JP4242090B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコンや液晶テレビ等に使用される液晶表示装置や、携帯電話、携帯情報端末等に使用される比較的小型の液晶表示装置等に使用されるＬＥＤ等の点状光源を用いた面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される液晶表示装置等の光源装置としては、低消費電力、高輝度、薄型、均一な光源が要求されている。特に、携帯電話、携帯情報端末等の比較的小型の液晶表示装置を有する携帯型電子機器においては、これら要求はより強いものである。
【０００３】
従来、液晶表示装置、看板、交通案内板等に使用されている背面光源装置の方式としては、ハウジング内に蛍光灯等の線状光源を複数本設置した直下方式や、板状の導光体の側端面に線状光源を配置したエッジライト方式がある。直下方式の背面光源装置では、光源部の軽量化や薄型化を図ることが困難であるとともに、光源として使用する蛍光灯等が標示板から透けて見えるシースルー現象が起こりやすいという問題点を有していた。軽量で薄型の背面光源装置としてエッジライト方式のものが多用されてきている。また、近年、携帯電話、電子手帳、ゲーム機器等の移動体電子機器の需要が高まっており、これらの表示部の光源として用いられる高輝度で輝度分布の均一性良好な薄型の背面光源装置の開発が望まれている。
【０００４】
このようなエッジライト方式の背面光源装置は、通常、アクリル樹脂板等の板状透明材料を導光体とし、その側端面に面して配置された点状光源からの光を側端面（光入射面）から導光体中に入射させ、入射した光を導光体の表面（光出射面）あるいは該表面とは反対側の裏面に形成した光散乱面等の光出射機能部を設けることにより、光出射面から面状に出射させるものである。しかし、導光体の表面あるいは裏面に光出射機能部を均一に形成したものでは、光源から離れるに従って出射光の輝度が低下して、光出射面内における輝度が不均一となり、良好な表示画面が得られない。このような傾向は、面光源装置の大型化に伴って顕著となり、１０インチ以上の面光源素子においては実用に耐え得るものではなかった。特に、ノートパソコンや液晶テレビ等に使用される液晶表示装置においては、その画面内での輝度分布は非常に高い均一性が要求されるものである。
【０００５】
このような面光源装置の輝度の不均一という課題を解決するために、種々の提案がなされている。例えば、特開平１−２４５２２号公報には、導光体の光出射面とは反対側の裏面に光入射面から離れるに従って光拡散物質を密に塗布または付着させた光出射機能部を設けた面光源装置が提案されている。また、特開平１−１０７４０６号公報には、表面に光散乱物質からなる細かい斑点を種々のパターンで形成した複数の透明板を積層して導光体としたものを利用した面光源装置が提案されている。このような面光源装置においては、光散乱物質として酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を使用しているため、光散乱物質に当たった光が散乱する際に光吸収等の光のロスが生じ、所望方向の出射光の輝度の低下を招くという欠点があった。
【０００６】
また、特開平１−２４４４９０号公報や特開平１−２５２９３３号公報には、導光体の光出射面上に出射光輝度の逆数の分布に見合う光反射パターンを有する出射光調整部材や光拡散板を配置した面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置においても、出射光調整部材や光拡散板で反射した光の再利用ができないために光のロスが生じ、所望方向の出射光の輝度の低下を招くという欠点があった。
【０００７】
さらに、特開平２−８４６１８号公報には、導光体の光入射面に対向して線状光源が配置され、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面を梨地面とし、光出射面上にプリズムシートを載置した面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置は、非常に高い輝度が得られるものの、光出射面における輝度の均一性の点で未だ満足できるものではなかった。更に、該梨地面形状を微妙に制御し輝度の均斉度を高める工夫もなされているが、それら微妙な梨地形状の再現性に関しては大きな問題を残していた。また、このような面光源装置は、出射光の分布（光入射面に垂直な方向および平行な方向での分布）が広がりすぎているため（特に光入射面に平行な方向）、携帯型の電子機器に使用される面光源装置としては、低消費電力、高輝度の要求を十分に満足することはできなかった。
【０００８】
一方、出射光の輝度の均一化とともに光のロスを低減して輝度を高める面光源装置については、特開平８−４０７１９号公報に開示がある。本開示技術における面光源装置用導光体は、板状透明体の少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する表面を光出射面とし、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面が略球面状の微細な多数の凸状体から構成され、これら凸状体のレンズ群の微小平均曲率半径と平均周期との比が３〜１０であり、微小平均曲率半径の分布の平均偏差と微小平均曲率半径との比が０．８以下であることを特徴とするものである。しかし、導光体が薄型化し、その厚さに対する長さの割合が大きくなるに従い、表面が略球面状の微細な多数の凸状体から構成される機構のみでは、光出射面内の均一な出射特性を得ることが難しくなる。
【０００９】
また、特開平７−１７１２２８号公報に開示されているように、導光体に特定の鋸刃状プリズム構造を形成することによってバックライトの出射光線の分布が狭くピーク光の光出射面法線輝度の高い面光源を得る技術（出射光制御機構の技術）が開示されている。本手法は、プリズムシートを一切用いず、導光体のみにより狭視野で非常に高い法線輝度を実現することができる極めて有効な手段であるが、反面、出射光輝度分布の均斉度が著しく損なわれる傾向にある。この手法のように、導光体そのものに特殊な機能を付与すべく梨地面やその他ドットパターン等による微細な多数の凹凸やそれらの形状の分布等を形成し、それに基づき輝度の高い均斉度を得ようとすることは非常に困難であり、導光体そのものに付与された特殊な機能性を損なうことなく高い均斉度を同時に満足することは大きな技術的課題であった。
【００１０】
また、プリズム状構造は、プリズム列の方向に対して垂直方向に進行する光は光出射面法線方向に向けるが、プリズム列に対して斜め方向に進行する光は光出射面法線方向に向けることができないため、この分の光量は損失となっているため、特に点状光源を用いた面光源装置では、光の利用効率という観点からの問題点をも有していた。このような面光源装置の光源として、消費電力が低く、コンパクトであるＬＥＤ光源が使用されてきている。例えば、特開平８−３２１２０号公報に記載されているような直下型のＬＥＤ光源を用いた面光源装置、特開平７−２７０６２４号公報に記載のようなＬＥＤ光源を導光体端面に設置し光進行方向にV字溝を形成したもの、特開平８−１８４２９号公報に記載のようにＬＥＤ光源を導光体端面に設置し導光体表面を粗面にしたもの、特開平７−３２０５１４号公報のようにＬＥＤ光源を導光体コーナー部に設置し拡散材を内部に分散させた散乱導光体を用いたもの等が挙げられる。しかし、これらの面光源装置では、出射光の分布が広がりを持っているため、消費電力あたりの輝度が充分高くならず、さらには、光源がスポット状であるため、光源の前方のみが明るくなり、全体として輝度むらが発生するという問題点を有していた。また、特開平１１−３２９０３９号公報では、導光板裏面に三角形の凸形状が点光源に対して同心円状にかつ離散的に配置されている面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置では。三角形の凸形状が離散的に配置されているため、導光体中を伝播する光を効率良く光出射面法線方向に出射することはできないという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、比較的薄型で大面積であっても光出射面内における出射光の輝度均斉度を極めて高くすることが可能な面光源装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、出射光制御機能に関わる特殊な機能性を具備した導光体を用いた場合においても、その機能性を損なわず、面内出射光均斉度の極めて高い良好な面光源装置を提供することを目的とするものである。