WO2012086221A1 - 面光源装置及び立体表示装置 - Google Patents

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light guide
light source
source device
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幸大 高橋
篠原　正幸
剛大 倉田
寛之 宮本
盛久 大田
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オムロン株式会社
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device and a stereoscopic display device. Specifically, the present invention relates to a stereoscopic display device for three-dimensionally displaying images and videos, and a surface light source device used for the stereoscopic display device.
  • stereoscopic display devices for displaying so-called three-dimensional images: a method using observation glasses and a method using no glasses.
  • a method using observation glasses since the observer must wear the eyeglasses on the head, it is troublesome and may cause discomfort to the observer. Therefore, a method that does not use glasses is desired as a stereoscopic display device.
  • Examples of stereoscopic display devices that do not use glasses include those disclosed in Patent Document 1 and those disclosed in Patent Document 2.
  • FIG. 1 A stereoscopic display device disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.
  • the light guide 12 is formed by overlapping the wedge-shaped light guide plate 12 b similarly to the wedge-shaped light guide plate 12 a.
  • the light guide plate 12a and the light guide plate 12b are overlapped via an air layer so that the light guide plate 12a is on the front side and the light guide plate 12b is on the back side.
  • the end face on the thick side of the light guide plate 12a and the end face on the thin side of the light guide plate 12b are aligned on the left and right sides, and the end face on the thin side of the light guide plate 12a and the end face of the light guide plate 12b
  • the end face on the thick side is also aligned at the left and right positions.
  • the left light source 13a faces the thick end surface of the light guide plate 12a.
  • the right light source 13b faces the thick end surface of the light guide plate 12b.
  • a prism sheet 14 is disposed on the front surface of the light guide 12, and a liquid crystal panel 15 is disposed on the front surface thereof.
  • the liquid crystal panel 15 alternately displays the right eye image and the left eye image in a time division manner, and the left light source 13a emits light in synchronization with the left eye image (at this time, the right light source 13b is turned off).
  • the right light source 13b emits light in synchronization with the image for the right eye (at this time, the left light source 13a is turned off).
  • the left illumination light 16a emitted from the left light source 13a is converted into an image for the left eye, enters the left eye 17a of the observer, and the right illumination light 16b emitted from the right light source 13b. Is converted into an image for the right eye and enters the observer's right eye 17b, and the observer recognizes a stereoscopic image.
  • the left illumination light 16a emitted from the left light source 13a is reflected by the back surface of the light guide plate 12a disposed on the front side and transmitted through the light guide plate 12a.
  • the right illumination light 16b emitted from the right side light source 13b is reflected from the back surface of the light guide plate 12b disposed on the back surface side, and is sequentially transmitted through the light guide plates 12b and 12a and emitted forward.
  • the light guide plate 12a and the light guide plate 12b are made of the same material with the same structure except that the arrangement direction and the arrangement before and after are different.
  • the right illumination light 16b emitted from the light guide plate 12b on the back side is excessively absorbed and scattered as compared with the left illumination light 16a when passing through the light guide plate 12a on the front side.
  • the luminance of the right illumination light 16b emitted from the rear light guide plate 12b is felt lower than the luminance of the left illumination light 16a emitted from the front light guide plate 12a, and the right eye There is a problem that the image recognized by the left eye and the image recognized by the left eye become non-uniform.
  • the surface light source device for stereoscopic display disclosed in Patent Document 2 has the same structure as that of Patent Document 1, similarly, the luminance of light emitted from the light guide plate on the back surface side is the front surface side.
  • the brightness of the light emitted from the light guide plate is lower than that of the light guide plate, and the brightness of the left and right images is perceived unevenly by the observer.
  • the present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a light source device positioned on the back surface side in a surface light source device configured by stacking two light guide plates.
  • the object is to make the light emission luminance due to the light emitted from the light plate and the light emission luminance due to the light emitted from the light guide plate located on the front side feel more even when viewed from the observer.
  • a surface light source device includes a pair of light guide plates superimposed so that the front surface and the back surface face each other, and a light source on the front side disposed to face one end surface of the light guide plate located on the front side,
  • a surface light source device including a light source on the back surface side disposed to face one end surface of the light guide plate located on the back surface side, only the light source on the front surface side is turned on to emit light from the light guide plate on the front surface side
  • Light emission brightness when light is emitted from the surface and only when the light source on the back side is turned on and light is emitted from the light exit surface of the light guide plate on the back side, it is observed through the light guide plate on the front side. It is characterized in that the light emission luminance is equal to the luminance.
  • the surface light source device of the present invention only the light source on the front side is turned on to emit light from the light emitting surface of the light guide plate on the front side, and only the light source on the back side is turned on.
  • the light emission brightness observed through the light guide plate on the front surface side is equivalent to the light entering the left eye of the observer.
  • the difference in the intensity of light entering the right eye can be reduced. Therefore, when this surface light source device is used in a stereoscopic display device that displays a stereoscopic image, it is possible to observe a stereoscopic image in which left and right are balanced.
  • the light emission luminance on the light exit surface of the light guide plate on the back side is when only the light source on the front side is turned on.
  • the luminance is higher than the light emission luminance on the light exit surface of the light guide plate on the front side.
  • the loss generated when the light emitted from the light guide plate on the back surface side passes through the light guide plate on the front surface side is compensated by increasing the light emission luminance of the light guide plate on the back surface side.
  • the luminance difference between the light emission luminance when only the light source is turned on and the light emission luminance when only the light source on the back side is turned on becomes small.
  • the luminance of the light source on the back surface side is higher than the luminance of the light source on the front surface side.
  • the luminance of the light source on the back surface side is increased, the light emission luminance on the light exit surface of the light guide plate on the back surface side when only the light source on the back surface side is turned on can be increased. Therefore, the loss generated when the light emitted from the rear light guide plate passes through the front light guide plate is compensated by increasing the light emission luminance of the rear light guide plate, and only the front light source is turned on. The difference in luminance between the emission luminance at the time and the emission luminance when only the light source on the back side is turned on becomes small.
  • the luminous intensity of the light source on the back side may be made larger than that of the light source on the front side.
  • the light intensity of the light source on the back surface side is 1.5 times or less than the light intensity of the light source on the front surface side.
  • the light guide plate on the back side in yet another embodiment of the surface light source device according to the present invention has higher light emission efficiency than the light guide plate on the front side. According to such an embodiment, the loss that occurs when the light emitted from the light guide plate on the back side passes through the light guide plate on the front side is compensated by increasing the emission efficiency of the light guide plate on the back side. It is possible to reduce the luminance difference between the light emission luminance when only the light source is turned on and the light emission luminance when only the light source on the back side is turned on.
  • the light guide plate on the front side and the light guide plate on the back side have a relatively thin light guide plate main body serving as a light emitting region, and at least a part of the light guide plate on the back side Light transition having a thickness greater than that of the light guide plate main body and a thickness of the light introduction portion in which the light source on the front side or the back side is opposed to the end surface and the light guide plate main body and the light introduction portion are continuous.
  • a difference in thickness between the light introducing portion and the light guide plate body in the light guide plate on the back surface side is a difference in thickness between the light introducing portion and the light guide plate body in the light guide plate on the front surface side. It is desirable to be smaller.
  • the thickness of each of the light introducing portions in the light guide plate on the front side and the light guide plate on the back side is the thickness of the light guide plate main body of the light guide plate on the front side and the guide on the back side. It is desirable to be equal to the sum of the thicknesses of the light guide plate body of the optical plate. According to this aspect, since the entire thickness of the surface light source device is substantially uniform, it is easy to assemble as a backlight, the optical sheet and the liquid crystal panel can be stabilized, and productivity is improved.
  • the light introducing portion of the light guide plate on the back surface protrudes forward from the front surface of the light guide plate body, and the light introduction portion of the light guide plate on the front surface protrudes rearward from the back surface of the light guide plate body.
  • the difference between the thickness of the light introduction part and the light guide plate body in the light guide plate on the back surface side is the difference in thickness between the light introduction part and the light guide plate body in the light guide plate on the front side. It is desirable that it is 1/4 times or more.
  • the front side light guide plate has a transmission loss smaller than that of the rear side light guide plate. According to such an embodiment, since the transmission loss of the light guide plate on the front side is small, the loss when the light emitted from the light guide plate on the back side passes through the light guide plate on the front side can be reduced. It is possible to reduce the luminance difference between the light emission luminance when only the light source is turned on and the light emission luminance when only the light source on the back side is turned on.
  • a diffusion pattern is formed on one of the front and back surfaces of the light guide plate on the front side and the light guide plate on the back side.
  • the pattern density or surface roughness of the diffusion pattern in the light guide plate may be smaller than the pattern density or surface roughness of the diffusion pattern in the light guide plate on the back surface side. If the pattern density or surface roughness of the diffusion pattern in the front light guide plate is reduced, the amount of light reflected from the diffusion pattern and emitted from the front light guide plate can be reduced.
  • the front light source is turned on It is possible to reduce the light emission luminance.
  • the pattern density or surface roughness of the diffusion pattern in the front light guide plate is reduced, the loss when light emitted from the rear light guide plate passes through the front light guide plate can be reduced. As a result, the difference between the light emission luminance when the front light source is turned on and the light emission luminance when the rear light source is turned on can be reduced.
  • the pattern density or surface roughness of the diffusion pattern in the light guide plate on the front side is determined. It is desirable that the diffusion pattern has a pattern density or a surface roughness of 1 ⁇ 2 or more in the back side light guide plate.
  • the thickness in the light emitting region of the light guide plate on the front side may be made thinner than the thickness in the light emitting region of the light guide plate on the back side.
  • the transmission loss due to absorption or scattering generated when light emitted from the rear light guide plate passes through the front light guide plate can be reduced.
  • the brightness difference between when the light source on the front side is turned on and when the light source on the front side is turned on can be reduced.
  • the thickness of the light-emitting region of the front-side light guide plate is greater than 1/3 times the thickness of the light-emitting region of the rear-side light guide plate.
  • the directivity of light emitted from the light emitting surface of the light guide plate on the back side is the direction of light emitted from the light emitting surface of the light guide plate on the front side. It is narrower than gender. If the directivity of the light emitted from the light exit surface of the light guide plate on the back side becomes narrow, the light emission brightness when the light source on the back side is turned on increases, so the light emission brightness when the light source on the front side is turned on It is possible to reduce a difference in light emission luminance when the light source on the back side is turned on.
  • the edge angle of the lenticular lens in the rear light guide plate may be made larger than the edge angle of the lenticular lens in the front light guide plate. If the edge angle of the lenticular lens provided on the light guide plate on the back side is increased, the lens effect of the lenticular lens can be increased, so that the directivity of light emitted from the back side can be reduced, and the back side The light emission luminance when the light source is turned on can be increased. However, it is desirable that the edge angle of the lenticular lens in the rear light guide plate is 60 ° or less.
  • the stereoscopic display device according to the present invention is characterized in that an optical sheet and a liquid crystal panel are arranged in front of the surface light source device according to the present invention.
  • the surface light source device of the present invention since the surface light source device of the present invention is used, the light emission luminance of the image observed with the left eye and the image observed with the right eye can be made equal, and the right and left three-dimensional image is balanced. Can be observed.
  • the means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .
  • FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a structure of a stereoscopic display device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a path of light emitted from the light guide plate in the stereoscopic display device.
