(57)【要約】【課題】光学シートおよびその製造方法において、遮光パターン層の光透過部に確実かつ容易に空気層を形成することができるようにする。【解決手段】光散乱層１３と、白色層１４と、白色層１４の白色層凸部１４ａを透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める光学素子部１０ｂとをこの順に積層した光学シート４Ａの製造方法であって、一方の表面に光学素子部１０ｂを配列し、他方の表面を平滑面１０ｃとした光学素子シート１０を形成する光学素子シート形成工程と、光散乱層１３と白色層１４とを有する多層シート状の支持基材１５を形成する工程であり、白色層１４を、白色層凸部１４ａを層厚方向に貫通する固化物から、白色層凹部１４ｂを表面側に空隙１２を有するように、それぞれ形成する支持基材形成工程と、光学素子シート１０の平滑面１０ｃと支持基材１５の凸部端面１４ｃとを接合するシート接合工程とを備える。【選択図】図２
2008185602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、入射光を散乱する光散乱層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した光学シートの製造方法であって、
一方の表面に前記光学素子をアレイ状に配列し、他方の表面を平滑面とした光学素子シートを形成する光学素子シート形成工程と、
少なくとも前記光散乱層と前記遮光パターン層とを有し、該遮光パターン層が一方の表面層をなす多層シート状の支持基材を形成する工程であって、前記遮光パターン層は、前記光反射部を層厚方向に貫通する固化物からなる凸部として、前記光透過部を前記遮光パターン層の表面側に空隙を有する凹形状として、それぞれ形成するようにした支持基材形成工程と、
前記光学素子シート形成工程で形成された前記光学素子シートの前記平滑面と、前記支持基材形成工程で形成された前記支持基材の前記光反射部の凸部端面とを接合するシート接合工程とを備えることを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項２】
前記支持基材形成工程では、
前記遮光パターン層を、透明材料に白色顔料または白色染料を分散した白色層によって形成し、前記光透過部の白色層を、前記光反射部よりも薄厚とすることで、光透過性を持たせることを特徴とする請求項１に記載の光学シートの製造方法。
【請求項３】
前記支持基材形成工程では、
前記遮光パターン層を、前記光反射部に、透明材料に白色顔料または白色染料を分散した白色層を設け、前記光透過部を前記光反射部で囲まれた空隙のみによって形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の光学シートの製造方法。
【請求項４】
前記シート接合工程では、
前記光学素子シートの平滑面の全体に接合層を密着して形成してから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法。
【請求項５】
前記シート接合工程では、
前記支持基材の前記光反射部の凸部端面に接合層を形成してから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法。
【請求項６】
前記シート接合工程では、
前記光学素子シートの前記平滑面および前記支持基材の前記光反射部の凸部端面にそれぞれの表面を活性化する放射線照射を行ってから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートの製造方法により、製造された光学シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シートおよびその製造方法に関する。例えば、液晶表示素子への照明光路制御を行うのに好適な光学シートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるディスプレイ装置は、画像信号に応じて各画素のＯＮ／ＯＦＦが制御される液晶表示素子の背面側に、バックライトユニットを配置し、このバックライトユニットからの光を表示光として利用している。このようなＬＣＤは、液晶表示素子の消費電力は小さいが、バックライトユニットでの消費電力が大きくなり、例えば、ラップトップコンピュータ、ノートパソコンや携帯電話などの電池式装置に用いられる場合には、光源の光の利用効率を高めることで装置としての消費電力を低減することが求められている。
そのため、バックライトユニットからの拡散光をある程度集光するため、液晶表示素子とバックライトユニットとの間に、複数のレンズやプリズムなどを有する光学シートが配置されている場合が多い。
例えば、特許文献１には、このような光学シートの一例として、光の入射面側から光散乱層、光散乱層から出射される光の一部のみを透過して他を光散乱層側に反射する光反射層、光反射層を透過する光をそれぞれ集光する複数のレンズが配置されてなるレンズシートを備え、光反射層の一部を光散乱層およびレンズシートよりも屈折率が低く、複数のレンズのおのおのにそれぞれ対応して設けられた低屈折率領域で貫通させてなる光学シートが記載されている。
このような構成により、光散乱層で散乱された光は光反射層における低屈折率領域を透過してレンズシートに入射するため、この入射光の光線が、低屈折領域とレンズシートとの境界面で、レンズシートに対して大きな入射角で入射する光を屈折して光反射層の透過部分に対向するレンズシート側に光線を折り曲げられるようになっている。
