WO2016135811A1 - 光線方向制御素子及び表示装置 - Google Patents

光線方向制御素子及び表示装置 Download PDF

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WO2016135811A1
WO2016135811A1 PCT/JP2015/054951 JP2015054951W WO2016135811A1 WO 2016135811 A1 WO2016135811 A1 WO 2016135811A1 JP 2015054951 W JP2015054951 W JP 2015054951W WO 2016135811 A1 WO2016135811 A1 WO 2016135811A1
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light
control element
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direction control
light absorption
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岡本　守
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Ｎｌｔテクノロジー株式会社
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    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/123—Optical louvre elements, e.g. for directional light blocking

Definitions

  • the present invention relates to a light beam direction control element (microlouver) for controlling the directivity of emitted light and a display device including the light beam direction control element.
  • liquid crystal display devices have been widely used as display devices for various devices such as flat-screen TVs, personal digital assistants (PDAs), and notebook computers because of their thin and light weight and low power consumption.
  • portable information terminals with excellent portability can be used when information display screens are shared among multiple people at conferences or in public places such as trains and airplanes. May be used in input situations.
  • the portable information terminal is used in various environments.
  • the viewing angle of the screen of the portable information terminal is preferably as wide as possible.
  • the viewing angle of the screen is in a range where only the user can see the screen.
  • the micro louver film that controls the spread of light emitted from a light source or a display device as a response to such a demand.
  • the micro louver film is a structure in which light-absorbing louvers are arranged at equal intervals on the film surface.
  • the louver has a certain height with respect to the direction perpendicular to the film surface. Therefore, an incident light beam substantially parallel to the direction of the louver, that is, a light beam incident substantially perpendicular to the film surface can be transmitted.
  • light incident at a large angle with respect to the direction of the louver that is, light incident obliquely with respect to the film surface is absorbed by the louver and cannot be transmitted.
  • a manufacturing method of such a micro louver film for example, there are those disclosed in Patent Documents 1 to 5.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 transparent films and light-absorbing thin films are alternately laminated, melted and pressed into a block having a desired thickness, and sliced thinly from the direction perpendicular to the laminated surface.
  • a method for producing a microlouver film is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a micro louver film having a function capable of performing viewing angle control in a plurality of directions with a single sheet using an injection molding apparatus, and a method for manufacturing the micro louver film.
  • a transparent pattern patterned transparent photosensitive resin material
  • Patent Document 4 a transparent pattern (patterned transparent photosensitive resin material) is formed on a transparent substrate by a photolithography process to form a light transmission region, and a light absorbing fluid is provided in a gap portion between the transparent patterns.
  • Patent Document 5 proposes an adhesive layer used for laminating various members constituting a liquid crystal panel to have a louver function. That is, an adhesive layer is laminated on one surface of the translucent sheet-like base material, and the adhesive layer has a plurality of light absorption properties that are substantially orthogonal to the laminated interface between the translucent sheet-like base material and the adhesive layer.
  • An adhesive optical filter having a region and a plurality of light-transmitting regions is disclosed.
  • JP 50-92751 A Japanese Patent No. 3043069 JP 2007-272065 A JP 2008-89727 A JP 2008-152017 A
  • the first problem is that the direction and angle for limiting the spread of light are limited.
  • vertical direction with respect to the lamination surface is light. Only a linear pattern in which the transmission region and the light absorption region are alternately repeated can be produced. That is, it is possible to control only the spread of light in one of the left and right or top and bottom directions. As a method for solving this, it is possible to limit the spread of light in two directions, up and down and left and right, by rotating and stacking two micro louvers by 90 °.
  • the thickness of the film is increased as a whole.
  • the micro louver described in Patent Document 3 can perform viewing angle control in two directions, up and down and left and right, with one sheet.
  • a manufacturing method using an injection molding apparatus using a mold or the like is used, The size of the width and depth is difficult to miniaturize compared to the case of using a photolithography process.
  • the microlouver according to the embodiment described in Patent Document 4 includes a transparent pattern forming step in which a light transmissive material forming a light transmissive region is disposed on one transparent substrate, and a transparent pattern is formed by a photolithography process.
  • a manufacturing method comprising: In this case, since the light-absorbing fluid is filled using the capillary phenomenon, it takes a long time to fill the entire gap in the atmosphere.
  • Patent Document 5 since a laser light sensitive adhesive sheet that changes color by irradiation with laser light is used, the laser light is manufactured by a method of partially irradiating the sheet with a scanning method or a mask method. The challenge is to increase the scale and cost of manufacturing equipment, and to lack the ability to block the discolored parts that should be responsible for light absorption.
  • the microlouver according to another embodiment described in Patent Document 4 includes a transparent pattern forming process for forming a transparent pattern 3 that forms a light transmitting region 2 on a transparent substrate 1, and a light Manufactured by a manufacturing method comprising a fluid filling step of filling a light absorbing fluid forming the absorption region 4 and a fluid curing step of curing the filled light absorbing fluid to form the light absorption region 4.
  • a manufacturing method comprising a fluid filling step of filling a light absorbing fluid forming the absorption region 4 and a fluid curing step of curing the filled light absorbing fluid to form the light absorption region 4.
  • the transparent substrate 1 itself warps in a concave shape 5 with the film surface facing upward. Further, even in the case of the periodic arrangement of the light transmission region 2 and the light absorption region 4 as shown in FIGS. 12C, 12D, and 12E described in Patent Document 4, there is a specific direction (X Direction or Y direction), contraction due to heat or light is accumulated in a specific direction and warping occurs. Furthermore, even in the case of a hexagonal honeycomb-shaped periodic arrangement as disclosed in Patent Document 5, the accumulation of warpage due to the contraction of the light absorption region appears to some extent. In order to effectively suppress shrinkage accumulation in the light absorption region, a shape that temporarily stops shrinkage accumulation such as an L shape or a T shape is periodically arranged rather than a Y shape such as a hexagonal honeycomb. It is necessary to be.
  • the fourth problem is that the adhesion of the micro louver constituent layer is weak and the reliability of the micro louver is poor.
  • the microlouver described in Patent Document 4 (FIGS. 12A and 12B) has a warp 5 in the transparent substrate 1 having the light transmission region 2 and the light absorption region 4. For this reason, when laminated with another transparent substrate, the adhesive force becomes weak due to stress due to warping, and in the extreme case, there is a risk that the micro louver film is broken.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and suppresses warpage due to thermal shrinkage of the light-absorbing material without reducing productivity, and increases the adhesion between transparent substrates and improves reliability.
  • An object is to realize a light beam direction control element (microlouver) and a display device including the light beam direction control element.
  • the light direction control element of the present invention has a light transmission region made of a light transmission material arranged on a substrate, and a light absorption region made of a light absorption material filled in a gap between the light transmission regions.
  • the light absorption region is a light beam direction control element for limiting a light beam direction of light passing through the substrate, and the light absorption region includes a first direction and a second direction that are at right angles to each other in the substrate surface.
  • An intersection portion that extends in the direction and intersects the light absorption region extending in the first direction and the light absorption region extending in the second direction in an L shape or a T shape And at least one structure that divides the light absorption region on a region where the light absorption region extends in the first direction or the second direction other than the intersecting portion.
