JPH10261309A - 光学シートおよび指向性面状光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率的に光線を利用でき、薄く、均一で指向性
が高く、正面輝度が極めて高い面状光源と、それに用い
られる光学シートを提供する。 【解決手段】透明基板の片面が単位レンズが配列された
マイクロレンズ面であり、該透明基板を挟んで前記単位
レンズの反対側の面に該単位レンズに一対一で対応する
微小立体の配列が形成された光学シートであって、該微
小立体は前記透明基板に平行な頂部領域を持つととも
に、該微小立体は高さ方向に対して幅が狭くなる形状で
あり、該微小立体の壁面は透明基板の法線方向に対して
異なる２つ以上の角度を有する面から構成されており、
そのうち該微小立体の最も透明基板側の面は２０〜４０
度の角度を有する面Ａであり、最も頂部側の面が５０度
以上の角度を有する面Ｂであり、前記単位レンズのマイ
クロレンズ面側から光学シートの法線方向に入射する平
行光の集光経路内に前記面Ａの少なくとも一部が含まれ
ていることを特徴とする光学シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学シートおよび指
向性面状光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】面状光源は、看板、各種照明のほか、液
晶表示装置用のバックライトなどとして多く用いられて
いる。一般の面状光源は、光束出射面の輝度の均一性を
確保するために、ランダムに光束を拡散する種々の拡散
板を用いている。このため、この出射面から出射される
光束は指向性がなく、広い範囲を照射する。

【０００３】一方、面状光源の用途によっては光束の出
射方向を狭い範囲に絞ることが求められる。例えば、液
晶表示装置の用途展開の大きな妨げとなっている視野角
依存性を改良する方法として、各種光拡散シートやマイ
クロレンズアレイシート（特開昭５３−２５３９９公
報、特開昭５６−６５１７５公報、特開昭６１−１４８
４３０公報、特開平６−２７４５４公報など）を液晶表
示装置の観察面に装着することが提案されているが、こ
れらの方法においては、光線利用効率や、画質（コント
ラストの低下や、画像のにじみ）の向上のために広がり
角が３０度以下といった高い指向性を持つ背面光源が有
用である。

【０００４】この目的に対して、光束の進行方向に沿っ
てのびる遮光壁を多数並べた、いわゆるルーバーシート
が知られている。ルーバーシートによれば、例えば出射
面において１２０度以上の広がりを持つ出射光であった
ものを、求める方向以外に進行する光束を遮光壁によっ
て遮断することによって任意の指向性をもつ面状光源が
得られる。

【０００５】また液晶表示装置用のバックライトとして
は、消費電力に対する出射面の輝度を向上させるため、
微小な三角プリズムを多数配列したプリズムシートが用
いられており、これは光束の出射の方向をある程度規制
することによって達成されている。

【０００６】このプリズムシートによれば、組み合わせ
る面状光源とプリズムの光学設計によっては６０度程度
の指向性を得ることができ、正面輝度は１．５倍程度向
上する。

【０００７】さらに最近では各種ゲーム機、パチンコ機
などに液晶表示装置が使用されており、これら用途にお
いては正面方向に高い輝度の光束が出射されることが望
まれており、これら用途においても前記プリズムシー
ト、またはマイクロレンズアレイシートなどによって消
費電力を変えることなく、正面輝度を１．５程度上げる
方法が適用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のいずれ
の方法においても効率的に、また面状光源の特徴である
「薄さ」を損なわずに広がり角が４０度以下、さらには
３０度以下といった指向性を持つ光源は得られていなか
った。

【０００９】特に液晶表示装置のバックライトとして求
められる、「薄さ」、光線利用効率、面内の均一性を確
保したまま高い指向性を得ることはできなかった。

【００１０】ルーバーシートによれば上述したように高
い指向性を得ることは可能である。しかし、ルーバーシ
ートはシートの厚み方向にのびる遮光壁をシート内に作
り込む必要があるため、その微細化には限界がある。

