JP2015069792A - 導光体、照明装置、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度均一性が高く、射出効率の高い導光体、照明装置、および表示装置を提供する。
【解決手段】導光体７の光偏向面７ａに、光を射出面７ｂに向けて偏向する複数の光偏向要素１８を設ける。複数の光偏向要素１８は、２つ以上の光偏向要素をＸ方向にピッチＰｘで配置した単位列と、光入射面７Ｌから範囲ｄｙで２つ以上の単位列をＹ方向に沿って光入射面７Ｌから遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように配列した単位群とを構成する。１つ以上の単位群は、光入射面７Ｌから遠ざかる方向に複数の光偏向要素１８の配置密度が漸次増大するように、かつ、単位群内の単位列は、Ｘ方向の光偏向要素１８の配置がＹ方向において隣接する単位列とＸ方向に１／２ピッチずらして配置する。光入射面７Ｌおよび対向面７Ｌｏは、算術平均粗さを０．０１μｍ以上１．０μｍ以下に、十点平均粗さを０．０５μｍ以上５．０μｍ以下に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光体、当該導光体を用いた照明装置、および表示装置に関する。

最近の液晶テレビに代表されるフラットパネルディスプレイ等においては、主に直下型方式の照明装置またはエッジライト方式の照明装置が採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が、液晶パネル等の画像表示素子の背面に規則的に配置される。画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源である冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。

一方、エッジライト方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光体（または導光板）と呼ばれる透光性のある板の端面（入射面）に配置される。一般的に、導光体の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面（光偏向面）には、導光体の端面から入射する光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキが線状、またはドット状に印刷されたものが一般的である（例えば、特許文献１および特許文献２）。

導光体は、透明板の端面に光源が配置されるため、光源近傍の領域を導光する光量は多く、光源から離れた領域を導光する光量は相対的に少なくなる。従って、光偏向要素は、光源近傍ほど疎に、離れるほど密に配置することで、導光体の射出面から均一に光が射出されるよう設計される。特許文献２には、光偏向要素の粗密配置方法について、光偏向要素の大きさを変えながら一定のピッチで配置する方法、または光偏向要素の大きさを変えずに配置ピッチを変えていく方法が記載されている。現在の印刷方式で作製される導光体の大半は、光偏向要素の大きさを変えながら一定のピッチで配置する方法を採用している。しかし、白色ドットに入射した光は、ほぼ無制御に拡散反射されるため射出効率は低い。また、白色インキによる光吸収も無視することはできない。

そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光体の光偏向面に形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光体の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光射出効率の高い導光体を得ることができる。

しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素の形成は、白色インキの印刷と同様、導光体を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また設備のイニシャルコストが高いなど高コストとなる問題がある。

そこで、導光体を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を射出成形時や押出成形時に直接賦形する方法も提案されている（例えば、特許文献３）。導光体の成形と同時に光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。しかしながら、光偏向要素を粗密で配置するにあたっては、上述した印刷方式の導光体のように光偏向要素の大きさを変えていくことは困難である。従って、光偏向要素の大きさを変えずに配置ピッチを変えていくことで粗密配置を得る方法が採用される場合が多い。

しかしながら、光偏向要素の配置ピッチを変えていく方法は、光偏向面内において二方向の配置ピッチを変えなければならず、配置設計および配置設計に基づいた金型作製が非常に複雑となる。配置設計を容易にするために、二方向のうち一方向（導光体の入射面と平行な方向：Ｘ方向）を一定とし、他方（導光体の入射面と直交する方向：Ｙ方向）のみの配置ピッチを変更する方法をとる場合、次のような問題が生じる。すなわち、光源近傍の疎領域を基準にＸ方向のピッチを決定した場合は、Ｘ方向のピッチが大きくなるため、光源から離れた密領域において十分密度を上げることができず、導光体の射出面から射出される光量が低減してしまう。一方で、光源から離れた密領域を基準にＸ方向のピッチを決定した場合は、Ｘ方向のピッチが小さくなるため、光源近傍の疎領域においてはＹ方向のピッチを大きくしなければならない。すると、疎領域においては、光偏向要素がＸ方向と平行な直線上に並んで視認されてしまう。

特開平１−２４１５９０号公報 特開平３−６５２５号公報 特開２０００−８９０３３号公報

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、従来に比べてより簡易に作製ができかつ輝度均一性が高く、射出効率の高い導光体、および導光体を備える照明装置並びにこの照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、透光性材料からなる多面体であり、対向して配置された第１面および第２面と、第１面および第２面の双方に接する光入射面とを有し、光入射面から入射された光を第１面および第２面の間で導光すると共に光の一部を第２面から出射する導光体であって、第１面には、入射された光を第２面に向けて偏向する、各々が独立して配置される凹状または凸状のドット形状を有した、複数の光偏向要素が設けられ、第２面には、光入射面に直交する第１の方向に沿って延在した形状であり、第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列された、複数の単位レンズが設けられ、第１面および第２面の双方に接する少なくとも光入射面および光入射面と対向する面は、算術表面荒さＲａが０．０１μｍ以上１．０μｍ以下を、十点平均粗さＲｚが０．０５μｍ以上５．０μｍ以下を、それぞれ満足する構成とする。

上記導光体では、複数の光偏向要素は、２つ以上の光偏向要素を第２の方向に沿って一定のピッチで配置して単位列を構成し、光入射面から所定の距離にある領域に２つ以上の単位列を第１の方向に沿って光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように配列して単位群を構成し、１つ以上の単位群を第１の方向に沿って光入射面から所定の距離で配置した構成であり、１つ以上の単位群は、第１の方向に沿って光入射面から遠ざかる方向に複数の光偏向要素の配置密度が漸次増大するように配置されており、単位群を構成する２つ以上の単位列は、第２の方向に沿ってピッチの１／２の距離をずらして交互に配置されていることが好ましい。

また、上記導光体では、複数の単位レンズは、レンズ断面が、少なくとも頂部において円弧形状または楕円弧形状を有することが好ましい。

なお、上記導光体に、導光体の光入射面に臨むように配置された光源を組み合わせることで、光源からの光を導光体の光入射面に入射し、導光体の第２面から出射して照明光を形成する、照明装置を構成することができる。

上記照明装置では、導光体の第１面と対向する位置に配置された反射部材をさらに備えてもよいし、導光体の第２面と対向する位置に配置された１枚以上の透過性光学シートをさらに備えてもよい。

