(57)【要約】【課題】出光する光の輝度ムラを低減することを可能とする導光板を提供する。【解決手段】光源２９からの光を入射させ導光方向に導きつつ出光面から光を出射させる板状の導光板１０、１１０であって、出光面には、凹凸が形成されることによりなる回折構造パターン１３ａ〜１３ｆが具備された回折構造層１３を備え、回折構造パターンの少なくとも１つは、導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される構造を有する。【選択図】図５
2014072019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を入射させ導光方向に導きつつ出光面から前記光を出射させる導光板であって、
前記出光面には、凹凸が形成されることによりなる回折構造パターンが具備された回折構造層を備え、
前記回折構造パターンの少なくとも１つは、前記導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される構造を有する、導光板。
【請求項２】
複数の前記回折構造パターンが含まれる領域を単位回折構造とし、前記回折構造層は、複数の前記単位回折構造が前記導光方向及び該導光方向とは異なる方向に並べて配置されることにより形成され、
前記単位回折構造には、前記導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される、形態が異なる２種以上の回折構造パターンが含まれる、請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記回折構造層の前記導光方向のうち光源側端部には、前記導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される前記回折構造パターンのみからなる領域が具備される請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の導光板と、
前記導光板の前記導光方向の一端側に形成される入光面に対向して配置される光源と、
前記導光板の前記回折構造層に対向するように配置され、前記回折構造層に対して凸となる複数の単位プリズムが配列された偏向光学シートと、を備える、面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等に用いられる面光源装置に具備される導光板、及び該導光板を用いた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ等の液晶表示装置には、液晶パネルに対して背面側から照明する面光源装置が備えられている。面光源装置は大別すると、光学部材の背面側に光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型と、に分類される。エッジライト型の面光源装置は、直下型の面光源装置と比較して、面光源装置の厚さを薄くすることができるといった利点を有している。
【０００３】
エッジライト型の面光源装置では、側方からの光源光を中央方向に導く導光板が設けられている。すなわち、光源からの光は、導光板の１つの端面である入光面から導光板内に入射する。導光板内へ入射した光は、導光板内で反射を繰り返し、入光面に対向する面の方向（導光方向）に向けてに導光板内を進んでいく。導光板内を進む光は、導光板の光学的な作用により、導光板内を進むにつれて少しずつ出光面から出射する。この結果、導光板の出光面からの出射光量が、導光方向に沿って、均一化されるようになる。
【０００４】
例えば特許文献１には、出光面に所定の大きさの三角形断面を有する複数のプリズムが配列された層を具備する導光板が開示されている。このような要素により、面光源装置から出射される光の向きを制御して効率の良い光の利用を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公報ＷＯ２０１２／００８２１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にも表れているように、エッジライト型の面光源装置では、導光板の入光面に対向して複数の光源が所定の間隔で配列されている形態が多い。ところが、このような光源の配列により、各光源の光軸に沿った部位と、光軸間に沿った部位との間に輝度のムラを生じてしまうことがあった。
【０００７】
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、出光する光の輝度ムラを低減できる導光板を提供することを課題とする。また、当該導光板を備える面光源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を付記するが、それにより本発明が図示の形態のみに限定されるものではない。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、光源２９からの光を入射させ導光方向に導きつつ出光面から光を出射させる導光板１０、１１０であって、出光面には、凹凸が形成されることによりなる回折構造パターン１３ａ〜１３ｆが具備された回折構造層１２を備え、回折構造パターンの少なくとも１つは、導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される構造を有する、導光板である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導光板１０、１１０において、複数の回折構造パターン１３ａ〜１３ｆが含まれる領域を単位回折構造１３とし、回折構造層１２は、複数の単位回折構造１３が導光方向及び該導光方向とは異なる方向に並べて配置されることにより形成され、単位回折構造には、導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される、形態が異なる２種以上の回折構造パターンが含まれる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導光板１１０において、回折構造層１２の導光方向のうち光源側端部には、導光方向に稜線が延び、該導光方向とは異なる方向に凹凸が交互に配列される回折構造パターンのみからなる領域が具備される。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の導光板１０、１１０と、導光板の導光方向の一端側に形成される入光面に対向して配置される光源２９と、導光板の回折構造層１２に対向するように配置され、回折構造層に対して凸となる複数の単位プリズム３２ａが配列された偏向光学シート３０と、を備える、面光源装置１である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、出光する光の輝度ムラを低減することができ、より輝度の均一性の高い面光源を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】面光源装置１の構成を表す分解斜視図。
【図２】面光源装置１の断面の一部である。
【図３】面光源装置１の他の断面の一部である。
【図４】導光板１０の出光面側からの平面図である。
【図５】第１の例に係る単位回折構造１３を説明する図である。
