JP2006084813A - 集光素子及びその製造方法並びにこの集光素子を用いた面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型で大面積の直下方式の面光源装置において、ランプイメージを消去し輝度分布を適正化して表示画像品位の向上を可能となし且つ法線方向を含む所要の角度範囲の輝度を向上させる。
【解決手段】 光拡散板６と、その一方の表面の側に配置された一次光源２と、光拡散板６の他方の表面の側に配置された集光素子８と、一次光源２の背後に配置された光反射板４とを含んでなる面光源装置。集光素子８は、透光性を有するシート状基材８ａの一方の表面に多数の微小凸部８ｂが形成されており、微小凸部８ｂのそれぞれは、そのシート状基材８ａの表面への投影形状の中心を通り且つシート状基材８ａの法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる平均傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が２５〜５５度である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄型の集光素子及びその製造方法並びにこの集光素子を用いた面光源装置に関するものである。本発明の集光素子を用いた面光源装置は、大型で薄型の液晶表示装置のためのバックライト部として好適である。

近年、液晶表示装置は、携帯用ノートパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、更にはその他の種々の分野で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。液晶表示装置の薄型化及びコンパクト化が要望されていることから、この要望を満たすべく、バックライト部としては薄型化の比較的容易なエッジライト方式のものが多用されている。従来、エッジライト方式のバックライト部としては、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に入射させて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ものが広く利用されている。

近年、液晶表示装置の表示画面の大型化及び高輝度化が要求されており、この要求を満たすべく、タンデム型と呼ばれる面光源装置が提案されている。タンデム型面光源装置については、例えば特開平１１−２８８６１１号公報（特許文献１）に記載がある。この特許文献１に記載されているように、タンデム型面光源装置は、一次光源と該一次光源から発せられる光を導光し且つ一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及び導光される光が出射する光出射面を有する導光体とを有する導光ブロックを複数用いている。この導光ブロックは、導光体の光入射端面同士が同一の向きになり且つ導光体の光出射面同士によりほぼ連続した全体出射面が形成されるように、密接して互いに平行に配列されている。また、複数の導光ブロックを配列したものの上（即ち全体出射面上）にはプリズムシートが配置されている。プリズムシートは、内側（即ち全体出射面に対向する側）に導光体の光入射端面とほぼ平行に延びた複数のプリズム列を備えており、これにより全体出射面から出射される光の方向を導光体の光入射端面及び光出射面の双方と直交する断面内で全体出射面の法線方向に修正している。また、プリズムシートはその外側に導光体の光入射端面とほぼ垂直に延びた複数のプリズム列を備えており、これにより全体出射面から出射される光の方向を導光体光入射端面と平行な断面内で全体出射面の法線方向に修正している。

ところで、タンデム型の面光源装置においては、導光体の光出射面に沿い且つ光入射端面とほぼ直交する方向の寸法（即ち、光入射端面に入射した光が導光体内を導光せしめられる方向の寸法：各導光ブロックの幅）は、輝度向上のために、例えば１００ｍｍ以下に縮減される傾向にある。このような比較的短い導光方向長さ（即ち導光長）の導光ブロックを有するタンデム型面光源装置においては、導光体に入射した光を光出射面及びその反対側の裏面による繰り返し内面反射の少ない回数で光出射面から出射させることが要求される。

このため、光出射面から出射する光の角度分布は、導光長の長いものに比べて、そのピークの方向が導光体光出射面に対してより大きな角度をなすようになる。このような全体出射面からの出射光をプリズムシートにより全体出射面法線方向へと方向修正しようとしても、プリズムシートの内側に形成されたプリズム列の一方のプリズム面に入射した光の一部は他方のプリズム面による内面反射を受けるが他の一部は他方のプリズム面による内面反射を受けることなしに該プリズムシートから出射する。このため、発光面を構成するプリズムシート外側面から出射する光の輝度分布において、法線方向に対してかなり傾いた方向にサイドローブが生じて、全体出射面法線方向への集中した光出射がなされず、所要の法線方向及びその近傍方向の輝度の向上が難しくなる。

以上のように、エッジライト方式では、大面積化に伴って次第に、輝度の向上とくに出射面法線方向の輝度の向上が困難になる。

そこで、大面積の液晶表示装置のバックライト部として利用される面光源装置として、輝度向上の観点から、従来においては薄型化に不利であるとされていた直下方式のものが見直されている。即ち、直下方式の場合には、光拡散板の背後に互いに平行に配列される線状一次光源の数を増加させ即ち一次光源の配列ピッチを小さくすることで、輝度を向上させることができる。直下方式の面光源装置（照明装置）については、例えば特開２００２−２５８７６３号公報（特許文献２）に記載がある。
特開平１１−２８８６１１号公報 特開２００２−２５８７６３号公報

しかるに、薄型化のために一次光源を光拡散板に近接して配置すると、光拡散板の一次光源に近い位置に一次光源の形状に対応して特に高い輝度の部分（即ちランプイメージ）が現れやすくなる。このランプイメージの出現は、液晶表示装置のバックライト部として使用した場合の表示画像の品位を著しく低下させることになる。上記特許文献２に記載の面光源装置では、光拡散板に、線状光源からの光が強い範囲（ランプイメージの発生する範囲）を遮光して光の均一性を上げるためのライティングカーテンとなる遮光パターンを設けている。しかし、このような手法は、遮光により一次光源からの出射光の利用効率が低下し、輝度向上の点からは十分とはいえない。

液晶表示素子の側で表示画素の密度が高められ高解像度の表示が可能になるにつれて、そのような高解像度の表示を品位よく実現するために、バックライト部の更なる輝度分布の適正化が要求される。ランプイメージの出現を避け且つ光利用効率を低下させることなく面光源装置の薄型化をはかるためには、光拡散板の光拡散性を十分に高めることが必要である。しかしながら、高い光拡散性の光拡散板を使用すると、光拡散板からの出射光輝度の角度分布がブロードになり所望の特に法線方向への集中した光出射が損なわれて、法線輝度が低下するという難点がある。

そこで、本発明の目的は、以上のような薄型で大面積の直下方式の面光源装置において、ランプイメージを消去し輝度分布を適正化して表示画像品位の向上を可能となし且つ法線方向を含む所要の角度範囲の輝度を向上させることにある。

本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
透光性を有するシート状基材の一方の表面に多数の微小凸部が形成されており、該微小凸部のそれぞれは、その前記シート状基材の表面への投影形状の中心を通り且つ前記シート状基材の法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる平均傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が２５〜５５度であることを特徴とする集光素子、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記平均傾斜角の最大値と最小値との差が５度以上である。