さらに、本発明は、特に携帯電話、携帯情報端末等の携帯型電子機器に好適な、ＬＥＤ等の点状光源を用いた低消費電力、高輝度、薄型、均一な面光源装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の面光源装置は、少なくとも１つの点状光源と、該光源からの光を入射する光入射面と入射光を出射する光出射面とを有する矩形状の導光体とを有し、前記導光体は、その屈折率がｎｇであり、その光出射面およびそれと対向する裏面の一方の面にプリズム列が配置されており、他方の面には漏光モジュレータが付されており、前記漏光モジュレータは、屈折率ｎ１（ここで、ｎｇ＞ｎ１）の複数の第１屈折率領域部と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の複数の第２屈折率領域部とを有する複合層と、該複合層上に位置し且つ屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の第３屈折率層とを備えており、前記プリズム列は、前記点状光源から近い側の第１のプリズム面と、前記点状光源から遠い側の第２のプリズム面との２つのプリズム面から構成され、前記点状光源を取り囲むよう弧状に互いに平行に多数配列してなり、前記第１のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が３５度以上５５度以下であり、前記第２のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が８０度以上１００度以下であることを特徴とする。また、本発明のフロントライト用の面光源装置は、上記の面光源装置であって、該光源装置から発せられる光により照明される被照明体に対して観察側に配置され、該光源装置により照明された前記被照明体からの光の少なくとも一部を前記観察側へと透過させ得る透光性を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の面光源装置の第１の実施形態を示す模式的斜視図である。図１において、１は略点状の光源（以下、点状光源という。）であり、２は板状の導光体である。導光体２の裏面には、２つのプリズム面から構成される多数の連続した一条のプリズム列３が、点状光源１を取り囲むような円弧状等の弧状に形成されている。プリズム列３は、点状光源１から導光体２中に入射した光の伝搬方向と略垂直となるように形成することが好ましい。一般的に、点状光源１から導光体２中に入射した光は、点状光源１を中心として放射状に導光体２中を伝搬するため、点状光源１を包囲するような円弧状にプリズム列３を形成することによって、プリズム列３と光の伝搬方向とがプリズム列３の全面において略垂直となる。図１に示した実施態様では、点状光源1は、導光体２のコーナー部に配置され、円弧状のプリズム列３は点状光源１を略中心とする同心円状に形成されている。
【００１５】
同心円状に形成された円弧状の各プリズム列３は、点状光源１に近い側のプリズム面（第１のプリズム面）と点状光源１から遠い側のプリズム面（第２のプリズム面）とから構成され、導光体２の光入射面２２から入射した入射光が導光体内を屈折を繰り返して伝搬する際に、第２のプリズム面に到達した光は、この面で光出射面２１の方向に全反射される。この場合、第２のプリズム面への入射角によって、反射する方向は大きく異なる。しかし、本発明においては、円弧状のプリズム列３が点状光源１を略中心として同心円状に配置されているため、プリズム列３のほぼ全域で点状光源１からの入射光の伝搬方向とプリズム列３が略垂直となり、第２のプリズム面に対して略垂直方向に入射し、殆どの光を効率良く特定の方向に反射させることができる。このために、消費電力あたりの輝度が向上すると共に、輝度の均一性も向上し光源の前方だけが明るくなる輝度むらを解消することもできる。
【００１６】
本発明においては、点状光源１は、図２〜６に示したように、その目的に応じて最適な位置に配置することができる。また、このような点状光源１の配置に応じて、導光体２の光出射面に対向する裏面に形成する弧状のプリズム列３も最適なパターンで形成する。いずれの例においても、導光体２中を伝搬する光の殆どがプリズム列３に対して略垂直方向に入射するような弧状パターンでプリズム列３を形成している。図２は、複数の点状光源１を導光体２の対角位置となる２つのコーナー部に設置する場合の概略図であり、それぞれの点状光源１を中心とした弧状のプリズム列３を両方の光入射面２２からの距離が等しくなるラインを境界として対向するように形成している。図３は、点状光源１を導光体２の１つの端面の中央に設置する場合の概略図であり、光入射面側では点状光源１を中心とした円弧状となるようにプリズム列３を形成し、光入射面２２の対面側に近づくに従ってプリズム列中央部では対面と略平行な直線に近い形状となり、プリズム列両端部が弧状となるようにプリズム列３を形成している。図４は、点状光源１として複数のＬＥＤ等の光源をアレイ状にしたアレイ光源１を導光体２の１つの端面の中央に設置する場合の概略図であり、光入射面側ではアレイ光源１の中心部を中心とした円弧状となるようにプリズム列３を形成し、光入射面２２の対面側に近づくに従ってプリズム列中央部では対面と略平行な直線に近い形状となり、プリズム列両端部が弧状となるようにプリズム列３を形成している。図５は、２つの点状光源１を導光体２の対向する２つの端面の中央に近接して設置する場合の概略図であり、それぞれの点状光源１を中心とした弧状のプリズム列３を導光体２の中央となるラインを境界として対向するように形成している。図６は、導光体２の光出射面２１の裏面に凹部を形成し、その中に点状光源１を配置した例である。この場合、プリズム列３は、点状光源１を収納した凹部の周囲に点状光源1を中心とした同心円状に多数形成される。凹部には、導光体２との間に空気層を介して、あるいは樹脂のような透明物質を介して、点状光源１を配置することが好ましい。
【００１７】
本発明においては、プリズム列３の各々のプリズム面を適宜設計することで、ピーク出射角度を自由に設定することができる。プリズム列３を構成する一方側の面［点状光源１から遠い側の面］（第１のプリズム面）を導光体２の光出射面及び裏面に対して３５度以上５５度以下の傾斜角に設定し、他方側の面［点状光源１から近い側の面］（第２のプリズム面）を導光体２の光出射面及び裏面に対して８０度から１００度の傾斜角に設定することで、出射光のピーク光を光出射面２１の略法線の方向に向けると共に、出射光の角度分布を狭くすることができる。法線方向の指向性に関しては、好ましくは、第１のプリズム面の傾斜角は４０〜５０度の範囲であり、第２のプリズム面のそれは８５〜９５度の範囲である。
【００１８】
形成されるプリズム列３のピッチは、加工可能な範囲で適宜選定することができるが、１０〜５００μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは３０〜３００μｍの範囲である。モアレ防止の目的で、プリズム列３のピッチを部分的に或は連続的に変化させてもよい。面光源装置が大きくなり又は導光体２の厚さに対する長さの割合が大きくなり光出射面２１での均斉度が低下しがちな場合は、プリズム列３のピッチを部分的あるいは連続して変化させることにより、均斉度の改善効果を高めることもできる。さらに、プリズム面は平面であっても所定の曲率の曲面であってもよく、曲面とした場合には出射光の角度分布を広くしたり狭くしたりすることができる。
【００１９】
以上のようなプリズム列３では、プリズム形状の先端部の光利用効率は低い。よって、プリズム列３の先端部を平坦にしたり、断面多角形や断面Ｒ状などいかなる形に加工しても、光学的性能にはそれ程影響を与えない。プリズム列３の先端部を平坦にして平坦部となすと、摩擦によるプリズム列形成面の傷つき等が低減され好ましい。また、隣接するプリズム列３の間の谷部を平坦にして平坦部となし、光の出射量をコントロールすることも可能である。上記プリズム列３の先端部や谷部の加工の深さや形態などの程度を場所によって変えることで、出射光の分布を制御することも可能である。
【００２０】
プリズム列３の第１のプリズム面の機能は、光線を全反射して導光体２の光出射面２１の法線方向に向けることである。この機能を満足させることができれば、図７のように、プリズム列配列の外側に、該プリズム列３の屈折率（ｎｐ）よりも低い屈折率（ｎ５）を持つ層４を積層して、プリズム列配列の凹凸形状を埋めるような構造をとることも出来る。この構造をとる場合は、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸形状への汚れの入り込みがなくなる。
【００２１】
