光学シートおよびその製造方法
【課題】 本発明は、印刷インクにより作製しているため、バックライトユニット中において他のシートとの摩擦及び印刷時のインク定着不足によるはがれに優れた光学シートを提供する。
【解決手段】 透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなる光学シートである。
【解決手段】 透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなる光学シートである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点光源または線光源による光を均一な面光源にするための光学シートに関するもので、光源から発生した光を均一化する拡散パターン、及び表面の凹凸微細構造の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ、液晶モニター、看板、標識・表示、照明器具などに使用されるバックライトユニットのうち、光源が直下型のものは、光源の真上が明るく光源の間は相対的に暗くなる傾向があり、そのままだと輝度の面内不均一が生じる。そのため、従来のバックライトユニットでは光源からの光を拡散して均一化する工夫が行われている。
【０００３】
光源の光を拡散して均一化する方法の一つとして、拡散子を印刷によって透明板上に付与し、かつ印刷する領域の密度や大きさ、あるいは濃度を変化させることによって、光源の真上は拡散効果が高くなり光源の間は徐々に拡散効果が低くなるようにパターニングされた拡散板が特許文献１及び特許文献２に提案されている。
【０００４】
これらの方法は、より効果的に光源からの光を均一化できるという利点があり、光源と拡散板の距離が極めて短い薄型液晶画像表示装置のバックライトユニットにおいて、このようなパターン印刷による光拡散手段を用いれば、効果的に光源の光を分散してほぼ均一化することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−１７０６９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように印刷でパターンを作製した光学シートは、印刷インクにより作製しているため、バックライトユニット中において他のシートとの摩擦及び印刷時のインク定着不足によるはがれが生じるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らはかかる事情を鑑み検討を重ねた結果、本発明は、凹凸微細構造上に所定のパターンを印刷することにより、インクの定着が良い光学シートを作製し、インクが印刷されていない部分（以下、非インク定着部ともいう。）では輝度が向上することを見出し、本発明に到達した。微細凹凸構造面に所定のパターンを印刷することにより、インクの定着性が向上するものである。また、非インク定着部が微細凹凸構造であることから、全体の輝度が２〜３％向上するというものである。
【０００７】
本発明は、以下の発明を包含するものである。
[１] 透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなることを特徴とする光学シート。
[２] 透明基材に印刷される光拡散性を有するインクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を有する光拡散部を形成し、該光拡散部の光拡散性が透明基材内で部分的に任意に変化するようにした[１]に記載の光学シート。
[３] 印刷された領域は、光源に正対する領域に形成されたドット集合体であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少することにより、一定面積あたりの印刷領域の面積を調整する[２]に記載の光学シート。
[４] 印刷された領域は、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少する[２]に記載の光学シート。
[５] 印刷に用いる光拡散性を有するインクが、バインダー中に光拡散剤を分散したものである[２]に記載の光学シート。
[６] [１]〜[５]に記載の光学シートの製造方法。
[７] [１]〜[５]に記載の光学シートを一部に組み込んだことを特徴とする、照明装置、投影装置、看板、画像表示装置。
【発明の効果】
【０００８】
光学シートは、インクの定着性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明について詳細に記述する。
本発明の拡散板またはシートなどの透明基材の材料として可能なのは、例えば、ガラス基板、透明プラスチックシート等の可視光を透過する部材が用いられる。透明プラスチックシートを構成する透明樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセテートセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂などが挙げられる。また、透明基材には、可視光を透過する範囲で、着色剤が含まれていてもよいし、光拡散性粒子が均一に含まれていてもよい。
【００１０】
＜微細凹凸構造について＞
本発明でパターン印刷面に付与する微細凹凸構造は、可視光の波長以下の底面直径を持ち、高さが約１００ｎｍ以上である、円錐または偽円錐構造である。このような微細構造体を表面全域に配置するので、表面は無数の微細突起に覆われる。
【００１１】
このような微細突起で表面を被覆すると、屈折率が傾斜する空間を人工的に表面に作り出すことができる。即ち、外側の空気の屈折率（約１．０）から拡散板材料の屈折率（約１．４〜１．６程度）まで、屈折率の徐々に変化する領域を微細突起によって作製する。光は通過する空間の屈折率の変化に応じて一部もしくは全部のエネルギーを反射する。例えばポリエチレンテレフタレート等の一般的な透明高分子樹脂の平坦な表面では、約４％〜７％程度の反射光が発生する。ところが、このような微細突起により屈折率が徐々に変化する界面は1％以下の極めて低反射率になることが知られている。
【００１２】
本発明の微細突起構造のピッチは、３０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であり、アスペクト比は０．５〜１０．０であり、突起物形状が円錐または角錐、あるいは偽円錐、または偽角錐である。ピッチが５０ｎｍより小さいと、製造面で突起構造を作製するのが困難になり、３８０ｎｍより大きいと、可視光の散乱が起きるためフィルムが白色化し、好ましくない。また、アスペクト比が０．５より小さいと、屈折率の傾斜が急激になりすぎて反射率が増大し輝度があがらず、アスペクト比が１０．０より大きいと、後述する形状転写工程においてモールドへの樹脂の充填率およびモールドの離型が困難になるため好ましくない。
【００１３】
微細突起の形成方法の１つとして、例えば、樹脂、金属、無機物などの粒子からなる単粒子膜をエッチングマスクとして基板上に配置し、基板表面をドライエッチングする方法がある。この方法によれば、単粒子膜はエッチングマスクとして作用しつつそれ自身もエッチングされて最終的には削り取られる。その結果、各粒子に対応する位置に円錐状微細突起が形成された基板を得ることができる。
【００１４】
本発明者らの検討によると、溶剤中に粒子が分散した分散液を水槽内の液面に滴下し、その後溶剤を揮発させることにより、粒子が精度よく２次元に最密充填した単粒子層を形成でき、ついで、予め水中に配置した基板をゆっくりと引上げることで、水面の単粒子層を基板上に移し取ることにより、高精度な単粒子膜エッチングマスクを製造できる（図１）。さらに単粒子膜エッチングマスクが片面に設けられた基板をドライエッチング法で加工することにより、基板の片面に円錐状微細突起を多数形成することができる。具体的には、ドライエッチングを開始すると、まず図２（ａ）に示すように、単粒子膜を構成している各粒子の隙間をエッチングガスが通り抜けて基板の表面に到達し、その部分に溝が形成され、各粒子に対応する位置にそれぞれ円柱が現れる。引き続きドライエッチングを続けると、各円柱上の粒子も徐々にエッチングされて小さくなり、同時に、基板の溝もさらに深くなっていく（図２（ｂ））。そして、最終的には各粒子はエッチングにより消失し、それとともに基板の片面に多数の円錐状微細突起が形成される（図２（ｃ））。特願２００６−１８１２７４による微細突起構造の配列は６方最密充填配列となることが特徴である。
