JPH075462A

JPH075462A - 面光源、それを用いた表示装置、及びそれらに用いる光拡散シート

Info

Publication number: JPH075462A
Application number: JP5168375A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Nishio; 俊和西尾; Michiko Takeuchi; 道子竹内
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】所望の角度範囲内のみに均一かつ高輝度発光を
し、面内での場所による輝度のない面発光を得ることの
できる、面光源及びその面光源を用いた表示装置及びそ
れらに用いる光拡散シートを提供する。【構成】光拡散シートは、光拡散剤粒子を含まぬ透明基
材からなり、該表面にランダム微小凹凸面を有し、微小
凹凸面の表面が光源光の波長以上、１００μｍ以下の表
面あらさとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光拡散シートを用いた面
光源に関するものであり、液晶表示装置等の透過型表示
装置のバックライト、照明広告、交通標識等に有用なも
のである。本発明は又該面光源を背面光源として用いた
液晶表示装置等の透過型表示装置も開示する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライト
用の面光源として、図１４のような透光性平板を導光体としたエッジライ
ト方式のものが知られている。このような面光源では、
透明な平行平板からなる導光体の側端面の双方又は一方
から光を入射させ、透光性平板内部の全反射を利用し光
を導光板の全域に遍く伝播させ、その伝播した光の一部
を導光体裏面の光散乱反射板で臨界角未満の拡散反射光
となし、導光板表面から拡散光を放出する。（実開昭５
５−１６２２０１）。図１５のような一方の面に突起を有し、もう一方の面
を平滑面としたレンズシートを、の面光源の導光板表
面上に、突起面を上にして重ね、レンズの光集束作用を
利用して、その拡散放射光を所望の角度範囲内に均一等
方的に拡散させることができる（実開平４−１０７２０
１）。このレンズシートは、透明樹脂中にＴｉＯ₂等の
光拡散剤粒子を分散させてなる艶消透明拡散板（艶消透
明シート）と組合せて使用する場合には、単に、艶消透
明拡散板のみを導光板上に積層して用いたもの（米国特
許第４７２９０６７号、特開昭６１─５５６８４号）よ
りも、光源の光エネルギーを所望の限られた角度範囲内
に重点的に分配し、かつ、その角度範囲内では均一等方
性の高い拡散光を得ることはできた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の技術の中、導光体裏面に光散乱板を設けただけので
は、放出光は導光体表面の法線方向に対して６０度の角
度をピークに比較的鋭い分布をすることになり、最も光
を必要とする法線方向（正面方向）の輝度が不足し、全
く光を必要としない横方向に光エネルギーが散逸してし
まう。また、従来の技術では導光体の光放出面上にレ
ンズシートを積層し、そのレンズシートとしてレンズ形
状に三角柱プリズム型の単位レンズ部を多数平行に配置
したレンチキュラーレンズを用いた場合には、光放出面
の法線方向を中心として３０°〜６０°の角度内に放出
される光エネルギー比率が高くなるが、予想に反して、
導光板側端部から２〜４ｃｍ迄は高輝度であるが、それ
以上遠ざかると輝度が漸次低下し、光源と反対側の端部
では目立って暗くなる。又、艶消透明拡散板中の光拡散
剤粒子の為、光の一部は吸収されて光エネルギーの損失
となる。この点を改良すべく、特開平１−２４５２２０号のように、導光体裏面の光
散乱層を網点等のパターン条とし、且つそのパターンの
面積を光源に近づく程小さく、光源から遠ざかる程大き
くさせて導光板面内の輝度分布を補正、均一化させる試
み。特開平３−９３０６号のように導光板の側端部の２箇
所以上に光源を配置して導光板面内の輝度分布を補正、
均一化させる試み。特開昭６２─３２２６号公報等のように、導光板の表
面又は裏面に表を一部反射一部透過する為の線型プリズ
ム列（プリズム型レンチキュラーレンズ）を刻設するの
に際して、プリズム面の傾斜角や、導光板の厚みを場所
に応じて変化させ、導光板全面から、ほぼ均一な輝度と
方向をもった出力光を得る試み。がなされたが、いずれも完全に輝度を均一化することは
難しく、又では光放出面側から、光散乱層の網点が目
立ってしまう欠点があり、又では光源のスペース、消
費電力とも２倍以上となる欠点があった。の場合は、
導光板の形状が複雑となり、設計製作が難しくなる。又
光拡散反射層の網点も完全に不可視化することも難しい
という欠点があった。

