JPH075463A - 面光源及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】所望の角度範囲内のみ均一、かつ高輝度発光
し、面内での場所による輝度のバラツキもない、面光源
及びその面光源を使用した表示装置を提供する。 【構成】レンチキュラーレンズシートの単位レンズは長
軸方向が光放出面の法線方向を向いており、１．４０≦
屈折率≦１．６０、１．２０≦長軸／短軸≦２．００で
あり、かつ０．１０≦切込量／長軸≦０．５０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンチキュラーレンズを
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１７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１８のような一方の面に三角プリズム型レンチキュ
ラーレンズの突起を有し、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４−１０７２０１）。このレンズ
シートは艶消透明拡散板（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用いたも
の（米国特許第４７２９０６７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の輝度が不足し、斜め横方向に光
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の三角プリズム型レンチキュラーレ
ンズシートが放出光を屈折集束さることにより、光放出
面の法線方向をピークとして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、一方で図１
４の様に法線方向から離れた方向（斜め方向）にも放出
光のピーク（サイドローブ）が発生するという欠点があ
った。此の為、依然として観察者に寄与しない損失光が
残存する。又このサイドローブは周囲に不要なノイズ光
を輻射することにもなり不都合であった。更に、放出面
内での輝度分布についても予想に反して、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
暗くなると云う問題も生じることがわかった。

【０００４】これらの欠点を改良すべく、 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状とし、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。 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、光散乱層を網点が目
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。

【０００５】本発明の目的は、前述の課題を解決し、所
望の角度範囲内のみに均一かつ高輝度発光をし、光放出
面内での場所による輝度のバラツキもなく、その際消費
電力や発熱量を増大させることなく面発光を得られる、
面光源及びその面光源を使用した表示装置を提供する事
である。

【０００６】

【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）透光性平板又は直方体状空洞からなる導光
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凹又
は凸のレンチキュラーレンズシートからなる面光源であ
って、前記レンチキュラーレンズシートは楕円柱単位レ
ンズをその稜線方向が互いに平行になるように多数平面
内に配列してなり、該楕円柱単位レンズは長軸方向が光
放出面の法線方向を向いており、 １．４０≦屈折率≦１．６０ １．２０≦長軸／短軸≦２．００ であり、かつレンチキュラーレンズシートの切込量（楕
円柱単位レンズの長軸に沿った長さ）及び屈折率が、 ０．１０≦切込量／長軸≦０．５０ である事を特徴とする面光源。 （請求項２）前記レンチキュラーレンズシートのレンズ
面の反対面と導光体の間に光拡散シートを積層したこと
を特徴とする請求項１記載の面光源。 （請求項３）前記光拡散シートがランダム微小凹凸を少
なくとも一方の表面に有しており、前記微小凹凸面は表
面粗さが光源光の波長以上、１００μｍ以下であり、か
つ導光板表面の表面粗さが光源光の波長以下であること
を特徴とする請求項２記載の面光源。 （請求項４） 請求項１〜請求項３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事を特徴とする表示
装置。

【０００７】本発明の面光源及びそれを用いた表示装置
は、図１の斜視図で示される構成となっている。導光板
１、その側端部の少なくとも１箇所に隣接して設置され
た線状又は点状光源３、導光板の裏面の光反射層２、導
光板の光反射層とは反対面に設置されたレンズシート
４、とを最低限の構成となすものである。通常これら
に、光源光反射鏡５、全体を収納し、光放出面を窓とし
た収納筺体（図示せず）、電源（図示せず）等も付随す
る。

【０００８】導光板１の光反射層の反対面１０は平滑平
面であり、表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均
粗さＲｚ等で計測される）は、光源光の波長以下に仕上
げる。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。

【０００９】本発明で用いるレンズシート４は、楕円柱
レンチキュラーレンズである。即ち、図２（Ａ）のよう
に楕円柱状の凸単位レンズ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柱状レンズ群（所謂レンチ
キュラーレンズ）であり、レンズシート４の法線方向に
楕円の長軸方向が向いている。そして楕円の偏平度とし
ては、楕円の式を、 Ｘ² ／ａ² ＋Ｙ² ／ｂ² ＝１ 式（１） 但し、ａは短軸長、ｂは長軸長で、ａ＜ｂ とした時、
長軸／短軸＝ｂ／ａ及び切込量Ｄと長軸長の比、即ち切
込比Ｄ／ｄは、例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５
の物質を使用したとすると、 ｂ／ａ＝１．８５ Ｄ／ｄ＝０．３５ 式（２） とするのが好ましい。楕円をこのように設計する理由と
しては、サイドローブが少なく光エネルギーの利用効率
が良く、拡散角がシャープになり、光放出面の法線方向
での高い輝度を得ることができることが、本発明者の種
々研究の上確かめられた。

【００１０】又式（２）から多少はずれても、その差が
少ない間は式（２）の場合にほぼ近い特性を得ることが
可能である。検討の結果、式（３）の範囲以内であれ
ば、一応単なる光拡散性フィルム８のみの場合に比べ、
良好な光エネルギー利用効率、シャープな拡散角、高い
法線方向輝度を得ることができると判明した。 １．２０≦ｂ／ａ≦２．００ ０．１０≦Ｄ／ｂ≦０．５０ １．４０≦ｎ≦１．６０ （ｎ；屈折率） 式（３）

【００１１】尚この単位レンズは、図２（Ａ）の様な凸
レンズが良好であるが、図２（Ｂ）の様な凹レンズでも
良い。これら数値の最適範囲の意義及び、このように限
定される理由を説明する。 （１）まずｂ／ａについてであるが、以下の条件を総合
して決定する。 (i)図３の（Ａ）、（Ｂ）で図示する通り、各単位レン
ズに入射する光線のうち、長軸ｂに平行なものについて
は、主切断面形状が一般に光線入射方向（Ｌｉｎ）を長
軸方向と一致させた楕円にすると球面収差が抑えられる
ことが知られている。即ち、図３（Ａ）、図４（Ａ）の
ように真円柱レンチキュラーレンズを用いた場合、レン
ズの集光作用を利用して放出光を所定の拡散角θ内に集
光させようとしても、実際に焦点Ｆに集光する光はレン
ズ中心付近の近軸光線ＬＮのみであり、その他の光線Ｌ
Ｆは焦点をそれて散逸光となってしまう（いわゆる球面
収差）。この際焦点をずれた光線ＬＦは、所定の角θ内
から散逸してしまい、光の損失及び不要なノイズ光とな
ってしまう。レンチキュラーレンズの球面収差を最小に
する為の幾何光学的条件は、レンチキュラーレンズの稜
線に直行する断面（主切断面）の楕円の偏平率ｅとレン
ズ材料の屈折率ｎとの間に、 ｎ＝１／ｅ 式（４） の関係が成り立てば良い。また偏平率ｅは、該楕円の長
軸の長さ２ｂと短軸の長さ２ａを使って、 ｅ² ＝（ｂ² −ａ² ）／ｂ² 式（５） と書ける。よって、式（１）及び式（５）より、球面収
差のなくなる最適条件は、 長軸／短軸＝２ｂ／２ａ＝ｂ／ａ＝ｎ／（ｎ² −１）^1/2 式（６） 例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５の物質を使用し
たとすると、式（６）より、 長軸／短軸＝１．３４ の時球面収差はなくなる。ただし実際には、導光板裏面
の光拡散反射層２、導光板とレンズシートとの間の光拡
散層８等による光拡散、屈折等により方向がそれる光線
が一部生じる為、所定の拡散角θから逸脱する光エネル
ギーは零とはならないが、最小にはできる。実際には、
前記最適値から若干はずれても、光の集束性は極端には
落ちることなく良好な結果を与える。どの範囲まで良好
であるかは、他の条件(ii)、(iii)をも満たすように決
める。

【００１２】(ii)凸レンズ（凹レンズも同様）の焦点距
離ｆは、レンズ面の曲率半径にほぼ比例する。よって式
（７）からわかるように、楕円の長軸／短軸比ｂ／ａが
大きくなる程レンズ表面の曲率半径（特にレンズ先端
部）は減少し、よって（レンズの屈折率ｎ、単位レンズ
の繰り返し周期Ｐが一定とすれば）拡散角θ（視野角）
をより大きく広げさせることができる。通常液晶表示素
子の背面光源用としては、拡散角を３０〜６０度程度に
設計する。かかる条件を満たすｂ／ａ、Ｄ／ｂを選ぶ。 (iii)実際レンズを製造する際、直接透明基材を切削、
プレス等で加工するにしても、あるいは先ず、金型やロ
ール凹版を成形して、それを元に透明基材をプレス法、
注型法等で加工するにしても、ｂ／ａ（及びＤ／ｂ）が
あまり大きく尖ってしまうと加工しにくくなる。よって
成形加工性からはｂ／ａの上限は大体２．０程度（及び
それに加えて、後述のようにＤ／ｂの上限も１．０以
下、さらに好ましくはＤ／ｂ≦０．５程度）となる。

【００１３】（２）次に切込比Ｄ／ｂであるが、 (i)導光板からレンズシートに斜入力する光線のうち、
透過させて、放出光として利用すべき量と、導光板側へ
全反射でフィードバックさせ、別の場所で再利用すべき
量との配分を最適化するように決定される。実験の結
果、前記ｂ／ａの範囲内のとき、Ｄ／ｂが大きくなるに
従って拡散角α内の輝度が上昇することがわかった。た
だし、その作用機構は今のところ不明である。そして、
Ｄ／ｂ＝０．１で、かつ１．２０≦ｂ／ａ≦２．００の
レンズシートを導光板上に載せエッジライト型面光源を
形成した場合従来技術である導光板表面に艶消透明フィ
ルムのみを載せたエッジライト型面光源と同等の輝度に
落ちることが判った。よって、Ｄ／ｂ≧０．１とする必
要がある。図７（ｃ）からも判るように、切込比Ｄ／ｂ
を大きくするに連れて、出力光は面光源の法線方向を頂
上とした単峰特性となり、かつ法線方向輝度Ｉ（０）も
高く拡散角αも集束する。又Ｄ／ｂ＞０．５当たりか
ら、図７（Ｂ）あるいは図８（Ｂ）に示すように、楕円
側面低部Ｐｅ、Ｐｅ付近に臨界角θｃ以上で入射し、面
光源の法線から大きくずれた発散光Ｌｄｉｖの影響が無
視できなくなり、これがサイドローブ光となり、所定の
拡散角を保ち、光エネルギーの損失を低減させることが
できなくなってくる。特にＤ／ｂ＝１．０近傍に近づく
に連れて、比の影響が目立ってくる。放出光の輝度の面
光源の法線からの角度θ（−９０≦θ≦＋９０）との関
係Ｉ（θ）として示すと、図７（Ｄ）のようにサイドロ
ーブ光Ｌｄｉｖによって、Ｉ（θ）は双峰又は３峰特性
となることがわかる。よってＤ／ｂ≦１．０、より好ま
しくはＤ／ｂ≦０．５とする必要がある。 (ii)又レンズの加工適正からいってもＤ／ｂ＝１．０
（楕円の上半分を単位レンズとする）に近づくと、隣接
するレンズ間の谷間が狭くなり、透明基材を直接切削研
磨する場合でも刃物（バイト、ミル等）の先の形状への
要求が鋭く尖り過ぎ、要求を満たす刃物がないかあるい
は加工しにくくなる。Ｄ／ｂ＞１．０となると、アンダ
ーカット部があるため、加工は極めて困難である。又、
金型を用いてプレス法、注型法で透明基材を成形する場
合においてもＤ／ｂ＞１．０である必要がある。 以上の条件（１）の(i) 、(ii)、 (iii)、及び（２）の
(i) 、(ii)を満たす条件が、式（３）の条件である。

