(57)【要約】【課題】光拡散板に特殊加工を施すことなく、輝度ムラを抑制することが可能な面光源装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る面光源装置２０は、点状の光源であって、２次元配列された複数の光源３１と、複数の光源３１からの光を拡散させる光拡散板４０と、を備える面光源装置において、複数の光源３１それぞれの配光分布Ｉ(θ)は、複数の光源３１それぞれからの光の出射角θ、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)、及び、複数の光源３１それぞれによる当該面光源装置２０の正面輝度プロファイルであって、当該面光源装置２０の正面輝度を一定にするために重なりを考慮した三角形状、台形状、又は、四角形状の当該正面輝度プロファイルｐ(θ)に基づく、下式を満たすように設定されている。Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１ｐ(θ)【選択図】図１
2011129371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状の光源であって、２次元配列された複数の光源と、
前記複数の光源からの光を拡散させる光拡散板と、
を備える面光源装置において、
前記複数の光源それぞれの配光分布Ｉ(θ)は、前記複数の光源それぞれからの光の出射角θ、前記光拡散板のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)、及び、前記複数の光源それぞれによる当該面光源装置の正面輝度プロファイルであって、当該面光源装置の正面輝度を一定にするために重なりを考慮した三角形状、台形状、又は、四角形状の当該正面輝度プロファイルｐ(θ)に基づく、下式を満たすように設定されている、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
面光源装置。
【請求項２】
前記正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)は、前記光拡散板のＢＴＤＦを測定することによって求め、
前記正面輝度プロファイルｐ(θ)は、前記複数の光源の間隔ｌ、前記複数の光源と前記光拡散板との間隔Ｄ、前記複数の光源それぞれの位置を基準とした前記複数の光源の配列方向の位置であって、前記三角形状、台形状、又は、四角形状の減衰開始の位置ｘ１、前記減衰開始の位置ｘ１に対する前記複数の光源それぞれの光の出射角θｘ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｘ１／Ｄ）、及び、前記複数の光源それぞれの位置を基準とした前記複数の光源の配列方向の位置ｌに対する前記複数の光源それぞれの光の出射角θ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｌ／Ｄ）に基づく、下式により求める、
|θ|≦θｘ１において、
ｐ(θ)＝１
θｘ１＜|θ|≦ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝において、
ｐ(θ)＝（ｔａｎθ１−ｔａｎθｘ１−ｔａｎθ）／（ｔａｎθ１−２ｔａｎθｘ１）
ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝≦|θ|において、
ｐ(θ)＝０
請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
透過型画像表示セルと、
前記透過型画像表示セルに光を供給する面光源装置であって、請求項１に記載の当該面光源装置と、
を備える、透過型画像表示装置。
【請求項４】
点状の光源であって、２次元配列された複数の光源と、当該複数の光源からの光を拡散させる光拡散板とを備える面光源装置のための当該光源であって、
配光分布Ｉ(θ)が、前記複数の光源それぞれからの光の出射角θ、前記光拡散板のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)、及び、前記複数の光源それぞれによる当該面光源装置の正面輝度プロファイルであって、当該面光源装置の正面輝度を一定にするために重なりを考慮した三角形状、台形状、又は、四角形状の当該正面輝度プロファイルｐ(θ)に基づく、下式を満たすように設定されている、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置、この面光源装置を備える透過型画像表示装置、及び、この面光源装置のための光源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面光源装置が使用されている。典型的な面光源装置として、光拡散板の背面側に複数の光源を並べたものが利用されている。このような面光源装置では、配置する光源数を増やすことにより発光面を容易に高輝度化できる反面、輝度均斉度が低いという問題点がある。特に、光源の真上付近での輝度が高くなるために発生する周期的輝度ムラが問題であるが、面光源装置の薄型化、或いは低消費電力化のための光源数削減化によって上記周期的輝度ムラがより大きな問題となってきている。
【０００３】
そこで、輝度均斉度確保のために、例えば、特許文献１では、光拡散板に光源との距離に対応して光量補正パターンを形成している。同様に、特許文献２では、光拡散板の光源側面の光源真上付近の一部に断面鋸歯状のプリズムを設けることで、光量の多い光源真上付近の光を散らしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７３７６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７６８０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、この種の透過型画像表示装置では、蛍光ランプ（冷陰極線ランプ）のような線状光源に代えて、低消費電力化が可能なＬＥＤなどの点状光源が用いられるようになってきている。ＬＥＤとしては、真上に向けて光を出射することを目的としたランバーシアンタイプなどが広く知られているが、斜め方向に光を出射することを目的としたバットウイングタイプやサイドエミッションタイプなども考案されている。バットウイングタイプやサイドエミッションタイプなどのＬＥＤを透過型画像表示装置の光源として用いることにより、特許文献１及び２のように光拡散板に特殊加工を施すことなく、輝度ムラを抑制することができるものと考えられる。しかしながら、バットウイングタイプやサイドエミッションタイプなどのＬＥＤをそのまま用いたとしても、輝度ムラの抑制効果はまだ低い。
