(57)【要約】  導光体（１２）は、第１主面（ＭＳ１）と、第１主面（ＭＳ１）に相対する第２主面（ＭＳ２）と、第１主面および第２主面と交差する第１側面（ＳＳ１）と、第１側面（ＳＳ１）に相対する第２側面（ＳＳ２）とを有し、第１側面（ＳＳ１）から入射した光を、第１主面（ＭＳ１）と第２主面（ＭＳ２）との間で伝播させる。導光体（１２）は、屈折率が第１主面（ＭＳ１）から第２主面（ＭＳ２）に向かって実質的に連続に変化する部分を有する。
2012073819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面に相対する第２主面と、前記第１主面および前記第２主面と交差する第１側面と、前記第１側面に相対する第２側面とを有し、前記第１側面から入射した光を、前記第１主面と前記第２主面との間を伝播させることができる導光体であって、
屈折率が前記第１主面から前記第２主面に向かって実質的に連続に変化する部分を有する、導光体。
【請求項２】
前記第１主面と前記第２主面との間に、二次元に配列された複数の凸部を有する請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
前記複数の凸部の２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記複数の凸部の内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項２に記載の導光体。
【請求項４】
前記複数の凸部は、前記第２主面から前記第１主面に向けて突き出ている、請求項２または３に記載の導光体。
【請求項５】
互いに隣接する凸部間の間隙は、前記複数の凸部を構成する材料よりも屈折率が低い物質で満たされている、請求項２から４のいずれかに記載の導光体。
【請求項６】
前記複数の凸部の内、前記第１主面に最も近い側に配置されている複数の凸部間の間隙は空気で満たされている、請求項２から５のいずれかに記載の導光体。
【請求項７】
前記第１主面と前記第２主面との間に、第１導光層と、前記第１導光層の前記第２主面側に配置された第２導光層とを含む複数の導光層を有し、
前記第１および第２導光層は、それぞれ前記複数の凸部を有し、前記第１導光層が有する凸部の屈折率ｎ１は、前記第２導光層が有する凸部の屈折率ｎ２よりも小さい、請求項２から６のいずれかに記載の導光体。
【請求項８】
前記複数の凸部が占める体積比率は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項２から７のいずれかに記載の導光体。
【請求項９】
前記複数の凸部の高さは、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項８に記載の導光体。
【請求項１０】
前記複数の凸部の数は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項８に記載の導光体。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の導光体と、
前記導光体の前記第１側面に向けて光を出射するように設けられた光源と
を有する、照明装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の照明装置と、
表示パネルとを有する、表示装置。
【請求項１３】
前記照明装置は前記表示パネルの観察者側に配置されている、請求項１２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体およびそれを有する照明装置ならびに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶表示装置のような自発光型でない表示装置は、バックライトまたはフロントライトと呼ばれる照明装置を備えている。バックライトは液晶表示パネルの背面側に設けられており、バックライトから出射され、液晶表示パネルを透過した光が表示に用いられる。フロントライトは液晶表示パネルの観察者側（正面側）に設けられ、液晶表示パネルの液晶層を透過した後に、観察者側に向けて反射された光が表示に用いられる。【０００３】
これらの照明装置としてエッジライト型の照明装置が用いられている。エッジライト型の照明装置は、光源と導光板（板状の導光体）とを有する。近年は、特に光源としてＬＥＤを用いるものが広く利用されている。透明な導光体の１つの側面または角部に、１つまたは複数のＬＥＤが配置され、ＬＥＤから出射された光は、当該１つの側面から導光体内に入射し、導光体内を伝播しつつ、導光体から出射される。導光体内を伝播する光と、導光体から出射される光の割合は、例えば、導光体の表面に形成された凹凸の形状や密度によって調整される。例えば、フロントライトの導光体の観察者側の表面には微細なプリズムのパターンが形成されており、導光体と空気との界面において全反射する光は導光体内を伝播し、全反射条件を満足しない光が観察者側に出射される。微細なプリズムの傾斜面の角度の大きさや傾斜面の長さを調節することによって、伝播する光と出射される光の割合が決まる。【０００４】
特許文献１および２には、表面に微細なプリズムのパターンを有しない導光体が開示されている。これらの導光体は、屈折率が互いに異なる複数の導光層（導光体片）を有し、複数の導光層は導光体の主面に対して傾斜した境界面を形成するように配置されている。導光体の側面から入射した光の一部は、境界面で屈折し、進行方向が変わり、例えば、表示パネル側の主面から出射される。導光体の側面から入射した光の他の一部は、導光体内、および反射板で複数回反射された後、境界面で屈折し、表示パネル側の主面から出射される。【０００５】
