面光源装置用導光体および該導光板成形型の製造方法
【課題】 光源から離れた位置において光出射率を増大させる必要が生じ、ブラスト粒子の吹付け圧力を増大させても、レンズ頂部の形状変化を起こさず、導光体からの出射光の視野角の広がりと輝度低下を抑制し、高品位の面光源装置用導光体成形型を製造する。
【解決方法】 互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を型部材を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、第1の電鋳型にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された凸構造を形成する工程と、電鋳法により複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、第２の電鋳型の複数の第２の凹溝を転写し、導光体を製造する。
【解決方法】 互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を型部材を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、第1の電鋳型にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された凸構造を形成する工程と、電鋳法により複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、第２の電鋳型の複数の第２の凹溝を転写し、導光体を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジライト方式面光源装置用の導光体成形型の製造方法に関するものであり、特に、小型化及び消費電力低減を企図した面光源装置に関するものである。本発明の導光体を用いて構成される面光源装置は、例えば、携帯用ノートパソコン等のモニターや液晶テレビ等の表示部として使用される液晶表示装置のバックライトに、好適である。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、基本的にバックライトと液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。エッジライト方式のバックライトにおいては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるようにしている。
【０００３】
このようなバックライトでは、線状または棒状の一次光源の両端部に近い導光体コーナー部や、導光体の光入射端面に隣接する側端面の近くの領域に十分な光量が到達せず、これらの部分や領域の輝度が低下しやすいという問題がある。
【０００４】
また、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器または電子機器のインジケーターなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置については、とくに小型化と共に消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力を減らす為に、バックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報（特許文献１）に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させる為に、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数のＬＥＤの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることが出来る。
【０００５】
ところで、小型の液晶表示装置の場合には、更に一層の消費電力の低減が要求されており、これにこたえるためには使用するＬＥＤの数を少なくすることが必要である。しかしながら、ＬＥＤの数を少なくすると発光点間の距離が長くなるので、隣接発光点の間の領域に近接する導光体の領域が拡大し、この導光体領域から所要の方向へと出射する光の強度が低下する。これは、面光源装置発光面における観察方向の輝度分布の不均一化（すなわち、輝度均斉度の不均一）をもたらす。
【０００６】
特開２００８−２１８３２１（特許文献２）には、点状一次光源を使用した、エッジライト方式の面光源装置における輝度均斉度の不均一を解消する為に、導光体の光出射面及びその反対側の裏面のうち一方に形成された、隣接するレンズ列の頂点部に粗面部を形成するということが開示されている。
【０００７】
特開２００２−１６９０３３（特許文献３）には、指向性導光体の入光側縁部の相対的な輝度低下を解消する為に、金属材料にブラスト処理にて微小球面状シボ及び微小角状シボを形成する工程と、上記金属材料の上記シボ面に対して電鋳法にてダイレクト転写して成形用入子を作製する工程と、その成形用入子のシボ面を用いて射出成形することにより、無数のシボが出射面側に設けられた導光体を製造する工程からなる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７０６２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８３２１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような課題を解決した導光体を製造する方法としては、特許文献２に開示されているようにレンズ列にブラスト処理を行うことが有効であるが、特にブラスト粒子の吹付け圧力を増大させた場合には、レンズの形状崩壊が大きくなる傾向にあるため、出射光の視野角が広がり、輝度の低下を防ぐことが困難であった。また、プリズム列形成面の転写を機械切削加工等で行う場合には、型部材の材料は、塑性変形領域の狭い材料が適しているが、同じ材質の型部材でブラスト処理を施すと、特異的に脆性破壊を起こしやすく、傷欠陥となってしまうことがあった。さらには、型部材を形状転写面のブラスト処理により変化させ、そのまま成形するため、再度同様の型部材を製造する際に、型部材の再現性に乏しかった。
【００１０】
特許文献３に開示されている方法では、ブラスト処理後、電鋳法にて転写させているため、再現性に優れている。しかしながら特にＬＥＤ等の点状光源を一次光源に用いた面光源装置では、入射端面近傍の暗部等を解消するには、十分ではない。さらに、金型にブラスト処理を施すと、レンズ列の頂部に相当する部位が比較的粗面化されやすいが、レンズ列の底部近傍を集中的に粗面化することは困難であった。
【００１１】
本発明の目的は、導光体からの出射光の輝度低下を抑えたまま、高品位の面光源装置用導光体成形型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記目的のいずれかを解決するものとして、一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体を製造する方法であって、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を形成する工程と、前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、電鋳法により、前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を形成する工程と、前記複数の第２の凹溝を転写し、前記導光体の前記レンズ列を形成することを特徴とする、導光体の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体の製造に用いる成形型の製造方法であって、型部材に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を形成する工程と、前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、電鋳法により、前記複数の第２の凸構造を転写させて、前記レンズ列に相当する形状の複数の第２の凹溝を形成する工程と、を有する成形型の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明によれば、導光体の薄型平板化が進む影響などにより、光源から離れた位置において光出射率を増大させる必要が生じ、ブラスト粒子の吹付け圧力を増大させても、レンズ底部のみを選択的に荒らすことが可能な為、レンズ頂部の形状変化を起こさず、導光体からの出射光の視野角の広がりと輝度低下を抑えたまま、高品位の面光源装置用導光体成形型を製造することができる。
