JP4242090B2 - Surface light source device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコンや液晶テレビ等に使用される液晶表示装置や、携帯電話、携帯情報端末等に使用される比較的小型の液晶表示装置等に使用されるＬＥＤ等の点状光源を用いた面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
携帯情報端末、ノートパソコン、液晶テレビ等に使用される液晶表示装置等の光源装置としては、低消費電力、高輝度、薄型、均一な光源が要求されている。特に、携帯電話、携帯情報端末等の比較的小型の液晶表示装置を有する携帯型電子機器においては、これら要求はより強いものである。
【０００３】
従来、液晶表示装置、看板、交通案内板等に使用されている背面光源装置の方式としては、ハウジング内に蛍光灯等の線状光源を複数本設置した直下方式や、板状の導光体の側端面に線状光源を配置したエッジライト方式がある。直下方式の背面光源装置では、光源部の軽量化や薄型化を図ることが困難であるとともに、光源として使用する蛍光灯等が標示板から透けて見えるシースルー現象が起こりやすいという問題点を有していた。軽量で薄型の背面光源装置としてエッジライト方式のものが多用されてきている。また、近年、携帯電話、電子手帳、ゲーム機器等の移動体電子機器の需要が高まっており、これらの表示部の光源として用いられる高輝度で輝度分布の均一性良好な薄型の背面光源装置の開発が望まれている。
【０００４】
このようなエッジライト方式の背面光源装置は、通常、アクリル樹脂板等の板状透明材料を導光体とし、その側端面に面して配置された点状光源からの光を側端面（光入射面）から導光体中に入射させ、入射した光を導光体の表面（光出射面）あるいは該表面とは反対側の裏面に形成した光散乱面等の光出射機能部を設けることにより、光出射面から面状に出射させるものである。しかし、導光体の表面あるいは裏面に光出射機能部を均一に形成したものでは、光源から離れるに従って出射光の輝度が低下して、光出射面内における輝度が不均一となり、良好な表示画面が得られない。このような傾向は、面光源装置の大型化に伴って顕著となり、１０インチ以上の面光源素子においては実用に耐え得るものではなかった。特に、ノートパソコンや液晶テレビ等に使用される液晶表示装置においては、その画面内での輝度分布は非常に高い均一性が要求されるものである。
【０００５】
このような面光源装置の輝度の不均一という課題を解決するために、種々の提案がなされている。例えば、特開平１−２４５２２号公報には、導光体の光出射面とは反対側の裏面に光入射面から離れるに従って光拡散物質を密に塗布または付着させた光出射機能部を設けた面光源装置が提案されている。また、特開平１−１０７４０６号公報には、表面に光散乱物質からなる細かい斑点を種々のパターンで形成した複数の透明板を積層して導光体としたものを利用した面光源装置が提案されている。このような面光源装置においては、光散乱物質として酸化チタンや硫酸バリウム等の白色顔料を使用しているため、光散乱物質に当たった光が散乱する際に光吸収等の光のロスが生じ、所望方向の出射光の輝度の低下を招くという欠点があった。
【０００６】
また、特開平１−２４４４９０号公報や特開平１−２５２９３３号公報には、導光体の光出射面上に出射光輝度の逆数の分布に見合う光反射パターンを有する出射光調整部材や光拡散板を配置した面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置においても、出射光調整部材や光拡散板で反射した光の再利用ができないために光のロスが生じ、所望方向の出射光の輝度の低下を招くという欠点があった。
【０００７】
さらに、特開平２−８４６１８号公報には、導光体の光入射面に対向して線状光源が配置され、導光体の光出射面およびその裏面の少なくとも一方の面を梨地面とし、光出射面上にプリズムシートを載置した面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置は、非常に高い輝度が得られるものの、光出射面における輝度の均一性の点で未だ満足できるものではなかった。更に、該梨地面形状を微妙に制御し輝度の均斉度を高める工夫もなされているが、それら微妙な梨地形状の再現性に関しては大きな問題を残していた。また、このような面光源装置は、出射光の分布（光入射面に垂直な方向および平行な方向での分布）が広がりすぎているため（特に光入射面に平行な方向）、携帯型の電子機器に使用される面光源装置としては、低消費電力、高輝度の要求を十分に満足することはできなかった。
【０００８】
一方、出射光の輝度の均一化とともに光のロスを低減して輝度を高める面光源装置については、特開平８−４０７１９号公報に開示がある。本開示技術における面光源装置用導光体は、板状透明体の少なくとも一つの側端面を光入射面とし、これと略直交する表面を光出射面とし、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面が略球面状の微細な多数の凸状体から構成され、これら凸状体のレンズ群の微小平均曲率半径と平均周期との比が３〜１０であり、微小平均曲率半径の分布の平均偏差と微小平均曲率半径との比が０．８以下であることを特徴とするものである。しかし、導光体が薄型化し、その厚さに対する長さの割合が大きくなるに従い、表面が略球面状の微細な多数の凸状体から構成される機構のみでは、光出射面内の均一な出射特性を得ることが難しくなる。
【０００９】
また、特開平７−１７１２２８号公報に開示されているように、導光体に特定の鋸刃状プリズム構造を形成することによってバックライトの出射光線の分布が狭くピーク光の光出射面法線輝度の高い面光源を得る技術（出射光制御機構の技術）が開示されている。本手法は、プリズムシートを一切用いず、導光体のみにより狭視野で非常に高い法線輝度を実現することができる極めて有効な手段であるが、反面、出射光輝度分布の均斉度が著しく損なわれる傾向にある。この手法のように、導光体そのものに特殊な機能を付与すべく梨地面やその他ドットパターン等による微細な多数の凹凸やそれらの形状の分布等を形成し、それに基づき輝度の高い均斉度を得ようとすることは非常に困難であり、導光体そのものに付与された特殊な機能性を損なうことなく高い均斉度を同時に満足することは大きな技術的課題であった。
【００１０】
また、プリズム状構造は、プリズム列の方向に対して垂直方向に進行する光は光出射面法線方向に向けるが、プリズム列に対して斜め方向に進行する光は光出射面法線方向に向けることができないため、この分の光量は損失となっているため、特に点状光源を用いた面光源装置では、光の利用効率という観点からの問題点をも有していた。このような面光源装置の光源として、消費電力が低く、コンパクトであるＬＥＤ光源が使用されてきている。例えば、特開平８−３２１２０号公報に記載されているような直下型のＬＥＤ光源を用いた面光源装置、特開平７−２７０６２４号公報に記載のようなＬＥＤ光源を導光体端面に設置し光進行方向にV字溝を形成したもの、特開平８−１８４２９号公報に記載のようにＬＥＤ光源を導光体端面に設置し導光体表面を粗面にしたもの、特開平７−３２０５１４号公報のようにＬＥＤ光源を導光体コーナー部に設置し拡散材を内部に分散させた散乱導光体を用いたもの等が挙げられる。しかし、これらの面光源装置では、出射光の分布が広がりを持っているため、消費電力あたりの輝度が充分高くならず、さらには、光源がスポット状であるため、光源の前方のみが明るくなり、全体として輝度むらが発生するという問題点を有していた。また、特開平１１−３２９０３９号公報では、導光板裏面に三角形の凸形状が点光源に対して同心円状にかつ離散的に配置されている面光源装置が提案されている。しかし、このような面光源装置では。三角形の凸形状が離散的に配置されているため、導光体中を伝播する光を効率良く光出射面法線方向に出射することはできないという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、比較的薄型で大面積であっても光出射面内における出射光の輝度均斉度を極めて高くすることが可能な面光源装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、出射光制御機能に関わる特殊な機能性を具備した導光体を用いた場合においても、その機能性を損なわず、面内出射光均斉度の極めて高い良好な面光源装置を提供することを目的とするものである。さらに、本発明は、特に携帯電話、携帯情報端末等の携帯型電子機器に好適な、ＬＥＤ等の点状光源を用いた低消費電力、高輝度、薄型、均一な面光源装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の面光源装置は、少なくとも１つの点状光源と、該光源からの光を入射する光入射面と入射光を出射する光出射面とを有する矩形状の導光体とを有し、前記導光体は、その屈折率がｎｇであり、その光出射面およびそれと対向する裏面の一方の面にプリズム列が配置されており、他方の面には漏光モジュレータが付されており、前記漏光モジュレータは、屈折率ｎ１（ここで、ｎｇ＞ｎ１）の複数の第１屈折率領域部と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の複数の第２屈折率領域部とを有する複合層と、該複合層上に位置し且つ屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の第３屈折率層とを備えており、前記プリズム列は、前記点状光源から近い側の第１のプリズム面と、前記点状光源から遠い側の第２のプリズム面との２つのプリズム面から構成され、前記点状光源を取り囲むよう弧状に互いに平行に多数配列してなり、前記第１のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が３５度以上５５度以下であり、前記第２のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が８０度以上１００度以下であることを特徴とする。また、本発明のフロントライト用の面光源装置は、上記の面光源装置であって、該光源装置から発せられる光により照明される被照明体に対して観察側に配置され、該光源装置により照明された前記被照明体からの光の少なくとも一部を前記観察側へと透過させ得る透光性を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の面光源装置の第１の実施形態を示す模式的斜視図である。図１において、１は略点状の光源（以下、点状光源という。）であり、２は板状の導光体である。導光体２の裏面には、２つのプリズム面から構成される多数の連続した一条のプリズム列３が、点状光源１を取り囲むような円弧状等の弧状に形成されている。プリズム列３は、点状光源１から導光体２中に入射した光の伝搬方向と略垂直となるように形成することが好ましい。一般的に、点状光源１から導光体２中に入射した光は、点状光源１を中心として放射状に導光体２中を伝搬するため、点状光源１を包囲するような円弧状にプリズム列３を形成することによって、プリズム列３と光の伝搬方向とがプリズム列３の全面において略垂直となる。図１に示した実施態様では、点状光源1は、導光体２のコーナー部に配置され、円弧状のプリズム列３は点状光源１を略中心とする同心円状に形成されている。
【００１５】
同心円状に形成された円弧状の各プリズム列３は、点状光源１に近い側のプリズム面（第１のプリズム面）と点状光源１から遠い側のプリズム面（第２のプリズム面）とから構成され、導光体２の光入射面２２から入射した入射光が導光体内を屈折を繰り返して伝搬する際に、第２のプリズム面に到達した光は、この面で光出射面２１の方向に全反射される。この場合、第２のプリズム面への入射角によって、反射する方向は大きく異なる。しかし、本発明においては、円弧状のプリズム列３が点状光源１を略中心として同心円状に配置されているため、プリズム列３のほぼ全域で点状光源１からの入射光の伝搬方向とプリズム列３が略垂直となり、第２のプリズム面に対して略垂直方向に入射し、殆どの光を効率良く特定の方向に反射させることができる。このために、消費電力あたりの輝度が向上すると共に、輝度の均一性も向上し光源の前方だけが明るくなる輝度むらを解消することもできる。
【００１６】
本発明においては、点状光源１は、図２〜６に示したように、その目的に応じて最適な位置に配置することができる。また、このような点状光源１の配置に応じて、導光体２の光出射面に対向する裏面に形成する弧状のプリズム列３も最適なパターンで形成する。いずれの例においても、導光体２中を伝搬する光の殆どがプリズム列３に対して略垂直方向に入射するような弧状パターンでプリズム列３を形成している。図２は、複数の点状光源１を導光体２の対角位置となる２つのコーナー部に設置する場合の概略図であり、それぞれの点状光源１を中心とした弧状のプリズム列３を両方の光入射面２２からの距離が等しくなるラインを境界として対向するように形成している。図３は、点状光源１を導光体２の１つの端面の中央に設置する場合の概略図であり、光入射面側では点状光源１を中心とした円弧状となるようにプリズム列３を形成し、光入射面２２の対面側に近づくに従ってプリズム列中央部では対面と略平行な直線に近い形状となり、プリズム列両端部が弧状となるようにプリズム列３を形成している。図４は、点状光源１として複数のＬＥＤ等の光源をアレイ状にしたアレイ光源１を導光体２の１つの端面の中央に設置する場合の概略図であり、光入射面側ではアレイ光源１の中心部を中心とした円弧状となるようにプリズム列３を形成し、光入射面２２の対面側に近づくに従ってプリズム列中央部では対面と略平行な直線に近い形状となり、プリズム列両端部が弧状となるようにプリズム列３を形成している。図５は、２つの点状光源１を導光体２の対向する２つの端面の中央に近接して設置する場合の概略図であり、それぞれの点状光源１を中心とした弧状のプリズム列３を導光体２の中央となるラインを境界として対向するように形成している。図６は、導光体２の光出射面２１の裏面に凹部を形成し、その中に点状光源１を配置した例である。この場合、プリズム列３は、点状光源１を収納した凹部の周囲に点状光源1を中心とした同心円状に多数形成される。凹部には、導光体２との間に空気層を介して、あるいは樹脂のような透明物質を介して、点状光源１を配置することが好ましい。
【００１７】
本発明においては、プリズム列３の各々のプリズム面を適宜設計することで、ピーク出射角度を自由に設定することができる。プリズム列３を構成する一方側の面［点状光源１から遠い側の面］（第１のプリズム面）を導光体２の光出射面及び裏面に対して３５度以上５５度以下の傾斜角に設定し、他方側の面［点状光源１から近い側の面］（第２のプリズム面）を導光体２の光出射面及び裏面に対して８０度から１００度の傾斜角に設定することで、出射光のピーク光を光出射面２１の略法線の方向に向けると共に、出射光の角度分布を狭くすることができる。法線方向の指向性に関しては、好ましくは、第１のプリズム面の傾斜角は４０〜５０度の範囲であり、第２のプリズム面のそれは８５〜９５度の範囲である。
【００１８】
形成されるプリズム列３のピッチは、加工可能な範囲で適宜選定することができるが、１０〜５００μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは３０〜３００μｍの範囲である。モアレ防止の目的で、プリズム列３のピッチを部分的に或は連続的に変化させてもよい。面光源装置が大きくなり又は導光体２の厚さに対する長さの割合が大きくなり光出射面２１での均斉度が低下しがちな場合は、プリズム列３のピッチを部分的あるいは連続して変化させることにより、均斉度の改善効果を高めることもできる。さらに、プリズム面は平面であっても所定の曲率の曲面であってもよく、曲面とした場合には出射光の角度分布を広くしたり狭くしたりすることができる。
【００１９】
以上のようなプリズム列３では、プリズム形状の先端部の光利用効率は低い。よって、プリズム列３の先端部を平坦にしたり、断面多角形や断面Ｒ状などいかなる形に加工しても、光学的性能にはそれ程影響を与えない。プリズム列３の先端部を平坦にして平坦部となすと、摩擦によるプリズム列形成面の傷つき等が低減され好ましい。また、隣接するプリズム列３の間の谷部を平坦にして平坦部となし、光の出射量をコントロールすることも可能である。上記プリズム列３の先端部や谷部の加工の深さや形態などの程度を場所によって変えることで、出射光の分布を制御することも可能である。
【００２０】
プリズム列３の第１のプリズム面の機能は、光線を全反射して導光体２の光出射面２１の法線方向に向けることである。この機能を満足させることができれば、図７のように、プリズム列配列の外側に、該プリズム列３の屈折率（ｎｐ）よりも低い屈折率（ｎ５）を持つ層４を積層して、プリズム列配列の凹凸形状を埋めるような構造をとることも出来る。この構造をとる場合は、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸形状への汚れの入り込みがなくなる。
【００２１】
更に、図８のように、プリズム列３の配列の外側に、その凹凸形状と略同一形状のプリズム列配列（即ち、プリズム列３の配列の凹凸形状と対応する形状のプリズム列配列）を持ち且つプリズム列３と略同一屈折率の透光性材料からなるプリズム部材５を、プリズム列３の屈折率（ｎｐ）よりも低い屈折率（ｎ５）の層６を介してかん合した構造（即ち、プリズム列３の第１のプリズム面及び第２のプリズム面がそれぞれ低屈折率層６を介してプリズム部材５の対応するプリズム面と対向するように配置した構造）をとることもできる。低屈折率層６の材料は、有機物及び無機物のいずれでも良く、空気でも良い。この構造をとる場合も、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸形状への汚れの入り込みがなくなる。
【００２２】
導光体２の材料としては、ガラスや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。合成樹脂としては、例えば、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、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、または、メチルメタクリレ−ト（ＭＭＡ）とスチレン（Ｓｔ）との共重合体等の高透明性の種々の合成樹脂を用いることができ、この樹脂を押出成形、射出成形等の通常の成形方法で板状体に成形することによって導光体２を製造することができる。特に、ポリメチルメタクリレ−ト（ＰＭＭＡ）等のメタクリル樹脂が、その光線透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性にも優れており、導光体用材料として最適である。このようなメタクリル樹脂とは、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％以上であることが好ましい。また、導光体２中には、光拡散剤や微粒子等を混入してもよい。
【００２３】
本発明の面光源装置は、図１４に示したように、導光体２の光出射面上に複数の三角プリズム列を有するプリズムシート１０をプリズム列形成面が導光体２の出射面側となるように載置することができる。このようなプリズムシート１０は、各プリズム列の一方のプリズム斜面１１から所定の角度で入射した光束を、他方のプリズム斜面１２で全反射させることで、導光体２の光出射面２１から所望の方向に（例えば、法線の方向）に光を効率よく変角させることができる。
【００２４】