【０００６】
そこで、本発明は、光拡散板に特殊加工を施すことなく、輝度ムラを抑制することが可能な面光源装置、この面光源装置を備える透過型画像表示装置、及び、この面光源装置のための光源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】
【０００７】
本発明の面光源装置は、点状の光源であって、２次元配列された複数の光源と、複数の光源からの光を拡散させる光拡散板と、を備える面光源装置において、複数の光源それぞれの配光分布Ｉ(θ)は、複数の光源それぞれからの光の出射角θ、光拡散板のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)、及び、複数の光源それぞれによる当該面光源装置の正面輝度プロファイルであって、当該面光源装置の正面輝度を一定にするために重なりを考慮した三角形状、台形状、又は、四角形状の当該正面輝度プロファイルｐ(θ)に基づく、下式を満たすように設定されている、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
面光源装置。
【０００８】
１光源による面光源装置の正面輝度Ｌは下式のように表される。
【数１】
2011129371.tif 000003
この式において、Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１とすれば、１光源による面光源装置の正面輝度Ｌを、光源からの光の出射角θに依存することなく一定にすることができる。更に、隣接する光源による重なりを考慮して、１光源による面光源装置の正面輝度プロファイルｐ(θ)を三角形状、台形状、又は、四角形状とすることにより、２次元配列された複数の光源を備える面光源装置の正面輝度を一定にすることができる。すなわち、Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)とすれば、２次元配列された複数の光源を備える面光源装置の正面輝度を一定にすることができることとなる。
【０００９】
この面光源装置によれば、複数の光源それぞれの配光分布Ｉ(θ)が、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
を満たすように設定されているので、正面輝度を一定にすることができる。したがって、この面光源装置によれば、光拡散板に特殊加工を施すことなく、輝度ムラを抑制することができる。
【００１０】
上記した正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)は、光拡散板のＢＴＤＦを測定することによって求め、正面輝度プロファイルｐ(θ)は、複数の光源の間隔ｌ、複数の光源と光拡散板との間隔Ｄ、複数の光源それぞれの位置を基準とした複数の光源の配列方向の位置であって、三角形状、台形状、又は、四角形状の減衰開始の位置ｘ１、減衰開始の位置ｘ１に対する複数の光源それぞれの光の出射角θｘ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｘ１／Ｄ）、及び、複数の光源それぞれの位置を基準とした複数の光源の配列方向の位置ｌに対する複数の光源それぞれの光の出射角θ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｌ／Ｄ）に基づく、下式により求める、ことが好ましい。
|θ|≦θｘ１において、
ｐ(θ)＝１
θｘ１＜|θ|≦ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝において、
ｐ(θ)＝（ｔａｎθ１−ｔａｎθｘ１−ｔａｎθ）／（ｔａｎθ１−２ｔａｎθｘ１）
ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝≦|θ|において、
ｐ(θ)＝０
【００１１】
本発明の透過型画像表示装置は、透過型画像表示セルと、透過型画像表示セルに光を供給する面光源装置であって、上記した面光源装置と、を備える。
【００１２】
この透過型画像表示装置によれば、上記した面光源装置を備えているので、輝度ムラを抑制することができる。
【００１３】
本発明の光源は、点状の光源であって、２次元配列された複数の光源と、当該複数の光源からの光を拡散させる光拡散板とを備える面光源装置のための当該光源であって、配光分布Ｉ(θ)が、複数の光源それぞれからの光の出射角θ、光拡散板のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)、及び、複数の光源それぞれによる当該面光源装置の正面輝度プロファイルであって、当該面光源装置の正面輝度を一定にするために重なりを考慮した三角形状、台形状、又は、四角形状の当該正面輝度プロファイルｐ(θ)に基づく、下式を満たすように設定されている。
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
【００１４】
この光源によれば、配光分布Ｉ(θ)が、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
を満たすように設定されているので、面光源装置の正面輝度を一定にすることができる。したがって、この光源によれば、光拡散板に特殊加工を要することなく、面光源装置の輝度ムラを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光拡散板に特殊加工を施すことなく、面光源装置及び透過型画像表示装置の輝度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る透過型画像表示装置及び面光源装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る面光源装置における光源の配列を上方から示す図である。
【図３】（ａ）はバットウイングタイプやサイドエミッションタイプのＬＥＤの輝度特性を示す図であり、（ｂ）はランバーシアンタイプのＬＥＤの輝度特性を示す図である。
【図４】１光源からの出射光の配光特性を説明するための図である。
【図５】光拡散板の光照射面における配光特性を説明するための図である。
【図６】光拡散板のＢＴＤＦの出射角依存性を説明するための図である。
【図７】光拡散板のＢＴＤＦの正面方向出射強度の入射角依存性を説明するための図である。