【００１５】
円錐状微細突起構造の作製方法は特に限定せず、その他の方法を用いることも可能である。即ち、特開２００１−１５５６２３号公報、特開２００５−９９７０７号公報、特開２００５−２７９８０７号公報等にある粒子マスクを用いる他の方法、Thin Solid Films 351 (1999) 73-78 にあるホログラム・リソグラフィーを用いる方法、特開２００３−４９１６号公報にある電子線描画やレーザー描画を用いる方法等を採用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
次に、微細構造体を原盤として微細構造体のモールドを作製し、このモールドを用いて、ナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法等の手法で円錐状微細突起を備えた樹脂板または樹脂シートを製造する。微細構造のモールドを製造するには、例えば、微細構造体の円錐状微細突起が形成された面に金属層を形成した後、この金属層を剥離することにより、微細構造体の円錐状微細突起を金属層に転写する。その結果、表面に円錐状微細突起を備えた金属層が得られ、これをナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法等に用いられるモールドとして使用することができる。
【００１７】
微細構造体の円錐状微細突起が形成された面に金属層を形成する方法としては、めっき法が好ましく、具体的には、まず、ニッケル、銅、金、銀、白金、チタン、コバルト、錫、亜鉛、クロム、金・コバルト合金、金ニッケル合金、はんだ、銅・ニッケル・クロム合金、錫ニッケル合金、ニッケル・パラジウム合金、ニッケル・コバルト・りん合金などから選ばれる１種以上の金属により無電解めっきまたは蒸着を行い、ついで、これらの金属から選ばれる１種以上の金属により電解めっきを行って、１０〜３０００μｍの厚さに金属層を増加させる方法が好ましい。
【００１８】
無電解めっきまたは蒸着により形成する金属層の厚みは、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上である。ただし、導電層には、一般的には５０ｎｍの厚さが必要とされる。膜厚をこのようにすると、次に行われる電解めっきの工程で、被めっき面内電流密度の偏りを抑制でき、均一な厚さのナノインプリントまたは射出成型用モールドが得られやすくなる。
次に行う電解めっきでは、金属層の厚さを最終的にまで厚くし、その後、金属層を原版から剥がし取ることが好ましい。電解めっきにおける電流密度には特に制限はないが、ブリッジを抑制して均一な金属層を形成でき、かつ、このような金属層を比較的短時間で形成できることから、０．０３〜１０Ａ／ｍ２が好ましい。
また、モールドとしての耐摩耗性、剥離・貼合時のリワーク性などの観点からは、金属層の材質はニッケルが好ましく、最初に行う無電解めっきまたは蒸着、その後に行う電解めっきの両方について、ニッケルを採用することが好ましい。
【００１９】
こうして製造されたモールドを具備するナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法の装置によれば、高精度に円錐状微細突起が形成され、反射防止体に好適な微細構造体を再現性よく安定に大量生産することができる。ナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法の装置の方式には特に制限はない。
【００２０】
ナノインプリント法の場合、熱可塑性樹脂製の基材に対してナノインプリント用モールドを押圧しながら加熱することで、軟化した樹脂をモールドの微細形状に押入し、その後、基材を冷却してからナノインプリン用モールドを基材から離すことによって、ナノインプリント用モールドに形成されている微細パターンを基材に転写する熱インプリント方式、未硬化の光硬化性樹脂の基材に対してナノインプリント用モールドを押圧し、その後、紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化してからナノインプリン用モールドを基材から離すことによって、ナノインプリント用モールドに形成されている微細パターンを基材に転写する光（ＵＶ）インプリント方式が可能である。
【００２１】
熱プレス法の場合、熱可塑性樹脂製の基材に対して熱プレス用モールドを押圧し加熱して樹脂を軟化しモールドの微細形状に樹脂を押入し、その後熱板ごと基材を冷却してから熱プレス用モールドを基材から離型することによって、微細パターンを基材表面に転写した成型品を作製することが可能である。
【００２２】
射出成型法の場合、高温で溶融した樹脂をモールドを備えた射出成型用金型に高圧で射出流入し、その後金型の温度により冷却する工程を経て金型を離型し、モールドに形成されている微細パターンを成型物表面に転写することで成型品を作製できる。
【００２３】
UVエンボス法の場合、微細パターンを表面に持つエンボスロール（モールドを巻きつけるなどで作製）を用意し、UV硬化樹脂を樹脂フィルム基材上に塗工しながら送り、塗工面をエンボスロールに抱かせながらロールを回転しつつUV照射を行うことでUV硬化樹脂を硬化し、硬化後にエンボスロールから樹脂フィルム基材ごとUV硬化樹脂層も離型することによって微細パターンの形状を表面に賦形したフィルムを作製することが可能である。
【００２４】
以上のような手法を用いることで、微細凹凸構造となる円錐状微細突起を表面の一方に備えた樹脂板もしくは樹脂フィルム基材を作製したのち、凹凸微細構造上に印刷法によりインクを印刷（以下、印刷層ともいう。）し、光の拡散機能を持たせる。
【００２５】
＜印刷パターンの形成について＞
印刷方法としては、例えば、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、昇華転写等が挙げられる。
【００２６】
上記印刷に用いるインクの色としては、白色インク、黒色インク、灰色インク等が可能であるが、特に白色インクは光のロスが少なく、本発明の主旨である拡散光の輝度向上に適しているためこれを用いることが好ましい。
【００２７】
白色顔料インク組成物には、溶剤、白色顔料、分散剤、及び対象物表面への固着剤としての樹脂が基本成分として含まれる。インク組成物における白色顔料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２、チタンホワイト） 、シリカ（ＳｉＯ２)、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ケイ酸アルミニウム、塩基性炭酸鉛（２ＰｂＣＯ３Ｐｂ（ＯＨ）２ 、シルバーホワイト）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ジンクホワイト）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３、チタンストロンチウムホワイト）、硫酸バリウムなどが単独または混合系で使用できる。
【００２８】
特に酸化チタンは、他の無機白色顔料と比べると比重が小さいため分散安定性があり、屈折率が大きく光学拡散性に優れ、化学的、物理的にも安定である。このため、顔料としての隠蔽力や光学拡散性が大きいので、本発明に使用される無機白色顔料としては酸化チタンを主成分として用いるのが好ましい。拡散光の色目を調整する目的で、上記白色顔料を混合することも可能である。
【００２９】
白色顔料の混合率は、インク組成物全体の３０〜６０質量％とするのが好ましい。酸化チタン以外の白色顔料は、必要により分散補助等の目的で顔料全体の３割程度までの量で使用するのが一般的である。
【００３０】
