(57)【要約】【課題】透明領域と光吸収領域とが基板面上に交互に並んだ構造を有し、光線方向を制御するルーバーとして光吸収領域が機能する光線方向制御素子であって、高い光透過率の達成と光線の広がり角の制限とを両立させたものを製造できるようにする。【解決手段】光線方向制御素子の製造方法は、透明領域を成す光透過性材料を透明な第１の基板１１上に配置しフォトリソグラフィプロセスによって透明パターン４０を形成する透明パターン形成工程と、透明パターン間の間隙部分に、硬化性を有する光吸収性の流動体５８を充填する流動体充填工程と、流動体５０を硬化させ光吸収領域を形成する流動体硬化工程と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明領域と光吸収領域とが基板面上に交互に並んだ構造を有し、光線方向を制御するルーバーとして前記光吸収領域が機能する光線方向制御素子の製造方法であって、
前記透明領域を成す光透過性材料を透明な第１の基板上に配置し透明パターンを形成する透明パターン形成工程と、
前記透明パターン間の間隙部分に、硬化性を有する光吸収性の流動体を充填する流動体充填工程と、
前記流動体を硬化させ前記光吸収領域を形成する流動体硬化工程と、
を有することを特徴とする光線方向制御素子の製造方法。
【請求項２】
前記透明パターン形成工程は、
光透過性の光硬化性材料を前記透明パターンに応じた厚さで前記第１の基板上に塗布し透明領域層を形成する透明領域層形成工程と、
前記透明パターンに応じたフォトマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスにより前記透明領域層をパターニングし前記第１の基板上に硬化後の前記光硬化性材料による透明パターンを形成するパターニング工程と、
を有する、請求項１に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１の基板上の前記透明パターンの上に、当該透明パターンの凸部に密着するように、透明な第２の基板を積層する基板積層工程をさらに備え、
前記流動体充填工程において、前記第１の基板、前記第２の基板及び前記透明パターンによって囲まれた空間内に前記流動体が充填される、請求項１または２に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項４】
前記透明領域を成す光透過性材料を透明な第２の基板上に配置し透明パターンを形成する第２の透明パターン形成工程と、
前記第１の基板上の透明パターンの凸部の頂面と前記第２の基板上の透明パターンの凸部の頂面とが密着するように、前記第１の基板及び第２の基板を重ね合わせる基板積層工程と、
を有し、前記流動体充填工程において、前記第１の基板、前記第２の基板及び前記透明パターンによって囲まれた空間内に前記流動体が充填される、請求項１または２に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項５】
前記透明領域を成す光透過性材料を透明な第２の基板上に配置し透明パターンを形成する第２の透明パターン形成工程と、
前記第１の基板上の透明パターンの凸部の頂面が前記第２の基板の表面と密着し前記第２の基板上の透明パターンの凸部の頂面が前記第１の基板の表面に密着するように、前記第１の基板及び第２の基板を重ね合わせる基板積層工程と、
を有し、前記流動体充填工程において、前記第１の基板、前記第２の基板及び前記透明パターンによって囲まれた空間内に前記流動体が充填される、請求項１または２に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の透明パターン形成工程は、
光透過性の光硬化性材料を前記透明パターンに応じた厚さで前記第２の基板上に塗布し透明領域層を形成する透明領域層形成工程と、
前記透明パターンに応じたフォトマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスにより前記透明領域層をパターニングし前記第２の基板上に硬化後の前記光硬化性材料による透明パターンを形成するパターニング工程と、
を有する、請求項４または５に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項７】
前記流動体充填工程において、毛細管現象を用いて前記流動体が充填される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項８】
前記流動体充填工程は、前記透明パターンを含めて前記第１の基板上に前記流動体を塗布する工程を含み、
前記流動体が塗布された前記第１の基板に対して透明な第２の基板を密着させながら前記硬化性流動体を展開し、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる流動体展開工程をさらに有する、請求項１に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項９】
前記流動体充填工程は、前記透明パターン間の間隙部分のみに前記流動体が存在するように前記流動体を塗布する工程を含み、
前記透明パターンの凸部の頂面に透明な第２の基板が密着するように前記第２の基板を前記第１の基板に重ね合わせる基板積層工程をさらに有する、請求項１に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光硬化性材料は、ビスフェノールＡノボラックのグリシジルエーテル誘導体を含んで、光硬化開始剤から発生する酸を触媒として重合が進行して硬化するものである、請求項２または６に記載の光線方向制御素子の製造方法。
【請求項１１】
透明領域と光吸収領域とが基板面上に交互に並んだ構造を有し、光線方向を制御するルーバーとして前記光吸収領域が機能する光線方向制御素子であって、
前記基板面に垂直な方向から見て、前記光吸収領域が、折れ線形状，曲線形状，格子形状，網目形状のいずれか１つの形状を有することを特徴とする光線方向制御素子。
【請求項１２】
前記光吸収領域の底部に光の反射部分を備える、請求項１１に記載の光線方向制御素子。
【請求項１３】
前記透明領域の線幅及び前記光吸収領域の線幅が、いずれも可視光の波長以下である、請求項１１または１２に記載の光線方向制御素子。
【請求項１４】
光源と、前記光源上に配置された請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光線方向制御素子と、を有することを特徴とする面光源。
【請求項１５】
請求項１４に記載の面光源と、前記面光源上に配置され入射光の直進出射と散乱出射とを電気的に切り替え可能な透過−散乱素子と、を有することを特徴とする指向性切替光源。
【請求項１６】
請求項１４に記載の面光源と、前記面光源上に配置された液晶表示素子と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の指向性切替光源と、前記指向性切替光源上に配置された液晶表示素子と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
