JP2008066086A - 面光源装置と透過型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部に平行に、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設した面光源装置であって、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができる、面光源装置を提供する。
【解決手段】 点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部を光源として用いた、面光源装置であって、前記、面状の光源部に平行にして、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設し、前記複数のレンチキュラーレンズシートの、少なくとも１つには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明に供される面光源装置と透過型表示装置に関し、特に、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部に平行に、楕円筒の一部である単位レンズを、出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設した面光源装置と、そのような面光源装置を表示パネルのバックライトとして用いている透過型表示装置に関する。

従来、ＬＣＤ表示パネルに用いられる照明は、ＬＣＤ表示パネルのサイドより陰極線管を用いて光を導入したり、背面より並列の陰極線管を用いて光を導入していたが、これらの場合には、陰極線管とＬＣＤパネルの距離をとり、その間に拡散板を用いそれに光を収束させる為のシートを複数組み合わせて使用していた。
しかし、これまでの方式では、必要とする光学シートの枚数が多い割には収束特性が不十分で、それを補う為に、ＬＣＤパネル側で改良して、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する方式も採られていた。
しかし、この方式では光利用効率が低下する上、ＬＣＤパネルの構成も複雑となり、コスト増の要因となってしまっていた。
特に、背面より光を導入する場合には、陰極線管の間隙部分と直下との光強度や色のムラが発生したり、これを抑えるために陰極線管とＬＣＤとの間隔を大きく取った為に、ディスプレイ装置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ことで、有効な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、特開平０５−１１９７０３号公報（特許文献１）や特開平１１−２４２２１９号公報（特許文献２）に記載のものにように、遮光部分を設けることで均一性を維持する方式は各種報告されている。
特開平０５−１１９７０３号公報 特開平１１−２４２２１９号公報

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、特開２００５−１１５３７２号公報（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２００５−１１５３７２号公報

上記のように、最近では、ＬＣＤ表示パネルの照明に供される光源装置の光源部として、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）を発光源に使用し、これらを２次元方向に多数配列して面状とした面光源が用いられるようになってきたが、輝度ムラに加えて色ムラが発生し、これらの対応が求められていた。
本発明はこれらに対応するもので、具体的には、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部に平行に、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設した面光源装置であって、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができる、面光源装置を提供しようとするものである。
同時に、そのような面光源装置を、表示用パネルのバックライト用として用いていた透過型表示装置を提供しようとするものである。

本発明の面光源装置は、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部を光源として用いた、面光源装置であって、前記、面状の光源部に平行にして、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設し、前記複数のレンチキュラーレンズシートの、少なくとも１つには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられていることを特徴とするものである。
そして、上記の面光源装置であって、前記複数のレンチキュラーレンズシートのうち、単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられており、該２枚の一方の、光源側のレンチキュラーレンズシートについて、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ１、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ１ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ１μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ２、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ２ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ２μｍとし、該２枚の他方の、光が出射する側である観察者側のレンチキュラーレンズシートについて、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ３、該拡散材の濃度をｄ３重量部、平均厚さをｔ３ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ３μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ４、該拡散材の濃度をｄ４重量部、平均厚さをｔ４ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ４μｍとし、ｉを１〜４の整数の１つとして
ｆ（ｉ）＝（∂ｎｉ×ｄｉ×ｔｉ）／ｒｉ
としたとき、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（２） （１）
の関係式と、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（４） （２）
の関係式とを満足することを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、前記単位レンズの出光側の拡散層の、拡散材とベース基材との屈折率差の平均値∂ｎ_a は、
∂ｎ_a ≧０．０３ （３）
であることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の面光源装置であって、前記２枚の一方の、光源側のレンチキュラーレンズシートの、拡散層の厚さをｔ２、拡散材の平均粒径ｒ２は、レンズピッチをＰ２とし、前記２枚の他方の、光が出射する側である観察者側のレンチキュラーレンズシートの拡散層の厚さをｔ４、拡散材の平均粒径ｒ４は、レンズピッチをＰ４とし、前記一方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝２として、また、前記他方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝４として、いずれも、
Ｐｉ×（１／５）≦ｔｉ≦Ｐｉ×（２／３） （４）
且つ、
ｒｉ≦１５μｍ、かつ、ｒｉ≦Ｐｉ×（１／１０） （５）
の関係であることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、前記光源部の各点光源間の距離をＬ、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （６）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌ／２Ｄ））／ｎ） （７）
の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、光源部が複数の色調の点光源を組み合せて用いたもので、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートは、同色の光源間隔をＬｃとしたとき、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （８）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌｃ／２Ｄ））／ｎ） （９）
の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、点光源がＬＥＤ（発光ダイオード）であることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、光源部は、その発光源の並ぶ間隔部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ものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートの垂直入射光に対しての反射率が４０％以上であることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートに反射効果をもつ粒子が添加されている、あるいは、単位レンズの表面が反射効果をもつ粒子に覆われていることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、レンチキュラーレンズシートの光源側にスペーサーが配置されていることを特徴とするものである。
また、上記いずれか１項に記載の面光源装置であって、光が出射する側である観察者側に、偏光分離シートが配置されていることを特徴とするものである。
尚、ここで、楕円筒は、筒の長手方向に直交する断面が楕円で、その長軸がレンチキュラーレンズシート面に対して直交するもので、レンチキュラーレンズシート面に対して平行に沿わせた状態で、レンチキュラーレンズシート面から突出した表面凸形状の部分が単位レンズとなる。
また、レンチキュラーレンズシートに配設される単位レンズとしては、１種類に限らず、複数種類でも良い。
また、ここで、点光源と呼んでいるのは、完全な点光源ではなく、点光源として扱ってもよい光源で、ＬＥＤ（発光ダイオード）等がこれに当たる。

本発明の透過型表示装置は、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の面光源装置を、表示用パネルのバックライト用として用いていることを特徴とするものである。