【図８】光源と光拡散板との組合せの配光特性を説明するための図である。
【図９】複数の光源と光拡散板との組合せの配光特性を説明するための図である。
【図１０】１光源ごとによる正面輝度プロファイルｐ(θ)を示す図である。
【図１１】１光源ごとによる正面輝度プロファイルｐ(θ)を示す図である。
【図１２】光拡散板ＲＭ８７１ＳのＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す図である。
【図１３】光拡散板ＲＭ８６１ＳのＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す図である。
【図１４】光拡散板ＲＭ８６２ＳのＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す図である。
【図１５】光拡散板ＲＭ８６３ＳのＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す図である。
【図１６】光拡散板ＲＭ８６４ＳのＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す図である。
【図１７】実施例１の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図１８】実施例２の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図１９】実施例３の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図２０】実施例４の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図２１】実施例５の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図２２】実施例６の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図２３】実施例７の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【図２４】実施例８の光源の配光分布Ｉ(θ)をグラフ化した図を示す。
【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好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る透過型画像表示装置及び面光源装置の構成を示す断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る面光源装置における光源の配列を上方から示す図である。なお、図１は、図２におけるI-I線に沿う断面図であり、図１では、透過型画像表示装置が分解されて示されている。
【００１９】
透過型画像表示装置１は、例えば液晶表示装置であり、液晶セル１１の上下両面に偏光板１２，１３が積層されてなる透過型画像表示部１０と、透過型画像表示部１０の背面側（下側）に設けられた直下型の面光源装置２０とを備えている。
【００２０】
液晶セル１１，偏光板１２，１３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１１としては、ＴＦＴ型、ＳＴＮ型等の公知の液晶セルが例示される。
【００２１】
面光源装置２０は、いわゆる直下型の面光源装置であり、２次元状に配列された複数の光源３１を含む光源部３０を有する。光源３１としては、図３（ａ）に示すように（数タイプの輝度特性）、斜め方向に光を出射するバットウイングタイプやサイドエミッションタイプのＬＥＤなどの点状光源が例示される。複数の光源３１は略等間隔で配置されており、隣接する２つの光源３１，３１の中心間の距離をｌとした場合、距離ｌは、例えば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。なお、光源３１としてバットウイングタイプやサイドエミッションタイプのＬＥＤを例示したが、図３（ｂ）に示すように（数タイプの輝度特性）、真上に向けて光を出射するランバーシアンタイプなどの様々なＬＥＤが適用可能である。光源３１の詳細は後述する。
【００２２】
複数の光源３１は、ランプボックス３２内に配置されることによって支持され、ランプボックス３２内における複数の光源３１の間には、光反射部材３３が設けられていることが好ましい。これにより、各光源３１から出力された光が透過型画像表示部１０側に確実に出力されるため、各光源３１からの光を効率的に利用することが可能となる。
【００２３】
面光源装置２０は、光源部３０の前面側（図１中、上側）、すなわち、透過型画像表示部１０側に光源３１に対して離間して配置された光拡散板４０を有している。上記光拡散板４０と複数の光源３１との間の離間距離をＤとした場合、離間距離Ｄは、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍである。面光源装置２０では、薄型化を図るため、ｌ／Ｄが１．５以上であり、好ましくは、ｌ／Ｄは２．５以上となるように、隣接する２光源３１，３１間の距離ｌ及び離間距離Ｄが選択されている。
【００２４】
光拡散板４０は、各光源３１の像を透過型画像表示部１０に投影しないために、光源部３０からの光、すなわち、各光源３１からの直接光及び光反射部材３３で反射した反射光を透過型画像表示部１０に向けて拡散照射するためのものである。光拡散板４０の厚さｄは、約０．８ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２５】
光拡散板４０は、透明材料、例えば透明樹脂、透明ガラスからなる。透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、メタクリル樹脂、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂などが例示される。光拡散板４０中には、液晶表示装置等の透過型画像表示装置で使用される光拡散板に含有される、光を拡散させるための拡散剤と同様の拡散剤が適宜添加されている。
【００２６】
なお、本発明の光拡散板４０としては、拡散剤粒子を添加（ドープ）した拡散板に限定することなく、斜め方向から入射する光を正面方向に偏向して出射することが可能な光偏向特性を有する光偏向板を含むものとする。
【００２７】