特許文献１に記載の光学シートでは、低屈折率領域は、空気または透明材料で形成され、光散乱層および光反射層、ならびに光反射層およびレンズシートは、それぞれ接着等により固定されている。さらに、光反射層は、印刷法、転写法、あるいはフォトリソグラフィ法を用いて形成されている。
【特許文献１】特開２００６−１０６１９７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来の光学シートの製造方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、光反射層を、印刷法、転写法、あるいはフォトリソグラフィ法を用いて形成しているが、印刷法では、光反射層の厚みと強度を十分に確保することができず、低屈折率領域を空気で形成する場合に、接着層などが低屈折率領域に入り込んで、空気層を形成できず製造不良になる場合がある。
また、転写法では、紫外線硬化性の粘着シートをレンズシート上に貼り付け、レンズシートを介して紫外線を照射し、集光位置での粘着層の粘着性を喪失させて、レンズシート上から離脱させて空気層を形成し、残りの粘着層によって光反射層を形成するので、光反射層の強度が低くなり、やはり安定した空気層を形成することができないという問題がある。
また、フォトリソグラフィ法では、安定した空気層を形成する強度、形状が安定した光反射層を形成することができるものの、工数が多いため、製造コストが増大するという問題がある。
一方、低屈折率領域に透明材料を用いて、低屈折率領域を安定して形成することも考えられるが、レンズシートよりも低屈折率の透明材料を用いるため材料費が増大し、さらに、透明材料をパターニングする工程が増えるため、製造コストが増大してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、遮光パターン層の光透過部に確実かつ容易に空気層を形成することができる光学シートおよびその製造方法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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、少なくとも、入射光を散乱する光散乱層と、複数の光透過部と光反射部とを配列した遮光パターン層と、該遮光パターン層の前記複数の光透過部を透過した光の拡散範囲をそれぞれ狭める複数の光学素子とを有し、それぞれをこの順に積層した光学シートの製造方法であって、一方の表面に前記光学素子をアレイ状に配列し、他方の表面を平滑面とした光学素子シートを形成する光学素子シート形成工程と、少なくとも前記光散乱層と前記遮光パターン層とを有し、該遮光パターン層が一方の表面層をなす多層シート状の支持基材を形成する工程であって、前記遮光パターン層は、前記光反射部を層厚方向に貫通する固化物からなる凸部として、前記光透過部を前記遮光パターン層の表面側に空隙を有する凹形状として、それぞれ形成するようにした支持基材形成工程と、前記光学素子シート形成工程で形成された前記光学素子シートの前記平滑面と、前記支持基材形成工程で形成された前記支持基材の前記光反射部の凸部端面とを接合するシート接合工程とを備える方法とする。
この発明によれば、光学素子シート形成工程と、支持基材形成工程と、シート接合工程とを備え、支持基材形成工程により、遮光パターン層は、多層シート状とされる支持基材の表面側に、光反射部を層厚方向に貫通する固化物からなる凸部として、光透過部を遮光パターン層の表面側に空隙を有する凹形状としてそれぞれ形成する。そのため、多層シート状の安定した形状の表面側に固化物によって、凸部として光反射部を、凹形状として光透過部をそれぞれ設けるので、十分深い安定した形状の空隙を光透過部に形成することができる。
また、このような凹凸構造を有する遮光パターン層を支持基材の表面に形成してから、その光反射部の凸部端面と、光学素子シート形成工程で形成した光学素子シートの平滑面とを接合するので、光学素子シートが薄層で可撓性に富んでいても、空隙の形状が変形することなく安定した状態で接合することができるので、空気層を確実かつ安定して形成することができる。
【０００６】
また、本発明では、支持基材に、光散乱層および遮光パターン層の他に、少なくとも１層のシート層を配することが好ましい。この場合、この少なくとも１層のシート層を含む多層シート状とすることで、光散乱層の光学性能に影響を与えることなく、支持基材の厚み、剛性を容易に調整することができる。
また、本発明では、シート接合工程において、支持基材を平面状態に支持して接合することが好ましい。
【０００７】
なお、本明細書において、シートおよびシート状は、特に断らない限り、厚さは特に限定されず、板および板状と特に区別するものではない。したがって、シートおよびシート状は、特に断らない限り、可撓性の有無は問わないものとする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光学シートの製造方法において、前記支持基材形成工程では、前記遮光パターン層を、透明材料に白色顔料または白色染料を分散した白色層によって形成し、前記光透過部の白色層を、前記光反射部よりも薄厚とすることで、光透過性を持たせる方法とする。
この発明によれば、光透過部を、光反射部よりも薄厚の白色層によって形成するので、遮光パターン層が配置面の面内方向に白色層が連続する。そのため、遮光パターン層の剛性を向上し、形状を安定させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の光学シートの製造方法において、前記支持基材形成工程では、前記遮光パターン層を、前記光反射部に、透明材料に白色顔料または白色染料を分散した白色層を設け、前記光透過部を前記光反射部で囲まれた空隙のみによって形成するようにした方法とする。