（作用）
本発明の面光源装置は、このような構成にすることにより、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部に平行に、楕円筒の一部である単位レンズを、ベースシートの出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設した面光源装置で、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができる、面光源装置の提供を可能としている。
これにより、そのような面光源装置を、表示用パネルのバックライト用として用いている透過型表示装置の提供を可能としている。
具体的には、面状の光源部に平行にして、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設し、前記複数のレンチキュラーレンズシートの、少なくとも１つには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられていることにより、これを達成している。
詳しくは、単位レンズと、単位レンズの出光側に拡散層を備えていることにより、大きな出射角度で出光する光を散乱させることができ、ＬＣＤパネル等の表示パネルのバックライトとして用いられた場合、画面を観察する位置によらずムラのない均一な照明を行うことができる。
即ち、拡散層を配設置しているので集光効果を損なうことなく輝度や色のムラを解消し易いものとしている。
拡散層を単位レンズの表面形状に沿って設けることの意味を簡単に説明しておく。
大きな出射角度でレンチキュラーレンズシートから出射する光の多くは、単位レンズの表面形状に沿って進み、一方、小さな出射角度でレンチキュラーレンズシートから出射する光については、単位レンズの表面形状に沿って進む光は少ないが、拡散層を単位レンズの表面形状に沿って設けることにより、大きな出射角度で出射する光については、拡散層を通過する距離が長くなり、多く散乱させられる。
したがって、拡散層がない場合に大きな出射角度で出射していた光の一部は、小さな出射角度に修正されて出射し、また他の光の一部は、光源側に戻されて再利用され、大きな出射角度で出射してしまう光は、ごくわずかとすることができる。
一方、拡散層がない場合に小さな出射角度で出射する光については、拡散層を通過する距離が短いので、散乱させられる割合が少なく、その大部分が小さい出射角度で出射する。
拡散層を設けたことにより、拡散層がない場合に斜め方向から観察されていた色ムラを低減できる。
尚、先にも述べたように、楕円筒は、筒の長手方向に直交する断面が楕円で、その長軸がレンチキュラーレンズシート面に対して直交するもので、レンチキュラーレンズシート面に対して平行に沿わせた状態で、レンチキュラーレンズシート面から突出した表面凸形状の部分が単位レンズとなる。
そして、レンチキュラーレンズシートに配設される単位レンズとしては、１種類に限らず、複数種類でも良い。

そして、単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられており、この２枚のレンチキュラーレンズシートについて、
ｆ（ｉ）＝（∂ｎｉ×ｄｉ×ｔｉ）／ｒｉ
としたとき、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（２） （１）
の関係式と、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（４） （２）
の関係式とを満足する、請求項２の発明の形態とすることにより、２枚の単位レンズを設けたレンチキュラーレンズシートを互いに単位レンズの長手方向が直交するように配し、直交する２方向の好適な視野角を実現でき、輝度の向上も図れ、更に、該単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートには、単位レンズの出光側に、拡散層が設けられ、且つ、（１）式の関係と（２）式の関係とを満足することにより、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、集光効果を損なうことなく輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができるものとしている。
尚、ｆ（ｉ）は拡散の度合いを示すものです。
拡散度は、近似的に、基材と拡散材の屈折率差、拡散層の拡散材の濃度、拡散層の厚み、拡散材の粒径に反比例する。
特に、２枚のレンチキュラーレンズシートは、それぞれ、出光側に突出して単位レンズの配列（レンズアレイとも言う）を設けており、その単位レンズ間の間隙に略平坦部もしくは低い楕円筒を設けていることで効率的に光を収束させることができる。
間隙部から出射する光のうちの斜め方向への成分は隣接する単位レンズに当り、光源側へリサイクルされるので光の収束効果を得られ、正面輝度の向上に寄与する。

また、単位レンズの出光側の拡散層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均値∂ｎ_a は、
∂ｎ_a ≧０．０３ （３）
である、請求項３の発明の形態とすることにより、単位レンズの出光側の拡散層における拡散性を効果的なものとし、効果的に必要な範囲のみに光を収束でき、輝度を高く、且つ、輝度ムラのない照明とすることができる。
∂ｎ_a は、拡散層に金属系の粒子を混入することにより大きくでき、例えば、金属酸化物として酸化チタンを混入した場合には、１．０以上とすることができるが、樹脂系の粒子を混入した場合、例えば、アクリルにスチレン粒子を混入した場合には、大きくできず、０．１程度が上限になる。
∂ｎ_a は、基本的には大きい程良いが、０．０３以上であることが好ましい。

また、前記２枚の一方の、光源側のレンチキュラーレンズシートの、拡散層の厚さをｔ２、拡散材の平均粒径ｒ２は、レンズピッチをＰ２とし、前記２枚の他方の、光が出射する側である観察者側のレンチキュラーレンズシートの拡散層の厚さをｔ４、拡散材の平均粒径ｒ４は、レンズピッチをＰ４とし、前記一方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝２として、また、前記他方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝４として、いずれも、
Ｐｉ×（１／５）≦ｔｉ≦Ｐｉ×（２／３） （４）
且つ、
ｒｉ≦１５μｍ、かつ、ｒｉ≦Ｐｉ×（１／１０） （５）
の関係である、請求項４の発明の形態とすることにより、レンチキュラーレンズシートの、拡散材の平均粒径が、レンズピッチＰの１／１０以下として、拡散層の効果を十分得ながら、屈折して抜ける光の光路中に拡散層を確実に形成することができる。
レンズの拡散層の厚さはピッチの１／５〜２／３程度を想定しており、勿論、拡散材の粒径より厚い。
有機系の拡散材の場合、粒径は１μｍ程度であるが、無機系の拡散材の場合は、これ以下のものもあるが、粒径は、上記範囲で大きいことが好ましい。

また、前記光源部の各点光源間の距離をＬ、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （６）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌ／２Ｄ））／ｎ） （７）
の関係を満たす、請求項５の発明の形態とすることにより、発光源が点光源であっても、輝度ムラを防止できるものとしている。
特に、単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートを設けた、請求項２の発明の形態である場合には、互いに直交する２つの方向で輝度ムラを防止できる。

また、光源部が複数の色調の点光源を組み合せて用いたもので、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートは、同色の光源間隔をＬｃとしたとき、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、
前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （８）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌｃ／２Ｄ））／ｎ） （９）
の関係を満たす、請求項６の発明の形態とすることにより、発光する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装置とすることを可能としている。

点光源がＬＥＤ（発光ダイオード）である、請求項７の発明の形態とすることにより、色再現性が向上し、水銀を使用せず、発光源の寿命を長くすることができる。
複数の色調の光源を組み合わせて使用する必要のあるＬＥＤバックライトでは、色ムラを効率的に低減することができる。
従来の発明では、主に1 方向での視野角の制御とムラの低減を目的に開発を行ってきたが、ムラを低減する為に観察側に拡散を更に追加していた為、輝度の向上が十分に向上できなかった。

