JP2012063539A - 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】点状光源からの光を十分に均一に分散させることが可能な光制御板ユニット、面光源装置を提供する。
【解決手段】面光源装置は、所定の配光特性を有する複数の点状光源と、板厚方向に設けられた第１〜第３の光制御板３０_１〜３０_３を備え、各光制御板は上面に一方向に延びる凸状部３３_１〜３３_３を複数有し、互いに平行な凸状部３３_２，３３_３と、凸状部３３_１の延在方向とは略直交し、各凸状部３３_１〜３３_３はその延在方向の直交断面で両端を通る軸線をｕ軸とした時のｕｖ座標系での輪郭形状ｖ（ｕ）が０．９５ｖ_０（ｕ）≦ｖ（ｕ）≦１．０５ｖ_０（ｕ）を満たす。ｖ_０(ｕ)は、下記式（１）を満たす。

（ｗ_ａは各凸状部３３_１〜３３_３の幅。ｈ_ａ、ｋ_ａは各凸状部３３_１〜３３_３に対する定数。）
【選択図】図５

Description

本発明は、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。

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１２に示すように、透過型画像表示部１０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。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。

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１０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１０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１０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。

特開平７−１９８９１３号公報

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。

しかし、従来の面光源装置が有する光制御板は、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。

そこで、本発明は、点状光源からの光を十分に均一に分散させることが可能な面光源装置、光制御板ユニット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、を備える。本発明に係る面光源装置が有する点状光源は、光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉ_ｍａｘを有する配光特性であって、（Ａ）出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ_０が、
０．１２×Ｉ_ｍａｘ≦Ｉ_０≦０．２０×Ｉ_ｍａｘ
を満し、（Ｂ）出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、及び、（Ｃ）出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／４となる出射角度が４７．５°以上５７．５°以下である、配光特性を有する。また、本発明に係る面光源装置が有す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、一方向に延在しておりその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３の光制御板を備える。そして、（Ｄ）第１の光制御板、第２の光制御板及び第３の光制御板は、第３の光制御板が第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、（Ｅ）第３の光制御板の第１の面が、第２の光制御板の第２の面側に位置しており、（Ｆ）第２の光制御板が有する凸状部の延在方向と第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略平行であり、（Ｇ）第１の光制御板が有する凸状部の延在方向と第２又は第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略直交している。また、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、ｕ軸上において当該両端間の中心をとおりｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対してｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、上記断面において第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（１）を満たすｖ（ｕ）で表される。

ただし、式（１）において、

（式（２）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式(２)において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である）

この構成では、第２の光制御板を通過した光は第３の光制御板に入射されて出射されることになる。第１の光制御板の凸状部が上述した断面形状を有するので、第１の光制御板は、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。同様に、第２及び第３の光制御板の各々の凸状部が上述した断面形状を有することから、第２及び第３の光制御板は、点状光源上に、第２及び第３の光制御板の凸状部の延在方向を略平行にして配置した場合、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、本発明に係る面光源装置では、第１の光制御板の凸状部の延在方向と、第２又は第３の光制御板の凸状部の延在方向とが略直交するように、第１の光制御板と、第２及び第３の光制御板の組とが配置されている。そのため、光制御板ユニットに入射された点状光源の光は、第１の光制御板と、第２及び第３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、上記面光源装置は、点状光源の光を、均一に分散し、面状の光であって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することが可能である。

本発明に係る面光源装置では、第１〜第３の光制御板の各々が有する第１の面は略平坦である、とすることができる。

本発明に係る透過型画像表示装置は、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、光制御板ユニット上に設けられており、光制御板ユニットから出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部と、を備える。本発明に係る透過型画像表示装置が有する点状光源は、光の出射角度が７０°以上８０°以下の範囲に最大出射光強度Ｉ_ｍａｘを有する配光特性であって、（ａ）出射角度が０°の場合の出射光強度Ｉ_０が、
０．１２×Ｉ_ｍａｘ≦Ｉ_０≦０．２０×Ｉ_ｍａｘ
を満し、（ｂ）出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／２となる出射角度が６０°以上７０°以下であり、及び、（ｃ）出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／４となる出射角度が４７．５°以上５７．５°以下である、配光特性を有する。また、本発明に係る透過型画像表示装置が有す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、一方向に延在しておりその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３の光制御板を備える。そして、（ｄ）第１の光制御板、第２の光制御板及び第３の光制御板は、第３の光制御板が第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、（ｅ）第３の光制御板の第１の面が、第２の光制御板の第２の面側に位置しており、（ｆ）第２の光制御板が有する凸状部の延在方向と第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略平行であり、（ｇ）第１の光制御板が有する凸状部の延在方向と第２又は第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略直交している。また、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、ｕ軸上において当該両端間の中心をとおりｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対してｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、上記断面において第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（３）を満たすｖ（ｕ）で表される。

ただし、式（３）において、

（式（４）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式(４)において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。）

この透過型画像表示装置では、第２の光制御板を通過した光は第３の光制御板に入射されて出射されることになる。第１の光制御板の凸状部が上述した断面形状を有するので、第１の光制御板は、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。同様に、第２及び第３の光制御板の各々の凸状部が上述した断面形状を有することから、第２及び第３の光制御板は、点状光源上に、第２及び第３の光制御板の凸状部の延在方向を略平行にして配置した場合、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、本発明に係る光制御板ユニットでは、第１の光制御板の凸状部の延在方向と、第２又は第３の光制御板の凸状部の延在方向とが略直交するように、第１の光制御板と、第２及び第３の光制御板の組とが配置されている。そのため、光制御板ユニットに入射された点状光源の光は、第１の光制御板と、第２及び第３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、上記光制御板ユニットは、点状光源の光を、均一に分散し、面状の光であって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することが可能である。

