(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を視覚方向へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、
該導光体の前記射出面側に配置される等方性光拡散部材と、を備える照明装置であって、
前記導光体は、前記光偏向面に、該導光体に入射された光を前記射出面側へと導く複数の光偏向要素を備え、かつ、該光偏向要素は前記光偏向面に形成された凹部、もしくは凸部からなり、かつ、
前記導光体は、前記導光体の前記射出面に前記入射面と垂直な方向に延在する単位レンズが形成されてなり、かつ、
前記入射面と平行な方向をＸ方向、前記入射面と垂直な方向をＹ方向とした際に、
前記光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度Ｄは、前記Ｙ方向において前記入射面から前記光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大し、かつ、
前記光偏向要素の配置パターンは、前記Ｙ方向に複数の領域に分割されており、かつ、
前記一つの領域内においては、前記Ｘ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは略一定であり、前記光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させており、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化し、かつ、
以下の（式１）で定義される変数をＧｘ、Ｇｙ、β、γ、θとすると、前記複数の領域のうち、前記入射面に隣接する領域内において、ＬｘとＬｙの値が（式２）で定義される数式を満たす
ことを特徴とする照明装置。
【数１６】
0005397572.tif 000022
【数１７】
0005397572.tif 000023
ただし、Ｌｘは、前記光偏向要素の前記Ｘ軸方向の配列ピッチである。
Ｌｙは、前記光偏向要素の前記Ｙ軸方向の配列ピッチである。
ＨＬは、前記導光体の厚みである。
ＮＬは、前記導光体の屈折率である。
Ｓｄは、一つの前記光偏向要素を前記光偏向面側から眺めたときの面積である。
ｔは、前記単位レンズの端部を０として前記Ｘ軸方向に測った変位である。
ｆ（ｔ）は、前記単位レンズを前記射出面に垂直かつ前記Ｘ軸方向に平行な面で切断したときの前記単位レンズの縁部と前記射出面との距離である。
Ｐは、前記単位レンズのピッチである。
αは、前記等方性光拡散部材に垂直な方向にコリメート光を入射したときの射出光の角度分布において前記射出光の強度が最大強度の１／１０になる角度である。
ａｘは前記光偏向要素の前記Ｘ軸方向の幅である。
ａｙは前記光偏向要素の前記Ｙ軸方向の幅である。
【請求項２】
前記導光板は、前記光源から入射される光を入射する一組の入射面を備え、かつ、
該導光板の一組の入射面はそれぞれ対面するように配置され、
前記光偏向要素が最も密に配列される領域におけるＬｘとＬｙが（式３）で定義される数式を満たすように配置されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【数１８】
0005397572.tif 000024
【請求項３】
前記単位レンズの１ピッチ分の平均傾斜角φ［ｄｅｇ］を以下の（式４）で定義される変数とすると、φ［ｄｅｇ］が、（式５）の範囲を満たすことを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【数１９】
0005397572.tif 000025
【数２０】
0005397572.tif 000026
【請求項４】
前記ｆ（ｔ）が、ｔの４乗の項を含む多項式関数であることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記ｆ（ｔ）が、円弧の一部からなる関数、もしくは、楕円弧の一部からなる関数であることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
さらに少なくとも一枚以上の集光シートが備えられていることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
さらに反射型偏光分離シートを備えることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置と、表示画像を規定する画像表示素子と、を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光路制御に使用される導光体を備える照明装置並びにそれを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数のＣＣＦＬ（冷陰極管）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源である冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。【０００３】
一方、エッジライト方式の照明装置は、図２３に示されるように、複数の冷陰極管やＬＥＤ１０６が、導光体１０７と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光体１０７の射出面１０７ｂの逆側の面（光偏向面１０７ａ）には、該導光体１０７の端面から入射する入射光を効率良く射出面１０７ｂへと導く光偏向要素１１８が形成される。現在、光偏向面１０７ａに形成される光偏向要素１１８としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的である（特許文献１）。しかし、白色ドットに入射した光はほぼ無指向に拡散反射されるため、導光体１０７の射出面側への光取出し効率は低い。白色インキによる光吸収による光のロスが発生する。【０００４】
そこで、マイクロレンズをインクジェット法によって導光体１０７の光偏向面１０７ａへと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素１１８を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光体１０７の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光体１０７を得ることができる。【０００５】
しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素１１８の形成は、白色インキの印刷と同様、導光体１０７を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなどの欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２４１５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−８９０３３号公報
【特許文献３】特開２００６−１５５９９４号公報
【特許文献４】特開２００４−２９５０８０号公報
【特許文献５】特開２００３−２７０４４７号公報
【特許文献６】特開２００４−６３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
また、導光体１０７を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素１１８を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（特許文献２）。導光体１０７の成形と同時に光偏向要素１１８も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。【０００８】
特許文献３には、一次元方向に光偏向要素１１８を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光体１０７が示されている。このような一次元方向のみの疎密パターニングされた導光体１０７は、面内左右に三角形の輝度の低い領域、暗部Ｓが生じるため好ましくない。【０００９】
ところで、エッジライト方式において使用される導光体１０７は、射出面１０７ｂと対向する位置に光偏向面１０７ａを備え、光偏向面１０７ａには白色のドットパターンやマイクロレンズ（凹型、凸型）、その他レンズ形状の光偏向要素１１８が形成される。【００１０】
しかしながら、どのような光偏向要素１１８であっても、規則的に配列された反射層や構造物で形成されるため、例えばＢＥＦ（スリーエム社登録商標）に代表されるようなプリズムシート１２０とのモアレ干渉縞の問題や、光偏向要素１１８の像が視認されるといった問題があり、その解決手段としては、導光体１０７とプリズムシート１２０との間に、特許文献４に示されるような拡散フィルム１０８を使用する方法が一般的である。【００１１】
また、特許文献５には、導光体１０７の射出面１０７ｂ側に、光源の光軸方向に延在する凸レンズ列を配列し、凸レンズの、光入射面１０７Ｌと平行な断面による断面形状が円弧の一部からなる導光体１０７が開示されている。これは、導光体１０７に凸レンズ列を形成することで、導光体１０７の輝度分布の均一性を実現し、且つ、導光体１０７の光偏向面１０７ａに形成した光偏向要素１１８を視認できなくするものである。
しかしながら、光偏向要素１１８は、様々な配置で、且つ、様々な配列間隔で形成される。様々な配置としては例えば正方配置、長方配置、または六方配置などが挙げられる。光偏向要素１１８の配置や間隔は、導光体１０７の厚みやサイズ、材質などに応じて、様々に変化する。
そのため、このような導光体１０７の射出面１０７ｂに拡散フィルム１０８を配置しても、光偏向要素１１８の配置や間隔によっては、射出面１０７ｂ側から導光体１０７を眺めたときに、光偏向要素１１８の像が視認される場合がある。光偏向要素１１８の像の視認性は、光偏向面１０７ａと射出面１０７ｂの距離、導光体１０７の屈折率、光偏向要素１１８の配列ピッチ、射出面１０７ｂに形成された凸レンズ列の形状、拡散フィルム１０８の光拡散の度合いなどの、様々なパラメータに依存するものである。従って、単に導光体１０７の射出面１０７ｂに円弧の一部からなる凸レンズを形成するだけでは、凸レンズの曲率半径やピッチを調整しても、厚みやサイズ、材質の異なる様々な導光体１０７の、光偏向要素１１８の像を一律に視認できなくすることは、非常に困難である。
さらには、特許文献５に記載されるように、光偏向要素１１８として、印刷パターンからなるドットを配列した場合、印刷可能なドットのサイズに制約を受ける。導光体１０７にスクリーン印刷による印刷パターンからなる光偏向要素１１８を形成する場合、印刷パターンのサイズは、少なくとも２００μｍよりも大きくするのが好ましく、それよりもサイズを小さくすると、スクリーン版にインキが目詰まりを起こし、光偏向要素１１８を印刷した場合に、印刷不良が発生する頻度が増加する。しかし、印刷パターンのサイズを２００μｍよりも大きくすると、目視で光偏向要素１１８が視認されやすくなるため、それを防ぐために導光体１０７の上に複数枚の拡散フィルム１０８、もしくは光拡散性の強い拡散フィルム１０８が必要となる。ところが、拡散フィルム１０８の枚数を増やしたり、光拡散性の強い拡散フィルム１０８を使用すると、導光体１０７から射出した光が過剰に散乱されて、輝度低下の要因となるため、あまり好ましいものではない。
また、特許文献５には、上記導光体１０７に光拡散微粒子を含有させた導光体１０７も開示されているが、光拡散微粒子を含有させることにより製造コストが上昇するなどのデメリットもある。【００１２】
特許文献６には、導光体１０７の射出面１０７ｂに、レンチキュラー形状からなる凸レンズ列を形成した導光体１０７が開示されている。しかし、上記文献には、光偏向面に形成された光偏向要素１１８の配列方法に関する記述が無いため、特許文献６に記載されるような凸レンズを配列しても、厚みやサイズ、材質の異なる様々な導光体１０７の、様々な配列からなる光偏向要素１１８の像を一律に視認できなくすることは、非常に困難である。【００１３】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、エッジライト方式の照明装置における輝度ムラ低減が可能になり、照明装置を眺めたときに光偏向要素が視認されず、さらに高輝度な照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述の課題を解決するために以下のような対策を講じる。
