(57)【要約】【課題】光の取り出し効率を向上すると同時に輝度空間分布を均一にするすることの出来る照明ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の照明ユニットは、導光体の入射面（光源からの光が入射する第１側端面）を除く側端面に光反射部材を設けることにより、側端面から抜け出る光を抑え、射出効率を高めることができる。また、光反射部材の端部を第１側端面より離れた位置に配置することにより、第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことが出来、輝度空間分布を均一にすることが出来る。【選択図】図１
2013109906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、導光体と、光反射部材と、を備えた照明ユニットであって、
前記導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有する導光体であり、
前記光源は、前記４つの側端面のうちの１つである第１側端面に臨んで、延在方向に複数並べて配置され、
前記光反射部材は、前記第１側端面に対向する第２側端面、及び、前記第１側端面と前記第２側端面とを接続する第３側端面・第４側端面に臨んで配置され、
前記第１主面には、前記導光体内を導光する光を前記第２主面側へと偏向する光偏向要素が形成され、
前記第３側端面および前記第４側端面に臨んで配置された前記光反射部材の第１側端面側の端部は、前記第１主面の延在方向にあって前記第１側端面より離れた位置にあること
ことを特徴とする照明ユニット。
【請求項２】
前記第１側端面、から、前記第３側端面および前記第４側端面に臨んで配置された前記光反射部材の第１側端面側の端部、までの距離Ａは、下記式を満たす距離Ａであること
を特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
０．０３×（Ｍ−Ｌ）＜｛Ｆ（Ａ）−Ｌ／２｝＜０．１０×（Ｍ−Ｌ）
ｘ：第１主面の延在方向における第１側端面からの距離、
Ｆ（ｘ）：前記光源の一つのみを点灯したときの第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離ｘにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｆ（Ａ）：前記光源の一つのみを点灯したときの第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離Ａにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｍ：前記光源の配列長、
Ｌ：前記光源の配列方向に対する長さ。
【請求項３】
前記導光体と前記光反射部材は接していること
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項４】
前記光偏向要素は、凹ドット形状であること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項５】
前記光偏向要素の前記光源の配列方向におけるアスペクト比は、０．０５以上０．３以下の範囲内にあること
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項６】
前記第２主面には、第１側端面の延在方向と略直交する方向に延在した第２主面レンズが形成されていること
を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の照明ユニット。
【請求項７】
前記第２主面レンズの配列方向断面のレンズ幅に対するレンズ高さの比であるアスペクト比は、０．１以上０．６以下の範囲内にあること
を特徴とする請求項６に記載の照明ユニット。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の照明ユニットを用いた表示装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載の照明ユニットに用いる導光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体を用いた照明ユニット、該照明ユニットに専ら用いる導光体、該照明ユニットを組み込んだ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置において、バックライト方式が提案されている。バックライト方式は、図柄を変更するパネル（液晶パネルなど）の背面側（観察面側とは反対側）に光源を配置し、パネル背面からの光でパネルに応じた図柄を表示する方式、である。
【０００３】
近年、バックライト方式に採用されている照明ユニットとして、「エッジライト方式」が提案されている。「エッジライト方式」は、導光体の側端面に光源を配置し、側端面から入射した光源からの光を、光出射面から面方向に拡散して出射する方式である。
【０００４】