更に、図８のように、プリズム列３の配列の外側に、その凹凸形状と略同一形状のプリズム列配列（即ち、プリズム列３の配列の凹凸形状と対応する形状のプリズム列配列）を持ち且つプリズム列３と略同一屈折率の透光性材料からなるプリズム部材５を、プリズム列３の屈折率（ｎｐ）よりも低い屈折率（ｎ５）の層６を介してかん合した構造（即ち、プリズム列３の第１のプリズム面及び第２のプリズム面がそれぞれ低屈折率層６を介してプリズム部材５の対応するプリズム面と対向するように配置した構造）をとることもできる。低屈折率層６の材料は、有機物及び無機物のいずれでも良く、空気でも良い。この構造をとる場合も、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸形状への汚れの入り込みがなくなる。
【００２２】
導光体２の材料としては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、または、メチルメタクリレ−ト（ＭＭＡ）とスチレン（Ｓｔ）との共重合体等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体２を製造することができる。特に、ポリメチルメタクリレ−ト（ＰＭＭＡ）等のメタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最適である。このようなメタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であることが好ましい。また、導光体２中には、光拡散剤や微粒子等を混入してもよい。
【００２３】
本発明の面光源装置は、図１４に示したように、導光体２の光出射面上に複数の三角プリズム列を有するプリズムシート１０をプリズム列形成面が導光体２の出射面側となるように載置することができる。このようなプリズムシート１０は、各プリズム列の一方のプリズム斜面１１から所定の角度で入射した光束を、他方のプリズム斜面１２で全反射させることで、導光体２の光出射面２１から所望の方向に（例えば、法線の方向）に光を効率よく変角させることができる。
【００２４】
本発明においては、図９に示したように、導光体２のプリズム列形成面の反対側に漏光モジュレータ８を設け、導光体２の光出射面２１全体でより均一に光を出射させることができる。図示されているように、漏光モジュレータ８は導光体２の上面（光出射面２１）上にて該導光体２と一体化されて位置しており、導光体２の下面（裏面または対向面）上には反射板７が付されている。
【００２５】
漏光モジュレータ８は、屈折率ｎ１の低屈折率領域部（第１屈折率領域部）８１と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の高屈折率領域部（第２屈折率領域部）８２とからなる複合層８０及び屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の光出射制御機能層（第３屈折率層）８３からなる。該光出射制御機能層８３は、下面が複合層８０に密着しており、上面が光出射面２１とされている。図示されているように、複合層８０では、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２とが導光体２の光入射面２２と直交する方向に関して交互に配列されており、該低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２のそれぞれは点状光源１と平行な方向に関して一様に延在している。即ち、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、それぞれが点状光源１と平行な方向に延びた帯状をなしている。
【００２６】
低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、その断面形状が図９のごとく略長方形のものに限定されるものではなく、即ち直方体の交互配列構造に限られるものではない。例えば、低屈折率領域部（または高屈折率領域部）の高さＨ１（またはＨ２）が高屈折率領域部（または低屈折率領域部）の高さＨ２（またはＨ１）より大きな構造を有するものや、略半円構造を有するものや、高屈折率領域部８２の断面形状が一部または全部に弧曲線を有する構造（弧曲面を有する構造）のもの等が適用可能である。
【００２７】
図１０に、複合層８０と点状光源１との位置関係の模式的平面図を示す。複合層８０は、点状光源１を取り囲むような円弧状等の弧状に形成され、点状光源１から導光体２中に入射した比まりの伝搬方向と略垂直となるように形成されている。点状光源１から離れるに従って、低屈折率領域部８１の幅（点状光源１と直交する方向の寸法）は次第に小さくなっており、高屈折率領域部８２の幅は次第に大きくなっている。また、図１１は、複合層８０の変形例を示す模式的平面図であり、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、低屈折率領域部８１が島部を形成し且つ高屈折率領域部８２が海部を形成する海島構造をなしている。高屈折率領域部８２の大きさは、点状光源１から離れるに従って、次第に小さくなっている。さらに、図１２に示したように、これらパタ−ンが不規則に分布しているもの、その不規則構造が、微視的及び巨視的領域において、パタ−ン形状の統計的相似性が高く、相互パタ−ンの充填効率に優れたフラクタルパタ−ンであってもよい。複合層８０における低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の配列パターンとしては、以上のようなパターンを併用したもの等様々な形態を利用することが可能である。
【００２８】
次に、以上のような面光源装置における漏光モジュレータ８の機能、特に出射光輝度分布制御機能について説明する。
光出射制御機能層８３は、導光体２から漏光モジュレータ８へと入射した光の大部分を光出射面２１を介して外部へと出射させる機能を有するものである。導光体２の光入射面２２より入射し導光体内部を伝搬せしめられる光の最大導波モードは、主として低屈折率領域部８１と導光体２との屈折率差によって規定される。光線が導光体２から低屈折率領域部８１へ向かう時、スネルの法則による全反条件を満たす伝搬モード光すなわち導光体２の屈折率ｎｇと低屈折率領域部８１の屈折率ｎ１との関係より決定される全反射臨界角Θ１以上の入射角を持つ全ての光が全反射モードとなり導光体内部を伝搬することができる。これら全反射モード光は、導光体内での伝搬過程において屈折率ｎ２の高屈折率領域部８２に出会うと、ｎｇ＞ｎ２＞ｎ１である場合、ｎ２とｎｇとの関係により規定される新たな全反射臨界角Θ２（Θ２＞Θ１の関係が成立する）よりも小さく且つΘ１より大きな入射角を有する伝搬モード光は、該高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へと漏れることになる。従って、複合層８０における高屈折率領域部８２の占有密度（複合層８０の単位面積あたりの高屈折率領域部８２の占める面積）を複合層８０の面内で場所により適宜変化させることで、光出射制御機能層８３へ到達できる光の量を所望値に制御することができる。高屈折率領域部８２の占有密度を変化させる手段としては、図１０〜図１２に示したようなパターンを併用したり、その他複雑なパターン変化を用いる方法や、パターン形状を相似形となし且つ高屈折率領域部８２の面積を場所的に変化させる方法や、全く同一のパターン形状を用いそれらの配列ピッチを変化させる方法などの手段を用いることができる。
【００２９】
次に、導光体２の屈折率ｎｇと高屈折率領域部８２の屈折率ｎ２との相対的屈折率差を適宜に選択することで、Θ２を所望値に設定することができる。従って、これを用いて出射光分布を制御することも可能である。例えば、ｎｇとｎ２との差をより大きく設定しΘ２の値をより小さく設計した場合、高屈折率領域部８２と導光体２との界面において全反射される光束の割合が増大し、点状光源１からより遠く離れたところまで漏光効率を制限しながら、より多くの光を伝搬させることができる。従って、これらｎｇとｎ２との差を漏光モジュレータ８内において場所的に変化させることによっても、出射光分布を制御することが可能である。
【００３０】
以上のように、本発明による漏光モジュレータ８を具備した面光源装置によれば、上記いくつかの手段により、光出射制御機能層８３へ到達する光の量を自由に調整することが可能であり、導光体２のサイズや形状並びに点状光源１の形態及び光出射制御機能層８３における光出射効率などが変化した場合においても、これらとは基本的に独立に出射光分布を制御して、より均斉度に優れ且つ再現性の良い面光源となすことが容易に可能である。
【００３１】
