(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に配置された複数の光源と、
透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、
上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、
上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを備え、
隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、
上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、
上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、
上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、
上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、
ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、
ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、
０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘ
かつ
φ０＜φ１
を満足し、
上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、
上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、
上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、
３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）
を満足し、
Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、
０．５５≦Ｐ≦０．７０
を満足し、
Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、
０．６０≦Ｐ≦０．７５
を満足するようにした
面発光装置。
【請求項２】
上記拡散手段の全光線透過率Ｔを０．５５以上０．８５以下とした
請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
上記拡散手段の全光線透過率Ｔを０．６６以上０．８５以下とした
請求項１に記載の面発光装置。
【請求項４】
上記構造部の外面を多角形形状に形成した
請求項１乃至請求項３の何れか一に記載の面発光装置。
【請求項５】
隣り合って位置する上記構造部間に上記光軸に直交する平面を形成した
請求項１乃至請求項４の何れか一に記載の面発光装置。
【請求項６】
上記構造部に上記光軸に直交する平面を形成した
請求項１乃至請求項５の何れか一に記載の面発光装置。
【請求項７】
上記拡散手段を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子とは別の少なくとも一つの光学素子を配置し、
上記拡散手段と該拡散手段のそれぞれ両側に配置された各光学素子とを包装部材によって包装して成る光学素子包装体を設けた
請求項１乃至請求項６の何れか一に記載の面発光装置。
【請求項８】
上記拡散手段と上記光学素子を接合して成る光学素子接合体を設けた
請求項１乃至請求項７の何れか一に記載の面発光装置。
【請求項９】
上記光学素子の厚みｄ１を０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下とし、
上記拡散手段の厚みｄ２を１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とした
請求項８に記載の面発光装置。
【請求項１０】
同一平面上に配置された複数の光源と、
透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、
上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、
上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、
画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを備え、
隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、
上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、
上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、
上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、
上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、
ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、
ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、
０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘ
かつ
φ０＜φ１
を満足し、
上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、
上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、
上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、
３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）
を満足し、
Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、
０．５５≦Ｐ≦０．７０
を満足し、
Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、
０．６０≦Ｐ≦０．７５
を満足するようにした
液晶表示装置。
【請求項１１】
同一平面上に配置された複数の光源と、
透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、
上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、
上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを備え、
上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、
隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、
上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、
上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、
上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、
０．３７≦Ｑ≦０．７０
を満足し、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにした
面発光装置。
【請求項１２】
同一平面上に配置された複数の光源と、
透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、
上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、
上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、
画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを備え、
上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、
隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、
上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、
上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、
上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、
Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、
０．３７≦Ｑ≦０．７０
を満足し、
上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにした
液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面発光装置及び液晶表示装置についての技術分野に関する。詳しくは、光源間の所定の位置における正面輝度が所定の範囲で極小値となるようにすることにより、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワードプロセッサーやラップトップ型のパーソナルコンピューター等の表示装置として、バックライト（面発光装置）を備えた液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示装置用の面発光装置としては、軽量化及び薄型化の要請から、透明板体（導光板）の側方に蛍光管のような線状光源を配置し、導光板上に液晶表示パネルを配置したエッジライト型のバックライトが主流となっていた。