本発明の一態様においては、前記微小凸部のそれぞれは、その前記シート状基材の表面への投影形状の中心を通り且つ前記シート状基材の法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる前記微小凸部の頂部と裾部とを通る直線の傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が３５〜６０度である。本発明の一態様においては、前記傾斜角の最大値と最小値との差が５度以上である。

本発明の一態様においては、前記微小凸部のそれぞれはその前記シート状基材の表面への投影形状が略円形または略楕円形をなしている。本発明の一態様においては、前記多数の微小凸部は、それぞれの前記平均傾斜角の最小値が現れる断面が互いに略平行となるように配列されている。本発明の一態様においては、前記微小凸部が離散的に配置されており、前記シート状基材の表面における前記微小凸部の占有面積割合が４０〜８０％である。本発明の一態様においては、前記微小凸部が離散的に配置されており、前記シート状基材の表面における前記微小凸部の数密度が１００〜３０００個／ｍｍ^２であり、前記微小凸部のそれぞれは前記シート状基材の表面への投影面積が２００〜４０００μｍ^２である。

また、本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
透光性を有するシート状基材の一方の表面に多数の微小凸部が形成されており、該微小凸部は前記シート状基材の表面に沿って互いに平行に一方向に延びており、前記微小凸部のそれぞれは前記一方向と直交する断面において現れる頂部と裾部とを通る直線の傾斜角が３５〜６０度の凸曲面形状をなしていることを特徴とする集光素子、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記微小凸部のそれぞれは前記一方向と直交する断面において放物線形状または楕円弧形状をなしている。

本発明の一態様においては、前記シート状基材の前記一方の表面とは反対側の他方の表面に光拡散板が接合または一体化されている。本発明の一態様においては、前記光拡散板はその内部に光拡散材を含んでなるものである。本発明の一態様においては、前記光拡散板は全光線透過率が４０〜７５％である。本発明の一態様においては、前記光拡散板は反射率が３０〜６５％である。本発明の一態様においては、前記光拡散板は拡散率が４０〜９５％である。

また、本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
以上のような集光素子を製造する方法であって、前記微小凸部に対応する微小凹部の形成された形状転写面をもつ型部材を用意し、該型部材の形状転写面と活性エネルギー線透過性シートとの間に活性エネルギー線硬化樹脂組成物を供給し、前記形状転写面と活性エネルギー線透過性シートとにより前記活性エネルギー線硬化樹脂組成物を挟持することで樹脂組成物層を形成し、前記活性エネルギー線透過性シートを介して前記樹脂組成物層に活性エネルギー線を照射することで前記樹脂組成物層を硬化させて樹脂層を形成し、これにより少なくとも前記樹脂層を含んでなるシート状基材の一方の表面に前記微小凹部に対応する微小凸部の形成された集光素子を得ることを特徴とする、集光素子の製造方法、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記型部材は円筒形状をなしており、その円筒形状外周面が前記形状転写面として機能する。本発明の一態様においては、前記樹脂層と前記活性エネルギー線透過性シートとの接合体を前記シート状基材とする。本発明の一態様においては、前記シート状基材の前記他方の表面に光拡散板を接合または一体化する。

また、本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
前記シート状基材の前記一方の表面とは反対側の他方の表面に光拡散板が接合または一体化されている第１の集光素子と、その前記微小凸部の形成されている側に面して配置された光拡散板なしの第２の集光素子とからなることを特徴とする集光ユニット、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記第２の集光素子において、前記微小凸部は離散的に配置されている。

また、本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
光拡散板と、その一方の表面の側に配置された一次光源と、前記光拡散板の他方の表面の側に配置された上記の集光素子とを含んでなることを特徴とする面光源装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記一次光源は互いに平行に配置された複数の線状光源からなり、前記集光素子は前記平均傾斜角の最小値が現れる断面または前記一方向が前記線状光源の延在方向と略平行となるように配置されている。本発明の一態様においては、前記微小凸部のそれぞれは、前記平均傾斜角の最小値が現れる断面及び前記平均傾斜角の最大値が現れる断面のうちの少なくとも一方または前記一方向と直交する断面において、表面の傾斜角αがα＞ｓｉｎ^−１［ｓｉｎ（θ_ｈ１）／ｎ］（ここで、ｎは前記集光素子の屈折率であり、θ_ｈ１は前記集光素子への前記断面内での入射光の角度分布における半値半幅角度を示す）を満たす領域を全体の２０％以上含む。

以上のような本発明の集光素子においては、シート状基材の一方の表面に形成された微小凸部のそれぞれを、そのシート状基材の表面への投影形状の中心を通り且つシート状基材の法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる平均傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が２５〜５５度となるように形成し、或いは、その延在方向と直交する断面において現れる頂部と裾部とを通る直線の傾斜角が３５〜６０度の凸曲面形状をなすようにしているので、一次光源から発せられ光拡散板で十分に拡散された光の進行方向を法線方向に近づける良好な集光作用が得られ、かくして、薄型で大面積の直下方式の面光源装置において、ランプイメージを消去し輝度分布を適正化して表示画像品位の向上を可能となし且つ法線方向を含む所要の角度範囲の輝度を向上させることができる。

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。

図１は、本発明による集光素子を用いた直下方式の面光源装置の一つの実施形態を示す模式的断面斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、一次光源２、光反射板４、光拡散板６及び集光素子８を含んでなる。

一次光源２は、Ｙ方向に延在する線状光源であり、たとえば蛍光ランプまたは冷陰極管からなる。一次光源２の径は、たとえば２〜５ｍｍである。図示されているように、複数の一次光源２がピッチＰで互いに平行に配列されている。ピッチＰは、たとえば２０〜５０ｍｍである。尚、一次光源２は、線状光源に限定されるものではなく、ＬＥＤ光源、ハロゲンランプ、メタハロランプ等のような点状光源を使用してもよいし、これらの点状光源を複数用い適宜の間隔をもって配置したものを使用することもできる。

光反射板４は、たとえば銀反射膜等の金属反射膜その他の反射膜を有するものであり、一次光源２の後方（下方）に、一次光源２の中心から距離Ｔ１を隔てて、大略ＸＹ面と平行に配置されている。距離Ｔ１は、たとえば１〜５ｍｍである。光反射板４は、互いに隣接する一次光源２の間の領域に対応して上方へと突出した断面逆Ｖ字形状の屋根型部分４’を有する。これにより、各一次光源２から発せられ下方及び側方へと向かう光を効率よく上方の光拡散板６の方へと反射させることができる。

光拡散板６は、一次光源２の前方（上方）に、一次光源２の中心から距離Ｔ２を隔てて、ＸＹ面と平行に配置されている。距離Ｔ２は、たとえば５〜２０ｍｍである。光拡散板６の厚さｔ１は、たとえば、０．５〜５ｍｍである。光拡散板６は、可撓性を有するものであってもよい。

