JPH08335044A - レンズシート、面光源及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 適度な広さの拡散角及び等方向性があり高い
輝度が得られ、導光板裏面の光拡散パターンの不可視性
を可能とし、光源からの距離による出力光の減衰及び等
厚干渉縞の発生を防止することを可能にする。 【構成】 基材シート１１と、光透過拡散層１２と、レ
ンズ配列層１３とを備えたレンズシートであって、基材
シート１１は、凹凸の平均粗さΔｚ₁ 及び平均間隔Ｓ₁
が光源光スペクトルの最大波長未満である平滑な裏面を
有し、光透過拡散層１３は、レンズ配列層と屈折率が異
なり、凹凸の平均粗さΔｚ₂ 及び平均間隔Ｓ₂ が光源光
スペクトルの最大波長以上の微小凹凸群を表面に有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面にレンズ配列層を
有するレンズシート、そのレンズシートを用いた直下型
又はエッジライト型の面光源、及び、その面光源を用い
た液晶表示装置や照明広告、交通標識などの表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、面光源の従来例を示す模式図
である。面光源１００Ａは、レンズシート１０１が導光
板１０２の上に光学密着しており、導光板１０２の側面
に光源１０３が設けられている（実開平４−１０７２３
７号、特開平５−１２７１５９号等）。このレンズシー
ト１０１は、代表的には、頂角９０°の二等辺三角柱プ
リズムの線形配列のレンズ配列層を有している。

【０００３】面光源１００Ｂは、レンズシート１０１と
導光板１０２の間に、高ヘイズの光拡散性層１０４を配
置したものである（特開平６−１８７０７号、特開平６
−３０１０３５号等）。この光拡散性層１０４は、裏面
に微小突起１０４ｂを有している。

【０００４】面光源１００Ｃは、レンズシート１０１Ｃ
の裏面に、ヘイズと光拡散性のほとんど無いスペーサ突
起１０１ｃが設けられており、高ヘイズの光拡散性層１
０４を、レンズシート１０１の観察側に配置したもので
ある（特開平６−１０２５０６号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した面光源１００
Ａは、以下のような問題点があった。 レンズシート１０１のレンズ配列層のプリズムによ
る拡散だけであるので、適度な広さの拡散角及び拡散角
内の輝度の等方向性が得られなかった。 レンズシート１０１と導光板１０２が光学密着して
いるので、導光板表面とレンズシート界面での光全反射
による光源光の導光板全領域への伝播が行われない。そ
のために、光源光１０３の光エネルギー損失は比較的少
ないが、光源近傍に集中し、不均一になるという問題が
ある。したがって、光源１０３からある程度以上離れる
と、輝度が急激に減衰して、導光板全面に渡って、均一
な分布の高い輝度が得られなかった。 導光板１０２の裏面まで目視可能であるので、導光
板１０２の裏面の光拡散ドットパターンが視認されてし
まう。 レンズシート１０１と導光板１０２との間（及びレ
ンズシートが２枚以上の構成の場合には、各シート間）
に、薄膜空気層ができるので、等厚干渉縞が発生する等
の問題があった。

【０００６】面光源１００Ｂは、光拡散性層１０４によ
って、光源光は導光板表面から出力し等方的に拡散し、
透過した後に、レンズシート１０１のレンズ配列層によ
って集光するので、適度な視野角及びその視野角内の均
一な輝度の角度分布（配向特性）が得られる（前記を
解決）。また、光拡散性層１０４のヘイズ（曇価）によ
って像をボカして散らすことができるので、導光板１０
４の裏面の光拡散ドットパターンを不可視化できる（前
記を解決）。さらに、レンズシート１０１の裏面（光
拡散性層の裏面）の微小突起によって、導光板１０２の
表面において、光は全反射し、導光板１０２内に遍く分
配されるので、光源１０３からの距離による出力光の減
衰は比較的少ない（前記を解決）。しかし、光源光
は、光拡散性層１０４によって広い角度で拡散してから
レンズシート１０１に入射するので、一部の拡散光は、
レンズシート１０１に入力されず、光入力損失が大き
く、全面均一であっても輝度は不十分である、という新
たな課題が生じる。

【０００７】面光源１００Ｃは、光拡散性層１０４が設
けられているので、前記の課題は、解決されている。
また、レンズシート１０１Ｃの裏面にスペーサ突起１０
１ａが設けられているので、薄膜空気層がなくなり、等
厚干渉縞の発生を防止できる（前記を解決）。さら
に、レンズシート裏面と導光板表面との光学密着がなく
なるために、導光板表面での光の全反射により、導光板
全体への光の伝播が行われ、前記は解決する。しか
し、光拡散性層１０４は、レンズシート１０１の最も観
察側に設けられているので、一端集光した光を再び拡散
させてしまい、視野角が広すぎるという問題が発生し、
前記の課題が解決されない。

【０００８】本発明の目的は、前述の課題を全て解決
し、(1) 適度な広さの拡散角及び拡散角内の輝度の等方
向性が得られ、(2) 光源光の光エネルギー損失の低さ、
即ち限られた一定の光源光エネルギーに対するより高い
輝度が得られ、(3) 導光板裏面の光拡散ドットパターン
の不可視性（エッジライト型の場合）を可能とし、(4)
光源からの距離による出力光の減衰の防止（エッジライ
ト型の場合）し、(5) しかも、導光板／レンズシート、
又はレンズシート／レンズシート間での等厚干渉縞の防
止することができる、レンズシート、面光源及び表示装
置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、光透過性のある基材シートと、
前記基材シートの表面に積層された光透過拡散層と、前
記光透過拡散層の表面に積層されたレンズ配列層とを備
えたレンズシートであって、前記基材シートは、凹凸の
平均粗さ及び平均間隔が光源光スペクトルの最大波長未
満である平滑な裏面を有し、前記光透過拡散層は、前記
レンズ配列層と屈折率が異なり、凹凸の平均粗さ及び平
均間隔が光源光スペクトルの最大波長以上、２００μｍ
以下の微小凹凸群を表面に有し、前記レンズ配列層は、
光透過性材料からなり、１次元又は２次元に多数配列さ
れた凹状又は凸状のレンズ形状を表面に有することを特
徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載のレン
ズシートにおいて、前記基材シートは、高さが光源光の
波長以上であって、２００μｍ以下の微小突起を裏面に
散在させたことを特徴としている。

【００１１】請求項３の発明は、透光性平板又は直方体
状の空洞からなる導光体と、前記導光体の側端面の少な
くとも１側面以上に隣接して設けられた点状又は線状の
光源と、前記導光体の表面に積層した前記請求項１又は
請求項２に記載のレンズシートとを含むことを特徴とし
ている。

【００１２】請求項４の発明は、１以上の点状又は線状
の光源と、前記光源を包囲し、１面を開口部とした光源
収納部と、前記開口部を被覆する前記請求項１又は請求
項２に記載のレンズシートとを含むことを特徴としてい
る。

