(57)【要約】【課題】光均一化構造体とこれを使用する発光モジュールを提供する。【解決手段】この光均一化構造体は、複数の微細構造体が１つの面に設けられた第１物質層と、複数の微細構造体が１つの面に設けられた第２物質層と、間隔層とを備える。該間隔層は該第１物質層と該第２物質層の間に配置され、該間隔層の屈折率は該第１物質層の屈折率及び該第２物質層の屈折率より小さい。【選択図】図１
2012104469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光均一化構造体と、基部プレートと、該光均一化構造体と該基部プレートの間に配置された１つ以上の光源モジュールとを備える発光モジュールであって、
該光均一化構造体は、
互いに反対側の第１面及び第２面を有し該第１面に複数の微細構造体が設けられた光透過性の第１物質層と、
互いに反対側の第１面及び第２面を有し該第１面又は該第２面に複数の微細構造体が設けられた光透過性の第２物質層と、
該第１物質層と該第２物質層の間に配置され屈折率が該第１物質層及び該第２物質層より小さい間隔層と
を備える、発光モジュール。
【請求項２】
前記間隔層の屈折率と前記第１物質層の屈折率の差は０．０８以上であり、該間隔層の屈折率と前記第２物質層の屈折率の差は０．０８以上である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記間隔層の屈折率は１と１．５の間であり、前記第１物質層の屈折率は１．５以上であり、前記第２物質層の屈折率は１．５以上である請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記間隔層は空気層又は間隔物質層である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記第１物質層の前記第２面は前記第２物質層の前記第１面と対面している請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記第１物質層の前記第２面は前記第２物質層の前記第１面の前記複数の微細構造体の頂点と接触している請求項５に記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記光均一化構造体は、前記第１物質層の前記第２面と１つの面が接触している基部材を更に備え、
前記第２物質層は該基部材の該第１物質層と反対側に配置され、該基部材の屈折率と該第１物質層の屈折率の差は０．０７５以下である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記光均一化構造体は、前記第２物質層の前記第２面と１つの面が接触している基部材を更に備え、
前記第１物質層は該第２物質層の該基部材と反対側に配置され、該基部材の屈折率と該第２物質層の屈折率の差は０．０７５以下である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項９】
複数の微細構造体が前記第１物質層の前記第２面に設けられている請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１０】
前記各微細構造体の高さと前記微細構造体のうち隣接する任意の２つの微細構造体の中心間の距離との比は０．３以上かつ０．５以下である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１１】
前記第１物質層の前記第１面の前記複数の微細構造体は、縞パターン、メッシュパターン、及び同心円パターンのうち１つを形成し、前記第２物質層の前記複数の微細構造体は、縞パターン、メッシュパターン、及び同心円パターンのうち１つを形成する請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記各微細構造体は、凸状構造体又は凹状構造体である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１３】
前記各微細構造体は、円柱形構造体、Ｖ字形構造体、球形構造体、及び非球形構造体のうち１つの形状を有する請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１４】
前記非球形構造体は曲面を有し、該曲面は下記の式を満たす請求項１３に記載の発光モジュール。
【数１】
2012104469.tif 000004
式中、Ｚは該曲面の頂点の接線と、該曲面の最下点を通り該頂点の接線に平行な線との間の垂直距離を表し、ｃは該曲面の該頂点における曲率であり、ｋは円錐定数であり、ｒは該曲面の横半径である。
【請求項１５】
前記半径は５μｍ〜２５０μｍの範囲であり、前記微細構造体の周期は５μｍ〜４００μｍの範囲である請求項１４に記載の発光モジュール。
【請求項１６】
複数の前記光源モジュールが設けられ、隣接する２つの光源モジュール間の距離と該各光源モジュールと前記光均一化構造体の距離との比は１以下かつ０．５以上である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１７】
隣接する２つの光源モジュール間の距離は０ｍｍ〜５ｃｍの範囲である請求項１６に記載の発光モジュール。
【請求項１８】
前記第１物質層の前記微細構造体は第１主軸を有し、前記第２物質層の前記微細構造体は第２主軸を有し、該第１主軸と該第２主軸との成す角度は１０°以上かつ９０°以下である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１９】
