(57)【要約】【課題】構成上及び製造の観点から、より製造工程が少ない簡素化された構造を有する光学素子を、表面濡れ性の差を利用して形成することを特徴とする光学素子、バックライトユニット、表示装置、及び光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子１０は、基材層４を有している。基材層４の一方の面に集光機能を有する第１の構造体３が設けられている。基材層４の他方の面に第２の構造体が設けられている。第２の構造体は、光を透過させる透過部１と、光を反射させる反射部２とがパターン化されて構成されている。反射部２は、透過部１の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、透過部１が位置していない基材層４の他方の面に塗布され硬化されることで形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、
前記基材層の一方の面に設けられた集光機能を有する第１の構造体と、
前記基材層の他方の面に設けられた第２の構造体とを有し、
前記第２の構造体は、光を透過させる透過部と、光を反射させる反射部とがパターン化されて構成され、
前記反射部は、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に塗布され硬化されることで形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記透過部は、光硬化型樹脂からなり前記第１の構造体により光が集光される部分に形成されており、
前記反射部は、前記光が集光される部分以外の箇所に設けられている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子において、
前記透過部と前記反射部はストライプ状に形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の光学素子において、
前記透過部は、撥水撥油性を有する材料で形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部は、樹脂及び顔料または金属粉体の何れかから形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部は、白色顔料比率を５０％以上含む樹脂から構成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項７】
一方の面に集光機能を有する第１の構造体が設けられた基材層を設け、
前記基材層の他方の面の全域に、光透過性を有する光硬化型樹脂を塗布し、
前記第１の構造体側から光を照射して前記第１の構造体により光が集光される部分に位置する前記光硬化型樹脂を硬化させると共に未硬化の前記光硬化型樹脂を除去して、前記硬化した光硬化型樹脂により光を透過させる透過部を形成し、
前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布し硬化させることで光を反射させる反射部を形成する、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化されている、
ことを特徴とする光路制御部材。
【請求項９】
請求項８に記載の光路制御部材において、
前記光拡散構造体は、接着層若しくは粘着層を介して前記反射部に一体化されている、
ことを特徴とする光路制御部材。
【請求項１０】
請求項１から請求項６の何れかに記載の光学素子において、
前記基材層の厚さ方向において、前記反射部は前記透過部よりも突出しており、
前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化され、
前記透過部と前記光拡散構造体との間に空隙が介在している、
ことを特徴とする光路制御部材。
【請求項１１】
光源と、請求項８から請求項１０の何れかに記載の光路制御部材とを備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
請求項１１記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子、及びこれを用いたバックライトユニット、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを利用した液晶表示装置が、携帯電話や個人用携帯情報端末、パーソナルコンピュータ用ディスプレイの画像表示手段だけでなく、家電製品としてのテレビにも幅広く普及してきている。さらには、これまでのカソード・レイ・チューブ（ＣＲＴ）テレビでは困難であった大画面対応の情報家電の画像表示装置として一般家庭にも普及し、液晶表示装置の利点をより活用させるために、大型化だけでなく、高輝度化、薄型・軽量化に向けた開発も非常に早いスピードで進められてきている。
【０００３】