この発明によれば、遮光パターン層の光透過部が空隙のみによって形成されるので、光透過部における光量損失を低減することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法において、前記シート接合工程では、前記光学素子シートの平滑面の全体に接合層を密着して形成してから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合する方法とする。
この発明によれば、接合層が光学素子シートの平滑面に密着されるとともに、平滑面の面内方向に連続するので、シート接合工程で、光反射部の凸部端面に押圧された場合に、接合層の変形が抑制される。そのため、安定した空気層を形成することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法において、前記シート接合工程では、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面に接合層を形成してから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合する方法とする。
この発明によれば、シート接合工程において、支持基材の光反射部の凸部端面に接合層を形成してから、光学素子シートを光反射部の凸部端面に対して接合するので、接合層が、光反射部と光学素子シートとの間のみに挟持された状態で接合が行われる。光透過部上には接合層が配置されないので、接合時あるいは接合終了後に、外力などが加わって空隙が狭まったとしても、空隙が接合層により塞がれることがないため、確実に空気層を残すことができる。
また、接合層を、平滑層の全面に配置する場合に比べて、接合層に用いる接合材料の量を節減することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の光学シートの製造方法において、前記シート接合工程では、前記光学素子シートの前記平滑面および前記支持基材の前記光反射部の凸部端面にそれぞれの表面を活性化する放射線照射を行ってから、前記光学素子シートを、前記支持基材の前記光反射部の凸部端面と接合する方法とする。
この発明によれば、シート接合工程において、光学素子シートの平滑面および支持基材の光反射部の凸部端面に放射線を照射して、それぞれの表面を活性化して光学素子シートと支持基材とを接合するので、接着剤や粘着材などを用いることなく接合することができ、接合時あるいは接合後に、外力が加わって空隙が狭まったとしても、接着剤や粘着材などによって空隙が塞がれることがないため、確実に空気層を残すことができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートの製造方法により、製造された光学シートとする。
この発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の光学シートの製造方法により製造されるので、請求項１〜６のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学シートおよびその製造方法によれば、固化物により安定した形状の光透過部の空隙を形成し、接合時にも空隙の形状を安定して保持することができるので、遮光パターン層の光透過部に確実かつ容易に空気層を形成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る光学シートについて、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置とともに説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る光学シートの部分拡大断面図である。なお、各図は模式図のため、寸法比などは誇張されている（以下も同じ）。
【００１７】
本実施形態のディスプレイ装置１００は、図１に示すように、バックライト部３および光学シート４Ａからなるバックライトユニット５と、光学シート４Ａに対向して配置された画像表示素子２とからなり、画像表示素子２から図示上側に向けて、画像信号によって表示制御された表示光を出射することで、平面視矩形状の表示画面に画像を表示するものである。
以下では、誤解のおそれのない限り、このような配置関係に基づいて、図１の上方向を指す場合に表示画面側、下方向を指す場合に背面側と称する場合がある。
【００１８】
バックライト部３は、光学シート４Ａを通して画像表示素子２を照明するための光を発生するバックライト光源３ａと、バックライト光源３ａの背面側および側面を覆い、バックライト光源３ａからの光を表示画面側に反射する反射鏡３ｂとから構成され、光学シート４Ａの背面側に配置されている。
反射鏡３ｂの表示画面側の開口３ｃは、画像表示素子２の表示画面の範囲を覆う大きさに開口され、光学シート４Ａに対向して配置されている。このため、開口３ｃからは、ある程度、光量分布が均一化された光が光学シート４Ａの背面側全体に照射されるようになっている。
【００１９】
このようなバックライト部３の構成は、一例であって、光学シート４Ａを背面側から照明し、光学シート４Ａからの反射光を照明光として再利用できれば、周知のいかなる構成を採用してもよい。
例えば、画像表示素子２を覆う範囲に延びる導光板と、この導光板の側端部から光を入射する光源とからなる構成を採用することができる。この場合、導光板に表示画面側から入射した光は、その入射角に応じて、導光板内で導光され、光源光として再利用される。