更に、このような本発明の出射光分布制御技術により、意図的に光出射面内における出射光輝度分布を所望の様式で不均一化することも可能であり、そのような不均一出射光輝度分布の様式の例としては点状光源１からの距離に応じて次第に出射光量が増加または減少する傾斜分布が挙げられる。
【００３２】
以上、ｎｇ＞ｎ２の場合について述べたが、一般に屈折率ｎ２、ｎ３及びｎｇの大小関係により次の３つに場合分け（分類）して光制御性を説明することができる。なお、本発明の面光源装置においては、常にｎ１＜ｎｇ、ｎ１＜ｎ２、ｎ１＜ｎ３の関係が成立する。
【００３３】
また、ここで光出射制御機能層８３には、導光体２から漏光モジュレータ８へと移行してきた光に対する指向性光出射機能、光拡散機能、偏光制御機能、光回折機能等の機能性を付与することが可能である。実用的には、これらの光制御機能を効率よく発現させ、且つ、光出射面内の均斉度を高め、または、所望の傾斜輝度分布特性を達成するためには、上記屈折率の関係、漏光モジュレータ８の内部構造、漏光モジュレータ８の面内の高屈折領域部４の占有密度分布、後述するモード変換機構や面光源装置全体の形状、点状光源１からの入射光モード等を、最適化することが好ましい。
【００３４】
１）ｎ２≧ｎ３≧ｎｇ、または、ｎ３≧ｎ２≧ｎｇの場合
この関係が成立する場合、ｎ１とｎｇとの関係により規定される臨界角Θ１よりも大きな入射角を有する導光体内部の伝搬モード光は、その全てが高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行する。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、ｎ３とｎｇとの関係より規定される臨界角Θ３よりも小さな入射角を有する高次モードの光に限定される。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率が最も高くなり、光機能制御の影響を強く受ける傾向にある。
【００３５】
２）ｎ２≧ｎｇ≧ｎ３、または、ｎｇ≧ｎ２≧ｎ３の場合
この関係が成立する場合、臨界角Θ１よりも大きく臨界角Θ３よりも小さな入射角を有する一部の高次伝搬モード光のみが、高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行する。その他の低次モード光は常に全反射条件を満たすため、１）の場合に比較してより多くの光が点状光源１から遠方へ伝搬する確率が高くなる。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、全くモード規制は受けず、そのすべてのモード光が導光体２へ戻ってくることができる。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率は小さく、光機能制御の影響を抑制する効果が若干現れる。
【００３６】
３）ｎ３≧ｎｇ≧ｎ２、または、ｎｇ≧ｎ３≧ｎ２の場合
この関係が成立する場合、全反射臨界角Θ１よりも大きく、ｎ２とｎｇとの関係により規定される臨界角Θ２よりも小さな全反射角度を有する高次伝搬モード光のみが、高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行できる。その他の低次伝搬モード光は常に全反射条件を満たすため、１）の場合に比較してより多くの光が点状光源１から遠方へ伝搬する確率が高くなる。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、ｎ3とｎ2との関係により規定される臨界角Θ２３によってモード規制を受ける。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率は上記２）よりも高くなり、光機能制御の影響を若干受け易い傾向となる。
【００３７】
以上、屈折率の大小関係に基づくこれら異なる特性は、光出射制御機能層８３の光制御機能の種類や特性に応じて使い分けることが好ましい。また、場合によっては、上記の幾つかの屈折率の大小関係を同一の面光源装置にて併用し、これらの関係を漏光モジュレータ８の面内において場所的に使い分けることも可能である。また、上記分類において説明したように、屈折率ｎ２、ｎ３及びｎｇの間の関係に応じて、出射光輝度分布特性や、機能性発現効果への影響が異なってくるので、漏光モジュレータ８の面内でこれら屈折率どうしの関係を変化させることによっても、上記出射光輝度分布特性や機能性発現効果の制御が可能である。
【００３８】
図１３は、本発明による面光源装置の第３の実施形態を示す模式的斜視図である。この図において、図９におけると同様の部材には同一の符号が付されている。本実施形態では、漏光モジュレータの複合層８０と導光体２との間に、屈折率ｎ４（ここで、ｎ４＞ｎ１）の付加層（第４屈折率層）９が介在している。この付加層９が高屈折率領域部８２と類似の機能を果たし、ｎ２＝ｎ３の場合であっても、高屈折率領域部８２に代わって付加層９が類似の役割を果たすことができる。
【００３９】
このように、本実施形態の特徴としては、導光体２の上部に付加層９を均一塗布などによって形成することで、この付加層９に複合層８０の高屈折率領域部８２と類似した役割を持たせることができ、また、ｎ２＝ｎ３すなわち漏光モジュレータ内部の高屈折率領域部８２と光出射制御機能層８３とに同一材料を用いることができるなど、本発明の面光源装置を工業的に作製する上での低コスト化に有利となる。
【００４０】
より指向性に優れた出射光線を得る手段として、高屈折率領域部８２（または付加層９）の屈折率ｎ２（またはｎ４）と導光体屈折率ｎｇとをｎ２＜ｎｇ（またはｎ２＜ｎｇ）の関係が成り立つように設定することが挙げられる。これにより、高屈折率領域部８２へ入射する光線を、すでに説明したように所定の限られた範囲の伝搬モードの光束に制限することができる。
【００４１】
ただし、平行平板形の導波路においては、点状光源１から離れるに従い、導光体２の内部に低次モード光の残留蓄積が起こるため、該低次モード光を常に高次モードへ変換する機構を設けることが好ましい。この手段としては、導光体２の厚みを点状光源１から遠ざかるに従い徐々に小さくしてゆくこと即ち楔形状とすることが、点状光源１との距離に関して連続的にかつ容易にモード変換制御が可能な有効な手段である。
【００４２】
また、低屈折率の付加層９を設けた場合、導光体内伝搬モード及び光拡散機能部を有する光出射制御機能層８３への漏光モードの制御が可能となり、狭い光出射光分布特性を有する狭視野の面光源装置が得られる。更に具体的に例をあげて説明する。図１４の導光体２の屈折率ｎｇを１．４９、低屈折の付加層９のそれを１．４０に設定した場合、スネルの反射透過の法則に従い、導光体の光出射面となす角度が約２０度以下の低次モード光２０は付加層９を通過できずに導光体２の内部へ全反射される。一方、導光体２の光出射面２１となす角度が２０度を越え４８度付近までの光１９は、付加層９を通過し、光出射制御機能層８３の光拡散機能部８４に達し、外部へと特定の指向性を持って出射される。その後、該出射光は前記指向性に基づき効率よく導光体２の光出射面２１の法線方向に変角するように設計された下向きプリズムシート１０によって、上向きに立ち上げられ、これにより狭視野で高輝度な面光源装置が実現される。この場合も、１次光源１から遠方にいくにつれ、導光体２の内部へ低次モード光が残留蓄積されやすくなるため、これを解消すべく、点状光源１から遠ざかるに従って導光体２の厚みを変えた楔形構造、そして／または、前記低次伝搬モード光を高次伝搬モード光へ変換するモード変換機構などを設けることが好ましい。
【００４３】
一方、付加層９を具備しない場合は、光出射制御機能層８３へ０度から４８度付近の全モード伝搬光が到達し、そのため、該光出射制御機能層８３から全モードに起因する広がりを持った出射光が得られることになる。その後、下向きプリズムシート１０の使用により、略法線方向に向けられた光束も前述の低屈折率の付加層９を用いた場合に比べ、より視野角の広がった出射光分布を形成する結果となる。
【００４４】
光拡散機能部８４は酸化チタン等の光散乱体を光出射面に分散塗布したようなものでも良いが、前記下向きプリズムシート１０の機能を十分に引き出すには、該光拡散機能部８４からある所望の方向に指向性を持った光束を出射させ、該光束を下向きプリズムシート１０内へ所望の角度で入射させることが好ましい。
【００４５】
また、光出射制御機能層８３には、積層フィルムシートや複屈折シートを具備した偏光制御機能、拡散材やマイクロレンズや梨地構造等を用いた光拡散機能、そして回折格子を有する光回折機能等の各種の機能を付与し、均斉度に優れた機能層とすることも可能である。
【００４６】