「エッジライト方式」は、面方向に均一な光の出射を行うことが求められる。輝度空間分布が均一でない場合、観察面側からみた表示画面に輝度ムラが発生するためである。一般に、光源からの位置が離れるほど光量が低下することから、特に大型画面（２０ｉｎｃｈ以上）の表示装置において、輝度空間分布の均一性は顕著に問題となる。
【０００５】
また、「エッジライト方式」に用いる光路制御を行う導光板では、光源から入射した光は光源からの光を光出射面側へ効率良く取り出すことができるように、光出射面以外の方向に向かう光の光量を抑制することが求められている。このため、導光板の側端面に光反射部材を設けることが提案されている。
【０００６】
例えば、光源からの光が入射する光入射面と対向する側端面である終端面に光反射部材として反射型回折格子を配置し、終端面へ向かう光を導光板内に反射させ、光射出効率を向上させることが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９４３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光射出効率をより向上させるためには、光反射部材が覆う側端面の面積を増加させることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、光入射面を除く側端面全てに光反射部材を設けた場合、側端面に照射された光は光反射部材により反射されてしまうため、光反射部材を配置した側端面近傍の輝度が過度に高まってしまい、輝度空間分布を均一にすることが困難となる恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、光の取り出し効率を向上すると同時に輝度空間分布を均一にすることの出来る照明ユニット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】
本発明の一実施形態は、光源と、導光体と、光反射部材と、を備えた照明ユニットであって、前記導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面を有する導光体であり、前記光源は、前記４つの側端面のうちの１つである第１側端面に臨んで、延在方向に複数並べて配置され、前記光反射部材は、前記第１側端面に対向する第２側端面、及び、前記第１側端面と前記第２側端面とを接続する第３側端面・第４側端面に臨んで配置され、前記第１主面には、前記導光体内を導光する光を前記第２主面側へと偏向する光偏向要素が形成され、前記第３側端面および前記第４側端面に臨んで配置された前記光反射部材の第１側端面側の端部は、前記第１主面の延在方向にあって前記第１側端面より離れた位置にあることを特徴とする照明ユニットである。
【００１２】
前記第１側端面、から、前記第３側端面および前記第４側端面に臨んで配置された前記光反射部材の第１側端面側の端部、までの距離Ａは、下記式を満たす距離Ａであることが好ましい。
０．０３×（Ｍ−Ｌ）＜｛Ｆ（Ａ）−Ｌ／２｝＜０．１０×（Ｍ−Ｌ）
ｘ：第１主面の延在方向における第１側端面からの距離、
Ｆ（ｘ）：前記光源の一つのみを点灯したときの第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離ｘにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｆ（Ａ）：前記光源の一つのみを点灯したときの第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離Ａにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｍ：前記光源の配列長、
Ｌ：前記光源の配列方向に対する長さ。
【００１３】
また、前記導光体と前記光反射部材は接していてもよい。
【００１４】
また、前記光偏向要素は、凹ドット形状であってもよい。
【００１５】
また、前記光偏向要素の前記光源の配列方向におけるアスペクト比は、０．０５以上０．３以下の範囲内にあることが好ましい。
【００１６】
また、前記第２主面には、第１側端面の延在方向と略直交する方向に延在した第２主面レンズが形成されていてもよい。
【００１７】
また、前記第２主面レンズの配列方向断面のレンズ幅に対するレンズ高さの比であるアスペクト比は、０．１以上０．６以下の範囲内にあることが好ましい。
【００１８】
本発明の一実施形態は、上述に記載の照明ユニットを用いた表示装置である。
【００１９】
本発明の一実施形態は、上述に記載の照明ユニットに用いる導光体である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の照明ユニットは、導光体の入射面（光源からの光が入射する第１側端面）を除く側端面に光反射部材を設けることにより、側端面から抜け出る光を抑え、光射出効率を高めることができる。また、第３側端面および第４側端面において光反射部材の端部を第１側端面より離れた位置に配置することにより、第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことが出来、輝度空間分布を均一にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の照明ユニットの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の照明ユニットの光反射部材の作用の説明に用いる模式図である。
