JP2006162887A - 均一化シート、面光源装置、透過型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画面を観察する位置によらずムラのない均一な照明を行うことができる均一化シート、面光源装置、透過型表示装置を提供する。
【解決手段】単位レンズ１４１〜１４３までの３つの単位レンズの集まりにおいて、各単位レンズに２種類の単位レンズ端部角度が存在していることから、６種類の単位レンズ端部角度を有している。さらに、単位レンズ１４４〜１４６は、単位レンズ１４１〜１４３を反転させた形状であるので、単位レンズ端部角度の値としては同じ値であっても、その方向が異なる。従って、単位レンズ１４１〜１４６からなる単位レンズ集合中には、実質的に１２種類の単位レンズ端部角度を備えていることとなる。このように単位レンズ端部角度を多数形成することにより、単位レンズ端部において正規に出射しない光が生じたとしても、その影響により輝度ムラが生じないようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置等の照明に用いられる均一化シート、面光源装置、及び、それらを用いた透過型表示装置に関するものである。

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

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

例えば、特許文献１及び２に記載の面光源装置では、遮光部分（ライティングカーテン，遮光ドット層）を設けることで均一性を維持しているが、この手法では、上述のように光の使用量が減少してしまっていた。
また、両面にレンチキュラーレンズを設けたシートを使用する方式も例えば、特許文献３で報告されているが、これは、２方向の拡散制御を行うための構成で、光を収束する機能はない。従って、冷陰極管との位置関係によってＬＣＤの場所毎に光軸がばらつくことにより、画面を観察する位置によって明るさのムラが発生したりするという問題もあった。
特開平０５−１１９７０３号公報 特開平１１−２４２２１９号公報 特開平０６−３４７６１３号公報

本発明の課題は、画面を観察する位置によらずムラのない均一な照明を行うことができる均一化シート、面光源装置、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、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、直下型の面光源装置（１０）に設けられ、光源（１３）から出射した光を均一化する均一化シートであって、長軸がシート面に対して直交する連続する略楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する略回転楕円体の一部である単位レンズ（１４１〜１４６，１４１−２〜１４５−２，１４１−３〜１４３−３）が１種類以上突出して配置されたレンズ面が少なくとも出射側に形成されており、隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と均一化シートの法線との成す角度である単位レンズ端部角度（θ）の値が、複数種類存在していること、を特徴とする均一化シート（１４，１４−２，１４−３）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の均一化シートにおいて、出射側には、ｎ種類の前記単位レンズ（１４１〜１４６，１４１−２〜１４５−２，１４１−３〜１４３−３）の集合である単位レンズ集合が繰り返し配列されており、前記単位レンズの内のｎ番目の単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の長半径をＡｎ、短半径をＢｎ、前記単位レンズ集合中における前記ｎ番目の単位レンズのシート法線方向から見たときにシート面上に占める面積比率をＲｎとしたときに、２．０≦Σ（Ｒｎ×Ａｎ/Ｂｎ）≦４．０の関係を満足することを特徴とする均一化シート（１４，１４−２，１４−３）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の均一化シートにおいて、複数形成されている前記単位レンズ（１４１〜１４６，１４１−２〜１４５−２，１４１−３〜１４３−３）のレンズ面を形成する略楕円形状の長半径がいずれも同じであり、複数形成されている前記単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の短半径がいずれも同じであること、を特徴とする均一化シート（１４，１４−２，１４−３）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項に記載の均一化シートにおいて、１つの単位レンズにおける両端の前記単位レンズ端部角度の値がそれぞれ異なる値である単位レンズ（１４１，１４３，１４４，１４６，１４１−３，１４３−３）を有すること、を特徴とする均一化シート（１４，１４−３）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の均一化シートにおいて、少なくとも３つの単位レンズ（１４１〜１４６，１４１−３〜１４３−３）が並べて１つの単位レンズ集合を形成して配置されており、前記各単位レンズの前記単位レンズ端部角度の内の角度が大きい側で隣接する前記単位レンズの高さは、前記各単位レンズの前記単位レンズ端部角度の内の角度が小さい側で隣接する前記単位レンズの高さよりも高い、又は、高さが等しいこと、を特徴とする均一化シート（１４，１４−３）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の均一化シートにおいて、前記単位レンズ集合は、複数種類が配置されており、前記単位レンズ集合は、異なる種類同士では、少なくとも最も高さの高い単位レンズの高さが異なっていること、を特徴とする均一化シートである。

