(57)【要約】【課題】大型かつ薄型な形状であり、光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、かつ、散乱体濃度を大きくしても、中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を維持することが可能な導光板およびこれを用いる面状照明装置を提供する。【解決手段】矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する２つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される２つの光入射面、これらの２つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な２つの傾斜面、これらの２つの傾斜面を接合する多重湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含むことを特徴とする導光板、およびこれを用いる面状照明装置。【選択図】図２
2010218841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する２つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される２つの光入射面、これらの２つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な２つの傾斜面、これらの２つの傾斜面を接合する多重湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含むことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜角が、中央部に向かって単調減少し、次に単調増加し、前記中央部で傾斜角０度となるものである請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、二次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と二次曲線の組み合わせのいずれかで表される請求項１に記載の導光板。
【請求項４】
前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、高次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と高次曲線の組み合わせのいずれかで表される請求項２に記載の導光板。
【請求項５】
矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する２つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される２つの光入射面、これらの２つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な２つの傾斜面、これらの２つの傾斜面を接合する請求項１〜４のいずれかに記載の多重湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板と、
それぞれ、前記光入射面の長手方向と略同一の長さの板状の支持体と、前記支持体の前記光入射面に対向する面に列状に配置されている複数の発光素子とで構成され、前記導光板の２つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された２つの光源と
を有することを特徴とする面状照明装置。
【請求項６】
前記導光板は、
前記２つの光入射面間の導光長が、４８０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０２ｗｔ％以上、０．２２ｗｔ％以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径（μｍ）を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０２）、（４．０，０．０８５）、（７．０，０．０３）、（７．０，０．１２）、（１２．０，０．０６）および（１２．０，０．２２）で囲まれる領域内にあり、
前記２つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％超、２５％以下である請求項５に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記導光板は、
前記２つの光入射面間の導光長が、５１５ｍｍ以上、６２０ｍｍ以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０１５ｗｔ％以上、０．１６ｗｔ％以下であり、かつ、
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径（μｍ）を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度（ｗｔ％）を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０１５）、（４．０，０．０６５）、（７．０，０．０２）、（７．０，０．０９）、（１２．０，０．０３５）および（１２．０，０．１６）で囲まれる領域内にあり、
前記２つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％超、２５％以下である請求項５または６に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記導光板は、
前記２つの光入射面間の導光長が、６２５ｍｍ以上、７７０ｍｍ以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０１ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下であり、かつ
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０１）、（４．０，０．０５）、（７．０，０．０１）、（７．０，０．０６）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．１２）で囲まれる領域内にあり、
前記２つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％超、２５％以下である請求項５〜７のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記導光板は、
その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板であって、
前記２つの光入射面間の導光長が、７８５ｍｍ以上、８３０ｍｍ以下であり、
前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．００８ｗｔ％以上、０．０８ｗｔ％以下であり、かつ
前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．００８）、（４．０，０．０３）、（７．０，０．００９）、（７．０，０．０４）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．０８）で囲まれる領域内にあり、
前記２つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上であり、
前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％超、２５％以下である請求項５〜８のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記導光板は、
その厚みが最も薄い前記光入射面の厚みが、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、
前記厚みが最も厚い前記多重湾曲部の中央の厚みが、１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であり、
前記多重湾曲部の曲率半径が、６，０００ｍｍ以上４５，０００ｍｍ以下であり、
前記光射出面に平行な線に対する前記傾斜面のテーパが、０．１°以上０．８°以下である請求項５〜９のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記導光板は、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をＮｐ、補正係数をＫＣ、光の入射方向における前記光入射面から前記端面までの長さをＬとしたときに、不等式１．１≦Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣ≦８．２かつ０．００５≦ＫＣ≦０．１を満足する請求項５〜１０のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記光源を構成する前記発光素子は発光ダイオードであり、この発光ダイオードがその長辺を、前記導光板の前記光入射面の長手方向に沿って前記光入射面に直交する方向に対して傾斜した状態で配列されているものである請求項５〜１１のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記傾斜した状態で配列されている発光ダイオードの傾斜角度βは、前記発光ダイオードの幅をｗｍｍ、高さをｈｍｍ、横方向における配列ピッチをｐ、また、ｐ／２＝ｘとするとき、
ｘ ｃｏｓβ＜ｗ／２（ｐ ｃｏｓβ＜ｗ）
を満足するものである請求項１２に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記導光板の光入射面の最小厚さｔminが、前記発光ダイオードの前記傾斜状態における垂直方向（導光板の厚み方向）の寸法ｓが、
ｓ＝√ｗ２＋ｈ２ｃｏｓ（β―φ）
より大きい請求項１３に記載の面状照明装置。
ここで、上式中のφは、
φ＝ｔａｎ−１（ｗ／ｈ）
を表している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などに用いられる導光板およびこれを用いる面状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射し、液晶表示パネルを照明するバックライトユニットが用いられている。バックライトユニットは、照明用の光源が発する光を拡散して液晶表示パネルを照射する導光板、導光板から射出される光を均一化するプリズムシートや拡散シートなどの部品を用いて構成される。
【０００３】
現在、大型の液晶テレビのバックライトユニットは、照明用の光源の直上に導光板を配置した、いわゆる直下型と呼ばれる方式が主流である。この方式では、光源である冷陰極管を液晶表示パネルの背面に複数本配置し、内部を白色の反射面として均一な光量分布と必要な輝度を確保している。
しかしながら、直下型のバックライトユニットでは、光量分布を均一にするために、液晶表示パネルに対して垂直方向の厚みが３０ｍｍ程度必要であり、これ以上の薄型化が困難である。
【０００４】
ここで、薄型化が可能なバックライトユニットとしては、照明用の光源から射出され、入射した光を、所定方向に導き、光が入射された面とは異なる面である光射出面から射出させる導光板を用いるバックライトユニットがある。
このような、導光板を用いたバックライトユニットとしては、透明樹脂に光を散乱させるための散乱粒子を混入させた導光板を用いる方式（例えば、特許文献１〜４参照）のバックライトユニットが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、少なくとも１つの光入射領域および少なくとも１つの光取出面領域を有する光散乱導光体と前記光入射面領域から光入射を行う為の光源手段とを備え、前記光散乱導光体は前記光入射面から遠ざかるにつれて厚みを減ずる傾向を持った領域を有していることを特徴とする光散乱導光光源装置が記載されている。
また、特許文献２には、光散乱導光体と、光散乱導光体の光取出面側に配置されたプリズムシートと、光散乱導光体の裏面側に配置された反射体とを備えた面光源装置が記載されている。また、特許文献３には、プリズム列状の繰り返し起伏を有する光入射面と、光拡散性を与えられた光射出面を備えた板状の光学材料からなる光射出方向修正素子を備えた液晶ディスプレイが記載され、特許文献４には、内部に散乱能を与えられた光散乱導光体と、前記光散乱導光体の端面部から光供給を行う光供給手段を備えた光源装置が記載されている。
【０００６】
また、導光板としては、上記以外にも中間部の厚みが入射側の端部および対向側の端部の厚みに比べ大きく形成されている導光板、入光部から離れるにしたがって厚みが厚くなる方向傾斜した反射面を有する導光板、表面部と裏面部との間の距離が入射部で最小になり、入射部から最大離距離において厚さが最大になるような形状を有する形状の導光板が提案されている（例えば、特許文献５から８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−３６０３７号公報
【特許文献２】特開平０８−２４８２３３号公報
【特許文献３】特開平０８−２７１７３９号公報
【特許文献４】特開平１１−１５３９６３号公報
【特許文献５】特開２００３−９０９１９号公報
【特許文献６】特開２００４−１７１９４８号公報
【特許文献７】特開２００５−１０８６７６号公報
【特許文献８】特開２００５−３０２３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光源から遠ざかるにつれて厚みが薄くなる導光板を用いるタンデム方式などのバックライトユニットでは、薄型のものを実現することが可能であるが、冷陰極管とリフレクタの相対寸法の関係により光利用効率で直下型より劣っているという問題があった。また、導光板に形成された溝に冷陰極管を収容する形状の導光板を用いる場合、冷陰極管から遠ざかるにつれて厚みを薄くする形状とすることはできるが、導光板の厚みを薄くすると、溝に配置された冷陰極管の直上における輝度が強くなり、光射出面の輝度むらが顕著になるという問題があった。また、これらの方式の導光板は、いずれも、形状が複雑となるため、加工コストがアップし、大型、例えば、画面サイズが３７インチ以上、特に、５０インチ以上の液晶テレビのバックライト用の導光板とした時には、高コストとなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献５から８には、製造安定化や、多重反射を利用した輝度（光量）むら抑制のために光入射面から離れるにしたがって厚みを厚くする導光板が提案されているが、これらの導光板は、透明体であり、光源から入射した光がそのまま反対方向の端部側に光が抜けてしまうため、下面にプリズムやドットパターンを付与する必要がある。
また、光入射面とは反対側の端部に反射部材を配置し、入射した光を多重反射させて光射出面から射出させる方法もあるが、大型化するためには導光板を厚くする必要があり、重くなり、コストも高くなる。また、光源の写りこみが生じ、輝度むらとなるという問題もある。
