JP5005581B2

JP5005581B2 - 光制御シート

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Publication number: JP5005581B2
Application number: JP2008051599A
Authority: JP
Inventors: 毅神田; 豊英園田; 陽二小野
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009211856A

Description

本発明は、光源から出射した照明光を入射し、制御して出射させる光制御シートであって、例えば、照明装置や画像表示装置において用いられる光制御シートに関する。

照明看板装置等の照明装置や液晶ディスプレイ装置等の画像表示装置において用いられるバックライトでは、光源からの光を導光板内で多重反射させるエッジライト方式と、導光板を用いない液晶パネル等の背面に光源を配置した光源直下方式が採用されている。光源直下方式を採用したバックライトでは、高い輝度均一性と高い正面輝度特性とが必要とされるため、光制御シートが設けられている。

光制御シートの例が、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている。これらの文献に開示された光制御シートでは、輝度均一性、正面輝度特性や光利用効率を向上させるために、光出射面側に集光用のレンチキュラーレンズを設け、かつ光入射面側にストライプ状の光反射層を設けている。

特開２００５−２２１６１９号特開２００７−１７１６２５号

上述の各文献に記載された光制御シートは、次のような課題を有する。
（１）出射レンズ面が単一プロファイルによるシリンドリカルレンズ列であるため、上下／左右方向の光学設計上の視野角制御性に限界があり、例えば正面輝度と半値角（水平方向または垂直方向）とのバランスを調整することが原理的に不可能である。

（２）当該光制御シートを液晶ＴＶのバックライト用光制御部材として用いる場合で、なおかつ特許文献１に開示されているように製法として２Ｐ成形法を用いる場合には、光硬化性樹脂を塗工する基材フィルム（通常は延伸ＰＥＴフィルムを使用）の厚さが自由に選択できないことからレンズ厚みが限定されるので、自ずと製造可能なレンズピッチが限定される。このため、寸法が異なる液晶画素のブラックマトリックス（液晶ピクセルの光線非透過部）との干渉で生じる画素モアレ障害に対して極めて不都合となる。

（３）金型の溝彫刻加工において、レンズの谷部に対応する金型先端のエッジが倒れ易く、この金型を用いた成形加工においても耐久性の問題が発生する。

（４）２Ｐ成形法で製造する場合は使用する光硬化性樹脂が高価であることと、生産速度が遅いこと（一般的に５ｍ／ｍｉｎ以下とされる）から、製造コストが非常に高くなるといった問題があった。

一方、ポリカーボネート、メタアクリル、ＭＳ(メタアクリル／スチレン共重合体)といった熱可塑性樹脂を基材樹脂とする押出成形法による製造プロセスは、生産速度が数１０ｍ／ｍｉｎ以上（レンズ厚みが０．５ｍｍ以下の場合）が可能なため生産性に優れ、また、基材樹脂単価も光硬化性樹脂より格段に安価であることから、２Ｐ成形法よりも低コストで製造が可能である。

しかしながら、熱可塑性樹脂を溶融押出しを行い、一対のロールでこれをニップしてバンク成形（溶融樹脂の微小な樹脂溜まり）する場合において、コスト削減を目的として薄肉化を指向したり、あるいはモアレ障害を軽減するためにレンズピッチを縮小すべくレンズ厚みを相似縮尺したスケールで薄肉化すると、次の（５）のような問題が発生する。

（５）成形するレンズ厚みが薄くなるにつれて、バンクの調整制御と金型溝に対する形状転写精度に以下の問題を生じる。即ち、溶融押出成形におけるバンクの調整操作は、レンズ厚みの薄肉化に呼応した形でバンクの大きさを小さくする必要があり、必然的に調整可能範囲が狭まりバンク調整が難しくなる。具体的には、バンクが小さ過ぎるとニップ圧力がかからず形状転写精度の低下を来たし、逆にバンクが過剰になると形状転写精度は上がるが厚み精度が狂うこととなる。また、出射レンズの凸形状（＝金型深さ）が高くなるほどバンクの調整制御と安定化が更に困難となり、形状不良もしくは厚み不良に起因する光学性能のバラツキが出易くなるという問題があった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、光学設計の自由度を拡大させ、かつ画素モアレを抑制可能な光制御シートを提供することを目的とする。