【００１４】図７の（Ａ）は、本発明のレンチキュラー
レンズにおける全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌
跡を示す図であり、（Ｂ）は、切込量Ｄが大きく、レン
チキュラーレンズに全反射臨界点Ｐｃが含まれている場
合の光線の軌跡を示す図である。（Ｂ）においてはＬｄ
ｉｖが光線の軌跡に現れるが、（Ａ）には現れない。

【００１５】図８の（Ａ）は、本発明のレンチキュラー
レンズ（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．２２）に拡散
光線が入射した場合の光線の軌跡を、コンピュータシミ
ュレーションにより求め描いた図であり、（Ｂ）は、切
込量Ｄが大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれているレンチ
キュラーレンズ（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．８
３）に拡散光線が入射した場合の光線の軌跡を、同様に
求めたものである。図８の（Ａ）では、全反射した光線
の軌跡は「レンズ／空気」界面で３回〜４回全反射を繰
り返した後、導光板に戻され、再利用される。一方
（Ｂ）では、１回「レンズ／空気」界面で全反射した光
線の軌跡は、そのまま、空気中に透過し、その際、面光
源の法線とのなす角は、更に大きくなる事によってサイ
ドローブが発生して、光エネルギーの損失が認められ
る。

【００１６】凹レンズの場合は、前記の通り凸レンズに
比べて、焦点の位置がレンズの全方か後方かの差であ
る。従ってレンズシート４の焦点距離よりも充分遠方の
観察者にとっては、凸レンズと実質同様の作用をなす。
又双曲線レンチキュラーレンズの場合も、前記楕円柱レ
ンチキュラーレンズの場合と同様である。

【００１７】該楕円柱単位レンズの光線の挙動は、図３
（Ｂ）、図４（Ｂ）に示した通りである。光軸に平行に
入射する光線は、焦点Ｆに収束し、しかる後所定の拡散
角θで発散する。該拡散角θは、球面収差が無視でき、
導光板の平滑表面１０、レンズシート４での全反射によ
って、導光板の法線から大きくはずれた光線は、導光板
内にフィードバックされ、導光板裏面の光反射層の拡散
反射によって生じた導光板の法線方向近傍の光線、即ち
光軸にほぼ平行な光線のみが主にレンズに入射するとし
た場合、概略、 θ＝２ｔａｎ^-1（ｐ／２ｆ） 式（７） となる。ただし、ｐは単位レンズの開口幅（単位レンズ
が隙間なく密接して並んでいる場合は単位レンズの繰り
返し周期に同じ）、ｆは焦点距離である。

【００１８】図３と図４の比較からわかるように焦点の
できる位置は凹レンズと凸レンズとで変わる。即ち、図
３（Ｂ）のように凸レンズの場合結像は実像となり焦点
はレンズ外部（光出射側）にできる。又図４（Ｂ）のよ
うに凹レンズの場合は、結像は虚像となり焦点はレンズ
内部（光入射）にできる。但しいずれの場合に於いて
も、本発明の用途の場合、焦点距離はレンズ表面（即ち
面光源表面）から観察者までの距離に比べて充分小さく
取る為（通常１０ｍｍ以下）、観察者に対する効果とし
ては凹、凸両レンズとも大差はない。但し、実験結果に
よれば、エッジライト型面光源に用いた場合、同形状で
も凸レンズの方が凹レンズよりも法線方向輝度がより高
く、かつ拡散角がより鋭い光出力が得られることがわか
った。理由の詳細は不明であるが恐らく、レンズと光放
出面側の空気層との界面で全反射を起こす光が凹レンズ
の場合はレンズの外方向に、凸レンズの場合はレンズの
内方向に偏向するため、その差に起因すると思われる。

【００１９】尚、以上の説明では専ら楕円柱型レンチキ
ュラーレンズについて述べたが、単位レンズ断面が式
（６）、 Ｘ² ／ａ² −Ｙ² ／ｂ² ＝１ 式（８） （但し、ここで、ｂ／ａは漸近線の傾きで、 ａ＜
ｂ、）で表現される双曲線柱型レンチキュラーレンズで
あっても同様な効果が期待できる。ａ、ｂの最適範囲も
楕円柱の場合と同様である。

【００２０】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Ｘ、Ｙ２方向（上下
方向、左右方向等）の光拡散角を制御する為には図５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５のよ
うに２枚とも同じ向きにするのが、光反射層２から飛来
する光線のうち、比較的、光放出面の法線方向に近い成
分の透過率の高さと、比較的、光放出面の法線方向から
傾いた光線の導光板へのフィードバック率の高さとの均
衡上最も良好であるが、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）様に積層することもできる。又該レンズシ
ートは図２（Ａ）のように透光性基材を一体成形して得
ても良いし、又図２（Ｂ）のように透光性平板（又はシ
ート）４４の上に単位レンズ４２を形成したものでも良
い。

【００２１】該レンズシート４は透光性基材から形成さ
れる。此処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２０〜１０
００μｍ程度とする。

【００２２】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。該方法の場合、成形
したレンズシートを巻き取って加工する都合上、加工時
の龜裂発生等を防止する為、紫外線又は電子線硬化性樹
脂としては、比較的可撓性、柔軟性のあるものを選定す
る。

【００２３】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、拡散光を充分透過するよう
に選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、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ｃ
ｏｓ分布 Ｉ⁰ （θ）＝Ｉ⁰ _mpｃｏｓθ、但し、−９０°≦θ≦９０° 式（９ ） 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。

【００２４】該レンズシート４の裏面（レンズ面の反対
面）には、微小凹凸（微小突起群４１）を有する光拡散
シート８と積層して使用することが好ましい。此の理由
は、エッジライト型面光源の場合は後述するように、光
放出面内の輝度分布を均一化する為である。光拡散シー
ト８表面に形成する高さが光源光の波長以上、１００μ
ｍ以下の微小凹凸４１は、投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、炭酸カルシウム、シリカ、アクリ
ル樹脂等の透明な微粒子を透明バインダーに分散させた
塗料を塗工して、塗膜の表面に微粒子の凹凸を現出させ
る方法、或いは前記の特開平３ー２２３８８３号、米国
特許第４５７６８５０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。

【００２５】該突起４１は、図６のように表面粗さが光
源光の波長以下の導光板１と光拡散シート８との間、及
び／又は、光拡散シート８とレンズシートの平滑表面１
０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１０
０μｍ超過だと突起の凹凸形状が目立ってきて不都合で
ある。

【００２６】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、最も良好な態様は、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６に示すよ
うに光拡散シート８の表面から入射した光Ｌ１、Ｌ２Ｓ
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。

【００２７】勿論、上記の如く光拡散性シート８を、レ
ンズシート４と導光板の平滑平面１０との間に介在させ
る事の他、該レンズシートの裏面（レンズ面の反対面）
に、艶消し透明性と表面の波長以上、１００μｍ以下の
突起群４１を設けるようにしてもよい。このような微小
凹凸４１は、一体成形レンズシート４の裏面に前述の光
拡散シートと同様の加工方法により形成することができ
る。

【００２８】本発明で用いる導光板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。

【００２９】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。

【００３０】エッジライト型面光源の場合、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６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、微小凹凸４１が内側（平
面１０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の突起群４１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。

【００３１】この理由としては、実験の結果、図１９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とレンズシートの裏面７とを密着させた場合導光
板表面１０とレンズシート裏面７との界面は光学的には
消失し、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の所で臨界角未満で入射し全反射す
ることなく放出され、その結果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。勿論、光線Ｌ
４のように、直接光源から、遠方のレンズシートに到達
する光線もあるが、これらは、強度的には、距離の２乗
で減衰しており、輝度向上には余り寄与しない。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％だは透過させ、
残り９０〜８０％を全反射させる必要がある。概ね、 （透過光量／全反射光量）＝（波長λ以上の空隙のある部分の面積／導光板全表 面積）＝Ｒ 式（１０） 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。

【００３２】レンズシート４と導光板１との間に光源光
の波長以上の空隙を形成する方法としては、レンズシー
ト４を、そのレンズ面４２と突起群４１の向きを図１と
は反転させて置くことも出来る（図示せず）。但しこの
場合は、一旦レンズ面４２で所望の角度内に集束された
光が、再び等方的に発散してしまう為、光の拡散角を最
適値である法線を中心とした３０度〜６０度内に制御す
ることが難しい。

【００３３】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。 サンドブライト加工，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。

【００３４】面光源の光の分布状態を評価するには、拡
散角が有効である。拡散角としては例えば半値角θ_H が
用いられる。これは、透過光輝度（又は強度）が光放出
面の法線からの角度θの減少関数Ｉ（θ）とした時に、
Ｉ (±θ_H ／２) ＝Ｉ（０）／２となる角θ_H として定
義される。

【００３５】尚、本発明の面光源１００の光放出面上
に、図１のように透過型表示素子６を載置することによ
り、本発明の透過型表示装置を得る。透過型表示装置と
しては、液晶表示素子（ＬＣＤ）エレクトロクロミック
ディスプレイ（ＥＣＤ）等が用いられる。

【００３６】

【作用】請求項１、及び請求項４の楕円柱レンチキュラ
ーレンズは、前記の通りサイドローブが少なく光エネル
ギーの利用効率が良く、拡散角がシャープになり、高い
法線輝度を得ることができる。この楕円柱レンチキュラ
ーレンズの作用について説明する。式（３）のようにレ
ンズシートを設計すると、既に述べたように、エッジラ
イト型面光源における、導光体裏面の光拡散反射層、導
光板、空隙、光拡散シート、レンズシートの各種界面に
於ける光の反射（全反射又は部分反射）、透過屈折、拡
散（透過又は反射）の配分、バランスが最適化され、光
源３から出た光線は導光体１の全面に分配されて輝度の
光放出面内の分布を均一化させ、又主に光放出面の法線
近傍に向かって導光板から出て来る光線をレンズで集束
させる為、放出光を所望の拡散角内に分布させることが
でき、光放出面の法線から大きく傾いて導光板から出て
くる光線は、大部分導光板側へフィードバックされ、再
利用される為、光エネルギーの損失となるサイドローブ
光をなくし、光のエネルギーの中所望の拡散角外へ洩れ
る量を低減させる。

【００３７】更に請求項２の発明では、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１７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の１０〜２０％の透過光によって
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。

【００３８】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。ある。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１
０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となる。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の中には入らない。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】

【発明の効果】本発明の面光源は特定形状のレンチキュ
ラーレンズの作用によりサイドローブが少ない為、導光
板から放出された光は殆ど所定の拡散角内に集光され、
本来無駄になる面光源の斜め〜接線方向に散逸するはず
の光エネルギーも導光板に戻されて観察に有効な照明光
として利用できる。その為、エネルギーの利用効率も良
く、高輝度であり、且つ面光源側面にノイズ光を放出す
ることもない。また、レンチキュラーレンズシートを置
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内で
の輝度分布は均一である。また、光拡散シートを併用す
ることによって、より一層光放出面内での輝度分布の均
一性が高く、かつ導光板裏面の光拡散パターンも良好に
不可視化される。さらに、本発明の面光源を用いた表示
装置は、電力等エネギー利用効率が高く、高輝度で、適
度な視野角を持ち、且つ前面均一な輝度の表示を得る事
ができる。

【００４２】

【実施例１】 （レンチキュラーレンズの成形工程）図１２の様な装置
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、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、それに接着したレンズ形状１９の成形された硬化樹
脂と共に剥離し、 斯くして、楕円柱レンチキュラーレンズシート２０を
得た。 ちなみに；レンズ形状 ；図２（Ａ）の通り、 ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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 ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３４ ・切込量Ｄ＝５０μｍ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。

