JP2016206520A - 樹脂シート、半透過型反射シート - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能をより向上させた樹脂シートを提供する。【解決手段】樹脂シートは、第１傾斜面３０ａ及び第２傾斜面３０ｂを有する単位光学形状部３０が複数配列された第１光学形状層２２を備え、エネルギー線の照射により硬化するエネルギー線硬化樹脂により形成され、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが０．０５μｍ以下であり、単位光学形状部３０の厚み方向の頂部ｔ１から谷部ｖ１までの高さｈ１が４０〜６００μｍの範囲で形成され、単位光学形状部３０の配列ピッチＰが１００〜１０００μｍの範囲で形成されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂シート及び半透過型反射シートに関する。

従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の映像源に表示された映像を、光学系を介して観察者に観察させる頭部装着型の表示装置（以下、「表示装置」ともいう）が提案されている（例えば、特許文献１）。
このような表示装置において、映像源から出射された映像光を導光板により観察者の眼に対応する位置まで導き、更に反射層を介して観察者側へ反射させるタイプがある。このタイプの表示装置は、その多くが、反射層にハーフミラー等を用いて、映像光と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。

上述した表示装置に用いられる導光板（半透過型反射シート）には、導光方向に複数配列された単位光学形状部が設けられている。この単位光学形状部は、その配列方向に平行であって導光板の厚み方向に平行な断面がプリズム形状に形成されており、上述の反射層が形成された反射面と、それに対向する対向面とで構成されている。
このような導光板の光学性能は、単位光学形状部を有する光学形状層（樹脂シート）の形状に左右されるため、光学形状層の形状を最適化して、光学性能をより向上させることが求められている。

特表２０１１−５０９４１７号公報

本発明の課題は、光学性能をより向上させた樹脂シート及び半透過型反射シートを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されない。
・第１の発明は、第１傾斜面（３０ａ）及び第２傾斜面（３０ｂ）を有する単位光学形状部（３０）が複数配列された第１光学形状層（２２）を備え、エネルギー線の照射により硬化するエネルギー線硬化樹脂により形成された樹脂シートであって、前記第１傾斜面の算術平均うねりＷａが０．０５μｍ以下であり、前記単位光学形状部の厚み方向の頂部から谷部までの高さｈ１が
４０〜６００μｍの範囲で形成され、前記単位光学形状部の配列ピッチＰが１００〜１０００μｍの範囲で形成されていることを特徴とする樹脂シートである。
・第２の発明は、第１の発明の樹脂シートであって、前記単位光学形状部（３０）が設けられた側と反対側の面に基材（２１）が形成されていることを特徴とする樹脂シートである。
・第３の発明は、第２の発明の樹脂シートであって、前記単位光学形状部（３０）の谷部から、前記単位光学形状部が設けられた側と反対側の面までの深さｄ１が１０〜２００μｍの範囲で形成され、前記単位光学形状部の頂部から、前記単位光学形状部が設けられた側と反対側の面までの深さｄ２が５０〜８００μｍの範囲で形成され、前記基材の厚みｓ１が１０μｍ≦ｓ１≦１００μｍの範囲で形成されることを特徴とする樹脂シートである。
・第４の発明は、第１から第３までのいずれかの発明の樹脂シートであって、前記単位光学形状部（３０）は、厚み方向の断面がプリズム形状であることを特徴とする樹脂シートである。
・第５の発明は、第１から第４までのいずれかの発明の樹脂シートと、前記樹脂シートの前記第１光学形状層（２２）において、前記単位光学形状部（３０）が設けられた側の面に積層される第２光学形状層（２３）と、前記樹脂シートの前記第１光学形状層において、前記第１傾斜面（３０ａ）上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過する反射層（２５）と、を備える半透過型反射シート（２０）である。

本発明によれば、光学性能をより向上させた樹脂シート及び半透過型反射シートを提供できる。

実施形態の頭部装着型の表示装置を説明する図である。 実施形態の導光板の詳細を説明する図である。 実施形態の導光板の製造方法を説明する図である。 実施形態の導光板の製造方法を説明する図である。 変形形態の半透過型反射シートを説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。

