(57)【要約】      （修正有）【課題】面光源装置を液晶パネル等と組み合わせて使用する際にモアレを目立たなくする。【解決手段】面光源装置２０は、導光板３０と、光学シート６０と、を備える。導光板３０の裏面３２は、複数の傾斜面３７を含む。光学シート６０の各単位プリズム７０において、第１要素面が第１方向に対してなす角度θ１、第２要素面が第１方向に対してなす角度θ２、第１プリズム面７１が第１方向に対してなす角度θ３が、傾斜面のピッチｐ、導光板の厚さｄ、導光板の屈折率ｎ１、単位プリズムの屈折率ｎ２について、ｋを０または自然数として、次の式を満たす。（ｋ＋０．２５）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．７５）×ｐ、θｔをθ１またはθ２として、φ（θｔ）＝sin-1(（sin(θ３＋ψ（θｔ）)）／ｎ１)、ψ（θｔ）＝sin-1(ｎ２×sin(１８０°−２×θｔ−θ３))【選択図】図１
2018018601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出光面と、前記出光面に対向して配置された裏面と、前記出光面および前記裏面の間に位置する側面と、を有し、前記側面のうち第１方向における一側に位置する部分が入光面をなす、導光板と、
前記入光面に対面して配置された光源と、
前記導光板の前記出光面に対面して配置された光学シートと、を備え、
前記導光板の前記裏面は、前記第１方向に配列された複数の傾斜面を含み、
各傾斜面は、前記第１方向における一側から他側に向かうにつれて前記出光面に接近するように、前記導光板の法線方向および前記第１方向に対して傾斜し、
前記光学シートは、シート状の本体部と、前記本体部の前記導光板側に前記第１方向に配列され且つ各々が前記第１方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位プリズムと、を含み、
各単位プリズムは、前記第１方向の一側を向く第１プリズム面と、前記第１方向の他側を向く第２プリズム面と、を含み、
前記第２プリズム面は、前記第１方向と前記本体部の法線方向との両方に平行な光学シートの主切断面における前記第１方向に対する傾斜角度が互いに異なる第１要素面及び第２要素面を含み、
前記光学シートの主切断面での前記第１要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ１〔°〕、前記光学シートの主切断面での前記第２要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ２〔°〕、前記光学シートの主切断面での前記第１プリズム面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ３〔°〕が、前記導光板の前記裏面における前記傾斜面の前記第１方向に沿ったピッチｐ〔ｍｍ〕、前記導光板の厚さｄ〔ｍｍ〕、前記導光板の屈折率ｎ１、前記単位プリズムの屈折率ｎ２について、ｋを０または自然数として、次の式を満たす、面光源装置。
（ｋ＋０．２５）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．７５）×ｐ
θｔをθ１またはθ２として、
φ（θｔ）＝sin-1(（sin(θ３＋ψ（θｔ）)）／ｎ１)
ψ（θｔ）＝sin-1(ｎ２×sin(１８０°−２×θｔ−θ３))
【請求項２】
次の式が満たされる、請求項１に記載の面光源装置。
（ｋ＋０．３２４）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．６７６）×ｐ
【請求項３】
前記角度θ１は、前記角度θ２よりも小さく、
前記第２要素面は、前記第１要素面の前記本体部に近接する側に位置する、請求項１又は２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記第２プリズム面は、第３要素面をさらに含み、
前記光学シートの主切断面での前記第３要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ３〔°〕は、前記角度θ１〔°〕と異なり且つ前記角度θ２〔°〕と異なる、請求項請求項１〜３のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記第３要素面は、前記第１要素面及び前記第２要素面の間に位置している、請求項４に記載の面光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置に対面して配置された表示パネルと、を備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジライト型の面光源装置、および、この面光源装置を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
面状に発光する発光面を有した面光源装置が、例えば液晶表示装置に組み込まれ液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトとして、広く普及している（例えば、特許文献１）。液晶表示装置用の面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型（サイドライト型とも呼ぶ）と、に分類される。エッジライト型の面光源装置は、直下型の面光源装置と比較して、薄型化が可能となる点において優れている。
【０００３】
特許文献１に開示されたようなエッジライト型の面光源装置では、導光板と、導光板の出光面に対面して配置された光偏向素子と、導光板の一つの側面に対面して配置された光源と、を有している。導光板は、その導光方向に沿った光量が均一となるように、光源からの光を分配する。光偏向素子の導光板の側を向く入射側面は、導光板での導光方向と平行な方向に配列された複数の傾斜面を有し、光偏向素子の導光板の側とは反対側となる出射側面は、導光板での導光方向と平行な方向に配列された複数のレンズ面を有している。この光偏向素子では、入射側面での屈折と出射側面での屈折との組み合わせにより、光の出射方向を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６０９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周期性を有した構成を持つ部材、例えば周期的な画素配列を有した液晶表示パネルとの組み合わせで面光源装置を用いた場合、モアレ（縞模様）が視認されて、面光源装置を観察する際の視認性を悪化させることがある。モアレは、面光源装置に含まれる部材によって生じる明暗のパターンと、液晶パネルの画素によって生じる明暗のパターンとの干渉によって生じる。例えば特許文献１では、導光板や光学シートのプリズムのピッチを所定の範囲に調整することで、導光板や光学シートと液晶パネルの画素とのピッチによって生じ得るモアレを目立たなくさせている。このように、面光源装置に含まれる部材のピッチと液晶パネルの画素とのピッチとを直接関連づけながら調整することで、モアレを目立たなくさせることが、従来から検討されている。
【０００６】
しかしながら、近年では、ディスプレイの高精細化によって液晶パネルの画素のピッチをより細かくすることが求められている。従来の方法でモアレを目立たなくさせるには、液晶パネルの画素のピッチに応じて面光源装置に含まれる部材のピッチを細かくしなければならない。ところが、面光源装置に含まれる部材には、製造方法に関連してピッチを細かくすることが困難なものもある。したがって、従来の方法でモアレを十分に目立たなくさせることができなくなりつつある。
【０００７】
モアレを目立たなくさせる他の方法として、面光源装置に含まれる部材に光拡散性を有する粒子を付加することや、面光源装置内に光拡散フィルムを追加することで、部材によって生じるパターンをぼやけさせる方法が存在する。しかしながら、これらの方法では、光源から発した光が当該粒子やフィルムに吸収されてしまい、損失が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、他の周期性を有した構成を持つ部材、例えば液晶パネル等と組み合わせて使用する際に、モアレを効果的に目立たなくすることができる面光源装置、および、この面光源装置を備える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】
