JPH11316304A

JPH11316304A - フィルムレンズ及び面光源

Info

Publication number: JPH11316304A
Application number: JP11053742A
Authority: JP
Inventors: Michiko Takeuchi; 道子竹内; Toshikazu Nishio; 俊和西尾; Noboru Masubuchi; 暢増渕
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: JP3346539B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルムレンズを他のフィルムレンズ等と重
ねて使用する場合にも、等厚干渉縞の発生を抑止でき
る。【解決手段】一方の面に微小単位レンズ４２が１次元
的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形成され、他
方の面に部分的又は全面に微小突起４１が形成された第
１のレンズフィルム４−１と、微小単位レンズ４２が１
次元的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形成され
た第２のレンズフィルム４−２とからなり、第１のレン
ズフィルムレンズ４−１の前記微小突起４１を形成した
面は、第２のレンズフィルム４−２のレンズ配列が形成
された面と、重畳されており、微小突起４１の高さΔｈ
は、Δｈ≧１２．５μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルムレンズ及
びそれを用いた面光源に関し、特に、液晶表示装置など
の表示装置のバックライト用、照明広告、交通標識など
に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、液晶表示装置のバックライト用
の面光源の従来例を模式的に示す斜視図である。図４の
面光源１００は、導光板１と、導光板１の裏面に形成さ
れた光反射層２と、導光板１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の光源３と、導光
板１の光反射層２とは反対面に設置されたフィルムレン
ズ４と、光源光反射鏡５などから構成されていた。

【０００３】導光板１は、透明な平行平板からなり、側
端面から光を入射させ、平板内部の全反射を利用して、
その光を導光板１の全域に遍く伝播させ、その伝播した
光の一部を導光板１の裏面に設けられた光散乱性の光反
射層２によって、臨界角未満の拡散反射光とし、導光板
１の表面から光を放出させる（実開昭５５−１６２２０
１）。

【０００４】ただし、この構成だけでは、放出光の拡散
角が広がり過ぎるために、これを適度に集光するよう
に、導光板１の上にフィルムレンズ４を配置している。
このフィルムレンズ４は、表面に突起（微小単位レン
ズ）を有し、裏面を平滑面としたものであり、導光板１
の表面に、レンズ面を上して重ね、レンズの光収束作用
を利用して、その拡散放射光を所望の角度範囲に均一等
方的に拡散させることができる（実開平４−１０７２０
１，特開平５−１１９２１８，特開平５−１２７１５９
等）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の面光源
は、図５に示すように、２枚のフィルムレンズ４−１，
４−２を、その稜線が直交するように組み合わせて使用
することにより、拡散角度を２方向（上下方向、左右方
向）に制御することが考えられる。

【０００６】しかし、２枚のフィルムレンズ４−１，４
−２を重ねて使用した場合に、下側のフィルムレンズ４
−１の表面の単位レンズ４２と、上側のフィルムレンズ
４−２の裏面の平滑面との間に等厚干渉縞（ニュートン
リング等）が発生し、画像品質を低下させる、という問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、フィルムレンズを他のフ
ィルムレンズ等と重ねて使用する場合にも、等厚干渉縞
を発生しないフィルムレンズ及び面光源を提供すること
である。

【０００８】

【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、透光性基材の、一方の面に微小
単位レンズが１次元的又は２次元的に配列されたレンズ
配列が形成され、他方の面に部分的又は全面に微小突起
が形成されたフィルムレンズであって、前記微小突起の
高さΔｈは、Δｈ≧１２．５μｍである、ことを特徴と
するフィルムレンズである。請求項２の発明は、面に重
ねて使用する透明なフィルムレンズであって、前記面と
接する面に部分的又は全面に微小突起を形成し、前記微
小突起の高さΔｈは、このフィルムレンズを観察する光
源の可視光スペクトルの最長波長をλ_max、このフィル
ムレンズ面上の反射面を通して観察者から前記光源を見
た場合のその光源の角半径をΔθとしたときに、〔数
１〕の条件を満たす、〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ² ことを特徴とするフィルムレンズである。請求項３の発
明では、前記面は、凹凸面である、ことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載のフィルムレンズである。請
求項４の発明では、前記凹凸面は、微小単位レンズが１
次元的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形成され
たレンズ面である、ことを特徴とする請求項３に記載の
フィルムレンズである。請求項５の発明では、前記微小
突起は、１次元的及び／又は２次元的配列が非周期的で
あり、その微小突起の幅Δｘは、〔数２〕の条件を満た
し、〔数２〕Δｘ≦１００μｍかつ、相隣り合う前記各微小突起間の平均距離ｄが、前
記単位レンズの周期Ｐに対して〔数３〕の条件を満た
す、〔数３〕ｄ＜２Ｐことを特徴とする請求項２〜４に記載のフィルムレンズ
である。