本発明の照明装置は、光源と、
該光源から射出される光を入射する入射面と入射した光を視覚方向へと射出する射出面と前記入射した光を前記射出面へと導く光偏向面とを備えた導光体と、
該導光体の前記射出面側に配置される等方性光拡散部材と、を備える照明装置であって、
前記導光体は、前記光偏向面に、該導光体に入射された光を前記射出面側へと導く複数の光偏向要素を備え、かつ、該光偏向要素は前記光偏向面に形成された凹部、もしくは凸部からなり、かつ、
前記導光体は、前記導光体の前記射出面に前記入射面と垂直な方向に延在する単位レンズが形成されてなり、かつ、
前記入射面と平行な方向をＸ方向、前記入射面と垂直な方向をＹ方向とした際に、
前記光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度Ｄは、前記Ｙ方向において前記入射面から前記光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大し、かつ、
前記光偏向要素の配置パターンは、前記Ｙ方向に複数の領域に分割されており、かつ、
前記一つの領域内においては、前記Ｘ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは略一定であり、前記光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させており、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化し、かつ、
以下の（式１）で定義される変数をＧｘ、Ｇｙ、β、γ、θとすると、前記複数の領域のうち、前記入射面に隣接する領域内において、ＬｘとＬｙの値が（式２）で定義される数式を満たすことを備える。
【数１】
0005397572.tif 000002
【数２】
0005397572.tif 000003
ただし、Ｌｘは、前記光偏向要素の前記Ｘ軸方向の配列ピッチである。
Ｌｙは、前記光偏向要素の前記Ｙ軸方向の配列ピッチである。
ＨＬは、前記導光体の厚みである。
ＮＬは、前記導光体の屈折率である。
Ｓｄは、一つの前記光偏向要素を前記光偏向面側から眺めたときの面積である。
ｔは、前記単位レンズの端部を０として前記Ｘ軸方向に測った変位である。
ｆ（ｔ）は、前記単位レンズを前記射出面に垂直かつ前記Ｘ軸方向に平行な面で切断したときの前記単位レンズの縁部と前記射出面との距離である。
Ｐは、前記単位レンズのピッチである。
αは、前記等方性光拡散部材に垂直な方向にコリメート光を入射したときの射出光の角度分布において前記射出光の強度が最大強度の１／１０になる角度である。
ａｘは前記光偏向要素の前記Ｘ軸方向の幅である。
ａｙは前記光偏向要素の前記Ｙ軸方向の幅である。【００１５】
さらには、本発明の照明装置は、導光体が前記光源から入射される光を入射する一組の入射面を備え、かつ、該導光板の一組の入射面はそれぞれ対面するように配置され、前記光偏向要素が最も密に配列される領域におけるＬｘとＬｙが（式３）で定義される数式を満たすように配置されることが好ましい。
【数３】
0005397572.tif 000004
さらには、本発明の照明装置は、前記単位レンズの１ピッチ分の平均傾斜角φ［ｄｅｇ］を以下の（式４）で定義される変数とすると、φ［ｄｅｇ］が、（式５）の範囲を満たすことが好ましい。
【数４】
0005397572.tif 000005
【数５】
0005397572.tif 000006
さらには、本発明の照明装置は、前記ｆ（ｔ）がｔの４乗の項を含む多項式関数であることが好ましい。
さらには、本発明の照明装置は、前記ｆ（ｔ）が円弧の一部からなる関数、もしくは、楕円弧の一部からなる関数であることが好ましい。
さらには、本発明の照明装置は、前記光偏向要素が、前記光偏向面に形成された凹部からなることが好ましい。
さらには、本発明の照明装置は、少なくとも一枚以上の集光シートが備えられていることが好ましい。
さらには、本発明の照明装置は、反射型偏光分離シートを備えることが好ましい。
さらには、本発明の照明装置は、表示画像を規定する画像表示素子を有する表示装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の照明装置並びに該照明装置を用いた表示装置によれば、これらの照明装置、表示装置を目視した際に、輝度ムラが視認されず、導光体に形成された光偏向要素が視認されず、さらに、導光体、照明装置、表示装置の輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による導光体を備えた照明装置を含む液晶表示装置である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態による導光体の一例を示す斜視図である（凹部（凹レンズ））。（ｂ）本発明の実施形態による導光体を光入射面に平行に切断したときの断面図である。（ｃ）本発明の実施形態による導光体を光入射面に垂直に切断したときの断面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態による導光体の一例を示す斜視図である（凸部（凸レンズ））。（ｂ）本発明の実施形態による導光体を光入射面に平行に切断したときの断面図である。（ｃ）本発明の実施形態による導光体を光入射面に垂直に切断したときの断面図である。
【図４】光偏向要素の配置パターンについて説明する図である。
【図５】光偏向要素密度を算出する面積について説明する図である。
【図６】光偏向要素の配置パターンについて説明する図である。
【図７】光偏向要素の配置パターンについて説明する図である。
【図８】（ａ）単位レンズがない導光体を射出面側から眺めたときに、扇状に伝播する光を表す図である。（ｂ）単位レンズがない導光体を光入射面に平行に切断したときの断面図であり、導光体内部を伝播する光を表す図である。
【図９】（ａ）単位レンズが形成された導光体を射出面側から眺めたときに、伝播する光を表す図である。（ｂ）単位レンズが形成された導光体を光入射面に平行に切断したときの断面図であり、導光体内部を伝播する光を表す図である。
【図１０】（ａ）２辺に光源を備え、単位レンズがない導光体を射出面側から眺めたときの輝度分布を表す図である。（ｂ）２辺に光源を備え、単位レンズが形成された導光体を射出面側から眺めたときの輝度分布を表す図である。（ｃ）１辺に光源を備え、単位レンズがない導光体を射出面側から眺めたときの輝度分布を表す図である。
【図１１】単位レンズが形成された導光体を、光入射面に平行に切断したときの、断面図である。
【図１２】（ａ）単位レンズが形成された導光体を視覚方向から眺めたときの、光偏向要素の像の見え方の一例を表す図である。（ｂ）単位レンズが形成された導光体に等方性光拡散部材を載せたときに、視覚方向から眺めたときの、光偏向要素の像の見え方の一例を表す図である。
【図１３】（ａ）等方性光拡散部材に、コリメート光を垂直に入射したときの、光散乱の様子を表す図である。（ｂ）等方性光拡散部材に、コリメート光を垂直に入射したときの、光強度の角度分布を表す図である。
【図１４】導光体と等方性光拡散部材を光入射面に平行に切断したときの断面図であり、光偏向要素から射出した光が単位レンズと等方性光拡散部材によって視覚方向へ立ち上げられる様子を表す図である。
【図１５】導光体と等方性光拡散部材を光入射面に垂直に切断したときの断面図であり、光偏向要素から射出した光が等方性光拡散部材によって視覚方向へ立ち上げられる様子を表す図である。
【図１６】（ａ）導光体と等方性光拡散部材からなる照明装置を、視覚方向から眺めたときの、光偏向要素の像の見え方の一例を表す図である。（ｂ）導光体と等方性光拡散部材からなる照明装置を、視覚方向から眺めたときの、光偏向要素の像の見え方の一例を表す図である。
【図１７】横軸を光偏向要素のＸ方向のピッチ、縦軸を光偏向要素のＹ方向のピッチとしたときの、光偏向要素が視認されず、且つ、輝度均一性も良好となるような領域を表す図である。
【図１８】（ａ）一組の光源のうち、片側のみを発光させた場合の、入射端面に垂直な方向の輝度分布を表す曲線を示した図である。（ｂ）一組の光源の両方を発光させた場合の、入射端面に垂直な方向の輝度分布を表す曲線を示した図である。
【図１９】（ａ）一組の光源のうち、片側のみを発光させた場合の、入射端面に垂直な方向の輝度分布を表す曲線。導光体の中央部の光偏向要素密度がＤ１、高さがｈ（実線）、ｈ＋Δｈ（破線）を示した図である。（ｂ）一組の光源のうち、片側のみを発光させた場合の、入射端面に垂直な方向の輝度分布を表す曲線。導光体の中央部の光偏向要素密度がＤ２、高さがｈ（実線）、ｈ＋Δｈ（破線）を示した図である。（ｃ）一組の光源のうち、片側のみを発光させた場合の、入射端面に垂直な方向の輝度分布を表す曲線。導光体の中央部の光偏向要素密度がＤ３、高さがｈ（実線）、ｈ＋Δｈ（破線）を示した図である。
【図２０】導光体からの射出光強度の角度分布を表す図である。
【図２１】プリズムシートの他の例を表す図である。
【図２２】輝度測定の位置を表す図である。
【図２３】従来の導光体と、従来の導光体を含んだ液晶表示装置を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における導光体７を備える照明装置３、及び該照明装置３を具備する表示装置１の概略断面図であり、各部位の縮図は実際とは一致しない。
図１に示す表示装置１は、画像表示素子２と、この画像表示素子２の光入射側に臨ませて配置された照明装置３を備える。
画像表示素子（液晶表示素子）２は、液晶層９を２つの偏光板１０、１１で挟んで構成されている。
照明装置３は、拡散シート２８、集光シート２０、等方性光拡散部材８、導光体（導光板）７、及び反射板５の順に配置した積層体と、導光体７の側面に配置された光源６を少なくとも含んで構成される。この照明装置３は、拡散シート２８を画像表示素子２に臨ませて配置される。本発明の照明装置３は、図１に示した部材のうち、少なくとも等方性光拡散部材８、導光体（導光板）７、光源６を備える。
等方性光拡散部材８は、導光体７から射出される光を等方的に拡散する機能を有する。集光シート２０は等方性光拡散部材８によって拡散された光を、視覚方向Ｆへと集光する機能を有する。拡散シート２８は、集光シート２０によって集光された光を拡散し、また集光シート２０を保護する機能、及び集光シート２０に形成される周期構造と画像表示素子２の周期構造とによるモアレ干渉縞の発生を抑制する機能を有する。あるいは、集光シート２０によって集光された光の偏光を分離する機能を有していても良い。
等方性光拡散部材８は、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。集光シート２０は、例えば基材２３の表面に複数のプリズム２４が形成されたプリズムシートが一般的に良く用いられる。また、偏光分離機能を有する拡散シート２８としては、ＤＢＥＦ（スリーエム社登録商標）に代表されるような、一方の偏光を透過し、もう一方の偏光を反射する反射型偏光分離シートを用いることができる。反射板は、例えば、筐体内面に白色のポリエチレンテレフタレートフィルムを設けたものを使用することができる。
【００１９】
光源６としては例えば点光源が挙げられる。点光源としては、ＬＥＤが挙げられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤや光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。または光源６はＣＣＦＬに代表される蛍光管であっても良い。図１では、光源６が導光体７の対向する２つの端面７Ｌに、その延在方向に複数配置された例を示している。
【００２０】
導光体７の視覚方向Ｆが射出面７ｂであり、射出面７ｂとは反対側の面には光偏向面７ａが形成される。光偏向面７ａには、光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成される。光偏向要素１８としては、ドット状の構造物、例えば凹型のマイクロレンズ形状、または凸型のマイクロレンズ形状や角錐形状、円錐形状等の構造物が挙げられる。この光偏向要素１８による射出面７ｂ側への光偏向量は、単位面積当りの光偏向要素１８の占める面積が大きいほど多くなる。光偏向要素１８は、凸部、凹部のいずれも選択できる。