光拡散板６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。光拡散板６に粗面又はヘアライン等の表面構造やプリズム列又はレンチキュラーレンズ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型部材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の表面に、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。

光拡散板６の光拡散性が低すぎる場合には、視野角を十分に広げることが困難となり視認性を低下させるとともに、ランプイメージ消去の効果が不十分となり品位改善効果が不十分となる傾向にある。また、光拡散板６の光拡散性が高すぎる場合には、内部で散乱した光が当該光拡散板６の内部を導光し、また後方散乱が著しく増大することで光反射板４の側へと戻る光の量が極端に増大し、該光反射板４と光拡散板６との間で光が多重反射を繰り返すことで熱に変換されてエネルギーロスが発生し、集光素子８との組み合わせによっても法線方向及びその近傍の方向の輝度を十分に高めることが困難になる傾向にある。そこで、光拡散板６としては、好ましくは拡散率が４０〜９５％、より好ましくは５０〜９５％、更に好ましくは７０〜９０％であるものを用いる。このような光拡散板６としては、好ましくは全光線透過率が４０〜７５％、より好ましくは４５〜６５％、更に好ましくは５０〜６０％であるものを用いる。また、光拡散板６としては、好ましくは反射率が３０〜６５％、より好ましくは４５〜６０％、更に好ましくは５５〜６０％であるものを用いる。

このような光拡散特性は、光拡散板６中に光拡散材（光拡散粒子）を混入することによって付与することができる。光拡散板６に混入される光拡散材としては、光拡散板６を構成する材料と屈折率が異なる透明な微粒子を使用することができ、例えば、シリコーンビーズ、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレ−ト、フッ素化メタクリレ−ト等の単独重合体あるいは共重合体等からなるものが挙げられる。光拡散材の含有量、粒径、屈折率等は、光拡散板６による適度な拡散効果を損なわないように、適宜選定される。例えば、光拡散材の屈折率は、光拡散板６を構成する材料との屈折率差が小さすぎると拡散効果が小さく、大きすぎると過剰な散乱屈折作用が生じるため、屈折率差が０．０１〜０．１の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは０．０３〜０．０８、より好ましくは０．０３〜０．０５の範囲である。また、拡散材の粒径は、大きすぎると散乱が強くなりぎらつきや輝度の低下を引き起こし、小さすぎると着色が発生するため、平均粒径が０．５〜２０μｍの範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは２〜１５μｍ、より好ましくは２〜１０μｍの範囲である。

集光素子８は、光拡散板６の前方（上方）に、該光拡散板６から距離Ｔ３を隔てて、ＸＹ面と平行に配置されている。距離Ｔ３は、たとえば０〜５ｍｍである。集光素子８の厚さｔ２は、たとえば、０．５〜５ｍｍである。

図２は集光素子８の模式的平面図であり、図３及び図４はそれぞれその部分断面図である。集光素子８は、透光性を有するシート状基材８ａの一方の表面に多数の微小凸部８ｂが形成されたものである。

図２に示されているように、微小凸部８ｂのＺ方向に見た形状（平面形状）即ちシート状基材８ａの表面への投影形状は楕円形である。即ち、微小凸部８ｂはＸＹ面内において形状異方性をもっており、そのＸ方向寸法ｘはたとえば１５〜５０μｍであり、そのＹ方向寸法ｙはたとえば２０〜１００μｍである。また、図３に示される微小凸部８ｂのＺ方向寸法ｚは、たとえば８〜２５μｍである。本実施形態では、微小凸部８ｂの平面形状の中心は微小凸部８ｂの頂部Ｏに対応しており、該頂部Ｏを通るシート状基材８ａの法線ＮＬを含む複数の断面のうちの１つであるＸＺ断面（図３）での微小凸部８ｂの形状が略半円形である。また、頂部Ｏを通るシート状基材８ａの法線ＮＬを含む複数の断面のうちの他の１つであるＹＺ断面（図４）での微小凸部８ｂの形状が略半楕円形である。

従って、微小凸部８ｂの平面形状の中心を通り且つシート状基材８ａの法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる平均傾斜角のうちの最大値と最小値は、それぞれＸＺ断面内及びＹＺ断面内にて現れる。これら平均傾斜角の最大値及び／または最小値は２５〜５５度、好ましくは３０〜５０度、更に好ましくは３５〜４５度である。このように平均傾斜角の最大値及び／または最小値を２５〜５５度の範囲内とすることで、光拡散板６の光拡散性を高めて十分にランプイメージを消去した後に集光素子８により光の進行方向を法線方向に近づける良好な集光作用が得られる。光拡散性を高め効率的にランプイメージを消せれば距離Ｔ２をより小さくすることができる。従って、薄型で大面積の直下方式の面光源装置において、ランプイメージを消去し輝度分布を適正化して表示画像品位の向上を可能となし且つ法線方向を含む所要の角度範囲の輝度を向上させることができる。平均傾斜角の最大値と最小値との差は、要求される集光異方性の程度により適宜設定されるが、たとえば５度以上、好ましくは１０度以上、更に好ましくは１５度以上とされる。

微小凸部８ｂの表面の平均傾斜角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。

Δａ＝（１／Ｌ）∫_０ ^Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・（１）
θａ＝ｔａｎ^−１（Δａ） ・・・（２）
ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。

また、微小凸部８ｂの頂部Ｏと裾部とを通る直線がシート状基材８ａの表面となす傾斜角は、ＸＺ断面内ではφｘであり（裾部はＳｘ：図３参照）、ＹＺ断面内ではφｙである（裾部はＳｙ：図４参照）。本実施形態では、φｘが傾斜角の最大値であり、φｙが傾斜角の最小値である。これら最大値φｘ及び／または最小値φｙは、３５〜６０度の範囲内、好ましくは４０〜５０度の範囲内とされる。このように傾斜角の最大値及び／または最小値を３５〜６０度の範囲内とすることで、光の進行方向を法線方向に近づける一層良好な集光作用が得られる。傾斜角の最大値と最小値との差は、要求される集光異方性の程度により適宜設定されるが、たとえば５度以上、好ましくは１０度以上、更に好ましくは１５度以上とされる。

多数の微小凸部８ｂは、その平面形状における短手方向（平均傾斜角の最大値が現れる断面に対応する方向）及び長手方向（平均傾斜角の最小値が現れる断面に対応する方向）がそれぞれ互いに平行になるようにして、シート状基材８ａの一方の表面において離散的に配置されている。集光素子８は、平均傾斜角の最小値が現れる断面が線状一次光源２の延在方向と略平行となるように配置されている。

