JP2011197295A - 光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板、光制御板ユニットを提供する。
【解決手段】光制御板ユニット４０は、板厚方向に順に設けられる第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２を備える。各光制御板の上面にそれぞれ複数形成されている第１の凸状部４３_１及び第２の凸状部４３_２の延在方向は略平行であり、第２の凸状部の輪郭形状は直角三角形であり、第１の凸状部の断面で第１の凸状部の両端をとおる軸線をｘ軸としｘ軸に直交する軸線をｚ軸とし、第１の凸状部のｘ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、第１の凸状部の輪郭形状が、−０．４７５ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５ｗ_ａにおいて、０．９５ｚ_０（ｘ）≦ｚ（ｘ）≦１．０５ｚ_０（ｘ）を満たすｚ（ｘ）で表される。ただし、ｚ_０（ｘ）は下記式を満たす。

（式（１）中、ｋ＝１〜８に対する各Ｃ_２ｋは所定の定数である。）
【選択図】図２

Description

本発明は、光制御板、光制御板ユニット、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。

液晶テレビといった透過型画像表示装置の一例である直下型画像表示装置として、透過型画像表示部の背面側に光源が配置されたものが広く用いられている。

かかる直下型画像表示装置としては、光源からの光を均一に分散させて透過型画像表示部を均一に照明できることが望ましく、このため光源と透過型画像表示部との間には、光源側から入射した光を、透過型画像表示部に向けて拡散照射する機能を有する一枚の光拡散板といった光制御板が配置されて用いられている（例えば特許文献１：特開２００４−１２７６８０号公報参照）。なお、光源から出力された光は光制御板により面状の光として出射されるため、光源と光制御板とは面光源装置を構成していることになる。

特開２００４−１２７６８０号公報

近年、透過型画像表示装置の薄型化や省電力化に伴い、光源間の距離が大きくなる一方、光源と光制御板との間の距離が近くなってきている。そのため、従来の光拡散板といった光制御板で光を拡散照射しても、十分な輝度均斉度が得られない場合があった。

そこで、本発明は、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板、光制御板ユニット、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。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究し、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板の表面形状を見出して、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る光制御板は、第１の面から入射した光が第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能な光制御板であって、第１の方向に延在すると共に、第１の方向に略直交する第２の方向に並列配置された複数の凸状部が第２の面に形成されており、凸状部の第１の方向に略直交する直交断面において、凸状部の両端をとおる軸線をｘ軸とし、ｘ軸上において両端の中心をとおりｘ軸に直交する軸線をｚ軸とし、凸状部のｘ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、直交断面における凸状部の断面形状が、−０．４７５×ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５×ｗ_ａにおいて、下記式（１）を満たすｚ（ｘ）で表されることを特徴とする。

ただし、式（１）において、

（式(２)中、Ｃ_２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ_４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ_６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ_８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ_１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ_１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ_１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ_１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８）

この構成では、凸状部が上記ｚ（ｘ）で表される輪郭形状を有することから、光制御板から出射される光の正面方向における輝度均斉度をより高くすることが可能である。

本発明に係る光制御板は、透明材料からなり、凸状部の屈折率は１．５６以上１．６２以下であるものとすることができる。

また、本発明に係る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、第１の方向に延在しており第１の方向に略直交する第２の方向に並列配置された複数の第１の凸状部が第２の面に形成されている第１の光制御板と、第３の面から入射された光を第３の面と反対側に位置する第４の面から出射可能であり、且つ、第３の方向に延在しており第３の方向に略直交する第４の方向に並列配置された複数の第２の凸状部が第４の面に形成されている第２の光制御板と、を備え、第２の光制御板は第１の光制御板上に、第２の光制御板の第３の面が第１の光制御板の第２の面側に位置しており第３の方向が第１の方向に略平行であるように、設けられており、第２の凸状部の延在方向に略直交する断面における第２の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の三角形であり、第１の凸状部の延在方向に略直交する直交断面において第１の凸状部の両端を通る軸線をｘ軸とし、ｘ軸上において両端間の中心をとおりｘ軸に直交する軸線をｚ軸とし、第１の凸状部におけるｘ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、直交断面において第１の凸状部の輪郭形状は、−０．４７５×ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５×ｗ_ａにおいて下記式（３）を満たすｚ（ｘ）で表される、ことを特徴とする。