（実施形態）
図１は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１を説明する図である。図１は、表示装置１を鉛直方向の上方から見た図である。
なお、以下の説明においては、理解を容易にするために、観察者が頭部に表示装置１を装着した状態における鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、この水平方向のうち、導光板に入光した映像光の導光される方向（導光板の左右方向）をＸ方向とし、それに直交する方向（導光板の厚み方向）をＹ方向とする。このＹ方向の−Ｙ側を観察者側とし、＋Ｙ側を背面側とする。

表示装置１は、観察者が頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイである。本実施形態の表示装置１は、不図示のメガネフレームの内側に、映像源１１と、投射光学系１２と、導光板２０と、を備える。表示装置１は、観察者がメガネフレームを頭部に装着することによって、映像源１１に表示された映像を、導光板（半透過型反射シート）２０等を介して観察者に視認させることができる。具体的には、表示装置１は、映像源１１に表示された映像光を、投射光学系１２を介して導光板２０へ入射し、導光板２０内において＋Ｘ方向に導光する。そして、表示装置１は、導光方向に直交する−Ｙ方向に反射して、表示装置１を頭部に装着した観察者の眼Ｅの前に映像を表示する。
また、表示装置１は、映像と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。本実施形態では、半透過型反射シートを導光板２０に適用した例について説明する。なお、半透過型反射シートとは、入射した光の一部を透過し、その他を反射するシートを総称するものであり、透過率及び反射率が５０％であるものに限られない。

映像源１１は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイス、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等を使用できる。映像源１１は、例えば、対角が１インチ以下のマイクロディスプレイが使用される。
投射光学系１２は、映像源１１から出射された映像光を平行光として投射する複数のレンズ群から構成される光学系である。
導光板２０は、光を導光する略平板状の透明部材である。本実施形態の導光板２０は、鉛直方向（Ｚ方向）から見た形状が略台形形状に形成された台形柱形状に形成されている。導光板２０は、互いに平行に対向する第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃと、反射面２０ａと、を備える。

反射面２０ａは、映像光を第１全反射面２０ｂ側に反射させる光学部材であり、導光板２０の−Ｘ側端部に、第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃに対して所定の角度で傾斜して配置されている。反射面２０ａは、その全面に反射膜２７が形成されている。導光板２０内に入射した映像光は、反射膜２７より第１全反射面２０ｂ側に反射する。反射膜２７は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成される。本実施形態において、反射膜２７は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。なお、これに限らず反射膜２７は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。
反射面２０ａは、反射膜２７で反射した映像光を第１全反射面２０ｂにおいて全反射させるために、第１全反射面２０ｂに対して２５°〜４０°の範囲で傾斜している。

第１全反射面２０ｂは、導光板２０を形成する面のうちＸＺ平面に平行であって、観察者側（−Ｙ側）に位置する面である。第１全反射面２０ｂは、反射膜２７によって反射した映像光を第２全反射面２０ｃ側に向けて全反射させる。また、第１全反射面２０ｂは、第２全反射面２０ｃにおいて全反射した映像光を、再び第２全反射面２０ｃ側に向けて全反射させる。
第１全反射面２０ｂは、その−Ｘ側の端部が、映像源１１から投射された映像光を入光する入光面となる。また、第１全反射面２０ｂは、＋Ｘ側の端部が、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１（後述）において反射した映像光を導光板２０外へ出光する出光面となる。

第２全反射面２０ｃは、導光板２０を形成する面のうち、ＸＺ平面に平行であって、背面側（＋Ｙ側）に位置する面（観察者側から離れた側の面）である。第２全反射面２０ｃは、第１全反射面２０ｂにおいて全反射した映像光を、第１全反射面２０ｂ側に向けて全反射させる。
上記構成において、反射膜２７で反射した映像光は、第１全反射面２０ｂに向けて斜め方向に導光される。そのため、映像光は、第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃの間で全反射を繰り返しながら、導光板２０内の＋Ｘ方向（導光方向）に導光される。

次に、導光板２０の層構成について説明する。
図２は、本実施形態の導光板２０の詳細を説明する図である。図２は、図１のａ部詳細を示している。
図２に示すように、導光板２０は、観察者側（−Ｙ側）から順に、基材部（第２基材）２６、接合層２４、第２光学形状層２３、第１光学形状層（樹脂シート）２２、基材部（基材）２１が積層されている。