このような液晶表示装置では、装置内部に光源を内蔵していることが多く、画像を表示するために必要な明るさを得るために、液晶パネルの背面側に光源を含めたバックライトユニットを配置している。このバックライトユニットに採用されている光源としては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、エッジライト方式）と、導光板を用いない「直下型方式」があり、特に直下型方式は導光板の利用が困難な大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。
【０００４】
直下型方式の液晶表示装置としては、図６に示す装置が一般的に用いられている。これにおいては、上部に偏光板４１、４２に挟まれた液晶パネル４３から構成される液晶ユニット４０が設けられ、その下面側に、冷陰極管等からなる光源３０から射出される光を、拡散フィルム５０のような光学シートで拡散させて、液晶パネル４３の表示エリアに集光させている。さらには、ランプハウス３１に収容された光源３０からの光を効率よく照明光として利用するために、光源３０の背面には、光反射板３２が配置されている。
【０００５】
高反射率の光反射板３２は、白色顔料である酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した材料を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷後、乾燥させて形成したものであり、光を射出面側へ導く役割を担った高輝度化を図るための工夫である。
【０００６】
しかしながら、図６に例示する表示装置においては、視野角の制御が拡散フィルム５０の拡散性にのみ委ねられていることから、その制御が難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、逆に周辺部に行くほど暗くなるという問題があった。これが、光の利用効率低下の要因となり、液晶画面を横から見たときの輝度低下を招いていた。
【０００７】
これを解決する一つの方法として、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）が広く利用されている。ＢＥＦは、図７に示すように、透明基材６０上に、断面三角形状の単位プリズム６１が一方向に周期的に配列されたフィルムであり、このプリズム６１は、光の波長に比較して大きくなっている。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者側に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）、または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する機能を有している。ディスプレイの使用時（観察時）に、ＢＥＦは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向（図７中に示す方向Ｆ）側である。
【０００８】
プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの並列では、その並列方向での方向転換、またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向の表示光の輝度制御を行なうためには、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、２枚のシートを重ねて組み合わせた構造で用いられている。
【０００９】
このＢＥＦの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。ＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材を、ディスプレイに採用する旨が示されている特許文献としては、特許文献１から３を一例として挙げることができる。
上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、屈折作用によって光源からの光が最終的に制御された角度でフィルムより出射されることにより、視聴者側への光の強度を高めるように制御すること可能となる。
【００１０】
上記のようなＢＥＦを輝度制御部材として用いた光学シートでは、図８に示すように、屈折作用Ｘによって光源３０からの光Ｌが、最終的には制御された角度φで出射されることにより、視聴者の視覚方向Ｆの光の強度を高めることができる。しかしながら一方では、反射／屈折作用による光成分Ｙが、視聴者の視覚方向Ｖに進むことなく横方向に無駄に出射されることも生じていた。
【００１１】
従って、ＢＥＦを用いた光学シートから出射される光強度分布は、図９に点線Ｂで示すように、視聴者の視覚方向Ｆに対する角度が０°における光強度が最も高められる反面、図中横軸に示す±９０°近辺の小さな光強度ピークとして示されるように、横方向から無駄に出射される光（サイドローブ）Ｙも増えてしまうという問題があった。
【００１２】