【００１３】請求項５の発明は、透過型の表示素子と、
前記表示素子の背面に設けられた前記請求項３又は請求
項４に記載の面光源とを含むことを特徴としている。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、先ず、光源からの光
を基材シートの裏面から入射させる。この基材シートの
裏面は、凹凸の段差が光源光の最大波長以下の平滑な面
であるので、レンズシートに入力する光の接線方向拡
散、逸脱による損失（入力損失）を少なくすることがで
きる。次いで、基材シートを透過した光を、光透過拡散
層内に入力させ、均一に透過拡散させるので、輝度の拡
散角内及び出光面内での分布の均一化を行うことができ
る。さらに、光透過拡散層によって透過拡散した後に、
再び、光をレンズ配列層によって、所定の角度内に収束
して出力させるので、光の拡散角を適切な角度内に集中
的に収めることができる。従って、前述した従来の技術
が有する課題，を解決することができる。また、光
透過拡散層のもつヘイズによって、導光板裏面の光拡散
ドットパターンの不可視性（エッジライト型の場合）を
可能とし、さらに、光透過拡散層による空間的コヒーレ
ンスの攪乱作用によって、２枚以上のレンズシートを重
ね合わせて使用する場合に、レンズシート間で発生する
等厚干渉縞の不可視性をも可能とする。よって、前記
の課題も解決する。

【００１５】請求項２の発明によれば、基材シートの裏
面に、少くとも部分的には平滑な光入力面を残した状態
で、スペーサとなる微小突起を離散的分布で設けている
ので、導光板とレンズシートとの光学的密着による一体
化を防ぎ、また、レンズシートを重ねた場合のレンズシ
ート間や、レンズシートと導光板間の微小空隙による等
厚干渉を防ぐことができる。したがって、導光板の表面
の全反射による導光板全面への均一面分布での出力光の
配光及び等厚干渉縞の防止を行うことができ、従来の技
術が有する課題、を解決することができる。また、
この微小突起は、スペーサとはなるものの、光拡散効果
は殆どなく、レンズシートへ入る前段階での光の散逸に
よる損失は起こらない。よって、従来の面光源１００Ｂ
の場合と異なり、目的（２）と目的（４），（５）とを
両立させて、達成することができる。

【００１６】

【実施例】

（レンズシートの第１実施例）以下、図面などを参照し
ながら、実施例をあげて、さらに詳しく説明する。図１
は、本発明によるレンズシートの第１実施例を示す斜視
図である。第１実施例のレンズシート１０は、透明基材
シート１１と、基材シート１１の表面に積層された光透
過拡散層１２と、光透過拡散層１２の表面に積層された
レンズ配列層１３とを備えている。

【００１７】透明基材シート１１は、透光性基材から成
形されている。透光性基材については、本件出願人が出
願した特開平６−３２４２０５号の〔０００８〕，〔０
００９〕に説明してあるので、ここでは、詳しい説明を
省略する。この実施例の透明基材シート１１は、凹凸の
平均粗さ（突起高さと谷間の高さとの標高差、段差）Δ
ｚ₁ が光源光スペクトルの最大波長λｍａｘ以下の表面
粗さであるような、平滑な裏面（レンズ配列層１３の反
対側の面）１１ａを有している。この平均粗さΔｚ
₁ は、通常の白色光源の場合であれば、約０．８μｍと
なる。凹凸の平均粗さΔｚ₁ は、凹部と凸部の標高差を
平均化した指標によって評価することができ、例えば、
ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に基づいた規定による十点平均粗
さ（Ｒｚ）によって好適に評価できる。この段差Δｚ₁
は、光源光スペクトルの最大波長λｍａｘを越えると、
入射光の一部が拡散透過し、一部が拡散反射するので、
レンズシート１０に入る段階で入射光に損失を生じて好
ましくない。なお、後述する外来光の波長Λと区別する
ために、面光源の光源（例えば、図１２の４３）の出力
光の波長を小文字のλで表記する。また、この裏面１１
ａの凹凸の平均間隔ΔＳ₁ も同様な理由から光源光スペ
クトルの最大波長以下とする。ΔＳ₁ は、例えば、ＩＳ
Ｏ規格の平均間隔Ｓｍ等によって評価する。このような
Δｚ₁ 及びΔＳ₁ は、公知のレンズ等の光学部品の精密
仕上げ法を適用すれば得られる。

【００１８】図２は、第１実施例に係るレンズシートの
裏面の微小段差を説明した模式図である。図２（Ａ）
は、基材シート１１の裏面１１ａの凹凸段差Δｚ₁ が光
源光スペクトル最大波長λｍａｘより小の場合を示して
いる。光源から伝播した光線Ｌは、導光板４１の光拡散
反射性ドットパターン４２ａによって拡散反射され、そ
れらのうち導光板表面に臨界角未満で入射する光線Ｌ₂₁
〜光線Ｌ₂₂の範囲のものが、空隙Ａを介して、基材シー
ト１１へ入射する。ここで、光線Ｌ₂₁は、導光板４１表
面の法線方向への反射成分を代表し、光線Ｌ₂₂は、同法
線方向に対して斜方向への反射成分を代表する（但し、
導光板１０の表面へは、臨界角未満で入射する）。これ
らの入射光Ｌ₂₁〜Ｌ₂₂のうち一部が透過光Ｌ_21T 、Ｌ
_22T となり、レンズ配列層１３の方向に伝達されて、有
効利用される。また、基材シート１１の裏面１１ａにお
いて反射された光線Ｌ_22R も、その一部が光線Ｌ_22R'→
Ｌ_22R'T となって、レンズ配列層１３の方向に送られ
る。

【００１９】図２（Ｂ）は、基材シート１１の裏面１１
ａの凹凸段差Δｚ₁ が光源光スペクトル最大波長λｍａ
ｘよりも大の場合を示している。図２（Ａ）と比較し
て、導光板４１の表面、及び基材シート１１の裏面に殆
ど平行に近い方向に、拡散透過又は拡散反射する光線Ｌ
_LOSSが生じる。この光線Ｌ_LOSSは、上部のレンズ配列層
１３の方向へは届かずに、散逸してしまい、光源光のエ
ネルギーの損失となる。すなわち、レンズシートに入力
する以前に、既に失われている光である。また、図２
（Ｂ）の場合は、当然、面光源全体として、出力光エネ
ルギー又は光線輝度Ｉ_N も減少するので、好しくない。

【００２０】光透過拡散層１２は、光を透過しながら拡
散する層である。この光透過拡散層１２に平行光線を入
射した場合に、出射光線は、所定の拡散角（半値角等に
よって評価する）に拡がる。光透過拡散層１２は、その
表面には、凹凸の平均粗さΔｚ₂ 及び平均間隔ΔＳ₂ が
光源光スペクトルの最大波長λｍａｘ以上の微小凹凸群
１２ａが形成されている。また、この光透過拡散層１２
は、その屈折率が隣接するレンズ配列層１３の屈折率と
異なり、光透過拡散層１２とレンズ配列層１３とが光学
的に一体せず、両層界面に、凹凸が形成されるようにし
てある。

