JP2007122045A - 出射角度制御シート及びその製造方法、面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光を必要な範囲に集中して出射することができるようにし、特に、プリズムを用いた集光シートによる集光効率の高い出射角度１０〜５０度の範囲に集中して出射することができる出射角度制御シート及びその製造方法、面光源装置を提供する。
【解決手段】出射側に単位凸レンズ形状３２ａを並べて形成したレンチキュラーレンズ部３２を形成して、この単位凸レンズ形状３２ａの頂点からシートに対して垂直に伸ばした仮想の光軸が通過する入射面上に、反射部３３を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置等の透過型表示装置を背面から照明するバックライトに使用される出射角度制御シート及びその製造方法、面光源装置に関するものである。

液晶表示装置等のバックライトでは、プリズムを用いた集光シートにより照明光を集光して、光源からの照明光の利用効率を高めることが行われている。
上述の集光シートでは、入射角度が０度付近で入射する照明光は、全反射を繰返して光源側に戻し、入射角度１０〜５０度で入射する照明光を主に偏向することにより、集光作用を得ている。
しかし、全反射を繰返して光源側に戻る照明光を有効に再利用することが困難であり、その成分については、無駄になってしまう場合が多いという問題があった。

また、特許文献１や特許文献２のように遮光部分を設けることで均一性を維持する方式が各種提案されている。
しかし、特許文献１，２に記載の方式では、遮光部分を設けるので、光の利用率が下がってしまうという問題があった。
特開平０５−１１９７０３号公報 特開平１１−２４２２１９号公報

本発明の課題は、出射光を必要な範囲に集中して出射することができるようにし、特に、プリズムを用いた集光シートによる集光効率の高い出射角度１０〜５０度の範囲に集中して出射することができる出射角度制御シート及びその製造方法、面光源装置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、面光源装置に用いられ、光源（１１）から入射する照明光の出射角度を制御して出射するシートであって、出射側に１次元又は２次元方向に複数並べて配置される単位凸レンズ形状（３２ａ）と、シート全体として見たときにおけるシートの平面方向として定義されるシート面に対して前記単位凸レンズ形状の頂点から垂直に伸ばした仮想の光軸が通過する入射面上に設けられた光非透過部（３３）と、前記入射面上であって前記光非透過部の周囲に設けられた光透過部（３４）と、を備える出射角度制御シート（３０）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の出射角度制御シートにおいて、前記単位凸レンズ形状（３２ａ）は、出射側に１次元方向に複数並べて配置されてレンチキュラーレンズ（３２）を形成しており、前記光非透過部（３３）は、前記単位凸レンズ形状が延在する方向と平行に縞模様状に形成されていること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）である。
請求項３の発明は、請求項１に記載の出射角度制御シートにおいて、前記単位凸レンズ形状は、出射側に２次元方向に複数並べて配置されて蝿の目レンズを形成していること、を特徴とする出射角度制御シートである。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記単位凸レンズ形状（３２ａ）、及び、前記単位凸レンズ形状の頂点と前記光非透過部（３３）との距離であるシート厚は、前記光非透過部の影が前記単位凸レンズ形状の表面から投影される方向が、照明光の入射角度によらず前記シート面に対する法線方向と一致する形状及び寸法となっていること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）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項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記単位凸レンズ形状（３２ａ）、及び、前記シート厚は、入射する拡散照明光の出射角度における輝度分布が、出射角度が略零度において輝度の極小点を有し、出射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度において輝度の極大点を有することとなる形状及び寸法となっていること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）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項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記光非透過部（３３）は、出射側から平行光線を入射させた場合に、前記平行光線が前記単位凸レンズ形状（３２ａ）により屈折されて集光する焦点近傍にあること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）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項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記光非透過部（３３）は、表面に微細凹凸形状が形成されていること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）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項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記単位凸レンズ形状（３２ａ）は、紫外線透過性のある基材層（３１）上に、紫外線硬化樹脂により形成されていること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）である。
請求項９の発明は、請求項８に記載の出射角度制御シートにおいて、前記基材層よりもさらに入射側に紫外線吸収作用を有する紫外線吸収層が貼り合わされていること、を特徴とする出射角度制御シートである。
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項に記載の出射角度制御シートにおいて、前記光非透過部（３３）は、入射側からの光を反射する反射層であること、を特徴とする出射角度制御シート（３０）である。