本発明による面光源装置は、
出光面と、前記出光面に対向して配置された裏面と、前記出光面および前記裏面の間に位置する側面と、を有し、前記側面のうち第１方向における一側に位置する部分が入光面をなす、導光板と、
前記入光面に対面して配置された光源と、
前記導光板の前記出光面に対面して配置された光学シートと、を備え、
前記導光板の前記裏面は、前記第１方向に配列された複数の傾斜面を含み、
各傾斜面は、前記第１方向における一側から他側に向かうにつれて前記出光面に接近するように、前記導光板の法線方向および前記第１方向に対して傾斜し、
前記光学シートは、シート状の本体部と、前記本体部の前記導光板側に前記第１方向に配列され且つ各々が前記第１方向と交差する方向に線状に延びている複数の単位プリズムと、を含み、
各単位プリズムは、前記第１方向の一側を向く第１プリズム面と、前記第１方向の他側を向く第２プリズム面と、を含み、
前記第２プリズム面は、前記第１方向と前記本体部の法線方向との両方に平行な光学シートの主切断面における前記第１方向に対する傾斜角度が互いに異なる第１要素面及び第２要素面を含み、
前記光学シートの主切断面での前記第１要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ１〔°〕、前記光学シートの主切断面での前記第２要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ２〔°〕、前記光学シートの主切断面での前記第１プリズム面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ３〔°〕が、前記導光板の前記裏面における前記傾斜面の前記第１方向に沿ったピッチｐ〔ｍｍ〕、前記導光板の厚さｄ〔ｍｍ〕、前記導光板の屈折率ｎ１、前記単位プリズムの屈折率ｎ２について、ｋを０または自然数として、次の式を満たす。
（ｋ＋０．２５）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．７５）×ｐ
θｔをθ１またはθ２として、
φ（θｔ）＝sin-1(（sin(θ３＋ψ（θｔ）)）／ｎ１)
ψ（θｔ）＝sin-1(ｎ２×sin(１８０°−２×θｔ−θ３))
【００１０】
本発明における面光源装置において、次の式が満たされてもよい。
（ｋ＋０．３２４）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．６７６）×ｐ
【００１１】
本発明における面光源装置において、
前記角度θ１は、前記角度θ２よりも小さく、
前記第２要素面は、前記第１要素面の前記本体部に近接する側に位置してもよい。
【００１２】
本発明における面光源装置において、
前記第２プリズム面は、第３要素面をさらに含み、
前記光学シートの主切断面での前記第３要素面が前記第１方向に対してなす１８０°未満の角度θ３〔°〕は、前記角度θ１〔°〕と異なり且つ前記角度θ２〔°〕と異なってもよい。
【００１３】
本発明における面光源装置において、前記第３要素面は、前記第１要素面及び前記第２要素面の間に位置していてもよい。
【００１４】
本発明による表示装置は、
上述した本発明による面光源装置と、
前記面光源装置に対面して配置された表示パネルと、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、面光源装置において、液晶パネル等と組み合わせて使用する際にモアレを効果的に目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、表示装置および面光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図３】図３は、図１の面光源装置に組み込まれた光学シートを示す斜視図である。
【図４】図４は、図３の光学シートをその主切断面（図３のIV−IV線に沿った断面）において示す部分断面図である。
【図５】図５は、本発明の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の面光源装置の作用を説明するための図である。
【図９】図９は、図１の面光源装置に組み込まれた導光板の一変形例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図１の面光源装置に組み込まれた導光板の一変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態および変形例について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１８】
図１〜図１０は本発明による一実施の形態および変形例を説明するための図である。このうち、図１は、液晶表示装置および面光源装置の概略構成を示す断面図であり、図２は面光源装置の作用を説明するための断面図である。図３は面光源装置に含まれた光学シートを示す斜視図であり、図４は光学シートの主切断面において光学シートを示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、表示装置１０は、液晶表示パネル１５と、液晶表示パネル１５の背面側に配置され液晶表示パネル１５を背面側から面状に照らす面光源装置２０と、を備えている。表示装置１０は、画像を表示する表示面１１を有している。液晶表示パネル１５は、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御するシャッターとして機能し、表示面１１に像を表示するように構成されている。
【００２０】
図示された液晶表示パネル１５は、出光側に配置された上偏光板１３と、入光側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶層１２と、を有している。偏光板１４，１３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００２１】
液晶層１２には、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加の有無によって液晶層１２中の液晶分子の配向方向が変化するようになる。一例として、入光側に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分は、電界印加されていない液晶層１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加された液晶層１２を通過する際にその偏光方向を維持する。この場合、液晶層１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向に振動する偏光成分が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、あるいは、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
【００２２】
このようにして液晶パネル（液晶表示部）１５では、面光源装置２０からの光の透過または遮断を画素毎に制御し得るようになっている。なお、液晶表示パネル１５の詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されており、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２３】
次に、面光源装置２０について説明する。面光源装置２０は、面状に光を発光する発光面２１を有し、本実施の形態では、液晶表示パネル１５を背面側から照明する装置として用いられている。
【００２４】
図１に示すように、面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板３０と、導光板３０の一方の側（図１に於いては左側）の側方に配置された光源２４と、導光板３０にそれぞれ対面するようにして配置された光学シート（プリズムシート）６０及び反射シート２８と、を有している。図示された例では、光学シート６０が、液晶表示パネル１５に直面して配置されている。そして、光学シート６０の出光面６１によって、面光源装置２０の発光面２１が画成されている。
