JP2006201642A - 拡散レンズアレイシート、面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入射光の大部分について出射の仕方を制御することができ、また、任意に視域を制御することができる拡散レンズアレイシート、面光源装置を提供する。
【解決手段】拡散レンズアレイシート１４は、光を拡散して出射する単位レンズ１４１を少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、この単位レンズ１４１は、シート面内で直交する２方向におけるレンズ作用が各々異なるような形状とする。また、単位レンズ１４１を所謂デルタ配列として、細密配列させて、効率よく光の制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトに使用される拡散レンズアレイシート、面光源装置に関するものである。

透過型の液晶ディスプレイ等を背面から照明する面光源として各種方式の面光源装置が提案、実用化している。面光源装置には、主として、面光源でない光源を面光源に変換する方式によりエッジライト型と直下型とがある。
例えば、直下型では、背面より並列の冷陰極管を用いて光を導入するようになっており、冷陰極管とＬＣＤパネル等の表示素子との距離を適度に空け、その間に拡散板を用い、それに、光を収束させるシートを複数組み合わせて使用していた。
しかし、このような従来の方式では、必要とする光学シートの枚数が多い割に収束特性が不十分であり、それを補う為にＬＣＤパネルを改良して、斜め方向からの入射光に対しても画質を落とさない構造としていた。

また、このような従来の方式では、光の利用効率が低下する上、ＬＣＤパネルの構成も複雑となり、コスト増の要因になるという問題があった。
特に、直下型では、冷陰極管に近接した部分であるか否か（冷陰極管に至近の位置であるか、並列に並んだ冷陰極管の間隙部分に至近の位置であるか）によって光強度（輝度）にムラが発生し易い。これを抑えるために冷陰極管とＬＤＣとの間隔を大きく取ってしまうとディスプレイの厚さが厚くなってしまうという問題があった。また、ムラを抑えるために拡散を強くしたり、透過量を制限したりすると、光の使用量が低減してしまうという問題があった。

また、特許文献１，２，３，４には、表面にマイクロレンズアレイを有した光学シートにより、高輝度化、輝度の均一化等を図る技術が開示されている。
しかし、これらの特許文献に記載の発明では、マイクロレンズによる集光、拡散等の光学的作用が照明光の出射方向によらず一様であり、例えば、光源の配置が方向により異なることから、入射方向により入射光の輝度が異なっているときに、いずれの方向にも均一な照明光を出射させたい場合には、特許文献に記載の光学シートの他に、別の光学シートを使用する必要があるという問題があった。
また、上記特許文献に記載の発明では、面光源装置の縦方向と横方向とで光の出射特性（視域）を積極的に変えたい場合にも、特許文献に記載の光学シートの他に、別の光学シートを使用する必要があるという問題があった。
さらに、上記特許文献に記載の発明では、光学シートへの入射光の内で、マイクロレンズによって集光、拡散等される光の割合が少ないので、マイクロレンズを通過しないでそのまま出射する入射光の割合が多く、入射光によっては、十分な集光、拡散等の作用を得ることができないという問題があった。
特開２００４−１４５３２８号公報 特開２００４−１４５３２９号公報 特開２００４−１４５３３０号公報 特開２００４−１９１６１１号公報

本発明の課題は、入射光の大部分について出射の仕方を制御することができ、また、任意に視域を制御することができる拡散レンズアレイシート、面光源装置を提供することである。

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、本発明の実施例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、直下型の面光源装置に設けられ、光源（１１）から出射した光を拡散及び／又は集光して均一化する拡散レンズアレイシートであって、光を拡散して出射する単位レンズ（１４１，１５１）を少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、前記単位レンズは、シート面内で直交する２方向における光の拡散特性及び／又は集光特性が各々異なること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）である。

請求項２の発明は、直下型の面光源装置に設けられ、光源（１１）から出射した光を拡散して均一化する拡散レンズアレイシートであって、光を拡散して出射する単位レンズ（１４１，１５１）を少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、前記単位レンズは、シート面内で直交する２方向における断面形状が、各々異なる断面形状となっていること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）である。