  • FIG. 2 is a perspective view of the surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the surface light source device of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the luminance of the light source and the value of the current flowing through the light source.
  • FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the luminance of the light source and the luminous flux emitted from the light source.
  • FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a structure of a stereoscopic display device disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a path of light emitted from the light guide plate in the stereoscopic display device.
  • FIG. 2 is a
  • FIG. 4C is a diagram showing the relationship between the luminance of the light source and the number of LEDs in the light source.
  • FIG. 5 is a plan view of a surface light source device in which different numbers of light sources are arranged on the front side and the back side.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a stereoscopic display device using the surface light source device of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a light guide plate used in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic cross-sectional view showing a surface light source device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view showing a surface light source device according to another modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing another light guide plate used in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view showing still another light guide plate used in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view showing still another light guide plate used in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the transmission loss of the front-side light guide plate and the thickness of the front-side light guide plate.
  • FIG. 16 is a perspective view of a surface light source device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17A is a schematic cross-sectional view of a wrench pattern provided on the light guide plate on the front side.
  • FIG. 17B is a schematic cross-sectional view of a wrench pattern provided on the light guide plate on the back surface side.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between an edge angle of a lenticular lens pattern, a luminance ratio, and directivity.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 20A is a schematic diagram illustrating the back surface of the light guide plate on the front surface side.
  • FIG. 20B is a schematic diagram illustrating the front surface of the light guide plate on the back surface side.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the pattern density ratio and the luminance ratio of the light guide plate on the front side.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the surface light source device 31 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the surface light source device 31.
  • the light guide plate 32 is formed by superimposing the light guide plates 32a and 32b so that the light guide plate 32a is on the front side and the light guide plate 32b is on the back side.
  • the light guide plate 32a and the light guide plate 32b are formed into a flat plate shape having a substantially uniform thickness by a light-transmitting resin having a high refractive index such as polycarbonate resin or polymethyl methacrylate resin.
  • a large number of minute diffusion patterns 37a and 37b having a convex shape or a concave shape are formed on at least one of the front and back surfaces of the light guide plates 32a and 32b.
  • the light guide plate 32a and the light guide plate 32b are such that the light incident end surfaces 33a and 33b are located on opposite sides of each other, and the back surface of the light guide plate 32a and the front surface of the light guide plate 32b face each other. Are overlapping. However, the light guide plate 32a and the light guide plate 32b are not in direct contact with each other, and the low refractive index layer 36 (for example, an air layer, a transparent adhesive layer, a transparent liquid layer, etc.) having a smaller refractive index than the light guide plates 32a and 32b. ).
  • the low refractive index layer 36 for example, an air layer, a transparent adhesive layer, a transparent liquid layer, etc.
  • a reflective member 40 is disposed on the back surface of the light guide 32.
  • the reflection member 40 is made of a highly reflective material such as a white resin sheet or a metal foil, and reflects light leaking from the back surface of the light guide 32 so as to re-enter the light guide 32. , Reduce light leakage and increase light utilization efficiency.
  • One or a plurality of light sources 41a are arranged at positions facing the light incident end face 33a of the light guide plate 32a.
  • one or a plurality of light sources 41b are arranged at positions facing the light incident end face 33b of the light guide plate 32b.
  • Both the light sources 41a and 41b are constituted by LED light sources. That is, in both light sources 41a and 41b, as shown in FIG. 3, the LED chip 42 is sealed in a transparent resin 43, and each surface except the front surface (light emission window) of the transparent resin 43 is made of white resin. The covering portion 44 is covered. Therefore, when the LED chip 42 is caused to emit light, light is emitted from the front of each of the light sources 41a and 41b.
  • One or a plurality of light sources 41a are mounted on the flexible printed circuit board 45a.
  • the flexible printed circuit board 45a may be located on the front side of the light source 41a as shown in FIG. You may do it.
  • One or a plurality of light sources 41b are mounted on the other flexible printed circuit board 45b, but the flexible printed circuit board 45b may also be located behind the light source 41b as shown in FIG. May be located.
  • cold cathode ray tubes may be used instead of the LED light sources.
  • the light source 41a and the light source 41b are controlled so as to be alternately turned on and off at regular intervals.
  • the light enters the light guide plate 32a from the light incident end surface 33a, and is guided through the light guide plate 32a while repeating total reflection on the front and back surfaces of the light guide plate 32a.
  • the light guided in the light guide plate 32a is reflected by the diffusion pattern 37a provided on the back surface of the light guide plate 32a and enters the front surface of the light guide plate 32a at an incident angle smaller than the critical angle of total reflection (or When the light is diffused by the diffusion pattern 37a provided on the front surface of the light guide plate 32a), the light is emitted from the light guide 32 to the left obliquely forward like the left illumination light 38a.
  • the light emitted from the light source 41b on the back side and guided through the light guide plate 32b is reflected by the diffusion pattern 37b provided on the back surface of the light guide plate 32b and has an incident angle smaller than the critical angle of total reflection.
  • the light guide plate 32b When incident on the front surface of the light guide plate 32b (or when diffused by the diffusion pattern 37b provided on the front surface of the light guide plate 32b), the light is emitted from the light guide plate 32b like the right illumination light 38b and further transmitted through the light guide plate 32a. Then, the light is emitted from the light guide 32 diagonally forward to the right. As shown in FIG. 3, the left illumination light 38a and the right illumination light 38b are inclined to the opposite side with respect to the normal direction perpendicular to the front surface of the light guide plate 32a, and generate a stereoscopic image as described later. For the best light.
  • the luminance of the light source 41b on the back surface side is relatively higher than that of the light source 41a on the front surface side.
  • the luminance of the light source 41b is set higher than the luminance of the light source 41a
  • the light emission luminance on the light emitting surface of the light guide plate 32b when the light source 41b is turned on is the light emission luminance of the light guide plate 32a when the light source 41a is turned on. It becomes higher than the light emission luminance on the light exit surface.
  • the left illumination light 38a and the right side felt by the observer are sensed.
  • the luminance difference of the illumination light 38b can be reduced.
  • the luminance [cd / cm 2 ] of the light source 41b for example, (1) increasing the current value [mA] energizing the light source, (2) luminous intensity [cd] of the light source (or luminous flux [lm]) ) Is increased, and (3) the number of LEDs (chips) in one light source is increased.
  • the method (1) for adjusting the current value using the same light source will be described.
  • the light emission luminance of the surface light source device 31 (light emission luminance on the light emission surface of the light guide plate 32a) when only the light source 41a is turned on by passing the current Ia through the light source 41a on the front side is measured.
  • only the light source 41b on the back surface side is turned on, and the light emission luminance of the surface light source device 31 (the light emission luminance of the light that has exited from the light emitting surface of the light guide plate 32b and transmitted through the light guide plate 32a) turned on only the light source 41a.
  • the current flowing through the light source 41b is adjusted so as to be substantially equal to the emission luminance of the surface light source device 31 at the time.
  • the current value of the light source 41b at this time is defined as Ib (> Ia). If the current value Ib is experimentally obtained using the surface light source device 31 in this way, the light source 41a may be driven with the current value Ia and the light source 41b may be driven with the current value Ib.
  • Ka and the luminance Kb (or luminance ratio Kb / Ka) of the light source 41b when the current value is Ib are determined.
  • the light source 41a and the light source 41b are different types of light sources, and the light emission luminance of the surface light source device 31 observed when only the light source 41b is turned on is that when only the light source 41a is turned on.
  • the light sources 41a and 41b may be selected so as to be approximately equal to the light emission luminance. For example, as shown in FIG. 4B, if the relationship between the luminance of the light source and the luminous flux (or luminous intensity) of the light emitted from the light source is known, the luminous flux (or luminous intensity) required as the light source 41a is determined from the luminance Ka. The luminous flux (or luminous intensity) required for the light source 41b is determined from the luminance Kb.
  • the light sources 41a and 41b having the light flux (or luminous intensity) value determined in this way may be selected according to the product catalog of the light source.
  • the loss due to the light emitted from the light exit surface of the light guide plate 32b being transmitted through the light guide plate 32a is at most 30%, so the luminous intensity of the light source 41b on the back side is the light source 41a on the front side. It is desirable that the luminous intensity is 1.5 times or less.
  • the required luminance Ka, Kb (by using the relationship between the number of LEDs and the luminance as shown in FIG.
  • a light source of a type that satisfies the number of LEDs closest to the brightness ratio) may be selected as each of the light sources 41a and 41b.
  • the number of light sources 41a arranged to face the light incident end face 33a of the light guide plate 32a is different from the number of light sources 41b arranged to face the light incident end face 33b of the light guide plate 32b.
  • the light emission luminance of the surface light source device 31 may be adjusted uniformly.
  • FIG. 6 shows a structure of a stereoscopic display device 51 using the surface light source device 31.
  • an optical sheet 53 is stacked on the front surface of the light guide 32, and a rim sheet 52 is attached to the surface light source device 31 from the front surface.
  • the rim sheet 52 is a light-absorbing member formed of black adhesive tape or the like, and an area corresponding to the light emitting area of the light guide 32 is opened and covers the periphery of the front surface of the light guide 32.
  • a liquid crystal panel 54 is overlaid in front of the opening of the rim sheet 52.
  • the optical sheet 53 has a prism array 53a in which fine triangular prisms are arranged on the back surface and a cylindrical lens array 53b in which fine convex lenses are arranged on the front surface.
  • the prism row 53a and the cylindrical lens row 53b have a uniform cross-sectional shape perpendicular to the width direction (Y direction) of the light guide plates 32a and 32b, and the length direction (X direction) of the light guide plates 32a and 32b. Along each of them, they are arranged at a constant pitch. However, the arrangement pitch of the cylindrical lens rows 53b is slightly larger than the arrangement pitch of the prism rows 53a.
  • the prism array 53a is arranged to be symmetric with respect to a plane perpendicular to the X direction passing through the center of the optical sheet 53, and the cylindrical lens array 53b is also symmetric with respect to a plane perpendicular to the X direction passing through the center of the optical sheet 53.
  • the liquid crystal panel 54 is controlled by the synchronous drive device 56 so as to alternately display an image when the observer sees with the right eye (image for the right eye) and an image when the observer sees with the left eye (an image for the left eye).
  • the Z direction indicates the thickness direction of the light guide plates 32a and 32b.
  • the left-eye / right-eye image of the liquid crystal panel 54 and the lighting / extinguishing of the light sources 41a and 41b are synchronously controlled by the synchronous driving device 56.
  • the synchronous drive device 56 alternately displays the left-eye image and the right-eye image on the liquid crystal panel 54 with a short period that the observer cannot recognize the change of the left and right images, and synchronizes with the left-eye image on the liquid crystal panel 54. Then, the light source 41a is turned on (the light source 41b is turned off), and the light source 41b is turned on (the light source 41a is turned off) in synchronization with the image for the right eye.
  • the light (white light) emitted from the light source 41b is emitted from the entire light emitting region of the light guide 32 toward the right diagonally forward as the right illumination light 38b in which the direction of the maximum intensity is aligned.
  • the right illumination light 38b emitted from the light guide 32 is bent by the optical sheet 53 so that the light transmitted through each pixel is collected at the right eye 55b of the observer located at a predetermined distance from the liquid crystal panel 54.
  • the light enters the liquid crystal panel 54.
  • the right illumination light 38b is converted into an image for the right eye by passing through the liquid crystal panel 54 and recognized by the observer's right eye 55b.