本発明においては、図９に示したように、導光体２のプリズム列形成面の反対側に漏光モジュレータ８を設け、導光体２の光出射面２１全体でより均一に光を出射させることができる。図示されているように、漏光モジュレータ８は導光体２の上面（光出射面２１）上にて該導光体２と一体化されて位置しており、導光体２の下面（裏面または対向面）上には反射板７が付されている。
【００２５】
漏光モジュレータ８は、屈折率ｎ１の低屈折率領域部（第１屈折率領域部）８１と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の高屈折率領域部（第２屈折率領域部）８２とからなる複合層８０及び屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の光出射制御機能層（第３屈折率層）８３からなる。該光出射制御機能層８３は、下面が複合層８０に密着しており、上面が光出射面２１とされている。図示されているように、複合層８０では、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２とが導光体２の光入射面２２と直交する方向に関して交互に配列されており、該低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２のそれぞれは点状光源１と平行な方向に関して一様に延在している。即ち、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、それぞれが点状光源１と平行な方向に延びた帯状をなしている。
【００２６】
低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、その断面形状が図９のごとく略長方形のものに限定されるものではなく、即ち直方体の交互配列構造に限られるものではない。例えば、低屈折率領域部（または高屈折率領域部）の高さＨ１（またはＨ２）が高屈折率領域部（または低屈折率領域部）の高さＨ２（またはＨ１）より大きな構造を有するものや、略半円構造を有するものや、高屈折率領域部８２の断面形状が一部または全部に弧曲線を有する構造（弧曲面を有する構造）のもの等が適用可能である。
【００２７】
図１０に、複合層８０と点状光源１との位置関係の模式的平面図を示す。複合層８０は、点状光源１を取り囲むような円弧状等の弧状に形成され、点状光源１から導光体２中に入射した比まりの伝搬方向と略垂直となるように形成されている。点状光源１から離れるに従って、低屈折率領域部８１の幅（点状光源１と直交する方向の寸法）は次第に小さくなっており、高屈折率領域部８２の幅は次第に大きくなっている。また、図１１は、複合層８０の変形例を示す模式的平面図であり、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２は、低屈折率領域部８１が島部を形成し且つ高屈折率領域部８２が海部を形成する海島構造をなしている。高屈折率領域部８２の大きさは、点状光源１から離れるに従って、次第に小さくなっている。さらに、図１２に示したように、これらパタ−ンが不規則に分布しているもの、その不規則構造が、微視的及び巨視的領域において、パタ−ン形状の統計的相似性が高く、相互パタ−ンの充填効率に優れたフラクタルパタ−ンであってもよい。複合層８０における低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の配列パターンとしては、以上のようなパターンを併用したもの等様々な形態を利用することが可能である。
【００２８】
次に、以上のような面光源装置における漏光モジュレータ８の機能、特に出射光輝度分布制御機能について説明する。
光出射制御機能層８３は、導光体２から漏光モジュレータ８へと入射した光の大部分を光出射面２１を介して外部へと出射させる機能を有するものである。導光体２の光入射面２２より入射し導光体内部を伝搬せしめられる光の最大導波モードは、主として低屈折率領域部８１と導光体２との屈折率差によって規定される。光線が導光体２から低屈折率領域部８１へ向かう時、スネルの法則による全反条件を満たす伝搬モード光すなわち導光体２の屈折率ｎｇと低屈折率領域部８１の屈折率ｎ１との関係より決定される全反射臨界角Θ１以上の入射角を持つ全ての光が全反射モードとなり導光体内部を伝搬することができる。これら全反射モード光は、導光体内での伝搬過程において屈折率ｎ２の高屈折率領域部８２に出会うと、ｎｇ＞ｎ２＞ｎ１である場合、ｎ２とｎｇとの関係により規定される新たな全反射臨界角Θ２（Θ２＞Θ１の関係が成立する）よりも小さく且つΘ１より大きな入射角を有する伝搬モード光は、該高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へと漏れることになる。従って、複合層８０における高屈折率領域部８２の占有密度（複合層８０の単位面積あたりの高屈折率領域部８２の占める面積）を複合層８０の面内で場所により適宜変化させることで、光出射制御機能層８３へ到達できる光の量を所望値に制御することができる。高屈折率領域部８２の占有密度を変化させる手段としては、図１０〜図１２に示したようなパターンを併用したり、その他複雑なパターン変化を用いる方法や、パターン形状を相似形となし且つ高屈折率領域部８２の面積を場所的に変化させる方法や、全く同一のパターン形状を用いそれらの配列ピッチを変化させる方法などの手段を用いることができる。
【００２９】
次に、導光体２の屈折率ｎｇと高屈折率領域部８２の屈折率ｎ２との相対的屈折率差を適宜に選択することで、Θ２を所望値に設定することができる。従って、これを用いて出射光分布を制御することも可能である。例えば、ｎｇとｎ２との差をより大きく設定しΘ２の値をより小さく設計した場合、高屈折率領域部８２と導光体２との界面において全反射される光束の割合が増大し、点状光源１からより遠く離れたところまで漏光効率を制限しながら、より多くの光を伝搬させることができる。従って、これらｎｇとｎ２との差を漏光モジュレータ８内において場所的に変化させることによっても、出射光分布を制御することが可能である。
【００３０】
以上のように、本発明による漏光モジュレータ８を具備した面光源装置によれば、上記いくつかの手段により、光出射制御機能層８３へ到達する光の量を自由に調整することが可能であり、導光体２のサイズや形状並びに点状光源１の形態及び光出射制御機能層８３における光出射効率などが変化した場合においても、これらとは基本的に独立に出射光分布を制御して、より均斉度に優れ且つ再現性の良い面光源となすことが容易に可能である。
【００３１】
更に、このような本発明の出射光分布制御技術により、意図的に光出射面内における出射光輝度分布を所望の様式で不均一化することも可能であり、そのような不均一出射光輝度分布の様式の例としては点状光源１からの距離に応じて次第に出射光量が増加または減少する傾斜分布が挙げられる。
【００３２】
以上、ｎｇ＞ｎ２の場合について述べたが、一般に屈折率ｎ２、ｎ３及びｎｇの大小関係により次の３つに場合分け（分類）して光制御性を説明することができる。なお、本発明の面光源装置においては、常にｎ１＜ｎｇ、ｎ１＜ｎ２、ｎ１＜ｎ３の関係が成立する。
【００３３】
また、ここで光出射制御機能層８３には、導光体２から漏光モジュレータ８へと移行してきた光に対する指向性光出射機能、光拡散機能、偏光制御機能、光回折機能等の機能性を付与することが可能である。実用的には、これらの光制御機能を効率よく発現させ、且つ、光出射面内の均斉度を高め、または、所望の傾斜輝度分布特性を達成するためには、上記屈折率の関係、漏光モジュレータ８の内部構造、漏光モジュレータ８の面内の高屈折領域部４の占有密度分布、後述するモード変換機構や面光源装置全体の形状、点状光源１からの入射光モード等を、最適化することが好ましい。
【００３４】
１）ｎ２≧ｎ３≧ｎｇ、または、ｎ３≧ｎ２≧ｎｇの場合
この関係が成立する場合、ｎ１とｎｇとの関係により規定される臨界角Θ１よりも大きな入射角を有する導光体内部の伝搬モード光は、その全てが高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行する。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、ｎ３とｎｇとの関係より規定される臨界角Θ３よりも小さな入射角を有する高次モードの光に限定される。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率が最も高くなり、光機能制御の影響を強く受ける傾向にある。
【００３５】
２）ｎ２≧ｎｇ≧ｎ３、または、ｎｇ≧ｎ２≧ｎ３の場合
この関係が成立する場合、臨界角Θ１よりも大きく臨界角Θ３よりも小さな入射角を有する一部の高次伝搬モード光のみが、高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行する。その他の低次モード光は常に全反射条件を満たすため、１）の場合に比較してより多くの光が点状光源１から遠方へ伝搬する確率が高くなる。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、全くモード規制は受けず、そのすべてのモード光が導光体２へ戻ってくることができる。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率は小さく、光機能制御の影響を抑制する効果が若干現れる。
【００３６】
３）ｎ３≧ｎｇ≧ｎ２、または、ｎｇ≧ｎ３≧ｎ２の場合
この関係が成立する場合、全反射臨界角Θ１よりも大きく、ｎ２とｎｇとの関係により規定される臨界角Θ２よりも小さな全反射角度を有する高次伝搬モード光のみが、高屈折率領域部８２を介して光出射制御機能層８３へ移行できる。その他の低次伝搬モード光は常に全反射条件を満たすため、１）の場合に比較してより多くの光が点状光源１から遠方へ伝搬する確率が高くなる。一方、光出射制御機能層８３へ一旦入射した光が一部導光体２へ戻ってくる光に関しては、ｎ3とｎ2との関係により規定される臨界角Θ２３によってモード規制を受ける。そのため、光出射制御機能層８３内へ光が定在化する確率は上記２）よりも高くなり、光機能制御の影響を若干受け易い傾向となる。
【００３７】
以上、屈折率の大小関係に基づくこれら異なる特性は、光出射制御機能層８３の光制御機能の種類や特性に応じて使い分けることが好ましい。また、場合によっては、上記の幾つかの屈折率の大小関係を同一の面光源装置にて併用し、これらの関係を漏光モジュレータ８の面内において場所的に使い分けることも可能である。また、上記分類において説明したように、屈折率ｎ２、ｎ３及びｎｇの間の関係に応じて、出射光輝度分布特性や、機能性発現効果への影響が異なってくるので、漏光モジュレータ８の面内でこれら屈折率どうしの関係を変化させることによっても、上記出射光輝度分布特性や機能性発現効果の制御が可能である。
【００３８】
図１３は、本発明による面光源装置の第３の実施形態を示す模式的斜視図である。この図において、図９におけると同様の部材には同一の符号が付されている。本実施形態では、漏光モジュレータの複合層８０と導光体２との間に、屈折率ｎ４（ここで、ｎ４＞ｎ１）の付加層（第４屈折率層）９が介在している。この付加層９が高屈折率領域部８２と類似の機能を果たし、ｎ２＝ｎ３の場合であっても、高屈折率領域部８２に代わって付加層９が類似の役割を果たすことができる。
【００３９】
このように、本実施形態の特徴としては、導光体２の上部に付加層９を均一塗布などによって形成することで、この付加層９に複合層８０の高屈折率領域部８２と類似した役割を持たせることができ、また、ｎ２＝ｎ３すなわち漏光モジュレータ内部の高屈折率領域部８２と光出射制御機能層８３とに同一材料を用いることができるなど、本発明の面光源装置を工業的に作製する上での低コスト化に有利となる。
【００４０】
より指向性に優れた出射光線を得る手段として、高屈折率領域部８２（または付加層９）の屈折率ｎ２（またはｎ４）と導光体屈折率ｎｇとをｎ２＜ｎｇ（またはｎ２＜ｎｇ）の関係が成り立つように設定することが挙げられる。これにより、高屈折率領域部８２へ入射する光線を、すでに説明したように所定の限られた範囲の伝搬モードの光束に制限することができる。
【００４１】
ただし、平行平板形の導波路においては、点状光源１から離れるに従い、導光体２の内部に低次モード光の残留蓄積が起こるため、該低次モード光を常に高次モードへ変換する機構を設けることが好ましい。この手段としては、導光体２の厚みを点状光源１から遠ざかるに従い徐々に小さくしてゆくこと即ち楔形状とすることが、点状光源１との距離に関して連続的にかつ容易にモード変換制御が可能な有効な手段である。
【００４２】
また、低屈折率の付加層９を設けた場合、導光体内伝搬モード及び光拡散機能部を有する光出射制御機能層８３への漏光モードの制御が可能となり、狭い光出射光分布特性を有する狭視野の面光源装置が得られる。更に具体的に例をあげて説明する。図１４の導光体２の屈折率ｎｇを１．４９、低屈折の付加層９のそれを１．４０に設定した場合、スネルの反射透過の法則に従い、導光体の光出射面となす角度が約２０度以下の低次モード光２０は付加層９を通過できずに導光体２の内部へ全反射される。一方、導光体２の光出射面２１となす角度が２０度を越え４８度付近までの光１９は、付加層９を通過し、光出射制御機能層８３の光拡散機能部８４に達し、外部へと特定の指向性を持って出射される。その後、該出射光は前記指向性に基づき効率よく導光体２の光出射面２１の法線方向に変角するように設計された下向きプリズムシート１０によって、上向きに立ち上げられ、これにより狭視野で高輝度な面光源装置が実現される。この場合も、１次光源１から遠方にいくにつれ、導光体２の内部へ低次モード光が残留蓄積されやすくなるため、これを解消すべく、点状光源１から遠ざかるに従って導光体２の厚みを変えた楔形構造、そして／または、前記低次伝搬モード光を高次伝搬モード光へ変換するモード変換機構などを設けることが好ましい。
【００４３】
一方、付加層９を具備しない場合は、光出射制御機能層８３へ０度から４８度付近の全モード伝搬光が到達し、そのため、該光出射制御機能層８３から全モードに起因する広がりを持った出射光が得られることになる。その後、下向きプリズムシート１０の使用により、略法線方向に向けられた光束も前述の低屈折率の付加層９を用いた場合に比べ、より視野角の広がった出射光分布を形成する結果となる。
【００４４】
光拡散機能部８４は酸化チタン等の光散乱体を光出射面に分散塗布したようなものでも良いが、前記下向きプリズムシート１０の機能を十分に引き出すには、該光拡散機能部８４からある所望の方向に指向性を持った光束を出射させ、該光束を下向きプリズムシート１０内へ所望の角度で入射させることが好ましい。
【００４５】
また、光出射制御機能層８３には、積層フィルムシートや複屈折シートを具備した偏光制御機能、拡散材やマイクロレンズや梨地構造等を用いた光拡散機能、そして回折格子を有する光回折機能等の各種の機能を付与し、均斉度に優れた機能層とすることも可能である。
【００４６】
また、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の配列方向に垂直な方向の平均的サイズ（厚さ）Ｈ１，Ｈ２、そして／または、付加層９の厚さＨ４が非常に小さい場合、光波の不必要な光出射制御機能層８３への透過（しみ出し）が生じ、十分な目的とする機能が得られない場合もある。漏光制御機能について言及すれば、光学的に必要な厚さは光波がしみ出さない程度の厚さ（１μｍ以上）であれば問題ない。しかし、Ｈ１、Ｈ２が非常に小さくなると、製造過程での寸法精度の低下を引き起こす可能性があることから、これらサイズは５μｍ以上が好ましく、更に好ましくは１０μｍ以上の範囲が適当である。
【００４７】
図１５は、漏光モジュレータ８の低屈折率領域部８１の平均的な厚さＨ１と、高屈折率領域部８２の平均的な幅Ｗ２との関係を示すものである。Ｈ１そして／またはＨ２のサイズが大きすぎると、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との界面での不必要な反射光Ａが発生したり、散乱等が増大したり、更に材料コストの増大を招く恐れがあり、Ｈ１，Ｈ２は２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下が適当である。ただし、これらサイズは、面光源装置が大面積化する場合には、低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との配列方向の画面サイズの拡大に伴って、２００μｍ以上に大きく設定する必要性も生じてくる。
【００４８】
Ｗ２／Ｈ１の値が大きい場合には、入射光線は低屈折率領域部８１の側面８７に衝突する確率が低く、これによる不必要な不規則な反射または透過光Ａを抑制し、漏光モジュレータの機能の主目的である導光体２から光出射制御機能層８３への伝搬光の漏光制御が障害なく忠実に達成される。このことは、付加層９の有無によらない。
【００４９】
また、漏光モジュレータ８の低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との配列方向に対する高屈折率領域部８２への入射光のなす角度のより小さな光（低次モード光）を光出射制御機能層８３に積極的に漏光させる必要がある場合は、Ｗ２／Ｈ１の値はより大きく設定する必要がある。従って、先に説明したように高屈折率領域部８２を通過する光のモードに制限を与えるｎ２とｎｇとの屈折率の関係も、Ｗ２／Ｈ１の値の設計に大きく関係してくる。このことは付加層９が付与された場合においても同様である。例えば、ｎ２／ｎｇの値が１より小さくなると、低次モード光の高屈折率領域部８２への漏光モードＢは大きく制限されるので、Ｗ２／Ｈ１の値は比較的小さな値、すなわち１から２程度で良い。しかし、ｎ２／ｎｇが１または１より大きな値に設計する必要性が生じた場合は、低次モード光の光出射制御機能層８３への漏光がより必要となる場合は、かなり入射角の大きな低次モード光までをも漏光し高屈折率領域部８２を通過させる必要があるため、Ｗ２／Ｈ１の値は２以上に設定しなければならない。不規則な反射光Ａの割合をできる限り抑制し、漏光制御を忠実に行う目的からは、Ｗ２／Ｈ１の値は３以上であることが必要で、好ましくは５以上、更に好ましくは８以上である。入射角が９０度に近い伝搬モード光を積極的に漏光する必要性がある場合は、先に述べた低次モードから高次モードへのモード変換機能（例えば楔形状導光体による）を利用するのが好ましい。しかし、Ｗ２／Ｈ１が必要以上に大きいと、導光体２の出射面積、Ｈ１の大きさや面光源としての必要解像度との関係もあるが、漏光部分のパターン寸法が人の目の解像度より大きくなり、輝点として欠陥の如く視認される可能性があるのであまり好ましくない。 Ｗ２／Ｈ１は３０以下にとどめることが好ましく、１０以下の範囲が更に好ましい。
【００５０】
また、一般的には、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の断面形状は略矩形で良く（特殊な断面形状である必要はない）、またＷ２／Ｈ１が大きい方が好ましい。これは、前述したように低屈折率領域部８１と高屈折率領域部８２との界面８７で不必要な不規則な反射が起こり難いこと、更に、該漏光モジュレータ８を光硬化性樹脂を用いて金型転写賦形で製造する場合に金型作製が容易なこと、また成形時に金型からの成形物の離形性が高まるなどの製造上の利点がいくつかあるからである。
【００５１】
ただし、ここで述べる略矩形断面形状とは、低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の断面形状が必ずしも完全に矩形状でなくても、例えば低屈折率領域部８１及び高屈折率領域部８２の互いに接する側端面が若干のテーパ形状を形成しているものも含まれる。これらは、漏光モジュレータ８を金型転写で製造する場合において、金型から成形物を引き剥がすときの離形性を高める手段（抜きテーパ）としてむしろ好ましい。
