JP2011076780A - 面光源装置、透過型表示装置、面光源装置の輝度分布の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光源の位置に起因する輝度ムラの小さい面光源装置及びこれを備える透過型表示装置、そして、安定かつ精度の高い面光源装置の輝度分布の評価方法を提供する。
【解決手段】面光源装置１０は、発光管１３を一次元方向に複数配列した光源部と少なくとも１枚の光学シートとを備える直下型の面光源装置であって、面光源装置１０の出射面（最も出射側に配置される光学シートである拡散シート１８のシート面）に垂直であって発光管１３の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、出射面に垂直であって発光管１３の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）が、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過型表示装置等の照明として用いられる面光源装置、透過型表示装置、及び、面光源装置の輝度分布の評価方法に関するものである。

従来、液晶ディスプレイ等を背面から照明する面光源として、各種方式の面光源装置が提案され実用化されている。面光源装置には、主として、面光源ではない光源を面光源に変換する方式により、エッジライト型と直下型とに分類される。
直下型では、例えば、発光源として主に並列に配置された複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）が用いられており、この冷陰極管を用いてＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の透過型表示部の背面から光を導入する形態となっている。そして、冷陰極管と透過型表示部との距離を適度にあけ、その間に光拡散効果や光収束効果等を有した光学シートを複数組み合わせて配置することにより、正面輝度の向上や、面光源装置としての輝度の均一性の向上を図っている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００８−１４６０２５号公報 特開２００８−１３４３７１号公報

近年の面光源装置及びこれを用いたディスプレイの薄型化や、省電力化等の観点から、冷陰極管と光学シートとの間の間隔が狭くなり、かつ、冷陰極管の本数削減によって冷陰極管の配列される間隔が広くなる傾向にある。そのため、光学シートによる光の拡散が不十分となり、冷陰極管に近い位置は明るいが、冷陰極管の間が暗く観察されるといった冷陰極管の位置に起因する輝度ムラ（管ムラともいう）が生じやすくなっている。
また、面光源装置において、輝度ムラの小さい均一な光を照射可能とすることは、従来、要求されることである。
さらに、上述のような冷陰極管の位置に起因する輝度ムラは、目視によって評価を行っているため、評価者個人の体調や評価の熟練度に依存する傾向があり、より安定かつ精度の高い評価方法に対する要求があった。

本発明の課題は、発光源の位置に起因する輝度ムラの小さい面光源装置及びこれを備える透過型表示装置、そして、安定かつ精度の高い面光源装置の輝度分布の評価方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、複数の発光源（１３）が一次元方向又は二次元方向に配列された光源部（１２，１３）と、前記光源部より出射側に配置され、前記光源部から発せられた光の方向を制御する少なくとも１枚の光学シート（１４，１５，１６，１７，１８）と、を備える直下型の面光源装置であって、前記面光源装置の光の出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、前記出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）は、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすこと、を特徴とする面光源装置（１０，２０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の面光源装置において、前記発光源（１３）は、線状であって一次元方向に配列されていること、を特徴とする面光源装置（１０，２０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、前記光学シートのうち、最も前記光源部側に配置されるもの（１４）は、出射側にレンズ形状（１４１）を有し、少なくとも前記レンズ形状に沿った表層部分に拡散材を含有する散乱層（１４２）が形成されていること、を特徴とする面光源装置（１０，２０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置（１０，２０）と、前記面光源装置によって背面から照明される透過型表示部（１１）と、を備える透過型表示装置（１，２）である。