また、光源部は、その発光源の並ぶ間隔部に拡散作用を持つ反射層が形成されている、請求項８の発明の形態とすることにより、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、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効果を高めることができる。

また、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートの垂直入射光に対しての反射率が４０％以上である、請求項９の発明の形態とすることにより、輝度ムラ及び色ムラの低減効果を高めることができる。

また、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートに反射効果をもつ粒子が添加されている、あるいは、単位レンズの表面が反射効果をもつ粒子に覆われている、請求項１０の発明の形態とすることにより、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。
例えば、金属酸化物等の粒子を混在させることにより反射効果を上げることができ、このような粒子を、ここでは、反射効果をもつ粒子と言う。

また、レンチキュラーレンズシートの光源側にスペーサーが配置されている、請求項１１の発明の形態とすることにより、面光源と光源側のレンチキュラーレンズシートを所定の距離間隔に制御できるものとしている。

また、光が出射する側である観察者側に、偏光分離シートが配置されている、請求項１２の発明の形態とすることにより、ムラを低減させている。
反射型偏光性シートは、所謂、ＤＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）で、これによって片方の偏光成分が反射するのでムラの低減を効果的とする。
勿論、輝度上昇効果もある。

本発明は、上記のように、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部に平行に、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設した面光源装置であって、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができる、面光源装置の提供を可能とした。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の面光源装置の実施の形態の第１の例の構成と、該第１の例の面光源装置を用いた透過型表示装置の構成を示した概略図で、図２は本発明の面光源装置の実施の形態の第２の例の構成と、該第２の例の面光源装置を用いた透過型表示装置の構成を示した概略図で、図３はレンチキュラーレンズシートを示した斜視図で、図４は図３のＳ１−Ｓ２における断面の一部を拡大して示した断面図で、図５は光源部の各色ＬＥＤの配置を示した図で、図６は図１に示すレンチキュラーレンズシート１１に入射する光の進み方を説明するための図である。
図１〜図５中、１０は面光源装置、１１は第１のレンチキュラーレンズシート（単にレンチキュラーレンズシートとも言う）、１１ａはベース基材（シート部とも言う）、１１ｂはレンズ部、１１ｂ１はレンズ基材部、１１ｂ２は拡散層、１１ｃは拡散材、１１ｄは平坦部（谷部とも言う）、１１ｅは楕円、１２は第２のレンチキュラーレンズシート（単にレンチキュラーレンズシートとも言う）、１２ａはベース基材（シート部とも言う）、１２ｂはレンズ部、１３は（面状の）光源部、１３ａはＬＥＤ（発光ダイオード）、１３ｂは反射板、１３Ｒは赤色ＬＥＤ、１３Ｇは緑色ＬＥＤ、１３Ｂは青色ＬＥＤ、１３Ｒ−ＡはレッドのＬＥＤＡで、１３Ｒ−ＢはレッドのＬＥＤＢ、１４は反射型偏光シート、１７はＬＣＤパネル、１８は出射光、２０は透過型表示装置、３０は面光源装置、３１は第１のレンチキュラーレンズシート、３１ａはベース基材（シート部とも言う）、３１ｂはレンズ部、３２は第２のレンチキュラーレンズシート、３２ａはベース基材（シート部とも言う）、３２ｂはレンズ部、３３は面光源、３３ａはＬＥＤ（発光ダイオード）、３３ｂは反射板、３４は透明シート、３５は拡散シート、３６は反射型偏光シート、３７はＬＣＤパネル、３８は出射光、４０は透過型表示装置、Ｌ_1Rは第１の方向のレッド（Ｒ）のＬＥＤのピッチ、Ｌ_1Gは第１の方向のグリーン（Ｇ）のＬＥＤのピッチ、Ｌ_1Bは第１の方向のブルー（Ｂ）のＬＥＤのピッチ、Ｌ_2Rは第２の方向のレッド（Ｒ）のＬＥＤのピッチ、Ｌ_2Gは第２の方向のグリーン（Ｇ）のＬＥＤのピッチ、Ｌ_2Bは第２の方向のブルー（Ｂ）のＬＥＤのピッチ、５１、５２は光線である。

はじめに、本発明の面光源装置の実施の形態の第１の例を、図１に基づいて説明する。 第１例の面光源装置１０は、点光源の発光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）１３ａが、図５に示すように、互いに直交する第１の方向（Ｘ方向とも言う）、第２の方向（Ｙ方向とも言う））に、２次元的に、多数配列された面状の光源部１３を光源として用いた、面光源装置１０で、前記、面状の光源部１３ａに平行にして、楕円筒の一部である単位のレンズ部１１ｂ、１２ｂ（これを単位レンズとも言う）をその出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシート１１、１２の２枚を、単位レンズの長手方向が互いに直交するように配設したものであり、本例では、面状の光源部１３側から順に、スペーサ（図示していない）、第１のレンチキュラーレンズシート１１、第２のレンチキュラーレンズシート１２、反射型偏光シートを積層している。
第１例の面光源装置１０においては、特に、前記２枚のレンチキュラーレンズシート１１、１２には、それぞれ、その単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられている。
第１例の面光源装置１０の各部は、簡単には、以下のようなものである。
第１のレンチキュラーレンズシート１１、第２のレンチキュラーレンズシート１２は、いずれも、光制御シートとして機能するもので、光透過性があるアクリル樹脂に限らず他の光透過性がある熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、電離放射線硬化樹脂等からなる。
その作製は、例えば、屈折率１．４９の透明なアクリル樹脂を用いた押し出し成型により一体成型されている。
具体的には、拡散層１１ｂ２以外の部分を形成するアクリル樹脂と、また、拡散層１１ｂ２となる部分を形成する樹脂として、拡散層１１ｂ２以外の部分を形成する樹脂と同じアクリル樹脂に白色ビーズを所定の割合で添加した樹脂とを用いて、２層押し出し成型により形成する。
図示していないスペーサは、光源部１３と第１のレンチキュラーレンズシート１１との間に設けられ、両者の間隙を制御するもので、例えば、無色透明のシートないしフィルムが挙げられる。
反射型偏光性シート１４は、ＬＣＤパネル１７とレンチキュラーレンズシート１２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。
このような偏光分離シートとしては、例えば、ＤＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）が挙げられる。
ＬＣＤパネル２０は、透過型の液晶表示素子により形成されており、例えば、３０インチサイズで、８００×６００ドットの表示を行う。
ＬＥＤ１３ａは、バックライトとしての光源部１３を形成する点光源である。
点光源であるＬＥＤ１３ａの背面には、反射板１３ｂが設けられている。
反射板１３ｂは、ＬＥＤ１３ａのレンチキュラーレンズシート１１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１１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。