【００２５】
図示する例において、導光板３０の出光面３１は、液晶表示装置１０の表示面１１および面光源装置２０の発光面２１と同様に、平面視形状が四角形形状に形成されている。この結果、導光板３０は、全体的に、一対の主面（出光面３１および裏面３２）を有する相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されており、一対の主面間に画成される側面は四つの面を含んでいる。同様に、光学シート６０及び反射シート２８は、全体的に、相対的に厚み方向の辺が他の辺よりも小さい直方体状の部材として構成されている。
【００２６】
導光板３０は、液晶表示パネル１５側の一方の主面によって構成された出光面３１と、出光面３１に対向するもう一方の主面からなる裏面３２と、出光面３１および裏面３２の間を延びる側面と、を有している。側面のうちの第１方向ｄ１に対向する二つの面のうちの一方の側面が、入光面３３をなしている。図１に示すように、入光面３３に対面して光源２４が設けられている。図２に示すように、入光面３３から導光板３０内に入射した光は、第１方向（導光方向）ｄ１に沿って入光面３３に対向する反対面３４に向け、概ね第１方向（導光方向）ｄ１に沿って導光板３０内を導光されるようになる。図１および図２に示すように、光学シート６０は、導光板３０の出光面３１に対面するようにして配置され、反射シート２８は、導光板３０の裏面３２に対面するようにして配置されている。
【００２７】
光源は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態における光源２４は、入光面３３の長手方向に沿って、並べて配置された多数の点状発光体２５、具体的には、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって、構成されている。
【００２８】
反射シート２８は、導光板３０の裏面３２から漏れ出した光を反射して、再び導光板３０内に入射させるための部材である。反射シート２８は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート２８での反射は、正反射（鏡面反射）でもよく、拡散反射でもよい。反射シート２８での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。
【００２９】
ところで、本明細書において、「出光側」とは、光源２４、導光板３０、光学シート６０、液晶表示パネル１５と、表示装置１０の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置１０から出射して観察者へ向かう光の進行方向における下流側（観察者側、例えば図１における紙面の上側）のことであり、「入光側」とは、光源２４、導光板３０、光学シート６０、液晶表示パネル１５と、表示装置１０の構成要素間を逆戻りすることなく進んで、表示装置１０から出射して観察者へ向かう光の進行方向における上流側のことである。
【００３０】
また、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。
【００３１】
さらに、本明細書において「シート面（板面、フィルム面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。そして、本実施の形態において、導光板３０の板面、導光板３０の後述する基部４０のシート面（板面）、光学シート６０のシート面、光学シート６０の後述する本体部６５のシート面、反射シート２８のシート面、液晶表示パネルのパネル面、表示装置１０の表示面１１、および、面光源装置２０の発光面２１は、互いに平行となっている。さらに、本明細書において、シート状の部材の法線方向とは、対象となるシート状の部材のシート面への法線方向のことを指す。さらに、本明細書において「正面方向」とは、面光源装置２０の発光面２１への法線方向のことであり、本実施の形態においては、面光源装置２０の発光面２１への法線方向、導光板３０の板面への法線方向、光学シート６０のシート面への法線方向、光学シート６０の本体部６５のシート面への法線方向、表示装置１０の表示面１１への法線方向等にも一致する（例えば、図２参照）。
【００３２】
次に、図２を参照して、導光板３０についてさらに詳述する。図２によく示されているように、導光板３０は、板状に形成された基部４０を有している。基部４０は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、反射シート２８に対面している側に位置する基部４０の他側の面４２によって、導光板３０の裏面３２が構成されている。
【００３３】
導光板３０の裏面３２をなす基部４０の他側面４２は凹凸面として形成されている。具体的な構成として、基部４０の他側面４２の凹凸によって、裏面３２が、傾斜面３７と、導光板３０の法線方向ｎｄに延びる段差面３８と、導光板３０の板面方向に延びる接続面３９と、を有している。傾斜面３７、段差面３８及び接続面３９は、第１方向ｄ１に沿ってこの順で複数繰り返し配列されている。各傾斜面３７、各段差面３８及び各接続面３９は、第１方向ｄ１と非平行な方向、とりわけ図示された例では第１方向ｄ１と直交する方向に延びている。導光板３０内での導光は、導光板３０の一対の主面３１，３２での全反射作用によっている。その一方で、傾斜面３７は、入光面３３側から反対面３４側へ向かうにつれて出光面３１に接近するよう、導光板３０の板面に対して傾斜している。したがって、傾斜面３７で反射した光については、一対の主面３１，３２に入射する際の入射角度は小さくなる。傾斜面３７で反射することにより、一対の主面３１，３２への入射角度が全反射臨界角度未満になると、当該光は、導光板３０から出射するようになる。すなわち、傾斜面３７は、導光板３０から光を取り出すための要素として機能する。
【００３４】
導光方向である第１方向ｄ１に沿った傾斜面３７の分布を裏面３２内で調節することにより、導光板３０からの出射光量の第１方向ｄ１に沿った分布を調整することができる。図２に示された例では、導光方向に沿って入光面３３から反対面３４に接近するにつれて、裏面３２うちの傾斜面３７が占める割合が高くなっている。このような構成によれば、導光方向に沿って入光面３３から離間した領域での導光板３０からの光の出射が促進され、入光面３３から離間するにつれて出射光量が低下してしまうことを効果的に防止することができる。
【００３５】
なお、図示された一例において、第１方向ｄ１における傾斜面３７の配列ピッチｐは一定となっている。また、各傾斜面３７の傾斜角度は、複数の接続面３９の間で互いに同一となっている。一方、一つの接続面３９の第１方向ｄ１における長さは、複数の接続面３９の間で異なっている。接続面３９の第１方向ｄ１における長さは、接続面３９の配置位置が第１方向ｄ１における一側から他側に向かうにつれて、しだいに短くなっていく。接続面３９の長さの変動にともない、一つの傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さは、複数の傾斜面３７の間で異なっている。傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さは、傾斜面３７の配置位置が第１方向ｄ１における一側から他側に向かうにつれて、しだいに長くなっていく。なお、「しだいに短く（又は長く）」とは、常に短く（又は長く）なるように変化し続ける必要はなく、したがって、第１方向ｄ１に隣り合う二つの接続面３９や第１方向ｄ１に隣り合う二つの傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さが、互いに同一となっていてもよい。すなわち、「しだいに短く」とは、複数の接続面３９の第１方向ｄ１における長さが一定ではなく、且つ、一つの接続面３９の第１方向ｄ１における長さが、当該一つの接続面３９よりも第１方向ｄ１における一側に位置する他の接続面３９の第１方向ｄ１における長さより、長くならない、ことを意味している。同様に、「しだいに長く」とは、複数の傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さが一定ではなく、且つ、一つの傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さが、当該一つの傾斜面３７よりも第１方向ｄ１における一側に位置する他の傾斜面３７の第１方向ｄ１における長さより、短くならない、ことを意味している。
