光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置
【課題】シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状及び強拡散性能を得ることができ、高い表面耐擦傷性能を得ることが可能となる。
【解決手段】凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して透光性基材表面に凹凸構造が付与された金型４０を圧着させ、前記硬化性樹脂を介さない金型４０と透光性基材との圧着部における金型４０の幅方向接線長Ｌ０に対する透光性基材の幅方向接線長Ｌ２との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、成形離型補助部４２が金型４０の表面に付与された箇所と、透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材の法線方向での成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造される光学シートの製造方法を提供する。
【解決手段】凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して透光性基材表面に凹凸構造が付与された金型４０を圧着させ、前記硬化性樹脂を介さない金型４０と透光性基材との圧着部における金型４０の幅方向接線長Ｌ０に対する透光性基材の幅方向接線長Ｌ２との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、成形離型補助部４２が金型４０の表面に付与された箇所と、透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材の法線方向での成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造される光学シートの製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶用バックライト、照明用光源、電飾、サイン用光源等に用いられるＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）、および、ＥＬ素子を用いた表示装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置等に用いられる光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学シートは、透光性基材上に特定の凹凸パターン（レンズパターン）を付与することで作製されている。このような凹凸パターンを付与するためには、シリンダー状や板状の金型に旋盤切削方式を代表とする彫刻や描画等を用いてパターニングし、これを母型として透光性基材の表面にパターンを転写して形成する。または、前記母型から基材上にパターンを転写したシートを母型として再転写する。もしくは、微粒子を透光性基材の表面に敷くことで凹凸パターンを付与するなどの製法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１１２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、以下のような問題があった。
すなわち、上記従来技術による光学シートでは、ディスプレイ装置において、水平方向と垂直方向の光学特性の制御や光拡散性能の付与などが目的となる。ＥＬ照明装置においては光取出し効率の向上や表面の耐擦傷性能の向上や光拡散性能を目的としている。
ところが、現在、ディスプレイ装置のおけるバックライトユニットでは、非常に強い指向性を有する光源が用いられることから、その光源を起因とした光量のばらつきが明暗模様となって視認されるという問題があった。
【０００５】
また、ＥＬ照明装置においては、３色別層に積層されたマルチフォトン方式でのＥＬユニットを用いた場合に、特定の角度に特定の波長が突出した強度で出射されてしまうため、角度によっては照明の色が変化してしまう色ずれという不良が生じる問題があった。
これらの課題を解決するためには、観察者側に向けて出射される光線の波長毎の強度が均一且つ場所毎の積算光の強度が均一であるほど良いため、極めて強い拡散性をもつ部材、もしくは表面にレンズ性能を有する部材、或いはその両者を有する部材を用いることが検討されているが、基本的には溶融樹脂成形を用いて作製された部材であり、光学部材の表層に使用されるような用途においては耐擦傷性能が不足する。
【０００６】
これに対し、パターンが付与されたシリンダー状の金型を母型として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いたレンズを用いた場合には、溶融樹脂成形に用いられる熱可塑性樹脂に硬度で勝る活性エネルギー線硬化性樹脂を使用することで、表面耐擦傷性においては優位性があるものの、光源からの配光分布に依存する度合いが強く、強内部拡散性能を付与することが困難である。そのうえ、レンズ形状に起因する配光特性が出射光にも大きく影響してしまい、指向性の強い光が入射した場合にこれらを波長毎の強度が均一な配光分布に変換することが困難となり、その点で改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、及び強拡散性能を得ることができ、高い表面耐擦傷性能を得ることが可能となる光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学シートの製造方法では、透光性基材の一方の表面に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて表面に成形離型補助部としての凹凸部を有する光学機能層が付与された光学シートの製造方法であって、凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して透光性基材の表面に凹凸構造が付与された金型を圧着させることにより形成されるとともに、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない金型と透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、成形離型補助部が金型の表面に付与された箇所と、透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材の法線方向での成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造されることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、透光性基材の法線方向での成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造することで、光学機能部の体積を確保することができ、十分な拡散性を有する光学シートを得ることができる。また、金型からの樹脂剥離時に凝集破壊を起すのを抑制することができ、外見不良を引き起こすという不具合を防止することができる。
また、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない金型と透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａを０．１≦Ａ≦０．７とすることで、透過性基材と金型が圧着されたときの接触部の長さ寸法を確保することができることから、成形時の透過性基材の流れ方向の張力を安定させることができる。また、透過性基材の上下方向の自由度も確保することができ、透過性基材の厚みのばらつきに起因するシワなどの発生を防ぐことが可能となる。そのため、設置条件により光学機能部の厚み寸法を変動させることができる。
このように、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、及び強拡散性能を得ることができ、高い表面耐擦傷性能を得ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る光学シートでは、上述した光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、光学機能層に設けられる光学機能部における最表面と成形離型補助部の凹部との最大高低差をｈ２とし、光学機能部の総厚みをｈとした場合、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２であることを特徴としている。
この場合、略平坦となって離型のきっかけとなることがなく、また表面の凹凸がレンズ効果内に納まるので、拡散機能という光学機能の制御が可能な光学シートを提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る光学シートでは、成形離型補助部の凹凸部は、１方向の連なった形状であってもよい。
【００１２】
