JP5699375B2 - 面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、面光源装置、これを備える透過型表示装置に関するものである。
液晶テレビ等の液晶透過型表示装置には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル（液晶表示パネル）に対して、背面側から照明する面光源装置が備えられている。この面光源装置は、大別すると、光学シート等の光学部材の直下に光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型とに分類される。
エッジライト型の面光源装置では、ＬＣＤパネルに対して側方に位置する光源からの光を導く導光板を用いる導光板方式が広く知られている。この導光板方式では、光源からの光は、導光板の側面（入光面）から入射し、導光板の出光面と背面とで反射を繰り返しながら導光板内を他方の側面側に進み、導光方向に進むにつれて少しずつ出光面から出射する。これにより、導光方向における導光板からの出射光量の均一化を図っている（例えば、特許文献１）。
この導光板方式のエッジライト型の面光源装置は、直下型の面光源装置に比べて、面光源装置自体の厚さを薄くできるといった利点を有し、広く利用されている。
この導光板方式のエッジライト型の面光源装置は、直下型の面光源装置に比べて、面光源装置自体の厚さを薄くできるといった利点を有し、広く利用されている。
しかし、前述の特許文献１のような従来の導光板方式の面光源装置では、構成部材が多い。特に、導光板は、印刷導光板等を用いた場合には、偏向光学シートのような他の光学部材に比べて、厚みも重量も大きくなるため、面光源装置全体として重量が大きくなるという問題や、コストが高くなるという問題があった。
さらに、面光源装置の光学的な性能として、光源からの光を効率よく収束し、映像の輝度を高め、かつ、好適な視野角を実現することは、常々求められることである。
さらに、面光源装置の光学的な性能として、光源からの光を効率よく収束し、映像の輝度を高め、かつ、好適な視野角を実現することは、常々求められることである。
本発明の課題は、部材点数の低減及び軽量化が可能であり、かつ、明るく好適な視野角を有する面光源装置、及び、これを備える透過型表示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、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状（１４３，２４３）が複数配列された偏向光学シート（１４，２４）と、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部（１２）と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面（１４３ａ，１４３ｂ、２４３ａ，２４３ｂ）と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面（１４３ｂ，１４３ａ、２４３ｂ，２４３ａ）とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列（１２Ａ，１２Ｂ）を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）であること、を特徴とする面光源装置（１０）である。
請求項２の発明は、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、α≦７０°を満たすこと、を特徴とする面光源装置である。
請求項３の発明は、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）であり、前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、α≦７０°を満たすこと、を特徴とする面光源装置である。
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、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状（１４３，２４３）が複数配列された偏向光学シート（１４，２４）と、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部（１２）と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面（１４３ａ，１４３ｂ、２４３ａ，２４３ｂ）と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面（１４３ｂ，１４３ａ、２４３ｂ，２４３ａ）とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列（１２Ａ，１２Ｂ）を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）であること、を特徴とする面光源装置（１０）である。
請求項２の発明は、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、α≦７０°を満たすこと、を特徴とする面光源装置である。
請求項３の発明は、透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、を備え、前記単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、前記光源部は、前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）であり、前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、α≦７０°を満たすこと、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、前記単位光学形状（１４３，２４３）は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状において、前記単位光学形状の頂点（ｔ）と、隣接する前記単位光学形状の間の接点となる点（ｖ）とを通る線分の長さをＬとし、前記全反射面（１４３ａ，１４３ｂ、２４３ａ，２４３ｂ）と前記線分との距離の最大値をｄとするとき、０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌという関係を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０）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）は、前記偏向光学シート（１４，２４）に対して、前記単位光学形状（１４３，２４３）の配列方向の中央に対向する位置に配置され、前記光源部から発せられた光は、少なくとも前記偏向光学シートの光源部側の端部に配置された側面反射部（１３ｂ）によって正反射されて前記偏向光学シートに入射すること、を特徴とする面光源装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の面光源装置において、前記光源部（１２）から発せられた光は、前記光源部の前記偏向光学シート（１４）とは反対側に配置された背面反射部（１３ａ）と、前記側面反射部（１３ｂ）とによって反射されて、前記偏向光学シートに入射すること、を特徴とする面光源装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の面光源装置において、前記光源部（１２）から発せられた光は、前記光源部の前記偏向光学シート（１４）とは反対側に配置された背面反射部（１３ａ）と、前記側面反射部（１３ｂ）とによって反射されて、前記偏向光学シートに入射すること、を特徴とする面光源装置（１０）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（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。
請求項８の発明は、請求項７に記載の透過型表示装置において、前記透過型表示部（１１）の前記面光源装置（１０）とは反対側に、略四角柱形状の第２単位光学形状（１５３）が、前記偏向光学シート（１４）の前記単位光学形状（１４３，２４３）の配列方向とは直交する方向に配列されている視野角拡大シート（１５，３５）を備えること、を特徴とする透過型表示装置（１）である。
請求項９の発明は、請求項８に記載の透過型表示装置において、前記第２単位光学形状（１５３）の間の溝となる部分（３５４）に、拡散材（ｋ）が充填されていること、を特徴とする透過型表示装置（１）である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の透過型表示装置において、前記透過型表示部（１１）の前記面光源装置（１０）とは反対側に、略四角柱形状の第２単位光学形状（１５３）が、前記偏向光学シート（１４）の前記単位光学形状（１４３，２４３）の配列方向とは直交する方向に配列されている視野角拡大シート（１５，３５）を備えること、を特徴とする透過型表示装置（１）である。
請求項９の発明は、請求項８に記載の透過型表示装置において、前記第２単位光学形状（１５３）の間の溝となる部分（３５４）に、拡散材（ｋ）が充填されていること、を特徴とする透過型表示装置（１）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）透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部とを備え、単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、入射面に対向し入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、全反射面及び入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、光源部は、単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、単位光学形状の配列方向に平行であって偏向光学シートのシート面に直交する断面において、偏向光学シートに対して、単位光学形状が形成されている面側であって単位光学形状の配列方向の側方側から、単位光学形状配列方向において斜めに光を投射するものとした。
従って、単位光学形状は、その入射面及び全反射面が外側に凸となる曲面又は屈面であるので、単位光学形状配列方向において、略正面方向へ光を偏向して出射し、略正面方向の明るさを維持しつつ、その曲面又は屈面の形状によって出射角度を広げ、適度な視野角を実現することができる。
また、一般的な面光源装置において最も厚さや重量が大きい導光板を使用せずともシート面から略均一な明るさで光を出射できるので、部品点数を抑え、面光源装置の軽量化を実現でき、生産コストを抑えることができる。
（１）透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部とを備え、単位光学形状は、光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、入射面に対向し入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、全反射面及び入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、光源部は、単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、単位光学形状の配列方向に平行であって偏向光学シートのシート面に直交する断面において、偏向光学シートに対して、単位光学形状が形成されている面側であって単位光学形状の配列方向の側方側から、単位光学形状配列方向において斜めに光を投射するものとした。
従って、単位光学形状は、その入射面及び全反射面が外側に凸となる曲面又は屈面であるので、単位光学形状配列方向において、略正面方向へ光を偏向して出射し、略正面方向の明るさを維持しつつ、その曲面又は屈面の形状によって出射角度を広げ、適度な視野角を実現することができる。
また、一般的な面光源装置において最も厚さや重量が大きい導光板を使用せずともシート面から略均一な明るさで光を出射できるので、部品点数を抑え、面光源装置の軽量化を実現でき、生産コストを抑えることができる。
（２）単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状において、単位光学形状の頂点と、隣接する単位光学形状の間の接点となる点とを通る線分の長さをＬとし、全反射面と線分との距離の最大値をｄとするとき、０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌという関係を満たす。従って、単位光学形状によって、その配列方向において、効率よく光を略正面方向へ偏向し、かつ、適度にその全反射面の曲面によって光が発散されて視野角を広げることができる。