また、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の配列方向に垂直な方向の平均的サイズ（厚さ）Ｈ１，Ｈ２、そして／または、付加層９の厚さＨ４が非常に小さい場合、光波の不必要な光出射制御機能層８３への透過（しみ出し）が生じ、十分な目的とする機能が得られない場合もある。漏光制御機能について言及すれば、光学的に必要な厚さは光波がしみ出さない程度の厚さ（１μｍ以上）であれば問題ない。しかし、Ｈ１、Ｈ２が非常に小さくなると、製造過程での寸法精度の低下を引き起こす可能性があることから、これらサイズは５μｍ以上が好ましく、更に好ましくは１０μｍ以上の範囲が適当である。
【００４７】
図１５は、漏光モジュレータ８の低屈折率領域部８１の平均的な厚さＨ１と、高屈折率領域部８２の平均的な幅Ｗ２との関係を示すものである。Ｈ１そして／またはＨ２のサイズが大きすぎると、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との界面での不必要な反射光Ａが発生したり、散乱等が増大したり、更に材料コストの増大を招く恐れがあり、Ｈ１，Ｈ２は２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下が適当である。ただし、これらサイズは、面光源装置が大面積化する場合には、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との配列方向の画面サイズの拡大に伴って、２００μｍ以上に大きく設定する必要性も生じてくる。
【００４８】
Ｗ２／Ｈ１の値が大きい場合には、入射光線は低屈折率領域部８１の側面８７に衝突する確率が低く、これによる不必要な不規則な反射または透過光Ａを抑制し、漏光モジュレータの機能の主目的である導光体２から光出射制御機能層８３への伝搬光の漏光制御が障害なく忠実に達成される。このことは、付加層９の有無によらない。
【００４９】
また、漏光モジュレータ８の低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との配列方向に対する高屈折率領域部８２への入射光のなす角度のより小さな光（低次モード光）を光出射制御機能層８３に積極的に漏光させる必要がある場合は、Ｗ２／Ｈ１の値はより大きく設定する必要がある。従って、先に説明したように高屈折率領域部８２を通過する光のモードに制限を与えるｎ２とｎｇとの屈折率の関係も、Ｗ２／Ｈ１の値の設計に大きく関係してくる。このことは付加層９が付与された場合においても同様である。例えば、ｎ２／ｎｇの値が１より小さくなると、低次モード光の高屈折率領域部８２への漏光モードＢは大きく制限されるので、Ｗ２／Ｈ１の値は比較的小さな値、すなわち１から２程度で良い。しかし、ｎ２／ｎｇが１または１より大きな値に設計する必要性が生じた場合は、低次モード光の光出射制御機能層８３への漏光がより必要となる場合は、かなり入射角の大きな低次モード光までをも漏光し高屈折率領域部８２を通過させる必要があるため、Ｗ２／Ｈ１の値は２以上に設定しなければならない。不規則な反射光Ａの割合をできる限り抑制し、漏光制御を忠実に行う目的からは、Ｗ２／Ｈ１の値は３以上であることが必要で、好ましくは５以上、更に好ましくは８以上である。入射角が９０度に近い伝搬モード光を積極的に漏光する必要性がある場合は、先に述べた低次モードから高次モードへのモード変換機能（例えば楔形状導光体による）を利用するのが好ましい。しかし、Ｗ２／Ｈ１が必要以上に大きいと、導光体２の出射面積、Ｈ１の大きさや面光源としての必要解像度との関係もあるが、漏光部分のパターン寸法が人の目の解像度より大きくなり、輝点として欠陥の如く視認される可能性があるのであまり好ましくない。 Ｗ２／Ｈ１は３０以下にとどめることが好ましく、１０以下の範囲が更に好ましい。
【００５０】
また、一般的には、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の断面形状は略矩形で良く（特殊な断面形状である必要はない）、またＷ２／Ｈ１が大きい方が好ましい。これは、前述したように低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との界面８７で不必要な不規則な反射が起こり難いこと、更に、該漏光モジュレータ８を光硬化性樹脂を用いて金型転写賦形で製造する場合に金型作製が容易なこと、また成形時に金型からの成形物の離形性が高まるなどの製造上の利点がいくつかあるからである。
【００５１】
ただし、ここで述べる略矩形断面形状とは、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の断面形状が必ずしも完全に矩形状でなくても、例えば低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の互いに接する側端面が若干のテーパ形状を形成しているものも含まれる。これらは、漏光モジュレータ８を金型転写で製造する場合において、金型から成形物を引き剥がすときの離形性を高める手段（抜きテーパ）としてむしろ好ましい。
【００５２】
本発明のようなプリズム列３を有する導光体２を用いた面光源装置は、均一平行出射光源として優れているため、言わば光のコリメート性が高い。従って、この特徴を利用して、更に該プリズム列３の形成されている側とは反対側に、回折格子や偏光変換素子（複屈折シート等）、偏光分離素子、レンズ（シリンドリカルレンズ、レンチ、プリズム、異方性レンズ等）等の光集光素子等の出射光制御部材を配置して出射光を更に制御するようにした高機能性の高輝度均一面光源装置とすることも可能である。
また、プリズム列３のプリズム形状を適切に設定し、特にプリズム面の角度を適当な角度に設計することで、フロントライト面光源装置としての利用も可能である。即ち、フロントライト面光源装置としての装置では、光出射面２１上に反射型の液晶表示素子が配置されており、プリズム列３の作用により光出射面２１から液晶表示素子に向かって光を出射させ、該出射光が反射型液晶表示素子より反射され、映像情報を担持する光としてプリズム列３側へと戻ってくる。この映像情報担持光を、できるだけ屈折させずにプリズム列形成面の外部（下方）、即ち観察者側へと透過させる。
【００５３】
フロントライト面光源装置の場合には、第１のプリズム面と光出射面２１とのなす角を３０度〜４５度とし、第２のプリズム面と光出射面２１とのなす角を７０〜９０度とする組み合わせが好ましい。また、第１のプリズム面と光出射面２１とのなす角を３０度〜５０度とし、第２のプリズム面と光出射面２１とのなす角を２０度以下好ましくは１０度以下とする組み合わせも好ましい。
【００５４】
フロントライト面光源装置の場合も、プリズム列３の先端部を平坦な形状にすることができる。この形状の場合、反射型液晶表示素子で反射してプリズム列３側に戻ってきた光が透過しやすくなる。隣接するプリズム列３の間の谷部を平坦にすることも可能である。
【００５５】
また、プリズム列配列の外側に、該プリズム列３の屈折率よりも低い屈折率を持つ層を積層して、プリズム列配列の凹凸形状を埋めるような構造をとることも出来る。この構造をとる場合は、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸への汚れの入り込みがなくなる。特に、フロントライトの場合は、観察者に最も近い位置に配置されるので、プリズム列配列の凹凸が埋められて平坦になることは、非常に望ましい。
【００５６】
更に、フロントライト面光源装置の場合も、プリズム列３の配列の外側に、その凹凸形状と略同一形状のプリズム列配列を持ち且つプリズム列３と略同一屈折率の透光性材料からなるプリズム部材５を、プリズム列３の屈折率よりも低い屈折率の層を介してかん合した構造をとることも出来る。この構造をとる場合も、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸への汚れの入り込みがなくなる。この構造の場合には、反射型液晶表示素子で反射して、プリズム列３側に戻ってきた光が実質上屈折されずに観察者側へと透過するので、フロントライト面光源装置として理想的である。
【００５７】
上記本発明の面光源装置用の点状光源１としては、ＬＥＤやハロゲンランプ等のような略点状の光源を用いることができる。点状光源１は、導光体２の角部に切り欠きを設けて配置することができ、導光体２の端面に隣接するように配列することもできる。さらに、点状光源１を導光体２の内部に配置することもできる。また、点状光源１であるＬＥＤを複数連続的に配列してアレイ素子化したＬＥＤアレイ３１を用いることも可能である。 ＬＥＤ光源としては、単色光のものや、また赤、緑、青の３原色の波長の光を有する白色ＬＥＤ光源を用いてもよい。
【００５８】
