(57)【要約】【課題】点状光源からの光に適用可能であり、輝度ムラを抑制可能な偏向構造板、面光源装置及び直下型画像表示装置を提供する。【解決手段】偏向構造板１は、第１の方向に延在し第一主面１ａに第２の方向に並列配置された第一凸状部１０と、第２の方向に延在し第二主面１ｂに第１の方向に並列配置された第二凸状部２０とを有する構成とする。第１の方向に延在する第一凸状部１０と第２の方向に延在する第二凸上部２０とは、直交するように配置されている。また、第一凸状部１０及び第二凸状部２０は板厚方向と交差する曲面で構成されている。【選択図】図１
2010250252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状を成し、第一主面から入射した光を前記第一主面と対向する第二主面から出射する偏向構造板であって、
第１の方向に延在しており、前記第一主面に形成されている複数の第一凸状部と、
前記第１の方向に略直交する第２の方向に延在しており、前記第二主面に形成されている複数の第二凸状部と、
を有し、
複数の前記第一凸状部は、前記第２の方向において並列に配置されており、各前記第一凸状部は、板厚方向と交差する曲面で構成され、
複数の前記第二凸状部は、前記第１の方向において並列に配置されており、各前記第二凸状部は、板厚方向と交差する曲面で構成されている、
ことを特徴とする偏向構造板。
【請求項２】
前記第一凸状部及び前記第二凸状部は、それぞれ外側に向けて凸であることを特徴とする請求項１記載の偏向構造板。
【請求項３】
前記第一凸状部は、前記第１の方向に直交する断面の輪郭が下記式（１）
【数１】
2010250252.tif 000010
（ただし、Ｚ１は第一凸状部の断面における頂点を原点としたときの前記板厚方向の位置、Ｗ１は前記頂点を原点としたときの前記第２の方向の位置、ｋａは−１≦ｋａ＜１である定数、ｗａは前記第２の方向における第一凸状部の幅、ｈａは第一凸状部の高さである。）
によって示される形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の偏向構造板。
【請求項４】
前記第一凸状部は、高さｈａと幅ｗａとの比（ｈａ／ｗａ）が０．３〜１．５であることを特徴とする請求項３記載の偏向構造板。
【請求項５】
前記第一凸状部は、高さｈａと幅ｗａとの比（ｈａ／ｗａ）が０．７〜１．３であることを特徴とする請求項３記載の偏向構造板。
【請求項６】
前記第一凸状部は、前記定数ｋａが−０．５〜＋０．７５であることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の偏向構造板。
【請求項７】
前記第一凸状部は、前記定数ｋａが−０．２５〜＋０．５であることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の偏向構造板。
【請求項８】
前記第二凸状部は、前記第２の方向に直交する断面の輪郭が下記式（２）
【数２】
2010250252.tif 000011
（ただし、Ｚ２は第二凸状部の断面における頂点を原点としたときの前記板厚方向の位置、Ｗ２は前記頂点を原点としたときの前記第１の方向の位置、ｋｂは−１≦ｋｂ＜１である定数、ｗｂは第１の方向における第二凸状部の幅、ｈｂは第２凸状部の高さである。）
によって示される形状であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の偏向構造板。
【請求項９】
前記第二凸状部は、高さｈｂと幅ｗｂとの比（ｈｂ／ｗｂ）が０．２〜１であることを特徴とする請求項８記載の偏向構造板。
【請求項１０】
前記第二凸状部は、高さｈｂと幅ｗｂとの比（ｈｂ／ｗｂ）が０．４〜０．８であることを特徴とする請求項８記載の偏向構造板。
【請求項１１】
前記第二凸状部は、前記定数ｋｂが−０．７５〜＋０．７５であることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の偏向構造板。
【請求項１２】
前記第二凸状部は、前記定数ｋｂが−０．７５〜＋０．２５であることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の偏向構造板。
【請求項１３】
離散的に配置された複数の点状光源と、
複数の前記点状光源上に設けられており、複数の前記点状光源からの光が照射される請求項１〜１２の何れか一項に記載の偏向構造板と、
