(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を拡散する拡散部材と、
光を反射する反射部材と、
前記拡散部材と前記反射部材との間に平面的に並べて設けられた複数の光源と、
前記複数の光源と前記反射部材との間に設けられるとともに、前記反射部材との間に空隙を介在させた状態で配置され、前記各光源から出射された光の一部を前記光源の並び方向に導く導光機能を有する光制御部材とを備え、
前記光制御部材は、少なくとも一方の面に断面幾何学形状の連続した凹凸構造部を有し、
前記反射部材で覆われる筐体と、
先端に係止部が設けられたピン部を有し、前記筐体に前記反射部材とともに前記光制御部材を取り付ける固定部材とを備え、
前記反射部材、前記光制御部材及び前記筐体の相対応する部分に複数の箇所にわたって貫通孔を設け、各々の貫通孔に前記光制御部材側から前記固定部材のピン部を差し込んだ状態で、前記係止部を前記筐体の外面に係止させてなる
面光源装置。
【請求項２】
前記光制御部材は、前記反射部材と対向する側の面に前記凹凸構造部を有する
請求項１記載の面光源装置。
【請求項３】
前記凹凸構造部を形成する凸部の頂部を、前記反射部材の反射面に接触させた状態で、前記光制御部材を配置してなる
請求項２記載の面光源装置。
【請求項４】
前記光制御部材は、前記複数の光源と対向する側の面に前記凹凸構造部を有する
請求項１記載の面光源装置。
【請求項５】
前記凹凸構造部を形成する凸部は、前記拡散部材の光出射面に平行な仮想平面と垂直をなす基準軸に対して、それぞれ異なる傾斜角を有する少なくとも２つの斜面を含む断面多角形に形成されている
請求項１記載の面光源装置。
【請求項６】
前記断面多角形が断面三角形であって、少なくとも一部の凸部は、前記２つの斜面で形成される角の二等分線が、前記基準軸に対して傾いている
請求項５記載の面光源装置。
【請求項７】
前記基準軸に対する前記二等分線の傾き角度をθとした場合に、
前記傾き角度θをなす断面三角形の凸部が繰り返し形成されている
請求項６記載の面光源装置。
【請求項８】
前記傾き角度θをなす断面三角形の凸部が、連続的に、又は一個おきに、或いは複数個おきに、繰り返し形成されている
請求項７記載の面光源装置。
【請求項９】
光を拡散する拡散部材と、
光を反射する反射部材と、
前記拡散部材と前記反射部材との間に平面的に並べて設けられた複数の光源と、
前記複数の光源と前記反射部材との間に設けられるとともに、前記反射部材との間に空隙を介在させた状態で配置され、前記各光源から出射された光の一部を前記光源の並び方向に導く導光機能を有する光制御部材とを備え、
前記光制御部材は、少なくとも一方の面に断面幾何学形状の連続した凹凸構造部を有し、
前記凹凸構造部を形成する凸部は、前記拡散部材の光出射面に平行な仮想平面と垂直をなす基準軸に対して、それぞれ異なる傾斜角を有する少なくとも２つの斜面を含む断面三角形に形成され、少なくとも一部の凸部は、前記２つの斜面で形成される角の二等分線が、前記基準軸に対して傾いており、
前記光源の並び方向で隣り合う２つの凸部のうち、一方の凸部の前記二等分線は、前記基準軸から第１の方向に角度θだけ傾いており、他方の凸部の前記二等分線は、前記基準軸から前記第１の方向と反対の第２の方向に前記角度θと同じ角度で傾いている
面光源装置。
【請求項１０】
前記凹凸構造部を形成する凸部は、前記基準軸に平行な軸を中心に線対称な図形で、且つ４つ以上の斜面を含む断面多角形に形成されている
請求項５記載の面光源装置。
【請求項１１】
前記固定部材は、前記光制御部材の厚み寸法よりも大きな段差の段付き部を有し、
前記反射部材及び前記筐体の貫通孔は、前記段付き部の外径よりも小さく、
前記光制御部材の貫通孔は、前記段付きの外径よりも大きい
請求項１記載の面光源装置。
【請求項１２】
前記光制御部材は、前記段付き部の外径よりも大きい第１貫通孔と当該第１貫通孔よりも小さい１個の第２貫通孔とを有し、前記第２貫通孔を取り付けの位置決め孔としてなる
請求項１１記載の面光源装置。
【請求項１３】
光を拡散する拡散部材と、光を反射する反射部材と、前記拡散部材と前記反射部材との間に平面的に並べて設けられた複数の光源と、前記複数の光源と前記反射部材との間に設けられるとともに、前記反射部材との間に空隙を介在させた状態で配置され、前記各光源から出射された光の一部を前記光源の並び方向に導く導光機能を有する光制御部材とを備え、前記光制御部材は、少なくとも一方の面に断面幾何学形状の連続した凹凸構造部を有し、前記反射部材で覆われる筐体と、先端に係止部が設けられたピン部を有し、前記筐体に前記反射部材とともに前記光制御部材を取り付ける固定部材とを備え、前記反射部材、前記光制御部材及び前記筐体の相対応する部分に複数の箇所にわたって貫通孔を設け、各々の貫通孔に前記光制御部材側から前記固定部材のピン部を差し込んだ状態で、前記係止部を前記筐体の外面に係止させてなる面光源装置と、
前記面光源装置から照射される光を選択的に透過させる表示パネルと
を具備する画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射する面光源装置とこれを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の光源を用いて照明を行なう面光源装置がある。面光源装置は、例えば、光源を直接照明として利用し照明機器として使用されたり、光源をバックライト照明として利用しテレビジョン受像器やパーソナルコンピューター等の画像表示装置に使用されたりする。
【０００３】
このような画像表示装置には、例えば、画像を表示する表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置がある。液晶表示装置にあっては、液晶パネルが自発光型のディスプレイではないため、液晶パネルに対して背面側から光を照射する面光源装置が配置されている。この場合、面光源装置は、液晶パネルに背面側から光を照射するバックライト装置として用いられる。
【０００４】
バックライト装置として用いられる面光源装置には、サイドエッジ型と呼ばれるタイプと、直下型と呼ばれるタイプがある。サイドエッジ型の面光源装置は、導光部材を有するとともに、導光部材の側方に光源を配置し、光源から出射された光を導光部材によって所定の方向に導くことにより、表示パネルに向けて光を照射する。直下型の面光源装置は、表示パネルの背面側に光源を配置し、光源から出射された光を表示パネルに向けて照射する。テレビジョン受像器として用いられる液晶表示装置や大型の液晶表示装置では、明るい画像を得る必要性から、面光源装置として、主に、直下型のバックライト装置が用いられている。
【０００５】
液晶表示装置に用いられる面光源装置は、一般に、液晶パネルの背面に対向して配置された拡散部材（拡散板又は拡散シート）と該拡散部材の背面側に配置された反射部材とを備えている。面光源装置においては、例えば、光源として用いられた冷陰極蛍光ランプ等の蛍光ランプが所定の方向に並んだ状態で複数配置され、蛍光ランプと表示パネルの間に拡散部材が配置されている。拡散部材は、蛍光ランプから出射された光を拡散させて表示パネルに光を均一に照射することにより、ユーザーに表示パネルを通して蛍光ランプの外形状が視認されないようにし、蛍光ランプの存在がランプイメージとして認識されないようにする機能を有する。また、拡散部材は、光源から出射された光を液晶パネルに均一に照射し、液晶パネルにおける表示画面の輝度の均一性を確保する機能を有する。
【０００６】
液晶表示装置において、光源から光が出射されると、出射された光は拡散部材によって拡散されて、画像が表示されている液晶パネルに背面側から照射される。このとき、光源からは拡散部材側だけでなく反射部材側にも光が出射される。反射部材側に出射された光は、該反射部材により反射されて拡散部材に入射し、該拡散部材によって拡散されて液晶パネルに照射される。
【０００７】
上記したような液晶表示装置においては、近年、薄型化の要求が非常に高いものとなっている。薄型化を図るための一つの方策としては、光源と拡散部材の距離を短縮する方法がある。しかし、光源と拡散部材の距離を短縮すると、上記したようなランプの存在がランプイメージとして認識されやすくなる。
【０００８】