さらには、上記照明装置に、照明装置からの照明光を照射することにより画像を表示する画像表示素子を組み合わせること、表示装置を構成することができる。

本発明によれば、第１の方向に沿って光入射面から遠ざかるにつれて配置密度が増加するように複数の単位群に分けて光偏向要素を配置すると共に、第２の方向に沿った光偏向要素の配置を隣接する単位列とＸ方向に１／２ピッチずらして配置し、第１面と第２面とに接する少なくとも光入射面および対向面の算術平均粗さを０．０１μｍ以上１．０μｍ以下に、十点平均粗さを０．０５μｍ以上５．０μｍ以下にする。これにより、従来に比べて輝度均一性が高く、射出効率の高い導光体を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す模式的な断面図 本発明の一実施形態に係る導光体の一例を示す模式的な斜視図および断面図 本発明の一実施形態に係る導光体のＸ方向に沿う断面の部分拡大図 本発明の一実施形態に係る導光体の光偏向要素の配置パターンの概要を示す模式図 本発明の一実施形態に係る導光体の光偏向要素の配置パターンの詳細を示す模式図 本発明の一実施形態に係る導光体の単位群の隣接部における光偏向要素の配置を示す模式図 本発明の一実施形態に係る導光体における光の伝播の様子を示す模式的な図 単位レンズを有しない第１比較例の導光体における光の伝播の様子を示す模式的な図 本発明の一実施形態に係る導光体の輝度分布と、単位レンズを有しない第１比較例の導光体の輝度分布とを示す模式図 単位レンズを通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図、および単位レンズおよび等方性光拡散部材を通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図 光偏向要素の配置パターンの第２比較例を示す模式図 光偏向要素の配置パターンの第３比較例を示す模式図 本実施形態の変形例の導光体を示す模式的な斜視図および断面図 本実施形態の変形例の光偏向要素の配置パターンの詳細を示す模式図 輝度低下率の測定位置を示す模式的な平面図

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

本発明の一実施形態に係る導光体、照明装置、および表示装置について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１の構成を示す模式的な断面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る導光体７の一例を示す模式的な斜視図である。図２（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る導光体７のＸ方向に沿う断面の部分拡大図である。図４は、本発明の一実施形態に係る導光体７の光偏向要素の配置パターンの概要を示す模式図である。図５は、本発明の一実施形態に係る導光体７の光偏向要素の配置パターンの詳細を示す模式図である。図６は、本発明の一実施形態に係る導光体７の単位群の隣接部における光偏向要素の配置を示す模式図である。なお、各図面は、模式図のため、寸法、形状、個数等は、誇張したり省略したりされている（以下の図面も同様）。

図１に示すように、本実施形態の表示装置１（液晶表示装置など）は、画像表示素子２と、この画像表示素子２の光入射側に臨ませて配置された照明装置３とを備える。

画像表示素子２は、液晶層９を２つの偏光板１０および１１で挟んで構成されている。この画像表示素子２は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましく、液晶表示素子であることがより好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。

照明装置３は、拡散シート２８、集光シート２０、等方性光拡散部材８、および導光体７を画像表示素子２の方からこの順に配置した積層体２１と、導光体７の側面に配置された光源６と、導光体７および光源６を囲む反射板５（反射部材）とを、少なくとも含んで構成されている。この照明装置３は、拡散シート２８を画像表示素子２に臨ませて配置される。

等方性光拡散部材８は、後述する導光体７から射出される光を等方的に拡散する機能を有する部材であり、導光体７に面して配置されている。この等方性光拡散部材８には、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。具体的には、例えば、透明樹脂中に球状粒子を分散させ、球状粒子の一部を表面から突出させたものを用いることができる。

集光シート２０は、等方性光拡散部材８によって拡散された光を、視覚方向Ｆへと集光する機能を有する部材であり、例えば、基材２３の表面に複数のプリズム２４が形成されたプリズムシートを採用することができる。

拡散シート２８は、集光シート２０によって集光された光を拡散し、また集光シート２０を保護する機能、および集光シート２０に形成される周期構造と画像表示素子２の周期構造とによるモアレの発生を低減する機能を有する。この拡散シート２８としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に球状粒子を分散させたアクリル樹脂を塗布したシート部材を採用することができる。また、拡散シート２８は、集光シート２０によって集光された光の偏光を分離する機能を有していてもよい。このような偏光分離機能を有する拡散シート２８としては、例えば、偏光分離シート（ＤＢＥＦ（登録商標）、スリーエム社製）に代表されるような、一方の偏光を透過し、もう一方の偏光を反射する反射型偏光分離シートを用いることができる。

反射板５（反射部材）は、導光体７から漏れる光を導光体７側に反射するもので、例えば、白色のポリエチレンテレフタレートフィルムのような反射シートなどによって構成される。本実施形態では、このような反射シートを、光源６の側方および後述する導光体７の光偏向面７ａを囲む筐体の内面に配置した構成を採用している。

光源６は、導光体７が等方性光拡散部材８に向けて射出する光を、導光体７の側面から供給するものであり、点状、線状、または面状の光源を採用することができる。光源６として好適な光源の例としては、例えば、ＬＥＤを挙げることができる。ＬＥＤの種類としては、例えば、白色ＬＥＤや、光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。または、光源６は、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）に代表される蛍光管であってもよい。

本実施形態の照明装置３における光源６は、後述する導光体７の互いに対向する２つの端面である光入射面７Ｌのそれぞれの近傍において、複数のものが離間して配置された点状光源を採用している。各光源６の光軸は、一例として、光入射面７Ｌに略直交する（直交する場合を含む）方向に配置されている。

導光体７は、光源６から光入射面７Ｌに入射された光を導光すると共に、この光を、等方性光拡散部材８に対向する面状領域である射出面７ｂ（第２面）から等方性光拡散部材８に向けて射出する多面体の部材である。本実施形態の導光体７は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、平面視矩形状の平板部７ｃの一方の板面に導光された光を内部反射する平面状の光偏向面７ａ（第１面）が形成され、光偏向面７ａの反対側に射出面７ｂを構成する単位レンズ７ｄが複数形成された、六面体の例を示している。平板部７ｃの厚さｈ７ｃは、特に限定されないが、例えば０．３００ｍｍ以上３．００ｍｍ以下とすることが可能である。

導光体７の側面において互いに対向する一組の側面は、光源６から出射された光を導光体７の内部に入射させる光入射面７Ｌを構成している。以下では、光入射面７Ｌに直交する方向をＹ方向（第１の方向）と、光偏向面７ａに平行な平面内においてＹ方向と直交する方向をＸ方向（第２の方向）と、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向と称する。本実施形態の光入射面７Ｌは、Ｘ方向に長辺かつＺ方向に短辺を有する矩形形状を有しており、このため、Ｘ方向は、光入射面７Ｌの長手方向に一致している。

図３に示すように、本実施形態では、単位レンズ７ｄは、少なくとも頂部７ｅにおいて円弧形状または楕円弧形状を有する外部側に凸の断面がＹ方向に延ばされたシリンドリカルレンズ形状を有し、その延在方向と直交する方向（Ｘ方向）に隙間なく配列されている。このため、レンズ形成面部７ｂ’は、各単位レンズ７ｄの底部が整列する仮想的な平面になっており、単位レンズ７ｄの全体によって覆われている。この結果、導光体７の射出面７ｂは、各単位レンズ７ｄの表面が連なった断面Ｕ字状の凹凸面になっている。