本発明にかかる光制御シートは、光源から出射した照明光を集光させる光制御シートであって、光入射面に形成されたストライプ状の光反射層と、光入射面に形成され、前記光反射層と交互に並列配置された開口部と、光出射面に形成されたレンチキュラーレンズである複数の第１の凸レンズと、光出射面に形成され、前記第１の凸レンズと交互に並列配置されたレンチキュラーレンズである複数の第２の凸レンズとを備え、前記第１の凸レンズ及び前記第２の凸レンズの長手方向と直交する断面において、前記第１の凸レンズの中心線と前記開口部の中心位置とが実質的に一致し、前記第２の凸レンズの中心線と前記光反射層の中心位置とが実質的に一致したものである。

ここで、前記第１の凸レンズのレンズ幅Ｗ１と前記第２の凸レンズのレンズ幅Ｗ２との関係が、３／１０≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦７／１０の範囲にあり、かつ前記光透過用の開口部のストライプ幅Ｗが、２／１０≦Ｗ／（Ｗ１＋Ｗ２）≦６／１０の範囲にあることが望ましい。

また、前記第１の凸レンズの頂部の丸みを表すＲ１と前記第２の凸レンズの頂部の丸みを表すＲ２との関係が、Ｒ２≦Ｒ１であることが望ましい。

さらに、前記第１の凸レンズと第２の凸レンズの谷部接合点から前記開口部の光入射面におろした垂線の高さｈが、ｈ≦（Ｗ１＋Ｗ２)×１．５の範囲にあることが望ましい。

前記開口部より入射した散乱光は、当該開口部の中心位置と実質的に一致した中心線を有する第１の凸レンズに入射して中央側に屈折するとともに、この第１の凸レンズの両側に位置する第２の凸レンズに入射し、当該第２の凸レンズの外側斜面によって中央側に屈折することが好ましい。

特に、前記第２の凸レンズの一斜面を規定する曲線は、この第２の凸レンズが隣接する第１の凸レンズの中心線上に、実質的に曲率中心を有することが望ましい。

本発明にかかる光制御構造は、上述の光制御シートと、微粒子を含有した光拡散板とを、前記光反射層の表面で貼合して一体化構造体となし、かつ前記光制御シートの開口部と前記光拡散板との間を中空構造として、構成されている。

本発明によれば、光出射面側を第１の凸レンズと第２の凸レンズとの交互の組み合わせとし、かつ光入射面側にストライプ状の光反射層と開口部とを前記出射凸レンズ中心に位相合わせした形で形成することにより従来技術が抱える種々の問題が解決可能となる。
即ち、光出射面側を第１の凸レンズと第２の凸レンズとの交互の組み合わせとすることで、光学設計の自由度が拡大して視野角制御性が容易となり、光出射面側のレンズピッチが縮小できることから画素モアレが抑制され、また、金型エッジ部が鈍角化されることで彫刻加工自体が容易となると同時に成形における金型寿命も拡大する。更に、第２の凸レンズ頂部は丸みを帯びた形状でも高い正面輝度と好適な視野角特性が得られることから、熱可塑性樹脂を基材樹脂とする溶融押出法によるバンク成形が可能となるので、製造コストの削減が可能となる。

発明の実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光制御シートの断面プロファイルと、光路の概念図を示す。図１に示す例は、後述の実施例１、２にかかる光制御シートに相当する。
また、図２は、本実施の形態１にかかる光制御シートにおける各構成要素のサイズを説明するための図である。図２において、Ｐはレンズ単位要素のピッチ、Ｗ１は出射面側の第１の凸レンズのレンズ幅、Ｗ２は出射面側の第２の凸レンズのレンズ幅、Ｗは入射面側の開口部の幅Ｗ、ｓは入射面側の光反射層の幅、Ｒ１は第１の凸レンズ頂部の丸み（半径）、Ｒ２は第２の凸レンズ頂部の丸み（半径）、ｈはレンズベース厚み、ｈｍは第１の凸レンズのレンズ高さ、ｈｓは第２の凸レンズのレンズ高さ、ｔは入射面を基準とした場合のレンズ頂点との距離である。

図１に示されるように、光制御シートの光入射面１には、複数のストライプ状の光反射層４が設けられている。光反射層４の中心線は、出射面に設けられた第２の凸レンズ６の中心線と実質的に一致する。このとき、光反射層４の中心線と第２の凸レンズ６の中心線は、両者が完全に一致していなくても、製造誤差や視野角制御上の一定のずれが発生していてもよい