【図６】第２の例に係る単位回折構造１３を説明する図である。
【図７】第３の例に係る単位回折構造１３を説明する図である。
【図８】第４の例に係る単位回折構造１３を説明する図である。
【図９】光拡散フィルムの拡散特性の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】拡散特性の評価対象となる回折格子素子モデルの一例を示す平面図である。
【図１１】入射光束の強度の角度分布の一例を示すグラフである。
【図１２】図１１に示された配向の入射光束が、図１０に示された回折格子素子モデルに入射した場合における、出射光束の強度の角度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１３】光拡散フィルムの設計方法を示すフローチャートである。
【図１４】導光板成形のための金型ロールである。
【図１５】導光板成形のための賦形シートである。
【図１６】押し出し法による導光板の成形方法を説明する図である。
【図１７】偏向光学シート３０の単位プリズム３２ａを説明する図である。
【図１８】面光源装置１１０の出光面側からの平面図である。
【図１９】液晶表示装置２００の構造を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１は１つの実施形態を説明する図であり、導光板１０を具備する面光源装置１の分解斜視図である。図２には図１にＩＩ−ＩＩで示した線（導光方向）に沿った面光源装置１の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図のうち一部、図３には、図１にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線（光源配列方向）に沿った面光源装置１の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図の一部を示した。なお、本図及び以下で示す図では、わかりやすさのため部材の厚さや形状等を誇張して示すことがあり、繰り返しとなる符号は一部を省略することもある。
図１〜図３からわかるように、面光源装置１は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板１０、光源２９、偏向光学シート３０、及び反射シート４０を有している。
【００１７】
導光板１０は、基部１１、及び回折構造層１２を有している。導光板１０は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側に回折構造層１２が配置され出光面として機能している。他方の板面側は裏面となる。
また、出光面と裏面との間で、導光板１０の板厚を形成する端面は光源２９に対向する入光面、該入光面とは反対側に配置される対向面、及び入光面と対向面とを渡すように２つの側面がそれぞれ形成されている。
【００１８】
基部１１は、回折構造層１２のベースとなる透光性を有する部位であり、所定の厚さを有する板状である。図１、図２からわかるように、基部１１の裏面側（回折構造層１２が配置される側とは反対側の板面）には、三角柱状であるプリズム１１ａが複数設けられている。プリズム１１ａは、導光方向とは直交する方向（光源配列方向）に延びる複数の柱状の部位であり、これが導光方向に所定の間隔で並べて配列されている。
本実施形態のプリズム１１ａは三角柱状であるがこれに限定されることはなく、四角以上の多角柱状であってもよい。
【００１９】
回折構造層１２は、基部１１のうち出光面側に形成される層であり、導光された光が偏向光学シート３０に出光されるに際し、少なくとも光源配列方向に光を拡散し、輝度ムラを改善する機能を有するように構成された回折構造パターンを備える層である。図４には導光板１０を出光面方向から見た平面図を表した。従って図４には回折構造層１２が表れている。また、図４には向きも併せて示している。
【００２０】
図４からわかるように回折構造層１２は、所定の形態を有する１単位である単位回折構造１３が基部１１の面に沿って導光方向及び光源配列方向に複数並べて配置されている。１つの単位回折構造１３の形態は図４には正方形で表されているがこれに限らず長方形や他の多角形状であってもよく、適宜設定できる。また、回折構造層１２が光源配列方向に光を拡散させる機能を含むことから、単位回折構造１３の形状のうち、光源配列方向の大きさ（例えば図５にＡで示した大きさ参照。）は、配列されている複数の光源２９の１ピッチよりも小さいことが好ましい。
【００２１】
単位回折構造１３内の具体的構造は出光する光を光源配列方向に拡散することができる構造を含み、その他の機能を奏するための構造を追加することも可能であり、限定されることはない。図５〜図８は単位回折構造１３の構造例を説明するものである。
【００２２】
図５は、第１の例に係る単位回折構造１３であり、単位回折構造１３の中に１種類の回折構造パターン１３ａが含まれている例である。図５（ａ）は１つの単位回折構造１３の平面図で図４と同じ視点による図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面図である。すなわち図５（ｂ）は単位回折構造１３の光源配列方向に沿った断面図である。
図５（ａ）、図５（ｂ）からわかるように、回折構造パターン１３ａは断面形状が矩形である凸部が所定のピッチで光源配列方向に並列され、凸部間に形成される凹部により、凹凸形状の回折構造となっている。これにより凸部を透過する光の位相変調量と凹部を透過する光の位相変調量とが異なるようになり、結果として回折構造パターン１３ａとして光は所定のパターンで回折する。従って、回折構造パターン１３ａを構成する凹凸は、回折現象を用いて光を拡散する凹凸であり、光の屈折を利用して光を偏向する凹凸とは異なる。これは具体的には凹凸のピッチｐ１、凸部及び凹部のピッチ方向大きさａ１、ｂ１、並びに凸部の高さ（凹部の深さ）ｈ１の大きさの程度が大きく異なることで区別することができる。例えば、ｐ１の大きさは０．５μｍ〜２０μｍ、ａ１、ｂ１の大きさは、０．２μｍ〜１０μｍ、ｈ１の大きさは１μｍ〜１０μｍ程度を挙げることができる
特に、回折構造パターン１３ａのうち、凹凸の稜線が導光方向に延び、これとは直交する方向である光源配列方向に凹凸が交互に配列される回折構造パターンは、１次光により、場合によっては２次光以降の高次光も併せて、光を光源配列方向に拡散することができ、これにより光源配列方向の輝度ムラを改善することできる。
【００２３】
図６は、第２の例に係る単位回折構造１３の例であり、１つの単位回折構造１３の中に光源配列方向に並べられた３種類の回折構造パターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃが含まれている例である。図６（ａ）は単位回折構造１３の平面視で図５（ａ）に相当する図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ断面図である。すなわち図６（ｂ）は単位回折構造１３の光源配列方向に沿った断面図である。