請求項３の発明は、直下型の面光源装置に設けられ、光源（１１）から出射した光を拡散して均一化する拡散レンズアレイシートであって、光を拡散して出射する単位レンズ（１４１，１５１）を少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、シート面上において直交する２方向で長さが異なっていること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）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項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１４１）の外形形状は、長さの長い方向における両端部（１４１ａ）に同じ大きさの半円形状が対向した形状をしており、中央部（１４１ｂ）は、前記半円形状同士を滑らかに繋ぐ直線で結んだ形状であること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４）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項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１４１）の形状は、中央部（１４１ｂ）がシリンドリカルレンズの形状をしており、前記中央部の両端部（１４１ａ）の形状は、球面レンズの一部の形状であること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４）である。
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１４１）の外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ１、前記長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ１としたときに、１．０＜（Ｌ１／Ｓ１）≦２．０を満足すること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４）である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１５１）の外形形状は、略楕円形状、又は、略楕円形状の一部であること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１５）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に、又は、請求項７に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１５１）の形状は、非球面レンズ形状であること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１５）である。
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１５１）の外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ２、前記長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ２としたときに、１．０＜（Ｌ２／Ｓ２）≦５．０を満足すること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１５）である。

請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した拡散レンズアレイシートの外形形状は、長方形形状であって、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１４１，１５１）の外形形状の長さが最も長い方向は、拡散レンズアレイシートの外形形状の短辺方向と一致していること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズの内の一部（１６２）は、その並ぶ方向が、他の前記単位レンズ（１６１）の並ぶ方向と異なること、を特徴とする拡散レンズアレイシートである。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、他の前記単位レンズ（１６１）の並ぶ方向と異なる方向に並ぶ前記単位レンズ（１６２）がシート内において占める割合を変更することによって、出射方向毎の光拡散の度合いが制御されていること、を特徴とする拡散レンズアレイシートである。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、出射側の表面には、微細凹凸形状が形成されていること、を特徴とする拡散レンズアレイシートである。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１４１，１５１）は、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の中心位置が三角形に並ぶデルタ配列となるように並んでいること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）である。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１４１）は、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが短い方向において、その方向に前記単位レンズが並ぶ間隔である短ピッチ（Ｐ１）の半分だけずれて配置されることにより前記デルタ配列となっていること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４）である。
請求項１６の発明は、請求項１４に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１５１）は、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが長い方向において、その方向に前記単位レンズが並ぶ間隔である長ピッチ（Ｐ２）の半分だけずれて配置されることにより前記デルタ配列となっていること、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１５）である。
請求項１７の発明は、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１４１，１５１）の外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むこと、を特徴とする拡散レンズアレイシート（１４，１５）である。
請求項１８の発明は、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察したときに、前記単位レンズが形成されている領域が占める投影面積の割合である有効面積率は、９１％以上であること、を特徴とする拡散レンズアレイシートである。

請求項１９の発明は、光源（１１）と、請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシート（１４，１５）と、前記光源と前記拡散レンズアレイシートとの間に配置され、ヘイズ値が７０％以上の光拡散作用を有する拡散シート（１３）と、を備える面光源装置である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）単位レンズは、シート面内で直交する２方向における光の拡散特性及び／又は集光特性が各々異なる、又は、単位レンズは、シート面内で直交する２方向における断面形状が、各々異なる断面形状となっている、又は、シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、シート面上において直交する２方向で長さが異なっているので、任意に視域を制御することができる。

（２）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、長さの長い方向における両端部に同じ大きさの半円形状が対向した形状をしており、中央部は、半円形状同士を滑らかに繋ぐ直線で結んだ形状であるので、製造が容易な形状であっても、視域を自由に制御することができる。

（３）単位レンズの形状は、中央部がシリンドリカルレンズの形状をしており、中央部の両端部の形状は、球面レンズの一部の形状であるので、製造が容易な形状であっても、視域を自由に制御することができる。

（４）１．０＜（Ｌ１／Ｓ１）≦２．０を満足するので、方向毎によりレンズ作用を制御することができ、視域を自由に制御することができる。

（５）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、略楕円形状、又は、略楕円形状の一部であるので、製造が容易な形状であっても、視域を自由に制御することができる。