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、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３の光制御板を有し、第１の光制御板、第２の光制御板及び第３の光制御板は、第３の光制御板が第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、第３の光制御板の第１の面が、第２の光制御板の第２の面側に位置し、第２の光制御板が有する凸状部の延在方向と第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略平行であり、第１の光制御板が有する凸状部の延在方向と第２又は第３の光制御板が有する凸状部の延在方向とが略直交しており、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、ｕ軸上において当該両端間の中心をとおりｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対してｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、断面において第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（５）を満たすｖ（ｕ）で表される。

ただし、前記式（５）において、

（式（６）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式(６)において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。ただし、第１の光制御板の凸状部において、ｋ_ａについて−１．００以上０．２５以下の範囲から−１．００以上−０．１５以下の範囲が除かれるか、または、第２及び第３の光制御板のうちの少なくとも一方の凸状部において、ｈ_ａについて０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下の範囲から０．３２ｗ_ａ以上０．８０ｗ_ａ以下の範囲が除かれるか、もしくは、ｋ_ａについて−１．００以上０．７５以下の範囲から−１．００以上０．２３以下の範囲が除かれる。）

この構成では、第１の光制御板の第１の面から入射された光は第２の面から出射される。そして、第１の光制御板の第２の面から出射された光は第２の光制御板の第１の面に入射され、第２の光制御板の第２の面から出射される。光制御板ユニットが有する第１及び第２の光制御板の各々は、第２の面に上記凸状部が複数形成されている。第１及び第２の光制御板の各々が有する凸状部が上記式（５）を満たすｖ（ｕ）で表される断面形状を有することから、第１及び第２の光制御板は、上述した配光特性を有する点状光源からの光を、線状の光であってその延在方向に輝度がほぼ均一な光に変換することができる。そして、本発明に係る光制御板ユニットでは、第１及び第２の光制御板の各々が有する凸状部の延在方向が略直交するように配置されている。そのため、上記光制御板ユニットは、点状光源からの光を、十分に均一に分散させて面状の光として出射可能である。

本発明によれば、点状光源からの光を十分に均一に分散させることが可能な面光源装置、光制御板ユニット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。 点状光源の配置の一例を示す図面である。 点状光源の配置の他の例を示す図面である。 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の一例を示す図面である。 図１に示した光制御板ユニットの一実施形態を示す斜視図である。 図５に示した光制御板ユニットの第１の光制御板が有する凸状部の断面形状の例を示す図面である。 図５に示した光制御板ユニットの第１の光制御板が有する凸状部の断面形状が満たす条件を説明するための図面である。 図５に示した光制御板ユニットの第２及び第３の光制御板が有する凸状部の断面形状を説明するための図面である。 図５に示した光制御板ユニットの第２及び第３の光制御板が有する凸状部の断面形状が満たす条件を説明するための図面である。 光制御板ユニットの他の実施形態を示す斜視図である。 光制御板ユニットの更に他の実施形態を示す斜視図である。 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。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。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。

（第１の実施形態）
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１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。

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。

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、光拡散板ユニット（光制御板ユニット）２１Ａ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。

光拡散板ユニット２１Ａは、板厚方向（ｚ方向）に順に配置された第１の光拡散板３０_１、第２の光拡散板３０_２及び第３の光拡散板３０_３を備える。

光拡散板ユニット２１Ａを構成する第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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３の光拡散板３０_１〜３０_３の平面視形状、換言すれば、光拡散板ユニット２１Ａ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３の光拡散板３０_１〜３０_３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。

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Ｌ_ｘ及びｙ方向に等間隔Ｌ_ｙ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。

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。

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。

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。

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Ｉ_ｍａｘの出射角度θ_１（以下、ピーク角度θ_１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θ_１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Ｉ_０としたとき、Ｉ_０は、
０．１２×Ｉ_ｍａｘ≦Ｉ_０≦０．２０×Ｉ_ｍａｘ
を満たす。
・出射光強度が(Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_０）／２となる出射角度θ_２が、６０°以上７０°以下の範囲にある。
・出射光強度が(Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_０）／４となる出射角度θ_３が４７．５°以上５７．５°以下の範囲にある。

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、Ｉ_ｍａｘ＝１．０００００であり、対応する出射角度θ_１は７６．８°である。Ｉ_０は０．１４０である。この場合、(Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_０）／２＝０．５７０であり、対応する出射角度θ_２は６６．５°である。また、(Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_０）／４＝０．２８５であり、対応する出射角度θ_３は５２．５°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。

図５は、光拡散板ユニット（光制御板ユニット）の構成を示すための斜視図である。図５を参照して、光拡散板ユニット２１Ａを構成する第１〜第３の光拡散板３０_１，３０_２，３０_３について説明する。図５では、説明のために、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３を離して配置しているが、後述するように、第１の光拡散板３０_１上に第２〜第３の光拡散板３０_２，３０_３を隣接する２枚が接するように設けてもよい。

[第１の光拡散板]
第１の光拡散板３０_１は、略平坦な下面（第１の光制御板の第１の面）３１_１と、外側（第２の光拡散板３０_２側）に凸である凸状部（第１の光制御板の凸状部）３３_１が複数形成された上面（第１の光制御板の第２の面）３２_１とを有する板状体である。第１の光拡散板３０_１は、例えば凸状部３３_１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の光拡散板３０_１は、凸状部３３_１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。凸状部３３_１は、ｙ方向に略平行なＹ１方向（第１の光制御板の第１の方向）に延びており、Ｙ１方向に略直交するＸ１方向（第１の光制御板の第２の方向）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３３_１の断面形状は、凸状部３３_１間でほぼ同一である。また、凸状部３３_１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３３_１，３３_１の端３３ａ_１はＸ１方向において同じ位置にある。第１の光拡散板３０_１の厚さｄ１は、下面３１_１と凸状部３３_１の頂部３３ｂ_１とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