そのため、輝度分布では、±９０°近辺の光強度ピークのない滑らかな輝度分布が望ましい。また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されることになる。このピーク幅を適度に拡げるためには、プリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があるため、部材数の増加を招く要因となっている。
【００１３】
以上のように、これまでの光学シート及び装置では、高輝度、低消費電力等に対する要請に充分に応えられているとは言いがたく、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニット及び表示装置の開発が待ち望まれていた。
【００１４】
これらの問題を解決する方法として、集光機能を有する構造体の裏面側に光反射部位と光透過部位を備えた光学シートがある。これは、集光機能を有する構造体に対応し、光を集光させる部位であるレンズ凸部の裏面側に光透過層を、レンズ凹部に光反射層を設けた光学シートであり、バックライトユニットの光路制御部材として用いる際、拡散板を経由して入ってくる照明光源からの光に対し、光透過層に入る光は外部に出射させ、それ以外の光は該光反射層で光源側に戻す役割を果たしている。該光反射層で戻された光は、光源側の光反射板３２などで再度反射され、再び照明光源として光透明層を通って外部へと出射される。このようにして、光反射層によって課題となっていた横方向に出射される利用できなかった光Ｙを抑制し、照明光源からの光を無駄なく効率良く再利用出来ることが可能となる。この光学シートを示す特許文献としては、特許文献４に例示されているものがある。
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【特許文献４】特願２００７−５００６５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献４に例示されている光学シートにおいては、図９に実線Ａで示すような光強度分布が得られるものの、光反射層を形成するために、集光機能を有する構造体の裏面に光反射層を転写させるための粘着層を必要としている。また、光反射層を転写させる場合、一度光反射層を剥離フィルム上等に作製する工程が必要となり、構成上及び製造の観点から、より製造工程が少ない簡素化された構造が望まれていた。
【００１６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、集光機能を有する構造体に裏面に光透過および光反射構造を形成させる工程において、表面濡れ性の差を利用することを特徴としている。この撥水撥油パターンを利用することで、光反射層を転写させるために必要な粘着層を省くことが可能となり、製造工程数を減らすことに繋がる。また、粘着層を省くことで、現行の光学シートよりも光の透過率を向上させた光学素子を提供することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は、片側に形成された集光機能を有する構造を利用して、その裏面に表面濡れ性の異なるパターンを形成し、この表面濡れ性の差を活用して光を透過および反射させる構造体を備えた光学素子を提供することであり、これまで必要とされていた粘着層を省くことで光透過率を向上させ、且つ製造工程を大幅に簡略化させることが可能となる特徴を有している。
すなわち、請求項１記載の発明は、基材層と、前記基材層の一方の面に設けられた集光機能を有する第１の構造体と、前記基材層の他方の面に設けられた第２の構造体とを有し、前記第２の構造体は、光を透過させる透過部と、光を反射させる反射部とがパターン化されて構成され、前記反射部は、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に塗布され硬化されることで形成されていることを特徴とする光学素子である。
【００１８】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の光学素子において、前記透過部は、光硬化型樹脂からなり前記第１の構造体により光が集光される部分に形成されており、前記反射部は、前記光が集光される部分以外の箇所に設けられていることを特徴とする。第１の構造体として、例えば、ストライプ状のシリンドリカルレンズが挙げられる。
【００１９】
本発明の請求項３は、請求項１または２に記載の光学素子において、前記透過部と前記反射部はストライプ状に形成されていることを特徴とする。
なお、第１の構造体を、例えば、マイクロレンズとした場合、前記透過部と前記反射部を海島構造とすることができる。
本発明の請求項４は、請求項１から請求項３の何れかに記載の光学素子において、前記透過部は、撥水撥油性を有する材料で形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項５は、請求項１から請求項４の何れかに記載の光学素子において、前記反射部は、樹脂及び顔料または金属粉体の何れか、またはその組み合わせから形成されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項６は、請求項１から請求項４の何れかに記載の光学素子において、前記反射部は、白色顔料比率を５０％以上含む樹脂から構成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光学素子の製造方法は、集光機能を有する面から光を照射して、集光機能を有する構造体の反対面に表面濡れ性の異なるパターンを形成し、この表面濡れ性の異なるパターンを利用して、光を透過及び反射させる構造を形成することで光学素子を得るようにした。