一方、本出願人は、モスアイ構造を有する反射防止膜（「モスアイ型反射防止膜」ということがある。）の開発を行っている。モスアイ構造は、微細な凸部（円錐状あるいは釣鐘状）を有し、実効屈折率が連続的に変化するので、反射率を１％未満、さらには０．２％以下まで低下させることができる。さらに、モスアイ型反射防止膜は、誘電体多層膜を利用した反射防止膜に比べ、反射を防止できる光の波長範囲が広く、且つ、入射角度範囲が広いという特徴を有している （特許文献３から６）。また、モスアイ構造の製造方法としては、アルミニウムを陽極酸化することによって得られる陽極酸化ポーラスアルミナ層を用いる方法が量産性に優れている（特許文献４から６）。反射防止膜に好適なモスアイ構造における凸部の２次元的な大きさ（円錐状あるいは釣鐘状の凸部の直径）は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、互いに隣接する凸部の間隔も１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、凸部の高さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、凸部の二次元的な分布に規則性がないものが好ましい。特許文献３から６の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。【０００６】
また、特許文献７には、モスアイ構造を表面に有するフロントライト用導光体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９-２６９４１６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４２５３号公報
【特許文献３】特表２００１-５１７３１９号公報
【特許文献４】特表２００３−５３１９６２号公報
【特許文献５】特開２００５−１５６６９５号公報
【特許文献６】国際公開第２００６／０５９６８６号
【特許文献７】特開２００３−３４４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１または２に記載にされている導光体は、導光体内の境界面における屈折だけでなく、反射をも利用しているので、光の利用効率を高くできないという問題がある。特に、特許文献１または２に記載されている導光体をフロントライトとして用いると、観察者側から導光体に入射する光が導光体内の境界面で反射されるので、光の利用効率が低い。また、特許文献１または２に記載されている導光体では、配光分布を制御することが難しいという問題がある。【０００９】
また、特許文献７のように導光体の表面にモスアイ構造を形成しても、表面の反射を抑制できるだけで、導光体の内部の界面における反射を抑制することはできない。【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その実施形態の目的は、導光体内の境界面における反射を抑制した、光の利用効率の高い導光体およびそのような導光体を有する照明装置ならびに表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態にかかる導光体は、第１主面と、前記第１主面に相対する第２主面と、前記第１主面および前記第２主面と交差する第１側面と、前記第１側面に相対する第２側面とを有し、前記第１側面から入射した光を、前記第１主面と前記第２主面との間を伝播させることができる導光体であって、屈折率が前記第１主面から前記第２主面に向かって実質的に連続に変化する部分を有する。【００１２】
ある実施形態において、前記導光体は、前記第１主面と前記第２主面との間に、二次元に配列された複数の凸部を有し、前記複数の凸部の２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記複数の凸部の内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。【００１３】
ある実施形態において、前記複数の凸部は、前記第２主面から前記第１主面に向けて突き出ている。【００１４】
ある実施形態において、前記互いに隣接する凸部間の間隙は、前記複数の凸部を構成する材料よりも屈折率が低い物質で満たされている。このとき、前記第１主面は、平坦な面であることが好ましい。【００１５】
ある実施形態において、前記複数の凸部の内、前記第１主面に最も近い側に配置されている複数の凸部間の間隙は空気で満たされている。【００１６】
ある実施形態において、前記第１主面と前記第２主面との間に、第１導光層と、前記第１導光層の前記第２主面側に配置された第２導光層とを含む複数の導光層を有し、前記第１および第２導光層は、それぞれ前記複数の凸部を有し、前記第１導光層が有する凸部の屈折率ｎ１は、前記第２導光層が有する凸部の屈折率ｎ２よりも小さい（ｎ１＜ｎ２）。【００１７】
ある実施形態において、前記複数の凸部が占める体積比率は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい。【００１８】
ある実施形態において、前記複数の凸部の高さは、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい。【００１９】
ある実施形態において、前記複数の凸部の数は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい。【００２０】
前記第１側面および前記第２側面の両方から光を入射させる場合、前記複数の凸部が占める体積比率は、前記第１側面側と前記第２側面側との中間の領域において大きい。このとき、前記複数の凸部の高さは、前記第１側面側と前記第２側面側との中間の領域において大きい。あるいは、前記複数の凸部の数は、前記第１側面側と前記第２側面側との中間の領域において大きい。【００２１】
本発明の実施形態にかかる照明装置は、上記のいずれかの導光体と、前記導光体の前記第１側面に向けて光を出射するように設けられた光源とを有する。【００２２】
本発明の実施形態にかかる表示装置は、上記の照明装置と、表示パネルとを有する。前記表示パネルは、例えば、液晶表示パネルである。【００２３】
ある実施形態において、前記照明装置は前記表示パネルの観察者側に配置されている。前記表示パネルは、例えば、反射型液晶表示パネルである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施形態によると、導光体内の境界面における反射を抑制した、光の利用効率の高い導光体およびそのような導光体を有する照明装置ならびに表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による実施形態の液晶表示装置１００の模式的な断面図である。
【図２】本発明による他の実施形態の液晶表示装置１００Ａの模式的な断面図である。
【図３】本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｂの模式的な断面図である。
【図４】本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｃの模式的な断面図である。
【図５】本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｄの模式的な断面図である。
【図６】本発明によるさらに他の実施形態の照明装置１０Ｅの模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明による実施形態の導光体、照明装置、および表示装置を説明する。以下では、反射型液晶表示パネルを用いた表示装置、それに用いられるフロントライトを例示し、これらに用いられる導光体を説明するが、本発明は、例示する実施形態に限られない。例えば、透過反射両用型液晶表示装置のフロントライトまたはバックライトに用いることもできるし、透過型液晶表示装置のバックライトに用いることもできる。もちろん、液晶表示装置以外の表示装置、例えば、電気泳動方式や二色性回転微粒子（ツイストボール）方式、トナーディスプレイ方式等の表示装置に用いることもできる。また、本発明の導光体または照明装置は、表示装置以外の用途に用いることもできる。
【００２７】
まず、図１を参照して、本発明による実施形態の液晶表示装置１００の構造を説明する。図１は、液晶表示装置１００の模式的な断面図である。液晶表示装置１００は、反射型液晶表示パネル３０と、照明装置（フロントライト）１０とを有している。照明装置１０は、導光体１２と、光源１４とを有している。導光体１２は、粘着層２２を介して、反射型液晶表示パネル３０の観察者側表面に貼り付けられている。
【００２８】
本発明による実施形態の導光体１２は、第１主面ＭＳ１と、第１主面ＭＳ１に相対する第２主面ＭＳ２と、第１主面および第２主面と交差する第１側面ＳＳ１と、第１側面ＳＳ１に相対する第２側面ＳＳ２とを有し、第１側面ＳＳ１から入射した光を、第１主面ＭＳ１と第２主面ＭＳ２との間を伝播させることができる導光体であって、屈折率が第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続に変化する部分を有する。ここで例示する導光体１２は、導光体１２の全体に亘って、第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続的に増大する屈折率分布を有している。すなわち、導光体１２内には、特許文献１または２に記載の導光体のように、光を屈折および反射する境界面は存在しない。従って、特許文献１または２に記載の導光体について上述した問題を解決することができる。ここでは導光体１２の全体に亘って第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続的に増大する屈折率分布を有している例を示したが、導光体１２が、屈折率が第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続に変化する部分を少なくとも一部に有せば、その部分について、上記の効果を得ることができるのは言うまでもない。
【００２９】
導光体１２は、例えば屈折率分布型レンズや導光路の製造方法を利用して製造することができる。これらの製造方法として例えば下記のものが知られている。
【００３０】