表示画面を有する表示装置であって、前記表示画面上に配置された請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光線方向制御素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の表示装置を搭載したことを特徴とする端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射光の指向性を制御する光線方向制御素子（ルーバー）とその製造方法、そのような光線方向制御素子を用いた光源及び表示装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型軽量や低消費電力であるという特徴から、薄型テレビ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノートパソコンなどあらゆる機器の表示装置として広く採用されている。従来の液晶表示装置は、視角依存性が大きく、画面を見る方向によっては画像が反転する、あるいは、見えないといった問題があったが、近年では、視角依存性をなくす補償フィルムの開発や、横電界を用いたインプレインスイッチング方式（ＩＰＳ方式）、垂直配向を用いたバーティカルアライメント方式（ＶＡ方式）などの表示方式の開発により、あらゆる角度から見ても視角依存性のない、ＣＲＴ（ブラウン管）にも匹敵する広視野角化が実現され、普及してきている。
【０００３】
携帯性に優れる携帯情報端末は、会議などにおいて情報端末の表示画面を複数の人達で共有する状況で使用される場合もあり、また、鉄道車両の車内や航空機の機内などの公共の場所において情報を入力する状況で使用される場合もあって、様々な環境下で使用されている。このため、前者のような共有して使用する環境下では、複数の人達の間で表示画面を共有するために、携帯情報端末の画面の視野角はできるだけ広い方が好ましい。その一方で、後者のような公共の場所での使用では、画面の視野角があまりに広いと他の人から覗き見られ、情報の保全やプライバシーの保護ができなくなる。したがって、このような使用環境下では、視野角は、使用者だけが画面を見ることができる範囲であることが望ましい。
【０００４】
このような要求に応えるものとして、光源、あるいは、表示装置から出射する光線の広がりを制限するマイクロルーバーフィルムがある。マイクロルーバーフィルムとは、フィルム面に、光吸収性のルーバーが等間隔で配置された構造である。ルーバーは、フィルム面に垂直な方向に対してある程度の高さを有しており、そのため、ルーバーの向きにほぼ平行な入射光線、すなわちフィルム面に対してほぼ垂直に入射する光線は透過できるが、ルーバーの向きに対して大きい角度で入射する光、すなわちフィルム面に対して斜めに入射する光は、ルーバーによって吸収され、透過できない。このようなマイクロルーバーフィルムの製造方法として、例えば、特許文献１（特開昭５０−９２７５１号公報）、特許文献２（特許第３０４３０６９号公報）、特許文献３（特開平６−３０５０６６号公報）、特許文献４（特開平６−２９４９０３号公報）及び特許文献５（特表２００４−５１４１６７号公報）に開示されたものがある。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２には、透明なフィルムと光吸収性の薄いフィルムを交互に積層して溶融、圧着して所望の厚さとしたブロックとし、積層面に対して垂直方向から薄くスライスすることでマイクロルーバーフィルムを作製する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３に開示されているマイクロルーバーフィルムは、図１９に示すように、透明な基材フィルム１と保護用の透明フィルム４の間に、電離放射線硬化型樹脂２と電離放射線硬化型樹脂２′と光吸収体３とがフィルムの面内方向に等間隔に配置された構造である。保護用の透明フィルム４はなくてもよい。以下、このようなマイクロルーバーフィルムの作製手順を説明する。まず、所望の幅とピッチで線状の凹凸を表面に設けた金型を用意し、この金型の凹部の垂直に立つ壁面以外の面には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のコーティングを施す。次に、垂直に立つ壁面に電着により光吸収体組成物を塗布する。その後、金型の凹部に電離放射線硬化型化合物２を充填し、その上に透明な基材フィルム１を重ねて圧着する。次に、紫外線を照射して電離放射線硬化型化合物２を硬化させ、光吸収体と一体化した電離放射線硬化型樹脂成形体積層フィルムを金型から剥離する。そして、その積層フィルムの凹部に、再度、電離放射線硬化型化合物２′を充填し、硬化させた後、表面を平滑にする。その結果、図１９に示すようなマイクロルーバーフィルム（ただし保護用の透明フィルム４は設けられていない）が得られる。保護用の透明フィルム４を設ける場合には、電離放射線硬化型化合物２′を充填する際に、電離放射線硬化型化合物２′及び積層フィルムを覆うように透明フィルム４を配置し、その後、電離放射線硬化型化合物２′を硬化させればよい。
【０００７】
特許文献４に記載のマイクロルーバーフィルムは、図２０に示すように、透明な基材７５と保護用の透明フィルム７８の間に所望のパターンの光吸収体７６と光透過性樹脂７７とがフィルムの面内方向で交互に配置された構造である。このマイクロフーバーフィルムの製造方法を説明する。まず、透明な基材７５の全面に、光吸収体の形成材料を塗布し、さらにその上に、垂直方向に立った光吸収体７６のパターンを形成するためのサンドブラスト用レジストを予め所定の膜厚で塗布・露光・現像する。その工程により、光吸収体の形成材料上に所望のパターンに応じたサンドブラスト用マスクが形成される。そして、サンドブラスト用マスクを介してサンドブラスト処理を行い、その後、サンドブラスト用マスクレジストを剥離液で剥がす。この工程により透明な基材７５上に垂直に立った光吸収体７６が形成される。その後、光吸収体７６の間を埋める紫外線硬化型のアクリル系樹脂を塗布し、過剰の樹脂をかき取った後、紫外線を照射する。その後、表面を保護する保護用透明フィルム７８を接着剤を用いて接着させる。これにより、図２０に示すマイクロフーバーフィルムが作製される。特許文献４に記載のものは、異方性加工として高アスペクト比を達成可能なサンドブラスト処理を使用しているため、高アスペクト比で光吸収層パターニングでき、光線の広がり角の制御を行いやすい、とされている。
【０００８】
また、特許文献５に記載のマイクロルーバー（光制御素子）８３は、図２１に示すように、それぞれ光吸収領域８１Ａ、８１Ｂを有する２枚の光透過フィルム８０Ａ、８０Ｂを隣接配置した構造のものである。このマイクロルーバの作製方法を説明する。まず、成形、鋳造、押出加工によって、および／または、直接機械加工によって、各々の光透過性フィルム８０Ａ，８０Ｂに溝または柱状のくぼみを設ける。次に、この溝または柱状のくぼみに光吸収材料を充填もしくはコーティングして光吸収領域８０Ａ，８０Ｂを形成する。そして、光吸収領域８０Ａ、８０Ｂが相互に位置が揃うように、光吸収領域８０Ａ，８０Ｂを有する２枚の光透過フィルム８１Ａ，８１Ｂを光学的に清澄な接着剤などで接合し隣接配置することにより、マイクロルーバー８３が完成する。
【特許文献１】特開昭５０−９２７５１号公報
【特許文献２】特許第３０４３０６９号公報
【特許文献３】特開平６−３０５０６６号公報
【特許文献４】特開平６−２９４９０３号公報
【特許文献５】特表２００４−５１４１６７公報
【非特許文献１】J. M. Shaw, J. D. Gelorme, N. C. LaBianca, W. E. Conley and S. J. Holmes, "Negative photoresists for optical lithography," IBM J. Res. Develop., Vol. 41, No. 1/2, pp. 81-94 (1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術には、いくつかの問題点がある。
【００１０】
第１の問題点は、製造工程が多いことや複雑な工程を含むため、安価に、かつ、大面積のマイクロルーバーフィルムを得ることが困難な点である。
【００１１】
