(57)【要約】【課題】大型化した場合にも撓み等の変形が小さく、そのような変形に起因する輝度ムラを低減でき、集光性が高い光学シート、これを備える面光源装置及び透過型表示装置を提供する。【解決手段】レンズシート１４は、出射側の面に複数配列された単位レンズ１４５と、単位レンズ１４５に対応する位置に形成された開口部１４３を有する反射層１４２とを備えるものとした。このレンズシート１４の厚さ方向において、反射層１４２は、平行光を単位レンズ１４５側から入射させた場合にその平行光が集光する集光点ｆよりも単位レンズ１４５側に形成され、厚さ方向における単位レンズ１４５間の谷底となる点ｖとレンズシート１４の最も入射側となる面１４１ａとの距離をＴ、レンズシート１４の画面垂直方向の寸法をＬ、点ｖよりも入射側となる領域の密度をＣ、ヤング率をＥとするとき、Ｔ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２という関係を満たすものとした。【選択図】図２
2011039189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面光源装置に用いられ、
出射側の面に複数配列された凸形状の単位レンズと、
前記単位レンズよりも入射側に形成され、前記単位レンズに対応する位置に形成された複数の開口部を有する反射層と、
を備える光学シートであって、
該光学シートの厚さ方向において、前記単位レンズの頂点と前記反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を前記単位レンズ側から入射させた場合に前記平行光が集光する集光点と前記単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、
Ｍ≦Ｆ
という関係を満たし、
前記厚さ方向における前記単位レンズの間の谷底となる点と入射側の面との距離をＴ、
該光学シートを前記面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、
前記厚さ方向において前記谷底となる点よりも入射側の領域の密度をＣ、前記領域のヤング率をＥとするとき、
Ｔ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２
という関係を満たすこと、
を特徴とする光学シート。
【請求項２】
面光源装置に用いられ、
基材層と、
前記基材層の出射側の面に複数配列された凸形状の単位レンズと、
前記単位レンズよりも入射側に形成され、前記単位レンズに対応する位置に形成された複数の開口部を有する反射層と、
を備える光学シートであって、
該光学シートの厚さ方向において、前記単位レンズの頂点と前記反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を前記単位レンズ側から入射させた場合に前記平行光が集光する集光点と前記単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、
Ｍ≦Ｆ
という関係を満たし、
前記基材層の厚みをＤ、
該光学シートを前記面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、
前記基材層の密度をＣ、前記基材層のヤング率をＥとするとき、
Ｄ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２
という関係を満たすこと、
を特徴とする光学シート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学シートにおいて、
該光学シートは、シート面の法線方向から見た平面形状が略矩形状であり、
前記画面垂直方向は、該光学シートの短辺方向であること、
を特徴とする光学シート。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学シートにおいて、
前記反射層の拡散反射率は、１０％以下であること、
を特徴とする光学シート。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学シートにおいて、
前記厚さ方向における入射側の面から前記反射層までの領域は、そのヘイズ値が１０％以下であること、
を特徴とする光学シート。
【請求項６】
光を発する光源部と、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学シートと、
を備える面光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の面光源装置と、
前記面光源装置によって背面から照明される透過型表示部と、
を備える透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置や透過型表示装置等に用いられる光学シート、これを備える面光源装置及び透過型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶透過型表示装置等を背面から照明する面光源装置は、発光源として冷陰極管やＬＥＤ等を用いているものが知られている。このような面光源装置では、発光源からの照明光を効率よく必要な範囲に拡散したり、集光したりする目的で、レンズ形状が形成されたレンズシート等が用いられており、そのレンズ形状や層構成等が様々に工夫されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１０６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、レンズシートを面光源装置等に用いた場合に、発光源からの光がレンズシートに入射する入射角度やレンズ形状等様々な条件によって、光が所望しない方向へ出射する場合があった。そのため、集光性が低下して所望する視野角範囲内の輝度（特に正面方向の輝度等）が低下したり、輝度ムラが生じたり、光の利用効率が低下する等の問題があった。
