(57)【要約】【課題】輝度を落とさずに部分的な密着を防止することが可能な光学フィルムを提供する。【解決手段】互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルム１と、第１主面に配置され、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子３を有する偏向素子層２と、第２主面に配置され、複数の突起５を有する突起層４とを備える。複数の偏向素子３は、３．５〜３０μｍ周期で等間隔に配置され、複数の偏向素子３のそれぞれは、延伸方向に直交する方向に切った断面が第１及び第２傾斜面を有する三角形で、第１及び第２傾斜面が第１主面の法線と成す角度がそれぞれ６〜１６°の範囲及び３０〜４０°の範囲であり、複数の突起５のそれぞれは、高さが４〜２０μｍの範囲で、高さの半分の位置での幅が１〜６０μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が５０〜３０００μｍの範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、
前記第１主面に配置され、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、
前記第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備え、
前記複数の偏向素子は、３．５μｍ〜３０μｍ周期で等間隔に配置され、
前記複数の偏向素子のそれぞれは、前記延伸方向に直交する方向に切った断面が第１及び第２傾斜面を有する三角形で、前記第１及び第２傾斜面が前記第１主面の法線と成す角度がそれぞれ６°〜１６°の範囲及び３０°〜４０°の範囲であり、
前記複数の突起のそれぞれは、高さが４μｍ〜２０μｍの範囲で、前記高さの半分の位置での幅が１μｍ〜６０μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が５０μｍ〜３０００μｍの範囲であることを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】
前記複数の偏向素子は、４．９μｍ〜１０．１μｍ周期で等間隔に配置され、
前記第１及び第２傾斜面が前記第１主面の法線と成す角度がそれぞれ８°〜１２°の範囲及び３４°〜３８°の範囲であり、
前記複数の突起のそれぞれは、高さが７μｍ〜１３μｍの範囲で、前記高さの半分の位置での幅が６μｍ〜２０μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２４０μｍ〜３５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記複数の偏向素子は、４．９μｍ〜５．１μｍ周期で等間隔に配置され、
前記第１及び第２傾斜面が前記第１主面の法線と成す角度がそれぞれ９．８°〜１０．８°の範囲及び３５．５°〜３６．５°の範囲であり、
前記複数の突起のそれぞれは、高さが９μｍ〜１３μｍの範囲で、前記高さの半分の位置での幅が１０μｍ〜１７μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２８５μｍ〜３１５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、
前記第１主面に配置され、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、
前記第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備え、
前記複数の偏向素子のそれぞれの断面が、歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下の鋸歯形状であり、前記複数の偏向素子の屈折率をｎ、平均周期をｄとして、前記鋸歯形状の溝の平均深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）  （但し、０．４≦α≦１）であり、０．４６μｍ≦λ１≦０．５μｍ、０．５３μｍ≦λ２≦０．５７μｍ、０．６μｍ≦λ３≦０．６４μｍの範囲にある３波長λ１、λ２、λ３の光を１５°≦γ１≦７０°の範囲内の角度γ１で入射させた時、各波長λ１、λ２、λ３の回折効率が最大となる回折角度が、−５°から＋５°の範囲に含まれ、
前記複数の突起のそれぞれは、高さが９μｍ〜１３μｍの範囲で、前記高さの半分の位置での幅が１０μｍ〜１７μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２８５μｍ〜３１５μｍの範囲であることを特徴とする光学フィルム。
【請求項５】
互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、
前記第１主面に配置され、互いに隣接する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、
前記第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備え、
前記複数の偏向素子のそれぞれが、ホログラムを構成する平均周期２００μｍ以下の溝又は山からなり、前記ホログラムは、入射角が３０°±１５°の白色光を前記突起層に垂直な方向に曲げ、光学材料の屈折率をｎとし、平均周期が５μｍ±１．０μｍ、平均深さが（３．７±１．０）／（ｎ−１）μｍである鋸歯形状、または、該形状の溝が深さの５０％未満だけ埋まっている形状であり、
前記複数の突起のそれぞれは、高さが９μｍ〜１３μｍの範囲で、前記高さの半分の位置での幅が１０μｍ〜１７μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２８５μｍ〜３１５μｍの範囲であることを特徴とする光学フィルム。
【請求項６】
前記複数の突起のそれぞれが、先端にくぼみを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記くぼみが、前記第２主面に対して少なくとも一部が平行でない周縁を有することを特徴とする請求項６に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記複数の突起のそれぞれの高さが、５μｍ〜１３μｍの範囲であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記複数の突起のそれぞれの高さが、５μｍ〜８μｍの範囲であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記複数の突起のそれぞれが、半球形状を有し、高さが７μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
前記複数の突起の配列が規則的であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項１２】
前記配列が、単位格子が正方形の格子配列であることを特徴とする請求項１１に記載の光学フィルム。
【請求項１３】
前記配列の方向が、前記延伸方向と平行であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光学フィルム。
【請求項１４】
前記偏向素子層及び前記突起層が、光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学フィルム。
【請求項１５】
光源と、
前記光源と対向する端面を入射面、前記入射面に直交する一対の主面のそれぞれを反射面及び出射面とし、前記反射面に配置され、前記光源から前記入射面を通して入射した光を前記出射面に向かうように反射する反射素子を有する導光板と、
前記出射面に対向して配置された請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光学フィルムと、
