JP4802094B2 - 導光板、その製造方法、及びそれを備える面光源装置 - Google Patents

導光板、その製造方法、及びそれを備える面光源装置 Download PDF

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Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置に用いる導光板およびそれを備える面光源装置に関する。
バックライト内蔵の液晶表示装置（液晶ディスプレイ）が広く普及している。このような液晶表示装置では、バックライト部に配置される面光源装置から出射される光が液晶表示素子を透過することにより液晶表示素子に表示された画像が視認される。
このようなバックライト用の面光源装置には、エッジライト方式の面光源装置及び直下型の面光源装置の二つのタイプがあるが、エッジライト方式の面光源装置は一次光源が導光板の側面にあるため、直下型の面光源装置に比べて薄型化を図るのに有効であるという特徴を備え、携帯用ノートパソコンやモニタ等の表示部として広く使用されている。
このようなエッジライト方式の面光源装置では、透明樹脂等のパネルが導光板として用いられている。この導光板は、出射面とこの出射面に対向する底面との間に、線状光源又は点状光源などの一次光源が配置される入射端面を有している。また、この底面には、白色ドット（散乱ドット）が印刷され、このドットの大きさ、密度等を調整することにより、視認方向の輝度分布が均一になるように調整されている。これにより、一次光源から出射した光は入射端面から導光板に入射される。この入射光は、導光板内部を導かれつつ出射面から液晶表示素子部に向けて出射される。
このような面光源装置では導光板に散乱ドットを採用しているため、導光板から出射された直後の光は広い角度に広がった配光分布を有しており、視認方向に光が向いていない。そこで、導光板から出射された光を視認方向に集光させて高輝度化を図るため、互いに直交する２枚のプリズムシート（指向性シート）が使用されている。
しかしながら、このような従来のエッジライト方式の面光源装置では、価格が高価であるプリズムシートを２枚使用することが必要であるため、このプリズムシートの設置により部品点数が増え、また面光源装置の組み立てが複雑となるという課題を有していた。
このような部品点数の増大を避けるため、導光板の出射面、出射面に対向する底面等にプリズムを形成させることにより、出射面から出射させる光を視認方向に向ける提案がなされている（例えば、特許文献１−３参照。）。
例えば、特許文献１には、入射端面に対して直角又は傾斜している凸条（又は凹条の溝列）を出射面に配設させた導光板が提案されている。このような導光板では、導光板内に導入された光が導光板の奥まで導かれることにより、入光端面に対して溝列が直角方向になるように設置される下側敷設用のプリズムシート（指向性シート）を省略することができる。また、この特許文献１によれば、上述の凸条（又は凹条の溝列）を交差させることにより、２枚のプリズムシートが省略できることが提案されている。
そして、そのような凸条（又は凹条の溝列）は、金型製作に際して形成することができる。例えば、金型のキャビティ面をケガキにて所定断面の凹条（又は凸条）を形成し、続いて電解研磨を行うことにより、鏡面状の滑らかで連続的な凹凸曲面を有するキャビティ面に形成できる。
また、特許文献２，３には、プリズム光学素子一体型導光板が開示されている。このようなプリズム光学素子一体型導光板では、出射面及び底面にそれぞれ交差する方向のＶ字状の溝列を有している。これにより、入射端面より入射した光を底面に取入れてその反射光を出射面方向に効率よく反射させている。また、出射面に形成されたプリズムを介して出射面より出射すると、入射端面に垂直な方向で入射された入射光が出射面に垂直又はそれに近い角度で出射できる。
特開平９−６１６３１号公報（図６，８及び段落００３８） 特開平１０−２８２３４２号公報 特開２００３−１１４４３２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の導光板によれば、凸条又は凹条を交差させて形成することにより、２枚の指向性シートの使用を省略することができると開示されているが、段落００３８に開示されるように、ある程度の発散光は避けられないという課題が発生する。このためにこの特許文献１に記載の導光板によれば、底面の白色印刷ドット又はシボドットの粗密を調節する必要が生じるなど、導光板の構成が複雑となるという課題があらたに生じると説明されている。
また、特許文献２又は３に記載のプリズム光学素子一体型導光板では、出射面及び底面に形成される凸条又は凹条は、頂角が鋭角であるＶ字状の溝列である。このようなＶ字状の溝列を有するプリズム光学素子一体型導光板を用いたエッジライト方式の面光源装置では、鉛直方向（法線方向）への光出射が困難であるのに加えて、視野角が狭くなるという課題があった。また、場合によっては、視認する角度により、輝度の明暗が顕著であるため、表面にギラツキが目立つだけでなく、導光板のコーナ部を斜めから視認した時に暗線状のラインが見えて表面品位を低下させるという課題があった。それ故、このようなプリズム光学素子一体型導光板では、拡散シートを１枚乃至は２枚使用して、鉛直方向の輝度を確保しつつ視野角を広げる必要があるため、全体の輝度が減少するという課題があった。
そこで、本発明の第１の目的は、プリズムシートなどの指向性シートの使用を極力省略でき、かつ、鉛直方向の輝度を低減させずに視野角を確保できる導光板を提供することにある。
そして、本発明の更なる目的は、上述の目的に加えて、表面のギラツキを抑え、暗線状のライン発生を防止して表面品位の向上を図ることができる導光板を提供することである。
本出願人は、光照射部の断面形状を、スリットに接する面を上底として光線入射側に向けて漸減する台形形状とする微細構造体の製造方法の発明について既に特許出願を行っている（例えば、特願２００４−１１５９３８号明細書参照。）。この先願発明では、基板上に形成されたレジスト層に対して所定のピッチで開口されたスリットを有するフォトマスクが配置され、そのフォトマスクを介して光源から平行光線が特徴的に照射される。すなわち、この先願発明では、スリットの長手方向に沿う垂直面に対して一方向から他方向へ向けて角度を連続的又は段階的に変更させて平行光線が入射されている。このような平行光線の角度を変化させて照射させるという特徴的な照射により、長手方向に延びる凸条及び／又は凹条を有する微細構造体が提供される。
そして、この先願発明によれば、平行光線の入射角度、フォトマスクの各部の寸法、レジストの種類、及び／又はレジスト層の厚みを適宜調整することにより、微細構造体の形状、大きさを自由に、かつ、正確に制御できることが開示されている。そして、たとえば、隣接するＶ溝（断面が三角形状の凹条又は窪み）が互いに離間している微細構造体や、台形状の凸条（突起）の下底が互いに離間している微細構造体が得られている。そして、後者の微細構造体では、隣接する凸条と凸条の間に凸条とは上下の逆転した台形状の凹条（溝、窪み）が交互に配列されているというパターンを有している。
さらに、この先願発明によれば、このような表面構造の微細構造体は、成形用のスタンパへ応用されている。この微細構造体と同一形状又は反転させた形状の成形用スタンパが作製され、その成形用スタンパを用いて透明樹脂成形体が形成できることが開示されている。
そこで、本発明者らは、この先願発明で形成される微細構造体の応用について種々検討を加えていたところ、出射面と底面に、それぞれ所定のピッチで形成された凸条及び／又は凹条のパターンを備えた導光板において、前記凸条及び凹条を台形形状に形成して交互に配列し、この台形形状の凸条及び台形形状の凹条を出射面、あるいは出射面及び底面の両面に配設することにより、プリズムシートの使用を省略しつつ鉛直方向の輝度を低減させずに視野角の確保ができることを見出した。
すなわち、本発明は、エッジライト方式の面光源装置に用いる導光板であって、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、前記出射面には所定のピッチで形成された凸条及び凹条のパターンを備え、前記底面には所定のピッチで形成された凹条のパターンを備え、前記出射面に形成されたパターンは前記入射端面に直交するとともに前記底面に形成されたパターンは前記入射端面に平行であり、前記出射面では、前記凸条が台形形状であり、前記凹条が台形形状であり、該台形形状の凸条と該台形形状の凹条とが交互に配列されており、前記入射端面は、一つの側面または対向する両側面のみに設けられていることを特徴とする導光板である。
このような導光板は、エッジライト方式の面光源装置に用いられ、また、このような面光源装置は、液晶表示装置のバックライト部に配置させて利用される。
