JP2013226667A

JP2013226667A - 微細凹凸を有するシート状部材の製造方法およびシート状部材

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Publication number: JP2013226667A
Application number: JP2012098735A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Fujita; 勝洋藤田
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-11-07

Abstract

【課題】本発明が解決する課題は、高粘度な電離放射線硬化樹脂であっても、ガラスなどの剛直で割れやすい基材上に、割れなどの基材の破損なく、またフライアイレンズなどの形状を形状の欠けなどを発生させることなく成形することである。
【解決手段】前記課題は、凹凸パターンを有するベルト状成形型面に溶剤により希釈された電離放射線硬化樹脂液を間欠塗工し、該塗工した液を乾燥したのち、ロールにて押圧して電離放射線硬化樹脂を硬化することを特徴とする表面微細凹凸パターンを有する部材の製造方法により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に微細な凹凸形状を有するシート状部材を製造するための製造方法に関する。

近年、液晶等の電子ディスプレイ用途で光拡散シート、輝度向上シート、光導波路シート、プリズムシート等の表面に微細な凹凸パターンのついたシートが使用されている。このような微細凹凸パターンを形成する手法としては、従来各種の方法が知られている。
例えば、特許文献１には、図４に示されるような構成の装置において、電離放射線硬化樹脂を塗布したシート状の成形型１５に、基材フィルム１６をニップローラー５で押圧し、シート状成形型１５の凹凸パターンを樹脂に転写させた状態で、電離放射線を樹脂に照射して硬化させ、その後凹凸パターンが形成された基材フィルム１６を剥離させるという技術が開示されている。

しかしながら、前記従来の製造装置によって所望の微細凹凸パターンを電離放射線硬化樹脂に転写する場合には、以下のようないくつかの問題があった。例えば一つには、基材シートがの剛直かつ割れやすい材質（例えばガラスなど）の場合、剥離時に基材が割れてしまうという問題である。また、表面に微細凹凸パターン形状を有するシート状の成形型に電離放射線硬化樹脂を直接塗布することから、特に電離放射線硬化樹脂の粘度が高い時には樹脂が成形型の微細凹凸パターンに完全に充填されないため、脱泡などの工程が必要となり、生産性が悪くなるという問題である。
その対策としては、電離放射線硬化樹脂を溶剤により希釈し、低粘度化して塗布することが考えられるが、その場合には、塗工後の液が広がり、成形型の側面を汚してしまうなどの問題を起こしやすいという欠点がある。

特開昭６４−６９３５号公報図１特開平１−１９２５２９号公報図５

本発明は、剛直で割れやすい基材であっても、生産性良く所望の微細凹凸パターンを成形する方法を提供することを目的とする。

本発明は、凹凸パターンを有するベルト状成形型に、溶剤により希釈された電離放射線硬化樹脂液を間欠塗工する工程と、該塗工した液を乾燥する工程と、該成形型上の塗工した液が乾燥した部分に剛直な基材シートを供給し、上記ベルト状成形型を対向するロールにて該基材シートに押圧する工程と、電離放射線を照射して該電離放射線硬化樹脂を硬化する工程と、ベルト状成形型の微細凹凸パターンが転写された電離放射線硬化樹脂層と該基材シートとからなるシート状部材からベルト状の成形型を離型する工程とからなる表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法であることを特徴とする。

また、本発明はさらにベルト状成形型を基材シートに押圧する工程の前に、該基材シートに電離放射線硬化樹脂を溶剤希釈した液を塗工し乾燥する工程を含んでいても良い。また、ベルト状成形型を基材シートに押圧する工程の前に、該基材シートに電離放射線硬化樹脂を塗工する工程を含んでいても良い。
また、離型後のベルト状成形型を冷却する工程を有するのが好ましい。

また、本発明は、上記の工程によって形成される表面微細凹凸パターンを有するシートである。また、このシートは、前記表面微細凹凸パターンに電離放射線硬化樹脂が硬化後の状態で金属酸化物微粒子を３０体積部以上含まれていても良い。