【００１５】
また、本発明では電鋳法により高靭性のメッキを形成することによってスタンパー３４’を作製し、スタンパー３４’にブラスト処理を実施する。そのため、ブラスト処理に適した、脆性破壊を起こしにくい型部材を選択できるため、型部材作製歩留まりが向上する。よって、再現性に優れ、型部材作製歩留まりも向上するために、安価且つ安定に面光源装置用導光体成形型を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に基づく面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に基づく光偏向素子による光偏向の様子を示す図である。
【図３】本発明に基づく面光源装置を示す斜視図である。
【図４】本発明に基づく成形型の作製工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明による面光源装置の一実施形態を示す分解斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、Ｙ方向に延びた線状の一次光源２と、該一次光源から発せられる光を導光する板状の導光体４と、光偏向素子６と、光反射素子８とを備えている。また、一次光源２はリフレクタ（反射器）１０を伴っている。
【００１９】
導光体４は、ＸＹ面と平行に配置され、全体として矩形板状をなしている。導光体４は、４つの側端面を有しており、そのうちのＹＺ面と略平行な１対の側端面の一方が光入射端面４１とされ、該光入射端面と対向するように一次光源２が隣接配置されている。導光体４のＹＺ面と略平行な１対の側端面のうちの他方の側端面４２をも光入射面としてもよい。その場合には、光入射端面４１の場合と同様に、側端面４２に対向するように同様な一次光源及びリフレクタが配置される。導光体４の光入射端面に略直交する２つの主面は、いずれもＺ方向と略直交するように配置されており、一方の主面である上面が光出射面４３とされている。該光出射面４３は、光出射制御機能構造としての微細凹凸でも、光出射制御機能を有しない平滑面等でもよい。詳細については後述するが、微細凹凸からなる面（マット面等）でも、平滑面等でも、光出射面４３からは、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び光入射端面４１と直交するＸ方向の双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面となす角度は例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値全幅は例えば１０°〜４０°である。
【００２０】
導光体４の光出射面４３と反対側の主面（裏面）４４には、光出射面４３からの出射光の一次光源２の延在方向と平行な面（例えばＹＺ面）内での指向性を制御するために、光入射端面４１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に互いに平行に延びる多数のレンズ列４４ａが形成されている。該レンズ列４４ａとしては、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、曲面のみから成るレンズ列、Ｖ字状溝等を用いることができるが、ＹＺ断面の形状が略二等辺三角形断面形状の底部に曲率半径Ｒを設けたプリズム列を用いるのが好ましい。このプリズム列の曲率部を除いた直線部で挟まれた頂角は、７０°〜８０°または１００°〜１５０°の範囲とすることが好ましい。これは、プリズム頂角をこの範囲とすることで、光出射面４３からの出射光を十分に集光させることができ、面光源装置としての輝度の一層の向上を図ることができ、また底部に曲率半径Ｒを有することで、特に発光面の光入射端面近傍の品位を向上させることができる。即ち、プリズム頂角をこの範囲とすることで、出射光分布におけるピーク光を含みＸＺ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が３０°〜６５°である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置としての輝度を向上させることができる。また、レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１は、例えば１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜８０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜７０μｍである。なお、導光体出射光のＹＺ面内での指向性を高めることがそれほど要求されない場合には、導光体裏面４４のレンズ列４４ａを直線部が無く、曲率半径Ｒのみから成るレンズ列にしてもよい。また、上記のレンズ列は光出射面４３でも裏面４４でも、どちらに形成しても良い。上記のレンズ列を光出射面４３に形成する場合、裏面４４は粗面とされてもよく、平滑面とされてもよい。また、裏面４４にもレンズ列などの構造が形成されても構わない。
【００２１】
なお、導光体４の光出射機能構造としては、上記の様な光出射面４３に形成した微細凹凸面からなるもの、もしくは反対側の主面（裏面）４４に微細凹凸面を形成したもの、もしくはそれらを併用したもの、さらにはいずれかのものと併用して、導光体４の内部に光拡散性微粒子を混入分散することで形成したものを用いることができる。
【００２２】
導光体４としては、図１に示される様な全体として一様な厚さ（光出射面４３の微細凹凸面の微細形状及び裏面４４のプリズム列形状を無視した場合の厚さ）の板状のものの他に、Ｘ方向に関して光入射端面４１から側端面４２の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のものや、或は、側端面４２に対向して更に一次光源を配置する場合には、Ｘ方向に関して光入射端面４１から導光体中央部に向かって及び側端面４２から導光体中央部に向かっていずれも次第に厚さが小さくなる様な船型状のもの等の、種々の断面形状のものを使用することができる。
【００２３】
導光体４の光出射面４３または裏面４４に光出射機能構造として微細凹凸面を形成する場合、該微細凹凸面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（１）式および（２）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは乎均傾斜角θａの正接である。
【００２４】
Δａ＝（１／Ｌ）∫０Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
θａ＝ｔａｎ−１（Δａ） ・・・ （２）
導光体の厚みは、例えば０．３〜１０ｍｍである。
【００２５】
導光体４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、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％以上であるものが好ましい。導光体４及び光偏光素子６の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する成形型を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、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、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【００２６】
以上のような導光体４は、光出射面４３もしくは裏面４４にプリズム列３４１及び微細凹凸部３４２を有するプリズム列を有するプリズム列形成面を転写形成する形状転写面を有する成形用型部材を用いて、透光性樹脂（組成物）を成形することで、製造することが出来る。この型部材の作製に関して、図４を参照しながら説明する。
【００２７】