【０００４】本発明の目的は、前述の課題を解決し、消
費電力や発熱量を増大させることなく、所望の角度範囲
内のみに均一且つ高輝度発光をし、面内での場所による
輝度のバラツキもない面発光を得ることのできる、面光
源及びその面光源を用いた表示装置を提供する事であ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の本発
明によって達成される。即ち、（請求項１）光透過性平板又は直方体空洞からなる導光
体と、その導光体の側端面の少なくとも一面に隣接して
設けられた線光源又は点光源と、前記導光体裏面の光反
射層と、前記導光体表面の光放出面上に積層された光拡
散シートからなる面光源であって、前記光拡散シートは
光拡散剤粒子を含まない透明基材からなり、該表面にラ
ンム微小凹凸面を有し、微小凹凸の表面が光源光の波長
以上、１００μｍ以下の表面粗さであることを特徴とす
る面光源。（請求項２）導光体が光透過性平板からなり、前記導光
体表面が光源光の波長以下の表面粗さの平滑平面となっ
ていることを特徴とする面光源。（請求項３）１個以上の線光源又は点光源と、その光源
の下面及び側面を覆い光源の上面に窓が開口され、光源
側内面が光反射面となっているランプハウスと、前記窓
部を被覆する光拡散シートからなる面光源であって、前
記光拡散シートは光拡散剤粒子を含まない透明基材から
なり、表面にランダム微小凹凸面を有し、微小凹凸の表
面が光源光の波長以上、１００μｍ以下の表面粗さであ
ることを特徴とする面光源。（請求項４）上記光拡散シート上に凹又は凸の線型レン
ズ列シートあるいは突起レンズシートを積層したことを
特徴とする請求項１及び２記載の面光源。（請求項５）上記光拡散シート上に、上記光拡散シート
と同様の物性値を有する別の光拡散シートを積層し二枚
重ねとしたことを特徴とする請求項１及び２記載の面光
源。（請求項６）請求項１〜４記載の面光源の光放出面上に
透過型表示素子を積層してなることを特徴とする表示装
置。（請求項７）光拡散剤粒子を含まない透明基材の表面に
表面粗さが光源光の波長以上１００μｍ以下のランダム
微小凹凸形成してなる光拡散性シートに、線型レンズ
列、又は突起状レンズ列からなるレンズシートを重合わ
せてなる面光源用光拡散シート。

【０００６】以下、本発明の面光源、及びそれを用いた
表示装置について一例を挙げて説明する。図１は本発明
のエッジライト型面光源、及びそれを用いた透過型表示
装置の一例を示す斜視図であり、図２は本発明の直下型
面光源、及びそれを用いた透過型表示装置の一例を示す
斜視図である。図１、図２において、１は導光板、２は
光反射層、３は光源（ユニット）、４はレンズシート、
５は反射鏡、６は液晶表示装置等の透過型表示装置、８
は光拡散シート、９は空隙である。また４１は光拡散シ
ート８の表面に設けられた、突起であって、この突起４
１は光拡散シート８の表面の全面にランダムな凹凸形状
（例えば砂目模様、梨地模様等）を形成して得られるも
のである。

【０００７】本発明で用いる光拡散シート８は透光性基
材から形成される。ここで透光性基材としては、ポリメ
タアクリル酸メチル，ポリアクリル酸メチル等のアクリ
ル酸エステル又はメタアクリル酸エステルの単独若しく
は共重合体，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレ
ンテレフタレート等のポリエステル，ポリカーボネー
ト，ポリスチレン、ポリメチルペンテン等熱可塑性樹
脂、或いは紫外線又は電子線で架橋した、多官能のウレ
タンアクリレート、ポリエステルアクリレート等のアク
リレート、不飽和ポリエステル等透明な樹脂，透明な硝
子等、透明なセラミックス等が用いられる。これらの材
料の中には、通常の光拡散板（米国特許第４７２９０６
７号等）と異なり、光角散剤粒子は全く含有しないこと
が肝要である。

【０００８】この透光性基材は、エッジライト型面光源
に用いる場合には、通常総厚みが５〜２００μｍ程度と
する。又直下型面光源に用いる場合には、光拡散シート
自体が自重や外力を指示することになる為、その再変形
しないよう１〜１０ｍｍ程度とする。

【０００９】この光拡散シート８の表面に形成する高さ
が光源光の波長以上、１００μｍ以下の突起群４１は、
透光性基材の表面に熱プレスによるエンボス加工、サン
ドブラスト加工等で直接形成することも出来るし、その
他、透光性基材の平坦な表面に突起を有する透光性材料
層を形成することによっても出来る。具体的には、前記
の特開平３ー２２３８８３号、米国特許第４５７６８５
０号等に開示されるロール凹版上で紫外線又は電子線硬
化性樹脂液を表面が艶消し微小凹凸となる様に成形する
方法等を用いる。