インク組成物における樹脂としては、例えば、ケトン樹脂、スルホアミド樹脂、マレイン酸樹脂、エステルガム、キシレン樹脂、アルキド樹脂、ロジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、セルロース樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、エステル樹脂などが使用できるが、中でもアクリル系樹脂が好適に使用できる。
【００３１】
インク組成物における有機溶剤は樹脂の溶解、粘度の調整などを目的として使用するものでありトルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのシクロパラフィン系溶剤などが単独又は混合物の形で使用できる。有機溶剤の使用量は、インク組成物全体の３０〜６０質量％程度である。
【００３２】
その他黒インクや灰色インクで印刷することも可能である。黒インクや灰色インクの場合、ある程度光のロスが生じるため、透過率は多少減少する傾向になるが、光の廻り込みが少ないため、後述する輝度均整化のための印刷によるパターニングは容易になるという利点もある。例えば、黒インクとしてカーボンブラックを含むインクセット、灰色インクとして上記白インクと金属粒子の混合物等が使用可能である。
【００３３】
本発明の印刷層は、図３に示されるように、上記インクを印刷したものである。印刷層上面の形状は特に制限されない。例えば、上面が円形状、三角形状、四角形状、楕円形状等のドットや、帯状、ベタ塗り等などが挙げられる。輝度調整手段として、ドットの密度や直径の調整、およびベタ塗りの印刷層の厚さを調整することによる濃度階調が可能である。ドットを印刷する場合、レイアウトが容易であるという観点から、ドット形状は円形を選択することが好ましい。
印刷層の形状が、円形状のドットである場合、その直径は５〜１００μｍであることが好ましい。印刷層の直径が５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くでき、１００μｍ以下であれば、ドットが充分に小さいため、ドットとして視認されず、粒状感のないパターンを形成できる。
【００３４】
印刷層の厚みは０．５〜１００μｍであることが好ましい。印刷層の厚みが０．５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くでき、１００μｍ以下であれば、印刷層の基材からの剥離を抑制できる。
【００３５】
印刷層のドットは、所定のパターンが設けられている。例えば、印刷層上面の形状が円形状のドットを用いる場合、所定のパターンは光学フィルムに求められる光拡散性に応じて適宜設定される。即ち、光拡散性が強く求められる程、単位面積あたりのドットの面積比率が高くなるように設定される。
【００３６】
所定のパターンで印刷された印刷層は、光源からの光を拡散し、輝度の均整度を効率的に向上する。その結果、光学シートを通過した光の強度分布を測定すると、輝度の均一性が図られる結果となる。例えば、液晶表示装置のバックライトユニットに使用された場合、光源直上の単位面積あたりのドットの面積比率が高くなるようにし、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少するように調整する。特に、ドットの直径を調整する方法を用いる場合は、ハーフトーン若しくはグレイスケールの考え方に基づき、いわゆる網点の要領を用いることができるので、簡便である。
【００３７】
また、光学フィルム内で求められる光拡散性が一様でない場合には、求められる光拡散性に合わせて、単位面積あたりのドットの面積比率も一様でないものとする。
例えば、ドットパターンは、基材の一方の面の一部の領域にドットが均一に配置され、残りの領域にドットが設けられていないパターンとすることができる。
また、基材の一方の面に、１個あたりの面積が略均一なドット印刷が、単位面積あたりのドット数が多い高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より単位面積あたりのドット数が少ない低光拡散性領域とを有するように設けられているパターンであってもよい。
また、基材の一方の面に、単位面積あたりの個数が同一であるドット状のパターン発泡層で、１個あたりのドットの面積が大きい高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より１個あたりのドットの面積が小さい低光拡散性領域とを有するパターンであってもよい。
また、ドットパターンは、単位面積あたりのドットの面積比率が、基材の一方向に沿って漸次増加するパターンや、基材の一方向に沿ってドットの面積比率が周期的に変化するパターンであってもよい。
また、ドットが基材の一方の面の全面に均一に分散して設けられたパターンであっても差し支えない。
【００３８】
もうひとつの均斉度調整方法として、ベタ塗りの印刷層を設け、この印刷層の厚さを調整する濃度階調がある。即ち、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源直上の印刷層厚さが大きくなるようにし、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少することで、光学シートを通過した光の均整化を図ることも可能である。
【００３９】
また、光学フィルム内で求められる光拡散性が一様でない場合には、求められる光拡散性に合わせて、ベタ塗り印刷層の厚さも一様でないものとする。
例えば、ベタ塗り印刷層は、基材の一方の面の一部の領域に一定の厚さに印刷され、残りの領域に印刷層が設けられていないパターンとすることができる。
また、基材の一方の面に、ベタ塗り印刷層の厚さが大きい高光拡散性領域と、該高光拡散性領域よりベタ塗り印刷層の厚さが小さい低光拡散性領域とを有するように設けられているパターンであってもよい。
また、ベタ塗り印刷層の厚さが基材の一方向に沿って漸次増加するパターンや、基材の一方向に沿ってベタ塗り印刷層の厚さが周期的に変化するパターンであってもよい。
また、ベタ塗り印刷層が基材の一方の面の全面に一定の厚さで設けられたものであっても差し支えない。
【００４０】
本発明では、光拡散性インクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を調整する。直線光透過率は、どの様な光学機器によって測定してもよいが、簡便に測定するにはJIS-K7105に準拠したヘーズメーターで行うのが好ましい。
【００４１】
以上のように、少なくとも基材の一方の面に微細凹凸構造をもち、その面に光を拡散する印刷層を持つ光学シートが完成する。このような構成の光学シートは、印刷層のインク定着が良く、かつ微細凹凸構造によって非インク接着部では光の透過率を約４％〜７％程度向上することができる。該光学シートと光源の位置関係は、通常光源が微細凹凸構造の反対面側に来るように配置されるが、その逆の配置（光源が印刷層面側に来るように配置）でも使用可能である。
【実施例】
【００４２】
＜実施例１＞
実施例１は、図３に示す光学フィルムを作製し、その光学フィルムを用いて直下型バックライトユニットを得る例である。
（モールドの作製）
ピッチ約２３０ｎｍ、アスペクト比約２．５の偽円錐構造の突起物を６方最密配列で多数配置した構造である微細凹凸構造を、マスターウェハ（シリコン製、直径２００ｍｍ）上に作製し、Ni電鋳法により厚さ１５０μｍのNiモールドを作製した。このようなNiモールドを複数作製しておき、これらを正方形に切断、断面を精密研磨した後、複数のNiモールドを同一面内にタイル状に並べて接合し、微細凹凸構造の実効面積を拡大した大型Niモールドを作製した。
【００４３】
（UVエンボス工程）
この大型Niモールドをロール上に巻きつけてロール金型を作製した。続いて、UV硬化型アクリル系モノマーを主成分とする樹脂を塗布した透明ポリエチレンテレフタレートシート（東レ（株）製ルミラーＵ３６）、厚さ１８８μｍを塗工面がロール金型側になるようにしながらロール金型にシート抱かせながら送り、ロールとUV硬化樹脂が接している間１．５J／ｃｍ2の紫外線照射によってモノマーを重合・硬化させた後、シートをロール金型から剥離した。得られたシートには、ピッチ約２３０ｎｍ、アスペクト比２．５の偽円錐構造が形成されていることを原子間力顕微鏡にて確認した。また、UV硬化樹脂の塗工層厚さは、約７０μｍであった。偽円錐突起による微細凹凸構造面の反射率を測定したところ、可視光波長域（３８０〜８００ｎｍ）において、０．２５％以下であった。
