(57)【要約】【課題】大画面液晶ＴＶのバックライト照明装置の発光光源として、現在は冷陰極線管が多用されているが、最近では発光ダイオードの高輝度出力のものが安価に供給されるようになってきた。発光ダイオードの特徴である小ささを活かしてバックライト照明装置の薄形化が望まれるが、薄形化を図るに際して色ムラ，照度ムラがあってはならない。【解決手段】奥行きの狭い空間内で三原色を混合し、且つ点光源から照度ムラのない平面光源にするため、拡散反射率に傾斜を持たせた特殊な拡散反射フィルムを用い効果的な配光拡散を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、前記発光ダイオードの前面に配置された拡散板とを備え、前記拡散板は、拡散反射率が場所によって変化する拡散反射率の傾斜パターンを有することを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記拡散板の前記傾斜パターンは、前記発光ダイオードの前面直近から遠ざかるに従って拡散反射率が低くなるような連続的な傾斜を有す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】
前記拡散板の前記傾斜パターンは、前記発光ダイオードの前面直近から遠ざかるに従って段階的に拡散反射率が低くな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４】
前記拡散板は、高分子材料の透明素材からなり、表面に微細な凹凸を形成し、場所によって前記凹凸の密度を変化させることにより、前記傾斜パターンを形成したことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記拡散板は、高分子材料の透明素材からなり、表面に光拡散材インクを所定の濃度パターンで印刷することにより、前記傾斜パターンを形成したことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記拡散板は、インクジェット印刷又はシルクスクリーン印刷により前記光拡散材インクを印刷したことを特徴とする請求項５記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記拡散板は、内部に光線を散乱させる多数のマイクロバブルを形成し、このマイクロバブルの密度を場所によって変化させることで前記傾斜パターンを形成したことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項８】
前記発光ダイオードの外周に配置し前記拡散板からの反射光を反射させるための反射面を有したハウジングを備えたことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項９】
前記ハウジングに形成された前記反射面を、拡散反射面としたことを特徴とする請求項８記載の照明ユニット。
【請求項１０】
前記ハウジングに形成された前記反射面を、鏡面反射面としたことを特徴とする請求項８記載の照明ユニット。
【請求項１１】
前記拡散板の表面に、反射防止膜を施工したことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項１２】
前記拡散板の表面に、正の光学パワーまたは負の光学パワーの微細ピッチのフレネルレンズまたはマイクロプリズムを形成し、前記フレネルレンズまたはマイクロプリズムの密度を場所によって変化させたことを特徴とする請求項１記載の照明ユニット。
【請求項１３】
前記発光ダイオードの発光色と、前記ハウジングに形成された反射面の色がほぼ同色であることを特徴とする請求項８記載の照明ユニット。
【請求項１４】
請求項１に記載の照明ユニットを多数個整列配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
前記多数個整列配置した照明ユニットの前面に、所定の空間を挟んで第２の拡散板を設置したことを特徴とする請求項１４記載の照明装置。
【請求項１６】