【００２１】この場合に、（ａ）光透過拡散層１２の全
体を同一の物質によって形成し、表面の微小凹凸群１２
ａとしてもよいし、（ｂ）光透過拡散層１２の中に、透
明な微粒子を分散させて、表面に凹凸を形成してもよ
い。（ｃ）あるいは、基材シート表面に微小凹凸群を直
接形成することもできる。（ａ）の場合には、光透過拡
散性層１２の材料としては、アクリル、ポリカーボネー
ト、ポリスチレン、ポリエステル、エポキシ、ポリウレ
タン、ペルオキン構造ポリタングステン酸等の樹脂の中
から、レンズ配列層１３と異なる屈折率のものを選択す
る。レンズ配列層１３と光透過拡散層１２との屈折率の
差は、両層に十分に拡散機能を発現する光学的界面（不
連続面）を形成するためには、０．１以上、より好まし
くは０．２以上とすることがよい。例えば、レンズ配列
層１３として、屈折率１．４９のアクリル樹脂を使用し
た場合には、光透過拡散層１２としては、屈折率１．６
０のポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ等が好
適に用いられる。凹凸の形成法としては、光透過拡散層
１２を基材シート１１上に一旦塗装又は貼合わせた後
に、公知の熱プレスによるエンボス法によりエンボス成
形する方法、又は、特開平６−３２４２０５号の〔００
１０〕に記載した方法などが好適に用いられる。また、
光透過拡散層１２とレンズ配列層１３との屈折率の差を
大きく取れない場合には、光透過拡散層１２とレンズ配
列層１３との間に高屈折率又は低屈折率の物質の透明な
層を形成するとよい。このような高屈折率の物質として
は、２酸化チタン（屈折率２．５）、２酸化セリウム
（屈折率２．３）等があり、低屈折率の物質としては、
フッ化マグネシウム（屈折率１．３８）、水晶石（屈折
率１．３５）等がある。これらの層は、光透過拡散層１
２又はレンズ配列層１３上に真空蒸着、スパッタリング
等により形成することができる。

【００２２】（ｂ）の場合には、屈折率がレンズ配列層
１３の屈折率と異なる透明物質の微粒子を分散させる。
微粒子の形状は、球，回転楕円体，多角形、鱗片状箔片
などのものが使用できる。粒径子の粒径は、表面の微小
凹凸群１２ａの平均粗さΔｚ₂ と同程度であり、下限値
は光源光スペクトルの最大波長（通常の白色光源の場合
は、約０．８μｍ）程度が好ましい。また、上限値は、
大体１００μｍ程度、より好しくは６０μｍである。微
粒子の材料としては、アクリル、ポリカーボネート、ポ
リスチレン、エポキシ、ポリエステル等の樹脂、硝子、
炭酸カルシウム、シリカ（ＳｉＯ₂ ）、アルナミ（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）、水晶石（ＡｌＦ₃ ・３ＮａＦ）、フッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ₂ ）、雲母等の中実粒子、又は、樹
脂、硝子、シラス等の中空粒子などを用いることができ
る。この微粒子は、これらの中からレンズ配列層１３の
屈折率と異なるものを選ぶようにする。この場合にも、
微粒子の屈折率がレンズ配列層１３の屈折率と、０．１
以上、より好しくは０．２以上異なるものを用いること
が好ましいのは、（ａ）の場合と同様である。（ｂ）の
場合には、光透過拡散性層１２のうち分散媒体（バイン
ダー）の屈折率は、レンズ配列層１２と同じであっても
よいが、より効率よく光拡散透過を行うためには、分散
媒体も微粒子と同様に、レンズ配列層１３と異なるもの
を用いることが好ましい。

【００２３】この微小凹凸群１２ａは、レンズシート１
０に入射した光線を、透過拡散させることにより、レン
ズシート１０から出力される光の拡散角内での出力光輝
度の角度分布を均一（等方的）にし、また、出光面内で
の出力光の分布を均一（一様）にし、加えて、そのヘイ
ズ（曇価）によって、導光板４１の裏面の光拡散反射性
ドットパターンを不可視化する。この微小凹凸群１２ａ
の平均粗さΔｚ₂ 及び平均間隔ΔＳ₂ も、前述したΔｚ
₁ ，ΔＳ₁ と同様にして、平均化して評価するが、ＪＩ
Ｓ−Ｂ−０６０１に規定された十点平均粗さ（Ｒｚ）
等、ＩＳＯ規格の平均間隔Ｓｍによって好適に評価でき
る。このΔｚ₂ ，ΔＳ₂ は、光源光スペクトルの最大波
長λｍａｘ以上とすることが好ましい。λｍａｘ未満で
あると、凹凸による光の拡散効果によるヘイズ及びコヒ
ーレンスの低下（位相の攪乱）効果がなくなる。また、
上限値は、光拡散効果上は特に存在しないが、大き過ぎ
ると、出力光の面内分布の均一性が悪く（粗く）なり、
出力光に輝点やムラが目立つようになるために、通常最
大２００μｍ程度以下で用いることが望ましい。微小凹
凸群１２ａの凹凸形状としては、砂目、梨地等のランダ
ム等方的なものでもよいし、蠅の目レンズ、２次元配列
の角錐レンズアレイ等の所定の角度内に光を均一拡散す
る微小レンズ配列を用いることもできる。微小凹凸群１
２ａの凸部同士（又は凹部同士）の平均間隔ΔＳ₂ は、
平均粗さΔｚ₂ と同程度にすることが、光の透過拡散性
の点及び出力光の均一性の点から好ましい。この間隔に
ついての上限、下限の理由も平均粗さと同様である。凹
部（又は凸部）同士の間は、平均化して評価する。指標
としては、例えば、ＪＩＳＢ ０６０１規定されたＳｍ
によって好適に評価できる。また、この微小凹凸群の段
差による光透過拡散層の評価には、ヘイズ（ＪＩＳＫ
７０１５）と全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７１０５）が
適しており、ヘイズが５から８０％でかつ全光線透過率
が８０％以上が好ましい。ここで、ヘイズが５％未満で
は、光拡散効果がなくなり、導光板の光拡散ドットパタ
ーンの不可視性もなくなる。また、透過光の空間的コヒ
ーレンスを低下させ、等厚干渉縞を消失させる効果もな
くなる。一方、ヘイズが８０％を越えると、透過光の拡
散角が広くなり過ぎて、出力光の所定角度内の輝度が著
しく低下する。

【００２４】レンズ配列層１３は、光透過性材料からな
り、１次元又は２次元に多数配列された凹状又は凸状の
レンズ形状１３ａ（単位レンズ）を表面に有している。
レンズ形状１３ａとしては、光透過拡散層１２を出た光
を、所望の拡散角内に収束させることができ、さらに必
要であれば、出力光を所望の方向に偏向させることがで
きるものであれば、特に限定されない。

【００２５】図３は、第１実施例に係るレンズシートの
レンズ配列層の例を示した斜視図である。単位レンズ１
３ａは、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｈ）
のような凸レンズの配列、図３（Ｄ）のような凹レンズ
の配列、又は、図３（Ｃ）のような凹レンズと凸レンズ
の混成配列のいずれでもよい。また、単位レンズ１３ａ
は、図３（Ａ）〜（Ｆ）、（Ｈ）のように、１次元又は
２次元に配列してもよいし、或いは、図３（Ｇ）のよう
に、非周期的に配列してもよい。

