CN111919151A - 光学部件及其制造方法 - Google Patents

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中村恒三
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Nitto Denko Corp
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Abstract

本发明为一种光学部件，该光学部件具有第一层，该第一层包含折射率为n1的第一区域以及折射率为n3的第二区域，在所述第一层的第一主面上以与所述第一区域以及第二区域相接的方式具有折射率为n2的第二层，所述第一层在第一层的面方向上以与所述第一区域邻接的方式具有多个所述第二区域，多个所述第二区域形成几何学图案，所述n1至n3满足n1＜n3＜n2的关系，在将本发明的光学部件与导光体一体化而使用时，可发挥优异的光提取功能，并且可抑制光散射所引起的漏光，同时可获得良好的机械强度。

Description

光学部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及照明装置、图像显示装置等所使用的光学部件。详细地说，本发明涉及在与导光体一体化时能够从所述导光体选择性地提取光的光学部件。
背景技术
一直以来，为了从导光体提取光，使用在导光体的表面形成有凹凸形状的导光体。制作这种在表面具有凹凸形状的导光体需要每次根据目的、尺寸来制作凹凸形状的铸模。另外，在这种具有凹凸的导光体中，为了提取光而与凹凸形状相接的空气的存在在几何学上承担着重要的作用，但其薄型化和与其他部件的层叠较为困难。而且，为了多功能化，要求使凹凸形状精密并且复杂化，在导光体的生产中有无法避开费事与成本等问题。
另一方面，在专利文献1中，提出了制作具有折射率不同的两个区域的几何学排列的可变折射率光提取层，在与导光体一体化时，从导光体选择性地提取光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2015－534100号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明人对专利文献1研究后发现，应该改善后述的三点。
第一点是，如图1所示，专利文献1所公开的光提取层在光提取层的面方向上配置低折射率层1与高折射率层2，可能存在折射率大不相同的区域邻接的界面，因此可能由于该界面处的反射或折射而产生光的散射，产生漏光的隐患。
第二，根据专利文献1所公开的光提取层的制法，如图2所示，折射率低的区域(第一区域；低折射率层1)彼此之间的空间未被具有比第一区域高的折射率的第二区域(高折射率层2)充分填满，存在空气层3，因此不仅存在光散射的隐患，还存在光提取层未充分地粘接于导光体而导致机械强度变得不足的隐患。
第三，由于折射率低的区域本质上包含空穴构造，因此折射率低的区域非常脆弱，难以处理。更何况，将折射率低的区域局部地分开涂敷于支承基材在制造上极具困难。
本发明所要解决的技术问题是提供一种光散射少、且在与导光体一体化时实现优异的机械强度的、能够选择性地提取光的光学部件以及简便地制造该光学部件的方法。
用于解决技术问题的手段
本发明是鉴于上述技术问题而完成的，本发明的主旨如下。
一种光学部件，其特征在于，具有第一层，该第一层包含折射率为n1的第一区域以及折射率为n3的第二区域，
在所述第一层的第一主面上以与所述第一区域以及第二区域相接的方式具有折射率为n2的第二层，
所述第一层在第一层的面方向上以与所述第一区域邻接的方式具有多个所述第二区域，
多个所述第二区域形成几何学图案，
所述n1至n3满足下述式(1)：
n1＜n3＜n2 (1)。
发明效果
根据本发明，起到了如下效果：在将本发明的光学部件与导光体一体化而使用时，可发挥优异的光提取功能，并且可抑制光散射所引起的漏光，同时可获得良好的机械强度。
附图说明
图1是现有的光提取层的剖面图。
图2是按照现有的光提取层的制作方法获得的光提取层的剖面图。
图3是使用本发明的光学部件获得的配光元件的剖面图。
图4是表示配光元件中的光导波的图。
图5是本发明的光学部件的剖面图。
图6是具有由多个第二区域形成的条纹形状的第一层的俯视图。
图7是具有多个圆形的第二区域的第一层的俯视图。
图8是表示配光元件的其他方式的剖面图。
图9是表示配光元件的其他方式的剖面图。
图10是表示配光元件的其他方式的剖面图。
图11是通过激光照射形成第二区域的概念图。
图12是通过喷墨形成第二区域的概念图。
图13是制作具有空洞的光提取层(具有进行光输出耦合的气腔构造的部件)的概念图。
图14是表示通过喷墨在压敏粘接剂层上形成有光固化型树脂单体的几何学图案的一部分的显微镜照片。
图15是用于计算的相当于实施例1的计算模型。
图16是用于计算的相当于比较例1的计算模型。
图17是表示从各计算模型的背面泄漏的光的量的计算结果的图表。
具体实施方式
本发明为一种光学部件，其具有第一层，该第一层包含折射率为n1的第一区域以及折射率为n3的第二区域，在所述第一层的第一主面上以与所述第一区域以及第二区域相接的方式具有折射率为n2的第二层，所述第一层在第一层的面方向上以与所述第一区域邻接的方式具有多个所述第二区域，多个所述第二区域形成几何学图案，所述n1至n3满足下述式(1)：
n1＜n3＜n2 (1)。
在将本发明的光学部件与导光体一体化而使用时，发挥了优异的光提取功能，并且抑制了光散射所引起的漏光，同时可获得良好的机械强度。
以下将详细说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施方式，能够任意地变形而实施。
＜1.配光元件＞
首先，为了说明本发明的光学部件的意义，对本发明的光学部件与导光体一体化而得的配光元件进行说明。
图3是使用了实施方式的光学部件300的一个例子的剖面图，使光学部件300与导光体4一体化而成为配光元件，该配光元件以向上方提取光作为目的。在图3中，第二层200经由第二层的第一主面21设于第一层100的第一主面11，另外，第二层200经由第二层的第一主面21而与第一层100的第一区域101以及第二区域102相接。另外，导光体4配置为经由导光体4的第一主面41而与第一层100的第二主面12相接。导光体的折射率优选的是以第二层的折射率n2为基准设为－0.1～+0.1的范围的值，后面将对这一点进行说明。在图3中，若将剖面横向设为x轴，将剖面纵向设为y轴，则第一层100在x轴方向上、即在第一层100的面方向上具有第一区域101与第二区域102。此时，在导光体4的第二主面42配置空气层(折射率1.00)、或者光反射性元件或光散射性元件(未图示)。
在图3的配光元件中，若从光源5使光向导光体4入射，则如图4那样，光在导光体4的第二主面42反射且在第一区域101反射，同时在导光体4中从附图的左向右导波。一边重复反射一边导波的光在第二区域102中不反射而是行进，由此，光被提取到配光元件的上方(输出耦合)。
即，根据本发明的光学部件，能够仅从第二区域提取光，因此能够通过调整由第一区域以及第二区域形成的几何学图案而仅从希望的部分提取光。其结果，能够实现与目的相应的希望的光提取特性。
[导光体]
