面光源装置及び透過型画像表示装置
【課題】点状光源からの光を均一に分散して、面状の光として出射することが可能な面光源装置及び透過型画像表示装置を提供する。
【解決手段】面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。これにより、光制御板ユニット２１に入射された点状光源２２の光は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と、第３及び第４の光制御板３３３，３３４の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。
【解決手段】面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。これにより、光制御板ユニット２１に入射された点状光源２２の光は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と、第３及び第４の光制御板３３３，３３４の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置及び透過型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置４０として、例えば図１５に示すように、透過型画像表示部５０の背面側に光源４３が配置されたものが広く用いられている。透過型画像表示部５０としては、例えば液晶セル５１の両面に直線偏光板５２，５３が配置された液晶表示パネルが挙げられる。光源４３としては、直管型の冷陰極線管などのような線状光源が複数本、互いに平行に配置されて用いられている。
【０００３】
かかる直下型画像表示装置４０としては、光源４３からの光を均一に分散させて透過型画像表示部５０を均一に照明できることが望ましく、このため光源４３と透過型画像表示部５０との間には、光源４３側から入射した光を、その向きを変えて反対側の透過型画像表示部５０側から出射させる機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板４２が配置されて用いられている（例えば特許文献１：特開平７−１９８９１３号公報参照）。なお、光源４３から出力された光は光制御板４２により面状の光として出射されるため、光源４３と光制御板４２は面光源装置４１を構成していることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、直管型冷陰極線管に代えて、省エネルギーの観点から、発光ダイオードを光源として用いることが検討されている。発光ダイオードは通常、点状光源であり、これを離散的に配置して用いられる。
【０００６】
しかし、従来の面光源装置は、発光ダイオードのような点状光源と組み合わせて直下型画像表示装置に用いると、点状光源からの光を十分に均一なものとすることができず、透過型画像表示部によって表示される画像は、点状光源の近傍と、点状光源から離れた位置とで明るさが異なるものになるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、点状光源からの光を均一に分散して、面状の光として出射することが可能な面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決のため、本発明に係る面光源装置は、複数の点状光源と、複数の点状光源上に設けられる光制御板ユニットと、を備え、点状光源は、光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉｍａｘを有する配光特性であって、出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ０が、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たし、出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／４となる出射角度が５０°以上６０°以下である、配光特性を有し、光制御板ユニットは、第１の面から入射された光を第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能であり、且つ、一方向に延在しており一方向に略直交する方向に並列配置された複数の凸状部が第２の面に形成されている第１〜第４の光制御板を備え、第１〜第４の光制御板は、第１の光制御板又は第３の光制御板が複数の点状光源に最も近接し、第２の光制御板又は第４の光制御板が複数の点状光源から最も離間し、第１の光制御板の凸状部と第３の光制御板の凸状部とが略直交し、第２の光制御板の凸状部と第４の光制御板の凸状部とが略直交し、第１の光制御板の凸状部と第２の光制御板の凸状部とが略平行し、第３の光制御板の凸状部と第４の光制御板の凸状部とが略平行している。
【０００９】
第１の光制御板が有する凸状部の断面形状：（１）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、幅ｗｉａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａとしたときに、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１を満たす形状、又は（２）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第１の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩ軸とし、当該ｕＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩ軸に直交する軸線をｖＩ軸とし、当該第１の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩ軸方向の長さをｗＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａの範囲において、式（１）を満たしているｖＩ（ｕＩ）で表される形状。
【数１】
〔式（１）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（２）
【数２】
（式（２）において、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下であり、ｋＩａは−１．０以上０．３５以下である。）
で定義される。〕
【００１０】
第２の光制御板が有する凸状部の断面形状：第２の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形。
【００１１】
第３の光制御板が有する凸状部の断面形状：第３の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第３の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩ軸とし、当該ｕＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩ軸とし、第３の光制御板が有する凸状部のｕＩＩ軸方向の長さをｗＩＩａとしたとき、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａの範囲において、式（３）を満たしているｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される形状。
【数３】
〔式（３）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（４）
【数４】
（式（４）において、Ｃ２＝０．７６２４６９８２４２５７５５３、Ｃ４＝０．２９８０７５６６２２６２９２７、Ｃ６＝−０．５５９６２９３３８１５３６６１、Ｃ８＝０．８９６４６８２８０２５３２６５、Ｃ１０＝−０．６５７１６４１６６２１３７１５、Ｃ１２＝−０．６１５７２６４１８４９５９８５、Ｃ１４＝１．２４５１５１３５３９３８５６０、Ｃ１６＝−０．５２０５５９０８３７６９４８２であるか、
【００１２】
Ｃ２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８であるか、または、
【００１３】
Ｃ２＝０．９０８７４３０５３４１３４７３、Ｃ４＝０．４１２１３６０７４２４５７２９、Ｃ６＝−１．０５２２４４４４１１０９３３０、Ｃ８＝１．９３９７４６２１４２８４０２０、Ｃ１０＝−２．０１３３００１１５２３１６２０、Ｃ１２＝０．０７４６７８４８９２６１３５７、Ｃ１４＝１．３７６９３２２９３６２３５７０、Ｃ１６＝−０．６８００８１０６８８１５９４６である。）で定義される。〕
【００１４】
第４の光制御板が有する凸状部の断面形状：（１）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略９０°の二等辺三角形、又は（２）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形、（３）第４の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第４の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩＩ軸とし、当該ｕＩＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩＩ軸とし、当該第４の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩＩＩ軸方向の長さをｗＩＩＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａの範囲において、式（５）を満たしているｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される形状。
【数５】
〔式（５）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（６）
【数６】
（式（６）において、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａであり、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。）で定義される。〕
【００１５】
この面光源装置では、第１及び第２の光制御板の凸状部の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板の凸状部の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。そして、この面光源装置では、第１及び第２の光制御板の凸状部の各々の延在方向と、第３及び第４の光制御板の凸状部の各々の延在方向とが略直交するように、第１及び第２の光制御板の組と第３及び第４の光制御板の組とが配置されている。これにより、光制御板ユニットに入射された点状光源の光は、第１及び第２の光制御板の組と、第３及び第４の光制御板の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。その結果、この面光源装置では、点状光源の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光として出射される。
【００１６】
本発明に係る面光源装置では、第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の（１）において、裾部に向かって単調に延びる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有し、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））としたときに、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を更に満たすようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る面光源装置では、第１〜第４の光制御板の各々が有する第１の面は略平坦とすることができる。
【００１８】
本発明に係る透過型画像表示装置は、上記に記載の面光源装置と、面光源装置から出力される光が照射される透過型画像表示部と、を備えることができる。
【００１９】
この構成では、上述した面光源装置を備えているので、点状光源の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光によって透過型画像表示部を照明することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る面光源装置及び透過型画像表示装置によれば、点状光源からの光を均一に分散して、面状の光として出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】点状光源の配置の一例を示す図である。
【図３】点状光源の配置の他の例を示す図である
【図４】図１に示した透過型画像表示装置に用いられる点状光源の配光分布を示す図である。
【図５】図１に示した光制御板ユニットの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図６】第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の第１のパターンの一例を示す図である。
【図７】図６に示した凸状部が満たす条件を示す図である。
【図８】第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の第２のパターンの一例を示す図である。
【図９】図８に示した凸状部が満たす条件を示す図である。
【図１０】第２の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図である。
【図１１】第３の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示した凸状部を規定する係数の例を示す図である。
【図１３】第４の光制御板が有する凸状部の断面形状の第１のパターン〜第３のパターンの一例を示す図である。
【図１４】第１の制御板〜第４の制御板の配置の組み合わせを示す図である。
【図１５】従来の透過型画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る面光源装置及び透過型画像表示装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一または相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２３】
図１は、本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１では、透過型画像表示装置１を分解して示している。
【００２４】
透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と、図１において透過型画像表示部１０の背面側に配置された面光源装置２０とを備えている。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２０と透過型画像表示部１０の配列方向をｚ方向（板厚方向）と称し、ｚ方向に直交する２方向であって互いに直交する２方向をｘ方向及びｙ方向と称す。
【００２５】
透過型画像表示部１０としては、例えば液晶セル１１の両面に直線偏光板１２，１３が配置された液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置１は液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。液晶セル１１，偏光板１２，１３は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置１で用いられているものを用いることができる。液晶セル１１としてはＴＦＴ型、ＳＴＮ型等の公知の液晶セルが例示される。