請求項５の発明は、複数の発光源（１３）が一次元方向又は二次元方向に配列された光源部（１２，１３）と、前記光源部より出射側に配置され、前記光源部から発せられた光の方向を制御する少なくとも１枚の光学シート（１４，１５，１６，１７，１８）と、を備える直下型の面光源装置（１０，２０）における輝度分布の評価方法であって、前記面光源装置の光の出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、前記出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）を用いてその輝度分布の均一性を評価すること、を特徴とする面光源装置の輝度分布の評価方法である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の面光源装置の輝度分布の評価方法において、前記ムラ係数ｈ（ｘ）が、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすとき、輝度分布の均一性が高いと評価すること、を特徴とする面光源装置の輝度分布の評価方法である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明による面光源装置は、複数の発光源が一次元方向又は二次元方向に配列された光源部と少なくとも１枚の光学シートを備える直下型の面光源装置であり、面光源装置の光の出射面に垂直であって発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、光学シートのシート面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）は、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすので、発光源に対応する位置は明るいが発光源間に対応する位置が暗く観察されるという発光源の位置に起因した輝度ムラが小さく、輝度の面均一性の高い照明を行うことができる。

（２）発光源は、線状であって一次元方向に配列されているので、発光源の位置に起因する輝度ムラに関して、一次元方向においてのみ制御を行えばよく、容易に制御が行える。

（３）光学シートのうち、最も光源部側に配置されるものは、出射側にレンズ形状を有し、少なくともレンズ形状に沿った表層部分に拡散材を含有する散乱層が形成されている。従って、光学シートのレンズ形状による拡散効果に加えて、散乱層による光の拡散効果も得られるので、輝度ムラ低減効果を高めることができる。また、そのような光学シートが最も光源側に配置されることにより、さらに高い輝度ムラ低減効果を期待できる。

（４）本発明による面光源装置と、その面光源装置によって背面から照明される透過型表示部とを備える透過型表示装置であるので、発光源の位置に起因する輝度ムラのない良好な映像を表示できる。

（５）本発明による面光源装置の輝度分布の評価方法は、輝度分布の評価方法であって、光学シートのシート面に垂直であって発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、光学シートのシート面に垂直であって発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）を用いてその輝度分布の均一性を評価するので、評価者の体調や熟練度等による影響を受けやすい目視による評価に比べて、安定した評価を行うことができる。また、発光源の位置に起因する輝度ムラの大きさを数値化することにより、より精度の高い評価を行うことができる。

（６）ムラ係数ｈ（ｘ）が、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすとき、輝度分布の均一性が高いと評価するので、目視では判断が曖昧になる場合であっても、面光源装置の輝度ムラの大きさを数値化することにより、より精度の高い評価を行うことができる。

第１実施形態の透過型表示装置及び面光源装置を説明する図である。 面光源装置の輝度を測定する様子を説明する図である。 面光源装置の面内の輝度分布からムラ係数を求める方法を説明する図である。 第２実施形態の透過型表示装置及び面光源装置を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を、図面等を参照しながら詳細に説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、光学シートは、光学フィルムとしてもよいし、光学板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の透過型表示装置及び面光源装置を説明する図である。
本実施形態の透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１，反射板１２，発光管１３，第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６，プリズムシート１７，拡散シート１８等を備え、ＬＣＤパネル１１に表示される映像を背面から照明して表示する透過型液晶表示装置である。なお、ＬＣＤパネル１１を背面から照明する面光源装置（バックライト）１０としては、反射板１２，発光管１３，第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６，プリズムシート１７，拡散シート１８が該当している。
ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶表示素子により形成された透過型表示部である。本実施形態では、ＬＣＤパネル１１は、対角３２インチ（４０５ｍｍ×７２０ｍｍ）であり、解像度７６８×１３６６ドットの表示を行うことができる。

発光管１３は、面光源装置１０の光源部を形成する線状の発光源である。本実施形態では、発光管１３として、冷陰極管が用いられており、図１中には６本のみ示したが、実際には、配列ピッチＰ１＝２５ｍｍで等間隔に１４本が並列に並べられている。
発光管１３の長手方向に沿った方向は、透過型表示装置１の使用状態における水平方向であり、発光管１３が並ぶ方向は透過型表示装置１の使用状態における垂直方向である。理解を容易にするため、以下の明細書中では、垂直方向、水平方向とは、特に断りがある場合を除いて、面光源装置１０又は透過型表示装置１の使用状態における垂直方向、水平方向であるとする。
発光管１３の背面には、反射板１２が設けられている。
反射板１２は、発光管１３のＬＣＤパネル１１側とは反対側（背面側）の全面にわたって設けられており、背面側へ進む照明光を拡散反射して第１のレンズシート１４方向（出射方向）へ向かわせ、入射光照度を均一に近付ける働きを有している。

