JP4522937B2 - 照明装置、これに使用する光制御部材およびこれらを用いた画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の線状光源からなる照明装置及びこれを用いた画像表示装置に関するものであり、特に大型で高輝度と輝度均一性が要求される照明看板装置、液晶ディスプレイ装置等に好適に用いられる照明装置および画像表示装置に関するものである。

画像表示装置用の照明装置を例に取ると、導光板の側端に配した光源の光を導光板で正面方向に誘導し、拡散シートで均一化するエッジライト方式と、照明面の裏側に光源を配し、光を光拡散板で均一化する直下方式が挙げられる。

直下方式は、光源を装置の背面に備えるため、携帯電話やモバイルパソコンなどの薄さを要求される分野では光源を側端に備えることで有利となるエッジライト方式が主流であった。

一方で近年、テレビやパソコンモニターなどの市場を中心に、ディスプレイの大型化および高輝度化の要求が高まってきた。大型化に伴い上記エッジライト方式では光源が配置できる表示面積に対する周辺部の長さ割合が減少するため、充分な輝度を得ることができない。そこで面光源上に複数の輝度向上フィルムを配置する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら輝度向上フィルムは、コストアップに繋がること、また使用するフィルムの数が多くなることから、生産性や薄型化の観点から必ずしも有利とはいえない。

さらに、ディスプレイの大型化に伴い導光板の重量が増加するといった問題もある。

このようにエッジライト方式では近年のディスプレイの大型化、高輝度化といった市場の要求に答えることは困難となってきた。

そこで複数の光源を用いる直下方式が注目されている。図１５にこの方式の照明装置の一例を示す。この例では照明装置はＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向とからなる矩形状の出射面を持ち、複数の線状光源１と、光拡散板５と、反射板４とを備え、前記線状光源１はＸ方向とＹ方向とに平行な１つの仮想平面内に配置されており、かつ、該線状光源１は長手方向がＹ方向に平行に配置されており、かつ、Ｘ方向に沿って等間隔に配列しており、前記光拡散板５は前記配列した線状光源１の出射面側に配置され、かつ、主面は線状光源１が配列している前記仮想平面と平行であり、前記反射板４は前記配列した線状光源１を挟んで前記光拡散板５の反対側に位置し、かつ、該反射板４の主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行である。また光拡散板５は通常、光拡散材が均一に分散されており、主面内で均一な光学性能を持つ。

矩形状の出射面は画像表示装置、照明看板などの本照明装置の多くの用途において最も一般的である。

また線状光源は、点状光源と比べて輝度ムラの解消が容易であり、配線が短く容易であるためこれらの照明装置の光源として最も一般的である。線状光源としては冷陰極管などが多く用いられる。また通常、線状光源は同じタイプのものを用いることが生産上有利であり、輝度の均一化にも有利であるが、この場合、線状光源は出射面の矩形の長い辺と平行な向きで配列することが、線状光源の本数を削減できるため望ましい。また線状光源を同一平面内に等間隔に配置することで課題である輝度ムラは線状光源の配置に伴う周期的なものとなり、主面内で均一な光学性能を持つ光拡散板での輝度ムラの解消は容易になる。反射板は必須ではないが、線状光源および光拡散板から出射方向と反対に放射された光を出射側に反射して再び出射光として利用する働きがあり、光の利用効率は高める上で有利である。

また直下方式は光源から放射される光の利用効率、すなわち光源から放射される光束のうち出射面から放射される光束の割合が高く、かつ、光源数を自由に増加させることができるため、要求される高輝度が容易に得られる。さらに、光を正面に向ける導光板が不要なため、軽量化を図ることができる。

また他の照明装置として、例えば照明看板などでは、構成が単純で輝度向上フィルムなどを用いることなく容易に高輝度が得られることから、直下方式が主流である。

しかしながら直下方式では、ランプイメージの解消、薄型化、省エネルギーといった独特の課題を解決しなければならない。特に画像表示装置や照明看板など照明面を観察する用途では、ランプイメージの解消のみならず、面内の輝度均一性が求められる。さらにテレビやパソコンモニターなど主として正面方向から照明面を観察する用途では、面内の正面輝度の均一性が最も重要である。ランプイメージはエッジライト方式よりもはるかに顕著な輝度ムラとして現れるため、従来エッジライト方式で用いられてきたフィルム表面に光拡散材を塗布した拡散フィルムなどの手段では解消が困難である。そこでメタクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の基材樹脂に、光拡散材を分散した光拡散板が広く用いられている。光拡散板を用いた直下方式の表示装置の例は既に図１５を用いて説明したとおりである。良好な拡散性と光利用効率を得るために、無機微粒子や架橋有機微粒子など種々の光拡散材が検討されている（例えば、特許文献２参照）。しかしこれら光拡散材を用いる方法では光拡散材への光の吸収や、不要な方向への光の拡散のため省エネルギーの観点から好ましくない。また、光源を近接して多数配置することでランプイメージは軽減できるが消費電力が増加する問題がある。

一方、反射板に独特の形状を持たせて、ランプイメージを消去する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし反射板の形状と光源との位置合わせが必要であること、反射板の形状のため、薄型化が阻害される場合があること、などから好ましくない。

さらに光源に対向して反射性部材を設置する方法（例えば、特許文献４参照）、光源ごとに例えばフレネルレンズのような光線方向変換素子を配す方法など（例えば、特許文献５参照）も提案されているが、同様に部材と光源との正確な位置合わせが必要であることから生産性が劣るといった課題が生じる。

また、凹凸を表面に有する光拡散板が提案されている（例えば特許文献６参照）。これらの拡散板は光拡散材の使用を回避、もしくは削減しつつ所望の拡散性を得られるので光の利用効率を高められる。しかしながら凹凸形状についての詳しい検討がないため、輝度ムラの厳密な調整は困難である。同様に出射面内の正面輝度の均一性を得ることも困難である。

大型照明装置においては、携帯電話やモバイルパソコンなどに比べて薄型化についての要求が厳しくないため、光源と光拡散板との距離を短くすることや、光学フィルムの枚数の削減などで対応できる。また、省エネルギーを実現するには光の利用効率を高めることが必要である。直下方式は前述のように線状光源の本数を増やすことができ高輝度を得ることが容易であるが、省エネルギーの視点からランプイメージ解消のために大量の光拡散材を用いるなどによって光の利用効率を下げることを抑制しなければならない。
特開平２−１７号公報 特開昭５４−１５５２４４号公報 特許２８５２４２４号公報 特開２０００−３３８８９５号公報 特開２００２−３５２６１１号公報 特開平１０−１２３３０７号公報

そこで本発明では、高輝度で、光の利用効率が高く、大型化に伴う光制御部材の光学設計の変更や輝度低下や輝度ムラ拡大がないことから大型化への対応が容易で、光源と他の部材の厳密な位置合わせなく正面方向の輝度ムラが解消され、光源と他の部材を近づけたりフィルム構成を単純化したりするという生産性や薄型化にも有利な照明装置、及びこれを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。また目的に応じて正面輝度が高い照明装置、該照明装置が備える光制御部材、及び該照明装置を用いた画像表示装置を提供することを別の目的とする。

そこで本発明者らは図１５に例示したような一般的な直下方式の照明装置の光拡散板を我々が提案する光制御部材に置き換えることで、上記の課題を解決できることを見出した。上記の課題に対して、本発明では、光制御部材の出射面に好適な形状の凸部を設けることで光拡散材の利用の回避もしくは大幅な削減を実現し、光の利用効率を向上させることによって、高輝度化を達成できる。また光制御部材の入射面上の全ての点で、入射光の出光方向を同様に制御するような一様な性質を持たせることで、サイズ変更に有利なだけでなく、光源との位置合わせも不要となる。また正面方向への出光強度の分布を一定にすることで、正面方向の輝度ムラを解消することができる。さらに光制御部材の持つ輝度ムラ解消、輝度向上などの複合的な機能により、他の機能性光学フィルムの利用を解消もしくは削減でき、生産性や薄型化などにも有利となる。さらに光制御部材の正面方向への出光割合を高めることで正面強度を高めることも可能である。加えてこれらの照明装置の出射側に透過型表示素子を配置することで画像表示装置を得られる。ここで正面方向とは光制御部材の主面の法線方向を中心とした微小立体角を意味する。

以下に本発明が提供する手段について詳細に説明する。

本発明で提供する照明装置はＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向とからなる矩形状の出射面を持つ照明装置であって、前記照明装置は反射板と複数の線状光源と、板状の光制御部材とを備え、該反射板は、線状光源からの光を受けて反射し拡散光として光制御部材に入射させ、また光制御部材からの反射光を受けて反射し拡散光として再度光制御部材に入射させる役割を果たす。また、該光制御部材は、正面方向の輝度ムラを解消するための部材である。板状であることで装置が薄型化できると同時に適度な機械強度が確保できるため、好ましい。出光強度の分布がほぼ一定であれば、輝度ムラが解消され、輝度の均一性が得られる。前記のように線状光源を配列した照明装置では、出光強度の分布は、各線状光源の出光強度の分布の総和であり、観察面側の任意の位置で分布がほぼ一定となれば、輝度ムラは解消される。