【００２６】
面光源装置２０は、いわゆる直下型の面光源装置である。面光源装置２０は、光制御板ユニット２１と、図１においてその背面側に配置された複数の点状光源２２と、を含む。
【００２７】
光制御板ユニット２１は、板厚方向（ｚ方向）に順に配置された第１の光制御板３０１、第２の光制御板３０２、第３の光制御板３０３及び第４の光制御板３０４を備える。
【００２８】
光制御板ユニット２１を構成する第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状（ｚ方向からみた形状）はほぼ同一であり、通常、長方形である。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状、換言すれば、光制御板ユニット２１の平面視形状のサイズは、目的とする透過型画像表示装置１の画面サイズに適合するように選択されるが、通常は２５０ｍｍ×４４０ｍｍ以上、好ましくは１０２０ｍｍ×１８００ｍｍ以下である。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状は、長方形に限らず、正方形としてもよいが、以下では、特に断らない限り、長方形として説明する。
【００２９】
図２は、複数の点状光源の配置関係の一例を示す図面である。図２に示すように、複数の点状光源２２は、ｘ方向に等間隔Ｌｘ及びｙ方向に等間隔Ｌｙで配置することができる。図２では、一例として、ｘ方向の間隔Ｌｘがｙ方向の間隔Ｌｙより大きいとしているが、間隔Ｌｙの方が間隔Ｌｘより大きくてもよいし、間隔Ｌｘ及び間隔Ｌｙが同じでもよい。間隔Ｌｘ及び間隔Ｌｙは、点状光源２２の発光部間の距離とすることができ、通常１０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００３０】
また、複数の点状光源２２は、図３に示した千鳥格子状に配置してもよい。図３は図２の場合の変形とみなすことができるので、点状光源２２間のｘ方向及びｙ方向の間隔は、図２の場合と同様とすることができる。具体的に説明する。
【００３１】
図２に示した長方形格子は、ｘ方向に配置された複数の点状光源２２からなる点状光源列が、ｙ方向に複数並列されたものとみなすことができる。この場合、図３の千鳥格子状の配置は、ｙ方向に配列された複数の点状光源列のうち隣接する点状光源列をｘ方向に半周期ずらして配置しているものとなる。よって、図３に示した配置においても、ｙ方向の間隔Ｌｙは、図２に示した場合と同様、すなわち、ｙ方向に並列された上記点状光源列の間の間隔とすることができる。図３では、一例として、ｙ方向に並列された上記点状光源列のうち隣接する点状光源列がｘ方向に半周期ずれているとしたが、上記説明においてｘ方向及びｙ方向が反対であってもよい。
【００３２】
図４は、面光源装置が有する点状光源の配光分布の一例を示す図面である。図４の横軸は出射角度θ（°）を示しており、縦軸は、最大の出射光強度で規格化した規格化出射光強度を示している。本実施形態において、θ＝０は、図１におけるｚ方向に対応する。
【００３３】
点状光源２２は、いわゆるサイドエミッティング型の光源であり、点状光源２２の例は、発光ダイオードである。点状光源２２は、次の条件を満たす配光特性（指向特性）を有する。
・出射光強度が最大である最大出射光強度Ｉｍａｘの出射角度θ１（以下、ピーク角度θ１と称す）が７０°以上８０°以下の範囲内にある。
・正面方向（出射角度θが０°方向）からピーク角度θ１まで出射光強度が略単調増加している。
・正面方向の出射光強度をＩ０としたとき、Ｉ０は、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たす。
・出射光強度が(Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／２となる出射角度θ２が、６０°以上７０°以下の範囲にある。
・出射光強度が(Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／４となる出射角度θ３が５０°以上６０°以下の範囲にある。
【００３４】
図４に例示した配光特性では、縦軸が規格化出射光強度であることから、Ｉｍａｘ＝１．０００００であり、対応する出射角度θ１は７４°である。Ｉ０は０．１２５である。この場合、（Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／２＝０．５６３であり、対応する出射角度θ２は約６５°である。また、（Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／４＝０．２８１であり、対応する出射角度θ３は約５５°である。よって、図４に示した点状光源２２の配光特性は、上述した条件を満たしている。
【００３５】
図５は、光制御板ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。図５を参照して、光制御板ユニット２１を構成する第１〜第４の光制御板３０１，３０２，３０３，３０４について説明する。図５では、説明のために、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を離して配置しているが、後述するように、第１の光制御板３０１上に第２〜第４の光制御板３０２〜３０４を隣接する２枚が接するように設けてもよい。
【００３６】
［第１の光制御板］
第１の光制御板３０１は、略平坦な下面（第１の光制御板の第１の面）３１１と、第２の光制御板３０２側に凸である凸状部（第１の光制御板が有する凸状部）３３１が複数形成された上面（第１の光制御板の第２の面）３２１とを有する板状体である。
【００３７】
第１の光制御板３０１は、例えば凸状部３３１からの光の出射位置の違いにより光を分散させる光拡散板である。また、第１の光制御板３０１は、凸状部３３１からの光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００３８】
凸状部３３１は、ｙ方向に略平行なＹ１方向（第１の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｙ１方向に略直交するＸ１方向（第１の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ１方向及びＹ１方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３１の断面形状は、凸状部３３１間でほぼ同一である。また、凸状部３３１の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３１，３３１の端３３ａ１，３３ａ１はＸ１方向において同じ位置にある。第１の光制御板３０１の厚さｄ１は、下面３１１と凸状部３３１の頂部３３ｂ１とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００３９】
［第２の光制御板］
第２の光制御板３０２は、略平坦な下面（第２の光制御板の第１の面）３１２と、外側に凸である凸状部（第２の光制御板が有する凸状部）３３２が複数形成された上面（第２の光制御板の第２の面）３２２とを有する板状体である。第２の光制御板３０２は、第１の光制御板３０１と同様に光拡散板であり、偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４０】
凸状部３３２は、ｙ方向に略平行なＹ２方向（第２の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｙ２方向に略直交するＸ２方向（第２の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ２方向及びＹ２方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、第１の光制御板３０１の場合と同様に、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３２の断面形状は、凸状部３３２間でほぼ同一である。また、凸状部３３２の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３２，３３２の端３３ａ２，３３ａ２はＸ２方向において同じ位置にある。第２の光制御板３０２の厚さｄ２は、下面３１２と凸状部３３２の頂部３３ｂ２とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４１】
［第３の光制御板］
第３の光制御板３０３は、略平坦な下面（第３の光制御板の第１の面）３１３と、外側に凸である凸状部（第３の光制御板が有する凸状部）３３３が複数形成された上面（第３の光制御板の第２の面）３２３とを有する板状体である。
【００４２】
第３の光制御板３０３は、例えば凸状部３３３からの光の出射位置の違いにより光を分散させる光制御板である。また、第３の光制御板３０３は、凸状部３３３からの光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４３】
凸状部３３３は、ｘ方向に略平行なＸ３方向（第３の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｘ３方向に略直交するＹ３方向（第３の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ３方向及びＹ３方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３３の断面形状は、凸状部３３３間でほぼ同一である。また、凸状部３３３
の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３３，３３３の端３３ａ３，３３ａ３はＹ３方向において同じ位置にある。第３の光制御板３０３の厚さｄ３は、下面３１３と凸状部３３３の頂部３３ｂ３とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４４】
［第４の光制御板］
第４の光制御板３０４は、略平坦な下面（第４の光制御板の第１の面）３１４と、外側に凸である凸状部（第４の光制御板の凸状部）３３４が複数形成された上面（第４の光制御板の第２の面）３２４とを有する板状体である。第４の光制御板３０４は、第１の光制御板３０１と同様に光拡散板であり、偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４５】
凸状部３３４は、ｘ方向に略平行なＸ４方向（第４の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｘ４方向に略直交するＹ４方向（第４の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ４方向及びＹ４方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、第１の光制御板３０１の場合と同様に、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３４の断面形状は、凸状部３３４間でほぼ同一である。また、凸状部３３４の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３４，３３４の端３３ａ４，３３ａ４はＹ４方向において同じ位置にある。第４の光制御板３０４の厚さｄ４は、下面３１４と凸状部３３４の頂部３３ｂ４とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４６】
［第１の光制御板の凸状部］
第１の光制御板３０１が有する凸状部３３１の形状について説明する。凸状部３３１の断面形状は、図６又は図８に示すパターンのいずれか一方が選択される。同図において、凸状部３３１に対するｕＩ軸方向はｘ軸に対応し、ｖＩ軸方向はｚ軸に対応する。このｕＩｖＩ座標系において、凸状部３３１の断面形状は、両端３３ａ１，３３ａ１がｕＩ軸上に位置するように設定されている。
【００４７】
（１）図６に示すパターンでは、凸状部３３１の断面形状は、上面３２４に向かって裾広がりとなる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有している。ここで、幅ｗＩａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａ、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））と定義すると、凸状部３３１の断面形状は、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を満たす。
【００４８】
また、ｈＩａ／ｗＩａ、α、Ｒ／ｗＩａ、及びｆの値は、上述した範囲を満たしていればよいが、隣接する２つの点状光源２２間の距離をＬとし、点状光源２２の発光部から光制御板ユニット２１の点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光制御板３０１の下面３１１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈＩａ／ｗＩａ、α、Ｒ／ｗＩａ、及びｆの範囲は、図７のとおりである。なお、基部側面における傾斜部は、例えば傾斜部との連結部分における先端部の接線方向に沿って延びており、先端部と傾斜部とは滑らかに連続した状態となっている。ただし、先端部と傾斜部とは必ずしも滑らかに連続した状態でなくてもよく、角部がある状態であってもよい。
【００４９】
（２）図８に示すパターンでは、凸状部３３１の断面形状は、ｖＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（７）を満すｖＩ（ｕＩ）で表される。このことは、凸状部３３１の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩａに対してｖＩ０（ｕＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数７】
【００５０】
この式（７）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（８）を満たす。
【数８】
【００５１】
ｗＩａは、凸状部３３１のｕＩ軸方向の長さである。ｈＩａは、凸状部３３１をｖＩ０（ｕＩ）で示される形状とした場合における凸状部３３１の両端３３ａ１，３３ａ１間における最大高さに対応する。ここで、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下を満たす定数である。すなわち、ｈＩａ／ｗＩａが０．２７５以上０．６２５以下を満たす定数である。ｋＩａは−１．０以上０．３５以下を満たす定数である。
【００５２】
凸状部３３１の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３１の断面形状は、−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａにおいて、式（７）を満たすｖＩ（ｕＩ）で表されていればよい。凸状部３３１の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００５３】
また、ｈＩａ／ｗＩａ及びｋＩａの値は、上述した範囲を満たしていればよいが、隣接する２つの点状光源２２間の距離をＬとし、点状光源２２の発光部から光制御板ユニット２１の点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光制御板３０１の下面３１１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈＩａ／ｗＩａ及びｋＩａの範囲は、図９のとおりである。