【００１０】光拡散シート８に形成された該突起４１
は、図３のように導光板１の表面の平滑平面１０と光拡
散シート８との間、及び／又は、レンズシート４の裏面
の平滑平面７と光拡散シート８との間に光源光の波長以
上の間隙９（寸法ΔＸ）を少なくとも部分的に形成させ
る事が目的である。後述するように間隙ΔＸが光源光の
波長未満だと、導光板１の平滑平面１０での光全反射が
充分に起きなくなり、又１００μｍ超過だと突起の凹凸
形状が目立ってきて不都合である。

【００１１】此の目的が達せられれば、該突起４１はい
かなる凹凸形状でも良いが、所望の拡散角内での均一な
輝度の角度分布と光源面内での均一な輝度分布とを得る
点から、最も好ましい態様は、光拡散シート８の表面に
ランダムな凹凸形状（例えば砂目模様、梨地模様等）を
全面に形成したものである。此の様にすると、図３に示
すように光拡散シート８の裏面から入射した光Ｌ１、Ｌ
２Ｓ等は該突起群４１が光拡散層としても作用して光を
等方的に拡散する為、均一な角度分布がえられ、又網点
状のパターンが目立つこともなく良好である。又、該突
起群４１の形状は図にも示した通り、凹部が谷底に行く
に従って狭くなる形状にすることが好ましい。例えば該
突起群４１の断面が正弦曲線、サイクロイド曲線等の周
期振幅を各周期毎にランダム変化させた曲線、或いはサ
ンドブラスト、ミル彫刻等によって、ランダムで、かつ
谷底が狭くなった断面曲線となるような微小凹凸を賦型
する。該凹凸形状はその深さ、隣接凸部間の距離を光源
光の波長以上１００μｍ以下になるようにする。このよ
うな形状が、透過光の角度分布の均一性、透過率の高
さ、後述するような、導光板表面と光拡散シートとの界
面での適度な全反射性の点から良好である。更に、この
ような形状は、前述の特開平３─２２３８８３号公報記
載の方法のように型に注型、硬化後、離型する製法を行
う場合には、不可欠のものとなる。即ち、凹部が中広が
りの形状だと離型が不可もしくは困難となるからであ
る。

【００１２】本発明ので用いるレンズシート４は、例え
ば図４のように柱状体の単位レンズ４２をその稜線方向
を平行にして隣接して配列させてなる線型レンズ列シー
ト（広義のレンチキュラーレンズ）、又は図５のように
半球面等周囲が独立した突起状の単位レンズ４２を多数
２次元方向に配列してなる突起レンズシート蠅の眼レン
ズ（広義のレンズ）が使用される。ここで単位レンズの
断面形状としては円、楕円、カージオイド、ランキンの
卵形、サイクロイド、又はインボリュート曲線等の連続
で滑らかな曲線、或いは三角形、四角形、又は六角形等
の多角形の一部分又は全体を用いる。これら単位レンズ
は、図６の様な凸レンズでも、図７の様な凹レンズでも
良い。これらの中でも、好ましいのは設計、製造の容易
さ、集光、光の拡散特性（半値角、サイドローブ光（斜
め方向に出来る輝度のピーク）の少なさ、半値角内輝度
の等方性、法線方向の輝度）等の点から円柱又は楕円柱
である。特に面光源の法線方向が長軸となった楕円が輝
度が高く好ましい。

【００１３】これら、レンズシートは１枚構成で用いる
こともできるが、柱状レンズを用いて２方向（上下方
向、左右方向）の光拡散角を制御する為には図８のよう
に２枚のレンズシートを、その稜線が直交するように積
層しても良い。この場合レンズ面の向きは図８のように
２枚とも同じ向きにするのが、光透過性が高く最も良好
であるが、勿論各レンズシートのレンズが対抗して向き
合う（レンズ面は２枚のレンズシートの間に挾まれる）
ようにしても良い。

【００１４】該レンズシート４は透光性基材から形成さ
れる。ここで透光性基材としては、前述の光拡散シート
と同様の材料を利用することができる。通常は、アクリ
ル又はポリカーボネートの樹脂が用いられる。この透光
性基材は、レンズシートとして用いる場合には、通常総
厚みが２０〜１０００μｍ程度とする。