【００２１】
図２（ａ）は、光偏光要素１８が凹部のマイクロレンズ形状（球面、または非球面形状のマイクロレンズ）である場合の導光体７の斜視図である。図２（ｂ）は入射面７Ｌと平行な方向における導光体７の断面図であり、図２（ｃ）は入射面７Ｌと直交する方向における導光体７の断面図である。
図２（ａ）〜（ｃ）に示される導光体７では、入射面７Ｌと直交する方向に間隔が変化するように複数の光偏向要素１８が光偏向面７ａに形成されている。入射面７Ｌと直交する方向とは、言い換えると、入射面７Ｌから入射した光源６からの入射光の光軸方向でもある。光偏向要素１８は、入射面７Ｌから入射される光を、射出面７ｂ側へと立ち上げる。
【００２２】
図３（ａ）は、光偏光要素１８が凸部のマイクロレンズ形状（球面、または非球面形状のマイクロレンズ）である場合の導光体７の斜視図である。図３（ｂ）は入射面７Ｌと平行な方向における導光体７の断面図であり、図３（ｃ）は入射面７Ｌと直交する方向における導光体７の断面図である。
図３（ａ）〜（ｃ）に示される導光体７では、入射面７Ｌと直交する方向に間隔が変化するように複数の光偏向要素１８が光偏向面７ａに形成されている。入射面７Ｌと直交する方向とは、言い換えると、入射面７Ｌから入射した光源６からの入射光の光軸方向でもある。光偏向要素１８は、入射面７Ｌから入射される光を、射出面７ｂ側へと立ち上げる。
【００２３】
図４は導光体７を光偏向面７ａ側から見た図である。図４を用いて導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８の配置について詳細に説明する。
本発明の照明装置３を構成する導光体７の光偏向面７ａには光偏向要素１８が形成される。光偏向要素１８が単位面積当たりに存在する個数を表す光偏向要素密度Ｄは、入射面７Ｌの延在方向（Ｘ方向）においては略一定であり、一方、Ｙ方向においては入射面７Ｌから離れるほど大きくなる。つまり入射面７Ｌに近いほど光偏向要素１８が疎、入射面７Ｌから離れるほど密となる粗密分布を取る。
【００２４】
ここで光偏向要素１８の配置パターンは図４に示されるように複数の領域に分割されてなる。図４では一例として、領域を領域ａ〜ｃの３領域に分割した場合を示しているがこれに限らず分割数、及び領域の大きさは設計者が適宜選択することが出来る。
１つの領域内において光偏向要素１８は、Ｘ方向においては一定の単位間隔で配置される。一方でＹ方向の単位間隔は入射面７Ｌからの距離が離れるほど小さくなり、光偏向要素密度Ｄが大きくなる。図４の領域ａを例に説明すると、光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔はどの場所においてもＰｘａである。一方でＹ方向の単位間隔は入射面７Ｌに近い側から、Ｐｙ（ａ１）、Ｐｙ（ａ２）、・・・Ｐｙ（ａｎ）と変化し、入射面７Ｌから離れた位置の単位間隔ほど値は小さくなる。そして領域ｂでは光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔はどこ場所においてもＰｘｂであり、領域ａのＰｘａと比べて小さくなる。すなわち、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｘ方向の単位間隔は不連続に変化し、Ｘ方向に配列する１列当たりの光偏向要素１８の数は領域ｂの方が多くなる。このように、光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔を領域毎に変化させることで、光偏向要素１８の視認性を抑制し、且つ高輝度な照明装置３を得ることが出来る。
【００２５】
また２つの領域境界において、入射面７Ｌに近い領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔と、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔とを比べたとき、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔の方が大きくなるよう設定される。具体的には、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｐｙ（ａｎ）とＰｙ（ｂ１）とを比べたとき、Ｐｙ（ｂ１）の方が大きくなるよう設定される。すなわち同一の領域内において光偏向要素１８のＹ方向における単位間隔は連続的に変化するが、２つの領域境界においては不連続に変化する。一方で各領域における入射面７Ｌ側境界に隣接したＹ方向の単位間隔（図４のＰｙ（ａ１）、Ｐｙ（ｂ１）、及びＰｙ（ｃ１）を指す）の大小、及び各領域における入射面７Ｌから離れた境界に隣接したＹ方向の単位間隔（図４のＰｙ（ａｎ）、Ｐｙ（ｂｎ）、及びＰｙ（ｃｎ）を指す）の大小は特に制限されない。
【００２６】
ここで、光偏向要素密度Ｄの算出の範囲について述べる。光偏向要素密度Ｄを算出する面積範囲を微小な範囲にとってしまうと密度Ｄの設定位置によって異なる密度Ｄになる可能性があるし、逆に光偏向要素密度Ｄを算出する面積範囲を広大な範囲にとってしまうと多くの密度Ｄはその設定位置によらず平均化されてしまう。例えば、図５に、光偏向要素１８のＸ方向の配列と光偏向要素密度Ｄの算出面積範囲に関する模式図を示す。本実施形態では、同一領域内においてＸ方向では配列単位間隔Ｐｘは一定であるため光偏向要素密度Ｄは一定であり、この密度Ｄを算出する範囲はＸ方向の長さに依存しない。他方、Ｙ方向では配列単位間隔Ｐｙは同一領域内で入射面７Ｌから離れるに従って小さくなるため隣り合う光偏向要素１８間の距離によって光偏向要素密度Ｄが決定される。つまり、図５の点線に囲まれた範囲によって光偏向要素密度Ｄが決定される。すなわち、領域ａでは、・・・Ｒａ（ｍ−２）、Ｒａ（ｍ−１）、Ｒａ（ｍ）の領域における光偏向要素密度Ｄが求められる。同様に、領域ｂでは、Ｒｂ（１）、Ｒｂ（２）、Ｒｂ（３）・・・の領域における光偏向要素密度Ｄが求められる。
【００２７】
なお、光偏向要素１８のＸ−Ｙ方向の配列パターンについては、本実施形態による導光体７では、光偏向要素１８のＸ方向の列を単位間隔Ｐｘの１／２ずつＸ方向に交互にずらしてＹ方向に配列させている。
【００２８】
次に本発明に係る照明装置３の高輝度化について以下図面を用いて説明する。図６に示されるのは光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の例である。このとき、Ｘ方向の単位間隔は入射面７Ｌ近傍の光偏向要素密度Ｄを基準に設定している。入射面７Ｌから離れるにつれ、Ｙ方向の単位間隔Ｐｙ（ｉ）は小さくなっていくが、Ｐｘの単位間隔が大きいため、入射面から最も離れた位置においても、光偏向要素密度Ｄは大きくならない。つまり入射面７Ｌから導光体７へと入射した光を射出することが出来ずに入射面７Ｌと対向する面から多くの光が漏れ出てしまうこととなる。従って高輝度な照明装置３を得ることが出来ないため望ましくない。
【００２９】
一方で図７に示されるのは光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の別の例で、Ｘ方向の単位間隔は入射面７Ｌから最も離れた位置の光偏向要素密度Ｄを基準に設定している。このような配置にした場合、入射面７Ｌから導光体７へと入射した光の大部分を射出面７ｂから射出することが出来るため、高輝度な照明装置３を得ることが出来る。しかしながら、入射面７Ｌ近傍のＹ方向の単位間隔が非常に大きくなるため、上述した光偏向要素１８の視認性という点で大きな問題となる。つまり光偏向要素１８がＸ方向に延在する線状光として視認されてしまうため望ましくない。
【００３０】
本発明の照明装置３を構成する導光体７の光偏向要素１８の配置パターンは複数の領域に分割されてなり、領域内においてＸ方向は一定の単位間隔で配置され、Ｙ方向は入射面７Ｌから離れるほど単位間隔が小さくなるように配置される。そしてＸ方向の単位間隔も入射面７Ｌに近い領域ほど大きく、入射面７Ｌから離れた領域ほど小さくなるよう設定されているため、光偏向要素１８の視認性を抑制し、且つ高輝度な照明装置３を得ることが出来る。更に１つ１つの領域がＸ方向に複数分割されても良い。Ｘ方向に領域を分割することで、より精度高く面輝度ムラを低減することが出来るためである。
【００３１】
本発明の照明装置３を構成する導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８は入射面７Ｌに近いほど疎に、入射面７Ｌから離れるほど密となる粗密分布を取る。本発明の照明装置３を液晶ディスプレイ等のバックライトとして適用する場合、ある基準内の面内輝度均一性を保ちながら面中心輝度を高めることが望ましい。本発明の導光体に形成される光偏向要素１８は、照明装置３の面内輝度均一性を犠牲にすることなく、面中心輝度を高める疎密分布を得ている。
【００３２】
導光体７の射出面７ｂには複数の単位レンズ１６が形成される。単位レンズ１６は、入射面７Ｌと直交する方向に延在するように配列される。
【００３３】
次に、単位レンズ１６の機能について図８を用いて説明する。
図８（ａ）は、単位レンズ１６が無い導光体７の平面図である。単位レンズ１６が無い場合、光源６から射出された光は、入射面７Ｌから導光体７に入射し、導光体７内部を扇状に広がりながら導光する。図８（ｂ）は、導光体７を、入射面７Ｌ側から眺めた場合の光の進路を表す図である。光は射出面７ｂと光偏向面７ａで内部反射を繰り返しながら広がって伝播する。
【００３４】
一方、図９（ａ）は単位レンズ１６が有る導光体７の平面図である。単位レンズ１６がある場合、入射面７Ｌから入射した光は、単位レンズ１６の内側面によって、入射面７Ｌと平行な方向における向きを変えながら反射を繰り返して導光する。図９（ｂ）は、導光体７を、入射面７Ｌ側から眺めた場合の光の進路を表す図である。光は、単位レンズ１６で反射されて、向きが変えられるので、単位レンズ１６がない場合と比べて扇状に広がらずに略直線状に伝播する。
【００３５】
図１０（ａ）、（ｂ）は、導光体７の２辺（入射面７Ｌ）に複数の光源６を配置し、光偏向要素１８は入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど、すなわち導光体７の中心に近いほど密に配置した場合の輝度分布を示している。つまり、光偏向要素１８は入射面７Ｌと平行な方向は略均一に配置された一次元の疎密パターンである。
また、導光体７は射出面全面を均一な輝度でなくても良い。例えば、導光体７の中央部が最も輝度が高まるように、光偏向要素１８の疎密パターンを形成することが出来る。
図１０（ａ）は単位レンズ１６が無い場合の輝度分布である。光偏向要素１８が一次元の疎密パターンである導光体７の射出面７ｂに単位レンズ１６が無いと、光源６が配置されない側辺側に三角形状の暗部Ｓが生じてしまう。これは、図８で示されているように、光源６から導光体７に入射した光が扇状に広がって導光することに起因し、光源６が配置されない側辺からの光漏れによって、三角形状の暗部Ｓが生じてしまう。従って、通常は、暗部Ｓが生じないように、光偏向要素１８は二次元の疎密パターンで形成する必要がある。
【００３６】
一方、図１０（ｂ）は単位レンズ１６が形成された場合の輝度分布である。図９で示されているように、光源６から導光体７に入射した光は扇状に広がらないよう、単位レンズ１６によって反射を繰り返して一定の範囲内を略直進するため、図１０（ａ）で示されるような暗部Ｓは生じない。
【００３７】
図１０（ｃ）は、導光体７の１辺（入射面７Ｌ）に複数の光源６を配置し、光偏向要素１８は入射面７Ｌに近いほど疎に、離れるほど、すなわち導光体７の中心に近いほど密に配置した場合の輝度分布を示している。図１０（ｃ）では、光偏向要素１８が一次元の疎密パターンである導光体７の射出面７ｂに単位レンズ１６が無いと、図１０（ａ）と同様に、光源６が配置されない側辺側に三角形状の暗部Ｓが生じてしまう。
【００３８】