各単位レンズ７ｄは、丸みを帯びた頂部７ｅとその両側からレンズ形成面部７ｂ’に向かう湾曲側面７ｆとが滑らかに接続された曲面形状に形成されている。単位レンズ７ｄの頂点Ｔ１における接線角度は０度であり、頂点Ｔ１からレンズ形成面部７ｂ’に至るにつれ、接線角度は次第に大きくなり、単位レンズ７ｄの端部Ｅ１において、接線角度は最大となる。頂部７ｅの形状は、単位レンズの端部Ｅ１を原点とし、レンズ形成面部７ｂ’に沿う距離をｔとしたときの、レンズ形成面部７ｂ’からの高さｆ（ｔ）で表すことができる。ｆ（ｔ）は、円弧の一部からなる関数である。

このような構成により、光偏向面７ａ側に点光源を設置した場合、点光源から射出された斜め方向の光Ｋが単位レンズ７ｄの表面での屈折により集光されて、Ｚ方向に沿う視覚方向Ｆへ立ち上げられる。これにより、導光体７の射出面７ｂ側から点光源を観察すると、点光源はＸ方向に延びる線状光源として視認される。

単位レンズ７ｄのレンズ形成面部７ｂ’からの高さはｈ７ｄ、各単位レンズ７ｄの底面のＸ方向の幅はＴ７ｄ、単位レンズ７ｄのＸ方向の配列ピッチはＰ７ｄである。高さｈ７ｄの好ましい範囲は、例えば２μｍ以上５０μｍ以下である。幅Ｔ７ｄの好ましい範囲は、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下である。配列ピッチＰ７ｄの好ましい範囲は、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下である。本実施形態では、特に、Ｐ７ｄ＝Ｔ７ｄになっている。

導光体７の光偏向面７ａには、光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成されている。光偏向要素１８としては、例えば、印刷によりパターニングされた反射面や、ドット状の構造物などを挙げることができる。ただし、光偏向要素１８が印刷パターンからなる場合には、光入射面７Ｌから入射した光が印刷パターンで散乱される際に、指向性を持たずに四方八方に散乱されるため、単位レンズ７ｄにより散乱された光を効果的に集光することができないおそれもある。このため、光偏向要素１８は、ドット状の構造物であることが好ましい。

光偏向要素１８に好適なドット状の構造物としては、光入射面７Ｌから入射して導光体７内で内部反射して導光される光を、光偏向面７ａに対する入射角より小さな角度となるように偏向する必要がある。例えば、凹型のマイクロレンズ形状、または凸型のマイクロレンズ形状や、角錐形状、円錐形状などの構造物が挙げられる。ドット状の構造物からなる光偏向要素１８は、凸部、凹部のいずれも選択することができ、凸部、凹部を混合して用いることも可能である。光偏向要素１８が光偏向面７ａに形成した凹部からなる場合、光入射面７Ｌから入射した光が、導光体７内では凸面となる光偏向要素１８の内面において全反射されて、指向性を持った光が、光偏向面７ａ側からその上方の射出面７ｂに向かって進む。このような偏向光は、単位レンズ７ｄによって、効率的に集光することが可能になる。

本実施形態では、光偏向要素１８の一例として、凹型のマイクロレンズを採用している。具体的には、平面視（Ｚ方向視）において長軸がＸ方向に向けられた楕円の範囲に形成された凹楕円面を採用している。すなわち、本実施形態の光偏向要素１８は、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、平面視の長径はｗｘ、短径はｗｙ、光偏向面７ａからの深さはｈ１８である。長径ｗｘの好ましい範囲は、例えば３０μｍ以上１００μｍ以下である。短径ｗｙの好ましい範囲は、例えば３０μｍ以上１００μｍ以下である。深さｈ１８の好ましい範囲は、例えば２μｍ以上２０μｍ以下である。

このような光偏向要素１８は、Ｘ方向の配置密度が、Ｙ方向の各位置で略均一であり、かつ各光入射面７Ｌから対向面７Ｌｏに向かって、Ｙ方向に沿う配置密度が漸次増大するように配置されている。光偏向要素１８による射出面７ｂ側への光偏向量は、単位面積あたりの光偏向要素１８の占める面積が大きいほど多くなる。光偏向要素１８の配置パターンは、Ｙ方向に複数の領域で形成されており、各領域内でＸ方向の配置ピッチＰｘが変化し、光入射面７Ｌから対向面７Ｌｏに向かうに従い、ピッチＰｘは漸次減少する。また、光偏向要素１８が、Ｙ方向に隣り合う単位列同士は、Ｘ方向において、交互に１／２Ｐｘだけずらして配置される。

このように光偏向要素１８を配置することで、Ｘ方向のピッチＰｘが変化しない場合やＹ方向に隣り合う単位列同士が、Ｘ方向において、ずらさずに配置した場合と比較し、対向面７Ｌｏ側の光偏向要素１８の面積率を増加させることができるため、光偏向要素１８により射出面７ｂ側へと偏向される光量は増加する。

また、光入射面７Ｌから導光体７に入射した光のうち、光偏向要素１８により射出面７ｂ側へと偏向されなかった光は、対向面７Ｌｏから漏れ出てしまう。漏れ出た光の一部は、反射板５により拡散反射され、対向面７Ｌｏ側から導光体７へと再入射される。このとき、対向面７Ｌｏの表面状態により入射光量は変化する。対向面７Ｌｏの算術表面荒さＲａが１．０μｍより大きく、十点平均粗さＲｚが５．０μｍより大きいと、表面散乱により入射光量が減少するため、著しく輝度が低下して好ましくない。算術表面荒さＲａが０．０１μｍより小さく、十点平均粗さＲｚが０．０５μｍより小さくなると、表面研磨が困難であるため、算術表面荒さＲａは０．０１μｍ以上１．０μｍ以下、十点平均粗さＲｚは０．０５μｍ以上５．０μｍ以下であることが望ましい。

導光体７の光射出面７ｂには、単位レンズ７ｄが形成されており、光入射面７Ｌから入射した光は、略直進的に進行するため、光入射面７Ｌおよび対向面７Ｌｏから入射する光量に対し、側面７Ｌｓから入射する光量は少ないため、少なくとも、光入射面７Ｌおよび対向面７Ｌｏの算術表面荒さＲａは０．０１μｍ以上１．０μｍ以下、十点平均粗さＲｚは０．０５μｍ以上５．０μｍ以下であることが望ましい。

図４〜図６をさらに参照して、光偏向要素１８の配置について詳細に説明する。
光偏向要素１８の配置パターンは、Ｙ方向における複数の領域に分かれて形成されている。図４では一例として、光入射面７Ｌ側から順に領域ａ、ｂ、ｃの３領域に分割した場合を示している。ただし、領域の分割の仕方は、これに限らず分割数や分割領域の大きさは、適宜選択することができる。領域ａ、ｂ、ｃでは、それぞれ、図５に模式的に示すように、光偏向要素１８が、Ｘ方向にｍ個、Ｙ方向にｎ個が配列されている。ただし、ｍ、ｎの大きさは、各領域によって異なる。