本発明の照明装置は正面方向への出光強度の分布をほぼ一定とすることで、正面方向の輝度ムラを解消する。

一方、光源からの入射光のうち、望ましい割合の光の光線方向を変更することで、輝度の均一性を更に高めることを見出し、鋭意検討し、前記光線方向を変換する割合について好適な範囲を見出すとともに、光線方向の変換と正面方向の輝度ムラ解消の二つの機能を1つの部材で達成するための好適な構成をも見出した。

請求項１に記載の発明は、
Ｘ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向とからなる矩形状の出射面を持ち、
反射板と、複数の線状光源と、板状の光制御部材とを備え、
前記反射板は前記Ｘ方向およびＹ方向に平行に配置しており、
前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記Ｘ方向およびＹ方向に平行な１つの仮想平面内に配置しており、
かつ、該線状光源は長手方向がＹ方向に平行に配置しており、かつ、Ｘ方向に沿って等間隔に配列しており、
前記光制御部材は前記配列した線状光源の出射面側に配置し、かつ、主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行であり、
該光制御部材の主面は、線状光源に対向し該線状光源からの光を受光する入射面と前記入射面に受光した光を出光する出射面とからなり、
前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、
該凸部は頂部にあたる畝状の稜線がＹ方向に平行に形成されており、かつ、Ｘ方向に沿って配列している照明装置であって、
前記光制御部材に光線方向を変換する光線方向変換部が設けられ、
前記光線方向変換部は入射面に法線方向から入射した光の８０％乃至１０％の光の方向を変換するとともに、
前記線状光源から前記入射面に入射した光の８０％以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出射面に形成した凸部に到達し、
前記線状光源の中心間の距離をＤ、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離をＨ、該線状光源から光制御部材に入光した光の、Ｘ方向の位置座標Ｘ（光源位置をＸ＝０とする）における出射面の法線方向への出光強度を表した関数をｆ（Ｘ)とし、
ｇ（Ｘ）＝ｆ（Ｘ−Ｄ）＋ｆ（Ｘ）＋ｆ（Ｘ＋Ｄ） （１）
としたとき、
−Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲で、
ｇ（Ｘ）の最小値であるｇ（Ｘ）minと最大値であるｇ（Ｘ）maxの比ｇ（Ｘ）min／ｇ（Ｘ）maxが０．６以上であり、
Ｘの最小値Ｘminが−３．０Ｄ≦Ｘmin≦−０．５Ｄの範囲であり、最大値Ｘmaxが０．５Ｄ≦Ｘmax≦３．０Ｄの範囲であり（ＸminおよびＸmaxは、ｆ（Ｘ）の値がＸ＝０である線状光源付近を中心に減衰していき、実質０になるときの両端の座標）、任意の凸部のＸ方向の断面形状が、下記の式で表される（２Ｎ＋１）個の傾きの異なる領域−Ｎ〜Ｎからなることを特徴とする照明装置を提供する。
δ＝（Ｘmax−Ｘmin）／（２Ｎ＋１） （２）
Ｘi＝ｉ×δ （３）
αi＝Tan-1(Ｘi/Ｈ) （４）
βi＝Sin−1((１/ｎ)sinαi) （５）
γi＝Sin−1((１/ｎ2)sinαi) （６）
ａi∝ｆ（Ｘi＋Ｔ・tanγi）・cosΦi・cosβi／cosαi／cos(Φi−βi) （７）
Φi＝Tan−1（（n・sinβi）/（n・cosβi−1）） （８）
Ｎ：自然数
ｉ：−ＮからＮの整数
ｎ：光制御部材の凸部の屈折率
ｎ2：光制御部材の基材の屈折率
ａi：領域ｉのＸ方向の幅
Φi：領域ｉの出射面に対する斜面の傾き
Ｔ：光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の照明装置であって、前記光制御部材を構成する基材部１００質量部に対して前記光線方向変換部を構成する粒子径１〜５０μｍの光線方向変換材を０．０１〜１質量部含有し、かつ、前記基材部と前記光線方向変換材の屈折率の差が０．００５乃至０．０８であることを特徴とする照明装置を提供する。
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の照明装置であって、前記光線方向変換部が前記入射面上の凹凸構造を含むことを特徴とする照明装置を提供する。
請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置が備える光制御部材を提供する。
請求項５に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置の出射面側に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、前記照明装置であって、前記反射板は前記Ｘ方向およびＹ方向に平行に配置しており、前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記Ｘ方向およびＹ方向に平行な１つの仮想平面内に配置しており、かつ、該線状光源は長手方向がＹ方向に平行に配置しており、かつ、Ｘ方向に沿って等間隔に配列している。前記光制御部材は前記配列した線状光源の出射面側に配置し、かつ、主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行である。

主面と線状光源が配置されている仮想平面とが平行であることで、線状光源から光制御部材までの距離が一様になるため、それぞれの線状光源の光制御部材への入光強度の分布は均等になり、全体の入光強度の分布は線状光源の配列方向であるＸ方向に沿って、線状光源の位置に従った周期的な分布となるため、輝度ムラの解消が容易である。

該光制御部材の主面は、線状光源に対向し線状光源からの光を受光する入射面と前記入射面に受光した光を出光する出射面とからなる。
前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、該凸部は頂部にあたる畝状の稜線がＹ方向に平行に形成されており、かつ、Ｘ方向に沿って配列している。該凸部は、線状光源からの光を制御し出射光の正面方向への出光強度の分布を一定にするための役割をする。凸部の頂部にあたる畝状の稜線がＹ方向に平行に配置されており、すなわち該凸部同士は平行に位置し、光制御部材の主面である入射面と出射面とは線状光源が配置されている仮想平面と平行に配置されているため、線状光源からの光を効率良く主面に受け、輝度ムラが顕著なＸ方向の光の方向制御が可能となる。直下方式の照明装置では、線状光源の長手方向と垂直なＸ方向で、最も輝度ムラが顕著である一方、本発明の照明装置が、光制御部材の凸部の形状を好適なものとすることで、正面方向への出光強度の分布を一定とし、正面方向の輝度ムラを解消することを特徴としており、凸部の幅が最小となる方向で最もその能力が高く、したがって、該凸部の頂部にあたる畝状の稜線は線状光源と平行、すなわちＹ方向に平行に設けることで、輝度ムラを効率よく解消できる。

また、同様の形状の凸部を平行に配列することで、光制御部材の光学的性質は一様となるので、位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。したがって例えば大型の押出し成形機などで作成した望ましい凸部を施した大型の板状成形物の任意の位置を任意のサイズに切り出して光制御部材とすることができるため、生産上有利なだけでなく、照明装置のサイズ変更にも容易に対応できる。

また光線方向変換部によって入射面に法線方向から入射した光の８０％乃至１０％の光の方向を変換することで、好適な割合の光線方向を変化させることができるので、輝度の均一性を更に高めることができる。

前記光源から前記入射面に入射した光の８０％以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出光制御部に到達することで、光の有効利用率が高く、多くの光の出光を制御できるので、輝度が高く、かつ、好ましい出光制御が可能である。

光制御部材の入射面には、線状光源からの光と、線状光源からの光が反射板に反射して拡散光としての光とが、入射する。このうち、該線状光源から光制御部材に入光した光について、前記線状光源の中心間の距離をＤ、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離をＨとするとき、Ｘ方向の位置座標Ｘと、正面方向である出射面の法線方向への出光強度とを、光源位置をＸ＝０として表した関数をｆ（Ｘ）とし、
ｇ（Ｘ）＝ｆ（Ｘ−Ｄ）＋ｆ（Ｘ）＋ｆ（Ｘ＋Ｄ） （１）
としたとき、
−Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲で、
ｇ（Ｘ）の最小値であるｇ（Ｘ）_minと最大値であるｇ（Ｘ）_maxとの比ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_maxが０．６以上であることを特徴とする。

本発明の照明装置においては、各線状光源は同様のものを用いる。そこで前記関数ｇ（Ｘ）は隣接する線状光源３本分のｆ（Ｘ）の総和となる。−Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲は中心の線状光源と隣接する線状光源とのそれぞれの中間点までの範囲であり、任意の隣接する線状光源３本に関するｇ（Ｘ）が上記の条件を満たすとき、面内全体で正面方向の輝度ムラが解消できる。

線状光源の周期ごとに同じ条件で光を受光し、かつ光制御部材は入射面上の任意の点に入射した光に対して同じ出光方向制御するので、１周期分である−Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲について出光強度の分布を制御することで全体の出光強度の分布を制御できる。また既に述べたとおり、出光強度の分布は、各線状光源の出光強度の分布の総和であり、観察面側の任意の位置で分布がほぼ一定となれば、輝度ムラは解消される。本発明の照明装置は正面方向への出光強度の分布をほぼ一定とすることで、正面方向の輝度ムラを解消する。