また、表示装置の大画面化にともない、レンズシートが大型化すると、レンズシート自体が自重等によって撓み易くなり、この撓みに起因した輝度ムラ等も生じ易くなる。
さらに、面光源装置としては、より高輝度であって輝度ムラのない照明を行うことは、常に求められることである。
【０００５】
本発明の課題は、大型化した場合にも撓み等の変形が小さく、そのような変形に起因する輝度ムラを低減でき、集光性が高い光学シート、これを備える面光源装置及び透過型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、面光源装置に用いられ、出射側の面に複数配列された凸形状の単位レンズ（１４５）と、前記単位レンズよりも入射側に形成され、前記単位レンズに対応する位置に形成された複数の開口部（１４３）を有する反射層（１４２）と、を備える光学シートであって、該光学シートの厚さ方向において、前記単位レンズの頂点（ｔ）と前記反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を前記単位レンズ側から入射させた場合に前記平行光が集光する集光点（ｆ）と前記単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、Ｍ≦Ｆという関係を満たし、前記厚さ方向における前記単位レンズ（１４５）の間の谷底となる点（ｖ）と該光学シートの入射側の面（１４１ａ）との距離をＴ、該光学シートを前記面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、前記厚さ方向において前記谷底となる点よりも入射側の領域の密度をＣ、前記領域のヤング率をＥとするとき、Ｔ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２という関係を満たすこと、を特徴とする光学シート（１４）である。
請求項２の発明は、面光源装置に用いられ、基材層と、前記基材層の出射側の面に複数配列された凸形状の単位レンズ（１４５）と、前記単位レンズよりも入射側に形成され、前記単位レンズに対応する位置に形成された複数の開口部（１４３）を有する反射層（１４２）と、を備える光学シートであって、該光学シートの厚さ方向において、前記単位レンズの頂点（ｔ）と前記反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を前記単位レンズ側から入射させた場合に前記平行光が集光する集光点（ｆ）と前記単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、Ｍ≦Ｆという関係を満たし、前記基材層の厚みをＤ、該光学シートを前記面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、前記基材層の密度をＣ、前記基材層のヤング率をＥとするとき、Ｄ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２という関係を満たすこと、を特徴とする光学シート（１４）である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光学シートにおいて、該光学シートをシート面の法線方向から見た平面形状が略矩形状であり、前記画面垂直方向は、該光学シートの短辺方向であること、特徴とする光学シート（１４）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学シートにおいて、前記反射層（１４２）の拡散反射率は、１０％以下であること、を特徴とする光学シート（１５）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学シートにおいて、前記厚さ方向における入射側の面（１４１ａ）から前記反射層（１４２）までの領域は、そのヘイズ値が１０％以下であること、を特徴とする光学シート（１４）である。
【０００８】
請求項６の発明は、光を発する光源部（１３）と、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の光学シート（１４）と、を備える面光源装置（１０）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の面光源装置（１０）と、前記面光源装置によって背面から照明される透過型表示部（１１）と、を備える透過型表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明の光学シートは、その厚さ方向において、単位レンズの頂点と反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を単位レンズ側から入射させた場合に平行光が集光する集光点と単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、Ｍ≦Ｆという関係を満たすので、光学シートの開口部に入射した光は、開口部に対応した単位レンズから出射して、隣接した単位レンズ及び他の単位レンズからは出射しない。これにより、シート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向へ出射して所望する視野角範囲外へ進む光を低減でき、集光性を高めることができる。
また、本発明の光学シートは、厚さ方向における単位レンズの間の谷底となる点と入射側の面との距離をＴ、光学シートを面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、厚さ方向における谷底となる点よりも入射側の領域の密度をＣ、その領域のヤング率をＥとするとき、Ｔ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２という関係を満たすので、大型化した場合にも、十分な平面性を維持でき、自重による撓みや凹み等変形を低減することができる。従って、変形に起因する輝度ムラ等の表示不良を防止できる。