先ず、図４（ａ）に示されるようにして、上記プリズム列の底部３４１とプリズム面３４１ａ，３４１ｂからなる形状転写面を持つ型部材３４を作製する。型部材３４の製作については、バイト切削、レーザ加工等従来公知の加工技術を用いることができる。このとき、プリズム列の底部３４１の方が、３４１ａ及び３４１ｂが接するレンズ頂部よりも曲率が大きいことが望ましい。
【００２８】
次いで、上記型部材の形状転写面に向けて電鋳法により金属層を形成することによってスタンパー３４’を形成する。なお、電鋳法を行うに当たっては従来公知の手法を用いることができる。
【００２９】
さらに、上記スタンパー３４’表面の凸レンズ列にブラスト処理により、無数の微小な凹シボを形成した粗面化部３４２’を形成させる。このようなブラスト処理は、ブラスト粒子がスタンパー３４’のレンズ底部３４１’に吹き付けられ、３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部にはほとんど吹き付けられない。具体的には、たとえば、スタンパー３４’の凹部の奥には入り込まないような大きさ（粒径）のブラスト粒子を用いて、ブラスト処理を実施する。ブラスト粒子の吹き付けを図４（ｂ）に示される断面に関して上方から行う場合には、型部材のプリズム列のピッチＰと曲率半径Ｒに応じて、適切な粒径範囲内のブラスト粒子ＢＰを使用すればよい。例えば、曲率半径Ｒが３０μｍの場合には、平均粒径がピッチＰの０．３倍以上のものを使用することが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径が大きすぎると粗面化度が小さくなるので、粒径は最大でもピッチＰの５倍程度であるのが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径は、より好ましくはピッチＰの０．６倍〜３倍であり、更に好ましくはピッチＰの０．８倍〜２．０倍である。特に、図４（ｂ）のように、各プリズム列の二等辺三角形断面形状の底部にＲ部を設けた構造とした場合には、適切な粒径範囲内のブラスと粒子を用いれば、Ｒ部のみを粗面化することが可能である。ブラスト圧力は、使用するブラスト粒子の材質及び粒径や、スタンパー３４’の材質などに応じて適宜設定することができるが、たとえばサクション式のブラスト機の場合、０．０１〜１ＭＰａを挙げることができる。以上のようなブラスト処理を適宜の時間行うことで、図４（ｃ）に示されるような、プリズム列に対応する形状の３４１ａ’，３４１ｂ’と微小な凹シボを形成した粗面形状の３４２’とからなる形状転写面を持つスタンパー３４ａ’（第１の電鋳型）が得られる。
【００３０】
プリズム列３４１の３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部にはほとんどブラスト粒子が吹き付けられず、ブラスト粒子の吐出圧力を増大させたとしても、ブラストの影響を受けにくく、レンズ頂部がほとんどつぶれない。よって、レンズ底部の方がレンズ頂部に比べて曲率が大きい場合に特に有効である。
【００３１】
以上のように作製したスタンパー３４ａ’の形状転写面に向けて再度電鋳法により金属層を形成することによってスタンパー３４ａ”（第２の電鋳型、または成形型）を作製する。それにより、複数の凹レンズ列と無数の微小な凸シボを形成した面光源装置用導光体成形型を得ることができる。
【００３２】
以上のようにして作製される型部材と、平面状の形状転写面を持つ型部材とを用いて、合成樹脂成形を行うことで、導光体４を得ることができる。この成形には、熱プレス、押出成形または射出成形等により行うことができる。
【００３３】
図１に戻って、光偏向素子６は導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と略平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３側に位置する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面または粗面とされている。入光面６１は、多数のプリズム列６１ａが互いに平行に配列されたプリズム列形成面とされている。
【００３４】
入光面６１のプリズム列６１ａは、一次光源２の方向と略平行のＹ方向に延び、互いに平行に形成されている。プリズム列６１ａの配列ピッチＰ２は、１０μｍ〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜７０μｍの範囲である。また、プリズム列６１ａの頂角は、３０°〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは４０°〜７０°の範囲である。
【００３５】
光偏向素子６の厚さは、例えば３０〜３５０μｍである。
【００３６】
図２に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体４の光出射面４３から斜めに出射される光は、プリズム列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されて、導光体４からの出射光の指向性をほぼ維持したまま出光面６２の略法線の方向に出射する。これにより、ＸＺ面内では、出光面６２の法線の方向において高い輝度を得ることができる。
【００３７】
光偏向素子６は、導光体４からの出射光を目的の方向に偏向（変角）させる機能を果たすものであり、上記の様な指向性の高い光を出射する導光体４と組み合わせる場合には、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が並列して形成されたレンズ面を有するレンズシートを使用することが好ましい。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が並列に配置されたプリズムシートが特に好ましい。
【００３８】
光反射素子８としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子８として反射シートに代えて、導光体４の裏面４４に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。尚、導光体４の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。
【００３９】
一次光源２には、一次光源２から発せられる光を少ないロスで導光体４の光入射端面４１へと導くためのリフレクタ１０が付されている。該リフレクタ１０としては、例えば、表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、リフレクタ１０は、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て光偏光素子６の出光面端縁部へと巻き付けられている。別法として、光源リフレクタ１０は、光偏光素子６を避けて、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て導光体４の光出射面端縁部へと巻き付けることも可能である。
【００４０】
図３は本発明による面光源装置の他の一実施形態を示す斜視図である。この図において、上記図１及び図２におけると同様の機能を有する部材または部分等には同一の符号が付されている。
【００４１】
本実施形態では、一次光源２として、略点状の光源であるＬＥＤを複数個使用している。図３において、符号Ｆは、面光源装置と組み合わせて使用される液晶表示素子の有効表示領域に対応する当該面光源装置の発光面の有効発光領域を示す。本実施形態では、リフレクタ１０は、有効発光領域Ｆ以外の領域の光偏向素子６、導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うように配置されている。これにより、積層体の端面部から出射する光及びＬＥＤ２のケースから漏れ出す光をＸＹ面内において良好に拡散させて反射させ導光体４へと再入射させることができ、導光体光出射面４３の広い領域へと所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
【００４２】
液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。
【００４３】