[第２の光拡散板]
第２の光拡散板３０_２は、略平坦な下面（第２の光制御板の第１の面）３１_２と、外側（第３の光拡散板３０_３側）に凸である凸状部（第２の光制御板の凸状部）３３_２が複数形成された上面（第２の光制御板の第２の面）３２_２とを有する板状体である。第２の光拡散板３０_２は、例えば凸状部３３_１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２の光拡散板３０_２は、凸状部３３_２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。凸状部３３_２は、ｘ方向に略平行なＸ２方向（第２の光制御板の第１の方向）に延びており、Ｘ２方向に略直交するＹ２方向（第２の光制御板の第２の方向）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の光拡散板３０_１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３３_２の断面形状は、凸状部３３_２間でほぼ同一である。また、凸状部３３_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３３_２，３３_２の端３３ａ_１，３３ａ_２はＹ２方向において同じ位置にある。第２の光拡散板３０_２の厚さｄ２は、下面３１_２と凸状部３３_２の頂部３３ｂ_２とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

[第３の光拡散板]
第３の光拡散板３０_３は、略平坦な下面（第３の光制御板の第１の面）３１_３と、外側（第２の光拡散板３０_２と反対側）に凸である凸状部（第３の光制御板の凸状部）３３_２が複数形成された上面（第３の光制御板の第２の面）３２_３とを有する板状体である。第３の光拡散板３０_３は、第１の光拡散板３０_１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。凸状部３３_２は、ｘ方向に略平行なＸ３方向（第３の光制御板の第１の方向）に延びており、Ｘ３方向に略直交するＹ３方向（第３の光制御板の第２の方向）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、第１の光拡散板３０_１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３３_３の断面形状は、凸状部３３_３間でほぼ同一である。また、凸状部３３_３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３３_３，３３_３の端３３ａ_３，３３ａ_３はＹ３方向において同じ位置にある。第３の光拡散板３０_３の厚さｄ３は、下面３１_３と凸状部３３_３の頂部３３ｂ_３とのｚ方向の距離であり、通常は０．１ｍｍ〜５ｍｍである。

[第１の光拡散板の凸状部]
第１の光拡散板３０_１が有する凸状部３３_１の形状について説明する。凸状部３３_１は、図４を利用して説明した配光特性を有する点状光源２２上に第１の光拡散板３０_１を配置した際に、点状光源２２からの光を、輝度が略均一な線状の光に変換可能な断面形状を有する。凸状部３３_１の断面形状について図６を参照して説明する。

図６においては、凸状部３３_１の延在方向に直交する方向をｕ_Ｉ軸（ｕ軸）としてｕ_Ｉｖ_Ｉ座標系を設定している。凸状部３３_１に対するｕ_Ｉ軸方向はＸ１方向に対応し、ｖ_Ｉ軸（ｖ軸）方向はｚ方向に対応する。

上記ｕ_Ｉｖ_Ｉ座標系において、凸状部３３_１の断面形状は、ｕ_Ｉ軸上に両端３３ａ_１，３３ａ_１を有する。凸状部３３_１の輪郭線は、下記式（７）を満足するｖ_Ｉ（ｕ_Ｉ）で表される。

ただし、式（７）において、

式（８）において、ｗ_Ｉａはｕ_Ｉ軸方向の凸状部３３_１の長さである。ｈ_Ｉａは、凸状部３３_１の両端３３ａ_１,３３ａ_１間における最大高さに対応し、ｈ_Ｉａは０．４０ｗ_Ｉａ以上１．６０ｗ_Ｉａ以下を満たす定数である。すなわち、ｈ_Ｉａは、ｈ_Ｉａ／ｗ_Ｉａが０．４０以上１．６０以下を満たす定数である。ｋ_Ｉａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。凸状部３３_１の幅ｗ_Ｉaは、凸状部３３_１の形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは２５０μｍ以上であり、凸状部３３_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_１aとして具体的には、ｗ_Ｉa＝４１０μｍ、ｗ_Ｉa＝４００μｍおよびｗ_Ｉa＝３２５μｍが例示できるが、ｗ_Ｉaの値はこれに限定されるものではない。

図６は、凸状部３３_１の断面形状の一例として式（７）を満たす範囲内でｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）をｖ_Ｉ方向に所定倍だけ伸縮した形状を例示している。この場合、凸状部３３_１は、ｖ_Ｉ軸に対して対象な輪郭線を有する。図６に示した断面形状は、ｈ_Ｉａ／ｗ_Ｉａ＝０．５５であり、ｋ_Ｉａ＝−０．２５である場合のｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）に対応する。ただし、凸状部３３_１の断面形状は、図７に示すように、ある幅ｗ_Ｉａに対してｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）を決定した際に、０．９５ｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）で表される輪郭線と、１．０５ｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）で表される輪郭線の間の領域をとおる輪郭線であればよい。図７に示したｖ_Ｉ０（ｕ_Ｉ）においても、ｈ_Ｉａ／ｗ_Ｉａ＝０．５５であり、ｋ_Ｉａ＝−０．２５である。

更に、上記説明では、凸状部３３_１の断面形状が式（７）を満たすｖ_Ｉ（ｕ_Ｉ）で表されるとした。ただし、凸状部３３_１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３３_１の断面形状は、−０．４７５ｗ_Ｉａ≦ｕ_Ｉ≦０．４７５ｗ_Ｉａにおいて式（７）を満たすｖ_Ｉ（ｕ_Ｉ）で表されていればよい。