第１のレンズシート１４は、発光管１３より出射側（ＬＣＤパネル１１側）に配置され、出射側に凸となる第１の単位レンズ１４１がシート面に沿って垂直方向に複数配列された光学シートである。発光管１３と第１のレンズシート１４との間には、所定の間隔があけられるように、不図示のスペーサが設けられている。本実施形態では、発光管１３と第１のレンズシートとの間隔ｄ１は、ｄ１＝５ｍｍである。
ここで、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。例えば、第１のレンズシート１４では、シート面は、第１のレンズシート１４全体として見たときにおける、第１のレンズシート１４の平面方向となる面であり、第１のレンズシート１４の入射面（発光管１３側の面）と平行な面である。

本実施形態の第１のレンズシート１４の厚さは、１．５ｍｍであり、後述する第２のレンズシート１５等よりも厚い。第１のレンズシート１４の厚さとしては、１．０〜２．０ｍｍの範囲内であることが、成形性や耐環境性の観点から好ましい。また、第１のレンズシート１４を、上述のような厚みとすることにより、面光源装置として第１のレンズシート１４より出射側（ＬＣＤパネル１１側）に積層される他の光学シートよりも剛性が大きくなり、積層された他の光学シートを支え、その平面性を維持する働きも有する。

第１の単位レンズ１４１は、その形状が、長軸が第１のレンズシート１４のシート面に対して直交して連続する楕円筒の一部である。シート面に垂直であって第１の単位レンズ１４１の配列方向に平行な断面での断面形状は、長半径が２５０μｍ、短半径が１２６．５μｍの楕円形状の一部となっており、配列ピッチ２０４μｍで垂直方向に配列されている。
また、第１の単位レンズ１４１のレンズ高さ（第１のレンズシート１４の厚み方向における第１の単位レンズ１４１の頂部から谷部までの距離）は、約１０２μｍである。

本実施形態の第１のレンズシート１４は、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂を用いて形成されている。なお、第１のレンズシート１４を形成する樹脂としては、ＰＣ樹脂の他に、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）樹脂や、ＭＳ（メタクリレート−スチレン）樹脂、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、シクロオレフィン樹脂等を用いることができる。
なお、第１のレンズシート１４は、吸湿性の低い材料（例えば、非晶性のＰＥＴ樹脂等）を用いて形成されることが、発光管１３からの熱によってシートの表側と裏側とで温度差が生じ、これによりシートの表裏の吸湿率に差が生じることに起因するシートの反り等の変形を防止する観点から好ましい。

第１の単位レンズ１４１の観察面側（ＬＣＤパネル１１側）の表層内側部分には、拡散材を含有する散乱層１４２が第１の単位レンズ１４１の凸形状に沿って形成されている。散乱層１４２の膜厚は、第１の単位レンズ１４１の頂部に相当する位置で、約２５μｍである。
なお、図１では、散乱層１４２は、第１の単位レンズ１４１の頂部付近が厚く、第１の単位レンズ１４１間の谷部付近が薄く形成されているように示したが、これに限らず、例えば、第１の単位レンズ１４１の頂部付近が薄く、谷部付近が厚く形成される形態としてもよいし、第１の単位レンズ１４１の形状に沿って略均一な厚みで形成される形態としてもよい。

散乱層１４２は、拡散材を含有しているが、ベースとなる樹脂は、第１の単位レンズ１４１と同一の樹脂（本実施形態では、ＰＣ樹脂）で形成されている。
第１のレンズシート１４は、本実施形態では、拡散材を含有するＰＣ樹脂層と、拡散材を含有しないＰＣ樹脂層を２層押し出し成形しており、成形時に拡散材を含有するＰＣ樹脂層側に金型等により第１の単位レンズ１４１のレンズ形状が付与される。そのため、図１に示す断面等、第１のレンズシート１４のシート面に垂直な断面では、拡散材の有無で、散乱層１４２と、第１の単位レンズ１４１の散乱層１４２以外の部分とが判別できる形態となっている。
本実施形態では、散乱層１４２に用いる拡散材として平均粒径が約５μｍのアクリル樹脂製のビーズを用いている。なお、拡散材は、上記の例に限らず、その粒径や材質等を適宜選択して使用することができる。