（３）単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、断面形状が、単位光学形状の頂部から頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、頂部の頂点をＺ＝０として頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向（Ｚ２側）とし、断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、頂部の頂点をＸ＝０としたときに、頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ２、底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ２−ｈ２、（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）であるものとした。従って、単位光学形状によって、その配列方向において、効率よく光を略正面方向へ偏向し、かつ、適度にその全反射面の曲面によって光が発散されて視野角を広げることができる。
（４）単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、光源部から発せられ偏向光学シートに入射する光が単位光学形状の配列方向において偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、単位光学形状の配列方向における偏向光学シートのシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、α≦７０°を満たす。従って、光を効率よく略正面方向へ立ち上げることができ、光の利用効率を高めることができる。
（５）光源部は、偏向光学シートに対して、単位光学形状の配列方向の中央に対向する位置に配置され、光源部から発せられた光は、少なくとも偏向光学シートの光源部側の端部に配置された側面反射部によって正反射されて偏向光学シートに入射する。従って、偏向光学シートよりも背面側の構成を小型化することができ、部品点数を抑え、面光源装置の軽量化、省スペース化を図ることができる。
（６）光源部から発せられた光は、光源部の偏向光学シートとは反対側に配置された板状の背面反射部と、側面反射部とによって反射されて、偏向光学シートに入射する。従って、偏向光学シートよりも背面側の構成を小型化・薄型化することができ、部品点数を抑え、面光源装置の軽量化、省スペース化を図ることができる。
（７）本発明による面光源装置と、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であるので、明るく好適な視野角を有し、部品点数を抑え、軽量化を可能な透過型表示装置とすることができる。
（８）透過型表示装置の面光源装置とは反対側に、略四角柱形状の第２単位光学形状が、偏向光学シートの単位光学形状の配列方向とは直交する方向に配列されている視野角拡大シートを備えるので、偏向光学シートでは制御が不十分な、単位光学形状の長手方向における視野角を拡大することができる。
（９）第２単位光学形状の間の溝となる部分に、拡散材が充填されているので、視野角拡大効果をさらに高めることができる。
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、偏向光学シートは、偏向光学フィルムとしてもよいし、偏向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。
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、偏向光学シートは、偏向光学フィルムとしてもよいし、偏向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。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の面光源装置１０及び表示装置１を示す図である。図１（ａ）は、面光源装置１０を備える表示装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は、面光源装置１０及び表示装置１の画面左右方向の断面図である。
図１に示す表示装置１は、ＬＣＤパネル１１、面光源装置１０、視野角拡大シート１５等を備えた液晶透過型表示装置である。面光源装置（バックライト）１０は、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する装置であり、光源部１２、反射部１３、偏向光学シート１４を備えている。
表示装置１は、面光源装置１０の発する光によって、ＬＣＤパネル１１に表示される映像を背面から照明して表示する。
図１は、第１実施形態の面光源装置１０及び表示装置１を示す図である。図１（ａ）は、面光源装置１０を備える表示装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は、面光源装置１０及び表示装置１の画面左右方向の断面図である。
図１に示す表示装置１は、ＬＣＤパネル１１、面光源装置１０、視野角拡大シート１５等を備えた液晶透過型表示装置である。面光源装置（バックライト）１０は、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する装置であり、光源部１２、反射部１３、偏向光学シート１４を備えている。
表示装置１は、面光源装置１０の発する光によって、ＬＣＤパネル１１に表示される映像を背面から照明して表示する。
ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶表示素子を備える透過型表示部である。ＬＣＤパネル１１は、一対の偏光板１１２，１１３とその偏光板１１２，１１３間に設けられる液晶層１１１とを備え、略矩形状の略平板状の部材である。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、映像を表示する表示画面（観察領域）が、略矩形状であり、その表示画面サイズが、対角３２インチ（７００ｍｍ×４００ｍｍ）であり、解像度１９２０×１０８０ドットの表示を行うことができる。
なお、図中及び以下の説明において、表示装置１の使用時において、観察者がＬＣＤパネル１１を正面から観察した場合の画面上下方向（鉛直方向）をＹ方向、画面左右方向（水平方向）をＸ方向、奥行方向（観察画面に直交する方向）をＺ方向とする。観察者は、観察者側Ｚ２から背面側Ｚ１に向けて、ＬＣＤパネル１１の画面の表示を視認する。また、以下の説明中において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、表示装置１及び面光源装置１０の使用状態における画面左右方向（Ｘ方向）、画面上下方向（Ｙ方向）であるとする。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、映像を表示する表示画面（観察領域）が、略矩形状であり、その表示画面サイズが、対角３２インチ（７００ｍｍ×４００ｍｍ）であり、解像度１９２０×１０８０ドットの表示を行うことができる。
なお、図中及び以下の説明において、表示装置１の使用時において、観察者がＬＣＤパネル１１を正面から観察した場合の画面上下方向（鉛直方向）をＹ方向、画面左右方向（水平方向）をＸ方向、奥行方向（観察画面に直交する方向）をＺ方向とする。観察者は、観察者側Ｚ２から背面側Ｚ１に向けて、ＬＣＤパネル１１の画面の表示を視認する。また、以下の説明中において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、表示装置１及び面光源装置１０の使用状態における画面左右方向（Ｘ方向）、画面上下方向（Ｙ方向）であるとする。
ＬＣＤパネル１１の一対の偏光板１１２，１１３のうち、厚み方向（Ｚ方向）において光の入射側（Ｚ１側）となる偏光板を下側偏光板１１２とし、出射側（Ｚ２側）となる偏光板を上側偏光板１１３とする。これらの偏光板１１２，１１３は、入射した光を直交する２つの偏光成分（Ｐ波及びＳ波）に分け、透過軸と平行な方向の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、透過軸に直交する方向（吸収軸に平行な方向）の偏光成分は（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。本実施形態では、観察者側（Ｚ２側）から見て下側偏光板１１２の透過軸の方向と上側偏光板１１３の透過軸の方向とは、直交している。
液晶層１１１は、１つ１つの画素を形成する領域ごとに電界を印加可能であり、電界が印加されることにより、その領域の液晶の配向が変化する。
液晶層１１１は、１つ１つの画素を形成する領域ごとに電界を印加可能であり、電界が印加されることにより、その領域の液晶の配向が変化する。
ＬＣＤパネル１１は、一対の偏光板１１２，１１３及び液晶層１１１を備えることにより、以下のように光の透過及び遮断を制御する。
下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光（例えば、Ｐ波）は、液晶層１１１の電界が印加された領域を通過することにより、その偏光方向が９０°回転する。一方、液晶層１１１の電界が印加されていない領域を、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が透過する場合、その偏光方向は、維持される。
従って、液晶層１１１への電界の印加の有無によって、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が、液晶層１１１の出射側に位置する上側偏光板１１３を透過するか、上側偏光板１１３で吸収されて遮断されるかを制御できる。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が電界の印加された領域を透過可能である、所謂、ノーマリブラック型である。
下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光（例えば、Ｐ波）は、液晶層１１１の電界が印加された領域を通過することにより、その偏光方向が９０°回転する。一方、液晶層１１１の電界が印加されていない領域を、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が透過する場合、その偏光方向は、維持される。
従って、液晶層１１１への電界の印加の有無によって、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が、液晶層１１１の出射側に位置する上側偏光板１１３を透過するか、上側偏光板１１３で吸収されて遮断されるかを制御できる。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、下側偏光板１１２を透過した特定方向の偏光が電界の印加された領域を透過可能である、所謂、ノーマリブラック型である。
図２は、光源部１２を説明する図である。図２（ａ）は、光源部１２及び反射部１３をＬＣＤパネル１１の法線方向に沿ってＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）から見た図である。図２（ｂ）は、光源部１２の光源列１２Ａ，１２Ｂを説明する図である。なお、図２（ｂ）は、理解を容易にするために、偏向光学シート１４のプリズム層１４２（単位プリズム１４３）は省略して示している。
光源部１２は、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する光を発する部分であり、偏向光学シート１４に対して、主として画面左右方向から所定の角度範囲内でシート面に入射するように光を投射する。本実施形態の光源部１２は、表示装置１のＬＣＤパネル１１の画面左右方向（Ｘ方向）の略中央に、画面上下方向（Ｙ方向）沿って点光源１２１が等間隔で複数配列された光源列１２Ａ，１２Ｂを有している。
光源部１２は、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する光を発する部分であり、偏向光学シート１４に対して、主として画面左右方向から所定の角度範囲内でシート面に入射するように光を投射する。本実施形態の光源部１２は、表示装置１のＬＣＤパネル１１の画面左右方向（Ｘ方向）の略中央に、画面上下方向（Ｙ方向）沿って点光源１２１が等間隔で複数配列された光源列１２Ａ，１２Ｂを有している。
反射部１３は、光を反射する作用を有している。反射部１３は、光源部１２の背面側（Ｚ１側）に位置する板状の背面部１３ａと、背面部１３ａの周縁部となる四方を略囲むように設けられ、背面部１３ａの周縁部に厚み方向（Ｚ方向）に偏向光学シート１４側へ凸となる枠状の側面部１３ｂ（１３ｂ−１〜１３ｂ−４）とを有している。この反射部１３は、光を主として鏡面反射（正反射）するものが好ましく、背面部１３ａ及び側面部１３ｂの内側（光源部１２側）の面は銀色の塗料を塗布して形成してもよいし、金属膜が設けられていてもよい。
光源列１２Ａ，１２Ｂは、所定の間隔で画面上下方向（Ｙ方向）に点光源１２１が配列されて形成されている。本実施形態の点光源１２１は、ＬＥＤ光源が用いられているが、これに限らず、レーザー光源等、半値角が約±２〜約±１５°の指向性を有する光を発するものを使用することが好ましい。