互いに反対側の第１面及び第２面を有し該第１面に複数の微細構造体が設けられた光透過性の第１物質層と、
互いに反対側の第１面及び第２面を有し該第１面に複数の微細構造体が設けられた光透過性の第２物質層と、
該第１物質層と該第２物質層の間に配置され屈折率が該第１物質層及び該第２物質層より小さい間隔層と
を備える光均一化構造体。
【請求項２０】
前記間隔層は空気層又は間隔物質層である請求項１９に記載の光均一化構造体。
【請求項２１】
前記第１物質層の前記第２面と１つの面が接触している基部材を更に備え、
前記第２物質層は該基部材の該第１物質層と反対側に配置され、該基部材の屈折率と該第１物質層の屈折率の差は０．０７５以下である請求項１９に記載の光均一化構造体。
【請求項２２】
前記基部材は１．４９以上の屈折率を有する物質である請求項２１に記載の光均一化構造体。
【請求項２３】
前記各微細構造体は、円柱形構造体、Ｖ字形構造体、球形構造体、及び非球形構造体のうち１つの形状を有する請求項１９に記載の光均一化構造体。
【請求項２４】
前記非球形構造体は曲面を有し、該曲面は下記の式を満たす請求項２３に記載の光均一化構造体。
【数２】
2012104469.tif 000005
式中、Ｚは該曲面の頂点の接線と、該曲面の最下点を通り該頂点の接線に平行な線との間の垂直距離を表し、ｃは該曲面の該頂点における曲率であり、ｋは円錐定数であり、ｒは該曲面の横半径である。
【請求項２５】
前記半径は５μｍ〜２５０μｍの範囲であり、前記微細構造体の周期は５μｍ〜４００μｍの範囲である請求項２４に記載の光均一化構造体。
【請求項２６】
該光均一化構造体は複数の光源モジュールに対して使用でき、隣接する２つの光源モジュール間の距離は０ｍｍ〜５ｃｍの範囲である請求項１９に記載の光均一化構造体。
【請求項２７】
前記第１物質層の前記微細構造体は第１主軸を有し、前記第２物質層の前記微細構造体は第２主軸を有し、該第１主軸と該第２主軸との成す角度は１０°以上かつ９０°以下である請求項１９に記載の光均一化構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源モジュール、特に、光均一化構造体及び発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
小さい体積、低消費電力、及び長い耐用年数の利点により、発光ダイオード（ＬＥＤ）は全ての新規な発光要素の中でエネルギー節減及び二酸化炭素削減の点で最も効果的である。近年、ＬＥＤは照明装置に広く使用されてきた。また、グリーン電力の意識の高まりとともに、ＬＥＤ照明装置は従来の照明装置を徐々に置き換えるであろうと期待されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ＬＥＤの発光原理及び発光態様は電球、蛍光灯等の従来の光源とかなり異なる。従って、ＬＥＤを照明装置に使用する場合、不均一な光源又は低い発光効率の問題が発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は従来技術の上記問題を解決するために光均一化構造体及び発光モジュールを開示する。
【０００５】
本発明の光均一化構造体は第１物質層と第２物質層と間隔層とを備える。
【０００６】
該間隔層は該第１物質層と該第２物質層の間に配置され、該間隔層の屈折率は該第１物質層の屈折率及び該第２物質層の屈折率より小さい。
【０００７】
該第１物質層は光透過性で、複数の微細構造体が該第１物質層の第１面に形成されている。該第２物質層は光透過性で、複数の微細構造体が該第２物質層の第１面に形成されている。
前記間隔層は空気層又は光透過性間隔物質層であってよい。
【０００８】
該第１物質層の該第１面と反対側の第２面は該第２物質層の該第１面と対面している。また、該第１物質層の該第２面は該第２物質層の該第１面の前記複数の微細構造体の頂点と接触してもよい。
【０００９】
また、基部材が該第１物質層の該第２面に接触して配置され、及び／又は基部材が該第２物質層の該第１面と反対側の第２面に接触して配置されてよい。
【００１０】
また、本発明の光均一化構造体は発光モジュールに使用でき、光源モジュールから出射された光を受け取り、均一化し、均一化された光を送出する。
【００１１】
１つ以上の光源モジュールが光均一化構造体と基部プレートの間に配置される。該光均一化構造体の１つの面は光源モジュールの発光面に対面し、光源モジュールが生成した光を受け取る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光均一化構造体と発光モジュールは低屈折率層と表面構造体とを組み合わせて使用して均一な光照射野及び高い透過率を実現する。また、幾何光学的屈折機構（高屈折率層が低屈折率層を挟む）を使用して光均一化構造体内での全反射を低減することで、光均一化構造体と発光モジュールの発光効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図２】微細構造膜の第１実施形態の概略構造図である。
【図３】微細構造膜の第２実施形態の概略構造図である。
【図４Ａ】微細構造膜の第３実施形態の概略構造図である。
【図４Ｂ】微細構造膜の第４実施形態の概略構造図である。
【図５】微細構造膜の第５実施形態の概略構造図である。
【図６】微細構造膜の第６実施形態の概略構造図である。
【図７】微細構造膜の第７実施形態の概略構造図である。
【図８】非球形微細構造体の実施形態の概略構造図である。