【００１１】このため、高い指向性を得ようとすれば、
必然的に「高い」遮光壁、すなわち大きなシート厚みが
必要となるという欠点がある。

【００１２】さらに、遮光壁の微細化には限界があるの
で、間近で目視される液晶表示装置のバックライトとし
ては遮光壁の配列が見えてしまい、均一性、精細性の点
で問題がある。

【００１３】また、ルーバーシートの場合、求める方向
以外に進行する光束を遮光壁によって吸収しているの
で、光線利用効率が低いという欠点がある。

【００１４】一方、プリズムシートによる方法では、高
い光線利用効率が得られるが、その指向性には限界があ
り、上述したように６０度程度が限界であり、その輝度
向上率も従来の１．５倍程度であった。

【００１５】よって、本発明は上記の欠点を解消し、効
率的に光線を利用でき、薄く、均一で指向性が高く、正
面輝度が極めて高い面状光源と、それに用いられる光学
シートを提供するものである。

【００１６】特に、上述したような光拡散性シート（拡
散板やマイクロレンズアレイシート）を液晶表示装置に
装着することによって拡大された視野角をもつ液晶表示
装置の、光線利用効率低下、表示コントラストの低下、
画像のにじみ等の問題を補償するために有効な指向性面
状光源や、ゲーム機、パチンコ機等の正面方向のみから
観察される液晶表示装置用として、低消費電力、高正面
輝度の指向性面状光源とそれに用いられる光学シートを
提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため以下の構成としたものである。

【００１８】すなわち本発明は、透明基板の片面が単位
レンズが配列されたマイクロレンズ面であり、透明基板
を挟んで該単位レンズの反対側の面に該単位レンズに一
対一で対応する微小立体の配列が形成された光学シート
であって、該微小立体は前記透明基板に平行な頂部領域
を持ち、また該微小立体は高さ方向に対して幅が狭くな
る形状であり、その壁面は透明基板の法線方向に対して
異なる２つ以上の角度を有する面から構成されており、
そのうち該微小立体の最も透明基板側の面は２０〜４０
度の角度を有する面Ａであり、最も頂部側の面が５０度
以上の角度を有する面Ｂであり、該単位レンズのマイク
ロレンズ面側から光学シートの法線方向に入射する平行
光の集光経路内に前記面Ａの少なくとも一部が含まれて
いることを特徴とする光学シートを要旨とするものであ
る。

【００１９】また本発明は、透明な導光板の側面に配さ
れた線状光源から導光板内に導入した光束を、該導光板
の少なくとも１つの表面から出射させる構造の面状光源
において、前記光学シートの微小立体の頂部を導光板の
表面に光学的に密着させることによって導光板内部を進
行していた光束を該光学シート内に導入し、該光学シー
トの単位レンズにより光束の出射方向に指向性をもたせ
たことを特徴とする指向性面状光源を要旨とするもので
ある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明でいう光学シートとは、シ
ートの一方の面から入射する種々の進行方向の光束を、
光束が該シートを透過しもう一方の面に出射するとき指
向性を持たせることのできるシートのことをいう。

【００２１】本発明において指向性とは、シートから出
射される光束の進行方向の揃っている程度をいい、ここ
ではその尺度として、最も高い輝度が観察される方向を
中心として、その最大輝度の１／２の輝度が観察される
立体角のはさみ角を指向角として表すものとする。

【００２２】本発明の目的とする指向性は、その指向角
が３０度以下、さらには２０度以下、さらには１０度以
下といった高い指向性をもつものである。

【００２３】本発明の光学シートを構成する単位レンズ
は、透明基板上に形成された図１のような凸レンズであ
り、該レンズ形成面側から入射する平行光１１、すなわ
ちレンズ形成面の法線方向から入射する光束は、該単位
レンズ１により集光され、最も光束密度が密になる集光
点４を通過したのち拡散しながら進行する。

