(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であり複数の前記プリズム部が前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置された前記プリズム板に対して前記片面と反対側である背面側に設けられる導光板であって、
前記プリズム部側に位置する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面とを有する板状の本体部と、
前記第２の面にドット状に形成されており、前記第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部と、
を備え、
複数の前記レンズ部の各々は、
前記入射面から入射され前記第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるようなドーム状の外形形状を有しており、
前記第１の光量は、前記第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、
前記第２の光量は、前記一点から所定領域に出射される出射光の量であり、
前記所定領域は、前記第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、前記法線回りの角度幅が、前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域であり、
前記レンズ部の外形形状における幅をＷａ、
前記レンズ部の外形形状における最大高さをｈａ、
前記レンズ部の外形形状におけるアスペクト比をｈａ／ｗａ、
前記レンズ部の外形形状における先端部の曲率半径をｒとしたときの前記幅ｗａに対する前記曲率半径ｒの比をｒ／ｗａ、
前記レンズ部の底部における接平面と前記第２の面とのなす角度をγとしたとき、
（１）０．２９≦ｈａ／ｗａ＜０．３１の場合には、
（１ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２３且つ３１．５７≦γ≦３９．６３、
（１ｂ）０．４４≦ｒ／ｗａ≦０．４８且つ５１．６６≦γ≦５４．７２、
（１ｃ）０．５２≦ｒ／ｗａ≦０．５６且つ５８．０３≦γ≦６１．５９及び
（１ｄ）０．６０≦ｒ／ｗａ≦０．７９且つ６５．４１≦γ≦８５．２４の何れかであり、
（２）０．２７≦ｈａ／ｗａ＜０．２９の場合には、
（２ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２９０且つ２９．８３≦γ≦３９．７０又は
（２ｂ）０．５１３≦ｒ／ｗａ≦０．８４８且つ５２．８４≦γ≦８４．９０であり、
（３）０．２５≦ｈａ／ｗａ＜０．２７の場合には、
（３ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．３６１且つ２８．０３≦γ≦３９．７９又は
（３ｂ）０．６０１≦ｒ／ｗａ≦０．９１３且つ５４．２４≦γ≦８４．５１であり、
（４）０．２３≦ｈａ／ｗａ＜０．２５の場合には、
（４ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．４４３且つ２６．１７≦γ≦３９．８９又は
（４ｂ）０．７５５≦ｒ／ｗａ≦０．９９０且つ６０．２４≦γ≦８４．０５であり、
（５）０．２１≦ｈａ／ｗａ＜０．２３の場合には、
（５ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．５９７且つ２４．２５≦γ≦４２．８５又は
（５ｂ）０．８８１≦ｒ／ｗａ≦１．０８０且つ６２．９８≦γ≦８３．５２であり、
（６）０．１９≦ｈａ／ｗａ＜０．２１の場合には、
（６ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．７１９且つ２２．２７≦γ≦４３．３２、
（６ｂ）０．９６９≦ｒ／ｗａ≦１．０３１且つ６０．７１≦γ≦６６．４４及び
（６ｃ）１．０９４≦ｒ／ｗａ≦１．１８８且つ７２．７０≦γ≦８２．８７の何れかであり、
（７）０．１７≦ｈａ／ｗａ＜０．１９の場合には、
（７ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．８６８且つ２０．２３≦γ≦４３．９０又は
（７ｂ）１．２１５≦ｒ／ｗａ≦１．２８５且つ７０．９３≦γ≦７８．２８であり、
（８）０．１５≦ｈａ／ｗａ＜０．１７の場合には、
０．５８６≦ｒ／ｗａ≦１．１３３且つ２７．１４≦γ≦４９．４２であり、
（９）０．１３≦ｈａ／ｗａ＜０．１５の場合には、
０．９３８≦ｒ／ｗａ≦１．４７３且つ３０．５７≦γ≦５８．１４であり、
（１０）０．１１≦ｈａ／ｗａ＜０．１３の場合には、
１．３０２≦ｒ／ｗａ≦１．７１９且つ３２．７０≦γ≦５４．０９であり、
（１１）０．０９≦ｈａ／ｗａ＜０．１１の場合には、
１．８１３≦ｒ／ｗａ≦２．０６３且つ３６．１７≦γ≦４９．０７であり、
前記レンズ部の接平面と前記第２の面とのなす角度γが前記レンズ部の底部側から先端部側にかけて単調に減少するような外形形状である、導光板。
【請求項２】
一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であり複数の前記プリズム部が前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置された前記プリズム板の前記片面と反対の面に光を供給する面光源装置であって、
前記プリズム部側に位置する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面とを有する板状の本体部と、前記第２の面にドット状に形成されており、前記第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部とを有する導光板と、
前記導光板の前記入射面の側方に配置されており前記入射面に光を供給する光源部と、を備え、
複数の前記レンズ部の各々は、
前記入射面から入射され前記第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるようなドーム状の外形形状を有しており、
前記第１の光量は、前記第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、
前記第２の光量は、前記一点から所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量であり、
前記所定領域は、前記第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、前記法線回りの角度幅が、前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域であり、
前記レンズ部の外形形状における幅をＷａ、
前記レンズ部の外形形状における最大高さをｈａ、
前記レンズ部の外形形状におけるアスペクト比をｈａ／ｗａ、
前記レンズ部の外形形状における先端部の曲率半径をｒとしたときの前記幅ｗａに対する前記曲率半径ｒの比をｒ／ｗａ、
前記レンズ部の底部における接平面と前記第２の面とのなす角度をγとしたとき、
（１）０．２９≦ｈａ／ｗａ＜０．３１の場合には、
（１ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２３且つ３１．５７≦γ≦３９．６３、
（１ｂ）０．４４≦ｒ／ｗａ≦０．４８且つ５１．６６≦γ≦５４．７２、
（１ｃ）０．５２≦ｒ／ｗａ≦０．５６且つ５８．０３≦γ≦６１．５９及び
（１ｄ）０．６０≦ｒ／ｗａ≦０．７９且つ６５．４１≦γ≦８５．２４の何れかであり、
（２）０．２７≦ｈａ／ｗａ＜０．２９の場合には、
（２ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２９０且つ２９．８３≦γ≦３９．７０又は
（２ｂ）０．５１３≦ｒ／ｗａ≦０．８４８且つ５２．８４≦γ≦８４．９０であり、
（３）０．２５≦ｈａ／ｗａ＜０．２７の場合には、