【００３６】
ここで、導光板３０の厚さ、すなわち出向面３１と裏面３２との間の距離をｄとする。上述したように、裏面３２は傾斜面３７、段差面３８および接続面３９を有するが、これらによる厚さの変化はｄに比べて十分に微小であるので、導光板３０の厚さはｄで一定と考えることができる。なお、導光板３０の表面に凹凸が形成されている場合には、凹凸の頂部間での厚さを導光板３０の厚さｄとする。図示された例では、導光板３０の出光面３１と接続面３９との間の導光板３０の法線方向ｎｄに沿った離間間隔を導光板３０の厚さｄと考える。また後述する図９に示された例では、導光板３０の単位光学要素５０の先端部５２ａと接続面３９との間の導光板３０の法線方向ｎｄに沿った離間間隔を導光板３０の厚さｄと考える。
【００３７】
次に、図２〜図４を主に参照して、光学シート（プリズムシート）６０についてさらに詳述する。光学シート６０は、透過光の進行方向を変化させる機能を有した部材である。
【００３８】
なお、本明細書における「単位プリズム」、「単位形状要素」、「単位光学要素」および「単位レンズ」とは、屈折や反射等の光学的作用を光に及ぼして、当該光の進行方向を変化させる機能を有した要素のことを指し、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。
【００３９】
図３によく示されているように、光学シート６０は、板状に形成された本体部６５と、本体部６５の入光側面６７上に形成された複数の単位プリズム（単位形状要素、単位光学要素、単位レンズ）７０と、を有している。本体部６５は、一対の平行な主面を有する平板状の部材として構成されている。そして、導光板３０に対面しない側に位置する本体部６５の出光側面６６によって、光学シート６０の出光面６１が構成されている。
【００４０】
次に、本体部６５の入光側面上に設けられた単位プリズム７０について説明する。図２及び図３によく示されているように、複数の単位プリズム７０は、本体部６５の入光側面６７上に並べて配置されている。各単位プリズム７０は、柱状に形成され、その配列方向と交差する方向に延びている。
【００４１】
本実施の形態において、各単位プリズム７０は直線状に延びている。また、各単位プリズム７０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、複数の単位プリズム７０は、その長手方向に直交する方向に沿って、本体部６５の入光側面６７上に隙間無く並べられている。したがって、光学シート６０の入光面６２は、本体部６５上に隙間無く配列された単位プリズム７０の表面（プリズム面）７１，７２によって形成されている。
【００４２】
なお、上述してきたように、光学シート６０は、導光板３０に重ねられるようにして配置され、光学シート６０の単位プリズム７０が導光板３０の出光面３１に対面するようになっている。また、図１及び図２に示すように、光学シート６０は、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向（導光板３０の入光面３３と当該入光面に対向する反対面３４とを結ぶ第１方向）ｄ１と交差するように、導光板３０に対して位置決めされている。より厳密には、単位プリズム７０の長手方向が導光板３０による導光方向（つまり、第１方向）ｄ１と直交するとともに、単位プリズム７０の配列方向が導光板３０による導光方向ｄ１と平行になるように、光学シート６０が導光板３０に対して位置決めされている。
【００４３】
図２によく示されているように、各単位プリズム７０は、単位プリズム７０の配列方向、つまり第１方向ｄ１に沿って、互いに対向して配置された第１プリズム面７１および第２プリズム面７２を有している。各単位プリズム７０の第１プリズム面７１は、第１方向における一側（図１および図２の紙面における左側）に位置し、第２プリズム面７２は、第１方向における他側（図１および図２の紙面における右側）に位置している。より詳細には、各単位プリズム７０の第１プリズム面７１は、第１方向ｄ１における光源２４の側に位置して第１方向ｄ１における一側を向く。各単位プリズム７０の第２プリズム面７２は、第１方向ｄ１における光源２４から離間する側に位置し、第１方向ｄ１における他側を向く。後述するように、第１プリズム面７１は、主として、第１方向ｄ１における一側に配置された光源２４から導光板３０内に進み、その後に導光板３０から出射した光が、光学シート６０へ入射する際の入射面として機能する。一方、第２プリズム面７２は、光学シート６０へ入射した光を反射して、当該光の光路を補正する機能を有する。
【００４４】
図４によく示されているように、第１プリズム面７１および第２プリズム面７２は、それぞれ本体部６５から延び出るとともに互いに接続されている。第１プリズム面７１および第２プリズム面７２が本体部６５にそれぞれ接続する位置において、単位プリズム７０の基端部７５ｂが画成されている。また、第１プリズム面７１および第２プリズム面７２が互いに接続する位置において、本体部６５から最も入光側に突出した単位プリズム７０の先端部（頂部）７５ａが画成されている。
【００４５】
上述したように、また図４に示すように、本体部６５のシート面（本体部６５の入光側面６７、光学シート６０のシート面）への法線方向ｎｄおよび単位プリズム７０の配列方向である第１方向ｄ１の両方に平行な断面（以下においては、単に光学シートの主切断面とも呼ぶ）における各単位プリズム７０の断面形状は、当該単位プリズム７０の長手方向（直線状に延びている方向）に沿って一定となっている。
【００４６】
以下において、光学シートの主切断面における単位プリズム７０の断面形状についてさらに詳細に説明する。なお、図４では、光学シートの主切断面に相当する図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った光学シートの断面が示されている。図４に示すように、本実施の形態においては、光学シートの主切断面における各単位プリズム７０の断面形状は、入光側（導光板の側）に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、主切断面において、本体部６５のシート面と平行な単位プリズム７０の幅は、本体部６５の法線方向ｎｄに沿って本体部６５から離間するにつれて小さくなっていく。
【００４７】
本実施の形態において、光学シート６０の主切断面において単位プリズム７０の外輪郭の一部をなす第２プリズム面７２（入光側面の一部をなす第２プリズム面７２）が、第１方向ｄ１に対してなす角度を傾斜角度θｔとすると、少なくとも一つの単位プリズム７０の傾斜角度θｔは、第２プリズム面７２内において一定とはなっていない。図４に示すように、傾斜角度θｔは、第２プリズム面７２内において、本体部６５から最も離間した当該単位プリズムの先端部７５ａから本体部６５に最も接近した当該単位プリズム６０の基端部７５ｂへ向けて、大きくなるように変化する。このような単位プリズム６０によれば、第２プリズム面７２のうちの、正面方向ｎｄに対する傾斜角度が比較的小さくなる方向に進む比較的に立ち上がった光が主として入射するようになる基端部７５ｂ側の領域、並びに、正面方向ｎｄに対する傾斜角度が非常に大きくなる方向に進む比較的に寝た光が主として入射するようになる先端部７５ａ側の領域の両方において、優れた集光機能を確保することができる。
【００４８】