このようなＬＥＤなどの点状光源１としては、必要に応じて、最適の発光パターンのものを用いることが望ましい。導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンの広がりは大きいことが望ましい。これは、点状光源１の前方の輝度が他の部分より高くなる現象を緩和するためである。導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は、導光体２の端面に点状光源１を設置する場合は１２０度〜１８０度の間が好ましい。また、導光体２の角部に点状光源１を設置する場合は、導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は、導光体２中に入射した後の光の広がり角度が導光体２の広がりにほぼ一致することが望ましく、導光体２の角部の角度が９０度である場合には６０度〜１２０度の間が好ましいし、導光体２の角部の角度が４５度である場合には２０度〜７０度の間が好ましい。
【００５９】
また、導光体２の光出射面に垂直な方向の点状光源１の発光パターンの広がりは、大きすぎると点状光源１近傍で導光体２から出射する光量の割合が大きくなって輝度均整度が低下しやすく、また、小さすぎると漏光モジュレータ８に入射することなく導光体２中を往復する光量の割合が大きくなって輝度低下を招きやすい。導光体２の光出射面に垂直な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は１０度〜１２０度の間が好ましい。この方向の点状光源１の発光パターンの広がりは、面光源装置のサイズが大きい場合は狭くし、面光源装置のサイズが小さい場合は広くすることが望ましく、面光源装置のサイズが３インチ以下の場合は６０度〜１２０度の間が好ましく、面光源装置のサイズが３インチを越え８インチまでの場合は１０度〜７０度の間が好ましい。
【００６０】
導光体２、低屈折率領域部８１、高屈折率領域部８２、光出射制御機能層８３及び付加層９は、前述したように、それら屈折率の相対的な調整が必要な場合がある。特に付加層９は導光体内部の伝搬モードの調整のためには、該導光体２の屈折率よりも低い屈折率の材料を用いる必要がある。比較的低屈折率の層を構成する材料は一般にガラス転移温度（Ｔｇ）が室温以下のものが多く、耐熱性や屈折率制御等を考えると、比較的Ｔｇの大きな共重合体を採用することが好ましい。
【００６１】
本発明に有用な比較的低屈折率の材料としては、メチルメタクリレート、フッ化アルキル（メタ）アクリレート、フッ化アルキル−α−フルオロアクリレート、α−フルオロアクリレート、ペンタフルオロフェニルメチルメタクリレート、ペンタフルオロフェニル−α−フルオロアクリレート、ペンタフルオロフェニルメタクリレートのモノマー群より選定される単独重合体、そして／または、該モノマー群より選ばれる屈折率調整の可能な高透明共重合体により構成されるのが好ましい。また、導光体と漏光モジュレータとの間に介在する低屈折率層（付加層９）においては、低屈折率無機材料であるフッ化マグネシウムを蒸着して用いる方法もある。一方、上記比較的低屈折率の材料に比べ比較的高屈折率な材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等があげられる。導光体として一層高屈折率な材料を選定することで、低屈折率材料の層に対する材料選択の幅も広がる。
【００６２】
本発明の漏光モジュレータに関する高屈折率領域部８２、光出射制御機能層８３、付加層９の構成材料として、紫外線硬化性樹脂組成物を用いることができる。該紫外線硬化性樹脂組成物としては、分子内にアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物、紫外線感応性ラジカル重合開始剤そして／または紫外線吸収剤を主成分とする紫外線硬化性組成物がある。
【００６３】
分子内に（メタ）アクリロイル基を有する重合性化合物としては、光重合性オリゴマー、多官能（メタ）アクリレート、単官能（メタ）アクリレート等の化合物が挙げられる。光重合性オリゴマーとしては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートと分子内に水酸基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物を反応させて得られるウレタンポリ（メタ）アクリレートオリゴマー、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と分子内にカルボキシル基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物を反応させて得られるエポキシポリ（メタ）アクリレートオリゴマー等を挙げることかできる。
【００６４】
具体的には、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物とヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクルート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート等の水酸基合有（メタ）アクリレート化合物とを反応して得られるウレタンポリ（メタ）アクリレートオリゴマー、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応で得られるエポキシポリ（メタ）アクリレートオリゴマー等を代表として挙げることができる。
【００６５】
多官能（メタ）アクリレート化合物としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メ夕）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクルート、ポリブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル〕−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−プロパン、ビス［４−（メタ）アクリロイルチオフェニル］スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクロイルオキシペンタエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル］−スルフィド、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニルプロパン］、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００６６】
単官能（メタ）アクリレート化合物としては、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニルエチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、パラクミルフェノールエチレンオキサイト変性（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−へキシル（メタ）アクリレート、２−ヒトロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、フォスフォエチル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００６７】
本発明においては、上記のような化合物を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
本発明で用いる紫外線感応性ラジ力ル重合開始剤は、紫外線に感応してラジカルを発生し、前述の重合性化合物の重合を開始させる成分である。紫外線感応性ラジカル重合開始剤は、３６０〜４００ｎｍの波長域に光吸収を有し、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収を有さないものが好ましい。これは、紫外線感応性ラジカル重合開始剤が３６０〜４００ｎｍの波長域に吸収を有することにより紫外線吸収剤が吸収しない紫外線を吸収し効率的にラジカルを発生することができるためである。また、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収がないことにより、着色のない層を形成することができるためである。なお、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収がないとは、実際の紫外線感応性ラジカル重合開始剤の使用濃度および漏光モジュレータの厚みにおいて、４００ｎｍ以上の波長域に紫外線感応性ラジカル重合開始剤に起因する吸収が１％以下であることを意味する。該紫外線感応性ラジカル重合開始剤の配合量は、上記重合性化合物１００重量部に対して０．０１〜５重量部の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量部の範囲である。これは、紫外線感応性ラジカル重合開始剤の配合量が０．０１重量部未満であると、紫外線照射による硬化が遅くなる傾向にあり、逆に５重量部を超えると得られたレンズ部が着色しやすくなる傾向にあるためである。
