JP2012150291A - 回折型集光シート及びそれを用いた面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な回折格子を有する回折型集光シートであっても、外部応力により変形、破損が発生しない、微細形状維持性に優れ、かつ、傷が付きにくい回折型集光シートを提供すること。
【解決手段】透明シートと、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物により形成された回折格子とを有する回折型集光シートであって、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物が、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化膜上でビッカース圧子を３０ｍＮの荷重にて１０秒間押し込んだ時、硬化膜への最大押し込み深さが４．０μｍ以下であり、最終押し込み深さが１．２μｍ以下である樹脂組成物であることを特徴とする回折型集光シート。
【選択図】図１

Description

本発明は、回折型集光シート、及び回折型集光シートを用いた面光源装置に関する。

液晶ディスプレイは、コンピュータの表示部や家電製品の制御パネルの表示部などのほか、携帯電話の表示部に用いられ、より一層の低消費電力化と軽量化、薄型化が求められている。

液晶ディスプレイは自発光デバイスではないので、外部光源または周囲の外光を利用する必要がある。外部光源を用いる方式としては、液晶パネルの背面に面光源を設置するバックライト方式が代表例である。バックライト方式の場合、面光源からの出射光を観察者の正面方向へ出射させることが必要になる。

このようなバックライト方式の代表的な構成を図１に示した。ただし、従来は、回折型集光シート１０ではなく、プリズムシートが用いられていた。バックライト方式においては、導光板１２から斜めに出射された光はプリズムシートで垂直方向に曲げられ、拡散体３２で色分散が小さくなるよう拡散され、画像を表示する液晶パネル３０を照射する。導光板の形状や導光板と液晶の間に設けたプリズムシートの形状を最適化して、正面の輝度が高くなるよう設計されていた。

図２は回折型集光シートへの入射角θｉと出射角θｏを図示したものであるが、ここでは回折型集光シートをプリズムシートに置き換えて説明する。導光板から出射される光の出射角は導光板の設計に依存するが，入射角θｉが２０°〜７０°くらいになることが多い。そこで、プリズムシートの役割はこの光を効率よくθｏが０°の方向、つまりプリズムシート面に対して垂直方向に曲げることである。そのためには、空気層とプリズムシートとの界面反射であるフレネル反射を小さくし、かつ、なるべく、多くの光が０°の方向に進むようにする必要がある。例えば、出射光が角度分布を持つ場合には、入射角θｉが、多少変動しても、垂直方向への輝度が減少しないような光曲げ特性を持たせることで、光曲げ角が一定である場合に比べ正面方向への輝度を高くできる。また、光源は白色光であるので、波長による曲げ角度依存性を小さくすることにより、分光をできるだけ抑制することができる。分光は、液晶のカラー表示の色再現性を劣化させるなど、表示品質を落とす。

従来のプリズムシートは、屈折、全反射を利用して幾何光学的に出射光を曲げている。これに対して、波動光学に基づく回折・干渉現象を利用した回折格子（ホログラム光学素子）は幾何光学的効果を利用した素子に比べて、薄型にできるという利点や集光や拡散などの複数の機能を一つの素子で実現できるという利点がある。ただし、回折格子は、分光や高次の回折を伴うため白色光を曲げるという用途ではなく、むしろ、白色光を拡散して視野角を広げるという用途（例えば、特許文献１〜５参照）や、白色光を分光するという用途（例えば、特許文献６及び７参照）で使われてきた。また、白色光を拡散するという効果を利用して、ドットマトリクスの表示欠陥を見えないようにすることにも使われてきた（例えば、特許文献８〜１２参照）。ホログラム光学素子の設計方法については、例えば、非特許文献１に記載されている。

上述のプリズムシートを用いる方法のように幾何光学的に出射光を曲げる方法では、凹凸の高さが大きいためシートの膜厚が厚くなり薄型化に寄与しにくくなる。また、従来のプリズムシートでは個々のプリズムが、光を曲げる機能を果たしているため、プリズム欠陥や異物があるとそのプリズムを通過する光は、異常光線となり輝点などの表示異常を引き起こしてしまう。表示装置は、欠陥や異物に非常に敏感であり表示異常を引き起こしてしまうため商品の品質を低下させてしまう。

一方、回折格子（ホログラム光学素子）を有する回折型集光シートでは、従来の屈折を利用したプリズムシートでなく、光の波動的性質に基づく回折・干渉現象を利用していることで、光曲げフィルムの高透過率と薄型化を同時に実現することができる（例えば、特許文献１３参照）。回折型集光シートは、光の波動的性質に基づく回折・干渉現象を利用するために、従来の幾何光学的屈折を利用したプリズムシートよりも三角形状をより微細に配列し、かつプリズム頂角を小さくすることが必要である。例えば、従来のプリズムシートの代表例においては、三角形状のピッチ幅が５０μｍで、プリズム頂角が６３°であるのに対し、回折型集光シートの一例においては、三角形状のピッチ幅が５μｍで、プリズム頂角が４６．３°である。このように、回折型集光シートの回折格子は微細な形状であるため、従来のプリズムシートと比較して、外部応力による変形、破損、又は傷が生じやすい。例えば、ハンドリングによる回折格子への接触による破損や傷、回折型集光シートをフィルムロール状に連続生産する際の巻き締りによる回折格子の変形が挙げられる。このような回折格子の変形、破損、又は傷が発生すると、回折型集光シートをバックライトに組み込んだ時に、表示面にムラが確認され、表示異常を引き起こしてしまう問題があった。

特開平７−１１４０１５号公報（第１−２頁、代表図） 特開平９−３２５２１８号公報（第１−２頁、代表図） 特表平１０−５０６５００号公報（第１−４頁、第１−５図） 特開平１１−２９６０５４号公報（第１−２頁、第２−５図） 特開２０００−３９５１５号公報（第１−２頁、第１−２図） 特開平９−１１３７３０号公報（第１−５頁、代表図） 特開平１０−３０１１１０号公報（第１−２頁、第６８図） 特開平５−３０７１７４号公報（第１−２頁、代表図） 特開平６−５９２５７号公報（第１−２頁、代表図） 特開平６−２９４９５５号公報（第１−２頁、代表図） 特開平７−２８０４７号公報（第１−２頁、代表図） 特開平７−４９４９０号公報（第１−２頁、代表図） 国際公開２００５−５０６０４２号

ビクトール・ソイファー（Victor Soifer）,ビクトール・コトラール（Victor Kotlyar）,レオニード・ドスコロヴィッチ（Leonid Doskolovich）著 : "アイテラティブ メソッド フォー ディフラクティブ オプティカル エレメンツ コンピュテーション（Iterative Methods for Diffractive Optical Elements Computation）",（米国），テイラー アンド フランシス（Taylor & Francis）、１９９７年、ｐ.１-１０