また、本発明の導光体７を用いた表示装置１は、画面中心ほど輝度が高いことが望ましい。単位レンズ１６が形成された導光体７の光偏向要素１８は一次元の疎密であるため、入射面７Ｌと直交する方向については疎密パターンを適宜調整することで、画面中央部の輝度を高めることが可能であるが、入射面７Ｌと平行な方向は略均一である。そこで、複数の光源６への投入電流を調整することで入射面７Ｌと平行な方向についても、画面中心ほど輝度が高くなるよう調整することが可能である。
【００３９】
単位レンズ１６は、図１１に示すように、断面視で例えば丸みを帯びた頂部とその両側の湾曲側面とが滑らかに接続された曲面形状に形成されている。単位レンズ１６の頂部Ｔ１の接線角度は０度であり、頂部から射出面７ｂに至るにつれ、接線角度は次第に大きくなり、単位レンズ１６の端部Ｅ１において、接線角度は最大となる。
従って、単位レンズ１６が多数配置された導光体の光偏向面７ａ側に点光源を設置した場合、点光源から射出された斜め方向の光Ｋが単位レンズ１６表面での屈折により正面方向へ立ち上げられ、導光体７の射出面７ｂ側から点光源を観察すると、点光源は線状光源として視認される。
【００４０】
すなわち、例えば図２、図３で示されたような円、もしくは楕円形の光偏向要素１８の各々を点光源としてみたとき、単位レンズ１６が配置された導光体７の光射出面７ｂ側から観察すると、図１２（ａ）に示されるように光偏向要素１８がＸ軸方向に線状に広がって見える。ここで、Ｘ軸方向は入射面７Ｌと平行な方向、Ｙ軸方向は入射面７Ｌと垂直方向に伸びる仮想的な軸とした。Ｘ軸方向に線状に広がった光偏向要素１８は、Ｘ軸方向にピッチＬｘで繰り返し配列される。さらに、光偏向要素１８はＹ軸方向にピッチＬｙで繰り返し配列される。図１２（ａ）、図１２（ｂ）では、導光体７の光偏向要素１８を点線、導光体７を視覚方向Ｆ側から眺めたときの光偏向要素１８の像を実線で記載している。
【００４１】
なお、本発明の導光体におけるピッチＬｘは単位間隔Ｐｘに相当する。一方、ピッチＬｙは隣接する２つの単位間隔の合計となる。例えば、Ｌｙは、図４のＰｙ（ａｎ）とＰｙ（ａｎ＋１）の合計、Ｐｙ（ｂｎ）とＰｙ（ｂｎ＋１）の合計、Ｐｙ（ｃｎ）とＰｙ（ｃｎ＋１）の合計の合計を示している。
【００４２】
導光体７の射出面７ｂ側には、等方性光拡散部材８が配置される。導光体７から射出した光は、等方性光拡散部材８で拡散されて、広がった光として射出する。そのため、導光体７に等方性光拡散部材８を乗せた場合の光偏向要素１８の像（図１２（ｂ））は、導光体７単体の光偏向要素１８の像（図１２（ａ））と比べて、さらにＹ軸方向にも広がった像として視認される。このときの像の広がりを、Ｘ軸方向の広がりをＧｘ、Ｙ軸方向の広がりをＧｙとすると、Ｇｘ、Ｇｙの大きさは、以下のような手順で求められる。但し、ここでの像の広がりとは、図１２（ｂ）に示すように、光偏向要素１８の像の輪郭と、光偏向要素１８の中心の距離のことを示す。
【００４３】
光偏向要素１８のＸ軸方向の配列ピッチをＬｘ、前記光偏向要素１８のＹ軸方向の配列ピッチをＬｙ、導光体７の厚みをＨＬ、導光体７の屈折率をＮＬ、光偏向要素１８は楕円形状で、Ｘ軸方向の幅をａｘ、光偏向要素１８のＹ軸方向の幅をａｙとする。
図１１に示すように、単位レンズ１６の端部Ｅ１を０としてＸ軸方向に測った変位をｔ、単位レンズ１６の縁部と導光体７の光射出面７ｂの距離をｆ（ｔ）、単位レンズ１６のピッチをＰとする。
図１３（ａ）は、等方性光拡散部材８に、前記等方性光拡散部材８に垂直な方向ｑにコリメート光Ｇを入射した時の、散乱光３１ａを表す模式図である。また、図１３（ｂ）は、散乱光３１ａの角度分布３１ｂを表すグラフである。ここでの「角度」とは、等方性光拡散部材８の鉛直方向ｑに対してなす角度である。等方性光拡散部材８は、コリメート光Ｇを等方的に散乱するため、角度分布３１ｂは同一の分布形状となる。図１３（ｂ）中のαは、散乱光が最大値の１／１０になるような角度である。以降、角度αを「散乱角」と呼ぶ。
また、以後の説明では、等方性光拡散部材８にコリメート光Ｇを入射したときに、散乱角α以内に散乱された光のみを考慮する。散乱角αを越えて散乱される光は、強度が微弱であり光偏向要素１８の像の広がりへの影響は無視できるからである。
【００４４】
図１４に、導光体７から光射出面７ｂの法線方向に対して角度α傾いた光が射出する場合の、導光体中の光線の経路を示す。この図では、分かりやすくするため、単位レンズ１６を１つだけ描いているが、実際には複数の単位レンズ１６が存在する。また、単位レンズ１６の縮尺を実際よりも大幅に拡大して描いている。
図１４に表記したθは、導光体７の単位レンズ１６の端部近傍のある点Ｑにおける平均傾斜角を表す。θは、（式６）で示す式で表され、単位レンズ１６の端部を基点として１／１０ピッチ分の領域の平均的な傾斜角を表す。ここで、端部から１／１０ピッチ分と規定した理由は、単位レンズ１６に入射する全光量をＩとすると、単位レンズ１６の端部近傍で立ち上げられる光量が少なくとも１／１０×Ｉ程度あれば、端部近傍で立ち上げられた光による光偏向要素１８の広がりを目視することが可能だからである。
ｕ１は点Ｑにおける接線を表す。ｕ２は点Ｑを通りｕ１と直交する線を、ｕ３は点Ｑを通り光偏向面７ａに垂直な線を表す。
βは、単位レンズ１６の点Ｑにおける光の入射角を表す。単位レンズ１６からの射出光の屈折角は、θ−αである。スネルの法則より、αとβの間に成り立つ式（式７）が導かれる。また、光偏向要素１８から射出した光線と、光偏向面７ａの法線方向とのなす角は、θ−βとなる。
【数６】
0005397572.tif 000007
【数７】
0005397572.tif 000008
【００４５】
したがって、光偏向要素１８から光偏向面７ａの法線方向に対してなす角度（θ−β）傾いた方向に射出した光は、単位レンズ１６端部近傍の領域で立ち上げられ、光射出面７ｂの法線方向に対してなす角度α傾いた方向に射出光Ｋ１ａが射出される。射出光Ｋ１ａは、等方性光拡散部材８に入射角αで入射し、拡散された光Ｋ１ｂが射出され、一部の光が視覚方向Ｆへ射出される。前述したように、等方性光拡散部材８にコリメート光を入射したときの散乱角がαであるため、このような等方性光拡散部材８に斜め方向から光Ｋ１ａを入射させた場合、入射角がα以下であれば、視覚方向Ｆへ十分な量の光を散乱させることが可能である。ここでの「十分な量の光」とは、射出光が目で視認できるような最低限の光量という意味である。そのため、視覚方向Ｆから等方性光拡散部材８を眺めると、Ｋ１ａの散乱光Ｋ１ｂを目視することができる。
【００４６】
光偏向要素１８を、導光体７に等方性光拡散部材８を載せて視覚方向Ｆから眺めた場合、個々の光偏向要素１８は、図１２（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向とＹ軸方向に伸びた像として観察される。Ｘ軸方向への伸び量は、単位レンズ１６による光立ち上げ効果により、Ｙ軸方向よりも大きく引き伸ばされる。
ここで、光偏向要素１８のＸ軸方向の伸び量Ｇｘは、図１４の矢印で示した長さである。正確には、導光体７と等方性光拡散部材８の間の空間分だけ光が伸びるのでその分も加味する必要があるが、実際の照明装置３では導光体７と等方性光拡散部材８は接しているので、その分の光の伸びは微小であり、無視する。
すると、図１４より、Ｇｘは（式８）のように求められる。Ｇｘを表す式の第一項は、正確には点Ｑと射出面７ｂの距離も加味する必要があるが、テレビに用いられる一般的な導光体７においては、導光体７の厚みがおよそ３ｍｍ〜４ｍｍ程度なのに対し、単位レンズ１６の高さは数十〜百μｍ程度であり、単位レンズ１６の高さは微小なので無視し、高さをＨＬと近似して計算した。ノートＰＣやタブレットＰＣ向けのモニタの導光体の用途によっては、導光体７の厚みが１ｍｍ以下の設計となる場合もありうる。この場合においても、単位レンズ１６の高さは導光体７の厚みと比べて十分小さく設計されるのが一般的なので、単位レンズ１６の高さは微小として無視できる。例えば、導光体７の厚み０．５ｍｍであれば、単位レンズ１６の高さは数μｍ〜３０μｍ程度となる。
【数８】
0005397572.tif 000009
【００４７】
図１５は、単位レンズ１６の延在方向に平行な方向に切断したときの断面図であり、導光体の端部近傍の点Ｑから光射出面の法線方向に対して角度αなす方向に傾いた光Ｋ２ａが射出する場合の、導光体７中の光線の経路を示す。
Ｙ軸に沿った方向には単位レンズ１６による凹凸構造が存在しないので、光偏向要素１８から射出する光の光偏向面７ａの法線方向とのなす角γは、屈折率ＮＬの媒質から屈折率１の空気中に光が射出する場合のスネルの法則に従い、（式９）のように求められる。
【数９】
0005397572.tif 000010
【００４８】
光偏向要素１８を、導光体７に等方性光拡散部材８を載せた状態で視覚方向Ｆから眺めた場合のＹ軸方向の伸び量をＧｙとすると、Ｇｙは（式１０）のように求められる。ここでも、正確にはＧｙを求める際に、点Ｑと射出面７ｂの距離も加味する必要があるが、単位レンズ１６の厚みは微小なので無視して、高さをＨＬと近似して計算した。
【数１０】
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【００４９】
次に、導光体に等方性光拡散部材８を載せた場合に、光偏向要素１８が視認されないような配列ピッチＬｘ、Ｌｙの範囲を求める。
【００５０】
図１６（ａ）（ｂ）に示す点線は、導光体７に配列される光偏向要素１８を、実線は、導光体７に等方性光拡散部材８を載せたときに視覚方向Ｆから眺めたときの光偏向要素１８の像を表す。
例えば光偏向要素１８が図１６（ａ）に示す配列の場合、光偏向要素１８の像がＸ軸方向に沿って全く重ならない領域Ｄｘ（斜線部）が存在し、この領域が暗部として観察される。逆に、光偏向要素が配列される領域（斜線部以外）は、明部として観察され、全体的に明暗の縞模様が視認される。このような明暗の縞模様は、表示装置の品位を低下させるため好ましくない。
図１６（ｂ）に示す配列の場合、光偏向要素１８の像がＹ軸方向に沿って全く重ならない領域Ｄｙ（斜線部）が存在し、この領域が暗部として観察される。逆に、光偏向要素が配列される領域（斜線部以外）は、明部として観察され、全体的に明暗の縞模様が視認される。
暗部の領域ＤｘとＤｙの幅がちょうどゼロになるのは、Ｌｘ＝４Ｇｘ、Ｌｙ＝４Ｇｙを満たす場合である。従って、ＬｘとＬｙの値をこの値よりも小さく設定することで、暗部の発生を抑えることができる。
ＬｘとＬｙを、それぞれＬｘ＝２ａｘ、Ｌｙ＝２ａｙよりも小さくすると、光偏向要素１８同士が重なり合う場合があるので、ＬｘとＬｙはこの値よりも大きな値とする。
従って、光偏向要素１８が視認されないような配列ピッチＬｘ、Ｌｙの範囲は、（式１１）で規定される。
【数１１】
0005397572.tif 000012
【００５１】
Ｌｘ，Ｌｙが式１１の範囲内にある場合、光偏向要素１８は視認されない。しかし、Ｌｘ、Ｌｙがこの条件を満たす場合でも、導光体７の射出光の輝度均一性の観点から問題が生じる場合がありうる。光偏向要素１８が単位面積に占める割合（光偏向要素密度）が小さいと、導光体７の入射面７Ｌ近傍の輝度が極端に低下して、ディスプレイの表示品位を著しく悪化させる場合がある。光偏向要素密度が小さいと、ＬＥＤから射出した光が、導光体７の入射面７Ｌ近傍で立ち上げられずに導光体７の内部へ伝播するため、入射面７Ｌ近傍の輝度が低下する。
光偏向要素１８を光偏向面７ａ側から眺めたときの面積をＳｄとしたとき、Ｘ軸方向の長さＬｘ、Ｙ軸方向の長さＬｙで囲まれる長方形の領域に含まれる光偏向要素１８は２個であるため、光偏向要素密度Ｄ（面積率）は、２Ｓｄ／ＬｘＬｙと求められる。
例えば、光偏向要素１８を光偏向面７ａ側から眺めたときの形状が楕円形状であって、Ｘ軸方向の幅がａｘ、Ｙ軸方向の幅がａｙである場合の光偏光要素密度Ｄを計算すると、楕円の面積の公式（円周率×長軸半径×短軸半径）より、光偏光要素密度Ｄは（式１２）のように求められる。
【数１２】
0005397572.tif 000013
【００５２】
導光体７の入射面７Ｌ近傍の輝度を極端に低下させないためには、光偏向要素密度Ｄが０．０１以上であることが必要である。光偏向要素密度Ｄが０．０１未満の場合、例えば、厚み３ｍｍで４０インチサイズ（５００ｍｍ×９００ｍｍ）の導光体７において、入射面７Ｌ近傍の輝度低下率が３０％以上と非常に大きくなる。ここで定義している輝度低下率とは、導光体７の面内での輝度の最大値に対する低下率を指す。輝度低下率が３０％以上の場合、照明装置３を眺めたときに、入射面７Ｌ付近と中央部での輝度差がはっきりと目で視認されるようになるため、表示装置１の品質的な問題が生じる。導光体７の入射面７Ｌ近傍の輝度低下が視認できないようにするためにも、光偏向要素１８の光偏向要素密度Ｄは０．０１以上とすることが求められる。