請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートの製造方法であって、入射側の表面に感光層を設ける感光層形成工程と、前記感光層に対する感光作用を有した光を出射側から入射角度を略０度で照射して前記単位凸レンズ形状（３２ａ）の集光作用により前記光非透過部（３３）を露光する露光工程と、を備える出射角度制御シートの製造方法である。

請求項１２の発明は、光源（１１）と、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の出射角度制御シート（３０）と、前記出射角度制御シートよりも出射側に積層され、入射角度０度近傍の入射光は全反射し、入射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度の入射光は集光する集光シート（４０）と、を備え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、前記光源（１１）から前記出射角度制御シート（３０）に入射する照明光は、拡散光であること、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１２又は請求項１３に記載の面光源装置において、前記光源（１１）と前記出射角度制御シート（３０）との間に、紫外線吸収作用を有して実質的に透明な紫外線吸収シート（２０）が設けられていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の面光源装置において、前記光源（１１）は、多数の線状光源の集合により形成されており、前記紫外線吸収シート（２０）は、光拡散作用を有すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項１６の発明は、請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載の面光源装
置において、前記光源（１１）の前記出射角度制御シート側（３０）とは反対側には、照明光を前記出射角度制御シート側へ向ける反射部材（１２）が設けられていること、を特徴とする面光源装置である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）出射側に単位凸レンズを有するので、拡散光や散乱光が入射すると出射角度を小さくすることができ、シート全体として見たときにおけるシートの平面方向として定義されるシート面に対して単位凸レンズ形状の頂点から垂直に伸ばした仮想の光軸が通過する入射面上に設けられた光非透過部を備えるので、出射角度０度方向に近い角度で出射する光を排除することができ、また出射角度が大きくプリズムを用いた集光シートを介してもＬＣＤで不要な光となる入射光成分についても排除することができるので、不要な出射角度の光が出射することを防ぎ、必要な出射角度の光のみを出射することができる。

（２）単位凸レンズ形状は、レンチキュラーレンズを形成しており、光非透過部は、単位凸レンズ形状が延在する方向と平行に縞模様状に形成されているので、単位凸レンズ形状に適した光非透過部の形態となり、不要な出射角度の光が出射することを確実に防ぐことができる。

（３）単位凸レンズ形状は、蝿の目レンズを形成しているので、垂直水平の両方向について光を制御でき、不要な出射角度の光が出射することを確実に防ぐことができる。

（４）光非透過部の影が前記単位凸レンズ形状の表面から投影される方向が、照明光の入射角度によらず前記シート面に対する法線方向と一致するので、出射角度０度方向に近い角度で出射する光をより効果的に排除することができる。

（５）入射する拡散照明光の出射角度における輝度分布が、出射角度が略零度において輝度の極小点を有し、出射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度において輝度の極大点を有するので、プリズムを用いた集光シートに入射する光を制御する場合により有効な出射角度制御シートとすることができる。

（６）光非透過部は、出射側から平行光線を入射させた場合に、平行光線が前記単位凸レンズ形状により屈折されて集光する焦点近傍にあるので、拡散入射光が零度近傍に出射することを防止でき、プリズムを用いた集光シートに入射する光を制御する場合に有効な出射角度制御シートとすることができる。

