特許 5859772 照明ユニット及びこれを用いた表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5859772

(24)【登録日】2015年12月25日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】照明ユニット及びこれを用いた表示装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20160202BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20160202BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20160202BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 433

   G02F1/13357

   F21Y101:02

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-184271(P2011-184271)

(22)【出願日】2011年8月26日

(65)【公開番号】特開2013-45731(P2013-45731A)

(43)【公開日】2013年3月4日

【審査請求日】2014年6月6日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】日立マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080001

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 大和

(72)【発明者】

【氏名】白石 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】田辺 将行

(72)【発明者】

【氏名】谷村 美佳

(72)【発明者】

【氏名】山本 将史

(72)【発明者】

【氏名】高野 健治

(72)【発明者】

【氏名】島根 好文

(72)【発明者】

【氏名】小原 康彰

(72)【発明者】

【氏名】中村 玲士

【審査官】 柿崎 拓

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００５１４１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０１４９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２３３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４０２３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０２Ｂ ６／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３−１／１３３５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、該発光素子からの光を面状光として出射する光出射面を有する、複数の領域を含む平板状の導光板とを備え、該導光板の光出射面と反対側の面に、互いに平行な複数の凹部が形成され、該複数の凹部のそれぞれに、前記発光素子の光軸が前記導光板の光出射面と平行となるように前記発光素子を複数個設けて構成された照明ユニットにおいて、
前記発光素子が前記凹部の長手方向に沿って複数配列されており、前記導光板の光出射面の、前記複数の発光素子とそれぞれ対応する位置に減光パターンを設け、該発光素子に対応する減光パターンの形状又は大きさが、前記導光板の光出射面上の位置に応じて異なり、
前記発光素子の光出射方向に沿って配列された一列の発光素子を発光素子列、前記凹部のそれぞれを含む前記導光板の各領域を段、前記発光素子の光出射方向を上、前記発光素子の光出射方向と反対方向を下、前記導光板の最も下に位置する前記段を最下段としたとき、
少なくとも１つの発光素子列において、前記最下段よりも上の段の発光素子に対応する減光パターンの大きさが、前記最下段の発光素子に対応する減光パターンよりも大きくされており、
前記減光パターンは、前記発光素子を前記導光板の光出射面側においてカバーする主部分と、前記発光素子を中心として、前記発光素子の光出射方向に向かって放射状に延びる第１の突起部分と、前記発光素子の光出射側と反対側の方向に向かって放射状に延びる第２の突起部分と、を含み、かつ前記第１の突起部分が前記第２の突起部分よりも長いことを特徴とする照明ユニット。

【請求項2】

請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする照明ユニット。

【請求項3】

請求項１記載の照明ユニットにおいて、減光パターン部は、印刷により形成されることを特徴とする照明ユニット。

【請求項4】

請求項１記載の照明ユニットにおいて、画面周辺部近傍の前記減光パターンの大きさが、画面中央部の前記減光パターンよりも小さいことを特徴とする照明ユニット。

【請求項5】

請求項１に記載の照明ユニットにおいて、前記第１の突起部分及び前記第２の突起部分は、前記発光素子から離れるに従い細くなる先細りの形状を有することを特徴とする照明ユニット。

【請求項6】

請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記減光パターンは、互いに形状または大きさの異なるパターンを重ね合わせて構成されていることを特徴とする照明ユニット。

【請求項7】

請求項１記載の照明ユニットにおいて、前記減光パターンは、互いに透過率の異なる２種類以上の減光パターンを組み合わせて構成されていることを特徴とする照明ユニット。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の照明ユニットをバックライトとして用いた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、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明ユニット、およびこれをバックライトとして用いた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光源として発光素子であるＬＥＤを用いた照明ユニットは、例えば液晶表示パネル（ＬＣＤ）などの透過型表示デバイスを備えた表示装置のバックライトとして用いられており、広く実用に供されている。

【0003】

また、バックライトとして用いられる照明ユニットの構成としては、光源としてのＬＥＤと、ＬＥＤから出射された光を面光源としてＬＣＤ側に導くための導光板を用いた構成のものが知られている。

【0004】

かかる構成において、光源から入射された光は、全反射などにより導光板内を進行し、導光板表面に設けられた拡散・導光パターンにより散乱されて導光板表面から光が取り出される。このとき、導光板の光源近傍部分（光入射部付近）においては、他の部分に比べ光の強度が局所的に大きくなり、いわゆる輝度ムラが発生する。かかる輝度ムラを低減するための従来技術として、例えば特許文献１〜２に記載のように、導光板表面の光源近傍部分に遮光部材や光反射吸収部材を設けることが知られている。