【００２６】単位レンズ１３ａは、出力光の輝度のピー
クを出光面の法線方向にする場合には、図３（Ａ）〜
（Ｇ）のように、左右対称な配列を用いることが好まし
い。また、単位レンズ１３ａは、出力光のピークを出光
面に対して傾ける場合には、図３（Ｈ）のように、左右
非対称配列を用いることが好ましい。レンズ配列の製造
方法については、特開平６─３２４２０５号の〔００１
０〕に説明されているので、詳しい説明は省略する。

【００２７】単位レンズ１３ａは、その周期（又はレン
ズ間隔）及び凹部と凸部の段差が小さ過ぎると、レンズ
としての収束又は偏向作用がなくなったり、回折格子と
しての分光効果が現れるので、不適切である。また、そ
れらが大きすぎると、レンズ形状が目立ち、面光源に表
示装置を載せた場合に、その表示装置の画素とのモアレ
縞を起こしやすくなるので、不適切である。従って、通
常用いられる範囲は、段差、周期（又はレンズ間隔）が
共に１０〜２００μｍ程度が好適である。

【００２８】レンズ配列層１３の材料は、特開平６─３
２４２０５号の〔０００８〕に説明されているので、詳
しい説明は省略する。

【００２９】なお、導光板４１の光拡散ドットパターン
４２ａについては、特開平６─１０９９２５号の〔００
１５〕，図２又は特開平６─３２４２０５号の〔００２
３〕の等に説明されているので、詳しい説明は省略す
る。

【００３０】（第２実施例のレンズシート）図４、図５
は、本発明によるレンズシートの第２実施例を表側又は
裏側から見た斜視図である。第２実施例のレンズシート
１０Ｂは、基材シート１１の裏面１１ａに微小突起１１
ｂが形成されている。

【００３１】この微小突起１１ｂは、光拡散のためでは
なく、導光板４１又は下に重ねたレンズとの間に、適度
な間隙の空気層を作り、等厚干渉縞の発生又はレンズシ
ート１０Ｂと導光板４１との光学密着一体化を防止する
ためのものである。但し、直下型面光源に用いる場合、
又は、エッジライト型面光源に用いる場合であっても、
レンズシート１枚のみをレンズ配列層１３が導光板４１
側を向くように配置する場合や、あるいは、レンズシー
ト１０Ｂが厚く、積層が少ないものを用いて、レンズシ
ート１０の周縁のみをスペーサによって固定する場合に
は、無くてもよい。

【００３２】この微小突起１１ｂは、４角柱、３角柱、
６角柱、円柱（又は楕円柱）などの柱状〔図５（Ｂ）〜
（Ｅ）〕であっても、４角錐台、３角錐台、６角錐台、
円錐台（又は楕円錐台）などの錐台状〔図５（Ｆ）〜
（Ｉ）〕であってもよい。

【００３３】微小突起１１ｂの底面の寸法（通常は半径
又は対角線長で評価）は、スペーサとしての最低限の強
度を確保するためには、その高さＨにもよるが１μｍ以
上必要である。また、１２５μｍ以上、特に５００μｍ
を越えると微小突起が目視可能となったり、液晶表示素
子への利用では、その画素とのモアレ縞が生じやすくな
るため好ましくない。

【００３４】上記のような寸法の微小突起１１ｂのレン
ズシート面での二次元分布は、ランダム分布が好まし
い。もしも、微小突起が周期的に配列していると、微小
突起とレンズシートの反対面に有するレンズ配列層１３
の単位レンズ１３ａ（殆どの場合、周期的配列をしてい
る）とが、必ずある周期で重なりあうために、モアレ縞
となって現れてしまう。また、このようなレンズ配列層
１３を構成する単位レンズ１３ａの配列周期以外にも、
カラー液晶表示素子のバックライトとして使用する場合
には、表示素子の画素の配列周期とも干渉してモアレ縞
が現れやすい。従って、微小突起の配列は、非周期化す
ることによりモアレ縞の発生が防止される。

【００３５】しかし、モアレ縞は、以上のように微小突
起１１ｂの配列をランダム化しても、各微小突起１１ｂ
の多角柱の形状が同一で向きが揃っていると、各微小突
起の同種（例えば、台形ならば上底同士）の各側面が全
て同一の方向を向いているために、これら同一向きの微
小な側面が集合して、あたかも大きな仮想的側面を形成
するようになる。この仮想的側面は、微小突起がランダ
ム配列をしているから、周期性はないが、レンズ配列を
構成する単位レンズが有する面とが干渉して、モアレ縞
が発生することがある。従って、単位レンズを構成する
面と、微小突起の有する側面とを、或る一定の関係にす
ることが好ましい。

【００３６】図６は、このモアレ縞の発生防止を説明す
る図である。例えば、図６（ａ）のように、レンズシー
ト１０のレンズ配列層１３は、三角柱レンズの単位レン
ズ１３ａから構成される場合を考えてみる。レンズシー
ト１０の出射面は、Ｘ−Ｙ平面に平行な面であり、これ
を水平面とする。なお、出射面に垂直な法線方向はＺ軸
方向（図示せず）である。単位レンズ１３ａを構成する
面は、山谷を成す斜面１３ａ−１であるが、この面（斜
面）と水平面との交わる交線と、Ｘ軸とは平行な線とな
る（Ｘ軸が交線と平行になるように座標軸をとってあ
る）。なお、厳密には、斜面は有限な面であり、水平面
もＺ軸座標の取り方により多数あり、斜面と水平面とは
条件次第で交わらないが、ここでの交線とは前記面（斜
面）を延長して水平面と交わる線の意味である。もちろ
ん、三角柱な単位レンズで、それを一次元方向に配列し
た場合には、交線は一種のみであるが、四角錐等の他の
種類の単位レンズを二次元方向に配列した場合は、単位
レンズを構成する面から導出される交線は、二種類以上
の場合もあり、それらの交線が直交しない場合もある。

【００３７】次に、図６（ｂ）は、三角柱レンズの単位
レンズ１３ａから導出される交線を基準した、Ｘ−Ｙ座
標軸に対して、微小突起群１１ｂから導出される一つ交
線をＸ’軸として、直行系のＸ’−Ｙ’座標軸を重ね合
わせたものである。各微小突起１１ｂ（ここでは、直方
体）の向きは、全て揃っていて、それらの側面とレンズ
シート１０の水平面との交線は、二種類あり直交し、
Ｘ’軸に平行な交線と、Ｙ’軸に平行な交線である。こ
のＸ’軸と先のＸ軸とは、角度αをなしている。なお、
微小突起は、多数散々しており、それらの多数の側面と
レンズシートの水平面との交線も多数あるが、微小突起
の向きが揃っているので、交線の方向で代表して直方体
の場合は直交する交線の二種類となる。

