(57)【要約】  熱膨張により発生する、配光調整部材と光源との相対的位置関係がずれることによる輝度むらを抑制する。  本発明に係る照明装置は、反射シート(101)と、該反射シート(101)から所定間隔離して配置された配光調整部材１０３との間の空間(105)に、複数のＬＥＤが一列状に配列されたＬＥＤ列(1-1, 1-2, 1-3)から照明装置の光の出射面と平行な方向に光の出射するように構成されている。上記ＬＥＤ列は、上記ＬＥＤの光出射方向に沿って複数配列されており、上記ＬＥＤ列毎に対応して配光調整部材(103)が配置されている。配光調整部材(103)の相互間には、第１間隙(d1)が設けられている。そして、上記ＬＥＤの光出射方向における上記ＬＥＤ列の配列間隔をＰｙとしたとき、第１間隙(d1)が、上記ＬＥＤ列から上記ＬＥＤの光出射方向にＰｙ／２以上の位置に設けられている。
2014006696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、該液晶パネルに光を照射するための照明装置とを備えた映像表示装置において、
上記照明装置は、ベースシャーシと、上記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから上記平面照明装置の出射面と直交する方向に所定間隔離して配置された配光調整部材と、上記反射シートと配光調整部材との間の空間において、該照明装置の光の出射面と平行な方向に光の出射する複数のＬＥＤを含むＬＥＤ列とを備え、
上記ＬＥＤ列は、上記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向に配列された複数のＬＥＤにより構成されており、該ＬＥＤ列が上記ＬＥＤの光出射方向に沿って複数配列されており、
上記１または複数のＬＥＤ列に対応して、該１または複数のＬＥＤ列の上記照明装置の出射面側に上記配光調整部材が配置されており、
上記１または複数のＬＥＤ列に対応して設けられた上記配光調整部材間に第１間隙が設けられ、
上記ＬＥＤの光出射方向における上記ＬＥＤ列の配列間隔をＰｙとしたとき、該第１間隙が、上記ＬＥＤ列から上記ＬＥＤの光出射方向にＰｙ／２以上の位置に設けられていることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の映像表示装置において、
上記１または複数のＬＥＤ列毎に対応して設けられた上記配光調整部材は、それぞれ、上記ＬＥＤの配列方向において複数に分割されていることを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の映像表示装置において、上記ＬＥＤの配列方向に複数に分割された配光調整部材の相互間には、第２間隙が設けられおり、
上記ＬＥＤの配列方向に複数に分割された配光調整部材は、上記ＬＥＤの光出射方向の寸法よりも上記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向の寸法が大きく、
上記第１間隙の距離をｄ１、上記第２間隙の距離をｄ２としたとき、ｄ２＞ｄ１の関係を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の映像表示装置において、
上記ＬＥＤは、サイドビュー型のＬＥＤであることを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の映像表示装置において、
上記配光調整部材は、拡散板と、該拡散板上に形成されたドット状の印刷パターンとを含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の映像表示装置において、
上記配光調整部材は、複数の貫通孔を有し、
上記複数の貫通孔は、少なくとも２種以上の大きさの異なる貫通孔を含み、
上記複数の貫通孔のうち小さい方の貫通孔が、上記ＬＥＤの出射方向と直交する方向において上記配光調整部材の中心或いは該中心近傍の位置であって、かつ、上記配光調整部材の上記ＬＥＤの光出射方向中心よりも上記ＬＥＤ列側の位置に設けられることを特徴とする映像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の映像表示装置において、
上記複数の貫通孔のうち小さい方の貫通孔は、上記配光調整部材の中心或いは該中心近傍の位置であって、かつ、上記ＬＥＤの光出射方向とは反対側の位置に設けられることを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
請求項１記載の映像表示装置において、
上記配光調整部材は、上記反射シートに対して所定の傾斜角で傾斜されていることを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
光を照射するための照明装置において、
ベースシャーシと、上記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから上記平面照明装置の出射面と直交する方向に所定間隔離して配置された配光調整部材と、上記反射シートと配光調整部材との間の空間において、該照明装置の光の出射面と平行な方向に光の出射する複数のＬＥＤを含むＬＥＤ列とを備え、
上記ＬＥＤ列は、上記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向に配列された複数のＬＥＤにより構成されており、該ＬＥＤ列が上記ＬＥＤの光出射方向に沿って複数配列されており、
上記１または複数のＬＥＤ列に対応して、該１または複数のＬＥＤ列の上記照明装置の出射面側に上記配光調整部材が配置されており、
上記１または複数のＬＥＤ列に対応して設けられた上記配光調整部材間に第１間隙が設けられ、
上記ＬＥＤの光出射方向における上記ＬＥＤ列の配列間隔をＰｙとしたとき、該第１間隙が、上記ＬＥＤ列から上記ＬＥＤの光出射方向にＰｙ／２以上の位置に設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置において、