３種類の回折構造パターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃはいずれも導光方向に稜線が延び、これとは直交する方向である光源配列方向に凹凸が交互に並列されている。さらに、回折構造パターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃでは、ピッチｐ１、ｐ２、ｐ３及び凸部及び凹部のピッチ方向大きさａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３がそれぞれ異なるように形成されている。すなわち、ｐ２＞ｐ１＞ｐ３、ａ２＞ａ１＞ａ３、かつ、ｂ２＞ｂ１＞ｂ３である。
このような単位回折構造１３によれば、さらに光源配列方向に滑らかに光を拡散することができる。回折構造パターン１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、その形状の差異に基づいて、光源配列方向面内における拡散角度が異なる。従って第２の例に係る単位回折構造１３では、全体としてこれらを平均（合成）したように光が拡散され、光源配列方向にさらにムラなく光を拡散することが可能となる。
【００２４】
図７は、第３の例に係る単位回折構造１３の例であり、１つの単位回折構造１３の中に光源配列方向に並べられた２種類の回折構造パターン１３ａ、１３ｄが含まれている例である。図７は単位回折構造１３の平面視で図５（ａ）に相当する図である。
当該第３の例に係る単位回折構造１３では、上記した回折構造パターン１３ａに加え、回折構造パターン１３ｄが設けられている。回折構造パターン１３ｄは、凹凸の稜線が光源配列方向に延び、導光方向に凹凸が交互に配列されたパターンである。これにより導光方向面内にも光が拡散される。
【００２５】
図８は、第４の例に係る単位回折構造１３の例であり、１つの単位回折構造１３の中に４種類の回折構造パターン１３ａ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが含まれている例である。図８は第４の例に係る単位回折構造１３の平面視で図５（ａ）に相当する図である。
当該第４の例に係る単位回折構造１３では、上記した第３の例に係る単位回折構造１３に加え、これらの導光方向に並べられた回折構造パターン１３ｅ、１３ｆが設けられている。回折構造パターン１３ｅ、１３ｆは、凹凸の稜線が光源配列方向及び導光方向に対して斜めに延び、当該延びる方向に直交する方向に凹凸が交互に配列されている。回折構造パターン１３ｅと回折構造パターン１３ｆとは、その延びる方向が異なる構造であり、当該延びる方向が直交するように構成されている。
このような単位回折構造１３によれば、さらに異なる面内に光を拡散させることができ、光を拡散させることができる方向を増やすことができる。
【００２６】
以上説明した例のように、導光方向に稜線が延び、光源配列方向に沿って凹凸が設けられる少なくとも１つのパターンを具備する単位回折構造１３を備えることにより、光源配列方向に光を拡散することができ、光の均一性を向上して輝度ムラを改善することが可能となる。
また、これに他のパターンの回折構造を組み合わせることにより他の方向にも光を拡散することができる。
【００２７】
ここで、回折構造層１２に具備される単位回折構造１３の全てに、導光方向に稜線が延び、光源配列方向に沿って凹凸が設けられる少なくとも１つのパターンを具備する回折構造パターンが含まれていることが好ましいが、必ずしも全てである必要はない。このときには、導光板の導光方向の光源側半分に具備される導光方向に稜線が延び、光源配列方向に沿って凹凸が設けられるパターンの量が、その反対側半分に備えられる該パターンの量より多いことが好ましい。光源に起因する輝度ムラは光源側に近い方が大きいからである。
【００２８】
ここで、上記の各例の断面形状において、凸部の角部、凹部の隅部が円弧状、又はテーパ状にされていてもよい。これにより製造が容易になる。
【００２９】
以上のような構成からなる導光板１０は、基部１１の一方の面に回折構造層１２を直接形成してもよいし、基部１１の一方の面に回折構造層１２を貼り付けるようにしてもよい。具体的な製造方法の例は後で説明する。基部１１、及び回折構造層１２を構成する材料は、透明性が高いものが好ましく、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。その他、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した１種乃至２種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂も挙げることができる。なお、ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート又メタクリレートを意味する。
【００３０】
次に導光板１０を製造する方法の一例を説明する。導光板１０は、各回折構造パターン形状を得て、回折構造層の形態を得る工程、及び、得られた回折構造層の形態に基づいて型を作製してこれにより導光板を成形する工程を含んで製造される。以下各工程について説明する。
【００３１】
回折構造層の形態を得る工程では、上記した機能を有する各回折構造パターン形状を得ることができれば特に限定されることはないが、例えば次のような方法を採用することができる。
【００３２】
ここでは初めに複数の回折構造パターンを含むときの回折構造層の拡散特性の評価方法について説明する。
導光板が設計及び作製されると、実際に種々の装置等に適用する前に、通常、得られた導光板の拡散特性を評価することになる。例えば、光拡散剤を内添してなるよく知られた光拡散性のフィルムについては製造が容易であることから、実際に製造して得られた現物を適用対象物に組み込んで、拡散特性を評価すればよい。一方、ＷＯ２００５−０７０８４８３及びＪＰ２００１−３５６６７３Ａに開示されているような計算機合成ホログラムを用いた光拡散性のフィルムを製造するには、一般的に、超精密構造を有した型を製造する必要が生じる。このため、計算機合成ホログラムを用いた従来の光拡散フィルムでは、高価な型を用意する前に、シミュレーションにより拡散特性が評価されることも多い。しかしながらその計算は非常に複雑で長時間にわたってしまう。
【００３３】
その一方で、上述した導光板では、不規則的な干渉縞を有した計算機合成ホログラムとは異なり、回折構造層を用いて光拡散機能を発現するようになっている。このため、個々の単位光学構造の拡散特性は、計算機合成ホログラムの拡散特性と比較して、短時間で精度良く計算され得る。加えて、以下に説明する評価方法では、複数の回折構造パターンの面積比を用いることにより、異なる回折構造パターンを有する複数の単位回折構造を含む導光板の拡散特性を、短時間で精度良く算出することができる。以下、図９〜図１３を参照しながら、回折構造層の拡散特性の評価方法について説明する。
【００３４】
図９に示すように、ここで説明する回折構造層の拡散特性の評価方法は、
・回折構造層に含まれる回折構造パターンのそれぞれについて、対応する構成を有した回折格子素子モデルを設定する、モデル設定工程と、
・選択された複数の回折格子素子モデルのそれぞれについて、回折効率を計算する、第１計算工程と、
・入射光の強度の角度分布、各回折格子素子モデルでの回折方向、各回折格子素子モデルについて計算された回折効率、および、回折構造層内における各回折格子素子モデルの面積比を考慮して、出射光の強度の角度分布を計算する、第２計算工程と、