そこで、例えば下記特許文献１においては、光源と拡散部材の間にプリズムアレイと呼ばれる部材を配置し、光源の直上に照射された光をこの部材によって反射させて光源の直上における輝度を低下させることにより、結果として、ランプイメージの認識を軽減した面光源装置が提案されている。また別のアプローチとして、反射部材と光源との間にレンズの配列構造である光制御部材を配置することで均一性を向上させようとする提案がなされている。具体的には、例えば下記特許文献２において、反射シート上の光制御部材をフレネルレンズ形状とし、光源間に光を集光させることで、ランプイメージの認識を軽減した面光源装置が提案されている。また、これ以外にも、例えば下記特許文献３においては、反射シート上の光制御部材を円形とすることで拡散機能を向上させ、ランプイメージの認識を軽減した面光源装置が提案されている。また、下記特許文献４においては、光源と反射板との間に、線状突起を有するレンズシートを配置した面発光体が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６２８２７号公報
【特許文献２】特開２００７−８０７４７号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０１４１２１２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８３８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された面光源装置では、プリズムアレイの機能により、発光面側に出射する光に指向性が生じる。液晶表示装置として均一な表示を実現するためには、光の指向性を極力小さく抑えることが好ましい。このため、通常は、プリズムアレイと発光面との間に、光の指向性を消失させるために拡散シート等の光学フィルムを複数枚積層する必要がある。しかしながら、この種の光学フィルムは一般に高価であるため、コスト増の要因になる。また、実質的に複数枚の光学フィルムを光が順に通過することになるため、光の利用効率が低下する。
【００１１】
一方、特許文献２に記載された面光源装置では、隣り合うランプの間に光を集光させるための高度な光学設計が要求されるとともに、その光学設計に合わせた高度な組み立て精度が要求される。このため、例えばランプの位置が僅かに変位しただけで、表示上のムラとして認識される問題がある。さらに、フレネルレンズは、各種光学部材の配置等が異なる面光源装置ごとに個別の設計が要求される。このため、量産効果が得られにくく、高価な部品となる問題がある。また、特許文献３に記載された面光源装置では、隣り合うランプの間に光を導くという機能が期待できない。このため、本質的に薄型化が困難である。
【００１２】
本発明は、ランプイメージを顕在化させることなく、面光源装置の薄型化と低コスト化を実現することができる仕組み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】
【００１３】
本発明に係る面光源装置は、光を拡散する拡散部材と、光を反射する反射部材と、前記拡散部材と前記反射部材との間に平面的に並べて設けられた複数の光源と、前記複数の光源と前記反射部材との間に設けられるとともに、前記反射部材との間に空隙を介在させた状態で配置され、前記各光源から出射された光の一部を前記光源の並び方向に導く導光機能を有する光制御部材とを備え、前記光制御部材は、少なくとも一方の面に断面幾何学形状の連続した凹凸構造部を有するものである。
【００１４】
本発明に係る面光源装置においては、平面的に並ぶ各光源から光制御部材に入射した光の一部が、光制御部材による導光作用及び光の角度変調作用により、光源から離れた位置で拡散部材に入射するようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の光源と反射部材との間に光制御部材を挿入し、この光制御部材の少なくとも一面に断面幾何学形状の連続した凹凸構造部を設けることにより、光制御部材に導光機能をもたせ、この導光機能を利用して、複数の光源の間（中間位置）に光を導くことができる。この結果、ランプイメージを顕在化させることなく、光源の数を減らしたり、光源と拡散部材の距離を短縮したりすることができる。このため、面光源装置の薄型化と低コスト化を達成することが可能となる。また、この面光源装置を表示パネルと組み合わせて画像表示装置を構成することにより、画像表示装置の薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００１７】
また、以下に記述する実施の形態においては、本発明に係る画像表示装置を、液晶パネルに画像を表示するテレビジョン受像器（液晶表示装置）に適用する場合と、本発明に係る面光源装置を、このテレビジョン受像器に備えられた面光源装置に適用する場合を想定している。ただし、本発明は、液晶パネルを有するテレビジョン受像器及びこれに備えられた面光源装置に限定されるものではなく、他の各種のテレビジョン受像器、パーソナルコンピューターに用いられる画像表示装置等やこれらに用いられる各種の面光源装置に広く適用することができる。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す分解斜視図であり、図２は当該画像表示装置の構成を示す側面図である。
【００１９】
画像表示装置１は、大きくは、画像を表示する表示パネル２と、表示パネル２に光を照射する面光源装置３とを備えた構成となっている。画像表示装置１が液晶表示装置である場合は、表示パネル２が液晶パネルとなり、面光源装置３がバックライトとなる。
【００２０】
画像表示装置１は、図示しない外筐の内部に所要の各部が配置されて構成されるものである。その場合、外筐は、前後に扁平で、かつ前方に開口された箱状に形成され、該開口を内側から閉塞する位置に、表示パネル２が配置される。表示パネル２は、例えば、透過型のカラー液晶パネルを前後（光入射側と光出射側）から２枚の偏光板で挟み込んだ構成となっている。その場合、表示パネル２は、アクティブマトリックス方式で駆動することによりフルカラー映像を表示するものとなる。
【００２１】
表示パネル２は、面光源装置３から照射される光を、例えばマトリクス状に配置された画素単位で選択的に透過させることにより、画像を表示するものである。表示パネル２には、例えば、その下側に配置された駆動回路部２ａが接続されている。駆動回路部２ａは、表示パネル２の駆動を制御する回路部である。
【００２２】
面光源装置３は、上記外筐の内部に配置されるものである。面光源装置３は、反射部材４と、光制御部材５と、複数の光源６と、拡散部材７とを備えた構成となっている。表示パネル２の有効画面領域から見て、反射部材４、光制御部材５、光源６及び拡散部材７は、後方側（表示パネル２の有効画面領域からみて遠い側）から順に配置されている。表示パネル２の有効画面領域とは、実際にユーザーに対して画像の表示が行なわれる領域をいう。面光源装置３は、拡散部材７を表示パネル２に対向させた状態に配置されている。
【００２３】
反射部材４は、光源６と対向する側の面を反射面４ａとしたもので、側面視翼状に形成されている。反射部材４の反射面４ａは、シート形状をなす拡散部材７と平行に配置されている。反射部材４は、鏡面反射を主体とするものと、拡散反射を主体とするものがあるが、ここでは拡散反射を主体とするものを用いることが望ましい。その理由は、鏡面反射を主体とするものでは、反射光の指向性が強く、表示上のムラとして認識されやすくなるのに対して、拡散反射を主体とするものでは、射光の指向性が弱く、表示上のムラとして認識されにくくなるためである。拡散反射を主体とする反射部材４は、例えばＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)フィルムの内部に多数の気泡を封入することにより得られるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、反射部材４の構成材料に関しては、樹脂であっても金属であってもよい。
【００２４】
光制御部材５は、例えば図示のように平面視矩形の薄板状又はシート状に形成されている。光制御部材５は、反射部材４と光源６との間に配置されている。光制御部材５は、光透過性を有する材料、例えばアクリル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ガラスなどの透明性材料、又はそれらの透明性材料を複数組み合わせて、薄板状又はシート状に積層した構成となっている。
【００２５】