【００３８】Ｘ軸とＸ’軸のなす角度αがゼロであれ
ば、平行となりモアレ縞が発生しやすい。しかし、この
ような単位レンズから導出される交線と微小突起から導
出される交線とを５°を越えて離すように、双方の配置
をとればモアレ縞は防止できる。すなわち、直方体の場
合に、角度αが時計回り（右回り）で、５〜８５°の範
囲、より好ましくは１０〜８０°の範囲であれば、モア
レ縞の発生は効果的に防止できる。また、角度αは、反
時計回りで、−５〜−８５°、より好ましくは−１０〜
−８０°の範囲でもよい。直方体の場合に、８５°を越
えると、注目する側面から導出される交線についての角
度は、さらに大きくなるが、隣接する側面（前記側面に
対して９０°をなす）との関係が、平行関係に近くな
り、隣接する側面との関係でモアレ縞が発生し易やすく
なる。このように、多角柱の側面との関係で、平行から
５°を越えて離せば、モアレ縞の発生は防止できる。

【００３９】なお、微小突起が例えば直方体からなり、
各直方体の注目した同種の側面とレンズシートの水平面
との交線と、単位レンズの面と前記水平線との交線と
が、上記のように５°を越えたある角度に規定する際
に、配置する全ての微小突起（この場合直方体）の向き
を全て揃える必要はない。例えば、全微小突起の１％の
数が水平であったとしても、それらが、隣接した部分に
集合していなければ、モアレ縞の発生の起因となる平行
関係を定義する程の強度を持たないからである。この意
味で、各直方体の側面から導出される交線と単位レンズ
から導出される交線とが互いに非平行であるとする、
「各直方体」の意味は、必ずしも配置した全ての直方体
が非平行関係を有することに限定されるものではなく、
配置した直方体の一部には、平行関係があっても大勢と
して非平行関係があるとの意味の包含する。

【００４０】この微小突起としては、直方体以外にも多
角柱でもよいが、以上の説明で対象とした直方体の場合
に、その側面は互いに９０°をなしているので、９０°
回転する毎に同様な状況となる。しかし、直方体の場合
に、その対向する側面同士が平行であるので、モアレ縞
発生防止において、考慮する交線は互いに直交する二種
類の交線のみである。しかし、直方体以外の多角柱、例
えば、三角柱であれば、考慮する交線は三種類、五角柱
の場合は五種類と、いずれも直方体の場合よりも多くな
る。従って、モアレ縞が発生する条件は多くなり、設計
の自由度が減少する。勿論、四角柱であっても、隣接す
る側面同士が直角でない、自由四角柱では、考慮する交
線は四種類と多くなり、この点で、対向する側面が平行
な、底面が平行四辺形や、菱形からなる四角柱でも、モ
アレ縞の発生を、直方体と同等に防止することができ
る。しかし、製造の容易さの点からは、これらの平行四
辺形や菱形からなる四角柱よりも、直方体の方が優れて
いる。なお、側面から導出される交線が直線を成さない
場合として、ｎを無限大としたｎ角柱、すなわち側面が
曲面からなる円柱、楕円柱等があるが、この場合、上記
直方体に対して、例えば、微小突起群の作製するための
原版フィルムをスキャナー等の平行なスキャニング方式
で行うと、突起が微小であるために、スキャニングライ
ンと平行又は直角でない側面を形成する円形等の輪郭に
ギザができて、本来の円柱の滑らかな側面ができない。

【００４１】なお、微小突起をランダムに配置する方法
としては、レンズシートの全面に相当する所定面積のＸ
Ｙ平面内に、乱数を用いて微小突起を配置するＸ、Ｙ座
標を発生させればよい。図７（ａ）で、２２は、このよ
うにして得られた微小突起１１ｂを形成すべきランダム
な座標点である。ここで、それぞれの座標点２２同士の
中には、隣接しすぎて、その座標に有限な大きさを有す
る微小突起を配置すると、図８（ａ）のように、微小突
起同士が接触して重複部分２３ができることもあり得
る。なお、図８（ａ）で、点線は、重複部分を明示する
ための仮想的な線である。このような場合に、そのまま
の重なった形状とすると、微小突起が大きくなり、目視
可能になることもあり得る。このため、一つの解決法と
して、図８（ｂ）のように、重複部分の微小突起の高さ
Ｈは、ゼロとすることが好ましい。このようにして、隣
接して重複した微小突起同士が融合して、微小突起の頭
頂部が広くなることを防止できる。それによって、微小
突起同士が重複しても、微小突起が大きくなって目視可
能となることを防止できる。図７（ｂ）は、重複部分が
そのままの状態を、図７（ｃ）は、上記のように処理し
て、重複部分の高さＨをゼロとした状態の微小突起群を
示す。

【００４２】なお、前記した各微小突起と構成面と単位
レンズの構成面との関係で発生するモアレ縞は、各微小
突起を配置する際に、全て同じ向きに配置するために、
各微小突起のなす側面が全て揃って、認識可能な交線を
定義してしまい、この交線と単位レンズの成す面から導
出される交線との関係が発生することに起因する。しか
し、各微小突起が全て同一形状であっても、各微小突起
を配置する際に、ランダムな向きに配置させれば、すな
わち、図６（ｂ）では、各微小突起は全て同一の向きで
あったが、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直方向のＺ軸方向を回
転軸としてランダムに回転させて配置すれば、各微小突
起の側面がなす面から得られる交線は、それぞれ分散さ
れた任意の角度を有し、特定の角度に定義された交線は
無くなり、このようにしても、モアレ縞発生を防止でき
る。しかし、レンズシートの製造上の容易さの点から
は、先の同一の向きにする方が良い。

【００４３】この点では、円柱、楕円柱等が優れてい
る。しかし、前述したように、滑らかな曲面を持った側
面の製造上の難しさがある。また、ランダムに配置する
際に、隣接する微小突起同士が重なった場合の対策の一
例として上記し高さＨをゼロとする方法では、接触部分
に鋭角的な断面形状ができ、これもまた製造上の難しさ
となる。ただし、高さＨをゼロとする方法をとらず、乱
数によって得る、微小突起を配置するＸ、Ｙ座標のＸ座
標値及びＹ座標値を、円柱であれば、その直径Ｄよりも
大きいキザミで乱数を発生させれば（キザミ以下の桁等
の値部分は丸める）、得られるランダム座標点同士は、
必ず直径Ｄよりも離れているので、これら座標点に微小
突起を配置しても、重なることは皆無である。また、こ
の方法の延長として、キザミを意識的に、より大きくし
ておいて最小隣接距離を調整することもできる。

【００４４】また、微小突起の分布密度は、レンズシー
トが撓んで等厚干渉縞ができない程度であり、また、レ
ンズシートにある程度の剛直性があったとしても、下側
となる導光板やレンズシートとの間で均一な間隔が確保
でき、間隔の微妙な差によって、やはり等厚干渉縞がで
きない程度に、適宜、設定する。微小突起の断面積をゼ
ロと見立てた場合の分布密度、即ち微小突起を配置する
個数的な分布密度は、特に、２枚のレンズシートを重ね
合わせて使用する場合に、上側のレンズシート裏面の微
小突起の隣接する突起間の平均距離ｄを、下側のレンズ
シート表面の単位レンズの繰り返し周期ｐの２倍以下、
すなわち、ｄ＜２ｐとすることが好ましい。このように
設計することにより、互いに接触支持される上側レンズ
シート裏面の微小突起１１ｂと下側レンズシート表面の
単位レンズ１３ａとの支持接点間が撓んで、上下レンズ
シート間の間隔が不均一となって等厚干渉縞がでたり、
上下レンズシート間隔が光源光の波長未満となることを
防止できる。平均距離ｄは、より好ましくは、ｄ＜０．
５ｐである。