請求項７の発明は、間隔Ｌで等間隔に配列された発光管（１３）と、前記発光管から距離Ｄだけ離れた位置に配置され、単位レンズ形状が略楕円筒の一部である請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の均一化シート（１４，１４−２，１４−３）と、を備えた面光源装置であって、前記単位レンズ端部角度の内で最小の値をθ_MIN、前記単位レンズの屈折率をｎ、最小値を与える関数をｍｉｎ（）としたときに、α＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（０．８×Ｌ／Ｄ））／ｎ)，９０°＜ｓｉｎ^-1（ｍｉｎ（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ_MIN−α），１））＋θ_MINの関係を満足する面光源装置（１３，１４，１５）である。

請求項８の発明は、透過型表示部（１１）と、請求項７に記載の面光源装置（１３，１４，１５）と、を備える透過型表示装置（１０）である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）単位レンズ端部角度の値が、複数種類存在しているので、画面を観察する位置によらずムラのない均一な照明を行うことができる。

（２）２．０≦Σ（Ｒｎ×Ａｎ/Ｂｎ）≦４．０の関係を満足するので、出射光の収束性がよく、十分な正面輝度を確保しながら、斜め方向からみてもムラの無い均一な照明光を出射することができる。

（３）複数形成されている単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の長半径がいずれも同じであり、複数形成されている単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の短半径がいずれも同じであるので、均一化シートを成型する金型の加工を容易に行うことができる。

（４）１つの単位レンズにおける両端の単位レンズ端部角度の値がそれぞれ異なる値である単位レンズを有するので、少ない単位レンズ形状であっても、多数の単位レンズ端部角度を有することができ、簡単な形状であっても均一な照明光とすることができる。

（５）各単位レンズの単位レンズ端部角度の内の角度が大きい側で隣接する単位レンズの高さは、各単位レンズの単位レンズ端部角度の内の角度が小さい側で隣接する単位レンズの高さよりも高い、又は、高さが等しいので、両側に配置された単位レンズ内で全反射して不要な方向へ出射してしまう照明光を中央に配置された単位レンズに入射させることができ、その光を有効な照明光として再利用することができる。

（６）単位レンズ集合は、異なる種類同士では、少なくとも最も高さの高い単位レンズの高さが異なっているので、照明光を均一にする効果をさらに高めることができる。

（７）α＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（０．８×Ｌ／Ｄ））／ｎ)，９０°＜ｓｉｎ^-1（ｍｉｎ（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ_MIN−α），１））＋θ_MINの関係を満足するので、ムラ無く均一な照明光としながらも、不要な方向への出射を抑えて観察方向へ照明光を向けることができる。

ムラのない均一な照明をするという目的を、光学シートの枚数を増加することなく実現した。

図１は、本発明による透過型表示装置の実施例１を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
本実施例における透過型表示装置１０は、ＬＣＤパネル１１，発光管１３，均一化シート１４，反射型偏光性シート１５等を備え、ＬＣＤパネル１１に形成される映像情報を発光管１３，均一化シート１４，反射型偏光性シート１５を備える面光源装置により背面から照明する透過型の液晶表示装置である。

ＬＣＤパネル１１は、所謂透過型の液晶表示素子により形成されたライトバルブであって、３０インチサイズ、８００×６００ドットの表示を行うことができる。発光管１３の長手方向に沿った方向が、水平方向として使用され、発光管１３が並ぶ方向が、垂直方向として使用される。
発光管１３は、バックライトの光源部を形成する線光源の冷陰極管であり、本実施例では、略７５ｍｍ間隔で等間隔に６本が並列に並べられている。
発光管１３の背面には、不図示の反射板を設けており、その設計により画面各部位への入射光照度を均一に近づけるようにしている。
反射型偏光性シート１５は、ＬＣＤパネル１１と均一化シート１４との間に配置され、視野角を狭めることなく輝度を上昇させるシートである。本実施例では、ＤＢＥＦ（住友スリーエム株式会社製）を使用している。
発光管１３と反射型偏光性シート１５との間には、均一化シート１４が設けられている。