上記１または複数のＬＥＤ列毎に対応して設けられた上記配光調整部材は、それぞれ、上記ＬＥＤの配列方向において複数に分割されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置において、上記ＬＥＤの配列方向に複数に分割された配光調整部材の相互間には、第２間隙が設けられおり、
上記ＬＥＤの配列方向に複数に分割された配光調整部材は、上記ＬＥＤの光出射方向の寸法よりも上記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向の寸法が大きく、
上記第１間隙の距離をｄ１、上記第２間隙の距離をｄ２としたとき、ｄ２＞ｄ１の関係を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項９記載の照明装置において、
上記ＬＥＤは、サイドビュー型のＬＥＤであることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の照明装置において、
上記配光調整部材は、拡散板と、該拡散板上に形成されたドット状の印刷パターンとを含むことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置およびこれをバックライト装置として使用した映像表示装置に係り、特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とした照明装置およびこれを用いた映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、室内照明や屋外照明等の一般的な照明用途の他、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような、非発光型の表示装置のバックライト装置として用いられている。特に、バックライト装置として用いられる平面照明装置は、低消費電力、長寿命であることから、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使われるようになってきている。【０００３】
ＬＥＤを光源として使用した照明装置、特に広い面積を照明するために照射面が平面状に構成された平面照明装置は、ＬＥＤから出射した光を均一な面光源とするための光学系を有している。かかる平面照明装置の従来技術として、例えば特許文献１または特許文献２に記載のものが知られている。特許文献１には、透過率分布シート上に形成された微細構造部の形状を光源からの距離に応じて変化させることにより均一な輝度勾配を得る構造が記載されている。また、特許文献２には、白色顔料を含むインクからなる互いに面積の等しいドットパターンが形成された拡散板により光源からの光を拡散することで均一な輝度勾配を得るようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８８８０号公報
【特許文献２】特開２００８−２８２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術は、透過率分布シートを用いることで、輝度むらを防止するとともに照明装置（バックライト装置）を薄型化することが可能である。しかしながら、特許文献１は、一般的な液晶表示装置に搭載されていない新たな部材である透過率分布シートが必要なことから、部品点数及びコストが上昇する懸念がある。【０００６】
また、特許文献１および２に記載の技術は、光源から出射された光を均一な輝度勾配とするための部材と光源との相対的位置関係を照明装置内において精度良く位置決めするための構成が必要となるが、かかる位置決めの構成に関する記載はない。特に、拡散板等は、光源、及び該光源に電力を供給する光源基板等の発熱による伸びが生じるため、装置の動作中において部材と光源との相対的位置関係がずれてしまう可能性がある。この相対的位置関係がずれると、部材と光源との相対的位置関係が最適設計値（最大の光学的性能が得られる設計値）から外れ、照明装置から照射される照明光の輝度低下、或いは照明光の空間的な輝度均一性の低下（すなわち輝度むら）が生じる可能性がある。【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、輝度むらの少ない照明装置、及びこれをバックライトとして用いた映像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。より詳細には、本発明は、ベースシャーシと、上記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから上記平面照明装置の出射面と直交する方向に所定間隔離して配置された配光調整部材と、上記反射シートと配光調整部材との間の空間において、該照明装置の光の出射面と平行な方向に光の出射する複数のＬＥＤを含むＬＥＤ列とを備え、上記ＬＥＤ列は、上記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向に配列された複数のＬＥＤにより構成されており、該ＬＥＤ列が上記ＬＥＤの光出射方向に沿って複数配列されており、上記１または複数のＬＥＤ列毎に対応して、上記照明装置の出射面側を覆うように上記配光調整部材が配置されており、上記１または複数のＬＥＤ列毎に対応して設けられた上記配光調整部材間に第１間隙が設けられ、上記ＬＥＤの光出射方向における上記ＬＥＤ列の配列間隔をＰｙとしたとき、該第１間隙が、上記ＬＥＤ列から上記ＬＥＤの光出射方向にＰｙ／２以上の位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光源から出射された光を均一な輝度勾配とするための部材と光源との相対的位置関係がずれることによる輝度むらを抑制し、高品質な輝度勾配を有する平面照明装置およびこれを用いたバックライト装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る映像表示装置及び平面照明装置の一例を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る平面照明装置を照射面側から見たときのＬＥＤ１の配置と光の出射方向の一例を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係るＬＥＤの光の出射方向における輝度分布のシミュレーション結果を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る平面照明装置の図２中のＢ−Ｂ´断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る配光調整部材１０３がΔＬ伸びたときの図２中のＢ−Ｂ´断面図。
【図６】本発明の実施例１に係る平面照明装置の一例を示す断面図。
【図７】本発明の実施例１に係る配光調整部材１０３の貫通孔の一例を示す模式図。
【図８】本発明の実施例１に係る平面照明装置を照射面側から見たときの、ＬＥＤ１および配光調整部材１０３の配置の一例を示す模式図。
【図９】本図８の一部領域８００の拡大図。
【図１０】第１間隙の位置毎の、第１間隙による輝線の輝度比を示す図。
【図１１】実施例１の変形例を示す模式図。
【図１２】本発明の実施例２に係る平面照明装置の一例を示す断面図。
【図１３】本発明の実施形態に係る配光調整部材に設けられる印刷パターン４００の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であれば以下に説明する各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【実施例１】
【００１２】
まず、本実施形態に係る映像表示装置及び照明装置の全体構成、並びに輝度むら発生要因について、図１〜図５を参照しながら説明し、その後、かかる輝度むら解消するための実施形態について説明する。本実施形態において説明される照明装置は、光出射面が平面状で、かつ面状光を照射する構成であるために、以下では「平面照明装置」と呼ぶこととする。また、以下、本説明では平面照明装置が面状光を出射する面を出射面、Ｙ方向を出射面垂直方向（縦方向）、Ｘ方向を出射面水平方向（横方向）、Ｚ方向を奥行き方向（出射面に対し直交する方向）と定義する。【００１３】
図１は、本実施形態に係る映像表示装置及び平面照明装置の一例を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。図２は、本発明の平面照明装置の一例を出射面側から見たＸ−Ｙ平面の模式図である。本実施形態に係る映像表示装置に使用される平面照明装置１１０は、光源として発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）を用いている。そして、本実施形態の映像表示装置は、ＬＥＤ１（ＬＥＤ１−１、ＬＥＤ１−２、ＬＥＤ１−３・・・）と、該ＬＥＤ１を実装する光源基板１０２と、ベースシャーシ１００と、ベースシャーシ１００上に設けられた反射シート１０１と、光拡散性を有する拡散板により構成された配光調整部材１０３と、光学シート１０４と、空間である空気層１０５と、表示デバイスである液晶パネル１１２と、回路基板１１１とを有して構成される。ここで、平面照明装置１１０は、ＬＥＤ１、光源基板１０２、ベースシャーシ１００、反射シート１０１、配光調整部材１０３、光学シート１０４、及び空気層１０５を有して構成されるものとする。また、光学シート１０４の出射面（紙面上側の面）を平面型照明装置１１０の出射面とする。配光調整部材１０３は、後述するように、Ｙ方向及びＸ方向に配列された複数の部材で構成される。光学シート１０４は、１または複数の光学シートで構成されており、例えば拡散シート（板）、垂直プリズムシート、水平プリズムシート、及び／または輝度向上フィルムを含んでいる。【００１４】
ＬＥＤ１は、例えば白色の光を出射するＬＥＤであり、その光軸が平面照明装置の出射面と平行な方向であって、Ｙ方向上側を向くように光源基板１０２に実装されている。すなわち、ＬＥＤ１の光出射方向はＹ方向とほぼ平行となっている。図２において、ＬＥＤ１の光出射方向は矢印２０１に示されている。ＬＥＤ１は、図２に示されるようにＸ方向に複数個配列されており、１列のＬＥＤ群１−１、１−２、１−３…（以下、ＬＥＤ列と呼ぶ）を構成している。複数のＬＥＤ列が、例えば図２に示されるように、Ｙ方向に略均等間隔で配置されている。ここで、ＬＥＤ列１−１は、最下段のＹ方向領域２００に設けられ、ＬＥＤ列１−２は、次の段のＹ方向領域２００に設けられ、ＬＥＤ列１−３は、その次の段のＹ方向領域２００に設けられる。このように、Ｙ方向領域２００を複数組み合わせて、平面照明装置１１０が構成されている。【００１５】
各ＬＥＤ列は、それぞれ１つの光源基板１０２に実装されている。このため、光源基板１０２はＸ方向に横長の長方形状を為している。この例では、１つの光源基板１０２に１つのＬＥＤ列を実装しているが、１つの光源基板１０２に複数のＬＥＤ列を実装してもよい。尚、全てのＬＥＤは、同一の方向（Ｙ方向上側）に光を出射するように向けられている。【００１６】
光源基板１０２は、ＬＥＤ１に電力を供給するための回路素子や配線を有しており、例えばガラスエポキシ樹脂で構成されたプリント基板である。また光源基板１０２は、ベースシャーシ１００に例えばネジなどにより取り付けられて固定されている。ベースシャーシ１００は、熱伝導性が高い例えばアルミニウムや鉄等の金属で構成されており、液晶パネル１１２側に開口を向いた枡形或いは箱型を為している。ベースシャーシ１００の表面（Ｚ方向前側の面）及びベースシャーシ１００に取り付けられた光源基板１０２の表面（Ｚ方向前側の面）には、光を反射するための、例えば樹脂で構成された反射シート１０１が設けられている。光源基板１０２の表面に例えば白色塗装などの反射コーティングを施せば、光源基板１０２の表面の反射シート１０１は不要となる。尚、図１では、ベースシャーシ１００を平坦な構造として記載したが、光源基板１０２を格納する凹部（図示せず）を形成し、光源基板１０２を該凹部に格納しても良い。【００１７】
