(57)【要約】【課題】光学部材の製造歩留りを向上する。【解決手段】一の方向に延在し且つ一の方向に交差する他の方向に配列されて光を吸収する複数の帯状平坦面と、複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した一方の縁から起立して光を吸収する光吸収面と、複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した他方の縁から起立する、光吸収面よりも狭い狭起立面と、複数の帯状平坦面の各々の間で光吸収面の先端および狭起立面の先端を連結しつつ入射光の伝播方向を制御する光制御面とを備え、複数の帯状平坦面の各々の他の方向に係る幅は、ひとつの光制御面に連結された光吸収面および光制御面の間隔よりも狭い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の方向に延在し且つ前記一の方向に交差する他の方向に配列されて光を吸収する複数の帯状平坦面と、
前記複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した一方の縁から起立して光を吸収する光吸収面と、
前記複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した他方の縁から起立する、前記光吸収面よりも狭い狭起立面と、
前記複数の帯状平坦面の各々の間で前記光吸収面の先端および前記狭起立面の先端を連結しつつ入射光の伝播方向を制御する光制御面と
を備え、前記複数の帯状平坦面の各々の前記他の方向に係る幅は、ひとつの前記光制御面に連結された前記光吸収面および前記光制御面の間隔よりも狭い光学部材。
【請求項２】
前記一の方向に直交する面において、
前記複数の帯状平坦面のうちのひとつ帯状平坦面の幅が、
当該帯状平坦面に隣接する他の帯状平坦面と当該平坦面との互いに対向する縁の間隔および前記幅の和に対して、１０％以上且つ３０％以下の値を有する請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
前記複数の帯状平坦面は、入射光を反射する面において１μｍ以上且つ５μｍ以下の平均表面粗度Ｒａを有する請求項１または請求項２に記載の光学部材。
【請求項４】
前記複数の帯状平坦面、前記光吸収面、前記狭起立面および前記光制御面の間を充填して、前記光学部材に平坦な表面を形成する平坦化層を更に備える請求項１から請求項３までのいずれかに記載の光学部材。
【請求項５】
前記平坦化層は、互いに隣接する前記光制御面および前記光吸収面の交線から前記表面までに５μｍ以上の厚さを有する請求項４に記載の光学部材。
【請求項６】
前記平坦化層は、前記複数の帯状平坦面、前記光吸収面、前記狭起立面および前記光制御面をなす材料の屈折率よりも小さな屈折率を有する請求項４または請求項５に記載の光学部材。
【請求項７】
前記平坦化層は、前記材料の屈折率に対して０．９９倍以下且つ０．９倍以上の屈折率を有する請求項６に記載の光学部材。
【請求項８】
前記光制御面は、反射した光が入射光の入射側に戻らない反射角をなす傾斜を有する請求項１から請求項７までのいずれかに記載の光学部材。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載された光学部材と、
前記複数の帯状平坦面に対して前記光吸収面が起立した側において前記光学部材に貼り付けられた画像表示部と
を備える画像表示装置。
【請求項１０】
一の方向に延在し且つ前記一の方向に交差する他の方向に配列されて光を吸収する複数の帯状平坦面、
前記複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した一方の縁から起立して光を吸収する光吸収面、
前記光吸収面よりも狭く、前記複数の帯状平坦面の各々において隣接する他の帯状平坦面に面した他方の縁から起立する狭起立面、および、
前記複数の帯状平坦面の各々の間で前記光吸収面の先端および前記狭起立面の先端を連結しつつ入射光の伝播方向を制御する光制御面
を有し、前記複数の帯状平坦面の各々の前記他の方向に係る幅が、ひとつの前記光制御面に連結された前記光吸収面および前記光制御面の間隔よりも狭い基材を形成する段階と、
前記基材における前記複数の帯状平坦面および前記光吸収面に光吸収層を塗布する段階と
を含む光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察者に対して表示画像の手前に配して、当該光学部材を通じて表示画像を観察させることにより、観察画像のコントラストを向上させる光学部材がある。下記の特許文献１には、表示画像側表面にプリズムレンズを有する光学部材の構造が記載される。下記の特許文献２には、光吸収粒子が添加された領域を含む光学部材の構造が記載される。
【０００３】
また、下記の特許文献３には、入射光の光路を変化させる斜面を有する光学部材が記載される。下記の特許文献４には、光を透過する斜面と遮光膜を有する斜面とを交互に配した鋸歯部を有する光学部材の構造が記載される。下記の特許文献５には、光学部材を含む表示装置の構造が記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０８５０５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５６１１号公報
【特許文献３】特開２００６−０７９９７８号公報
【特許文献４】特開２００６−１８６３８５号公報
