JP2007012517A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ムラ及び色ムラの少ない面光源装置を提供する。
【解決手段】単位レンズ１４１−１が並べられる方向と同一方向における発光源１３の配列される間隔をＬ、発光源１３とレンチキュラーレンズシート１４−１との間隔をｄ、隣り合う単位レンズ１４１−１に挟まれた谷部における単位レンズ１４１−１のレンズ面に対する接面とレンチキュラーレンズシート１４−１の法線との成す角度である単位レンズ端部角度をθ、単位レンズ１４１−１を形成する素材の屈折率をｎとしたときに、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ，φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明に用いられる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、実用化されている。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（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の透過型表示素子との距離を適度に空け、その間に拡散板を用い、さらに、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。
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。

しかし、この方式では、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（輝度ムラ）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。

例えば、特許文献１及び２に記載の面光源装置では、遮光部分（ライティングカーテン，遮光ドット層）を設けることで均一性を維持しているが、この手法では、上述のように光の使用量が減少してしまっていた。

また、冷陰極管に代えて例えば、光の三原色である赤、緑、青の３色の独立した点光源状の発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光源に使用する技術が特許文献３に開示されている。
しかし、発光色の独立したＬＥＤを並べて使用すると、先に示した輝度ムラに加えて色ムラが発生するという問題があった。
また、ＬＥＤは、略点光源であるために、冷陰極管の場合に比べて、輝度ムラが２次元方向で発生してしまうという問題があった。
特開平０５−１１９７０３号公報 特開平１１−２４２２１９号公報 特開２００５−１１５３７２号公報

本発明の課題は、輝度ムラ及び色ムラの少ない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、略点光源である発光源（１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）が２次元方向に多数配列された光源部（１２，１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）と、１種類又は複数種類の略楕円筒の一部である単位レンズ（１４１−１，１４１−２）を出射側に多数並べて配置したレンチキュラーレンズシート（１４−１，１４−２）と、を備えた面光源装置であって、前記単位レンズが並べられる方向と同一方向における前記発光源の配列される間隔をＬ、前記発光源と前記レンチキュラーレンズシートとの間隔をｄ、隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と前記レンチキュラーレンズシートの法線との成す角度である単位レンズ端部角度をθ、前記単位レンズを形成する素材の屈折率をｎとしたときに、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足する面光源装置（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の面光源装置において、前記レンチキュラーレンズシート（１４−１，１４−２）は、前記単位レンズの並ぶ方向が直交するように２枚重ねて配置されており、それぞれのレンチキュラーレンズシートの前記単位レンズが並べられる方向毎に、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足すること、を特徴とする面光源装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、前記光源部（１２，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）は、発光する光の色がそれぞれ異なる複数種類の発光源（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）を所定の順番で並べて組み合わせられており、同一色を発光する前記発光源が並ぶ間隔の内で最も広い間隔をＬｃとしたときに、前記レンチキュラーレンズシート（１４−１，１４−２）の少なくとも１枚は、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足すること、を特徴とする面光源装置である。
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項に記載の面光源装置において、前記発光源（１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）は、発光ダイオードであること、を特徴とする面光源装置である。
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項に記載の面光源装置において、前記光源部（１２，１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）には、少なくとも前記発光源の並ぶ間隔部分に拡散作用を持つ反射層（１２）が形成されていること、を特徴とする面光源装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記レンチキュラーレンズシート（１４−１，１４−２）に対して垂直に入射する光の反射率は、４０％以上であること、を特徴とする面光源装置である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の面光源装置において、前記レンチキュラーレンズシートは、反射効果を有する粒子が添加されているか、又は、反射効果を有する粒子により前記単位レンズの表面が覆われていること、を特徴とす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）ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足するので、発光源が点光源であっても、輝度ムラを防止できる。
（２）レンチキュラーレンズシートは、単位レンズの並ぶ方向が直交するように２枚重ねて配置されており、それぞれのレンチキュラーレンズシートの単位レンズが並べられる方向毎に、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）の関係を満足するので、発光源が点光源であっても、互いに直交する２つの方向で輝度ムラを防止できる。
（３）同一色を発光する発光源が並ぶ間隔の内で最も広い間隔をＬｃとしたときに、レンチキュラーレンズシートの少なくとも１枚は、ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）の関係、又は、ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１、φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）
の関係を満足するので、発光する光の色がそれぞれ異なる複数種類の発光源を用いても、輝度ムラに加えて色ムラを防止できる。したがって、発色を任意に調整可能であって、輝度ムラ及び色ムラのない高品位な面光源とすることができる。
（４）発光源は、発光ダイオードであるので、色再現性が向上し、水銀を使用せず、また、発光源の寿命を長くすることができる。そして、発光ダイオードを用いる場合に最も効率が良いＲＧＢ三色別個の発光ダイオードを用いた場合であっても、発生しやすい色ムラを防止できる。
（５）光源部には、少なくとも発光源の並ぶ間隔部分に拡散作用を持つ反射層が形成されているので、レンチキュラーレンズシートから反射して戻ってきた光を拡散反射してレンチキュラーレンズシートに最初とは異なる入射角度及び入射位置で再入射させることができ、輝度ムラ及び色ムラの低減作用をより高めることができる。
（６）レンチキュラーレンズシートに対して垂直に入射する光の反射率は、４０％以上であるので、輝度ムラ及び色ムラの低減効果を高めることができる。
（７）レンチキュラーレンズシートは、反射効果を有する粒子が添加されているか、又は、反射効果を有する粒子により単位レンズの表面が覆われているので、所望の反射率を容易に得ることができ、輝度ムラ防止作用、及び、色ムラ防止作用の強さを容易に設定できる。

