図２Ｃに、ポリゴンスキャナ４０がレーザ光ＬＢをシート材１０に向けて偏向する様子を表す模式的な正面図を示す。ただし、図２Ａから図２Ｃにおいて、筐体４６は省略されている。図２Ａから図２Ｃに示す例の順に時間が経過している。ポリゴンミラー４２は、側面に反射面を有する正八角柱である。ポリゴンミラー４２は正八角柱に限定されず、任意の多角形を底面とする柱体であり得る。ポリゴンミラー４２は、Ｘ方向に平行な軸を回転軸として、＋Ｘ方向側から見て反時計回りの方向に回転する。ポリゴンミラー４２は、ある反射面４２ｓでレーザ光ＬＢを凸面鏡４４ａに向けて反射する。凸面鏡４４ａは、ポリゴンミラー４２で反射されたレーザ光ＬＢを受けて凹面鏡４４ｂに向けて反射する位置に配置されている。凹面鏡４４ｂは、凸面鏡４４ａで反射されたレーザ光ＬＢを受けてシート材１０に向けて反射する位置に配置されている。
　図２Ａから図２Ｃに示すように、ポリゴンミラー４２は、自身の回転によってレーザ光ＬＢを異なる方向に反射する。凸面鏡４４ａおよび凹面鏡４４ｂは、ポリゴンミラー４２によって反射されるレーザ光ＬＢの方向に関係なく、レーザ光ＬＢをシート材１０に対して垂直に入射させることができる。その結果、レーザ光ＬＢがシート材１０に対して斜めに入射することを抑制し、シート材１０をレーザ光ＬＢによって精度よく加工することができる。
　図２Ａから図２Ｃに示すように、ポリゴンスキャナ４０は、レーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査する。図２Ｃに示す例からさらに時間が経過すると、ポリゴンミラー４２は、反射面４２ｓに隣接する逆回転方向側の反射面でレーザ光ＬＢを図２Ａから図２Ｃに示すように再度反射する。このようにして、ポリゴンスキャナ４０は、レーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って繰り返し走査する。
　ポリゴンスキャナ４０では、ポリゴンミラー４２を同じ回転方向に回転させ続けるだけで、１次元スキャンが可能である。これに対して、ガルバノスキャナでは、２つのガルバノミラーの回転角をそれぞれ調整して２次元スキャンを行う必要がある。ポリゴンスキャナ４０では、ガルバノスキャンよりも簡易な構成で高速スキャンを実現できる。
　次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、本実施形態によるレーザ加工装置１００によってシート材１０に形成される２次元パターンの例を説明する。シート材１０に形成される予定の２次元パターンは、例えばビットマップ画像として表される。図３Ａに、シート材１０の一部に形成される予定の２次元パターンの例のビットマップ画像を示す。図３Ａに示す例において、形成される予定の２次元パターンは、１２行１２列に区分けされた領域のうち、複数のハッチング領域によって表される。各ハッチング領域は、レーザ光ＬＢで照射される照射領域である。レーザ光ＬＢはパルスレーザ光である。
　図３Ｂに、シート材１０の一部に実際に形成される２次元パターンの例の模式的な平面図を示す。図３Ｂに示すように、シート材１０に形成される２次元パターンは、レーザ光ＬＢの照射によって形成されるドット状の複数の加工領域１０ａを有する。加工領域１０ａは、例えば、屈折率が周囲の屈折率とは異なる部分、凹部または貫通孔であり得る。シート材１０に形成される２次元パターンの形状は、ドット状の複数の加工領域１０ａの分布によって決定される。図３Ｂに示す例において、正方形は、４行４列の１６個の加工領域１０ａの分布によって決定され、三角形は、１０個の加工領域１０ａの分布によって決定される。
　複数の加工領域１０ａの各々の平均径は、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であり得る。複数の加工領域１０ａのうち、最近接の２つの加工領域の中心間距離は、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であり得る。そのような複数の加工領域１０ａの分布によって高精細の２次元パターンを形成することができる。
　レーザ加工の他の例として、すべての加工領域１０ａが離散的に分布する必要はなく、少なくとも一部の加工領域１０ａが部分的に重なっていてもよい。次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、そのような加工領域１０ａの例を説明する。図４Ａに、シート材１０の一部に形成される予定の２次元パターンの他の例のビットマップ画像を示す。図４Ａに示す例において、形成される予定の２次元パターンは閉路を形成する。図４Ｂに、シート材１０の一部に実際に形成される２次元パターンの他の例の模式的な平面図を示す。図４Ｂに示す各加工領域１０ａは貫通孔である。図４Ｂに示す各加工領域１０ａの上下左右の部分は、図４Ａに示す対応する照射領域からはみ出している。隣接する加工領域１０ａの各々のドットサイズは、隣接する加工領域１０ａの中心間距離よりも大きいので、隣接する加工領域１０ａは互いに部分的に重なる。図４Ｂに示すシート材１０は、複数の加工領域１０ａによって囲まれる切り出し部分１０Ａと、複数の加工領域１０ａの周囲に位置する周縁部分１０Ｂとを有する。閉路を形成する複数の加工領域１０ａにより、切り出し部分１０Ａと周縁部分１０Ｂとを互いに分離することができる。切り出し部分１０Ａの形状は、複数の加工領域１０ａの分布によって決定される。以上のようにして、シート材１０から任意の形状の部分を切り出すことができる。
　本明細書において、「ドット状に分布する複数の加工領域１０ａ」は、ドット形状の複数の加工領域１０ａが互いに重ならず離散的に分布する場合だけでなく、ドット形状の複数の加工領域１０ａのうち、少なくとも一部（一部または全部）が部分的に互いに重なって分布する場合も意味する。
　レーザ加工のさらに他の例として、積層構造の層の一部をレーザ光ＬＢによって除去してもよい。次に、図５を参照して、そのようなレーザ加工の例を説明する。図５に、レーザ光ＬＢによって層の一部を除去する様子を表す模式図を示す。上側、中央および下側の図に示す例の順に時間が経過している。図５に示すシート材１０は、下部層１０Ｃ１と上部層１０Ｃ２との積層構造を有する。ポリゴンスキャナ４０によってレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って繰り返し走査することにより、上部層１０Ｃ２の一部が線状に繰り返し除去される。その結果、上部層１０Ｃ２には、Ｘ方向に間隔を空けて位置する複数の溝が形成される。溝の形成において、レーザ光ＬＢは、断続的または連続的に出射され得る。例えば、レーザ光ＬＢを上部層１０Ｃ２に向けて断続的に出射し、かつレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に走査することにより、上部層１０Ｃ２に、互いに部分的に重なるドット状の複数の加工領域を形成してもよい。あるいは、レーザ光ＬＢを上部層１０Ｃ２に向けて連続的に出射し、かつレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に走査することにより、上部層１０Ｃ２に線状の加工領域を形成してもよい。