本発明によれば、高粘度な電離放射線硬化樹脂であっても、ガラスなどの剛直で割れやすい基材上に、割れなどの基材の破損なく、またフライアイレンズなどの形状を形状の欠けなどを発生させることなく成形することが可能である。

本発明で使用される表面微細凹凸パターンを有するシート部材の製造方法の一例の概念図である。本発明で使用される表面微細凹凸パターンを有するシート部材の製造方法の他の一例の概念図である。本発明で使用される表面微細凹凸パターンを有するシート部材の製造方法の他一例の概念図である。従来例の表面微細凹凸パターンを有するフィルム部材の製造方法の例である。

以下本発明を図面に従って説明する。
実施の形態１
本発明の第１の実施の形態による表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法の一例の概念図を図１に示す。図１において、ベルト状成形型２にはフライアイレンズなどの微細凹凸パターンが形成されている。このベルト状成形型２としてはアルミニウム、黄銅、銅、ニッケル等金属や、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンタン樹脂などの合成樹脂から作製したもの、またステンレスベルトなどの表面にアルミニウム、黄銅、銅、ニッケル等金属や、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンタン樹脂などの合成樹脂などの表面に微細凹凸パターンを付与したフィルム、ベルトを積層したもの等を用いることができる。

電離放射線硬化樹脂層が形成されて上記ベルト状成形型２が押圧される剛直な基材シートについて説明する。
まず、図４に代表されるような従来の成形方法では、電離放射線硬化樹脂が塗布されたシート状の成形型１５に基材フィルム１６を、ニップロール５、バックロール７で押圧しながら供給する際に、基材フィルム１６と電離放射線硬化樹脂の間に気泡等が入ること等を防止するために基材フィルム１６をシート状の成形型１５に対して斜めになるように供給するが、この方法では、基材がフィルムではなくより硬い、厚い、割れやすいなどの特徴を持つシート状の場合にはこのような供給方法が実施できない。また、図４で電離放射線照射装置により電離放射線硬化樹脂を硬化後、表面に微細凹凸パターンが形成された基材を成形型から離型する際にも、剥離ロール６とバックロール７で基材およびシート状成形型を押さえながら基材をシート状成形型に対して斜めに剥離していくが、この際も基材の供給時と同様にこのような剥離方法が実施できない。上記のように、図４に示されるような方法での成形が上記の理由によりできない基材を「剛直な基材シート」と定義する。そのような「剛直な基材シート」としては、アクリル樹脂、ポリポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、トリ酢酸セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、からなる厚い樹脂性のシート、ガラス、金属からなるシート、またはそれらの材質からなる積層体などが例として挙げられる。

本発明で用いられる電離放射線硬化樹脂は、従来知られている電離放射線硬化樹脂から適宜選択して使用することができる。特に電離放射線として紫外線によって硬化する樹脂を用いるのが、樹脂および照射装置ともに一般に入手しやすく好適である。

本発明においては、図１に示すように塗布装置１からベルト状の成形型２に電離放射線硬化樹脂が溶剤により希釈低粘度化された液が適量塗布される。ここで、電離放射線樹脂を溶剤により希釈し低粘度化しない場合、特に樹脂の粘度が高い場合にはベルト状成形型２表面の微細凹凸パターンに樹脂が十分に充填せず、空気が残った状態となってしまうため好ましくない。
希釈に用いる溶剤は、使用する電離放射線硬化樹脂により適宜選択できる。また、希釈された液の粘度は、成形される微細凹凸の形状等によって適宜決定すればよい。例えば、凹凸のサイズが直径２０μｍ、高さ２０μｍのマイクロレンズアレイであれば、粘度は１００ｍＰａ・ｓ以下であれば十分であるが、直径に対する高さがより大きい等、液の充填がより困難な場合には、さらに粘度を低くする必要が生じることもある。