【図９】微細構造膜の第８実施形態の概略構造図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１４】微細構造膜の第９実施形態の概略構造図である。
【図１５】微細構造膜の第１０実施形態の概略構造図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１８】本発明の第８実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図１９】本発明の第９実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。
【図２０】本発明の第１実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２２】本発明の第３実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に係る発光モジュールの概略側面図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２６】本発明の第６実施形態に係る発光モジュールの概略構造図である。
【図２７】本発明の発光モジュールと商業上入手可能な拡散器を用いた発光モジュールとの発光試験のグラフである。
【図２８】本発明の第１０実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。
【図２９】本発明の第１１実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。
【図３０Ａ】本発明の第１２実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。
【図３０Ｂ】本発明の第１２実施形態に係る光均一化構造体の概略３次元展開図である。
【図３１】本発明の第１３実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。
【図３２Ａ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と同じ場合の概略図である。
【図３２Ｂ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と同じ場合の光均一化効果図である。
【図３２Ｃ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と同じ場合の光強度カーブ図である。
【図３３Ａ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と１０°の角度を成す場合の概略図である。
【図３３Ｂ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と１０°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３３Ｃ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と１０°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３４Ａ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と４５°の角度を成す場合の概略図である。
【図３４Ｂ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と４５°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３４Ｃ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と４５°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３５Ａ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と９０°の角度を成す場合の概略図である。
【図３５Ｂ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と９０°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３５Ｃ】図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と９０°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３６Ａ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と１０°の角度を成す場合の概略図である。
【図３６Ｂ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と１０°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３６Ｃ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と１０°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３７Ａ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と４５°の角度を成す場合の概略図である。