导光体代表性地可由树脂(优选的是透明树脂)的薄膜或者板状物构成。作为这种树脂的代表例，可列举热塑性树脂、反应性树脂(例如电离放射线固化型树脂)。作为热塑性树脂的具体例，可列举聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈等(甲基)丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、PET等聚酯树脂、三乙酰纤维素(TAC)等纤维素系树脂、环状聚烯烃系树脂、苯乙烯系树脂。作为电离放射线固化型树脂的具体例，可列举环氧丙烯酸酯系树脂、聚氨酯丙烯酸酯系树脂。这些树脂可以单独使用，也可以同时使用两种以上。
导光体的厚度例如可以是100μm～100mm。导光体的厚度优选的是50mm以下，更优选的是30mm以下，进一步优选的是10mm以下。
导光体的折射率通常以折射率n2为基准为－0.1～+0.1的范围的值，下限值优选的是1.43以上，更优选的是1.47以上。另一方面，导光体的上限值是1.7。虽然例示了导光体的折射率，但导光体的折射率在第一区域与导光体直接相接地配置的情况下被设计成在第一区域反射光即可，另外，在第一区域经由第二层配置于导光体的情况下，考虑第二层的折射率而将导光体的折射率设计成在第一区域反射光即可。
为了形成配光元件而与本发明的光学部件一起使用的导光体可以是现有的设有凹凸形状等的导光体，例如可以是不具有光输出耦合图案等光学图案的导光体。该新的非图案化导光体与本发明的光学部件一体化而成的配光元件典型的是通过边界面/表面叠层例如在显示器表面等目标上提供照明。该边界面叠层为照明或者光显示的目的，能够使光通过而照射到例如显示器表面等目标表面上。另外，为了控制光的通过以及方向，能够层压两侧的边界面而通过折射率匹配进行控制。
本发明的光学部件与上述非图案化导光体一体化而成的配光元件在前灯解决方案中具有效率上的优势。效率取决于导光介质的折射率与接合、层压的层、包覆层、涂层的折射率。该新的解决方案由于导光体不具有光学图案，因此使杂散光最小化，并且以高透明度来提高对比度以及效率。
另外，本发明的光学部件在与非图案化导光体一体化而形成配光元件时，即使在导光体中没有用于光输出耦合(光提取)的凹凸形状，也能够实现优异的光提取功能。
＜2.光学部件＞
[2－A.第一层]
本发明的光学部件具有第一层，该第一层包含折射率为n1的第一区域以及折射率为n3的第二区域。通过这种结构的第一层，如在上述＜1.配光元件＞中详细叙述，可实现配光元件的光提取功能。图5是本发明的光学部件300的剖面的一个例子，在所述第一层100中利用所述第一区域101以及所述第二区域102形成几何学图案。作为几何学图案的例子，可列举图6或图7所示的几何学图案。如图6及图7的俯视图所示，第一区域101以及第二区域102连续地邻接配置，形成第一层100的第一主面11以及第二主面12(参照图3)。在图6中，在由第一区域101形成的平面内，多个第二区域102形成了条纹形状。在将本发明的光学部件与导光体一体化使用而形成配光元件时，多个第二区域所形成的几何学图案被形成为：以安装于导光体的端部的LED等光源5的位置为基准，第二区域102从稀变密。
第一层的厚度只要能够实现光提取功能，就不被特别限定，下限值通常比入射的波长大即可。具体而言，下限值是0.3μm以上。另一方面，上限值不被特别限定，通常为5μm以下，更优选的是3μm以下。如果第一层的厚度为上述范围内，则配光元件表面的凹凸不会大到给层叠带来影响的程度，因此与其他部件的复合化或者层叠变得极其容易。
[2－B.第一区域]
在本发明中，第一区域的折射率为n1。第一区域可以由任意的优选材料构成，不被特别限定，优选的是以n1为1.2以下的方式形成。n1的上限通常是1.2以下，优选的是1.18以下，更优选的是1.15以下。另一方面，n1的下限不被特别限定，出于机械强度的观点，优选的是1.05以上。
另外，在本发明中，第一区域也可以具有空隙构造。例如，第一区域的空隙构造具有形成微细的空隙构造的一个种类或者多个种类的构成单位，并具有该构成单位彼此经由催化剂作用而化学键合的构造。如此，在微细孔构成单位经由催化剂作用而化学键合的构造中，由于并非现有的以作为矩阵使用的粘接剂树脂为主要成分的空隙构造，因此不仅能够使折射率(n1)为1.2以下的低折射率，还能够提高空隙构造自身的强度。作为所述微细孔构成单位的形状，例如可列举粒子状、纤维状、棒状、平板状。构成单位可以仅具有一个形状，也可以组合具有两个以上的形状。
第一区域的空隙率的下限值通常为40％以上，优选的是50％以上，更优选的是55％以上，另一方面，上限值通常为90％以下，更优选的是85％以下。通过使空隙率为上述范围内，能够使第一区域的折射率为适当的范围。
对于空隙率的测定方法，说明一个例子。如果仅是成为空隙率测定对象的层为单一层且包含空隙，则层的构成物质与空气之间的比例(体积比)能够通过常规的方法(例如，测定重量以及体积而计算密度)进行计算，由此，能够计算空隙率(体积％)。另外，由于折射率与空隙率具有相关关系，因此例如也能够根据作为层的折射率的值计算空隙率。具体而言，例如，根据由偏振光椭圆率测量仪测定的折射率的值，通过Lorentz-Lorenz's formula(洛伦兹-洛伦茨公式)计算空隙率。
第一区域的膜密度例如是1g/cm3以上，优选的是10g/cm3以上，更优选的是15g/cm3以上。另一方面，膜密度例如是50g/cm3以下，优选的是40g/cm3以下，更优选的是30g/cm3以下，进一步优选的是2.1g/cm3以下。膜密度的范围例如是5g/cm3～50g/cm3，优选的是10g/cm3～40g/cm3，更优选的是15g/cm3～30g/cm3。或者，该范围例如是1g/cm3～2.1g/cm3。第一区域的基于膜密度的空隙率例如是50％以上，优选的是70％以上，更优选的是85％以上。另一方面，基于膜密度的空隙率例如是90％以下，优选的是85％以下。
膜密度例如能够通过以下的方法进行测定，作为另一方法，空隙率能够基于膜密度例如按照以下的方式进行计算。
在向基材(丙烯酸薄膜)上形成第一区域之后，对于该层叠体中的空隙区域，使用X射线衍射装置(理学公司制：RINT－2000)测定全反射区域的X射线反射率。然后，在进行Intensity与2θ的拟合之后，根据层叠体(第一区域/基材)的全反射临界角计算膜密度(g/cm3)，进而，通过以下的式子计算空隙率(P％)。
空隙率(P％)＝45.48×膜密度(g/cm3)+100(％)
第一区域中的空隙(孔)的尺寸指的是空隙(孔)的长轴的直径以及短轴的直径中的长轴的直径。空隙(孔)的尺寸例如是2nm～500nm。空隙(孔)的尺寸例如是2nm以上，优选的是5nm以上，更优选的是10nm以上，进一步优选的是20nm以上。另一方面，空隙(孔)的尺寸例如是500nm以下，优选的是200nm以下，更优选的是100nm以下。空隙(孔)的尺寸的范围例如是2nm～500nm，优选的是5nm～500nm，更优选的是10nm～200nm，进一步优选的是20nm～100nm。空隙(孔)的尺寸能够根据目的以及用途等调整成希望的尺寸。
空隙(孔)的尺寸能够通过BET试验法而量化。具体而言，在向比表面积测定装置(麦克默瑞提克公司制：ASAP2020)的毛细管投入0.1g的样品(所形成的空隙层)之后，在室温下进行24小时的减压干燥，使空隙构造内的气体脱气。然后，通过使氮气吸附于上述样品而描绘吸附等温线，求出细孔分布。由此，能够评价空隙尺寸。