【００２４】本発明においてこのような凸レンズ形状と
しては、大きく分けて２種類ある。一つは、レンチキュ
ラーレンズのように円弧などの曲線を平行移動させた軌
跡で示される曲面を一方向に配列した１次元レンズ群で
あり、二つ目は矩型、三角形、六角形などの低面をもつ
ドーム状の曲面を縦横に配列した２次元レンズ群であ
る。

【００２５】１次元レンズ群の場合は、シート面内の一
方向の指向性が付与された光束を得ることができ、２次
元レンズ群の場合はシート面内の種々の方向について指
向性が付与された光束を得ることができる。

【００２６】なお、１次元レンズ群の場合、各単位レン
ズはシリンドリカルレンズになり、厳密に言えば一つの
点に集光されず線状に集光されるので「集光点」を結ば
ないが、ここでは慣例に従い集光される「線」を集光点
をいう。

【００２７】またこの集光原理を逆から見れば、集光点
付近、実際には該平行光の集光領域内から照射される光
束のうち、対応する単位レンズに到達する光束は該単位
レンズにより屈折し、殆どが平行光、すなわちレンズ形
成面の法線方向に出射するようになる。

【００２８】本発明でいう透明基板とは特に限定される
ものではなく、ガラス板、プラスチック板、プラスチッ
クシートなど種々のものを使用することができるが、本
発明では後述する理由、すなわち薄膜という点でプラス
チックフィルムが最も好ましくし使用され、中でもポリ
エステルフィルム、ポリカーボネートフィルムなどが好
ましく使用される。

【００２９】また本発明では、単位レンズの配列が形成
された透明基板を挟んで反対側の面に、該単位レンズに
一対一で微小立体が形成され、該微小立体が前記単位レ
ンズの集光点あるいは集光領域から単位レンズに光束を
照射させるための導入点となる。

【００３０】上記の微小立体から光束をシート内部に導
入する方法としてはいくつかあるが、本発明のような、
透明な導光板の少なくとも１つの側面に線状光源を配置
し、該線状光源から照射された光束を導光板内に導入
し、導光板内で該光束が全反射を繰り返すことを利用し
て進行させ、導光板上に前記微小立体の頂部を光学的に
密着せしめることで、この全反射を繰り返す光束を微小
立体頂部からシート内部に導入させる方法が好ましく適
用される。

【００３１】図２に本発明の光学シートの微小立体頂部
を透明な導光板状に光学的に密着させた、本発明の指向
性面状光源の一例を示し、図２を用いて本発明の指向性
面状光源、および光学シートについて説明する。

【００３２】ここでいう導光板５とは、透明なプラスチ
ック板のことをいい、アクリル樹脂板、ポリカーボネー
ト板、エポキシ樹脂板などで代表されるものであり、導
光板の形状は平板型、くさび型などに調整される場合が
多いが、光線経路調整のしやすさから本発明では平板型
のものが好ましく使用される。また、該導光板の厚みは
１０ｍｍ以下、さらには５ｍｍ以下であることが、薄
型、軽量という点から好ましい。

【００３３】またここでいう線状光源６とは、特に限定
されるものではなく、冷陰極あるいは熱陰極の蛍光ラン
プ等が挙げられ、該蛍光ランプの周りを反射率の高い反
射板（リフレクター）７で囲み、導光板５側面から内部
へ効率良く光束を入射させることが好ましい。本発明で
上記線状光源６の配置は少なくとも導光板５の１つの側
面に配置されていればよく、その配置位置は特に限定さ
れるものではないが、導光板の１側面に配置する１側面
配置型、またその反対側の側面にも配置した平行２側面
配置型、さらには１側面とその側面に垂直した側面にも
配置したＬ字型２側面配置型、さらには全て（４側面）
に配置された４側面配置型などいずれでもよい。

【００３４】ここで線状光源６から発せられ導光板５の
側面から導光板５内部に侵入する光束のうち、導光板５
を構成する樹脂と周囲（基本的には空気）との屈折率差
に基づく臨界反射角を超える光束２２は、導光板５と空
気との界面で全反射を繰り返す。ここで臨界反射角θは
次式で求められる。