具体的な構成として、光学シートの主切断面において、第１方向ｄ１に対する傾斜角度θｔが、単位プリズム７０の先端部７５ａの側から基端部７５ｂの側へ向けて、しだいに大きくなるように配置されたｎ（ｎは２以上の自然数）個の要素面７３、すなわち複数の要素面を含んでいる。図示された本実施の形態では、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の輪郭は、光学シートの主切断面において、直線部をつなぎ合わせてなる、或いは、直線部をつなぎ合わせるとともにつなぎ目を面取りしてなる形状を有している。言い換えると、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の外輪郭は、折れ線状に、或いは、折れ線の角部を面取りしてなる形状に、形成されている。とりわけ図示された例において、第２プリズム面７２は、先端部７５ａを画成する第１要素面７３ａと、第１要素面７３ａに本体部６５の側から隣接する第２要素面７３ｂと、を有している。そして、図７に示すように、第１要素面７３ａの傾斜角度θ１が、第２要素面７３ｂでの傾斜角度θ２よりも小さくなっている。
【００４９】
なお、傾斜角度θｔ，θ１，θ２とは、上述したように、光学シート６０の主切断面において、単位プリズム６０の入光側面（第２プリズム面７２）が第１方向ｄ１に対してなす角度である。折れ線を構成する各要素面７３と第１方向ｄ１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））が傾斜角度θｔ，θ１，θ２となる。
【００５０】
また、光学シート６０の主切断面において単位プリズム７０の外輪郭の一部をなす第１プリズム面７１（入光側面の一部をなす第１プリズム面７１）が、第１方向ｄ１に対してなす角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））を傾斜角度θ３とする。
【００５１】
本願発明者らは鋭意検討した結果、以上のような構成を有した光学シート６０において、光学シートの主切断面における傾斜角度θ１，θ２、θ３が、導光板３０の厚さｄと、導光板３０の裏面３２における傾斜面３７の第１方向ｄ１に沿ったピッチｐとの間で、次の関係を満たすことで、本願発明の面光源装置２０を他の周期性を有した構成を持つ部材等（例えば液晶パネル１５）と組み合わせて用いた際に生じるモアレを目立たなくすることができることを知見した。ここで、ｋは０または自然数である。
（ｋ＋０．２５）×ｐ＜ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜＜（ｋ＋０．７５）×ｐ
θｔをθ１またはθ２として、
φ（θｔ）＝sin-1(（sin(θ３＋ψ（θｔ）)）／ｎ１)
ψ（θｔ）＝sin-1(ｎ２×sin(１８０°−２×θｔ−θ３))
【００５２】
なお、上記条件における「θｔ」は、図４に示すように、光学シートの主切断面において、単位プリズム７０の先端部７５ａ側から基端部７５ｂ側へ向けてｔ（ｔは、１≦ｔ≦ｎを満たす自然数）番目に位置する要素面７３についての上述した傾斜角度の大きさである。本実施の形態において、θｔはθ１またはθ２を示している。
【００５３】
また、光学シート６０のその他の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、以上のような構成からなる単位プリズム７０の具体例として、単位プリズム７０の配列ピッチを１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。ただし、昨今においては、単位プリズム７０の配列の高精細化が急速に進んでおり、単位プリズム７０の配列ピッチを１０μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましい。同様に、単位プリズム７０の第２プリズム面７２の幅を５μｍ以上１００μｍ以下とすることができ、昨今の傾向を考慮すると、５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。また、光学シート６０のシート面への法線方向ｎｄに沿った本体部６５からの単位プリズム７０の突出高さを５．５μｍ以上１８０μｍ以下とすることができる。また、第２プリズム面７２の第１要素面７３ａでの傾斜角度θ１を４５°以上６０°以下とすることができ、第２プリズム面７２の第２要素面７３ｂでの傾斜角度θ２を５０°以上７０°以下とすることができる。
【００５４】
以上のような構成からなる光学シート６０は、基材上に光学シート６０を賦型することにより、あるいは、押し出し成型により、作製することができる。光学シート６０の本体部６５及び単位プリズム７０をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。
ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。
【００５５】
電離放射線硬化型樹脂を基材上に硬化させることによって光学シート６０を作製する場合、単位プリズム７０とともに、単位プリズム７０と基材との間に位置するようになるシート状のランド部を、基材上に形成するようにしてもよい。この場合、本体部６５は、基材と電離放射線硬化型樹脂によって形成されたランド部とから構成されるようになる。一方、押し出し成型で作製された光学シート６０においては、本体部６５と、本体部６５の入光側面６７上の複数の単位プリズム７０と、が一体的に形成され得る。
【００５６】
次に、以上のような構成からなる表示装置１０の作用について説明する。
【００５７】
まず、図１及び図２に示すように、光源２４をなす発光体２５で発光された光は、入光面３３を介し、導光板３０に入射する。図２に示すように、導光板３０へ入射した光Ｌ２は、導光板３０の出光面３１および裏面３２において、反射、とりわけ導光板３０をなす材料と空気との屈折率差に起因して全反射を繰り返し、導光板３０の入光面３３と反対面３４とを結ぶ第１方向（導光方向）ｄ１へ進んでいく。
【００５８】
導光板３０の裏面３２は、入光面３３から反対面３４に向かうにつれて、出光面３１に対して接近するように傾斜した傾斜面３７を有している。傾斜面３７は段差面３８及び接続面３９を介して連結されている。このうち段差面３８は、導光板３０の板面の法線方向ｎｄに延びている。したがって、導光板３０内を入光面３３の側から反対面３４の側へと進む光の殆どは、裏面３２のうち、段差面３８に入射することなく、傾斜面３７又は接続面３９にて反射するようになる。そして、裏面３２のうちの傾斜面３７で反射すると、図２に示された断面における当該光の進行方向は、導光板３０の板面に対する傾斜角度を増大させる。すなわち、裏面３２のうちの傾斜面３７で反射すると、以降における、当該光の出光面３１及び裏面３２への入射角度が小さくなる。したがって、導光板３０内を進む光の出光面３１及び裏面３２への入射角度は、裏面３２のうちの傾斜面３７での一以上の反射によって、次第に小さくなっていき、全反射臨界角未満となる。この場合、当該光は、導光板３０の出光面３１および裏面３２から、出射し得るようになる。出光面３１から出射した光Ｌ２は、導光板３０の出光側に配置された光学シート６０へと向かう。一方、裏面３２から出射した光は、導光板３０の背面に配置された反射シート２８で反射され再び導光板３０内に入射して導光板３０内を進むことになる。
【００５９】
とりわけ、図示された例においては、導光方向となる第１方向ｄ１に沿って入光面３３から反対面３４に接近するにつれて、裏面３２のうちの傾斜面３７が占める割合が高くなっている。より具体的には、傾斜面３７は、第１方向ｄ１に一定ピッチｐで配置されているが、各傾斜面３７の第１方向ｄ１に沿った長さが、第１方向ｄ１における一側から他側に向けてしだいに長くなっている。これにより、出射光量が少なくなってしまう傾向がある入光面３３から離間した領域において、導光板３０の出光面３１からの出射光量を十分に確保し、導光方向に沿った出射光量の均一化を図ることができる。
【００６０】
導光板３０から出射する光の出光面３１への入射角度は、傾斜面３７での全反射に起因して、図２に示すように、第１方向（導光方向）ｄ１と平行な面において、全反射臨界角度をわずかに下回る入射角度φとなる。つまり、導光板３０から出射する光の出光３１面への第１方向成分ｄ１の出射角度は、９０°をわずかに下回る比較的大きな角度となる。とりわけ、本実施の形態において、導光板３０の裏面３２が、第１方向ｄ１に配列された複数の傾斜面３７を含んでおり、各傾斜面３７は、第１方向ｄ１における一側から他側に向かうにつれて出光面３１に接近するように、導光板３０の法線方向ｎｄ及び第１方向ｄ１に対して傾斜している。この結果、図２に示すように、第１方向（導光方向）ｄ１と平行な面において、導光板３０から出射する光の出射方向は、正面方向ｎｄから比較的大きく傾斜した比較的に大きな出射角度となる狭い角度範囲内に偏る、傾向が生じる。