第１のレンチキュラーレンズシート１１について説明する。
図３は、第１のレンチキュラーレンズシート１１を示す斜視図である。
第１のレンチキュラーレンズシート１１は、光源部１３の発光源であるＬＥＤ１３ａから出射した光の輝度ムラ及び色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、その出光側に光を収束して出射する単位レンズ１１ｂが形成されている。
単位レンズ１１ｂは、連続する楕円筒の一部の形状となっており、第１のレンチキュラーレンズシート１１の出光側表面は、この単位レンズ１１ｂを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。
ここでは、第１のレンチキュラーレンズシート１１の単位レンズ１１ｂの長手方向は、ＬＣＤパネル（スクリーンとも言う）の第２の方向（Ｙ方向）となっている。
図４は、図３に示す第１のレンチキュラーレンズシート１１を、矢印で示したＳ１−Ｓ２断面で切断した拡大断面図であるが、以下に、各部のサイズの１例を挙げる。
例えば、単位レンズ１１ｂの断面形状は、図４に示した断面において、長半径が０．２１ｍｍ、短半径が０．０７ｍｍの楕円１１ｅの一部となっており、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おり、また、第１のレンチキュラーレンズシート１１の厚さは１ｍｍであり、単位レンズ１１ｂの間には、平坦部１１ｄが設けられており、平坦部１１ｄから単位レンズ１１ｂの頂点までの高さ（単位レンズの高さ）は、０．０８ｍｍとする。
尚、上述の寸法で単位レンズ１１ｂを配置したことにより、隣り合う単位レンズ１１ｂに挟まれた谷部における単位レンズ１１ｂ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１１の法線との成す角度である単位レンズ端部角度θは、１５°となる。
ここで、単位レンズ１１ｂの表面凸形状を形成する楕円形状の長半径の長さは、短半径の長さの２．５倍以上、５倍以下であることが、輝度ムラを低減するため望ましい。
これは、長半径の長さを短半径の長さの略２．５倍とすることにより、光制御シート１４に異なる入射角度かつ同じ光強度で入射する入射光が入射した場合であっても、それぞれの入射光が正面方向（出射角度０度方向）へ出射する成分を略同量とできるからである。
上述の寸法の場合、単位レンズ１１ｂの表面凸形状は、長半径Ａ＝０．２１ｍｍ、短半径Ｂ＝０．０７ｍｍの楕円筒となっており、この条件を満たしている。
単位レンズ１１ｂの表面凸形状を形成する楕円形状の長半径の長さは、短半径の長さの２．５倍よりも小さいと、発光源１３に近い位置の輝度が高くなり、色ムラが低減できないが、２．５倍以上とすることにより、色ムラを低減できる。
図４に示すように、第１のレンチキュラーレンズシート１１の単位レンズ１１ｂの観察側の表層内側部分（出光側）には、拡散材１１ｃを含む拡散層１１ｂ２が単位レンズ１１ｂの凸形状に沿って設けられているが、本例では、前記２枚の一方の、光源側の第１のレンチキュラーレンズシート１１の、レンズ１１ｂの拡散層１１ｂ２の厚さをｔ２、拡散材の平均粒径ｒ２は、レンズピッチをＰ２とし、第１のレンチキュラーレンズシート１１ついては、ｉ＝２として、
Ｐｉ×（１／５）≦ｔｉ≦Ｐｉ×（２／３） （４）
且つ、
ｒｉ≦１５μｍ、かつ、ｒｉ≦Ｐｉ×（１／１０） （５）
の関係である。
このようにすることにより、拡散層の効果を十分得ながら、屈折して抜ける光の光路中に拡散層を確実に形成することができる。
例えば、拡散層１１ｂ２として、ベースとなるアクリル樹脂１００重量部に対して平均粒径Φ＝０．０１ｍｍの白色ビーズが光拡散粒子、即ち拡散材として２０重量部添加されているものを用い、各部が先に述べた寸法のレンチキュラーレンズシート１１において、拡散層１１ｂ２の単位レンズ１１ｂの頂部付近の厚さｔ＝０．０２５ｍｍとなるように形成する。
尚、拡散層層１１ｂ２の厚さｔは、単位レンズ１１ｂの並ぶピッチＰとの関係で、
Ｐ／１０≦ｔ２≦Ｐ／３ （１０）
を満たしていることが、単位レンズ１１ｂの斜面で全反射する光を効率的に拡散及び散乱させ、減衰させるために望ましい。
上記においては、Ｐ＝０．１ｍｍ、ｔ＝０．０２５ｍｍであるから、式（１０）を満たしている。

第１のレンチキュラーレンズシート１１は、単位レンズ１１ｂが形成されていることにより、第１のレンチキュラーレンズシート１１に対して垂直に入射する光の略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１３ｂ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、輝度ムラ及び色ムラを防止する作用を得るためである。
尚、第１のレンチキュラーレンズシート１１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、輝度ムラ及び色ムラ防止の効果を得るためには望ましい。

第１の例においては、図４に示すように、第１のレンチキュラーレンズシート１１の単位レンズ１１ｂの観察側の表層内側部分（出光側）には、拡散層１１ｂ２が単位レンズ１１ｂの凸形状に沿って設けられているが、第２のレンチキュラーレンズシート１２の単位レンズ１１ｂの観察側の表層内側部分（出光側）にも、同じく、拡散層１１ｂ２が設けられている。
本例においては、特に、該２枚の一方の、光源部１３側の第１のレンチキュラーレンズシート１１について、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ１、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ１ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ１μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ２、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ２ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ２μｍとし、該２枚の他方の、光が出射する側である観察者側の第２のレンチキュラーレンズシート１２について、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ３、該拡散材の濃度をｄ３重量部、平均厚さをｔ３ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ３μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ４、該拡散材の濃度をｄ４重量部、平均厚さをｔ４ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ４μｍとし、ｉを１〜４の整数の１つとして
ｆ（ｉ）＝（∂ｎｉ×ｄｉ×ｔｉ）／ｒｉ
としたとき、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（２） （１）
の関係式と、
ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（４） （２）
の関係式とを満足している。
これにより、２枚の単位レンズを設けたレンチキュラーレンズシートを互いに単位レンズの長手方向が直交するように配し、直交する２方向の好適な視野角を実現でき、輝度の向上も図れ、更に、該単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートには、単位レンズの出光側に、拡散層が設けられ、且つ、（１）式の関係を満足することにより、輝度及び色を効率的に均一化して、収束させて、集光硬化を損なうことなく輝度ムラ、色ムラを解消しつつ、ピーク輝度を向上させることができるものとしている。
また、本例においては、レンチキュラーレンズシート１１、１２の単位のレンズ部１１ｂの出光側の拡散層１１ｂ２（図４参照）の、拡散材１１ｃとベース基材部１１ｂ１（図４参照）との屈折率差の平均値∂ｎ_a は、
∂ｎ_a ≧０．０３ （３）
である。
このようにすることにより、各単位のレンズ部１１ｂの出光側の拡散層１１ｂ２（図４参照）における拡散性を効果的なものにできる。