なお、光偏向素子６の出光面６２上に、光拡散素子を隣接配置することができる。この光拡散素子により、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を向上させることができる。光拡散素子は、光拡散材を混入したシート状のものとすることができ、光偏向素子６の出光面６２側にて該光偏向素子６に接合などにより一体化させてもよいし、光偏向素子６上に載置させてもよい。光偏向素子６上に載置する場合には、光偏向素子６とのスティッキング防止のために、光拡散素子の光偏向素子６と対向する側の面（光入射側の面）に凹凸構造を付与することが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明する。
【００４５】
尚、実施例及び比較例において、平均傾斜角θａ及び十点平均粗さＲｚの測定は次のようにして行った。即ち、触針式表面粗さ計（東京精密社製サーフコム１５００ＤＸ型）にて、触針として１μｍＲ、５５°円錐ダイヤモンド針（０１０−２５２８）を用いて、駆動速度０．１５ｍｍ／秒で、表面粗さを測定した。測定長は５ｍｍとした。
【００４６】
抽出曲線の平均線の傾斜の補正を行った後、十点平均粗さＲｚの値を得、更に前記（１）式及び（２）式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めることで、平均傾斜角θａの値を得た。
【００４７】
［実施例１］
２２７．２４ｍｍ×１３７．３５ｍｍ、厚み１０ｍｍの射出成形用鋼材の表層に無電解ニッケルメッキ処理を施し、その表面を鏡面仕上げした。その鏡面仕上げした表層に、頂角８０°、曲率半径Ｒが３０μｍの二等辺三角形断面を有するピッチ９０μｍのプリズム列を互いに平行に配列したプリズムパターンを切削加工により形成した。次に、その切削加工面を前処理した後、ニッケルによる電鋳法を行い、表面上にニッケルを０．３ｍｍの厚みまで堆積させ、剥離することによってスタンパー３４’を得た。このスタンパー３４’にガラスビーズ（ポッターズパロティーニ社製Ｊ４００Ｎ）を用いて、ブラスト処理を行った。このブラスト処理では、表面から吹付けノズルまでの距離を３２０ｍｍとして、ノズルの移動速度を６．０ｍ／ｍｉｎ、ノズル走査ピッチを１．５ｍｍとした。また、吹付け方向は板状体の法線方向であった。吹付け圧力は、光入射端面側が０．０９８ＭＰａで、その後漸増させ、光入射端面からの距離１３４ｍｍでは０．２２８ＭＰａとし、光入射端面側がより低い程度に粗面化され、それ以外は緩やかに粗面化の程度が大きくなるようにした。最後に、粗面化されたプリズムパターンの形状転写面を前処理した後、ニッケルによる電鋳法を行い、表面上にニッケルを０．８ｍｍの厚みまで堆積させ、剥離することによってスタンパー３４ａ”を得た。これにより、複数の凹レンズ列と無数の微小な凸シボを有する第一の金型を得た。
【００４８】
一方、鏡面仕上げをした有効面積２８０ｍｍ×１９０ｍｍ、厚み３ｍｍのステンレススチール板を第二の金型とした。
【００４９】
以上の第一の金型及び第二の金型を用いて射出成形を行い、長辺の長さが２２３ｍｍで短辺の長さが１２５ｍｍの長方形で、厚みが０．６ｍｍと一定で、一方の面（光出射面４３）が平滑面からなり、他方の面（裏面４４）が粗面化表面を有するプリズム面からなる透明アクリル樹脂板の導光体４を得た。
【００５０】
導光体の厚み２．０ｍｍの長辺側端面（光入射端面４１）に対向するようにして、該長辺に沿って等間隔で２３個のＬＥＤ（豊田合成社製 Ｅ１Ｓ６２−ＹＷＯＳ７−０７）を配置し、さらに光源リフレクタを配置した。また、導光体の裏面側には光反射素子として光散乱反射シート（東レ社製Ｅ６ＳＰ）を配置し、光出射面側には光偏向素子として頂角６８°でピッチ５０μｍのプリズム列が多数並列に形成された厚み１５５μｍのプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６８）を、そのプリズム列形成面が対向するように配置し、図２に示したような面光源装置を作製した。
【００５１】
得られた面光源装置の光入射端面と垂直面内（ＸＺ面内）及び水平面内（ＹＺ面内）での出射光輝度分布をＥＬＤＩＭ社製 視野角測定装置（型番：ＥＺｃｏｎｔｒａｓｔ １６０Ｄ）を用いて測定し、ピーク輝度及びピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定した。後述の比較例１を基準とした場合の半値全幅は光入射端面側から、反光入射端面側にかけての領域で、いずれも垂直面内では同等以下の狭さであり、水平面内では５度程度半値全幅が狭かった。そのためピーク輝度も高かった。また、得られた面光源装置の一次光源を点灯して、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかった。レンズ形状を観察したところ、レンズ列３４１のレンズ底部３４１’はブラスト処理により潰されていたが、３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部はほとんど潰されていなかった。レンズ頂部にレンズ高さの比率で、１５−２０％程度はブラスト粒子が吹き付けられていない領域が存在していた。また、ブラスト処理の際などに、型部材に傷は発生せず、面光源装置の一次光源を点灯させても輝点として視認される欠陥は無かった。
【００５２】
［比較例１］
第一の金型を作製するに際して、電鋳法を用いずにプリズム列形成面に直接ブラスト処理を施すこと以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製した。ブラスト処理において、実施例１の場合と同程度の表面粗さになるように、ブラスト粒子の吹付け圧力を調整して複数の凹レンズ列と無数の微小な凹シボを有する第一の金型を得た。
【００５３】
得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかったが、実施例１と同様にして出射光輝度分布を測定したところ、半値全幅が広がり、ピーク輝度の低下が見られた。レンズ形状を観察したところ、レンズ列３４１のレンズ底部３４１’も３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部もブラスト処理により潰されていて、特にレンズ頂部の変形は大きかった。またブラスト処理の際に、型部材に脆性破壊と思われる傷が特異的に数箇所発生し、面光源装置の一次光源を点灯させると、輝点として視認された。
【００５４】
［比較例２］
第一の金型を作製するに際して、ブラスト処理を行わず、第二の金型を作製するに際して、ブラスト処理を行った。このブラスト処理では、表面から吹付けノズルまでの距離を３２０ｍｍとして、ノズルの移動速度を６．０ｍ／ｍｉｎ、ノズル走査ピッチを１．５ｍｍとした。また、吹付け方向は板状体の法線方向であった。吹付け圧力は、光入射端面側が０．０８６ＭＰａで、その後漸増させ、光入射端面からの距離１３４ｍｍでは０．２００ＭＰａとし、光入射端面側がより低い程度に粗面化され、それ以外は緩やかに粗面化の程度が大きくなるようにした。それ以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００５５】
得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、実施例１と同様にして出射光輝度分布を測定したところ、半値全幅は実施例１と同程度であったが、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線が視認された。
【符号の説明】
【００５６】
２ 光源
４ 導光体
６ 光偏向素子
８ 光反射素子
１０ リフレクタ
４１ 光入射端面
４２ 反対端面
４３ 光出射面
４４ 裏面
４４ａ レンズ列
６１ 入光面
６１ａ プリズム列
６２ 出光面
Ｆ 有効発光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジライト方式面光源装置用の導光体成形型の製造方法に関するものであり、特に、小型化及び消費電力低減を企図した面光源装置に関するものである。本発明の導光体を用いて構成される面光源装置は、例えば、携帯用ノートパソコン等のモニターや液晶テレビ等の表示部として使用される液晶表示装置のバックライトに、好適である。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、基本的にバックライトと液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。エッジライト方式のバックライトにおいては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるようにしている。
