WO2004104658A1 - 光学フィルム及びそれを用いた面光源装置 - Google Patents

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WO2004104658A1
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Tetsuya Hoshino
Yasushi Sugimoto
Teruo Teshima
Tomo Dobashi
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Hitachi Chemical Co., Ltd.
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    • B29D11/0074—Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
    • B29D11/00788—Producing optical films
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects

Definitions

  • the present invention relates to an optical film for controlling the direction of emitted light, and a surface light source device using such an optical film.
  • liquid crystal display devices have been provided for display parts of computers and control panels of home appliances, as well as display parts of mobile phones, and as a result, there has been an increasing demand for reduced power consumption and weight reduction. ing.
  • a typical example is a liquid crystal display device using a transmissive liquid crystal panel.
  • a surface light source device is used as a pack light for illuminating the liquid crystal panel from the back surface.
  • the surface light source device includes a light guide plate that emits light from a light source in a planar shape, and an optical device that controls a light emitting direction of the light guide plate so as to emit as much light as possible in front of a viewer of the liquid crystal display device. And a film.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device includes a light source such as a light emitting diode that emits white light, a light guide plate that guides light supplied from the light source and emits the light in a planar shape, and a light guide plate.
  • Optical film 110 such as a prism sheet, which bends light 114 obliquely emitted from 2 with respect to the exit surface in the vertical direction, diffuser 132, transmissive liquid crystal panel 1330 for displaying images And.
  • the liquid crystal display device directs the liquid crystal display Light 134 irradiating the cell 130 is emitted.
  • the diffuser 1332 is used to suppress moiré generated from the periodicity of the prism structure or hologram structure of the optical film 110 and the periodicity of the pixel interval in the liquid crystal panel 130, or the liquid crystal panel 130
  • the light emitting device is installed.
  • the installation of the diffuser 13 2 increases the surface area, which reduces the brightness due to Fresnel reflection. Therefore, it has been proposed to form the diffuser 132 on the exit surface of the optical film 110.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-281310 Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • 9-281311 discloses an optical film in which light emitting surface contains microbeads or microrods to impart light diffusing property and at the same time provide light emitting surface with light diffusing property. It has been proposed to roughen the surface by providing irregularities. However, although these methods can suppress the occurrence of moiré and Newton's rings, the diffusivity of fine beads and microrods cannot be controlled in the diffusion angle range and diffuses almost evenly in the entire space. There is a problem of extreme decline.
  • the light source 111, the light guide plate 112, the optical film 110 and the diffuser 132 are a surface light source device that supplies light to the liquid crystal panel 130 in a planar manner. Make up.
  • FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the incident light 114 and the outgoing light 116 on the optical film 110.
  • the incident angle of the incident light 1 14 on the optical film 110 is 0 i
  • the exit angle of the output light 1 16 from the optical film 110 is 0 o
  • the incident angle 0 i and the outgoing angle 0 o are angles formed by normals of the incident surface and the outgoing surface of the optical film 110 and the incident light 114 and the outgoing light 116, respectively.
  • the incident angle ⁇ i to the optical film 110 depends on the design of the light guide plate 112, but is 20 to 80 °.
  • the role of the optical film 110 is to efficiently bend the light obliquely incident on the incident surface from the light guide plate 112 into the direction in which the exit angle ⁇ o perpendicular to the exit surface is 0 °.
  • the material and shape should be designed so that Fresnel reflection, which is the interface reflection between the air layer and the optical film 110, is reduced and as much light as possible travels in the 0 ° direction. .
  • Fresnel reflection which is the interface reflection between the air layer and the optical film 110
  • the emitted light 1 16 has an angular distribution, even if the incident angle 0 i force slightly fluctuates, by giving a light bending characteristic such that the luminance in the vertical direction does not decrease, a constant Brightness in the front direction can be higher than the light bending angle.
  • the light source 111 emits white light, it is necessary to reduce the dispersion due to the wavelength so that the display of the liquid crystal panel 130 does not have unevenness or bleeding.
  • the outgoing light is bent geometrically using, for example, Snell's law of refraction.
  • the optical film can be constituted by a prism sheet having grooves and valleys formed by prisms on the incident surface.
  • a prism sheet has a simple structure and can be easily manufactured.
  • optical films using holograms utilizing diffraction phenomena based on the wave characteristics of light have been provided in place of conventional prism sheets utilizing refraction.
  • holograms By using holograms, it is possible not only to bend light but also to add the function of collecting light.
  • the brightness can be improved, but the emission angle should be constant on the surface of the light guide plate. Is difficult, and uneven brightness tends to occur. Therefore, it is conceivable to insert a diffuser between the light guide plate and the optical film so as to eliminate luminance unevenness while maintaining the luminance. For this purpose, the angle range of the diffuser must be restricted. However, when a diffuser having a limited angle range is used, it is difficult to secure a desired diffusion characteristic and control a luminance distribution with light incident obliquely from a light guide plate.
  • the present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and is an optical film for controlling a light emitting direction, which can eliminate Moiré-Newton ring and uneven brightness while maintaining high brightness.
  • An object is to provide an optical film and a surface light source device using the same.
  • an optical film according to the present invention includes a light incident surface having a shape that bends incident light, and a light spread only in a specific angle range in space. And a light emitting surface facing the light incident surface, wherein the light diffusing body has a diffuser formed thereon.
  • the shape of the light incident surface bends light incident on the light incident surface in a direction perpendicular to the light emitting surface.
  • the incident light is white light
  • the shape of the incident surface bends the white light in a direction perpendicular to the emission surface.
  • the shape of the incident surface is a groove or a mountain having an average period of 200 ⁇ m or less.
  • the groove or mountain is formed in an arc shape along a concentric shape.
  • the grooves or peaks constitute a hologram.
  • the groove or the mountain has a substantially triangular cross section.
  • the grooves or peaks bend light by utilizing total reflection of light inside the triangle.
  • the diffusion angle of the diffuser on the emission surface is 10 degrees or less in all directions.
  • the diffusion angle is an angle width at an intensity of 1Z2 of peak intensity in a draft of angle versus transmitted light intensity. It is particularly preferably at most 5 degrees, and includes anisotropic ones such as 5 degrees in the X direction and 2 degrees in the Y direction.
  • a haze value of the diffuser on the emission surface is 50% or less.
  • Special Is preferably 25% or less.
  • the diffuser on the emission surface is formed by embossing.
  • the embossing is performed by transfer from an electrode having a speckle pattern formed thereon.
  • the embossing is performed by transfer from a mold die on which fine irregularities are formed.
  • it includes a mold roll having a fine uneven shape formed by machining, plating, and machining and plating.
  • the surface light source device according to the present invention is a surface light source device in which the optical film is disposed on a light exit surface of a light guide plate, wherein the incident surface of the optical film, which has a shape for bending incident light, is formed on the light guide plate side Set for.
  • the light guide plate is formed by integrally shaping a hologram diffuser having anisotropic diffusion characteristics on a light emitting surface. .
  • a film having a function of polarization separation, color separation or antireflection is arranged between the light guide plate and the optical film or on the light exit surface of the optical film.
  • a film having a function of polarization separation, color separation or antireflection is arranged between the light guide plate and the optical film or on the light exit surface of the optical film.
  • the diffuser film is separately disposed separately.
  • the exit surface of the light guide plate, the entrance surface and the exit surface of the light bending member are parallel.
  • the light guide plate emits light at an angle laid down with respect to the emission surface, that is, at a large emission angle, and has light directivity in this direction.
  • the light guide plate secures high brightness by emitting light incident from a light source at a large emission angle without bending the light.
  • the light bending member bends light in a direction perpendicular to the emission surface while maintaining the directivity of the light guide plate.
  • the diffuser efficiently diffuses the light emitted from the member into a narrow diffusion range. By making the light nearly perpendicular to the diffuser by the member, the light can be diffused so as not to cause unevenness while maintaining the luminance.
  • the emission luminance of the light guide plate has a peak at an emission angle of 50 ° to 80 ° from the emission surface of the light guide plate, and the half width of the peak is 30 ° or less.
  • the light bending member bends light emitted from the light guide plate in a direction perpendicular to an emission surface of the light guide plate while maintaining light directivity.
  • the diffuser is a vertical deflection diffuser that efficiently diffuses light emitted from the member to a narrower range.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional liquid crystal display device.
  • 'FIG. 2 is a diagram showing the relationship between incident light and outgoing light on the optical film.
  • FIG. 3 is a diagram showing directions of diffracted light by a diffraction grating formed on an optical film.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the hologram formed on the optical film.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an incident angle and an outgoing angle in a diffraction grating formed on an optical film.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the depth and the period of the diffraction grating formed on the optical film and the positional deviation of the sawtooth.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the shape of the groove of the diffraction grating formed on the optical film.
  • FIG. 8 is a diagram showing the size of the deviation of the diffraction grating formed on the optical film from the triangular sawtooth.
  • Figure 9 is a diagram showing the vectors (Sx, Sy, Sz) that define the direction of light scattering by the diffuser.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the liquid crystal display device.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the optical film of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the shape of the diffraction grating formed on the incident surface of the optical film.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a method for manufacturing an optical film.
  • FIG. 14 is a diagram showing a hologram or a manufacturing apparatus having a predetermined shape in step S12 or step S13 in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display device using an optical film and a surface light source device.
  • FIG. 16 is a diagram showing a first specific example of the arrangement of the prisms formed on the optical film and the diffusion direction of the hologram.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second specific example of the arrangement of the prisms formed on the optical film and the diffusion direction of the hologram.
  • FIG. 3 is a diagram showing directions of diffracted light by the diffraction grating formed on the optical film 110. As shown in FIG.