を含んでいる。
【００３５】
モデル設定工程は、評価対象となる回折構造層に含まれる複数の回折構造パターンを、回折格子素子モデルとして特定する。対象となる回折構造層の回折構造パターンが、屈折率界面をなす凹凸面によって画成されているとすると、上述したように、選択された複数の回折格子素子モデルの間において、凹凸面のピッチｐ、凹凸面のピッチｐに対する凹凸面をなす凸部の幅ａの比（ａ／ｐ）、凹凸面をなす凸部の配列方向、凹凸面をなす凸部の高さｈ、凹凸面の断面形状、他の回折格子素子モデルに対する面積比、及び、凹凸面の両側における屈折率差、のうちの一以上が異なっているようにする。なお、回折構造層が、同一に構成された多数の単位回折構造からなる場合には、一つの単位回折構造に含まれる複数の回折構造パターンのみに着目すればよい。
【００３６】
一具体例として、図７に示された回折構造層に含まれる回折構造パターン１３ａ及び回折構造パターン１３ｄを、図１０に示された第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂとして評価した。この評価では、理解の便宜を図り、第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂを次のように設定した。第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂは、入光側の第１層及び出光側の第２層とからなり、第１層と第２層との間に、屈折率界面をなす凹凸面が形成されていることにした。また、第１層をなす材料の屈折率を１．５８８とし、第２層をなす屈折率を１．４１０とした。第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂは、格子パターンの配列方向が異なる点において異なり、他の凹凸面の構成は同一とした。すなわち、第１回折格子素子モデル５５ａを９０°回すと、第２回折格子素子モデル５５ｂと同一になるように特定した。また、第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂの面積比は、１：１とした。
【００３７】
次に、第１計算工程では、選択された複数の回折格子素子モデルのそれぞれについて、回折効率を計算する。各回折格子素子モデルについて、０次の回折効率、１次の回折効率、さらに必要に応じて２次以上の回折効率について計算する。例えば、厳密結合波理論（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｗａｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）または時間領域差分法（ＦＤＴＤ  Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、各回折格子素子モデルについて、各次数の回折効率を計算することができる。厳密結合波理論や時間領域差分法を用いる場合には、入射光の入射角度、入射光の波長、回折格子素子モデルの構成（断面形状や凹凸面での屈折率差）を特定して、各次の回折効率を計算することができる。したがって、評価対象となる回折構造層に複数波長域の光が入射することが想定されている場合、第１計算工程および次に説明する第２計算工程において、複数の波長域の光のそれぞれについて計算を実施すればよい。また、評価対象となる回折構造層に角度幅を持って光が入射することが想定される場合には、複数の入射角度に対して、回折効率を計算しておく。
【００３８】
ここで、図１０に示された第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂについて、凹凸面のピッチを０．９μｍおよび凹凸面をなす凸部の高さｈを１．３μｍに設定した例では、各次の回折効率を計算した結果が表１のようになった。なお、表１の回折効率は、入射光が、第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂに正面方向から入射した場合の計算結果である。
【００３９】
【表１】
2014072019.tif 000003
【００４０】
最後に、第２計算工程では、入射光の強度の角度分布、各回折格子素子モデルでの回折方向、各回折格子素子モデルについて計算された回折効率、および、回折構造層内における各回折格子素子モデルの面積比を考慮して、出射光の強度の角度分布を計算する。出射光の強度の角度分布は、次の式を用いて計算することができる。
【００４１】
【数１】
2014072019.tif 000004
【００４２】
【数２】
2014072019.tif 000005
【００４３】
ここで、
ｍ                        ：回折格子の番号
ｎ                        ：回折次数
λ                        ：波長
（ｘ，ｙ）                ：入射光の方向余弦
（Ｘ，Ｙ）                ：出射光の方向余弦
（ｄｘ，ｄｙ）            ：格子ベクトル
σｍ                      ：ｍ番目の回折格子の面積比
Ｏ（Ｘ，Ｙ，λ)          ：出射光の強度の角度分布
ηｍ，ｎ（ｘ，ｙ，λ)    ：ｍ番目の回折格子のn次の回折効率
Ｄｍ，ｎ（Ｘ，Ｙ，ｘ，ｙ，λ）：ｍ番目の回折格子のn次の回折光分布
Ｉ（ｘ，ｙ，λ）          ：入射光の強度の角度分布
となっている。ｍ番目の回折格子のｎ次の回折光分布を示すＤｍ，ｎ（Ｘ，Ｙ，ｘ，ｙ，λ）の式では、デルタ関数δを用いており、デルタ関数中の（ｄｘ，ｄｙ）は格子ベクトルである。したがって、Ｄｍ，ｎ（Ｘ，Ｙ，ｘ，ｙ，λ）の式は、入射光が回折格子素子モデルにより回折されて伝播方向が変わることを表している。また、Ｏ（Ｘ，Ｙ，λ)は、基本的に光線追跡法で求められる。すなわち、まず、入射光束を多数の光線で表し、一本ごとの光線の回折格子素子モデルでの回折現象を計算する。その後、回折された光を集め、出射光束の強度の角度分布を得ている。計算機合成ホログラムを用いた従来の光拡散フィルムでは、このような方法により、Ｏ（Ｘ，Ｙ，λ)を求めることは不可能である。
【００４４】
図１１には、入射光束の強度の角度分布の一例を表すグラフが示されている。図１１のグラフにおいて、実線が、正面方向および第１方向ｄ１の両方に沿った面内での入射光束の強度の角度分布を示しており、破線が、正面方向および第２方向ｄ２の両方に沿った面内での入射光束の強度の角度分布を示している。図１１に示された配向を有する入射光束が、図１０に示された第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂに入射した場合における、第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂを透過した出射光束の強度の角度分布を、図１２のグラフとして示している。
【００４５】
