(57)【要約】【課題】光制御要素が観察者側から視認されることやホットスポットを防ぎつつも、射出効率が高く、かつ、輝度を均一にすることができる照明ユニット及びこれを用いた表示装置を提供する。【解決手段】導光板１０の光反射面１４を光入射面１２から離間する方向に複数に分割された各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに、入射された光を光射出面１３側へ偏向する光制御要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃがそれぞれ形成され、この各領域の光制御要素は、それぞれの領域の表面に沿い二次元方向に配列された複数の反射凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃからなり、各領域における各反射凹部の光入射面１２と平行な方向の縦幅が、光入射面１２に隣接する領域から光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれ増大し、かつ反射凹部の平面視形状の面積が増大するように構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向の一方の面を光射出面とし、厚さ方向の他方の面を光反射面とし、かつ前記光射出面の縁部と前記光反射面の縁部とを接続する端面の少なくとも一部を光入射面とする導光板と、
前記光入射面に対向して配置された光源とを備える照明ユニットであって、
前記光反射面は、前記光入射面から離間する方向に複数の領域に分割され、
前記複数の各領域には、前記光源から前記光入射面を透して入射された光を前記光射出面側へ偏向する光制御要素が形成されており、
前記各領域の前記光制御要素は、それぞれの前記領域の表面に沿い二次元方向に配列された複数の反射凹部からなり、
前記各領域の各反射凹部は、輪郭が楕円もしくは方形または不定形の平面視形状を呈しており、
前記各領域における前記各反射凹部の前記縦幅が、前記光入射面に隣接する領域から前記光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれ増大し、かつ前記反射凹部の平面視形状の面積が増大するように構成され、
さらに前記各領域の表面積に対して、平面視した際の当該領域内の全反射凹部の総面積の割合が、前記光入射面に隣接する領域から前記光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれて増大するように構成されている、
ことを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記各領域内の前記各反射凹部は、各領域毎に前記光入射面から離れるにつれて前記光入射面と直交する方向の前記反射凹部の配列ピッチが減少するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項３】
前記各領域内の前記各反射凹部は、各領域毎に前記光入射面と平行な方向に異なる一定の配列ピッチで配列されていることを特徴とする請求項１または２記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記各領域内の前記各反射凹部の横幅は全て同一であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記各領域内の前記各反射凹部の深さは全て同一であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記光射出面に、前記光入射面と直交する方向に延在する複数のレンチキュラーレンズが、それらの長手方向を平行させ互いに隣接して前記光入射面の延在方向に並べられて配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の照明ユニットと、
前記照明ユニットの光出射側に配置され、表示画像を規定する画像表示素子とを備える、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記画像表示素子が、画素単位での透過／遮光により画像を表示することを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に用いられる導光板を用いた照明ユニット及び当該照明ユニットを組み込んでなる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイには、提供される情報を認識するのに必要な照明装置を内蔵したタイプのものが普及している。液晶表示装置の輝度や輝度の視野角分布や輝度空間分布などの光学特性は、照明装置の性能の影響を大きく受けている。従って、照明装置の光学特性を向上させることは、液晶表示装置の光学特性の向上に直結する。
【０００３】
液晶表示装置に使用される照明装置として、主に直下方式とエッジライト方式とが挙げられる。直下方式の照明装置は光源を多数配置することが可能であるため、主として２０インチ以上の大型の液晶表示装置に適用されている。一方、エッジライト方式は光源の配置位置が側面に限定されるため大型の表示装置には適用できず、主としてノート型パソコン、液晶モニター、携帯情報端末等の小型の表示装置に適用されている。
【０００４】
しかし、最近では、照明装置用の光源として冷陰極管に替わってＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が採用され始めたことにより、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の照明装置が２０インチ以上の中型または大型の液晶表示装置に採用され始めている。
【０００５】
一般的に、エッジライト方式は導光板と呼ばれる透光性の板の端面に光源が配置され、端面に略直交する面全体から光を射出させる。つまり、光源は導光板の端面にのみ配置されるため、光源の設置数に限界がある。従って、液晶表示装置が大型になるにつれて輝度を向上させることも難しくなる。また、大型の液晶表示装置でなくとも、低消費電力化や低コスト化させるため、光源数は少なくすることが多く、この点でも輝度を向上させることが難しい。
【０００６】