イオン架橋重合体よりなる合成樹脂円柱状物の中心軸よりその表面に向かって金属イオン濃度を連続的に濃度変化をもたせるようにしたもの（特公昭４７−２６９１３号公報）、屈折率の異なる２種以上の透明な重合体の混合物より製造された合成樹脂の円柱体を特定の溶剤で処理し、合成樹脂体の構成成分の少なくとも一種を部分的に溶解除去することによって、円柱状物の中心から外周に向かって重合体の混合比を変化させて屈折率分布をつけるもの（特公昭４７−２８０５９号公報）、屈折率の異なる２種のモノマーの混合物を円筒状容器に入れ、モノマーの重合を制御することによって、円柱状のポリマーの組成比をその中心から表面に向かって変化させ、屈折率分布を形成するもの（特公昭５４−３０３０１号公報）、円柱状の架橋重合体の表面より、架橋重合体の屈折率よりも低い屈折率の重合体を形成しうるモノマーを拡散させて、表面より内部にわたり、このモノマーの含有率が連続的に変化するように分布させた後にモノマーを重合して屈折率分布を有する光伝送体を得るもの（特公昭５２−５８５７号公報、特公昭５６−３７５２１号公報）、および反応性を有する円柱状の重合体の表面より、重合体よりも低い屈折率を有し、反応性重合体と反応しうる官能基を有する低分子化合物を拡散、反応させて、円柱状重合体の表面より内部にわたり連続的に低分子化合物の濃度を変化させることによって、屈折率分布を形成するもの（特公昭５７−２９６８２号公報）がある。
【００３１】
なお、ここでは、第１主面ＭＳ１および第２主面ＭＳ２はいずれも平坦な表面であり、互いに平行である場合を例示したが、良く知られているように、導光体１２の断面形状をくさび形にしてもよい。例えば、第２主面ＭＳ２を傾斜させ、断面をくさび形としてもよい。例えば、導光体１２と液晶表示パネル３０との間に空気層などの屈折率の低い境界を有している（全反射が起こる）場合で、且つ、第１主面ＭＳ１での反射の有無に関わらず、第１側面ＳＳ１から入射した光の角度を導光体１２内で十分に変化させることが難しい（例えば、外形や製造方法上の制約などによって）場合には、第２主面ＭＳ２を傾斜させることによって、効率的に導光体１２から光を取り出すことができる。
【００３２】
光源１４は、導光体１２の第１側面ＳＳ１に向けて光を出射するように設けられており、導光体１２の第１側面ＳＳ１から入射した光Ｌ１は、導光体１２の屈折率分布に従って屈折され、第２主面ＭＳ２から、反射型液晶表示パネル３０の観察者側表面に向けて出射される。導光体１２の第２主面ＭＳ２から出射された光は、反射型液晶表示パネル３０によって反射され、導光体１２を通過して、観察者に向けて出射される（光Ｌ３）。ここでは、簡単のために、反射型液晶表示パネル３０の表面で反射されているように図示しているが、光Ｌ３は、反射型液晶表示パネル３０の例えば反射電極（不図示）によって、表示のために反射された光を表している。なお、粘着層２２の屈折率を反射型液晶表示パネル３０の観察者側表面の屈折率と一致させることによって、液晶表示パネル３０の観察者側表面における反射を抑制することができる。また、導光体１２の第２主面ＭＳ２における屈折率を粘着層２２の屈折率と一致させることによって、第２主面ＭＳ２と粘着層２２との界面における反射率を低下させることができる。
【００３３】
光源１４は、例えば、ＬＥＤまたは冷陰極管（ＣＣＦＬ）である。ＬＥＤを用いる場合、板状の導光体１２の第１側面ＳＳ１に沿って、複数のＬＥＤを１列に配置してもよい。また、必要に応じて、ＬＥＤやＣＣＦＬから出射された光を効率よく導光体１２の第１側面ＳＳ１に向けて出射するように反射板を設けても良い。
【００３４】
導光体１２の屈折率は、第１主面ＭＳ１側で低く、第２主面ＭＳ２側で高くなる分布を有している。従って、導光体１２に周囲から入射する光に対する第１主面ＭＳ１における反射率は、従来の一般的な導光体よりも小さいので、導光体１２の第１主面ＭＳ１から導光体１２内に入射する周囲光Ｌ２の割合が高い。さらに、導光体１２内には、特許文献１または２に記載の導光体のような、光を屈折および反射するような境界面は存在しないので、そのような境界面における反射による光のロスもない。
【００３５】
従って、導光体１２を有する照明装置１０を備える反射型液晶表示装置１００は、従来よりも高品位の表示を提供することができる。また、本実施形態における導光体１２を用いると、導光体１２の表面反射率が小さいので、晴天の屋外でも照明装置１０を取り外す必要がなく、照明装置１０を表示パネル３０に粘着剤等で固定することが好ましい。もちろん、照明装置１０は、表示パネル３０に対して脱着可能にしてもよく、例えば、周囲光が強い（晴天の屋外）場合には、照明装置１０を取り外してもよい。
【００３６】
次に、図２〜図５を参照して、モスアイ構造を利用した実施形態の導光体およびそのような導光体を有する照明装置および表示装置を説明する。図２〜図５において、図１に示した液晶表示装置１００と共通する構成要素は共通の参照符号で示し、詳細な説明を省略することがある。また、液晶表示装置１００Ａ〜１００Ｄは、少なくとも液晶表示装置１００と同様の作用効果を奏し得る。
【００３７】
図２に、本発明による他の実施形態の液晶表示装置１００Ａの模式的な断面図を示す。図２に示す液晶表示装置１００Ａが有する照明装置１０Ａは、導光体１２Ａと光源１４Ａとを有している。光源１４Ａは、上述の光源１４と同様に、例えば、ＬＥＤまたはＣＣＦＬである。
【００３８】