【特許文献５】特開２０００−３２１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の光学部品は、外来の入射光を吸収する光吸収層を有する。光吸収層は、画像側から出射される出射光に影響を与えないように配された特定の領域に選択的に塗布される。しかしながら、光吸収層の塗布ムラにより光学部品の製造歩留りが低下する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、一の方向に延在し且つ一の方向に交差する他の方向に配列されて光を吸収する複数の帯状平坦面と、複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した一方の縁から起立して光を吸収する光吸収面と、複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した他方の縁から起立する、光吸収面よりも狭い狭起立面と、複数の帯状平坦面の各々の間で光吸収面の先端および狭起立面の先端を連結しつつ入射光の伝播方向を制御する光制御面とを備え、複数の帯状平坦面の各々の他の方向に係る幅は、ひとつの光制御面に連結された光吸収面および光制御面の間隔よりも狭い光学部材が提供される。
【０００７】
また、本発明の第二態様として、上記光学部材と、帯状平坦面に対して光吸収面が起立した側に貼り付けられた画像表示部とを備える画像表示装置が提供される。
【０００８】
更に、本発明の第三態様として、一の方向に延在し且つ一の方向に交差する他の方向に配列されて光を吸収する複数の帯状平坦面、複数の帯状平坦面の各々において、隣接する他の帯状平坦面に面した一方の縁から起立して光を吸収する光吸収面、光吸収面よりも狭く、複数の帯状平坦面の各々において隣接する他の帯状平坦面に面した他方の縁から起立する狭起立面、および、複数の帯状平坦面の各々の間で光吸収面の先端および狭起立面の先端を連結しつつ入射光の伝播方向を制御する光制御面を有し、複数の帯状平坦面の各々の他の方向に係る幅が、ひとつの光制御面に連結された光吸収面および光制御面の間隔よりも狭い基材を形成する段階と、基材における複数の帯状平坦面および光吸収面に光吸収層を塗布する段階とを含む光学部材の製造方法が提供される。
【０００９】
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像表示装置１００の構造を模式的に示す図である。
【図２】画像表示装置１００の部分拡大断面図である。
【図３】屈折率差による光学部材２００の特性の変化を説明する図である。
【図４】光制御層形成装置３００を模式的に示す図である。
【図５】光吸収層形成装置４００を模式的に示す図である。
【図６】平坦化層形成装置５００を模式的に示す図である。
【図７】光制御層２１０の仕様を示す部分断面図である。
【図８】光学部材２００の断面を部分的に拡大して示す図である。
【図９】部材の屈折率差が光学部材２００の特性に与える影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、画像表示装置１００の構造を模式的に示す図である。画像表示装置１００は、画像表示部１０１と光学部材２００とを含む。光学部材２００は、画像表示部１０１が表示した画像を観察する観察者９９側に配される。従って、観察者９９は、光学部材２００を通して画像表示部１０１を観察する。
【００１３】
画像表示部１０１は、例えば液晶ディスプレイパネルであり、一対の透明基板１２０、１４０に挟まれて観察者９９に近い側に配された画像発生部１３０と、観察者９９に対して画像発生部１３０の背面側に配された面光源１１０とを有する。
【００１４】
面光源１１０は、画像発生部１３０が発生した透過画像を背面から照明して、観察者９９に向かって投影する。面光源としては、均一輝度を有する光源であれば自由に選択でき、ＥＬシート等の面発光体の他、複数の発光ダイオード等の点光源アレイと集光レンズとを組み合わせた照明装置を用いることができる。
【００１５】
なお、画像表示部１０１の構造は液晶ディスプレイパネルに限られるわけではない。例えば、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ等においても光学部材２００の効果は有効になる。また、車両等の操作パネル、計器類の保護ガラス、窓ガラス等にも用いることができる。
【００１６】
光学部材２００は、観察者９９に近い側から順に積層された、表面保護層２４０、基材２１１、光制御層２１０、光吸収層２２０および平坦化層２３０を有する。表面保護層２４０は、硬質材料被覆等を有し、画像表示装置１００の表面を擦傷等から保護する。基材２１１は、次に説明する光制御層２１０を支持する。
【００１７】
光制御層２１０は、樹脂等の透明な材料により形成される。光制御層２１０は、観察者９９に対向する面が平坦であるのに対して、画像表示部１０１に対向する面は起伏を有する。光吸収層２２０は、光制御層２１０の表面のうち、起伏を有する面の一部に配される。
【００１８】
平坦化層２３０は、光制御層２１０の表面を平坦化して画像表示部１０１への密着性を向上する。更に、平坦化層２３０は、粘着材により形成されてもよい。これにより、画像表示部１０１に対して光学部材２００を直接に貼り付けることができる。よって、画像表示装置１００の製造を容易にすると共に、画像表示装置１００の層構成を簡潔にして厚さを減じることができる。
【００１９】
なお、光学部材２００を画像表示部１０１へ接着する場合の接着材として平坦化層２３０を利用するという観点から、光制御層２１０の各部において、平坦化層２３０が一定以上の厚さ、より具体的には５μｍ以上の厚さを有することが好ましい。換言すれば、図中に符号Ｔにより示すように、光制御層２１０の楔状構造物の頂点から、平坦化層２３０の表面までの厚さが５μｍ以上あることが好ましい。
