JP2007047545A - 液晶表示装置、面光源装置及び情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置において、微小な領域における各画素の輝度ばらつきに起因する画面のぎらつきを抑制し、かつ、モアレの発生も防止する。
【解決手段】 導光板２２のパターン面２６を複数のサンプリング領域３１に区分する。サンプリング領域３１を、液晶パネルの画素に対向する画素相当領域３２に区分する。各画素相当領域３２に含まれる偏向パターン２７のパターン数の平均値をμnとし、その標準偏差をσnとするとき、偏向パターン２７はランダムに、かつ、
０ ＜ σn／μn ≦ ０.１５４
の関係を満足するように偏向パターン２７を配置する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、液晶表示装置、面光源装置及び情報機器に関し、特に表示画面のギラツキを小さくした液晶表示装置、面光源装置及び情報機器に関する。

液晶表示装置においては、その表示画面がぎらついていると画質が低下するため、画面のぎらつきを小さくすることが望まれている。従来より液晶表示装置における画面のぎらつきを抑えるための提案がなされている。たとえば、特許文献１（特開２００２−１０７７０６号公報）や特許文献２（特開平１１−３５２３１２号公報）に記載の発明が提案されている。

特許文献１に記載された液晶表示装置では、液晶パネルの前面に拡散層と防眩層を設けて液晶パネルから出射する光を拡散させ、ヘイズ値の合計を３０％以上８０％以下とすることにより画面のぎらつきを目立たなくする方法が提案されている。

しかしながら、特許文献１に記載された液晶表示装置では、液晶パネルから出射された光を拡散させているので、画像の鮮明度が低下すると共に正面輝度（本明細書においては、液晶表示装置の前面方向を正面ということがある。）が低下するという問題がある。

特許文献２に記載された液晶表示装置では、導光板の光出射面に粗面を形成し、光出射面から出射された光を粗面で拡散させて画面のぎらつきを目立たなくした後、プリズムシートを用いて散乱光を光出射面とほぼ垂直な方向へ偏向させている。

特許文献２に記載されている液晶表示装置では、プリズムシートにより散乱光を光出射面に垂直な方向へ揃えているので、液晶表示装置の正面輝度の低下を抑えることはできるが、光出射面に形成された粗面のために画像の鮮明度が低下し、また粗面により生じた正面輝度の低下をプリズムシートで完全に回復させることもできない。また、特許文献２の液晶表示装置では、プリズムシートが高価であるためにその低価格化の障害となっている。

上記のように従来技術においては、対処療法的に画面のぎらつきを低減しているに過ぎず、ぎらつきの原因を解明して根本的に画面のぎらつきを解消させようとするものではなかった。

特開２００２−１０７７０６号公報 特開平１１−３５２３１２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り、その目的とするところは、画面の微小な領域における輝度バラツキを制御することによって画面のギラツキを小さくした液晶表示装置、面光源装置及び情報機器を提供することにある。

本発明にかかる第１の液晶表示装置は、光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記光出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素に対向するそれぞれの領域に含まれる偏向パターンの数の平均値をμn、標準偏差をσnとするとき、それらの比が、
０＜σn／μn≦０.１５４
を満たしていることを特徴としている。

本発明の第１の液晶表示装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くならない。

本発明にかかる第２の液晶表示装置は、光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記光出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、前記光出射面と対向する面のうち一辺の長さがＫのある部分正方形領域において、当該部分正方形領域に含まれる偏向パターンの数をＭとするときに、
Samp＿Ａ＝Ｋ／（√Ｍ）
で定義される平均パターン間隔と前記液晶パネルの画素ピッチｐとの比が、
Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８
を満たしていることを特徴としている。

本発明の第２の液晶表示装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くならない。

本発明にかかる第３の液晶表示装置は、点状の光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、偏向パターンの前記光出射面への投影面積をＳ、前記光源から偏向パターンまでの距離をＲｐ、偏向パターンの位置における導光板の厚みをｄとするとき、前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素に対向するそれぞれの領域に含まれる各偏向パターンについての
Ｓ／（Ｒｐ×ｄ）
を前記領域に含まれるすべての偏向パターンについて足し合わせたものの平均値をμα、標準偏差をσαとするとき、それらの比が、
０＜σα／μα≦０.１５４
を満たしていることを特徴としている。

本発明の第３の液晶表示装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くならない。

本発明の第１〜３の液晶表示装置のある実施態様においては、前記偏向パターンどうしの最小間隔は、前記光源方向と直交する方向よりも前記光源方向と平行な方向の間隔の方が大きくなっている。このように偏向パターンのランダム性は、非等方的な拘束条件をもったランダム性となる。かかる実施態様によれば、光の導光方向における偏向パターンの重なりが小さくなるので、光源と反対側に位置する偏向パターンが、光源側で隣接する偏向パターンによって光を遮られにくい。

本発明にかかる第１の面光源装置は、光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた面光源装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、各画素相当領域に含まれる偏向パターンの数の平均値をμn、標準偏差をσnとするとき、それらの比が、
０＜σn／μn≦０.１５４
を満たしていることを特徴としている。このように偏向パターンのランダム性は画素相当領域に含まれる偏向パターン数の統計性に関する拘束条件をもったランダム性となる。

本発明の第１の面光源装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、液晶表示装置の画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くこともない。

本発明にかかる第２の面光源装置は、光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた液晶表示装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、前記光出射面と対向する面のうち一辺の長さがＫのある部分正方形領域において、当該部分正方形領域に含まれる偏向パターンの数をＭとするときに、
Samp＿Ａ＝Ｋ／（√Ｍ）
で定義される平均パターン間隔と画素相当領域のピッチｐとの比が、
Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８
を満たしていることを特徴としている。

本発明の第２の面光源装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、液晶表示装置の画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くならない。

本発明にかかる第３の面光源装置は、点状の光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた面光源装置において、前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、偏向パターンの前記光出射面への投影面積をＳ、前記光源から偏向パターンまでの距離をＲｐ、偏向パターンの位置における導光板の厚みをｄとするとき、前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素相当領域に含まれる各偏向パターンについての
Ｓ／（Ｒｐ×ｄ）
を前記領域に含まれるすべての偏向パターンについて足し合わせたものの平均値をμα、標準偏差をσαとするとき、それらの比が、
０＜σα／μα≦０.１５４
を満たしていることを特徴としている。

本発明の第３の面光源装置に表わされている条件を満たせば、画面に輝度ばらつき乃至ぎらつきがあったとしても人の視覚により感知することのできない範囲となっており、液晶表示装置の画面のぎらつきが観察者によって認識されない。しかも、偏向パターンは二方向においてばらついているので、モアレ縞が発生しにくくなっている。よって、見やすく鮮明な画像を得ることが可能になる。また、画面のぎらつきを防止するために拡散シートを使用しないので、正面輝度の低下をもたらすことがない。さらに、正面輝度を上げるためにプリズムシートを必要としないので、プリズムシートのためにコストが高くこともない。

第１〜３の液晶表示装置及び第１〜３の面光源装置においては、いずれもすべての部分領域において必ずしも上記条件を満たす必要はないが、少なくとも半分以上の領域において満たしている必要がある。また、好ましくは大部分（例えば８０％以上の領域）において満たしていることが望ましい。