ただし、式（３）において、

（式(４)中、Ｃ_２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ_４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ_６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ_８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ_１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ_１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ_１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ_１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８）

上記光制御板ユニットでは、上述した断面の輪郭形状を有する第１及び第２の凸状部が第１及び第２の光制御板に形成されており、第２の光制御板が第１の光制御板上に、第３の面が第２の面側に位置し且つ第１及び第３方向が略平行になるように設けられている。そのため、光制御板ユニットから出射される光の正面方向における輝度均斉度をより高くすることが可能である。

また、本発明に係る光制御板ユニットにおいては、第２の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の二等辺三角形である、とすることができる。

更に、本発明に係る光制御板ユニットにおいては、第１の光制御板は透明材料からなり、第１の凸状部の屈折率は１．５６以上１．６２以下である、とすることができる。

本発明に係る面光源装置は、本発明に係る光制御板と、互いに離間して配置されており、上記光制御板に光を供給する複数の光源と、を備える、ことを特徴とする。或いは、本発明に係る面光源装置は、本発明に係る光制御板ユニットと、互いに離間して配置されており、上記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、を備えることを特徴とする。

これらの面光源装置は、本発明に係る光制御板又は光制御板ユニットを備えているので、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出射することができる。

本発明に係る透過型画像表示装置は、本発明に係る光制御板と、互いに離間して配置されており、光制御板に光を供給する複数の光源と、複数の光源から出力され光制御板を通過した光によって照明される透過型画像表示部と、を備えることを特徴とする。或いは、本発明に係る透過型画像表示装置は、本発明に係る光制御板ユニットと、互いに離間して配置されており、上記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、複数の光源から出力され上記光制御板ユニットを通過した光によって照明される透過型画像表示部と、を備えることを特徴とする。

これらの透過型画像表示装置では、本発明に係る光制御板又は光制御板ユニットを備えているので、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光で透過型画像表示部を照明することができる。よって、品質の良い画像を表示可能である。

本発明によれば、正面方向において、より高い輝度均斉度を実現可能な光制御板又は光制御板ユニット並びにその光制御板又は光制御板ユニットを含む面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することができる。

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に示した透過型画像表示装置に用いられる光制御板ユニットの斜視図である。 第１の光制御板が有する凸状部の輪郭形状の一例を示す図面である。 第１の光制御板が有する凸状部の輪郭形状が満たす条件を示す図面である。 第２の光制御板が有する凸状部の輪郭形状の一例を示す図面である。 本発明に係る透過型画像表示装置の他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の光制御板、光制御板ユニット、面光源装置及び透過型画像表示装置の実施形態について説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、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。

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は、透過型画像表示装置を分解して示している。

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。

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及び偏光板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。

面光源装置２０は、いわゆる直下型の面光源装置であり、ｘ方向に並列配置された複数の光源３１を含む光源部３０を有する。各光源３１はｙ方向に延在している線状光源であり、蛍光ランプ（冷陰極線ランプ）のような直管状のものが例示される。通常、光源３１は、光源３１の延在方向が透過型画像表示装置１の画面の長手方向になるように配置される。複数の光源３１は各光源３１の中心軸線が同一の平面内に位置するように間隔をあけて配置されており、隣接する２光源３１，３１の中心軸線間の距離をＬ_ｘとした場合、距離Ｌ_ｘは、例えば１０ｍｍ〜１５０ｍｍである。ここでは、光源３１は線状としたが、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような点状光源などを用いることも可能である。

複数の光源３１は、図１に示すように、ランプボックス３２内に配置されていることが好ましく、ランプボックス３２の内面３２ａは、光反射面として形成されていることが好ましい。これにより、各光源３１から出力された光が透過型画像表示部１０側に確実に出力されるため、各光源３１からの光を効率的に利用することができる。本実施形態では、光源部３０は、上記構成のランプボックス３２を有するものとして説明する。