特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、透明フィルムと光吸収性の薄いフィルムとが積層されたブロックを形成するが、一定厚みの大面積フィルム、特に、光吸収性の薄いフィルムを形成することが難しい。また、マイクロルーバーフィルムを大面積化しようとすればするほど、ブロックにおける積層数が増えてしまい、コストと時間が掛かってしまうようになる。さらに、積層したブロックから一定の厚みの薄いフィルムをできるだけ広い幅、かつ、長尺に切り出すことが難しい。仮に切り出せたとしてもフィルム表面は光学的に荒れており、平滑にする処理（例えば加熱してプレスする等の処理）が必要になり、さらにコスト高につながってしまう。
【００１２】
特許文献３に記載の製造方法では、光吸収体を金型の凹部の側面に形成する工程や、光吸収体及び電離放射線硬化型化合物と一体化した成形体を金型から剥離する工程を伴うため、大面積になればなるほど光吸収体の膜厚を精度よくコントロールすることが困難になる。したがって、光吸収体に膜厚ムラが生じ、その結果、基板面上内での光の広がりの制御にムラが生じ、マイクロルーバーフィルムとしての歩留まりを低下させてしまう。さらに、金型から剥離後に、再度、電離放射線硬化型化合物を充填し硬化させ、表面を平滑化しなければならないため、工程が複雑であり、工程数も多くなってしまう。
【００１３】
特許文献４に記載の製造方法では、透明な基材上に所望パターンの光吸収体を形成するために、光吸収体の形成材料に対するサンドブラスト処理の他に、サンドブラスト用マスクレジストの塗布、露光、現像、剥離工程が必要となる。したがって、製造工程が多くなり、高価になってしまう。さらに、サンドブラスト処理を用いて作製されることから、透明な基材の表面が荒れたり、研磨材が残留するおそれがあり、歩留まりが低下する。
【００１４】
特許文献５に記載のマイクロルーバーでは、光透過フィルムに対して成形、鋳造、押出加工および／または直接機械加工を行い、溝または柱状のくぼみを設けている。この製造方法では、形成された溝または柱状のくぼみの側壁に大きな側壁角が必要であり、光吸収要素の高アスペクト化の妨げとなっている。さらに、単一フィルムにルーバー機能を十分発揮できる光吸収要素の高アスペクト比構造体を設けることが製造上困難である。そのため、特許文献５に記載のものでは、光吸収領域を有する２枚の光透過フィルムを隣接配置させて高アスペクト化を達成している。しかしながら、２枚の光透過フィルムに夫々溝やくぼみを形成する工程、溝やくぼみに光吸収材料を賦与する工程、２枚の光透過フィルムを貼り合わせる工程を伴うため、製造工程が多くなり、高価になってしまう。
【００１５】
上述した従来技術によるマイクロルーバーにおける第２の問題点は、光の広がりを制限する方向が限定されてしまう点である。
【００１６】
特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、上記のように透明フィルムと光吸収性の薄いフィルムとを積層したブロックを作製するため、図２２に示すように、マイクロルーバーとして、基板面上に、平面波位置として透明領域７と光吸収領域５が交互に繰り返した直線パターンを有するものしか作製することができない。すなわち、基板面上に任意形状の光吸収領域を形成することができない。したがって、得られるマイクロルーバーでは、透明領域７と光吸収領域５とが繰り返す方向６での光の広がりしか制限することができない。一方向での光の広がりしか制御できないという問題点を解決する方法として、２枚のマイクロルーバーフィルムを積層し、上から見て光吸収領域が格子パターンに配置されているようにする方法がある。しかしながらこの方法では、少なくとも２枚のマイクロルーバーフィルムを使用するため、全体としてのフィルムの厚みが厚くなるとともに、高価なものとなってしまう。
【００１７】
上述した従来技術によるマイクロルーバーにおける第３の問題点は、高い光透過率と光線の広がり角の制限とを両立させることが難しい点である。
【００１８】
例えば、高アスペクト比で光吸収層をパターニングできるとされている特許文献４の実施例に示されるマイクロルーバーフィルムでは、光吸収体の幅は４０μｍであり、ピッチが１２０μｍである。このことから、界面反射などの損失を除いた透過率が６６．６７％（＝（１２０μｍ−４０μｍ）／１２０μｍ）となる。この値は、市販されているマイクロルーバーフィルム（住友３Ｍ製  商品名：ライトコントロールフィルム）の界面反射などによる損失を含んだ透過率（約６５％）と比べると低い。さらに、サンドブラスト処理により、透明な基材の表面が荒れることや、研磨材を完全に取り除くことが困難であることから、透過光が散乱し、さらに透過率が低下する。また、この基板表面の荒れや残留した研磨材は、光硬化性樹脂を均一に充填する際の障害となる。さらに、サンドブラスト処理では、光吸収体の底面（基板と接する面）の幅が広がりテーパがつきやすい。よって、開口率（ピッチに対する透明領域の比）が低下し、さらに光透過率を低下させてしまう。
【００１９】
光透過率を向上させるために光吸収体の幅を細くすることも考えられる。特許文献４では、サンドブラスト用マスクとして数μｍが可能であると記載されているが、この構造での光吸収体自身の加工が可能であるとは記載していない。現状のサンドブラスト処理技術では、加工後の線幅２０μｍ程度が限界であり、透過率向上が難しい。
【００２０】
一般的に光透過率を向上させる方法として、光透過性樹脂の幅を広げることが考えられる。しかしながら、光透過性樹脂の幅に対する光吸収体の高さの比が小さくなると、ルーバーを透過できる光線の広がり角度が大きくなり、マイクロルーバーフィルムとして性能が低下してしまう。
【００２１】
以上のことから、従来技術では高い光透過率の達成と光線の広がり角の制限とを両立させることは難しいという課題があった。
【００２２】
そこで本発明の目的は、透過光線の直進性良好な高指向性を保ちながら高い光透過率を実現する光線方向制御素子の製造方法を提供するとともに、そのような光線方向制御素子と、この光線方向制御素子を用いた光源及び表示装置を提供することにある、
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の光線方向制御素子の製造方法は、透明領域と光吸収領域とが基板面上に交互に並んだ構造を有し、光線方向を制御するルーバーとして光吸収領域が機能する光線方向制御素子の製造方法であって、透明領域を成す光透過性材料を透明な第１の基板上に配置し透明パターンを形成する透明パターン形成工程と、透明パターン間の間隙部分に、硬化性を有する光吸収性の流動体を充填する流動体充填工程と、流動体を硬化させ光吸収領域を形成する流動体硬化工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の光線方向制御素子の製造方法では、透明パターンの膜厚によって光吸収領域の膜厚が定まるので、光吸収領域の膜厚制御を容易に行うことができ、光吸収領域のアスペクト比（断面における幅に対する高さの割合）を高くすることが可能であって、光線の広がり角を維持しながら透過率を向上させることができる。このような特徴を有する本発明では、透明パターンは、フォトリソグラフィプロセスによるパターニングで形成することが好ましい。透明パターンをフォトリソグラフィプロセスで形成する場合には、サンドブラスト処理による基板表面の荒れや研磨剤の残留による透過率の低下が起こらなくなり、従来技術のものよりも透過率を高めることが可能になる。また。ステッパ露光を用いたフォトリソグラフィプロセスを用いる場合には、同一の透明パターンを基板全面に繰り返し露光でき、光線方向制御素子の大面積化を容易に実現することができる。なお従来は、フォトリソグラフィプロセスによっては十分なアスペクト比を有する透明パターンを形成することが難しいと考えられていたが、後述するように、例えば、ネガ型のフォトレジストであって、ビスフェノールＡノボラックのグリシジルエーテル誘導体を含み、光硬化開始剤から発生する酸を触媒として重合が進行して硬化するものを使用することにより、光線方向制御素子（マイクロルーバー）に必要なアスペクト比を有する透明パターンを形成することが可能になった。