そのため、エッジライト方式の照明装置において、画面全体を均一に、そして、明るくすることが望まれている。例えば、これらを満たす方法として、特許文献１に記載のバックライト装置が提案されている。
先行技術である特許文献１では、導光板の反射面において、入射光を反射させる光制御要素を同一間隔で配列すると共に光源から離間するに従って光制御要素のサイズを増大させるか、光制御要素のサイズを変えることなく二次元方向に配列間隔を変更して小さくすることで密度を増大させる構成が提案されている。光制御要素としては、導光板の反射面に例えば白色拡散反射ドットが印刷されて配設されたり、微小な凹凸が形成されたり、一方向に延在したプリズム形状等の構造物が形成されたりしている。
【０００７】
しかし、微小な凹凸や一方向に延在したプリズム形状等の構造物の明確な形状についての記述はなされていない。例えば、プリズム形状の構造物では、導光板の光入射面近傍において、そのプリズムが観察者側から直接視認されるという問題が生じる。さらに、プリズム形状の構造物の場合、導光板の光入射面近傍において、光源直近の位置と、光源と光源の間の位置とで、明るさが異なるという、輝度の不均一性、いわゆるホットスポット、が発生するという問題も生じる。
【０００８】
先行技術である特許文献２には、光制御要素に関して、光源から離隔するに従い面積が増加する楕円形又は四角形の集合からなる形状とする技術が開示されている。しかし、形状の高さ（深さ）に関する技術的記載はなく、光源からの距離により形状が大きく変化してしまう恐れがある。また、光制御要素の配置に関しての技術的記載もなく、光制御要素の視認性の問題、ホットスポットの問題への解消にはなっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−６５２５号公報
【特許文献２】特開平０９−３１１２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、光制御要素が観察者側から視認されることやホットスポットを防ぎつつも、射出効率が高く、かつ、輝度を均一にすることができる照明ユニット及びこの照明ユニットを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するためになされたもので、請求項１に係る発明は、厚さ方向の一方の面を光射出面とし、厚さ方向の他方の面を光反射面とし、かつ前記光射出面の縁部と前記光反射面の縁部とを接続する端面の少なくとも一部を光入射面とする導光板と、前記光入射面に対向して配置された光源とを備える照明ユニットであって、前記光反射面は、前記光入射面から離間する方向に複数の領域に分割され、前記複数の各領域には、前記光源から前記光入射面を透して入射された光を前記光射出面側へ偏向する光制御要素が形成されており、前記各領域の前記光制御要素は、それぞれの前記領域の表面に沿い二次元方向に配列された複数の反射凹部からなり、前記各領域の各反射凹部は、輪郭が楕円もしくは方形または不定形の平面視形状を呈しており、前記各領域における前記各反射凹部の前記縦幅が、前記光入射面に隣接する領域から前記光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれ増大し、かつ前記反射凹部の平面視形状の面積が増大するように構成され、さらに前記各領域の表面積に対して、平面視した際の当該領域内の全反射凹部の総面積の割合が、前記光入射面に隣接する領域から前記光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれて増大するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記各領域内の前記各反射凹部は、各領域毎に前記光入射面から離れるにつれて前記光入射面と直交する方向の前記反射凹部の配列ピッチが減少するように配列されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の照明ユニットにおいて、前記各領域内の前記各反射凹部は、各領域毎に前記光入射面と平行な方向に異なる一定の配列ピッチで配列されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明ユニットにおいて、前記各領域内の前記各反射凹部の横幅は全て同一であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明ユニットにおいて、前記各領域内の前記各反射凹部の深さは全て同一であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明ユニットにおいて、前記光射出面に、前記光入射面と直交する方向に延在する複数のレンチキュラーレンズが、それらの長手方向を平行させ互いに隣接して前記光入射面の延在方向に並べられて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に係る発明は、表示装置であって、請求項１〜６の何れか一項に記載の照明ユニットと、前記照明ユニットの光出射側に配置され、表示画像を規定する画像表示素子とを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項７記載の表示装置において、前記画像表示素子が、画素単位での透過／遮光により画像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による導光板を用いた照明ユニット及びこの照明ユニットを用いた表示装置によれば、導光板の光反射面を光入射面から離間する方向に複数に分割された各領域に、光入射面を透して入射された光を光射出面側へ偏向する光制御要素がそれぞれ形成され、この各領域の光制御要素は、それぞれの領域の表面に沿い二次元方向に配列された複数の反射凹部からなり、各領域における各反射凹部の光入射面と平行な方向の縦幅が、光入射面に隣接する領域から光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれ増大し、かつ反射凹部の平面視形状の面積が増大するように構成され、さらに各領域の表面積に対する当該領域内の全反射凹部の総面積の割合が、光入射面に隣接する領域から光入射面に対する離間距離が大きくなる領域に至るにつれて増大するように構成したので、光制御要素が観察者側から視認されることを防ぎ、ホットスポットの発生も抑えつつ、光を効率よく射出することができ、また、輝度分布を均一にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態による照明ユニットを用いた表示装置を分離状態で示す要部の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における導光板を光反射面側から見た概略斜視図である。