【００４４】
（ドット印刷工程）
ポリエチレンテレフタレートシートの微細凹凸構造を形成した面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターにより、白インク単色で、光調整パターンを印刷し、光学シートとした。
得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４９．０％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８８．６％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性においては、印刷後のインクのムラ、及びこすれ（ガーゼ上から指でこすった後の状況）を目視評価において行なった。
【００４５】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、図４のように光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られた。平均輝度のデータを表１に示す。
【００４６】
＜実施例２＞
実施例２は、図５に示す光学フィルムを作製し、その光学フィルムを用いて直下型バックライトユニットを得る例である。
（モールドの作製およびUVエンボス工程）
実施例１と全く同様に作製した大型Niモールドを用い、実施例１と全く同様にUVエンボス装置による構造転写を行い、実施例１と全く同様の偽円錐突起による微細凹凸構造を作製した。偽円錐突起による微細凹凸構造面の反射率を測定したところ、可視光波長域（３８０〜８００ｎｍ）において、０．２５％以下であった。
【００４７】
（濃度階調印刷工程）
微細凹凸構造を片面に作製したポリエチレンテレフタレートシートを枚葉に断裁したのち、微細凹凸構造を形成した面に、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターにより、白インク単色を用いて、図６のような所定の濃度階調のベタ塗り印刷層を印刷した。
以上の操作により、微細凹凸構造上に、濃度階調印刷層が設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４２．８％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８５．２％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００４８】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、図７のように光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られた。平均輝度のデータを表１に示す。
【００４９】
＜比較例１＞
微細凹凸構造をフィルムに設けないことを除いて、比較例１は実施例１と全く同じである。
（ドット印刷工程）
ポリエチレンテレフタレートシートの片面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターを用いて、図４のような所定のパターンドットを印刷した。
以上の操作により、パターン印刷層が基材の片面に設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４９．０％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８８．６％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００５０】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られたが、実施例１と比較して輝度が３．０％低下することを確認した。平均輝度のデータを表１に示す。
【００５１】
＜比較例２＞
微細凹凸構造をフィルムに設けないことを除いて、比較例２は実施例２と全く同じである。
（濃度階調印刷工程）
実施例２と同様にポリエチレンテレフタレートシートを枚葉に断裁したのち、ポリエチレンテレフタレートシートの片面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターを用いて、図６のような所定の濃度階調のベタ塗り印刷層を印刷した。
以上の操作により、濃度階調印刷層が基材の片方の面に設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４２．８％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８５．２％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００５２】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られたが、実施例２と比較して輝度が２．４％低下することを確認した。平均輝度のデータを表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
以上のことから、本発明の光学シートは、一定面積あたりの印刷ドット面積あるいは濃度階調パターンによって光源からの光を均一化することができ、かつ印刷面に設けた微細凹凸構造によって、印刷パターンのインク定着性がよく、光学シートを透過する光量（輝度）も２〜３％向上することが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】水面上の単粒子層を基板上に移し取ることで単粒子膜エッチングマスクを作製する工程を表す模式図である。
【図２】粒子マスクをドライエッチングして基板上に円錐状微細突起を作製する工程を表す模式図である。
【図３】微細凹凸構造と印刷層の形成面を表す模式図である。
【図４】ドットの密度で輝度を均整化する場合の印刷パターンの模式図である。
【図５】実施例１の光学シートをバックライトユニットに組み込んだ模式図である。
【図６】インク層の厚さで輝度を均整化する場合の濃度階調の模式図である。
【図７】実施例２の光学シートをバックライトユニットに組み込んだ模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点光源または線光源による光を均一な面光源にするための光学シートに関するもので、光源から発生した光を均一化する拡散パターン、及び表面の凹凸微細構造の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ、液晶モニター、看板、標識・表示、照明器具などに使用されるバックライトユニットのうち、光源が直下型のものは、光源の真上が明るく光源の間は相対的に暗くなる傾向があり、そのままだと輝度の面内不均一が生じる。そのため、従来のバックライトユニットでは光源からの光を拡散して均一化する工夫が行われている。
【０００３】
光源の光を拡散して均一化する方法の一つとして、拡散子を印刷によって透明板上に付与し、かつ印刷する領域の密度や大きさ、あるいは濃度を変化させることによって、光源の真上は拡散効果が高くなり光源の間は徐々に拡散効果が低くなるようにパターニングされた拡散板が特許文献１及び特許文献２に提案されている。
【０００４】