【００６１】
導光板３０から出射した光は、図７および図８に光Ｌ７、Ｌ８で示すように、その後、光学シート６０へ入射角度ψで入射する。上述したように、この光学シート６０は、導光板３０の側へ向けて先端部７５ａが突出する単位プリズム７０を有している。単位プリズム７０は、導光板３０による導光方向（第１方向）ｄ１と直交する方向第２方向ｄ２に延びている。
【００６２】
この結果、第１方向ｄ１における一側（図２の紙面における左側）に配置された光源２４で発光され導光板３０を介して光学シート６０へ向かう光Ｌ２は、互いに接続された第１プリズム面７１および第２プリズム面７２のうちの、第１方向ｄ１における光源２４側となる一側に位置する第１プリズム面７１を介して単位プリズム７０へ入射する。図２の光Ｌ２および図７の光Ｌ７に示すように、この光は、その後、第１方向ｄ１における光源とは反対側の他側（図２の紙面における右側）に位置する第２プリズム面７２で全反射してその進行方向を変化させるようになる。
【００６３】
そして、単位プリズム７０の第２プリズム面７２での全反射により、図７に示された導光板の主切断面（第１方向（導光方向）ｄ１と正面方向ｎｄとの両方向に平行な断面）において正面方向ｎｄから傾斜した方向に進む光は、その進行方向が正面方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、曲げられる。すなわち、光学シート６０は、第１方向ｄ１に沿った光の成分に対して、正面方向ｎｄに向けて集光作用を及ぼすようになる。
【００６４】
面光源装置２０の発光面２１を形成する光学シート６０から出射した一方の偏光成分の光は、その後、液晶表示パネル１５へ入射して下偏光板１４を透過する。下偏光板１４を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶表示パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。
【００６５】
ところで、上述したように、周期性を有した構成を持つ部材、例えば液晶パネル１５との組み合わせで面光源装置２０を使用すると、モアレが生じ得る。モアレが生じる原因は、面光源装置２０に含まれる導光板３０および光学シート６０等の構成の周期性に起因して生じる明暗のパターンと、液晶パネル１５の画素等の周期性を持った構成に起因して生じる明暗のパターンとが重なり合い、明暗むらが強調して視認される現象である。本件発明者は、鋭意研究を重ねた結果として、導光板３０および光学シート６０の構造を改良して導光板３０および光学シート６０によって生じる明暗のパターンをぼやけさせる（弱める）ことで、この面光源装置を他の周期性を有した構成を持つ部材と組み合わせた際に生じ得るモアレを効果的に目立たなくさせ得ることを見出した。具体的には、光学シートの主切断面における傾斜角度θ１，θ２、θ３が、導光板３０の厚さｄと、導光板３０の裏面３２における傾斜面３７の第１方向ｄ１に沿ったピッチｐとの間で、次の関係を満たすことで、この面光源装置１０を用いた際のモアレを効果的に目立たなくさせることができる。以下の条件において、ｋは０または自然数である。
(k+0.25)×p < d×|tanφ(θ1)-tanφ(θ2)| < (k+0.75)×p
θｔをθ１またはθ２として、
φ(θt) = sin-1((sin(θ3+ψ(θt)))/n1)
ψ(θt) = sin-1(n2×sin(180°-2×θt-θ3))
とりわけこの手法によれば、面光源装置と他の部材との間で周期性のピッチ調整等を図ることなく、面光源装置の構成のみを調整することで、モアレ対策を実現し得る点において有益である。以下でその原理を説明する。
【００６６】
まず、上述したように、導光板３０内を導光する光は、裏面３２のうちの傾斜面３７で反射された場合、その後に入射する出光面３１への入射角を減少させる。その一方で、導光板３０内を導光する光は、裏面３２のうちの接続面３９で反射された場合、出光面３１への入射角を維持する。したがって、図５に示すように、導光板３０の出光面３１から出射する光の多くは、当該出光面３１へ入射する直前に傾斜面３７で反射された光となる。ここで図５は、面光源装置２０を示す導光方向（第１方向）に沿った縦断面図である。
【００６７】
導光板３０の出向面３１から出射した光は、光学シート６０に入射する。光学シート６０は、その単位プリズム７０での集光機能により、特定の方向への集光機能を有している。この単位プリズム７０での集光機能は、第２プリズム面７２での反射によるものであり、第２プリズム面７２の傾斜角度θｔに応じた所定の角度だけ法線方向ｎｄに対して傾斜した光に対して強く発揮される。したがって、第２プリズム面７２の傾斜角度θｔが一定であれば、導光板３０の傾斜面３７の配列に応じた明暗のパターンが、最も輝度が高くなる集光方向としての正面方向から観察されるようになる。この明暗パターンが、周期性を有した構成を持つ他の部材との組み合わせにおいて、モアレを生じさせる原因となり得る。
【００６８】
ところで、図５に示すように、傾斜角度がθｔである第２プリズム面７２での反射により正面方向に偏向される光Ｌ５は、導光板３０内において、当該第２プリズム面７２の傾斜角度θｔに応じた角度φ（θｔ）だけ導光板３０の法線方向ｎｄに対して傾斜した方向に進み、出光面３１に向かう。すなわち、図５に示すように、導光板３０の傾斜面３７で反射された光Ｌ５は、導光板３０から出射するまで、導光方向に距離Ｄｔだけ進む。この距離Ｄｔは、導光板３０の厚みｄと角度φ（θｔ）とを用いて、次のように示される。
Ｄｔ＝ｄ×ｔａｎφ（θｔ）
そして、光学シート６０と導光板３０との間の隙間および単位プリズム７０の高さは、導光板３０の厚みｄに対して無視できる程小さい。したがって、光学シート６０の出光面上に正面方向から観察され得る明部Ａｘは、導光板３０の傾斜面３７の同一ピッチで、導光方向他側に距離Ｄｔだけ傾斜面３７からずれた位置に視認されるようになる。
【００６９】
一方、本実施の形態において、第２プリズム面７２は、傾斜角度θｔが互いに異なる複数の要素面７３、より具体的には傾斜角度がθ１である第１要素面７３ａ及び傾斜角度がθ２である第２要素面７３ｂを含んでいる。図６に示すように、第２プリズム面７２のうち第１要素面７３ａで反射されて集光方向（すなわち正面方向）に向く光Ｌ６１についての導光板３０内での進行方向角度φ（θ１）は、第２要素面７３ｂで反射されて集光方向に向く光Ｌ６２についての導光板３０内での進行方向角度φ（θ２）とは異なる。すなわち、ある一つ傾斜面３７で反射された後に第１要素面７３ａでの反射により集光方向（正面方向）に向けられるＬ６１と、同一の傾斜面３７で反射された後に第２要素面７３ｂでの反射により集光方向（正面方向）に向けられる光Ｌ６２は、光学シート６０の出光面上における距離｜Ｄ１−Ｄ２｜だけ導光方向にずれた領域から出射する。そして、この距離｜Ｄ１−Ｄ２｜を調整することにより、光学シート６０の出光面上における導光方向に沿った明暗パターンをぼやけさせることができる。具体的には、図６に示すように、第２プリズム面７２のうち第１要素面７３ａで反射されて集光方向（すなわち正面方向）に向く光Ｌ６１に起因した明部Ａａと、第２プリズム面７２のうち第２要素面７３ｂで反射されて集光方向（すなわち正面方向）に向く光Ｌ６２に起因した明部Ａｂとが、光学シート６０の出光面上において導光方向に交互に並ぶようになり、光学シート６０の出光面上における暗部の領域を小さくすること、さらには、暗部の領域を消失させることが可能となる。この結果として、面光源装置２０を他の部材と組み合わせた際のモアレを効果的に目立たなくさせることができる。
【００７０】
具体的な手法として、距離｜Ｄ１−Ｄ２｜が、傾斜面３７の配列ピッチｐの半周期程度、具体的には０．２５周期から０．７５周期、より好ましくは０．３２４周期から０．６７６周期ずれていれば、光学シート６０の出光面上における導光方向に沿った明暗パターンを効果的にぼやけさせることが可能となる。すなわち、式で表すと、次の条件（ａ１）を満たすことが好ましく、より好ましくは、次の条件（ａ２）を満たすことである。・条件（ａ１）：(k+0.25)×p < d×|tanφ(θ1)-tanφ(θ2)| < (k+0.75)×p