また、本発明に係る光学シートでは、上述した光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂内に成形補助剤が添加されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、レンズ群の素材である活性エネルギー線硬化性樹脂に、硬化収縮率と離型性を調整できる成形補助剤を予め添加することで、これらの素材を母型に相対的に圧着してレンズ群を硬化させて成形する際、硬化収縮に際して成形樹脂が硬化前に母型から離れるデラミ現象を防ぎ、母型に樹脂が残ったりせず樹脂取られを生じないから、転写率が良好で成形の安定性が高い光学シートを得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る光学シートでは、成形補助剤は、微粒子であり、その平均粒子径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることが好ましい。
【００１５】
この場合、十分な拡散性を得るために必要な微粒子の個数が増加するための活性エネルギー線硬化性樹脂の粘度が著しく上昇することがなく、転写率の低下を招くことがない。また、樹脂硬化後の皮膜強度も確保することができるので、剥離時に凝集破壊を引き起こすのを抑制することができる。さらに、微粒子が光学機能部の表面形状を変形させることもなく、樹脂の硬化の際に硬化した箇所から金型にランダムに剥離するというデラミ現象の発生を抑えることができる。
したがって、安定な成形条件を決定するのが容易、且つ所望の拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる利点がある。
【００１６】
請求項６
また、本発明に係る光学シートを用いたＥＬ素子では、上述した光学シートを用いたＥＬ素子であって、光学シートにおける光学機能部が最表面に配置されることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る光学シートを用いたＥＬ素子では、上述した光学シートを用いたＥＬ素子であって、光学シートにおける透光性基材部が最表面に配置されることを特徴としている。
本発明では、ＥＬ素子の光射出側に積層した光学シートは、活性エネルギー線硬化性樹脂に予め成形補助剤が添加されて硬化成形されているため、成形安定性がよく転写率が良好であり、しかも成形補充剤の微粒子を分散させたことで光の拡散性が向上する。
【００１８】
また、本発明に係るＥＬ素子を備えた照明装置では、上述したＥＬ素子を発光手段として備えたことを特徴としている。
これによって、光学シートの成形時にデラミ現象や樹脂取られを生じないから、成形性と転写性と光拡散性が良好であり、ＥＬ素子から射出された光の光学特性が均一で良好な照明装置が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学シートの製造方法及び光学シートによれば、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、強拡散性能を得ることが可能であり、一般の溶融樹脂成形により作製された表面が同形状の光学シートに比べて表面耐擦傷性能の高い光学シートを得ることができる。
また、そのような製法で製造された光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置は、上述した光学シートを備えることで光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光学シートの縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態による光学シートの製造方法を示す模式図である。
【図４】彫刻工具ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図５】金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】金型と活性線照射装置を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示す光学シートの縦断面図である。
【図９】第２の実施の形態による金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、変形例による金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】第３の実施の形態による金型と活性線照射装置を示す縦断面図であって、図１０（ｃ）の金型に基づく図である。
【図１２】第４の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
はじめに、本実施の形態のＥＬ素子は、例えば発光手段として、ＥＬ照明装置、ディスプレイ装置、または液晶素子等の画像表示素子の背面に配設して液晶ディスプレイ装置等の各種のディスプレイ装置を含む照明装置に具備されて使用される。
図1に示すＥＬ照明素子１（ＥＬ素子）は、ＥＬパネル２の光射出側の面に第１の実施の形態による光学シート３が積層されて構成されている。
【００２３】
ＥＬパネル２は、光の出射側に配設された透光性の第１基板５と、第１基板５の裏面側に配置された第２基板６と、第１基板５及び第２基板６の間に挟持された発光構造体７とが一体的に積層して形成されている。発光構造体７は、第１基板５の裏面側に配置される陽極８と、第２基板６の表面側に配置される陰極９と、陽極８及び陰極９の間に挟持された発光層１０とで構成されている。
発光構造体７は、発光層１０が陽極８と陰極９に電圧を印加することにより発光するものであり、従来公知のさまざまな構成を採用することができる。ＥＬパネル２は、陽極８と陰極９の間に電圧を印加して発光層１０から光を出射させ、この光が第１基板５を透過して光学シート３に入射し、さらに光学シート３を透過して外部へ出射することになる。
【００２４】
図２に示す光学シート３は、ＥＬパネル２の第１基板５の光射出側の面である上面（最表面）に貼合層４を介して積層されており、透光性基材１１と、透光性基材１１上に積層形成された複数の単位レンズ１２Ａ（成形離型補助部の凹凸層）が二次元方向に配列されてなるレンズ群１２（光学機能部）とで形成されている。単位レンズ１２Ａは例えば断面略半楕円形状または略半円形状のシリンドリカルレンズが互いに直交する方向に交差して配列されて構成されている。これらシリンドリカルレンズはそれぞれ単位レンズ１２Ａを構成し、これらの組合せでレンズ群１２を構成する。
【００２５】
貼合層４には、粘着剤や接着剤を用いることができ、アクリル、ウレタン系のような樹脂系のいずれでもよく、前記基材及び熱可塑性樹脂の材質により適宜選択することができる。より具体的には、アクリル系粘着剤としてはアクリルポリマーを適宜架橋することで耐熱性に優れた粘着剤層が得られる。架橋方法の具体的手段としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などアクリル系ポリマーに適宜架橋基点として含ませたカルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基などと反応し得る基を有する化合物を添加し反応させるいわゆる架橋剤を用いる方法がある。このうち、イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートなどが挙げられる。また、これらに拡散性能やガラス基板との密着力調整を目的に微粒子が添加されていてもよい。貼合層４を介して光学シート３は、ＥＬパネル２の最表面に配置されることで、出射光の配向特性の均一なＥＬ照明素子１を得ることができる。
【００２６】
単位レンズ１２Ａの断面形状は上述の略半楕円形状または略半円形状に限定されるものではなく、他の適宜の断面形状を採用できる（後述）。しかも配列される単位レンズ１２Ａの形状は１種類に限定されることはなく、２種類または３種類以上の複数種類の形状のものを組み合わせてレンズ群１２を構成してもよい。
また、レンズ群１２は、単位レンズ１２Ａが一次元方向に配列されて構成されていてもよいが、二次元方向に配列されて構成されていることが好ましい。単位レンズ１２Ａの二次元方向配列とは、一方向に延びるシリンドリカル形状の単位レンズ１２Ａが直交する方向に平行に配列された構成だけでなく、単位レンズ１２Ａがドット状で互いに直交する方向に配列された構成やハニカム状に配列された構成等が一例として挙げられる。
【００２７】
ここで、光学シート３の材質について説明する。
透光性基材１１として、例えばポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィンポリマーやこれらの複合体などの合成樹脂が用いられる。
透光性基材１１の少なくとも一方の面に易接着層のような表面処理が施されているものを使用することもできる。このような構成を採用すれば、ＥＬパネル２の第１基板５との接着性やレンズ群１２との接着性が高くなる。
【００２８】
また、複数種類の単位レンズ１２Ａを有するレンズ群１２について、活性エネルギー線硬化性樹脂を使用する。活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマーまたは光開始剤等を含んだ公知のものが用いられる。レンズ群１２の材質として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて賦型する際には、活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を有するものが使用できる。