【００２０】
これにより、平坦化層２３０は、画像表示部１０１に対して押し付けられた場合に、画像表示部１０１の表面形状に追従して変形し、画像表示部１０１によく密着する。また、光学部材２００および画像表示部１０１の間に泡、皺等が生じることがなく、円滑に貼付できる。更に、平坦化層２３０が緩衝層となり、光制御層２１０の鋭利な先端を保護できる。
【００２１】
また、平坦化層２３０は、非紫外線硬化型樹脂により形成してもよい。これにより、平坦化層２３０に紫外線吸収剤・赤外域吸収剤・金属触媒不活性剤・耐電防止剤などの高機能添加剤を添加できる。これらの添加剤は、紫外線硬化樹脂で用いた場合に硬化阻害の原因となる場合がある。
【００２２】
光学部材２００は、画像表示部１０１が表示する画像を観察者９９が観察する場合に、画像のコントラストを向上する目的で配される。即ち、照明器具９８等から入射した入射光が、画像表示部１０１の表面で、観察者９９に向かって反射された場合、観察者９９から見た表示画像のコントラストが低下する。そこで、光学部材２００は、画像表示部１０１の表面における反射特性に指向性を与えて、入射光の反射を選択的に抑制する。
【００２３】
図２は、画像表示装置１００の部分拡大断面図である。なお、図１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００２４】
光制御層２１０の表面のうち、画像表示部１０１に面した表面は、平坦面２１２、光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８を有する。これら平坦面２１２、光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８の各々は、紙面に対して垂直に連続した帯状の面をなす。また、紙面上で上下方向については、同じ形状が反復して配列される。そこで、以下、光制御層２１０の垂直断面形状について説明する。
【００２５】
平坦面２１２は、画像表示装置１００の観察者９９側の表面に略平行に形成される。なお、平坦面２１２の表面は粗面化することが好ましい。即ち、後述するように、平坦面２１２には光吸収層２２０が塗布されるので表示画像の画像光は透過しない。しかしながら、平坦面２１２を粗面化して反射光を散乱させることにより、平坦面２１２における反射光が観察者９９から視認され難くなる。これにより、コントラスト低下をより一層抑制できる。
【００２６】
光吸収面２１４は、平坦面２１２の一端から略直角に、画像表示部１０１に向かって起立する。なお、図中の光吸収面２１４は、平坦面２１２に対して直立ではなく傾斜している。これにより、光制御層２１０を成形する場合に型を抜きやすくすることができる。
【００２７】
狭起立面２１８は、平坦面２１２の他端から略直角に、画像表示部１０１に向かって起立する。狭起立面２１８が平坦面に対してなす角度は、光吸収面２１４が平坦面に対してなす角度と同様に、成形する場合に型を抜きやすくする目的で選ばれている。従って、狭起立面２１８は、平坦面２１２に対して、光吸収面２１４と略同じ角度か、あるいは、より直角に近い角度をなしてもよい。ただし、狭起立面２１８は、平坦面２１２からの立ち上がり幅が狭く、画像表示部１０１から大きく離れた位置で終端している。
【００２８】
光制御面２１６は、光吸収面２１４の先端と狭起立面２１８の先端とを結合する位置に配される。このため、光制御面２１６の水平面に対する傾きは、光吸収面２１４および狭起立面２１８の水平面に対する傾きよりも大きい。
【００２９】
光吸収層２２０は、平坦面２１２、光吸収面２１４および狭起立面２１８の表面に配される。光制御層２１０が透明な樹脂等の材料により形成されるのに対して、光吸収層２２０は、光を吸収して透過させない不透明な材料、例えば黒色の樹脂等により形成される。
【００３０】
上記光学部材２００に対して観察者９９の側から入射した入射光の一部Ｌ１は、光吸収層２２０に遮られて吸収される。これにより、入射光の一部Ｌ１は画像表示部１０１に到達せず、表示画像に対する入射光の影響が低減される。
【００３１】
また、入射光の一部Ｌ２は光制御面２１６を通過して画像表示部１０１の表面に到達する。しかしながら、画像表示部１０１の表面で反射された反射光は、再び光制御層２１０を通過する過程で、光吸収層２２０に吸収される。これにより、入射光に起因する表示画像のコントラスト低下が更に抑制される。
【００３２】
このように、光学部材２００においては、観察者９９の側から入射した入射光の一部Ｌ１、Ｌ２が観察者９９の側に戻らない構造を有する。画像表示部１０１から出射した画像光Ｉ１、Ｉ２は、光吸収層２２０に直接に遮られる僅かな領域を除いて、外部の観察者に直接に到達する。
【００３３】
また、入射光の一部Ｌ２は光制御面２１６に対して斜めに入射するので、入射光Ｌ２が光制御層２１０から平坦化層２３０に入射する段階と、入射光Ｌ２の反射光が平坦化層２３０から光制御層２１０に入射する段階との２つの段階で、入射光Ｌ２の光路が屈折する。これにより、入射光の一部Ｌ２は、光吸収層２２０に吸収されやすくなる。
【００３４】
なお、表示画像のコントラストを低下させる入射光の多くは、天井に配された照明器具９８、太陽等、画像表示装置１００に対して上方に位置する光源から照射される。このため、光学部材２００は、画像表示部１０１に対して上方から斜めに光学部材２００に入射する入射光を効率よく吸収することが求められる。
【００３５】