これらの方法は、より効果的に光源からの光を均一化できるという利点があり、光源と拡散板の距離が極めて短い薄型液晶画像表示装置のバックライトユニットにおいて、このようなパターン印刷による光拡散手段を用いれば、効果的に光源の光を分散してほぼ均一化することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−１７０６９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように印刷でパターンを作製した光学シートは、印刷インクにより作製しているため、バックライトユニット中において他のシートとの摩擦及び印刷時のインク定着不足によるはがれが生じるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らはかかる事情を鑑み検討を重ねた結果、本発明は、凹凸微細構造上に所定のパターンを印刷することにより、インクの定着が良い光学シートを作製し、インクが印刷されていない部分（以下、非インク定着部ともいう。）では輝度が向上することを見出し、本発明に到達した。微細凹凸構造面に所定のパターンを印刷することにより、インクの定着性が向上するものである。また、非インク定着部が微細凹凸構造であることから、全体の輝度が２〜３％向上するというものである。
【０００７】
本発明は、以下の発明を包含するものである。
[１] 透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなることを特徴とする光学シート。
[２] 透明基材に印刷される光拡散性を有するインクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を有する光拡散部を形成し、該光拡散部の光拡散性が透明基材内で部分的に任意に変化するようにした[１]に記載の光学シート。
[３] 印刷された領域は、光源に正対する領域に形成されたドット集合体であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少することにより、一定面積あたりの印刷領域の面積を調整する[２]に記載の光学シート。
[４] 印刷された領域は、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少する[２]に記載の光学シート。
[５] 印刷に用いる光拡散性を有するインクが、バインダー中に光拡散剤を分散したものである[２]に記載の光学シート。
[６] [１]〜[５]に記載の光学シートの製造方法。
[７] [１]〜[５]に記載の光学シートを一部に組み込んだことを特徴とする、照明装置、投影装置、看板、画像表示装置。
【発明の効果】
【０００８】
光学シートは、インクの定着性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明について詳細に記述する。
本発明の拡散板またはシートなどの透明基材の材料として可能なのは、例えば、ガラス基板、透明プラスチックシート等の可視光を透過する部材が用いられる。透明プラスチックシートを構成する透明樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセテートセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂などが挙げられる。また、透明基材には、可視光を透過する範囲で、着色剤が含まれていてもよいし、光拡散性粒子が均一に含まれていてもよい。
【００１０】
＜微細凹凸構造について＞
本発明でパターン印刷面に付与する微細凹凸構造は、可視光の波長以下の底面直径を持ち、高さが約１００ｎｍ以上である、円錐または偽円錐構造である。このような微細構造体を表面全域に配置するので、表面は無数の微細突起に覆われる。
【００１１】
このような微細突起で表面を被覆すると、屈折率が傾斜する空間を人工的に表面に作り出すことができる。即ち、外側の空気の屈折率（約１．０）から拡散板材料の屈折率（約１．４〜１．６程度）まで、屈折率の徐々に変化する領域を微細突起によって作製する。光は通過する空間の屈折率の変化に応じて一部もしくは全部のエネルギーを反射する。例えばポリエチレンテレフタレート等の一般的な透明高分子樹脂の平坦な表面では、約４％〜７％程度の反射光が発生する。ところが、このような微細突起により屈折率が徐々に変化する界面は1％以下の極めて低反射率になることが知られている。
【００１２】
本発明の微細突起構造のピッチは、３０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内であり、アスペクト比は０．５〜１０．０であり、突起物形状が円錐または角錐、あるいは偽円錐、または偽角錐である。ピッチが５０ｎｍより小さいと、製造面で突起構造を作製するのが困難になり、３８０ｎｍより大きいと、可視光の散乱が起きるためフィルムが白色化し、好ましくない。また、アスペクト比が０．５より小さいと、屈折率の傾斜が急激になりすぎて反射率が増大し輝度があがらず、アスペクト比が１０．０より大きいと、後述する形状転写工程においてモールドへの樹脂の充填率およびモールドの離型が困難になるため好ましくない。
【００１３】
微細突起の形成方法の１つとして、例えば、樹脂、金属、無機物などの粒子からなる単粒子膜をエッチングマスクとして基板上に配置し、基板表面をドライエッチングする方法がある。この方法によれば、単粒子膜はエッチングマスクとして作用しつつそれ自身もエッチングされて最終的には削り取られる。その結果、各粒子に対応する位置に円錐状微細突起が形成された基板を得ることができる。
【００１４】
本発明者らの検討によると、溶剤中に粒子が分散した分散液を水槽内の液面に滴下し、その後溶剤を揮発させることにより、粒子が精度よく２次元に最密充填した単粒子層を形成でき、ついで、予め水中に配置した基板をゆっくりと引上げることで、水面の単粒子層を基板上に移し取ることにより、高精度な単粒子膜エッチングマスクを製造できる（図１）。さらに単粒子膜エッチングマスクが片面に設けられた基板をドライエッチング法で加工することにより、基板の片面に円錐状微細突起を多数形成することができる。具体的には、ドライエッチングを開始すると、まず図２（ａ）に示すように、単粒子膜を構成している各粒子の隙間をエッチングガスが通り抜けて基板の表面に到達し、その部分に溝が形成され、各粒子に対応する位置にそれぞれ円柱が現れる。引き続きドライエッチングを続けると、各円柱上の粒子も徐々にエッチングされて小さくなり、同時に、基板の溝もさらに深くなっていく（図２（ｂ））。そして、最終的には各粒子はエッチングにより消失し、それとともに基板の片面に多数の円錐状微細突起が形成される（図２（ｃ））。特願２００６−１８１２７４による微細突起構造の配列は６方最密充填配列となることが特徴である。
【００１５】
円錐状微細突起構造の作製方法は特に限定せず、その他の方法を用いることも可能である。即ち、特開２００１−１５５６２３号公報、特開２００５−９９７０７号公報、特開２００５−２７９８０７号公報等にある粒子マスクを用いる他の方法、Thin Solid Films 351 (1999) 73-78 にあるホログラム・リソグラフィーを用いる方法、特開２００３−４９１６号公報にある電子線描画やレーザー描画を用いる方法等を採用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
次に、微細構造体を原盤として微細構造体のモールドを作製し、このモールドを用いて、ナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法等の手法で円錐状微細突起を備えた樹脂板または樹脂シートを製造する。微細構造のモールドを製造するには、例えば、微細構造体の円錐状微細突起が形成された面に金属層を形成した後、この金属層を剥離することにより、微細構造体の円錐状微細突起を金属層に転写する。その結果、表面に円錐状微細突起を備えた金属層が得られ、これをナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法等に用いられるモールドとして使用することができる。
【００１７】
微細構造体の円錐状微細突起が形成された面に金属層を形成する方法としては、めっき法が好ましく、具体的には、まず、ニッケル、銅、金、銀、白金、チタン、コバルト、錫、亜鉛、クロム、金・コバルト合金、金ニッケル合金、はんだ、銅・ニッケル・クロム合金、錫ニッケル合金、ニッケル・パラジウム合金、ニッケル・コバルト・りん合金などから選ばれる１種以上の金属により無電解めっきまたは蒸着を行い、ついで、これらの金属から選ばれる１種以上の金属により電解めっきを行って、１０〜３０００μｍの厚さに金属層を増加させる方法が好ましい。
【００１８】