（３ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．３６１且つ２８．０３≦γ≦３９．７９又は
（３ｂ）０．６０１≦ｒ／ｗａ≦０．９１３且つ５４．２４≦γ≦８４．５１であり、
（４）０．２３≦ｈａ／ｗａ＜０．２５の場合には、
（４ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．４４３且つ２６．１７≦γ≦３９．８９又は
（４ｂ）０．７５５≦ｒ／ｗａ≦０．９９０且つ６０．２４≦γ≦８４．０５であり、
（５）０．２１≦ｈａ／ｗａ＜０．２３の場合には、
（５ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．５９７且つ２４．２５≦γ≦４２．８５又は
（５ｂ）０．８８１≦ｒ／ｗａ≦１．０８０且つ６２．９８≦γ≦８３．５２であり、
（６）０．１９≦ｈａ／ｗａ＜０．２１の場合には、
（６ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．７１９且つ２２．２７≦γ≦４３．３２、
（６ｂ）０．９６９≦ｒ／ｗａ≦１．０３１且つ６０．７１≦γ≦６６．４４及び
（６ｃ）１．０９４≦ｒ／ｗａ≦１．１８８且つ７２．７０≦γ≦８２．８７の何れかであり、
（７）０．１７≦ｈａ／ｗａ＜０．１９の場合には、
（７ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．８６８且つ２０．２３≦γ≦４３．９０又は
（７ｂ）１．２１５≦ｒ／ｗａ≦１．２８５且つ７０．９３≦γ≦７８．２８であり、
（８）０．１５≦ｈａ／ｗａ＜０．１７の場合には、
０．５８６≦ｒ／ｗａ≦１．１３３且つ２７．１４≦γ≦４９．４２であり、
（９）０．１３≦ｈａ／ｗａ＜０．１５の場合には、
０．９３８≦ｒ／ｗａ≦１．４７３且つ３０．５７≦γ≦５８．１４であり、
（１０）０．１１≦ｈａ／ｗａ＜０．１３の場合には、
１．３０２≦ｒ／ｗａ≦１．７１９且つ３２．７０≦γ≦５４．０９であり、
（１１）０．０９≦ｈａ／ｗａ＜０．１１の場合には、
１．８１３≦ｒ／ｗａ≦２．０６３且つ３６．１７≦γ≦４９．０７であり、
前記レンズ部の接平面と前記第２の面とのなす角度γが前記レンズ部の底部側から先端部側にかけて単調に減少するような外形形状である、面光源装置。
【請求項３】
一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であって、複数の前記プリズム部が前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置されたプリズム板と、
前記プリズム板に対して前記片面と反対側である背面側に設けられる導光板であって、前記プリズム部側に位置する第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面とを有する板状の本体部と、前記第２の面にドット状に形成されており、前記第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部とを有する導光板と、
前記導光板の前記入射面の側方に設けられており前記入射面に光を供給する光源部と、
前記プリズム板の前記片面側に設けられており、前記プリズム板から出射される光により照明され画像を表示する透過型画像表示部と、を備え、
複数の前記レンズ部の各々は、
前記入射面から入射され前記第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるようなドーム状の外形形状を有しており、
前記第１の光量は、前記第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、
前記第２の光量は、前記一点から所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量であり、
前記所定領域は、前記第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、前記法線回りの角度幅が、前記プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域であり、
前記レンズ部の外形形状における幅をＷａ、
前記レンズ部の外形形状における最大高さをｈａ、
前記レンズ部の外形形状におけるアスペクト比をｈａ／ｗａ、
前記レンズ部の外形形状における先端部の曲率半径をｒとしたときの前記幅ｗａに対する前記曲率半径ｒの比をｒ／ｗａ、
前記レンズ部の底部における接平面と前記第２の面とのなす角度をγとしたとき、
（１）０．２９≦ｈａ／ｗａ＜０．３１の場合には、
（１ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２３且つ３１．５７≦γ≦３９．６３、
（１ｂ）０．４４≦ｒ／ｗａ≦０．４８且つ５１．６６≦γ≦５４．７２、
（１ｃ）０．５２≦ｒ／ｗａ≦０．５６且つ５８．０３≦γ≦６１．５９及び
（１ｄ）０．６０≦ｒ／ｗａ≦０．７９且つ６５．４１≦γ≦８５．２４の何れかであり、
（２）０．２７≦ｈａ／ｗａ＜０．２９の場合には、
（２ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２９０且つ２９．８３≦γ≦３９．７０又は
（２ｂ）０．５１３≦ｒ／ｗａ≦０．８４８且つ５２．８４≦γ≦８４．９０であり、
（３）０．２５≦ｈａ／ｗａ＜０．２７の場合には、
（３ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．３６１且つ２８．０３≦γ≦３９．７９又は
（３ｂ）０．６０１≦ｒ／ｗａ≦０．９１３且つ５４．２４≦γ≦８４．５１であり、
（４）０．２３≦ｈａ／ｗａ＜０．２５の場合には、
（４ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．４４３且つ２６．１７≦γ≦３９．８９又は
（４ｂ）０．７５５≦ｒ／ｗａ≦０．９９０且つ６０．２４≦γ≦８４．０５であり、
（５）０．２１≦ｈａ／ｗａ＜０．２３の場合には、
（５ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．５９７且つ２４．２５≦γ≦４２．８５又は
（５ｂ）０．８８１≦ｒ／ｗａ≦１．０８０且つ６２．９８≦γ≦８３．５２であり、
（６）０．１９≦ｈａ／ｗａ＜０．２１の場合には、
（６ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．７１９且つ２２．２７≦γ≦４３．３２、
（６ｂ）０．９６９≦ｒ／ｗａ≦１．０３１且つ６０．７１≦γ≦６６．４４及び
（６ｃ）１．０９４≦ｒ／ｗａ≦１．１８８且つ７２．７０≦γ≦８２．８７の何れかであり、
（７）０．１７≦ｈａ／ｗａ＜０．１９の場合には、
（７ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．８６８且つ２０．２３≦γ≦４３．９０又は
（７ｂ）１．２１５≦ｒ／ｗａ≦１．２８５且つ７０．９３≦γ≦７８．２８であり、
（８）０．１５≦ｈａ／ｗａ＜０．１７の場合には、
０．５８６≦ｒ／ｗａ≦１．１３３且つ２７．１４≦γ≦４９．４２であり、
（９）０．１３≦ｈａ／ｗａ＜０．１５の場合には、
０．９３８≦ｒ／ｗａ≦１．４７３且つ３０．５７≦γ≦５８．１４であり、
（１０）０．１１≦ｈａ／ｗａ＜０．１３の場合には、
１．３０２≦ｒ／ｗａ≦１．７１９且つ３２．７０≦γ≦５４．０９であり、
（１１）０．０９≦ｈａ／ｗａ＜０．１１の場合には、
１．８１３≦ｒ／ｗａ≦２．０６３且つ３６．１７≦γ≦４９．０７であり、
前記レンズ部の接平面と前記第２の面とのなす角度γが前記レンズ部の底部側から先端部側にかけて単調に減少するような外形形状である、透過型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板、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。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等の透過型画像表示装置は、一般に、液晶表示パネルといった透過型画像表示部の背面側に配置され、透過型画像表示部にバックライトを供給する面光源装置を有する。このような面光源装置としてエッジライト型の面光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