【００２０】
光学シート４Ａは、バックライト部３の開口３ｃから出射される光の一部を集光して表示画面側に透過させ、他の光を背面側に反射してバックライト部３に再入射させるものである。
本実施形態では、図２に示すように、光透過性を有するシート状の透明支持体１０ａの一方の面に光学素子部１０ｂ（複数の光学素子）が形成され、他方の面が平滑面１０ｃとされた光学素子シート１０と、背面側から、光散乱層１３、白色層１４（遮光パターン層）がこの順に積層された支持基材１５とが、接合層１１を介して接合されてなる。
【００２１】
透明支持体１０ａとしては、バックライト部３から出射される光の波長にする光透過性を有する適宜のプラスチック材料、例えば、メチルメタクリレート−スチレン共重合（ＭＳ）樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、あるいはガラス基板などを採用することができる。
本実施形態では、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム（東洋紡製  Ａ４３００）を採用している。
【００２２】
光学素子部１０ｂは、透明支持体１０ａの一方の表面に、例えば、シリンドリカルレンズ、プリズムなど、集光作用や屈折作用により、透過光の拡散範囲を狭める光学素子をアレイ状に複数設けたレンチキュラーレンズである。
本実施形態では、図２の紙面垂直方向に延ばされたストライプ状のシリンドリカルレンズが、配列ピッチＰ＝１４０μｍで複数配列されている。これら本実施形態のシリンドリカルレンズの光軸６０は図２の上下方向に延びて形成され、シリンドリカルレンズの焦点位置は平滑面１０ｃの近傍になるように設定されている。
これらシリンドリカルレンズのレンズ形状は、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としている。ただし、必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ断面形状、例えば、他の非球面、楕円面、球面などを採用してもよい。
光学素子部１０ｂの厚さは、レンズ形状の必要に応じて適宜の厚さとすることができるが、ほとんどの場合、光学素子シート１０の配列ピッチＰより薄い厚さとなり、光学素子シート１０の厚さは、本実施形態では、約１００μｍ〜約２００μｍ程度の薄厚となり、可撓性に富んだシート部材となっている。また、一方の表面には、光学素子部１０ｂが形成されるので、異方剛性を有している。
【００２３】
光学素子部１０ｂは、例えば、紫外線、電子線などの放射線による放射線硬化型樹脂の硬化物などによって形成することができる。本実施形態では、透明支持体１０ａ上に金型を配置して紫外線硬化型樹脂によるキュアリング成形法を行って形成されている。
【００２４】
光散乱層１３は、バックライト部３から光学シート４Ａに入射する光を散乱させて、輝度ムラを防止するためのものである。
光散乱層１３としては、例えば、ＰＥＴ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＫ）、ＭＳ樹脂などの透明樹脂を基材とし、拡散材としてこの基材樹脂と屈折率が異なる有機あるいは無機の微粒子（フィラー）を分散混合して成形したものを採用することができる。成形方法として、例えば、溶融押し出し成形法などを採用することができる。
本実施形態では、ＭＳ樹脂に、屈折率１．５５のフィラーを分散させた板厚ｔ＝１．９８５ｍｍの平板部材を採用している。
【００２５】
白色層１４は、光散乱層１３から出射された散乱光の透過範囲を所定のパターンに規制するとともに、透過されない光を光散乱層１３、バックライト部３側に反射する遮光パターン層を形成するものである。
本実施形態では、白色層１４は、遮光パターン層の光反射部を構成する白色層凸部１４ａと、遮光パターン層の光透過部を構成する白色層凹部１４ｂとが、光散乱層１３の表示画面側の表面に、図２の紙面垂直方向に延ばされ、配列ピッチＰで複数配列された構成とされている。したがって、白色層１４は、表面にストライプ状の凹凸形状を有する層となっており、支持基材１５の表示画面側の表面には、ピッチＰ、幅Ｗのストライプ状の空隙１２が形成されている。
空隙１２の中心軸６１の位置は、光学素子部１０ｂの光軸６０と略一致されている。空隙１２の幅Ｗは、平滑面１０ｃに入射する光を各空隙１２が対向する各光学素子部１０ｂに入射させ、隣接する光学素子部１０ｂに漏れる光を抑制できるような幅に設定する。
【００２６】
白色層凸部１４ａは、例えば、台形状など、矩形以外の形状からなっていてもよいが、本実施形態では、白色層凸部１４ａ、白色層凹部１４ｂの断面はそれぞれ矩形状とされ、各白色層凸部１４ａの表面を形成する各凸部端面１４ｃは、光散乱層１３との接合面から高さＨの平面に整列され、各白色層凹部１４ｂは、各凸部端面１４ｃから深さｈの凹溝を形成している。
【００２７】
高さＨ、深さｈは、白色層凸部１４ａにおいて必要な照明光の再利用効率を実現するための反射率が得られ、白色層凹部１４ｂにおいて必要な透過率が得られ、さらに外力などにより接合層１１が押圧された場合でも空隙１２がつぶれない程度の寸法関係に設定する。
例えば、白色層凸部１４ａの反射率は、８５％〜１００％が好ましく、白色層凹部１４ｂの透過率は、５０％〜１００％が好ましい。
また、白色層凸部１４ａ、白色層凹部１４ｂの厚さは、白色顔料または白色染料の濃度や、空隙１２の幅Ｗの大きさなどにもよるが、例えば、ｈ≧１０μｍ、０μｍ≦Ｈ−ｈ≦６μｍとすることが好ましい。