レンズ群１２を製造するには、活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば紫外線硬化型フォトポリマー、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだものを用いて後述する成形補助剤を混入して、透光性基材１１上に紫外線硬化型フォトポリマーを塗布する。そして、予めレンズ群１２のパターンが賦型された金型の母型（版）を圧着させた状態で硬化させることで、所望のレンズ群１２を有する光学シート３を得ることができる。
【００２９】
ここで、レンズ群１２の材質として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて母型（版）を圧着して成形する場合、単位レンズ１２Ａの外観形状において平面部などの樹脂密着性が非常に低い部分があると、活性エネルギー線硬化性樹脂が硬化した際に、この部分では、凹凸形状からなる凹凸部位と比較して母型からの離型が早く、その部分がムラになって視認されてしまう「デラミ」という現象が起こる。
また、レンズ群１２の成形方法では、母型の凹凸パターン部（レンズパターン）においても腐食などに起因した表面が錆びた部位や、単位レンズ１２Ａの高さと幅の比である高アスペクトの凹凸部位などにおいては、活性線硬化性樹脂が硬化した後の母型からの剥離が困難であり、母型側に樹脂が残ってしまう「樹脂取られ」という現象が発生するおそれがある。
そこで、本第１の実施の形態では、レンズ群１２を形成する活性エネルギー線硬化性樹脂に成形補助剤を予め所定の範囲で添加するようにしてデラミや樹脂取られを抑制するようにした。成形補助剤は、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化収縮率と離型性を調整する機能を発揮できる。
【００３０】
次に、上述した光学シート３の製造方法について、図面に基づいて説明する。
図３に示すように、この光学シート３の製造装置２０は、シート状に連続する透光性基材１１を透光性基材シート１１Ａとして繰り出す透光性基材ロール２１と、透光性基材シート１１Ａに予め微粒子の成形補助剤を混入させた活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布する樹脂供給ユニット２２と、レンズ群１２の転写形状が円筒状の表面に形成されている金型をなす金属製シリンダー状母型（金型４０）と、この金型４０に圧着された透光性基材圧着ロール２４と、金型４０に塗布された活性エネルギー線硬化性樹脂に活性エネルギー線を照射して樹脂を硬化させる活性エネルギー線照射装置５０と、レンズ群１２が成形された透光性基材シート１１Ａを巻き取る光学シートロール２６とを備えている。
【００３１】
ここで、光学シート製造に用いる金型製造方法の一例について、図４に基づいて説明する。
金型４０は、例えば略シリンダー形状の鉄芯３３上に他の金属３１が層状にメッキされて形成されている。ここで言う他の金属３１とは、例えば銅やニッケルなどであり、母型４０へ付与する凹凸パターンの形状によって適宜選択することができると共に、凹凸パターン３１ａ付与後に防錆や表面の保護を目的にクロムなどの金属メッキを付与することもできる。また、母型４０への凹凸パターン付与の方式は旋盤を用いた切削方式やレーザー描画、腐食方式など適宜選択することができ、或いは、これらの方式を適宜組み合わせることによっても母型４０を製作できる。
【００３２】
次に、この製造装置２０を用いた光学シート３の製造方法について説明する。
先ず、透光性基材ロール２１から透光性基材１１がシート状に連続する透光性基材シート１１Ａを繰り出し、受けロール２７に対向して配置された樹脂供給ユニット２２から透光性基材シート１１Ａ上に微粒子の成形補助剤を予め添加して均一に分散させた活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布する。
【００３３】
活性エネルギー線硬化性樹脂が塗布された透光性基材シート１１Ａは、この活性エネルギー線硬化性樹脂が塗布された面を金型４０に対面させてこの母型４０と透光性基材圧着ロール２４とで挟持されて圧着され、この活性エネルギー線硬化性樹脂は金型４０の凹凸パターンに沿って成形される。
そして、金型４０で成形された透光性基材シート１１Ａは活性エネルギー線照射装置５０から照射される紫外線等の活性エネルギー線硬化性樹脂によって硬化させられ、テンションロールを介して光学シートロール２６に巻き取られる。その後、透光性基材シート１１Ａは別工程でレンズ群１２が形成された透光性基材１１の単位毎に切断されることで光学シート３が得られる。
【００３４】
図５に示すように、金型４０からなる金型は、表面に成形離型補助部４２の凹凸部４２Ａ及び金型光学機能部用溝４１を有するパターンが付与されている。
そして、図６に示すように、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない状態での金型４０と透光性基材１１とが圧着された状態での圧着部における金型４０の幅方向接線長Ｌ０に対する透光性基材１１の接触部長さ寸法Ｌ２（透過性基材１１の幅方向接線長）との接触長さ率Ａは０．１≦Ａ≦０．７であり、望ましくは０．２≦Ａ≦０．６である。ここで、透過性基材１１における金型４０に対する接触部（符号Ｌ２の部分）は、パターン部にない構成となっている。
【００３５】
前記接触長さ率ＡがＡ＜０．１となる場合は、透光性基材１１と金型４０が圧着された際の接触部長さ寸法Ｌ２が不十分であるため、成形時の透光性基材１１の流れ方向の張力が安定しないという欠点がある。
また、前記接触長さ率ＡがＡ＞０．７の場合には、透光性基材１１の上下方向の自由度が無くなるため、透光性基材１１の厚みバラつきに起因するシワなどの原因になるとともに、装置条件により光学機能部をなすレンズ群１２の厚みをコントロールすることが困難となる。
さらに、前記接触長さ率Ａが０．２≦Ａ≦０．６の場合には、十分な流れ方向の張力安定性を得られるとともに、非接触部（図６に示す符号Ｌ１の部分）を持つことで透光性基材１１が上下方向にたるむため、樹脂供給量や透光性基材１１の流れ方向の張力を変更することで実質の光学機能部（レンズ群１２）の厚み寸法ｈ１を変動させることが可能となる。
【００３６】
このような金型４０を用いた光学シートの製造方法について、図５等を用いて詳細に説明する。
図５に示すように、金型４０と透光性基材１１間に活性エネルギー線硬化性樹脂を介して圧着し、活性エネルギー線照射装置５０から活性エネルギー線を照射することで光学シート３を得ることができる。このときに活性エネルギー線硬化性樹脂硬化後の屈折率と異なる成形補助剤を樹脂中に添加することで、拡散性を有する光学機能部（レンズ群１２）を得ることが可能となる。
【００３７】
また、図６に示すように、金型４０は、端部より非成形離型補助部４３と成形離型補助部４２とが少なくとも１回以上繰り返して存在している構成となっている。活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない状態で圧着された際の金型４０／透光性基材１１の接触部（符号Ｌ２部分）と、非接触部Ｌ１とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材１１と、その法線方向での成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍであり、且つ光学機能部（レンズ群１２）における最表面（図６で符号１２ａ）と成形離型補助部４２の凹部４２ａとの最大高低差をｈ２とし、光学機能部の総厚みをｈとすると、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２となっている。
【００３８】
前記距離ｈ１がｈ１≦２０μｍの場合には、光学機能部（レンズ群１２）の体積が不足し、十分な拡散性を得ることができない。また、前記距離ｈ１がｈ１≧２００μｍの場合には、金型４０からの樹脂剥離時に凝集破壊を起こし外観不良を引き起こす可能性がある。
また、最大高低差をｈ２と総厚みｈとの比率ｈ２／ｈが０．０１＞ｈ２／ｈの場合には、略平坦となり離型のきっかけとしての機能を果たさなくなり、さらにｈ２／ｈ＞０．２においては、表面の凹凸がレンズ効果を出してしまい、拡散機能という光学機能の制御が困難となる。
【００３９】
透光性基材１１は、具体的にはポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィンポリマーやこれらの複合体などの合成樹脂が用いられるが、ここで透光性基材１１の少なくとも一方の面に易接着層やハードコート処理、防眩処理のような表面処理が施されているものも使用することができる。
また、光学機能部（レンズ群１２）には活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を有するものが使用できる。例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだ公知のものに成形補助剤が添加されたものを使用することができる。ハードコート処理をされた透光性基材１１を用いてハードコート処理との逆面に成形することにより、ハードコート性能と高い拡散性を両立したフラットパネルディスプレイ用途の光学シートとしても使用することが可能となる。
【００４０】