　上部層１０Ｃ２は、例えばＣｒ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ－Ｃｒ合金、ＳＵＳ、Ｃｕ－Ｚｎ合金、ＩＴＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２およびＺｎＯから選択される少なくとも１つの材料から形成され得る。下部層１０Ｃ１は、そのような材料を上面に形成することが可能な材料から形成され得る。
　シート材１０に２次元パターンを形成する制御装置５０は、上記の制御動作（１）から（３）の前に、以下の手順（Ａ）から（Ｄ）を実行する。
（Ａ）ポリゴンスキャナ４０の１秒間当たりの走査ライン数を決定する。
（Ｂ）形成する予定の２次元パターンを決定する。
（Ｃ）形成する予定の２次元パターンに基づいて、レーザ光ＬＢの出射タイミングを決定する。
（Ｄ）１秒間当たりの走査ライン数と、形成する予定の２次元パターンのＸ方向に隣接する走査ライン間の距離とに基づいて、シート材１０の搬送速度を決定する。
　例えば、１秒間当たりの走査ラインの本数が２２４ｌｉｎｅ／ｓであり、Ｘ方向に隣接する走査ライン間の距離が１５０μｍ／ｌｉｎｅである場合、シート材１０の搬送速度は、２２４ｌｉｎｅ／ｓ×１５０μｍ／ｌｉｎｅ＝０．０３４ｍ／ｓ＝２．０４ｍ／ｍｉｎである。
　制御装置５０は、手順（Ｄ）によって決定されたシート材１０の搬送速度で上記の制御動作（１）を実行し、手順（Ｃ）によって決定された出射タイミングで上記の制御動作（２）を実行し、手順（Ａ）によって決定された１秒間当たりの走査ライン数で上記の制御動作（３）を実行する。
　次に、図６を参照して、本発明の他の実施形態によるレーザ加工装置の構成例を説明する。ここでは、上記の実施形態によるレーザ加工装置とは異なる点を中心に説明する。シート材１０のＹ方向におけるサイズの上限は、複数のポリゴンスキャナ４０をＹ方向に並列に配置することによってさらに大きくすることができる。図６に、本発明の他の実施形態によるレーザ加工装置１１０の模式的な斜視図を示す。図６では、制御装置５０が送る制御信号は省略されている。図６に示すレーザ加工装置１１０が図１に示すレーザ加工装置１００とは異なる点は、シート材１０および搬送機２０のＹ方向におけるサイズがより大きく、レーザ加工装置１１０が、２つのレーザ光源３０－１、３０－２および２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０―２を備えることである。レーザ光源３０－２は、レーザ光源３０－１と共に＋Ｙ方向に沿って位置し、ポリゴンスキャナ４０－２は、ポリゴンスキャナ４０－１と共に＋Ｙ方向に沿って位置する。
　レーザ加工装置１１０は、レーザ光源３０－１のようなあるレーザ光源に加えて、レーザ光源３０－２のような少なくとも１つの他のレーザ光源を備え、ポリゴンスキャナ４０－１のようなあるポリゴンスキャナに加えて、ポリゴンスキャナ４０－２のような少なくとも１つの他のポリゴンスキャナを備え得る。レーザ光源の数およびポリゴンスキャナの数はそれぞれ３以上であってもよい。本明細書では、上記のあるレーザ光源から出射されるレーザ光を「あるレーザ光」とも称し、上記の少なくとも１つの他のレーザ光源から出射されるレーザ光を「少なくとも１つの他のレーザ光」とも称する。
　図６に示すシート材１０は、第１部分１０－１と、第１部分１０－１と共に＋Ｙ方向に沿って位置する第２部分１０－２とを有する。図６に示す一点鎖線は、第１部分１０－１と第２部分１０－２との境界を表す。図６に示す例において、第１部分１０－１および第２部分１０－２はＹ方向において同じ幅を有するが、第１部分１０－１および第２部分１０－２のうち、一方の幅が他方の幅よりも広くてもよい。シート材１０は、第１部分１０－１のようなある部分と、第２部分１０－２のような少なくとも１つの他の部分とを有し得る。シート材１０において＋Ｙ方向に沿って位置する複数の部分の数は３以上であってもよい。
　図６に示す２つのレーザ光源３０－１、３０－２の各々は、図１に示すレーザ光源３０と同じ構成を備える。図６に示すポリゴンスキャナ４０－１はミラー４６－１を備え、図６に示すポリゴンスキャナ４０－２はミラー４６－２を備える。２つのミラー４６－１、４６－２以外の構成について、図６に示す２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０―２の各々は、図１に示すポリゴンスキャナ４０と同じ構成を備える。図６に示す例において、２つのレーザ光源３０－１、３０－２は、２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０―２の背面側にそれぞれ配置されている。レーザ光源３０－１、３０―２から出射されたレーザ光ＬＢ１、ＬＢ２は、不図示の開口部を通過し、ミラー４６－１、４６―２によってポリゴンミラーに向けて偏向される。なお、１つのレーザ光源から出射される高出力のレーザ光を分岐して２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０－２に入射させてもよい。
　シート材１０を搬送させながら２つのレーザ光源３０－１、３０－２および２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０―２によってレーザ加工する制御装置５０の制御動作は以下の通りである。
（１）搬送機２０に、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送させる。
（２）レーザ光源３０－１に、レーザ光ＬＢ１を出射させる。
（３）ポリゴンスキャナ４０－１に、レーザ光ＬＢ１を第１部分１０－１に向けて偏向させ、レーザ光ＬＢ１を＋Ｙ方向に沿って走査させる
（４）レーザ光源３０－２にレーザ光ＬＢ２を出射させる。
（５）ポリゴンスキャナ４０－２に、レーザ光ＬＢ２を第２部分１０－２に向けて偏向させ、レーザ光ＬＢ２を＋Ｙ方向に沿って走査させる。
　ポリゴンスキャナ４０－１、４０－２の１秒間当たりの走査ライン数、レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出射タイミングおよびシート材１０の搬送速度については、上記の手順（Ａ）から（Ｄ）に説明した通りである。
　制御装置５０は、そのような制御動作によってシート材１０に２次元パターンを形成する。シート材１０に予定通りの２次元パターンを形成できるように、制御動作（２）および（３）と、制御動作（４）および（５）とは同期されている。本実施形態によるレーザ加工装置１１０によれば、シート材１０のＹ方向におけるサイズの上限をより大きくすることができる。２つのポリゴンスキャナ４０－１、４０－２を用いる場合、シート材１０のＹ方向におけるサイズの上限は、例えば６００ｍｍであり得る。シート材１０のＹ方向におけるサイズの上限は、Ｙ方向に並列配置されるポリゴンスキャナの数を増やすことによってさらに大きくすることができる。複数のポリゴンスキャナの並列配置によってより幅広いシート材１０を一度にレーザ加工できるので、生産性を向上させることができる。
　［レーザ加工方法］