そこで本発明は、微細な回折格子を有する回折型集光シートであっても、外部応力により変形、破損が発生しない、微細形状維持性に優れ、かつ、傷が付きにくい回折型集光シートを提供することを目的とし、また、これを用いた面光源装置を提供することを目的とする。

本発明における第１の実施の形態は、透明シートと、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物により形成された回折格子とを有する回折型集光シートであって、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物が、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化膜上でビッカース圧子を３０ｍＮの荷重にて１０秒間押し込んだ時、硬化膜への最大押し込み深さが４．０μｍ以下であり、最終押し込み深さが１．２μｍ以下である樹脂組成物であることを特徴とする回折型集光シートに関する。
本発明における回折型集光シートの他の実施の形態として、例えば、以下の回折型集光シートが挙げられる。
第２の実施の形態の回折型集光シートは、曲げ角度の波長依存性が小さく、斜め方向から入射した白色光の分光を抑えて垂直方向に曲げて出射することを特徴とする上記の回折型集光シート、
第３の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子であって、０．４６≦λ１≦０．５０μｍ、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ、０．６０≦λ３≦０．６４μｍの範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の光を角度θｉ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度から＋５度の範囲に含まれることを特徴とする上記の回折型集光シート、
第４の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が０．４６≦λ１≦０．５０μｍ、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ、０．６０≦λ３≦０．６４μｍの範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の光を角度θｉで入射させた時、各波長の回折効率が最大となる回折次数が（ｍ＋ｍ０）、ｍ、（ｍ−ｍ０）、（但し、ｍ０＝１、２、・・・・）である透過型回折格子において、ｍが式（１）及び式（２）を満たす範囲にあり、平均周期ｄが式（３）を満たすことを特徴とする上記の回折型集光シート、
m×{λ2×(1−sinδ／sinθi)−λ1}≦m0×λ1
≦m×{λ2×(1＋sinδ／sinθi)−λ1} ‥（１）
m×{λ3−λ2×(1＋sinδ／sinθi)}≦m0×λ3
≦m×{λ3−λ2×(1−sinδ／sinθi)} ‥（２）
（ただしδは、０≦δ≦５(度)の範囲）
d＝m×λ2／sinθi ‥（３）
第５の実施の形態の回折型集光シートは、格子の断面が鋸歯形状であって、歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下であることを特徴とする上記の回折型集光シート、
第６の実施の形態の回折型集光シートは、回折型集光シートにおける格子断面形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）の階段状に近似した格子断面形状を持つことを特徴とする上記の回折型集光シート、
第７の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子であって、回折格子が屈折率ｎの材料から形成されており、格子溝の平均の深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）（但し、０．４≦α≦１．０、ｄは回折格子の平均周期）であることを特徴とする上記の回折型集光シート、
第８の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子であって、格子溝が円弧状に形成されていることを特徴とする上記の回折型集光シート、
第９の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子であり、入射角θｉが６０°±１５°の可視領域の白色光を垂直方向に曲げるために使用する回折型集光シートであって、ｍ１，ｍ２＝１，２，３・・・としたとき、平均の周期ｄがｍ１×（６．０±２．０）μｍ、平均の深さｈがｍ２×（５．０±１．０）μｍである鋸歯形状、あるいはこの鋸歯形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）で近似した表面形状を持つことを特徴とする上記の回折型集光シート、
第１０の実施の形態の回折型集光シートは、フィルムまたは板状であることを特徴とする上記の回折型集光シート、
第１１の実施の形態の回折型集光シートは、偏光分離、色分離、または反射防止機能を有する膜が回折型集光シートに隣接して配置されているか、または、回折型集光シートの表裏にあることを特徴とする上記の回折型集光シート、に関する。

また、本発明における第１２の実施の形態は、上記の回折型集光シートを面光源の光出射面上に配置したことを特徴とする面光源装置に関する。
本発明における面光源装置の他の実施の形態として、例えば、以下の面光源装置が挙げられる。
第１３の実施の形態の面光源装置は、面光源装置において、回折型集光シートを配置しない場合には、面光源の光出射面の法線方向に対して２０°から７０°の角度範囲に光が出射され、回折型集光シートを設置した場合には、面光源からの全出射光の６０％以上が、面光源の光出射面の法線方向に対して−１０°から＋１０°の角度範囲に出射されることを特徴とする上記の面光源装置、
第１４の実施の形態の面光源装置は、回折型集光シートに加え、さらに拡散体を用いることを特徴とする上記の面光源装置、
第１５の実施の形態の面光源装置は、拡散体が入射光を空間内の特定角度範囲内に限定して拡散するホログラム拡散体であることを特徴とする上記の面光源装置、
第１６の実施の形態の面光源装置は、導光板の一側端面に接して光源が配置された面光源であって、導光板の裏面は板中を伝播する光の向きと略垂直な複数の溝が形成されていることを特徴とする上記の面光源装置、に関する。

本発明によれば、微細な形状を有する回折格子を有していても、外部応力による変形・破損、又は傷の発生が抑えられ、微細形状維持性および低傷付き性に優れた回折型集光シートを提供することができる。また、本発明によれば、ムラや表示異常の発生を抑えた面光源装置を提供することができる。

図１は、液晶ディスプレイの構成の一例を示す図である。 図２は、回折格子を有する回折型集光シートの一例における入射角θiと出射角θoを説明する図である。 図３は、回折された光の回折次数と回折角の関係の一例を示す図である。 図４は、回折型集光シートの一例における回折格子の鋸歯形状からのずれを示す図である。 図５は、回折型集光シートの一例における回折格子の鋸歯の形状を説明する図である。 図６は、扇形の溝を持つ回折格子を有する回折型集光シートの一例を示す図である。 図７は、面光源から斜めに出射した光を回折格子を有する回折型集光シートの一例が垂直方向に曲げることを説明する図である。 図８は、液晶ディスプレイの一例の構成を示す図である。 図９は、透過のホログラム拡散体の一例の、拡散特性の規定方法および測定方法を示す説明図である。 図１０は、液晶ディスプレイの一例の構成を示す図である。 図１１は、導光板の一例の断面図である。 図１２は、回折格子を有する回折型集光シートの製造装置の一例を概略的に示した断面図である。

本発明に係る回折格子を有する回折型集光シート及びそれを用いた面光源装置の実施の形態について説明する。なお、本発明の形態はこれに制限されない。

第１の実施の形態の回折型集光シートは、透明シートと、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物により形成された回折格子とを有する。