この光源列１２Ａ，１２Ｂは、その発光部が、ぞれぞれ、反射部１３の光源列１２Ａ，１２Ｂの長手方向に直交する方向の両端部となる側面部１３ｂ−１，１３ｂ−３側に向いており、図１（ｂ）や図２（ｂ）に示すように、画面左右方向において逆の方向に光を発している。すなわち、画面左右方向（Ｘ方向）において、光源列１２Ａの点光源１２１は、Ｘ１側へ向かって光を出射し、光源列１２Ｂの点光源１２１は、Ｘ２側へ向かって光を出射している。そして、光源列１２Ａから発せられた光Ｌ１は、主として反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂ−１で反射して偏向光学シート１４へ入射する。また、光源列１２Ｂから発せられた光Ｌ２は、主として反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂ−３で反射して偏向光学シート１４へ入射する。
この光源列１２Ａ，１２Ｂは、その発光部が、ぞれぞれ、反射部１３の光源列１２Ａ，１２Ｂの長手方向に直交する方向の両端部となる側面部１３ｂ−１，１３ｂ−３側に向いており、図１（ｂ）や図２（ｂ）に示すように、画面左右方向において逆の方向に光を発している。すなわち、画面左右方向（Ｘ方向）において、光源列１２Ａの点光源１２１は、Ｘ１側へ向かって光を出射し、光源列１２Ｂの点光源１２１は、Ｘ２側へ向かって光を出射している。そして、光源列１２Ａから発せられた光Ｌ１は、主として反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂ−１で反射して偏向光学シート１４へ入射する。また、光源列１２Ｂから発せられた光Ｌ２は、主として反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂ−３で反射して偏向光学シート１４へ入射する。
この光源列１２Ａ，１２Ｂから投射される光の偏向光学シート１４への入射角度範囲は、ぞれぞれ、偏向光学シート１４の背面外側に位置する仮想光源列１２Ｃ，１２Ｄから偏向光学シート１４へ斜めに出射される光の入射角度範囲に等しい。仮想光源列１２Ｃ，１２Ｄを実際の光源列として光を投射する場合、その位置は、偏向光学シート１４等よりも大きく外側かつ背面側に位置することになり、表示装置１の大型化を招く。しかし、本実施形態では、光源列１２Ａ，１２Ｂを反射部１３の背面部１３ａの画面左右方向の略中央に配置し、発せられる光を反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂで２回反射することにより、仮想光源列１２Ｃ，１２Ｄから投射した場合と同様の入射角度範囲で偏向光学シート１４へ入射させることを可能とし、光源部１２及び反射部１３の省スペース化を図っている。
図３は、第１実施形態の偏向光学シート１４説明する図である。
図３（ａ）は、偏向光学シート１４の斜視図であり、図３（ｂ）は、単位プリズム１４３の配列方向に平行かつ偏向光学シート１４のシート面に直交する断面の一部を拡大して示している。ここで、シート面とは、各シートにおいて、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、偏向光学シート１４のシート面は、偏向光学シート１４全体として見たときにおける、偏向光学シート１４の平面方向となる面であり、偏向光学シート１４の出射面（Ｚ２側の面）１４ｂと平行な面であり、ＬＣＤパネル１１の観察面と平行な面である。
偏向光学シート１４は、その光源部１２側（Ｚ１側）の面１４ａに、単位プリズム１４３がシート面に沿って一方向（画面左右方向、Ｘ方向）に配列された光学シートである。この偏向光学シート１４は、単位プリズム１４３に光源部１２からの光が入射し、単位プリズム１４３の界面で屈折及び全反射されることにより、出射面１４ｂから、単位プリズム１４３の配列方向（画面左右方向）においてシート面の略法線方向に光を出射する作用を有する。
図３（ａ）は、偏向光学シート１４の斜視図であり、図３（ｂ）は、単位プリズム１４３の配列方向に平行かつ偏向光学シート１４のシート面に直交する断面の一部を拡大して示している。ここで、シート面とは、各シートにおいて、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、偏向光学シート１４のシート面は、偏向光学シート１４全体として見たときにおける、偏向光学シート１４の平面方向となる面であり、偏向光学シート１４の出射面（Ｚ２側の面）１４ｂと平行な面であり、ＬＣＤパネル１１の観察面と平行な面である。
偏向光学シート１４は、その光源部１２側（Ｚ１側）の面１４ａに、単位プリズム１４３がシート面に沿って一方向（画面左右方向、Ｘ方向）に配列された光学シートである。この偏向光学シート１４は、単位プリズム１４３に光源部１２からの光が入射し、単位プリズム１４３の界面で屈折及び全反射されることにより、出射面１４ｂから、単位プリズム１４３の配列方向（画面左右方向）においてシート面の略法線方向に光を出射する作用を有する。
偏向光学シート１４は、基材層１４１と、プリズム層１４２とを備えている。
基材層１４１は、この偏向光学シート１４のベース（基材）となる層であり、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。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）樹脂製の厚さ１８８μｍのシート状の部材を用いている。なお、基材層１４１は、上記ＰＥＴ樹脂に限らず、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂や、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂等のシート状の部材を用いてよく、その厚さも、３０〜５００μｍの範囲内で適宜選択してよい。
基材層１４１は、この偏向光学シート１４のベース（基材）となる層であり、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。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）樹脂製の厚さ１８８μｍのシート状の部材を用いている。なお、基材層１４１は、上記ＰＥＴ樹脂に限らず、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂や、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂等のシート状の部材を用いてよく、その厚さも、３０〜５００μｍの範囲内で適宜選択してよい。
プリズム層１４２は、基材層１４１の光源部１２側（Ｚ１側）に一体に設けられ、その光源部１２側の面には単位プリズム１４３が形成されている。
このプリズム層１４２は、紫外線硬化型樹脂により形成されているが、これに限らず、電子放射線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂等を用いてもよい。本実施形態のプリズム層１４２は、ウレタンアクリレート樹脂である。
単位プリズム１４３は、光源部１２側（Ｚ１側）に凸となる略二等辺三角柱形状である単位光学形状であり、その長手方向を画面上下方向（Ｙ方向）とし、画面左右方向（Ｘ方向）に複数連続して配列されている。また、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂは、いずれも光源部１２側に凸となる曲面となっている。
従って、図３（ｂ）に示すように、単位プリズム１４３の配列方向に平行であってシート面に直交する断面における単位プリズム１４３の断面形状は、頂点ｔを有する略二等辺三角形形状であり、頂点ｔを挟んで対向する２つの辺（側面１４３ａ，１４３ｂに相当）は、光源部１２側に凸となる曲線となっている。
このプリズム層１４２は、紫外線硬化型樹脂により形成されているが、これに限らず、電子放射線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂等を用いてもよい。本実施形態のプリズム層１４２は、ウレタンアクリレート樹脂である。
単位プリズム１４３は、光源部１２側（Ｚ１側）に凸となる略二等辺三角柱形状である単位光学形状であり、その長手方向を画面上下方向（Ｙ方向）とし、画面左右方向（Ｘ方向）に複数連続して配列されている。また、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂは、いずれも光源部１２側に凸となる曲面となっている。
従って、図３（ｂ）に示すように、単位プリズム１４３の配列方向に平行であってシート面に直交する断面における単位プリズム１４３の断面形状は、頂点ｔを有する略二等辺三角形形状であり、頂点ｔを挟んで対向する２つの辺（側面１４３ａ，１４３ｂに相当）は、光源部１２側に凸となる曲線となっている。
単位プリズム１４３の幅（単位プリズム１４３の配列方向における隣接する単位プリズム１４３間の接点となる点ｖ間の寸法）はＷ、単位プリズム１４３の高さ（シート面の直交方向における頂点ｔから隣接する単位プリズム１４３の間の接点ｖまでの寸法）はＨである。また、この単位プリズム１４３間には平坦部等は設けられておらず、単位プリズム１４３同士は隣接して配列されており、その配列ピッチＰｔは、単位プリズム１４３の幅Ｗに等しい。
また、この単位プリズム１４３は、その側面１４３ａ，１４３ｂは、外側（光源部１２側）凸となる曲面（円柱面）であり、その曲率半径はともにＲである。従って、この単位プリズム１４３は、配列方向（Ｘ方向）において、Ｚ方向を軸として対称な形状となっている。
本実施形態では、一例として、単位プリズム１４３の幅及びピッチＷ＝Ｐｔ＝３８μｍ、高さＨ＝１６μｍ、側面１４３ａ，１４３ｂの曲率半径Ｒが４５μｍである。
また、この単位プリズム１４３は、その側面１４３ａ，１４３ｂは、外側（光源部１２側）凸となる曲面（円柱面）であり、その曲率半径はともにＲである。従って、この単位プリズム１４３は、配列方向（Ｘ方向）において、Ｚ方向を軸として対称な形状となっている。
本実施形態では、一例として、単位プリズム１４３の幅及びピッチＷ＝Ｐｔ＝３８μｍ、高さＨ＝１６μｍ、側面１４３ａ，１４３ｂの曲率半径Ｒが４５μｍである。
この単位プリズム１４３は、後述の図４に示すように、例えば、光源列１２Ａからの光は、入射面となる側面１４３ａに入射して屈折し、全反射面となる側面１４３ｂで全反射してＬＣＤパネル１１側へ出射する。また、光源列１２Ｂからの光は、入射面となる側面１４３ｂに入射して屈折し、全反射面となる側面１４３ａで全反射してＬＣＤパネル１１側へ出射する。
単位プリズム１４３は、その配列方向（Ｘ方向）においてＺ方向を軸として対称な形状となっているので、その配列方向において光源列１２Ａ，１２Ｂからの光を均等に出射することができ、明るさの均一性を高める作用を有している。
単位プリズム１４３は、その配列方向（Ｘ方向）においてＺ方向を軸として対称な形状となっているので、その配列方向において光源列１２Ａ，１２Ｂからの光を均等に出射することができ、明るさの均一性を高める作用を有している。
単位プリズム１４３の配列方向（Ｘ方向）は、下側偏光板１１２の透過軸の方向と平行又は略平行であり、また、シート面の法線方向から見た場合の、光源部１２から反射部１３等で反射して単位プリズム１４３へ向かう光の主たる進行方向（画面左右方向）と略平行である。
この単位プリズム１４３は、図３（ｂ）に示す断面において、その頂点ｔと隣接する単位プリズム１４３間の接点となる点ｖとを結ぶ線分の長さをＬ、この線分と側面１４３ａ，１４３ｂとの間の最大距離をｄとしたとき、
０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌ
という関係を満たす。
ここで、０．０５×Ｌ＞ｄとなる場合には、略三角柱状のレンズに近い形状となり、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂで屈折及び全反射することによってシート面の略正面方向へ出射する光が増えるが、拡散作用が不十分となり、視野角が狭くなる。
また、ｄ＞０．１５×Ｌとなる場合には、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂによって光が発散（拡散）され、偏向光学シート１４からの出射光の出射角度が広がり、視野角は広くなるが、正面輝度が低下する。
従って、０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌという範囲を満たすことが好ましい。本実施形態の単位プリズム１４３では、ｄ＝０．１１×Ｌとなり好ましい範囲を満たしている。
０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌ
という関係を満たす。
ここで、０．０５×Ｌ＞ｄとなる場合には、略三角柱状のレンズに近い形状となり、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂで屈折及び全反射することによってシート面の略正面方向へ出射する光が増えるが、拡散作用が不十分となり、視野角が狭くなる。
また、ｄ＞０．１５×Ｌとなる場合には、単位プリズム１４３の側面１４３ａ，１４３ｂによって光が発散（拡散）され、偏向光学シート１４からの出射光の出射角度が広がり、視野角は広くなるが、正面輝度が低下する。
従って、０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌという範囲を満たすことが好ましい。本実施形態の単位プリズム１４３では、ｄ＝０．１１×Ｌとなり好ましい範囲を満たしている。