【００６８】
該紫外線感応性ラジカル重合開始剤の具体例としては、３，３−ジメチル−４−メトキシ−ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、ベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパノン−１，２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６９】
本発明においては、これらの中でも、メチルフェニルグリオキシレート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドが硬化性の点で特に好ましい。
【００７０】
本発明で用いる紫外線吸収剤は、外光として入射してくる紫外線を吸収し、紫外線による劣化を抑止して導光体との密着性を長期間確保させるための成分である。
さらに、本発明の紫外線硬化性組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、沈降防止剤、消泡剤、帯電防止剤、防曇剤等の各種添加剤を含有させてもよい。
【００７１】
上記のような紫外線硬化性組成物は、フィルム状、シート状、板状の透光性基材の表面に微細なパターンを形成する必要のある光学シートに適したものである。この光学シートとしては、上記のような紫外線硬化性組成物を硬化して得られた硬化樹脂からなる層を透光性基材の少なくとも一方の表面に形成したものが考えられる。透光性基材としては、紫外線を透過するものであれば特に限定されるものではなく、柔軟な硝子板等でもよいが、一般的にはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の透明合成樹脂フィルム、シートあるいは板が使用される。
【００７２】
次に、本発明の漏光モジュレータ８を有する面光源装置の製造方法について説明する。本発明の漏光モジュレータ８は、バッチ生産方式および連続生産方式のいずれの方法によっても製造することができる。以下、図１６を用いて該漏光モジュレータを有する面光源装置の特に連続生産方法について述べる。
【００７３】
図１６において、１６は紫外線発光光源であり、化学反応用ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、可視光ハロゲンランプ、太陽光などが使用できる。照射エネルギーに関しては、３６０〜４００ｎｍの波長の積算エネルギーが０．０５〜１０Ｊ/ ｃｍ² となるように紫外線照射を行うことが好ましい。紫外線の照射雰囲気は、空気中でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。１５は光学シートの形状転写金型であり、アルミニウム、黄銅、鋼等の金属製の型、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の合成樹脂製の型、これらの材料にメッキを施したものや各種金属粉を混合した材料により作製した型などが挙げられる。特に、耐熱性や強度の面から、金属製の型が好ましい。構造的には、円筒材料に直接漏光モジュレータの片側パターンである図１７の８４（たとえば、図の如く、高屈折率領域部８２の凸状パターン）を転写により形成するための対応する凹状パターンを形成したもの、または該凹状パターンを片面に形成した薄板を芯ロールに巻き付け固定したもの等が使用される。
【００７４】
図１６において、２０はロール状（円筒状）の形状転写金型１５に近接して配置されたニップロールであり、透光性基材１７と該金型との間に注入される紫外線硬化性組成物１８の膜厚の均一化を図るものである。ニップロール２０としては、各種金属製ロール、ゴム製ロール等が使用される。図中１３は紫外線硬化性組成物１８を貯蔵するタンクであり、貯蔵する組成物の温度制御ができるようにタンク内部あるいは外部にシーズヒータや温水ジャケット等の熱源設備が配置されている。
【００７５】
タンク１３に貯蔵された紫外線硬化性組成物１８は、配管を通って供給ノズル１４から透光性基材１７と金型１５との間に供給される。その後、紫外線硬化性組成物１８が透光性基材１７と円筒形金型１５との間に保持され、紫外線硬化性組成物１８が円筒形金型１５の外周面に形成された凹状パターンに入り込んだ状態で、紫外線発光光源１６により透光性基材１７を通して紫外線を照射して、紫外線硬化性組成物１８を重合硬化させ、漏光モジュレータ８の凸状の片側パターン８７を転写する。その後、得られた光学シートを円筒形金型１５から剥離する。
【００７６】
例えば図１７の漏光モジュレータ構造を得るには、片側パターン８４の凹凸構造を透明基材８５（透光性基材１７）に上述の方法で形成させた後、該パターン８４と反対側の透明基材８５の面に、機能層（例えば表面に梨地構造を有する光拡散機能層）８３を、やはり同様の方法で、梨地構造転写面を有する転写ロール金型を用いて形成すればよい。これにより連続的に両面に機能性の構造を具備した漏光モジュレータ８を作製できる。尚、図１７において、透明基材８５により上記光出射制御機能層８３が形成され、光出射制御機能層８３上に機能層８３が付された形態をなしている。
【００７７】
図１７に示されているように、以上のようにして作製された漏光モジュレータ８のシートを導光体２と一体化させて面光源装置を作製する場合には、該導光体２の光出射面側に粘着剤（接着剤）を薄く塗布し、漏光モジュレータ８の高屈折率領域部８２を粘着剤層（接着剤層）８６を介して接着する方法が採られる。該粘着剤層８６の厚さｄは、粘着剤が接着圧力により大きく変形流動し漏光モジュレータ８の凹凸構造に影響を与えて目的とする機能を損なうようなことがないように、例えば図１７の低屈折率領域部（空気層）８１の厚さＨ１より小さいことが好ましく、ｄ／Ｈ１は０．５以下の範囲が適当であり、更に好ましくは０．２以下、最も好ましくは０．１以下が良い。例えば、Ｈ１の値が５０μｍである場合は、ｄは５μｍ以下であることが最も好ましい。但し、粘着剤層８６が薄すぎると接着機能が十分に得られないこともあるので、粘着剤層８６の厚さは２μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは４μｍ以上である。また、上記粘着剤層８６に、光硬化性樹脂組成物を用いる方法もある。導光体２に前記同様光硬化性樹脂組成物を薄く塗布して、漏光モジュレータシートを前記同様密着させ、その後紫外線硬化して一体化する方法も可能である。 また、この粘着剤層８６に低屈折率の材料を用いることで、低屈折率層（付加層）９としての機能を同時に付与することができる。
【００７８】
以上述べた製造法により、導光体２と漏光モジュレータ８とを一体化した面光源装置を連続且つ容易に製造することができる。また、漏光モジュレ−タ−8の全体構造、または、部分的構造（例えば光出射制御機能層８３の凹凸構造やレンズ構造）を備えたものを射出圧縮法にて製造し、導光体２と複合化することもできる。
【００７９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
図１６及び図１７を参照して説明した製法により光拡散機能を有する漏光モジュレータを作製した。光拡散機能層８３としては梨地構造を採用し、該梨地構造を転写するための金型は５０〜９０μｍの粒子径を有するガラスビーズをＳＵＳ板上にブラストすることにより凹凸部を付与した。そして該金型をロールに巻き付けロール金型とした。一方、導光体２から梨地面の層８３への漏光分布を制御する複合層８０の低屈折率領域部８１は図１１に示したような円形の形態を採用し、複合層８０の高屈折率領域部８２には空気層（屈折率１．０００）を採用した。ただし、円形の各低屈折率領域部８１は、その直径を６０μｍと一定にし、複合層８０の面内での占有密度を変化させることにより漏光強度分布を制御した。複合層８０の厚さは約５０μｍであった。複合層８０も紫外線硬化樹脂組成物と転写金型を用いて作製し、その際、該転写金型は５０μｍの厚さのＳＵＳ板をエッチングによって５０μｍ直径の円形（低屈折率領域部８１に対応）状凸部を多数設けることで作製した。該エッチング金型も最終的にロールに巻き付け固定することでロール金型を作製し、これを用いた。
