JP2020046676A - 樹脂シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能をより向上させた樹脂シートの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂シートの製造方法は、単位光学形状部に対応する凹凸形状が形成された成形型の成形面上に、第１光学形状層に使用される量よりも少ない量の未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第１樹脂充填工程と、第１樹脂充填工程により充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して、エネルギー線硬化樹脂を硬化させる第１硬化工程と、第１硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第１加熱工程と、加熱処理したエネルギー線硬化樹脂の上に、未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第２樹脂充填工程と、第２樹脂充填工程によって充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して硬化させる第２硬化工程と、第２硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第２加熱工程とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、樹脂シートの製造方法に関する。

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。

上述した表示装置に用いられる導光板（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ることができる樹脂シートの製造方法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、エネルギー線硬化樹脂により形成され、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）を備える樹脂シートの製造方法であって、前記単位光学形状部に対応する凹凸形状が形成された成形型の成形面上に、前記第１光学形状層に使用される量よりも少ない量の未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第１樹脂充填工程と、前記第１樹脂充填工程により充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して、エネルギー線硬化樹脂を硬化させる第１硬化工程と、前記第１硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第１加熱工程と、加熱処理したエネルギー線硬化樹脂の上に、未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第２樹脂充填工程と、前記第２樹脂充填工程によって充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して硬化させる第２硬化工程と、前記第２硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第２加熱工程と、を備える樹脂シートの製造方法である。
第２の発明は、第１の発明の樹脂シートの製造方法において、前記第２樹脂充填工程と、前記第２硬化工程と、前記第２加熱工程とは、複数回繰り返されること、を特徴とする樹脂シートの製造方法である。

本発明によれば、光学性能をより向上させることができる樹脂シートの製造方法を提供することができる。

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。 実施形態の第１光学形状層の製造方法を説明する図である。 実施形態の第１光学形状層の製造方法を説明する図である。 実施形態の第１光学形状層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。 実施形態の第１光学形状層の製造方法の別な例を説明する図である。 変形形態の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（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、映像光を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、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、透過型反射シートとは、入射した光のうち、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等を使用することができる。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設けられている。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により第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°〜６０°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（後述する）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る。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ｓは、２ｍｍ≦ｓ≦３ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。厚みｓ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ｓが３ｍｍを超える場合、導光板２０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）に平行であって、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。
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（後述する）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）に平行であって、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。

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。

本実施形態の単位光学形状部３０は、高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍ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場合において、第１傾斜面３０ａの幅方向及び奥行き方向における算術平均うねりＷａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３）が、３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲に形成されている。ここで、第１傾斜面３０ａの奥行き方向とは、第１傾斜面３０ａに平行な面内において、単位光学形状部３０が延在する方向（鉛直方向、Ｚ方向）に平行な方向をいう。また、第１傾斜面３０ａの幅方向とは、第１傾斜面３０ａに平行な面内において、上述の奥行き方向に直交する方向をいう。
これにより、第１傾斜面３０ａの表面に形成される反射層２５の反射面を平滑にすることができ、本実施形態の導光板２０（第１光学形状層２２）は、映像光のほとんどを、反射層２５により出光面（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でき、映像光を観察者に二重像として視認させてしまうのを抑制することができる。

仮に、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが２０ｎｍよりも大きい場合、第１傾斜面３０ａのうねりが十分に抑制されず、第１傾斜面３０ａ上に形成される反射層２５に入射した映像光の一部を、出光面（第１全反射面２０ｂ）に対して垂直な方向に反射させることができず、映像光が二重像として観察者に視認される場合があるため望ましくない。
また、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが３ｎｍよりも小さい場合、第１傾斜面３０ａに生じるうねりを極力抑制することができるため、上述の二重像の問題を回避し、導光板の光学特性を向上させることができるが、このような精度の第１傾斜面３０ａを製造するのが非常に困難になり、また、製造コストが増大してしまうため望ましくない。

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。
また、第２光学形状層２３としては、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。