本発明は、輝度ムラ及び色ムラの少ない面光源装置にするという目的を、レンチキュラーレンズシートの形状、及び、発光源との位置関係を最適化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。
実施例１における透過型表示装置１０は、ＬＣＤパネル１１と、反射板１２，発光源１３，レンチキュラーレンズシート１４−１，レンチキュラーレンズシート１４−２，反射型偏光性シート１５等を備え、ＬＣＤパネル１１に形成される映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。なお、透過型表示装置１０を背面から照明する面光源装置としては、反射板１２，発光源１３，レンチキュラーレンズシート１４−１，レンチキュラーレンズシート１４−２，反射型偏光性シート１５が該当している。

ＬＣＤパネル１１は、所謂透過型の液晶表示素子により形成されており、３０インチサイズ、８００×６００ドットの表示を行うことができる。
発光源１３は、バックライトの光源部を形成する点光源である。本実施例における発光源１３は、略白色の光を点光源として発光する白色発光の発光ダイオードである。また、発光源１３は、Ｌ＝５０ｍｍで２次元方向に格子状に並べられている。発光源１３の背面には、反射板１２が設けられている。
反射板１２は、発光源１３のレンチキュラーレンズシート１４−１とは反対側（背面側）の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射してレンチキュラーレンズシート１４−１方向（出射方向）へ向かわせ、入射光照度を均一に近付ける働きを持つ反射層である。
反射型偏光性シート１５は、ＬＣＤパネル１１とレンチキュラーレンズシート１４−２との間に配置され、視野角を狭めることなく輝度を上昇させる偏光分離シートである。本実施例では、ＤＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）を使用している。

図２は、レンチキュラーレンズシート１４−１を示す斜視図である。
レンチキュラーレンズシート１４−１は、発光源１３から出射した光の輝度ムラを低減させて均一化するレンチキュラーレンズシートであり、出射側に光を収束して出射する単位レンズ１４１−１が形成されている。単位レンズ１４１−１は、連続する楕円筒の一部の形状となっており、レンチキュラーレンズシート１４−１の出射側表面は、この単位レンズ１４１−１が平行に多数並べて配置されてレンチキュラーレンズ面となっている。単位レンズ１４１−１の並ぶ方向は、スクリーンの垂直方向となっている。
本実施例のレンチキュラーレンズシート１４−１は、屈折率１．４９の透明なＰＭＭＡ（アクリル樹脂）を用いた押し出し成型により形成されている。なお、レンチキュラーレンズシート１４−１は、ＰＭＭＡに限らず、光透過性の有る他の熱可塑性樹脂を適宜選択して使用してもよいし、ＵＶ硬化樹脂を用いたＵＶ成型と呼ばれる方法により作製してもよい。