基材部２１及び基材部２６は、導光板２０の基礎となる平板状の部材であり、例えば、光透過性の高いアクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等から形成されている。
基材部（基材）２１は、導光板２０の最も背面側に設けられた層であり、その背面側（＋Ｙ側）の面が第２全反射面２０ｃとなる。基材部２１は、第１光学形状層２２の基礎となる基材であり、その厚みｓ１は、後述する単位光学形状部３０の深さｄ１及びｄ２に合わせて、１０μｍ≦ｓ１≦１００μｍの範囲で形成されることが望ましい。基材部２１の背面側の面は、入射する光の拡散を抑制する観点から平滑（例えば、６０度の光沢度で９０以上）に形成されるのが望ましい。

基材部２６は、導光板２０の最も観察者側に設けられた層であり、その観察者側（−Ｙ側）の面が、第１全反射面２０ｂとなる。基材部２６は、第２光学形状層２３の背面側に接合層２４を介して接合される。基材部２６は、導光板２０の全体の厚みを調整するとともに、導光板２０に所定の剛性を持たせる基材である。基材部２６の厚みｓ２は、２ｍｍ≦ｓ２≦３ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。厚みｓ２が２ｍｍ未満である場合、導光板２０の剛性が低下したり、導光板２０の出光面に表示される画面が小さくなりすぎたりするため望ましくない。また、厚みｓ２が３ｍｍを超える場合、導光板２００の重量が増し、表示装置１を装着する観察者の負荷となるため望ましくない。
基材部２６の観察者側の面は、光の拡散を抑制する観点から平滑（例えば、６０度の光沢度で９０以上）に形成されるのが望ましい。

第１光学形状層２２は、基材部２１の観察者側（−Ｙ側）の面に設けられる層である。第１光学形状層２２としては、光透過性の高いウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート系等の紫外線硬化樹脂が用いられる。第１光学形状層２２の屈折率は、上述の基材部２１、基材部２６と同等の屈折率であることが望ましい。なお、本実施形態では、エネルギー線硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂を例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、エネルギー線硬化樹脂として、電子線硬化樹脂を用いてもよい。

なお、第１光学形状層２２を射出成形により形成した場合、後述する第１傾斜面３０ａの平坦性は良くなるが、単位光学形状部３０の頂部ｔ１に崩れが生じ易くなる。これに対して、第１光学形状層２２を紫外線硬化樹脂（エネルギー線硬化樹脂）で形成した場合、単位光学形状部３０の頂部ｔ１に崩れはなくなるが、従来の製造方法では、後述する理由により、成形型から剥離した時に第１傾斜面３０ａにうねりが発生してしまう。本実施形態では、第１光学形状層２２を紫外線硬化樹脂で形成しているため、単位光学形状部３０の頂部ｔ１に崩れがないうえ、後述するように、第１傾斜面３０ａにおけるうねりの発生を抑制できる。このように、本実施形態の第１光学形状層２２においては、単位光学形状部３０の形状を最適化できるため、導光板２０としての光学性能を向上させることができる。

また、第１光学形状層２２を射出成形により形成した場合、第１光学形状層２２は、基材部２１と一体で形成される。その場合に、基材部２１の厚みｓ１と単位光学形状部３０の深さｄ１との合計値を、単位光学形状部３０の高さｈ１よりも小さくすることは難しい。上述した厚みｓ１と深さｄ１との合計値を高さｈ１より小さくすると、単位光学形状部３０の形状に対応した金型面において、樹脂が横方向（＋−Ｘ方向）へ移動しにくくなるため、樹脂にかかる圧力により、製品に流れマーク等の不良が発生するからである。しかし、本実施形態の製造方法においては、基材部２１の厚みｓ１と単位光学形状部３０の深さｄ１との合計値を、単位光学形状部３０の高さｈ１よりも小さくしても、流れマーク等の不良が発生しない。そのため、本実施形態の製造方法によれば、導光板２０をより薄くすることができる。

第１光学形状層２２は、図１及び図２に示すように、その観察者側（−Ｙ側）の面であって、＋Ｘ側の端部近傍に、単位光学形状部３０が複数設けられている。
単位光学形状部３０は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、映像光の導光方向（Ｘ方向）に沿って複数配列されている。また、単位光学形状部３０は、映像光が出光する方向（導光板２０の厚み方向、Ｙ方向）に平行、且つ、単位光学形状部３０の配列方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ面）における形状が三角形状（プリズム形状）に形成されている。単位光学形状部３０は、第１傾斜面３０ａと、第２傾斜面３０ｂと、から構成される。