を備えることを特徴とする面光源装置。
【請求項１４】
離散的に配置された複数の点状光源と、
複数の前記点状光源上に設けられており、複数の前記点状光源からの光が照射される請求項１〜１２の何れか一項に記載の偏向構造板と、
前記偏向構造板上に設けられており、前記偏向構造板を透過した光が照射される透過型画像表示部と、
を備えることを特徴とする直下型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向構造板、面光源装置及び直下型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの透過型画像表示装置では、液晶表示部のバックライトを出力する光源の一例として直下型の面光源装置が使用されている。例えば図１６に示すように、直下型画像表示装置（１０２）として、透過型画像表示部４の背面側に光源（１０５）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４は、液晶表示パネルであり、液晶セル（４Ａ）の両面に直線偏向板（４Ｂ，４Ｃ）が配置されている。光源（１０５）は、直管型の冷陰極線管などのような線状光源が用いられている。光源（１０５）は、複数本、互いに平行に配置されて用いられている。
【０００３】
直下型画像表示装置（１０２）では、光源（１０５）からの光を均一に分散させて透過型画像表示部（４）を均一に照明できることが望ましい。このため、直下型画像表示装置（１０２）では、光源（１０５）と透過型画像表示部（４）との間に、偏向構造板（１０１）が配置されている。この偏向構造板（１０１）は、光源側（１０５）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（４）側から出射させる機能を有している。
【０００４】
図１７は、従来の偏向構造板の一例を模式的に示す図である。図１７に示す従来の偏向構造板（１０１）では、光源（１０５）側の主面（１０１ａ）及び透過型画像表示部（４）側の主面（１０１ｂ）に、複数の凸状部（１１０，１２０）が設けられている。また、凸状部（１１０，１２０）の側面は平面で構成されている。複数の凸状部（１１０，１２０）は、断面形状が三角形を成している。複数の凸状部（１１０，１２０）は、一方向に延在し、光源（１０５）側の主面（１０１ａ）では図１７に示すｘ方向に延在し、透過型画像表示部（１０５）側の主面（１０１ｂ）ではｙ方向に延在している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９８９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
しかし、従来の偏向構造板は、発光ダイオードのような点状光源と組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り表示される画像は、点状光源の近傍と、これから離れた位置とで明るさが異なるものになるという輝度ムラの発生が問題となっていた。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、点状光源からの光に対して適用可能であり、輝度ムラを抑制可能な偏向構造板、面光源装置及び直下型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明者は、点状光源からの光を十分に均一に分散させて、透過型画像表示部を均一に照明できる偏向構造板を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。
【００１０】
本発明による偏向構造板は、板状を成し、第一主面から入射した光を第一主面と対向する第二主面から出射する偏向構造板であって、第１の方向に延在しており、第一主面に形成されている複数の第一凸状部と、第１の方向に略直交する第２の方向に延在しており、第二主面に形成されている複数の第二凸状部と、有し、複数の第一凸状部は、第２の方向において並列に配置されており、各第一凸状部は、板厚方向と交差する曲面で構成され、複数の第二凸状部は、第１の方向において並列に配置されており、各第二凸状部は、板厚方向と交差する曲面で構成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