また、ｈ_Ｉａ／ｗ_Ｉａ及びｋ_Ｉａの範囲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の発光部から光拡散板ユニット２１Ａの点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光制御板３０_１の下面３１_１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈ_Ｉａ／ｗ_Ｉａ及びｋ_Ｉａの範囲は、以下の表１のとおりである。表１に記載のＬは、凸状部３３_１の輪郭線形状に対してはＬｘである。

[第２及び第３の光拡散板の凸状部]
第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の各々が有する凸状部３３_２，３３_３の形状について説明する。

凸状部３３_２，３３_３は、図４を利用して説明した配光特性を有する点状光源２２上に第２及び第３の光制御いた３０_２，３０_３をこの順に設けると共に、凸状部３３_２，３３_３をそれらの延在方向を略平行にして配置した際に、点状光源２２からの光を、輝度が略均一な線状の光に変換可能な断面形状を有する。凸状部３３_２，３３_３の断面形状について図８を参照して説明する。

ここでは、凸状部３３_２，３３_３を、特に断らない限り凸状部３３_ｉ（ｉは２又は３）と称して説明する。図８では、凸状部３３_ｉの延在方向に直交する方向をｕ_ＩＩ軸（ｕ軸）としてｕ_ＩＩｖ_ＩＩ座標系を設定している。凸状部３３_２及び凸状部３３_３に対応するｕ_ＩＩ軸方向は、それぞれＹ２方向及びＹ３方向に対応する。また、凸状部３３_２及び凸状部３３_３に対応するｖ_ＩＩ軸（ｖ軸）方向は何れもｚ方向に対応する。

上記ｕ_ＩＩｖ_ＩＩ座標系において、凸状部３３_ｉの断面形状は、ｕ_ＩＩ軸上に両端３３ａ_ｉ，３３ａ_ｉを有する。凸状部３３_ｉの輪郭線は、下記式（９）を満足するｖ_ＩＩ（ｕ_ＩＩ）で表される。

ただし、式（９）において、

式（１０）において、ｗ_ＩＩａはｕ_ＩＩ軸方向の凸状部３３_ｉの長さである。ｈ_ＩＩａは、凸状部３３_ｉの両端３３ａ_ｉ,３３ａ_ｉ間における最大高さに対応し、ｈ_ＩＩａは０．３２ｗ_ＩＩａ以上０．９７ｗ_ＩＩａ以下を満たす定数である。すなわち、ｈ_ＩＩａは、ｈ_ＩＩａ／ｗ_ＩＩａが０．３２以上０．９７以下を満たす定数である。ｋ_ＩＩａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。凸状部３３_ｉの幅ｗ_ＩＩａは、凸状部３３_ｉの形成が容易であることから、通常４０μｍ以上、好ましくは２５０μｍ以上であり、凸状部３３_ｉ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_ＩＩａとして具体的には、ｗ_ＩＩａ＝４１０μｍ、ｗ_ＩＩａ＝４００μｍおよびｗ_ＩＩａ＝３２５μｍが例示できるが、ｗ_ＩＩａの値はこれに限定されるものではない。

図８は、凸状部３３_ｉの断面形状の一例として式（９）を満たす範囲内でｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）をｖ_ＩＩ方向に所定倍だけ伸縮した形状を例示している。この場合、凸状部３３_ｉは、ｖ_ＩＩ軸に対して対象な輪郭線を有する。図８に示した断面形状は、ｈ_ＩＩａ／ｗ_ＩＩａ＝０．４５であり、ｋ_ＩＩａ＝−０．２０である場合のｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）に対応する。ただし、凸状部３３_ｉの断面形状は、図９に示すように、ある幅ｗ_ＩＩａに対してｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）を決定した際に、０．９５ｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）で表される輪郭線と、１．０５ｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）で表される輪郭線の間の領域をとおる輪郭線であればよい。図９に示したｖ_ＩＩ０（ｕ_ＩＩ）においても、ｈ_ＩＩａ／ｗ_ＩＩａ＝０．４５であり、ｋ_ＩＩａ＝−０．２０である。

更に、上記説明では、凸状部３３_ｉの断面形状が式（９）を満たすｖ_ＩＩ（ｕ_ＩＩ）で表されるとした。ただし、凸状部３３_ｉ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３３_ｉの断面形状は、−０．４７５ｗ_ＩＩａ≦ｕ_ＩＩ≦０．４７５ｗ_ＩＩａにおいて式（９）を満たすｖ_ＩＩ（ｕ_ＩＩ）で表されていればよい。

また、ｈ_ＩＩａ／ｗ_ＩＩａ及びｋ_ＩＩａの範囲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の発光部から光拡散板ユニット２１Ａの点状光源２２側の面（図１又は図５では、第１の光拡散板３０_１の下面３１_１）までの距離をＤとしたとき、Ｌ／Ｄに対して好ましいｈ_ＩＩａ／ｗ_ＩＩａ及びｋ_ＩＩａの範囲は、表２のとおりである。表２に記載のＬは、凸状部３３_２，３３_３の輪郭線形状に対してはＬｙである。

第２及び第３の光拡散板３０_２及び３０_３の凸状部３３_２，３３_３のｗ_ＩＩａ、ｈ_ＩＩａ、ｋ_ＩＩａは各凸状部３３_２，３３_３間で同じであることが好ましいが、異なっていてよい。すなわち、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の各々が有する凸状部３３_２，３３_３の断面形状は、互いに同一の断面形状であることが好ましいが、それぞれの凸状部３３_２，３３_３の断面形状の輪郭線が上記式（９）を満たす範囲において、異なる断面形状であってもよい。

〔第１〜第３の光拡散板の層構成〕
第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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３の光拡散板３０_１〜３０_３が多層板である場合、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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、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３の光拡散板３０_１〜３０_３の劣化を防止することができ、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３１_１〜３１_３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３２_１〜３２_３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。