このような観点からは、光吸収層２２０の間隔（図示の例では上下の間隔）を、より狭くして、光吸収層２２０に遮断される入射光を増加させることが好ましい。また、光制御面２１６の傾きを光吸収面２１４の傾きに近づけて、光制御面２１６における入射光の全反射が生じる範囲を拡げることも好ましい。
【００３６】
更に、光制御層２１０の屈折率よりも平坦化層２３０の屈折率が低い場合、観察者９９側から入射した入射光の一部Ｌ３は、光制御面２１６および平坦化層２３０の界面で全反射される。当該界面で反射された反射光は、光制御層２１０の内部を光吸収面２１４に向かって伝播し、やがて、光吸収面２１４において光吸収層２２０に吸収される。これにより、入射光の一部Ｌ３に起因する表示画像のコントラスト低下は更に抑制される。この点については、図３を参照してより詳しく説明する。
【００３７】
図３は、光制御層２１０および平坦化層２３０の屈折率差と、外光吸収角度θとの関係を示す図である。外光吸収角度θは、図中に示すように、観察者９９の側から入射した入射光Ｌと光学部材２００の入射面とが挟む直角よりも狭い角度であって、光吸収層２２０が遮断する入射光Ｌの最も大きな入射角度を意味する。
【００３８】
光学部材２００には、光制御層２１０の屈折率ｎ２と関わりなく、光吸収層２２０が直接に入射光Ｌ１０を遮ることにより決まる外光吸収角度θ１がある。ここで、光制御層２１０の屈折率ｎ２が、平坦化層２３０の屈折率ｎ１よりも大きい場合、光制御層２１０および平坦化層２３０の界面に全反射が生じる。このため、当該界面で全反射された後に光吸収層２２０に入射する入射光Ｌ２０の入射角度は、上記外光吸収角度θ１よりも大きな外光吸収角度θ２となる。
【００３９】
更に、光制御層２１０の屈折率ｎ２と平坦化層２３０の屈折率ｎ１との差がより大きくなった場合、光制御層２１０および平坦化層２３０の界面に生じる全反射の臨界角（図中にθｃ１、θｃ１で示す）が小さくなる。これにより、当該界面で全反射された後に光吸収層２２０に入射する入射光Ｌ３０の入射角度は、上記外光吸収角度θ２よりも大きな外光吸収角度θ３となる。
【００４０】
このように、光制御層２１０の屈折率ｎ２を、平坦化層２３０の屈折率ｎ１よりも大きくして、光制御面２１６において入射光Ｌ２０、Ｌ３０に全反射を生じさせることにより大きな外光吸収角度θ２、θ３が得られる。これにより、光学部材２００による画像のコントラスト向上効果がより広い視野範囲で得られる。
【００４１】
また、一定の外光吸収角度θが得られる光学部材２００を作製する場合には、上記の構造により、光学部材２００の厚さを薄くすることができる。これにより、画像表示装置１００全体の薄型化にも寄与する。
【００４２】
図４は、光学部材２００の製造過程の一部において使用する光制御層形成装置３００の構造を模式的に示す図である。なお、既に説明した光学部材２００の要素には、図１および図２と同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４３】
光制御層形成装置３００は、送り出しロール３１０、ガイドロール３３０、コーター３４０、紫外線灯３５０、回転金型３６０および巻き取りロール３７０を備える。光制御層形成装置３００は、基材２１１を送り出す送り出しロール３１０と、製造された光制御層２１０を巻き取る巻き取りロール３７０との間に配される。
【００４４】
送り出しロール３１０および巻き取りロール３７０の間の基材２１１のパスは、複数のガイドロール３３０により規定される。基材２１１は、光制御層２１０となる透明樹脂を塗布されて搬送すると共に、最終的に光制御層２１０の一部となる。
【００４５】
コーター３４０は基材２１１の片面に紫外線硬化性樹脂を塗布する。コーター３４０としては、ダイコーターまたはロールコーター等を任意に選択して使用できる。
【００４６】
基材２１１に塗布された紫外線硬化性樹脂は、回転金型３６０に押し付けられる。これにより、回転金型３６０の表面に形成された形が紫外線硬化性樹脂に転写される。回転金型３６０の表面には、点線Ａで示す断面を視線ａにより見た様子を図中に拡大して示すように、光制御層２１０の断面形状と相補的な形状が刻まれている。回転金型３６０は、例えば、ダイヤモンド切削刃とロール旋盤を用いた直接切削により作製できる。
【００４７】
回転金型３６０に巻きついた状態の基材２１１には、紫外線灯３５０により、裏面から紫外線が照射される。これにより、回転金型３６０と相補的な形状で紫外線硬化性樹脂が硬化して、点線Ｂで示す断面を視線ｂにより見た様子を図中に拡大して示すように、光制御層２１０が連続的に形成される。光制御層２１０の特有の断面形状を形成された基材２１１は、巻き取りロール３７０に巻き取られる。
【００４８】
なお、図中に形状が現れるように、図４では基材２１１の送り方向と同じ方向に光制御層２１０の形状が反復されている。しかしながら、細畝状の形状が反復されることを考慮すると、平坦面２１２、光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８をなすそれぞれの帯状の面の長手方向が、基材２１１の送り方向に一致することが望ましい。これにより、光制御層２１０の回転金型３６０からの離脱が容易になる。また、図４、図５を参照して説明するように、光制御層２１０の表面に樹脂等を塗布する場合に、泡等が生じ難くなる。従って、光学部材２００の生産性を向上できる。
【００４９】