図１２のグラフでは、正面方向および第１方向ｄ１の両方に沿った面内での出射光束の強度の角度分布が示されている。この強度の角度分布の評価は、すなわち、図１２の結果が得られた評価では、４００ｎｍの光、５００ｎｍの光、６００ｎｍの光及び７００ｎｍの光が同一の光量で入射光束に含まれているとの条件を採用した。また、図１２の結果が得られた評価では、図１０に示された第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂの凹凸面のピッチを０．９μｍおよび凹凸面をなす凸部の高さｈを１．３μｍ、凹凸面をなす凸部の幅ａを０．４５μｍに設定した。さらに、入射光束は、第１方向ｄ１に沿って振動する直線偏光とした。
【００４６】
また、図１０の第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂの凹凸面のピッチｐと、第１回折格子素子モデル５５ａ及び第２回折格子素子モデル５５ｂの凹凸面をなす凸部の高さｈと、を種々の値に設定して、第１回折格子素子モデル５５ａおよび第２回折格子素子モデル５５ｂの拡散特性を評価して計算した。凹凸面のピッチｐについては、０．９μｍから２．１μｍまで０．２μｍずつ変化させた。凹凸面をなす凸部の高さｈについては、１．３μｍ、１．５μｍおよび１．７μｍに設定した。
【００４７】
各条件について求められた、正面方向輝度の比、正面方向および第１方向ｄ１の両方向に沿った面内での出射光強度の角度分布における正面方向輝度比、半値角、色分散係数を、それぞれ、表２、表３および表４に示す。なお、色分散係数とは、回折構造層の法線方向に沿った各波長の出射光の強度に関する最大値、最小値、平均値を特定し、最大値と最小値との間の差Ｘ（図１２参照）の平均値ｙに対する比の値（ｘ／ｙ）のことである。色分散係数の値が大きい程、色が分散していることになる。表２〜表４に示すように、凹凸面のピッチｐおよび凹凸面をなす凸部の高さｈを変化させることにより、回折構造層の拡散特性を大きく変化させ得ることが確認された。
ここで、回折構造層への入射光の角度は、回折構造層への法線方向からの入射光に限らず、当該法線方向から所定の角度を有する斜め入射のときであっても同様に算出することができる。
【００４８】
【表２】
2014072019.tif 000006
【００４９】
【表３】
2014072019.tif 000007
【００５０】
【表４】
2014072019.tif 000008
【００５１】
他の回折構造パターンを有する回折構造層も同様に行うことができる。以上のような回折構造層の拡散特性の評価方法によれば、回折構造層に含まれる回折構造パターンが周期的な格子パターンを有するとともに、異なる格子パターンを有した二以上の単位回折構造の面積比を利用しているので、計算機合成ホログラムを用いた従来の光拡散性を有するフィルムのように、パターンの端部の形状を考慮する必要がなく、また、パターンの計算面積を検討する必要もない。これにより、誤差が少なく評価結果の精度が大幅に向上し、且つ、計算時間も短縮する。とりわけ、同一に構成された多数の単位回折構造からなる回折構造層では、そのごく一部分のみを計算対象とすればよく、大面積を計算する必要があった計算機合成ホログラムを用いた従来の光拡散フィルムと比較して、計算時間を大幅に短縮することができる。
【００５２】
次に回折構造層の設計方法について説明する。以上で説明したように、回折構造層の拡散特性は、計算機合成ホログラムを用いた従来の光拡散フィルムの拡散特性と比較して、短時間で高精度に評価することができる。そして、この点を利用することにより、所望の拡散機能を発揮し得る回折構造層を、計算機を用いて短時間で高精度に設計し得る。以下、回折構造層の設計方法について説明する。
【００５３】
図１３に示すように、ここで説明する回折構造層の設計方法は、
・回折構造層に含まれる複数の回折構造パターンのそれぞれについて、特定の構成を付与された回折格子素子モデルを選択する、モデル設定工程と、
・選択された複数の回折格子素子モデルのそれぞれについて、回折効率を計算する、第１計算工程と、
・入射光の強度の角度分布、各回折格子素子モデルでの回折方向、各回折格子素子モデルについて計算された回折効率、および、回折構造層内における各回折格子素子モデルの面積比を考慮して、出射光の強度の角度分布を計算する、第２計算工程と、
前記計算された出射光の強度の角度分布に基づき、予め設定された条件が満たされるか否かを確認する、確認工程と、
を含んでいる。
【００５４】
まず、モデル設計工程では、互いに異なる格子パターンを有する複数の回折格子素子モデルが選択される。一例として、モデル設定工程で設定される各回折格子素子モデルが凹凸面としてモデル化されている場合には、複数の回折格子素子モデル間において、凹凸面のピッチｐ、凹凸面のピッチｐに対する凹凸面をなす凸部の幅ａの比（ａ／ｐ）、凹凸面をなす凸部の配列方向、凹凸面をなす凸部の高さｈ、凹凸面の断面形状、他の回折格子素子モデルに対する面積比、及び、凹凸面の両側における屈折率差、のうちの一以上が異なるように、複数の回折格子素子モデルが選択され得る。
【００５５】
なお、モデル設定工程では、予め設定された条件が満たされることを考慮して、複数の回折格子素子モデルが選択されることが好ましい。この際、事前に得られている結果等に基づき、例えば、予め評価の基礎となる情報を事前に調査および獲得しておくとともに、この情報を所望の出射光の配向と対比して、複数の回折格子素子モデルを選択することが好ましい。
【００５６】
次に実施される第１計算工程および第２計算工程は、上記説明した回折構造層の拡散特性の評価方法における第１計算工程および第２計算工程と同様に行われる。第２計算工程を経ることにより、仮設計された回折構造層の拡散特性に関する情報が得られる。
【００５７】
確認工程では、得られた拡散特性に関する情報に基づき、モデル設定工程で仮設計された回折構造層が、想定される配向の入射光束に対して有効な光拡散機能を発揮し、これにより、出射光束の強度の角度分布に関する所定の条件が満たされるか否かを検討する。ここで確認される所定の条件とは、設計対象となる回折構造層に予定された用途等に応じて定められる条件である。
【００５８】
一例として、確認工程において、特定の方向に沿った面内での出射光の強度の角度分布の半値角が、予め設定された値以上となっているか（または予め設定された値を超えているか）否かや、回折構造層の法線方向に進む出射光の強度が、予め設定された角度以上となっているか（または予め設定された角度を超えているか）否か、或いは、回折構造層の法線方向に進む出射光の強度が、予め設定された値未満となっているか（または予め設定された値以下となっているか）否か等が、判断され得る。
【００５９】
第１計算工程および第２計算工程において、複数の波長の光について計算が行われる場合には、確認工程において、各波長の光について計算された出射光の強度の角度分布に基づき、予め設定された条件が満たされるか否かが確認されるようにしてもよい。例えば、計算されたすべての波長の光に関する強度の角度分布が、所定の条件を満たすか否かが判断されてもよい。また、確認工程において、色度の角度変化が予め定められた条件として、確認されてもよい。具体例として、回折構造層の法線方向に沿った各波長の出射光の強度に関する最大値、最小値、平均値を特定し、最大値と最小値との間の差の平均値に対する比の値、すなわち上述した色分散係数が、予め設定された値以下となっているか（または予め設定された値未満となっているか）否かが、確認工程で判断されてもよい。
【００６０】