光反射層４は、入射光を反射する光反射領域として機能し、例えば、基材バインダと白色顔料によって構成される。基材バインダには、熱硬化性樹脂、溶剤乾燥型接着剤、紫外線硬化性樹脂等を使用することができる。白色顔料には、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛等の材料を用いることができる。当該光反射層４は、塗布法、印刷法や転写法によって形成することが可能である。また、光反射層４を銀色であるＡｌやＡｇ等の金属によって構成する場合には、蒸着法によって形成することが可能である。

隣接する光反射層４の間に、ストライプ状の開口部３が設けられている。即ち、光反射層４と開口部３とが交互に並列配置されている。開口部３は、当該光反射層４が設けられておらず、基材７が露出した領域であり、入射光８が透過する領域である。開口部３の中心線は、出射面に設けられた第１の凸レンズ５の中心線と実質的に一致する。このとき、開口部３の中心線と第１の凸レンズ５の中心線は、両者が完全に一致していなくてもよく、製造誤差や視野角制御上の一定のずれがあってもよい。

光制御シートの光出射面２には、互い形状の異なる第１の凸レンズ５と、第２の凸レンズ６が交互に並列配置されている。これらの第１の凸レンズ５と第２の凸レンズ６によって、開口部３より入射し、散乱光である入射光８が、正面輝度の高い出射光９に変換される。

第１の凸レンズ５は、上述のように開口部３の中心線と実質的に同じ位置に中心線を有するレンチキュラーレンズであり、主凸レンズとも呼ばれる。第１の凸レンズ５は、シリンドリカルレンズである。

第２の凸レンズ６は、副凸レンズとも呼ばれ、入射角の大きい入射光を前方側に導く面形状を有している。典型的には、第２の凸レンズ６は、間に位置する第１の凸レンズ５に対して外側にある斜面によって、その第１の凸レンズ５と中心線を共通にする開口部３から入射した光のうち、入射角の大きい光を前方側に屈折させる。

図１に示す例では、第２の凸レンズ６を構成する外側半面は、第１の凸レンズ５によって描かれる曲線を出射側に平行移動した曲線からなる仮想曲線上に位置している。従って、第２の凸レンズ６の一斜面を規定する曲線は、この第２の凸レンズ６が隣接する第１の凸レンズ５の中心線上に、実質的に曲率中心を有する。

ここで、第１の凸レンズ５のレンズ幅Ｗ１と、第２の凸レンズ６のレンズ幅Ｗ２とは、次のような関係を有することが望ましい。
３／１０≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦７／１０

また、開口部３のストライプ幅Ｗが、次のような範囲にあることが望ましい。
２／１０≦Ｗ／（Ｗ１＋Ｗ２）≦６／１０

さらに、第１の凸レンズ５の頂部の丸みを表すＲ１と第２の凸レンズ６の頂部の丸みを表すＲ２との関係が、Ｒ２≦Ｒ１であることが望ましい。また、第１の凸レンズ５と第２の凸レンズ６の谷部接合点から開口部３の光入射面におろした垂線の高さｈが、ｈ≦（Ｗ１＋Ｗ２)×１．５の範囲にあることが好ましい。

続いて、レンズ厚みに関する従来技術との光学原理上の違いと、溶融押出法におけるレンズ厚みとバンク安定性の向上について説明する。

ここで、本発明によるレンズ単位要素を、出射面については、１つの第１の凸レンズ５と該第１の凸レンズ５の左右両端側に第２の凸レンズ６の半割部分とをつなぎ合わせたＷ文字状の形状とし、入射面については、第１の凸レンズ５の中心線と略一致した開口部３と、第２の凸レンズ６の中心線とが略一致した光反射層４とが位置する部分と定義する。

後述する各実施例の光路図から明らかなように、入射面側の開口部から入射した散乱光線のうち略±６０°以上の広角度で入射した光線成分は、隣に位置する前記レンズ単位要素の第２の凸レンズ６のレンズ面に入射した後に、上方に向かって集光されることが判る。即ち、一つの第２の凸レンズは、隣り合う２つのレンズ単位要素に入射する散乱光に対して出射レンズ面を共有している。ここで、各光路図から明らかなように、レンズベース厚みｈが小さいほど隣のレンズ単位要素の第１の凸レンズ５に入射する光線量が減少することが判る。一方、隣のレンズ単位要素の第１の凸レンズ５に入射する光線の一部は全反射してリサイクル利用されるが、全反射せずに出射した光線は広角度で出射されるので観察者側から見た場合に実質的に不要光となってしまう。