  • the display device of the present invention is characterized in that the light beam direction control element is provided on the front surface or the back surface of the display panel.
  • a display device including a control element can be realized.
  • FIG. 2 is an AA cross-sectional view showing the arrangement of light absorption regions in the light direction control element shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB showing the arrangement of the light absorption regions in the light direction control element shown in FIG.
  • FIG. 2A is a top view showing the minimum composition of the arrangement form of the light absorption field shown in Drawing 2A.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a light direction control element (microlouver) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view of this light direction control element
  • FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB.
  • the light direction control element 11 of the present embodiment alternately arranges light absorbing regions 13 made of a light absorbing material and light transmitting regions 14 made of a light transmissive material on a transparent substrate 12 (arranged on the transparent substrate 12).
  • Light transmission region 14 and light absorption region 13 that fills the gap between the light transmission regions 14), and the other transparent substrate 15 is laminated and bonded to the transparent substrate 12 via an adhesive 16. ing.
  • the light absorption region 13 functions as a louver that restricts the light beam direction of the emitted light, and it is possible to restrict the angular distribution of incident light that can pass through the light beam direction control element 11.
  • the limit range of the angular distribution of incident light that can pass through the light beam direction control element 11 is determined by the refractive index of the material forming the light transmission region 14 and the aspect ratio of the transparent pattern of the light transmission region 14. For example, if the refractive index of the light transmission region 14 is 1.5, the width of the light transmission region 14 is 30 ⁇ m, the height of the light transmission region 14 is 90 ⁇ m, and the width of the light absorption region 13 is 5 ⁇ m, the aspect ratio of the transparent pattern Becomes 3, and the passage of incident light inclined by 30 degrees or more with respect to the normal direction of the substrate surface can be restricted. In order to increase the limit on the angle distribution of incident light that can be passed, the aspect ratio of the transparent pattern should basically be increased. Transmission of incident light that passes in the direction perpendicular to the substrate surface without being limited by the angle distribution In order to increase the rate, the width of the light absorption region 13 may be narrowed.
  • the adhesive 16 is made of a thermosetting transparent material and has a film thickness of about 5 to 10 ⁇ m. However, from the viewpoint of increasing the transmittance of the incident light to the adhesive 16, it is desirable that the film thickness is small. Since the adhesive 16 covers the entire upper surface of the light transmission region 14 and the light absorption region 13 and secures the maximum adhesion area, the transparent substrate 12 and the transparent substrate 15 are held with a strong adhesive force. .
  • a feature of the present invention is an arrangement pattern of the light absorption regions 13 of the light beam direction control element as shown in FIG. 2A (in other words, a pattern of a gap in the light transmission region 14).
  • the light absorption region 13 is a bent portion 17 (L-shaped or T-shaped intersecting portion) at least twice in the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) on the transparent substrate 12. 2), and the region where the light transmission region 14 extends in the first direction or the second direction other than the bent portion 17 (intersection portion), as shown in FIG. It has a structure 18 that fills the gap of the light transmission region 14 and divides the light absorption region 13.
  • the structure 18 serving as a base point of the bent portion 17 is formed using a transparent pattern of the light transmission region 14.
  • the light absorption region 13 formed on the transparent substrate 12 is divided by the structure 18 so as not to form one linear array (a shape extending as one straight line) in the X direction.
  • the light transmission region 14 is divided so as not to form one linear array in the Y direction. That is, in the Y direction, the light transmission region 14 itself is a structure for dividing.
  • the structure 18 only needs to be able to divide the light absorption region 13, and the shape and size thereof are not limited to the configurations shown in FIGS. 2A to 2C.
  • FIG 3 shows an example of the minimum configuration of the light absorption region 13 divided by the structure 18 in the arrangement of the light absorption regions 13 (that is, the L-shaped bent portion 17 in the light transmission region 14.
  • the structure in which the light absorption region 13 having s is formed is shown.
  • a transparent photocurable material 19 is applied on the transparent substrate 12 in the visible light region that forms the light transmitting region 14.
  • the transparent substrate 12 only needs to transmit light having a wavelength of at least 365 nm, and may be a glass substrate or a film substrate such as a resin.
  • the method for applying the photocurable material 19 include spin coating, bar coating, screen printing, and inkjet.
  • the dry film resist may be transferred to the transparent substrate 12.
  • the photocurable material 19 for example, a material having a thickness of 100 ⁇ m and capable of patterning with an aspect ratio of about 3 or more is desirable.
  • a prebaking process may be performed using an oven or a hot plate.
  • a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 100 ⁇ m is used as the transparent substrate 12, and a chemically amplified photoresist (trade name: SU-8) of Nippon Kayaku Co., Ltd. is used as the photocurable material 19. Then, as a coating method of the photocurable material 19, it was applied to a thickness of 90 ⁇ m using a bar coating method, and the prebaking treatment was performed in an oven at 95 ° C. for 60 minutes.
  • the photocurable material 19 formed on the transparent substrate 12 is exposed with ultraviolet rays 21 through a photomask 20 having a desired opening pattern.
  • the ultraviolet rays 21 are irradiated from a direction perpendicular to the transparent substrate surface.
  • the portion of the photocurable material 19 irradiated with the ultraviolet rays 21 is photocured, but the portion shielded from light by the photomask 20 remains uncured. Then, you may perform a post-baking process as needed.
  • ultraviolet light having a wavelength of 365 nm was irradiated at an exposure amount of 350 mJ / cm 2 , and the post-baking process was performed in an oven at 95 ° C. for 20 minutes.
  • a base point for bending the light absorption region 13 A pattern of the structure 18 is inserted into the photomask 20 in advance.
  • a negative photoresist photocurable material 19
  • a positive photoresist can also be used as the material of the light transmission region 14.
  • a photomask having an opening pattern in a portion that becomes the light absorption region 13 may be used.
  • a high aspect ratio transparent pattern 22 is formed on the transparent substrate 12 using a photolithography process, and the light transmission region 14 of the light direction control element 11 is completed (transparent pattern forming step).
  • a pattern of the structure 18 serving as a base point for bending the light absorption region 13 is also formed at the same time. Accordingly, the structure 18 can be formed of the same material as the transparent pattern 22 forming the light transmission region 14 without increasing the number of manufacturing steps.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • a spray developing method was used as a developing method
  • post-baking treatment was performed in an oven at 120 ° C. for 30 minutes.
  • the light absorbing material 23 is applied to the gaps of the transparent pattern 22 to form the light absorbing region 13 (light absorbing material forming step).
  • the light-absorbing material 23 has the same refractive index as that of the transparent pattern 22, has an optical density (OD (Optical Density) value) of 3 or more as a light-shielding ability, and further has no (small) non-volatile solvent.
  • the type is desirable.
  • the light-absorbing material 23 is a resin in which carbon black is dispersed in an epoxy resin having a refractive index of 1.55 equivalent to SU-8, and a screen printing method is used as a coating method.
  • the excess light-absorbing material 23 remaining on the top of the pattern 22 was wiped off with a waste cloth, and then baked at 80 ° C. for 30 minutes in an oven.