作为具有空隙构造的第一区域，例如可列举多孔质区域和/或至少一部分具有空气区域的第一区域。多孔质层代表性来说包含气凝胶和/或粒子(例如中空细颗粒和/或多孔质粒子)。第一区域优选可以是纳米多孔层(具体而言，90％以上的微细孔的直径为10－ 1nm～103nm的范围内的多孔质层)。
作为上述粒子，可以采用任意优选的粒子。粒子代表性来说由二氧化硅系化合物构成。作为粒子的形状，例如可列举球状、板状、针状、串状以及葡萄簇状。作为串状的粒子，例如可列举具有球状、板状或针状的形状的多个粒子以念珠状相连的粒子、短纤维状的粒子(例如日本特开2001－188104号公报所记载的短纤维状的粒子)以及它们的组合。串状的粒子可以是直链状，也可以是分支状。作为葡萄簇状的粒子，例如可列举多个球状、板状以及针状的粒子凝集在一起而成为葡萄簇状。粒子的形状例如能够通过利用透射型电子显微镜观察来确认。粒子的平均粒径例如是5nm～200nm，优选的是10nm～200nm。通过具有上述结构，能够获得折射率充分低的第一区域，并且能够维持第一区域的透明性。注意，在本说明书中，平均粒径的意思是根据通过氮吸附法(BET法)测定的比表面积(m2/g)按照平均粒径＝(2720/比表面积)的式子提供的值(参照日本特开平1－317115号公报)。
关于本发明中的第一区域的形成方法的具体例，将在＜3.光学部件的制造方法＞中详细叙述。
[2－C.第二区域]
在本发明中，第二区域折射率为n3。n3满足n1＜n3＜n2的关系。通过使n3满足所述关系，能够防止第一层的面方向上的第一区域与第二区域的界面处的反射以及折射所引起的光的散射，能够抑制漏光。第二区域可以由任意优选的材料构成，不被特别限定，优选的是以n3为1.25以上1.4以下的方式形成。n3的下限值通常是1.25以上，优选的是1.30以上，从光提取功能的观点来看，更优选的是1.35以上，另一方面，从抑制漏光的观点来看，上限值为1.4以下。第二区域只要考虑除了第二区域之外的第一层以及第二层进行光学设计，从而在形成配光元件时能够使光透过即可。
例如，第二区域包含形成与第一区域相同的空隙构造的物质和树脂等物质。第二区域的折射率(n2)基于形成第一区域的材料的折射率和体积分率、未被树脂等填充的空隙的空气的折射率和体积分率以及树脂等的折射率和体积分率来计算。
作为另一方式，第二区域具有与第一区域相同的空隙构造的骨架，通过将该空隙构造的空隙用树脂等物质填充而形成。第二区域中的空隙的填充率只要是折射率n3成为1.25以上1.4以下那样的填充率，就不被特别限定。理论上，在填充率0％的情况下，第二区域的折射率成为与第一区域相同的折射率，在填充率100％的情况下，第二区域的折射率基于构成空隙构造的材料的折射率和体积分率以及所填充的树脂等物质的折射率和体积分率来计算，成为小于n2的值。
作为另一方式，第二区域含有构成第一区域的物质和后述的第二层所具有的树脂A。树脂A可以是由第二层而来的树脂A，也可以是相对于第二层的形成另外准备的树脂A。具体而言，通过使所述树脂A填充由构成第一区域的物质形成的空隙构造，从而获得第二区域。关于树脂A，将在下述[2－D.第二层]中详细叙述。
作为另一方式，第二区域含有构成第一区域的物质和树脂B。具体而言，通过使所述树脂B填充由构成第一区域的物质形成的空隙构造，从而获得第二区域。作为所述第二区域所含的树脂B，可列举压敏粘接剂、能量活性射线固化树脂。
用作树脂B的压敏粘接剂b例如优选的是具有在后述的熟化工序等的加热条件下可浸透于第一区域的空隙中的程度的柔软性。具体而言，所述压敏粘接剂b的储存弹性模量优选的是9.0×104(Pa)以下，更优选的是5.0×103(Pa)～8.5×104(Pa)。作为所述压敏粘接剂b，只要具有这种特性，就可使用任意适当的压敏粘接剂。作为压敏粘接剂，代表性地可列举丙烯酸系压敏粘接剂(丙烯酸系压敏粘接剂组成物)。作为丙烯酸系压敏粘接剂组成物，将在下述[2－D.第二层]中进行说明。但是，就压敏粘接剂b而言，优选的是，作为共聚单体，不包含含有杂环(甲基)丙烯酸酯。构成压敏粘接剂B的丙烯酸系粘合剂组成物的详细情况例如在日本特开2016－190996号公报中有记载，该公报的记载被作为参考而引用于本说明书中。
另外，作为被用作树脂B的能量活性射线固化树脂，可使用任意适当的能量活性射线固化型树脂。作为能量活性射线固化树脂，可列举光固化型树脂，代表性地为紫外线固化型树脂。作为紫外线固化型树脂的具体例，可列举聚酯系、丙烯酸系、聚氨酯系、酰胺系、硅酮系、环氧系等各种树脂。它们包含紫外线固化型的单体、低聚物、聚合物等。这些树脂可以单独使用，也可以组合多个(例如混合、共聚)而使用。优选的是丙烯酸系树脂。紫外线固化型丙烯酸系树脂含有优选的是具有2个以上的紫外线聚合官能团、更优选的是具有3～6个紫外线聚合官能团的单体成分以及低聚物成分。作为紫外线固化型丙烯酸系树脂的具体例，可列举环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯、醚丙烯酸酯。代表性地，在紫外线固化型树脂中配合有光聚合引发剂。固化方式可以是自由基聚合方式，也可以是阳离子聚合方式。固化前的光固化型树脂由于含有很多单体成分，因此涂覆性优异，结果是能够形成高精度的图案。注意，被用作树脂B的能量活性射线固化树脂可以是被用作粘接剂的能量活性射线固化树脂，用于形成树脂B的能量活性射线固化树脂组成物也可以是粘接剂组成物。
在本发明中，第二区域的形状、形状的尺寸、在第一层的平面内的密度以及在第一层内的占有率可根据本发明的光学部件的使用目的以及用途而确定。例如，在使用本发明的光学部件的方式中，在要求透明性等良好的视认性的情况下，第二区域各自的形状的长径优选的是100μm以下，更优选的是70μm以下。详细地说，在多个第二区域具有图7所示的那种多个圆形图案的情况下，优选的是各个圆形的第二区域的直径设为100μm以下。通过设为这种尺寸，在接触移动设备显示器、小型标牌等以相对较近的距离配备有本发明的光学部件的设备的情况下，能够抑制人看到第二区域。另外，一个第二区域的尺寸、第二区域在第一层的平面内的密度(个/cm2)以及第二区域的面积占有率可以在使用本发明的光学部件的方式中根据必要的光量设计。第一层的平面中的由第二区域形成的几何学图案可以根据目的以及用途选择均匀、局部、随机等任意的图案。或者，所述几何学图案也可以如图6以及图7那样，以光源为基准，从稀到密地配置第二区域。
在本发明中，第二区域也可以在从所述第一层的第一主面到第二主面的整个范围与所述第一区域连续地邻接设置。如上述一个例子那样，第二区域由填充区域形成，该填充区域是用树脂等物质填充具有空隙构造的第一区域的空隙的区域。由此，能够提高第一层与设于第一层的第一主面的第二层或可能设于第一层的第二主面的其他部件的紧贴性，能够实现优异的机械强度。特别是，在所填充的树脂等物质是压敏粘接剂等的情况下，能够更显著地提高第一层的机械强度。另外，通过采用第二区域在从所述第一层的第一主面到第二主面的整个范围与所述第一区域连续地邻接设置的第一层，能够防止第一区域与第二区域之间形成不希望的空气层，能够抑制光的散射。
关于本发明中的第二区域的形成方法的具体例，将在＜3.光学部件的制造方法＞中详细叙述。
[2－D.第二层]
