JP2008170871A - 光学シート、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学シート、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、およびその製造方法において、透過光の輝度ムラを低減することができるようにする。
【解決手段】光学シート２１を、アレイ状に配列されたレンズ部４ｂを有するレンズシート４と、レンズ部４ｂのそれぞれに対する光の入射範囲を規制する遮光パターンを有する光反射層５と、光反射層５の側からレンズシート４に入射する光を、光反射層５の手前側で散乱する光散乱層７と、光散乱層７を光反射層５に対して固定する光透過性の接合層６とを備え、光反射層５は、レンズシート４の屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質により遮光パターンの光透過部分を形成する透明部５Ｂと、遮光パターンの遮光部分を形成する光反射部５Ａとにより構成され、透明部５Ｂは、接合層６とレンズシート４とにそれぞれ密着されるとともに光反射層５の層厚方向に貫通して設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学シート、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、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、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、およびその製造方法に関する。

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、液晶パネルと、この液晶パネルに背面側から光を照射する光源手段とを備え、この光源手段に、光源からの光を液晶パネルへと導くレンズ層が設けられ、該レンズ層焦点面近傍に開口をもつ遮光部または該レンズ層によって液晶層内部で結像する位置関係にあるレンズ層焦点面より外側に開口をもつ遮光部を有する液晶表示装置が記載されている。
特許文献１には、遮光部を反射層とすることによりさらに光の利用効率を向上できることが示唆されている。
特開２０００−２８４２６８号公報（図１−３）

しかしながら、上記の従来の光学シートには、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、レンズ層の平面側に開口を有する遮光層が一体形成されている。この開口は、光源と光学素子との間に一定の大きさの光透過範囲を設けるとともに、空気層を形成することで、光学素子に対して大きな入射角で入射する光を屈折して開口に対向する光学素子側に光線を折り曲げる機能を有している。
一方、このような光学シートを光源部に取り付けたり、レンズ層に入射する前に光拡散層を配置したりする場合に、コスト、生産性の面から、光透過性の粘着層や接着層を用いて接合することが多いが、その場合に、粘着層や接着層が開口内にはみ出して光学素子にまで達し、開口の一部または全部が粘着層や接着層で埋まってしまう場合がある。
このような場合、埋まってしまった部分では、粘着層や接着層の媒質から光学素子の媒質に光が入射するため、ほとんど屈折率差がなくなってしまう。そのため、大きな入射角で開口に入射する光が、略直進して、開口が対向している光学素子の周囲に配置された光学素子への迷光となって輝度ムラを発生したり、光学素子から出射されなくなって光量低下をおこしたりするという問題がある。
粘着層や接着層が開口にはみ出さないように、弱い力で貼り付けることも考えられるが、貼り付けの信頼性が得られなかったり、貼り付け工程に余計な手間がかかったりするという問題がある。

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、透過光の輝度ムラを低減することができる光学シート、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。

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、アレイ状に配列された複数の光学素子を有する光学素子シートと、前記複数の光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する遮光パターンを有する光反射層と、該光反射層の側から前記光学素子シートに入射する光を、前記光反射層の手前側で散乱する光散乱層と、該光散乱層を前記光反射層に対して固定する光透過性の接合層とを備え、前記光反射層は、前記光学素子シートの屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質により前記遮光パターンの光透過部分を形成する透明部と、前記遮光パターンの遮光部分を形成する光反射部とにより構成され、前記透明部は、前記接合層と前記光学素子シートとにそれぞれ密着されるとともに前記光反射層の層厚方向に貫通して設けられた構成とする。
この発明によれば、複数の光学素子を有する光学素子シート、光反射層、接合層、および光散乱層が、この順に積層され、光反射層は、各光学素子の屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質からなる透明部と光反射部とが層厚方向に貫通されて遮光パターンを形成する。このため、例えば外力が加わるなどしても、接合層が透明部を押しつぶして光学素子シートに達することがないので、光反射層側から光学素子シートに向かう光は、確実に屈折率が低い透明部を透過して光学素子シートに入射する。このような透明部を有することにより、遮光パターンの各光透過部分の大きさと、互いに対向する光透過部分と光学素子シートとにおける境界面の屈折率差を一定に保つことができる。
なお、本明細書で抗圧縮性媒質とは、気体に比べて圧縮力に対する抵抗が著しく大きく、使用状態で略一定の体積を占める媒質を意味しており、例えば、固体、液体、ゲル状体などを指す。