　上述した本発明の実施形態によるレーザ加工装置１００により、以下のレーザ加工方法を実現することができる。本発明の実施形態によるレーザ加工方法は、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナ４０を用いてレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査することにより、シート材１０に２次元パターンを形成する工程を含む。２次元パターンがドット状の複数の加工領域１０ａの分布によって決定される場合、シート材１０に２次元パターンを形成する工程は、レーザ光ＬＢを断続的に出射し、レーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査することにより、シート材１０に、ドット状に分布する複数の加工領域を形成することを含む。
　さらに、上述した本発明の他の実施形態によるレーザ加工装置１１０により、以下のレーザ加工方法を実現することができる。本発明の他の実施形態によるレーザ加工方法は、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナ４０－１を用いて、レーザ光ＬＢ１をシート材１０の第１部分１０－１に偏向し、レーザ光ＬＢ１を＋Ｙ方向に沿って走査し、ポリゴンスキャナ４０－２を用いて、レーザ光ＬＢ２をシート材１０の第２部分１０－２に偏向し、レーザ光ＬＢ２を＋Ｙ方向に沿って走査することにより、シート材１０に２次元パターンを形成する工程を含む。
　［光学シートの製造方法］
　以下に、上記のレーザ加工方法を利用して光学シートを製造する方法を説明する。シート材１０は、光照射によって屈折率が周囲の屈折率とは異なる部分を形成することが可能なシート材であるとする。光学シートの製造方法は、シート材１０を＋Ｘ方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナ４０を用いて、断続的に出射されるレーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査することにより、シート材１０に、第１領域と、各々が第１領域によって囲まれる、ドット状に分布する複数の第２領域とを形成する工程を含む。複数の第２領域の各々の屈折率は第１領域の屈折率とは異なる。複数の第２領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、複数の第２領域のうち、最近接の２つの第２領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である。そのような光学シートの製造方法により、例えば、導光層内を伝搬する光を外部に効率的に取り出したり、光学シートに入射する光を効率的に拡散させたりするような機能性を有する光学シートを製造することができる。
　シート材１０は、例えばフォトクロミック材料を含み得る。あるいは、シート材１０は、以下に説明するような、光照射によって屈折率が周囲の屈折率とは異なる部分を形成することが可能な光学積層シートであってもよい。次に、図７を参照して、そのような光学積層シートの構成例を説明する。図７に、光学積層シート１０ＳＳの模式的な断面図を示す。図７に示す光学積層シート１０ＳＳは、多孔質構造を有する多孔質層１２と、多孔質層１２に積層され、レーザ光ＬＢの照射によって溶融される樹脂組成物を含む樹脂組成物層１４とを有する。樹脂組成物層１４は、多孔質層１２よりもポリゴンスキャナ４０の近くに位置する。レーザ光ＬＢの波長が８００ｎｍ超２０００ｎｍ以下である場合、樹脂組成物層１４のレーザ光ＬＢに対する透過率は５％以上８５％以下である。光学積層シート１０ＳＳは、多孔質層１２を支持する基材層１６と、樹脂組成物層１４の、多孔質層１２とは反対側に配置される剥離シート（セパレータ）１８をさらに有する。基材層１６および／または剥離シート１８は省略してもよい。
　多孔質層１２は、例えばシリカ多孔体で形成され得る。シリカ多孔体の空隙率は０％超１００％未満である。空隙率は、低い屈折率を得るために、４０％以上が好ましく、５０％以上がさらに好ましく、５５％以上がより好ましい。空隙率の上限は、特に制限されないが、強度の観点から、９５％以下が好ましく、８５％以下がさらに好ましい。
　シリカ（シリカ多孔体のマトリクス部分）の屈折率は、例えば、１．４１以上１．４３以下であることが好ましい。樹脂組成物層１４は、種々の樹脂組成物で形成され得る。一般的な樹脂の屈折率は概ね１．４５以上１．７０以下である。樹脂組成物は、光硬化性樹脂を含んでもよい。
　樹脂組成物層１４は、レーザ光ＬＢを吸収するので、レーザ光ＬＢの照射によって効率的に加熱され得る。その結果、樹脂組成物層１４のうち、レーザ光ＬＢが照射された領域の樹脂組成物が溶融され、多孔質層１２が有する多孔質構造の空隙に、選択的に樹脂組成物が充填される。多孔質構造が有する空隙に樹脂組成物が充填される領域の屈折率は、その周囲に位置する多孔質構造を有する領域の屈折率よりも高くなる。
　樹脂組成物層１４をレーザ光ＬＢで照射してレーザ光ＬＢの吸収によって加熱する方法は、従来の方法よりも比較的高精細のパターンを効率よく形成することが可能である。樹脂組成物層１４のレーザ光ＬＢに対する透過率は７０％以下であることがさらに好ましく、６５％以下であることがさらに好ましい。
　なお、一般に、有機物は、その同定に赤外分光法が用いられるように、赤外線を吸収する。有機物の同定に用いられる赤外線の波長範囲（指紋領域）は、波数で４００ｃｍ－１～４０００ｃｍ－１、波長で２．５μｍ～２５μｍであり、一般的な有機物は、波長２μｍ（２００００ｎｍ）以下の赤外線をほとんど吸収しない。なお、赤外線を吸収する有機物は赤外線吸収色素と呼ばれることがある。
　樹脂組成物層１４が有する樹脂組成物は、例えば、レーザ光ＬＢをほとんど吸収しない樹脂組成物と、レーザ光ＬＢを吸収する着色材とを含む。着色材は色素（または染料）を含んでもよいし、着色材は顔料を含んでもよい。なお、色素（または染料）は溶剤（例えば水、アルコール）に可溶な着色材（ｃｏｌｏｒｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ）をいい、顔料は溶剤に不溶または難溶な着色材をいう。なお、樹脂組成物に含まれる樹脂自体に第１の光を吸収する原子団を化学的に（すなわち、化学結合により）導入してもよい。
　次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、本実施形態によるレーザ加工方法を利用して製造される光学シートの例を説明する。光学シートの製造方法のうち、シート材１０に第１領域および複数の第２領域を形成する工程は、ポリゴンスキャナ４０を用いて、レーザ光ＬＢを光学積層シート１０ＳＳの樹脂組成物層１４に偏向し、レーザ光ＬＢを＋Ｙ方向に沿って走査することを含む。
　図８Ａに、光学積層シート１０ＳＳをレーザ光ＬＢで照射して製造される光学シート１０Ｓの模式的な断面図を示す。図８Ｂに、図８Ａに示す多孔質層１２の模式的な平面図を示す。図８Ａに示す光学シート１０Ｓが図７に示す光学積層シート１０ＳＳとは異なる点は、図８Ｂに示すように、多孔質層１２に、第１領域１２ａと、各々が第１領域１２ａによって囲まれる、ドット状に分布する複数の第２領域１２ｂとが形成されることである。第１領域１２ａは、多孔質層１２に多孔質構造を有する領域である。複数の第２領域１２ｂの各々は、多孔質構造が有する空隙に、レーザ光ＬＢの照射によって溶融された樹脂組成物が少なくとも部分的に充填された領域である。第２領域１２ｂの屈折率は、第１領域１２ａの屈折率よりも高くなる。