線状光源の光の強度は距離に反比例するため離れた線状光源からの光の影響は小さい。このため、近接する３本の線状光源からの出光強度のみを考慮した関数ｇ（Ｘ）を適当な範囲にすることで正面方向への出光強度の分布を制御でき、正面方向の輝度ムラを解消できる。ｇ（Ｘ）を最小値であるｇ（Ｘ）_minと最大値であるｇ（Ｘ）_maxの比ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_maxが０．６以上である範囲とすることで、反射板の効果によって実際の出光強度の分布は更に均一となり、観察面側の任意の位置で、各線状光源の正面方向への出光強度の分布の総和がほぼ一定となり、正面方向の輝度ムラを解消できる。

図９は図７でｆ（Ｘ）について示したＤ＝３０ｍｍとして線状光源を配列した本発明の照明装置のｆ（Ｘ）とｇ（Ｘ）を示す図である。中央に位置する線状光源のＸ方向の位置座標を０とし、Ｘ方向の距離（ｍｍ）をＸ座標としている。

さらに本発明者らは、正面方向への出光強度の分布をほぼ均一にするための凸部の形状について見出している。すなわち、本発明では、Ｘの最小値Ｘ_minがＸの最小値Ｘ_minが−３．０Ｄ≦Ｘ_min≦−０．５Ｄの範囲であり、最大値Ｘ_maxが０．５Ｄ≦Ｘ_max≦３．０Ｄの範囲であり、任意の凸部のＸ方向の断面形状が、下記の式（２）〜（８）で表される（２Ｎ＋１）個の傾きの異なる領域−Ｎ〜Ｎからなることを特徴とする。このうち領域０は傾き０、すなわち入射面と平行になり、直下から入射した光を効率的に正面方向へ出射することができる。
δ＝（Ｘ_max−Ｘ_min）／（２Ｎ＋１） （２）
Ｘ_i＝ｉ×δ （３）
α_i＝Tan-¹(Ｘ_i/Ｈ) （４）
β_i＝Sin⁻¹((１/ｎ)sinα_i) （５）
γ_i＝Sin⁻¹((１/ｎ₂)sinα_i) （６）
ａ_i∝ｆ（Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i）・cosΦ_i・cosβ_i／cosα_i／cos(Φ_i−β_i) （７）
Φ_i＝Tan⁻¹（（n・sinβ_i）/（n・cosβ_i−１）） （８）
Ｎ：自然数
ｉ：−ＮからＮの整数
ｎ：光制御部材の凸部の屈折率
ｎ₂：光制御部材の基材の屈折率
ａ_i：領域ｉのＸ方向の幅
Φ_i：領域ｉの出射面に対する斜面の傾き
Ｔ：光制御部材の入射面から凸部底部までの厚み
ここで、α、β、γ、Φなどの角度はいずれも絶対値が９０°未満で、基準線に対して右回りに成す角度を正、左回りに成す角度を負とする。

まず、図４を用いて式（７）について説明する。
Ｘ_min、Ｘ_maxは、ｆ（Ｘ）の値がＸ＝０である線状光源付近を中心に減衰していき、実質０になるときの両端の座標である。Ｘ_min〜Ｘ_maxの間を等分に（２Ｎ＋１）分割すると、分割した各要素の幅δは式（２）で示される。このとき任意の要素の中心座標Ｘ_iは、式（３）で示される。Ｘ＝０の位置にある線状光源から座標Ｘ_ｉの光制御部材の入射面への入射角度は法線方向に対して式（４）で示される角度α_iとなる。

ここで光は屈折して法線方向に対して、式（４）で示される角度γ_iで光制御部材内部を進む。凸部の底部に達すると再び屈折し、式（５）で示される角度β_iで光制御部材内部を進み、凸部３に入射する。ここで、光制御部材の凸部と凸部が設けられている基材の屈折率が同じであってもよく、この場合凸部の底部では屈折せず、β_i＝γ_iとなる。そのうち、式（８）で示される出射面に対する傾きΦ_iの斜面に到達した光のみ正面方向に向かう。

ここで、角度Φ_iの斜面が占める領域ｉの斜面の長さをｂ_iとし、領域ｉの斜面から光制御部材の凸部内部での光線方向に垂直な方向への射影の長さをｅ_iとすると、Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における領域ｉの斜面の角度が、光制御部材の凸部内部での光線方向と垂直な角度に対して成す角度ξ_iは（Φ_i−β_i）となるので、
ｅ_i＝ｂ_i・cos(Φ_i−β_i) （９）
となる。

またここで、角度Φ_iの斜面が占める領域ｉの入射面と平行な面への射影の長さ、すなわち領域ｉのＸ方向の幅をａ_iとすると、
ｂ_i＝ａ_i／cosΦ_i （１０）
である。

式（９）、式（１０）から
ｅ_i＝ａ_i／cosΦ_i・cos(Φ_i−β_i) （１１）
となる。
ここで、図１７に示すように凸部のＸ方向の幅、すなわちａ_iの総和をＰとすると、角度α_iで光制御部材２に入射して光制御部材内部を通過して凸部３に向かう光９のうち領域ｉに向かう光の割合はｅ_i／(Ｐ・cosβ_i)である。

一方、角度α_iで光制御部材に入射する単位面積あたりの光の強度、すなわち照度は、後で述べるようにcos²α_iに比例する。
また、図１８に示すように、座標Ｘ_iの点における光源の直径を見込む角度Δα_iはcosα_iに比例する。従って、座標Ｘ_iに入射する単位面積単位角度あたりの光の強度は、cos²α_i／Δα_iに比例し、このことからcos²α_i／cosα_i、つまりcosα_iに比例する。つまり線状光源からの光がＸ＝０の点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度に対し、座標Ｘ＝Ｘ_iの点で単位凸部に入射する光の単位角度あたりの強度の割合はcosα_iである。従って、正面に出光する光はcosα_i・ｅ_i/（Ｐ・cosβ_i）であり、式（１１）よりａ_i／cosΦ_i・cos (Φ_i−β_i)・cosα_i/（Ｐ・cosβ_i）である。
座標Ｘ_iに入射した光は光制御部材２の厚さがＴであるとき、座標（Ｘ_i＋Ｔ・ｔａｎγ_i）に出射するため、そのときの正面方向への出光強度はｆ（Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i）である。

さらに、正面方向への出光強度は、線状光源の発光強度と正面方向への出射割合とに比例するため、
ｆ(Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i)∝ａ_i／cosΦ_i・cos(Φ_i−β_i)・cosα_i／(Ｐ・cosβ_i)（１２）
に従って、
ａ_i∝Ｐ・ｆ(Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i)・cosΦ_i・cosβ_i／cosα_i／cos(Φ_i−β_i) （１３）
となる。ここで、凸部３の幅をＰとすると、ａ_iの総和は凸部の幅Ｐとなるので、

となる。

Ｐは凸部幅であり定数となるため、
ａ_i∝ｆ(Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i)・cosΦ_i・cosβ_i／cosα_i／cos(Φ_i−β_i) （７）
凸部は（式７）の関係を満足するような幅ａ_iの領域ｉからなる形状である。周知の通り比例縮小光学系は、ほぼ同一の指向特性を示すので自由に凸部のピッチを選定することができる。

ここで、図５を用いて光制御部材への入射角度と入射強度の関係を説明する。
線状光源から光制御部材への入射角θを中心に、微小角度Δθを考慮すると、Δθが十分小さい場合には次の式（１５）、式（１６）および式（１７）が成り立つ。

Ｕ＝Ｈ’・Δθ （１５）
Ｈ’＝Ｈ／cosθ （１６）
Ｖ＝Ｕ／cosθ （１７）
従って
Ｖ＝Ｈ・Δθ／cos²θ （１８）
つまり、Ｖはcos²θに反比例するので、線状光源からのΔθ内の出射光の強度がθによらず一定な場合には、光制御部材への単位面積当たり入射光の強度、すなわち照度はcos²θに比例する。

次に、式（８）について説明する。
図６に本発明の照明装置で光を正面に向ける原理を示す。
線状光源から、屈折率ｎの光制御部材２にαの角度で入光する入射光７は該光制御部材の入射面６で屈折し、光拡散板内部を通過し、さらにこの光９は出射面側の凸部３で屈折し観察面側に出射するが、このとき出射光８が正面方向に出光するのは凸部３において、傾きが望ましい角度Φである場合である。本発明では配置に基づくαの分布と入射光７の強度を考慮し、正面方向への出光強度が一定となるよう角度Φの割合を調節することで正面方向への出光強度を調節できる。

入射光７を正面に向けるための出射面の凸部３の傾きΦは、光制御部材２の屈折率と光制御部材２への光の入射角度によって決まる。入射面６の法線に対する、入射面６への光の入射する角度をα，入射面６で屈折し光制御部材内部の凸部３部分を通過する光が入射面６の法線に対して成す角度をβ、光制御部材内部を進む光が出射側の斜面の法線に対して成す角度をε、光が出射側斜面で屈折し観察面側に出射する光の斜面の法線に対して成す角度をωとし、また、光制御部材の屈折率をｎとする。このとき、出射面を出た光が入射面の法線方向である正面方向に進むような、凸部の斜面の角度をΦとする。