各ＬＥＤ列と対応する位置であって、反射シート１０１とＺ方向において距離Ａ０離れた位置に、配光調整部材１０３が例えば保持部材（後述）により保持されている。この配光調整部材１０３は、各ＬＥＤ列におけるＬＥＤの上方（Ｚ方向側）を覆うように配置されている。また配光調整部材１０３は、光拡散性、光透過性及び反射性を有する平板状の拡散板を有して構成されている。これによって、図１に示されるように、反射シート１０１と配光調整部材１０３との間には、光をＹ方向に伝播するための間隔Ａ０の空間、すなわち空気層１０５が形成される。【００１８】
各ＬＥＤ列（１−１、１−２、１−３…）のＬＥＤから矢印２０１の方向に出射された光は、反射シート１０１と配光調整部材１０３との間の空気層１０５を、反射シート１０１と配光調整部材１０３とで反射されながらＹ方向上側に伝播する。このとき、配光調整部材１０３は、一部の光を拡散しながら透過（すなわちＺ方向前側に出射）し、一部の光を反射する。これによって、配光調整部材１０３の出射面（Ｚ方向前側の面）からＹ方向に渡って光が出射される。配光調整部材１０３から出射された光は、Ｚ方向前側において距離Ａ１離れて配置された光学シート１０４に入射され、例えば光学シート１０４に含まれる拡散シート（板）によって空間的に均一にされ、及び／または垂直プリズムシート、水平プリズムシートによってＺ方向前側に光の方向が揃えられる。かかる光学シート１０４は、図示しないスペーサや、ベースシャーシの構造によって、配光調整部材１０３から距離Ａ１離れた位置にて保持される。【００１９】
光学シート１０４によって上述の光学的作用が与えられた光、すなわち平面照明装置の照射光は、液晶パネル１１２に入射される。液晶パネルは、回路基板１１１によって映像信号に応じて各液晶画素の透過率が制御され、平面照明装置からの照射光を各液晶画素毎に変調する。これにより液晶パネル１１２は映像信号に応じた光学像を形成し、映像として表示する。回路基板１１１は、映像信号を処理するための映像処理回路を含むが、これ以外に、平面照明装置１１０及び液晶パネル１１２に電源を供給するための電源回路を含むものとする。【００２０】
なお、ＬＥＤ１の配置や光の出射方向については、図２の例では、Ｙ方向の下から上になるように構成したが、上から下、左から右、右から左等、任意に配置して良い。また、ＬＥＤ１の光の出射方向が、平面照明装置の出射面に対して平行であることから（Ｘ方向またはＹ方向）、ＬＥＤ１はサイドビュー型のＬＥＤであることが望ましい。またＬＥＤ１は、ここでは白色光を放出するものとしたが、ＲＧＢの三原色光を個々に放出する３つのＬＥＤの組により構成してもよい。【００２１】
次に、図３〜５を用いて、平面照明装置における輝度むら発生要因を説明する。図３は、図２に示されたＡ−Ａ´線分上における配光調整部材１０３上の輝度分布をシミュレーションした結果を示すグラフである。図３では、シミュレーションの簡略化の為に、光学シート１０４は取り除かれている。図３において、横軸は、ＬＥＤから出射される光の出射方向（Ｙ方向）の位置、縦軸は、配光調整部材１０３の出射面上の輝度を示している。また図３のグラフ中の輝度分布Ｌ１は、配光調整部材１０３に一般的な拡散板を使用した結果を示している。輝度分布Ｌ２は、配光調整部材１０３として、例えば図４に示されるドット状の印刷パターン４００を拡散板の光出射面側に形成したものを使用した結果を示している。【００２２】
位置Ｐ１と位置Ｐ２は、それぞれ輝度値がピークを示す部分である。位置Ｐ１は、ＬＥＤ列１−１のＬＥＤから出射光が配光調整部材１０３である拡散板に直接照射される場所であり、位置Ｐ２は、ＬＥＤ列１−２のＬＥＤからの出射光が配光調整部材１０３である拡散板に直接照射される場所である。【００２３】
輝度分布Ｌ１では、ＬＥＤ列１−１のＬＥＤから出射する光により位置Ｐ１に輝度値のピークが形成され、ＬＥＤ列１−１から遠く離れるにつれて輝度値は小さくなり、次のＬＥＤ１−２の背後付近で最低の輝度となる。そして、位置Ｐ２において再び輝度値のピークが形成され、この周期がＹ方向に配列されたＬＥＤ列の数分表れる。ここで、位置Ｐ１及びＰ２は、それぞれＬＥＤ列１−１のＬＥＤ及びＬＥＤ列１−２のＬＥＤの各光出射面から若干光出射側（すなわちＹ方向上側）にシフトした位置となる。一方、輝度分布Ｌ２では、輝度分布Ｌ１に対し位置Ｐ１および位置Ｐ２におけるピークが減少し、Ｙ方向へ光の伝播量が増え、最低輝度が向上している。これは、輝度分布Ｌ２を得る際に用いた配光調整部材１０３には、ＬＥＤ１−１及びＬＥＤ１−２からの出射光による輝度むら（つまり位置Ｐ１及びＰ２での輝度値のピーク）を小さくするように、印刷等で形成されたドット状の印刷パターン４００が形成してあるためである。このドット状の印刷パターン４００の大きさと密度をＬＥＤから離れるにつれて小さく及び低くなるように変化させることで、輝度分布Ｌ２に示すような緩やかな輝度特性を得ている。【００２４】
上記曲線Ｌ２の状態で光学シート１０４を、前述した図１に示されたように配置することにより、最終的にＬ３で示すような空間的に均一な輝度むらの少ない輝度分布を実現することが可能となる。尚、Ｌ３は輝度分布を模式的に示したものであり、実際には、位置Ｐ１及びＰ２において若干のピークが生じている。このように、配光調整部材１０３は、ＬＥＤの光出射面の直上における輝度のピークを低減して輝度均一性を高めるための減光部材（又は遮光部材）であり、拡散板上に、例えば図４に示されるようなドット状の印刷パターン４００が形成されたものが上記輝度のピークを低減するのに特に有効である。印刷パターン４００は、拡散板上において、各ＬＥＤの位置に対応してそれぞれ設けられる。【００２５】