前記光学フィルムを挟んで前記出射面と対向する拡散フィルムと、
前記反射面と対向して配置され、前記反射面から出射した光を前記導光板に入射させるリフレクタ
とを備えることを特徴とする面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を偏向する光学フィルム及び面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は携帯電話、携帯用ノートパソコン、携帯用液晶テレビ、あるいはビデオ一体型液晶テレビ等として種々の分野で広く利用されている。この液晶表示装置は、基本的に面光源装置と液晶表示装置から構成されている。面光源装置としては、直下方式やエッジライト方式が用いられる。直下方式では、液晶表示装置の直下に光源が設けられる。エッジライト方式では、透光性平板の導光板の側面部に光源が配置され、導光板の表面全体から光を出射させる。液晶表示装置のコンパクト化からエッジライト方式の面光源装置が多用されている。
【０００３】
現在普及している面光源装置では、光源から出射した光は、導光板側面の入光面から入射し、導光板内部に導かれる。導光板の反射面に設けられた反射溝で偏向して反射された光は、導光板の出射面から出射する。一部の光は、反射面側から出射するが、反射面に対向して配置されたリフレクタにより反射されて導光板に再度入射する。導光板の出射面から出射した光は、光学フィルムにより偏向され、光学フィルムからほぼ垂直に出射する。更に、光学フィルムから出射した光は、拡散フィルムにより拡散され、要求される視野角特性を有する面光源となる。
【０００４】
光学フィルムの出射面と拡散フィルムの入射面が共に平滑である場合、平滑面同士の部分的な密着により「ウェットアウト」や「ニュートンリング」と呼ばれる表示欠陥が発生しやすくなる。「ウェットアウト」とは、２枚のフィルムが部分的に面接触した場合、密着領域(空気層が無い領域)がその周囲の非密着領域(空気層が有る領域)と異なる部分として視認される表示欠陥である。これは、非密着領域では空気層の存在によりフィルム/空気界面での反射や屈折の影響を受けるのに対して、密着領域では空気層の影響が無く、光の透過特性が非密着領域と異なるためである。
【０００５】
一方「ニュートンリング」とは、２枚のフィルムの隙間が数μｍ以下の場合に、着色および明暗の縞模様が視認される表示欠陥である。これは、２枚のフィルムの隙間(空気層の厚み)の微量な違いに伴い、光の干渉により隙間が光の１／４波長の偶数倍の所で明るく（強く）なり、奇数倍の所で暗く（弱く）なることによる。その結果、光の波長に依存した明暗差が現れるために、着色および明暗の縞模様が視認される。ニュートンリングが顕著に発生するのは、白色光の場合隙間が１．５μｍ以下の場合である。
【０００６】
このような表示品質の低下の課題を解決するため、光学フィルムに用いる樹脂中にビーズを分散させ、拡散フィルムに対向する光学フィルムの表面に突起を形成する技術が提案されている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、樹脂中にビーズを均一に分散させ、かつ突起の高さを精度よく制御することは困難である。また、光学フィルムとビーズの樹脂は異なる組成であり、光学フィルムにそりを発生させることがある。更に、樹脂中に分散したビーズは光の拡散体となるため、輝度が低下する問題もある。
【０００７】
また、略直角を成す２等辺三角形状のプリズムの偏向素子を約５０μｍの間隔で表面に配置した光学フィルムにおいて、ニュートンリングを発生させないように、裏面に突起を形成する技術が提案されている（特許文献３参照）。特許文献３では、ベースフィルム部、偏向素子部、及び突起部が一体化形成されている。一般に、ベースフィルム上にプリズム部や突起部を一体化形成する場合、熱転写により形状がベースフィルムに転写される。しかし、高強度の樹脂が用いられるベースフィルムへの熱転写は、形状転写性が悪い。そのため、熱転写により形成した偏向素子は、設計形状からずれてしまう。
【０００８】
特に、偏向素子の間隔を１０μｍ以下とすることにより、回折現象を利用して出射光の角度分布を狭くすることができる。その結果、面光源装置の正面輝度を向上させることができる。熱転写により、高強度のベースフィルムに間隔及び高さが５μｍ〜１０μｍ程度の偏向素子を形成する場合、偏向素子の先端が丸みを帯び、設計値より０．３μｍ〜１μｍ程度低い偏向素子が形成されてしまう。一方、形状転写性のよい樹脂を用いれば、設計形状からのずれを０．２μｍ以下と低減することができる。しかし、一般的に、形状転写性のよい樹脂は強度がないため、光学フィルムのベースフィルムとしては適していない。このように、従来においては、２枚のフィルム間の部分的な密着によるウェットアウトやニュートンリングを防止することができる高輝度の面光源装置を実現することは困難であった。
【０００９】
ベースフィルムの裏面に塗布した樹脂層に半球状の突起を形成した光学フィルムが提案されている（特許文献４参照）。特許文献４に開示された突起は、高さが１．２μｍ〜３．３μｍと低く、ピッチを狭くしなければ表示欠陥を防止することができない。ピッチを狭くしているため、突起による光の散乱量が無視できなくなる。そのため、光学フィルムが白濁してしまうこと、光学フィルムからの出射光が暗くなってしまうこと、あるいは、出射光の出射角度分布が変化してしまうこと等の問題が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２４９２２０号公報
【特許文献２】特許第００３９６８１５５号公報
【特許文献３】特開平０９−０２１９０７号公報
【特許文献４】特開２００７−３１６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、輝度を落とさずに２枚のフィルム間の部分的な密着によるウェットアウトやニュートンリングを防止することが可能な光学フィルム及び面光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、第１主面に配置され、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備える光学フィルムであって、複数の偏向素子は、３．５〜３０μｍ周期で等間隔に配置され、複数の偏向素子のそれぞれは、延伸方向に直交する方向に切った断面が第１及び第２傾斜面を有する三角形で、第１及び第２傾斜面が第１主面の法線と成す角度がそれぞれ６〜１６°の範囲及び３０〜４０°の範囲であり、複数の突起のそれぞれは、高さが４μｍ〜２０μｍの範囲で、高さの半分の位置での幅が１μｍ〜６０μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が５０μｍ〜３０００μｍの範囲であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第２の態様は、互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、第１主面に配置され、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備える光学フィルムであって、複数の偏向素子のそれぞれの断面が、歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下の鋸歯形状であり、複数の偏向素子の屈折率をｎ、平均周期をｄとして、鋸歯形状の溝の平均深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）  （但し、０．４≦α≦１．０）であり、０．４６μｍ≦λ１≦０．５０μｍ、０．５３μｍ≦λ２≦０．５７μｍ、０．６０μｍ≦λ３≦０．