複数の光源６は、拡散部材７と反射部材４の間に平面的に並べて配置されている。各々の光源６は、光制御部材５を介して反射部材４の反射面４ａに対向する状態で配置されている。光源６としては、例えば、棒状をなす冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられている。ただし、光源６は、冷陰極蛍光ランプに限らず、例えば、熱陰極蛍光ランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の他の光源を用いることも可能である。
【００２６】
各々の光源６は、細長い円筒状に形成されている。光源６は、当該光源６の長手方向（伸長方向）が、例えば、表示パネル２の画面の左右方向に沿う向きで配置されている。光源６は、表示パネル２の画面の上下方向に一定の間隔で配置されている。各々の光源６は、長手方向の両端部が、図示しないランプソケットに保持され、そこから給電されて発光する仕組みになっている。
【００２７】
拡散部材７は、表示パネル２に入射する光を均一化するために、当該拡散部材７に入射する光を拡散するものである。拡散部材７は、シート状に形成されている。また、拡散部材７は、反射部材４の反射面４ａと対向する状態で、光源６と表示パネル２との間に配置されている。拡散部材７は、当該拡散部材７に入射された光を拡散し、表示パネル２側へ均質な光を供給する機能を有する。拡散部材７としては、例えば、方向性のない光散乱物質を混入させたものを用いることができる。
【００２８】
ここで、光制御部材５についてさらに詳しく説明する。光制御部材５は、各々の光源６から出射された光の一部を所定の方向に導く導光機能を有している。ここで記述する「所定の方向」とは、前述のように平面的に並んで設けられた複数の光源６の並び方向をいう。光制御部材５の導光機能は、当該光制御部材５に入射した光を、当該光制御部材５内で１回又は複数回にわたって繰り返し反射（全反射）させることにより、発揮されるものである。光制御部材５は、光源６から光制御部材５に照射された光の一部を上記導光機能により光源６の並び方向に導くことにより、当該光源６から入射した光を、当該光の入射位置から光源６の並び方向にずれた位置で、拡散部材７に向けて出射させる。
【００２９】
光制御部材５は、例えば、紫外線を吸収する材料で光制御部材５を形成することにより、耐紫外線機能を有している。光源６から出射される光の成分には紫外線が含まれる。このため、光制御部材５に耐紫外線機能を持たせることにより、光制御部材５の劣化を防止することができる。また、光制御部材５の耐紫外線機能により、画像表示装置１の外部への紫外線の放出を防止することも可能である。
【００３０】
光制御部材５は、光源６及び拡散部材７と対向する側の面（以下、「光源６側」とも記す）が平面に形成され、その反対側となる、反射部材４と対向する側の面（以下、「反射部材４側」とも記す）に凹凸構造部８を有している。凹凸構造部８は、反射部材４の反射面４ａと対向する状態で配置されている。凹凸構造部８は、光源６の並び方向と直交する方向から見た場合の断面が幾何学形状に形成されている。ここでは断面幾何学形状の一例として、凹凸構造部８が断面三角形の連続した凹凸形状に形成されている。この断面三角形をなす凹凸構造部８の各凸部は、実質的にプリズムとして機能する。
【００３１】
凹凸構造部８の凹凸形状は、光源６の並び方向に繰り返し連続して形成されている。また、凹凸構造部８を形成する凹部及び凸部は、光源６の並び方向では互いに隣り合うように配置され、光源６の長手方向にはそれぞれ真っ直ぐに延在した状態で形成されている。このため、凹凸構造部８の凸部及び凹部の延在方向は、光源６の長手方向と平行になっている。
【００３２】
光制御部材５は、反射部材４の反射面４ａと垂直な方向で、反射部材４と隣り合う状態に配置されている。反射部材４と光制御部材５との間には空隙９が介在している。空隙９は、実質的な空気層となるもので、例えば、反射部材４の反射面４ａに凹凸構造部８の凸部の頂部を接触（線接触）させるか、両者を近接して配置することにより、当該凹凸構造部８の凹部に沿って確保されている。この場合、空隙９は、反射部材４の反射面４ａと光制御部材５の凹凸構造部８を形成する凸部の斜面との間に介在したものとなる。ただし、これに限らず、例えば、反射部材４の反射面４ａから光制御部材５の凹凸構造部８を離間させて配置した場合でも、反射部材４と光制御部材５の間に空隙９が介在した状態となる。面光源装置３の薄型化を図る上では、前述したように反射部材４の反射面４ａに凹凸構造部８の凸部（頂部）を突き当てるか、両者を近接した状態に配置する方が好ましい。
【００３３】
凹凸構造部８では、光源６の並び方向に凹部と凸部を隙間なく連続的に並べた形態で、凸部と凹部をそれぞれ０．１ｍｍの間隔で密に配列してある。凹凸構造部８の凸部は断面三角形状をなしており、その突端に位置する頂角の角度は一例として１３０度に設定してある。また、凹凸構造部８の凸部の断面形状は二等辺三角形としている。凹凸構造部８の凸部の頂角は、光源６の間隔や各部材（４，５，６，７）の位置関係などによって適切な角度が異なるため、シミュレーションによって最適な角度に設定することが望ましい。
【００３４】
光制御部材５には、後述するように、各々の光源６から出射された光の一部が入射されるが、光源６の並び方向に連続した凹凸構造部８は、光制御部材５の平面（以下、「基準面」と記す）５ａに対して、各々の光源６からほぼ垂直に入射する光の大部分を透過させる一方、斜め方向から入射する光の一部を反射させることにより、表示上のムラを軽減させる効果を発揮する。ここで記述する「斜め方向」とは、光制御部材５の基準面５ａと垂直をなす軸に対して、斜めの傾き角度をもつ方向をいう。「斜め方向」に関しては、後段でさらに詳しく規定する。
【００３５】
光制御部材５は、反射部材４と光制御部材５の相対位置を一定に保持するために、例えば、接着剤を用いた方法や、螺子等を用いた方法で固定されている。光制御部材５は、例えば、表示パネル２の有効画面領域から外れた光制御部材５の外周部を、上記方法で反射部材４に固定すればよい。これにより、光制御部材５が反射部材４から離れて自由に遊離することを防止することができる。光制御部材５の固定方法は、上記方法に限らず、設計自由の範囲である。
【００３６】
拡散部材７は、光制御部材６から出射される光の指向性を解消すると同時に、ランプイメージを消失させるために、十分な拡散性をもつ必要がある。また、拡散部材７には、各々の光源６から出射された光の利用効率を高めるため、光の吸収率が低いことが要求される。このような特性を確保するために、拡散部材７は、基材となる材質中に屈折率の異なる透明微粒子が混入されることにより形成されている。基材としては、例えば、ポリスチレンが用いられる。透明微粒子としては、例えば、シリコン又はアクリルが用いられる。
【００３７】
なお、拡散部材７の出射面側には、所望の光学特性となるよう任意の光学部品を設置するなどして、所望の光学特性を得ることも可能である。例えば透明なＰＥＴ等の基材上にビーズを散布して固着し、ビーズの曲面によるレンズ効果を期待する光学部品や、正面方向の輝度を向上させるために微細なプリズムを配列したシート、偏光反射シート等を利用することが可能である。
【００３８】
上記構成からなる画像表示装置１においては、図３に示すように、面光源装置３の各々の光源６から出射された光が、拡散部材７に直接入射する光１１と、光制御部材５に直接入射する光１２に大別される。このうち、光源６から拡散部材７に直接入射する光１１は、拡散部材７で拡散された状態で、表示パネル２に入射される。また、光源６から光制御部材５に直接入射する光１２は、以下に述べる光制御部材５の導光機能により、複数の光源６を並べた仮想平面内で光束量を均一化した状態で拡散部材７に入射する。
【００３９】
まず、光源６から光制御部材５に直接入射する光１２は、当該光制御部材５を透過して反射部材４側に抜ける光１２-1，１２-2と、当該光制御部材５の内部で反射してから拡散部材７側に抜ける光１２-3に大別される。このうち、光制御部材５の基準面５ａに対して光源６から垂直又はそれに近い角度で入射する光１２-1は、その大部分が光制御部材５を透過して反射部材４側に抜ける。こうして反射部材４側に抜けた光１２-1は、反射部材４の反射面４ａで拡散反射された後、再び光制御部材５に入射する。その際、光源６の直下から真上に進行する光に関しては、凹凸構造部８の凸部の斜面によって進行角度が変調され、僅かに光源６から離れた位置で拡散部材７に到達する。