本実施形態に係る印刷パターン４００の一例を図１３に示す。図示されるように、本実施形態に係る印刷パターン４００は、楕円状遮光パターン６０とドットパターン６８を含んでいる。楕円状遮光パターン６０は、ＬＥＤ１の直上部分周囲の全面にインクを塗布することで形成される。そしてその周辺には、楕円状遮光パターン６０よりも小さい円形のドットパターン６８を形成するようにインクが塗布される。ドットパターン６８の密度は、楕円状遮光パターン６０から外側に離れるに従って低くなるようにされる。【００２６】
図１３に図示された小さな正方形は、単位面積（以下「単位ブロック」と呼ぶ）６７を示している。単位ブロック６７に占めるインクの印刷割合（ドットパターン６８の占める割合）が、単位ブロックの位置に応じて変化している。例えば、ＬＥＤ１の直上部分の楕円状遮光パターン６が形成される単位ブロック６７のインクの印刷割合は１００％であり、楕円状遮光パターン６の外周部分に位置する、楕円状遮光パターン６０及び／またはドットパターン６８が形成された単位ブロック６７のインクの印刷割合を５０〜８０％、これよりも更に外側に位置するドットパターン６８が形成された単位ブロック８７のインクの印刷割合を１０〜４０％とする。尚、インクの厚さは各位置や各パターンで一定であるものとする。【００２７】
このようにして、この例では、楕円状遮光パターン６０の周囲に設けたドットパターン６８により導光板の平面上で空間的な隙間（ドットパターン６８相互間の隙間）を形成し、各位置の透過率を調整している。すなわち、図１３のように、各位置での透過率は小さな単位ブロック６７のインクの印刷割合（インク占有率）で実現しており、各単位ブロック６７におけるインクの塗布面積を位置に応じて変更することで各位置の透過率が調整される。図１３では正方形の単位ブロック６７を縦横２次元に規則的に配列しているが、単位ブロックを円形とし、これを同心円状に配列して構成してもよい。尚、図１３では単位ブロック６７及びその境界が図示されているが、単位ブロック６７は仮想的な領域であり、実際には単位ブロック６７及びその境界は導光板上には形成されないし、視認されないものとする。ただし、位ブロック６７及びその境界が視認されるような構成としてもよい。【００２８】
次に、図４によって、ＬＥＤから出射された光の導光経路の一例について説明する。図４は、図２中のＢ−Ｂ´断面図である。【００２９】
図４に示されるように、ＬＥＤ１から出射された光は、大分して、直射光４０１、反射光４０２、及び散乱光４０３に分類することができる。直射光４０１はＬＥＤ１から出射され、直接、配光調整部材１０３に入射し、配光調整部材１０３及び印刷パターン４００を通過し、配光調整部材１０３のＺ方向前側に出射する光である。【００３０】
また、反射光４０２は、ＬＥＤ１から出射され、反射シート１０１に直接的に入射して反射シート１０１で反射された後、配光調整部材１０３のＺ方向前側に出射する光である。【００３１】
また、散乱光４０３は、配光調整部材１０３下面、あるいは配光調整部材１０３（を構成する拡散板）を通過後に配光調整部材１０３上面（出射面）または該出射面に形成された印刷パターン４００で少なくとも１回以上反射した光である（図は、印刷パターン４００で反射した例を示している）。反射した光は、配光調整部材１０３下面から直接的に、または再度配光調整部材１０３を通過して下方に向かう。そして、空気層１０５を通過して、反射シート１１０で反射した後、空気層１０５、配光調整部材１０３に再び入射し、配光調整部材１０３のＺ方向前側に向かう。【００３２】
この直射光４０１、反射光４０２、散乱光４０３のそれぞれ経路または光量等を、ドット状の印刷パターン４００の大きさと密度で調整することで、輝度むらを改善させている。このため、光源であるＬＥＤ１と配光調整部材１０３の相対的位置関係が正確であることが、輝度むら改善にとって極めて重要であると言える。【００３３】
ところで、上述のように配光調整部材１０３は拡散板で構成されており、この拡散板は、例えばポリスチレンやアクリルなどの透明樹脂板の内部にビーズを混入又は透明樹脂板の表面を粗面加工することにより形成される。透明樹脂版は、特には熱による膨張、つまり熱膨張が例えばベースシャーシを構成する金属や基盤１０２を構成するガラスエポキシ樹脂等に比べると非常に大きい。熱膨張は、例えば下記の式で表すことができる。【００３４】
ΔＬ＝α×Ｌ×ΔＴ  （式１）
ここで、ΔＬは伸び量、αは線膨張係数、Ｌは物体の長さ、ΔＴは温度上昇値であり、αは物体固有の物性値である。つまり伸び量ΔＬは、物体の長さＬが大きいほど大きくなり、物体周囲の温度上昇ΔＴが大きい程大きくなる。【００３５】
図５によって、配光調整部材１０３がΔＬ伸びた際の、ＬＥＤ１から出射された光の導光経路の一例について説明する。図５は、図４の配光調整部材１０３がΔＬ伸びた場合の、図２中のＢ−Ｂ´断面図である。【００３６】
配光調整部材１０３が熱膨張によりΔＬ伸びることにより、ドット状の印刷パターン４００が、熱膨張が生じる前の位置からずれる。このため、図４で反射光４０２と同一経路を進み配光調整部材１０３に入射する光は、配光調整部材１０３を通過後に配光調整部材１０３上面（出射面）または該出射面に形成された印刷パターン４００で反射され、散乱光５０１に変化する。すなわち、熱膨張による位置ずれにより、反射光４０２は散乱光５０１に変化することとなる。また、図４で散乱光４０３と同一経路を進み配光調整部材１０３に入射する光は、印刷パターン４００で反射されることなく、配光調整部材１０３のＺ方向に出射する直射光５００に変化する。すなわち、熱膨張による位置ずれにより、散乱光４０３は直射光５００に変化することとなる。【００３７】
上記の例は、簡単化の為に３本の光線で示したが、実際にはＬＥＤ１から出射される大部分の光線について、振舞いが変化する為、平面照明装置の出射面における空間的な輝度むらが悪化する。【００３８】