６４μｍの範囲にある３波長λ１、λ２、λ３の光を１５°≦γ１≦７０°の範囲内の角度γ１で入射させた時、各波長λ１、λ２、λ３の回折効率が最大となる回折角度が、−５°から＋５°の範囲に含まれ、複数の突起のそれぞれは、高さが９μｍ〜１３μｍの範囲で、高さの半分の位置での幅が１０μｍ〜１７μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２８５μｍ〜３１５μｍの範囲であることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第３の態様は、互いに対向する第１及び第２主面を有する透光性のベースフィルムと、第１主面に配置され、互いに隣接する複数の偏向素子を有する偏向素子層と、第２主面に配置され、複数の突起を有する突起層とを備える光学フィルムであって、複数の偏向素子のそれぞれが、ホログラムを構成する平均周期２００μｍ以下の溝又は山からなり、ホログラムは、入射角が３０°±１５°の白色光を突起層に垂直な方向に曲げ、光学材料の屈折率をｎとし、平均周期が５．０±１．０μｍ、平均深さが（３．７±１．０）／（ｎ−１）μｍである鋸歯形状、または、形状の溝が深さの５０％未満だけ埋まっている形状であり、複数の突起のそれぞれは、高さが９〜１３μｍの範囲で、高さの半分の位置での幅が１０〜１７μｍの範囲で、隣り合う突起間の距離が２８５〜３１５μｍの範囲であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第４の態様は、光源と、光源と対向する端面を入射面、入射面に直交する一対の主面のそれぞれを反射面及び出射面とし、反射面に配置され、光源から入射面を通して入射した光を出射面に向かうように反射する反射素子を有する導光板と、出射面に対向して配置された本発明の第１の態様による光学フィルムと、光学フィルムを挟んで出射面と対向する拡散フィルムと、反射面と対向して配置され、反射面から出射した光を導光板に入射させるリフレクタとを備える面光源装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、輝度を落とさずに２枚のフィルム間の部分的な密着によるウェットアウトやニュートンリングを防止することが可能な光学フィルム及び面光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る面光源装置の一例を示す断面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の一例を示す上面図である。
【図３】図２に示した導光板のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の入射面の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の入射面の他の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の入射面の他の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の入射面の他の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の反射素子の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の反射素子の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板内での光の伝播の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る面光源装置に使用する導光板の他の例を示す図である。
【図１２】面光源装置に使用する光学フィルムを示す図である。
【図１３】図１２に示した光学フィルムのＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図１４】図１２に示した光学フィルムを用いた面光源装置を示す図である。
【図１５】光学フィルムと導光板の配置の一例を示す図である。
【図１６】光学フィルムと導光板の配置の他の例を示す図である。
【図１７】導光板及び光学フィルム内での光の伝播の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの一例を示す図である。
【図１９】図１８に示した光学フィルムのＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの突起の一例を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの突起の他の例を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る面光源装置の出射角度と輝度の関係の一例を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態に係る面光源装置の部分的密着の評価結果の一例を示す表である。
【図２４】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの製造方法の一例を示す図（その１）である。
【図２５】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの製造方法の一例を示す図（その２）である。
【図２６】本発明の実施の形態に係る光学フィルムの偏向素子の一例を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態の変形例に係る面光源装置の一例を示す断面概略図である。
【図２８】本発明の実施の形態の変形例に係る光学フィルムの一例を示す図である。
【図２９】図１８に示した光学フィルムのＤ−Ｄ断面を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態の変形例に係る光学フィルムの突起の一例を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態の変形例に係る面光源装置の部分的密着の評価結果の一例を示す表である。
【図３２】本発明の実施の形態の変形例に係る光学フィルムの製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１９】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る面光源装置は、図１に示すように、光源１０、導光板７、光学フィルム６、拡散フィルム８、リフレクタ９を備える。光源１０は、導光板７の入射面に対向して配置される。導光板７は、複数の反射素子１４が配置された反射面を有する。反射素子１４は、光源１０から入射した光を出射面１２に向かうように反射する。
【００２１】
光学フィルム６は、透光性を有し、ベースフィルム１、偏向素子層２、及び突起層４を備える。ベースフィルム１は、互いに対向する第１主面、及び第２主面を有する。偏向素子層２は、導光板７の出射面１２に面するようにベースフィルム１の第１主面に配置される。偏向素子層２は、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子３を有する。偏向素子３は、導光板７の出射面１２から光学フィルムに入射する光を偏光し、光学フィルム６の第２主面からほぼ垂直に出射させる。突起層４は、ベースフィルム１の第２主面に配置される。突起層４は、複数の突起５を有する。
【００２２】
拡散フィルム８は、光学フィルム６を挟んで導光板７の出射面１２と対向する。拡散フィルム８は、所望の視野角特性となるように光学フィルム６から入射した光を拡散させる。リフレクタ９は、導光板７の反射面１３に面して配置される。リフレクタ９は、導光板７の反射面から出射した光を導光板７に向かって反射させる。
【００２３】
より詳細には、図２及び図３に示すように、導光板７は、略矩形状の一対の主面を有する略板状の形状である。光源１０と対向する導光板７の端面を入射面１１とする。入射面１１に直交する導光板７の一対の主面をそれぞれ反射面１３及び出射面１２とする。反射面１３に配置された複数の反射素子１４は、光源１０から入射面１１を通して入射した光を出射面１２に向かうように反射する。