【００４３】（光拡散シートの成形工程） 金属円筒表面に＃８０のサンドブラストして得た微小
凹凸（突起群）を刻設したロール状凹版を用意した。 次いで、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透光性基材を巻取りロールから巻
戻し、レンズ成形工程と同様の装置、樹脂液、を用い
て、透光性基材の表面に艶消剤を含まない紫外線硬化型
樹脂硬化物よりなる艶消し透明の微小凹凸を成形した。 斯くして、本発明に仕様する光拡散層を得た。 ちなみに；、微小凹凸 ・ヘイズ値＝８８．８ ・表面光沢度（ＪＩＳ−Ｚ−８７４１）＝１１．３ ・表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均粗さ）Ｒ
ｚ＝３８．４μｍ

【００４４】

【実施例２】実施例１で製造した楕円柱レンズシート２
枚を稜線を直行させ、レンズ面をいずれも光放出面方向
へ向けて重ね、その直下に光拡散シート及び導光板を積
層して、図１の如きエッジライト型面光源を得た。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×幅×奥行（光の伝播方向）＝４×１５０×２００
ｍｍ ・表面；十点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２ｍｍ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
０．１ｍｍ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１ｍｍとした。光源 ；線光源として、５Ｗの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１３の通り。 ・半値角θｈ＝７０度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２２６０ｃｄ／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。

【００４５】

【実施例３】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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＝９５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３１ ・切込量Ｄ＝３６μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１３の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２１０１ｃｄ／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。

【００４６】

【実施例４】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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＝７５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．１９ ・切込量Ｄ＝２２μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１３の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６５度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１８６５ｃｄ／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。

【００４７】

【実施例５】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（長軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝２０４μｍ ・短軸長２ａ＝１５０μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝１．３６ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１３０μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ ・切込量Ｄ＝５０μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１３の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝７２度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０２８ｃｄ／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。

【００４８】

【比較例１】実施例２に於いて、レンズシート凸楕円柱
レンチキュラーレンズに代えて、下記の三角柱プリズム
型レンチキュラーレンズを仕様した。 ・断面形状； 直角二等辺三角形。９０度の頂角を面光
源の法線方向に向ける。 ・単位レンズの繰り返し周期（一辺の長さ）＝１００μ
ｍ ・材料、層構成、製法は実施例１の凸楕円柱レンチキュ
ラーレンズと同様。 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１４の通り。 ・半値角＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０７４ｃｄ／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 ・サイドローブ発生有り。（法線から±７５度方向にピ
ーク） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝２６％

【００４９】

【比較例２】実施例２に於いて、以下の形状の凸楕円柱
レンチキュラーレンズを使用した。 レンズ形状； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（短軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝１５０μｍ ・短軸長２ａ＝２０４μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝０．７４ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１７７μｍ 切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ 切込量 Ｄ＝３７μｍ 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１５の通り。 ・半値角＝８４度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１７３４ｃｄ／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 ・サイドローブ発生有り。（法線方向より、±７５度離
れた方向に輝度のピークあり） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝３７％

【００５０】

【比較例３】実施例２に於いて、レンズシートの裏面に
光拡散シートを介在させない物を使用した。レンズシー
ト裏面は、基材フィルム表面自体であり、フィルム裏面
及び導光板表面の十点平均粗さＲｚは０．１μｍ未満の
平滑平面とした。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、光放出面の法線方向輝度が光
源側端部近傍４ｃｍまでは高輝度であるが、光源からの
距離とともに急激に低下し、光源から５ｃｍ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。

【００５１】

【比較例４】実施例２に於いて、レンチキュラーレンズ
と光拡散シートを取り除き、代わりに以下の構成の艶消
し透明シート２枚を導光板の光放出面１０上に載せた
（従来技術に相当）。艶消し透明シート ；５０μｍ厚の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、艶消剤として炭酸カ
ルシウムの粒径１〜５μｍの粒子を分散させた２液硬化
型ポリウレタンの塗料を塗工し乾燥時の膜厚５μｍの塗
膜を形成したシート。 以上の構成の面光源の性能は、 ・輝度の角度分布は図１６の通り。 ・半値角＝７０度（ただし、半値角の外でも急には減衰
せずある程度の放出光が分布する。） ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１４９１ｃｄ／ｍ² ・法線方向輝度の光放出面内の分布；±５％以内。目視
でも均一。 ・サイドローブ発生無し。

【００５０】

【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実施例の斜視図。

【図２】本発明で用いるレンズシートの実施例の斜視
図。楕円柱型レンチキュラーレンズの場合。（Ａ）は凸
レンズ、（Ｂ）は凹レンズの場合。

【図３】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凸真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凸楕円柱レンズの場合。

【図４】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凹真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凹楕円柱レンズの場合。

【図５】本発明で用いるレンズシートの別の実施例の斜
視図。楕円柱型レンチキュラーレンズ２枚を、両者の軸
が直行する様に積層した場合。

【図６】本発明のエッジライト型面光源の実施例の断面
図。導光板とレンズシートとの界面に、両面が微小凹凸
を有する光拡散シートを挿入し、２か所（２層）の空隙
を形成した例。

【図７】（Ａ）本発明のレンチキュラーレンズにおける
全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌跡を示す図。 （Ｂ）切込量Ｄが大きく、レンチキュラーレンズに全反
射臨界点Ｐｃが含まれている場合の光線の軌跡を示す
図。

【図８】（Ａ）本発明のレンチキュラーレンズに拡散光
線が入射した場合の光線の軌跡を示す図。 （Ｂ）切込量Ｄが大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれてい
るレンチキュラーレンズに拡散光線が入射した場合の光
線の軌跡を示す図。

【図９】導光板表面の平滑平面で全反射する光線の挙動
を示す断面図。一部空気中に電磁場がトンネル効果で滲
み出ている。

【図１０】導光板からトンネル効果で滲み出した光線が
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】本発明で用いる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断面図。（実
施例１）に対応する。

【図１３】本発明（実施例２）のエッジライト型面光源
の特性。長軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラ
ーレンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示
する。

【図１４】（比較例２）のエッジライト型面光源の特
性。三角柱レンチキュラーレンズを用いた場合の、放出
光輝度の角度分布を図示する。

【図１５】（比較例３）のエッジライト型面光源の特
性。短軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラーレ
ンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示す
る。

【図１６】（比較例４）のエッジライト型面光源の特
性。艶消し透明シート２枚を導光板の光放出面上に載せ
た。

【図１７】従来技術のエッジライト型面光源の断面図。
導光板上にレンズシートなしの場合。

【図１８】従来技術のエッジライト型面光源の斜視図。
導光板上にレンズシートを、間に空隙を置かず、密着さ
せた場合。

【図１９】図１８の拡大断面図。レンズシートと導光板
との界面が光学的に消滅一体化している事を示す。

【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 光等方拡散性シート（光拡散層） 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レンズ形状の逆型 １６紫外線硬化型樹脂液 １７レンズ逆型内の未硬化樹脂液 １８剥離ロール １９レンズ形状（レンズ単位） ２０レンズシート ２１Ｔダイ型ノズル ２２液溜まり ２３水銀燈 ４１レンズシートの突起（群） ４２レンズ単位 ４３突起群を有する透明層 ４４透明基材層 １００面光源 ２００表示装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 面光源及びそれを用いた表示装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンチキュラーレンズを
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１８ 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１９ のような一方の面に三角プリズム型レンチキュ
ラーレンズの突起を有し、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４−１０７２０１）。このレンズ
シートは艷消透明拡散板（艷消透明シート）と組合せて
使用する場合には、単に艷消透明拡散板のみを用いたも
の（米国特許第４７２９０６７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の輝度が不足し、斜め横方向に光
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の三角プリズム型レンチキュラーレ
ンズシートが放出光を屈折集束さることにより、光放出
面の法線方向をピークとして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、一方で図１
５の様に法線方向から離れた方向（斜め方向）にも放出
光のピーク（サイドローブ）が発生するという欠点があ
った。此の為、依然として観察者に寄与しない損失光が
残存する。又このサイドローブは周囲に不要なノイズ光
を輻射することにもなり不都合であった。更に、放出面
内での輝度分布についても予想に反して、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
暗くなると云う問題も生じることがわかった。

【０００４】これらの欠点を改良すべく、 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状とし、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。 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、光散乱層を網点が目
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。

【０００５】本発明の目的は、前述の課題を解決し、所
望の角度範囲内のみに均一かつ高輝度発光をし、光放出
面内での場所による輝度のバラツキもなく、その際消費
電力や発熱量を増大させることなく面発光を得られる、
面光源及びその面光源を使用した表示装置を提供する事
である。

【０００６】

【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）透光性平板又は直方体状空洞からなる導光
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凹又
は凸のレンチキュラーレンズシートからなる面光源であ
って、前記レンチキュラーレンズシートは楕円柱単位レ
ンズをその稜線方向が互いに平行になるように多数平面
内に配列してなり、該楕円柱単位レンズは長軸方向が光
放出面の法線方向を向いており、 １．４０≦屈折率≦１．６０ １．２０≦長軸／短軸≦２．００ であり、かつレンチキュラーレンズシートの切込量（楕
円柱単位レンズの長軸に沿った長さ）及び屈折率が、 ０．１０≦切込量／長軸≦０．５０ である事を特徴とする面光源。 （請求項２）前記レンチキュラーレンズシートのレンズ
面の反対面と導光体の間に光拡散シートを積層したこと
を特徴とする請求項１記載の面光源。 （請求項３）前記光拡散シートがランダム微小凹凸を少
なくとも一方の表面に有しており、前記微小凹凸面は表
面粗さが光源光の波長以上、１００μｍ以下であり、か
つ導光板表面の表面粗さが光源光の波長以下であること
を特徴とする請求項２記載の面光源。 （請求項４） 請求項１〜請求項３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事を特徴とする表示
装置。

【０００７】本発明の面光源及びそれを用いた表示装置
は、図１の斜視図で示される構成となっている。導光板
１、その側端部の少なくとも１箇所に隣接して設置され
た線状又は点状光源３、導光板の裏面の光反射層２、導
光板の光反射層とは反対面に設置されたレンズシート
４、とを最低限の構成となすものである。通常これら
に、光源光反射鏡５、全体を収納し、光放出面を窓とし
た収納筺体（図示せず）、電源（図示せず）等も付随す
る。

【０００８】導光板１の光反射層の反対面１０は平滑平
面であり、表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均
粗さＲｚ等で計測される）は、光源光の波長以下に仕上
げる。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。

【０００９】本発明で用いるレンズシート４は、楕円柱
レンチキュラーレンズである。即ち、図２（Ａ）のよう
に楕円柱状の凸単位レンズ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柱状レンズ群（所謂レンチ
キュラーレンズ）であり、レンズシート４の法線方向に
楕円の長軸方向が向いている。そして楕円の偏平度とし
ては、楕円の式を、 Ｘ^２／ａ^２＋Ｙ^２／ｂ^２＝１ 式（１） 但し、ａは短軸長、ｂは長軸長で、ａ＜ｂ とした時、
長軸／短軸＝ｂ／ａ及び切込量Ｄと長軸長の比、即ち切
込比Ｄ／ｄは、例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５
の物質を使用したとすると、 ｂ／ａ＝１．８５ Ｄ／ｄ＝０．３５ 式（２） とするのが好ましい。楕円をこのように設計する理由と
しては、サイドローブが少なく光エネルギーの利用効率
が良く、拡散角がシャープになり、光放出面の法線方向
での高い輝度を得ることができることが、本発明者の種
々研究の上確かめられた。

【００１０】又式（２）から多少はずれても、その差が
少ない間は式（２）の場合にほぼ近い特性を得ることが
可能である。検討の結果、式（３）の範囲以内であれ
ば、一応単なる光拡散性フィルム８のみの場合に比べ、
良好な光エネルギー利用効率、シャープな拡散角、高い
法線方向輝度を得ることができると判明した。 １．２０≦ｂ／ａ≦２．００ ０．１０≦Ｄ／ｂ≦０．５０ １．４０≦ｎ≦１．６０ （ｎ；屈折率） 式（３）