本发明的光学部件具有折射率为n2的第二层。在本发明中，第二层可以由任意优选的材料构成，不被特别限定，优选的是以n2为1.43以上的方式形成。n2的下限值通常是1.43以上，优选的是1.47以上。另一方面，n2的上限不被特别限定，通常是1.7以下。在上述配光元件按照第一层、第二层以及导光体的顺序一体化的情况下，从光学上的观点来看，第二层的折射率(n2)期望的是与导光体的折射率相同或者趋于在光学上没有影响的程度的折射率。
第二层的厚度只要是能够保持第一层的程度的强度，就不被特别限定，下限值通常是1μm以上，优选的是5μm以上，更优选的是10μm以上，另一方面，上限值通常是200μm以下，优选的是150μm以下。
在本发明中，第二层也可以使用树脂A构成。作为树脂A所构成的第二层的例子，可列举压敏粘接剂层A、基材层等。就作为树脂A的压敏粘接剂a而言，优选的是，该压敏粘接剂a具有在常温及常压的条件或者后述的熟化工序等的加热条件下不渗透于第一区域的空隙的程度的储存弹性模量，并且可通过激光照射而使压敏粘接剂a的状态适当地变化。出于这些观点，压敏粘接剂a的储存弹性模量的下限值优选的是1.0×105(Pa)以上，更优选的是1.2×105(Pa)以上，另一方面，上限值是1.0×106(Pa)以下。
作为压敏粘接剂a，只要具有上述那样的特性，就可以使用任意适当的压敏粘接剂。作为压敏粘接剂，代表性地可列举丙烯酸系压敏粘接剂(丙烯酸系压敏粘接剂组成物)。丙烯酸系压敏粘接剂组成物代表性地包含(甲基)丙烯酸系聚合物作为主要成分(基础聚合物)。(甲基)丙烯酸系聚合物在压敏粘接剂组成物的固形物中例如可以以50重量％以上的比例、优选的是以70重量％以上的比例、更优选的是以90重量％以上的比例包含在压敏粘接剂组成物中。(甲基)丙烯酸系聚合物作为单体单位含有烷基(甲基)丙烯酸酯作为主要成分。注意，(甲基)丙烯酸酯称作丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。作为烷基(甲基)丙烯酸酯的烷基，例如可列举具有1个～18个碳原子的直链状或者分支链状的烷基。该烷基的平均碳数优选的是3个～9个。作为构成(甲基)丙烯酸系聚合物的单体，除了烷基(甲基)丙烯酸酯以外，可列举含有羧基的单体、含有羟基的单体、含有酰胺基的单体、含有芳香环的(甲基)丙烯酸酯、含有杂环的(甲基)丙烯酸酯等共聚单体。共聚单体优选的是含有羟基的单体和/或含有杂环的(甲基)丙烯酸酯，更优选的是N－丙烯酰吗啉。丙烯酸系粘合剂组成物优选的是可以含有硅烷偶联剂和/或交联剂。作为硅烷偶联剂，例如可列举含有环氧基的硅烷偶联剂。作为交联剂，例如可列举异氰酸酯系交联剂、过氧化物系交联剂。这种压敏粘接剂层或者丙烯酸系压敏粘接剂组成物的详细情况例如在日本专利第4140736号中有记载，该专利公报的记载被作为参考而引用于本说明书中。
作为树脂A所构成的基材层，可列举在光学上透明的树脂薄膜，作为代表例，可列举使用热塑性树脂、反应性树脂(例如电离放射线固化型树脂)的薄膜。作为热塑性树脂的具体例，可列举聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈等(甲基)丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、PET等聚酯树脂、三乙酰纤维素(TAC)等纤维素系树脂、环状聚烯烃系树脂、苯乙烯系树脂。作为电离放射线固化型树脂的具体例，可列举环氧丙烯酸酯系树脂、聚氨酯丙烯酸酯系树脂。这些树脂可以单独使用，也可以同时使用两种以上。
＜3.光学部件的制造方法＞
以下将详细说明制造本发明的光学部件的新的制造方法，但只要可获得满足上述式(1)所示的n1＜n3＜n2的关系的光学部件即可，不限定于下述方式。
[3－A.激光照射]
以下，作为本发明的光学部件的制造方法，对使用激光照射进行制造的方法进行说明。
具体而言，如图11所示，该方法为：使用第一区域101形成第一层的前躯体，在所述第一层的前躯体的第一主面设置第二层200，对第二层200的不具有第一层的主面以规定的图案照射激光9，使构成第二层200的物质熔融并向所述第一区域101浸润，形成第二区域102(参照图11的下图)。在第一区域具有空隙构造且第二层具有树脂A的情况下，构成第二层的树脂A熔融并向所述第一区域浸润，形成包含或者混合了构成第一区域的物质与树脂A的第二区域。在该情况下，优选的是，构成第二层的树脂A熔融并向所述第一区域的空隙浸润，成为第一区域的空隙被树脂A填充而形成的第二区域。
以下，列举构成第二层的树脂A为压敏粘合剂A的情况作为例子，更详细地说明使用激光照射进行制造的方法。
[3－A－a.第一区域以及第一层的前躯体的形成]
在本发明中，如在[2－B.第一区域]中详细叙述那样，第一区域也可以具有空隙构造。例如，第一区域的空隙构造具有形成微细的空隙构造的一个种类或者多个种类的构成单位，并具有该构成单位彼此经由催化剂作用而化学键合的构造。作为这种所述微细孔构成单位的形状，例如可列举粒子状、纤维状、棒状、平板状。在微细孔构成单位的形状是粒子状的情况下，利用通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体形成第一区域。构成单位可以仅具有一个形状，也可以组合具有两个以上的形状。以第一区域是上述通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体的情况作为例子，对第一区域以及第一层的前躯体的形成进行说明。这里，第一层的前躯体实质上指的是由第一区域构成的层。
由第一区域构成的第一层的前躯体的形成方法代表性地包含：前躯体形成工序，在树脂薄膜或者导光体上形成由第一区域构成的层的前躯体(例如指的是上述通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体的前躯体)；交联反应工序，在前躯体形成工序后在该前躯体内部引起交联反应。该方法还包含制作含有微细孔粒子的含有液(以下，有时称作“微细孔粒子含有液”或者简称为“含有液”)的含有液制作工序以及使该含有液干燥的干燥工序，在前躯体形成工序中，使干燥体中的微细孔粒子彼此化学键合而形成前躯体。含有液不被特别限定，例如是包含微细孔粒子的悬浮液。在本发明中，微细孔粒子优选的是凝胶状化合物的粉碎物，凝胶状化合物更优选的是凝胶状硅化合物。在该情况下，第一区域是硅酮多孔体。
通过制作含有微细孔粒子的含有液(以下，有时称作“微细孔粒子含有液”或者简称为“含有液”)的含有液制作工序，制作含有微细孔粒子(凝胶状化合物的粉碎物)的液体(例如悬浮液)。所述微细孔粒子含有液也可以预先添加能够使微细孔粒子彼此化学键合的催化剂来制作。另外，所述催化剂也可以在制作所述微细孔粒子含有液后添加于该含有液。催化剂例如可以是促进微细孔粒子彼此的交联键合的催化剂。作为使微细孔粒子彼此化学键合的化学反应，在微细孔粒子是凝胶状硅化合物的粉碎物的情况下，优选的是利用硅溶胶分子所含的残留硅醇基的脱水缩合反应。通过用催化剂促进硅醇基的羟基彼此的反应，能够实现在短时间内使空隙构造固化的连续成膜。作为催化剂，例如可列举光活性催化剂以及热活性催化剂。
根据光活性催化剂，例如，在形成由第一区域构成的层的前躯体的前躯体形成工序中，能够不依靠加热地使微细孔粒子彼此化学键合(例如交联键合)。据此，例如，在前躯体形成工序中，前躯体整体不容易发生收缩，因此能够维持更高的空隙率。另外，也可以在催化剂的基础上或者取代于此而使用产生催化剂的物质(催化剂产生剂)。例如，既可以在光活性催化剂的基础上或者取代于此而使用通过光而产生催化剂的物质(光催化剂产生剂)，也可以在热活性催化剂的基础上或者取代于此而使用通过热量而产生催化剂的物质(热催化剂产生剂)。作为光催化剂产生剂，例如可列举光碱产生剂(通过照射光而产生碱性催化剂的物质)、光酸产生剂(通过照射光而产生酸性催化剂的物质)等，优选的是光碱产生剂。