【００３５】θ＝ｓｉｎ^-1（ｎ１／ｎ２） ｎ１：周囲の屈折率（空気の場合１．０） ｎ２：導光板の屈折率 この臨界反射角θは導光板を構成する材料、周囲の物質
によって変化し、例えば導光板がアクリル樹脂（屈折率
＝１．４９）、周囲が空気である場合、臨界反射角θは
約４２度となる。このような条件である場合、導光板５
内の光束のうち導光板と空気との界面に当たる光束の角
度θ１が臨界反射角４２度を超える光束は全て全反射
し、導光板５表面が平滑でかつ平板状である場合、この
θ１が変化することはなく、導光板内で全反射を繰り返
すこととなり、導光板表面から光束が出射することはな
い。

【００３６】このようなことから、導光板５がアクリル
樹脂板の場合、導光板５内を進行する光束は導光板５の
法線方向に対して４２度〜９０度の角度で進行してい
る。

【００３７】しかしながら、導光板５上に微小立体３が
光学的に密着している場合、微小立体３と導光板５の屈
折率差が０に近くなり、導光板５内で全反射を繰り返し
ていた光束のうち、導光板５と微小立体３の界面に当た
る光束３３は全反射することができず、図３のように微
小立体３頂部から光学シート内部に光束４４として導入
することができる。

【００３８】このように導光板５内からシート内部に入
射する光束４４は、前述した通り、導光板５がアクリル
板である場合、４２度以上の光束であり、単にこのよう
な導光板５の法線方向に対して深い角度を有する光束を
シート内部に取り込み、単位レンズ１により指向化をし
ようとする場合、図３のように、対応する単位レンズ１
の位置が遠くなり、その設計が困難なものとなるばかり
か、高い指向性を得ようとすれば、レンズの配列ピッチ
が大きくなりがちとなり、さらには堀の深いレンズすな
わち集光点の短いレンズが必要となるため、精細性、均
一性などの点から劣るものである。

【００３９】そこで本発明では、図４のように、導光板
５からシート内部に入射する光束を、微小立体３壁面で
導光板５の法線方向に一度以上全反射させることで進行
方向を変え、該全反射した光束５５を単位レンズの集光
経路と一致させる方法が適用される。このことにより前
記問題が解消される。

【００４０】このような微小立体３からシート内に導入
された光束を、該微小立体３壁面で全反射させるために
は、光学シートの微小立体３の形成された方向に対し
て、微小立体３の幅が狭くなる形状、すなわち透明基板
から高さ方向に遠ざかるにつれて幅が狭くなるように、
少なくとも微小立体３の１つの側面がシートの法線方向
に対して傾斜を有しているものである。

【００４１】しかしながら、微小立体３の側面の傾斜角
θ２が均一の場合、例えば傾斜角θ２がシートの法線方
向に対して３０度程度の場合、微小立体内に導入された
光束のうち対応する単位レンズ１に到達する光束は、導
光板５の法線方向に対して比較的浅い角度の光束のみで
あり、また例えば微小立体３の傾斜角θ２が５０度程度
の場合、単位レンズに到達する光束は、導光板の法線方
向に対して比較的深い角度の光束のみとなる。このよう
なことから、該面が均一な傾斜角の場合、光の利用効率
が低いという問題がある。

【００４２】この問題に対して本発明の微小立体３の、
微小立体壁面で光束を全反射させるために傾斜が付けら
れる面は、透明基板の法線方向に対して異なる２つ以上
の角度を有する面により構成されている必要がある。

【００４３】例えば該面が、２つの異なる角度を有する
面により構成されている場合は、図５のような形態であ
り、光学シートの微小立体頂部、すなわち導光板５側の
比較的傾斜角θ４の大きい面Ｂと、光学シートの透明基
板側、すなわち導光板５から遠い側に比較的傾斜角θ３
の小さい面Ａが配置される。