ここで、第１光学形状層を射出成形により形成した場合、第１傾斜面の平坦性（面粗さ）は良好になるが、単位光学形状部の頂部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、単位光学形状部の頂部ｔ１に崩れはなくなるが、従来一般に行われている製造方法では、成形型から剥離したときに第１傾斜面にうねりが発生してしまう場合がある（詳細は後述する）。そのため、例えば、単位光学形状部の高さｈ１を４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲に形成し、配列ピッチＰを１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成したとしても、第１傾斜面の幅方向及び奥行き方向における算術平均うねりＷａを３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲に形成するのは困難となる。このように第１傾斜面にうねりが発生してしまうと、第１傾斜面に形成された反射層によって、映像光の一部が斜め方向に傾斜して観察者側に反射し、二重像として観察者に視認されてしまい光学特性が低下してしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、第１光学形状層２２を紫外線硬化樹脂により後述の製造方法によって形成し、単位光学形状部３０の頂部ｔ１に崩れを生じさせることなく、第１傾斜面３０ａにおけるうねりの発生を抑制している。より具体的には、本実施形態の第１光学形状層２２では、単位光学形状部３０の高さｈ１を４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲に形成し、配列ピッチＰを１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成した場合において、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲内となるように形成されることとなる。
これにより、第１傾斜面３０ａ上に形成される反射層２５の反射面にもうねりが形成されてしまうのを抑制することができ、反射層２５を反射する映像光のほとんどを出光面（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でき、映像光が二重像として観察者に視認されてしまうのを極力抑制することができる。

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、入射した光のうち一部を反射し、その他を透過する透過型の反射層、いわゆるマジックミラー（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。また、酸化チタン、酸化シリコーン、ニオブ、タンタル、フッ化マグネシウム等を複数積層した誘電体多層膜としてもよい。
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することができる。

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≦６０°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は、上述したように、４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲に形成することが望ましい。また、出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は、４０μｍ≦ｈ２≦１８００μｍの範囲に形成することが望ましい。
また、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。

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。

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。
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。

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、外界の光Ｇのうち他の光は、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。

（導光板の製造方法）
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〜図５は、それぞれ、実施形態の第１光学形状層の製造方法を説明する図である。
図６は、実施形態の導光板の製造方法を説明する図である。
図３〜図６の各図は、第１光学形状層の単位光学形状部３０が設けられた部位のＸＹ断面における拡大図である。

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の単位光学形状部３０に対応した凹凸形状が形成された成形面１００ａを有する成形型１００を用意し、成形面１００ａが上方（重力方向の天側）を向くようにして配置する。なお、成形型１００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、成形面１００ａ上に未硬化の紫外線硬化樹脂２２ａを均一に充填する。ここでは、例えば、紫外線硬化樹脂２２ａを、成形面１００ａ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、成形面１００ａ上に均一に形成する。

それから、図３（ｃ）に示すように、成形面１００ａ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。
続いて、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の基礎となる第１光学基礎層２２’が形成される。なお、本実施形態において、紫外線は、基材部２１を介して紫外線硬化樹脂２２ａに照射される。
そして、図３（ｄ）に示すように、紫外線硬化樹脂２２ａが硬化した後、成形型１０から離型することにより、単位光学形状部３０の基礎となる光学基礎形状部３０’が形成された第１光学基礎層２２’を得ることができる。