【００１０】
一方、平板型導光板を用いたサイドライト方式では、入射光を光射出面から効率よく射出させるために、内部に微小な散乱粒子を分散させている。このような平板形状の導光板では、散乱微粒子を均一に分散させても大画面化すると、散乱微粒子濃度が０．３０ｗｔ％であれば、光利用効率８３％を確保できるが、図２１に実線で示す照度分布のように、中央部が暗くなり、明るさにむら、すなわち輝度むらが生じ、視認されてしまうという問題があった。
この輝度むらを平坦にするためには、散乱微粒子の濃度を下げて先端からの漏れ光を増やす必要があり、結果として利用効率の低下を生じ、また、輝度も低下するという問題があった。例えば、同一条件で、散乱微粒子濃度を０．１０ｗｔ％とすれば、図２１に点線で示すように、輝度むらを大幅に低減できるが、輝度が低下し、光利用効率も４３％に低下するという問題があった。
さらに、大型の液晶テレビなどの大型ディスプレイに求められる光射出面上の明るさの分布は、画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高な分布、例えば釣鐘状の分布である。しかしながら、散乱微粒子が分散した平板形状の導光板では、散乱微粒子の濃度を下げて平坦な明るさの分布を得ることはできるが、中高な明るさの分布を実現することはできないという問題があった。
【００１１】
さらに、薄型バックライト用に、タンデム方式の導光板とは逆に、光源から遠ざかるにつれて厚みが厚くなる逆楔形導光板を用いることも考えられているが、逆楔形導光板は、光の利用効率を向上させるためには光入射部近傍のテーパ角度を大きくする必要があり、そのため、厚みが増加するという問題点を有する。
また、同じく光源から遠ざかるにつれて厚みが厚くなる楕円形状の導光板を用いる場合は、散乱体濃度を大きくすると、逆楔形よりも光の利用効率を向上させることはできるものの、中央部付近で輝度分布が低下するという問題点を残している。
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、大型かつ薄型な形状であり、逆楔形や楕円形状の導光板を用いる際に、厚みをこれまでより薄くしても、逆楔形や楕円形状を用いるよりもさらに光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を射出することができ、かつ、散乱体濃度を大きくしても、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を維持することが可能な導光板およびこれを用いる面状照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する２つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される２つの光入射面、これらの２つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な２つの傾斜面、これらの２つの傾斜面を接合する多重湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含むことを特徴とする導光板を提供するものである。
【００１４】
ここで、前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜角が、中央部に向かって単調減少し、次に単調増加し、前記中央部で傾斜角０度となるものであることが好ましい。
また、前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、二次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と二次曲線の組み合わせのいずれかで表されることが好ましい。
また、前記多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、高次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と高次曲線の組み合わせのいずれかで表されることが好ましい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、矩形状の光射出面、前記光射出面の対向する２つの長辺をそれぞれ含み互いに対向する位置に配置される２つの光入射面、これらの２つの光入射面から前記光射出面の中央に向かうに従ってそれぞれ前記光射出面からの距離が遠くなる対称な２つの傾斜面、これらの２つの傾斜面を接合する多重湾曲部を備え、その内部に伝搬する光を散乱する散乱粒子を含む導光板と、それぞれ、前記光入射面の長手方向と略同一の長さの板状の支持体と、前記支持体の前記光入射面に対向する面に列状に配置されている複数の発光素子とで構成され、前記導光板の２つの前記光入射面に対向してそれぞれ配置された２つの光源とを有することを特徴とする面状照明装置を提供するものである。
【００１６】
ここで、前記導光板が備える多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜角が、中央部に向かって単調減少し、次に単調増加し、前記中央部で傾斜角０度となるものであることが好ましい。
また、前記導光板が備える多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、二次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と二次曲線の組み合わせのいずれかで表されることが好ましい。
また、前記導光板が備える多重湾曲部は、前記２つの傾斜面の間において、前記傾斜面の傾斜部の断面形状が、高次曲線と円、傾斜した直線と円、傾斜した直線と高次曲線の組み合わせのいずれかで表されることが好ましい。
【００１７】
前記導光板は、前記２つの光入射面間の導光長が、４８０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であり、前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０２ｗｔ％以上、０．２２ｗｔ％以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度（を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０２）、（４．０，０．０８５）、（７．０，０．０３）、（７．０，０．１２）、（１２．０，０．０６）および（１２．０，０．２２）で囲まれる領域内にあり、前記２つの光入射面から入射した光が前記光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上であり、前記光射出面の前記光入射面近傍から射出する光の輝度に対する前記光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％超、２５％以下であることが好ましい。
【００１８】
また、前記導光板は、前記２つの光入射面間の導光長が、５１５ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０１５ｗｔ％以上、０．１６ｗｔ％以下であり、かつ、前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０１５）、（４．０，０．０６５）、（７．０，０．０２）、（７．０，０．０９）、（１２．０，０．０３５）および（１２．０，０．１６）で囲まれる領域内にあることも好ましい。
【００１９】
また、前記導光板は、前記２つの光入射面間の導光長が、６２５ｍｍ以上７７０ｍｍ以下であり、前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．０１ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下であり、かつ前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．０１）、（４．０，０．０５）、（７．０，０．０１）、（７．０，０．０６）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．１２）で囲まれる領域内にあることも好ましい。
【００２０】
また、前記導光板は、前記２つの光入射面間の導光長が、７８５ｍｍ以上８３０ｍｍ以下であり、前記散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、前記散乱粒子の濃度が、０．００８ｗｔ％以上、０．０８ｗｔ％以下であり、かつ前記散乱粒子の粒径および濃度が、前記散乱粒子の粒径を横軸とし、前記散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするグラフにおいて、６点（４．０，０．００８）、（４．０，０．０３）、（７．０，０．００９）、（７．０，０．０４）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．０８）で囲まれる領域内にあることも好ましい。
【００２１】
また、前記導光板は、その厚みが最も薄い前記光入射面の厚みが、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、前記厚みが最も厚い前記多重湾曲部の中央の厚みが、１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であり、前記多重湾曲部の曲率半径が、６，０００ｍｍ以上４５，０００ｍｍ以下であり、前記光射出面に平行な線に対する前記傾斜面のテーパが、０．１°以上０．８°以下であることが好ましい。
【００２２】
また、前記導光板は、前記散乱粒子の散乱断面積をΦ、前記散乱粒子の密度をＮｐ、補正係数をＫＣ、光の入射方向における前記光入射面から前記端面までの長さをＬとしたときに、不等式１．１≦Φ・Ｎｐ・Ｌ・ＫＣ≦８．２かつ０．００５≦ＫＣ≦０．１を満足することも好ましい。
【００２３】
また、前記光源を構成する前記発光素子は発光ダイオードであることが好ましく、さらに、この発光ダイオードがその長辺を、前記導光板の前記光入射面の長手方向に沿って前記光入射面に直交する方向に対して傾斜した状態で配列されているものであることが好ましい。
【００２４】
また、前記傾斜した状態で配列されている発光ダイオードの傾斜角度βは、前記発光ダイオードの幅をｗｍｍ、高さをｈｍｍ、横方向における配列ピッチをｐ、また、ｐ／２＝ｘとするとき、
ｘ ｃｏｓβ＜ｗ／２（ｐ ｃｏｓβ＜ｗ）
を満足するものであることが好ましい。
【００２５】
また、前記導光板の光入射面の最小厚さｔminが、前記発光ダイオードの前記傾斜状態における垂直方向（導光板の厚み方向）の寸法ｓ
ｓ＝√ｗ２＋ｈ２ｃｏｓ（β―φ）
より大きいことが好ましい。
ここで、上式中のφは、
φ＝ｔａｎ−１（ｗ／ｈ）
を表している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を射出することができ、逆楔形や楕円形状の導光板を用いる際に、厚みをこれまでより薄くしても、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高あるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることが可能な導光板およびこれを用いる面状照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る面状照明装置を用いる液晶表示装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のII−II線断面図である。
【図３】（Ａ）は、図２に示した面状照明装置の光源および導光板を示す部分省略平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（Ａ）は、図２に示す面状照明装置の光源の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す光源の断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す光源を構成する１つのＬＥＤを拡大して示す概略斜視図である。
【図５】光源におけるＬＥＤチップの配置状況を示す模式斜視図であり、（Ａ）は、直立的に配置した状態、（Ｂ）は傾斜させて配置した状態を示している。
【図６】ＬＥＤチップを縦長になる方向（長辺を垂直方向に向けた状態）に横１列に並べて配置する際における許容傾斜角βの取るべき値の説明図である。
【図７】ＬＥＤチップを傾斜させて配置する際に、その状態を許容する導光板の光入射面の最小厚さを説明するための図である。
【図８】図３に示す導光板の形状を示す概略斜視図である。
【図９】（Ａ）は、図２に示す導光板の断面模式図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す導光板の部分拡大断面図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の面状照明装置に用いる導光板に分散させる散乱微粒子の粒子径と粒子濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の面状照明装置に用いる導光板に分散させる散乱微粒子の粒子径と粒子濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の面状照明装置に用いる導光板の設計方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の面状照明装置に用いる導光板の粒子濃度と、光利用効率および中高度合との関係を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は、本発明の面状照明装置の他の一例の光源および導光板を示す部分省略平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣと光利用効率との関係を測定した結果を示す図である。
【図１６】粒子密度が異なるそれぞれの導光体から射出される光の照度をそれぞれ測定した結果を示す図である。
【図１７】光利用効率および照度むらと粒子密度との関係を示す図である。
【図１８】他の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。
【図１９】さらに他の実施形態に係る面状照明装置の断面図である。
【図２０】導光板の光入射方向における距離とそれに対応する相対照度の関係を示すグラフである。
【図２１】従来の平板形状の導光板の正面方向の照度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る面状照明装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、導光板の２辺に光源からの光を入射させる２辺入射方式の面状照明装置を代表例とするが、本発明はこれに限定されないのはいうまでもないことである。