・条件（ａ２）：(k+0.324)×p < d×|tanφ(θ1)-tanφ(θ2)| < (k+0.676)×p
これらの条件において、ｋは０または自然数である。また、「ｄ×｜tanφ（θ１）−tanφ（θ２）｜」が、距離｜Ｄ１−Ｄ２｜に相当する。
【００７１】
ここで、φ(θ1)及びφ(θ２)は、それぞれ、次の式（ｂ１）及び式（ｂ２）において、θｔをθ１またはθ２とすることで、特定することができる。
φ(θt) = sin-1((sin(θ3+ψ(θt)))/n1)       ・・・式（ｂ１）
ψ(θt) = sin-1(n2×sin(180°-2×θt-θ3))  ・・・式（ｂ２）
なお、φ(θt)は、傾斜角度がθtである第２プリズム面７２で正面方向に反射されるようになる光の、導光板３０内での進行方向を表す角度であって、具体的には、これらの光の導光板３０内における進行方向が、導光板３０の法線方向に対してなす角度に相当する。
【００７２】
ここで、式（ｂ１）及び式（ｂ２）で表されたφ(θt)の導出について、図７及び図８を参照して説明する。図７に示すように、次の説明は、第２プリズム面７２の第２要素面での反射により正面方向に集光される例、すなわち「θt＝θ２」が成り立つ例としているが、「θt＝θ１」の場合でも、同様に説明される。
【００７３】
まず、式（ｂ２）で表された、光学シート６０の第１プリズム面７１に入射する光の入射角ψ（θｔ）を導出する。図７に示すように、単位プリズム７０への入射角は、第２プリズム面７２で光Ｌ７が全反射していることから、図７に示すように、幾何学的に考えると、１８０°−２×θｔ−θ３となる。単位プリズム７０の屈折率をｎ２、空気の屈折率を１とすると、第１プリズム面７１でのスネルの法則から、
sinψ（θｔ）＝ｎ２×sin（１８０°−２×θｔ−θ３）
となる。したがって、
ψ（θｔ）＝sin-1(ｎ２×sin(１８０°−２×θｔ−θ３))
となり、式（ｂ２）が導出される。
【００７４】
次に、式（ｂ２）で表されたψ（θｔ）を用いて、導光板３０の出光面３１から出射する光の、出向面３１への入射角φ(θt)を導出する。図８に示すように、導光板３０内部を進む光Ｌ８は、出光面３１に入射角φ(θt)で入射する。このときの出光面３１からの出光角は、出向面３１から出射後の光Ｌ８が入射角ψ（θｔ）で光学シート６０の単位プリズム７０に入射することから、幾何学的に考えると、「θ３＋ψ(θt)」となる。導光板３０の屈折率をｎ１、空気の屈折率を１とすると、出光面３１でのスネルの法則から、
ｎ１×sinφ(θt)＝sin（θ３＋ψ(θt)）
となる。したがって、
φ(θt)＝sin-1(（sin(θ３＋ψ(θt))）／ｎ１)
となり、式（ｂ１）が導出される。
【００７５】
以上のように、本実施の形態による面光源装置２０は、出光面３１と、出光面３１に対向して配置された裏面３２と、出光面３１および裏面３２の間に位置する側面と、を有し、側面のうち第１方向における一側に位置する部分が入光面３３をなす、導光板３０と、入光面３３に対面して配置された光源２４と、導光板３０の出光面３１に対面して配置された光学シート６０と、を備え、導光板３０の裏面３２は、第１方向ｄ１に配列された複数の傾斜面３７を含み、各傾斜面は、第１方向ｄ１における一側から他側に向かうにつれて出光面３１に接近するように、導光板３０の法線方向および第１方向ｄ１に対して傾斜し、光学シート６０は、シート状の本体部６５と、本体部６５の導光板３０側に第１方向ｄ１に配列され且つ各々が第１方向ｄ１と交差する方向に線状に延びている複数の単位プリズム７０と、を含み、各単位プリズムは、第１方向ｄ１の一側を向く第１プリズム面７１と、第１方向ｄ１の他側を向く第２プリズム面７２と、を含み、第２プリズム面７２は、第１方向ｄ１と本体部６５の法線方向との両方に平行な光学シート６０の主切断面における第１方向ｄ１に対する傾斜角度が互いに異なる第１要素面７３ａ及び第２要素面７３ｂを含み、光学シート６０の主切断面での第１要素面７３ａが第１方向ｄ１に対してなす１８０°未満の角度θ１〔°〕、光学シート６０の主切断面での第２要素面７３ｂが第１方向ｄ１に対してなす１８０°未満の角度θ２〔°〕、光学シート６０の主切断面での第１プリズム面７１が第１方向ｄ１に対してなす１８０°未満の角度θ３〔°〕が、導光板３０の裏面３２における傾斜面３７の第１方向ｄ１に沿ったピッチｐ〔ｍｍ〕、導光板３０の厚さｄ〔ｍｍ〕、導光板３０の屈折率ｎ１、単位プリズム７０の屈折率ｎ２について、ｋを０または自然数として、次の式を満たす。
(k+0.25)×p < d×|tanφ(θ1)-tanφ(θ2)| < (k+0.75)×p
θｔをθ１またはθ２として、
φ(θt) = sin-1((sin(θ3+ψ(θt)))/n1)
ψ(θt) = sin-1(n2×sin(180°-2×θt-θ3))
このような面光源装置２０によれば、導光板３０および光学シート６０の構成に起因した面光源装置２０の発光面２１に生じ得る明暗のパターンをぼやけさせることができる。したがって、この面光源装置２０を、周期性を有した構成を持つ他の部材、例えば規則的な画素配列を有した液晶表示パネル１５との組み合わせた際に、モアレを効果的に目立たなくすることができる。
【００７６】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【００７７】
まず、上述した実施の形態において、光学シート６０の単位プリズム７０の一例について説明したが、この例に限られず、種々の変更が可能である。例えば、複数の単位プリズム７０が、互いに異なる構成を有していてもよい。また、第２プリズム面７２が、二つの要素面７３を含む例を示したがこれに限られず、第２プリズム面７２が、三以上の要素面７３を含んでいてもよい。さらに、単位プリズム７０の主切断面における断面形状が、図４等に示された具体例に限られず、例えば、五角形形状、或いは六角形形状等であってもよい。
【００７８】
また、図９に示すように、導光板３０の出光面３２側に単位光学要素５０を設けてもよい。図９によく示されているように、複数の単位光学要素５０は、第１方向ｄ１に交差し且つ基部４０の一側の面４１と平行な配列方向に並べられて、基部４０の一側の面４１上に、配列されている。各単位光学要素５０は、基部４０の一側の面４１上を、その配列方向と交差する方向に線状に延びている。
【００７９】
とりわけ本変形例では、図９に示すように、複数の単位光学要素５０は、基部４０の一側の面４１上に、第１方向ｄ１と直交する第２方向（配列方向）ｄ２に隙間無く並べて配列されている。したがって、導光板３０の出光面３１は、単位光学要素５０の表面によってなされる傾斜面３５，３６として、構成されている。また、各単位光学要素５０は、配列方向と直交する第１方向ｄ１に沿って、直線状に延びている。さらに、各単位光学要素５０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。また、本実施の形態において、複数の単位光学要素５０は、互いに同一に構成されている。この結果、本実施の形態における導光板３０は、第１方向ｄ１に沿った各位置において、一定の断面形状を有するようになっている。
【００８０】
図１０には、単位光学要素の配列方向（第２方向）ｄ２および基部４０の一側面４１（導光板３０の板面）への法線方向ｎｄの両方向に平行な断面（以下においては、単に導光板の主切断面とも呼ぶ）での各単位光学要素５０の断面形状が、示されている。図１０に示すように、図示された例において、導光板の主切断面における各単位光学要素５０の断面形状は、出光側に向けて先細りしていく形状となっている。つまり、導光板の主切断面において、導光板３０の板面と平行な単位光学要素５０の幅は、導光板３０の法線方向ｎｄに沿って基部４０から離間するにつれて小さくなっていく。
【００８１】
図１０に示された例において、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭（出光側面３１に対応する）５１は、当該外輪郭が基部４０の一側面４１に対してなす角度である出光面角度θａが、基部４０から最も離間した単位光学要素５０の外輪郭５１上の先端部５２ａから基部４０に最も接近した単位光学要素５０の外輪郭５１上の基端部５２ｂへ向けて大きくなるよう、変化している。
【００８２】