  • left illumination light 38a in which the direction of maximum intensity is aligned.
  • the left illumination light 38a emitted from the light guide 32 is incident on the liquid crystal panel 54 after being bent by the optical sheet 53 so that the light transmitted through each pixel is collected in the left eye 55a of the observer.
  • the left illumination light 38a is converted into an image for the left eye by passing through the liquid crystal panel 54, and is recognized by the left eye 55a of the observer.
  • the left illumination light 38a incident on the prism array 53a is bent in the light beam direction by the prism array 53a, and further passes through the cylindrical lens array 53b, so that the left eye 55a is transmitted by the cylindrical lens array 53b. And is focused on the left eye 55a.
  • the right illumination light 38b is condensed on the right eye 55b by passing through the optical sheet 53 by the same function.
  • the left eye image and the right eye image are alternately sent to the left eye 55a and the right eye 55b of the observer, but the observer recognizes the right eye image and the left eye image simultaneously by the afterimage effect.
  • a 3D image (stereoscopic image) is recognized. Since the surface light source device 31 is used in the stereoscopic display device 51, the left-eye image and the right-eye image are perceived to have substantially the same brightness, and a stereoscopic image with a stereoscopic effect in which the left and right are balanced is recognized. be able to.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a surface light source device 61 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the light guide plates 32a and 32b used in the surface light source device 61 include a light introduction portion 62 having a large plate thickness, a light guide plate main body 63 having a thin plate thickness as a light emitting region, a light introduction portion 62, and a light guide plate main body.
  • the light transition part 64 (inclination area
  • the front surface of the light guide plate 32 a and the back surface of the light guide plate 32 b are flat surfaces 65, and the surface facing the flat surface 65 of the light introducing portion 62 is a protruding plane 66 substantially parallel to the flat surface 65.
  • the surface facing the flat surface 65 is a main body plane 67 substantially parallel to the flat surface 65, and the surface facing the flat surface 65 of the light transition portion 64 is an inclined surface 68 inclined from the projecting plane 66 toward the main body plane 67. It has become.
  • the thickness of the light introduction part 62 is thicker than the height of the light exit window of the light sources 41a and 41b, and is equal to or less than the height of the light sources 41a and 41b.
  • a large number of fine diffusion patterns for emitting light from the light guide plate main body 63 to the front side are formed (for example, a triangular cross section).
  • a prismatic pattern or the like that is recessed in the shape is arranged in parallel or in an arc shape).
  • the light guide plate 32a and the light guide plate 32b are turned upside down, and the light introduction part 62 side and the light guide plate body 63 side are positioned on opposite sides,
  • the main body planes 67 of the light guide plate main body 63 are overlapped with each other through the low refractive index layer. Therefore, in the light guide plate 32a, the flat surface 65 of the light guide plate main body 63 is a light output surface, and in the light guide plate 32b, the main body plane 67 of the light guide plate main body 63 is a light output surface.
  • the surface light source device 31 can be thinned.
  • the light source 41a is disposed to face the light incident end surface 33a located on the light introducing portion 62 side of the light guide plate 32a, and the light source 41b is made to face the light incident end surface 33b located on the light introducing portion 62 side of the light guide plate 32b. Arranged.
  • this surface light source device 61 since the thickness of the light introduction part 62 is substantially equal to the height of each light source 41a, 41b, the light emitted from each light source 41a, 41b is efficiently incident into the light guide plates 32a, 32b. It is possible to increase the light use efficiency. On the other hand, since the thickness of the light guide plate main body 63 that occupies most of the light guide plates 32a and 32b is reduced, the thickness of the light guide 32 in which the light guide plates 32a and 32b are stacked can be reduced.
  • the upper surface of the light transition portion 64 positioned between the light introducing portion 62 and the light guide plate body 63 is the inclined surface 68, the light incident on the light introducing portion 62 is totally reflected by the flat surface 65 and the inclined surface 68. However, light leakage can be suppressed and the light guide plate body 63 can be efficiently guided.
  • a step i.e., a step between the projection plane 66 of the light introducing portion 62 and the main body plane 67 of the light guide plate main body 63 in the light guide plate 32b located on the back surface side
  • the step Hb by the inclined surface 68 is a step between the projection plane 66 of the light introducing portion 62 and the main body plane 67 of the light guide plate main body 63 in the light guide plate 32a located on the surface side (that is, the step by the inclined surface 68) Ha.
  • the thickness of the light guide plate body 63 in the light guide plate 32a is thinner than the thickness of the light guide plate body 63 in the light guide plate 32b.
  • FIG. 9 is a diagram showing the results of actual measurement of the relationship between the size of the step in the light guide plates 32a and 32b shaped as shown in FIG. 8 and the loss at the step.
  • the slope of the inclined surface 68 becomes steep when the level difference becomes large, so that the light that enters the light guide plates 32a and 32b from the light introducing portion 62 easily leaks from the inclined surface 68.
  • Loss at the step increases.
  • the light guide plate 32a on the front side has a relatively large step Ha, so that the loss of light is large, and the intensity of light emitted from the light guide plate 32a is greatly reduced when the light source 41a is turned on.
  • the light guide plate 32b on the back side has a relatively small step Hb, so there is little loss, and the intensity of light emitted from the front surface of the light guide plate 32b is lowered when the light source 41b (because the same light source 41a is used). Is relatively small.
  • the surface At the stage of emitting light from the front surface of the light source device 61 it is possible to adjust the light emission luminance to be comparable when only the light source 41a is turned on or when only the light source 41b is turned on.
  • the lower surface (that is, the projecting plane 66) of the light introduction part 62 of the light guide plate 32a is flush with the back surface of the light guide plate 32b, and the front surface ( That is, it is desirable that the projecting plane 66) be flush with the front surface of the light guide plate 32a.
  • the thickness of each light introducing portion 62 of the light guide plates 32a and 32b is equal to the sum of the thickness of the light guide plate body 63 of the light guide plate 32a and the thickness of the light guide plate body 63 of the light guide plate 32b. Since almost the entire body 32 has a uniform thickness, the surface light source device 61 can be easily assembled and handled.
  • the thickness of the light guide 32 (that is, the sum of the thickness of the light guide plate main body 63 of the light guide plate 32a and the thickness of the light guide plate main body 63 of the light guide plate 32b) is equal to the height of the light sources 41a and 41b.
  • the substantially entire surface light source device 61 has a uniform thickness.
  • the step Hb in the light guide plate 32b is not less than 1/4 times the step Ha in the light guide plate 32a (that is, Ha / 4 ⁇ Hb ⁇ Ha).
  • the reason is as follows. At present, it is impossible to produce a light guide plate having a thickness of 0.1 mm or less. Therefore, in the light guide plate having the shape as in this embodiment, the minimum thickness that the light guide plate main body 63 can be produced is about 0.1 mm. It becomes.
  • the height of the light sources 41a and 41b that are generally used at present is 0.5 mm, when the thickness of the light guide 32 and the height of the light sources 41a and 41b are aligned, the other light guide plate main body 63 is used.
  • the step Hb in the light guide plate 32b is set to an appropriate value smaller than 1 ⁇ 4 times the step Ha in the light guide plate 32a. The brightness difference may be reduced.
  • the difference in thickness between the light introducing portion 62 and the light guide plate main body 63 in the light guide plate 32b on the back surface side What is necessary is just to make it become smaller than the difference of the thickness of the light introduction part 62 and the light-guide plate main body 63 in the light-guide plate 32a.
  • FIG. 10A is a schematic cross-sectional view showing a modification of the second embodiment.
  • the respective heights of the light introducing portions 62 of the light guide plates 32a and 32b, the total thickness of the light guide plate bodies 63 of the overlapping light guide plates 32a and 32b, and the respective heights of the light sources 41a and 41b are almost equal to each other.
  • the entire thickness is substantially uniform, it is easy to assemble as a backlight, the optical sheet and the liquid crystal panel can be stabilized, and the productivity is improved.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view showing another modification of the second embodiment.
  • the step Hb between the light introduction part 62 and the light guide plate body 63 in the light guide plate 32b is more than the step Ha between the light introduction part 62 and the light guide plate body 63 in the light guide plate 32a.
  • the thickness of the light guide plate body 63 in the light guide plate 32b and the thickness of the light guide plate body 63 in the light guide plate 32a may be the same.
  • FIG. 11 is a perspective view showing another example of the light guide plate 32a (or the light guide plate 32b) used in the surface light source device 61 of the second embodiment.
  • FIG. 11 also shows a cross section of the V groove 69.
  • a large number of fine V grooves 69 are arranged in parallel and continuously along the inclined surface 68 of the light transition portion 64.
  • the light incident on the inclined surface 68 from the light introducing portion 62 side can be recursively reflected by the V groove 69, so that the light incident on the light introducing portion 62 is reflected.
  • Light leaking from the inclined surface 68 during light guiding to the light guide plate main body 63 can be reduced, and light utilization efficiency can be increased. Therefore, the luminance of the surface light source device 61 can be improved.
  • FIG. 12 is a perspective view showing still another example of the light guide plate 32a (or the light guide plate 32b) used in the surface light source device 61 of the second embodiment.
  • a pattern area 70 having a substantially fan shape is formed on the inclined surface 68 of the light transition portion 64 in front of each light source 41a (or light source 41b).
  • a large number of fine V grooves 69 are formed radially.
  • each light source 41a When viewed from a direction perpendicular to the main body plane 67, the V groove 69 in front of each light source 41a (or light source 41b) is radially centered on the light emitting point of each light source 41a (or light source 41b) or a point in the vicinity thereof. Is formed.
  • the light guide plates 32a and 32b as shown in FIG. 12 are used, the light incident on the inclined surface 68 from the light incident end face 33a can be recursively reflected by the V-groove 69, so that the light enters from the light incident end faces 33a and 33b.
  • the light leaking from the inclined surface 68 in the middle of guiding the light to the light guide plate body 63 can be reduced, and the light utilization efficiency can be increased. Therefore, the luminance of the surface light source device 61 can be improved.
  • an LED light source is used as the light sources 41a and 41b, it is preferable to use such a light guide plate.
  • the light introduction part 62 is not provided, but the light introduction part 62 may be provided at the end of the light guide plates 32a and 32b.
  • FIG. 13 is a perspective view showing still another example of the light guide plate 32a (or the light guide plate 32b) used in the surface light source device 61 of the second embodiment.
  • a bulging portion 73 having a substantially semi-conical truncated cone shape is provided on the inclined surface 68 of the light transition portion 64 at a position corresponding to each light source 41a (or light source 41b).
  • a large number of V grooves 74 are continuously formed on the outer peripheral surface of the bulging portion 73.
  • the V grooves 74 are arranged radially around the light sources 41a and 41b. In the middle of guiding the light to the light guide plate body 63, light leaking from the inclined surface 68 can be reduced, and the light utilization efficiency can be further enhanced.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a surface light source device 81 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the surface light source device 81 is characterized in that the thickness of the light guide plate 32a on the front side is made thinner than the thickness of the light guide plate 32b on the back side.
  • FIG. 15 shows the result of simulating the transmission loss of light transmitted through the light guide plate 32a having a thickness of 0.1 mm to 3 mm.