【００５４】
なお、上述した（１）（２）のいずれのパターンにおいても、凸状部３３１の幅ｗＩａは、凸状部３３１の形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは２５０μｍ以上である。また、凸状部３３１に起因する模様が肉眼で視認されにくいことから、通常８００μｍ以下、好ましくは４５０μｍ以下である。幅ｗＩａとしては、例えばｗａ＝４１０μｍ、４００μｍ、３２５μｍ、３３０μｍが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
［第２の光制御板の凸状部］
第２の光制御板３０２が有する凸状部３３２の形状について説明する。凸状部３３２の断面形状は、図１０に示すように、頂角βが略１０５°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角βは、１０５°であることが好ましいが、例えば９５°〜１１５°の範囲であればよい。隣接する２つの凸状部３３２，３３２のピッチは、１０μｍ〜１０００μｍが例示でき、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは４０μｍ〜２５０μｍである。凸状部３３２の幅は、凸状部３３２のピッチが上記範囲を満たすように適宜設定すればよい。
【００５６】
［第３の光制御板の凸状部］
第３の光制御板３０３が有する凸状部３３３の形状について説明する。凸状部３３３の断面形状は、図１１に示すパターンが選択される。図１１では、凸状部３３３の延在方向に直交する方向をｕＩＩ軸としてｕＩＩｖＩＩ座標系を設定している。凸状部３３３に対するｕＩＩ軸方向はＹ３方向に対応し、ｖＩＩ軸方向はｚ方向である。このｕＩＩｖＩＩ座標系において、凸状部３３３の断面形状は、両端３３ａ３，３３ａ３がｕＩＩ軸上に位置するように設定されている。
【００５７】
図１１に示すパターンでは、凸状部３３３の断面形状は、ｖＩＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（９）を満すｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される。このことは、凸状部３３１の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩＩａに対してｖＩＩ０（ｕＩＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数９】
【００５８】
この式（９）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（１０）を満たす。
【数１０】
【００５９】
式（１０）中、ｗＩＩａは凸状部３３３のｕＩＩ軸方向の長さである。また、式（１０）において、ｋ＝１〜８の各々に対するＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４及びＣ１６の組み合わせは、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）にそれぞれ示す図表の何れかとすることができる。
【００６０】
凸状部３３３の幅ｗＩＩａとしては、凸状部３３３の形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは８０μｍ以上であり、凸状部３３３に起因する模様が肉眼で視認されにくいことから、通常８００μｍ以下、好ましくは４５０μｍ以下である。幅ｗＩＩａとしては、例えば４１０μｍ、４００μｍ、３２５μｍ、２８０μｍ、及び１００μｍが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００６１】
凸状部３３３の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３３の断面形状は、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａにおいて、式（９）を満たすｖＩＩ（ｕＩＩ）で表されていればよい。凸状部３３３の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００６２】
［第４の光制御板の凸状部］
第４の光制御板３０４が有する凸状部３３４の形状について説明する。凸状部３３４の断面形状は、図１３に示すパターンのいずれか一つが選択される。図１３では、凸状部３３４の延在方向に直交する方向をｕＩＩＩ軸としてｕＩＩＩｖＩＩＩ座標系を設定している。凸状部３３４に対するｕＩＩＩ軸方向はＹ４方向に対応し、ｖＩＩＩ軸方向はｚ方向である。このｕＩＩＩｖＩＩＩ座標系において、凸状部３３４の断面形状は、両端３３ａ４，３３ａ４がｕＩＩＩ軸上に位置するように設定されている。
【００６３】
（１）図１３に示すパターン（１）は、頂角γが略９０°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角γは、９０°であることが好ましいが、例えば８０°〜１００°の範囲であればよい。
【００６４】
（２）図１３に示すパターン（２）は、凸状部３３２と略同形状であり、頂角δが略１０５°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角δは、１０５°であることが好ましいが、例えば９５°〜１１５°の範囲であればよい。
【００６５】
（３）図１３に示すパターン（３）は、ｖＩＩＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（１１）を満すｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される。このことは、凸状部３３４の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩＩＩａに対してｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数１１】
【００６６】
この式（１１）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（１２）を満たす。
【数１２】
【００６７】
ｗＩＩＩａは、凸状部３３４のｕＩＩＩ軸方向の長さである。ｈＩＩＩａは、凸状部３３４をｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される形状とした場合における凸状部３３４の両端３３ａ４，３３ａ４間における最大高さに対応する。ここで、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａを満たす定数である。また、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。隣接する２つの凸状部３３４，３３４のピッチは、１０μｍ〜１０００μｍが例示でき、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは４０μｍ〜２５０μｍである。凸状部３３４の幅は、凸状部３３４のピッチが上記範囲を満たすように適宜設定すればよい。
【００６８】
凸状部３３４の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３４の断面形状は、−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａにおいて、式（１１）を満たすｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表されていればよい。凸状部３３４の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００６９】
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、単独の透明材料で構成された単層板であってもよいし、互いに異なる透明材料で構成された層が積層された多層構造の多層板であってもよい。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４が多層板である場合、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の片面または両面は、通常１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは２０μｍ〜１００μｍの厚みのスキン層が形成された構造とし、このスキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いることが好ましい。
【００７０】
かかる構成とすることにより、点状光源２２や外部からの光に含まれることのある紫外線による第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の劣化を防止することができる。特に、点状光源２２として紫外線の占める割合が比較的大きいものを用いた場合には、紫外線による劣化を防止できることから、下面３１１〜３１４にスキン層が形成されていることが好ましく、このとき上面３２１〜３２４にはスキン層が形成されていないことが、コストの面でさらに好ましい。スキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いる場合、その含有量は、透明樹脂材料を基準として通常０．５質量％以上５質量％以下、好ましくは１質量％以上２．５質量％以下である。
【００７１】
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、片面または両面に帯電防止剤が塗布されていてもよい。帯電防止剤を塗布することにより、静電気によるホコリの付着などを防止して、ホコリの付着による光線透過率の低下を防止することができる。
【００７２】
また、モアレ低減のために点状光源２２側の面を、光拡散性を有する面とすることもできる。例えば、マット化剤と呼ばれる微細な粒子を含むスキン層で前述したように点状光源２２側の面を構成してもよいし、点状光源２２側の面にエンボス加工、ブラスト加工を施してもよいし、マット化剤およびバインダーを含む塗布液を塗布してマット層を形成してもよい。
【００７３】
［構成材料］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は透明材料からなる。透明材料の屈折率は、通常１．４６〜１．６２である。透明材料としては、透明樹脂材料、透明ガラス材料が例示でき、透明樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂（屈折率：１．５９）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）（屈折率：１．５６〜１．５９）、ポリスチレン樹脂（屈折率：１．５９）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）（屈折率：１．５６〜１．５９）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）（屈折率１．４９）、シクロオレフィン樹脂（屈折率１．５１〜１．５５）などが例示され、コストの面および吸湿率が低い点で、好ましくはポリスチレン樹脂である。
【００７４】
透明材料として透明樹脂材料を用いる場合、この透明樹脂材料に紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、加工安定剤、難燃剤、滑剤などの添加剤を添加することもできる。これらの添加剤はそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７５】
紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤などが挙げられ、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤である。
【００７６】
透明樹脂材料は通常、添加剤として光拡散剤を添加することなく用いられるが、本発明の目的を損なわない僅かな量であれば、光拡散剤を添加して用いてもよい。
【００７７】
光拡散剤として通常は、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を主に構成する上述したような透明材料とは屈折率が異なる粉末が用いられ、これを透明材料中に分散させて用いられる。かかる光拡散剤としては、例えばスチレン樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子などの有機粒子、炭酸カリウム粒子、シリカ粒子、シリコーン樹脂粒子などの無機粒子が用いられ、その粒子径は通常０．８μｍ〜５０μｍである。
【００７８】
［第１〜第４の光制御板の製造方法］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、例えば透明材料から削り出す方法により製造することができる。また、透明材料として透明樹脂材料を用いる場合は、例えば射出成形法、押出成形法、フォトポリマー法、プレス成形法などの通常の方法により製造することができる。
【００７９】
［第１〜第４の光制御板の配置関係］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、ｚ方向に以下の条件を満たし且つ下面３１１，３１２，３１３，３１４側から光が入射されるように設けられている。
（ｉ）第１の光制御板３０１又は第３の光制御板３０３が点状光源２２に最も近接して配置される。
（ｉｉ）第２の光制御板３０２又は第４の光制御板３０４が点状光源２２から最も離間して配置される。
（ｉｉｉ）第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第３の光制御板３０３の凸状部３３３とが略直交する。
（ｉｖ）第２の光制御板３０２の凸状部３３２と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とが略直交する。
（ｖ）第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第２の光制御板３０２の凸状部３３２とが略平行する。
（ｖｉ）第３の光制御板３０３の凸状部３３３と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とが略平行する。
【００８０】
図５に示した形態では、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、点状光源２２側から見て、第１の光制御板３０１、第２の光制御板３０２、第３の光制御板３０３、第４の光制御板３０４の順にｚ方向に設けられている。また、第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第２の光制御板３０２の凸状部３３２とがそれぞれｙ方向に延在しているのに対し、第３の光制御板３０３の凸状部３３３と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とがそれぞれｘ方向に延在している。
【００８１】
第１及び第２の光制御板３０１，３０２の間の距離ｄ１２は、第１の光制御板３０１の凸状部３３１の頂部３３ｂ１と第２の光制御板３０２の下面３１２との間のｚ方向の距離である。同様に、第２及び第３の光制御板３０２，３０３の間の距離ｄ２３は、第２の光制御板３０２の凸状部３３２の頂部３３ｂ２と第３の光制御板３０３の下面３１３との間のｚ方向の距離である。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の間の距離ｄ３４は、第３の光制御板３０３の凸状部３３３の頂部３３ｂ３と第４の光制御板３０４の下面３１４との間のｚ方向の距離である。ｄ１２、ｄ２３及びｄ３４は、例えば５ｍｍ以下である。