よって、集光性が高く、光学シートの変形に起因する輝度ムラが生じにくい光学シートを提供できる。
【００１０】
（２）本発明の光学シートは、その厚さ方向において、単位レンズの頂点と反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を単位レンズ側から入射させた場合に平行光が集光する集光点と単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、Ｍ≦Ｆという関係を満たすので、光学シートの開口部に入射した光は、開口部に対応した単位レンズから出射して、隣接した単位レンズ及び他の単位レンズからは出射しない。これにより、シート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向へ出射して所望する視野角範囲外へ進む光を低減でき、集光性を高めることができる。
また、本発明の光学シートは、単位レンズが形成される基材となる基材層を備え、基材層の厚みをＤ、光学シートを面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、基材層の密度をＣ、基材層のヤング率をＥとするとき、Ｄ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２という関係を満たすので、大型化した場合にも、十分な平面性を維持でき、自重による撓みや凹み等変形を低減することができる。従って、変形に起因する輝度ムラ等の表示不良を防止できる。
よって、集光性が高く、光学シートの変形に起因する輝度ムラが生じにくい光学シートを提供できる。
【００１１】
（３）光学シートをシート面の法線方向から見た平面形状が略矩形状であり、画面垂直方向は、光学シートの短辺方向であるので、面光源装置に用いた場合、使用状態での垂直方向における撓みや変形等を防止できる。
【００１２】
（４）反射層の拡散反射率は、１０％以下であるので、大部分の光は反射層で鏡面反射されて、光源部側へ戻され、再利用される。これにより、光の利用効率を高め、かつ、光の均一性を高めることができ、さらに、シート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向へ出射して、所望する視野角範囲外へ進む光を低減でき、集光性を高めることができる。
【００１３】
（５）厚さ方向における入射側の面から反射層までの領域は、そのヘイズ値が１０％以下であるので、反射層で反射された光が拡散されて光学シートの入射側の面で全反射する等によって単位レンズ側へ所望する範囲外の角度で入射する光を低減することができる。従って、シート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向へ出射して、所望する視野角範囲外へ進む光を低減でき、集光性を高めることができる。
【００１４】
（６）光を発する光源部と、本発明による光学シートとを備える面光源装置であるので、正面輝度が高く、輝度ムラの小さい均一な光を照明できる。
【００１５】
（７）本発明による面光源装置と、この面光源装置によって背面から照明される透過型表示部を備える透過型表示装置であるので、正面輝度が高く輝度ムラの小さい良好な映像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の透過型表示装置及び面光源装置を示す図である。
【図２】実施形態のレンズシートの形状を説明する図である。
【図３】（式１）及び（式２）について説明する図である。
【図４】反射層の拡散反射について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１８】
（実施形態）
図１は、実施形態の透過型表示装置１及び面光源装置１０を示す図である。
本実施形態の透過型表示装置は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１１，反射板１２，発光管１３，レンズシート１４等を備え、ＬＣＤパネル１１に形成される画像情報を背面から照明して表示する透過型液晶表示装置である。
ＬＣＤパネル１１を背面から照明する面光源装置（バックライト）１０としては、反射板１２，発光管１３，レンズシート１４が該当している。
【００１９】
ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶素子により形成された透過型表示部である。本実施形態のＬＣＤパネル１１は、対角３０インチサイズ、縦横比９：１６（３７４ｍｍ×６６４ｍｍ）であり、７６８×１３６６ドットの表示を行うことができる。
発光管１３は、ＬＣＤパネル１１を照明する光を発光する発光源である。本実施形態の発光管１３は、線光源であり、冷陰極管を用いている。なお、図１中には、発光管１３を６本のみ示しているが、実際には、略３４ｍｍ間隔で等間隔に１０本並列に配列されている。発光管１３の配列方向は、透過型表示装置１の使用状態における垂直方向に平行な方向である。以下の明細書中において、垂直方向、水平方向とは、特に断りのある場合を除いて、面光源装置及び透過型表示装置の使用状態における垂直方向（画面上下方向）、水平方向（画面左右方向）を指すものとする。
【００２０】
反射板１２は、発光管１３の背面側（ＬＣＤパネル１１とは反対側）の全面にわたって設けられ、光を反射する作用を有する。この反射板１２は、発光管１３から発せられ、背面側へ進む光を拡散反射して、レンズシート１４側（ＬＣＤパネル１１側）へ向かわせ、光の利用効率を上げ、かつ、入射光照度を均一に近づける働きを有している。
レンズシート１４は、発光管１３よりＬＣＤパネル１１側に配置された光学シートであり、ＬＣＤパネル１１側の面には、単位レンズ１４５が複数配列されている。このレンズシート１４は、光を集光する作用を有している。
【００２１】
図２は、実施形態のレンズシート１４の形状を説明する図である。図２（ａ）は、レンズシート１４を出射側から見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示す矢印Ｓ１−Ｓ１で切断した断面の一部を拡大した図である。