図３は、レンチキュラーレンズシート１４−１を図２中に矢印で示したＳ１−Ｓ２断面で切断した断面図である。
単位レンズ１４１−１は、図３に示した断面において、長半径が０．１２ｍｍ、短半径が０．０６ｍｍの楕円となっており、その長軸がレンチキュラーレンズシート１４−１のシート面に対して直交し、ピッチ０．１ｍｍとなるように配置されている。また、レンチキュラーレンズシート１４−１の厚さは、１ｍｍであり、単位レンズ１４１−１の間には、平端部１４２−１が設けられている。この平端部１４２−１は、幅０．０１ｍｍとなっている。

上述の寸法で単位レンズ１４１−１を配置したことにより、隣り合う単位レンズ１４１−１に挟まれた谷部における単位レンズ１４１−１のレンズ面に対する接面とレンチキュラーレンズシート１４−１の法線との成す角度である単位レンズ端部角度θは、３０°となっている。
レンチキュラーレンズシート１４−１は、単位レンズ１４１−１が形成されていることにより、レンチキュラーレンズシート１４−１に対して垂直に入射する光の５０％を反射して戻す。これは、発光源１３の真上が明るくなりすぎることを防ぐとともに、反射して戻った光を反射板１２により拡散反射して発光源１３から離れた位置に再入射させ、輝度ムラを防止する作用を得るためである。
なお、レンチキュラーレンズシートに対して垂直に光が入射する場合に、その反射率は、４０％以上とすることが、輝度ムラ防止の効果を得るためには望ましい。

図４は、実施例１のレンチキュラーレンズシート１４−１に入射する光の進み方を説明する図である。
面光源装置における輝度ムラは、発光源１３の真上付近が明るく、発光源１３から最も遠い位置、すなわち隣り合う発光源１３の中間位置の真上付近が暗くなることが多い。レンチキュラーレンズシート１４−１の単位レンズ１４１−１は、発光源１３の真上付近では、略垂直に入射する光を全反射して光源側に戻す作用を有しており（図４中の光線Ａ参照）、発光源１３の真上付近が明るくなることを抑えている。しかし、それだけでは、輝度ムラを完全に無くすことは困難である。より輝度ムラを無くすためには、発光源１３同士の中間位置付近に到達する光を効率よく正面方向（出射角度０度方向）に近い方向で出射させ、発光源１３の中間位置の真上付近から出射して観察者へ到達する光を増加させることが必要である。

ここで、単位レンズ間に形成された谷部分の直近に到達した照明光が、略法線方向に出射すれば、補正効果（均一化効果）が理想的に働いていることになる。しかし、この部分への入射角度が大きくなると、ある角度から突然出射光が大幅に減少してしまい、その部分が暗く観察されてしまう（これを、暗部と呼ぶ）。この暗部が発生するか否かは、上記単位レンズ端部角度と照明光の入射角度との関係で決まるが、入射光の角度は、発光源１３とレンチキュラーレンズシート１４−１との位置関係により決まる。そして、発光源１３から直接レンチキュラーレンズシート１４−１へ到達する光の入射角度が最も大きくなるのは、発光源１３の中間位置の真上付近である。

そこで、本実施例では、輝度ムラの防止効果に影響の大きい単位レンズ端部角度θと、発光源１３及びレンチキュラーレンズシート１４−１の配置関係に着目し、輝度ムラを防ぐために必要なこれらの間の関係を規定した。
発光源の並ぶ間隔をＬ、発光源とレンチキュラーレンズシートとの距離をｄとする。図４中に示すように発光源１３Ａから発光源１３Ｂに近寄るような方向へ進んで直接レンチキュラーレンズシート１４−１へ入射する光線Ｂを考える。