【０００３】
しかしながら、テレビジョン用途などの近時の液晶表示装置の大型化に伴い、エッジライト型のバックライトでは輝度が不十分となることが多く、液晶表示パネルの直下に線状光源を配置した直下型のバックライトが多用されるようになってきた。
【０００４】
図４５は、従来の直下型のバックライト装置１の概略構成を示す斜視図である。バックライト装置１は、蛍光管等の光源（線状光源）２、２、・・・と反射板３と拡散板４を有している。
【０００５】
光源（線状光源）２、２、・・・としては、例えば、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）等が用いられ、所定の方向へ延びる円柱状に形成されている。
【０００６】
反射板３は、拡散板４等で反射された光や光源２、２、・・・から拡散板４に達しなかった光を再利用するために配置される。
【０００７】
拡散板４は、透明基材中に該透明基材とは屈折率の異なる樹脂体をランダムに含有させることにより、拡散性及び散乱性を高めた少なくとも１ｍｍ以上の厚みを有する光学素子であり、正面輝度分布のばらつきを抑制する光学素子として用いられる。
【０００８】
バックライト装置１にあっては、光源２、２、・・・を挟んでそれぞれ反対側に反射板３と拡散板４が配置されている。
【０００９】
このようなバックライト装置１においては、光源２、２、・・・から出射された光が拡散板４から出光されるが、光源２、２、・・・と拡散板４の距離が短くなったり、光源２、２、・・・間の距離が長くなったりすると、バックライト装置１の照射光束の輝度が、図４６に示すように、光源２、２、・・・の直上位置で高く、光源２、２、・・・間の位置では低くなり、正面輝度分布の均一性が低下して輝度のばらつきが生じてまう。
【００１０】
このような輝度のばらつきを抑制するために、図４７に示すように、拡散板４に代えてプリズムシートやレンチキュラーレンズシート等の光学シート５を配置することが知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。図４７に、図４６の拡散板４に代えて光学素子（プリズムシート）５を配置した例を示している。
【００１１】
光学素子（プリズムシート）５は、表面又は裏面に等ピッチで連続的に設けられた、例えば、三角形状の複数の線状突起（プリズム）を有し、輝度向上シートとして一般的に用いられている光学素子である。これらの線状突起は、光源２、２、・・・から出射された光の光軸方向における輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層５ａとして機能する。
【００１２】
光学素子５は輝度分布形成層５ａとして機能する線状突起の稜線方向が光源２、２、・・・の長手方向と一致するように配置される。光学素子５を用いることにより、図４７に示すように、出光される照射光束が光源の分割像２Ａ、２Ａ、・・・として複数個に分割され、正面輝度のばらつきが抑制される。尚、図４７には、光学素子５によって光源の分割像２Ａ、２Ａ、・・・を光源２、２、・・・の２倍に増やした例を示している。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−３３３３３３号公報
【特許文献２】特開平６−２５０１７８号公報
【特許文献３】特開平１０−２８３８１８号公報
【特許文献４】特開２００４−６２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、図４７に示した面発光装置１にあっては、図４８に示すように、正面から見た状態における輝度（正面輝度）のばらつきは抑制されるが、斜めから見た状態において輝度のばらつきが生じ、輝度分布の不均一さを生じるという問題がある。図４８においては、例えば、光学素子５として７角形の構造部（線状突起）が複数設けられて成る輝度分布形成層を有するプリズムシートを用いた例を示しており、光学素子５上の斜めから見た状態における輝度分布（以下、「斜め輝度分布」と言う。）が不均一とされている。
【００１５】
このような斜め輝度分布の不均一化を解消するために、例えば、拡散シートを複数枚重ねてプリズムシート上に配置する方法があるが、この方法においては、拡散シートが複数枚重ねられるため、光源から出射される光の輝度の損失が大きい等の問題がある。
【００１６】
また、斜め輝度分布の不均一化を解消するために、例えば、図４９に示すように、拡散機能の高い拡散シート６を用いる方法があるが、この方法においては、拡散機能の高い拡散シート６が光学素子（プリズムシート）５から出光される照射光束の角度分布を平均化してしまうため、図５０に示すように、斜め輝度分布の不均一さは改善されるが、正面輝度分布の均一性が低下してしまう。
【００１７】
そこで、本発明面発光装置及び液晶表示装置は、上記した問題点を克服し、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
面発光装置は、上記した課題を解決するために、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを設け、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘかつφ０＜φ１を満足し、上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）を満足し、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．５５≦Ｐ≦０．７０を満足し、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．６０≦Ｐ≦０．７５を満足するようにしたものである。
【００２１】
液晶表示装置は、上記した課題を解決するために、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを設け、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘかつφ０＜φ１を満足し、上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）を満足し、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．５５≦Ｐ≦０．７０を満足し、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．６０≦Ｐ≦０．７５を満足するようにしたものである。
【００２２】
従って、面発光装置及び液晶表示装置にあっては、斜めから見た状態における輝度の極大値と正面輝度の極小値が光源からの移動距離において略同じ位置に存在する。
【００２３】
また別の面発光装置は、上記した課題を解決するために、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを設け、上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、０．３７≦Ｑ≦０．７０を満足し、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにしたものである。
【００２４】
また別の液晶表示装置は、上記した課題を解決するために、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを設け、上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、０．３７≦Ｑ≦０．７０を満足し、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにしたものである。
【００２５】
従って、また別の面発光装置及び液晶表示装置にあっては、斜めから見た状態における輝度の極大値と正面輝度の極小値が光源からの移動距離において略同じ位置に存在する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明面発光装置は、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを備え、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘかつφ０＜φ１を満足し、上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）を満足し、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．５５≦Ｐ≦０．７０を満足し、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．６０≦Ｐ≦０．７５を満足するようにしたことを特徴とする。
【００２９】
従って、全ての角度から見たときに輝度分布が略一定となり、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制することができる。
【００３２】
本発明液晶表示装置は、上記した課題を解決するために、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを備え、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記光源から出射し上記光学素子を通過した光について該光学素子上の正面輝度をφとし、上記光学素子上の上記正面輝度φにおける最大値をφｍａｘとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、ｘ＝Ｌ／２における正面輝度φが極小値φ０をとり、ｘ＝０における正面輝度φが極小値φ１をとり、０．６５・φｍａｘ≦φ０≦０．８５・φｍａｘかつφ０＜φ１を満足し、上記光学素子の上記輝度分布形成層を、上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとし、上記接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲において、３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）を満足し、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．５５≦Ｐ≦０．７０を満足し、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが、０．６０≦Ｐ≦０．７５を満足するようにしたことを特徴とする。