ここで、第１光学基礎層２２’は、紫外線硬化樹脂の硬化過程において収縮するが、成形型１００から離型される前は、成形型１００及び基材部２１間に挟まれているため、硬化過程において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る。そのため、第１光学基礎層２２’が成形型１００から離型されると、その残留応力の一部が解放され、第１光学基礎層２２’の基材部２１が設けられていない側の面、すなわち光学基礎形状部３０’の第１斜面３０ａ’に主にうねりが生じる。
また、第１光学基礎層２２’の環境温度が上昇した場合、離型時に開放されなかった残留応力の一部が更に解放され、第１斜面３０ａ’に更にうねりが生じてしまう場合がある。そのため、作製された第１光学基礎層２２’は、例えば、光学基礎形状部３０’の高さｈ１を４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲に形成し、配列ピッチＰを１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成したとしても、第１斜面３０ａ’の算術平均うねりＷａは、３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍを満たすことができない。
従って、作製された第１光学基礎層２２’を第１光学形状層として導光板を作製した場合、うねりを有した第１傾斜面上に反射層及び第２光学形状層が形成されることとなる。そのため、このように製造された導光板は、第１傾斜面に形成された反射層によって、映像光の一部が、出光面に垂直な方向に対して傾斜した状態で反射し、二重像として観察者に視認されてしまい光学特性が低下してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、成形型１００から離型された紫外線硬化樹脂を第１光学形状層２２とするのではなく、第１光学形状層２２の基礎となる第１光学基礎層２２’とし、以下に説明する工程を経て第１光学形状層２２を作製する。これにより、単位光学形状部３０の高さｈ１を４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲に形成し、配列ピッチＰを１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲に形成した場合に、第１傾斜面３０ａの算術平均うねりＷａが、３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲に形成されることとなり、第１傾斜面３０ａに生じるうねりを抑制することができる。
具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、基材部２１に接合された第１光学基礎層２２’に加熱処理を行う。ここで、加熱処理は、温風機等を用いて、第１光学基礎層２２’を約５０℃の環境下で３０分間加熱した後、常温（２３℃）の環境下に戻す。
これにより、第１光学基礎層２２’の内部に蓄積された残留応力の大部分が解放され、第１光学基礎層２２’は、図４（ｂ）に示すように、主に光学基礎形状部３０’の第１斜面３０ａ’にうねりが生じる。

次に、図５（ａ）に示すように、成形型１００の成形面１００ａ上に、第１光学基礎層２２’と同様の未硬化の紫外線硬化樹脂２２ｂを塗布する。なお、紫外線硬化樹脂２２ｂの塗布量は、光学基礎形状部３０’の第１斜面３０ａ’に生じたうねりの程度に応じて適宜設定することができる。
それから、図５（ｂ）に示すように、基材部２１に接合された第１光学基礎層２２’を、成形型１００の成形面１００ａ上に塗布された紫外線硬化樹脂２２ｂ上に配置する。このとき、第１光学基礎層２２’は、光学基礎形状部３０’を、成形面１００ａに設けられた凹凸形状に対応させて重ねられる。そのため、未硬化の紫外線硬化樹脂２２ｂは、うねりを有した第１斜面３０ａ’と成形面１００ａとの間に主に充填される。

次に、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂２２ｂを硬化させて、第１光学基礎層２２’及び成形型１００との間に、第２光学基礎層２２’’を形成する。ここで、第１光学基礎層２２’及び第２光学基礎層２２’’は、共に同様の紫外線硬化樹脂により形成されているので、両者が合わさって第１光学形状層２２が形成されることとなる。
最後に、図５（ｃ）に示すように、第１光学形状層２２を成形型１００から離型する。
以上により、基材部２１の観察者側の面に第１光学形状層２２が形成される。ここで、上述の方法により形成された単位光学形状部３０は、加熱処理により残留応力が解放されており、第１傾斜面３０ａのうねりの発生が極力抑制されているので、高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍ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場合、第１傾斜面３０ａの幅方向及び奥行き方向における算術平均うねりＷａが、３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲に形成されることとなる。
なお、第２光学基礎層２２’’は、第１光学基礎層２２’に比して厚みが非常に薄く、硬化収縮時の残留応力によるうねりの影響が非常に小さいので、第１光学基礎層２２’のように温風機等による加熱処理を行わなくても、第１光学形状層２２の第１傾斜面３０ａにうねりが形成されてしまうのを極力抑制することができる。

次に、図６（ａ）に示すように、成形型１００から離型した第１光学形状層２２の単位光学形状部３０の第１傾斜面３０ａ上に、アルミニウム等の蒸着金属を付着させて、反射層２５を形成する。
続いて、図６（ｂ）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。具体的には、未硬化の紫外線硬化樹脂を、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、第１光学形状層２２上に均一に紫外線硬化樹脂を形成することができる。それから、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６（ｃ）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）。以上により、導光板２０が完成する。

次に、第１光学形状層２２の製造方法の別な例について説明する。
図７は、実施形態の第１光学形状層の製造方法を説明する図である。
図７の各図は、第１光学形状層の単位光学形状部３０が設けられた部位のＸＹ断面における拡大図である。