本発明の導光板では、入射端面から入射された光は、底面に形成された凹条のパターンにより偏向されて、底面に形成された凹条に直交して出射面に形成された凸条及び凹条から出射されることにより、プリズムシートの使用を省略することが可能となる。また、このとき、頂角が鋭角である溝列を有する出射面から出射される光に比べて、出射面に上下が逆転して交互に配列された台形形状の凸条及び台形形状の凹条を備えていることにより、鉛直方向の輝度低下を抑制すると共に、視野角を拡大させることが可能となる。
さらに、台形形状のパターンを粗面化した場合には表面のぎらつきや暗線の発生などの表面品位の低下を防ぐことが可能となる。
なお、本願は特願２００４−２３１００５、特願２００５−１５０７８３に基づく優先権を主張し、これらの内容はここに組み込まれるものとする。
［図１］本発明に係る導光体の一表面を説明する模式図である。
［図２］本発明に係る面光源装置の一例を示す模式図である。
［図３］本発明に係る面光源装置の一例を示す模式図である。
［図４］導光板出射面に突設された台形形状の凸条の表面特性を説明する図である。
［図５］本発明に係る原盤の製造工程を示す模式図である。
［図６］本発明に係る原盤の製造工程を示す模式図である。
［図７］本発明により得られる原盤の一例を断面により示す模式図である。
［図８］本発明に係る原盤の製造工程を示す模式図である。
［図９］本発明に係る原盤の製造工程を示す模式図である。
［図１０］本発明により得られる原盤の一例を示す模式図である。
［図１１］本発明により得られる原盤の一例を断面により示す模式図である。
［図１２］比較例３の導光板中央部における輝度の角度分布を示す模式図である。
 符号の説明
１：導光板
２：凸条
３：凹条
４：一次光源
４ａ：線状光源
４ｂ：リフレクタ
５：反射シート
６：出射面
７：底面
８：入射端面（側面）
８ａ：反射端面（側面）
８ｂ：反射端面（側面）
９：Ｖ形溝
１０：面光源装置
１１：基板
１２：レジスト層
１２ａ：光照射部（光露光部）
１２ｂ：光非照射部（光非露光部）
１３：フォトマスク
１３ａ：光遮蔽部
１３ｂ：スリット
１４：原盤
１５：上底
１６ａ、１６ｂ：傾斜面
１７：上底
１８：Ｖ形溝
１９：台形溝
２０：微粒子
２０ａ：凸部
２１：凹部
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下の図面では、説明の都合上、各部の縦横の縮尺が無作為に変更された模式図により説明されている。
まず、本発明の面光源装置は、透明樹脂などから形成される平板状（パネル状）の透明構造体である導光板、この導光板の一側面に配置された一次光源及び導光板の下面に配設された反射シートとから大略構成されている。
このような導光体は、光線透過率の高い透明樹脂から構成することができる。このような透明樹脂としては、例えば、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などを広く採用することができる。
本発明においては、導光体の一面は、出射面とされ、この出射面に対向して底面が配置されている。また、この導光体の少なくとも一側面には一次光源が配設され、この側面は入射端面とされている。
本発明において、この入射端面は、少なくとも一カ所あればよいが、複数箇所であってもよく、入射端面が一カ所である場合には、入射端面以外の側面には反射端面が形成されている。
入射端面が二カ所の場合の典型例は、互いに相対向する面に一次光源としての線状光源がある例であり、反射端面は両側面に形成される。二カ所の入射端面は、いずれも出射面に形成されたパターンに直交し、底面に形成されたパターンに平行となる条件を満たすことが必要である。
この入射端面に向けて一次光源が配設される。このような一次光源としてはどのようなものを用いてもよいが、線状光源や点状光源が例示される。また、ＬＥＤ光源などの点状光源が多数配列されて線状となった線状光源であってもよい。
本発明において、導光板の出射面と底面の両面には、所定のピッチで形成された凸条及び／又は凹条のパターンが互いに直交して形成されている。この凸条及び／又は凹条とは、以下に述べる台形形状の凸条及び凹条を含み、従来の面光源装置で用いられている凸条又は凹条と実質的に同一乃至は均等なものであってもよい。
これらの凸条及び／又は凹条は、断面が突設された凸（突）部及び／又は断面が窪んだ凹（溝）部が一方向に延びて形成される。これらの凸条又は凹条の断面形状は、三角形、楔状、その他の多角形、波状、又は半楕円状などの所望の形状であってよい。
これらの凸条又は凹条は、一般的には１０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ〜６００μｍ、最も好ましくは２０μｍ〜４００μｍ程度の範囲内のピッチで配列される。この凸条又は凹条の一例として、例えば、断面が三角形状の溝を備える場合には、その頂角は、６０°〜１２０°の範囲内で設定され、また、溝の深さは１μｍ〜１００μｍ程度の範囲内から設定される。なお、記号「〜」はその上限、下限を含む範囲を示すものとする。すなわち、例えば「１０μｍ〜６００μｍ」は「１０μｍ以上６００μｍ以下」を意味する。
ここで、出射面に形成される凸条及び／又は凹条は一様なピッチ及び形状で配列されていてもよいが、底面に形成された凸条及び／又は凹条は、一次光源から離れるに従って間隔が狭められて配列されたり、また、光源から離れるに従って溝の深さ及び／又は突起の高さが漸次高くなっていてもよい。また、一次光源から離れるに従って形状が漸次異なるように構成してもよい。このような形状が漸次異なる構成とは、例えば、頂角が漸次異なる場合を包含する。いずれの場合にも、底面と反射シートを利用して屈曲した光が、出射面から所望する強度で出射されるように底面の構造を制御するためのものであり、これらの調整は互いに組み合わされて、又は、他の調整手段と併用されて行われる。
本発明においては、出射面に、上下が逆転して交互に配列された台形形状の凸条及び台形形状の凹条を備えていることが必要であるが、底面には所定のピッチで形成された凹条のパターンを備えればよい。これにより本発明においては、出射面及び底面に台形形状の凸条及び台形形状の凹条を備えていてもよい。
ここで、台形形状の凸条とは導光板から表面側に台形形状に突設された長手方向に延びる突条であり、台形形状の凹条とは、導光板に向けて台形形状に窪んで形成された長手方向に延びる溝である。
例えば、図１に示す導光板１では、その一表面１ａには、符号Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを各頂点とする断面が台形状の凸条２と符号Ａ´、Ｂ´、Ｃ´及びＤ´を各頂点とする断面が台形状の凸条２´とが離間して配設されている。これにより、凸条２と凸条２´との間には、符号Ａ、Ｂ、Ｃ´及びＤ´を頂点とする断面が台形状の凹条３が凸条２、２´とは上下が逆転して配列されている。
なお、本発明に係る台形形状とは、図面に示すように、厳密な意味での台形に限定されない。後述する説明により明らかなように、実質的に台形形状を保っていれば、例えば、上底又は下底の両側部にアール部（丸み部分）を有していてもよい。このようなアール部は、後述するフォトリソグラフィによる微細構造体の製造過程で製造される。例えば、樹脂原盤を適度に加熱処理することにより、角張った両端の形状を滑らかにすることができる。また、「上底」、「下底」の用語を用いるが、これは上下方向を意味するのではなく、説明のためである。台形の平行な対辺のうち、短い辺を「上底」、長い辺を「下底」として説明している。
次に、このような台形パターンの機能について、図１を用いて説明する。まず、この図１において、直線ＡＤの長さ（凸条２の下底の幅）をＷ１、直線ＢＣの長さ（凸条２の上底２ａの幅）をＷ２、直線ＡＤ´の長さ（凹条３の上底３ａの幅）をＷ３、凸条２の高さ（又は凹条３の深さ）をＨ、直線ＡＤと直線ＡＢ（傾斜面２ｂ）との成す角度をａ１、直線ＡＤと直線ＤＣ（傾斜面２ｃ）との成す角度をａ２、及び直線ＤＤ´の長さをピッチＰとする。ピッチＰは、凸条２の下底の幅（直線ＡＤの長さ）Ｗ１と凹条３の上底３ａの幅Ｗ３の和に等しく、また、凸条２の上底２ａの幅（直線ＢＣの長さ）Ｗ２と凹条３の下底の幅（直線ＢＣ´の長さ）の和に等しい。
本発明においては、凸条２の断面形状を台形にして凸条２に適宜の幅Ｗ２を設けることにより、入射端面から入射した導光光を導光板の中央へと導く役目を担いつつ、出射面から出射される輝度分布の中で出射面に直交する鉛直方向（法線方向）の輝度を高めている。
また、本発明において、凹条３の断面形状を台形にして凹条３に所望の幅Ｗ３を設けることにより、前述のＷ２と同様に入射端面から入射した導光光を導光板の中央へと導く役目を担いつつ、出射面から出射される輝度分布の中で出射面に直交する鉛直方向（法線方向）の輝度を高めている。
この幅Ｗ２が狭すぎて傾斜面２ｂ、２ｃの寄与が大きくなりすぎると、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