図２は、均一化シート１４を示す斜視図である。
均一化シート１４は、発光管１３から出射した光を拡散して均一化するシートであり、出射側には、光を均一に出射するレンズ面１４０が形成されている。
図３は、図２中のＤＤ断面を拡大して示した図であり、レンズ面１４０の形状を示す図である。
レンズ面１４０は、６種類の単位レンズ１４１〜１４６が平行に規則的に並べて配置された１つの単位レンズ集合をさらに多数並べて配置することにより形成されている。なお、各単位レンズの並ぶ方向は、発光管１３の並ぶ方向と一致している（図１参照）。

本実施例における均一化シート１４のレンズ面１４０に形成された６種類の単位レンズ１４１〜１４６は、長軸が均一化シート１４のシート面に対して直交する連続する楕円筒の一部の形状であり、所謂レンチキュラーレンズ形状に近い形状を有している。そして、６種類の単位レンズ１４１〜１４６のレンズ面を形成する楕円筒の楕円形状は、いずれも同一形状の楕円の一部である。この６種類の単位レンズ１４１〜１４６のレンズ面を形成する楕円筒の楕円は、長半径＝２７０μｍ、短半径＝１００μｍである。

ここで、楕円の長半径をＡとし短半径をＢとしたときの比である長短比Ａ／Ｂは、同一形状の単位レンズが並んでいたとすると、２．０≦Ａ／Ｂ≦４．０を満たすことが望ましい。Ａ／Ｂが２．０よりも小さくなると、出射光の収束性が悪くなり、正面輝度が低下しすぎてしまう。一方、Ａ／Ｂが４．０よりも大きくなってしまうと、収束性は良くなるが単位レンズで１回全反射したのち反対斜面から出光する光が多くなり、斜め方向からムラが見える原因となる。

本実施例においてレンズ面１４０に形成された６種類の単位レンズ１４１〜１４６は、いずれのレンズ面形状も、同一の楕円であり、その長短比Ａ／Ｂ＝２７０／１００＝２．７であり、上記条件を満足している。
なお、本実施例では、上述のようにいずれのレンズ面形状も、同一の楕円である例としているが、異なる楕円形状により形成された単位レンズを組み合わせてもよい。その場合に、上述の長短比をどのように設定すればよいかについて説明する。単位レンズは、非常に微細なピッチで多数配列されているので、その中の一部が、上記長短比（２．０≦Ａ／Ｂ≦４．０）を満たさなくても、全体として上記長短比（２．０≦Ａ／Ｂ≦４．０）を満足すればよい。すなわち、単位レンズの内のｎ番目の単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の長半径をＡｎ、短半径をＢｎ、単位レンズ集合中におけるｎ番目の単位レンズのシート法線方向から見たときに（投影された単位レンズ形状が）シート面上に占める面積比率をＲｎとしたときに、
２．０≦Σ（Ｒｎ×Ａｎ/Ｂｎ）≦４．０
の関係を満足すればよい。
なお、単位レンズがレンチキュラーレンズ形状の場合には、上記面積比率Ｒｎとせずに、単位レンズの幅が占める割合としても等価であるが、単位レンズが回転楕円体の一部であるレンズアレイ（所謂蝿の目レンズ）の場合を考慮すると、面積比率とする必要がある。

単位レンズ１４１は、図中の左端部分を通る仮想基準線Ｏから頂点までの高さが９１μｍとなっている。
単位レンズ１４２は、その頂点と単位レンズ１４１の頂点との間隔が１１７．５μｍとなる位置に、仮想基準線Ｏから頂点までの高さが１２６μｍとなるように形成されている。
単位レンズ１４３は、その頂点と単位レンズ１４２の頂点との間隔が１２２．５μｍとなる位置に、仮想基準線Ｏから頂点までの高さが９０μｍとなるように形成されている。
単位レンズ１４４，１４５，１４６は、単位レンズ１４１，１４２，１４３の集合を、均一化シート１４のシート面に対して垂直な仮想線Ｃを対称軸として反転した形状である。なお、単位レンズ１４３の頂点と単位レンズ１４４の頂点との間隔は、１５０μｍとなっている。これらの単位レンズ１４１〜１４６が並べて配置され、レンズ面１４０が形成されている。