  • the transmission loss of the light transmitted through the light guide plate 32a means that the light intensity incident on the back surface of the light guide plate 32a is ⁇ and the light emitted from the front surface of the light guide plate 32a when the light passes through the light guide plate 32a. If the luminous intensity is ⁇ , it is expressed by 100 ⁇ ( ⁇ ) / ⁇ [%]. Therefore, by reducing the thickness of the light guide plate 32a, the transmission loss of light transmitted through the light guide plate 32a can be reduced, so that the luminance difference between when the light source 41a is turned on and when the light source 41b is turned on can be reduced.
  • the thickness of the light guide plate 32a is desirably 0.1 mm or more. Further, since the thickness of the light guide plate is generally about 0.3 mm, if the light guide plate 32b is 0.3 mm thick, the light guide plate 32a is thinner than the light guide plate 32b. And it is desirable that it is thicker than 1/3 times the thickness of the light guide plate 32b.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a surface light source device 91 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • a lenticular lens pattern 92a is provided on the front surface of the light guide plate 32a disposed on the front surface side, and a diffusion pattern 37a is provided on the back surface.
  • a diffusion pattern 37b is provided on the front surface of the light guide plate 32b disposed on the back surface side, and a lenticular lens pattern 92b is provided on the back surface.
  • the lenticular lens patterns 92a and 92b are lenticular lenses arranged at regular pitches along the width direction of the light guide plates 32a and 32b.
  • the diffusion patterns 37a and 37b are fine patterns having a convex shape or a concave shape, for example, a triangular prism shape.
  • a diffusion pattern 37a may be provided on the front surface of the light guide plate 32a
  • a wrench pattern 92a may be provided on the back surface of the light guide plate 32a.
  • a wrench pattern 92b may be provided on the front surface of the light guide plate 32b
  • a diffusion pattern 37b may be provided on the back surface of the light guide plate 32b.
  • FIG. 17A is an enlarged view of the wrench pattern 92a provided on the light guide plate 32a
  • FIG. 17B is an enlarged view of the wrench pattern 92b provided on the light guide plate 32b
  • the light guide plate 32a is provided with a wrench pattern 92a having a small surface curvature and a relatively small edge angle ⁇ a
  • the light guide plate 32b is provided with a wrench pattern 92b having a large surface curvature and a large edge angle ⁇ b.
  • the edge angle refers to a tangential plane N that is in contact with the lower end of the cylindrical surface of the lenticular lens, such as ⁇ a and ⁇ b shown in FIG. 17, and the tangential plane N measured with reference to the bottom surface of the lenticular lens pattern. Is the angle.
  • the edge angle ⁇ b of the wrench pattern 92b provided on the light guide plate 32b on the back side is larger than the edge angle ⁇ a of the wrench pattern 92a of the light guide plate 32a (that is, ⁇ b> ⁇ a)
  • the wrench pattern The curvature of the surface of 92b becomes large and the lens action becomes strong. Therefore, the directivity of the light emitted from the light guide plate 32b is narrowed, and the luminance of the light in the peak direction is increased.
  • FIG. 18 shows the relationship between the edge angle of the wrench pattern provided on the light guide plate and the luminance ratio and directivity of the light emitted from the light guide plate.
  • the luminance ratio is the ratio of the intensity of light emitted from the light guide plate to the maximum value (saturation value) of the light emitted from the light guide plate.
  • the directivity represents an angular spread (full width at half maximum) that is 1 ⁇ 2 of the peak intensity in the distribution of the light intensity emitted from the light guide plate.
  • the directivity becomes narrower and the luminance ratio increases as the edge angle of the wrench pattern increases. Further, according to FIG.
  • the edge angle ⁇ b of the wrench pattern 92b of the light guide plate 32b is preferably set to ⁇ a ⁇ b ⁇ 60 °. . Further, since the increase in the luminance ratio becomes moderate when the edge angle becomes equal to or greater than ⁇ o (about 21 °), it is preferable that ⁇ a ⁇ b ⁇ ⁇ o or ⁇ a ⁇ o ⁇ b ⁇ 60 °.
  • FIG. 19 is a schematic sectional view showing a surface light source device 93 according to Embodiment 5 of the present invention. Also in this surface light source device 93, the lenticular lens pattern 92a is provided on the front surface of the light guide plate 32a disposed on the front surface side, and the diffusion pattern 37a is provided on the back surface. Further, a diffusion pattern 37b is provided on the front surface of the light guide plate 32b disposed on the back surface side, and a lenticular lens pattern 92b is provided on the back surface.
  • the pattern density of the diffusion pattern 37a on the back surface of the light guide plate 32a on the front surface side is equal to the diffusion pattern 37b on the front surface of the light guide plate 32b on the back surface side. It is smaller than the pattern density. If the pattern density in the light guide plate 32a on the front side is reduced, the amount of light that is totally reflected by the diffusion pattern 37a and emitted from the light exit surface is reduced, and the light emission luminance is reduced.
  • the pattern density in the light guide plate 32a is smaller than the pattern density in the light guide plate 32b, the light emission luminance of the surface light source device 93 when the light source 41a is turned on and the surface light source device when the light source 41b is turned on.
  • the luminance difference from the emission luminance of 93 can be reduced.
  • the pattern density in the light guide plate 32a on the front side is reduced, the amount of light emitted from the light guide plate 32b is scattered by the light guide plate 32a, and the surface light source device when the light source 41b is turned on.