成形補助剤は微粒子であり、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子や、ガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、金属酸化物などからなる無機系微粒子、または気泡や可視光の特定の波長に吸収性を有するような色素顔料なども使用することができ、これら複数種類の微粒子を併用して混合することも可能である。
【００４１】
この成形補助剤の総体積をＶ−ｆとした場合のレンズ群の総体積に対する成形補助剤の体積Ｖ−ｆの百分率をＥとすると、Ｅは０．５％≦Ｅ≦４０％程度であり、より望ましくは１％≦Ｅ≦３５％である。
【００４２】
Ｅ＜０．５％の場合には、透光性基材１１上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて母型４０のパターンを転写する際に、硬化した樹脂と母型４０との密着力が成形補助剤が添加されてない場合に対して変化が無く、離型性の向上につながらない。
また、Ｅ＞４０％の場合には、硬化した樹脂と透光性基材との密着力が顕著に低下し、製品の信頼性が損なわれてしまう。
また、３５％＜Ｅ≦４０％の場合には、樹脂への微粒子の分散状態が悪化し、送液時のフィルターの詰まりや母型４０に微粒子の凝集物が付着することによる母型傷や、パターンの目詰まりといった現象を引き起こす可能性がある。そのため、レンズ群１２に拡散性を付与したい場合などは、１％≦Ｅであることが望ましい。
【００４３】
したがって、１％≦Ｅ≦３５％においては、活性エネルギー線硬化性樹脂への微粒子の分散混合が比較的容易に行えるため、所望のパターン形状や拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる。
また、成形補助剤としての微粒子を添加することにより樹脂硬化時の収縮を下げることが可能となり、添加量を変更することで任意にコントロールすることが可能となり、樹脂硬化時に発生する基材の反りが抑制されたハンドリング性の高い光学シートを同時に得ることができる。
【００４４】
ここで、次に、成形補助剤としての微粒子の粒径と、成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１との関係について説明する。
微粒子である成形補助剤の平均粒径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることが望ましい。
０．０１≧ｒ1／ｈ１の場合には、十分な拡散性を得るために必要な微粒子の個数が増加するため活性エネルギー線硬化性樹脂の粘度が著しく上昇し転写率が低下してしまう可能性があるため成形条件の尤度が狭まるとともに、樹脂硬化後の皮膜強度も落ちるため金型からの剥離時に凝集破壊を引き起こす可能性がある。
また、ｒ1／ｈ１≧０．１の場合には、微粒子が光学機能部の表面形状を変形させてしまう可能性があり、樹脂硬化の際に硬化した箇所から金型よりランダムに剥離してしまうデラミという現象が発生する可能性があり、剥離箇所毎にムラが発生し、外観不良を引き起こす可能性がある。
したがって、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１においては、安定な成形条件を決定するのが容易、且つ所望の拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる利点がある。
【００４５】
上述のように本第１の実施の形態による光学シートの製造方法及び光学シートでは、金型４０の金型をパターン母型として使用して透光性基材１１上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、強拡散性能を得ることが可能であり、一般の溶融樹脂成形により作製された表面が同形状の光学シートに比べて表面耐擦傷性能の高い光学シート３を得ることができる。
また、そのような製法で製造された光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置では、上述した光学シート３を備えることで光の利用効率を向上させることができる。
【００４６】
次に、本発明による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置の他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図７及び図８に示す本発明の第２の実施の形態によるＥＬ素子１Ａでは、光学シート３Ａのレンズ群１３（光学機能部）は例えば断面略三角形をなすプリズムレンズであり、同一形状の単位レンズ１３Ａ、１３Ａ、…（成形離型補助部４２の凹凸層）が平行に配列された構成となっている。図９に示すように、この場合の金型４０Ａは、成形離型補助部４２の凹凸部４２Ｂが前記レンズ群１３の断面略三角形に対応した略三角形状に形成されている。
【００４８】
なお、金型４０、４０Ａの凹凸部４２Ａ、４２Ｂの形状は、上述した実施の形態に限定されることはなく、光学シート３の形状に合わせて適宜設定される。図１０（ａ）〜（ｃ）には、他の形状の金型４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを示している。図１０（ａ）に示す金型４０Ｂには、大小異なる断面略三角形の凹凸部４２Ｃが形成されている。また、図１０（ｂ）に示す金型４０Ｃには、大小異なる断面略半円形の凹凸部４２Ｄが形成されている。また、図１０（ｃ）に示す金型４０Ｄには、大小異なる断面略三角形の凹凸部４２ｂと、大小異なる断面略半円形の凹凸部４２ｃとが混在した凹凸部４２Ｅが形成されている。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図１１に示す金型と活性線照射装置５０とは、上述した図１０（ｃ）に示す金型４０Ｄを採用したものである。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図１２に示すように、本発明の第４の実施の形態によるＥＬ照明素子１Ｂは、光学シート３がＥＬパネル２の最表面に配置され、光学シート３における成形離型補助部の凹凸部側の面（レンズ群１２の単位レンズ１２Ａ）が貼合層４を介してＥＬパネル２のガラス基板と貼り合わされた構成となっている。
貼合層４の材質としては前項記載のものを用いることができ、樹脂成形面とは逆面にハードコートや防眩処理などを施された透光性基材１１を用いることにより、最表面に所望の物性を付与し且つ高い拡散性を有し、出射光の配向特性の均一なＥＬ照明装置１Ｂを得ることができる。
【００５１】
以上、本発明による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ、１Ｂ ＥＬ照明素子（ＥＬ素子）
２ ＥＬパネル
３ 光学シート
４ 貼合層
５ 第１基板
６ 第２基板
７ 発光構造体
８ 陽極
９ 陰極
１０ 発光層
１１ 透光性基材
１２、１３ レンズ群（光学機能部）
１２Ａ、１３Ａ 単位レンズ
２０ 製造装置
４０ 金型（金属製シリンダー状母型）
４１ 金型光学機能部用溝
４２ 成形離型補助部
４２Ａ〜４２Ｅ 凹凸部
４２ａ 凹部
４３ 非成形離型補助部
５０ 活性エネルギー線照射装置
Ｌ０ 金型の幅方向接線長
Ｌ１ 非接触部
Ｌ２ 透過性基材の幅方向接線長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶用バックライト、照明用光源、電飾、サイン用光源等に用いられるＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）、および、ＥＬ素子を用いた表示装置、ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置等に用いられる光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学シートは、透光性基材上に特定の凹凸パターン（レンズパターン）を付与することで作製されている。このような凹凸パターンを付与するためには、シリンダー状や板状の金型に旋盤切削方式を代表とする彫刻や描画等を用いてパターニングし、これを母型として透光性基材の表面にパターンを転写して形成する。または、前記母型から基材上にパターンを転写したシートを母型として再転写する。もしくは、微粒子を透光性基材の表面に敷くことで凹凸パターンを付与するなどの製法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１１２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、以下のような問題があった。
すなわち、上記従来技術による光学シートでは、ディスプレイ装置において、水平方向と垂直方向の光学特性の制御や光拡散性能の付与などが目的となる。ＥＬ照明装置においては光取出し効率の向上や表面の耐擦傷性能の向上や光拡散性能を目的としている。
ところが、現在、ディスプレイ装置のおけるバックライトユニットでは、非常に強い指向性を有する光源が用いられることから、その光源を起因とした光量のばらつきが明暗模様となって視認されるという問題があった。
【０００５】
また、ＥＬ照明装置においては、３色別層に積層されたマルチフォトン方式でのＥＬユニットを用いた場合に、特定の角度に特定の波長が突出した強度で出射されてしまうため、角度によっては照明の色が変化してしまう色ずれという不良が生じる問題があった。