また、この幅Ｗ３が狭すぎて傾斜面２ｂ、２ｃの寄与が大きくなりすぎても、鉛直方向の輝度を高める効果を十分に発揮することが困難となる。
また、これに対して、幅Ｗ２及び又は幅Ｗ３を傾斜面２ｂ、２ｃに対して相対的に広く設定しすぎると、傾斜面２ｂ、２ｃの寄与が相対的に少なくなり、鉛直方向の輝度の向上は図れるが視野角は狭くなり、出射面に凸条又は凹条の周期的なパターンを設けて、指向性シートを極力省略し、かつ、鉛直方向の輝度を低減させずに視野角を確保できるという課題を十分に満たせなくなる。
本発明において凸条２又は凹条３の形状及び大きさ並びにピッチＰは、導光板１の大きさ、面光源装置の表示性能及び仕様等との関係を考慮して決定される。これにより、導光板の出射面から出射される光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得ることができる。
このような凸条２（又は凹条３）の一般的な高さＨは、１μｍ〜１００μｍの範囲内から選択され、より好ましい高さＨは５μｍ〜５０μｍ、最も好ましい高さＨは１０μｍ〜３０μｍの範囲内から選択される。また、一般的な傾斜角ａ１及び傾斜角ａ２は、それぞれ１５〜７０°の範囲内から選択され、より好ましい傾斜角ａ１及び傾斜角ａ２はそれぞれ１５°〜６０°の範囲内から選択される。特に視野角特性を重視する場合は１５°〜３５°、輝度特性を重視する場合は３５°〜６０°が最も好ましい範囲内として選択される。
また、一般的な下底の幅Ｗ１は１０μｍ〜５００μｍの範囲内、より好ましくは１５μｍ〜２７０μｍの範囲内、最も好ましくは１５μｍ〜１８０μｍの範囲内から選択される。また、上底の幅Ｗ２は１μｍ〜５００μｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ２は１μｍ〜１００μｍの範囲内、最も好ましくは５μｍ〜５０μｍの範囲内から選択される。また、一般的な幅Ｗ３は０．１μｍ〜５００μｍの範囲内から選択され、より好ましい幅Ｗ３は０．１μｍ〜３００μｍの範囲内、最も好ましくは１μｍ〜１５０μｍの範囲内から選択される。
また、本発明の好ましい態様においては、本発明に係る導光板１が幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とがピッチＰとの関係で、特定の比率を保って形成されている台形状のパターンを有することにより特徴付けられる。
すなわち、本発明の導光板１では、これらの凸条２に形成された上底の幅Ｗ２に対する凹条３に形成された上底の幅Ｗ３の比（Ｗ３／Ｗ２）は、０．０１〜２００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．０２〜１００の範囲内、最も好ましくは０．１〜１０の範囲内にある。また、（Ｗ２＋Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比は、０．０４〜４００の範囲内が好ましく、より好ましくは０．２〜２００の範囲内、最も好ましくは０．３〜１５０の範囲内である。
本発明においては、Ｗ２に対するＷ３の比をこれらの範囲内に保つことにより、導光板１の出射面から出射される光の輝度を適度に保ち、かつ、適切な視野角を得るための条件設定が容易となる。
ここで、Ｗ２に対するＷ３の比が０．１〜１０の範囲であると、鉛直方向の輝度の向上が図れるため指向性シートを省略することができる。
また、（Ｗ２＋Ｗ３）に対する（Ｐ−Ｗ２−Ｗ３）の比が、０．３〜１５０の範囲であると、鉛直方向の輝度の低下を抑制しつつ視野角特性を確保することができるので、指向性シートを省略することが可能となる。
このような台形状のパターンは、表面が鏡面であってもよいが、適宜粗面化されて拡散面としてもよい。粗面化させることにより、液晶表示装置における表面のギラツキを抑えることができる。また、場合によっては、導光板のコーナ部を斜めから視認した時に生じる暗線状のラインの発生を防止することができる。これにより得られる液晶表示装置は、表面品位が優れたものとなる。
このような粗面化は、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１に基づく算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、０．１５μｍ〜５μｍの範囲内であり、特に好ましくは０．２μｍ〜２μｍの範囲内である。また、このような粗面化は、図４（ｂ）に示すように、凸条２の上底（天頂面）２ａだけでもよいが、図４（ｄ）に示すように、傾斜面２ｂと天頂面２ａとの双方にあってもよい（全面拡散面）。また、図４（ｃ）に示すように、側面部（傾斜面２ｂ）のみにあってもよい。さらに、この粗面化は、凹条３の上底（天頂面）３ａにあってもよい。表面を粗面化することにより拡散面が形成され、これにより出射される光は、いずれの場合にも表面品位の向上が期待される。
次に、このような導光体１を用いた面光源装置の一例について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
これらの面光源装置１０は、アクリル樹脂などの透明樹脂などから形成される平板状（パネル状）の透明構造体である導光板１、この導光板１の一側面に配置された一次光源４及び導光板１の下面に配設された反射シート５とから大略構成されている。この導光板１の上面には、光を出射する出射面６が形成され、この出射面６に対向して底面７が形成されている。
ここで、図２の面光源装置１０では、導光板１の一側面に、線状光源４ａが配設され、この側面は入射端面８とされている。また、この入射端面８に交差する両側面は反射端面８ｂとされ、入射端面８に対向する面は反射端面８ａとされている。
また、図３の面光源装置は、大型の液晶装置を表示させるためのものであり、出射面６と底面７との両側面に、リフレクタ４ｂ内にそれぞれ一対の線状光源４ａが配設された一次光源４が配設されている。線状光源４ａから導光体１内へ入射させる光量を十分に確保するために厚みの厚い導光板１が用いられる。これにより、これらの一次光源４が配設された両側面は入射端面８とされ、この入射端面８に交差する両側面は反射端面８ｂとされている。また、図３の面光源装置では、出射面６の上方に拡散シート５ａが配設されている。
上記図２及び図３のいずれの面光源装置においても、出射面６には、断面が台形状の凸条２とこの凸条２の台形とは上下が逆転した台形状の凹条３とが交互に配列されている。これらの凸条２及び凹条３は、上述の図１により説明した表面１ａと実質的に同一であるので詳細な説明は省略する。これにより、この出射面６には、入射端面８と直交する断面が台形形状のプリズムが複数配置される。
一方、底面７には、断面が三角形状のＶ形溝９が所定のピッチで互いに離間して入射端面８に平行に配列している。このＶ形溝９のピッチ間隔や大きさを調整することにより、出射面から出射される光の光量分布を調整できる。
このＶ形溝９の断面形状は、一般的に頂角が６０°〜１２０°の範囲内で設定され、好ましくは７０°〜１１５°の範囲内、最も好ましくは８０°〜１１０°の範囲内で設定される。高さは１μｍ〜１００μｍの範囲内で設定され、好ましくは５μｍ〜５０μｍの範囲内、最も好ましくは１０μｍ〜３０μｍの範囲内で設定される。そしてピッチは２μｍ〜８００μｍの範囲内で設定され、好ましくは１０μｍ〜６００μｍの範囲内であり、最も好ましくは２０μｍ〜４００μｍの範囲内で設定される。
つぎに、このように構成された面光源装置１０について説明する。
線状光源４ａの光は導光板１の入射端面８から導光板１内に入射し、出射面６及び底面７間を全反射を繰り返しつつ縦方向に伝播していく。
そして、この光の一部は底面７に形成されたＶ形溝９及び反射シート５により出射面６に向けて導かれ、出射面６に形成された断面が台形形状のプリズム（凸条２及び凹条３）により集光され、所望する視野角内に出射される。
このように、出射面６に断面が台形形状のプリズムを形成することにより、出射面６にＶ形溝９のプリズムを形成する場合に比べて鉛直方向の輝度低下が抑えられると共に視野角が拡大する。
以上の台形形状のプリズムは、図４（ａ）に示すように、天頂面（上底）２ａ及び傾斜面２ｂともに鏡面である例であったが、これらの表面は粗面化されていてもよい。
例えば、図４（ｃ）に示すように、台形プリズム（凸条２）の傾斜面２ｂを粗面化すると、図４（ａ）に示す全面が鏡面である場合に比べて、視野角がより拡大すると共に、面光源装置１０として表面のギラツキ感や、導光板のコーナ部を斜めから視認したときに生じる暗線状のラインが緩和されるなど表面品位の向上が図れる。
また、図４（ｄ）に示すように、台形プリズム（凸条２）の天頂面２ａ及び傾斜面２ｂの全面を粗面化すると、図４（ｃ）に示す傾斜面２ｂのみを粗面化させた場合に比べて表面輝度が多少低下するが、面光源装置として表面のギラツキ感や、暗線状のラインが緩和されるなど表面品位の一層の向上が図れ、視野角と表面品位を重要視する面光源装置に適している。