次に、光源３１について詳細に説明する。各光源３１は、面光源装置２０の正面輝度（すなわち、正面方向の出射強度）が一定になるように、すなわち、面光源装置２０の輝度ムラを抑制するように、配光分布が設定されている。以下では、各光源３１の配光分布の設定方法について説明する。
【００２８】
まず、光源３１の配光特性を考える。図４は、１光源３１からの出射光の配光特性を説明するための図であり、図５は、光拡散板４０の光照射面（光源側の面、図の下側面）における配光特性を説明するための図である。
【００２９】
図４に示すように、光度Ｉは、単位立体角Ωあたりの光束Φで表される。その配光特性Ｉ（θ）は、光の出射角θの関数として、下式（１）で表される。
【数２】
2011129371.tif 000004
【００３０】
図５に示すように、光源３１と光拡散板４０との距離Ｄ、出射角θの光束Φの光拡散板４０における照射位置ｘ（θ＝０°のときｘ＝０）とすると、光拡散板４０における光束Φの広がりΔｌは下式（２）で表される。
【数３】
2011129371.tif 000005
よって、光拡散板４０に対する照度Ｅは下式（３）で表される。
【数４】
2011129371.tif 000006
【００３１】
次に、光拡散板４０の配光特性、すなわちＢＳＤＦ（BidirectionalScattering Distribution Function）、特にＢＴＤＦ（BidirectionalTransmission Distribution Function）を考える。図６は、光拡散板４０のＢＴＤＦの出射角依存性を説明するための図であり、図７は、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度の入射角依存性を説明するための図である。
【００３２】
図６に示すように、光拡散板４０への光の入射角θの光度Ｉｉと光拡散板４０からの光の出射角ψの光度Ｉｏとは、入射角θ及び出射角ψの関数ｆ(θ，ψ)として、下式（４）で表される。
【数５】
2011129371.tif 000007
【００３３】
図７に示すように、面光源装置２０の正面輝度としては正面方向ψ＝０°の出射強度が重要であるため、上記（４）式を正面方向出射強度の関数ｆ(θ，０)に置き換えると、下式（４）で表される。
【数６】
2011129371.tif 000008
【００３４】
次に、光源３１と光拡散板４０との組合せの配光特性を考える。図８は、光源３１と光拡散板４０との組合せの配光特性を説明するための図である。正面輝度Ｌは、上記（３）式及び（５）式より、下式（６）で表される。
【数７】
2011129371.tif 000009
【００３５】
上記（６）式において、Ｉ(θ)・ｃｏｓ２θ・ｆ(θ，０)がθによらず一定であるならば、ひいては位置ｘによらず一定であるならば、正面輝度Ｌをフラットにすることができる。すなわち、下式（７）を満たすような配光分布Ｉ(θ)を光源３１の配光特性に設定すれば、正面輝度Ｌを一定にすることができることとなる。
【数８】
2011129371.tif 000010
【００３６】
次に、複数の光源３１と光拡散板４０との組合せの配光特性を考える。図９は、複数の光源３１と光拡散板４０との組合せの配光特性を説明するための図である。面光源装置２０では、複数の光源３１が格子配列されているので、隣接する光源３１による正面輝度プロファイルｇ(ｘ)の重なりを考慮する必要がある。例えば、各光源３１による正面輝度プロファイルｇ(ｘ)を三角形状、台形状、又は、四角形状にすれば、隣接する光源３１による正面輝度プロファイルｇ(ｘ)の重なり部分でも正面輝度を一定にすることができる。
【００３７】
ここで、光源３１の配列方向の位置ｘと光源３１からの光の出射角θとは１対１対応であるので、正面輝度プロファイルｇ(ｘ)は、θの関数ｐ(θ)に置き換えることが可能である。このｐ(θ)を上記（７）式に乗算すると、下式（８）が求められる。
【数９】
2011129371.tif 000011
すなわち、上式（８）を満たすような配光分布Ｉ(θ)を各光源３１の配光特性に設定すれば、正面輝度を一定にすることができることとなる。なお、配光分布Ｉ(θ)及び正面輝度プロファイルｐ(θ)としては、特に断りがない限り規格化した値が用いられる。
【００３８】
具体的には、まず、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)は、使用する光拡散板のＢＴＤＦ（又は、ＢＳＤＦ）を、例えば変角光度計を用いて実測することによって求める。
【００３９】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)は、得たい正面輝度プロファイルに基づいて、以下のように求める。図１０、１１は、正面輝度プロファイルｐ(θ)を示す図である。図１０には、光源３１が位置ｘ＝・・・、−３ｌ、−２ｌ、−ｌ、０、ｌ、２ｌ、３ｌ、・・・に配置されたときの光源３１ごとの規格化正面輝度分布ｇ(ｘ)、すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)が示されている。
【００４０】
例えば、図１０に示すように、台形状の規格化正面輝度分布ｇ(ｘ)を得たい場合、各光源３１の位置を基準とした光源３１の配列方向の位置であって、正面輝度Ｌの減衰開始位置をｘ１（０≦ｘ１≦ｌ／２）とすると、
|ｘ|≦ｘ１において、
ｇ(ｘ)＝１とし、
ｘ１＜|ｘ|≦ｌ−ｘ１において、
ｇ(ｘ)＝（ｌ−ｘ１−ｘ）／（ｌ−２ｘ１）とし、
ｌ−ｘ１＜|ｘ|において、
ｇ(ｘ)＝０とする。
なお、図１１に示すように、ｘ１＝０のとき三角形状、０＜ｘ１＜ｌ／２のとき台形状、ｘ１＝ｌ／２のとき四角形状の規格化正面輝度分布ｇ(ｘ)を得ることができる。
【００４１】
ここで、ｔａｎθ＝ｘ／Ｄであることから、減衰開始位置ｘ１に対する光源３１の光の出射角θｘ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｘ１／Ｄ）、位置ｌに対する光源３１の光の出射角θ１＝ＡｒｃＴａｎ（ｌ／Ｄ）となり、ｇ(ｘ)をθの関数ｐ(θ)に変換すると、
|θ|≦θｘ１において、
ｐ(θ)＝１であり、
θｘ１＜|θ|≦ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝において、
ｐ(θ)＝（ｔａｎθｌ−ｔａｎθｘ１−ｔａｎθ）／（ｔａｎθｌ−２ｔａｎθｘ１）であり、
ＡｒｃＴａｎ｛（ｌ−ｘ１）／Ｄ｝≦|θ|において、
ｐ(θ)＝０となる。
【００４２】