【図３７Ｂ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と４５°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３７Ｃ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と４５°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３８Ａ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と９０°の角度を成す場合の概略図である。
【図３８Ｂ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と９０°の角度を成す場合の光均一化効果図である。
【図３８Ｃ】図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と９０°の角度を成す場合の光強度カーブ図である。
【図３９】本発明の第１４実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は下記の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。下記の説明は例示だけのためであり、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００１５】
本発明は、低屈折率層と表面構造体とを組み合わせて使用することで均一な光照射野及び高い透過率を実現する光均一化構造体及び発光モジュールを提供する。また、光均一化構造体内での全反射を幾何光学的屈折機構（高屈折率層が低屈折率層を挟む）を使用することで低減し、光均一化構造体及び発光モジュールの発光効率を向上させる。
【００１６】
下記の説明では、「第１」及び「第２」は、特定の要素またはシーケンスを表すのでなく２つの要素（２つの面、２つの物質層、又は２つの基部材）を表すためだけに使用される。
【００１７】
本発明は、低屈折率層と表面構造体とを組み合わせて使用することで均一な光照射野及び高い透過率を実現する光均一化構造体及び発光モジュールを提供する。また、光均一化構造体内での全反射を幾何光学的屈折機構（高屈折率層が低屈折率層を挟む）を使用することで低減し、光均一化構造体及び発光モジュールの発光効率を向上させる。
【００１８】
下記の説明では、「第１」及び「第２」は、特定の要素またはシーケンスを表すのでなく２つの要素（２つの面、２つの物質層、又は２つの基部材）を表すためだけに使用される。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る光均一化構造体を示す。
図１を参照すると、光均一化構造体１００は２つの微細構造膜１１０、１３０と間隔層１５０とを備える。微細構造膜１１０、１３０と間隔層１５０とは光透過性である。この光透過性は可視光の透過に限定されず、不可視光の透過も含む。光透過率は本明細書では限定されない。
【００２０】
微細構造膜１１０と間隔層１５０と微細構造膜１３０とは順に積層されている。
各微細構造膜１１０、１３０は複数の微細構造体（不図示、後で説明する）を有し、微細構造体を形成する物質の屈折率は間隔層１５０の屈折率より大きい。
【００２１】
ここで、間隔層１５０は空気（空気層と称す）であってもよい。即ち、微細構造膜１１０、１３０は特定の距離だけ互いに隔てられ、空気が微細構造膜１１０、１３０の間に存在する。
【００２２】
また、間隔層１５０は１〜１．５の屈折率を有する物質層（間隔物質層とも呼ぶ）であってもよい。また、微細構造体を形成する物質の屈折率は１．５より大きくてもよい。間隔層１５０の屈折率と微細構造体を形成する物質の屈折率との差は０．０８以上であってもよい。
【００２３】
間隔物質層は１．５未満の屈折率を有する紫外線（ＵＶ）接着剤、又はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）でできていてもよい。また、製造時、微細構造膜１１０と間隔物質層１５０と微細構造膜１３０とは順に互いに接着されてよい。
【００２４】
ここで、低屈折率を有する間隔層１５０と該微細構造体とは光を屈折させ均一な光照射野と高い透過率を実現するために使用される。
図２を参照すると、各微細構造膜１２０（即ち、図１の微細構造膜１１０／１３０）は間隔層１５０より大きな屈折率を有する物質層１２２であってよい。物質層１２２は１．５を超える屈折率を有するＵＶ接着剤、ポリカーボネート（ＰＣ）、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）でできていてよい。
【００２５】
物質層１２２は２つの互いに反対側の面を有する。これらの面をそれぞれ第１面１２２ａと第２面１２２ｂと以下説明の容易さのために呼ぶ。
【００２６】
複数の微細構造体１２３が物質層１２２の第１面１２２ａに設けられている。ここで、これら微細構造体１２３は物質層１２２の第１面１２２ａに分配されても、又は物質層１２２の第１面１２２ａを形成するよう互いに接続されてもよい。言い換えると、物質層１２２の第１面１２２ａの一部又は全部が複数の微細構造体１２３により形成されている。
【００２７】
また、複数の微細構造体１２３が物質層１２２の第２面１２２ｂに形成されてもよい（図３に示す）。
言い換えると、各微細構造膜１２０（即ち、図１の微細構造膜１１０／１３０）は１つの面（第１面１２２ａに限定されず第２面１２２ｂでもよい）だけに、又は両面に微細構造体を有してよい。
