JP2006107993A - 集光シート、面光源装置、集光シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から入射する光を集光することができ、製造が容易で安定して確実に製造することができる集光シート、面光源装置、集光シートの製造方法を提供する。
【解決手段】断面形状が略台形形状である単位形状を有した導光部３２の入射面３２ａ上に接合するとともに、空隙部Ｓを覆うように配置された透明層３３を設ける。この透明層３３上に、空隙部Ｓに入射しようとする光を反射する反射層３４を設ける。反射層３４が設けられていない部分は、透過部３３ａとし、入射面３２ａに入射する光を遮らないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト装置等に使用される集光シート、面光源装置、集光シートに関するものである。

透過型の液晶ディスプレイ等を背面から照明する面光源として各種方式のバックライトが提案、実用化している。バックライトには、主として、面光源でない光源を面光源に変換する方式によりエッジライト型と直下型とがある。これらいずれの形態のバックライトにおいても、光を適度に集光する集光シートが用いられている（特許文献１参照）。

しかし、上述の従来の集光シートでは、光源からさまざまな角度で入射する光を、目標とする出射角度内に集めきれずに、不要な方向へ出射する光が多く、十分な集光効果を得ることができなかった。
また、正面方向から外れた方向へ出射する光の強度を低く抑え、光の利用効率を高くする面光源素子（レンズシート）が、特許文献２に提案されている。

しかし、特許文献２の図７（ａ），（ｂ）に記載されているレンズシートでは、反射膜１５が錘状凸部１１の斜辺部分に設けられているので、平面部１２に入射した光が錘状凸部１１の内側から斜辺部分に到達しても、反射膜１５が形成されておらず空気の場合と比べて、全反射となりにくく、反射時に光量が減少してしまうという問題があった。
また、特許文献２の図７（ａ），（ｂ）に記載されているレンズシートでは、平面部１２に入射せずに斜辺部分に到達した光は、対向している斜辺間で多数回反射を繰返した後に光源側へ戻るので、反射による光量損失が大きいという問題があった。

一方、特許文献２の図７（ｃ）には、錘状凸部１１の斜辺部分の周りに反射膜１５を形成せずに、反射膜１５が平面部１２と同一面となるように形成した例が図示されている。
特許文献２では、錘状凸部１１の斜辺部分の周りと反射膜１５とに囲まれた部分が空気であるのか、他の材料で満たされているのかについて、全く示されていない。仮に、錘状凸部１１の斜辺部分の周りと反射膜１５とに囲まれた部分が、仮に空気であるとすると、反射膜１５を形成することが困難であるとともに、反射膜１５の固定保持する面積が僅かであり、反射膜１５が安定して配置されないという問題が生じてしまう。逆に、錘状凸部１１の斜辺部分の周りと反射膜１５とに囲まれた部分に他の材料が設けられているとすると、特許文献２の図７（ａ），（ｂ）に記載されているレンズシートと同様に、全反射となりにくく、反射時に光量が減少してしまうという問題が生じてしまう。
特開平１０−１７０７２５号公報 特開平１０−１０６３２７号公報第７図

本発明の課題は、光源から入射する光を集光することができ、製造が容易で安定して確実に製造することができる集光シート、面光源装置、集光シートの製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、シート面に直交する方向の断面形状が略台形形状である単位形状を有し、前記台形の上底部分を入射面（３２ａ）とし、前記台形の下底部分を出射面として前記単位形状をシート面方向に複数並べて配置され光透過性を有し、前記入射面に入射して前記台形の斜辺部（３２ｂ）に当たる光を反射して前記出射面に向けることにより出射光を集光する導光部（３２）と、前記導光部の単位形状の間に設けられた空隙部（Ｓ）と、前記入射面上に接合するとともに、前記空隙部を覆うように配置されたフィルムであって、前記入射面に対応する位置にあって光を透過する透過部（３３ａ，２３３ａ）と、前記空隙部に入射しようとする光を反射する反射部（３４，２３３ｂ）とを有した入射光選別フィルム部（３３，３４，２３３）と、を備える集光シート（３０，２３０）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の集光シートにおいて、前記入射光選別フィルム部（３３，３４，２３３）は、前記透過部を含む光を透過する透明層（３３）と、前記透明層の入射側に別層として前記空隙部（Ｓ）を覆う位置に設けられ、光を反射する前記反射部を形成する反射層（３４）と、を備えること、を特徴とする集光シート（３０）である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の集光シートにおいて、シートの法線と前記単位形状の前記斜辺部との成す角度をα、前記単位形状の台形の下底部分の幅をＰ、前記透明層（３３）の厚さをＴとすると、前記台形の高さに相当する前記単位形状の下底部分から上底部分までの距離Ｈは、Ｈ＝（Ｐ−Ｔ×ｔａｎ２α）／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）の関係を略満足すること、を特徴とする集光シート（３０）である。