以下では、各領域に共通する配置パターンについて説明し、必要に応じて、異なる点を説明する。その際、各領域ａ、ｂ、ｃによって数値が異なることを明記する場合には、例えば、ｍａ、ｎａ、ｍｂ、ｎｂ、ｍｃ、ｎｃのように、領域名の添え字を付して表す。また、特に断らない限り、他の変数や定数も同様に表す。

光偏向要素１８は、Ｘ方向には、一直線上に配置されて単位列を構成し、Ｙ方向には、これらの単位列が間隔を変えて配列されている。領域ａ、ｂ、ｃに配置されたｎａ個、ｎｂ個、ｎｃ個の単位列は、それぞれ単位群を構成している。

各単位群の光偏向要素１８を、Ｅ（ｉ，ｊ）と表す。ここで、ｉは、Ｘ方向の一端側（図示下端側）から他端側に向かって１番目からｍ番目まで配列された光偏向要素１８に付された整数の符号である。ｊは、Ｙ方向の光入射面７Ｌ側の端部（図示左側）から光入射面７Ｌと反対側の端部に向かって１番目からｎ番目まで配列された光偏向要素１８に付された整数の符号である。また、Ｅ（ｉ，ｊ）の位置座標を、（ｘ_ｉｊ、ｙ_ｉｊ）と表記する。

各単位列におけるＸ方向の平均ピッチＰｘ_ｊは、次式（１）に示すように、ｊによらず、一定の平均ピッチＰｘに等しい。次式（１）の、Δｘ_ｉｊは、Ｅ（ｉ＋１，ｊ）とＥ（ｉ，ｊ）との隣接間隔（中心間距離）であり、次式（２）で表される。平均ピッチＰｘは、領域ａ、ｂ、ｃごとに異なり、それぞれＰｘａ、Ｐｘｂ、Ｐｘｃ（ただし、Ｐｘａ＞Ｐｘｂ＞Ｐｘｃ）である。

単位列の間のＹ方向の隣接間隔（中心間距離）Δｙ_ｊを次式（３）で表すと、単位群内において、Δｙ_ｊは、ｊが増大するにつれて減少している。これにより、光偏向要素１８の配置密度（以下、単に密度）Ｄは、単位群内においてＹ方向では、光入射面７Ｌから離れるにつれて単調増加する関数になっている。ここで、密度Ｄは、光偏向面７ａに占める単位面積当たりの光偏向要素１８の投影面積の比である。また、Ｙ方向に隣り合う単位列同士は、Ｘ方向において、交互に平均ピッチＰｘの１／２だけずらして配列されている。

ここで、密度Ｄの変化は、導光体７から射出される輝度分布を略均一化（均一である場合を含む）できるように設定され、本実施形態では、図４のグラフに示すように、領域ａ、ｂ、ｃの全体を通して、光入射面７Ｌから離れるにつれて増加する単調増加関数（曲線１００参照）を採用している。

ここで略均一という場合、輝度ムラが導光体７の全体に均一に分布していてもよいし、輝度ムラが傾向を有する分布を有していてよい。例えば、表示装置１のような用途では、表示品質上、画面の周辺部に比べて画面の中心部の輝度が高い方が好ましいため、光入射面７Ｌの近傍よりも、光入射面７Ｌに対向する面７Ｌｏ近傍の方が高輝度になる分布になっていることがより好ましい。

密度Ｄの変化は、光入射面７ＬのＹ方向の座標値をＹ＝０、対向面７Ｌｏにおける座標値をＹ＝ｄｙとしたとき、一例としては、Ｙ＝０で最低の密度Ｄ０であり、ｙ座標が増大するにつれて略直線的に増加し、Ｙ＝０．６・ｄｙからＹ＝ｄｙに到るまでの間で、急峻に増大し、Ｙ＝ｄｙにおいて、最大密度Ｄｍａｘ＝１０・Ｄ０になっているような変化を採用することができる。なお、密度Ｄは、光偏向要素１８の平均ピッチＰｘが単位群ごとに一定であるため、図３に直線１０１として模式的に示すように、Ｘ方向には、略一定（一定の場合を含む）である。

密度Ｄが小さいと、光入射面７Ｌから入射した光が視覚方向Ｆに沿う方向に偏向される量が少なくなり、射出面７ｂから射出される光の輝度が低下する。このため、密度Ｄ０は、０．０１以上であることが必要である。密度Ｄが０．０１未満の場合、例えば、厚み０．５ｍｍで１３インチサイズ（１７０ｍｍ×３００ｍｍ）の導光体７において、光入射面７Ｌ近傍の輝度低下率が３０％以上と非常に大きくなる。ここで定義している輝度低下率とは、導光体７の面内での輝度の最大値に対する低下率を指す。

輝度低下率が３０％以上の場合、照明装置３を拡散シート２８側から眺めたときに、光入射面７Ｌ付近と中央部とでの輝度差がはっきりと目で視認されるようになるため、表示装置１の品質的な問題が生じる。導光体７の光入射面７Ｌ近傍の輝度低下が視認できないようにするためにも、密度Ｄは０．０１以上とすることが求められる。

このような、密度Ｄの変化として好適な関数としては、光入射面７Ｌを原点とするＹ方向の位置座標をｙとして、次式（４）に示す関数の例を挙げることができる。

上記式（４）において、変数Ｂは、Ｙ方向の位置における輝度分布に寄与する変数である。このような配置が可能となるのは、単位群内のＸ方向の平均ピッチＰｘａ、Ｐｘｂ、Ｐｘｃを異なる大きさとするとともに、この順に減少するようにしているためである。

次に、Ｅ（ｉ，ｊ）の位置座標（ｘ_ｉｊ、ｙ_ｉｊ）を、次式（５）〜（７）によって設定する。

δ（ｊ）は、上記式（６）に示すように、ｊが偶数の場合に１、奇数の場合に０となる関数である。Ｙ１は、単位群において最も光入射面７Ｌ寄りの単位列のＹ方向の座標値であり、領域ごとに、Ｙ_１ａ、Ｙ_１ｂ、Ｙ_１ｃの値を取る。

このように配置された光偏向要素Ｅ（ｉ，ｊ）の密度Ｄについて説明する。
図６に示すように、光偏向要素Ｅ（ｉ，ｊ）は、規則的に配置されているため、その密度Ｄｅは、適宜の大きさの測定エリアの面積をＲ、その内側に含まれる配列域Ｅ（ｉ，ｊ）の面積をＳａとすれば、面積Ｓａを実測することにより、Ｄｅ＝Ｓａ／Ｒとして求めることができる。例えば、Ｅ（ｉ，ｊ）の密度Ｄｅを求める測定エリアは、図６に示すように、Ｘ方向においてはＰｘ以上、Ｙ方向においては隣接する単位列の中心までの距離の和Δｙ_ｉ−１＋Δｙ_ｉ以上の大きさを有する長方形を採用することにより、密度Ｄｅを実測することができる。