【００５２】
本発明のようなプリズム列３を有する導光体２を用いた面光源装置は、均一平行出射光源として優れているため、言わば光のコリメート性が高い。従って、この特徴を利用して、更に該プリズム列３の形成されている側とは反対側に、回折格子や偏光変換素子（複屈折シート等）、偏光分離素子、レンズ（シリンドリカルレンズ、レンチ、プリズム、異方性レンズ等）等の光集光素子等の出射光制御部材を配置して出射光を更に制御するようにした高機能性の高輝度均一面光源装置とすることも可能である。
また、プリズム列３のプリズム形状を適切に設定し、特にプリズム面の角度を適当な角度に設計することで、フロントライト面光源装置としての利用も可能である。即ち、フロントライト面光源装置としての装置では、光出射面２１上に反射型の液晶表示素子が配置されており、プリズム列３の作用により光出射面２１から液晶表示素子に向かって光を出射させ、該出射光が反射型液晶表示素子より反射され、映像情報を担持する光としてプリズム列３側へと戻ってくる。この映像情報担持光を、できるだけ屈折させずにプリズム列形成面の外部（下方）、即ち観察者側へと透過させる。
【００５３】
フロントライト面光源装置の場合には、第１のプリズム面と光出射面２１とのなす角を３０度〜４５度とし、第２のプリズム面と光出射面２１とのなす角を７０〜９０度とする組み合わせが好ましい。また、第１のプリズム面と光出射面２１とのなす角を３０度〜５０度とし、第２のプリズム面と光出射面２１とのなす角を２０度以下好ましくは１０度以下とする組み合わせも好ましい。
【００５４】
フロントライト面光源装置の場合も、プリズム列３の先端部を平坦な形状にすることができる。この形状の場合、反射型液晶表示素子で反射してプリズム列３側に戻ってきた光が透過しやすくなる。隣接するプリズム列３の間の谷部を平坦にすることも可能である。
【００５５】
また、プリズム列配列の外側に、該プリズム列３の屈折率よりも低い屈折率を持つ層を積層して、プリズム列配列の凹凸形状を埋めるような構造をとることも出来る。この構造をとる場合は、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸への汚れの入り込みがなくなる。特に、フロントライトの場合は、観察者に最も近い位置に配置されるので、プリズム列配列の凹凸が埋められて平坦になることは、非常に望ましい。
【００５６】
更に、フロントライト面光源装置の場合も、プリズム列３の配列の外側に、その凹凸形状と略同一形状のプリズム列配列を持ち且つプリズム列３と略同一屈折率の透光性材料からなるプリズム部材５を、プリズム列３の屈折率よりも低い屈折率の層を介してかん合した構造をとることも出来る。この構造をとる場合も、摩擦によるプリズム列形成面の傷つきやプリズム列配列の凹凸への汚れの入り込みがなくなる。この構造の場合には、反射型液晶表示素子で反射して、プリズム列３側に戻ってきた光が実質上屈折されずに観察者側へと透過するので、フロントライト面光源装置として理想的である。
【００５７】
上記本発明の面光源装置用の点状光源１としては、ＬＥＤやハロゲンランプ等のような略点状の光源を用いることができる。点状光源１は、導光体２の角部に切り欠きを設けて配置することができ、導光体２の端面に隣接するように配列することもできる。さらに、点状光源１を導光体２の内部に配置することもできる。また、点状光源１であるＬＥＤを複数連続的に配列してアレイ素子化したＬＥＤアレイ３１を用いることも可能である。 ＬＥＤ光源としては、単色光のものや、また赤、緑、青の３原色の波長の光を有する白色ＬＥＤ光源を用いてもよい。
【００５８】
このようなＬＥＤなどの点状光源１としては、必要に応じて、最適の発光パターンのものを用いることが望ましい。導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンの広がりは大きいことが望ましい。これは、点状光源１の前方の輝度が他の部分より高くなる現象を緩和するためである。導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は、導光体２の端面に点状光源１を設置する場合は１２０度〜１８０度の間が好ましい。また、導光体２の角部に点状光源１を設置する場合は、導光体２の光出射面に平行な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は、導光体２中に入射した後の光の広がり角度が導光体２の広がりにほぼ一致することが望ましく、導光体２の角部の角度が９０度である場合には６０度〜１２０度の間が好ましいし、導光体２の角部の角度が４５度である場合には２０度〜７０度の間が好ましい。
【００５９】
また、導光体２の光出射面に垂直な方向の点状光源１の発光パターンの広がりは、大きすぎると点状光源１近傍で導光体２から出射する光量の割合が大きくなって輝度均整度が低下しやすく、また、小さすぎると漏光モジュレータ８に入射することなく導光体２中を往復する光量の割合が大きくなって輝度低下を招きやすい。導光体２の光出射面に垂直な方向の点状光源１の発光パターンのピーク半値幅は１０度〜１２０度の間が好ましい。この方向の点状光源１の発光パターンの広がりは、面光源装置のサイズが大きい場合は狭くし、面光源装置のサイズが小さい場合は広くすることが望ましく、面光源装置のサイズが３インチ以下の場合は６０度〜１２０度の間が好ましく、面光源装置のサイズが３インチを越え８インチまでの場合は１０度〜７０度の間が好ましい。
【００６０】
導光体２、低屈折率領域部８１、高屈折率領域部８２、光出射制御機能層８３及び付加層９は、前述したように、それら屈折率の相対的な調整が必要な場合がある。特に付加層９は導光体内部の伝搬モードの調整のためには、該導光体２の屈折率よりも低い屈折率の材料を用いる必要がある。比較的低屈折率の層を構成する材料は一般にガラス転移温度（Ｔｇ）が室温以下のものが多く、耐熱性や屈折率制御等を考えると、比較的Ｔｇの大きな共重合体を採用することが好ましい。
【００６１】
本発明に有用な比較的低屈折率の材料としては、メチルメタクリレート、フッ化アルキル（メタ）アクリレート、フッ化アルキル−α−フルオロアクリレート、α−フルオロアクリレート、ペンタフルオロフェニルメチルメタクリレート、ペンタフルオロフェニル−α−フルオロアクリレート、ペンタフルオロフェニルメタクリレートのモノマー群より選定される単独重合体、そして／または、該モノマー群より選ばれる屈折率調整の可能な高透明共重合体により構成されるのが好ましい。また、導光体と漏光モジュレータとの間に介在する低屈折率層（付加層９）においては、低屈折率無機材料であるフッ化マグネシウムを蒸着して用いる方法もある。一方、上記比較的低屈折率の材料に比べ比較的高屈折率な材料としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等があげられる。導光体として一層高屈折率な材料を選定することで、低屈折率材料の層に対する材料選択の幅も広がる。
【００６２】
本発明の漏光モジュレータに関する高屈折率領域部８２、光出射制御機能層８３、付加層９の構成材料として、紫外線硬化性樹脂組成物を用いることができる。該紫外線硬化性樹脂組成物としては、分子内にアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する重合性化合物、紫外線感応性ラジカル重合開始剤そして／または紫外線吸収剤を主成分とする紫外線硬化性組成物がある。
【００６３】
分子内に（メタ）アクリロイル基を有する重合性化合物としては、光重合性オリゴマー、多官能（メタ）アクリレート、単官能（メタ）アクリレート等の化合物が挙げられる。光重合性オリゴマーとしては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートと分子内に水酸基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物を反応させて得られるウレタンポリ（メタ）アクリレートオリゴマー、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と分子内にカルボキシル基と（メタ）アクリロイル基を有する化合物を反応させて得られるエポキシポリ（メタ）アクリレートオリゴマー等を挙げることかできる。
【００６４】
具体的には、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物とヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクルート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート等の水酸基合有（メタ）アクリレート化合物とを反応して得られるウレタンポリ（メタ）アクリレートオリゴマー、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸との反応で得られるエポキシポリ（メタ）アクリレートオリゴマー等を代表として挙げることができる。
【００６５】
多官能（メタ）アクリレート化合物としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メ夕）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクルート、ポリブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル〕−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−プロパン、ビス［４−（メタ）アクリロイルチオフェニル］スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクロイルオキシペンタエトキシフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル］−スルフォン、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３−フェニルフェニル］−スルフィド、ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジメチルフェニル］−スルフィド、２，２−ビス［４−（メタ）アクリロイルオキシエトキシ−３，５−ジブロモフェニルプロパン］、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００６６】
単官能（メタ）アクリレート化合物としては、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェニルエチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、パラクミルフェノールエチレンオキサイト変性（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−へキシル（メタ）アクリレート、２−ヒトロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、フォスフォエチル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００６７】
本発明においては、上記のような化合物を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
本発明で用いる紫外線感応性ラジ力ル重合開始剤は、紫外線に感応してラジカルを発生し、前述の重合性化合物の重合を開始させる成分である。紫外線感応性ラジカル重合開始剤は、３６０〜４００ｎｍの波長域に光吸収を有し、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収を有さないものが好ましい。これは、紫外線感応性ラジカル重合開始剤が３６０〜４００ｎｍの波長域に吸収を有することにより紫外線吸収剤が吸収しない紫外線を吸収し効率的にラジカルを発生することができるためである。また、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収がないことにより、着色のない層を形成することができるためである。なお、４００ｎｍ以上の波長域に実質的に吸収がないとは、実際の紫外線感応性ラジカル重合開始剤の使用濃度および漏光モジュレータの厚みにおいて、４００ｎｍ以上の波長域に紫外線感応性ラジカル重合開始剤に起因する吸収が１％以下であることを意味する。該紫外線感応性ラジカル重合開始剤の配合量は、上記重合性化合物１００重量部に対して０．０１〜５重量部の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量部の範囲である。これは、紫外線感応性ラジカル重合開始剤の配合量が０．０１重量部未満であると、紫外線照射による硬化が遅くなる傾向にあり、逆に５重量部を超えると得られたレンズ部が着色しやすくなる傾向にあるためである。
【００６８】
該紫外線感応性ラジカル重合開始剤の具体例としては、３，３−ジメチル−４−メトキシ−ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、ベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパノン−１，２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００６９】
本発明においては、これらの中でも、メチルフェニルグリオキシレート、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドが硬化性の点で特に好ましい。
【００７０】
本発明で用いる紫外線吸収剤は、外光として入射してくる紫外線を吸収し、紫外線による劣化を抑止して導光体との密着性を長期間確保させるための成分である。
さらに、本発明の紫外線硬化性組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、ブルーイング剤、顔料、沈降防止剤、消泡剤、帯電防止剤、防曇剤等の各種添加剤を含有させてもよい。
【００７１】
上記のような紫外線硬化性組成物は、フィルム状、シート状、板状の透光性基材の表面に微細なパターンを形成する必要のある光学シートに適したものである。この光学シートとしては、上記のような紫外線硬化性組成物を硬化して得られた硬化樹脂からなる層を透光性基材の少なくとも一方の表面に形成したものが考えられる。透光性基材としては、紫外線を透過するものであれば特に限定されるものではなく、柔軟な硝子板等でもよいが、一般的にはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の透明合成樹脂フィルム、シートあるいは板が使用される。
【００７２】
次に、本発明の漏光モジュレータ８を有する面光源装置の製造方法について説明する。本発明の漏光モジュレータ８は、バッチ生産方式および連続生産方式のいずれの方法によっても製造することができる。以下、図１６を用いて該漏光モジュレータを有する面光源装置の特に連続生産方法について述べる。
【００７３】
図１６において、１６は紫外線発光光源であり、化学反応用ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、可視光ハロゲンランプ、太陽光などが使用できる。照射エネルギーに関しては、３６０〜４００ｎｍの波長の積算エネルギーが０．０５〜１０Ｊ/ ｃｍ2 となるように紫外線照射を行うことが好ましい。紫外線の照射雰囲気は、空気中でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。１５は光学シートの形状転写金型であり、アルミニウム、黄銅、鋼等の金属製の型、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等の合成樹脂製の型、これらの材料にメッキを施したものや各種金属粉を混合した材料により作製した型などが挙げられる。特に、耐熱性や強度の面から、金属製の型が好ましい。構造的には、円筒材料に直接漏光モジュレータの片側パターンである図１７の８４（たとえば、図の如く、高屈折率領域部８２の凸状パターン）を転写により形成するための対応する凹状パターンを形成したもの、または該凹状パターンを片面に形成した薄板を芯ロールに巻き付け固定したもの等が使用される。
【００７４】
図１６において、２０はロール状（円筒状）の形状転写金型１５に近接して配置されたニップロールであり、透光性基材１７と該金型との間に注入される紫外線硬化性組成物１８の膜厚の均一化を図るものである。ニップロール２０としては、各種金属製ロール、ゴム製ロール等が使用される。図中１３は紫外線硬化性組成物１８を貯蔵するタンクであり、貯蔵する組成物の温度制御ができるようにタンク内部あるいは外部にシーズヒータや温水ジャケット等の熱源設備が配置されている。
【００７５】
タンク１３に貯蔵された紫外線硬化性組成物１８は、配管を通って供給ノズル１４から透光性基材１７と金型１５との間に供給される。その後、紫外線硬化性組成物１８が透光性基材１７と円筒形金型１５との間に保持され、紫外線硬化性組成物１８が円筒形金型１５の外周面に形成された凹状パターンに入り込んだ状態で、紫外線発光光源１６により透光性基材１７を通して紫外線を照射して、紫外線硬化性組成物１８を重合硬化させ、漏光モジュレータ８の凸状の片側パターン８７を転写する。その後、得られた光学シートを円筒形金型１５から剥離する。
【００７６】
例えば図１７の漏光モジュレータ構造を得るには、片側パターン８４の凹凸構造を透明基材８５（透光性基材１７）に上述の方法で形成させた後、該パターン８４と反対側の透明基材８５の面に、機能層（例えば表面に梨地構造を有する光拡散機能層）８３を、やはり同様の方法で、梨地構造転写面を有する転写ロール金型を用いて形成すればよい。これにより連続的に両面に機能性の構造を具備した漏光モジュレータ８を作製できる。尚、図１７において、透明基材８５により上記光出射制御機能層８３が形成され、光出射制御機能層８３上に機能層８３が付された形態をなしている。
【００７７】
図１７に示されているように、以上のようにして作製された漏光モジュレータ８のシートを導光体２と一体化させて面光源装置を作製する場合には、該導光体２の光出射面側に粘着剤（接着剤）を薄く塗布し、漏光モジュレータ８の高屈折率領域部８２を粘着剤層（接着剤層）８６を介して接着する方法が採られる。該粘着剤層８６の厚さｄは、粘着剤が接着圧力により大きく変形流動し漏光モジュレータ８の凹凸構造に影響を与えて目的とする機能を損なうようなことがないように、例えば図１７の低屈折率領域部（空気層）８１の厚さＨ１より小さいことが好ましく、ｄ／Ｈ１は０．５以下の範囲が適当であり、更に好ましくは０．２以下、最も好ましくは０．１以下が良い。例えば、Ｈ１の値が５０μｍである場合は、ｄは５μｍ以下であることが最も好ましい。但し、粘着剤層８６が薄すぎると接着機能が十分に得られないこともあるので、粘着剤層８６の厚さは２μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは４μｍ以上である。また、上記粘着剤層８６に、光硬化性樹脂組成物を用いる方法もある。導光体２に前記同様光硬化性樹脂組成物を薄く塗布して、漏光モジュレータシートを前記同様密着させ、その後紫外線硬化して一体化する方法も可能である。 また、この粘着剤層８６に低屈折率の材料を用いることで、低屈折率層（付加層）９としての機能を同時に付与することができる。
【００７８】
以上述べた製造法により、導光体２と漏光モジュレータ８とを一体化した面光源装置を連続且つ容易に製造することができる。また、漏光モジュレ−タ−8の全体構造、または、部分的構造（例えば光出射制御機能層８３の凹凸構造やレンズ構造）を備えたものを射出圧縮法にて製造し、導光体２と複合化することもできる。