請求項４の発明は、請求項１に記載の集光シートにおいて、前記透過部（２３３ａ）及び前記反射部（２３３ｂ）は、前記入射光選別フィルム部の厚さ方向において同一層となる位置に形成されていること、を特徴とする集光シート（２３０）である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、最大出射角度をω、シートの法線と前記単位形状の前記斜辺部との成す角度をα、前記導光部（３２）の屈折率をＮとしたとき、前記単位形状は、（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２＜α＜（ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２の関係を略満足すること、を特徴とする集光シート（３０，２３０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、前記導光部（３２）の前記入射面（３２ａ）に対応する前記透過部（３３ａ，２３３ａ）の表面は、平坦面であること、を特徴とする集光シート（３０，２３０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、前記入射光選別フィルム部（３３，３４，２３３）は、前記単位形状とは別に形成されたフィルムを用いて形成されていること、を特徴とする集光シート（３０，２３０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、前記単位形状は、断面形状が略台形の四角錘台又は円錐台であること、を特徴とする集光シートである。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、前記導光部（３２）は、略台形の断面形状が一方向に延在する前記単位形状を平行に多数並べて形成されていること、を特徴とする集光シート（３０，２３０）である。

請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の集光シート（３０，２３０）と、前記集光シートに入射する光を発する光源（１０）と、を備える面光源装置である。
請求項１１の発明は、請求項９に記載の集光シートをその単位形状の並ぶ方向が直交するように積層配置した複数の集光シートと、前記集光シートに入射する光を発する光源と、を備える面光源装置である。
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の面光源装置において、前記集光シート（３０，２３０）と前記光源（１０）との間に、拡散シート（２０）を配置したこと、を特徴とする面光源装置である。
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の面光源装置において、前記集光シート（３０，２３０）の少なくとも一部は、紫外線硬化及び／又は光反応性樹脂を用いて形成されており、前記拡散シートは（２０）、紫外線吸収作用を有すること、を特徴とする面光源装置である。

請求項１４の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の集光シート（３０，２３０）の製造方法であって、前記入射光選別フィルム部（３３，３４，２３３）の前記透過部（３３ａ，２３３ａ）及び／又は反射部（３４，２３３ｂ）は、前記台形の斜辺部（３２ｂ）により反射することができるエネルギー線を前記単位形状の前記台形の下底部分からシートの略法線方向から照射することにより形成すること、を特徴とする集光シートの製造方法である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）入射面上に接合するとともに、空隙部を覆うように配置されたフィルムであって、入射面に対応する位置にあって光を透過する透過部と、空隙部に入射しようとする光を反射する反射部とを有した入射光選別フィルム部を備えるので、反射部を容易に形成することができ、形成された反射部を安定して保持することができる。また、空隙部を有していることから、全反射を利用して光を効率よく集光することができる。

（２）入射光選別フィルム部は、透過部を含む光を透過する透明層と、透明層の入射側に別層として空隙部を覆う位置に設けられ、光を反射する反射部を形成する反射層とを備えるので、反射層の形成に利用できる手法が多く、集光シートの製造を容易に行うことができる。また、光源側に設けられている他の光学要素と接触したときのニュートンリングの発生を防ぐことができる。

（３）台形の高さに相当する単位形状の下底部分から上底部分までの距離Ｈは、Ｈ＝（Ｐ−Ｔ×ｔａｎ２α）／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）の関係を略満足するので、反射層の製造に適した台形形状であって、集光特性も良好にすることができる。