本発明にかかる情報機器は、本発明にかかる液晶表示装置を用いたものである。しがって、使用者が画面のぎらつきを観測できず、はっきりとした画像や文字を読み取ることができ、快適に作業ができる。

なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものでないことは勿論である。

図１は、本発明の実施例１による液晶表示装置１１の分解斜視図である。図２は同装置１１の概略断面図である。液晶表示装置１１は、面光源装置１２、液晶パネル１４、２枚の偏光板１３、１５および光反射板２８によって構成されており、背面側から光反射板２８、面光源装置１２、偏光板１３、液晶パネル１４、偏光板１５の順に重ね合わされている。

液晶パネル１４は、特に限定されるものではなく、どのような構造、方式のものであってもよい。例えば、一般的に使用されているカラー液晶パネルは、図２に示すように、２枚のガラス基板１６、１８の間に液晶１７を封止したものである。背面側のガラス基板１６の内面には透明な画素電極１９が形成されており、その上には赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢのいずれかが形成されている。また、各画素電極１９及び各フィルタＲ、Ｇ、Ｂ間にはＴＦＴや配線が設けられており、ＴＦＴ及び配線は遮光材料（例えば、黒色塗料）からなるブラックマトリクス２０によって覆われている。前面側のガラス基板１１８の内面のほぼ全体には、透明な全面電極２１が形成されている。こうして、液晶パネル１４には、ブラックマトリクス２０によって囲まれた各画素電極１９及び各フィルタＲ、Ｇ、Ｂに対向して各画素が形成されている。

液晶パネル１４の両側の偏光板１３、１５は、偏向方向が互いに直交するように９０°回転させた状態で配置されている。

しかして、面光源装置１２から前方へ出射された白色光は、偏光板１３を透過することによって直線偏光に変換される。偏光板１３を透過した直線偏光は、各画素毎に赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ又は青色フィルタＢのいずれかのフィルタを透過して赤色光、緑色光又は青色光に変換される。ある画素内の画素電極１９に電圧が印加されていると、偏光板１３及びいずれかのフィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過した赤、緑又は青の直線偏光は、液晶１７によって偏向面を９０°旋回させられて偏光板１５を透過する。よって、当該画素から前方へ向けて光が出射される。

また、画素電極１９に電圧が印加されていない画素では、偏光板１３及びいずれかのフィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過した赤、緑又は青の直線偏光は、液晶１７によって偏向面を旋回させられることなく液晶１７を通過する。そのため、偏光板１５に入射する直線偏光の偏向面は偏光板１５の偏光方向と直交しており、直線偏光は偏光板１５を透過することができない。よって、当該画素からは前方へ向けて光が出射されない。

上記のような原理により、すべての画素の画素電極１９に印加する電圧をそれぞれ制御することにより、液晶表示装置１１によりカラー画像を生成させることができる。

面光源装置１２（バックライト）は、導光板２２と光源２３からなり、光源２３は導光板２２の光入射面２４と対向させて配置されている。光源２３は、特に図示しないが、１個乃至数個のＬＥＤが透明なモールド樹脂中に封止され、モールド樹脂の光出射窓以外の面を白色樹脂で覆ったものである。ＬＥＤから出射された光は、直接に、あるいはモールド樹脂と白色樹脂との界面で反射した後、光源２３前面の光出射窓から出射される。この光源２３は、光出射窓が導光板２２の端面に設けられた光入射面２４と対向している。なお、光源２３は、導光板２２の辺長よりも充分に小さな点光源であってもよく、ＬＥＤを導光板２２の光入射面２４と対向するように一次元的に配列させた線光源などであってもよい。なお、実施例１では点光源を用いたものについて説明する。

導光板２２は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等の屈折率の高い透明樹脂によって板状に成形されている。導光板２２の前面は光出射面２５となっており、光出射面２５と対向するパターン面２６には偏向パターン２７が多数凹設されている。光反射板２８は、白色樹脂フィルムや金属フィルムによって形成されており、導光板２２のパターン面２６に対向させて配置されている。

図３は導光板２２のパターン面２６に形成された偏向パターン２７の配置を説明するための模式図である。偏向パターン２７は、光入射面２４から導光板２２内に入射した光を全反射して光出射面２５からほぼ垂直に出射させるためのパターンである。偏向パターン２７は、パターン面２６を三角柱状に窪ませることによって形成された光学的パターンであって、光源２３を中心とする同心円上に離散的に配置されている。しかして、図２に矢印で示した光線のように、光源２３から出射された光は、光入射面２４から導光板２２内に入り、光出射面２５とパターン面２６との間で全反射を繰り返しながら導光板２２内を導光する。そして、偏向パターン２７に入射した光は、偏向パターン２７により光出射面２５にほぼ垂直な方向に向けて全反射され、光出射面２５から外部へ出射される。こうして光出射面２５から出射された光は液晶パネル１４を背面から照らし、液晶パネル１４の潜像を認識可能にする。なお、偏向パターン２７は、光源２３の近傍においてはパターン密度（偏向パターン２７の数密度、あるいは偏向パターン２７の反射面の面積密度）が比較的小さく、光源２３から離れるに従って次第にパターン密度が大きくなっており、これによって光出射面２５から出射される光の輝度分布の均一化を図っている。

本実施例は、上記のような構成の液晶表示装置１１において画面のぎらつきを低減しようとするものであるが、本実施例の構成を詳細に説明する前に、従来の液晶表示装置において画面のぎらつきを発生させていた原因について説明する。なお、図４〜図６は画面のぎらつきを説明するための図であるが、便宜上、実施例１と同一の符号を用いて説明する。

図４はぎらつきの発生している画面の約１ｃｍ四方の領域を拡大した図である。カラー液晶表示装置の表示画面は、赤、緑、青、黒（非発光点）の多数の微小な光点によって構成されており、図４によれば、画面のぎらつきはこれらの光点の輝度が一様でなくばらついているためであることが分かる。これらの光点は液晶パネル１４の一つ一つの画素を通過した光であるから、画面のぎらつきの原因としては、液晶表示装置の各画素毎の輝度バラツキであると推測される。そこで、各画素毎の輝度バラツキが発生する原因について考察する。

図５は液晶パネル１４を前面から見た模式図である。図５に示すように液晶パネル１４はブラックマトリクス２０によって区画されており、ブラックマトリクス２０によって囲まれた領域に画素２９が形成されている。そして、カラー表示用の液晶パネル１４の場合には、赤色フィルタＲを有する画素２９、緑色フィルタＧを有する画素２９、青色フィルタＢを有する画素２９の３画素で１つの絵素３０が構成されている（なお、モノクロの液晶表示装置の場合には、各画素が独立した画素となる。）。ここで、各画素２９は一定のサイズで規則的に形成されているため、ブラックマトリクス２０も一定ピッチごとに規則的に形成されている。

上記のように液晶パネル１４の画素２９が一定ピッチで規則的に配列されているため、導光板２２の偏向パターン２７が微小領域において規則的に設けられていると、液晶パネル１４と導光板２２との間で干渉を起こし、液晶表示装置の画面にモアレ縞（干渉模様）が発生する恐れがある。そのため、導光板２２の偏向パターン２７は一般にランダムに配置されている。