本実施形態では、一例として、白色層凸部１４ａの形状は、Ｐ−Ｗ＝８１μｍ、Ｈ＝１５μｍとされ、白色層凹部１４ｂの厚さは、Ｈ−ｈ＝３μｍ、空隙１２の形状は、Ｗ＝５９μｍ、ｈ＝１２μｍの矩形溝とされている。
【００２８】
白色層１４の材質は、層厚により光反射率と光透過率とが変化する固化物である白色材料によって構成される。例えば、固化された透明樹脂材料中に白色顔料または白色染料を分散させた白色材料を採用することができる。本実施形態では、白色顔料としてＴｉＯ２を主成分とする熱可塑性の白色樹脂を固化させたものを採用している。
【００２９】
接合層１１は、支持基材１５を光学素子シート１０の平滑面１０ｃに接合するための光透過性の粘着剤または接着剤からなる。粘着剤、接着剤の種類は特に限定されないが、例えば、アクリル系の粘着剤や、放射線硬化型、溶剤希釈型、水分散型などの接着剤を採用することができる。
接合層１１の十分な接着力を得られるための好適な厚さの範囲は、３μｍ以上５０μｍ以下である。
本実施形態では、接合層１１として、紫外線硬化型接着剤を層厚１０μｍとして使用している。
【００３０】
画像表示素子２は、例えば、配向膜、透明電極が形成された２枚の封止基板の間に液晶を封入するなどして構成され、さらに上下を偏光板で挟むことにより、矩形格子状に形成された複数の画素領域ごとに、画像信号に応じて光の透過状態を制御する液晶シャッタを構成するものである。
本実施形態では、各画素領域は、一方向にはピッチＰで配列され、光学素子部１０ｂの光軸６０が、一方向に直交する方向に整列した画素領域の中心軸に整列するように対向して配置されている。
【００３１】
次に、光学シート４Ａの製造方法について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。図４は、本発明の実施形態に係る光学シートの支持基材を製造工程の一例を説明する模式図である。
【００３２】
光学シート４Ａの製造方法は、光学素子シート形成工程と、支持基材形成工程と、シート接合工程とからなり、光学素子シート形成工程および支持基材形成工程が終了してから、シート接合工程を行う。
光学素子シート形成工程は、透明支持体１０ａの一方の表面に複数の光学素子部１０ｂをアレイ状に配列し、透明支持体１０ａの他方の表面が平滑面１０ｃを形成するようにして光学素子シート１０を形成する工程である。
本実施形態では、光学素子部１０ｂの形状を形成するための金型に紫外線硬化型樹脂を満たして透明支持体１０ａ上に配置し、平滑面１０ｃ側から紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させてキュアリングすることで、図３（ａ）に示すように、光学素子シート１０を形成する。
【００３３】
本実施形態の支持基材形成工程では、まず、図４に示すような押し出し機７０を用いて、溶融押し出し成形法により、厚さｔの光散乱層１３と、一定厚さの白色層が積層された基材シート８０を形成する。
押し出し機７０は、例えば、成形樹脂を投入するホッパー７１、樹脂を溶融混練しつつ押し出すスクリュー７２、樹脂をシート状に押し出すためのＴダイ７３などを備える装置である。
この押し出し機７０によれば、光散乱層１３を形成するためのフィラー入りのＭＳ樹脂と白色層１４を形成するための白色樹脂とをそれぞれ溶融させて、図示下側から、それぞれ厚さｔ、Ｈで積層させた状態で、Ｔダイ７３から押し出して基材シート８０を形成することができる。
基材シート８０は、図示水平方向に搬送され、光散乱層１３の表面にニップロール７５が当接され、白色層の表面に、白色層凸部１４ａ、白色層凹部１４ｂによる凹凸形状を成形するためのエンボス形状を有するロール金型７４によって押圧された状態で挟持され、これらニップロール７５、ロール金型７４の回転によって、さらに図示右方向に搬送される。
そして、ロール金型７４によって、白色層の表面に、図３（ｃ）に示すような凹凸形状が転写され、搬送とともにＭＳ樹脂および白色樹脂が冷却されることで、それぞれの樹脂が固化され、それぞれの境界部において密着接合される。
以上によって、支持基材１５が連続成形される。
【００３４】
本工程によれば、光散乱層１３上に一定厚さの白色層を形成し、その白色層を分断することなく、ロール金型７４によって凹溝を成形するので、面内方向に連続することで強度が高く形状安定性に富んだ白色層１４を形成することができる。
また、支持基材１５を光散乱層１３と白色層１４との積層構造とすることで、支持基材１５の剛性を高めることができる。
【００３５】
次に、シート接合工程では、まず、図３（ｂ）に示すように、平滑面１０ｃの全面に一定厚さの接合層１１を形成する。例えば、平滑面１０ｃ上に、接合層１１を形成する粘着剤または接着剤を塗布したり、粘着剤または接着剤がコートされた粘着剤シートまたは接着剤シートを平滑面１０ｃ上に機械的に貼り合わせて、接合層１１を転写したりして形成することができる。
接合層１１を塗布する場合、例えば、グラビアコート、ダイコート、ロールコート方式など適宜の塗布方式を採用することができる。
【００３６】
次に、このようにして、接合層１１が形成された光学素子シート１０を、支持基材形成工程で形成された支持基材１５の凸部端面１４ｃに対して、貼り合わせることで、光学素子シート１０と支持基材１５とを接合する。このとき、空隙１２の中心軸６１と光学素子部１０ｂの光軸６０とが、略一致するように、それぞれを位置合わせして接合する（図３（ｃ）参照）。
この接合は、支持基材１５を載置台に載置したり、張架して搬送したりすることで、支持基材１５を平面状態として行う。これにより、接合時に、空隙１２が変形しないため、安定した形状を保って接合することができる。
