JP4539160B2 - 光学素子、光学素子の製造方法及び面光源装置 - Google Patents
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屈折率が0.1以上異なり積層された第1及び第2の透明層を有し、第1及び第2の透明層の界面は、この界面に対する入射光の進行方向を制御するための微細な凹凸状となされており、この微細な凹凸が光を異方拡散させる特性を有し、第1及び第2の透明層のうちの屈折率の大きな第1の透明層の厚さは、0.1μm以上10μm以下であり、微細な凹凸は、直線状の突条が平行に配列された格子状に形成され、深さが2.8μm〜8μmであり、平均周期が4μm〜7μmであり、該凹凸の凸部分の断面形状が三角形、または、台形であり、該断面形状における対向する斜面部のなす角度が40°以上65°以下であり、第2透明層の界面と対向する面は空気層に面し、第2透明層の端面から光を入射し、界面の法線に対して60±15°で入射するようにしたときに、界面を透過した光のうち50%以上が界面に対して垂直な方向の±15°の範囲に出射されることを特徴とするものである。
〔特徴1〕を有する光学素子において、第1の透明層をなす材料は、硫黄を含む樹脂材料、芳香環を含む樹脂材料、または、長周期型の元素の周期表における3A族、4A族、5A族、6A族、7A族、8族、1B族、2B族、3B族の元素のいずれかを含む有機金属ポリマ材料であることを特徴とするものである。
〔特徴1〕、または、〔特徴2〕を有する光学素子において、第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、可視光帯域の入射光を分光させない特性となっていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴3〕のいずれか一を有する光学素子において、第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、ホログラムであることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴4〕のいずれか一を有する光学素子において、第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、入射光の進行方向を曲げる特性を有していることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴5〕記載のいずれか一を有する光学素子において、第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、入射光を集光させる特性を有していることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴6〕記載のいずれか一を有する光学素子において、第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、界面に対して斜めに入射した入射光の少なくとも一部を、界面に垂直な方向に曲げることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴7〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層をなす材料は、アクリル樹脂材料を含んでいることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴8〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層をなす材料は、ウレタンアクリレート樹脂材料を含んでいることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴9〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層をなす材料は、紫外線及び/又は熱によって硬化された樹脂材料を含んでいることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴10〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層をなす材料は、カップリング剤、または、分散剤と、微粒子と、樹脂材料とを混合したものであることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴11〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層は、板状、または、フィルム状に形成されていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴12〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層の界面に略々平行な方向にこの界面に入射した入射光が、この界面において、界面に対して略々垂直な方向に曲げられることを特徴とするものである。
〔特徴2〕乃至〔特徴13〕のいずれか一を有する光学素子において、第1の透明層は、界面における凹凸の深さが、この第1の透明層の厚さの半分以上となっていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴14〕のいずれか一を有する光学素子において、第1及び/又は第2の透明層の表面部に、光束を拡散させる拡散体が配置されていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴15〕のいずれか一を有する光学素子において、片面側に、光束を反射する反射板が配置されていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴16〕のいずれか一を有する光学素子において、第1及び/又は第2の透明層の表面部に、無反射構造、または、無反射膜が形成されていることを特徴とするものである。
〔特徴1〕乃至〔特徴17〕のいずれか一を有する光学素子において、各透明層のうち、屈折率が小さい透明層は、射出成形により形成されていることを特徴とするものである。
〔特徴2〕乃至〔特徴17〕のいずれか一を有する光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、第1の透明層となる透明基材の微細な凹凸が形成された面と平面状の型との間に微粒子、または、空孔を含む紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を挟み、紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を硬化させて第2の透明層とすることを特徴とするものである。
〔特徴2〕乃至〔特徴17〕のいずれか一を有する光学素子を製造する光学素子の製造方法であって、第1の透明層となる透明基材の微細な凹凸が形成された面上に微粒子、または、空孔を含む紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料がコートされた透明フィルムを押し当て、紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を硬化させて第2の透明層とすることを特徴とするものである。