  • the period of the diffraction grating that composes the hologram is 5 ⁇ , red ( ⁇ 1: 620 nm), green ( ⁇ 2: 550 nm) and blue ( ⁇ 3: 480 nm)
  • red ⁇ 1: 620 nm
  • green ⁇ 2: 550 nm
  • blue ⁇ 3: 480 nm
  • the 7, 8, and 9 orders are vertical.
  • the eighth order is vertical as shown in the figure.
  • the refractive index in air is n O
  • the refractive index of the material of the diffraction grating is n
  • the grating interval is d
  • the diffraction order of ⁇ 3 is m
  • ⁇ ⁇ the diffraction of 12 and ⁇ 3
  • White light obliquely incident on the optical film can be bent by the hologram in the direction perpendicular to the emission surface.
  • white light means light containing the three primary colors of red, blue and green
  • bending in the vertical direction means that light obliquely incident on the surface of an optical member having a diffraction effect is reflected in the direction normal to the surface. This means that it propagates in different directions.
  • FIG. 4 is a view showing the action of the hologram formed on the optical film 110.
  • FIG. 4 is a view showing the action of the hologram formed on the optical film 110.
  • the hologram formed on the incident surface of the optical film 110 bends the light 114 emitted obliquely from the light guide plate 112 in the direction perpendicular to the light exit surface to produce the emitted light 116.
  • a diffraction grating is a typical example of a hologram, and the direction of the groove of the diffraction grating may be perpendicular or parallel to the incident light. Also, it may be cut vertically and horizontally.
  • C GH Computer Graphics
  • Type of hologram may be a volume phase at the surface relief type, even on both sides even on one side of the optical film beam 1 1 0, or, it may also have been superimposed Les, 0
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the incident angle and the outgoing angle in the diffraction grating formed on the optical film 110. As shown in FIG.
  • the surface light source device white light including three primary colors of red, green and blue is emitted from the light guide plate 112.
  • the angle between the perpendicular of the diffraction grating surface formed on the entrance surface of the optical film 110 and the incident light on the grating surface is 60 ° ⁇ 1 Often in the 5 ° range.
  • the laser light that has passed through the diffraction grating exits the optical film 110. If 60% or more of the light converges within 10 ° of the soil perpendicular to the launch surface, that is, in the frontal direction as viewed from the observer, it can be said that the beam has been bent vertically.
  • the divergence angle at the wavelengths of 480 nm (blue) and 620 nm (red) is determined by the period of the grating, and is less than 9 ° when the period is greater than 1.
  • the wavelength dependence of the diffraction angle is small when the difference is less than 10 °, it is necessary to consider not only chromatic dispersion but also polarization dispersion.
  • the polarization with the highest diffraction efficiency is A and the polarization with the lower diffraction efficiency is B, it can be said that the polarization dependence is small when (A-B) no A is 20% or less. .
  • the diffraction grating may have an optical function in addition to the function of bending light, and the surface on which the diffraction grating is formed is not only a flat surface but also a curved surface in order to add an optical function. May be produced. Further, a diffraction grating may be used with a prism sheet. For example, considering the xyz space, it is conceivable that light is bent in the X direction by a diffraction grating and bent by a prism sheet in the y direction.
  • the optical film 110 By combining the optical film 110 with a hologram used to bend the white light emitted from the light guide plate 112 in the surface light source device in the vertical direction, the functions of polarization separation, color separation, and anti-reflection are combined. The light use efficiency can be improved.
  • polarization separation, color separation, and anti-reflection can be realized by creating a fine periodic structure.
  • a diffraction grating of a surface relief hologram can be used as the hologram.
  • Surface relief holograms can be produced by the transfer method and have high productivity, making them suitable for mass production.
  • Fig. 6 Depth and period of the diffraction grating formed on the optical film 110, and It is a figure showing relation of position shift of a saw tooth.
  • the efficiency of light emission in the direction perpendicular to the emission surface decreases.
  • the incident angle is 60 °
  • the average period d is 0.6 ⁇ m or more and 10 m or less
  • the refractive index of the diffraction grating is n
  • the average depth h of the grating groove is m X d
  • the efficiency is high under the condition of / (n-1) (where 0.5 ⁇ m and 1.0).
  • the optimum depth depends on the period and the displacement u of the sawtooth peak. For example, when the period is 5 m and the deviation u / d is 0%, 7.4 m is one of the optimal depths. When the period is 5 ⁇ and u / d is 20%, 6.2 ⁇ m is one ⁇ 3 of the optimum depth.
  • an electron beam resist is applied to a quartz substrate, electron beam is drawn, then RIE (reactive ion etching) is performed, or X-ray radiation exposure and development are performed.
  • RIE reactive ion etching
  • X-ray radiation exposure and development There are two methods: a method of exposing and developing the pattern of the grayscale mask, and a method of manufacturing by machining with a pipe.
  • the properties of the resin of the optical film transferred from the mold ⁇ are desirably acrylic resin or PMMA resin having good light transmittance, or olefin resin having good transferability, depending on the use conditions.
  • the direction of the saw tooth is defined by the direction along the longer side as indicated by the arrow 118.
  • the diffraction efficiency is higher when the direction of the saw tooth is parallel to the incident light, and the diffraction efficiency is lower when the direction is close to perpendicular to the incident light.
  • the diffraction grating formed on the optical film 110 is formed on the incident surface, that is, on the light incident surface side of the light from the light guide plate 112, and redirects the incident light from the light guide plate 112. Fold.
  • the Fresnel loss increases, but by setting the saw-tooth direction downward, the Fresnel loss at the time of incidence can be reduced rather than incident on a plane.
  • the diffraction grating is formed on the optical film 110, the emitted light will be emitted perpendicular to the surface, which also reduces the Fresnel loss.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the shape of the groove 120 of the diffraction grating formed on the optical film 110. As shown in FIG. FIG. 7 (a) is a top view of the optical film 110, and FIG. 7 (b) is a front view of the optical film 110.
  • the fan-shaped groove 120 shown in the figure is a sawtooth, and forms a groove in an arc along a concentric circle surrounding a certain point. That is, an arc-shaped reflecting surface is formed.
  • the fan-shaped groove '120' does not necessarily have to be a continuous groove.
  • FIG. 8 is a diagram showing the magnitude of the deviation of the diffraction grating formed on the optical film 110 from the triangular sawtooth 126.
  • the condition for maximizing the diffraction efficiency exists at a position slightly deviated from the sawtooth.
  • the figure shows this shift 128.
  • the optimal grating shape depends on the angle of incidence, wavelength, period, depth, and refractive index.
  • One of the optimal shapes can be obtained by numerically calculating the exact shape of the diffraction efficiency of a periodic diffraction grating by changing the shape of the grating by trial and error.
  • a prism sheet with a prism formed on the optical film 110 achieves a high bending efficiency of about 90% due to Fresnel loss, but the same characteristics can be achieved with a diffraction grating formed on the optical film 110. Can be issued You.
  • the optical film 110 installed on the light guide plate is not a prism sheet but a diffraction grating / hologram. As a result, luminance unevenness can be suppressed.
  • Figure 9 is a diagram showing the vectors (Sx, Sy, Sz) that define the direction of light scattering by the diffuser.
  • the exit surface of the optical film 110 is in the xy plane with the direction of the groove of the diffraction grating as the x direction, and light is propagated in the z direction.
  • incident light 1 36 traveling in the z direction and scattered light 142 scattered in the direction of the observer 140 by the optical film 110 are shown.
  • a unit vector 1:38 facing the scattering direction and a reference plane 144 parallel to the optical film 110 including the end point of the unit vector 138 are shown.
  • the vector (S x, S y; S z) is the direction cosine of the unit vector facing the scattering direction, that is, (cos (01), cos ( ⁇ 2), cos (03)).
  • the angles 0 1,, 2, and 0 3 are angles formed by the unit vector with the X, y, and Z axes, respectively.
  • the range of 01 is set to be as small as possible, and the range of 02 is set to a size such that adjacent valleys of angular distributions of different orders are filled.
  • a diffuser that is Note that in order to eliminate color unevenness in the light from the light guide plate 1 1 2, the directions in the X and y directions are reversed, so that one cos (83 °) and S x x s in (8
  • a method for producing such a hologram diffuser is described in Examples in JP-A-2001-71959. Can be adopted.
  • the hologram diffuser may be a surface relief type or a volume phase type.
  • light utilization efficiency can be increased. For example, there is a relief shape with a period of 0.6 ⁇ or less and a depth of 0.5 ⁇ m or less when the light emitted from the surface light source device enters the optical film 110 at an incident angle near 60 °. Then, only light having a specific wavelength and polarization is reflected with an efficiency of 80% or more, and the remaining light is transmitted with an efficiency of 80% or more. At this time, select the optimal relief shape according to the wavelength and the incident angle. If the light reflected here is reused, the light use efficiency can be increased.
  • the period and depth are designed to match the relief shape with a period of 0.6 ⁇ or less and a depth of 0.5 ⁇ or less to the red, green and blue matrix of the color filter, and the light is bent vertically.
  • a liquid crystal display device with an improved efficiency of using light lost by the polarizing film or the color filter can be obtained.
  • the reason is that a polarizing film loses one of two polarized lights, that is, 50% of the amount of light, and a color filter loses two of the three primary colors, that is, 67% of the amount of light. If only a certain color can be transmitted and the returned light can be reused, the light use efficiency can be greatly increased.
  • the relief shape for bending light and the small grating of the submicron period be on the front and back of the same film in order to reduce Fresnel reflection at the interface between the air and the film.
  • a plurality of lattice layers having a small submicron period may be stacked.
  • a diffuser or an anti-reflection film is provided on the surface of the light guide plate, which becomes the light emitting layer in the surface light source device, where the emitted light is emitted.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the liquid crystal display device.