  • the light emission luminance of 93 increases. As a result, the luminance difference between the light emission luminance of the surface light source device 93 when the light source 41a is lit and the light emission luminance of the surface light source device 93 when the light source 41b is lit is reduced.
  • FIG. 21 shows the relationship between the pattern density ratio of the light guide plate and the luminance ratio.
  • the pattern density ratio of the light guide plate means (pattern density of the diffusion pattern 37a in the light guide plate 32a on the front side) / (pattern density of the diffusion pattern 37b in the light guide plate 32b on the back side), and the luminance ratio is ( It means light emission luminance on the light output surface of the light guide plate 32b when the light source 41b is turned on / (light emission luminance on the light output surface of the light guide plate 32a when the light source 41a is turned on).
  • the ratio of the light emission luminance of the surface light source device between when the front side light source is turned on and when the back side light source is turned on is maximum. Since it is 1.5 times, it can be seen from FIG. 21 that the pattern density of the diffusion pattern 37a should be 0.5 times or more the pattern density of the diffusion pattern 37b and less than 1 time.
  • the surface roughness due to the diffusion pattern 37a on the back surface of the light guide plate 32a on the front side may be made smaller than the surface roughness due to the diffusion pattern 37b on the front surface of the light guide plate 32b on the back surface side.
  • the surface roughness means the arithmetic average roughness Ra and is caused by the height of the diffusion pattern.

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Abstract

　２枚の導光板を重ねて構成された面光源装置において、裏面側に位置する導光板から出射する光による発光輝度と前面側に位置する導光板から出射する光による発光輝度が、観察者から見てより均一に感じられるようにする。一方の導光板３２ａを前面側にとし、他方の導光板３２ｂを裏面側として両導光板３２ａ、３２ｂを重ね合わせる。導光板３２ａの光入射端面に対向させて光源４１ａを配置し、導光板３２ｂの光入射端面に対向させて光源４１ｂを配置する。両光源４１ａ、４１ｂは時分割的に交互に点灯される。両光源４１ａ、４１ｂは互いに輝度が異なり、背面側に位置する光源４１ｂの輝度は、前面側に位置する光源４１ａの輝度よりも大きい。

Description

面光源装置及び立体表示装置
　本発明は面光源装置及び立体表示装置に関する。具体的には、画像や映像を三次元表示させるための立体表示装置と、当該立体表示装置に用いる面光源装置に関する。
　いわゆる三次元映像を表示させるための立体表示装置には、観察用の眼鏡を使用する方法と、眼鏡を使用しない方法とがある。しかし、眼鏡を使用する方法では、観察者が眼鏡を頭部に装着しなければならないので煩わしく、また観察者に不快感を与えることがある。そのため、立体表示装置としては、眼鏡を使用しない方法が望まれている。
　眼鏡を使用しない立体表示装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものや、特許文献２に開示されたものがある。
　特許文献１に開示された立体表示装置を図１（Ａ）に示す。この立体表示装置１１では、楔形をした導光板１２ａと同じく楔形をした導光板１２ｂを重ね合わせて導光体１２を形成している。導光板１２ａと導光板１２ｂは、導光板１２ａが前面側となり、導光板１２ｂが裏面側となるようにして、空気層を介して重ね合わされている。導光板１２ａの厚さの厚い側の端面と導光板１２ｂの厚さの薄い側の端面は、左右の位置を揃えられており、導光板１２ａの厚さの薄い側の端面と導光板１２ｂの厚さの厚い側の端面も、左右の位置を揃えられている。左側光源１３ａは、導光板１２ａの厚さの厚い端面に対向している。右側光源１３ｂは、導光板１２ｂの厚さの厚い端面に対向している。また、導光体１２の前面には、プリズムシート１４が配置され、その前面には液晶パネル１５が配置されている。
　そして、液晶パネル１５は時分割的に右眼用画像と左眼用画像とを交互に表示しており、左側光源１３ａは左眼用画像と同期して発光し（この時右側光源１３ｂは消灯する。）、右側光源１３ｂは右眼用画像と同期して発光する（この時左側光源１３ａは消灯する）。その結果、立体表示装置１１では、左側光源１３ａから出射された左側照明光１６ａは左眼用画像に変換されて観察者の左眼１７ａに入射し、右側光源１３ｂから出射された右側照明光１６ｂは右眼用画像に変換されて観察者の右眼１７ｂに入射し、観察者により立体映像が認識される。
　このとき、図１（Ｂ）に示すように、左側光源１３ａから出射する左側照明光１６ａは、前面側に配置されている導光板１２ａの裏面で反射し導光板１２ａを透過してその光出射面から前方へ出射されるが、右側光源１３ｂから出射する右側照明光１６ｂは、裏面側に配置されている導光板１２ｂの裏面で反射し導光板１２ｂ及び１２ａを順次透過して前方へ出射される。一方、導光板１２ａと導光板１２ｂは、配置する向きと配置の前後が異なるだけで、同じ構造で同じ素材のものが用いられている。そのため、裏面側の導光板１２ｂから出射する右側照明光１６ｂには、前面側の導光板１２ａを透過する際に、左側照明光１６ａと比べて余分な吸収や散乱が発生する。その結果、観察者から見たとき、裏面側の導光板１２ｂから出射する右側照明光１６ｂの輝度が、前面側の導光板１２ａから出射する左側照明光１６ａの輝度よりも低く感じられ、右眼で認識する画像と左眼で認識する画像とが不均一になる問題があった。
　特許文献２に開示されている立体表示用の面光源装置も、特許文献１と同様な構造を有しているので、同じように、裏面側の導光板から出射する光の輝度が、前面側の導光板から出射する光の輝度よりも低下し、観察者には左右の画像の輝度が不均一に感じられる。
特許第３５８５７８１号公報 特開２００８－２８７１８０号公報
　本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、２枚の導光板を重ねて構成された面光源装置において、裏面側に位置する導光板から出射する光による発光輝度と前面側に位置する導光板から出射する光による発光輝度が、観察者から見てより均一に感じられるようにすることにある。
　本発明に係る面光源装置は、前面と裏面が対向するように重ね合わされた一対の導光板と、前面側に位置する導光板の一方の端面に対向させて配置された前面側の光源と、裏面側に位置する導光板の一方の端面に対向させて配置された裏面側の光源とを備えた面光源装置において、前記前面側の光源だけを点灯させて前記前面側の導光板の光出射面から光を出射させたときの発光輝度と、前記裏面側の光源だけを点灯させて前記裏面側の導光板の光出射面から光を出射させたときに前記前面側の導光板を通して観察される発光輝度とが同等の輝度となるようにしたことを特徴としている。
　本発明の面光源装置にあっては、前面側の光源だけを点灯させて前面側の導光板の光出射面から光を出射させたときの発光輝度と、裏面側の光源だけを点灯させて裏面側の導光板の光出射面から光を出射させたときに前面側の導光板を通して観察される発光輝度とが同等の輝度となるようにしているので、観察者の左眼に入る光と右眼に入る光の強度差を小さくすることができる。よって、この面光源装置を立体映像を表示する立体表示装置に用いた場合には、左右のバランスがとれた立体映像を観察することができる。
　本発明に係る面光源装置のある実施態様では、前記裏面側の光源だけを点灯したときの、前記裏面側の導光板の光出射面における発光輝度が、前記前面側の光源だけを点灯したときの、前記前面側の導光板の光出射面における発光輝度よりも高輝度となっている。かかる実施態様によれば、裏面側の導光板から出射した光が前面側の導光板を透過する際に生じる損失が、裏面側の導光板の発光輝度を高くすることによって補償され、前面側の光源のみを点灯させたときの発光輝度と裏面側の光源のみを点灯させたときの発光輝度との輝度差が小さくなる。
　本発明に係る面光源装置の別な実施態様では、前記裏面側の光源の輝度が、前記前面側の光源の輝度よりも高輝度となっている。かかる実施態様によれば、裏面側の光源の輝度を高くしているので、裏面側の光源だけを点灯したときの裏面側の導光板の光出射面における発光輝度を高くできる。よって、裏面側の導光板から出射した光が前面側の導光板を透過する際に生じる損失が、裏面側の導光板の発光輝度を高くすることによって補償され、前面側の光源のみが点灯したときの発光輝度と裏面側の光源のみが点灯したときの発光輝度との輝度差が小さくなる。
　前記裏面側の光源の輝度を高くするためには、前記裏面側の光源の光度を、前記前面側の光源の光度よりも大きいすればよい。ただし、前面側の導光板を透過する際の最大損失を考慮すれば、前記裏面側の光源の光度は、前記前面側の光源の光度の１.５倍以下であることが望ましい。
　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様における前記裏面側の導光板は、前記前面側の導光板に比較して光の出射効率が高くなっている。かかる実施態様によれば、裏面側の導光板から出射した光が前面側の導光板を透過する際に生じる損失が、裏面側の導光板の出射効率を高くすることによって補償され、前面側の光源のみが点灯したときの発光輝度と裏面側の光源のみが点灯したときの発光輝度との輝度差を小さくできる。
　裏面側の導光板の出射効率を高くするためには、たとえば前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板が、発光領域となる比較的厚みの薄い導光板本体と、少なくとも一部が前記導光板本体より大きな厚みを有するとともに端面に前記前面側又は裏面側の光源を対向配置された光導入部と、前記導光板本体と前記光導入部とを連続させるように厚みが変化する光移行部とを有し、前記裏面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差が、前記前面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差よりも小さくなっていることが望ましい。導光板における光導入部と導光部本体との厚みの差が大きいほど光導入部と導光部本体との中間の厚みが変化している部分から光が漏れやすくなる。よって、裏面側の導光板で前記厚みの差が小さくなっていれば、前面側の導光板よりも裏面側の導光板の方が光の漏れが小さくなり、裏面側の導光板の出射効率が高くなる。その結果、前面側の光源を点灯させたときの発光輝度と裏面側の光源を点灯させたときの発光輝度の差を小さくすることができる。
　また、この実施態様においては、前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前記光導入部の厚みが、前記前面側の導光板の導光板本体の厚みと前記裏面側の導光板の導光板本体の厚みの和に等しいことが望ましい。かかる態様によれば、面光源装置の全体の厚みがほぼ均一となるので、バックライトとして組み立てやすくなり、光学シートや液晶パネルを安定させることができ、また生産性も向上する。さらに、前記裏面側の導光板の前記光導入部はその導光板本体の前面よりも前方へ突出し、前記前面側の導光板の前記光導入部はその導光板本体の裏面よりも後方へ突出している場合には、前記裏面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差が、前記前面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差の１／４倍以上であることが望ましい。