【００７９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
図１６及び図１７を参照して説明した製法により光拡散機能を有する漏光モジュレータを作製した。光拡散機能層８３としては梨地構造を採用し、該梨地構造を転写するための金型は５０〜９０μｍの粒子径を有するガラスビーズをＳＵＳ板上にブラストすることにより凹凸部を付与した。そして該金型をロールに巻き付けロール金型とした。一方、導光体２から梨地面の層８３への漏光分布を制御する複合層８０の低屈折率領域部８１は図１１に示したような円形の形態を採用し、複合層８０の高屈折率領域部８２には空気層（屈折率１．０００）を採用した。ただし、円形の各低屈折率領域部８１は、その直径を６０μｍと一定にし、複合層８０の面内での占有密度を変化させることにより漏光強度分布を制御した。複合層８０の厚さは約５０μｍであった。複合層８０も紫外線硬化樹脂組成物と転写金型を用いて作製し、その際、該転写金型は５０μｍの厚さのＳＵＳ板をエッチングによって５０μｍ直径の円形（低屈折率領域部８１に対応）状凸部を多数設けることで作製した。該エッチング金型も最終的にロールに巻き付け固定することでロール金型を作製し、これを用いた。
【００８０】
梨地構造の機能層８３と漏光制御の複合層８０との両面賦形は、厚さ１８８μｍのポリエステルフィルム（屈折率１．６００）の両面に、屈折率が１．５２８の紫外線硬化性樹脂組成物を用いて金型転写することで作製した。ＵＶ光源１６には高圧水銀ランプを用いた。導光体２の材料には屈折率が１．４９０のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いた。
【００８１】
一方、図１に示すようなパタ−ンを有し、ピッチ２０μm、プリズム列形成面に対して第２のプリズム面がなす角８８度、第１のプリズム面がなす角４３度であるプリズム列を形成した金型を作製した。得られた金型を用いて、屈折率が１．４９０のＰＭＭＡを射出成型し、図１に示すような厚さ１ｍｍ、４０mm×３０mmの板状の導光体２を得た。この導光体２のプリズム列形成面の反対側の面（光出射面）に約８μｍ厚に粘着剤を塗布して、漏光モジュレータシート８を貼り付け一体化した。
【００８２】
点状光源１としては、導光体２の光出射面と平行な方向でのピーク半値幅±７０度、垂直な方向でのピーク半値幅±４０度のＬＥＤを導光体２の凹部を形成したコーナー部に配置した。また、導光体２のプリズム列形成面側には反射板７を配置し、面光源装置を完成した。
【００８３】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が８５％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２２度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００８４】
（実施例２）
導光体２の裏面に形成する各プリズム列の頂部が平坦となる形状とし、反射板７を配置なかった以外は実施例１と同様にしてフロントライト用面光源装置を完成した。
【００８５】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が８５％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２３度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００８６】
（実施例３）
光拡散機能層８３として梨地構造に代えてプリズム列パターンを形成し、紫外線硬化性樹脂組成物として屈折率が１．６１０のものを用いた以外は実施例１と同様にして漏光モジュレータシート８を作製した。漏光モジュレータシートのプリズム列パターンは、実施例１の導光体２に形成されたプリズム列パターンと同様で、プリズム列のピッチ２０μｍ、プリズム列形成面に対して第２のプリズム面がなす角８８度、第１のプリズム面がなす角４３度であるプリズム列とした。
【００８７】
一方、厚さ１８８μｍのポリエステルフィルム（屈折率１．６００）の一方の面に、屈折率が１．６１０の紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、上記漏光モジュレータシートに形成したものと同じプリズム列パターンを実施例１と同様にして形成し、プリズム部材５を得た。得られた漏光モジュレータシート８とプリズム部材５とを、両方のプリズム列形成面が勘合するように、屈折率１．４０の粘着性アクリル樹脂の塗布層６を介して図８に示したように貼り付け一体化し、勘合漏光モジュレータシートを作製した。
【００８８】
得られた勘合漏光モジュレータシートを実施例１と同様の導光体２に貼り付け一体化し、反射板を配置しなかった以外は、実施例１と同様にしてフロントライト用面光源装置を完成した。
【００８９】
得られた面光源装置の均斉度を確認するため、出射光に対する正面輝度分布を測定したところ、面内輝度に関する最小輝度値／最大輝度値の比が９０％と良好であった。また、面光源装置の出射光輝度分布（出射角度分布）を測定したところ、正面輝度に対する半分の輝度を有する出射角度の幅（角度半値幅）が導光体の光入射面に垂直な方向に関して約２２度程度であり、狭視野特性を示した。輝度測定は、色彩輝度計ＢＭ−７｛ＴＯＰＣＯＮ（株）製｝を用い、受光角１°で行った。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、比較的薄型で大面積であっても、出射光制御機能に関わる特殊な機能性を具備した導光体においても、その機能性を損なわず出射光輝度の面内均斉度の高い良好な機能性面光源装置が提供される。特に、高輝度指向性出射機能等の機能性を損なうことなく、再現性よく、かつ、容易に優れた均斉度を付与できる面光源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図５】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図である。
【図６】本発明の導光体に形成したプリズム列と点状光源との位置関係を示す模式的平面図及び断面図である。
【図７】本発明による面光源装置の導光体の実施形態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明による面光源装置の導光体の実施形態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１１】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１２】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的平面図である。
【図１３】本発明による面光源装置の漏光モジュレータの実施形態を示す模式的断面図である。
【図１４】本発明による面光源装置の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１５】漏光モジュレータの低屈折率領域部の平均的な厚さと、高屈折率領域部の平均的な幅とを示す図である。
【図１６】光硬化性樹脂組成物を用いた漏光モジュレータの連続製造の説明図である。
【図１７】光硬化性樹脂組成物を用いた漏光モジュレータと導光体とを接合して面光源装置を作製する様子を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 点状光源
２ 導光体
２１ 光出射面
２２ 光入射面
３ プリズム列
４ 低屈折率層
５ プリズム部材
６ 低屈折率層
７ 反射板
８ 漏光モジュレータ
８０ 複合層
８１ 低屈折率領域部（第１屈折率領域部）
８２ 高屈折率領域部（第２屈折率領域部）
８３ 光出射制御機能層（第３屈折率層）
８４ 片側パターン
８５ 透明基材
８６ 粘着剤層
８７ 側面
９ 付加層（第４屈折率層）
１０ プリズムシート
１１ 第１のプリズム斜面
１２ 第２のプリズム斜面
１３ 紫外線硬化性組成物貯蔵タンク
１４ 供給ノズル
１５ 形状転写金型
１６ 紫外線発光光源
１７ 透光性基材
１８ 紫外線硬化性組成物
１９ 光学シート
２０ ニップロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a point light source such as an LED used for a liquid crystal display device used for a notebook computer, a liquid crystal television, etc., a relatively small liquid crystal display device used for a mobile phone, a personal digital assistant, etc. The present invention relates to a surface light source device.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As a light source device such as a liquid crystal display device used for a portable information terminal, a notebook personal computer, a liquid crystal television and the like, a low power consumption, a high luminance, a thin and uniform light source are required. In particular, in portable electronic devices having relatively small liquid crystal display devices such as mobile phones and portable information terminals, these demands are stronger.
[0003]
Conventionally, as a method of a back light source device used for a liquid crystal display device, a signboard, a traffic guide plate, etc., a direct method in which a plurality of linear light sources such as fluorescent lamps are installed in a housing, or a plate-shaped light guide There is an edge light system in which a linear light source is arranged on the side end face of the. In the direct-type rear light source device, it is difficult to reduce the weight and thickness of the light source part, and there is a problem that a see-through phenomenon in which a fluorescent lamp used as a light source can be seen through the marking plate easily occurs. It was. As a light and thin back light source device, an edge light type is widely used. In recent years, there has been an increasing demand for mobile electronic devices such as mobile phones, electronic notebooks, and game devices, and a thin back light source device with high luminance and good uniformity of luminance distribution used as a light source for these display units. Development is desired.
[0004]
Such an edge light type rear light source device usually uses a plate-shaped transparent material such as an acrylic resin plate as a light guide, and transmits light from a point light source arranged facing the side end surface to the side end surface (light A light emitting function such as a light scattering surface formed on the surface of the light guide (light emitting surface) or on the back surface opposite to the surface. Thus, the light is emitted in a planar shape from the light emission surface. However, in the case where the light emitting function part is uniformly formed on the front surface or the back surface of the light guide, the luminance of the emitted light decreases as the distance from the light source increases, and the luminance in the light emitting surface becomes uneven, resulting in a good display screen. Cannot be obtained. Such a tendency becomes conspicuous with the increase in the size of the surface light source device, and the surface light source element of 10 inches or more cannot be put into practical use. In particular, in a liquid crystal display device used for a notebook personal computer, a liquid crystal television, and the like, the luminance distribution within the screen is required to have very high uniformity.
[0005]
Various proposals have been made to solve the problem of non-uniform luminance of such a surface light source device. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-24522 is provided with a light emitting function unit in which a light diffusing substance is densely applied or adhered to the back surface of the light guide opposite to the light emitting surface as the distance from the light incident surface increases. A surface light source device has been proposed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-107406 proposes a surface light source device using a light guide by laminating a plurality of transparent plates on the surface of which fine spots made of light scattering materials are formed in various patterns. Has been. In such a surface light source device, since a white pigment such as titanium oxide or barium sulfate is used as a light scattering material, loss of light such as light absorption occurs when light hitting the light scattering material is scattered. There is a drawback that the brightness of the emitted light in the desired direction is lowered.
[0006]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-244490 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-252933 disclose an output light adjusting member or a light diffusing member having a light reflection pattern corresponding to a reciprocal distribution of the emitted light luminance on the light emitting surface of the light guide. A surface light source device in which a plate is arranged has been proposed. However, even in such a surface light source device, the light reflected by the outgoing light adjusting member or the light diffusing plate cannot be reused, so that a light loss occurs and the luminance of the outgoing light in the desired direction is reduced. there were.