このとき次のような関係が成立する。
β＝Sin^-1（１/ｎ・sinα） （５）’
Φ＝β−ε （１９）
−ｎ・sinε＝−sinω＝sinΦ （ω＝−Φ） （２０）
式（１９）および式（２０）より、
−ｎ・sin（β−Φ）＝sinΦ （２１）
−ｎ・｛sinΦ・cosβ−cosΦ・sinβ｝＝sinΦ （２１）’
式（２１）’の両辺をcosΦで除すると（sinΦ/cosΦ＝tanΦなので）
−ｎ｛tanΦ・cosβ−sinβ｝＝tanΦ （２１）"
これよりΦは次のように表すことができる。
Φ＝Tan^-1（ｎ・sinβ）/(ｎ・cosβ−１)） （２１）'''
式（５）’、式（２１）'''より
Φ＝Tan^-1(sinα/(n・cos（Sin⁻¹((１/ｎ)sinα)）−1))（２１）''''

α、ｎ、Φはこのような関係になり、光制御部材２の屈折率ｎと、凸部３の傾きΦによって、所望の入射角αの光を正面方向に出射することができる。式（２１）'''によって、凸部の各領域の傾きΦ_ｉは式（８）を満足することで、角度α_ｉで入射面に入射した光を凸部の領域ｉから正面方向に出射することができることが説明できる。

以上のように、望ましい正面方向への出光強度の分布ｆ（Ｘ）における、凸部の形状を決める重要な要素である凸部の領域ｉの傾きΦ_ｉとこれが占めるＸ方向の幅ａ_ｉは、線状光源の配置や光制御部材の屈折率などの構成に基いて選定される。

請求項２に記載の発明は、光制御部材の基材部中に光線方向変換部として光線方向変換材を用いることで、出射光の均一性を高めることが出来る。特に光線方向変換材を０．０１から１質量部用いて、また光線方向変換材の基材部との屈折率差が０．００５乃至０．０８であるので、光線方向変換材による光のロスは最小限に抑えつつ、効果的な出射光の均一性向上が実現できる。

請求項３に記載の発明は、光制御部材の光線方向変換部が入射面の凹凸構造であることで、光制御部材を射出成形などの一般的な成形方法で容易に作成できる。

請求項４に記載の発明は、請求項1〜３に記載の照明装置に用いることができる光制御部材であって、該照明装置で好適に用いられるだけでなく、反射板と光制御部材を平行に配置し、その間に光制御部材に向けて光を発するように単一の光源を配置した照明装置や、複数の光制御部材の間に単一、もしくは複数の光源を配置するような照明装置に用いることが出来、これらの照明装置は照明看板などの表示用途にも好適に用いることが出来る。

請求項５に記載の発明は、光制御部材により集光及び拡散された光線が透過型表示素子を透過するので、簡単な構成でありながら、光源位置の調整が不要であり、ランプイメージを解消でき、かつ、優れた出射面内均一な明るさを有する画像表示装置を容易に得ることができる。ここで、画像表示装置とは、照明装置と表示素子を組み合わせた表示モジュール、さらには、この表示モジュールを用いたテレビ、パソコンモニターなどの少なくとも画像表示機能を有する機器のことを言う。

本発明では、直下方式において、光の利用効率が高く、正面方向への出光強度の分布を一定とすることで、ランプイメージなどの正面方向の輝度ムラがない照明装置を提供する。また、正面方向への出光割合が５０％以上と高く，高い正面輝度が得られる。また、凸部の断面形状を曲線で近似することにより、なめらかな正面方向への出光強度の分布や望ましい出光角度の分布が得られる。また、線状光源と他の部材を近づけたりフィルム構成を単純化したりすることで薄型化にも対応できる。さらに、入射面に入射した光に対して、すべての場所で同様な光学的制御を行うことが可能であるため、線状光源と光制御部材との位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。また、これを用いた画像表示装置を提供する。

正面方向への出光強度の分布は、正面輝度の分布を測定することにより評価できる。正面輝度の分布は、輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離を一定に保った状態で、輝度計をＸ方向に等間隔ずつ移動しながら測定する。また、正面方向への出光割合の測定は、まず測定点の輝度を角度を変えながら測定する。このとき光制御部材の主面の法線方向とX軸方向に平行な断面に沿って角度を変えていく。このとき輝度計と光制御部材の出射面側にある測定点との距離は一定に保つ。次に得られた角度ごとの輝度の値をエネルギーの値に変換し、光制御部材の主面の法線方向である正面方向と３０度以内に出射したエネルギーの全出射エネルギーに対する割合を算出する。

図１に、本発明の提供する照明装置の最良の形態の例を示す。Ｘ方向とＸ方向に垂直なＹ方向とからなる矩形状の出射面を持つ照明装置であって、線状光源１は前記Ｘ方向とＹ方向とに平行な１つの仮想平面内に、Ｙ方向と平行に、かつＸ方向に沿って配置されており、光制御部材２が前記配列した線状光源の出射面側に配置され、かつ、主面は線状光源１が配列している前記仮想平面と平行であり、出射面側に表面に畝上の凸部３を複数形成しており、該凸部３は頂部にあたる畝状の稜線がＹ方向に平行に形成されており、かつ、Ｘ方向に沿って配列している照明装置である。背面にＸ方向とＹ方向に平行に配置した反射板４の反射率は９５％以上であることが望ましい。線状光源１から背面に向かう光や、光制御部材２で反射して背面に向かう光をさらに出射側に反射することで、光を有効に利用できるため光利用効率が高くなる。反射板の材質としては、アルミ、銀、ステンレスなどの金属泊、白色塗装、発泡ＰＥＴ樹脂などが挙げられる。反射板は反射率が高いものが光利用効率を高める上で望ましい。この観点からは、銀、発泡ＰＥＴ樹脂などが望ましい。また光を拡散反射するものが出射光の均一性を高める上で望ましい。この観点からは発泡ＰＥＴ樹脂などが望ましい。

本発明の線状光源は反射板と光制御部材とに挟まれるように配置されていることから、線状光源より出射した光は、約半分が光制御部材の方向に向かい、残りの約半分が反射板の方向に向かう。このうち、反射板に向かって該反射板で拡散反射された光は、拡散光として光制御部材に入射する。また、線状光源から光制御部材に入射した光の一部は、全反射されて戻り反射板に向かう。該線状光源を出射して反射板に向かった光および光制御部材で全反射して戻り反射板に向かった光は、反射板で拡散反射し拡散光として光制御部材に再び入射する。該拡散光として入射した光は、光制御部材の出射面上の全ての点で、正面輝度、角度分布が等しい光として出射する。したがって、反射板を配置した状態での拡散光を含む場合の正面方向の出射光強度の最小値Ｇ（Ｘ）_minと最大値Ｇ（Ｘ）_maxとの比Ｇ（Ｘ）_min／Ｇ（Ｘ）_maxは、反射光を含まない場合の比ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_maxより大きくなる。また反射板を適切に選択することで光制御部材に入射する光の５０％以上は拡散光となる。

反射板による輝度ムラ解消効果について以下、簡単に見積もる。線状光源から出射した光のうち５０％が反射板で拡散反射された後、光制御部材に入射すると仮定する。反射板の反射率を９５％とすると、線状光源から光制御部材に向かい正面方向に出光した光と同じ量の光のうち９５％が、線状光源から反射板により反射された後拡散光として光制御部材に入射し正面方向に出光する。線状光源から光制御部材に向かった光のうち正面方向に出光する光をｇ（Ｘ）_maxとｇ（Ｘ）_minの平均と仮定すると、（ｇ（Ｘ）_max＋ｇ（Ｘ）_min）／２×０．９５が線状光源から反射板で反射し拡散光として光制御部材に入射し正面方向に出射する。これをｇ（Ｘ）_maxおよびｇ（Ｘ）_minにそれぞれ加算して、反射板を配置した場合の出光強度の最小値であるＧ（Ｘ）_min、最大値であるＧ（Ｘ）_maxおよびその比Ｇ（Ｘ）_min／Ｇ（Ｘ）_maxをそれぞれ求めると以下のようになる。
Ｇ（Ｘ）_max＝ｇ（Ｘ）_max＋(ｇ（Ｘ）_max＋ｇ（Ｘ）_min)／２×０．９５ （２２）
Ｇ（Ｘ）_min＝ｇ（Ｘ）_min＋(ｇ（Ｘ）_max＋ｇ（Ｘ）_min)／２×０．９５ （２３）
Ｇ（Ｘ）_min／Ｇ（Ｘ）_max
＝｛ｇ（Ｘ）_min＋(ｇ（Ｘ）_max＋ｇ（Ｘ）_min)／２×０．９５｝／
｛ｇ（Ｘ）_max＋(ｇ（Ｘ）_max＋ｇ（Ｘ）_min)／２×０．９５｝ （２４）

比Ｇ（Ｘ）_min／Ｇ（Ｘ）_maxが０．８以上になるためには、
ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_max≧０．６５ （２５）
となる。
上述のように、実際には光制御部材への入射光のうち拡散光成分は５０％以上であるため、
ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_max>０．６ （２６）
とすればよいことがわかる。