この光線Ｂの入射する位置が発光源１３Ａから発光源１３Ｂまでの距離の５０％の位置、すなわち、中間位置である場合であって、その光が単位レンズの端部に到達したとしても略法線方向に出射させるようにすると、補正効果としては十分な効果を得ることができる。そこでその関係を数式化すると、以下の式（１），式（２）となる。
ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ ・・・式（１）
φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ） ・・・式（２）
なお、ｎは、単位レンズ１４−１を形成する素材の屈折率であり、φは、光線Ｂがレンチキュラーレンズシート１４−１に入射するときの屈折角である。
本実施例では、Ｌ＝５０ｍｍ，ｄ＝４０ｍｍ，ｎ＝１．４９であるから、φ＝２１°となる。またθ＝３０°であり、上記関係式を満足している。

図１に戻って、レンチキュラーレンズシート１４−２は、出射面に形成された単位レンズ１４１−２の形状がレンチキュラーレンズシート１４−１と同一形状のシートであり、レンチキュラーレンズシート１４−１の単位レンズ１４１−１の並ぶ方向に対して単位レンズ１４１−２の並ぶ方向が直交するように配置されているシートである。レンチキュラーレンズシート１４−２をレンチキュラーレンズシート１４−１に対して直交して配置することにより、光の収束方向を直交する２方向にできるとともに、水平方向の輝度ムラの低減効果を得ている。なお、本実施例では、レンチキュラーレンズシート１４−２としてレンチキュラーレンズシート１４−１と同一形状のシートを配置したが、これに限らず、レンチキュラーレンズシート１４−１とは形状、材質等が全く異なるシートを配置してもよい。
レンチキュラーレンズシート１４−２は、レンチキュラーレンズシート１４−１よりも発光源１３からの距離が離れている。したがって、上述の式（２）におけるｄがレンチキュラーレンズシート１４−１よりも大きく、４１ｍｍとなっているが、レンチキュラーレンズシート１４−１の場合と同様に、式（１）及び式（２）を満足している。

本実施例では、レンチキュラーレンズシート１４−１，１４−２が式（１）及び式（２）を満足しているので、発光源１３の中間位置付近に到達する光を効率よく正面方向（出射角度０度方向）に近い方向で出射させ、発光源１３同士の中間位置の真上付近から出射して観察者へ到達する光を増加させることができる。
したがって、輝度ムラのない均一な照明光としながらも、不要な方向への出射を抑えて観察方向へ照明光を向けることができる。
また、レンチキュラーレンズシート１４−１とレンチキュラーレンズシート１４−２とを直交させて配置したので、水平方向及び垂直方向ともに光を制御することができ、輝度ムラを抑える効果をさらに高め、かつ、正面輝度を高めることができる。

図５は、実施例２の発光源を観察側から見た配列状態を説明する図である。
実施例２は、実施例１の発光源のみを変更した形態であるので、前述した実施例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。
実施例２の光源部には、３種類の発光源、すなわち青色の発光を行う青色発光源１３Ｂ、緑色の発光を行う緑色発光源１３Ｇ、赤色の発光を行う赤色発光源１３Ｒが規則正しく配列されている。その配列順序は、水平方向において図５の左側から赤色発光源１３Ｒ，緑色発光源１３Ｇ，青色発光源１３Ｂ，緑色発光源１３Ｇ，赤色発光源１３Ｒ，・・・と並んでいる。そして垂直方向に一段下がった位置では、赤色発光源１３Ｒの下（図５中における下方、以下同じ）に青色発光源１３Ｂが、青色発光源１３Ｂの下に赤色発光源１３Ｒが位置するように配列されている。なお、水平方向及び垂直方向において各発光源が並んでいる間隔Ｌ₀は、いずれも１２．５ｍｍ間隔で等しい。