  • the adhesive 16 is applied and formed on the entire upper surface of the transparent pattern 22 and the light absorbing material 23 (adhesive forming step).
  • the adhesive 16 is preferably a transparent resin material having a refractive index comparable to the material type used for the transparent pattern 22 and the light absorbing material 23.
  • a bar coating method, a screen printing method, or the like can be used if the adhesive is in a liquid state, and a laminating method or the like can be used if the adhesive is a sheet.
  • an adhesive based on an epoxy resin is used as the adhesive 16
  • a screen printing method is used as the coating method
  • the thickness of the adhesive 16 is 10 ⁇ m.
  • the screen printing method can print and apply even a relatively high-viscosity adhesive, there is a feature that the edge portion of the adhesive forming region is less likely to be sagged and the edge portion can be easily controlled linearly.
  • the application and formation of the adhesive 16 is performed while the object to be applied is held horizontally using an adsorption stage, a pulling guide, or a heating stage.
  • the substrate of FIG. 4E that has been subjected to the adhesive forming step and the other transparent substrate 15 are laminated and bonded together (substrate bonding step), and then the adhesive 16 is cured.
  • the oven was baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes.
  • the transparent pattern 22 that forms the light transmission region 14 on the transparent substrate 12 and the light absorption region 13 that serves as a base point for bending the light absorption region 13 are divided.
  • the pattern of the structure 18 is formed in the same process, and the gap is filled with the light-absorbing material 23, so that the heat shrinkage stress of the light-absorbing material 23 has a certain linear direction ( Rather than being concentrated and accumulated in the X direction or the Y direction), it is possible to disperse in the X direction and the Y direction with the pattern of the structure 18 as a base point.
  • the occurrence of warpage of the transparent substrate 12 can be suppressed, the adhesive force between the transparent substrates can be increased, and the reliability of the light beam direction control element can be improved.
  • the light beam direction control element of the second embodiment is the same as the light beam direction control element of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, but in order to bend the light absorption region 13, it transmits light.
  • the shape and arrangement pattern of the region 14 are changed.
  • FIG. 5A shows a plan view of the light beam direction control element of the second embodiment
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view taken along the line CC.
  • the feature of this embodiment is that a bent portion 17 of the light absorption region 13 is created by using patterns having different shapes as the light transmission region 14 and arranging them appropriately. Therefore, the pattern of the specific structure 18 as in the first embodiment is not necessary.
  • the same process as that of the first embodiment shown in FIGS. 4A to 4F can be applied, and the same effect can be obtained.
  • the shape and arrangement pattern of the light transmission region 14 in FIGS. 5A and 5B are an example, and the light absorption region 13 does not have one linear shape with respect to the X direction, and also has one shape with respect to the Y direction. Any configuration may be used as long as the width of the path of the light absorption region 13 is substantially constant without being linear.
  • the light absorption region 13 is divided so as not to form one linear array by the light transmission region 14 in both the X direction and the Y direction. That is, the light transmission region 14 itself is a structure for dividing.
  • two transparent patterns having a square shape and a rectangular shape as viewed from above as the light transmission region 14 are combined, but three or more transparent patterns may be combined.
  • intersects L shape or T shape can also be combined.
  • FIG. 6 shows a plan view of the light beam direction control element of the third embodiment.
  • the light direction control element of the third embodiment is for bending the light absorption region 13 in the first embodiment and the second embodiment (particularly, the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3). Utilizing the pattern of the structure 18 as the base point, the light absorption region 13 is closed in the X direction and the Y direction (that is, the light absorption region is isolated by the structure 18). It is characterized by. Also in this case, since the heat shrinkage stress of the light-absorbing material 23 is dispersed, stress concentration and accumulation in a specific linear direction (X direction or Y direction) can be prevented. Generation
  • production of curvature can be suppressed, the adhesive force of transparent substrates can be improved, and the reliability of a light direction control element can be improved.
  • the light absorption region 13 it is desirable that at least two or more closed region arrangements (closed pattern areas) of the light absorption region 13 exist on the transparent substrate 12. If the number of the structures 18 is excessively increased, the area ratio of the light absorption region 13 is relatively reduced, the light shielding ability as the light direction control element (microlouver) is lowered, and a desired viewing angle limiting effect is obtained. Since it cannot be obtained, it is desirable to form a closed region arrangement (closed pattern area) with the minimum necessary structure 18.
  • the structure 18 should just divide the light absorption area
  • FIGS. 7A to 7G are sectional views showing respective manufacturing steps of the light beam direction control element of the fourth embodiment.
  • a feature of the present embodiment is that the light absorption region 13 and the light transmission region 14 are formed on both substrates to be bonded together, and the effect of the present invention can be further enhanced.
  • the manufacturing method of this embodiment includes a transparent pattern forming step (FIGS. 7A to 7C) for forming a transparent pattern 22 that forms a light transmission region on the first substrate 12 and the second substrate 15, and a transparent A light-absorbing material forming step (FIG.
  • the adhesive forming step (FIG. 7E) for forming the adhesive layer 16 on at least one substrate side of the second substrate 15 and the transparent patterns of the first substrate 12 and the second substrate 15 are aligned using the alignment marks.
  • a substrate bonding step (FIGS. 7F and 7G).
  • the manufacturing method from FIG. 7A to FIG. 7E is performed by the same manufacturing method as in the first embodiment, but the film thickness of the photocurable material 19 forming the light transmission region 14 is almost half that in the first embodiment. The point is different.
  • FIG. 7F the substrate surface of FIG. 7E that has been subjected to the adhesive forming step and the substrate of FIG. 7D that has been subjected to the light absorbing material forming step are opposed to each other.
  • FIG. 7G bonding is performed using alignment marks so that the light absorption regions 13 overlap each other.
  • a rectangular portion of the pattern of the light absorption region 13 near the outer peripheral portion of the transparent substrate can be used as the alignment mark 25, and the two substrates are bonded together after being aligned at this rectangular portion.
  • a baking process at 90 ° C. for 10 minutes was performed.
  • the film thickness of the photocurable material 19 was made the same with the board
  • the film thickness of the photocurable material 19 of the substrate on the side on which the adhesive layer is formed the flatness of the upper surfaces of the light transmission region 14 and the light absorption region 13 is improved, and the adhesive layer is made more It can be formed with a uniform thickness.
  • the edge of the light absorption region 13 tends to become unclear when the film thickness of the photocurable material 19 is increased.
  • the film thickness of the photocurable material 19 on the reference side can be reduced to make the edge of the light absorption region 13 clear.
  • the two transparent substrates 12 and the transparent substrate 15 on which the light transmission region 14 and the light absorption region 13 are formed are bonded to each other with the adhesive 16 in the light beam direction. Since the control element 24 is produced, the warps remaining on the transparent substrate 12 and the transparent substrate 15 can be canceled out, and a transparent pattern with a high aspect ratio can be easily realized.
  • FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of alignment marks in the light beam direction control element of the fifth embodiment.
  • a dedicated alignment mark 26 is inserted into the outer peripheral portion of the transparent substrate. Alignment is performed using the mark 26.