第１傾斜面３０ａは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射する面である。第１傾斜面３０ａは、出光面（第１全反射面２０ｂ、第２光学形状層２３の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも観察者（出光）側（−Ｙ側）に位置している。
本実施形態の単位光学形状部３０は、後述するように、成形型から剥離した時に、第１傾斜面３０ａにおけるうねりの発生が抑制されるため、単位光学形状部３０の高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦６００μｍの範囲に形成され、配列ピッチＰが１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成された形状において、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａを０．０５μｍ以下にすることができる。そのため、第１傾斜面３０ａの表面に形成される反射層２５において、映像光を第１全反射面２０ｂに対してより垂直な方向（−Ｙ方向）に反射させることができる。

また、第１傾斜面３０ａ上の全面、すなわち、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ（後述）間の全体には、反射層２５が形成されている。
第２傾斜面３０ｂは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射しない面である。第２傾斜面３０ｂは、第１傾斜面３０ａよりも映像光の進行する側（＋Ｘ側）に、第１傾斜面３０ａと対向して設けられている。第２傾斜面３０ｂは、出光面（第１全反射面２０ｂ、第２光学形状層２３の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも背面側（＋Ｙ側）に位置している。

第２光学形状層２３は、第１光学形状層２２の単位光学形状部３０側（観察者側）の面に設けられた層である。第２光学形状層２３は、第１光学形状層２２の観察者側（−Ｙ側）の面を平坦にするために設けられている。第２光学形状層２３としては、先に説明した第１光学形状層２２と同じ紫外線硬化樹脂が用いられる。第２光学形状層２３の屈折率は、第１光学形状層２２と同等であることが望ましい。

第２光学形状層２３の観察者側の面は、接合層２４を介して基材部２６に接合される面である。また、この面は、第２光学形状層２３から基材部２６へと通過する光の出光面となる。第２光学形状層２３の出光面は、導光板２０の第１全反射面２０ｂ（出光面、ＸＺ平面）と平行である。
第２光学形状層２３は、第１光学形状層２２と対向する面（背面、＋Ｙ側の面）に上述の単位光学形状部３０と対応する形状の出光側単位光学形状部３１が形成されている。

出光側単位光学形状部３１は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在し、映像光の導光方向（Ｘ方向）に沿って複数配列されている。出光側単位光学形状部３１は、映像光が出光する方向（導光板２０の厚み方向、Ｙ方向）に平行、且つ、出光側単位光学形状部３１の配列方向（Ｘ方向）に平行な断面（ＸＹ面）における形状が三角形状（プリズム形状）に形成されている。出光側単位光学形状部３１は、第３傾斜面３１ａと、第４傾斜面３１ｂと、から構成される。
本実施形態において、出光側単位光学形状部３１及び単位光学形状部３０は、上記断面において、同様の形状に形成されている。

第３傾斜面３１ａは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射する面である。第３傾斜面３１ａは、出光面（第１全反射面２０ｂ、第２光学形状層２３の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも観察者（出光）側（−Ｙ側）に位置している。第３傾斜面３１ａは、単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａに対向しており、その第１傾斜面３０ａと平行な面である。上述したように、第３傾斜面３１ａ及び第１傾斜面３０ａ間には、反射層２５が設けられている。

第４傾斜面３１ｂは、第１全反射面２０ｂを全反射した映像光が直接入射しない面である。第４傾斜面３１ｂは、第３傾斜面３１ａよりも映像源側（−Ｘ側）に、第３傾斜面と対向して設けられている。第４傾斜面３１ｂは、出光面（第１全反射面２０ｂ、第２光学形状層２３の観察者側の面）に対して傾斜しており、その＋Ｘ側の端部が、−Ｘ側の端部よりも背面側（＋Ｙ側）に位置している。第４傾斜面３１ｂは、単位光学形状部３０の第２傾斜面３０ｂに対向しており、第２傾斜面３０ｂと平行な面である。第４傾斜面３１ｂは、上述した第２傾斜面３０ｂに密着している。