シート状基材８の表面において微小凸部８ｂが占有する面積の割合は、要求される集光性の程度に応じて適宜設定されるが、たとえば４０〜８０％、好ましくは５０〜７０％である。また、シート状基材８の表面における微小凸部８ｂの数密度は、たとえば１００〜３０００個／ｍｍ^２、好ましくは３００〜２０００個／ｍｍ^２、更に好ましくは５００〜１０００個／ｍｍ^２である。更に、微小凸部８ｂは、シート状基材８の表面（法線ＮＬの方向と直交する面）への投影面積がたとえば２００〜４０００μｍ^２である。

シート状基材８ａの微小凸部８ｂの形成された表面とは反対側の表面に、上記の光拡散板６と同様な光拡散板を接着剤などにより接合し或いは光学密着または融着などにより一体化してもよい。

微小凸部８ｂの表面の形状は、集光素子８への入射光の角度分布に対して特定の関係にあるのが好ましい。即ち、微小凸部８ｂの平均傾斜角の最小値が現れる断面及び最大値が現れる断面のうちの少なくとも一方において、光拡散板６からの拡散出射光が集光素子８に入射する際の角度分布の半値半幅角度以下の光成分の進行方向が法線ＮＬの方向（Ｚ方向）に近づくような集光作用を受けるようにする。図５は、このような集光作用について説明するための模式図である。ここでは、集光素子８のシート状基材８ａの下面（入射面）に入射する光の角度分布における半値半幅角度θ_ｈ１で入射する光が微小凸部８ｂの表面から屈折出射する様子が示されている。屈折出射位置での微小凸部８ｂの表面の傾斜角をαとして、Ｚ方向に対する屈折出射光のなす角度θ_３がＺ方向に対する集光素子８内の光のなす角θ_２より小さいことが、効率の良い集光の条件となる。この条件は、集光素子８の屈折率をｎとして、α＞ｓｉｎ^−１［ｓｉｎ（θ_ｈ１）／ｎ］である。微小凸部８ｂの表面において、このような条件を満たす領域の割合が全体の２０％以上となるようにすることで、良好な集光作用が得られる。

次に、以上のような集光素子８を製造するための本発明による製造方法の一実施形態を、説明する。

先ず、集光素子８の製造に使用される円筒状型部材の製作につき説明する。

図６に示されているように、中心軸Ｋの周りで回転対称な円筒状基材１０２を用意する。該基材１０２は、基部２１と外周部２２とからなる。基部２１は、中心軸Ｋの周りで回転対称な円筒形状をなし、両端には回転軸部２１’が一体的に形成されている。外周部２２は基部２１の外周面上に所要膜厚にて形成されている。外周部２２は、例えば銅、ニッケル、鉄及びステンレススチールの少なくとも１つを主成分として含むエッチング可能な材質からなり、基部２１の外周面にメッキその他の堆積手段により付与することができる。外周部２２の厚さは、後述のエッチング凹部の深さより大きな値とされる。基部２１は、外周部２２と同一の材質からなるものでもよいし異なる材質からなるものでもよく、異なる材質からなる場合は安価なことから好ましくは鉄からなる。

次に、図７に示されているように、基材外周部２２の外周面にエッチングマスク形成のためのレジスト膜１０３を形成する。このレジスト膜１０３は、液状レジストを塗布したものでもよいし、フィルム状レジスト（ドライレジストフィルム）を巻き付けたものでもよく、ネガ型のものでもポジ型のものでもよい。レジスト膜１０３の厚さは、たとえば１〜１０μｍである。レジスト膜１０３の厚さが小さすぎると膜破損の危険性が高まり、レジスト膜１０３の厚さが大きすぎると後述のエッチングマスクを形成した時に特にその開口部の寸法が微小な場合にはエッチング液の浸入が不十分になりやすい。

次に、図８に示されているように、レジスト膜１０３上に所望のパターン状に形成された透光部を有する露光マスク１０４を密着配置し、該露光マスクを介して紫外線又は電子線などの活性エネルギー線を照射して、レジスト膜１０３の活性エネルギー線照射された部分に露光マスクパターンに対応するパターンの潜像を形成する。潜像形成の際には、基材１０２を中心軸Ｋの周りに回転させながら、該中心軸に沿った方向のスリット状に活性エネルギー線照射して露光を行うことができる。この場合、後述のエッチングの際に利用するものと同様な回転駆動手段を用いることができる。

潜像形成の変形態様としては、露光マスクを形成することなく、基材１０２を中心軸Ｋの周りに回転させながら該中心軸に沿った方向のスリット状に時間と共に変化する適宜の照射パターンにて露光を行うことが挙げられる。この場合、後工程での露光マスクの除去は不要となり、また後述のエッチングの際に利用するものと同様な回転駆動手段を用いてパターン露光ができる。

次に、図９に示されているように、レジスト膜１０３の潜像を現像して所要のパターン状に配列された多数の開口を有するエッチングマスク１０３Ｐを形成し、露光マスク１０４を除去する。

次に、図１０に示されているように、パターン状レジスト膜からなるエッチングマスク１０３Ｐを用いて、湿式エッチングを行う。このエッチングは、中心軸Ｋが水平に維持された円筒状基材１０２を、回転軸２１’に接続された不図示の回転駆動手段により中心軸Ｋの周りに回転させながら、行われる。エッチング液Ｗは、基材１０２の下部が浸漬される位置にて貯留されている。これにより、基材外周部２２の外周面へのエッチング液Ｗの供給は、中心軸Ｋに対する空間的位置関係が固定され（即ち中心軸Ｋの下方に位置し）且つ中心軸Ｋの方向に延びた領域（特定領域）に対してなされることになる。かくして、基材外周部２２に多数のエッチング凹部２２Ｘが形成される。エッチング凹部２２Ｘの開口形状（外周部外面における開口の形状）のパターンは、エッチングマスク１０３Ｐのパターンに対応する。

以上のように、湿式エッチングは、基材１０２を回転させながら、その空間固定の下部領域において基材１０２の外周面の一部をエッチング液Ｗと接触させ、即ち基材１０２の外周面の各領域を該基材の回転により前記空間固定下部領域へと進入させ且つ該下部領域から離脱させる動作を繰り返すことで、なされる。これにより、空間固定下部領域においてエッチングマスク１０３Ｐの開口内へと浸入したエッチング液は、基材１０２がその回転に伴い下部領域から次第に上部領域へと移行する際及び上部領域から次第に下部領域へと移行する際に、重力の作用によりエッチングマスク開口内にて流動・偏在し、これにより基材外周部２２の露出部分（エッチング凹部２２Ｘが形成される部分）の特にエッチングマスク開口縁部にまで良好にエッチング液が供給され、エッチングマスクパターンに正確に対応する開口形状のエッチング凹部２２Ｘが形成される。