すなわち本発明の請求項７は、一方の面に集光機能を有する第１の構造体が設けられた基材層を設け、前記基材層の他方の面の全域に、光透過性を有する光硬化型樹脂を塗布し、前記第１の構造体側から光を照射して前記第１の構造体により光が集光される部分に位置する前記光硬化型樹脂を硬化させると共に未硬化の前記光硬化型樹脂を除去して、前記硬化した光硬化型樹脂により光を透過させる透過部を形成し、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布し硬化させることで光を反射させる反射部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法である。
【００２３】
本発明の請求項８は、請求項１から請求項６の何れかに記載の光学素子において、前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化されていることを特徴とする光路制御部材である。
【００２４】
本発明の請求項９は、請求項８に記載の光路制御部材において、前記光拡散構造体は、接着層若しくは粘着層を介して前記反射部に一体化されていることを特徴とする光路制御部材である。
【００２５】
本発明の請求項１０は、請求項１から請求項６の何れかに記載の光学素子において、前記基材層の厚さ方向において、前記反射部は前記透過部よりも突出しており、前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化され、前記透過部と前記光拡散構造体との間に空隙が介在していることを特徴とする光路制御部材である。
【００２６】
本発明の請求項１１は、光源と、請求項８から請求項１０の何れかに記載の光路制御部材とを備えることを特徴とするバックライトユニットである。
本発明の請求項１２は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、請求項１１記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、これまでの光学シートに比べ、光の透過率を向上させた光学素子を提供でき、さらには、製造工程を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、図１から図５は、本実施形態による光学素子及び光路制御部材の構成およびその利用形態を示す断面概略図の一例であり、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。
（第１の実施形態）
【００２９】
図１及び図２は、この発明に係る実施形態の概要を示している。図１及び図２に示すように、この実施形態の光学素子１０は、基材層４の厚さ方向の一方の面に、集光機能を有する構造３が設けられ、基材層４の厚さ方向の他方の面に、光を透過させる撥水撥油材料層１と、光を光源側に反射する層２とが設けられて構成されている。
本実施の形態では、撥水撥油材料層１が、特許請求の範囲の「透過部」に相当しており、撥水撥油材料層１は、撥水撥油性を有する材料で形成されている。
また、光を光源側に反射する層２が、特許請求の範囲の「反射部」に相当しており、構造３が、特許請求の範囲の「第１の構造体」に相当しており、撥水撥油材料層１と光を光源側に反射する層２とにより特許請求の範囲の「第２の構造体」が構成されている。
【００３０】
集光機能を有する構造３は、光源からの光を撥水撥油材料層１と基材層４を介して外部に集光出射させる機能を有する形状であり、図１に示すようなストライプ状のシリンドリカルレンズに代表される形状に規則性があるもの、または図２に示すようなマイクロレンズに代表されるレンズ径や配置が異なるものが一例として挙げられる。なお、この集光形状は半円柱状に限定されるものではない。
【００３１】
集光機能を有する構造３は、光を透過する加工可能な材料からなり、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、シクロオレフィンポリマー系樹脂等を用いて、押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する事が出来る。また、ＵＶや放射線硬化型の樹脂を用いて成形することも可能である。なお、ＵＶや放射線で硬化する材料を含む樹脂を複数混ぜて用いることでも良い。
【００３２】