いま、図６（ａ）に示すようにランダムに配置された偏向パターン２７と、図６（ｂ）に示すように規則的に配列された画素２９とを重ね合わせた場合を考えると、図６（ｃ）のようになる。偏向パターン２７の配置がランダムであるため、図６（ｃ）に表われているように、各画素２９毎に含まれる偏向パターン２７の数は不規則になっている。各画素２９の輝度は、各画素２９内の偏向パターン２７で反射される光量、すなわち偏向パターン２７の数に比例しているから、各画素２９の輝度はその中の偏向パターン２７の数に応じてばらつく。よって、各画素２９を微視的に見ると、図６（ｄ）に表わすように、含まれる偏向パターン２７の数が多い画素２９では明るく、含まれる偏向パターン２７の数が少ない画素２９では暗くなり、これをマクロに見たものが図４に示すような画面のぎらつきであることが分かった。

実施例１の発明は、モアレ縞を発生させることなく上記のような画素の輝度ばらつきに起因する画面のぎらつきを抑制することを目的としたものであって、要するにモアレ縞が発生せず、かつ、人の視覚でぎらつきを感じないような偏向パターンの配置方法に関する。すなわち、本発明の液晶表示装置１１においては、各画素２９に対応する領域に含まれる偏向パターン２７の平均個数をμn、その標準偏差をσnとするとき、各画素に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnに対する標準偏差σnの比（以下、これをパターン配置ばらつきと呼ぶ。）が、
０ ＜ σn／μn ≦ ０.１５４
となるようにしている。また、偏向パターン２７を２方向においてずらすことによりモアレ縞の発生を防止している。

図７は人の眼の視覚特性（すなわち、さまざまな平均網膜照度に対する輝度変化の空間周波数と眼のコントラスト感度との関係）を表わした図であって、「視覚情報処理ハンドブック Ｐ１９４ 近江政雄 ５.視覚の時空間特性」より引用したものである。ここでは、網膜照度をパラメータとし、直径２ｍｍの人口瞳孔を用いて網膜照度を０.０００９ｔｄから９００ｔｄまで１０倍ごとに設定している。網膜照度の単位ｔｄ（トロランド）は網膜上の照度であって、１ｔｄは１ｃｄ／ｍ^２の面を１ｍｍ^２の面積の瞳孔を通して見る場合の照度に相当する。また、一般的な液晶表示装置の輝度は、１００〜２００ｃｄ／ｍ^２であり、瞳孔を通して見た場合、網膜照度は１００〜２００ｔｄとなる。したがって、液晶表示装置１１の輝度は図７に表わされた網膜照度９０ｔｄの曲線と網膜照度９００ｔｄの曲線との間に位置している。

図７の横軸は１°の視野角内における輝度変化の回数（空間周波数；cycle／degree）を示し、図７の縦軸はコントラストＰの逆数を表わし、各曲線は付記した網膜照度において空間周波数の変化に対するコントラスト感度の値の変化を表わしている。例えば、図７に示すように網膜照度が９００ｔｄの場合において、空間周波数がｋの場合のコントラスト感度は、網膜照度が９００ｔｄのときのコントラスト感度曲線に関して空間周波数ｋに対応するコントラストＰの逆数の値Ｓｋを読み取れば、その値Ｓｋが求めるコントラスト感度となる。

コントラストＰ及びコントラスト感度Ｓについて説明する。図８（ａ）は輝度が一方向に沿って正弦波状に変化した光パターンを表わしており、図８（ｂ）はその輝度変化を表わしたグラフである。図８（ｂ）のように輝度が正弦波状に変化しているとき、その最大輝度をＬmax、最低輝度をＬminとすれば、この光パターンの（マイケルソン）コントラストＰは、

で定義される。従って、図８（ｂ）に示された光パターンの中心輝度をＬo（＝（Ｌmax＋Ｌmin）／２）、振幅をＡ（＝Ｌmax−Ｌo＝Ｌo−Ｌmin）とすれば、上記コントラストＰは、
Ｐ＝ Ａ／Ｌo …数式（２）
で表わされる。

人の視覚で輝度の変化を認識できるか否かは、網膜照度、輝度変化の空間周波数及びコントラストＰに依存するが、網膜照度と輝度変化の空間周波数が同じであればコントラストＰが大きいほど輝度変化の認識が容易となり、逆にあるコントラスト以下では輝度変化を視覚により認識することは通常の視覚では困難になる。こうして輝度変化を視覚で認識することのできる最低のコントラストＰの値Ｐminをコントラスト閾値といい、その逆数をコントラスト感度Ｓという。このコントラスト感度Ｓ＝１／Ｐminは、網膜照度と輝度変化の空間周波数に依存し、それを横軸を空間周波数とし縦軸をコントラストＰの逆数としてグラフに表わしたものが図７の曲線である。

液晶表示装置１１から出た光は、観察者の眼に届き、その角膜及び水晶体で屈折して網膜上に結像する。しかし、図７に示されるように、ある網膜照度においては、そのコントラスト感度曲線よりも上の領域では輝度の変化を視覚により認識することはできない。また、図７に示した空間周波数の範囲では、いずれのコントラスト感度曲線も最大値を有している。よって、ある網膜照度においては、コントラストＰの逆数をそのコントラスト感度曲線の最大値Ｓmaxよりも大きければ、いずれの空間周波数に対しても輝度の変化が視覚で認識されない。

ここで、液晶表示装置の場合について考え、網膜照度が９０ｔｄ及び９００ｔｄのコントラスト感度曲線に着目すれば、いずれも空間周波数が３〜５cycle/degreeの箇所でコントラスト感度が最大となっており、その最大値はＳmax＝４.６となっている。図７の空間周波数は液晶表示装置の画面のぎらつきのピッチ（粗さ）に対応し、コントラストはぎらつきの強さに対応すると考えられるから、コントラストＰの逆数が４.６以上となっていれば、液晶表示装置の画面のぎらつきがどのようなものであっても人の視覚ではほぼぎらつきを認識できないということが分かる。

次に、図８（ｂ）に示した光パターンにおける輝度の平均値μcに対する標準偏差σcの比を求める。図８（ｂ）に示した輝度変化ｆ（ｘ）は、
ｆ（ｘ）＝Ｌo＋Ａsin（２πｘ／λ） …数式（３）
と表わされる。ここで、ｘは位置（距離）であり、λは輝度変化のピッチである。この数式（３）を用いて輝度の平均値μcを求めると、次の数式（４）のようになる。

また、輝度の標準偏差σcは、次の数式（５）のようになる。

よって、上記数式（４）、（５）より、輝度の平均値μcに対する標準偏差σcの比σc／μc（以下、これを輝度ばらつきという。）は、次の数式（６）のように表わされる。
σc／μc ＝ Ａ／（√２Ｌo） …数式（６）

一方、上記数式（２）によれば、コントラストＰはＡ／Ｌoで表わされるから、上記数式（６）の輝度ばらつきσc／μcはコントラストＰを用いて、
σc／μc ＝ Ｐ／（√２） …数式（７）
と表わされる。図９は数式（７）の関係を横軸に輝度ばらつきσc／μcをとり、縦軸にコントラストＰの逆数をとって表わしたものである。図７に関連して説明したように、人の視覚はコントラストＰの逆数が４.６以下で感度を持ち、これよりもコントラストＰの逆数が大きいと知覚されない。これを輝度ばらつきσc／μcを用いて言い換えると、数式（７）又は図９から分かるように、輝度ばらつきσc／μcが、
σc／μc ≦ ０.１５４ …数式（８）
であれば、人の視覚では各画素毎の輝度のばらつきを知覚できないということになる。