【００４５】一方、微小突起の断面積を有限のものとし
て評価した場合に、レンズシートが撓んでも等厚干渉縞
を防止し得る分布密度としては、レンズシート１０と導
光板４１とが対面している全面積Ｓｔに対する、前記突
起部の断面積の総和Ｓｐの面積割合Ｓｒ（＝Ｓｐ／Ｓｔ
×１００）で０．０１〜６０％程度が好ましい。スペー
サ的な機能としては、最小限で機能することが好ましい
が、レンズシートの撓みの点からは、ある程度必要であ
り、また、後述する導光板と組み合わせて面光源とする
場合に、輝度の面分布の均一化のためにも、ある程度は
必要である。

【００４６】輝度の面内分布に関係する要因を考えるに
は、上記する面積割合Ｓｒと逆関係にある面積比率Ｒを
用いて説明する。微小突起１１ｂが導光板４１の表面と
密着せず、かつ、波長以上の間隔のある空隙９の部分の
面積の総和Ｓａが、レンズシート１０と導光板４１とが
対面している全面積Ｓｔに対する割合として、面積比率
Ｒ〔％〕は次式によって表される。 Ｒ＝Ｓａ／Ｓｔ×１００ 従って、面積比率Ｒは、面積割合ＳｒとＲ＋Ｓｒ＝１０
０の関係がある。この面積比率Ｒ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、面積比率Ｒは８０％以
上、より好ましくは９０％以上とすることが必要であ
る。

【００４７】この理由としては、共に表面粗さが光の波
長以下の平滑な導光板の表面とレンズシート１０の表面
（裏面）とを密着させた場合に、光源から導光板に入射
する入力光のうち大部分が、光源側の側端部から距離ｙ
までに至る領域部分で全反射することなく放出され（導
光板表面には、臨界角以上で入射してもその部分では全
反射されず単位レンズに光は進入してしまうため）、ｙ
より遠い所では急激に輝度が低下して暗くなってしま
う。そして、発光部の長さｙの導光板の光伝播方向の全
長Ｙに対する百分率は、実際に測定すると１０〜２０％
となる。従って、光源から導光板に入射された光エネル
ギー量を全長Ｙに均等に分配するためには、導光板表面
の長さｙの領域部分で大部分、すなわち約１００％の光
が放出されてしまうので、長さｙの領域部分に来る入射
光のうち１０〜２０％は透過させて放出し、残りの９０
〜８０％の光を全反射させる必要がある。ここで、概
ね、 （全反射光量／全反射光量）≒Ｓａ／Ｓｔ＝Ｒ で近似されることから、Ｒは、８０〜９０％（Ｓｒ＝１
０〜２０％）の範囲が必要である。そして、ｙより遠方
の所でも同様に近似できるので、Ｒは８０〜９０％が必
要である点は、全長にわたって適用できる。但し、Ｒが
１００％（Ｓｒが０％）に近くなり過ぎると、前記した
ようにレンズシートの撓みにより、微小突起群の間の間
隔が、光の波長以上に保てなくなり好ましくない。その
ために、Ｒの上限は９９．９９％以下（Ｓｒ≧０．０１
％）にするとよい。また、以上に加えて本発明におい
て、最も重要な設計思想の１つであるレンズシート裏面
に入射する光が拡散反射（又は透過）により面光源の出
光面の接線方向に逸脱して損失することを、最大限防止
することが必要である。この点からは、Ｓｒは少い程よ
いことになる。よって、以上述べた輝度の面内分布の均
一化、或いは、等厚干渉防止の条件を満たす範囲内で最
小限になるように設計することが好ましい。

【００４８】以上のような特定の微小突起群をレンズシ
ートの片面に設けることによって、視野角外に出射する
光線が増加して輝度が低下することなく、等厚干渉縞や
モアレ縞を防止した、また、導光板全面にわたって均一
な面分布で出力光を分配できる優れたレンズシートとす
ることができる。

【００４９】次に、この微小突起１１ｂによって、等厚
干渉縞の発生を抑制できる条件及びその理由を詳しく説
明する。図９は、第２実施例に係るレンズシートの微小
突起の原理を説明する模式図である。なお、ここでは、
レンズシート１０、１０（基材シート１１とレンズ配列
層１３）間にできる等厚干渉縞を例にして説明するが、
レンズシート１０（基材シート１１）と導光板４１の場
合にも同様に適用できる。微小突起１１ｂの高さΔｚ₃
は、このレンズシート１０Ｂを観察する光源の可視光ス
ペクトルの最長波長をΛ_max 、観察者からこのレンズシ
ート１０Ｂ面上の反射面を通して前記光源を見た場合の
その光源の角半径をΔθとしたときに、式（１）の条件
を満たしている。なお、面光源の光源の波長λと区別す
るために、大文字のΛを使用する。 Δｚ₃ ≧Λ_max ／２Δθ² …（１） また、この微小突起１１ｂは、１次元的及び２次元的配
列が非周期的であり、微小突起１１ｂの幅Δｘは、式
（２）の条件を満たしている。 Δｘ≦５００μｍ …（２）

【００５０】さらに、相隣り合う各微小突起１１ｂの平
均距離ｄが、単位レンズ１３ａの周期Ｐに対して式
（３）の条件を満たしている。 ｄ＜２Ｐ …（３）

【００５１】ここでは、レンズシート１０Ｂ−１，１０
Ｂ−２のように、同じ構造のものを単位レンズ１３ａの
稜線が直交するように２枚積層して使用する例を挙げて
説明する。

【００５２】つぎに、レンズシート１０Ｂ−１の裏面に
形成された微小突起１１ｂの高さと、レンズシート１０
Ｂ−１，１０Ｂ−２の積層面における等厚干渉縞の消失
条件について説明する。図９に示すように、表面側のレ
ンズシート１０Ｂ−１の裏面に微小突起１１ｂを設け
て、レンズシート１０Ｂ−１とレンズシート１０Ｂ−２
との間の空隙Ｈ_(x) を増大させ、以って界面Ｓ₁ で反射
する光線Ｌ₁ と、界面Ｓ₂ で反射する光線Ｌ₂ との干渉
による等厚干渉縞（Ｎｅｗｔｏｎ環の上位概念）の発生
を抑制するものである。