図１は、本発明に係る面状照明装置を備える液晶表示装置の概略を示す斜視図であり、図２は、図１に示した液晶表示装置のII−II線断面図である。図３は、図２に示す面状照明装置（以下「バックライトユニット」ともいう）の光源部近傍の拡大図である。図３（Ａ）は、図２に示す面状照明装置の導光板およびその２辺に配置される光源を示す部分省略平面図であり、図３（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２９】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、バックライトユニット２０と、そのバックライトユニット２０の光射出面側に配置される液晶表示パネル１２と、液晶表示パネル１２を駆動する駆動ユニット１４とを有する。なお、図１においては、面状照明装置の構成を示すため、液晶表示パネル１２の一部の図示を省略している。
【００３０】
液晶表示パネル１２は、予め特定の方向に配列してある液晶分子に、部分的に電界を印加してこの分子の配列を変え、液晶セル内に生じた屈折率の変化を利用して、液晶表示パネル１２の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
駆動ユニット１４は、液晶表示パネル１２内の透明電極に電圧をかけ、液晶分子の向きを変えて液晶表示パネル１２を透過する光の透過率を制御する。
【００３１】
バックライトユニット２０は、液晶表示パネル１２の背面から、液晶表示パネル１２の全面に光を照射する照明装置であり、液晶表示パネル１２の画像表示面と略同一形状の光射出面２４ａを有する。
【００３２】
本発明に係るバックライトユニット２０は、図１、図２、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、２つの光源２８、導光板３０、間隔維持部材３３、光学部材ユニット３２および反射板３４を有する照明装置本体２４と、下部筐体４２、上部筐体４４、補強部材４６およびすべり機構４８を有する筐体２６とで構成されている。なお、図示例においては、さらに、反射板３４と下部筐体４２の間には、ヒートシンク６４とヒートパイプ６６が設けられている。
また、図１に示すように、筐体２６の下部筐体４２（図２参照）の裏側には、光源２８に電力を供給する複数の電源を収納する電源収納部４９が取り付けられている。
以下、バックライトユニット２０を構成する各構成部品について説明する。
【００３３】
照明装置本体２４は、光を射出する光源２８と、光源２８から射出された光を面状の光として射出する導光板３０と、導光板３０と光源２８との光軸距離および光軸垂直距離を一定に保って間隔維持部材３３と、導光板３０から射出された光を、散乱や拡散させてよりむらのない光とする光学部材ユニット３２と、導光板３０から漏出した光を反射させて導光板に再度入射させる反射板３４とを有する。
ここで、導光板３０と光源２８との光軸距離とは、図３（Ｂ）に示すように、光源２８の発光面と導光板３０の光入射面（３０ｄ、３０ｅ）との間の距離をいう。また、導光板３０と光源２８との光軸垂直距離とは、導光板３０と光源２８の導光板の厚さ方向に対するそれぞれの光軸間の距離をいう。
【００３４】
まず、光源２８について説明する。
図４（Ａ）は、図１および図２に示す面状照明装置２０の光源２８の概略構成を示す概略斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す光源２８の断面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す光源２８を構成する１つのＬＥＤ（発光ダイオード）チップ５０のみを拡大して示す概略斜視図である。
図４（Ａ）に示すように、光源２８は、複数のＬＥＤチップ５０と、光源支持部５２とを有する。
【００３５】
ＬＥＤチップ５０は、青色光を射出する発光ダイオードの表面に蛍光物質が塗布されたチップであり、所定面積の発光部５１を有し、この発光部５１の発光面５８から白色光を射出する。
具体的には、ＬＥＤチップ５０は、発光ダイオードの表面に塗布された蛍光物質が発光ダイオードから射出された青色光が透過することにより蛍光する特性を有する。このため、ＬＥＤチップ５０は、発光ダイオードから青色光を射出することで、青色光が透過された蛍光物質も発光し、この発光ダイオードから射出されそのまま蛍光物質を透過した青色光と、蛍光物質が蛍光されることで射出される光とで白色光を生成され、射出される。
ここで、ＬＥＤチップ５０としては、ＧａＮ系発光ダイオード、ＩｎＧａＮ系発光ダイオード等の表面にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質を塗布したチップが例示される。
【００３６】
光源支持部５２は、図４（Ｂ）に示すように、アレイ基板５４と複数のフィン５６とを有する。上述した複数のＬＥＤチップ５０は、所定間隔離間して一列でアレイ基板５４上に配置されている。具体的には、光源２８を構成する複数のＬＥＤチップ５０は、後述する導光板３０の第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅの長手方向に沿って、言い換えれば、光射出面３０ａと第１光入射面３０ｄとが交わる線と平行に、または、光射出面３０ａと第２光入射面３０ｅとが交わる線と平行に、アレイ状に配列されアレイ基板５４上に固定されている。
【００３７】
アレイ基板５４は、一面が導光板３０の最薄側端面である光入射面（３０ｄ、３０ｅ）に対向して配置される板状の部材である。アレイ基板５４の導光板３０の光入射面（３０ｄ、３０ｅ）に対向する面となる側面には、ＬＥＤチップ５０が支持されている。
ここで、本実施形態のアレイ基板５４は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成されており、ＬＥＤチップ５０から発生する熱を吸収し、外部に放散させるヒートシンクとしての機能も有する。
【００３８】
複数のフィン５６は、それぞれ銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で形成された板状部材であり、アレイ基板５４のＬＥＤチップ５０が配置されている面とは反対側の面に、隣接するフィン５６と所定間隔離間して連結されている。
光源支持部５２に、複数のフィン５６を設けることで表面積を広くすることができ、かつ、放熱効果を高くすることができる。これにより、ＬＥＤチップ５０の冷却効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、光源支持部５２のアレイ基板５４をヒートシンクとして用いたが、ＬＥＤチップの冷却が必要ない場合は、ヒートシンクに代えて放熱機能を備えない板状部材をアレイ基板として用いてもよい。
【００３９】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、本実施形態のＬＥＤチップ５０の発光部５１の発光面５８は、ＬＥＤチップ５０の配列方向の長さよりも、配列方向に直交する方向の長さが短い長方形形状、つまり、後述する導光板３０の厚み方向（光射出面３０ａに垂直な方向）が短辺となる長方形形状を有する。言い換えれば、発光面５８は、導光板３０の光射出面３０ａに垂直な方向の長さをａ、配列方向の長さをｂとしたときに、ｂ＞ａとなる形状である。また、ＬＥＤチップ５０の配置間隔をｑとするとｑ＞ｂである。このように、ＬＥＤチップ５０の発光部５１の発光面５８の導光板３０の光射出面３０ａに垂直な方向の長さａ、配列方向の長さｂ、ＬＥＤチップ５０の配置間隔ｑの関係が、ｑ＞ｂ＞ａを満たすことが好ましい。
発光面５８を長方形形状とすることにより、大光量の出力を維持しつつ、薄型な光源とすることができる。光源を薄型化することにより、面状照明装置を薄型にすることができる。また、ＬＥＤチップの配置個数を少なくすることができる。
【００４０】
なお、ＬＥＤチップ５０は、光源をより薄型にできるため、導光板３０の厚み方向を短辺とする長方形形状とすることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、正方形形状、円形形状、多角形形状、楕円形形状等種々の形状のＬＥＤチップを用いることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、ＬＥＤチップ５０を１列に並べ、単層構造としたが、本発明はこれに限定されず、アレイ支持体に複数のＬＥＤチップ５０を配置した構成のＬＥＤアレイを複数個、積層させた構成の多層ＬＥＤアレイを光源として用いることもできる。このようにＬＥＤアレイを積層させる場合でもＬＥＤチップ５０を長方形形状とし、ＬＥＤアレイを薄型にすることで、より多くのＬＥＤアレイを積層させることができる。このように、多層のＬＥＤアレイを積層させる、つまり、ＬＥＤアレイ（ＬＥＤチップ）の充填率を高くすることで、より大光量を出力することができる。また、ＬＥＤアレイのＬＥＤチップと隣接する層のＬＥＤアレイのＬＥＤチップも上述と同様に配置間隔が上記式を満たすことが好ましい。つまり、ＬＥＤアレイは、ＬＥＤチップと隣接する層のＬＥＤアレイのＬＥＤチップとを所定距離離間させて積層させることが好ましい。
【００４２】
また、以下に、図５を用いて説明するように、ＬＥＤチップ５０を１列に並べて配置する場合であっても、光射出面の高さ方向（つまり、導光板３０の厚み方向）の寸法を減少させて、導光板３０の厚みを例えば３０％程度も薄くすることも可能である。
図５（Ａ）は、断面形状が長方形のＬＥＤチップ５０を、縦長になる方向（つまり、垂直方向に向けた状態）に横１列に並べて配置した場合を例示するものであり、図５（Ｂ）は、同じＬＥＤチップ５０を、上記状態から４５度傾斜させて同じく横１列に並べて配置した場合を例示するものである。
【００４３】
ＬＥＤチップ５０を図５（Ｂ）に示すように傾斜させて配置することにより、この例では、ＬＥＤチップ５０の配置密度を変更する（低下させる）ことなしに、導光板３０の厚みを、上述のように、例えば３０％程度も薄くすることができる。
ここで、ＬＥＤチップ５０を傾斜させて配置する際の傾斜角度については特に限定はなく、ＬＥＤチップチップ５０の形状・寸法、並びに目標とする導光板３０の厚み削減量等に応じて適宜設定することができる。
【００４４】
図６は、上述のＬＥＤチップ５０を縦長になる方向（長辺を垂直方向に向けた状態）に横１列に並べて配置する際における、隣接するＬＥＤチップ５０が当接（接触）しないようにするために許容傾斜角βの取るべき値の説明図である。
この向きに配列したＬＥＤチップ５０の幅をｗｍｍ、高さをｈｍｍ、横方向における配列ピッチをｐ、また、ｐ／２＝ｘとするとき、ＬＥＤチップ５０の傾斜角βは、
ｘ ｃｏｓβ＜ｗ／２（ｐ ｃｏｓβ＜ｗ）
を満足する必要がある。
【００４５】
また、図７は、上述のようにＬＥＤチップ５０を傾斜させて配置する際に、その状態を許容する導光板３０の光入射面３０ｄおよび３０ｅの最小厚さｔminを説明するための図である。
ＬＥＤチップ５０の傾斜状態における垂直方向（導光板３０の厚み方向）の寸法ｓは、次式により規定される寸法となるので、ＬＥＤチップ５０を図７に示すように配置して使用するためには、導光板３０の光入射面３０ｄおよび３０ｅの最小厚さｔminが、上記寸法ｓより大きいことが好ましい。
【００４６】
ｓ＝√ｗ２＋ｈ２ｃｏｓ（β―φ）
なお、ここで、上式中のφは、
φ＝ｔａｎ−１（ｗ／ｈ）
を表している。
【００４７】
次に、導光板３０について説明する。
図８は、導光板３０の形状を示す概略斜視図である。また、図９（Ａ）は、導光板３０の形状を表す断面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す導光板３０の部分拡大断面図である。
導光板３０は、図８および図９に示すように、略矩形形状の平坦な光射出面３０ａと、この光射出面３０ａの両端に、光射出面３０ａに対してほぼ垂直に形成された２つの光入射面（第１光入射面３０ｄと第２光入射面３０ｅ）と、光射出面３０ａの反対側、つまり、導光板の背面側に位置し、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅに平行で、光射出面３０ａを２等分する２等分線α（図１、図３参照）を中心軸として互いに対称で、光射出面３０ａに対して所定の角度で傾斜する２つの傾斜面（第１傾斜面３０ｂと第２傾斜面３０ｃ）と、光射出面３０ａの光入射面が形成されていない側の両端（光射出面３０ａと光入射面との交線に直交する２つの辺）に、光射出面３０ａに対して略垂直に形成された２つの側面（第１側面３０ｆと第２側面３０ｇ）とを有している。２つの傾斜面（第１傾斜面３０ｂ、第２傾斜面３０ｃ）との接合部分には、以下に詳述する多重湾曲部３０ｈが形成される。
【００４８】
なお、２つの光入射面３０ｄおよび３０ｅは、略矩形形状の光射出面３０ａの対向する長辺側に対向して位置しており、対向して配置された光源２８から２つの光入射面３０ｄおよび３０ｅに入射した光は、略矩形形状の光射出面３０ａの対向する短辺に平行に導光板３０内を伝播する。
第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃは、２等分線αに対して線対称であり、光射出面３０ａに対し対称に傾斜している。多重湾曲部３０ｈも、２等分線αに対して線対称に湾曲している。導光板３０は、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中央に向かうに従って厚さが厚くなっており、中央部の２等分線αに対応する部分、すなわち多重湾曲部３０ｈの中央部分で最も厚く（ｔmax）、両端部の２つの光入射面（第１光入射面３０ｄと第２光入射面３０ｅ）で最も薄く（ｔmin）なっている。
すなわち、導光板３０の断面形状は、２等分線αを通る中心軸に対して線対称である。
【００４９】
ここで、本発明においては、第１光入射面３０ｄと第２光入射面３０ｅとの間の光が伝播する導光長Ｌは、３７インチ（３７”）の画面サイズ以上の液晶パネル４を対象としているので、４８０ｍｍ以上であり、最大６５インチ（６５”）の画面サイズ以上の液晶パネル４を対象とするので、８３０ｍｍ以下である必要がある。より詳細には、３７インチ（３７”）の画面サイズに対しては、導光長Ｌは、４８０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であり、４２インチ（４２”）および４６インチ（４６”）の画面サイズに対しては、導光長Ｌは、５１５ｍｍ以上、６２０ｍｍ以下であり、５２インチ（５２”）および５７インチ（５７”）の画面サイズに対しては、導光長Ｌは、６２５ｍｍ以上、７７０ｍｍ以下であり、６５インチ（６５”）の画面サイズに対しては、導光長Ｌは、７８５ｍｍ以上、８３０ｍｍ以下であるのが良い。
【００５０】
また、導光板３０の厚みが最も薄い光入射面３０ｄおよび３０ｅの最小厚さｔminは、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であるのが好ましい。
その理由は、最小厚さが小さ過ぎると、光入射面３０ｄおよび３０ｅが小さくなり過ぎて、光源２８からの光入射が少なくなり、光射出面３０ａから十分な輝度の光を射出することができないし、最小厚さが大き過ぎると、最大厚さが厚くなり過ぎ、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５５％以上を満たさないからである。