【００４０】
一方、光制御部材５の基準面５ａに対して「斜め方向」から入射する光１２-2，１２-3のうち、一部の光１２-2は、上記の光１２-1と同様に、光制御部材５を透過して反射部材４側に抜ける。また、「斜め方向」から入射する残りの一部の光１２-3は、光制御部材５の内部で、図示のように断面三角形状をなす凸部の斜面での全反射と基準面５ａでの全反射を何度か繰り返した後、基準面５側から抜けて拡散部材７に到達する。また、これ以外にも、基準面５ａから斜めに入射した光は、凸部の斜面で全反射した後、基準面５ａから抜けて拡散部材７に到達する場合や、基準面５ａで再び全反射した後、凸部の斜面で全反射して基準面５ａから抜けて拡散部材７に到達する場合がある。いずれの場合にも、反射部材４と光制御部材５との間に介在する空隙９は、凹凸構造部８の凸部の斜面（すなわち、光制御部材５と空隙９の界面）で光を全反射させるために必要な要素となる。また、「斜め方向」とは、光制御部材５の基準面５ａに入射した光の一部が、凹凸構造部８の凸部の斜面で全反射する条件を満たす方向をいう。
【００４１】
上述のように光制御部材５の内部で全反射する光１２-3は、当該光制御部材５の内部を光源６の並び方向に導かれることにより、最初に基準面５ａに入射した位置から距離Ｌだけ光源６から離れた位置で、基準面５ａから拡散部材７に向けて斜めに出射される。この場合は、光源６から光制御部材５に入射した光が、当該光制御部材５の内部で距離Ｌだけ光源６の並び方向に導光されることになる。このため、光源６から出射された光を、光源６から離れた位置に導くことができる。これにより、拡散部材７から表示パネル２へ向けて照射される光の光束量を均一化することができる。光束量の均一化とは、拡散部材７の出射面の全面から光束量の均一な光が出射されることをいう。
【００４２】
これらの現象についてシミュレーションを行なった結果を図４に示す。本シミュレーションの計算結果は、光制御部材５を経由した光が拡散部材７に到達した際の、拡散部材７の光入射面での照度分布を表すもので、図中の横軸が光源６からの距離を示し、縦軸が拡散部材７の光入射面での相対照度を示している。また、本シミュレーションにおいては、図５に示すように、光源６とは反対側（下向き）の面を凹凸構造部８とした光制御部材５を、光源６と反射部材４との間に配置し、光源６の並び方向における光源６の中心間距離を４６ｍｍとした。また、面光源装置３の厚み方向において、光源６の中心から拡散部材７の光入射面までの距離を２２ｍｍ、光源６の中心から反射部材４の反射面４ａまでの距離を７ｍｍとした。
【００４３】
図４のシミュレーション結果から分かるように、光制御部材５を透過して反射部材４側に抜けた光１２−１，１２-2に関しては、光源６から±１０ｍｍの範囲で相対照度が０．６５程度の最大値となっている。これに対して、光制御部材５の内部で反射を繰り返した光１２-3に関しては、光源６の位置で相対照度が０．０５程度と大きく低下し、光源６から±２０ｍｍほど離れた位置では相対照度が０．３５程度の最大値となっている。その結果、上述した光１２-1，１２-2，１２-3を合計したものでは、光源６の位置で相対照度が０．７弱となっており、光源６から±２０ｍｍほど離れた位置では相対照度が０．９弱の最大値となっている。
【００４４】
以上のことから、光源６と反射部材４との間に光制御部材５を配置することにより、並び方向で隣り合う光源６の間で相対照度を高めることができる。このため、面光源装置３を用いた表示パネル２の表示品位を向上させ、ひいては面光源装置３の薄型化や光源数の削減に寄与することができる。
【００４５】
上記第１の実施の形態においては、凹凸構造部８の凸部の断面形状を二等辺三角形としたが、これに限らず、三角形を構成する２辺の長さが異なる三角形であってもよい。また、光制御部材５の凹凸構造部８に関しては、図６に示すように、複数の直線と曲線の組み合わせで凹凸構造部８を形成したものでも、図７に示すように、円錐曲線の一部で凹凸構造部８を形成したものでもよい。図７には、光制御部材５に斜めに入射した光の進行状態を矢印で示している。
【００４６】
凹凸構造部８の断面形状は、光制御部材５の全面にわたって同じ形状とする必要はなく、光制御部材５の面内に複数の断面形状を混在させてもよい。また、凹凸構造部８の断面形状で、隣り合う凸部と凹部の間、又は隣り合う凸部と凸部の間に、設計に応じて、上記基準面５ａと平行な平坦な面を介在させてもよい。また、凹凸の間隔も固定ではなく設計に応じて変化させてもよい。
【００４７】
上記第１の実施の形態においては、光制御部材５の両面のうち、反射部材４に対向する側の面だけに凹凸構造部８を設けるものとしたが、これと反対に、図８に示すように、光源６と対向する側の面だけに凹凸構造部８を設け、反射部材４と対向する側の面を基準面（平面）５ａとしてもよい。
【００４８】
また、光制御部材５の光源６側に凹凸構造部８を設けた場合は、反射部材４の反射面４ａから離間させて光制御部材５を配置することで、その離間寸法だけ両者の間に空隙が介在することになる。これに対して、上記第１の実施の形態のように、光制御部材５の反射部材４側に凹凸構造部８を設けた場合は、凹凸構造部８の凸部の頂部を反射部材４に接触（線接触）させて配置しても、反射部材４と光制御部材５との間に空隙９が介在した状態となる。このため、面光源装置３の薄型化を図るうえでも、光制御部材５の反射部材４側に凹凸構造部８を設けることが好ましい。また、凹凸構造部８を光制御部材５の光源６側に設けた場合は、光制御部材５の表面と反射部材４の光学的密着を避け、空隙を確保する必要がある。このため、反射部材４の反射面４ａ及び光制御部材５の基準面５ａのいずれか一方を粗面とすることが望ましい。光制御部材５の基準面５ａを粗面とする場合は、反射光が不要に散乱するとともに、全反射条件が崩れる場合がある。このため、反射部材４の反射面４ａを粗面とすることが望ましい。粗面化する手段としては、例えば表面に微粒子を散布する方法、微粒子を混入させた薄膜を設置する方法、サンドブラスト等で粗面化する方法などが考えられるが、光学的密着を防ぐことが目的であり、これに拘らない。
【００４９】
また、凹凸構造部８をいずれの面に設けるかによって、凹凸構造部８の最適設計を行なうことが望ましい。例えば、反射部材４側に凹凸構造部８を設ける場合と、光源６側に凹凸構造部８を設ける場合とでは、後者の方が、凹凸構造部８の凸部の頂角を大きく設定することが好適である。例えば、反射部材４側に凹凸構造部８を設ける場合の凸部の頂角を１３０度とすると、光源６側に凹凸構造部８を設ける場合の凸部の頂角は、１３０度よりも大きい角度、例えば１５５度に設定することが好適である。これらの諸変数は設計、製造に応じて適宜選択可能である。また、凹凸構造部８に関しては、反射部材４側と光源６側の両方（光制御部材５の両面）に設けてもよい。
【００５０】
また、凹凸構造部８の凸部の断面形状に関しては、例えば図９に示すように、頂角の異なる２種類（又は３種類以上）の三角形を並べた形態で形成してもよいし、図１０に示すように、曲面により略三角形を形成した形態（凹凸をなす三角形の各頂点を円弧で結んだ形態）で形成してもよい。また、図１１（Ａ）に示すように、放物線、楕円の一部により、凸部の断面形状を形成した形態でもよいし、図１１（Ｂ）に示すように、半円により、凸部の断面形状を形成した形態でもよい。
【００５１】
光制御部材５の内部で反射を繰り返す光は、ほぼ鏡面反射に近い指向性を有し、この指向性は通常、面光源装置３としては望ましいものではない。このため、光制御部材５には何らかの光散乱手段を付加してもよい。光散乱手段としては、例えば、光制御部材５の基準面５ａに、サンドブラスト処理を施したり微小なビーズを固着させたりすることにより、散乱機能を発現させてもよい。また、光制御部材５の内部に光散乱物質を混入させてもよい。こうして光制御部材５に光散乱手段を付加した場合は、凹凸構造部８による導光機能は減少するものの、光散乱手段による表示品位の向上が期待できる。
【００５２】
図１２及び図１３は本発明の第１の実施の形態の応用例を説明する図である。図１２に示す応用例では、面光源装置の構成として、平板状をなす拡散部材７の一方の面に、プリズムとして機能する凹凸構造部７ａを設け、この拡散部材７との組み合わせで、光源６と反射部材４との間に光制御部材５を設けた構成を採用している。また、図１３に示す応用例では、光源６と拡散部材７との間に、プリズムとして機能する凹凸構造部１０ａを有するプリズムシート１０を設け、このプリズムシート１０との組み合わせで、光源６と反射部材４との間に光制御部材５を設けた構成を採用している。