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において、前記複数の光学素子は、凸シリンドリカルレンズ群が１方向に並列してなるレンチキュラーレンズからなる構成とする。
この発明によれば、光学素子がレンチキュラーレンズからなるので、凸シリンドリカルレンズ群が延びる方向と直交する方向に効率的に光を集光することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の光学シートにおいて、前記レンチキュラーレンズが、放射線硬化性樹脂の硬化物からなるレンズ部がシート状の基材に重合接着して形成された構成とする。
この発明によれば、シート状の基材に放射線硬化性樹脂の硬化物を重合接着することで、レンズ部を形成するので、例えば、押し出し成形などに比べて、レンズ部の断面形状を高精度に形成することができる。

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において、前記透明部は、熱可塑性樹脂もしくは放射線硬化性樹脂を用いた樹脂成形により形成された構成とする。
この発明によれば、樹脂成形により透明部を形成するので、光学素子に対する位置精度を向上することができる。

請求項５に記載の発明では、バックライトユニットにおいて、請求項１〜４のいずれかに記載の光学シートと、該光学シートに対して前記光反射層の側から光を入射する光源部とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の光学シートを用いるので、請求項１〜４のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。

請求項６に記載の発明では、ディスプレイ装置において、請求項５に記載のバックライトユニットと、該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなる構成とする。
この発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の光学シートを用いた請求項５に記載のバックライトユニットを用いるので、請求項１〜４のいずれかに記載の発明と同様の作用効果を備える。

請求項７に記載の発明では、アレイ状に配列された複数の光学素子を有する光学素子シートと、前記複数の光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する遮光パターンをする光反射層と、該光反射層の側から前記光学素子シートに入射する光を前記光反射層の手前側で散乱する光散乱層とを有し、前記遮光パターンの光透過部分が前記光学素子シートの屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質からなり、前記遮光パターンの遮光部分が光反射性の材料からなる光学シートの製造方法であって、前記複数の光学素子の形成後の光学素子シートまたは前記複数の光学素子の形成前の光学素子シートにおける前記複数の光学素子が形成されたまたは形成される面と反対側のシート面に、前記遮光パターンの光透過部分および遮光部分のいずれか一方を形成する第１パターン層形成材料を一定厚さでパターニングして第１パターン層を形成する第１パターン層形成工程と、前記第１パターン層が形成された前記シート面上に、少なくとも前記第１パターン層を覆う高さまで、前記遮光パターンの光透過部分および遮光部分のいずれか他方を形成する第２パターン層形成材料を塗布する第２パターン層形成材料塗布工程と、該第２パターン層塗布工程で塗布された前記第２パターン層形成材料を、前記第１パターン層と同高さに均す第２パターン層層厚調整工程と、該第２パターン層層厚調整工程後の前記第１および第２パターン層の上面に光散乱層を接合層を介して接合する光散乱層接合工程とを備える方法とする。
この発明によれば、第１パターン層形成工程では、光学素子シートにおける複数の光学素子が形成されたまたは形成される面と反対側のシート面に、遮光パターンの光透過部分および遮光部分のいずれか一方を形成する第１パターン層形成材料を一定厚さでパターニングする。
そして、第２パターン層形成材料塗布工程では、第２パターン層形成材料を、第１パターン層が形成された基板上に、少なくとも第１パターン層を覆う高さまで塗布する。
次に、第２パターン層層厚調整工程により、第２パターン層形成材料を第１パターン層と同高さに均す。
そして、光散乱層接合工程では、互いに同高さとされた第１および第２パターン層の上面に光散乱層を接合層を介して接合する。
これらの工程において、第１および第２パターン層形成材料のうち遮光パターンの光透過部分を形成する材料を、光学素子シートの基材の屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質とし、同じく遮光部分を形成する材料を光反射性の材料とする。
これにより、請求項１に記載の光学シートを形成することができる。

なお、第１パターン層形成工程において光学素子シートに複数の光学素子が形成されていない場合において、光学素子シートに複数の光学素子を形成する工程は、第１パターン層形成工程より後の適宜のタイミングで実施することができるが、例えば、第２パターン層形成材料塗布工程の前、あるいは第２パターン層層厚調整工程と光散乱層接合工程との間で実施することが好ましい。
また、第２パターン層形成材料が、硬化性材料である場合において、第２パターン層層厚調整工程と光散乱層接合工程との間に、硬化性材料に応じた硬化促進手段を用いて第２パターン層形成材料の硬化を促進する硬化促進工程を設けることが好ましい。

本発明の光学シート、それを用いたバックライトユニット、ディスプレイ装置、およびその製造方法によれば、互いに対向する遮光パターンの光透過部分と光学素子シートとの境界面の屈折率差を一定に保つことができるので、遮光パターンの各光透過部分の透過光の輝度ムラを低減することができるという効果を奏する。

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。
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、図１におけるＡ視説明図である。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）。

本実施形態のディスプレイ装置１００は、図１に示すように、光源部２０、光学シート２１、液晶表示部２２がこの順に積層され、液晶表示部２２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。
光源部２０と光学シート２１とは、バックライトユニット２３を構成している。
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。