上記熱膨張について、一般的な安価な拡散板の材料であるポリスチレンを例に挙げて説明する。ポリスチレンの線膨張係数は約７．０×１０−５［１／Ｋ］である。平面照明装置の大きさを１ｍ四方と仮定（端部を基準とする）し、ΔＴ＝３０として計算すると、かかるポリスチレン製の配光調整部材１０３は、上記式１から２．１ｍｍ熱膨張する。これに部品公差が加わることを考慮すると、２．１ｍｍは非常に大きな値と言える。上記熱膨張を解決するひとつの策としては、線膨張係数の小さい材料を用いて拡散板を構成すれば良いが、製品コストが上がってしまう可能性がある。【００３９】
本発明は、上記熱膨張に係る課題を以下に説明する技術手段により解決するものである。かかる技術手段を本発明の実施例１として図６〜図１０を参照して以下に説明する。【００４０】
図６は、本発明の一実施例であって、熱膨張による輝度むらの影響を低減するのに好適な平面照明装置の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。図６では、図１におけるベースシャーシ１００と光源基板１０２の図示は省略している。また、個々のＬＥＤ列に対応し、Ｙ方向に沿って分割された配光調整部材１０３を１０３−１、１０３−２、１０３−３、１０３−４…とし、更に、配光調整部材１０３を保持する構造部材６００および構造部材６００を取り付ける貫通孔７００、７０１を図示している。尚、構造部材６００および貫通孔７００、７０１は、ＬＥＤ１と同一断面上に存在しないため、一点鎖線及びハッチングにて図示している。【００４１】
図６に示されるように、本実施例に係る配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…は、各ＬＥＤ列１−１、１−２、１−３…のＬＥＤを覆うように、各ＬＥＤ列にそれぞれ対応して設けられている。このため、配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…は、ＬＥＤ列１−１、１−２、１−３…におけるＬＥＤの配列方向（Ｘ方向）に伸びる長方形状を為している。ここで、配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…は、図６に示されるように、Ｙ方向に互いに距離ｄ１離して保持されている。すなわち、配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…の相互間には、距離ｄ１の間隙が形成されている。このように、本実施例では配光調整部材１０３のＹ方向の寸法を小さくしているため、配光調整部材１０３のＹ方向の熱膨張による伸び量が抑制できる。これは、式１から明らかである。また、配光調整部材１０３のＹ方向の熱膨張による伸びを、距離ｄ１の間隙により吸収することができる。このように、Ｙ方向に沿って分割された配光調整部材１０３を用いることで、配光調整部材１０３の熱膨張による輝度むらを抑制することができる。【００４２】
ここで、構造部材６００について説明する。構造部材６００は、反射シート１０１の反射面から任意の距離Ａ０離れた位置にて配光調整部材１０３を保持する、保持スペーサとしての機能を有するものであればどんなものでもよい。例えば、リベット等の一般的な固定部材を用いてもよい。これらの構造部材６００は、Ｘ方向に配列された各ＬＥＤ１相互間に１つ、またはＬＥＤ２〜４個おきに一つ位置するように設けられ、その位置は構造部材６００の両側に隣接するＸ方向のＬＥＤ１間の略垂直二等分線上に設けるのが好ましい。これは、構造部材６００から両側に隣接するＬＥＤ１への距離が互いに等しくなるため、構造部材６００による反射・吸収による輝度むらへの影響が小さくなるためである。【００４３】
また、配光調整部材１０３には、構造部材６００が挿入されるための複数の貫通孔を有する事が望ましい。この貫通孔の一例について図７を参照して説明する。図７は、配光調整部材１０３に設けられる貫通孔の一例を示した模式図（Ｘ−Ｙ平面）である。図７下段中央にある貫通孔７００は、他の貫通孔７０１よりも小さく、配光調整部材１０３を固定する際の基準点となるものである。ここで、配光調整部材１０３の伸び量が輝度むらに与える影響は、光源付近で最も大きくなることから、貫通孔７００の位置は、Ｘ方向は配光調整部材１０３の中心或いは中心近傍の位置とし、Ｙ方向は配光調整部材１０３のＹ方向の中心よりもＬＥＤ列側、より好ましくはＬＥＤ列の光出射方向と反対側の位置とすることが望ましい。また、貫通孔７０１は、貫通孔７００より大きくすることで、配光調整部材１０３の伸びによるたわみを抑制する効果がある。上記の様に、貫通孔を設けることにより、熱膨張による輝度むらを抑制することができる。【００４４】
ここで、構造部材６００は、例えばＺ方向に伸びる円柱の棒状を為しており、その直径（Ｙ方向或いはＸ方向の径）が、空気層１０５に露出する部分と配光調整部材１０３に挿入される部分とで異なるように段差が形成されていることが望ましい。例えば、構造部材６００の空気層１０５に露出する部分の直径が貫通孔７００及び７０１よりも大きく、配光調整部材１０３に挿入される部分の直径が空気層１０５に露出する部分の直径よりも小さく、かつ大よそ小さいほうの貫通孔７００と同程度とする。すなわち、構造部材６００は、空気層１０５に露出する部分が太く、貫通孔７００及び７０１に挿入される部分が細くなるような段差を有している。これにより、配光調整部材１０３は、構造部材６００の段差部分に載置され、かつ貫通孔７００に構造部材６００の細い部分が嵌め込まれてしっかりと保持される。また貫通孔７０１と構造部材６００の細い部分との間には若干の間隙が形成されるため、当該間隙で配光調整部材１０３の熱膨張を吸収することができる。【００４５】
次に、配光調整部材１０３を分割する位置について、図８〜１０を用いて説明する。図８は、本実施例に係る平面照明装置を出射面側から見たときのＬＥＤ１および配光調整部材１０３の配置の一例を示した模式図（Ｘ−Ｙ平面）であり、図９は図８の一部の領域８００を拡大した図である。【００４６】