エッジライト型の面光源装置は、透光性を有する導光板と、導光板の側方に配置され、導光板の側面に光を供給するための光源とを備える。導光板の背面側には、光を反射させるための白色ドットが設けられている。この構成では、光源から出力された光は、光源と対向する導光板の側面から導光板内に入射され、導光板内を全反射しながら伝搬する。導光板の背面側には、白色ドットが複数形成されている（例えば、特許文献１参照）ので、白色ドットで反射した光は導光板の透過型画像表示部側の出射面から出射される。
【０００４】
従来、透過型画像表示装置では、導光板の出射面から出射された光を正面方向に集光することで透過型画像表示部に効率的に入射させるため、導光板と透過型画像表示部との間にプリズム板を配置している。このようなプリズム板としては、透過型画像表示部側の面に複数のプリズム部が並列配置されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３８７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、白色ドットを有する導光板に対して、上記のように導光板と反対側の面にプリズム部が形成されたプリズム板を配置した場合、正面方向の輝度の向上が十分に図ることができないことがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、正面方向の輝度の向上を図ることができる導光板並びにその導光板を含む面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る導光板は、一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であり複数のプリズム部がプリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置されたプリズム板に対して上記片面と反対側である背面側に設けられる導光板である。この導光板は、プリズム部側に位置する第１の面と、第１の面と対向する第２の面と、第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面と、第２の面に形成されており、第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部と、を備える。複数のレンズ部の各々は、入射面から入射され第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるような外形を有しており、第１の光量は、第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、第２の光量は、上記一点から所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量であり、所定領域は、第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、法線回りの角度幅が、プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域である。
【０００９】
本発明に係る面光源装置は、一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であり複数のプリズム部がプリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置されたプリズム板の片面と反対側の面に光を供給する面光源装置である。面光源装置は、（１）(１ａ)プリズム部側に位置する第１の面と、第１の面と対向する第２の面と、第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面とを有する板状の本体部と、(１ｂ)第２の面に形成されており、第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部とを有する導光板と、（２）導光板の入射面の側方に配置されており入射面に光を供給する光源部とを備える。複数のレンズ部の各々は、入射面から入射され第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるような外形を有しており、第１の光量は、第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、第２の光量は、上記一点から所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量であり、所定領域は、第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、法線回りの角度幅が、プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域である。
【００１０】
また、本発明に係る透過型画像表示装置は、（Ａ）一方向に延在している複数のプリズム部が片面に形成されているプリズム板であって、複数のプリズム部がプリズム部の延在方向に略直交する方向に並列配置されたプリズム板と、（Ｂ）プリズム板に対して片面と反対側である背面側に設けられる導光板であって、（Ｂ１）プリズム部側に位置する第１の面と、第１の面と対向する第２の面と、第１及び第２の面に交差しており光が入射される入射面とを有する板状の本体部と、（Ｂ２）第２の面に形成されており、第１の面と反対側に凸である複数のレンズ部とを有する導光板と、（Ｃ）導光板の入射面の側方に設けられており入射面に光を供給する光源部と、（Ｄ）プリズム板の片面側に設けられており、プリズム板から出射される光により照明され画像を表示する透過型画像表示部と、を備える。複数のレンズ部の各々は、入射面から入射され第１の面から出射される光である出射光の第１の光量に対する第２の光量の比が０．２５２％より大きくなるような外形を有しており、第１の光量は、第１の面の一点から出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、第２の光量は、上記一点から所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量であり、所定領域は、第１の面の法線に対する角度範囲が２５°以上３５°以下であり、法線回りの角度幅が、プリズム部の延在方向に略直交する方向に対して±５°の領域である。
【００１１】
以下、プリズム板において導光板と対向する面（上記片面と反対側の面）を裏面とも称す。
【００１２】
上記構成の導光板、面光源装置及び透過型画像表示装置において、導光板の入射面から入射した光は、導光板内を全反射しながら伝搬する。導光板内を伝搬する光が第２の面上に設けられたレンズ部に入射すると、レンズ部により全反射条件と異なる条件で反射する。よって、レンズ部で反射した光は本体部の第１の面から出射される。このようにして第１の面から出射される光は、第２の面に形成されている複数のレンズ部の各々が上記条件を満たす形状に形成されているので、２５°以上３５°以下の範囲の出射角で出射され易い。導光板は、上記プリズム板の裏面側に設けられていることから、導光板から出射された光はプリズム板の裏面からプリズム板に入射される。プリズム板への光の入射角は、導光板からの光の出射角にほぼ等しい。よって、第１の面からの出射光のプリズム板への入射角は２５°以上３５°以下の範囲になりやすい。このような入射角で入射した光は、プリズム部から出射される際、正面方向により多く出射される。その結果、正面方向の輝度が向上する。そして、本発明に係る透過型画像表示装置では、プリズム板上に透過型画像表示部が設けられているので、正面方向輝度がより高い光で透過型画像表示部が照明される。その結果、透過型画像表示部で表示される画像の輝度向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、正面方向の輝度の向上を図ることができる導光板並びにその導光板を含む面光源装置及び透過型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る導光板の一実施形態を適用した透過型画像表示装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した導光板を背面側からみた場合の平面図である。