光源部２０は、液晶表示部２２の表示画面の範囲を覆う面積に延在され、光学シート２１に対向して配置されている。そして、出射面２０ａから、光学シート２１側に向けて、光量分布が略均一化された光を出射できるようになっている。
光源部２０の詳細構成は、特に図示しないが、出射面２０ａに表示画面側から入射する光を再利用することが可能なものであれば、周知のいかなる構成を採用してもよい。
例えば、液晶表示部２２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、導光板内で内部反射を繰り返して導光され、一定の入射角になったとき、表示画面側に透過され、光源光として再利用される。
また、例えば、光源と、この光源の側面側および背面側に配置されたリフレクタとからなるランプハウスタイプの構成を採用してもよい。この場合、表示画面側から戻る光は、反射板によって反射を繰り返すことによって、表示画面側に反射され、光源光として再利用される。
なお、光源部２０の光量分布の均一化度合いは、後述する光散乱層７の光散乱性能に応じて、適宜設定することができる。

光学シート２１は、光源部２０の出射面２０ａ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、他の光を光源部２０側に反射して光源部２０に再入射させるものである。
本実施形態では、光透過性を有するシート状の基材４ａの一方の面にレンズ部４ｂ（複数の光学素子）が形成されたレンズシート４（光学素子シート）と、基材４ａのレンズ部４ｂと反対側の面に形成された光反射層５と、光反射層５上に接合層６を介して接合された光散乱層７とからなり、光散乱層７が光源部２０の出射面２０ａ側に対向して配置されている。

基材４ａとしては、光源部２０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フィルムを採用することができる。プラスチックフィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のフィルムを挙げることができる。これらのフィルムの屈折率はグレードなどにもよるが、参考までに代表的な屈折率の値を示すと、１．５４（ＰＥＴ）、１．５０（ＰＰ）、１．５８（ＰＣ）、１．４９（ＰＭＭＡ）、１．５２（ＰＥ）である。

光反射層５は、本実施形態では、図１、２に示すように、それぞれ同一の層厚ｈでストライプ状とされた光反射部５Ａと透明部５Ｂとが、図１の紙面垂直方向に延在され、この延在方向に直交してピッチＰで交互に並列されてなる。すなわち、光反射部５Ａによる遮光部分と、透明部５Ｂによる光透過部分とからなるストライプ状の遮光パターンを形成している。これにより、基材４ａを通してレンズ部４ｂに入射する光の入射範囲を規制している。

光反射部５Ａ、透明部５Ｂの隣接方向の側面は、製造方法に応じて、層厚方向に対して傾斜していてもよい。図１、２では図示を省略しているが、本実施形態では、透明部５Ｂを樹脂成形によって形成するため、透明部５Ｂの幅が基材４ａから離れる方向に向かってわずかに縮幅されている。
光反射部５Ａ、透明部５Ｂの基材４ａの面上での幅は、それぞれ、ｗ、Ｗ（ただし、ｗ＋Ｗ＝Ｐ）とされている。
透明部５Ｂの幅Ｗは、レンズ部４ｂの焦点位置やＮＡを考慮して、背面側から透明部５Ｂに入射する光が、透明部５Ｂに対向する位置のレンズ部４ｂに効率的に入射し、透明部５Ｂに対向する位置以外のレンズ部４ｂに入射しにくくなるような幅に設定される。

光反射部５Ａは、光反射性を有する適宜の材質を用いることができる。本実施形態では、後述するように、例えばＴｉＯ_２などの白色顔料を含む親油性白インキを乾燥させて形成している。光反射部５Ａの反射率は、光源部２０の光の利用効率を向上するために、表示光として用いる可視光の波長範囲の反射率を、必要に応じて適宜の高反射率とすることが好ましい。例えば、波長５４０ｎｍでの反射率が８０％以上となるような高反射率とすることが好ましい。

透明部５Ｂは、基材４ａよりも低屈折率の抗圧縮性媒質から構成される。本実施形態では、フッ素系ポリマーを含む放射線硬化樹脂である紫外線硬化樹脂を形成して基材４ａ上に配置する紫外線キュアリング成形法を用いて形成している。このため、透明部５Ｂは、基材４ａに対して重合接着されている。
フッ素系ポリマーは、一般に屈折率が１．３〜１．４３程度であり、上記に例示した基材４ａの材料のいずれに対しても低屈折率である。フッ素系ポリマーの一例としては、非晶質フッ素樹脂である旭硝子（株）製サイトップ（登録商標）を挙げることができる。この場合、屈折率は、１．３４である。
フッ素系ポリマー以外の低屈折率を有する樹脂としては、例えば、屈折率１．４低度のシリコーン樹脂を挙げることができる。