また、撥水撥油層１を形成する側の面形状は、図１及び図２に示すような平坦な形状に限定されるものではなく、所定の凹凸または一定の形状等が成形されていても良い。この場合、凹部にのみ撥水撥油材料層１を形成し、凸部に光を反射させる構造２を設けることでも良く、また、凸部に事前に撥水撥油層を形成して、凹部に光反射層を形成する際に凸部に光反射層が形成されないようにすることで光を透過させる層と反射させる層を作製することが出来る。
【００３３】
基材層４は、集光機能を有する構造体３を作製する際の基材を担い、製造上基材層４上に上記記載の工法で集光機能を有する構造体３を形成する。基材層３に用いられる材料は、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーカーボネート系樹脂のような透明性の高い樹脂を一例として挙げることが出来る。また、この基材層４は、集光機能を有する構造３と同じ材料でも良く、また、機能を有する構造３の成形加工時に両面同時に製造加工することで、機能を有する構造３と基材層４を一括して得ることも出来る。
【００３４】
基材層４の厚みは、集光機能を有する構造３の焦点距離に依存する。製造工程時に集光機能を有する構造３から入射された光が、撥水撥油材料層１及び基材層４を透過して集光する際、良好なパターンを形成するためには、撥水撥油材料層１及び基材層４を合わせた厚みが、集光機能を有する構造３の焦点Ｆまでの距離以内であることが必要となる。なお、基材層４の厚みとしては、１０から２００ミクロンであることが望ましい。
【００３５】
本発明の撥水撥油材料層１に用いられる材料としては、透明性の高い、強い撥水特性を示す光硬化型のフッ素系樹脂、またはフッ素含有官能性材料をその一例として挙げることが出来る。また、膜質の良好な層を形成することが可能な材料が望ましいことから、これらのフッ素系材料を、透明性が高く、均一で良質な薄膜が形成できる光硬化型樹脂に含有または添加させた材料を用いても良い。
【００３６】
本発明の撥水撥油材料層１は、光を透過させるために高い透明性が必要であることから、撥水撥油材料層１の厚さは１０ミクロン以下、さらには２ミクロン以下がより望ましく、その透過率は９０％以上であることが望ましい。
【００３７】
また、撥水撥油材料層１の形成時においては、光の透過率を上げるために薄膜が望ましいことから、塗布工程における材料の粘度は、薄膜が容易に形成できる程度の低い粘度が望ましく、さらには１００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００３８】
本発明は、表面の濡れ性差を利用して光を反射させる構造を形成することを特徴としている。パターンを作製した撥水撥油材料層１に、光を反射させる材料を含む撥水撥油材料と馴染まない特性を有する樹脂を塗布することで、すなわち撥水撥油材料層１の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布することで、撥水撥油材料層１以外の箇所に光を反射させる樹脂層２（反射部）を形成することが可能となる。ここで使用する樹脂は、用いた撥水撥油材料層１と互いに相溶せずに強く分離する材料が望ましく、さらには光の反射を妨げない透明な材料であることが好ましい。なお、樹脂層２（反射部）を構成する液状の物質は、基材層４の厚さ方向の他方の面に対して濡れ性を有していることは無論のことである。
【００３９】
光を反射させる層２を構成する透明樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネ−ト系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、ポリエステルアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系のオリゴマー又はアクリレート系等からなる光硬化性樹脂などの透明樹脂に、親水性を示す水酸基またはアミド基を一つ以上有する親水性を付与させた材料、さらには、ビニルピロリドン等の親水性樹脂が一例として挙げられる。また、親水性を向上させる材料又は分散剤を、含有または添加させた該透明樹脂を用いることも可能である。上記記載のフッ素系材料と馴染まない材料であり、塗布することでフッ素系材料上には形成されず、フッ素系材料のないパターン上に形成されることが可能な光硬化型あるいは熱可塑性に親水性を付与した樹脂が好ましい。
【００４０】
また、光を反射させる層２の厚みは、撥水撥油材料層１よりも５ミクロンから２０ミクロン厚いことが望ましい。これは光源からの光を反射させるために必要な高さであり、この撥水撥油材料層１と光を反射させる層２の高さの差を利用して、安定した空隙７を形成させるために必要な高さとなる。
【００４１】
また、光を光源側に反射させる層２の材料としては、白色顔料や光を反射する金属粉末を挙げることができる。その一例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、クレー、水酸化アルミニウム、硫化亜鉛、シリカおよびシリコーン等が挙げられる。これらの白色顔料、金属粉末は、単独で使用しても、あるいは複数種類を混ぜて使用しても良い。
【００４２】