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。

第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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。

〔構成材料〕
第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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）、アクリル系紫外線硬化樹脂（屈折率１．４６〜１．５８）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〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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３の光拡散板の製造方法]
第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３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。

[第１〜第３の光拡散板の配置関係]
第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３は、ｚ方向に以下の条件を満たし且つ下面３１_１，３１_２，３１_３側から光が入射されるように設けられている。
(i)第３の光拡散板３０_３が第２の光拡散板３０_２の上側に位置している。
(ii)第３の光拡散板３０_３の下面３１_３が第２の光制御対３０_２の上面３２_２側に位置している。
(iii)凸状部３３_２，３３_３の延在方向が略平行である。
(iv)凸状部３３_１の延在方向と、凸状部３３_２又は凸状部３３_３の延在方向とが略直交している。なお、凸状部３３_１の延在方向と凸状部３３_２（又は凸状部３３_３）とのなす角度は、８０°〜１００°が例示され、好ましくは、９０°である。

本実施形態では、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３は、上記配置条件(i)〜(iv)を満たして、第１の光拡散板３０_１、第２の光拡散板３０_２及び第３の光拡散板３０_３の順にｚ方向に設けられている。

第１及び第２の光拡散板３０_１，３０_２の間の距離ｄ_１２は、第１の光拡散板３０_１の凸状部３３_１の頂部３３ｂ_１と第２の光拡散板３０_２の下面３１_２との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。同様に、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の間の距離ｄ_２３は、第２の光拡散板３０_２の凸状部３３_２の頂部３３ｂ_２と第３の光拡散板３０_３の下面３１_３との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。

光拡散板ユニット２１Ａをコンパクトなものとする観点から、ｄ_１２及びｄ_２３は、０ｍｍであり、第１の光拡散板３０_１の凸状部３３_１上に第２の光拡散板３０_２及び第３の光拡散板３０_３が、上段の下面３１_２，３１_３が下段の凸状部３３_１，３３_２の頂部３３ｂ_１，３３ｂ_２に接するように配置されていてもよい。このように、光拡散板ユニット２１Ａにおいて最も点状光源２２側に位置する第１の光拡散板３０_１上に第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３を、隣接する２つの光拡散板３０_１〜３０_３において上側及び下側の板が互いに接するように設ける場合には、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の厚さｄ２，ｄ３を、第１の光拡散板３０_１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及び第３の光拡散板３０_２，３０_３をフィルム状といったより薄いものとした場合、第１の光拡散板３０_１を第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の支持台として用いることができるからである。

[光拡散板ユニットの配置]
上記構成の第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３を有する光拡散板ユニット２１Ａは、点状光源２２から第１の光拡散板３０_１の下面３１_１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。

また、光拡散板ユニット２１Ａは、透過型画像表示装置１において、凸状部３３_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、光拡散板ユニット２１Ａの作用効果について、図１に示したように、光拡散板ユニット２１Ａを含む面光源装置２０が透過型画像表示装置１に適用されている場合を例にして説明する。ここでは、Ｘ１方向，Ｘ２方向及びＸ３方向はｘ方向に平行であるとし、Ｙ１方向，Ｙ２方向及びＹ３方向はｙ方向に平行であるとする。

第１の光拡散板３０_１の凸状部３３_１は、式（７）を満たすｖ_Ｉ（ｕ_Ｉ）で表される断面形状を有するので、点状光源２２上に第１の光拡散板３０_１を配置した場合、第１の光拡散板３０_１は、点状光源２２から出力された光を、輝度が均一な線状の光に変換して出射できる。また、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の凸状部３３_２，３３_３が、式（９）を満たすｖ_ＩＩ（ｕ_ＩＩ）で表される断面形状を有するので、点状光源２２上に、第２及び第３の光拡散板３０_２,３０_３を凸状部３３_２，３３_３の延在方向が略平行になるように配置した場合、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３は、点状光源２２から出力された光を、輝度が均一な線状の光に変換して出射できる。

そして、光拡散板ユニット２１Ａでは、上記のように、点状光源２２からの光を輝度がほぼ均一な線状の光に変換可能な第１の光拡散板３０_１と、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の組とが、ｚ方向において、凸状部３３_１の延在方向と凸状部３３_２（又は凸状部３３_３）の延在方向とが略直交するように配置されている。そのため、点状光源２２からの光は、第１の光拡散板３０_１と、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の組とにより、輝度が均一で略直交方向にそれぞれ線状の光に変換される。その結果、光拡散板ユニット２１Ａは、複数の点状光源２２からの光を均一に分散し、面状の光であって、ｚ方向に直交する面において輝度均斉度がより高い面状の光として出射可能である。

また、第１の光拡散板３０_１上に設ける第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３をフィルム状とした場合、本実施形態の構成では、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３を同じフィルムとすることができる。その結果、図５に示した光拡散板ユニット２１Ａの構成は、製造コストの低減に資する構成となっている。

面光源装置２０は、上記光拡散板ユニット２１Ａを備えているので、複数の点状光源２２からの光を均一に分散し、ｚ方向に直交する面における輝度均斉度がより高い面状の光を出射することができる。また、透過型画像表示装置１は、上記光拡散板ユニット２１Ａを備えているので、複数の点状光源２２からの光が均一に分散されてｚ方向に直交する面における輝度均斉度がより高い面状の光によって、透過型画像表示部１０を照射することが可能である。その結果、より高品質な画像を表示することができる。