【０００９】請求項６の発明は、一方の面に微小単位レ
ンズが１次元的又は２次元的に配列されたレンズ配列が
形成され、他方の面に部分的又は全面に微小突起が形成
された第１のレンズフィルムと、微小単位レンズが１次
元的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形成された
第２のレンズフィルムと、からなるフィルムレンズであ
って、前記第１のレンズフィルムレンズの前記微小突起
を形成した面は、前記第２のレンズフィルムの前記レン
ズ配列が形成された面と、重畳されており、前記微小突
起の高さΔｈは、Δｈ≧１２．５μｍである、ことを特
徴とするフィルムレンズである。請求項７の発明は、一
方の面に微小単位レンズが１次元的又は２次元的に配列
されたレンズ配列が形成され、他方の面に部分的又は全
面に微小突起が形成された第１のレンズフィルムと、微
小単位レンズが１次元的又は２次元的に配列されたレン
ズ配列が形成された第２のレンズフィルムと、からなる
フィルムレンズであって、前記第１のレンズフィルムレ
ンズの前記微小突起を形成した面は、前記第２のレンズ
フィルムの前記レンズ配列が形成された面と、重畳され
ており、前記微小突起の高さΔｈは、このフィルムレン
ズを観察する光源の可視光スペクトルの最長波長をλ
_max、このフィルムレンズ面上の反射面を通して観察者
から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、〔数１〕の条件を満たす、〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ² ことを特徴とするフィルムレンズである。請求項８の発
明は、前記微小突起は、１次元的及び／又は２次元的配
列が非周期的であり、その微小突起の幅Δｘは、〔数
２〕の条件を満たし、〔数２〕 Δｘ≦１００μｍかつ、相隣り合う前記各微小突起間の平均距離ｄが、前
記単位レンズの周期Ｐに対して〔数３〕の条件を満た
す、〔数３〕ｄ＜２Ｐことを特徴とする請求項７に記載のフィルムレンズであ
る。

【００１０】請求項９の発明は、透光性平板からなる導
光体と、前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接して
設けられた光源と、前記導光体の裏面に形成された光反
射層と、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のフィル
ムレンズと、を少なくとも備え、前記フィルムレンズ
は、前記微小突起を前記導光体側に向けて積層した、こ
とを特徴とする面光源である。請求項１０の発明は、透
光性平板からなる導光体と、前記導光体の側端面の双方
又は一方に隣接して設けられた光源と、前記導光体の裏
面に形成された光反射層と、前記導光体の光放出面上に
積層した請求項６〜請求項８のいずれかに記載のフィル
ムレンズと、を備えた面光源である。本発明によれば、
微小単位レンズが形成されたレンズ面に重ね合わされる
面に所定の条件を満たした微小突起を設けたので、等厚
干渉縞の発生を抑制することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照しながら、実
施形態をあげて、さらに詳しく説明する。図１は、本発
明によるフィルムレンズの一実施形態を示す斜視図、図
２は、本発明によるフィルムレンズの原理を説明する模
式図、図３は、本発明によるフィルムレンズを用いた面
光源の一実施形態を示す斜視図である。なお、前述した
従来例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付
して説明する。第１の実施形態のフィルムレンズ４は、
柱状体（図１は、このうち楕円柱の場合を図示してい
る）の単位レンズ４２をその稜線方向を平行にして隣接
して配列させてなる柱状レンズ群（広義のレンチキュラ
ーレンズ）が表面に形成されている。