【図３】本発明に係る導光板の光反射面に配列させた光制御要素の一例を示すもので、（ａ）は光制御要素を構成する、平面視楕円状を呈する反射凹部の斜視図、（ｂ）は平面視楕円状を呈する反射凹部の上面図と長軸方向及び短軸方向の側面図である。
【図４】平面視方形状を呈する導光板の一端面に光源を配置した場合の本発明の実施の形態における導光板を光反射面側から見た概略上面図である。
【図５】導光板の光反射面に形成される光制御要素の例を示すもので、（ａ）は半円柱状のシリンドリカルレンズの場合を示す導光板の上面図であり、（ｂ）は平面視楕円状を呈する反射凹部の場合を示す導光板の上面図である。
【図６】導光板の光反射面に光制御要素が配列されていない場合の、光のＹ方向への広がりを表した模式図である。
【図７】導光板の光反射面に光制御要素が配列されている場合の、光のＹ方向への広がりを表した模式図である。
【図８】平面視方形状を呈する導光板の相対向する両端面に光源を配置した場合の本発明の実施の形態における導光板を光反射面側から見た概略上面図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は光制御要素を構成する反射凹部の形状例を示す説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は導光板の光入射面から離れた位置の光制御要素を構成する反射凹部の形状例を示す説明図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は導光板光入射面への光制御要素の配置例を示す説明図である。
【図１２】平面視方形状を呈する導光板の一端面に光源を配置した場合の本発明の実施の形態における導光板を反射面側から見た概略上面図と、光制御要素密度との関係性を示した図である。
【図１３】光制御要素の形状と入射光との関係を説明する導光板の部分縦断面図であり、（ａ）は凹部の光制御要素、（ｂ）は凸部の光制御要素を示す図である。
【図１４】本発明の変形例による導光板の斜視図であり、光射出面にレンチキュラーレンズが設けられている例を示している。
【図１５】本発明の実施例と比較例における画面正面輝度、光制御要素の視認性及びホットスポットの評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態による照明ユニットとこの照明ユニットを備えた表示装置について説明する。なお、図１から図１３は模式的に示した図であり、各部の大きさや形状は理解を容易にするために適宜誇張して示している。
【００２２】
表示装置１は、図１に示すように、画像表示パネル２と、この画像表示パネル２の光入射側に臨ませて配置された照明ユニット３とを備えている。
最も観察者側Ｆに配設された画像表示パネル２は、２枚の偏光板（偏光フイルム）４、５とその間に挟持された画像表示素子６とからなる。画像表示パネル２は、例えば液晶表示パネルから構成され、画像表示素子６は２枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される。画像表示素子６として選択される液晶表示素子は、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、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
【００２３】
画像表示パネル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望ましい。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、照明ユニット３により画面全体を均一に明るくできる表示装置１を得ることができる。
また、照明ユニット３はエッジライト型の照明装置であり、画像表示パネル２の光入射側に臨ませて配置されており、面光源部７と光学シート８とから構成される。面光源部７は光の光路に沿って光源９と導光板１０が設けられている。
【００２４】
光学シート８は導光板１０の光進行方向である観察者方向Ｆ側に配設されていて、少なくとも一枚は、拡散機能を有していると良い。導光板１０と光学シート８や光学シート８と画像表示パネル２とで発生するモアレを消したり、導光板１０による輝点を消したりすることができる。光学シート８としては、例えばマイクロレンズシート１８とプリズムレンズシート１９を積層して、導光板１０の光射出面１３に対向して配列させている。マイクロレンズシート１８による光拡散・集光効果とプリズムレンズ１９による集光効果を発揮することができる。
光学シート８としては、マイクロレンズシートやプリズムシートの他、表面に凹凸のある拡散シートや屈折率の異なる微粒子が混入している拡散シート、レンチキュラーレンズシート、偏光分離シートなどを設置することができる。また、光学シート８は複数枚配置しても良いし、一枚でも良い。
【００２５】
次に、面光源部７について詳述する。
面光源部７は、図１に示すように、導光板１０と、導光板１０の相対向する端面である光入射面１２に対応して配置された光源９と、導光板１０の光反射面１４の全域及び光源９の外周囲を覆うように設けられた反射シート１５とを備える。反射シート１５は、導光板８の光射出面１３と反対の光反射面１４側から射出してしまう光を反射させて再度導光板１０へ導き有効利用できよるようにするものであり、輝度を高めることが可能となる。
反射シート１５には、例えば、（１）ＰＥＴやＰＰ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、（２）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、（３）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、（４）表面に十分な反射性を有する金属薄板、などを用いてもよい。
【００２６】