すなわち本発明は、第一主面（１ａ）から入射した光を、その向きを変えて第二主面（１ｂ）から出射させる偏向構造板（１）であり、前記第一主面（１ａ）には、一方向に延在し、側面が曲面で構成された同一形状の第一凸状部（１０）が、隣り合う第一凸状部（１０）同士が互いに接するように複数設けられ、前記第二主面（１ｂ）には、一方向に延在し、側面が曲面で構成された同一形状の第二凸状部（２０）が、隣り合う第二凸状部（２０）同士が互いに接するように複数設けられ、前記第一凸状部（１０）の延在方向（ｘ）と、前記第二凸状部（２０）の延在方向（ｙ）とは、互いに略直交していることを特徴とする偏向構造板（１）を提供するものである。
【００１２】
上記構成では、第一主面から入射された光が第二主面から出射される。この場合、光は、第一主面に形成された複数の第一凸状部を介して偏向構造板に入射され、第二主面に形成されている複数の第二凸状部を介して出射される。第一凸状部の延在方向と第二凸状部の延在方向とは略直交しているので、第一主面側に点状光源を配置した場合、面状の光として出射することができる。また、第一凸状部の表面及び第二凸状部の表面が曲面として構成されていることから、曲面を通過する際の屈折により、通過位置に応じて光が種々の方向に偏向される。その結果、光が偏向構造板を通過することにより、光を十分に均一に分散させることができるので、輝度ムラを抑制可能である。このように、偏向構造板は、点状光源にも適用可能であって、例えば点状光源から出力された光であっても、十分に均一に分散させることができる。
【００１３】
また、第一凸状部及び第二凸状部は、それぞれ外側に向けて凸であることが好適である。
【００１４】
また、第一凸状部は、第１の方向に直交する断面の輪郭が下記式（１）
【数１】
2010250252.tif 000003
（ただし、Ｚ１は第一凸状部の断面における頂点を原点としたときの前記板厚方向の位置、Ｗ１は前記頂点を原点としたときの第２の方向の位置、ｋａは−１≦ｋａ＜１である定数、ｗａは第２の方向における第一凸状部の幅、ｈａは第一凸状部の高さである。）によって示される形状であることが好ましい。
【００１５】
この場合、第一凸状部は、高さｈａと幅ｗａとの比（ｈａ／ｗａ）が０．３〜１．５であることが好ましい。また、第一凸状部は、高さｈａと幅ｗａとの比（ｈａ／ｗａ）が０．７〜１．３であることが好適である。また、第一凸状部は、定数ｋａが−０．５〜＋０．７５であることが好ましい。また、第一凸状部は、定数ｋａが−０．２５〜＋０．５であることが好ましい。
【００１６】
更にまた、本発明に係る偏向構造板では、第二凸状部は、前記第２の方向に直交する断面の輪郭が下記式（２）
【数２】
2010250252.tif 000004
（ただし、Ｚ２は第二凸状部の断面における頂点を原点としたときの板厚方向の位置、Ｗ２は、頂点を原点としたときの第１の方向の位置、ｋｂは−１≦ｋｂ＜１である定数、ｗｂは第１の方向における第二凸状部の幅、ｈｂは第２凸状部の高さである。）によって示される形状であることが好ましい。
【００１７】
この場合、第二凸状部は、高さｈｂと幅ｗｂとの比（ｈｂ／ｗｂ）が０．２〜１であることが好ましい。また、第二凸状部は、高さｈｂと幅ｗｂとの比（ｈｂ／ｗｂ）が０．４〜０．８であることが好適である。また、第二凸状部は、定数ｋｂが−０．７５〜＋０．７５であることが好ましい。また、第二凸状部は、定数ｋｂが−０．７５〜＋０．２５であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明による面光源装置は、離散的に配置された複数の点状光源と、複数の点状光源上に設けられており、複数の点状光源からの光が照射される本発明に係る偏向構造板と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
前述したように、本発明に係る偏向構造板では、点状光源からの光を面状の光に変換することができ、その際、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である。上記面光源装置の構成によれば、点状光源からの光を、上記偏向構造板を通して出射するため、点状光源からの光を十分に均一に分散させて出射可能である。その結果、輝度ムラの抑制された面状の光を出射することができる。
【００２０】