【００５３】このとき、等厚干渉縞としては、全等厚干
渉縞は、微小突起１１ｂの等厚干渉縞と、微小突起１１
ｂ以外（周辺部）の等厚干渉縞とが重なり合ったもので
あることを考慮する必要である。これらのうち、微小突
起１１ｂ以外（周辺部）の等厚干渉縞についてである
が、その場合の空隙層（空気層）の厚さＨ_(x) は、微小
突起１１ｂの存在のために、レンズシート１０Ｂ−１及
び４−２を直接接触積層させた場合の厚さｈ_(x) と微小
突起１１ｂの高さΔｈとの和になる。即ち、 Ｈ_(x) ＝ｈ_(x) ＋Δｈ …（４） ここで、Δｈ＞０であるから、０≦ｈ_(x) であっても
（即ち、ｈ_(x) →０となり０に漸近しても） Ｈ_(x) ≧Δｈ＞０ …（５） となり、Ｈ_(x) は０に漸近しなくなる。

【００５４】等厚干渉縞は、空隙部の厚さＨが大きくな
るに従って消失して行く。よって、Ｈの増大によって等
厚干渉縞の消失されるＨの下限値を求め、これを式
（５）に代入したものが、微小突起１１ｂの周辺部の等
厚干渉縞の消失条件である。

【００５５】以下、この条件を算出する。「波動光学」
（久保田広著、岩波書店発行、１９７５年８月３０日第
４刷発行）第８７〜８９頁によれば、光源が空間的広が
りを有する場合に、観察者から反射面Ｓ₁ ，Ｓ₂ を通し
て見た（レンズシート１０Ｂを外部から観察する）外部
光源７の角半径をΔθ〔ラジアン〕、光源光の波長をΛ
〔μｍ〕、空隙の厚みをＨ〔μｍ〕とするときに、 Δθ≪（Λ／２Ｈ）^1/2 …（６） であれば、等厚干渉縞が認められることが知られてい
る。よって、式（６）より、等厚干渉縞が目視不可能な
条件（干渉縞を生じない条件）をＨ_(x) について求める
と、 Ｈ_(x) ≧Λ／２Δθ² …（７） となる。式（７）を式（５）に代入すると、微小突起１
１ｂの高さΔｈは、 Δｈ≧Λ／２Δθ² 〔μｍ〕 …（８） であればよいことが導出される。

【００５６】以上は、単色光光源の場合であるが、通常
使用される発光スペクトル分布を持つ光源については、
式（８）はλに正比例するために、光源スペクトル（Λ
_min≦Λ≦Λ_max ）のうちで、スペクトル分布の上限値
Λ_max が式（８）を満たせば、残りのΛは総て式（８）
を満たすと言える。従って、 Δｈ≧Λ_max ／２Δθ² 〔μｍ〕 …（１） がスペクトル分布を持つ光源についての微小突起１１ｂ
の高さの条件となる。

【００５７】いま、式（１）の具体的数値を求めると、
外部光源７として０．３８μｍ≦Λ≦０．７８μｍの白
色光を用いてレンズシート１０Ｂの表面を観察すると
し、また、その外部光源７の角半径を通常屋内照明又は
窓からの自然光によって、１０°≦Δθ≦１２０°、即
ち０．１７５〔ｒａｄ〕≦Δθ≦２．０９４〔ｒａｄ〕
とすると、式（１）より式（１）の右辺が最も少ない、
Δθ＝０．１７５〔ｒａｄ〕、及びΛ_max ＝０．７８
〔μｍ〕に対応する値として、 Δｈ≧１２．５〔μｍ〕 …（９） を得る。なお、Δｈの上限は、本来、光学密着防止とい
う観点からは制約はない。しかし、Δｈが大き過ぎる
と、レンズシートが撓みやすくなったり、また、面光源
に組み立てた場合に、厚さが厚くなったり、突起が目視
されやすくなったりする。そのために、通常は、２００
μｍ以下にすることが好ましい。

【００５８】尚、式（８）、式（１）、式（９）は、最
低限の必要条件であるが、その他下記条件が付加され
る。即ち、レンズシート１０Ｂが完全剛体と見做せる物
体からなる場合には、最低、同一直線上にない（３角形
の頂点をなす）３点の突起で支持すれば足りる。しか
し、レンズシート１０Ｂが例えば合成樹脂でできた薄く
可撓性のある物体からなる場合は、微小突起１１ｂ間の
距離が離れ過ぎると、微小突起１１ｂの部分でレンズシ
ート１０Ｂが撓み、ｈ_(x) 更には、Ｈ_(x) が式（８）、
式（１）、式（９）及び式（５）の条件を満たさなくな
る。

【００５９】そこで、この場合には、撓みを生じても、
常に式（８）、式（１）、式（９）及び式（５）の条件
が満たされるように、十分な密度により裏面の微小突起
１１ｂを設ける。この微小突起１１ｂの密度の目安とし
ては、一般的には、下側のレンズシート１０Ｂ−２の単
位レンズ１３ａの周期Ｐの２倍以下、更に好ましくは１
／２以下の周期により２次元的に分布させるようにす
る。つまり、相隣り合う微小突起１１ｂ，１１ｂの平均
距離ｄが、単位レンズ１３ａの周期Ｐに対して式（３）
の条件を満たすようにすればよい。 ｄ＜Ｐ …（３） ここで、図１０を参照して、式（３）の条件についてさ
らに説明する。簡単のために、微小突起１１ｂのうち
で、最寄りの３点Ａ，Ｂ，Ｃが正三角形△ＡＢＣをな
し、レンズシート１０Ｂが単位レンズ１３ａの線型（１
次元）配列だけであるとした場合には、図１０（Ａ），
（Ｂ）に示すように、２つの微小突起間の距離ＡＢ＝距
離ＢＣ＝距離ＣＡ＝２Ｐのときに、微小突起Ａ，Ｂが単
位レンズ１３ａ−１，１３ａ−３に接すると、ｙ軸方向
のみに着目すると、確かに微小突起Ａ，Ｂの中間には微
小突起と接しない単位レンズ１３ａ−２が存在するよう
に見える。しかし、２次元的にみれば、単位レンズ１３
ａ−２はｙ軸方向に離れた微小突起Ｃによって支持され
ている。このようにすれば、総ての単位レンズ１３ａは
もれなく微小突起１３ｂによって、図１０（Ｃ），
（Ｄ）に示すように、３点支持の集合体により支持され
るので、レンズシート１０Ｂ−１と４−２との撓みによ
る接触は最低限に抑えられる。また、実験的にも、ｄ＝
２Ｐを境として、ｄがＰを越えると、Δｈ，Δｙがそれ
ぞれ式（１），式（２）の条件を満たしても、等厚干渉
縞が目視され始まることが確認されている。よって、前
述した式（３）の条件を得る。このようにすれば、大略
総べての単位レンズ１３ａの２個毎に１箇所の微小突起
１１ｂによって支持されることになり、撓みの影響はな
くなる。但し、平均距離ｄが余り小さくなり、微小突起
１１ｂが密集し過ぎると、放出光の拡散角が広がり過ぎ
るために、適当な範囲を選ぶことが好ましい。