図８に示されるように、Ｙ方向、すなわちＬＥＤの光の出射方向と同一方向に、ＬＥＤ列１−１、ＬＥＤ列１−２、ＬＥＤ列１−３…と、ＬＥＤ列が周期的に配置される。また、Ｙ方向、すなわちＬＥＤの光の出射方向と同一方向に、ＬＥＤ列１−１、ＬＥＤ列１−２、ＬＥＤ列１−３…と位置的に対応するように配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…が、互いに距離ｄ１の間隙を隔てて配置される。また、この配光調整部材１０３−１、１０３−２、１０３−３…は、図示されるように、それぞれ２つの配光調整部材により構成されており、各ＬＥＤ列１に対応する２つの配光調整部材１０３の間には、Ｘ方向、すなわちＬＥＤの光の出射方向と直交する方向に距離ｄ２の間隙が設けられている。すなわち、本実施例では、Ｙ方向に配列された各ＬＥＤ列のそれぞれに対して２つの配光調整部材１０３を配置し、Ｙ方向における配光調整部材１０３相互間に距離ｄ１の間隙を設け、Ｘ方向における配光調整部材１０３相互間に距離ｄ２の間隙を設けたものである。【００４７】
尚、ここでは、Ｙ方向の最下段に配置される配光調整部材１０３−１を他の配光調整部材１０３−２、１０３−３…よりＹ方向の寸法を短くしている。これは、ＬＥＤ列１の光の出射方向が下から上の場合は平面照明装置の最下端にＬＥＤ列１−１が配置され、これに対応する配光調整部材１０３−１のＬＥＤ列１の位置より下側の部分が不要になるためである。ＬＥＤ列１のＬＥＤからの光の出射方向が図８のＹ方向の上から下に向いている場合は図中最上段の配光調整部材１０３のＹ方向寸法を小さくしてもよい。このように、ＬＥＤ列１のＬＥＤからの光の出射方向に応じて配光調整部材１０３の寸法等を適宜変更してもよい。【００４８】
ここで、１つの配光部材部材１０３のＸ方向の長さをＬｘ、Ｙ方向の長さをＬｙ、Ｘ方向のＬＥＤの配列間隔（以降、ＬＥＤピッチと呼ぶ）をＰｘ、Ｙ方向のＬＥＤ列の配列間隔をＰｙとする。また距離ｄ１の間隙を第１間隙、距離ｄ２の間隙を第２間隙と呼ぶことする
第１間隙の距離ｄ１は、配光調整部材１０３の材質、想定される温度上昇（ΔＴ）、配光調整部材１０３のＹ方向寸法、更に配光調整部材１０３をベースシャーシ７に取り付ける際の組立公差等を考慮して定められ、Ｙ方向に隣接する配光調整部材１０３同士が、想定される温度上昇により熱膨張しても接触或いは緩衝しない程度の大きさを有している。例えば、距離ｄ１が配光調整部材１０３のＹ方向寸法の１〜５％程度であれば、配光調整部材１０３の熱膨張が生じてもＹ方向に隣接する配光調整部材１０３同士が接触或いは緩衝しない。本実施例では、配光調整部材１０３をポリスチレン、ΔＴを３０、配光調整部材１０３のＹ方向寸法を７２ｍｍ、距離ｄ１を約２ｍｍとしている。【００４９】
第２間隔の距離ｄ２も上記距離ｄ１と同様にして定められる。図９に示す例では、第２間隙の距離ｄ２の方が第１間隙の距離ｄ１よりも大きくしている。これは、式１で示したとおり、物体の長さが大きい方が、熱膨張による伸び量が大きくなる為である。つまり、図８の例では、Ｌｘ＞Ｌｙの関係が存在するため、第１間隙と第２間隙との距離の関係をｄ２＞ｄ１とした。このように、配光調整部材１０３の長さに応じて距離ｄ１及びｄ２を決定する。【００５０】
また、第１間隙の位置は、ＬＥＤ列１から、Ｙ方向（ＬＥＤ列１の光の出射方向と平行な方向）に、距離Ｐｙ／２以上である必要がある。距離Ｐｙ／２未満の位置に第１間隙が存在する場合、その第１間隙からの光の漏れ、つまり図６における反射シート１０１と配光調整部材１０３の間を伝播する光の漏れが大きくなり、第１間隙と相似の輝線が平面照明装置の出射面上で視認されてしまう。この第１間隙がＬＥＤ列１からＹ方向に遠ざかるほど第１間隙による輝線が暗くなり、距離Ｐｙ／２以上であれば当該輝線が輝度むらとして視認されづらくなる。【００５１】
上記の現象を説明するために、図９におけるＣ−Ｃ´間で第１間隙による輝線の輝度比を測定した結果を図１０に示す。ここで、Ｃ点におけるＬＥＤ列１を基準ＬＥＤとし、図１０では、基準ＬＥＤのＹ方向座標（横軸）を０とした。そして、第１間隙の位置を基準ＬＥＤから近い順にＣＵＴ１、ＣＵＴ２、ＣＵＴ３、ＣＵＴ４、ＣＵＴ５と変化させて輝度を測定し、各位置の第１間隙による輝度値を、第１間隙が存在しない場合（ｄ１＝０）の輝度値で割った値（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５）を算出して図１０に示すようにプロットした。尚、輝度値の測定は、光学シート１０４を取り除いた状態で行っている。図１０において、ＣＵＴ１は１／４Ｐｙより短い位置に存在するため、ＣＵＴ１の位置ではＬ１１＝約１．４倍の輝度となっている。これは、上述のように、基準ＬＥＤから近い位置に第１間隙が位置するとその感激からの光漏れ量が多くなるためである。【００５２】
この図から理解されるように、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４，Ｌ１５と、第１間隙の位置が基準ＬＥＤから遠くなるにつれて、輝度比は小さくなっていき、第１間隙が存在することによる輝度均一性への影響が小さくなる。光学シート１０４の特性にもよるが、約１．２倍の輝度比であるＬ１３、ならびに輝度比Ｌ１３よりも基準ＬＥＤから遠い位置に存在するＣＵＴ４での輝度比Ｌ１４およびＣＵＴでの輝度比Ｌ１５は、輝線が平面照明装置の出射面上で視認されにくくなる。よって、ＣＵＴ３以降に第１間隙が位置する場合は、第１間隙による輝線が輝度むらとして視認されなくなる。【００５３】
上述のように、第１間隙を、ＬＥＤ列１からＹ方向（ＬＥＤの光の出射方向と平行な方向）に距離Ｐｙ／２以上の位置に存在させることで、第１間隙による輝線が抑制されると共に、熱膨張による輝度むらを抑制することができる。第１間隙を３／４Ｐｙ以上の位置に設ければ、当該第１間隙による輝線の輝度比Ｌ１５は１．１倍以下になり、当該輝線による輝度むらは殆ど視認されない。よって、第１間隙は３／４Ｐｙ以上の位置に設けることがより一層好ましい。【００５４】