図４は、図３と同様な図であり、各単位レンズにおける単位レンズ端部角度を示す図である。
隣り合う各単位レンズ（１４１〜１４６）に挟まれた谷部における単位レンズ（１４１〜１４６）のレンズ面に対する接面と均一化シート１４の法線との成す角度である単位レンズ端部角度をθとする。
単位レンズ１４１において、図４中左端側の単位レンズ端部角度をθ_141Lとし、図４中右端側の単位レンズ端部角度をθ_141Rとする。同様に、単位レンズ１４２〜１４６の単位レンズ端部角度を図４中に示すようにして与えると、各角度は、表１に示す値となっている。

なお、表１においてθ_MAX，θ_MINは、それぞれ最大値、最小値であることを示す。
表１に示すように、単位レンズ１４１〜１４３までの３つの単位レンズの集まりにおいて、各単位レンズに２種類の単位レンズ端部角度が存在していることから、６種類の単位レンズ端部角度を有している。さらに、単位レンズ１４４〜１４６は、単位レンズ１４１〜１４３を反転させた形状であるので、単位レンズ端部角度の値としては同じ値であっても、その方向が異なる。従って、単位レンズ１４１〜１４６からなる単位レンズ集合中には、実質的に１２種類の単位レンズ端部角度を備えていることとなる。

なお、均一化シート１４は、単位レンズ１４１〜１４６に対応する形状を有した金型を使用して成型される。この金型は、同一形状の切削工具を用いて、その送り量及び切り込み量を単位レンズ１４１〜１４６に対応させて変更しながら切削することにより、単位レンズ１４１〜１４６に対応する形状を作製した。そして、この切削工具の刃先形状は、単位レンズ１４１〜１４６のレンズ面形状を決めている楕円の一部形状となっており、長半径２７０μｍ、短半径１００μｍの楕円形状の半分の形状となっている。

次に、単位レンズ端部角度が多数種類存在するように均一化シート１４を形成した理由について説明する。
本実施例における均一化シート１４は、発光管１３の真上付近においては、単位レンズ形状により照明光を全反射して発光管１３側へ戻す（図５中の光線Ｘ３参照）。そして、全反射条件を満たさない光が入射する位置からは、大きな出射角度で照明光を出射し（図５中の光線Ｘ４参照）、発光管１３の真上付近から離れるに従い、出射角度が徐々に小さくなり（図５中の光線Ｘ５参照）、略法線方向（出射角度０°）に出射する。このようにして均一化シート１４は、発光管１３の真上が明るくなりすぎることを抑え、照明光を均一にする。

ここで、単位レンズ間に形成された谷部分の直近に到達した照明光が、略法線方向に出射すれば、補正効果（均一化効果）が理想的に働いていることになる。しかし、この部分への入射角度が大きくなると、ある角度から突然出射光が大幅に減少してしまい、その部分が暗く観察されてしまう（これを、暗部と呼ぶ）。単位レンズが全て同一形状であると、発光管１３の配列にしたがって上述の暗部が特定の位置に規則的に発生してしまう。この暗部が発生するか否かは、上記単位レンズ端部角度と照明光の入射角度との関係で決まるが、入射光の角度は、発光管１３からの角度により決まっている。

そこで、本実施例では、単位レンズ端部角度が多数種類存在するようにして、仮にある部分における単位レンズ端部角度が暗部を形成する条件を満たしてしまったとしても、その近傍にある単位レンズの単位レンズ端部角度では、暗部を形成する条件を満たさないようにし、全体としては、均一な照明光を出射することができるようにしている。なお、図１〜５に示した図では、単位レンズを誇張して大きく描いているが、実際には、非常に微細なピッチで配列されているので、隣接する単位レンズにおいて、到達する照明光の進む方向（角度）は、略同一とみなすことができる。

次に、単位レンズ端部角度をどのような値に設定すればよいのかについて説明する。
図５は、発光管１３と均一化シート１４との関係を示す図である。
発光管１３の並ぶ間隔をＬ、発光管１３と均一化シート１４との距離をＤとする。発光管１３Ａから発光管１３Ｂに近寄るような方向へ進んで直接均一化シート１４へ入射する光線Ｘ１を考える。