接下来，例如在树脂薄膜上或导光体上涂覆含有微细孔粒子的含有液(例如悬浮液)(涂覆工序)。涂覆能够使用适宜的各种涂覆方式。通过将含有微细孔粒子(例如凝胶状硅化合物的粉碎物)的含有液直接涂覆到树脂薄膜或导光体上，能够形成含有微细孔粒子以及催化剂的涂覆膜。
接下来，通过干燥工序，使涂覆微细孔粒子含有液而制作出的涂覆膜干燥，使含有液中所使用的有机溶剂等溶剂挥发。干燥工序例如可以是自然干燥，也可以是加热干燥，还可以是减压干燥。其中，在以工业上的连续生产为前提的情况下，优选的是使用加热干燥。加热干燥的方法不被特别限制，例如能够使用一般的加热机构。作为加热机构，例如可列举热风器、加热辊、远红外线加热器等。干燥处理的温度例如是50℃～250℃，优选的是60℃～150℃，更优选的是70℃～130℃。干燥处理的时间例如是0.1分钟～30分钟，优选的是0.2分钟～10分钟，更优选的是0.3分钟～3分钟。另外，关于所述含有液中所使用的溶剂，出于抑制伴随着干燥时的溶剂挥发的微细孔粒子所产生的收缩应力、收缩应力所引起的由硅酮多孔体构成的空隙构造体的裂纹产生的目的，优选的是表面张力低的溶剂。
接下来，通过交联反应工序，使涂覆膜的干燥体中的微细孔粒子彼此化学键合。在使用凝胶状硅化合物的粉碎物作为微细孔粒子的情况下，在交联反应工序中，例如使微细孔粒子彼此通过催化剂(碱性物质)的作用而化学键合。由此，例如涂覆膜的干燥体中的粉碎物的三维构造被固定下来。在现有的利用烧结进行三维构造的固定的情况下，例如通过进行200℃以上的高温处理来诱发硅醇基的脱水缩合、硅氧烷键的形成。为了能够在不引起树脂薄膜损伤的情况下以100℃前后的较低的干燥温度以及小于几分钟的较短的处理时间连续地形成并固定空隙构造，优选的是使用光催化剂产生剂产生催化剂而使硅醇基脱水缩合的交联反应。作为光催化剂产生剂，例如可列举光碱产生剂(通过照射光而产生碱性催化剂的物质)、光酸产生剂(通过照射光而产生酸性催化剂的物质)等，优选的是光碱产生剂。
使用光催化剂产生剂的交联反应是通过照射光来进行的。光照射中的累计光量不被特别限定，按照波长360nm换算时例如是200mJ/cm2～800mJ/cm2，优选的是250mJ/cm2～600mJ/cm2，更优选的是300mJ/cm2～400mJ/cm2。照射量不充足，催化剂的通过吸收光而进行的分解就无法进行，故而效果不充分，从防止该情况的观点来看，优选的是200mJ/cm2以上的累计光量。另外，对空隙构造体下的树脂薄膜造成损伤会导致热致伸缩的产生，从防止该情况的观点来看，优选的是800mJ/cm2以下的累计光量。
接下来，进行与所述干燥工序不同的加热工序。该加热工序是以在所述交联反应工序后的前躯体内部进一步促进交联反应为目的而进行的。以下，将该加热工序称作熟化工序。在熟化工序中，通过使加热温度为低温而在抑制前躯体的收缩的同时引发交联反应，能够提高由第一区域构成的层、例如通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体的空隙率，并且能够提高该空隙构造体的强度。熟化工序中的温度例如是40℃～70℃，优选的是45℃～65℃，更优选的是50℃～60℃。进行熟化工序的时间例如是10hr～30hr，优选的是13hr～25hr，更优选的是15hr～20hr。
注意，为了说明下述其他实施方式，将所述交联反应工序后且提供给熟化工序之前的前躯体称作熟化工序前躯体。
如上，可获得实质上由第一区域构成的层、即第一层的前躯体。另外，第一层的前躯体的制造方法除了本说明书的说明之外，还可通过日本特开2017-054111号公报、日本特开2018-123233号公报以及日本特开2018-123299号公报所记载的空隙层或者低折射率层的制造方法来说明。
[3－A－b.第二层的形成]
在使用激光照射进行制造的方法中，第二层设于上述获得的第一层的前躯体。在所述第一层的前躯体形成于树脂薄膜等上的情况下，第二层设于所述第一层的前躯体的与设有树脂薄膜的面相反的一侧的主面。
在构成第二层的树脂A是压敏粘接剂a的情况下，能够预先在隔片上形成由压敏粘接剂a构成的第二层，向第一层的前躯体转印由压敏粘接剂a构成的第二层而在所述第一层的前躯体上设置第二层。
注意，关于第二层中所使用的树脂A等，以[2－D.第二层]中的说明为准。
[3－A－c.第二区域以及第一层的形成]
以下，使用所述第一层的前躯体由通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体构成、第二层由压敏粘接剂a构成的情况，说明使用激光照射制造光学部件的方法(以下称作“激光照射法”)。
激光照射法为：通过以规定的几何学图案对由压敏粘接剂a构成的第二层(称作“压敏粘接剂层A”)进行激光照射，使压敏粘接剂层A中的该激光照射部分的压敏粘接剂a的状态变化，从而使压敏粘接剂a容易向第一层的前躯体的空隙中浸透。压敏粘接剂a填充第一层的前躯体的空隙，结果，形成上述规定的几何学图案的第二区域，获得第一层。另外，如后所述，可以在取代所述第一层的前躯体而在熟化工序前躯体上设置第二层并进行激光照射之后进行熟化工序。在该情况下，在熟化工序中，激光照射部分的压敏粘接剂a变得更容易向熟化工序前躯体的空隙中浸透。
激光照射只要能够使构成第二层的压敏粘接剂a的状态变化而容易向第一层的前躯体的空隙中浸透，就能够以任意适当的方式进行。就用于激光照射的激光而言，通常，作为下限，包含100nm以上的波长的光，另一方面，作为上限，包含1900nm以下的波长的光。优选的是包含300nm～1500nm的波长的光，更优选的是包含300nm～1300nm的波长的光，进一步优选的是包含500nm～1200nm的波长的光。在一个实施方式中，激光具有高斯的光束形状，并在上述那样的范围内具有峰值波长。
作为激光，可使用纳秒脉冲激光器或者短脉冲激光器(照射具有1纳秒以下的脉冲宽度的光的激光器，例如皮秒激光器或者飞秒激光器等)。激光的频率例如可以是50kHz～2000kHz。
作为照射上述那样的激光的激光器，例如可列举准分子激光器、YAG激光器、YLF激光器、YVO4激光器、钛蓝宝石激光器等固体激光器、包含氩离子激光器、氪离子激光器在内的气体激光器、光纤激光器、半导体激光器、色素激光器、YAG的SHG激光器、YAG的THG激光器。
激光照射例如可以通过使用CAD数据的扫描(绘图)来进行。激光照射的方式(扫描样式)能够根据目的适当地设定。激光例如可以以直线状扫描，也可以以S形状扫描，还可以以漩涡状扫描，也可以将它们进行组合。另外，也可以使用高速线性扫描仪。关于扫描头，可以是流电扫描仪(ガルバノスキャナ)，也可以是多面扫描仪(ポリゴンスキャナ)，也可以将它们进行组合。