ここで、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａが、第１全反射面２０ｂ（出光面）に平行な面（ＸＺ平面）と交差する角度は、αである。第２傾斜面３０ｂ及び第４傾斜面３１ｂが、第１全反射面２０ｂ（出光面）に平行な面（ＸＺ平面）と交差する角度は、βである。単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１の配列ピッチは、Ｐである。単位光学形状部３０の高さ（導光板２０の厚み方向（Ｙ方向）における単位光学形状部３０の頂部ｔ１から単位光学形状部３０間の谷部ｖ１までの寸法）は、ｈ１である。出光側単位光学形状部３１の高さ（導光板２０の厚み方向（Ｙ方向）における出光側単位光学形状部３１の頂部ｔ２から出光側単位光学形状部３１間の谷部ｖ２までの寸法）は、ｈ２である。本実施形態において、ｈ１＝ｈ２である。

また、単位光学形状部３０の谷部ｖ１から、基材部２１の観察者側（−Ｙ側）の面（単位光学形状部３０が設けられた側と反対側の面）までの深さは、ｄ１である。単位光学形状部３０の頂部ｔ１から、基材部２１の観察者側（−Ｙ側）の面までの深さは、ｄ２である。深さｄ１は、第１光学形状層２２の最も浅い部分の厚み寸法である。深さｄ２は、第１光学形状層２２の最も深い部分の厚み寸法である。

なお、本実施形態では、配列ピッチＰは、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａの配列方向（Ｘ方向）における幅寸法と同等である例について説明するが、これに限らず、各傾斜面の幅寸法よりも大きくなるようにしてもよい。
本実施形態の単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１は、配列ピッチＰ等が一定で、角度αが映像光の進行する側（＋Ｘ側）へ向かうにつれて次第に大きくなり、また、それに伴い高さｈ１、ｈ２も大きくなる例について説明するが、これに限定されない。例えば、配列ピッチＰ、角度α、角度β、高さｈ１、ｈ２が一定に形成されるようにしてもよい。

接合層２４は、基材部２６及び第２光学形状層２３を接合する粘着剤である。接合層２４は、基材部２６及び第２光学形状層２３間を透過する映像光が屈折しないような材料であることが好ましい。そのため、上述した層と同等の屈折率を有する材料、例えば、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等により形成されている。

反射層２５は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する半透過型の反射層、いわゆるハーフミラーである。反射層２５の反射率と透過率の割合は、適宜に設定できるが、映像光を良好に反射させるとともに、外界の光を良好に透過させる観点から、透過率が４０〜６０％の範囲であることが望ましい。本実施形態の反射層２５は、反射率及び透過率がともに５０％のハーフミラー状に形成されている。

反射層２５は、第１傾斜面３０ａの面上、すなわち第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間に光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成されている。本実施形態において、反射層２５は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。また、これに限らず反射層２５は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。
本実施形態の反射層２５は、アルミニウムの蒸着によって約１００Åの厚みに形成されているが、光の反射率及び透過率を上述の好ましい範囲に設定できれば、その材料等に応じて厚さを自由に設定できる。

ここで、単位光学形状部３０及び出光側単位光学形状部３１において、映像光を効率良く反射して導光板２０から出光させるためのパラメータについて例示する。
単位光学形状部３０において、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａの角度αは、２５°≦α≦４０°の範囲に形成されることが望ましい。
出光側単位光学形状部３１において、第２傾斜面３０ｂ及び第４傾斜面３１ｂの角度βは、８０°≦β≦９０°の範囲に形成されることが望ましい。
単位光学形状部３０の高さｈ１及び出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は、それぞれ、４０μｍ≦ｈ１≦６００μｍ、４０μｍ≦ｈ２≦６００μｍの範囲に形成することが望ましい。
第１光学形状層２２の深さｄ１及びｄ２は、それぞれ、１０μｍ≦ｄ１≦２００μｍ、５０μｍ≦ｄ２≦８００μｍの範囲に形成することが望ましい。紫外線硬化樹脂２２ａの硬化時に生じる収縮力の大きさは、深さｄ１及びｄ２の差に比例する。すなわち、深さｄ１とｄ２との差が大きいほど、紫外線硬化樹脂２２ａの硬化時に生じる収縮力は大きくなる。したがって、第１光学形状層２２の深さｄ１及びｄ２を上述した範囲に形成し、この深さｄ１及びｄ２に合わせて、基材部２１の厚みｓ１を１０μｍ≦ｓ１≦１００μｍの範囲で形成することにより、紫外線硬化樹脂２２ａの硬化時に生じる収縮力の大きさに応じて、基材部２１をより適切に変形させることができる。
単位光学形状部３０の配列ピッチＰは、１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲で形成することが望ましい。
本実施形態の単位光学形状部３０は、高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦６００μｍの範囲に形成され、配列ピッチＰが１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成された形状において、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが０．０５μｍ以下となるように形成される。