尚、距離ｄ２の第２間隙は、１つのＬＥＤ列における複数のＬＥＤを２等分する境界に位置している。より詳細には、該境界を挟む２つＬＥＤ間のピッチＰｘの中間位置に設けられている。【００５５】
図８に示す例では、配光調整部材１０３を、Ｘ方向２分割、Ｙ方向６分割の計１２分割の構成としたが、本実施例はこの限られるものではない。図１１は、本発明の平面照明装置の変形例を示すものであり、平面照明装置を照射面側から見たときのＬＥＤ列１および配光調整部材１０３の配置の別の例を説明した模式図（Ｘ−Ｙ平面）である。図１１に示す変形例では、Ｘ方向２分割、Ｙ方向２分割の計４分割で配光調整部材１０３が構成され、Ｙ方向において配光調整部材１０３−１０、１０３−１１が、互いに距離ｄ１を有する第１間隙を隔てて配置される。また、Ｘ方向には距離ｄ２を有する第２間隙を隔てて配光調整部材１０３−１０、１０３−１１が配置される。図１１に示されるように、当該変形例の場合も、ＬＥＤ列１から、Ｙ方向（ＬＥＤの光の出射方向と平行な方向）に、距離Ｐｙ／２以上の位置に第１間隙を位置させることで、当該第１間隙による輝線が抑制されると共に、熱膨張による輝度むらを抑制することができることは言うまでもない。【００５６】
尚、実施例１及び変形例ともに、１つのＬＥＤ列に対して２つの配光調整部材１０３を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、１つのＬＥＤ列に対して３つ或いは４つの配光調整部材１０３を設けてもよい。【００５７】
以上のように本実施例によれば、配光調整部材１０３を１または２つのＬＥＤ列に対応さるように設けることで、配光調整部材１０３の大きさを小さくし、更に配光調整部材１０３間に第１間隙及び第２間隙を設けることで配光調整部材１０３の熱膨張によるＬＥＤ列との相対的位置ずれの影響や熱膨張による変形を防止することができる。また第１間隙をＬＥＤ列からの距離Ｐｙ／２以上の位置に設けることで、第１の間隔による輝線の明るさを低減して輝度むら抑制することができる。このように本実施例によれば、熱膨張による輝度むらを抑制することが可能な平面照明装置を提供することが可能となる。【００５８】
尚、本実施例における配光調整部材１０３は、説明の便宜上、拡散板上にドット状の印刷パターン４００が形成されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば拡散板の下面にドット状の印刷パターンを形成してもよい。また、光学シートの上面、下面もしくは両面に凹凸を含む構造物を配置してもよく、配光を変化するものならば、どのような構成であってもよい。
【実施例２】
【００５９】
上記の実施例１では、配光調整部材１０３を反射シート１０１と平行に配置されている。しかしながら、配光調整部材１０３を、反射シート１０１に対して所定の傾斜を持たせた状態で配置してもよい。この場合でも、熱膨張によるＬＥＤ列１と配光調整部材１０３の相対的位置関係のずれを抑制し、それに付随して発生する輝線並びに輝度むらを低減するとの実施例１の効果を得ることができる。以下、この配光調整部材１０３の配置構成を本発明の実施例２として図１２を参照しながら説明する。尚、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略するものとする。【００６０】
図１２は、本発明の実施例２に係る平面照明装置の構成を示すＹ−Ｚ平面の断面図である。図１２において、各ＬＥＤ列１に対応して、Ｙ方向に沿って分割された配光調整部材１０３−２１、１０３−２２、１０３−２３、１０３−２４…が配置されている。各配光調整部材１０３は、構造部材１２００及び１２０１により、反射シート１０１に対して所定の傾斜角θを為すように保持されている。ここで、構造部材１２００及び１２０１は、少なくとも１つ以上の傾斜が異なる傾斜面を有し、構造部材１２００より構造部材１２０１を大きく（高く）することで、配光調整部材１０３を反射シート１０１に対して任意の傾斜角θで保持する。【００６１】
このように本実施例では、配光調整部材１０３−２１、１０３−２２、１０３−２３、１０３−２４…は、反射シート１０１に対して任意の傾斜角θで保持されるため、Ｙ方向の配光調整部材の熱膨張によって互いに接触することが無くなり、配光調整部材をＹ方向において互いに隔てるための第１間隙の距離ｄ１を限りなく小さくすることが可能となる。この第１間隙の位置は、実施例１と同様に、第１間隙による輝線の明るさを低減するために距離Ｐｙ／２以上としている。【００６２】
以上のように本実施例によれば、平面照明装置のＹ方向の寸法を小さくすることができ、かつ熱膨張による輝度むらを抑制することが可能な平面照明装置を得ることが可能となる。【００６３】
尚、上記各実施例では、平面照明装置を、映像表示装置（液晶表示装置）のバックライトに適用した例を説明したが、これに限られるものではない。本実施形態に係る平面照明装置は、例えば室内照明やエレベータや車内の照明としても適用することが可能であり、また看板用の照明としても利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１…ＬＥＤまたはＬＥＤ列
１００…ベースシャーシ
１０１…反射シート
１０２…光源基板
１０３…配光調整部材
１０４…光学シート類
１０５…空気層
１１０…平面照明装置
１１２…液晶パネル
２０１…ＬＥＤからの光出射方向
４００…印刷パターン
４０１…直射光
４０２…反射光
４０３…散乱光
５００…直射光
５０１…散乱光
６００…構造部材
７００…貫通孔
７０１…貫通孔
８００…拡大領域
１２００…構造部材
１２０１…構造部材
【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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【国際調査報告】
2014006696.tif 000016
2014006696.tif 000017