導光体１２Ａは、第１主面ＭＳ１と第２主面ＭＳ２との間に、二次元に配列された複数の凸部１２Ａｍを有する。複数の凸部１２Ａｍは、第２主面ＭＳ２から第１主面ＭＳ１に向けて突き出ている。複数の凸部１２Ａｍの２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部１２Ａｍの内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部１２Ａｍの間隙には複数の凹部１２Ａｐが形成されている。凸部１２Ａｍの高さは例えば０．５ｍｍ〜２０ｍｍである。導光体１２Ａが有する複数の凸部１２Ａｍは、可視光（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）に対して良好な反射防止膜として機能するモスアイ構造を有している。複数の二次元的な配列は規則性を有しないことが好ましい。また、個々の凸部１２Ａｍが円錐状である場合を例示しているが、釣鐘状でもよく、適宜改変できる。モスアイ構造は、第１主面ＭＳ１側から第２主面ＭＳ２に向けて屈折率が実質的に連続的に増大する構造と光学的に等価であり、導光体１２Ａ内には光を屈折および反射する境界面は存在しない。
【００３９】
導光体１２Ａの第１主面ＭＳ１に入射する周囲光は、上記のモスアイ構造の反射防止作用により、例えば９９．８％以上が第１主面ＭＳ１で反射されることなく、導光体１２Ａ内に入射する。さらに、導光体１２Ａには、入射した光を屈折または反射する境界面は存在しないので、導光体１２Ａ内に入射した光は、表示パネル３０による反射表示に用いられる。
【００４０】
導光体１２Ａは、例えば、特許文献４から６に記載されているように、アルミニウムを陽極酸化することによってポーラスアルミナ層を形成する工程と、その後にポーラスアルミナ層をエッチングすることによってポーラスアルミナ層の凹部（細孔）を拡大する工程とを繰り返すことによって得られる、モスアイ用型を用いて製造することができる。陽極酸化工程によって、凹部を成長させる（深くする）ことができ、エッチング工程によって凹部を拡大することができる。陽極酸化工程の条件（電解液の種類、温度、電圧、時間等）を制御することによって、凹部の深さ、隣接凹部間の間隔（規則性がある場合は凹部のピッチ）等を調整することができる。また、エッチング工程の条件（エッチング液の種類、温度、時間等）を制御することによって、凹部を拡大する程度を調整することができる。陽極酸化工程およびエッチング工程の条件と繰り返す条件とを制御することによって、凹部の深さ、隣接凹部間の間隔、凹部の形状および深さを調整することができる。モスアイ用型の凹部に硬化性樹脂（例えば紫外線硬化樹脂）を充填した状態で、それを硬化することによって、導光体１２Ａを形成することができる。
【００４１】
反射防止の観点からは、凹部１２Ａｐは物理的な凹部であり、空気（外気）で満たされていることが好ましいが、導光体１２Ａの凸部１２Ａｍを材料１２Ａｍａで形成し、導光体１２Ａの凹部１２Ａｐを材料１２Ａｍｂで満たしてもよい。但し、材料１２Ａｍｂの屈折率は、材料１２Ａｍａの屈折率よりも小さい。このような構成を採用すると、第１主面ＭＳ１を平坦な面にすることができる。このように、モスアイ構造を有する導光体１２Ａは凹部１２Ａｐが物理的な凹部である必要はなく、凸部１２Ａｍを構成する材料よりも屈折率の低い材料で満たされていてもよい。従って、ここでは、材料が満たされているか否かに拘わらず、凹部１２Ａｐということにする。また、本実施形態において、凹部１２Ａｐは、隣接する凸部１２Ａｍ間の間隙として規定される空間であってよく、典型的には、複数の凸部１２Ａｍ間を拡がるひとつながりの空間が複数の凹部１２Ａｐに対応する。
【００４２】
図３に、本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｂの模式的な断面図を示す。図３に示す液晶表示装置１００Ｂが有する照明装置１０Ｂは、導光体１２Ｂと光源１４Ｂとを有している。光源１４Ｂは、上述の光源１４と同様に、例えば、ＬＥＤまたはＣＣＦＬである。
【００４３】
導光体１２Ｂは、第１主面ＭＳ１と第２主面ＭＳ２との間に、複数の導光層１２Ｂ１、１２Ｂ２、１２Ｂ３および１２Ｂ４を有している。導光体１２Ｂが有する導光層の数は、４に限られず、２以上の任意の数であってよい。複数の導光層１２Ｂ１、１２Ｂ２、１２Ｂ３および１２Ｂ４のそれぞれは、二次元に配列された複数の凸部（例えば凸部１２Ｂ１ｍ、凸部１２Ｂ２ｍ）を有する。複数の導光層１２Ｂ１、１２Ｂ２、１２Ｂ３および１２Ｂ４のそれぞれは、図２に示した導光体１２Ａと同様の構造を有しており、複数の凸部は、第２主面ＭＳ２から第１主面ＭＳ１に向けて突き出ている。例えば、導光層１２Ｂ１が有する複数の凸部１２Ｂ１ｍの２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部１２Ｂ１ｍの内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部１２Ｂ１ｍの間隙には複数の凹部１２Ｂ１ｐが形成されている。また、導光層１２Ｂ２が有する複数の凸部１２Ｂ２ｍの２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部１２Ｂ２ｍの内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部１２Ｂ２ｍの間隙には複数の凹部１２Ｂ２ｐが形成されている。なお、複数の凹部１２Ｂ１ｐは典型的には繋がっており、複数の凹部１２Ｂ２ｐもまた典型的には繋がっている。
【００４４】