このようにして、図２に示すような光学シート４Ａが製造される。
【００３７】
本実施形態のシート接合工程では、白色層１４が、光学素子シート１０の厚さに比べて格段に厚い光散乱層１３上に予め形成された状態で、光学素子シート１０を接合するので、接合時に、白色層１４の空隙１２の形状を安定させた状態で、接合作業を行うことができる。
また、光学素子シート１０は、その平滑面１０ｃが、同一平面上に整列した複数の凸部端面１４ｃに接合されるので、剛性が低く片面に光学素子部１０ｂなどの異形状を有する光学素子シート１０であっても、接合が容易となる。
また、接合層１１は、平滑面１０ｃに密着するとともに、面内方向に連続しているので、凸部端面１４ｃに押圧されたときや、接合後外力が加わる場合でも、空隙１２側に押し出す力に抵抗するため、空隙１２にはみ出しにくくなっている。
【００３８】
このように、本実施形態の光学シートの製造方法によれば、固化物により安定した形状の光透過部の空隙を形成し、接合時にも空隙の形状を安定して保持することができるので、遮光パターン層の光透過部に確実かつ容易に空気層を形成することができる。
【００３９】
次に、ディスプレイ装置１００の作用について、光学シート４Ａの作用を中心に説明する。
図１に示すように、バックライト部３から出射された光は、開口３ｃから光学シート４Ａに向かって出射され、光学シート４Ａの背面側が全面的に照明される。
開口３ｃから出射された光は、光散乱層１３に入射して、適宜拡散されて、輝度ムラが略均一化され、白色層１４に入射する。
白色層１４では、白色層凸部１４ａに到達した光は、背面側に反射され、光散乱層１３を通して、バックライト部３に戻されることにより、照明光として再利用される。
白色層凹部１４ｂに到達した光は、種々の方向に広がり角を持って透過し、空隙１２により形成された空気層を進んで、透明支持体１０ａに入射する。このとき、白色層凸部１４ａによって入射光が反射されることで、白色層凹部１４ｂを透過する光束の幅がＷに規制されるとともに、光が相対的に低屈折率の空気層から相対的に高屈折率の透明支持体１０ａに入射することになる。そのため、屈折作用により透明支持体１０ａに入射する光の広がり角が狭められる。
【００４０】
透明支持体１０ａに入射した光は、広がり角が狭められているので、白色層凹部１４ｂの対向位置にある光学素子部１０ｂに向かって進み、光学素子部１０ｂから表示画面側に出射される。このとき、光学素子部１０ｂの焦点位置が、透明支持体１０ａの平滑面１０ｃの近傍位置に設定されているので、白色層凹部１４ｂを通って光学素子部１０ｂから出射される光は、光学素子部１０ｂが屈折力を有する方向（図２の左右方向）では集光される。
このため、光学素子部１０ｂから出射される光は、光学素子部１０ｂの対向位置にある画像表示素子２の画素領域に略入射される。
画像表示素子２では、画像信号に基づいて不図示の駆動部によって制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、画像表示が行われる。
【００４１】
ここで、白色層凹部１４ｂからの光が光学素子部１０ｂのＮＡより大きい範囲に出射されると、表示光として用いられず、光量損失が生じたり、他の画素領域２２ａに入射して輝度ムラを起こしたりする。そのため、光の利用効率や表示画質を向上するには、白色層凹部１４ｂの幅Ｗは狭い方がよい。ただし、幅Ｗが狭すぎると、光学素子部１０ｂから出射される光の平行性が強くなりすぎ、輝度ムラによるモアレや視野角が狭くなりすぎる原因ともなる。したがって、幅Ｗはこれらを考慮して適宜設定するようにする。
【００４２】
次に、本実施形態の光学シートの第１変形例について説明する。
図５は、本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの部分拡大断面図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。
【００４３】
本変形例の光学シート４Ｂは、図５に示すように、上記実施形態の光学シート４Ａにおいて、支持基材１５に代えて、支持基材１９を備えるものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
支持基材１９は、支持基材１５の光散乱層１８、白色層１４に代えて、それぞれ光散乱層１８、白色層１６を備え、光散乱層１８と白色層１６との間に透明基材シート１７を追加したものである。
【００４４】
光散乱層１８は、光散乱層１３と同様の材質により形成され、板厚が、ｔ２である点と、その表示画面側の表面に透明基材シート１７が接合されている点が異なる。
本変形例では、ｔ２＝１．０ｍｍとしている。
【００４５】
透明基材シート１７は、光散乱層１８と接合して多層構造を形成するための厚さｔ１のシート部材である。これにより、光散乱層１８の層厚を光の散乱に必要な適宜層厚に設定しても、支持基材１９全体の厚さを自在に設定することができるので、光を過剰に散乱させずに支持基材１９の剛性を確保することができる。
例えば、ｔ１＝０．９８５ｍｍとすることで、上記実施形態の光散乱層１３と同等の厚さ、剛性に設定することができる。
透明基材シート１７の材質は上記実施形態に記載された適宜の透明材料を採用することができ、光散乱層１８との接合も、接着や一体成形など適宜の接合手段を用いることができる。
本実施形態では、光散乱層１８を形成する材料から、フィラーを除いたＭＳ樹脂を採用している。
なお、透明基材シート１７と、光散乱層１８との位置関係は必要に応じて入れ替えてもよい。
【００４６】