以上、図面により面光源装置の一例を説明したが、本発明においては、導光板１の出射面６および底面７のプリズムパターンの組み合わせは、いずれかの面に台形形状のパターンが形成されていればよく、例えば、次のような組み合わせが好ましい例として挙げられる。
ａ）出射面が台形形状のパターンであり、底面がＶ字状の凹パターン（Ｖ形溝）である組み合わせ。
ｂ）出射面が台形形状のパターンであり、底面が半楕円状の凹パターンである組み合わせ。
ｃ）出射面がＶ字状の凹パターン（Ｖ形溝）であり、底面が台形形状のパターンである組み合わせ。
ｄ）上記ａ）の組み合わせにおいて、台形形状のパターンの天頂面が粗面化されている。
ｅ）上記ａ）の組み合わせにおいて、台形形状のパターンの傾斜面が粗面化されている。ｆ）上記ａ）の組み合わせにおいて、台形形状のパターンの天頂面及び傾斜面がともに粗面化されている。
組み合わせａ）〜ｃ）を対比すると、輝度特性と視野角特性のバランスの観点からは組み合わせａ）又はｂ）がより好ましい。また表面品位向上の観点からはｄ）又はｅ）又はｆ）のように表面が粗面化された組み合わせが好ましい。従来品では表面品位の改善のため、拡散シートが２枚使用されているが、ｄ）又はｅ）又はｆ）は当該導光体自体で表面品位の改善が図れるため、拡散シートが１枚乃至は２枚共省略することが可能になり、拡散シートの省略による面輝度の向上が図れる。
つぎに、このような導光板の製造方法について説明する。
本発明の導光板は、上述の特徴点を備えていれば、その製造方法は限定されないが、以下に本発明の導光板を製造する製造方法について説明する。
一般に、本発明におけるような形状の導光板を大量生産する場合、金型を用い、射出成形にて生産する場合が多い。成形用金型の製作に際しては、金型に組み込む入れ子をダイヤモンドバイトによって切削して加工する方法を用いることができる。
しかしながら、上述の組み合わせａ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）及びｆ）の場合には、表面が台形形状のパターンとＶ形溝の組み合わせであり、本発明者等が先に出願したフォトリソグラフィの方法を用いることができる。フォトリソグラフィの方法により所望の形状の微細構造体を作製し、この微細構造体から賦型したスタンパと呼ばれる薄型電鋳金属板を可動側と固定側の金型キャビティ面に取り付けることにより、射出成形により所望の形状を形成した導光板を作製できる。
以下に、本発明における好ましい製造方法の一例としてのフォトリソグラフィの方法による微細構造体の製造方法及びこの微細構造体を導光板製造用のスタンパとして利用する方法の発明について説明する。
このフォトリソグラフィによる微細構造体の製造方法は、基板上に形成されたレジスト層に対して所定のピッチで開口されたスリットを有するフォトマスクを介して光源から平行光線を照射した後現像することにより光照射部又は光非照射部に基づき形成される、長手方向に延びる溝を有する微細構造体の製造方法である。
基板上に形成されたネガ型レジスト層に対して、所定のピッチで開口されたスリットを有するフォトマスクを介して、平行光線は、スリットの長手方向に沿う垂直面に対して一方向から他方向へ向けて角度を連続的又は段階的に変更して入射させることにより、光照射部の断面形状を、スリットに接する面を上底として光線入射側に向けて漸減する台形形状とすることができる。
また、基板上に形成されたポジ型レジスト層に対して、所定のピッチで開口されたスリットを有するフォトマスクを当該レジスト層から所定の間隔を空けて配置し、フォトマスクの鉛直方向から平行光線を入射させることにより光照射部の下底又は下底付近が互いに接するか重複させることにより、微細構造体は、基板面に向けたＶ形溝を備えることができる。当該微細構造体はフォトマスクの各部の寸法、フォトマスクとレジスト層との離間距離及び又はレジスト層の厚みを適宜調整することにより所定の形状に調節される。
また、平行光線の入射角度、フォトマスクの各部の寸法及び又はレジスト層の厚みを適宜調整することにより、互いに隣接する台形状の光照射部の下底を互いに離間させることにより、微細構造体は、基板面に向けた上底を形成する台形状の形溝を備えることができる。そして、このような台形状の溝を有する微細構造体を用いることにより、本発明が所望とする台形形状のパターン（上下が逆転して交互に配列された台形形状の凸条及び台形形状の凹条）を得ることができる。
この場合、上述のネガ型レジスト層には、微粒子を分散させれば、現像工程ではこの微粒子が天頂面、傾斜面に露出し、微粒子が残存又は除去されることにより天頂面、傾斜面には微細な凹部又は凸部を形成することができる。これにより、台形形状の天頂面、傾斜面を粗面化させることができる。
また、この微粒子としてポジ型レジストを用いれば、現像工程では天頂面、傾斜面にポジ型レジストが露出するが、このポジ型レジストを溶解除去することにより天頂面、傾斜面に微細凹部を有する微細構造体を製造することができる。
これにより製造された微細構造体は、そのまま、又は常法によりスタンパとされて、樹脂成形により台形形状のプリズムを有する導光板などの微細構造体の製造に用いることができる。
これにより、導光体を製造するための金型の上下面を所望の金型を装着することにより、本発明に従う導光体を大量生産することができる。
つぎに、このような微細構造体の製造方法の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、図５及び図６は、本発明の一実施例に係るＶ形溝を有する微細構造体（スタンパ）を製造するための製造工程を示す模式図であり、図７はその工程により得られた微細構造体（原盤）の形状を説明する図である。以下、これらの図に従って本発明を説明する。
まず、図５に示すように、適宜の基板１１上にレジスト層１２を形成し、そのレジスト層１２の上面にフォトマスク１３を所定の距離離して設置する。このフォトマスク１３は薄板状であり、光を反射又は吸収して光を遮蔽する光遮蔽部１３ａとその光遮蔽部１３ａ間に設けられた幅Ｗ１３ｂで開口した複数のスリット（開口部）１３ｂを有する。
ついで、図６に示すように、フォトマスク１３側から、紫外光線（ＵＶ光）などの平行光線を照射させる。ここで、本発明においては、この平行光線は、フォトマスク１３の鉛直方向から入射させている。
これにより、レジスト層１２は、スリット１３ｂから照射された光線により符号１２ａで示す部分が露光されて露光部１２ａを形成し、符号１２ｂで示す部分が露光されずに光非露光部１２ｂを形成する。これにより、露光部１２ａの断面形状は、スリット１３ｂの下部に逆三角形状が形成される。このときフォトマスクとレジスト層との離間距離を制御することにより結合角θ２０が調整される。互いに隣接する露光部１２ａ，１２ａ間には、光遮蔽部１３ａに対向する面を上底として入射光線側に向けて漸減する台形形状が形成される。
ここで、このレジストはポジ型レジストであるので、露光後にフォトマスクを剥離して現像することにより、光露光部１２ａが除去されて、図７に示すように、光非露光部１２ｂのみが残存した微細構造体としての原盤１４を得ることができる。
この原盤１４は、スリット１３ｂの幅Ｗ１３ｂより狭いＷ１５と、フォトマスクとレジスト層との離間距離とで制御される頂角θ２０と同一角度である光露光部１２ａの除去に起因して、相対向する傾斜面１６ａと傾斜面１６ｂとによる頂角θ１７を有するＶ形溝１８が形成されている。
図８〜図１０は、本発明の一実施例の台形形溝を有する微細構造体（スタンパ）を製造するための原盤の製造工程を示す模式図であり、図５〜図７と同一乃至は均等な部位部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。
まず、この実施例では、図８に示すように、スリット１３ｂの幅Ｗ１３ｂを広げるか、又は、レジスト層１２の厚みｔ１２を薄く構成する。これにより、図９に示すように、フォトマスク１３側から平行光線（ＵＶ光）を照射させると、幅Ｗ１３ｂが広いか又はレジスト層１２の厚みｔ１２が薄いことにより、互いに隣接する露光部１２ａ，１２ａ間に幅Ｗ１１ａで示す隙間１１ａが形成される。ここで、このレジストはネガ型レジストであるので、現像後に光非露光部１２ｂは除去され、図１０に示すように、互いの露光部１２ａ，１２ａ間が離間して基板面１７が露出された原盤１４を得ることができる。
この原盤１４は、スリット１３ｂの幅Ｗ１３ｂと同一幅Ｗ１５の上底１５と、θ１の傾斜角度と同一角度の傾斜面１６ａとθ２の傾斜角度と同一角度の傾斜面１６ｂとを有する台形形状である。相対向する傾斜面１６ａと傾斜面１６ｂとによりθ１とθ２とで規制される頂角θ１７を有する溝が形成されるが、この溝は、幅Ｗ１７が幅Ｗ１１ａと等しい基板１１の一部が露出して形成された上底１７を有する台形溝１９となる。
このような台形溝１９は、光線の照射角度θ１、θ２、光遮蔽部１３ａの幅Ｗ１３ａ及びレジスト層１２厚みｔ１２を適宜変更することにより得ることができる。
次に、このような原盤１４を作製するための各材料について説明する。