以上、導光体７の構成について、第１領域７Ａの場合の例で説明した。これと対称に配置された第２領域７Ｂの構成は、配置位置の相違を除いて同様であるため、詳しい説明は省略する。

このような構成の導光体７に好適な透光性材料の例としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。

導光体７の製造方法としては、上記のような樹脂を用いて、押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、光偏向要素１８および単位レンズ７ｄを一体で成形することが可能である。または、上述した製法で板状部材を成形した後、光偏向要素１８および単位レンズ７ｄを、例えば、印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成することにより、導光体７を製造することも可能である。導光体７は、上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光偏向要素１８と単位レンズ７ｄとを一体に成形することが望ましい。この場合、導光体７を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性を高めることができる。

次に、このような構成の本実施形態の表示装置１、照明装置３の作用について、本実施形態の導光体７の作用を中心として説明する。
図７（ａ）は、本発明の一実施形態に係る導光体７における光の伝播の様子を示す模式的に平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＣ視の模式図である。図８（ａ）は、単位レンズを有しない第１比較例の導光体における光の伝播の様子を模式的に示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＤ視の模式図である。図９（ａ）は、本発明の一実施形態に係る導光体７における平面視の輝度分布を示す模式図である。図９（ｂ）は、単位レンズを有しない第１比較例の導光体における輝度分布を示す模式図である。図１０（ａ）は、単位レンズを通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図である。図１０（ｂ）は、単位レンズおよび等方性光拡散部材を通してみた光偏向要素の像の一例を示す模式図である。

図７（ａ）および（ｂ）に示すように、各光源６が点灯されると、光源６からの光は、拡散しつつ前方の光入射面７Ｌに入射する。光入射面７Ｌに入射した光は、光偏向面７ａと射出面７ｂとの間で反射を繰り返しながら対向面７Ｌｏに向かって導光される。このとき、光偏向面７ａによってＸ方向に広がる方向に反射される光は、図７（ｂ）に示すように、単位レンズ７ｄにおける凸面（内面側からは凹面）に内部反射してＸ方向に位置を変えながら導光される。ところが、単位レンズ７ｄは外側に凸のＵ字状の断面を有するため、入射光が集光されて単位レンズ７ｄの下方の光偏向面７ａに向けて反射される。このため、図７（ａ）に示すように、単位レンズ７ｄの内部反射による反射光はＸ方向にあまり広がらずに、単位レンズ７ｄの延在方向であるＹ方向に沿って導光される。

このように、本実施形態では、射出面７ｂが単位レンズ７ｄで構成されるため、光源６から入射した光は、光源６の前方に位置する単位レンズ７ｄによって、その延在方向に沿って導光される。図７（ｂ）には、１個の光源６のみが記載されているが、光源６は、Ｘ方向に沿って複数配置されているため、その他の光源６からの光も同様にして対向面７Ｌｏに向かって同様に導光される。

これに対して、図８（ａ）および（ｂ）に示す第１比較例のように、本実施形態の導光体７から単位レンズ７ｄを削除した導光体７０の場合、射出面７０ｂは、光偏向面７ａと平行な平面である。このため、光源６から光偏向面７ａおよび射出面７０ｂに向かって斜め方向に放射される光は、図８（ｂ）に示すように、内部反射してＸ方向に導光される。平面視では、図８（ａ）に示すように、光源６から拡散する光束が、集光されることなく扇形に広がった状態で対向面７Ｌｏに向かって導光される。

このように、第１比較例の導光体７０では、光源６からの光がＸ方向の左右に拡散して導光されていくため、光源６の前方に進む光の輝度が、光入射面７Ｌから離れるにつれて低下していく。従って、導光体７によって導光される場合の光の輝度は、このような第１比較例に比べると、光入射面７Ｌから離れた位置でも、Ｘ方向への拡散が抑制されているため輝度低下が格段に少ない。

以上、導光体７内の導光経路について、１つの光源６から光入射面７Ｌに入射する場合の例で説明した。表示装置１では、このような光源６が光入射面７Ｌの延在方向に沿って複数配置されているため、導光体７全体としては、各光源６からの光を重ね合わせた輝度分布になる。導光体７では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方の狭い範囲に導光されていく。このため、図９（ａ）に示すように、各光源６から入射した光を重ね合わせても輝度ムラは発生せず、後述する光偏向要素１８の作用と相俟って、略均一な輝度分布が得られる。

一方、第１比較例の導光体７０では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方に扇形に広がって伝播する。このため、導光体７と同様の光偏向要素１８を備えていたとしても、図９（ｂ）に示すように、Ｘ方向の両端部において、光入射面７Ｌから対向面７Ｌｏに向かって広がる三角形状の暗部Ｓｈが発生する。

次に、光偏向要素１８の作用について説明する。
導光体７の光偏向面７ａには、微小な光偏向要素１８が多数形成されているため、光偏向要素１８に到達した光は、光偏向要素１８の面形状に応じて偏向される。具体的には、光偏向要素１８によって散乱されるため、光偏向要素１８の直上の射出面７ｂに向かって偏向される成分が増える。このため、各光偏向要素１８は、光偏向面７ａ上に点状の光源が配置されているのと同等の効果がある。

図３に示すように、光偏向要素１８による偏向成分は、光偏向面７ａで全反射されて導光される反射光に比べると、射出面７ｂにおける入射角が小さくなるため、射出面７ｂを透過して外部に射出される。このとき、射出光は、単位レンズ７ｄのレンズ作用により集光されるため、Ｘ方向の広がりが抑制された光束として視覚方向Ｆに沿って射出される（図３における光Ｋ参照）。

従って、導光体７を射出面７ｂ側から観察すると、光偏向要素１８による偏向成分により、光偏向要素１８の位置に線状光源が配置されているように視認される。すなわち、導光体７を、単位レンズ７ｄを通して、射出面７ｂ側から観察すると、図１０（ａ）に実線で示すように光偏向要素１８がＸ方向に線状に広がって見える。ただし、図１０（ａ）は模式図のため、光偏向要素１８はＸ方向にピッチＬｘで、Ｙ方向にピッチＬｙで繰り返し配列される場合を図示している。

射出面７ｂから射出された光は、等方性光拡散部材８に入射して等方的に拡散される。これにより、光偏向要素１８の配置位置に応じた輝度分布のムラが均されるとともに、偏向光による光偏向要素１８の像も、Ｘ方向およびＹ方向に広がって、ぼけた状態になる。図１０（ｂ）に、等方性光拡散部材８を通して導光体７を観察した場合の光偏向要素１８の像の見え方を模式的に示す。図１０（ｂ）に示すように、光偏向要素１８の像は、等方性光拡散部材８によって、Ｙ方向にも広がるため、Ｘ方向およびＹ方向に互いに重なった面状の光源のように視認される。これにより、光偏向要素１８の点状の像や、光偏向要素１８がＸ方向に連なった線状の像も視認されなくなる。