また、導光板３０の厚みが最も厚い多重湾曲部３０ｈの中央の最大厚みｔmaxは、１．０ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下であるのが好ましい。
その理由は、最大厚さが厚くなり過ぎる場合、重量が重すぎて液晶表示装置などの光学部材として適さないし、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５５％以上を満たさないからであり、最大厚さが薄くなり過ぎる場合、中央部の多重湾曲部３０ｈの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が大きすぎて成形に適さないし、平板の場合と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が５５％以上を満たさないし、逆に、光利用効率が５５％以上を達成する粒子濃度では 中高分布を実現できないからである。
【００５１】
したがって、傾斜背面３０ｂおよび３０ｃのテーパ、すなわちテーパ角（傾斜角）は、０．１°以上、０．８°以下であるのが好ましい。
その理由は、テーパが大き過ぎる場合、最大厚さが必要以上に大きくなりすぎてしまうし、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうからであり、テーパが小さ過ぎる場合、最小厚さが小さすぎる場合と同様に、後述する多重湾曲部３０ｈの曲率半径Ｒ１，Ｒ２（以下、これらをまとめて「中央部半径Ｒ」ともいう）が大きすぎて成形に適さないし、光利用効率が５５％以上を達成する粒子濃度では中高分布を実現できないし、逆に、平板と同様に、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では光利用効率が５５％以上を満たさないからである。
その結果、多重湾曲部３０ｈの中央部半径Ｒは、６，０００ｍｍ以上、４５，０００ｍｍ以下であるのが好ましい。
なお、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、傾斜背面３０ｂおよび３０ｃのテーパ角をθとするとき、ＬＲ＝２Ｒｓｉｎθで表され、最大厚みｔmax＝ｔmin−［（ＬＲ／２）ｔａｎθ＋Ｒｃｏｓθ−Ｒ］で表され、テーパ角θ＝ｔａｎ−１［（ｔmax−ｔmin）／（Ｌ／２）］で表される。
【００５２】
本発明においては、導光板３０の形状を、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから中央に向かうに従って厚さが厚くなるような形状（以下、逆楔形状という）にすることにより、入射した光をより奥に伝播しやすくして、光利用効率を維持しながら面内均一性を向上させ、さらに、中高な、いわゆる釣鐘状の輝度分布を得るものである。すなわち、このような形状とすることにより、上述した従来の平板形状の導光板では中央が暗くなる分布を、均一あるいは中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
また、傾斜背面３０ｂおよび３０ｃの中央の接合部分を多重湾曲部３０ｈとして滑らかに接合することにより、導光板３０の厚みを減少させるとともに、中央の接合部分にできる帯むらを均一にし、また、中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることができる。
【００５３】
ここで、多重湾曲部３０ｈの詳細を説明する。
図９（Ｂ）に示す例では、多重湾曲部３０ｈは、傾斜背面３０ｂ，３０ｃに接続される曲率半径Ｒ２の曲面（円筒面）３０ｘ，３０ｙ、および、これらの曲面（円筒面）３０ｘ，３０ｙの間に形成されている上記曲面（３０ｘ，３０ｙとは逆向きの曲率半径Ｒ１の曲面（円筒面））３０ｚから形成されている。
なお、上記曲面３０ｘ，３０ｙ，３０ｚの接合部（接点）は、微分係数が一致する点とすることが好ましい。
【００５４】
ここで、上述の曲率半径Ｒ１，Ｒ２については、Ｒ１＝Ｒ２とすることが好ましく、その値としては、例えば、導光長Ｌ（図９参照）が４８０ｍｍ≦Ｌ≦５００ｍｍである場合には、Ｒ１＝Ｒ２＝１００００ｍｍとするのがよいが、特にこれに限定されるものではない。
これについては、後に、散乱体濃度を含めた実施例において、具体的な構成例を説明するので参照願いたい。
また、上記実施形態においては、傾斜背面３０ｂ，３０ｃに接続される多重湾曲部３０ｈを、３つの円筒面で構成した例を示したが、組み合わせる曲面としては、円筒面以外の２次曲面（断面形状が楕円、放物線、双曲線などの一部であるもの）、あるいはより高次の曲面なども用いることが可能である。
【００５５】
なお、上記実施形態にも示したように、３つの曲面を接続する場合には、両外側方の曲面の曲率は同じとすることが好ましいことはいうまでもない。
さらに、可能な限り、互いに逆方向に湾曲した形で接続される曲面間においても、曲率を一致させることが、製作過程を簡単化できる等の点でも好ましい。
【００５６】
図３に戻って、導光板３０の作用について説明する。
図３（Ａ）および（Ｂ）に示す導光板３０では、第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから入射した光は、導光板３０の内部に含まれる散乱微粒子（詳細は後述する）によって散乱されつつ、導光板３０内部を通過し、直接、もしくは、第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃで反射した後、光射出面３０ａから射出する。このとき、第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃから一部の光が漏出する場合もあるが、漏出した光は、導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃを覆うようにして配置される反射シート（図示せず）によって反射され再び導光板３０の内部に入射する。
【００５７】
導光板３０は、透明樹脂に、光を散乱させるための微小な散乱粒子が混錬分散されて形成されている。導光板３０に用いられる透明樹脂の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、あるいはＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）のような光学的に透明な樹脂が挙げられる。導光板３０に混錬分散させる散乱粒子としては、トスパール、シリコーン、シリカ、ジルコニア、誘電体ポリマ等を用いることができる。このような散乱粒子を導光板３０の内部に含有させることによって、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から射出することができる。
【００５８】
ここで、本発明の面状照明装置２０に用いる導光板３０に分散させる散乱微粒子の粒径が、４．０μｍ以上、かつ１２．０μｍ以下である必要がある。その理由は、高い散乱効率を得ることができ、前方散乱性が大きくかつ波長依存性が少なく、色むらがないように選択できるからである。
なお、本発明の面状照明装置２０に用いる導光板３０に分散させる散乱微粒子の最適な粒径選択については、波長依存性の観点に加え、以下の点をも考慮するのが好ましい。
まず、単一の粒子による散乱光強度分布（角度分布）においては、前方０〜５°に散乱する光が９０％以上となる条件を満たすようにする必要がある。なぜならば、逆楔形状の本発明の面状照明装置２０に用いる導光板３０は、導光板３０の側面の第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅから最低でも２４０ｍｍ以上の距離、片面入射の場合は、光入射面から最低４８０ｍｍ以上の距離を導光する必要があるからであり、前方０〜５°に散乱する光が９０％未満では、導光板３０の奥まで光が導光できないからである。
【００５９】
このため、散乱微粒子の粒径が、４．０μｍより小さいと、すなわち、４．０μｍ未満では、散乱が等方性となるため、上記条件を満たすことができない。なお、母材としてアクリル樹脂、粒子としてシリコーン樹脂を選択した場合は、シリコーン樹脂散乱微粒子の粒径は、４．５μｍ以上とするのがより好ましい。
一方、散乱微粒子の粒径が、１２．０μｍより大きいと、すなわち、１２．０μｍ超では、粒子の前方散乱性が強くなりすぎるため、系内の平均自由行程が大きくなり、散乱回数が減少することから、入射端付近で光源（ＬＥＤ）間の輝度むら（ホタルムラ）が現れてしまうため、上限値は、１２．０μｍに制限される。
その理由は、粒子濃度が高すぎる場合、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できないからであり、粒子濃度が低すぎる場合、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５５％以上を満たさないからである。
【００６０】
このように、本発明の散乱微粒子の粒子径の限定範囲に含まれる最適な粒径（粒子屈折率と母材屈折率との組み合わせ）を選択することにより、波長むらのない出射光を得ることができる。
なお、上述した例では、単一粒径の散乱微粒子を用いているが、本発明はこれに限定されず、複数粒径の散乱微粒子を混合して用いても良い。
【００６１】
また、散乱粒子の濃度は、本発明の面状照明装置２０に用いる導光板３０の導光長が４８０ｍｍ〜８３０ｍｍであるので、０．００８ｗｔ％以上、０．２２ｗｔ％以下である必要がある。
具体的には、導光長Ｌが４８０ｍｍ≦Ｌ≦５００ｍｍである場合には、散乱粒子の濃度を０．０２ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下とする必要がある。
また、導光板の導光長を画面サイズ３７インチ対応のＬ＝４８０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０２ｗｔ％以上、０．０８５ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０４７ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０３ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０６５ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０６ｗｔ％以上、０．２２ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．１２２ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６２】
また、導光長Ｌが５１５ｍｍ≦Ｌ≦６２０ｍｍである場合には、散乱粒子の濃度を０．０１５ｗｔ％以上、０．１６ｗｔ％以下とするのが良い。
また、導光板の導光長を画面サイズ４２インチ対応のＬ＝５６０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０１５ｗｔ％以上、０．０６５ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０３５ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０２ｗｔ％以上、０．０９ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０４８ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を０．０４ｗｔ％以上、０．１６ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０９ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６３】
また、導光板の導光長を画面サイズ４６インチ対応のＬ＝５９０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０１５ｗｔ％以上、０．０６０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０３１ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０２ｗｔ％以上、０．０８ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０４３ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を０．０３５ｗｔ％以上、０．１５ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０８１ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６４】
また、導光長Ｌを６２５ｍｍ≦Ｌ≦７７０ｍｍとする場合には、散乱粒子の濃度を０．０１ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下とするのが良い。
また、導光板の導光長を画面サイズ５２インチ対応のＬ＝６６０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０１０ｗｔ％以上０．０５０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０２５ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０１５ｗｔ％以上０．０６０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０３４ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を０．０３０ｗｔ％以上０．１２０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０６４ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６５】
さらに、導光板の導光長を画面サイズ５７インチ対応のＬ＝７３０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を０．０１０ｗｔ％以上、０．０４０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０２１ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０１０ｗｔ％以上、０．０５０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０２８ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０２０ｗｔ％以上０．１００ｗｔ％以下とすることが好ましく、０．０５３ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６６】
また、導光長Ｌを７８５ｍｍ≦Ｌ≦８３０ｍｍとする場合には、散乱粒子の濃度を０．００６ｗｔ％以上、０．０８ｗｔ％以下とすること好ましい。