また、単位プリズム１４３は、単位プリズム１４３の高さ（偏向光学シートの厚み方向における頂点ｔと隣接する単位プリズム１４３との間の接点となる点ｖとの距離）がＨであり、この単位プリズム１４３の幅がＷである。ここで、光源部から発せられ偏向光学シート１４に入射する光が単位プリズム１４３の配列方向において偏向光学シート１４のシート面となす角度をθ（図２（ｂ）及び図４参照）とするとき、偏向光学シート１４のシート面の単位プリズム１４３の配列方向における略中央において、
ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ
という関係を満たす。ただし、この時、単位プリズム１４３の底角αは、α≦７０°とする。なお、底角αは、図３（ｂ）に示す断面において、点ｖにおける側面１４３ａ，１４３ｂの接線がシート面に平行な方向と成す角度である。
ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ
という関係を満たす。ただし、この時、単位プリズム１４３の底角αは、α≦７０°とする。なお、底角αは、図３（ｂ）に示す断面において、点ｖにおける側面１４３ａ，１４３ｂの接線がシート面に平行な方向と成す角度である。
ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））＜θとなる場合には、単位プリズム１４３に一方の側面から入射した光が、他方の側面で全反射せずにＬＣＤパネル１１側へシート面に対して大きな出射角度で出射する光が生じる。このような光は、ＬＣＤパネル１１を斜めに透過し、ＬＣＤパネル１１の観察者側の面で反射されて光源部１２側へ戻され、光の利用効率が低下する。従って、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θという関係を満たすことが、光の利用効率を向上させ、明るい照明を実現するために好ましい。
また、上記式を満たしていても、α＞７０°となる場合には、単位プリズム１４３の側面で全反射した光がシート面に対して大きな出射角度で出射してしまい、前述のように、ＬＣＤパネル１１の観察者側の面で反射されて光源部１２側へ戻され、光の利用効率が低下する。従って、底角α≦７０°とすることが、好ましい。
本実施形態の単位プリズム１４３は、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））＝７４．３２°、単位プリズム１４３の配列方向における偏向光学シート１４のシート面の略中央においてθ＝３°であり、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θを満たし、かつ、α＝５０°であり、上述の好ましい範囲を満たしている。
本実施形態の単位プリズム１４３は、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））＝７４．３２°、単位プリズム１４３の配列方向における偏向光学シート１４のシート面の略中央においてθ＝３°であり、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θを満たし、かつ、α＝５０°であり、上述の好ましい範囲を満たしている。
図４は、第１実施形態の偏向光学シート１４に光が入射する様子を示している。
図４に示すように、例えば、光源列１２Ａからの光Ｌ１が単位プリズム１４３に入射する場合、入射面となる側面１４３ａから入射し、全反射面となる側面１４３ｂで全反射し、出射側（ＬＣＤパネル１１側）へ進む。このとき、光Ｌ１は、単位プリズム１４３の配列方向において略正面方向へその向きが偏向されている。
また、光源列１２Ｂからの光Ｌ２が単位プリズム１４３に入射する場合、入射面となる側面１４３ｂから入射し、全反射面となる側面１４３ａで全反射し、出射側（ＬＣＤパネル１１側）へ進む。このとき、光Ｌ２は、単位プリズム１４３の配列方向において略正面方向へその向きが偏向されている。
そして、入射面及び全反射面となる側面１４３ａ，１４３ｂは、いずれもその形状が外側（光源部１２側）に凸となる曲面状であるので、光源部１２からの光は、側面１４３ａ，１４３ｂで屈折及び全反射することによって単位プリズム１４３の配列方向において、シート面に対する出射角度が適度に広げられる。
図４に示すように、例えば、光源列１２Ａからの光Ｌ１が単位プリズム１４３に入射する場合、入射面となる側面１４３ａから入射し、全反射面となる側面１４３ｂで全反射し、出射側（ＬＣＤパネル１１側）へ進む。このとき、光Ｌ１は、単位プリズム１４３の配列方向において略正面方向へその向きが偏向されている。
また、光源列１２Ｂからの光Ｌ２が単位プリズム１４３に入射する場合、入射面となる側面１４３ｂから入射し、全反射面となる側面１４３ａで全反射し、出射側（ＬＣＤパネル１１側）へ進む。このとき、光Ｌ２は、単位プリズム１４３の配列方向において略正面方向へその向きが偏向されている。
そして、入射面及び全反射面となる側面１４３ａ，１４３ｂは、いずれもその形状が外側（光源部１２側）に凸となる曲面状であるので、光源部１２からの光は、側面１４３ａ，１４３ｂで屈折及び全反射することによって単位プリズム１４３の配列方向において、シート面に対する出射角度が適度に広げられる。
図５は、第１実施形態の偏向光学シート１４の単位プリズム１４３の配列方向（画面左右方向）における出射角度分布を示す図である。
図５において、縦軸は相対輝度であり、横軸は出射角度である。この出射角度分布は、暗室条件下において面光源装置１０を実際に点灯して、変角光度計（ゴニオフォトメーター 株式会社村上色彩技術研究所）によってその出射角度分布を測定した結果を示している。なお、測定は、この面光源装置１０の偏向光学シート１４の画面上下方向及び画面左右方向の中央となる中央部と、画面左右方向の端部であって画面上下方向の中央となる端部の２ヵ所について行った。
図５に示すように、偏向光学シート１４を用いることにより、画面左右方向（Ｘ方向）における出射角度分布は、画面左右方向の位置に依らず（すなわち、光源部からの光のシート面に対する入射角度に関わらず）略同様な分布を示した。また、中央部及び端部において、その半値角は約±３０〜３５°となり、好適な広い視野角を得ることができた。さらに、端部及び中央部におけるピーク輝度も略等しく、画面左右方向において明るさのムラが改善されている。
図５において、縦軸は相対輝度であり、横軸は出射角度である。この出射角度分布は、暗室条件下において面光源装置１０を実際に点灯して、変角光度計（ゴニオフォトメーター 株式会社村上色彩技術研究所）によってその出射角度分布を測定した結果を示している。なお、測定は、この面光源装置１０の偏向光学シート１４の画面上下方向及び画面左右方向の中央となる中央部と、画面左右方向の端部であって画面上下方向の中央となる端部の２ヵ所について行った。
図５に示すように、偏向光学シート１４を用いることにより、画面左右方向（Ｘ方向）における出射角度分布は、画面左右方向の位置に依らず（すなわち、光源部からの光のシート面に対する入射角度に関わらず）略同様な分布を示した。また、中央部及び端部において、その半値角は約±３０〜３５°となり、好適な広い視野角を得ることができた。さらに、端部及び中央部におけるピーク輝度も略等しく、画面左右方向において明るさのムラが改善されている。
図６は、第１実施形態の視野角拡大シート１５を説明する図である。
図６（ａ）は、視野角拡大シート１５の斜視図であり、図６（ｂ）は、視野角拡大シート１５のシート面に直交し、第２単位光学形状１５３の配列方向に平行な断面の一部を拡大して示している。
視野角拡大シート１５は、ＬＣＤパネル１１よりも観察者側（Ｚ２側）に配置され、画面上下方向における視野角を広げる作用を有する光学シートである。
視野角拡大シート１５は、基材層１５１と、光学形状層１５２とを有している。
基材層１５１は、この視野角拡大シート１５のベース（基材）となる部材であり、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。本実施形態の基材層１５１は、ＰＥＴ樹脂製の厚さ１８８μｍのシート状の部材を用いている。なお、これに限らず、基材層１５１は、ＰＣ樹脂や、アクリル系樹脂、ＴＡＣ樹脂等の樹脂製のシート状の部材を用いることができ、その厚さも３０〜５００μｍの範囲内で適宜選択して用いることができる。
図６（ａ）は、視野角拡大シート１５の斜視図であり、図６（ｂ）は、視野角拡大シート１５のシート面に直交し、第２単位光学形状１５３の配列方向に平行な断面の一部を拡大して示している。
視野角拡大シート１５は、ＬＣＤパネル１１よりも観察者側（Ｚ２側）に配置され、画面上下方向における視野角を広げる作用を有する光学シートである。
視野角拡大シート１５は、基材層１５１と、光学形状層１５２とを有している。
基材層１５１は、この視野角拡大シート１５のベース（基材）となる部材であり、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。本実施形態の基材層１５１は、ＰＥＴ樹脂製の厚さ１８８μｍのシート状の部材を用いている。なお、これに限らず、基材層１５１は、ＰＣ樹脂や、アクリル系樹脂、ＴＡＣ樹脂等の樹脂製のシート状の部材を用いることができ、その厚さも３０〜５００μｍの範囲内で適宜選択して用いることができる。
光学形状層１５２は、紫外線硬化型樹脂製であり、基材層１５１の観察者側（Ｚ２側）に一体に形成されている。なお、光学形状層１５２は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂等により形成してもよい。
光学形状層１５２は、その観察者側（Ｚ２側）の面に、シート面に沿って第２単位光学形状１５３が画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。
第２単位光学形状１５３は、略四角柱形状であり、画面左右方向（Ｘ方向）を長手方向として画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。この第２単位光学形状１５３は、図６（ｂ）に示すように、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面における断面形状が略等脚台形形状であり、観察者側（Ｚ２側）の頂面１５３ａの幅Ｗ３が、ＬＣＤパネル１１側の谷底となる点ｖ３間の幅Ｗ４に比べて小さい。この第２単位光学形状１５３の配列ピッチは、Ｐｔ３であり、このピッチＰｔ３は、幅Ｗ４に等しい。また、第２単位光学形状１５３の高さ（厚み方向における頂面１５３ａと谷底となる点ｖ３との距離）はＨ３である。
本実施形態の第２単位光学形状１５３は、配列ピッチＰｔ３が４０μｍ、高さＨ３が１００μｍ、頂面１５３ａの幅Ｗ３が２０μｍ、底角βが約８５°である。
なお、図６（ｂ）では、視野角拡大シート１５の第２単位光学形状の頂面１５３ａ及び側面１５３ｂ，１５３ｃは、平面状である例を示したが、これに限らず、外側に凸となる曲面や屈面としてもよい。
光学形状層１５２は、その観察者側（Ｚ２側）の面に、シート面に沿って第２単位光学形状１５３が画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。
第２単位光学形状１５３は、略四角柱形状であり、画面左右方向（Ｘ方向）を長手方向として画面上下方向（Ｙ方向）に複数配列されている。この第２単位光学形状１５３は、図６（ｂ）に示すように、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面における断面形状が略等脚台形形状であり、観察者側（Ｚ２側）の頂面１５３ａの幅Ｗ３が、ＬＣＤパネル１１側の谷底となる点ｖ３間の幅Ｗ４に比べて小さい。この第２単位光学形状１５３の配列ピッチは、Ｐｔ３であり、このピッチＰｔ３は、幅Ｗ４に等しい。また、第２単位光学形状１５３の高さ（厚み方向における頂面１５３ａと谷底となる点ｖ３との距離）はＨ３である。
本実施形態の第２単位光学形状１５３は、配列ピッチＰｔ３が４０μｍ、高さＨ３が１００μｍ、頂面１５３ａの幅Ｗ３が２０μｍ、底角βが約８５°である。
なお、図６（ｂ）では、視野角拡大シート１５の第２単位光学形状の頂面１５３ａ及び側面１５３ｂ，１５３ｃは、平面状である例を示したが、これに限らず、外側に凸となる曲面や屈面としてもよい。
図７は、視野角拡大シート１５から出射する光の様子を示す図である。
図７では、視野角拡大シート１５の画面上下方向（Ｙ方向）に平行であって、シート面に直交する断面を拡大し、視野角拡大シート１５の第２単位光学形状１５３から出射する光の様子を模式的に示している。
ＬＣＤパネル１１から視野角拡大シート１５に入射する光は、画面上下方向において視野角拡大シート１５のシート面に対する入射角度が±２０°の範囲内となっている。これが、光源部１２の発する光の指向性が高く、単位プリズム１４３は主として画面左右方向の光線制御作用を発揮し、画面上下方向への光線制御作用が小さいこと等によるものである。
図７に示すように、画面上下方向においてシート面に対して約０°〜約２０°の入射角度で入射した光の一部は、そのまま頂面１５３ａから略正面方向へ出射される。また、その他の光は、第２単位光学形状１５３の側面１５３ｂ，１５３ｃによって全反射して頂面１５３ａから出射することにより、視野角拡大シート１５のシート面に対する出射角度が大きくなる。