【００２４】
光源１０として、複数の発光ダイオードが用いられる。図２では、４個の発光ダイオードを用いているが、発光ダイオードの個数は限定されない。また、光源１０として、冷陰極管などの蛍光管も利用できるが、面光源装置の薄型化のためには発光面が短い発光ダイオードが望ましい。
【００２５】
導光板７の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル等の透明材料が利用できる。また、上記以外の材料でも、上記のような一定の屈折率を有する透明な材料であれば利用できる。
【００２６】
導光板７の入射面１１に対向して略等間隔で直線状に配置された複数の光源１０から出射した光は、入射面１１から導光板７内に入射される。入射面１１に光制御部として、導光板７の厚み方向に伸びる偏向素子を形成することで、入射面１１付近の光を拡散させ、あるいは光の進行方向を制御することができる。特に、入射面１１付近の明暗差による表示品質を改善することができる。入射面１１の光制御部として、図４〜図７に示すように、断面形状が略三角形（図４）、略台形（図５）、略半楕円形（図６）、もしくはなめらかな波型形状（図７）の偏向素子が用いられる。また、図４〜図７に示した偏向素子の表面に微細な凹凸形状を形成したものは、作製が比較的簡単で光制御の効果を得やすい。
【００２７】
光の進行方向を変えるための光制御部である溝状の反射素子１４は、反射面１３に形成される。反射素子１４は断面略三角形であり、その稜線１４ｃは入射面１１と略平行方向に延伸する。反射素子１４の稜線１４ｃは、直線状である。反射素子１４は、入射面１１から入射面１１と対向する面に連続して複数形成される。なお、反射素子１４は、出射面１２に形成してもよい。この場合、反射面１３は平坦面となる。また、反射素子１４の稜線１４ｃは、曲線状であってもよい。
【００２８】
隣り合う反射素子１４同士の間隔は一定でもよく、あるいは入射面１１からの距離によって変化させてもよい。隣り合う反射素子１４同士の間隔が一定の場合、出射面１２から出射する光のうち、入射面１１付近から出射する光量に対して、入射面１１と対向する面の付近から出射する光量が少なくなる虞がある。この場合、反射素子１４同士の間隔を入射面１１から遠ざかるに従って密にすることで、入射面１１と対向する面の付近から出射する光量を増加させることができる。隣り合う反射素子１４同士の間隔を調整することによって、導光板７から出射する光の強度の位置分布を調整することができ、面内で均一な出射特性を有する面光源装置を実現できる。
【００２９】
図８に示すように、反射素子１４は、厚さａの導光板７の反射面１３に周期ｐで配置される。反射素子１４は、入射面１１側の第１傾斜面１４ａと、導光板７の入射面１１と対向する面側の第２傾斜面１４ｂとを有する。出射面１２に対し、第１傾斜面１４ａは傾斜角度α１を、第２傾斜面１４ｂは傾斜角度α２を有する。傾斜角度α１、α２は全ての反射素子１４において一定でもよく、一部あるいは全ての反射素子１４において異なってもよい。
【００３０】
反射素子１４の周期ｐは、例えば１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜２００μｍ、更に好ましくは２０μｍ〜１５０μｍ、更により好ましくは６７μｍ〜８１μｍの範囲である。傾斜角度α１は、例えば０．０１°〜５°、好ましくは０．０５°〜２°、より好ましくは０．１°〜０．８°、更に好ましくは０．１５°〜０．６５°、更により好ましくは０．２５°〜０．５５°の範囲である。傾斜角度α２は、例えば７０°〜９０°、好ましくは７５°〜８５°、より好ましくは７８°〜８３°、更に好ましくは７９．３５°〜７９．８５°、更により好ましくは７９．４５°〜７９．７５°の範囲である。導光板７の厚さａは、例えば０．０４ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍ〜３ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ、更に好ましくは０．１５ｍｍ〜０．６ｍｍ、更により好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲である。
【００３１】
また、図９に示すように、隣接する反射素子１４の間に平坦部を設けてもよい。幅ｐａの溝形状の反射素子１４が、周期ｐｂで配置される。平坦部を設けることにより、導光板７から出射する光の強度の位置分布を調整することができ、面内で均一な出射特性を有する面光源装置を実現できる。なお、反射素子１４の溝の底面に平坦部を設けてもよい。
【００３２】
図１０に示すように、第１傾斜面１４ａは、反射素子１４が形成されていない出射面１２において、入射面１１から出射面１２の法線と角度ψ１で入射した光を、出射面１２の法線に対して角度ψ２となるように反射する。即ち、出射面１２の法線に対してある角度をなして進む光は、第１傾斜面１４ａで反射することで、出射面１２の法線とのなす角度が減少する。第１傾斜面１４ａでの反射を繰り返すことで、出射面１２の位置Ｘにおいて出射面１２の法線となす角度が臨界角より小さくなった光が、出射面１２から出射される。このように、図１０に示すように、光源１０から導光板７の入射面１１に入射した光は、出射面１２の法線となす角が臨界角に達するまでは出射面１２と反射面１３で全反射を繰り返しながら導光板７の内部を進む。
【００３３】
上述のように溝形状の反射素子１４を反射面１３に形成した導光板７では、第１傾斜面１４ａの傾斜角度α１は、第２傾斜面１４ｂの傾斜角度α２より小さい。したがって、反射素子１４の大部分が光の反射に使用されるため、導光板７内に入射した光を出射面１２方向に反射する効率が高く、光利用効率が高い。
【００３４】
導光板７の出射面１２に、図１１に示すように、断面が略三角形で、稜線が入射面１１から入射面１１と対向する面に向かって互に平行に延伸する複数の異方性拡散パターン３０を形成してもよい。隣り合う異方性拡散パターン３０の間隔は、１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは５μｍ〜３００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜２００μｍ、更に好ましくは１５μｍ〜１００μｍ、更により好ましくは２０μｍ〜８１μｍの範囲である。また、異方性拡散パターン３０として、ホログラムパターンを用いてもよい。なお、反射素子１４が出射面１２に形成される場合は、異方性拡散パターン３０は、反射面１３に形成される。
【００３５】
異方性拡散パターン３０は、導光板７の出射面１２内で均一な出射特性を得ることに効果がある。特に、導光板７の入射面１１付近において、光源１０付近、及び隣接する光源１０との間付近における光の出射強度差を減少させることに効果があり、面内で均一な出射特性を有するとともに表示品質の高い面光源装置を実現できる。
【００３６】
光学フィルム６ａは、図１２及び図１３に示すように、ベースフィルム１、及び偏向素子層２を備える。偏向素子層２は、厚さｈ２のベース層と、ベース層上に形成されたプリズム状の複数の偏向素子３とを有する。偏向素子３は、互に隣接して一方向に延伸する。偏向素子３は高さｈ１、周期ｄ１で配置される。偏向素子３の断面形状は、三角形で、稜線３ｃは直線状である。偏向素子３の延伸方向に直交する方向に切った断面において、頂点からの法線と偏向素子３の入射面１１側の第１傾斜面３ａ及びその反対側の第２傾斜面３ｂとがなす角度をそれぞれβ１及びβ２とする。なお、偏向素子３は、断面形状が略楕円や略台形等でもよく、稜線３ｃは曲線状であってもよい。また、隣り合う偏向素子３は互いに離れていてもよい。しかし、偏向素子３を互に接して配置するほうが光をよく偏向することができ、面光源装置の輝度が高くなる。
【００３７】