（７）光非透過部は、表面に微細凹凸形状が形成されているので、再利用光の照度分布を均一化することができる。

（８）単位凸レンズ形状は、紫外線透過性のある基材層上に、紫外線硬化樹脂により形成されているので、容易に製造することができる。

（９）基材層よりもさらに入射側に紫外線吸収作用を有する紫外線吸収層が貼り合わされているので、光源光により単位凸レンズ形状が黄変したりすることを防止できる。

（１０）光非透過部は、入射側からの光を反射する反射層であるので、光非透過部に当たる光を再利用することができ、光の利用率を高くすることができる。また、出射角度制御シートを、プリズムを用いた集光シートと組み合わせた場合に、出射角度制御シートの光非透過部（反射層）が仮に設けられていないとすると、出射角度０度方向に近い角度で出射する光となる入射光成分、及び、出射角度が大きくプリズムを用いた集光シートを介し
てもＬＣＤで不要な光となる入射光成分を、光非透過部（反射層）により出射防止（光源側に反射）するので、トータルとして集光シート４０単体を用いた場合よりも効率が上がることとなる。

（１１）感光層形成工程と、露光工程とを備えるので、容易に製造することができる。

（１２）出射角度制御シートと、集光シートとを組み合わせる場合に、出射角度制御シートから出射する照明光は、０度近傍の光を出射せず５０度以上の入射光を５０度以下で出射するので、集光シートにとって集光効率のよい入射角度となり、全体として光の利用効率が高く、集光効率のよい面光源装置とすることができる。

（１３）光源から出射角度制御シートに入射する照明光は、拡散光であるので、照明光を効率よく集光する面光源装置であっても、輝度ムラのない均一な照明光とすることができる。

（１４）光源と出射角度制御シートとの間に、紫外線吸収作用を有して実質的に透明な紫外線吸収シートが設けられているので、光源光により出射角度制御シートが黄変したりすることを防止できる。

（１５）光源は、多数の線状光源の集合により形成されており、紫外線吸収シートは、光拡散作用を有するので、出射角度制御シートの黄変を防止しながら、輝度ムラのない均一な照明光とすることができる。

（１６）光源の出射角度制御シート側とは反対側には、照明光を出射角度制御シート側へ向ける反射部材が設けられているので、光源が発光して直接出射する照明光、及び、光非透過部により反射して戻された再利用光を有効に利用することができる。

出射光を必要な範囲に集中して出射するという目的を、単位凸レンズ形状と、光非透過部とを組み合わせて配置することにより実現した。

図１は、本発明による面光源装置を用いた液晶表示装置の実施例を模式的に示す断面図である。
本実施例による面光源装置は、光源部１０，拡散板２０，出射角度制御シート３０，集光シート４０等を備え、ＬＣＤ表示素子５０を背面から照明する装置である。
光源部１０は、照明光を発光する部分であり、複数の線状光源である冷陰極管１１を平行に並べて形成されている。光源部１０の光を出射させる方向と反対側には、反射板１２が冷陰極管１１を覆うように配置されており、照明光を出射角度制御シート３０側へ向けるように反射する。また、光源部１０には、拡散板２０を支えて拡散板２０のタワミを防止する支柱１３が数箇所設けられている。
ここで、光源としては、ＥＬ（electroluminescence）のような面光源であってもよい
。この場合は、支柱１３は不要であり、拡散板２０は、なくてもよい。この場合、反射層は、ＥＬ裏面の反射層がそのまま使える。なお、ＥＬの場合は紫外光を含まないので、後述の紫外線吸収剤などは、不必要となる。

拡散板２０は、光源部１０からの照明光を拡散し、冷陰極管１１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拡散光となる。特に、本実施例では、後述する出射角度制御シート３０と集光シート４０とを組み合わせることにより集
光効率は高いが、照度を均一化する作用はないので、拡散板２０の拡散度合いを大きくすることにより輝度の均一性や支柱１３の影の防止等のムラ発生要因の軽減が可能となる。よって、拡散板２０を通過した照明光は、完全拡散光に近いことが望ましい。

この拡散板２０には、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。
ここで、拡散板２０に紫外線吸収作用を与えた理由としては、基材層３１のＰＥＴ等や、単位凸レンズ形状３２ａのＵＶ硬化樹脂等、耐光性の弱い樹脂も使用可能にするためであり、着色（可視光の吸収）の生じない範囲でできるだけ長波長（４００ｎｍ）までカットする事が好ましい。なお、実際上生じやすい若干の可視光の吸収（例えば、４００ｎｍで５％程度）は含んでもよい。
後述する出射角度制御シート３０及び集光シート４０は、紫外線硬化樹脂や光反応性樹脂を用いて形成されている。また、光源部１０は、紫外光も発光する。しかし、拡散板２０は、紫外線吸収作用を有しているので、光源部１０からの紫外光により集光シート３０が黄変等することを防止する紫外線吸収シートとしての働きも有している。