　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様における前記前面側の導光板は、前記裏面側の導光板よりも透過損失が小さくなっている。かかる実施態様によれば、前面側の導光板の透過損失が小さくなっているので、裏面側の導光板から出た光が前面側の導光板を透過する際の損失を少なくでき、前面側の光源のみを点灯させたときの発光輝度と裏面側の光源のみを点灯させたときの発光輝度との輝度差を小さくすることができる。
　前面側の導光板の透過損失を小さくするためには、たとえば前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前面と裏面のうちいずれか一方に拡散パターンを形成し、前記前面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さを前記裏面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さよりも小さくすればよい。前面側の導光板における拡散パターンのパターン密度又は表面粗さを小さくすれば、拡散パターンで反射して前面側の導光板から出射される光量を減らすことができ、前面側の光源を点灯したときの発光輝度を低下させることができる。また、前面側の導光板における拡散パターンのパターン密度又は表面粗さを小さくすれば、裏面側の導光板から出射した光が前面側の導光板を透過する際の損失を小さくできる。その結果、前面側の光源を点灯させたときの発光輝度と裏面側の光源を点灯させたときの発光輝度の差を小さくすることができる。ただし、前面側の光源を点灯したときと裏面側の光源を点灯したときとの発光輝度比の最大値を考慮すれば、前記前面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さが、前記裏面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さの１／２以上であることが望ましい。
　また、前面側の導光板の透過損失を小さくするためには、前記前面側の導光板の発光領域における厚さを、前記裏面側の導光板の発光領域における厚さよりも薄くすればよい。
前面側の導光板における発光領域の厚さを薄くすれば、裏面側の導光板から出射した光が前面側の導光板を透過する際に生じる吸収や散乱などによる透過損失を少なくできるので、裏面側の光源を点灯したときと前面側の光源を点灯したときとの輝度差を小さくできる。ただし、前記前面側の導光板の発光領域における厚さは、前記裏面側の導光板の発光領域における厚さの１／３倍よりも厚いことが望ましい。
　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様では、前記裏面側の導光板の光出射面から出射する光の指向性が、前記前面側の導光板の光出射面から出射する光の指向性よりも狭くなっている。裏面側の導光板の光出射面から出射する光の指向性が狭くなれば、裏面側の光源を点灯したときの発光輝度が高くなるので、前面側の光源を点灯させたときの発光輝度と裏面側の光源を点灯させたときの発光輝度の差を小さくすることができる。
　裏面側の導光板の指向性を狭くするためには、たとえば前記前面側の導光板と前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前面と裏面のうちいずれか一方に複数のレンチキュラーレンズを配列させ、前記裏面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度を、前記前面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度よりも大きくすればよい。裏面側の導光板に設けられたレンチキュラーレンズのエッジ角度を大きくすれば、当該レンチキュラーレンズのレンズ効果を高めることができるので、裏面側から出射する光の指向性を狭くすることができ、裏面側の光源を点灯したときの発光輝度を高くすることができる。ただし、前記裏面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度は、６０°以下であることが望ましい。
　本発明に係る立体表示装置は、本発明に係る面光源装置の前方に、光学シート及び液晶パネルを配置したことを特徴としている。本発明の立体表示装置では、本発明の面光源装置を用いているので、左目で観察する画像と右目で観察する画像の発光輝度が同等にすることができ、左右のバランスがとれた立体映像を観察することができる。
　なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
図１（Ａ）は、特許文献１に開示された立体表示装置の構造を示す概略図である。図１（Ｂ）は、当該立体表示装置において導光板から出射する光の経路を示す図である。 図２は、本発明の実施形態１による面光源装置の斜視図である。 図３は、実施形態１の面光源装置の概略断面図である。 図４（Ａ）は、光源の輝度と光源に流れる電流値との関係を示す図である。図４（Ｂ）は、光源の輝度と光源から発する光束との関係を示す図である。図４（Ｃ）は、光源の輝度と光源内のＬＥＤの個数との関係を示す図である。 図５は、前面側と裏面側とで異なる個数の光源を配置した面光源装置の平面図である。 図６は、実施形態１の面光源装置を用いた立体表示装置の一例を示す概略断面図である。 図７は、本発明の実施形態２による面光源装置の概略断面図である。 図８は、実施形態２の面光源装置に用いられる導光板の斜視図である。 図９は、光導入部を設けた導光板の表面における段差の大きさと当該段差での損失との関係を示す図である。 図１０（Ａ）は、実施形態２の変形例による面光源装置を示す概略断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態２の別な変形例による面光源装置を示す概略断面図である。 図１１は、実施形態２の面光源装置に用いられる他の導光板を示す斜視図である。 図１２は、実施形態２の面光源装置に用いられるさらに他の導光板を示す斜視図である。 図１３は、実施形態２の面光源装置に用いられるさらに他の導光板を示す斜視図である。 図１４は、本発明の実施形態３による面光源装置の概略断面図である。 図１５は、前面側の導光板の透過損失と前面側の導光板の厚みとの関係を示す図である。 図１６は、本発明の実施形態４による面光源装置の斜視図である。 図１７（Ａ）は、前面側の導光板に設けたレンチパターンの概略断面図である。図１７（Ｂ）は、裏面側の導光板に設けたレンチパターンの概略断面図である。 図１８は、レンチキュラーレンズパターンのエッジ角度と輝度比及び指向性との関係を示す図である。 図１９は、本発明の実施形態５による面光源装置の概略断面図である。 図２０（Ａ）は、前面側の導光板の裏面を示す概略図である。図２０（Ｂ）は、裏面側の導光板の前面を示す概略図である。 図２１は、前面側の導光板のパターン密度比と輝度比との関係を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
［第１の実施形態］
　まず、図２及び図３を参照して本発明の実施形態１による面光源装置３１の構造を説明する。図２は、実施形態１の面光源装置３１を示す斜視図である。図３は、面光源装置３１の概略断面図である。
　図２及び図３に示す面光源装置３１では、導光板３２ａが前面側となり導光板３２ｂが裏面側となるようにして両導光板３２ａ、３２ｂを重ね合わせて導光体３２を形成している。導光板３２ａと導光板３２ｂは、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などの屈折率の高い透光性樹脂により、ほぼ全体が均一な厚さの平板状に成形されている。また、導光板３２ａ、３２ｂの前面及び裏面のうち少なくとも一方の面には、凸状又は凹状をした微小な多数の拡散パターン３７ａ、３７ｂが成形されている。
　図３に示すように、導光板３２ａと導光板３２ｂは、それぞれの光入射端面３３ａ、３３ｂが互いに反対側に位置するようにして、かつ、導光板３２ａの裏面と導光板３２ｂの前面が向き合うようにして重なり合っている。ただし、導光板３２ａと導光板３２ｂは直接に密着しておらず、両導光板３２ａ、３２ｂよりも屈折率の小さな低屈折率層３６（たとえば、空気層や透明接着剤層、透明液体層など）を挟んで重なり合っている。
　導光体３２の背面には反射部材４０が配置されている。反射部材４０は、白色樹脂シートや金属箔などの反射率の高い材料によって形成されており、導光体３２の背面から漏れた光を反射して導光体３２に再入射させるものであって、漏れ光を少なくして光利用効率を高める。
　導光板３２ａの光入射端面３３ａと対向する位置には、１個又は複数個の光源４１ａが配置されている。同様に、導光板３２ｂの光入射端面３３ｂと対向する位置には、１個又は複数個の光源４１ｂが配置されている。光源４１ａ及び４１ｂは、いずれもＬＥＤ光源によって構成されている。すなわち、両光源４１ａ、４１ｂにおいては、図３に示すように、ＬＥＤチップ４２が透明樹脂４３内に封止されており、透明樹脂４３の正面（光出射窓）を除く各面は白色樹脂からなる被覆部４４によって覆われている。したがって、ＬＥＤチップ４２を発光させると、各光源４１ａ、４１ｂの正面から光が出射される。この光源４１ａはフレキシブルプリント基板４５ａに１個又は複数個実装されているが、フレキシブルプリント基板４５ａは図３のように光源４１ａの前面側に位置していてもよく、光源４１ａの後ろ側に位置していてもよい。光源４１ｂは、他方のフレキシブルプリント基板４５ｂに１個又は複数個実装されているが、フレキシブルプリント基板４５ｂも図３のように光源４１ｂの後ろ側に位置していてもよく、光源４１ｂの前面側に位置していてもよい。なお、光源４１ａ及び４１ｂとしては、ＬＥＤ光源に代えて冷陰極線管を用いても差し支えない。
　つぎに、上記のような構造の面光源装置３１における光の挙動を図３を参照して説明する。光源４１ａと光源４１ｂは一定周期で交互に点灯と消灯を繰り返すように制御される。前面側の光源４１ａから光が出射されるとその光は光入射端面３３ａから導光板３２ａ内に入射し、導光板３２ａの前面と裏面で全反射を繰り返しながら導光板３２ａ内を導光する。そして、導光板３２ａ内を導光する光が、導光板３２ａの裏面に設けられた拡散パターン３７ａで反射されて全反射の臨界角よりも小さな入射角で導光板３２ａの前面へ入射すると（あるいは、導光板３２ａの前面に設けられた拡散パターン３７ａで拡散されると）、左側照明光３８ａのように導光体３２から左斜め前方へ出射される。同様に、裏面側の光源４１ｂから出射されて導光板３２ｂ内を導光する光が、導光板３２ｂの裏面に設けられた拡散パターン３７ｂで反射されて全反射の臨界角よりも小さな入射角で導光板３２ｂの前面へ入射すると（あるいは、導光板３２ｂの前面に設けられた拡散パターン３７ｂで拡散されると）、右側照明光３８ｂのように導光板３２ｂから出射し、さらに導光板３２ａを透過して導光体３２から右斜め前方へ出射される。これらの左側照明光３８ａと右側照明光３８ｂは、図３に示すように、導光板３２ａの前面に垂直な法線方向に対して反対側へ傾いており、後述のように立体映像を生じさせるための最適な光となる。
　この面光源装置３１においては、前面側の光源４１ａに比較して、裏面側の光源４１ｂの輝度が相対的に高くなっている。このように光源４１ｂの輝度を光源４１ａの輝度よりも高くしておけば、光源４１ｂを点灯した際の導光板３２ｂの光出射面における発光輝度が、光源４１ａを点灯した際の導光板３２ａの光出射面における発光輝度よりも高くなる。よって、導光板３２ｂから出射した光源４１ｂの光が導光板３２ａを透過する際に導光板３２ａで吸収されたり散乱されたりして損失が生じたとしても、観察者が感じる左側照明光３８ａと右側照明光３８ｂの輝度差を小さくすることができる。
　光源４１ｂの輝度［ｃｄ／ｃｍ２］を高くする方法としては、たとえば(1)光源に通電する電流値［ｍＡ］を大きくする、(2)光源の光度［ｃｄ］（または、光束［ｌｍ］）を高くする、（3）１個の光源内のＬＥＤ（チップ）の数を増やす、といった方法がある。
　はじめに、同じ光源を用いて電流値を調整する方法(1)を説明する。たとえば、前面側の光源４１ａに電流Ｉａを流して光源４１ａだけを点灯させているときの面光源装置３１の発光輝度（導光板３２ａの光出射面における発光輝度）を測定する。つぎに、裏面側の光源４１ｂだけを点灯させ、面光源装置３１の発光輝度（導光板３２ｂの光出射面から出て導光板３２ａを透過した光の発光輝度）が、光源４１ａだけを点灯したときの面光源装置３１の発光輝度とほぼ等しくなるように、光源４１ｂに流れる電流を調整する。このときの光源４１ｂの電流値をＩｂ（＞Ｉａ）とする。こうして面光源装置３１を用いて実験的に電流値Ｉｂが求まれば、光源４１ａを電流値Ｉａで駆動し、光源４１ｂを電流値Ｉｂで駆動するようにすればよい。
　また、図４（Ａ）に示すように、光源のカタログ（特性表）や実測などから、光源の輝度と電流値との関係が分かっていれば、電流値がＩａのときの光源４１ａの輝度Ｋａと、電流値がＩｂの時の光源４１ｂの輝度Ｋｂ（あるいは、輝度比Ｋｂ／Ｋａ）が定まる。
　光度を調整する方法(2)では、光源４１ａと光源４１ｂを種類の異なる光源とし、光源４１ｂのみを点灯したときに観察される面光源装置３１の発光輝度が、光源４１ａのみを点灯したときの発光輝度とほぼ等しくなるように、各光源４１ａ、４１ｂを選択すればよい。たとえば、図４（Ｂ）のように光源の輝度と光源から発する光の光束（または、光度）との関係が分かっていれば、輝度Ｋａから光源４１ａとして求められる光束（または、光度）が定まり、輝度Ｋｂから光源４１ｂとして求められる光束（または、光度）が決まる。したがって、光源の製品カタログなどによって、こうして決めた光束（または、光度）の値を持つ光源４１ａ、４１ｂを選択すればよい。ただし、導光板３２ｂの光出射面から出た光が導光板３２ａを透過することによる損失は、最大に見積もっても３０数％であるので、裏面側の光源４１ｂの光度は前面側の光源４１ａの光度の１.５倍以下とすることが望ましい。
　また、１光源内のＬＥＤの個数（チップ数）を異ならせる方法(3)では、図４（Ｃ）に示すようなＬＥＤの個数と輝度の関係を用いて、要求される輝度Ｋａ、Ｋｂ（又は輝度比）に最も近いＬＥＤの個数を満たすような種類の光源をそれぞれの光源４１ａ、４１ｂとして選択すればよい。