レンズ部４ｂは、透明部５Ｂを透過して、基材４ａに入射する拡散光を集光して、透明部５Ｂに液晶表示部２２側に出射するための光学素子である。
本実施形態では、基材シート４上の透明部５Ｂの中心に沿って焦点位置が延びるようにピッチＰで並列配置された凸シリンドリカルレンズアレイ、すなわちレンチキュラーレンズである。
レンズ部４ｂの焦点の光軸方向の位置は、透明部５Ｂの内部、または外部の近傍位置に設定されている。
レンズ部４ｂのレンズ形状は、本実施形態では、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。

レンズ部４ｂは、本実施形態では、基材４ａと同程度もしくはより高屈折率の透明樹脂ポリマーを含む紫外線硬化性樹脂を形成し、透明部５Ｂと同様に紫外線キュアリング成形法によりの複数のレンズ部４ｂを基材４ａに重合接着している。
ここで、レンズ部４ｂおよび透明部５Ｂの配列ピッチＰは、液晶表示部２２の画素領域２２ａ（図２参照）の一方向における配列ピッチに一致されている。

光散乱層７は、光源部２０から光学シート２１に入射する光を拡散させて、輝度ムラを防止するためのものである。
光散乱層７としては、当該技術分野では良く知られているように、例えば、プラスチックフィルム、プラスチック板などの透明材料中に光を散乱させる高屈折率の樹脂や微粒子（filler）などを含んだものや、表示画面側の出射面７ａをマット状に処理したものを用いることができる。
この光散乱層７は、出射面７ａに設けられた光透過性の粘着剤または接着剤からなる接合層６を介して光反射層５に接合されている。そのため、光反射層５の各光反射部５Ａおよび各透明部５Ｂと接合層６との間に空気層などが形成されることなく密着して接合されている。
すなわち、光散乱層７を透過して基材４ａに入射する光は、透明部５Ｂの媒質のみを透過して、基材４ａに入射するようになっている。

液晶表示部２２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、画素領域２２ａ（図２参照）ごとに液晶シャッタを形成するものである。
ここで、光学シート２１の製造方法について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法を行うための光学シート製造装置の概略構成を説明する模式説明図である。図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法に用いる金型ローラの正面図である。図４（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）のＢ部の拡大部分断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る光学シートの光学素子の成形工程を説明する工程説明図である。図６は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第１パターン層形成工程を説明する工程説明図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第２パターン層形成材料塗布工程を説明する工程説明図である。図８（ａ）は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第２パターン層層厚調整工程を説明する工程説明図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図９は、本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の光散乱層接合工程の直前の様子を示す工程説明図である。

光学シート２１を製造する光学シート製造装置２００は、図３に示すように、フィルム巻き出し部４０、光学素子形成部４１、第１パターン層形成部４２、第２パターン層形成部４３、および光学シート巻き取り部４４が順次配列され、その間で基材４ａを連続搬送し、その過程で、レンズ部４ｂを成形する光学素子成形工程、第１パターン層形成工程、第２パターン層形成材料塗布工程、第２パターン層層厚調整工程、第２パターン層の硬化促進工程、および光散乱層接合工程を順次行うことができるようになっている。

フィルム巻き出し部４０では、基材４ａに用いるＰＥＴフィルム原反が設置されたフィルムリール７０から、ローラ４６を介して、基材４ａを巻き出し、光学素子成形部４１に搬送する。
なお、巻き出された基材４ａは、フィルム巻き出し部４０での搬送過程で、放射線硬化性樹脂の接着性を向上するため、表面改質処理などの適宜の易接着処理を施してもよい。

光学素子成形部４１では、金型ローラ４８を用いて、光学素子成形工程を行う。
金型ローラ４８は、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、ローラ表面にレンズ部４ｂのレンズ形状に対応するローラ周方向にわたって形成された溝部４８ａが、ローラ軸方向にピッチｐ２で必要な条数形成されたもので、光学素子成形版を構成するものである。
溝部４８ａは、図４（ｃ）に示すように、溝深さｄ、非球面曲率半径Ｒで表される形状に形成されている。ここで、ｐ_２、ｄ、Ｒは、成形収縮などを考慮して必要なレンズ部４ｂの形状、ピッチが得られるように設定する。

光学素子成形部４１に搬送された基材４ａは、巻き付けローラ４５によって金型ローラ４８の外周に巻き付けられ、金型ローラ４８の回転に同期して搬送される。
一方、金型ローラ４８には、巻き付けローラ４５の回転方向上流側において、放射線硬化性樹脂供給部５０によって、各溝部４８ａに放射線硬化性樹脂６０が供給（塗工）されている。そのため、図５に示すように、各溝部４８ａと基材４ａ一方の面との間には、放射線硬化性樹脂６０が充填された状態で回転が進行する。
この状態で、金型ローラ４８に対向して配置された放射線源４７から、放射線硬化性樹脂６０を硬化させる放射線Ｑ_１が照射される。放射線Ｑ_１は、基材４ａを透過し、各溝部４８ａ内の放射線硬化性樹脂６０を硬化させる。
本実施形態では、放射線硬化性樹脂６０は紫外線硬化樹脂であり、放射線Ｑ_１は、紫外線である。