【００１２】このフィルムレンズ４には、裏面に微小突
起４１が形成されている。微小突起４１の高さΔｈは、
このフィルムレンズ４を観察する光源の可視光スペクト
ルの最長波長をλ_max、観察者からこのフィルムレンズ
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、〔数１〕の条件を満たして
いる。〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ² また、この微小突起４１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４１の幅Δｘは、〔数２〕
の条件を満たしている。〔数２〕 Δｘ≦１００μｍ

【００１３】さらに、相隣り合う各微小突起４１の平均
距離ｄが、単位レンズ４２の周期Ｐに対して〔数３〕の
条件を満たしている。〔数３〕ｄ＜２Ｐ

【００１４】本実施形態では、図１に示すフィルムレン
ズ４−１，４−２のように、同じ構造のものを単位レン
ズ４２の稜線が直交するように２枚積層して使用してお
り、図３に示すように、導光板１、反射層２、光源３、
光源光反射板５など組み合わせて、面光源１００として
使用される。

【００１５】つぎに、本実施形態のフィルムレンズ４の
裏面に形成された微小突起４１の高さと、フィルムレン
ズ４、４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。本発明においては、図２に示すように、表
面側のフィルムレンズ４−１の裏面に微小突起４１を設
けて、フィルムレンズ４−１とフィルムレンズ４−２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。

【００１６】このとき、等厚干渉縞としては、全等厚干
渉縞は、微小突起４１の等厚干渉縞と、微小突起４１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４
１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４１
の存在のために、フィルムレンズ４−１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４１の高
さΔｈとの和になる。即ち、〔数４〕Ｈ_(x)＝ｈ_(x)＋Δｈ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）〔数５〕Ｈ_(x)≧Δｈ＞０となり、Ｈ_(x)は０に漸近しなくなる。

【００１７】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〔数
５〕に代入したものが、微小突起４１の周辺部の等厚干
渉縞の消失条件である。

【００１８】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（フィルムレンズ４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、〔数６〕 Δθ≪（λ／２Ｈ）^1/2 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、〔数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、〔数７〕Ｈ_(x)≧λ／２Δθ² となる。〔数７〕を〔数５〕に代入すると、微小突起４
１の高さΔｈは、〔数８〕 Δｈ≧λ／２Δθ²〔μｍ〕であればよいことが導出される。

【００１９】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、
〔数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〔数８〕を満たせば、残りのλは総て〔数８〕を
満たすと言える。従って、〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ²〔μｍ〕がスペクトル分布を持つ光源についての微小突起４１の
高さの条件となる。

【００２０】いま、〔数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
色光を用いてフィルムレンズ４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、〔数１〕より〔数１〕の右辺が最も少ない、Δ
θ＝０．１７５〔ｒａｄ〕、及びλ_max＝０．７８〔μ
ｍ〕に対応する値として、〔数９〕 Δｈ≧１２．５〔μｍ〕を得る。

【００２１】尚、〔数８〕、〔数１〕、〔数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、フィルムレンズ４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、
フィルムレンズ４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４１間の距離が離
れ過ぎると、微小突起４１の部分でフィルムレンズ４が
撓み、ｈ_(x)更には、Ｈ_(x)が〔数８〕、〔数１〕、
〔数９〕及び〔数５〕の条件を満たさなくなる。

【００２２】そこで、この場合には、撓みを生じても、
常に〔数８〕、〔数１〕、〔数９〕及び〔数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
４１を設ける。この微小突起４１の密度の目安として
は、一般的には、下側のフィルムレンズ４−２の単位レ
ンズ４２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４１，４１の平均距離ｄが、単
位レンズ４２の周期Ｐに対して〔数３〕の条件を満たす
ようにすればよい。〔数３〕ｄ＜Ｐここで、図１６を参照して、〔数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４１のうちで、
最寄りの３点Ａ，Ｂ，Ｃが正三角形△ＡＢＣをなし、フ
ィルムレンズ４が単位レンズ４２の線型（１次元）配列
だけであるとした場合には、図１６（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４
２−１，４２−３に接すると、ｘ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４２−２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４２−２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４２はもれなく微小突起４
１によって、図１６（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、フィルムレンズ４
−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，Δｘがそれぞれ〔数１〕，〔数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〔数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４２の
２個毎に１箇所の微小突起４１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４１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。

【００２３】次に、微小突起４１の等厚干渉縞について
説明する。微小突起４１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４１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４１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４１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。