本実施形態では、ｚ方向に第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３が順に設けられているとしたが、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３は、配置条件(i)〜(iv)を満たすようにｚ方向に設けられていればよい。このような、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の配置の変形例に応じた光拡散板ユニットの他の実施形態を第２及び第３の実施形態として説明する。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明に係る光拡散板ユニット（光制御板ユニット）の第２の実施形態を示す斜視図である。光拡散板ユニット２１Ｂは、第１の実施形態の場合と同様に、第１〜第３の光拡散板３０_１,３０_２,３０_３を有する。光拡散板ユニット２１Ｂは、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の配置の順番において、光拡散板ユニット２１Ａと相違する。この相違点を中心にして説明する。

光拡散板ユニット２１Ｂでは、第２の光拡散板３０_２、第１の光拡散板３０_１及び第３の光拡散板３０_３の順にｚ方向に設けられている。第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の構成は、第１の実施形態における第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の構成と同じである。なお、第１の実施形態においては、第１の光拡散板３０_１が光拡散板ユニットＡにおいて最も点状光源２２側に位置するとし、第１の光拡散板３０_１の下面３１_１と点状光源２２との間の距離をＤとした。これに対して、本実施形態の第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の配置の順番では、第２の光拡散板３０_２が最も点状光源２２側に位置する。よって、第１の実施形態における説明における距離Ｄは、本実施形態では、第２の光拡散板３０_２の下面３１_２と点状光源２２との間の距離とする。

光拡散板ユニット２１Ｂにおいても、凸状部３３_２の延在方向と凸状部３３_３の延在方向とは略平行である。また、凸状部３３_１の延在方向と凸状部３３_２（又は凸状部３３_３）の延在方向とは略直交している。凸状部３３_１の延在方向と凸状部３３_２（又は凸状部３３_３）とのなす角度は、８０°〜１００°が例示され、好ましくは、９０°である。

この構成では、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３は、第１の実施形態で述べた配置条件(i)〜(iv)を満たしている。

第２及び第１の光拡散板３０_２，３０_１の間の距離ｄ_２１は、第２の光拡散板３０_２の凸状部３３_２の頂部３３ｂ_２と第１の光拡散板３０_１の下面３１_１との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。同様に、第１及び第３の光拡散板３０_１，３０_３の間の距離ｄ_１３は、第１の光拡散板３０_１の凸状部３３_１の頂部３３ｂ_１と第３の光拡散板３０_３の下面３１_３との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。

光拡散板ユニット２１Ｂをコンパクトなものとする観点から、ｄ_２１及びｄ_１３は、０ｍｍであり、第２の光拡散板３０_２の凸状部３３_２上に第１の光拡散板３０_１及び第３の光拡散板３０_３が、上段の下面３１_１，３１_３が下段の凸状部３３_２，３３_１の頂部３３ｂ_２，３３ｂ_１に接するように配置されていてもよいことは第１の実施形態の場合と同様である。また、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０₃のうち最も点状光源２２側に位置する第２の光拡散板３０_２を第１及び第３の光拡散板３０_１，３０_３より厚くすることが好ましく、その場合に、例えば第１及び第３の光拡散板３０_１，３０_３をフィルム状とすることができることも第１の実施形態の場合と同様である。

図９に示した光拡散板ユニット２１Ｂは、図１における光拡散板ユニット２１Ａに代えて面光源装置２０及び透過型画像表示装置１に適用することができる。この際、透過型画像表示装置１において、光拡散板ユニット２１Ｂは、凸状部３３_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。

光拡散板ユニット２１Ｂにおいても、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３が配置条件（i)〜(iii)を満たして設けられている。この配置では、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３は、点状光源２２からの光を輝度がほぼ均一な線状の光に変換できる。そして、本実施形態では、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の間に、点状光源２２からの光を輝度が均一な光に変換可能な第１の光拡散板３０_１が、配置条件（iv)を満たして設けられている。

そのため、光拡散板ユニット２１Ｂを、図１の光拡散板ユニット２１Ａに代えて用いた場合、複数の点状光源２２からの光は、第１の実施形態の場合と同様に、光拡散板ユニット２１Ｂを通過することによって、均一に分散され、結果として、ｚ方向に直交する面における輝度均斉度がより高い面状の光を生成することができる。

従って、上記光拡散板ユニット２１Ｂと複数の点状光源２２とを備えた面光源装置２０及び透過型画像表示装置１においても、第１の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。

また、光拡散板ユニット２１Ｂでは、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３が、ｚ方向において凸状部３３_１，３３_２，３３_３の延在方向が交互に略直交するように配置されている。そのため、第３の光拡散板３０_３から出射される面状の光にモアレ縞が生じにくい。よって、光拡散板ユニット２１Ｂと複数の点状光源２２を備えた面光源装置１０においても、モアレ縞が抑制された面状の光を出射できる。更に、光拡散板ユニット２１Ｂと複数の点状光源２２を備えた透過型画像標示装置１では、より高品質な画像を表示することが可能である。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明に係る光拡散板ユニット（光制御板ユニット）の第３の実施形態を示す斜視図である。光拡散板ユニット２１Ｃは、第１の実施形態の場合と同様に、第１〜第３の光拡散板３０_１,３０_２，３０_３を有する。光拡散板ユニット２１Ｃは、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３の配置の順番において、光拡散板ユニット２１Ａと相違する。この相違点を中心にして説明する。

光拡散板ユニット２１Ｃでは、第２の光拡散板３０_２、第３の光拡散板３０_３及び第１の光拡散板３０_１の順に、第１の実施形態で説明した配置関係(i)〜(iv)を満たしてｚ方向に設けられている。なお、本実施形態においても、第２の実施形態の場合と同様に、第１の実施形態における距離Ｄは、第２の光拡散板３０_２の下面３１_２と、点状光源２２との間の距離とする。