  • this liquid crystal display device light incident on the left end surface 152 of the light guide plate 148 from the light source 154 is reflected by the back surface 150 of the light guide plate 148, and then the light guide plate 1 The light is diffused by the diffuser 144 on the 48 surface, is further bent by the optical films 160 and 162 such as diffraction gratings, and is emitted in the vertical direction.
  • the optical films 160 and 162 such as diffraction gratings
  • the pre-Uster angle 0 B when entering the optical films 16 0, 16 2 is defined by equation (4). Is done.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the optical film of the present embodiment.
  • the optical film 10 is provided on one side of the transparent base film 11.
  • the emitting surface 12 has a predetermined shape, and the other surface, that is, the emitting surface 13, has holo-drum formed thereon.
  • the base film 11 is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the predetermined shape of the entrance surface 12 and the hologram of the exit surface 13 are formed on the base film 11 using a photocurable resin.
  • the base film 11 bends the incident white light into a predetermined shape formed on the incident surface 12 so as to emit the light perpendicularly from the exit surface 13.
  • the hologram formed on the emission surface 13 diffuses the direction of light emitted from the emission surface 13 as a diffuser.
  • a prism which bends light by geometrical optical refraction as the predetermined shape can be formed on the incident surface 12.
  • the groove or peak of the prism has a substantially triangular cross section, and the direction of light is bent by utilizing total reflection of light inside the triangle.
  • the light can be bent by forming a diffraction grating or a hologram that bends the light using the wave dynamic property of the light on the incident surface 12.
  • FIG. 12 is a view showing the shape of the diffraction grating formed on the incident surface 12 of the optical film 10.
  • a hologram can be formed on the entrance surface 12 as the predetermined shape, which is formed of grooves or peaks having an average period of 200 m or less.
  • This hologram is a transmissive diffraction grating that bends white light with an incident angle of 60 ° ⁇ 15 ° in the direction perpendicular to the exit surface.
  • the average period is ml X (5.0 ⁇ 1.0) ⁇ m , having a sawtooth shape with an average depth of m 2 X (3.7 ⁇ 1.0) / (n-1) / m.
  • FIG. 13 is a view for explaining a method of manufacturing the optical film 10.
  • a base film on which the optical film 10 is manufactured is prepared.
  • the base material used may be polyethylene terephthalate (PET).
  • step S12 a hologram is formed on one surface serving as an emission surface in the base film prepared in step S11. Further, in step S13, a predetermined shape such as a diffraction grating is formed on another surface opposite to the one surface serving as the incident surface.
  • FIG. 14 is a view showing a hologram or a predetermined-shaped manufacturing apparatus in step S12 or S13.
  • the manufacturing apparatus 88 will be described as forming a hologram serving as a diffuser on the exit surface 13 of the optical film 10 in the step S12, but the formation of a diffraction grating or a prism is similarly performed. It is possible.
  • the prism is formed on the entrance surface 12 of the optical film 10 in S 13 by applying the manufacturing apparatus 88 to the entrance surface 12 of the base film 10 on which the hologram is formed on the exit surface 13. Formed similarly.
  • a supply head 68 for supplying the photocurable resin 70 is disposed opposite to the mold roll 82, and is disposed downstream of the mold roll 82 in the rotation direction.
  • the irradiation device 86 and the release roll 84 are provided in this order.
  • Grooves are formed in the mold roll 82 along the rotation direction of the peripheral surface, and the mold rolls are molded into convexes on the surface of the photocurable resin 70. I have.
  • a diamond pipe was manufactured, and the surface of the mold roll 82 was subjected to groove processing using the diamond pipe and a precision lathe processing machine.
  • This mold roll 82 was made of brass material, and after grooving with diamond pipe, chromium electroless plating was immediately performed to protect the surface from oxidation, gloss, and mechanical strength.
  • the photocurable resin 70 Sunrat R201 (trade name, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) was used as the photocurable resin 70.
  • the photocurable resin 70 is supplied from the resin tank 64 to the mold rolls 82 via the pressure control device 66 and the supply head 68.
  • the supply pressure of the photocurable resin 70 is detected by a pressure sensor and controlled by a pressure controller 66 to adjust the pressure applied to the mold rule 82.
  • the thickness of the photocurable resin 70 applied by the mold roll 82 is adjusted to be constant by the metering roll 78.
  • the metering roll 78 is provided with a doctor blade 72, which removes the resin adhering to the metering roll 78 and stabilizes the uniformity of the resin applied to the mold roll 82. I have.
  • a transparent base film (transparent film) 74 serving as a base film 10 is supplied between the nip roll 80 and the mold roll 82 located downstream of the metering rolls 7 8. Is sandwiched between a nipple 80 and a mold roll 82, and a transparent base film 74 is adhered to the photocurable resin 70.
  • the ultraviolet light emitted from the ultraviolet irradiation device 86 cures the photocurable resin 70 and adheres to the transparent base film 74 to form an integral film.
  • the film sheet 76 integrated with the mold roll 82 is peeled off. Thus, a long film sheet 76 can be continuously obtained.
  • the film thus manufactured is cut into a predetermined size to obtain an optical film 10.
  • "Injection molding and hot press methods which have been used in the past, have limitations on the thickness of the diffraction grating. For example, in the case of 2-inch size, 0.8-: L. 0 mm, 6-inch size The thickness is 1.0 to 1.5 mm on the surface, and it is difficult to make it thinner.However, in the present embodiment, since it is manufactured continuously by the mold roll 82, The thickness can be made thinner than before.
  • the production is easier and the production cost can be reduced as compared with the conventional production method.
  • the method of hot-pressing a transparent resin with fixed-size dimensions requires a step of pressing each end face of the fixed-size product after molding and polishing the force-cut surface. The process man-hour However, in the present embodiment, it is only necessary to cut the film into a predetermined size.
  • PET polyethylene terephthalate
  • acrylic resin thermoplastic urethane, or the like
  • other materials such as acryl-modified epoxy acryl-modified polyurethane can be selected as the photocurable resin 70.
  • the light source of the ultraviolet irradiation device 86 was a metal halide lamp (maximum 8 kw), and the film sheet 76 was manufactured at a feed rate of 6 mZ min.
  • the feed speed varies depending on the curing characteristics of the photocurable resin 70 and the light absorption characteristics of the transparent base film 74. However, the feed speed must be increased by using a metal halide lamp with a higher W (number of watts). Is possible.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display device using an optical film and a surface light source device.
  • This liquid crystal display device is used for a mobile phone or a thin personal computer, and includes a surface light source device having a light source 54, a reflector 56, a light guide plate 48, a diffuser 46, and an optical film 10.
  • Panel 58 In the surface light source device, a reflection plate 56, a light guide plate 48, a diffuser 46, and an optical film 10 are arranged in this order from the bottom of the figure.
  • the light emitted from the light source 54 is incident from the light incident end face 52 of the light guide plate 48, and is entirely formed on a not-shown ridge (convex portion) formed on the back surface 50 facing the emission surface of the light guide plate 48.
  • the light is reflected and emitted from the entire surface of the emission surface toward a diffuser 46 such as a hologram formed on the emission surface.
  • a diffuser 46 a hologram having anisotropic diffusion characteristics in which the direction of diffusing light differs depending on the position on the exit surface is used.
  • This hologram diffuses light in a direction perpendicular to the straight line connecting the viewpoint and the light source because light is reflected on the bottom surface of the light guide plate 48 so as to reduce a bright line.
  • This hologram also suppresses chromatic dispersion.
  • a surface relief hologram can be used.
  • This surface relief type hologram is obtained by embossing by transfer from an electrode-type roll having a speckle pattern formed thereon.
  • elongated elliptical depressions called speckles are formed at random in a certain direction as a longitudinal direction.
  • Light incident on the hologram is strongly diffused in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the speckle. Therefore, the characteristics of the hologram that diffuses light anisotropically can be set by setting the direction and size of the speckle.
  • the diffuser 46 can be omitted to simplify the structure of the surface light source device.
  • the light emitted from the light guide plate 48 directly enters the optical film 10 without being diffused by the diffuser 46.
  • the light diffused by the diffuser 46 enters the optical film 10.
  • the optical film 10 is for bending and preventing reflection of light.
  • the optical film 10 bends the light obliquely incident from the diffuser 46 in the vertical direction, and has a substantially uniform brightness with respect to a liquid crystal panel 58 (not shown).
  • the distributed light beam is transmitted efficiently.
  • a film having at least one function of polarization separation, color separation, or anti-reflection can be arranged adjacent to the optical film 10.
  • This film can be constituted by a diffraction grating having a relief shape with a period of 0.6 ⁇ or less and a depth of 0.5 ⁇ m or less.
  • FIG. 16 is a view showing a first specific example of the arrangement of the prisms formed on the optical film 10 and the diffusion direction of the hologram.
  • the light source 54 is arranged on a light guide plate (not shown) corresponding to a position corresponding to a position near one corner of the rectangular optical film 10. That is, the light source 54 is disposed near one corner of a similar rectangular light guide plate disposed in parallel with the optical film 10.
  • the light guide plate reflects the light from the light source 54 to the optical film 10, and the light is obliquely incident on the optical film 10 from the light guide plate.
  • a prism having grooves or peaks arranged concentrically around the light source 54 is formed so as to bend the light incident from the light guide plate in a direction perpendicular to the exit surface. ing.
  • a bright line may be generated due to the continuous reflection of light on a line connecting the viewpoint and the light source 54.
  • the quality of images and the like on the liquid crystal panel deteriorates.
  • the hologram formed on the exit surface diffuses light in the tangential direction t of the concentric circle as a diffuser. Therefore, the light emitted from the emission surface is diffused in a direction perpendicular to the bright line, so that the appearance of the bright line is suppressed.