さらに、導光板の導光長を画面サイズ６５インチ対応のＬ＝８３０ｍｍとし、散乱粒子の粒子径を４．５μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を０．００８ｗｔ％以上、０．０３０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０１６ｗｔ％とすることが最も好ましい。また、散乱粒子の粒子径を７．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．００９ｗｔ％以上、０．０４０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０２２ｗｔ％とすることが最も好ましい。さらに、散乱粒子の粒子径を１２．０μｍとする場合は、散乱粒子の濃度を、０．０２０ｗｔ％以上、０．０８０ｗｔ％以下とすることがより好ましく、０．０４１ｗｔ％とすることが最も好ましい。
【００６７】
以上から、本発明においては、導光板３０の２つの光入射面３０ｄ、３０ｅ間の導光長に応じて、導光板３０に分散させる散乱粒子の粒径および濃度が、所定の関係を満たす必要があることが分かる。
そこで、本発明においては、導光板３０の導光長が、４８０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下である時、上述のように、散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、散乱粒子の濃度が、０．０２ｗｔ％以上、０．２２ｗｔ％以下である必要があり、かつ、図１０（Ａ）に示すグラフのように、散乱粒子の粒径を横軸とし、散乱粒子の粒子濃度を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、６点（４．０，０．０２）、（４．０，０．０８５）、（７．０，０．０３）、（７．０，０．１２）、（１２．０，０．０６）および（１２．０，０．２２）で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板３０の導光長が、５１５ｍｍ以上、６２０ｍｍ以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、散乱粒子の濃度が、０．０１５ｗｔ％以上、０．１６ｗｔ％以下であり、かつ、図１０（Ｂ）に示すグラフのように、粒径を横軸とし、粒子濃度を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、６点（４．０，０．０１５）、（４．０，０．０６５）、（７．０，０．０２）、（７．０，０．０９）、（１２．０，０．０３５）および（１２．０，０．１６）で囲まれる領域内にある必要がある。
【００６８】
また、導光板３０の導光長が、６２５ｍｍ以上、７７０ｍｍ以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、散乱粒子の濃度が、０．０１ｗｔ％以上、０．１２ｗｔ％以下であり、かつ、図１１（Ａ）に示すグラフのように、粒径を横軸とし、粒子濃度を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、６点（４．０，０．０１）、（４．０，０．０５）、（７．０，０．０１）、（７．０，０．０６）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．１２）で囲まれる領域内にある必要がある。
また、導光板３０の導光長が、７８５ｍｍ以上、８３０ｍｍ以下であるとき、上述のように、散乱粒子の粒径が、４．０μｍ以上、１２．０μｍ以下、散乱粒子の濃度が、０．００８ｗｔ％以上、０．０８ｗｔ％以下であり、かつ、図１１（Ｂ）に示すグラフのように、粒径を横軸とし、粒子濃度を縦軸とするとき、散乱粒子の粒径および濃度が、６点（４．０，０．００８）、（４．０，０．０３）、（７．０，０．００９）、（７．０，０．０４）、（１２．０，０．０２）および（１２．０，０．０８）で囲まれる領域内にある必要がある。
【００６９】
散乱粒子の粒径および濃度が、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すグラフの６点で囲まれた領域内にある必要がある理由は、この領域を外れると、粒子濃度が高すぎる場合には、平板と同じとなり、中高な輝度分布を実現できないし、粒子濃度が低すぎる場合には、光が突き抜けて透過してしまうために光利用効率５５％以上を満たさなくなるからであり、粒径が小さすぎる場合には、光利用効率はよくなるが、中高な輝度分布を実現できないし、粒径が大きすぎる場合には、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低いからである。
【００７０】
このように本発明の散乱微粒子の粒子濃度の限定範囲に含まれる最適な粒子濃度を選択することにより、平板形状の導光板に分散させた場合に比べて光利用効率を高めて出射させることができる。本発明においては、少なくとも５５％以上、すなわち７０％を超える光利用効率を達成することができる。
以上から、最適な粒子径および粒子濃度の組み合わせを選択できるので、これらの組み合わせを選択することで、１０ｍｍ程度の混合長でＬＥＤ光源からの出射光をむらなく出射させることができる。
【００７１】
このような内部に散乱微粒子を分散させた本発明の面状照明装置２０に用いる導光板３０は、２つの光入射面から入射した光が光射出面から射出された割合を示す光の利用効率が５５％以上である必要がある。この理由は、光の利用効率が５５％未満では、必要な輝度を得るためには、より出力の大きな光源が必要となるが、より出力の大きな光源を用いると、光源が高温となり、消費電力が大きくなるばかりか、導光板３０の反りや伸びが大きくなり、所要の明るさの分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布が得られなくなるからである。
また、光射出面の光入射面近傍から射出する光の輝度に対する光射出面の中央部から射出する光の輝度の割合を示す前記光射出面の輝度分布の中高度合が、０％より大きく２５％以下であるである必要がある。その理由は、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布だからである。
このような導光板３０は、押出成形法や射出成形法を用いて製造することができる。
【００７２】
ここで、導光板３０は、光入射面となる第１光入射面３０ｄ、第２光入射面３０ｅと、光射出面３０ａと、光反射面となる第１傾斜面３０ｂ、第２傾斜面３０ｃの少なくとも１面の表面粗さＲａを３８０ｎｍより小さくすること、つまりＲａ＜３８０ｎｍとすることが好ましい。
光入射面となる第１光入射面３０ｄ、第２光入射面３０ｅの表面粗さＲａを３８０ｎｍよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射を無視することができ、つまり、導光板表面での拡散反射を防止することができ、入射効率を向上させることができる。
また、光射出面３０ａの表面粗さＲａを３８０ｎｍよりも小さくすることで、導光板表面の拡散反射透過を無視することができ、つまり導光板表面での拡散反射透過を防止することができ、全反射により奥まで光を伝えることができる。
さらに、光反射面となる第１傾斜面３０ｂ、第２傾斜面３０ｃの表面粗さＲａを３８０ｎｍよりも小さくすることで、拡散反射を無視することができ、つまり光反射面での拡散反射を防止でき、全反射成分をより奥まで伝えることができる。
【００７３】
本発明の面状照明装置に用いる導光板は、基本的に以上のように構成されるが、以下のようにして設計することができる。なお、以下の設計方法では、筐体２６の上部筐体４２および下部筐体４４に連結するための各種穴を形成していない導光板とした場合で説明するが、各種穴は導光板の一部のみに形成するものであるので、光射出面から射出される光は、基本的に同じになる。
図１２は、本発明の面状照明装置に用いる導光板の設計方法の一例を示すフローチャートである。
まず、図１２に示すように、ステップＳ１０において、本発明の面状照明装置に用いる導光板を用いるバックライトユニットが適用される液晶表示装置の画面サイズから、画面サイズの短辺長さにミキシングゾーン長としての約１０ｍｍを加えて、導光長として決定する。
次に、ステップＳ１２において、画面サイズから導光板の最大厚みｔmaxを決定する。
また、ステップＳ１４において、導光板に使用する母材樹脂および添加する散乱微粒子の粒子条件を決定する。
【００７４】
続いて、ステップＳ１６において、決定された導光長を持つ平板形状の散乱微粒子分散導光板（散乱導光板）において、光利用効率Ｅが、５５％以上となる粒子濃度を決定する。ここで、Ｅ＝Ｉout／Ｉin×１００［％］で表され、ＩoutおよびＩinは、それぞれ入射および出射光束［ｌｍ］を表している。なお、粒子濃度の決定は、シミュレーションにより行われるが、光利用効率Ｅの実測値とシミュレーション値との間に差がある場合には、その差を考慮して粒子濃度の設計値を決定する必要がある。この差がある場合には、予め、光利用効率Ｅの実測値とシミュレーション値との間の差を求めておくのが好ましい。
【００７５】
次に、ステップＳ１８において、粒子濃度の設計値を固定し、本発明の面状照明装置に用いる導光板の傾斜背面形状（逆楔形状）のテーパ角θまたは最大厚みｔmaxを変化させて、導光板の光射出面の輝度分布を求め、その中高度合が所定範囲内に入るか否かを把握して、テーパ角θを決定する。このとき、多重湾曲部の中央部半径Ｒは、導光長に応じて決定し、テーパと組み合わせる。ここで、中高度合Ｄは、０＜Ｄ≦２５、Ｄ＝［(Ｌcen−Ｌedg)／Ｌcen］×１００［％］で表される。ここで、中高度合Ｄは、輝度分布の中高度合（中央部が高くなる度合い）意味し、ＬcenおよびＬedgは、それぞれ中央部における輝度および画面端側（入射部付近）の輝度を表す。なお、テーパ角θの決定は、シミュレーションにより行われるが、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間に差がある場合には、その差を考慮して輝度分布を把握し、中高度合Ｄを決定し、テーパ角θを決定する必要がある。この差がある場合には、予め、粒子濃度の実測値とシミュレーション値との間の差を求めておくのが好ましい。
【００７６】
続いて、ステップＳ２０において、導光板の最大厚みｔmaxと、テーパ（テーパ角θ）および中央の多重湾曲部の曲率半径Ｒ１，Ｒ２との関係から、入射部厚み（最小厚み）ｔminを決定して、決定された入射部厚みｔmin未満の発光部を持つＬＥＤを選択する。
こうして、本発明の面状照明装置に用いる導光板を設計することができる。
なお、画面サイズが３７インチ、最大厚み３．５ｍｍ、導光長４８０ｍｍである導光板の場合の粒子濃度と、光利用効率および中高度合との関係を図１３に示す。
図１３から明らかなように、粒子濃度が０．０５ｗｔ％〜０．２ｗｔ％の範囲では、光利用効率は、７０％を超えるが、粒子濃度が０．０５ｗｔ％〜０．０７ｗｔ％の範囲および０．１９ｗｔ％〜０．２ｗｔ％の範囲では、中高度合はマイナス、すなわち、中央部が低い輝度分布となることがわかる。例えば、１０％以上の中高度合が必要であれば、粒子濃度を０．０８ｗｔ％〜０．１６ｗｔ％の範囲に設計する必要があることがわかる。
【００７７】
こうして設計された画面サイズが、３７インチ、４２インチ、４６インチ、５２インチ、５７インチおよび６５インチである場合の導光板の導光長、最大厚み、粒子濃度、テーパ、中央の多重湾曲部の中央部半径Ｒ、光利用効率および中高度合を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2010218841.tif 000003
【００７９】
いずれの導光板の場合も、本発明の好適な限定範囲を満たすものであるので、大画面であっても、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を出射することができ、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高なあるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることができる。
本発明の面状照明装置に用いる導光板は、基本的に以上のように構成される。
【００８０】
次に、光学部材ユニット３２について説明する。
光学部材ユニット３２は、導光板３０の光射出面３０ａから射出された照明光をより輝度むらのない光にして、照明装置本体２４の光射出面２４ａからより輝度むらのない照明光を射出するためのもので、図２に示すように、導光板３０の光射出面３０ａから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート３２ａと、光入射面と光射出面との接線と平行なマイクロプリズム列が形成されたプリズムシート３２ｂと、プリズムシート３２ｂから射出する照明光を拡散して輝度むらを低減する拡散シート３２ｃとを有する。
【００８１】
拡散シート３２ａおよび３２ｃ、プリズムシート３２ｂとしては、本出願人の出願に係る特開２００５−２３４３９７号公報の［００２８］〜［００３３］に開示されているものを適用することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、光学部材ユニットを２枚の拡散シート３２ａおよび３２ｃと、２枚の拡散シートの間に配置したプリズムシート３２ｂとで構成したが、プリズムシートおよび拡散シートの配置順序や配置数は特に限定されず、また、プリズムシート、拡散シートとしても特に限定されず、導光板３０の光射出面３０ａから射出された照明光の輝度むらをより低減することができるものであれば、種々の光学部材を用いることができる。
例えば、光学部材として、上述の拡散シートおよびプリズムシートに、加えてまたは代えて、拡散反射体からなる多数の透過率調整体を輝度むらに応じて配置した透過率調整部材も用いることもできる。
【００８３】
次に、照明装置本体の反射板３４について説明する。
反射板３４は、導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃから漏洩する光を反射して、再び導光板３０に入射させるために設けられており、光の利用効率を向上させることができる。反射板３４は、導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃに対応した形状で、第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃを覆うように形成される。本実施形態では、図２に示すように導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃが断面三角形状に形成されているので、反射板３４もこれに補形する形状に形成されている。
【００８４】
反射板３４は、導光板３０の傾斜面から漏洩する光を反射することができれば、どのような材料で形成されてもよく、例えば、ＰＥＴやＰＰ（ポリプロピレン）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、あるいは表面に十分な反射性を有する金属薄板により形成することができる。
【００８５】