【００３３】
従って、全ての角度から見たときに輝度分布が略一定となり、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制することができる。
【００３４】
また別の本発明面発光装置は、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段とを備え、上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、０．３７≦Ｑ≦０．７０を満足し、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにしたことを特徴とする。
【００３５】
従って、全ての角度から見たときに輝度分布が略一定となり、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制することができる。
【００３６】
また別の本発明液晶表示装置は、同一平面上に配置された複数の光源と、透光性を有すると共に上記複数の光源から出射された光の輝度のばらつきを抑制する輝度分布形成層が形成された光学素子と、上記複数の光源を挟んで上記光学素子の反対側に該光学素子との間に空気層を介して位置されると共に上記複数の光源から出射された光を反射する反射面と、上記光学素子を挟んで上記複数の光源の反対側に位置されると共に上記複数の光源から出射された光を拡散する拡散手段と、画像を表示すると共に上記複数の光源から出射された光が照射される液晶パネルとを備え、上記光学素子の上記輝度分布形成層を上記光源から出射される光の光軸方向へ突出し上記複数の光源の配列方向に並ぶようにして設けられた複数の構造部によって構成し、隣り合って位置する上記光源の各中心間の距離を光源間距離Ｌとし、上記光源の中心から上記光学素子までの上記光軸方向における距離を光軸方向距離Ｈとし、上記光源から隣り合って位置する上記光源へ向かう方向における距離を移動距離ｘとし、上記輝度分布形成層の上記構造部の並び方向の断面形状において、上記構造部の外面に接する接線と上記光軸に直交する面とが為す角度を接線角度ψとしたときに、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、構造部断面形状の外面の構造部断面形状の配列方向成分に対して３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、０．３７≦Ｑ≦０．７０を満足し、上記構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分における８０％以上が５９°より大きい接線角度ψを有する部分となるようにしたことを特徴とする。
【００３７】
従って、全ての角度から見たときに輝度分布が略一定となり、全ての方向から見た状態において輝度ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明面発光装置及び液晶表示装置を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。
【００３９】
以下に示した最良の形態は、本発明面発光装置を液晶表示装置のバックライト装置に適用したものである。尚、本発明面発光装置の適用範囲は液晶表示装置のバックライト装置に限られることはなく、他の画像表示装置に備えられる照明用の装置に広く適用することができる。
【００４０】
面発光装置１０は、例えば、液晶表示装置５０用の直下型のバックライト装置として用いられている（図１参照）。
【００４１】
面発光装置１０は、筐体１１に所要の各部が配置されて成り、複数の光源（線状光源）１２、１２、・・・と反射板１３と拡散手段１４と光学素子（光学プレート）１５と光学素子体１６を有している。
【００４２】
光源１２、１２、・・・としては、例えば、冷陰極蛍光管や熱陰極蛍光管等の蛍光管が用いられている。光源１２、１２、・・・は円柱状に形成され、図１に示すＹ方向へ延びる状態で反射板１３上に配置されている。光源１２、１２、・・・は反射板１３と光学素子１５との間に平行な状態で図１に示すＸ方向に離隔して等間隔に配置されている。
【００４３】
このように面発光装置１０にあっては、複数の光源１２、１２、・・・が反射板１３上に等間隔に配置され配置状態に均一性が確保されているため、光源１２、１２、・・・から出射された光が後述する液晶表示パネルに達したときに、光源１２、１２、・・・の配置状態に依存する部分的な輝度ムラを生じ難い。
【００４４】
反射板１３の光源１２、１２、・・・に対向する側の面は反射面１３ａとして形成されている。光源１２、１２、・・・から出射された光の一部は反射面１３ａで光学素子１５へ向けて反射される。反射板１３としては、光を反射する性質を有するものであればよく、例えば、アルミニウム製、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製、ポリカーボネート製等の各種のものを用いることができる。
【００４５】
拡散手段１４は、光学素子１５を挟んで光源１２、１２、・・・の反対側に配置されている。拡散手段１４は光学素子１５を透過されて入射された光を拡散して照射光束の輝度分布を均一化する機能を有する。
【００４６】
拡散手段１４としては、例えば、拡散板やフィルム状の拡散シート等、透光性を有し光を拡散させる機能があれば任意のものを用いることが可能である。拡散手段１４としては、例えば、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー、アクリル、ポリカーボネート製のものが用いられ、拡散シートとしては、光の拡散を補助するもの、例えば、ＰＥＴ基材上にフィラー粒子が塗布されたものが用いられる。尚、拡散手段１４としては、拡散板及び拡散シートのうち少なくとも一方だけあればよいが、これらを積層して用いることも可能である。
【００４７】
拡散手段１４の出光面側には図示しない液晶表示パネルが配置されている。
【００４８】
光学素子１５は、光源１２、１２、・・・と拡散手段１４との間に配置されている。光学素子１５は、例えば、透光性を有するプリズムシートやレンチキュラーレンズシート等であり、基材１７の光出射面側に輝度分布形成層１８が、例えば、一体に形成されて成る。
【００４９】
基材１７は、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、スチレン系樹脂、スチレン−メチルメタクリレート共重合体樹脂等の透明な合成樹脂製の板材によって形成されている。尚、基材１７をシート状又はフィルム状に構成することも可能であるが、剛性が高い板材によって形成した方が、筐体１１内に配置されたときの撓み、反り、熱変形等が発生し難く、光源１２との間のＺ方向における距離が変化し難い点で好適である。また、基材１７の厚みは特に制限されず、シートあるいはフィルム程度の厚みであっても所定の剛性を確保することができればよい。
【００５０】
輝度分布形成層１８は、光源１２から出射された光の輝度のばらつきを抑制する機能を有している。輝度分布形成層１８は、図１に示すＹ方向が稜線方向とされた複数の構造部１８ａ、１８ａ、・・・によって構成され、該構造部１８ａ、１８ａ、・・・はＸ方向に所定のピッチで連続して設けられている。構造部１８ａは、図１に示すＺ方向、即ち、光源１２から出射される光の光軸方向へ突出され、外面が、例えば、曲面形状又は多角形形状に形成されている。構造部１８ａが曲面形状に形成されている場合には、例えば、非球面形状とされている。
【００５１】
構造部１８ａ、１８ａ、・・・の配列ピッチは光源１２、１２、・・・の配列ピッチとは無関係であり、構造部１８ａ、１８ａ、・・・は微少なピッチで配列されている。
【００５２】
尚、光学素子１５は、基材１７に輝度分布形成層１８を一体成形により形成することも可能であるが、基材１７に紫外線硬化樹脂で形成した輝度分布形成層１８を転写して形成したり、基材１７にプレス成形により輝度分布形成層１８を接合することによっても構成することが可能である。
【００５３】
光学素子体１６は、例えば、拡散シート、プリズムシート、反射偏光子等の各種の光学素子の一つ又は複数のものによって構成されている。複数の光学素子によって光学素子体１６が構成されている場合には、これらの複数の光学素子が積層状に配置されている。光学素子体１６は拡散手段１４を挟んで光学素子１５の反対側に配置されている。
【００５４】
以上のように構成された面発光装置１０において、反射板１３と光学素子１５の間の空間は空気層１９として形成される。
【００５５】
面発光装置１０において、光源１２、１２、・・・から光が出射されると、出射された光は順に光学素子１５、拡散手段１４及び光学素子体１６を透過されて液晶表示パネルに照射される。このとき出射された光の一部は反射板１３の反射面１３ａで反射されて光学素子１５へ向かう。
【００５６】
光学素子１５に入射された光は該光学素子１５の入射面で屈折され、さらに光学素子１５から出射されるときにおいても屈折されて拡散手段１４へ向かう。拡散手段１４に入射された光は拡散されて出光され、光学素子体１６を介して液晶表示パネルに達する。
【００５７】
図２に、光源１２、１２、・・・から出射された光の経路と各部の位置関係等を示す。
【００５８】