まず、基板１１としては、フォトレジストを支持して、後の原盤製造工程に利用できるものであれば制限なくどのような素材でも適用できる。好ましい基板として、例えば、ガラス基板や金属板などの平面的な素材を例示することができる。
ここで、この基板１１として、微細な凹凸（表面荒れ）を有するものを用いれば、図１０で形成される原盤１４では、基板１１の一部が露出して形成された上底１７を有する台形溝１９を有するので、この原盤１４を用いて製造された金型（スタンパ）は、上底１７に微細な凹凸（表面荒れ）を再現する金型又はスタンパとなる。この金型又はスタンパをマスター型として、マスター型を転写した金型又はスタンパを作製することにより、成形品として図４（ｂ）に示すような台形状パターンを導光体表面に賦型させることができる。
たとえば、基板として０．１μｍ〜２μｍ程度の範囲内で所望の算術平均粗さを有するものを用いることにより、図４（ｂ）に示すような、天頂面２ａが粗面化されて光拡散性を有する導光板を得ることができる。
次に、レジスト層１２を形成するレジスト素材について説明する。レジスト素材としては、ポジ型レジスト、ネガ型レジストなど、どちらのレジスト材料を用いることもできるが、ポジ型レジストを用いることにより、上述のようにＶ形溝を有する微細構造体が簡易に製造できる。
このようなレジスト層１２は、スピンコート、スプレーコート、ディップコートなどの適宜の手法により付与することができる。レジストの粘度が、例えば、５０ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）〜４００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）の範囲内と適度に高いことによりレジスト層１２の膜厚を１μｍ〜１００μｍの範囲内で均一に保持することができる。一般には、１００ｍＰａ・ｓ（ｃｐｓ）以上で有れば、５μｍ程度以上の膜厚のレジスト層１２を均一に保持することができる。このような厚膜はスピンコートにより得ることが好ましいが、例えば、スプレーコートなどで付与するには、重ね塗りの手法を用いればよい。
なお、このレジスト層１２の厚みは所望により決定され、レジスト層１２の厚みを薄くすることにより、Ｖ形溝のパターンを変化させることができることは上述のとおりである。
本発明において、このレジスト素材に微粒子２０を分散させてもよい。これにより、図１１に示すように、現像後にこの微粒子２０が傾斜面に露出して微細な凸部２０ａを形成する。また、この微粒子２０を現像段階で溶解などの手法、その他の手法により除去すれば、この微粒子２０が露出した傾斜面１６ａ（又は１６ｂ）には微粒子２０の直径に応じた微細な凹部２１が形成される。
この凹凸形状は、微粒子の粒子径、微粒子の濃度、微粒子の均一性などを適宜に制御すればよい。光拡散性を高めるためは、この微粒子は球形、或いはより球形に近い形状であることが好ましい。微粒子の濃度は微粒子となる成分の割合（混合比率）により調節できる。
このようにして、例えば、傾斜面の算術平均粗さが０．１μｍ〜２μｍ程度の範囲内のものとすることができる。また、算術平均粗さが０．１５μｍ〜１．５μｍの範囲内のものや、さらには、算術平均粗さが０．２μｍ〜１μｍの範囲内の均一性に優れた凹凸を形成することもできる。
このようにして形成される凹凸の形状は、一般に、微粒子２０の直径の略半分以下である。これにより、例えば、微粒子２０の粒子径を０．１μｍ〜５μｍの範囲内に設定することにより、微粒子の除去により形成される凹凸を０．１μｍ〜２μｍ程度の範囲内で所望の算術平均粗さに設定することができる。これにより、図４（ｃ）に示すような、傾斜面２ｂに拡散性を有する導光板を得ることができる。
なお、本発明においては、この分散液は微粒子が分散液に対して均一に分散されていることが好ましい。均一に分散されていることにより、得られる原盤の表面の凹凸も均一に分散されたものが得られ易い。分散液中の微粒子を均一に分散させるには、ホモジナイザ、ミキサー等を用いた撹拌等により分散させることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、適宜選択することができる。
微粒子２０を除去する一つの簡便な手法は、ネガ型レジストを海成分としてポジ型レジストの微粒子を分散させることである。この微粒子としてのポジ型レジストは、露光されることにより分解するので、傾斜面に露出したポジ型レジストは現像工程で除去され、これにより、傾斜面に微細な凹部２１を有する微細構造体を製造することができる。
このような分散液は、互いに相溶性の無いポジ型フォトレジスト及びネガ型フォトレジストを選択し、少量成分を所定の小径ノズルを用いて勢いよく吐出させたりするなどの、エマルジョンを成形する常法に従い形成することができる。
この場合、得られた分散液は、脱泡するなどの脱泡工程を経て微粒子径をできるだけ均一に分散させることが好ましい。
つぎに、フォトマスク１３としては、所望の形状のスリット１３ｂを備えていれば特には制限がないが、一般に、フォトマスク１３の厚みは薄い方がよい。厚みが厚いとスリット１３ｂの側面での光の反射が課題となる場合がある。この点、スリット１３ｂの側面は少なくとも光吸収性の素材で構成するのがよい。また、レジスト層１２と接する側には、適宜の離型性を有するか又は適宜の離型剤が付与されることが好ましい。これにより、露光後のレジスト層１２との剥離が容易となる。
次に、光源としては、用いるレジスト材料に応じた光源を用いればよい。フォトレジストを用いる場合には、通常の紫外光源をそのまま用いることができる。入射角度の調整は、光源を移動（照射角度の変更を含む）させたり、または基板１１の角度を変更することにより達成される。
本発明においては、スリット１３ｂから光線の角度を連続的又は段階的に変えて光線を照射することを特徴とし、好ましい実施例では、ＵＶ露光により露光される。これにより、熱や温度の影響を受けずに、従って変形量を抑えて所望の形状を得ることが可能となる。また、ＳＲ光にくらべて、簡易な装置により原盤を製造できるので、コストを抑えることができる。
以上により得られた微細構造体は、そのまま又は適宜の加工の後に原盤として利用することができる。このような後加工の一例は、適度に加熱処理することである。適度に加熱処理することにより尖った先端の形状を滑らかにすることができる。
これにより得られた原盤は、常法によりスタンパとして利用することができる。例えば、原盤の表面に導電化膜を成膜し、該導電化膜に電鋳用金属を電鋳して電鋳層を形成し、該導電化膜から前記微細構造体を剥離、溶解などの手法で取り除くことにより成形用スタンパを製造することができる。
もちろん、基板として導電性基板を用いる場合には、導電性基板をめっき液中に浸漬し、導電性基板の全体を電極として用い、電気めっきを行うこともできる。
この場合の導電化膜は、例えば、ニッケル、金、銀、又は銅のいずれか、或いは金、銀、銅、及びニッケルのうち、任意の二以上の合金を用いることができる。また、電鋳は、例えば、銅、亜鉛又はニッケルのいずれか、或いは、銅、亜鉛及びニッケルのうち任意の二以上の合金を用いることができる。
また、この成形用スタンパ（金型）を用いて微細な凹凸を樹脂に転写することにより、所望の導光板を廉価に製造することができる。
この転写は、成形用スタンパの表面に形成された微細な凹凸を樹脂シートに転写する方法の他、射出成形、熱プレス、キャスト法、トランスファ成型等を用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、適宜選択することができる。
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。
［実施例１］
清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−４５°から＋４５°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。得られた原盤を常法に従って、表面にニッケル導電化膜を成膜し、このニッケル導電化膜に電鋳用金属としてニッケルを電鋳してニッケル電鋳層を形成した。さらに、ニッケル導電化膜から原盤を剥離して、高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持つ、傾斜角が４５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。
また、清浄なガラスにクラリアントジャパン株式会社製ポジ型フォトレジスト（ＡＺＰ４４００）を塗布し、９０℃のホットプレートにて９０分間暖めた後に室温まで冷却し、そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクをレジスト表面から０．１２ｍｍ離間させてＵＶ光をフォトマスクに対して鉛直方向から２５０ｍＪ照射させた。以降は同様な工程を経て、溝頂角が８０°、高さ０．０１ｍｍであるＶ字状の形溝（反射溝）を所定の間隔で作製した原盤を作製し、底面側のスタンパＩＩを作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が３０μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは１０μｍ、天頂角は８０°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで１５０μｍから３０μｍに漸次調整変更した。