第２のレンズシート１５は、第１のレンズシート１４より出射側（ＬＣＤパネル１１側）に配置され、出射側に凸となる第２の単位レンズ１５１がシート面に沿って水平方向に複数配列された光学シートである。第２のレンズシート１５は、主に垂直方向における光の制御作用を有している。
第２の単位レンズ１５１は、その形状が、第２のレンズシート１５のシート面に対して長軸が直交した楕円筒の一部であり、シート面に垂直であって第２の単位レンズ１５１の配列方向に平行な断面での断面形状は、長半径１２０μｍ、短半径６１．６μｍの楕円形状の一部となっている。

第２の単位レンズ１５１は、そのレンズ高さ（厚さ方向における第２の単位レンズ１５１の頂部から谷部までの距離）が約５０μｍであり、配列ピッチが１００μｍである。また、第２のレンズシート１５の厚さは、０．６ｍｍである。第２のレンズシート１５の厚さとしては、０．３〜１．０ｍｍの範囲内とすることが、成形性や耐環境性の観点から望ましい。
本実施形態では、第２のレンズシート１５は、ＡＳ樹脂を用いて形成されている。なお、第２のレンズシート１５を形成する樹脂としては、ＰＣ樹脂や、ＭＳ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＥＴ樹脂、シクロオレフィン樹脂等も用いることができる。

第３のレンズシート１６は、第２のレンズシート１５より出射側（ＬＣＤパネル１１側）に配置され、出射側に凸となる第３の単位レンズ１６１がシート面に沿って垂直方向に複数配列された光学シートである。
この第３のレンズシート１６は、第３の単位レンズ１６１の配列方向が、第２の単位レンズ１５１の配列方向とは直交する方向である点以外は、第２のレンズシート１５と略同様の形態であり、主に水平方向における光の制御作用を有している。

プリズムシート１７は、第３のレンズシート１６より出射側（ＬＣＤパネル１１側）に配置され、その出射側の面にシート面に沿って出射側に凸となる単位プリズム１７１が水平方向に複数配列されている。
単位プリズム１７１は、シート面に垂直であって単位プリズム１７１の配列方向（水平方向）に平行な断面における断面形状が略二等辺三角形状であり、その配列ピッチが５０μｍであり、レンズ高さが２５μｍである。
本実施形態のプリズムシート１７は、ＰＥＴ樹脂製の基材の一方の面に、アクリル樹脂を用いて単位プリズム１７１が形成されている。

第１のレンズシート１４と第２のレンズシート１５、第２のレンズシート１５と第３のレンズシート１６、第３のレンズシート１６とプリズムシート１７とは、それぞれ、シート面の法線方向から見たときの各単位レンズ及び単位プリズムの配列方向が直交するように配置されている。
第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６，プリズムシート１７をこのように配置することにより、垂直方向と水平方向との２方向での光の制御がそれぞれ独立して可能であり、最適な視野角を得ることができる。
また、最も発光管１３側に配置される第１のレンズシート１４は、第１の単位レンズ１４１の配列方向が垂直方向であって発光管の配列方向に平行であり、第１の単位レンズ１４１の表層部分に散乱層１４２を備えている。従って、レンズ形状による垂直方向の拡散作用に加え、散乱層１４２による散乱作用が得られ、発光管１３に対応する位置が明るく、発光管１３間が暗く観察されるという発光管１３の位置に起因した輝度ムラ（管ムラ）を低減する効果を高めることができる。

拡散シート１８は、ＬＣＤパネル１１とプリズムシート１７との間に配置され、光を拡散させる作用を有する光学シートである。この拡散シート１８は、平板状であり、出射側に微細凸形状が形成された光拡散作用を有したシートである。
本実施形態の拡散シート１８は、透明基材フィルムの表面に拡散材をコーティングした形態である。具体的には、ＰＥＴ樹脂製の透明基材層（フィルム）上に、バインダ中に微小ビーズを混練した散乱層をコートして形成している。この散乱層は、微小ビーズをバインダよりも突出させることにより、表面に微細凸形状が形成されている。本実施形態で使用した拡散シート１８は、光拡散フィルムＰＢＳ−０７２（恵和株式会社製）であり、ヘイズ値は、４７．９％（メーカーカタログ値）である。拡散シート１８は、ヘイズ値が３５％以上、６５％以下であることが、正面輝度を低下することなくモアレ縞の防止をするために望ましい。

表面に拡散材（微小ビーズ）をコーティングした拡散シートは、微小ビーズのトップの丸い部分が突出するため、レンズ効果を発揮する。そのため、視野角の広い拡散光が入射した場合には、集光効果を発揮し、視野角の狭い拡散光が入射した場合には、拡散効果を発揮するという、他のタイプの拡散シート（例えば、拡散材を透明基材に練り込んだタイプや表面を粗面にしたタイプの拡散シート等）とは異なる特徴的な作用を持っている。
また、拡散材を分散させてコーティングしているので、周期構造を持たず、モアレが発生することもない。
さらに、表面にコーティングする拡散材の量を変えることにより、レンズ効果（集光及び拡散効果）を調整することが可能となる。例えば、拡散材の量が少ないと拡散材の密度が小さいため、レンズ効果よりも粗面による散乱効果が大きくなり、視野角の広い拡散光に対する集光効果が小さくなる。
なお、練り込みタイプや表面が粗面タイプの拡散シートは、レンズ効果ではなく、散乱効果や屈折効果により、拡散効果のみを発揮する点で、本実施形態の拡散シート１８とは異なるが、このようなタイプの拡散シートを用いてもよい。

（輝度ムラに関する評価方法）
本実施形態において、面光源装置の発光管の位置に起因する輝度ムラは、以下に示す方法によって評価を行った。
図２は、面光源装置の輝度を測定する様子を説明する図である。
図３は、面光源装置の面内の輝度分布からムラ係数を求める方法を説明する図である。
まず、暗室環境下において、評価対象の面光源装置１０−１の出射面の中央となる点Ａを通り、面光源装置１０−１の出射面の法線方向に延びる直線上に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを備える測定器Ｍを配置する。点Ａと測定器Ｍとの距離Ｂは、ＣＣＤカメラに面光源装置１０−１の画面全体を撮り込むことが可能となる距離であり、本実施形態ではＢ＝１５００ｍｍ（１．５ｍ）である。なお、本実施形態では、測定器Ｍとして、むら検査装置ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（Ｒａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ社製）を用いている。

この測定器Ｍは、ＣＣＤカメラを備える測定部と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）による制御部と備えている。本実施形態では、測定器Ｍは、測定部のＣＣＤカメラによって撮り込まれた測定対象物の画像データを、制御部が演算等によって数値データ（輝度データ）化し、予め記憶されたプログラム等によってその数値データから後述する輝度分布ｆ（ｘ）等を算出する。
なお、実際の測定を行う前に、測定器Ｍのキャリブレーションを行う。面光源装置１０−１の画面上に格子状のスケールを置き、点灯させる。測定器Ｍによってスケールが置かれた状態での面光源装置１０−１の画面全体の画像を撮り込み、撮り込まれたスケールの目盛から、撮り込まれた画像の大きさを算出し、測定における最小単位である１メッシュの大きさを算出する。このように、スケールの画像を用いて撮り込まれた画像の実際の大きさを算出できるように設定することを、ここでのキャリブレーションとする。