レンズシート１４は、その入射側（光源側）から、基材層１４１、反射層１４２、レンズ基材層１４４、単位レンズ１４５等を備えている。
基材層１４１は、レンズシート１４の最も光源側に位置する層である。この基材層１４１は、レンズシート１４の基材となる層であり、レンズ基材層１４４等を支持し、レンズシート１４自体の光学シートとしての剛性を高め平面性を保つ機能を有する層である。本実施形態の基材層１４１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂により形成されたシート状の部材を用いており、その厚さｄ１＝８５μｍである。
この基材層１４１は、略透明であり、基材層１４１が光を拡散する拡散作用は小さく、そのヘイズ値は１０％以下であることが、集光性を高める観点から好ましい。本実施形態の基材層１４１は、ヘイズ値が１％であり、上述の好ましい範囲を満たしている。
【００２２】
反射層１４２は、基材層１４１の出射側に位置する層であり、光を反射する作用を有している。また、反射層１４２には、複数の開口部１４３が形成されている。この開口部１４３は、レンズシート１４のシート面の法線方向から見て、単位レンズ１４５の頂点を含む領域に対応する位置に形成されている。
ここで、シート面とは、各光学シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。例えば、レンズシート１４におけるシート面は、レンズシート１４全体として見たときにおける、レンズシート１４の平面方向となる面であり、レンズシート１４の入射面１４１ａ（発光管１３側の面）と平行な面である。
本実施形態の反射層１４２は、レンズ基材層１４４の単位レンズ１４５側とは反対側の面に、アルミニウムを蒸着することにより形成されており、その厚みは５００Åである。なお、反射層１４２は、転写やスパッタリング等の他の方法を用いて形成してもよいし、銀等により形成してもよい。
【００２３】
反射層１４２は、高い反射率を有し、かつ、鏡面反射成分が高く拡散反射成分が低いものであることが、レンズシートの集光性を高め、高い正面輝度を得る観点から好ましく、具体的には、拡散反射率が１０％以下であることが好ましい。本実施形態の反射層１４２は、反射率（全光反射率）８５％であり、拡散反射率は５％であり、上述の好ましい範囲を満たしている。
ここで、拡散反射率とは、反射部によって反射された光の全光反射率に占める拡散反射成分の割合である。反射部によって反射された全光反射率をＲｔとし、拡散反射成分の反射率をＲｈ、鏡面反射成分の反射率をＲｒとすると、全光反射率Ｒｔは、Ｒｔ＝Ｒｈ＋Ｒｒという式で表される。このとき、拡散反射率をＨｒとすると、Ｈｒ＝Ｒｈ／Ｒｔと表すことができる。本実施形態では、反射部の反射光を測定（前述のヘイズメーター、株式会社村上色彩研究所製  ＨＲ−１００を使用）したところ、反射層１４２の拡散反射率が約５％であった。
【００２４】
開口部１４３は、反射層１４２のシート面の法線方向から見て単位レンズ１４５に対応する位置に形成され、光が透過可能な開口部であり、反射層１４２に複数形成されている。この開口部１４３は、後述の単位レンズ１４５側からシート面の法線方向に平行な平行光を照射した場合に、反射層１４２上の平行光が到達する領域に形成されている。本実施形態の開口部１４３は、略円形であり、その直径ｋが約１０μｍである。
反射層１４２及び開口部１４３は、このレンズシート１４の厚さ方向（シート面の法線方向）において、単位レンズ１４５側からシート面の法線方向に平行な平行光を照射したとき、単位レンズ１４５によって平行光が１点に集光する集光点（焦点）ｆよりも、単位レンズ１４５側に形成されている。
【００２５】
レンズ基材層１４４は、単位レンズ１４５を形成する際のベースとなるシート状の部材である。本実施形態のレンズ基材層１４４の厚さｄ２は、ｄ２＝４０μｍであるＰＥＴ樹脂製のシート状の部材を用いており、レンズ基材層１４４は、基材層１４１と同一の屈折率を有している。
単位レンズ１４５は、出射側に凸となる形状を有し、レンズ基材層１４４の出射側の面に沿って、互いに直交する２方向（水平方向及び垂直方向）に複数配列されている。
本実施形態の単位レンズ１４５は、図２（ａ）に示すように、半径ｒ（ｒ＝２５μｍ）の球形の一部形状（略半球状）であり、シート面の法線方向から見て、単位レンズ１４５が互いに点接触しており、単位レンズ１４５の外形となる円形の中心は、間隔２ｒで等間隔に格子状に配列されている。また、本実施形態の単位レンズ１４５の配列ピッチＰ＝２ｒ＝５０μｍであり、レンズ高さｈはｈ＝ｒ＝２５μｍである。
この単位レンズ１４５は、レンズ基材層１４４の出射側（ＬＣＤパネル１１側）となる面に、紫外線硬化型樹脂を用いて形成されている。
【００２６】
接合層１４６は、基材層１４１と反射層１４２及びレンズ基材層１４４とを接合する作用を有する層であり、光透過性を有する粘着材等を用いて形成されている。本実施形態の接合層１４６は、基材層１４１及びレンズ基材層１４４と屈折率が略等しい感圧型の接着材を塗布して形成され、その厚さは２μｍである。しかし、これに限らず、接合層１４６は、感光型等の各種粘着材や接着材、両面に粘着性を有する粘着シート等を適宜選択して用いることができる。
【００２７】
本実施形態のレンズシート１４の製造方法の一例を以下に説明する。
まず、レンズ基材層１４４の片面に、紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線成形と呼ばれる方法により、単位レンズ１４５を形成する。
次に、レンズ基材層１４４の単位レンズ１４５とは反対側となる面に、アルミニウムを蒸着することにより、蒸着層（反射層１４２）を形成する。
この状態で、単位レンズ１４５側から、レンズシート１４のシート面の法線方向に平行な平行光を照射する。本実施形態では、平行光としてＹＡＧレーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）を、照射量０．０１Ｊ／ｃｍ２で照射する。