激光的照射条件可以设定为任意适当的条件。例如，在使用固体激光器(YAG激光器)的情况下，输出优选的是10W～20W，脉冲能量优选的是10μJ～70μJ。扫描速度优选的是10mm/秒～5000mm/秒，更优选的是100mm/秒～2000mm/秒。扫描间距优选的是10μm～50μm。激光的照射位置可设定于第二层的表面(压敏粘接剂层A的表面)或压敏粘接剂层A的厚度方向内部。在激光照射阶段，如图11所示，通常在压敏粘接剂层A的表面临时附着隔片6，在本激光照射法中，通过将照射位置设定于压敏粘接剂层A的表面或压敏粘接剂层A的厚度方向内部(参照图11的上图)，能够使压敏粘接剂层A的压敏粘接剂a的状态良好地变化而良好地浸透于第一层的前躯体的空隙，形成第二区域。激光的照射位置处的光束形状可以根据目的适当地设定。该光束形状例如可以是圆形，也可以线状。作为使光束形状为规定形状的手段，可采用任意适当的手段。例如，可以经由具有规定的开口部的掩模进行激光照射，也可以使用衍射光学元件等进行光束整形。例如在光束形状是圆形的情况下，焦点直径(光斑直径)优选的是50μm～60μm。而且，脉冲激光的投入能量优选的是20000μJ/mm2～100000μJ/mm2，更优选的是25000μJ/mm2～75000μJ/mm2。注意，投入能量E(μJ/mm2)可通过下式求出。
E＝(e×M)/(V×p)
e：脉冲能量(J)
M：重复频率(Hz)
V：扫描速度(mm/秒)
p：扫描间距(mm)
激光照射优选的是在与获得第一层的前躯体的熟化工序相同的工序中进行。通过同时进行激光照射与熟化工序，能够高效地使压敏粘接剂a浸透于第一层的前躯体的空隙而形成具有第二区域的第一层。
[3－B.喷墨法I]
作为本发明的光学部件的制造方法，以下说明使用喷墨方式进行制造的方法。
具体而言，基于喷墨法的光学部件的制造方法为：使树脂等物质墨化，利用喷墨将所述墨以规定的几何学图案填充于所述第一层的前躯体的空隙，形成第二区域。或者，将所述墨以规定的几何学图案填充于所述熟化工序前躯体的空隙，进行所述熟化工序而形成第二区域。所述墨的填充可以是直接向空隙进行的形式。另外，以规定的几何学图案设置在所述第一层的前躯体上或者熟化前躯体上的树脂等物质也可以是通过在常温常压等条件下静置的工序自然浸润并填充的形式、或者通过利用熟化工序等加热工序软化从而浸润并填充的形式。这里，所述第一层的前躯体以及熟化工序前躯体如在[3－A－a.第一区域以及第一层的前躯体的形成]中说明那样。
在喷墨法中，使第二区域中含有的树脂既可以与构成第二层的树脂A相同，也可以是与树脂A不同的树脂B。关于树脂A与树脂B，如在[2－C.第二区域]以及[2－D.第二层]中说明那样，树脂A在常温常压以及熟化工序等加热条件下难以浸润到所述第一层的前躯体等的空隙中，另一方面，树脂B或者树脂B组成物在常温常压或者熟化工序等加热条件下容易浸润到所述第一层的前躯体等的空隙中。
在下述说明的任意一种喷墨法中，墨的直径以及墨的射出方式只要根据所形成的第二区域的形状以及该形状的尺寸选择任意适当的方式即可。
以下，列举构成第二层的树脂A是压敏粘接剂a、使第二区域中含有的树脂B是压敏粘接剂b的情况为例，更详细地说明使用喷墨方式进行制造的方法的一个例子(喷墨法I)。
如图12所示，本喷墨法I为：在作为第二层200的压敏粘接剂层的表面上使用压敏粘接剂b(201a)以规定的几何学图案形成，制作具有树脂B图案层201的压敏粘接剂层叠体。将该压敏粘接剂层叠体的具有树脂B图案层201的面邻接地配置于所述第一层的前躯体或者熟化工序前躯体的第一主面，接着，通过熟化工序等加热工序使构成树脂B图案层的压敏粘接剂b浸润于所述第一层的前躯体或者熟化工序前躯体的空隙中。其结果，可获得以规定的几何学图案形成有包含压敏粘接剂b以及构成第一区域101的物质的第二区域102的第一层(参照图12的下图)。
树脂B图案层的几何学图案的形成可通过任意适当的手段进行。在一个实施方式中，树脂B图案层可通过使固化了的(即，通常状态的)压敏粘接剂b以规定的图案贴合于压敏粘接剂层A而形成。该实施方式例如在几何学图案是条纹状或者格子状的情况下简便且有用。在另一实施方式中，树脂B图案层可通过使固化前的压敏粘接剂b组成物(压敏粘接剂b涂覆液)墨化，利用喷墨进行印刷并使之固化，从而以规定的几何学图案形成。在该情况下，压敏粘接剂b组成物中的基体聚合物的重均分子量Mw优选的是2000000以下，更优选的是5000～1600000。如果基体聚合物的Mw在这种范围，则能够高精度地形成图案。在又一实施方式中，树脂B图案层可通过将固化前的压敏粘接剂b组成物(压敏粘接剂b涂覆液)经由具有规定的几何学图案的掩模涂覆于第二层即压敏粘接剂层A并使之固化来形成。
接着，将压敏粘接剂层A/具有规定的几何学图案的树脂B图案层的压敏粘接剂层叠体以具有规定的几何学图案的树脂B图案层与第一层的前躯体的第一主面邻接的方式贴合于第一层的前躯体等。仅如此，树脂B图案层的压敏粘接剂b就能够浸透于第一层的前躯体等的空隙，因此可获得具有以规定的几何学图案配置的第二区域的第一层。在获得第一层时，优选的是使该压敏粘接剂层叠体贴合于熟化前躯体，接着进行熟化工序。如果是这种结构，则能够通过熟化工序促进压敏粘接剂b向熟化前躯体的空隙浸润。
[3－C.喷墨法II]
以下，以构成第二层的树脂A是压敏粘接剂a、使第二区域102中含有的树脂B是能量活性射线固化树脂的情况为例，更详细地说明使用喷墨方式进行制造的方法的另一个例子(喷墨法II)。
如图12所示，本喷墨法II为：在作为第二层200的压敏粘接剂层A的表面上使用能量活性射线固化型树脂组成物201a以规定的几何学图案形成，制作具有固化型树脂图案层201的固化型树脂组成物层叠体。将该固化型树脂组成物层叠体的具有固化型树脂图案层201的面邻接地配置于所述第一层的前躯体或者熟化工序前躯体的第一主面，接着，通过熟化工序等加热工序使构成固化型树脂图案层的能量活性射线固化型树脂组成物浸润于所述第一层的前躯体或者熟化工序前躯体的空隙中，照射能量活性射线而形成能量活性射线固化型树脂。其结果，可获得以规定的几何学图案形成有包含能量活性射线固化型树脂以及构成第一区域的物质的第二区域的第一层(参照图12的下图)。在本喷墨法II中，优选的是，将具有固化型树脂图案层的固化型树脂组成物层叠体与熟化工序前躯体邻接地配置，使能量活性射线固化型树脂组成物浸润于所述熟化工序前躯体的空隙中，通过能量活性射线照射进行固化，接着进行熟化工序。
本喷墨法II例如为：在压敏粘接剂层A的表面上以规定的几何学图案涂覆固化前的光固化型树脂(光固化型树脂组成物)，将该光固化型树脂组成物与所述第一层的前躯体等邻接地配置，使该光固化型树脂组成物浸透于所述第一层的前躯体等的空隙中并使之光固化。其结果，以规定的几何学图案形成第二区域102，获得第一层。
作为构成第二层即压敏粘接剂层A的压敏粘接剂a，可列举[2－C.第二区域]所记载的压敏粘接剂。通过使用这种压敏粘接剂a，可防止压敏粘接剂a浸透第二区域以外的非必要部分，可精密地获得以规定的几何学图案形成的第二区域。作为树脂B的能量活性射线固化型树脂可列举[2－D.第二层]中记载的能量活性射线固化型树脂。作为能量活性射线固化型树脂，优选的是UV固化型树脂等光固化型树脂。以下，以光固化型树脂为例进行说明。
作为本喷墨法II的一个方式，光固化型树脂被墨化，并通过喷墨以规定的图案涂覆。如上述[2－D.第二层]中所记载，固化前的光固化型树脂含有很多单体成分，因此容易墨化，并且涂覆性优异，结果，能够形成高精度的图案。作为另一方式，光固化型树脂可经由具有规定的几何学图案的掩模涂覆于压敏粘接剂层A。