白色層１６は、高さｈ、幅（Ｐ−Ｗ）の矩形断面が図示の紙面垂直方向に延在されるストライプ状で、その延在方向と直交する方向に配列ピッチＰで透明基材シート１７上に複数配置された凸部である。そのため、隣接する白色層１６同士の間には、幅Ｗ、深さｈの空隙１２が形成されている。また、白色層１６の表示画面側の端面である凸部端面１６ｃは、透明基材シート１７から高さｈの平面に整列して配置されている。
すなわち、本変形例は、遮光パターン層の光透過部を光反射部で囲まれた空隙のみで構成した場合の例となっている。また、透明基材シート１７を備えることで、支持基材を、光散乱層と遮光パターン層以外の層を含む多層シート状とした例となっている。
白色層１６は、上記実施形態の白色層１４と同様の材質によって、層厚ｈ＝１０μｍに形成している。
【００４７】
また、本変形例では、支持基材１９と光学素子シート１０とは、白色層１６の凸端部１６ａと平滑面１０ｃとの間の凸端部１６ａ上のみに、接合層１１を設けることで、互いに接合されている。
【００４８】
本変形例の光学シート４Ｂによれば、白色層１６を光透過部に配置しないので、光量損失を低減し、光透過率を向上することができる。
また、接合層１１を白色層１６の凸部端面のみに形成するので、透明基材シート１７から出射した光は、空気層のみを透過して、透明支持体１０ａに入射し、接合層１１を透過しないため、さらに光量損失を低減することができる。
また、光透過部において、透明基材シート１７と透明支持体１０ａとの間に、接合層１１が存在しないため、例えば、外力を受けたりすることで、空隙１２が狭まる場合でも、接合層１１が空隙１２を塞いでしまうことがないので、安定した空気層を確保することができる。
【００４９】
次に、本変形例の光学シート４Ｂの製造方法について説明する。
光学素子シート形成工程は、上記実施形態と共通である。
支持基材形成工程では、上記実施形態の押し出し機７０のＴダイ７３、ロール金型７４に代えて、樹脂押出し口（リップ）の図示上側の断面形状が白色層１６の凹凸形状に合わせられたＴダイ７３Ａと、ニップロール７５と対向された搬送ローラ７４Ａとを用いて支持基材１９を形成する。すなわち、光散乱層１８を形成するためのフィラー入りのＭＳ樹脂、透明基材シート１７を形成するためのフィラーが含まれないＭＳ樹脂と、白色樹脂とをホッパー７１から投入し、光散乱層１８、透明基材シート１７が、それぞれ厚さｔ２、ｔ１で積層され、さらにその上に、Ｔダイ７３Ａでストライプ状に成形された高さｈの白色層１６が積層されたシート部材を溶融押し出し成形する。これにより、支持基材１９が形成される。
【００５０】
次に、シート接合工程では、まず、図６（ｂ）に示すように、例えば、ロールコート方式などによって、各凸部端面１６ｃ上に接合層１１を塗布する。
そして、図６（ｃ）に示すように、上記実施形態のシート接合工程と同様にして、接合層１１が形成された支持基材１９上に、光学素子シート１０の平滑面１０ｃを位置合わせした状態で貼り合わせて接合する。
このようにして、光学シート４Ｂが製造される。
【００５１】
本変形例の光学シートの製造方法では、安定した空隙１２を形成できる点は、上記実施形態と同様である。
さらに、接合層１１を、光学素子シート１０よりも高剛性の支持基材１９上に形成するので、接合層１１を形成する面の平面性が安定しているため、接合層１１の塗布や貼り付けなどの作業が容易となる。また、接合層１１が、凸部端面１６ｃ上にのみ形成されるので、接合層１１に用いる粘着剤または接着剤の量を低減することができる。
また、透明基材シート１７の厚さを自在に調整することで、支持基材１９の剛性を調整できるので、白色層１６を薄くしても、支持基材１９の剛性を必要に応じて容易に確保することができる。
【００５２】
次に、本実施形態の光学シートの第２変形例について説明する。
図７は、本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの部分拡大断面図である。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。
【００５３】
本変形例の光学シート４Ｃは、図７に示すように、上記第１変形例の光学シート４Ｂにおいて、光学素子シート１０と支持基材１９とを、それぞれの接合表面を活性化して接合することで、接合層１１を削除したものである。以下、上記第１変形例と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
本変形例の光学シート４Ｃを製造方法は、光学素子シート形成工程および支持基材形成工程は、上記第１変形例と共通である。
シート接合工程では、まず、光学素子シート形成工程で形成された光学素子シート１０の平滑面１０ｃと、支持基材形成工程で形成された支持基材１９の凸部端面１６ａとに対して、それぞれの照射面が活性化され、平滑面１０ｃと凸部端面１６ｃとが接合可能となるように、それぞれに放射線を照射する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。
放射線源としては、例えば、紫外線光源、電子線放射源などを採用することができる。本変形例では、エキシマ光源２０を用いて紫外線を照射している。
そして、上記第１変形例と同様にして、光学素子シート１０を支持基材１９に貼り合わせる。平滑面１０ｃ、凸端面１６ａは、それぞれ活性化されているので、互いに当接され密着すると互いに接合される。
このようにして、光学シート４Ｃが製造される。
【００５５】
本変形例のような光学シート４Ｃによれば、光学シート４Ｂと同様に、光透過部における光量損失が低減することができる。さらに、本変形例では、白色層１６と透明支持体１０ａとの間に、接合層１１が全く形成されない状態で接合されるので、接合層１１によって空隙１２が埋められるおそれが全くなくなる。そのため、透明基材シート１７と透明支持体１０ａとの間の光透過部に確実に空気層が形成される。