図１６は線状光源を平行に配列した場合の、正面方向への出光強度と線状光源の位置との関係を表す図である。ここに示すように、複数の線状光源１を配置して成る照明装置にあっては、正面方向（図中では上）への出光強度は、各線状光源１の直上部分と、該直上部分と隣り合う線状光源１それぞれの直上の間の部分（斜め上部分）とでは大きく異なる。これは本発明の照明装置では光制御部材の入射面への正面方向への入射強度が、各線状光源１の直上部分と、斜め上部分とで大きく異なることを意味する。

図２は図１の照明装置の、線状光源の位置と正面方向への出光強度との関係を示す図である。このように正面方向への出光強度の分布がほぼ一定になるため、正面方向の輝度ムラが解消される。

図３は、隣接する３本の線状光源および反射板を配置したときの、線状光源の位置とそれぞれの正面方向への出光強度の分布を示した図である。これらの総和がほぼ一定になっていれば、正面方向の輝度ムラが解消したといえる。本発明の光制御部材２によって図２に示すように、正面方向への出光強度の分布がほぼ一定になるため、正面方向の輝度ムラが解消される。

図７に、Ｄ＝３０ｍｍとして線状光源を配列した本発明の照明装置の任意の１本の線状光源からの光による正面方向への出光強度のＸ方向の分布の１例を示す。１本の線状光源からの光による正面方向への出光は、Ｘ_min〜Ｘ_maxの範囲となる。図７に示すような緩やかな減衰を示す場合は、例えばｆ（Ｘ）の値が最大値の１／１００となるときのＸの値で代用することもできる。Ｘ_min、Ｘ_maxを定めるためのｆ（Ｘ）の値は、それぞれ同じであることが望ましく、最大値の１／２０以下であれば問題なく、１／１００以下であることがさらに望ましい。図７ではＸ_min＝−３Ｄ、Ｘ_max＝３Ｄであり、ｆ（Ｘ_min）＝ｆ（Ｘ_max）でｆ（Ｘ）の１／１００以下である。このような形状では正面方向への出光強度は厳密には隣接する３本のみの総和では決まらないので、ｇ（Ｘ）は一定であるよりも、Ｘ＝０である中心付近のｇ（Ｘ）が周辺に比べて少し高いことが望ましい。

図８に、図７の場合と同じくＤ＝３０ｍｍとして線状光源を配列し、別の光制御部材を用いた本発明の照明装置における任意の１本の線状光源からの光による正面方向への出光強度のＸ方向の分布の１例を示す。この例ではＸ_min＝−Ｄ、Ｘ_max＝Ｄである。凸部の形状によっては、ある入射角度以上の光が正面に進まないので、このように線状光源からある程度離れた部分で急激に出光強度が低下する分布となる。このような形状では正面方向への出光強度は隣接する３本のみの総和で決まるので、ｇ（Ｘ）が一定であることが最も望ましい。このとき、Ｘ_min〜Ｘ_maxの範囲で光は正面方向へ出光し、その分布はｆ（Ｘ）となる。図７に示すＸ_min＝−３Ｄ，Ｘ_max＝３Ｄである場合と、図８に示すＸ_min＝−Ｄ，Ｘ_max＝Ｄである場合とを比較すると、凸部幅は限られているので、斜面の傾きの角度Φの配分により正面方向への出光強度の分布が決定する。凸部形状が図７に示すように遠方より斜め方向に入射するエネルギーの弱い光を正面方向に向けるような斜面角度を持つより、図８に示すように遠方からの光を正面に向ける角度Φはもたずに、−Ｄ<Ｘ<Ｄの範囲に入射した光のみ正面に向ける角度Φで構成される凸部形状の方が、正面輝度は向上する。このようにＸ_max〜Ｘ_minの幅を小さくすることは、より強い光を効率的に正面に向けることによって正面方向への出光割合を高める効果を持つ。

一方、Ｘ_max〜Ｘ_minの幅を大きくすることは、遠くの線状光源の光を正面に向けることによって正面方向への出光割合を高める効果を持つ。したがって正面輝度を高めるにはＸ_max〜Ｘ_minの幅が適切な範囲にあることが望ましい。望ましいＸ_max〜Ｘ_minの幅はｆ（Ｘ)によって異なるが、例えば出光強度が最大値の１／２以上となるＸの範囲を目安とできる。この範囲が大きい場合はＸ_max〜Ｘ_minの幅を比較的大きめに取ることが望ましく、小さい場合小さめに取ることが望ましい。このようにＸ_max〜Ｘ_minの幅を好適に定めることで正面輝度を高めることができる。

図１０は、図８でｆ（Ｘ)について示した照明装置のｇ（Ｘ）を示す。既に示したように、ｇ（Ｘ）が線状光源１周期分である−Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲で一定であれば、正面方向の輝度ムラは解消され、また、Ｘ_min、Ｘ_maxが最適である場合には、線状光源の近傍のエネルギーの高い光を正面に向けるため、より正面方向の輝度は高くなる。

領域−Ｎ〜Ｎの配列順序がＸ軸に必ずしも沿っている必要はない。しかしそうしなかった場合には、各領域の並び方により、凸部には変曲点が存在し、角度α_iで入射した光を正面に向ける角度Φ_iの凸部の斜面に到達する前に別の角度の斜面に到達し屈折あるいは反射によって光線方向が変わり、角度Φ_iの斜面に到達しなかったり、望ましくない角度で角度Φ_iの斜面に到達したりすることで、光の出射方向の制御が困難となり、性能が不充分となる場合がある。−Ｎ〜Ｎの領域がＸ軸の位置座標の順に並んでいる場合、通常は凸部の形状は変曲点をもたない形状となり、凸部全体が略凸状を成す。このような形状の場合、通常、光が所望の凸部上の領域に到達する前に別の凸部上の領域に到達して反射や屈折によって光線の方向が変化することがなく、光線方向の制御が容易となり有利である。

また凸部の各領域のＸ方向の幅ａ_iがｆ（Ｘ_i＋Ｔ・tanβ_i）・cosΦ_i・cosβ_i／cosα_i／cos(Φ_i−β_i)に比例することが本発明の照明装置の特徴であるが、凸部の底部から表面までの高さの影響によって、好ましい幅が少しずれる場合があるが、大きな影響はない。

ここで、図１２は光制御部材２と線状光源１の配置を示す断面図である。図中に入射面６から凸部の底部までの厚みＴと線状光源１の中心から光制御部材２の入射面６までの距離Ｈと線状光源１の中心間の間隔Ｄとを示す。入射面６から凸部底までの厚みＴは１ｍｍ〜３ｍｍが望ましい。Ｔが小さいと、光制御部材の厚さが薄くなり、照明装置としての厚さも薄くなり望ましいが、薄すぎると強度が弱くたわみ、そのため出光方向が変化することで制御できなくなり正面方向の輝度ムラが発生する。また力学的強度が弱くなり、破損する可能性もある。また、逆に厚すぎると照明装置の厚さが厚くなり、薄型化の要望に反するため望ましくない。

また、Ｎは２以上であることが望ましい。Ｎが大きい場合凸部は多くの傾きからなる複雑な形状である。傾きの数が多いと、正面方向への出光の制御を効率的に精度よく行うことができ、正面方向への出光強度の分布の均一性が高い。精度の面ではＮは大きい方が良いが、大きすぎると形状が複雑になり作製が困難となる。作成の容易さの観点からＮが１００以下であることが望ましく、１０以下であることが、さらに望ましい。

凸部を形成する領域のうち少なくとも一組の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよい。また二組以上の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよい。さらに３つ以上の隣接する領域の形状を曲線で近似してもよく、凸部全体の形状を曲線で近似しても良い。図１１は凸部の全領域の形状を曲線で近似した場合の光制御部材のＸ方向の断面形状の例を示す図である。多くの領域の形状を曲線で近似すると、正面方向への出光強度の分布や出光角度の分布をなめらかにする、賦形しやすい、破損しにくい、などの、隣接する領域の形状を曲線で近似することの効果がより高まり、望ましい。曲線への近似法としては特に制限はなく、通常よく知られている最小二乗法、スプライン補間法、ラグランジュ補間法などを用いることができる。近似に用いる点は、近似する領域から少なくとも1点を選ぶ。通常近似する領域の数より多くとる。例えば、連続する複数の領域の両端と各領域の接点を選ぶことができる。また加えて、各領域の中点を近似に用いることもできる。

Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内において、出射面の法線方向である正面方向と３０度以内の角度に出光する光の割合が５０％以上である場合には、正面輝度の高い照明装置である。高い正面輝度が要求されるパソコンなどの表示装置においては、６０%以上であればより望ましく、８０％以上であればさらに望ましい。一方、照明看板などの広視野角が要求される表示装置については、正面方向への出光割合が高すぎると、正面方向のみに光が向き、視野角が狭くなり望ましくない。このため、６０％〜８０％が望ましい。