回折型集光シートは、多数の凹凸形状を透過した回折光の多重干渉により出射光を制御しているので、ひとつの凹凸形状が欠損したり、異物が存在したりしても出射光への影響は少ない。すなわち冗長性に優れるという特徴がある。したがって、取扱いや加工が、従来のプリズムシートより楽になる。また、回折型集光シートを用いることで、曲げるだけでなく、集光の機能など他の光制御機能を付加することも可能である。回折格子の設計方法については、例えば、前記ビクトール・ソイファー他の文献に記載されている。

回折型集光シートとしては、回折格子が透明シートの片面にあっても両面にあっても、または、重ねられていてもよい。さらに、透過型でも反射型でもよい。幾何光学的な原理に基づくプリズムと組み合わせても良い。

回折型集光シートにおいては、従来の幾何光学的屈折を利用したプリズムシートよりも、三角形状をより微細に配列し、かつ三角形状の頂角を小さくする必要がある。そのため、回折格子に用いられる活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化膜は、外部応力による変形、破損や傷が生じにくい硬度・強靭性が求められる。具体的には、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物として、その硬化膜にビッカース圧子を３０ｍＮの荷重にて１０秒間押し込んだ時、硬化膜への最大押し込み深さが４．０μｍ以下であり、かつ最終押し込み深さが１．２μｍ以下である樹脂組成物を用いる。最大押し込み深さが４．０μｍを超えると硬化膜の硬度が弱く、外部応力によって回折型集光シートが変形してしまうため好ましくない。また、最大押し込み深さが４．０μｍ以下であっても、最終押し込み深さが１．２μｍを超える場合は硬化膜が脆く、持続的な外部応力が加わると、経時によって変形、破損や傷が助長されてしまうため好ましくない。活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化膜の押し込み深さは、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物により形成した回折型集光シートそのものを用いて測定することも可能である。
最大押し込み深さは、より好ましくは３．５μｍｍ以下、さらに好ましくは３．０μｍ以下であり、最終押し込み深さは、より好ましくは１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．７μｍ以下である。

硬化膜の最大押し込み深さ及び最終押し込み深さは、測定装置としてビッカース硬さ試験機（例えば、フィッシャーインスツルメンツ社製 商品名フィッシャースコープＨ１００Ｃ）を、圧子として対面角１３６°の正四角錐圧子を用いて測定することができる。圧子の先端を硬化膜の表面に対して、荷重３０ｍＮ、押し込み時間１０秒、測定環境２３±５℃の条件にて荷重を負荷して押し込み、最大押込み深さおよび最終押し込み深さを測定する。なお、第１の実施の形態の回折型集光シートは、測定環境２３±５℃のいずれかの温度において、最大押し込み深さが４．０μｍ以下であり、かつ最終押し込み深さが１．２μｍ以下であればよい。活性エネルギー線硬化型樹脂組成物により得た硬化膜において、一般には、同種の樹脂組成物においては架橋密度が高いほど押し込み深さが小さくなる傾向がある。したがって、本実施の形態においては、硬化した際に架橋密度が高くなる樹脂組成物を選択して用いることができる。

第１の実施の形態でいう活性化エネルギー線とは、紫外線、α線、β線、γ線、中性子線、加速電子線のようなものをいう。紫外線の場合、波長範囲は約１８０〜４６０ｎｍであり、適当な発生源としては、メタルハライドランプ、低圧〜超高圧の水銀ランプ、水銀アークなどがある。設備投資のコスト、安全性、管理の容易さ等を考慮すると、活性化エネルギー線の中でも紫外線が最も好ましい。

第１の実施の形態でいう活性化エネルギー線硬化型樹脂としては、ラジカル重合系樹脂、カチオン重合系樹脂などがある。紫外線硬化型樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂等をベースポリマとし、各々にラジカル重合性あるいはカチオン重合性官能基を付与した材料が例示できる。これらの材料において、ラジカル重合性あるいはカチオン重合性官能基が多い場合には、得られる硬化膜の押し込み深さが小さくなる傾向がある。ラジカル重合性官能基として、アクリル基（アクリロイル基）、メタクリル基（メタクリロイル基）、ビニル基、アリル基などの炭素−炭素二重結合があり、反応性の良好なアクリル基（アクリロイル基）が好適に用いられる。カチオン重合性官能基としては、エポキシ基（グリシジルエーテル、グリシジルアミン基）が代表的であり、高反応性の脂環エポキシ基が好適に用いられる。具体的な材料としては、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、エポキシ変性ポリブタジエン、エポキシ変性ポリエステル、ポリブタジエン（メタ）アクリレート、アクリル変性ポリエステル等が挙げられるが特に限定されるものではない。

また、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物には、上記樹脂の他に、必要に応じて光増感剤、光開始剤等が含まれる。活性化エネルギー線が紫外線である場合、樹脂組成物に添加される光増感剤あるいは光開始剤としては、ベンゾフェノン系、アントラキノン系、ベンゾイン系、スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、オニウム塩、ハロニウム塩等の公知の材料を使用することができる。

また、本発明における回折型集光シートを作製する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば後述する図１２に示す製造装置８８を用いて作製することができる。

また第１の実施の形態における透明シートとしては、光透過性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリメタクリルアミド樹脂フィルム、種々の透明合成樹脂フィルムなどの公知の材料を使用することができる。

第２の実施の形態の回折型集光シートは、上述の実施の形態の回折型集光シートにおいて、曲げ角度の波長依存性が小さく、斜め方向から入射した白色光の分光を抑えて垂直方向に曲げて出射するものである。

回折格子においては、一般に格子断面形状を鋸歯形状とすることが回折効率を高くするのに有効である。さらに形状を最適化すれば、白色光を分光や拡散を抑えて曲げることが可能である。単色の光を回折型集光シートに通すと、１次光、２次光といった複数の回折が生じ、それぞれの回折角に光が伝播するので光の曲げ効率が落ちるという傾向がある。また、白色光を回折で曲げようとすると、一般には波長によって、回折角が異なるので色が分散するという傾向がある。しかし、回折型集光シートを適切に設計することで分散や光曲げ効率の低下を抑えることができる。ここで、白色光とは青緑赤の３原色を含む光を意味し、垂直方向に曲げるとは、回折・干渉効果をもつ回折型集光シートの面に斜めから入射した光を、面の法線方向に向きを変えて出射させることを意味している。