上部誘導反射板３６は、導光板３０と拡散シート３２ａとの間、つまり、導光板３０の光射出面３０ａ側に、光源２８および導光板３０の光射出面３０ａの端部（第１光入射面３０ｄ側の端部および第２光入射面３０ｅ側の端部）を覆うようにそれぞれ配置されている。言い換えれば、上部誘導反射板３６は、光軸方向に平行な方向において、導光板３０の光射出面３０ａの一部から光源２８のアレイ基板５４の一部までを覆うように配置されている。つまり、２つの上部誘導反射板３６が、導光板３０の両端部にそれぞれ配置されている。
このように、上部誘導反射板３６を配置することで、光源２８から射出された光が導光板３０に入射することなく、光射出面３０側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源２８のＬＥＤチップ５０から射出された光を効率よく導光板３０の第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
【００８６】
下部誘導反射板３８は、導光板３０の光射出面３０ａ側とは反対側、つまり、第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃ側に、光源２８の一部を覆うように配置されている。また、下部誘導反射板３８の導光板中心側の端部は、反射板３４と連結されている。
下部誘導反射板３８を設けることで、光源２８から射出された光が導光板３０に入射することなく、導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃ側に漏れ出すことを防止できる。
これにより、光源２８のＬＥＤチップ５０から射出された光を効率よく導光板３０の第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅに入射させることができ、光利用効率を向上させることができる。
ここで、上部誘導反射板３６および下部誘導反射板３８としては、上述した反射板３４に用いる各種材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、反射板３４と下部誘導反射板３８と連結させたが、これに限定されず、それぞれを別々の部材としてもよい。
【００８７】
ここで、上部誘導反射板３６および下部誘導反射板３８は、光源２８から射出された光を第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅ側に反射させ、光源２８から射出された光を第１光入射面３０ｄまた第２光入射面３０ｅに入射させることができ、導光板３０に入射した光を導光板３０中心側に導くことができれば、その形状および幅は特に限定されない。
また、本実施形態では、上部誘導反射板３６を導光板３０と拡散シート３２ａとの間に配置したが、上部誘導反射板３６の配置位置はこれに限定されず、光学部材ユニット３２を構成するシート状部材の間に配置してもよく、光学部材ユニット３２と上部筐体４４との間に配置してもよい。
【００８８】
次に、筐体２６について説明する。
図２に示すように、筐体２６は、照明装置本体２４を収納して支持し、かつその光射出面２４ａ側と導光板３０の第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃ側とから挟み込み、固定するものであり、下部筐体４２と上部筐体４４と折返部材４６と支持部材４８とを有する。
【００８９】
下部筐体４２は、上面が開放され、底面部と、底面部の４辺に設けられ底面部に垂直な側面部とで構成された形状である。つまり、１面が開放された略直方体の箱型形状である。下部筐体４２は、図２に示すように、上方から収納された照明装置本体２４を底面部および側面部で支持すると共に、照明装置本体２４の光射出面２４ａ以外の面、つまり、照明装置本体２４の光射出面２４ａとは反対側の面（背面）および側面を覆っている。
【００９０】
上部筐体４４は、上面に開口部となる照明装置本体２４の矩形状の光射出面２４ａより小さい矩形状の開口が形成され、かつ下面が開放された直方体の箱型形状である。
上部筐体４４は、図２に示すように、面状照明装置本体２４および下部筐体４２の上方（光射出面側）から、照明装置本体２４およびこれが収納された下部筐体４２をその４方の側面部２２ｂも覆うように被せられて配置されている。
【００９１】
折返部材４６は、断面の形状が常に同一の凹（Ｕ字）型となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状がＵ字形状となる棒状部材である。
折返部材４６は、図２に示すように、下部筐体４２の側面と上部筐体４４の側面との間に嵌挿され、Ｕ字形状の一方の平行部の外側面が下部筐体４２の側面部２２ｂと連結され、他方の平行部の外側面が上部筐体４４の側面と連結されている。
ここで、下部筐体４２と折返部材４６との接合方法、折返部材４６と上部筐体４４との接合方法としては、ボルトおよびナット等を用いる方法、接着剤を用いる方法等種々の公知の方法を用いることができる。
【００９２】
このように、下部筐体４２と上部筐体４４との間に折返部材４６を配置することで、筐体２６の剛性を高くすることができ、導光板が反ることを防止できる。これにより、例えば、輝度むらがないまたは少なく光を効率よく射出させることができる反面、反りが生じ易い導光板を用いる場合であっても、反りをより確実に矯正でき、または、導光板に反りが生じることをより確実に防止でき、輝度むら等のない、または低減された光を光射出面から射出させることができる。
なお、筐体の上部筐体、下部筐体および折返部材には、金属、樹脂等の種々の材料を用いることができる。なお、材料としては、軽量で高強度の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態では、折返部材を別部材としたが、上部筐体または下部筐体と一体にして形成してもよい。また、折返部材を設けない構成としてもよい。
【００９３】
支持部材４８は、延在方向に垂直な断面の形状が同一となる形状である。つまり、延在方向に垂直な断面の形状が同一の棒状部材である。
支持部材４８は、図２に示すように、反射板３４と下部筐体４２との間、より具体的には、導光板３０の第１傾斜面３０ｂの第１光入射面３０ｄ側の端部に対応する位置の反射板３４と下部筐体４２との間に配置され、導光板３０および反射板３４を下部筐体４２に固定し、支持する。
支持部材４８により反射板３４を支持することで、導光板３０と反射板３４とを密着させることができる。さらに、導光板３０および反射板３４を、下部筐体４２の所定位置に固定することができる。
【００９４】
また、本実施形態では、支持部材を独立した部材として設けたが、これに限定されず、下部筐体４２、または反射板３４と一体で形成してもよい。つまり、下部筐体４２の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いても、反射板の一部に突起部を形成し、この突起部を支持部材として用いてもよい。
また、配置位置も特に限定されず、反射板と下部筐体との間の任意の位置に配置することができるが、導光板を安定して保持するために、導光板の端部側、つまり、本実施形態では、第１光入射面３０ｄ近傍、第２光入射面３０ｅ近傍に配置することが好ましい。
【００９５】
また、支持部材４８の形状は特に限定されず、種々の形状とすることができ、また、種々の材料で作成することもできる。例えば、支持部材を複数設け、所定間隔毎に配置してもよい。
また、支持部材を反射板と下部筐体とで形成される空間の全域を埋める形状とし、つまり、反射板側の面を反射板に沿った形状とし、下部筐体側の面を下部筐体に沿った形状としてもよい。このように、支持部材により反射板の全面を支持する場合は、導光板と反射板とが離れることを確実に防止することができ、反射板を反射した光により輝度むらが生じることを防止することができる。
【００９６】
面状照明装置２０は、基本的に以上のような構成を有するものである。
面状照明装置２０は、導光板３０の両端にそれぞれ配置された光源２８から射出された光が導光板３０の光入射面（第１光入射面３０ｄおよび第２光入射面３０ｅ）に入射する。それぞれの面から入射した光は、導光板３０の内部に含まれる散乱体によって散乱されつつ、導光板３０内部を通過し、直接、または第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃで反射した後、光射出面３０ａから射出する。このとき、第１傾斜面３０ｂおよび第２傾斜面３０ｃから漏出した一部の光は、反射板３４によって反射され再び導光板３０の内部に入射する。
このようにして、導光板３０の光射出面３０ａから射出された光は、光学部材３２を透過し、照明装置本体２４の光射出面２４ａから射出され、液晶表示パネル１２を照明する。
液晶表示パネル１２は、駆動ユニット１４により、位置に応じて光の透過率を制御することで、液晶表示パネル１２の表面上に文字、図形、画像などを表示する。
【００９７】
また、光源３０の光源支持部５０の光入射面（第１光入射面３０ｄまたは第２光入射面３０ｅ）側の面に間隔維持部材３３を設けることで、上述したように、ＬＥＤチップ（の発光部の発光面）と導光板とが接触することを防止し、ＬＥＤチップと導光板が損傷すること等を防止でき、かつ、光入射面と発光面との距離を一定に維持することができる。ＬＥＤチップと導光板が損傷することで、輝度むらが生じたり、面状照明装置として故障したりすることを防止できる。また、光入射面と発光面との距離を一定に維持できることで、発光面から射出した光を一定条件で導光板に入射させることができ、距離が変化することでも輝度むらが発生することを防止できる。また、高い光利用効率を維持することができる。
【００９８】
また、間隔維持部材３３は、光を透過する透明な材料で作製することが好ましい。間隔維持部材を透明にすることで、光源から発光された光や、導光板から一端射出されまた導光板に再入射する光を間隔維持部材が吸収することを防止でき、光の利用効率を高くすることができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、光入射面３０ｄ、３０ｅのみに光源２８を配置したが、本発明はこれに限定されず、図１４（Ａ）および（Ｂ）のように、光入射面３０ｄ、３０ｅに対向して配置された光源２８を主光源とし、第１側面３０ｆおよび第２側面３０ｇに対向して副光源２９を設けて、第１側面３０ｆおよび第２側面３０ｇをそれぞれ第３光入射面および第４光入射面としもよい。このようにすることで、光射出面から射出される光の輝度をより高くすることができる。
【０１００】
副光源２９は、導光板３０に対する配置位置、およびＬＥＤチップの配列密度を除いて基本的には、第１の実施例において上述した主光源２８と同様の構成である。
２つの副光源２９は、それぞれ導光板３０の第１副入射面３０ｈおよび第２副入射面３０ｉに対向して配置されている。具体的には、複数のＬＥＤチップ５０と光源支持部５２で構成された副光源２９が第１側面３０ｈに対向して配置され、複数のＬＥＤチップ５０と光源支持部５２で構成された副光源２９が第２側面３０ｉに対向して配置されている。
【０１０１】
ここで、２つの副光源２９の光源支持部５２上にも、それぞれ間隔維持部材３３が配置されており、各間隔維持部材３３は対向する側面と当接している。
副光源２９の光源支持部５２上にそれぞれ配置された間隔維持部材３３も、主光源２８の光源支持部５２上に配置された間隔支持部材と同様に、副光源２９のＬＥＤチップ５０と対向する導光板の側面とが接触し、ＬＥＤチップおよび導光板が損傷することを防止し、かつ、発光面と側面との距離を一定に保持している。
【０１０２】
上述のように、導光板３０の第１副入射面３０ｈおよび第２副入射面３０ｉに対向する位置にそれぞれ副光源２９を配置し、導光板３０の側面側からも光を入射させることで、光射出面３０ａからより輝度の高い光を射出させることができ、光量をアップさせることができる。これにより、大光量の照明光を光射出面から射出することができ、光射出面を大型化することができ、液晶表示装置において大画面化を実現することができる。
また、副光源の光源支持部５２上にも、それぞれ間隔維持部材３３を配置することで、副光源の故障等に起因した故障の発生を防ぐことができる。
【０１０３】
なお、前述の透明樹脂に可塑剤を混入して導光板を作製してもよい。
このように、透明材料と可塑剤とを混合した材料で導光板を作製することで、導光板をフレキシブルにすること、つまり、柔軟性のある導光板とすることができ、導光板を種々の形状に変形させることが可能となる。従って、導光板の表面を種々の曲面に形成することができる。
このように導光板をフレキシブルにすることにより、例えば、導光板、または、この導光板を用いた面状照明装置を電飾（イルミネーション）関係の表示板として用いる場合に、曲率を持つ壁にも装着することが可能となり、導光板をより多くの種類、より広い使用範囲の電飾やＰＯＰ（ＰＯＰ広告）等に利用することができる。
【０１０４】
ここで、可塑剤としては、フタル酸エステル、具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ（ＤＥＨＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）、フタル酸ジイソデジル（ＤＩＤＰ）、フタル酸混基エステル（Ｃ６〜Ｃ１１）（６１０Ｐ、７１１Ｐ等）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）が例示される。また、フタル酸エステル以外にも、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジノルマルアルキル（Ｃ６、８、１０）（６１０Ａ）、アジピン酸ジアルキル（Ｃ７、９）（７９Ａ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、リン酸トリクレシル（ＴＣＰ）、アセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）、エポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、トリメリット酸トリオクチル（ＴＯＴＭ）、ポリエステル系、塩素化パラフィン等が例示される。
【０１０５】
以上、本発明に係る面状照明装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【０１０６】
また、例えば、光源のＬＥＤチップとして、青色ＬＥＤの発光面にＹＡＧ蛍光物質を塗布した構成としたが、これに限定されず、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤ等の他の単色ＬＥＤの発光面に蛍光物質を配置した構成のＬＥＤチップを用いてもよい。
また、光源として、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種類のＬＥＤを組み合わせた構成のＬＥＤユニットを用いることもできる。この場合は、３種類のＬＥＤから射出された光を混色することで白色光とすることができる。
さらにＬＥＤの代わりに半導体レーザー（ＬＤ）を用いることもできる。
【０１０７】