【図３】レンズ部の形状を説明するための図面であり、（ａ）は、出射面上での局所的な座標系の設定状態を示す図面であり、（ｂ）は、（ａ）に示した座標系におけるｚ軸及びｘ軸からの角度の規定方法を説明するための図面であり、（ｃ）は、所定領域を説明するための図面である。
【図４】レンズ部の外形形状の例を説明するための図面である。
【図５】レンズ部の外形形状を規定する条件を示す図表である。
【図６】図１に示した透過型画像表示装置の一部拡大図である。
【図７】複数の白色ドットが背面に形成された導光板の構成の一例を示す模式図である。
【図８】出射角θｏに対する出射光の強度分布の測定結果を示すグラフである。
【図９】シミュレーションモデルを示す模式図である。
【図１０】シミュレーションに用いたレンズ部の外形形状を示す図面である。
【図１１】シミュレーションに使用したレンズ形状と光量比との関係を示す図表である。
【図１２】シミュレーションに使用したレンズ形状と光量比との関係を示す図表である。
【図１３】図１１に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の幅ｗａに対する先端部の曲率半径ｒを示す図表である。
【図１４】図１２に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の幅ｗａに対する先端部の曲率半径ｒを示す図表である。
【図１５】図１１に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の底部角度を示す図表である。
【図１６】図１２に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の底部角度を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１６】
図１は、本発明に係る導光板の一実施形態を適用した透過型画像表示装置の概略構成を示す模式図である。図１では、透過型画像表示装置１０の断面構成を分解して示している。また、図１では、光を光線として模式的に示している。透過型画像表示装置１０は、携帯電話や各種電子機器の表示装置、テレビ装置として好適に利用することができる。
【００１７】
透過型画像表示装置１０は、透過型画像表示部２０と、透過型画像表示部２０に供給するための面状の光を出力する面光源装置３０と、透過型画像表示部２０と面光源装置３０との間に配置されるプリズム板４０とを備える。以下、説明の便宜のため、図１に示すように、面光源装置３０に対して、プリズム板４０及び透過型画像表示部２０が配列されている方向をＺ方向又は正面方向と称する。また、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と称する。
【００１８】
透過型画像表示部２０は、導光板５０から出射される面状の光で照明されることによって画像を表示する。透過型画像表示部２０の例は、液晶セル２１の両面に直線偏光板２２，２３が配置された偏光板貼合体としての液晶表示パネルである。この場合、透過型画像表示装置１０は、液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。液晶セル２１及び偏光板２２，２３は、従来の液晶表示装置等の透過型画像表示装置で用いられているものを用いることができる。液晶セル２１の例は、ＴＦＴ型の液晶セルやＳＴＮ型の液晶セル等である。
【００１９】
プリズム板４０は、導光板５０から出射された光を正面方向に集光するために用いられる。プリズム板４０は、複数のプリズム部４１が透過型画像表示部２０側の片面である表面４０ａに形成された光学シートである。プリズム板４０の平面視形状は略矩形状である。
【００２０】
プリズム部４１は一方向（図１では、Ｙ方向）に延在している。複数のプリズム部４１は、プリズム部４１の延在方向に略直交する方向に並列配置されている。プリズム部４１は三角柱状を呈しており、プリズム部４１の延在方向に直交する断面の形状は、頂角αが略直角である直角三角形である。頂角αは、８０°以上１００°以下の範囲内の角度であればよい。頂角αは、８０°以上９０°以下がより好ましく、９０°であることが更に好ましい。プリズム部４１の断面形状は、直角二等辺三角形であることが好ましい。プリズム部４１の頂部４１ａの形状は、製造誤差などによって生じる程度の湾曲形状であってもよい。
【００２１】
プリズム板４０は、透光性材料（又は透明材料）からなる。透光性材料の屈折率の例は、１．４６〜１．６２である。透光性材料の例は、透光性樹脂材料、透光性ガラス材料である。透光性樹脂材料の例は、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）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）（屈折率：１．４９）などである。なお、プリズム板４０には、プリズム板４０による集光機能を損なわない程度であれば、拡散剤などが添加されていてもよい。また、プリズム板４０の裏面４０ｂは、通常、平滑な面である。しかしながら、裏面４０ｂは、プリズム板４０の集光機能を著しく損なわない程度の粗さを有する粗面であってもよい。裏面４０ｂを前述した粗面とすることによって、例えば、プリズム板４０と導光板５０との間に他の光学部材を配置した場合に、その光学部材とプリズム板４０との貼り付きを防止できる。
【００２２】
プリズム板４０の厚さは、プリズム部４１の頂部４１ａとプリズム板４０の略平坦な裏面４０ｂ（表面４０ａと反対側の面）との間の距離とすることができる。プリズム板４０の厚さの例は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さである。
【００２３】
面光源装置３０は、透過型画像表示部２０に対するバックライトを供給するエッジライト型のバックライトユニットである。面光源装置３０は、導光板５０と、導光板５０の互いに対向する側面５０ａ及び側面５０ｂの側方に配置された光源部６０，６０とを備える。
【００２４】
光源部６０，６０は、ライン状に配列（図１では、Ｙ方向に配列）された複数の点状光源６１を有する。点状光源６１の例は、発光ダイオードである。光源部６０は、導光板５０に光を効率的に入射するために、導光板５０と反対側に、光を反射させる反射部としてのリフレクターを備えてもよい。ここでは、複数の点状光源６１を有する光源部６０を例示したが、光源部６０は、蛍光灯などの線状光源であってもよい。
【００２５】
面光源装置３０は、導光板５０に対して透過型画像表示部２０と反対側に位置する反射部７０を備えてもよい。反射部７０は、導光板５０から反射部７０側に出射した光を導光板５０に再度入射させるためのものである。反射部７０は、図１に示すようにシート状のものとすることができる。また、反射部７０は、導光板５０を収容する面光源装置３０の筐体底面であって、鏡面加工を施された底面とすることもできる。
【００２６】
図１及び図２を参照して、導光板５０について説明する。図２は、図１に示した導光板５０を背面側からみた場合の平面図である。導光板５０の平面視形状は略矩形とすることができる。
【００２７】
導光板５０は、板状の本体部５１と本体部５１に形成された複数のレンズ部５２とを有する。本体部５１は透光性材料（又は透明材料）からなる。透光性材料の屈折率の例は、１．４６〜１．６２である。透光性材料の例は、透光性樹脂材料、透光性ガラス材料である。透光性樹脂材料の例は、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）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）（屈折率：１．４９）などである。透光性樹脂材料としては、透明性の観点からＰＭＭＡがより好ましい。