[0007]
Furthermore, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-84618, a linear light source is disposed facing the light incident surface of the light guide, and at least one of the light exit surface of the light guide and its back surface is a satin surface, A surface light source device in which a prism sheet is placed on a light exit surface has been proposed. However, although such a surface light source device can obtain very high luminance, it has not yet been satisfactory in terms of uniformity of luminance on the light exit surface. Furthermore, although the invention has been devised to finely control the textured surface shape and increase the uniformity of the brightness, there has been a great problem regarding the reproducibility of these delicate textured shapes. In addition, in such a surface light source device, since the distribution of outgoing light (distribution in a direction perpendicular to and parallel to the light incident surface) is too wide (particularly in a direction parallel to the light incident surface), As a surface light source device used for an electronic apparatus, the requirements for low power consumption and high luminance cannot be sufficiently satisfied.
[0008]
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-40719 discloses a surface light source device that increases luminance by uniformizing the luminance of emitted light and reducing light loss. The light guide for the surface light source device according to the present disclosure has at least one side end surface of the plate-like transparent body as a light incident surface, a surface substantially orthogonal to the light incident surface, and at least one of the light emission surface and the back surface thereof. The surface of the lens is composed of a large number of fine convex bodies having a substantially spherical shape, and the ratio of the minute average curvature radius to the mean period of the lens group of these convex bodies is 3 to 10, and the distribution of the minute average curvature radius is The ratio between the average deviation and the minute average curvature radius is 0.8 or less. However, as the light guide becomes thinner and the ratio of the length to the thickness increases, only the mechanism composed of a large number of fine convex bodies having a substantially spherical surface has a uniform surface within the light emitting surface. It becomes difficult to obtain emission characteristics.
[0009]
Further, as disclosed in JP-A-7-171228, by forming a specific saw blade prism structure in the light guide, the distribution of the emitted light of the backlight is narrow, and the light emitting surface normal of the peak light is normal. A technique for obtaining a surface light source with high brightness (a technique for an outgoing light control mechanism) is disclosed. This method is an extremely effective means that can achieve very high normal luminance with a narrow field of view only by using a light guide without using any prism sheet, but on the other hand, the uniformity of the emitted light luminance distribution is remarkably high. It tends to be damaged. Like this method, a number of fine irregularities and distributions of their shapes are formed by the pear ground and other dot patterns to give special functions to the light guide itself, and based on this, a high degree of brightness is achieved. It is very difficult to obtain, and satisfying high uniformity at the same time without impairing the special functionality imparted to the light guide itself has been a major technical problem.
[0010]
In addition, the prismatic structure directs light traveling in a direction perpendicular to the direction of the prism array to the light exit surface normal direction, whereas light traveling in an oblique direction with respect to the prism array is directed to the light exit surface normal direction. Since this amount of light is lost because it cannot be directed, the surface light source device using a point light source has a problem from the viewpoint of light utilization efficiency. As a light source of such a surface light source device, an LED light source with low power consumption and a compact size has been used. For example, a surface light source device using a direct type LED light source as described in JP-A-8-32120 and an LED light source as described in JP-A-7-270624 are installed on the end face of the light guide. A V-shaped groove formed in the light traveling direction, an LED light source installed on the end face of the light guide as described in JP-A-8-18429, and the surface of the light guide made rough, JP-A-7-320514 The thing using the scattering light guide which installed the LED light source in the light guide body corner part like the gazette, and disperse | distributed the diffusion material inside is mentioned. However, in these surface light source devices, since the distribution of the emitted light is wide, the luminance per power consumption is not sufficiently high, and furthermore, since the light source is spot-like, only the front of the light source is bright. As a whole, there is a problem that uneven brightness occurs. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-329039 proposes a surface light source device in which triangular convex shapes are arranged concentrically and discretely with respect to a point light source on the back surface of the light guide plate. However, with such a surface light source device. Since the triangular convex shapes are discretely arranged, the light propagating through the light guide cannot be efficiently emitted in the normal direction of the light exit surface.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface light source device capable of extremely increasing the luminance uniformity of emitted light within a light emitting surface even if it is relatively thin and has a large area. In addition, the present invention provides a good surface light source device with extremely high in-plane emitted light uniformity, even when a light guide having a special functionality related to the emitted light control function is used. Is intended to provide. Furthermore, the present invention provides a low-power consumption, high-brightness, thin, and uniform surface light source device using a point light source such as an LED, which is particularly suitable for portable electronic devices such as mobile phones and portable information terminals. It is intended.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the surface light source device of the present invention has at least one point light source, and a rectangular light guide having a light incident surface on which light from the light source is incident and a light output surface on which incident light is emitted. The light guide has a refractive index of ng, a prism row is disposed on one surface of the light exit surface and the back surface facing the light exit surface, and a light leakage modulator is attached to the other surface. The light leakage modulator includes a plurality of first refractive index region portions having a refractive index n1 (here, ng> n1) and a plurality of second refractive index region portions having a refractive index n2 (here, n2> n1). A composite layer, and a third refractive index layer positioned on the composite layer and having a refractive index n3 (here, n3> n1), The first prism surface on the side closer to the point light source and the second prism surface on the side far from the point light source It is composed of two prism surfaces, and is arranged in a large number in parallel with each other in an arc so as to surround the point light source. First step The rhythm surface has an inclination angle of 35 to 55 degrees with respect to the light exit surface of the light guide plate, Second step The rhythm surface is characterized in that an inclination angle of the light guide plate with respect to the light exit surface is not less than 80 degrees and not more than 100 degrees. A surface light source device for a front light according to the present invention is the surface light source device described above, and is disposed on the observation side with respect to an illuminated object illuminated by light emitted from the light source device. It has translucency which can permeate | transmit at least one part of the light from the said to-be-illuminated body to the said observation side.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of a surface light source device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a substantially point light source (hereinafter referred to as a point light source), and 2 is a plate-shaped light guide. On the back surface of the light guide body 2, a large number of continuous one-row prism rows 3 formed of two prism surfaces are formed in an arc shape such as an arc shape surrounding the point light source 1. The prism row 3 is preferably formed so as to be substantially perpendicular to the propagation direction of the light incident from the point light source 1 into the light guide 2. In general, since light incident on the light guide 2 from the point light source 1 propagates radially in the light guide 2 around the point light source 1, an arc shape surrounding the point light source 1. By forming the prism row 3 on the prism row 3, the prism row 3 and the light propagation direction are substantially perpendicular to the entire surface of the prism row 3. In the embodiment shown in FIG. 1, the point light source 1 is disposed at the corner portion of the light guide 2, and the arc-shaped prism row 3 is formed concentrically with the point light source 1 as the center.
[0015]
Each arc-shaped prism array 3 formed concentrically includes a prism surface (first prism surface) on the side close to the point light source 1 and a prism surface (second prism surface) on the side far from the point light source 1. When the incident light incident from the light incident surface 22 of the light guide 2 is repeatedly refracted and propagates in the light guide, the light that has reached the second prism surface is a light exit surface on this surface. Totally reflected in the direction of 21. In this case, the direction of reflection varies greatly depending on the angle of incidence on the second prism surface. However, in the present invention, since the arc-shaped prism rows 3 are arranged concentrically around the point light source 1 as a center, the propagation direction of incident light from the point light source 1 is almost the entire region of the prism row 3. The prism row 3 is substantially vertical and is incident in a substantially vertical direction with respect to the second prism surface, so that most light can be efficiently reflected in a specific direction. For this reason, the luminance per power consumption is improved, the uniformity of the luminance is also improved, and the luminance unevenness in which only the front of the light source becomes bright can be eliminated.
[0016]
In the present invention, as shown in FIGS. 2 to 6, the point light source 1 can be arranged at an optimum position according to the purpose. Further, in accordance with the arrangement of the point light sources 1, the arc-shaped prism rows 3 formed on the back surface facing the light emitting surface of the light guide 2 are also formed in an optimal pattern. In any example, the prism rows 3 are formed in an arc-like pattern such that most of the light propagating in the light guide 2 is incident in a substantially vertical direction with respect to the prism rows 3. FIG. 2 is a schematic view when a plurality of point light sources 1 are installed at two corners which are diagonal positions of the light guide 2, and an arc-shaped prism array 3 centering on each point light source 1. Are opposed to each other with a line having the same distance from both light incident surfaces 22 as a boundary. FIG. 3 is a schematic diagram when the point light source 1 is installed at the center of one end face of the light guide 2, and the prism array is formed in an arc shape centering on the point light source 1 on the light incident surface side. The prism row 3 is formed so that the central portion of the prism row is close to a straight line that is substantially parallel to the facing surface and both ends of the prism row are arcuate. FIG. 4 is a schematic view when an array light source 1 in which light sources such as LEDs are arrayed as a point light source 1 is installed at the center of one end face of the light guide 2. The prism row 3 is formed so as to have an arc shape centered on the central portion of the light source 1, and the shape closer to the facing side of the light incident surface 22 becomes a shape close to a straight line substantially parallel to the facing surface at the central portion of the prism row. The prism row 3 is formed so that both ends are arcuate. FIG. 5 is a schematic diagram in the case where two point light sources 1 are installed close to the center of two opposite end faces of the light guide 2, and arc-shaped prism arrays centering on the respective point light sources 1. 3 are formed so as to be opposed to each other with a line at the center of the light guide 2 as a boundary. FIG. 6 shows an example in which a concave portion is formed on the back surface of the light emitting surface 21 of the light guide 2 and the point light source 1 is disposed therein. In this case, a large number of prism rows 3 are formed concentrically around the point light source 1 around the concave portion in which the point light source 1 is housed. It is preferable to arrange the point light source 1 in the concave portion via an air layer between the light guide 2 or a transparent substance such as a resin.
[0017]
In the present invention, the peak emission angle can be freely set by appropriately designing each prism surface of the prism array 3. One side of the prism row 3 [surface far from the point light source 1] (first prism surface) is inclined at 35 ° to 55 ° with respect to the light emitting surface and back surface of the light guide 2 The other side surface [the surface on the side closer to the point light source 1] (second prism surface) is inclined at an angle of 80 to 100 degrees with respect to the light emitting surface and the back surface of the light guide 2. By setting, the peak light of the emitted light can be directed in the direction of the normal line of the light emitting surface 21, and the angular distribution of the emitted light can be narrowed. Regarding the directivity in the normal direction, the inclination angle of the first prism surface is preferably in the range of 40 to 50 degrees, and that of the second prism surface is in the range of 85 to 95 degrees.
[0018]
The pitch of the prism rows 3 to be formed can be selected as appropriate within a processable range, but is preferably in the range of 10 to 500 μm, and more preferably in the range of 30 to 300 μm. For the purpose of preventing moire, the pitch of the prism array 3 may be changed partially or continuously. When the surface light source device is large or the ratio of the length to the thickness of the light guide 2 is large and the uniformity on the light exit surface 21 tends to be lowered, the pitch of the prism rows 3 is partially or continuously set. By changing it, the improvement effect of the uniformity can be enhanced. Furthermore, the prism surface may be a flat surface or a curved surface with a predetermined curvature, and when it is a curved surface, the angular distribution of the emitted light can be widened or narrowed.
[0019]
In the prism row 3 as described above, the light utilization efficiency of the prism-shaped tip is low. Therefore, even if the tip of the prism row 3 is flattened or processed into any shape such as a polygonal cross section or a R-shaped cross section, the optical performance is not so much affected. It is preferable to flatten the tip portion of the prism row 3 to form a flat portion because scratches on the prism row forming surface due to friction are reduced. It is also possible to flatten the valley between the adjacent prism rows 3 to form a flat part, and to control the light emission amount. It is also possible to control the distribution of emitted light by changing the degree of processing depth and form of the prism row 3 and the valley portion depending on the location.
[0020]
The function of the first prism surface of the prism array 3 is to totally reflect the light and direct it in the normal direction of the light exit surface 21 of the light guide 2. If this function can be satisfied, as shown in FIG. 7, a layer 4 having a refractive index (n5) lower than the refractive index (np) of the prism row 3 is laminated outside the prism row arrangement, It is also possible to take a structure that fills the uneven shape of the column arrangement. When this structure is adopted, scratches on the prism row forming surface due to friction and entry of dirt into the irregular shape of the prism row arrangement are eliminated.
[0021]
Further, as shown in FIG. 8, a prism array having substantially the same shape as the uneven shape (ie, a prism array having a shape corresponding to the uneven shape of the prism array 3) is provided outside the array of prism arrays 3. In addition, a prism member 5 made of a light-transmitting material having substantially the same refractive index as that of the prism row 3 is joined via a layer 6 having a refractive index (n5) lower than the refractive index (np) of the prism row 3 (that is, The first prism surface and the second prism surface of the prism array 3 may be arranged so as to face the corresponding prism surfaces of the prism member 5 with the low refractive index layer 6 interposed therebetween. The material of the low refractive index layer 6 may be either organic or inorganic, and may be air. Even when this structure is adopted, scratches on the prism row forming surface due to friction and entry of dirt into the irregular shape of the prism row arrangement are eliminated.
[0022]
As a material for the light guide 2, a transparent plate-like body such as glass or synthetic resin can be used. As the synthetic resin, for example, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a vinyl chloride resin, a polyolefin resin, polystyrene, or a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and styrene (St) is highly transparent. The light guide 2 can be manufactured by molding this resin into a plate-like body by a normal molding method such as extrusion molding or injection molding. In particular, methacrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA) are excellent in light transmittance, heat resistance, mechanical properties and molding processability, and are optimal as light guide materials. . Such a methacrylic resin is a resin mainly composed of methyl methacrylate, and the methyl methacrylate is preferably 80% by weight or more. The light guide 2 may be mixed with a light diffusing agent, fine particles, or the like.
[0023]
As shown in FIG. 14, the surface light source device of the present invention has a prism sheet 10 having a plurality of triangular prism rows on the light exit surface of the light guide 2, and the prism row formation surface is on the exit surface side of the light guide 2. It can be mounted so that. Such a prism sheet 10 causes a light beam incident at a predetermined angle from one prism inclined surface 11 of each prism row to be totally reflected by the other prism inclined surface 12, so that it is desired from the light emitting surface 21 of the light guide 2. The light can be efficiently deflected in the direction of (for example, the direction of the normal).
[0024]
In the present invention, as shown in FIG. 9, the light leakage modulator 8 is provided on the opposite side of the prism array formation surface of the light guide 2, and light is emitted more uniformly on the entire light emission surface 21 of the light guide 2. be able to. As shown in the figure, the light leakage modulator 8 is integrated with the light guide 2 on the upper surface (light emitting surface 21) of the light guide 2, and the lower surface (rear surface or back surface) of the light guide 2. A reflection plate 7 is provided on the (opposing surface).
[0025]
The light leakage modulator 8 includes a low refractive index region portion (first refractive index region portion) 81 having a refractive index n1 and a high refractive index region portion (second refractive index region portion) 82 having a refractive index n2 (here, n2> n1). And a light emission control functional layer (third refractive index layer) 83 having a refractive index n3 (here, n3> n1). The light emission control function layer 83 has a lower surface in close contact with the composite layer 80 and an upper surface serving as the light emission surface 21. As illustrated, in the composite layer 80, the low refractive index region portions 81 and the high refractive index region portions 82 are alternately arranged in the direction perpendicular to the light incident surface 22 of the light guide 2, and Each of the refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 extends uniformly in the direction parallel to the point light source 1. That is, each of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 has a strip shape extending in a direction parallel to the point light source 1.