面光源装置２０は、光源部３０の前面側（図１中、上側）、すなわち、透過型画像表示部１０側に、光源３１に対して離間して配置された光制御板ユニット４０を有する。光制御板ユニット４０は、各光源３１の像を透過型画像表示部１０に投影しないために、光源部３０からの光を透過型画像表示部１０に向けて拡散照射するためのものである。

図２は、光制御板ユニットの構成例を示す斜視図である。本発明に係る光制御板ユニットの一実施形態である光制御板ユニット４０は、第１の光制御板４０_１と第２の光制御板４０_２とを備え、第１の光制御板４０_１と、第２の光制御板４０_２とは、この順にｚ方向に設けられている。説明の便宜のため、図１には、第１の光制御板４０_１と第２の光制御板４０_２とが、離間した状態を示しているが、第２の光制御板４０_２は、第１の光制御板４０_１に接するように第１の光制御板４０_１上に積層されていてもよい。

光制御板ユニット４０を構成する第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２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及び第２の光制御板４０_１，４０_２の平面視形状、換言すれば、光制御板ユニット４０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及び第２の光制御板４０_１〜４０_２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。

[第１の光制御板]
第１の光制御板４０_１は、略平坦な下面（第１の面）４１_１と、外側に凸である凸状部（第１の凸状部）４３_１が複数形成された上面（第２の面）４２_１とを有する板状体である。第１の光制御板４０_１は、例えば凸状部４３_１における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４０_１は、凸状部４３_１における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。

凸状部４３_１は、一方向、すなわち、図２におけるＹ１方向（第１の方向）に延びており、Ｙ１方向に略直交するＸ１方向（第２の方向）に並列配置されている。図２に示した凸状部４３_１のピッチや個数は、第１の光制御板４０_１の構成を説明するための便宜的なものである。複数の凸状部４３_１のピッチや個数は、光制御板ユニット４０を適用する透過型画像表示装置１の画素サイズや画面サイズ等に応じて決めることができる。

凸状部４３_１の断面の輪郭形状（以下、断面形状とも称す）は、複数の凸状部４３_１間でほぼ同一である。また、凸状部４３_１の断面形状は、凸状部４３_１の延在方向においてほぼ均一である。隣接する２つの凸状部４３_１，４３_１の端４３ａ_１，４３ａ_１はＸ１方向において同じ位置にある。第１の光制御板４０_１の厚さｄ_１は、下面４１_１と凸状部４３_１の頂部４３ｂ_１とのｚ方向の距離であり、通常は０．５ｍｍ〜５ｍｍである。

[第２の光制御板]
第２の光制御板４０_２は、略平坦な下面（第３の面）４１_２と、外側に凸である凸状部（第２の凸状部）４３_２が複数形成された上面（第４の面）４２_２とを有する板状体である。凸状部４３_２は、断面が三角形状のプリズム部である。よって、第２の光制御板４０_２は、いわゆるプリズム板である。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。

凸状部４３_２は、一方向、すなわち、図２に示すＹ２方向（第３の方向）に延びており、Ｙ２方向に略直交するＸ２方向（第４の方向）に並列配置されている。図２に示した凸状部４３_２のピッチや個数は、凸状部４３_１の場合と同様に、第２の光制御板４０_２の構成を説明するための便宜的なものである。複数の凸状部４３_２のピッチや個数は、光制御板ユニット４０を適用する透過型画像表示装置１の画素サイズや画面サイズ等に応じて決めることができる。

凸状部４３_２の断面形状は、複数の凸状部４３_２間でほぼ同一である。また、凸状部４３_２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４３_２，４３_２の端４３ａ_２，４３ａ_２はＸ２方向において同じ位置にある。第２の光制御板４０_２の厚さｄ_２は、下面４１_２と凸状部４３_２の頂部４３ｂ_２とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

[第１及び第２の光制御板の配置関係]
図２に示すように、第２の光制御板４０_２は、第１の光制御板４０_１上に、第２の光制御板４０_２の下面４１_２が第１の光制御板４０_１の上面４２_１側に位置し、且つ、凸状部４３_１の延在方向（Ｙ１方向）と凸状部４３_２の延在方向（Ｙ２方向）とが略平行になるように配置されている。この場合、複数の凸状部４３_１の配列方向（Ｘ１方向）と複数の凸状部４３_２の配列方向（Ｘ２方向）も略平行である。