まず、図７（ａ）に示すように、製造する導光板２０の第１光学形状層２２の単位光学形状部３０の形状に対応した成形面１００ａを有する成形型１００を用意し、成形面１００ａが上方（重力方向の天側）を向くように配置して、成形面１００ａ上に未硬化の紫外線硬化樹脂２２ａを均一に充填する。ここで、紫外線硬化樹脂２２ａは、成形面１００ａの凹凸形状の全体に充填されるのではなく、作製する第１光学形状層２２に使用される樹脂量の約１／３の樹脂が、成形面１００ａに設けられた凹凸形状の第１傾斜面３０ａ及び第２傾斜面３０ｂに対応する各面を覆うようにして塗布される。

次に、成形面１００ａ上に塗布された紫外線硬化樹脂２２ａに紫外線を照射し、硬化させて第１光学基礎層２２’を形成する。続いて、硬化した第１光学基礎層２２’に温風機等を用いて加熱処理を行う。なお、加熱処理は、成形面１００ａ上に形成された第１光学基礎層２２’を、約５０℃の環境下において約３０分間加熱させ、その後常温（２３℃）環境下に戻すことによって行われる。これにより、第１光学基礎層２２’は、硬化収縮時における残留応力を開放することができる。このとき、第１光学基礎層２２’は、単位光学形状部側の面が成形面１００ａに接触しているので、単位光学形状部側の面とは反対側の面に、主にうねりが発生する。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１光学基礎層２２‘上に紫外線硬化樹脂２２ａと同様の未硬化の紫外線硬化樹脂２２ｂを塗布する。ここで、紫外線硬化樹脂２２ｂは、第１光学基礎層２２’の成形面１００ａ側とは反対側の面を覆うようにして、作製する第１光学形状層２２に使用される樹脂量の約１／３が塗布される。
続いて、塗布された紫外線硬化樹脂２２ｂに紫外線を照射し、硬化させて第２光学基礎層２２’’を形成する。それから、硬化した第２光学基礎層２２’’に温風機等を用いて第１光学基礎層２２’と同様の加熱処理を行う。これにより、第２光学基礎層２２’’は、硬化収縮時における残留応力を開放することができる。このとき、第２光学基礎層２２’’は、単位光学形状部側の面が第１光学基礎層２２’に密着しているので、単位光学形状部側の面とは反対側の面に、主にうねりが発生する。

次に、図７（ｃ）に示すように、第２光学基礎層２２’’上に紫外線硬化樹脂２２ａと同様の未硬化の紫外線硬化樹脂２２ｃを塗布する。ここで、紫外線硬化樹脂２２ｃは、第２光学基礎層２２’’の成形面１００ａ側とは反対側の面を覆うようにして、作製する第１光学形状層２２に使用される樹脂量の約１／３が塗布される。
続いて、塗布された紫外線硬化樹脂２２ｃに紫外線を照射し、硬化させて第３光学基礎層２２’’’を形成する。それから、硬化した第３光学基礎層２２’’’に温風機等を用いて第１光学基礎層２２’と同様の加熱処理を行う。これにより、第３光学基礎層２２’’’は、硬化収縮時における残留応力を開放することができる。このとき、第３光学基礎層２２’’’は、単位光学形状部側の面が第２光学基礎層２２’’に密着しているので、単位光学形状部側の面とは反対側の面に、主にうねりが発生する。
ここで、第１光学基礎層２２’、第２光学基礎層２２’’、第３光学基礎層２２’’’は、共に同様の紫外線硬化樹脂により形成されているので、それぞれが合わさって第１光学形状層２２が形成されることとなる。

最後に、第１光学形状層２２の成形型１００側とは反対側の面を平坦に加工して、基材部２１を貼付し、第１光学形状層２２を成形型１００から離型する。
以上により、基材部２１の観察者側の面に第１光学形状層２２が形成される。ここで、上述の方法により形成された単位光学形状部３０は、加熱処理により残留応力が解放されており、単位光学形状部３０の高さｈ１が４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍ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場合に、第１傾斜面３０ａの幅方向及び奥行き方向における算術平均うねりＷａが、３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲に形成されることとなる。そのため、第１傾斜面３０ａのうねりの発生が極力抑制される。