また、導光板３０と光源（光源２８および／または副光源２９）との間に導光板３０に近い屈折率の材料で形成された混同部を配置してもよい。また、導光板の光入射面および／または側面の一部を他の部分よりも屈折率の小さい材料で形成してもよい。
光源から射出された光が入射する部分を他の部分よりも屈折率を小さくすることで、光源から射出された光をより効率よく入射させることができ、光利用効率をより高くすることができる。
【０１０８】
また、例えば、導光板の側面同士が向い合う位置で導光板を複数並列に配置し、複数の導光板により１つの光射出面を形成してもよい。この場合は、両端の導光板の他の導光板と隣接していない側の側面のみに副光源を配置する構成としてもよい。
【０１０９】
また、光射出面から中高な輝度分布の光を射出することができるため、導光板は、上述した各種範囲を満たすことが好ましいが、以下のような範囲の導光板を用いることも好ましい。
【０１１０】
導光板は、導光板３０に含まれる散乱粒子の散乱断面積をΦ、光の入射する方向において導光板の光入射面から光射出面に直交する方向の厚みが最大となる位置までの長さ、本実施形態では、導光板の光の入射する方向（導光板３０の第１光入射面３０ｄに垂直な方向、以下「光軸方向」ともいう。）の半分の長さをＬＧ、導光板３０に含まれる散乱粒子の密度（単位体積あたりの粒子数）をＮｐ、補正係数をＫＣとした場合に、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が１．１以上であり、かつ８．２以下であり、さらに、補正係数ＫＣの値が０．００５以上０．１以下であるという関係を満たしている。導光板３０は、このような関係を満たす散乱粒子を含んでいるので、均一で輝度むらが少ない照明光を光射出面から出射することができる。
【０１１１】
一般的に、平行光束を等方媒質に入射させた場合の透過率Ｔは、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則により下記式（１）で表される。
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−ρ・ｘ）・・・（１）
ここで、ｘは距離、Ｉ０は入射光強度、Ｉは出射光強度、ρは減衰定数である。
【０１１２】
上記減衰定数ρは、粒子の散乱断面積Φと媒質に含まれる単位体積当たりの粒子数Ｎpとを用いて下記式（２）で表される。
ρ＝Φ・Ｎｐ・・・（２）
したがって、導光板の光軸方向の半分の長さをＬＧとすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（３）で与えられる。ここで、導光板の光軸方向の半分の長さＬＧは、導光板３０の光入射面に垂直な方向における導光板３０の一方の光入射面から導光板３０の中心までの長さとなる。
また、光の取り出し効率とは、入射光に対する、導光板の光入射面から光軸方向に長さＬＧ離間した位置に到達する光の割合であり、例えば、図２に示す導光板３０の場合は、端面に入射する光に対する導光板の中心（導光板の光軸方向の半分の長さとなる位置）に到達する光の割合である。
Ｅｏｕｔ∝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・ＬＧ）・・・（３）
【０１１３】
ここで式（３）は有限の大きさの空間におけるものであり、式（１）との関係を補正するための補正係数ＫＣを導入する。補正係数ＫＣは、有限の空間の光学媒質中で光が伝搬する場合に経験的に求められる無次元の補正係数である。そうすると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔは、下記式（４）で表される。
Ｅｏｕｔ＝ｅｘｐ（−Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣ）・・・（４）
【０１１４】
式（４）に従えば、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が３．５のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが３％であり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が４・７のときに、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが１％である。
この結果より、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が大きくなると、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなることが分かる。光は導光板の光軸方向へ進むにつれて散乱するため、光の取り出し効率Ｅｏｕｔが低くなると考えられる。
【０１１５】
したがって、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は大きいほど導光板として好ましい性質であることが分かる。つまり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を大きくすることで、光の入射面と対向する面から射出される光を少なくし、光射出面から射出される光を多くすることができる。すなわち、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を大きくすることで、入射面に入射する光に対する光射出面から射出される光の割合（以下「光利用効率」ともいう。）を高くすることができる。具体的には、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を１．１以上とすることで、光利用効率を５０％以上にすることができる。
ここで、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は大きくすると、導光板３０の光射出面３０ａから出射する光の照度むらが顕著になるが、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値を８．２以下とすることで、照度むらを一定以下（許容範囲内）に抑えることができる。なお、照度と輝度は略同様に扱うことができる。従って、本発明においては、輝度と照度とは、同様の傾向があると推測される。
以上より、本発明の面状照明装置に用いる導光板のΦ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は、１．１以上かつ８．２以下であるという関係を満たすことが好ましく、２．０以上かつ７．０以下であることがより好ましい。また、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値は、３．０以上であればさらに好ましく、４．７以上であれば最も好ましい。
また、補正係数ＫＣは、０．００５以上０．１以下であることが好ましい。
【０１１６】
以下、具体例とともに、導光板についてより詳細に説明する。
まず、散乱断面積Φ、粒子密度Ｎｐ、導光板の光軸方向の半分の長さＬＧ、補正係数ＫＣを種々の値とし、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値が異なる各導光板について、計算機シミュレーションにより光利用効率を求め、さらに照度むらの評価を行った。ここで、照度むらは、導光板の光射出面から射出される光の最大照度をＩＭａｘとし、最小照度をＩＭｉｎとし、平均照度をＩＡｖｅとしたときの［（ＩＭａｘ−ＩＭｉｎ）／ＩＡｖｅ］×１００とした。
測定した結果を下記表２に示す。また、表２の判定は、光利用効率が５０％以上かつ照度むらが１５０％以下の場合を○、光利用効率が５０％より小さいまたは照度むらが１５０％より大きいの場合を×として示す。
また、図１５に、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣの値と光利用効率（光入射面に入射する光に対して光射出面から射出される光の割合）との関係を測定した結果を示す。
【０１１７】
【表２】
2010218841.tif 000004
【０１１８】
表２および図１５に示すように、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣを１．１以上とすることで、光利用効率を大きくすること、具体的には光利用効率を５０％以上とすることができ、８．２以下とすることで、照度ムラを１５０％以下にすることができることがわかる。
また、Ｋｃを０．００５以上とすることで、光利用効率を高くすることができ、０．１以下とすることで、導光板からの射出される光の照度むらを小さくすることができることがわかる。
【０１１９】
次に、導光板に混錬又は分散させる微粒子の粒子密度Ｎｐが種々の値の導光板を作成し、それぞれの導光板の光射出面の各位置から射出される光の照度分布を測定した。ここで本実施形態では、粒子密度Ｎｐを除いて他の条件、具体的には、散乱断面積Φ、導光板の光軸方向の半分の長さＬＧ、補正係数ＫＣ、導光板の形状等は、同じ値とした。従って、本実施形態では、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣは、粒子密度Ｎｐに比例して変化する。
このようにして種々の粒子密度の導光板について、それぞれ光射出面から射出される光の照度分布を測定した結果を図１６に示す。図１６は、縦軸を照度［ｌｘ］とし、横軸を導光板の一方の光入射面からの距離（導光長）［ｍｍ］とした。
【０１２０】
さらに、測定した照度分布の導光板の側壁から射出される光の最大照度をＩＭａｘとし、最小照度をＩMinとし、平均照度をＩＡｖｅとしたときの照度むら［（ＩＭａｘ−ＩＭｉｎ）／ＩＡｖｅ］×１００［％］を算出した。
図１７に、算出した照度むらと粒子密度との関係を示す。図１７では、縦軸を照度むらとし、横軸を粒子密度とした。また、図１７には、横軸を同様に粒子密度とし、縦軸を光利用効率とした、光利用効率と粒子密度との関係も併せて示す。
【０１２１】
図１６、図１７に示すように、粒子密度を高くする、つまりΦ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣを大きくすると、光利用効率は高くなるが、照度むらも大きくなる。また、粒子密度を低くする、つまり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣを小さくすると、光利用効率は低くなるが、照度むらを小さくなることがわかる。
ここで、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣを１．１以上８．２以下とすることで、光利用効率を５０％以上とし、かつ、照度むらを１５０％以下とすることができる。照度むらを１５０％以下とすることで、照度むらを目立たなくすることができる。
つまり、Φ・Ｎｐ・ＬＧ・ＫＣを１．１以上８．２以下とすることで、光利用効率を一定以上とし、かつ照度むらも低減することができることがわかる。
【０１２２】
以下、図２に示す面状照明装置の光射出面が平坦な導光板について、実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施例では、筐体２６の上部筐体４２および下部筐体４４に連結するための各種穴を形成していない導光板とした場合で説明するが、各種穴は導光板の一部のみに形成するものであるので、光射出面から射出される光は、基本的に同じになる。
図３（Ａ）および（Ｂ）に示す構成の光源２８および導光板３０を用い、導光板３０の導光長、その形状、すなわち最大厚さ、最小厚さ、テーパ、中央部半径Ｒ、導光板３０に分散させる散乱微粒子の粒子径および粒子濃度を変えて、導光板３０の２つの光入射面３０ｄおよび３０ｅから入射される光に対する光射出面３０ａから射出される光の割合を示す光利用効率、および光射出面３０ａから射出される光の輝度分布を求め、光射出面３０ａの周辺部、すなわち光入射面３０ｄおよび３０ｅの近傍から射出する光の輝度に対する光射出面３０ａの中央部から射出する光の輝度の割合を示す光射出面３０ａの輝度分布の中高度合を求めた。
【０１２３】
（実施例１）
実施例１として、画面サイズが３７インチに対応する導光板３０の導光長ＬがＬ＝４８０ｍｍの場合の最大厚さ、最小厚さ、粒子径および粒子濃度を種々変えたときの、テーパ、中央部半径（多重湾曲部の曲率半径）Ｒ、光利用効率、中高度合を求めた。その結果を表３および表４に示す。
ここで、表３は、実施例１についての本発明例１１〜１６を示し、表４は、実施例１についての参考測定例１１〜１６を示す。
【０１２４】
【表３】
2010218841.tif 000005
【０１２５】
【表４】
2010218841.tif 000006
【０１２６】
表３および表４から明らかなように、本発明例１１〜１６は、いずれも、粒子径および粒子濃度が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さおよび最小厚さも、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率が、いずれも６１％以上と５５％より高く、中高度合も、１９％〜２３％であり、０％超、２５％以下の本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
【０１２７】
これに対し、測定例１１は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
測定例１２は、最大厚さおよび最小厚さがいずれも、本発明の好適な限定範囲の上限値の６．０ｍｍおよび３．０ｍｍより大きく、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５０％と限定範囲の５５％以上を満たさないばかりか、重量が重くなりすぎて液晶ＴＶ用光学部材として適さない。
測定例１３は、本発明の好適な限定範囲より、テーパ角が小さく０．１°未満であり、さらに、中央部半径Ｒが大きく、成形に適さないし、光利用効率が５５％以上を達成する粒子濃度では 中高分布を実現できない。
【０１２８】
また、測定例１４は、中央部半径Ｒが大きく、成形に適さないし、平板と同様であり、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が５５％以上を実現できない。
測定例１５は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例１６は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
【０１２９】
（実施例２）
実施例２として、画面サイズが４２インチおよび４６インチに対応する導光板３０の導光長ＬがＬ＝５６０ｍｍおよび５９０ｍｍの場合の最大厚さ、最小厚さ、粒子径および粒子濃度を表５および表６に示すように種々変えたときの、テーパ、中央部半径（多重湾曲部の曲率半径）Ｒ、光利用効率、中高度合を求めた。その結果を表５および表６に示す。
ここで、表５は、実施例２についての本発明例２１〜２４を示し、表６は、実施例２についての参考測定例２１〜２３を示す。
【０１３０】
【表５】
2010218841.tif 000007
【０１３１】
【表６】
2010218841.tif 000008
【０１３２】