　第１領域１２ａの屈折率をｎ１、第２領域１２ｂの屈折率をｎ２、樹脂組成物層１４の屈折率をｎ３とすると、ｎ１＜ｎ２であり、かつ、ｎ１＜ｎ３となる。このとき、例えば、ｎ２＜ｎ３の関係を満足する。ｎ１は例えば１．３０以下であり、ｎ２は例えば１．４３以上であり、ｎ３は例えば１．４５以上であり得る。多孔質層１２に含まれる多孔質構造の空隙率および樹脂組成物層１４に含まれる樹脂組成物の屈折率ｎ３を調整することよって、第２領域１２ｂの屈折率ｎ２を制御することができる。｜ｎ２－ｎ３｜は、０．１以下であることが好ましい。樹脂組成物層１４と多孔質層１２の第２領域１２ｂとの界面で内部全反射が起こることを抑制することができる。
　次に、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、光学シート１０Ｓに含まれる多孔質層１２および樹脂組成物層１４の応用例を説明する。光学シート１０Ｓを誘電体層に積層し、剥離シート１８を剥がし、樹脂組成物層１４の上に基材層を設けることにより、配光素子を製造することができる。誘電体層の屈折率は、光学シート１０Ｓにおける基材層１６の基材層の屈折率にほぼ等しい。誘電体層および基材層１６は導光層１１として機能する。図９Ａおよび図９Ｂに、第１配光素子１０Ｄ１および第２配光素子１０Ｄ２の模式的な断面図をそれぞれ示す。
　図９Ａに示す第１配光素子１０Ｄ１は、導光層１１と、多孔質層１２と、樹脂組成物層１４と、基材層１３とがこの順に積層された積層構造を有する。図９Ａに示す多孔質層１２および樹脂組成物層１４をまとめて「光学層１０Ｓａ」とも称する。導光層１１の受光端面（不図示）から入射する光は、導光層１１と多孔質層１２の第１領域１２ａとの界面および導光層１１と空気との界面で内部全反射され、導光層１１をＸ方向に伝搬する（導波光ＬＰ）。導光層１１内に入射する光の一部は、導光層１１と多孔質層１２の第２領域１２ｂとの界面に入射し、内部全反射されることなく、樹脂組成物層１４および基材層１３を通過し、第１配光素子１０Ｄ１から出射される（出射光ＬＥ）。言い換えれば、導光層１１内に入射する光の一部は、光学層１０Ｓａによって基材層１３に光学的に結合され（取り出され）Ｚ方向に出射される。もちろん、光の伝搬方向はＸ方向からばらつき（分布）を有し、光の出射方向もＺ方向からばらつき（分布）を有している。
　図９Ｂに示す第２配光素子１０Ｄ２が図９Ａに示す第１配光素子１０Ｄ１とは異なる点は、多孔質層１２および樹脂組成物層１４の配置が逆転していることである。図９Ｂに示す多孔質層１２および樹脂組成物層１４をまとめて「光学層１０Ｓｂ」とも称する。導光層１１の受光端面（不図示）から入射する光は、樹脂組成物層１４と多孔質層１２の第１領域１２ａとの界面および導光層１１と空気との界面で内部全反射され、導光層１１をＸ方向に伝搬する（導波光ＬＰ）。導光層１１内に入射する光の一部は、樹脂組成物層１４と多孔質層１２の第２領域１２ｂとの界面に入射し、内部全反射されることなく、樹脂組成物層１４および基材層１３を通過し、第２配光素子１０Ｄ２から出射される（出射光ＬＥ）。言い換えれば、導光層１１内に入射する光の一部は、光学層１０Ｓｂによって基材層１３に光学的に結合されＺ方向に出射される。
　多孔質層１２の第１領域１２ａおよび第２領域１２ｂの層面内（ＸＹ面に平行）における配置を調整することによって、多孔質層１２によって導光層１１から取り出される（基材層１３と光結合される）光の配光分布（出射強度分布、出射角度分布など）を制御することができる。多孔質層１２における第１領域１２ａと第２領域１２ｂとの配置は要求される配光分布に応じて適宜設計される。
　光学積層シート１０ＳＳ、光学シート１０Ｓおよび配光素子１０Ｄ１、Ｄ２の詳細は、例えば、本願出願人による特願２０２０－１６３４７８号（出願日：２０２０年０９月２９日）に記載されている。特願２０２０－１６３４７８号の開示内容のすべてを参照により本明細書に援用する。
　以下、実施例によって本発明による実施形態を具体的に説明するが、本発明による実施形態はこれら実施例によって限定されるものではない。
　以下に説明する実施例１から３および比較例１から３では、図７に示す光学積層シート１０ＳＳと同様の構成を有する光学積層シートをレーザ加工して、図８Ａに示す光学シート１０Ｓと同様の構成を有する光学シートを製造した。実施例１から３および比較例１から３では、光学積層シートのレーザ加工方法が異なる。
　実施例１では、ロールｔｏロール方式によって連続搬送される光学積層シートを、単一のポリゴンスキャナを用いてレーザ加工した。実施例２では、ロールｔｏロール方式によって停止を挟みながら搬送される光学積層シートを、単一のポリゴンスキャナを用いてレーザ加工した。実施例３では、ロールｔｏロール方式によって連続搬送される光学積層シートを、並列に配置された２つのポリゴンスキャナを用いてレーザ加工した。比較例１では、ロールｔｏロール方式によって間欠搬送される光学積層シートを、単一のガルバノスキャナを用いてレーザ加工した。比較例２では、ロールｔｏロール方式によって連続搬送される光学積層シートを、単一のガルバノスキャナを用いてレーザ加工した。比較例３では、枚葉搬送される光学積層シートを、単一のポリゴンを用いてレーザ加工した。実施例１から３および比較例１から３による光学シートの製造方法のフローチャートについては、それぞれ、後述する図１０Ａから図１０Ｆを参照して説明する。
　実施例１から３および比較例１から３において以下の動作を１サイクルとしてサイクルタイムを算出して光学シートの生産性を評価した。光学シートの生産性は、１分あたりに製造される光学シートの長さによって定義された。実施例１および２ならびに比較例３では、Ｘ方向におけるサイズが５０ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズが３１０ｍｍである領域を、単一のポリゴンスキャナを用いてレーザ加工する動作を１サイクルとした。実施例３では、Ｘ方向におけるサイズが５０ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズが６００ｍｍである領域を、２つのポリゴンスキャナを用いてレーザ加工する動作を１サイクルとした。比較例１および２では、Ｘ方向におけるサイズが５０ｍｍであり、Ｙ方向におけるサイズが５０ｍｍである領域を、単一のガルバノスキャナを用いてレーザ加工する動作を１サイクルとした。
　［実施例１］
　図１０Ａに、実施例１による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。図１０Ａに示すように、１サイクルにおいて、光学積層シートをロールｔｏロール方式によって連続搬送しながら単一のポリゴンスキャナによってレーザ加工した。
　多孔質層の作製方法については後述する。
　樹脂組成物層として、色素を含まない粘着層（樹脂組成物層）と、粘着層上に形成した色素層との積層構造を用いた。溶媒１００質量部（ＭＩＢＫ）に対して、日本カーリット（株）社製染料系色素ＣＩＲ－ＲＬ（フェニレンジアミン系ジイモニウム化合物）を０．５２質量部添加して色素溶液を調製した。
　後述する方法で作製した両面粘着剤Ａ（ＰＥＴセパレータ／アクリル系粘着剤Ａ／ＰＥＴセパレータ、厚さ３８μｍ／１０μｍ／３８μｍ）の一方のセパレータを剥いで、露出されたアクリル系粘着剤の表面に上記の色素溶液を付与して色素層を得た。光学粘着層と色素層との積層体の波長１０６０ｎｍのレーザ光に対する透過率は２８％であった。