この導光板の両端に入光端面に沿って管面輝度４９，０００ｃｄ／ｍ２（一定）のＣＣＦＬ光源を図３に示すように、左右に各一対ずつ配設し、光源の背方にリフレクタを配設した。また、導光板１の出射面上には株式会社ツジデン製の拡散シート（商品名：Ｄ１２０）５ａを２枚配設し、底面７及び反射端面８ｂには反射シート５（東レ株式会社製Ｅ６０Ｌ）を配設してバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト装置の輝度性能を測定した。この輝度測定は、株式会社トプコン製の輝度計（ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−７）を用い、サンプル面から５０ｃｍ離して測定した。また、バックライト面上の最大輝度に対する最低輝度の比を輝度ムラとして求めた。さらに、導光板１の出射面中央点において、出射面に賦型されている断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条パターンの長辺に直交する垂直面に対して、出射面鉛直方向から両側に順次輝度計を傾けて輝度の角度分布（以降水平方向角度輝度分布という）を測定した。同様に導光板１の出射面中央点において、出射面に賦型されている断面形状が台形形状である凸条及断面形状が台形形状である凹条パターンの長辺に平行であり、且つ導光板１に垂直な面に対して、出射面鉛直方向から両側に順次輝度計を傾けて輝度の角度分布（以降垂直方向角度輝度分布という）を測定した。この水平方向角度輝度分布及び垂直方向角度輝度分布から視野角特性の指標となる水平半値角及び垂直半値角を求めた。
この結果、最大輝度４，９８７ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８１であり、水平半値角は３２．８°、垂直半値角は３５．９°であった。
［実施例２］
この実施例２は、実施例１において台形プリズムの側面部２ｂを拡散面にした場合である。実施例１のネガ型フォトレジスト２００ｍｌに、粒径２μｍのシリコーン樹脂微粒子（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製のトスパール微粒子）を３５ｇ混合し、ミキサ式攪拌機を用いて１０分間攪拌して、混合後に加圧脱泡することにより、シリコーン樹脂微粒子が均一に分散された分散液を得た。
この分散液を清浄なガラスに塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却し、その分散液上にネガ型フォトレジストを塗布し、そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−４５°から＋４５°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。
フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。得られた原盤を常法に従って、表面にニッケル導電化膜を成膜し、このニッケル導電化膜に電鋳用金属としてニッケルを電鋳してニッケル電鋳層を形成した。さらに、ニッケル導電化膜から原盤を剥離して、高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持つ、傾斜角が４５°の台形形状パターンを賦型した出射面側の正転型を作製した。さらに、その正転型のニッケル表層を酸素プラズマアッシング装置等の酸化装置にて表層を軽微に酸化させ、その正転型上に電鋳用金属としてニッケルを電鋳してニッケル電鋳層を形成した。さらに、正転型から逆転型を剥離して、高さ０．０１ｍｍで底部分に幅約１０μｍの平坦部を持つ、傾斜角が４５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。この台形形状パターン表面を表面粗さ測定機（株式会社東京精密製のＳｕｒｆｃｏｍ２００Ｂ）にて算術平均粗さを測定したところ０．２３μｍ〜０．２５μｍであった。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な工程を経て、溝頂角が８０°、高さ０．０１ｍｍであるＶ字状の溝（反射溝）を所定の間隔で作製した。この後は実施例１と同様の工程を経ることによって微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，７２０ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８２であり、水平半値角は３９°、垂直半値角は３６°であった。実施例１と比べて輝度ムラが改善され、特に水平方向の視野角特性が改善されていた。また、発光面のギラツキ感が緩和された。
［実施例３］
この実施例３は、実施例１において台形プリズム全周面を拡散面にした場合である。実施例１のフォトレジスト２００ｍｌに、粒径２μｍのシリコーン樹脂微粒子（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製のトスパール）を３５ｇ混合し、ミキサ式攪拌機を用いて１０分間攪拌して、混合後に加圧脱泡することにより、シリコーン樹脂微粒子が均一に分散された分散液を得た。この分散液を清浄なガラスに塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却し、そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクとを密着させて−４５°からプラス４５°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。現像後にこの原盤表面を観測したところ、シリコーン樹脂微粒子が傾斜面に露出、あるいは剥離して微細な凸部と凹部が形成されていた。
この原盤を常法に従って、表面にニッケル導電化膜を成膜し、このニッケル導電化膜に電鋳用金属としてニッケルを電鋳してニッケル電鋳層を形成した。さらに、ニッケル導電化膜から原盤を剥離して、高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持つ、傾斜角が４５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。この台形形状パターン表面を表面粗さ測定機（株式会社東京精密製のＳｕｒｆｃｏｍ２００Ｂ）にて算術平均粗さを測定したところ０．２３μｍ〜０．２５μｍであった。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な工程を経て、溝頂角が８０°、高さ０．０１ｍｍであるＶ字状の溝（反射溝）を所定の間隔で作製した。
この後は実施例１と同様の工程を経ることによって微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，６４０ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８３であり、水平半値角は４２°、垂直半値角は３７°であった。
実施例２と比べて、最大輝度の低下があるもののさらに視野角特性が改善されていた。そして、発光面のギラツキ感も緩和され、導光板のコーナー部から発生する暗線も解消されていた。
［実施例４］
この実施例４は実施例１において台形プリズムの底角ａ１、ａ２を５５°に、Ｖ溝の頂角を１００°、高さを２０μｍにした場合である。
清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−３５°から＋３５°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。得られた原盤を常法に従って、表面にニッケル導電化膜を成膜し、このニッケル導電化膜に電鋳用金属としてニッケルを電鋳してニッケル電鋳層を形成した。さらに、ニッケル導電化膜から原盤を剥離して、高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持つ、傾斜角が５５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。