これらの課題を解決するためには、観察者側に向けて出射される光線の波長毎の強度が均一且つ場所毎の積算光の強度が均一であるほど良いため、極めて強い拡散性をもつ部材、もしくは表面にレンズ性能を有する部材、或いはその両者を有する部材を用いることが検討されているが、基本的には溶融樹脂成形を用いて作製された部材であり、光学部材の表層に使用されるような用途においては耐擦傷性能が不足する。
【０００６】
これに対し、パターンが付与されたシリンダー状の金型を母型として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いたレンズを用いた場合には、溶融樹脂成形に用いられる熱可塑性樹脂に硬度で勝る活性エネルギー線硬化性樹脂を使用することで、表面耐擦傷性においては優位性があるものの、光源からの配光分布に依存する度合いが強く、強内部拡散性能を付与することが困難である。そのうえ、レンズ形状に起因する配光特性が出射光にも大きく影響してしまい、指向性の強い光が入射した場合にこれらを波長毎の強度が均一な配光分布に変換することが困難となり、その点で改良の余地があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、及び強拡散性能を得ることができ、高い表面耐擦傷性能を得ることが可能となる光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学シートの製造方法では、透光性基材の一方の表面に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて表面に成形離型補助部としての凹凸部を有する光学機能層が付与された光学シートの製造方法であって、凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して透光性基材の表面に凹凸構造が付与された金型を圧着させることにより形成されるとともに、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない金型と透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、成形離型補助部が金型の表面に付与された箇所と、透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材の法線方向での成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造されることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、透光性基材の法線方向での成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造することで、光学機能部の体積を確保することができ、十分な拡散性を有する光学シートを得ることができる。また、金型からの樹脂剥離時に凝集破壊を起すのを抑制することができ、外見不良を引き起こすという不具合を防止することができる。
また、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない金型と透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａを０．１≦Ａ≦０．７とすることで、透過性基材と金型が圧着されたときの接触部の長さ寸法を確保することができることから、成形時の透過性基材の流れ方向の張力を安定させることができる。また、透過性基材の上下方向の自由度も確保することができ、透過性基材の厚みのばらつきに起因するシワなどの発生を防ぐことが可能となる。そのため、設置条件により光学機能部の厚み寸法を変動させることができる。
このように、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、及び強拡散性能を得ることができ、高い表面耐擦傷性能を得ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る光学シートでは、上述した光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、光学機能層に設けられる光学機能部における最表面と成形離型補助部の凹部との最大高低差をｈ２とし、光学機能部の総厚みをｈとした場合、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２であることを特徴としている。
この場合、略平坦となって離型のきっかけとなることがなく、また表面の凹凸がレンズ効果内に納まるので、拡散機能という光学機能の制御が可能な光学シートを提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る光学シートでは、成形離型補助部の凹凸部は、１方向の連なった形状であってもよい。
【００１２】
また、本発明に係る光学シートでは、上述した光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、光学機能層は、活性エネルギー線硬化性樹脂内に成形補助剤が添加されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、レンズ群の素材である活性エネルギー線硬化性樹脂に、硬化収縮率と離型性を調整できる成形補助剤を予め添加することで、これらの素材を母型に相対的に圧着してレンズ群を硬化させて成形する際、硬化収縮に際して成形樹脂が硬化前に母型から離れるデラミ現象を防ぎ、母型に樹脂が残ったりせず樹脂取られを生じないから、転写率が良好で成形の安定性が高い光学シートを得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る光学シートでは、成形補助剤は、微粒子であり、その平均粒子径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることが好ましい。
【００１５】
この場合、十分な拡散性を得るために必要な微粒子の個数が増加するための活性エネルギー線硬化性樹脂の粘度が著しく上昇することがなく、転写率の低下を招くことがない。また、樹脂硬化後の皮膜強度も確保することができるので、剥離時に凝集破壊を引き起こすのを抑制することができる。さらに、微粒子が光学機能部の表面形状を変形させることもなく、樹脂の硬化の際に硬化した箇所から金型にランダムに剥離するというデラミ現象の発生を抑えることができる。
したがって、安定な成形条件を決定するのが容易、且つ所望の拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる利点がある。
【００１６】
請求項６
また、本発明に係る光学シートを用いたＥＬ素子では、上述した光学シートを用いたＥＬ素子であって、光学シートにおける光学機能部が最表面に配置されることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係る光学シートを用いたＥＬ素子では、上述した光学シートを用いたＥＬ素子であって、光学シートにおける透光性基材部が最表面に配置されることを特徴としている。
本発明では、ＥＬ素子の光射出側に積層した光学シートは、活性エネルギー線硬化性樹脂に予め成形補助剤が添加されて硬化成形されているため、成形安定性がよく転写率が良好であり、しかも成形補充剤の微粒子を分散させたことで光の拡散性が向上する。
【００１８】
また、本発明に係るＥＬ素子を備えた照明装置では、上述したＥＬ素子を発光手段として備えたことを特徴としている。
これによって、光学シートの成形時にデラミ現象や樹脂取られを生じないから、成形性と転写性と光拡散性が良好であり、ＥＬ素子から射出された光の光学特性が均一で良好な照明装置が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学シートの製造方法及び光学シートによれば、シリンダー状の金型をパターン母型として使用して透光性基材上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、強拡散性能を得ることが可能であり、一般の溶融樹脂成形により作製された表面が同形状の光学シートに比べて表面耐擦傷性能の高い光学シートを得ることができる。
また、そのような製法で製造された光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置は、上述した光学シートを備えることで光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光学シートの縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態による光学シートの製造方法を示す模式図である。
【図４】彫刻工具ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図５】金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】金型と活性線照射装置を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示す光学シートの縦断面図である。
【図９】第２の実施の形態による金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、変形例による金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】第３の実施の形態による金型と活性線照射装置を示す縦断面図であって、図１０（ｃ）の金型に基づく図である。