  • the appearance of bright lines can be suppressed by diffusing light in the tangential direction t as a diffuser.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second specific example of the arrangement of the prisms formed on the optical film 10 and the diffusion direction of holo-lam.
  • a rectangular optical A light source 54 is arranged at a position corresponding to one side of the film 10. That is, the light source 54 is disposed near one side of a similar rectangular light guide plate disposed in parallel with the optical film 10.
  • a prism having grooves or mountains arranged in parallel with the side where the light source is arranged is formed so as to bend the light incident from the light guide plate in a direction perpendicular to the exit surface.
  • holo-lam is formed in which the direction of the parallel grooves or peaks is a diffusion direction in order to suppress the appearance of the above-mentioned bright line.
  • the appearance of bright lines can be suppressed by diffusing light in the direction t as a diffuser.
  • a surface light source device using a simple optical film was provided.
  • the sawtooth (escieret) shape of the diffraction grating is generally effective in increasing the diffraction efficiency. It is also possible to design a diffraction grating with a higher diffraction efficiency by optimizing the shape than the sawtooth shape.
  • an optical film that further improves the luminance and controls the light emission direction, and a surface light source device using such an optical film.

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Abstract

光学フィルム１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材質とする透明なベースフィルム１１と、ベースフィルム１１の一方の面である入射面１２上にアクリル変成エポキシ等の光硬化樹脂で形成されたプリズムと、前記入射面１２と対向する出射面１３上に同じく光硬化樹脂で形成されたホログラムとを有し、前記プリズムは断面が略三角形状の溝又は山で入射した光を全反射することにより光を前記出射面１３に垂直な方向に曲げ、前記ホログラムは出射面１３から出射する光を非等方的に拡散することにより、輝度を向上させる。

Description

明細書 光学フィルム及びそれを用いた面光源装置 技術分野
本発明は、 出射光の方向を制御する光学フィルムと、 このような光学 フィルムを用いた面光源装置に関する。 背景技術
従来、 コンピュータの表示部や家電製品の制御パネルの表示部のほか 携帯電話の表示部などに液晶ディスプレー装置が提供され、 これに伴つ て消費電力の低減と軽量化 '薄型化の要求が高まっている。 代表的なも のとして、 透過型液晶パネルを用いた液晶ディスプレー装置がある。 このような液晶ディスプレー装置においては、 液晶パネルを裏面から 照明するパックライ トとして面光源装置が用いられている。 面光源装置 は、 光源からの光を面状に出射する導光板と、 液晶ディスプレー装置の 観察者の正面方向になるべく多くの光を出射させるように導光板の光を 出射する方向を制御する光学フィルムとを有している。
図 1は、 従来の液晶ディスプレー装置の構成を示す図である。
液晶ディスプレー装置は、 白色光を出射する発光ダイォードの如き光 源 1 1 1と、 光源 1 1 1から供給された光を導いて面状に出射する導光 板 1 1 2と、 導光板 1 1 2から斜めに出射された光 1 1 4を出射面に対 して垂直方向に曲げるプリズムシートの如き光学フィルム 1 1 0、 拡散 体 1 3 2、 画像を表示する透過型の液晶パネル 1 3 0と、 を有してい る。 これによつて、 液晶ディスプレー装置から観察者に向けて、 液晶パ ネル 1 3 0を照射した光 1 34が出射される。
拡散体 1 3 2は、 光学フィルム 1 1 0のプリズム構造又はホログラム 構造の周期性と液晶パネル 1 3 0における画素間隔の周期性とから発生 するモアレを抑制するため、 または、 液晶パネル 1 3 0と光学フィルム 1 1 0との間に発生するニュートンリングを抑制するため、 あるいは、 光学フィルム 1 1 0から出射された光 1 1 6の色分散を小さくするた め、 に設置されている。 しかし、 拡散体 1 3 2を設置することにより界 面が増加し、 それによるフレネル反射で輝度が低下する。 そこで、 拡散 体 1 3 2を、 光学フィルム 1 1 0の出射面に形成することが提案されて いる。 特開平 9一 2 8 1 3 1 0ゃ特開平 9— 2 8 1 3 1 1では、 光学フ イルムの出射面に微小ビーズやマイクロロッドを含有させ、 光拡散性を 付与すると同時に、 出射面に凹凸を与え粗面化することが提案されてい る。 しかし、 これらの手法はモアレやニュートンリングの発生は抑えら れるが、 微小ビーズやマイクロロッドによる拡散性は拡散角度範囲を制 御できず全空間にほぼ均等に拡散してしまうため、 正面輝度が極端に低 下するという問題がある。
ここで、 液晶ディスプレー装置における、 光源 1 1 1、 導光板 1 1 2、 光学フィルム 1 1 0及ぴ拡散体 1 3 2は、 液晶パネル 1 3 0に面状 に光を供給する面光源装置を構成している。
図 2は、 光学フィルム 1 1 0における入射光 1 1 4と出射光 1 1 6の 関係を示す図である。
図では、 光学フィルム 1 1 0への入射光 1 1 4の入射角を 0 i、 光学 フィルム 1 1 0からの出射光 1 1 6の出射角を 0 oとする。 これら入射 角 0 i及ぴ出射角 0 oは、 光学フィルム 1 1 0の入射面及び出射面の法 線と入射光 1 1 4及び出射光 1 1 6がそれぞれなす角度である。 光学フィルム 1 1 0への入射角 Θ iは、 導光板 1 1 2の設計に依存す るが、 2 0〜8 0 ° である。 光学フィルム 1 1 0の役割は、 導光板 1 1 2から入射面に斜めに入射した光を出射面に垂直方向である出射角 Θ o が 0 ° の方向に効率よく曲げることである。 そのためには、 空気層と光 学フィルム 1 1 0との界面反射であるフレネル反射を小さく し、 かつ、 なるべく、 多くの光が前記 0 ° 方向に進むように材質や形状を設計する ことになる。 また、 出射光 1 1 6が角度分布を持つ場合には、 入射角 0 i力 多少変動しても、 前記垂直方向への輝度が減少しないような光曲 げ特性を持たせることで、 一定な光曲げ角であるよりも正面方向への輝 度を高くできる。 さらに、 光源 1 1 1は白色光を出射するので、 波長に よる分散を小さく して、 液晶パネル 1 3 0の表示にむらやにじみがない ようにしなくてはならない。
. -光学フィルム 1 1 0や導光板 1 1 2では、 例えばスネルの法則という 屈折の法則を用いて、 幾何光学的に出射光を曲げている。 このような場 合、 光学フィルム は入射面にプリズムによる溝や谷を形成したプ リズムシートにより構成することができる。 このようなプリズムシート は、 構造が簡単で容易に製造することができる。
一方、 従来の屈折を利用したプリズムシートに代わって、 光の波動的 性質に基づく回折現象を利用したホログラムを用いた光学フィルムが提 供されている。 ホログラムを用いることで、 光を曲げるだけでなく、 集 光の機能を付加することも可能である。 ホログラムによる光学素子の作 製方法については、 例えば Victor Soifer, Victor Kotlyar and Leonid Doskolovich: " Iterative Methods for Diffiractive Optical Elements
Computation " , Taylor Francis (1997)に記載されている。
従来、 ホログラムは、 分光や高次の回折をともなうため白色光を曲げ るという用途には適さないと考えられていた。
—方、 導光板から斜めに出射させることで、 出射光に指向性を持たせ ることができ、 指向性を維持したまま垂直方向に曲げることで輝度を向 上させることができることが知られている （例えば特許第 2 7 3 9 7 3 0号公報参照。 ）
プリズムシ一ト又はホログラムのいずれを利用した光学フィルムにお いても、 光学フィルムによって出射方向を制御された出射光の輝度をさ らに向上させることが求められている。
前記のように導光板から斜めに光を出射した光を指向性を維持したま ま垂直方向に曲げると、 輝度は向上させることができるが、 出射角度を 導光板の面上で一定にすることが難しく、 輝度ムラが起こりやすかつ た。 そこで、 輝度を維持しつつ輝度ムラをなくすような拡散体を導光板 と光学フィルムの間に入れることが考えられるが、 そのためには拡散体 の角度範囲が制限されていなくてはならない。 ところが、 角度範囲の制 限された拡散体を使用する場合、 導光板から斜めに入射した光では所望 の拡散特性を確保し、 輝度分布を制御することが難しかった。
発明の開示
本発明は、 前述の実情に鑑みて提案されるものであって、 光の出射方 向を制御する光学フィルムであって、 さらに高輝度を維持しながらモア レゃニュートンリングゃ輝度むらを解消できる光学フィルム及ぴそれを 用いた面光源装置を提供することを目的とする。
前述の課題を解決するために、 本発明に係る光学フィルムは、 入射光 を曲げる形状を形成した入射面と、 空間内の特定角度範囲のみに光を拡 散する拡散体を形成した、 前記入射面に対向する出射面とを有し、 前記 入射面の形状は、 前記入射面に入射した光を前記出射面に垂直方向に曲 げる。
好ましくは、 前記入射光は白色光であり、 前記入射面の形状は、 前記 白色光を前記出射面に垂直方向に曲げる。
好ましくは、 前記入射面の形状は、 平均周期 2 0 0 μ m以下の溝又は 山からなる。
好ましくは、 溝又山は、 同心円状に沿って円弧状に形成されている。 好ましくは、 前記溝又は山は、 ホログラムを構成する。
好ましくは、 前記ホログラムは、 入射角が 6 0° ± 1 5° の白色光を 出射面に垂直方向に曲げる透過型回折格子であって、 光学材料の屈折率 を nとじ、 m l , m2 = l， 2， 3 · · ' としたとき'、 平均の周期が m I X , (5. 0 ± 1. 0) μ m、 平均の深さが m 2 X (3. ; 7 ± 1. 0) （n— 1) mである鋸歯形状を有する。
好ましくは、 前記鋸歯形状は、 Nレベル （N=4， 5 , 6 · · · ) で 近似したものである。
好ましくは、 前記溝又は山は、 断面が略三角形である。
好ましくは、 前記溝又は山は、 光が前記三角形の内部で全反射するこ とを利用して光を曲げる。
好ましくは、 前記出射面の拡散体の拡散角度が、 全ての方向において 1 0度以下である。 ここで、 前記拡散角度は、 角度対透過光強度のダラ フにおいてピーク強度の 1 Z 2の強度における角度幅であることが好ま しい。 特に好ましくは 5度以下であり、 X方向 5度、 Y方向 2度のよう な異方性のものも含む。
好ましくは、 前記出射面の拡散体のヘイズ値が 5 0%以下である。 特 に好ましくは 2 5 %以下である。
好ましくは、 前記出射面の拡散体が、 エンボス加工によって作られた ものである。
好ましくは、 前記エンボス加工は、 スペックルパターンが形成された 電铸型からの転写によるものである。
好ましくは、 前記エンボス加工は、 微細凹凸形状が形成された金型口 ールからの転写によるものである。 好ましくは、 機械加工、 メツキ、 機 械加工及ぴメツキ、 により微細凹凸形状を形成した金型ロールを含む。 本発明に係る面光源装置は、 前記光学フィルムを導光板の光出射面上 に配置してなる面光源装置において、 光学フィルムの入射光を曲げる形 状が形成されている入射面を導光板側に向けて設定する。
好ましくは、 前記導光板が、 光出射面に異方性拡散特性を有するホロ グラム拡散体を一体整形してある。 .