【００４４】このような構成とすることで、導光板から
シート内に入射する光束のうち、導光板の法線方向に対
して浅い角度の光束６６は前記面Ａの壁面面で全反射さ
せることで、また深い角度の光束７７は一度面Ｂの壁面
で全反射させ、さらにこの全反射した光束を面Ａの壁面
で全反射させることで単位レンズ１に到達させることが
できる。

【００４５】本発明の面Ａの傾斜角θ３は２０〜４０
度、また面Ｂの傾斜角θ４は５０度以上であり、このよ
うな範囲に設計することで前記特性を効率良く達成する
ことができる。

【００４６】また該面Ｂの高さｂは、微小立体頂部幅ａ
の０．３〜１．５倍であることが好ましい。該高さｂが
前記範囲未満では、導光板から入射する深い角度の光束
７７を効率よく全反射させることがしにくくなり、光の
利用効率が低下し、また前記範囲を超えると、微小立体
の高さおよび対応する単位レンズの幅ｄが大きくなりす
ぎるため好ましくない。

【００４７】さらに該面Ａの高さｃは、微小立体頂部幅
ａの３〜８倍であることが好ましい。該高さｃが前記範
囲未満では光の利用効率が低下し、前記範囲を超えると
微小立体の高さが高くなりすぎるため好ましくない。

【００４８】本発明の微小立体３の透明基板２を挟んで
反対側に形成される単位レンズの幅は、２００μｍ以下
であることが精細性などの点から好ましい。

【００４９】このような微小立体形態とすることで、導
光板５からシート内に導入された光束の殆ど全てを、微
小立体３壁面で全反射させ、シートの法線方向に光束８
８として進行方向を変化させることができる。

【００５０】この全反射した光束８８を、本発明では、
単位レンズ１によりさらに絞り込むことで、高指向化、
高輝度化を達成させるものである。このために、最終的
に前記面Ａで全反射後の光束８８を、対応する単位レン
ズに到達させるための単位レンズ配列位置とするもので
ある。すなわち、個々の微小立体には個々の微小立体が
対応するように、単位レンズ幅および微小立体の配列ピ
ッチを調整するものである。

【００５１】また該面Ａで全反射した光束を、単位レン
ズにより効率よくシートの法線方向に光束を絞り込んで
出射させるためには、単位レンズのマイクロレンズ形成
面側から入射する平行光の１１の集光経路内に該面Ａの
一部が含まれており、さらには該面Ａ全てが該集光経路
に含まれていることが好ましい。

【００５２】光学シートの微小立体部分のみを導光板表
面に密着させる方法としては、各種粘着剤および／また
は接着剤（以下、総称して「接着剤等」という）により
貼り付ける方法が適用できる。この場合、あらかじめ導
光板表面の全面に接着剤等を塗布しておき、光学シート
を貼り付ける方法や、光学シートの微小突起を粘着性お
よび／または接着性のある樹脂で構成しておく方法、あ
るいは光学シートの微小突起部分のみに接着剤等を塗布
して導光板に貼り付ける方法などが好ましく用いられ
る。

【００５３】本発明では、光学シートの微小立体頂部を
前記方法により均一に導光板と密着せしめるために、透
明基板と微小立体頂部とが平行にされることである。

【００５４】本発明の単位レンズの配列、微小立体を構
成する材料としては、少なくとも可視光に透明な物質で
あれば特に限定されるものではなく、ガラス、各種プラ
スチック材料などが挙げられるが、加工性などの点から
プラスチック材料が好ましく使用される。該プラスチッ
ク材料としてはポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ
スチレン樹脂およびこれらの混合物などが挙げられる
が、これらに限定されるものではなく、粘度などの取り
扱い性、屈折率などの光学特性などを考慮して適宜選択
する。また、単位レンズ、微小立体が非常に微細である
場合、紫外線硬化性樹脂も好ましく用いられる。