図２には、隣り合って位置する光源１２、１２の各中心間の距離を光源間距離Ｌ、光学素子１５の屈折率をｎ、光学素子１５の厚みをｄ１とし、光源１２の中心から光学素子１５までの光軸Ｓ方向における距離を光軸方向距離Ｈ、空気層１９の空気の屈折率をｎ０、光源１２から出射され光学素子１５に入射される光の光軸Ｓに対する入射角をθ１、光学素子１５に入射された光の光学素子１５における屈折角をθ２として示している。
【００５９】
尚、図２には、光学素子１５の基材１７に対する輝度分布形成層１８の構造部１８ａ、１８ａ、・・・の大きさを誇張して示しているが、実際には、構造部１８ａ、１８ａ、・・・は基材１７に対して極めて小さいものである。
【００６０】
また、図３に示すように、輝度分布形成層１８の構造部１８ａ、１８ａ、・・・の並び方向の断面形状において、構造部１８ａの外面に接する接線ＴＬと光軸Ｓに直交する面Ｃとが為す角度を接線角度ψとする。このとき、図２に示すように、接線角度ψのうち最大の接線角度を最大接線角度ａとし、光源１２の分割像１２Ａの光源１２からの光軸Ｓに直交する方向における移動距離を移動距離ｘとする。尚、最大接線角度ａは、通常、構造部１８ａの底角であることが多い。
【００６１】
以上の各要素（パラメーター）を用いると、面発光装置１０において、以下の数式（１）乃至数式（３）が成立する。
【００６２】
ｎ０・ｓｉｎψ＝ ｎ・ｓｉｎ（ψ−θ２）  ……（１）
ｎ０・ｓｉｎθ１＝ｎ・ｓｉｎθ２  ……（２）
ｘ＝Ｈ・ｔａｎθ１＋ｄ１・ｔａｎθ２  ……（３）。
【００６３】
数式（１）乃至数式（３）を用いることにより、数式（１）に任意の接線角度ψを代入することにより屈折角θ２が算出され、算出されたθ２を数式（２）に代入することにより入射角θ１が算出され、算出された入射角θ１と屈折角θ２と光軸方向距離Ｈと光学素子の厚みｄ１を数式（３）に代入することにより移動距離ｘが算出される。従って、接線角度ψに対応する移動距離ｘが一義的に定まり、接線角度ψを有する輝度分布形成層１８の接点に到達した光の分割像１２Ａが隣り合って位置する光源１２へ向けてｘ移動される。
【００６４】
このように分割像１２Ａの移動距離ｘは接線角度ψによって一義的に定まる。
【００６５】
図４は、光源１２、１２、・・・から出射された光が光学素子１５を透過したときに、拡散手段１４を透過する前の状態における輝度分布を示すグラフ図である。
【００６６】
図４に示すように、正面輝度はそれぞれ光源１２、１２、・・・の直上位置において極大であり、隣り合って位置する光源１２、１２、・・・の中央、即ち、ｘ＝Ｌ／２において極小とされている。一方、斜め（４５°）から見た状態の輝度分布はそれぞれ光源１２、１２、・・・の中央で極大であり、光源１２、１２、・・・の直上位置において極小とされている。尚、斜め輝度分布（４５°）は、Ｌ／Ｈ＝２付近において、それぞれ光源１２、１２、・・・の中央で極大となり易い。
【００６７】
また、図４には、斜め１５°、斜め３０°及び斜め６０°から見た状態の輝度分布も示しているが、これらの斜め輝度分布はそれぞれ光源１２、１２、・・・の間の所定の位置で極大である。
【００６８】
図５は、拡散手段１４を光が透過された後の輝度分布を示すグラフ図である。拡散手段１４は照射光束の角度分布を平均化する機能を有するため、正面輝度分布と斜め輝度分布が相殺されることにより、正面輝度分布と斜め輝度分布の双方の輝度分布が均一化されている。従って、全ての角度から液晶表示パネルを見たときの輝度分布は移動距離ｘによらず略一定となり、輝度分布の均一性が確保される。
【００６９】
面発光装置１０にあっては、図６に示すように、各光源１２、１２、・・・から出射された光の正面輝度分布Ｍ、Ｍ、・・・が隣り合って位置する光源１２、１２の直上位置に向かって輝度レベルが低下する略三角形状の山型の形状を有するようにされている。隣り合って位置する二つの光源１２、１２間の位置においては、当該二つの光源１２、１２についての正面輝度分布Ｍ、Ｍの一部が相互に重なり合い、全体の正面輝度分布ＴＭは、一方の光源１２から出射される光の輝度レベルと他方の光源１２から出射される光の輝度レベルとの総和となる。このように隣り合って位置する二つの光源１２、１２間の位置においては、正面輝度分布Ｍ、Ｍの一部が相互に重なり合うことにより、輝度レベルを光源１２の直上位置のレベルにまで上昇させ、正面輝度分布ＴＭの不均一化を是正するようにしている。
【００７０】
尚、光源１２から光が出射されたときの正面輝度分布は、上記のような三角形状に限られることはなく、例えば、頂点が丸みを帯びた概略三角形状（図７参照）、傾斜する部分に段部を有する形状（図８参照）等であってもよい。また、光源間距離Ｌと光軸方向距離Ｈとの比Ｌ／Ｈの値が大きい場合には、図９に示すように、光源１２の直上位置において輝度レベルが極小値を有していたり、図１０に示すように、光源１２の直上位置の付近において輝度レベルが略一定とされている形状であってもよい。
【００７１】
面発光装置１０にあっては、上記したように、隣り合って位置する光源１２、１２の中央であるｘ＝Ｌ／２において正面輝度が極小とされている。このとき正面輝度をφとすると、正面輝度φの極小値φ０は正面輝度φの最大値φｍａｘに対して以下の関係を満たすようにされている。
【００７２】
０．６５φｍａｘ≦φ０≦０．８５φｍａｘ……（４）。
【００７３】
ｘ＝Ｌ／２において正面輝度φが極小値φ０をとり、かつ、極小値φ０が上式（４）を満たすことにより、Ｌ／Ｈが１．８以上２．３以下の範囲において、全ての角度から液晶表示パネルを見たときの輝度分布の均一性が確保される。
【００７４】
上式（４）が成立するためには、光学素子１５の輝度分布形成層１８における構造部１８ａ、１８ａ、・・・が、Ｌ／Ｈが１．８以上２．３以下の範囲において以下の関係を満たす形状に形成されていることが望ましい。
【００７５】
３５°＋５°・Ｌ／Ｈ ≦ａ≦５０°＋５°・Ｌ／Ｈ……（５）。
【００７６】
このように構造部１８ａの最大接線角度ａが上式（５）を満たすことにより、単一の光源１２から出射された光の輝度分布の裾の広がり状態を調節することが可能である。
【００７７】
図１１は、上式（５）を示すグラフ図である。図１１において、上側の線分は式（５）の上限であるａ＝５０°＋５°・Ｌ／Ｈを示し、下側の線分は式（５）の下限であるａ＝３５°＋５°・Ｌ／Ｈを示している。従って、上限と下限の間に最大接線角度ａが含まれることにより、ｘ＝Ｌ／２において正面輝度φが極小値φ０をとる。
【００７８】
尚、式（４）及び式（５）が成立するためには、最大接線角度ａが所定の角度となるように構造部１８ａの形状を定めることが必要であるが、構造部１８ａの接線角度ψは、光学素子１５の厚みｄ１及び光軸方向距離Ｈを定めたときに、上式（１）乃至（３）により移動距離ｘのみの関数となる。
【００７９】
図１２は、例として、光軸方向距離Ｈ＝１５．０ｍｍ、光学素子の厚みｄ１＝１．０ｍｍ、光学素子の屈折率ｎ＝１．５９、空気の屈折率ｎ０＝１．０であるときに、式（１）乃至式（３）に基づいて接線角度ψと移動距離ｘの関係を示したグラフ図である。
【００８０】
このように、光軸方向距離Ｈ及び光学素子の厚みｄ１を定めて式（１）乃至（３）に基づいて接線角度ψと移動距離ｘとの関係を導き、光源間距離Ｌを定めて式（４）及び式（５）を満たすように構造部１８ａ、１８ａ、・・・の形状を形成することにより、接線角度ψによって光の輝度分布を調節し、輝度分布の均一性を確保することが可能となる。
【００８１】
尚、ある特定の接線角度ψが構造部１８ａにおいて大きな割合を占める場合には、その接線角度ψに対応した移動距離ｘにおいて多くの光が屈折されることになる。例えば、構造部１８ａが頂角９０°の略三角形状に形成されている場合には、接線角度ψ＝４５°が大きな割合を占め、接線角度ψ＝４５°に対応した移動距離ｘにおいて多くの光が屈折され当該部分の輝度レベルのみが高くなってしまう。従って、このようなある特定の接線角度ψが構造部１８ａにおいて大きな割合を占める場合には、ｘ＝Ｌ／２やその近傍において正面輝度φが極大となってしまう可能性がある。
【００８２】
そこで、面発光装置１０にあっては、ｘ＝Ｌ／２やその近傍において正面輝度φが極大となることがないように、構造部１８ａ、１８ａ、・・・の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｐが以下の式（６）を満たすようにされている。
【００８３】
具体的には、比率Ｐは、構造部１８ａ、１８ａ、・・・の並び方向における構造部断面形状（図２参照）の外面Ｊの全体の構造部断面形状の配列方向成分を１としたときに、この構造部断面形状の配列方向成分の割合が４０°以上ａ以下となる接線角度ψを有する部分が占める割合である。
【００８４】
０．１５≦Ｐ≦０．４５……（６）。
【００８５】
ａは、上記したように、構造部における最大接線角度である。
【００８６】
このように比率Ｐを式（６）に示す一定の範囲とすることにより、正面輝度φの極大値がｘ＝Ｌ／２やその近傍に存在しなくなる。
【００８７】
図１３は、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例１乃至形状例４）を示す図である。図１３においては、Ｌ／Ｈ＝２．０とされ、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【００８８】
図１４は、図１３に関する各形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。例えば、形状例１の構造部について考察すると、約３５°以上の接線角度ψが、当該構造部の全分布の接線角度に対して約４０％を占めていることを示している。また、形状例１乃至形状例４の各データーのＸ軸との交点が最大接線角度ａを示す。
【００８９】
上式（５）にＬ／Ｈ＝２．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は４５°以上６０°以下とされる。従って、図１４の形状例１乃至形状例４については、何れも最大接線角度ａが４５°以上６０°以下とされており、上式（５）を満足する。
【００９０】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例１乃至形状例４についてそれぞれ求めると、０．２５乃至０．３８の範囲にあり、形状例１乃至形状例４については、何れも上式（６）を満足する。