上記数式（８）は画面のぎらつきを生じさせない（あるいは、画面のぎらつきを知覚させない）ための条件を各画素の輝度のばらつきによって表現している。導光板２２内を導光している光は、偏向パターン２７によって反射されることによって光出射面２５から出射され各画素２９を通過するのであるから、偏向パターン２７のサイズがほぼ同じであるとすれば、各画素の輝度は各画素に対応する領域に含まれる偏向パターン２７の数に比例する。よって、上記（８）式は、以下に述べるように、各画素に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnとその標準偏差σnを用いて表現することもできる。

図１０に示すように、導光板２２のパターン面２６の有効領域（偏向パターン２７の形成されている領域）を、導光板２２全体のサイズに比べれば微小で、かつ、画素サイズよりも充分に大きなサンプリング領域３１に区分けする。さらに、このサンプリング領域３１を、液晶パネル１４の一つ一つの画素２９に対向する各画素相当領域３２に分割する。面光源装置１２と液晶パネル１４とを重ね合わせたとき、この画素相当領域３２内に含まれる数の偏向パターン２７が液晶パネル１４の対応する画素２９から露出する。図１０に示したように、ある一つのサンプリング領域３１内において各画素相当領域３２に含まれる偏向パターン２７の数がＮ１、Ｎ２、…、Ｎｎであったとすると、このサンプリング領域３１における偏向パターン２７の平均個数は、
μn＝ΣＮκ／ｎ （和は、κ＝１からκ＝ｎまで）
で表わされ、標準偏差σnの自乗は、
σn^２＝Σ（Ｎκ−μn）^２／ｎ （和は、κ＝１からκ＝ｎまで）
で表わされる。図１１は横軸に各画素内のパターン数が示され、縦軸にはその出現頻度が表わされている。パターン数μnは、分布のほぼ中央値を表わしており、標準偏差σnは分布の拡がりを表わしている。これらの値μn、σnはそれぞれμc、σcに比例するから、上記（８）式は、
σn／μn ≦ ０.１５４ …数式（９）
と等価である。よって、液晶表示装置１１の画面のぎらつきが見えないようにするためには、任意の微小領域において、各画素に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnに対する標準偏差σnの比、すなわちパターン配置ばらつきσn／μnが、
０ ＜ σn／μn ≦ ０.１５４ …数式（１０）
を満たしていればよいことが分かる。なお、左の不等式は、モアレ縞が生じないための必要条件である。

図１０においては、パターン面２６を複数のサンプリング領域３１に区分したが、サンプリング領域３１が画素程度に小さくなると、妥当な統計的処理を行えず、また、サンプリング領域３１が導光板２２全体の大きさに近づくと、局所的なばらつきによってぎらつきが見える恐れがある。従って、このサンプリング領域３１のサイズとしては適当な大きさを選択する必要があり、視覚により画面のぎらつきを感じる大きさは視野角で約１°くらいであるので、サンプリング領域３１も約１°程度の視野角となるように選択するのが望ましい。

液晶表示装置１１の一辺の長さをＤとしたとき、多くの液晶表示装置では、図１２に示すように液晶表示装置１１から６Ｌ程度離れた位置から観察されることが多い。このような場合には、観察者から見て直径０.１Ｄの円形領域あるいは一辺が０.１Ｄの矩形領域が視野角１°程度に当たる。よって、このような場合には、液晶表示装置１１のパターン面２６を約１００分割したものがサンプリング領域３１となる。かかるサンプリング領域３１は、画素サイズに比べて充分に大きなものとなっており、また、コントラスト感度曲線の最大コントラスト感度に対応する空間周波数をも含んでいる。例えば、携帯電話等の携帯端末では、画面のサイズが５０ｍｍ程度であるので、サンプリング領域３１は直径又は一辺が５ｍｍ程度（あるいは、４〜６ｍｍ程度）の領域となる。いいかえると、このようなサンプリング領域３１で目につくぎらつきが本発明の課題としている画面のぎらつきである。

次に、モアレ縞の解消方法について説明する。まず、図１３は偏向パターン２７を規則的に配列した場合にモアレ縞が発生する理由を説明している。図３に示したように偏向パターン２７は光源２３を中心として同心円上に離散的に配置されているが、偏向パターン２７がほぼ等間隔に配列されていると、偏向パターン２７とブラックマトリクス２０とが重なり合い続けるところが存在し、これがモアレ縞の原因となる。偏向パターン２７の配列になんらかの規則性があれば、モアレ縞が発生する。以下に円周方向、及び半径方向の配列に規則性がある場合について図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に基づいて説明する。

図１３（ａ）は、偏向パターン２７が円周方向に沿って一定ピッチSamp_thで配列されている場合を表わしている。この場合には、光源２３の前方に対して、
Samp_th×cosφ＝ｐ （ｐ：画素のピッチ）
を満たす角度φだけ傾いた方向に位置する領域では、同図に示すように縦方向のブラックマトリクス２０と偏向パターン２７とが重なり合う。そのため画素２９から光が出射されず、当該φ方向に暗部が生じ、それ以外の領域との間で明暗が生じる。このような明暗がモアレ縞として観察される。

また、図１３（ｂ）は、偏向パターン２７が半径方向に沿って一定ピッチSamp_rで配列されている場合を表わしている。この場合には、光源２３の前方に対して、
Samp_r×cosφ＝ｐ （ｐ：画素のピッチ）
を満たす角度φだけ傾いた方向に位置する領域では、同図に示すように横方向のブラックマトリクス２０と偏向パターン２７とが重なり合う。そのため画素２９から光が出射されず、当該φ方向に暗部が生じ、それ以外の領域との間で明暗が生じる。このような明暗がモアレ縞として観察される。

図１４及び図１５はかかるモアレ縞が発生しないように偏向パターン２７を配列する方法を説明する。モアレ縞は、偏向パターン２７をランダムに配列すれば解消することができるが、それでは液晶表示装置１１又は面光源装置１２の他の特性を無視することになる。以下に説明する方法は、できるだけ液晶表示装置１１又は面光源装置１２に要求される特性を保持しながらモアレ縞の発生を抑えるものである。ここでは、光源２３が点光源である場合について説明する。ｒは光源２３を中心とする半径方向を表わし、θは光源２３を中心とする円周方向を表わしている。

まず、図１４（ａ）に示すように、サンプリング微小領域において光源２３を中心とする同心円αの上に偏向パターン２７を規則正しく離散的に配置する（ステップ１）。この状態では、パターン配置ばらつきσn／μnは各サンプリング微小領域によって異なる一定値となっている。ついで、規則正しく配置した各偏向パターン２７を、乱数を用いて半径方向（ｒ）及び円周方向（θ）にそれぞれ少しずつ移動させる（ステップ２）。このとき半径方向と円周方向とでは、互いに独立な乱数を用いる。こうして偏向パターン２７を移動させると、パターン配置ばらつきσn／μnは始めの値よりも大きくなる。