図７では、視野角拡大シート１５の画面上下方向（Ｙ方向）に平行であって、シート面に直交する断面を拡大し、視野角拡大シート１５の第２単位光学形状１５３から出射する光の様子を模式的に示している。
ＬＣＤパネル１１から視野角拡大シート１５に入射する光は、画面上下方向において視野角拡大シート１５のシート面に対する入射角度が±２０°の範囲内となっている。これが、光源部１２の発する光の指向性が高く、単位プリズム１４３は主として画面左右方向の光線制御作用を発揮し、画面上下方向への光線制御作用が小さいこと等によるものである。
図７に示すように、画面上下方向においてシート面に対して約０°〜約２０°の入射角度で入射した光の一部は、そのまま頂面１５３ａから略正面方向へ出射される。また、その他の光は、第２単位光学形状１５３の側面１５３ｂ，１５３ｃによって全反射して頂面１５３ａから出射することにより、視野角拡大シート１５のシート面に対する出射角度が大きくなる。
図８は、第２単位光学形状１５３の配列方向（画面上下方向）における視野角拡大シート１５への入射光と視野角拡大シート１５からの出射光の出射角度分布を示す図である。
図８において、縦軸は相対輝度であり、横軸は第２単位光学形状１５３の配列方向（画面上下方向）における視野角拡大シート１５のシート面に対する出射角度である。
この出射角度分布は、暗室条件下において透過型表示装置１を白色表示して面光源装置１０を実際に点灯し、変角光度計（ゴニオフォトメーター 株式会社村上色彩技術研究所）によってその出射角度分布を測定した結果を示している。なお、測定は、この透過型表示装置１の偏向光学シート１４の画面上下方向及び画面左右方向の中央となる中央部について行った。また、入射光に関しては、視野角拡大シート１５を外した状態で測定をおこなった。
図８に示すように、入射光の画面上下方向の半値角は、約±１７°であったが、視野角拡大シート１５により、拡散されて視野角特性が広がり、画面上下方向の半値角を約±３０°に広げることができた。これによって、本実施形態では、画面上下方向においても好ましい視野角を得ることができる。
図８において、縦軸は相対輝度であり、横軸は第２単位光学形状１５３の配列方向（画面上下方向）における視野角拡大シート１５のシート面に対する出射角度である。
この出射角度分布は、暗室条件下において透過型表示装置１を白色表示して面光源装置１０を実際に点灯し、変角光度計（ゴニオフォトメーター 株式会社村上色彩技術研究所）によってその出射角度分布を測定した結果を示している。なお、測定は、この透過型表示装置１の偏向光学シート１４の画面上下方向及び画面左右方向の中央となる中央部について行った。また、入射光に関しては、視野角拡大シート１５を外した状態で測定をおこなった。
図８に示すように、入射光の画面上下方向の半値角は、約±１７°であったが、視野角拡大シート１５により、拡散されて視野角特性が広がり、画面上下方向の半値角を約±３０°に広げることができた。これによって、本実施形態では、画面上下方向においても好ましい視野角を得ることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、導光板を使用せず、部品点数を抑え、軽量、かつ、安価に製造できる面光源装置を提供できる。しかも、この面光源装置は、光源部１２からの光を効率よく略法線方向へ収束することができ、明るく、かつ画面左右方向（単位プリズムの配列方向）にいて好適な視野角を実現できる。
また、本実施形態によれば、視野角拡大シート１５により、画面上下方向（第２単位光学形状１５３の配列方向）にＬＣＤパネルからの光が広げられるので、画面上下方向の視野角も広げることができる。従って、本実施形態によれば、画面上下方向及び画面左右方向において、輝度を低下させることなく、好ましい視野角を有する表示装置１を得ることができる。
さらに、本実施形態によれば、光源部１２からの光を反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂで反射させることにより、仮想光源列１２Ｃ，１２Ｄの位置と同様の位置から光を偏向光学シート１４へ投射した場合と同様の入射角度範囲で偏向光学シート１４へ入射させることができ、面光源装置１０及び表示装置１の薄型化及び筐体の小型化を実現できる。
また、本実施形態によれば、視野角拡大シート１５により、画面上下方向（第２単位光学形状１５３の配列方向）にＬＣＤパネルからの光が広げられるので、画面上下方向の視野角も広げることができる。従って、本実施形態によれば、画面上下方向及び画面左右方向において、輝度を低下させることなく、好ましい視野角を有する表示装置１を得ることができる。
さらに、本実施形態によれば、光源部１２からの光を反射部１３の背面部１３ａ及び側面部１３ｂで反射させることにより、仮想光源列１２Ｃ，１２Ｄの位置と同様の位置から光を偏向光学シート１４へ投射した場合と同様の入射角度範囲で偏向光学シート１４へ入射させることができ、面光源装置１０及び表示装置１の薄型化及び筐体の小型化を実現できる。
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態の偏向光学シート２４の単位レンズ２４３を説明する図である。
第２実施形態の偏向光学シート２４は、プリズム層１４２ではなく単位レンズ２４３が形成されたレンズ層２４２を備える点が異なる以外は、第１実施形態の偏向光学シート１４と略同様の形態である。従って、第１実施形態の偏向光学シート１４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。
第２実施形態の偏向光学シート２４は、第１実施形態の偏向光学シート１４と同様に、面光源装置１０及び透過型表示装置１に用いることができる。
図９は、第２実施形態の偏向光学シート２４の単位レンズ２４３を説明する図である。
第２実施形態の偏向光学シート２４は、プリズム層１４２ではなく単位レンズ２４３が形成されたレンズ層２４２を備える点が異なる以外は、第１実施形態の偏向光学シート１４と略同様の形態である。従って、第１実施形態の偏向光学シート１４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。
第２実施形態の偏向光学シート２４は、第１実施形態の偏向光学シート１４と同様に、面光源装置１０及び透過型表示装置１に用いることができる。
偏向光学シート２４は、基材層１４１及び基材層１４１の光源部１２側（Ｚ１側）に形成されるレンズ層２４２を有する。レンズ層２４２の光源部１２（Ｚ１側）の面には、単位レンズ２４３が画面左右方向（Ｘ方向）に複数配列されている。
単位レンズ２４３は、光源部１２側に凸となる柱形状の単位光学形状であり、画面上下方向を長手方向とし、画面左右方向に隣接して複数配列されている。この単位レンズ２４３は、配列方向に平行であってシート面に直交する断面での断面形状が、２つ以上の放物線を重ねて形成される形状となっている。
図９では、この単位レンズ２４３の配列方向に平行であって、シート面に直交する断面の一部を拡大して示している。図９に示すように、この単位レンズ２４３の断面形状は、２つの放物線のそれぞれ一部によって形成されている。
この単位レンズ２４３の頂部２４３ｔは、放物線の頂点となっているので、従来の三角柱形状の単位プリズムのような明確な稜線を成していない。なお、頂部２４３ｔとは、Ｚ座標が最も小さい部分であり、具体的には、この部分を形成する放物線の頂点であり、この単位レンズ２４３の頂点ｔを含む領域となっている。
単位レンズ２４３は、光源部１２側に凸となる柱形状の単位光学形状であり、画面上下方向を長手方向とし、画面左右方向に隣接して複数配列されている。この単位レンズ２４３は、配列方向に平行であってシート面に直交する断面での断面形状が、２つ以上の放物線を重ねて形成される形状となっている。
図９では、この単位レンズ２４３の配列方向に平行であって、シート面に直交する断面の一部を拡大して示している。図９に示すように、この単位レンズ２４３の断面形状は、２つの放物線のそれぞれ一部によって形成されている。
この単位レンズ２４３の頂部２４３ｔは、放物線の頂点となっているので、従来の三角柱形状の単位プリズムのような明確な稜線を成していない。なお、頂部２４３ｔとは、Ｚ座標が最も小さい部分であり、具体的には、この部分を形成する放物線の頂点であり、この単位レンズ２４３の頂点ｔを含む領域となっている。
さらに、単位レンズ２４３の断面形状をより詳しく説明する。図９では、この単位レンズ２４３の配列方向をＸ軸とし、長手方向をＹ軸とし、高さ方向をＺ軸とする。なお、高さ方向となるＺ軸方向において、光源部１２側を負の方向とし、ＬＣＤパネル１１側（出射側）を正の方向とする。
図９に示すように、単位レンズ２４３の形状は、２つの放物線のそれぞれ一部を用いた形状であり、頂部２４３ｔ側の形状が、第１の放物線Ｐ１の一部からなり、この頂部２４３ｔよりも出射側となる底部２４３ｕ側が、第２の放物線Ｐ２の一部からなっている。
これらの放物線Ｐ１及びＰ２の交点は、頂部２４３ｔと底部２４３ｕとの間に存在する。放物線Ｐ１，Ｐ２の交点を、そのままの交点とした場合、微分不可能な外側に尖った突点が生じるが、本実施形態では、この交点の近傍は曲線で滑らかに（微分不可能に）接続した接続部２４３ｃとなっている。この接続部２４３ｃとしては、円、楕円、放物線、双曲線、スプライン曲線その他自由曲線等、任意の曲線を用いてよい。また、単位レンズ２４３は、突点があるままの形状としてもよい。
図９に示すように、単位レンズ２４３の形状は、２つの放物線のそれぞれ一部を用いた形状であり、頂部２４３ｔ側の形状が、第１の放物線Ｐ１の一部からなり、この頂部２４３ｔよりも出射側となる底部２４３ｕ側が、第２の放物線Ｐ２の一部からなっている。
これらの放物線Ｐ１及びＰ２の交点は、頂部２４３ｔと底部２４３ｕとの間に存在する。放物線Ｐ１，Ｐ２の交点を、そのままの交点とした場合、微分不可能な外側に尖った突点が生じるが、本実施形態では、この交点の近傍は曲線で滑らかに（微分不可能に）接続した接続部２４３ｃとなっている。この接続部２４３ｃとしては、円、楕円、放物線、双曲線、スプライン曲線その他自由曲線等、任意の曲線を用いてよい。また、単位レンズ２４３は、突点があるままの形状としてもよい。
接続部２４３ｃの寸法は、例えば、単位レンズ２４３の高さＨに対して、５〜２０％の範囲内とすることができる。また、本実施形態のように、２つ以上の放物線を用いた場合、接続部２４３ｃのような放物線以外の曲線が、単位レンズ２４３の輪郭線の主要な部分を占めなければ（すなわち、接続部２４３ｃの寸法が、単位レンズ２４３の断面形状の輪郭線の全長に対して最大でも５０％以下であれば）、円や楕円等のその他の曲線から描かれる部分があってもよい。
２つの放物線Ｐ１，Ｐ２は、Ｘ軸方向では共に頂点座標Ｘ＝０を有する。
また、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸方向では、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の頂点が座標Ｚ＝０を有し、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の頂点が座標Ｚ＝−ｈ（ただし、ｈは正の数）を有する。これにより、放物線Ｐ１と放物線Ｐ２とが、接続部２４３ｃの領域で交差する。
ここで、Ｚ軸に関して左右対称であり、Ｘ＝０が常に頂点となる放物線は、その放物線式として、関数Ｚ（Ｘ）＝ａＸ２−ｈで表される。
従って、放物線Ｐ１の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ１Ｘ２−ｈ１であり、放物線Ｐ２の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ２Ｘ２−ｈ２となる。
ここで、係数ａ１，ａ２及びｈ１，ｈ２について、ｈ１＝０、ｈ２＞０となり、０＜ａ１＜ａ２となる条件を満たす。従って、放物線Ｐ１の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ１Ｘ２であり、放物線Ｐ２の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ２Ｘ２−ｈ２となり、Ｘ＝０に頂点を有する放物線によって形成される単位レンズ２４３の図９に示すＸＺ平面での断面形状は、左右対称となっている。また、係数ａ１，ａ２の条件は、相対的に、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の方が曲率が小さく（傾斜が緩慢）、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の方が、曲率が大きく（傾斜が急峻）なるように選択される。
また、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸方向では、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の頂点が座標Ｚ＝０を有し、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の頂点が座標Ｚ＝−ｈ（ただし、ｈは正の数）を有する。これにより、放物線Ｐ１と放物線Ｐ２とが、接続部２４３ｃの領域で交差する。
ここで、Ｚ軸に関して左右対称であり、Ｘ＝０が常に頂点となる放物線は、その放物線式として、関数Ｚ（Ｘ）＝ａＸ２−ｈで表される。