【００２８】
図１に示すように、本体部５１は、板厚方向において互いに対向する出射面（第１の面）５１ａと背面（第２の面）５１ｂとを有する。出射面５１ａ及び背面５１ｂは略平坦である。また、本体部５１は、出射面５１ａ及び背面５１ｂに交差する４つの側面５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆを有する。図１では、Ｘ方向において互いに対向している２つの側面５１ｃ及び５１ｄを示している。側面５１ｃ及び側面５１ｄは、光源部６０と対向する上記側面５０ａ及び側面５０ｂでもある。本体部５１が有する４つの側面５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆのうち残りの２つの側面５１ｅ，５１ｆ（図３参照）はＹ方向において互いに対向している。図１では、側面５１ｃ及び側面５１ｄと出射面５１ａ及び背面５１ｂとの配置関係の一例として、側面５１ｃ及び側面５１ｄは出射面５１ａ及び背面５１ｂに略直交している状態を示している。本実施形態では、本体部５１の他の側面５１ｅ，５１ｆも出射面５１ａ及び背面５１ｂと直交しているとする。
【００２９】
図１及び図２に示すように、複数のレンズ部５２は、背面５１ｂ上に形成されている。レンズ部５２は、透明であり、導光板５０内を伝搬する光を出射面５１ａ側から出射するためのものである。また、各レンズ部５２の外形形状はドーム状である。
【００３０】
各レンズ部５２の形状について説明する。説明の簡略化のため、複数のレンズ部５２の大きさは同じであるとして説明する。
【００３１】
レンズ部５２は、出射面５１ａ上の任意の点（一点）ｐから光が出射される場合、出射位置である点ｐから出射される第１の光量に対する第２の光量の比（比率）が０．２５２％より大きくなるような外形形状を有する。第１の光量は、点ｐから出射される全出射光の単位時間あたりの量であり、第２の光量は、点ｐから所定領域に出射される出射光の単位時間あたりの量である。また、上記所定領域は、点ｐにおける出射面５１ａの法線に対する角度の範囲が２５°以上３５°以下であり、法線回りの角度幅がＸ方向を基準として±５°である領域である。図３を参照してより具体的に説明する。
【００３２】
図３は、レンズ部５２の形状を説明するための図面である。図３の（ａ）は、出射面５１ａ上での局所的な座標系の設定状態を示す図面である。図３の（ｂ）は、図３（ａ）に示した座標系におけるｚ軸及びｘ軸からの角度の規定方法を説明するための図面である。図３の（ｃ）は、所定領域を説明するための図面である。
【００３３】
図３（ａ）に示すように出射面５１ａ上の任意の点ｐを原点とした局所的なｘｙｚ座標系を設定し、原点を中心とした単位球を仮定する。ｘｙｚ座標系においてｚ軸は出射面５１ａに直交している。すなわち、ｚ軸の軸線は出射面５１ａの法線に対応する。また、ｘ軸は、Ｘ方向に略平行である。すなわち、ｘ軸は、入射面である側面５１ｃ，５１ｄに略直交する方向である。この場合、ｙ軸はＹ方向に略一致する。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸が、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対応していることは、図３（ｂ）及び図３（ｃ）においても同様である。
【００３４】
また、図３（ｂ）に示すように、点ｐから出射される出射光の方向とｚ軸との間のなす角度（偏角）をθとし、出射光の方向とｘ軸とのなす角度（偏角）をφとする。この設定では、点ｐにおける出射面５１ａの法線に対する角度の範囲は、ｚ軸からの偏角であるθの角度範囲に対応し、法線回りの角度幅は、φが満たす角度範囲の角度幅に対応する。更に、０°≦θ≦９０°且つ０°≦φ≦３６０°の範囲（図３に示す球の上半球）に出射されるすべての光の単位時間あたりの量である第１の光量をＱ１とし、図３（ｃ）に示すように、２５°≦θ≦３５°且つ−５°≦φ≦５°の範囲としての所定領域（図３に示す球の表面のハッチング領域）に出射される光の単位時間あたりの量である第２の光量をＱ２とする。また、光量Ｑ１に対する光量Ｑ２の比である光量比をＱ（＝Ｑ２／Ｑ１×１００）（％）とする。
【００３５】
このとき、レンズ部５２の外形形状は、
０．２５２（％）＜Ｑ
を満たす形状である。
【００３６】
図４は、レンズ部５２の外形形状の例を説明するための図面であり、レンズ部５２の中心軸線Ｃを含む導光板５０の断面構成の模式図である。
【００３７】
レンズ部５２において、背面５１ｂと反対側に位置するレンズ部５２の頂部をレンズ部５２の先端部５２ａと称し、レンズ部５２の背面５１ｂ側をレンズ部５２の底部５２ｂと称する。本実施形態では、レンズ部５２の形状は、図４に示した断面形状を、中心軸線Ｃを回転軸として回転させた形状であるとする。よって、レンズ部５２の形状は、中心軸線Ｃを含む任意の断面において左右対称となる。また、レンズ部５２は、レンズ部５２に接する接平面と背面５１ｂとのなす角度が、レンズ部５２の底部５２ｂ側から先端部５２ａ側にかけて単調に減少するような外形形状を有している。
【００３８】
図４を参照して、レンズ部５２の外形形状の種々の例について説明する。図４において、レンズ部５２の幅（直径）をｗａ（μｍ）、レンズ部５２の最大高さをｈａ（μｍ）とする。
【００３９】
光量比Ｑ（％）が上記範囲を満たすレンズ部５２の外形形状は、(I)幅ｗａに対する最大高さｈａの比であるアスペクト比をｈａ／ｗａとし、(II)レンズ部５２の先端部５２ａの曲率半径をｒ（μｍ）とした場合、幅ｗａに対する曲率半径ｒの比をｒ／ｗａとし、及び、(III)レンズ部５２の底部５２ｂの背面５１ｂに対する角度（以下、底部角度と称す）をγ（°）とした場合に、ｈａ／ｗａ、ｒ／ｗａ及びγが、図５に示した図表内の組み合わせの何れかによって規定される形状とすることができる。
【００４０】
以下、図５の図表に示したアスペクト比[ｈａ／ｗａ]に基づいた場合分けに応じてレンズ部５２が満たす形状の条件を具体的に例示する。
【００４１】
（１）０．２９≦ｈａ／ｗａ＜０．３１の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが以下の条件の何れかを満たしていればよい。
（１ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２３且つ３１．５７≦γ≦３９．６３
（１ｂ）０．４４≦ｒ／ｗａ≦０．４８且つ５１．６６≦γ≦５４．７２
（１ｃ）０．５２≦ｒ／ｗａ≦０．５６且つ５８．０３≦γ≦６１．５９
（１ｄ）０．６０≦ｒ／ｗａ≦０．７９且つ６５．４１≦γ≦８５．２４
【００４２】
（２）０．２７≦ｈａ／ｗａ＜０．２９の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが以下の条件の何れかを満たしていればよい。
（２ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．２９０且つ２９．８３≦γ≦３９．７０
（２ｂ）０．５１３≦ｒ／ｗａ≦０．８４８且つ５２．８４≦γ≦８４．９０
【００４３】
（３）０．２５≦ｈａ／ｗａ＜０．２７の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが以下の条件の何れかを満たしていればよい。
（３ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．３６１且つ２８．０３≦γ≦３９．７９
（３ｂ）０．６０１≦ｒ／ｗａ≦０．９１３且つ５４．２４≦γ≦８４．５１
【００４４】
（４）０．２３≦ｈａ／ｗａ＜０．２５の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが以下の条件の何れかを満たしていればよい。