【００１５】レンズ形状を形成する方法としては、例え
ば、公知の熱プレス法（特開昭５６−１５７３１０号公
報記載）、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂フィルムにロー
ルエンボス版によってエンボス加工したのちに、紫外線
を照射してそのフィルムを硬化させる方法（特開昭６１
−１５６２７３号公報記載）、レンズ形状を刻設したロ
ール凹版上に紫外線又は電子線硬化性樹脂液を塗布し凹
部に充填後、樹脂液を介してロール凹版上に透明基材フ
イルムを被覆したまま紫外線又は電子線を照射し硬化さ
せた樹脂と、それに接着した基材フイルムとをロール凹
版から離型し、ロール凹版のレンズ形状を硬化樹脂層に
賦型する方法（特開平３ー２２３８８３号、米国特許第
４５７６８５０号等）等を用いる。

【００１６】透光性基材に要求される透光性は、各用途
の使用に支障のない程度に、拡散光を最低限透過するよ
うに選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、
レンズシートとして用いる場合は、用途によっては着色
透明又は艶消半透明であってもよい。ここで、艶消透明
とは、透過光を半立体角内のあらゆる方向にほぼ均一等
方的に拡散透過させる性質をいい、光等方拡散性と同義
語に用いられる。つまり、艶消透明とは、透明性基材の
表面の法線方向とのなす角をθとした場合に、平行光束
を裏面から入射させたとき（入射角ｉ＝０°）における
透過光強度の角度分布Ｉ⁰（θ）がｃｏｓ分布〔Ｉ⁰（θ）＝Ｉ⁰ _mpｃｏｓθ、−９０°≦θ≦９０
°〕、θは法線Ｎとのなす角、Ｉ⁰ _mpは法線方向の透過
光強度又はそれに類似する分布となることを云う。

【００１７】本発明で用いる導光板１の光反射層の反対
面１０は平面であり、表面粗さは光源光の波長以下に仕
上げる。ここで表面粗さは突起群（凹凸）を平均的にな
らした値ではなく突起群の山頂部と谷底部との差（ピー
ク・トゥ・ピーク）の平均値で評価する必要があり、例
えばＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均粗さＲｚ等で計測
される。通常光源は可視光線であり、その波長は０．４
〜０．８μｍであるから、表面粗さは０．４μｍ以下と
する。この程度の粗さに仕上げる方法としては公知の手
法、例えば鏡面板での熱プレス、鏡面性の形を用いた射
出成形、注型（キャステイング）成形、光学レンズ等で
行われている精密研磨等を用いれば良い。

【００１８】導光板１の材料としては、前記のレンズシ
ートの材料と同様の透光性材料の中から選択する。通常
は、アクリル又はポリカーボネートの樹脂が用いられ
る。導光板の厚みは、通常１〜１０ｍｍ程度のものが用
いられる。

【００１９】本発明で用いる光源３としては、螢光燈等
の線光源が全面均一の輝度を得る上で好ましいが、白熱
電球等の点光源を用いる事も可能である。該光源３は図
示した様に導光板の側端部の外に隔離して設ける以外
に、導光板１の側端部を一部切り欠いて、一部又は全部
を導光板の中に埋設する事も可能である。高輝度と輝度
の面内での均一性向上の点から、光源３を導光板１のも
う片方の側端部にも設置する事もできる。光源光反射鏡
５としては公知のもの、例えば放物面柱、双曲線柱、楕
円柱等の形状をした板の内面に金属蒸着をしたものが用
いられる。

【００２０】導光板の平滑平面１０上には、前記の光拡
散シート８を積層し、さらにその光拡散シート８の上に
はレンズシート４を積層する。その際図３のようにレン
ズシート４のレンズ面を外側（平面１０の反対面）に、
レンズシート４の平滑面７を、光拡散シート８の突起群
４１の側を向くようにして載せることにより、レンズシ
ート４の平滑面７と光拡散シート８及び／又は導光板１
の平滑面１０と光拡散シート８の突起群４１の間に、光
源光の波長λ以上の空隙９が少なくとも一部分はできる
ようにする。空隙部分９の面積比率Ｒ即ち、Ｒ＝（波長λ以上の空隙のある部分の面積／導光板全表
面積）×１００％は、要求される面内での輝度の均一性、光エネルギーの
利用効率、導光板の寸法等により決定されるが、通常
は、比率Ｒは８０％以上、より好ましくは９０％以上必
要である。

【００２１】この理由としては、実験の結果、図１６の
様な、ともに表面粗さが光の波長以下の平滑な導光板表
面１０とレンズシートの表面７とを密着させた場合、線
光源３からの入力光のうち大部分が、光源側の側端部か
ら距離ｙの所で全反射することなく放出され、ｙより遠
い所では急激に輝度が低下して暗くなることが判明し
た。そして、発光部の長さｙと導光板の光伝播方向の全
長Ｙに対する比率、（ｙ／Ｙ）×１００＝１０〜２０％
である事が判明した。よって、光源から導光板平面１０
に入射する光エネルギー量を全長さＹに均等に分配する
為には、平面１０への入射光のうち１０〜２０％は透過
させ、残り９０〜８０％を全反射させる必要がある。概
ね、（全反射光量／透過光量）＝（波長λ以上の空隙のある
部分の面積／導光板全表面積）＝Ｒで近似されることから、Ｒは８０〜９０％以上必要とな
る事が判明した。