【００２５】
このような光線方向制御素子を端末装置の表示画面に組み込むことにより、公共の場や移動体内での端末装置の利用時において、情報の保全やプライバシーの保護を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、透過光線の広がり角が小さくて高い光透過率を実現する光線方向制御素子を製造することができるという効果を有する。そして、このような光線方向制御素子において、基板面内に任意形状の光吸収領域のパターンを形成することができ、かつ、大面積の光線方向制御素子を安価に作製することが出る大面積化することができる。また本発明は、このような光線方向制御素子を用いた光源及び表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施形態の光線方向制御素子（マイクロルーバー）の構成を示す断面図であり、図２は、この光線方向制御素子の平面図である。
【００２９】
本実施形態の光線方向制御素子５５は、基板面上に光吸収領域１２と光硬化性材料からなる透明領域１３とが交互に配置したものであって、図１に示すように、断面構造としては、２枚の透明な基板１１，１４の間に透明領域１３がとびとびに配置し、これらの透明領域１３間の空隙を充填するように光吸収領域１２が形成されている。このように透明領域１３に隣接して光吸収領域１２が配置されていることから、基板１１または１４を介して透明領域１３に入射した光のうち、入射角度が小さい光、すなわち基板面に対して垂直に近い光は透明領域１３を通過するが、入射角度が大きい光は、光吸収領域１２に吸収されることになる。したがって、光吸収領域１２は、光線方向を制御するルーバーとして機能しており、光線方向制御素子５５を通過させることで入射光の角度分布を制限することが可能となる。
【００３０】
この光線方向制御素子５５は、図２に示すように、透明領域１３が基板面内において透明パターンを形成しており、これによって、光吸収領域１２の平面的にみた連続形状が、正弦波状の曲線形状を形成している。このような形状によれば、入射光からみて基板面内あらゆる方向に光吸収領域１２が存在することになり、基板面内あらゆる方向の入射光の角度分布を制限する。
【００３１】
ところで、光吸収領域１２の形状及び配置は、図２に示したような正弦波状のものを周期的に面内に配置するものに限られるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、正弦波状の光吸収領域１２の幅自体は一定のものとして、光吸収領域１２の間の透明パターン（透明領域１３）の幅が変動するようにして光吸収領域１２を面内に配置してもよい。この場合、光吸収領域１２のｘ方向の配置が一定周期のものではなくなるが、その場合であっても、上述と同様の効果を得ることができる。また、図３（ｂ）に示すように、それぞれが正弦波状であってｙ方向に延びる光吸収領域１２について、ｘ方向に隣接する光吸収領域間で正弦波における位相が１８０°だけずれるようにしたものにおいても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、ここでは、光吸収領域１２は図示ｙ方向に延びる周期曲線形状としているが、ｘ方向、ｙ方向の定め方は便宜的なものであり、周期曲線の方向を上述のように定める必要はない。さらに言えば、光吸収領域１２は、周期曲線形状でなくでも、複数の曲線形状であれば、どのような曲線に形成されていてもよい。
【００３３】
このように本実施の形態の光線方向制御素子では、あらゆる方向においても光の広がりを制限できるようにするために、基板面に垂直な方向から見て、折れ線形状，曲線形状，格子形状，網目形状のいずれか１つの形状を有するように光吸収領域を形成することができる。このような形状の光吸収領域は、光吸収性のフィルムと透明なフィルムとを交互に積層して溶融、圧着して所望の厚さとしたブロックとし、積層面に対して垂直方向から薄くスライスしてマイクロルーバーフィルムとする従来の方法では、形成し得ないものであり、本発明の方法によって初めて形成できるものである。当然のことであるが、本実施形態の方法によれば、図２２に示したように直線状の光吸収領域１２が一定周期であるいは可変ピッチで基板上に配列している光線方向制御素子も、容易に作製することができる。
【００３４】
あるいは本実施形態の光線方向制御素子５５では、図４（ａ）あるいは図４（ｂ）に示すように、光吸収領域１２は、複数の折れ線形状に形成されていてもよく、あるいは、図５（ａ）あるいは図５（ｂ）に示すように、網目形状、格子形状に形成されていてもよい。このように折れ線形状、網目形状、格子形状に光吸収領域１２が形成されていても、上述と同様の効果が得られる。
【００３５】
本実施形態の光線方向制御素子５５の特徴は、後述するように、光硬化性材料を用いたフォトリソグラフィプロセスを行うことで、従来のものに比べて、光吸収領域１２のアスペクト比（線幅に対する高さの比）を高くすることが可能であり、光線の広がり角を維持しながら光透過率を大きくすることができることにある。
【００３６】
この種の光線方向制御素子（マイクロルーバー）における入射光の角度分布の制限範囲は、透明領域１３を形成している材料の屈折率と、透明パターンのアスペクト比で決まる。例えば、透明領域１３の屈折率が１．５、透明パターン幅を５０μｍ、透明領域１３のピッチを６０μｍ、高さを１００μｍとすれば、透明パターンのアスペクト比が２となり、基板面上法線方向から４２．１３度以上の入射光を制限することができる。入射光の角度分布の制限を大きくするためには、基本的にアスペクト比を大きくすればよい。ここで透明領域１３のピッチとは、透明領域１３が周期的に配列しているとしてその周期のことであり、ここで示した例では、ピッチが６０μｍ、パターン幅が５０μｍなので、光吸収領域１２の線幅は１０μｍとなる。
【００３７】
また、透明領域と光吸収領域の線幅を可視光の波長以下にすると、入射した光のうち振動方向が光吸収領域の線幅方向である光が吸収されるため、入射光は偏光する。よって、このような光線方向制御素子５５は、同じ構造でありながら、ワイヤーグリッド型の偏光子として用いることができる。この偏光子は、高指向性の光を出射するという特徴も有する。
【００３８】
次に、本実施形態の光線方向制御素子の製造方法について、図６を用いて説明する。
【００３９】
まず、透明パターン形成工程として、図６（ａ）に示すように、基板１１上に可視光領域で透明な光硬化性材料を塗布し、透明領域層３９を形成する（透明領域層形成工程）。基板１１としては、少なくとも３６５ｎｍ以上の波長の光を透過させる透明基板であれば、ガラス基板であってもフィルム基板であっても構わない。
【００４０】
このときの光硬化性材料の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スリットダイコータ法などがある。または、ドライフィルムを基板に転写しても構わない。その際、ドライフィルムの厚さが所望の膜厚よりも薄い場合には、所望膜厚までドライフィルムを積層しても構わない。さらにまた、ドライフィルムの支持基材を本発明の基板１１として用いても構わない。塗布方法は、光硬化性材料の粘度や生産性などの観点から適時選択することができる。そして、光硬化性材料を塗布した後、電気炉やホットプレートを用いてプリベーク処理しても構わない。
【００４１】