第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２の間の距離ｄ_１２は、第１の光制御板４０_１の凸状部４３_１の頂部４３ｂ_１と第２の光制御板４０_２の下面４１_２との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。

光制御板ユニット４０をコンパクトなものとする観点から、ｄ_１２が０ｍｍであり、第２の光制御板４０_２の下面４１_２が第１の光制御板４０_１の凸状部４３_１の頂部４３ｂ_１に接するように配置されていてもよい。このように、第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２が接する場合には、第２の光制御板４０_２の厚さｄ_２を、第１の光制御板４０_１の厚さｄ_１より薄いものとすることが好適である。例えば、第２の光制御板４０_２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４０_１を第２の光制御板４０_２の支持台として用いることができるからである。

[第１の光制御板の凸状部]
第１の光制御板４０_１が有する凸状部４３_１について説明する。図３は、第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の一例を示す図面であり、一つの凸状部４３_１を拡大して示している。凸状部４３_１の断面形状を、図３に示すように設定した局所的なｘｚ座標系を用いて説明する。ｘｚ座標系のｘ軸はＸ１方向に平行であり、ｚ軸は板厚方向に平行である。

このｘｚ座標系のｘｚ面において、凸状部４３_１の両端４３ａ_１，４３ａ_１はｘ軸上に位置し、凸状部４３_１の断面での輪郭形状（断面形状）は、式（５）を満たすｚ（ｘ）で表される。

ただし、式（５）において、

式（６）中、ｗ_ａは凸状部４３_１のｘ軸方向の長さである。また、ｋ＝１〜８の各々に対するＣ_２，Ｃ_４，Ｃ_６，Ｃ_８，Ｃ_１０，Ｃ_１２，Ｃ_１４，Ｃ_１６は次のとおりである。
Ｃ_２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７
Ｃ_４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５
Ｃ_６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３
Ｃ_８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０
Ｃ_１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０
Ｃ_１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４
Ｃ_１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０
Ｃ_１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８

図３では、式(５)を満たす範囲内でｚ_０（ｘ）をｚ方向に所定倍（例えば１倍）だけ伸縮した形状を例示している。この場合、凸状部４３_１はｚ軸に対して対称な断面形状を有する。

なお、凸状部４３_１の断面形状は、ｚ_０（ｘ）をｚ方向に所定倍（例えば１倍）だけ伸縮した形状に限定されず、式（５）を満たしていればよい。式（５）においてｚ（ｘ）は、図４に示すように、ある幅ｗ_ａに対してｚ_０（ｘ）を決定した際に、０．９５×ｚ_０（ｘ）で表される輪郭線と、１．０５×ｚ_０（ｘ）で表される輪郭線の間の領域をとおる輪郭線で表される断面形状であればよい。

凸状部４３_１の幅ｗ_ａとしては、凸状部４３_１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４３_１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ｗ_ａとして具体的には、４１０μｍ、４００μｍ、３２５μｍ、２８０μｍ及び１００μｍが例示できる。ただし、ｗ_ａの値はこれに限定されない。

上記説明では、凸状部４３_１の断面形状が式（５）を満たすｚ（ｘ）で表されるとした。ただし、凸状部４３_１の断面形状は、−０．４７５×ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５×ｗ_ａにおいて式（５）を満たすｚ（ｘ）で表されていればよい。凸状部４３_１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。

[第２の光制御板の凸状部]
第２の光制御板４０_２が有する凸状部４３_２の形状について説明する。図５は、凸状部４３_２の形状を説明するための図面であり、凸状部４３_２の延在方向からみた第２の光制御板４０_２の側面図である。凸状部４３_２は、延在方向に略均一な形状であるため、図５に示すように、延在方向から見た側面形状は、凸状部４３_２の延在方向に略直交する断面形状に対応する。