【００２２】本発明で用いる光反射層２は、光を拡散反
射させる性能を持つ層であって、以下のように構成する
ことができる。導光板層の片面に、高隠蔽性かつ白色度の高い顔
料、例えば、二酸化チタン，アルミニウム等の粉末を分
散させた白色層を塗装などによって形成する。サンドブラスト加工，エンボス加工等によって艶消
微細凹凸を形成した導光板の凹凸模様面に、更に、アル
ミニウム，クロム，銀等のような金属をメッキ又は蒸着
等して、金属薄膜層を形成する。隠蔽性が低く単にマット面を塗布で形成した白色層
に、金属薄膜層を形成する。網点状の白色層に形成し、光源から遠ざかるに従っ
て面積率を増やして、光源の光量が減衰するのを補正す
るようにしてもよい。

【００２３】以上主にエッジライト型面光源の場合につ
いて説明したが、本発明の光拡散シート及びレンズシー
トの組合せは、図２のような直下型面光源に使用できる
ことは勿論である。また本発明の光拡散シート及びレン
ズシートの組合せは、図２のような直下型面光源に使用
できることは勿論である。又本発明の光拡散シートは必
要に応じ２枚以上積層させて使うことも出来る。更に、
要求される光拡散角（半値角等）が比較的広くても良い
場合は、１枚以上の該光拡散シートのみを用いて面光源
を構成しても良い。

【００２４】

【作用】エッジライト方式面光源の作用機構は図１４の
ように、光源３から導光板１に入射し導光板の平滑平面
１０に直接入射する光線のうち、光源近傍に入射するＬ
１は入射角（面１０の法線とのなす角）が小さく臨界角
未満になる為、入射光量の何割かが透過光Ｌ１Ｔとなっ
て放出する。これによって、光源近傍の放出光が形成さ
れる。一方、光源３から比較的離れた所に直接入射する
光線Ｌ２は入射角が大きく、臨界角以上となる為、外部
には放出されず全反射光Ｌ２Ｒとなって更に遠方へ送ら
れ、導光板裏面の光拡散反射層２で拡散（乱）反射光Ｌ
２Ｓとなって四方八方に進む、これらの何割かは臨界角
未満で面１０へ入射し、その更に何割かが放出光とな
る。これによって光源から離れた所での放出光が形成さ
れる。

【００２５】ここで、導光板１の平滑平面１０の上に、
非レンズ面が平滑平面となったレンズシート４の平滑面
７が面１０に接する向きで積層した状態が図９である。
通常使用される透光性材料の屈折率は、いずれも大体
１．５前後であり、相互の差は大きくない。よって、程
度の差はあれ、図１６のようにレンズシート４と導光板
１とは光学的に殆ど一体の物となる。そうすると、レン
ズシート４の単位レンズ４２の表面は平滑平面１０に対
して傾斜を持つので、光源近傍で導光板に入射する光線
の大部分、例えばＬ１、Ｌ２、Ｌ３は臨界角未満で入射
する為、何割かがそのまま放出され、反射した光も大部
分が光源方向に戻され、遠方に伝播されない。もちろ
ん、光源から直接遠方のレンズ面に入射し、そこから放
出光となる光線、例えば図１６のＬ４も存在するが、そ
の量は図９の場合より少ない。故に前述ように、面光源
からの放出光は、光源側近傍導光板の全面積の１０〜２
０％の所に大部分集中してしまう事になる。

【００２６】一方本発明では、図１のように、光拡散シ
ート８の表面に突起群４１を形成し、それにより導光板
の平滑平面１０とレンズシート４との間に、少なくとも
部分的に、空隙９を形成する。この空隙部９では、通常
１．５程度の導光板１と屈折率１．０程度の空気層（乃
至は真空層）とが平面１０を界面として隣接する為、図
１４の場合と同様の光全反射が起こる。そのため光源近
傍の領域では平面１０に臨界角未満で入射し透過してい
く光線Ｌ１Ｔによって放出光がえられ、又光源から離れ
た領域では該空隙部９の界面で全反射した後、裏面の光
拡散反射層２で拡散反射した光線のうち臨界角未満の成
分Ｌ２Ｔによって放出光が得られる。