【００５３】
図１４は面光源装置の輝度分布をシミュレーションした結果を示す図であり、縦軸が輝度、横軸が光源の並び方向の位置を示している。ここでは、４つの光源が一定の間隔で並んだ場合のシミュレーション結果を示している。
【００５４】
図において、点線は、光制御部材５とプリズムシート１０が共に無しで、凹凸構造部７ａを有しない拡散部材７を設けた場合の輝度分布を示している。一点鎖線は、光制御部材５が無しで、プリズムシート１０が設けられた場合、又は凹凸構造部７ａを有する拡散部材７を設けた場合の輝度分布を示している。実線は、光制御部材５が有りで、プリズムシート１０が設けられた場合、又は凹凸構造部７ａを有する拡散部材７を設けた場合の輝度分布を示している。このシミュレーション結果から分かるように、拡散部材７に凹凸構造部７ａを設けた場合や、光源６と拡散部材７との間にプリズムシート１０を設けた場合は、輝度の変化をある程度抑えることができる。ただし、光源６の位置に現れる輝度の最大値と、並び方向で隣り合う２つの光源６の間に現れる輝度の最小値との差は、依然としてはっきりとしている。これに対して、光制御部材５を設けた場合は、そうした輝度差が解消されて、輝度分布と光源位置との相関度が低くなっている。このため、各々の光源６がランプイメージとして認識されにくくなり、装置の薄型化を図ることができる。
【００５５】
図１５は本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す分解斜視図であり、図１６は当該画像表示装置の構成を示す側面図である。第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と比較して、特に、光制御部材５の凹凸構造部８が異なるものとなっている。ここでは一例として、光源６と対向する側の面に凹凸構造部８を有する光制御部材５を示している。
【００５６】
図１７は本発明の第２の実施の形態で採用した光制御部材６の凹凸構造部８の一部を拡大した側断面図である。図示のように、凹凸構造部８の凸部の断面形状は三角形になっている。また、凹凸構造部８の凸部と凹部は、基準軸１３に対して、それぞれ異なる傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４を有する第１の斜面１４ａと、第２の斜面１４ｂと、第３の斜面１４ｃと、第４の斜面１４ｄをもって形成されている。第１の斜面１４ａは、基準軸１３に対して角度θ１で傾斜し、第２の斜面１４ｂは、基準軸１３に対して角度θ２で傾斜している。また、第３の斜面１４ｃは基準軸１３に対して角度θ３で傾斜し、第４の斜面１４ｄは基準軸１３に対して角度θ４で傾斜している。本書で記述する「基準軸」とは、拡散部材１７の光出射面に平行な仮想平面と垂直をなす軸をいう。
【００５７】
上記４つの斜面１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、上述した光源６の並び方向（図１７の左右方向）に、一定の順序（・・・１４ｃ→１４ｄ→１４ａ→１４ｂ→１４ｃ→１４ｄ→１４ａ→１４ｂ・・・）の繰り返しで連続的に形成されている。このうち、光源６の並び方向で隣り合う第１の斜面１４ａと第２の斜面１４ｂは、断面三角形をなす１つの凸部８ａを形成しており、第３の斜面１４ｃと第４の斜面１４ｄも、断面三角形をなす１つの凸部８ｂを形成している。そして、光源６の並び方向には、第１の斜面１４ａと第２の斜面１４ｂを含む断面三角形の凸部８ａと、第３の斜面１４ｃと第４の斜面１４ｄを含む断面三角形の凸部８ｂとが、例えば０．１ｍｍの間隔で、交互に繰り返し並んだ状態で、凹凸構造部８が形成されている。基準軸１３に対して傾き角度をもつ断面三角形の凸部８ａ，８ｂに関しては、凹凸構造部８のすべての凸部に適用してもよいし、一部の凸部に適用してもよい。またここでは、一例として、基準軸１３に対して傾き角度をもつ断面三角形の凸部８ａ，８ｂを、光源６の並び方向に、連続的に繰り返し形成している。ただし、これに限らず、例えば、図示はしなが、基準軸１３に対して傾きのない断面三角形の凸部を間に挟む形態で、凸部８ａ，８ｂを一個おきに、又は複数個おきに、繰り返し形成してもよい。
【００５８】
第１の斜面１４ａの傾斜角θ１と第４の斜面１４ｄの傾斜角θ４は、同じ角度（θ１＝θ４）となっている。ただし、基準軸１３に対して、第１の斜面１４ａが傾斜する方向と第４の斜面１４ｄが傾斜する方向は、反対になっている。具体的には、第１の斜面１４ａは基準軸１３から図の時計回り方向に角度θ１で傾斜し、第４の斜面１４ｄは基準軸１３から図の反時計回り方向に角度θ４で傾斜している。
【００５９】
第２の斜面１４ｂの傾斜角θ２と第３の斜面１４ｃの傾斜角θ３は、同じ角度（θ２＝θ３）となっている。ただし、基準軸１３に対して、第２の斜面１４ｂが傾斜する方向と第３の斜面１４ｃが傾斜する方向は、反対になっている。具体的には、第２の斜面１４ｂは基準軸１３から図の反時計回り方向に角度θ２で傾斜し、第３の斜面１４ｃは基準軸１３から図の時計回り方向に角度θ３で傾斜している。
【００６０】
第１の斜面１４ａ及び第４の斜面１４ｄの傾斜角θ１，θ４は、第２の斜面１４ｂ及び第３の斜面１４ｃの傾斜角θ２，θ３よりも大きい角度に設定されている。また、第１の斜面１４ａと第２の斜面１４ｂとによって形成される角の角度と、第３の斜面１４ｃと第４の斜面１４ｄとによって形成される角の角度は、それぞれ同じ角度（図例では、ほぼ９０度）に設定されている。
【００６１】
また、第１の斜面１４ａと第２の斜面１４ｂとによって形成される角の二等分線１５ａは、基準軸１３に対して角度θ５だけ傾いており、第３の斜面１４ｃと第４の斜面１４ｄとによって形成される角の二等分線１５ｂは、基準軸１３に対して角度θ６だけ傾いている。角度θ５，θ６は互いに同じ角度に設定されている。このため、傾き角度θ５をなす断面三角形の凸部８ａと、それと同じ傾き角度θ６をなす断面三角形の凸部８ｂが、前述のとおり光源６の並び方向に交互に並んで形成されている。ただし、一方の角の二等分線１５ａは、基準軸１３に対して、図の時計回り方向に角度θ５で傾いており、他方の角度の二等分線１５ｂは、基準軸１３に対して、図の反時計回り方向に角度θ６で傾いている。二等分線１５ａ，１５ｂの傾き角度θ５，θ６は、０度よりも大で、且つ９０度よりも小という条件（角度範囲）のもとで、光源６の配置などの諸条件に応じた最適値、例えば、５度以下の値、さらに詳しくは、例えば２度以上、３度以下の値に設定される。
【００６２】
また、第１の斜面１４ａと第４の斜面１４ｄとがなす断面Ｖ字形のへこみ部分と、第２の斜面１４ｂと第３の斜面１４ｃとがなす断面Ｖ字形のへこみ部分は、それぞれ凹凸構造部８の凹部に相当するものとなっている。そして、凹凸構造部８の凹部の谷（一番へこんだ所）の部分を通る基準軸を仮想的に考えた場合に、それぞれ断面三角形をなす凸部８ａ，８ｂは、当該仮想基準軸を対称軸として線対称な位置関係に形成されている。
【００６３】
図１８は本発明の第２の実施の形態に係る光制御部材の機能を説明する図である。図示のように、面光源装置３の光源６から出射された光は、拡散部材７に直接入射する光１６と、光制御部材５に直接入射する光１７に大別される。このうち、光源６から拡散部材７に直接入射する光１６は、拡散部材７で拡散された状態で、表示パネル２に入射される。また、光源６から光制御部材５に直接入射する光１７-1，１７-2は、以下に述べる光制御部材５の導光機能により、複数の光源６を並べた仮想平面内で光束量を均一化した状態で拡散部材７に入射する。
【００６４】
まず、光源６から光制御部材５に直接入射する光１７-1，１７-2は、例えば、当該光制御部材５の第１の斜面１４ａから入射して、当該光制御部材５の内部に進入する。こうして光制御部材５内に進入した光１７-1，１７-2は、光制御部材５の基準面５ａで全反射する。そして、全反射した光１７-1，１７-2のうち、一方の光１７-1が第２の斜面１４ｂから光制御部材５の外部に出射され、他方の光１７-2が第４の斜面１４ｄから光制御部材５の外部に出射される。つまり、光制御部材５に対して、同じ第１の斜面１４ａから入射した光１７-1，１７-2は、基準面５ａで全反射された後、互いに異なる斜面１４ｂ，１４ｄから出射される。これにより、光１７-1，１７-2は、出射界面での光の屈折現象（屈折率の違い）などにより、互いに分割されたかたちで、拡散部材７に向けて出射される。この点は、別の光源６から出射された光についても同様である。