【００１１】尚この単位レンズは、図２（Ａ）の様な凸
レンズが良好であるが、図２（Ｂ）の様な凹レンズでも
良い。これら数値の最適範囲の意義及び、このように限
定される理由を説明する。 （１）まずｂ／ａについてであるが、以下の条件を総合
して決定する。 （ｉ）図３の（Ａ）、（Ｂ）で図示する通り、各単位レ
ンズに入射する光線のうち、長軸ｂに平行なものについ
ては、主切断面形状が一般に光線入射方向（Ｌｉｎ）を
長軸方向と一致させた楕円にすると球面収差が抑えられ
ることが知られている。即ち、図３（Ａ）、図４（Ａ）
のように真円柱レンチキュラーレンズを用いた場合、レ
ンズの集光作用を利用して放出光を所定の拡散角θ内に
集光させようとしても、実際に焦点Ｆに集光する光はレ
ンズ中心付近の近軸光線ＬＮのみであり、その他の光線
ＬＦは焦点をそれて散逸光となってしまう（いわゆる球
面収差）。この際焦点をずれた光線ＬＦは、所定の角θ
内から散逸してしまい、光の損失及び不要なノイズ光と
なってしまう。レンチキュラーレンズの球面収差を最小
にする為の幾何光学的条件は、レンチキュラーレンズの
稜線に直行する断面（主切断面）の楕円の偏平率ｅとレ
ンズ材料の屈折率ｎとの間に、 ｎ＝ｌ／ｅ 式（４） の関係が成り立てば良い。また偏平率ｅは、該楕円の長
軸の長さ２ｂと短軸の長さ２ａを使って、 ｅ^２＝（ｂ^２−ａ^２）／ｂ^２ 式（５） と書ける。よって、式（１）及び式（５）より、球面収
差のなくなる最適条件は、 長軸／短軸＝２ｂ／２ａ＝ｂ／ａ＝ｎ／（ｎ^２−１）^１／２ 式（６） 例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５の物質を使用し
たとすると、式（６）より、 長軸／短軸＝１．３４ の時球面収差はなくなる。ただし実際には、導光板裏面
の光拡散反射層２、導光板とレンズシートとの間の光拡
散層８等による光拡散、屈折等により方向がそれる光線
が一部生じる為、所定の拡散角θから逸脱する光エネル
ギーは零とはならないが、最小にはできる。実際には、
前記最適値から若干はずれても、光の集束性は極端には
落ちることなく良好な結果を与える。どの範囲まで良好
であるかは、他の条件（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をも満たす
ように決める。

【００１２】（ｉｉ）凸レンズ（凹レンズも同様）の焦
点距離ｆは、レンズ面の曲率半径にほぼ比例する。よっ
て式（７）からわかるように、楕円の長軸／短軸比ｂ／
ａが大きくなる程レンズ表面の曲率半径（特にレンズ先
端部）は減少し、よって（レンズの屈折率ｎ、単位レン
ズの繰り返し周期Ｐが一定とすれば）拡散角θ（視野
角）をより大きく広げさせることができる。通常液晶表
示素子の背面光源用としては、拡散角を３０〜６０度程
度に設計する。かかる条件を満たすｂ／ａ、Ｄ／ｂを選
ぶ。 （ｉｉｉ）実際レンズを製造する際、直接透明基材を切
削、プレス等で加工するにしても、あるいは先ず、金型
やロール凹版を成形して、それを元に透明基材をプレス
法、注型法等で加工するにしても、ｂ／ａ（及びＤ／
ｂ）があまり大きく尖ってしまうと加工しにくくなる。
よって成形加工性からはｂ／ａの上限は大体２．０程度
（及びそれに加えて、後述のようにＤ／ｂの上限も１．
０以下、さらに好ましくはＤ／ｂ≦０．５程度）とな
る。

【００１３】（２）次に切込比Ｄ／ｂであるが、 （ｉ）導光板からレンズシートに斜入力する光線のう
ち、透過させて、放出光として利用すべき量と、導光板
側へ全反射でフィードバックさせ、別の場所で再利用す
べき量との配分を最適化するように決定される。実験の
結果、前記ｂ／ａの範囲内のとき、Ｄ／ｂが大きくなる
に従って拡散角α内の輝度が上昇することがわかった。
ただし、その作用機構は今のところ不明である。そし
て、Ｄ／ｂ＝０．１で、かつ１．２０≦ｂ／ａ≦２．０
０のレンズシートを導光板上に載せエッジライト型面光
源を形成した場合従来技術である導光板表面に艷消透明
フィルムのみを載せたエッジライト型面光源と同等の輝
度に落ちることが判った。よって、Ｄ／ｂ≧０．１とす
る必要がある。図７（ｃ）からも判るように、切込比Ｄ
／ｂを大きくするに連れて、出力光は面光源の法線方向
を頂上とした単峰特性となり、かつ法線方向輝度Ｉ
（０）も高く拡散角αも集束する。又Ｄ／ｂ＞０．５当
たりから、図７（Ｂ）あるいは図９に示すように、楕円
側面低部Ｐｅ、Ｐｅ付近に臨界角θｃ以上で入射し、面
光源の法線から大きくずれた発散光Ｌｄｉｖの影響が無
視できなくなり、これがサイドローブ光となり、所定の
拡散角を保ち、光エネルギーの損失を低減させることが
できなくなってくる。特にＤ／ｂ＝１．０近傍に近づく
に連れて、比の影響が目立ってくる。放出光の輝度の面
光源の法線からの角度θ（−９０≦θ≦＋９０）との関
係Ｉ（θ）として示すと、図７（Ｄ）のようにサイドロ
ーブ光Ｌｄｉｖによって、Ｉ（θ）は双峰又は３峰特性
となることがわかる。よってＤ／ｂ≦１．０、より好ま
しくはＤ／ｂ≦０．５とする必要がある。 （ｉｉ）又レンズの加工適正からいってもＤ／ｂ＝１．
０（楕円の上半分を単位レンズとする）に近づくと、隣
接するレンズ間の谷間が狭くなり、透明基材を直接切削
研磨する場合でも刃物（バイト、ミル等）の先の形状へ
の要求が鋭く尖り過ぎ、要求を満たす刃物がないかある
いは加工しにくくなる。Ｄ／ｂ＞１．０となると、アン
ダーカット部があるため、加工は極めて困難である。
又、金型を用いてプレス法、注型法で透明基材を成形す
る場合においてもＤ／ｂ＞１．０である必要がある。 以上の条件（１）の（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、及
び（２）の（ｉ）、（ｉｉ）を満たす条件が、式（３）
の条件である。

【００１４】図７の（Ａ）は、本発明のレンチキュラー
レンズにおける全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌
跡を示す図であり、（Ｂ）は、切込量Ｄが大きく、レン
チキュラーレンズに全反射臨界点Ｐｃが含まれている場
合の光線の軌跡を示す図である。（Ｂ）においてはＬｄ
ｉｖが光線の軌跡に現れるが、（Ａ）には現れない。

【００１５】図８は、本発明のレンチキュラーレンズ
（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．２２）に拡散光線が
入射した場合の光線の軌跡を、コンピュータシミュレー
ションにより求め描いた図であり、図９は、切込量Ｄが
大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれているレンチキュラー
レンズ（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．８３）に拡散
光線が入射した場合の光線の軌跡を、同様に求めたもの
である。 図８では、全反射した光線の軌跡は「レンズ
／空気」界面で３回〜４回全反を繰り返した後、導光板
に戻され、再利用される。一方図９では、１回「レンズ
／空気」界面で全反射した光線の軌跡は、そのまま、空
気中に透過し、その際、面光源の法線とのなす角は、更
に大きくなる事によってサイドローブが発生して、光エ
ネルギーの損失が認められる。

【００１６】凹レンズの場合は、前記の通り凸レンズに
比べて、焦点の位置がレンズの全方か後方かの差であ
る。従ってレンズシート４の焦点距離よりも充分遠方の
観察者にとっては、凸レンズと実質同様の作用をなす。
又双曲線レンチキュラーレンズの場合も、前記楕円柱レ
ンチキュラーレンズの場合と同様である。

【００１７】該楕円柱単位レンズの光線の挙動は、図３
（Ｂ）、図４（Ｂ）に示した通りである。光軸に平行に
入射する光線は、焦点Ｆに収束し、しかる後所定の拡散
角θで発散する。該拡散角θは、球面収差が無視でき、
導光板の平滑表面１０、レンズシート４での全反射によ
って、導光板の法線から大きくはずれた光線は、導光板
内にフィードバックされ、導光板裏面の光反射層の拡散
反射によって生じた導光板の法線方向近傍の光線、即ち
光軸にほぼ平行な光線のみが主にレンズに入射するとし
た場合、概略、 θ＝２ｔａｎ^−１（ｐ／２ｆ） 式（７） となる。ただし、ｐは単位レンズの開口幅（単位レンズ
が隙間なく密接して並んでいる場合は単位レンズの繰り
返し周期に同じ）、ｆは焦点距離である。

【００１８】図３と図４の比較からわかるように焦点の
できる位置は凹レンズと凸レンズとで変わる。即ち、図
３（Ｂ）のように凸レンズの場合結像は実像となり焦点
はレンズ外部（光出射側）にできる。又図４（Ｂ）のよ
うに凹レンズの場合は、結像は虚像となり焦点はレンズ
内部（光入射）にできる。但しいずれの場合に於いて
も、本発明の用途の場合、焦点距離はレンズ表面（即ち
面光源表面）から観察者までの距離に比べて充分小さく
取る為（通常１０ｍｍ以下）、観察者に対する効果とし
ては凹、凸両レンズとも大差はない。但し、実験結果に
よれば、エッジライト型面光源に用いた場合、同形状で
も凸レンズの方が凹レンズよりも法線方向輝度がより高
く、かつ拡散角がより鋭い光出力が得られることがわか
った。理由の詳細は不明であるが恐らく、レンズと光放
出面側の空気層との界面で全反射を起こす光が凹レンズ
の場合はレンズの外方向に、凸レンズの場合はレンズの
内方向に偏向するため、その差に起因すると思われる。

【００１９】尚、以上の説明では専ら楕円柱型レンチキ
ュラーレンズについて述べたが、単位レンズ断面が式
（６）、 Ｘ^２／ａ^２−Ｙ^２／ｂ^２＝１ 式（８） （但し、ここで、ｂ／ａは漸近線の傾きで、 ａ＜
ｂ、）で表現される双曲線柱型レンチキュラーレンズで
あっても同様な効果が期待できる。ａ、ｂの最適範囲も
楕円柱の場合と同様である。

【００２０】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Ｘ、Ｙ２方向（上下
方向、左右方向等）の光拡散角を制御する為には図５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５のよ
うに２枚とも同じ向きにするのが、光反射層２から飛来
する光線のうち、比較的、光放出面の法線方向に近い成
分の透過率の高さと、比較的、光放出面の法線方向から
傾いた光線の導光板へのフィードバック率の高さとの均
衡上最も良好であるが、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
に挟まれる）様に積層することもできる。又該レンズシ
ートは図２（Ａ）のように透光性基材を一体成形して得
ても良いし、又図２（Ｂ）のように透光性平板（又はシ
ート）４４の上に単位レンズ４２を形成したものでも良
い。

【００２１】該レンズシート４は透光性基材から形成さ
れる。此処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２０〜１０
００μｍ程度とする。

【００２２】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３−２２３８８３号、米国特許第
４５７６８５０号等）等を用いる。該方法の場合、成形
したレンズシートを巻き取って加工する都合上、加工時
の龜裂発生等を防止する為、紫外線又は電子線硬化性樹
脂としては、比較的可撓性、柔軟性のあるものを選定す
る。