  • both transparent substrates are aligned by a method different from that of the fourth embodiment, but the same effect as in the case of the fourth embodiment can be obtained.
  • the manufacturing method of the light beam direction control element of the sixth embodiment is the same as that of the light beam direction control element of the fourth and fifth embodiments, but in this embodiment, the adhesive forming step is eliminated, and the function of the adhesive is performed.
  • the light transmission region and the light absorption region are provided, and the two transparent substrates are bonded using these.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the light beam direction control element 27 of the sixth embodiment.
  • the post-baking of the transparent pattern forming the light transmission region 14 is set to 80 ° C. for 30 minutes (the temperature is lowered from 120 ° C. for 30 minutes in the first embodiment), and the baking of the light absorbing material forming the light absorption region 13 is performed to 60 ° C.
  • the substrate bonding step is performed in a semi-cured state.
  • the adhesive surfaces of the transparent substrate 12 and the transparent substrate 15 are bonded to each other, so that sufficient adhesive strength is exhibited by performing a main curing bake at 120 ° C.
  • both transparent substrates are bonded by a method different from that of the fourth and fifth embodiments, but the same effect as in the case of the fourth embodiment is obtained. be able to.
  • FIG. 11 shows a display device using the light beam direction control element of the present invention.
  • the display device 34 includes a substrate on which a color filter 30 is formed, a substrate on which active elements 31 such as TFTs (Thin Film Transistors) are formed in a matrix, a display panel 29 in which a liquid crystal 32 is filled in a gap therebetween, and a CCFL. (Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED (Light Emitting Diode), and the like, and the light direction control element 28 shown in the first to sixth embodiments.
  • TFTs Thin Film Transistors
  • the image on the display panel 29 can be viewed from the vertical direction, but from the oblique direction. Can be difficult to see.
  • a liquid crystal display method is illustrated as the display panel 29, but there is no particular problem even in an organic EL (Electro Luminescence) method or other display methods.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configuration and manufacturing method of the light beam direction control element can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention can be used for a liquid crystal display device used as a display device of various information processing apparatuses such as a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), an ATM (Automatic Teller Machine), and a personal computer.
  • a liquid crystal display device used as a display device of various information processing apparatuses such as a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), an ATM (Automatic Teller Machine), and a personal computer.
  • PDA personal digital assistant
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Abstract

　生産性を落とすことなく、光吸収性材料の熱収縮による反りを抑制し、透明な基板同士の接着力を高め信頼性を向上させる光線方向制御素子及び表示装置を提供する。基板上に配列された光透過性材料からなる光透過領域と、前記光透過領域の隙間に充填された光吸収性材料からなる光吸収領域と、を有し、前記光吸収領域が前記基板を通過する光の光線方向を制限する光線方向制御素子であって、前記光吸収領域は、基板面内で互いに直角の角度を成す第一の方向及び第二の方向に延在して設けられ、前記第一の方向に延在する前記光吸収領域と前記第二の方向に延在する前記光吸収領域とがＬ字状またはＴ字状に交差する交差部分を有するとともに、前記交差部分以外の、前記光吸収領域が前記第一の方向又は前記第二の方向に延在する領域上に、前記光吸収領域を分断する少なくとも一つの構造物を有する。

Description

光線方向制御素子及び表示装置
　本発明は、出射光の指向性を制御する光線方向制御素子（マイクロルーバー）及び当該光線方向制御素子を備える表示装置に関する。