等方性光拡散部材８を透過した光は、集光シート２０に入射することにより、視覚方向Ｆに向けて集光される。集光シート２０から出射された光は、拡散シート２８に入射して拡散され、集光シート２０の集光方向に起因する輝度ムラが均される。このようにして、拡散シート２８からは、輝度ムラが抑制された光が出射され、画像表示素子２が偏光板１０の側から照明される。この状態で、画像表示素子２が画像信号に応じて駆動されると、画像信号に応じた画像や映像が、画像表示素子２に表示され、外部から画像や映像を観察することが可能となる。

ここで、導光体７の光偏向要素１８の作用について詳しく説明する。
導光体７では、第１領域７Ａ、第２領域７Ｂのそれぞれにおいて、光偏向要素１８の密度Ｄは、光入射面７Ｌから対向面７Ｌｏに向かって単調増加している。このため、光偏向要素１８による視覚方向Ｆへの偏向成分は、密度Ｄに比例して増大する。従って、導光体７内のＹ方向への伝播の際の輝度低下分を相殺するように、光偏向要素１８の密度Ｄを増大させることにより、射出面７ｂにおける射出光のＹ方向における輝度分布を均一化することができる。また、Ｘ方向では、図４における直線１０１に示すように、平均的にはＸ方向に略均一な密度で配置されているため、Ｘ方向の輝度ムラが抑制されている。

本実施形態の導光体７では、このような密度Ｄの配置を実現するために、第１領域７Ａ、第２領域７ＢをそれぞれＹ方向において、例えば、領域ａ、ｂ、ｃに応じて、光偏向要素１８を、複数の単位群に分割し、単位群ごとに、Ｘ方向の平均ピッチをＰｘａ、Ｐｘｂ、Ｐｘｃのように変更している。これにより、各単位群内における各単位列のＹ方向の隣接間隔を光入射面７Ｌ側から対向面７Ｌｏ側に向かって漸減させる構成とし、かつ、単位群の境界における、Ｘ方向の平均ピッチと、Ｙ方向の隣接間隔とが、不連続に変化する構成としている。

このように、Ｘ方向の隣接間隔と、Ｙ方向の隣接間隔との組み合わせにより、単調減少する密度Ｄを形成しているため、Ｙ方向の輝度分布を略均一化することができるとともに、Ｙ方向における光偏向要素１８の粗密の偏りを抑制することができる。これにより、光取り出し効率が向上するとともに、光偏向要素１８の粗密の偏りに起因する輝度ムラを抑制することが可能となる。

これらの点について、導光体７の第２比較例、第３比較例を参照して説明する。
図１１は、光偏向要素の配置パターンの第２比較例を示す模式図である。図１２は、光偏向要素の配置パターンの第３比較例を示す模式図である。

図１１に示す第２比較例の導光体７１は、導光体７の第１領域７Ａ、第２領域７Ｂをそれぞれ、領域ａと同様の単位群を構成するように、光偏向要素１８を配置した場合の例である。このため、各単位列において、Ｘ方向の平均ピッチはＰｘａとし、Ｙ方向の単位列の列数はｎａよりも大きいＮａである。単位列のＹ方向の隣接間隔は、Δｙ_１ａ、…、Δｙ_Ｎａのような減少数列である。このような配置では、対向面７Ｌｏの近傍で光偏向要素１８の密度Ｄを急峻に増加させるには、単位列の隣接間隔Δｙ_ｊａを狭める必要がある。しかし、隣接間隔Δｙ_ｊａを０に近付けても、Ｘ方向に隙間があるため、一定の限度以上には、密度Ｄを増加させることができない。このため、例えば、図１１のグラフに曲線１０２として示すように、密度Ｄの最大値Ｄｍａｘ’をあまり大きくすることができない。

これにより、対向面７Ｌｏの近傍において、光偏向要素１８による視覚方向Ｆへの偏向成分が減少し、射出面７ｂからの射出光の輝度が低下してしまうため、本実施形態の導光体７に比べるとＹ方向の輝度分布の均一性が格段に低下する。また、光偏向要素１８によって偏向されなかった光は、そのまま導光体７１内に導光されるため、例えば、反対側の対向面７Ｌｏら多くの光が漏れ出て、射出面７ｂから取り出すことができない。従って高輝度な照明装置３を得ることができない。

図１２に示す第３比較例の導光体７２は、導光体７の第１領域７Ａ、第２領域７Ｂがそれぞれ１つの領域ｄとして１つの単位群が構成されるように光偏向要素１８を配置した場合の例である。ただし、第２比較例の導光体７１とは異なり、Ｘ方向の平均ピッチＰｘｄ（ただし、Ｐｘｄ＜Ｐｘａ）は、対向面７Ｌｏの近傍の光偏向要素１８の密度Ｄが必要な最大密度Ｄｍａｘとなるように設定している。また、これに応じて、Ｙ方向の単位列の列数をＭｄとし、単位列のＹ方向の隣接間隔は、Δｙ_１ｄ、…、Δｙ_Ｍｄのような単調減少数列としている。ここで、Ｐｘｄ＜Ｐｘａであるため、光入射面７Ｌの近傍のＹ方向の隣接間隔は、例えばΔｙ_１ｄ＞Δｙ_１ａ等のように、対応する導光体７における隣接間隔よりも広げる必要がある。

このような配列によれば、密度Ｄの変化は、導光体７の場合と同等になる。このため、視覚方向Ｆへの偏向光の輝度は、対向面７Ｌｏの近傍でも高輝度が保たれ、反対側の光入射面７Ｌから漏れ出る光も少なくなるため、全体として高輝度の照明装置３が得られる。しかし、各単位列の平均ピッチＰｘｄが小さいため、単位列が線状になって視認されやすくなる。特に光入射面７Ｌの近傍では、Ｘ方向の隣接間隔が詰まるとともにＹ方向の隣接間隔は逆に広がる結果、Ｙ方向において単位列同士の間に隙間が生じることで、線状光として目立ちやすくなる。つまり、光源の均一性が低下して輝度ムラが生じ、線状に並んだ光源の像が視認されやすくなる。

本実施形態の導光体７の光偏向要素１８の配列によれば、上記第２比較例、第３比較例における輝度低下、輝度ムラ、光源の視認性の増大、といった問題が抑制される。

照明装置３を、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライトとして適用する場合、ある基準内の面内輝度均一性を保ちながら面中心輝度を高めることが望ましい。本実施形態の導光体７における光偏向要素１８の配置によれば、光入射面７Ｌに近いほど疎に、光入射面７Ｌから離れるほど密となる粗密分布を取っており、これにより、照明装置３の面内輝度均一性を犠牲にすることなく、面中心輝度を高めることが可能になっている。