次いで、光源部１３を、図５に基づいて、説明する。
図５は、発光源であるＬＥＤ１３ａを観察側から見た配列状態を示した図である。
本例の光源部１３には、発光波長分布が異なる３種類の発光源、すなわち赤色の発光を行う赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色の発光を行う緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色の発光を行う青色ＬＥＤ１３Ｂが規則正しく２次元方向に格子状に配列されている。
その配列順序は、第１の方向（Ｘ方向）において、図５の左側最上端から赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、・・・と並んでいる。 そして、第２の方向（Ｙ方向）に一段下がった位置では、赤色ＬＥＤ１３Ｒの下（図４中における下方、以下同じ）に緑色ＬＥＤ１３Ｇが配置され、図５の最上端の緑色ＬＥＤ１３Ｇの下に青色ＬＥＤ１３Ｂが配置されるように、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂ、・・・と並んでいる。
なお、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）において各ＬＥＤが並んでいる間隔Ｌ0 は、いずれも等しい間隔である。
例えば、間隔Ｌ0 が１２．５ｍｍの場合、第１の方向（Ｘ方向）において、同一色の赤色ＬＥＤ１３Ｒが並ぶ間隔（赤色の波長別ＬＥＤ間隔）Ｌ_1R＝２×Ｌ0 ＝２５ｍｍであり、同じく緑色ＬＥＤ１３Ｇが並ぶ間隔（緑色の波長別ＬＥＤ間隔）Ｌ_1G＝２×Ｌ0 ＝２５ｍｍ、青色ＬＥＤ１３Ｂが並ぶ間隔（青色の波長別ＬＥＤ間隔）Ｌ_1B＝２×Ｌ0 ＝２５ｍｍである。
同様に、第２の方向（Ｙ方向）において、同一色の赤色ＬＥＤ１３Ｒが並ぶ間隔Ｌ_2R ＝２×Ｌ0 ＝２５ｍｍであり、同じく緑色ＬＥＤ１３Ｇが並ぶ間隔Ｌ_2G＝２×Ｌ0 ＝２ ５ｍｍ、青色ＬＥＤ１３Ｂが並ぶ間隔Ｌ_2B＝２×Ｌ0 ＝２５ｍｍである。
このように、本例の光源部１３に設けられた３種類（３色）のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、第１の方向（Ｘ方向）、第２の方向（Ｙ方向）の両方向で各色の波長別ＬＥＤ間隔がいずれもＬ＝２５ｍｍで一定となっており、ＬＥＤの発光波長分布によらず等しい。
なお、上述したＬＥＤの配列は、一例に過ぎず、複数種類のＬＥＤのうちで発光波長分布が略等しいＬＥＤが単位レンズの並ぶ方向で並ぶ間隔である波長別ＬＥＤ間隔を略一定とし、この波長別ＬＥＤ間隔が、ＬＥＤの発光波長分布によらず略等しいようにすれば、上述の例以外の配列順序であってもよい。

次に、本例の第１のレンチキュラーレンズシート１１の第１の方向（Ｘ方向）断面での、入射する光の進み方と輝度ムラについて、図６に基づいて説明する
尚、図６では、説明を簡単にするため、散乱層１１ｂ２を省略して示している。
面光源装置における輝度ムラは、発光源であるＬＥＤ１３ａ（１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ）の真上付近が明るく、発光源であるＬＥＤ１３ａから最も遠い位置、すなわち隣り合うＬＥＤ１３ａの中間位置の真上付近が暗くなることが多い。
第１のレンチキュラーレンズシート１１の単位レンズ１１ｂは、ＬＥＤ１３ａ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６中の光線５２参照）、ＬＥＤ１３ａ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、ＬＥＤ１３ａ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、ＬＥＤ１３ａ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、ＬＥＤ１３ａと第１のレンチキュラーレンズシート１１との位置関係により決まる。
そして、ＬＥＤ１３ａから直接第１のレンチキュラーレンズシート１１へ到達する光の入射角度が最も大きくなるのは、ＬＥＤ１３ａの中間位置の真上付近である。
また、本例のＬＥＤ１３ａは、発光波長分布の異なる３種類（３色）の赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＫＥＤ１３Ｂを有していることから、仮に各色のＬＥＤが発光する光毎に輝度ムラが生じてしまうと、面光源装置として得られる照明光には、輝度ムラに加えて色ムラが生じてしまう。
したがって、赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂのそれぞれを独立して発光させた場合に、それぞれの発光源からの光を、輝度ムラなく均一に出射させる必要がある。
すなわち、赤色ＬＥＤ１３Ｒからの赤い光が全体に輝度ムラなく均一に出射し、緑色ＬＥＤ１３Ｇからの緑の光が全体に輝度ムラなく均一に出射し、さらに、青色ＬＥＤ１３Ｂからの青い光が全体に輝度ムラなく均一に出射する必要がある。
そこで、本例では、第１の方向（Ｘ方向）断面での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、ＬＥＤ１３ａ及び第１のレンチキュラーレンズシート１１の配置関係に着目し、輝度ムラ及び色ムラを防ぐために必要なこれらの間の関係を規定している。
第２のレンチキュラーレンズシート１２の第２の方向（Ｙ方向）断面での、入射する光の進み方と輝度ムラについても、同様で、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、ＬＥＤ１３ａ及び第２のレンチキュラーレンズシート１２の配置関係に着目し、輝度ムラ及び色ムラを防ぐために必要なこれらの間の関係を規定している。
本例では、このようにすることにより、単位レンズの長手方向が互いに直交する第１のレンチキュラーレンズシート１１、第２のレンチキュラーレンズシート１２にて、発光源であるＬＥＤ１３Ｒからの照明光の、第１の方向（Ｘ方向）、第２の方向（Ｙ方向）の２方向における輝度ムラ、色ムラを防止している。
ここでは、発光源である赤色ＬＥＤ１３Ｒについて述べたが、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂについても基本的には同じで、本例では、赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂから出射する３色の光全てについて、輝度ムラをなくして、その結果色ムラもないようにしている。