ステップ２のように乱数を用いて偏向パターン２７を移動させると、図１４（ｂ）に一点鎖線の円で囲んで示すように、移動させた偏向パターン２７どうしが重なり合うことがある。そのため偏向パターン２７を移動させた後では、偏向パターン２７の重なり判定を行なう（ステップ３）。重なり判定を行なう場合には、偏向パターン２７の周囲にバッファ領域３３を想定して判定する。すなわち、図１５（ａ）に示すように、偏向パターン２７の半径方向の両側に幅がＨｒ／２のバッファ領域３３を設け、円周方向の両側に幅がＨθ／２のバッファ領域３３を設けることによって偏向パターン２７の周囲にバッファ領域３３を想定している。そして、図１５（ａ）のように偏向パターン２７の周囲のバッファ領域３３どうしが重なり合った場合には、偏向パターン２７どうしが重なり合っていると判定する。なお、バッファ領域３３は、幅Ｈｒが小さ過ぎる手前の偏向パターン２７の影になり光を効率よく利用できなくなるため、Ｈｒ＞Ｈθの関係を満足するように設定している。つまり、偏向パターン２７と隣接する偏向パターン２７との最小間隔は半径方向でＨｒ、円周方向でＨθとなり、円周方向よりも半径方向の間隔が大きくなっている。

重なり判定で偏向パターン２７どうしが重なっていると判定された図１５（ａ）のような偏向パターン２７は、図１４（ｃ）に示すように少なくとも一方の偏向パターン２７を適宜移動させる。例えば、図１５（ｂ）に示すようにバッファ領域３３どうしが接する位置まで円周方向へ移動させるか、あるいは、図１５（ｃ）に示すようにバッファ領域３３どうしが接する位置まで半径方向へ移動させる（ステップ４）。重なり合っていない偏向パターン２７どうしは、そのままにする。

ついで、当該サンプリング領域３１におけるパターン配置ばらつきσn／μnを演算し（ステップ５）、σn／μn≦０.１５４を満たしていれば、当該サンプリング領域３１のパターン配置を決定する。σn／μn≦０.１５４を満たしていなければ、最初に戻って偏向パターン２７の数を変更して偏向パターン２７を配置し直すか、最小の配置状態（図１４（ａ））に戻って異なる乱数を用いて偏向パターン２７を移動させ直す。こうして、少なくとも導光板２２から任意に抽出した複数のサンプリング領域３１において偏向パターン２７の分布がσn／μn≦０.１５４を満たすまで上記のステップ１〜５を再度繰り返す。

こうして、各サンプリング領域３１について偏向パターン２７の配置が決定したら、作業を終了する。この結果得られた偏向パターン２７は、パターン配置ばらつきが０.１５４以下となっているので、輝度バラツキが小さくて画面のぎらつきが解消されており、しかも、偏向パターン２７の配置がランダムになっているので、モアレ縞が発生する恐れがない。しかも、従来例のように拡散板などを用いる必要がないので、液晶表示装置１１の正面輝度を低下させるおそれがなく、高価なプリズムシートなども必要なくなる。以上の説明からわかるように、一般にぎらつきを小さくしようとして、パターンを規則正しく配列するとモアレ縞が発生し、モアレ縞を発生させないようにパターンのランダム度を上げるとぎらつきが生じる。つまり、モアレ縞の発生と画面のぎらつきとはトレードオフの関係にあり、本発明ではランダム性の拘束条件として、サンプリング領域におけるパターン配置ばらつきσn／μn≦０.１５４を課している。
また、バッファ領域についての条件Ｈｒ＞Ｈθもランダム性を小さくする方向に働く。つまり、本発明の偏向パターン配置が二つの独立な成分についてのランダム性を持っていることは、偏向パターンがまったく自由に動けるということではなく、パターン配置ばらつきに関する統計性、およびパターン同士の最小間隔の方向性という二つの拘束条件をもつ制限されたランダム性をもつことを意味する。

次に、上記の方法で偏向パターン２７を配置した液晶表示装置１１の具体例を図１６、図１７により説明する。図１６はこの液晶表示装置１１の概略模式図である。この液晶表示装置１１では、赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢを備えた３つの画素２９で１つの絵素３０が構成されており、絵素３０のピッチＱは１７０μｍとなっている。導光板２２のパターン面２６は、５.２ｍｍ角のサンプリング領域３１に区画されており、１つのサンプリング領域３１には３０×３０個の絵素３０（あるいは、３０×９０個の画素２９）が含まれている。なお、画素２９は、図１６に示すように長方形状のものを用いてマトリックス状に整列配置した。

さらに、図１６に示すように、光源２３から離れるに従って、１個の画素２９に含まれる偏向パターン２７の数が増加している。光源２３近傍のサンプリング領域３１内では、１つの画素２９に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnが１１個、１つの画素２９に含まれる偏向パターン２７の標準偏差σnが１.５個となるように偏向パターン２７を配列している。図１７（ａ）は、光源２３近傍のサンプリング領域３１について統計をとったものであって、１画素内に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnの出現頻度の分布を表わしたヒストグラムである。また、光源２３から最も遠方にあるサンプリング領域３１内では、１つの画素２９に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnが２５個、１つの画素２９内に含まれる偏向パターン２７の標準偏差σnが１.８個となるように偏向パターン２７を配置している。図１７（ｂ）は、光源２３から最も離れたサンプリング領域３１について統計をとったものであって、１画素内に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnの出現頻度の分布を表わしたヒストグラムである。これは、導光板２２全体で輝度にむらが生じないようにするためである。つまり、光源２３の近傍ではσn／μn＝０.１３６、光源２３から離れた位置ではσn／μn＝０.０７２となり、導光板２２内のいずれのサンプリング領域３１においてもσn／μn≦０.１５４を満足するように偏向パターン２７を配列している。この結果、画面のぎらつきが抑えられ、画面全体で均一な輝度を有する液晶表示装置１を作製することができた。

以上説明したように、サンプリング領域３１内の各画素２９に含まれる偏向パターン２７の数が一定のばらつき範囲に入るようにし、かつ偏向パターン２７の配置をランダムにすることで、各画素２９の輝度ばらつきを所定範囲内に収めることができ、観察者が画面のぎらつきやモアレ縞を認識できず、鮮明な画像を得ることができる。

なお、画素２９の配置は、図１８（ａ）に示すようなストライプ配列であってもよく、図１８（ｂ）に示すように上下に隣り合う画素２９どうしが左右に画素ピッチＱの１／２だけずれたデルタ配列であってもよい。

また、偏向パターン２７は複数の画素２９間に跨っていてもよいが、その場合には、偏向パターン２７の中心（重心）の位置、あるいは偏向パターン２７の最も大きい面積が属する画素２９をその偏向パターン２７が属する画素２９とすればよい。

また、偏向パターン２７の配置を決定する際、導光板２２内の全サンプリング領域３１で偏向パターン２７の分布がσn／μn≦０.１５４を満足していることが望ましいが、少なくとも導光板２２から任意に抽出した複数のサンプリング領域３１において偏向パターン２７の分布がσn／μn≦０.１５４を満足していればよい。例えば、全サンプリング領域３１の適当な割合、例えば５０％がσn／μn≦０.１５４を満足すればよい。

液晶表示装置１１の組み立て時には、液晶パネル１４と導光板２２の位置ずれが起きる恐れがある。このような位置ずれの影響を小さくするためには、上記のように偏向パターンをランダムにばらつかせて配置する一方、画素相当領域内においては偏向パターンをほぼ均一に分布させておくことが望ましい。