光源９としては、例えば線状光源や点状光源が挙げられる。線状光源には、ＣＣＦＬやＨＣＦＬ、ＥＥＦＬ等の蛍光管が挙げられる。また、点状光源には、ＬＥＤが挙げられ、ＬＥＤとしては白色ＬＥＤやＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。
【００２７】
導光板１０は、例えば方形の平行平板状または方形の楔型形状を呈している。
このような導光板１０は、その厚さ方向の一方の面を光射出面１３とし、厚さ方向の他方の面を光反射面１４とし、かつ光射出面１３の縁部と光反射面１４の縁部とを接続する方形状四辺を形成する端面のうち、相対向する２つの端面を光入射面１２としている。ただし、導光板１０の光入射面１２は、２つに限らず、図２に示すように、少なくとも１つの端面を光入射面１２とすることも可能である。
また、光源９は、互いに対向する端面である２つの光入射面１２に、図１に示すようにそれぞれ対向配置されてもよく、また、図２に示すように、１つの光入射面１２のみに対向配置してもよい。この場合、複数の光源９を光入射面１２の長手方向に一定の間隔をおいて配置されている。
【００２８】
導光板１０は、光透過性基材上にＵＶや放射線硬化樹脂を用いて成形されるか、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）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。
【００２９】
導光板１０の光反射面１４は、光源９から光入射面１２を透して入射された光のうち、直接光射出面１３から射出されない光を導光板１０内の様々な方向に反射させて光射出面１３側に向かわせるための反射面である。
【００３０】
光反射面１４は、図２及び図４に示すように、導光板１０の光入射面１２から離間する方向（光入射面１２と直交する矢印Ｘの方向）に複数の領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃに分割されている。この各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃには、光源９から光入射面１２を透して入射された光を光射出面１３側へ偏向する光制御要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃがそれぞれ形成されている。
【００３１】
各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ内のそれぞれの光制御要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、それぞれの領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの表面に沿い二次元方向に配列された複数の反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃからなり、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおけるそれぞれの反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、図３に示すように、平面視楕円状を呈し、配列されている。さらに、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいて、平面視楕円状を呈する各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の長軸の長さＷＹａ、ＷＹｂ、ＷＹｃ（特許請求の範囲に記載した光入射面１２と平行な矢印ｙ方向の縦幅に相当する）は、図４に示すように、光入射面１２に隣接する領域Ｒａから光入射面１２に対する離間距離が大きくなる領域Ｒｂ、Ｒｃに至るにつれ増大し、かつ反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの平面視楕円状の面積が増大するように構成されている。
なお、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の長軸の長さＷＹａ、ＷＹｂ、ＷＹｃの間には、ＷＹａ＜ＷＹｂ＜ＷＹｃの関係がある。
そして、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ毎に、領域Ｒａの表面積に対して、平面視した際の当該領域Ｒａ内の全反射凹部１１ａの総面積の割合、領域Ｒｂの表面積に対する当該領域Ｒｂ内の全反射凹部１１ｂの総面積の割合、領域Ｒｃの表面積に対する当該領域Ｒｃ内の全反射凹部１１ｃの総面積の割合が、光入射面１２に隣接する領域Ｒａから光入射面１２に対する離間距離が大きくなる領域Ｒｂ、Ｒｃに至るにつれ増大するように構成されている。
【００３２】
また、領域Ｒａ内の反射凹部１１ａは、図１２に示すように、光入射面１２から離れるにつれて光入射面１２と直交する方向の反射凹部１１ａの配列ピッチＰｘａが減少するように配列されている。同様にして、領域Ｒｂ内の反射凹部１１ｂも、光入射面１２から離れるにつれて光入射面１２と直交する方向の反射凹部１１ｂの配列ピッチＰｘｂが減少するように配列されている。同様にして、領域Ｒｃ内の反射凹部１１ｃも、光入射面１２から離れるにつれて光入射面１２と直交する方向の反射凹部１１ｂの配列ピッチＰｘｃが減少するように配列されている。
【００３３】
また、領域Ｒａ内の反射凹部１１ａは、図１２に示すように、光入射面１２と平行な方向に一定の配列ピッチＰｙａで配列されている。同様にして、領域Ｒｂ内の反射凹部１１ｂは、上記配列ピッチＰｙａと異なる、光入射面１２と平行な方向に一定の配列ピッチＰｙｂで配列されている。同様にして、領域Ｒｃ内の反射凹部１１ｃは、上記配列ピッチＰｙａ及びＰｙｂと異なる、光入射面１２と平行な方向に一定の配列ピッチＰｙｃで配列されている。
【００３４】
また、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいて、平面視楕円状を呈する各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の短軸の長さ（図３に示すｘ軸方向で、特許請求の範囲に記載した光入射面１２と直交する矢印ｘ方向の横幅に相当する）は全て同一である。