前記第２の拡散板は、光線出射側の表面からごく薄い層厚に拡散機能を持たせたことを特徴とする請求項１５記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)を用いた照明ユニット及びそれを用いた照明装置に関する。特に、テレビジョンやパーソナルコンピュータ等の情報表示に用いられる液晶パネルのバックライト等の平面発光照明装置及びそれに用いられる照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビの主流は薄形大画面テレビに移行している。薄形大画面テレビに用いられる表示パネルとして大きく２つの方式が存在する。一つは液晶パネルで、もう一つはプラズマディスプレイパネルである。このうち液晶パネルは、自ら発光する機能を持たないのでバックライト照明装置を必要とする。液晶テレビは大画面が主流となっており、それ用のバックライト照明装置としては、液晶パネル寸法に適合した大面積の発光面を有し、全面に亘って照度が均一でかつ高輝度なものが要求される。
【０００３】
以下、液晶テレビに用いられている従来のバックライト照明装置について説明する。
【０００４】
液晶パネルのバックライト照明方式は、大別して２方式に分類される。その一つは、特許文献１に開示されているようなサイドライト方式で、発光光源（ＬＥＤ，冷陰極線管など）をパネルの上下左右いずれかの側面に配置し（液晶パネルの寸法が小さい場合は、角部に配置することもある）、アクリル樹脂等の透明度の高い素材で造られた導光板を介して上記発光光源からの光線を、液晶パネル裏面全面に極力均一に配光する方式である。もう一つの方式は、特許文献２に開示されているようなリアライト方式で、液晶パネルの直後（直下）に、発光光源（単数または複数個）を配し、プリズム板，拡散板等を用いて極力照度の均一化を図り、液晶パネルの後方から照明する方式である。
【０００５】
液晶パネルの寸法が１５〜１６インチ以下の比較的小型の場合は、上記のサイドライト方式で十分な照度が得られるが、現在主流となっている３０インチを超える大画面液晶テレビにサイドライト方式を用いると、大画面テレビとして満足できる画面照度を得るのは困難である。それに比較してリアライト方式では、液晶パネルの後ろに複数個の陰極線管あるいはＬＥＤ光源アレイを多数個配置できるので、高照度の液晶画面を得ることができる。
【０００６】
以下、従来のリアライト方式の発光光源について説明する。
【０００７】
現在リアライト方式の発光光源としては、冷陰極線管が多く用いられているが、最近ではＬＥＤの高輝度化が進展したことによって、それぞれ赤，緑，青の単色を発光する３種のＬＥＤを使用したＬＥＤ光源が使用されるようになって来た。ＬＥＤを用いる利点として、長寿命、省電力で、かつ小形薄形化が容易であり、また落下・振動などに対する耐衝撃性に優れていることである。さらに赤，緑，青で単色発光するＬＥＤは、各単色光の色純度が高いので色再現範囲を広くできる等が挙げられる。
【０００８】
カラー液晶ディスプレイのバックライト照明装置の光源としてＬＥＤを用いる場合、それぞれ赤，緑，青の三原色光を十分に混色して白色光にするのと併せて、画面全域に亘って照度を平均化しなければならないが、ＬＥＤから発する三原色の発光色が拡散し、適度に混ざり合い、また照度を均一化させるには、ＬＥＤ発光源から適切な距離を置かなければならない。図９は、ＬＥＤ発光源から拡散板までの距離の違いで、拡散板面上で照度がどの様に異なるかを示したものである。
【０００９】
図９（ａ）に示すように、ＬＥＤは、それぞれ赤，緑，青に発光するＬＥＤチップ５１ａ，５１ｂ,５１ｃが一組として、回路基板５０に実装され、それらは透明樹脂５２（硬質シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）で保護被覆されている。図１０に、ＬＥＤ５１が回路基板５０の面上にボンディングされ、透明樹脂５２で保護被覆された状態を示している。
【００１０】