出射角度制御シート３０は、集光シート４０の集光特性に合わせて、照明光の出射角度を制御するシートである。
図２は、本実施例における出射角度制御シート３０を拡大して模式的に示した断面図である。
本実施例における出射角度制御シート３０は、基材層３１，レンチキュラーレンズ部３２，反射部３３，光透過部３４等を有している。
基材層３１は、出射角度制御シート３０のベースとなる層であり、紫外線透過性の材料により形成されている。ここで、基材層３１に用いる紫外線透過性の材料としては、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリカーボネイトフィルム等が用いられるが、特に温度や湿度による変化が少ないものが好ましい。なお、レンチキュラーレンズ部３２と基材層３１が一体化されており、基材層３１フィルムを成型する時に同時賦型してレンチキュラーレンズ部３２を設ける場合には、成形性が良いことが条件に追加される。また、基材層３１にＵＶ（紫外線）賦型やＥＢ（電子線）賦型するような場合には、プライマーコートやコロナ処理等の接着性改良処理したものを用いることが好ましい。
この基材層３１にレンチキュラーレンズ部３２及び反射部３３を形成することにより、出射角度制御シート３０を得る。

レンチキュラーレンズ部３２は、基材層３１の出射側にあって、単位凸レンズ形状３２ａを１次元方向に複数並べて配置することにより形成されている。このレンチキュラーレンズ部３２は、紫外線硬化樹脂（例えば、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等通常のＵＶ樹脂が使用可能。）を基材層３１の出射側に塗布し、金型に圧着させながら基材層３１を通して紫外線を照射することにより形成した。
本実施例におけるレンチキュラーレンズ部３２は、レンチキュラーレンズ形状の延在する方向に直交する断面における断面形状が、長半径が０．０８ｍｍ、短半径が０．０６ｍｍの楕円の一部となっており、その長軸が出射角度制御シート３０のシート面に対して直交し、ピッチ０．１ｍｍとなるように配置されている。また、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの頂点と反射部３３との距離であるシート厚は、０．１２ｍｍである。

反射部３３は、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの頂点からシー
トに対して垂直に伸ばした仮想の光軸が通過する入射面上に設けられ、照明光を反射して光源側へ戻すことにより、透過を妨げる光非透過部である。
なお、反射部３３により反射して光源側へ戻された照明光は、光源部１０の反射板１２により反射される等して再度光源部１０から出射して再利用されるが、この反射部３３を拡散反射面とすることにより、戻される照明光が拡散光となり、再利用する光の均一性を向上することができる。よって、反射部３３の表面を微細凹凸形状とするとよい。また、凹凸面とすることにより入射面側に設けられる拡散シート等との間にニュートンリングが発生するのを防止できる。
光透過部３４は、入射側の反射部３３が設けられていない部分で照明光を透過する部分である。

図３は、照明光により生じる反射部３３の影の現れ方を示す図である。
出射角度制御シート３０へ入射する照明光の入射角度が０度では、影Ｓ１のように単位凸レンズ形状３２ａの頂点付近に影が生じ、入射角度が大きくなるにしたがい、単位凸レンズ形状３２ａのレンズ斜面角度が大きい端の方へ影が生じる（影Ｓ２，Ｓ３）。このように、反射部３３の影は、入射角度に応じて単位凸レンズ形状３２ａの出射面上を移動するが、その移動位置が、単位凸レンズ形状３２ａ上の不要光（後述の集光シート４０により集光できない角度で出射する照明光）の出射位置と重なるようになっている。すなわち、反射部３３の影が、単位凸レンズ形状３２ａの表面から投影される方向が、照明光の入射角度によらずシート面に対する法線方向と一致するようになっている。