【０００３】
このようなバックライトでは、線状または棒状の一次光源の両端部に近い導光体コーナー部や、導光体の光入射端面に隣接する側端面の近くの領域に十分な光量が到達せず、これらの部分や領域の輝度が低下しやすいという問題がある。
【０００４】
また、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器または電子機器のインジケーターなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置については、とくに小型化と共に消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力を減らす為に、バックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報（特許文献１）に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させる為に、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数のＬＥＤの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることが出来る。
【０００５】
ところで、小型の液晶表示装置の場合には、更に一層の消費電力の低減が要求されており、これにこたえるためには使用するＬＥＤの数を少なくすることが必要である。しかしながら、ＬＥＤの数を少なくすると発光点間の距離が長くなるので、隣接発光点の間の領域に近接する導光体の領域が拡大し、この導光体領域から所要の方向へと出射する光の強度が低下する。これは、面光源装置発光面における観察方向の輝度分布の不均一化（すなわち、輝度均斉度の不均一）をもたらす。
【０００６】
特開２００８−２１８３２１（特許文献２）には、点状一次光源を使用した、エッジライト方式の面光源装置における輝度均斉度の不均一を解消する為に、導光体の光出射面及びその反対側の裏面のうち一方に形成された、隣接するレンズ列の頂点部に粗面部を形成するということが開示されている。
【０００７】
特開２００２−１６９０３３（特許文献３）には、指向性導光体の入光側縁部の相対的な輝度低下を解消する為に、金属材料にブラスト処理にて微小球面状シボ及び微小角状シボを形成する工程と、上記金属材料の上記シボ面に対して電鋳法にてダイレクト転写して成形用入子を作製する工程と、その成形用入子のシボ面を用いて射出成形することにより、無数のシボが出射面側に設けられた導光体を製造する工程からなる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７０６２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８３２１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような課題を解決した導光体を製造する方法としては、特許文献２に開示されているようにレンズ列にブラスト処理を行うことが有効であるが、特にブラスト粒子の吹付け圧力を増大させた場合には、レンズの形状崩壊が大きくなる傾向にあるため、出射光の視野角が広がり、輝度の低下を防ぐことが困難であった。また、プリズム列形成面の転写を機械切削加工等で行う場合には、型部材の材料は、塑性変形領域の狭い材料が適しているが、同じ材質の型部材でブラスト処理を施すと、特異的に脆性破壊を起こしやすく、傷欠陥となってしまうことがあった。さらには、型部材を形状転写面のブラスト処理により変化させ、そのまま成形するため、再度同様の型部材を製造する際に、型部材の再現性に乏しかった。
【００１０】
特許文献３に開示されている方法では、ブラスト処理後、電鋳法にて転写させているため、再現性に優れている。しかしながら特にＬＥＤ等の点状光源を一次光源に用いた面光源装置では、入射端面近傍の暗部等を解消するには、十分ではない。さらに、金型にブラスト処理を施すと、レンズ列の頂部に相当する部位が比較的粗面化されやすいが、レンズ列の底部近傍を集中的に粗面化することは困難であった。
【００１１】
本発明の目的は、導光体からの出射光の輝度低下を抑えたまま、高品位の面光源装置用導光体成形型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、上記目的のいずれかを解決するものとして、一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体を製造する方法であって、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を形成する工程と、前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、電鋳法により、前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を形成する工程と、前記複数の第２の凹溝を転写し、前記導光体の前記レンズ列を形成することを特徴とする、導光体の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体の製造に用いる成形型の製造方法であって、型部材に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を形成する工程と、前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、電鋳法により、前記複数の第２の凸構造を転写させて、前記レンズ列に相当する形状の複数の第２の凹溝を形成する工程と、を有する成形型の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明によれば、導光体の薄型平板化が進む影響などにより、光源から離れた位置において光出射率を増大させる必要が生じ、ブラスト粒子の吹付け圧力を増大させても、レンズ底部のみを選択的に荒らすことが可能な為、レンズ頂部の形状変化を起こさず、導光体からの出射光の視野角の広がりと輝度低下を抑えたまま、高品位の面光源装置用導光体成形型を製造することができる。
【００１５】
また、本発明では電鋳法により高靭性のメッキを形成することによってスタンパー３４’を作製し、スタンパー３４’にブラスト処理を実施する。そのため、ブラスト処理に適した、脆性破壊を起こしにくい型部材を選択できるため、型部材作製歩留まりが向上する。よって、再現性に優れ、型部材作製歩留まりも向上するために、安価且つ安定に面光源装置用導光体成形型を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に基づく面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に基づく光偏向素子による光偏向の様子を示す図である。
【図３】本発明に基づく面光源装置を示す斜視図である。
【図４】本発明に基づく成形型の作製工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明による面光源装置の一実施形態を示す分解斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、Ｙ方向に延びた線状の一次光源２と、該一次光源から発せられる光を導光する板状の導光体４と、光偏向素子６と、光反射素子８とを備えている。また、一次光源２はリフレクタ（反射器）１０を伴っている。
【００１９】
導光体４は、ＸＹ面と平行に配置され、全体として矩形板状をなしている。導光体４は、４つの側端面を有しており、そのうちのＹＺ面と略平行な１対の側端面の一方が光入射端面４１とされ、該光入射端面と対向するように一次光源２が隣接配置されている。導光体４のＹＺ面と略平行な１対の側端面のうちの他方の側端面４２をも光入射面としてもよい。その場合には、光入射端面４１の場合と同様に、側端面４２に対向するように同様な一次光源及びリフレクタが配置される。導光体４の光入射端面に略直交する２つの主面は、いずれもＺ方向と略直交するように配置されており、一方の主面である上面が光出射面４３とされている。該光出射面４３は、光出射制御機能構造としての微細凹凸でも、光出射制御機能を有しない平滑面等でもよい。詳細については後述するが、微細凹凸からなる面（マット面等）でも、平滑面等でも、光出射面４３からは、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び光入射端面４１と直交するＸ方向の双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面となす角度は例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値全幅は例えば１０°〜４０°である。