塗布装置１としてはダイコーター、各種ロールコーター、スプレーコーターなどが使用可能であるが、成形型表面の微細凹凸パターンを破損しないことが必要となる。塗布された液は、乾燥装置３によって乾燥される。この工程により、ベルト状成形型２の微細凹凸パターンに電離放射線硬化樹脂が充填された状態で、かつ、溶剤が減少した状態となる。乾燥工程がない場合は、ニップローラー５で押圧した際に電離放射線硬化樹脂がはみだして成形型の側面を汚したり、硬化時に硬化とは関係のない溶剤が気化して気泡を形成したりする問題が生じることがある。

そして、該ベルト状成形型２は基材シート１１にニップローラー５を用いて押圧され、さらに、電離放射線照射装置１０によって電離放射線が照射される。電離放射線が照射されることによって、電離放射硬化樹脂はベルト状成形型２に圧接した状態で硬化されるので、ベルト状成形型の微細凹凸パターンが高い精度で転写される。

ベルト状成形型２の離型は、上記ベルト状成形型をニップローラー６で押圧しながら斜め方向に離間させて剥離することでなされる。離型後は冷風などの冷却手段を用いてベルト状成形型を冷却するのが好ましい。

実施の形態２
次に本発明の第２の実施の形態による表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法の一例の概念図を図２に示す。
第２の実施の形態の製造方法は、図２のように電離放射線硬化樹脂を溶剤希釈した液が塗布装置１によって塗工され、乾燥装置３により乾燥された基材シートに、電離放射線硬化樹脂を溶剤希釈した液が塗布、乾燥されたベルト状成形型２がニップローラー５を用いて押圧され、さらに電離放射線照射装置１０によって電離放射線が照射される。電離放射線が照射されることによって、電離放射硬化樹脂はベルト状成形型２に圧接した状態で硬化されるので、ベルト状成形型２の微細凹凸パターンが高い精度で転写される。基材シート７は上記ベルト状成形型２から上記２つの電離放射線硬化樹脂層とともに離型される。なお、基材１１に塗布する電離放射線硬化樹脂とベルト状成形型２に塗布する電離放射線硬化樹脂、及びそれらを希釈する溶剤等は同種のものであっても種類の異なるものであっても良い。また、塗工方式等の選定により最適な装置の配置とすればよく、図２に示す装置の配置に限られるものではない。

実施の形態３
次に本発明の第３の実施の形態による表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法の一例の概念図を図３に示す。
第３の実施の形態の製造方法は図３のように、電離放射線硬化樹脂が塗布装置１によって塗工された基材シートに、電離放射線硬化樹脂が溶剤希釈され液を塗布、乾燥されたベルト状成形型２がニップローラー５を用いて押圧され、さらに電離放射線照射装置１０によって電離放射線が照射される。電離放射線が照射されることによって、電離放射硬化樹脂はベルト状成形型２に圧接した状態で硬化されるので、ベルト状成形型の微細凹凸パターンが高い精度で転写される。基材シート３は上記ベルト状成形型から上記２つの電離線放射線硬化樹脂層とともに離型される。なお、基材１１に塗布する電離放射線硬化樹脂と溶剤で希釈してベルト状成形型２に塗布する電離放射線硬化樹脂は同種のものであっても種類の異なるものであっても良い。また、塗工方式等の選定により最適な装置の配置とすればよく、図３に示す装置の配置に限られるものではない。

実施の形態４
本発明の第４の実施の形態による表面微細凹凸パターンを有するシート状部材は、上記実施の形態1〜３のいずれかの製造方法により製造されたことを特徴とする表面に微細凹凸パターンを有するシート状部材である。

実施の形態５
本発明の第５の実施の形態による表面微細凹凸パターンを有するシート状部材は、電離放射線硬化樹脂が硬化後の状態で金属酸化物微粒子を３０体積部以上含む。金属酸化物微粒子は二酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫などを用いることができる。また、金属酸化物微粒子の粒径についても特に限定されるものではないが、表面微細凹凸パターンを有する部材を特に光学的な用途に使用する場合は平均粒径が数百ナノメートル以下であることが望ましい。

以上本発明に係る表面微細凹凸パターンを有する部材の製造方法、及び表面微細凹凸パターンを有するシート状部材ついて説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