　近年、液晶表示装置は、薄型軽量や低消費電力であるという特徴から、薄型テレビ、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）、ノートパソコンなど、あらゆる機器の表示装置として広く採用されている。特に、携帯性に優れる携帯情報端末は、会議などにおいて情報端末の表示画面を複数の人達で共有する状況で使用される場合や、鉄道車両の車内や航空機の機内などの公共の場所において情報を入力する状況で使用される場合がある。このように、携帯情報端末は種々な環境下で使用されている。
　ここで、前者のような共有して使用する環境下では、複数の人達の間で表示画面を共有するために、携帯情報端末の画面の視野角はできるだけ広い方が好ましい。その一方で、後者のような公共の場所での使用では、画面の視野角があまりに広いと他の人から覗き見られ、情報の保全やプライバシーの保護ができなくなる。したがって、このような使用環境下では、視野角は使用者だけが画面を見ることができる範囲であることが望ましい。
　このような要求に応えるものとして、光源、あるいは、表示装置から出射する光の広がりを制御するマイクロルーバーフィルムがある。マイクロルーバーフィルムとは、フィルム面に光吸収性のルーバーが等間隔で配置された構造である。ルーバーは、フィルム面に垂直な方向に対してある程度の高さを有している。そのため、ルーバーの向きにほぼ平行な入射光線、すなわちフィルム面に対してほぼ垂直に入射する光線は透過できる。しかし、ルーバーの向きに対して大きい角度で入射する光、すなわちフィルム面に対して斜めに入射する光は、ルーバーによって吸収され透過できない。このようなマイクロルーバーフィルムの製造方法としては、例えば特許文献１乃至特許文献５に開示されたものがある。
　特許文献１及び特許文献２には、透明なフィルムと光吸収性の薄いフィルムとを交互に積層して溶融、圧着して所望の厚さとしたブロックとし、積層面に対して垂直方向から薄くスライスすることでマイクロルーバーフィルムを作製する方法が開示されている。特許文献３には、射出成型装置を用いて、１枚で複数方向の視野角制御を行うことができる機能を有するマイクロルーバーフィルム及びその製造方法が開示されている。特許文献４には、透明な基板上にフォトリソグラフィープロセスによって透明パターン（パターン化された透明感光性樹脂材料）を形成して光透過領域とし、透明パターン間の間隙部分に光吸収性流動体を充填硬化して光吸収領域とすることで、マイクロルーバーフィルムを製造する方法が開示されている。また、光透過領域と光吸収領域の配置周期を適正化することで、表示パネルとマイクロルーバーフィルムとの空間周波数の位相差に伴うモアレ縞の発生を抑制する技術が開示されている。さらに、特許文献５には、液晶パネルを構成する種々の部材を積層する際に用いる接着剤層にルーバー機能を持たせたものが提案されている。すなわち透光性シート状基材の一方の面に接着剤層が積層され、接着剤層が、透光性シート状基材と接着剤層との積層界面に対しほぼ直交する複数の光吸収性領域と複数の透光性領域とを有する接着性光学フィルタが開示されている。
特開昭５０－９２７５１号公報 特許第３０４３０６９号公報 特開２００７－２７２０６５号公報 特開２００８－８９７２７号公報 特開２００８－１５２０１７号公報
　しかしながら、上述した従来技術には、いくつかの問題点がある。
　第１の問題点は、光の広がりを制限する方向、角度が限定されてしまう点である。特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、透明フィルムと光吸収性を有する薄いフィルムとが交互に積層されたブロックを形成するため、積層面に対して垂直方向からスライスした面は、光透過領域と光吸収領域とが交互に繰り返された直線パターンとなるものしか作製できない。すなわち左右あるいは上下のいずれか一方向での光の広がりしか制御できない。これを解決する方法として、２枚のマイクロルーバーを９０°回転させて積層配置することで上下及び左右の２方向での光の広がりを制限することができる。しかしながらこの方法では、少なくとも２枚のマイクロルーバーを使用するため、全体としてフィルムの厚みが厚くなってしまう。特許文献３に記載のマイクロルーバーは、１枚で上下及び左右の２方向の視野角制御を行うことができるが、金型等を用いる射出成形装置による製造方法を使用するため、光吸収領域の幅や深さのサイズはフォトリソグラフィープロセスを用いる場合と比べ微細化が難しい。
　第２の問題点は、製造タクトが長く生産性が悪い点である。特許文献４に記載の実施形態のマイクロルーバーは、一方の透明な基板上に光透過領域を成す光透過性材料を配置し、フォトリソグラフィープロセスによって透明パターンを形成する透明パターン形成工程と、もう一方の透明な基板を前記透明パターンの凸部に密着させて重ね合わせる基板積層工程と、透明パターン間の間隙部分に光吸収領域となる硬化性を有する光吸収性流動体を充填する流動体充填工程と、からなる製造方法により製造される。この場合、光吸収性流動体の充填は毛細管現象を利用して充填するため、大気下では全間隙部分が充填されるまでに長時間掛かってしまう。また真空あるいは減圧下で行うには設備仕様が割高となり、さらには減圧状態と大気状態を交互に繰り返すために製造タクトも長くなる。さらに特許文献５では、レーザー光の照射により変色するレーザー光感応性粘着剤シートを利用し、レーザー光をスキャン式あるいはマスク式にて部分的にシートに対して照射する方法で製造されるため、製造設備の大規模化・高額化、さらには光吸収性を担うべき変色部位の遮光能力不足が課題となる。
　第３の問題点は、マイクロルーバーに反りが生じる点である。特許文献４に記載の他の実施形態のマイクロルーバーは、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、透明な基板１上に光透過領域２をなす透明パターン３を形成する透明パターン形成工程と、光吸収領域４をなす光吸収性流動体を充填する流動体充填工程と、充填された光吸収性流動体を硬化させ光吸収領域４を形成する流動体硬化工程と、からなる製造方法により製造される。この場合、透明パターン３の間隙部分に充填された光吸収性流動体が、もう一方の透明な基板と重ね貼り合せる前に紫外線または熱により硬化されるため、光吸収性流動体自身の収縮により、透明な基板１そのものが膜面を上として凹状に反り５が生じてしまう。また、特許文献４で記載されている図１２Ｃ、図１２Ｄ及び図１２Ｅのような光透過領域２と光吸収領域４の周期配置の場合においても、光吸収領域４の配置がある特定方向（Ｘ方向あるいはＹ方向）への指向性を有しているため、熱あるいは光による収縮が特定方向に蓄積されて反りが発現してしまう。さらに特許文献５で開示されているような六角形ハニカム状の周期配置の場合であっても、光吸収領域の収縮に起因する反りの蓄積は、程度差はあれ発現してしまう。光吸収領域の収縮蓄積を効果的に抑制させるには、六角形ハニカムのようなＹ字形状よりも、Ｌ字状あるいはＴ字状のように収縮蓄積を一旦せき止めるような形状が周期配置されていることが必要である。
　第４の問題点は、マイクロルーバー構成層の接着力が弱く、マイクロルーバーの信頼性が悪い点である。第３の問題点でも述べたように、特許文献４に記載のマイクロルーバー（図１２Ａ、図１２Ｂ）は、光透過領域２と光吸収領域４を有する透明な基板１に反り５が生じているため、もう一方の透明な基板と重ね貼り合わせた際、反りによるストレスで接着力が弱くなり、極端の場合はマイクロルーバーフィルムが破断してしまうリスクを内在している。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、生産性を落とすことなく、光吸収性材料の熱収縮による反りを抑制し、透明な基板同士の接着力を高め信頼性を向上させた、光線方向制御素子（マイクロルーバー）及び当該光線方向制御素子を備える表示装置の実現を目的とする。
　本発明の光線方向制御素子は、基板上に配列された光透過性材料からなる光透過領域と、前記光透過領域の隙間に充填された光吸収性材料からなる光吸収領域と、を有し、前記光吸収領域が前記基板を通過する光の光線方向を制限する光線方向制御素子であって、前記光吸収領域は、基板面内で互いに直角の角度を成す第一の方向及び第二の方向に延在して設けられ、前記第一の方向に延在する前記光吸収領域と前記第二の方向に延在する前記光吸収領域とがＬ字状またはＴ字状に交差する交差部分を有するとともに、前記交差部分以外の、前記光吸収領域が前記第一の方向又は前記第二の方向に延在する領域上に、前記光吸収領域を分断する少なくとも一つの構造物を有することを特徴とする。