ここで、第１主面ＭＳ１に最も近い側に配置されている導光層１２Ｂ１の複数の凸部１２Ｂ１ｍ間の間隙、すなわち凹部１２Ｂ１ｐは、反射防止の観点からは空気で満たされていることが好ましいが、凸部１２Ｂ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率を有する材料で満たされていてもよい。
【００４５】
導光層１２Ｂ１の直下に配置されている導光層１２Ｂ２の凸部１２Ｂ２ｍを構成する材料の屈折率ｎ２は、導光層１２Ｂ１の凸部１２Ｂ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１よりも大きい（ｎ２＞ｎ１）。また、導光層１２Ｂ２の凹部１２Ｂ２ｐを満たす材料の屈折率は、凸部１２Ｂ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１とほぼ等しい。このように構成することによって、導光層１２Ｂ１の第１主面ＭＳ１側表面から導光層１２Ｂ２の第２主面ＭＳ２側表面まで、屈折率が実質的に連続的に変化する構造を得ることができる。導光層１２Ｂ２に対して同様の関係を満足するように導光層１２Ｂ３を構成し、さらに、導光層１２Ｂ３に対して同様の関係を満足するように導光層１２Ｂ４を構成することによって、屈折率が第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続に変化する導光体１２Ｂが得られる。
【００４６】
図４に、本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｃの模式的な断面図を示す。図４に示す液晶表示装置１００Ｃが有する照明装置１０Ｃは、導光体１２Ｃと光源１４Ｃとを有している。光源１４Ｃは、上述の光源１４と同様に、例えば、ＬＥＤまたはＣＣＦＬである。
【００４７】
導光体１２Ｃは、導光体１２Ａと同様に、第１主面ＭＳ１と第２主面ＭＳ２との間に、二次元に配列された複数の凸部１２Ｃｍを有する。複数の凸部１２Ｃｍは、第２主面ＭＳ２から第１主面ＭＳ１に向けて突き出ている。複数の凸部１２Ｃｍの２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部１２Ｃｍの内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部１２Ｃｍの間隙には複数の凹部１２Ｃｐが形成されている。導光体１２Ｃの凹部１２Ｃｐは、空気で満たされてもよいし、凸部１２Ｃｍを構成する材料の屈折率よりも小さな屈折率を有する材料で満たされてもよい。
【００４８】
ここで、導光体１２Ｃにおいては、導光体１２Ａと異なり、複数の凸部１２Ｃｍが占める体積比率が、第１側面ＳＳ１側（光源１４側）よりも第２側面ＳＳ２側において大きくなっている。例えば、複数の凸部１２Ｃｍが占める体積比率は第１側面ＳＳ１側から第２側面ＳＳ２側まで、０％から７５％まで連続的に変化している。具体的には、図示されているように、凸部１２Ｃｍの高さが第１側面ＳＳ１側よりも第２側面ＳＳ２側において大きくなっている。凸部１２Ｃｍの高さは例えば０．００１ｍｍから１０ｍｍまで連続的に変化している。従って、導光体１２Ｃに第１側面ＳＳ１側から入射した光は、第１側面ＳＳ１の近傍ではあまり屈折されず、導光体１２Ｃ内を第２側面ＳＳ２側に伝播していくにつれてより多く屈折される。このように構成することによって、第２主面ＭＳ２から出射される光の量を、第１側面ＳＳ１側から第２側面ＳＳ２側まで均一にすることができる。
【００４９】
導光体１２Ｃは、例えば、国際公開第２０１１／１１１６９７号に記載の方法を利用して製造することができる。上記特許出願に記載されているように、ポーラスアルミナ層の構造が陽極酸化の際の温度に依存するという現象を積極的に利用することによって、微細な構造（例えば凹部の深さ）が互いに異なる領域を所定のパターンで備えるポーラスアルミナ層を形成することができる。具体的には、支持体の１つの主面上に形成されたアルミニウム膜を用意する工程において、支持体の前記１つの主面と相対する側の他の主面上に所定のパターンを有する低熱伝導部材を設けておくと、低熱伝導部材のパターンに対応したパターンで微細な構造が異なる領域を有するポーラスアルミナ層を形成できる。例えば、アルミニウム膜を形成した支持体の裏面に、相対する一対の側面の一方から他方に向けて厚さが連続的に大きくなるアクリル板を貼り合わせた状態で陽極酸化すると、上記一方から他方に向けて凹部の深さが連続的に大きくなるポーラスアルミナ層を得ることができる。これは、陽極酸化時の温度が高いほど、陽極酸化（凹部の成長）が促進されることによる。これを型として用いることによって、導光体１２Ｃを得ることができる。参考のために、国際公報第２０１１／１１１６９７号の開示内容の全てを本明細書に援用する。
【００５０】
次に、図５に、本発明によるさらに他の実施形態の液晶表示装置１００Ｄの模式的な断面図を示す。図５に示す液晶表示装置１００Ｄが有する照明装置１０Ｄは、導光体１２Ｄと光源１４Ｄとを有している。光源１４Ｄは、上述の光源１４と同様に、例えば、ＬＥＤまたはＣＣＦＬである。
【００５１】