【００９１】
さらに、形状例１乃至形状例４については、何れも極小値φ０が０．６５φｍａｘ〜０．８５φｍａｘの範囲にあり上式（４）を満足する。
【００９２】
一方、図１５は、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例５乃至形状例１１）を示す図である。図１５においても、図１３の例と同様に、Ｌ／Ｈ＝２．０とされ、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【００９３】
図１６は、図１５に関する各形状例について、図１４と同様に、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。形状例５乃至形状例１１の各データーのＸ軸との交点が最大接線角度ａを示す。
【００９４】
上式（５）にＬ／Ｈ＝２．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は４５°以上６０°以下とされる。従って、図１６の形状例１０以外の各形状例（形状例５〜９、形状例１１）については、何れも最大接線角度ａが４５°以上６０°以下とされておらず、上式（５）を満足しない。
【００９５】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例５乃至形状例１１についてそれぞれ求めると、形状例９を除いて０又は０．４５より大きい範囲にあり、形状例５、６、７、８、１０、１１については、何れも上式（６）を満足しない。
【００９６】
さらに、形状例５乃至形状例１１については、ｘ＝Ｌ／２の位置において正面輝度φの極小値φ０が０．６５φｍａｘより小さいか、ｘ＝Ｌ／２の位置において正面輝度φの極小値φ０を有しないか、又は、０．８５φｍａｘより大きい。従って、形状例５乃至形状例１１については、何れも上式（４）を満足しない。
【００９７】
このように上式（４）、（５）、（６）を満足する例（形状例１乃至形状例４）については、何れも任意の角度から見たときに輝度分布が略一定となることが確認された。
【００９８】
図１７は、図１３乃至図１６に示した形状例１乃至形状例１１について、各データーを一覧にした図表である。
【００９９】
面発光装置１０にあっては、上記したように、Ｌ／Ｈが１．８以上２．３以下の範囲において上式（５）を満たすことが望ましいが、Ｌ／Ｈが２．８以上４．２以下の範囲においては以下の式（５）′を満たすことが望ましい。
【０１００】
３５°＋５°・Ｌ／Ｈ≦ａ≦（５０°＋５°・Ｌ／Ｈと６５°のうちの何れか小さい角度）……（５）′。
【０１０１】
このように構造部１８ａの最大接線角度ａが上式（５）′を満たすことにより、単一の光源１２から出射された光の輝度分布の裾の広がり状態を調節することが可能である。
【０１０２】
上記には、Ｌ／Ｈが小さい範囲である１．８以上２．３以下の範囲の場合について説明したが、Ｌ／Ｈが大きい範囲になると、光源と光学素子の距離である光軸方向距離Ｈが小さいか、隣り合う光源間の距離である光源間距離Ｌが大きくなり、ｘ＝０（光源の直上位置）における輝度がｘ＝Ｌ／２における輝度より大きくなり易い。従って、Ｌ／Ｈが大きい範囲においては、正面輝度分布φが図９に示すような形状とされて光源の直上位置（ｘ＝０）において極小値φ１をとり、構造部１８ａの接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐの値が大きいことが望ましい。
【０１０３】
光源から光学素子の下面（光源に対向する面）に垂直に入射された光は、輝度分布形成層で内面反射されるが、この反射角度は最大接線角度ａが大きくなると小さくなり、輝度分布形成層から出光された光は隣の輝度分布形成層に入射されることなく拡散手段に入射され易くなる。このように光が拡散手段に入射されると、拡散手段による角度平均化によってｘ＝０での光量が増大することになり、ｘ＝０において極小値φ１をとってもｘ＝０での輝度が大きくなり過ぎてしまい、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定となり難い。従って、Ｌ／Ｈが大きくなった２．８以上４．２の範囲においては、式（５）′において、最大接線角度ａの上限が高角度とならないように６５°とされている。
【０１０４】
比率Ｐの値が大きいと、構造部１８ａの接線角度ψにおいて大きな角度が多くなり、ｘ＝Ｌ／２に近い位置における分割像の輝度が大きくなり、光源の直上位置における分割像の輝度が小さくなる。例えば、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては比率Ｐが
０．５５≦Ｐ≦０．７０……（６）′
とされ、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の範囲においては比率Ｐが
０．６０≦Ｐ≦０．７５……（６）′′
とされることが望ましい。
【０１０５】
但し、比率Ｐの値が大きくなり過ぎると、光源の直上位置における正面輝度分布φの極小値φ１が小さくなり過ぎ、拡散手段を透過後の光の輝度が光源の直上で小さくなるおそれがある。従って、拡散手段を透過後の光の輝度が光源の直上で小さくなり過ぎないようにするために、ｘ＝Ｌ／２における正面輝度分布の極小値φ０よりｘ＝０における正面輝度分布の極小値φ１が大きいことが必要である。
【０１０６】
φ０＜φ１……（７）。
【０１０７】
図１８は、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の例としてＬ／Ｈ＝３．０の場合について、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例１２乃至形状例１４）を示す図である。図１８は、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【０１０８】
図１９は、図１８に関する各形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示す図１３と同様のグラフ図である。
【０１０９】
上式（５）′にＬ／Ｈ＝３．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は５０°以上６５°以下とされる。従って、図１９の形状例１２乃至形状例１４については、何れも最大接線角度ａが５０°以上６５°以下とされており、上式（５）′を満足する。
【０１１０】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例１２乃至形状例１４についてそれぞれ求めると、０．６２乃至０．６８の範囲にあり、形状例１２乃至形状例１４については、何れも上式（６）′を満足する。
【０１１１】
さらに、形状例１２乃至形状例１４については、ｘ＝Ｌ／２の位置における正面輝度φの極小値φ０が０．６５φｍａｘ〜０．８５φｍａｘの範囲にあり、何れも上式（４）を満足する。
【０１１２】
加えて、形状例１２乃至形状例１４については、何れもφ０＜φ１であり上式（７）を満足する。
【０１１３】
一方、図２０は、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の例としてＬ／Ｈ＝３．０の場合について、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例１５乃至形状例１８）を示す図である。図２０は、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【０１１４】
図２１は、図２０に関する各形状例について、図１４と同様に、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【０１１５】
上式（５）′にＬ／Ｈ＝３．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は５０°以上６５°以下とされる。従って、図２１の形状例１６及び形状例１７については、何れも最大接線角度ａが５０°以上６５°以下とされており、上式（５）′を満足するが、形状例１５及び形状例１８については、最大接線角度ａが５０°未満又は６５°より大きくされており、上式（５）′を満足しない。
【０１１６】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例１５乃至形状例１８ついてそれぞれ求めると、形状例１５及び形状例１８は上式（６）′を満足するが、形状例１６及び形状例１７は上式（６）′を満足しない。
【０１１７】
さらに、形状例１６及び形状例１７については何れも上式（４）を満足するが、形状例１５及び形状例１８については極小値φ０が０．６５φｍａｘより小さいか０．８５φｍａｘより大きく上式（４）を満足しない。
【０１１８】
加えて、形状例１５についてはφ０＜φ１であり上式（７）を満足するが、形状例１６及び形状例１８については何れもφ０＞φ１であり上式（７）を満足せず、形状例１７についてはφ１を有しないため上式（７）を満足しなかった。
【０１１９】
このように上式（４）、（５）′、（６）′、（７）を満足する例（形状例１２乃至形状例１４）については、何れも任意の角度から見たときに輝度分布が略一定となることが確認された。
【０１２０】
図２２は、図１８乃至図２１に示した形状例１２乃至形状例１８について、各データーを一覧にした図表である。
【０１２１】
図２３は、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の例としてＬ／Ｈ＝４．０の場合について、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例１９乃至形状例２１）を示す図である。図２３は、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【０１２２】