また、清浄なガラスにクラリアントジャパン株式会社製ポジ型フォトレジスト（ＡＺＰ４４００）を塗布し、９０℃のホットプレートにて９０分間暖めた後に室温まで冷却し、そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクをレジスト表面から０．１５ｍｍ離間させてＵＶ光をフォトマスクに対して鉛直方向から２５０ｍＪ照射させた。以降は同様な工程を経て、溝頂角が１００°、高さ０．０２ｍｍであるＶ字状の溝（反射溝）を所定の間隔で作製した原盤を作製し、スタンパＩＩを作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が２４μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは２０μｍ、天頂角は１００°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで２５０μｍから５０μｍに漸次調整変更した。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，９１７ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８２であり、水平半値角は３７．６°、垂直半値角は３３．３°であった。実施例１と比べて輝度性能を維持しつつ、水平半値角が拡大して視野角特性が改善されていた。
［実施例５］
この実施例５は実施例１において台形プリズムの底角ａ１、ａ２を４０°に、Ｖ溝の頂角を１００°、高さを１０μｍにした場合である。清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−５０°から＋５０°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。その後は実施例１と同じ工程を経て、スタンパを作製した。作製したスタンパは高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持ち、傾斜角が４０°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な方法で作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が３４μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは１０μｍ、天頂角は１００°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで１２０μｍから２８μｍに漸次調整変更した。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，８５９ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８３であり、水平半値角は３９．２°、垂直半値角は３４．４°であった。
実施例４と比較して最大輝度は若干低下があるもの、水平半値角が拡大して視野角特性が改善されていた。
［実施例６］
この実施例６は実施例１において台形プリズムの底角ａ１、ａ２を３０°に、Ｖ溝の頂角を１００°、高さを１０μｍにした場合である。清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−６０°から＋６０°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。その後は実施例１と同じ工程を経て、スタンパを作製した。作製したスタンパは高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持ち、傾斜角が３０°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な方法で作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が４５μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは１０μｍ、天頂角は１００°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで１２０μｍから２８μｍに漸次調整変更した。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，５７２ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８２であり、水平半値角は４１．２°、垂直半値角は３５．５°であった。
実施例４と比較して最大輝度は低下するが、水平半値角が拡大して視野角特性が改善されていた。
［実施例７］
この実施例７は実施例１において台形プリズムの底角ａ１、ａ２を１５°に、Ｖ溝の頂角を１００°、高さを１０μｍにした場合である。清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−７５°から＋７５°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。その後は実施例１と同じ工程を経て、スタンパを作製した。作製したスタンパは高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持ち、傾斜角が１５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な方法で作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が８５μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは１０μｍ、天頂角は１００°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで１２０μｍから２８μｍに漸次調整変更した。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４，３１７ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．７９であり、水平半値角は４４．１°、垂直半値角は３７．８°であった。実施例４と比較して最大輝度は低下するが、水平半値角が大幅に拡大して視野角特性が改善されていた。
［実施例８］
この実施例８は実施例４において導光板の厚みを６ｍｍにした場合である。実施例４と同様な方法で高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持ち、傾斜角が５５°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製し、同じく実施例１と同様な方法で断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝の高さが２０μｍ、天頂角が１００°であり、ピッチが、冷陰極管側から中央部まで３５０μｍから５０μｍに漸次調整変更）である底面側のスタンパＩＩを作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ厚みが６ｍｍである導光板を得た。
この導光板の両端に入光端面に沿って管面輝度４９，０００ｃｄ／ｍ２（一定）のＣＣＦＬ光源を図３に示すように、左右に各一対ずつ配設し、光源の背方にリフレクタ４ｂを配設した。また、導光板１の出射面上には株式会社ツジデン製の拡散シート（商品名：Ｄ１２０）５ａを２枚配設し、底面７及び反射端面８ｂには反射シート５（東レ株式会社製Ｅ６０Ｌ）を配設してバックライト装置２を形成した。このようにして形成したバックライト装置２を用いて、実施例１と同様な測定装置で同様な光学測定を実施したところ、最大輝度４，５００ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．８１であり、水平半値角は３７．９°、垂直半値角は３４°であった。
（比較例１）
この比較例１は実施例１において台形プリズムの底角ａ１、ａ２を１０°に、Ｖ溝の頂角を１００°、高さを１０μｍにした場合である。清浄なガラスに東京応化工業株式会社製ネガ型フォトレジスト（ＣＡ３０００）を塗布し、１１０℃のホットプレートにて２分間暖めた後に室温まで冷却した。そのガラス基板と所定の間隔でスリットを設けたフォトマスクを密着させて−８０°から＋８０°までの回転を１２０秒の速度で動作させ、その間にＵＶ光を１４００ｍＪ照射した。フォトマスクを剥離後、その基板を現像した。その後は実施例１と同じ工程を経て、スタンパを作製した。作製したスタンパは高さ０．０１ｍｍで頂上部分に幅約１０μｍの平坦部を持ち、傾斜角が１０°の台形形状パターンを賦型した出射面側のスタンパＩを作製した。また、底面側のスタンパＩＩは実施例１と同様な方法で作製した。