【図１２】第４の実施の形態による光学シートを含むＥＬ照明素子の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
はじめに、本実施の形態のＥＬ素子は、例えば発光手段として、ＥＬ照明装置、ディスプレイ装置、または液晶素子等の画像表示素子の背面に配設して液晶ディスプレイ装置等の各種のディスプレイ装置を含む照明装置に具備されて使用される。
図1に示すＥＬ照明素子１（ＥＬ素子）は、ＥＬパネル２の光射出側の面に第１の実施の形態による光学シート３が積層されて構成されている。
【００２３】
ＥＬパネル２は、光の出射側に配設された透光性の第１基板５と、第１基板５の裏面側に配置された第２基板６と、第１基板５及び第２基板６の間に挟持された発光構造体７とが一体的に積層して形成されている。発光構造体７は、第１基板５の裏面側に配置される陽極８と、第２基板６の表面側に配置される陰極９と、陽極８及び陰極９の間に挟持された発光層１０とで構成されている。
発光構造体７は、発光層１０が陽極８と陰極９に電圧を印加することにより発光するものであり、従来公知のさまざまな構成を採用することができる。ＥＬパネル２は、陽極８と陰極９の間に電圧を印加して発光層１０から光を出射させ、この光が第１基板５を透過して光学シート３に入射し、さらに光学シート３を透過して外部へ出射することになる。
【００２４】
図２に示す光学シート３は、ＥＬパネル２の第１基板５の光射出側の面である上面（最表面）に貼合層４を介して積層されており、透光性基材１１と、透光性基材１１上に積層形成された複数の単位レンズ１２Ａ（成形離型補助部の凹凸層）が二次元方向に配列されてなるレンズ群１２（光学機能部）とで形成されている。単位レンズ１２Ａは例えば断面略半楕円形状または略半円形状のシリンドリカルレンズが互いに直交する方向に交差して配列されて構成されている。これらシリンドリカルレンズはそれぞれ単位レンズ１２Ａを構成し、これらの組合せでレンズ群１２を構成する。
【００２５】
貼合層４には、粘着剤や接着剤を用いることができ、アクリル、ウレタン系のような樹脂系のいずれでもよく、前記基材及び熱可塑性樹脂の材質により適宜選択することができる。より具体的には、アクリル系粘着剤としてはアクリルポリマーを適宜架橋することで耐熱性に優れた粘着剤層が得られる。架橋方法の具体的手段としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などアクリル系ポリマーに適宜架橋基点として含ませたカルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基などと反応し得る基を有する化合物を添加し反応させるいわゆる架橋剤を用いる方法がある。このうち、イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートなどが挙げられる。また、これらに拡散性能やガラス基板との密着力調整を目的に微粒子が添加されていてもよい。貼合層４を介して光学シート３は、ＥＬパネル２の最表面に配置されることで、出射光の配向特性の均一なＥＬ照明素子１を得ることができる。
【００２６】
単位レンズ１２Ａの断面形状は上述の略半楕円形状または略半円形状に限定されるものではなく、他の適宜の断面形状を採用できる（後述）。しかも配列される単位レンズ１２Ａの形状は１種類に限定されることはなく、２種類または３種類以上の複数種類の形状のものを組み合わせてレンズ群１２を構成してもよい。
また、レンズ群１２は、単位レンズ１２Ａが一次元方向に配列されて構成されていてもよいが、二次元方向に配列されて構成されていることが好ましい。単位レンズ１２Ａの二次元方向配列とは、一方向に延びるシリンドリカル形状の単位レンズ１２Ａが直交する方向に平行に配列された構成だけでなく、単位レンズ１２Ａがドット状で互いに直交する方向に配列された構成やハニカム状に配列された構成等が一例として挙げられる。
【００２７】
ここで、光学シート３の材質について説明する。
透光性基材１１として、例えばポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィンポリマーやこれらの複合体などの合成樹脂が用いられる。
透光性基材１１の少なくとも一方の面に易接着層のような表面処理が施されているものを使用することもできる。このような構成を採用すれば、ＥＬパネル２の第１基板５との接着性やレンズ群１２との接着性が高くなる。
【００２８】
また、複数種類の単位レンズ１２Ａを有するレンズ群１２について、活性エネルギー線硬化性樹脂を使用する。活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマーまたは光開始剤等を含んだ公知のものが用いられる。レンズ群１２の材質として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて賦型する際には、活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を有するものが使用できる。
レンズ群１２を製造するには、活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば紫外線硬化型フォトポリマー、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだものを用いて後述する成形補助剤を混入して、透光性基材１１上に紫外線硬化型フォトポリマーを塗布する。そして、予めレンズ群１２のパターンが賦型された金型の母型（版）を圧着させた状態で硬化させることで、所望のレンズ群１２を有する光学シート３を得ることができる。
【００２９】
ここで、レンズ群１２の材質として活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて母型（版）を圧着して成形する場合、単位レンズ１２Ａの外観形状において平面部などの樹脂密着性が非常に低い部分があると、活性エネルギー線硬化性樹脂が硬化した際に、この部分では、凹凸形状からなる凹凸部位と比較して母型からの離型が早く、その部分がムラになって視認されてしまう「デラミ」という現象が起こる。
また、レンズ群１２の成形方法では、母型の凹凸パターン部（レンズパターン）においても腐食などに起因した表面が錆びた部位や、単位レンズ１２Ａの高さと幅の比である高アスペクトの凹凸部位などにおいては、活性線硬化性樹脂が硬化した後の母型からの剥離が困難であり、母型側に樹脂が残ってしまう「樹脂取られ」という現象が発生するおそれがある。
そこで、本第１の実施の形態では、レンズ群１２を形成する活性エネルギー線硬化性樹脂に成形補助剤を予め所定の範囲で添加するようにしてデラミや樹脂取られを抑制するようにした。成形補助剤は、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化収縮率と離型性を調整する機能を発揮できる。
【００３０】
次に、上述した光学シート３の製造方法について、図面に基づいて説明する。
図３に示すように、この光学シート３の製造装置２０は、シート状に連続する透光性基材１１を透光性基材シート１１Ａとして繰り出す透光性基材ロール２１と、透光性基材シート１１Ａに予め微粒子の成形補助剤を混入させた活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布する樹脂供給ユニット２２と、レンズ群１２の転写形状が円筒状の表面に形成されている金型をなす金属製シリンダー状母型（金型４０）と、この金型４０に圧着された透光性基材圧着ロール２４と、金型４０に塗布された活性エネルギー線硬化性樹脂に活性エネルギー線を照射して樹脂を硬化させる活性エネルギー線照射装置５０と、レンズ群１２が成形された透光性基材シート１１Ａを巻き取る光学シートロール２６とを備えている。
【００３１】
ここで、光学シート製造に用いる金型製造方法の一例について、図４に基づいて説明する。
金型４０は、例えば略シリンダー形状の鉄芯３３上に他の金属３１が層状にメッキされて形成されている。ここで言う他の金属３１とは、例えば銅やニッケルなどであり、母型４０へ付与する凹凸パターンの形状によって適宜選択することができると共に、凹凸パターン３１ａ付与後に防錆や表面の保護を目的にクロムなどの金属メッキを付与することもできる。また、母型４０への凹凸パターン付与の方式は旋盤を用いた切削方式やレーザー描画、腐食方式など適宜選択することができ、或いは、これらの方式を適宜組み合わせることによっても母型４０を製作できる。
【００３２】
次に、この製造装置２０を用いた光学シート３の製造方法について説明する。
先ず、透光性基材ロール２１から透光性基材１１がシート状に連続する透光性基材シート１１Ａを繰り出し、受けロール２７に対向して配置された樹脂供給ユニット２２から透光性基材シート１１Ａ上に微粒子の成形補助剤を予め添加して均一に分散させた活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布する。
【００３３】
活性エネルギー線硬化性樹脂が塗布された透光性基材シート１１Ａは、この活性エネルギー線硬化性樹脂が塗布された面を金型４０に対面させてこの母型４０と透光性基材圧着ロール２４とで挟持されて圧着され、この活性エネルギー線硬化性樹脂は金型４０の凹凸パターンに沿って成形される。