【００２８】
ここで、微細構造膜１２０の面を上から見た時、物質層１２２の面（第１面１２２ａ及び／又は第２面１２２ｂ）の微細構造体１２３群は縞パターン（図４Ａ、及び図４Ｂに示す）、メッシュパターン（図５に示す）、又は同心円パターン（図６に示す）を形成する。
【００２９】
縞パターンは直線縞群（図４Ａに示す）、曲線縞群（図４Ｂに示す）、又は直線縞群と曲線縞群との混合（不図示）であってよい。
微視的には、メッシュパターン内の各点は円形、矩形、又は他の幾何形状であってよい。
【００３０】
また、微細構造膜１２０を上から見た時、各微細構造体１２３は凸状構造体（図２に示す）又は凹状構造体（図７に示す）であってよい。
【００３１】
該凸状構造体は円柱形構造体、Ｖ字形構造体、球形構造体、又は非球形構造体の形状を有してよい。該凹状構造体は円柱形構造体、Ｖ字形構造体、球形構造体、又は非球形構造体の形状を有してよい。
【００３２】
ここで、図８を参照すると、該非球形構造体は下記の式１を満たす曲面を有する。
【００３３】
【数１】
2012104469.tif 000003
【００３４】
この式中、Ｚは縦半径、即ち、該曲面の頂点の接線と、該曲面の最下点を通り該頂点の接線に平行な線との間の垂直距離を表し、ｃは該非球形構造体（即ち、該曲面）の中心頂点における曲率であり、ｋは円錐定数であり、ｒは横半径、即ち、曲率半径である。
【００３５】
また、同じ面（第１面又は第２面）の微細構造体１２３は全て同じ形状（図２及び図７に示す）であるか、又は異なる形状（図９に示す）であってよい。
【００３６】
説明の容易さのために、微細構造膜１１０、１３０として働く２つの物質層１２２をそれぞれ第１物質層１１２、第２物質層１３２と呼ぶ。
第１物質層１１２は１つの面だけに、又は両面に微細構造体を有してよい。第２物質層１３２は１つの面だけに、又は両面に微細構造体を有してよい。
【００３７】
図１０及び図１１を参照すると、説明の容易さのために、第１物質層１１２の第１面１１２ａと第２物質層１３２の第１面１３２ａが微細構造体１２３を有する場合を例にとる。第１物質層１１２の微細構造体１２３と第２物質層１３２の微細構造体１２３は同じ構造（図１０に示す）か、又は異なる構造（図１１に示す）を有してよい。異なる微細構造体１２３を有する第１物質層１１２と第２物質層１３２の構造及びその効果を下記に説明する。
【００３８】
第１物質層１１２の第２面１１２ｂは第２物質層１３２の第１面１３２ａと対面している。
第１物質層１１２の第２面１１２ｂと第２物質層１３２の第１面１３２ａは間隔層１５０の両面に接触している。
【００３９】
ここで、間隔層１５０として働く媒体（空気又は特定の物質）が第１物質層１１２と第２物質層１３２の間を満たすよう、即ち、間隔層１５０が第１物質層１１２を第２物質層１３２から完全に分離するよう第１物質層１１２の第２面１１２ｂは第２物質層１３２の第１面１３２ａの微細構造体１２３の頂点から隔てられてよい。
【００４０】
或いは、間隔層１５０として働く媒体（空気又は特定の物質）が第１物質層１１２の第２面１１２ｂと第２物質層１３２の第１面１３２ａの隣接する２つの微細構造体１２３間の空間を満たすよう第１物質層１１２の第２面１１２ｂは第２物質層１３２の第１面１３２ａの微細構造体１２３の頂点に接触していてもよい（図１２及び図１３に示す）。
【００４１】
また、図１４及び図１５を参照すると、各微細構造膜１２０（即ち、図１の微細構造膜１１０／１３０）は物質層１２２（即ち、第１物質層１１２又は第２物質層１３２）と基部材１２４とにより構成されてもよい。
物質層１２２は基部材１２４の１つの面１２４ａ上に形成されている。
微細構造体１２３は物質層１２２の第１面１２２ａに形成され、物質層１２２の第２面１２２ｂは基部材１２４に接触している。
【００４２】
基部材１２４は物質層１２２の屈折率に近い屈折率を有する物質であってもよい。ここで、基部材１２４は１．４９以上の屈折率を有する物質であってもよい。また、基部材１２４はその屈折率と物質層１２２の屈折率との差が０．０７５以下であるような物質であってもよい。即ち、基部材１２４の屈折率と物質層１２２の屈折率との差が０．０７５以下である。例えば、基部材１２４はＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥＴなどであってよい。
【００４３】
図１１〜図１３に示すように、光均一化構造体１００において、２つの微細構造膜１２０（即ち、微細構造膜１１０、１３０）は両方とも単一の物質層１２２（即ち、第１と第２物質層１１２、１３２）により構成された構造を有してもよい。或いは、図１６及び図１７に示すように、一方の微細構造膜１２０（即ち、微細構造膜１３０）は単一の物質層１２２（即ち、第２物質層１３２）により構成された構造を有し、他方の微細構造膜１２０（即ち、微細構造膜１１０）は物質層１２２（即ち、第１物質層１１２）と基部材１２４（即ち、基部材１１４）とにより構成された構造を有する。或いは、図１８及び図１９に示すように、２つの微細構造膜１２０（即ち、微細構造膜１１０、１３０）は両方とも物質層１２２（即ち、第１と第２物質層１１２、１３２）と基部材１２４（即ち、基部材１１４、１３４）とにより構成された構造を有する。
【００４４】
図１６及び図１７を参照すると、一方の微細構造膜１１０が物質層（第１物質層１１２）と基部材１１４とにより構成された構造を有する場合、微細構造膜１１０の基部材１１４の面１１４ａは第１物質層１１２に接触している。基部材１１４の面１１４ａと反対側の面１１４ｂは間隔層１５０と接触している。言い換えると、基部材１１４の面１１４ｂは間隔層１５０の第２物質層１３２と反対側の面と接触している。