（６）単位レンズの形状は、非球面レンズ形状であるので、より自由に視域を制御することができる。

（７）１．０＜（Ｌ２／Ｓ２）≦５．０を満足するので、方向毎によりレンズ作用を制御することができ、視域を自由に制御することができる。

（８）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向は、拡散レンズアレイシートの外形形状の短辺方向と一致しているので、より広い視域を必要とする水平方向に使用される長辺方向に視域を広げるのに適した単位レンズの配置とすることができる。

（９）単位レンズの内の一部は、その並ぶ方向が、他の単位レンズの並ぶ方向と異なるので、視域をより細かく制御することができる。

（１０）他の単位レンズの並ぶ方向と異なる方向に並ぶ単位レンズがシート内において占める割合を変更することによって、出射方向毎の光拡散の度合いが制御されているので、視域の制御を簡単かつ確実に行うことができる。

（１１）出射側の表面には、微細凹凸形状が形成されているので、適度な拡散特性を付与することができ、より均一な照明光を出射することができる。

（１２）単位レンズは、シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状の中心位置が三角形に並ぶデルタ配列となるように並んでいるので、有効面積率を高くすることができる。したがって、入射光の大部分について出射の仕方を制御することができ、光の拡散、集光効果をより高めることができる。

（１３）単位レンズは、短ピッチの半分だけずれて配置される、又は、長ピッチの半分だけずれて配置されるので、有効面積率を高くすることができる。

（１４）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むので、単位レンズをより細密配列することができ、有効面積率をさらに高くすることができる。

（１５）有効面積率は、９１％以上であるので、一枚の拡散レンズアレイシートであっても、十分な拡散、及び、集光効果を得ることができる。

（１６）光源と拡散レンズアレイシートとの間に配置され、ヘイズ値が７０％以上の光拡散作用を有する拡散シートを備えるので、下部に配置された発光管による輝度ムラを拡散効果によってより軽減することができる。

入射光の大部分について出射の仕方を制御し、また、任意に視域を制御するという目的を、レンズアレイの形状及び配置を改良することにより実現した。

図１は、本発明による透過型表示装置の実施例１を示す図である。
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、適宜誇張して示している。
本実施例における透過型表示装置１０は、発光管１１，反射板１２，拡散シート１３，拡散レンズアレイシート１４，ＬＣＤパネル１６等を備え、ＬＣＤパネル１６に形成される映像情報を発光管１１，反射板１２，拡散シート１３，拡散レンズアレイシート１４を備える面光源装置により背面から照明する透過型液晶表示装置である。

発光管１１は、バックライトの光源部を形成する線光源であり、本実施例では、外径３ｍｍの冷陰極管を略３０ｍｍ間隔で等間隔に６本が並列に並べられている。
発光管１１の背面には、反射板１２を設けており、その設計により画面各部位への入射光照度を均一に近づけるようにしている。
拡散シート１３は、発光管１１と、後述の拡散レンズアレイシート１４との間に配置され、発光管１１が発光した照明光を適度に拡散させるシートである。拡散シート１３は、乳白拡散板とも呼ばれ、内部には拡散剤を多く含み、表面には微細凹凸形状の賦型（マット処理）などは行っていない。本実施例における拡散シート１３のヘイズ値は、８８．４％である。なお、ヘイズ値とは、くもりの度合いを示す値であり、
Ｈａｚｅ（％）＝（拡散透過率（τｄ）／全光線透過率（τＴ））×１００
により規定される。したがって、ヘイズ値は、拡散の度合いを示すこととなる。
なお、本実施例における拡散レンズアレイシート１４と組み合わせて使う拡散シートのヘイズ値は、７０％以上であることが、発光管１１による輝度ムラを軽減するために望ましい。
表１に、本実施例の拡散シート１３の透過率、ヘイズ値、反射率をまとめて示す。なお、表１中のＲＴは、全光線反射率を示し、Ｒｄは、拡散反射率を示している。