【００６５】
これに対して、例えば図１９に示すように、凹凸構造部８の凸部の断面形状がすべて同一の二等辺三角形に形成されたものでは、各々の光源６から出射された光が、拡散部材７に直接入射する光２１と、光制御部材５に直接入射する光２２に大別される。このうち、光源６から拡散部材７に直接入射する光２１は、拡散部材７で拡散された状態で、表示パネル２に入射される。また、光源６から光制御部材５に直接入射する光２２は、当該光制御部材５の一つの斜面２３ａから入射して、当該光制御部材５の内部に進入する。こうして光制御部材５内に進入した光２２は、光制御部材５の基準面５ａで全反射する。そして、全反射した光２２は、光制御部材５の他（入射時とは別）の斜面２３ｂから、光制御部材５の外部に出射される。このように光制御部材５は全反射現象を利用して光の進行方向を変える。このため、光制御部材５で導光された光は、鏡面反射的に反射されて、光源６とは別の位置で拡散部材７に入射することになる。
【００６６】
図２０は図１９に示す光制御部材５を用いて拡散部材７の光出射面から取り出される光の輝度分布を示す図である。各々の光源６から拡散部材７に直接入射する光２１，２１は、それぞれに対応する光源６の位置に相当する場所に輝度ピークＰ21，Ｐ21を出現させる。また、光制御部材５によって鏡面反射的に反射された光２２，２２は、それぞれ２つの光源６の間に、２つの輝度ピークＰ22，Ｐ22を出現させる。したがって、図１９に示す光制御部材５を用いた場合は、隣り合う光源６の間に、輝度ピークを２つ持つことになる。この現象は、反射部材４と対向する側の面に凹凸構造部８を設けた場合も同様に起こる。光源間の距離が比較的近い場合や装置全体の厚みが厚い場合などは、４つの輝度ピークが相互に接近又は広がるため、それらが混ざり合うことで、比較的均一な表示品位を得ることが可能である。一方、光源間の距離が長い場合や装置全体の厚みが薄い場合などは、４つの輝度ピークが分離するために、それらが混ざり合わずに、ランプイメージとして認識されやすくなる。
【００６７】
図２１は図１７及び図１８に示す光制御部材５を用いて拡散部材７の光出射面から取り出される光の輝度分布を示す図である。この場合、光源６から拡散部材７に直接入射する光１６によって、光源６の位置に相当する場所に輝度ピークＰ16，Ｐ16が現れる点は共通している。ただし、光源６から光制御部材５に直接入射する光１７−１，１７-2に関しては、光制御部材５から２つに分離して拡散部材７へと入射される。このため、隣り合う２つの光源の間には、一方の光源から入射した光を光制御部材５の導光機能で分割して出射することによる輝度ピークＰ17-1，Ｐ17-2と、他方の光源から入射した光を光制御部材５の導光機能で分割して出射することによる輝度ピークＰ17-1，Ｐ17-2が現れる。つまり、隣り合う２つの光源の間に、４つの輝度ピークを出現させることができる。したがって、光源間の距離が離れている場合や装置全体の厚みが薄い場合であっても、数多くの輝度ピークを混ぜ合わせることができる。その結果、特に、薄型の画像表示装置で、輝度の均一性を向上させることができる。
【００６８】
図２２は本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の他の構成を示す側面図である。図示した画像表示装置においては、反射部材４と対向する側の面に上記図１７と同様の凹凸構造部８を有する光制御部材５を備えた構成となっている。かかる構成を採用した場合も、隣り合う２つの光源の間に、４つの輝度ピークを出現させることができる。
【００６９】
図２３に示す画像表示装置の構成例では、反射部材４と対向する側の面と光源６と対向する側の面の両方、つまり両面に、上記図１７と同様の凹凸構造部８を有する光制御部材５を備えた構成となっている。かかる構成を採用した場合は、光源６から出射された光が、拡散部材７に直接入射する光２４と、光制御部材５に直接入射する光２５-1，２５-2に大別される。このうち、光源６から拡散部材７に直接入射する光２４は、拡散部材７で拡散された状態で、表示パネル２に入射される。一方、光源６から光制御部材５に直接入射する光２５-1，２５-2は、当該光制御部材５の上側の斜面２６ａから入射して、当該光制御部材５の内部に進入する。こうして光制御部材５内に進入した光２５-1，２５-2は、光制御部材５の下側の斜面２６ｂ，２６ｃでそれぞれ全反射する。そして、斜面２６ｂで全反射した光２５-1は、上側の斜面２６ｄから光制御部材５の外部に出射され、斜面２６ｃで全反射した光２５-2は、上側の斜面２６ｅから光制御部材５の外部に出射される。つまり、光制御部材５に対して、同じ斜面２６ａから入射した光２５-1，２５-2が、互いに異なる斜面２６ｂ，２６ｃで全反射した後、互いに異なる斜面２６ｄ，２６ｅから出射される。これにより、光２５-1，２５-2は、互いに分割されたかたちで、拡散部材７に向けて出射される。このため、上記同様に、隣り合う２つの光源の間に、４つの輝度ピークを出現させ、輝度の均一化を図ることができる。
【００７０】
図２４に示す画像表示装置の構成例では、光源６と対向する側の面に凹凸構造部８を有する光制御部材５に関して、凹凸構造部８の凸部２８が、４つの斜面２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを含む断面五角形に形成されている。この凸部２８は、光源６の並び方向（図の左右方向）に対して、隙間なく連続的に繰り返し並んだかたちで形成されている。また、斜面２７ａと斜面２７ｂとによって形成される角（凸部の頂部）を通る基準軸を仮想的に考えた場合に、各々の凸部２９は、当該仮想基準軸を対称軸（中心）として線対称な図形に形成されている。かかる構成を採用した場合は、光源６から出射された光が、拡散部材７に直接入射する光３１と、光制御部材５に直接入射する光３２-1，３２-2に大別される。このうち、光源６から拡散部材７に直接入射する光３１は、拡散部材７で拡散された状態で、表示パネル２に入射される。一方、光源６から光制御部材５に直接入射する光３２-1，３２-2は、凸部２８の斜面２７ｂから入射して、光制御部材５の内部に進入する。こうして光制御部材５内に進入した光３２-1，３２-2は、光制御部材５の基準面５ａで全反射する。そして、全反射した光３２-1，３２-2は、それぞれ斜面２７ｃと斜面２７ｄから光制御部材５の外部に出射される。つまり、光制御部材５に対して、同じ斜面２７ａから入射した光３２-1，３２-2は、基準面５ａで全反射された後、互いに異なる斜面２７ｃ，２７ｄから出射される。これにより、光３２-1，３２-2は、互いに分割されたかたちで、拡散部材７に向けて出射される。このため、上記同様に、隣り合う２つの光源の間に、４つの輝度ピークを出現させ、輝度の均一化を図ることができる。
【００７１】
また、凹凸構造部８の凸部を形成する斜面の種類を増やし、その断面形状を多角形とした場合は、斜面の種類だけ光制御部材５から拡散部材７へと出射する光を分割することができる。このため、光源間の輝度ピークの数を増やし、それらを混ぜることで、輝度均一性を向上させることができる。ただし、凹凸構造部８の凸部の断面形状を多角形とする場合に、その断面形状が半円形や楕円などに近づくと、光源間に現れる輝度ピークが小さくなる。このため、光制御部材５の最適化が必要になるが、それは設計自由の範囲である。
【００７２】
図２５は本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の第１構成例を示す分解斜視図である。この第３の実施の形態においては、特に、面光源装置３の構成として、反射部材４と光制御部材５を、複数（図では便宜上、２つだけ表示）の固定部材４０を用いて、筐体４１に固定した構成となっている。図２６は第１構成例における固定部材４０の構造を示す斜視図である。また、図２７は第１構成例における固定部材４０の取り付け状態を示す側断面図である。
【００７３】
固定部材４０は、例えば、白色の樹脂材料を成型することによって得られるものである。材質としては、例えば、ポリカーボネイト中に白色顔料を混入したものなどを用いることができる。ただし、これ以外の樹脂材料を用いてよい。固定部材４０は、大きくは、基部４２と、支柱部４３と、２つの光源固定部４４と、２つのピン部４５と、２つの拡縮部（係止部）４６とを一体に有した構造になっている。基部４２は、略円形に膨出した２つの蓋部４２ａを有する、平面視めがね形状の平板状に形成されている。支柱部４３は、基部４２の長手方向の中心部に、当該基部４２の一方の面から垂直に起立した状態で設けられている。支柱部４３の外径は、先端にいくにしたがって徐々に小さくなっている。