【００２４】しかし、もし、微小突起４１が周期的に配
列していると、微小突起４１と単位レンズ４２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４１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４１の配列は、非周期的
とすることにより、微視的な微小突起４１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４１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、〔数２〕を満たせばよいことに
なる。〔数２〕 Δｘ≦１００μｍ

【００２５】なお、この微小突起４１は、無色透明であ
ることが好ましく、その製法もフィルムレンズ４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、透明な微粒子を透明なバインダーに分散さ
せた塗料を、吹付け塗装、ロールコート等で塗装する方
法が用いられる。透明な微粒子としては、１５〜３０μ
ｍのアクリルビーズ，ポリカーボネートビーズ等が好ま
しく用いられる。１５μｍ以下であると、フィルムレン
ズの透明性が失われるし、３０μｍ以上であると、印刷
適性、塗布適性に欠けるからである。ビーズの屈折率は
１．６０〜１．００程度の範囲が好ましく、また、ビー
ズの濃度はバインダー樹脂分の２〜５％が好ましい。ま
た、バインダー樹脂としては、透明で屈折率が１．６０
〜１．００程度の範囲のものが用いられる。ここで、光
を屈折させることが目的でないので、バインダー樹脂の
屈折率は極力ビーズと一致させることが好ましい。この
樹脂としては、アクリル，ポリスチレン，ポリエステ
ル，ビニル重合体などがあげられる。また、アクリルビ
ーズ以外にも、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、或いは特開平３−２２３８８３号、米国特許第４５
７６８５０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こともできる。

【００２６】また、この微小突起４１は、フィルムレン
ズ４の機能を失うことなく、等厚干渉縞の発生を抑止す
ることができるとともに、ランダムに形成することによ
り、液晶セルと組み合わせた場合に、モアレの発生を防
止できる。また、バックライト用のアクリル板に印刷さ
れる反射用ドットを見えにくくすることができる。

【００２７】本発明は、以上説明した実施形態に限定さ
れず、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発
明の範囲内である。本発明のレンズシート４は、例え
ば、図６のように、柱状体の単位レンズ４２をその稜線
方向を平行にして隣接して配列させてなる柱状レンズ群
（広義のレンチキュラーレンズ）、又は、図１４のよう
に、半球面等周囲が独立した突起状の単位レンズ４２を
多数２次元方向に配列してなる蝿の眼レンズが使用され
る。此処で、単位レンズ４２の断面形状としては、図１
２、図１４のように円、楕円、カージオイド、ランキン
の卵形、サイクロイド、又はインボリュート曲線等の連
続で滑らかな曲線、或いは図６の様に三角形、四角形、
又は六角形等の多角形の一部分又は全体を用いる。これ
ら単位レンズ４２は、図１２の様な凸レンズでも、図１
３の様な凹レンズでも良い。これらの中でも、好ましい
のは設計、製造の容易さ、集光、光の拡散特性（半値
角、サイドローブ光（斜め方向に出来る輝度のピーク）
の少なさ、半値角内輝度の等方性、法線方向の輝度）等
の点から円柱又は楕円柱である。特に面光源の法線方向
が長軸となった楕円が輝度が高く好ましい。長軸／短軸
＝１．２７〜１．８５の範囲が特に良好である。

【００２８】これらのフィルムレンズ４は、１枚構成で
用いることもできるが、柱状レンズを用いて２方向（上
下方向、左右方向）の光拡散角を制御するためには、図
３、図１５のように２枚のフィルムレンズ４−１，４−
２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１５のように２枚とも同じ向
きにするのが、光の透過性が高く最も良好であるが、勿
論各フィルムレンズ４のレンズが対抗して向き合う（レ
ンズ面は２枚のフィルムレンズ４の間に挟まれるので、
微小突起４１は、いずれかのレンズ面の表面に形成され
る）又そのフィルムレンズ４は図６のように透光性基材
を一体成形して得ても良いし、又図１０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。

【００２９】このフィルムレンズ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。

【００３０】この透光性基材は、フィルムレンズ４とし
て用いる場合には、通常総厚みが２０〜１０００μｍ程
度とする。

【００３１】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回
転する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
明基材フィ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ィルムとを
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。もちろん、
これらの方法は、微小突起４１を形成する場合にも適用
できる。