ＬＣＤパネル１６は、所謂透過型の液晶表示素子により形成されており、対角２０インチサイズの液晶テレビ用の長方形のパネルであり、発光管１１の長手方向に沿った方向が長辺方向であり、水平方向として使用され、発光管１１が並ぶ方向が短辺方向であり、垂直方向として使用される。

照明光は、発光管１１から直接、又は、反射板１２により反射した後に、拡散シート１３を介して拡散レンズアレイシート１４に入射する。
発光管１１から直交に近い角度で（入射角０度に近い角度で）拡散レンズアレイシート１４に入射する光の多くは下方に戻される。一方、斜めに入射する光は、単位レンズ１４１により法線方向に向きを変えて出射するため、光を垂直方向に集め、同時に発光管１１に至近の位置であるか否かによる画面上における輝度のムラを抑える作用を有している。拡散レンズアレイシート１４は、このレンズ作用を画面水平方向及び垂直方向のそれぞれにおいて独立して制御している。拡散レンズアレイシート１４は、出射側に単位レンズ１４１が平行に多数並べて規則的に配置されており、そのシート法線方向から見たときの外形形状は、ＬＣＤパネル１６に合わせた長方形形状となっている。

図２は、拡散レンズアレイシート１４に形成されている単位レンズを単体で示す図である。図２（ａ）は、シート面に対する法線方向から観察した形状を示し、図２（ｂ）は、Ｄ１Ｄ１断面を示し、図２（ｃ）は、Ｄ２Ｄ２断面を示している。
図３は、拡散レンズアレイシート１４の出射側をシート法線方向から見た拡大図である。
本実施例における単位レンズ１４１は、拡散レンズアレイシート１４のシート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状が、長さの長い方向（垂直方向）における両端部１４１ａに同じ大きさの半円形状が対向した形状をしており、中央部１４１ｂは、半円形状同士を滑らかに繋ぐ直線で結んだ形状となっている。

両端部１４１ａは、半径１５２μｍの球面の一部形状であり、平坦部１４２からの突出量が１００μｍとなっており、２つの両端部１４１ａの先端部分の距離（単位レンズ１４１の長手方向の長さ）が４００μｍとなっている。また、両端部１４１ａをシート面に対する法線方向から観察したときには、Ｒ１１５μｍ（φ２３０μｍ）の半円形状となっている。中央部１４１ｂは、半径１５２μｍのシリンドリカルレンズの形状をしており、したがって、上述のように、両端部１４１ａと滑らかに繋がっている。

ここで、シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ１、長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ１としたときに、
１．０＜（Ｌ１／Ｓ１）≦２．０ ・・・式（１）
を満足することが望ましい。
式（１）の下限値は、１以上となっていないと、水平方向、垂直方向毎によりレンズ作用を制御することができなくなってしまう。
また、式（１）の上限値は、２．０よりも大きくなってしまうと、垂直方向の光を制御する両端部の占める割合が少なくなってしまい、垂直方向の制御が不十分となってしまう。

本実施例における単位レンズ１４１では、Ｌ１＝４００μｍ，Ｓ１＝２３０μｍであるから、Ｌ１／Ｓ１≒１．７４であり、上記式（１）を満足しており、垂直方向及び水平方向それぞれに異なるレンズ作用を与えることができる。
単位レンズ１４１は、その長手方向が発光管１１の並ぶ方向と直交する方向（垂直方向）となるように形成されている。また、単位レンズ１４１は、図３に示すように、水平方向に隣接して短ピッチＰ１＝２３０μｍで一列に並べて配置されており、この水平方向の列が隣の列では、短ピッチＰ１の半分（１１５μｍ）ずれて配置されている。このように配置することにより、図３に示した三角形Ａの様に単位レンズ１４１の外形形状の中心位置が三角形に並ぶデルタ配列となり、平坦部１４２の面積を最小限にして、単位レンズ１４１を細密配列することができる。また、単位レンズ１４１は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むことから、さらなる細密配列が可能となっている。