第３の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子である上述の実施の形態の回折型集光シートにおいて、０．４６≦λ１≦０．５０μｍ（青色光）、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ（緑色光）、０．６０≦λ３≦０．６４μｍ（赤色光）の範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の平行光に近い充分にコリメートされた光、例えばλ１＝０．４８μｍ、λ２＝０．５５μｍ、λ３＝０．６２μｍを角度θｉ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度から＋５度の範囲に含まれるものである。このような回折型集光シートは、透過型回折格子における波長による回折角度の違いの許容できる範囲を具体的に規定するものである。青色、緑色、赤色の３原色に対応するλ１＝０．４８μｍ、λ２＝０．５５μｍ、λ３＝０．６２μｍの３波長の平行光に近い充分にコリメートされた光を角度θｉ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度から＋５度（０度が回折格子出射面の法線方向）の範囲に含まれるようにすれば、この３波長以外の波長成分を含む白色光についても分光を抑えて垂直方向に曲げることができる。

第４の実施の形態の回折型集光シートは、回折格子が透過型回折格子である上述の実施の形態の回折型集光シートにおいて、０．４６≦λ１≦０．５０μｍ（青色光）、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ（緑色光）、０．６０≦λ３≦０．６４μｍ（赤色光）の範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の平行光に近い充分にコリメートされた光、例えばλ１＝０．４８μｍ、λ２＝０．５５μｍ、λ３＝０．６２μｍの３波長の光を角度θｉで入射させた時、各波長の回折効率が最大となる回折次数が（ｍ＋ｍ０）、ｍ、（ｍ−ｍ０）、（但し、ｍ０＝１、２、・・・・）であり、ｍが式（１）及び式（２）を満たす範囲にあり、平均周期ｄが式（３）を満たすものである。
m×{λ2×(1−sinδ／sinθi)−λ1}≦m0×λ1
≦m×{λ2×(1＋sinδ／sinθi)−λ1} ‥（１）
m×{λ3−λ2×(1＋sinδ／sinθi)}≦m0×λ3
≦m×{λ3−λ2×(1−sinδ／sinθi)} ‥（２）
（ただしδは、０≦δ≦５(度)の範囲）
d＝m×λ2／sinθi ‥（３）

これらの式によって、分光を抑えて白色光を垂直方向に曲げる実施の形態の回折型集光シートのより具体的な形が示される。λ１＝０．４８μｍ、λ２＝０．５５μｍ、λ３＝０．６２μｍの３波長の光を角度θｉで入射させた時、各波長の回折効率が最大となる回折次数が（ｍ＋ｍ０）、ｍ、（ｍ−ｍ０）、（ｍ０＝１、２、・・・・）である平均周期ｄの透過型回折格子を考える。この時、λ２＝０．５５μｍに対するｍ次の回折角をθ２とすると、式（４）が成り立つ。
d×(sinθi＋sinθ2)＝m×λ2 ‥（４）

したがって、λ２の波長の光を垂直方向、すなわちθ２＝０、に曲げるには、
d＝m×λ2／sinθi ‥（５）
であることが必要である。

この時、λ１に対する（ｍ＋ｍ０）次の回折角をθ１、λ３に対する（ｍ−ｍ０）次の回折角をθ３、とすると、
d×(sinθi＋sinθ1)＝m×λ2×(1＋sinθ1／sinθi)
＝(m＋m0)×λ1 ‥（６）
d×(sinθi＋sinθ3)＝m×λ2×(1＋sinθ3／sinθi)
＝(m−m0)×λ3 ‥（７）

分光を抑えるためには、δを、０≦δ≦５（ｄｅｇ）の範囲の定数として、
−δ≦θ1、θ3≦δ ‥（８）
であることが必要である。

式（６）、（７）、（８）から、ｍが満たすべき式として、
m×{λ2×(1−sinδ／sinθi)−λ1}≦m0×λ1
≦m×{λ2×(1＋sinδ／sinθi)−λ1} ‥（９）
m×{λ3−λ2×(1＋sinδ／sinθi)}≦m0×λ3
≦m×{λ3−λ2×(1−sinδ／sinθi)} ‥（１０）
が導かれる。

式（５）、（９）、（１０）を満たせば、波長λ１、λ２、λ３の光は±δ度以内の範囲に回折されることになる。たとえばθｉ＝６５度、ｍ０＝１、δ＝１度として、適合する透過型回折格子を求めてみる。この場合、式（９）、（１０）から
７．６９≦m≦８．０８ ‥（１１）
となるので、これを満たす整数としては、ｍ＝８しかない。したがって、平均周期ｄは式（５）より、約４．８５μｍとすればよい。格子の断面形状は、λ１＝０．４８μｍに対しては９次の、λ２＝０．５５μｍに対しては８次の、λ３＝０．６２μｍに対しては７次の回折効率が最大となるように適宜選べばよい。

図３には回折次数と回折角度の関係を示した。回折型集光シートからの出射光の中で入射光と同じ方向に伝播するのが０次光である。これより出射面の法線方向に近づく方向に出るのが正の次数の回折光であり、反対側が負の次数の回折光である。したがって、出射面の法線方向に出射される光は必ず正の次数の回折光となる。

第５の実施の形態の回折型集光シートは、上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートにおいて、格子の断面が鋸歯形状であって、歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下であるものである。

第６の実施の形態の回折型集光シートは、上述の実施の形態の回折型集光シートにおいて、格子断面形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）の階段状に近似した格子断面形状を持つものである。

第５又は第６の実施の形態の回折型集光シートは、白色光を垂直方向に曲げるために使用される透過型回折格子の格子断面形状にとって好ましい形状を有している。先端のとがった鋸歯形状あるいは、それをＮレベルの階段状に近似した形状にすることで、効率よく垂直方向に曲げることができる。

なお格子断面形状は、理想的な鋸歯形状から図４に示したようにずれてもかまわない。この時、直線からのずれ量（図４の２８）の最大値が０．２μｍ以下であることが好ましい。条件によっては、鋸歯形状から少しずれたところで回折効率が最大になる場合もある。最適な格子形状は、入射角度、波長、周期、深さ、屈折率によって異なる。周期的回折格子の回折効率の厳密解を求める方法で、格子形状を試行錯誤で変えて数値計算すれば、最適な形状の一つが得られる。

第７の実施の形態の回折型集光シートは、透過型回折格子である上述の実施の形態の回折型集光シートにおいて、回折格子が屈折率ｎの材料から形成されており、格子溝の平均の深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）（但し、０．４≦α≦１．０、ｄは回折格子の平均周期）であるものである。

前記関係式によって、第７の実施の形態の回折型集光シートにおける、白色光を垂直方向に曲げるために使用される透過型回折格子の格子溝の深さの好ましい範囲が示されている。