また、本発明による直下型画像表示装置は、離散的に配置された複数の点状光源と、複数の点状光源上に設けられており、複数の点状光源からの光が照射される本発明に係る偏向構造板と、偏向構造板上に設けられており、偏向構造板を透過した光が照射される透過型画像表示部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
前述したように、本発明に係る偏向構造板では、点状光源からの光を面状の光に変換することができ、その際、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である。上記直下型画像表示装置の構成によれば、点状光源からの光を、上記偏向構造板を通して出射するため、点状光源からの光を十分に均一に分散させて出射可能である。従って、本発明に係る直下型画像表示装置では、十分に均一に分散させられた光で透過型画像表示部を照射できるので、輝度ムラの抑制された画像を表示することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の偏向構造板は、点状光源からの光を十分に均一に分散させることができる。従って、この偏向構造板を点状光源と組み合わせて面光源装置に用いると、点状光源からの光を十分に均一に分散させられた面状の光を生成することができる。更に、偏向構造板を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、透過型画像表示部により表示される画像は、点状光源の位置に拘わらず、均一な明るさで表示することができる。このように本発明によれば、点状光源に適用でき、輝度ムラを抑制可能な偏向構造板、それを備えた面光源装置及び直下型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る偏向構造板の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示した偏向構造板の第１の方向に直交する断面形状を示す図面である。
【図３】図１に示した偏向構造板の第２の方向に直交する断面形状を示す図面である。
【図４】図１に示した偏向構造板を備えた直下型画像表示装置の一例を模式的に示す図である。
【図５】光学シミュレーションにおける偏向構造板モデルを示す概略図である。
【図６】実施例１，３のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図７】実施例２，４のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図８】実施例５のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図９】実施例６のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１０】実施例７のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１１】実施例８のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１２】実施例９のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１３】比較例１のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１４】比較例２のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１５】比較例３のシミュレーション結果による輝度ムラ状況を示すグラフである。
【図１６】従来の偏向構造板を用いた直下型画像表示装置の一例を模式的に示す図である。
【図１７】従来の偏向構造板の一例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な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。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。
【００２５】
図１は、本発明に係る偏向構造板の一実施形態を模式的に示す斜視図である。偏向構造板１は、光を透過可能な板状体であり、光を均一に分散させるものである。偏向構造板１の平面視形状は、例えば長方形や正方形といった四角形状が挙げられる。偏向構造板１では、一方の主面を第一主面１ａとし、他方の主面を第二主面１ｂとする。第一主面１ａから入射した光は、反対側の第二主面１ｂから出射される。