【００２３】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、拡散光を充分透過するよう
に選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、用
途によっては着色透明又は艷消半透明であってもよい。
ここで、艷消透明とは、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、艷消透明と
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Ｉ^０（θ）がｃ
ｏｓ分布 Ｉ^０（θ）＝Ｉ^０ _ｍｐｃｏｓθ、但し、−９０°≦θ≦９０° 式（ ９） θは法線Ｎとのなす角、Ｉ^０ _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。

【００２４】該レンズシート４の裏面（レンズ面の反対
面）には、微小凹凸（微小突起群４１）を有する光拡散
シート８と積層して使用することが好ましい。此の理由
は、エッジライト型面光源の場合は後述するように、光
放出面内の輝度分布を均一化する為である。光拡散シー
ト８表面に形成する高さが光源光の波長以上、１００μ
ｍ以下の微小凹凸４１は、投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、炭酸カルシウム、シリカ、アクリ
ル樹脂等の透明な微粒子を透明バインダーに分散させた
塗料を塗工して、塗膜の表面に微粒子の凹凸を現出させ
る方法、或いは前記の特開平３−２２３８８３号、米国
特許第４５７６８５０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艷消し微小凹凸
となる様に成形する方法等を用いる。

【００２５】該突起４１は、図６のように表面粗さが光
源光の波長以下の導光板１と光拡散シート８との間、及
び／又は、光拡散シート８とレンズシートの平滑表面１
０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１０
０μｍ超過だと突起の凹凸形状が目立ってきて不都合で
ある。

【００２６】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、最も良好な態様は、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６に示すよ
うに光拡散シート８の表面から入射した光Ｌ１、Ｌ２Ｓ
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。

【００２７】勿論、上記の如く光拡散性シート８を、レ
ンズシート４と導光板の平滑平面１０との間に介在させ
る事の他、該レンズシートの裏面（レンズ面の反対面）
に、艷消し透明性と表面の波長以上、１００μｍ以下の
突起群４１を設けるようにしてもよい。このような微小
凹凸４１は、一体成形レンズシート４の裏面に前述の光
拡散シートと同様の加工方法により形成することができ
る。

【００２８】本発明で用いる導光板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。

【００２９】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。

【００３０】エッジライト型面光源の場合、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６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、微小凹凸４１が内側（平
面１０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の突起群４１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。

【００３１】この理由としては、実験の結果、図２０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とレンズシートの裏面７とを密着させた場合導光
板表面１０とレンズシート裏面７との界面は光学的には
消失し、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の所で臨界角未満で入射し全反射す
ることなく放出され、その結果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。勿論、光線Ｌ
４のように、直接光源から、遠方のレンズシートに到達
する光線もあるが、これらは、強度的には、距離の２乗
で減衰しており、輝度向上には余り寄与しない。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％だは透過させ、
残り９０〜８０％を全反射させる必要がある。概ね、 （透過光量／全反射光量）＝（波長λ以上の空隙のある部分の面積／導光板全表 面積）＝Ｒ 式（１０） 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。

【００３２】レンズシート４と導光板１との間に光源光
の波長以上の空隙を形成する方法としては、レンズシー
ト４を、そのレンズ面４２と突起群４１の向きを図１と
は反転させて置くことも出来る（図示せず）。但しこの
場合は、一旦レンズ面４２で所望の角度内に集束された
光が、再び等方的に発散してしまう為、光の拡散角を最
適値である法線を中心とした３０度〜６０度内に制御す
ることが難しい。

【００３３】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。 サンドブライト加工，エンボス加工等によって艷消
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。

【００３４】面光源の光の分布状態を評価するには、拡
散角が有効である。拡散角としては例えば半値角θ_Ｈが
用いられる。これは、透過光輝度（又は強度）が光放出
面の法線からの角度θの減少関数Ｉ（θ）とした時に、
Ｉ（±θ_Ｈ／２）＝Ｉ（０）／２となる角θ_Ｈとして定
義される。

【００３５】尚、本発明の面光源１００の光放出面上
に、図１のように透過型表示素子６を載置することによ
り、本発明の透過型表示装置を得る。透過型表示装置と
しては、液晶表示素子（ＬＣＤ）エレクトロクロミック
ディスプレイ（ＥＣＤ）等が用いられる。

【００３６】

【作用】請求項１、及び請求項４の楕円柱レンチキュラ
ーレンズは、前記の通りサイドローブが少なく光エネル
ギーの利用効率が良く、拡散角がシャープになり、高い
法線輝度を得ることができる。この楕円柱レンチキュラ
ーレンズの作用について説明する。式（３）のようにレ
ンズシートを設計すると、既に述べたように、エッジラ
イト型面光源における、導光体裏面の光拡散反射層、導
光板、空隙、光拡散シート、レンズシートの各種界面に
於ける光の反射（全反射又は部分反射）、透過屈折、拡
散（透過又は反射）の配分、バランスが最適化され、光
源３から出た光線は導光体１の全面に分配されて輝度の
光放出面内の分布を均一化させ、又主に光放出面の法線
近傍に向かって導光板から出て来る光線をレンズで集束
させる為、放出光を所望の拡散角内に分布させることが
でき、光放出面の法線から大きく傾いて導光板から出て
くる光線は、大部分導光板側へフィードバックされ、再
利用される為、光エネルギーの損失となるサイドローブ
光をなくし、光のエネルギーの中所望の拡散角外へ洩れ
る量を低減させる。

【００３７】更に請求項２の発明では、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１８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の１０〜２０％の透過光によって
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。

【００３８】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。ある。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
１０のように、導光板内部から導光板の平滑平面１０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となる。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の中には入らない。

【００３９】ところが、図１１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。

【００４０】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１２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。

【００４１】

【発明の効果】本発明の面光源は特定形状のレンチキュ
ラーレンズの作用によりサイドローブが少ない為、導光
板から放出された光は殆ど所定の拡散角内に集光され、
本来無駄になる面光源の斜め〜接線方向に散逸するはず
の光エネルギーも導光板に戻されて観察に有効な照明光
として利用できる。その為、エネルギーの利用効率も良
く、高輝度であり、且つ面光源側面にノイズ光を放出す
ることもない。また、レンチキュラーレンズシートを置
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内で
の輝度分布は均一である。また、光拡散シートを併用す
ることによって、より一層光放出面内での輝度分布の均
一性が高く、かつ導光板裏面の光拡散パターンも良好に
不可視化される。さらに、本発明の面光源を用いた表示
装置は、電力等エネギー利用効率が高く、高輝度で、適
度な視野角を持ち、且つ前面均一な輝度の表示を得る事
ができる。

【００４２】

【実施例１】 （レンチキュラーレンズの成形工程）図１３の様な装置
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、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、それに接着したレンズ形状１９の成形された硬化樹
脂と共に剥離し、 斯くして、楕円柱レンチキュラーレンズシート２０を
得た。 ちなみに；レンズ形状 ；図２（Ａ）の通り、 ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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 ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３４ ・切込量Ｄ＝５０μｍ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。

【００４３】（光拡散シートの成形工程） 金属円筒表面に＃８０のサンドブラストして得た微小
凹凸（突起群）を刻設したロール状凹版を用意した。 次いで、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透光性基材を巻取りロールから巻
戻し、レンズ成形工程と同様の装置、樹脂液、を用い
て、透光性基材の表面に艷消剤を含まない紫外線硬化型
樹脂硬化物よりなる艷消し透明の微小凹凸を成形した。 斯くして、本発明に仕様する光拡散層を得た。 ちなみに；、微小凹凸 ・ヘイズ値＝８８．８ ・表面光沢度（ＪＩＳ−Ｚ−８７４１）＝１１．３ ・表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均粗さ）Ｒ
ｚ＝３８．４μｍ

【００４４】

【実施例２】実施例１で製造した楕円柱レンズシート２
枚を稜線を直行させ、レンズ面をいずれも光放出面方向
へ向けて重ね、その直下に光拡散シート及び導光板を積
層して、図１の如きエッジライト型面光源を得た。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×幅×奥行（光の伝播方向）＝４×１５０×２００
ｍｍ ・表面；十点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；導光板の裏面に艷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２ｍｍ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
０．１ｍｍ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１ｍｍとした。光源 ；線光源として、５Ｗの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１４の通り。 ・半値角θｈ＝７０度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２２６０ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４５】

【実施例３】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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Ｄ＝９５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３１ ・切込量Ｄ＝３６μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２１０１ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４６】

【実施例４】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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＝７５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．１９ ・切込量Ｄ＝２２μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６５度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１８６５ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４７】

【実施例５】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（長軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝２０４μｍ ・短軸長２ａ＝１５０μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝１．３６ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１３０μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ ・切込量Ｄ＝５０μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝７２度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０２８ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４８】

【比較例１】実施例２に於いて、レンズシート凸楕円柱
レンチキュラーレンズに代えて、下記の三角柱プリズム
型レンチキュラーレンズを仕様した。 ・断面形状； 直角二等辺三角形。９０度の頂角を面光
源の法線方向に向ける。 ・単位レンズの繰り返し周期（一辺の長さ）＝１００μ
ｍ ・材料、層構成、製法は実施例１の凸楕円柱レンチキュ
ラーレンズと同様。 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１５の通り。 ・半値角＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０７４ｃｄ／ｍ^２ ・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 ・サイドローブ発生有り。（法線から±７５度方向にピ
ーク） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝２６％

【００４９】

【比較例２】実施例２に於いて、以下の形状の凸楕円柱
レンチキュラーレンズを使用した。 レンズ形状； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（短軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝１５０μｍ ・短軸長２ａ＝２０４μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝０．７４ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１７７μｍ 切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ 切込量 Ｄ＝３７μｍ 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１６の通り。 ・半値角＝８４度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１７３４ｃｄ／ｍ^２ ・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 ・サイドローブ発生有り。（法線方向より、±７５度離
れた方向に輝度のピークあり） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝３７％

【００５０】

【比較例３】実施例２に於いて、レンズシートの裏面に
光拡散シートを介在させない物を使用した。レンズシー
ト裏面は、基材フィルム表面自体であり、フィルム裏面
及び導光板表面の十点平均粗さＲｚは０．１μｍ未満の
平滑平面とした。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、光放出面の法線方向輝度が光
源側端部近傍４ｃｍまでは高輝度であるが、光源からの
距離とともに急激に低下し、光源から５ｃｍ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。

【００５１】

【比較例４】実施例２に於いて、レンチキュラーレンズ
と光拡散シートを取り除き、代わりに以下の構成の艶消
し透明シート２枚を導光板の光放出面１０上に載せた
（従来技術に相当）。艷消し透明シート ；５０μｍ厚の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、艷消剤として炭酸カ
ルシウムの粒径１〜５μｍの粒子を分散させた２液硬化
型ポリウレタンの塗料を塗工し乾燥時の膜厚５μｍの塗
膜を形成したシート。 以上の構成の面光源の性能は、 ・輝度の角度分布は図１７の通り。 ・半値角＝７０度（ただし、半値角の外でも急には減衰
せずある程度の放出光が分布する。） ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１４９１ｃｄ／ｍ^２ ・法線方向輝度の光放出面内の分布；±５％以内。目視
でも均一。 ・サイドローブ発生無し。

【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実施例の斜視図。

【図２】本発明で用いるレンズシートの実施例の斜視
図。楕円柱型レンチキュラーレンズの場合。（Ａ）は凸
レンズ、（Ｂ）は凹レンズの場合。

【図３】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凸真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凸楕円柱レンズの場合。

【図４】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凹真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凹楕円柱レンズの場合。

【図５】本発明で用いるレンズシートの別の実施例の斜
視図。楕円柱型レンチキュラーレンズ２枚を、両者の軸
が直行する様に積層した場合。

【図６】本発明のエッジライト型面光源の実施例の断面
図。導光板とレンズシートとの界面に、両面が微小凹凸
を有する光拡散シートを挿入し、２か所（２層）の空隙
を形成した例。