入射面開口率および同一のストライプ状光反射層のピッチを同一条件とした場合に、出射面が単一レンズの従来技術と本発明とを比較すると、出射面側の第２の凸レンズ６の幅に応じてレンズベース厚みｈを厚くできる。即ち、溶融押出法によるバンク成形の調整代が拡大してバンク安定性が向上する。

尚、開口部３を設けた面は必ずしも平坦である必要はなくレンズ形状としても良く、また、溶融押出法の場合に光反射層４を形成するための突起形状は、光反射層４の光反射率が略８０％以上あれば光制御性に大きな影響を与えることはないので、台形状であっても、あるいは丸みを帯びた突起形状の何れであっても良い。

更に本発明による光制御シートは、シート厚みを厚くして剛性を確保することにより微粒子拡散板とは貼合せずに、２枚分離構成をとってもよく、またはバックライトユニットへのアセンブリー工程の容易化やハンドリング性の向上を意図した場合、あるいは温湿度変化で生じるウェービングを防止したい場合には、微粒子拡散板と貼合して一体構造として用いても良い。即ち、光制御シートと、当該微粒子を含有した光拡散板とを光反射層の表面で貼合して一体化構造体となし、かつ光制御シートの開口部と光拡散板との間を中空構造としてもよい。

発明の実施の形態２．
図３は、本実施の形態２にかかる光制御シートの断面プロファイルと、光路の概念図を示す。図３に示す例は、後述の実施例３、４にかかる光制御シートに相当する。

また、図４に本実施の形態１にかかる光制御シートのレンズ単位要素における各サイズを示す。図４における各符号は、図２と同じであるため、説明を省略する。

本実施の形態２にかかる光制御シートでは、光入射面１に突起部１０を設け、その上に光反射層４が塗工形成されている。当該突起部１０は、丸みを帯びた突起形状を有しているが、台形状であってもよい。また、本実施の形態２にかかる光制御シートでは、第２の凸レンズ６の先端が丸みを帯びた略２次曲線に沿った形状を有している。第２の凸レンズ６をこのような形状にすると、押出成形法によって製造することが容易となる。その他の構成については、発明の実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

ここで、発明の解決しようとする課題の欄において説明した課題毎に、本願発明を整理して説明する。
まず、光学性能にかかる問題点（１）、（２）に対する解決手段について説明する。

（１）視野角制御性の問題に対する解決手段
従来技術による視野角制御は、一般に出射面に多数配置された単一レンズのレンズ形状、レンズ厚み、開口率、光反射層の反射効率の４つのパラメータで光学設計がなされる。これに対して、本発明による視野角制御は、かかる４つのパラメータの他に、第１の凸レンズと第２の凸レンズのレンズ形状の組み合わせと、第１の凸レンズと第２の凸レンズのレンズ幅比率の組み合わせ、のさらに２つのパラメータが加わるため、設計自由度が拡大し、正面輝度と視野角制御の調整幅を広げることが原理的に可能となる。

（２）レンズピッチと画素モアレの問題に対する解決手段
従来技術による光制御シートのレンズピッチに関しては、入射面側のストライプ状の開口部のピッチと出射面側のレンチキュラーレンズピッチとが共通である。これに対して、本発明では、出射面側のレンチキュラーレンズが第１の凸レンズと第２の凸レンズの交互の組み合わせであるため、従来技術による光制御シートに対し、出光面で現れる明暗輝度の周期ピッチを実質的に略半減化することが可能となり、画素モアレ障害を解消もしくは大幅に軽減できる。換言すれば、従来技術による光制御シートよりも同一レンズ厚みで比較すると、よりファインピッチ化が可能となる。