凸状部４３_２の側面形状（或いは、断面形状）は、頂角αが略直角である略直角三角形であり、頂角を構成する二辺の長さがほぼ等しい略直角二等辺三角形であることが好ましい。ここで、頂角αは９０°が好ましいが、８０°〜１００°の範囲であればよい。隣接する２つの凸状部４３_２，４３_２のピッチＰ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４３_２の幅は、凸状部４３_２のピッチＰが上記範囲の所定の値になるように設定すればよい。

〔第１，第２の光制御板の層構成〕
第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２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及び第２の光制御板４０_１，４０_２が多層板である場合、第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２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。

かかる構成とすることにより、光源３１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及び第２の光制御板４０_１，４０_２の劣化を防止することができ、特に光源３１として蛍光ランプなどを用いた場合には、蛍光ランプからの紫外線による劣化を防止できることから、下面４１_１，４１_２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４２_１，４２_２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％〜５質量％、好ましくは１質量％〜２．５質量％である。

第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２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。

またモアレ低減のために光源３１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光源３１側の面を構成してもよいし、光源３１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。

〔構成材料〕
第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２は透明材料からなる。透明材料の屈折率は通常１．５６〜１．６２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）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。

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。

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、ベンゾフェノン計紫外線吸収剤、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。

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。

光拡散剤として通常は、第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２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。

[第１，第２の光制御板の製造方法]
第１，第２の光制御板４０_１，４０_２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。

[光制御板ユニットの配置]
上記構成の第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２を有する光制御板ユニット４０は、光源３１から第１の光制御板４０_１の下面４１_１までの距離Ｄ（図１参照）が、通常３ｍｍ〜５０ｍｍとなるように、光源３１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、Ｌ_ｘ及びＤは、Ｌ_ｘ／Ｄが２以上、さらには２．５以上である値であることが、透過型画像表示装置１及び面光源装置２０を薄くすることができる点で、好ましい。

光制御板ユニット４０は、透過型画像表示装置１及び面光源装置２０において、第１の光制御板４０_１の凸状部４３_１の延在方向（Ｙ１方向）が光源３１の延在方向（ｙ方向）と略平行になるように配置される。この場合、Ｘ１方向及びＸ２方向は、図１に示したｘ方向と略平行であり、Ｙ１及びＹ２方向はｙ方向に略平行である。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それぞれｘ方向及びｙ方向に対して±１０°程度ずれていてもよい。これは、Ｘ２方向及びＹ２方向についても同様である。

なお、図２に示した光制御板ユニット４０は、透過型画像表示装置１において、凸状部４３_１の延在方向が光源３１の延在方向と略平行であれば、凸状部４３_１の延在方向が画面の縦方向になるように配置されてもよいし、横方向になるように配置してもよい。

次に、光制御板ユニット４０の作用効果について、図１に示したように、光制御板ユニット４０を透過型画像表示装置１に適用した場合を例にして説明する。ここでは、Ｘ１方向及びＸ２方向はｘ方向に平行であるとし、Ｙ１方向及びＹ２方向ｙ方向に平行であるとする。また、凸状部４３_２の断面形状は頂角αが略直角の直角二等辺三角形とする。

光制御板ユニット４０を含む面光源装置２０及び透過型画像表示装置１では、光源部３０の各光源３１から出力された光は、直接的に又はランプボックス３２の内面３２ａで反射して光制御板ユニット４０に入射される。光制御板ユニット４０に入射した光は、第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２を順に通過することになる。

第１の光制御板４０_１の上面４１_１には上記ｚ（ｘ）で表される断面形状を有する凸状部４３_１が形成されており、第２の光制御板４０_２の上面４１_２には断面形状が直角二等辺三角形である凸状部４３_２が形成されている。そして、第２の光制御板４０_２が、第１の光制御板４０_１上に設けられており、凸状部４３_１の延在方向と凸状部４３_２の延在方向とは互いに略平行である。そのため、第１及び第２の光制御板４０_１，４０_２を有する光制御板ユニット４０は、光源３１からの光を、正面方向、すなわちｚ方向に略平行な方向において、より高い輝度均斉度を有する光として出射可能である。