[0026]
The cross-sectional shape of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 is not limited to a substantially rectangular shape as shown in FIG. 9, that is, not limited to a rectangular parallelepiped alternate arrangement structure. For example, the height H1 (or H2) of the low refractive index region (or high refractive index region) is larger than the height H2 (or H1) of the high refractive index region (or low refractive index region). A structure having a substantially semicircular structure, a structure in which the cross-sectional shape of the high refractive index region portion 82 has an arc curve in part or all (a structure having an arc curved surface), and the like are applicable.
[0027]
FIG. 10 shows a schematic plan view of the positional relationship between the composite layer 80 and the point light source 1. The composite layer 80 is formed in an arc shape such as an arc shape surrounding the point light source 1, and is formed so as to be substantially perpendicular to the propagation direction of the ratio incident from the point light source 1 into the light guide 2. Yes. As the distance from the point light source 1 increases, the width of the low refractive index region 81 (dimension in the direction orthogonal to the point light source 1) gradually decreases, and the width of the high refractive index region 82 gradually increases. FIG. 11 is a schematic plan view showing a modified example of the composite layer 80. The low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 have a low refractive index region portion 81 that forms an island portion and a high refractive index region portion 82. The refractive index region portion 82 has a sea-island structure that forms a sea portion. The size of the high refractive index region portion 82 gradually decreases as the distance from the point light source 1 increases. Further, as shown in FIG. 12, the pattern is irregularly distributed, and the irregular structure has a high statistical similarity of the pattern shape in the microscopic and macroscopic regions. Further, a fractal pattern having excellent mutual pattern filling efficiency may be used. As the arrangement pattern of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 in the composite layer 80, various forms such as a combination of the above patterns can be used.
[0028]
Next, the function of the light leakage modulator 8 in the surface light source device as described above, in particular, the emitted light luminance distribution control function will be described.
The light emission control functional layer 83 has a function of emitting most of the light incident from the light guide 2 to the light leakage modulator 8 to the outside through the light emission surface 21. The maximum waveguide mode of light that enters from the light incident surface 22 of the light guide 2 and propagates through the light guide is mainly defined by the refractive index difference between the low refractive index region 81 and the light guide 2. When the light beam travels from the light guide 2 to the low refractive index region 81, the propagation mode light that satisfies all the anti-resonance conditions according to Snell's law, that is, the refractive index ng of the light guide 2 and the refractive index n 1 of the low refractive index region 81 All light having an incident angle greater than or equal to the total reflection critical angle Θ1 determined from the above relationship becomes a total reflection mode and can propagate through the light guide. When the total reflection mode light encounters the high refractive index region portion 82 having a refractive index n2 in the propagation process in the light guide, if ng>n2> n1, a new regulation defined by the relationship between n2 and ng is established. Propagation mode light having an incident angle smaller than the total reflection critical angle Θ2 (the relation of Θ2> Θ1 is established) and larger than Θ1 leaks to the light emission control function layer 83 through the high refractive index region portion 82. It will be. Accordingly, by appropriately changing the occupation density of the high refractive index region portion 82 in the composite layer 80 (the area occupied by the high refractive index region portion 82 per unit area of the composite layer 80) in the plane of the composite layer 80 depending on the location, The amount of light that can reach the light emission control functional layer 83 can be controlled to a desired value. As means for changing the occupation density of the high-refractive index region portion 82, a pattern as shown in FIG. 10 to FIG. 12 is used together, a method using other complicated pattern changes, Means such as a method of changing the area of the high-refractive index region portion 82 locally or a method of changing the arrangement pitch using exactly the same pattern shape can be used.
[0029]
Next, Θ2 can be set to a desired value by appropriately selecting a relative refractive index difference between the refractive index ng of the light guide 2 and the refractive index n2 of the high refractive index region portion 82. Therefore, it is also possible to control the outgoing light distribution using this. For example, when the difference between ng and n2 is set larger and the value of Θ2 is designed smaller, the ratio of the light beam totally reflected at the interface between the high refractive index region portion 82 and the light guide 2 increases. More light can be propagated while limiting the light leakage efficiency farther away from the shaped light source 1. Therefore, the distribution of the emitted light can be controlled also by locally changing the difference between ng and n2 in the light leakage modulator 8.
[0030]
As described above, according to the surface light source device including the light leakage modulator 8 according to the present invention, the amount of light reaching the light emission control function layer 83 can be freely adjusted by the above-mentioned several means. Even when the size and shape of the light guide 2 and the shape of the point light source 1 and the light emission efficiency in the light emission control function layer 83 change, the emission light distribution is basically controlled independently of these. Therefore, it is possible to easily obtain a surface light source with better uniformity and good reproducibility.
[0031]
Furthermore, the outgoing light distribution control technology of the present invention can intentionally make the outgoing light luminance distribution in the light outgoing surface non-uniform in a desired manner, and such non-uniform outgoing light luminance. As an example of the distribution mode, there is an inclined distribution in which the amount of emitted light gradually increases or decreases according to the distance from the point light source 1.
[0032]
The case of ng> n2 has been described above. Generally, the light controllability can be described by dividing (classifying) the following three cases according to the magnitude relationship of the refractive indexes n2, n3, and ng. In the surface light source device of the present invention, the relationships of n1 <ng, n1 <n2, and n1 <n3 are always established.
[0033]
Here, the light emission control function layer 83 has functionalities such as a directional light emission function, a light diffusion function, a polarization control function, and a light diffraction function with respect to the light transferred from the light guide 2 to the light leakage modulator 8. It is possible to grant. Practically, in order to efficiently express these light control functions and increase the uniformity in the light exit surface, or to achieve a desired gradient luminance distribution characteristic, the relationship between the refractive index, the light leakage, and the like. Optimize the internal structure of the modulator 8, the occupation density distribution of the high refractive region 4 in the plane of the light leakage modulator 8, the shape of the mode conversion mechanism and the entire surface light source device, which will be described later, and the incident light mode from the point light source 1 It is preferable to do.
[0034]
1) When n2 ≧ n3 ≧ ng or n3 ≧ n2 ≧ ng
When this relationship is established, the propagation mode light inside the light guide having an incident angle larger than the critical angle Θ1 defined by the relationship between n1 and ng is all transmitted through the high refractive index region portion 82. The process proceeds to the emission control function layer 83. On the other hand, the light once incident on the light emission control function layer 83 partially returns to the light guide 2 has a higher order having an incident angle smaller than the critical angle Θ3 defined by the relationship between n3 and ng. Limited to mode light. Therefore, the probability that light is localized in the light emission control function layer 83 is the highest and tends to be strongly influenced by the light function control.
[0035]
2) When n2 ≧ ng ≧ n3 or ng ≧ n2 ≧ n3
When this relationship is established, only a part of the high-order propagation mode light having an incident angle larger than the critical angle Θ1 and smaller than the critical angle Θ3 passes to the light emission control function layer 83 via the high refractive index region portion 82. Transition. Since other low-order mode light always satisfies the total reflection condition, the probability that more light propagates far from the point light source 1 is higher than in the case of 1). On the other hand, with respect to the light once incident on the light emission control functional layer 83 and returning to the light guide 2, no mode restriction is applied at all, and all the mode light returns to the light guide 2. Can do. Therefore, the probability that light is localized in the light emission control function layer 83 is small, and an effect of suppressing the influence of the light function control appears slightly.
[0036]
3) When n3 ≧ ng ≧ n2 or ng ≧ n3 ≧ n2
When this relationship is established, only high-order propagation mode light having a total reflection angle larger than the total reflection critical angle Θ1 and smaller than the critical angle Θ2 defined by the relationship between n2 and ng is high refractive index region portion. It is possible to move to the light emission control functional layer 83 via 82. Since the other low-order propagation mode light always satisfies the total reflection condition, the probability that more light propagates far from the point light source 1 is higher than in the case of 1). On the other hand, the light once incident on the light emission control function layer 83 partially returns to the light guide 2 is subjected to mode regulation by the critical angle Θ23 defined by the relationship between n3 and n2. Therefore, the probability that the light is localized in the light emission control function layer 83 is higher than the above 2), and tends to be slightly affected by the light function control.
[0037]
As described above, these different characteristics based on the magnitude relationship of the refractive index are preferably used according to the type and characteristics of the light control function of the light emission control function layer 83. In some cases, the above-described several refractive index magnitude relationships can be used together in the same surface light source device, and these relationships can be used locally in the plane of the light leakage modulator 8. In addition, as described in the above classification, the influence on the emitted light luminance distribution characteristic and the function expression effect varies depending on the relationship between the refractive indexes n2, n3, and ng. By changing the relationship between the refractive indexes, the emission light luminance distribution characteristic and the function manifestation effect can be controlled.
[0038]
FIG. 13 is a schematic perspective view showing a third embodiment of the surface light source device according to the present invention. In this figure, members similar to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, an additional layer (fourth refractive index layer) 9 having a refractive index n4 (here, n4> n1) is interposed between the light leakage modulator composite layer 80 and the light guide 2. The additional layer 9 functions similarly to the high refractive index region portion 82, and even if n2 = n3, the additional layer 9 can play a similar role in place of the high refractive index region portion 82.
[0039]
As described above, the feature of the present embodiment is that the additional layer 9 is formed on the upper portion of the light guide 2 by uniform coating, and the additional layer 9 is similar to the high refractive index region portion 82 of the composite layer 80. The surface light source device of the present invention can be used for industrial purposes such as n2 = n3, that is, the same material can be used for the high refractive index region 82 and the light emission control functional layer 83 inside the light leakage modulator. Therefore, it is advantageous for cost reduction in manufacturing.
[0040]
As a means for obtaining an outgoing light beam with more excellent directivity, the refractive index n2 (or n4) of the high refractive index region 82 (or the additional layer 9) and the light guide refractive index ng are set to n2 <ng (or n2 <ng). ) So that the relationship is established. As a result, the light beam incident on the high refractive index region 82 can be limited to a light beam in a propagation mode within a predetermined limited range as described above.
[0041]
However, in a parallel plate waveguide, as the distance from the point light source 1 increases, residual accumulation of low-order mode light occurs in the light guide 2, so that the low-order mode light is always converted to a high-order mode. It is preferable to provide a mechanism. As this means, the thickness of the light guide 2 is gradually decreased as the distance from the point light source 1 is increased, that is, a wedge shape is formed. It is an effective means that can be controlled.
[0042]
Further, when the additional layer 9 having a low refractive index is provided, it is possible to control the light propagation mode in the light guide and the light leakage mode to the light emission control function layer 83 having the light diffusion function part, and have a narrow light emission light distribution characteristic. A surface light source device with a narrow visual field can be obtained. More specific examples will be described. When the refractive index ng of the light guide 2 in FIG. 14 is set to 1.49 and that of the low refractive index additional layer 9 is set to 1.40, the light exit surface of the light guide is formed in accordance with Snell's law of reflection and transmission. The low-order mode light 20 having an angle of about 20 degrees or less cannot be passed through the additional layer 9 and is totally reflected inside the light guide 2. On the other hand, the light 19 whose angle formed with the light emitting surface 21 of the light guide 2 exceeds 20 degrees and close to 48 degrees passes through the additional layer 9 and reaches the light diffusion function portion 84 of the light emission control function layer 83. It is emitted to the outside with a specific directivity. Thereafter, the emitted light is raised upward by a downward prism sheet 10 designed to efficiently change the angle in the normal direction of the light emitting surface 21 of the light guide 2 based on the directivity, thereby narrowing the light. A surface light source device with high brightness in the field of view is realized. Also in this case, as the distance from the primary light source 1 increases, low-order mode light tends to be accumulated in the light guide 2, so that the light guide 2 is moved away from the point light source 1 in order to eliminate this. It is preferable to provide a wedge-shaped structure with a different thickness and / or a mode conversion mechanism for converting the low-order propagation mode light into high-order propagation mode light.
[0043]
On the other hand, in the case where the additional layer 9 is not provided, all-mode propagation light from 0 to 48 degrees reaches the light emission control function layer 83, and therefore, the light emission control function layer 83 spreads due to all modes. Thus, the emitted light can be obtained. After that, by using the downward prism sheet 10, the light beam directed substantially in the normal direction also forms an outgoing light distribution with a wider viewing angle compared to the case where the low refractive index additional layer 9 is used. Become.
[0044]
The light diffusing function part 84 may be a light scattering body such as titanium oxide dispersedly applied to the light exit surface. However, in order to sufficiently bring out the function of the downward prism sheet 10, the light diffusing function part 84 is provided from the light diffusing function part 84. It is preferable to emit a light beam having directivity in a desired direction and to make the light beam enter the prism sheet 10 downward at a desired angle.
[0045]
The light emission control function layer 83 includes a polarization control function including a laminated film sheet and a birefringence sheet, a light diffusion function using a diffusing material, a microlens, a satin structure, and a light diffraction function having a diffraction grating. Thus, it is possible to provide a functional layer with excellent uniformity.
[0046]
Further, when the average size (thickness) H1, H2 in the direction perpendicular to the arrangement direction of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 and / or the thickness H4 of the additional layer 9 is very small. Further, unnecessary transmission of light waves to the light emission control function layer 83 (seepage) may occur, and a sufficient target function may not be obtained. Referring to the light leakage control function, there is no problem as long as the optically required thickness is such that light waves do not ooze out (1 μm or more). However, if H1 and H2 are very small, there is a possibility that the dimensional accuracy in the manufacturing process may be lowered. Therefore, these sizes are preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.
[0047]
FIG. 15 shows the relationship between the average thickness H1 of the low refractive index region portion 81 of the light leakage modulator 8 and the average width W2 of the high refractive index region portion 82. If the size of H1 and / or H2 is too large, unnecessary reflected light A is generated at the interface between the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82, scattering or the like increases, and further the material The cost may increase, and H1 and H2 are 200 μm or less, preferably 100 μm or less. However, when the area of the surface light source device is increased, these sizes are set larger than 200 μm as the screen size in the arrangement direction of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 increases. Necessity also arises.
[0048]
When the value of W2 / H1 is large, there is a low probability that the incident light will collide with the side surface 87 of the low refractive index region 81, thereby suppressing unnecessary irregular reflection or transmitted light A, and the leakage modulator. The leakage control of the propagation light from the light guide 2 to the light emission control functional layer 83, which is the main purpose of the function, is achieved faithfully without any obstacles. This does not depend on the presence or absence of the additional layer 9.
[0049]
Further, light having a smaller angle (low-order mode light) formed by incident light to the high refractive index region portion 82 with respect to the arrangement direction of the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82 of the light leakage modulator 8 is emitted. When it is necessary to actively leak light to the control function layer 83, the value of W2 / H1 needs to be set larger. Therefore, as described above, the relationship between the refractive indexes of n2 and ng that restricts the mode of light passing through the high refractive index region 82 is also greatly related to the design of the value of W2 / H1. The same applies to the case where the additional layer 9 is provided. For example, if the value of n2 / ng is smaller than 1, the light leakage mode B of the low-order mode light to the high refractive index region portion 82 is greatly limited, so the value of W2 / H1 is relatively small, that is, from 1 About 2 is sufficient. However, if it is necessary to design n2 / ng to be 1 or a value larger than 1, if the light leakage to the light emission control function layer 83 of the low-order mode light is more necessary, the incident angle is considerably large. Since it is necessary to leak light up to low-order mode light and pass through the high refractive index region 82, the value of W2 / H1 must be set to 2 or more. For the purpose of suppressing the ratio of the irregular reflected light A as much as possible and performing the light leakage control faithfully, the value of W2 / H1 needs to be 3 or more, preferably 5 or more, more preferably 8 or more. is there. If there is a need to actively leak propagation mode light with an incident angle close to 90 degrees, use the mode conversion function from the low-order mode to the high-order mode described above (for example, with a wedge-shaped light guide). It is preferable to do this. However, if W2 / H1 is larger than necessary, there is a relationship with the emission area of the light guide 2, the size of H1, and the necessary resolution as a surface light source, but the pattern size of the light leakage part is larger than the resolution of the human eye. Therefore, it is not preferable because it may be visually recognized as a bright spot as a defect. W2 / H1 is preferably limited to 30 or less, and more preferably in the range of 10 or less.