【００６０】次に、微小突起１１ｂの等厚干渉縞につい
て説明する。微小突起１１ｂの近傍ではＨ_(x) →０（収
束）するために、等厚干渉縞は不可避である。これを事
実上回避するための手段としては、微小突起１１ｂの分
布に、１次元的にも２次元的にも周期を持たせず乱雑に
配置させ、かつ、微小突起１１ｂの幅ΔＸを目視不能な
大きさに形成することである。このようにすることによ
り、等厚干渉縞が発生しても、それは微小突起１１ｂの
領域内にのみ局在するために、それ自体は目視されな
い。

【００６１】しかし、もし、微小突起１１ｂが周期的に
配列していると、微小突起１１ｂと単位レンズ１３ａと
は、必ずある周期で接触するために、遠方から観察する
と、微小突起１１ｂの微小干渉縞が積算されて、干渉縞
として目視されることになる。微小突起１１ｂの配列
は、非周期的とすることにより、微視的な微小突起１１
ｂの干渉縞は、遠方から観察すると明暗が乱雑に積算さ
れて零となり、目視されなくなる。そこで、微小突起１
１ｂの幅ΔＸとしては、通常１００μｍ以下程度とすれ
ば、実用上目的は達せられる。すなわち、式（２）を満
たせばよいことになる。 Δｙ≦１００μｍ …（２）

【００６２】なお、この微小突起１１ｂは、無色透明で
あることが好ましく、その製法もレンズシート１０Ｂの
裏面への熱プレスによるエンボス（型押）加工、サンド
ブラスト加工などの機械的加工、透明樹脂の注型（キャ
スティング）法、透

【００６３】（導光板）導光板４１の光反射層の反対面
は平面であり、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（キャスティング）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。

【００６４】導光板４１の材料としては、前述したレン
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、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。

【００６５】（直下型の面光源の実施例）図１１は、本
発明による面光源の第１の実施例（直下型）を示した断
面図である。面光源５１は、ケース３１内に、蛍光灯な
どの線光源３２が設けられた直下型のバックライト３０
の開口側に、図１のレンズシート１０を配置したもので
ある。光源３２の光エネルギーを有効に利用するため
に、ケース３１の内面には、白色塗装などを行い、高反
射率面にしておくことが好ましい。

【００６６】（エッジライト型面光源）図１２は、本発
明による面光源の第２の実施例（エッジライト型）を示
す斜視図である。面光源５２は、エッジライト型のバッ
クライト４０の導光板４１の上面に、図４のレンズシー
ト１０Ｂが配置されている。このバックライト４０は、
導光板４１の下面に、反射層４２が形成されており、導
光板４１の側端面の両側には、それぞれ光源４３，反射
膜４４，照明カバー４５が設けられている。エッジライ
ト型の面光源は、薄型で光放出面が発熱しにくい利点が
ある。

【００６７】なお、面光源の詳細については、特開平６
─３２４２０５の〔００１７〕〜〔００２５〕に記載さ
れているので、詳細な説明は省略する。

【００６８】（液晶表示装置の実施例）図１１，図１２
に示した面光源５１，５２は、公知の透過型の液晶表示
素子の背面に配置することによって、液晶表示装置とし
て使用することができる。また、透過型の液晶表示素子
の他に、エレクトロクロミック表示素子などの背面光源
を必要とする素子に適用することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
凹凸の平均粗さ及び平均間隔が光源光スペクトルの最大
波長未満である基材シートを透過してレンズシートに入
った光を、凹凸の平均粗さ及び平均間隔が光源光スペク
トルの最大波長以上の微小凹凸群を有する光透過拡散層
内に入力させ、均一に透過拡散させるので、光透過拡散
に伴うレンズ外への光の散逸に上まる損失が抑えられ、
しかも、輝度の拡散角内及び出光面内での分布の均一化
を行うことができ、また、光透過拡散層によって透過拡
散した後に、再び、光をレンズ配列層によって、所定の
角度内に収束して出力させるので、光の拡散角を適切な
角度内に集中的に収めることができ、更に、光透過拡散
層によるヘイズ及び空間的コヒーレンスの低下によっ
て、導光板裏面の光拡散ドットパターンを不可視化さ
せ、等厚干渉縞が発生しても、その干渉縞を攪乱，消失
できるので、従来の技術が有する課題，，を解決
することができる。

【００７０】また、基材シートにスペーサとなる微小突
起を設けたので、導光板の表面の全反射による導光板全
面への均一面分布での出力光の配光及び等厚干渉縞の防
止を行うことができ、従来の技術が有する課題，も
解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレンズシートの第１実施例を示す
斜視図である。

【図２】第１実施例に係るレンズシートの裏面の微小段
差を説明した模式図である。

【図３】第１実施例に係るレンズシートのレンズ配列層
の例を示した斜視図である。

【図４】本発明によるレンズシートの第２実施例を表側
から見た斜視図である。

【図５】本発明によるレンズシートの第２実施例を裏側
から見た斜視図である。

【図６】モアレ縞の発生防止を説明する図である。

【図７】第２実施例に係るレンズシートの微小突起を説
明する図である。

【図８】第２実施例に係るレンズシートの微小突起を説
明する図である。

【図９】第２実施例に係るレンズシートの微小突起の原
理を説明する模式図である。

【図１０】第２実施例に係るレンズシートの微小突起の
原理を説明する模式図である。

【図１１】第１の実施例（直下型）に係る面光源を示し
た断面図である。

【図１２】第２の実施例（エッジライト型）に係る面光
源を示す斜視図である。

【図１３】面光源の従来例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ レンズシート １１ 基材シート １２ 光透過拡散層 １３ レンズ配列層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増淵 暢 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性のある基材シートと、 前記基材シートの表面に積層された光透過拡散層と、 前記光透過拡散層の表面に積層されたレンズ配列層とを
   備えたレンズシートであって、 前記基材シートは、凹凸の平均粗さ及び平均間隔が光源
   光スペクトルの最大波長未満である平滑な裏面を有し、 前記光透過拡散層は、前記レンズ配列層と屈折率が異な
   り、凹凸の平均粗さ及び平均間隔が光源光スペクトルの
   最大波長以上、２００μｍ以下の微小凹凸群を表面に有
   し、 前記レンズ配列層は、光透過性材料からなり、１次元又
   は２次元に多数配列された凹状又は凸状のレンズ形状を
   表面に有することを特徴とするレンズシート。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレンズシートにおい
   て、 前記基材シートは、高さが光源光の波長以上であって、
   ２００μｍ以下の微小突起を裏面に散在させたことを特
   徴とするレンズシート。
3. 【請求項３】 透光性平板又は直方体状の空洞からなる
   導光体と、 前記導光体の側端面の少なくとも１側面以上に隣接して
   設けられた点状又は線状の光源と、 前記導光体の表面に積層した前記請求項１又は請求項２
   に記載のレンズシートとを含むことを特徴とする面光
   源。
4. 【請求項４】 １以上の点状又は線状の光源と、 前記光源を包囲し、１面を開口部とした光源収納部と、 前記開口部を被覆する前記請求項１又は請求項２に記載
   のレンズシートとを含むことを特徴とする面光源。
5. 【請求項５】 透過型の表示素子と、 前記表示素子の背面に設けられた前記請求項３又は請求
   項４に記載の面光源とを含むことを特徴とする表示装
   置。