第３及び第１の光拡散板３０_３，３０_１の間の距離ｄ_３１は、第３の光拡散板３０_３の凸状部３３_３の頂部３３ｂ_３と第１の光拡散板３０_１の下面３１_１との間のｚ方向の距離であり、５ｍｍ以下が例示できる。第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の間の距離ｄ_２３は、第１の実施形態の場合と同じなので説明を省略する。

光拡散板ユニット２１Ｃをコンパクトなものとする観点から、ｄ_２３及びｄ_１３は、０ｍｍであり、第２の光拡散板３０_２の凸状部３３_２上に第３の光拡散板３０_３及び第１の光拡散板３０_１が、上段の下面３１_３，３１_１が下段の凸状部３３_２，３３_３の頂部３３ｂ_２，３３ｂ_３に接するように配置されていてもよいことは、第１の実施形態の場合と同様である。また、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３のうち最も点状光源２２側に位置する第２の光拡散板３０_２を第３及び第１の光拡散板３０_３，３０_１より厚くすることが好ましく、その場合に、例えば第３及び第１の光拡散板３０_３，３０_１をフィルム状とすることができることも第１の実施形態の場合と同様である。

図１１に示した光拡散板ユニット２１Ｃは、図１における光拡散板ユニット２１Ａに代えて面光源装置２０及び透過型画像表示装置１に適用することができる。この際、透過型画像表示装置１において、光拡散板ユニット２１Ｃは、凸状部３３_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。

光拡散板ユニット２１Ｃにおいても、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３が、配置条件(i)〜（iii)を満たして設けられている。この配置では、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３は、点状光源２２からの光を輝度がほぼ均一な線状の光に変換できる。そして、光拡散板ユニット２１Ｃでは、第３の光拡散板３０_３上に第１の光拡散板３０_１が、配置条件(iv)を満たして配置されている。すなわち、凸状部３３_１の延在方向と凸状部３３_２（又は凸状部３３_３)の延在方向とが略直交するように配置されている。

そのため、光拡散板ユニット２１Ｃを、図１の光拡散板ユニット２１Ａに代えて用いた場合、複数の点状光源２２からの光は、第１の実施形態の場合と同様に、光拡散板ユニット２１Ｃを通過することによって、均一に分散され、結果として、ｚ方向に直交する面における輝度均斉度がより高い面状の光を生成することができる。

従って、上記光拡散板ユニット２１Ｃと複数の点状光源２２を備えた面光源装置２０及び透過型画像表示装置１においても、第１の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。

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。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３３_１の断面形状における端３３ａ_１は凸状部３３ａ_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３３_１の端３３ａ_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３３ａ_２〜３３ａ_３のそれぞれの配置についても同様である。また、光拡散板ユニット２１Ａ〜２１Ｃは、透過型液晶表示部１０側（例えば、液晶パネル側）に、拡散フィルム又はマイクロレンズ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、光拡散板ユニット２１Ａ〜２１Ｃと、透過型液晶表示部１０との間に、上述した拡散フィルム又はマイクロレンズ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。

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拡散板ユニット２１Ａ〜２１Ｃ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に対して光拡散板ユニット２１Ａ〜２１Ｃ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。

第１の光拡散板３０_１が有する凸状部３３_１の断面形状の説明において、式（８）におけるｋ_Ｉａは−１．００以上０．２５以下を満たす定数であるとした。また、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３各々が有する凸状部３３_２，３３_３の断面形状の説明において、式（１０）におけるｈ_ＩＩａは、０．３２ｗ_ＩＩａ以上０．９７ｗ_ＩＩａ以下を満たす定数であり、ｋ_ＩＩａは−１．００以上０．７５以下を満たす定数であるとした。しかしながら、第１の光拡散板３０_１が有する凸状部３３_１において、ｋ_Ｉａは、ｋ_Ｉａの上記範囲から−１．００以上−０．１５の範囲を除いた範囲を満たす定数であるか、又は、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３のうちの少なくとも一方の凸状部３３_２，３３_３において、ｈ_ＩＩａは、ｈ_ＩＩａの上記範囲から０．３２ｗ_ＩＩａ以上０．８０ｗ_ＩＩａ以下の範囲を除いた範囲を満たす定数であるか、もしくは、ｋ_ＩＩａは、ｋ_ＩＩａの上記範囲から−１．００以上且つ０．２３以下を除いた範囲を満たす定数とすることもできる。

また、第１〜第３の光拡散板３０_１〜３０_３は、第１の光拡散板３０_１と、第２及び第３の光拡散板３０_２，３０_３の組み合わせでそれぞれ複数の点状光源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３３_１、凸状部３３_２及び凸状部３３_３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、光拡散板ユニットは、３つの上記光学部品を、光拡散板ユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを利用して説明したような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。

また、上記第１の実施形態において例示したように、第２及び第３の光制御板３０_２，３０_３をフィルム状のものとする場合、凸状部３３_２，３３_３の付形にフォトポリマー法を用いることができる。この場合、第２及び第３の光制御板３０_２,３０_３の材料として屈折率１．４６〜１．５８のアクリル系紫外線硬化樹脂が用いられることが多く、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。また、上記第２及び第３の実施形態においても例示したように、最も点状光源側に位置する光制御板以外の光制御板をフィルム状のものとする場合、上記第１の実施形態における第２及び第３の光制御板３０_２，３０_３と同様に、凸状部の付形にフォトポリマー法を用いることができる。この場合も、光制御板の材料として、通常、屈折率１．５６〜１．６２、それ以外では屈折率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る。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。

また、最も点状光源側に位置する光制御板は１ｍｍ以上５ｍｍ以下のシート状が望ましく、最も点状光源側に位置する光制御板以外の光制御板は１ｍｍ以下のフィルム状が望ましい。