【００５６】
なお、上記の説明では、光学素子シート１０を、紫外線キュアリング成形法によって、透明支持体１０ａに光学素子部１０ｂを重合接着して形成する場合の例で説明したが、光学素子部の裏面側に平滑面が形成されていれば、光学素子シートの製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成してもよい。
【００５７】
また、上記の説明では、遮光パターン層を、溶融押し出し成形加工を用いて形成する例で説明したが、遮光パターン層は、固化物を用いて形成するものであれば、これらの製造方法に限定されない。
また、他の押し出し成形加工、ロール成形加工、放射線硬化成形加工、プレス加工、エンボス加工などを好適に採用することができる。
また、白色層を一定厚に形成して固化させた後に、光透過部の凹形状を、切削加工、スクラッチ加工などの除去加工により形成してもよい。例えば、図４において、基材シート８０が、ニップロール７５に到達するまでに固化する設定とし、ロール金型７４に代えて空隙１２の形状に除去加工可能なカッタ工具７４Ｂを配置した構成により、基材シート８０の白色層側に、搬送方向に延びるストライプ状の溝を彫り込んで白色層凹部１４ｂを形成してもよい。また、溝深さが基材シート８０の白色層の層厚を貫通するようにして、第１変形例の白色層１６のようなストライプ状の白色層が離間して形成された遮光パターン層を形成してもよい。
【００５８】
また、上記の説明では、光反射部の凸部端面が、平面からなる場合の例で説明したが、光反射部は凸部端面は、接合層または光学素子シートの平滑面と良好に接合することができれば、平面形状には限定されない。例えば、接合層が接合時に変形可能な材料であれば、山形や曲面状であってもよい。また、凸部端面に微細な凹凸形状が形成されていてもよい。
【００５９】
また、上記の説明では、複数の光学素子が、ストライプ状に形成されたレンチキュラーレンズの場合の例で説明したが、光学素子は、必要に応じて、適宜形状の単位レンズを２次元的に配列したマイクロレンズアレイを採用することもできる。
この場合、遮光パターン層もその配列に合わせて、光透過部が２次元的に配列される構成とすることが好ましい。例えば、白色層凸部１４ａや白色層１６を２次元格子状に設けて、空隙１２の中心軸を各単位レンズの光軸に一致させて配列することが好ましい。
【００６０】
また、上記の説明では、遮光パターン層の光反射部として、白色顔料または白色染料を分散させた白色材料を固化させた白色層を用いる例で説明したが、必要な光反射性を有していれば、光反射部は白色層に限定されず、適宜の色味を帯びていてもよい。
【００６１】
また、上記の説明では、複数の光学素子がシリンドリカルレンズからなる場合の例で説明したが、光学素子は、集光作用を有するものに限定されない。例えば、三角プリズムなどのように、屈折作用により表示画面側に透過する光の広がり角を規制する光学素子であってもよい。
【００６２】
また、上記の各実施形態、各変形例に記載された構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲内で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係るディスプレイ装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光学シートの部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光学シートの支持基材を製造工程の一例を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態の第１変形例に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。
【図７】本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの部分拡大断面図である。
【図８】本発明の実施形態の第２変形例に係る光学シートの製造方法の工程を説明する模式的な工程説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
２  画像表示素子
３  バックライト部
３ａ  バックライト光源
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  光学シート
５  バックライトユニット
１０  光学素子シート
１０ａ  透明支持体
１０ｂ  光学素子部（光学素子）
１０ｃ  平滑面
１１  接合層
１２  空隙
１３、１８  光散乱層
１４  白色層（遮光パターン層）
１４ａ  白色層凸部（光反射部）
１４ｂ  白色層凹部（光透過部）
１４ｃ、１６ａ  凸部端面
１６  白色層（光反射部）
１５、１９  支持基材
１７  透明基材シート
６０  光軸
６１  中心軸
７０  押し出し機
７３、７３Ａ  Ｔダイ
７４  ロール金型
７４Ａ  搬送ローラ
７４Ｂ  カッタ工具
８０  基材シート
１００  ディスプレイ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008185602.tif 000008
【図７】
2008185602.tif 000009
【図８】
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