図１１は、上記図１０の如く構成されたＬＥＤ５１の光分散特性を示したものである。この図に示すように、ＬＥＤ５１から放射される光線の大部分は正面方向に集中的に放射される特性を持っている。この様な光分散特性のＬＥＤ５１の前面近くに、均一濃度の拡散板を設置すると、その拡散板には、図１２に示すように、周辺部に比較して中央部は明るく輝くいわゆる「目玉現象」が出現する。この場合、拡散板は二次発光面となる。また発光色の異なる複数のＬＥＤを搭載している場合は、光の混色が十分になされず、色ムラが発生する。
【００１１】
図９（ａ）に示すＬＥＤチップ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは接近して実装されているので、発光源から少し離れると赤，緑，青の３色は混じり合い白色光となるが、照度は発光源からかなり離れないと均一にならない。
【００１２】
今ＬＥＤから比較的近いＳ１の位置に拡散板を置き、そこを二次発光面としてＬＥＤからの光線を受光した場合の相対照度分布を図９（ｂ）に示す。この位置では、各発光源からの光線が十分に拡散していないので、照度分布に大きなムラがある。発光源から離れたＳ２の位置に拡散板を置くと、図９（ｃ）に示すように、相対照度分布は均一化された状態となる。このように、ＬＥＤと拡散板の距離を離せば目玉現象と色ムラは緩和されるが、それでは奥行きが大きくなり薄形化が図れない。
【００１３】
このように、発光源と二次発光面となる拡散板の距離を離して均一な白色照明光原を構成する方式では、液晶ディスプレイ全体の奥行きが大きくなり、冷陰極線管で構成するバックライト装置と変り映えのしないものとなる。この様な構造では、素子の極めて小さなＬＥＤの特徴を十分活かせていない。
【００１４】
ＬＥＤチップと拡散板の距離が近くても、目玉現象および色ムラを解消するには、両者の空間距離間で十分な反射と拡散を行う必要がある。
【００１５】
ＬＥＤの特徴を活かした薄形軽量の照明装置の一案として、赤，緑，青に発光する３種のＬＥＤを収用した照明ユニットと、それを多数個用いて構成した薄形で大面積の照明装置の構成例が、特許文献２に開示されている。
【００１６】
上記開示例の照明ユニットを図１３に示す。この照明ユニットは同心円状の複数の段差を持ったフレネル凹面鏡６１を有しており、このフレネル凹面鏡６１の凹面側空間は、透明度の高い透明樹脂６２が充填され、所定形状に形成されている。その透明樹脂６２の表面（空気との界面）は、中心部を除き平滑面に仕上げられている。そして上記フレネル凹面鏡６１の中心底部に、回路基板６３に実装された、赤，緑，青に発光する３個のＬＥＤチップ６４が、上記透明樹脂６２に埋設されるように配置されている。
【００１７】
上記の如く形成されたＬＥＤ照明ユニットにおいて、ＬＥＤチップ６４から放射される光線の内、光軸と平行に近い光は正面方向に出射するが（Ｒ６１）、出射角度が大きくなるに従い透明樹脂６２の表面での反射が増加し、全反射角を越える光線は全て凹面鏡６１側に反射される。反射された光線は、凹面鏡６１と透明樹脂６２の表面との間で多重反射を繰り返し、外周方向に拡散して行きながら、外部に出射される（Ｒ６２〜６４）。多重反射を繰り返す過程で、３色の光線が混色されてほぼ白色光となり、照明ユニットの光線出射領域全体に亘って色ムラと照度ムラの少ない照明ユニットが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９７１２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１４８０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
今やテレビは、薄形大画面テレビが主流であり、その中でも大画面液晶テレビは大きな占有率を持っている。今後液晶テレビ等のバックライト装置は、省電力，高輝度，高演色性，長寿命，低コスト，軽量化，耐衝撃性，高速応答性，など様々な要求に対応していかなければならない。光源として発光ダイオードは、上記要求に応えるには最適なデバイスである。その発光ダイオードを用いた、薄形・軽量・低コストで演色性の良い大面積薄形バックライト装置は、今後大きな市場拡大が望めきわめて有望かつ有用である。
【００１９】