無電解めっきまたは蒸着により形成する金属層の厚みは、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上である。ただし、導電層には、一般的には５０ｎｍの厚さが必要とされる。膜厚をこのようにすると、次に行われる電解めっきの工程で、被めっき面内電流密度の偏りを抑制でき、均一な厚さのナノインプリントまたは射出成型用モールドが得られやすくなる。
次に行う電解めっきでは、金属層の厚さを最終的にまで厚くし、その後、金属層を原版から剥がし取ることが好ましい。電解めっきにおける電流密度には特に制限はないが、ブリッジを抑制して均一な金属層を形成でき、かつ、このような金属層を比較的短時間で形成できることから、０．０３〜１０Ａ／ｍ２が好ましい。
また、モールドとしての耐摩耗性、剥離・貼合時のリワーク性などの観点からは、金属層の材質はニッケルが好ましく、最初に行う無電解めっきまたは蒸着、その後に行う電解めっきの両方について、ニッケルを採用することが好ましい。
【００１９】
こうして製造されたモールドを具備するナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法の装置によれば、高精度に円錐状微細突起が形成され、反射防止体に好適な微細構造体を再現性よく安定に大量生産することができる。ナノインプリント法、熱プレス法、射出成型法、UVエンボス法の装置の方式には特に制限はない。
【００２０】
ナノインプリント法の場合、熱可塑性樹脂製の基材に対してナノインプリント用モールドを押圧しながら加熱することで、軟化した樹脂をモールドの微細形状に押入し、その後、基材を冷却してからナノインプリン用モールドを基材から離すことによって、ナノインプリント用モールドに形成されている微細パターンを基材に転写する熱インプリント方式、未硬化の光硬化性樹脂の基材に対してナノインプリント用モールドを押圧し、その後、紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化してからナノインプリン用モールドを基材から離すことによって、ナノインプリント用モールドに形成されている微細パターンを基材に転写する光（ＵＶ）インプリント方式が可能である。
【００２１】
熱プレス法の場合、熱可塑性樹脂製の基材に対して熱プレス用モールドを押圧し加熱して樹脂を軟化しモールドの微細形状に樹脂を押入し、その後熱板ごと基材を冷却してから熱プレス用モールドを基材から離型することによって、微細パターンを基材表面に転写した成型品を作製することが可能である。
【００２２】
射出成型法の場合、高温で溶融した樹脂をモールドを備えた射出成型用金型に高圧で射出流入し、その後金型の温度により冷却する工程を経て金型を離型し、モールドに形成されている微細パターンを成型物表面に転写することで成型品を作製できる。
【００２３】
UVエンボス法の場合、微細パターンを表面に持つエンボスロール（モールドを巻きつけるなどで作製）を用意し、UV硬化樹脂を樹脂フィルム基材上に塗工しながら送り、塗工面をエンボスロールに抱かせながらロールを回転しつつUV照射を行うことでUV硬化樹脂を硬化し、硬化後にエンボスロールから樹脂フィルム基材ごとUV硬化樹脂層も離型することによって微細パターンの形状を表面に賦形したフィルムを作製することが可能である。
【００２４】
以上のような手法を用いることで、微細凹凸構造となる円錐状微細突起を表面の一方に備えた樹脂板もしくは樹脂フィルム基材を作製したのち、凹凸微細構造上に印刷法によりインクを印刷（以下、印刷層ともいう。）し、光の拡散機能を持たせる。
【００２５】
＜印刷パターンの形成について＞
印刷方法としては、例えば、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、昇華転写等が挙げられる。
【００２６】
上記印刷に用いるインクの色としては、白色インク、黒色インク、灰色インク等が可能であるが、特に白色インクは光のロスが少なく、本発明の主旨である拡散光の輝度向上に適しているためこれを用いることが好ましい。
【００２７】
白色顔料インク組成物には、溶剤、白色顔料、分散剤、及び対象物表面への固着剤としての樹脂が基本成分として含まれる。インク組成物における白色顔料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２、チタンホワイト） 、シリカ（ＳｉＯ２)、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ケイ酸アルミニウム、塩基性炭酸鉛（２ＰｂＣＯ３Ｐｂ（ＯＨ）２ 、シルバーホワイト）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ジンクホワイト）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３、チタンストロンチウムホワイト）、硫酸バリウムなどが単独または混合系で使用できる。
【００２８】
特に酸化チタンは、他の無機白色顔料と比べると比重が小さいため分散安定性があり、屈折率が大きく光学拡散性に優れ、化学的、物理的にも安定である。このため、顔料としての隠蔽力や光学拡散性が大きいので、本発明に使用される無機白色顔料としては酸化チタンを主成分として用いるのが好ましい。拡散光の色目を調整する目的で、上記白色顔料を混合することも可能である。
【００２９】
白色顔料の混合率は、インク組成物全体の３０〜６０質量％とするのが好ましい。酸化チタン以外の白色顔料は、必要により分散補助等の目的で顔料全体の３割程度までの量で使用するのが一般的である。
【００３０】
インク組成物における樹脂としては、例えば、ケトン樹脂、スルホアミド樹脂、マレイン酸樹脂、エステルガム、キシレン樹脂、アルキド樹脂、ロジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、セルロース樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、エステル樹脂などが使用できるが、中でもアクリル系樹脂が好適に使用できる。
【００３１】
インク組成物における有機溶剤は樹脂の溶解、粘度の調整などを目的として使用するものでありトルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどのシクロパラフィン系溶剤などが単独又は混合物の形で使用できる。有機溶剤の使用量は、インク組成物全体の３０〜６０質量％程度である。
【００３２】
その他黒インクや灰色インクで印刷することも可能である。黒インクや灰色インクの場合、ある程度光のロスが生じるため、透過率は多少減少する傾向になるが、光の廻り込みが少ないため、後述する輝度均整化のための印刷によるパターニングは容易になるという利点もある。例えば、黒インクとしてカーボンブラックを含むインクセット、灰色インクとして上記白インクと金属粒子の混合物等が使用可能である。
【００３３】
本発明の印刷層は、図３に示されるように、上記インクを印刷したものである。印刷層上面の形状は特に制限されない。例えば、上面が円形状、三角形状、四角形状、楕円形状等のドットや、帯状、ベタ塗り等などが挙げられる。輝度調整手段として、ドットの密度や直径の調整、およびベタ塗りの印刷層の厚さを調整することによる濃度階調が可能である。ドットを印刷する場合、レイアウトが容易であるという観点から、ドット形状は円形を選択することが好ましい。
印刷層の形状が、円形状のドットである場合、その直径は５〜１００μｍであることが好ましい。印刷層の直径が５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くでき、１００μｍ以下であれば、ドットが充分に小さいため、ドットとして視認されず、粒状感のないパターンを形成できる。
【００３４】
印刷層の厚みは０．５〜１００μｍであることが好ましい。印刷層の厚みが０．５μｍ以上であれば、光拡散性をより高くでき、１００μｍ以下であれば、印刷層の基材からの剥離を抑制できる。
【００３５】