また、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃにおいて、平面視楕円状を呈する各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの深さＨ（図３参照）は全て同一である。
なお、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の長軸の長さＷＹａ、ＷＹｂ、ＷＹｃの間には、ＷＹａ＜ＷＹｂ＜ＷＹｃの関係がある。
ここで、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃのｘ、ｙ方向の長さとは、図３で示すＷＸ（ＷＹ）のように、各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの中心位置におけるｘ、ｙ方向断面形状の存在する幅のことを示すものとする。
【００３５】
なお、本発明の導光板は、光入射面１２と平行な矢印ｙ方向の縦幅を各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の長軸の長さ、光入射面１２と直交する矢印ｘ方向の横幅を各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の短軸の長さとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。光入射面１２と平行な矢印ｙ方向の縦幅を各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の短軸の長さ、光入射面１２と直交する矢印ｘ方向の横幅を各反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの楕円の長軸の長さとしてもよい。特に光入射面１２に接近する領域（例えば、図２の領域Ｒａ、図４の領域Ｒａ、図８の領域Ｒａ及び領域Ｒａ´、図１２の領域Ｒａ）では、光入射面１２と平行な矢印ｙ方向の縦幅を各反射凹部の楕円の短軸の長さ、光入射面１２と直交する矢印ｘ方向の横幅を各反射凹部の楕円の長軸の長さとすることが可能である。
【００３６】
上記のように構成された表示装置において、各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ内のそれぞれの反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれの領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの表面に沿って二次元方向に配列されたドット形態であることから、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃが観察者側から視認されることを防ぐ、つまり、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃを隠蔽することができる。
【００３７】
導光板１０中を導光する光は、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃにて反射され射出面１３から観察者側に射出される。そのため、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃが無い部分は暗く見えるが、反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃは明るく光って見える。
【００３８】
図５（ａ）は、光制御要素１１１が一次元方向のみにレンチキュラーレンズ形状を呈する場合を示したものであり、図５（ｂ）は、光制御要素１１が本発明の実施の形態に示すように、反射凹部を二次元方向に配列したドット形態の様子を示したものである。この図５（ａ）に示す光制御要素１１１が導光板の光反射面１４に対して占める割合と、図５（ｂ）に示す光制御要素１１が反射面１４に対して占める割合はほぼ同等であるが、ドット形態である反射凹部を二次元方向に配列してなる光制御要素１１の方が、隣り合う反射凹部が近いことがわかる。したがって、明るく光る反射凹部が満遍なく配置されている図５（ｂ）の方が、観察者側から視認されにくいことは容易に想像できる。
【００３９】
また、導光板１０の光入射面１２からの距離が小さい領域の反射凹部ほど、ｙ方向の長さＷＹが短いことから、最も光制御要素が観察され易い光入射面１２に近い領域Ｒａの隠蔽性を高めることができる。ｙ方向の長さＷＹが短いほど、同じ光学特性を得るために多くの反射凹部が必要になる。反射凹部が多ければ、上述した話と同様で、隣り合う反射凹部が近くなるため、反射凹部は観察者側から視認されにくくなる。
【００４０】
一方、導光板１０の光入射面１２からの距離が大きい領域の反射凹部ほど、ｙ方向の長さＷＹが長いことから、光の射出効率を高めることが出来る。ｙ方向の長さＷＹの短い形状では、反射凹部に照射した光の一部は、ｙ方向に拡散してしまうためである。ｙ方向に広がった光は、図２に示す導光板１０の光入射面１２以外の側端面１７から外部へ抜け出てしまい、光の損失が多くなる。
【００４１】
つまり、光制御要素の視認性が問題となる導光板１０の光入射面１２付近をｙ方向の長さＷＹの小さいドット形態の反射凹部にして隠蔽性を確保しつつ、導光板１０の光入射面１２から遠いほど、ｙ方向長さＷＹを長くしたレンチ形状の反射凹部に近づけることで輝度向上を図っている。これにより、視認を防ぎつつ輝度の損失を抑えることができる。最も光入射面１２から離れた位置ではｙ方向の長さＷＹが実質無限大、つまり、レンチ形状になっていても良い。
【００４２】
また、導光板１０の光入射面１２に隣接した領域Ｒａにおける反射凹部１１ａのｙ方向の長さＷＹを短くすることで、光源９近傍及び隣接する光源９間近傍とで生じる明暗、輝度の不均一性（ホットスポット）も解消することもできる。
【００４３】
図６及び図７に示すように、導光板１０の光入射面１２の極近傍に関しては、光源９付近と光源９間とで明暗が出やすくなる。それを防ぐには、光源９からの光を光入射面１２近傍でｙ方向に十分に広げる必要がある。上述したように、ｙ方向長さＷＹの短いドット形態の反射凹部にすることで、ｙ方向の光をより広げることができる。その意味でも、光入射面１２の近傍領域Ｒａの反射凹部のｙ方向長さＷＹが短いドット形態の反射凹部であることが良いのである。また、光入射面１２から離れるにつれて、ｙ方向長さＷＹの長いドット形態の反射凹部にすることで、必要以上の光の広がりを防ぎ、輝度の低下を防ぐことができる。