【００５５】単位レンズの配列、微小立体を成形する方
法としては、金型による製造、フォトリソグラフィー法
およびその応用による製造などが挙げられるが、生産性
等の点から金型による製造が最も好ましい。このとき使
用されるマイクロレンズ形成用材料として光硬化型樹
脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂など適宜選んで使用で
きるが、短時間での硬化が可能で、設備面でも簡便であ
る光硬化型樹脂を用いる方法が最も好ましい。

【００５６】本発明で好ましく使用される光硬化性樹脂
とは、少なくとも１個以上の官能基を含有するモノマー
および／またはプレポリマーを主成分とするものである
が、用いる硬化エネルギー線が紫外線である場合には、
該主成分の他に硬化エネルギー線を照射することにより
イオンまたはラジカルを発生する物質、いわゆる光重合
開始剤を添加する。上記の主成分は、塗料全成分中に５
０％以上、さらには６０％以上含有する物質であること
が好ましい。

【００５７】ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボ
キシル基、水酸基などの反応性の原因となる原子団また
は結合様式をいうが、本発明は硬化エネルギー線を照射
して樹脂組成物を硬化せしめるという点から、アクリロ
イル基などのビニル基を有するものが硬化性などの点か
ら好ましく使用される。

【００５８】このようなアクリロイル基を有するモノマ
ーは、公知のものから適宜選んで使用でき特に限定され
るものではないが、代表例を挙げるなら２−エチルヘキ
シルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒド
ロフリールおよびその誘導体のアクリレートなどの単官
能のもの、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−
ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオー
ルジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリ
レート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエ
チレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン
酸エステルネオペンチルグリコールおよびその誘導体の
ジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレ
ート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートな
どの２官能のもの、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、ペンタエリストールトリアクリレート、ジペン
タエリストールヘキサアクリレートなどの３官能以上の
ものがある。

【００５９】上記モノマーの中でも３官能以下のもの
が、硬化後の膜硬度はＨＢ以下となるものが多く可撓性
が優れている、架橋密度が小さく低体積収縮率のものが
多く、耐カール性が優れているなどという点から好まし
く使用される。

【００６０】本発明では上記モノマーの他に、プレポリ
マーを前記モノマーと併用して使用する場合が多い。本
発明で使用されるプレポリマーもモノマー同様特に限定
されるものではないが、ポリエステルアクリレート、エ
ポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどで代表
されるものであり、低体積収縮、可撓性などの理由から
３官能以下、好ましくは２官能または３官能のものが使
用される。

【００６１】本発明でいう硬化エネルギー線とは可視光
線、紫外線、電子線などがあるが、樹脂の汎用性、作業
性、設備面の点から紫外線が最も好ましく適用される。

【００６２】硬化エネルギー線が紫外線の場合、上記モ
ノマー、プレポリマーの他に、紫外線を照射することに
よりイオンまたはラジカルを発生する物質、すなわち光
重合開始剤の添加が必要となる。

【００６３】本発明で使用される光重合開始剤は特に限
定されるものではないが、代表例を挙げるならアセトフ
ェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベン
ジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジ
ルジメチルケタール系、ベンゾインベンゾエート系、α
−アシロキシムエステル系等のカルボニル化合物、テト
ラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類
等の硫黄化合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジ
フェニルフォスフィンオキシド等の燐化合物等が挙げら
れ、これら単独あるいは２種以上混合して使用される。

【００６４】本発明において上記光重合開始剤の添加量
は、モノマーおよび／またはプレポリマー成分１００重
量部に対して、０．１〜２０重量部、さらには０．５〜
１５重量部であることが好ましい。光重合開始剤が前記
範囲未満では硬化性が低くなり、また前記範囲を超える
と硬化後ブリードアウトするという問題が起こるため好
ましくない。