本実施例では、上述のようなデルタ配列としたことにより、シート面に対する法線方向から観察したときに、単位レンズ１４１が形成されている領域が占める投影面積の割合である有効面積率を、９８．２％とすることができている。
ここで、この有効面積率が非常に高いことを示すために、比較例として、球凸形状のみからなる単位レンズを可能な限り細密配列した例を示す。
図４は、比較例の単位レンズを細密配列した状態を示す図である。
図４のように、球凸形状の単位レンズを細密配列（デルタ配列）した場合の有効面積率は、９０．７％である。これに対して、上述のように本実施例における単位レンズ１４１の有効面積率は、９８．２％であり、約１０％近く有効面積の向上を実現している。
以上の単位レンズ１４１を有した拡散レンズアレイシート１４について、その金型を作製し、紫外線硬化樹脂を用いて型からレンズ形状を賦形して、拡散レンズアレイシート１４を作製した。

本実施例による面光源装置１０の輝度分布を、比較例と比較した結果について説明する。
図５は、比較例による面光源装置と実施例１による面光源装置１０との構成を説明する図である。図５（ａ）は、比較例の構成を示し、図５（ｂ）は、本実施例を示している。
比較例は、本実施例の拡散レンズアレイシート１４に代えて、ビーズ拡散シート２１と、輝度上昇フィルム２２（ＢＥＦ：住友スリーエム株式会社製）を配置した、バックライトとして広く使われている形態である。

図６は、実施例１による面光源装置１０の輝度分布を、比較例と比較した図である。図６（ａ）は、垂直方向における輝度分布を示し、図６（ｂ）は、水平方向における輝度分布を示している。
本実施例による面光源装置１０は、垂直、水平のいずれの方向においても、出射角度０°付近の輝度が比較例と同等であるにもかかわらず、垂直出射角度３０〜６５°、水平出射角度５０〜８０°における輝度が確実に上昇している。また、本実施例による面光源装置１０は、比較例の垂直出射角度５０°以上において生じてしまっている不自然な輝度上昇もなく、滑らかな輝度分布が得られている。

本実施例によれば、入射光の大部分について出射の仕方を制御することができ、また、任意に視域を制御することができる。そして、従来の構成に比較して光学要素（シート、又は、フィルム）数を減らしながら、輝度を落とすことなく、より輝度分布が滑らかで均一性の高い、高効率な面光源装置とすることができる。また、構成品点数を減らし、軽量化、及び、コスト低減を図ることができる。

実施例２は、実施例１における拡散レンズアレイシート１４の出射側に形成された単位レンズ１４１の形状及び配列を変更した拡散レンズアレイシート１５を用いている他は、実施例１と同様な形態であるので、実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７は、拡散レンズアレイシート１５に形成されている単位レンズを単体で示す図である。図７（ａ）は、シート面に対する法線方向から観察した形状を示し、図７（ｂ）は、Ｄ３Ｄ３断面を示し、図２（ｃ）は、Ｄ４Ｄ４断面を示している。
図８は、拡散レンズアレイシート１５の出射側をシート法線方向から見た拡大図である。

本実施例における単位レンズ１５１は、垂直方向に沿った方向に長手方向（長軸の方向）が一致し、長軸を中心とする回転楕円体の一部の形状からなっている。具体的には、長半径＝２５０μｍ（長軸の長さ＝５００μｍ）、短半径９０μｍ（短軸の長さ＝１８０μｍ）であって、長軸が拡散レンズアレイシート１５の使用状態における垂直方向に沿って配置される楕円を、長軸を回転中心として回転させた回転楕円体を基本的な形状としている。したがって、単位レンズ１５１の表面形状は非球面形状となっている。そして、この回転楕円体がシート法線方向において平坦部１５２からの凸量が５０μｍとなっている。また、この回転楕円体を、長軸方向（垂直方向）において回転楕円体の中心から両方向に振り分けで長さ３００μｍの長さとし、短軸方向（水平方向）において回転楕円体の中心から両方向に振り分けで長さ１７５μｍの長さとした形状が、１つの単位レンズ１５１の外形形状である。