【図３】本発明の照明ユニットの光反射部材の作用の説明に用いる模式図である。
【図４】本発明の照明ユニットの光反射部材の作用の説明に用いる模式図である。
【図５】本発明の照明ユニットの光反射部材の作用の説明に用いる模式図である。
【図６】本発明の照明ユニットの光反射部材の配置位置における好ましい様態の説明に用いる模式図である。
【図７】本発明の照明ユニットの光反射部材の配置位置における好ましい様態の説明に用いる模式図である。
【図８】本発明の照明ユニットの光偏光要素の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の照明ユニットの光偏光要素における好ましい様態の説明に用いる模式図である。
【図１０】本発明の照明ユニットの第２主面レンズの一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の照明ユニットの第２主面レンズの一例のＹ方向断面図である。
【図１２】本発明の照明ユニットの第２主面レンズに対する光線の動きについて示したＹ方向断面図である。
【図１３】本発明の照明ユニットに用いる導光体の一例を示す模式図である。
【図１４】本発明の照明ユニットを用いた表示装置の一例を示す模式図である。
【図１５】実施例におけるｘに対する｛Ｆ（ｘ）−Ｌ｝の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の照明ユニットについて説明を行う。
【００２３】
図１に、本発明の照明ユニットの一例を示す。
導光板１０は、観察者方向Ｆを向いた第２主面１１と、第２主面１１と対向する第１主面１２と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つの側端面（第１側端面１３、第２側端面１４、第３側端面１５、第４側端面１６）から構成される。第１側端面１３側には、光源（図示せず）が並んで配置されている。さらに、第２側端面１４、第３側端面第２側端面側領域１５ｂおよび第４側端面第２側端面側領域１６ｂには、光反射部材１９を臨んで配置している。また、第３側端面第１側端面側領域１５ａおよび第４側端面第１側端面側領域１６ａに対応する部位には光反射部材は配置されない。光反射部材１９を、第２側端面１４、第３側端面第２側端面側領域１５ｂおよび第４側端面第２側端面側領域１６ｂに臨ませて配置することで、入射面となる第１側端面１３以外の側端面から抜け出る光を抑えることができ、ロスとなる光が減少することで、射出効率の高い照明ユニットを得ることができる。
【００２４】
導光体は、光を面方向に出射する出射面（第２主面）と、出射面と対向する光立ち上げ面（第１主面）と、前記第２主面と前記第１主面とを接続する４つの側端面（それぞれ、第１側端面、前記第１側端面に対向する第２側端面、前記第１側端面と前記第２側端面とを接続する第３側端面・第４側端面）と、を有する板状の形成体である。また、光源からの光は第１側端面（入射面）から導光体内に導光される。
【００２５】
導光体に用いる材料は、光源から発する光に対し、光透過性を有する材料であればよい。例えば、光源が可視光の場合、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリル系樹脂、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンポリマー、などを含む材料を用いてもよい。また、導光体は異種また同種の材料が積層された積層体であってもよい。なお、アクリル系樹脂、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）は可視光に対する光透過性が良好なことから、本発明の導光板に用いる主たる材料として好ましい。ここで、主たる材料とは導光板全体の重量における重量比が９０％以上である材料のことをいう。
【００２６】
また、導光体の第１側端面（入射面）には、光取り込み構造物が賦形されていてもよい。入射面に光取り込み構造物を形成することにより、光源からの光が入射する面積が増加し、光を導光体内に取り込む効率を向上することが出来る。光取り込み構造物としては、例えば、ランダムな構造物、凹凸状パターン、などが挙げられる。
【００２７】
導光体の形成方法は、選択した材料および寸法・仕様に応じて、適宜公知の形成方法を選択し用いてよい。例えば、形成方法として、押し出し成形法、射出成形法、熱プレス成形法、などを用いてもよい。
【００２８】