　また、本発明の表示装置は、上記光線方向制御素子を表示パネルの前面あるいは背面に設けたことを特徴とする。
　本発明によれば、生産性を落とすことなく、光吸収性材料の熱収縮による反りを抑制し、透明な基板同士の接着力を高め信頼性を向上させた、光線方向制御素子及び当該光線方向制御素子を備える表示装置の実現が可能となる。
本発明の第１の実施形態の光線方向制御素子の構造を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置を示す上面図である。 図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置を示すＡ－Ａ断面図である。 図１に示す光線方向制御素子における光吸収領域の配置を示すＢ－Ｂ断面図である。 図２Ａに示す光吸収領域の配列形態の最小構成を表す平面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 図１に示す光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の光線方向性制素子における光吸収領域の配置を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態の光線方向性制素子における光吸収領域の配置を示すＣ－Ｃ断面図である。 本発明の第３の実施形態の光線方向制御素子における光吸収領域の配置を示す図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の光線方向制御素子における位置合わせマークの配置を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態の光線方向制御素子における位置合わせマークの配置を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態の光線方向制御素子の構造を示す断面図である。 本発明の光線方向制御素子を用いた表示装置を示す図である。 従来の光線方向制御素子の構成の一例を示す上面図である。 従来の光線方向制御素子の構成の一例を示すＤ－Ｄ断面図である。 従来の光線方向制御素子の構成の一例を示す上面図である。 従来の光線方向制御素子の構成の一例を示す上面図である。 従来の光線方向制御素子の構成の一例を示す上面図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
　［実施形態１］
　図１は、本発明の第１の実施形態の光線方向制御素子（マイクロルーバー）の構造を示す断面図であり、図２Ａはこの光線方向制御素子の平面図、図２ＢはＡ－Ａ線における断面図、図２ＣはＢ－Ｂ線における断面図である。本実施形態の光線方向制御素子１１は、透明基板１２上に光吸収性材料からなる光吸収領域１３と光透過性材料からなる光透過領域１４とを交互に配置し（透明基板１２上に配列した光透過領域１４と光透過領域１４の隙間を埋める光吸収領域１３とを有し）、この透明基板１２にもう一方の透明基板１５を、接着剤１６を介して重ね貼り合わせた構成となっている。
　この光線方向制御素子では、透明基板１２または透明基板１５を通して光透過領域１４に入射した光のうち、入射角度が小さい光、すなわち基板面に対して垂直に近い光は光透過領域１４を通過するが、入射角度が大きい光は光吸収領域１３に吸収されることになる。したがって、光吸収領域１３は出射光の光線方向を制限するルーバーとして機能しており、光線方向制御素子１１を通過させることで通過可能な入射光の角度分布を制限することが可能となる。
　この光線方向制御素子１１での通過可能な入射光の角度分布の制限範囲は、光透過領域１４を形成している材料の屈折率と光透過領域１４の透明パターンのアスペクト比とで決まる。例えば、光透過領域１４の屈折率を１．５、光透過領域１４の幅を３０μｍ、光透過領域１４の高さを９０μm、光吸収領域１３の幅を５μｍとすれば、透明パターンのアスペクト比が３となり、基板面の法線方向に対して３０度以上傾斜した入射光の通過を制限することができる。通過可能な入射光の角度分布制限を大きくするためには基本的に透明パターンのアスペクト比を大きくすればよく、角度分布制限を受けずに基板面に対して垂直方向に通過する入射光の透過率を高くするためには光吸収領域１３の幅を狭くすればよい。
　また、接着剤１６は熱硬化性透明材料からなり、膜厚は５～１０μｍ程度である。但し入射光の接着剤１６に対する透過率を上げる点からは膜厚は薄いほうが望ましい。この接着剤１６は、光透過領域１４及び光吸収領域１３の上部全面を覆い、接着面積を最大限確保しているため、透明基板１２、透明基板１５同士は強固な接着力で保持されている。
　本発明の特徴は、図２Ａに示すような光線方向制御素子の光吸収領域１３の配置パターン（言い換えると、光透過領域１４の隙間のパターン）である。光吸収領域１３は、透明基板１２上のＸ方向（第一の方向）及びＹ方向（第二の方向）に少なくとも２回以上の屈曲部１７（Ｌ字状又はＴ字状に交差する交差部分）を有しながら延在しており、この屈曲部１７（交差部分）以外の、光透過領域１４が第一の方向又は第二の方向に延在する領域に、図２Ａに示すように、光透過領域１４の隙間を埋めて、光吸収領域１３を分断する構造物１８を有している。この屈曲部１７の基点となる構造物１８は、光透過領域１４の透明パターンを利用して形成されている。言い換えるなら、透明基板１２上に形成される光吸収領域１３は、Ｘ方向に対して、構造物１８により一つの直線状配列（１本の直線として延在する形状）にならないように分断され、かつＹ方向に対しても、光透過領域１４により一つの直線状配列にならないように分断されている。すなわちＹ方向に対しては、光透過領域１４自身が分断のための構造物となっている。さらに言えば、透明基板１２上で光吸収領域１３が延在する経路上に、少なくとも一つ以上の分断のための構造物を有しているということである。なお、構造物１８は光吸収領域１３を分断することができればよく、その形状や大きさは図２Ａ～図２Ｃの構成に限定されない。図３には、光吸収領域１３の配列形態のなかで、構造物１８によって分断された光吸収領域１３の最小構成の実施例（すなわち、光透過領域１４の中にＬ字状の屈曲部１７を有する光吸収領域１３が形成された構成）を示している。
　次に、本実施形態の光線方向制御素子の製造方法について、図４を用いて説明する。
　まず、図４Ａに示すように、透明基板１２上に光透過領域１４をなす可視光領域で透明な光硬化性材料１９を塗布する。透明基板１２としては、少なくとも３６５ｎｍ以上の波長の光を透過させるものであればよく、ガラス基板であっても樹脂等のフィルム基板であっても構わない。また、光硬化性材料１９の塗布方法としては、スピンコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法などがある。またはドライフィルムレジストを透明基板１２に転写しても構わない。光硬化性材料１９としては、例えば１００μｍ厚でアスペクト比３程度あるいはそれ以上のパターニングが可能である材料が望ましい。光硬化性材料１９を塗布した後に、オーブンやホットプレートなどを用いてプリベーク処理をしても構わない。本実施形態では、透明基板１２として１００μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを使用し、光硬化性材料１９として日本化薬（株）の化学増幅型フォトレジスト（商品名：ＳＵ－８）を使用し、光硬化性材料１９の塗布方法としてはバーコート法を用いて９０μｍ厚に塗布し、プリベーク処理はオーブンで９５℃６０分行った。