表５および表６から明らかなように、実施例２の本発明例２１〜２４は、いずれも、粒子径および粒子濃度が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さおよび最小厚さも、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率が、いずれも５９％〜６１％と５５％より高く、中高度合も、１４％〜１５％であり、０％超、２５％以下の本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
【０１３３】
これに対し、測定例２１および２２は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
また、測定例２３は、最大厚さおよびテーパ角のいずれも、本発明の好適な限定範囲の上限値の６．０ｍｍおよび０．８°より大きく、テーパが大きすぎて、最大厚さが必要以上に大きくなり、必要以上に中高な分布になりすぎてしまうばかりか、重量が重くなりすぎて液晶ＴＶ用光学部材として適さない。
【０１３４】
（実施例３）
実施例３として、画面サイズが５２インチおよび５７インチに対応する導光板３０の導光長ＬがＬ＝６６０ｍｍおよび７３０ｍｍの場合の最大厚さ、最小厚さ、粒子径および粒子濃度を表７および表８に示すように種々変えたときの、テーパ、中央部半径（多重湾曲部の曲率半径）Ｒ、光利用効率、中高度合を求めた。その結果を表７および表８に示す。
ここで、表７は、実施例３についての本発明例３１，３２を示し、表８は、実施例３についての参考測定例３１〜３５を示す。
【０１３５】
【表７】
2010218841.tif 000009
【０１３６】
【表８】
2010218841.tif 000010
【０１３７】
表７および表８から明らかなように、実施例３の本発明例３１，３２は、いずれも、粒子径および粒子濃度が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さおよび最小厚さも、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率が、いずれも６０％〜６１％と５５％より高く、中高度合も、１４％〜１４．２％であり、０％超、２５％以下の本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
【０１３８】
これに対し、測定例３１は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が高いため、平板と同様の現象となるため、中高な輝度分布を実現できない。
また、測定例３２は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が低いため、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５５％以上を満たさない。
【０１３９】
また、測定例３３は、テーパ角が本発明の好適な限定範囲の上限値の０．８°より大きく、テーパが大きすぎて、必要以上に中高な分布になりすぎてしまう。
また、測定例３４および３５は、テーパ角が本発明の好適な限定範囲の上限値の０．１°より小さく、テーパが小さすぎて、中央部半径Ｒが大きすぎて成形に適さない。測定例３４は、光利用効率が５５％以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。また、測定例３５は、平板と同じとなり、中高な輝度分布を達成する粒子濃度では、光利用効率が５５％以上を満たさない。
【０１４０】
（実施例４）
実施例４として、画面サイズが５２インチおよび５７インチに対応する導光板３０の導光長ＬがＬ＝６６０ｍｍおよび７３０ｍｍの場合の最大厚さ、最小厚さ、粒子径および粒子濃度を表９および表１０に示すように種々変えたときの、テーパ、中央部半径（多重湾曲部の曲率半径）Ｒ、光利用効率、中高度合を求めた。その結果を表９および表１０に示す。
ここで、表９は、実施例４についての本発明例４１〜４４を示し、表１０は、実施例４についての参考測定例４１〜４５を示す。
【０１４１】
【表９】
2010218841.tif 000011
【０１４２】
【表１０】
2010218841.tif 000012
【０１４３】
表９および表１０から明らかなように、実施例４の本発明例４１〜４４は、いずれも、粒子径および粒子濃度が、本発明の好適な限定範囲を満足し、また、最大厚さおよび最小厚さも、本発明の好適な限定範囲を満足するので、光利用効率が、いずれも５７％〜６８％と５５％より高く、中高度合も、１１％〜２４％であり、０％超、２５％以下の本発明の要求する好適な限定範囲を満足する。
【０１４４】
これに対し、測定例４１は、本発明の好適な限定範囲より、粒子濃度が低いため、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５５％以上を満たさない。
また、測定例４２は、最大厚さおよび最小厚さがいずれも、本発明の好適な限定範囲の上限値の６．０ｍｍおよび３．０ｍｍより大きく、光が突き抜けて透過してしまうために、光利用効率が５０％と限定範囲の５５％以上を満たさないばかりか、重量が重くなりすぎて液晶ＴＶ用光学部材として適さない。
【０１４５】
また、測定例４３は、最大厚さが、本発明の好適な限定範囲の下限値の１．０ｍｍより小さく、中央部半径Ｒが大きすぎて、本発明の好適な限定範囲を超え、成形に適さないし、光利用効率が５５％以上を達成する粒子濃度では、中高分布を実現できない。
測定例４４は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が小さく、光利用効率は良いが、中高な輝度分布を実現できないし、測定例４５は、本発明の好適な限定範囲より粒子径が大きく、中高な輝度分布を実現できるが、光利用効率が低い。
【０１４６】
以上の結果から、本発明例は、いずれもの実施例においても、導光板のそれぞれの導光長の範囲に応じて、その形状が適切であり、その最大厚さ、最小厚さ、テーパ、中央部半径Ｒおよび分散させる散乱粒子の粒子径および粒子濃度が、本発明の好適な限定範囲を満たし、光利用効率が５５％以上、中高度合が０％超、２５％以下であり、優れた特性を持つことが分かる。
一方、測定例は、いずれもの実施例の導光長の範囲においても、上記要件のいずれかが本発明の好適な限定範囲を外れるため、光利用効率が５５％以上を満たさないか、中高度合が０％超、２５％以下を満たさず、優れた特性を発揮することができない。
【０１４７】
次に、他の実施形態に係る面状照明装置の導光板について説明する。
本実施形態に示す面状照明装置の導光板は、大型の導光板では、周囲の温度・湿度による伸縮が大きく、５０インチ程度のサイズで、５ｍｍ以上の伸縮を繰り返すことに起因する問題に対処するためのものである。上述の伸縮に起因する問題としては、最悪の場合、伸縮した導光板が液晶パネルを押し上げ、液晶表示装置から出射される光にプール状のむらが発生するというものである。
【０１４８】
上記問題を避けるために、本実施形態に示す面状照明装置の導光板では、導光板の伸縮を吸収するような導光板支持機構を採用しているものである。
具体的には、一例として図１８に示すように、導光板３０Ａの一方の入射面側を固定端７４として固定的に支持するとともに、他方の入射面側については、すべり機構７０を用いて移動（摺動）可能に支持する用に構成したものである。
【０１４９】
すなわち、導光板３０Ａの一方の入射面側では、光源２８をピンにより上記固定端７４に固定し、さらにこの固定端７４を上部筐体４４と下部筐体４２との間に挟持させることにより固定し、他方の入射面側では、光源２８をピンにより上記すべり機構７０（７０ａ〜７０ｄ）に固定している。このすべり機構７０は、上部筐体４４と下部筐体４２との間に摺動可能に支持されているので、導光板３０Ａは、一端を固定されているが他端が移動（摺動）することで、収縮を吸収することが可能になっている。
【０１５０】
なお、図１８中の各構成要素については、先に図２に示したものと同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、詳細な説明は省略するものとする。
そして、図１８に示した導光板３０Ａにおいても、その下面中央部に多重湾曲部３０ｈが形成されており、これにより、導光板３０の厚みを減少させるとともに、中央の接合部分にできる帯むらを均一にし、また、中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることを可能にしている。
【０１５１】
次に、さらに他の実施形態に係る面状照明装置の導光板について説明する。
本実施形態に係る導光板３０Ｂは、図１９に示すように、その基本的な断面形状が、下面を楕円形を主体とする形状となっているものである。
本実施形態に係る導光板３０Ｂにおいては、その下面の楕円形状の一部（最下部）に、先に説明したような多重湾曲部３０ｈを採用したものである。
【０１５２】
なお、ここでも、図１９中の各構成要素については、先に図２に示したものと同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、詳細な説明は省略するものとする。
図１８に示した導光板３０Ａにおいても、その下面中央部に多重湾曲部３０ｈが形成されており、これにより、導光板３０の厚みを減少させるとともに、中央の接合部分にできる帯むらを均一にし、また、中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることを可能にしているものである。
【０１５３】
以下に、前述の実施形態に示した逆楔形状の導光板３０を含めて、その下面中央部に形成されている多重湾曲部３０ｈを有することの効果を説明する実施例を示す。
表１１は、各種の形状を基本とする導光板において、多重湾曲部（ないし、一部の単調な湾曲部）の形状構成並びに湾曲部の曲率半径、最大厚み、テーパ角、粒子濃度等を規定した場合の、光利用効率を示すものである。なお、ここでは、光利用効率を、項番１に規定した場合を基準とする相対値によって示している。
【０１５４】
【表１１】
2010218841.tif 000013
【０１５５】
なお、項番１は、逆楔形状の導光板の一例に係るもの、項番２〜項番４は、図２に示した実施形態に係る導光板において、多重湾曲部３０ｈの曲率半径Ｒ１，Ｒ２がいずれも１００００ｍｍの例を示しており、この三者は粒子濃度が異なるものである。また、項番５は、図１９に示した実施形態に係る導光板（楕円形状の反射面を有するもの）において、多重湾曲部３０ｈの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が１００００ｍｍの例を示している。
【０１５６】
表１１から明らかなように、基準とした項番１の条件に対応する結果に比較して、項番３〜６の条件に対応する結果では、いずれも、光の利用効率が向上するという効果が認められており、本発明に係る導光板における湾曲部を多重湾曲部３０ｈとすることの効果を示すものとなっている。
【０１５７】
図２０に、上述の表１１に示した条件とは別の、さらに新たな例を追加した、３２インチサイズの導光板の上下方向（光の入射方向）における距離とそれに対応する相対照度の関係を示す。
図２０に示す導光板の特徴を、表１２に示した。
表１２に示すように、項番Ａは、表１１における項番１の条件に対応する条件、すなわち、湾曲部が多重構成ではない逆楔形導光板に対応しており、項番Ｂは、同じく逆楔形導光板ではあるが、湾曲部が多重構成であるものに、また、項番Ｃ〜Ｅは、楕円形の導光板において、湾曲部が多重構成であるものに対応している。
【０１５８】
【表１２】
2010218841.tif 000014
【０１５９】
図２０に示すグラフの曲線Ａは、本発明に係る導光板の特徴を示すために基準として示したものであり、これより上方に位置する曲線Ｂ〜Ｅは、いずれも、本発明に係る、導光板における湾曲部を多重湾曲部３０ｈとしたものに対応している。
図２０から明らかなように、導光板における湾曲部を多重湾曲部３０ｈとし、そこでのの曲率半径Ｒ１，Ｒ２等を所定の範囲内に設定することにより、先に示した実施例における結果と同様に、導光板３０の厚みを減少させるとともに、中央の接合部分にできる帯むらを均一にし、また、中高な、いわゆる釣鐘状の分布とすることを可能にしているものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
以上述べたように、本発明は、薄型な形状であり、かつ光の利用効率が高く、輝度むらが少ない光を射出することができ、逆楔形や楕円形状の導光板を用いる際に、厚みをこれまでより薄くしても、大画面の薄型液晶テレビに要求される画面の中央部付近が周辺部に比べて明るい分布、いわゆる中高あるいは釣鐘状の明るさの分布を得ることが可能な導光板およびこれを用いる面状照明装置を実現できるという、大きな産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【０１６１】
１０  液晶表示装置
１２  液晶表示パネル
１４  駆動ユニット
２０  バックライトユニット
２４  照明装置本体
２４ａ、３０ａ  光射出面
２６  筐体
２８  光源
２９  副光源
３０  導光板
３０ｂ  第１傾斜面
３０ｃ  第２傾斜面
３０ｄ  第１光入射面
３０ｅ  第２光入射面
３０ｆ  第１側面（第３光入射面）
３０ｇ  第２側面（第４光入射面）
３０ｈ  多重湾曲部
３０ｘ、３０ｙ、３０ｚ  曲面
３２  光学部材ユニット
３２ａ  拡散シート
３２ｂ  プリズムシート
３２ｃ  拡散シート
３３  間隔維持部材
３４  反射板
３６  上部誘導反射板
３８  下部誘導反射板
４２  下部筐体
４４  上部筐体
４６  補強部材
４９  電源収納部
５０  ＬＥＤチップ
５１  発光部
５２  光源支持部
５４  アレイ基板
５６  フィン
５８  発光面
７０  すべり機構
７０ａ、７０ｄ  摺動部材固定部材
７０ｂ  上部摺動部材
７０ｃ  下部摺動部材
７４  固定端
α  ２等分線
【図１】
2010218841.tif 000015
【図２】
2010218841.tif 000016
【図３】
2010218841.tif 000017
【図４】
2010218841.tif 000018
【図５】
2010218841.tif 000019
【図６】
2010218841.tif 000020
【図７】
2010218841.tif 000021
【図８】
2010218841.tif 000022
【図９】
2010218841.tif 000023
【図１０】
2010218841.tif 000024
【図１１】
2010218841.tif 000025
【図１２】
2010218841.tif 000026
【図１３】
2010218841.tif 000027
【図１４】
2010218841.tif 000028
【図１５】
2010218841.tif 000029
【図１６】
2010218841.tif 000030
【図１７】
2010218841.tif 000031
【図１８】
2010218841.tif 000032
【図１９】
2010218841.tif 000033
【図２０】
2010218841.tif 000034
【図２１】
2010218841.tif 000035