これらのスタンパＩ及びスタンパＩＩを転写型として射出成形機の金型固定側キャビティと金型可動側キャビティに組み込み、射出成形法にて１７インチディスプレイ用の微細構造を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板は、断面形状が台形形状である凸条及び断面形状が台形形状である凹条を備えた出射面と断面形状がＶ字状である溝（Ｖ形溝）を有する底面とを備えている。この出射面の台形凸状形状は、高さＨが１０μｍ、天頂部幅Ｗ２が１０μｍ、底面幅Ｗ１が１２３μｍであり、台形凹状形状の天頂部幅Ｗ３が３μｍであり、底面のＶ形溝の高さは１０μｍ、天頂角は１００°であり、また、ピッチは、冷陰極管側から中央部まで１２０μｍから２８μｍに漸次調整変更した。
この導光板を実施例１と同一のバックライト装置に組み込み、実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度３，８６０ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．７８であり、水平半値角は４３．３°、垂直半値角は３８．３°であった。実施例４と比較して最大輝度が大幅に低下してしまい面光源としての機能が弱くなっている。
（比較例２）
この比較例２は、ＰＭＭＡ製の平板（板厚８ｍｍ）の底面に印刷ドットを付与して導光板を作製し、導光板の出射面側の平坦部上に拡散シート２枚とプリズムシート２枚を載せた場合である。
導光板の底面には入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印刷ドットを設け（導光板中央部でドット密度大）、輝度分布を所定の分布にした。この導光板の両端に入光端面に沿って光源を配設し、光源の背方にリフレクタ４ｂを配設し、導光板の出射面上にその溝列が入光端面に対して略平行になるように１枚のプリズムシート（住友スリーエム株式会社製ＢＥＦＩＩ）を設置し、更にその上に拡散シートを配設し、底面及び反射端面には反射シート５（東レ株式会社製Ｅ６０Ｌ）を配設してバックライト装置を形成した。このようにして形成したバックライト装置の輝度性能を測定した処、最大輝度５０１２ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．７６であり、水平半値角は４２°、垂直半値角は３８°であった。
（比較例３）
この比較例３は、出射面にはプリズムパターンを連続的に配設し、底面にはＶ形溝を有するプリズム導光板の場合である。実施例１と同様な方法でＶ字状の反射溝（溝頂角８０°、高さ０．０３ｍｍ）を所定の間隔で作製した原盤を作製し、底面側用のスタンパＩＩを作製した。
一方、直接金型にダイヤモンドバイトで頂角９０°、高さ０．０５ｍｍのＶ形溝を切削加工で作製し、この切削入れ子から直接電鋳を行いニッケル電鋳層を形成した。原盤を剥離して、高さ０．０５ｍｍで頂角が９０°のプリズムパターンを連続的に配列させて賦型した出射面側用のスタンパＩを作製した。
これらのスタンパを転写型として、実施例１と同様に射出成形法にて微細構造体を持つ導光板（板厚８ｍｍ）を得た。
得られた導光板の出射面上に拡散シート２枚載せて、実施例１と同様なバックライト装置を組み立てた。
実施例１と同様に輝度性能を測定したところ、最大輝度４、９５７ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．７５であった。
比較例３のバックライト装置において、導光板単体での輝度の角度分布を測定したところ、鉛直方向の輝度は図１２に示すように低下する。これは、出射面に頂角９０°のプリズムが連続的に配設されているため、鉛直方向に出射する光がほとんど無いためである。
これを解消して鉛直方向の輝度を向上させるために、拡散シート２枚を使用する必要があるが、当該部分の解消に光束が使用されるために視野角が狭くなり、水平半値角３０．５°、垂直半値角は３４．５°で実施例１に比べて狭くなっていた。
（比較例４）
この比較例４は、ＰＭＭＡ製の平板（板厚６ｍｍ）の底面に入光端面から遠ざかるほど密になるように粗密を付けた白色印刷ドットを付与して導光板を作製し、導光板の出射面側の平坦部上に拡散シート２枚とプリズムシート１枚を載せた場合である。この導光板を実施例８と同様なバックライト装置２にセットして、実施例１と同様な測定装置で同様な光学測定を実施したところ、最大輝度４，４７１ｃｄ／ｍ２、輝度ムラ０．７８であり、水平半値角は４２°、垂直半値角は３３．５°であった。
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、以上の説明では、導光板は厚みが大略均一なものとして、出射面と底面とは略平行であると説明されていたが、導光板の出射面と底面とは必ずしも平行である必要がなく、一般的な導光板と同様に入射端面から遠くなるに従って厚みが漸減されていてもよい。
また、同様に突起としての台形の上底は、底面と略平行であっても、また、傾斜されていてもよい。
本発明の導光板によれば、視野角を拡大させることができると共に表面品位の低下を防ぐことができるので、面光源装置に好適に用いることができる。また、本発明の導光板を備えた面光源装置は、エッジライト式であるので、液晶バックライト装置を装着したノートパソコンに限定されずに、モニタ装置、照明公告、交通標識などの薄型の各種表示装置への応用が期待される。

Claims (12)

  1. エッジライト方式の面光源装置に用いる導光板であって、出射面、該出射面に対向する底面、及び少なくとも一側面に設けられた一次光源から出射された光を入射させる入射端面を有し、
    前記出射面には所定のピッチで形成された凸条及び凹条のパターンを備え、
    前記底面には所定のピッチで形成された凹条のパターンを備え、
    前記出射面に形成されたパターンは前記入射端面に直交するとともに前記底面に形成されたパターンは前記入射端面に平行であり、
    前記出射面では、前記凸条が台形形状であり、前記凹条が台形形状であり、該台形形状の凸条と該台形形状の凹条とが交互に配列されており、
    前記入射端面は、一つの側面または対向する両側面のみに設けられていることを特徴とする導光板。
  2. 前記出射面に形成された前記台形形状の凸条は、高さが１μｍ〜１００μｍの範囲内、傾斜角が１５°〜７０°の範囲内、上底が１μｍ〜５００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の導光板。
  3. 前記出射面に形成された前記台形形状の凹条は、上底が０．１μｍ〜５００μｍの範囲内にあり、前記凸条に形成された上底の幅に対する凹条に形成された上底の幅の比が０．０１〜２００の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の導光板。
  4. 前記台形形状の凸条の上底面又は傾斜面の中、少なくとも１つ以上の面が粗面化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導光板。
  5. 前記台形形状の凸条の傾斜面が粗面化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導光板。
  6. 前記粗面化された面の表面粗さ（算術平均粗さ）が０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項４又は５記載の導光板。
  7. 前記底面の凹条は、所定の間隔で形成されたＶ字溝であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の導光板。
  8. 前記底面のＶ字溝は、高さが１μｍ〜１００μｍの範囲内、頂角が６０°〜１２０°の範囲内であることを特徴とする請求項７記載の導光板。
  9. 前記導光板は、透明樹脂により出射面および底面が一体に射出成形により成形されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の導光板。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板からなる液晶表示用導光板。
  11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板と、前記導光板の入射端面に対向して設けられた一次光源と、前記導光板の底面に対向して設けられた反射シートとを少なくとも備えている面光源装置。
  12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光板を製造する導光板の製造方法であって、基板上に形成されたレジスト層に対して所定のピッチで開口されたスリットを有するフォトマスクを介して光源から前記スリットの長手方向に沿う垂直面に対して一方向から他方向へ向けて角度を連続的又は段階的に変更させて平行光線を照射し断面略台形の光照射部と断面略台形の光非照射部とを形成し、前記レジスト層を現像することにより前記光照射部及び前記光非照射部に基づき形成される交互に配置された凸条及び凹条を備える導光板を得ることを特徴とする導光板の製造方法。
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