ここで、透明領域層３９に用いる光硬化性材料として、化薬マイクロケム(Microchem)社の化学増幅型フォトレジスト（商品名：ＳＵ−８）を用いた。この光硬化性材料は波長３６５ｎｍの紫外線を照射することで光硬化開始剤が酸を発生し、このプロトン酸を触媒として硬化性モノマーを重合させるエポキシ系（具体的にはビスフェノールＡノボラックのグリシジルエーテル誘導体）のネガレジストである。また、可視光領域において非常に透明性の高い特性を有している。この光硬化性材料に含まれる硬化性モノマーは、硬化前の分子量が比較的小さいため、シクロペンタノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＥＡ）、ガンマブチルラクトン（ＧＢＬ）やイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などの溶媒に非常に良く溶けることから厚膜形成が容易であり、さらに、近紫外領域の波長においても光透過性が非常に良いので、厚膜であっても紫外線を透過させる特徴を有している。この光硬化性材料によれば、このような特徴を有することからアスペクト比が５以上の高アスペクト比のパターンを形成できる。さらにまた、硬化性モノマーには、官能基が多く存在していることから硬化後は非常に高密度な架橋となり、熱的にも化学的にも非常に安定である特徴を有しており、パターン形成後の加工も容易となる。この光硬化性材料（商品名：ＳＵ−８）の化学構造は、例えば、J. M. Shaw, J. D. Gelorme, N. C. LaBianca, W. E. Conley and S. J. Holmes, "Negative photoresists for optical lithography," IBM J. Res. Develop., Vol. 41, No. 1/2, pp. 81-94 (1997)（非特許文献１）に開示されている。もちろん、本発明において用いられる光硬化性材料は、ここで述べた光硬化性材料（商品名：ＳＵ−８）に限られるわけではなく、同様の特性を有するものであれば、どのような光硬化性材料を用いても構わない。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、所定の透明パターンを有するフォトマスク４１を介して、基板１１上に形成した透明領域層３９を紫外線４２で露光する。このとき、基板面に対して垂直な方向から紫外線４２を照射するようにする。これにより、透明領域層３９における紫外線４２で照射された部分は光硬化するが、フォトマスク４１で遮光された部分は未硬化のままである。その後、必要に応じてポストベーク処理を施してもよい。
【００４３】
次に、図６（ｃ）に示すように、専用の現像液を用いて現像処理を行い、未硬化の光透明性材料を除去する。このようにして、フォトリソグラフィプロセスを用いて基板１１上に高アスペクト比の透明パターン４０が形成され、光線方向制御素子５５の透明領域１３が完成する（パターニング工程）。
【００４４】
次に、図６（ｄ）に示すように、もう一方の基板１４を基板１１上の透明パターン４０の凸部に密着させ、紫外線を照射し、あるいは加熱する（基板積層工程）。この工程により、透明パターン４０が完全に硬化し、もう一方の基板１４と密着することになる。密着が不十分な場合には、密着させるべきもう一方の基板１４の表面に接着層を設けてもよい。ここで接着層は、透明であれば光硬化性を有する材料あるいは熱硬化性を有する材料のいずれを用いてもよい。あるいは、基板１１上の外周に硬化性のシール材を塗布して両方の基板１１，１４を密着させてもよい。シール材を塗布する場合は、一部開口した形状にしておくことで、この後に実行される充填工程を行うことが可能となる。この基板積層工程により、透明パターン４０を介して２枚の基板１１，１４が密着され、透明パターン４０の厚み分の間隙が形成された構造となる。
【００４５】
本実施形態では、密着させるもう一方の基板１４として、透明な基板に限らず、表示装置に用いられているカラーフィルタ基板やアクティブマトリックス基板（例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板や薄膜ダイオード（ＭＩＭ）基板）や偏光板フィルムのような半透明な基板を用いてもよい。
【００４６】
次に、図６（ｅ）に示すように、作業時には流動性を有するが熱や光などによって硬化する性質を有する光吸収性の流動体５８を、透明パターン４０間の間隙に、毛細管現象を利用して充填あるいは注入し（流動体充填工程）、その後、紫外線あるいは熱により硬化させる（流動体硬化工程）。これらの工程により、本実施形態の光線方向制御素子５５における光吸収領域１２が形成される。なお、硬化が不十分の場合は、再度、紫外線あるいは熱により硬化させてもよい。流動体５８を透明パターン４０間の間隙部分に充填する際に、毛細管現象を利用することにより、流動体をこの間隙部分に充填することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。そのためには、流動体充填工程は、真空中あるいは減圧下で行うことが好ましい。
【００４７】
ここで、充填する光吸収性の流動体５８として、カーボン微粒子を含有した熱あるいは紫外線、もしくは紫外線と熱を併用して硬化させるアクリル樹脂や、カーボンブラックや黒色顔料を含有した紫外線で硬化するエポキシ樹脂などを用いることができるが、これらに限定されるわけではない。充填する流動体５８としては、硬化性を有し、少なくとも硬化後において光吸収性を有する流動体が使用される。また、光吸収性の流動体５８が親水性であれば、予め、透明パターン４０の表面に対して親水化処理を行っておくことによって、透明パターン４０の間隙に対する流動体５８の速やかな充填を行うことも可能である。透明パターン４０の表面が疎水性の場合には、疎水性の流動体５８を選択することも可能である。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態における製造方法では、２枚の基板１１，１４間の透明パターン４０の間隙に硬化性を有する光吸収性の流動体５８を充填・硬化させて光線方向制御素子５５を作製することから、歩留まりが向上する。また、従来技術に比べて表面を平滑化する処理を必要としないので、作製工程数が少なくなり、光線方向制御素子を安価に作製することが可能である。
【００４９】
この製造方法では、高アスペクト比のパターンを形成できる光硬化性材料を用い、フォトリソグラフィプロセスで透明パターン４０を作製していることから、光吸収領域のアスペクト比（断面における幅に対する高さの割合）も高くすることができ、大面積化も可能である。したがって、光線の広がり角の制御性を維持しながら、光透過率を大きくすることができる。特に、フォトマスク４１の設計によって入射光の角度分布制限を自由に変更できる利点が生まれる。さらにこの方法では、基板面内に緻密な任意形状パターンを形成することが可能であることから、様々な用途に応じた光線方向制御素子を作製することできる。例えば、透明領域と光吸収領域の線幅をいずれも可視光の波長以下にした光線方向制御素子は、入射した光のうち振動方向が光吸収領域の線幅方向である光が吸収されるので、偏光板として用いることができる。
【００５０】
なお、基板１１上に透明パターン４０が形成された状態で透明パターン４０間の間隙に毛細管現象によって流動体５８を充填できるのであれば、必ずしも基板１４を設ける必要はない。基板１４を設けない場合には、基板コストの分だけ、光線方向制御素子を安価に作製することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の光線方向制御素子は、図１〜図５に示した第１の実施形態の光線方向制御素子と同様のものであるが、基板１４の代わりに保護層９１が設けられているとともに、その作製方法が異なっている。図７は、第２の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を説明する図である。第２の実施形態での製造工程が第１の実施形態の製造工程と異なる点は、硬化性を有する光吸収性の流動体の充填工程を基板積層工程の前に行う点にある。
【００５２】