更に、輝度ムラを防止する構成につい具体的に説明する。
３種類のＬＥＤをまとめて説明すると複雑になるので、最初に、赤色ＬＥＤ１３Ｒから出射する赤い光の輝度ムラを防止する構成について説明する。
３種類のＬＥＤ１３ａのうちで発光波長分布が略等しいＬＥＤが単位レンズ１１の並ぶ方向で並ぶ間隔を、波長別ＬＥＤ間隔Ｌとする。
赤色ＬＥＤ１３Ｒについてみると、第１の方向（Ｘ方向）における赤色ＬＥＤ１３Ｒの波長別ＬＥＤ間隔Ｌ＝Ｌ_1Rである（図５参照）。
また、ＬＥＤ１３ａと第１のレンチキュラーレンズシート１１との距離をＤとする。
図６中に示すようにＬＥＤ１３Ｒ−ＡからＬＥＤ１３Ｒ−Ｂに近寄るような方向へ進んで直接第１のレンチキュラーレンズシート１１へ入射する光線５１を考える。
この光線５１の入射する位置がＬＥＤ１３Ｒ−ＡからＬＥＤ１３Ｒ−Ｂ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１１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（６）、（７）となる。
ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （６）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌ／２Ｄ））／ｎ） （７）
ここで、ｎは、単位レンズ１１を形成する素材の屈折率であり、Φは、光線５１がレンチキュラーレンズシート１１に入射するときの屈折角である。
このように規定して、赤色ＬＥＤ１３Ｒが発光する照明光の、第１レンチキュラーレンズシート１１の第１の方向（Ｘ方向）断面で輝度ムラ及び色ムラを低減できる。
ここで、Ｌ＝Ｌ_1R＝２５ｍｍ、Ｄ＝２０ｍｍ、ｎ＝１．４９とした場合、Φ＝２１° となり、また、θ＝１５°である。

ここで、この具体的な値を、式（６）に代入すると、式（６）中の（ｎ＊ｃｏｓ（Φ＋θ））部分が１以上となり計算不能となるが、このような場合には、単位レンズ１１ｂに挟まれた谷部１１ｄのレンズ面において光が全反射する。
よって、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、輝度ムラ及び色ムラの防止効果を得ることができ、式（６）及び式（７）を満足することと同等の効果を得られる。
よって、式（６）で計算不能となる場合であっても、以下の式（１１）及び式（１２）を満たせば、式（６）及び式（７）を満足する場合と同様に、輝度ムラ及び色ムラを低減できる。
ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ）＞１ （１１）
Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌ／２Ｄ）) ／ｎ） （１２）

次に、赤色ＬＥＤ１３Ｒが発光する照明光の、第２レンチキュラーレンズシート１２の第２の方向（Ｙ方向）の断面での進み方と輝度ムラとについて説明する。
図１に戻って、第２レンチキュラーレンズシート１２は、出射面に形成された単位レンズ１２ｂの形状が第１のレンチキュラーレンズシート１１と単位レンズ１１ｂと同一形状のシートであり、第１のレンチキュラーレンズシート１１の単位レンズ１１ｂの並ぶ方向に対して単位レンズ１２ｂ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。
第２レンチキュラーレンズシート１２の第２の方向（Ｙ方向）断面で光の進み方と輝度ムラについても、第１レンチキュラーレンズシート１１の第１の方向（Ｘ方向）断面で光の進み方と輝度ムラと同様に考えることができる。
第２のレンチキュラーレンズシート１２においても、第１のレンチキュラーレンズシート１１と同様、（６）、（７）式を満たすように設定することにより、ＬＥＤ１３Ｒが発光する照明光の、第２レンチキュラーレンズシート１２の第２の方向（Ｙ方向）断面で輝度ムラ及び色ムラを低減できる。

したがって、第２のレンチキュラーレンズシート１２を第１のレンチキュラーレンズシート１１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、直交する２方向において、輝度ムラ及び色ムラを低減できる。
尚、本例では、第２のレンチキュラーレンズシート１２として第１のレンチキュラーレンズシート１１と同一形状のシートを配置したが、これに限らず、第１のレンチキュラーレンズシート１１とは形状、材質等が全く異なるシートを配置してもよい。
第２の方向（Ｙ方向）においても、第１の方向（Ｘ方向）の場合と同様に考えることができる。
第２の方向（Ｙ方向）における赤色ＬＥＤ１３Ｒの波長別ＬＥＤ間隔Ｌ＝Ｌ_2Rであるが、 ここでは、Ｌ＝Ｌ_1R＝Ｌ_2Rとなっており、第１の方向（Ｘ方向）と等しくなっている。
第２のレンチキュラーレンズシート１２は、第１のレンチキュラーレンズシート１１と同一形状のシートであるから、第２の方向（Ｙ方向）において赤色ＬＥＤ１３Ｒから進む照明光は、基本的には、第１の方向（Ｘ方向）と同様な光の進み方をすることになる。
尚、第２のレンチキュラーレンズシート１２は、第１のレンチキュラーレンズシート１１よりもＬＥＤ１３ａからの距離が離れている。
赤色ＬＥＤ１３Ｒが発光する照明光は、第２の方向（Ｙ方向）においても、輝度ムラなく均一に出射する。

このように、赤色ＬＥＤ１３Ｒについては、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）の両方向において、上述のように式（６）及び式（７）を満たす関係にあり、赤色ＬＥＤ１３Ｒが発光する赤い照明光は、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）の両方向において、輝度ムラなく出射する。