平行光は、単位レンズ１４５のレンズ形状によって集光されながら、レンズ基材層１４４を透過して蒸着層に到達する。このとき、単位レンズ１４５の頂点ｔから蒸着層までの距離は、単位レンズ１４５の頂点ｔから平行光の集光点（焦点）ｆの距離Ｆに比べて短いので、平行光（レーザ）は、蒸着層上にはある程度の広がりを持った状態で到達し、到達した部分の蒸着層をレーザのエネルギーによって除去する。これにより、開口部１４３が形成される。
次に、片面に感圧型の接着材を塗布する等によって接合層１４６が形成された基材層１４１を、反射層１４２及び開口部１４３上に貼付する。このとき、開口部１４３は、接合層１４６によって充填される。以上により、レンズシート１４が完成する。
【００２８】
このレンズシート１４は、レンズシート１４の厚み方向（シート面の法線方向）において、単位レンズ１４５の頂点ｔと集光点（焦点）ｆとの距離Ｆと、頂点ｔと反射層１４２の出射側の面との距離Ｍとは、
Ｍ≦Ｆ          ・・・（式１）
という関係を満たしていることが好ましい。
加えて、このレンズシート１４は、レンズシート１４の厚み方向（シート面の法線方向）において、単位レンズ１４５間の谷底となる点ｖとレンズシート１４に光が入射する入射面（すなわち、基材層１４１の光源側の面）１４１ａとの距離をＴ（ｃｍ）、点ｖより入射側（光源側）となる領域の密度とヤング率を、それぞれ、Ｃ（ｇ／ｃｍ３）、Ｅ（ｇｆ／ｃｍ２）、このレンズシート１４の短辺方向（垂直方向）の寸法をＬ（ｃｍ）としたとき、
Ｔ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２          ・・・（式２）
を満たしていることが好ましい。なお、１ｇｆ／ｃｍ２＝９８Ｐａである。
以下にこの理由を説明する。
【００２９】
図３は、（式１）及び（式２）について説明する図である。図３では、理解を容易にするために、接合層や、接合層とレンズ基材層、接合層と基材層との境界を省略して示している。また、図３及び以下の従来例の説明において、本実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
まず、（式１）について説明する。
図３（ａ）に示すレンズシート５４は、その厚み方向において、単位レンズの頂点ｔから集光点ｆまでの距離Ｆが、単位レンズ１４５の頂点ｔから反射層５４２までの距離Ｍ２よりも短く、Ｍ２＞Ｆである。そして、レンズシート５４は、基材層を備えておらず、レンズシート５４の最も入射側の面に、開口部５４３を有する反射層５４２が形成されている。
【００３０】
このレンズシート５４に拡散光が入射するとき、図３（ａ）に示すように、一部の光Ｌ２は、反射層５４２で反射されてレンズシート５４には入射せず、発光管１３側へ戻されて再利用される。
一方、開口部５４３から入射する光は、レンズシート５４の入光面５４ａで屈折され、レンズシート５４中を進む。しかし、レンズシート５４は、Ｍ２＞Ｆであるため、開口部５４３から単位レンズ１４５までの距離が長く、開口部５４３の入光面５４ａから入射した一部の光Ｌ１は、入射した開口部５４３に対応する単位レンズ１４５に入射せずに、隣接する他の単位レンズ１４５等から出射する。
そのため、単位レンズ１４５による集光作用を十分に発揮できず、そのような光Ｌ１が、レンズシート５４に対して斜め方向、すなわち、レンズシート５４のシート面の法線方向に対して大きな角度をなす方向に出射し、集光性が低下する場合がある。
これを防止し、開口部５４３に対応する単位レンズ１４５から光を出射させるために、レンズシート１４は、（式１）を満たす、すなわち、単位レンズの頂点ｔから反射層１４２までの距離Ｍが、単位レンズ１４５の頂点ｔから集光点ｆまでの距離Ｆよりも短いことが好ましい。本実施形態のレンズシート１４は、Ｍ＝ｈ＋ｄ２＝２５＋４０＝６５μｍ、Ｆ＝７２μｍであり、Ｍ≦Ｆを満たしており、高い集光性を発揮することができる。
【００３１】
次に、（式２）について説明する。
図３（ｂ）に示すレンズシート６４は、基材層を備えておらず、開口部６４３がレンズの集光点（焦点）ｆ付近に形成されており、単位レンズ１４５の頂点ｔから入光面６４ａ（反射層６４２）までの距離Ｍ３と、頂点ｔから集光点ｆまでの距離Ｆとは、Ｍ３＝Ｆであり、（式１）を満たしている。従って、レンズシート６４は、前述のレンズシート５４に比べて集光性の点では優れているといえる。
このレンズシート６４を含め、複数配列されたレンズ形状をＬＣＤパネル１１側に有するレンズシートをＬＣＤパネル１１の光源側に配置する場合には、ＬＣＤパネル１１の液晶の画素の大きさと、レンズシート６４の単位レンズ１４５の大きさとの関係に起因したモワレの発生を防ぐために、単位レンズ１４５のピッチＰを液晶の画素より細かくする必要がある。
そのため、単位レンズ１４５のピッチＰは、約５０μｍ〜１００μｍの範囲内にすることが好ましい。
また、図３（ｂ）に示すように、Ｍ３＝Ｆであって、単位レンズ１４５の形状が半球状である場合には、単位レンズ１４５の幅（すなわち、単位レンズ１４５の配列ピッチＰ）と、単位レンズの谷底となる点ｖから集光点ｆまでの寸法は、略等しい。従って、単位レンズ１４５の配列ピッチＰと、点ｖから入光側の面までの寸法Ｔ３とが略等しい。そのため、配列ピッチＰが約５０μｍ〜１００μｍの範囲内であると、寸法Ｔ３も約５０μｍ〜１００μｍの範囲内の大きさとなる。
【００３２】
ここで、レンズ形状を有する光学シート等では、レンズ形状等による凹凸が形成されておらず、略一定の厚さを有する部分、すなわち、単位レンズ１４５の谷底となる点ｖからレンズシート６４の入光面６４ａまでの部分の寸法Ｔ３が、レンズシート６４の剛性に大きな影響を与え、レンズシートの平面性を維持し変形を防止する観点から重要となる。