図１２に示すように、本発明の照明装置では線状光源がＹ方向に平行に間隔Ｄで同一平面内に配置し、Ｈだけ離れた位置に光制御部材の入射面が配置している。ここで、Ｄが小さい方が、正面方向への出光強度の分布は一定となるため望ましい。しかし、Ｄが小さすぎると、同じ画面サイズの場合には線状光源の本数が増えエネルギー消費が増え、望ましくない。Ｄの望ましい範囲は１０ｍｍ〜１００ｍｍであり、より望ましい範囲としては、１５ｍｍ〜５０ｍｍである。また、Ｈが大きい方が、正面方向への出光強度の分布は一定となるため望ましい。しかし、Ｈが大きすぎると厚みが厚くなり、照明装置として要求される薄型化に反するため望ましくない。Ｈの望ましい範囲は５ｍｍ〜５０ｍｍであり、より望ましい範囲としては１０ｍｍ〜３０ｍｍである。また、比Ｄ／Ｈは、ＤとＨの兼ね合いから、０．５〜３であることが望ましく、１〜２であることがさらに望ましい。

出射面上に形成する凸部の高さは１μｍ〜５００μｍが望ましい。５００μｍより大きくなると、出射面を観察した際、凸部が確認されやすくなるため品位の低下を招く。また１μｍより小さくなると光の回折現象により着色が発生し品位の低下を生じる。さらに、透過型液晶パネルを透過型表示装置素子として設けた本発明の画像表示装置においては、Ｘ方向の凸部の幅Ｐが、液晶の画素ピッチの１／１００〜１／１．５であることが望ましい。これより大きくなると液晶パネルとのモアレが発生し画質を大きく低下させる。

凸部に形状を賦形するには制限はないが、押出し成形、射出成形、紫外線硬化型樹脂を用いた２Ｐ成形等があげられる。成形方法は凸部の大きさ、必要形状、量産性を考慮して適宜用いればよい。主面サイズが大きい場合は、押出し成型が適している。

また、通常凸部は連続して配列するが、凸部の間に平坦部を設けてもよい。平坦部を設けることにより、金型の凸部が変形しにくい形状となるため、有利である。また、線状光源の直上での光が正面方向に出射されるため、線状光源の直上での輝度のみを上げるときに有効である。逆に、平坦部を持たない形状の場合は、凸部の斜面の傾きの角度ですべての光を制御できるため、正面方向への出光強度の分布が均一となる。

また、凸部が同じ形状であることが望ましい。光制御部材の光学的性質は一様であるので、位置合わせが不要で、ディスプレイサイズや線状光源の本数や配置の変更にも即座に対応でき、生産性よく照明装置を製造することができる。

また光制御部材は通常光学材料の基材として用いられる材料であれば望ましく用いることができ、通常、透光性の熱可塑性樹脂を用いる。たとえばメタアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、メタアクリル−スチレン共重合樹脂、シクロオレフィン−アルケン共重合樹脂などが挙げられる。

また光線方向変換部を設けることで、更に輝度の均一性を高めることができる。

光線方向変換部としては板状部材の主面にシボやエンボスなどのランダムな凹凸を設ける方法、少量の光拡散材を構造物の内部に分散する方法、あるいはこれらを組み合わせた方法が挙げられる。

ランダムな凹凸の形成は微粒子を分散した溶液を主面に塗布することや、凹凸の形成された金型から転写することにより実現できる。これらは光制御部材の入射面に設けることが出来る。また同様の手段で出射面側に凹凸を設けてもよいが、この場合には別途、出光制御部よりも光源側に光線方向変換部を設ける必要がある。凹凸の程度は算術平均粗さＲａが３μｍ以下であることが望ましい。これより大きくなると、拡散効果が大きくなりすぎるために、正面輝度が低下する。入射面が平坦である場合、様々な方向から入射した光が、光制御部材内に入射したとき入射面での屈折によりある程度正面付近に集光されるため、結果として正面方向への出光割合が増える。例えば、光制御部材の屈折率が１．５５である場合には、入射面の法線方向と４０度以内の角度範囲に集光される。入射面に凹凸を付与した場合、光制御部材に入射した光は、広い角度に屈折され進むので、正面方向への出光割合を増やす効果が低下する場合がある。また出射面に微細な凹凸を設ける場合、凹凸面で屈折されることで同様に凹凸によって正面方向への出光割合を増やす効果が低下する場合がある。得られる拡散性や輝度ムラ解消効果と正面輝度とのバランスから用いる用途に望ましい範囲に調整することができる。

光拡散材を構造物の内部に分散する場合は、光拡散材の濃度は比較的低く抑えることができる。これによって、透過率や正面輝度の低下を低く抑えることができる。好適な光拡散材の濃度は材料によって異なるが、透過率とヘイズを目安にすることができる。透過率８０％以上かつ、ヘイズ５０％以下であるような濃度で用いることが望ましい。例えば、厚さ２ｍｍのＭＳ重合物に、光拡散材としてシロキサン系重合体粒子（例えば、トスパール１２０：ＧＥ東芝シリコーン（株）製、数平均粒子径２μｍ、ＣＶ値３％）を０．０４Ｗｔ％含んでいるような成型板などを用いることができる。

本発明の光制御部材は必要に応じて異なる複数の材料を用いて作ることもできる。例えば凸部をフィルム上に形成した後、凸部を形成していないフィルム面に支持板を合わせて、光拡制御部材とすることもできる。これは例えば凸部の形成に紫外線硬化樹脂を用いる場合は凸部付近以外に汎用の透光性樹脂を用いることで高価な紫外線硬化樹脂の使用量を削減することができる。

支持板を用いる場合などで、光制御部材の基材部分が屈折率の異なる複数種類の板となっても問題ない。この場合、ここまで示してきた考え方に沿って、式(７)に相当する式を導くことでａ_iを求めることができる。しかしながらそれぞれの屈折率のばらつきが９０％以内である場合は、屈折率ｎ_２は各板厚の比に従って近似することで式（７）を導くことができる。例えば基材部分が、屈折率がｎ’、ｎ’’、ｎ’’’で板厚がそれぞれＴ’、Ｔ’’、Ｔ’’’の３枚の板によってなる場合、ｎ_２は（ｎ’・Ｔ’＋ｎ’’・Ｔ’’＋ｎ’’’・Ｔ’’’）／Ｔの値で近似できる。

また光線方向変換部として少量の光線方向変換材を内部に分散したり、表面に塗布したりすることもできる。光線方向変換材の使用によって出射光の拡散性を高め、輝度均一性も高めることができる。光線方向変換材と同じ材料を、出射面側に塗布してもよいが、この場合、別途この場合、この場合には別途、出光制御部よりも光源側に光線方向変換部を設ける必要がある。光線方向変換材としては従来光拡散板や拡散シートに用いられる無機微粒子や架橋有機微粒子を用いることができる。使用量は従来の一般的な光拡散板に比べてごく少量で同等以上の拡散性が得られるとともに、透過性も非常に高い。また光線方向変換材が分散している場合、本発明では使用量が極めて少量である。

本発明の光制御部材で用いられる光線方向変換材は、該光制御部材を構成する基材部１００質量部に対し、光線方向変換材を０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜０．７質量部、さらに好ましくは０．１〜０．５質量部含有することである。その含有量が、基材部１００質量部に対して０．０１質量部未満であると、光拡散性が十分でなく（輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）、また、１質量部を超えると、十分な全光線透過率が得ることが出来なくなり、該光制御部材を照明装置等の用途に用いた際、十分な明るさを得る事が出来ず好ましくない。

また、光線方向変換材の粒子径は、その平均粒子径が１〜５０μｍの範囲であり、好ましくは、２〜３０μｍの範囲である。光線方向変換材の平均粒子径が１μｍより小さい場合には、これを基材部に分散させて得られる光制御部材は、短波長の光を選択的に散乱するため、透過光が黄色を帯びやすく好ましくない。一方、光線方向変換材の平均粒子径が５０μｍを超えると、基材部に分散させて得られる光制御部材は、光拡散性（輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）が低下したり、光が樹脂を透過したときに光拡散剤が異物として目視されやすくなったりする場合があり好ましくない。光線方向変換材の形状としては、楕円球状ないし球状にわたる形態であることが好ましく、球状であることがより好ましい。

なお、本明細書でいう平均粒子径とは、後述するように電子顕微鏡観察により得られた写真を用いた実測によって得られる平均粒子径を意味する。

光線方向変換材としては、通常、基材の透明性樹脂と屈折率の異なる無機系および／または有機系の透明微粒子が用いられる。光線方向変換材の屈折率と基材の屈折率との差については、その絶対値が、０．００５乃至０．０８であり、０．０１乃至０．０７でありことが好ましく、０．０２乃至０．０６でありことがより好ましい。その屈折率差が、０．００５未満であると、光拡散性が十分でなく（輝度ムラの解消効果が十分でない点を記載したく）、また、０．０８を超えると、十分な全光線透過率が得ることが出来なくなり、該光制御部材を照明装置等の用途に用いた際、十分な明るさを得る事が出来ず好ましくない。なお、本発明においては、上記のように光線方向変換材と基材との屈折率差により、いわゆる内部拡散性を付与することができるが、光線方向変換材を基材表面に浮き出させて表面凹凸を形成させることにより、いわゆる外部拡散性を付与することもできる。