【００２７】勿論、Ｌ２Ｔの中でも、一部、突起群４１
と平面１０とが接触している領域に入射した光は、全反
射せず、そのまま透過し放出光となる。空隙部の面積比
Ｒが８０〜９０％以上の場合、全面ほぼ均一な輝度分布
となることは、前述の通りである。

【００２８】又ここで、突起の高さ（即ち空隙部の間
隔）を、光源光の一波長以上にしたことにより、面１０
での全反射が確実なものとなる。その理由としては、図
９のように、導光板内部から導光板の平滑平面１０へ入
射した光線Ｌ１が全反射して反射光Ｌ１Ｒになる場合、
厳密に言うと光の電磁場は全く空気（又は真空）９の中
に存在しない訳ではなく、一部トンネル効果により界面
１０を透過した電磁場Ｌ１Ｖが存在している。但し、此
の電磁場Ｌ１Ｖは指数関数的に減衰し、光の波長程度の
オーダーで振幅は０となり導光板１側へ引き返す。よっ
て、空隙９が光の波長に比べて充分大きな距離続けば、
光線Ｌ１は事実上全く、空隙部９からレンズシート４の
中には入らない。

【００２９】ところが、図１０のように導光板１とほぼ
同屈折率のレンズシート４が、導光板の面１０に対し
て、光の波長λ未満の距離ΔＸ迄近づくと（ΔＸ＜
λ）、完全に減衰せずにレンズシート４に入った電磁場
Ｌ１Ｖは再び進行波Ｌ１Ｔとなる、即ち透過光Ｌ１Ｔが
生じてしまう。

【００３０】本発明に於いては、光拡散シート８の表面
に突起４１が形成してある為、図１１のように導光板１
と光拡散シート８との間及び／又は光拡散シート８とレ
ンズシート４との間には空隙部９を有する領域と空隙部
が無く光学的に両者が一体化している（或いは空隙が有
っても光の波長未満）領域とができる。これらのうち、
空隙部では入射光の全反射が起こり、空隙のない部分で
は入射光は透過する。空隙部面積の導光板全面積に対す
る比で、面１０で全反射する光量の比が決まることは前
述の通りである。

【００３１】

【発明の効果】本発明の面光源、及びそれを用いた表示
装置においては、光拡散シートは、全く光拡散剤粒子を含まない透明材
料から形成される為、光拡散剤自体による光吸収損失も
なく光源エネルギーの利用率の向上と高輝度化を実現で
きる。特に、本発明の請求項２のエッジライト型面光源の場
合、光拡散シート表面に光源光の波長以上の高さの突起
群が形成されているため、エッジライト型面光源の導光
板の平滑平面上に置いた場合に、レンズシートと光拡散
シートとの間、及び／又は光拡散シートと導光板との間
に確実に、光源光の波長以上の空隙を形成出来る。その
為レンズシートを置いても、導光板表面での光全反射に
よる導光板内全体への光源光の均一な分配を妨げること
がなく、光放出面全面での輝度の均一化と、高輝度とを
達成することができる。さらに、光拡散シートによる光拡散によって導光板裏
面の光拡散反射層の網点パターンも目立たなくなる。又
本発明のエッジライト型面光源は、光拡散シートとレン
ズシートとを使用している為、所望の角度範囲内に均一
な輝度を得ることができ、しかも輝度が光源近傍にのみ
集中することがなく、全面均一な輝度分布を得ることが
できる。

【００３２】

【実施例１】（光拡散シートの成形工程）図１２に示す装置を用い、
図１３の示す光拡散シートを以下の工程により製造し
た。厚さ５０μｍの無色透明な２軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートの基材フィルムの巻取りロール１１を用意し
た。金属円筒表面にＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均粗さ
Ｒｚが３８μｍとなるように＃８０のサンドブラスト加
工によりランダム凹凸１５を刻設したロール状凹版１４
を用意し、これを中心軸の回りに回転させつつ、Ｔダイ
型ノズル２１から紫外線硬化型樹脂液１６を版面に供給
し、ロール凹版の凹凸表面を充填被覆した。次いで前記基材フィルム１２を巻取りロール１１から
ロール状凹版１４の回転周速度と同期する速度で巻出し
て、押圧ロール１３で基材フィルムを該ロール凹版上
に、該樹脂液を間に介して積層密着させ、その儘の状態
で水銀燈２３、２３からの紫外線を基材フィルム側から
照射し、該逆型内で樹脂液を架橋硬化させると同時に基
材フィルムと接着した。次いで剥離ロール１８を用いて走行する基材フィルム
を、それに接着した突起群４１形状の成形された硬化樹
脂と共に剥離し、光拡散シート８を得た。該光拡散シー
ト８はそのまま巻き取った。ちなみに、微小突起群総塗布厚＝４０μｍ表面粗さＲｚ＝３８μｍ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点
平均粗さ）ヘイズ＝８８．８（ＪＩＳ−Ｋ−７１０５）表面積／測定面積＝１．２３０８３２表面光沢度＝１１．１（ＪＩＳ−Ｚ−８７）紫外線硬化性樹脂液；多官能ポリエステルアクリレートオリゴマー光反応開始剤を主成分とする。