次に、レンズ部４ｂが一方の面に形成された基材４ａは、第１パターン層形成部４２に搬送される。第１パターン層形成部４２では、金型ローラ５１を用いて、第１パターン層形成工程を行う。本実施形態では、第１パターン層は、遮光パターンの光透過部分、すなわち透明部５Ｂである。

金型ローラ５１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ローラ表面に透明部５Ｂの凸形状に対応するローラ周方向にわたって形成された溝部５１ａが、ローラ軸方向にピッチｐ_１で必要な条数形成されたもので、透明部成形版を構成するものである。ここで、ｐ_１、ｗは、成形収縮などを考慮して必要な透明部５Ｂの形状、ピッチが得られるように設定する。
溝部５１ａは、図４（ｂ）に示すように、溝深さｈ、溝底部が幅ｗで、溝側面が角度θで径方向外側に開いた台形状とされている。このように、溝部５１ａの溝側面に傾斜を設けることで、成形時の離型性を確保することができる。
金型ローラ５１の軸方向の位置は、溝部５１ａの中心位置が、レンズ部４ｂの硬化後の光軸に略一致するように、例えば、金型ローラ５１の固定位置などを微調整ネジなどの手段で調整することにより金型ローラ４８に対して位置合わせしておく。

第１パターン層形成部４２に搬送された基材４ａは、巻き付けローラ４５によって金型ローラ５１の外周に巻き付けられ、金型ローラ５１の回転に同期して搬送される。
一方、金型ローラ５１には、巻き付けローラ４５の回転方向上流側において、放射線硬化性樹脂供給部５３によって、各溝部５１ａに透明部５Ｂを形成する放射線硬化性樹脂６１が供給（塗工）されている。そのため、図６に示すように、各溝部５１ａと基材４ａの他方の面との間には、放射線硬化性樹脂６１が充填された状態で回転が進行する。
この状態で、金型ローラ５１に対向して配置された放射線源５２から、放射線硬化性樹脂６１を硬化させる放射線Ｑ_２が照射される。放射線Ｑ_２は、レンズ部４ｂ、基材４ａを透過し、レンズ部４ｂで集光される範囲に位置する各溝部５１ａ内の放射線硬化性樹脂６０に照射することができる。そのため、硬化ムラなどを起こすことなく迅速に硬化させることができる。したがって、照射量を必要最低限とすることができ、硬化時の収縮による歪みを最小限に抑えることができる。
本実施形態では、放射線硬化性樹脂６１は紫外線硬化樹脂であり、放射線Ｑ_２は、紫外線である。放射線Ｑ_２の波長は、必要によって放射線Ｑ_１と同じであってもよいし異なっていてもよい。

なお、本工程では、レンズ部４ｂに対しても放射線Ｑ_２が照射される。そのため、放射線Ｑ_２が、放射線硬化性樹脂６０、６１のそれぞれを硬化させることができる場合には、光学素子成形工程でのレンズ部４ｂの硬化を搬送上必要な最低限の硬化段階にとどめ、本第１パターン層成形工程において、放射線硬化性樹脂６１の硬化とともに、放射線硬化性樹脂６０が必要な硬化が完了するようにしてもよい。
この場合、光学素子成形工程での硬化進行による成形収縮をさらに低減できるので、光学素子成形工程後の寸法変化を抑制でき、より高精度の成形が可能となる。

基材４ａは、放射線硬化性樹脂６１の硬化が終了した段階で分離ローラ４９によって、金型ローラ５１から分離され、図７（ａ）に示すように、基材４ａの一方の面（図示下側）にレンズ部４ｂが、他方の面（図示上側）に透明部５Ｂが、それぞれ位置合わせされた状態で重合接着された状態で、金型ローラ５１から離型される。
この離型後に、適宜ドライヤーなどを用いて透明部５Ｂの樹脂の乾燥を行ってもよい。
以上で、第１パターン層形成工程が終了する。