【００８０】
梨地構造の機能層８３と漏光制御の複合層８０との両面賦形は、厚さ１８８μｍのポリエステルフィルム（屈折率１．６００）の両面に、屈折率が１．５２８の紫外線硬化性樹脂組成物を用いて金型転写することで作製した。ＵＶ光源１６には高圧水銀ランプを用いた。導光体２の材料には屈折率が１．４９０のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いた。
【００８１】
一方、図１に示すようなパタ−ンを有し、ピッチ２０μm、プリズム列形成面に対して第２のプリズム面がなす角８８度、第１のプリズム面がなす角４３度であるプリズム列を形成した金型を作製した。得られた金型を用いて、屈折率が１．４９０のＰＭＭＡを射出成型し、図１に示すような厚さ１ｍｍ、４０mm×３０mmの板状の導光体２を得た。この導光体２のプリズム列形成面の反対側の面（光出射面）に約８μｍ厚に粘着剤を塗布して、漏光モジュレータシート８を貼り付け一体化した。
【００８２】
点状光源１としては、導光体２の光出射面と平行な方向でのピーク半値幅±７０度、垂直な方向でのピーク半値幅±４０度のＬＥＤを導光体２の凹部を形成したコーナー部に配置した。また、導光体２のプリズム列形成面側には反射板７を配置し、面光源装置を完成した。
【００８３】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が８５％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２２度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００８４】
（実施例２）
導光体２の裏面に形成する各プリズム列の頂部が平坦となる形状とし、反射板７を配置なかった以外は実施例１と同様にしてフロントライト用面光源装置を完成した。
【００８５】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が８５％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２３度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００８６】
（実施例３）
光拡散機能層８３として梨地構造に代えてプリズム列パターンを形成し、紫外線硬化性樹脂組成物として屈折率が１．６１０のものを用いた以外は実施例１と同様にして漏光モジュレータシート８を作製した。漏光モジュレータシートのプリズム列パターンは、実施例１の導光体２に形成されたプリズム列パターンと同様で、プリズム列のピッチ２０μｍ、プリズム列形成面に対して第２のプリズム面がなす角８８度、第１のプリズム面がなす角４３度であるプリズム列とした。
【００８７】
一方、厚さ１８８μｍのポリエステルフィルム（屈折率１．６００）の一方の面に、屈折率が１．６１０の紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、上記漏光モジュレータシートに形成したものと同じプリズム列パターンを実施例１と同様にして形成し、プリズム部材５を得た。得られた漏光モジュレータシート８とプリズム部材５とを、両方のプリズム列形成面が勘合するように、屈折率１．４０の粘着性アクリル樹脂の塗布層６を介して図８に示したように貼り付け一体化し、勘合漏光モジュレータシートを作製した。
【００８８】
得られた勘合漏光モジュレータシートを実施例１と同様の導光体２に貼り付け一体化し、反射板を配置しなかった以外は、実施例１と同様にしてフロントライト用面光源装置を完成した。
【００８９】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が９０％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２２度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、比較的薄型で大面積であっても、出射光制御機能に関わる特殊な機能性を具備した導光体においても、その機能性を損なわず出射光輝度の面内均斉度の高い良好な機能性面光源装置が提供される。特に、高輝度指向性出射機能等の機能性を損なうことなく、再現性よく、かつ、容易に優れた均斉度を付与できる面光源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図５】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図６】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図及び断面図である。
【図７】本発明による面光源装置の導光体の実施形態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明による面光源装置の導光体の実施形態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１１】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１２】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１３】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的断面図である。
【図１４】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１５】漏光モジュレータの低屈折率領域部の平均的な厚さと、高屈折率領域部の平均的な幅とを示す図である。
【図１６】光硬化性樹脂組成物を用いた漏光モジュレータの連続製造の説明図である。
【図１７】光硬化性樹脂組成物を用いた漏光モジュレータと導光体とを接合して面光源装置を作製する様子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 点状光源
２ 導光体
２１ 光出射面
２２ 光入射面
３ プリズム列
４ 低屈折率層
５ プリズム部材
６ 低屈折率層
７ 反射板
８ 漏光モジュレータ
８０ 複合層
８１ 低屈折率領域部（第１屈折率領域部）
８２ 高屈折率領域部（第２屈折率領域部）
８３ 光出射制御機能層（第３屈折率層）
８４ 片側パターン
８５ 透明基材
８６ 粘着剤層
８７ 側面
９ 付加層（第４屈折率層）
１０ プリズムシート
１１ 第１のプリズム斜面
１２ 第２のプリズム斜面
１３ 紫外線硬化性組成物貯蔵タンク
１４ 供給ノズル
１５ 形状転写金型
１６ 紫外線発光光源
１７ 透光性基材
１８ 紫外線硬化性組成物
１９ 光学シート
２０ ニップロール

Claims (2)

1. 少なくとも１つの点状光源と、該光源からの光を入射する光入射面と入射光を出射する光出射面とを有する矩形状の導光体とを有し、
   前記導光体は、その屈折率がｎｇであり、その光出射面およびそれと対向する裏面の一方の面にプリズム列が配置されており、他方の面には漏光モジュレータが付されており、
   前記漏光モジュレータは、屈折率ｎ１（ここで、ｎｇ＞ｎ１）の複数の第１屈折率領域部と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の複数の第２屈折率領域部とを有する複合層と、該複合層上に位置し且つ屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の第３屈折率層とを備えており、
   前記プリズム列は、前記点状光源から近い側の第１のプリズム面と、前記点状光源から遠い側の第２のプリズム面との２つのプリズム面から構成され、前記点状光源を取り囲むよう弧状に互いに平行に多数配列してなり、
   前記第１のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が３５度以上５５度以下であり、前記第２のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が８０度以上１００度以下であることを特徴とする面光源装置。
2. 請求項１に記載の面光源装置であって、該光源装置から発せられる光により照明される被照明体に対して観察側に配置され、該光源装置により照明された前記被照明体からの光の少なくとも一部を前記観察側へと透過させ得る透光性を有することを特徴とする、フロントライト用の面光源装置。

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