接着，使具有压敏粘接剂层A/光固化型树脂图案层的光固化型树脂组成物层叠体以光固化性树脂与第一层的前躯体或者熟化工序前躯体的第一主面邻接的方式贴合。该光固化型树脂组成物层叠体的贴合优选的是向熟化工序前躯体进行。光固化型树脂的固化(光照射)也优选在熟化工序前进行。通过在熟化工序前进行固化(光照射)，能够抑制熟化工序前躯体内的光固化型树脂组成物(实质上是单体)的不希望的扩散，能够精密地形成以规定的几何学图案形成的第二区域。具体而言，固化(光照射)可以在向熟化工序前躯体贴合光固化型树脂组成物层叠体后且熟化工序前进行。
另外，涂覆于压敏粘接剂层A的光固化型树脂在原样下(即，即使不固化)就具有某种程度的形状维持性，因此即使在贴合后(且熟化工序前)不进行固化(光照射)也不会产生实质性问题。如此，通过浸润使光固化型树脂填充于熟化工序前躯体的空隙，并依次进行光照射以及熟化工序，可获得具有第一区域和以规定的几何学图案形成的第二区域的第一层。
＜4.其他配光元件＞
[4－A.配光元件的变形例]
对在上述＜1.配光元件＞中说明的配光元件的变形例进行说明。在图8所示的配光元件中，本发明的光学部件以第二层的第二主面与导光体4的第一主面相接的方式配置。在图8那样的配光元件的情况下，如在[2－D.第二层]中说明那样，从光学的观点来看，第二层的折射率(n2)优选的是与导光体的折射率相同或者趋于在光学上没有影响的程度的折射率。
在图9所示的配光元件中，以与本发明的光学部件的第一层100的第二主面和导光体4的第一主面41相接的方式配置了树脂薄膜7。导光体4与树脂薄膜7可以经由粘接剂等贴合在一起。树脂薄膜7能够采用与在[2－D.第二层]中说明的基材层相同的光学上透明的树脂薄膜。另外，树脂薄膜7也可以原样地使用在上述＜3.光学部件的制造方法＞中说明的涂覆通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体的前躯体的树脂薄膜。从光学的观点来看，树脂薄膜7的折射率优选的是与导光体的折射率相同或者趋于在光学上没有影响的程度的折射率。
[4－B.使用了具有空洞的光提取层(具有进行光输出耦合的气腔图案构造的部件)的配光元件]
在图10中，示出了包括导光体4、本发明的光学部件以及具有空洞的光提取层8的配光元件。空洞有时称作气腔。具体而言，该配光元件在导光体4的没有图案的光取出侧以该侧与第一层100相接的方式设置有本发明的光学部件，在第二层200之上配置有具有空洞(气腔801)的光提取层8。在该结构中，从光源向导光体4入射的光在导光体4的底面与第一层100的第一区域101之间全反射并传播，且透过了第二区域102的光被具有空洞的光提取层8向光取出侧折射。由此，能够以均匀的亮度分布提高光取出效率。
具有空洞的光提取层8具有埋入树脂层内的光学空洞图案，空洞图案具有使光折射的功能。具有空洞的光提取层也称作具有进行光输出耦合的气腔图案构造的部件。具有空洞的光提取层能够由树脂、玻璃薄膜等形成。图13示出了具有空洞的光提取层的制作方法。图13是无粘接剂的层压法。使没有图案的第一薄膜812和在表面形成有希望的图案的第二薄膜811无粘接剂地(例如通过微波表面处理)贴合。第一薄膜812与第二薄膜811由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等形成。通过贴合，形成气腔801。
作为具有空洞的光提取层的另一制作方法，可列举将两个薄膜使用粘接层粘接来制作的方法。粘接层的厚度为1～3μm左右。通过使第二薄膜811与第一薄膜812经由粘接层贴合，形成气腔801。在贴合时，要做到避免预固化的粘接剂进入腔室图案内。贴合法可以使用不影响气腔的形状的任意方法。例如，通过对层压表面实施基于VUV光(真空紫外线)源或者APP(大气等离子体)的前处理，之后，在一定压力下进行层压，从而获得化学键合。该方法能够实现良好的机械强度。
工业实用性
本发明的光学部件与导光体等一起形成配光元件，能够应用于前灯、背光灯、窗/门面的照明、标牌、信号点亮、太阳能应用、装饰灯、遮光罩、光掩模、屋顶照明等公共或者一般的照明等。例如，本发明的光学部件适合用作作为标牌的一个例子的反射型显示器的前灯的构成部件。通过使用本发明的光学部件，能够看到没有由于散射或者衍射的光而产生的可见的模糊等光学缺点的反射型显示器上的图像或者图形。
实施例
以下将通过实施例具体地说明本发明，但本发明不被这些实施例限定。注意，各特性的测定方法如以下所述。
(1)折射率的测定
在向丙烯酸薄膜上形成第一层之后，切割成50mm×50mm的尺寸，经由压敏粘接剂层使第一层贴合在了玻璃板(厚度：3mm)的表面。用黑色马克笔涂满上述玻璃板的背面中央部(直径20mm左右)，制作了不会在该玻璃板的背面反射的样品。将上述样品安置于偏振光椭圆率测量仪(J.A.Woollam日本公司制：VASE)，在500nm的波长、入射角50～80度的条件下测定了折射率。
(2)光提取的效果
使在下述实施例1中获得的光学部件经由丙烯酸系压敏粘接剂(折射率1.47、厚度5μm)贴合于厚度2mm的树脂板(三菱化学公司制“SHINKOLITE EX001”)，从板的端部射入光并通过目视以及显微镜确认了光的分布状态。
[制造例1]第一区域形成用涂覆液(微细孔粒子含有液)的调配以及熟化工序前躯体薄膜的制作
(1)硅化合物的凝胶化
使0.95g的作为硅化合物的前躯体的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)溶解于2.2g的二甲基亚砜(DMSO)而调配了混合液A。向该混合液A添加0.01mol/L的草酸水溶液0.5g，在室温下进行了30分钟搅拌，从而将MTMS水解，生成了包含三(羟基)甲基硅烷的混合液B。
在向5.5g的DMSO添加28重量％的氨水0.38g以及纯水0.2g之后，进一步增添上述混合液B，并在室温下搅拌15分钟，从而进行三(羟基)甲基硅烷的凝胶化，获得了包含凝胶状硅化合物的混合液C。
(2)老化处理
将如上述那样调配出的包含凝胶状硅化合物的混合液C原样地在40℃下温育20小时，进行了老化处理。
(3)粉碎处理
接着，使用刮刀将如上述那样进行了老化处理的凝胶状硅化合物粉碎成了几毫米～几厘米的尺寸的颗粒状。接着，向混合液C添加了40g的异丙醇(IPA)，轻轻搅拌之后，在室温下静置了6小时，对凝胶中的溶剂以及催化剂进行了倾析。通过进行3次相同的倾析处理而置换溶剂，获得了混合液D。接着，对混合液D中的凝胶状硅化合物进行了粉碎处理(高压无介质粉碎)。粉碎处理(高压无介质粉碎)使用均化器(SMT公司制，商品名“UH－50”)，在5cc的螺旋瓶中秤量混合液D中的凝胶状化合物1.85g以及1.15g的IPA之后，在50W、20kHz的条件下进行了2分钟的粉碎。
通过该粉碎处理将上述混合液D中的凝胶状硅化合物粉碎，使得该混合液D'成为粉碎物的溶胶液。用动态光散射式Nanotrac粒度分析计(日机装公司制，UPA－EX150型)确认了表示混合液D'中所含的粉碎物的粒度不均的体积平均粒径，结果为0.50～0.70。进一步地，对于0.75g的该溶胶液(混合液C')，以光碱产生剂(和光纯药工业株式会社：商品名WPBG266)的1.5重量％浓度MEK(甲乙酮)溶液为0.062g、双(三甲氧基硅基))乙烷的5％浓度MEK溶液为0.036g的比率进行了添加，获得了第一区域形成用涂覆液(微细孔粒子含有液)。
在按照日本特开2012－234163号公报的制造例1准备的丙烯酸系树脂薄膜(厚度：40μm)的表面涂布(涂覆)上述涂覆液，形成了涂覆膜。将所述涂覆膜在100℃的温度下处理1分钟而干燥，并进一步使用波长360nm的光以300mJ/cm2的光照射量(能量)对干燥后的涂覆膜进行UV照射，获得了在所述丙烯酸系树脂薄膜上形成有由第一区域构成的第一层的前躯体(通过微细孔粒子彼此的化学键合而形成的多孔体的空隙构造体)的层叠体(带空隙构造体层的丙烯酸薄膜)。上述空隙构造体层的折射率为1.15。