次に、レンズ部４ｂ、透明部５Ｂが形成された基材４ａは、第２パターン層形成部４３に搬送される。
第２パターン層形成部４３には、搬送される基材４ａの上方に、搬送方向上流側から、塗布前処理部１１、第２パターン層形成材料供給部１２、ドクターナイフ１３、硬化促進手段１４が設けられている。
塗布前処理部１１は、第２パターン層形成材料供給部１２による第２パターン層形成材料１０の塗布を行うために必要な前処理を、基材４ａ、透明部５Ｂに施すものである。本実施形態では、親油性白インキである第２パターン層形成材料１０を、基材４ａの上方の透明部５Ｂの隙間を埋めるように塗布してドクターナイフ１３で掻き取るが、その際に透明部５Ｂの表面（側面は除く）上に親油性の第２パターン層形成材料１０が残って付着することを防ぐために、透明部５Ｂの側面を除いた上方の表面のみに親水性処理を施している。
なお、塗布前処理部１１は、特に前処理が必要でない場合には省略することができる。

第２パターン層形成材料供給部１２では、図７（ｂ）に示すように、基材４ａに対して、少なくとも透明部５Ｂを覆う高さまで、第２パターン層形成材料１０を塗布する第２パターン層塗布工程を行う。
第２パターン層形成材料１０は、本実施形態では、光反射部５Ａを形成するための、乾燥性に優れた親油性白インキからなる。

ドクターナイフ１３は、基材４ａに対して透明部５Ｂの上端と当接する高さｈの位置に端面が配置され、基材４ａの搬送方向に交差して幅方向に延ばされた掻き取り部材である。これにより、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ドクターナイフ１３の下を通過する際に、第２パターン層形成材料１０が適宜掻き取られて、第２パターン層形成材料１０が透明部５Ｂと同高さに均された状態で通過する。すなわち、ドクターナイフ１３によって、第２パターン層層厚調整工程が行われる。
硬化促進手段１４では、適宜のドライヤーなどにより第２パターン層形成材料１０を乾燥させる硬化促進工程を行う。これにより、基材４ａ上に、硬化された光反射部５Ａ、透明部５Ｂからなる光反射層５が形成される（図９参照）。

次に、光学シート巻き取り部４４では、図３に示すように、第２パターン層形成部４３で形成された光反射層５上に、光散乱フィルム８０を貼り付ける。
光散乱フィルム８０は、光散乱層７の一方の面に接合層６が形成されたもので、本実施形態では、光散乱フィルムリール７１から、接合層６を図示下面に向けて巻き出され、貼り合わせローラ５４により、基材４ａの搬送に同期して、接合層６と光反射層５とを対向させて貼り合わせ、一体化する。このようにして、光散乱層接合工程が終了し、光学シート２１が巻き取りリール７２に巻き取られていく。

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、光学シート製造装置２００で、基材４ａを搬送しつつ、光学素子形成工程、第１パターン形成工程、第２パターン層材料塗布工程、第２パターン層層厚調整工程、硬化促進工程、光散乱層接合工程を順次行うことにより、光学シート２１を連続的に製造することができる。
その際、レンズ部４ｂと光反射層５の透明部５Ｂとは、位置合わせされた金型ローラ４８、５１を用いて、この順に基材４ａ上に成形されるので、それぞれを別体のシートとして製作して貼り合わせるなどの手間をかけることなく、しかも高精度の位置合わせ精度で製造することができる。
本実施形態でも金型ローラ４８、５１の位置関係は調整する必要があるが、レンズ部４ｂ、光反射層５を形成する各工程が一定条件で連続的に行われるので、位置合わせは初期的に行うのみでよい。

次に、ディスプレイ装置１００の作用について、光学シート２１の作用を中心に説明する。
図１に示すように、光源部２０から出射された光は、出射面２０ｂから光学シート２１に向かって出射され、光学シート２１の背面側が全面的に照明される。
出射面２０ｂから出射された光は、光散乱層７に入射して、適宜拡散されて、輝度ムラが略均一化され、接合層６を通して光反射層５に入射する。
光反射層５では、光反射部５Ａに到達した光は、背面側に反射され、光散乱層７を通して、光源部２０に戻されることにより、照明光として再利用される。
透明部５Ｂに到達した光は、種々の方向に広がり角を持って透過し、基材４ａに入射する。このとき、透明部５Ｂによって光束の幅がＷに規制されるとともに、光が低屈折率の透明部５Ｂから高屈折率の基材４ａに入射することになる。そのため、屈折作用により基材４ａに入射する光の広がり角が狭められる。

透明部５Ｂは、抗圧縮性媒質によって構成されているので、外力などを受けても安定した層厚を保つことができる。そのため、画素領域２２ａごとに接合層６と基材４ａとの間に安定した低屈折率領域が形成される。
したがって、基材４ａに入射した光は、必ず相対的な低屈折率領域である透明部５Ｂから入射するため、入射角が大きな光線でも、屈折作用を受けてより小さな出射角での方向に進む。そのため、透明部５Ｂにおける広がり角が狭められた状態で、透明部５Ｂが対向するレンズ部４ｂの方向に進んでいく。