　実施例２および比較例１から３では、実施例１と同種類の多孔質層および樹脂組成物層を用いた。
　以下の諸条件の下、近赤外線ナノ秒パルスファイバレーザ光で光学積層シートを照射して光学シートを製造した。
　レーザ発振器：ＳＰＩ社製ｒｅｄＥＮＥＲＧＹ　Ｇ４
　対物レンズ：ｆ３５０ｍｍ
　ポリゴンスキャナ：Ｎｅｘｔ　Ｓｃａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製　ＬＳＥ３１０
　ビーム強度分布：ガウシアン
　スポットサイズ：φ５５μｍ
　繰り返し周波数：５００ｋＨｚ
　スキャン速度：５０ｍ／秒
　パターンピッチ：１５０μｍ
　パワー：５５Ｗ
　パルスエネルギー：１１０μＪ
　エネルギー密度：４．６Ｊ／ｃｍ２
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が３０μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。第２領域が形成されていることは、光学シートの断面ＳＥＭ像からも確認できた。図１１に、実施例１で得られた光学シートの断面ＳＥＭ像を示す。図１１に示す断面ＳＥＭ像からわかるように、多孔質層のうち、レーザ照射によって形成された第２領域には空隙はほとんど見られなかった。これに対して、多孔質層のうち、第１領域には多くの微細な空隙（細孔）が見られた。さらに、光取り出し効果も確認できた。断面ＳＥＭ像による光学シートの形態評価および光取り出し効果の確認方法については後述する。
　実施例１では、１サイクルにおいて加工の工程しかないので、サイクルタイムは加工時間に等しい。サイクルタイムは加工時間の１．５秒であった。生産性は２．０２ｍ／ｍｉｎであった。
　［実施例２］
　図１０Ｂに、実施例２による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。図１０Ｂに示すように、１サイクルにおいて、搬送停止中の光学積層シートを真空吸着によってステージに固定し、光学積層シートをロールｔｏロール方式によって搬送させ、かつステージを同じタイミングおよび同じ搬送速度で移動させながら単一のポリゴンスキャナによってレーザ加工し、加工後にステージの移動および光学積層シートの搬送を停止し、吸着固定を解除し、ステージを吸着固定前の初期位置に移動させた。１サイクルにおけるステージの移動距離は５０ｍｍであった。ステージへの吸着固定により、レーザ加工中に光学積層シートがステージから浮いたり、ずれたりすることを抑制できる。その結果レーザ加工の精度を向上させることができる。
　以下の諸条件の下、近赤外線ナノ秒パルスファイバレーザ光で光学積層シートを照射して光学シートを製造した。
　レーザ発振器：ＳＰＩ社製ｒｅｄＥＮＥＲＧＹ　Ｇ４
　対物レンズ：ｆ３５０ｍｍ
　ポリゴンスキャナ：Ｎｅｘｔ　Ｓｃａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製　ＬＳＥ３１０
　ビーム強度分布：ガウシアン
　スポットサイズ：φ５５μｍ
　繰り返し周波数：５００ｋＨｚ
　スキャン速度：１００ｍ／秒
　パターンピッチ：１５０μｍ
　パワー：８６Ｗ
　パルスエネルギー：１７２μＪ
　エネルギー密度：７．２Ｊ／ｃｍ２
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が４２μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。光取り出し効果も確認できた。
　実施例２では、１サイクルにおいて加工、吸着固定および解除ならびにステージの初期位置への移動の工程があるので、サイクルタイムはそれらの工程の合計時間に等しくなる。加工時間は１．５秒であり、吸着固定および解除の時間は０．６秒であり、ステージの初期位置への移動時間は１秒であり、サイクルタイムはそれらの合計の３．１秒であった。生産性は０．９７ｍ／ｍｉｎであった。
　［実施例３］
　図１０Ｃに、実施例３による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。実施例３は、Ｙ方向におけるサイズがより大きい光学積層シートを２つのポリゴンスキャナによってレーザ加工した点以外は、実施例１と同じであった。
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が３０μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。光取り出し効果も確認できた。
　実施例３では、１サイクルにおいて加工の工程しかないので、サイクルタイムは加工時間に等しい。サイクルタイムは加工時間の１．５秒であった。生産性は２．０２ｍ／ｍｉｎであった。Ｙ方向におけるサイズがより大きい光学積層シートであっても、生産性は実施例１および３において同じであった。
　［比較例１］
　図１０Ｄに、比較例１による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。図１０Ｄに示すように、１サイクルにおいて、ロールｔｏロール方式による光学積層シートの搬送を停止し、光学積層シートをステージに真空吸着によって固定し、単一のガルバノスキャナによってレーザ加工し、加工後に真空吸着を解除し、ロールｔｏロール方式による光学積層シートの搬送を再開した。
　以下の諸条件の下、近赤外線ナノ秒パルスファイバレーザ光で光学積層シートを照射して光学シートを製造した。
　レーザ発振器：Ｊｅｎｏｐｔｉｋ社製ＪｅｎＬａｓ　ｆｉｂｅｒ　ｎｓ　２０
　波長：１０６４ｎｍ
　対物レンズ：ｆθレンズ（ｆ８２ｍｍ）
　ガルバノスキャナ：ＳｃａｎＬａｂ社製ｉｎｔｅｌｌｉＳｃａｎ１４
　ビーム強度分布：ガウシアン
　スポットサイズ：φ６０μｍ
　繰り返し周波数：１２．５ｋＨｚ
　スキャン速度：２５００ｍｍ／秒
　パターンピッチ：１５０μｍ
　パワー：５．６Ｗ
　パルスエネルギー：４４８μＪ
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が５０μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。光取り出し効果も確認できた。
　比較例１では、１サイクルにおいて加工、吸着固定および解除ならびに搬送の工程があるので、サイクルタイムはそれらの工程の合計時間に等しい。加工時間は６０．０秒であり、吸着固定および解除の時間は０．６秒であり、搬送時間は１秒であり、サイクルタイムはそれらの合計の６１．６秒であった。生産性は０．０５ｍ／ｍｉｎであった。
　［比較例２］
　図１０Ｅに、比較例２による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。図１０Ｅに示すように、１サイクルにおいて、光学積層シートをロールｔｏロール方式によって連続搬送しながら単一のガルバノスキャナによってレーザ加工した。
　以下の諸条件の下、近赤外線ナノ秒パルスファイバレーザ光で光学積層シートを照射して光学シートを製造した。
　レーザ発振器：Ｊｅｎｏｐｔｉｋ社製ＪｅｎＬａｓ　ｆｉｂｅｒ　ｎｓ　２０
　波長：１０６４ｎｍ
　対物レンズ：ｆθレンズ（ｆ８２ｍｍ）
　ガルバノスキャナ：ＳｃａｎＬａｂ社製ｉｎｔｅｌｌｉＳｃａｎ１４
　ビーム強度分布：ガウシアン