【００５３】
以上の結果、照明装置３を構成する導光体７の光偏向要素１８が視認されず、かつ、入射面７Ｌ近傍の輝度低下が視認されないようなＬｘとＬｙが満たすべき条件は、以下の（式１３）を同時に全て満たす場合である。これは、横軸をＬｘ、縦軸をＬｙとした座標系で示すと、図１７の斜線領域で規定される。
【数１３】
0005397572.tif 000014
【００５４】
本発明の照明装置にあっては、（式１３）を満たすことにより、照明装置３を構成する導光体７の光偏向要素１８が視認されず、かつ、入射面７Ｌ近傍の輝度低下が視認されないものとすることができる。
【００５５】
繰り返しになるが、本発明の導光体７の光偏向要素１８は、入射面７Ｌから離れるほど密となるように配置される。導光板が、対面するような一組の入射面を備える場合には、光偏向要素は一組の入射面７Ｌから離れた導光体の中央部において、単位面積あたりの光偏向要素１８の占める面積が大きくなるように配置される。
本発明の照明装置にあっては、導光体７の光偏向要素１８が最も密に配列される領域の光偏向要素１８を、光偏向要素密度Ｄが（式１４）を満たすように配列することにより、導光体７の光学特性の製造バラツキを低減することができる。以下の説明では、光偏向要素１８が最も密に配列される領域を導光体の中央部とする。言い換えると、一組の光源が配置される入射面からもっとも遠い領域が導光体の中央部であり、光偏光要素密度Ｄが最も高い示す箇所が導光体の中央部である。
光偏向要素１８の設計高さをｈ、高さの製造ばらつきを±Δｈとすると、製造ばらつきを含む光偏向要素１８の高さはｈ±Δｈとなる。製造された導光体７の光偏向要素１８の高さがｈ−Δｈである場合、高さｈで製造された導光体７と比較して導光体７中央部の正面輝度が上昇する。逆に、光偏向要素１８の高さがｈ＋Δｈである場合、高さｈで製造された場合と比較して導光体７中央部の正面輝度が低下する。
【数１４】
0005397572.tif 000015
【００５６】
図１８（ａ）は、入射端面７Ｌに対面するように配置された一組の光源のうち、どちらか一方を点灯させた場合における、入射端面７Ｌに垂直な方向の輝度分布の模式図である。曲線（１）は光偏向要素１８の高さがｈである場合、曲線（２）は光偏向要素１８の高さがｈ＋Δｈである場合、曲線（３）は光偏向要素１８の高さがｈ−Δｈである場合の輝度分布を示す。光偏向要素１８の高さがｈよりも増加すると、導光体７に入射した光が光偏向要素１８で反射される確率が増すため、高さｈの場合と比べて光源に近い領域の輝度が上昇する一方、導光体７中央部の輝度は高さｈの場合と比べて低下する。光偏向要素１８の高さがｈよりも減少すると、導光体７に入射した光が光偏向要素１８で反射される確率が減るため、高さｈの場合と比べて光源に近い領域の輝度が低下する一方、導光体７中央部の輝度は高さｈの場合と比べて増加する。
【００５７】
図１８（ｂ）は、入射端面７Ｌに対面するように配置された一組の光源の両方を点灯させた場合における、入射端面７Ｌに垂直な方向の輝度分布の模式図である。これは、図１８（ａ）で示した片側の光源のみを点灯させた輝度分布を導光体７の中心で反転させて足し合わせることで得られる。光偏向要素１８の高さがｈの時の輝度分布が曲線（１）のような緩やかな凸形状である場合、光偏向要素１８の高さがｈ＋Δｈであれば曲線（２）のように中央部に局所的な谷が、光偏向要素１８の高さがｈ−Δｈであれば曲線（３）のように中央部に局所的な山が形成される。
【００５８】
このように、高さｈの変動によって導光体７の中央部の輝度がばらつくため、高さの変動幅Δｈはなるべく小さく抑えることが望ましい。本発明では、高さの変動による輝度のばらつきを抑える為には、導光体７中央部の光偏向要素１８の光偏向要素密度低減が有効であることを見出した。この理由を、図１９を用いて説明する。
【００５９】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、入射端面７Ｌに対面するように配置された一組の光源のうち、どちらか一方を点灯させた場合の入射端面７Ｌに垂直な方向の輝度分布の模式図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の実線はそれぞれ、導光体７の中央部の光偏向要素１８の光偏向要素密度（面積率）がＤ１、Ｄ２、Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）であり、かつ、光偏向要素１８の高さは全て等しくｈである場合の輝度分布を表す。
導光体７中央部の光偏向要素密度が増えると、導光体７内部を伝播する光が導光体７中央部の光偏向要素１８で反射される確率が増し、一方で導光体７中央部を超えて対向面側に透過する光量が減少するため、グラフ（ｃ）に示すように導光体７の中央部の前後での輝度分布の変化率が大きくなる。
逆に、導光体７中央部の光偏向要素密度が減ると、導光体７内部を伝播する光が導光体７中央部の光偏向要素１８で反射される確率が減り、導光体７中央部を超えて対向面側に透過する光量が増加するため、グラフ（ａ）に示すように導光体７中央部前後での輝度分布の変化率が緩やかになる。
さらに、図１９（ａ）〜（ｃ）の破線はそれぞれ、導光体７の中央部の光偏向要素１８密度がＤ１、Ｄ２、Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）であり、かつ、光偏向要素１８の高さは全て等しくｈ＋Δｈである場合の輝度分布を表す。
光偏向要素１８の高さが増加すると、導光体７内部の伝播光が導光体７中央部へ到達する前に立ち上げられる確率が増加するため、高さｈの輝度分布が光源側にシフトする。
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を、図１９に示したように、光偏向要素１８の高さがΔｈ変化したときの中心輝度の変化量は、導光体７中央部での輝度分布の曲線の変化率に依存し、変化量の大きさはＩ１＜Ｉ２＜Ｉ３の順となる。
従って、光偏向要素１８の高さバラツキによる輝度変動を抑えるためには、導光体７中央部に形成する光偏向要素１８の光偏向要素密度Ｄをある上限値以下とするべきであり、具体的には０．４以下とするのが望ましい。
【００６０】
しかし一方で、光偏向要素密度Ｄを下げすぎると、入射端面７Ｌの逆側の端面から漏れ出る光によるロスが輝度低下を招くため、適切な下限値を設定する必要がある。光偏向要素密度Ｄの下限値は０．１と設定するの望ましく、それよりも光偏向要素密度Ｄを下げると、正面輝度の低下により従来の印刷型導光板と比べた輝度優位性が損なわれるため好ましくない。
【００６１】
導光体７の単位レンズ１６を形成する利点は、前述したように、導光体７の入射面７Ｌに入射した光を直進させて暗部Ｓを発生させないことの他に、単位レンズ１６によって導光体７からの射出光が集光されるので、表示装置の輝度を高められることである。例えば、視覚方向Ｆから見て略長方形状の導光体７の２つの短辺に沿って光源が配置され、導光体７の長辺に沿った方向に単位レンズ１６を形成し、導光体７の射出面７ｂ側には等方性光拡散部材８を配置し、さらにその光射出面側にプリズムシート２０を、プリズム２４の延在方向が導光体７の長辺に沿った方向に伸びるように配列した場合を挙げる。
このとき、導光体７からの射出光の指向性が強い場合、つまり、射出光が図１４のｕ３方向に多くの光が射出される場合、プリズムシート２０のプリズム２４表面での全反射によって光が導光体７側へ戻されてしまうため、照明装置３の輝度を十分に高めることができなくなる。照明装置３の輝度を高めるためには、導光体７から射出する光の角度分布が適度に広がりを持つ必要がある。ただし、等方性光拡散部材８からの射出光が斜めに広がりすぎると、プリズムシート２０によって視覚方向Ｆへ光を立ち上げるのが困難になるので、逆に輝度が低下することになる。
導光体７からの射出光の広がりが適切な分布となるのは、単位レンズ１６の１ピッチ分の平均傾斜角φを（式１５）で規定した場合、φが１５°以上３５°以下の場合である。φが１５°よりも小さい場合、単位レンズ１６による屈折効果が弱いため、射出光が広がりすぎてしまい、プリズムシート２０の集光性が弱まって輝度が低下する。さらには、導光体７に入射した光が、扇状に広がって伝播するようになるので、暗部Ｓが視認されるようになる。φが３５°よりも大きい場合、単位レンズ１６による屈折効果が強く、ｕ３方向に指向性の強い光が射出されるため、プリズムシートを載せたときの全反射が増大し、輝度が低下する。
【数１５】
0005397572.tif 000016
【００６２】
単位レンズ１６の形状は、特に限定はしないが、ｆ（ｔ）が球面の一部、もしくは四次以上の項を含む多項式関数からなる形状とすることで、導光体７から射出する光が適度に広がった光となり、より効果的に輝度を高めることができる。図２０は、ｆ（ｔ）が（ａ）球面関数（θ＝５４°、φ＝２８°）、（ｂ）四次関数（θ＝５１°、φ＝２０°）の場合と、比較として（ｃ）単位レンズ１６が９０°プリズムの場合と、（ｄ）単位レンズ１６が形成されない場合の、導光体７からの射出光の角度分布（導光体７がＰＭＭＡ（屈折率１．４９）で形成された場合のシミュレーション結果）を表す。ただし、ここでのθは、式１に示したθに１８０／πを掛けて、度数表示に変換した値である。シミュレーションは、光線追跡シミュレーションソフト（ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ）を使用した。
この角度分布は、図１４に示すＸ軸とｕ３を含む面における角度分布を表し、横軸の角度はｕ３となす角を表す。つまり、角度分布のピークが鋭い場合はｕ３方向へ射出する光が強いことを表し、角度分布が大きく広がる場合はＸ軸方向へ傾いた光が多く射出されることを表す。
このような導光体７に等方性光拡散部材８と、さらに集光シートとしてプリズムシート２０をプリズム２４の延在方向が単位レンズ１６と平行になるように載せた場合を考える。このとき、単位レンズ１６が９０°プリズムの場合、導光体７からの射出光の集光性が強すぎるので、プリズムシート２０を載せたときに発生する全反射によって輝度が低下するので、好ましくない。単位レンズ１６が形成されない場合、角度分布が広がりすぎて、プリズムシート２０のプリズム２４による光立ち上げがうまく行われず、輝度が十分に上がらない。一方、単位レンズ１６のｆ（ｔ）が球面関数、もしくは四次関数の場合、角度分布が適度に広がった分布となるため、プリズムシート２０のプリズム２４により、視覚方向Ｆへ効果的に光が立ち上げられ、輝度が上昇する。
【００６３】
さらには、導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８は、印刷パターンではなく、凹部からなるパターンである方が望ましい。光偏向要素１８が印刷パターンからなる場合、入射面７Ｌから入射した光が印刷パターンで散乱される際に、指向性を持たずに四方八方に散乱されるため、単位レンズ１６により光を効果的に集光することができない。そのため、視覚方向Ｆから大きく傾いた光が導光体７から多量に射出することになり、プリズムシート２０のプリズム２４による光立ち上げがうまく行われず、輝度が十分に上がらない。
一方、光偏向要素１８を、光偏向面７ａに形成した凹部とした場合、入射面７Ｌから入射した光が光偏向要素１８の表面で全反射されて、指向性を持った光が射出面７ｂ方向へ向かうため、単位レンズ１６によって適度に光を集光することが可能になる。
従って、光偏向要素１８を印刷パターンで形成した場合と、凹部で形成した場合を比較すると、凹部を形成した導光体７を組み込んだ照明装置３の方が輝度を高くすることができる。
【００６４】
ここでは、プリズムシート２０のプリズム２４が、一方向に延在するプリズムである場合を示したが、それ以外にも、例えば、図２１（ａ）に示すような、互いに交差したプリズムシートや、図２１（ｂ）に示すような、台形プリズム２４ａの頂部に、それと直交するように小プリズム２４ｂを形成する、複合プリズムシートを集光シートとして用いても良い。