【００８２】
光制御板ユニット２１をコンパクトなものとする観点から、ｄ１２は、０ｍｍであり、第１の光制御板３０１の凸状部３３１上に第２の光制御板３０２が配置され、上段の下面３１２が下段の凸状部３３１の頂部３３ｂ１に接するように配置されていてもよい。同様の観点から、ｄ２３は、０ｍｍであり、第２の光制御板３０２の凸状部３３２上に第３の光制御板３０３が配置され、上段の下面３１３が下段の凸状部３３２の頂部３３ｂ２に接するように配置されていてもよい。また、同様の観点から、ｄ３４は、０ｍｍであり、第３の光制御板３０３の凸状部３３３上に第４の光制御板３０４が配置され、上段の下面３１４が下段の凸状部３３３の頂部３３ｂ３に接するように配置されていてもよい。
【００８３】
このように、光制御板ユニット２１において最も点状光源２２側に位置する第１の光制御板３０１上に第２〜第４の光制御板３０２〜３０４を互いに接するように設ける場合には、第２〜第４の光制御板３０２〜３０４の厚さｄ２，ｄ３，ｄ４を、第１の光制御板３０１の厚さｄ１より薄いものとすることが好適である。例えば、第２〜第４の光制御板３０２〜３０４をフィルム状といったより薄いものとした場合、第１の光制御板３０１を第２〜第４の光制御板３０２〜３０４の支持台として用いることができるからである。
【００８４】
図５に示した形態を含め、上記の配置条件（ｉ）〜（ｖｉ）を満たす第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の配置の組み合わせのパターンは、図１４に示すとおりである。図１４では、点状光源２２側から見て近いほうから順に配置位置１〜４を定義している。配置のパターン１〜６は、配置位置１〜４の配置される光制御板の種類と凸状部の延在方向とによって表されている。この場合、上述した光制御板同士の間隔、及び光制御板の厚さの関係をいずれのパターンの場合にも適用することができる。
【００８５】
［光制御板ユニットの配置］
上記構成の第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を有する光制御板ユニット２１は、点状光源２２から最も近接する光制御板（図１に示す例では第１の光制御板３０１）までの距離Ｄが、通常３ｍｍ〜５０ｍｍとなるように、点状光源２２上に対して配置される。透過型画像表示装置１又は面光源装置２０では、Ｌｘ，Ｌｙ及びＤは、Ｌｘ／Ｄ及びＬｙ／Ｄがそれぞれ２以上、さらには２．５以上である値であることが、面光源装置２０を薄くすることができる点で、好ましい。
【００８６】
以上説明したように、面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。
【００８７】
そして、この面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々の延在方向と、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々の延在方向とが略直交するように、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と第３及び第４の光制御板３０３，３０４の組とが配置されている。これにより、光制御板ユニット２１に入射された点状光源２２の光は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と、第３及び第４の光制御板３３３，３３４の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。その結果、この面光源装置２０では、点状光源２２の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光として出射される。
【００８８】
また、透過型画像表示装置１は、上記の面光源装置２０と、面光源装置２０から出力される光が照射される透過型画像表示部１０とを備えているので、点状光源２２の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光によって透過型画像表示部１０を照明することができる。その結果、より高品質な画像を表示することができる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００９０】
上記実施形態では、複数の点状光源２２の配置例を図２及び図３に示したが、例えば、正方格子、すなわち、前述したようにｘ方向及びｙ方向に隣接する点状光源２２間の間隔が同じであってもよい。また、隣接する凸状部３３１の断面形状における端３３ａ１，３３ａ１は凸状部３３１の配列方向において重なっているとして説明したが、隣接する凸状部３３１の端３３ａ１間に僅かな平坦部（例えば製造誤差により生じる程度のもの）などが生じていてもよい。これは、凸状部３３２〜３３４のそれぞれの配置についても同様である。
【００９１】
また、光制御板ユニット２１は、透過型画像表示部１０側（例えば、液晶パネル側）に、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有していてもよい。また、透過型画像表示装置１は、光制御板ユニット２１と、透過型画像表示部１０との間に、上述した拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有する構成とすることもできる。
【００９２】
更に、面光源装置２０や透過型画像表示装置１は、点状光源２２から出力された光を光制御板ユニット２１側に反射する反射板といった反射手段を備えていても良い。反射手段は、図１に示した模式図において、点状光源２２に対して光制御板ユニット２１と反対側に設ければよく、例えば、点状光源２２を保持するための保持部材の光源載置面を反射面とすることができる。
【００９３】
また、凸状部３３４の断面形状が直角二等辺三角形として説明したが、これに限定されるものでなく、三角形であればよい。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組み合わせと、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の組み合わせとでそれぞれ複数の点状光源２２から出力された光をより均一に分散させて線状の光を生成するために、光の出射側に凸状部３３１、凸状部３３２、凸状部３３３、及び凸状部３３４がそれぞれ賦形された板状の光学部品であればよい。この場合、光制御板ユニット２１は、４つの上記光学部品を図１４で示した関係で配置したものとすることができる。なお、板状として説明したが、厚さに応じてフィルム状及びシート状のものも含む。
【００９４】
また、最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板は、厚さが１．０ｍｍ以上のシート状のものとすることができる。この場合、光制御板の製造に押出成形法を用いることができる。当該光制御板の材料としては、屈折率１．５６〜１．６２程度のポリスチレン、ポリカーボネート樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂を用いることができる。
【００９５】
また、最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板以外の光制御板は、厚さが１．０ｍｍ未満のフィルム状のものとすることができる。この場合、凸状部の賦形にフォトポリマー法を用いることができる。当該光制御板の材料としては、屈折率１．４６〜１．５８のアクリル系紫外線硬化樹脂を用いることができ、コストの面やフィルムの黄変劣化防止の観点で、屈折率１．５１程度の低屈折率樹脂が用いられることが好ましい。
【００９６】
最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板は、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のシート状のものが好ましく、これ以外の光制御板は、厚さが１ｍｍ未満のフィルム状のものが好ましい。
【符号の説明】
【００９７】
１…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、２０…面光源装置、２１Ａ…光制御板ユニット、２２…点状光源、３０１〜３０４…第１〜第４の光制御板、３１１〜３１４…第１〜第４の光制御板の下面（第１〜第４の光制御板の第１の面）、３２１〜３２４…第１〜第４の光制御板の上面（第１〜第４の光制御板の第２の面）、３３１〜３３４…第１〜第４の光制御板の凸状部（第１〜第４の光制御板が有する凸状部）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置及び透過型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置４０として、例えば図１５に示すように、透過型画像表示部５０の背面側に光源４３が配置されたものが広く用いられている。透過型画像表示部５０としては、例えば液晶セル５１の両面に直線偏光板５２，５３が配置された液晶表示パネルが挙げられる。光源４３としては、直管型の冷陰極線管などのような線状光源が複数本、互いに平行に配置されて用いられている。
【０００３】
かかる直下型画像表示装置４０としては、光源４３からの光を均一に分散させて透過型画像表示部５０を均一に照明できることが望ましく、このため光源４３と透過型画像表示部５０との間には、光源４３側から入射した光を、その向きを変えて反対側の透過型画像表示部５０側から出射させる機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板４２が配置されて用いられている（例えば特許文献１：特開平７−１９８９１３号公報参照）。なお、光源４３から出力された光は光制御板４２により面状の光として出射されるため、光源４３と光制御板４２は面光源装置４１を構成していることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、直管型冷陰極線管に代えて、省エネルギーの観点から、発光ダイオードを光源として用いることが検討されている。発光ダイオードは通常、点状光源であり、これを離散的に配置して用いられる。
【０００６】
しかし、従来の面光源装置は、発光ダイオードのような点状光源と組み合わせて直下型画像表示装置に用いると、点状光源からの光を十分に均一なものとすることができず、透過型画像表示部によって表示される画像は、点状光源の近傍と、点状光源から離れた位置とで明るさが異なるものになるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、点状光源からの光を均一に分散して、面状の光として出射することが可能な面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決のため、本発明に係る面光源装置は、複数の点状光源と、複数の点状光源上に設けられる光制御板ユニットと、を備え、点状光源は、光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉｍａｘを有する配光特性であって、出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ０が、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たし、出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／４となる出射角度が５０°以上６０°以下である、配光特性を有し、光制御板ユニットは、第１の面から入射された光を第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能であり、且つ、一方向に延在しており一方向に略直交する方向に並列配置された複数の凸状部が第２の面に形成されている第１〜第４の光制御板を備え、第１〜第４の光制御板は、第１の光制御板又は第３の光制御板が複数の点状光源に最も近接し、第２の光制御板又は第４の光制御板が複数の点状光源から最も離間し、第１の光制御板の凸状部と第３の光制御板の凸状部とが略直交し、第２の光制御板の凸状部と第４の光制御板の凸状部とが略直交し、第１の光制御板の凸状部と第２の光制御板の凸状部とが略平行し、第３の光制御板の凸状部と第４の光制御板の凸状部とが略平行している。
【０００９】
第１の光制御板が有する凸状部の断面形状：（１）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、幅ｗｉａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａとしたときに、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１を満たす形状、又は（２）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第１の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩ軸とし、当該ｕＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩ軸に直交する軸線をｖＩ軸とし、当該第１の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩ軸方向の長さをｗＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａの範囲において、式（１）を満たしているｖＩ（ｕＩ）で表される形状。
【数１】
〔式（１）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（２）
【数２】
（式（２）において、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下であり、ｋＩａは−１．０以上０．３５以下である。）
で定義される。〕
【００１０】
第２の光制御板が有する凸状部の断面形状：第２の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形。
【００１１】
第３の光制御板が有する凸状部の断面形状：第３の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第３の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩ軸とし、当該ｕＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩ軸とし、第３の光制御板が有する凸状部のｕＩＩ軸方向の長さをｗＩＩａとしたとき、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａの範囲において、式（３）を満たしているｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される形状。
【数３】
〔式（３）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（４）
【数４】
（式（４）において、Ｃ２＝０．７６２４６９８２４２５７５５３、Ｃ４＝０．２９８０７５６６２２６２９２７、Ｃ６＝−０．５５９６２９３３８１５３６６１、Ｃ８＝０．８９６４６８２８０２５３２６５、Ｃ１０＝−０．６５７１６４１６６２１３７１５、Ｃ１２＝−０．６１５７２６４１８４９５９８５、Ｃ１４＝１．２４５１５１３５３９３８５６０、Ｃ１６＝−０．５２０５５９０８３７６９４８２であるか、
【００１２】
Ｃ２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８であるか、または、
【００１３】