導光体１２Ｄは、図３に示した導光体１２Ｂと同様に、第１主面ＭＳ１と第２主面ＭＳ２との間に、複数の導光層１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３および１２Ｄ４を有している。導光体１２Ｄが有する導光層の数は、４に限られず、２以上の任意の数であってよい。複数の導光層１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３および１２Ｄ４のそれぞれは、第２側面ＳＳ２側の一部の領域に、二次元に配列された複数の凸部（例えば凸部１２Ｄ１ｍ）を有する。複数の凸部は、第２主面ＭＳ２から第１主面ＭＳ１に向けて突き出ている。例えば、導光層１２Ｄ１が有する複数の凸部１２Ｄ１ｍの２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部１２Ｄ１ｍの内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部１２Ｄ１ｍの間隙には複数の凹部１２Ｄ１ｐ２が形成されており、凸部１２Ｄ１ｍが形成されていない平坦部分１２Ｄ１ｐ１は凹部１２Ｄ１ｐ２と同様に構成されている。また、導光層１２Ｄ２が有する複数の凸部の２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、複数の凸部の内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の凸部の間隙には複数の凹部が形成されている。
【００５２】
ここで、第１主面ＭＳ１に最も近い側に配置されている導光層１２Ｄ１の複数の凸部１２Ｄ１ｍ間の間隙、すなわち凹部１２Ｄ１ｐ２は、反射防止の観点からは空気で満たされていることが好ましいが、凸部１２Ｄ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率を有する材料で満たされていてもよい。
【００５３】
導光層１２Ｄ１の直下に配置されている導光層１２Ｄ２の凸部を構成する材料の屈折率ｎ２は、導光層１２Ｄ１の凸部１２Ｄ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１よりも大きい（ｎ２＞ｎ１）。また、導光層１２Ｄ２の凹部を満たす材料の屈折率は、凸部１２Ｄ１ｍを構成する材料の屈折率ｎ１とほぼ等しい。このように構成することによって、導光層１２Ｄ１の第１主面ＭＳ１側表面から導光層１２Ｄ２の第２主面ＭＳ２側表面まで、屈折率が実質的に連続的に変化する構造を得ることができる。導光層１２Ｄ２に対して同様の関係を満足するように導光層１２Ｄ３を構成し、さらに、導光層１２Ｄ３に対して同様の関係を満足するように導光層１２Ｄ４を構成することによって、屈折率が第１主面ＭＳ１から第２主面ＭＳ２に向かって実質的に連続に変化する導光体１２Ｄが得られる。
【００５４】
但し、導光体１２Ｄにおいては、図３に示した導光体１２Ｂと異なり、複数の導光層１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３および１２Ｄ４のそれぞれにおいて、凸部は、第２側面ＳＳ２側の一部にだけ設けられている。また、凸部が設けられている領域は、複数の導光層１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３および１２Ｄ４の順で、すなわち第１主面ＭＳ１側から第２主面ＭＳ２側に向かうにつれて、第２側面ＳＳ２側から第１側面ＳＳ１側により大きく広がっている。言い換えると、導光体１２Ｄが有する複数の凸部の数は、第１側面ＳＳ１側よりも第２側面ＳＳ２側において大きい構成となっている。従って、導光体１２Ｄにおいて、複数の凸部が占める体積比率は第１側面ＳＳ１側よりも第２側面ＳＳ２側において大きくなっている。その結果、導光体１２Ｄは、図４に示した導光体１２Ｃと同様に、第２主面ＭＳ２から出射される光の量を、第１側面ＳＳ１側から第２側面ＳＳ２側まで均一にすることができる。
【００５５】
なお、ここでは、複数の導光層１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３および１２Ｄ４のそれぞれについて、凸部を設けない領域を形成したが、これに限られず、各導光層に、導光体１２Ｃと同様の構造を形成しても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
上記の例では、各導光体の第１側面ＳＳ１だけから光を入射させる場合を示したが、導光体の第１側面ＳＳ１だけでなく第２側面ＳＳ２からも光を入射させることもできる。この場合、複数の凸部が占める体積比率は、第１側面ＳＳ１側と第２側面ＳＳ２側との中間の領域において大きくすればよい。例えば、複数の凸部の高さは、第１側面ＳＳ１側と第２側面ＳＳ２側との中間の領域において大きい、あるいは、複数の凸部の数は、第１側面ＳＳ１側と第２側面ＳＳ２側との中間の領域において大きい構成にすればよい。
【００５７】
導光体としては、板状の導光体（導光板）が一般的で、導光板の互いに相対する側面の一方の側面（第１側面ＳＳ１）から入射した光を、他方の側面（第２側面ＳＳ２）へと伝播する。このとき、光が導光板内を伝播する方向は、第１側面および第２側面に直交する方向である。本発明の導光体は、これに限られず、種々の形状の導光体に適用することができる。
【００５８】
図６に、本発明によるさらに他の実施形態の照明装置１０Ｅの模式的な平面図を示す。照明装置１０Ｅは、導光体１２Ｅと、光源１４Ｅとを有している。光源１４Ｅは、例えばＬＥＤである。
【００５９】