図１３に示すように、確認工程で予め設定された条件が満たされていることが確認された場合には、計算対象となっていた回折格子素子モデルの構成が、対応する回折格子素子の構成として決定され、回折構造層の設計が終了する。一方、確認工程で予め設定された条件が満たされていないことが確認された場合には、モデル設定工程まで戻って、回折構造層に含まれる複数の回折構造パターンのそれぞれについて特定の構成を付与された回折格子素子モデルを選択し直して、第１計算工程、第２計算工程および確認工程を再度行う。このとき二回目の確認工程で予め設定された条件が満たされていることが確認されれば、二回目に計算対象となっていた回折格子素子モデルの構成が、回折格子素子の構成として決定され設計が終了する。逆に、二回目の確認工程で予め設定された条件が満たされていないことが確認された場合には、その後に実施される確認工程で、予め設定された条件が満たされていることが確認されるまで、モデル設定工程、第１計算工程、第２計算工程および確認工程が繰り返し実施される。
【００６１】
一例として、確認工程で予め設定された条件が満たされていないことが確認された場合には、引き続き行われるモデル設定工程で複数の回折格子素子モデルを選択し直す際に、回折格子素子モデルの面積比のみが変更される、すなわち、各回折格子素子モデルの面積比以外の構成は維持されるようにしてもよい。このような手法を用いる場合には、最初のモデル設定工程において、選択される複数の回折格子素子モデルのうちの二以上の回折格子素子モデルの間で、格子パターンの方向が互いに異なっていることが好ましい。このような手法によれば、再度の第２計算工程を行う際に、一回目の第２計算工程で得られた計算結果の一部を利用することが可能となり、さらに、一回目の第１計算工程で得られた計算結果をそのまま利用することにより、再度の第１計算工程を実際に実施する必要がなくなる。
【００６２】
なお、確認工程で予め設定された条件が満たされていないことが確認された場合には、引き続き行われるモデル設定工程で複数の回折格子素子モデルを選択し直す必要がある。次のモデルの条件値を決定する方法としては、評価値（条件が満たされた程度を表す値）が向上する方向にモデルの条件値を変化させる方法と、モデルの条件値を変えてみて評価値が向上するならその変化を採用して次に進む方法が例示され得る。前者には減衰最小自乗法（ｄａｍｐｅｄ  ｌｅａｓｔ−ｓｑｕａｒｅｓ  ｍｅｔｈｏｄ：ＤＬＭ）等が例示され、後者には遺伝的アルゴリズム（ｇｅｎｅｔｉｃ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＧＡ）やシミュレーテッドアニーリング（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：ＳＡ）等が例示される。
【００６３】
以上のようにして、想定される入射光に対して有効な光拡散特性を発揮して出射光の配向を制御し得る回折構造層の形状を設計することができる。
【００６４】
次に、得られた回折構造層の形態に基づいて型を作製してこれにより導光板１０を成形する工程について説明する。
【００６５】
本例では導光板１０の形態が連続してなる導光板用帯状シート１０’（図１６参照）を押し出し法により作製し、ここから所定の大きさで抜き打ちすることにより導光板１０を得る方法を説明する。具体的には次の通りである。
本例では、押し出し法により導光板用帯状シート１０’を製作するに先立ち、プリズム１１ａの形状を賦形できる金型ロール５０、及び回折構造層１２の形状を賦形できる賦型シート６０を準備する。図１４（ａ）に金型ロール５０の形態を概念的な斜視図で示した。また、図１４（ｂ）には金型ロール５０の表面に形成される溝５１の長手方向に直交する断面形状を表した。一方、図１５（ａ）に賦形シート６０の形態を概念的な斜視図で示した。また、図１５（ｂ）には賦形シート６０の表面に形成される溝６１の長手方向に直交する断面形状を表した。なお、本例は図５に示した第１の例に係る回折構造層１２により説明する。
【００６６】
金型ロール５０は上記のようにプリズム１１ａの形状を賦形できるロール状の金型である。従って金型ロール５０は、図１４（ｂ）に示したようにプリズム１１ａの凸部形状に対応する形状の溝５１をその外周面に具備している。溝５１は、図１４（ａ）からわかるようにロール状である金型の回転軸に沿った方向に延び、周方向に複数の溝５１が並べられている。複数の溝５１の配列ピッチは導光板１０のプリズム１１ａの配列ピッチに対応している。
【００６７】
賦形シート６０は上記のように回折構造層１２の形状を賦形できる帯状のシートである。従って賦形シート６０には、図１５（ｂ）に示したように回折構造層１２の形状に対応する複数の溝６１が一方側のシート面に形成されている。溝６１は、図１５（ａ）からわかるように帯状であるシートの長手方向（賦形シートの送り方向）に沿った方向に延び、シートの幅方向に複数の溝６１が並べられている。複数の溝６１の配列ピッチは上記得られた回折構造パターンに対応している。当該形状は例えば次のようにして得ることができる。
【００６８】
まず、合成石英等の基板上に表面低反射クロム薄膜を積層したフォトマスクブランク板のクロム薄膜上に、ドライエッチング耐性のあるレジスト層を薄膜状に形成する。ドライエッチング用レジストとしては、一例として、日本ゼオン株式会社製のＺＥＰ７０００等を使用することができ、レジストの積層は、スピンナー等を用いた回転塗付によって行うことができる。このレジスト層に対し、パターン露光を行なうが、パターン露光は、板状のパターン、レーザー描画装置によるレーザービームの走査、又は、電子線描画装置による電子線の走査により行うことができる。この露光によりレジスト樹脂が硬化した易溶化部分と、未露光部分と、が形成されるので、現像液を噴霧して行なうスプレー現像等によって、溶剤現像して易溶化部分を除去し、レジストパターンを形成する。
【００６９】
形成されたレジストパターンを利用して、ドライエッチングにより、レジストで被覆されていない部分のクロム薄膜を除去し、除去した部分において、下層の石英基板を露出させる。次いで、露出した石英基板に対して、同様にドライエッチングを施して、石英基板をエッチングし、エッチングの進行により生じた凹部と、クロム薄膜およびレジスト薄膜とが下から順に被覆している石英基板の元の部分からなる凸部とを形成する。この後、レジスト薄膜を溶解等により除去し、石英基板がエッチングされて生じた凹部と、頂部にクロム薄膜が積層した部分からなる凸部とを有する石英基板を得る。
【００７０】
以上の方法のみでは、凸部と凹部の、二値的(高低の二段、深さとしては、元の石英基板の表面に加えて、もうひとつのレベルの面が生じる。) のものしか得られないが、上記で得られたものに対し、さらにレジストの形成→パターン露光→レジストの現像→クロム薄膜のドライエッチング→石英基板のドライエッチング→ レジスト除去からなる、フォトエッチングの工程を繰り返すことにより、１回目のフォトエッチングにより生じた凹部および凸部に対してさらにフォトエッチングを施すことができる。これを複数回繰り返すことにより、複数の高低差を有する凹凸を精度よく得ることが可能である。このようにして、所定の段数を得た後、クロム薄膜をウェットエッチングにより除去し、石英基板表面に所定の段数の深さの凹凸が形成された型形状を得ることができる。この凹凸型をもとに、フィルム表面塗布された樹脂などの表面に凹凸形状を形成し、賦型シートを得ることができる。