次に、製造上の問題点（３）〜（５）に対する解決手段を以下に説明する。
（３）金型のエッジ倒れと金型寿命の問題に対する解決手段
従来技術において、出射面のレンズ形状は楕円もしくは放物線、双曲線といった略２次曲線の単一プロファイルの繰り返しであり、レンズ谷部に対応する金型溝のエッジ頂角は概ね３０°から６０°のエッジ形状となる。しかしながら、ストライプ状開口部からの入射光を効率良く出射させるにはレンズ谷部近傍の傾斜角を急峻にする必要があり、対応する金型溝のエッジ頂角は、２５°から３５°とすることが望ましい。従って、金型溝のエッジ部は極めて鋭利となることから、総型バイトによる金型溝の彫刻切削工程で、エッジ倒れやバリ等の欠陥が生じ易くなる。また、エッジ部が鋭利な金型を２Ｐ成形あるいは溶融押出成形に用いた場合においても、エッジ倒れやエッジ損傷を生じ易くなる。

本発明による光制御シートでは、出射レンズが第１の凸レンズと第２の凸レンズの交互の組み合わせ構成を基本とするため、金型エッジ頂角は１００°前後に鈍角化できるので彫刻切削加工自体が容易となり、また成形使用における損傷リスクが減るので金型寿命に極めて有効となる。

（４）製造コストの問題に対する解決手段
本発明による光制御シートの製造方法としては、第１の凸レンズと第２の凸レンズの形状設計に応じて、２Ｐ成形法と溶融押出成形法の何れの製造方法を採用することができる。特に２Ｐ成形法の場合で、かつ光反射層を特許文献１に記載の光自動選択露光法で形成する場合は、第２の凸レンズ形状を略２次曲線の頂部を除いた裾部の一部を切り取り左右対称形に合成した形状、即ち、第２の凸レンズの頂点をシャープエッジとすればよい。一方、溶融押出成形法で第２の凸レンズの頂部シャープエッジを精度良く形状転写する場合は（レンズ厚みとレンズピッチに依存するも）金型溝への溶融樹脂の充満性と離形後の型戻り等の問題から精密な形状転写が困難な場合を生じる。

本発明による光制御シートはレンズ形状のバリエーションとして第２の凸レンズ形状を頂部が丸みを帯びた略２次曲線単体としたり、傾斜角が略一定のプリズム形状とすることも可能であり、溶融押出成形が抱える金型溝への溶融樹脂の充満性と離形後の型戻り等の問題を生じることなく精度良くレンズ形状の転写形成が実現できる。即ち、製造コストの面で極めて有利な溶融押出法によって正面輝度や視野角特性等が同等な光制御シート状物の量産が可能となる。

尚、ストライプ状の光反射層の形成は、公知の両面賦形によるプロジェクションＴＶ用レンチキュラーレンズシートの押出製造技術の場合と同様に、入射面側に突起を設けかつ出射レンズ面の中心線と位相を合わせた形で両面を同時に押出成形した上で、次工程で突起頂部に光反射層を塗工もしくはラミネート転写する方法、或いは入射面側に前記突起に替えて凹部を設けて、光反射層を該凹部に埋め込み印刷する方法等により容易に形成可能である。

（５）押出成形のバンク安定化に対する解決手段
溶融押出成形におけるバンク安定化の支配的因子はレンズベース厚み（光入射面と出射レンズ谷部との間隙距離）とレンズ形状（凸高さ）である。本発明の如く出射面側を第１の凸レンズと第２の凸レンズの組み合わせとすることにより、入射面側の光反射層のストライプピッチを同一とした従来技術品と比較した場合に、レンズ厚みを２０％から５０％程度厚くすることが可能となり、また出射レンズを第１の凸レンズと第２の凸レンズの２つに分けることにより両者のレンズ高さ（＝金型深さ）を浅くできること、の相乗効果でバンクの調整操作範囲が広くなりバンクの安定性が格段に向上する。

［実施例］
以下に、複数の実施例並びに比較例を説明する。なお、各例では、光入射面側の開口部のピッチを１５０μｍとしている。

実施例１．
図７（ａ）に、実施例１にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。また、図７（ｂ）に、実施例１にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の端部位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。さらに、図７（ｃ）に、これらのレンズ形状のディメンジョンを示す。図７（ｃ）において、Ｃ１は第１の凸レンズの主曲率、Ｃ２は第２の凸レンズの主曲率、Ｋ１は第１の凸レンズの円錐定数、Ｋ２は第２の凸レンズの円錐係数を示す。