なお、実施例１では、網膜照度が９００ｔｄのデータから画面のぎらつきが観測されない範囲、つまりコントラストＰの逆数が４.６以上であることから、σc／μc≦０.１５４を求めた。しかし、液晶表示装置１１又は面光源装置１２に求められる性能は、液晶表示装置１１又は面光源装置１２が組み込まれる商品の種類により異なることが考えられるので、それぞれの液晶表示装置毎に最適な値を設定すればよい。

実施例１の変形例としては、導光板２２の全面で画素２９内に含まれる偏向パターン２７の平均個数μn及び標準偏差σnが変化しないようにしてもよい。例えば、任意の画素相当領域においてμnが１０個、σnが１.３個となるように偏向パターン２７を配置すれば、導光板２２内の全サンプリング領域３１において、σn／μn＝０.１３≦０.１５４となり、画面のぎらつきのない良好な画像を得ることができる。

実施例１の別な変形例としては、導光板２２の全体を見たときに、画素２９に含まれる偏向パターン２７の平均個数μnと標準偏差σnの関係がσn／μn≦０.１５４の関係を満足していなくても、各サンプリング領域３１内でみたときに、σn／μn≦０.１５４の関係を満足していればよい。例えば、サンプリング領域３１の大きさが４ｍｍ角で、各サンプリング領域３１内に縦横各２３個の画素２９が並ぶように設定した導光板２２においては、各画素２９に含まれる偏向パターン２７の数が１０〜３０個で、導光板２２全体でのσn／μnが０.３程度であるが、各サンプリング領域３１内でσn／μn≦０.１５４を満足していれば、観察者はぎらつきのない良好な画像を見ることができる。

実施例２の液晶表示装置の全体的な構成は、実施例１の場合と同様であるので、実施例１と同一部分については同一の符号を用いて説明する。実施例２においては、偏向パターン２７の平均パターン間隔Samp＿Ａと液晶パネル１４の画素ピッチｐとの比が、
Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８
を満たすようにしている。例えば、画素ピッチｐを１６０μｍ、平均パターン間隔Samp＿Ａを４４.８μｍ以下とすればよい。

ここで、偏向パターン２７の平均パターン間隔Samp＿Ａとは、導光板２２のパターン面２６を一辺がＫ（例えば５〜１０ｍｍ）の正方形領域（サンプリング領域３１と同じである必要はない。）に区切ったとき、その正方形領域内にＭ個の偏向パターン２７が含まれているとすれば、その正方形領域における偏向パターン２７の平均パターン間隔は、
Samp＿Ａ＝Ｋ／（√Ｍ）
で定義される。この平均パターン間隔Samp＿Ａの意味するところは、
（Samp＿Ａ）^２×Ｍ＝Ｋ^２
から明らかなように、当該正方形領域における偏向パターン２７の中心間の平均的な距離である。

図１９は実施例２の根拠を説明する図である。図１９は、実施例１の図１４、図１５で説明したような配置方法で偏向パターン２７を配置した液晶表示装置を用いて平均パターン間隔と画素ピッチとの比Samp＿Ａ／ｐの値の異なるサンプルを作製し、その輝度ばらつきσc／μcの値を測定した結果をまとめたものである。この図から分かるように、平均パターン間隔と画素ピッチとの比Samp＿Ａ／ｐと輝度ばらつきσc／μcとの間には一定の関係が認められた。そして、図１９の実測結果によれば、平均パターン間隔と画素ピッチとの比Samp＿Ａ／ｐが０.２８以下であれば、輝度ばらつきがσc／μc≦０.１５４を満足することが分かる。

よって、実施例２の液晶表示装置においては、所定の大きさの各正方形領域において平均パターン間隔Samp＿Ａと画素ピッチｐの比が、Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８となるように偏向パターン２７の配列密度を決定することにより、実施例１の場合と同様に画面のぎらつきを抑制して良好な画像を表示させることができる。

実施例３の液晶表示装置の全体的な構成は、実施例１の場合と同様であるので、実施例１と同一部分については同一の符号を用いて説明する。図２０は実施例３の液晶表示装置に用いられる面光源装置１２を表わした斜視図であって、光源２３としては点光源が用いられている。この面光源装置１２においては、光源２３からある偏向パターン２７までの距離をＲｐ、その偏向パターン２７のパターン面２６への投影面積（平面的に見た面積）をＳ、その偏向パターン位置における導光板２２の厚みをｄとするとき、あるサンプリング領域３１において、各画素に含まれるすべての偏向パターン２７のＳ／（Ｒｐ×ｄ）の平均値を求めたものをμα、標準偏差をσαとする。そして、少なくともいくつかのサンプリング領域３１について、
σα／μα≦０.１５４ …数式（１１）
となるようにしている。

一般に光源として点光源を用いた面光源装置では、場所によらず均一な出射光量を得るには、（パターン密度／導光板２２の厚みｄ）は光源に比較的近い場所では光源からの距離に対して線形的に増加し、光源から遠いところでは線形関係を超えて増加する（例えば、特許第３１５１８３０号公報参照。）導光板２２のパターン面２６では、光源２３を中心とする同心円上に偏向パターン２７を離散的に配置し、光源２３の近傍では偏向パターン２７のパターン密度が比較的小さく、光源２３から離れるに従ってパターン密度が次第に大きくなるようにしている。また、光源２３の近傍では偏向パターン２７のパターン密度は光源２３からの距離Ｒｐと導光板２２の厚みｄの積Ｒｐ×ｄに比例し、光源から比較的遠いところでは、積Ｒｐ×ｄを超えて増加するように形成されている。第３１５１８３０号の枠内では、面光源装置は、均一に出射することが仮定されているため、パターンが出射するパターン単位面積あたりの光量は、パターン密度の逆数に比例する。そのため、液晶表示装置の各画素の輝度は、画素内に入るパターンの投影面積Ｓにパターン密度の逆数を掛けたものに比例する。従って、少なくとも光源２３の近傍においては、各画素２９の輝度は、
Ｓ／（パターン密度）＝Ｓ／（Ｒｐ×ｄ）
に比例している。よって、サンプリング領域３１で求めた上記σα／μαは、少なくとも光源近傍では、液晶表示装置の各画素の輝度ばらつきσc／μcに等しいことになり、このσα／μαの値を０.１５４以下となるようにすれば、実施例１から明らかなように輝度ばらつきを小さくして画面のぎらつきを観察できないようにすることができる。また、光源２３から離れたところでは、偏向パターン２７のパターン密度が大きいため数式（１１）が自動的に満たされ、画面のぎらつきは生じにくい。

図２１及び図２２に示したものは、この面光源装置１２のパターン面２６に形成される種々の形状の偏向パターン２７であって、いずれも向かって左側に光源２３が位置している。図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す偏向パターン２７はパターン面２６を三角柱状に窪ませて形成されたものであって、図２１（ａ）はその斜視図、図２１（ｂ）はその断面図、図２１（ｃ）はその平面図である。図２１（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す偏向パターン２７はパターン面２６を断面三角形状に窪ませ、かつ、長さ方向に沿って湾曲させたものであって、図２１（ｄ）はその斜視図、図２１（ｅ）はその断面図、図２１（ｆ）はその平面図である。図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す偏向パターン２７はパターン面２６を三角柱状に窪ませて形成されたものであって、その光源側に隣接させて三角柱状の凸部３４が形成されている。図２２（ａ）はこの偏向パターン２７及び凸部３４の斜視図、図２２（ｂ）はその断面図、図２２（ｃ）はその平面図である。図２２（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示す偏向パターン２７はパターン面２６を断面三角形状に窪ませ、かつ、長さ方向に沿って湾曲させたものであって、その光源側に隣接させて湾曲しいた断面三角形状の凸部３４が形成されている。図２２（ｄ）はこの偏向パターン２７及び凸部３４の斜視図、図２２（ｅ）はその断面図、図２２（ｆ）はその平面図である。