次に、面光源装置１０−１の発光管を点灯し、測定器ＭのＣＣＤカメラによって、面光源装置の出射面（拡散シート１８の出射側の面）を撮影する。このとき、ＣＣＤカメラで撮影される画像は、グレースケールとしてもよいし、フルカラーとしてもよい。本実施形態ではグレースケールの画像としている。そして、その画像データから、測定器Ｍの制御部が、面光源装置の出射面における輝度分布の数値データを作成する。
図３（ａ）には、測定器ＭのＣＣＤカメラによって撮影された面光源装置の出射面の画像を模式的に示している。面光源装置１０−１の出射面は、図３（ａ）に示すように、発光管１３に対応する位置が明るく、それに対して発光管１３間に対応する位置が暗くなる傾向を有する。また、図３（ｂ）に示すように、面光源装置１０−１の輝度分布は、全体として、中心部が明るく外周部にむかってなだらかに輝度が低下していく特性を有していることが多い。

測定器Ｍの制御部は、撮影された画像上において、発光管１３の配列方向である垂直方向に延びる任意の列として直線Ｃを設定し、その直線Ｃ上にｘ軸を設定し、直線Ｃ上における実測値の輝度分布ｆ（ｘ）を、算出された数値データ（輝度データ）から算出する。
図３（ｃ）は、図３（ｂ）の１部を拡大したものである。ｘ軸上の位置がｘ＝ａである点における輝度分布の平均値ｇ（ａ）は発光管のピッチをＰとしたとき、ｆ（ｘ）をａ−Ｐ×１／２からａ＋Ｐ×１／２まで積分した値をピッチＰで割ることにより求められる。具体的には、予め算出した１メッシュの大きさから１ピッチに対応するメッシュの個数を求め、ｘ＝ａにおけるメッシュの個数分のデータの平均値を、平均値ｇ（ａ）とする。
このようにして求められた曲線ｇ（ｘ）は、実測値の輝度分布の平均値の分布を示す曲線であり、管ムラがない場合の輝度分布と仮定できる。

上記のｆ（ｘ）及びｆ（ｘ）から算出されたｇ（ｘ）との差をｇ（ｘ）で割った値をムラ係数ｈ（ｘ）とする。このとき、ムラ係数ｈ（ｘ）は、ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）という式で表される。
図３（ｄ）は、ムラ係数ｈ（ｘ）を示す図である。ムラ係数ｈ（ｘ）は、面光源装置の中心部から外周部にかけての輝度分布の変化（中心部が明るく、外周部に向かって輝度が低下する変化）がキャンセルされており、発光管に起因する管ムラのみを表すことができる。
従って、このムラ係数ｈ（ｘ）の最大値と最小値との差が小さければ小さいほど、発光管のムラは小さいことを意味する。ムラ係数ｈ（ｘ）と、複数の観察者が目視によって感知するムラの強さの度合いの相関をとったところ、ムラ係数ｈ（ｘ）の値が±０．０１以内であれば、いずれの観察者でもムラが視認されないことが確認された。従って、本実施形態では、ムラ係数ｈ（ｘ）が、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすならば、すなわち、ｈ（ｘ）が±１．０％以下であるならば、面光源装置の面内における発光管による輝度ムラが小さく、面均一性の高い良好な照明を行うことができると評価する。

ここで、本実施形態の面光源装置１０と、比較例の面光源装置とを用意してそれぞれ点灯し、上述のムラ係数を用いた評価方法及び視認によって面内の輝度ムラを評価した。
比較例の面光源装置は、第１実施形態の面光源装置１０と同様の反射板１２，発光管１３を備え、発光管１３より観察面側（反射板１２とは反対側）には、順に、拡散板，第１の拡散シート，第２の拡散シートが配置されている。
比較例の面光源装置において、発光管１３の配列ピッチは、２５ｍｍであり、発光管１３と最も発光管側に配置される拡散板との距離は５ｍｍであり、第１実施形態の面光源装置１０と同様である。
比較例の拡散板は、拡散材を含有するメタクリル樹脂製の平板状の光学シートであって、光を拡散する作用を有する光学シートである。比較例の拡散板として、ここでは、厚さが１．５ｍｍであり、無指向性の拡散作用を有し、一般に乳白板等と呼ばれる光学シートを用いている。
比較例の第１の拡散シート及び第２の拡散シートは、順に拡散板より観察面側に配置された光学シートであり、光を拡散させる作用を有するものである。比較例の第１の拡散シート及び第２の拡散シートは、第１実施形態の拡散シート１８と同様の形態を有するものである。