【００２０】
導光体４の光出射面４３と反対側の主面（裏面）４４には、光出射面４３からの出射光の一次光源２の延在方向と平行な面（例えばＹＺ面）内での指向性を制御するために、光入射端面４１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に互いに平行に延びる多数のレンズ列４４ａが形成されている。該レンズ列４４ａとしては、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、曲面のみから成るレンズ列、Ｖ字状溝等を用いることができるが、ＹＺ断面の形状が略二等辺三角形断面形状の底部に曲率半径Ｒを設けたプリズム列を用いるのが好ましい。このプリズム列の曲率部を除いた直線部で挟まれた頂角は、７０°〜８０°または１００°〜１５０°の範囲とすることが好ましい。これは、プリズム頂角をこの範囲とすることで、光出射面４３からの出射光を十分に集光させることができ、面光源装置としての輝度の一層の向上を図ることができ、また底部に曲率半径Ｒを有することで、特に発光面の光入射端面近傍の品位を向上させることができる。即ち、プリズム頂角をこの範囲とすることで、出射光分布におけるピーク光を含みＸＺ面に垂直な面において出射光分布の半値全幅が３０°〜６５°である集光された出射光を出射させることができ、面光源装置としての輝度を向上させることができる。また、レンズ列４４ａの配列ピッチＰ１は、例えば１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜８０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜７０μｍである。なお、導光体出射光のＹＺ面内での指向性を高めることがそれほど要求されない場合には、導光体裏面４４のレンズ列４４ａを直線部が無く、曲率半径Ｒのみから成るレンズ列にしてもよい。また、上記のレンズ列は光出射面４３でも裏面４４でも、どちらに形成しても良い。上記のレンズ列を光出射面４３に形成する場合、裏面４４は粗面とされてもよく、平滑面とされてもよい。また、裏面４４にもレンズ列などの構造が形成されても構わない。
【００２１】
なお、導光体４の光出射機能構造としては、上記の様な光出射面４３に形成した微細凹凸面からなるもの、もしくは反対側の主面（裏面）４４に微細凹凸面を形成したもの、もしくはそれらを併用したもの、さらにはいずれかのものと併用して、導光体４の内部に光拡散性微粒子を混入分散することで形成したものを用いることができる。
【００２２】
導光体４としては、図１に示される様な全体として一様な厚さ（光出射面４３の微細凹凸面の微細形状及び裏面４４のプリズム列形状を無視した場合の厚さ）の板状のものの他に、Ｘ方向に関して光入射端面４１から側端面４２の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のものや、或は、側端面４２に対向して更に一次光源を配置する場合には、Ｘ方向に関して光入射端面４１から導光体中央部に向かって及び側端面４２から導光体中央部に向かっていずれも次第に厚さが小さくなる様な船型状のもの等の、種々の断面形状のものを使用することができる。
【００２３】
導光体４の光出射面４３または裏面４４に光出射機能構造として微細凹凸面を形成する場合、該微細凹凸面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（１）式および（２）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは乎均傾斜角θａの正接である。
【００２４】
Δａ＝（１／Ｌ）∫０Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
θａ＝ｔａｎ−１（Δａ） ・・・ （２）
導光体の厚みは、例えば０．３〜１０ｍｍである。
【００２５】
導光体４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、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％以上であるものが好ましい。導光体４及び光偏光素子６の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する成形型を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、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、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
【００２６】
以上のような導光体４は、光出射面４３もしくは裏面４４にプリズム列３４１及び微細凹凸部３４２を有するプリズム列を有するプリズム列形成面を転写形成する形状転写面を有する成形用型部材を用いて、透光性樹脂（組成物）を成形することで、製造することが出来る。この型部材の作製に関して、図４を参照しながら説明する。
【００２７】
先ず、図４（ａ）に示されるようにして、上記プリズム列の底部３４１とプリズム面３４１ａ，３４１ｂからなる形状転写面を持つ型部材３４を作製する。型部材３４の製作については、バイト切削、レーザ加工等従来公知の加工技術を用いることができる。このとき、プリズム列の底部３４１の方が、３４１ａ及び３４１ｂが接するレンズ頂部よりも曲率が大きいことが望ましい。
【００２８】
次いで、上記型部材の形状転写面に向けて電鋳法により金属層を形成することによってスタンパー３４’を形成する。なお、電鋳法を行うに当たっては従来公知の手法を用いることができる。
【００２９】
さらに、上記スタンパー３４’表面の凸レンズ列にブラスト処理により、無数の微小な凹シボを形成した粗面化部３４２’を形成させる。このようなブラスト処理は、ブラスト粒子がスタンパー３４’のレンズ底部３４１’に吹き付けられ、３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部にはほとんど吹き付けられない。具体的には、たとえば、スタンパー３４’の凹部の奥には入り込まないような大きさ（粒径）のブラスト粒子を用いて、ブラスト処理を実施する。ブラスト粒子の吹き付けを図４（ｂ）に示される断面に関して上方から行う場合には、型部材のプリズム列のピッチＰと曲率半径Ｒに応じて、適切な粒径範囲内のブラスト粒子ＢＰを使用すればよい。例えば、曲率半径Ｒが３０μｍの場合には、平均粒径がピッチＰの０．３倍以上のものを使用することが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径が大きすぎると粗面化度が小さくなるので、粒径は最大でもピッチＰの５倍程度であるのが好ましい。ブラスト粒子ＢＰの粒径は、より好ましくはピッチＰの０．６倍〜３倍であり、更に好ましくはピッチＰの０．８倍〜２．０倍である。特に、図４（ｂ）のように、各プリズム列の二等辺三角形断面形状の底部にＲ部を設けた構造とした場合には、適切な粒径範囲内のブラスと粒子を用いれば、Ｒ部のみを粗面化することが可能である。ブラスト圧力は、使用するブラスト粒子の材質及び粒径や、スタンパー３４’の材質などに応じて適宜設定することができるが、たとえばサクション式のブラスト機の場合、０．０１〜１ＭＰａを挙げることができる。以上のようなブラスト処理を適宜の時間行うことで、図４（ｃ）に示されるような、プリズム列に対応する形状の３４１ａ’，３４１ｂ’と微小な凹シボを形成した粗面形状の３４２’とからなる形状転写面を持つスタンパー３４ａ’（第１の電鋳型）が得られる。
【００３０】