図２４は、図２３に関する各形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示す図１３と同様のグラフ図である。
【０１２３】
上式（５）′にＬ／Ｈ＝４．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は５５°以上６５°以下とされる。従って、図１９の形状例１９乃至形状例２１については、何れも最大接線角度ａが５５°以上６５°以下とされており、上式（５）′を満足する。
【０１２４】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例１９乃至形状例２１についてそれぞれ求めると、０．６１乃至０．７３の範囲にあり、形状例１９乃至形状例２１については、何れも上式（６）′′を満足する。
【０１２５】
さらに、形状例１９乃至形状例２１については、ｘ＝Ｌ／２の位置における正面輝度φの極小値φ０が０．６５φｍａｘ〜０．８５φｍａｘの範囲にあり、何れも上式（４）を満足する。
【０１２６】
加えて、形状例１９乃至形状例２１については、何れもφ０＜φ１であり上式（７）を満足する。
【０１２７】
一方、図２５は、Ｌ／Ｈが３．５以上４．２以下の例としてＬ／Ｈ＝４．０の場合について、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例２２乃至形状例２６）を示す図である。図２５は、全光線透過率６０％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【０１２８】
図２６は、図２５に関する各形状例について、図１４と同様に、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【０１２９】
上式（５）′にＬ／Ｈ＝４．０を代入して最大接線角度ａを算出すると、最大接線角度ａの値は５５°以上６５°以下とされる。従って、図２６の形状例２２及び形状例２６については、何れも最大接線角度ａが５５°以上６５°以下とされており、上式（５）′を満足するが、形状例２３乃至形状例２５については、最大接線角度ａが５５°未満又は６５°より大きくされており、上式（５）′を満足しない。
【０１３０】
また、接線角度ψの全分布のうち４０°以上ａ以下となる接線角度ψの比率Ｐを形状例２２乃至形状例２６ついてそれぞれ求めると、形状例２３及び形状例２４は上式（６）′′を満足するが、形状例２２、形状例２５及び形状例２６は上式（６）′′を満足しない。
【０１３１】
さらに、形状例２２については上式（４）を満足するが、形状例２３乃至形状例２６については極小値φ０が０．６５φｍａｘより小さいか０．８５φｍａｘより大きく上式（４）を満足しない。
【０１３２】
加えて、形状例２３乃至形状例２６についてはφ０＜φ１であり上式（７）を満足するが、形状例２２についてはφ０＞φ１であり上式（７）を満足しなかった。
【０１３３】
このように上式（４）、（５）′、（６）′′、（７）を満足する例（形状例１９乃至形状例２１）については、何れも任意の角度から見たときに輝度分布が略一定となることが確認された。
【０１３４】
図２７は、図２３乃至図２６に示した形状例１９乃至形状例２６について、各データーを一覧にした図表である。
【０１３５】
尚、面発光装置１０にあっては、拡散手段１４の全光線透過率Ｔを０．５５以上０．８５以下としている。拡散手段１４は、光源１２、１２、・・・から出射され光学素子１５から出光される照射光束の角度分布を平均化する機能を有するが、この機能は全光線透過率Ｔが小さくなるほど大きくなる。但し、全光線透過率Ｔが０．５５程度で平均化する機能は飽和し（略最大となり）、全光線透過率Ｔが０．５５より小さくなっても平均化する機能がほとんど変化せず輝度損失が大きくなってしまう。また、全光線透過率Ｔが０．８５程度から小さくなるにつれて角度分布の平均化機能が顕著に発揮される。従って、拡散手段１４の全光線透過率Ｔを０．５５以上０．８５以下とすることにより、輝度ばらつきを抑制しつつ拡散手段１４の角度分布の平均化機能を十分に発揮させることができる。
【０１３６】
図２８は、全光線透過率Ｔが異なる拡散手段を用いたときの輝度ばらつきの発生率（ムラ率）とＬ／Ｈの関係を示すグラフ図である。図２９は、図２８のグラフ図の一部を拡大して示すグラフ図である。横軸は光軸方向距離Ｈに対する光源間距離Ｌの比Ｌ／Ｈを示し、縦軸は輝度ばらつきの発生率（ムラ率）を示している。
【０１３７】
図２８及び図２９のデーターのうち、実線以外のデーターは、光学素子を挟んだ互いに反対側に光源と拡散手段を配置し、該拡散手段を挟んだ光学素子の反対側に拡散シート及びプリズムシートを配置した構成において測定したデーターである。実線のデーターは、この構成から光学素子を取り除いて測定したデーターである。図に示すデーターは、全光線透過率Ｔがそれぞれ０．５８、０．６６、０．７６、０．７９又は０．８５の拡散手段を用いて測定したデーターである。
【０１３８】
光学素子が配置された構成において、光源から出射され光学素子を透過されて拡散手段に達した光は、一部を除いて拡散手段によって拡散されて拡散シート及びプリズムシート側へ出光される。これらの出光された光は、一部が反射されて拡散手段側へ戻り、該拡散手段や光学素子によって拡散されて再び拡散シート及びプリズムシート側へ出光される。
図２８及び図２９に示すように、光学素子を用いた場合には、光学素子を用いない場合に比し、輝度ばらつきの発生率が大きく低下することが確認された。
【０１３９】
また、光学素子を用いたときに、図に示すＬ／Ｈの範囲において、図に示す全光線透過率Ｔを有する拡散手段を用いることにより、輝度ばらつきの発生率が低くなることが確認された。特に、全光線透過率Ｔが０．６６から０．８５の拡散手段を用いることにより、輝度ばらつきの発生率が大きく低下することが確認された。従って、拡散手段の全光線透過率Ｔを０．６６以上０．８５以下とすることにより、輝度ばらつきを抑制しつつ拡散手段の角度分布の平均化機能を最大限に発揮させることができる。
【０１４０】
輝度ばらつきの発生率は、拡散手段の全光線透過率Ｔが高くなると、上記した拡散シート及びプリズムシート側から拡散手段を越えて光源側へ戻る光が多くなり、拡散手段及び光学素子による光の拡散量が増加することにより低下すると考えられる。
【０１４１】
面発光装置にあっては、上記したように、Ｌ／Ｈが大きい範囲、例えば、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲においては、ｘ＝０、即ち、光源の直上の位置における輝度が高くなり輝度ばらつきが生じ易くなる。従って、光学素子から拡散手段側へ出射されたｘ＝０付近の光のうち、光学素子側へ戻る光の量を増加させることが望ましい。このように光学素子から拡散手段側へ出射されたｘ＝０付近の光のうち、光学素子側へ戻る光の量を増加させると、正面輝度分布が図９に示すような光源の直上位置において輝度レベルが極小値を有する分布になり易い。
【０１４２】
図３０は、例として、Ｌ／Ｈ＝３．７において、輝度分布形成層が二等辺三角形状の構造部によって構成された光学素子を用いたときの輝度分布を示すグラフ図であり、接線角度ψが異なる複数の光学素子を用いたときのデーターである。図３０のデーターは、光学素子を挟んだ互いに反対側に光源と拡散手段を配置し、該拡散手段を挟んだ光学素子の反対側に拡散シート及びプリズムシートを配置した構成におけるデーターである。
【０１４３】
例えば、接線角度ψが６５°に形成された光学素子を用いた場合には、光源の直上（ｘ＝０）の輝度が高く、光源間の輝度が低く、拡散手段側から光源側へ戻る光の量が少ない。逆に、例えば、接線角度ψが４５°に形成された光学素子を用いた場合には、光源の直上（ｘ＝０）の輝度が低く、光源間の輝度が高く、拡散手段側から光源側へ戻る光の量が多い。
【０１４４】
上記したように、Ｌ／Ｈが大きい範囲においては、ｘ＝０付近の光のうち、光学素子側へ戻る光の量を増加させることが望ましく、図３０のデーターにおいて、光学素子側へ戻る光の量を増加させる構造部の接線角度ψは３９°以上５９°以下が望ましいことが確認された。
【０１４５】
従って、Ｌ／Ｈが大きい範囲である２．８以上３．５未満の範囲において、３９°以上５９°以下の接線角度ψを有する構造部によって構成された光学素子を用いることにより、輝度ばらつきを抑制することができる。
【０１４６】
図３１は、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例２７乃至形状例３１）を示す図である。図３１においては、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満とされ、全光線透過率６６％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。
【０１４７】
図３２は、図３１に関する各形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。形状例２７乃至形状例３１について接線角度ψが３９°以上５９°以下の比率Ｑは、形状例２７が０．４４、形状例２８が０．３７、形状例２９が０．４２、形状例３０が０．５１、形状例３１が０．５０である。
【０１４８】
尚、比率Ｑは、上記した比率Ｐと同様に、構造部の並び方向における構造部断面形状（図２参照）の外面Ｊの全体の構造部断面形状の配列方向成分を１としたときに、この構造部断面形状の配列方向成分の割合が３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分が外面Ｊの全体に対して占める割合である。
【０１４９】
構造部の並び方向における構造部断面形状の外面において、構造部断面形状の配列方向成分の割合が３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分のうち、構造部断面形状の配列方向成分の割合が５９°より大きい接線角度ψを有する部分の比率を比率Ｒとする。比率Ｒは、形状例２７が０．３６、形状例２８が０．５９、形状例２９が０．９０、形状例３０が０．８６、形状例３１が１．００である。
【０１５０】