【００７４】
２つの光源固定部４４は、基部４２の長手方向で、支柱部４３の両側に設けられている。各々の光源固定部４４は、円筒形状をなす光源６の外径に対応した寸法で略Ｃ字形に形成されている。光源固定部４４のＣ字部分の内側には、３箇所にわたって小さな突起が設けられている。２つのピン部４５は、基部４２の他方の面から、支柱部４３とは反対方向に垂直に起立した状態で設けられている。また、２つのピン部４５は、それぞれに対応する蓋部４２ａの中心から突出する状態で設けられている。２つの拡縮部４６は、それぞれに対応するピン部４５の先端部に設けられている。拡縮部４６は、その外径が拡大縮小する方向に弾性（撓み）変形するようになっている。拡縮部４６の外径は、ピン部４５の外径よりも大きく設定されている。
【００７５】
筐体４１は、反射部材４や光制御部材５、光源６などを内包するように設けられるものである。筐体４１は、側面視翼状に形成されており、当該翼形状にならって反射部材４が成形されている。このため、筐体４１の内側の面は、反射部材４で覆われている。筐体４１は、面光源装置３の強度を保持する部材となることから、強度が高く、且つ光源６の発生する熱を効率良く外部に逃がす目的で、例えば、金属の薄板をプレス加工することにより得られるものである。ただし、これに限らず、筐体４１は樹脂製であってもよい。
【００７６】
筐体４１とその上に積層されるシート状の反射部材４と、さらにその上に積層されるシート状の光制御部材５には、それぞれに相対応する部分に複数の箇所（図例では便宜上、２箇所だけ表示）にわたって、一対の貫通孔５１，５２，５３が設けられている。ここで記述する「相対応する部分」とは、筐体４１と反射部材４と光制御部材５を積層したときに、貫通孔同士が同心円状に重なり合って配置される部分をいう。筐体４１の貫通孔５１は、反射部材４の貫通孔５２よりも孔径が小さく設定され、光制御部材５の貫通孔５３は、反射部材４の貫通孔５２と同じ孔径に設定されている。また、筐体４１の貫通孔５１の孔径は、上記固定部材４０のピン部４５の外径よりも大きく、かつ拡縮部４６の外径よりも小さい寸法に設定されている。
【００７７】
実際に固定部材４０を用いて反射部材４と光制御部材５を筐体４１に固定する場合は、まず、筐体４１の形状に沿わせて反射部材４を重ね合わせる。このとき、貫通孔５１，５２が同心円状に配置されるように、反射部材４と筐体４１の位置を合わせる。次に、反射部材４の上に光制御部材５を重ね合わせる。この場合も、貫通孔５１，５２，５３が同心円状に配置されるように、固定部材４０と反射部材４に対して光制御部材５の位置を合わせる。こうした状態のもとで、固定部材４０に設けられたピン部４５とその先端の拡縮部４６を、光制御部材５側から貫通孔５１，５２，５３に差し込む（圧入する）。すると、拡縮部４６の外径が弾性変形によって一旦縮小し、この状態で拡縮部４６が貫通孔５１，５２，５３を通って筐体４１の外面側に突出する。そして、固定部材４０の基部４２を光制御部材５に強く押し込むようにすると、拡縮部４６が貫通孔５１，５２，５３を完全に通り抜け、その瞬間に弾性変形の開放に伴って拡縮部４６の外径が元の寸法まで拡大する。したがって、固定部材４０の拡縮部４６は筐体４１の外面に係止された状態となる。つまり、拡縮部４６が「返し」の部分となって、筐体４１の外面に引っ掛かった状態となる。よって、固定部材４０のピン部４５の抜けが確実に阻止される。
【００７８】
また、積層構造をなす光制御部材５、反射部材４及び筐体４１は、固定部材４０の基部４２と拡縮部４６との間に挟み込まれた状態となる。したがって、光制御部材５、反射部材４及び筐体４１を合わせた合計厚み寸法が、基部４２と拡縮部４６の離間寸法Ｌａよりも僅かに大きくなるように、各々の部材の寸法を設定しておけば、上記の押し込み力によって基部４２が光制御部材５に食い込んだ状態となる。このため、光制御部材５、反射部材４及び筐体４１は、固定部材４０を装着した箇所で、互いに一体的に固定される。ただし、固定部材４０が装着されていない箇所では、反射部材４と光制御部材５との間に僅かな空隙（薄い空気層）が介在した状態となる。
【００７９】
このようにして固定部材４０を装着した後は、光源固定部４４に光源６を取り付ける。光源６の取り付けは、固定部材４０の装着前に行なってもよい。次に、光源６の上方空間を遮蔽するかたちで、拡散部材７を取り付ける。このとき、拡散部材７の下面に支柱部４３の先端部が突き当たることで、拡散部材７が支持されるとともに、面光源装置３の厚み方向で各々の部材（４，５，４１，７）の位置関係が規定される。また、拡散部材７は、その長辺部を筐体４１の受け部分４１ａに載せるかたちで取り付けられる。また、筐体４１の受け部分４１ａには、反射部材４を介して拡散部材７が載せられる。
【００８０】
本発明の第３の実施の形態においては、固定部材４０を用いて、反射部材４や筐体４１と一体に光制御部材５を固定することができる。また、固定部材４０の基部４２が光制御部材５に食い込んだ状態で、拡縮部４６が筐体４１の外面に係止されるため、スピーカー等の振動の影響で固定部材４０が共振したり、異音が発生したりすることがない。また、筐体４１、反射部材４及び光制御部材５に設けられた貫通孔５１，５２，５３は、蓋部４２ａによって完全に塞がれる。このため、貫通孔５１，５２，５３を通して面光源装置３の内部に異物が入り込むことを防止することができる。また、光制御部材５の凹凸構造部８が押しつぶされるくらいまで基部４２を光制御部材５に食い込ませた場合は、外気の侵入をも防止することができる。
【００８１】
図２８は本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の第２構成例を示す分解斜視図である。また、図２９は第２構成例における固定部材４０の構造を示す斜視図であり、図３０は第２構成例における固定部材４０の取り付け状態を示す側断面図である。
【００８２】
第２構成例においては、反射部材４の貫通孔５２が筐体４１の貫通孔５１よりも大きい寸法に設定されるとともに、光制御部材５の貫通孔５３が反射部材４の貫通孔５２よりも大きい寸法に設定されている。また、固定部材４０には、ピン部４５が突出する側に、段付き部４７が設けられている。段付き部４７は、蓋部４２ａ及びピン部４５と同心円状の円形をもって基部４２の下面から、２箇所にわたって部分的に突出する状態で形成されている。段付き部４７の外径は、光制御部材５の貫通孔５３よりも小さく、かつ反射部材４の貫通孔５２よりも大きい寸法に設定されている。段付き部４７の外径と光制御部材５の貫通孔５３の孔径の寸法差は、例えば０．２ｍｍ以上に設定することが望ましい。
【００８３】
基部４２の下面を基準とした段付き部４７の段差は、光制御部材５の厚み寸法よりも大きな寸法（例えば、５０μｍ以上大きい寸法）に設定されている。光制御部材５の厚み寸法は、凹凸構造部８が光制御部材５の片面に形成されている場合は、基準面５ａから凹凸構造部８の凸部の頂部までの厚み寸法で規定される。また、凹凸構造部８が光制御部材５の両面に形成されている場合は、一方の凹凸構造部８の凸部の頂部から、他方の凹凸構造部８の凸部の頂部までの厚み寸法で規定される。
【００８４】
また、反射部材４と筐体４１を合わせた合計厚み寸法は、段付き部４７と拡縮部４６の離間寸法Ｌｂよりも僅かに大きくなるように、各々の部材の寸法が設定されている。このため、前述したように筐体４１の上に反射部材４と光制御部材５を重ね合わせた状態で、固定部材４０のピン部４５先端の拡縮部４６を、光制御部材５側から貫通孔５１，５２，５３に差し込むと、拡縮部４６が筐体４１の外面に係止された状態となる。また、基部４２に加わる押し込み力によって、基部４２が反射部材４に食い込んだ状態となる。
【００８５】