光源は、前記導光体の第１側端面（入射面）に臨んで、延在方向に複数並べて配置される。光源として、例えば、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、などの光源を用いてもよい。また、１方向に複数並べて配置することから、線状光源や点状光源を用いることが好ましい。線状光源としては、例えば、ＣＣＦＬ、ＨＣＦＬ、ＥＥＦＬ等の蛍光管が挙げられる。また、点状光源としては、白色ＬＥＤ、ＲＧＢ−ＬＥＤ等のＬＥＤが挙げられる。
【００２９】
また、光源を配置するにあたり、光源の深さ寸法は、導光板の深さ寸法の同程度以下であることが好ましい。光源の深さ寸法を導光板の深さ寸法の同程度以下にすることにより、エッジライト型の導光板として導光板の側端面に光源を配置したとき、光源からの光をロスすることなく導光板内に導光することが出来る。なお、ここで「同程度」とは、光源の深さ寸法と導光板の深さ寸法の差の絶対値が導光板の深さ寸法の１０％以下程度であることをいう。
【００３０】
光反射部材は、前記導光体の第２側端面、及び、第３側端面・第４側端面の一部に臨んで配置する。光反射部材を第２側端面、及び、第３側端面・第４側端面の第２側端面側に臨んで配置することにより、入射面となる第１側端面以外の側端面から抜け出る光を抑えることができ、ロスとなる光が減少することで、射出効率の高い照明ユニットを得ることができる。また、第３側端面・第４側端面に臨む光反射部材を第２側端面に近い領域に限定することで、第３側端面・第４側端面の第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことができ、空間輝度分布の均一性を向上させることが出来る。
また、一般に、光の閉じ込め性能が高い導光板では、第３側端面・第４側端面近傍において、第１側端面側が第２側端面側に対して輝度が高くなりやすく、輝度分布の均一性を保つことは難しい。本発明の照明ユニットによれば、第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことが出来ることから、本発明の照明ユニットは、特に、光の閉じ込め性能が高い導光板を好適に利用することが出来る。尚、光閉じ込め性能については後述する。
【００３１】
以下、図２〜図５を用いて、光反射部材の作用について、説明を行う。なお、図２〜図５において、濃淡色は、光の強度を示しており、色が濃いほど光強度が強く、薄いほど光強度が弱いことを示す。
【００３２】
図２に、側端面に光反射部材を配置しない照明ユニットについて、観察者面側Ｆから観測した際の光源９からの光の広がりを示す。図２では、第３側端面１５・第４側端面１６に照射する光は、第２側端面１４に近づくほど多くなる。側端面に照射した光の一部は導光体と外部との界面にて反射され再利用することができるが、一部は透過し再利用できないロス光となってしまう。また、光源９から照射された光はＸ方向へ向かうと共にＹ方向に広がりもって伝播する。
【００３３】
図３に、側端面に光反射部材を配置しない照明ユニットについて、観察者面側Ｆから観測した際の光源９からの光の強度分布を示す。複数の光源からの光の重なりが少ない第３側端面１５・第４側端面１６近傍においては、輝度が低下する。また、光の伝播距離が長くなるほど光量が低下することから、第２側端面１４に近づくほど、輝度が低下する。
【００３４】
図４に、第３側端面１５・第４側端面１６の全面に光反射部材１９を配置した照明ユニットについて、観察者面側Ｆから観測した際の光源９からの光の強度分布を示す。図４では、第３側端面１５・第４側端面１６近傍の第１側端面に近い領域における輝度が向上することが示されている。これは、光反射部材１９が配置されていると、第１側端面１３から入射した光のうちＹ方向に広がる光が光反射部材１９により、導光板内に偏向され、第２主面１１から射出されるため、と考えられる。また、図４では、第３側端面１５・第４速端面１６近傍の第２側端面に近い領域における輝度が低下することが示されている。これは、光反射部材１９が配置されていると、第１側端面１３に近い領域で輝度が向上している分、第２側端面１４に近い領域では光量が不足するため、と考えられる。
よって、第３側端面１５・第４側端面１６の全面に光反射部材１９を配置した場合、ロス光の低減はできるが、輝度分布がより不均一になってしまう。
【００３５】
図５に、本発明の照明ユニットについて、観察者面側Ｆから観測した際の光源９からの光の強度分布を示す。第３側端面第２側端面側領域および第４側端面第２側端面側領域に、光反射部材１９を臨んで配置することにより、第３側端面１５・第４側端面１６近傍の第２側端面１４に近い領域における輝度低下を防ぐことができる。これにより、ロス光の低減とともに、輝度分布の均一性も向上させることができる。
【００３６】
光反射部材は、光源から発せられた光を受けたとき反射できる部材であればよい。例えば、（１）アルミ箔、などの金属箔、（２）偏向するように光学設計された凹凸パターン、などの光学部材、（３）体質顔料やシリカなどの無機フィラー、タルク、酸化チタン、などを含む白色着色剤、（４）樹脂（ＰＥＴ、ＰＰ、など）にフィラーを混練し、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、などを光反射部材として用いてよい。特に、フィラーを混練した樹脂シートは、導光板の下部に配置するリフレクタにも利用できるため、本発明の照明ユニットをより簡便にすることができる。