また、Ｃをレンズの主曲率、Ｋを円錐定数、Ｘをレンズ単位要素における横座標位置としたとき、レンズ形状を次式によって表すことができる。
Ｙ（Ｘ）＝Ｃ・Ｘ^２／｛１＋ＳＱＲＴ［１−（Ｋ＋１）・Ｃ^２・Ｘ^２］｝

このとき、入射面側では、−Ｗ／２≦Ｘ≦Ｗ／２と規定することができる。また、出射面側の第１の凸レンズでは、−Ｗ１／２≦Ｘ≦Ｗ１／２、第２の凸レンズでは、−（Ｗ１＋Ｗ２）／２≦Ｘ≦−Ｗ１／２、Ｗ１／２≦Ｘ≦（Ｗ１＋Ｗ２）／２又は−Ｗ２／２≦Ｘ≦Ｗ２／２と規定することができる。Ｙは各凸レンズの頂点を座標原点とした場合のＳＡＧ値を示す。

実施例１にかかる光制御シートにおいて、第２の凸レンズの形状は第１の凸レンズと相似な楕円形状を有する。光反射層は自動選択露光法により入射面側に精度良く形成できるので２Ｐ成形法に好適である。

また、実施例１にかかる光制御シートは、第２の凸レンズの先端がシャープエッジの場合であり、形状転写精度に優れる２Ｐ成形法に適している。押出成形の場合は使用する機材樹脂の溶融粘弾特性により第２の凸レンズの頂部が丸みを帯びる場合がある。

図７（ａ）に示されるように、開口部の中央位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に屈折し、出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

また、図７（ｂ）に示されるように、開口部の右端部位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に屈折し、左方向に出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では、中央側に屈折し、左側に出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

実施例２．
図８（ａ）に、実施例２にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。また、図８（ｂ）に、実施例２にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の端部位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。さらに、図８（ｃ）に、これらのレンズ形状のディメンジョンを示す。

実施例２にかかる光制御シートは、実施例１において、第１の凸レンズと第２の凸レンズのレンズ幅比率を変えている。

図８（ａ）に示されるように、開口部の中央位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に若干屈折し、光制御シートの主面とほぼ垂直な方向に出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

また、図８（ｂ）に示されるように、開口部の右端部位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央左側に屈折し、出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、左方向に出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

実施例３．
図９（ａ）に、実施例３にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。また、図９（ｂ）に、実施例３にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の端部位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。さらに、図９（ｃ）に、これらのレンズ形状のディメンジョンを示す。

実施例３にかかる光制御シートは、第２の凸レンズの先端が丸みを帯びた略２次曲線とした場合を示し、押出成形法に好適なレンズ設計の一例である。

図９（ａ）に示されるように、開口部の中央位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に若干屈折し、光制御シートの主面とほぼ垂直な方向に出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

また、図９（ｂ）に示されるように、開口部の右端部位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央左側に屈折し、出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、左方向に出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

実施例４．
図１０（ａ）に、実施例４にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。また、図１０（ｂ）に、実施例４にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の端部位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。さらに、図１０（ｃ）に、これらのレンズ形状のディメンジョンを示す。

実施例４は、実施例３において、第１の凸レンズと第２の凸レンズの主曲率を変えている。

図１０（ａ）に示されるように、開口部の中央位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に屈折し、中央方向に傾斜して出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、一部が中央方向に他の一部が外側方向にそれぞれ傾斜して出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

また、図１０（ｂ）に示されるように、開口部の右端部位置に入射した散乱光は、第１の凸レンズにおいて中央側に屈折し、左方向に出射する。第２の凸レンズの内側の斜面では界面反射し外側方向へ出射し、外側の斜面では中央側に屈折し、左方向（一部は右方向）に出射する。隣の第１の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

比較例．
図５に従来技術による比較例の断面プロファイルと光路の概念図を示す。また、図６に従来技術による比較例のレンズ単位要素を示す。図６における各符号は、図２と同様であるため説明を省略する。

図１１（ａ）に、比較例にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。また、図１１（ｂ）に、比較例にかかる光制御シートのレンズ単位要素の断面形状と、開口部の端部位置に散乱光が入射した場合の光路を示す。さらに、図１１（ｃ）に、これらのレンズ形状のディメンジョンを示す。

図１１（ａ）に示されるように、開口部の中央位置に入射した散乱光は、出射面に設けられた凸レンズにおいて中央側に屈折し、出射する。隣接する外側の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