ここで、シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ２、長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ２としたときに、
１．０＜（Ｌ２／Ｓ２）≦５．０ ・・・式（２）
を満足することが望ましい。
式（２）の下限値は、実施例１における式（１）と同様な理由による条件である。
また、式（２）の上限値は、５．０よりも大きくなってしまうと、垂直方向の光を制御する両端部の占める割合が少なくなってしまい、垂直方向の制御が不十分となってしまう。この理由は、先に示した実施例１における式（１）と同様な理由であるが、閾値が異なっている。これは、実施例１では、シリンドリカル（円筒）面を有しており、垂直方向における光制御作用が少ないのに対して、本実施例では、単位レンズ１５１の略全面において垂直方向における光制御作用を有していることから、上限値が高くても垂直方向の制御が十分行えるからである。

本実施例における単位レンズ１５１では、Ｌ２＝３００μｍ，Ｓ２＝１７５μｍであるから、Ｌ２／Ｓ２≒１．７１であり、上記式（２）を満足しており、垂直方向及び水平方向それぞれに異なるレンズ作用を与えることができる。

拡散レンズアレイシート１５の出射側には、上述の単位レンズ１５１が、その長手方向（垂直方向）に一列に接して配置（長ピッチＰ２＝３００μｍで配置）した一列を基本として、その一列と同一形状の列を、長手方向（垂直方向）で長ピッチＰ２の半分（１５０μｍ）ずつずらしながら接するように配置している。このように配置することにより、図８に示した三角形Ｂの様に単位レンズ１５１の外形形状の中心位置が三角形に並ぶデルタ配列となり、平坦部１５２の面積を最小限にして、単位レンズ１５１を細密配列することができる。また、単位レンズ１４１は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むことから、さらに細密配列が可能となっている。
本実施例では、上述のようなデルタ配列としたことにより、シート面に対する法線方向から観察したときに、単位レンズ１５１が形成されている領域が占める投影面積の割合である有効面積率を、９６％とすることができている。

本実施例における拡散レンズアレイシート１５の効果を分かりやすくするために、拡散レンズアレイシート１５を備えた本実施例における面光源装置と、拡散レンズアレイシート１５のみを省略した面光源装置（比較例）とについて、輝度分布を測定した。
図９は、実施例２及び比較例における面光源装置の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。図９（ａ）は、本実施例における面光源装置の輝度分布を示し、図９（ｂ）は、比較例における面光源装置の輝度分布を示している。
本実施例における面光源装置は、拡散レンズアレイシート１５を用いることにより、水平、垂直のいずれの方向においても、比較例よりも出射角度０°方向付近の輝度を大幅に向上させながらも、十分広い範囲に照明光を出射できている。

（変形例）
以上説明した実施例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、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例１において、ＬＣＤパネル１６との組み合わせによりモアレが発生するような場合には、例えば、外寸法＝２００×１１５μｍ、中央部は円筒状レンズであってその長さ＝８５μｍ、両端を半径５７．５μｍの円筒面とし、高さ５０μｍの単位レンズとしてもよいし、そのた、適宜単位レンズ形状を変更してもよい。

（２）各実施例において、偏光に応じて透過反射を選択するシートとして、例えば、住友スリーエム株式会社製のＤＢＥＦフィルムを拡散レンズアレイシート１４，１５よりも出射側にさらに追加するなどして、さらに光の利用効率を高めてもよい。

（３）各実施例において、単位レンズは、いずれも配列方向が同一方向に揃っている例を示したが、これに限らず、例えば、図１０に示すように、単位レンズの内の一部である単位レンズ１６２について、その並ぶ方向が、他の単位レンズ１６１の並ぶ方向と異なるようにしてもよい。この場合において、他の単位レンズ１６１の並ぶ方向と異なる方向に並ぶ単位レンズ１６２がシート内において占める割合を変更することによって、出射方向毎の光拡散の度合いを制御することができる。

（４）各実施例において、拡散レンズアレイシート１４，１５の表面に、さらに、微細凹凸形状を形成して、拡散効果を高めてもよい。

（５）各実施例において、例陰極管からなる発光管を光源とする例を示したが、これに限らず、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源としてもよいし、その場合には、線光源に限らず、点光源を用いてもよい。