【００４５】
図１８及び図１９を参照すると、２つの微細構造膜１１０、１３０の両方が物質層と基部材とにより構成された構造を有する場合、基部材１１４の面１１４ｂは間隔層１５０の第２物質層１３２と反対側の面と接触している。微細構造膜１１０の基部材１１４の面１１４ａは第１物質層１１２に接触し、基部材１１４の面１１４ａと反対側の面１１４ｂは間隔層１５０と接触している。微細構造膜１３０の基部材１３４の面１３４ａは第２物質層１３２と接触し、間隔層１５０は第２物質層１３２と基部材１１４との間に挟まれている。言い換えると、基部材１１４の面１１４ｂと第２物質層１３２の基部材１３４と反対側の面（第１面１３２ａ）は間隔層１５０の両面と接触している。
【００４６】
製造時、単一の物質層１２２により構成された微細構造膜１２０をプラスチック材料の射出成形、又は形成しようとする微細構造体１２３に対応したスタンプ構造体を有するローラーダイを使用する熱間押し出し成形で製造できる。
【００４７】
物質層１２２と基部材１２４とにより構成された微細構造膜１２０を、プラスチック材料を基部材１２４として使用し屈折率が該プラスチック材料に近い接着剤（例えば、ＵＶ接着剤）の層をローラーダイを使用するローラー被覆により基部材１２４に被覆することで製造できる。ローラー回転時、ローラーダイのスタンプ構造体は該接着剤に印刷されて微細構造体１２３が形成される。
【００４８】
ローラーダイ上のスタンプ構造体の場合、微細構造体１２３に対応するスタンプパターンを、形成する微細構造体１２３の形状に応じてダイアモンドナイフを使用して銅又はニッケルに刻むことが出来る。
【００４９】
本開示において、図２〜図１９に示した微細構造膜１２０（即ち、微細構造膜１１０／１３０）及び間隔層１５０の構成のうち１つ以上とその対応する説明は、適宜図１に示した光均一化構造体１００とその対応する説明に適用できる。
【００５０】
図２０及び図２１を参照すると、本開示の光均一化構造体１００は発光モジュール１０に適用されて、光源モジュール２００から出射された光を受け取り、均一化し、均一化された光を送出することが出来る。
【００５１】
複数の光源モジュール２００が光均一化構造体１００と基部プレート３００の間に配置される。
光均一化構造体１００の面１００ａは光源モジュール２００の発光面２００ａに対面し、光源モジュール２００が発生する光を受け取る。
【００５２】
光均一化構造体１００は低屈折率層（即ち、間隔層）と表面構造体を有する高屈折率層（第１と第２物質層）とを使用して受け取った光を多重屈折により均一化し、均一化された光を光均一化構造体１００の面１００ａと反対側の面１００ｂを通して送出する。
【００５３】
光均一化構造体１００は、図２０及び図２１に示すように光源モジュール２００及び基部プレート３００から特定の距離だけ隔てて配置できる。また、光均一化構造体１００の両縁が基部プレート３００に接触し収容空間を形成してもよい。図２２に示すように光源モジュール２００が該収容空間内に配置される。
【００５４】
また、隣接する２つの光源モジュール２００間の距離Ｌと光源モジュール２００と光均一化構造体１００の間の距離Ｈとの比Ｌ／Ｈは０．５≦Ｌ／Ｈ≦１となるよう設計されてよい。図２０を例にとると、光源モジュール２００と光均一化構造体１００は、比Ｌ／Ｈが１となるよう距離Ｈに保持される。図２３は図２２の実施形態の側面図である。図２３を参照すると、本実施形態では、光均一化構造体１００の両縁が基部プレート３００に接触し半円を形成しているが、光源モジュール２００と光均一化構造体１００の間の距離Ｈは一定のままでありＬ／Ｈは１でありうる。しかし、本発明はこれに限定されない。隣接する２つの光源モジュール２００間の距離Ｌはこれに限定されないが０ｍｍ〜５ｃｍであってよい。距離Ｌが０ｍｍの場合、隣接する２つの光源モジュール２００は互いに接触している。
【００５５】
ここで、光源モジュール２００は点光源又は線光源であってよい。光源モジュール２００群は１次元構成（図２１及び図２２に示す）又は２次元構成であってよい。２次元構成は、例えばアレイ構成（図２４に示す）、円対称構成（図２５に示す）、又は放射状構成（図２６に示す）であってよい。
【００５６】
光源モジュール２００は光均一化構造体１００と基部プレート３００の間で基部プレート３００上に配置できる。光源モジュール２００群は基部プレート３００上に１次元構成又は２次元構成（例えば、アレイ構成、放射状構成、又は円対称構成）で配列されうる。
【００５７】
光均一化構造体１００は光源モジュール２００により形成された点光源群を線光源又は面光源に均一化できる。或いは、光均一化構造体１００は光源モジュール２００により形成された線光源群を面光源に均一化できる。
【００５８】
ここで、図１９の光均一化構造体１００を使用する図２１の発光モジュール１０を試験した。第１物質層１１２には屈折率１．５６５のＵＶ接着剤を使用し、第２物質層１３２にも屈折率１．５６５のＵＶ接着剤を使用する。基部材１１４には屈折率１．６のＰＥＴを使用し、基部材１３４には屈折率１．６のＰＥＴを使用する。間隔層１５０には屈折率１．４８のＵＶ接着剤を使用する。ここで、基部材１３４の第２物質層１３２と反対側の面は光源モジュール２００に対面している。また、各微細構造体１２３の高さｈと隣接する２つの微細構造体１２３の中心間の距離ｄ（又は周期）との比ｈ／ｄは０．５≧ｈ／ｄ≧０．３であってよい。各微細構造体１２３の曲率半径は５μｍ〜２５０μｍの範囲であり、図８又は図１９に示したような蒲鉾形面の曲率半径であってもよい。微細構造体１２３の周期は５μｍ〜４００μｍの範囲である。本実施形態では、各微細構造体１２３の高さｈと隣接する２つの微細構造体１２３の中心間の距離ｄとの比ｈ／ｄは０．５である。ここで、隣接する２つの微細構造体１２３の中心間の距離ｄは６０μｍで、各微細構造体１２３の高さｈは３０μｍであり、微細構造体１２３は非球形である。微細構造体１２３の高さはその最高点（頂点）と最下点の間の距離を指す。