次に、緑色ＬＥＤ１３Ｇ及び青色ＬＥＤ１３Ｂが発光する照明光について、第２レンチキュラーレンズシート１２の第２の方向（Ｙ方向）の断面での進み方と輝度ムラとについて説明する。
上述した赤色ＬＥＤ１３Ｒの場合と同様に、緑色ＬＥＤ１３Ｇ及び青色ＬＥＤ１３Ｂについても、先に示した式（６）及び式（７）、又は、式（１１）及び式（１２）を満足すれば、緑色ＬＥＤ１３Ｇ及び青色ＬＥＤ１３Ｂが発光する照明光は、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）の両方向において、輝度ムラなく出射できる。
尚、ここで、図５に戻って、緑色ＬＥＤ１３Ｇ及び青色ＬＥＤ１３Ｂの配列されている間隔は、赤色ＬＥＤ１３Ｒの場合と等しくなっている。
すなわち、波長別ＬＥＤ間隔Ｌ＝Ｌ_2R＝Ｌ_1R＝Ｌ_2G＝Ｌ_1G＝Ｌ_2B＝Ｌ_1Bで、例えば、２５ｍｍとなっており、３種類のＬＥＤ１３ａのいずれも第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）について等しくなっているから、赤色ＬＥＤ１３Ｒについて、式（６）及び式（７）、又は、式（１１）及び式（１２）を満足していれば、緑色ＬＥＤ１３Ｇ及び青色ＬＥＤ１３Ｂについても、同様に、式（６）及び式（７）、又は、式（１１）及び式（１２）を満足していることになる。

本例では、レンチキュラーレンズシート１１、１２、及び、各種のＬＥＤ１３ａが式（４）及び式（５）を満足しているので、３種類の赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂのそれぞれについて、そ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、３種類のＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂの配列位置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、３種類のＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂのそれぞれが発光する照明光について、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。
よって、発光源であるＬＥＤの種類によって輝度が部分的に異なる等、色ムラが生じることもない。
また、第１のレンチキュラーレンズシート１１と第２のレンチキュラーレンズシート１２とを直交させて配置したので、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）ともに光を制御することができ、輝度ムラ及び色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。
さらに、本例によれば、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、輝度ムラ及び色ムラのない面光源とすることができる。

次に、本発明の面光源装置の実施の形態の第２の例を、図２に基づいて説明する。
第２の例の面光源装置３０は、点光源の発光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）３３ａが、第１の例と同様の配列で、図５に示すように、互いに直交する第１の方向（Ｘ方向とも言う）、第２の方向（Ｙ方向とも言う））に、２次元的に、多数配列された面状の光源部３３を光源として用いた、面光源装置で、前記、面状の光源部３３に平行にして、楕円筒の一部である単位のレンズ部３１ｂ（これを単位レンズとも言う）をその出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシート３１、３２の２つを、単位レンズの長手方向が互いに直交するように配設したものであり、本例では、面状の光源部３３側から順に、スペーサ（図示していない）、透明シート３４、第１のレンチキュラーレンズシート３１、第２のレンチキュラーレンズシート３２、拡散シート３５、反射型偏光シート３６を積層している。
第１のレンチキュラーレンズシート３１、第２のレンチキュラーレンズシート３２、反射型偏光シート３６については、第１の例と、同じものを用いた。
透明シート３４は、ＬＥＤ３３ａと第１のレンチキュラーレンズシート３１との間に設けられた略無色透明なシートである。
この透明シート３４は、レンチキュラーレンズシート３１、３２、拡散シート３５、反射型偏光性シート３６の剛性を補うために設けられている。
尚、透明シート３４と反射板３３ｂとの間には、透明シート３４よりも出射側に設けられた各種光学シートと発光源１３との間隔を一定に保つための図示していない透明なスペーサが設けられている。
拡散シート３５は、出射側に微細な凹凸が形成され、出射側の表面形状がいわゆるマット面となっていることにより、光を拡散出射するシートである。
本例の拡散シート３５のヘイズ値は、略８０である。
ここで、拡散シート３５のヘイズ値は、５０以上とすることが、輝度ムラを低減するとともに正面輝度を向上するために望ましい。
特に、本例の拡散シート３５のように表面の形状によりヘイズ値が高くなる場合には、レンズ効果によって正面輝度を向上する効果が高く、また、ヘイズ値が大きいほど、輝度ムラを低減できる。
反射型偏光性シート３６は、ＬＣＤパネル３７と第２のレンチキュラーレンズシート３２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。 第２の面光源装置３０においても、第１の例と同じ、第１のレンチキュラーレンズシート３１、第２のレンチキュラーレンズシート３２とを備えており、第１の例と同様の硬化を得ることができる。

（実施例）
上記第１の例において、以下の、レンチキュラーレンズシート１１、１２を用い、更に、各レンチキュラーレンズシートの光源側に、厚さ１．５ｍｍの透明な樹脂シートを配し、且つ、光源部１３と第１のレンチキュラーレンズシート１１との間隔Ｄを２０ｍｍ、同色のＬＥＤ間隔Ｌを５０ｍｍとした面光源装置を用い、ＬＣＤ表示装置２０について、色ムラを目視により検査したが、色ムラは観察できなかった。
各レンチキュラーレンズシートは、上記第１の例と同じ構造のもので、いずれも、その厚さを１ｍｍで、単位レンズ１１ｂは、図４に示した断面の長半径が０．２１ｍｍ、短半径が０．０７ｍｍの楕円の楕円筒の一部で、単位レンズ１１ｂのピッチはＰ＝０．１ｍｍで、平坦部１１ｄから単位レンズ１１ｂの頂点までの高さ（単位レンズの高さ）は０．０８ｍｍで、拡散層１１ｂ２の、単位レンズ１１ｂの頂部付近の厚さｔ＝０．０２５ｍｍで、且つ、その光源部１３側の平面側はクリアとし、そのレンズ側は、ｎ_a が０．０４（ベースの屈折率１．５３、拡散材の屈折率１．４９）、ｄが２０重両部、ｒが５μｍである。
尚、光源部の間隔Ｌ０（図５参照）を２５ｍｍとした。

本発明の面光源装置の実施の形態の第１の例の構成と、該第１の例の面光源装置を用いた透過型表示装置の構成を示した概略図である。 本発明の面光源装置の実施の形態の第２の例の構成と、該第２の例の面光源装置を用いた透過型表示装置の構成を示した概略図である。 レンチキュラーレンズシートを示した斜視図である。 図３のＳ１−Ｓ２における断面の一部を拡大して示した断面図である。 光源部の各色ＬＥＤの配置を示した図である。 図１に示すレンチキュラーレンズシート１１に入射する光の進み方を説明するための図である。