Ｃ２＝０．９０８７４３０５３４１３４７３、Ｃ４＝０．４１２１３６０７４２４５７２９、Ｃ６＝−１．０５２２４４４４１１０９３３０、Ｃ８＝１．９３９７４６２１４２８４０２０、Ｃ１０＝−２．０１３３００１１５２３１６２０、Ｃ１２＝０．０７４６７８４８９２６１３５７、Ｃ１４＝１．３７６９３２２９３６２３５７０、Ｃ１６＝−０．６８００８１０６８８１５９４６である。）で定義される。〕
【００１４】
第４の光制御板が有する凸状部の断面形状：（１）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略９０°の二等辺三角形、又は（２）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形、（３）第４の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第４の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩＩ軸とし、当該ｕＩＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩＩ軸とし、当該第４の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩＩＩ軸方向の長さをｗＩＩＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａの範囲において、式（５）を満たしているｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される形状。
【数５】
〔式（５）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（６）
【数６】
（式（６）において、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａであり、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。）で定義される。〕
【００１５】
この面光源装置では、第１及び第２の光制御板の凸状部の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板の凸状部の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。そして、この面光源装置では、第１及び第２の光制御板の凸状部の各々の延在方向と、第３及び第４の光制御板の凸状部の各々の延在方向とが略直交するように、第１及び第２の光制御板の組と第３及び第４の光制御板の組とが配置されている。これにより、光制御板ユニットに入射された点状光源の光は、第１及び第２の光制御板の組と、第３及び第４の光制御板の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。その結果、この面光源装置では、点状光源の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光として出射される。
【００１６】
本発明に係る面光源装置では、第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の（１）において、裾部に向かって単調に延びる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有し、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））としたときに、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を更に満たすようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る面光源装置では、第１〜第４の光制御板の各々が有する第１の面は略平坦とすることができる。
【００１８】
本発明に係る透過型画像表示装置は、上記に記載の面光源装置と、面光源装置から出力される光が照射される透過型画像表示部と、を備えることができる。
【００１９】
この構成では、上述した面光源装置を備えているので、点状光源の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光によって透過型画像表示部を照明することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る面光源装置及び透過型画像表示装置によれば、点状光源からの光を均一に分散して、面状の光として出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】点状光源の配置の一例を示す図である。
【図３】点状光源の配置の他の例を示す図である
【図４】図１に示した透過型画像表示装置に用いられる点状光源の配光分布を示す図である。
【図５】図１に示した光制御板ユニットの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図６】第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の第１のパターンの一例を示す図である。
【図７】図６に示した凸状部が満たす条件を示す図である。
【図８】第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の第２のパターンの一例を示す図である。
【図９】図８に示した凸状部が満たす条件を示す図である。
【図１０】第２の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図である。
【図１１】第３の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示した凸状部を規定する係数の例を示す図である。
【図１３】第４の光制御板が有する凸状部の断面形状の第１のパターン〜第３のパターンの一例を示す図である。
【図１４】第１の制御板〜第４の制御板の配置の組み合わせを示す図である。
【図１５】従来の透過型画像表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る面光源装置及び透過型画像表示装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一または相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２３】
図１は、本発明に係る透過型画像表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１では、透過型画像表示装置１を分解して示している。
【００２４】
透過型画像表示装置１は、透過型画像表示部１０と、図１において透過型画像表示部１０の背面側に配置された面光源装置２０とを備えている。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２０と透過型画像表示部１０の配列方向をｚ方向（板厚方向）と称し、ｚ方向に直交する２方向であって互いに直交する２方向をｘ方向及びｙ方向と称す。
【００２５】
透過型画像表示部１０としては、例えば液晶セル１１の両面に直線偏光板１２，１３が配置された液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置１は液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。液晶セル１１，偏光板１２，１３は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置１で用いられているものを用いることができる。液晶セル１１としてはＴＦＴ型、ＳＴＮ型等の公知の液晶セルが例示される。
【００２６】
面光源装置２０は、いわゆる直下型の面光源装置である。面光源装置２０は、光制御板ユニット２１と、図１においてその背面側に配置された複数の点状光源２２と、を含む。
【００２７】
光制御板ユニット２１は、板厚方向（ｚ方向）に順に配置された第１の光制御板３０１、第２の光制御板３０２、第３の光制御板３０３及び第４の光制御板３０４を備える。
【００２８】
光制御板ユニット２１を構成する第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状（ｚ方向からみた形状）はほぼ同一であり、通常、長方形である。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状、換言すれば、光制御板ユニット２１の平面視形状のサイズは、目的とする透過型画像表示装置１の画面サイズに適合するように選択されるが、通常は２５０ｍｍ×４４０ｍｍ以上、好ましくは１０２０ｍｍ×１８００ｍｍ以下である。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の平面視形状は、長方形に限らず、正方形としてもよいが、以下では、特に断らない限り、長方形として説明する。
【００２９】
図２は、複数の点状光源の配置関係の一例を示す図面である。図２に示すように、複数の点状光源２２は、ｘ方向に等間隔Ｌｘ及びｙ方向に等間隔Ｌｙで配置することができる。図２では、一例として、ｘ方向の間隔Ｌｘがｙ方向の間隔Ｌｙより大きいとしているが、間隔Ｌｙの方が間隔Ｌｘより大きくてもよいし、間隔Ｌｘ及び間隔Ｌｙが同じでもよい。間隔Ｌｘ及び間隔Ｌｙは、点状光源２２の発光部間の距離とすることができ、通常１０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００３０】
また、複数の点状光源２２は、図３に示した千鳥格子状に配置してもよい。図３は図２の場合の変形とみなすことができるので、点状光源２２間のｘ方向及びｙ方向の間隔は、図２の場合と同様とすることができる。具体的に説明する。
【００３１】
図２に示した長方形格子は、ｘ方向に配置された複数の点状光源２２からなる点状光源列が、ｙ方向に複数並列されたものとみなすことができる。この場合、図３の千鳥格子状の配置は、ｙ方向に配列された複数の点状光源列のうち隣接する点状光源列をｘ方向に半周期ずらして配置しているものとなる。よって、図３に示した配置においても、ｙ方向の間隔Ｌｙは、図２に示した場合と同様、すなわち、ｙ方向に並列された上記点状光源列の間の間隔とすることができる。図３では、一例として、ｙ方向に並列された上記点状光源列のうち隣接する点状光源列がｘ方向に半周期ずれているとしたが、上記説明においてｘ方向及びｙ方向が反対であってもよい。
【００３２】
図４は、面光源装置が有する点状光源の配光分布の一例を示す図面である。図４の横軸は出射角度θ（°）を示しており、縦軸は、最大の出射光強度で規格化した規格化出射光強度を示している。本実施形態において、θ＝０は、図１におけるｚ方向に対応する。
【００３３】
点状光源２２は、いわゆるサイドエミッティング型の光源であり、点状光源２２の例は、発光ダイオードである。点状光源２２は、次の条件を満たす配光特性（指向特性）を有する。
・出射光強度が最大である最大出射光強度Ｉｍａｘの出射角度θ１（以下、ピーク角度θ１と称す）が７０°以上８０°以下の範囲内にある。
・正面方向（出射角度θが０°方向）からピーク角度θ１まで出射光強度が略単調増加している。
・正面方向の出射光強度をＩ０としたとき、Ｉ０は、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たす。
・出射光強度が(Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／２となる出射角度θ２が、６０°以上７０°以下の範囲にある。
・出射光強度が(Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／４となる出射角度θ３が５０°以上６０°以下の範囲にある。
【００３４】
図４に例示した配光特性では、縦軸が規格化出射光強度であることから、Ｉｍａｘ＝１．０００００であり、対応する出射角度θ１は７４°である。Ｉ０は０．１２５である。この場合、（Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／２＝０．５６３であり、対応する出射角度θ２は約６５°である。また、（Ｉｍａｘ＋Ｉ０）／４＝０．２８１であり、対応する出射角度θ３は約５５°である。よって、図４に示した点状光源２２の配光特性は、上述した条件を満たしている。
【００３５】
図５は、光制御板ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。図５を参照して、光制御板ユニット２１を構成する第１〜第４の光制御板３０１，３０２，３０３，３０４について説明する。図５では、説明のために、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を離して配置しているが、後述するように、第１の光制御板３０１上に第２〜第４の光制御板３０２〜３０４を隣接する２枚が接するように設けてもよい。
【００３６】
［第１の光制御板］
第１の光制御板３０１は、略平坦な下面（第１の光制御板の第１の面）３１１と、第２の光制御板３０２側に凸である凸状部（第１の光制御板が有する凸状部）３３１が複数形成された上面（第１の光制御板の第２の面）３２１とを有する板状体である。
【００３７】
第１の光制御板３０１は、例えば凸状部３３１からの光の出射位置の違いにより光を分散させる光拡散板である。また、第１の光制御板３０１は、凸状部３３１からの光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００３８】
凸状部３３１は、ｙ方向に略平行なＹ１方向（第１の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｙ１方向に略直交するＸ１方向（第１の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ１方向及びＹ１方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３１の断面形状は、凸状部３３１間でほぼ同一である。また、凸状部３３１の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３１，３３１の端３３ａ１，３３ａ１はＸ１方向において同じ位置にある。第１の光制御板３０１の厚さｄ１は、下面３１１と凸状部３３１の頂部３３ｂ１とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００３９】
［第２の光制御板］
第２の光制御板３０２は、略平坦な下面（第２の光制御板の第１の面）３１２と、外側に凸である凸状部（第２の光制御板が有する凸状部）３３２が複数形成された上面（第２の光制御板の第２の面）３２２とを有する板状体である。第２の光制御板３０２は、第１の光制御板３０１と同様に光拡散板であり、偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４０】
凸状部３３２は、ｙ方向に略平行なＹ２方向（第２の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｙ２方向に略直交するＸ２方向（第２の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ２方向及びＹ２方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、第１の光制御板３０１の場合と同様に、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３２の断面形状は、凸状部３３２間でほぼ同一である。また、凸状部３３２の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３２，３３２の端３３ａ２，３３ａ２はＸ２方向において同じ位置にある。第２の光制御板３０２の厚さｄ２は、下面３１２と凸状部３３２の頂部３３ｂ２とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４１】