［変形例］
次に、本発明の一実施形態に係る変形例の導光体３７について説明する。
図１３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る変形例の導光体３７を示す模式的な斜視図である。図１３（ｂ）および（ｃ）は、図１３（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図およびＦ−Ｆ断面図である。

図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本変形例の導光体３７は、上記実施形態に係る導光体７の光偏向要素１８に代えて、光偏向要素３８を備える。本変形例の導光体３７は、上記実施形態に係る表示装置１および照明装置３において、導光体７に代えて用いることができる。
以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。

導光体３７の光偏向要素３８は、上記実施形態の光偏向要素１８が、光偏向面７ａに形成された凹部からなるのに対して、光偏向面７ａから突出した凸部である点のみが異なる。すなわち、光偏向要素３８は、平面視形状が光偏向要素１８と同様の長径ｗｘ、短径ｗｙの楕円形状を有し、光偏向面７ａからの突出高さがｈ３８である。突出高さｈ３８の好ましい範囲は、例えば２μｍ以上２０μｍ以下である。光偏向要素３８の配置パターンは、上記実施形態の光偏向要素１８と同様である。このような導光体３７は、上記実施形態の導光体７と同様の方法により製造することができる。

導光体３７によれば、光入射面７Ｌから入射し、射出面７ｂおよび光偏向面７ａの間で導光される光が照射されると、内面側から凹面になっている光偏向要素３８において内部反射して、凹面の光軸に沿って集光される。このため、視覚方向Ｆに向く偏向成分が発生する。従って、本変形例の光偏向要素３８を有する導光体３７を備える照明装置３および表示装置１は、上記実施形態の導光体７を備える照明装置３および表示装置１と同様に、高輝度の光を出射することができる。

なお、上記実施形態および変形例の説明では、照明装置３が表示装置１に用いられた場合の例で説明したが、照明装置３は表示装置１のみに適用されるものではない。例えば、看板、電子ブックのような表示装置１以外の表示装置の照明装置として用いることも可能である。また、表示装置と組み合わせることも必須ではなく、例えば、単独の照明装置として使用することが可能である。

また、上記実施形態および変形例の説明では、画像表示素子２と導光体７または３７との間に、拡散シート２８および集光シート２０を有する場合の例で説明したが、これは一例であって、他の構成も可能である。例えば、等方性光拡散部材８のみによって、必要な拡散性能が得られる場合には、拡散シート２８は削除することができる。

また、集光シート２０としては、基材２３上に一方向に延在するプリズム２４が配列された場合の例で説明したが、例えば、図１４（ａ）および（ｂ）に示すようなその他の構成も可能である。図１４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の照明装置３に用いることができる集光シートの変形例を示す部分的な斜視図である。

図１４（ａ）に示す集光シート２０Ａは、基材２３上に、一方向に延在する三角プリズム２４ａと、これに交差して延ばされた三角プリズム２４ｂとを備える。図１４（ｂ）に示す集光シート２０Ｂは、基材２３上に、一方向に延在する断面台形状の台形プリズム２４ｃが設けられ、この台形プリズム２４ｃの頂部に、台形プリズム２４ｃの延在方向と直交する方向に三角形断面を有する小プリズム２４ｄが多数隣接して形成されている。

また、上記実施形態および変形例の説明では、光偏向面７ａに形成された光偏向要素１８または３８が光入射面７Ｌから対向面７Ｌｏまでの間に３つの単位群を設けた場合の例で説明したが、ｄｙが短い場合には、単位群が１つの構成とすることも可能である。

また、上記実施形態および変形例の説明では、光入射面７Ｌが導光体７または３７の一面に有する場合の例であったが、導光体７または３７が互いに対向する一組の光入射面７Ｌを有する場合や、導光体７または３７における第１の方向が、光入射面７Ｌに交差する方向であれば、光を導入させる必要に応じて適宜の方向を採用することができる。すなわち、第１の方向は、光入射面７Ｌと９０°以外で交差する方向とすることが可能である。

さらに、上記実施形態および変形例の説明では、光偏向要素１８または３８の配置のみで好適な輝度分布を形成する場合の例で説明したが、光偏向要素１８または３８の配置に加えて、複数の光源６の光量を調整したり、光偏向要素１８または３８の大きさや形状を変えたりすることも可能である。この場合、より細かく輝度分布を修正することが可能である。

以上説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。

次に、上記実施形態の実施例について、比較例とともに説明する。
［実施例１〜３］
実施例１〜３は、上記実施形態の導光体７の第１領域７Ａと同様の構成を有する導光体を用いて作成した照明装置および表示装置である。従って、この導光体は、厳密には、上述した導光体７そのものではないが、以下では、誤解のおそれのない場合には、対応する部材の符号や、パラメータの名称などは、上記第１の実施形態の説明に用いた符号、名称を援用する。

表１に、各実施例、各比較例の条件と、評価結果についてまとめて示す。

各実施例の導光体は、すべて平板部が平面視１７０ｍｍ×３００ｍｍの１３インチサイズの直方体であり、平板部の厚さｈ７ｃは、０．５０ｍｍとした。光源６は、ＬＥＤを採用し、平板部の長辺を構成する一方に側面である光入射面７Ｌに面して５ｍｍおきに、３６個配置した。

光偏向要素１８は、平面視形状の長径がｗｘ＝１００（μｍ）、短径がｗｙ＝７０（μｍ）の楕円形であり、深さがｈ１８＝１０（μｍ）とした。光偏向要素１８は、光偏向面７ａを３つの領域ａ、ｂ、ｃに分けて、それぞれに単位群に配置した。光偏向要素１８の密度は、Ｙ方向において光入射面７Ｌからの距離が増大するにつれて、０．０４から０．５３まで、増大するように配列した。光偏向要素１８のＸ方向の平均ピッチは、Ｐｘａ＝０．５（ｍｍ）、Ｐｘｂ＝０．４００（ｍｍ）、Ｐｘｃ＝０．３３０（ｍｍ）とした。各光偏向要素１８の配置位置は、上記式（５）〜（７）に基づいて決定した。このため、光偏向要素１８のＹ方向の隣接間隔Δｙ_ｊは、最も光入射面７Ｌ側のΔｙ_１ａでは０．３５ｍｍ、光入射面７Ｌから最も離れたΔｙ_ｎ−１ｃでは０．１５ｍｍとした。

実施例１〜３の導光体の違いは、導光体７の側面部７Ｌ、７Ｌｏ、７Ｌｓの算術平均粗さＲａ、十点平均粗さＲｚを下記のように相違する導光体を設けた例である。
実施例１では、光入射面７Ｌ、対向面７Ｌｏ、側面７Ｌｓ面の算術平均粗さＲａ＝０．０１μｍ、十点平均粗さＲｚ＝０．０５μｍとした。
実施例２では、光入射面７Ｌおよび対向面７Ｌｏの算術平均粗さＲａ＝０．０３μｍ、十点平均粗さＲｚ＝０．０９μｍとし、側面７Ｌｓの算術平均粗さＲａ＝１．１μｍ、十点平均粗さＲｚ＝５．１μｍとした。
実施例３では、光入射面７Ｌおよび対向面７Ｌｏの算術平均粗さＲａ＝１．０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝５．０μｍとし、側面７Ｌｓの算術平均粗さＲａ＝１．１μｍ、十点平均粗さＲｚ＝５．１μｍとした。