このように、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測により求め、各光源３１による正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めることによって、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)の設定を求めることができる。
【００４３】
求めた各光源３１の配光分布Ｉ(θ)の設定は、例えば、ＬＥＤ中の半導体チップを覆う樹脂形状や半導体チップの発光面側に設けられるレンズ形状などによって実現可能である。
【００４４】
このように、本実施形態の面光源装置２０によれば、複数の光源３１それぞれの配光分布Ｉ(θ)が、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
を満たすように設定されているので、正面輝度を一定にすることができる。したがって、本実施形態の面光源装置２０によれば、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、輝度ムラを抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態の透過型画像表示装置１によれば、この面光源装置２０を備えているので、輝度ムラを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の光源３１によれば、上記したように配光分布Ｉ(θ)が、
Ｉ(θ)＝（ｃｏｓθ）−２・｛ｆ(θ，０)｝−１・ｐ(θ)
を満たすように設定されているので、面光源装置の正面輝度を一定にすることができる。したがって、本実施形態の光源３１によれば、光拡散板４０に特殊加工を要することなく、面光源装置２０の輝度ムラを抑制することができる。
【００４７】
なお、本発明の思想によれば、上記（８）式を変形した下式（９）に基づいて光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を設定することも考えられる。
【数１０】
2011129371.tif 000012
しかしながら、光拡散板としては、透明材料に拡散剤粒子を分散したものを使用することが多く、この種の光拡散板では、規定の全光線透過率になるように拡散剤濃度を設定すると、ＢＳＤＦ、すなわちＢＴＤＦを自由に設定することが困難となる。したがって、本発明のように、各光源３１に配光分布Ｉ(θ)を設定することが好ましい。
【００４８】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【実施例１】
【００４９】
以下、実施例１〜８に基づいて、本発明の光源３１の配光分布Ｉ(θ)の設定方法をより具体的に説明する。
（実施例１）
【００５０】
まず、光拡散板４０のＢＴＤＦｆ(θ，ψ)を測定した。光拡散板４０としては、以下の５種の住友化学株式会社製スミペックス（登録商標）Ｅを使用した。
ＲＭ８７１Ｓ（厚さ２ｍｍ、全光線透過率Ｔｔ＝５３％）
ＲＭ８６１Ｓ（厚さ２ｍｍ、全光線透過率Ｔｔ＝５５％）
ＲＭ８６２Ｓ（厚さ２ｍｍ、全光線透過率Ｔｔ＝６０％）
ＲＭ８６３Ｓ（厚さ２ｍｍ、全光線透過率Ｔｔ＝６５％）
ＲＭ８６４Ｓ（厚さ２ｍｍ、全光線透過率Ｔｔ＝７０％）
測定装置としては、日本電色工業株式会社製ＧＣ５０００Ｌ型変角光度計を用い、透過測定モードを使用した。なお、光源の角度を手動で変更して、光の入射角θを０°から７５°まで５°間隔で設定した。それぞれの入射角θに対して、出射角ψ＝−８５°〜８５°の範囲で測定を実施し、ＢＴＤＦ（ＢＳＤＦ）ｆ(θ，ψ)を取得した。図１２〜図１６に各光拡散板４０のＢＴＤＦｆ(θ，ψ)の測定結果を示す。図１２〜図１６において、四角枠部分、すなわち出射角ψ＝０°の測定結果より、ＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を得た。
【００５１】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例１では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝３．０とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝０．０Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を三角形状とした。
【００５２】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図１７に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図１７に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例２）
【００５３】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００５４】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例２では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝３．０とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝０．５Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を台形状とした。
【００５５】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図１８に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図１８に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例３）
【００５６】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００５７】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例３では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝３．０とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝１．０Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を台形状とした。