本発明による透過型表示装置の実施例１を示す図である。 拡散レンズアレイシート１４に形成されている単位レンズを単体で示す図である。 拡散レンズアレイシート１４の出射側をシート法線方向から見た拡大図である。 比較例の単位レンズを細密配列した状態を示す図である。 比較例による面光源装置と実施例１による面光源装置１０との構成を説明する図である。 実施例１による面光源装置１０の輝度分布を、比較例と比較した図である。 拡散レンズアレイシート１５に形成されている単位レンズを単体で示す図である。 拡散レンズアレイシート１５の出射側をシート法線方向から見た拡大図である。 実施例２及び比較例における面光源装置の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。 単位レンズ配列の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 透過型表示装置
１１ 発光管
１２ 反射板
１３ 拡散シート
１４，１５ 拡散レンズアレイシート
１４１，１５１ 単位レンズ
１４２，１５２ 平坦部
１６ ＬＣＤパネル

Claims (19)

1. 直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光を拡散及び／又は集光して均一化する拡散レンズアレイシートであって、
   光を拡散して出射する単位レンズを少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、
   前記単位レンズは、シート面内で直交する２方向における光の拡散特性及び／又は集光特性が各々異なること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
2. 直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光を拡散して均一化する拡散レンズアレイシートであって、
   光を拡散して出射する単位レンズを少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、
   前記単位レンズは、シート面内で直交する２方向における断面形状が、各々異なる断面形状となっていること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
3. 直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光を拡散して均一化する拡散レンズアレイシートであって、
   光を拡散して出射する単位レンズを少なくとも出射側に２次元方向に複数並べて形成された拡散レンズアレイを有し、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、シート面上において直交する２方向で長さが異なっていること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、長さの長い方向における両端部に同じ大きさの半円形状が対向した形状をしており、
   中央部は、前記半円形状同士を滑らかに繋ぐ直線で結んだ形状であること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   前記単位レンズの形状は、中央部がシリンドリカルレンズの形状をしており、
   前記中央部の両端部の形状は、球面レンズの一部の形状であること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
6. 請求項４又は請求項５に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ１、前記長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ１としたときに、
   １．０＜（Ｌ１／Ｓ１）≦２．０
   を満足すること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
7. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、略楕円形状、又は、略楕円形状の一部であること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
8. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に、又は、請求項７に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   前記単位レンズの形状は、非球面レンズ形状であること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
9. 請求項７又は請求項８に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向の寸法をＬ２、前記長さが長い方向と直交する方向の最も長さが短い方向の寸法をＳ２としたときに、
   １．０＜（Ｌ２／Ｓ２）≦５．０
   を満足すること、
   を特徴とする拡散レンズアレイシート。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    シート面に対する法線方向から観察した拡散レンズアレイシートの外形形状は、長方形形状であって、
    シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが最も長い方向は、前記拡散レンズアレイシートの外形形状の短辺方向と一致していること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズの内の一部は、その並ぶ方向が、他の前記単位レンズの並ぶ方向と異なること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
12. 請求項１１に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    他の前記単位レンズの並ぶ方向と異なる方向に並ぶ前記単位レンズがシート内において占める割合を変更することによって、出射方向毎の光拡散の度合いが制御されていること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    出射側の表面には、微細凹凸形状が形成されていること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズは、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の中心位置が三角形に並ぶデルタ配列となるように並んでいること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
15. 請求項１４に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズは、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが短い方向において、その方向に前記単位レンズが並ぶ間隔である短ピッチの半分だけずれて配置されることにより前記デルタ配列となっていること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
16. 請求項１４に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズは、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状の長さが長い方向において、その方向に前記単位レンズが並ぶ間隔である長ピッチの半分だけずれて配置されることにより前記デルタ配列となっていること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むこと、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートにおいて、
    シート面に対する法線方向から観察したときに、前記単位レンズが形成されている領域が占める投影面積の割合である有効面積率は、９１％以上であること、
    を特徴とする拡散レンズアレイシート。
19. 光源と、
    請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載の拡散レンズアレイシートと、
    前記光源と前記拡散レンズアレイシートとの間に配置され、ヘイズ値が７０％以上の光拡散作用を有する拡散シートと、
    を備える面光源装置。
    

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