例えば、空気層などで低屈折率領域を形成すると、高屈折率の接合層６が基材４ａ側に一部または全部がはみ出した場合、基材４ａと当接して、低屈折率領域が失われてしまう。この場合、透明部５Ｂに大きな入射角で入射した光は略直進することになり、対向するレンズ部４ｂから出射されなくなったり、周囲のレンズ部４ｂに入射して迷光となったりするが、本実施形態では、このようなことが起こることなく、確実に低屈折領域が確保される。そのため、液晶表示部２２への入射光の輝度ムラを低減することができる。

基材４ａに入射した光は、広がり角が狭められているので、透明部５Ｂの対向位置にあるレンズ部４ｂに向かって進み、レンズ部４ｂから表示画面側に出射される。このとき、レンズ部４ｂの焦点位置が、基材４ａの透明部５Ｂの近傍位置に設定されているので、透明部５Ｂを通ってレンズ部４ｂから出射される光は、レンズ部４ｂが屈折力を有する方向（図１の左右方向）では集光される。
このため、レンズ部４ｂから出射される光は、レンズ部４ｂの対向位置にある液晶表示部２２の画素領域２２ａに略入射される。
液晶表示部２２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２２ａの偏光状態に応じて、所定の画素領域２２ａからの光が表示光として透過され、画像表示が行われる。

ここで、透明部５Ｂからの光がレンズ部４ｂ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、透明部５Ｂの幅Ｗは狭い方がよい。ただし、幅Ｗが狭すぎると、レンズ部４ｂ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。

このように、本実施形態の光学シート２１は、透明部５Ｂによって安定した低屈折率領域を形成し、透明部５Ｂを通った光をレンズシート４に入射するので、光散乱層７を接合層６によって接合しても、低屈折率領域が確保されるため、遮光パターンの各光透過部分の光学特性のバラツキを低減することができる。

なお、上記の説明では、レンズシート４を、紫外線キュアリング成形法により基材４ａにレンズ部４ｂを重合接着して形成する場合の例で説明したが、レンズシート４を別途製作して、接着などにより基材４ａに接合してもよい。
また、レンズシート４は、基材４ａと別体とすることなく、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法などによって、一体に成形してもよい。この場合、基材４ａが一体化されたレンズシート４の材質としては、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等を採用することができる。

また、上記の説明では、レンズ部４ｂ、透明部５Ｂを放射線硬化性樹脂である紫外線硬化樹脂を用いて成形した場合の例で説明したが、放射線硬化性樹脂としては、電子線硬化樹脂を用いてもよい。

また、上記の説明では、透明部５Ｂを、フッ素系ポリマーを用いて成形した場合の例で説明したが、透明部５Ｂを形成する低屈折率材料はフッ素系ポリマーに限定されない。また、形成手段は樹脂成形には限定されない。
例えば、フッ化マグネシウム（屈折率１．３７）やフッ化ソーダ（屈折率１．３２）などをコーティングして形成してもよい。
また、シリコーン樹脂も屈折率１．４程度で低屈折率のため、好適に採用できる。シリコーン樹脂の場合、樹脂成形、コーティングのいずれも可能である。

また、上記の説明では、光反射層５を形成する際に、透明部５Ｂを第１パターン層としてパターニングしておき、光反射部５Ａを第２パターン層として形成する場合の例で説明したが、逆に、光反射部５Ａを第１パターン層、透明部５Ｂを第２パターン層として形成してもよい。
後者の場合、金型ローラ４８、５１の軸方向の位置関係を、透明部５Ｂの中心がレンズ部４ｂの光軸３１上に配置されるような位置関係に設定することを除いて上記と同様に形成することができる。
またこの場合、第２パターン層形成材料１０として、低屈折率の材料を光反射部５Ａを覆うように塗布することになるが、第２パターン層形成材料１０が、搬送方向に漏れない状態で、光散乱フィルム８０を接合できる場合には、第２パターン層形成部４３において、硬化促進工程を省略し、第２パターン層形成材料１０を硬化させないようにしてもよい。
この場合の第２パターン層形成材料１０と液体状、ゲル状などの抗圧縮性媒質、例えば、高粘度のシリコーン油やゲル化したシリコーンなどを採用することができる。

また、上記の説明では、光学シートを光学素子形成工程によって光学素子を形成した裏面側に光反射層を形成した場合の例で説明したが、光学素子をシート状の基材の一方の面に形成する場合には、光学素子を形成するタイミングは、適宜設定することができる。例えば、基板の他方の面に第１パターン層を形成した後や、光反射層を形成した後や、光反射層に光散乱層を接合した後でもよい。

また、上記の説明では、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、遮光パターンもその配列に合わせて、透明部５Ｂを２次元的な格子状に配列してもよい。
また、光学素子は、レンズに限定されるものではなく、例えば、三角柱状などのプリズムアレイなど、屈折作用により液晶表示部側に向かう光の出射方向を規制するものであってもよい。