光制御層２１０は、配列ピッチと高さの比が大きい高アスペクト比の断面形状を有する。このため、回転金型３６０から形を転写されて紫外線硬化する過程で硬化収縮を生じる。このとき、基材２１１と光制御層２１０との間の収縮率差により硬化ムラが生じる場合があるので、基材２１１および光制御層２１０の間に、光制御層２１０と同じ材料により形成された厚さ５μｍ以上、４０μｍ以下程度のブランク層を設けることが好ましい。これにより収縮率差により生じる内部応力が緩和されて硬化ムラが減少する。
【００５０】
図５は、光学部材２００の製造過程の一部において使用する光吸収層形成装置４００の構造を模式的に示す図である。なお、既に説明した光学部材２００の要素には、図１および図２と同じ参照番号を付して重複する説明を省く。光吸収層形成装置４００は、送り出しロール４１０、ガイドロール４３０、塗布装置４２０、ヒータ４４０、バフ４６０および巻き取りロール４７０を備える。
【００５１】
光吸収層形成装置４００は、図４に示した光制御層形成装置３００により製造された光制御層２１０を送り出す送り出しロール４１０と、光吸収層２２０を塗布された光制御層２１０を巻き取る巻き取りロール４７０との間に配される。送り出しロール４１０および巻き取りロール４７０の間の光制御層２１０のパスは、複数のガイドロール４３０により規定される。
【００５２】
光吸収層形成装置４００において、送り出しロール４１０の直後には、塗布装置４２０が配される。塗布装置４２０は、光吸収層２２０の材料となる溶剤乾燥型樹脂を光制御層２１０に向かって吐出する。吐出された樹脂粒は一定の方向に飛翔するので、点線Ｃで示す断面を視線ｃにより見た様子を図中に拡大して示すように、光制御層２１０の表面においては、主に光吸収面２１４に付着する。ただし、光吸収層２２０となる樹脂は、光制御面２１６にも付着する場合がある。
【００５３】
塗布装置４２０の後には、ヒータ４４０が配される。これにより、光吸収面２１４に塗布された溶剤乾燥型樹脂が加熱され、溶剤が除去される。なお、光吸収層２２０を形成する樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いてもよいが、レベリング性と、乾燥時間の制御容易性により、溶剤乾燥型樹脂を用いることが好ましい。
【００５４】
続いて、光吸収層２２０を塗布された光制御面２１６は、バフ４６０を通過する。バフ４６０は、光吸収層２２０の表面を、光制御層２１０の進行方向に研磨して、光吸収層２２０の一部を除去する。これにより、点線Ｄで示す断面を視線ｄにより見た様子を図中に拡大して示すように、光制御面２１６の表面からは光吸収層２２０が除去される。一方、光吸収層２２０を厚く塗布された光吸収面には光吸収層２２０が残る。
【００５５】
こうして、光吸収層２２０を形成された光制御層２１０は、巻き取りロール４７０に順次巻き取られる。なお、光吸収層２２０を形成する樹脂材料としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。これにより、画像表示部１０１としてプラズマディスプレイパネルを用いた場合に、画像表示部１０１から放射される紫外線に対する光学部材２００の耐性が向上する。
【００５６】
なお、バフ研磨は、湿式であっても乾式であってもよい。また、上記の例では塗布装置４２０による塗布とバフ４６０による部分的除去により光吸収層２２０を形成したが、コンマコーター、グラビアコーター、キスコーター等のバーコーターを用いて光吸収層２２０を形成することもできる。
【００５７】
更に、バフ研磨をする場合に、バフ４６０に対して光制御面２１６が垂直に当たるように角度を調節してもよい。これにより、光制御面２１６に付着した光吸収層２２０を効率よく除去できる。また、光制御面２１６の進行方向と交差する方向にバフ４６０研磨する場合は、光制御層２１０として柔らかい材料を選択することが好ましい。より詳細には、ガラス転移温度が低く、靱性を有する材料を選択することが好ましい。
【００５８】
図６は、光学部材２００の製造過程の一部において使用する平坦化層形成装置５００の構造を模式的に示す図である。なお、既に説明した光学部材２００の要素には、図１および図２と同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００５９】
平坦化層形成装置５００は、送り出しロール５１０、５８０、コーター５４０、ヒータ５５０および巻き取りロール５７０を備える。平坦化層形成装置５００は、図５に示した光吸収層形成装置４００により塗布された光制御層２１０を送り出す送り出しロール５１０と、平坦化層２３０を塗布された光制御層２１０を巻き取る巻き取りロール５７０との間に配される。送り出しロール５１０および巻き取りロール５７０の間の光制御層２１０のパスは複数のガイドロール５３０により規定される。
【００６０】
また、巻き取りロール５７０に対して、送り出しロール５１０と反対側に、もうひとつの送り出しロール５８０が配される。送り出しロール５８０には、後述する粘着剤としての熱硬化性樹脂から剥離しやすい、ポリエチレン、ポリプロピレン等の材料により形成されたセパレートフィルム２５０が巻かれている。
【００６１】
平坦化層形成装置５００において、送り出しロール５１０の直後には、コーター５４０が配される。コーター５４０は、点線Ｄで囲った部分を拡大して図中に示す通り、粘着材の材料となる、溶剤で希釈された熱硬化性樹脂を光制御層２１０に塗布する。これにより、光制御層２１０の表面において、平坦面２１２、光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８の間が樹脂により充填されて平坦な面が形成される。
【００６２】