導光体１２Ｅの第１主面ＭＳ１および第２主面ＭＳ２は略長方形であり、１つの角が切り欠かれており、その側面（ここでは第１側面ＳＳ１）に向けて光を出射するように光源１４Ｅが配置されている。導光体１２Ｅは、第２側面ＳＳ２（ここでは、切り欠かれた角の対角に位置する角を構成する２つの側面のいずれか）に向けて光を伝播する。この導光板１２Ｅに、図４に記載されている複数の凸部を配置する場合、凸部の高さの分布を表した等高線が、図６中の光源１４Ｅを中心とするほぼ同心円を表す円弧１２Ｅｍと一致するように、複数の凸部を設ければよい。また、この導光体１２Ｅに、図５に記載されている複数の凸部を配置する場合、複数の凸部の数の分布を表した等高線が、図６中の光源１４Ｅを中心とするほぼ同心円を表す円弧１２Ｅｍと一致するように、複数の凸部を設ければよい。このように、本発明による実施形態の導光体は、公知の種々の導光体に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の実施形態は、導光体およびそれを有する照明装置ならびに表示装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ  照明装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ  導光体（導光板）
１２Ａｍ、１２Ｂ１ｍ、１２Ｂ２ｍ、１２Ｃｍ、１２Ｄ１ｍ、１２Ｄ２ｍ  凸部
１２Ａｐ、１２Ｂ１ｐ、１２Ｂ２ｐ、１２Ｃｐ、１２Ｄ１ｐ２  凹部
１２Ｂ１、１２Ｂ２、１２Ｂ３、１２Ｂ４  導光層
１２Ｄ１、１２Ｄ２、１２Ｄ３、１２Ｄ４  導光層
２２  粘着層
３０  反射型液晶表示パネル
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ  反射型液晶表示装置
【図１】
2012073819.tif 000003
【図２】
2012073819.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012073819.tif 000007
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年6月7日(2013.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、前記第１主面に相対する第２主面と、前記第１主面および前記第２主面と交差する第１側面と、前記第１側面に相対する第２側面とを有し、前記第１側面から入射した光を、前記第１主面と前記第２主面との間を伝播させることができる導光体であって、
屈折率が前記第１主面から前記第２主面に向かって実質的に連続に変化する部分を有し、
前記第１主面と前記第２主面との間に、二次元に配列された複数の凸部を有し、
前記複数の凸部が占める体積比率は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、導光体。
【請求項２】
第１主面と、前記第１主面に相対する第２主面と、前記第１主面および前記第２主面と交差する第１側面と、前記第１側面に相対する第２側面とを有し、前記第１側面から入射した光を、前記第１主面と前記第２主面との間を伝播させることができる導光体であって、
屈折率が前記第１主面から前記第２主面に向かって実質的に連続に変化する部分を有し、
前記第１主面と前記第２主面との間に、二次元に配列された複数の凸部を有し、
前記第１主面と前記第２主面との間に、第１導光層と、前記第１導光層の前記第２主面側に配置された第２導光層とを含む複数の導光層を有し、
前記第１および第２導光層は、それぞれ前記複数の凸部を有し、前記第１導光層が有する凸部の屈折率ｎ１は、前記第２導光層が有する凸部の屈折率ｎ２よりも小さい、導光体。
【請求項３】
前記複数の凸部の２次元的な大きさは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記複数の凸部の内の互いに隣接する凸部間の間隔は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の導光体。
【請求項４】
前記複数の凸部は、前記第２主面から前記第１主面に向けて突き出ている、請求項１から３のいずれかに記載の導光体。
【請求項５】
互いに隣接する凸部間の間隙は、前記複数の凸部を構成する材料よりも屈折率が低い物質で満たされている、請求項１から４のいずれかに記載の導光体。
【請求項６】
前記複数の凸部の内、前記第１主面に最も近い側に配置されている複数の凸部間の間隙は空気で満たされている、請求項１から５のいずれかに記載の導光体。
【請求項７】
前記複数の凸部が占める体積比率は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項２に記載の導光体。
【請求項８】
前記複数の凸部の高さは、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項１に記載の導光体。
【請求項９】
前記複数の凸部の数は、前記第１側面側よりも前記第２側面側において大きい、請求項１に記載の導光体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の導光体と、
前記導光体の前記第１側面に向けて光を出射するように設けられた光源と
を有する、照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置と、
表示パネルとを有する、表示装置。
【請求項１２】
前記照明装置は前記表示パネルの観察者側に配置されている、請求項１１に記載の表示装置。
【国際調査報告】
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