図２１及び図２２に示した各偏向パターン２７の光源側の傾斜面の幅Ｗｐは、０.７〜２.７５μｍとなっており、偏向パターン２７の長さＬｐは１〜２１μｍとなっている。偏向パターン２７はこれらの形状のものを混在させても差し支えなく、また、偏向パターン２７の光源側の傾斜面の幅Ｗｐや偏向パターン２７の長さＬｐは上記数値の範囲内でばらつかせてもよい。ただし、各偏向パターン２７は、平均パターン間隔Samp＿Ａが画素ピッチｐの０.２８倍以下となるようにランダムに配置されている。例えば、画素ピッチがｐ＝１６０μｍの場合には、平均パターン間隔をSamp＿Ａ≦４４.８μｍとしている。

この実施例においては、上記のように光源２３の近傍では偏向パターン２７のパターン密度が小さく、光源２３から遠くなるに従って偏向パターン２７のパターン密度が大きくなっているが、具体的には図２３に示すように偏向パターン２７を配列している。図２３（ａ）は光源２３の近傍での画素２９における偏向パターン２７の配置を示す図である。図２３（ｂ）は光源２３からやや離れた箇所の画素２９における偏向パターン２７の配置を示す図である。光源２３の近傍では、図２３（ａ）に示すように、一つの画素２９あたりの偏向パターン２７の数を少なくし、一つの偏向パターン２７のパターン面積Ｓも小さくしている。光源２３から離れるに従って、例えば図２３（ｂ）に示すように、一つの画素２９あたりの偏向パターン２７を次第に多くし、一つの偏向パターン２７のパターン面積Ｓも次第に大きくしている。

さらに、サンプリング領域３１内で各偏向パターン２７の（投影面積Ｓi）／（光源からの距離Ｒｐi×導光板の厚みｄ）を求め、その分布を調べて図２４のようなヒストグラムを得た（なお、ｉは偏向パターン２７につけた連続番号）。このヒストグラムから得たσα／μαの値が０.１５４よりも大きい場合には、σα／μαが小さくなるように偏向パターン２７を再配列させた。この結果、σα／μαは約０.１０１となった。

図２５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すものは、実施例３の変形例である。これらは導光板２２の厚みｄが一定でない場合について示している。ここには種々の断面形状の導光板２２を示しているが、いずれも導光板２２の厚みｄが最も大きな箇所が０.８ｍｍとなっており、光源２３から離れた部分では、光源２３から遠くなるに従って導光板２２の厚みが薄くなっている。

この場合には、サンプリング領域３１を例えば１辺５ｍｍの正方形領域とし、この中で各偏向パターン２７についてＳi／（Ｒｐi×ｄi）を求め、その平均値μαに対する標準偏差σαの比が０.１５４以下となるようにした。ここで、Ｓiは各偏向パターン２７の投影面積、Ｒｐiは偏向パターン２７の光源２３からの距離、ｄiは偏向パターン２７のある位置における導光板２２の厚みである。このような変形例では、光源２３から離れるに従って距離Ｒｐiは大きくなるが、導光板２２の厚みｄiは小さくなっているので、実施例３の場合ほど偏向パターン２７の面積Ｓiを変化させる必要がない。

実施例４として説明するものは、本発明にかかる面光源装置１２を用いた全両面表示タイプの液晶表示装置である。図２６（ａ）に示す両面表示タイプの液晶表示装置４１は、導光板２２の光出射面に対向させて液晶パネル１４を配置し、液晶パネル１４の前面に半透過半反射フィルム４２を設けたものである。この液晶表示装置４１によれば、面光源装置１２の光出射面から出た光は液晶パネル１４を透過し、液晶パネル１４を透過した光の半分は半透過半反射フィルム４２を透過し、液晶表示装置４１の前面側で画像が認識される。また、半透過半反射フィルム４２で反射された残り半分の光は、液晶パネル１４及び導光板２２を透過して液晶表示装置４１の背面側で画像が認識される。なお、半透過半反射フィルム４２は、前面側のガラス基板の内面に設けてもよく、この場合には半透過半反射電極であってもよい。

また、図２６（ｂ）に示す分割型両面表示タイプの液晶表示装置４３は、導光板２２の光出射面に対向させて液晶パネル１４を配置し、液晶パネル１４の前面の片側半分の領域に反射フィルム４４を設けたものである。この液晶表示装置４３によれば、反射フィルム４４の設けられていない領域で面光源装置１２の光出射面から出た光は、液晶パネル１４を透過し、液晶表示装置４１の前面側で画像が認識される。また、反射フィルム４４の設けられている領域で面光源装置１２の光出射面から出た光は、液晶パネル１４を透過して反射フィルム４４で反射され、液晶パネル１４及び導光板２２を透過して液晶表示装置４１の背面側で画像が認識される。なお、反射フィルム４４は、前面側のガラス基板の内面に設けてもよく、この場合には反射電極であってもよい。

これらの液晶表示装置４１、４３によれば、画面のぎらつきが少ない、かつモアレ縞の生じにくい両面表示タイプの液晶表示装置を得ることができる。

本発明の液晶表示装置は種々の機器に組み込むことができる。例えば、図２７（ａ）（ｂ）は本発明の液晶表示装置４６を組み込まれた折り畳み式の携帯電話４５を表わしている。携帯電話４５は、テンキー等を備えた操作部４８と両面表示タイプの液晶表示装置４６を備えてた表示部４９とが回動可能に連結されていて開閉可能となっている。表示部４９に組み込まれた液晶表示装置４６は、一方の表示面４７ａが表示部４９の外面側に露出しており、他方の表示面４７ｂが内面側に露出しており、いずれからでも画像を見ることができる。

図２８（ａ）（ｂ）は本発明の液晶表示装置５２を組み込まれた携帯用小型情報端末５１を表わしている。小型情報端末５１は、入力キー等を備えた入力部５４と両面表示タイプの液晶表示装置５２を備えてた表示部５５とが回動可能に連結されていて開閉可能となっている。表示部５５９に組み込まれた液晶表示装置５２は、一方の表示面５３ａが表示部５５の外面側に露出しており、他方の表示面５３ｂが内面側に露出しており、いずれからでも画像を見ることができる。

また、図示しないが、液晶表示装置としては片面表示型のものを組み込んでいてもよい。

このように携帯電話や情報端末等の携帯用機器に本発明の液晶表示装置を組み込むことにより、使用者が画面のぎらつきを感じることなく良好な画像を見ることができる。さらに、ぎらつき防止用の拡散シートやプリズムシートなどを組み込む必要がないため、組み立て時の部品数の削減、およびそれに伴う工程を短縮でき、コストを削減することができる。