　次に、図４Ｂに示すように、所望の開口パターンを有するフォトマスク２０を介して、透明基板１２上に形成した光硬化性材料１９を紫外線２１で露光する。このとき、透明基板面に対して垂直な方向から紫外線２１を照射するようにする。これにより、光硬化性材料１９のうち、紫外線２１で照射された部分は光硬化するが、フォトマスク２０で遮光された部分は未硬化のままである。その後、必要に応じてポストベーク処理をしても構わない。本実施形態では、波長３６５ｎｍの紫外光を露光量３５０ｍＪ／ｃｍ２で照射し、ポストベーク処理はオーブンで９５℃２０分行った。ここで、光吸収領域１３が透明基板１２上でＸ方向及びＹ方向に直線的配置になる（１本の直線として延在する）ことを避けるため、光吸収領域１３を屈曲させるための基点となる構造物１８のパターンをあらかじめフォトマスク２０に挿入しておく。なお、ここでは、光透過領域１４の材料としてネガ型のフォトレジスト（光硬化性材料１９）を使用する場合を示したが、光透過領域１４の材料としてポジ型のフォトレジストを用いることもできる。その場合は、光吸収領域１３となる部分を開口パターンとするフォトマスクを使用すればよい。
　次に、図４Ｃに示すように、専用の現像液を用いて現像処理を行い、未硬化の光硬化性材料１９を除去し、その後、ポストベーク処理を行う。このようにして、フォトリソグラフィープロセスを用いて透明基板１２上に高アスペクト比の透明パターン２２が形成され、光線方向制御素子１１の光透過領域１４が完成する（透明パターン形成工程）。このとき、光吸収領域１３を屈曲させるための基点となる構造物１８のパターンも同時に形成される。したがって、構造物１８は製造工程数を増やすことなく、光透過領域１４をなす透明パターン２２と同一材料で形成することができる。本実施形態では、現像液としてＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）を使用し、現像方式としてスプレー現像方式を用い、ポストベーク処理はオーブンで１２０℃３０分行った。
　次に、図４Ｄに示すように、透明パターン２２の間隙に光吸収性材料２３を塗布し、光吸収領域１３を形成する（光吸収材形成工程）。光吸収性材料２３としては、透明パターン２２と屈折率が同程度であり、遮光能力として光学濃度（ＯＤ（Optical Density）値）が３以上のもの、更には揮発性がない（小さい）無溶剤タイプのものが望ましい。光吸収性材料２３の塗布方法としては、バーコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法などがあるが、透明パターン２２の間隙の深さ方向へ気泡を巻き込まずに光吸収性材料２３を必要量のみ効率的に充填できるスクリーン印刷法が好ましい。このスクリーン印刷法は、用いるスクリーン版のメッシュ形状や深度で塗布量を大面積に渡って容易に制御できる特徴も有する。本実施形態では、光吸収性材料２３としてＳＵ－８と同等の屈折率１．５５を持つエポキシ系樹脂にカーボンブラックを分散させたものを使用し、塗布方法としてはスクリーン印刷法を用い、透明パターン２２の頭頂部に残った余分な光吸収性材料２３をウエスによる拭取りを行った後、オーブンで８０℃３０分のベーク処理を行った。
　次に、図４Ｅに示すように、透明パターン２２と光吸収性材料２３の上部全面に接着剤１６を塗布形成する（接着剤形成工程）。接着剤１６としては、透明パターン２２や光吸収性材料２３で用いる材料種と同程度の屈折率を持つ透明な樹脂材料であることが望ましい。塗布方法としては、接着剤が液体状であればバーコート法、スクリーン印刷法などを用いることができ、接着剤がシート状であればラミネート法などを用いることができる。本実施形態では、接着剤１６としてエポキシ系樹脂をベースとしたものを使用し、塗布方法としてはスクリーン印刷法を用い、接着剤１６の厚みは１０μｍとした。スクリーン印刷法は、比較的高粘度の接着剤まで印刷塗布できるため、接着剤形成領域のエッジ部でのだれが生じにくく、エッジ部を直線状に制御しやすいという特徴がある。ここで、接着剤１６の塗布形成においては、吸着ステージ、引っ張りガイド、あるいは加熱ステージなどを用いて塗布対象物を水平に保持しながら行うことは言うまでもない。
　次に、図４Ｆに示すように、接着剤形成工程まで行った図４Ｅの基板と、もう一方の透明基板１５とを重ね貼り合わせ（基板貼り合わせ工程）、その後、接着剤１６を硬化させるためにオーブンで９０℃１０分のベーク処理を行った。
　以上説明したように、本実施形態における製造方法では、透明基板１２上に光透過領域１４をなす透明パターン２２と、光吸収領域１３を屈曲させるための基点となる、光吸収領域１３を分断するための構造物１８のパターンとを同一工程にて形成し、それらの間隙に光吸収性材料２３を充填形成することから、光吸収性材料２３の熱収縮の応力が、ある特定の直線方向（Ｘ方向あるいはＹ方向）に集中、蓄積するのでなく、構造物１８のパターンを基点としてＸ方向及びＹ方向に分散させることが可能である。その結果、透明基板１２の反りの発生を抑制し、透明基板同士の接着力を高め、光線方向制御素子の信頼性を向上させることができる。
　［実施形態２］
　次に、本発明の第２の実施形態について図５Ａ、図５Ｂを用いて説明する。第２の実施形態の光線方向制御素子は、図１～図３に示した第１の実施形態の光線方向制御素子と同様のものであるが、光吸収領域１３を屈曲させるために、光透過領域１４の形状及び配置パターンを変化させている。
　図５Ａに、第２の実施形態の光線方向制御素子の平面図、図５ＢにＣ－Ｃ線における断面図を示す。本実施形態の特徴は、光透過領域１４として形状の異なるパターンを使用し、これらを適正配置することで、光吸収領域１３の屈曲部１７を生み出していることである。したがって、第１の実施形態のような特定の構造物１８のパターンは必要としていない。本実施形態の光線方向制御素子の製造方法としては、図４Ａ～図４Ｆに示す第１の実施形態と同様のプロセスを適用することができ、また同様の効果を得ることができる。
　なお、図５Ａ、図５Ｂの光透過領域１４の形状及び配置パターンは一例であり、光吸収領域１３が、Ｘ方向に対して一つの直線状にならず、かつＹ方向に対しても一つの直線状にならず、光吸収領域１３の経路の幅が略一定になる構成であればよい。この例では、Ｘ方向、Ｙ方向の両方向に対して、光透過領域１４により光吸収領域１３が一つの直線状配列にならないように分断されている。すなわち光透過領域１４自身が分断のための構造物となっている。ここで、図５Ａ、図５Ｂでは、光透過領域１４として上方から見た形状が正方形と長方形の２つの形状の透明パターンを組み合わせたが、３つ以上の形状の透明パターンを組み合わせてもよい。また、Ｌ字状あるいはＴ字状に交差する透明パターンを組み合わせることもできる。
　［実施形態３］
　次に、本発明の第３の実施形態について図６を用いて説明する。図６に、第３の実施形態の光線方向制御素子の平面図を示す。第３の実施形態の光線方向制御素子は、第１の実施形態及び第２の実施形態（特に、図１～図３で示した第１の実施形態）において光吸収領域１３を屈曲させるための基点となる構造物１８のパターンを利用して、光吸収領域１３がＸ方向及びＹ方向に対して閉じた領域配置（すなわち光吸収領域が構造物１８によって孤立した閉パターン）となっていることを特徴としている。この場合も、光吸収性材料２３の熱収縮の応力の分散が図られるため、ある特定の直線方向（Ｘ方向あるいはＹ方向）への応力の集中、蓄積を防ぐことができ、透明基板１２の反りの発生を抑制し、透明基板同士の接着力を高め、光線方向制御素子の信頼性を向上させることができる。
　ここで、熱収縮の応力を分散させるという観点からは、光吸収領域１３の閉じた領域配置（閉パターンエリア）は透明基板１２上に少なくとも２つ以上存在していることが望ましい。また、構造物１８の配置数が多くなり過ぎると、相対的に光吸収領域１３の面積比率が低くなり、光線方向制御素子（マイクロルーバー）としての遮光能力が落ち、所望の視野角制限効果が得られなくなるため、必要最小限の構造物１８で閉じた領域配置（閉パターンエリア）を形成することが望ましい。さらに、光線方向制御素子を通して見る表示パネルの視認性の観点からは、光吸収領域１３の閉じた領域配置（閉パターンエリア）は同じ配置の繰り返しである方が違和感なく滑らかな表示が得られる。なお、構造物１８は光吸収領域１３を分断できればよく、その形状や大きさは図６の構成に限定されない。
　［実施形態４］