なお、光を反射させる層２における光の吸収は１％以下が望ましい。１％を超えると光学素子１０から射出する積算光量が減少して輝度が低下する。そのため、光を反射させる層２の反射率は７０％以上を必要とし、より好ましくは８０％以上である。混合する白色顔料又は金属粉末の比率は６０％以上が望ましく、これらを単独あるいは２種類以上を混ぜて使用しても良い。
【００４３】
光を反射させる層２の膜形成時においては、混合した材料の粘度が１０から３０００ｍＰ．ｓであることが望ましく、特には１００から１０００ｍＰ・ｓであることがより好ましい。
（第２の実施形態）
【００４４】
図３は、本発明の光学素子の製造方法の概要を示している。図３（Ａ）に示すように、先ず構造３を有する基材層４の他方の面の全域に撥水撥油材料層１を形成する。次に、図３（Ｂ）に示すように、集光機能を有する構造３側から平行光Ｈを照射し、集光機能を有する構造３に依存する光が撥水撥油材料層１に到達し、光が到達した部位のみが硬化する。
【００４５】
撥水撥油材料層１を形成する方法として、ロールコーター、スピンコーター、ダイコーター等の各種塗工装置あるいは印刷方式、または、ディスペンサーやスプレーを用いる塗工方法であっても良い。
【００４６】
撥水撥油材料層１のパターンを形成する方法としては、撥水撥油材料が示す任意の吸収波長の平行光を選択し、最適な露光量の光を集光機能を有する構造３から照射することにより、所定の撥水撥油材料層１だけを硬化させることが出来る。次に、図３（Ｃ）に示すように、光を受けなかった未硬化部位を溶剤現像等の処理により除去することで、所定の撥水撥油材料層１のパターンを形成することが出来る。
【００４７】
次に、形成した撥水撥油材料層１のパターン上に、図３（Ｄ）に示すように、白色顔料と感光性樹脂を混ぜた材料を塗布して、すなわち撥水撥油材料層１が位置していない基材層４の他方の面に塗布して、撥水撥油材料層１のない箇所に光を光源側に反射させる層２を形成させ、最後に構成している透明樹脂を硬化させることで本発明の光学素子１０が作製される。
【００４８】
（第３の実施形態）
この発明に係る光路制御部材２０の概要を図４に示す。図１に示した光学素子１０を、粘着または接着層５を介して拡散板６に貼り合せて一体化することで得ることが出来る。ここで粘着または接着層５は、光を反射させる層２とのみ貼りついた構造となり、撥水撥油材料層１と粘着層５の間には空隙７が形成される。このような空隙７は、例えば、空気や窒素等の気体から成る。
なお、本実施の形態では、拡散板６が、特許請求の範囲の「光拡散構造体」に相当している。
【００４９】
本発明の光学素子１０と拡散板６を貼り合わせる場合、全面であっても良く、また少なくとも部分的な接合でも良い。また、貼りあわせる方法としては、ロールラミネーターあるいはプレス機のような装置を用いることが出来る。また、貼り合わせる工程においては、光学素子１０、粘着または接着層５、または拡散板６などに触れるロール部位は、ゴム製、または金属製でも良く、これらを上下別々に組み合わせて貼り合せても良い。
【００５０】
また、粘着または接着層５に用いられる材料は、光を透過させるために透明性に優れた材料が好ましく、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘着材または接着材が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、１００℃で貯蔵弾性率Ｇ’  １．０Ｅ＋０４  Ｐａ以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に拡散板６と光学素子１０が剥離またはずれてしまう可能性がある。また、空隙７を確保するために、粘着または接着層５の中に透明の微粒子、例えば、ビーズ等を混ぜても良い。また、粘着または接着層５は、透明な樹脂層を含む多層構造でも良く、単層で用いても良い。
【００５１】
（第４の実施形態）
以上の説明により作製される本発明の光学素子は、液晶表示装置のバックライトユニット、有機または無機電界発光表示装置、プラズマディスプレイ等のディスプレイの視野角コントロールフィルムや、コントラスト向上フィルム、太陽電池用の光制御フィルム、投射スクリーンなどに応用することが出来る。ここでは図５に、この発明に係る光路制御部材２０を利用した液晶表示装置の形態を示す。
【００５２】
図５に示した液晶表示装置は、光源３０を含むランプハウス３１と光源の光を反射させる光反射板３２をバックライト部位として、その上に接着または粘着層５を介して拡散体６と貼り合わせた光学素子１０から成る光路制御部材２０、及び、これらの上に配置される液晶パネル４３を偏向板４１及び４２で挟み込んだ液晶ユニット４０から構成されることを示している。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例として、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。本実施例においては、第３の実施形態の光路制御部材２０の具体例について説明する。
【００５４】