下部領域の幅（エッチング液Ｗと接触する基材１０２の部分の幅）、基材１０２の回転数及びエッチング処理時間等の条件を適宜設定することで、所望の深さのエッチング凹部を精密コントロール下で形成することができる。又、大面積の基材外周部外周面全体を均一にエッチング加工することができる。

エッチング液供給の変形形態としては、特定領域を中心軸Ｋの上方となし上方から所要幅にて流下させる形態や、特定領域を中心軸Ｋの側方となし側方から所要幅にて吹き付ける形態がある。

エッチング液Ｗと該エッチング液によりエッチングされる被加工材（基材外周部２２）の材質との組合せの例を以下の表１に示す。

しかる後にエッチングマスク１０３Ｐを剥離除去して、図１１に示されている型部材を得る。本実施形態では、エッチング凹部２２Ｘをそのまま転写用凹部として使用する。

図１２は、本発明による型部材の製造方法の更に別の実施形態を示す模式図である。本実施形態では、上記図６〜図１１に関し説明した実施形態と同様の工程を行って、図１１に示される形態を得る。ここで、基材基部２１の半径はｒ３であり、基材１０２の半径（即ち中心軸Ｋから基材外周部２２の外周面までの距離）はｒ１である。次いで、円筒状基材２を中心軸Ｋの周りで回転させながら、外周部２２を適宜の厚さ（ｒ１−ｒ２）切削除去することにより、基材２の半径をｒ２とする。これにより、エッチング凹部２２Ｘとは異なる深さの転写用凹部２２Ｙを得る。この場合、エッチングの際に利用したものと同様な回転駆動手段を用いて切削加工することができる。この様に、エッチング凹部を後切削加工することにより、転写により得られる集光素子の集光特性を切削深さ（ｒ１-ｒ２）を変化させることによって制御することができる。

更に、本発明の他の実施形態においては、エッチングマスク２２Ｘを除去した後に、基材１０２の外周部外周面及びエッチング凹部２２Ｘの内面に被覆層を形成することができる。被覆層としては、ニッケル、クロム、銀及び金の少なくとも１つを主成分として含むものが挙げられ、電気メッキや無電解メッキ等により堆積形成することができる。被覆層の付与により、酸化性及び腐食性の低減に寄与する被覆層の形成された形状転写面（転写用凹部を含む）を持つ一層長寿命の型部材が得られる。被覆層の厚さはたとえば０．１〜３μｍである。被覆層の厚さが薄すぎると上記機能及びその長期にわたる持続性が低下しがちであり、被覆層の厚さが厚すぎると転写用凹部の形状が崩れがちである。

図１３は以上の実施形態で得られた円筒状型部材の斜視図である。また、図１４はその外周面を平面で近似して示す部分斜視図であり、図１５及び図１６はそれぞれその部分平面図及び部分断面図である。

図示されているように、転写用凹部（即ち上記微小凸部８ｂに対応する微小凹部）２２Ｙは、その開口形状が一方向に細長い方向性（異方性）を有している。転写用凹部２２Ｙの開口形状は、図示されるような長円の他に、楕円、長方形、その他の適宜の形状が可能である。転写用凹部２２Ｙの開口形状は、長さ（長径）がＬ１であり、幅（短径）がＬ２であり、深さがＤである。これらの寸法は、転写形成すべき集光素子８の微小突起８ｂの寸法に応じて設定される。尚、異方性が要求されない場合には、転写用凹部２２Ｙの開口形状は円であってもよい。

転写用凹部２２Ｙは基材外周部２２に多数形成されており、転写用凹部２２Ｙの全てが同一の形状及び寸法且つ中心軸Ｋの周りの周方向に同一の方向性をもって配置されている。かくして、転写用凹部２２Ｙの形成された基材外周部２２が、形状転写面として機能する。

図１７は、以上のようにして製造された円筒状型部材を用いた転写により上記集光素子８を形成する実施形態を示す模式図である。

不図示の回転駆動手段により型部材１０７の回転軸部２１’を駆動回転することで、型部材１０７が矢印の向きに回転せしめられる。型部材１０７には、活性エネルギー線透過性シートとしての透明シート材１０９が供給されており、該透明シート材と型部材１０７の外周面との間には、樹脂タンク１１２から供給ノズル１１３を介して紫外線硬化樹脂組成物などの活性エネルギー線硬化樹脂組成物１１０が供給される。透明シート材１０９の外側（型部材１０７と反対の側）には、供給された活性エネルギー線硬化樹脂組成物１１０の層の厚さを均一にさせるための金属製又はゴム製のニップロール１０８が設置されている。ニップロール１０８には、油圧シリンダや空気圧シリンダなどの圧力調整機構１１１により所要の圧力が印加されており、これにより活性エネルギー線硬化樹脂組成物１１０の層厚を正確に調節することができる。

活性エネルギー線硬化樹脂組成物１１０を型部材１０７と透明シート材１０９との間に供給した後に、活性エネルギー線硬化樹脂組成物が型部材と透明シート材との間に挟持された層状態にあるうちに、紫外線発光光源等の活性エネルギー線発生源１１４から活性エネルギー線を透明シート材１０９を通して照射して、活性エネルギー線硬化樹脂組成物を重合硬化させ、型部材１０７の外周面に形成された転写用凹部を活性エネルギー線硬化樹脂の層に転写する。次いで、透明シート材１０９と重合硬化された活性エネルギー線硬化樹脂の層として形成された凸部形成層１１０’とが一体化された集光素子１０６（即ち、上記集光素子８）を型部材１０７から離型する。

透明シート材１０９としては、紫外線や電子線等の活性エネルギー線を透過する材料であれば特に制限はなく、たとえば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ものが例示される。透明シート材１０９の厚さは、例えば５０〜５００μｍ程度である。凸部形成層１１０’を構成する活性エネルギー線硬化樹脂としては、紫外線や電子線などの活性エネルギー線で硬化させたものであれば特に限定されず、たとえばポリエステル類、エポキシ系樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系樹脂が挙げられる。凸部形成層１１０’の凸部高さを除く厚さは、例えば１〜３０μｍ程度である。

活性エネルギー線硬化樹脂として熱硬化性樹脂を使用することも可能である。この場合、活性エネルギー線発生源として熱源を使用する。

以上のようにして製造された集光素子は、長尺状であり、使用時には適宜の寸法に切り出す。図１８は以上のようにして得られた集光素子１０６を示す部分斜視図である。凸部形成層１１０’の表面には、型部材１０７の外周部に形成された転写用凹部２２Ｙに対応する微小凸部１０６ｂ（即ち、上記微小凸部８ｂ）が形成されている。