符号の説明

１０ 面光源装置
１１ 第１のレンチキュラーレンズシート（単にレンチキュラーレンズシートとも言う）
１１ａ ベース基材（シート部とも言う）
１１ｂ レンズ部
１１ｂ１ レンズ基材部
１１ｂ２ 拡散層
１１ｃ 拡散材
１１ｄ 平坦部（谷部とも言う）
１１ｅ 楕円
１２ 第２のレンチキュラーレンズシート（単にレンチキュラーレンズシートとも言う）
１２ａ ベース基材（シート部とも言う）
１２ｂ レンズ部
１３ （面状の）光源部
１３ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１３ｂ 反射板
１３Ｒ 赤色ＬＥＤ
１３Ｇ 緑色ＬＥＤ
１３Ｂ 青色ＬＥＤ
１３Ｒ−Ａ レッドのＬＥＤＡ
１３Ｒ−Ｂ レッドのＬＥＤＢ
１４ 反射型偏光シート
１７ ＬＣＤパネル
１８ 出射光
２０ 透過型表示装置
３０ 面光源装置
３１ 第１のレンチキュラーレンズシート
３１ａ ベース基材（シート部とも言う）
３１ｂ レンズ部
３２ 第２のレンチキュラーレンズシート
３２ａ ベース基材（シート部とも言う）
３２ｂ レンズ部
３３ 面光源
３３ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）
３３ｂ 反射板
３４ 透明シート
３５ 拡散シート
３６ 反射型偏光シート
３７ ＬＣＤパネル
３８ 出射光
４０ 透過型表示装置
Ｌ_1R 第１の方向のレッド（Ｒ）のＬＥＤのピッチ
Ｌ_1G 第１の方向のグリーン（Ｇ）のＬＥＤのピッチ
Ｌ_1B 第１の方向のブルー（Ｂ）のＬＥＤのピッチ
Ｌ_2R 第２の方向のレッド（Ｒ）のＬＥＤのピッチ
Ｌ_2G 第２の方向のグリーン（Ｇ）のＬＥＤのピッチ
Ｌ_2B 第２の方向のブルー（Ｂ）のＬＥＤのピッチ
５１、５２ 光線

Claims (13)

1. 点光源である発光源が２次元方向に多数配列された面状の光源部を光源として用いた、面光源装置であって、前記、面状の光源部に平行にして、楕円筒の一部である単位レンズを出光側に突出して、多数、配列したレンチキュラーレンズシートを、複数、配設し、前記複数のレンチキュラーレンズシートの、少なくとも１つには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられていることを特徴とする面光源装置。
2. 請求項１に記載の面光源装置であって、前記複数のレンチキュラーレンズシートのうち、単位レンズの長手方向が互いに直交する２枚のレンチキュラーレンズシートには、前記単位レンズの出光側に、その表面形状に沿い拡散層が設けられており、該２枚の一方の、光源側のレンチキュラーレンズシートについて、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ１、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ１ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ１μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ２、該拡散材の濃度をｄ１重量部、平均厚さをｔ２ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ２μｍとし、該２枚の他方の、光が出射する側である観察者側のレンチキュラーレンズシートについて、その光源側層の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ３、該拡散材の濃度をｄ３重量部、平均厚さをｔ３ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ３μｍとし、そのレンズの出光側の拡散材とベース基材との屈折率差の平均を∂ｎ４、該拡散材の濃度をｄ４重量部、平均厚さをｔ４ｍｍ、拡散材の平均粒径をｒ４μｍとし、ｉを１〜４の整数の１つとして
   ｆ（ｉ）＝（∂ｎｉ×ｄｉ×ｔｉ）／ｒｉ
   としたとき、
   ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（２） （１）
   の関係式と、
   ｆ（１）≦ｆ（３）≦ｆ（４） （２）
   の関係式とを満足することを特徴とする面光源装置。
3. 請求項１ないし２のいずれか１項に記載の面光源装置であって、
   前記単位レンズの出光側の拡散層の、拡散材とベース基材との屈折率差の平均値∂ｎ_a は、
   ∂ｎ_a ≧０．０３ （３）
   であることを特徴とする面光源装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の面光源装置であって、前記２枚の一方の、光源側のレンチキュラーレンズシートの、拡散層の厚さをｔ２、拡散材の平均粒径ｒ２は、レンズピッチをＰ２とし、前記２枚の他方の、光が出射する側である観察者側のレンチキュラーレンズシートの拡散層の厚さをｔ４、拡散材の平均粒径ｒ４は、レンズピッチをＰ４とし、前記一方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝２として、また、前記他方のレンチキュラーレンズシートについては、ｉ＝４として、いずれも、
   Ｐｉ×（１／５）≦ｔｉ≦Ｐｉ×（２／３） （４）
   且つ、
   ｒｉ≦１５μｍ、かつ、ｒｉ≦Ｐｉ×（１／１０） （５）
   の関係であることを特徴とする面光源装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の面光源装置であって、前記光源部の各点光源間の距離をＬ、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
   ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （６）
   Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌ／２Ｄ））／ｎ） （７）
   の関係を満たすことを特徴とする面光源装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の面光源装置であって、光源部が複数の色調の点光源を組み合せて用いたもので、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートは、同色の光源間隔をＬｃとしたとき、前記光源部とレンチキュラーレンズシート間の間隔をＤ、前記単位レンズの接面とレンチキュラーレンズシートのシート面の法線との成す角の最大値をθ、単位レンズの屈折率をｎとしたとき、
   ＣＯＳ^-1（ｎ＊ＣＯＳ（Φ+θ））≦θ （８）
   Φ＝ＳＩＮ^-1（ＳＩＮ（ＴＡＮ^-1（Ｌｃ／２Ｄ））／ｎ） （９）
   の関係を満たすことを特徴とする面光源装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の面光源装置であって、点光源がＬＥＤ（発光ダイオード）であることを特徴とする面光源装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の面光源装置であって、光源部は、その発光源の並ぶ間隔部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。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の面光源装置であって、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートの垂直入射光に対しての反射率が４０％以上であることを特徴とする面光源装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の面光源装置であって、少なくとも１枚のレンチキュラーレンズシートに反射効果をもつ粒子が添加されている、あるいは、単位レンズの表面が反射効果をもつ粒子に覆われていることを特徴とする面光源装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の面光源装置であって、レンチキュラーレンズシートの光源側にスペーサーが配置されていることを特徴とする面光源装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の面光源装置であって、光が出射する側である観察者側に、偏光分離シートが配置されていることを特徴とする面光源装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の面光源装置を、表示用パネルのバックライト用として用いていることを特徴とする透過型表示装置。
    
    

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