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、２１…光拡散板ユニット、２２…点状光源、３０_１〜３０_３…第１〜第３の光拡散板、３３ａ_１…凸状部の端（第１の光制御板の凸状部の端）、３１_１〜３１_３…第１〜第３の光拡散板の下面（第１〜第３の光制御板の第１の面）、３２_１〜３２_３…第１〜第３の光拡散板の上面（第１〜第３の光制御板の第２の面）、３３_１〜３３_３…第１〜第３の光拡散板の凸状部、３３_ｉ…凸状部（第２，第３の光制御板の凸状部）、３３ａ_２〜３３ａ_２…凸状部の端（第１〜第３の光制御板の凸状部の端）、３３ａ_ｉ…凸状部の端（第２，第３の光制御板の凸状部の端）、Ｙ１…第１の光拡散板の凸状部の延在方向、Ｘ１…Ｙ１方向に略直交する方向、Ｙ２…第２の光拡散板の凸状部の延在方向、Ｘ２…Ｙ２方向に略直交する方向、Ｘ３…第３の光拡散板の凸状部の延在方向、Ｙ３…Ｘ３方向に略直交する方向。

Claims (4)

1. 複数の点状光源と、
   複数の前記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Ｉ_ｍａｘ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Ｉ_０が、
   ０．１２×Ｉ_ｍａｘ≦Ｉ_０≦０．２０×Ｉ_ｍａｘ
   を満し、
   出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／２となる前記出射角度が６０°以上７０°以下であり、及び、
   前記出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／４となる前記出射角度が４７．５°以上５７．５°以下である、
   前記配光特性を有し、
   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３の光制御板を有し、
   前記第１の光制御板、前記第２の光制御板及び前記第３の光制御板は、第３の光制御板が前記第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、
   前記第３の光制御板の前記第１の面が、前記第２の光制御板の前記第２の面側に位置し、
   前記第２の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略平行であり、
   前記第１の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第２又は第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略直交しており、
   前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、前記ｕ軸上において当該両端間の中心をとおり前記ｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、前記第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対して前記ｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、前記断面において前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（１）を満たすｖ（ｕ）で表されることを特徴とする面光源装置。
   

   

   
   ただし、前記式（１）において、
   

   

   
   （式（２）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式(２)において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。）
2. 前記第１〜第３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記載の面光源装置。
3. 複数の点状光源と、
   複数の前記点状光源上に設けられる光制御板ユニットと、
   前記光制御板ユニット上に設けられており、前記光制御板ユニットから出射された光に照射されて画像を表示する透過型画像表示部と、
   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Ｉ_ｍａｘ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Ｉ_０が、
   ０．１２×Ｉ_ｍａｘ≦Ｉ_０≦０．２０×Ｉ_ｍａｘ
   を満し、
   出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／２となる前記出射角度が６０°以上７０°以下であり、及び、
   前記出射光強度が（Ｉ_０＋Ｉ_ｍａｘ）／４となる前記出射角度が４７．５°以上５７．５°以下である、
   前記配光特性を有し、
   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３の光制御板を有し、
   前記第１の光制御板、前記第２の光制御板及び前記第３の光制御板は、第３の光制御板が前記第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、
   前記第３の光制御板の前記第１の面が、前記第２の光制御板の前記第２の面側に位置し、
   前記第２の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略平行であり、
   前記第１の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第２又は第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略直交しており、
   前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、前記ｕ軸上において当該両端間の中心をとおり前記ｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、前記第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対して前記ｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、前記断面において前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（３）を満たすｖ（ｕ）で表されることを特徴とする透過型画像表示装置。
   

   

   
   ただし、前記式（３）において、
   

   

   
   （式（４）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式（４）において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。）
4. 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３の光制御板を有し、
   前記第１の光制御板、前記第２の光制御板及び前記第３の光制御板は、第３の光制御板が前記第２の光制御板の上側に位置するように、板厚方向に設けられており、
   前記第３の光制御板の前記第１の面が、前記第２の光制御板の前記第２の面側に位置し、
   前記第２の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略平行であり、
   前記第１の光制御板が有する前記凸状部の延在方向と前記第２又は第３の光制御板が有する前記凸状部の延在方向とが略直交しており、
   前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の延在方向に直交する断面において両端を通る軸線をｕ軸とし、前記ｕ軸上において当該両端間の中心をとおり前記ｕ軸に直交する軸線をｖ軸とし、前記第１〜第３の光制御板が有する凸状部の各々に対して前記ｕ軸方向の長さをｗ_ａとしたとき、前記断面において前記第１〜第３の光制御板が有する前記凸状部の各々の輪郭形状が−０．４７５ｗ_ａ≦ｕ≦０．４７５ｗ_ａにおいて下記式（５）を満たすｖ（ｕ）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（５）において、
   

   

   
   （式（６）において、第１の光制御板の凸状部に対して、ｈ_ａは、０．４０ｗ_ａ以上１．６０ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．２５以下を満たす定数である。また、式(６)において、第２及び第３の光制御板の凸状部の各々に対して、ｈ_ａは、０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下を満たす定数であり、ｋ_ａは−１．００以上且つ０．７５以下を満たす定数である。ただし、前記第１の光制御板の凸状部において、ｋ_ａについて前記−１．００以上０．２５以下の範囲から−１．００以上−０．１５以下の範囲が除かれるか、または、第２及び第３の光制御板のうちの少なくとも一方の凸状部において、ｈ_ａについて前記０．３２ｗ_ａ以上０．９７ｗ_ａ以下の範囲から０．３２ｗ_ａ以上０．８０ｗ_ａ以下の範囲が除かれるか、もしくは、ｋ_ａについて前記−１．００以上０．７５以下の範囲から−１．００以上０．２３以下の範囲が除かれる。）

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