【００６５】
本発明の導光体７は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）等の透明樹脂を用いて、当該技術分野では良く知られている押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、光偏向要素１８、及び単位レンズ１６を一体で成形する。または、平板の導光体７を上述した製法で成形した後、光偏向要素１８、及び単位レンズ１６を印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成しても良い。
【００６６】
本発明の導光体７は上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光偏向要素１８と単位レンズ１６とを一体に成形することが望ましい。これにより、導光体７を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性が高いためである。
本発明の導光体７に形成される光偏向要素１８は一次元方向の疎密パターンであるため、ロール金型の幅方向と一次元方向の疎密方向とを一致させ、ロール金型の周回方向は略一定の間隔で配置することで、ロール・トゥ・ロールでの導光体７の成形が可能となる。本発明の導光体７は単位レンズ１６が同時に形成されるため、光偏向要素１８が一次元の疎密パターンであっても、三角形状の暗部Ｓが生じない導光体７を得ることが出来る。或いは、ロール金型の周回方向と一次元方向の疎密方向とを一致させ、ロール金型の幅方向には一定の間隔で光偏向要素１８を配置した金型で導光体７の成型を行うことも可能である。
【００６７】
等方性光拡散部材８は、導光体７から射出される光を等方的に拡散する機能を有する。等方性光拡散部材８は、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。具体的には、透明樹脂中に球状粒子を分散させ、球状粒子の一部を表面から突出させたものを用いることができる。
【００６８】
画像表示素子２は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する素子であることが好ましい。画素単位で光を透過／遮光して画像を表示するものであれば、本実施形態の照明装置３により、視覚方向Ｆへの輝度が向上され、光強度の視角度依存性が低減され、さらに、光偏向要素１８の視認性が低減された光を有効に利用して、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子２は、液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００６９】
以上、本発明の照明装置３、並びに表示装置１の実施形態について説明したが、本発明の照明装置３は表示装置１のみに適用されるものではない。すなわち光源６から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明装置３として例えば照明機器などにも使用できる。
以下、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００７０】
（実施例１〜７、比較例１〜５）
以下に示す導光体７を備える照明装置３を作製した。
導光体７は、５００ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５００ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。また、それぞれの入射面７Ｌに対向するように、ＬＥＤからなる光源６を、一列に配列した。
導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、該マイクロレンズの形状は、高さ２０μｍ、底面が楕円形状で、楕円体の一部からなる形状とし、底面の短軸幅は１００μｍ、長軸幅は２００μｍとした。また、光偏向要素１８は、光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度ＤがＹ方向において入射面から光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大するように配列し、さらに、光偏向要素の配置パターンは、Ｙ方向に１０の領域に分割されており、一つの領域内においては、Ｘ方向における光偏向要素の配列ピッチは一定とし、光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させ、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化させて配列した。光偏向要素１８は、長軸方向がＸ方向に平行になるように配列した。
また、導光体７の射出面７ｂには、単位レンズ１６を導光体７の長辺と平行な方向に延在するように多数配列した。単位レンズ１６のピッチは１５０μｍとした。
導光体７の射出面７ｂ側に、等方性光拡散部材８をこの順に載せて、照明装置３を作製した。等方性光拡散部材８は、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列された市販のマイクロレンズシートを用い、マイクロレンズシートにコリメート光を入射させたときの散乱角αが１５°であるものを使用した。
導光体７はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）の押し出し成型により、ロール金型に形成した光偏向要素１８のパターンと単位レンズ１６のパターンをアクリル樹脂表面に転写することにより、一体で作製した。【００７１】
照明装置３を視覚方向Ｆから眺めたときの光偏向要素１８、及び暗部Ｓが視認されるか否かの確認、及び、入射面７Ｌ近傍の輝度低下率の測定を、以下の方法で行った。
＜光偏向要素１８の視認性の確認＞
照明装置３の最表面から視覚方向Ｆ側に距離５０ｃｍ離れた位置に視点を置いて、照明装置３を眺めたときに光偏向要素１８の像が視認されるか否かを目視で確認する。像が視認されなければ丸印（○）、視認されればバツ印（×）とする。
＜輝度低下率の測定＞
照明装置３の最表面から視覚方向Ｆ側に距離５０ｃｍ離れた位置に、分光放射輝度計（ＳＲ３、トプコン製）を設置し、照明装置３の輝度を測定した。図２２は、照明装置３の平面図であり、照明装置３を構成する導光体７の入射面７Ｌから距離５０ｍｍ離れた領域ＳＡの輝度ＬＡと、照明装置３の中央部の領域ＳＢの輝度ＬＢを測定し、両者の比率ＬＡ／ＬＢを算出した。ここで、図２１に示した領域ＳＢを中心に交差する点線は、導光体７の長辺と短辺に直交する仮想的な直線である。ＬＡ／ＬＢが０．７未満の場合はバツ印（×）、０．７以上の場合は丸印（○）とした。
＜暗部Ｓの視認性の確認＞
照明装置３の最表面から視覚方向Ｆ側に距離１００ｃｍ離れた位置に視点を置いて、照明装置３を眺めたときに暗部Ｓが視認されるか否かを目視で確認する。暗部Ｓが視認されなければ丸印（○）、暗部が薄く視認されるものの製品として許容範囲であれば三角印（△）、視認されればバツ印（×）とする。【００７２】
（実施例１〜３）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が長辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。なお、以下の実施例、比較例におけるθは全て、［数１］に示したθに１８０／πを掛けて、度数表示に変換した値としてある。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチ及び光偏向要素密度Ｄを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表１に記載した。
（実施例１）
・Ｌｘ＝１．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２１以上０．０３９以下
（実施例２）
・Ｌｘ＝２．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１３以上０．０２０以下
（実施例３）
・Ｌｘ＝２．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１３以上０．０１６以下【００７３】
（実施例４〜６）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が長辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は四次関数からなり、θは５１°、φは２０°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチ及び光偏向要素密度Ｄを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表１に記載した。
（実施例４）
・Ｌｘ＝１．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２１以上０．０３９以下
（実施例５）
・Ｌｘ＝２．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１３以上０．０２０以下
（実施例６）
・Ｌｘ＝２．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１３以上０．０１６以下【００７４】
（実施例７）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が長辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は四次関数からなり、θは４５°、φは１７°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表１に記載した。
（実施例７）
・Ｌｘ＝１．２ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２６以上０．０３３以下【００７５】
（比較例１〜４）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が長辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表１に記載した。
（比較例１）
・Ｌｘ＝１．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上２．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１３以上０．０３９以下
（比較例２）
・Ｌｘ＝０．７ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０１１以上０．０５６以下
（比較例３）
・Ｌｘ＝２．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．００８以上０．０２０以下
（比較例４）
・Ｌｘ＝２．０ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上２．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．００６以上０．０２０以下【００７６】
（実施例８）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が長辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は四次関数からなり、θは３９°、φは１４°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表１に記載した。
（実施例８）
・Ｌｘ＝１．２ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２６以上０．０３３以下【００７７】
（比較例５）
実施例８の導光体において、単位レンズを形成しなかったものを（比較例５）の導光体とした。【００７８】
【表１】
0005397572.tif 000017
【００７９】