したがって、水平方向において、同一色の赤色発光源１３Ｒが並ぶ間隔Ｌ_HR＝４×Ｌ₀＝５０ｍｍであり、同じく緑色発光源１３Ｇが並ぶ間隔Ｌ_HG＝２×Ｌ₀＝２５ｍｍ、青色発光源１３Ｂが並ぶ間隔Ｌ_HB＝４×Ｌ₀＝５０ｍｍである。
同様に、垂直方向において、同一色の赤色発光源１３Ｒが並ぶ間隔Ｌ_VR＝２×Ｌ₀＝５０ｍｍであり、同じく緑色発光源１３Ｇが並ぶ間隔Ｌ_VG＝Ｌ₀＝１２．５ｍｍ、青色発光源１３Ｂが並ぶ間隔Ｌ_VB＝２×Ｌ₀＝２５ｍｍである。なお、上述した発光源の配列は、実施例２で採用した一例に過ぎず、どの様な配列順序であってもよい。

実施例１では、発光源１３として白色発光の発光ダイオードを使用したので、先に示した式（１）及び式（２）を満足することにより、輝度ムラを防止できた。しかし、実施例２では、各発光源が異なる色の発光を行うので、発光源の並ぶ最短の間隔Ｌ₀を基準として先の式（１）及び式（２）を満足したとしても、同一色の発光を行う発光源は、間隔Ｌ₀よりも間隔が広く開いており、色ムラが発生する可能性がある。そこで、本実施例では、同一色を発光する発光源が並ぶ間隔の内で最も広い間隔をＬｃとしたときに、以下の式（３）及び式（４）を満足させている。
ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ ・・・式（３）
φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ） ・・・式（４）

図６は、実施例２のレンチキュラーレンズシート１４−２に入射する光の進み方を説明する図である。
なお、各発光源１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとレンチキュラーレンズシート１４−２との間には、レンチキュラーレンズシート１４−１が存在するが、水平方向の光の進路に対しては、レンチキュラーレンズシート１４−１は大きな偏向作用を及ぼさないので、レンチキュラーレンズシート１４−２についてのみ検討すればよい。
本実施例では、水平方向においては、各発光源１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとレンチキュラーレンズシート１４−２との関係が、Ｌｃ＝Ｌ_HR（＝Ｌ_HB）として式（３）及び式（４）を満足すれば水平方向の色ムラ及び輝度ムラを防止できる。
実施例２では、水平方向において、Ｌｃ＝５０ｍｍ，ｄ＝４１ｍｍ，ｎ＝１．４９であるから、φ＝２０°となる。またθ＝３０°であり、上記関係式を満足している。

一方、垂直方向においては、各発光源１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとレンチキュラーレンズシート１４−１との関係が、Ｌｃ＝Ｌ_VR（＝Ｌ_VB）として式（３）及び式（４）を満足すれば垂直方向の色ムラ及び輝度ムラを防止できる。
実施例２では、垂直方向において、Ｌｃ＝２５ｍｍ，ｄ＝４０ｍｍ，ｎ＝１．４９であるから、φ＝１２°となる。またθ＝３０°である。これらの値を式（３）に代入すると（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））部分が１以上となり計算不能となるが、その場合には、単位レンズ１４１−１に挟まれた谷部のレンズ面において光が全反射するので、その部分よりも傾斜の少ないレンズ面では、レンチキュラーレンズシート１４−１の法線方向に近い角度で出射することとなり、色ムラ及び輝度ムラの防止効果を得ることができ、式（３）及び式（４）を満足することと同等の効果を得られる。

本実施例によれば、発光色の異なる発光ダイオードを光源部に並べて配置したので、発色を詳細に調整することが可能である。そしてそのような配置の光源部であっても、色ムラ及び輝度ムラのない面光源とすることができる。

（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）各実施例において、レンチキュラーレンズシート１４−１，１４−２は、１種類の単位レンズ１４１−１，１４１−２が出射側に並べられている例を示したが、これに限らず、例えば、複数種類の単位レンズを組み合わせて出射側に配置してもよい。