そして、金型４０で成形された透光性基材シート１１Ａは活性エネルギー線照射装置５０から照射される紫外線等の活性エネルギー線硬化性樹脂によって硬化させられ、テンションロールを介して光学シートロール２６に巻き取られる。その後、透光性基材シート１１Ａは別工程でレンズ群１２が形成された透光性基材１１の単位毎に切断されることで光学シート３が得られる。
【００３４】
図５に示すように、金型４０からなる金型は、表面に成形離型補助部４２の凹凸部４２Ａ及び金型光学機能部用溝４１を有するパターンが付与されている。
そして、図６に示すように、活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない状態での金型４０と透光性基材１１とが圧着された状態での圧着部における金型４０の幅方向接線長Ｌ０に対する透光性基材１１の接触部長さ寸法Ｌ２（透過性基材１１の幅方向接線長）との接触長さ率Ａは０．１≦Ａ≦０．７であり、望ましくは０．２≦Ａ≦０．６である。ここで、透過性基材１１における金型４０に対する接触部（符号Ｌ２の部分）は、パターン部にない構成となっている。
【００３５】
前記接触長さ率ＡがＡ＜０．１となる場合は、透光性基材１１と金型４０が圧着された際の接触部長さ寸法Ｌ２が不十分であるため、成形時の透光性基材１１の流れ方向の張力が安定しないという欠点がある。
また、前記接触長さ率ＡがＡ＞０．７の場合には、透光性基材１１の上下方向の自由度が無くなるため、透光性基材１１の厚みバラつきに起因するシワなどの原因になるとともに、装置条件により光学機能部をなすレンズ群１２の厚みをコントロールすることが困難となる。
さらに、前記接触長さ率Ａが０．２≦Ａ≦０．６の場合には、十分な流れ方向の張力安定性を得られるとともに、非接触部（図６に示す符号Ｌ１の部分）を持つことで透光性基材１１が上下方向にたるむため、樹脂供給量や透光性基材１１の流れ方向の張力を変更することで実質の光学機能部（レンズ群１２）の厚み寸法ｈ１を変動させることが可能となる。
【００３６】
このような金型４０を用いた光学シートの製造方法について、図５等を用いて詳細に説明する。
図５に示すように、金型４０と透光性基材１１間に活性エネルギー線硬化性樹脂を介して圧着し、活性エネルギー線照射装置５０から活性エネルギー線を照射することで光学シート３を得ることができる。このときに活性エネルギー線硬化性樹脂硬化後の屈折率と異なる成形補助剤を樹脂中に添加することで、拡散性を有する光学機能部（レンズ群１２）を得ることが可能となる。
【００３７】
また、図６に示すように、金型４０は、端部より非成形離型補助部４３と成形離型補助部４２とが少なくとも１回以上繰り返して存在している構成となっている。活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない状態で圧着された際の金型４０／透光性基材１１の接触部（符号Ｌ２部分）と、非接触部Ｌ１とが少なくとも１回以上繰り返してなり、透光性基材１１と、その法線方向での成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍであり、且つ光学機能部（レンズ群１２）における最表面（図６で符号１２ａ）と成形離型補助部４２の凹部４２ａとの最大高低差をｈ２とし、光学機能部の総厚みをｈとすると、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２となっている。
【００３８】
前記距離ｈ１がｈ１≦２０μｍの場合には、光学機能部（レンズ群１２）の体積が不足し、十分な拡散性を得ることができない。また、前記距離ｈ１がｈ１≧２００μｍの場合には、金型４０からの樹脂剥離時に凝集破壊を起こし外観不良を引き起こす可能性がある。
また、最大高低差をｈ２と総厚みｈとの比率ｈ２／ｈが０．０１＞ｈ２／ｈの場合には、略平坦となり離型のきっかけとしての機能を果たさなくなり、さらにｈ２／ｈ＞０．２においては、表面の凹凸がレンズ効果を出してしまい、拡散機能という光学機能の制御が困難となる。
【００３９】
透光性基材１１は、具体的にはポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィンポリマーやこれらの複合体などの合成樹脂が用いられるが、ここで透光性基材１１の少なくとも一方の面に易接着層やハードコート処理、防眩処理のような表面処理が施されているものも使用することができる。
また、光学機能部（レンズ群１２）には活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を有するものが使用できる。例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的にはアクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだ公知のものに成形補助剤が添加されたものを使用することができる。ハードコート処理をされた透光性基材１１を用いてハードコート処理との逆面に成形することにより、ハードコート性能と高い拡散性を両立したフラットパネルディスプレイ用途の光学シートとしても使用することが可能となる。
【００４０】
成形補助剤は微粒子であり、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物などからなる有機系粒子や、ガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、金属酸化物などからなる無機系微粒子、または気泡や可視光の特定の波長に吸収性を有するような色素顔料なども使用することができ、これら複数種類の微粒子を併用して混合することも可能である。
【００４１】
この成形補助剤の総体積をＶ−ｆとした場合のレンズ群の総体積に対する成形補助剤の体積Ｖ−ｆの百分率をＥとすると、Ｅは０．５％≦Ｅ≦４０％程度であり、より望ましくは１％≦Ｅ≦３５％である。
【００４２】
Ｅ＜０．５％の場合には、透光性基材１１上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて母型４０のパターンを転写する際に、硬化した樹脂と母型４０との密着力が成形補助剤が添加されてない場合に対して変化が無く、離型性の向上につながらない。
また、Ｅ＞４０％の場合には、硬化した樹脂と透光性基材との密着力が顕著に低下し、製品の信頼性が損なわれてしまう。
また、３５％＜Ｅ≦４０％の場合には、樹脂への微粒子の分散状態が悪化し、送液時のフィルターの詰まりや母型４０に微粒子の凝集物が付着することによる母型傷や、パターンの目詰まりといった現象を引き起こす可能性がある。そのため、レンズ群１２に拡散性を付与したい場合などは、１％≦Ｅであることが望ましい。
【００４３】
したがって、１％≦Ｅ≦３５％においては、活性エネルギー線硬化性樹脂への微粒子の分散混合が比較的容易に行えるため、所望のパターン形状や拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる。
また、成形補助剤としての微粒子を添加することにより樹脂硬化時の収縮を下げることが可能となり、添加量を変更することで任意にコントロールすることが可能となり、樹脂硬化時に発生する基材の反りが抑制されたハンドリング性の高い光学シートを同時に得ることができる。
【００４４】
ここで、次に、成形補助剤としての微粒子の粒径と、成形離型補助部４２の凹部４２ａとの距離ｈ１との関係について説明する。
微粒子である成形補助剤の平均粒径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることが望ましい。
０．０１≧ｒ1／ｈ１の場合には、十分な拡散性を得るために必要な微粒子の個数が増加するため活性エネルギー線硬化性樹脂の粘度が著しく上昇し転写率が低下してしまう可能性があるため成形条件の尤度が狭まるとともに、樹脂硬化後の皮膜強度も落ちるため金型からの剥離時に凝集破壊を引き起こす可能性がある。
また、ｒ1／ｈ１≧０．１の場合には、微粒子が光学機能部の表面形状を変形させてしまう可能性があり、樹脂硬化の際に硬化した箇所から金型よりランダムに剥離してしまうデラミという現象が発生する可能性があり、剥離箇所毎にムラが発生し、外観不良を引き起こす可能性がある。
したがって、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１においては、安定な成形条件を決定するのが容易、且つ所望の拡散性能、密着性能などの諸物性に併せて微粒子の添加量を適宜選択することが可能となるとともに、微粒子や活性エネルギー線硬化性樹脂の選定が簡便となる利点がある。
【００４５】
上述のように本第１の実施の形態による光学シートの製造方法及び光学シートでは、金型４０の金型をパターン母型として使用して透光性基材１１上に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて作成することで、所望のレンズ形状、強拡散性能を得ることが可能であり、一般の溶融樹脂成形により作製された表面が同形状の光学シートに比べて表面耐擦傷性能の高い光学シート３を得ることができる。
また、そのような製法で製造された光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置では、上述した光学シート３を備えることで光の利用効率を向上させることができる。
【００４６】