［第３の光制御板］
第３の光制御板３０３は、略平坦な下面（第３の光制御板の第１の面）３１３と、外側に凸である凸状部（第３の光制御板が有する凸状部）３３３が複数形成された上面（第３の光制御板の第２の面）３２３とを有する板状体である。
【００４２】
第３の光制御板３０３は、例えば凸状部３３３からの光の出射位置の違いにより光を分散させる光制御板である。また、第３の光制御板３０３は、凸状部３３３からの光の出射位置により光の出射方向を偏向しているので、光の偏向を調整する形状が付与された偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４３】
凸状部３３３は、ｘ方向に略平行なＸ３方向（第３の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｘ３方向に略直交するＹ３方向（第３の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ３方向及びＹ３方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３３の断面形状は、凸状部３３３間でほぼ同一である。また、凸状部３３３
の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３３，３３３の端３３ａ３，３３ａ３はＹ３方向において同じ位置にある。第３の光制御板３０３の厚さｄ３は、下面３１３と凸状部３３３の頂部３３ｂ３とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４４】
［第４の光制御板］
第４の光制御板３０４は、略平坦な下面（第４の光制御板の第１の面）３１４と、外側に凸である凸状部（第４の光制御板の凸状部）３３４が複数形成された上面（第４の光制御板の第２の面）３２４とを有する板状体である。第４の光制御板３０４は、第１の光制御板３０１と同様に光拡散板であり、偏向構造板ともいえる。ここでは、「板」と称しているが、厚さに応じてシート状及びフィルム状であってもよい。
【００４５】
凸状部３３４は、ｘ方向に略平行なＸ４方向（第４の光制御板が有する凸状部の延在方向）に延びており、Ｘ４方向に略直交するＹ４方向（第４の光制御板が有する凸状部の並列方向）に並列配置されている。Ｘ４方向及びＹ４方向はそれぞれｘ方向及びｙ方向に平行であることが好ましいが、第１の光制御板３０１の場合と同様に、例えば製造誤差等により±１０°程度ずれていてもよい。複数の凸状部３３４の断面形状は、凸状部３３４間でほぼ同一である。また、凸状部３３４の延在方向において、断面形状はほぼ均一である。隣接する２つの凸状部３３４，３３４の端３３ａ４，３３ａ４はＹ４方向において同じ位置にある。第４の光制御板３０４の厚さｄ４は、下面３１４と凸状部３３４の頂部３３ｂ４とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００４６】
［第１の光制御板の凸状部］
第１の光制御板３０１が有する凸状部３３１の形状について説明する。凸状部３３１の断面形状は、図６又は図８に示すパターンのいずれか一方が選択される。同図において、凸状部３３１に対するｕＩ軸方向はｘ軸に対応し、ｖＩ軸方向はｚ軸に対応する。このｕＩｖＩ座標系において、凸状部３３１の断面形状は、両端３３ａ１，３３ａ１がｕＩ軸上に位置するように設定されている。
【００４７】
（１）図６に示すパターンでは、凸状部３３１の断面形状は、上面３２４に向かって裾広がりとなる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有している。ここで、幅ｗＩａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａ、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））と定義すると、凸状部３３１の断面形状は、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を満たす。
【００４８】
また、ｈＩａ／ｗＩａ、α、Ｒ／ｗＩａ、及びｆの値は、上述した範囲を満たしていればよいが、隣接する２つの点状光源２２間の距離をＬとし、点状光源２２の発光部から光制御板ユニット２１の点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光制御板３０１の下面３１１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈＩａ／ｗＩａ、α、Ｒ／ｗＩａ、及びｆの範囲は、図７のとおりである。なお、基部側面における傾斜部は、例えば傾斜部との連結部分における先端部の接線方向に沿って延びており、先端部と傾斜部とは滑らかに連続した状態となっている。ただし、先端部と傾斜部とは必ずしも滑らかに連続した状態でなくてもよく、角部がある状態であってもよい。
【００４９】
（２）図８に示すパターンでは、凸状部３３１の断面形状は、ｖＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（７）を満すｖＩ（ｕＩ）で表される。このことは、凸状部３３１の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩａに対してｖＩ０（ｕＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数７】
【００５０】
この式（７）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（８）を満たす。
【数８】
【００５１】
ｗＩａは、凸状部３３１のｕＩ軸方向の長さである。ｈＩａは、凸状部３３１をｖＩ０（ｕＩ）で示される形状とした場合における凸状部３３１の両端３３ａ１，３３ａ１間における最大高さに対応する。ここで、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下を満たす定数である。すなわち、ｈＩａ／ｗＩａが０．２７５以上０．６２５以下を満たす定数である。ｋＩａは−１．０以上０．３５以下を満たす定数である。
【００５２】
凸状部３３１の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３１の断面形状は、−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａにおいて、式（７）を満たすｖＩ（ｕＩ）で表されていればよい。凸状部３３１の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００５３】
また、ｈＩａ／ｗＩａ及びｋＩａの値は、上述した範囲を満たしていればよいが、隣接する２つの点状光源２２間の距離をＬとし、点状光源２２の発光部から光制御板ユニット２１の点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光制御板３０１の下面３１１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈＩａ／ｗＩａ及びｋＩａの範囲は、図９のとおりである。
【００５４】
なお、上述した（１）（２）のいずれのパターンにおいても、凸状部３３１の幅ｗＩａは、凸状部３３１の形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは２５０μｍ以上である。また、凸状部３３１に起因する模様が肉眼で視認されにくいことから、通常８００μｍ以下、好ましくは４５０μｍ以下である。幅ｗＩａとしては、例えばｗａ＝４１０μｍ、４００μｍ、３２５μｍ、３３０μｍが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
［第２の光制御板の凸状部］
第２の光制御板３０２が有する凸状部３３２の形状について説明する。凸状部３３２の断面形状は、図１０に示すように、頂角βが略１０５°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角βは、１０５°であることが好ましいが、例えば９５°〜１１５°の範囲であればよい。隣接する２つの凸状部３３２，３３２のピッチは、１０μｍ〜１０００μｍが例示でき、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは４０μｍ〜２５０μｍである。凸状部３３２の幅は、凸状部３３２のピッチが上記範囲を満たすように適宜設定すればよい。
【００５６】
［第３の光制御板の凸状部］
第３の光制御板３０３が有する凸状部３３３の形状について説明する。凸状部３３３の断面形状は、図１１に示すパターンが選択される。図１１では、凸状部３３３の延在方向に直交する方向をｕＩＩ軸としてｕＩＩｖＩＩ座標系を設定している。凸状部３３３に対するｕＩＩ軸方向はＹ３方向に対応し、ｖＩＩ軸方向はｚ方向である。このｕＩＩｖＩＩ座標系において、凸状部３３３の断面形状は、両端３３ａ３，３３ａ３がｕＩＩ軸上に位置するように設定されている。
【００５７】
図１１に示すパターンでは、凸状部３３３の断面形状は、ｖＩＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（９）を満すｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される。このことは、凸状部３３１の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩＩａに対してｖＩＩ０（ｕＩＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩ０（ｕＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数９】
【００５８】
この式（９）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（１０）を満たす。
【数１０】
【００５９】
式（１０）中、ｗＩＩａは凸状部３３３のｕＩＩ軸方向の長さである。また、式（１０）において、ｋ＝１〜８の各々に対するＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１４及びＣ１６の組み合わせは、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）にそれぞれ示す図表の何れかとすることができる。
【００６０】
凸状部３３３の幅ｗＩＩａとしては、凸状部３３３の形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは８０μｍ以上であり、凸状部３３３に起因する模様が肉眼で視認されにくいことから、通常８００μｍ以下、好ましくは４５０μｍ以下である。幅ｗＩＩａとしては、例えば４１０μｍ、４００μｍ、３２５μｍ、２８０μｍ、及び１００μｍが例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００６１】
凸状部３３３の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３３の断面形状は、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａにおいて、式（９）を満たすｖＩＩ（ｕＩＩ）で表されていればよい。凸状部３３３の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００６２】
［第４の光制御板の凸状部］
第４の光制御板３０４が有する凸状部３３４の形状について説明する。凸状部３３４の断面形状は、図１３に示すパターンのいずれか一つが選択される。図１３では、凸状部３３４の延在方向に直交する方向をｕＩＩＩ軸としてｕＩＩＩｖＩＩＩ座標系を設定している。凸状部３３４に対するｕＩＩＩ軸方向はＹ４方向に対応し、ｖＩＩＩ軸方向はｚ方向である。このｕＩＩＩｖＩＩＩ座標系において、凸状部３３４の断面形状は、両端３３ａ４，３３ａ４がｕＩＩＩ軸上に位置するように設定されている。
【００６３】
（１）図１３に示すパターン（１）は、頂角γが略９０°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角γは、９０°であることが好ましいが、例えば８０°〜１００°の範囲であればよい。
【００６４】
（２）図１３に示すパターン（２）は、凸状部３３２と略同形状であり、頂角δが略１０５°で、両辺の長さがほぼ等しい直角二等辺三角形状である。頂角δは、１０５°であることが好ましいが、例えば９５°〜１１５°の範囲であればよい。
【００６５】
（３）図１３に示すパターン（３）は、ｖＩＩＩ軸に対して対称な輪郭線を有すると共に、式（１１）を満すｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される。このことは、凸状部３３４の断面形状の輪郭線が、ある幅ｗＩＩＩａに対してｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）を求めた場合に、０．９５×ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される輪郭線と、１．０５×ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される輪郭線の間の領域を通る輪郭線であることを意味する。
【数１１】
【００６６】
この式（１１）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（１２）を満たす。
【数１２】
【００６７】
ｗＩＩＩａは、凸状部３３４のｕＩＩＩ軸方向の長さである。ｈＩＩＩａは、凸状部３３４をｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）で示される形状とした場合における凸状部３３４の両端３３ａ４，３３ａ４間における最大高さに対応する。ここで、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａを満たす定数である。また、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。隣接する２つの凸状部３３４，３３４のピッチは、１０μｍ〜１０００μｍが例示でき、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは４０μｍ〜２５０μｍである。凸状部３３４の幅は、凸状部３３４のピッチが上記範囲を満たすように適宜設定すればよい。
【００６８】
凸状部３３４の両端部近傍での製造誤差及び強度分布に与える影響を考慮すれば、凸状部３３４の断面形状は、−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａにおいて、式（１１）を満たすｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表されていればよい。凸状部３３４の裾付近（端部近傍）では成形誤差が比較的大きくなる傾向にある一方、裾付近の形状が光の拡散性に与える影響は小さいからである。
【００６９】
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、単独の透明材料で構成された単層板であってもよいし、互いに異なる透明材料で構成された層が積層された多層構造の多層板であってもよい。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４が多層板である場合、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の片面または両面は、通常１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは２０μｍ〜１００μｍの厚みのスキン層が形成された構造とし、このスキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いることが好ましい。