　スポットサイズ：φ６０μｍ
　繰り返し周波数：１２．５ｋＨｚ
　スキャン速度：２５００ｍｍ／秒
　パターンピッチ：１５０μｍ
　パワー：４．５Ｗ
　パルスエネルギー：３６０μＪ
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が７０μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。光取り出し効果も確認できた。
　比較例２では、１サイクルにおいて加工の工程しかないので、サイクルタイムは加工時間に等しい。サイクルタイムは加工時間の６０．０秒であった。生産性は０．０５ｍ／ｍｉｎであった。
　［比較例３］
　図１０Ｆに、比較例３による光学シートの製造方法における１サイクルの工程のフローチャートを示す。図１０Ｆに示すように、１サイクルにおいて、枚葉状の光学積層シートの１つを、ステージに載置し、真空吸着によって固定し、単一のポリゴンスキャナによってレーザ加工し、加工後に吸着固定を解除し、加工後の光学積層シートを回収した。
　実施例１において説明した諸条件の下、近赤外線ナノ秒パルスファイバレーザ光で光学積層シートを照射して光学シートを製造した。
　得られた光学シートの正面画像を光学顕微鏡で観察したところ、１５０μｍピッチで、直径が３０μｍの略円形の第２領域が比較的高精細に形成されていることを確認できた。光取り出し効果も確認できた。
　比較例３では、１サイクルにおいて加工、吸着固定および解除ならびに載置回収の工程があるので、サイクルタイムはそれらの工程の合計時間に等しい。加工時間は１．５秒であり、吸着固定および解除の時間は０．６秒であり、載置回収の時間は６０秒であり、サイクルタイムはそれらの合計の６２．１秒であった。生産性は、０．０５ｍ／ｍｉｎであった。
　上記の実施例および比較例による光学シートの製造方法の１サイクルのフロー、サイクルタイムおよび生産性を表１にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　最も生産性が高かったのは、実施例１および３による光学シートの製造方法であった。この生産性の高さは、ロールｔｏロール方式による連続搬送およびポリゴンスキャナによる高速スキャンに起因している。次に生産性が高かったのは、実施例２による光学シートの製造方法であった。光学積層シートの吸着固定および吸着固定の解除ならびにステージの初期位置への移動の工程があっても、ポリゴンスキャナによる高速スキャンによって生産性は比較的高かった。
　これに対して、比較例１および２による光学シートの製造方法では、ガルバノスキャナによる加工時間が長いことが原因で生産性は低かった。比較例３による光学シートの製造方法では、ポリゴンスキャナによる高速スキャンであっても、枚葉搬送による光学積層シートの真空吸着による固定、吸着固定の解除、および載置回収の工程が原因で生産性は低かった。
　以上のことから、ロールｔｏロール方式による連続搬送または停止を挟んだ搬送、およびポリゴンスキャナによる高速スキャンにより、光学シートの生産性を向上できることがわかった。
　実施例および比較例に用いた多孔質層の作製方法は以下の通りである。
　［多孔質層の作製］
（１）ケイ素化合物のゲル化
　２．２ｇのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に、ゲル状ケイ素化合物の前駆体であるメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）を０．９５ｇ溶解させて混合液Ａを調製した。この混合液Ａに、０．０１ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸水溶液を０．５ｇ添加し、室温で３０分撹拌を行うことでＭＴＭＳを加水分解して、トリス（ヒドロキシ）メチルシランを含む混合液Ｂを生成した。
　５．５ｇのＤＭＳＯに、２８質量％のアンモニア水０．３８ｇ、および純水０．２ｇを添加した後、さらに、上記混合液Ｂを追添し、室温で１５分撹拌することで、トリス（ヒドロキシ）メチルシランのゲル化を行い、ゲル状ケイ素化合物（ポリメチルシルセスキオキサン）を含む混合液Ｃを得た。
（２）熟成処理
　上記のように調製したゲル状ケイ素化合物を含む混合液Ｃを、そのまま、４０℃で２０時間インキュベートして、熟成処理を行った。
（３）粉砕処理
　つぎに、上記のように熟成処理したゲル状ケイ素化合物を、スパチュラを用いて数ｍｍ～数ｃｍサイズの顆粒状に砕いた。次いで、混合液Ｃにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を４０ｇ添加し、軽く撹拌した後、室温で６時間静置して、ゲル中の溶媒および触媒をデカンテーションした。同様のデカンテーション処理を３回行うことにより、溶媒置換し、混合液Ｄを得た。次いで、混合液Ｄ中のゲル状ケイ素化合物を粉砕処理（高圧メディアレス粉砕）した。粉砕処理（高圧メディアレス粉砕）は、ホモジナイザー（エスエムテー社製、商品名「ＵＨ－５０」）を使用し、５ｃｃのスクリュー瓶に、混合液Ｄ中のゲル状化合物１．８５ｇおよびＩＰＡを１．１５ｇ秤量した後、５０Ｗ、２０ｋＨｚの条件で２分間の粉砕を行った。
　この粉砕処理によって、上記混合液Ｄ中のゲル状ケイ素化合物が粉砕されたことにより、該混合液Ｄ’は、粉砕物のゾル液となった。混合液Ｄ’に含まれる粉砕物の粒度バラツキを示す体積平均粒子径を、動的光散乱式ナノトラック粒度分析計（日機装社製、ＵＰＡ－ＥＸ１５０型）にて確認したところ、０．５０～０．７０であった。さらに、このゾル液（混合液Ｃ’）０．７５ｇに対し、光塩基発生剤（和光純薬工業株式会社：商品名ＷＰＢＧ２６６）の１．５質量％濃度ＭＥＫ（メチルエチルケトン）溶液を０．０６２ｇ、ビス（トリメトキシシリル）エタンの５％濃度ＭＥＫ溶液を０．０３６ｇの比率で添加し、多孔質層形成用塗工液（微細孔粒子含有液）を得た。多孔質層形成用塗工液は、シルセスキオキサンを基本構造として含むシリカ多孔体を含有している。
　特開２０１２－２３４１６３号公報の製造例１に従って準備したアクリル系樹脂フィルム（厚さ：４０μｍ）の表面に、上記塗工液を塗布（塗工）して、塗工膜を形成した。前記塗工膜を、温度１００℃で１分処理して乾燥し、さらに、乾燥後の塗工膜に、波長３６０ｎｍの光を用いて３００ｍＪ／ｃｍ２の光照射量（エネルギー）でＵＶ照射し、前記アクリル系樹脂フィルム上に多孔質層（シリカ微細孔粒子同士の化学的結合によるシリカ多孔体）が形成された積層体（シリカ多孔質層付アクリルフィルム）を得た。上記多孔質層の屈折率は１．１５であった。
　実施例および比較例に用いたアクリル系粘着剤および両面粘着テープの作製方法は以下の通りである。
　［アクリル系粘着剤溶液Ａの調製および両面粘着テープＡの作製］
　攪拌羽根、温度計、窒素ガス導入管、冷却器を備えた４つ口フラスコに、ブチルアクリレート９１質量部、Ｎ－アクリロイルモルホリン７質量部、アクリル酸３質量部、２－ヒドロキシブチルアクリレート０．３質量部、重合開始剤として２，２’－アゾビスイソブチロニトリル０．１質量部、酢酸エチル２００質量部を仕込み、緩やかに攪拌しながら窒素ガスを導入して窒素置換した後、フラスコ内の液温を５５℃付近に保って８時間重合反応を行い、アクリル系ポリマー溶液を調製した。上記アクリル系ポリマーの質量平均分子量は２２０万であった。