【００３３】（レンズの成形工程）光拡散シートの場合
と同様（印刷版等は異なる）図１２に示す装置を用い、
以下の工程により製造した。厚さ１００μｍの無色透明な２軸延伸ポリエチレンテ
レフタレートの基材フィルムの巻取りロール１１を用意
した。金属円筒表面に楕円柱レンチキュラーレンズ形状の逆
型（同一形状で凹凸が逆）１５を刻設したロール状凹版
１４を用意し、これを中心軸の回りに回転させつつ、Ｔ
ダイ型ノズル２１から紫外線硬化型樹脂液１６を版面に
供給し、レンズの逆型の凹凸表面を充填被覆した。次いで前記基材フィルム１２を巻取りロール１１から
ロール状凹版１４の回転周速度と同期する速度で巻出し
て、光拡散シート成形工程と同様の装置、樹脂液、を用
いて、楕円柱レンチキュラーレンズシート２０を得た。
該レンズシートはそのまま巻き取った。ちなみに；レンズ形状；単位レンズ形状；楕円柱（長軸をレンズシートの法線方
向に向ける。）長軸長２ｂ＝２３０μｍ短軸長２ａ＝１２８μｍ長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝１．８０レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１１０μｍ切込量（楕円柱単位レンズの長軸に沿った長さ）Ｄ＝５
０μｍ

【００３４】

【実施例２】実施例１で製造した光拡散シート及びレン
ズシートを用い、図１のような構成のエッジライト型面
光源を得た。但しレンズシートは、図８のように、２枚
を稜線を直行させて、かつレンズ面が共に光放出方向へ
向けて重ねた。導光板；材料；ポリメチルメタアクリレート重合体樹脂形状；直方体。厚み４ｍｍ表面；中心線平均粗さが全面に於いてＲｚ＝０．１μｍ
未満の平滑性に仕上げた。裏面；導光板の裏面に艶消し透明インキを円形の網点状
に印刷し、その裏面にアルミニウムをポリエチレンテレ
フタレートフィルムに真空蒸着した鏡面反射性フィルム
をおいた。網点はシリカの微粉末をアクリル系樹脂のバ
インダーに分散させたものを用いシルクスクリーン印刷
で形成した。網点の配列は、繰り返し周期５ｍｍで縦・
横方向に配列させた。網点の直径は光源に近い所では
０．２ｍｍとし、光源からの距離に比例して大きくし、
光源と反対側の端部で２．０ｍｍとした。光源線光源として、白色螢光燈を導光板の両端に配置した。
導光板と反対側には金属性の反射鏡を置いた。以上の構成の面光源の性能は以下の通り。・輝度の角度分布は図１８の通り。・半値角（θｈ）＝７２度・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０２５ｃｄ／ｍ² ・法線方向輝度の光放出面内の分布；±５％以内。目視
でもほぼ均一。

【００３５】

【実施例３】実施例２に於いて、レンズシートを用いず
に実施例１で作った光拡散シートのみを用いた。その他
は実施例２と同じとした。以上の構成の面光源の性能は
以下の通り、・輝度の角度分布は図１７の通り。・半値角（θｈ）＝７４度（但し、半値角の外でも急に
は減衰せず或る程度の放出光が分布する。）・法線方向輝度（導光板中央部）＝１４９７ｃｄ／ｍ² ・法線方向輝度の光放出面内の分布；±５％以内。目視
でも略均一。・サイドローブ発生無し。

【比較例１】実施例３に於いて、光拡散シートとして厚
さ１００μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムの両面に、艶消剤として、粒径分布１〜１０μｍ
のシリカを添加した紫外線硬化型アクリレート樹脂塗料
を１０μｍ塗工したシートを使用した。表面の平均粗さ
Ｒｚは３．０μｍとした。その他は実施例３と同じとし
た。・輝度の角度分布は図１７と同様の曲線である。但し、・半値角（θｈ）＝７６度・法線方向輝度＝１１１４ｃｄ／ｍ² ・法線方向輝度の光放出面内分布＝±５％以内