【図７】（Ａ）本発明のレンチキュラーレンズにおける
全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌跡を示す図。 （Ｂ）切込量Ｄが大きく、レンチキュラーレンズに全反
射臨界点Ｐｃが含まれている場合の光線の軌跡を示す
図。

【図８】本発明のレンチキュラーレンズに拡散光線が入
射した場合の光線の軌跡を示す図。

【図９】切込量Ｄが大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれて
いるレンチキュラーレンズに拡散光線が入射した場合の
光線の軌跡を示す図。

【図１０】導光板表面の平滑平面で全反射する光線の挙
動を示す断面図。一部空気中に電磁場がトンネル効果で
滲み出ている。

【図１１】導光板からトンネル効果で滲み出した光線が
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１２】本発明で用いる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１３】本発明の製造方法の一例を示す断面図。（実
施例１）に対応する。

【図１４】本発明（実施例２）のエッジライト型面光源
の特性。長軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラ
ーレンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示
する。

【図１５】（比較例２）のエッジライト型面光源の特
性。三角柱レンチキュラーレンズを用いた場合の、放出
光輝度の角度分布を図示する。

【図１６】（比較例３）のエッジライト型面光源の特
性。短軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラーレ
ンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示す
る。

【図１７】（比較例４）のエッジライト型面光源の特
性。艷消し透明シート２枚を導光板の光放出面上に載せ
た。

【図１８】従来技術のエッジライト型面光源の断面図。
導光板上にレンズシートなしの場合。

【図１９】従来技術のエッジライト型面光源の斜視図。
導光板上にレンズシートを、間に空隙を置かず、密着さ
せた場合。

【図２０】図１９の拡大断面図。レンズシートと導光板
との界面が光学的に消滅一体化している事を示す。

【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 光等方拡散性シート（光拡散層） 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レンズ形状の逆型 １６紫外線硬化型樹脂液 １７レンズ逆型内の未硬化樹脂液 １８剥離ロール １９レンズ形状（レンズ単位） ２０レンズシート ２１Ｔダイ型ノズル ２２液溜まり ２３水銀燈 ４１レンズシートの突起（群） ４２レンズ単位 ４３突起群を有する透明層 ４４透明基材層 １００面光源 ２００表示装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図６】

【図４】

【図５】

【図８】

【図１９】

【図７】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１８】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図２０】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 面光源及びそれを用いた表示装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンチキュラーレンズを
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１８ 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１９ のような一方の面に三角プリズム型レンチキュ
ラーレンズの突起を有し、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４−１０７２０１）。このレンズ
シートは艷消透明拡散板（艷消透明シート）と組合せて
使用する場合には、単に艷消透明拡散板のみを用いたも
の（米国特許第４７２９０６７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の輝度が不足し、斜め横方向に光
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の三角プリズム型レンチキュラーレ
ンズシートが放出光を屈折集束さることにより、光放出
面の法線方向をピークとして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、一方で図１
５の様に法線方向から離れた方向（斜め方向）にも放出
光のピーク（サイドローブ）が発生するという欠点があ
った。此の為、依然として観察者に寄与しない損失光が
残存する。又このサイドローブは周囲に不要なノイズ光
を輻射することにもなり不都合であった。更に、放出面
内での輝度分布についても予想に反して、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
暗くなると云う問題も生じることがわかった。

【０００４】これらの欠点を改良すべく、 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状とし、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。 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、光散乱層を網点が目
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。

【０００５】本発明の目的は、前述の課題を解決し、所
望の角度範囲内のみに均一かつ高輝度発光をし、光放出
面内での場所による輝度のバラツキもなく、その際消費
電力や発熱量を増大させることなく面発光を得られる、
面光源及びその面光源を使用した表示装置を提供する事
である。

【０００６】

【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）透光性平板又は直方体状空洞からなる導光
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凹又
は凸のレンチキュラーレンズシートからなる面光源であ
って、前記レンチキュラーレンズシートは楕円柱単位レ
ンズをその稜線方向が互いに平行になるように多数平面
内に配列してなり、該楕円柱単位レンズは長軸方向が光
放出面の法線方向を向いており、 １．４０≦屈折率≦１．６０ １．２０≦長軸／短軸≦２．００ であり、かつレンチキュラーレンズシートの切込量（楕
円柱単位レンズの長軸に沿った長さ）及び屈折率が、 ０．１０≦切込量／長軸≦０．５０ である事を特徴とする面光源。 （請求項２）前記レンチキュラーレンズシートのレンズ
面の反対面と導光体の間に光拡散シートを積層したこと
を特徴とする請求項１記載の面光源。 （請求項３）前記光拡散シートがランダム微小凹凸を少
なくとも一方の表面に有しており、前記微小凹凸面は表
面粗さが光源光の波長以上、１００μｍ以下であり、か
つ導光板表面の表面粗さが光源光の波長以下であること
を特徴とする請求項２記載の面光源。 （請求項４） 請求項１〜請求項３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事を特徴とする表示
装置。

【０００７】本発明の面光源及びそれを用いた表示装置
は、図１の斜視図で示される構成となっている。導光板
１、その側端部の少なくとも１箇所に隣接して設置され
た線状又は点状光源３、導光板の裏面の光反射層２、導
光板の光反射層とは反対面に設置されたレンズシート
４、とを最低限の構成となすものである。通常これら
に、光源光反射鏡５、全体を収納し、光放出面を窓とし
た収納筺体（図示せず）、電源（図示せず）等も付随す
る。

【０００８】導光板１の光反射層の反対面１０は平滑平
面であり、表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均
粗さＲｚ等で計測される）は、光源光の波長以下に仕上
げる。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。

【０００９】本発明で用いるレンズシート４は、楕円柱
レンチキュラーレンズである。即ち、図２（Ａ）のよう
に楕円柱状の凸単位レンズ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柱状レンズ群（所謂レンチ
キュラーレンズ）であり、レンズシート４の法線方向に
楕円の長軸方向が向いている。そして楕円の偏平度とし
ては、楕円の式を、 Ｘ^２／ａ^２＋Ｙ^２／ｂ^２＝１ 式（１） 但し、ａは短軸長、ｂは長軸長で、ａ＜ｂ とした時、
長軸／短軸＝ｂ／ａ及び切込量Ｄと長軸長の比、即ち切
込比Ｄ／ｄは、例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５
の物質を使用したとすると、 ｂ／ａ＝１．８５ Ｄ／ｄ＝０．３５ 式（２） とするのが好ましい。楕円をこのように設計する理由と
しては、サイドローブが少なく光エネルギーの利用効率
が良く、拡散角がシャープになり、光放出面の法線方向
での高い輝度を得ることができることが、本発明者の種
々研究の上確かめられた。

【００１０】又式（２）から多少はずれても、その差が
少ない間は式（２）の場合にほぼ近い特性を得ることが
可能である。検討の結果、式（３）の範囲以内であれ
ば、一応単なる光拡散性フィルム８のみの場合に比べ、
良好な光エネルギー利用効率、シャープな拡散角、高い
法線方向輝度を得ることができると判明した。 １．２０≦ｂ／ａ≦２．００ ０．１０≦Ｄ／ｂ≦０．５０ １．４０≦ｎ≦１．６０ （ｎ；屈折率） 式（３）

【００１１】尚この単位レンズは、図２（Ａ）の様な凸
レンズが良好であるが、図２（Ｂ）の様な凹レンズでも
良い。これら数値の最適範囲の意義及び、このように限
定される理由を説明する。 （１）まずｂ／ａについてであるが、以下の条件を総合
して決定する。 （ｉ）図３の（Ａ）、（Ｂ）で図示する通り、各単位レ
ンズに入射する光線のうち、長軸ｂに平行なものについ
ては、主切断面形状が一般に光線入射方向（Ｌｉｎ）を
長軸方向と一致させた楕円にすると球面収差が抑えられ
ることが知られている。即ち、図３（Ａ）、図４（Ａ）
のように真円柱レンチキュラーレンズを用いた場合、レ
ンズの集光作用を利用して放出光を所定の拡散角θ内に
集光させようとしても、実際に焦点Ｆに集光する光はレ
ンズ中心付近の近軸光線ＬＮのみであり、その他の光線
ＬＦは焦点をそれて散逸光となってしまう（いわゆる球
面収差）。この際焦点をずれた光線ＬＦは、所定の角θ
内から散逸してしまい、光の損失及び不要なノイズ光と
なってしまう。レンチキュラーレンズの球面収差を最小
にする為の幾何光学的条件は、レンチキュラーレンズの
稜線に直行する断面（主切断面）の楕円の偏平率ｅとレ
ンズ材料の屈折率ｎとの間に、 ｎ＝１／ｅ 式（４） の関係が成り立てば良い。また偏平率ｅは、該楕円の長
軸の長さ２ｂと短軸の長さ２ａを使って、 ｅ^２＝（ｂ^２−ａ^２）／ｂ^２ 式（５） と書ける。よって、式（１）及び式（５）より、球面収
差のなくなる最適条件は、 長軸／短軸＝２ｂ／２ａ＝ｂ／ａ＝ｎ／（ｎ^２−１）^１／２ 式（６） 例えば、アクリル樹脂で屈折率＝１．５の物質を使用し
たとすると、式（６）より、 長軸／短軸＝１．３４ の時球面収差はなくなる。ただし実際には、導光板裏面
の光拡散反射層２、導光板とレンズシートとの間の光拡
散層８等による光拡散、屈折等により方向がそれる光線
が一部生じる為、所定の拡散角θから逸脱する光エネル
ギーは零とはならないが、最小にはできる。実際には、
前記最適値から若干はずれても、光の集束性は極端には
落ちることなく良好な結果を与える。どの範囲まで良好
であるかは、他の条件（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をも満たす
ように決める。

【００１２】（ｉｉ）凸レンズ（凹レンズも同様）の焦
点距離ｆは、レンズ面の曲率半径にほぼ比例する。よっ
て式（７）からわかるように、楕円の長軸／短軸比ｂ／
ａが大きくなる程レンズ表面の曲率半径（特にレンズ先
端部）は減少し、よって（レンズの屈折率ｎ、単位レン
ズの繰り返し周期Ｐが一定とすれば）拡散角θ（視野
角）をより大きく広げさせることができる。通常液晶表
示素子の背面光源用としては、拡散角を３０〜６０度程
度に設計する。かかる条件を満たすｂ／ａ、Ｄ／ｂを選
ぶ。 （ｉｉｉ）実際レンズを製造する際、直接透明基材を切
削、プレス等で加工するにしても、あるいは先ず、金型
やロール凹版を成形して、それを元に透明基材をプレス
法、注型法等で加工するにしても、ｂ／ａ（及びＤ／
ｂ）があまり大きく尖ってしまうと加工しにくくなる。
よって成形加工性からはｂ／ａの上限は大体２．０程度
（及びそれに加えて、後述のようにＤ／ｂの上限も１．
０以下、さらに好ましくはＤ／ｂ≦０．５程度）とな
る。