図４は、本実施例における出射角度制御シート３０のシート厚と反射部３３との関係を示す図である。
図４には、レンチキュラーレンズ部３２側からシート面に対して垂直に（入射角度０度で）平行光線を入射したときの光線を、反射部３３が無いものとして併記してある。レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの焦点距離は、０．１３ｍｍである。一方、出射角度制御シート３０のシート厚は、先に述べたように０．１２ｍｍとなっている。
したがって、反射部３３は、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの焦点近傍であって、わずかにレンチキュラーレンズ部３２側に寄った位置に形成されている。この反射部３３の位置（シート厚）と単位凸レンズ形状３２ａの焦点距離との関係については、後述する。
ここで、反射部３３の幅が、出射角度制御シート３０の入射側における反射部３３の占める面積割合は、２０％である。

反射部３３の形成方法は、様々な方法が考えられるが、本実施例では、感光性粘着材を用いた。まず、感光すると粘着性を発揮する感光性粘着材を出射角度制御シート３０の入射側全面に塗布する（感光層形成工程）。そして、感光層に対する感光作用を有した光を出射角度制御シート３０の出射側から入射角度が略０度の平行光として照射して単位凸レンズ形状３２ａの集光作用により反射部３３に相当する部分を露光する（露光工程）。この後、必要に応じて感光済みの感光層を残して未感光の感光層を除去し、感光済みの感光性粘着材部分にアルミニウムからなる反射材を蒸着した蒸着転写紙を接合し、剥離紙を剥がすことにより、反射部３３を簡単かつ正確に形成できる。

また、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い。
さらに、感光すると粘着性を失う感光性粘着材を用いて、露光後反射部の感光済み層を除去し透過部は感光層で保護して蒸着やスパッタ等で反射層を設けた後透過部を除去してもよい。その場合には、感光層は残らないこととなる。
さらにまた、感光層を露光により親水性／疎水性の変換する材料を用い、露光後、露光部の親疎水性と同じ性質の親疎水反射インキで印刷することで非透過部のみに反射層を設
けてもよい。この場合は感光層が残ることとなる。
いずれにしても、入射側の表面に感光層を設ける感光層形成工程と、感光層に対する感光作用を有した光を出射側から入射角度が略０度の平行光として照射して単位凸レンズ形状３２ａの集光作用により反射部３３（光非透過部）を露光する露光工程とを行う所謂セルフアライメント手法を用いることにより、簡単かつ正確に反射部３３を形成することができる。なお、感光層の感度に応じて露光時間を調整するか、光源の平行度合いを変え収差を発生させることの少なくとも一方を行うことにより反射部３３の面積割合を調整することが可能である。

図５は、本実施例の出射角度制御シート３０の出射特性を示す図である。
図５は、完全拡散光が入射したときに出射角度制御シート３０から出射する出射光の拡散具合を示しており、横軸に拡散（出射）角度（単位：度）をとり、縦軸に明るさをとっている。
出射角度制御シート３０は、出射角度が略零度において輝度の極小点を有し、出射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度において出射する光が大部分を占め、この範囲に輝度の極大点を有している。
出射角度制御シート３０の出射特性を図５のような特異な特性とした理由について説明する前に、集光シート４０について説明する。

集光シート４０は、出射角度制御シート３０とＬＣＤ表示素子５０との間に設けられ、プリズム形状を用いて照明光をシート面の法線方向に集中させるシートである。本実施例では、ＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）を使用している。
図６は、集光シート４０の作用を説明する図である。
集光シート４０は、出射側に頂角９０度の２等辺三角形形状のプリズムを多数配列した形態をしている。集光シート４０に対して比較的大きな入射角度で入射する照明光Ｌ２は、プリズム形状部分により出射角度が小さくなって（出射方向がシートに対して垂直に近くなって）出射する。したがって、集光シート４０が無い場合と比べて、シートに対して垂直方向付近における輝度を向上することができる。
これに対して、集光シートに対してより大きな入射角度で入射する照明光Ｌ１は、プリズム形状部分で出射角度が小さくなる効果が照明光Ｌ２よりも小さく、集光シート４０に対してより小さな入射角度（シートに対して垂直に近い角度）で入射する照明光Ｌ３は、プリズム形状部分で２回全反射を繰返して、光源側へ戻されてしまう。このように、集光シート４０は照明光の垂直方向の輝度を高めるシートであるが、全ての角度の入射光に対して効果があるものではない。