【００２６】
図１に示すように、偏向構造板１の第一主面１ａには、複数の第１凸状部１０が形成されており、第二主面１ｂには、第二凸状部２０が形成されている。第一凸状部１０及び第二凸状部２０は、互いに反対側、すなわち、外側に凸である。また、第一凸状部１０及び第二凸状部２０は互いに異なる方向に延在している。第一凸状部１０の延在方向と第二凸状部２０の延在方向とは、互いに略直角に交わっており、具体的には８０°〜１００°、好ましくは８５°〜９５°の角度範囲で交わっており、理想的には９０°の角度で交わっている。本明細書では、第一凸状部１０の延在方向をｘ方向（第１の方向）とも称し、第二凸状部２０の延在方向をｙ方向（第２の方向）とも称する。また、偏向構造板１の板厚方向をｚ方向とも称する。
【００２７】
［第一凸状部］
図２は、第一凸状部をその延在方向（ｙ）に対して垂直な方向で切断した断面図である。
【００２８】
複数の第一凸状部１０は、ｙ方向に並列に形成されている。隣り合う第一凸状部１０，１０同士は互いに接している。すなわち、隣り合う第一凸状部１０，１０の端１１，１１は、ｙ方向において同じ位置となる。この構成では、隣接する第一凸状部１０間には、端１１を底部とするｘ方向に延在した第一溝部が形成されていることになる。複数の第一凸状部１０の各々は、互いに同一の断面形状を有しており、各第一凸状部１０の断面形状は、延在方向（ｘ）において均一である。
【００２９】
各第一凸状部１０は、図２に示すように断面形状において下方に頂点１２を有する。この頂点１１は、ｙ方向における端１１，１１の中央に位置する。
【００３０】
第一凸状部１０の高さｈａは、頂点１２と端１１とのｚ方向における距離を示すものである。高さｈａは、４０μｍ〜８００μｍであり、好ましくは、８０μｍ〜４００μｍである。第一凸状部１０の幅ｗａは、端１１，１１間のｙ方向の距離を示すものである。幅ｗａは、４０μｍ〜８００μｍであり、好ましくは、８０μｍ〜４００μｍである。また、高さｈａと幅ｗａとの比（ｈａ／ｗａ）は、０．３〜１．５、好ましくは０．７〜１．３である。
【００３１】
第一凸状部１０は、ｚ方向と交差する表面が曲面を成すように構成された形状である。第一凸状部１０は、例えばその断面形状の輪郭が式（１）で示される形状が挙げられる。
【数３】
2010250252.tif 000005
上記式（１）において、Ｚ１は、第一凸状部１０断面における頂点１２を原点としたときのｚ方向の頂点１２からの距離（μｍ）を示し、Ｗ１は、頂点１２を原点としたときのｙ方向の頂点１２からの距離（μｍ）を示す。また、ｋａは、−１≦ｋａ＜１である定数であり、通常−０．５〜＋０．７５、好ましくは−０．２５〜＋０．５の範囲から選択可能である。定数ｋａは、第一凸状部１０のとがり方を示すパラメータである。例えば定数ｋａが０のときは放物線となり、定数ｋａが１のときはプリズム形状となり、定数ｋａが−１のときは楕円を半分に切った形状となる。
【００３２】
［第二凸状部］
図３を利用して第二凸状部について説明する。図３は、第二凸状部をその延在方向（ｙ）に対して垂直な方向で切断した断面である。
【００３３】
複数の第二凸状部２０は、ｘ方向に並列に形成されている。隣り合う第二凸状部２０，２０同士は互いに接している。すなわち、隣り合う第二凸状部２０，２０の端２１，２１は、ｘ方向において同じ位置となる。この構成では、隣接する第二凸状部２０間には、端２１を底部とするｙ方向に延在した第二溝部が形成されていることになる。複数の第二凸状部２０の各々は、互いに同一の断面形状を有しており、各第二凸状部２０の断面形状は、延在方向（ｙ方向）において均一である。
【００３４】
各第二凸状部２０は、図３に示すよう断面形状において上方に頂点２２を有する。この頂点２２は、ｘ方向における端２１，２１の中央に位置する。
【００３５】
第二凸状部２０の高さｈｂは、頂点２２と端２１とのｚ方向における距離を示すものである。高さｈｂは、２０μｍ〜４００μｍであり、好ましくは４０μｍ〜２００μｍである。第二凸状部２０の幅ｗｂは、端２１，２１間のｘ方向の距離を示すものである。幅ｗｂは、４０μｍ〜８００μｍ、好ましくは８０μｍ〜４００μｍである。また、高さｈｂと幅ｗｂとの比（ｈｂ／ｗｂ）は０．２〜１、好ましくは０．４〜０．８である。
【００３６】
第二凸状部２０は、ｚ方向と交差する表面２３が曲面を成すように構成された形状である。第二凸状部２０は、例えばその断面形状の輪郭が式（２）で示される形状が挙げられる。