【００１３】（２）次に切込比Ｄ／ｂであるが、 （ｉ）導光板からレンズシートに斜入力する光線のう
ち、透過させて、放出光として利用すべき量と、導光板
側へ全反射でフィードバックさせ、別の場所で再利用す
べき量との配分を最適化するように決定される。実験の
結果、前記ｂ／ａの範囲内のとき、Ｄ／ｂが大きくなる
に従って拡散角α内の輝度が上昇することがわかった。
ただし、その作用機構は今のところ不明である。そし
て、Ｄ／ｂ＝０．１で、かつ１．２０≦ｂ／ａ≦２．０
０のレンズシートを導光板上に載せエッジライト型面光
源を形成した場合従来技術である導光板表面に艷消透明
フィルムのみを載せたエッジライト型面光源と同等の輝
度に落ちることが判った。よって、Ｄ／ｂ≧０．１とす
る必要がある。図７（ｃ）からも判るように、切込比Ｄ
／ｂを大きくするに連れて、出力光は面光源の法線方向
を頂上とした単峰特性となり、かつ法線方向輝度Ｉ
（０）も高く拡散角αも集束する。又Ｄ／ｂ＞０．５当
たりから、図７（Ｂ）あるいは図９に示すように、楕円
側面低部Ｐｅ、Ｐｅ付近に臨界角θｃ以上で入射し、面
光源の法線から大きくずれた発散光Ｌｄｉｖの影響が無
視できなくなり、これがサイドローブ光となり、所定の
拡散角を保ち、光エネルギーの損失を低減させることが
できなくなってくる。特にＤ／ｂ＝１．０近傍に近づく
に連れて、比の影響が目立ってくる。放出光の輝度の面
光源の法線からの角度θ（−９０≦θ≦＋９０）との関
係Ｉ（θ）として示すと、図７（Ｄ）のようにサイドロ
ーブ光Ｌｄｉｖによって、Ｉ（θ）は双峰又は３峰特性
となることがわかる。よってＤ／ｂ≦１．０、より好ま
しくはＤ／ｂ≦０．５とする必要がある。 （ｉｉ）又レンズの加工適正からいってもＤ／ｂ＝１．
０（楕円の上半分を単位レンズとする）に近づくと、隣
接するレンズ間の谷間が狭くなり、透明基材を直接切削
研磨する場合でも刃物（バイト、ミル等）の先の形状へ
の要求が鋭く尖り過ぎ、要求を満たす刃物がないかある
いは加工しにくくなる。Ｄ／ｂ＞１．０となると、アン
ダーカット部があるため、加工は極めて困難である。
又、金型を用いてプレス法、注型法で透明基材を成形す
る場合においてもＤ／ｂ＞１．０である必要がある。 以上の条件（１）の（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、及
び（２）の（ｉ）、（ｉｉ）を満たす条件が、式（３）
の条件である。

【００１４】図７の（Ａ）は、本発明のレンチキュラー
レンズにおける全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌
跡を示す図であり、（Ｂ）は、切込量Ｄが大きく、レン
チキュラーレンズに全反射臨界点Ｐｃが含まれている場
合の光線の軌跡を示す図である。（Ｂ）においてはＬｄ
ｉｖが光線の軌跡に現れるが、（Ａ）には現れない。

【００１５】図８は、本発明のレンチキュラーレンズ
（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．２２）に拡散光線が
入射した場合の光線の軌跡を、コンピュータシミュレー
ションにより求め描いた図であり、図９は、切込量Ｄが
大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれているレンチキュラー
レンズ（ｂ／ａ＝１．８０、Ｄ／ｂ＝０．８３）に拡散
光線が入射した場合の光線の軌跡を、同様に求めたもの
である。図８では、全反射した光線の軌跡は「レンズ／
空気」界面で３回〜４回全反射を繰り返した後、導光板
に戻され、再利用される。一方図９では、１回「レンズ
／空気」界面で全反射した光線の軌跡は、そのまま、空
気中に透過し、その際、面光源の法線とのなす角は、更
に大きくなる事によってサイドローブが発生して、光エ
ネルギーの損失が認められる。

【００１６】凹レンズの場合は、前記の通り凸レンズに
比べて、焦点の位置がレンズの全方か後方かの差であ
る。従ってレンズシート４の焦点距離よりも充分遠方の
観察者にとっては、凸レンズと実質同様の作用をなす。
又双曲線レンチキュラーレンズの場合も、前記楕円柱レ
ンチキュラーレンズの場合と同様である。

【００１７】該楕円柱単位レンズの光線の挙動は、図３
（Ｂ）、図４（Ｂ）に示した通りである。光軸に平行に
入射する光線は、焦点Ｆに収束し、しかる後所定の拡散
角θで発散する。該拡散角θは、球面収差が無視でき、
導光板の平滑表面１０、レンズシート４での全反射によ
って、導光板の法線から大きくはずれた光線は、導光板
内にフィードバックされ、導光板裏面の光反射層の拡散
反射によって生じた導光板の法線方向近傍の光線、即ち
光軸にほぼ平行な光線のみが主にレンズに入射するとし
た場合、概略、 θ＝２ｔａｎ^−１（ｐ／２ｆ） 式（７） となる。ただし、ｐは単位レンズの開口幅（単位レンズ
が隙間なく密接して並んでいる場合は単位レンズの繰り
返し周期に同じ）、ｆは焦点距離である。

【００１８】図３と図４の比較からわかるように焦点の
できる位置は凹レンズと凸レンズとで変わる。即ち、図
３（Ｂ）のように凸レンズの場合結像は実像となり焦点
はレンズ外部（光出射側）にできる。又図４（Ｂ）のよ
うに凹レンズの場合は、結像は虚像となり焦点はレンズ
内部（光入射）にできる。但しいずれの場合に於いて
も、本発明の用途の場合、焦点距離はレンズ表面（即ち
面光源表面）から観察者までの距離に比べて充分小さく
取る為（通常１０ｍｍ以下）、観察者に対する効果とし
ては凹、凸両レンズとも大差はない。但し、実験結果に
よれば、エッジライト型面光源に用いた場合、同形状で
も凸レンズの方が凹レンズよりも法線方向輝度がより高
く、かつ拡散角がより鋭い光出力が得られることがわか
った。理由の詳細は不明であるが恐らく、レンズと光放
出面側の空気層との界面で全反射を起こす光が凹レンズ
の場合はレンズの外方向に、凸レンズの場合はレンズの
内方向に偏向するため、その差に起因すると思われる。

【００１９】尚、以上の説明では専ら楕円柱型レンチキ
ュラーレンズについて述べたが、単位レンズ断面が式
（６）、 Ｘ^２／ａ^２−Ｙ^２／ｂ^２＝１ 式（８） （但し、ここで、ｂ／ａは漸近線の傾きで、 ａ＜
ｂ、）で表現される双曲線柱型レンチキュラーレンズで
あっても同様な効果が期待できる。ａ、ｂの最適範囲も
楕円柱の場合と同様である。

【００２０】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Ｘ、Ｙ２方向（上下
方向、左右方向等）の光拡散角を制御する為には図５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５のよ
うに２枚とも同じ向きにするのが、光反射層２から飛来
する光線のうち、比較的、光放出面の法線方向に近い成
分の透過率の高さと、比較的、光放出面の法線方向から
傾いた光線の導光板へのフィードバック率の高さとの均
衡上最も良好であるが、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
に挟まれる）様に積層することもできる。又該レンズシ
ートは図２（Ａ）のように透光性基材を一体成形して得
ても良いし、又図２（Ｂ）のように透光性平板（又はシ
ート）４４の上に単位レンズ４２を形成したものでも良
い。

【００２１】該レンズシート４は透光性基材から形成さ
れる。此処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２０〜１０
００μｍ程度とする。

【００２２】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３−２２３８８３号、米国特許第
４５７６８５０号等）等を用いる。該方法の場合、成形
したレンズシートを巻き取って加工する都合上、加工時
の亀裂発生等を防止する為、紫外線又は電子線硬化性樹
脂としては、比較的可撓性、柔軟性のあるものを選定す
る。

【００２３】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、拡散光を充分透過するよう
に選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、用
途によっては着色透明又は艷消半透明であってもよい。
ここで、艷消透明とは、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、艷消透明と
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Ｉ^０（θ）がｃ
ｏｓ分布 Ｉ^０（θ）＝Ｉ^０ _ｍｐｃｏｓθ、但し、−９０°≦θ≦９０° 式（９） θは法線Ｎとのなす角、Ｉ^０ _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。

【００２４】該レンズシート４の裏面（レンズ面の反対
面）には、微小凹凸（微小突起群４１）を有する光拡散
シート８と積層して使用することが好ましい。此の理由
は、エッジライト型面光源の場合は後述するように、光
放出面内の輝度分布を均一化する為である。光拡散シー
ト８表面に形成する高さが光源光の波長以上、１００μ
ｍ以下の微小凹凸４１は、投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、炭酸カルシウム、シリカ、アクリ
ル樹脂等の透明な微粒子を透明バインダーに分散させた
塗料を塗工して、塗膜の表面に微粒子の凹凸を現出させ
る方法、或いは前記の特開平３−２２３８８３号、米国
特許第４５７６８５０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艷消し微小凹凸
となる様に成形する方法等を用いる。

【００２５】該突起４１は、図６のように表面粗さが光
源光の波長以下の導光板１と光拡散シート８との間、及
び／又は、光拡散シート８とレンズシートの平滑表面１
０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１０
０μｍ超過だと突起の凹凸形状が目立ってきて不都合で
ある。

【００２６】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、最も良好な態様は、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６に示すよ
うに光拡散シート８の表面から入射した光面Ｌ１、Ｌ２
Ｓ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。

【００２７】勿論、上記の如く光拡散性シート８を、レ
ンズシート４と導光板の平滑平面１０との間に介在させ
る事の他、該レンズシートの裏面（レンズ面の反対面）
に、艷消し透明性と表面の波長以上、１００μｍ以下の
突起群４１を設けるようにしてもよい。このような微小
凹凸４１は、一体成形レンズシート４の裏面に前述の光
拡散シートと同様の加工方法により形成することができ
る。

【００２８】本発明で用いる導光板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。

【００２９】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。

【００３０】エッジライト型面光源の場合、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６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、微小凹凸４１が内側（平
面１０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の突起群４１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。

【００３１】この理由としては、実験の結果、図２０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とレンズシートの裏面７とを密着させた場合導光
板表面１０とレンズシート裏面７との界面は光学的には
消失し、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の所で臨界角未満で入射し全反射す
ることなく放出され、その結果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。勿論、光線Ｌ
４のように、直接光源から、遠方のレンズシートに到達
する光線もあるが、これらは、強度的には、距離の２乗
で減衰しており、輝度向上には余り寄与しない。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％だは透過させ、
残り９０〜８０％を全反射させる必要がある。概ね、 （透過光量／全反射光量）＝（波長λ以上の空隙のある部分の面積／導光板全表 面積）＝Ｒ 式（１０） 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。

【００３２】レンズシート４と導光板１との間に光源光
の波長以上の空隙を形成する方法としては、レンズシー
ト４を、そのレンズ面４２と突起群４１の向きを図１と
は反転させて置くことも出来る（図示せず）。但しこの
場合は、一旦レンズ面４２で所望の角度内に集束された
光が、再び等方的に発散してしまう為、光の拡散角を最
適値である法線を中心とした３０度〜６０度内に制御す
ることが難しい。

【００３３】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。 サンドブライト加工，エンボス加工等によって艷消
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。

【００３４】面光源の光の分布状態を評価するには、拡
散角が有効である。拡散角としては例えば半値角θ_Ｈが
用いられる。これは、透過光輝度（又は強度）が光放出
面の法線からの角度θの減少関数Ｉ（θ）とした時に、
Ｉ（±θ_Ｈ／２）＝Ｉ（０）／２となる角θ_Ｈとして定
義される。

【００３５】尚、本発明の面光源１００の光放出面上
に、図１のように透過型表示素子６を載置することによ
り、本発明の透過型表示装置を得る。透過型表示装置と
しては、液晶表示素子（ＬＣＤ）エレクトロクロミック
ディスプレイ（ＥＣＤ）等が用いられる。