しかし上記開示例では、まず複雑な段差形状を有したフレネル反射部材の凹面鏡６１が使用されており、これの製作にはかなりの工数とコストがかかると推察される。またフレネル反射部材の凹面側全域は、透明樹脂６２がアウトサート成形などの手法で密着成形されており、この加工にもかなりのコストが掛かると推測される。
【００２０】
さて上記フレネル反射面を造形する方法として、上記透明樹脂６２の一面側にフレネル反射面形状を一体成形にて造形し、その面に真空蒸着あるいはスパッタ成膜などの工法で、アルミニウムや銀など反射率の高い金属薄膜を成膜してフレネル反射面を形成する方法も有望である。この方法であれば前述したように別途反射部材を用いるよりは低いコストで製作が可能であるが、真空蒸着で反射膜を形成する工法も、蒸着前の基材の洗浄、密着強度を増すための前処理などを考慮すると決して低コストとは言い難い。
【００２１】
少ない奥行きで、ほぼ点光源といえるＬＥＤチップから放射される光線をより広い範囲に均一に拡散させ面光源とするには、拡散反射と拡散率を巧みに組み合わせて制御する必要がある。
【００２２】
本発明は上記したような課題を解消するために成されたものであり、照度ムラ、色ムラが少なく、かつ組み立てが容易で低コストの照明ユニット及び照明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】
【００２３】
上記課題を解決するために本発明の照明ユニットは、発光ダイオードと、前記発光ダイオードの前面に配置された拡散板とを備え、前記拡散板は、拡散反射率が場所によって変化する拡散反射率の傾斜パターンを有することを特徴とするものである。
【００２４】
また、前記拡散板の前記傾斜パターンは、前記発光ダイオードの前面直近から遠ざかるに従って拡散反射率が低くなるような連続的な傾斜を有するものである。
【００２５】
また、前記拡散板の前記傾斜パターンは、前記発光ダイオードの前面直近から遠ざかるに従って段階的に拡散反射率が低くなるものである。
【００２６】
また、前記拡散板は、高分子材料の透明素材からなり、表面に微細な凹凸を形成し、場所によって前記凹凸の密度を変化させることにより、前記傾斜パターンを形成したものである。
【００２７】
また、前記拡散板は、高分子材料の透明素材からなり、表面に光拡散材インクを所定の濃度パターンで印刷することにより、前記傾斜パターンを形成したものである。
【００２８】
また、前記拡散板は、インクジェット印刷又はシルクスクリーン印刷により前記光拡散材インクを印刷したものである。
【００２９】
また、前記拡散板は、内部に光線を散乱させる多数のマイクロバブルを形成し、このマイクロバブルの密度を場所によって変化させることで前記傾斜パターンを形成したものである。
【００３０】
また、前記発光ダイオードの外周に配置し前記拡散板からの反射光を反射させるための反射面を有したハウジングを備えたものである。
【００３１】
また、前記ハウジングに形成された前記反射面を、拡散反射面としたものである。
【００３２】
また、前記ハウジングに形成された前記反射面を、鏡面反射面としたものである。
【００３３】
また、前記拡散板の表面に、反射防止膜を施工したものである。
【００３４】
また、前記拡散板の表面に、正の光学パワーまたは負の光学パワーの微細ピッチのフレネルレンズまたはマイクロプリズムを形成し、前記フレネルレンズまたはマイクロプリズムの密度を場所によって変化させたものである。
【００３５】
また、前記発光ダイオードの発光色と、前記ハウジングに形成された反射面の色がほぼ同色としたものである。
【００３６】
また、本発明の照明装置は、照明ユニットを多数個整列配置したことを特徴とするものである。
【００３７】
また、前記多数個整列配置した照明ユニットの前面に、所定の空間を挟んで第２の拡散板を設置したものである。
【００３８】
また、前記第２の拡散板は、光線出射側の表面からごく薄い層厚に拡散機能を持たせたものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の照明ユニットによれば、発光ダイオードの前面に、場所によって拡散反射率が変化する拡散反射率の傾斜パターンを有する拡散板を備えたことにより、均一な照度分布を有する照明ユニットが、簡素な構成部材で、低コストで実現できる。