（４ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．４４３且つ２６．１７≦γ≦３９．８９
（４ｂ）０．７５５≦ｒ／ｗａ≦０．９９０且つ６０．２４≦γ≦８４．０５
【００４５】
（５）０．２１≦ｈａ／ｗａ＜０．２３の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが次の条件の何れかを満たしていればよい。
（５ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．５９７且つ２４．２５≦γ≦４２．８５
（５ｂ）０．８８１≦ｒ／ｗａ≦１．０８０且つ６２．９８≦γ≦８３．５２
【００４６】
（６）０．１９≦ｈａ／ｗａ＜０．２１の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが次の条件の何れかを満たしていればよい。
（６ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．７１９且つ２２．２７≦γ≦４３．３２
（６ｂ）０．９６９≦ｒ／ｗａ≦１．０３１且つ６０．７１≦γ≦６６．４４
（６ｃ）１．０９４≦ｒ／ｗａ≦１．１８８且つ７２．７０≦γ≦８２．８７
【００４７】
（７）０．１７≦ｈａ／ｗａ＜０．１９の場合
レンズ部５２の形状は、ｒ／ｗａ及びγが次の条件の何れかを満たしていればよい。
（７ａ）０＜ｒ／ｗａ≦０．８６８且つ２０．２３≦γ≦４３．９０
（７ｂ）１．２１５≦ｒ／ｗａ≦１．２８５且つ７０．９３≦γ≦７８．２８
【００４８】
（８）０．１５≦ｈａ／ｗａ＜０．１７の場合
レンズ部５２の形状は０．５８６≦ｒ／ｗ≦１．１３３且つ２７．１４≦γ≦４９．４２を満たす形状とすることができる。
【００４９】
（９）０．１３≦ｈａ／ｗａ＜０．１５の場合
レンズ部５２の形状は、０．９３８≦ｒ／ｗａ≦１．４７３且つ３０．５７≦γ≦５８．１４を満たしていればよい。
【００５０】
（１０）０．１１≦ｈａ／ｗａ＜０．１３の場合
レンズ部５２の形状は、１．３０２≦ｒ／ｗａ≦１．７１９且つ３２．７０≦γ≦５４．０９を満たしていればよい。
【００５１】
（１１）０．０９≦ｈａ／ｗａ＜０．１１の場合
レンズ部５２の形状は、１．８１３≦ｒ／ｗａ≦２．０６３且つ３６．１７≦γ≦４９．０７を満たしていればよい。
【００５２】
先端部５２ａの曲率半径ｗａは、レンズ部５２の頂部としての先端部５２ａの曲がり具合を表すものである。例えば、先端部５２ａの曲率半径は、図４に示すように、先端部５２ａに接する円（図４中の破線で示す円）を仮定した場合の円の半径である。また、底部角度とは、中心軸線Ｃをとおる断面でのレンズ部５２の輪郭線と背面５１ｂとの交点の位置でのレンズ部５２の接平面Ｐと背面５１ｂとの間のなす角度である。この底部角度γは、レンズ部５２を液滴とみなした場合の接触角に対応する。また、先端部５２ａに対して底部はレンズ部５２の裾部でもある。よって、底部角度は裾部角度でもある。
【００５３】
また、幅ｗａは、５μｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以上５００μｍ以下である。このようなサイズのレンズ部５２は、いわゆるマイクロレンズである。
【００５４】
図４は、レンズ部５２の中心軸線Ｃを含む断面の構成を示しているので、幅ｗａはレンズ部５２の最大幅に対応する。また、ｈａはレンズ部５２の先端部５２ａの位置での厚さである。よって、上記アスペクト比[ｈａ／ｗａ]は、レンズ部５２の最大幅に対する先端部５２ａの位置でのレンズ部５２の厚さ（又は高さ）、すなわち、［先端部位置での厚さ］／［レンズ部の最大幅］に対応する。通常、先端部５２ａの位置でのレンズ部５２の厚さは最大であるので、先端部５２ａの位置でのレンズ部５２の厚さはレンズ部５２の最大厚さでもある。また、上記(II)に記載した比は、曲率半径ｒとレンズ部５２の最大幅との比、すなわち、［曲率半径］／［レンズ部の最大幅］に対応する。
【００５５】
レンズ部５２の材料は、本体部５１と同じ材料とすることができる。また、レンズ部５２の材料は、透明材料であれば、本体部５１の材料と異なっていてもよい。
【００５６】
上記構成の導光板５０の本体部５１は、単独の透光性材料で構成された単層の板状体であってもよいし、互いに異なる透光性材料で構成された層が積層された多層構造の板状体でもよい。なお、レンズ部５２の材料が本体部５１と同じ場合は、導光板５０が単独の透光性材料で構成された板状体となる。
【００５７】
更に、本体部５１及びレンズ部５２を構成する透光性材料として透光性樹脂材料を用いる場合、この透光性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、滑剤等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、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、導光板５０に紫外線吸収剤が添加されていれば、光源部６０から出力される光に紫外線が多く含まれている場合などにおいて、紫外線による導光板５０の劣化を防止できるため好ましい。
【００５８】
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、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、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等が挙げられ、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。
【００５９】
透光性樹脂材料は、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。
【００６０】
光拡散剤として、通常は、導光板５０、具体的には、本体部５１及びレンズ部５２を主に構成する上述したよう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、シリカ粒子等の無機粒子が用いられ、その粒子径は通常０．８μｍ〜５０μｍである。
【００６１】
また、出射面５１ａは、平坦であることが好ましい。しかしながら、モアレ低減のために出射面５１ａは、僅かに表層拡散を有していてもよい。
【００６２】
上記レンズ部５２を備えた導光板５０は、インクジェット印刷（インクジェット法）、フォトポリマー法、押出成型又は射出成型などにより製造することができる。
【００６３】
インクジェット印刷（インクジェット法）やフォトポリマー法を用いて導光板５０を製造する際には、レンズ部５２の材料として、紫外線硬化樹脂を利用することができ、紫外線硬化としては、アクリル系紫外線硬化樹脂を用いることができる。
【００６４】
レンズ部５２の材料をアクリル系紫外線硬化樹脂としてインクジェット印刷を利用する場合の導光板５０の製造方法の一例について説明する。この場合、板状体としての本体部５１を押出成型又は射出成型などにより形成する。次に、本体部５１の背面５１ｂとなるべき面に、インクジェットヘッドを操作しながら、紫外線硬化樹脂を滴下（印刷）する。次いで、紫外線を紫外線硬化樹脂に照射して硬化させることでレンズ部５２とする。
【００６５】
レンズ部５２を形成する場合、例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂を滴下した後、紫外線を照射して硬化させて、レンズ部５２とする。
【００６６】
ここでは、インクジェット印刷による製造方法を例示したが、導光板５０は、前述したように、押出成型や射出成形などによって直接レンズ部５２が形成された導光板５０を製造してもよい。この場合、レンズ部５２の材料は、本体部５１の材料と同じになる。
【００６７】
次に、上記導光板５０の作用効果について、図１に示したように面光源装置３０の一部として採用し、導光板５０を透過型画像表示装置１０に適用した場合を例にして説明する。図６は、図１に示した透過型画像表示装置１０の一部拡大図である。図６では、図１中において側面５０ａ（側面５１ｃ）側を拡大して示している。