ここで、図６は光制御要素１１が配置されてない場合の光の広がりを示している。これに対して、図７は光制御要素１１が配置されている場合の光の広がりを示している。また、導光板１０の光入射面１２から、光が十分に均一になっている位置までの距離ｘ０は、図７の場合の方が小さい。
【００４４】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、導光板１０の光入射面近傍において光制御要素１１が視認されることを防ぎつつ、導光板として射出効率を高めることが出来る。また、導光板１０の光入射面近傍における、輝度の不均一性（ホットスポット）も解消することが可能となる。
【００４５】
なお、図１に示すように、光源９が導光板１０の相対向する２つの端面に設けられた光入射面１２に配置されている場合も同様である。その場合は、導光板１０を光反射面１４側から見た上面図は図８に示すようになる。また、光反射面１４の各領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃに形成される反射凹部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの形状及び配列形態も図８に示すようになる。すなわち、光入射面１２から最も遠い位置にあたる導光板の中心部ほど、反射凹部のｙ方向長さＷＹが大きくなる。
【００４６】
また、図４では、導光板１０の光反射面１４を光入射面１２と直交する方向に３つの領域Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃに分割した例を示しているが、当然分割数は３つである必要はない。好ましくは、数個から十数個であると良い。分割数が多いほど本発明の効果を得ることは可能である。ただし、この場合、光制御要素１１の設計、作製の手間が多くかかることになる。
【００４７】
反射凹部の深さＨは、領域に依らず略一定であると良い。これにより、反射凹部の配列密度による導光板１０の厚みズレの発生を抑制することができ、導光板の作製上の困難さを減らすことが出来る。この場合、反射凹部の深さＨは、導光板１０の厚みの０．５％〜３％の範囲内であることが望ましい。３％を超えてしまうと、輝度均一性の確保のために反射凹部の個数を減らす必要があり、ドット形状の反射凹部にしても隠蔽性が悪化してしまうためである。逆に、０．５％以下になってしまうと、導光板１０の厚みに対する反射凹部の深さＨの割合が小さくなりすぎたことで光が反射凹部に照射されにくくなり、射出効率が低下してしまう。ここでいう、略一定とは、各反射凹部の深さの差が各反射凹部の平均深さＨの２０％以内であることをさすものとする。
【００４８】
また、導光板１０の光入射面１２の延在方向に直交する方向（以下、ｘ方向とする）に対する反射凹部のｘ方向の長さＷＸは、領域に依らず略一定であると良い。つまり、光入射面１２から離れた領域の光制御要素１１の形状は、入射面１２付近の領域の光制御要素１１の形状に対してｙ方向のみに伸長された形状であると良い。これにより、作成上の困難さを防ぐことが出来ると同時に、導光板１０から射出される光の視野角特性などの光学特性の場所による変化を抑えることが出来る。つまり、有効範囲において均一な光学特性を得ることができる。
【００４９】
なお、上述したが、反射凹部のｘ，ｙ方向の長さとは、図３で示すＷＸ（ＷＹ）のように、各反射凹部の中心位置におけるｘ，ｙ方向断面形状の存在する幅のことを示すものとする。また、略一定とは、上述の反射凹部の深さＨの場合と同様に、各ＷＸ，ＷＹの差がＷＸ，ＷＹの平均値の２０％以内であることをさすものとする。
【００５０】
ここで、反射凹部のｘ方向の長さＷＸに対する深さＨの割合を示すアスペクト比Ｈ／ＷＸは、０．１〜０．４であるとなお良い。アスペクト比Ｈ／ＷＸが変わると、導光板１０から射出される光の配光分布が変化する。アスペクト比Ｈ／ＷＸが高ければ光射出面１３からの射出光はより正面方向に射出され、逆に低ければ射出光は正面方向に対して傾斜した斜め方向に射出される。しかし、アスペクト比Ｈ／ＷＸが０．４よりも高いと、光射出面１３側ではなく光反射面１４から光が射出されてしまうという欠点が生じ、その結果、射出効率が低下してしまう。一方、アスペクト比Ｈ／ＷＸが０．１よりも低いと、射出光が斜めになるだけでなく導光板１０から射出されない光が増大するという問題が生じてしまう。この場合も、同様に射出効率は低下してしまう。
【００５１】
反射凹部の形状は、例えば、平面視楕円状を呈するドット形態のものであれば、どのようなものでも良い。
図９に、反射凹部１１の形状が図３とは異なる一例を示す。例えば（ａ）に示すように、平面視輪郭が円形で円弧状の凹状曲面を有するドット形態の反射凹部１１でも良いし、（ｂ）に示すように、平面視輪郭が四角形で四角錐状の窪みを有するドット形態の反射凹部１１でも良い。また、（ｃ）に示すように、（ａ）に示す形状の反射凹部１１の底部を平坦な面にカットした形状の反射凹部１１や、（ｄ）に示すように、（ｂ）に示す形状の反射凹部１１の底部を平坦な面にカットした形状の反射凹部１１でも良い。また、（ｅ）に示すように、平面視輪郭が四角形状で、かつ四角形状の平面視輪郭の各辺に接続された三角形状の各面が深さ方向に延在させつつ互いに内側へ湾曲させることで閉じられた湾曲底面を形成する形状の反射凹部１１や、（ｆ）に示すように、平面視輪郭が楕円形状で、かつ楕円形状の平面視輪郭に沿って接続された複数の凹部形成用の曲面を深さ方向に延在させつつ互いに内側へ湾曲させることで閉じられた湾曲底面を形成する形状の反射凹部１１であっても良い。
【００５２】
また、導光板１０の光入射面１２から離れた領域の反射凹部１１としては、図１０（ａ）に示すように、平面視輪郭が楕円形状を呈する反射凹部１１の深さ方向の形状が楕円体をその長軸と平行する面でカットした円弧状の曲面を有する形状のもの、または図１０（ｂ）に示すように、平面視輪郭が楕円形状を呈する反射凹部１１の深さ方向の形状が船底状の底面を形成する構造のものでも良い。特に、図１０（ｂ）に示す形状の反射凹部１１の方が、輝度向上という目的に適している。