【００７１】
また、図５のような一次元に延びるパターンのみによる凹凸を得る場合は、凹凸形状の全体、または、一部を加工した切削用バイトを準備し、メッキ加工したロールに、旋盤加工によりロール版を作成する。この版を用いて、フィルム表面塗布された樹脂などの表面に凹凸形状を形成し、賦型シートを得ることができる。
【００７２】
以上のように準備された金型ロール５０、及び賦形シート６０等を次のように配置するとともに、材料を供給して押し出し法により導光板１０が備えている凹凸形状を含む導光板用帯状シート１０’を得る。図１６に概念的な説明図を示した。すなわち、金型ロール５０と、該金型ロール５０に対して所定の間隙を有して配置される送りロール７０と、の間に賦形シート６０を順次送り出し、さらに賦形シート６０と金型ロール５０との間に溶融した熱可塑性樹脂をノズル７４から流入する。ここで賦形シート６０の送り方向は帯状である賦形シート６０の長手方向である。また、流入される熱可塑性樹脂の形態は金型ロール５０及び賦形シート６０の幅方向大きさと同程度の大きさ（幅）を有する帯状であることが好ましい。これにより幅方向に均一な材料供給が可能である。
【００７３】
供給された熱可塑性樹脂は金型ロール５０と賦形シート６０との間に所定の圧力を具備しつつ流入する。これにより熱可塑性樹脂が金型ロール５０及び賦形シート６０の溝５１、６１にそれぞれ充填され、熱可塑性樹脂が溝５１、６１に沿った形状となる。そして最終的に熱可塑性樹脂が硬化して形状が固定されて導光板用帯状シート１０’となる。より詳しくは、金型ロール５０と賦形シート６０との間から出た導光板用帯状シート１０’は、賦形シート６０を伴って金型ロール５０側の外周に追随して移動し、ニップロール７１、及び離型ロール７２を経て離型される。そして、分離ロール７３で、導光板用帯状シート１０’と賦形シート６０とを分離する。導光板用帯状シート１０’は巻き取られてシートロールとされる。
そしてシートロールを巻き戻しつつ、所定の大きさに打ち抜くことにより導光板１０を得る。
【００７４】
このような押し出し加工による製造は射出成型やプレス成型に比べて連続性が高く、効率よく薄い導光板を製造することができる。
本例で金型ロール５０及び賦形シート６０により概ね同時に表裏の凹凸を形成する例を挙げたが、これに限定されることなく、いずれか一方を先行させて他方をその後に形成する態様であってもよい。
【００７５】
図１〜図３に戻って、光源２９について説明する。光源２９は、導光板１０の基部１１の端面のうち入光面に対向して配置される。従って光源２９は、導光板１０の導光方向一端側に配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施形態では光源２９は複数のＬＥＤが光源配列方向に並べて配置され、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯および消灯、および／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。
【００７６】
次に偏向光学シート３０について説明する。図１、図２からわかるように、偏向光学シート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板１０に対向する面、つまり入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、を有している。
【００７７】
この偏向光学シート３０は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化（偏向）させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。この集光機能は、主として、偏向光学シート３０のうち、単位プリズム部３２によって発揮される。
【００７８】
図１〜図３に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２を支持する機能を有した平板状のシート状部材である。そして、本体部３１の面のうち、導光板１０に対面する側とは反対側の面が出光側面となる。本実施形態において、本体部３１の出光側面は、平坦（平ら）で平滑な面として形成されている。ただし、出光側面は平滑面であることに限定されることはなく、微小な凹凸が付された面（いわゆるマット面）であってもよく、必要に応じた表面形態を適用することが可能である。
【００７９】
単位プリズム部３２は、図１〜図３によく表れているように、複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した三角形断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延在する方向は、単位プリズム３２ａが並べられる方向に直交する方向である他、上記した導光板１０の導光方向に対して９０度ずれた方向である。
【００８０】
次に単位プリズム３２ａの並列方向の断面形状について説明する。図１７は、図２のうち、偏向光学シート３０の一部を拡大した図である。ここでｎｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。
【００８１】
図１７からわかるように、本実施形態では、単位プリズム３２ａは本体部３１の導光板１０側の面が、突出した二等辺三角形の断面を有している。つまり、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなる。
【００８２】
また、本実施形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、偏向光学シート３０の出光面における輝度は、単位プリズム３２ａの並列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。
【００８３】
ここで、単位プリズム３２ａの寸法は特に限定されるものではないが、頂角θ１（図１７参照）は６０°〜７０°、底辺幅Ｗは５０μｍ程度とすることにより適切な集光特性を得ることができることが多い。
【００８４】
以上のような構成を有する偏向光学シート３０は、押し出し成型により、又は、本体部３１上に単位プリズム３２ａを賦型することにより、製造することができる。偏向光学シート３０をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。
【００８５】
本実施形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜辺の形状が折れ線状や曲線であってもよい。
【００８６】
図１〜図３に戻って、面光源装置１の反射シート４０について説明する。反射シート４０は、導光板１０の裏面から出射した光を反射して、再び導光板１０内に光を入射させるための部材である。反射シート４０は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の収束性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率を向上させることができる。
【００８７】
次に、以上のような構成を備える導光板１０、及びこれを備える面光源装置１の作用について、光路例を示しつつ説明する。