【００５８】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図１９に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図１９に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例４）
【００５９】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００６０】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例４では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝３．０とし、輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝１．５Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を四角形状とした。
【００６１】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図２０に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図２０に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例５）
【００６２】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００６３】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例５では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝４．５とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝０．０Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を三角形状とした。
【００６４】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図２１に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図２１に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例６）
【００６５】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００６６】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例６では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝４．５とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝０．７５Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を台形状とした。
【００６７】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図２２に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図２２に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例７）
【００６８】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００６９】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例７では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝４．５とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝１．５Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を台形状とした。
【００７０】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図２３に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図２３に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
（実施例８）
【００７１】
まず、実施例１と同様に、光拡散板４０のＢＴＤＦの正面方向出射強度関数ｆ(θ，０)を実測から求めた。
【００７２】
次に、正面輝度プロファイルｐ(θ)を決めた。実施例８では、光源３１の配置をｌ／Ｄ＝４．５とし、正面輝度プロファイルｐ(θ)における減衰開始位置をｘ１＝２．２５Ｄとした。すなわち、正面輝度プロファイルｐ(θ)を四角形状とした。
【００７３】
次に、求めたｐ(θ)及びｆ(θ，０)を用い、上記（８）式より、各光源３１の配光分布Ｉ(θ)を求めた。図２４に、求めたＩ(θ)をグラフ化する。図２４に示す配光分布Ｉ(θ)を各光源３１に設定することによって、出射角θに依存することなく、面光源装置２０の正面輝度を一定にすることができた。すなわち、光拡散板４０に特殊加工を施すことなく、面光源装置２０の輝度ムラを低減することができた。
【００７４】
なお、図１７〜図２４において、光拡散板ＲＭ８６３Ｓ及びＲＭ８６４Ｓに関して出射角θ＝０°付近Ａで変動が大きい原因は、図１５、１６に示すように、ＲＭ８６３Ｓ及びＲＭ８６４Ｓは透明度が比較的高いことにより、素抜け成分が多いことであると考えられる。これより、透明度が比較的高い光拡散板を用いる場合には、出射角θ＝０°付近Ａの配光分布を細かく調整する必要があると考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１…透過型画像表示装置１、１０…透過型画像表示部、１１…液晶セル、１２，１３…偏光板、２０…面光源装置、３０…光源部、３１…光源、３２…ランプボックス、３３…光反射部材、４０…光拡散板。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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