なお、反射凹部の平面視輪郭は、上記図１０に示す形状のものに限定されず、例えば、平面視輪郭が直線と曲線とをつなぎ合わせてなる不定形な形状のものであっても良い。
【００５３】
また、反射凹部１１が領域の単位面積内に存在する個数を表す反射凹部の配列密度Ｓは、同一の領域内においては、光入射面１２からの距離ｘに応じて単調に増大すると良い。光入射面１２に近い部分では導光板１０内を伝播する光量が多いため、反射凹部の配列密度Ｓを小さく設定し、光入射面１２から遠い部分では導光板１０内を伝播する光量が少ないため、反射凹部の配列密度Ｓを大きく設定した。これによって、領域内を均一に明るくすることができる。ここで、反射凹部の配列密度Ｓの算出の範囲は、反射凹部１１が数個入る程度の範囲とする。
【００５４】
さらに、この場合、同一領域内のｙ方向における反射凹部の配列ピッチは略一定であり、ｘ方向における配列ピッチは光入射面１２から離れるほど連続的に小さくなるように変化すると良い。また、反射凹部を列状に並べた配置し、ｙ方向の配列ピッチを略一定にしたまま反射凹部の配列密度Ｓを変更することができる。これに伴い、導光板の作製上の困難さを防ぐことが出来る。また、配列ピッチが略一定なので、局所的に反射凹部が密集し、輝点となることもない。
【００５５】
反射凹部のｘ−ｙ方向の配列パターンについて、図４、図５、図７及び図８では、反射凹部のｙ方向の列を配列ピッチＰｙの１／２ずつｙ方向に交互にずらしてｘ方向に配列させているが、反射凹部の配列パターンはこれに限定されものではない。
例えば、図１１（ｂ）に示すように、反射凹部１１をｙ方向にずらすことなく整列させて配列させてもよい。或いは、図１１（ｃ）に示すように、反射凹部１１をｙ方向に少しづつずらして配列させてもよい。また図１１（ｄ）に示すように、反射凹部１１のｙ方向のずれをランダムに設定してもよい。むしろ、導光板１０の光射出面１３側に設置される他のレンズや光学シート８のことを考慮に入れると、ｙ方向に配列された反射凹部１１について隣の反射凹部１１とのずれがランダムになっている方がモアレを生じることがないために好ましい。
【００５６】
また、反射凹部の配列ピッチにおける略一定も上述の場合と同様に、ピッチの差がピッチの平均値の２０％以内であることをさすものとする。ただし、ここでいう配列ピッチとは、列状に並んだ反射凹部１１の周囲３個の距離の平均値を配列ピッチと定義することとする。
【００５７】
また、領域間の境界においては、反射凹部１１の配列のパターンは変化する。反射凹部の配列密度Ｓは不連続に変化し、領域境界近傍の光入射面１２に近い領域に比べ、遠い領域における反射凹部の配列密度Ｓは小さくなる。図４に示す例をもとに、反射凹部の配列密度Ｓと位置ｘの関係を表したグラフを図１２に示す。
このグラフにおいて、光入射面１２から遠い領域の反射凹部１１ほど、ｙ方向の長さＷＹは長く、１つの反射凹部の光の取り出し効果は高い。そのため、輝度を均一にするために反射凹部の配列密度Ｓは小さくなる必要がある。また、領域境界において、形状は不連続に変化するため、反射凹部の配列密度Ｓも不連続に変化する。ここで、反射凹部１１一つの光取り出し効率ηを規定すると、領域境界近傍においては、η×Ｓは一定になるように、反射凹部１１を配置する必要がある。
【００５８】
反射凹部１１は、光反射面１４の内側に対して凹んでいるとなお良い。凹形状であることで、光を効率よく射出することができるためである。
図１３（ａ）は、光制御要素を凹状の反射凹部１１として賦形した場合を示し、図１３（ｂ）は光制御要素を凸状の反射部１１２に賦形した場合を示している。また、図中のαは、反射凹部１１に照射される光の幅を示し、図中のβは、凸状の反射部１１２に照射される光の幅を示している。この図１３から明らかなように、反射凹部１１に照射される光の幅αは、凸状の反射部１１２に照射される光の幅βよりも大きい。つまり、反射凹部１１の方が、光は照射されやすくなり、かつ射出効率は高くなる。
【００５９】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。以下、本発明の変形例について説明するが、上述した実施の形態による照明ユニット３及び表示装置１と同一または同様な構成要素や部分等には同一の符号を付して説明する。
例えば、導光板１０における光入射面１２に光取り込み構造物が賦形されていたり、ランダムな構造物が賦形されていても、本発明の効果を得ることができる。
【００６０】
また、図１４に示すように、導光板１０の光射出面１３には、光入射面１２の延在方向と直交するｘ方向に延在する複数のレンチキュラーレンズ１６が、それらの長手方向を平行させ互いに隣接して光入射面１２の延在方向に並べられて配列されている。これにより、導光板１０に入射した光が光射出面１３から射出される際、光入射面１２の延在方向（ｙ方向）に拡散することを防ぐことができる。
【００６１】
導光板１０の光入射面１２にレンチキュラーレンズ１６を配列させることで得られる上述したｙ方向への光の広がりを抑える効果（以降、光閉じ込め効果）は、反射凹部１１がｘ−ｙ方向の二次元方向に配列構成を持つドット形態であることから、より高い効果を得ることができる。また、導光板１０を伝播する光はｘ方向に進む途中で反射凹部１１によりｙ方向に広げられてしまうが、導光板１０の光射出面１３にレンチキュラーレンズ１６が配列されていると、光閉じ込め効果があるため、ｙ方向への拡散効果を抑えることができる。
【００６２】
この技術を応用することで、照明ユニット３の画面を部分的に明るくしたり暗くしたりするローカルディミングが可能となる。また、これを利用して、順番に明るさを変化させるスキャニングもできるようになる。さらに、光入射面１２の延在方向に対して視野角分布を集光することができるため、輝度を向上させることもできる。
なお、照明ユニット３には光学シート８が配置されていなくてもよい。
【００６３】
以上、本発明の実施形態による照明ユニット３及びこれを備えた表示装置１について説明したが、照明ユニット３は表示装置１のみに適用されるものではない。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。だだし、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではないことはいうまでもない。
【００６４】
次に、本発明の実施例と比較例について説明する。