（θ_MINの要件）
この光線Ｘ１の入射する位置が発光管１３Ａから発光管１３Ｂまでの距離の８０％の位置、すなわち、図５中のＬ１：Ｌ２＝８：２である場合であって、その光が単位レンズの端部に到達したとしても略法線方向に出射させるようにすると、補正効果としては十分な効果を得ることができる。そこでその関係を数式化すると、以下の式（１−１），（１−２）となる。
α＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（０．８×Ｌ／Ｄ））／ｎ) ・・・式（１−１）
９０°＜ｓｉｎ^-1（ｍｉｎ（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ_MIN−α），１））＋θ_MIN ・・・式（１−２）
なお、ｍｉｎ（ ）は、括弧内の値の内から最小値を与える関数を表している。
本実施例では、Ｌ＝７５ｍｍ，Ｄ＝５０ｍｍ，ｎ＝１．５であるから、α＝３０．８°となる。また、表１から、θ_MIN＝１７．２°であり、上記関係式を満足している。

この式（１−１），（１−２）は、発光管１３の真上付近において、隣に配置された発光管１３から到達した照明光が単位レンズによって屈折して均一化シート１４の法線方向へ出射する条件を示している。したがって、式（１−１），（１−２）を満たせば、ある発光管１３から出射した照明光が斜めに進み、隣に配置された発光管１３の真上付近に到達したとしても、その光は、均一化シート１４の法線方向へ出射することができる。
本実施例では、上述した式（１−１），（１−２）を満たすので、ムラ無く均一な照明光としながらも、不要な方向への出射を抑えて観察方向へ照明光を向けることができる。

本実施例における均一化シート１４の単位レンズ１４１〜１４６は、単位レンズ１４１，１４２，１４３の集合中においてその中央の単位レンズ１４２の高さが最も高く、同様に、単位レンズ１４４，１４５，１４６の集合中においてその中央の単位レンズ１４５の高さが最も高くなっている。この理由は、図５中に示した光線Ｘ２のように、高さの低い単位レンズ１４４の端部付近に入射した光線のうちで全反射条件を満たす場合には、単位レンズ１４４内で全反射した後に単位レンズ１４４から出射する。このときに、隣に形成された単位レンズ１４５の高さが低いと、光線Ｘ２は、そのまま不必要な方向へ出射して損失光となってしまう。そこで、中央の単位レンズ１４５の高さを両側の単位レンズ（１４４，１４６）よりも高くして、単位レンズ１４４内で全反射した後に単位レンズ１４４から出射する光を再度均一化シート１４内に入射させる。そうすると、単位レンズ１４５に入射した後に、単位レンズ１４５内で再度全反射して光源側へ戻して、光線Ｘ２を再利用することができる。

上述した単位レンズの高さと、単位レンズ端部角度θとの関係について、本実施例以外の形態（例えば、４つの単位レンズが並んで１つの単位レンズ集合を形成する場合等）を含めた、より一般的な条件について説明する。
高さの低い単位レンズから斜めに大きな出射角度で出射してしまう光を再利用するためには、各単位レンズの単位レンズ端部角度の内の角度が大きい側で隣接する単位レンズの高さは、各単位レンズの単位レンズ端部角度の内の角度が小さい側で隣接する単位レンズの高さよりも高い、又は、高さが等しいようにすることが望ましい。
本実施例についてみると、例えば、単位レンズ１４３に着目すると、単位レンズ端部角度が大きい（θ_143L）側で隣接する単位レンズ１４２の高さは、単位レンズ端部角度の内の角度が小さい（θ_143R）側で隣接する単位レンズ１４４の高さよりも高くなっている。また、他の単位レンズについて着目しても同様にこの関係を満たしている。

図６は、本発明による均一化シートの実施例２を示す図である。
なお、実施例２は、実施例１における均一化シート１４の単位形状を変更して均一化シート１４−２とした形態であるので、他の共通する部分の説明は、省略する。
実施例２における均一化シート１４−２は、出射側に３種類の単位レンズ１４１−２，１４２−２，１４３−２を配列した形態である。なお、図６に示した単位レンズ１４４−２，１４５−２は、単位レンズ１４１−２，１４２−２を単位レンズ１４３−２の頂点を通る法線を対称軸にして反転した形状である。そして、これら単位レンズ１４１−２，１４２−２，１４３−２，１４４−２，１４５−２の５つの単位レンズを合わせて１つの単位レンズ集合としており、この単位レンズ集合が繰り返し配列されている。