ベースフィルム１として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル等のような透明な材料の単体もしくは２種類以上の組み合わせが利用できる。偏向素子層２として、ウレタンアクリレート樹脂、オリゴエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコンアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂等の透光性の光硬化型樹脂が用いられる。
【００３８】
光学フィルム６ａには、出射光の角度分布を狭く、出射光をほぼ垂直に狭い角度分布で出射すること、及び出射光の輝度を上げること等の出射特性が要求される。このような出射特性を実現するため、光学フィルム６ａの成形に用いる金型の加工性を考慮して、偏向素子層２のベース層の厚さｈ２、偏向素子３の高さｈ１、周期ｄ１、第１及び第２傾斜面の角度β１、β２等が決定される。
【００３９】
例えば、偏向素子層２のベース層の厚さｈ２を略０μｍにすれば、偏向素子層２に使用する材料を減らすことができるため、製造原価を抑えることが可能である。また、面光源装置の総厚を薄くすることができる。一方、厚さｈ２を０μｍより厚くすれば、偏向素子３を形成するときの異物混入等による変形を抑えることができ、面光源装置の表示品質の低下を防ぐことができる。よって、厚さｈ２の大きさは、実用的には、異物混入等による偏向素子３変形を抑えることができる最低の厚みにすることが望ましい。また、製造時の厚さばらつきがある場合には、ばらつきを考慮して厚さｈ２を厚くすることが望ましい。
【００４０】
偏向素子層２のベース層の厚さｈ２は、例えば２μｍ〜２０μｍ、好ましくは２．５μｍ〜１６μｍ、より好ましくは３μｍ〜１４μｍ、更に好ましくは４μｍ〜１２μｍ、更により好ましくは５μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００４１】
また、偏向素子３の高さｈ１は、例えば３μｍ〜１００μｍ、好ましくは３．５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは４μｍ〜２０μｍ、更に好ましくは５μｍ〜１０μｍ、更により好ましくは５．４μｍ〜６．４μｍの範囲である。周期ｄ１は、例えば３μｍ〜５０μｍ、好ましくは３．５μｍ〜３０μｍ、より好ましくは４．５μｍ〜１５μｍ、更に好ましくは４．９μｍ〜１０．１μｍ、更により好ましくは４．９μｍ〜５．１μｍの範囲である。
【００４２】
偏向素子３の第１傾斜面３ａの角度β１は、例えば０°〜３０°、好ましくは４°〜２０°、より好ましくは６°〜１６°、更に好ましくは８°〜１２°、更により好ましくは９．８°〜１０．８°の範囲である。第２傾斜面３ｂの角度β２は、例えば１０°〜６０°、好ましくは２０°〜５０°、より好ましくは３０°〜４０°、更に好ましくは３４°〜３８°、更により好ましくは３５．５°〜３６．５°の範囲である。
【００４３】
また、偏向素子３として、例えば、断面が鋸歯形状で、各歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下の偏向素子を用いてもよい。偏向素子の光学材料の屈折率がｎの場合、偏向素子は、溝の平均の深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）  （但し、０．４≦α≦１、ｄは偏向素子の平均周期）であることが望ましい。０．４６μｍ≦λ１≦０．５μｍ、０．５３μｍ≦λ２≦０．５７μｍ、０．６μｍ≦λ３≦０．６４μｍの範囲にある３波長λ１、λ２、λ３の光を１５°≦γ１≦７０°の範囲内のある角度γ１で入射させた時、各波長の回折効率が最大となる回折角度が、−５°から＋５°の範囲に含まれているように設計した場合、高輝度な面光源装置を得ることができる。
【００４４】
また、偏向素子３として、例えば、ホログラムを構成する平均周期２００μｍ以下の溝又は山からなる形状の偏向素子を用いてもよい。ホログラムは、入射角が３０°±１５°の白色光を光学フィルムの偏向素子が形成されてない面に垂直な方向に曲げる。偏向素子の光学材料の屈折率をｎとした時、偏向素子は、平均周期が５．０±１．０μｍ、平均深さが（３．７±１．０）／（ｎ−１）μｍである鋸歯形状、または、鋸歯形状の溝が深さの５０％未満だけ埋まっている形状であることが望ましい。このように設計した場合、高輝度な面光源装置を得ることが出来る。
【００４５】
図１４に示すように、面光源装置において、光学フィルム６ａは、偏向素子層２が導光板７の出射面１２に面するように設置する。光学フィルム６ａは、図１５に示すように、偏向素子３の稜線３ｃが、導光板７に形成された反射素子１４の稜線１４ｃとほぼ平行に設置する。あるいは、図１６に示すように、偏向素子３の稜線３ｃを、反射素子１４の稜線１４ｃに対して所定の角度で傾けてもよい。この場合、偏向素子３の第１傾斜面３ａが入射面１１側を向くように設置する。偏向素子３の稜線３ｃを反射素子１４の稜線１４ｃに対して所定の角度で傾けることにより、導光板７と光学フィルム６ａとの間、あるいは光学フィルム６ａと面光源装置の出射側に配置される液晶表示装置との間でモアレ干渉縞が発生しにくくなる。
【００４６】
図１７に示すように、導光板７の出射面１２から出射する光の多くは、出射面１２となす角度が小さい。出射面１２となす角度γ１、γ２で出射する光Ｌ１，Ｌ２は、光学フィルム６ａ内に偏向素子３の第１傾斜面３ａから入射する。入射した光Ｌ１、Ｌ２は、第２傾斜面３ｂで反射されて、光学フィルム６ａの上面に対して垂直に近い角度に偏向される。したがって、光学フィルム６ａの上面に対して垂直に近い角度γｏ１、γｏ２で偏向した光Ｌｏ１、Ｌｏ２が光学フィルム６ａから出射する。その結果、光学フィルム６ａは、面光源装置から出射する光の正面強度を向上させる。
【００４７】
なお、光学フィルム６ａによる光の偏向については、次のような注意が必要である。光学フィルム６ａの隣り合う偏向素子３同士の距離が充分大きい場合には、光の屈折・全反射現象をもとにして偏向素子３の形状や距離を設計すればよい。一方、光学フィルム６ａの隣り合う偏向素子３同士の距離が１０μｍ程度以下になると、光の回折・干渉現象を考慮して偏向素子３の形状や距離を設計する必要がある。（例えば、特開２００６−５８８４４号公報参照）。
【００４８】
例えば、光学フィルム６ａにおいて、光の回折現象を考慮して、図１７に示した偏向素子３の周期ｄ１を４．９μｍ〜５．１μｍの範囲、角度β１を９．８°〜１０．８°の範囲、かつ角度β２を３５．５°〜３６．５°の範囲とする。このように設計された光学フィルム６ａを用いることにより、面光源装置の正面輝度を向上させることができる。
【００４９】
光学フィルム６ａと拡散フィルム８とは、実際には近接して配置される。光学フィルム６ａの上面と拡散フィルム８の入射面が共に平滑の場合、光学フィルム６ａと拡散フィルム８が部分的に密着する。そのため、ウェットアウトやニュートンリング等の表示欠陥が発生し、表示品質が悪くなる。
【００５０】
実施の形態に係る光学フィルム６は、図１８及び図１９に示すように、偏向素子層２が形成されたベースフィルム１の反対側の面に突起層４を設ける。突起層４は、厚さＨｒ２のベース層と、ベース層上に形成された高さＨｒ１で、半値幅Ｄｒの複数の突起５を有する。突起５は、隣り合う突起５との距離Ｐｒで配列される。突起５は、光学フィルム６と拡散フィルム８との部分的な密着を防止することができる。なお、「半値幅」とは、突起５の高さＨｒ１の半分の位置で突起５を切断した場合の切り口において最大となる径のことである。
【００５１】