【００３７】
また、光反射部材は、前記導光体の側端面と接していることが好ましい。導光体と光反射部材を密着させることにより、照明ユニット組み立て時の手間を少なくすることができる。また、光反射部材と導光体との隙間から光が漏れ出ることを抑制することが出来る。
【００３８】
また、光反射部材は、「前記第１側端面、から、前記第３側端面および前記第４側端面に臨んで配置された前記光反射部材の第１側端面側の端部、までの距離Ａは、下記式を満たす距離Ａである」ように配置することが好ましい。光反射部材を配置する領域を限定することにより、射出効率を向上させつつ、空間輝度分布の均一性を保つことができる。
０．０３×（Ｍ−Ｌ）＜｛Ｆ（Ａ）−Ｌ／２｝＜０．１０×（Ｍ−Ｌ）
ｘ：第１主面の延在方向における第１側端面からの距離、
Ｆ（ｘ）：第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離ｘにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｆ（Ａ）：第２主面の法線方向に対する面光強度分布にあって、距離Ａにおける配列方向断面プロファイルの半値半幅、
Ｍ：前記光源の配列長、
Ｌ：前記光源の配列方向に対する長さ。
【００３９】
以下、図６〜図７を用いながら、光反射部材の配置位置における好ましい様態について、説明を行う。
【００４０】
図６に、光源９の一つから射出され導光体１０を導光し第２主面１１から射出される光の、第２主面１１の法線方向に対する面光強度分布（上図）と、面光強度分布の距離ｘにおけるＹ方向断面プロファイル（下図）を示す。一つの光源９から射出された光は、第１側端面１３から入射し、導光板１０内を導光し、第２主面１１から射出される。導光の際には、基本的には光源９から第１側端面１３に向かう方向（Ｘ方向）に向かって光は進むが、それと略直交する光源９の配列方向（Ｙ方向）にも広がりを有する。そのため、光強度分布は、図７（下図）に示すように山なり形状となる。つまり、第２側端面に向かうほど、光はＹ方向に広がるため、半値半幅Ｆ（ｘ）はｘに対して単調に増加する。
【００４１】
図７に、第２主面１１の面光強度分布とＦ（ｘ）の関係を示す。図中のαは０〜１までの値の係数である。図より、｛Ｆ（ｘ）−Ｌ／２｝がα（Ｍ−Ｌ）と一致する位置ｘは、端から数えて１００αパーセント以内の光源９からの光が第３側端面１５・第４側端面１６に照射される位置、となる。ここで、照射範囲や図中の光広がりについては、半値幅まで広がっている、とする。
係数αが０．０３よりも小さい場合、第３側端面第２側端面側領域１５ｂ・第４側端面第２側端面側領域１６ｂは大きすぎ、第１側端面１３付近で局所的に輝度が向上し第２側端面１４付近で輝度が低下してしまう。また、係数αが０．１０より大きい場合、第３側端面第２側端面側領域１５ｂ・第４側端面第２側端面側領域１６ｂは小さすぎ、第３側端面１５・第４速端面１６から抜け出てしまう光が多くなり、第２主面１１から射出する光量（射出効率）が低下してしまう。
【００４２】
光偏向要素は、前記導光体内を導光する光を前記第２主面側へと偏向するために第１主面（光立ち上げ面）に、形成される。光偏向要素としては、例えば、（１）印刷された白色拡散反射ドット、（２）一方向に延在したプリズム形状等の立体構造物、（３）光学設計された微小なレンズ状凹凸パターン（楕円体、球体、多角錐、円錐、などの形状、それらの頂部が削れた形状、それらを組み合わせた形状、など）、などを用いてよい。
【００４３】
図８に、光偏光要素のレンズ形状の一例を示す。図８（ａ）は、球体状のレンズ形状である。図８（ｂ）は、角錐状のレンズ形状である。図８（ｃ）は、球体状の頂部が削れたレンズ形状である。図８（ｄ）は、角錐状の頂部が削れたレンズ形状である。図８（ｅ）は、楕円状のレンズ形状である。
【００４４】
また、光偏向要素は、凹ドット形状パターンであることが好ましい。凸形状パターンと凹形状パターンとを比較した場合、凹形状の方が照射する光量が多くなり、射出効率を高めることができる。また、二次元方向に形状を持つドット形状にすることで、光制御要素の一つ一つが視認されてしまうことを防ぐことができ、局所的な輝度均一性も保つことができる。
【００４５】
図９に、光偏向要素に対する光の照射について模式図で示す。図９（ａ）は、凹形状パターンを示す。図９（ｂ）は、凸形状パターンを示す。第１側端面（入射面）方向からの光に対しては、図９（ａ）に示す凹形状における光線幅の方が大きく、凹形状の方が照射する光量が多いことが示唆される。
【００４６】