（２）各実施例において、レンチキュラーレンズシート１４−１，１４−２は、その単位レンズ１４１−１，１４１−２の形状によって垂直入射光の一部を全反射して戻す例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズの形状のみでは、所望の反射率を得られない場合には、反射効果を有する粒子を添加したり、反射効果を有する粒子により単位レンズの表面を覆ったりしてもよい。

（３）本実施例において、レンチキュラーレンズシート１４−１，１４−２、反射型偏光性シート１５を組み合わせて面光源装置とした例を示したが、これに限らず、例えば、反射型偏光性シート１５を省略してもよいし、これら以外の各種光学シートを追加して組み合わせて面光源装置を形成してもよい。

（４）本実施例において、発光源は、水平方向及び垂直方向ともに同一間隔で並んでいる例を示したが、これに限らず、例えば、水平方向の間隔を広げる等してもよい。その場合に、水平方向に対応するレンチキュラーレンズシート１４−２をレンチキュラーレンズシート１４−１とは異なる形状又は異なる寸法とする等してもよい。

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。 レンチキュラーレンズシート１４−１を示す斜視図である。 レンチキュラーレンズシート１４−１を図２中に矢印で示したＳ１−Ｓ２断面で切断した断面図である。 実施例１のレンチキュラーレンズシート１４−１に入射する光の進み方を説明する図である。 実施例２の発光源を観察側から見た配列状態を説明する図である。 実施例２のレンチキュラーレンズシート１４−２に入射する光の進み方を説明する図である。

符号の説明

１０ 透過型表示装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 反射板
１３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ 発光源
１４−１，１４−２ レンチキュラーレンズシート
１４１−１，１４１−２ 単位レンズ
１５ 反射型偏光性シート

Claims (7)

1. 略点光源である発光源が２次元方向に多数配列された光源部と、
   １種類又は複数種類の略楕円筒の一部である単位レンズを出射側に多数並べて配置したレンチキュラーレンズシートと、
   を備えた面光源装置であって、
   前記単位レンズが並べられる方向と同一方向における前記発光源の配列される間隔をＬ、前記発光源と前記レンチキュラーレンズシートとの間隔をｄ、隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と前記レンチキュラーレンズシートの法線との成す角度である単位レンズ端部角度をθ、前記単位レンズを形成する素材の屈折率をｎとしたときに、
   ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係、又は、
   ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係を満足する面光源装置。
2. 請求項１に記載の面光源装置において、
   前記レンチキュラーレンズシートは、前記単位レンズの並ぶ方向が直交するように２枚重ねて配置されており、それぞれのレンチキュラーレンズシートの前記単位レンズが並べられる方向毎に、
   ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係、又は、
   ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係を満足すること、
   を特徴とする面光源装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、
   前記光源部は、発光する光の色がそれぞれ異なる複数種類の発光源を所定の順番で並べて組み合わせられており、
   同一色を発光する前記発光源が並ぶ間隔の内で最も広い間隔をＬｃとしたときに、前記レンチキュラーレンズシートの少なくとも１枚は、
   ｃｏｓ^-1（ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ））≦θ
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係、又は、
   ｎ×ｃｏｓ（φ＋θ）＞１
   φ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（Ｌｃ／２ｄ）)／ｎ）
   の関係を満足すること、
   を特徴とする面光源装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
   前記発光源は、発光ダイオードであること、
   を特徴とする面光源装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
   前記光源部には、少なくとも前記発光源の並ぶ間隔部分に拡散作用を持つ反射層が形成されていること、
   を特徴とする面光源装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
   前記レンチキュラーレンズシートに対して垂直に入射する光の反射率は、４０％以上であること、
   を特徴とする面光源装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の面光源装置において、
   前記レンチキュラーレンズシートは、反射効果を有する粒子が添加されているか、又は、反射効果を有する粒子により前記単位レンズの表面が覆われていること、
   を特徴とする面光源装置。
   
   

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