【００４０】
また、本発明の照明装置によれば、前記多数個整列配置した照明ユニットの前面に第２の拡散板を設置したことにより、均一な照度分布を有する大面積の照明装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における照明ユニット１の分解斜視図である。図１において、１０は拡散反射率の高い乳白色のプラスチック成形品で造られたハウジングである。そのハウジング１０の中央部にはＬＥＤチップが入り込むための円形穴１１があり、外周に向かって凹面湾曲をした拡散反射面１２が形成されている。拡散反射面１２は概放物面を成している。ハウジング１０の四囲には外周壁１３が形成され、その上部端面１４に、フィルム状又はシート状の拡散板である特殊拡散反射フィルム２０が張架接着される。ハウジング１０と特殊拡散反射フィルム２０の接着には、超音波溶着工法を用いるのが好ましい。
【００４３】
３１ａ，３１ｂ，３１ｃはそれぞれ赤，緑，青の色光を放出するＬＥＤチップであり、回路基板３０の表面に、図２に示すように実装されている。そして３個のＬＥＤチップ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、透明樹脂３２（硬質シリコーン樹脂，耐熱エポキシ樹脂などの耐熱樹脂）で保護被覆されている。
【００４４】
ＬＥＤチップは体積あたりの電流密度が高いため多大な発熱があり、放熱の良好な実装構造が不可欠である。ＬＥＤの定格仕様内で、より高輝度駆動するには、効率的な放熱は必須であり、そのため回路基板３０にはアルミニウム基材のものが用いられている。さらに放熱効率を高めるには、銅基材の回路基板を用いるのが好ましい。
【００４５】
特殊拡散反射フィルム２０には、従来からある均一な拡散度の、例えばプラスチックの乳白シートあるいはフィルムなどを用いるのではなく、拡散反射率が所定のパターンで変化している特殊拡散フィルムを拡散部材として用いる。
【００４６】
図３に特殊拡散反射フィルム２０の一例を示している。この例では同心円状に拡散反射率が徐々に変化する傾斜パターンを形成している。ＬＥＤの前面直近の中心部の黒色が濃い部分ほど、拡散反射率が大きいことを表している。従って濃黒の領域では、入射光線の殆どは拡散反射される。そしてＬＥＤの前面直近から遠ざかって、色が薄くなるに従って、透過光が増加し、拡散反射率が減少することを表している。
【００４７】
上記特殊拡散反射フィルム２０に形成される拡散パターンとその拡散傾斜度を最適化することによって、赤，緑，青のＬＥＤチップから放射される３色の光線を色ムラのない白色光に混合すると同時に照度の均一化も図れ、目的とする大きさの照明ユニットを実現することが可能である。
【００４８】
この領域による拡散反射率の違いを模式的に説明する。図４は拡散反射率の高い領域（濃黒の部分）での拡散反射状況を示したもので、光線Ｒが入射すると、殆どの光線はそこで拡散反射されると共に幾分かはフィルムを透過して反対側に放射される。この領域は完全拡散反射に近い面であり、図示したようにほぼコサイン分布に近似した拡散反射を呈する。
【００４９】
図５は、拡散反射率と透過率が半々程度に成されている領域での拡散反射状況を示したもので、この領域に入射した光線Ｒは、その半分程度の光量が下面側に拡散反射され、他の光量はフィルムを透過して上面側に放射される。透過光線は、図５に示すように、光線の進行方向に伸びた茄子形の拡散形状を呈する。
【００５０】
以上説明したように、特殊拡散反射フィルム２０には高拡散反射率から低拡散反射率まで連続的に拡散反射率が変化するように所定の傾斜パターンで加工がなされている。
【００５１】
次に、ＬＥＤチップ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ（これらをまとめてＬＥＤ３１と呼ぶ）から放射された光線が照明ユニット１の中でどの様に拡散して行くのか、３つの例を挙げて説明する。
【００５２】