プリズム列３４１の３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部にはほとんどブラスト粒子が吹き付けられず、ブラスト粒子の吐出圧力を増大させたとしても、ブラストの影響を受けにくく、レンズ頂部がほとんどつぶれない。よって、レンズ底部の方がレンズ頂部に比べて曲率が大きい場合に特に有効である。
【００３１】
以上のように作製したスタンパー３４ａ’の形状転写面に向けて再度電鋳法により金属層を形成することによってスタンパー３４ａ”（第２の電鋳型、または成形型）を作製する。それにより、複数の凹レンズ列と無数の微小な凸シボを形成した面光源装置用導光体成形型を得ることができる。
【００３２】
以上のようにして作製される型部材と、平面状の形状転写面を持つ型部材とを用いて、合成樹脂成形を行うことで、導光体４を得ることができる。この成形には、熱プレス、押出成形または射出成形等により行うことができる。
【００３３】
図１に戻って、光偏向素子６は導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と略平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３側に位置する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面または粗面とされている。入光面６１は、多数のプリズム列６１ａが互いに平行に配列されたプリズム列形成面とされている。
【００３４】
入光面６１のプリズム列６１ａは、一次光源２の方向と略平行のＹ方向に延び、互いに平行に形成されている。プリズム列６１ａの配列ピッチＰ２は、１０μｍ〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜７０μｍの範囲である。また、プリズム列６１ａの頂角は、３０°〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは４０°〜７０°の範囲である。
【００３５】
光偏向素子６の厚さは、例えば３０〜３５０μｍである。
【００３６】
図２に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体４の光出射面４３から斜めに出射される光は、プリズム列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されて、導光体４からの出射光の指向性をほぼ維持したまま出光面６２の略法線の方向に出射する。これにより、ＸＺ面内では、出光面６２の法線の方向において高い輝度を得ることができる。
【００３７】
光偏向素子６は、導光体４からの出射光を目的の方向に偏向（変角）させる機能を果たすものであり、上記の様な指向性の高い光を出射する導光体４と組み合わせる場合には、少なくとも一方の面に多数のレンズ単位が並列して形成されたレンズ面を有するレンズシートを使用することが好ましい。レンズシートに形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が並列に配置されたプリズムシートが特に好ましい。
【００３８】
光反射素子８としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子８として反射シートに代えて、導光体４の裏面４４に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。尚、導光体４の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。
【００３９】
一次光源２には、一次光源２から発せられる光を少ないロスで導光体４の光入射端面４１へと導くためのリフレクタ１０が付されている。該リフレクタ１０としては、例えば、表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックフィルムを用いることができる。図示されているように、リフレクタ１０は、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て光偏光素子６の出光面端縁部へと巻き付けられている。別法として、光源リフレクタ１０は、光偏光素子６を避けて、光反射素子８の端縁部外面から一次光源２の外面を経て導光体４の光出射面端縁部へと巻き付けることも可能である。
【００４０】
図３は本発明による面光源装置の他の一実施形態を示す斜視図である。この図において、上記図１及び図２におけると同様の機能を有する部材または部分等には同一の符号が付されている。
【００４１】
本実施形態では、一次光源２として、略点状の光源であるＬＥＤを複数個使用している。図３において、符号Ｆは、面光源装置と組み合わせて使用される液晶表示素子の有効表示領域に対応する当該面光源装置の発光面の有効発光領域を示す。本実施形態では、リフレクタ１０は、有効発光領域Ｆ以外の領域の光偏向素子６、導光体４及び光反射素子８の積層体の端面部並びにＬＥＤ２を覆うように配置されている。これにより、積層体の端面部から出射する光及びＬＥＤ２のケースから漏れ出す光をＸＹ面内において良好に拡散させて反射させ導光体４へと再入射させることができ、導光体光出射面４３の広い領域へと所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
【００４２】
液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。十分にコリメートされた狭い分布の光を面光源装置から液晶表示素子に入射させることができるため、液晶表示素子での階調反転等がなく明るさ、色相の均一性の良好な画像表示が得られるとともに、所望の方向に集中した光照射が得られ、この方向の照明に対する一次光源の発光光量の利用効率を高めることができる。
【００４３】
なお、光偏向素子６の出光面６２上に、光拡散素子を隣接配置することができる。この光拡散素子により、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を向上させることができる。光拡散素子は、光拡散材を混入したシート状のものとすることができ、光偏向素子６の出光面６２側にて該光偏向素子６に接合などにより一体化させてもよいし、光偏向素子６上に載置させてもよい。光偏向素子６上に載置する場合には、光偏向素子６とのスティッキング防止のために、光拡散素子の光偏向素子６と対向する側の面（光入射側の面）に凹凸構造を付与することが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明する。
【００４５】
尚、実施例及び比較例において、平均傾斜角θａ及び十点平均粗さＲｚの測定は次のようにして行った。即ち、触針式表面粗さ計（東京精密社製サーフコム１５００ＤＸ型）にて、触針として１μｍＲ、５５°円錐ダイヤモンド針（０１０−２５２８）を用いて、駆動速度０．１５ｍｍ／秒で、表面粗さを測定した。測定長は５ｍｍとした。
【００４６】
抽出曲線の平均線の傾斜の補正を行った後、十点平均粗さＲｚの値を得、更に前記（１）式及び（２）式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めることで、平均傾斜角θａの値を得た。
【００４７】
［実施例１］
２２７．２４ｍｍ×１３７．３５ｍｍ、厚み１０ｍｍの射出成形用鋼材の表層に無電解ニッケルメッキ処理を施し、その表面を鏡面仕上げした。その鏡面仕上げした表層に、頂角８０°、曲率半径Ｒが３０μｍの二等辺三角形断面を有するピッチ９０μｍのプリズム列を互いに平行に配列したプリズムパターンを切削加工により形成した。次に、その切削加工面を前処理した後、ニッケルによる電鋳法を行い、表面上にニッケルを０．３ｍｍの厚みまで堆積させ、剥離することによってスタンパー３４’を得た。このスタンパー３４’にガラスビーズ（ポッターズパロティーニ社製Ｊ４００Ｎ）を用いて、ブラスト処理を行った。このブラスト処理では、表面から吹付けノズルまでの距離を３２０ｍｍとして、ノズルの移動速度を６．０ｍ／ｍｉｎ、ノズル走査ピッチを１．５ｍｍとした。また、吹付け方向は板状体の法線方向であった。吹付け圧力は、光入射端面側が０．０９８ＭＰａで、その後漸増させ、光入射端面からの距離１３４ｍｍでは０．２２８ＭＰａとし、光入射端面側がより低い程度に粗面化され、それ以外は緩やかに粗面化の程度が大きくなるようにした。最後に、粗面化されたプリズムパターンの形状転写面を前処理した後、ニッケルによる電鋳法を行い、表面上にニッケルを０．８ｍｍの厚みまで堆積させ、剥離することによってスタンパー３４ａ”を得た。これにより、複数の凹レンズ列と無数の微小な凸シボを有する第一の金型を得た。