【数４】
2010250252.tif 000006
上記式（２）において、Ｚ２は、第二凸状部２０の断面における頂点２２を原点としたときのｚ方向の頂点２２からの距離（μｍ）を示し、Ｗ２は、頂点２２を原点としたときのｙ方向の頂点２２からの距離（μｍ）を示す。また、ｋｂは、−１≦ｋｂ＜１である定数であり、通常−０．７５〜＋０．７５、好ましくは−０．７５〜＋０．２５の範囲から選択可能である。定数ｋｂは、第二凸状部２０のとがり方を示すパラメータである。例えば定数ｋｂが０のときは放物線となり、定数ｋｂが１のときはプリズム形状となり、定数ｋｂが−１のときは楕円を半分に切った形状となる。
【００３７】
以上、第一凸状部１０及び第二凸状部２０について説明したが、光の入射側に形成される第一凸状部１０は、光の出射側に形成された第二凸状部２０より尖っていることが好ましい。また、第一凸状部１０の高さｈａは、第二凸状部２０の高さｈｂより高いことが好ましい。
【００３８】
また、第一凸状部１０及び第二凸状部２０を有する偏向構造板１の厚みｈ１は、第一凸状部１０の頂点１２から第二凸状部２０の頂点２２までのｚ方向の距離である。偏向構造板１の厚みｈ１は、０．３ｍｍ〜６ｍｍが例示され、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍである。また、偏向構造板１の最小厚みｈ２は、第一凸状部１０の端１１と第二凸状部２０の端２１とのｚ方向の距離であり、第一主面１ａに形成された第一溝部の底部と第二主面１ｂに形成された第二溝部の底部とのｚ方向の距離である。偏向構造板１の最小厚みｈ２は、０．１ｍｍ〜５ｍｍが例示され、好ましくは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。
【００３９】
偏向構造板１を構成する材料としては通常、その内部で光を散乱させることなく透過させることのできる透明材料が用いられる。偏向構造板１に適用可能な透明材料として、例えば、無機ガラスなどの透明無機材料が挙げられる。また、偏向構造板１に適用可能な透明材料としては、比較的軽量で加工が容易な材料である透明樹脂材料が好ましい。この透明樹脂材料としては、例えばメタクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−メタクリル酸共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。
【００４０】
透明材料は通常、光拡散剤などを分散させることなく用いられるが、本発明の目的を損なわない範囲であれば、僅に光拡散剤を透明材料中に分散させて用いてもよい。
【００４１】
図１に示した偏向構造板１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、プレス成形法、押出成形などの方法により製造することができる。
【００４２】
次に、偏向構造板１が組み込まれた直下型画像表示装置について説明する。図４は、図１に示した偏向構造板が組み込まれた直下型画像表示装置に一例を示す模式図である。図４では、直下型画像表示装置２の断面構成を分解図として模式的に示している。直下型画像表示装置２は、面光源装置３と、面光源装置３の前面側（正面側）に配置された透過型画像表示部４とを備えている。
【００４３】
透過型画像表示部４としては、例えば液晶セル４Ａの両面に直線偏光板４Ｂ，４Ｃが配置された液晶表示パネルが挙げられる。
【００４４】
面光源装置３は、偏向構造板１の背面側に配置された複数の点状光源５を備える。点状光源５として、例えば発光ダイオードが挙げられる。複数の点状光源５は、ｘ方向及びｙ方向に対して離散的に配置されており、各方向において例えば互いに等間隔となるように配置されて用いられる。
【００４５】
面光源装置３において、偏向構造板１は、その第一主面１ａが点状光源５側となり、第二主面１ｂが透過型画像表示部４側となるように配置されている。
【００４６】
図４に示したように、偏向構造板１を直下型画像表示装置２に組み込んだ場合を例にして偏向構造板１の作用効果について説明する。
【００４７】
点状光源５から光を出力すると、点状光源５からの光は、偏向構造板１の第一主面１ａに形成された第一凸状部１０の表面１３を介して偏向構造板１内に入射される。偏向構造板１に入射された光は、偏向構造板１内を進行し、第二主面１ｂに形成された第二凸部２０の表面２３を介して出射される。偏向構造板１では、ｘ方向に延在する第一凸状部１０とｙ方向に延在する第二凸状部２０とが略直交するように形成されていることから、点状光源５から出力された光を面状の光に変換することができる。