以上の評価・測定結果より、実施例１〜７における導光体７を組み込んだ照明装置３の光偏向要素１８の視認性、輝度低下率、暗部Ｓの視認性は、いずれも良好であることが確認された。一方、比較例１〜５は、光偏向要素１８の視認性、輝度低下率、暗部Ｓの視認性のいずれかが不良（×）となる結果であった。また、実施例８にあっては、光偏向要素１８の視認性、輝度低下率は良好であるものの、暗部Ｓの視認性が実施例１〜７と比較して若干劣る結果となった。【００８０】
（実施例９〜１９）
次に、実施例１〜７で作製したのと同様の照明装置３に、さらにプリズムシート２０を載せて、新たな照明装置３を構成した。導光体７は、５００ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５００ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。また、それぞれの入射面７Ｌに対向するように、ＬＥＤからなる光源６を、一列に配列した。導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、該マイクロレンズの形状は、高さ２０μｍ、底面が楕円形状で、楕円体の一部からなる形状とし、底面の短軸幅は１００μｍ、長軸幅は２００μｍとした。
また、光偏向要素１８は、光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度ＤがＹ方向において入射面から光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大するように配列し、さらに、光偏向要素の配置パターンは、Ｙ方向に１０の領域に分割されており、一つの領域内においては、Ｘ方向における光偏向要素の配列ピッチは一定とし、光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させ、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化させて配列した。光偏向要素１８は、長軸方向がＸ方向に平行になるように配列した。光偏向面７ａに形成する光偏向要素１８は、入射面と隣接する領域において、Ｌｘは１．０ｍｍとなるようにし、Ｌｙは０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となるように配列し、光偏向要素密度Ｄは０．０２１〜０．０３９となるようにした。さらに、光偏向面７ａに形成する光偏向要素１８は、導光体７の中央部において光偏向要素密度Ｄが以下の実施例９〜１３に記した値となるように配列した。また、単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。
また、単位レンズのピッチは、１５０μｍとした。また、リファレンス用の導光体７として、（実施例１０）の導光体において光偏向要素１８は形成されるが単位レンズ１６が形成されない導光体７も用意した。
（実施例９）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．１
（実施例１０）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．２
（実施例１１）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．３
（実施例１２）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．３９
（実施例１３）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０５
実施例９〜１３に示した導光体７を、新たな照明装置３に組み込み、中心輝度ＬＢの測定を行い、「輝度比」として表２に記載した。「輝度比」の算出方法は、リファレンス用の導光体７を組み込んだ新たな照明装置３の中心輝度ＬＢで割った値とした。【００８１】
【表２】
0005397572.tif 000018
【００８２】
次に、導光体７の光偏向要素の高さを変更し、新たな照明装置３を構成した。導光体７は、５００ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５００ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。また、それぞれの入射面７Ｌに対向するように、ＬＥＤからなる光源６を、一列に配列した。導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、該マイクロレンズの形状は、高さ２１μｍ、底面が楕円形状で、楕円体の一部からなる形状とし、底面の短軸幅は１００μｍ、長軸幅は２００μｍとした。
また、光偏向要素１８は、光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度ＤがＹ方向において入射面から光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大するように配列し、さらに、光偏向要素の配置パターンは、Ｙ方向に１０の領域に分割されており、一つの領域内においては、Ｘ方向における光偏向要素の配列ピッチは一定とし、光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させ、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化させて配列した。光偏向要素１８は、長軸方向がＸ方向に平行になるように配列した。光偏向面７ａに形成する光偏向要素１８は、入射面と隣接する領域において、Ｌｘは１．０ｍｍとなるようにし、Ｌｙは０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となるように配列し、光偏向要素密度Ｄは０．０２１〜０．０３９となるようにした。さらに、光偏向面７ａに形成する光偏向要素１８は、導光体７の中央部において光偏向要素密度Ｄが以下の実施例１４〜１９に記した値となるように配列した。また、単位レンズ１６を短辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。また、単位レンズのピッチは、１５０μｍとした。また、リファレンス用の導光体７として、（実施例１０）の導光体において光偏向要素１８は形成されるが単位レンズ１６が形成されない導光体７も用意した。
（実施例１４）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．１
（実施例１５）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．２
（実施例１６）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．３
（実施例１７）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．３９
（実施例１８）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．５
（実施例１９）
・光偏向要素密度Ｄ      ０．６
実施例１４〜１９に示した導光体７を、新たな照明装置３に組み込み、中心輝度の測定を行い、「輝度比」として表３に表記した。「輝度比」の算出方法は、実施例９〜１３と同様に、リファレンス用の導光体７を組み込んだ新たな照明装置３の輝度値で割った値とした。【００８３】
【表３】
0005397572.tif 000019
【００８４】
以上の測定結果より、実施例９〜１２、１４〜１７における導光体７を組み込んだ新たな照明装置３の輝度比は、いずれも１０１％以上の良好な値が得られており、リファレンス用の導光体７を組み込んだ新たな照明装置３と比べて正面輝度が有意に上昇することを確認した。
一方で、実施例１３は、光偏向要素密度Ｄが低すぎることによる入射端面７Ｌの逆側の端面からの漏れ光によるロスが発生し、リファレンス用導光体７と比べて有意な輝度上昇効果が確認できなかった。実施例１８、１９は、光偏向要素密度Ｄが高すぎるため、光偏向要素１８の高さｈが２０μｍから２１μｍに増やすことでの中心輝度ＬＢの低下が顕著に発生し、リファレンス用導光体７と比べて有意な輝度上昇効果を確認できなかった。光偏向要素１８のパターン製造過程での高さバラツキΔｈは、光偏向要素１８のパターンをロール金型上に切削する際の切削ズレや、ロール金型のパターンを樹脂に成形する際の成形バラツキなどによって発生し、１μｍ以下に抑えるのは困難である。光偏向要素１８の導光体７中央部での光偏向要素密度Ｄを０．４以下に抑えれば、パターンのバラツキによる輝度低下が許容範囲内であることを確認できた。【００８５】
（実施例２０〜２５、比較例６、７）
次に、実施例１〜７で作製したのと同様の照明装置３に、さらにプリズムシート２０を載せて、新たな照明装置３を構成した。導光体７は、５００ｍｍ×９００ｍｍの４０インチサイズの直方体であり、厚みを３ｍｍとした。導光体７の２つの短辺（５００ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。また、それぞれの入射面７Ｌに対向するように、ＬＥＤからなる光源６を、一列に配列した。導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、該マイクロレンズの形状は、高さ２０μｍ、底面が楕円形状で、楕円体の一部からなる形状とし、底面の短軸幅は１００μｍ、長軸幅は２００μｍとした。
また、光偏向要素１８は、光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度ＤがＹ方向において入射面から光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大するように配列し、さらに、光偏向要素の配置パターンは、Ｙ方向に１０の領域に分割されており、一つの領域内においては、Ｘ方向における光偏向要素の配列ピッチは一定とし、光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させ、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化させて配列した。光偏向要素１８は、長軸方向がＸ方向に平行になるように配列した。光偏向面７ａに形成する光偏向要素１８は、入射面と隣接する領域において、Ｌｘは１．０ｍｍとなるようにし、Ｌｙは０．８ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となるように配列し、光偏向要素密度Ｄは０．０２１〜０．０３９となるようにした。
このとき、プリズムシート２０は、頂角が９０°のプリズム２４が多数配列してなり、プリズム２４の延在方向が導光体７の長辺と平行な方向になるように配置した。新たな照明装置３の最表面から視覚方向Ｆ側に距離５０ｃｍ離れた位置に分光放射輝度計ＳＲ３を設置して、新たな照明装置３の中心輝度の測定を行った。
新たな照明装置３に組み込む導光体７は、単位レンズ１６の形状を規定するθ、φ、ｆ（ｔ）が、以下の実施例２０〜２５で与えられるような単位レンズ１６を、延在方向が長辺と平行な方向になるように複数形成した導光体とする。また、リファレンス用の導光体７として、（実施例１０）の導光体であって光偏向要素１８は形成されるが単位レンズ１６が形成されない導光体７も用意した。
また、実施例２０〜２５、比較例６〜７、リファレンス用導光体７に形成する光偏向要素１８は、新たな照明装置３の領域ＳＡの輝度ＬＡと、領域ＳＢの輝度ＬＢの比率ＬＡ／ＬＢが、０．８となるように、光偏向要素１８の配列ピッチを適宜設計した。
（実施例２０）
・配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝５１°、φ＝２０°、ｆ（ｔ）が四次関数
（実施例２１）
・配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝６０°、φ＝２５°、ｆ（ｔ）が四次関数
（実施例２２）
・配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝５４°、φ＝２８°、ｆ（ｔ）が球面関数