[0050]
In general, the low-refractive index region 81 and the high-refractive index region 82 may have a substantially rectangular cross-sectional shape (it is not necessary to have a special cross-sectional shape), and W2 / H1 is preferably large. This is because, as described above, unnecessary irregular reflection hardly occurs at the interface 87 between the low refractive index region portion 81 and the high refractive index region portion 82, and the light leakage modulator 8 is made of a photocurable resin. This is because there are several manufacturing advantages such as easy mold fabrication when the mold is transferred and molded, and improved mold release from the mold during molding.
[0051]
However, the substantially rectangular cross-sectional shape described here means that the low-refractive index region portion 81 and the high-refractive index region portion 82 and the high-refractive index region portion 82 are not necessarily rectangular in shape, for example, the low-refractive index region portion 81 and the high-refractive index region. The side part surface which mutually contact | connects the area | region part 82 also includes what forms some taper shape. These are rather preferable as means for improving the releasability when removing the molded product from the mold (drawing taper) when the light leakage modulator 8 is manufactured by mold transfer.
[0052]
Since the surface light source device using the light guide 2 having the prism row 3 as in the present invention is excellent as a uniform parallel emission light source, so-called light collimation is high. Therefore, using this feature, on the side opposite to the side where the prism array 3 is formed, a diffraction grating, a polarization conversion element (birefringent sheet, etc.), a polarization separation element, a lens (cylindrical lens, wrench, It is also possible to provide a high-functionality high-luminance uniform surface light source device in which an outgoing light control member such as a light condensing element such as a prism or an anisotropic lens is arranged to further control the outgoing light. .
Further, by appropriately setting the prism shape of the prism array 3 and designing the prism surface to an appropriate angle, it can be used as a front light surface light source device. That is, in the device as the front light surface light source device, a reflective liquid crystal display element is disposed on the light emitting surface 21, and light is emitted from the light emitting surface 21 toward the liquid crystal display element by the action of the prism array 3. The emitted light is reflected from the reflective liquid crystal display element and returns to the prism row 3 side as light carrying video information. The image information carrying light is transmitted to the outside (downward) of the prism array forming surface, that is, to the viewer side without being refracted as much as possible.
[0053]
In the case of the front light surface light source device, the angle formed by the first prism surface and the light emitting surface 21 is 30 to 45 degrees, and the angle formed by the second prism surface and the light emitting surface 21 is 70 to 90. A combination of degrees is preferred. Further, the angle between the first prism surface and the light exit surface 21 is 30 to 50 degrees, and the angle between the second prism surface and the light exit surface 21 is 20 degrees or less, preferably 10 degrees or less. Is also preferable.
[0054]
Also in the case of the front light surface light source device, the tip of the prism row 3 can be made flat. In the case of this shape, the light reflected by the reflective liquid crystal display element and returned to the prism row 3 side is easily transmitted. It is also possible to flatten the valley between adjacent prism rows 3.
[0055]
Further, a structure in which a layer having a refractive index lower than the refractive index of the prism row 3 is laminated outside the prism row array to fill the uneven shape of the prism row array can be taken. When this structure is adopted, scratches on the prism row forming surface due to friction and entry of dirt into the irregularities of the prism row arrangement are eliminated. In particular, in the case of the front light, it is arranged at the position closest to the observer, so it is very desirable that the unevenness of the prism array is filled and flattened.
[0056]
Further, in the case of the front light surface light source device, a prism made of a light-transmitting material having a prism array substantially the same shape as the concavo-convex shape outside the array of prism arrays 3 and having substantially the same refractive index as the prism array 3. It is also possible to adopt a structure in which the member 5 is engaged through a layer having a refractive index lower than that of the prism row 3. Even when this structure is adopted, scratches on the prism array forming surface due to friction and entry of dirt into the irregularities of the prism array array are eliminated. In the case of this structure, the light reflected by the reflective liquid crystal display element and returned to the prism array 3 side is transmitted to the viewer side without being substantially refracted, so that it is ideal as a front light surface light source device. It is.
[0057]
As the point light source 1 for the surface light source device of the present invention, a substantially point light source such as an LED or a halogen lamp can be used. The point light source 1 can be arranged by providing a cutout at the corner of the light guide 2, and can also be arranged adjacent to the end face of the light guide 2. Further, the point light source 1 can be arranged inside the light guide 2. It is also possible to use an LED array 31 in which a plurality of LEDs that are the point light sources 1 are continuously arranged to form an array element. As the LED light source, a monochromatic light source or a white LED light source having light of wavelengths of three primary colors of red, green, and blue may be used.
[0058]
As such a point light source 1 such as an LED, it is desirable to use one having an optimal light emission pattern as necessary. The spread of the light emission pattern of the point light source 1 in the direction parallel to the light exit surface of the light guide 2 is preferably large. This is to alleviate the phenomenon in which the luminance in front of the point light source 1 is higher than that of other portions. The peak half-value width of the light emission pattern of the point light source 1 in the direction parallel to the light emitting surface of the light guide 2 is between 120 degrees and 180 degrees when the point light source 1 is installed on the end face of the light guide 2. preferable. When the point light source 1 is installed at the corner of the light guide 2, the peak half-value width of the light emission pattern of the point light source 1 in the direction parallel to the light emitting surface of the light guide 2 is the light guide 2. It is desirable that the spread angle of the light after entering the light beam substantially coincides with the spread of the light guide 2, and when the angle of the corner of the light guide 2 is 90 degrees, it is between 60 degrees and 120 degrees. Preferably, when the angle of the corner of the light guide 2 is 45 degrees, it is preferably between 20 degrees and 70 degrees.
[0059]
If the spread of the light emission pattern of the point light source 1 in the direction perpendicular to the light exit surface of the light guide 2 is too large, the ratio of the amount of light emitted from the light guide 2 in the vicinity of the point light source 1 increases, resulting in luminance. The degree of uniformity tends to decrease, and if it is too small, the ratio of the amount of light that travels back and forth in the light guide 2 without entering the light leakage modulator 8 increases, and the brightness tends to decrease. The peak half-value width of the light emission pattern of the point light source 1 in the direction perpendicular to the light emitting surface of the light guide 2 is preferably between 10 degrees and 120 degrees. The spread of the light emission pattern of the point light source 1 in this direction is desirably narrowed when the size of the surface light source device is large, and widened when the size of the surface light source device is small, and the size of the surface light source device is 3 inches or less. Is preferably between 60 degrees and 120 degrees, and when the size of the surface light source device is more than 3 inches and up to 8 inches, it is preferably between 10 degrees and 70 degrees.
[0060]
As described above, the light guide 2, the low refractive index region portion 81, the high refractive index region portion 82, the light emission control functional layer 83, and the additional layer 9 may require relative adjustment of their refractive indexes. . In particular, the additional layer 9 needs to use a material having a refractive index lower than that of the light guide 2 in order to adjust the propagation mode inside the light guide. In general, most of the materials constituting the layer having a relatively low refractive index have a glass transition temperature (Tg) of room temperature or lower, and considering heat resistance and refractive index control, a copolymer having a relatively large Tg should be employed. Is preferred.
[0061]
Examples of relatively low refractive index materials useful in the present invention include methyl methacrylate, fluorinated alkyl (meth) acrylate, fluorinated alkyl-α-fluoroacrylate, α-fluoroacrylate, pentafluorophenylmethyl methacrylate, pentafluorophenyl- A homopolymer selected from a monomer group of α-fluoroacrylate and pentafluorophenyl methacrylate and / or a highly transparent copolymer capable of adjusting the refractive index selected from the monomer group is preferable. Moreover, in the low refractive index layer (addition layer 9) interposed between the light guide and the light leakage modulator, there is a method in which magnesium fluoride which is an inorganic material having a low refractive index is vapor deposited. On the other hand, examples of the material having a relatively high refractive index compared to the material having the relatively low refractive index include polycarbonate resin, polyester resin, acrylic resin, polyolefin resin, and the like. By selecting a material having a higher refractive index as the light guide, the range of material selection for the low refractive index material layer can be expanded.
[0062]
As a constituent material of the high refractive index region portion 82, the light emission control functional layer 83, and the additional layer 9 relating to the light leakage modulator of the present invention, an ultraviolet curable resin composition can be used. Examples of the ultraviolet curable resin composition include an ultraviolet curable composition mainly composed of a polymerizable compound having an acryloyl group or a methacryloyl group in the molecule, an ultraviolet sensitive radical polymerization initiator and / or an ultraviolet absorber.
[0063]
Examples of the polymerizable compound having a (meth) acryloyl group in the molecule include photopolymerizable oligomers, polyfunctional (meth) acrylates, and monofunctional (meth) acrylates. As the photopolymerizable oligomer, a urethane poly (meth) acrylate oligomer obtained by reacting a polyisocyanate having two or more isocyanate groups in the molecule with a compound having a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group in the molecule, And an epoxy poly (meth) acrylate oligomer obtained by reacting an epoxy compound having two or more epoxy groups with a compound having a carboxyl group and a (meth) acryloyl group in the molecule.
[0064]
Specifically, diisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, and hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) aclute, tetramethylol methane tri (meth) acrylate, glycerin Urethane poly (meth) acrylate oligomer, bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, tetrabromo obtained by reacting with a hydroxyl group-containing (meth) acrylate compound such as di (meth) acrylate Epoxy poly (meth) acrylate obtained by reaction of epoxy compounds such as bisphenol A diglycidyl ether and (meth) acrylic acid Mention may be made of the door oligomers or the like as a representative.
[0065]
Polyfunctional (meth) acrylate compounds include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and tripropylene glycol di (meth). Acrylate, polypropylene glycol di (meth) aclute, polybutylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) Acrylate, 2,2-bis [4- (meth) acryloyloxyphenyl] -propane, 2,2-bis [4- (meth) acryloyloxyethoxyphenyl] -propane, 2,2-bis [4- (meth) ) Acryloyloxydiethoxyphenyl] -propane, 2,2-bis [4- (meth) acryloyloxypentaethoxyphenyl] -propane, 2,2-bis [4- (meth) acryloyloxyethoxy-3-phenylphenyl] -Propane, bis [4- (meth) acryloylthiophenyl] sulfide, bis [4- (meth) acryloyloxyphenyl] -sulfone, bis [4- (meth) acryloyloxyethoxyphenyl] -sulfone, bis [4- ( (Meth) acryloyloxydiethoxyphenyl] -sulfone, bis [4- (meth) acryloyloxypentaethoxyphenyl] -sulfone, bis [4- (meth) acryloyloxyethoxy-3-phenylphenyl] -sulfone, bis [4 -(Meth) acryloyloxy Toxi-3,5-dimethylphenyl] -sulfone, bis [4- (meth) acryloyloxyphenyl] -sulfide, bis [4- (meth) acryloyloxyethoxyphenyl] -sulfide, bis [4- (meth) acryloyloxy Pentaethoxyphenyl] -sulfide, bis [4- (meth) acryloyloxyethoxy-3-phenylphenyl] -sulfide, bis [4- (meth) acryloyloxyethoxy-3,5-dimethylphenyl] -sulfide, 2,2 -Bis [4- (meth) acryloyloxyethoxy-3,5-dibromophenylpropane], trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethanetri (meth) acrylate, tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, dipentaeri A sitolol hexa (meth) acrylate etc. can be mentioned.
[0066]
Monofunctional (meth) acrylate compounds include phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, paracumylphenol ethylene oxide modified (meth) acrylate, isobornyl ( (Meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) ) Acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl ( ) Acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-humanoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, Examples thereof include tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate and phosphoethyl (meth) acrylate.
[0067]
In the present invention, the above compounds may be used alone or in combination of two or more.
The ultraviolet sensitive radical polymerization initiator used in the present invention is a component that generates radicals in response to ultraviolet rays and initiates polymerization of the aforementioned polymerizable compound. The ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator preferably has light absorption in the wavelength range of 360 to 400 nm and does not substantially absorb in the wavelength range of 400 nm or more. This is because the ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator has absorption in the wavelength range of 360 to 400 nm, so that it can absorb ultraviolet rays that are not absorbed by the ultraviolet absorber and generate radicals efficiently. Moreover, it is because a layer without coloring can be formed by substantially no absorption in a wavelength region of 400 nm or more. The fact that there is substantially no absorption in the wavelength region of 400 nm or more means that the UV-sensitive radical polymerization initiator in the wavelength region of 400 nm or more in the actual use concentration of the ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator and the thickness of the light leakage modulator. It means that the resulting absorption is 1% or less. The amount of the ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator is preferably in the range of 0.01 to 5 parts by weight, more preferably in the range of 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable compound. It is. This is because when the blending amount of the ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator is less than 0.01 parts by weight, curing by ultraviolet irradiation tends to be delayed, and conversely, when the amount exceeds 5 parts by weight, the obtained lens part is colored. This is because it tends to be easier.
[0068]
Specific examples of the ultraviolet-sensitive radical polymerization initiator include 3,3-dimethyl-4-methoxy-benzophenone, benzyldimethyl ketal, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, ethyl p-dimethylaminobenzoate, benzophenone, p- Methoxybenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, methylphenylglyoxylate, ethylphenylglyoxylate, 2-hydroxy -2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropanone-1,2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
[0069]
In the present invention, among these, methylphenylglyoxylate, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenyl Ethan-1-one, benzyldimethyl ketal, and 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide are particularly preferred from the viewpoint of curability.
[0070]
The ultraviolet absorbent used in the present invention is a component that absorbs ultraviolet light incident as external light, suppresses deterioration due to ultraviolet light, and ensures adhesion with the light guide for a long period of time.
Furthermore, the ultraviolet curable composition of the present invention includes an antioxidant, an anti-yellowing agent, a bluing agent, a pigment, an anti-settling agent, an antifoaming agent, an antistatic agent, an antifogging agent, etc., as necessary. Various additives may be included.
[0071]
The ultraviolet curable composition as described above is suitable for an optical sheet that needs to form a fine pattern on the surface of a film-like, sheet-like, or plate-like translucent substrate. As this optical sheet, there can be considered one in which a layer made of a cured resin obtained by curing the ultraviolet curable composition as described above is formed on at least one surface of a translucent substrate. The translucent substrate is not particularly limited as long as it transmits ultraviolet rays, and may be a flexible glass plate, but generally acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, polymethacrylimide A transparent synthetic resin film such as a resin or a polyester resin, a sheet, or a plate is used.
[0072]
Next, the manufacturing method of the surface light source device which has the light leakage modulator 8 of this invention is demonstrated. The light leakage modulator 8 of the present invention can be manufactured by either a batch production method or a continuous production method. Hereinafter, a continuous production method of the surface light source device having the light leakage modulator will be described with reference to FIG.