（４）透過部及び反射部は、入射光選別フィルム部の厚さ方向において同一層となる位置に形成されているので、より簡単に集光シートを製造することができる。また、入射光選別フィルムの透過部に斜めに入射してそのまま通過してしまう光線が反射層のサイド面で反射されるので損失を少なくすることができる。

（５）前記単位形状は、（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２＜α＜（ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２の関係を略満足するので、効率よく光を集光することができる。

（６）導光部の入射面に対応する透過部の表面は、平坦面であるので、損失光を生じず、光の利用効率を高くすることができる。

（７）入射光選別フィルム部は、単位形状とは別に形成されたフィルムを用いて形成されているので、集光フィルムの製造を容易にすることができる。

（８）単位形状は、断面形状が略台形の四角錘台又は円錐台であるので、一枚の集光シートにより、２方向又は全方向の集光を行うことができる。

（９）導光部は、略台形の断面形状が一方向に延在する単位形状を平行に多数並べて形成されているので、導光部の製造を容易に行うことができる。

（１０）単位形状の並ぶ方向が直交するように積層配置した複数の集光シートを備える面光源装置であるので、直交する２方向の集光を行うことができる。

（１１）集光シートと光源との間に、拡散シートを配置したので、ムラのない均一な照明を行うことができる。

（１２）拡散シートは、紫外線吸収作用を有するので、集光シートの少なくとも一部に紫外線硬化及び／又は光反応性樹脂を用いて形成されていても、照明光により黄変するなどの不都合を生じることなく、製品寿命を長くすることができる。

（１３）入射光選別フィルム部の透過部及び／又は反射部は、台形の斜辺部により反射することができるエネルギー線を単位形状の台形の下底部分からシートの略法線方向から照射することにより形成するので、反射層を精度よく、かつ、簡単に製造することができる。

光源からさまざまな角度で入射する光を集光するという目的を、セルフアライメントを利用して製造が容易で安定して確実に製造することができるようにして実現した。

図１は、本発明による集光シート３０を含む面光源装置の実施例１を示す図である。
本実施例による面光源装置は、光源１０，拡散板２０，集光シート３０，反射板４０等を有し、枠部５０により保持されている。
光源１０は、照明光を発光する部分であり、複数の陰極線管を平行に並べて形成されている。光源の光を出射させる方向と反対側には、反射板４０が配置され、反射板４０の方向に進んだ光を必要な出射方向へ反射する。

拡散板２０は、通常の樹脂に拡散剤とベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、サリチレート系等の紫外線吸収剤を練りこんだフィルム、拡散ビーズと紫外線吸収剤をコーティングしたフィルム、レンチキュラー形状を表面に付与した紫外線吸収剤入りのフィルム等の紫外線吸収剤と拡散剤と拡散用レンズ形状の組み合わせを用いることができる。
拡散板２０は、光源１０からの照明光を拡散し、陰極線管に近いか否かによる照明ムラをなくし、輝度分布が均一な照明光とする役割を果たしている。したがって、拡散板２０から出射する照明光は、様々な出射角度で出射する。特に、本実施例の集光シート３０は、集光度合いが高いので、拡散板の拡散を大きくすることにより輝度の均一性や拡散板のタワミ防止の支柱の影の防止等のムラ発生要因の軽減が可能となる。
後述する集光シート３０は、紫外線硬化樹脂や光反応性樹脂を用いて形成されており、また、光源１０は、紫外光も発光するが、拡散板２０が紫外線吸収作用を有しているので、この紫外光により集光シート３０が黄変等することを防止している。

集光シート３０は、支持フィルム３１，導光部３２，透明層３３，反射層３４を有している。
支持フィルム３１は、集光シート３０を支持するベースとなるフィルムである。支持フィルム３１には、通常の透明フィルムが使用可能だが、耐熱性、低吸湿性等の温度、湿度変化で動きの少ない材料がより好ましい。また、紫外線を使用したセルフアライメントでの製造では紫外線透過率の高い材料、赤外線を用いたセルフアライメントでは赤外線透過率の高い材料が好ましい。