本実施形態の面光源装置１０及び比較例の面光源装置をそれぞれ点灯し、まず、測定器Ｍを用いて面光源装置１０の輝度分布ｆ（ｘ）を測定し、ムラ係数ｈ（ｘ）を算出した。比較例の面光源装置のムラ係数ｈ（ｘ）は、±１０〜１２％であり、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たしてなかった。これに対して、本実施形態の面光源装置１０のムラ係数ｈ（ｘ）は、±０．４〜０．５％であり、管ムラが小さく輝度分布が均一であるとされる範囲である−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たしていた。
次いで、目視で観察したところ、比較例の面光源装置では、発光管の配列方向において輝度ムラ（管ムラ）が視認されたが、本実施形態の面光源装置では、そのような輝度ムラ（管ムラ）は観察されなかった。

以上のことから、本実施形態の面光源装置１０は、管ムラが小さく、均一性の高い照明を行うことができ、透過型表示装置１は、輝度ムラのない良好な映像を表示することができる。
また、ムラ係数ｈ（ｘ）を用いて輝度ムラ（管ムラ）の大きさを評価できるので、視認による評価よりも判定者の個人的条件（体調や疲労度や熟練度等）に左右されることなく、精度の高い安定した評価を行うことができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の透過型表示装置及び面光源装置を説明する図である。
第２実施形態の面光源装置２０及び透過型表示装置２は、面光源装置２０が、第１実施形態のプリズムシート１７及び拡散シート１８を備えていない点、及び、発光管の配列ピッチＰ２と発光管１３と第１のレンズシートとの距離ｄ２が、第１実施形態に示した配列ピッチＰ１及び距離ｄ１とは異なる点以外は、第１実施形態と略同様の形態である。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の透過型表示装置２は、ＬＣＤパネル１１，反射板１２，発光管１３，第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６等を備えている。第２実施形態の面光源装置２０としては、反射板１２，発光管１３，第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６が該当する。
本実施形態では、発光管１３は、図４において５本配列されている例を示しているが、実際には、配列ピッチＰ２＝４５ｍｍで、８本配列されている。また、発光管１３と第１のレンズシート１４との距離ｄ２は、ｄ２＝２０ｍｍである。

通常、面光源装置において、発光管１３の配列ピッチが広くなると、輝度ムラが視認されやすくなる傾向がある。また、発光管１３と最も発光管１３側に位置するレンズシートと（本実施形態では、第１のレンズシート１４）との距離が近いほど、輝度ムラが視認されやすくなる。従って、第２実施形態では、発光管の配列ピッチＰ２を第１実施形態に示した配列ピッチＰ１よりも広くしたため、発光管１３と第１のレンズシート１４との距離ｄ２を、第１実施形態の距離ｄ１よりも広くとっている。

第２実施形態の面光源装置２０を、測定器Ｍを用いて輝度分布ｆ（ｘ）を読み取り、ムラ係数ｈ（ｘ）を算出して管ムラを評価したところ、第２実施形態の面光源装置２０のムラ係数ｈ（ｘ）は、±０．６〜±０．７％であり、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たしており、目視した場合にも管ムラは視認されることがなかった。
従って、本実施形態によれば、ムラ係数ｈ（ｘ）が好ましい範囲を満たしているので、発光管１３に起因する輝度ムラのない良好な照明を行うことができる。

（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、面光源装置１０，２０は、少なくとも第１のレンズシート１４，第２のレンズシート１５，第３のレンズシート１６を備える例を示したが、これに限らず、ムラ係数ｈ（ｘ）が、−０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１を満たすならば、面光源装置を構成する光学シートの枚数及び形状等は、面光源装置が使用される環境や、所望する視野角等に合せて適宜選択して配置してよい。