第１の実施形態の場合と同様に、フォトリソグラフィプロセスを用いて、基板１１上に光硬化性材料の透明パターン４０を形成する。その後、図７（ａ）に示すように、流動体５８を透明パターン４０の端辺に盛り、スキージ９０を用いて反対側の端辺まで走査させて、流動体５８を透明パターン４０間の間隙に充填する。流動体５８としては、第１の実施形態の場合と同様に、硬化性を有する光吸収性の流動体が用いられる。この際、スキージ９０と透明パターン４０表面とのクリアランスをなくすようにする。これにより、スキージ９０を走査しても透明パターン４０の上表面に流動体が残ることはほとんどない。ここで上表面とは、透明パターン４０の表面のうち、保護層９１に接することとなる表面のことを指す。なお、透明パターン４０の上表面に流動体５８が残った場合には、拭き取るか、あるいは流動体５８を硬化させた後に表面を光学研磨するかによって、透明パターン４０の上表面を清澄化し、透明パターン４０の上表面には光吸収性の部材が残らないようにする。透明パターン４０間の間隙に気泡や異物などが混入した充填不良を低減するため、上記充填工程を真空中で行うのが好ましい。
【００５３】
その後、図７（ｂ）に示すように、基板１１ではない側から紫外線４２を照射し、流動体５８を硬化させる。この工程により、図７（ｃ）に示すように、光吸収領域１３が形成され、光線方向制御素子が完成する。その後、図７（ｄ）に示すように、光線方向制御素子の表面に保護層９１を設ける。保護層９１としては、第１の実施形態での基板１４を用いることができるほか、ハードコート層、着脱可能な粘着層やアンチリフレクション（反射防止）層、あるいは、これらの層を積層したものを設けてもよい。なお、保護層９１を設けない構成とすることも可能である。
【００５４】
この第２の実施形態の光線方向制御素子では、第１の実施形態とは異なる手法で、硬化性を有する光吸収性の流動体が透明パターン間の間隙に充填されて硬化するが、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の光線方向制御素子は、第１及び第２の実施形態の光線方向制御素子と同様のものであるが、それぞれ透明パターンが形成されている２枚の基板を用いて光線方向制御素子を作製する点で、第１及び第２の実施形態の光線方向制御素子とは異なっている。図８は、このような第３の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を説明する図である。
【００５６】
まず、図８（ａ）に示すように、フォトリソグラフィプロセスを用いて、基板１１上及び基板１４上に、それぞれ、光硬化性材料の透明パターン４０を形成する。透明パターン４０を構成する光硬化性材料としては、第１及び第２の実施形態で用いたものを使用できる。ここで、基板１１，１４上に形成される透明パターンは、第１及び第２の実施形態の場合と同様の高アスペクト比のパターンであってもよいし、あるいは、第１及び第２の実施形態におけるアスペクト比の半分程度のアスペクト比を有するパターンであってもよい。その後、図８（ｂ）に示すように、重ね合わせマーカなどを用いて、両方の基板１１，１４の透明パターン４０の凸部同士を位置合わせし、これらの凸部を密着させる。この際、どちらかの基板の透明パターンの凸部の頂面に透明接着層を形成し、そののち密着させるようにしてもよい。凸部の頂面のみに透明接着層を形成する方法としては、スタンプをスタンプ台に当接させてインクを付着させるように、予め均一に透明接着層を塗布した平坦な表面に透明パターンの凸部を接触させる方法が挙げられる。ただし、透明接着層を設ける方法はこの方法に限るわけではなく、透明パターンの凸部頂面に透明接着層を形成できる方法であれば、どのような方法でも構わない。
【００５７】
次に、両方の基板１１，１４の透明パターン４０の凸部を相互に密着させた状態で、紫外線を照射し、あるいは熱を加え、もしくは、紫外線と熱を併用する方法を用いて、両方の基板１１，１４の透明パターン４０を完全に密着させる。これにより、透明パターン４０の界面が接合され、この界面にその後の充填工程で流動体が染み込むことを抑えることができる。その後、図８（ｃ）に示すように、両方の基板１１，１４で挟持された透明パターン４０間の間隙に流動体５８を充填させ、紫外線あるいは熱で硬化させることにより、本実施形態の光線制御素子が形成される。流動体５８としては、第１及び第２の実施形態の場合と同様に、硬化性を有する光吸収性の流動体が用いられる。
【００５８】
本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態におけるものと同様のアスペクト比を有する透明パターン４０を両方の基板１１，１４上に形成することで、第１及び第２の実施形態の場合に比べて実質的に２倍のアスペクト比を得ることができ、透過する光の方向をより狭い範囲に制限することができる。あるいは、第１及び第２の実施形態におけるものの半分のアスペクト比を有する透明パターン４０を両方の基板１１，１４に形成してこれらを密着させることで、第１及び第２の実施形態の場合と同様のアスペクト比を得ることができる。さらに、全体として所望のアスペクト比が得られるようにしつつ、一方の基板１１における透明パターン４０のアスペクト比ともう一方の基板１４における透明パターンのアスペクト比とを自由に設定することもできる。
【００５９】
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、一方の基板のみに透明パターンを形成した場合に比べて、容易に高アスペクト比の光線方向制御素子を作製することができる。なお、その他の点については、第３の実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の光線方向制御素子は、第１の実施形態の光線方向制御素子と同様のものであるが、その製造方法が異なっている。図９は、第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を説明する図である。
【００６１】
まず、基板１１上に、上述の第１乃至第３の実施形態と同様の手順によって透明パターン４９を作製し、その後、図９（ａ）に示すように、透明パターン４９が形成されている基板１１上に光吸収性の硬化性流動材料５１を塗布する。ここでは、硬化性流動材料５１としては、光吸収性を有するとともに紫外線などの照射によって硬化する性質を有する流動材料（光硬化性流動材料）を用いているが、これに限ることなく、熱硬化性材料を用いてもよい。硬化性流動材料５１は、黒色を含む有色材料から形成されていることが望ましい。続いて、図９（ｂ）に示すように、透明な基板５０の一端を硬化性流動材料５１の上に載せ、基板５０の上からローラ５２などで一端側から他端側に走査するように押圧することによって硬化性流動材料５１を展開しながら、基板５０を基板１１と貼り合わせる（硬化性流動体展開工程）。
【００６２】
その後、図９（ｃ）に示すように、貼り合わせた２枚の基板１１，５０のいずれかの上から紫外線４２を照射し、硬化性流動材料５１を硬化させる。ここで、硬化性流動材料５１として熱硬化性流動材料を用いた場合には、紫外線照射の代わりに熱を加える。このようにして、第４の実施形態の光線方向制御素子が完成する。
【００６３】
このように本実施形態では、基板１１，５０を貼り合わせながら透明パターン間に硬化性流動材料５１を充填するので、生産性がより向上する。よって、安価な光線方向制御素子を作製することができる。さらに本実施形態では、基板としてロール状のフィルム基板を使用し、ロールツーロール技術を用いてパターン形成し、硬化性材料を充填，硬化して光線方向制御素子を作製することができることから、枚葉式のプロセスを採用する場合に比べて格段に生産性が向上する。