従って、放物線Ｐ１の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ１Ｘ２−ｈ１であり、放物線Ｐ２の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ２Ｘ２−ｈ２となる。
ここで、係数ａ１，ａ２及びｈ１，ｈ２について、ｈ１＝０、ｈ２＞０となり、０＜ａ１＜ａ２となる条件を満たす。従って、放物線Ｐ１の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ１Ｘ２であり、放物線Ｐ２の式は、Ｚ（Ｘ）＝ａ２Ｘ２−ｈ２となり、Ｘ＝０に頂点を有する放物線によって形成される単位レンズ２４３の図９に示すＸＺ平面での断面形状は、左右対称となっている。また、係数ａ１，ａ２の条件は、相対的に、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の方が曲率が小さく（傾斜が緩慢）、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の方が、曲率が大きく（傾斜が急峻）なるように選択される。
なお、接続部２４３ｃの位置は、単位レンズ２４３の高さＨ方向の位置で示せば、高さＨの底部Ｂ側から、例えば、２５〜７５％の範囲内とすることができる。
また、放物線式におけるｈ１，ｈ２は、異なる放物線Ｐ１，Ｐ２同士が交差するように設定される。放物線Ｐ１，Ｐ２同士の交点の位置（Ｚ座標数値、Ｘ座標数値）は、このｈ１，ｈ２と係数ａ１，ａ２の値によって適宜設定できる。
また、放物線式におけるｈ１，ｈ２は、異なる放物線Ｐ１，Ｐ２同士が交差するように設定される。放物線Ｐ１，Ｐ２同士の交点の位置（Ｚ座標数値、Ｘ座標数値）は、このｈ１，ｈ２と係数ａ１，ａ２の値によって適宜設定できる。
この単位レンズ２４３は、その基材層１４１側（出射側）となる底部２４３ｕの幅（配列方向における隣接する単位レンズ２４３間の接点ｖ間の寸法）Ｗと、高さ（シート面の直交方向における点ｖと頂点ｔとの間の距離）Ｈとの関係は、Ｗ／２≧Ｈとすることが、正面輝度を高く維持する観点から好ましい。
Ｗ／２＜Ｈとなる場合には、視野角を広げることができるが、正面輝度が低下する。また、このような形状とする場合には、単位レンズ２４３は、隣接する単位レンズ２４３と干渉する（又は、隣接する単位レンズ２４３の影になる）ために、レンズ機能が有効に機能せず、光の利用効率が低下してしまう。
従って、正面輝度を維持し、光の利用効率を高める観点から、Ｗ／２≧Ｈとすることが、正面輝度を高く維持する観点から好ましい。
Ｗ／２＜Ｈとなる場合には、視野角を広げることができるが、正面輝度が低下する。また、このような形状とする場合には、単位レンズ２４３は、隣接する単位レンズ２４３と干渉する（又は、隣接する単位レンズ２４３の影になる）ために、レンズ機能が有効に機能せず、光の利用効率が低下してしまう。
従って、正面輝度を維持し、光の利用効率を高める観点から、Ｗ／２≧Ｈとすることが、正面輝度を高く維持する観点から好ましい。
さらに、本実施形態の偏向光学シート２４は、前述の第１実施形態の偏向光学シート１４と同様に、光源部１２から発せられ、偏向光学シート２４に入射する光Ｌ３が単位レンズ２４３の配列方向において偏向光学シート２４のシート面となす角度をθ（図９参照）とするとき、単位レンズ２４３の配列方向における偏向光学シート２４のシート面の略中央において、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ、かつ、底角α≦７０°という関係を満たしている。本実施形態の単位レンズ２４３では、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））＝７１，６°、単位レンズ２４３の配列方向における偏向光学シート２４のシート面の略中央においてθ＝１０°であり、ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θを満たし、かつ、α＝６９°であり、上述の好ましい範囲を満たしている。
単位レンズ２４３は、図９に示すように、単位レンズ２４３間に隙間なく配列することが、光の素通りを防ぐことができ好ましい。従って、単位レンズ２４３の配列ピッチＰｔは、底部２４３ｕの幅Ｗに等しい。
また、放物線式における係数ａ１，ａ２は、長さの単位をμｍとしたときに、例えば、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の放物線式の係数ａ１は、０．０１≦ａ１≦０．０６、とし、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の放物線式の係数ａ２は、０．０１≦ａ２≦０．０６とし、ａ１＜ａ２として、この範囲内でａ１とａ２の値を設定するとよい。係数ａ１，ａ２がこの範囲を満たすことにより、正面輝度を高く維持しながら、適度な視野角を実現でき、また、輝度ムラの低減及び明るさの面均一性を向上させることができる。一例として、頂部２４３ｔ側の係数ａ１は、０．０２、底部２４３ｕ側の係数ａ２は、０．０５としてもよい。なお、長さの単位をｍｍとした場合は、ａ１，ａ２の上記の値は、１０００倍となる（このとき、ｈ１，ｈ２は、当然１／１０００の値となる）。
以上のような単位レンズ２４３の寸法は、例えば、幅Ｗ＝２０〜２００μｍ、高さＨ＝１０〜１００μｍ等である。一例としては、幅Ｗ＝５０μｍ、高さＨ＝２５μｍであり、このとき、Ｗ＝２Ｈとなる。このとき、単位レンズ２４３を隙間なく配列した場合、配列ピッチＰｔ＝５０μｍである。
また、放物線式における係数ａ１，ａ２は、長さの単位をμｍとしたときに、例えば、頂部２４３ｔ側の放物線Ｐ１の放物線式の係数ａ１は、０．０１≦ａ１≦０．０６、とし、底部２４３ｕ側の放物線Ｐ２の放物線式の係数ａ２は、０．０１≦ａ２≦０．０６とし、ａ１＜ａ２として、この範囲内でａ１とａ２の値を設定するとよい。係数ａ１，ａ２がこの範囲を満たすことにより、正面輝度を高く維持しながら、適度な視野角を実現でき、また、輝度ムラの低減及び明るさの面均一性を向上させることができる。一例として、頂部２４３ｔ側の係数ａ１は、０．０２、底部２４３ｕ側の係数ａ２は、０．０５としてもよい。なお、長さの単位をｍｍとした場合は、ａ１，ａ２の上記の値は、１０００倍となる（このとき、ｈ１，ｈ２は、当然１／１０００の値となる）。
以上のような単位レンズ２４３の寸法は、例えば、幅Ｗ＝２０〜２００μｍ、高さＨ＝１０〜１００μｍ等である。一例としては、幅Ｗ＝５０μｍ、高さＨ＝２５μｍであり、このとき、Ｗ＝２Ｈとなる。このとき、単位レンズ２４３を隙間なく配列した場合、配列ピッチＰｔ＝５０μｍである。
また、このとき、頂点ｔ及び点ｖを通る線分の長さＬと、この直線に対して最も離れた距離となる点での距離ｄに関して、単位レンズ２４３は、０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌを満たしている。
本実施形態の単位レンズ２４３では、ｄ＝０．１２×Ｌである。
本実施形態の単位レンズ２４３では、ｄ＝０．１２×Ｌである。
なお、本明細書において、放物線とは、数学的概念としての厳密な意味での放物線のみには限定されないものとし、厳密な放物線にわずかに変調を加えたものも包含されるものとする。例えば、
（１）厳密な意味での放物線を折れ線近似したもの、具体的には、
（１−１）放物線上に配列した離散的な複数（好ましくは１０以上）の点について、隣接した点同士を線分で結んだ多角形
（１−２）放物線に内接する多角形（好ましくは１０角形以上）
（１−３）放物線に外接する多角形（好ましくは１０角形以上）
（２）放物線の一部区間又は全区間において、変形を加えて放物線からわずかに変位（好ましくは、各Ｚ座標値の５％以内）させた曲線
等が挙げられる。
本発明において、これらの厳密な放物線を変調したものの中で、得られた光学シートの光学特性が厳密な放物線を用いたものと実用上で有意差のない、かつ、本願発明の作用効果を奏するものであれば、本発明における「放物線」に包含されるものとする。
（１）厳密な意味での放物線を折れ線近似したもの、具体的には、
（１−１）放物線上に配列した離散的な複数（好ましくは１０以上）の点について、隣接した点同士を線分で結んだ多角形
（１−２）放物線に内接する多角形（好ましくは１０角形以上）
（１−３）放物線に外接する多角形（好ましくは１０角形以上）
（２）放物線の一部区間又は全区間において、変形を加えて放物線からわずかに変位（好ましくは、各Ｚ座標値の５％以内）させた曲線
等が挙げられる。
本発明において、これらの厳密な放物線を変調したものの中で、得られた光学シートの光学特性が厳密な放物線を用いたものと実用上で有意差のない、かつ、本願発明の作用効果を奏するものであれば、本発明における「放物線」に包含されるものとする。
図１０は、単位レンズ２４３に入射する光の様子を示す図である。図１０では、一例として、光源列１２Ａからの光を示している。
図９中の光Ｌ３及び図１０に示すように、光源部１２（光源列１２Ａ）からの光は、画面左右方向（単位レンズ２４３の配列方向）において、単位レンズ２４３の側面２４３ａの頂部２４３ｔに入射して屈折し、対向する側面２４３ｂの底部２４３ｕで全反射して略正面方向へ出射する。なお、光源列１２Ｂからの光は、これとは反対に、単位レンズ２４３の側面２４３ｂの頂部２４３ｔに入射して屈折し、対向する側面２４３ａの底部２４３ｕで全反射して略正面方向へ出射する。このとき、頂部２４３ｔ及び底部２４３ｕを有する側面２４３ａ，２４３ｂは、いずれも光源部１２側へ凸となる曲面となっている。従って、単位レンズ２４３の配列方向において、略正面方向へ出射しながらも適度にその出射角度方向を広げることができる。
光源部１２から発せられた光が、偏向光学シート２４に入射する際に単位レンズ２４３の配列方向においてそのシート面方向となす角度θは、主として約２〜１４°の範囲内（すなわち、シート面に対する入射角度約７６〜８８°範囲内）であり、図１０に示すように、この角度範囲内で入射する光は、いずれも効率よく略正面方向へ適度に拡散されながら出射されている。
図９中の光Ｌ３及び図１０に示すように、光源部１２（光源列１２Ａ）からの光は、画面左右方向（単位レンズ２４３の配列方向）において、単位レンズ２４３の側面２４３ａの頂部２４３ｔに入射して屈折し、対向する側面２４３ｂの底部２４３ｕで全反射して略正面方向へ出射する。なお、光源列１２Ｂからの光は、これとは反対に、単位レンズ２４３の側面２４３ｂの頂部２４３ｔに入射して屈折し、対向する側面２４３ａの底部２４３ｕで全反射して略正面方向へ出射する。このとき、頂部２４３ｔ及び底部２４３ｕを有する側面２４３ａ，２４３ｂは、いずれも光源部１２側へ凸となる曲面となっている。従って、単位レンズ２４３の配列方向において、略正面方向へ出射しながらも適度にその出射角度方向を広げることができる。
光源部１２から発せられた光が、偏向光学シート２４に入射する際に単位レンズ２４３の配列方向においてそのシート面方向となす角度θは、主として約２〜１４°の範囲内（すなわち、シート面に対する入射角度約７６〜８８°範囲内）であり、図１０に示すように、この角度範囲内で入射する光は、いずれも効率よく略正面方向へ適度に拡散されながら出射されている。
図１１は、第２実施形態の偏向光学シート２４の単位レンズ２４３の配列方向（画面左右方向）におけるθ＝１０°（シート面に対する入射角度８０°）の光の出射角度分布を示す図である。
ここでは、暗室環境下において、第２実施形態の偏向光学シート２４の中央部（画面上下方向及び画面左右方向の中央）に、θ＝１０°（シート面に対する入射角度８０°）となる平行光を画面左右方向（Ｘ方向）両側から入射させ、その光の画面左右方向（単位レンズ２４３の配列方向）における出射角度分布を測定した。この測定に用いた機器等は、前述の第１実施形態における面光源装置１０の出射角度分布の測定方法と同じである。
ここでは、暗室環境下において、第２実施形態の偏向光学シート２４の中央部（画面上下方向及び画面左右方向の中央）に、θ＝１０°（シート面に対する入射角度８０°）となる平行光を画面左右方向（Ｘ方向）両側から入射させ、その光の画面左右方向（単位レンズ２４３の配列方向）における出射角度分布を測定した。この測定に用いた機器等は、前述の第１実施形態における面光源装置１０の出射角度分布の測定方法と同じである。
図１１に示すように、画面左右方向（Ｘ方向）の両側からθ＝１０°（シート面に対する入射角度８０°）で入射した平行光は、この偏向光学シート２４によって、その単位レンズ２４３の配列方向（画面左右方向）において、シート面に対して略正面方向へ光が立ち上げられ、かつ、半値角も約±１２°程度へ広げられている。実際の面光源装置においては、光源部１２からの光は、偏向光学シート２４に対して、主として角度θ＝約２〜１４°（シート面に対する入射角度約７６〜８８°）の範囲内で入射し、図１０に示すように、略正面方向へ立ち上げられ、適度に画面左右方向へ広げられる。従って、偏向光学シート２４によって、略正面方向の輝度向上と好適な視野角を実現できる。
よって、上述のような単位レンズ２４３を有する偏向光学シート２４とした場合にも、画面左右方向（単位レンズ２４３の配列方向）における正面輝度を高く維持しながら、視野角を適度に広げることができる。
さらに、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２を用いて頂部２４３ｔ及び底部２４３ｕの輪郭を形成しているので、その単位レンズ２４３の形状を容易に設計変更することができ、屈折率や主たる光の入射角度等に合わせて、所望する光学性能を得ることができる。