本実施例における３種類の単位レンズ１４１−２〜１４３−２は、長軸が均一化シート１４−２のシート面に対して直交する連続する楕円筒の一部の形状であり、所謂レンチキュラーレンズ形状に近い形状を有している。そして、３種類の単位レンズ１４１−２〜１４３−２のレンズ面を形成する楕円筒の楕円形状は、いずれも同一形状の楕円の一部である。この３種類の単位レンズ１４１−２〜１４３−２のレンズ面を形成する楕円筒の楕円は、長半径＝３６０μｍ、短半径＝１８０μｍである。

単位レンズ１４１−２は、図中の仮想基準線Ｏ−２から頂点までの高さが５５μｍとなっている。
単位レンズ１４２−２は、その頂点と単位レンズ１４１−２の頂点との間隔が１３７．５μｍとなる位置に、仮想基準線Ｏ−２から頂点までの高さが７２μｍとなるように形成されている。
単位レンズ１４３−２は、その頂点と単位レンズ１４２−２の頂点との間隔が１５２．５μｍとなる位置に、仮想基準線Ｏ−２から頂点までの高さが９７μｍとなるように形成されている。

本実施例によれば、単位レンズ端部角度は、３種類となり、１つの単位レンズ集合中において、単位レンズ１４１−２，１４２−２の端部（谷部）における単位レンズ端部角度が占める数は、各４箇所であるのに対して、単位レンズ１４１−２の端部（谷部）における単位レンズ端部角度が占める数は、２箇所となる。このように、本実施例によれば、単位レンズ端部角度の数に軽重を与えることができ、光源との関係に応じて適宜拡散特性を設定することができる。

図７は、本発明による均一化シートの実施例３を示す図である。
なお、実施例３は、実施例１における均一化シート１４の単位形状を変更して均一化シート１４−３とした形態であるので、他の共通する部分の説明は、省略する。
実施例３における均一化シート１４−３は、出射側に２種類の単位レンズ１４１−３，１４２−３を配列した形態である。なお、図６に示した単位レンズ１４３−３は、単位レンズ１４１−３を単位レンズ１４３−３の頂点を通る法線を対称軸にして反転した形状である。そして、これら単位レンズ１４１−３，１４２−３，１４３−３の３つの単位レンズを合わせて１つの単位レンズ集合としており、この単位レンズ集合が繰り返し配列されている。

本実施例における２種類の単位レンズ１４１−３，１４２−３は、長軸が均一化シート１４−３のシート面に対して直交する連続する楕円筒の一部の形状であり、所謂レンチキュラーレンズ形状に近い形状を有している。そして、２種類の単位レンズ１４１−３，１４２−３のレンズ面を形成する楕円筒の楕円形状は、いずれも同一形状の楕円の一部である。この２種類の単位レンズ１４２−３，１４２−３のレンズ面を形成する楕円筒の楕円は、長半径＝３６０μｍ、短半径＝１８０μｍである。

単位レンズ１４１−３は、図中の仮想基準線Ｏ−３から頂点までの高さが７２μｍとなっている。
単位レンズ１４２−３は、その頂点と単位レンズ１４１−３の頂点との間隔が１４２．５μｍとなる位置に、仮想基準線Ｏ−３から頂点までの高さが９７μｍとなるように形成されている。

本実施例によれば、単位レンズの形状は、２種類ではあるが、１つの単位レンズ集合中において、向きの違いも含めて単位レンズの端部（谷部）における単位レンズ端部角度を６種類とすることができる。したがって、比較的簡単な形状であっても、ムラのない均一な照明光を出射することができる。
また、高さの低い単位レンズ（１４１−３，１４３−３）内において全反射後に単位レンズ１４２−３側へ出射した光は、単位レンズ１４２−３に入射させることにより、単位レンズ１４２−３内において全反射後、光源側へ戻して再利用することができ、この効果は、実施例２よりも大きい。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、各実施例において、均一化シートは、出射側の面に、レンチキュラーレンズ形状に近い形状が形成されている例を示したが、これに限らず、例えば、微少な単位レンズ形状が２次元方向に配列された所謂レンズアレイ形状（蝿の目レンズ形状）としてもよい。