　得られたアクリル系ポリマー溶液の固形分１００質量部に対して、架橋剤としてジベンゾイルパーオキシド（１分間半減期：１３０℃）０．２５質量部、およびトリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加物からなるポリイソシアネート系架橋剤（東ソー社製、コロネートＬ）０．１５部、シランカップリング剤として３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越シリコーン社製、ＫＢＭ４０３）０．１質量部を配合したアクリル系粘着剤溶液Ａを調製した。
　次いで、上記アクリル系粘着剤溶液Ａを、シリコーン処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（三菱ケミカル社製、厚さ：３８μｍ）の片面に、乾燥後の粘着剤層の厚さが１０μｍになるように塗布し、１５０℃で３分間乾燥を行い、粘着剤層を形成した。当該粘着剤層を前記ＰＥＴフィルムのシリコーン処理面を粘着層側に向け貼り合わせ、両面粘着テープを作製した。
　［屈折率の測定］
　アクリルフィルムに多孔質層を形成した後に、５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズにカットし、感圧接着剤層を介して、多孔質層をガラス板（厚さ：３ｍｍ）の表面に貼合した。上記ガラス板の裏面中央部（直径２０ｍｍ程度）を黒マジックで塗りつぶして、該ガラス板の裏面で反射しないサンプルとした。エリプソメーター（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ　Ｊａｐａｎ社製：ＶＡＳＥ）に上記サンプルをセットし、５００ｎｍの波長、入射角５０度以上８０度以下の条件で、屈折率を測定した。
　［光取り出し効果の測定］
　下記実施例で得られた光学部材のセパレータを剥いで、厚さ２ｍｍの樹脂板（三菱ケミカル社製アクリライト「ＥＸ００１」）に貼り合わせ、さらにその上に、水（屈折率１．３３）を介して、凹凸賦形フィルムを積層して、樹脂板の端部よりＬＥＤ光を入射させて光取り出しの効果を目視にて評価した。図１２に、光取り出し効果の評価に用いた配光素子サンプルの構成を模式的に示す。樹脂板導光層１１の上に光学層１０Ｓｂが配置され、光学層１０Ｓｂの上には基材層１３が配置されている。水を介して、基材層１３の上に凹凸賦形フィルム１５を配置し、出射光ＬＥの分布を目視で評価した。
　［凹凸賦形フィルムの製造］
　特表２０１３－５２４２８８号公報に記載の方法にしたがって凹凸賦形フィルムを製造した。具体的には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）フィルムの表面をラッカー（三洋化成工業社製ファインキュアー　ＲＭ－６４）でコーティングし、当該ラッカーを含むフィルム表面上に光学パターンをエンボス加工し、その後ラッカーを硬化させることによって目的の凹凸賦形フィルムを製造した。凹凸賦形フィルムの総厚さは１３０μｍであり、ヘイズは０．８％であった。
　図１３Ａに、製造された凹凸賦形フィルム１５の一部について凹凸面側から見た平面図を示す。また、図１３Ｂに、図１３Ａに示す凹凸賦形フィルムの１３Ｂ－１３Ｂ’断面図を示す。長さＬが８０μｍ、幅Ｗが１４μｍ、深さＨが１０μｍの、断面が三角形である複数の凹部１５ａが、Ｘ軸方向に幅Ｅ（１５５μｍ）の間隔を空けて配置された。さらにこのような凹部のパターンが、Ｙ軸方向に幅Ｄ（１００μｍ）の間隔を空けて配置された。凹凸賦形フィルム表面における凹部１５ａの密度は、３６１２個／ｃｍ２であった。図１３Ｂにおけるθａおよびθｂはいずれも４１°であり、フィルムを凹凸面側から平面視した際の凹部１５ａの占有面積率は４．０５％であった。
　［光学シートの形態評価］
　実施例で得られた光学シートは、光学顕微鏡による正面画像の観察に加えて、以下のようにして、断面ＳＥＭ像を取得した。
　具体的な手順としては、セパレータを剥いで色素粘着剤面を露出した状態として、日立ハイテクノロジーズ社製マグネトロンスパッタ（Ｅ－１０３０）で粘着剤表面に１０秒間Ｐｔ－Ｐｄをコートした。次に、日本ＦＥＩ社製ＦＩＢ－ＳＥＭ（Ｈｅｌｉｏｓ　Ｇ４　ＵＸ）にて、常温でＦＩＢ加工用の保護膜（カーボンデポジッションで形成）を粘着剤表面に形成した。さらに、同装置中にて試料を－１６０℃まで冷却し、－１６０℃に冷却した状態で、光学シートの主面を収束イオンビームに対して５２°傾斜させた状態で、ＦＩＢ加工し、ＦＩＢ加工によって形成された断面のＳＥＭ観察を行った。
　ＦＩＢ－ＳＥＭ設定条件
　加速電圧：ＦＩＢ　３０ｋＶ、ＳＥＭ　２ｋＶ
　観察像：反射電子像
　設定温度：－１６０℃
　［色素粘着剤の近赤外線透過率測定］
　片方の主面にＰＥＴセパレータ（厚さ３８μｍ、屈折率１．５７）を配した状態で、測定光を色素粘着剤面より入射させ、用いるレーザ光の波長に対する透過率を測定した。近赤外線透過率の測定には日立分光光度計Ｕ－４１００を用いた。
　本発明の実施形態によるレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、例えばロールｔｏロール方式によって搬送されるシート材のレーザ加工に利用することができる。本発明の実施形態による光学シートの製造方法は、光結合性のような機能性を有する光学シートの製造に利用することができる。
　１０：シート材、１０－１：第１部分、１０－２：第２部分、１０ａ：加工領域、１０Ａ：切り出し部分、１０Ｂ：周縁部分、１０Ｃ１：下部層、１０Ｃ２：上部層、１０Ｄ：配光素子、１０Ｓ：光学シート、１０Ｓａ、１０Ｓｂ：光学層、１０ＳＳ：光学積層シート、１１：導光層、１２：多孔質層、１２ａ：第１領域、１２ｂ：第２領域、１３：基材層、１４：樹脂組成物層、１５：凹凸賦形フィルム、１６：基材層、１８：剥離シート、２０：搬送機、２２ａ：巻き出しローラ、２２ｂ：巻き取りローラ、２４：搬送ローラ、２６ａ：巻き出しモータ、２６ｂ：巻き取りモータ、３０、３０－１、３０－２：レーザ光源、４０、４０－１、４０－２：ポリゴンスキャナ、４２：ポリゴンミラー、４４ａ：凸面鏡、４４ｂ：凹面鏡、４６：筐体、４６о：開口、５０：制御装置、１００、１１０：レーザ加工装置、Ｄ１：シート材の移動方向、Ｄ２：ポリゴンスキャナのスキャン方向、ＬＢ、ＬＢ１、ＬＢ２：光

Claims (15)

  1. 　長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナを用いてレーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に２次元パターンを形成する工程を含む、レーザ加工方法。
  2. 　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、前記ポリゴンスキャナの１秒間当たりの走査ライン数と、前記シート材に形成する予定の２次元パターンの前記第１方向に隣接する走査ライン間の距離とに基づいて、前記シート材の搬送速度を決定する、請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 　前記シート材は、ある部分と、前記ある部分と共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他の部分とを有し、