【比較例２】実施例２に於いて、光拡散シートを用いな
い面光源を作製した。ちなみにレンズシート裏面の十点
平均粗さＲｚはＲｚ≦０．１μｍであった。以上の構成
の面光源の性能は、光放出面の法線方向輝度が光源側端
部近傍は高輝度であるが、光源からの距離とともに急激
に低下し、光源近傍で、かつ光源からの距離／導光板の
全長＝０．２の所では目視で暗く感じる程に輝度が低下
してしまった。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエッジライト型面光源、及びそれを用
いた透過型表示装置の一例の斜視図。

【図２】本発明の直下型面光源、及びそれを用いた透過
型表示装置の一例の斜視図。

【図３】本発明のエッジライト型面光源の一例の断面
図。光拡散シートの両面に突起群を形成下場合。

【図４】本発明で用いるレンズシートの一例を示す斜視
図。

【図５】本発明で用いるレンズシートの一例を示す斜視
図。

【図６】本発明で用いるレンズシートの一例を示す斜視
図。

【図７】本発明で用いるレンズシートの一例を示す斜視
図。

【図８】本発明で用いるレンズシート二枚重の一例を示
す斜視図。

【図９】導光板内部から外部に向かって進行する光線の
挙動を示す断面図。

【図１０】導光板からトンネル効果で滲み出した光線か
レンズシート内で再び進行波となることを示す断面図。

【図１１】本発明の光拡散シートに於いて、導光板から
外部へ向かって進行する光線が一部全反射され、一部透
過することを示す断面図。

【図１２】本発明の製造方法の一例を示す図。

【図１３】本発明の光拡散シートの一例を示す図。

【図１４】従来技術のエッジライト型面光源の断面図。
レンズシートなしの場合。

【図１５】従来技術のエッジライト型面光源の斜視図。
裏面が平滑平面のレンズシートを使用した場合。

【図１６】図１５の断面図。

【図１７】本発明の面光源（実施例３）の放出光輝度の
角度分布の図。

【図１８】本発明の面光源（実施例２）の放出光輝度の
角度分布の図。

【符号の説明】

１導光板２光反射層３光源（ユニット）４レンズシート５反射鏡６液晶表示装置等の透過型表示装置７レンズシート裏面の平滑平面８光拡散性シート９空隙１０導光板表面の平滑平面。１１巻取りロール１２基材フィルム１３押圧ロール１４ロール状凹版１５光拡散シート突起群形状の逆型１６紫外線硬化型樹脂液１７光拡散シート突起群逆型内の未硬化樹脂液１８剥離ロール１９光拡散シート突起群形状（光拡散シート突起群単
位）２０光拡散シート２１Ｔダイ型ノズル２２液溜まり２３水銀燈４１光拡散シートの突起（群）４２レンズ単位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性平板又は直方体空洞からなる導光
体と、その導光体の側端面の少なくとも一面に隣接して
設けられた線光源又は点光源と、前記導光体裏面の光反
射層と、前記導光体表面の光放出面上に積層された光拡
散シートからなる面光源であって、前記光拡散シートは光拡散剤粒子を含まない透明基材か
らなり、該表面にランム微小凹凸面を有し、微小凹凸の
表面が光源光の波長以上、１００μｍ以下の表面粗さで
あることを特徴とする面光源。
【請求項２】導光体が光透過性平板からなり、前記導光
体表面が光源光の波長以下の表面粗さの平滑平面となっ
ていることを特徴とする面光源。
【請求項３】１個以上の線光源又は点光源と、その光源
の下面及び側面を覆い光源の上面に窓が開口され、光源
側内面が光反射面となっているランプハウスと、前記窓
部を被覆する光拡散シートからなる面光源であって、前記光拡散シートは光拡散剤粒子を含まない透明基材か
らなり、表面にランダム微小凹凸面を有し、微小凹凸の
表面が光源光の波長以上、１００μｍ以下の表面粗さで
あることを特徴とする面光源。
【請求項４】上記光拡散シート上に凹又は凸の線型レン
ズ列シートあるいは突起レンズシートを積層したことを
特徴とする請求項１及び２記載の面光源。
【請求項５】上記光拡散シート上に、上記光拡散シート
と同様の物性値を有する別の光拡散シートを積層し二枚
重ねとしたことを特徴とする請求項１及び２記載の面光
源。
【請求項６】請求項１〜４記載の面光源の光放出面上に
透過型表示素子を積層してなることを特徴とする表示装
置。
【請求項７】光拡散剤粒子を含まない透明基材の表面に
表面粗さが光源光の波長以上１００μｍ以下のランダム
微小凹凸形成してなる光拡散性シートに、線型レンズ
列、又は突起状レンズ列からなるレンズシートを重合わ
せてなる面光源用光拡散シート。