なお、ここでいう出光面角度θａとは、上述したように、導光板の主切断面において、単位光学要素５０の出光側面（外輪郭）５１が基部４０の一側面４１に対してなす角度である。図１０に示す例のように、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭（出光側面）５１が折れ線状に形成されている場合には、折れ線を構成する各直線部と基部４０の一側面４１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））が出光面角度θａとなる。一方、単位光学要素５０の主切断面における外輪郭（出光側面）５１が曲面によって構成される場合には、当該外輪郭への接線と基部４０の一側面４１との間に形成される角度（厳密には、形成される二つの角のうちの小さい方の角度（劣角の角度））を、出光面角度θａとして特定することとする。
【００８３】
図１０に示された一具体例としての単位光学要素５０は、導光板３０の主切断面において、基部４０の一側面４１上に一辺が位置するとともに外輪郭５１上における先端部５２ａと各基端部５２ｂとの間に二辺が位置する五角形形状、或いは、この五角形形状の一以上の角を面取りしてなる形状となっている。また、図示する例においては、単位光学要素５０の主切断面における断面形状は、正面方向ｎｄを中心として、対称性を有している。すなわち、図６によく示されているように、各単位光学要素５０の出光側面５１は、正面方向を中心として対称的に構成された一対の折れ面３５，３６によって構成されている。一対の折れ面３５，３６は、互いに接続されて先端部５２ａを画成している。各折れ面３５，３６は、先端部５２ａを画成する第１面３５ａ，３６ａと、第１面３５ａ，３６ａへ基部４０の側から接続する第２面３５ｂ，３６ｂと、を有している。一対の第１傾斜面３５ａ，３６ａは正面方向ｎｄを中心として対称的な構成を有するとともに、一対の第２傾斜面３５ｂ，３６ｂも正面方向ｎｄを中心として対称的な構成を有している。
【００８４】
単位光学要素５０の全体的な構成として、導光板３０の主切断面における単位光学要素５０の配列方向への幅Ｗａに対する、導光板３０の主切断面における単位光学要素５０の基部４０からの正面方向に沿った突出高さＨａの比（Ｈａ／Ｗａ）が、０．３以上０．４５以下となっていることが好ましい。このような単位光学要素５０によれば、出光側面５１での屈折および反射により、単位光学要素５０の配列方向（第２方向）に沿った光の成分に対して優れた集光機能を発揮することが可能となり且つサイドローブの発生を効果的に抑制することも可能となる。
【００８５】
なお、図９及び図１０に示された導光板３０の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素５０の具体例として、幅Ｗａ（図１０参照）を１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。一方、基部４０の厚みは、０．２ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
【００８６】
また、図９及び図１０に示された例では、単位光学要素５０が、基部４０から突出した凸部として形成されている例を示したが、この例に限られず、凹んだ凹部として形成されていてもよい。
【００８７】
以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【産業上の利用分野】
【００８８】
以上に説明した面光源装置２０または表示装置１０は、一例として以下の用途に適用することができる。
・現金自動預け払い機（ＡＴＭ）の表示装置及び当該表示装置の面光源装置への適用
ＡＴＭの操作時に、横からの覗き見を防止することができる。
・車載表示装置への適用
画像光の出射方向を制御することで、フロントガラス等への画像の映り込み等を防止しながら、運転手などの視聴者に向けて画像を明るく表示することができる。
・デジタルサイネージへの適用
光学シートの単位プリズムの向きを変化させることで、デジタルサイネージ（電子看板、電子広告板、電子掲示板等とも呼稱される）の設置場所や視聴者の位置に好適な光学特性を得ることができる。斯かる好適な光学特性とは、例えば、デジタルサイネージの表示面から想定される視聽者に向かう方向に出射光の輝度ピーク方向を合致させ、又輝度の角度分布を想定される視聽者の分布する範囲を包含させる様に設定することが挙げられる。
・電車車内の表示装置への適用
視聴者は表示装置を下方から観察することになるので、視聴者（設置位置よりも下方向）に向けて画像を表示することが好ましい。また、中吊り広告の位置に適用する場合には、電車は細長いことから、横方向への視野角の広がりは不要となる。したがって、視聴者に向けて効率的に画像を表示することができる。
・警備室等の表示装置への適用
多数の表示装置の各々を、中央に位置する視聴者（警備員）に合わせた出光特性にできる。
・テーブルディスプレイへの適用
ディスプレイが内蔵された机に対し、視聴者はいつも同じ相対位置に位置する。したがって、視聴者の位置に合わせた出光特性に設定できる。
・アミューズメント施設への適用
例えばゲームセンターに設置されるゲーム機器の表示装置等、設置位置と使用者の位置関係が通常であれば一定となる場合に、表示面から特定の使用者（観察者）に向かう方向に出射光の輝度ピーク方向を合致させる光学特性にできる。
・照明への適用
間接照明やデスク用ライト等、照明の用途や照明の設置位置等に合わせて出光特性を適宜設定することができる。
・自動改札の表示装置、及び当該表示装置の面光源装置への適用
改札通過者の目線の位置が限られるので、出射光の輝度ピーク方向をその位置（乃至は目線の方向）に合わせた出光特性とすることが望ましい。
・腕時計用表示装置への適用
正面から見るためには腕を捻る必要があり、多くの場合腕時計の斜め下方向から観察される。其の為、出射光の輝度ピーク方向と輝度角度分布とを、通常多用される腕時計の位置と観察者の目の位置とを結ぶ方向の範囲を包含するように設定する。また、日光下で観察されることも多いので、高い輝度を有していることが望ましい。
・その他の例として、飛行機等のシート裏の表示装置、飛行機等の安全設備の説明等に用いられる表示装置、観光バスなどの天井付近の表示装置、空港や駅などの運行案内の表示装置、複数画面（例えば、水平面内の画面と鉛直面内の画面）を有するゲーム機の少なくとも一方の表示装置、液晶操作パネル（キーボード等）等への適用も可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０    表示装置
１１    表示面
１２    液晶層
１３    上偏光板
１４    下偏光板
１５    液晶表示パネル
２０    面光源装置
２１    発光面
２４    光源
２５    発光体
２８    反射シート
３０    導光板
３１    出光面
３２    裏面
３３    入光面
３４    反対面
３５    傾斜面
３５ａ  第１面
３５ｂ  第２面
３６    傾斜面
３６ａ  第１面
３６ｂ  第２面
３７    傾斜面
３８    段差面
３９    接続面
４０    基部
４１    一側面
４２    他側面
５０    単位光学要素
５１    外輪郭
５２ａ  先端部
５２ｂ  基端部
６０    光学シート
６１    出光面
６５    本体部
７０    単位プリズム
７１    第１プリズム面
７２    第２プリズム面
７３    要素面
７３ａ  第１要素面
７３ｂ  第２要素面
７５ａ  先端部
７５ｂ  基端部
【図１】
2018018601.tif 000003
【図２】
2018018601.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018018601.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2018018601.tif 000009
【図８】
2018018601.tif 000010
【図９】
2018018601.tif 000011
【図１０】
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