[0073]
In FIG. 16, reference numeral 16 denotes an ultraviolet light source, and a chemical reaction chemical lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a visible light halogen lamp, sunlight, or the like can be used. Regarding the irradiation energy, the accumulated energy at a wavelength of 360 to 400 nm is 0.05 to 10 J / cm. 2 It is preferable to perform ultraviolet irradiation so that The irradiation atmosphere of ultraviolet rays may be air or an inert gas such as nitrogen or argon. 15 is an optical sheet shape transfer mold, which is made of a metal such as aluminum, brass or steel, or a mold made of a synthetic resin such as silicon resin, urethane resin, epoxy resin, ABS resin, fluororesin or polymethylpentene resin. These include materials obtained by plating these materials and molds made of materials obtained by mixing various metal powders. In particular, a metal mold is preferable in terms of heat resistance and strength. Structurally, a corresponding concave pattern for forming 84 of FIG. 17 (for example, the convex pattern of the high refractive index region portion 82 as shown in the figure), which is a one-side pattern of the light leakage modulator, directly on the cylindrical material by transfer. Those formed, or those obtained by winding and fixing a thin plate having the concave pattern formed on one side around a core roll, are used.
[0074]
In FIG. 16, reference numeral 20 denotes a nip roll disposed in the vicinity of a roll-shaped (cylindrical) shape transfer mold 15, and an ultraviolet curable composition injected between the translucent substrate 17 and the mold. The thickness of the object 18 is made uniform. As the nip roll 20, various metal rolls, rubber rolls and the like are used. In the figure, reference numeral 13 denotes a tank for storing the ultraviolet curable composition 18, and a heat source facility such as a sheathed heater or a hot water jacket is arranged inside or outside the tank so that the temperature of the stored composition can be controlled.
[0075]
The ultraviolet curable composition 18 stored in the tank 13 is supplied between the translucent substrate 17 and the mold 15 from the supply nozzle 14 through a pipe. Thereafter, the ultraviolet curable composition 18 is held between the translucent substrate 17 and the cylindrical mold 15, and the ultraviolet curable composition 18 is formed into a concave pattern formed on the outer peripheral surface of the cylindrical mold 15. In the state of entering, the ultraviolet light source 16 irradiates ultraviolet rays through the translucent substrate 17 to polymerize and cure the ultraviolet curable composition 18 and transfer the convex one-side pattern 87 of the light leakage modulator 8. Thereafter, the obtained optical sheet is peeled off from the cylindrical mold 15.
[0076]
For example, in order to obtain the light leakage modulator structure shown in FIG. 17, after the concave / convex structure of the one-side pattern 84 is formed on the transparent base material 85 (the translucent base material 17) by the above-described method, A functional layer (for example, a light diffusion functional layer having a satin structure on the surface) 83 may be formed on the surface of the material 85 by the same method using a transfer roll mold having a satin structure transfer surface. As a result, the light leakage modulator 8 having a functional structure on both sides can be produced. In FIG. 17, the light emission control function layer 83 is formed by the transparent base material 85, and the function layer 83 is provided on the light emission control function layer 83.
[0077]
As shown in FIG. 17, when the surface light source device is manufactured by integrating the sheet of the light leakage modulator 8 manufactured as described above with the light guide 2, the light of the light guide 2 is produced. A method is adopted in which a pressure-sensitive adhesive (adhesive) is thinly applied to the exit surface side, and the high refractive index region 82 of the light leakage modulator 8 is bonded via a pressure-sensitive adhesive layer (adhesive layer) 86. The thickness d of the pressure-sensitive adhesive layer 86 is, for example, as shown in FIG. 17 so that the pressure-sensitive adhesive is not greatly deformed and flowed by the adhesive pressure and affects the concavo-convex structure of the light leakage modulator 8 to impair the intended function. The thickness is preferably smaller than the thickness H1 of the low refractive index region (air layer) 81, and d / H1 is suitably in the range of 0.5 or less, more preferably 0.2 or less, and most preferably 0.1 or less. Is good. For example, when the value of H1 is 50 μm, d is most preferably 5 μm or less. However, since the adhesive function may not be sufficiently obtained if the pressure-sensitive adhesive layer 86 is too thin, the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer 86 is preferably 2 μm or more, and more preferably 4 μm or more. There is also a method of using a photocurable resin composition for the pressure-sensitive adhesive layer 86. A method is also possible in which the light curable resin composition is thinly applied to the light guide 2 as described above, the light leakage modulator sheet is adhered in the same manner as described above, and then UV light is cured and integrated. Further, by using a material having a low refractive index for the pressure-sensitive adhesive layer 86, the function as the low refractive index layer (addition layer) 9 can be simultaneously provided.
[0078]
By the manufacturing method described above, a surface light source device in which the light guide 2 and the light leakage modulator 8 are integrated can be manufactured continuously and easily. Further, a light leakage modulator 8 having a whole structure or a partial structure (for example, an uneven structure or a lens structure of the light emission control function layer 83) is manufactured by an injection compression method, and the light guide 2 It can be combined.
[0079]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
(Example 1)
A light leakage modulator having a light diffusing function was manufactured by the manufacturing method described with reference to FIGS. As the light diffusion functional layer 83, a satin structure was adopted, and a mold for transferring the satin structure was provided with uneven portions by blasting glass beads having a particle diameter of 50 to 90 μm on a SUS plate. The mold was wound around a roll to form a roll mold. On the other hand, the low refractive index region 81 of the composite layer 80 that controls the light leakage distribution from the light guide 2 to the pear-ground layer 83 adopts a circular form as shown in FIG. An air layer (refractive index of 1.000) was adopted for the rate region portion 82. However, each of the circular low refractive index region portions 81 had a constant diameter of 60 μm, and the light leakage intensity distribution was controlled by changing the occupation density in the plane of the composite layer 80. The thickness of the composite layer 80 was about 50 μm. The composite layer 80 is also produced using an ultraviolet curable resin composition and a transfer mold. At this time, the transfer mold is formed by etching a 50 μm thick SUS plate into a 50 μm diameter circle (corresponding to the low refractive index region 81). ) Produced by providing a large number of convex portions. The etching mold was finally wound around and fixed to a roll to produce a roll mold, which was used.
[0080]
The double-sided shaping of the functional layer 83 having a satin structure and the composite layer 80 having light leakage control is an ultraviolet curable resin composition having a refractive index of 1.528 on both sides of a polyester film (refractive index of 1.600) having a thickness of 188 μm. It was prepared by transferring the mold using A high pressure mercury lamp was used as the UV light source 16. The light guide 2 was made of polymethyl methacrylate (PMMA) having a refractive index of 1.490.
[0081]
On the other hand, a prism array having a pattern as shown in FIG. 1, a pitch of 20 μm, an angle of 88 degrees formed by the second prism surface with respect to the prism array forming surface, and an angle of 43 degrees formed by the first prism surface. A mold was formed. Using the obtained mold, PMMA having a refractive index of 1.490 was injection-molded to obtain a plate-like light guide 2 having a thickness of 1 mm and 40 mm × 30 mm as shown in FIG. An adhesive was applied to the surface (light emitting surface) opposite to the prism array forming surface of the light guide 2 to a thickness of about 8 μm, and the light leakage modulator sheet 8 was attached and integrated.
[0082]
As the point light source 1, an LED having a peak half-value width of ± 70 degrees in a direction parallel to the light emitting surface of the light guide 2 and a peak half-value width of ± 40 degrees in a direction perpendicular to the light guide 2 is formed. Placed in the corner. In addition, a reflective plate 7 is arranged on the prism array forming surface side of the light guide 2 to complete the surface light source device.
[0083]
In order to confirm the uniformity of the obtained surface light source device, the front luminance distribution with respect to the emitted light was measured, and the ratio of the minimum luminance value / maximum luminance value related to the in-plane luminance was as good as 85%. Further, when the outgoing light luminance distribution (outgoing angle distribution) of the surface light source device was measured, the width of the outgoing angle (half-value half-width) having half the luminance relative to the front luminance is related to the direction perpendicular to the light incident surface of the light guide. It was about 22 degrees and showed a narrow visual field characteristic. The luminance measurement was performed using a color luminance meter BM-7 {manufactured by TOPCON Co., Ltd.) at a light receiving angle of 1 °.
[0084]
(Example 2)
A front light surface light source device was completed in the same manner as in Example 1 except that the top of each prism row formed on the back surface of the light guide 2 was flat and the reflecting plate 7 was not disposed.
[0085]
In order to confirm the uniformity of the obtained surface light source device, the front luminance distribution with respect to the emitted light was measured, and the ratio of the minimum luminance value / maximum luminance value related to the in-plane luminance was as good as 85%. Further, when the outgoing light luminance distribution (outgoing angle distribution) of the surface light source device was measured, the width of the outgoing angle (half-value half-width) having half the luminance relative to the front luminance is related to the direction perpendicular to the light incident surface of the light guide. It was about 23 degrees and showed a narrow visual field characteristic. The luminance measurement was performed using a color luminance meter BM-7 {manufactured by TOPCON Co., Ltd.) at a light receiving angle of 1 °.
[0086]
(Example 3)
A light leakage modulator sheet 8 is formed in the same manner as in Example 1 except that a prism array pattern is formed as the light diffusion functional layer 83 instead of the satin structure, and an ultraviolet curable resin composition having a refractive index of 1.610 is used. Produced. The prism array pattern of the light leakage modulator sheet is the same as the prism array pattern formed on the light guide 2 of the first embodiment. The prism array pitch is 20 μm and the angle 88 formed by the second prism surface with respect to the prism array formation surface. The prism array has an angle of 43 degrees formed by the first prism surface.
[0087]
On the other hand, the same prism row as that formed on the light leakage modulator sheet using an ultraviolet curable resin composition having a refractive index of 1.610 on one surface of a 188 μm thick polyester film (refractive index of 1.600). A pattern was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a prism member 5. As shown in FIG. 8, the light leakage modulator sheet 8 and the prism member 5 thus obtained are applied through the adhesive acrylic resin coating layer 6 having a refractive index of 1.40 so that both prism array forming surfaces are fitted together. Affixed and integrated to produce a fitting light leakage modulator sheet.
[0088]
The obtained combined light leakage modulator sheet was attached to and integrated with the same light guide 2 as in Example 1, and the front light surface light source device was completed in the same manner as in Example 1 except that no reflector was disposed. .
[0089]
In order to confirm the uniformity of the obtained surface light source device, the front luminance distribution with respect to the emitted light was measured, and the ratio of the minimum luminance value / maximum luminance value related to the in-plane luminance was as good as 90%. Further, when the outgoing light luminance distribution (outgoing angle distribution) of the surface light source device was measured, the width of the outgoing angle (half-value half-width) having half the luminance relative to the front luminance is related to the direction perpendicular to the light incident surface of the light guide. It was about 22 degrees and showed a narrow visual field characteristic. The luminance measurement was performed using a color luminance meter BM-7 {manufactured by TOPCON Co., Ltd.) at a light receiving angle of 1 °.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even with a relatively thin and large area, even in a light guide having a special functionality related to the outgoing light control function, the outgoing light brightness is not impaired. A good functional surface light source device having a high in-plane uniformity is provided. In particular, it is possible to provide a surface light source device that can easily give excellent uniformity with good reproducibility without impairing functionality such as a high-luminance directional emission function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a positional relationship between a prism array formed on a light guide according to the present invention and a point light source.
FIG. 3 is a schematic plan view showing a positional relationship between a prism array formed on a light guide according to the present invention and a point light source.
FIG. 4 is a schematic plan view showing a positional relationship between a prism array formed on a light guide according to the present invention and a point light source.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a positional relationship between a prism array formed on a light guide according to the present invention and a point light source.
FIGS. 6A and 6B are a schematic plan view and a cross-sectional view showing a positional relationship between a prism array formed on a light guide according to the present invention and a point light source. FIGS.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light guide of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light guide of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light leakage modulator of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view showing an embodiment of a light leakage modulator of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic plan view showing an embodiment of a light leakage modulator of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic plan view showing an embodiment of a light leakage modulator of the surface light source device according to the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light leakage modulator of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating an average thickness of a low refractive index region portion and an average width of a high refractive index region portion of the light leakage modulator.
FIG. 16 is an explanatory diagram of continuous production of a light leakage modulator using a photocurable resin composition.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing how a surface light source device is manufactured by joining a light leakage modulator using a photocurable resin composition and a light guide.
[Explanation of symbols]
1 Point light source
2 Light guide
21 Light exit surface
22 Light incident surface
3 Prism row
4 Low refractive index layer
5 Prism members
6 Low refractive index layer
7 Reflector
8 Light leakage modulator
80 composite layers
81 Low refractive index region (first refractive index region)
82 High refractive index region (second refractive index region)
83 Light emission control functional layer (third refractive index layer)
84 One side pattern
85 Transparent substrate
86 Adhesive layer
87 side
9 Additional layer (4th refractive index layer)
10 Prism sheet
11 First prism slope
12 Second prism slope
13 UV curable composition storage tank
14 Supply nozzle
15 Shape transfer mold
16 UV light source
17 Translucent substrate
18 UV-curable composition
19 Optical sheet
20 Nip roll

Claims (2)

少なくとも１つの点状光源と、該光源からの光を入射する光入射面と入射光を出射する光出射面とを有する矩形状の導光体とを有し、
前記導光体は、その屈折率がｎｇであり、その光出射面およびそれと対向する裏面の一方の面にプリズム列が配置されており、他方の面には漏光モジュレータが付されており、
前記漏光モジュレータは、屈折率ｎ１（ここで、ｎｇ＞ｎ１）の複数の第１屈折率領域部と屈折率ｎ２（ここで、ｎ２＞ｎ１）の複数の第２屈折率領域部とを有する複合層と、該複合層上に位置し且つ屈折率ｎ３（ここで、ｎ３＞ｎ１）の第３屈折率層とを備えており、
前記プリズム列は、前記点状光源から近い側の第１のプリズム面と、前記点状光源から遠い側の第２のプリズム面との２つのプリズム面から構成され、前記点状光源を取り囲むよう弧状に互いに平行に多数配列してなり、
前記第１のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が３５度以上５５度以下であり、前記第２のプリズム面は、前記導光板の前記光出射面に対する傾斜角度が８０度以上１００度以下であることを特徴とする面光源装置。A rectangular light guide having at least one point light source, a light incident surface on which light from the light source is incident, and a light exit surface that emits incident light;
The light guide has a refractive index of ng, a light emitting surface and a prism array arranged on one surface opposite to the light emitting surface, and a light leakage modulator attached to the other surface,
The light leakage modulator includes a plurality of first refractive index region portions having a refractive index n1 (here, ng> n1) and a plurality of second refractive index region portions having a refractive index n2 (here, n2> n1). And a third refractive index layer positioned on the composite layer and having a refractive index n3 (where n3> n1).
The prism row includes two prism surfaces, a first prism surface closer to the point light source and a second prism surface far from the point light source, and surrounds the point light source. Many arcs are arranged parallel to each other,
The first flop rhythm surface before SL is an inclination angle with respect to the light emitting surface of the light guide plate is not more than 55 degrees 35 degrees, before Symbol second flop rhythm surfaces, with respect to the light emitting surface of the light guide plate A surface light source device having an inclination angle of 80 degrees to 100 degrees. 請求項１に記載の面光源装置であって、該光源装置から発せられる光により照明される被照明体に対して観察側に配置され、該光源装置により照明された前記被照明体からの光の少なくとも一部を前記観察側へと透過させ得る透光性を有することを特徴とする、フロントライト用の面光源装置。  2. The surface light source device according to claim 1, wherein the light from the illuminated body is arranged on the observation side with respect to the illuminated body illuminated by light emitted from the light source apparatus and illuminated by the light source apparatus. A surface light source device for a front light, characterized by having a light-transmitting property capable of transmitting at least part of the light to the viewing side.
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