例えば、乳白板等のように剛性が高い光学シートでは、一般的に、約２００μｍ〜３００μｍ、厚いものでは１ｍｍ以上の厚みを有している。しかし、寸法Ｔ３＜２００μｍであるような、厚みの薄いレンズシート６４を、画面サイズが対角３０インチ程度と比較的大きな透過型表示装置（面光源装置）の部材として用いると、レンズシート６４自体の剛性が低いのでレンズシート６４が撓む等の変形が生じ、この変形に生じた輝度ムラ等が発生する。そして、この傾向は、単位レンズ１４５が微細化するにつれて、また、透過型表示装置の大画面化にともないレンズシートが大型化するにつれて、より大きくなる。
【００３３】
そこで、レンズシート１４は、（式２）を満たしている事が好ましい。
この（式２）は、レンズシート１４の厚み方向における単位レンズ１４５間の谷底となる点ｖとレンズシート１４の入射面１４１ａとの間の寸法Ｔが、レンズシート１４の使用状態において、撓み等の変形を生じることのない十分な厚さを有していることを意味している。
シートの短辺方向の長さＬが（式２）に含まれている理由は、一般的な透過型表示装置の使用状態において、画面の上下方向（垂直方向）は、画面の短辺方向に相当し、使用状態における垂直方向は、自重等によって容易に変形し易いためである。
また、レンズシート１４の総厚ではなく、寸法Ｔが、レンズシート１４の変形の度合いに影響を与える理由は、上述のように、レンズシート１４の剛性は、レンズシート１４において凹凸が形成されておらず、略一定の厚さを有する部分、すなわち、単位レンズ１４５間の谷底となる点ｖからレンズシート１４の入射面１４１ａまでの部分の寸法Ｔに大きな影響を受けるからである。
仮に、Ｔ≦（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２である場合には、そのレンズシートは、平面性や自立性を維持するために十分な剛性を備えておらず、自重等によってレンズシートに撓みや凹みが生じ、輝度ムラ等の表示不良の原因となる。
以上のことから、レンズシートは、（式２）を満たしていることが好ましい。
【００３４】
本実施形態のレンズシート１４は、上述の（式１）及び（式２）を満たすために、反射層１４２を集光点ｆよりも単位レンズ１４５側となる位置に形成し、反射層１４２の入射側には基材層１４１を貼付している。
なお、本実施形態のレンズシートでは、寸法Ｔに含まれる領域内に、接合層１４６や反射層１４２が含まれているが、そのヤング率や厚み等を（式２）に用いていない理由は、接合層１４６及び反射層１４２が、基材層やレンズ基材層に比べて非常に厚さが薄く、レンズシートの変形に寄与する度合いが小さいためである。
【００３５】
次に、反射層１４２の拡散反射率について説明する。
図４は、反射層の拡散反射について説明する図である。図４（ａ）に示すレンズシート７４は、本実施形態のレンズシート１４と略同様の形態であるが、反射層７４２の拡散反射率が大きい点が異なる。なお、図４において、本実施形態のレンズシート１４と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付している。
図４（ａ）に示すレンズシート７４のように、レンズシート７４の内部に、拡散反射率の大きい反射層７４２を形成した場合、反射層７４２で拡散反射された光の一部（光Ｌ３）は、レンズシート７４の中を入光面７４ａで屈折した角度αよりも大きな角度βで進む。
例えば、基材層７４１の屈折率が１．６である場合に、９０°の角度でレンズシートに入射した光は、入射面７４１ａで屈折され、屈折角は３８．６８°となる。入射角が９０°以下であれば屈折角もこれより小さい値となる。従って、拡散反射作用を有する反射層７４２で反射されない場合、レンズシート７４の中を入射面７４ａの法線に対して、３８．６８°の角度以上の角度で進む光はない。
【００３６】
しかしながら、反射層７４２の拡散反射率が大きい場合には、反射層７４２で大部分の光が拡散反射されることにより、この角度（３８．６８°）より大きな角度で進む光（例えば、光Ｌ３）が増加する。このような光は、図４（ａ）に示すように、開口部７４３を通ってレンズシート７４のシート面の法線方向に対して大きな角度で出射する傾向があり、これにより、レンズシート７４の集光効果が低下する。
これに対して、本実施形態の反射層１４２のように、主に鏡面反射を行う反射層であれば、図４（ｂ）に示す光Ｌ４のように、反射層１４２で反射した殆どの光は、入光面１４１ａで全反射することなく発光管１３側へ戻され、再利用される。
従って、レンズシート１４は、高い集光効果を得るために、すなわち、反射層１４２の拡散反射率が小さいこと、具体的には、反射層１４２の拡散反射率が１０％以下であることが好ましい。
【００３７】
【表１】
2011039189.tif 000003
【００３８】
表１は、反射層１４２の拡散反射率の大きさとレンズシートの集光性との関係を示している。
本実施形態のレンズシート１４と同様の形態であるが拡散反射率が異なるレンズシートをそれぞれ用意して本実施形態と同様の面光源装置を作成し、その集光性を評価した。評価方法は、面光源装置からの出射光の広がりを測定し、半値角１５°以内であり、視野角３０°以上の領域の輝度が中心輝度の１／１０以下であるものを良好とした。
表１に示すように、反射層の拡散反射率が１５％、２０％のレンズシートでは、集光性が落ちている。これは、反射層によって拡散反射されることにより、上述のように所望しない方向（視野角範囲外）へ出射する光（例えば、図４に示す光Ｌ３）の量が増えるからである。
これに対して、反射層の拡散反射率が５％、１０％のレンズシートでは、反射層によって反射された光は確実に発光管側へ戻されて再利用され（例えば、図４（ｂ）に示す光Ｌ４）そのような不要な方向へ出射する光が低減されるので、集光性が高く、正面輝度の高い照明を行うことができる。
本実施形態の反射層１４２は、鏡面反射率が高いアルミニウムを蒸着することにより形成され、その拡散反射率は５％であるので、上述の好ましい範囲を満たしている。
【００３９】
ここで、本実施形態のレンズシートと比較するために、不図示の比較例１，２のレンズシートを用意した。
比較例１のレンズシートは、基材層１４１を備えていない点以外は、本実施形態のレンズシート１４と同様の形態である。