導光体の単位レンズ７ｄは、断面形状が半径０．３ｍｍの円弧形状の一部からなる形状でＹ方向に延在され、高さｈ７ｄが０．０３０ｍｍの単位レンズを、Ｘ方向にピッチＰ７ｄで配列して構成した。ピッチＰ７ｄは、１００μｍとした。

このような導光体はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）の押し出し成型により、ロール金型に形成した光偏向要素１８のパターンと、単位レンズ７ｄのパターンとをアクリル樹脂表面に転写することにより、一体で作製した。

等方性光拡散部材８は、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用い、マイクロレンズシートにコリメート光を入射させたときの散乱角αが１５°であるものを使用した。拡散シート２８は、偏光分離シート（ＤＢＥＦ、スリーエム社製）を使用した。

このような構成の照明装置３の視覚方向Ｆ側に画像表示素子２を配置し、表示装置１を作製した。画像表示素子２の画素ピッチは、０．１５ｍｍ（Ｘ方向）×０．１２ｍｍ（Ｙ方向）とした。

[比較例１、２]
比較例１、２は、光偏向要素１８の配置パターンは実施例１〜３と同様であるが、導光体７の側面部７Ｌ、７Ｌｏ、７Ｌｓの算術平均粗さＲａ、十点平均粗さＲｚを下記のように相違する導光体を設けた例である。

比較例１では、光入射面７Ｌの算術平均粗さＲａ＝０．５０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝０．７０μｍとし、対向面７Ｌｏ、側面７Ｌｓ面の算術平均粗さをＲａ＝１．５μｍ、十点平均粗さＲｚ＝５．７μｍとした例である。
比較例２では、対向面７Ｌｏの算術平均粗さＲａ＝０．５０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝０．７０μｍとし、光入射面７Ｌ、側面７Ｌｓ面の算術平均粗さをＲａ＝１．５μｍ、十点平均粗さＲｚ＝５．７μｍとした例である。

［評価方法］
評価としては、照明装置３を視覚方向Ｆから眺めたときの光偏向要素が視認されるか否かの評価と、導光体７から視覚方向Ｆへ射出される光量を、以下のようにして行った。

光量に測定は、照明装置３の最表層から視覚方向Ｆ側に距離１００ｃｍ離れた位置に、面輝度計ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ１２００（商品名；(株)Ｒａｄｉａｎｔ製）を設置し、照明装置３の面輝度を測定した。図１６は、測定位置を示す模式的な平面図である。本測定では、図１６に示すように、照明装置３の射出面７ｂの面輝度を測定し、発光面積を２５分割した分割点の積算光量を算出した。

上記表１に、この評価結果を、「○」（Ｇｏｏｄ）、「×」（Ｎｏ ｇｏｏｄ）として記載した。「○」は、導光体７の側面部７Ｌ、７Ｌｏ、７Ｌｓの算術平均粗さＲａを０．０１μｍ、十点平均粗さＲｚを０．０５μｍとしたときの、２５点積算光量の低下率が３０％以下であったことを示し、「×」は、２５点積算光量の低下率が３０％より大きくなることを表す。

表１に示すように、実施例１〜３の導光体を組み込んだ照明装置３の面輝度測定結果における２５点積算光量の低下率は、いずれも良好であった。

これに対して、比較例１、２は、積算光量の評価結果が×（不良）となる結果であった。比較例１は、対向面７Ｌｏの表面荒さが大きいため、対向面７Ｌｏから射出した光が反射板５で反射され対向面７Ｌｏから再入射する光量が少なくなるため、２５点積算光量が著しく低下するため不良となる。比較例２では、光入射面７Ｌの表面荒さが大きいため、光源６から発光した光が、入射面７Ｌから入射する光量が低下するため、２５点積算光量が著しく低下するため不良となる。

１ 表示装置（液晶表示装置）
２ 画像表示素子
３ 照明装置
５ 反射板（反射部材）
６ 光源
７、３７ 導光体
７ａ 光偏向面（第１面）
７ｂ 射出面（第２面）
７ｄ 単位レンズ
７Ｌ 光入射面
８ 等方性光拡散部材
９ 液晶層
１０、１１ 偏光板
１８、３８ 光偏向要素
２０ 集光シート
２３ 基材
２４ プリズム
２４ａ 台形プリズム
２４ｂ 小プリズム
２８ 拡散シート
Ｄ 密度
Ｆ 視覚方向

Claims (7)

1. 透光性材料からなる多面体であり、対向して配置された第１面および第２面と、当該第１面および第２面の双方に接する光入射面とを有し、当該光入射面から入射された光を当該第１面および第２面の間で導光すると共に光の一部を当該第２面から出射する導光体であって、
   前記第１面には、前記入射された光を前記第２面に向けて偏向する、各々が独立して配置される凹状または凸状のドット形状を有した、複数の光偏向要素が設けられ、
   前記第２面には、前記光入射面に直交する第１の方向に沿って延在した形状であり、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列された、複数の単位レンズが設けられ、
   前記第１面および前記第２面との双方に接する少なくとも前記光入射面および前記光入射面と対向する面は、算術表面荒さＲａが０．０１μｍ以上１．０μｍ以下を、十点平均粗さＲｚが０．０５μｍ以上５．０μｍ以下を、それぞれ満足することを特徴とする、導光体。
2. 前記複数の光偏向要素は、
   ２つ以上の光偏向要素を、前記第２の方向に沿って一定のピッチで配置して単位列を構成し、
   前記光入射面から所定の距離にある領域に、２つ以上の前記単位列を、前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように配列して単位群を構成し、
   １つ以上の前記単位群を、前記第１の方向に沿って前記光入射面から所定の距離で配置した構成であり、
   前記１つ以上の単位群は、前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかる方向に前記複数の光偏向要素の配置密度が漸次増大するように、配置されており、
   前記単位群を構成する前記２つ以上の単位列は、前記第２の方向に沿って前記ピッチの１／２の距離をずらして交互に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の導光体。
3. 前記複数の単位レンズは、レンズ断面が、少なくとも頂部において円弧形状または楕円弧形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の導光体。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光体と、
   前記導光体の前記光入射面に臨むように配置された光源とを備え、
   前記光源からの光を前記導光体の前記光入射面に入射し、前記導光体の前記第２面から出射して照明光を形成する、照明装置。
5. 前記導光体の前記第１面と対向する位置に配置された反射部材をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記導光体の前記第２面と対向する位置に配置された１枚以上の透過性光学シートをさらに備えることを特徴とする、請求項４または５に記載の照明装置。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの照明光を照射することにより画像を表示する画像表示素子とを備える、表示装置。