導光部３２は、支持フィルム３１上に一体となるように形成され、シート面に直交する方向の断面形状が略台形形状で延在する単位形状を有している。導光部３２は、その台形の上底部分を入射面３２ａとし、台形の下底部分を出射面となるようにして単位形状をシート面方向に縞状に並べて配置されている。また、導光部３２は、光透過性を有したＵＶ硬化樹脂により形成されている。なお、導光部３２には、屈折率１．４１以上のウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等のＵＶやＥＢ硬化樹脂やＭＭＡの熱重合（キャスティング）等賦型性の良好な成型法が可能な樹脂を用いるとよい。

導光部３２は、入射面３２ａに入射してその台形の斜辺部３２ｂに当たる光を反射して出射面に向けることにより出射光を集光する。なお、導光部３２の単位形状の間には、空隙部Ｓが形成されている。この空隙部Ｓは、空気が存在しており、斜辺部３２ｂは、光を全反射することができ、斜辺部３２ｂにより反射しても光量が減少せず、効率よく照明光を出射できるようになっている。

透明層３３は、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ），ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ），ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ），オレフィン，Ｓｔ（ｓｔｙｒｅｎｅ）等により形成された透明フィルムであり、特に、ＰＥＴのように薄くとも強度の高い物が望ましく、導光部３２の入射面３２ａ上に接合するとともに、空隙部Ｓを覆うように配置されている。なお、透明層３３には、多層フィルムを用いたり、コーティング層を形成したりしてもよい。
反射層３４は、空隙部Ｓに入射しようとする光を反射する反射部であり、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜により正規反射層として形成されている。透明層３３の反射層３４が形成されていない部分は、光を透過する透過部３３ａとなっており、この透過部３３ａの表面（入射面）は、平坦面となっている。
これら透明層３３と反射層３４が組み合わせて設けられることにより、入射光選別フィルム部が形成されている。

図２及び図３は、集光シート３０の製造過程を示す図である。
支持フィルム３１上への導光部３２の製造は、従来から用いられているＵＶ硬化樹脂とロール金型を用いた成型方法により行う。そして、台形の上底に相当する入射面３２ａ上に、感光性粘着層３４１を塗布又は転写して形成する。この感光性粘着層３４１は、屈折率不問でカチオン系、ラジカル系の反応性粘着剤が用いられ、初期状態では粘着性を有し、特定の光が照射されると、照射された部分の粘着性が失われて硬化する性質を有している。

感光性粘着層３４１を形成した後、支持フィルム３１側（台形の下底側）から感光性粘着層３４１が感度を有する光を照射して感光性粘着層３４１を露光する（図２（ａ））。このとき、台形の下底側から入射した光は、導光部３２の斜辺部３２ｂにより全反射して、入射面３２ａのみから出射することとなる。したがって、入射面３２ａに対応した位置にある感光性粘着層３４１は、粘着性が失われて硬化して感光済層３４２となるが、空隙部Ｓに対応した位置にある感光性粘着層３４１には、特に変化が生じず、粘着性を保っている。

露光を行った後に、感光済層３４２を選択的に除去する（図２（ｂ））。この除去方法は、例えば、不図示の粘着シートを貼り付けて感光済層３４２のみを除去してもよいし、洗浄して除去してもよい。

感光済層３４２を除去した後、アルミニウムからなる反射材３４３を基材層３４４上に蒸着した蒸着転写紙を感光性粘着層３４１上に接合し、基材層３４４を剥がす（図３（ａ））。このとき、感光性粘着層３４１と接合した部分の反射材３４３は、感光性粘着層３４１に接合したまま残り反射層３４が形成され、入射面３２ａに対応した位置にある反射材３４３は、基材層３４４と共に除去され、集光シート３０が完成する（図３（ｂ））。本実施例では、蒸着転写紙を用いているので、形成された反射層３４は、先に述べたように正規反射層となる。

このように、本実施例における集光シート３０は、導光部３２の有している光学的特性を利用して感光性粘着層３４１への露光を選択的に行う所謂セルフアライメントと呼ばれる手法を用いたので、反射層３４を必要な位置に精度よく、しかも簡単に形成することができる。
なお、集光シート３０の製造方法は、上述の方法の他に、例えば、感光粘着と転写で反射層を形成すれば除去する必要がなくなり製造コストを下げることができる。
また、通常の感光樹脂を用いて露光後蒸着やスパッタ等で反射層を設けリフトオフしてもよく、その場合には、透過部のみ感光層が除去される。
さらに、露光後反射部の未感光の感光層を除去し透過部は感光層で保護した状態で蒸着やスパッタ等で反射層を設けた後、透過部に残っている感光済みの感光層を除去してもよい。その場合には、感光層は残らないこととなる。