　なお、図５に示すように、導光板３２ａの光入射端面３３ａに対向させて配置する光源４１ａの数と、導光板３２ｂの光入射端面３３ｂに対向させて配置する光源４１ｂの数を異ならせて面光源装置３１の発光輝度を均等に調整してもよい。
　図６は、上記面光源装置３１を用いた立体表示装置５１の構造を示す。この立体表示装置５１では、導光体３２の前面に光学シート５３を重ね、その前面から面光源装置３１にリムシート５２を貼り付けている。リムシート５２は、黒色粘着テープなどによって形成された光吸収用の部材であって、導光体３２の発光領域に対応する領域が開口されていて、導光体３２の前面周囲を覆っている。さらに、リムシート５２の開口部の前方には、液晶パネル５４が重ねられている。
　光学シート５３は、その背面に微細な三角プリズムの配列したプリズム列５３ａが形成され、前面に微細な凸レンズの配列した円筒レンズ列５３ｂが形成されたものである。プリズム列５３ａ及び円筒レンズ列５３ｂは、導光板３２ａ、３２ｂの幅方向（Ｙ方向）に垂直な断面が均一な断面形状となっており、導光板３２ａ、３２ｂの長さ方向（Ｘ方向）に沿ってそれぞれ一定ピッチで配列されている。ただし、円筒レンズ列５３ｂの配列ピッチは、プリズム列５３ａの配列ピッチよりも少し大きくなっている。プリズム列５３ａは、光学シート５３の中心を通るＸ方向に垂直な面に関して対称となるように配置され、円筒レンズ列５３ｂも、光学シート５３の中心を通るＸ方向に垂直な面に関して対称となるように配置されている。液晶パネル５４は、同期駆動装置５６によって、観察者が右眼で見るときの画像（右眼用画像）と左眼で見るときの画像（左眼用画像）を交互に表示するように制御される。なお、図７において、Ｚ方向は導光板３２ａ、３２ｂの厚さ方向を示す。
　液晶パネル５４の左眼用／右眼用画像と光源４１ａ及び４１ｂの点灯／消灯とは、同期駆動装置５６によって同期制御される。同期駆動装置５６は、観察者が左右画像の切り替わりを認知できない程度の短周期で液晶パネル５４に左眼用画像と右眼用画像を交互に表示させ、液晶パネル５４の左眼用画像と同期して光源４１ａを点灯（光源４１ｂは消灯）させ、また、右眼用画像と同期して光源４１ｂを点灯（光源４１ａは消灯）させる。
　光源４１ｂが点灯した時には、光源４１ｂから発した光（白色光）は、最大強度の方向が揃った右側照明光３８ｂとして導光体３２の発光領域の全体から右斜め前方へ向けて出射される。導光体３２から出射した右側照明光３８ｂは、各画素を透過した光が液晶パネル５４からほぼ所定距離に位置する観察者の右眼５５ｂに集まるように、光学シート５３によって曲げられた後、液晶パネル５４に入射する。この右側照明光３８ｂは液晶パネル５４を透過することによって右眼用画像に変換され、観察者の右眼５５ｂで認識される。
　同じように、光源４１ａが点灯した時には、光源４１ａから発した光（白色光）は、最大強度の方向が揃った左側照明光３８ａとして導光体３２の発光領域の全体から左斜め前方へ向けて出射される。導光体３２から出射した左側照明光３８ａは、各画素を透過した光が観察者の左眼５５ａに集まるように、光学シート５３によって方向を曲げられた後、液晶パネル５４に入射する。この左側照明光３８ａは液晶パネル５４を透過することによって左眼用画像に変換され、観察者の左眼５５ａで認識される。
　このとき光学シート５３の働きにより、プリズム列５３ａに入射した左側照明光３８ａはプリズム列５３ａによって光線方向を曲げられ、さらに円筒レンズ列５３ｂを透過する際には、円筒レンズ列５３ｂによって左眼５５ａの方向へ曲げられて左眼５５ａに集光される。右側照明光３８ｂは、同様な働きにより、光学シート５３を透過することによって右眼５５ｂに集光される。
　こうして観察者の左眼５５ａと右眼５５ｂには左眼用画像と右眼用画像が交互に送られるが、残像効果によって観察者は右眼用画像と左眼用画像を同時に認識するので、三次元映像（立体映像）が認識されることになる。この立体表示装置５１では、面光源装置３１を用いているので、左眼用画像と右眼用画像がほぼ同じ明るさに感じられ、左右のバランスがとれた立体感のある立体画像を認識させることができる。
［第２の実施形態］
　図７は本発明の実施形態２による面光源装置６１を示す概略断面図である。面光源装置６１に用いる導光板３２ａ、３２ｂは、図８に示すように、板厚の厚い光導入部６２、発光領域となる板厚の薄い導光板本体６３、光導入部６２と導光板本体６３の間をつなぐ光移行部６４（傾斜領域）によって構成されている。導光板３２ａの前面と導光板３２ｂの裏面は平坦面６５となっており、光導入部６２の平坦面６５と対向する面は平坦面６５と略平行な突平面６６となり、導光板本体６３の平坦面６５と対向する面は平坦面６５と略平行な本体平面６７となり、光移行部６４の平坦面６５と対向する面は、突平面６６から本体平面６７に向けて傾斜した傾斜面６８となっている。光導入部６２の厚みは、光源４１ａ、４１ｂの光出射窓の高さよりも厚く、光源４１ａ、４１ｂの高さと等しいかそれよりも薄くなっている。導光板本体６３の平坦面６５と本体平面６７のいずれか一方の面には導光板本体６３から前面側へ光を出射させるための微細な多数の拡散パターンが形成されている（たとえば、断面三角形状に窪んだプリズム状パターンなどが、平行にあるいは円弧状に配列されている）。
　導光板３２ａと導光板３２ｂは、図７に示すように、導光板３２ａを上下反転させ、かつ、光導入部６２側どうしと導光板本体６３側どうしが互いに反対側に位置するようにして、低屈折率層を介して導光板本体６３の本体平面６７どうしが重ね合わされている。したがって、導光板３２ａでは導光板本体６３の平坦面６５が光出射面となり、導光板３２ｂでは導光板本体６３の本体平面６７が光出射面となる。また、導光板３２ａでも導光板３２ｂでも、光導入部６２の突出部分が内側を向いていて導光体３２の外面に突出していないので、面光源装置３１を薄型化することができる。光源４１ａは、導光板３２ａの光導入部６２側に位置する光入射端面３３ａに対向させて配置され、光源４１ｂは、導光板３２ｂの光導入部６２側に位置する光入射端面３３ｂに対向させて配置される。
　この面光源装置６１では、光導入部６２の厚みが各光源４１ａ、４１ｂの高さとほぼ等しくなっているので、各光源４１ａ、４１ｂから発した光を効率よく導光板３２ａ、３２ｂ内へ入射させることができ、光の利用効率を高めることができる。一方、導光板３２ａ、３２ｂの大部分の領域を占める導光板本体６３の厚みが薄くなっているので、導光板３２ａ、３２ｂどうしを重ねた導光体３２の厚みを薄くすることができる。さらに、光導入部６２と導光板本体６３の間に位置する光移行部６４の上面を傾斜面６８としているので、光導入部６２へ入射した光を平坦面６５と傾斜面６８で全反射させながら光漏れを抑制して効率よく導光板本体６３へ導くことができる。
　さらに、この面光源装置６１では、図７に示すように、裏面側に位置する導光板３２ｂにおける光導入部６２の突平面６６と導光板本体６３の本体平面６７との間の段差（すなわち、傾斜面６８による段差）Ｈｂは、表面側に位置する導光板３２ａにおける光導入部６２の突平面６６と導光板本体６３の本体平面６７との間の段差（すなわち、傾斜面６８による段差）Ｈａよりも小さくなっている。また、導光板３２ａにおける導光板本体６３の厚みは、導光板３２ｂにおける導光板本体６３の厚みよりも薄くなっている。図９は、図８のような形状の導光板３２ａ、３２ｂにおける段差の大きさと段差での損失との関係を実測した結果を表した図である。図９に表れているように、段差が大きくなると傾斜面６８の傾斜が急になるので、光導入部６２から導光板３２ａ、３２ｂ内に入った光が傾斜面６８から漏れやすくなり、その結果、段差での損失が大きくなる。
　前面側の導光板３２ａは段差Ｈａが比較大きいので光の損失が大きく、光源４１ａを点灯したときに導光板３２ａから出射する光の強度低下が大きくなる。一方、裏面側の導光板３２ｂは段差Ｈｂが比較小さいので損失が少なく、光源４１ｂ（光源４１ａと同じものを用いているので）を点灯したときに導光板３２ｂの前面から出射する光の強度低下が比較的小さくなる。しかし、導光板３２ｂの前面から出射した光は、導光板３２ａを透過する際に吸収や散乱による損失が生じるので、導光板３２ａ、３２ｂの段差Ｈａ、Ｈｂの違いを適切に選択すれば、面光源装置６１の前面から出射する段階では、光源４１ａだけを点灯したときも光源４１ｂだけを点灯したときも同程度の発光輝度となるように調整することができる。
　ただし、導光体３２は、導光板３２ａの光導入部６２の下面（つまり、突平面６６）が導光板３２ｂの裏面と面一に揃っており、導光板３２ｂの光導入部６２の前面（つまり、突平面６６）が導光板３２ａの前面と面一に揃っていることが望ましい。この場合には、導光板３２ａ及び３２ｂ各光導入部６２の厚みがそれぞれ、導光板３２ａの導光板本体６３の厚みと導光板３２ｂの導光板本体６３の厚みの和に等しくなるので、導光体３２のほぼ全体が均一な厚みとなるので、面光源装置６１の組立や取り扱いが容易になる。さらに、導光体３２の厚み（つまり、導光板３２ａの導光板本体６３の厚みと導光板３２ｂの導光板本体６３の厚みの和）が、光源４１ａ、４１ｂの高さに等しくなっていれば、面光源装置６１のほぼ全体が均一な厚みとなる。
　このような形態の面光源装置６１においては、導光板３２ｂにおける段差Ｈｂは、導光板３２ａにおける段差Ｈａの１／４倍以上（すなわち、Ｈａ／４≦Ｈｂ＜Ｈａ）であることが望ましい。その理由は、つぎの通りである。現行では、厚みが０.１ｍｍ以下の導光板を作製することは不可能であるため、本実施形態のような形状の導光板では、導光板本体６３の作製可能な最小厚みは約０.１ｍｍとなる。また、現在一般に使用されている光源４１ａ、４１ｂの高さは０.５ｍｍであるから、導光体３２の厚みと光源４１ａ、４１ｂの高さを揃える場合には、もう一方の導光板本体６３の厚みは０.４ｍｍ以下となる。
よって、このような形態においては、導光板３２ｂにおける段差Ｈｂ（＝導光板３２ａの導光板本体６３の厚み）は、導光板３２ａにおける段差Ｈａ（＝導光板３２ｂの導光板本体６３の厚み）の１／４倍以上となっている。
　もっとも、裏面側の導光板３２ｂの段差Ｈｂを最小（０.１ｍｍ）にしても、導光板３２ａと導光板３２ｂの輝度を同等にするには不十分であるので、面光源装置６１の全体の厚みを均一にするという点に拘らないのであれば、導光板３２ｂにおける段差Ｈｂを導光板３２ａにおける段差Ｈａの１／４倍よりも小さな適当な値に定めることにより、導光板３２ａ、３２ｂどうしの輝度差を小さくするようにしてもよい。
　なお、光導入部が導光板本体の前面及び裏面の両面よりも突出している場合には、裏面側の導光板３２ｂにおける光導入部６２と導光板本体６３との厚みの差が、前面側の導光板３２ａにおける光導入部６２と導光板本体６３との厚みの差よりも小さくなるようにすればよい。
［第２の実施形態の変形例］
　図１０（Ａ）は、実施形態２の変形例を示す概略断面図である。この面光源装置７１では、導光板３２ａ及び３２ｂの光導入部６２のそれぞれの高さと、重なり合った導光板３２ａ及び３２ｂの各導光板本体６３の合計厚みと、光源４１ａ、４１ｂのそれぞれの高さとが互いにほぼ等しくなっている。かかる面光源装置７１では、全体の厚みがほぼ均一となるので、バックライトとして組み立てやすくなり、光学シートや液晶パネルを安定させることができ、また生産性も向上する。
　図１０（Ｂ）は、実施形態２の別な変形例を示す概略断面図である。この面光源装置７２に示すように、導光板３２ｂにおける光導入部６２と導光板本体６３の間の段差Ｈｂが、導光板３２ａにおける光導入部６２と導光板本体６３の間の段差Ｈａよりも小さくなっていれば、導光板３２ｂにおける導光板本体６３の厚みと導光板３２ａにおける導光板本体６３の厚みが同じであってもよい。
　図１１は、実施形態２の面光源装置６１に用いる導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）の他例を示す斜視図である。また、図１１には、併せてＶ溝６９の断面を表している。図１３の導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）では、光移行部６４の傾斜面６８に沿って多数の微細なＶ溝６９を互いに平行に、かつ、連続的に配列している。このような導光板３２ａ、３２ｂを用いた場合には、光導入部６２側から傾斜面６８に入射した光をＶ溝６９によって回帰反射させることができるので、光導入部６２に入射した光を導光板本体６３へ導光させる途中で傾斜面６８から漏れる光を少なくでき、光の利用効率を高めることができる。よって、面光源装置６１の輝度を向上させることができる。
　図１２は、実施形態２の面光源装置６１に用いる導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）のさらに他例を示す斜視図である。図１２の導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）では、それぞれの光源４１ａ（又は光源４１ｂ）の前方において、光移行部６４の傾斜面６８に略扇形をしたパターン領域７０が形成されている。各パターン領域７０においては、多数の微細なＶ溝６９が放射状に形成されている。各光源４１ａ（又は光源４１ｂ）の前方のＶ溝６９は、本体平面６７に垂直な方向から見たとき、それぞれの光源４１ａ（又は光源４１ｂ）の発光点もしくはその近傍の点を中心として放射状に形成されている。図１２のような導光板３２ａ、３２ｂを用いた場合にも、光入射端面３３ａから傾斜面６８に入射した光をＶ溝６９によって回帰反射させることができるので、光入射端面３３ａ、３３ｂから入射した光を導光板本体６３へ導光させる途中で傾斜面６８から漏れる光を少なくでき、光の利用効率を高めることができる。よって、面光源装置６１の輝度を向上させることができる。特に、光源４１ａ、４１ｂとしてＬＥＤ光源を用いる場合には、このような導光板を用いるのが好ましい。
　なお、図１２の導光板３２ａ、３２ｂでは、光導入部６２は設けていないが、導光板３２ａ、３２ｂの端に光導入部６２を設けてあっても差し支えない。