平坦化層形成装置５００において、コーター５４０の下流には、複数のヒータ５５０が配される。ヒータ５５０により溶剤を蒸発させると共に、熱硬化性樹脂を硬化させることにより、光制御層２１０に塗布された熱硬化性樹脂は粘度を上昇させて粘着材となる。光吸収層２２０および平坦化層２３０を有する光制御層２１０は、送り出しロール５８０から供給されるセパレートフィルム２５０と共に巻き取りロール５７０に順次巻き取られ、長尺シート状の光学部材２００が製造される。
【００６３】
この光学部材２００を画像表示部１０１に貼り付ける場合は、セパレートフィルム２５０を剥がすことにより、平坦化層２３０そのものが画像表示部に貼り付く。これにより、別途接着剤の塗布、貼付が不要になるので、画像表示装置１００の生産性を向上することができる。また、貼付のための接着剤等を付加しなくてもよいので、画像表示装置１００の薄型化にも寄与する。
【００６４】
なお、光吸収層２２０となる樹脂は、バインダ樹脂にフィラー成分を分散させたものを用いることができる。フィラー成分は、例えば、金属粒子、金属酸化物粒子、顔料、染料等を用いることができる。
【００６５】
フィラー成分は、可視光の吸収に優れたものを選択することが好ましく、カーボンブラック、チタンブラック等の顔料を例示できる。また、日光堅牢度が５以上の黒色染料を用いてもよい。また、分散性、樹脂との相溶性、汎用性などの観点から、アゾ系の黒色染料を好ましく使用できる。
【００６６】
バインダ樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ニトロセルロースなどを使用できる。更に、要求に応じて、硬化剤、重合開始剤などをバインダ樹脂に加えてもよい。
【００６７】
［実施例１］
図４、図５および図６に示した装置を用いて光学部材２００を製造した。基材としては、７５μｍの低ヘイズかつ透明なポリエステルフィルムを使用した。なお、紫外線硬化性樹脂との密着性、耐久性、可撓性が良いものであれば、特に制限はない。具体的には、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィン系のフィルムを使用できる。
【００６８】
紫外線硬化性樹脂としては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート等を使用できる。ここでは、ウレタンアクリレート系樹脂を選択し、硬化後の特性が以下の特性となるように調整した。
【００６９】
ヘイズ値０．３％以下（村上色彩技術研究所製ヘイズメーターＨＭ−１５０を使用）、全光線透過率：９０％以上（同じヘイズメーターＨＭ−１５０により測定）、室温の屈折率：１．５４〜１．５６（アタゴ製アッベ屈折率計ＤＲ−Ｍ２を波長５８９ｎｍで使用）、ガラス転移点：４０℃程度（動的粘弾性評価装置：測定周波数１Ｈｚにてｔａｎδピークより算出）、引張り伸度：５０％程度（引張り試験装置：ダンベル状試験片、引張り速度１０ｍｍ／分）。
【００７０】
まず、図４に示した光制御層形成装置３００を用いて、光制御層２１０となる紫外線硬化性樹脂を、塗布後の厚さが１３０μｍとなるように基材２１１に塗布した。また、紫外線硬化性樹脂には、光重合開始剤が添加される。光重合開始剤の添加量は、樹脂１００重量部に対して２重量部とした。ピーク照度２３０ｍＷ／ｃｍ２、積算光量５００ｍＪ／ｃｍ２となるように、紫外線灯３５０により紫外線を照射したところ、紫外線硬化性樹脂は均一に硬化した。
【００７１】
なお、光制御層２１０における平坦面２１２、光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８は、それぞれの長手方向が基材２１１の送り方向に一致するように形成した。これにより、紫外線硬化性樹脂への泡の抱き込みは生じなかった。
【００７２】
図７は、上記のようにして作製した光制御層２１０の仕様を示す部分断面図である。光吸収面２１４、光制御面２１６および狭起立面２１８が相互になす角度を図中に記載した。
【００７３】
図示の通り、光吸収面２１４および狭起立面２１８は、平坦面２１２に対して８４°の角度をなすように成形した。なお、光吸収面２１４が画像表示部１０１の出射光を遮る量を減らすには、光吸収面２１４がなす角度を９０°とすることが望ましいが、回転金型３６０からの離型が難しくなるので、６°分の傾斜をもたせた。
【００７４】
その他の仕様は、以下に記載の通りとする。基材２１１の厚さ（Ｔ）を７５μｍ、ブランク層の厚さ（図示せず）を２５μｍ、光吸収面２１４の高さ（Ｈ）を１２５μｍ、ピッチＰ（光吸収面２１４の先端の間隔）を１００μｍとした。
【００７５】
次に図５に示した光吸収層形成装置４００を用いて、光吸収層２２０を塗布した。光吸収層２２０の材料は以下のように調製した。プロピレングリコールモノブチルセルソルブとシクロヘキサノンの混合溶媒にカーボンブラックを全固形分重量に対して７重量％となるように加えて撹拌した後、更に、ポリエステル樹脂を１００重量部加えて、均一に分散するまで撹拌した。
【００７６】
なお、カーボンブラックは、平均粒子径が１００ｎｍのものとした。また、光制御層２１０の光吸収面２１４と黒色樹脂との濡れ性を向上する目的で、レベリング剤を適宜加えた。黒色樹脂の粘度調整は混合溶媒で行い、室温で５００ｍＰａ・ｓとなるように調整した。塗布時には、黒色樹脂を４０°Ｃ程度に加熱した上で、塗布した黒色樹脂が乾燥後の厚さで３〜５μｍとなるように塗布装置４２０を調整した。
【００７７】
続いて、図６に示した平坦化層形成装置５００を用いて平坦化層２３０を形成した。平坦化層２３０の材料としては、粘着性を有し、且つ、光制御層２１０の屈折率よりも０．０４低く、室温屈折率が１．５０（波長５８９ｎｍ）の材料を選択した。平坦化層２３０に含まれる固形分濃度は７０％とした。