[实施例1]
在实施了脱模处理的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)上形成了丙烯酸系压敏粘接剂(厚度10μm，折射率1.47)。在该丙烯酸系压敏粘接剂的30mm×50mm的区域上，使用“联科公司制喷墨装置PIJIL-HV”以10mm间距且以与图7类似的几何学图案，使调整为浓度25％的环氧系单体的混合液作为墨而滴下。注意，为了易于利用显微镜进行观察，另外制作了向混合液中添加极其微量的吸收可见光的色素而成的混合液作为观察用混合液。利用显微镜观察了观察用混合液滴下后的尺寸，如图14所示，形成于压敏粘合剂层的构成几何学图案的区域中的一个区域的直径为66μm。在滴下所述混合液后，将实施了上述墨处理的压敏粘接剂贴合于上述准备的折射率1.15的空隙构造体层，之后从压敏粘接剂层－空隙构造体层层叠体的空隙构造体侧以照射量600mJ照射了UV光，接着，利用干燥机在60℃下保管了20小时，形成了具有第二区域的第一层，获得了光学部件。
这里，为了确认上述60℃下、24小时后的第二区域的折射率，另外不形成几何学图案地获得了仅由第二区域构成的层的样品，该样品在50mm×50mm的范围向空隙构造体层的整个面滴下了所述混合液，除此以外以与上述相同的方式获得。测定了该样品，其折射率为1.35。
使上述第一层的薄膜贴合于厚度2mm的丙烯酸板，使光从端部射入并利用显微镜进行了观察，确认了仅设置墨的区域(第二区域)有光透过。圆形的第二区域的尺寸为直径68μm。由上可知，在所获得的光学部件中，n1、n2分别为1.15、1.47，鉴于有光透过，推测n3为1.35。
[比较例1]
在制造例1中，通过在将涂覆液(微细孔粒子含有液)涂覆于丙烯酸系树脂薄膜时，在丙烯酸系树脂薄膜上设置掩模图案并涂布涂覆液，除此以外采用与该制造例1相同的方式，能够制作出局部地形成有与掩模图案相应的空隙构造体的空隙构造体层。通过对该图案化的空隙构造体层贴合丙烯酸系粘合剂(厚度10μm，折射率1.47)，可获得具有与图1或者图2所示的现有技术文献等同的光提取层的光学部件。
[基于计算软件的漏光确认]
使用Lighttools将在实施例1以及比较例1中获得的光学部件作为模型而确认了本发明的光学效果。计算模型为：在面积90mm×60mm、厚度0.4mm、折射率1.49的导光体中，组装了使光从短边侧的端部入射的模型。在导光体上追加了厚度600nm的第一层，在该厚度600nm的第一层中，分散存在有折射率1.15的第一区域以及尺寸60μm、折射率1.35的第二区域。接下来，在第一层上，依次层叠了折射率1.47、厚度10μm的第二层和日本特表2013－524288号公报所记载的那种具有空洞的光提取薄膜，制作了图15所示那样的与使用了本发明的实施例1的配光元件相当的模型。将受光部设置于上述模型的正面及背面，计算了光量以及分布。另外，制作了图16所示那样的、除了将第二区域的折射率设为1.47以外都相同的、与使用了上述比较例的配光元件相当的模型，并进行了计算。表1示出了结果。
[表1]
Figure BDA0002691809430000251
另外，图17是表示实施例1以及比较例1的计算模型的背面的从中心向左右极角方向倾斜时的漏光量的图表。实线(n＝1.35)指的是实施例1的计算模型，虚线(n＝1.47)指的是比较例1的计算模型。根据图表可知，在极角±50度附近，与本发明相当的实施例1的计算模型相比于比较例1的计算模型，能够显著地抑制泄漏的光的量。
根据上述结果可知，通过使折射率表现出梯度，抑制了局部散射，抑制了向背面侧的漏光。
另外，在比较例1的情况下，很难在暂时局部地形成空隙构造时形成稳定的第一层，在贴合压敏粘接剂等第二层时出现台阶，极难获得光学上均匀且所希望的外观。
附图标记说明
1 低折射率层(纳米空隙层)
2 高折射率层(压敏粘接剂层)
3 空气层
4 导光体
41 导光体的第一主面
42 导光体的第二主面
5 光源
100 第一层
11 第一层的第一主面
12 第一层的第二主面
101 第一区域
102 第二区域
200 第二层
201 树脂B图案层
201a 压敏粘接剂b(能量活性射线固化型树脂组成物)
21 第二层的第一主面
22 第二层的第二主面
300 本发明的光学部件
6 隔片
7 树脂薄膜
8 具有空洞的光提取层
801 气腔
811 第二薄膜
812 第一薄膜
9 激光

Claims (12)

1.一种光学部件，其特征在于，具有第一层，该第一层包含折射率为n1的第一区域以及折射率为n3的第二区域，
在所述第一层的第一主面上以与所述第一区域以及第二区域相接的方式具有折射率为n2的第二层，
所述第一层在第一层的面方向上以与所述第一区域邻接的方式具有多个所述第二区域，
多个所述第二区域形成几何学图案，
所述n1至n3满足下述式(1)：
n1＜n3＜n2 (1)。
2.根据权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
所述第一区域具有空隙构造，
所述第二层具有树脂A，
所述第二区域具有形成所述空隙构造的物质以及所述树脂A。
3.根据权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
所述第一区域具有空隙构造，
所述第二层具有树脂A，
所述第二区域含有形成所述空隙构造的物质以及树脂B。
4.根据权利要求2所述的光学部件，其特征在于，
所述第二区域是所述第一区域的空隙构造的至少一部分被所述树脂A填充而形成的填充区域。
5.根据权利要求3所述的光学部件，其特征在于，
所述第二区域是所述第一区域的空隙构造的至少一部分被所述树脂B填充而形成的填充区域。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
所述第二区域在从所述第一层的第一主面到第二主面的整个范围与所述第一区域连续地邻接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学部件，其特征在于，
所述n1为1.2以下，所述n2为1.43以上。
8.根据权利要求2至5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
所述树脂A为压敏粘接剂a。
9.根据权利要求3至5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
所述树脂B为能量活性射线固化型树脂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学部件，其特征在于，
第一层的除了所述第二区域之外的部分的折射率为1.2以下，
所述第二层的折射率为1.43以上，
所述第二区域的折射率为1.25以上1.4以下。
11.一种配光元件，其特征在于，具有：
权利要求1至10中任一项所述的光学部件；
导光体。
12.根据权利要求11所述的配光元件，其特征在于，
该配光元件包含具有空洞的光提取层。
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