比較例２のレンズシートは、レンズ基材層１４４の厚さｄ２が、ｄ２＝７０μｍである点以外は、本実施形態のレンズシートと同様の形態である。
まず、（式１）に関して、本実施形態のレンズシート１４は、上述のように、Ｍ＝ｈ＋ｄ２＝６５μｍ、Ｆ＝７２μｍであり、Ｍ≦Ｆを満たしている。
比較例１のレンズシートは、基材層１４１を備えていない点以外は、本実施形態のレンズシートと同様の形態であるので、（式１）を満たしている。
比較例２のレンズシートは、ｄ２＝７０μｍであるので、Ｍ＝ｈ＋ｄ２＝２５＋７０＝９５μｍとなり、Ｆ＝７２μｍであるから、（式１）を満たしていない。
【００４０】
また、本実施形態のレンズシート１４及び比較例１，２のレンズシートは、レンズ基材層１４４として、ＰＥＴ製のシート状の部材を用いている。また、本実施形態のレンズシート１４と比較例２のレンズシートは、基材層１４１としてＰＥＴ製のシート状の部材を用いている。
本実施形態のレンズシート１４の基材層１４１及びレンズ基材層１４４のＰＥＴ製のシート状の部材の密度Ｃ及びヤング率Ｅは、Ｃ＝１．４ｇ／ｃｍ３、Ｅ＝４×１０７ｇｆ／ｃｍ２である。また、本実施形態のレンズシート１４及び比較例のレンズシートは、その短辺の寸法ＬがＬ＝３７４ｍｍ＝３７．４ｃｍである。
これらの値を（式２）上記の式に代入すると、（式２）の右辺は、
（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２＝（（１．４×３７．４３）／（１６×４×１０７））１／２≒０．０１０７
となる。
【００４１】
このとき、本実施形態のレンズシート１４は、寸法Ｔ≒ｄ１＋ｄ２＝１２５μｍである。従って、本実施形態のレンズシート１４は、Ｔ≒１２５μｍ＝０．０１２５ｃｍ＞０．０１０７ｃｍとなり、（式２）を満たしている。
これに対して、比較例１のレンズシートにおいて、谷底となる点ｖから比較例１のレンズシートの入光面（反射層１４２）までの寸法Ｔ２とすると、寸法Ｔ２は、レンズ基材シートの厚さｄ２に等しく、Ｔ２＝ｄ２＝４０μｍである。従って、比較例１のレンズシートは、Ｔ２＝４０μｍ＝０．００４０ｃｍ＜０．０１０７ｃｍとなり、（式２）を満たしていない。
また、比較例２のレンズシートにおいて、谷底となる点ｖから比較例２のレンズシートの入光面（基材層１４１の入射側の面）までの寸法Ｔは、寸法Ｔ＝ｄ１＋ｄ２＝８５＋７０＝１５５μｍ＝０．０１５５ｃｍ＞０．０１０７ｃｍとなり、（式２）を満たしている。
【００４２】
次に、本実施形態のレンズシート１４と、上述の比較例１，２のレンズシートとを用いた透過型表示装置をそれぞれ用意し、その正面方向の輝度や、輝度ムラ、レンズシートの撓み等を調べた。なお、本実施形態のレンズシート１４及び比較例１，２のレンズシートは、ともに、対角３０インチサイズ、縦横比９：１６（縦３７４ｍｍ、横６６４ｍｍ）の透過型液晶表示装置に用いている。また、本実施形態のレンズシート１４及び比較例のレンズシートに対して光源となる光は、反射層１４２側から、発光源に起因する輝度ムラの影響を除外するために、シート面の法線方向に対して、±４０°の範囲でほぼ輝度が一定で、±７０°で輝度が８０％程度になり、ほぼ均一に拡散している光を用いた。
【００４３】
比較例１のレンズシートを用いた透過型表示装置では、使用状態において比較例１のレンズシートに撓みが発生しており、それに起因する輝度ムラが観察された。これは、比較例１のレンズシートが基材層を備えておらず、平面性の維持に有効なレンズシートの厚み（厚さ方向における、単位レンズ間の谷底となる点から入射面（すなわち、比較例１のレンズシートでは開口部）までの寸法）が薄く、透過型表示装置に配置された場合に光学シートとして平面性を維持するために十分な剛性を備えていないためである。
また、比較例２のレンズシートを用いた透過型表示装置では、比較例２のレンズシートは、十分な剛性を有しており、撓みや変形等は生じておらず、撓み等に起因する輝度ムラは観察されなかった。しかし、比較例２のレンズシートを用いた透過型表示装置では、その画面の垂直方向（画面上下方向）における輝度分布を測定したところ、半値角は約２０°であり、また、画面の法線方向に対して３０°以上の角度をなす方向においては、中心輝度（画面の正面方向における輝度）の約１／８の輝度を有しており、集光性は低く、正面方向に集光した光は得られなかった。
【００４４】
これに対して本実施形態のレンズシート１４を用いた透過型表示装置１では、単位レンズ１４５に対して直交する方向（シート面の法線方向）に対して半値角が１０°に集光された光が得られ、視野角３０°以上の領域の輝度は中心輝度に対して約１／２０未満であり、光の利用効率は非常に高く、かつ、集光性が高く正面輝度の高い映像が表示された。また、本実施形態のレンズシート１４には撓みや凹み等の変形が生じておらず、透過型表示装置１では、レンズシート１４の変形に起因した輝度ムラ等は観察されず、均一性の高い映像が表示された。
【００４５】
以上のことから、本実施形態によれば、レンズシート１４は、（式１）を満たす位置に反射層１４２が形成されており、（式２）を満たす寸法Ｔを有しているので、レンズシートとしての使用状態において平面を維持するために十分な厚み（剛性）を得ることができる。よって、レンズシート１４の変形を防止し、変形に起因した輝度ムラ等の表示不良の発生を低減することができる。
また、本実施形態によれば、レンズシート１４は、（式１）を満たしており、反射層の拡散反射率が１０％以下であるので、シート面の法線方向に対して大きな角度をなして出射し、所望する視野角範囲外へ進む光を低減し、集光性を高めることができる。
従って、輝度ムラが小さく、輝度の高い良好な映像を表示できる面光源装置及び透過型表示装置とすることができる。
【００４６】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、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。
【００４７】