さらに、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２を用いて頂部２４３ｔ及び底部２４３ｕの輪郭を形成しているので、その単位レンズ２４３の形状を容易に設計変更することができ、屈折率や主たる光の入射角度等に合わせて、所望する光学性能を得ることができる。
（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態の視野角拡大シート３５を説明する図である。
図１２では、視野角拡大シート３５の第２単位光学形状１５３の配列方向（画面上下方向）に平行であってシート面に直交する断面の一部を拡大して示している。
第３実施形態の面光源装置は、第１実施形態の面光源装置１０と同様の形態である。第３実施形態の表示装置は、第１実施形態に示した視野角拡大シート１５に換えて視野角拡大シート３５を備えている点が異なる以外は、第１実施形態の表示装置１と略同様の形態である。従って、第１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。
図１２は、第３実施形態の視野角拡大シート３５を説明する図である。
図１２では、視野角拡大シート３５の第２単位光学形状１５３の配列方向（画面上下方向）に平行であってシート面に直交する断面の一部を拡大して示している。
第３実施形態の面光源装置は、第１実施形態の面光源装置１０と同様の形態である。第３実施形態の表示装置は、第１実施形態に示した視野角拡大シート１５に換えて視野角拡大シート３５を備えている点が異なる以外は、第１実施形態の表示装置１と略同様の形態である。従って、第１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。
第３実施形態の視野角拡大シート３５は、第２単位光学形状１５３間の溝部分（谷部分）３５４に、拡散材ｋが充填され、第２単位光学形状１５３よりも観察者側（Ｚ２側）に表面機能層３５５が積層されている。
拡散材ｋは、光を拡散する作用を有する粒状の部材である。この拡散材ｋは、アクリル系樹脂やシリコン系樹脂等の樹脂製のものを用いてもよいし、ガラス等の無機系材料によって形成されたものを用いてもよい。拡散材は、その平均粒径が１〜数十μｍ範囲内で適宜選択して使用してよい。
この拡散材ｋは、上述のように、第２単位光学形状１５３間にそのまま充填してもよいし、第２単位光学形状１５３よりも低屈折率であって拡散材ｋを含有する樹脂をワイピング（又はスキージング）する等により、第２単位光学形状１５３間に充填してもよい。また、拡散材ｋを含有する樹脂等を、第２単位光学形状１５３間の谷部（溝部分３５４）を充填し、かつ、第２単位光学形状１５３の頂面１５３ａ被覆するように塗布してもよい。なお、溝部分３５４と第２単位光学形状１５３（光学形状層１５２）の屈折率とを、異なる材料で形成することにより、溝部分３５４と第２単位光学形状１５３との界面で生じる反射を利用することができ、光の制御をすることが可能となる。さらに、拡散材ｋに加えて、黒色等の暗色系ビーズを充填し、外光によるコントラスト低下を抑制してもよい。
拡散材ｋは、光を拡散する作用を有する粒状の部材である。この拡散材ｋは、アクリル系樹脂やシリコン系樹脂等の樹脂製のものを用いてもよいし、ガラス等の無機系材料によって形成されたものを用いてもよい。拡散材は、その平均粒径が１〜数十μｍ範囲内で適宜選択して使用してよい。
この拡散材ｋは、上述のように、第２単位光学形状１５３間にそのまま充填してもよいし、第２単位光学形状１５３よりも低屈折率であって拡散材ｋを含有する樹脂をワイピング（又はスキージング）する等により、第２単位光学形状１５３間に充填してもよい。また、拡散材ｋを含有する樹脂等を、第２単位光学形状１５３間の谷部（溝部分３５４）を充填し、かつ、第２単位光学形状１５３の頂面１５３ａ被覆するように塗布してもよい。なお、溝部分３５４と第２単位光学形状１５３（光学形状層１５２）の屈折率とを、異なる材料で形成することにより、溝部分３５４と第２単位光学形状１５３との界面で生じる反射を利用することができ、光の制御をすることが可能となる。さらに、拡散材ｋに加えて、黒色等の暗色系ビーズを充填し、外光によるコントラスト低下を抑制してもよい。
表面機能層３５５は、第２単位光学形状１５３よりも出射側に配置されるシート状の部材である。この表面機能層３５５は、第２単位光学形状１５３間に充填された拡散材の脱落を防止する機能を有している。
本実施形態の表面機能層３５５は、ハードコート機能及び防眩機能を有し、表示装置１の観察画面の耐傷性を向上させ、かつ、画面のぎらつき等を低減している。なお、表面機能層３５５は、これに限らず、例えば、反射防止機能や、紫外線吸収機能、防汚機能等を有する形態としてもよく、表示装置１として所望する光学性能や使用環境等に合わせて適宜選択できる。
なお、この第３実施形態に示す視野角拡大シート３５は、第２実施形態に示した偏向光学シート２４を備える面光源装置及び表示装置にも適用できる。
本実施形態の表面機能層３５５は、ハードコート機能及び防眩機能を有し、表示装置１の観察画面の耐傷性を向上させ、かつ、画面のぎらつき等を低減している。なお、表面機能層３５５は、これに限らず、例えば、反射防止機能や、紫外線吸収機能、防汚機能等を有する形態としてもよく、表示装置１として所望する光学性能や使用環境等に合わせて適宜選択できる。
なお、この第３実施形態に示す視野角拡大シート３５は、第２実施形態に示した偏向光学シート２４を備える面光源装置及び表示装置にも適用できる。
上述のような視野角拡大シート３５とすることにより、第２単位光学形状１５３に入射する光のうち、その側面１５３ｂ，１５３ｃ等に臨界角未満の角度で入射する一部の光は、溝部分３５４の拡散材ｋで拡散されて出射する。これにより、視野角を広げることができ、光を有効に利用できる。また、側面１５３ｂ，１５３ｃに臨界角未満の角度で入射し、側面１５３ｂ，１５３ｃで屈折して正面方向から離れた方向へ出射する光のピークを拡散して低減することができる。
さらに、表面機能層３５５等を設けることにより、画面のちらつきの低減や耐傷性等を向上でき、表示装置の品質を向上できる。
さらに、表面機能層３５５等を設けることにより、画面のちらつきの低減や耐傷性等を向上でき、表示装置の品質を向上できる。
（変形形態）
以上説明した各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。
（１）各実施形態において偏向光学シート１４，２４の基材層１４１は、拡散材を含有していない形態を示したが、これに限らず、例えば、基材層１４１は、略均一に分散された拡散材を含有する樹脂製等のシート状の部材としてもよい。また、基材層１４１は拡散材を含有せず、第１実施形態の偏向光学シート１４のプリズム層１４２や第２実施形態の偏向光学シート２４のレンズ層２４２が拡散材を含有する形態としてもよい。
以上説明した各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。
（１）各実施形態において偏向光学シート１４，２４の基材層１４１は、拡散材を含有していない形態を示したが、これに限らず、例えば、基材層１４１は、略均一に分散された拡散材を含有する樹脂製等のシート状の部材としてもよい。また、基材層１４１は拡散材を含有せず、第１実施形態の偏向光学シート１４のプリズム層１４２や第２実施形態の偏向光学シート２４のレンズ層２４２が拡散材を含有する形態としてもよい。
さらに、偏向光学シート１４，２４は、以下の図１３に示すような変形形態の偏向光学シート４４Ａ〜４４Ｃのように、マット層を有する形態としてもよい。マット層とは、母材中に微小粒な粒子を混入させ、当該粒子を母材表面から突出させることにより粗面を形成する層である。このようなマット層としては公知のものを適用することが可能である。
図１３は、変形形態の偏向光学シート４４Ａ〜４４Ｃを説明する図である。
例えば、図１３（ａ）に示すように、基材層１４１のＬＣＤパネル１１側に、マット層４４４を設けた偏向光学シート４４Ａとしてもよい。なお、これに限らず、例えば、マット層４４４を偏向光学シート１４，２４とは別体とし、偏向光学シート１４，２４と下側偏光板１１２との間に配置してもよい。
図１３は、変形形態の偏向光学シート４４Ａ〜４４Ｃを説明する図である。
例えば、図１３（ａ）に示すように、基材層１４１のＬＣＤパネル１１側に、マット層４４４を設けた偏向光学シート４４Ａとしてもよい。なお、これに限らず、例えば、マット層４４４を偏向光学シート１４，２４とは別体とし、偏向光学シート１４，２４と下側偏光板１１２との間に配置してもよい。
また、図１３（ｂ）に示すように、マット層４４４を、基材層１４１のプリズム層１４２側に設けた偏向光学シート４４Ｂとしてもよい。
さらに、例えば、図１３（ｃ）に示すように、偏向光学シート４４Ｃを、拡散材を含有する熱可塑性樹脂を押し出し形成して形成された、内添型の単層の偏向光学シート４４Ｃとしてもよい。
さらに、例えば、図１３（ｃ）に示すように、偏向光学シート４４Ｃを、拡散材を含有する熱可塑性樹脂を押し出し形成して形成された、内添型の単層の偏向光学シート４４Ｃとしてもよい。
これらの形態とすることにより、面光源装置１０から出光する光を所望のものに制御することができる。すなわち、適度に正面方向へ集光して正面輝度を上げつつ、拡散による視野角拡大効果を得ることができる。
なお、図１３において、偏向光学シート４４Ａ〜４４Ｃは、前述の第１実施形態の偏向光学シート１４のように単位プリズム１４３が光源部１２側に複数形成されている例を示したが、これに限らず、例えば、前述の第２実施形態の偏向光学シート２４のように、単位レンズ２４３が光源部１２側に複数形成されている形態としてもよい。
なお、図１３において、偏向光学シート４４Ａ〜４４Ｃは、前述の第１実施形態の偏向光学シート１４のように単位プリズム１４３が光源部１２側に複数形成されている例を示したが、これに限らず、例えば、前述の第２実施形態の偏向光学シート２４のように、単位レンズ２４３が光源部１２側に複数形成されている形態としてもよい。
（２）各実施形態において、単位光学形状である単位プリズム１４３，単位レンズ２４３は、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、アクリル系樹脂や、ＰＣ系樹脂、ＰＥ系樹脂等の熱可塑性樹脂や、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化型樹脂、ガラスやセラミック等の無機系材料等を用いて形成してもよい。
また、使用する材料に応じて、その形成方法も、熱プレス法や、電離放射線硬化形樹脂を用いた２Ｐ法（フォトポリマー法）、射出成形等の各種形成方法を選択することができる。
さらに、各実施形態において、偏向光学シート１４，２４は、基材層１４１とプリズム層１４２又はレンズ層２４２とを備える多層構造である例を示したが、これに限らず、例えば、単層としてもよい。
なお、各実施形態に示した視野角拡大シート１５，３５についても同様に、その材料や形成方法、単層又は多層の層構造等を適宜選択して形成することができる。
また、使用する材料に応じて、その形成方法も、熱プレス法や、電離放射線硬化形樹脂を用いた２Ｐ法（フォトポリマー法）、射出成形等の各種形成方法を選択することができる。
さらに、各実施形態において、偏向光学シート１４，２４は、基材層１４１とプリズム層１４２又はレンズ層２４２とを備える多層構造である例を示したが、これに限らず、例えば、単層としてもよい。
なお、各実施形態に示した視野角拡大シート１５，３５についても同様に、その材料や形成方法、単層又は多層の層構造等を適宜選択して形成することができる。
（３）第１実施形態において、側面１４３ａ，１４３ｂは、曲率半径Ｒの円柱面である例を示したが、これに限らず、楕円柱面や自由曲面等他の曲面としてもよいし、屈面から形成されていてもよい。
また、第２実施形態において、単位レンズ２４３は、その配列方向に平行かつシート面に直交する断面形状が、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２によって形成される例を示したがこれに限らず、３つ以上の放物線によって形成される形状としてもよい。
また、単位レンズ２４３は、その配列方向に平行かつシート面に直交する断面形状が、２つ以上のカテナリー曲線（懸垂曲線）から形成される形態としてもよい。
また、第２実施形態において、単位レンズ２４３は、その配列方向に平行かつシート面に直交する断面形状が、２つの放物線Ｐ１，Ｐ２によって形成される例を示したがこれに限らず、３つ以上の放物線によって形成される形状としてもよい。
また、単位レンズ２４３は、その配列方向に平行かつシート面に直交する断面形状が、２つ以上のカテナリー曲線（懸垂曲線）から形成される形態としてもよい。
（４）各実施形態において、表示装置が視野角拡大シート１５，３５を備える例を示したが、これに限らず、視野角拡大シート１５，３５を備えない形態としてもよい。この場合、上下方向の視野角は、視野角拡大シート１５，３５を備えた場合に比べて小さくなるが、人間の眼球は画面左右方向に並んでおり、通常想定される使用状態では、画面左右方向における視野角の方が、画面上下方向における視野角よりも重要視される場合が多いので、視野角拡大シート１５，３５を備えない形態としても、大幅にその品位が低下することはない。従って、表示装置１の所望される光学性能や使用環境等に応じて、視野角拡大シート１５，３５を設けない形態としてもよい。このような形態とすることにより、表示装置の更なる薄型化、軽量化を実現でき、安価に表示装置を提供できる。