また、本発明で使用される光線方向変換材は、基材樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有するものであることが好ましい。光線方向変換材の屈折率が基材の屈折率よりも大きい場合には、光拡散性は高くなるものの、基材樹脂と光制御部材とのアッベ数の差が大きくなり、拡散光が見る角度によって色の差が生じやすくなり好ましくない。このため、基材と光制御部材との屈折率の差は、通常小さ過ぎたり、大きすぎたりしないものが好ましい。

無機系の光線方向変換材としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラス、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられ、これらは脂肪酸等で表面処理が施されたものであっても良い。また、有機系光線方向変換材としては、例えば、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子、フッ素系重合体粒子等が挙げられ、空気中での３質量％減少温度が２５０℃以上である高耐熱光拡散剤や、アセトンに溶解させたときのゲル分率が１０％以上の架橋重合体粒子が好適に用いられる。これらの光線方向変換材の内、シリカ、ガラス、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることが好ましく、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることがより好ましい。また、これらの光線方向変換材は、必要に応じてその２種類以上を用いることができる。

本発明の光制御部材で用いられる基材と光線方向変換材とを混合する方法としては、特に限定されず、例えば、基材ペレットに予め光線方向変換材を混合してこれを押出成形または射出成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法；基材を押出成形または射出成形する際に光線方向変換材を添加し成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法；一度基材と光線方向変換材とをマスターバッチ化した後に再度所望の配合量とするべく基材とマスターバッチ品とを押出成形または射出成形してペレットなどの形態で光制御部材とする方法を採用することができる。

前記光源から前記入射面に入射した光が前記光線方向変換部を通過して前記出光制御部に到達する割合についても、前記光線変換能測定用部材の全光線透過率を測定して、この値とでき、出光制御部の光線方向制御を予測できる場合、光制御部材の全光線透過率を直接測定して、計算することもできる。

なお、本発明の画像表示装置としては、照明装置上に透過型の液晶表示素子を用いる等の方法により実現され、特に制限はないが、透過型表示素子としては透過型液晶パネルがあげられ、表示面の輝度均一性に優れる画像表示装置を得ることができる。

実施例中の測定方法および諸物性の評価方法を以下に示す。
光線方向変換部が入射面に法線方向から入射した光の方向を変換する割合は、次のようにして測定する。測定する光制御部材に出光制御部を設けない構成からなる光線変換能測定用部材を別途用意する。出光制御部が光制御部材の出射面上に形成した凸部である場合は、光線変換能測定用部材の出射面は入射面と平行な平滑面である。該光線変換能測定用部材の入射面に法線方向から平行光を照射し、ヘイズメーターで出光方向が変化した光の割合を測定する。また通常、出光制御部の光線方向制御は通常計算で予測でき、この場合、光制御部材の輝度角度分布を直接測定することで光線方向変換部が入射面に法線方向から入射した光の方向を変換する割合を計算することもできる。本実施例および比較例では、（ＪＩＳ Ｋ７１３６）法に準拠した手法でヘイズメーター（ＨＲ−１００；村上色彩研究所（株）製）を用いて測定した。
光源から光制御部材の入射面に入射した光が光線方向変換部を通過して出光制御部に到達する割合については、光線変換能測定用部材の全光線透過率を測定して、この値とした。光線変換能測定用部材としては、出光制御部を設けない以外は、実施例で用いる光制御部材と同じ方法でそれぞれ作成した。

実施例および比較例に用いた光拡散剤は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、得られた写真を用いて粒子数２００個の粒子径を実測することにより、数平均粒子径、数平均粒子径に対する標準偏差を算出した。
また、粒子径分布の指標として、百分率（％）で示される変動係数（ＣＶ値）は次式により求めた。
ＣＶ＝（平均粒子径に対する標準偏差／平均粒子径）×１００

以下の実施例および比較例は次のような構成の照明装置を用いて評価した。光制御部材の出射面側の凸部は出射面上に平行に配列した幅０．３ｍｍの蒲鉾状であり、溝状の平行な凹部を設けた金型を用いて、射出成形で形成する。凸部の詳しい断面形状はｆ（X）＝cos^２α、N＝５０、Ｘ_min＝−２５、Ｘ_max＝２５で領域―５０〜５０までが順に並ぶことで得られる外形を、全頂点を用いて最小二乗法で曲線近似した形状である。

光制御部材の主面サイズは７０７ｍｍ×４３６ｍｍで厚さ２ｍｍである。
反射板の材料は発泡ペット樹脂で反射率は９５％である。
４５８ｍｍ×７３０ｍｍ×３５ｍｍで、出射側に６９８ｍｍ×長さ４１６ｍｍの矩形の開口部を持つ直方体状の白色のＡＢＳ樹脂製のハウジングを用意する。
次に前記ハウジングの出射側の開口部に対向する位置にある底部を覆うように、前記反射板を配置する。

次に前記反射板の出射側に２ｍｍの間隔をおいて、該反射板と平行に線状光源を配置する。線状光源１としては直径３ｍｍ、長さ７００ｍｍの複数の冷陰極管をＸ方向に沿ってＹ方向に平行に配置する。冷陰極管１６本を２２ｍｍずつの間隔をおいて配置する。
次に光制御部材を開口部に被せるように配置する。
線状光源の中心から光制御部材までの距離は１５．５ｍｍ、隣接する線状光源の中心同士の距離は２５ｍｍである。

実施例１．
メタクリルスチレン系共重合樹脂ペレット（ＴＸ−８００Ｓ：電位化学工業（株）社製、屈折率ｎＤ：１．５５）と、メタクリル酸メチル系重合体粒子（ＭＢＸＲ−８Ｎ：積水化成品工業（株）社製、数平均粒子径８μｍ、ＣＶ値２５％）０．２５質量％とをヘンシェルミキサーで混合後、射出成形（押出樹脂温度２８０℃）にて、横３４０ｍｍ×縦２７０ｍｍ、厚み２ｍｍの光制御部材を作製した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図１９に示す。

実施例２．
メタクリル酸メチル系重合体粒子（ＭＢＸＲ−８Ｎ：積水化成品工業（株）社製、数平均粒子径８μｍ、ＣＶ値２５％）を０．１３重量％用いる以外は実施例１と同様にして光制御部材を作成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図１９に示す。

実施例３．
スチレン系共重合樹脂ペレット（Ｇ−１００Ｃ：東洋スチレン（株）社製、屈折率ｎＤ：１．５９）と、メタクリル酸メチル系重合体粒子（ＳＭＸ−８Ｖ：積水化成品工業（株）社製、数平均粒子径８μｍ、ＣＶ値２２％）０．５質量％とをヘンシェルミキサーで混合後、射出成形（押出樹脂温度２８０℃）にて、横３４０ｍｍ×縦２７０ｍｍ、厚み２ｍｍの光制御部材を作製した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図１９に示す。

実施例４．
メタクリル酸メチル系重合体粒子（ＭＢＸＲ−８Ｎ：積水化成品工業（株）社製、数平均粒子径８μｍ、ＣＶ値２５％）を０．２５重量％用いる以外は実施例３と同様にして光制御部材を作成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図１９に示す。

実施例５．
メタクリルスチレン系共重合樹脂ペレット（ＴＸ−８００Ｓ：電位化学工業（株）社製、屈折率ｎＤ：１．５５）を射出成形（押出樹脂温度２８０℃）にて、横３４０ｍｍ×縦２７０ｍｍ、厚み２ｍｍの光制御部材を作製した。このとき成形金型によって入射面側にシボ面を形成した。この光制御部材を用いて上記の照明装置を組んで評価した。評価結果を図１９に示す。

比較例１〜４．
比較例１、２は光制御部材に代えて光線方向変換材を基材中に分散した横３４０ｍｍ×縦２７０ｍｍ、厚み２ｍｍの板を用いる。
比較例３、４は光制御部材に代えて横３４０ｍｍ×縦２７０ｍｍ、厚み２ｍｍの板であり、入射面側にシボ面を形成しているものを用いる。
なお比較例１〜４の装置は出射側に凸部を有しておらず、平滑面である。
これら比較例１〜４の評価結果を図１９に示す。