（１）本実施形態において、反射層１４２は、厚み方向において、基材層１４１とレンズ基材層１４４との間に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、レンズ基材層１４４を備えず、基材層の一方の面に単位レンズが形成され、基材層の内部に反射層が形成される形態としてもよい。
このとき、レンズシートは、厚さ方向における、単位レンズの頂点ｔと反射層との距離をＭ、シート面の光線方向に平行な平行光を単位レンズ側から入射させた場合に平行光が集光する集光点ｆと前記単位レンズの頂点との距離をＦとするとき、
Ｍ≦Ｆ
という関係を満たし、かつ、基材層の厚みをＤ、レンズシートを面光源装置に配置した使用状態における画面垂直方向の寸法をＬ、基材層の密度をＣ、基材層のヤング率をＥとするとき、
Ｄ＞（（Ｃ×Ｌ３）／（１６×Ｅ））１／２
という関係を満たすことが望ましい。
なお、このとき、基材層の厚さＤは、単位レンズ間の谷底となる点から基材層の入射面までの距離に等しい。
【００４８】
（２）本実施形態において、単位レンズ１４５は、略半円球状である例を示したが、これに限らず、例えば、長軸又は短軸がシート面に直交する回転楕円体の一部形状としてもよいし、２つ以上の曲面からなる凸形状としてもよい。
また、本実施形態において、単位レンズ１４５は、シート面に沿って互いに直交する二方向に複数配列される例を示したが、これに限らず、例えば、シート面に沿って一方向に複数配列される形態としてもよい。このとき、単位レンズの形状は、長軸又は短軸がシート面に直交する楕円筒の一部形状や、２つ以上の曲面からなる筒形状の一部形状としてもよい。
【００４９】
（３）本実施形態において、単位レンズ１４５は、レンズシート１４のシート面の法線方向から見て、単位レンズ１４５の外形の中心が格子状に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズ１４５の外形となる円形の中心が千鳥状に配列され、隣接する単位レンズ１４５の中心を結ぶ直線によって正三角形が描けるように配列されてもよい。このように配列することにより、レンズシート１４の出射側の面に単位レンズ１４５が形成された領域が占める面積が大きくなり、より集光性を高めることができる。
【００５０】
（４）本実施形態において、開口部１４３は、接合層１４６を形成する接着材が充填されている例を示したが、これに限らず、空気が充填されていてもよいし、基材層１４１やレンズ基材層１４４を形成する樹脂によって充填されていてもよい。なお、開口部１４３は、光透過性が高い状態であれば、その屈折率は、基材層１４１及びレンズ基材層１４４の屈折率より高くてもよいし、低くてもよいし、略同じ屈折率であってもよく、その屈折率に関して特に制限はないので、自由に選択して使用することができる。
【００５１】
（５）本実施形態において、面光源装置１０は、反射板１２，発光管１３，レンズシート１４を備える例を示したが、これに限らず、例えば、発光管１３とレンズシート１４との間に、乳白板等の光を拡散する作用を有する光学シートを配置してもよい。このような光拡散性を有する拡散シートを備えることにより、発光管１３の位置等に起因する輝度ムラ（所謂、管ムラ）を低減し、より均一性の高い面光源装置、透過型表示装置とすることができる。
【００５２】
（６）本実施形態において、単位レンズ１４５は、紫外線硬化型樹脂を用いて紫外線成形と呼ばれる方法により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、電離放射線硬化型樹脂等の他の光硬化型樹脂を用いて形成してもよい。
また、単位レンズ１４５は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、スチレン樹脂等の光透過性の高い熱可塑性樹脂を用いた押し出し成形や、プレス成形等により形成してもよい。
【００５３】
（７）本実施形態において、レンズ基材層１４４の片面に単位レンズ１４５を形成し、他方の面に開口部１４３を有する反射層１４２を形成し、反射層１４２側の面に、接合層１４６を介して基材層１４１を貼付する例を示したが、これに限らず、例えば、反射層１４２側の面に直接基材層１４１を押し出し成形する等により基材層１４１を形成してもよい。
また、片面に単位レンズ１４５を形成したレンズ基材層１４４の他方の面に、感光することによって粘着性を失う粘着剤を塗布し、その粘着剤層の表面にアルミニウムや銀等を蒸着又は転写することにより反射層を形成し、平行光を照射して光が到達した部分の粘着剤層の粘着性を失わせることにより、その部分の反射層を除去して開口部１４３を形成してもよい。
さらに、開口部１４３を形成する際に照射する平行光は、ＹＡＧレーザに限らず、半導体レーザや、ＣＯ２レーザ等の他の赤外光レーザを用いてもよいし、可視光レーザを用いてもよい。
【００５４】
（８）本実施形態において、面光源装置の発光源として、線光源である発光管１３が垂直方向（画面の上下方向）に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、水平方向（画面の左右方向）に配列してもよいし、点光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源を発光源とし、このＬＥＤ光源がシート面に平行であって互いに直交する二方向（水平方向及び垂直方向）に配列される形態としてもよいし、面状に発光する面光源を用いてもよい。
【００５５】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５６】
１    透過型表示装置
１０    面光源装置
１１    ＬＣＤパネル
１２    反射板
１３    発光管
１４    レンズシート
【図１】
2011039189.tif 000004
【図２】
2011039189.tif 000005
【図３】
2011039189.tif 000006
【図４】
2011039189.tif 000007