    　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、
    　　前記ポリゴンスキャナを用いて、前記レーザ光を前記ある部分に偏向し、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することと、
    　　前記ポリゴンスキャナと共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他のポリゴンスキャナを用いて、少なくとも１つ他のレーザ光を前記少なくとも１つの他の部分に偏向し、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記第２方向に沿って走査することと、により、前記シート材に前記２次元パターンを形成することを含む、請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
  4. 　前記シート材に前記２次元パターンを形成する工程は、前記レーザ光を断続的に出射し、前記ポリゴンスキャナを用いて前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に、ドット状に分布する複数の加工領域を形成することを含み、
    　前記複数の加工領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
    　前記複数の加工領域のうち、最近接の２つの加工領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  5. 　前記シート材の搬送速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  6. 　前記シート材の前記第２方向における長さは１００ｍｍ以上である、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  7. 　光照射によって屈折率が周囲の屈折率とは異なる部分を形成することが可能な長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させながら、ポリゴンスキャナを用いて、断続的に出射されるレーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査することにより、前記シート材に、第１領域と、各々が前記第１領域に囲まれる、ドット状に分布する複数の第２領域とを形成する工程を含み、
    　前記複数の第２領域の各々の屈折率は前記第１領域の屈折率とは異なる、光学シートの製造方法。
  8. 　前記複数の第２領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
    　前記複数の第２領域のうち、最近接の２つの第２領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項７に記載の光学シートの製造方法。
  9. 　前記シート材の搬送速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下である、請求項７または８に記載の光学シートの製造方法。
  10. 　前記シート材は、多孔質構造を有する多孔質層と、前記多孔質層に積層され、前記レーザ光の照射によって溶融される樹脂組成物を含む樹脂組成物層とを有する光学積層シートであり、前記樹脂組成物層は、前記多孔質層よりも前記ポリゴンスキャナの近くに位置し、
    　前記シート材に前記第１領域および前記複数の第２領域を形成する工程は、前記ポリゴンスキャナを用いて、前記レーザ光を前記光学積層シートの前記樹脂組成物層に偏向し、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査することを含み、
    　前記第１領域は、前記光学積層シートの前記多孔質層に前記多孔質構造を有する領域であり、
    　前記複数の第２領域の各々は、前記多孔質構造が有する空隙に、前記レーザ光の照射によって溶融された前記樹脂組成物が少なくとも部分的に充填された領域である、請求項７または８に記載の光学シートの製造方法。
  11. 　搬送機、レーザ光源、ポリゴンスキャナおよび制御装置を備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記搬送機に、長尺状のシート材を長手方向である第１方向に搬送させ、
    　　前記レーザ光源に、レーザ光を出射させ、
    　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第１方向に交差する第２方向に沿って走査させることにより、
    前記シート材に２次元パターンを形成する、レーザ加工装置。
  12. 　前記制御装置は、前記ポリゴンスキャナの１秒間当たりの走査ライン数と、前記シート材に形成する予定の２次元パターンの前記第１方向に隣接する走査ライン間の距離とに基づいて、前記シート材の搬送速度を決定する、請求項１１に記載のレーザ加工装置。
  13. 　少なくとも１つの他のレーザ光源と、前記ポリゴンスキャナと共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他のポリゴンスキャナとをさらに備え、
    　前記シート材は、ある部分と、前記ある部分と共に前記第２方向に沿って位置する少なくとも１つの他の部分とを有し、
    　前記制御装置は、
    　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材の前記ある部分に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査させ、
    　　前記少なくとも１つの他のレーザ光源に、少なくとも１つの他のレーザ光を出射させ、
    　　前記少なくとも１つの他のポリゴンスキャナに、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記シート材の前記少なくとも１つの他の部分に向けて偏向させ、前記少なくとも１つの他のレーザ光を前記第２方向に沿って走査させることにより、
    前記シート材に前記２次元パターンを形成する、請求項１１または１２に記載のレーザ加工装置。
  14. 　前記制御装置は、
    　　前記レーザ光源に、前記レーザ光を断続的に出射させ、
    　　前記ポリゴンスキャナに、前記レーザ光を前記シート材に向けて偏向させ、前記レーザ光を前記第２方向に沿って走査させることにより、
    前記シート材に、ドット状に分布する複数の加工領域を形成し、
    　前記複数の加工領域の各々の平均径は１０μｍ以上５００μｍ以下であり、
    　前記複数の加工領域のうち、最近接の２つの加工領域の中心間距離は１０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
  15. 　前記シート材の搬送速度は、０．５ｍ／ｍｉｎ以上１０ｍ／ｍｉｎ以下である、請求項１１から１４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
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