好ましくは、 前記導光板と光学フィルムの間、 もしくは光学フィルム の光出射面上に、 偏光分離、 色分離または反射防止の機能を有するフィ ルムを配置した。 好ましくは、 拡散体フィルムを単体で別配置する構成 は必要ない。
好ましくは、 前記導光板の出射面、 前記光を曲げる部材の入射面及び 出射面は、 平行である。
好ましくは、 前記導光板は、 出射面に対して寝かせた角度、 すなわち 大きな出射角で光を出射し、 この方向に光の指向性を持たせる。 前記導 光板は、 光源から入射した光をあまり曲げずに大きな出射角で出射する ことにより高い輝度を確保する。
好ましくは、 前記光を曲げる部材は、 前記導光板による指向性を維持 したまま、 光を前記出射面に対して垂直方向に曲げる。 好ましくは、 前 記拡散体は、 前記部材から出射された光を狭い拡散範囲に効率よく拡散 させる。 前記部材によって前記拡散体に垂直に近く光を入射することに より、 輝度を維持したままムラを生じないように光を拡散することがで さる。
好ましくは、 前記導光板の出射輝度は、 この導光板の出射面からの出 射角 5 0 ° 〜8 0 ° の間にピークを持ち、 ピークの半値幅が 3 0 ° 以下 である。 好ましくは、 前記光を曲げる部材は、 前記導光板を出射した光 を、 光の指向性を維持したまま前記導光板の出射面に垂直方向に向けて 曲げる。 好ましくは、 前記拡散体は、 前記部材を出射した光をさらに狭 い範囲に効率よく拡散する垂直偏向拡散体である。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来の液晶ディスプレー装置の構成を示す図である。 ' 図 2は、 光学フィルムにおける入射光と出射光の関係を示す図であ る。
図 3は、 光学フィルムに形成された回折格子による回折光の方向を示 す図である。
図 4は、 光学フィルムに形成されたホログラムの作用を示す図であ る。
図 5は、 光学フィルムに形成された回折格子における入射角と出射角 の関係を示す図である。
図 6は、 光学フィルムに形成された回折格子の深さと周期及び鋸歯の 位置ずれの関係を示す図である。
図 7は、 光学フィルムに形成された回折格子の溝の形状の一例を示す 図である。 図 8は、 光学フィルムに形成された回折格子の三角形の鋸歯からのず れの大きさを示す図である。
図 9は、 拡散体による光の散乱方向を定義するベク トル （S x， S y , S z ) を示す図である。
図 1 0は、 液晶ディスプレー装置の他の例を示す図である。
図 1 1は、 本実施の形態の光学フィルムの構成を示す図である。
図 1 2は、 光学フィルムの入射面に形成された回折格子の形状を示す 図である。
図 1 3は、 光学フィルムの製造方法を説明する図である。
図 1 4は、 図 1 3のステップ S 1 2又はステップ S 1 3におけるホロ グラム又は所定形状の製造装置を示す図である。
図 1 5は、 光学フィルム及び面光源装置を用いた液晶ディスプレー装 置の構成を示す図である。
図 1 6は、 光学フィルムに形成されたプリズムの配置とホログラムの 拡散方向の第 1の具体例を示す図である。
図 1 7は、 光学フィルムに形成されたプリズムの配置とホログラムの 拡散方向の第 2の具体例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る光学フィルム及ぴ面光源装置を実施するための最 良の形態について、 図面を参照して詳細に説明する。
図 3は、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子による回折光の方 向を示す図である。
ホログラムを構成する回折格子の周期を 5 μ πιにすると、 赤 （λ 1 ： 6 2 0 n m) 、 緑 （λ 2 ： 5 5 0 n m ) 、 青 （λ 3 ： 4 8 0 n m) のそ れぞれの波長について、 6 0° で入射したとき、 7， 8， 9次が垂直方 向になる。 緑の場合は図のように 8次が垂直方向となる。 深さを最適に して、 この回折効率を計算してみると、 それぞれの波長について 7, 8， 9次がピークになるので、 波長分散の小さい回折格子が得られるこ とが分かる。 入射角が 0、 空気中に屈折率を n O、 回折格子の材料の屈 折率を n、 格子間隔を dとし、 λ 3の回折次数を m、 λ ΐと； 1 2とぇ 3 の回折次数の差が m 1で等しいとする。 出射角が 0° として、 光が回折 格子の面から入射すると、
n O - s i n ( 0 ) - n « s i n (O)
= m · λ 3 / d
= (m-m 1 ) · λ 2/ d
= (m- 2 · m 1 ) Λ · λ 1 / d · · · ( 1 )
という式が成立する。
n 0 = 1としてこれを解く と式 （ 2) 、 （3) のようになる。
d = 0. 4 8 ^ πι · πι 1 - 1 2/ { (λ 2 - λ 3) s i n ( θ ) } · · · (2)
m = m 1 - 1 2/ {λ 2 - λ ?>) · · · (3)
m 1を固定すると、 格子間隔 dは入射角の正弦で決まることが分か る。
光学フィルムに斜めに入射する白色光をホログラムによって出射面に 垂直方向に曲げることが可能である。 ここで、 白色光とは赤青緑の 3原 色を含む光を意味し、 垂直方向に曲げるとは、 回折効果をもつ光学部材 の面に斜めから入射した光を、 面の法線方向に向きを変えて伝播させる ことを意味している。
単色の光をホログラムに通すと、 1次光、 2次光といった複数の回折 が生じ、 それぞれの回折角に光が伝播するので光の曲げ効率が落ちる。 また、 白色光を回折で曲げようとすると、 一般には波長によって、 回折 角が異なるので色の分散がある。 しかし、 ホログラムを適切に設計する ことで分散や光曲げ効率の低下を抑えることができる。
図 4は、 光学フィルム 1 1 0に形成されたホログラムの作用を示す図 である。
光学フィルム 1 1 0の入射面に形成されたホログラムは、 図のように 導光板 1 1 2から斜めに出た光 1 1 4を出射面の垂直方向に曲げて出射 光 1 1 6とする。
ホログラムを使うことで導光板 1 1 2から出射された白色光を効率よく 曲げることができる。
ホログテムとしては回折格子が代表的であるが、 その回折格子の溝の 向きは、 入射光に対して、 垂直でも平行でもよい。 また、 縦横に切って あってもよい。 さらに、 ホログラムとして C G H ( Computer
Generated Hologram ) のように、 多数のピクセノレであってもよレ、。 ホロ グラムのタイプは表面レリーフ型でも体積位相型でもよく、 光学フィル ム 1 1 0の片面にあっても両面にあっても、 又は、 重ねられていてもよ レ、0
図 5は、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子における入射角と 出射角の関係を示す図である。
面光源装置においては、 導光板 1 1 2から、 赤緑青の 3原色を含む白 色光が出射される。 そのとき、 面光源装置の設計の都合上、 光学フィル ム 1 1 0の入射面に形成された回折格子面の垂線と格子面への入射光の なす角度、 つまり入射角は 6 0 ° ± 1 5 ° の範囲になることが多い。 こ のとき、 前記回折格子を通過したレーザー光が光学フィルム 1 1 0の出 射面に垂直方向に対して土 1 0 ° の範囲内つまり観察者から見て正面方 向に、 6 0 %以上の光が集まれば、 垂直方向に曲げられたといえる。 6 0 ° で入射時に、 4 8 0 n m (青） と 6 2 0 n m (赤） の波長による分 散角度は格子の周期で決まり、 周期が 1 . 以上のとき、 9 ° 以下 となる。 回折角の波長依存性は差が 1 0 ° 以下のとき小さいと考える と、 波長分散の他に偏波分散についても考慮する必要がある。 最も垂直 に近い次数の回折効率について、 回折効率の大きい偏波を A、 小さい偏 波を Bとすると、 （A— B ) ノ Aが 2 0 %以下であるとき偏波依存性が 小さいといえる。 偏波依存性が 5 %以上のときには、 面光源装置で必要 とされる偏波のほうの回折効率が高くなるようにする方が望ましい。 回 折格子は光を曲げる機能だけでなく、 光学的な機能を付加してもよく、 また、 回折格子の作製される面は平面だけでなく、 光学的な機能を付加 するために曲面の上に作製されても.よい。 さらに、 回折格子は、 プリズ ムシートと一緒に用いられてもよい。 たとえば、 x y z空間を考えたと き、 回折格子で X方向に光を曲げ、 y方向にはプリズムシートで曲げる ということも考えられる。
面光源装置において導光板 1 1 2から出射される白色光を垂直方向に 曲げるために使用されるホログラムを形成した光学フィルム 1 1 0に、 偏光分離や色分離や反射防止の機能を組み合わせることで、 光の利用効 率を上げることができる。
偏光分離や色分離や反射防止の機能は、 微細な周期構造を作ることで 実現できる。 また、 ホログラムとして表面レリーフ型ホログラムの回折 格子を使うことができる。 表面レリーフ型ホログラムは転写工法で作製 でき生産性が高いので大量生産に向いている。
図 6ほ、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子の深さと周期及び 鋸歯の位置ずれの関係を示す図である。