【００５９】
図２７を参照すると、図の右側は本発明の発光モジュールを示し、図の左側は商業上入手可能な拡散器を用いた発光モジュールを示す。商業上入手可能な拡散器と比較して、同じ高さ設定と光源モジュールの場合、本発明の発光モジュール１０は均一な線光源を生成するが、商業上入手可能な拡散器を用いた発光モジュールはまだ光点Ｐが見られる。
また、本発明の発光モジュール１０は９０％の透過率に達しうる。
【００６０】
図２８は本発明の第１０実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図であり、光均一化構造体１００の小部分を拡大して示す。図２８を参照すると、光均一化構造体１００は第１物質層１１２と第２物質層１３２と間隔層１５０とを備える。第１物質層１１２の微細構造体１２３と第２物質層１３２の微細構造体１２３は光均一化構造体１００の両外面に配置されている。また、図２９は本発明の第１１実施形態に係る光均一化構造体の概略構造図である。図２９を参照すると、光均一化構造体１００は第１物質層１１２と第２物質層１３２と間隔層１５０とを備える。第１物質層１１２は図２の微細構造膜の第１実施形態に示したのと同じであり、第２物質層１３２は図３の微細構造膜の第２実施形態に示したのと同じである。
【００６１】
第１物質層１１２と第２物質層１３２は異なる微細構造体群を有するので、これら２つの微細構造体１２３群は異なるパターン、異なる配置方向（又は異なる配置角度とも呼ぶ）、又は異なる形状を有してもよい。異なるパターンを有する２つの微細構造体１２３群とは、直線縞、曲線縞、同心円縞、及び他のパターンの中から選択された任意の異なる縞形状を有する２つの微細構造体１２３群を指す。異なる形状を有する２つの微細構造体１２３とは、円形、矩形、及び他の幾何形状の中から選択された異なる断面形状を有する２つの微細構造体１２３を指す。また、異なる形状を有する２つの微細構造体１２３とは、同じ幾何形状を有するが大きさが異なる２つの微細構造体も指す。例えば、第１物質層１１２と第２物質層１３２は両方とも円形断面で直線縞の微細構造体１２３群を有するが、円の半径が異なる。
【００６２】
異なる配置方向とは、第１物質層１１２の微細構造体１２３の主軸方向と第２物質層１３２の微細構造体１２３の主軸方向とが成す角度を指し、実際には１０°〜９０°の範囲である（該２つの主軸が成す鋭角を指す；図３０Ａ及び図３０Ｂに示す）。図３０Ａは本発明の第１２実施形態に係る光均一化構造体１００の概略構造図である。図３０Ｂは本発明の第１２実施形態に係る光均一化構造体１００の概略３次元展開図である。図３０Ａ及び図３０Ｂを参照すると、第１物質層１１２の微細構造体１２３の主軸方向ＡＸ１（以下、第１主軸と呼ぶ）は、第２物質層１３２の微細構造体１２３の主軸方向ＡＸ２（以下、第２主軸と呼ぶ）と９０°の角度を成す（図中上から見た時）。第１主軸ＡＸ１は第２主軸ＡＸ２と９０°の角度を成す場合、光均一化構造体１００が生成する光均一化効果は図２７に示したものより優れている。図２７から分かるように、第１物質層１１２と第２物質層１３２が同じ微細構造体１２３を採用した場合（第１主軸と第２主軸が成す角度が０°の場合を含む）、生成される光均一化効果は従来の拡散器の効果より優れており、細い帯状の均一面光源が得られる。一方、第１物質層１１２と第２物質層１３２が異なる微細構造体１２３を採用した場合、生成される光均一化効果により広い帯状の均一光源が得られる。光源間の間隔を適切に配置することで、均一面光源が得られる。詳細を下記に説明する。
【００６３】
主軸方向の定義に関して、図４Ａに示した直線縞の微細構造体の場合、主軸方向は直線縞の長軸方向であり、図４Ｂの曲線縞の場合、主軸方向は１本の縞で直線近似された直線方向である。例えば、図４Ｂでは主軸方向は図における水平方向である。
【００６４】
図３１は本発明の第１３実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。図３１を参照すると、図中上から見て、第１主軸ＡＸ１と第２主軸ＡＸ２は角度Δθを成す。Δθが１０°〜９０°の範囲である場合、生成される光均一化効果は光源モジュールの発光源の配列により影響されない可能性がある。これを下記に説明する。
【００６５】
主軸方向の光均一化効果の影響を図３２Ａ、図３２Ｂ、及び図３２Ｃに示す。これらの図はそれぞれ概略図、光均一化効果図、及び光強度カーブ図であり、図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と同じ場合を示す。採用した物質層は図４Ａに示した微細構造体を有し、図３２Ａから分かるように、該物質層の主軸方向ＡＸ１はＬＥＤの配列方向ＡＸ３（即ち、図２７の水平軸方向又は長軸方向）と平行（即ち、同じ）である。図３２Ｂから分かるように、本実施形態で得られた光均一化効果は図２７の右側に示した効果より優れており、得られた光均一化領域は細い帯状である。図３２Ｃは図３２Ｂの断面ＡＸ４における光強度分布のカーブ図を示し、この図の水平軸は微細構造体のピッチと正相関の単位長さを持つ相対距離（任意単位）を表し、垂直軸は相対強度を表す。図３２Ｃから分かるように、該物質層の主軸方向ＡＸ１がＬＥＤの配列方向ＡＸ３と平行である場合、得られる光強度はかなり均一である。