【００６８】
光源部６０が有する点状光源６１を発光させると、点状光源６１からの光は、点状光源６１に対向する導光板５０の側面５０ａから導光板５０に入射する。導光板５０に入射した光は、導光板５０内を全反射しながら伝搬する。導光板５０内を伝搬する光が、レンズ部５２に入射すると、レンズ部５２内では光が全反射条件以外の条件で反射する。そのため、反射光は出射面５１ａから出射する。
【００６９】
光量比Ｑが０．２５２％より大きくなる形状をレンズ部５２が有することから、出射面５１ａから出射する光の出射角θｏは、約３０°付近、より具体的には、２５°以上３５°以下の範囲になりやすい。その結果、プリズム板４０を経て透過型画像表示部２０に出射される光の輝度が向上する。
【００７０】
この点について、レンズ部５２の代わりに、白色ドット８１を背面５１ｂに形成した導光板８０の場合を例にして説明する。図７は、複数の白色ドット８１が背面５１ｂに形成された導光板８０の構成の一例を示す模式図である。図７には、説明のために、点状光源６１及びプリズム板４０も一緒に示している。導光板８０の構成は、背面５１ｂにレンズ部５２の代わりに白色ドット８１が形成されている点以外は、導光板５０の構成と同様である。導光板８０において、導光板５０と同様の要素には同じ符号を付すものとする。
【００７１】
導光板８０の場合も、点状光源６１から出力され導光板８０内に入射した光は、導光板８０内を全反射しながら伝搬する。導光板８０内を伝搬する光が白色ドット８１の位置で反射する場合には、全反射条件以外で反射する光も生じる。そのため、白色ドット８１によって反射した光は、出射面５１ａから出射する。この際、図８に示すように、出射角θｏは約６０°付近になる傾向がある。図８は、出射角θｏに対する出射光の強度分布の測定結果を示すグラフである。図８の横軸は、出射面５１ａからの出射光の出射角θｏであり、縦軸は光度（ｃｄ）である。導光板８０から出射された光は、出射角θｏとほぼ同じ角度でプリズム板４０に入射する。従って、約６０°の出射角θｏで出射された出射光は、約６０°の入射角θｉでプリズム板４０に入射する。
【００７２】
しかしながら、入射角θｉが６０°付近でプリズム板４０に入射した光は、プリズム部４１から出射される際には、図７に示すようにＺ方向から離れた方向に出射されやすい。その結果、透過型画像表示部２０に入射する光が低減する傾向にある。
【００７３】
一方、導光板５０においては、３０°±５°（すなわち、２５°以上３５°以下）の範囲内の出射角θｏで光が出射しやすい。この場合、プリズム板４０には、３０°±５°の入射角θｉで入射する。プリズム板４０への入射角θｉが３０°近傍の場合、プリズム部４１から出射される光は、図６に示すように、板厚方向（Ｚ方向）に出射されやすい。換言すれば、導光板５０から出射された光は、板厚方向である正面方向により多く集光される。
【００７４】
なお、プリズム部４１を構成する一対の側面４２ａ，４２ｂのうち、一方の面４２ａから出射される光は板厚方向に出射される一方、他方の面４２ｂから出射される光は、板厚方向から離れる場合もある。しかしながら、一方の側面４２ａから板厚方向に出射されやすいので、入射角θｉが約６０°の場合より、透過型画像表示部２０に向けて出射される光量が多くなる。そのため、正面方向の輝度が向上し、結果として、透過型画像表示部２０でより明るい画像を表示することができる。
【００７５】
次に、レンズ部５２が図５に示す条件を満たす場合に、出射角θｏが３０°近傍である出射光がより多くなる点についてシミュレーション結果に基づいて説明する。
【００７６】
図９は、シミュレーションモデルを示す模式図である。説明の便宜のため、図１に示した構成要素に対応する構成要素には、導光板５０ＭのようにＭを付して記載する。シミュレーションは、図９に示したように導光板５０Ｍの側面５０Ｍａ，５０Ｍｂの側方にそれぞれ点状光源６１Ｍ，６１Ｍを配置すると共に、導光板５０Ｍの下方に反射部７０Ｍとしての反射シートを配置したモデルにおいて、光線追跡法を用いて行った。点状光源６１Ｍ，６１Ｍは、側面５０Ｍａ及び側面５０Ｍｂの側方に配置した。また、点状光源６１Ｍ，６１Ｍは、導光板５０Ｍの短辺方向において、短辺方向の中央部に位置している。
【００７７】
シミュレーション条件は、次のとおりである。
・導光板５０Ｍの構成材料：本体部５１Ｍ及びレンズ部５２ＭはいずれもＰＭＭＡ（屈折率：１．４９）を仮定
・導光板５０Ｍの平面視形状（板厚方向からみた形状）：長方形
・導光板５０Ｍの長辺の長さＷ１：５００ｍｍ
・導光板５０Ｍの短辺の長さＷ２：  ２０ｍｍ
・本体部５１Ｍの厚さｔ：４ｍｍ
・導光板５０Ｍのレンズ部５２Ｍの先端部５２Ｍａと反射部７０Ｍとの間の距離：０．１ｍｍ
・反射部７０Ｍ：ミラー（反射率１００％）を仮定
・点状光源６１Ｍの特性：点光源とし、等方出射を仮定
・点状光源６１Ｍから出射される光の波長：５５０ｎｍを仮定
・点状光源６１Ｍと導光板５０Ｍとの距離：０．１ｍｍ
なお、本体部５１Ｍの側面５１Ｍｅ及び側面５１Ｍｆでは周期的境界条件を仮定した。すなわち、側面５１Ｍｅ及び側面５１Ｍｆでは光はすべて反射し導光板５０内に戻るとした。
【００７８】
シミュレーションでは、図４に示したようにレンズ部５２Ｍの中心軸線Ｃを含むレンズ部５２Ｍの断面構成において、レンズ部５２Ｍの輪郭線を円錐曲線で表した。具体的には、図１０に示すように、ｕｖ座標系を設定し、レンズ部５２Ｍの断面形状を式（１）で示す円錐曲線ｖ（ｕ）により規定した。ｕｖ座標系のｖ軸は図４におけるレンズ部５２Ｍの中心軸線Ｃに対応する。また、ｕ軸は図４に示すＸ方向に対応する。
【数１】
0005930729.tif 000002
【００７９】
式（１）において、ｋａは、式（１）で表される円錐曲線のとがり方を示すパラメータであり、レンズ部５２Ｍの先端部５２Ｍａのとがり方を表している。例えばｋａが０のとき、レンズ部５２Ｍの外形は放物線形状となり、ｋａが１のとき、レンズ部５２Ｍの外形はプリズム形状となり、ｋａが−１のとき、レンズ部５２Ｍの外形は楕円を半分に切った形状となる。
【００８０】
シミュレーションモデルでは、本体部５１Ｍの背面５１Ｍｂに複数のレンズ部５２Ｍを一定間隔で配置した。具体的には、複数の正方形が配列されてなる正方格子を背面５１Ｍｂに対して設定し、正方格子の構成単位である各正方形に一つのレンズ部５２Ｍを配置した。正方格子の構成単位に対するレンズ部５２Ｍの占有率（構成単位に対するレンズ部５２Ｍの被覆率）は７８．５％とした。また、正方格子の構成単位である正方形の一辺の長さは５００μｍとした。
【００８１】
シミュレーションでは、まず、式（１）で規定される外形を有するレンズ部５２Ｍを設計した。設計したレンズ部５２Ｍを有する導光板５０Ｍに対して、点状光源６１Ｍから光が入射した場合を想定し、導光板５０Ｍの出射面５１Ｍａの中央部に光の出射位置としての点ｐを仮定し、点ｐから光が出射される場合の出射光の放射輝度を計算した。
【００８２】
そして、図３の（ｂ）及び（ｃ）に示した局所的なｘｙｚ座標系を設定し、光量Ｑ１及び光量Ｑ２を算出した。シミュレーションでは、後述する比較のための実験結果と対比するため、０°≦θ≦９０°及び０°≦φ≦３６０°の範囲（図３（ｂ）に示した単位球の球面のうちｚ≧０の領域の半球面に相当）に出射された出射光の放射輝度を半球面上の複数の点で算出した。その後、算出された放射輝度に基づいて、半球面全体の全放射束及び所定領域の放射束を算出した。
【００８３】
放射輝度を算出する上記複数の点は、所定領域内の点を含むように、θ方向に５°刻みで設定すると共に、φ方向に１０°刻みで設定した。放射輝度から全放射束及び放射束の算出は次のように実施した。
【００８４】
すなわち、各算出点の放射輝度を、単位立体角あたりの放射束に換算した。単位立体角としては１／４πを設定した。次に、各放射束を単位球面上の面要素あたりの放射束に換算した。その後、単位球面上の面要素あたりの放射束を半球面全体にわたって数値積分することによって全放射束を算出した。単位球面上の面要素あたりの放射束を、２５°≦θ≦３５°且つ−５°≦φ≦５°の範囲で数値積分することで放射束を算出した。シミュレーションでは、物理量である放射束を算出しているが、放射束は、いわゆる心理物理量の光束（単位時間あたりの光量）に対応する。よって、算出した全放射束に対する所定領域の放射束の比は、全光束（単位時間あたりの全光量）に対する所定領域の光束（単位時間あたりの光量）の比に対応する。従って、[所定領域の放射束]／[全放射束]を光量比Ｑとした。