回折格子の深さは深さすぎても浅すぎても、 出射面の垂直方向に光が 出射する効率は落ちる。 入射角が 6 0 ° であるとき、 平均の周期 dが 0 . 6 μ m以上 1 0 m以下であり、 回折格子の屈折率を nとしたとき 格子溝の平均の深さ hが m X d / ( n— 1 ) (但し、 0 . 5 < mく 1 . 0 ) の条件のとき、 効率が高い。 このとき、 最適な深さは、 周期と鋸歯 の山の位置ずれ uに依存する。 たとえば周期が 5 mで、 ずれ量 u / d が 0 %のときは 7 . 4 mが最適な深さの一つである。 周期が 5 μ ηιで u / dが 2 0 %のときは 6 . 2 μ mが最適な深さの一^ 3である。
ただし、 重要なのは斜面の傾き角であり、 溝が深さの数十％埋まって いても良い。 ここで使われる深溝で面積の深い回折格子を量産するには 铸型から転写して作ることが望ましい。 铸型から転写す.る樹脂とじては 熱又は U V光で硬化する樹脂を用いることが望ましい。
深い溝を持つ鎵¾ ^を作る方法としては、 石英基板上に電子線レジスト を塗布し、 電子線描画したのち R I E (反応性イオンエッチング） で掘 る方法や X線放射光で露光 ·現像する方法、 グレースケールマスクのパ ターンを露光 ·現像する方法、 パイ トで彫る機械加工法で作製する方法 がある。 錶型から転写される光学フィルムの樹脂としての性質は使用条 件に応じて、 光透過性のよいアクリル樹脂や P MMA樹脂、 あるいは、 転写性のよいォレフィン樹脂が望ましい。
図 6に示すように鋸歯の歯の向きは、 矢印 1 1 8のように長い方の辺 に沿った方向で規定される。 鋸歯の歯の向きは入射光と平行に近い方 が、 回折効率が高く、 入射光と垂直に近い場合は回折効率が低い。
光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子は、 入射面つまり、 導光板 1 1 2からの光の入射面側に形成され、 導光板 1 1 2からの入射光を回 折する。
一般に光が膜の斜めから入射 ·出射するとフレネル損失が増大する が、 鋸歯の向きを下にすることで、 平面に入射するよりは入射時のフレ ネル損失を低減できる。 また、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格 子であれば出射光は面に垂直に出ることになり、 これによつても、 フレ ネル損失は低減する。
図 7は、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子の溝 1 2 0の形状 の一例を示す図である。 図 7 ( a ) は光学フィルム 1 1 0の上面図であ り、 図 7 ( b ) は光学フィルム 1 1 0の正面図である。
回折格子の溝 1 2 0を扇状にすることで、 点光源に対応して垂直方向 に光を曲げて、 輝度を高くすることができる。 図に示した扇状の溝 1 2 0は'鋸歯で、 ある一点を取り巻く同心円に沿って 弧状に溝を形成す る。 すなわち、 円弧状の反射面を形成する。 扇状の溝' 1 2 0は必ずしも 連続した溝である必要はない。
図 8は、 光学フィルム 1 1 0に形成された回折格子の三角形の鋸歯 1 2 6からのずれの大きさを示す図である。
回折効率が最大になる条件は鋸歯 1 2 6から少しずれたところに存在 する。 図には、 このずれ 1 2 8が示されている。 最適な格子形状は、 入 射角度、 波長、 周期、 深さ、 屈折率によって異なる。 周期的回折格子の 回折効率の厳密解を求める方法で、 格子形状を試行錯誤で変えて数値計 算すれば、 最適な形状の一つが得られる。
回折格子の垂直方向への回折効率は実用上 7 0 %以上であるのが望ま しい。 光学フィルム 1 1 0にプリズムを形成したプリズムシ一トではフ レネル損をいれて、 約 9 0 %の高い曲げ効率が実現されているが、 光学 フィルム 1 1 0に形成した回折格子でも同等の特性を出すことができ る。
光源に LEDを用いた場合、 導光板の入光部近傍で輝度むらが発生しや すいが、 導光板の上に設置する光学フィルム 1 1 0をプリズムシートで はなく回折格子ゃホログラムなどにすることにより、 輝度むらを抑制す ることができる。
図 9は、 拡散体による光の散乱方向を定義するベク トル （S x， S y , S z ) を示す図である。
光学フィルム 1 1 0の出射面は回折格子の溝の向きを X方向として X y面内にあり、 光は z方向に伝播するものとする。 図中において、 z方 向に進む入射光 1 3 6、 光学フィルム 1 1 0によって観測器 1 4 0方向 に散乱された散乱光 1 4 2が示されている。 また、 散乱方向を向いた単 位べク トル 1:3 8、 この単位べク トル 1 3 8の終点を含む光学フィルム 1 1 0に平行な参照面 1 44が示されている。
前記ベク トル （S x, S y； S z ) は、 散乱方向を向いた前記単位べ ク トルの方向余弦、 すなわち （c o s ( 0 1) , c o s ( θ 2 ) , c o s ( 0 3) ) で定義される。 ただし、 角度 0 1 , Θ 2 , 0 3は、 前記単 位ベク トルが X , y , Z軸とそれぞれなす角である。
ここで、 0 1の範囲をなるベく小さく して、 0 2の範囲を隣り合う異 なる次数の角度分布の谷間が埋まるく らいの大きさに設定する。 つま り、 8次の回折角が 0° 、 9次の回折角が 7° であれば、 理想的には一 c o s (8 3° ) く S yく s i n (8 3° ) , S x = 0である拡散体が よい。 なお、 導光板 1 1 2の光にある色むらをなくすためには、 X , y 方向の向きが逆になり、 一 c o s (8 3° ) く S xく s i n (8
3° ) ， S y = 0であるような拡散体がよい。 このようなホログラム拡 散体の製法としては、 特開 2 00 1— 7 1 9 5 9号公報の実施例に記載 の方法を採用することができる。 ホログラム拡散体は表面レリーフ型で も体積位相型でもよい。
光学フィルム i i oにおいて偏光又は波長選択を行うことにより、 光 の利用効率を上げることができる。 たとえば、 面光源装置から出た光 が、 入射角 6 0 ° 近傍で光学フィルム 1 1 0に入射するときの周期 0 . 6 μ πι以下で、 深さ 0 . 5 μ m以下のレリーフ形状が存在すると、 特定 の波長及び偏光を持った光だけが、 8 0 %以上の効率で反射され、 残り の光は 8 0 %以上の効率で透過する。 このとき、 波長や入射角度で最適 なレリーフ形状を選択する。 ここで反射された光を再利用すれば、 光の 利用効率を上げることができる。 たとえば、 周期 0 . 6 μ ηι以下で、 深 さ 0 . 5 μ πι以下のレリーフ形状をカラーフィルタの赤緑青のマトリク スにあわせて、'周期や深さを設計し、 光を垂直方向に曲げるフィルムと 組み合わせ、 かつ、 マ ト リ クスの位置を合わせることで、、 偏光フィルム やカラーフ ルタでロスしていた光の利用効率を上げた液晶表示装置が できる。 なぜなら、 偏光フィルムでは二つの偏光のうち一つ、 つまり、 光量の 5 0 %を失い、 カラーフィルタでは 3原色の内 2つ、 つまり、 光 量の 6 7 %を失っているが、 ある偏光のある色だけを透過し、 戻り光を 再利用することができれば、 光の利用効率を大幅に増大させることが可 能となるからである。 また、 光を曲げるレリーフ形状とサブミクロン周 期の小さな格子は、 空気とフィルムの界面でのフレネル反射を少なくす るために、 同じフィルムの表裏にあるのが好ましい。 さらに、 サブミク ロン周期の小さな格子の層は複数重ねてもよい。 また、 面光源装置にお ける発光層となる導光板の出射光の出る表面には、 拡散体や反射防止膜 のあるのが好ましい。
図 1 0は、 液晶ディスプレー装置の他の例を示す図である。 この液晶ディスプレー装置においては、 光源 1 54から導光板 1 4 8 の左の端面 1 5 2に入射した光は、 導光板 1 4 8の裏面 1 5 0で反射さ れ、 次に、 導光板 1 48表面の拡散体 1 4 6で拡散され、 さらに回折格 子などの光学フィルム 1 6 0， 1 6 2で曲げられて、 垂直方向へ出射さ れる。 導光板 1 4 8の裏面 1 50からの反射角度と導光板 1 4 8表面で の拡散角度及ぴ光学フィルム 1 6 0, 1 6 2の曲げ角度を最適に調整す ることで、 垂直方向での輝度を高くすることができる。
光源 1 54からの距離によって光の広がり角度が異なるので、 場所に よって、 拡散特性を変えたほうが面内で均一な輝度が得られる。
光学フィルム i 6 0， 1 6 2と空気の屈折率をそれぞれ n 0， n lと すると、 光学フィルム 1 6 0， 1 6 2に入射する場合のプリユースター 角 0 Bは式 （4) で定義される。
t a n ( Θ Β) =n l/n 0 ·, . · > (4)
ブリュースター角で光が入射すると、 電場べク トルの振動方向が入射 面に平行な成分は完全に透過するので、 こちらの偏光 （P成分） を選べ ば、 界面での透過率を 1 0 0 %にできる。 また、 ホログラムも偏波依存 性がある。 たいてい、 平面に対して透過率の高い偏波とホログラムで透 過率の高い偏光は向きが一致するので、 両者共、 透過率の高いほうの偏 光を選択することは可能である。 実施例