次に、本実施形態の導光板２０に入射する映像光Ｌ及び外界の光Ｇの光路について説明する。
図１に示すように、映像源１１から出射した映像光Ｌは、投射光学系１２を介して導光板２０の第１全反射面２０ｂへと入射する。導光板２０内に入光した映像光Ｌは、反射面２０ａの反射膜２７に入射して第１全反射面２０ｂ側へと反射する。その映像光Ｌは、第１全反射面２０ｂに入射して第２全反射面２０ｃ側へと全反射した後、第２全反射面２０ｃに入射して第１全反射面２０ｂ側へと全反射する。このように、映像光Ｌは、第１全反射面２０ｂ及び第２全反射面２０ｃ間において全反射を繰り返すことにより、導光板２０の−Ｘ側から＋Ｘ側に向けて導光され、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３間に設けられた反射層２５に入射する。

なお、本実施形態の導光板２０は、図１に示すように、映像光Ｌが第１全反射面２０ｂにおいて２回全反射し、第２全反射面２０ｃにおいて１回全反射するように構成されている。これに限らず、各面でより多く又は少なく全反射を繰り返すように構成してもよい。
反射層２５に入射した映像光のうち、一部の映像光Ｌ１は、図２に示すように、反射層２５において第１全反射面２０ｂに対してほぼ垂直な方向（−Ｙ方向）に反射して、第１全反射面２０ｂから観察者の眼Ｅに向けて出光する。また、他の映像光は、反射層２５を透過して第１光学形状層２２内に入射するが、そのほとんどが導光板２０の背面側から出光する。

外界の光Ｇは、図１に示すように、導光板２０の背面側（＋Ｙ側）の第２全反射面２０ｃから導光板２０内に入光する。導光板２０内に入光した外界の光Ｇのうち一部の光は、反射層２５に入射する。その一部の光Ｇ１は、図２に示すように、反射層２５を透過して、第１全反射面２０ｂ（出光面）から観察者の眼Ｅに向けて出光する。また、他の光は、反射層２５と第１光学形状層２２との界面で背面側（＋Ｙ側）に反射する。

次に、本実施形態の導光板２０の製造方法について説明する。
図３及び図４は、本実施形態の導光板２０の製造方法を説明する図である。このうち、図３の各分図（ａ）〜（ｅ）は、基材部２１と接合された第１光学形状層２２を製造する過程を説明する図である。また、図４の各分図（ｆ）〜（ｈ）は、基材部２１と接合された第１光学形状層２２を基にして導光板２０を製造する過程を説明する図である。なお、図３及び図４では、部材の断面を示すハッチングを適宜に省略する。

まず、図３（ａ）に示すように、製造する導光板２０の第１光学形状層２２の形状に対応した賦形面１０ａを有する成形型１０を用意し、賦形面１０ａが上方（重力方向の天側）を向くように配置する。成形型１０は、金型でもよいし、樹脂型でもよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、賦形面１０ａ上に紫外線硬化樹脂２２ａを均一に形成する。ここでは、例えば、紫外線硬化樹脂２２ａを、賦形面１０ａ上の一辺に沿って点状又は線状に塗布し、ローラ等（不図示）で引き延ばすことにより、賦形面１０ａ上に均一に形成できる。

次に、図３（ｃ）に示すように、賦形面１０ａ上に塗布された紫外線硬化樹脂２２ａの上に、基材部２１を貼り付ける。
次に、図３（ｄ）に示すように、紫外線照射部（不図示）から、未硬化の紫外線硬化樹脂２２ａに対して紫外線ＵＶを照射する。これにより、紫外線硬化樹脂２２ａが硬化して第１光学形状層２２となる。本実施形態において、紫外線ＵＶは、基材部２１を介して紫外線硬化樹脂２２ａに照射される。
紫外線硬化樹脂２２ａが硬化した後、図３（ｅ）に示すように、第１光学形状層２２を成形型１０から剥離することにより、基材部２１と接合された第１光学形状層２２を得ることができる。