透明シート材１０９として凸部形成層１１０’との剥離性の高いものを使用することで、該透明シート材を凸部形成層１１０’から剥離除去し、凸部形成層１１０’のみからなる集光素子を得ることも可能である。この場合、凸部形成層１１０’の凸部高さを除く厚さは、透明シート材と接合一体化した形態で集光素子として使用される場合より大きくするのが好ましく、たとえば１００〜１０００μｍ程度とすることができる。

図１９は本発明による集光素子の他の実施形態を示す模式的斜視図であり、図２０はその部分断面図である。本実施形態の集光素子８は、集光異方性を有するものであり、透光性を有するシート状基材８ａの一方の表面に多数の微小凸部８ｃが形成されたものである。

微小凸部８ｃは、シート状基材８ａの表面に沿って互いに平行に一方向（Ｙ方向）に延びており、Ｘ方向に連続的に配列されている。微小凸部８ｃのそれぞれは凸曲面形状とくにレンチキュラーレンズ形状をなしており、図２０に示されているように、Ｙ方向と直交する断面（ＸＺ断面）において現れる頂部Ｏと裾部Ｓとを通る直線がシート状基材８ａの表面となす傾斜角はφである。傾斜角はφは、３５〜６０度の範囲内、好ましくは４０〜５５度の範囲内である。このように傾斜角φを３５〜６０度の範囲内とすることで、ＸＺ断面内において光の進行方向を法線方向に近づける良好な集光作用が得られる。微小凸部８ｃのそれぞれは、ＸＺ断面の形状が例えば放物線形状または楕円弧形状である。

微小凸部８ｃの配列ピッチは表示素子として使用される液晶表示素子のピッチに対してモアレの発生しにくいピッチを選定するか、ランダムな配列ピッチとすることが好ましい。通常、微小凸部８ｃの配列ピッチは１〜７０μｍの範囲とすることが好ましく、製造の容易さやモアレの発生を防止する観点から５〜４０μｍがさらに好ましく、より好ましくは１０〜３０μｍの範囲である。

図２０に示されているように、放物線形状または楕円弧形状の微小凸部８ｃに代えて、頂部Ｏと裾部Ｓとを通りＹ方向に延びた平面と微小凸部８ｃの凸曲面形状との間にある凸曲面形状を有する微小凸部８ｃ’を使用してもよい。微小凸部８ｃ’の凸曲面形状としては、頂部Ｏと裾部Ｓとを通る上記平面に対する微小凸部８ｃの凸曲面形状までの距離をｄとして、全ての位置につき頂部Ｏと裾部Ｓとを通る上記平面に対する距離がｋ・ｄ（ここで、０＜ｋ＜１）となるように設定したものが例示される。ここで、ｋを例えば０．５〜０．８５とすることができる。

本実施形態の集光素子８は、上記の図１７に関し説明したようにして形成することができる。尚、ここで使用される円筒状型部材の形状転写面は、切削加工により形成することができる。

図２１は本発明による集光素子の更に別の実施形態を示す模式的斜視図である。本実施形態の集光素子８は、集光異方性を有するものであり、図１９及び図２０の集光素子において、微小凸部８ｃをＹ方向寸法が短いものとし且つＸＹ面内にて離散的に配列したものに相当する。微小凸部８ｃのＸＺ断面形状は図１９及び図２０の集光素子のものと同様である。微小凸部８ｃの配列はランダムであってもよいし規則的なものであってもよい。

以上の図１９〜図２１の実施形態の集光素子においても、上記図５に関し説明した集光作用に関する事項が当てはまる。ここでは、図５に相当する断面として、微小凸部８ｃ，８ｃ’の延在方向と直交する断面をとる。

図２２は、本発明による集光素子を用いた集光ユニットの実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態では、２つの集光素子８−１，８−２を使用している。光入射側（即ち、一次光源に近い側）に配置される第１の集光素子８−１は、シート状基材の光入射側の表面に上記のように光拡散板６’が接合または一体化されているものである。この光拡散板６’は、上記の光拡散板６と同様なものであり、内部に光拡散材を含んでなるものである。また、光出射側に配置される第２の集光素子８−２は、光拡散板が付されていない上記図１などに関し説明したものである。

以上のような光拡散性を有する異方集光性の第１の集光素子８−１及び異方集光性の第２の集光素子８−２を、いずれも微小凸部８ｂの平均傾斜角の最小値が現れる断面または微小凸部８ｃの延在方向が線状一次光源２の延在方向と略平行となるように配置することで、効果的に法線ＮＬの方向及びその近傍の範囲に集中して光を出射させることが可能となる。尚、ＹＺ面内に関しては、集光素子８−１，８−２による集光は、ＸＺ面内より小さな程度でなされるか又は全くなされない。その結果、ＸＺ面内及びＹＺ面内の双方に関して、一次光源２から発せられ光拡散板６の内部の光拡散材により十分に拡散された光の進行方向を、光拡散材の接合または一体化された第１の集光素子８−１とその上に配置された第２の集光素子８−２とにより法線方向に近づける良好な集光作用が得られ、ランプイメージを消去し輝度分布を適正化して表示画像品位の向上を可能となし且つ法線方向を含む所要の角度範囲の輝度を向上させることが、特に良好になされる。

本発明において、光拡散性を有する異方集光性の第１の集光素子８−１を使用することの意義は、次の通りである。即ち、光拡散板６と集光素子８とが分離されて配置されている場合には、光拡散板６に入射し内部で散乱された光の一部（１０〜２０％程度）は、光拡散板６と大気との界面で全反射が起こり、光拡散板内部を導光する光が出現する。この光は、その導光過程において、光拡散板内部で再び散乱されるか、一次光源側（光反射板側）へ戻され、反射され、再利用される。しかし、導光する光の一部は、光拡散板内部や光反射板や一次光源などの部材により吸収されて熱などに変換され、また光拡散板のエッジに到達し放出されることで、バックライト光として表示に有効には利用されず、損失となる。

しかるに、光拡散板６’を集光素子８−１と接合または一体化したものでは、上記の光拡散板内部での全反射成分が著しく減少し、光の利用効率が大きく向上する。一方、その場合における集光素子８−１からの出射光分布は、光拡散板のみの場合に比べて集光されたものにはなるが、上記の光拡散板６と集光素子８とが分離配置されたものに比べて、出射光分布が多少広がり、法線輝度が低下する傾向にある。

そこで、更にその上に第２の集光素子８−２を配置することで、最終的には、光拡散板６と集光素子８とが分離配置されたものに同様に第２の集光素子８−２を配置したものと比較して、光利用効率が向上しているために、高い法線輝度と広範囲にわたる高い輝度とが得られ、より好適な直下方式のバックライトが得られる。この場合、第２の集光素子８−２の微小凸部は離散的に配置されているものであることことが好ましい。