次に、集光シート３０の形状を決める上での必要な要件について説明する。
まず、光を集光させる作用から、導光部３２の斜辺部３２ｂの角度について説明する。
透明層３３の厚さをＴ、導光部３２の台形の高さをＨとし、ＴがＨと比べて十分に小さいとき、光源１０からの照明光は、台形の上底部分（入射面３２ａ）のみに入射するとみなすことができる。ここで、希望の最大出射角度をω、シートの法線と前記単位形状の前記斜辺部との成す角度（斜面角度）をα、出射面への入射角度をβ、出射角度をγ、上底部分（入射面３２ａ）から入射して、斜面に当たらないで出射する光の出射面への最大入射角度をβ₁ 、最大出射角度γ₁ 、導光部３２の屈折率をＮとすると、
β₁ ＝２×α
γ₁ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ×ｓｉｎβ₁ ）＜ω
よって、
α＜（ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２

一方、斜面に一回当たって出射する光の出射面への最大入射角度をβ₂ 、最大出射角度γ₂ とすると、入射面に入射する光の最大角度は９０度であるから、
β₂ ＝ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−２×α
γ₂ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ×ｓｉｎβ₂ ）＜ω
よって、
（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２＜α
即ち、斜面角度αの範囲は、
（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２＜α＜（ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２
を満たすようにするとよい。

なお、斜辺部３２ｂでの全反射条件は、
Ｎ×ｓｉｎ（９０−（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−α））＞１
よって、
α＞ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｃｏｓ^-1（１／Ｎ）
となり、α＞０であるから、Ｎが１．４１４２以上、即ち、通常の透明樹脂であれば必ず全反射する。
また、β₁ ＞β₂ 、即ち、
（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ））／４＜α
であるときには、斜辺部３２ｂに当たらない光γ₁ が最大出射角度γとなり、
β₁ ＜β₂ 、即ち、
（ｓｉｎ^-1（１／Ｎ））／４＞α
であるときには、斜辺部３２ｂに当たった光γ₂ が最大出射角度γとなる。

図４は、台形の高さＨの変化による反射層３４の形成される幅の変化を説明する図である。
ここで、反射層３４の形成過程における露光時の条件から導光部３２の台形の高さＨについて説明する。
導光部３２の単位形状の下底部の幅をＰ、下底部と斜辺部３２ｂとの交点と、透過部３３ａと反射層３４との境界部とを結ぶ線を進む光線Ｌ１がシートの法線と成す角をψとすると、
ψ＝２α、ｔａｎα＝Ｒ／Ｈ、ｔａｎ２α＝（Ｐ−Ｒ）／（Ｈ＋Ｔ）であるから、
Ｈ＝（Ｐ−Ｔ×ｔａｎ２α）／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）となる。
Ｈがこれより高いと、反射層を形成する際の露光時に、光出射面から露光した光が広がり、反射層の幅Ｒが狭くなってしまう（図４中のＲ２）。そして、反射層の幅が狭くなった部分からの照明の入射光は、空隙部Ｓに入射し、損失光となってしまう。

次に、面光源装置として使用するときの条件から、導光部３２の台形の高さＨについて説明する。
図５は、面光源として使用している状態における台形の高さＨの変化の影響を示す図である。
面光源装置として使用するときには、入射光を斜辺部３２ｂに当てて反射させることにより出射角度を小さくする（集光する）が、Ｈが小さい（台形の高さが低い）と、斜辺部３２ｂに当たることなく、そのまま出射してしまう角度ψが大きくなり出射角度の大きい光が増える（集光が不十分となる）。即ち、出射角度を小さくするには、Ｈを大きくすることが望ましい。
したがって、Ｈは、（Ｐ−Ｔ×ｔａｎ２α）／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）近傍の値とするとよい。