（実施例１、２）
実施例１、２の試験で用いる導光板１０は長方形平板状のアクリル製のものを用い、長さＬを２００ｍｍ、厚みを６００μｍとした。導光板１０の光反射面１４に、図３に示すような複数の平面視楕円形状を呈する反射凹部１１を二次元方向に配列することで光制御要素を構成した。反射凹部１１の深さＨ、そのｘ方向の長さＷＸ、ｙ方向の長さＷＹを図１５の表に示すように設定した。
（比較例１、２、３）
また、比較例１、２、３としては、領域が一つ、つまり、全域に１種類の反射凹部が配置されているものを用意した。ｙ方向長さＷＹをそれぞれ、９０μｍ、５０μｍ、２７０μｍとしている以外は同じである。
【００６５】
表示装置を構成する各要素の配置は、以降の比較例・実施例含めて全て、それぞれの条件で、画面全体の輝度が均一になるように設定してある。また、比較例４として、５つの領域に分け、光源側から、領域１，２，３，４，５として、それぞれＷＹ(μｍ)＝２７０，２２０，１７０，１３０，９０とした。実施例１として、５つの領域に分け、光源側から、それぞれＷＹ(μｍ)＝９０，１３０，１７０，２２０，２７０とし、実施例２として、３つの領域に分け、光源側から、それぞれＷＹ(μｍ)＝９０，１５０，２７０とした。
照明ユニット３は、方形状導光板１０の１辺の端面を光入射面１２とし、これに対面させる光源９として白色ＬＥＤを用いた。導光板１０の光反射面１４と対向する裏面側には反射シート１５を配設し、導光板１０の光射出面１３と対向する光出射側には光学シート８としてマイクロレンズシート１８を配置した。
【００６６】
これら実施例、比較例において、照明ユニット３の画面正面輝度、外観（光制御要素の視認性、及び、ホットスポット）の確認を行った。画面正面輝度はトプコン製の分光放射輝度計ＳＲ−３Ａにて測定し、概観の確認は目視で評価を行った。
実施例１，２、比較例１，２，３の評価結果も図１５に示す。正面輝度は比較例１の結果を１．００とし、それ以外の比較例・実施例はそれに対する比を載せている。光制御要素の視認性は、光制御要素が明るく見えるものを×、見えないものを○とした。ホットスポットは、光入射面から５ｍｍ離れた位置で、光源近傍と隣り合う光源間とで明暗が見えたものを×、見えないものを○とした。総合判断として、正面輝度が１．００を越えており、光制御要素の視認性・ホットスポットがともに○のものを○とし、一つでも×もしくは１．００以下となるものは×とした。
【００６７】
実施例１，２の正面輝度は１．０３，１．０２であり、輝度を向上させることが出来ていることがわかる。また、そのときの光制御要素の視認性、ホットスポットは、どちらも問題ない（見えない）ことが分かった。これに対して、比較例２は、光制御要素の視認性・ホットスポットは問題ないが、正面輝度が０．９７と低くなっており、比較例３，４は、正面輝度は１．０４，１．０３と向上しているが、光制御要素の視認性・ホットスポットが×であった。
【００６８】
（実施例３〜６）
実施例３では、実施例１と同様に、５つの領域に分けられ各領域での反射凹部の形状が実施例１と同じであり、同一の領域内では、光入射面１２の延在方向（ｙ方向）における反射凹部１１の配列ピッチＰｙを略一定にし、光入射面１２の延在方向に直交する方向（ｘ方向）における反射凹部１１の配列ピッチＰｘを光入射面１２から離れるほど連続的に小さくなるように変化させた導光板を用意した。また、隣り合う領域間の境界において、反射凹部の配列密度Ｓは不連続に変化し、領域境界近傍の光入射面１２に近い領域に比べ、遠い領域の反射凹部の配列密度Ｓを小さくした。ここで、反射凹部の配列密度Ｓとは、反射凹部１１が領域内で単位面積内に存在する個数を表すものとする。
【００６９】
実施例４として、同一領域内での反射凹部の配列ピッチＰｙを略一定としていない以外は実施例３と同じ導光板１０を用意した。ここで、配列ピッチとは列状に並んだ反射凹部１１の周囲３個の距離の平均値を配列ピッチと定義し、略一定とは、ピッチの差がピッチの平均値の２０％以内であることをさすものとする。実施例５として、同一領域内での反射凹部の配列ピッチＰｘを一定とした範囲を設定したこと以外は実施例３と同じにした導光板１０を用意した。さらに、実施例６として、隣り合う領域間の境界において、反射凹部の配列密度Ｓを連続的に変化させたこと以外は実施例３と同じ導光板１０を用意した。
【００７０】
実施例１，２と同様に、照明ユニット３は、方形状導光板１０の１辺の端面を光入射面１２とし、これに対面させる光源９として白色ＬＥＤを用いた。導光板１０の光反射面１４と対向する裏面側には反射シート１５を配設し、導光板１０の光射出面１３と対向する光出射側には光学シート８としてマイクロレンズシート１８を配置した。
【００７１】
これら実施例３〜６において、照明ユニット３を目視により、輝度の均一性についての評価を行った。ここでの均一性とは、有効範囲全域にわたる均一性、及び輝点となるような局所的な不均一性も含んでいる。
【００７２】
目視評価の結果、実施例３は輝度は均一であることが観察された。一方、実施例４は局所的に、反射凹部１１が密になる部分や疎になる部分が存在し、その部分が明暗点となり、実施例３と比較すると輝度の均一性が低下した。実施例５は配列ピッチＰｘを一定とした範囲の輝度分布が帯状に暗くなり、実施例３と比較すると輝度の均一性が低下した。実施例６は領域間で輝度が異なり、輝度分布が段差のようになり、実施例３と比較すると輝度の均一性が低下した。
【符号の説明】
【００７３】
１…表示装置
２…画像表示パネル
３…照明ユニット
４，５…偏光板
６…画像表示素子
７…面光源部
８…光学シート
９…光源
１０…導光板
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…光制御要素
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…反射凹部
１２…光入射面
１３…光射出面
１４…光反射面
１５…反射シート
１６…レンチキュラーレンズ
１７…側端面
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ…領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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