また、視野角拡大シート１５，３５を設けず、ＬＣＤパネル１１よりも観察者側（Ｚ２側）に、汎用の拡散シート等を配置してもよいし、ハードコート機能等を有する表面機能層３５５のみをＬＣＤパネル１１よりも観察者側に配置してもよい。
さらに、第１実施形態の視野角拡大シート１５の観察者側（Ｚ２側）に表面機能層３５５を積層した形態としてもよい。
また、視野角拡大シート１５，３５を設けず、ＬＣＤパネル１１よりも観察者側（Ｚ２側）に、汎用の拡散シート等を配置してもよいし、ハードコート機能等を有する表面機能層３５５のみをＬＣＤパネル１１よりも観察者側に配置してもよい。
さらに、第１実施形態の視野角拡大シート１５の観察者側（Ｚ２側）に表面機能層３５５を積層した形態としてもよい。
（５）各実施形態において、ＬＣＤパネル１１と偏向光学シート１４，２４との間には他の光学シートを配置しない例を示したが、これに限らず、他の光学シート（例えば、拡散シートや、出射側にレンズ形状やプリズム形状が形成された光学シート）を、偏向光学シート１４，２４とＬＣＤパネル１１の間に配置してもよい。
（６）各実施形態において、光源部１２の光源列１２Ａ，１２Ｂは、長手方向（点光源１２１の配列方向）を画面上下方向とする例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、長手方向（点光源１２１の配列方向）を画面左右方向とし、反射部１３の背面部１３ａの画面上下方向の中央に配置される形態としてもよい。このとき、偏向光学シート１４，２４は、単位プリズム１４３，単位レンズ２４３の配列方向を画面上下方向とし、視野角拡大シート１５，３５は、第２単位光学形状１５３の配列方向を画面左右方向とすればよい。
（７）各実施形態では、偏向光学シート１４，２４とＬＣＤパネル１１と視野角拡大シート１５，３５とは別体である例を示したが、これに限らず、例えば、一体として形成してもよい。例えば、偏向光学シート１４，２４の基材層１４１と下側偏光板１１２を一体に積層し、視野角拡大シート１５，３５の基材層１５１と上側偏光板１１３とを一体に積層してもよい。また、例えば、プリズム層１４２、レンズ層２４２をＬＣＤパネル１１の下側偏光板１１２の光源部１２側に一体に形成し、光学形状層１５２をＬＣＤパネル１１の上側偏光板１１３の観察者側に一体に形成することにより、さらに部材点数を減らし、薄型化、軽量化を図ることができる。また、このように一体となったＬＣＤパネル１１を光源部１２及び反射部１３の上に配置するだけでよく、製造が容易に行える。さらに、前述のように偏光板１１２，１１３にレンズ層２４２やプリズム層１４２、光学形状層１５２を形成する場合には、一般的に、ＬＣＤパネル１１では、下側偏光板１１２の延伸軸が画面上下方向であり、上側偏光板１１３の延伸軸が画面左右方向である場合が多いので、各偏光板の延伸軸と各単位レンズ等の長手方向が一致し、製造が容易に行える。
（８）各実施形態において、単位光学形状である単位プリズム１４３及び単位レンズ２４３は、その配列方向において、Ｚ方向を軸として対称である例を示したが、これに限らず、非対称な形状としてもよい。
特に、光源部１２が光源列を１列しか備えていない場合には、非対称な形状として収束性能等の向上を図ってもよい。
特に、光源部１２が光源列を１列しか備えていない場合には、非対称な形状として収束性能等の向上を図ってもよい。
（９）各実施形態において、視野角拡大シート１５の第２単位光学形状１５３は、その断面形状が、観察者側の幅がＬＣＤパネル１１側の幅よりも小さい等脚台形形状である例を示したが、これに限らず、例えば、非等脚台形としてもよい。また、第２単位光学形状１５３は、頂面１５３ａ等、一部が曲面から形成されていてもよいし、六角柱形状等の多角柱形状としてもよい。例えば、頂面１５３ａを観察者側に凸となる曲面とすることにより、視野角拡大作用をさらに高めることができる。さらに、視野角拡大シート１５の厚み方向（Ｚ方向）の向きを逆として配置する等して、第２単位光学形状１５３は、その断面形状を観察者側の幅がＬＣＤパネル１１側の幅よりも大きい略台形形状としてもよい。この場合には、コントラストを向上させることができる。
（１０）各実施形態において、光源部１２は、２つの光源列１２Ａ，１２Ｂを有する例を挙げたが、これに限らず、例えば、１つの光源列としてもよい。このとき、光源列の配置される位置は、画面左右方向の中央に限らず、適宜選択して配置してよい。
また、各実施形態において、光源部１２の点光源１２１は、ＬＥＤ光源を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、ある程度指向性の高い光源を用いることが好ましく、例えば、レーザー光線を発する光源としてもよい。
また、各実施形態において、光源部１２の点光源１２１は、ＬＥＤ光源を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、ある程度指向性の高い光源を用いることが好ましく、例えば、レーザー光線を発する光源としてもよい。
なお、本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各実施形態によって限定されることはない。
１ 表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 光源部
１２Ａ，１２Ｂ 光源列
１２１ 点光源
１３ 反射部
１４，２４ 偏向光学シート
１４１ 単位プリズム
１５，３５ 視野角拡大シート
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 光源部
１２Ａ，１２Ｂ 光源列
１２１ 点光源
１３ 反射部
１４，２４ 偏向光学シート
１４１ 単位プリズム
１５，３５ 視野角拡大シート
Claims (9)
- 透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、
片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、
前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、
を備え、
前記単位光学形状は、
光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、
前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、
前記光源部は、
前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、
前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、
前記単位光学形状は、
その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、
前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、
前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、
前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、
（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）
であること、
を特徴とする面光源装置。 - 透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、
片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、
前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、
を備え、
前記単位光学形状は、
光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、
前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、
前記光源部は、
前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、
前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、
前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、
前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、
ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ
かつ、α≦７０°
を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 - 透過型表示部を背面から照明する面光源装置であって、
片面に単位光学形状が複数配列された偏向光学シートと、
前記偏向光学シートに斜めに光を投射する光源部と、
を備え、
前記単位光学形状は、
光源部側に凸となる略柱状であって、シート面に沿ってその長手方向と直交する方向に複数配列されており、光が入射する入射面と、前記入射面に対向し前記入射面から入射した光の少なくとも一部が全反射する全反射面とを有し、
前記全反射面及び前記入射面が、外側に凸となる曲面又は屈面であり、
前記光源部は、
前記単位光学形状の長手方向と平行な方向に延在する光源列を有し、
前記単位光学形状の配列方向に平行であって前記偏向光学シートのシート面に直交する断面において、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状が形成されている面側であって前記単位光学形状の配列方向の側方側から、前記単位光学形状の配列方向に斜めに光を投射し、
前記単位光学形状は、
その配列方向に平行であってシート面に直交する断面において、その断面形状が、少なくとも２つの放物線の一部からなり、かつ、前記断面形状が、前記単位光学形状の頂部から前記頂部に対して出射側となる底部に至るまでの区間のうち少なくとも頂部側と底部側の２区間で異なる放物線を用いて形成された形状であり、
前記頂部の頂点をＺ＝０として前記頂部に対して出射側をＺ軸の正の方向とし、前記断面形状においてこのＺ軸に直交する方向をＸ軸とし、前記頂部の頂点をＸ＝０としたときに、
前記頂部側の放物線の式がＺ＝ａ１Ｘ ２ 、
前記底部側の放物線の式がＺ＝ａ２Ｘ ２ −ｈ２、
（ただし、ａ１＜ａ２であり、ａ１，ａ２，ｈ２は、正の数）
であり、
前記単位光学形状の配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状における前記単位光学形状の高さをＨ、幅をＷ、底角をαとし、前記光源部から発せられ前記偏向光学シートに入射する光が前記単位光学形状の配列方向において前記偏向光学シートのシート面となす角度をθとするとき、
前記単位光学形状の配列方向における前記偏向光学シートのシート面の略中央において、
ａｒｃｔａｎ（１．５×（Ｗ／Ｈ））≧θ
かつ、α≦７０°
を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 - 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、
前記単位光学形状は、その配列方向に平行であってシート面に直交する断面形状において、前記単位光学形状の頂点と、隣接する前記単位光学形状の間の接点となる点とを通る線分の長さをＬとし、前記全反射面と前記線分との距離の最大値をｄとするとき、
０．０５×Ｌ≦ｄ≦０．１５×Ｌ
という関係を満たすこと、
を特徴とする面光源装置。 - 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、
前記光源部は、前記偏向光学シートに対して、前記単位光学形状の配列方向の中央に対向する位置に配置され、
前記光源部から発せられた光は、少なくとも前記偏向光学シートの光源部側の端部に配置された側面反射部によって正反射されて前記偏向光学シートに入射すること、
を特徴とする面光源装置。 - 請求項５に記載の面光源装置において、
前記光源部から発せられた光は、前記光源部の前記偏向光学シートとは反対側に配置された背面反射部と、前記側面反射部とによって反射されて、前記偏向光学シートに入射すること、
を特徴とする面光源装置。 - 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。 - 請求項７に記載の透過型表示装置において、
前記透過型表示部の前記面光源装置とは反対側に、略四角柱形状の第２単位光学形状が、前記偏向光学シートの前記単位光学形状の配列方向とは直交する方向に配列されている視野角拡大シートを備えること、
を特徴とする透過型表示装置。 - 請求項８に記載の透過型表示装置において、
前記第２単位光学形状の間の溝となる部分に、拡散材が充填されていること、
を特徴とする透過型表示装置。
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