【００６５】また本発明においては樹脂組成物の硬化
前、硬化中さらには硬化後の樹脂あるいは硬化膜の物
性、特性を制御する目的で各種添加剤を使用してもよ
い。

【００６６】ここで硬化前の特性、物性を制御する物質
としては、塗料安定化剤（ゲル化防止、硬化防止）、増
粘剤（塗工性向上）などがある。

【００６７】また硬化中の特性を制御する物質として
は、光重合促進剤、吸光剤（両者とも硬化挙動の調整）
などがある。

【００６８】さらに硬化後の膜特性を制御する物質とし
て、可塑剤（可撓性の向上）、紫外線吸収剤（耐光性付
与）などがある。

【００６９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限られるものではない。

【００７０】［マイクロレンズの形成］塩素化ポリエス
テルのトリメチロールプロパントリアクリレート４０％
溶液（“エベクリル”４３４：ダイセル・ユーシービー
（株）製）８０重量部、ヒドロキシピバリン酸ネオペン
チルグリコールジアクリレート（“カヤラッド”ＨＸ２
２０：日本化薬（株）製）２０重量部に、光重合開始剤
として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケト
ン（“イルガキュアー”１８４：チバガイギー社製）２
重量部、光重合促進剤としてｐ−ジメチルアミノ安息香
酸エチルエステル（“カヤキュアー”ＥＰＡ：日本化薬
（株）製）０．５重量部を添加し、固形分が溶解するま
で攪拌しマイクロレンズ成形用紫外線硬化型樹脂組成物
を得た。

【００７１】次に求めるマイクロレンズ群形状が刻印さ
れた雌型金型を用意し、該金型に前記樹脂を充填、その
上にポリエステルフィルム（“ルミラー”Ｔ９０：東レ
（株）製）をのせ、紫外線を照射することにより該樹脂
を硬化せしめ、金型からフィルムを剥離することでマイ
クロレンズ群が形成されたシートを得た。なお得られた
シートのマイクロレンズのピッチおよび集光点距離、ポ
リエステルフィルムの厚みを表１に示した。

【００７２】［微小立体の成形］求める微小立体形状が
刻印された雌金型に、前記マイクロレンズ成形用樹脂と
同一組成の樹脂を充填し、前記シートのマイクロレンズ
が形成された面の反対側の面に、光学顕微鏡により観察
しながら所望の位置に微小立体の刻印部分を合わせ、紫
外線を照射、金型から剥離することで本発明の光学シー
トを得た。

【００７３】なお、ここで成形した微小立体は、図５の
ような２つの異なる角度を有する面により構成された側
面を有するもので、表１に各物性を記載した。

【００７４】［指向性面状光源としての評価］透明な導
光板として厚み４ｍｍ、縦６７ｍｍ横８１ｍｍの平板状
の透明アクリル板の一つの表面に、前記光学シートの微
小立体頂部を光学的に密着させ、本発明の指向性面状光
源用導光板を得た。

【００７５】また、従来の面状光源として、前記アクリ
ル板表面にマット加工を施した導光板上に拡散板をのせ
たものを比較例１、その上にさらにプリズムシートをの
せたものを比較例２として用意した。

【００７６】前記導光板の横１側面に周りを円筒上のリ
フレクターで囲んだ線状光源（２Ｗ蛍光ランプ使用）を
配置し他の側面には反射板を装着した。このとき線状光
源と該前記微小立体の傾斜角が調整された面の位置関係
は、線状光源の遠い位置に平行となるように微小立体を
配置した。

【００７７】次に導光板の法線方向を０度とし線状光源
が配置された方向をプラス（＋）、その反対側をマイナ
ス（−）とし出射される光束の角度別輝度を測定し、最
大輝度が観察される角度（ピーク角）、最大輝度、指向
角を表２に示した。

【００７８】表２から本発明の指向性面状光源は、従来
の面状光源に比べ高い指向性を有し、また現在面状光源
の高輝度化、高指向化の手段として最も多く採用されて
いるプリズムシートを装着したものに比べ、極めて高い
指向性、正面輝度を有していることがわかる。