【００３６】

【作用】請求項１、及び請求項４の楕円柱レンチキュラ
ーレンズは、前記の通りサイドローブが少なく光エネル
ギーの利用効率が良く、拡散角がシャープになり、高い
法線輝度を得ることができる。この楕円柱レンチキュラ
ーレンズの作用について説明する。式（３）のようにレ
ンズシートを設計すると、既に述べたように、エッジラ
イト型面光源における、導光体裏面の光拡散反射層、導
光板、空隙、光拡散シート、レンズシートの各種界面に
於ける光の反射（全反射又は部分反射）、透過屈折、拡
散（透過又は反射）の配分、バランスが最適化され、光
源３から出た光線は導光体１の全面に分配されて輝度の
光放出面内の分布を均一化させ、又主に光放出面の法線
近傍に向かって導光板から出て来る光線をレンズで集束
させる為、放出光を所望の拡散角内に分布させることが
でき、光放出面の法線から大きく傾いて導光板から出て
くる光線は、大部分導光板側へフィードバックされ、再
利用される為、光エネルギーの損失となるサイドローブ
光をなくし、光のエネルギーの中所望の拡散角外へ洩れ
る量を低減させる。

【００３７】更に請求項２の発明では、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１８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の１０〜２０％の透過光によって
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。

【００３８】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。ある。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
１０のように、導光板内部から導光板の平滑平面１０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となる。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の中には入らない。

【００３９】ところが、図１１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。

【００４０】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１２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。

【００４１】

【発明の効果】本発明の面光源は特定形状のレンチキュ
ラーレンズの作用によりサイドローブが少ない為、導光
板から放出された光は殆ど所定の拡散角内に集光され、
本来無駄になる面光源の斜め〜接線方向に散逸するはず
の光エネルギーも導光板に戻されて観察に有効な照明光
として利用できる。その為、エネルギーの利用効率も良
く、高輝度であり、且つ面光源側面にノイズ光を放出す
ることもない。また、レンチキュラーレンズシートを置
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内で
の輝度分布は均一である。また、光拡散シートを併用す
ることによって、より一層光放出面内での輝度分布の均
一性が高く、かつ導光板裏面の光拡散パターンも良好に
不可視化される。さらに、本発明の面光源を用いた表示
装置は、電力等エネギー利用効率が高く、高輝度で、適
度な視野角を持ち、且つ前面均一な輝度の表示を得る事
ができる。

【００４２】

【実施例１】 （レンチキュラーレンズの成形工程）図１３の様な装置
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、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、それに接着したレンズ形状１９の成形された硬化樹
脂と共に剥離し、 斯くして、楕円柱レンチキュラーレンズシート２０を
得た。 ちなみに；レンズ形状 ；図２（Ａ）の通り、 ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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 ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３４ ・切込量Ｄ＝５０μｍ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。

【００４３】（光拡散シートの成形工程） 金属円筒表面に＃８０のサンドベラストして得た微小
凹凸（突起群）を刻設したロール状凹版を用意した。 次いで、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透光性基材を巻取りロールから巻
戻し、レンズ成形工程と同様の装置、樹脂液、を用い
て、透光性基材の表面に艷消剤を含まない紫外線硬化型
樹脂硬化物よりなる艷消し透明の微小凹凸を成形した。 斯くして、本発明に仕様する光拡散層を得た。 ちなみに；、 微小凹凸 ・ヘイズ値＝８８．８ ・表面光沢度（ＪＩＳ−Ｚ−８７４１）＝１１．３ ・表面粗さ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の十点平均粗さ）Ｒ
ｚ＝３８．４μｍ

【００４４】

【実施例２】実施例１で製造した楕円柱レンズシート２
枚を稜線を直行させ、レンズ面をいずれも光放出面方向
へ向けて重ね、その直下に光拡散シート及び導光板を積
層して、図１の如きエッジライト型面光源を得た。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×幅×奥行（光の伝播方向）＝４×１５０×２００
ｍｍ ・表面；十点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；導光板の裏面に艷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２ｍｍ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
０．１ｍｍ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１ｍｍとした。光源 ；線光源として、５Ｗの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１４の通り。 ・半値角θｈ＝７０度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２２６０ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４５】

【実施例３】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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＝９５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．３１ ・切込量Ｄ＝３６μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２１０１ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４６】

【実施例４】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（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＝７５μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．１９ ・切込量Ｄ＝２２μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝６５度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１８６５ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４７】

【実施例５】レンズ形状を下記のように変える他は実施
例２に同じとした。レンズ形状 ； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（長軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝２０４μｍ ・短軸長２ａ＝１５０μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝１．３６ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１３０μｍ ・切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ ・切込量Ｄ＝５０μｍ 以上の構成の面光源の性能は以下の通り。 ・輝度の角度分布は大略図１４の通り（図示せず）。 ・半値角θｈ＝７２度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０２８ｃｄ／ｍ^２ ・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。

【００４８】

【比較例１】実施例２に於いて、レンズシート凸楕円柱
レンチキュラーレンズに代えて、下記の三角柱プリズム
型レンチキュラーレンズを仕様した。 ・断面形状； 直角二等辺三角形。９０度の頂角を面光
源の法線方向に向ける。 ・単位レンズの繰り返し周期（一辺の長さ）＝１００μ
ｍ ・材料、層構成、製法は実施例１の凸楕円柱レンチキュ
ラーレンズと同様。 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１５の通り。 ・半値角＝６８度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝２０７４ｃｄ／ｍ^２ ・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 ・サイドローブ発生有り。（法線から±７５度方向にピ
ーク） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝２６％

【００４９】

【比較例２】実施例２に於いて、以下の形状の凸楕円柱
レンチキュラーレンズを使用した。 レンズ形状； ・単位レンズ形状；凸楕円柱（短軸をレンズシートの法
線方向に向ける。） ・長軸長２ｂ＝１５０μｍ ・短軸長２ａ＝２０４μｍ ・長軸長／短軸長＝２ｂ／２ａ＝０．７４ ・レンズ単位の繰り返し周期ｐ＝１７７μｍ 切込比Ｄ／ｂ＝０．４９ 切込量 Ｄ＝３７μｍ 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１６の通り。 ・半値角＝８４度 ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１７３４ｃｄ／ｍ^２ ・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 ・サイドローブ発生有り。（法線方向より、±７５度離
れた方向に輝度のピークあり） サイドローブピーク輝度／法線方向輝度＝３７％

【００５０】

【比較例３】実施例２に於いて、レンズシートの裏面に
光拡散シートを介在させない物を使用した。レンズシー
ト裏面は、基材フィルム表面自体であり、フィルム裏面
及び導光板表面の十点平均粗さＲｚは０．１μｍ未満の
平滑平面とした。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、光放出面の法線方向輝度が光
源側端部近傍４ｃｍまでは高輝度であるが、光源からの
距離とともに急激に低下し、光源から５ｃｍ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。

【００５１】

【比較例４】実施例２に於いて、レンチキュラーレンズ
と光拡散シートを取り除き、代わりに以下の構成の艷消
し透明シート２枚を導光板の光放出面１０上に載せた
（従来技術に相当）。艷消し透明シート ；５０μｍ厚の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、艷消剤として炭酸カ
ルシウムの粒径１〜５μｍの粒子を分散させた２液硬化
型ポリウレタンの塗料を塗工し乾燥時の膜厚５μｍの塗
膜を形成したシート。 以上の構成の面光源の性能は、 ・輝度の角度分布は図１７の通り。 ・半値角＝７０度（ただし、半値角の外でも急には減衰
せずある程度の放出光が分布する。） ・法線方向輝度（導光板中央部）＝１４９１ｃｄ／ｍ^２ ・法線方向輝度の光放出面内の分布；±５％以内。目視
でも均一。 ・サイドローブ発生無し。

【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実施例の斜視図。

【図２】本発明で用いるレンズシートの実施例の斜視
図。楕円柱型レンチキュラーレンズの場合。（Ａ）は凸
レンズ、（Ｂ）は凹レンズの場合。

【図３】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凸真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凸楕円柱レンズの場合。

【図４】レンズシートの光線の挙動、特に球面収差を単
位レンズで説明した図。（Ａ）は凹真円柱レンズの場
合、（Ｂ）は本発明の凹楕円柱レンズの場合。

【図５】本発明で用いるレンズシートの別の実施例の斜
視図。楕円柱型レンチキュラーレンズ２枚を、両者の軸
が直行する様に積層した場合。

【図６】本発明のエッジライト型面光源の実施例の断面
図。導光板とレンズシートとの界面に、両面が微小凹凸
を有する光拡散シートを挿入し、２か所（２層）の空隙
を形成した例。

【図７】（Ａ）本発明のレンチキュラーレンズにおける
全反射臨界点Ｐｃの位置、及び光線の軌跡を示す図。 （Ｂ）切込量Ｄが大きく、レンチキュラーレンズに全反
射臨界点Ｐｃが含まれている場合の光線の軌跡を示す
図。

【図８】本発明のレンチキュラーレンズに拡散光線が入
射した場合の光線の軌跡を示す図。

【図９】切込量Ｄが大きく全反射臨界点Ｐｃが含まれて
いるレンチキュラーレンズに拡散光線が入射した場合の
光線の軌跡を示す図。

【図１０】導光板表面の平滑平面で全反射する光線の挙
動を示す断面図。一部空気中に電磁場がトンネル効果で
滲み出ている。

【図１１】導光板からトンネル効果で滲み出した光線が
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１２】本発明で用いる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１３】本発明の製造方法の一例を示す断面図。（実
施例１）に対応する。

【図１４】本発明（実施例２）のエッジライト型面光源
の特性。長軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラ
ーレンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示
する。

【図１５】（比較例２）のエッジライト型面光源の特
性。三角柱レンチキュラーレンズを用いた場合の、放出
光輝度の角度分布を図示する。

【図１６】（比較例３）のエッジライト型面光源の特
性。短軸が法線方向に向いた凸楕円柱レンチキュラーレ
ンズを用いた場合の、放出光輝度の角度分布を図示す
る。

【図１７】（比較例４）のエッジライト型面光源の特
性。艷消し透明シート２枚を導光板の光放出面上に載せ
た。

【図１８】従来技術のエッジライト型面光源の断面図。
導光板上にレンズシートなしの場合。

【図１９】従来技術のエッジライト型面光源の斜視図。
導光板上にレンズシートを、間に空隙を置かず、密着さ
せた場合。

【図２０】図１９の拡大断面図。レンズシートと導光板
との界面が光学的に消滅一体化している事を示す。

【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 光等方拡散性シート（光拡散層） 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レンズ形状の逆型 １６紫外線硬化型樹脂液 １７レンズ逆型内の未硬化樹脂液 １８剥離ロール １９レンズ形状（レンズ単位） ２０レンズシート ２１Ｔダイ型ノズル ２２液溜まり ２３水銀燈 ４１レンズシートの突起（群） ４２レンズ単位 ４３突起群を有する透明層 ４４透明基材層 １００面光源 ２００表示装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図６】

【図４】

【図５】

【図９】

【図１９】

【図７】

【図８】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１８】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図２０】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性平板又は直方体状空洞からなる導光
   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凹又
   は凸のレンチキュラーレンズシートからなる面光源であ
   って、 前記レンチキュラーレンズシートは楕円柱単位レンズを
   その稜線方向が互いに平行になるように多数平面内に配
   列してなり、該楕円柱単位レンズは長軸方向が光放出面
   の法線方向を向いており、 １．４０≦屈折率≦１．６０ １．２０≦長軸／短軸≦２．００ であり、かつレンチキュラーレンズシートの切込量（楕
   円柱単位レンズの長軸に沿った長さ）及び屈折率が、 ０．１０≦切込量／長軸≦０．５０ である事を特徴とする面光源。
2. 【請求項２】前記レンチキュラーレンズシートのレンズ
   面の反対面と導光体の間に光拡散シートを積層したこと
   を特徴とする請求項１記載の面光源。
3. 【請求項３】前記光拡散シートがランダム微小凹凸を少
   なくとも一方の表面に有しており、前記微小凹凸面は表
   面粗さが光源光の波長以上、１００μｍ以下であり、か
   つ導光板表面の表面粗さが光源光の波長以下であること
   を特徴とする請求項２記載の面光源。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３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事を特徴とする表示
   装置。