【００４８】
一方、鏡面仕上げをした有効面積２８０ｍｍ×１９０ｍｍ、厚み３ｍｍのステンレススチール板を第二の金型とした。
【００４９】
以上の第一の金型及び第二の金型を用いて射出成形を行い、長辺の長さが２２３ｍｍで短辺の長さが１２５ｍｍの長方形で、厚みが０．６ｍｍと一定で、一方の面（光出射面４３）が平滑面からなり、他方の面（裏面４４）が粗面化表面を有するプリズム面からなる透明アクリル樹脂板の導光体４を得た。
【００５０】
導光体の厚み２．０ｍｍの長辺側端面（光入射端面４１）に対向するようにして、該長辺に沿って等間隔で２３個のＬＥＤ（豊田合成社製 Ｅ１Ｓ６２−ＹＷＯＳ７−０７）を配置し、さらに光源リフレクタを配置した。また、導光体の裏面側には光反射素子として光散乱反射シート（東レ社製Ｅ６ＳＰ）を配置し、光出射面側には光偏向素子として頂角６８°でピッチ５０μｍのプリズム列が多数並列に形成された厚み１５５μｍのプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６８）を、そのプリズム列形成面が対向するように配置し、図２に示したような面光源装置を作製した。
【００５１】
得られた面光源装置の光入射端面と垂直面内（ＸＺ面内）及び水平面内（ＹＺ面内）での出射光輝度分布をＥＬＤＩＭ社製 視野角測定装置（型番：ＥＺｃｏｎｔｒａｓｔ １６０Ｄ）を用いて測定し、ピーク輝度及びピーク輝度の１／２の輝度を有する角度（半値全幅）を測定した。後述の比較例１を基準とした場合の半値全幅は光入射端面側から、反光入射端面側にかけての領域で、いずれも垂直面内では同等以下の狭さであり、水平面内では５度程度半値全幅が狭かった。そのためピーク輝度も高かった。また、得られた面光源装置の一次光源を点灯して、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかった。レンズ形状を観察したところ、レンズ列３４１のレンズ底部３４１’はブラスト処理により潰されていたが、３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部はほとんど潰されていなかった。レンズ頂部にレンズ高さの比率で、１５−２０％程度はブラスト粒子が吹き付けられていない領域が存在していた。また、ブラスト処理の際などに、型部材に傷は発生せず、面光源装置の一次光源を点灯させても輝点として視認される欠陥は無かった。
【００５２】
［比較例１］
第一の金型を作製するに際して、電鋳法を用いずにプリズム列形成面に直接ブラスト処理を施すこと以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製した。ブラスト処理において、実施例１の場合と同程度の表面粗さになるように、ブラスト粒子の吹付け圧力を調整して複数の凹レンズ列と無数の微小な凹シボを有する第一の金型を得た。
【００５３】
得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線は視認できなかったが、実施例１と同様にして出射光輝度分布を測定したところ、半値全幅が広がり、ピーク輝度の低下が見られた。レンズ形状を観察したところ、レンズ列３４１のレンズ底部３４１’も３４１ａ’，３４１ｂ’が接するレンズ頂部もブラスト処理により潰されていて、特にレンズ頂部の変形は大きかった。またブラスト処理の際に、型部材に脆性破壊と思われる傷が特異的に数箇所発生し、面光源装置の一次光源を点灯させると、輝点として視認された。
【００５４】
［比較例２］
第一の金型を作製するに際して、ブラスト処理を行わず、第二の金型を作製するに際して、ブラスト処理を行った。このブラスト処理では、表面から吹付けノズルまでの距離を３２０ｍｍとして、ノズルの移動速度を６．０ｍ／ｍｉｎ、ノズル走査ピッチを１．５ｍｍとした。また、吹付け方向は板状体の法線方向であった。吹付け圧力は、光入射端面側が０．０８６ＭＰａで、その後漸増させ、光入射端面からの距離１３４ｍｍでは０．２００ＭＰａとし、光入射端面側がより低い程度に粗面化され、それ以外は緩やかに粗面化の程度が大きくなるようにした。それ以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
【００５５】
得られた導光体を用いて、実施例１と同様にして面光源装置を作製した。面光源装置の一次光源を点灯して、実施例１と同様にして出射光輝度分布を測定したところ、半値全幅は実施例１と同程度であったが、発光面の光入射端面の近傍を、一次光源及び光源リフレクタを覗き込むような角度（発光面法線方向に対して約４５°）で観察したところ、輝度ムラとなる輝線が視認された。
【符号の説明】
【００５６】
２ 光源
４ 導光体
６ 光偏向素子
８ 光反射素子
１０ リフレクタ
４１ 光入射端面
４２ 反対端面
４３ 光出射面
４４ 裏面
４４ａ レンズ列
６１ 入光面
６１ａ プリズム列
６２ 出光面
Ｆ 有効発光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体を製造する方法であって、
前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、
前記第1の電鋳型の前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、
前記第２の電鋳型の前記複数の第２の凹溝を転写し、前記導光体の前記レンズ列を形成することを特徴とする、導光体の製造方法。
【請求項２】
一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体の製造に用いる成形型の製造方法であって、
型部材に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、
前記第1の電鋳型の前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、を有する成形型の製造方法。
【請求項１】
一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体を製造する方法であって、
前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、
前記第1の電鋳型の前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、
前記第２の電鋳型の前記複数の第２の凹溝を転写し、前記導光体の前記レンズ列を形成することを特徴とする、導光体の製造方法。
【請求項２】
一次光源から発せられる光を光入射端面から入射して導光させ、前記光入射端面に略垂直な光出射面から出射させ、前記光出射面および前記光出射面と対向する面の少なくとも一方に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列されたレンズ列を有する略矩形の導光体の製造に用いる成形型の製造方法であって、
型部材に、前記一次光源から前記導光体に入射した光の指向性の方向に略沿って延び且つ互いに平行に配列された複数の第１の凹溝に相当する形状を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第１の凹溝を転写させて複数の第１の凸構造を有する第1の電鋳型を形成する工程と、
前記第1の電鋳型の前記複数の第１の凸構造にブラスト処理を施し、表面に複数の微小な凹シボが形成された複数の第２の凸構造を形成する工程と、
電鋳法により前記複数の第２の凸構造を転写させて、複数の第２の凹溝を有する第２の電鋳型を形成する工程と、を有する成形型の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２２２８４（Ｐ２０１１−２２２２８４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９９９９（Ｐ２０１０−８９９９９）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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