また、光偏向要素の前記光源の配列方向におけるアスペクト比は、０．０５以上０．３以下の範囲内にあることが好ましい。アスペクト比が０．３よりも大きい場合、光源の配列方向に対する導光板に入射した光の広がりが大きくなってしまうため、光閉じ込め性能が悪くなってしまう。また、アスペクト比が０．０５よりも小さい場合、光偏向要素が長くなりすぎるため、光偏向要素の一つ一つが視認されてしまいやすくなり、局所的な輝度均一性を保つことができなくなる。光偏向要素の前記光源の配列方向におけるアスペクト比を上記範囲内にすることにより、導光板は光閉じ込め性能を好適に発揮できる。一般に、光の閉じ込め性能が高い導光板では、第３側端面・第４側端面近傍において、第１側端面側が第２側端面側に対して輝度が高くなりやすく、輝度分布の均一性を保つことは難しい。本発明の照明ユニットによれば、第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことが出来ることから、特に、光の閉じ込め性能が高い導光板を好適に用いることが出来る。
【００４７】
また、第２主面レンズを、前記第２主面に、第１側端面の延在方向と略直交する方向に延在するように形成することが好ましい。第２主面に第１側端面の延在方向と略直交する方向に延在した第２主面レンズを配列させることにより、光源の配列方向に対する導光板に入射した光の広がりを抑えることができる。これにより、光を閉じ込めることができ、応用上、ローカルディミングやスキャニングといった機能をもたせることができる。一般に、光の閉じ込め性能が高い導光板では、第３側端面・第４側端面近傍において、第１側端面側が第２側端面側に対して輝度が高くなりやすく、輝度分布の均一性を保つことは難しい。本発明の照明ユニットによれば、第１側端面近傍における局所的な輝度の向上を防ぐことが出来ることから、特に、光の閉じ込め性能が高い導光板を好適に用いることが出来る。
【００４８】
第２主面レンズのレンズ形状は、所望する仕様に応じて適宜光学設計し、決定してよい。例えば、球面形状、非球面形状、三角プリズム形状、三角形状、台形形状、これらの形状の一部を直線形状に変換した形状、これらの形状の一部が丸みを帯びた形状、これらの細部に凹凸がついた形状、角部に丸みのついた形状、などが挙げられる。
【００４９】
図１０に、第２主面レンズのレンズ形状の一例を示す。図１０（ａ）は、楕円状のレンズ形状である。図１０（ｂ）は、三角状のレンズ形状である。図１０（ｃ）は、台形状の頂部が削れたレンズ形状である。図１０（ｄ）は、角錐状の頂部が削れたレンズ形状である。
【００５０】
また、第２主面レンズの配列方向断面のレンズ幅に対するレンズ高さの比であるアスペクト比は、０．１以上０．６以下の範囲内にあることが好ましい。アスペクト比が０．１よりも小さい場合、光閉じ込め性能が小さくなってしまう。また、アスペクト比が０．６よりも大きい場合、光閉じ込め性能が小さくなってしまう。本発明は、光閉じ込め性能が高いときに特に有効に発揮するため、アスペクト比が、０．１以上０．６以下の範囲内であると良い。
【００５１】
また、第２主面レンズの配列方向断面のレンズ幅に対するレンズ高さの比であるアスペクト比は、０．２以上０．４以下の範囲内にあることがより好ましい。特に、光閉じ込め性能を高めるためには、アスペクト比が０．１以上０．４以下の範囲が好ましい。また、第２主面（出射面）からの射出光を正面方向へと立ちあげる集光性能を考慮した場合、集光効果は出射面からの射出の際の屈折により発生し、光閉じ込め性能よりもアスペクト比が大きい方が効果を得やすいことから、アスペクト比が０．２以上０．６以下の範囲にあることが好ましい。よって、アスペクト比が０．２以上０．４以下の範囲内にあることがより好ましい。
【００５２】
図１１に、第１主面１２と対向する第２主面１１に第２主面レンズ１８を形成した導光体１０についてＹ方向断面図を示す。ここで、第２主面レンズのアスペクト比は、第２主面レンズ１８のＹ方向断面のレンズ幅Ｗ２に対するレンズ高さＨ２の比である。また、図１１では、第２主面レンズ１８のピッチ幅はＰ２として示す。
【００５３】
図１２に、第２主面レンズに対する光線の動きについて示したＹ方向断面図を示す。このとき、光線はＸ方向に対して進んでおり、反射する光が存在する。よって、入射光を実線、反射光を点線で示す。図１２（ａ）は、第２主面レンズのアスペクトが０．１よりも小さい場合を示す。図１２（ａ）では、レンズの接線角が小さく、平坦面の場合と大きな差がない。図１２（ｂ）は、第２主面レンズのアスペクトが０．１以上０．６０以下の範囲の場合を示す。図１２（ｂ）では、入射光線と近い方向に反射されるので、光の閉じ込め性能が向上する。図１２（ｃ）は、第２主面レンズのアスペクトが０．６よりも大きい場合を示す。図１２（ｃ）では、レンズの接線角が大きく、導光中の光の反射光を逆に広げてしまう。
【００５４】
図１３に、凹状の光偏向要素を形成し、Ｘ方向に延在した第２主面レンズ１８を配列させた導光体１０の一例を示す。第２主面１１に、Ｘ方向に延在した第２主面レンズ１８を配列させることで、Ｙ方向に広がっていく光を第２主面レンズ１８により反対方向に導光させることができる。これにより、導光板１０に入射した光のＹ方向に対する広がりを抑えることができる。つまり、Ｆ（ｘ）のｘ依存性を小さくすることができる。よって、第２主面レンズ１８を配列させることにより、光を閉じ込めることができ、応用上、ローカルディミングやスキャニングといった機能をもたせることができる。また、第１主面には、凹形状の光偏光要素が形成されている。