以上のような面光源装置の発光面（集光素子８の出射面）上に液晶表示素子を配置することにより、本発明の面光源装置をバックライトとした液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、液晶表示素子を通して観察者により観察される。

以下、実施例によって本発明を説明する。

実施例１：
上記図１７に関し説明した製造方法で、上記図１〜図４に関し説明した集光素子８（第１の集光素子８−１及び第２の集光素子８−２）を製造した。

得られた第１の集光素子８−１において、微小凸部８ｂは、その平面形状が略楕円形状であり、ｘ＝２６〜３０μｍ、ｙ＝４０〜５５μｍ、ｚ＝１２〜１８μｍであった。また、微小凸部８ｂのＸＺ面内及びＹＺ面内の平均傾斜角はそれぞれ３６度及び２５度であり、ＸＺ面内及びＹＺ面内の傾斜角φｘ，φｙはそれぞれ４５度及び３１度であった。シート状基材８ａの表面における微小凸部８ｂの占有面積割合は約７５％であった。微小凸部８ｂのシート状基材８ａの表面への投影面積は１１７８μｍ^２であった。シート状基材８ａの表面における微小凸部８ｂの数密度は約６４０個／ｍｍ^２であった。第１の集光素子８−１の厚さｔ２は約２ｍｍであった。

得られた第２の集光素子８−２は、シート状基材８ａの表面における微小凸部８ｂの占有面積割合が約６１％で、微小凸部８ｂのシート状基材８ａの表面への投影面積が１９９１μｍ^２で、シート状基材８ａの表面における微小凸部８ｂの数密度が約３０８個／ｍｍ^２であること以外は、第１の集光素子８−１と同等であった。

光拡散板６’として、厚さｔ１が３ｍｍで、内部に光拡散材を含んでおり、拡散率が約７０％で、全光線透過率が約６０％で、反射率が約５０％のものを用意した。この光拡散板６を第１の集光素子８−１のシート状基材８ａの微小凸部形成側とは反対側の表面に光学密着により一体化した。また、一次光源２として、直径３ｍｍの冷陰極管を用意した。

図１に関し説明したと同様にして、光拡散板６’の一方の面である下面の側に、距離Ｔ２＝１３．５ｍｍをもって、ピッチＰ＝３０ｍｍで一次光源２を配列した。一次光源２の下には、距離Ｔ１＝３．５ｍｍをもって、光反射板２を配置した。また、光拡散板６’の一体化された第１の集光素子８−１の上に同一の微小凸部方向性をもって第２の集光素子８−２を配置し、図２２に示される集光ユニットを形成した。これにより、面光源装置（本発明実施例）を得た。

比較のために、上記集光ユニットの代わりに光拡散板６’のみを用いたこと以外は同一の面光源装置（比較例）を得た。

以上の本発明実施例及び比較例につき、一次光源２を点灯して、垂直方向（ＸＺ面内）及び水平方向（ＹＺ面内）の光度分布を測定した。得られた結果を図２３及び図２４に示す。これらの図において、光度は相対値で示されており、Ａは比較例のものであり、Ｂは本発明実施例のものである。比較例ではランプイメージが視認されたが、本発明実施例ではランプイメージは視認されなかった。また、比較例に比べて、本発明実施例では、ＸＺ面内及びＹＺ面内の双方につき、法線方向及びその近傍の方向における輝度の著しい改善が見られた。

実施例２：
上記図１７に関し説明した製造方法で、上記図１９及び図２０に関し説明した集光素子８（第１の集光素子８−１）及び上記図１〜図４に関し説明した集光素子８（第２の集光素子８−２）を製造した。

得られた第１の集光素子８−１において、微小凸部は、そのピッチＰが３０μｍで、頂部Ｏと裾部Ｓとを通る平面がシート状基材８ａの表面となす傾斜角φが５５度であり、ＸＺ断面形状が微小凸部８ｃ’（ｋ＝０．７５）の略放物線形状であり、第１の集光素子８−１の厚さｔ２は約２ｍｍであった。

その他は実施例１と同様にして、面光源装置（本発明実施例及び比較例）を得た。

以上の本発明実施例及び比較例につき、一次光源２を点灯して、垂直方向（ＸＺ面内）及び水平方向（ＹＺ面内）の光度分布を測定した。得られた結果を図２５及び図２６に示す。これらの図において、光度は相対値で示されており、Ａは比較例のものであり、Ｂは本発明実施例のものである。比較例ではランプイメージが視認されたが、本発明実施例ではランプイメージは視認されなかった。また、比較例に比べて、本発明実施例では、ＸＺ面内及びＹＺ面内の双方につき、法線方向及びその近傍の方向における輝度の著しい改善が見られた。

実施例３：
上記図１７に関し説明した製造方法で、上記図１９及び図２０に関し説明した集光素子８（第１の集光素子８−１）及び上記図１〜図４に関し説明した集光素子８（第２の集光素子８−２）を製造した。

得られた第１の集光素子８−１において、微小凸部は、そのピッチＰが３０μｍで、頂部Ｏと裾部Ｓとを通る平面がシート状基材８ａの表面となす傾斜角φが５５度であり、ＸＺ断面形状が微小凸部８ｃの放物線形状であり、第１の集光素子８−１の厚さｔ２は約２ｍｍであった。

その他は実施例１と同様にして、面光源装置（本発明実施例及び比較例）を得た。

以上の本発明実施例及び比較例につき、一次光源２を点灯して、垂直方向（ＸＺ面内）及び水平方向（ＹＺ面内）の光度分布を測定した。得られた結果を図２７及び図２８に示す。これらの図において、光度は相対値で示されており、Ａは比較例のものであり、Ｂは本発明実施例のものである。比較例ではランプイメージが視認されたが、本発明実施例ではランプイメージは視認されなかった。また、比較例に比べて、本発明実施例では、ＸＺ面内及びＹＺ面内の双方につき、法線方向及びその近傍の方向における輝度の著しい改善が見られた。

本発明による集光素子を用いた直下方式の面光源装置の一実施形態を示す模式的断面斜視図である。 集光素子の模式的平面図である。 集光素子の部分断面図である。 集光素子の部分断面図である。 集光素子の集光作用について説明するための模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。 型部材の製造方法の更に別の実施形態を示す模式図である。 円筒状型部材の斜視図である。 図１３の円筒状型部材の外周面を平面で近似して示す部分斜視図である。 図１３の円筒状型部材の部分平面図である。 図１３の円筒状型部材の部分断面図である。 円筒状型部材を用いた転写により集光素子を形成する実施形態を示す模式図である。 集光素子を示す部分斜視図である。 本発明による集光素子の実施形態を示す模式的斜視図である。 図１９の集光素子の部分断面図である。 本発明による集光素子の実施形態を示す模式的斜視図である。 集光ユニットの実施形態を示す模式断面図である。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。 面光源装置の光度分布を示すグラフである。