回折格子の深さと周期および鋸歯の位置ずれの関係を図５に示した。回折格子の格子溝の平均の深さｈは深すぎても浅すぎても、垂直方向に光が届く効率は落ちる。このように、回折格子の屈折率をｎとしたとき格子溝の平均の深さｈがα×ｄ／（ｎ−１）（但し、０．４＜α＜１．０）の条件のとき、効率が高い。このとき、最適な深さｈは、周期ｄと鋸歯の山の位置ずれｕに依存する。たとえば周期が５μｍでｕ／ｄが２０％のときは５．５μｍが最適な深さの一つである。

第８の実施の形態の回折型集光シートは、透過型回折格子である上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートにおいて、格子溝が円弧状に形成されているものである。

この回折型集光シートは、導光板のコーナー部にＬＥＤを設置する方式のバックライトに適した回折格子の格子溝配置を有している。格子溝を円弧状にすることで、コーナー部のＬＥＤから伝播する光を効率良く垂直方向に曲げることができ、正面方向の輝度を高くすることができる。図６に示したように格子断面は鋸歯形状とし、ある一点を中心とする同心円状に格子溝を形成するのが好ましい。円弧状の格子溝は必ずしも連続した溝である必要はない。

第９の実施の形態の回折型集光シートは、入射角θｉが６０°±１５°の可視領域の白色光を垂直方向に曲げるために使用する透過型回折格子を有する上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートにおいて、ｍ１，ｍ２＝１，２，３・・・としたとき、平均の周期ｄがｍ１×（６．０±２．０）μｍ、平均の深さｈがｍ２×（５．０±１．０）μｍである鋸歯形状、あるいはこの鋸歯形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）で近似した表面形状を持つものである。

上記関係式によっては、第９の実施の形態の回折型集光シートにおける、特に入射角θｉが６０°±１５°の範囲にある場合に好適な透過型回折格子の周期、格子溝深さ、断面形状が示されている。

上述の実施の形態のいずれの回折型集光シートにおいても、透過型回折格子の溝の向きは、入射光に対して、垂直でも平行でも良い。また、縦横に切ってあっても良い。

回折格子への入射角と出射角の関係を図２に示した。液晶表示に使われる導光板のように面状に発光する面光源から、赤緑青の３原色を含む白色光が出射される。そのとき、面光源装置の設計の都合上、回折格子入射面の法線方向と入射光のなす角度、つまり入射角θｉは２０〜７０度の範囲になることが多い。このとき、回折格子を通過した白色光が±１０°の範囲内の垂直方向つまり観察者から見て正面方向に、６０％以上の光が集まれば、垂直方向に曲げられたと言える。また、回折角の波長依存性は差が１０°以下のとき小さい。前記波長分散の他に偏波分散についても考慮する必要がある。最も垂直に近い次数の回折効率について、回折効率の大きい偏波をＡ、小さい偏波をＢとすると、（Ａ−Ｂ）／Ａが２０％以下であるとき偏波依存性が小さいといえる。偏波依存性が５％以上のときには、液晶表示装置で回折効率の高い方の偏波を用いるようにするのが望ましい。回折格子は光を曲げる機能だけでなく、集光や拡散の機能を付加してもよく、また、回折格子の作製される面は平面だけでなく、光学的な機能を付加するために曲面の上に作製されても良い。さらに、回折格子は、プリズムシートと一緒に用いられても良い。たとえば、ｘｙｚ空間を考えたとき、回折格子でｘ方向に光を曲げ、ｙ方向にはプリズムシートで曲げるということも考えられる。

第１０の実施の形態の回折型集光シートは、上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートにおいて、フィルムまたは板状であるものである。

このように、回折型集光シートの形状はフィルムまたは板状である方が、立方体や球であるよりもかさばらないですむ。

第１１の実施の形態の回折型集光シートは、上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートにおいて、偏光分離、色分離、または反射防止機能を有する膜が回折型集光シートに隣接して配置されているか、または、回折型集光シートの表裏にあるものである。

第１２の実施の形態は、上述の実施の形態のいずれかの回折型集光シートを面光源の光出射面上に配置したことを特徴とする面光源装置である。

本実施の形態の回折型集光シートは図７のように面光源から斜めに出た光を垂直方向に曲げる。第１２の実施の形態のように、回折型集光シートを使うことで面光源から出射される白色光を効率よく曲げることができ、正面方向の輝度が高く、分光による色づきの小さい面光源装置が得られる。

第１３の実施の形態は、上述の実施の形態の面光源装置において、回折型集光シートを配置しない場合には、面光源の光出射面の法線方向に対して２０°から７０°の角度範囲に光が出射され、回折型集光シートを設置した場合には、面光源からの全出射光の６０％以上、好ましくは７０％以上が、面光源の光出射面の法線方向に対して−１０°から＋１０°の角度範囲に出射されるものである。

回折型集光シートの格子断面形状が鋸歯形状の透過型回折格子の場合には、面光源からの出射光が、図５の１８に示す鋸歯の歯の向きの歯の長い方の辺に沿った方向とおおむね平行になるようにして、回折格子に入射させた方が回折効率が高くなり好ましい。

また一般に光が膜の斜めから入射・出射するとフレネル損失が増大する。したがって鋸歯形状を有する格子面を面光源側に向ける方が、逆向きに設置する場合よりもフレネル損失を低減できる。また、板状の回折格子であれば出射光は面に垂直に出ることになり、これによっても、フレネル損失は低減する。

第１３の実施の形態のように、−１０°から＋１０°の角度範囲に６０％以上、好ましくは７０％以上の光を出射させることにより、液晶表示装置の正面方向輝度を高められ、かつ分光が少なく高品位の表示を可能にするバックライト用の面光源装置が実現できる。

第１４の実施の形態は、上述の実施の形態の面光源装置において、回折型集光シートに加えさらに拡散体を用いるものである。

人の目にはわずかな色分散でも認識されるので、このように拡散体を入れてもよい。拡散体と回折型集光シートの組み合わせ方としては、特願２００２−２３７９７号公報の方法を使用することができる。回折型集光シートと拡散体の配置・組み合わせは、一枚のフィルムの両面でもよく、回折型集光シート２枚と拡散体１枚でもよい。図１のように導光板１２、回折型集光シート１０、拡散体３２の順に配置しても、図８のように導光板１２、拡散体３２、回折型集光シート１０の順に配置しても良い。また、導光板、拡散体、回折型集光シート、拡散体の構成でもよい。拡散体の拡散は表面の凹凸によるものでも、フィルム内部の屈折率分布によるものでもよい。