【００７８】
粘着性を有して平坦化層２３０の材料となる樹脂としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等を例示できる。ここでは、アクリル樹脂を主剤とし、トロールおよび酢酸エチルの混合溶媒を用いて粘度が１５００ｍＰａ・ｓとなるように調整した。なお、平坦化層２３０は、粘着性をもたせつつも、再剥離が容易な自己粘着性機能を持たせてもよい。
【００７９】
平坦化層２３０へは、屈折率を調整する目的で添加物を加えてもよい。例えば、平坦化層の屈折率を低下させる場合は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、中空シリカフィラー等を添加することができる。また、平坦化層２３０の屈折率を高くする場合は、ＳｎＯ２，ＩＴＯ，ＺｒＯ２等の金属酸化物のフィラー、モノマーまたはオリゴマーを使用できる。
【００８０】
更に、平坦化層２３０の材料には、耐光性および耐久性を向上する目的で、紫外線吸収剤を全固形分重量に対して５重量部、耐熱安定剤０．５重量部を添加し混合撹拌した。さらに被着体との密着性を向上する目的でシランカップリング剤を添加してもよい。
【００８１】
また、金属類との接触による触媒劣化を抑制する目的で、触媒不活性剤を添加してもよい。より具体的には、「イルガノックスＭＤ１０２４」を例示できる。更に、剥離帯電の防止および電磁波シールド特性をもつ透明導電性物質を加えてもよい。
【００８２】
上記材料を、２００μｍのギャップを設けたコーター５４０から塗布して、乾燥後の厚さが、光制御層２１０上で少なくとも５μｍ以上になるように塗布した。これにより、光制御層２１０が直接に接することなく、光学部材２００を画像表示部１０１に滑らかに貼り付けることができる。
【００８３】
その後、ヒータ５５０により７０℃で２分間加熱し、さらに１００℃で２分間加熱して塗布した材料の溶媒を蒸発乾燥させた。更に、乾燥した平坦化層２３０に離型処理した保護用フィルムを貼り付けて２４時間養生した。こうして、図２に示した層構造を有し、総厚が２５０μｍの光学部材２００が得られた。
【００８４】
上記光学部材２００を用いて画像表示装置１００を形成し、室内で画像を表示させてコントラストの向上効果を評価した。コントラストは、光学部材２００の表面に対して斜め上方４５°から蛍光灯による照明光が入射する状態（照度：ディスプレイの水平方向９０Ｌｘ、垂直方向１２０Ｌｘ）で、輝度計（トプコン社製ＢＭ−７Ａ、視野１°）により測定した。画像表示部１０１に、全白画面および全黒画面を表示させて輝度を測定し、全白画面の輝度を全黒画面の輝度で除してコントラスト値とした。測定結果を下記の表１に示す。
【表１】
2011075947.tif 000003
【００８５】
また、画像表示装置１００の視野角および外光吸収角度θを測定した。視野角は、変角光度計（村上色彩技術研究所製）を用いて、ディスプレイへの入射光の入射方向から拡散光を入射させ、視野角光度を測定した。更に、観察者９９の側から拡散光を入射させ、外光吸収角度θの範囲を測定した。測定結果を表１に併せて示す。
【００８６】
図８は、上記のようにして製造された光学部材２００の断面を部分的に拡大して示す顕微鏡写真である。他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００８７】
図示のように、光吸収面２１４の下端と、平坦面２１２および狭起立面２１８とに包囲された領域に、光吸収層２２０の一部が入り込んでいる。
【００８８】
即ち、光吸収層２２０の余剰の材料が平坦面２１２に流れ込むことにより、光吸収層２２０が光制御面２１６に広がることが阻止される。これにより、光吸収層２２０の材料の付着を防止して光制御面２１６を透明に保つことができ、光学部材２００の本来の特性を確実に実現できる。
【００８９】
また、余剰の材料が平坦面２１２に保持されるので、光学部材２００光吸収層２２０の材料を安定に塗布できる。これにより、光学部材の生産性を向上できる。
【００９０】
更に、平坦面２１２の存在により、光吸収面２１４および光制御面２１６のピッチを細かくしても、光吸収層２２０のムラが生じ難い。よって、高精細な光学部材２００を製造でき、画像表示装置１００の高解像度化にも寄与する。
【００９１】
ただし、平坦面２１２は、画像表示部１０１から観察者９９に向かって出射される出射光も遮る。従って、光学部材２００を通して観察される画像の総面積に対して平坦面２１２が占める面積の割合が３０％を越えると、光学部材２００の透過率の低下が顕著になる。一方、平坦面２１２が狭くなると、余剰の光吸収層２２０を受け入れる容量が不足して、光吸収層２２０の塗りムラ発生を抑制する効果が得られない。従って、光学部材２００を通して観察される画像の総面積に対して平坦面２１２が占める面積の割合は、１０％以上且つ３０％以下とすることが好ましい。換言すれば、図７に示した光制御層２１０の断面形状の周期（ピッチＰ）に対して、平坦面２１２の幅Ｇが、１０％以上且つ３０％以下であることが望ましい。
【００９２】
なお、光吸収層２２０が塗布された平坦面２１２が表示画像に与える影響を低減する目的で、帯状の平坦面２１２の底部を粗面化してもよい。これにより、観察者９９の側から入射した入射光を散乱させて見かけ上のコントラスト低下を抑制できる。
【００９３】
なお、平坦面２１２の底部の粗面化による効果を有効にするには、平坦面２１２の底部の平均表面粗度Ｒａを１μｍ以上且つ５μｍ以下とすることが望ましい。平坦面２１２の平均表面粗度Ｒａが１μｍ未満の場合は、観察者９９が粗面化の効果を視認できない。また、平均表面粗度Ｒａが５μｍを越える場合は、反射率のばらつきが観察者９９に視認されるので、表示画像の品質が低下する。