符号の説明

２ 一次光源
４ 光反射板
６，６’ 光拡散板
８，８−１，８−２ 集光素子
８ａ シート状基材
８ｂ，８ｃ，８ｃ’ 微小凸部
Ｏ 頂部
ＮＬ シート状基材の法線
Ｓｘ，Ｓｙ、Ｓ 裾部
１０２ 円筒状基材
２１ 基材基部
２１’ 基材回転軸部
２２ 基材外周部
２２Ｘ エッチング凹部
２２Ｙ 転写用凹部
Ｋ 中心軸
１０３ レジスト膜
１０３Ｐ エッチングマスク
１０４ 露光マスク
Ｗ エッチング液
１０６ 集光素子
１０６ｂ 微小凸部
１０７ 円筒状型部材
１０８ ニップロール
１０９ 透明シート材
１１０ 活性エネルギー線硬化樹脂組成物
１１０’ 凸部形成層
１１１ 圧力調整機構
１１２ 樹脂タンク
１１３ 供給ノズル
１１４ 活性エネルギー線発生源

Claims (24)

1. 透光性を有するシート状基材の一方の表面に多数の微小凸部が形成されており、該微小凸部のそれぞれは、その前記シート状基材の表面への投影形状の中心を通り且つ前記シート状基材の法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる平均傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が２５〜５５度であることを特徴とする集光素子。
2. 前記平均傾斜角の最大値と最小値との差が５度以上であることを特徴とする、請求項１に記載の集光素子。
3. 前記微小凸部のそれぞれは、その前記シート状基材の表面への投影形状の中心を通り且つ前記シート状基材の法線方向を含む複数の断面においてそれぞれ現れる前記微小凸部の頂部と裾部とを通る直線の傾斜角のうちの最大値及び／または最小値が３５〜６０度であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の集光素子。
4. 前記傾斜角の最大値と最小値との差が５度以上であることを特徴とする、請求項３に記載の集光素子。
5. 前記微小凸部のそれぞれはその前記シート状基材の表面への投影形状が略円形または略楕円形をなしていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の集光素子。
6. 前記多数の微小凸部は、それぞれの前記平均傾斜角の最小値が現れる断面が互いに略平行となるように配列されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の集光素子。
7. 前記微小凸部が離散的に配置されており、前記シート状基材の表面における前記微小凸部の占有面積割合が４０〜８０％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の集光素子。
8. 前記微小凸部が離散的に配置されており、前記シート状基材の表面における前記微小凸部の数密度が１００〜３０００個／ｍｍ^２であり、前記微小凸部のそれぞれは前記シート状基材の表面への投影面積が２００〜４０００μｍ^２であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の集光素子。
9. 透光性を有するシート状基材の一方の表面に多数の微小凸部が形成されており、該微小凸部は前記シート状基材の表面に沿って互いに平行に一方向に延びており、前記微小凸部のそれぞれは前記一方向と直交する断面において現れる頂部と裾部とを通る直線の傾斜角が３５〜６０度の凸曲面形状をなしていることを特徴とする集光素子。
10. 前記微小凸部のそれぞれは前記一方向と直交する断面において放物線形状または楕円弧形状をなしていることを特徴とする、請求項９に記載の集光素子。
11. 前記シート状基材の前記一方の表面とは反対側の他方の表面に光拡散板が接合または一体化されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の集光素子。
12. 前記光拡散板はその内部に光拡散材を含んでなるものであることを特徴とする、請求項１１に記載の集光素子。
13. 前記光拡散板は全光線透過率が４０〜７５％であることを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載の集光素子。
14. 前記光拡散板は反射率が３０〜６５％であることを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載の集光素子。
15. 前記光拡散板は拡散率が４０〜９５％であることを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載の集光素子。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の集光素子を製造する方法であって、前記微小凸部に対応する微小凹部の形成された形状転写面をもつ型部材を用意し、該型部材の形状転写面と活性エネルギー線透過性シートとの間に活性エネルギー線硬化樹脂組成物を供給し、前記形状転写面と活性エネルギー線透過性シートとにより前記活性エネルギー線硬化樹脂組成物を挟持することで樹脂組成物層を形成し、前記活性エネルギー線透過性シートを介して前記樹脂組成物層に活性エネルギー線を照射することで前記樹脂組成物層を硬化させて樹脂層を形成し、これにより少なくとも前記樹脂層を含んでなるシート状基材の一方の表面に前記微小凹部に対応する微小凸部の形成された集光素子を得ることを特徴とする、集光素子の製造方法。
17. 前記型部材は円筒形状をなしており、その円筒形状外周面が前記形状転写面として機能することを特徴とする、請求項１６に記載の集光素子の製造方法。
18. 前記樹脂層と前記活性エネルギー線透過性シートとの接合体を前記シート状基材とすることを特徴とする、請求項１６〜１７のいずれかに記載の集光素子の製造方法。
19. 前記シート状基材の前記他方の表面に光拡散板を接合または一体化することを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれかに記載の集光素子の製造方法。
20. 請求項１１〜１５のいずれかに記載の集光素子と、その前記微小凸部の形成されている側に面して配置された請求項１〜１０のいずれかに記載の集光素子とからなることを特徴とする集光ユニット。
21. 請求項１〜１０のいずれかに記載の集光素子において、前記微小凸部は離散的に配置されていることを特徴とする、請求項２０に記載の集光ユニット。
22. 光拡散板と、その一方の表面の側に配置された一次光源と、前記光拡散板の他方の表面の側に配置された請求項１〜１５のいずれかに記載の集光素子とを含んでなることを特徴とする面光源装置。
23. 前記一次光源は互いに平行に配置された複数の線状光源からなり、前記集光素子は前記平均傾斜角の最小値が現れる断面または前記一方向が前記線状光源の延在方向と略平行となるように配置されていることを特徴とする、請求項２２に記載の面光源装置。
24. 前記微小凸部のそれぞれは、前記平均傾斜角の最小値が現れる断面及び前記平均傾斜角の最大値が現れる断面のうちの少なくとも一方または前記一方向と直交する断面において、表面の傾斜角αがα＞ｓｉｎ^−１［ｓｉｎ（θ_ｈ１）／ｎ］（ここで、ｎは前記集光素子の屈折率であり、θ_ｈ１は前記集光素子への前記断面内での入射光の角度分布における半値半幅角度を示す）を満たす領域を全体の２０％以上含むことを特徴とする、請求項２２〜２３のいずれかに記載の面光源装置。

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