図６は、照明ユニット１の対角断面図を示している（説明の便宜上ＬＥＤ３１は１個だけで図示している）。図面中の概円形状と茄子状の図形は、その位置での光線拡散特性を表したものであり、図示している光線の拡散特性を示す図形の大きさは、光線強度に比例したものではなく、定性的な状態を表現したものである。
【００５３】
まず、図６（ａ）に示すように、照明ユニット１の中心に搭載されているＬＥＤ３１から放射される光線群の内、光線Ｒ１は、特殊拡散反射フィルム２０の中心近傍位置Ｐ１に進入すると、その位置で拡散反射（第１次拡散反射）され全方向に拡散する。光線Ｒ１の一部は、特殊拡散反射フィルム２０を透過し、外部に発散気味に放射される。既述したように中心付近では拡散反射が大勢を占め、光量の多くは照明ユニット１の内部空間４０に拡散する。その無数に存在する１次拡散光の一つとして、光線Ｒ２を追跡すると、光線Ｒ２はハウジング１０の拡散反射面１２に至り、そこでも拡散反射（第２次拡散反射）が起こる。さらに２次拡散反射光の一つ、光線Ｒ３は、特殊拡散反射フィルム２０の一点Ｐ２に至り、その位置で第３次拡散反射が起こる。光線Ｒ３の一部は、特殊拡散反射フィルム２０を透過し外部に発散放射される。既述したように位置Ｐ１とＰ２とでは拡散反射率が異なり、特殊拡散反射フィルム２０を透過して、外側に放射される光量の割合は、位置Ｐ２の方が多くなっている。
【００５４】
次に図６（ｂ）を用いて、光線が特殊拡散反射フィルム２０の中程辺りに入射した場合の状況を説明する。ＬＥＤ３１から放射される光線群の内、光線Ｒ４は、特殊拡散反射フィルム２０の位置Ｐ３に進行すると、その位置で拡散反射（第１次拡散反射）され全方向に拡散する。光線Ｒ４の一部は、特殊拡散反射フィルム２０を透過し、外部に発散放射される。その無数に存在する１次拡散光の一つとして、光線Ｒ５を追跡すると、光線Ｒ５はハウジング１０の拡散反射面１２に至り、そこでも拡散反射（第２次拡散反射）が起こる。さらに２次拡散反射光の一つ、光線Ｒ６は、特殊拡散反射フィルム２０の一点Ｐ４に至り、その位置で第３次拡散反射が起こる。光線Ｒ６の一部は、特殊拡散反射フィルム２０を透過し外部に発散放射される。位置Ｐ３では、入射光量に占める特殊拡散反射フィルム２０を透過して、外側に放射される光量は、約半分程度である。
【００５５】
次に図６（ｃ）を用いて、光線が特殊拡散反射フィルム２０の外周付近に入射した場合の状況を説明する。ＬＥＤ３１から放射される光線群の内、光線Ｒ７は、特殊拡散反射フィルム２０の外周寄りの位置Ｐ５に進入すると、その位置では特殊拡散反射フィルム２０の特性は殆ど透明に近く、位置Ｐ５で拡散反射は殆ど起こらず、反射光線Ｒ８と透過光線Ｒ９とに分かれる。特殊拡散反射フィルム２０の屈折率は約１．５程度であり、位置Ｐ５辺りの入射角では光線反射率は３０％前後となる。したがって光線Ｒ７のうち約７０％は透過光線Ｒ９として直進して外部に進出し、約３０％が反射光線Ｒ８として拡散反射面１２に至り、そこで拡散反射が起こり四囲周辺に放射される。
【００５６】
以上説明したように、ＬＥＤから放射された光線は、特殊拡散フィルム２０と拡散反射面１２との間で無数に反射と拡散が行われ、各色光が混ぜ合わされ白色光化されると同時に光密度の平均化が成される。
【００５７】
このように、発光源（ＬＥＤチップ）の直前近傍は拡散反射率が高くて（透過率が低い）、遠のくに従って拡散反射率が低くなるような特殊拡散反射フィルム２０を用いることで、発光源近傍の強い光線が拡散反射によって外周部に分散配光され照度が均一化される。そして、この拡散反射率およびその変化傾斜を最適に設定することで、発光ダイオードを用いた照度ムラ，色ムラがない高効率な照明ユニットが実現できる。
【００５８】
本実施の形態では、図３に示すように、透明プラスチックフィルムに拡散反射率が場所によって徐々に変化する傾斜パターンを形成し、その特殊拡散反射フィルムと凹湾曲した拡散反射体を用いて、薄い奥行きでも広い範囲に亘って照度および色ムラの極めて少ない照明ユニットを実現するものである。
【００５９】
照明ユニット１の光線出射効率をさらに上げるために、特殊拡散反射フィルム２０の表面に反射防止膜を施工することが有効である。フィルムの屈折率は約１．５前後なのでフィルム片面での反射率は約４％となる。従って反射防止膜を施工することで、４％弱の光線出射効率の向上が図れる。