また、各実施例において、１つの単位レンズ集合を繰り返し配置する例を示したが、これに限らず、例えば、さらに多くの単位レンズ集合を形成して並べてもよい。例えば、高さの最も高い中央に配置された単位レンズの高さを変えた単位レンズ集合を形成してもよいし、全く異なる形態の単位レンズ集合を並べて配置してもよい。

本発明による透過型表示装置の実施例１を示す図である。 均一化シート１４を示す斜視図である。 図２中のＤＤ断面を拡大して示した図であり、レンズ面１４０の形状を示す図である。 図３と同様な図であり、各単位レンズにおける単位レンズ端部角度を示す図である。 発光管１３と均一化シート１４との関係を示す図である。 本発明による均一化シートの実施例２を示す図である。 本発明による均一化シートの実施例３を示す図である。

符号の説明

１０ 透過型表示装置
１１ ＬＣＤパネル
１３ 発光管
１４，１４−２，１４−３ 均一化シート
１４１〜１４６，１４１−２〜１４５−２，１４１−３〜１４３−３ 単位レンズ
１５ 反射型偏光性シート

Claims (8)

1. 直下型の面光源装置に設けられ、光源から出射した光を均一化する均一化シートであって、
   長軸がシート面に対して直交する連続する略楕円筒の一部、又は、長軸がシート面に対して直交する略回転楕円体の一部である単位レンズが１種類以上突出して配置されたレンズ面が少なくとも出射側に形成されており、
   隣り合う前記単位レンズに挟まれた谷部における前記単位レンズのレンズ面に対する接面と均一化シートの法線との成す角度である単位レンズ端部角度の値が、複数種類存在していること、
   を特徴とする均一化シート。
2. 請求項１に記載の均一化シートにおいて、
   出射側には、ｎ種類の前記単位レンズの集合である単位レンズ集合が繰り返し配列されており、
   前記単位レンズの内のｎ番目の単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の長半径をＡｎ、短半径をＢｎ、前記単位レンズ集合中における前記ｎ番目の単位レンズのシート法線方向から見たときにシート面上に占める面積比率をＲｎとしたときに、
   ２．０≦Σ（Ｒｎ×Ａｎ/Ｂｎ）≦４．０
   の関係を満足することを特徴とする均一化シート。
3. 請求項１又は請求項２に記載の均一化シートにおいて、
   複数形成されている前記単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の長半径がいずれも同じであり、
   複数形成されている前記単位レンズのレンズ面を形成する略楕円形状の短半径がいずれも同じであること、
   を特徴とする均一化シート。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の均一化シートにおいて、
   １つの単位レンズにおける両端の前記単位レンズ端部角度の値がそれぞれ異なる値である単位レンズを有すること、
   を特徴とする均一化シート。
5. 請求項４に記載の均一化シートにおいて、
   少なくとも３つの単位レンズが並べて１つの単位レンズ集合を形成して配置されており、
   前記各単位レンズの前記単位レンズ端部角度の内の角度が大きい側で隣接する前記単位レンズの高さは、前記各単位レンズの前記単位レンズ端部角度の内の角度が小さい側で隣接する前記単位レンズの高さよりも高い、又は、高さが等しいこと、
   を特徴とする均一化シート。
6. 請求項５に記載の均一化シートにおいて、
   前記単位レンズ集合は、複数種類が配置されており、
   前記単位レンズ集合は、異なる種類同士では、少なくとも最も高さの高い単位レンズの高さが異なっていること、
   を特徴とする均一化シート。
7. 間隔Ｌで等間隔に配列された発光管と、
   前記発光管から距離Ｄだけ離れた位置に配置され、単位レンズ形状が略楕円筒の一部である請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の均一化シートと、
   を備えた面光源装置であって、
   前記単位レンズ端部角度の内で最小の値をθ_MIN、前記単位レンズの屈折率をｎ、最小値を与える関数をｍｉｎ（ ）としたときに、
   α＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（０．８×Ｌ／Ｄ））／ｎ)
   ９０°＜ｓｉｎ^-1（ｍｉｎ（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ_MIN−α），１））＋θ_MIN
   の関係を満足する面光源装置。
8. 透過型表示部と、
   請求項７に記載の面光源装置と、
   を備える透過型表示装置。
   
   

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