図３３は、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の例（形状例３１乃至形状例３３）を示す図である。図３３においても、図３１に示す各形状例と同様に、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満とされ、全光線透過率６６％の拡散手段（拡散板）が用いられた場合の例である。尚、図３３に示す形状例３１は、図３１に示す形状例３１と同じ例であるが、形状例３２との比較のために図示したものである。
【０１５１】
図３４は、図３３の形状例３２及び形状例３３について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。形状例３２及び形状例３３について接線角度ψが３９°以上５９°以下の比率Ｑは、形状例３２が０．６３、形状例３３が０．５０である。
【０１５２】
比率Ｒは、形状例３２が０％、形状例３３が１００％である。
【０１５３】
図３５は、形状例２７乃至形状例３３に加え、上記した他の形状例３、５、８、９、１１〜１４、１６〜２５について、接線角度ψが３９°以上５９°以下の比率Ｑと輝度ばらつきの発生について示す図表である。図３５に示すように、比率Ｑが０．３７〜０．６８の形状例の輝度ばらつきは低いが、比率Ｑが０．３７より小さいか０．７２以上である形状例の輝度ばらつきは高くなることが確認された。
【０１５４】
従って、Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満の範囲において、構造部の並び方向における構造部断面形状の外面部分の構造部断面形状の配列方向成分の割合が、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分の比率Ｑが、０．３７≦Ｑ≦０．７０を満足することにより、輝度ばらつきを抑制することができる。
【０１５５】
図３６は、例として、形状例３１と形状例３２について、輝度分布を比較して示すグラフ図である。形状例３１は比率Ｑが０．５０であるが比率Ｒが１．００とされ、形状例３２は比率Ｑが０．６３であるが比率Ｒが０とされ、形状例３１の比率Ｒが形状例３２の比率Ｒより大きい。
【０１５６】
図３６のＶ、Ｖ、・・・で示すように、形状例３１の輝度分布は、光源の直上（ｘ＝０）における輝度に対する光源の直ぐ横における輝度の上昇度合いが緩やかであるが、形状例３２の輝度分布は、光源の直上（ｘ＝０）における輝度に対する光源の直ぐ横における輝度の上昇度合いが急である。従って、上記したように、比率Ｑの範囲を０．３７以上０．７０以下とすることにより輝度ばらつきの抑制を行うことが可能であるが、光源の直上付近のコントラストをより小さくし輝度ばらつきの一層の抑制を図るためには、比率Ｒが高いことが望ましい。
【０１５７】
光源の直上付近のコントラストをより小さくし輝度ばらつきの一層の抑制を図ることが可能な形状例としては、比率Ｒが１．００とされた上記した形状例３１の他、比率Ｒが０．９０とされた形状例２９、比率Ｒが０．８６とされた形状例３０及び比率Ｒが１．００とされた形状例３３がある。従って、３９°以上５９°以下となる接線角度ψを有する部分以外の部分のうち、５９°より大きい接線角度ψを有する部分の比率Ｒを０．８０以上とすることにより、輝度ばらつきを一層抑制することが可能となる。
【０１５８】
面発光装置１０にあっては、光学素子１５の輝度分布形成層１８の断面形状（外面の形状）を所望の曲面形状に形成することにより、輝度ムラを抑制することが可能であるが、輝度分布形成層１８を曲面形状に形成することは加工上困難である場合も多い。従って、以下に示すような多角形形状を近似的に曲面形状として輝度分布形成層１８を形成することにより、良好な加工性を確保した上で輝度ムラを抑制することが可能となる。
【０１５９】
以下に、光学素子１５の輝度分布形成層１８の断面形状の例を示す（図３７乃至図３９参照）。
【０１６０】
図３７に、多角形形状を有する輝度分布形成層１８の一例１００を示す。
【０１６１】
輝度分布形成層１００は、光源の配列方向と平行な外面１０１と、この外面１０１を基準として光源に近付くに従って光源の配列方向に対する傾斜角度が漸次大きくなる外面１０２、１０２、１０３、１０３、・・・、１０７、１０７とによって構成されている。輝度分布形成層１００は、外面１０１を２等分する点を横切る中央線Ｍを基準として光源の配列方向において線対称の形状とされている。
【０１６２】
輝度分布形成層１００は、異なる傾斜角度を有する、例えば、１３の外面（線分）によって形成されているが、外面の数は１３に限られることはなく、外面の数は、光源間距離Ｌ等を考慮して任意に決定することができる。
【０１６３】
図３７に示すような、断面形状が曲面形状に近似した多角形形状とされた輝度分布形成層１００を用いることにより、作製が困難となる場合のある曲面形状を形成する必要がないため、光学素子の良好な加工性を確保した上で輝度ムラを抑制することができる。
【０１６４】
また、光源の配列方向と平行な外面１０１を形成することにより、正面輝度φの極小値φ０の制御の容易化を図ることもできる。
【０１６５】
図３８及び図３９に、図３７に示した多角形形状を分割して複数の構造部とした輝度分布形成層の例２００、３００を示す。
【０１６６】
図３８に示す輝度分布形成層２００は、二つの構造部２００ａ、２００ｂが交互に複数配列されて成る。
【０１６７】
構造部２００ａは、例えば、七つの外面を有し、外面２０１、２０２、２０２、２０３、２０３、２０４、２０４によって構成され、構造部２００ｂも、例えば、７つの外面を有し、外面２０５、２０６、２０６、２０７、２０７、２０８、２０８によって構成されている。
【０１６８】
外面２０１、２０５は光源の配列方向と平行にされている。外面２０２、２０３、２０４における光源の配列方向に対する傾斜角度は、それぞれ輝度分布形成層１００の外面１０３、１０５、１０７と同じにされ、外面２０６、２０７、２０８における光源の配列方向に対する傾斜角度は、それぞれ輝度分布形成層１００の外面１０２、１０４、１０６と同じにされている。
【０１６９】
このように輝度分布形成層１００の形状を分割した構造部２００ａ、２００ｂ、２００ａ、２００ｂ、・・・から成る輝度分布形成層２００を用いることにより、構造部２００ａ、２００ｂのそれぞれの外面の数が少ないため、光学素子の加工を容易に行うことができる。
【０１７０】
図３９に示す輝度分布形成層３００は、交互に複数配列された二つの構造部３００ａ、３００ｂを有する。
【０１７１】
構造部３００ａは、例えば、六つの外面を有し、外面３０１、３０１、３０２、３０２、３０３、３０３によって構成され、構造部３００ｂも、例えば、６つの外面を有し、外面３０４、３０４、３０５、３０５、３０６、３０６によって構成されている。
【０１７２】
外面３０１、３０２、３０３における光源の配列方向に対する傾斜角度は、それぞれ輝度分布形成層１００の外面１０３、１０５、１０７と同じにされ、外面３０４、３０５、３０６における光源の配列方向に対する傾斜角度は、それぞれ輝度分布形成層１００の外面１０２、１０４、１０６と同じにされている。
【０１７３】
構造部３００ａと３００ｂの間には、光源の配列方向と平行な平行面３０７が形成されている。平行面３０７は、輝度分布形成層１００の外面１０１に相当する面である。
【０１７４】
このように輝度分布形成層１００の形状を分割した構造部３００ａ、３００ｂ、３００ａ、３００ｂ、・・・を有する輝度分布形成層３００を用いることにより、構造部３００ａ、３００ｂのそれぞれの外面の数が少ないため、光学素子の加工を容易に行うことができる。
【０１７５】
また、輝度分布形成層３００を用いた場合には、図４０に示すように、例えば、金型１０００を用いた射出成形によって光学素子を形成する際に、金型１０００に構造部３００ａと構造部３００ｂを成形する部分の間に突部１００１が存在するが、この突部１００１が光源の配列方向に一定の幅を有するために剛性が高い。従って、突部１００１に変形が生じ難く、金型１０００の離型を円滑に行うことができ、成形された輝度分布形成層３００の加工精度の向上を図ることができる。
【０１７６】
尚、上記には、順に複数配列された二つの構造部を有する輝度分布形成層を例として示したが、多角形形状の分割数は二つに限られることはなく、三つ以上であってもよい。これらの構造は、多角形形状を複数の構造部に分割したものであり、分割を行わない輝度分布形成層１００と光学特性に大差はなく、加工性を考慮した構造を任意に選択することができる。
【０１７７】
次に、光学素子１５や拡散手段１４を一体化する構造である光学素子包装体及び光学素子接合体について説明する（図４１及び図４２参照）。
【０１７８】
上記したように、面発光装置１０においては、光源１２、１２、・・・側から順に光学素子１５、拡散手段１４及び光学素子体１６が配置されるが、これらの各部の厚みによっては剛性が低く反りやうねり等を発生し、輝度ムラの発生の一因となるおそれがある。
【０１７９】
このような反りやうねりの発生を防止するために、光学素子１５と拡散手段１４、又は、光学素子１５と拡散手段１４と光学素子体１６を透明シートや透明フィルム等の包装部材２０によって包装されて成る光学素子包装体２１を構成することが可能である（図４１参照）。
【０１８０】
また、例えば、光学素子１５と拡散手段１４を紫外線硬化型樹脂や感圧性の接着剤等によって接合して光学素子接合体２２を構成することも可能である（図４２参照）。この場合には、光学素子１５と拡散手段１４に加えて光学素子体１６も拡散手段１４に接合して、光学素子接合体２２を構成することも可能である。
【０１８１】
光学素子包装体２１又は光学素子接合体２２を構成することにより、厚みを厚くして剛性を高めることができ、反りやうねり等の発生を防止することができる。
【０１８２】