本発明の照明装置の好適な例の概略図である。 図１の照明装置の、線状光源の位置と正面方向への出光強度との関係を示す図である。 隣接する３本の線状光源を配置したときの、線状光源の位置とそれぞれの正面方向への出光強度の分布を示す図である。 線状光源からの光の入射角度α_ｉと、凸部の領域ｉの斜面の傾きの角度Φ_iと領域ｉのＸ方向の幅ａ_iとの関係を示す図である。 光制御部材への入射角度と入射強度の関係を説明する図である。 本発明の照明装置で光を正面に向ける原理を示す図である。 １本の線状光源からの光による正面方向への出光強度のＸ方向の分布の１例を示す図である。 １本の線状光源からの光による正面方向への出光強度のＸ方向の分布の図７と異なる１例を示す図である。 図７で示した照明装置のｆ（Ｘ）とそれに対応するｇ（Ｘ）を示す図である。 図８で示した照明装置のｆ（Ｘ）とそれに対応するｇ（Ｘ）を示す図である。 凸部の全領域の形状を曲線で近似した場合の光制御部材のＸ方向の断面形状の例を示す図である。 本発明に用いることのできる光制御部材と線状光源との配置を示した図である。 比較例１のプリズムシートの平滑面に線状光源の光が垂直に入射したときの光の進む様子を示す図である。 比較例１のプリズムシートの平滑面に斜め方向より線状光源の光が入射したときの光の進む様子を示す図である。 従来の直下方式の照明装置の概略図である。 平行に配列した線状光源からの正面方向への出光強度の分布を示す図である。 角度α_iで凸部向かう光のうち領域ｉに向かう光の割合を示す図である。 座標Ｘ_iの点における光源の直径を見込む角度Δα_iを示す図である。 実施例１〜５、比較例１〜４の測定結果を示す表である。

符号の説明

１：線状光源、２：光制御部材、３：凸部、４：反射板、５：光拡散板、６：入射面
７：入射光、８：出射光、９：光制御部材内部を通過する光、１０：反射光
１１：プリズムシート

Ｄ：隣接する線状光源の中心間の距離
Ｈ：線状光源の中心と光制御部材の入射面との距離
ｆ（Ｘ）：線状光源の配列方向Ｘと照明装置の任意の1本の線状光源からの光の光制御部材の凸部から出射する正面方向への出光強度との分布の関数
Ｎ：自然数
ｎ：光制御部材の凸部の屈折率
ｎ₂：光制御部材の基材の屈折率
Ｘ_max：ｆ（Ｘ）が０となるときの正方向のＸ座標
Ｘ_min：ｆ（Ｘ）が０となるときの負方向のＸ座標
ｇ（Ｘ）：ｆ（Ｘ−Ｄ）＋ｆ（Ｘ）＋ｆ（Ｘ＋Ｄ）； 線状光源の配列方向Ｘと、隣接する３本の線状光源からの光の光制御部材の凸部から出射する正面方向への出光強度との分布の関数
ｇ（Ｘ）_min：Ｘ_min〜Ｘ_max間のｇ（Ｘ）の最小値
ｇ（Ｘ）_max：Ｘ_min〜Ｘ_max間のｇ（Ｘ）の最大値
δ：δ＝（X_max−X_min）／（２N+1）を満たす微小区間
Φ_i：凸部の領域ｉの出射面に対する斜面の傾き
Ｘ_i：Ｘ_min〜Ｘ_max間を（２N＋１）等分したときの各要素のＸ座標の中心値
ａ_i：凸部の領域ｉのＸ方向の幅
Ｔ：光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み
α_i：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域ｉから出射する光の、線状光源からの光線方向が入射面の法線に対して成す角度
β_i：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域ｉから出射する光の、光制御部材の凸部内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度
γ_ｉ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域ｉから出射する光の、光制御部材の基材内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度
ｂ_i：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、領域ｉの斜面の長さ
ｅ_i：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、法線方向光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って領域ｉから出射する光の、光制御部材内部での光線方向に垂直な方向への領域ｉの斜面の射影の長さ
ξ_i：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、領域ｉの斜面の角度が、光制御部材の凸部内部での光線方向と垂直な角度に対して成す角度
θ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って出射面から出射する光の、線状光源からの光線方向が、入射面の法線に対して成す入射角度
Δθ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、入射角度θの光を中心にした微小範囲が線状光源の中心と成す角度
Ｈ’：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から角度（θ−Δθ）で出射した光が通る光制御部材の入射面上の点と、線状光源の中心とを結ぶ軌道を、線状光源と角度θで出射した光が通る軌道上に射影に長さ（線状光源から角度θで出射した光が通る光制御部材の入射面上の点と線状光源の中心との距離にほぼ等しい）
Ｖ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源からの入射角度θを中心とするΔθの光が通過する光制御部材の入射面上の領域の長さ
Ｕ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源からの入射角度θを中心とするΔθの光が通過する光制御部材の入射面上の領域の長さＶの線分の、入射角度θに垂直な角度への射影
α：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、光制御部材に入射する光が、入射面の法線に対して成す入射角度
β：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材の凸部内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度
γ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材の基材内部での光線方向が、入射面の法線に対して成す角度
ε：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、光制御部材内部での光線方向が、通過する凸部の斜面の法線に対して成す角度
ω：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、線状光源から入射面に入射して光制御部材内部を通って凸部から出射する光の、凸部から出射する光線の方向が、通過する凸部の斜面の法線に対して成す角度
Ｐ：Ｘ方向と光制御部材の主面の法線方向に平行な断面内における、凸部の幅Δα_i：座標Ｘ_iより線状光源の直径を見込む角度

Claims (5)

1. Ｘ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向とからなる矩形状の出射面を持ち、
   反射板と、複数の線状光源と、板状の光制御部材とを備え、
   前記反射板は前記Ｘ方向およびＹ方向に平行に配置しており、
   前記線状光源は前記反射板の出射面側の前記Ｘ方向およびＹ方向に平行な１つの仮想平面内に配置しており、
   かつ、該線状光源は長手方向がＹ方向に平行に配置しており、かつ、Ｘ方向に沿って等間隔に配列しており、
   前記光制御部材は前記配列した線状光源の出射面側に配置し、かつ、主面は線状光源が配列している前記仮想平面と平行であり、
   該光制御部材の主面は、線状光源に対向し該線状光源からの光を受光する入射面と前記入射面に受光した光を出光する出射面とからなり、
   前記出射面は表面に畝状の凸部を複数形成しており、
   該凸部は頂部にあたる畝状の稜線がＹ方向に平行に形成されており、かつ、Ｘ方向に沿って配列している照明装置であって、
   前記光制御部材に光線方向を変換する光線方向変換部が設けられ、
   前記光線方向変換部は入射面に法線方向から入射した光の８０％乃至１０％の光の方向を変換するとともに、
   前記線状光源から前記入射面に入射した光の８０％以上が前記光線方向変換部を通過して、前記出射面に形成した凸部に到達し、
   前記線状光源の中心間の距離をＤ、任意の前記線状光源の中心と前記光制御部材との距離をＨ、該線状光源から光制御部材に入光した光の、Ｘ方向の位置座標Ｘ（光源位置をＸ＝０とする）における出射面の法線方向への出光強度を表した関数をｆ（Ｘ)とし、
   ｇ（Ｘ）＝ｆ（Ｘ−Ｄ）＋ｆ（Ｘ）＋ｆ（Ｘ＋Ｄ） （１）
   としたとき、
   −Ｄ／２≦Ｘ≦Ｄ／２の範囲で、
   ｇ（Ｘ）の最小値であるｇ（Ｘ）_minと最大値であるｇ（Ｘ）_maxの比ｇ（Ｘ）_min／ｇ（Ｘ）_maxが０．６以上であり、
   Ｘの最小値Ｘ_minが−３．０Ｄ≦Ｘ_min≦−０．５Ｄの範囲であり、最大値Ｘ_maxが０．５Ｄ≦Ｘ_max≦３．０Ｄの範囲であり（Ｘ_minおよびＸ_maxは、ｆ（Ｘ）の値がＸ＝０である線状光源付近を中心に減衰していき、実質０になるときの両端の座標）、任意の凸部のＸ方向の断面形状が、下記の式で表される（２Ｎ＋１）個の傾きの異なる領域−Ｎ〜Ｎからなることを特徴とする照明装置。
   δ＝（Ｘ_max−Ｘ_min）／（２Ｎ＋１） （２）
   Ｘ_i＝ｉ×δ （３）
   α_i＝Tan-¹(Ｘ_i/Ｈ) （４）
   β_i＝Sin⁻¹((１/ｎ)sinα_i) （５）
   γ_i＝Sin⁻¹((１/ｎ₂)sinα_i) （６）
   ａ_i∝ｆ（Ｘ_i＋Ｔ・tanγ_i）・cosΦ_i・cosβ_i／cosα_i／cos(Φ_i−β_i) （７）
   Φ_i＝Tan⁻¹（（n・sinβ_i）/（n・cosβ_i−1）） （８）
   Ｎ：自然数
   ｉ：−ＮからＮの整数
   ｎ：光制御部材の凸部の屈折率
   ｎ₂：光制御部材の基材の屈折率
   ａ_i：領域ｉのＸ方向の幅
   Φ_i：領域ｉの出射面に対する斜面の傾き
   Ｔ：光制御部材の入射面から凸部の底部までの厚み
2. 請求項１に記載の照明装置であって、前記光制御部材を構成する基材部１００質量部に対して前記光線方向変換部を構成する粒子径１〜５０μｍの光線方向変換材を０．０１〜１質量部含有し、かつ、前記基材部と前記光線方向変換材の屈折率の差が０．００５乃至０．０８であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明装置であって、前記光線方向変換部が前記入射面上の凹凸構造を含むことを特徴とする照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置が備える光制御部材。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置の出射面側に透過型表示素子を設けたことを特徴とする画像表示装置。

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