次に、図４（ｆ）に示すように、第１光学形状層２２の単位光学形状部３０が上方を向くように配置し、単位光学形状部３０の表面に蒸着金属を付着させて、反射層２５を形成する。
次に、図４（ｇ）に示すように、第１光学形状層２２の単位光学形状部３０が設けられた側の面に、第２光学形状層２３を形成する。ここでは、例えば、紫外線硬化樹脂を、第１光学形状層２２の一辺に沿って点状又は線状に塗布し、ローラ等（不図示）で引き延ばすことにより、均一に形成できる。図示を省略するが、この後、第１光学形状層２２上に形成した紫外線硬化樹脂に対して紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂が硬化して第２光学形状層２３となる。

次に、図４（ｈ）に示すように、第２光学形状層２３側の面に接合層２４を形成して、基材部２６を貼り付ける。
そして、接合層２４を介して基材部２６が貼付された積層体の−Ｘ側（単位光学形状部３０が形成される側とは反対側）の背面側（＋Ｙ側）の角部を加工して反射面２０ａを形成する。更に、その反射面２０ａに真空蒸着法等の手法によりアルミニウムを蒸着して、反射膜２７を形成する（図１参照）。以上の工程を経ることにより、導光板２０が完成する。

以上説明した本実施形態の導光板２０においては、紫外線硬化樹脂２２ａの硬化時に生じる収縮力に応じて、基材部２１を適切に変形させることができるため、第１光学形状層２２の第１傾斜面３０ａにおけるうねりの発生を抑制できる。そのため、単位光学形状部３０の高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦６００μｍの範囲に形成され、配列ピッチＰが１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成された形状において、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａを０．０５μｍ以下にすることができる。

これに対して従来の導光板は、比較的厚みのある基材部２１を紫外線硬化樹脂２２ａに貼り付けていたため、成形型１０と基材部２１との間に挟まれた紫外線硬化樹脂２２ａは収縮することができず、その収縮力が残留応力として内部に蓄積されていた。そのため、成形型１０から剥離した時に、紫外線硬化樹脂２２ａに蓄積された残留応力により、単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａにうねりが生じることがあった。第１傾斜面３０ａにうねりが生じると、その表面に形成される反射層２５において、映像光を第１全反射面２０ｂに対して垂直な方向（−Ｙ方向）に反射させることが難しくなる。その結果、第１全反射面２０ｂで反射した映像光が二重像として観察者に視認される。

しかし、本実施形態では、上述した理由により、第１光学形状層２２の第１傾斜面３０ａにおける算術平均うねりＷａを０．０５μｍ以下にできるため、第１傾斜面３０ａの表面に形成される反射層２５において、映像光を第１全反射面２０ｂに対してより垂直な方向（−Ｙ方向）に反射させることができる。これによれば、第１全反射面２０ｂで反射した映像光が二重像として観察者に視認される等の不具合が抑制されるため、第１光学形状層２２及びこれを備えた導光板２０の光学性能をより向上させることができる。

また、第１光学形状層２２の深さｄ１及びｄ２を、それぞれ、１０μｍ≦ｄ１≦２００μｍ、５０μｍ≦ｄ２≦８００μｍの範囲で形成し、この深さｄ１及びｄ２に合わせて、基材部２１の厚みｓ１を１０μｍ≦ｓ１≦１００μｍの範囲で形成することにより、紫外線硬化樹脂２２ａの硬化時に生じる収縮力の大きさに応じて、基材部２１をより適切に変形させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）図５は、変形形態の半透過型反射シートを説明する図である。
上述の実施形態において、半透過型反射シートを導光板２０に適用した例で説明したが、これに限定されない。例えば、半透過型反射シートは、図５に示すように、表示装置１の映像源１１からの映像光を導光させずに、反射層２５において観察者側に直接反射させる方式の半透過型反射シート２０Ａにも適用できる。この場合、第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａの角度αは５°≦α≦３５°の範囲、単位光学形状部３０の高さｈ１は５μｍ≦ｈ１≦７００μｍの範囲、出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は５μｍ≦ｈ２≦７００μｍの範囲、単位光学形状部３０の配列ピッチＰは５０μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲で、それぞれ形成することが望ましい。
また、半透過型反射シートは、自動車等のフロントウィンドウに搭載されるヘッドアップディスプレイ、背景等の外界の光を透過するスクリーン等に適用することも可能である。