【００５５】
また、本発明の照明ユニットにおいて、更に、前記導光板の出射面上に配置される光学シートを備えていてもよい。適宜公知の光学シートと組み合わせることにより、所望の表示性能を有する表示装置を提供することが出来る。また、光学シートは、所望の輝度と視野角を得られるように複数種類組み合わせても良い。光学シートとして、例えば、マイクロレンズシート、拡散シート、プリズムシート、レンチキュラーレンズシート、偏光分離シート、などが挙げられる。特に、拡散要素を含む光学シートを配置すると、導光板の光偏向要素が直接視認されることを防ぐことができるため好ましい。
【００５６】
また、本発明の照明ユニットにおいて、導光板の下部にリフレクタを配置してもよい。光反射性を有するリフレクタを配置することにより導光板の下部に抜けた光を第２主面側  へ反射することができ、光取り出し効率を向上させることが出来る。リフレクタとして、例えば、（１）樹脂（ＰＥＴ、ＰＰ、など）にフィラーを混練し、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。
【００５７】
以下、本発明の表示装置について説明を行う。
本発明の表示装置は、上述の照明ユニットと、照明ユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示パネルと、を備える。
【００５８】
画像表示パネルは、複数の画素が配列され、各画素を切り替えることにより所望する画像を表示画像として表示する。画像表示パネルとしては、例えば、液晶表示素子、カラーフィルタを備えた液晶表示素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、フィルムなどを用いてよい。用いる画像表示素子により、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶表示装置、などとなる。
【００５９】
図１４に、本発明の表示装置の一例を以下に示す。
図１４に示す表示装置１は、観察面方向Ｆから見て、画像表示パネル２、照明ユニット３、がこの順で配置された構成である。画像表示パネル２は、偏光板上層４と偏光板下層５との間に、画像表示素子６を配置した構成である。照明ユニット３は、観察面方向Ｆから見て、光学シート、ランプハウス、がこの順で配置された構成である。図１４では、光学シートは３種配置されており、観察面方向Ｆから見て、偏光機能を有する偏光光学シート２３／集光機能を有するようにプリズム状パターンが平行に配列された集光光学シート２２／光を均一に広げるように表面が凹凸状に形成されている拡散光学シート２１、がこの順で配置されている。ランプハウスは、導光体１０の側端部である第１側端面１３（光入射面）に臨んで光源９を配置し、第１主面１２（光立ち上げ面）側にリフレクタ２０を配置し、第２主面１１（光出射面）から光を出射する構成である。また、導光板１０は、第１主面１２（光立ち上げ面）と第２主面（光出射面）１１とが対向し、両者は第１側端面１３（光入射面）、第２側端面１４で接続されている。また、第１主面１２（光立ち上げ面）には、光立ち上げパターンとして光偏向要素１７が形成されている。また、第２主面（光出射面）１１には、光拡散パターンとして第２主面レンズ１８が形成されている。
【００６０】
図１４では、光源９から出射された光は、直接的に、またはリフレクタ６０での反射を介した後に導光板１０に入射する。導光板１０に入射した光は、導光板１０の内部を通過して直接的に、または光学偏光要素１７において反射した後に第２主面（光出射面）１１から出射する。導光板１０から面方向に出射した光は、拡散光学シート２１／集光光学シート２２／偏光光学シート２３をこの順で通過し、光照射方向Ｋの向きに出射され、画像表示パネル２に入射する。画像表示パネル２では、画像信号に基づいて駆動部（図示せず）によって制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、観察面方向Ｆから観察したとき画像表示が行われる。
【実施例】
【００６１】
導光板として、厚み２ｍｍｔ、サイズ５００ｍｍ×３００ｍｍのアクリル板を用意した。第２主面レンズ１８がないものと、第２レンズ１８としてアスペクト比０．３の形状が長辺方向に延在したレンズが賦形されたものの２種類を用意した。そのそれぞれに対して、光偏向要素１７として、短辺方向に対するアスペクト比が０．１の凹ドット形状、０．３の凹ドットを賦形した導光板１０を用意した。光源９として白色ＬＥＤ（光源長Ｌ＝５ｍｍ）を短辺に沿うように複数配置（配列長Ｍ＝３００ｍｍ）し、導光板１０の第１主面１１と対向する位置に反射シート２０、第２主面１２と対向する位置に光学シート２１・２２・２３として拡散シート・プリズムシートの２枚を配置した。
【００６２】