突起５は、円柱状、円錐状、三角柱状、三角錐状、四角柱状、四角錐状、あるいは半球状である。光学フィルム６と拡散フィルム８との部分的密着を防ぐためには、突起５の接触面積が少ないほうが望ましい。例えば、図２０に示すような先端がなだらかな形状よりも、図２１に示すような先端が尖った形状のほうが先端部の面積を少なくできる。したがって、突起５としては、柱状よりも半球状や錐状のほうが効果的である。また、微小な面積内に形成した複数の凹凸を、突起５としてもよい。突起層４として、ウレタンアクリレート樹脂、オリゴエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコンアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂等の透光性の光硬化型樹脂が用いられる。
【００５２】
突起層４のベース層の厚さＨｒ２は、例えば２μｍ〜２０μｍ、好ましくは２．５μｍ〜１６μｍ、より好ましくは３μｍ〜１４μｍ、更に好ましくは４μｍ〜１２μｍ、更により好ましくは５μｍ〜１０μｍの範囲である。例えば、厚さＨｒ２を略０．１μｍに薄くすれば、突起層４に使用する材料を減らすことができるため、製造原価を抑えることができる。また、面光源装置の総厚を薄くすることができる。一方、厚さＨｒ２を略０．１μｍより厚くすれば、突起層４を形成するときの異物混入等による変形を抑えることができるため、面光源装置の表示品質の低下を防ぐことができる。よって、厚さＨｒ２の大きさは、実用的には、突起層４を形成するときの異物混入などによる変形を抑えることが可能な最低の厚さ、例えば２μｍ以上にすることが望ましい。また、生産時の厚さのばらつきがある場合には、ばらつきを考慮して厚さＨｒ２を、例えば５μｍ以上に厚くすることが望ましい。
【００５３】
また、突起５の高さＨｒ１は、例えば３μｍ〜３０μｍ、好ましくは４μｍ〜２０μｍ、より好ましくは５μｍ〜１６μｍ、更に好ましくは７μｍ〜１３μｍ、更により好ましくは９μｍ〜１３μｍの範囲である。突起５は、光学フィルム６と拡散フィルム８の間に隙間を作ることが目的である。しかし、面光源装置を薄くしたいため、突起５の高さＨｒ１は３０μｍを越えて高くするのは好ましくない。また、突起５の高さＨｒ１が３μｍより低すぎると、隙間が狭くなり面光源装置を表面から軽く押しただけで光学フィルム６と拡散フィルム８が部分的に密着してしまう。
【００５４】
突起５の半値幅Ｄｒは、例えば１μｍ〜６０μｍ、好ましくは４μｍ〜４０μｍ、より好ましくは５μｍ〜３０μｍ、更に好ましくは６μｍ〜２０μｍ、更により好ましくは１０μｍ〜１７μｍの範囲である。半値幅Ｄｒが広い突起５においては、光学フィルム６と拡散フィルム８の接触面積が広くなりやすく、部分的な密着を起こしやすい。一方、高さＨｒ１を変えず半値幅Ｄｒを狭くした突起５は形成することが難しく、また突起５の強度も弱くなり破壊しやすい。
【００５５】
隣り合う突起５の距離Ｐｒは、例えば５０μｍ〜３０００μｍ、好ましくは７５μｍ〜１０００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは２４０μｍ〜３５０μｍ、更により好ましくは２８５μｍ〜３１５μｍの範囲である。突起５の距離Ｐｒが３０００μｍより大きすぎると、光学フィルム６もしくは拡散フィルム８がたわんで互いに接触し、部分的に密着しやすくなってしまう。距離Ｐｒが５０μｍより小さすぎると、突起５による光の散乱量が無視できなくなり、光学フィルム６が白濁したり、光学フィルム６からの出射光が暗くなったり、出射光の出射角度分布が変化してしまう。
【００５６】
また、輝度を高くする光学フィルムが提案されている（例えば、特許第４２６５６０２号公報、特許第４２４００３７号公報参照）。提案された光学フィルムには、透過型回折格子やホログラム光学素子が形成されている。透過型回折格子やホログラム光学素子が形成された面とは反対の面に複数の突起を形成することは、見栄えのよい高輝度な面光源装置を実現することに対し非常に有効である。
【００５７】
しかし、特許第４２４００３７号公報に記載の液晶ディスプレー装置の例においては、２枚の光学フィルムを使用している。それに対して、実施の形態に係る面光源装置では、光学フィルム６を１枚しか使用せずに高輝度を実現することができる。このように、実施の形態では、部材数の低減、及び面光源装置の薄型化に貢献することができる。
【００５８】
また、特許第４２４００３７号公報では、光学フィルムの出射面に拡散体を形成しており、モアレやニュートンリングや輝度むらを解消している。この場合、拡散体が形成されている光学フィルムから出射する光は、拡散体によって少なからず広がってしまう。一方、実施の形態に係る面光源装置の光学フィルム６から出射する光は、突起５によりほとんど拡散されないため、正面輝度を高くできる。
【００５９】
図１に示したように、光学フィルム６は、偏向素子３が形成されている偏向素子層２が導光板７の出射面１２に面する向きで設置する。偏向素子３の稜線３ｃは、図１５あるいは図１６に示したように、導光板７に形成された反射素子１４の稜線１４ｃとほぼ平行か、所定の角度傾ける。また、偏向素子３の第１傾斜面３ａ側（図１９参照）が入射面１１側を向くように設置する。反射素子１４に対して偏向素子３の稜線３ｃを所定の角度傾けることによって、導光板７と光学フィルム６、あるいは光学フィルム６と液晶表示装置間でモアレ干渉縞が発生しにくくなり、全く発生しなくなる場合もある。
【００６０】
実施の形態に係る面光源装置では、光学フィルム６の上面に突起５が形成されている。そのため、拡散フィルム８の入射面が平滑の場合であっても、光学フィルム６と拡散フィルム８が部分的に密着することなく、表示品質を良好のまま保つことができる。
【００６１】
突起５は規則的に、周期的に配列する。特に、格子状の配列は設計が容易である。格子状に突起５を配列する場合、単位格子は正方形、長方形、平行四辺形等を用いることができる。また、突起５を配列する方向は、光学フィルム６の偏向素子３の稜線３ｃに対して平行に配置すると、設計が比較的容易である。突起５と偏向素子３、又は突起５と液晶表示装置が干渉して干渉縞を発生する場合は、突起５を配列する方向は光学フィルム６の偏向素子３の稜線３ｃに対して所定の角度傾けることで干渉を解消することができる。
【００６２】
図２２には、図１に示した面光源装置において、拡散フィルム８を取り除いて光出射角度分布を測定した結果を示している。比較として、図１４に示した突起層を形成しない光学フィルム６ａを用いた面光源装置の光出射角度分布を合わせて示している。なお、偏向素子３は、光学フィルム６、６ａ共に、第２傾斜面３ｂの角度β２＝３６°、第１傾斜面３ａの角度β１＝１０．３°、周期ｄ１＝１０μｍである。また、突起層４を形成した光学フィルム６においては、突起５は、半値幅Ｄｒ＝１３μｍ、距離Ｐｒ＝２９０μｍ、高さＨｒ１＝１０μｍである。図２２に示すように、突起５の有無によって、面光源装置からの出射光の光学特性が変わらないことがわかる。
【００６３】
次に、光学フィルム６と拡散フィルム８の部分的密着を評価する方法について説明する。図１に示した構成において、光源１０を点灯させない状態、及び点灯させた状態で、綿棒で３０ｇ重程度の力で拡散フィルム８を上方から押し付けながらこする。こすった部分で光学フィルム６と拡散フィルム８が密着すると、その部分が目視で暗くなったり着色したりして、こすっていない部分との輝度むらが確認できる。
【００６４】
図２３に、光学フィルム６と拡散フィルム８の部分的密着を評価した結果を示す。比較として、図１４に示した突起なしの光学フィルム６ａの評価結果も示している。図２３の表において、○は部分的密着が解消されていることを示し、×は部分的密着が解消されていないことを示す。図２３に示すように、突起なしでは、光源１０の非点灯時及び点灯時ともに部分的密着は解消されない。突起５の高さが４μｍ〜４．８μｍの範囲では、光源１０の非点灯時に部分的密着が解消されるが、点灯時には部分的密着は解消されない。突起５の高さが９．３μｍ〜１０．２μｍの範囲では、光源１０の非点灯時及び点灯時で部分的密着が解消されていることが分かる。このように、突起５の高さが４μｍ以上では光源１０の非点灯時で部分的密着が解消され、９μｍ以上で光源１０の非点灯時及び点灯時で部分的密着が解消されることが確認されている。