また、図１１（ｂ）に示されるように、開口部の右端部位置に入射した散乱光は、凸レンズにおいて中央左側に屈折し、出射する。隣接する外側の凸レンズの一部に入射した光は外側に屈折又は界面反射する。

比較例におけるレンズ厚みｈは、０．１０５ｍｍであり、各実施例１〜４におけるレンズ厚みｈの０．１７１ｍｍ、０．１４７ｍｍ、０．１８７ｍｍ、０．１８７ｍｍと比較して、薄いことがわかる。

発明の実施の形態１にかかる光制御シートの断面プロファイルと光路の概念図である。発明の実施の形態１にかかる光制御シートにおける各構成要素のサイズを説明するための図である。発明の実施の形態２にかかる光制御シートの断面プロファイルと光路の概念図である。発明の実施の形態２にかかる光制御シートにおける各構成要素のサイズを説明するための図である。比較例にかかる光制御シートの断面プロファイルと光路の概念図である。比較例にかかる光制御シートにおける各構成要素のサイズを説明するための図である。実施例１のレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置又は端部位置に散乱光が入射した場合の光路図、およびレンズ形状のディメンジョンを示す。実施例２のレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置又は端部位置に散乱光が入射した場合の光路図、およびレンズ形状のディメンジョンを示す。実施例３のレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置又は端部位置に散乱光が入射した場合の光路図、およびレンズ形状のディメンジョンを示す。実施例４のレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置又は端部位置に散乱光が入射した場合の光路図、およびレンズ形状のディメンジョンを示す。比較例のレンズ単位要素の断面形状と、開口部の中央位置又は端部位置に散乱光が入射した場合の光路図、およびレンズ形状のディメンジョンを示す。

符号の説明

１：光入射面
２：光出射面
３：入射面側の開口部
４：入射面側に形成された光反射層
５：第１の凸レンズ
６：第２の凸レンズ
７：基材
８：入射光
９：出射光
１０：光反射層塗工用の突起

Claims

光源から出射した照明光を集光させる光制御シートであって、
光入射面に形成されたストライプ状の光反射層と、
光入射面に形成され、前記光反射層と交互に並列配置された開口部と、
光出射面に形成されたレンチキュラーレンズである複数の第１の凸レンズと、
光出射面に形成され、前記第１の凸レンズと交互に並列配置されたレンチキュラーレンズである複数の第２の凸レンズとを備え、
前記第１の凸レンズ及び前記第２の凸レンズの長手方向と直交する断面において、前記第１の凸レンズの中心線と前記開口部の中心位置とが実質的に一致し、前記第２の凸レンズの中心線と前記光反射層の中心位置とが実質的に一致した光制御シート。
前記第１の凸レンズのレンズ幅Ｗ１と前記第２の凸レンズのレンズ幅Ｗ２との関係が、
３／１０≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦７／１０の範囲にあり、
かつ前記光透過用の開口部のストライプ幅Ｗが、
２／１０≦Ｗ／（Ｗ１＋Ｗ２）≦６／１０の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光制御シート。
前記第１の凸レンズの頂部の丸みを表すＲ１と前記第２の凸レンズの頂部の丸みを表すＲ２との関係が、Ｒ２≦Ｒ１であることを特徴とする請求項１又は２記載の光制御シート。
前記第１の凸レンズと第２の凸レンズの谷部接合点から前記開口部の光入射面におろした垂線の高さｈが、ｈ≦（Ｗ１＋Ｗ２)×１．５の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の光制御シート。
前記開口部より入射した散乱光は、当該開口部の中心位置と実質的に一致した中心線を有する第１の凸レンズに入射して中央側に屈折するとともに、この第１の凸レンズの両側に位置する第２の凸レンズに入射し、当該第２の凸レンズの外側斜面によって中央側に屈折する請求項１〜４いずれかに記載の光制御シート。
前記第２の凸レンズの一斜面を規定する曲線は、この第２の凸レンズが隣接する第１の凸レンズの中心線上に、実質的に曲率中心を有することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の光制御シート。
前記請求項１〜６いずれかに記載の光制御シートと、微粒子を含有した光拡散板とを、前記光反射層の表面で貼合して一体化構造体となし、かつ前記光制御シートの開口部と前記光拡散板との間を中空構造としたことを特徴とする光制御構造。