さらに、透明層３３の厚さＴ及びその屈折率ｎについて説明する。
照明光が図５中のＬの範囲に入射して、空隙部Ｓに進んでしまい、面光源装置の照明光として利用することができない損失光は、少なくする必要がある。図５から明らかなように、このＬの範囲を少なくすれば、損失光を少なくすることができる。図５の関係を数式により示すと、以下のようになる。
ｎ×ｓｉｎξ＝ｓｉｎθ
Ｌ＝Ｔ×ｔａｎξ
よって、
Ｌ＝（Ｔ×ｓｉｎθ）／（ｎ² −ｓｉｎ² θ)^1/2
θの最大値は、９０度であるから
Ｌ＝Ｔ／（ｎ² −１）^1/2
したがって、このＬの寸法を少なくするためには、透明層３３の厚さＴが薄く、透明層３３の屈折率ｎが高いほうがよく、損失光を少なくすることができる。
なお、この式は、Ｐ、Ｈと無関係であり、ピッチを大きくする事で実質的に透明層の厚みを小さくすれば損失の割合を減少できる。

なお、先に示したように、本実施例では、透過部３３ａの表面（入射面）は、平坦面となっている。入射面が平坦面であると、最大入射角度である９０度入射のときの導光部３２（透明層３３とほぼ同じ屈折率と仮定：異なっても通常の材料の屈折率の範囲ではほぼ同じと考えて問題ない）内の角度ξは、
Ｎ×ｓｉｎξ＝ｓｉｎ９０＝１
また、斜辺部３２ｂへの入射角度は、９０＋α−ξであり、最も全反射しづらい斜辺部３２ｂの角度αが０度の場合の全反射条件は、
Ｎ×ｓｉｎ（９０−ξ）＞１
である。これらの関係から、Ｎ＞√２＝１．４１４となる。通常の材料では、屈折率は、１．４１４以上であることから、通常の材料を用いる限り、入射光角度によらず斜面で全反射することができる。一方、入射面が平坦面でないと、導光部内の角度ξの最大値が限定されないので斜辺部３２ｂでの全反射が起きない入射光成分が生じ、損失光が発生してしまう。よって、本実施例の透過部３３ａの表面のように、入射面は、平坦面とすることがよい。

（本実施例における反射層の他の形成方法）
本実施例では、反射層３４を、感光性粘着層３４１と蒸着転写紙を用いて形成したが、その他の方法を、以下に例示する。
（１）上記実施例では、感光性粘着層３４１の粘着性の残った未露光部に、蒸着転写紙を接合して正規反射層を形成したが、蒸着転写紙に代えて、例えば、チタンホワイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色拡散転写紙を接合すれば拡散反射層を形成することができる。また、感光性粘着層３４１に白色粉体を直接接合してもよい。
なお、特に拡散反射層とする場合には、反射層表面そのものが拡散反射することが好ましい。
図６は、反射層４３４の最表面に透明層４３４ａが形成されている例を示す図である。
図６のように、反射層４３４の最表面に透明層４３４ａが形成されている場合とは、例えば、転写における離型層等が挙げられる。このような層があると、図６のように、拡散反射面の位置によっては透明層４３４ａの表面で全反射する光Ａが発生し、反射効率の低下が生じてしまう。したがって、拡散反射層とする場合には、反射層表面そのものが拡散反射することが好ましい。

（２）透明層にポジ型感光性樹脂を塗布した後に露光現像し、蒸着等により反射層を設けた後、光透過部上の反射層を感光性樹脂層と共に取り除くことにより反射層を形成してもよい。

（３）透明層に感光性導電層を設け、帯電させた後、露光し帯電パターンを設けて白色トナーで現像することにより反射層を形成してもよい。

（４）透明層にネガ型感光性樹脂を塗布し、蒸着等により反射層を設けた後に露光し、光透過部上の反射層を感光性樹脂層と共に取り除くことにより反射層を形成してもよい。

（５）感光性無電界鍍金核形成皮膜塗布し露光後、非透過部に対応する面に無電界鍍金により反射層をつけることにより反射層を形成してもよい。

以上のように、反射層３４を設けるには、様々な方法があり得るが、いずれの方法であっても、観察者側から並行光で露光してパターニングする所謂セルフアライメント技法を用いることで、ピッチが小さくとも精度良く反射層を設けることができる。