【００６５】
次に、実施の形態に係る面光源装置に用いる光学フィルム６の製造方法を、図２４及び図２５を用いて説明する。突起５及び偏向素子３は、転写用金型６０ａ、６０ｂを用いて転写工程により転写される。金型６０ａは、銅めっき等を施した円筒状の金属の表面にエッチング等により突起５に対応するくぼみが形成されている。銅めっきの場合、さびを防止するために、くぼみを形成後、クロムめっき等で表面保護層を形成する。金型６０ｂは、ニッケルめっき等を施した円筒状の金属の表面にバイトで切削加工することにより偏向素子３の形状に対応する溝を形成する。あるいは、エッチング等により偏向素子３の形状に対応する溝を形成してもよい。また、金型６０ｂに形成する溝の稜線方向は、金型６０ｂの円周方向、あるいは長手方向でもよく、それらの方向から所定の角度傾けた方向でもよい。
【００６６】
また、ベースフィルム１には、ＰＥＴフィルム、例えば東洋紡株式会社製、商品名コスモシャイン、品番Ａ４３００、厚み５０μｍが使用できる。他にも透明なフィルム、特に紫外線をよく透過するフィルムが使用可能である。
【００６７】
図２４に示すように、光学フィルム成形装置のフィルム供給部にローラ６１ａ、転写部に金型６０ａ、及びフィルム巻取り部にローラ６１ｂを設置する。ローラ６１ａから供給されたベースフィルム１の面上にディスペンサ６２から光硬化型樹脂６３が滴下される。ベースフィルム１上の光硬化型樹脂６３に金型６０ａにより突起５を転写して形成しながら、光照射装置６４により紫外線等を照射して光硬化型樹脂６３を硬化させて、ベースフィルム１に突起層４を一体に圧着する。金型６０ａから離型したベースフィルム１は、ローラ６１ｂに巻き取られる。
【００６８】
図２５に示すように、光学フィルム成形装置のフィルム供給部にローラ６１ｂ、転写部に金型６０ｂ、及びフィルム巻取り部にローラ６１ｃを設置する。ローラ６１ｂから供給されたベースフィルム１の、突起層４が圧着されていない面上にディスペンサ６２から光硬化型樹脂６３が滴下される。ベースフィルム１上の光硬化型樹脂６３に金型６０ｂにより偏向素子３を転写して形成しながら、光照射装置６４により紫外線等を照射して光硬化型樹脂６３を硬化させて、ベースフィルム１に偏向素子層２を一体に圧着する。金型６０ｂから離型したベースフィルム１は、ローラ６１ｃに巻き取られる。このようにして、光学フィルム６が製造される。
【００６９】
実施の形態に係る光学フィルム６では、形状転写性のよい光硬化型樹脂６３を用いて偏向素子層２及び突起層４が成形される。そのため、転写された偏向素子３は、図２６に示すように、先端を鋭角に成形することができる。例えば、偏向素子３の高さを設計値の０．２μｍ以下のずれにすることができる。また、ベースフィルム１には、強度の高いＰＥＴフィルムが用いられるので、光学フィルム６の強度を確保することができる。
【００７０】
なお、上記の説明では、突起層４を成形した後に偏向素子層２を成形しているが、成形順番は限定されない。始めに偏向素子層２を成形した後に突起層４を成形してもよい。
【００７１】
また、光硬化型樹脂６３に突起５あるいは偏向素子３を転写する転写工程において、光硬化型樹脂６３が金型６０ａ、あるいは金型６０ｂから離型しにくいことがある。光硬化型樹脂６３が金型６０ａ、あるいは金型６０ｂから離型しなかった場合、光学フィルム６に欠陥が発生し不良品となる。この不具合を防ぐために、金型６０ａ及び金型６０ｂに対して、離型剤（例えば、ダイキン化成品販売株式会社製、製品名デュラサーフ、品番ＨＤ−２１０１Ｚ）を用いて離型処理を行うとよい。離型処理により、光硬化型樹脂６３の金型６０ａ及び金型６０ｂからの離型性を向上させることができ、光硬化型樹脂６３が金型６０ａ及び金型６０ｂに残ることを防止することができる。その結果、光学フィルム６に欠陥が発生しにくくなる。
【００７２】
次に、光硬化型樹脂６３の作製方法について説明する。光硬化型樹脂６３として、ウレタンアクリレート型光硬化型樹脂を例として説明する。
【００７３】
攪拌機、温度計、冷却管及び空気ガス導入管を２Ｌの三口フラスコに取り付ける。三口フラスコに、空気ガスを導入した後、ポリテトラメチレングリコール（保土ヶ谷化学株式会社製、商品名：ＰＴＧ８５０ＳＮ）５２０．８０ｇ、ジエチレングリコール１．０６ｇ、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキレンエステル修飾ε−カプロラクトン（ダイセル化学工業株式会社製、商品名：ＦＡ２Ｄ）２７５．２０ｇ、重合禁止剤としてｐ−メトキシキノン０．５ｇ、触媒としてジブチルチ錫ジラウレート（東京ファインケミカル株式会社製、商品名：Ｌ１０１）０．３ｇを入れ、７０℃に昇温する。昇温後、７０℃〜７５℃で攪拌しつつイソホロンジイソシアネート（住化バイエルウレタン株式会社製、商品名：デスモジュールＩ）２２２ｇを２時間かけて均一滴下し、反応を行う。滴下終了後、約５時間反応させてＩＲ測定を行う。ＩＲ測定の結果、イソシアネートが消失したことを確認して反応を終了し、重量平均分子量が７，０００のウレタンオリゴマーが得られる。
【００７４】
ウレタンオリゴマーと、１，９−ノナンジオールジアクリレート（共栄社化学株式会社製）を、３：７ないし５：５の割合で混合して、光硬化型樹脂６３を調整する。なお、上記の成分以外に、光開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバスペシャリティーケミカル社製、商品名：イルガキュア１８４）が１質量部含まれる。
【００７５】
（変形例）
本発明の実施の形態の変形例に係る面光源装置は、図２７に示すように、光源１０、導光板７、光学フィルム６、拡散フィルム８、リフレクタ９を備える。光学フィルム６は、透光性を有し、ベースフィルム１、偏向素子層２、及び突起層４を備える。ベースフィルム１は、互いに対向する第１主面、及び第２主面を有する。偏向素子層２は、導光板７の出射面１２に面するようにベースフィルム１の第１主面に配置される。偏向素子層２は、互いに隣接して一方向に延伸する複数の偏向素子３を有する。突起層４は、ベースフィルム１の第２主面に配置される。突起層４は、複数の突起５ａを有する。
【００７６】
光学フィルム６は、図２８及び図２９に示すように、偏向素子層２が形成されたベースフィルム１の反対側の面に突起層４を設ける。突起層４は、厚さＨｒ２のベース層と、ベース層上に形成された高さＨｒ１で、半値幅Ｄｒの複数の突起５ａを有する。突起５ａは、隣り合う突起５ａとの距離Ｐｒで配列される。突起５ａは、円柱状、円錐状、三角柱状、三角錐状、四角柱状、四角錐状、あるいは半球状で、先端にくぼみを有する。
【００７７】
実施の形態の変形例では、先端にくぼみを有する複数の突起５ａが突起層４に配置される点が実施の形態と異なる。他の構成は、実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００７８】
光学フィルム６と拡散フィルム８との部分的密着を防ぐためには、突起５ａの接触面積が少ないほうが望ましい。例えば、図２１に示したような先端が尖った形状の突起５のほうが先端部の面積を少なくできる。しかしながら、先端が尖った形状を安定して作製するのは困難である。理由の一つは、先端が尖っているくぼみを有する金型の作製が難しいためである。他の理由は、先端が尖っているくぼみの金型を用いる場合、突起の形成時に金型に気泡を巻き込みやすく、樹脂を金型のくぼみ全体に埋め込むことができないこと、樹脂が埋め込めたとしてもフィルムを金型から剥離したときに先端付近が金型に残ってしまうこと等のためである。したがって、一般的には、突起５としては、錐状よりも半球状のほうが作製しやすい。
【００７９】
また、樹脂を金型のくぼみに埋め込むとき、気泡が巻き込まれるような条件のほうが実際には難易度が低い。したがって、図３０に示すように、先端にくぼみを有する突起５ａを作製するほうが容易である。更に、突起５ａとして、くぼみの周縁の全てが拡散フィルム８と接触しないように、ベースフィルム１の主面に対して少なくとも一部が平行でない周縁を有することが望ましい。例えば、図３０に示した形状では、くぼみの周縁の一点のみが拡散フィルム８と接触することになり、局所的な密着を効果的に抑制することができる。