【００６４】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態の光線方向制御素子は、第３の実施形態の場合と同様に、それぞれ透明パターンが形成されている２枚の基板を用いて作製させるが、両方の基板の透明パターンが基板面内で互い違いに配列させる点で、すなわち、両方の基板の透明パターン凸部を相互に重ならないように相手側の基板と密着させる点で、第３の実施形態の光線方向制御素子とは異なっている。図１０は、このような第５の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を説明する図である。
【００６５】
まず、図１０（ａ）に示すように、透明パターン６２を有する基板６３と透明パターン６９を有する基板６７とを、前述した第１乃至第４の実施形態における手順と同様の手順で作製する。そして、図１０（ｂ）示すように、互いの透明パターン６２，６９が重ならないように基板６３，６７を位置合わせし、基板６３と基板６７とを密着させる。その後、図１０（ｃ）に示すように、基板６３，６７間の間隙に流動体６８を充填し、硬化させることで光線方向制御素子が完成する。流動体６８としては、第１乃至第３の実施形態で用いた流動体を使用することができる。
【００６６】
本実施形態では、このように透明パターン６２，６９を有する２枚の基板６３，６７を密着させることで、一方の基板のみに透明パターンを形成する場合に比べて、光吸収領域のアスペクト比を大きくすることが可能になる。たとえば、図１１（ａ）に示すように、パターン幅６５を１００μｍ、透明パターン厚み６４を１００μｍ、ピッチ６６を２２０μｍの透明な凹凸パターンを基板上に形成して光線方向制御素子を作製した場合、一方の基板のみに透明パターン６２を有した光線方向制御素子（図１１（ｂ）参照）の光吸収領域のアスペクト比は、５／６になるが、本実施形態のようにそれぞれ透明パターン６２，６９を有する２枚の基板６３，６７を図１０（ｃ）に示すように密着させることで、光線方向制御素子の光吸収領域のアスペクト比が１０と高くなる。
【００６７】
第５の実施形態によれば、一方の基板のみに透明パターンを形成する場合に比べ、光吸収領域のアスペクト比の高い光線方向制御素子を容易に作製することできる。その他の点については、上述の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態の光線方向制御素子は、第１の実施形態の光線方向制御素子と同様のものであるが、光硬化性材料をパターニングして透明パターンを形成する際に、基板面に対して斜め方向から紫外線を露光して透明パターンを形成する点で、第１の実施形態のものとは異なっている。図１２は、このような第６の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を説明する図である。
【００６９】
図１２（ａ）に示すように、基板１１上の透明領域層３９の上方にフォトマスク４１を設けた後、これらを傾けて紫外線４２を照射したり、逆に紫外線光源を傾け紫外線４２を基板１１に対して斜めから露光する。または、図１２（ｂ）に示すように、フォトマスク４１上に光線角度変換素子、例えば、マイクロプリズムアレイ４５を配置し、紫外線４２を上方から照射しても構わない。このように斜め方向から透明領域層３９を露光することにより、図１２（ｃ）に示すように、透明パターン４０が基板１１に対して傾いた形状となる。その後、光吸収性の流動体５８を充填し硬化させることで、光吸収領域が基板面位垂直な方向に対して非対称となっている光線方向制御素子が完成する。この光線方向制御素子によれば、入射光の非対称な角度分布制限が可能となる。
【００７０】
次に、本発明の第７の実施形態として、本発明の光線方向制御素子を用いた面光源を説明する。図１３は、第７の実施形態による面光源を示す断面図である。この面光源は、光源１０上に本発明に基づく光線方向制御素子５５を配置した構造のものであり、指向性のある光を出射できるものである。ここで、光源１０としては、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）や冷陰極管を光源とするサイドライト型のバックライトや直下型バックライト、無機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子、有機ＥＬ素子などが用いられる。光線方向制御素子５５としては、上述の第１乃至第６の実施形態のいずれかにおけるものと同様の光線方向制御素子が使用される。この面光源では、光線方向制御素子５における光吸収領域の形状と配置を異ならせることにより、光源１０からの出射光の広がりを使用用途に合わせて制限できる効果が得られる。
【００７１】
さらに、図１４に示すように、光線方向制御素子５５において、光吸収領域１２の光源側の面に、反射部分としてアルミニウムなどからなる反射膜６１を備えることで、光吸収領域１２に入射し吸収されていた光源光を反射させることができ、光源光として再利用することが可能となって、光源の利用効率を高めることができる。このような光線方向制御素子は、基板１１上に透明領域層を設ける前に、基板１１上にアルミニウム膜を成膜し、反射膜６１の形成位置（すなわち光吸収領域１２の形成位置）においてのみアルミニウム膜が残るようにパターニングを行って反射膜６１を形成し、その後は上述の透明領域層形成工程からの各工程を実施することによって、作製することができる。
【００７２】
さらにまた、図１５に示すように、図１３に示す面光源上に液晶表示素子５７を配置した表示装置は、その表示画面の視野角を制限することができる。したがって、情報の保全やプライバシー保護が可能となる。さらに、光線方向制御素子の形状バリエーションが豊富であることから使用する表示装置に合わせた光線方向制御素子を作製することが可能となり、モアレを低減できる効果も得られる。
【００７３】
次に、本発明の第８の実施形態として、本発明の光線方向制御素子を用いた表示装置を説明する。図１６は、第８の実施形態による表示装置を示す断面図である。この表示装置は、バックライトとしての光源１０の上に、液晶表示素子５７と光線方向制御素子５５とを配置したものである。光線方向制御素子５５としては、上述の第１乃至第６の実施形態のいずれかにおけるものと同様の光線方向制御素子が使用される。液晶表示素子５７としては、図示したものでは、透過型の液晶表示素子が用いられている。
【００７４】
この表示装置では、液晶表示素子５７の前面側（使用者側）に、すなわち表示画面上に光線方向制御素子５５が設けられているので、液晶表示素子５７の視野角を制限することができ、液晶表示素子５７の正面にいる使用者のみが液晶表示素子５７における表示内容を視認することができる。したがって、表示装置における情報の保全やプライバシー保護を図ることができる。ここでは、表示画面として透過型の液晶表示素子５７を用いた場合を説明したが本実施形態では、透過型の液晶表示素子の代わりに半透過型の液晶表示素子を用いることができる。さらには、光源１０と透過型の液晶表示素子５７との組み合わせの代わりに、表示画面として、反射型の液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置などを用いることができる。言い換えれば、本発明の光線方向制御素子を用いることによって、あらゆる種類の表示画面における視野角の制限を行うことができる。特に、有機ＥＬ表示装置やプラズマ表示装置などの自発光型表示装置に適用して視野角範囲を制御することができる。
【００７５】
本発明の光線方向制御素子では形状バリエーションが豊富であることから、使用する表示装置や表示画面の仕様に合わせた、あるいは、表示装置の使用状況に合わせた光線方向制御素子を作製することが可能であり、モアレを低減できる効果が生まれる。
【００７６】