図１は、本発明の実施例１による液晶表示装置の分解斜視図である。 図２は、同上の液晶表示装置の概略断面図である。 図３は、導光板のパターン面に形成された偏向パターンの配置を説明するための模式図である。 図４は、ぎらつきの発生している液晶表示装置の画面の約１ｃｍ四方の領域を拡大した図である。 図５は、液晶パネルを前面から見た模式図である。 図６（ａ）はランダムに配置された偏向パターンを示す図、図６（ｂ）は規則的に配列された画素を示す図、図６（ｃ）は偏向パターンと画素を重ね合わせた図、図６（ｄ）は各画素の輝度を表わした図である。 図７は、人の眼の視覚特性を表わした図である。 図８（ａ）は輝度が一方向に沿って正弦波状に変化した光パターンを表わした図、図８（ｂ）はその輝度変化を表わしたグラフである。 図９は、数式（７）で表わされた輝度ばらつきσc／μcとコントラストＰの逆数との関係を表わした図である。 図１０は、導光板のパターン面の有効領域を複数のサンプリング領域に区分けした状態と、一つのサンプリング領域を示す図である。 図１１は、サンプリング領域内の各画素内に含まれる偏向パターンのパターン数と、その出現頻度との関係を表わした図である。 図１２は、サンプリング領域の大きさを説明するための図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、偏向パターンを規則的に配列した場合にモアレ縞が発生する理由を説明する図である。 図１４は、モアレ縞が発生しないように偏向パターンを配列する方法を説明する図である。 図１５は、偏向パターンが重なり合ったときの処理方法を説明する図である。 図１６は、実施例１の液晶表示装置の具体例を表わした概略模式図である。 図１７（ａ）は、光源近傍のサンプリング領域において１画素内に含まれる偏向パターンの平均個数μnの出現頻度の分布を表わしたヒストグラムであり、図１７（ｂ）は、光源から遠くのサンプリング領域において１画素内に含まれる偏向パターンの平均個数μnの出現頻度の分布を表わしたヒストグラムである。 図１８（ａ）はストライプ配列された画素を示す図、図１８（ｂ）はデルタ配列された画素を示す図である。 図１９は、実施例２の根拠を説明する図である。 図２０は、実施例３の液晶表示装置に用いられる面光源装置を表わした斜視図である。 図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例３の面光源装置のパターン面に形成されるある形状の偏向パターンの斜視図、断面図及び平面図であり、図２１（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、異なる形状の偏向パターンの斜視図、断面図及び平面図である。 図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例３の面光源装置のパターン面に形成されるさらに異なる形状の偏向パターンの斜視図、断面図及び平面図であり、図２２（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、さらに異なる形状の偏向パターンの斜視図、断面図及び平面図である。 図２３（ａ）は光源の近傍における偏向パターンの分布を示す概略図、図２３（ｂ）は光源から離れた位置における偏向パターンの分布を示す概略図である。 図２４は、サンプリング領域内での偏向パターンの（投影面積Ｓi）／（光源からの距離Ｒｐi×導光板の厚みｄ）の分布を示すヒストグラムである。 図２５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ実施例３の変形例による面光源装置を示す断面図である。 図２６（ａ）は、本発明にかかる両面表示タイプの液晶表示装置を示す概略断面図、図２６（ｂ）は異なる両面表示タイプの液晶表示装置を示す概略断面図である。 図２７（ａ）（ｂ）は、本発明の液晶表示装置を組み込まれた折り畳み式の携帯電話を示す斜視図である。 図２８（ａ）（ｂ）は、本発明の液晶表示装置を組み込まれた携帯用小型情報端末を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 液晶表示装置
１２ 面光源装置
１４ 液晶パネル
１６ ガラス基板
１７ 液晶
１８ ガラス基板
２０ ブラックマトリクス
２２ 導光板
２３ 光源
２４ 光入射面
２５ 光出射面
２６ パターン面
２７ 偏向パターン
２８ 光反射板
２９ 画素
３０ 絵素
３１ サンプリング領域
３２ 画素相当領域
３３ バッファ領域
３４ 凸部
４１ 液晶表示装置
４２ 半透過半反射フィルム
４３ 液晶表示装置
４４ 反射フィルム
４５ 携帯電話
４６ 液晶表示装置
５１ 小型情報端末
５２ 液晶表示装置

Claims (8)

1. 光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記光出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素に対向するそれぞれの領域に含まれる偏向パターンの数の平均値をμn、標準偏差をσnとするとき、それらの比が、
   ０＜σn／μn≦０.１５４
   を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記光出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   前記光出射面と対向する面のうち一辺の長さがＫのある部分正方形領域において、当該部分正方形領域に含まれる偏向パターンの数をＭとするときに、
   Samp＿Ａ＝Ｋ／（√Ｍ）
   で定義される平均パターン間隔と前記液晶パネルの画素ピッチｐとの比が、
   Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８
   を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 点状の光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板と、前記出射面から出射された光により照明される液晶パネルとを備えた液晶表示装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   偏向パターンの前記光出射面への投影面積をＳ、前記光源から偏向パターンまでの距離をＲｐ、偏向パターンの位置における導光板の厚みをｄとするとき、
   前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素に対向するそれぞれの領域に含まれる各偏向パターンについての
   Ｓ／（Ｒｐ×ｄ）
   を前記領域に含まれるすべての偏向パターンについて足し合わせたものの平均値をμα、標準偏差をσαとするとき、それらの比が、
   ０＜σα／μα≦０.１５４
   を満たしていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記偏向パターンどうしの最小間隔は、前記光源方向と直交する方向よりも前記光源方向と平行な方向の間隔の方が大きいことを特徴とする、請求項１〜３に記載の液晶表示装置。
5. 光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた面光源装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、各画素相当領域に含まれる偏向パターンの数の平均値をμn、標準偏差をσnとするとき、それらの比が、
   ０＜σn／μn≦０.１５４
   を満たしていることを特徴とする面光源装置。
6. 光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた液晶表示装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   前記光出射面と対向する面のうち一辺の長さがＫのある部分正方形領域において、当該部分正方形領域に含まれる偏向パターンの数をＭとするときに、
   Samp＿Ａ＝Ｋ／（√Ｍ）
   で定義される平均パターン間隔と画素相当領域のピッチｐとの比が、
   Samp＿Ａ／ｐ≦０.２８
   を満たしていることを特徴とする面光源装置。
7. 点状の光源と、内部に導入された前記光源の光を光出射面に向けて偏向させるための偏向パターンが形成された導光板とを備えた面光源装置において、
   前記偏向パターンは、前記導光板の光出射面と対向する面上にその面上の二つの独立な成分についてランダムとなるようにして配置され、
   偏向パターンの前記光出射面への投影面積をＳ、前記光源から偏向パターンまでの距離をＲｐ、偏向パターンの位置における導光板の厚みをｄとするとき、
   前記光出射面と対向する面のうちある部分領域において、前記液晶パネルの各画素相当領域に含まれる各偏向パターンについての
   Ｓ／（Ｒｐ×ｄ）
   を前記領域に含まれるすべての偏向パターンについて足し合わせたものの平均値をμα、標準偏差をσαとするとき、それらの比が、
   ０＜σα／μα≦０.１５４
   を満たしていることを特徴とする面光源装置。
8. 請求項１、２又は３に記載の液晶表示装置を用いた情報機器。

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