第１５の実施の形態は、上述の実施の形態の面光源装置において、ホログラム拡散体が入射光を空間内の特定角度範囲内に限定して拡散するものである。

このように、拡散体としては、拡散角度が規定でき、かつ拡散効率の高い、ホログラム拡散体が好ましい。光がｚ方向に伝播するとき、回折格子の溝と平行な向きをｘとする。図９のように拡散体による光の散乱方向を単位ベクトル（Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ）で定義する。また、Ｓｘ、Ｓｙの最大値はそれぞれ、ｓｉｎ（θ１）、ｓｉｎ（θ２）で定義する。この場合色分散はｙ方向に生じるので、θ１の範囲をなるべく小さくして、θ２の範囲を色分散を消すのに最低限必要な角度に設定する。このようなホログラム拡散体の製法としては、特開２００２−７１９５９号公報の実施例に記載の方法を採用することができる。ホログラム拡散体は表面レリーフ型でも体積位相型でもよい。また、ホログラム拡散体の拡散特性は場所により異なっていてもかまわない。

第１６の実施の形態は、上述の実施の形態のいずれかの面光源装置において、導光板の一側端面に接して光源が配置された面光源であって、導光板の裏面は板中を伝播する光の向きと略垂直な複数の溝が形成されているものである。

図１０で左の端面から入射した光は導光板の裏面５０で反射され、次に、導光板表面の拡散体４６で拡散され、さらに回折型集光シートで曲げられて、垂直方向へと出射する。このような配置において、導光板の裏面からの反射角度と導光板表面での拡散角度および回折型集光シートの曲げ角度を最適に調整することで、垂直方向での輝度を高くすることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。

＜活性化エネルギー線硬化型樹脂の合成＞
回折型集光シートを形成するための活性化エネルギー線硬化型樹脂として、紫外線硬化型樹脂を用いた。その紫外線硬化型樹脂の詳細は下記のとおりである。

（オリゴマー１の合成）
撹拌機、温度計、冷却管および空気ガス導入管を５００ｍｌの三口フラスコに取りつけ、空気ガスを導入した後、アルコール成分としてペンタエリスリトールトリアクリレート(Double Bond Chemical（株）製 商品名ＰＥＴＡ）２２９．２６ｇ、重合禁止剤としてｐ−メトキシキノン０．０９２ｇ（４００ｐｐｍ）、触媒としてジブチル錫ジラウレート（東京ファインケミカル（株）製、商品名Ｌ１０１）０．０６９ｇ（３００ｐｐｍ）を混合した。８０〜８５℃に昇温後、イソシアネート化合物（旭化成ケミカルズ（株）製 商品名Ｄ−１０１）をイソシアネート基と水酸基の当量比が１／１．２５になるように８２．８１ｇを３時間かけて撹拌しながら均一滴下して反応させた。滴下終了後、約１時間撹拌したところで、ＩＲ測定を行い、イソシアネート基が消失したことを確認して反応を終了し、オリゴマー１（ＵＡ１）を得た。

（オリゴマー２の合成）
アルコール成分として、４−ヒドロキシブチルアクリレート（大阪有機化学工業（株）製 商品名４−ＨＢＡ）を、イソシアネート化合物としてイソホロンジイソシアネート（住化バイエルウレタン（株）製 商品名デスモジュールＩ）を使用し、イソシアネート基と水酸基の当量比が１／１．２５になるようにした以外は、オリゴマー１と同様に合成し、オリゴマー２（ＵＡ２）を得た。

（オリゴマー３の合成）
アルコール成分として、４−ヒドロキシブチルアクリレート（大阪有機化学工業（株）製 商品名４−ＨＢＡ）を、イソシアネート化合物としてトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（デグサジャパン（株）製 商品名ＴＭＨＤＩ）を使用し、イソシアネート基と水酸基の当量比が１／１．２５になるようにした以外は、オリゴマー１と同様に合成し、オリゴマー３（ＵＡ３）を得た。

（オリゴマー４の合成）
撹拌機、温度計、冷却管および空気ガス導入管を２ｌの三口フラスコに取り付け、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）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ルエステル修飾ε−カプロラクトン（ダイセル化学工業（株）製 商品名ＦＡ２Ｄ(II)）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錫ジラウレート０．３ｇを混合した。７０〜７５℃に昇温後、イソホロンジイソシアネート（住化バイエルウレタン（株）製 商品名デスモジュールＩ）２２２．０ｇを２時間かけて撹拌しながら均一滴下して反応させた。滴下終了後、約５時間撹拌したところで、ＩＲ測定を行い、イソシアネート基が消失したことを確認して反応を終了し、オリゴマー４（ＵＡ４）を得た。

（実施例１〜５および比較例１〜６の紫外線硬化型樹脂組成物）
表１に示すとおり、前述のＵＡ１〜４及び下記の材料を混合して、実施例１〜５および比較例１〜６の各紫外線硬化型樹脂組成物を調製した。

ＯＥＡ１：ジペンタエリスリトールペンタアクリレート／ポリカプロラクトンからなるポリエステル系アクリレート（日立化成工業（株）製）
ＥＡ１：エポキシアクリレートオリゴマー（日立化成工業（株）製 商品名ＨＡ７９８１）
ＰＥ−２００：テトラエチレングリコールジアクリレート（第一工業製薬（株）製）
ＰＥ−３００：ヘキサエチレングリコールジアクリレート（第一工業製薬（株）製）
・ ９−ＮＤ−Ａ：１．９−ノナンジオールジアクリレート（共栄社化学（株）製）
Ｖ＃１５０Ｄ：テトラフルフリルアルコールオリゴアクリレート（大阪有機化学工業（株）製）
Ｉｒｇ１８４：１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ジャパン社製）

＜回折型集光シートの作製＞
回折型集光シートの形状は図５において、ｈ＝６．２μｍ、ｄ＝５μｍ、ｕ＝１μｍとした。回折型集光シートは、回折型集光シートの製造装置を用いて製造した。

図１２において、回折型集光シートの製造装置８８及び製造方法について説明する。金型ロール８２には、前述の紫外線硬化型樹脂組成物（活性エネルギー線硬化型樹脂組成物）７０を供給する供給ヘッド６８が対向して配置されており、金型ロール８２の回転方向下流には、メータリングロール７８、ニップロール８０、紫外線照射装置（活性エネルギー線照射装置）８６、離型ロール８４が、この順序で設けられている。