まず、基材層４となる光学用２軸延伸易接着ＰＥＴフィルム（膜厚１２５μｍ）上に、ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５１））を塗布し、集光機能を有する構造３の形状に切削したシリンダー金型を使用して、レンズピッチが１４０ミクロンの集光機能を有する構造３と基材４を作製した。次に、ワイヤバーを用いて無溶剤型のフッ素系ＵＶ硬化型樹脂（粘度４０ｍＰ・ｓ）から成る厚さ２ミクロンの薄膜を基材４の裏面側に形成し、これに、集光機能を有する構造３から最適な露光量（５５ｍＪ／ｃｍ２）の平行ＵＶ光を照射して、裏面に所定のフッ素系ＵＶ硬化型樹脂層のみを硬化させた。その後、メチルエチルケトン溶剤を用いて未硬化部位のフッ素系ＵＶ硬化型樹脂層を除去して、集光レンズ形状に追随した、フッ素系ＵＶ硬化型樹脂層幅が９８ミクロンの撥水層パターン１を形成した。
【００５５】
また、未硬化部位のフッ素系ＵＶ硬化型樹脂層を除去する方法としては、上記の溶剤現像工法以外に温風による未硬化樹脂除去操作を行い、溶剤現像と同等の効果が得られることを確認した。これは、フッ素系ＵＶ硬化型樹脂層を形成する前の基材表面の水に対する接触角値と未硬化樹脂を除去した後の基材面の接触角値を測定比較して、同等の値が得られたことから判定した。
【００５６】
次に、酸化チタンを重量比で６０％含むＮ−ビニル−２−ピロリドンに分散剤を１％加えた後、分散装置を用いて均一に酸化チタンを混ぜ合わせて、粘度９６０ｍＰ・ｓ、反射率８１．３％の光を反射させる層２を構成する材料を得た。
【００５７】
最後に、形成した撥水層パターン１上に、酸化チタンを重量比で６０％含むＮ−ビニル−２−ピロリドンに分散剤を１％加えた材料をアプリケーターを用いて塗布し、撥水層パターン１のない基材層４上に、厚さ１１ミクロンの酸化チタンを含む光を反射する層２を形成した。最後にこの形成した酸化チタンを含む樹脂層にＵＶ光を照射して樹脂を硬化させて、光を透過させる撥水層パターン１と光を反射させる層２のストライプ状パターンを形成して光学素子１０を得た。
【００５８】
上記で得られた光学素子１０を、接着層５を介してポリスチレン製拡散板６に貼り合わせて光路制御部材２０を作製した。これは、拡散板６上にロールコーターを用いて主成分がアクリル系樹脂の接着剤を塗布し、この上に作製した光学素子１０をロールラミネーター装置で貼り合わせた後、８０℃のオーブンで１時間接着剤を硬化させることで得た。この光路制御部材の光学測定を行った結果、従来の光路制御部材（特許文献４）よりも４％輝度が向上することを確認した。また、その他の配光特性も同等であることを確認した。
【００５９】
また、作製した光路制御部材２０を温度８０℃、及び温度６０℃／湿度９５％の環境下で２４時間保存した後、外観評価を行った結果、剥離や剥れ、浮き等の異常は認められず、従来の光学シートと同等であることを確認した。
【００６０】
本発明は、集光機能を有する構造体に裏面に光透過および光反射構造を形成させる工程において、表面濡れ性の差を利用することを特徴としている。この表面濡れ性の差を利用することで、光反射層を転写させるために必要な粘着層を省くことが可能となり、製造工程数を減らすことに繋がる。また、粘着層を省くことで、現行の光学シートよりも光の透過率を向上させた光学素子を提供することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構造設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の第１の実施形態の光学素子の説明図である。
【図２】この発明の第２の実施形態の光学素子の説明図である。
【図３】この発明の第１の実施形態の光学素子の製造工程の説明図である。
【図４】この発明の第１の実施形態の光路制御部材の説明図である。
【図５】この発明の第１の実施形態の液晶表示装置の説明図である。
【図６】従来技術による液晶表示用光学シートの構成例の説明図である。
【図７】従来技術による直下型方式の液晶表示装置の説明図である。
【図８】従来技術によるＢＥＦの説明図である。
【図９】従来技術によるＢＥＦから出射される光強度分布の説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  撥水撥油材料層
２  光を光源側に反射させる層
３  集光機能を有する構造
４  基材層
５  粘着層
６  拡散板
７  空隙
１０  光学素子
２０  光路制御部材
３０  光源
３１  ランプハウス
３２  光反射板
４０  液晶ユニット
４１  偏向板
４２  偏向板
４３  液晶パネル
５０  拡散フィルム
６０  基材
６１  断面三角形状の単位プリズム
Ｆ  焦点
Ｈ  平行光  
Ｌ  光源からの光
Ｖ  ディスプレイ画面に対する法線方向
Ｘ  屈折光
Ｙ  反射／屈折作用により横方向に出射する光
【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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