以下に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
直径２０μｍ、高さ２０μｍのマイクロレンズが複数配置された厚み３００μｍのニッケル製のベルト状成形型に紫外線硬化樹脂と金属酸化物微粒子が溶剤希釈分散された東洋インキ製造株式会社製リオデュラスＴＹＺ−７４−０１（粘度：７ｍＰａ・ｓ）を塗布、乾燥させ、ニップローラーにて厚み５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを積層した厚み１ｍｍのガラス基材に押圧し、そのまま紫外線を照射して硬化させニッケル製のベルト状の成形型を引き剥がすように離型させたところ、基材が割れることなく、かつ、成形型への紫外線硬化樹脂の充填不良によるパターンの欠けなどが発生することなくガラス基材上に複数のマイクロレンズが成形されたシート状部材が製造できた。

＜比較例１＞
直径２０μｍ、高さ２０μｍのマイクロレンズが複数配置された厚み３００μｍのニッケル製の成形型を剛直なシート（厚さ２ｍｍのステンレス板）に貼り付けたシート状の成形型に紫外線樹脂と金属酸化物微粒子が溶剤希釈分散された東洋インキ製造株式会社製リオデュラスＴＹＺ−７４−０１を塗布、乾燥させ、ニップローラーにて、厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを積層した厚み１ｍｍのガラスに押圧し、そのまま紫外線を照射し硬化させ、成形型を剥離しようとしたところ基材が割れてしまった。

＜比較例２＞
直径２０μｍ、高さ２０μｍさのマイクロレンズが複数配置された厚み３００μｍのニッケル製のベルト状の成形型に粘度５０００Ｐａ・ｓ以上の溶剤で希釈されていない紫外線硬化樹脂を塗布し、ニップローラーにて厚み５０μｍのＰＥＴフィルムをラミネートした厚み１ｍｍのガラスに押圧し、そのまま電離放射線を照射して硬化させニッケル製のベルト状の成形型を引き剥がすように離型させたところ、基材が割れることはなかったが、成形型への紫外線硬化樹脂の充填不良によるパターンの欠けの発生が見られた。

１・・・塗布装置
２・・・ベルト状成形型
３・・・塗布装置用バックロール
４・・・乾燥装置
５・・・ニップローラー
６・・・剥離ロール
７・・・バックロール
８・・・電離放射線硬化樹脂
９・・・ベルト状成形型用冷却装置
１０・・・電離放射線照射装置
１１・・・剛直な基材シート
１２・・・ローラーコンベア
１３・・・電離放射線硬化樹脂を溶剤希釈した液体
１４・・・ベルトコンベア
１５・・・シート状成形型
１６・・・基材フィルム

Claims

凹凸パターンを有するベルト状成形型に、溶剤により希釈された電離放射線硬化樹脂液を間欠塗工する工程と、該塗工した液を乾燥する工程と、該成形型上の塗工した液が乾燥した部分に剛直な基材シートを供給し、上記ベルト状成形型を対向するロールにて該基材シートに押圧する工程と、電離放射線を照射して該電離放射線硬化樹脂を硬化する工程と、ベルト状成形型の微細凹凸パターンが転写された電離放射線硬化樹脂層と該基材シートとからなるシート状部材からベルト状の成形型を離型する工程とからなる表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法。
ベルト状成形型を基材シートに押圧する工程の前に、該基材シートに電離放射線硬化樹脂を溶剤希釈した液を塗工し乾燥する工程を含む請求項１に記載の表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法。
ベルト状成形型を基材シートに押圧する工程の前に、該基材シートに電離放射線硬化樹脂を塗工する工程を含む請求項１に記載の表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法。
離型後のベルト状成形型を冷却する工程を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法。
請求項１〜４いずれか１項に記載の表面微細凹凸パターンを有するシート状部材の製造方法により製造された、表面微細凹凸パターンを有するシート。
電離放射線硬化樹脂が硬化後の状態で金属酸化物微粒子を３０体積部以上含むことを特徴とする請求５記載の表面微細凹凸パターンを有するシート。