【００３２】透光性基材に要求される透光性は、各用途
の使用に支障のない程度に、拡散光を最低限透過するよ
うに選定する必要があり、無色透明が一番望ましいが、
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Ｉ
⁰（θ）がｃｏｓ分布〔Ｉ⁰（θ）＝Ｉ°_mDｃｏｓθ、
−９０°≦θ≦９０°〕、θは法線Ｎとのなす角、Ｉ⁰
_mD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。

【００３３】この微小突起４１は、図１のようにフィル
ムレンズ４−１の単位レンズ４２とフィルムレンズ４−
２の裏面との間にできる等厚干渉縞の発生を抑止するこ
とが目的である。

【００３４】この目的が達せられれば、この微小突起４
１はいかなる凹凸形状でも良いが、所望の拡散角内での
均一な輝度の角度分布と光源面内での均一な輝度分布と
を得る点から、最も好ましい態様は、図１、図６、図
９、図１０のようにフィルムレンズ４の裏面にランダム
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。

【００３５】また、図１１のように、微小突起４１は、
網点等の互いに隔たった点状パターンが平面内に分布配
列したものを用いる事もできる。但し、この様にすると
パターン４１が目立つ為、艶消し剤をフィルムレンズ４
に分散させる等の工夫が必要となる。さらに、微小突起
４１と隣接する微小突起４１との間は、図２，図１１の
ように平滑面でもよいが、特に、放出光の均一な拡散を
目的とする場合には、この微小突起４１によりも高さの
低い微小突起又は粗面（図示せず）にすることもでき
る。もちろん、このような低い微小突起又は粗面の高さ
は〔数１〕を満たすから等厚干渉縞が発生することはな
い。

【００３６】本発明の面光源は、図３、図７又は図８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フィルムレンズ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筐体
（図示せず）、電源（図示せず）等も付随する。

【００３７】導光板１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Ｒ
ｚ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０．４〜０．８
μｍ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。

【００３８】導光板１の材料としては、前記のフィルム
レンズ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。

【００３９】光源３としては、蛍光燈等の線光源が全面
均一の輝度を売る上で好ましいが、白熱電球等の点光源
を用いる事も可能である。この光源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。

【００４０】導光板１の平滑平面上には、フィルムレン
ズ４−２を載置する。その際フィルムレンズ４−２のレ
ンズ面を外側（平面の反対面）に、微小突起４１が内側
（平面側）を向くようにして載せる。この場合には、導
光板１上に載せるフィルムレンズ４−２と導光板１の平
滑面１０との間の微小突起は、高さΔｈが面光源の光源
３の光源光スペクトルの最長波長Λmax よりも高くする
ことが必要となる。〔数１０〕 Δｈ≧Λmax その理由は、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ことにより、導光板１とフィ
ルムレンズ４の裏面の間には、光の波長以上の空気層
（屈折率は導光板１よりも低い）が部分的に形成され
る。そして、この空気層と平滑な導光板１の表面との界
面では、光の全反射が起こり、光はその場所では放出さ
れずに、導光板１のより遠方（光源３に対して）へ分配
される。また、導光板１とフィルムレンズ４の裏面の微
小突起４１とが直接接する部分では、光は外部へ透過し
て放出される。よって、導光板１の表面から出力される
光量と、導光板１の全体に分配される光量とがバランス
し、全面均一な輝度の面光源が得られる。なお、〔数
１〕からわかるように、通常の屋内使用条件において
は、〔数１〕の条件と〔数１０〕の条件とは共通部を有
するために、もし、フィルムレンズ４−２にも本発明の
フィルムレンズを用いる場合には、〔数１〕と〔数１
０〕の両方を満たすものを用いる。次いで、フィルムレ
ンズ４−２の上に本発明のフィルムレンズ４−２を、図
２のように載置する。

【００４１】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。

【００４２】なお、本発明の面光源１００を透過型ＬＣ
Ｄ等の透過型表示装置のバックライト（背面光源）とし
て使用する場合の構成は、図８の通りである。即ち、本
発明の面光源１００のフィルムレンズ４−１のレンズ面
（単位レンズ４２のある側）の上に透過型表示装置６を
積層すれば良い。また、図３のような面光源１００上に
透過型表示装置６を積層すれば良い。