【００６０】
上記の特殊拡散反射フィルム２０のパターンを加工形成する方法として、例えば、高分子の透明材料からなる透明プラスチックフィルムに、光拡散材インクをシルク印刷あるいはインクジェット印刷などで濃度変化を持たせて印刷することで形成できる。あるいはフィルムの表面に微細な凹凸を密度を変えて形成するなどの方法で、きわめて簡単に低コストで作成できる。また傾斜拡散パターンの形状変更は、インクジェット印刷工法を用いればきわめて短時間で簡単に行える。よって仕様変更等にもすばやく対応可能であり、製品の系列展開も容易に行える。
【００６１】
しかしさらに低損失で拡散反射特性が良好で、しかも拡散反射特性が連続的に変化する特性を付与することが容易にでき、簡素な工程で製作できる工法として、特開２００６−１２４４９９号公報に開示されている組成物材料および加工法を用いることは極めて有用である。
【００６２】
上記開示例には、放射線エネルギー（紫外線）を照射することによって、材料内にφ１〜１０μｍの微細な気泡（マイクロバブル）を無数に発生させることができ、しかも照射する放射線のエネルギー量を制御することで、材料内に発生する微細気泡の密度を加減できることが実施例に示されている。照射エネルギー量は、光線強度，照射時間のいずれを制御しても可能である。またこの組成物はフィルム状またはシート状に加工することも容易に行える。
【００６３】
さて公知のことであるが、透明体（透明プラスチックなど）の中に微細な気泡が存在すると、その気泡で光線が散乱され、気泡の数が増えるに従って光線の透過率が落ちてくる。気泡の数が膨大になると全ての光線は散乱されてその物体は不透明となり、その物体自体は全光線が拡散反射されるため白色物体として視認される（照射光線が白色光の場合）。なお気泡の大きさが光線波長の数倍〜数分の１の場合、極めて純白性の高い拡散反射が得られる。
【００６４】
上記開示例にある組成物をフィルム状に加工した材料を用い、図７に示すような、光線透過率が傾斜階調パターンになっているフォトマスクを使用して、当該組成物フィルムを露光すれば、図３に示すような拡散反射率傾斜パターンを持ったフィルムが容易に形成できる。
【００６５】
また、特殊拡散反射フィルム２０のパターンを加工形成する他の方法として、特殊拡散反射フィルム２０の表面に、正の光学パワーまたは負の光学パワーの微細ピッチのフレネルレンズまたはマイクロプリズムを形成し、その密度に傾斜を持たせるようにしても良い。
【００６６】
なお、本実施の形態では、拡散反射率の変化パターンは、同心円状の傾斜パターンとなっているが、この形状に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤの前面直近から遠ざかるに従って、所定の間隔で段階的に拡散反射率が低くなるようなパターンでも良い。様々な形状、濃度、階調傾斜，段差を持ったパターンは、コンピュータで簡単に生成でき、露光用フォトマスクを造ることも容易である。
【００６７】
また、ハウジング１０の拡散反射面１２は、光線を拡散反射することで説明しているが、この面にアルミニウムや銀など反射率の高い金属薄膜を、真空蒸着あるいはスパッタリング工法等で形成し、鏡面反射面とすることも可能である。鏡面反射面とすることで拡散反射面の時と比較して拡散度が低くなるため、光線出射特性の正面方向への指向性が強くなる。拡散反射面を使うか、鏡面反射面を使うかは、被照明体システムの要求仕様に相応しい方を選択すればよい。
【００６８】
また、ハウジング１０の拡散反射面１２の色は、ＬＥＤ３１の発光色とほぼ同色であることが望ましい。