（実施例２３）
・配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝５８°、φ＝３０°、ｆ（ｔ）が球面関数
（実施例２４）
・配列ピッチＰ＝１００μｍ、θ＝５７°、φ＝３７°、ｆ（ｔ）が二次関数
（実施例２５）
・配列ピッチＰ＝１００μｍ、単位レンズ１６が、頂角９０°のプリズム形状
実施例２０〜２５、比較例６〜７における導光体７を含む新たな照明装置３の中心輝度ＬＢを、リファレンス用導光体７を組み込んだ新たな照明装置３の中心輝度ＬＢで割った値（％表示）を、「輝度比」として表４に記載した。【００８６】
導光体７として、光偏向面７ａに直径２００μｍの円形状の印刷パターンからなる光偏向要素１８を形成し、さらに、射出面７ｂに以下の比較例６、比較例７で指定した形状の単位レンズ１６を形成した。
（比較例６）
配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝６０°、φ＝２５°、ｆ（ｔ）が四次関数
（比較例７）
配列ピッチＰ＝１５０μｍ、θ＝５４°、φ＝２８°、ｆ（ｔ）が球面関数
また、印刷パターンの配列ピッチは、新たな照明装置３の領域ＳＡの輝度ＬＡと、領域ＳＢの輝度ＬＢの比率ＬＡ／ＬＢが、０．８となるように、適宜設計した。
この導光体７を、実施例２０〜２５で使用したものと同様の、新たな照明装置３に組み込み、中心輝度ＬＢの測定を行い、「輝度比」として表４に記載した。「輝度比」の算出方法は、実施例２０〜２５の場合と同様に、リファレンス用の導光体７を組み込んだ新たな照明装置３の中心輝度ＬＢで割った値とした。【００８７】
【表４】
0005397572.tif 000020
【００８８】
また、実施例２０〜２３における導光体７を組み込んだ照明装置３の輝度比はいずれも１０２％以上が得られており、良好な輝度特性を示すことも確認された。また、実施例２４、２５は、輝度比が１０１％未満であり、測定誤差±１％を鑑みると、輝度向上効果が十分に得られなかった。一方、比較例６、７は、輝度比がリファレンス用導光体７と比較して、大幅に低い結果となった。【００８９】
（実施例２６〜３１）
以下に示す導光体７を備え、光源を一辺に備える照明装置３を作製した。
導光体７は、１７０ｍｍ×３００ｍｍの１３インチサイズの直方体であり、厚みを０．５５ｍｍとした。導光体７の１つの長辺（３００ｍｍ側）を光入射面７Ｌとした。入射面７Ｌに対向するように、ＬＥＤからなる光源６を、一列に配列した。
導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８を凹型のマイクロレンズ形状とし、該マイクロレンズの形状は、高さ１０μｍ、底面が楕円形状で、楕円体の一部からなる形状とし、底面の短軸幅は７０μｍ、長軸幅は１００μｍとした。また、光偏向要素１８は、光偏向要素が単位あたりに存在する個数を表す光偏光要素密度ＤがＹ方向において入射面から光偏向要素が配置される位置までの距離が増大するにつれて増大するように配列し、さらに、光偏向要素の配置パターンは、Ｙ方向に５の領域に分割されており、一つの領域内においては、Ｘ方向における光偏向要素の配列ピッチは一定とし、光偏向要素は前記Ｘ方向の配列ピッチを１／２ずつずらしてＹ方向に配列させ、かつ、前記Ｙ方向における前記光偏向要素の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化させて配列した。光偏向要素１８は、長軸方向がＸ方向に平行になるように配列した。
また、導光体７の射出面７ｂには、単位レンズ１６を導光体７の短辺と平行な方向に延在するように多数配列した。単位レンズ１６のピッチは５０μｍとした。
導光体７の射出面７ｂ側に、等方性光拡散部材８をこの順に載せて、照明装置３を作製した。等方性光拡散部材８は、透明基材の市販の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用い、マイクロレンズシートにコリメート光を入射させたときの散乱角αが１５°であるものを使用した。
導光体７はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）の押し出し成型により、ロール金型に形成した光偏向要素１８のパターンと単位レンズ１６のパターンをアクリル樹脂表面に転写することにより、一体で作製した。【００９０】
（実施例２６〜２８）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が短辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を長辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。なお、以下の実施例、比較例におけるθは全て、［数１］に示したθに１８０／πを掛けて、度数表示に変換した値としてある。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表５に記載した。
（実施例２６）
・Ｌｘ＝０．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．４５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０４４以上０．０４９以下
（実施例２７）
・Ｌｘ＝０．７ｍｍ、Ｌｙ＝０．３５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０３９以上０．０４５以下
（実施例２８）
・Ｌｘ＝０．９ｍｍ、Ｌｙ＝０．３０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０３５以上０．０４１以下【００９１】
（実施例２９〜３１）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が短辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を長辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は四次関数からなり、θは５１°、φは２０°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチを以下のようにし、光偏向要素１８と暗部Ｓの視認性、輝度低下率の評価を行い、その結果を表５に記載した。
（実施例２９）
・Ｌｘ＝０．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．４５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０４４以上０．０４９以下
（実施例３０）
・Ｌｘ＝０．７ｍｍ、Ｌｙ＝０．３５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０３９以上０．０４５以下
（実施例３１）
・Ｌｘ＝０．９ｍｍ、Ｌｙ＝０．３０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０３５以上０．０４１以下【００９２】
【表５】
0005397572.tif 000021
【００９３】
（比較例８〜９）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が短辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を長辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は球面の一部からなり、θは５４°、φは２８°とした。なお、以下の実施例、比較例におけるθは全て、［数１］に示したθに１８０／πを掛けて、度数表示に変換した値としてある。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチが、以下の比較例８、９のときの、光偏向要素１８輝度低下率と暗部Ｓの視認性の評価を行い、その結果を表５に記載した。
（比較例８）
・Ｌｘ＝０．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２４以上０．０３１以下
（比較例９）
・Ｌｘ＝１．２ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．００９以上０．０１１以下【００９４】
（比較例１０〜１１）
導光体７の射出面７ｂに、単位レンズ１６を延在方向が短辺と平行な方向に並ぶように複数形成した。単位レンズ１６を長辺と平行な方向に切断したときの断面形状ｆ（ｔ）は四次関数からなり、θは５１°、φは２０°とした。
また、光偏向要素の配置パターンが光源に隣接する領域における光偏向要素１８のピッチが、以下の比較例１０、１１のときの、光偏向要素１８、輝度低下率と暗部Ｓの視認性の評価を行い、その結果を表５に記載した。
（比較例１０）
・Ｌｘ＝０．５ｍｍ、Ｌｙ＝０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．０２４以上０．０３１以下
（比較例１１）
・Ｌｘ＝１．２ｍｍ、Ｌｙ＝０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下
・光偏向要素密度Ｄ      ０．００９以上０．０１１以下【００９５】
以上の評価・測定結果より、実施例２６〜３１における導光体７を組み込んだ照明装置３の光偏向要素１８の視認性、暗部Ｓの視認性、輝度低下率は、いずれも良好であることが確認された。一方、比較例８〜１１は、光偏向要素１８の視認性、輝度低下率のいずれかが不良（×）となる結果であった。
【符号の説明】
【００９６】
１    液晶表示装置
２    液晶パネル
３    照明装置
５    反射板
６    光源
７    導光体
７ａ  光偏向面
７ｂ  射出面
７Ｌ  光入射面
８    等方性光拡散部材
９    液晶層
１０  偏光板
１１  偏光板
１６  単位レンズ
１８  光偏向要素
２０  プリズムシート
２３  基材
２４  プリズム
２８  拡散シート
Ｓ    暗部
【要約】
【課題】光偏向要素が視認できず、輝度ムラが少なく高輝度であり、かつ、輝度の製造バラツキが少ない照明装置の提供。
【解決手段】光源と、導光体と、等方性光拡散部材とを備える照明装置であって、該導光体が光源から射出される光を入射する入射面と、入射した光を視覚方向へと射出する射出面と、入射した光を射出面へと導く光偏向面とを備え、光偏向面には、該導光体に入射された光を射出面側へと導く複数の光偏向要素を備え、導光体の射出面には、入射面と垂直な方向に延在する単位レンズが複数形成されてなり、光偏向要素のピッチと光偏向要素密度を所定の範囲で配列し、且つ、前記単位レンズの形状を所定の形状とする。
【選択図】図２【図１】
0005397572.tif 000027
【図２】
0005397572.tif 000028
【図３】
0005397572.tif 000029
【図４】
0005397572.tif 000030
【図５】
0005397572.tif 000031
【図６】
0005397572.tif 000032
【図７】
0005397572.tif 000033
【図８】
0005397572.tif 000034
【図９】
0005397572.tif 000035
【図１０】
0005397572.tif 000036
【図１１】
0005397572.tif 000037
【図１２】
0005397572.tif 000038
【図１３】
0005397572.tif 000039
【図１４】
0005397572.tif 000040
【図１５】
0005397572.tif 000041
【図１６】
0005397572.tif 000042
【図１７】
0005397572.tif 000043
【図１８】
0005397572.tif 000044
【図１９】
0005397572.tif 000045
【図２０】
0005397572.tif 000046
【図２１】
0005397572.tif 000047
【図２２】
0005397572.tif 000048
【図２３】
0005397572.tif 000049