【００８５】
ｋａ及びｈａ／ｗａを変更することによって、設定される複数のレンズ部５２Ｍの形状に対して上記シミュレーションを実施し、光量比Ｑを算出した。
【００８６】
また、比較ために、白色ドット８１を備えた導光板８０を用いて実測値に基づく光量比Ｑを得た。比較のための実験（以下、「比較実験」と称す）では、三星電子株式会社製「ＵＮ４６Ｂ８０００」に使用されているバックライトユニットを取り出し、当該バックライトユニットの導光板を導光板８０として使用した。そして、導光板８０とバックライトユニットの光源とを使用すると共に、導光板８０の背面側に銀蒸着反射フィルムを設けることによって、図９の構成と同様の構成を実現した。比較実験に使用した導光板８０は白色ドット８１を備えていた。そして、比較実験では、図９に示したシミュレーションモデルの場合と同様に、導光板８０の側面から白色光を導光板８０内に供給して、出射面５１ａの所定位置（導光板８０の中央位置）からの輝度を測定した。測定は、輝度計（TOPCOM社製「色彩輝度計BM-5AS」)を用いて行った。具体的には、図３（ｂ）に示した球面のうちｚ≧０の領域に相当する半球面内の複数の測定点でそれぞれ輝度を測定した。複数の測定点は、シミュレーションの放射輝度の算出点に対応するように設定した。
【００８７】
測定した輝度に基づいて、シミュレーションの場合と同様にして全光束及び所定領域の光束を算出した。すなわち、各測定点の輝度を、単位立体角あたりの光束に換算した。単位立体角としては１／４πを設定した。次に、各光束を単位球面上の面要素あたりの光束に換算した。その後、単位球面上の面要素あたりの光束を半球面全体にわたって数値積分することによって全光束を算出した。単位球面上の面要素あたりの光束を、２５°≦θ≦３５°且つ−５°≦φ≦５°の範囲で数値積分することで所定領域の光束を算出した。光束は単位時間あたりの光量に対応するので、全光束が光量Ｑ１に対応し、所定領域の光束が光量Ｑ２に対応する。よって、光量Ｑ２を光量Ｑ１で除することによって、光量比Ｑを算出した。白色ドット８１を設けた場合の光量比Ｑは、０．２５２％であった。
【００８８】
シミュレーション結果は、図１１及び図１２に示した図表のとおりである。図１１及び図１２は、式（１）におけるｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで規定されるレンズ形状と光量比Ｑとの関係を示す図表である。図１１はｋａが０以上０．９までの範囲を示しており、図１２は、ｋａが−０．９以上且つ−０．１以下の範囲を示している。
【００８９】
図１１及び図１２において、光量比Ｑが大きい方が出射角３０°近傍に出射される光が多いことを示している。すなわち、光量比Ｑが大きい方が、プリズム板４０Ｍと組み合わせた際に、輝度向上が図れることになる。
【００９０】
図１３及び図１４は、図１１及び図１２に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の幅ｗａに対する先端部５２Ｍａの曲率半径ｒの幅ｗａに対する比[ｒ／ｗａ]を示す図表である。また、図１５及び図１６は、図１１及び図１２に示したｋａとアスペクト比[ｈａ／ｗａ]とで決まるレンズ形状の底部角度を示す図表である。
【００９１】
図１１及び図１２に示した図表では、白色ドット８１に対して算出された光量比Ｑの値（０．２５２％）より大きい光量比Ｑに下線を付している。また、図１１に対応する図１３及び図１５、図１２に対応する図１４及び図１６では、図１１及び図１２において下線を付した光量比Ｑを実現するレンズ部５２の幅ｗａに対する先端部５２ａの曲率半径[ｒ／ｗａ]及び底部角度γに下線を付している。
【００９２】
従って、図１１〜図１６において、下線を付した箇所のｈａ／ｗａ、幅ｗａに対する曲率半径[ｒ／ｗａ]及び底部角度γで規定されるレンズ部５２では白色ドット８１を備える導光板８０の場合より大きい光量比Ｑを実現できることになる。
【００９３】
そして、図１１〜図１６で下線を付した箇所のレンズ部５２Ｍの形状を規定するアスペクト比[ｈａ／ｗａ]、幅ｗａに対する曲率半径[ｒ／ｗａ]及び底部角度γは、図５で示した図表で示した範囲内である。
【００９４】
よって、図５に示した、ｈａ／ｗａ、ｒ／ｗ及びγで示した組み合わせで規定されるレンズ部５２を備える導光板５０では、出射角θｏが２５°以上３５以下になりやすいことになる。そのため、前述したように、本実施形態における導光板５０を採用することで、プリズム板４０を備える透過型画像表示装置１０において、より高い輝度で透過型画像表示部２０を照明することが可能である。その結果、透過型画像表示部２０で表示される画像の輝度向上を図ることができる。
【００９５】
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るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９６】
上記実施形態では、背面５１ｂ上に形成されている複数のレンズ部５２は光量比Ｑが０．２５２％より大きくなるような形状を有するとして説明した。しかしながら、背面５１ｂ上に形成されている複数のレンズ部のうち、少なくも半分以上のレンズ部が上記実施形態で説明したレンズ部５２であればよい。換言すれば、背面５１ｂに形成される複数のレンズ部は、その半分が上記レンズ部５２としての第１のレンズ部と、残りの半分が上記実施形態で説明した条件を満たしていない第２のレンズ部とから構成されていてもよい。レンズ部５２としての第１のレンズ部の数と、上記第２のレンズ部との数の比は、６：４でもよい。
【００９７】
また、レンズ部５２の形状は、図４に例示したように、レンズ部５２の接平面と背面５１ｂとのなす角度が、レンズ部５２の底部側から先端部側にかけて単調に減少する形状を有することが好ましい。しかしながら、レンズ部５２は、図５に示したｈａ／ｗａ、ｒ／ｗ及びγで示した組み合わせで規定される形状を有するなどにより、光量比Ｑが０．２５２％より大きくなるような形状を有していれば、レンズ部５２の接平面と背面５１ｂとのなす角度との先端部５２ａ側にかけて単調に減少していなくてもよい。
【００９８】
更に、光源部６０の数は、２つに限定されない。例えば、光源部６０は、３つ以上とすることもできる。この場合、例えば、本体部５１が有する側面５１ｅ，５１ｆのうちの少なくとも一つに対して更に設けることができる。また、光源部６０は一つとすることもできる。この場合、光源部６０は、図１に示した側面５１ｃ及び側面５１ｄのうちの一方に配置される。
【００９９】
また、図１に示した透過型画像表示装置１０において、本発明の目的を損なわなければ、導光板５０とプリズム板４０との間に他の光学部材を配置したり、プリズム板４０と透過型画像表示部１０との間に他の光学部材を配置することもできる。導光板５０とプリズム板４０との間に設ける他の光学部材の例は、本発明の目的を損なわない程度の光拡散特性を有する光拡散シート又はマイクロレンズシートである。また、プリズム板４０と透過型画像表示部１０との間に設ける他の光学部材の例は、反射型偏光分離シート、光拡散シート又はマイクロレンズシートである。
【符号の説明】
【０１００】
１０…透過型画像表示装置、２０…透過型画像表示部、３０…面光源装置、４０…プリズム板、４０ａ…表面（プリズム板の片面）、４０ｂ…裏面（プリズム板の片面と反対側の面）、４１…プリズム部、５０…導光板、５１…本体部、５１ａ…出射面（第１の面）、５１ｂ…背面（第２の面）、５１ｃ…側面（入射面）、５１ｄ…側面（入射面）、５２…レンズ部、５２ａ…先端部、５２ｂ…底部、６０…光源部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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