【００７９】

【表１】

【表２】

【００８０】

【発明の効果】従来の面状光源の消費電力をあげること
なく、導光板上に貼り付けるだけで効率的に光線を利用
でき、薄く、均一で高指向性、高正面輝度の面状光源が
得られる光学シートを提供することができ、このような
面状光源は特に光拡散性シート（拡散板やマイクロレン
ズアレイシート）を液晶表示装置に装着することによっ
て拡大された視野角をもつ液晶表示装置の、正面輝度低
下、表示コントラストの低下、画像の滲み等の問題を補
償するために有効な指向性面状光源を提供できる。

【００８１】さらには正面方向からの観察する場合が多
い液晶表示装置、例えばパソコン、カーナビ、ゲーム、
パチンコ向けの液晶表示装置に有効な低消費電力で正面
輝度の高いの指向性面状光源を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学シートを構成する単位レンズの形
状の一例を説明するための模式図である。

【図２】本発明の光学シートの用途の一例である。

【図３】本発明の光学シートを構成する微小立体から光
束を導入する方法の一例である。

【図４】単位レンズ配置位置の一例を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の光学シートの理想形状を説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

１：単位レンズ ２：透明基板 ３：微小立体 ４：単位レンズのレンズ形成面側から入射する平行光の
集光点 ５：導光板 ６：線状光源 ７：リフレクター ８：面Ａ ９：面Ｂ １０：集光経路 １１：マイクロレンズ形成面側から入射する平行光 ２２：導光板内を進行する光束 ３３：微小立体内に侵入する光束 ４４：微小立体内に導入された光束 ５５：微小立体と空気との界面で全反射した光束 ６６：導光板からシート内に入射する導光板の法線方向
に対して浅い角度の光束 ７７：導光板からシート内に入射する導光板の法線方向
に対して深い角度の光束 ８８：面Ａで全反射した光束 ａ：微小立体頂部幅 ｂ：面Ｂの高さ ｃ：面Ａの高さ ｄ：単位レンズ幅 θ１：導光板内を進行する光束の角度 θ２：微小立体の面の傾斜角 θ３：面Ａの傾斜角 θ４：面Ｂの傾斜角

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２７ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３２７Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の片面が単位レンズが配列された
   マイクロレンズ面であり、該透明基板を挟んで前記単位
   レンズの反対側の面に該単位レンズに一対一で対応する
   微小立体の配列が形成された光学シートであって、該微
   小立体は前記透明基板に平行な頂部領域を持つととも
   に、該微小立体は高さ方向に対して幅が狭くなる形状で
   あり、該微小立体の壁面は透明基板の法線方向に対して
   異なる２つ以上の角度を有する面から構成されており、
   そのうち該微小立体の最も透明基板側の面は２０〜４０
   度の角度を有する面Ａであり、最も頂部側の面が５０度
   以上の角度を有する面Ｂであり、前記単位レンズのマイ
   クロレンズ面側から光学シートの法線方向に入射する平
   行光の集光経路内に前記面Ａの少なくとも一部が含まれ
   ていることを特徴とする光学シート。
2. 【請求項２】前記微小立体の面Ｂを含む５０度以上の角
   度を有する部分の高さが、前記微小立体の面Ｂに垂直な
   断面に於ける頂部幅の０．３〜１．５倍であり、面Ａを
   含む２０〜４０度の角度を有する部分の高さが、前記頂
   部幅の３〜８倍であることを特徴とする請求項１に記載
   の光学シート。
3. 【請求項３】前記単位レンズの幅が２００μｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の光学シー
   ト。
4. 【請求項４】透明な導光板の側面に配された線状光源か
   ら導光板内に導入した光束を、該導光板の少なくとも１
   つの表面から出射させる構造の面状光源において、透明
   基板の片面が単位レンズが配列されたマイクロレンズ面
   であり、該透明基板を挟んで前記単位レンズの反対側の
   面に該単位レンズに一対一で対応する微小立体の配列が
   形成された光学シートの微小立体の頂部を、導光板の表
   面に光学的に密着させることによって、導光板内部を進
   行していた光束を前記光学シート内に導入し、該光学シ
   ートの単位レンズにより光束の出射方向に指向性をもた
   せたことを特徴とする指向性面状光源。