図７は、本実施例による集光シート３０の光学的効果を示す図である。
図７において、破線で示した曲線は、拡散板２０を出射した光の拡散特性を示し、実線で示した曲線は、拡散板２０に加えて反射層３４を含まない導光部３２を配置した場合の拡散特性を示し、一点鎖線で示した曲線は、拡散板２０に加えて本実施例の集光シート３０を配置した場合の拡散特性を示している。導光部３２のみでは、中央付近の輝度が上昇しているものの、不要な部分に拡散してしまっている光が多く、集光作用が十分ではない。この特性において、範囲Ｄ１の光は、入射面３２ａに入射した光が主に占めており、範囲Ｄ２の光は、空隙部Ｓに入射した光が大半を占めていることが判っている。
ここで、反射層３４を有した本実施例の集光シート３０を配置した場合を示す一点鎖線で示した曲線を見ると、範囲Ｄ１内に集光され、中央の輝度も向上している。これは、反射層３４を形成したことによる効果であって、空隙部Ｓに入射していた光が、光源側に戻されることにより、再利用され、入射面３２ａに入射した光のみが出射することができるからである。

本実施例によれば、光源から入射する光を効率よく集光することができる。また、セルフアライメントによって製造が容易で安定して確実に製造することができる。
また、本実施例では、反射層３４を透明層３３上に別層で形成し、反射層３４が透明層３３の表面から凸になっているので、拡散板２０に接触したとしても、透明層３３の表面が直接拡散板２０に接触せず、ニュートンリングが生じてしまう不都合も生じない。

図８は、本発明による集光シート２３０を含む面光源装置の実施例２を示す図である。
実施例２の面光源装置は、実施例１における透明層３３，反射層３４からなる入射光選別フィルム部を、１層の入射光選別フィルム２３３に置き換えた点のみが実施例１と異なっている。したがって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施例における入射光選別フィルム２３３は、導光部３２の入射面３２ａ及び空隙部Ｓに対応してシート面に沿った方向に並ぶ透過部２３３ａ，反射部２３３ｂを同一層内に有している。

入射光選別フィルム２３３の透過部２３３ａ及び反射部２３３ｂは、実施例１の場合と同様に、セルフアライメントの技法を利用して形成する。その具体的な方法は、各種考えられるが、例えば、露光を行うことにより露光部が実質的に透明に変化する光反射機能を有する感光性材料からなるフィルムを入射光選別フィルム２３３の素材として用意し、光出射面に対して略垂直に入射する光により露光して、透過部２３３ａを形成するとよい。その場合、透過部２３３ａを形成する露光の後、その露光時の光とは波長の異なる放射線を照射することにより、透過部２３３ａ及び反射部２３３ｂの感光機能が消失するような感光材を利用するとよい。
本実施例によれば、より簡単に透過部２３３ａ及び反射部２３３ｂを形成することができる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）各実施例において、導光部３２は、断面形状が略台形形状で延在する単位形状を縞状に並べた形態である例を示したが、これに限らず、例えば、単位形状を四角錘台としてもよいし、円錐台又は円錐台の一部としてもよい。

（２）各実施例において、集光シート３０，２３０のいずれかを１枚使用する例を示したが、これに限らず、例えば、集光シートを２枚重ねて配置してもよい。その場合、集光シートの集光する方向が直交するように２枚を重ねるとよく、さらに、集光方向毎に、集光特性を変えることにより、直交する方向で拡散（集光）の程度を変えることができる。

本発明による集光シート３０を含む面光源装置の実施例１を示す図である。 集光シート３０の製造過程を示す図である。 集光シート３０の製造過程を示す図である。 台形の高さＨの変化による反射層３４の形成される幅の変化を説明する図である。 面光源として使用している状態における台形の高さＨの変化の影響を示す図である。 反射層の最表面に透明層が形成されている例を示す図である。 本実施例による集光シート３０の光学的効果を示す図である。 本発明による集光シート２３０を含む面光源装置の実施例２を示す図である。