【００７０】
かかる構成とすることにより、点状光源２２や外部からの光に含まれることのある紫外線による第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の劣化を防止することができる。特に、点状光源２２として紫外線の占める割合が比較的大きいものを用いた場合には、紫外線による劣化を防止できることから、下面３１１〜３１４にスキン層が形成されていることが好ましく、このとき上面３２１〜３２４にはスキン層が形成されていないことが、コストの面でさらに好ましい。スキン層を構成する透明樹脂材料として紫外線吸収剤が添加されたものを用いる場合、その含有量は、透明樹脂材料を基準として通常０．５質量％以上５質量％以下、好ましくは１質量％以上２．５質量％以下である。
【００７１】
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、片面または両面に帯電防止剤が塗布されていてもよい。帯電防止剤を塗布することにより、静電気によるホコリの付着などを防止して、ホコリの付着による光線透過率の低下を防止することができる。
【００７２】
また、モアレ低減のために点状光源２２側の面を、光拡散性を有する面とすることもできる。例えば、マット化剤と呼ばれる微細な粒子を含むスキン層で前述したように点状光源２２側の面を構成してもよいし、点状光源２２側の面にエンボス加工、ブラスト加工を施してもよいし、マット化剤およびバインダーを含む塗布液を塗布してマット層を形成してもよい。
【００７３】
［構成材料］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は透明材料からなる。透明材料の屈折率は、通常１．４６〜１．６２である。透明材料としては、透明樹脂材料、透明ガラス材料が例示でき、透明樹脂材料としては、ポリカーボネート樹脂（屈折率：１．５９）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）（屈折率：１．５６〜１．５９）、ポリスチレン樹脂（屈折率：１．５９）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）（屈折率：１．５６〜１．５９）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）（屈折率１．４９）、シクロオレフィン樹脂（屈折率１．５１〜１．５５）などが例示され、コストの面および吸湿率が低い点で、好ましくはポリスチレン樹脂である。
【００７４】
透明材料として透明樹脂材料を用いる場合、この透明樹脂材料に紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、加工安定剤、難燃剤、滑剤などの添加剤を添加することもできる。これらの添加剤はそれぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７５】
紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤などが挙げられ、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤である。
【００７６】
透明樹脂材料は通常、添加剤として光拡散剤を添加することなく用いられるが、本発明の目的を損なわない僅かな量であれば、光拡散剤を添加して用いてもよい。
【００７７】
光拡散剤として通常は、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を主に構成する上述したような透明材料とは屈折率が異なる粉末が用いられ、これを透明材料中に分散させて用いられる。かかる光拡散剤としては、例えばスチレン樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子などの有機粒子、炭酸カリウム粒子、シリカ粒子、シリコーン樹脂粒子などの無機粒子が用いられ、その粒子径は通常０．８μｍ〜５０μｍである。
【００７８】
［第１〜第４の光制御板の製造方法］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、例えば透明材料から削り出す方法により製造することができる。また、透明材料として透明樹脂材料を用いる場合は、例えば射出成形法、押出成形法、フォトポリマー法、プレス成形法などの通常の方法により製造することができる。
【００７９】
［第１〜第４の光制御板の配置関係］
第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、ｚ方向に以下の条件を満たし且つ下面３１１，３１２，３１３，３１４側から光が入射されるように設けられている。
（ｉ）第１の光制御板３０１又は第３の光制御板３０３が点状光源２２に最も近接して配置される。
（ｉｉ）第２の光制御板３０２又は第４の光制御板３０４が点状光源２２から最も離間して配置される。
（ｉｉｉ）第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第３の光制御板３０３の凸状部３３３とが略直交する。
（ｉｖ）第２の光制御板３０２の凸状部３３２と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とが略直交する。
（ｖ）第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第２の光制御板３０２の凸状部３３２とが略平行する。
（ｖｉ）第３の光制御板３０３の凸状部３３３と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とが略平行する。
【００８０】
図５に示した形態では、第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、点状光源２２側から見て、第１の光制御板３０１、第２の光制御板３０２、第３の光制御板３０３、第４の光制御板３０４の順にｚ方向に設けられている。また、第１の光制御板３０１の凸状部３３１と第２の光制御板３０２の凸状部３３２とがそれぞれｙ方向に延在しているのに対し、第３の光制御板３０３の凸状部３３３と第４の光制御板３０４の凸状部３３４とがそれぞれｘ方向に延在している。
【００８１】
第１及び第２の光制御板３０１，３０２の間の距離ｄ１２は、第１の光制御板３０１の凸状部３３１の頂部３３ｂ１と第２の光制御板３０２の下面３１２との間のｚ方向の距離である。同様に、第２及び第３の光制御板３０２，３０３の間の距離ｄ２３は、第２の光制御板３０２の凸状部３３２の頂部３３ｂ２と第３の光制御板３０３の下面３１３との間のｚ方向の距離である。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の間の距離ｄ３４は、第３の光制御板３０３の凸状部３３３の頂部３３ｂ３と第４の光制御板３０４の下面３１４との間のｚ方向の距離である。ｄ１２、ｄ２３及びｄ３４は、例えば５ｍｍ以下である。
【００８２】
光制御板ユニット２１をコンパクトなものとする観点から、ｄ１２は、０ｍｍであり、第１の光制御板３０１の凸状部３３１上に第２の光制御板３０２が配置され、上段の下面３１２が下段の凸状部３３１の頂部３３ｂ１に接するように配置されていてもよい。同様の観点から、ｄ２３は、０ｍｍであり、第２の光制御板３０２の凸状部３３２上に第３の光制御板３０３が配置され、上段の下面３１３が下段の凸状部３３２の頂部３３ｂ２に接するように配置されていてもよい。また、同様の観点から、ｄ３４は、０ｍｍであり、第３の光制御板３０３の凸状部３３３上に第４の光制御板３０４が配置され、上段の下面３１４が下段の凸状部３３３の頂部３３ｂ３に接するように配置されていてもよい。
【００８３】
このように、光制御板ユニット２１において最も点状光源２２側に位置する第１の光制御板３０１上に第２〜第４の光制御板３０２〜３０４を互いに接するように設ける場合には、第２〜第４の光制御板３０２〜３０４の厚さｄ２，ｄ３，ｄ４を、第１の光制御板３０１の厚さｄ１より薄いものとすることが好適である。例えば、第２〜第４の光制御板３０２〜３０４をフィルム状といったより薄いものとした場合、第１の光制御板３０１を第２〜第４の光制御板３０２〜３０４の支持台として用いることができるからである。
【００８４】
図５に示した形態を含め、上記の配置条件（ｉ）〜（ｖｉ）を満たす第１〜第４の光制御板３０１〜３０４の配置の組み合わせのパターンは、図１４に示すとおりである。図１４では、点状光源２２側から見て近いほうから順に配置位置１〜４を定義している。配置のパターン１〜６は、配置位置１〜４の配置される光制御板の種類と凸状部の延在方向とによって表されている。この場合、上述した光制御板同士の間隔、及び光制御板の厚さの関係をいずれのパターンの場合にも適用することができる。
【００８５】
［光制御板ユニットの配置］
上記構成の第１〜第４の光制御板３０１〜３０４を有する光制御板ユニット２１は、点状光源２２から最も近接する光制御板（図１に示す例では第１の光制御板３０１）までの距離Ｄが、通常３ｍｍ〜５０ｍｍとなるように、点状光源２２上に対して配置される。透過型画像表示装置１又は面光源装置２０では、Ｌｘ，Ｌｙ及びＤは、Ｌｘ／Ｄ及びＬｙ／Ｄがそれぞれ２以上、さらには２．５以上である値であることが、面光源装置２０を薄くすることができる点で、好ましい。
【００８６】
以上説明したように、面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。また、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々が上述した断面形状を有するので、上述した配光特性を有する点状光源２２からの光を輝度が均一な線状の光に変換できる。
【００８７】
そして、この面光源装置２０では、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の凸状部３３１，３３２の各々の延在方向と、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の凸状部３３３，３３４の各々の延在方向とが略直交するように、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と第３及び第４の光制御板３０３，３０４の組とが配置されている。これにより、光制御板ユニット２１に入射された点状光源２２の光は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組と、第３及び第４の光制御板３３３，３３４の組とによって、互いに略直交する方向にそれぞれ輝度が均一な線状の光に変換される。その結果、この面光源装置２０では、点状光源２２の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光として出射される。
【００８８】
また、透過型画像表示装置１は、上記の面光源装置２０と、面光源装置２０から出力される光が照射される透過型画像表示部１０とを備えているので、点状光源２２の光が均一に分散され、板厚方向に直交する面での輝度均斉度が高い面状の光によって透過型画像表示部１０を照明することができる。その結果、より高品質な画像を表示することができる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００９０】
上記実施形態では、複数の点状光源２２の配置例を図２及び図３に示したが、例えば、正方格子、すなわち、前述したようにｘ方向及びｙ方向に隣接する点状光源２２間の間隔が同じであってもよい。また、隣接する凸状部３３１の断面形状における端３３ａ１，３３ａ１は凸状部３３１の配列方向において重なっているとして説明したが、隣接する凸状部３３１の端３３ａ１間に僅かな平坦部（例えば製造誤差により生じる程度のもの）などが生じていてもよい。これは、凸状部３３２〜３３４のそれぞれの配置についても同様である。
【００９１】
また、光制御板ユニット２１は、透過型画像表示部１０側（例えば、液晶パネル側）に、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有していてもよい。また、透過型画像表示装置１は、光制御板ユニット２１と、透過型画像表示部１０との間に、上述した拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、反射型偏光フィルム等の光学フィルムを更に有する構成とすることもできる。
【００９２】
更に、面光源装置２０や透過型画像表示装置１は、点状光源２２から出力された光を光制御板ユニット２１側に反射する反射板といった反射手段を備えていても良い。反射手段は、図１に示した模式図において、点状光源２２に対して光制御板ユニット２１と反対側に設ければよく、例えば、点状光源２２を保持するための保持部材の光源載置面を反射面とすることができる。
【００９３】
また、凸状部３３４の断面形状が直角二等辺三角形として説明したが、これに限定されるものでなく、三角形であればよい。第１〜第４の光制御板３０１〜３０４は、第１及び第２の光制御板３０１，３０２の組み合わせと、第３及び第４の光制御板３０３，３０４の組み合わせとでそれぞれ複数の点状光源２２から出力された光をより均一に分散させて線状の光を生成するために、光の出射側に凸状部３３１、凸状部３３２、凸状部３３３、及び凸状部３３４がそれぞれ賦形された板状の光学部品であればよい。この場合、光制御板ユニット２１は、４つの上記光学部品を図１４で示した関係で配置したものとすることができる。なお、板状として説明したが、厚さに応じてフィルム状及びシート状のものも含む。
【００９４】
また、最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板は、厚さが１．０ｍｍ以上のシート状のものとすることができる。この場合、光制御板の製造に押出成形法を用いることができる。当該光制御板の材料としては、屈折率１．５６〜１．６２程度のポリスチレン、ポリカーボネート樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂を用いることができる。
【００９５】
また、最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板以外の光制御板は、厚さが１．０ｍｍ未満のフィルム状のものとすることができる。この場合、凸状部の賦形にフォトポリマー法を用いることができる。当該光制御板の材料としては、屈折率１．４６〜１．５８のアクリル系紫外線硬化樹脂を用いることができ、コストの面やフィルムの黄変劣化防止の観点で、屈折率１．５１程度の低屈折率樹脂が用いられることが好ましい。
【００９６】
最も点状光源２２側に近接して配置される光制御板は、厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のシート状のものが好ましく、これ以外の光制御板は、厚さが１ｍｍ未満のフィルム状のものが好ましい。
【符号の説明】
【００９７】
１…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、２０…面光源装置、２１Ａ…光制御板ユニット、２２…点状光源、３０１〜３０４…第１〜第４の光制御板、３１１〜３１４…第１〜第４の光制御板の下面（第１〜第４の光制御板の第１の面）、３２１〜３２４…第１〜第４の光制御板の上面（第１〜第４の光制御板の第２の面）、３３１〜３３４…第１〜第４の光制御板の凸状部（第１〜第４の光制御板が有する凸状部）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の点状光源と、