光制御板ユニット４０から出射された光は、透過型画像表示部１０に照射されるので、透過型画像表示部１０は、より輝度均斉度の高い光が照明される。

面光源装置２０は、光制御板ユニット４０を有するので、光源３１から出力された光は、光制御板ユニット４０を通過して出射される。よって、面光源装置２０は、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出力することができる。そして、光制御板ユニット４０を含む透過型画像表示装置１では、より高い輝度均斉度を有する光によって透過型画像表示部１０を照明できるので、画像の表示品質の向上を図ることができる。

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。例えば、上記実施形態では、本発明に係る透過型画像表示装置及び面光源装置の一例として、光制御板ユニット４０を備えたものについて説明した。

しかしながら、図６に示すような透過型画像表示装置２及び面光源装置５０とすることもできる。図６は、本発明に係る透過型画像表示装置の他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図６では、図１の場合と同様に、透過型画像表示装置２を分解して示している。透過型画像表示装置２及び透過型画像表示装置２が有する面光源装置５０は、図１に示した透過型画像表示装置１及び面光源装置２０において、光制御板ユニット４０に代えて、光源３１からの光を透過型画像表示部１０側に拡散照射する光制御板として第１の光制御板４０_１を採用している点で相違するが、他の構成は同じである。

この構成においても、第１の光制御板４０_１が、式（５）を満たすｚ（ｘ）で表される断面形状の凸状部４３_１を有するので、第１の光制御板４０_１は、正面方向において、より高い輝度均斉度を有する光を出射可能である。その結果、面光源装置５０では、正面方向においてより高い輝度均斉度の面状の光を出力可能である。また、透過型画像表示装置２では、正面方向においてより高い輝度均斉度の面状の光で、透過型画像表示部１０を照明できるので、品質の良好な画像を表示することが可能である。

なお、第１の光制御板４０_１の凸状部４３_１の断面形状は、第２の光制御板４０_２と組み合わされて光制御板ユニット４０として用いられる場合と、図６に示すように単独で用いられる場合とで同じものとすることもできるし、式（５）を満たす範囲で異なるものとすることもできる。

更に、第１の光制御板４０_１は、複数の光源３１が配置される平面に略平行な平面内での輝度の均一性を調整する光部品であればよい。例えば、第１の光制御板４０_１は、透明材料からなる板の光の出射側に、上述した凸状部４３_１を複数有する、光学シート又は光学フィルムとすることもできる。

更に、隣接する２つの凸状部４３_１の断面形状における端４３ａ_１，４３ａ_１は凸状部４３_１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４３_１の端４３ａ_１，４３ａ_１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４３_２の配置についても同様である。

また、図１に示した光制御板ユニット４０は、透過型液晶表示部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、輝度上昇フィルム又は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４０と、透過型液晶表示部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、輝度上昇フィルム又は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。透過型画像表示装置２においても同様に、図６に示した第１の光制御板４３_１と、透過型液晶表示部１０との間に、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、輝度上昇フィルム又は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。

これまでの説明では、光源部３０が有する複数の光源３１は、間隔Ｌ_ｘでほぼ等間隔に配置されているとしたが、隣接する２光源３１，３１間の距離は異なっていても良い。この場合は、隣接する２光源３１，３１間の間隔の平均距離を使用して、光源３１間の距離と、光源３１と第１の光制御板４０_１との間の距離の比を定義することができる。

１，２…透過型画像表示装置、１０…透過型画像表示部、２０，５０…面光源装置、３０…光源部、３１…光源、４０…光制御板ユニット、４０_１…第１の光制御板（光制御板）、４０_２…第２の光制御板、４１_１…下面（第１の面）、４１_２…下面（第３の面）、４２_１…上面（第２の面）、４２_２…上面（第４の面）、４３_１…凸状部（第１の凸状部）、４３_２…凸状部（第２の凸状部）、４３ａ_１，４３ａ_１…第１の凸状部の端、４３ａ_２，４３ａ_２…第２の凸状部の端。

Claims (9)