光学素子包装体２１や光学素子接合体２２においては、光学素子１５の厚みｄ１が０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下とされ、拡散手段１４の厚みｄ２が１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とされている。このように厚みが薄く剛性が小さい光学素子１５を用いた場合にあっても、厚みの厚い拡散手段１４を用いて光学素子包装体２１や光学素子接合体２２を形成することにより、光学素子１５を光源１２、１２、・・・に接近した位置に配置することができる。
【０１８３】
また、光学素子１５を厚みｄ１が０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下と薄く形成することにより、光学素子１５を、例えば、溶融押出により基材１７と輝度分布形成層１８によって一体に形成する場合に、材料費が少なくなり製造コストの低減を図ることができる他、形状転写性が高まり輝度分布形成層１８の成形精度の向上を図ることができる。
【０１８４】
さらに、光学素子１５を厚みｄ１が０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下と薄く形成することにより、光学素子１５を、例えば、基材１７に紫外線硬化型樹脂により輝度分布形成層１８を貼り付けて形成する場合に、２軸延伸ＰＥＴフィルム等の厚い基材１７を形成する必要がなく、薄型化及び製造コストの低減を図ることができる。
【０１８５】
加えて、光学素子１５は輝度分布形成層１８の構造部１８ａ、１８ａ、・・・の一部が、異なる大きさに形成されていてもよい（図４３参照）。例えば、構造部１８ａ、１８ａ、・・・の一部を他の構造部１８ａ、１８ａ、・・・より光軸方向における高さを高くするように形成することが可能である。このような光学素子１５を形成することにより、輝度分布形成層１８側に配置される拡散手段１４と光学素子１５が接触した場合において、両者の接触面積を小さくすることができる。
【０１８６】
従って、拡散手段１４と光学素子１５の接触面積が小さくなるため、構造部１８ａ、１８ａ、・・・と拡散手段１４の傷付きの発生を抑制することができる。
【０１８７】
上記のような形状は、例えば、図４４に示すように、光学素子１５を形成するための金型５００の形成用溝５００ａの一部を深い凹状とすることにより、形成することが可能である。
【０１８８】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】図２乃至図４４と共に本発明面発光装置及び液晶表示装置を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は液晶表示装置を示す概略斜視図である。
【図２】光源から出射された光の経路と各部の位置関係等を示す概念図である。
【図３】輝度分布形成層の構造部における接線角度を示す概念図である。
【図４】光源から出射された光の光学素子上における輝度分布を示すグラフ図である。
【図５】光源から出射された光の拡散手段上における輝度分布を示すグラフ図である。
【図６】単一の光源から光が出射されたときの輝度分布と、合成された輝度分布を示す概念図である。
【図７】図８乃至図１０と共に輝度分布の形状例を示すものであり、本図は、頂点が丸みを帯びた概略三角形状の例を示す概念図である。
【図８】傾斜部に段部を有する例を示す概念図である。
【図９】光源の直上位置において輝度レベルが極小値を有する例を示す概念図である。
【図１０】光源の直上位置において輝度レベルが略一定とされている例を示す概念図である。
【図１１】光源間距離Ｌと光軸方向距離Ｈとの比Ｌ／Ｈと最大接線角度ａとの関係を示すグラフ図である。
【図１２】移動距離ｘと最大接線角度ａとの関係を示すグラフ図である。
【図１３】Ｌ／Ｈ＝２．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図１４】図１３の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図１５】Ｌ／Ｈ＝２．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図１６】図１５の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図１７】図１３乃至図１６に示した形状例について、各データーを一覧にした図表である。
【図１８】Ｌ／Ｈ＝３．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図１９】図１８の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図２０】Ｌ／Ｈ＝３．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図２１】図２０の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図２２】図１８乃至図２１に示した形状例について、各データーを一覧にした図表である。
【図２３】Ｌ／Ｈ＝４．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離ｘによらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図２４】図２３の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図２５】Ｌ／Ｈ＝４．０の場合に、任意の角度から見たときに輝度分布が略一定とならなかった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図２６】図２５の形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図２７】図２３乃至図２６に示した形状例について、各データーを一覧にした図表である。
【図２８】全光線透過率Ｔが異なる拡散手段を用いたときの輝度ばらつきの発生率（ムラ率）とＬ／Ｈの関係を示すグラフ図である。
【図２９】図２８のグラフ図の一部を拡大して示すグラフ図である。
【図３０】輝度分布形成層が二等辺三角形状の構造部によって構成された光学素子を用いたときの輝度分布を示すグラフ図である。
【図３１】Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満において、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離によらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図３２】図３１に関する各形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図３３】Ｌ／Ｈが２．８以上３．５未満において、任意の角度から見たときに輝度分布が移動距離によらず略一定となった輝度分布形成層の構造部の断面形状の各例を示す概念図である。
【図３４】図３３に示す二つの形状例について、接線角度ψとその接線角度ψ以上の接線角度が占める割合との関係を示すグラフ図である。
【図３５】各形状例について、比率Ｑと輝度ばらつきの発生について示す図表である。
【図３６】二つの形状例について、輝度分布を比較して示すグラフ図である。
【図３７】多角形形状を有する輝度分布形成層の例を示す図である。
【図３８】二つの多角形形状の構造部を有する輝度分布形成層の例を示す図である。
【図３９】二つの多角形形状の構造部を有する別の輝度分布形成層の例を示す図である。
【図４０】二つの多角形形状の構造部を有する光学素子とこれを成形する金型を示す図である。
【図４１】光学素子と拡散板と光学素子体が包装部材によって包装されて成る光学素子包装体を示す概念図である。
【図４２】光学素子と拡散板が接合されて成る光学素子接合体を示す概念図である。
【図４３】光学素子の構造部の一部の大きさが異なる大きさとされた例を拡散手段とともに示す概念図である。
【図４４】図４３の光学素子を成形する一例を示す概念図である。
【図４５】従来の面発光装置を示す概略斜視図である。
【図４６】従来の面発光装置において、光源と拡散板の距離が短くなったときの正面輝度分布の一例を示す概念図である。
【図４７】従来の面発光装置における正面輝度分布の一例を示す概念図である。
【図４８】従来の面発光装置における正面輝度分布と斜め輝度分布の一例を示す概念図である。
【図４９】従来の面発光装置において、拡散機能の高い拡散シートが光学素子から出光される照射光束の角度分布を平均化してしまう例を示す概念図である。
【図５０】従来の面発光装置において、拡散機能の高い拡散シートを用いたときの問題点を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１９０】
５０…液晶表示装置、１０…面発光装置、１２…光源、１３ａ…反射面、１４…拡散手段、１５…光学素子、１６…光学素子体、１８…輝度分布形成層、１８ａ…構造部、１８ｂ…構造部、１８ｃ…構造部、１８ｄ…構造部、１９…空気層、２０…包装部材、２１…光学素子包装体、２２…光学素子接合体、１００…輝度分布形成層、２００…輝度分布形成層、２００ａ…構造部、２００ｂ…構造部、３００…輝度分布形成層、３００ａ…構造部、３００ｂ…構造部
【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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【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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【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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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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