金型ロール８２には、その周面に回折格子溝が形成されており、紫外線硬化型樹脂組成物７０の表面に回折格子溝を転写するようになっている。回折格子溝の形成は、ダイヤモンドバイトを製作し、金型ロール８２の表面にダイヤモンドバイトと精密加工機により溝加工を施した。この金型ロール８２は真鍮の材質で製作し、ダイヤモンドバイトで溝加工後、速やかにクロム無電解メッキを行い表面の酸化、光沢、機械強度保護を行った。製造時には、紫外線硬化型樹脂組成物７０を樹脂タンク６４から圧力制御装置６６、供給ヘッド６８を介して金型ロール８２に供給する。供給の際には、紫外線硬化型樹脂組成物７０の供給圧力を圧力センサで検知しながら、圧力制御装置６６で制御し、金型ロール８２に塗布する圧力を調整している。金型ロール８２に塗布した紫外線硬化型樹脂組成物７０は、メータリングロール７８により膜厚を一定に調節している。メータリングロール７８には、ドクターブレード７２が設けられており、メータリングロール７８に付着した樹脂を掻き取り、金型ロール８２に塗布された樹脂組成物を均一化している。メータリングロール７８の下流にあるニップロール８０と金型ロール８２との間には、ポリエチレンテレフタレート（東洋紡（株）製 商品名Ａ４３００、膜厚５０μｍ）７４（以下ＰＥＴと略記）が供給されており、ＰＥＴ７４をニップロール８０と金型ロール８２とで挟み込んで、紫外線硬化型樹脂組成物７０にＰＥＴ７４を密着させている。紫外線硬化型樹脂組成物７０にＰＥＴ７４が密着した状態で紫外線照射装置８６に到達すると、紫外線照射装置８６から発せられた紫外線により紫外線硬化型樹脂組成物７０が硬化するとともに、ＰＥＴ７４に接着し、一体のシートとした後、離型ロール８４により金型ロール８２から一体のシート７６を剥離する。次いで、剥離したフィルムシート７６を巻取り、長尺のフィルムシート７６を連続的に得ることができる。
このようにして製造したフィルムシート７６を所定の寸法に裁断して回折格子を有する回折型集光シートのサンプルを得た。

尚、本実施例における紫外線照射装置８６の光源は、メタルハライドランプ（５Ｋｗ）を用い、フィルムシート７６の送り速度は、５ｍ／分で製作した。送り速度は、紫外線硬化型樹脂組成物７０の硬化特性、ＰＥＴ７４の光吸収特性により変化するが、Ｗ（ワット数）の高いメタルハライドランプを用いることにより、送り速度を速めることが可能である。また、回折型集光シートの巻取張力は２．０ｋｇで行った。巻取張力は任意に変更することができるが、巻取張力を強くすると回折型集光シートに変形が生じやすく、また弱くすると巻緩みによるズレが生じやすいため、送り速度やシート幅等の条件に合わせて適宜調製が必要である。

＜試験方法＞
前述のようにして得られた各実施例および比較例の紫外線硬化型樹脂組成物および回折型集光シートサンプルについて、下記のとおり評価し、その結果を表１にまとめて示した。

＜ビッカース圧子による押し込み深さの評価＞
（評価用サンプルの作製）
シリコンＰＥＴ（東洋紡績製、Ｅ７００２、３８μｍ）の軽剥離面側に前述の紫外線硬化型樹脂組成物を膜厚５００μｍとなるように塗布した後、シリコンＰＥＴの軽剥離面側を紫外線硬化型樹脂組成物からなる層にラミネートし、メタルハライドランプで３００ｍＪ/ｃｍ^２（３００ｍＷ/ｃｍ^２）の紫外線を照射して、シリコンＰＥＴ／紫外線硬化型樹脂組成物の硬化膜／シリコンＰＥＴの測定用サンプルを作製した。次いで、得られたサンプルからシリコンＰＥＴを剥がして硬化膜単層を得た。
（測定方法）
測定装置としてビッカース硬さ試験機（フィッシャーインスツルメンツ社製 商品名フィッシャースコープＨ１００Ｃ）を、圧子として対面角１３６°の正四角錐圧子を用いた。
圧子の先端を、各硬化膜の表面に対して下記条件にて荷重を負荷して押し込み、最大押込み深さおよび最終押し込み深さを測定した。
荷重：３０ｍＮ、押し込み時間：１０秒、測定環境：２３±５℃

＜微細形状転写性の評価＞
転写性は、金属顕微鏡にて前述の回折型集光シートサンプルの形状を確認することで評価した。評価基準は以下のとおりである。
○： 良好
△： 転写不十分（金型ロールへの樹脂付着又は回折型集光シートの頂角の局所的な倒れあり）
×： 転写不可

＜微細形状維持性の評価＞
微細形状維持性の評価においては、まず、金型ロールから剥離した回折型集光シートをロール状に巻き取ったままの状態で２４時間放置した。その後、目視により回折型集光シートの外観を確認した。外観の確認方法としては、蛍光灯下において回折型集光シートを透過で観察し、点状または線状のムラの有無を確認した。評価基準は以下のとおりである。
○： 良好
×： 点状または線状のムラあり

＜低傷付き性の評価＞
所定の寸法に裁断した回折型集光シート側の表面を、指サック（藤本化学（株）製、天然ゴム指サック）を装着した指で５往復擦り、その後目視により、蛍光灯下において回折型集光シートを透過で観察し、回折型集光シートの表面に傷がないか確認した。評価基準は以下のとおりである。
○： 良好
×： 複数本の傷が発生

（実施例６）
図１０は、導光板４８を用いたバックライト構造を示しており、このバックライト構造は、携帯電話等の小型液晶表示装置用のものである。バックライトは、図の下から反射板５６、導光板４８、ホログラム拡散体４６、回折型集光シート１０からなり、導光板４８とホログラム拡散板４６は一体成形されている。導光板４８の入光端面５２側には、ＬＥＤ光源５４が設けられている。この構成により、ＬＥＤ光源５４から発せられた光を導光板４８の入光端面５２から入射させ、導光板の裏面５０に形成した反射グルーブに何度か全反射した後、出射面に形成したホログラム拡散体４６から出射させる。回折型集光シート１０により光を垂直方向に回折させ、図示しない液晶面に対して略均一な輝度の分布光束を伝達するものである。
導光板４８は、ポリカーボネートを用いて、射出成型法により作製した。厚み０．８ｍｍ、裏面の反射グルーブは図１１に示す構造で、周期は液晶パネルの画素とのモアレを防止するため１２０〜１５０μｍの範囲でランダムとなっている。また出射面に形成したホログラム拡散体４６は、入光端面５２に平行な方向に６０度（光強度が半分になる拡散角度が６０度）、入光端面５２に垂直な方向に１度の拡散特性とした。
回折型集光シート１０を形成するための活性エネルギー線硬化型樹脂組成物としては、実施例１で得られた樹脂組成物を用いた。回折格子の形状は図５において、ｈ＝６．２μｍ、ｄ＝５μｍ、ｕ＝１μｍとした。