【００８８】
まず、図２に示すように、光源２９から出射された光は、導光板１０の入光面を介して導光板１０内に入射する。図２には、一例として、光源２９から導光板１０に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。ここで、光源２９から出射された光が効率よく入光面から導光板１０内に入るために、該入光面が平滑面であることが好ましい。
【００８９】
図２に示すように、導光板１０へ入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板１０の回折構造層１２の面およびその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返して導光方向へ進んでいく。
【００９０】
ただし、導光板１０の基部１１のうち裏面には、プリズム１１ａが設けられている。このため、図２に示すように、導光板１０内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、プリズム１１ａの斜め界面によって進行方向を変更され、全反射臨界角未満の入射角度で回折構造層１２及び裏面に入射することもある。この場合、当該光は、導光板１０の回折構造層１２及び裏面から出射し得る。
【００９１】
回折構造層１２出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板１０の出光側に配置された偏向光学シート３０へと向かう。一方、裏面から出射した光は、導光板１０の背面に配置された反射シート４０で反射され、再び導光板１０内に入射して導光板１０内を進むことになる。
【００９２】
プリズム１１ａは所定の間隔を有して配置されているため、導光板１０内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板１０の回折構造層１２から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
【００９３】
導光板１０の回折構造層１２は、上記のように単位回折構造１３を有しその中には、稜線が導光方向に延び、光源配列方向に凹凸が交互に配列された回折構造パターン１３ａを具備する回折構造層１２を有している。これにより、回折構造層１２を介して導光板１０から出射する光は、例えば図３に光Ｌ３１、Ｌ３２で示したように、導光板１０から出射するときに光源配列方向に拡散する成分を含むようになる。これにより光源配列方向において光の均一性が高められ、輝度ムラを減らすことができる。
【００９４】
図１７を参照しつつ引き続き光路について説明する。導光板１０を出射した光は、その後、偏向光学シート３０に入射する。偏向光学シート３０の単位プリズム３２ａは、単位プリズム３２ａの入光面での屈折及び全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。偏向光学シート３０では、偏向光学シート３０のうち導光方向の成分を集光する。すなわち、図１７にＬ１４１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎｄに対してθ１／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎｄに近付けられる角度となる。
【００９５】
次に、他の実施形態について説明する。当該他の実施形態は上記実施形態の導光板１０の代わりに導光板１１０が用いられる点で異なり、他の構成は同様である。さらには、導光板１１０のうち、回折構造層１１２の形態が回折構造層１２と異なるのみであり、他の部位は同じである。そこで、ここでは回折構造層１１２について説明する。図１８に、回折構造層１１２を説明する図で図４に相当する図を示した。回折構造層１１２では、図１８からわかるように、導光方向のうち光源側の所定の領域である光源側領域において、単位回折構造１１３が配列されている。光源側領域以外の領域については、上記した回折構造層と同様に単位回折構造１１３が配列されている。
【００９６】
単位回折構造１１３は、ここに含まれる回折構造パターンがいずれも、稜線が導光方向に延び、光源配列方向に凹凸が交互に配列される形態のみにより構成され、例えば図５、図６に示した例のような形状を備えている。
これは、導光方向に近い光源側領域では、光源からの光の放射状広がりが十分でなく、光源配列方向に明暗の輝度ムラが他に比べて大きいことから、この部位では単位回折構造１１３のような構造を適用することにより光源配列方向の光の拡散を大きくし、該光源配列方向の輝度ムラを低減するものである。
【００９７】
光源側領域の大きさは特に限定されることはないが、定性的な観点からは隣り合う光源からの入射拡散光が重なる位置までの領域である。具体的には、光源の光拡散特性にもよるが、入光面から導光方向に０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲を設定することができる。
また、ＬＥＤの存在する部分と存在しない部分とで構造を変化させ、回折構造パターンの形状（ピッチや深さ等）を設定し、回折効率の変動や、拡散角の程度を変調することもできる。
【００９８】
以上説明した１０、１１０について、図１９に示したように、面光源装置１の出光側に液晶パネル２０１及び光学シート２０２を備えることにより液晶表示装置を形成することが可能となる。これら液晶パネル２０１及び光学シート２０２は公知の構造を適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  面光源装置
１０、１１０  導光板
１０’  導光板用帯状シート
１１  基部
１２、１１２  回折構造層
１３、１１３  単位回折構造
１３ａ〜１３ｆ  回折構造パターン
２９  光源
３０  偏向光学シート
４０  反射シート
５０  金型ロール
５１、６１  溝
５５ａ〜５５ｂ  回折格子素子モデル
６０  賦型シート
７０  送りロール
７１  ニップロール
７２  離型ロール
７３  分離ロール
７４  ノズル
２００  液晶表示装置
【図１】
2014072019.tif 000009
【図２】
2014072019.tif 000010
【図３】
2014072019.tif 000011
【図４】
2014072019.tif 000012
【図５】
2014072019.tif 000013
【図６】
2014072019.tif 000014
【図７】
2014072019.tif 000015
【図８】
2014072019.tif 000016
【図９】
2014072019.tif 000017
【図１０】
2014072019.tif 000018
【図１１】
2014072019.tif 000019
【図１２】
2014072019.tif 000020
【図１３】
2014072019.tif 000021
【図１４】
2014072019.tif 000022
【図１５】
2014072019.tif 000023
【図１６】
2014072019.tif 000024
【図１７】
2014072019.tif 000025
【図１８】
2014072019.tif 000026
【図１９】
2014072019.tif 000027