印刷層のドットは、所定のパターンが設けられている。例えば、印刷層上面の形状が円形状のドットを用いる場合、所定のパターンは光学フィルムに求められる光拡散性に応じて適宜設定される。即ち、光拡散性が強く求められる程、単位面積あたりのドットの面積比率が高くなるように設定される。
【００３６】
所定のパターンで印刷された印刷層は、光源からの光を拡散し、輝度の均整度を効率的に向上する。その結果、光学シートを通過した光の強度分布を測定すると、輝度の均一性が図られる結果となる。例えば、液晶表示装置のバックライトユニットに使用された場合、光源直上の単位面積あたりのドットの面積比率が高くなるようにし、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少するように調整する。特に、ドットの直径を調整する方法を用いる場合は、ハーフトーン若しくはグレイスケールの考え方に基づき、いわゆる網点の要領を用いることができるので、簡便である。
【００３７】
また、光学フィルム内で求められる光拡散性が一様でない場合には、求められる光拡散性に合わせて、単位面積あたりのドットの面積比率も一様でないものとする。
例えば、ドットパターンは、基材の一方の面の一部の領域にドットが均一に配置され、残りの領域にドットが設けられていないパターンとすることができる。
また、基材の一方の面に、１個あたりの面積が略均一なドット印刷が、単位面積あたりのドット数が多い高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より単位面積あたりのドット数が少ない低光拡散性領域とを有するように設けられているパターンであってもよい。
また、基材の一方の面に、単位面積あたりの個数が同一であるドット状のパターン発泡層で、１個あたりのドットの面積が大きい高光拡散性領域と、該高光拡散性領域より１個あたりのドットの面積が小さい低光拡散性領域とを有するパターンであってもよい。
また、ドットパターンは、単位面積あたりのドットの面積比率が、基材の一方向に沿って漸次増加するパターンや、基材の一方向に沿ってドットの面積比率が周期的に変化するパターンであってもよい。
また、ドットが基材の一方の面の全面に均一に分散して設けられたパターンであっても差し支えない。
【００３８】
もうひとつの均斉度調整方法として、ベタ塗りの印刷層を設け、この印刷層の厚さを調整する濃度階調がある。即ち、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源直上の印刷層厚さが大きくなるようにし、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少することで、光学シートを通過した光の均整化を図ることも可能である。
【００３９】
また、光学フィルム内で求められる光拡散性が一様でない場合には、求められる光拡散性に合わせて、ベタ塗り印刷層の厚さも一様でないものとする。
例えば、ベタ塗り印刷層は、基材の一方の面の一部の領域に一定の厚さに印刷され、残りの領域に印刷層が設けられていないパターンとすることができる。
また、基材の一方の面に、ベタ塗り印刷層の厚さが大きい高光拡散性領域と、該高光拡散性領域よりベタ塗り印刷層の厚さが小さい低光拡散性領域とを有するように設けられているパターンであってもよい。
また、ベタ塗り印刷層の厚さが基材の一方向に沿って漸次増加するパターンや、基材の一方向に沿ってベタ塗り印刷層の厚さが周期的に変化するパターンであってもよい。
また、ベタ塗り印刷層が基材の一方の面の全面に一定の厚さで設けられたものであっても差し支えない。
【００４０】
本発明では、光拡散性インクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を調整する。直線光透過率は、どの様な光学機器によって測定してもよいが、簡便に測定するにはJIS-K7105に準拠したヘーズメーターで行うのが好ましい。
【００４１】
以上のように、少なくとも基材の一方の面に微細凹凸構造をもち、その面に光を拡散する印刷層を持つ光学シートが完成する。このような構成の光学シートは、印刷層のインク定着が良く、かつ微細凹凸構造によって非インク接着部では光の透過率を約４％〜７％程度向上することができる。該光学シートと光源の位置関係は、通常光源が微細凹凸構造の反対面側に来るように配置されるが、その逆の配置（光源が印刷層面側に来るように配置）でも使用可能である。
【実施例】
【００４２】
＜実施例１＞
実施例１は、図３に示す光学フィルムを作製し、その光学フィルムを用いて直下型バックライトユニットを得る例である。
（モールドの作製）
ピッチ約２３０ｎｍ、アスペクト比約２．５の偽円錐構造の突起物を６方最密配列で多数配置した構造である微細凹凸構造を、マスターウェハ（シリコン製、直径２００ｍｍ）上に作製し、Ni電鋳法により厚さ１５０μｍのNiモールドを作製した。このようなNiモールドを複数作製しておき、これらを正方形に切断、断面を精密研磨した後、複数のNiモールドを同一面内にタイル状に並べて接合し、微細凹凸構造の実効面積を拡大した大型Niモールドを作製した。
【００４３】
（UVエンボス工程）
この大型Niモールドをロール上に巻きつけてロール金型を作製した。続いて、UV硬化型アクリル系モノマーを主成分とする樹脂を塗布した透明ポリエチレンテレフタレートシート（東レ（株）製ルミラーＵ３６）、厚さ１８８μｍを塗工面がロール金型側になるようにしながらロール金型にシート抱かせながら送り、ロールとUV硬化樹脂が接している間１．５J／ｃｍ2の紫外線照射によってモノマーを重合・硬化させた後、シートをロール金型から剥離した。得られたシートには、ピッチ約２３０ｎｍ、アスペクト比２．５の偽円錐構造が形成されていることを原子間力顕微鏡にて確認した。また、UV硬化樹脂の塗工層厚さは、約７０μｍであった。偽円錐突起による微細凹凸構造面の反射率を測定したところ、可視光波長域（３８０〜８００ｎｍ）において、０．２５％以下であった。
【００４４】
（ドット印刷工程）
ポリエチレンテレフタレートシートの微細凹凸構造を形成した面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターにより、白インク単色で、光調整パターンを印刷し、光学シートとした。
得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４９．０％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８８．６％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性においては、印刷後のインクのムラ、及びこすれ（ガーゼ上から指でこすった後の状況）を目視評価において行なった。
【００４５】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、図４のように光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られた。平均輝度のデータを表１に示す。
【００４６】
＜実施例２＞
実施例２は、図５に示す光学フィルムを作製し、その光学フィルムを用いて直下型バックライトユニットを得る例である。
（モールドの作製およびUVエンボス工程）
実施例１と全く同様に作製した大型Niモールドを用い、実施例１と全く同様にUVエンボス装置による構造転写を行い、実施例１と全く同様の偽円錐突起による微細凹凸構造を作製した。偽円錐突起による微細凹凸構造面の反射率を測定したところ、可視光波長域（３８０〜８００ｎｍ）において、０．２５％以下であった。
【００４７】
（濃度階調印刷工程）
微細凹凸構造を片面に作製したポリエチレンテレフタレートシートを枚葉に断裁したのち、微細凹凸構造を形成した面に、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターにより、白インク単色を用いて、図６のような所定の濃度階調のベタ塗り印刷層を印刷した。