（２）各実施形態において、発光管１３の配列ピッチＰ１，Ｐ２と、発光管１３と第１のレンズシート１４との距離ｄ１，ｄ２とを、それぞれ、Ｐ１＝２５ｍｍ、ｄ１＝５ｍｍ、Ｐ２＝４５ｍｍ、ｄ２＝２０ｍｍとする例を示したが、これに限らず、面光源装置の厚さや発光管の発光する光の強度等に応じて、発光管の配列ピッチ及び発光管と第１のレンズシートとの距離は適宜選択して設定してよい。

（３）各実施形態において、ムラ係数ｈ（ｘ）は、面光源装置１０，２０の発光管１３の配列方向における輝度分布の評価方法として用いる例を示したが、これに限らず、例えば、透過型表示装置における輝度分布の評価方法として、ムラ係数ｈ（ｘ）を用いた評価を行うことも可能である。

（４）各実施形態において、第１のレンズシート１４は、散乱層１４２のみが拡散材を含有する例を示したが、これに限らず、例えば、散乱層１４２以外の部分も拡散材を含有してもよい。ただし、散乱層１４２以外の部分（すなわち、散乱層より入射側の部分）が拡散材を含有する場合、その拡散材の濃度は散乱層１４２よりも低い方が、光の利用効率を上げる観点から好ましい。

（５）各実施形態において、光源部を形成する発光源として線状の光源である発光管１３を用い、その発光管１３が一次元方向（垂直方向）に複数配列される例を示したが、これに限らず、例えば、発光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の点光源を用い、二次元方向に配列してもよい。このとき、配列される二次元方向のいずれの方向においても、ムラ係数ｈ（ｘ）を用いた輝度ムラの評価が可能である。

（６）各実施形態において、第１のレンズシート１４の第１の単位レンズ１４１は、その形状が楕円筒形状の一部であり、一次元方向に配列される例を示したが、これに限らず、例えば、半円球状や楕円球状の単位レンズを二次元方向に配列してもよい。

なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。

１，２ 透過型表示装置
１０，２０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 反射板
１３ 発光管
１４ 第１のレンズシート
１５ 第２のレンズシート
１６ 第３のレンズシート
１７ プリズムシート
１８ 拡散シート

Claims (6)

1. 複数の発光源が一次元方向又は二次元方向に配列された光源部と、
   前記光源部より出射側に配置され、前記光源部から発せられた光の方向を制御する少なくとも１枚の光学シートと、
   を備える直下型の面光源装置であって、
   前記面光源装置の光の出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、前記出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、
   ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）
   という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）は、
   −０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１
   を満たすこと、
   を特徴とする面光源装置。
2. 請求項１に記載の面光源装置において、
   前記発光源は、線状であって一次元方向に配列されていること、
   を特徴とする面光源装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の面光源装置において、
   前記光学シートのうち、最も前記光源部側に配置されるものは、出射側にレンズ形状を有し、少なくとも前記レンズ形状に沿った表層部分に拡散材を含有する拡散層が形成されていること、
   を特徴とする面光源装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置によって背面から照明される透過型表示部と、
   を備える透過型表示装置。
5. 複数の発光源が一次元方向又は二次元方向に配列された光源部と、
   前記光源部より出射側に配置され、前記光源部から発せられた光の方向を制御する少なくとも１枚の光学シートと、
   を備える直下型の面光源装置における輝度分布の評価方法であって、
   前記面光源装置の光の出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における輝度分布をｆ（ｘ）とし、前記出射面に垂直であって前記発光源の配列方向に垂直な方向における平均輝度分布をｇ（ｘ）とするとき、
   ｈ（ｘ）＝（ｆ（ｘ）−ｇ（ｘ））／ｇ（ｘ）
   という式で表されるムラ係数ｈ（ｘ）を用いてその輝度分布の均一性を評価すること、
   を特徴とする面光源装置の輝度分布の評価方法。
6. 請求項５に記載の面光源装置の輝度分布の評価方法において、
   前記ムラ係数ｈ（ｘ）が、
   −０．０１≦ｈ（ｘ）≦０．０１
   を満たすとき、輝度分布の均一性が高いと評価すること、
   を特徴とする面光源装置の輝度分布の評価方法。

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