【００９４】
図示のように、いずれも良好な測定結果が得られた。透過光量および外光の吸収角度範囲は、光制御層２１０の光吸収面２１４および光制御面２１６の角度、光制御層２１０および平坦化層２３０の屈折率差、平坦面２１２の幅（幅Ｇは、図７参照）を調節することにより変化させることができる。
【００９５】
なお、狭起立面２１８の傾斜が強いと、平坦面２１２に流れ込んだ光吸収層２２０の量により、観察者９９の側から見た場合の平坦面２１２の幅が変化する。このため、表示画像にムラが生じる場合がある。従って、狭起立面２１８の角度も、光吸収面２１４と同等若しくは直角に近いことが好ましい。また、光吸収層２２０となる樹脂を塗布する場合に、余剰の樹脂が、狭起立面２１８および平坦面２１２と光吸収面２１４とにより形成された空間に流れ込み、他の領域に付着し難いという効果もある。
【００９６】
図９は、部材の屈折率差が光学部材２００の特性に与える影響を示すグラフである。図示のように、光学部材２００は、画面に対する入射角度が大きい入射光をより多く吸収している。また、光制御層２１０および平坦化層２３０の間に屈折率差Δｎを与えた実施例１および実施例２では、図中に符号Ｆで示す画面上方４０°から６０°の領域において、入射光をより効率よく吸収していることが判る。更に、屈折率差Δｎが大きい場合に、吸収の効率が向上したことが判る。
【００９７】
［実施例２］
寸法仕様は実施例１と同じにして、光制御層２１０の屈折率と平坦化層２３０の屈折率との差を０．０２にした光学部材２００を作製した。各層の材料と製造方法は、実施例１と同じとした。作製した光学部材２００を用いて画像表示装置１００を形成して、実施例１と同じ方法でコントラスト等を評価した。評価結果を表１および図９に併せて示す。
【００９８】
表１に示すように、外光吸収角度θは実施例１よりも小さいので、相対的にコントラスト値は低い。しかしながら、参考に記載した全く光学部材２００を備えていない画像表示装置１００に比較すると、コントラストが向上していることが判る。
【００９９】
このように、コントラストの向上という観点から、光制御層２１０の材料の屈折率ｎ２を、平坦化層２３０の屈折率ｎ１よりも高くすることが好ましい。また、図３を参照して説明したように、入射光Ｌ２０、Ｌ３０が光制御面２１６において全反射を生じるように、光制御層２１０および平坦化層２３０の間の屈折率差Δｎを大きくすることにより、外光吸収角度θを一層大きくできる。このことは、図９に示す測定結果にも示される。
【０１００】
なお、平坦化層２３０の屈折率は、光制御層２１０の屈折率に対して０．９９倍以下且つ０．９倍以上とすることが好ましい。より好ましくは、０．９９倍以下且つ０．９６倍以上とすることがより好ましい。これにより、屈折率の違いがこの範囲よりも小さい場合は、コントラスト向上の有意な効果が現れない。一方、屈折率の違いがこの範囲を越える場合は、画像のシフト等、他の光学現象の影響が無視し得ないものとなる。
【０１０１】
［実施例３］
寸法仕様は実施例１および実施例２と同じにして、光制御層２１０の屈折率と平坦化層２３０の屈折率とを同一にした光学部材２００を作製した。平坦化層２３０を光制御層２１０と同じ紫外線硬化性樹脂により形成したことを除いて、各層の材料と製造方法は実施例１および実施例２と同じにした。作製した光学部材２００を用いて画像表示装置１００を形成して、実施例１および実施例２と同じ方法でコントラスト等を評価した。評価結果を表１および図９に併せて示す。
【０１０２】
表１に示すように、光制御面２１６において全反射が生じないので、外光吸収角度θは実施例２よりも小さい。このため、相対的にコントラスト値は低くなる。
【０１０３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０４】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等と記載したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０５】
９８  照明器具、９９  観察者、１００  画像表示装置、１０１  画像表示部、１１０  面光源、１２０、１４０  透明基板、１３０  画像発生部、２００  光学部材、２１０  光制御層、２１１  基材、２１２  平坦面、２１４  光吸収面、２１６  光制御面、２１８  狭起立面、２２０  光吸収層、２３０  平坦化層、２４０  表面保護層、２５０  セパレートフィルム、３００  光制御層形成装置、３１０、４１０、５１０、５８０  送り出しロール、３３０、４３０、５３０  ガイドロール、３４０、５４０  コーター、３５０  紫外線灯、３６０  回転金型、３７０、４７０、５７０  巻き取りロール、４００  光吸収層形成装置、４２０  塗布装置、４４０  ヒータ、４６０  バフ、５５０  ヒータ、５００  平坦化層形成装置
【図１】
2011075947.tif 000004
【図２】
2011075947.tif 000005
【図３】
2011075947.tif 000006
【図４】
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【図５】
2011075947.tif 000008
【図６】
2011075947.tif 000009
【図７】
2011075947.tif 000010
【図９】
2011075947.tif 000011
【図８】
2011075947.tif 000012