　次に、本発明の第４の実施形態について図７Ａ～図７Ｇを用いて説明する。図７Ａ～図７Ｇに、第４の実施形態の光線方向制御素子の各製造工程の断面図を示す。本実施形態の特徴は、貼り合わせる双方の基板に光吸収領域１３と光透過領域１４とを形成するものであり、本発明の効果をさらに引き上げることができる。具体的には、本実施形態の製造方法は、第１の基板１２と第２の基板１５に光透過領域をなす透明パターン２２を形成する透明パターン形成工程（図７Ａ～図７Ｃ）と、透明パターン２２の各々の間隙に光吸収領域をなす光吸収性材料２３を充填する光吸収材形成工程（図７Ｄ）と、光透過領域と光吸収領域とが形成された第１の基板１２及び第２の基板１５の少なくとも一方の基板側に接着剤層１６を形成する接着剤形成工程（図７Ｅ）と、第１の基板１２と第２の基板１５の透明パターン同士を位置合わせマークを用いて重ね貼り合わせる基板貼り合わせ工程（図７Ｆ、図７Ｇ）と、からなる。
　図７Ａ乃至図７Ｅまでの製造方法は第１の実施形態と同様の製法により実施されるが、光透過領域１４をなす光硬化性材料１９の膜厚を第１の実施形態のほぼ半分としている点が異なる。
　次に、図７Ｆに示すように、接着剤形成工程まで行った図７Ｅの基板と、光吸収材形成工程まで行った図７Ｄの基板とを、両基板の膜面を対向させる。次に、図７Ｇに示すように、互いの光吸収領域１３が重なるように位置合わせマークを用いて貼り合わせる。図８に示すように透明基板の外周部に近い光吸収領域１３のパターンの矩形部分を位置合わせマーク２５としては利用することができ、この矩形部分で位置合わせして両基板を貼り合わせ、その後、接着剤１６を硬化させるために９０℃１０分のベーク処理を行った。
　なお、ここでは、図７Ｄの基板と図７Ｅの基板とで、光硬化性材料１９の膜厚を同じにしたが、双方の基板で光硬化性材料１９の膜厚を変えてもよい。例えば、接着剤層を形成する側の基板の光硬化性材料１９の膜厚を薄くすることにより、光透過領域１４及び光吸収領域１３の上部表面の平坦性が向上して接着剤層をより均一な厚さで形成することができる。また、光吸収領域１３のパターンの矩形部分を利用して位置合わせを行う場合、光硬化性材料１９の膜厚が厚くなると光吸収領域１３のエッジが不鮮明になりやすくなることから、位置合わせの基準とする側の光硬化性材料１９の膜厚を薄くして光吸収領域１３のエッジを鮮明にすることができる。
　以上説明したように、本実施形態における製造方法では、光透過領域１４及び光吸収領域１３が形成された２枚の透明基板１２及び透明基板１５を、接着剤１６を介して貼り合わせて光線方向制御素子２４を作製することから、透明基板１２及び透明基板１５に残存する反りを互いに打ち消すことができ、さらに高アスペクト比の透明パターンが容易に実現できる。
　［実施形態５］
　次に、本発明の第５の実施形態について図９を用いて説明する。第５の実施形態の光線方向制御素子の製造方法は、第４の実施形態と同様であるが、両透明基板を貼り合わせる際に用いる位置合わせマークが異なっている。図９は、第５の実施形態の光線方向性制素子における位置合わせマークの配置を示す平面図である。透明基板の外周部に光吸収領域１３のパターンがない場合、あるいはパターンはあるが曲線形状のためにマークとしては適さない場合などに、透明基板の外周部に専用の位置合わせマーク２６を挿入し、このマーク２６を用いて位置合わせを行う。この第５の実施形態の光線方向制御素子では、第４の実施形態とは異なる手法で両透明基板の位置合わせを行うが、第４の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
　［実施形態６］
　次に、本発明の第６の実施形態について図１０を用いて説明する。第６の実施形態の光線方向制御素子の製造方法は、第４及び第５の実施形態の光線方向制御素子と同様であるが、本実施形態では、接着剤形成工程をなくし、接着剤の機能を光透過領域及び光吸収領域に持たせ、これらを利用して両透明基板を接着させる点を特徴としている。
　図１０は第６の実施形態の光線方向制御素子２７の構成を示す断面図である。光透過領域１４をなす透明パターンのポストベークを８０℃３０分とし（第１の実施形態の１２０℃３０分よりも温度を下げ）、光吸収領域１３をなす光吸収性材料のベークを６０℃３０分とする（第１の実施形態の８０℃３０分よりも温度を下げる）ことで、半硬化状態のまま基板貼り合わせ工程を実施する。この方法の場合、透明基板１２及び透明基板１５の接着面は同じ材料系同士の貼り合わせとなるため、貼り合わせ後に１２０℃３０分程度の本硬化ベークを行うことで十分な接着力が発現する。なお、透明パターンのポストベーク及び光吸収性材料のベークの条件は例示であり、透明パターン及び光吸収性材料が共に半硬化状態となる条件であればよい。この第６の実施形態の光線方向制御素子２７では、第４及び第５の実施形態とは異なる手法で両透明基板の貼り合わせを行うが、第４の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
　［実施形態７］
　次に、本発明の第７の実施形態について図１１を用いて説明する。図１１に、本発明の光線方向制御素子を使用した表示装置を示す。表示装置３４は、カラーフィルタ３０が形成された基板とＴＦＴ（Thin Film Transistor）などの能動素子３１がマトリクス状に形成された基板及びそれらの間隙に液晶３２が充填された表示パネル２９と、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源３３と、第１乃至第６の実施形態で示した光線方向制御素子２８とから構成される。
　光線方向制御素子２８を表示パネル２９の前面あるいは背面に配置し、光線方向制御素子２８を通して表示パネル２９を見る場合、垂直方向からは表示パネル２９の映像を視認することができるが、斜め方向からは視認しにくくさせることができる。ここでは表示パネル２９として液晶表示方式を図示しているが、有機ＥＬ（Electro Luminescence）方式やその他の表示方式であっても特段の問題はない。
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、光線方向制御素子の構成や製造方法は適宜変更可能である。
　本発明は、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）、パーソナルコンピュータなど、種々の情報処理装置の表示装置として用いられる液晶表示装置に利用することができる。
　１、１２、１５　透明基板
　２、１４　光透過領域
　３、２２　透明パターン
　４、１３　光吸収領域
　５　反り
　１１、２４、２７、２８　光線方向制御素子
　１６　粘着剤
　１７　屈曲部
　１８　構造物
　１９　光硬化性材料
　２０　フォトマスク
　２１　紫外線
　２３　光吸収性材料
　２５、２６　位置合わせマーク
　２９　表示パネル
　３０　カラーフィルタ
　３１　能動素子
　３２　液晶
　３３　光源
　３４　表示装置

Claims (7)

  1. 　基板上に配列された光透過性材料からなる光透過領域と、前記光透過領域の隙間に充填された光吸収性材料からなる光吸収領域と、を有し、前記光吸収領域が前記基板を通過する光の光線方向を制限する光線方向制御素子であって、
    　前記光吸収領域は、基板面内で互いに直角の角度を成す第一の方向及び第二の方向に延在して設けられ、前記第一の方向に延在する前記光吸収領域と前記第二の方向に延在する前記光吸収領域とがＬ字状またはＴ字状に交差する交差部分を有するとともに、前記交差部分以外の、前記光吸収領域が前記第一の方向又は前記第二の方向に延在する領域に、前記光吸収領域を分断する少なくとも一つの構造物を有することを特徴とする光線方向制御素子。
  2. 　前記構造物が、前記光透過領域と同一材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光線方向制御素子。
  3. 　前記構造物が、前記光透過領域であることを特徴とする請求項２に記載の光線方向制御素子。
  4. 　前記光透過領域と前記構造物とにより、前記光吸収領域が孤立した部分が含まれることを特徴とする請求項１に記載の光線方向制御素子。
  5. 　前記構造物が、前記光透過領域と同一材料で構成されることを特徴とする請求項４に記載の光線方向制御素子。
  6. 　前記光吸収領域は、前記孤立した部分の繰り返しであることを特徴とする請求項４または５に記載の光線方向制御素子。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか一に記載の光線方向制御素子を表示パネルの前面あるいは背面に設けたことを特徴とする表示装置。
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