次に、 添付図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。 な お、 本発明はこの実施例に限定されない。
図 1 1は、 本実施の形態の光学フィルムの構成を示す図である。
光学フィルム 1 0は、 透明なベースフィルム 1 1の一方の面である入 射面 1 2に所定形状が形成され、 他方の面である出射面 1 3にホロダラ ムが形成されている。
ベースフィルム 1 1は、 例えばポリエチレンテレフタレート （P E T) により構成されている。 入射面 1 2の所定形状と出射面 1 3のホロ グラムは、 ベースフィルム 1 1上に光硬化樹脂によって形成したもので ある。
ベースフィルム 1 1は、 入射した白色光を入射面 1 2に形成された所 定形状で曲げ、 出射面 1 3から垂直に出射するようにする。 出射面 1 3 に形成されたホログラムは、 ディフューザとして出射面 1 3から出射さ れる光の方向を拡散する。
入射面 1 2には、 前記所定形状として幾何光学的な屈折により光を曲 げるプリズムを形成することができる。 このプリ.ズムの溝又は山は、、略 三角形の断面を有し、 前記三角形の内部で光が全反射することを利用し て光の方向を曲げる。'
また、 入射面 1 2には、 光の波動的性質を利用して光を曲げる回折格 子又はホログラムを形成することにより光を曲げることもできる。
図 1 2は、 光学フィルム 1 0の入射面 1 2に形成された回折格子の形 状を示す図である。
回折格子の寸法は、 h = 6. 2 μπι、 d = 5 μ m, ι= 1 μ πιであ る。
入射面 1 2には、 前記所定形状として平均周期 200 m以下の溝又 は山からなる、 ホログラムを形成することができる。 このホログラム は、 入射角が 60° ± 1 5° の白色光を出射面に垂直方向に曲げる透過 型回折格子であって、 光学材料の屈折率を nとし、 ml , m2 = 1 , 2， 3 · · · としたとき、 平均の周期が m l X (5. 0 ± 1. 0) μ m、 平均の深さが m2 X (3. 7 ± 1. 0) / (n— 1 ) / mである鋸 歯形状を有す。 このとき、 光学特性は主に斜面の傾きで決まるので、 例 えば、 溝が深さの 5 0%まで埋まっていても機能しうる。 この鋸歯形状 は、 Nレベル （N=4， 5， 6 · · · ) で近似したものである。 つま り、 斜面は （N— 1) 段の階段で近似している。
図 1 3は、 光学フィルム 1 0の製造方法を説明する図である。
最初のステップ S 1 1においては、 光学フィルム 1 0を作製するべ一 スとなるベースフィルムを用意する。 このべ一スフイノレムには、 例えば ポリエチレンテレフタレート （P ET) を材質とするものを利用するこ とができる。
ステップ S 1 2においては、 ステップ S 1 1で準備したベースフィル ムにおいて、 出射面となる一つの面にホログラムを形成する。 さらに、 ステップ S 1 3において、 入射面となる前記一つの面に対向する他の面 に回折格子のような所定形状を形成する。
図 1 4は、 前記ステップ S 1 2又は S 1 3におけるホログラム又は所 定形状の製造装置を示す図である。
ここでは、 製造装置 8 8は、 前記ステップ S 1 2における光学フィル ム 1 0の出射面 1 3にディフューザとなるホログラムを形成するものと して説明するが、 同様に回折格子やプリズムの形成も可能である。 ま た、 S 1 3における光学フィルム 1 0の入射面 1 2へのプリズムの形成 は、 出射面 1 3にホログラムが形成されたベースフィルム 1 0の入射面 1 2に対して、 この製造装置 88によって同様に形成される。
製造装置 8 8において、 金型ロール 8 2には、 光硬化型樹脂 7 0を供 給する供給へッド 6 8が対向して配置されており、 金型ロール 8 2の回 転方向下流には、 メータリングロール 7 8、 エップロール 80、 紫外線 照射装置 8 6、 離型ロール 8 4が、 この順序で設けられている。
金型ロール 8 2には、 その周面の回転方向に沿って溝条が形成されて おり、 溝条に型取りされて光硬化型樹脂 7 0の表面に凸条を形成するよ うになつている。
溝条の形成は、 ダイヤモンドパイ トを製作し、 金型ロール 8 2の表面に ダイヤモンドパイ トと精密旋盤加工機により溝加工を施した。 この金型 ロール 8 2は真鍮の材質で製作し、 ダイヤモンドパイ トで溝加工後、 速 やかにクロム無電解メツキを行い表面の酸化、 光沢、 機械強度保護を行 つた。 光硬化型樹脂 7 0としては、 本実施の形態では商品名サンラット R 2 0 1 (三洋化成工業株式会社製） を用いた。
製造時には、 光硬化型樹脂 7 0を樹脂タンク 6 4から圧力制御装置 6 6、 供給ヘッド 6 8を介して金型ロール 8 2に供給する。 供給の際に は、 光硬化型樹脂 7 0の供給圧力は圧力センサーで検知しながら、 圧力 制御装置 6 6で制御し、 金型 ール 8 2に塗布する圧力を調整してい る。 金型ロール 8 2で塗布した光硬化型樹脂 7 0は、 メータリングロー ル 7 8により膜厚を一定に調整している。 メータリングロール 7 8に は、 ドクタープレード 7 2が設けられており、 メータリングロール 7 8 に付着した樹脂を搔き取り、 金型ロール 8 2に塗布された樹脂の均斉度 を安定化させている。
メータリングロール 7 8の下流にあるニップロール 8 0と金型ロール 8 2との間には、 ベースフィルム 1 0となる透明ベースフィルム （透明 フィルム） 7 4が供給されており、 透明ベースフィルム 7 4をニップロ ール 8 0と金型ロール 8 2で挟み込んで、 光硬化型樹脂 7 0に透明べ一 スフイルム 7 4を密着させている。
光硬化型樹脂 7 0に透明ベースフィルム 7 4が密着した状態で紫外線照 射装置 8 6に到達すると、 紫外線照射装置 8 6から発した紫外線により 光硬化型樹脂 7 0が硬化するとともに、 透明ベースフィルム 7 4に接着 し、 一体のフィルムとした後、 離型ロール 8 4により金型ロール 8 2か ら一体のフィルムシ一ト 7 6を剥離する。 これにより、 長尺のフィルム シート 7 6を連続的に得ることができる。
このようにベースフィルム 7 4の出射面にホログラムを形成した一体 のフィルムシ一ト 7 6とした後、 同様の工程によりフィルムシ一ト 7 6 の入射面 1 2にプリズムを形成する。 これらの工程によって、 ベースフ イルム 1 1の出射面 1 3にホログラムが、 入射面 1 2にプリズムが一体 として形成された光学フィルム 1 0が作製される。
このようにして製造したフィルムを所定の寸法に裁断して光学フィル ム 1 0を得る。 "従来行われていた射出成型や熱プレス工法では、 回折格 子の肉厚に関して成型上の限界があり、 例えば、 2インチサイズの面で 0 . 8〜： L . 0 m m、 6インチサイズの面で 1 . 0〜 1 . 5 m mの肉厚 であり、 それ以上薄くすることは困難であつたが、 本実施の形態では、 金型ロール 8 2により連続的に製造するものであるから、 従来よりも肉 厚を薄くすることができる。
また、 長尺のフィルムを裁断して光学フィルム 1 0とするものである から従来の製造方法に比較して製造が容易であり、 製造コストを低減す ることができる。
即ち、 従来行われていた射出成型法では、 サイズの異なる光学フィルム 1 0を製造する場合には、 サイズ毎にその製品特有の金型を成型する必 要があり、 製造コストが高くなつていた。 また、 定尺寸法で透明樹脂を 熱プレスして製作する方法では、 型取り後定尺品の各端面を力ッ トし、 力ット面を研磨する工程が必要であり、 カツト工程や研磨工程の工数が かかっていたが、 本実施の形態では、 フィルムを所定の寸法に裁断する だけでよい。
尚、 本実施形態における透明ベースフィルム 7 4としては、 ポリェチ レンテレフタレート （P E T ) を用いたが、 これに限らず、 ポリカーボ ネートやアクリル樹脂、 熱可塑性ウレタン等を用いることができる。 ま た、 光硬化型樹脂 7 0としてもァクリル変成エポキシゃァクリル変成ゥ レタン等の他の材料を選定することが可能である。
また、 紫外線照射装置 8 6の光源は、 メタルハライ ドランプ （最大 8 k w ) を用い、 フィルムシート 7 6の送り速度は、 6 mZ m i nで製作 した。 送り速度は、 光硬化型樹脂 7 0の硬化特性、 透明ベースフィルム 7 4の光吸収特性により変化するが、 更に W (ワッ ト数） の高いメタル ハライ ドランプを用いることにより、 送り速度を速めることが可能であ る。
図 1 5は、 光学フィルム及ぴ面光源装置を用いた液晶ディスプレー装 置の構成を示す図である。
この液晶ディスプレー装置は、 携帯電話又は薄型パソコン等に用いる ものであって、 光源 5 4、 反射板 5 6、 導光板 4 8、 拡散体 4 6、 光学 フィルム 1 0を有する面光源装置と、 液晶パネル 5 8とを有している。 面光源装置においては、 図の下から反射板 5 6、 導光板 4 8、 拡散体 4 6、 光学フィルム 1 0の順に配置されている。 光源 5 4を発した光 は、 導光板 4 8の入光端面 5 2から入射され、 導光板 4 8の出射面に対 向する裏面 5 0に形成した図示しない凸条 （凸部） に全反射され、 出射 面の全面からこの出射面に形成されたホログラムの如き拡散体 4 6に向 けて出射される。 この拡散体 4 6としては、 出射面上の位置によって光 を拡散する方向が異なる非等方的な拡散特性を有するホログラムを用い ることができる。