【0005】

また、導光板の端と中央部で周囲の反射により輝度差ができる点については、例えば特許文献３に記載されているように、導光パターンを導光板の端と中央部で変えて輝度ムラを抑えることが知られている。

【0006】

さらに、導光板の光源近傍部分（光入射部付近）に発生する輝度ムラに関して、例えば特許文献４に記載されているような、複数の段に導光板を分離してそれぞれの導光板の光源部付近を斜めに重ね合わせる、重層構造として輝度ムラを低減する例などが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−１１７０２３号公報

【特許文献2】特開２００３−２４２８１７号広報

【特許文献3】特開２００５−５０６７号公報

【特許文献4】ＷＯ２０１０／０４１４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、近年のテレビジョン装置等の表示装置においては、大画面化、更には省電力化と高画質化が要求されている。大画面の表示装置において省電力化と高画質化を実現するために、表示装置の画面全体を分割し、更に該画面の分割に対応させて照明ユニットの照射面を複数の領域に分割し、分割画面の映像に対応して照明ユニットの各領域の光強度を個別に制御する、いわゆるエリア制御（ローカルディミング）が行われる。ここで、領域は、光を制御するための最小の単位であって、仮想的なものであり、物理的に分割される必要は無い。

【0009】

エリア制御を行うために、領域毎に分割された導光板を用いる場合、各領域のＬＥＤの光放出方向が全て同一方向（例えば画面の下から上）であるとすると、一番上の領域（ＬＥＤの光放出方向の先にある領域）はそれより前段の複数の領域から光の供給を受けるために相対的に明るくなる。しかしながら、初段である一番下の領域（ＬＥＤの光放出方向の基点の領域）は、その前段に領域がないために光が受け取れずそれよりも上の領域に比べ相対的に暗くなる。同様に、各領域のＬＥＤの光放出方向が例えば画面の上から下であるとすると、一番下の領域（ＬＥＤの光放出方向の先にある領域）は相対的に明るくなが、初段である一番上の領域（ＬＥＤの光放出方向の基点の領域）は、それよりも下の領域に比べ相対的に暗くなる。上記ＬＥＤの光放出方向が左右方向でも同様であり、ＬＥＤの光放出方向が例えば画面の左右一端から他端の場合は、一端近傍の領域が相対的に暗く他端近傍の領域が相対的に明るくなる。

【0010】

また、各領域のＬＥＤの光放出方向が例えば画面の下から上の場合において、画面左右方向の中央に位置する領域は、その左右に隣接する両方の領域からの光の漏れによる光の供給を受けるために明るくなるが、画面左右両端に位置する領域は、その右側又は左側しか隣接領域しか存在しない、すなわち周辺領域ではそれに光を供給する隣接領域が中央の領域よりも少なくなるため、中央の領域に比べ暗くなる。これは、各領域のＬＥＤの光放出方向が例えば画面の上から下の場合や、ＬＥＤの光放出方向が例えば画面の左右一端から他端の場合も同様である。

【0011】

このように、エリア制御を行うために複数の領域に分割された導光板を用いる場合は、ＬＥＤの光放出方向の起点に位置する領域が光放出方向の先に位置する領域のよりも暗くなり、更に、ＬＥＤの光放出方向と直交する方向の画面端部に位置する領域の明るさが、中央部に比べ暗くなる。よって、このような構成の照明装置においては、領域の位置によって明るさが異なる、いわゆる輝度ムラが発生するという問題が生じる。

【0012】

上記した従来技術においては、複数の領域に分割された導光板を用いる場合における輝度ムラについては何ら考慮されていなかった。

【0013】

また、従来技術においては、光源が複数で構成されている場合に、特に光源間の輝度ムラを低減することについては十分に考慮されていなかった。

【0014】

更にまた、ＬＥＤは、その発光面の中央（光軸）を中心にして放射状に拡がる光放出特性を有している。ここで、光軸とは、ＬＥＤの光放出面の中心から光放出面と直交する方向に延びる軸であるものとする。例えばＬＥＤが、その光放出方向が電極面と並行な側面発光型（サイドビュー型）のＬＥＤの場合、該サイドビュー型ＬＥＤを上から（上面側から）見たときに、発光面側からその前方に向かって、光軸を中心に放射状に拡がるように光が放出される。