以上より、本実施形態の第１光学形状層２２（樹脂シート）は、単位光学形状部３０の厚み方向における頂部から谷部までの高さｈ１を４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲で形成し、配列ピッチＰを１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲で形成した場合に、第１傾斜面３０ａの幅方向及び奥行き方向における算術平均うねりＷａが３ｎｍ≦Ｗａ≦２０ｎｍの範囲で形成されている。
これにより、第１光学形状層２２は、第１傾斜面３０ａに形成される反射層２５の反射面を平滑にすることができ、反射層２５に入射した映像光のほとんどを、出光面（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でき、映像光が二重像として観察者に視認されてしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態の第１光学形状層２２（樹脂シート）は、単位光学形状部３０が設けられた側と反対側の面に基材部２１が設けられているので、第１光学形状層２２の製造過程において、第１光学形状層２２の背面側の面にうねりが生じてしまうのを抑制することができる。また、製造した第１光学形状層２２のハンドリング性を向上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）
図８は、変形形態の透過型反射シートを説明する図である。
（１）上述の実施形態において、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、これに限定されるものでない。例えば、透過型反射シートは、図８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透過型反射シート２０Ａに適用してもよい。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４０μｍ≦ｈ１≦１８００μｍの範囲、出光側単位光学形状部３１の高さｈ２は４０μｍ≦ｈ２≦１８００μｍの範囲、単位光学形状部３０の配列ピッチＰは１００μｍ≦Ｐ≦１０００μｍの範囲で、それぞれ形成することが望ましい。
また、透過型反射シートは、自動車等の乗り物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）上述の実施形態において、第１光学形状層２２は、図５に示すように、第１光学基礎層２２’及び第２光学基礎層２２’’の２層により構成される例を示したが、これに限定されるものでない。第１光学形状層は、３層以上の光学基礎層により構成されるようにしてもよい。この場合、各光学基礎層を形成する毎に加熱処理を行い、各光学基礎層に残留する応力を解放させる必要がある。
また、図７に示す第１光学形状層２２の製造方法の別な例においても、第１光学形状層２２は、２層の光学基礎層、又は、４層以上の光学基礎層により構成されるようにしてもよい。

（３）上述の実施形態において、導光板２０（第１光学形状層２２）は、背面側に基材部２１が設けられる例を示したが、基材部２１を省略する形態としてもよい。なお、この場合、第１光学形状層２２の背面側の面が第２全反射面２０ｃとなるので、必要に応じて第１光学形状層２２の背面側の面は平坦となるように加工してもよい。

（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（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等の光を制御する光学部材に適用することも可能である。

（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。

１ 表示装置
１１ 映像源
１２ 投射光学系
２０ 導光板
２１ 基材部
２２ 第１光学形状層
２３ 第２光学形状層
２４ 接合層
２５ 反射層
２６ 基材部
３０ 単位光学形状部
３０ａ 第１傾斜面
３０ｂ 第２傾斜面

Claims (2)

1. エネルギー線硬化樹脂により形成され、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光学形状層を備える樹脂シートの製造方法であって、
   前記単位光学形状部に対応する凹凸形状が形成された成形型の成形面上に、前記第１光学形状層に使用される量よりも少ない量の未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第１樹脂充填工程と、
   前記第１樹脂充填工程により充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して、エネルギー線硬化樹脂を硬化させる第１硬化工程と、
   前記第１硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第１加熱工程と、
   加熱処理したエネルギー線硬化樹脂の上に、未硬化のエネルギー線硬化樹脂を充填する第２樹脂充填工程と、
   前記第２樹脂充填工程によって充填された未硬化のエネルギー線硬化樹脂にエネルギー線を照射して硬化させる第２硬化工程と、
   前記第２硬化工程によって硬化したエネルギー線硬化樹脂を加熱処理する第２加熱工程と、
   を備える樹脂シートの製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂シートの製造方法において、
   前記第２樹脂充填工程と、前記第２硬化工程と、前記第２加熱工程とは、複数回繰り返されること、
   を特徴とする樹脂シートの製造方法。

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