【００８０】
突起層４として、ウレタンアクリレート樹脂、オリゴエステルアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコンアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂等の透光性の光硬化型樹脂が用いられる。
【００８１】
突起層４のベース層の厚さＨｒ２は、例えば２μｍ〜２０μｍ、好ましくは２．５μｍ〜１６μｍ、より好ましくは３μｍ〜１４μｍ、更に好ましくは４μｍ〜１２μｍ、更により好ましくは５μｍ〜１０μｍの範囲である。例えば、厚さＨｒ２を略２０μｍに薄くすれば、突起層４に使用する材料を減らすことができるため、製造原価を抑えることができる。また、面光源装置の総厚を薄くすることができる。一方、厚さＨｒ２を略２μｍより厚くすれば、突起層４を形成するときの異物混入等による変形を抑えることができるため、面光源装置の表示品質の低下を防ぐことができる。よって、厚さＨｒ２の大きさは、実用的には、突起層４を形成するときの異物混入などによる変形を抑えることが可能な最低の厚みにすることが望ましい。また、生産時の厚さのばらつきがある場合には、ばらつきを考慮して厚さＨｒ２を厚くすることが望ましい。
【００８２】
また、突起５ａの高さＨｒ１は、例えば３μｍ〜３０μｍ、好ましくは３μｍ〜２０μｍ、より好ましくは４μｍ〜１６μｍ、更に好ましくは５μｍ〜１３μｍ、更により好ましくは５μｍ〜８μｍの範囲である。突起５ａは、光学フィルム６と拡散フィルム８の間に隙間を作ることが目的である。しかし、面光源装置を薄くしたいため、突起５ａの高さＨｒ１は３０μｍを越えて高くするのは好ましくない。また、突起５ａの高さＨｒ１が３μｍより低すぎると、隙間が狭くなり面光源装置を表面から軽く押しただけで光学フィルム６と拡散フィルム８が部分的に密着してしまう。
【００８３】
突起５ａの半値幅Ｄｒは、例えば１μｍ〜６０μｍ、好ましくは４μｍ〜４０μｍ、より好ましくは５μｍ〜３０μｍ、更に好ましくは６μｍ〜２０μｍ、更により好ましくは１０μｍ〜１７μｍの範囲である。半値幅Ｄｒが広い突起５ａにおいては、光学フィルム６と拡散フィルム８の接触面積が広くなりやすく、部分的な密着を起こしやすい。一方、高さＨｒ１を変えず半値幅Ｄｒを狭くした突起５ａは形成することが難しく、また突起５ａの強度も弱くなり破壊しやすい。
【００８４】
隣り合う突起５ａの距離Ｐｒは、例えば５０μｍ〜３０００μｍ、好ましくは７５μｍ〜１０００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは２４０μｍ〜３５０μｍ、更により好ましくは２８５μｍ〜３１５μｍの範囲である。突起５ａの距離Ｐｒが３０００μｍより大きすぎると、光学フィルム６もしくは拡散フィルム８がたわんで互いに接触し、部分的に密着しやすくなってしまう。距離Ｐｒが５０μｍより小さすぎると、突起５ａによる光の散乱量が無視できなくなり、光学フィルム６が白濁したり、光学フィルム６からの出射光が暗くなったり、出射光の出射角度分布が変化してしまう。
【００８５】
実施の形態の変形例に係る面光源装置では、光学フィルム６の上面に突起５ａが形成されている。そのため、拡散フィルム８の入射面が平滑の場合であっても、光学フィルム６と拡散フィルム８が部分的に密着することなく、表示品質を良好のまま保つことができる。
【００８６】
突起５ａは規則的に、周期的に配列する。特に、格子状の配列は設計が容易である。格子状に突起５ａを配列する場合、単位格子は正方形、長方形、平行四辺形等を用いることができる。また、突起５ａを配列する方向は、光学フィルム６の偏向素子３の稜線３ｃに対して平行に配置すると、設計が比較的容易である。突起５ａと偏向素子３、又は突起５ａと液晶表示装置が干渉して干渉縞を発生する場合は、突起５ａを配列する方向は光学フィルム６の偏向素子３の稜線３ｃに対して所定の角度傾けることで干渉を解消することができる。
【００８７】
実施の形態と同様の方法で、光学フィルム６と拡散フィルム８の部分的密着を評価している。図２７に示した構成において、光源１０を点灯させない状態、及び点灯させた状態で、綿棒で３０ｇ重程度の力で拡散フィルム８を上方から押し付けながらこする。こすった部分で光学フィルム６と拡散フィルム８が密着すると、その部分が目視で暗くなったり着色したりして、こすっていない部分との輝度むらが確認できる。
【００８８】
図３１には、光学フィルム６と拡散フィルム８の部分的密着を評価した結果を示す。図３１には、比較として、突起なしの光学フィルム６ａ、及び半球状の突起５を有する光学フィルム６の評価結果も示している。図３１の表において、○は部分的密着が解消されていることを示し、×は部分的密着が解消されていないことを示す。図３１に示すように、突起なしでは、光源１０の非点灯時及び点灯時ともに部分的密着は解消されない。半球状の突起５の場合、高さが４μｍ〜７．１μｍの範囲では、光源１０の非点灯時に部分的密着が解消されるが、点灯時には部分的密着は解消されない。突起５の高さが８．７μｍ±１μｍで、光源１０の非点灯時及び点灯時で部分的密着が解消されている。それに対して、くぼみ付きの突起５ａでは、高さが６．５μｍ±１．１μｍでも、光源１０の非点灯時及び点灯時で部分的密着が解消されていることが分かる。このように、くぼみ付きの突起５ａの高さが５μｍ以上で光源１０の非点灯時及び点灯時で部分的密着が解消されることが確認されている。
【００８９】
次に、実施の形態の変形例に係る光学フィルム６の突起５ａの作製方法を、図３２を用いて説明する。使用する光学フィルム成形装置は、図２４に示した装置と同様のものである。
【００９０】
図３２に示すように、光学フィルム成形装置のフィルム供給部にローラ６１ａ、転写部に金型６０ａ、及びフィルム巻取り部にローラ６１ｂを設置する。ローラ６１ａから供給されたベースフィルム１の面上にディスペンサ６２から光硬化型樹脂６３が滴下される。ベースフィルム１上の光硬化型樹脂６３は、気泡と共に金型６０ａの凹部に充填される。凹部に取り込まれた気泡により、先端にくぼみを有する突起５ａが転写される。くぼみを安定して形成するためには、金型６０ａの凹部のアスペクト比を高く、光硬化型樹脂６３の粘度を高く、金型６０ａによる転写速度を速くするのが望ましい。
【００９１】
光照射装置６４により紫外線等を照射して、突起５ａが転写された光硬化型樹脂６３を硬化させ、ベースフィルム１に突起層４を一体に圧着する。金型６０ａから離型したベースフィルム１は、ローラ６１ｂに巻き取られる。このようにして、突起５ａを有する突起層４が作製される。
【００９２】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の光学フィルム及び面光源装置は、携帯電話機、ゲーム機器、電子手帳、カーナビゲーション、ノートＰＣ、ＴＶ等の液晶表示装置等に於いて、バックライトに使用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…ベースフィルム
２…偏向素子層
３…偏向素子  ３ａ…第１傾斜面
３ｂ…第２傾斜面
４…突起層
５、５ａ…突起
６…光学フィルム
７…導光板
８…拡散フィルム
９…リフレクタ
１０…光源
１１…入射面
１２…出射面
１３…反射面
１４…反射素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３２】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２６】
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【図３０】
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