図７は、集光シート４０の出射特性を示す図である。
図７では、横軸に入射角度をとり、縦軸に出射角度を示しており、屈折率を１．４５，１．５０，１．５５，１．６０の４通りについて示している。いずれの屈折率についても、入射角度０度から最初のピークが生じる入射角度１０度付近までの角度範囲Ａ１の入射光については、全反射してしまい、出射していない。一方、入射角度１０〜５０度付近までの角度範囲Ａ２の入射光については、効率よく集光している。
このように、集光シート４０は、入射角度０度近傍の入射光は全反射し、入射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度の入射光は集光する特性を有している。

そこで、本実施例では、集光シート４０に入射する照明光は、出射角度制御シート３０を通過させることにより、出射角度が略零度において輝度の極小点を有し、出射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度において出射する光が大部分を占め、この範囲に輝度の極大点を有している照明光に変換している。
そうすると、集光シート４０に対して入射する照明光は、入射角度０度近傍の入射光成分及び５０度以上、−５０度以下の入射光成分を減らし、その分だけ入射角度が１０〜５
０度及び−５０〜−１０度の入射光成分を増やし、集光シート４０を通過する光をより有効に利用することができる。
また反射部３３により、出射角度が０度近傍となる入射光成分を出射することなく光源側に反射し、出射角度が大きく集光シート４０を介してもＬＣＤで不要な光となる入射光成分についても出射することなく光源側に反射するので、トータルとして集光シート４０単体を用いた場合よりも効率が上がることとなる。
このように、出射角度制御シート３０を集光シート４０よりも光源側に設けることにより、光源部１０からの照明光をより有効に利用することができる。

出射角度制御シート３０の各部の形状を決めるときに留意すべき点について説明する。（単位凸レンズ形状と反射部の比率との関係について）
本実施例において、反射部３３は、２０％の比率で設けているが、反射部により光源側へ戻す光の再利用率は、必ずしも高くないので、この比率は、小さいことが望ましい。したがって、反射部３３の比率が小さくとも必要な出射角度に制御することができる単位凸レンズ形状とすることが望ましい。
単位凸レンズ形状が焦点距離の長いレンズ（弱いレンズ）の場合、小さい出射角度の出射光の比率が高いので、反射部の比率も大きくなってしまう。また、単位凸レンズ形状による集光度合いも小さくなる。
一方、単位凸レンズ形状が焦点距離の短いレンズ（強いレンズ）の場合、小さい出射角度の出射光の比率が低いので、反射部の比率を小さくすることができる。しかし、出射光の拡散が大きくなり、また、出射面において反射してしまう光が多くなり透過率が減少してしまう。

（単位凸レンズ形状そのものについて）
本実施例では、単位凸レンズ形状３２ａは、長半径が０．０８ｍｍ、短半径が０．０６ｍｍの楕円であるから、長半径／端半径＝１．３３の長楕円となっている。この比率（以下、楕円比率と呼ぶ）については、１．０〜１．５の範囲とすることが望ましい。楕円比率が１．５より大きくなると、出射面における全反射する光が多くなりすぎ、光の利用効率が極端に低下してしまう。また、楕円比率が１．０より小さくなると、単位凸レンズ形状から出射する照明光の集光成分よりも拡散成分が多くなってしまう。
図１０は、楕円比率の変化に対する出射角度が３０度以内に補正できる入射角度の変化及び出射角度３０度以内の光量（比較値）の変化を示す図である。図１０において、実線は、出射角度が３０度以内に補正できる入射角度の変化を示しており、破線は、出射角度３０度以内の光量の変化を楕円比率１．０の場合を基準として示している。
楕円比率が１．０よりも小さくなると、出射角度が３０度以内に補正できる入射角度が４５度に満たなくなっており、楕円比率は、１．０以上が望ましいことが分かる。また、楕円比率が１．５よりも大きいと、出射角度３０度以内の光量の低下が激しくなっており、楕円比率は、１．５以下が望ましいことが分かる。