このホログラムは、 導光板 4 8の底面で光が反射するために視点と光 源を結ぶ直線上に生じ得る輝線を低減するように、 前記直線と垂直な方 向に光を拡散する。 また、 このホログラムは、 色分散を抑制する。
このホログラムには、 表面レリーフ型ホログラムを利用することがで きる。 この表面レリーフ型ホログラムは、 スペックルパターンが形成さ れた電铸型のロールからの転写によるエンボス加工によるものである。
このホログラムにおいて、 スペックルと称される例えば細長い楕円状 の窪みが一定の方向を長手方向として多数ランダムに形成されている。 ホログラムに入射された光は、 このスペックルの長手方向と直交する方 向に強く拡散される。 したがって、 スペックルの方向とそのサイズを設 定することにより、 光を非等方的に拡散するホログラムの特性を設定す' ることができる。
なお、 拡散体 4 6は、 面光源装置の構造を簡略化するために、 省略す ることもできる。 この場合、 導光板 4 8から出射された光は、 拡散体 4 6で拡散されることなく直接に光学フィルム 1 0に入射する。
拡散体 4 6にて拡散された光は、 光学フィルム 1 0に入射する。 光学 フィルム 1 0は、 光曲げ及ぴ反射防止用のものであり、 拡散体 4 6から 斜めに入射された光を垂直方向に曲げ、 図示しない液晶パネル 5 8に対 して略均一な輝度の分布光束を効率よく伝達する。
なお、 前記面光源装置では、 光学フィルム 1 0には偏光分離、 色分離 又は反射防止の少なく とも一つの機能を有するフィルムを隣接して配置 することができる。 このフィルムは、 周期 0 . 6 μ πι以下、 深さ 0 . 5 μ m以下のレリーフ形状を有する回折格子によって構成することができ る 図 1 6は、 光学フィルム 1 0に形成されたプリズムの配置とホログラ ムの拡散方向の第 1の具体例を示す図である。
第 1の具体例においては、 図示しない導光板において、 矩形状の光学 フィルム 1 0の一つの角の近傍に相当する位置に対応する導光板に光源 5 4が配置されている。 すなわち、 光源 5 4は、 この光学フィルム 1 0 と平行に配置された同様の矩形状の導光板の一つの角の近傍に配置され ている。 この導光板は前記光源 5 4からの光を光学フィルム 1 0に反射 し、 光学フィルム 1 0には導光板から光が斜めに入射している。
光学フィルム 1 0の入射面においては、 前記導光板から入射した光を 出射面に垂直な方向に曲げるように、 前記光源 5 4を軸とした同心円状 に溝又は山を配置したプリズムが形成されている。 ノ
光学フィルム 1 0においては、 入射面のプリズムに''よる光の反射によ つて、 視点と光源 5 4を結ぶ線上に連続して光が反射したこどによる輝 線が生じ得る。 このような輝線が現れると、 液晶パネルにおける画像等 の品質が低下する。
出射面に形成されたホログラムは、 ディフューザとして前記同心円の 接線方向 tに光を拡散している。 したがって、 出射面から出射される光 は前記輝線と垂直方向に拡散されることになるので、 前記輝線の出現が 抑制される。
同様に、 光学フィルム 1 0の入射面にホログラムを形成した場合も、 ディフューザとして前記接線方向 tに光を拡散することにより、 輝線の 出現を抑制することができる。
図 1 7は、 光学フィルム 1 0に形成されたプリズムの配置とホロダラ ムの拡散方向の第 2の具体例を示す図である。
第 2の具体例においては、 図示しない導光板において、 矩形状の光学 フィルム 1 0の一辺の近傍に相当する位置に光源 5 4が配置されてい る。 すなわち、 光源 5 4は、 この光学フィルム 1 0と平行に配置された 同様の矩形状の導光板の一つの辺の近傍に配置されている。
光学フィルム 1 0の入射面においては、 前記導光板から入射した光を 出射面に垂直な方向に曲げるように、 前記光源が近傍に配置された辺と 平行に溝又は山を配置したプリズムが形成されている。
この光学フィルム 1 0の出射面 1 3においては、 前述の輝線の出現を 抑制するため、 前記平行な溝又は山の方向 tを拡散方向としたホロダラ ムが形成されている。
同様に、 光学フィルム 1 0の入射面にホログラムを形成した場合も、 ディフューザとして前記方向 tに光を拡散することにより、 輝線の出現 を抑制することができる。
前述のように本実施の形態では、 面光源装置から出射された白色光が 垂直方向に曲がるよう、 色分散，徧波分散が小さく、 回折効率の高いホ ログラムを用いた光学フィルムと、 このような光学フィルムを用いた面 光源装置を提供した。
ホログラムとして、 回折格子を例にとれば、 一般に回折格子の鋸歯 (ェシエレッ ト） 形状が回折効率を高くするのに有効である。 また、 鋸 歯形状よりさらに、 形状を最適化し、 回折効率を上げた回折格子の設計 も可能である。
本発明によると、 さらに輝度を向上させた、 光の出射方向を制御する 光学フィルムと、 このような光学フィルムを用いた面光源装置を提供す ることができる。

Claims

請求の範囲
1. 入射光を曲げる形状を形成した入射面と、
空間内の特定角度範囲のみに光を拡散する拡散体を形成した、 前記入 射面に対向する出射面を有し、，
前記入射面の形状は、 前記入射面に入射した光を前記出射面に垂直方 向に曲げること
を特徴とする光学フィルム。
2. 前記入射光は白色光であり、 前記入射面の形状は、 前記白色光 を前記出射面に垂直方向に曲げることを特徴とする請求の範囲第 1項記 载の光学フィルム。
3. 前記入射面の形状は、 平均周期 2 0 0 m以下の:溝又は:山から. なることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光学フィルム ¾
4. 前記溝又は山は、 同心円に沿って円弧状に形成ざれでいること を特徴とする請求の範囲第 3項記載の光学フィルム。
5. 前記溝又は山は、 ホログラムを構成することを特徴とする請求 の範囲第 3項記載の光学フィルム。
6. 前記ホログラムは、 入射角が 6 0° ± 1 5° の白色光を出射面 に垂直方向に曲げる透過型回折格子であって、 光学材料の屈折率を nと し、 ml， m 2 = 1 , 2, 3 - · ' としたとき、 平均の周期が m 1 X
(5. 0 ± 1. 0) / m、 平均の深さが m 2 X (3. 7 ± 1. 0) Z (n - 1 ) μ πιである鋸歯形状、 または、 該形状の溝が深さの 5 0%未 満だけ埋まっている形状であることを特徴とする請求の範囲第 5項記載 の光学フィルム。
7. 前記鋸歯形状は、 Νレベル （Ν=4, 5, 6 · · · ) で近似し たものであることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の光学フィルム。
8 . 前記溝又は山は、 断面が略三角形であることを特徴とする請求 の範囲第 3項記載の光学フィルム。
9 . 前記溝又は山は、 光が前記三角形の内部で全反射することを利 用して光を曲げることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の光学フィル ム。
1 0 . 前記出射面の拡散体の拡散角度が、 全ての方向において 1 0 度以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 9項のいずれか 1項に記載の光学フィルム。
1 1 . 前記出射面の拡散体のヘイズ値が 5 0 %以下であることを特 徴とする請求の範囲第 1項乃至第 9項のいずれか 1項に記載の光学フィ ルム。
1 2 . 前記出射面の拡散体が、 エンボス加工によって作られたもの であることを特徴とする請求の範囲第 1 0項及ぴ第 1 1項記載の光学フ ィルム。
1 3 . 前記ェ.ンボス加工は、 スペックルパターンが形成された電鎳 型からの転写によるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項記 載の光学フィルム。
1 4 . 前記エンボス加工は、 微細凹凸形状が形成された金型ロール からの転写によるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 2項記载 の光学フィルム。
1 5 . 請求の範囲第 1項乃至第 1 4項のいずれかに記載の光学フィ ルムを導光板の光出射面上に配置してなる面光源装置において、 光学フ イルムの入射光を曲げる形状が形成されている入射面を導光板側に向け て設定することを特徴とする面光源装置。
1 6 . 前記導光板が、 光出射面に異方性拡散特性を有するホログラ ム拡散体を一体整形してあることを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載 の面光源装置。
1 7 . 前記導光板と光学フィルムの間、 もしくは光学フィルムの光 出射面上に、 偏光分離、 色分離または反射防止の機能を有するフィルム を配置したことを特徴とする請求の範囲第 1 5項又は第 1 6項記載の面 光源装置。
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