このように作製した面光源装置は、表示面にムラや表示異常がなく、充分な正面方向輝度を有しており、モアレによるムラや分光による色づきも見られず液晶表示装置用のバックライトとして優れた特性を示した。

以上説明したように、本発明の回折型集光シートは、変形、破損、又は傷が発生しにくいため、回折型集光シートを面光源装置に用いた時に、表示面にムラや表示異常の発生を抑えることができる。
また、本発明の回折型集光シートは、多数の凹凸形状を透過した回折光の多重干渉により出射光を制御しているので、ひとつの凹凸形状が欠損したり、異物が存在しても出射光への影響は少なく、取扱いや加工が、従来のプリズムシートより容易になる。また、高透過率と薄型化を同時に実現することができる。この回折型集光シートを面光源装置に用いることで斜め方向から入射した白色光の分光を抑えて垂直方向に効率的に曲げて出射することができ、正面方向での輝度を上げることができる。

１０ 回折型集光シート
１２ 導光板
１４ 回折型集光シートへの入射光
１６ 回折型集光シートからの出射光
３０ 液晶パネル
３２ 拡散体
３４ 垂直な出射光
ｄ 周期
ｈ 深さ
θｏ 出射角
θｉ 入射角
２４ ずれ
２６ 直線
２８ ずれ量
１８ 鋸歯の歯の向き
ｕ 位置ずれ
２０ 回折型集光シート
２２ 回折型集光シート
３６ 入射するレーザー光とその向き
３８ 透過の光学素子
４０ 輝度計
４２ 拡散方向が方向ベクトルＳ（Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ）である拡散透過光の向き
４４ 上下の散乱角の指標であるＳｘの範囲が−sin（θ1）＜Ｓｘ＜sin（θ1）かつ左右の散乱角の指標であるＳｙの範囲が−sin（θ2）＜Ｓｙ＜sin（θ2）である拡散光の広がりを示す領域
４６ ホログラム拡散体
４８ 導光板
５０ 導光板の裏面
５２ 入光端面
５６ 反射板
５４ ＬＥＤ光源
５８ 液晶パネル
６４ 樹脂タンク
６６ 圧力制御装置
６８ 供給ヘッド
７０ 紫外線硬化型樹脂組成物
７２ ドクターブレード
７４ 透明ベースフィルム
７６ フィルムシート
７８ メータリングロール
８０ ニップロール
８２ 金型ロール
８４ 離型ロール
８６ 紫外線照射装置
８８ 製造装置

Claims (16)

1. 透明シートと、活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物により形成された回折格子とを有する回折型集光シートであって、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物が、前記活性化エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化膜上でビッカース圧子を３０ｍＮの荷重にて１０秒間押し込んだ時、硬化膜への最大押し込み深さが４．０μｍ以下であり、最終押し込み深さが１．２μｍ以下である樹脂組成物であることを特徴とする回折型集光シート。
2. 曲げ角度の波長依存性が小さく、斜め方向から入射した白色光の分光を抑えて垂直方向に曲げて出射することを特徴とする請求項１に記載の回折型集光シート。
3. 回折格子が透過型回折格子であって、０．４６≦λ１≦０．５０μｍ、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ、０．６０≦λ３≦０．６４μｍの範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の光を角度θｉ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度から＋５度の範囲に含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の回折型集光シート。
4. 回折格子が、０．４６≦λ１≦０．５０μｍ、０．５３≦λ２≦０．５７μｍ、０．６０≦λ３≦０．６４μｍの範囲にあるλ１、λ２、λ３の３波長の光を角度θｉで入射させた時、各波長の回折効率が最大となる回折次数が（ｍ＋ｍ０）、ｍ、（ｍ−ｍ０）、（但し、ｍ０＝１、２、・・・・）である透過型回折格子において、ｍが式（１）及び式（２）を満たす範囲にあり、平均周期ｄが式（３）を満たすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回折型集光シート。
   m×{λ2×(1−sinδ／sinθi)−λ1}≦m0×λ1
   ≦m×{λ2×(1＋sinδ／sinθi)−λ1} ‥（１）
   m×{λ3−λ2×(1＋sinδ／sinθi)}≦m0×λ3
   ≦m×{λ3−λ2×(1−sinδ／sinθi)} ‥（２）
   （ただしδは、０≦δ≦５(度)の範囲）
   d＝m×λ2／sinθi ‥（３）
5. 格子の断面が鋸歯形状であって、歯の先端をはさむ二辺の長さが１０％以上異なり、夾角が６０°以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回折型集光シート。
6. 回折型集光シートにおける格子断面形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）の階段状に近似した格子断面形状を持つことを特徴とする請求項５に記載の回折型集光シート。
7. 回折格子が透過型回折格子であって、回折格子が屈折率ｎの材料から形成されており、格子溝の平均の深さｈが、ｈ＝α×ｄ／（ｎ−１）（但し、０．４≦α≦１．０、ｄは回折格子の平均周期）であることを特徴とする請求項５または６に記載の回折型集光シート。
8. 回折格子が透過型回折格子であって、格子溝が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の回折型集光シート。
9. 回折格子が透過型回折格子であり、入射角θｉが６０°±１５°の可視領域の白色光を垂直方向に曲げるために使用する回折型集光シートであって、ｍ１，ｍ２＝１，２，３・・・としたとき、平均の周期ｄがｍ１×（６．０±２．０）μｍ、平均の深さｈがｍ２×（５．０±１．０）μｍである鋸歯形状、あるいはこの鋸歯形状をＮレベル（Ｎ＝４，５，６，７，８，・・・）で近似した表面形状を持つことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の回折型集光シート。
10. フィルムまたは板状であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の回折型集光シート。
11. 偏光分離、色分離、または反射防止機能を有する膜が回折型集光シートに隣接して配置されているか、または、回折型集光シートの表裏にあることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の回折型集光シート。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の回折型集光シートを面光源の光出射面上に配置したことを特徴とする面光源装置。
13. 面光源装置において、回折型集光シートを配置しない場合には、面光源の光出射面の法線方向に対して２０°から７０°の角度範囲に光が出射され、回折型集光シートを設置した場合には、面光源からの全出射光の６０％以上が、面光源の光出射面の法線方向に対して−１０°から＋１０°の角度範囲に出射されることを特徴とする請求項１２に記載の面光源装置。
14. 回折型集光シートに加え、さらに拡散体を用いることを特徴とする請求項１２または１３に記載の面光源装置。
15. 拡散体が入射光を空間内の特定角度範囲内に限定して拡散するホログラム拡散体であることを特徴とする請求項１４に記載の面光源装置。
16. 導光板の一側端面に接して光源が配置された面光源であって、導光板の裏面は板中を伝播する光の向きと略垂直な複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の面光源装置。

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