（２）上述の実施形態では、単位光学形状部３０の厚み方向の断面が三角形状（プリズム形状）に形成される例について説明したが、これに限定されない。単位光学形状部３０の厚み方向の断面は、多角形、半球形、レンズ形等によるプリズム形状であってもよい。また、プリズム形状は、断面が奥行方向に延在していてもよいし、ディンプル形、ピラミッド形（三角錐、四角錐等）であってもよい。
（３）上述の実施形態においては、蒸着により反射層２５を形成する例を説明したが、これに限定されない。例えば、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により反射層２５を形成してもよい。

（４）上述の実施形態においては、本発明に係る樹脂シートを、導光板（半透過型反射シート）２０の一部に適用した例について説明したが、これに限定されない。本発明に係る樹脂シートは、例えば、プリズムシート、フレネルレンズシート、回折構造体、モスアイ構造体等、表面に形成された凹凸により光を制御する光学部材全般に適用することが可能である。
（５）上述の実施形態において、導光板２０の背面（基材部２１の背面）及び導光板２０の観察者側の面（基材部２６の観察者側の面）のいずれか又はその両方の面に、傷つき防止を目的としたハードコート処理を施してもよい。このハードコート処理として、例えば、導光板２０の背面及び観察者側の面のいずれか又は両方の面に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂（例えば、ウレタンアクリレート）を塗布してハードコート層を形成してもよい。

（６）上述の実施形態では、反射層２５を、第１傾斜面３０ａ上の全面、すなわち第１傾斜面３０ａ及び第３傾斜面３１ａ間の全体に設けた例を示したが、これに限定されない。反射層２５を、第１傾斜面３０ａ上の一部に設けてもよい。例えば、反射層２５は、第１傾斜面３０ａの＋Ｘ側の領域、すなわち映像光の反射に寄与する領域にのみ設けてもよい。
（７）上述の実施形態では、導光板２０において、第１全反射面２０ｂと映像光が入光する面とが同一面内に形成される例を示したが、これに限定されない。導光板２０において、第１全反射面と映像光が入光する面とが相違する面として形成されてもよい。
また、上述の実施形態では、導光板２０において、第１全反射面２０ｂと映像光が出光する出光面とが同一面内に形成される例を示したが、これに限定されない。導光板２０において、第１全反射面と映像光が出光する面とが相違する面として形成されてもよい。

２０ 導光板
２１ 基材部
２２ 第１光学形状層
２３ 第２光学形状層
２５ 反射層
３０ 単位光学形状部
３０ａ 第１傾斜面
３０ｂ 第２傾斜面

Claims (5)

1. 第１傾斜面及び第２傾斜面を有する単位光学形状部が複数配列された第１光学形状層を備え、エネルギー線の照射により硬化するエネルギー線硬化樹脂により形成された樹脂シートであって、
   前記第１傾斜面の算術平均うねりＷａが０．０５μｍ以下であり、
   前記単位光学形状部の厚み方向の頂部から谷部までの高さｈ１が４０〜６００μｍの範囲で形成され、
   前記単位光学形状部の配列ピッチＰが１００〜１０００μｍの範囲で形成されていること、
   を特徴とする樹脂シート。
2. 請求項１に記載の樹脂シートであって、
   前記単位光学形状部が設けられた側と反対側の面に基材が形成されていること、
   を特徴とする樹脂シート。
3. 請求項２に記載の樹脂シートであって、
   前記単位光学形状部の谷部から、前記単位光学形状部が設けられた側と反対側の面までの深さｄ１が１０〜２００μｍの範囲で形成され、
   前記単位光学形状部の頂部から、前記単位光学形状部が設けられた側と反対側の面までの深さｄ２が５０〜８００μｍの範囲で形成され、
   前記基材の厚みｓ１が１０μｍ≦ｓ１≦１００μｍの範囲で形成されること、
   を特徴とする樹脂シート。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の樹脂シートであって、
   前記単位光学形状部は、厚み方向の断面がプリズム形状であること、
   を特徴とする樹脂シート。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の樹脂シートと、
   前記樹脂シートの前記第１光学形状層において、前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層される第２光学形状層と、
   前記樹脂シートの前記第１光学形状層において、前記第１傾斜面上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過する反射層と、
   を備える半透過型反射シート。

Images