　図１３は、実施形態２の面光源装置６１に用いる導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）のさらに他例を示す斜視図である。図１３の導光板３２ａ（又は導光板３２ｂ）では、各光源４１ａ（又は光源４１ｂ）に対応する位置において、略半円錐台形状をした膨出部７３を光移行部６４の傾斜面６８に設けている。膨出部７３の外周面には、多数のＶ溝７４を連続的に形成している。このような導光板３２ａ、３２ｂでは、導光板３２ａ、３２ｂに垂直な方向から見たとき、各Ｖ溝７４が各光源４１ａ、４１ｂを中心として放射状に並ぶので、光導入部６２に入射した光を導光板本体６３へ導光させる途中で傾斜面６８から漏れる光をより少なくでき、光の利用効率を一層高めることができる。
［第３の実施形態］
　図１４は、本発明の実施形態３による面光源装置８１を示す概略断面図である。この面光源装置８１は、前面側の導光板３２ａの厚みを裏面側の導光板３２ｂの厚みよりも薄くした点を特徴としている。導光板３２ａの厚みを薄くすることにより、導光板３２ｂから出射した光が導光板３２ａを透過する際に生じる吸収や散乱などによる透過損失を少なくできる。たとえば、図１５は、厚みが０.１ｍｍ～３ｍｍの導光板３２ａを透過する光の透過損失をシミュレーションした結果を示す。ここで、導光板３２ａを透過する光の透過損失とは、光が導光板３２ａを透過する際、導光板３２ａの裏面に入射する光の光度をα、導光板３２ａの前面から出射する光の光度をβとすれば、１００×（α－β）／α［％］で表されるものである。よって、導光板３２ａの厚みを薄くすることによって導光板３２ａを透過する光の透過損失を小さくできるので、光源４１ａを点灯したときと光源４１ｂを点灯したときとの輝度差を小さくできる。
　なお、厚みが０.１ｍｍよりも薄い導光板を成形することは困難であるので、導光板３２ａの厚みは０.１ｍｍ以上であることが望ましい。また、一般に導光板の厚みは０.３ｍｍ程度であるので、導光板３２ｂとして０.３ｍｍの厚みのものを用いるとすれば、導光板３２ａの厚みは、導光板３２ｂの厚みよりも薄くて、かつ、導光板３２ｂの厚みの１／３倍よりも厚いことが望ましい。
［第４の実施形態］
　図１６は、本発明の実施形態４による面光源装置９１を示す斜視図である。この面光源装置９１では、前面側に配置された導光板３２ａの前面にレンチキュラーレンズパターン９２ａを設け、裏面に拡散パターン３７ａを設けている。同様に、裏面側に配置された導光板３２ｂの前面に拡散パターン３７ｂを設け、裏面にレンチキュラーレンズパターン９２ｂを設けている。
　レンチキュラーレンズパターン９２ａ、９２ｂ（以下、レンチパターンという。）は、レンチキュラーレンズが導光板３２ａ、３２ｂの幅方向に沿って一定ピッチ毎に配列したものである。また、拡散パターン３７ａ、３７ｂは、凸状又は凹状をした微細なパターンであって、たとえば三角プリズム状をしている。なお、図１６とは反対に、導光板３２ａの前面に拡散パターン３７ａを設け、導光板３２ａの裏面にレンチパターン９２ａを設けてもよい。また、導光板３２ｂの前面にレンチパターン９２ｂを設け、導光板３２ｂの裏面に拡散パターン３７ｂを設けてもよい。
　図１７（Ａ）は導光板３２ａに設けたレンチパターン９２ａの拡大図、図１７（Ｂ）は導光板３２ｂに設けたレンチパターン９２ｂの拡大図である。導光板３２ａには表面の曲率が小さくてエッジ角度θａの比較的小さなレンチパターン９２ａを設けてあり、導光板３２ｂには表面の曲率が大きくてエッジ角度θｂの大きなレンチパターン９２ｂを設けている。ここでエッジ角度とは、図１７に示すθａ、θｂのように、レンチキュラーレンズの円筒状をした表面の下端に接する接平面Ｎを考え、レンチキュラーレンズパターンの底面を基準として測った当該接平面Ｎの角度である。
　実施形態４では、裏面側の導光板３２ｂに設けたレンチパターン９２ｂのエッジ角度θｂを導光板３２ａのレンチパターン９２ａのエッジ角度θａよりも大きくしているので（すなわち、θｂ＞θａ）、レンチパターン９２ｂの表面の曲率が大きくなってレンズ作用が強くなる。そのため、導光板３２ｂから出射される光の指向性が狭くなり、ピーク方向における光の輝度が高くなる。
　図１８は、導光板に設けたレンチパターンのエッジ角度と、導光板から出射する光の輝度比及び指向性との関係を示す。ここで、輝度比とは、導光板から出射する光の輝度の最大値（飽和値）に対する導光板から出射する光の強度の比である。また、指向性とは、導光板から出射される光強度の分布においてピーク強度の１／２となる角度の広がり（半値全角）を表す。図１８によれば、レンチパターンのエッジ角度が大きくなるに従って指向性が狭くなり、輝度比が増加することが分かる。また、図１８によれば、エッジ角度が６０°以上になると輝度比が飽和して変化しないので、導光板３２ｂのレンチパターン９２ｂのエッジ角度θｂは、θａ＜θｂ≦６０°とするのが好ましい。また、エッジ角度がθo（約２１°）以上になると輝度比の増加が緩やかになるので、θａ＜θｂ≦θo又はθａ＜θo＜θｂ≦６０°とするのが好ましい。
［第５の実施形態］
　図１９は、本発明の実施形態５による面光源装置９３を示す概略断面図である。この面光源装置９３でも、前面側に配置された導光板３２ａの前面にレンチキュラーレンズパターン９２ａを設け、裏面に拡散パターン３７ａを設けている。また、裏面側に配置された導光板３２ｂの前面に拡散パターン３７ｂを設け、裏面にレンチキュラーレンズパターン９２ｂを設けている。
　実施形態５では、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示すように、前面側の導光板３２ａの裏面における拡散パターン３７ａのパターン密度が、裏面側の導光板３２ｂの前面における拡散パターン３７ｂのパターン密度よりも小さくなっている。前面側の導光板３２ａにおけるパターン密度を小さくすれば、拡散パターン３７ａで全反射されて光出射面から出射する光量が減り、発光輝度が低下する。よって、導光板３２ａにおけるパターン密度を導光板３２ｂにおけるパターン密度より小さくすれば、光源４１ａが点灯しているときの面光源装置９３の発光輝度と、光源４１ｂが点灯しているときの面光源装置９３の発光輝度との輝度差を小さくできる。また、前面側の導光板３２ａにおけるパターン密度を小さくしておけば、導光板３２ｂで発光した光で導光板３２ａにより散乱される量が少なくなり、光源４１ｂが点灯しているときの面光源装置９３の発光輝度が大きくなる。その結果、光源４１ａが点灯しているときの面光源装置９３の発光輝度と、光源４１ｂが点灯しているときの面光源装置９３の発光輝度との輝度差が小さくなる。
　図２１は、導光板のパターン密度比と輝度比の関係を表している。導光板のパターン密度比とは、（前面側の導光板３２ａにおける拡散パターン３７ａのパターン密度）／（裏面側の導光板３２ｂにおける拡散パターン３７ｂのパターン密度）を意味し、輝度比とは、（光源４１ｂを点灯したときの導光板３２ｂの光出射面における発光輝度）／（光源４１ａを点灯したときの導光板３２ａの光出射面における発光輝度）を意味する。前面側と裏面側とで同じ導光板と同じ光源を用いた場合には、前面側の光源を点灯したときと裏面側の光源を点灯したときとでの面光源装置の発光輝度の比は最大１.５倍であるから、図２１を参照すれば、拡散パターン３７ａのパターン密度は、拡散パターン３７ｂのパターン密度の０.５倍以上で１倍よりも小さくすればよいことが分かる。
　また、パターン密度を異ならせる代わりに、前面側の導光板３２ａの裏面における拡散パターン３７ａによる表面粗さを、裏面側の導光板３２ｂの前面における拡散パターン３７ｂによる表面粗さより小さくしてもよい。ここで、表面粗さとは、算術平均粗さＲａを意味し、拡散パターンの高さに起因するものである。
　３１、６１、７１、７２、８１、９１、９３　　　面光源装置
　３２　　　導光体
　３２ａ、３２ｂ　　　導光板
　３７ａ、３７ｂ　　　拡散パターン
　４１ｂ、４１ａ　　　光源
　５１　　　立体表示装置
　５３　　　光学シート
　５３ａ　　　プリズム列
　５３ｂ　　　円筒レンズ列
　５４　　　液晶パネル
　５５ａ　　　左眼
　５５ｂ　　　右眼
　６２　　　光導入部
　６３　　　導光板本体
　６４　　　光移行部
　６８　　　傾斜面
　９２ａ、９２ｂ　　　レンチキュラーレンズパターン（レンチパターン）

Claims (18)

  1. 　前面と裏面が対向するように重ね合わされた一対の導光板と、
    　前面側に位置する導光板の一方の端面に対向させて配置された前面側の光源と、
    　裏面側に位置する導光板の一方の端面に対向させて配置された裏面側の光源とを備えた面光源装置において、
    　前記前面側の光源だけを点灯させて前記前面側の導光板の光出射面から光を出射させたときの発光輝度と、前記裏面側の光源だけを点灯させて前記裏面側の導光板の光出射面から光を出射させたときに前記前面側の導光板を通して観察される発光輝度とが同等の輝度となるようにしたことを特徴とする面光源装置。
  2. 　前記裏面側の光源だけを点灯したときの、前記裏面側の導光板の光出射面における発光輝度が、前記前面側の光源だけを点灯したときの、前記前面側の導光板の光出射面における発光輝度よりも高輝度であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  3. 　前記裏面側の光源の輝度が、前記前面側の光源の輝度よりも高輝度であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  4. 　前記裏面側の光源の光度が、前記前面側の光源の光度よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の面光源装置。
  5. 　前記裏面側の光源の光度が、前記前面側の光源の光度の１.５倍以下であることを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
  6. 　前記裏面側の導光板は、前記前面側の導光板に比較して光の出射効率が高いことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  7. 　前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板は、発光領域となる比較的厚みの薄い導光板本体と、少なくとも一部が前記導光板本体より大きな厚みを有するとともに端面に前記前面側又は裏面側の光源を対向配置された光導入部と、前記導光板本体と前記光導入部とを連続させるように厚みが変化する光移行部とを有し、
    　前記裏面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差が、前記前面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の面光源装置。
  8. 　前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前記光導入部の厚みが、前記前面側の導光板の導光板本体の厚みと前記裏面側の導光板の導光板本体の厚みの和に等しいことを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
  9. 　前記裏面側の導光板の前記光導入部はその導光板本体の前面よりも前方へ突出し、前記前面側の導光板の前記光導入部はその導光板本体の裏面よりも後方へ突出し、
    　前記裏面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差が、前記前面側の導光板における前記光導入部と前記導光板本体との厚みの差の１／４倍以上であることを特徴とする、請求項８に記載の面光源装置。
  10. 　前記前面側の導光板は、前記裏面側の導光板よりも透過損失が小さいことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  11. 　前記前面側の導光板及び前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前面と裏面のうちいずれか一方に拡散パターンを形成し、前記前面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さを前記裏面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
  12. 　前記前面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さが、前記裏面側の導光板における前記拡散パターンのパターン密度又は表面粗さの１／２以上であることを特徴とする、請求項１１に記載の面光源装置。
  13. 　前記前面側の導光板の発光領域における厚さが、前記裏面側の導光板の発光領域における厚さよりも薄いことを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
  14. 　前記前面側の導光板の発光領域における厚さが、前記裏面側の導光板の発光領域における厚さの１／３倍よりも厚いことを特徴とする、請求項１３に記載の面光源装置。
  15. 　前記裏面側の導光板の光出射面から出射する光の指向性が、前記前面側の導光板の光出射面から出射する光の指向性よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  16. 　前記前面側の導光板と前記裏面側の導光板におけるそれぞれの前面と裏面のうちいずれか一方に複数のレンチキュラーレンズを配列させ、前記裏面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度を、前記前面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度よりも大きくしたことを特徴とする、請求項１５に記載の面光源装置。
  17. 　前記裏面側の導光板における前記レンチキュラーレンズのエッジ角度が、６０°以下であることを特徴とする、請求項１６に記載の面光源装置。
  18. 　請求項１に記載した面光源装置の前方に、光学シート及び液晶パネルを配置したことを特徴とする立体表示装置。
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