【００４３】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）＝Ｉ（θ）／２となる角θ_Hの２倍、即ち２
θ_Hとして定義される。

【００４４】〔製造例〕材料基材：透明な２軸延伸ＰＥＴフィルム（膜厚１００μ
ｍ）上に、透明な接着層を約１μｍになるように塗布
し、この上に、単位レンズ４２のパターンを形成させる
ウレタンアクリレートのプレポリマーを主成分とする紫
外線硬化型樹脂を塗布して、樹脂塗膜を硬化（固化）後
に型を離型することにより、ピッチ１１０μｍで、単位
レンズ形状が長軸長／短軸長＝１．８５の楕円柱を稜線
が互いに平行になるように、隣接して配列された図１２
のようなリニアなレンズ形状を形成したフィルムレンズ
を用いる。このフィルムレンズのレンズ形成面と反対面
側に、下記の要領で微小突起を形成した。〔組成〕ビーズ：粒径２０μｍの架橋アクリル樹脂（積
水化成品工業（株）製、ＭＢＸ−２０）バインダー：（株）昭和インク工業所製、化Ｘ−ＭＤ
メヂウム（塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体系とアクリ
ル系の混合物）帯電防止剤：ヘンケル白水（株）ＤＥＨＹＤＡＴ８０
Ｘ

【００４５】製造工程上記ビーズを上記バインダー樹脂分の３％、上記帯電防
止剤を上記バインダー樹脂分の２０％を入れたインキ
を、ＭＥＫ：トルエン：ＩＰＡ＝２：２：１の溶剤で希
釈し、粘度をザーンカップ粘度計＃３で１７秒とした。
このインキをグラビア方式によって上記基材の非レンズ
面に塗布した（グラビア版は電子彫刻機、ヘリオクリッ
ショグラフで製版した４８線／ｃｍ角度設定ものベタ版
を用いた）。その後、溶剤を乾燥させて、塗膜を固化さ
せた。この塗膜には、高さΔｈ＝１５〜２０μｍの範囲
の微小突起が平均間隔ｄ＝１５０μｍでランダムな配列
で形成されていた。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフィルム
レンズは、裏面（レンズ面の対向する面）の所定の大き
さ分布の微小突起を設けたので、このフィルムシートの
裏面との間に等厚干渉縞の発生を抑止することができ
る、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフィルムレンズの一実施形態を示
す斜視図である。

【図２】本発明によるフィルムレンズの原理を説明する
模式図である。

【図３】本発明によるフィルムレンズを用いた面光源の
一実施形態を示す斜視図である。

【図４】液晶表示装置のバックライト用の面光源の従来
例を示す斜視図である。

【図５】液晶表示装置のバックライト用の面光源の他の
従来例を示す斜視図である。

【図６】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（三角
プリズム型レンチキュラーレンズで裏面に直接微小突起
を形成した場合）を示す斜視図である。

【図７】本発明の面光源の他の実施形態を示す斜視図で
ある。

【図８】実施形態に係る面光源を液晶表示装置の背面光
源として使用した場合を示す斜視図である。

【図９】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（三角
プリズム型レンチキュラーレンズで裏面の微小突起を別
の層して形成した場合）を示す斜視図である。

【図１０】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（透
明基板上に形成された場合）を示す斜視図である。

【図１１】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（微
小突起が部分的に形成された場合）を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（凸
レンズ状円柱型レンチキュラーレンズの場合）を示す斜
視図である。

【図１３】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（凹
レンズ状円柱型レンチキュラーレンズの場合）を示す斜
視図である。

【図１４】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（半
球面等周囲が独立した突起状の単位レンズの場合）を示
す斜視図である。