1. 第１の面から入射した光が前記第１の面と反対側に位置する第２の面から出射可能な光制御板であって、
   第１の方向に延在すると共に、前記第１の方向に略直交する第２の方向に並列配置された複数の凸状部が前記第２の面に形成されており、
   前記凸状部の前記第１の方向に略直交する直交断面において、前記凸状部の両端をとおる軸線をｘ軸とし、前記ｘ軸上において前記両端の中心をとおり前記ｘ軸に直交する軸線をｚ軸とし、前記凸状部のｘ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、前記直交断面における前記凸状部の断面形状が、−０．４７５×ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５×ｗ_ａにおいて、下記式（１）を満たすｚ（ｘ）で表される、
   ことを特徴とする光制御板。
   

   

   
   ただし、前記式（１）において、
   

   

   
   （式(２)中、Ｃ_２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ_４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ_６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ_８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ_１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ_１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ_１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ_１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８）
2. 前記光制御板は透明材料からなり、
   前記凸状部の屈折率は１．５６以上１．６２以下である、
   ことを特徴とする請求項１記載の光制御板。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光制御板と、
   互いに離間して配置されており、前記光制御板に光を供給する複数の光源と、
   を備える、
   ことを特徴とする面光源装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の光制御板と、
   互いに離間して配置されており、前記光制御板に光を供給する複数の光源と、
   複数の前記光源から出力され前記光制御板を通過した光によって照明される透過型画像表示部と、
   を備える、
   ことを特徴とする透過型画像表示装置。
5. 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、第１の方向に延在しており前記第１の方向に略直交する第２の方向に並列配置された複数の第１の凸状部が前記第２の面に形成されている第１の光制御板と、
   第３の面から入射された光を前記第３の面と反対側に位置する第４の面から出射可能であり、且つ、第３の方向に延在しており前記第３の方向に略直交する第４の方向に並列配置された複数の第２の凸状部が前記第４の面に形成されている第２の光制御板と、
   を備え、
   前記第２の光制御板は前記第１の光制御板上に、前記第２の光制御板の前記第３の面が前記第１の光制御板の前記第２の面側に位置しており前記第３の方向が前記第１の方向に略平行であるように、設けられており、
   前記第２の凸状部の延在方向に略直交する断面における前記第２の凸状部の輪郭形状は、三角形状であり、
   前記第１の凸状部の延在方向に略直交する直交断面において前記第１の凸状部の両端を通る軸線をｘ軸とし、前記ｘ軸上において前記両端間の中心をとおり前記ｘ軸に直交する軸線をｚ軸とし、前記第１の凸状部における前記ｘ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、前記直交断面において前記第１の凸状部の輪郭形状は、−０．４７５×ｗ_ａ≦ｘ≦０．４７５×ｗ_ａにおいて下記式（３）を満たすｚ（ｘ）で表される、
   ことを特徴とする光制御板ユニット。
   

   

   
   ただし、前記式（３）において、
   

   

   
   （式(４)中、Ｃ_２＝０．８２８０３４７９０３３８６４７、Ｃ_４＝０．３２２１６４１０８６２５２７５、Ｃ_６＝−０．６８３４０９３８８４０８３５３、Ｃ_８＝１．２２１６４５２３２７４８１４０、Ｃ_１０＝−１．２０４３８１２５９３３７２１０、Ｃ_１２＝−０．１４０９１３８７１７８７７２４、Ｃ_１４＝１．０３３１１０８５８２１９４２０、Ｃ_１６＝−０．４７５３８８３４５５４０７０８）
6. 前記第２の凸状部の輪郭形状は、頂角が略直角の二等辺三角形であることを特徴とする請求項５に記載の光制御板ユニット。
7. 前記第１の光制御板は透明材料からなり、
   前記第１の凸状部の屈折率は１．５６以上１．６２以下である、
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の光制御板ユニット。
8. 請求項５〜７の何れか一項に記載の光制御板ユニットと、
   互いに離間して配置されており、前記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、
   を備える、
   ことを特徴とする面光源装置。
9. 請求項５〜７の何れか一項に記載の光制御板ユニットと、
   互いに離間して配置されており、前記光制御板ユニットに光を供給する複数の光源と、
   複数の前記光源から出力され前記光制御板ユニットを通過した光によって照明される透過型画像表示部と、
   を備える、
   ことを特徴とする透過型画像表示装置。

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