符号の説明

１０ 光源
２０ 拡散板
３０ 集光シート
３１ 支持フィルム
３２ 導光部
３２ａ 入射面
３２ｂ 斜辺部
３３ 透明層
３３ａ 透過部
３４ 反射層
４０ 反射板
５０ 枠部
２３３ 入射光選別フィルム
２３３ａ 透過部
２３３ｂ 反射部
３４１ 感光性粘着層
３４２ 感光済層
３４３ 反射材
３４４ 基材層

Claims (14)

1. シート面に直交する方向の断面形状が略台形形状である単位形状を有し、前記台形の上底部分を入射面とし、前記台形の下底部分を出射面として前記単位形状をシート面方向に複数並べて配置され光透過性を有し、前記入射面に入射して前記台形の斜辺部に当たる光を反射して前記出射面に向けることにより出射光を集光する導光部と、
   前記導光部の単位形状の間に設けられた空隙部と、
   前記入射面上に接合するとともに、前記空隙部を覆うように配置されたフィルムであって、前記入射面に対応する位置にあって光を透過する透過部と、前記空隙部に入射しようとする光を反射する反射部とを有した入射光選別フィルム部と、
   を備える集光シート。
2. 請求項１に記載の集光シートにおいて、
   前記入射光選別フィルム部は、前記透過部を含む光を透過する透明層と、
   前記透明層の入射側に別層として前記空隙部を覆う位置に設けられ、光を反射する前記反射部を形成する反射層と、
   を備えること、
   を特徴とする集光シート。
3. 請求項２に記載の集光シートにおいて、
   シートの法線と前記単位形状の前記斜辺部との成す角度をα、
   前記単位形状の台形の下底部分の幅をＰ、
   前記透明層の厚さをＴとすると、
   前記台形の高さに相当する前記単位形状の下底部分から上底部分までの距離Ｈは、
   Ｈ＝（Ｐ−Ｔ×ｔａｎ２α）／（ｔａｎα＋ｔａｎ２α）
   の関係を略満足すること、
   を特徴とする集光シート。
4. 請求項１に記載の集光シートにおいて、
   前記透過部及び前記反射部は、前記入射光選別フィルム部の厚さ方向において同一層となる位置に形成されていること、
   を特徴とする集光シート。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、
   最大出射角度をω、
   シートの法線と前記単位形状の前記斜辺部との成す角度をα、
   前記導光部の屈折率をＮとしたとき、前記単位形状は、
   （ｓｉｎ^-1（１／Ｎ）−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２＜α＜（ｓｉｎ^-1（ｓｉｎω／Ｎ））／２
   の関係を略満足すること、
   を特徴とする集光シート。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、
   前記導光部の前記入射面に対応する前記透過部の表面は、平坦面であること、
   を特徴とする集光シート。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、
   前記入射光選別フィルム部は、前記単位形状とは別に形成されたフィルムを用いて形成されていること、
   を特徴とする集光シート。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、
   前記単位形状は、断面形状が略台形の四角錘台又は円錐台であること、
   を特徴とする集光シート。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の集光シートにおいて、
   前記導光部は、略台形の断面形状が一方向に延在する前記単位形状を平行に多数並べて形成されていること、
   を特徴とする集光シート。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の集光シートと、
    前記集光シートに入射する光を発する光源と、
    を備える面光源装置。
11. 請求項９に記載の集光シートをその単位形状の並ぶ方向が直交するように積層配置した複数の集光シートと、
    前記集光シートに入射する光を発する光源と、
    を備える面光源装置。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の面光源装置において、
    前記集光シートと前記光源との間に、拡散シートを配置したこと、
    を特徴とする面光源装置。
13. 請求項１２に記載の面光源装置において、
    前記集光シートの少なくとも一部は、紫外線硬化及び／又は光反応性樹脂を用いて形成されており、
    前記拡散シートは、紫外線吸収作用を有すること、
    を特徴とする面光源装置。
14. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の集光シートの製造方法であって、
    前記入射光選別フィルム部の前記透過部及び／又は反射部は、前記台形の斜辺部により反射することができるエネルギー線を前記単位形状の前記台形の下底部分からシートの略法線方向から照射することにより形成すること、
    を特徴とする集光シートの製造方法。
    

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