【００６６】
図３３Ａ、図３３Ｂ、及び図３３Ｃはそれぞれ概略図、光均一化効果図、及び光強度カーブ図であり、図２７の発光モジュールに単一物質層を適用し、該物質層の主軸方向はＬＥＤの配列方向と１０°の角度を成す場合を示す。図３３Ａ、図３３Ｂ、及び図３３Ｃを参照すると、該物質層の主軸方向ＡＸ１がＬＥＤの配列方向ＡＸ３と１０°の角度を成す場合、得られた光強度分布に波が発生している。図３２Ｃと比較すると、図３３Ｃでは得られる均一性が低いことがはっきりと分かる。同様に、図３４Ａ、図３４Ｂ、及び図３４Ｃに示すように該２つの方向が４５°の角度を成す実施形態で得られる均一性と、図３５Ａ、図３５Ｂ、及び図３５Ｃに示すように該２つの方向が９０°の角度を成す実施形態で得られる均一性は両方とも図３２Ｃで得られる均一性より望ましさの度合が低い。
【００６７】
図３６Ａ、図３６Ｂ、及び図３６Ｃはそれぞれ概略図、光均一化効果図、及び光強度カーブ図であり、図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と１０°の角度を成す場合を示す。処理後の光均一化領域はまだ細い帯状であるがその幅（図における垂直方向距離）は図３２Ｂより大きいことが図３６Ｂからはっきりと分かる。また、図３２Ｃと違い図３６Ｃでは波が発生していないことが図３６Ｃと図３２Ｃを比較することではっきりと分かる。従って、光均一化効果は向上している。
【００６８】
図３７Ａ、図３７Ｂ、及び図３７Ｃはそれぞれ概略図、光均一化効果図、及び光強度カーブ図であり、図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と４５°の角度を成す場合を示す。光均一化領域が図３６Ｂの細い帯状から広い帯状に広がり、両側に４５°の斜め縁が表れているが、全体の光均一化効果には影響がない可能性があることが図３７Ｂからはっきりと分かる。また、光均一化領域の相対光強度はより均一であることが図３７Ｃから分かる。
【００６９】
図３８Ａ、図３８Ｂ、及び図３８Ｃはそれぞれ概略図、光均一化効果図、及び光強度カーブ図であり、図２７の発光モジュールに本発明の第１３実施形態を適用し、第１主軸方向は第２主軸方向と９０°の角度を成す場合を示す。本実施形態で得られる光均一化効果は上記の実施形態のいずれで得られる光均一化効果より優れていることが図３８Ｂから分かる。また、第１主軸ＡＸ１が第２主軸ＡＸ２と９０°の角度を成す場合、得られる光均一化効果は角度が４５°の実施形態より優れていることが図３８Ｃから分かる。
【００７０】
第１主軸ＡＸ１と第２主軸ＡＸ２とが成す角度が１０°〜９０°の範囲（又は９０°〜１７０°の範囲）である場合、得られる光均一化領域は従来のもの（図２７の左側に示したもの）に比べて大きく向上することが上記の実施形態からはっきりと分かる。また、第１主軸ＡＸ１と第２主軸ＡＸ２とが成す角度が１０°〜９０°の範囲である場合、光源モジュール内における本発明の光均一化構造体の配置方向（又は角度）にかかわらず、得られる光均一化効果は影響されない可能性がある。
【００７１】
図３９は本発明の第１４実施形態に係る光均一化構造体の概略部分構造図である。図３９を参照すると、光均一化構造体は第１物質層１１２と第２物質層１３２と間隔層１５０とを備える。第１物質層１１２の微細構造体１２３は同心円形状であり、第２物質層１３２の微細構造体１２３は該同心円の中心から放射状になっている。このように第１物質層１１２の微細構造体１２３は第２物質層１３２の微細構造体１２３と異なるので、好適な光均一化効果が得られる。
【００７２】
本発明を説明したが、本発明を多くのやり方で変形できることは明らかであろう。そのような変形は本発明の思想と範囲から外れているとは考えられるべきではない。当業者に明白な変形は全て添付の請求項の範囲内に含まれるよう意図されている。
【符号の説明】
【００７３】
１０  発光モジュール
１００  光均一化構造体
１１０、１２０、１３０  微細構造膜
１１２  第１物質層
１２２  物質層
１２３  微細構造体
１２４  基部材
１３２  第２物質層
１５０  間隔層
２００  光源モジュール
３００  基部プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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２０】
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【図２１】
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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２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３３Ｃ】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３７Ｃ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３９】
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