以上の操作により、微細凹凸構造上に、濃度階調印刷層が設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４２．８％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８５．２％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００４８】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、図７のように光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られた。平均輝度のデータを表１に示す。
【００４９】
＜比較例１＞
微細凹凸構造をフィルムに設けないことを除いて、比較例１は実施例１と全く同じである。
（ドット印刷工程）
ポリエチレンテレフタレートシートの片面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターを用いて、図４のような所定のパターンドットを印刷した。
以上の操作により、パターン印刷層が基材の片面に設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４９．０％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８８．６％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００５０】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られたが、実施例１と比較して輝度が３．０％低下することを確認した。平均輝度のデータを表１に示す。
【００５１】
＜比較例２＞
微細凹凸構造をフィルムに設けないことを除いて、比較例２は実施例２と全く同じである。
（濃度階調印刷工程）
実施例２と同様にポリエチレンテレフタレートシートを枚葉に断裁したのち、ポリエチレンテレフタレートシートの片面に対し、inca製SP３２０のUVインクジェットプリンターを用いて、図６のような所定の濃度階調のベタ塗り印刷層を印刷した。
以上の操作により、濃度階調印刷層が基材の片方の面に設けられた光学フィルムを得た。得られたパターン印刷層のうち、最もインク階調の濃い部分の直線光透過率は４２．８％、最もインク階調の薄い部分の直線光透過率は８５．２％であった（スガ試験機(株)製SM-4カラーコンピューターのヘーズメーター（HGM-2K）にて測定）。
インク定着性目視評価においても実施例１同様行なった。
【００５２】
（輝度測定）
得られた光学フィルムを、光拡散性領域が冷陰極管からなる光源の直上に位置するように取り付けて、直下型バックライトユニットを作製した。
この直下型バックライトユニットの光源を発光させて、輝度およびその分布をトプコン製輝度色度ユニフォミティ測定装置UA−1000により測定した結果、均一な面発光が得られたが、実施例２と比較して輝度が２．４％低下することを確認した。平均輝度のデータを表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
以上のことから、本発明の光学シートは、一定面積あたりの印刷ドット面積あるいは濃度階調パターンによって光源からの光を均一化することができ、かつ印刷面に設けた微細凹凸構造によって、印刷パターンのインク定着性がよく、光学シートを透過する光量（輝度）も２〜３％向上することが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】水面上の単粒子層を基板上に移し取ることで単粒子膜エッチングマスクを作製する工程を表す模式図である。
【図２】粒子マスクをドライエッチングして基板上に円錐状微細突起を作製する工程を表す模式図である。
【図３】微細凹凸構造と印刷層の形成面を表す模式図である。
【図４】ドットの密度で輝度を均整化する場合の印刷パターンの模式図である。
【図５】実施例１の光学シートをバックライトユニットに組み込んだ模式図である。
【図６】インク層の厚さで輝度を均整化する場合の濃度階調の模式図である。
【図７】実施例２の光学シートをバックライトユニットに組み込んだ模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
透明基材に印刷される光拡散性を有するインクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を有する光拡散部を形成し、該光拡散部の光拡散性が透明基材内で部分的に任意に変化するようにした請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
印刷された領域は、光源に正対する領域に形成されたドット集合体であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少することにより、一定面積あたりの印刷領域の面積を調整する請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
印刷された領域は、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少する請求項２に記載の光学シート。
【請求項５】
印刷に用いる光拡散性を有するインクが、バインダー中に光拡散剤を分散したものである請求項２に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の光学シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５に記載の光学シートを一部に組み込んだことを特徴とする、照明装置、投影装置、看板、画像表示装置。
【請求項１】
透明基材の片面から入射する光を拡散して該透明基材の他方の面から射出する光学シートであって、前記透明基材に光拡散性を有するインクが所定のパターンで印刷されて光拡散部が形成され、かつ印刷面に微細凹凸構造が全面に形成され、該構造のピッチが３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、アスペクト比が０．５〜１０．０であり、かつ該構造の凹凸形状は、円錐、角錐、偽円錐及び偽角錐のいずれかからなることを特徴とする光学シート。
【請求項２】
透明基材に印刷される光拡散性を有するインクの直線光透過率を０％から１００％の範囲で任意に変えて階調を有する光拡散部を形成し、該光拡散部の光拡散性が透明基材内で部分的に任意に変化するようにした請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
印刷された領域は、光源に正対する領域に形成されたドット集合体であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々にドットの密度を低下あるいはドットの直径を減少することにより、一定面積あたりの印刷領域の面積を調整する請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
印刷された領域は、光源に正対する領域に形成された濃度階調であり、光源から遠ざかるにしたがって徐々に印刷層の厚さを減少する請求項２に記載の光学シート。
【請求項５】
印刷に用いる光拡散性を有するインクが、バインダー中に光拡散剤を分散したものである請求項２に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の光学シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５に記載の光学シートを一部に組み込んだことを特徴とする、照明装置、投影装置、看板、画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４５４２７（Ｐ２０１０−１４５４２７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９０４３（Ｐ２００８−３１９０４３）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００１２２２９８）王子製紙株式会社 (2,055)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]