（単位凸レンズ形状の焦点距離とシート厚（反射部の位置）について）
図８は、本実施例における出射角度制御シート３０に入射する照明光の光線追跡図である。
図８（ａ）は、入射角度０度の場合を示し、図８（ｂ）は、入射角度３０度の場合を示し、図８（ｃ）は、入射角度６０度の場合を示している。先に述べたように、本実施例の出射角度制御シート３０では、反射部３３を、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの焦点近傍であって、わずかにレンチキュラーレンズ部３２側に寄った位置に形成した。本実施例のように、反射部を、レンチキュラーレンズ部の単位凸レンズ形状の焦点近傍又はわずかにレンチキュラーレンズ部側に寄った位置とする場合には、図８（ｃ）のように入射角度が大きい場合であっても、反射部Ｂの影は、隣接するレンズＡの中のレンズＢに近い位置（範囲Ｃ）に生じる。そして、反射部Ｂの影以外の部分を通過する
光については、出射角度が広がることがなく、光の利用効率を高くすることができる。

ここで、比較のために、反射部３３を、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの焦点よりも大きく離れた位置に設けた場合、すなわち、シート厚が厚い場合について説明する。
図９は、シート厚が厚い出射角度制御シートに入射する照明光の光線追跡図である。
図９に示した出射角度制御シートは、本実施例の出射角度制御シート３０のシート厚（０．１２ｍｍ）を０．１８ｍｍに増加した例である。この場合、入射角度が大きいと反射部Ｂの影は、隣接するレンズＡの中のレンズＢから遠い位置（範囲Ｃを外れた位置）に生じてしまう。そうすると、入射角度が大きい図９（ｃ）のような場合に、範囲Ｃに到達した光の出射角度が広がってしまう。
従って、反射部３３の位置は、レンチキュラーレンズ部３２の単位凸レンズ形状３２ａの焦点近傍、又は、わずかにレンチキュラーレンズ部３２側に寄った位置に設けることが望ましい。

（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。
本実施例において、単位凸レンズ形状３２ａがレンチキュラーレンズ部３２を形成し、反射部３３は、単位凸レンズ形状３２ａの延在する方向と平行に延在している例を示したが、これに限らず、例えば、単位凸レンズ形状を２次元方向に複数並べて配置して蝿の目レンズを形成してもよい。その場合、光非透過部は、単位凸レンズ形状に対応して円形状又は楕円形状とするとよい。

また、本実施例において、拡散板２０に紫外線を吸収する特性を与えた例を示したが、これに限らず、例えば、基材層３１より入射側に紫外線吸収作用を有して実質的に透明な紫外線吸収層が貼り合わされていてもよい。紫外線吸収作用は、着色(可視光の吸収)の生じない範囲で出来るだけ長波長（４００ｎｍ）までカットする事が好ましく、実質的に透明とは、弱い拡散作用を付与することによりムラを減少させることもあり、そのような場合を含む意味である。なお、実際上生じやすい若干の可視光の吸収(例えば、４００ｎｍ
で５％など)がある場合も含む。

本発明による面光源装置を用いた液晶表示装置の実施例を模式的に示す断面図である。 本実施例における出射角度制御シート３０を拡大して模式的に示した断面図である。 照明光により生じる反射部３３の影の現れ方を示す図である。 本実施例における出射角度制御シート３０のシート厚と反射部３３との関係を示す図である。 本実施例の出射角度制御シート３０の出射特性を示す図である。 集光シート４０の作用を説明する図である。 集光シート４０の出射特性を示す図である。 本実施例における出射角度制御シート３０に入射する照明光の光線追跡図である。 シート厚が厚い出射角度制御シートに入射する照明光の光線追跡図である。 楕円比率の変化に対する出射角度が３０度以内に補正できる入射角度の変化及び出射角度３０度以内の光量（比較値）の変化を示す図である。