【００４８】
偏向構造板１は、第一凸状部１０の表面１３及び第二凸状部２０の表面２３が曲面として構成されているので、そのような曲面を通過する際の屈折により、通過位置に応じて光が種々の方向に偏向される。その結果、点状光源５からの光が偏向構造板１を通過することにより、光が拡散される。この拡散作用により、偏向構造板１では、点状光源５からの光を十分に均一に分散させることができ、結果として、輝度ムラが抑制された光を出射可能である。
【００４９】
このように、偏向構造板１は、入射時及び出射時に光を適宜偏向することにより、輝度ムラを調整しており、光制御板として機能している。また、上記のような拡散作用の観点からは、偏向構造板１は、光拡散板として機能していることになる。
【００５０】
また、面光源装置３は、上記の偏向構造板１、及びこの偏向構造板１に光を照射する点状光源５を備える構成であることから、点状光源５からの光を偏向構造板１により、十分に均一に分散させることができる。そのため、面光源装置３では、輝度ムラが抑制された面状の光を出射することができる。
【００５１】
また、直下型画像表示装置２は、上記の面光源装置３、及びこの面光源装置３から出射された光が照射される透過型画像表示部４を備える構成である。面光源装置３からは前述したように、点状光源５からの光が偏向構造板１により十分に均一に分散させられ、輝度ムラが抑制された面状の光を出射できる。そして、直下型画像表示装置２では、面光源装置３から出射された光で透過型画像表示部を照明するので、直下型画像表示装置２では、輝度ムラが抑制された画像を表示することができる。
【００５２】
以上、本発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、隣接する第一凸状部１０の端１１，１１は接しているとしたが、隣接する第一凸状部１０，１０間、より具体的には、一方の第一凸状部１０の端１１と、他方の第一凸状部１０の端１１との間に平坦な領域が形成されていてもよい。これは、第二凸状部２０，２０に対しても同様である。また、複数の点状光源は、ｘ方向及びｙ方向それぞれにおいて等間隔に配置されているとしたが、必ずしも等間隔でなくても良い。
【００５３】
また、直下型画像表示装置２は、図４に示したように、偏向構造板１と透過型画像表示部４との間に配置された光拡散板６を備えていてもよい。光拡散板６としては、透明材料中に光拡散剤が分散されたものを使用することができる。また、透明材料からなる板の片面または両面に細かな凹凸を設けたものも使用要することができる。光拡散板６の厚みは、通常０．０５ｍｍ〜１ｍｍであり、フィルム状であってもよい。かかる光拡散板６を備えることにより、偏向構造板１の第二主面１ｂから出射した光を更に拡散させて、より均一に透過型画像表示部４を照明することができ、点状光源５近傍とそれ以外の場所との明るさの差がより少ない画像を表示することができる。
【００５４】
また、第一凸状部１０の表面、及び第二凸状部２０の表面は、上記の形状に限定されず、その他の曲面で構成されていてもよい。
【実施例１】
【００５５】
以下、本発明に係る偏向構造板の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明の効果を確認するために、偏向構造板モデル（実施例１−９、比較例１−３）を作成し、光学シミュレーション行い輝度ムラの評価を実施した。４２ｍｍ×４２ｍｍの矩形の偏向構造板モデルを作成し、材質の屈折率を１．４９に設定した。また、偏向構造板モデルの厚みｈ１を１５００μｍとした。
【００５６】
［実施例１−９］
偏向構造板モデルの形状を規定する数値を表１に示す。
【表１】
2010250252.tif 000007
【００５７】
［比較例１−３］
図１７に示すように、断面形状が三角形である第１凸状部１１０および第２凸状部１２０を備えた偏向構造板モデルを作成した。偏向構造板モデルの形状を規定する数値を表２に示す。
【表２】
2010250252.tif 000008
【００５８】
［光学シミュレーション］