このように固定部材４０を装着した状態では、基部４２と光制御部材５との間に僅かな隙間が介在するものの、その隙間を十分に小さいものとすることで、例えば面光源装置３を上下逆さにしたときでも、光制御部材５の落下や脱落、垂れ等が阻止される。また、固定部材４０の基部４２が反射部材４に食い込んだ状態で、拡縮部４６が筐体４１の外面に係止されるため、スピーカー等の振動の影響で固定部材４０が共振したり、異音が発生したりすることがない。また、筐体４１と反射部材４に設けられた貫通孔５１，５２は、段付き部４７によって完全に塞がれる。このため、貫通孔５１，５２を通して面光源装置３の内部に異物や外気が侵入することを防止することができる。また、反射部材４の面方向においては、光制御部材５の位置が固定部材４０によって規制されない。このため、例えば光源６から受ける熱の影響などで光制御部材５が伸縮したとしても、光制御部材５が波打つことがない。したがって、光制御部材５の波打ち現象によって、予期しない方向に光が進行し、これに起因して輝度の均一性や表示品位が低下することを、未然に防止することができる。
【００８６】
また応用例として、光制御部材５の貫通孔５３の孔径に関して、段付き部４７の外径よりも大きい第１貫通孔と当該第１貫通孔よりも小さい１個の第２貫通孔とを有するものとし、第２貫通孔を取り付けの位置決め孔としてもよい。また、位置決め孔となる第２貫通孔を１個だけ設ける場合は、平面視矩形のシート状をなす光制御部材５の１つのコーナー部に円形の第２貫通孔を設け、それと対角をなすコーナー部分に対角軸に沿う楕円形の貫通孔を設けることで、対角方向のシートの伸びを吸収する仕組みとすることが望ましい。さらに、他の２つの対角コーナー部に貫通孔を設ける場合は、各々の貫通孔を対角軸に沿う楕円形の貫通孔とすることで、それぞれ長辺方向及び短辺方向のシートの伸びを吸収する仕組みとすることが望ましい。
【００８７】
なお、上記第３の実施の形態においては、筐体４１の貫通孔５１に固定部材４０のピン部４５を挿し込む方式を採用しているが、これに限らず、例えば図示はしないが、筐体等の貫通孔に固定部材のピン部を差し込んだ状態で、固定部材を横方向にスライドさせることにより、ピン部先端の係止部を筐体の外面に係止させ、部材同士を固定する構造であってもよい。また、固定部材４０の構造としては、支柱部４３と光源固定部４４とを有しない構造であってもよい。また、支柱部４３と光源固定部４４とを有する固定部材４０と、それらを有しない固定部材４０を、光制御部材５の面内に混在させて装着した構成であってもよい。
【００８８】
また、上記第３の実施の形態においては、貫通孔５１，５２，５３をそれぞれ対にして設け、固定部材４０にはピン部４５と拡縮部４６を対にして設けるようにしたが、これに限らない。例えば、貫通孔５１，５２，５３をそれぞれ１個とし、これに嵌合する固定部材４０のピン部４５と拡縮部４６をそれぞれ１個ずつ設けるものとしてもよい。特に、光源固定部４４などをもたない構造で、固定部材４０が回転対称形状である場合は、ピン部４５や拡縮部４６を１個の構成とする方が好ましい。また、反射部材４に関しては、例えば両面テープ等の粘着材を用いて、筐体４１に固定してもよい。
【００８９】
また、上記各実施の形態においては、光源６として冷陰極ランプを用いた線状光源を例に挙げて説明したが、面光源装置３の光源はこれに限定されるものではない。例えば、面光源装置３の光源は、複数のＬＥＤを直線状に並べたものであってもよい。また、線状光源とは別の例として、ＬＥＤなどの点光源を、例えばマトリクス状に二次元的に並べて配置したものであってもよい。この場合は、点光源を中心として凹凸構造部８を同心円状に形成することが望ましい。
【００９０】
また、上記各実施の形態においては、拡散部材７として、方向性のない光散乱物質を混入させたものを用いるとしたが、これに限らず、例えば前述した特許文献１に例示されているような形状付拡散板を用いてもよい。この形状付拡散板は、それ自体が本発明と同じく光拡散能力の向上による全体厚みの減少、もしくは光源数の減少を目的としたものではあるが、互いに相反する技術ではないため相互利用が可能である。同時に利用した場合は、更なる光拡散能力の向上を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す側面図である。
【図３】光制御部材の機能を説明する説明する図である。
【図４】本発明のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明のシミュレーションで採用した部材の配置を示す図である。
【図６】光制御部材の凹凸構造部の第１変形例を示す図である。
【図７】光制御部材の凹凸構造部の第２変形例を示す図である。
【図８】光制御部材の他の配置例を示す図である。
【図９】凹凸構造部の形状例を示す図である。
【図１０】凹凸構造部の形状例を示す図である。
【図１１】凹凸構造部の形状例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の応用例を説明する図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の応用例を説明する図である。
【図１４】面光源装置の輝度分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す側面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態で採用した光制御部材の凹凸構造部の一部を拡大した側断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る光制御部材の機能を説明する図である。
【図１９】光制御部材の凹凸構造部の凸部を断面二等辺三角形とした場合の機能を説明する図である。
【図２０】図１９に示す光制御部材を用いて拡散部材の光出射面から取り出される光の輝度分布を示す図である。
【図２１】図１７及び図１８に示す光制御部材を用いて拡散部材の光出射面から取り出される光の輝度分布を示す図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の他の構成を示す側面図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の他の構成を示す側面図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置の他の構成を示す側面図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の第１構成例を示す分解斜視図である。
【図２６】第１構成例における固定部材の構造を示す斜視図である。
【図２７】第１構成例における固定部材の取り付け状態を示す側断面図である。
【図２８】本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の第２構成例を示す分解斜視図である。
【図２９】第２構成例における固定部材の構造を示す斜視図である。
【図３０】第２構成例における固定部材の取り付け状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１…画像表示装置、２…表示パネル、３…面光源装置、４…反射部材、４ａ…反射面４ａ、５…光制御部材、６…光源、７…拡散部材、８…凹凸構造部、８ａ，８ｂ…凸部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…斜面、４０…固定部材、４１…筐体、４６…拡縮部、４７…段付き部、５１，５２，５３…貫通孔
【図１】
0005195116.tif 000002
【図２】
0005195116.tif 000003
【図３】
0005195116.tif 000004
【図４】
0005195116.tif 000005
【図５】
0005195116.tif 000006
【図６】
0005195116.tif 000007
【図７】
0005195116.tif 000008
【図８】
0005195116.tif 000009
【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】
0005195116.tif 000018
【図１８】
0005195116.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0005195116.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0005195116.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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