符号の説明

１０ 光源部
２０ 拡散板
３０ 出射角度制御シート
４０ 集光シート
５０ ＬＣＤ表示素子
３１ 基材層
３２ レンチキュラーレンズ部
３２ａ 単位凸レンズ形状
３３ 反射部
３４ 光透過部

Claims (16)

1. 面光源装置に用いられ、光源から入射する照明光の出射角度を制御して出射するシートであって、
   出射側に１次元又は２次元方向に複数並べて配置される単位凸レンズ形状と、
   シート全体として見たときにおけるシートの平面方向として定義されるシート面に対して前記単位凸レンズ形状の頂点から垂直に伸ばした仮想の光軸が通過する入射面上に設けられた光非透過部と、
   前記入射面上であって前記光非透過部の周囲に設けられた光透過部と、
   を備える出射角度制御シート。
2. 請求項１に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記単位凸レンズ形状は、出射側に１次元方向に複数並べて配置されてレンチキュラーレンズを形成しており、
   前記光非透過部は、前記単位凸レンズ形状が延在する方向と平行に縞模様状に形成されていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
3. 請求項１に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記単位凸レンズ形状は、出射側に２次元方向に複数並べて配置されて蝿の目レンズを形成していること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記単位凸レンズ形状、及び、前記単位凸レンズ形状の頂点と前記光非透過部との距離であるシート厚は、前記光非透過部の影が前記単位凸レンズ形状の表面から投影される方向が、照明光の入射角度によらず前記シート面に対する法線方向と一致する形状及び寸法となっていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記単位凸レンズ形状、及び、前記シート厚は、入射する拡散照明光の出射角度における輝度分布が、出射角度が略零度において輝度の極小点を有し、出射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度において輝度の極大点を有することとなる形状及び寸法となっていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記光非透過部は、出射側から平行光線を入射させた場合に、前記平行光線が前記単位凸レンズ形状により屈折されて集光する焦点近傍にあること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記光非透過部は、表面に微細凹凸形状が形成されていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記単位凸レンズ形状は、紫外線透過性のある基材層上に、紫外線硬化樹脂により形成されていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
9. 請求項８に記載の出射角度制御シートにおいて、
   前記基材層よりもさらに入射側に紫外線吸収作用を有する紫外線吸収層が貼り合わされていること、
   を特徴とする出射角度制御シート。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートにおいて、
    前記光非透過部は、入射側からの光を反射する反射層であること、
    を特徴とする出射角度制御シート。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートの製造方法であって、
    入射側の表面に感光層を設ける感光層形成工程と、
    前記感光層に対する感光作用を有した光を出射側から入射角度を略０度で照射して前記単位凸レンズ形状の集光作用により前記光非透過部を露光する露光工程と、
    を備える出射角度制御シートの製造方法。
12. 光源と、
    請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の出射角度制御シートと、
    前記出射角度制御シートよりも出射側に積層され、入射角度０度近傍の入射光は全反射し、入射角度が１０〜５０度及び−５０〜−１０度の入射光は集光する集光シートと、
    を備える面光源装置。
13. 請求項１２に記載の面光源装置において、
    前記光源から前記出射角度制御シートに入射する照明光は、拡散光であること、
    を特徴とする面光源装置。
14. 請求項１２又は請求項１３に記載の面光源装置において、
    前記光源と前記出射角度制御シートとの間に、紫外線吸収作用を有して実質的に透明な紫外線吸収シートが設けられていること、
    を特徴とする面光源装置。
15. 請求項１４に記載の面光源装置において、
    前記光源は、多数の線状光源の集合により形成されており、
    前記紫外線吸収シートは、光拡散作用を有すること、
    を特徴とする面光源装置。
16. 請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
    前記光源の前記出射角度制御シート側とは反対側には、照明光を前記出射角度制御シート側へ向ける反射部材が設けられていること、
    を特徴とする面光源装置。

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