〔特徴12〕乃至〔特徴18〕のいずれか一を有する光学素子と、光学素子の端面から光束を入射させる光源手段とを備えたことを特徴とするものである。
図1は、本発明に係る光学素子の構成を示す断面図である。
ここで、Uは、〔U=a/(a+b)〕なる値である。
前述したような本発明に係る光学素子と、この光学素子の端面から光束を入射させる光源手段とを組み合わせることにより、面光源装置を構成することができる。この場合においては、この光学素子の片面側に、光束を反射する反射板を配置して使用してもよい。
2 第2の透明層
3 界面
4 拡散体
5 反射板
6 液晶パネル
10 製造装置
11 金型ロール
12 紫外線硬化型樹脂材料
13 供給ヘッド
14 メータリングロール
15 ニップロール
16 紫外線照射装置
17 離型ロール
18 樹脂材料タンク
19 圧力制御装置
20 ドクターブレード
21 透明ベースフィルム
22 フィルムシート
Ri 入射光
Ro 出射光
Claims (21)
- 屈折率が0.1以上異なり、積層された第1及び第2の透明層を有し、
前記第1及び第2の透明層の界面は、この界面に対する入射光の進行方向を制御するための微細な凹凸状となされており、この微細な凹凸が光を異方拡散させる特性を有し、
前記第1及び第2の透明層のうちの屈折率の大きな第1の透明層の厚さは、0.1μm以上10μm以下であり、
前記微細な凹凸は、直線状の突条が平行に配列された格子状に形成され、深さが2.8μm〜8μmであり、平均周期が4μm〜7μmであり、該凹凸の凸部分の断面形状が三角形、または、台形であり、該断面形状における対向する斜面部のなす角度が40°以上65°以下であり、第2透明層の界面と対向する面は空気層に面し、第2透明層の端面から光を入射し、界面の法線に対して60±15°で入射するようにしたときに、界面を透過した光のうち50%以上が界面に対して垂直な方向の±15°の範囲に出射される
ことを特徴とする光学素子。 - 前記第1の透明層をなす材料は、硫黄を含む樹脂材料、芳香環を含む樹脂材料、または、長周期型の元素の周期表における3A族、4A族、5A族、6A族、7A族、8族、1B族、2B族、3B族の元素のいずれかを含む有機金属ポリマ材料である
ことを特徴とする請求項1記載の光学素子。 - 前記第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、可視光帯域の入射光を分光させない特性となっている
ことを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の光学素子。 - 前記第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、ホログラムである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、入射光の進行方向を曲げる特性を有している
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、入射光を集光させる特性を有している
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5記載のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1及び第2の透明層の界面における微細な凹凸は、前記界面に対して斜めに入射した入射光の少なくとも一部を、前記界面に垂直な方向に曲げる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6記載のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層をなす材料は、アクリル樹脂材料を含んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層をなす材料は、ウレタンアクリレート樹脂材料を含んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層をなす材料は、紫外線及び/又は熱によって硬化された樹脂材料を含んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層をなす材料は、カップリング剤、または、分散剤と、微粒子と、樹脂材料とを混合したものである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層は、板状、または、フィルム状に形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記各透明層の界面に略々平行な方向にこの界面に入射した入射光が、この界面において、界面に対して略々垂直な方向に曲げられる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1の透明層は、前記界面における凹凸の深さが、この第1の透明層の厚さの半分以上となっている
ことを特徴とする請求項2乃至請求項13のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1及び/又は第2の透明層の表面部に、光束を拡散させる拡散体が配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一に記載の光学素子。 - 片面側に、光束を反射する反射板が配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1及び/又は第2の透明層の表面部に、無反射構造、または、無反射膜が形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第2の透明層は、射出成形により形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれか一に記載の光学素子。 - 請求項2乃至請求項17のいずれか一に記載の光学素子を製造する方法であって、
前記第1の透明層となる透明基材の微細な凹凸が形成された面と、平面状の型との間に、微粒子、または、空孔を含む紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を挟み、
前記紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を硬化させて第2の透明層とする
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 請求項2乃至請求項19のいずれか一に記載の光学素子を製造する方法であって、
前記第1の透明層となる透明基材の微細な凹凸が形成された面上に、微粒子、または、空孔を含む紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料がコートされた透明フィルムを押し当て、
前記紫外線硬化型樹脂材料、または、熱硬化型樹脂材料を硬化させて第2の透明層とする
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 請求項12乃至請求項18のいずれか一に記載の光学素子と、
前記光学素子の端面から光束を入射させる光源手段と
を備えたことを特徴とする面光源装置。
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