次に、本発明による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置の他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図７及び図８に示す本発明の第２の実施の形態によるＥＬ素子１Ａでは、光学シート３Ａのレンズ群１３（光学機能部）は例えば断面略三角形をなすプリズムレンズであり、同一形状の単位レンズ１３Ａ、１３Ａ、…（成形離型補助部４２の凹凸層）が平行に配列された構成となっている。図９に示すように、この場合の金型４０Ａは、成形離型補助部４２の凹凸部４２Ｂが前記レンズ群１３の断面略三角形に対応した略三角形状に形成されている。
【００４８】
なお、金型４０、４０Ａの凹凸部４２Ａ、４２Ｂの形状は、上述した実施の形態に限定されることはなく、光学シート３の形状に合わせて適宜設定される。図１０（ａ）〜（ｃ）には、他の形状の金型４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを示している。図１０（ａ）に示す金型４０Ｂには、大小異なる断面略三角形の凹凸部４２Ｃが形成されている。また、図１０（ｂ）に示す金型４０Ｃには、大小異なる断面略半円形の凹凸部４２Ｄが形成されている。また、図１０（ｃ）に示す金型４０Ｄには、大小異なる断面略三角形の凹凸部４２ｂと、大小異なる断面略半円形の凹凸部４２ｃとが混在した凹凸部４２Ｅが形成されている。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図１１に示す金型と活性線照射装置５０とは、上述した図１０（ｃ）に示す金型４０Ｄを採用したものである。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図１２に示すように、本発明の第４の実施の形態によるＥＬ照明素子１Ｂは、光学シート３がＥＬパネル２の最表面に配置され、光学シート３における成形離型補助部の凹凸部側の面（レンズ群１２の単位レンズ１２Ａ）が貼合層４を介してＥＬパネル２のガラス基板と貼り合わされた構成となっている。
貼合層４の材質としては前項記載のものを用いることができ、樹脂成形面とは逆面にハードコートや防眩処理などを施された透光性基材１１を用いることにより、最表面に所望の物性を付与し且つ高い拡散性を有し、出射光の配向特性の均一なＥＬ照明装置１Ｂを得ることができる。
【００５１】
以上、本発明による光学シートの製造方法及び光学シート、光学シートを用いたＥＬ素子及びそれを備えた照明装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ、１Ｂ ＥＬ照明素子（ＥＬ素子）
２ ＥＬパネル
３ 光学シート
４ 貼合層
５ 第１基板
６ 第２基板
７ 発光構造体
８ 陽極
９ 陰極
１０ 発光層
１１ 透光性基材
１２、１３ レンズ群（光学機能部）
１２Ａ、１３Ａ 単位レンズ
２０ 製造装置
４０ 金型（金属製シリンダー状母型）
４１ 金型光学機能部用溝
４２ 成形離型補助部
４２Ａ〜４２Ｅ 凹凸部
４２ａ 凹部
４３ 非成形離型補助部
５０ 活性エネルギー線照射装置
Ｌ０ 金型の幅方向接線長
Ｌ１ 非接触部
Ｌ２ 透過性基材の幅方向接線長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基材の一方の表面に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて表面に成形離型補助部としての凹凸部を有する光学機能層が付与された光学シートの製造方法であって、
前記凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して前記透光性基材の表面に凹凸構造が付与された金型を圧着させることにより形成されるとともに、前記活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない前記金型と前記透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、
前記成形離型補助部が金型の表面に付与された箇所と、前記透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、前記透光性基材の法線方向での前記成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造されることを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、
前記光学機能層に設けられる光学機能部における最表面と前記成形離型補助部の凹部との最大高低差をｈ２とし、前記光学機能部の総厚みをｈとした場合、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２であることを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記成形離型補助部の凹凸部は、１方向の連なった形状であることを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
請求項１に記載の光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、
前記光学機能層は、前記活性エネルギー線硬化性樹脂内に成形補助剤が添加されていることを特徴とする光学シート。
【請求項５】
前記成形補助剤は、微粒子であり、その平均粒子径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることを特徴とする請求項４に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光学シートを用いたＥＬ素子であって、
前記光学シートにおける前記光学機能部が最表面に配置されることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光学シートを用いたＥＬ素子であって、
前記光学シートにおける前記透光性基材部が最表面に配置されることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のＥＬ素子を発光手段として備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
透光性基材の一方の表面に活性エネルギー線硬化性樹脂を用いて表面に成形離型補助部としての凹凸部を有する光学機能層が付与された光学シートの製造方法であって、
前記凹凸部が活性エネルギー線硬化性樹脂を介して前記透光性基材の表面に凹凸構造が付与された金型を圧着させることにより形成されるとともに、前記活性エネルギー線硬化性樹脂を介さない前記金型と前記透光性基材とが圧着された状態での圧着部における金型の幅方向接線長に対する透光性基材の幅方向接線長との接触長さ率Ａが０．１≦Ａ≦０．７であり、
前記成形離型補助部が金型の表面に付与された箇所と、前記透光性基材とが接触点を有さず、その接触部と非接触部とが少なくとも１回以上繰り返してなり、前記透光性基材の法線方向での前記成形離型補助部の凹部との距離ｈ１が２０μｍ＜ｈ１＜２００μｍとなるように製造されることを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、
前記光学機能層に設けられる光学機能部における最表面と前記成形離型補助部の凹部との最大高低差をｈ２とし、前記光学機能部の総厚みをｈとした場合、０．０１≦ｈ２／ｈ≦０．２であることを特徴とする光学シート。
【請求項３】
前記成形離型補助部の凹凸部は、１方向の連なった形状であることを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
【請求項４】
請求項１に記載の光学シートの製造方法によって製造される光学シートであって、
前記光学機能層は、前記活性エネルギー線硬化性樹脂内に成形補助剤が添加されていることを特徴とする光学シート。
【請求項５】
前記成形補助剤は、微粒子であり、その平均粒子径をｒ1とすると、０．０１＜ｒ1／ｈ１＜０．１であることを特徴とする請求項４に記載の光学シート。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光学シートを用いたＥＬ素子であって、
前記光学シートにおける前記光学機能部が最表面に配置されることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光学シートを用いたＥＬ素子であって、
前記光学シートにおける前記透光性基材部が最表面に配置されることを特徴とするＥＬ素子。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のＥＬ素子を発光手段として備えたことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７６８３０（Ｐ２０１３−７６８３０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６４４４（Ｐ２０１１−２１６４４４）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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