上記４つの導光板に対して、白色ＬＥＤを一つのみ点灯させたときの画面輝度分布の測定を行った。また、光反射部材１９を第２側端面１４と第２領域１５ｂ、１６ｂに密着させて配置し、第２領域の開始位置Ａをいくつか変更して、画面輝度分布の測定を行った。光反射部材１９にはＰＥＴ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を利用した。
画面輝度分布の測定は、Ｒａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ社製の輝度・照度・色度測定システムＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（ＰＭ―１２００）を利用した。
【００６３】
まず、白色ＬＥＤを一つのみ点灯させたときの画面輝度分布の測定の結果から、各導光板１０の｛Ｆ（ｘ）−Ｌ｝を第１側端面１３からの距離ｘに対してプロットした結果を図１５に示す。第２レンズを賦形することによりグラフの増加率が小さいことがわかる。つまり、光の閉じ込め性が高い。また、光偏向要素１７のＹ方向に対するアスペクト比は０．１の方が光閉じ込め性は高い。
【００６４】
次に、光反射部材１９の配置開始位置Ａを変更したときの、画面輝度分布・画面中心輝度の評価結果を表１・２に示す。
【表１】
2013109906.tif 000003
【表２】
2013109906.tif 000004
【００６５】
画面輝度分布は、画面全体の輝度の最大値と最小値の差が小さい方が好ましく、Ａ＝５００ｍｍつまり光反射部材１９を第３・４側端面１５・１６に配置しない場合に比べて、良好なものを○、不良なものを×とした。結果、Ａが小さい場合×になり、大きくなると○になることが判明した。図１５と比較すると、Ａが｛Ｆ（ｘ）−Ｌ｝が凡そ９を超えるｘ以上のときに○となっていることがわかる。
【００６６】
画面中心輝度は、大きい方が好ましく、Ａ＝０ｍｍつまり光反射部材１９を第３・４側端面１５・１６の全面に配置した場合に比べて、良好なものを○、不良なものを×とした。結果、Ａが大きい場合×になり、小さくなると○になることが判明した。図１５と比較すると、Ａが｛Ｆ（ｘ）−Ｌ｝が凡そ３０を超えないｘ以上のときに○となっていることがわかる。
【００６７】
画面輝度分布と画面中心輝度の両方が○となるものを○とし、片方でも×になってしまうものを×そしてまとめた表を表３に示す。結果、総合評価として、○になるものは、凡そ９＜｛Ｆ（ｘ）−Ｌ｝＜凡そ３０ということがわかる。今回、Ｍ＝３００ｍｍなので、凡そ、０．０３×（Ｍ−Ｌ）＜｛Ｆ（Ａ）−Ｌ／２｝＜０．１０×（Ｍ−Ｌ）である。
【表３】
2013109906.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の照明ユニットは、面方向に拡散する光を要する用途に対し広範に利用することができる。例えば、表示装置（液晶表示装置、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶表示装置）、ノートパーソナルコンピュータ、タブレットパーソナルコンピュータ、デジタルサイネージ、空間立体映像投影装置、携帯電話端末、電子書籍端末、照明具、建材、などの用途に用いることが期待される。
【符号の説明】
【００６９】
１……表示装置
２……画像表示パネル
３……照明ユニット
４……偏光板上層
５……偏光板下層
６……画像表示素子
９……光源
１０……導光体
１１……第２主面
１２……第１主面
１３……第１側端面
１４……第２側端面
１５……第３側端面
１６……第４側端面
１７……光偏向要素
１８……第２主面レンズ
１９……光反射部材
２０……リフレクタ
２１……拡散光学シート
２２……集光光学シート
２３……偏光光学シート
１５ａ……第３側端面第１側端面側領域
１５ｂ……第３側端面第２側端面側領域
１６ａ……第４側端面第１側端面側領域
１６ｂ……第４側端面第２側端面側領域
Ｘ……光源の配列方向と略直行する方向
Ｙ……光源の配列方向
Ａ……光反射部材の端部位置
Ｍ……光源の配列長
Ｌ……光源の配列方向に対する長さ
Ｈ……レンズ高さ
Ｗ……レンズ幅
Ｋ……光照射方向
Ｆ……観察面方向
【図８】
2013109906.tif 000006
【図９】
2013109906.tif 000007
【図１０】
2013109906.tif 000008
【図１１】
2013109906.tif 000009
【図１２】
2013109906.tif 000010
【図１３】
2013109906.tif 000011
【図１４】
2013109906.tif 000012
【図１５】
2013109906.tif 000013
【図１】
2013109906.tif 000014
【図２】
2013109906.tif 000015
【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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