【図１５】本発明のフィルムレンズの他の実施形態（２
枚のフィルムレンズを軸が直交するように積層した場
合）を示す斜視図である。

【図１６】微小突起と単位レンズの関係を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１導光板２光反射層３光源（ユニット）４，４−１，４−２フィルムレンズ４１レンズ単位４２微小突起４４透明性平板５反射鏡６透過型表示装置７外部光源１００面光源２００表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基材の、一方の面に微小単位レン
ズが１次元的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形
成され、他方の面に部分的又は全面に微小突起が形成さ
れたフィルムレンズであって、前記微小突起の高さΔｈは、Δｈ≧１２．５μｍであ
る、ことを特徴とするフィルムレンズ。
【請求項２】面に重ねて使用する透明なフィルムレン
ズであって、前記面と接する面に部分的又は全面に微小突起を形成
し、前記微小突起の高さΔｈは、このフィルムレンズを観察
する光源の可視光スペクトルの最長波長をλ_max、この
フィルムレンズ面上の反射面を通して観察者から前記光
源を見た場合のその光源の角半径をΔθとしたときに、
〔数１〕の条件を満たす、〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ² ことを特徴とするフィルムレンズ。
【請求項３】前記面は、凹凸面である、ことを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載のフィルムレンズ。
【請求項４】前記凹凸面は、微小単位レンズが１次元
的又は２次元的に配列されたレンズ配列が形成されたレ
ンズ面である、ことを特徴とする請求項３に記載のフィ
ルムレンズ。
【請求項５】前記微小突起は、１次元的及び／又は２
次元的配列が非周期的であり、その微小突起の幅Δｘは、〔数２〕の条件を満たし、〔数２〕Δｘ≦１００μｍかつ、相隣り合う前記各微小突起間の平均距離ｄが、前
記単位レンズの周期Ｐに対して〔数３〕の条件を満た
す、〔数３〕ｄ＜２Ｐことを特徴とする請求項２〜４に記載のフィルムレン
ズ。
【請求項６】一方の面に微小単位レンズが１次元的又
は２次元的に配列されたレンズ配列が形成され、他方の
面に部分的又は全面に微小突起が形成された第１のレン
ズフィルムと、微小単位レンズが１次元的又は２次元的に配列されたレ
ンズ配列が形成された第２のレンズフィルムと、からな
るフィルムレンズであって、前記第１のレンズフィルムレンズの前記微小突起を形成
した面は、前記第２のレンズフィルムの前記レンズ配列
が形成された面と、重畳されており、前記微小突起の高さΔｈは、Δｈ≧１２．５μｍであ
る、ことを特徴とするフィルムレンズ。
【請求項７】一方の面に微小単位レンズが１次元的又
は２次元的に配列されたレンズ配列が形成され、他方の
面に部分的又は全面に微小突起が形成された第１のレン
ズフィルムと、微小単位レンズが１次元的又は２次元的に配列されたレ
ンズ配列が形成された第２のレンズフィルムと、からな
るフィルムレンズであって、前記第１のレンズフィルムレンズの前記微小突起を形成
した面は、前記第２のレンズフィルムの前記レンズ配列
が形成された面と、重畳されており、前記微小突起の高さΔｈは、このフィルムレンズを観察
する光源の可視光スペクトルの最長波長をλ_max、この
フィルムレンズ面上の反射面を通して観察者から前記光
源を見た場合のその光源の角半径をΔθとしたときに、
〔数１〕の条件を満たす、〔数１〕 Δｈ≧λ_max／２Δθ² ことを特徴とするフィルムレンズ。
【請求項８】前記微小突起は、１次元的及び／又は２
次元的配列が非周期的であり、その微小突起の幅Δｘ
は、〔数２〕の条件を満たし、〔数２〕 Δｘ≦１００μｍかつ、相隣り合う前記各微小突起間の平均距離ｄが、前
記単位レンズの周期Ｐに対して〔数３〕の条件を満た
す、〔数３〕ｄ＜２Ｐことを特徴とする請求項７に記載のフィルムレンズ。
【請求項９】透光性平板からなる導光体と、前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接して設けられ
た光源と、前記導光体の裏面に形成された光反射層と、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のフィルムレンズ
と、を少なくとも備え、前記フィルムレンズは、前記微小突起を前記導光体側に
向けて積層した、ことを特徴とする面光源。
【請求項１０】透光性平板からなる導光体と、前記導光体の側端面の双方又は一方に隣接して設けられ
た光源と、前記導光体の裏面に形成された光反射層と、前記導光体の光放出面上に積層した請求項６〜請求項８
のいずれかに記載のフィルムレンズと、を備えた面光
源。