前記複数の点状光源上に設けられる光制御板ユニットと、を備え、
前記点状光源は、
光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉｍａｘを有する配光特性であって、
前記出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ０が、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たし、
出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、
出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／４となる出射角度が５０°以上６０°以下である、配光特性を有し、
前記光制御板ユニットは、
第１の面から入射された光を前記第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能であり、且つ、一方向に延在しており前記一方向に略直交する方向に並列配置された複数の凸状部が前記第２の面に形成されている第１〜第４の光制御板を備え、
前記第１〜第４の光制御板は、
前記第１の光制御板又は前記第３の光制御板が前記複数の点状光源に最も近接し、
前記第２の光制御板又は前記第４の光制御板が前記複数の点状光源から最も離間し、
前記第１の光制御板の前記凸状部と前記第３の光制御板の前記凸状部とが略直交し、
前記第２の光制御板の前記凸状部と前記第４の光制御板の前記凸状部とが略直交し、
前記第１の光制御板の前記凸状部と前記第２の光制御板の前記凸状部とが略平行し、
前記第３の光制御板の前記凸状部と前記第４の光制御板の前記凸状部とが略平行している面光源装置。
第１の光制御板が有する凸状部の断面形状：
（１）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、幅ｗｉａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａとしたときに、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１を満たす形状、又は、
（２）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第１の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩ軸とし、当該ｕＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩ軸に直交する軸線をｖＩ軸とし、当該第１の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩ軸方向の長さをｗＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａの範囲において、式（１）を満たしているｖＩ（ｕＩ）で表される形状。
【数１】
〔式（１）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（２）
【数２】
（式（２）において、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下であり、ｋＩａは−１．０以上０．３５以下である。）
で定義される。〕
第２の光制御板が有する凸状部の断面形状：第２の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形。
第３の光制御板が有する凸状部の断面形状：第３の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第３の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩ軸とし、当該ｕＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩ軸とし、第３の光制御板が有する凸状部のｕＩＩ軸方向の長さをｗＩＩａとしたとき、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａの範囲において、式（３）を満たしているｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される形状。
【数３】
〔式（３）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（４）
【数４】
（式（４）において、Ｃ２＝０．７６２４６９８２４２５７５５３、Ｃ４＝０．２９８０７５６６２２６２９２７、Ｃ６＝−０．５５９６２９３３８１５３６６１、Ｃ８＝０．８９６４６８２８０２５３２６５、Ｃ１０＝−０．６５７１６４１６６２１３７１５、Ｃ１２＝−０．６１５７２６４１８４９５９８５、Ｃ１４＝１．２４５１５１３５３９３８５６０、Ｃ１６＝−０．５２０５５９０８３７６９４８２であるか、
Ｃ２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８であるか、または、
Ｃ２＝０．９０８７４３０５３４１３４７３、Ｃ４＝０．４１２１３６０７４２４５７２９、Ｃ６＝−１．０５２２４４４４１１０９３３０、Ｃ８＝１．９３９７４６２１４２８４０２０、Ｃ１０＝−２．０１３３００１１５２３１６２０、Ｃ１２＝０．０７４６７８４８９２６１３５７、Ｃ１４＝１．３７６９３２２９３６２３５７０、Ｃ１６＝−０．６８００８１０６８８１５９４６である。）で定義される。〕
第４の光制御板が有する凸状部の断面形状：
（１）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略９０°の二等辺三角形、又は
（２）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形、又は
（３）第４の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第４の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩＩ軸とし、当該ｕＩＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩＩ軸とし、当該第４の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩＩＩ軸方向の長さをｗＩＩＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａの範囲において、式（５）を満たしているｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される形状。
【数５】
〔式（５）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（６）
【数６】
（式（６）において、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａであり、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。）で定義される。〕
【請求項２】
前記第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の（１）において、裾部に向かって単調に延びる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有し、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））としたときに、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を更に満たす請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記第１〜第４の光制御板の各々が有する前記第１の面は略平坦である、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出力される光が照射される透過型画像表示部と、
を備える、透過型画像表示装置。
【請求項１】
複数の点状光源と、
前記複数の点状光源上に設けられる光制御板ユニットと、を備え、
前記点状光源は、
光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉｍａｘを有する配光特性であって、
前記出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ０が、０．０７５×Ｉｍａｘ≦Ｉ０≦０．１７５×Ｉｍａｘを満たし、
出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、
出射光強度が（Ｉ０＋Ｉｍａｘ）／４となる出射角度が５０°以上６０°以下である、配光特性を有し、
前記光制御板ユニットは、
第１の面から入射された光を前記第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能であり、且つ、一方向に延在しており前記一方向に略直交する方向に並列配置された複数の凸状部が前記第２の面に形成されている第１〜第４の光制御板を備え、
前記第１〜第４の光制御板は、
前記第１の光制御板又は前記第３の光制御板が前記複数の点状光源に最も近接し、
前記第２の光制御板又は前記第４の光制御板が前記複数の点状光源から最も離間し、
前記第１の光制御板の前記凸状部と前記第３の光制御板の前記凸状部とが略直交し、
前記第２の光制御板の前記凸状部と前記第４の光制御板の前記凸状部とが略直交し、
前記第１の光制御板の前記凸状部と前記第２の光制御板の前記凸状部とが略平行し、
前記第３の光制御板の前記凸状部と前記第４の光制御板の前記凸状部とが略平行している面光源装置。
第１の光制御板が有する凸状部の断面形状：
（１）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、幅ｗｉａに対する最大高さｈＩａの比であるアスペクト比をｈＩａ／ｗＩａ、基部の裾部角度をα、幅ｗＩａに対する先端部の曲率半径Ｒの比をＲ／ｗＩａとしたときに、０．２７５≦ｈＩａ／ｗＩａ≦０．６２５、５２°≦α≦７０°、０．３３３≦Ｒ／ｗＩａ≦１．３０１を満たす形状、又は、
（２）第１の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第１の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩ軸とし、当該ｕＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩ軸に直交する軸線をｖＩ軸とし、当該第１の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩ軸方向の長さをｗＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩａ≦ｕＩ≦０．４７５ｗＩａの範囲において、式（１）を満たしているｖＩ（ｕＩ）で表される形状。
【数１】
〔式（１）において、ｖＩ０（ｕＩ）は、式（２）
【数２】
（式（２）において、ｈＩａは０．２７５ｗＩａ以上０．６２５ｗＩａ以下であり、ｋＩａは−１．０以上０．３５以下である。）
で定義される。〕
第２の光制御板が有する凸状部の断面形状：第２の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形。
第３の光制御板が有する凸状部の断面形状：第３の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第３の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩ軸とし、当該ｕＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩ軸とし、第３の光制御板が有する凸状部のｕＩＩ軸方向の長さをｗＩＩａとしたとき、−０．４７５ｗＩＩａ≦ｕＩＩ≦０．４７５ｗＩＩａの範囲において、式（３）を満たしているｖＩＩ（ｕＩＩ）で表される形状。
【数３】
〔式（３）において、ｖＩＩ０（ｕＩＩ）は、式（４）
【数４】
（式（４）において、Ｃ２＝０．７６２４６９８２４２５７５５３、Ｃ４＝０．２９８０７５６６２２６２９２７、Ｃ６＝−０．５５９６２９３３８１５３６６１、Ｃ８＝０．８９６４６８２８０２５３２６５、Ｃ１０＝−０．６５７１６４１６６２１３７１５、Ｃ１２＝−０．６１５７２６４１８４９５９８５、Ｃ１４＝１．２４５１５１３５３９３８５６０、Ｃ１６＝−０．５２０５５９０８３７６９４８２であるか、
Ｃ２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８であるか、または、
Ｃ２＝０．９０８７４３０５３４１３４７３、Ｃ４＝０．４１２１３６０７４２４５７２９、Ｃ６＝−１．０５２２４４４４１１０９３３０、Ｃ８＝１．９３９７４６２１４２８４０２０、Ｃ１０＝−２．０１３３００１１５２３１６２０、Ｃ１２＝０．０７４６７８４８９２６１３５７、Ｃ１４＝１．３７６９３２２９３６２３５７０、Ｃ１６＝−０．６８００８１０６８８１５９４６である。）で定義される。〕
第４の光制御板が有する凸状部の断面形状：
（１）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略９０°の二等辺三角形、又は
（２）第４の光制御板が有する凸状部の延在方向に直交する断面形状においては、頂角が略１０５°の二等辺三角形、又は
（３）第４の光制御板が有する各々の凸状部の延在方向に直交する断面において、当該第４の光制御板が有する凸状部の並列方向に対する両端を通る軸線をｕＩＩＩ軸とし、当該ｕＩＩＩ軸上において当該両端の中心を通り当該ｕＩＩＩ軸に直交する軸線をｖＩＩＩ軸とし、当該第４の光制御板が有する各々の凸状部のｕＩＩＩ軸方向の長さをｗＩＩＩａとしたとき、各々の−０．４７５ｗＩＩＩａ≦ｕＩＩＩ≦０．４７５ｗＩＩＩａの範囲において、式（５）を満たしているｖＩＩＩ（ｕＩＩＩ）で表される形状。
【数５】
〔式（５）において、ｖＩＩＩ０（ｕＩＩＩ）は、式（６）
【数６】
（式（６）において、ｈＩＩＩａは０．４７２ｗＩＩＩａであり、ｋＩＩＩａは−０．１５２である。）で定義される。〕
【請求項２】
前記第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の（１）において、裾部に向かって単調に延びる断面台形状の基部と、基部の先端から突出する曲面形状の先端部とを有し、先端部の輪郭の長さをＬＲ、基部側面における傾斜部の輪郭の長さをＬＦとしたときの凸状部全体の輪郭の長さに対する傾斜部の輪郭の長さの比をｆ（＝２×ＬＦ／（２×ＬＦ＋ＬＲ））としたときに、０．１８７％≦ｆ≦６２．８０２％を更に満たす請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記第１〜第４の光制御板の各々が有する前記第１の面は略平坦である、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出力される光が照射される透過型画像表示部と、
を備える、透過型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３０８２８（Ｐ２０１２−２３０８２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８４９２（Ｐ２０１１−９８４９２）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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