【００６９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる照明装置を図８に示す。図８（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は側面図である。実施の形態２では、照明ユニット１を、図８（ａ）に示すように所定数整列配置し、アレイ化することで、所望サイズの薄形大面積平面照明装置を容易に構築できる。格子状に配置すると、各照明ユニット１の相互間隔空域が少し暗くなって、格子状の暗パターンが現れるのではないかと懸念されるが、図８（ｂ）に示すように、図６（ｃ）で説明した斜めに直進出射する光線Ｒ９が相当量在るので（この斜めに直進出射する光線Ｒ９は隣り合う双方の照明ユニット１から到来する）、適度な間隔をおいて配置すれば、隣接空間が暗くなることはない。
【００７０】
ところで、照明ユニット１をアレイ化して大面積照明装置を構築する場合は、より照度を均一化するために、図８（ｂ）に示すように、アレイ化した照明ユニット１の前面に、所定の空間を隔てて、拡散板２を配置するのが望ましい。拡散板２を配置することにより、斜め出射光線Ｒ９が、照明ユニット１の相互隣接空間域で分散出射されるため、この空域の照度低下が解消される。
【００７１】
拡散板２は、その厚み全体に亘って拡散作用があるものでも良いが、板厚内での光損失を低減するために、光線出射側の表層面にごく薄い層厚で拡散機能を持たせた拡散板を用いるのが好ましい。また拡散板の片面あるいは両面に、入射光あるいは出射光の光線方向を整形するために、マイクロレンチキュラーレンズやマイクロプリズムを形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、ＬＥＤ照明ユニットを多数個並べて、薄形大面積平面発光の照明装置を構成し、大画面液晶テレビジョンのバックライト光源として用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる照明ユニットの分解斜視図
【図２】同照明ユニットのＬＥＤの実装状態を示した図
【図３】同照明ユニットの特殊拡散反射フィルムに形成された傾斜拡散反射パターンを示した図
【図４】同照明ユニットの特殊拡散反射フィルムの拡散反射率が高い部分における拡散反射の状況を示した図
【図５】同照明ユニットの特殊拡散反射フィルムの拡散反射率と透過率が同程度の部分における拡散反射の状況を示した図
【図６】同照明ユニットのＬＥＤから放射された光線の光路と拡散反射状況を説明した図
【図７】同照明ユニットの特殊拡散反射フィルムの露光用マスクの濃淡パターンを示した図
【図８】本発明の実施の形態２にかかる照明装置の構成図
【図９】従来技術の発光源から拡散板までの距離による照度ムラの違いを説明した図
【図１０】同発光源における回路基板上に実装されたＬＥＤ部分の断面図
【図１１】同発光源における回路基板上に実装されたＬＥＤの光線分散特性図
【図１２】同発光源における「目玉現象」を示した図
【図１３】従来技術の照明ユニットの構成図
【符号の説明】
【００７４】
１  照明ユニット
２  拡散板
１０  ハウジング
１１  円形穴
１２  拡散反射面
１３  外周壁
１４  上部端面
２０  特殊拡散反射フィルム
３０  回路基板
３１  ＬＥＤ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  ＬＥＤチップ
３２  透明樹脂
４０  内部空間
５１  ＬＥＤ
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  ＬＥＤチップ
５２  透明樹脂
６１  フレネル凹面鏡
６２  透明樹脂
６３  回路基板
６４  ＬＥＤチップ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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１３】
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【図３】
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【図７】
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【図１２】
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