以下の手順で光学シミュレーションを実施した。光学シミュレーションには、Optical Research Associates社製LightTools（登録商標）を使用した。ＬＥＤ光源のモデルとして、LightToolsに収録されているNicha−NSCW310T-S（ランバート配光分布の表面実装ＬＥＤ）のライブラリを使用した。図５は、光学シミュレーションにおける偏向構造板モデルを示す概略図である。偏向構造板１のｘｙ方向の中央で、ｚ方向において第一凸状部の頂点からｆ１（＝２０ｍｍ）離間した位置に、ＬＥＤモデルの発光部５１を１つ配置した。ｆ２（＝４２ｍｍ）間隔で点状光源を配置した状況をシミュレーションするために、シミュレーションモデルの側面の四方に完全反射面５２を設定して境界条件とした。ＬＥＤモデルの底部に相当する位置に、白色反射板を想定した反射率９８％、ｃｏｓ２θ散乱特性を持つ反射面５３を設置した。偏向構造板の第二凸状部の頂点から０．２ｍｍ上方の位置にダミー面５４を設定し、２ｍｍ角メッシュで正面方向±７．５°の受光角を持つ空間輝度計を設置した。２１×２１メッシュの輝度の平均値を平均輝度として算出し、輝度ムラの状況をグラフとして図示した。
【００５９】
［評価結果］
図６〜図１２は、実施例１〜９のシミュレーション結果による輝度ムラの状況を示すグラフであり、図１３〜図１５は、比較例１〜３のシミュレーション結果による輝度ムラの状況を示すグラフである。図６〜図１５では、輝度を６段階に分類し濃淡によって輝度ムラの状況を示している。輝度範囲１．５以上２．０未満（単位：μＷ・sr-1・mm-2）を第１段階、輝度範囲２．０以上２．５未満を第２段階、輝度範囲２．５以上３．０未満を第３段階、輝度範囲３．０以上３．５未満を第４段階、輝度範囲３．５以上４．０未満を第５段階、輝度範囲４．０以上４．５未満を第６段階とした。なお、実施例１及び実施例３は、スケール以外は同じ構造であるため同じ結果となる。同様に、実施例２及び実施例４は、スケール以外は同じ構造であるため同じ結果となる。
【００６０】
図６〜図１２に示すように、実施例１〜９では、第１、第２及び第６段階の輝度範囲が少なく、第４段階の輝度範囲が多くを占めている。実施例１〜９では、良好な輝度ムラ抑制効果を得ることができた。特に、実施例７〜９では、第４段階の輝度範囲が殆どであり、非常に良好な輝度ムラ抑制効果を得ることができた。一方、図１３〜図１５に示すように、比較例１〜３では、第１、第２及び第６段階の輝度範囲が多く、局部的に明るい箇所や暗い箇所が発生した。比較例１〜３では、輝度ムラが大きく、輝度ムラ抑制効果を認めることができなかった。
【００６１】
平均輝度及び輝度ムラ抑制効果を表３に示す。表３に示すように、実施例１〜９、比較例１〜３において、平均輝度に大きな差は無かった。
【表３】
2010250252.tif 000009
【符号の説明】
【００６２】
１…偏向構造板、１ａ…第一主面、１ｂ…第二主面、１０…第一凸状部、１１…第一凸状部のｙ方向の端（第一溝部の底部）、１２…第一凸状部の頂点、２０…第二凸状部、２１…第二凸状部のｘ方向の端（第二溝部の底部）、２３…第二凸状部の頂点、２…直下型画像表示装置、３…面光源装置、４…透過型画像表示部、４Ａ…液晶セル、４Ｂ，４Ｃ…直線偏光板、５…点状光源（発光ダイオード）、６…光拡散板、ｈ１…偏向構造板の板厚（第一凸状部の頂点から第二凸状部の頂点までの距離）、ｈ２…偏向構造板の最小板厚（第一溝部の底部から第二溝部の底部までの距離）。
【図１】
2010250252.tif 000012
【図２】
2010250252.tif 000013
【図３】
2010250252.tif 000014
【図４】
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【図５】
2010250252.tif 000016
【図１６】
2010250252.tif 000017
【図１７】
2010250252.tif 000018
【図６】
2010250252.tif 000019
【図７】
2010250252.tif 000020
【図８】
2010250252.tif 000021
【図９】
2010250252.tif 000022
【図１０】
2010250252.tif 000023
【図１１】
2010250252.tif 000024
【図１２】
2010250252.tif 000025
【図１３】
2010250252.tif 000026
【図１４】
2010250252.tif 000027
【図１５】
2010250252.tif 000028