また、上記の説明では、第２パターン層形成材料として、親油性白インキを用いた場合の例で説明したが、第１パターン層と同様に、放射線硬化性樹脂を用いてもよい。
また、第１パターン層は、例えば、紫外線硬化型粘着材による転写法で形成してもよい。

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１におけるＡ視説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法を行うための光学シート製造装置の概略構成を説明する模式説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法に用いる金型ローラの正面図およびそのＢ部の拡大部分断面図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの光学素子の成形工程を説明する工程説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第１パターン層形成工程を説明する工程説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第２パターン層形成材料塗布工程を説明する工程説明図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の第２パターン層層厚調整工程を説明する工程説明図、およびそのＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態に係る光学シートの製造方法の光散乱層接合工程の直前の様子を示す工程説明図である。

符号の説明

４ レンズシート （光学素子シート）
４ａ 基材
４ｂ レンズ部（複数の光学素子）
５ 光反射層
５Ａ 光反射部
５Ｂ 透明部
６ 接合層
７ 光散乱層
１０ 第２パターン層形成材料
１２ 第２パターン層形成材料供給部
１３ ドクターナイフ
１４ 硬化促進手段
２０ 光源部
２１ 光学シート
２２ 液晶表示部
２３ バックライトユニット
４１ 光学素子成形部
４２ 固体パターン層成形部
４３ 光反射層形成部
４７、５２ 放射線源
４８、５１ 金型ローラ
５０、５３ 放射線硬化性樹脂供給部
５４ 貼り合わせローラ
６０、６１ 放射線硬化性樹脂
８０ 光散乱フィルム
１００ ディスプレイ装置
２００ 光学シート製造装置

Claims (7)

1. アレイ状に配列された複数の光学素子を有する光学素子シートと、
   前記複数の光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する遮光パターンを有する光反射層と、
   該光反射層の側から前記光学素子シートに入射する光を、前記光反射層の手前側で散乱する光散乱層と、
   該光散乱層を前記光反射層に対して固定する光透過性の接合層とを備え、
   前記光反射層は、前記光学素子シートの屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質により前記遮光パターンの光透過部分を形成する透明部と、前記遮光パターンの遮光部分を形成する光反射部とにより構成され、
   前記透明部は、前記接合層と前記光学素子シートとにそれぞれ密着されるとともに前記光反射層の層厚方向に貫通して設けられたことを特徴とする光学シート。
2. 前記複数の光学素子は、凸シリンドリカルレンズ群が１方向に並列してなるレンチキュラーレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
3. 前記レンチキュラーレンズが、放射線硬化性樹脂の硬化物からなるレンズ部がシート状の基材に重合接着して形成されたことを特徴とする請求項２に記載の光学シート。
4. 前記透明部は、熱可塑性樹脂もしくは放射線硬化性樹脂を用いた樹脂成形により形成された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。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光学シートと、
   該光学シートに対して前記光反射層の側から光を入射する光源部とを備えるバックライトユニット。
6. 請求項５に記載のバックライトユニットと、
   該バックライトユニットからの光を表示光として画像表示を行う液晶表示部とからなるディスプレイ装置。
7. アレイ状に配列された複数の光学素子を有する光学素子シートと、前記複数の光学素子のそれぞれに対する光の入射範囲を規制する遮光パターンをする光反射層と、該光反射層の側から前記光学素子シートに入射する光を前記光反射層の手前側で散乱する光散乱層とを有し、前記遮光パターンの光透過部分が前記光学素子シートの屈折率よりも低屈折率の抗圧縮性媒質からなり、前記遮光パターンの遮光部分が光反射性の材料からなる光学シートの製造方法であって、
   前記複数の光学素子の形成後の光学素子シートまたは前記複数の光学素子の形成前の光学素子シートにおける前記複数の光学素子が形成されたまたは形成される面と反対側のシート面に、前記遮光パターンの光透過部分および遮光部分のいずれか一方を形成する第１パターン層形成材料を一定厚さでパターニングして第１パターン層を形成する第１パターン層形成工程と、
   前記第１パターン層が形成された前記シート面上に、少なくとも前記第１パターン層を覆う高さまで、前記遮光パターンの光透過部分および遮光部分のいずれか他方を形成する第２パターン層形成材料を塗布する第２パターン層形成材料塗布工程と、
   該第２パターン層塗布工程で塗布された前記第２パターン層形成材料を、前記第１パターン層と同高さに均す第２パターン層層厚調整工程と、
   該第２パターン層層厚調整工程後の前記第１および第２パターン層の上面に光散乱層を接合層を介して接合する光散乱層接合工程とを備えることを特徴とする光学シート製造方法。

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