次に、本発明の第９の実施形態として、本発明の光線方向制御素子を用いた指向性切替光源を説明する。図１７は、第９の実施形態による指向性切替光源を示す断面図である。この指向性切替光源５６は、面光源２０上に、光線方向制御素子５５と電気的に透明状態と散乱状態を切り替えることができる透過−散乱素子３６とを順次積層配置した構成のものである。光線方向制御素子５５としては、上述の第１乃至第６の実施形態のいずれかにおけるものと同様の光線方向制御素子が使用される。
【００７７】
面光源２０は、サイドライト型のバックライト光源であって、導光板２０ｃと、導光板２０ｃの一端面に近接して設けられた光源２０ａと、導光板２０ｃの裏面（光の出射面でないほうの面）に沿って設けられた反射板２０ｂと、を備えている。
【００７８】
透過−散乱素子３６は、一対の基板２３，２７間に高分子分散液晶層２５を封入したものであって、基板２３，２７の高分子分散液晶層２５に接する面には、それぞれ、電極２４，２６が形成されている。高分子分散液晶層２５は、高分子膜２５ａ中に液晶分子２５ｂを分散させたものであり、電極２４，２６間に印加される電圧に応じて、液晶分子２５ｂにおける屈折率を変化させることができるようになっている。このように構成されていることにより、液晶分子２５ｂの屈折率が高分子膜２５ａの屈折率にほぼ一致する場合には、高分子分散液晶層２５に入射した光線は直線的に高分子分散液晶層２５を透過し（透明状態）、液晶分子２５ｂと高分子膜２５ａの屈折率が一致しない場合には、高分子分散液晶層２５ｂに入射した光は散乱を受けて各方向に向けて出射する（散乱状態）。したがって、電極２４，２６間に印加される電圧を切り替えることによって、透過−散乱素子３６としての透明状態と散乱状態とを切り替えることができる。
【００７９】
本実施形態の指向性切替光源では、透過−散乱素子３６の透明状態と散乱状態とを電気的に切り替えることで、面光源２０の指向性（出射光の広がり）を切り替えることが可能となる。具体的には、透過−散乱素子３６が透明状態であれば、面光源２０からの出射光はほぼ平行光となり、散乱状態であれば、広がりをもった光となる。このように本発明によれば、出射光の広がり角を切り替えることができる指向性切替光源を提供できる。
【００８０】
次に、本発明の第１０の実施形態として、本発明の光線方向制御素子を用いた表示装置の別の例を説明する。図１８は、第１０の実施形態による表示装置を示す断面図である。この表示装置は、第９の実施形態の指向性切替光源５６上に液晶表示素子３５を積層したものである。したがってこの表示装置は、面光源２０上に、光線方向制御素子５５と透過−散乱素子３６と液晶表示素子３５とを順次積層配置した構成を有する。光線方向制御素子５５としては、上述の第１乃至第６の実施形態のいずれかにおけるものと同様の光線方向制御素子が使用される。面光源２０及び透過−散乱素子３６としては、第９の実施形態において用いたものと同様のものを使用できる。
【００８１】
この表示装置では、透過−散乱素子３６の透過状態と散乱状態を切り替えることにより、面光源２０から光線方向制御素子５５を経て出射した光の広がりを制御することができ、液晶表示素子３５へ入射する光の広がりが変更することができる。したがって、透過−散乱素子３６に印加される電圧を制御して透過状態と散乱状態とを切り替えることにより、表示装置としての視野角を切り替えることが可能になる。透過−散乱素子３６を散乱状態とすると、表示装置としての視野角が広がり、広視野表示モードとして多数人で情報を共有したりするためにこの表示装置を使用することができる。一方、透過−散乱素子３６を透過状態とすると、視野角が狭くなるので、狭視野表示モードとして、情報の保全やプライバシー保護を図りたい場合にこの表示装置を使用することができるようになる。このように本実施形態の表示装置は、その利用環境に応じて広視野表示モードと狭視野表示モードとを切り替えて使用することができる。例えばこのような表示装置を端末装置に搭載することにより、使用状況に応じて表示画像状態を選択することが可能となる。
【００８２】
さらにこの表示装置では、表示装置の特定に合わせて光線方向制御素子５５における光吸収領域の形状及び配置を設定することができることから、モアレを低減できることが可能となり、表示品位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光線方向制御素子の構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置を示す平面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置の別の例を示す平面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置のさらに別の例を示す平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置のさらに別の例を示す平面図である。
【図６】図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図１１】一方の基板のみに透明パターンを形成して作製した光線方向制御素子を示す断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態における面光源を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す面光源で用いられる光線方向制御素子を示す断面図である。
【図１５】図１３に示す面光源上に液晶表示素子を配置した表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態における表示装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態における指向性切替光源の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第１０の実施形態における表示装置の構成を示す断面図である。
【図１９】従来のマイクロルーバーフィルムの構成の一例を示す断面図である。
【図２０】従来のマイクロルーバーフィルムの構成の別の例を示す断面図である。
【図２１】従来のマイクロルーバーの構成の一例を示す断面図である。
【図２２】従来のマイクロルーバーフィルムの構成の一般的な構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    基材フィルム
２，２′    電離放射線硬化型樹脂
３，７６    光吸収体
４，７８    透明フィルム
５    光吸収樹脂
７    透明樹脂
１０    光源
１１，１４，５０，６３，６７    基板
１２，６８，８１Ａ，８１Ｂ    光吸収領域
１３    透明領域
２０    バックライト
２０ａ    光源
２０ｂ    反射板
２０ｃ    導光板
２３，２７    透明基板
２４，２６    電極
２５    高分子分散液晶層
２５ａ    高分子膜
２５ｂ    液晶分子
３５，５７    液晶表示素子
３６    透過−散乱素子
３９    透明領域層
４０，４９，６２，６９    透明パターン
４１    フォトマスク
４２    紫外線
４５    マイクロプリズムアレイ
５１    硬化性流動材料
５２    ローラ
５５    光線方向制御素子
５６    指向性切替光源
５８．６８    流動体
６１    反射膜
６４    透明パターン厚み
６５    透明パターン幅
６６    パターンピッチ
７５    透明な基材
７７    光透過性樹脂
８０Ａ，８０Ｂ    透過フィルム
８３    マイクロルーバー（光制御素子）
９０    スキージ
９１    保護層
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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