【0015】

上記した従来技術においては、導光板に設けられる遮光部材或いは光反射吸収部材は、上述したようなＬＥＤの光放出特性を考慮した構成となっていない。従って、従来技術においては、前述のような、ＬＥＤ近傍において光強度が局所的に高くなるような輝度ムラを良好に低減することは困難であった。

【0016】

また、所定の方向に複数のＬＥＤを配列して光源を構成した場合、ＬＥＤから出射された光はＬＥＤの相互間の部分には十分到達しないため、当該ＬＥＤ相互間の部分が局所的に暗い暗所部分となり、輝度ムラの原因となる。上記従来技術は、このようなＬＥＤ相互間の暗所部分に起因する輝度ムラについても考慮されていなかった。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明は、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。

【0018】

より具体的には、本発明は、光源としての発光素子と、該発光素子からの光を面状光として出射する光出射面を有する、複数の領域を含む平板状の導光板とを備え、該導光板の光出射面と反対側の面に凹部が形成され、該凹部に、前記発光素子の光軸が前記導光板の光出射面と平行となるように前記発光素子を設けて構成された照明ユニットにおいて、
前記発光素子が前記凹部の長手方向に沿って複数配列されており、前記導光板の光出射面の、前記複数の発光素子とそれぞれ対応する位置に減光パターンを設け、該減光パターンの形状又は大きさが、前記導光板の光出射面上の位置に応じて異ならせたことを特徴とする。特に、画面周辺部に近傍の減光パターンの大きさを、画面中央部の減光パターンよりも小さくする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、複数の領域を含む導光板を用いた場合において、領域の位置による輝度ムラを好適に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施例に係る減光パターン部及びその周辺を示す図。

【図2】本発明が適用される表示装置６の一例の外観を示す斜視図。

【図3】図２に示された表示部６１０における主要部品の配置構成例を示す分解斜視図。

【図4】図３に示された照明ユニット５一構成例を示す断面図。

【図5】図４に示された照明基板１０の一構成例を示す斜視図。

【図6】本発明の実施例に用いられる導光板１の外形形状の一例を示す斜視図。

【図7】本発明の第１実施例に係る導光板の光出射面に形成された減光パターンを示す図。

【図8】本発明の第１実施例に係る減光パターンの一例を示す図。

【図9】本発明の第１実施例の減光パターンによる光学的作用を説明する図。

【図10】本発明の第１実施例の減光パターンによる得られる水平方向の輝度分布を示す図。

【図11】本発明の第１実施例の減光パターンによる得られる垂直方向の輝度分布を示す図。

【図12】本発明の第２実施例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。尚、各図または各実施例において、同一の構成、機能または作用を有する要素には同じ番号を付し、重複した説明を省略するものとする。

【実施例1】

【0022】

図１は、本発明の第１実施例による導光板１の減光パターン３の一例を示している。本実施例は、段毎に所定方向（画面の水平方向）に列状に配列された減光パターン３は、導光板１端部からの距離により形状を変化させている構成と、最下段部分の１列の減光パターン３は、それより上の段の減光パターン３に比べ形状が異なっていることを特徴とするものである。この実施例の詳細については後述するものとし、まず図２から図６を用いて本実施形態が適用される表示装置及び照明ユニットについての詳細な説明を行うものとする。

【0023】

図２は、本発明が適用される表示装置の一例の外観を示す斜視図である。図２において、表示装置の例として、テレビジョン受信機の形態を例として挙げている。

【0024】

図２において、表示装置６は、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であり、表示部６１０及びこれを下方から支持しているスタンド部６２０とを備えている。表示部６１０の内部には、後述するように、表示デバイスである液晶表示パネルや照明ユニットが設けられている。

【0025】

図３は、図２に示された表示装置６の表示部６１０における主要部品の配置構成例を示す分解斜視図である。

【0026】

図３において、表示装置６を構成している主要部分は、液晶表示パネル（液晶セル）８と、この液晶表示パネル８の背面から光を照射するためのバックライトである照明ユニット７である。ここで、照明ユニット７から出た光は、矢印Ａ７１０のように進み、拡散板９０１、プリズムシート９０２などを経て矢印Ｂ７２０のように液晶表示パネル８に至る。液晶表示パネル８には映像信号が供給され、該映像信号に基づいて各ピクセルを構成する液晶素子の光透過率が制御される。そして液晶表示パネル８に矢印Ｂ７２０に従って入射された光は、液晶表示パネル８の各ピクセルにより空間的に変調されて光学像が形成され、出射面８０１に画像として表示される。すなわち、液晶表示パネル８に入射した光は矢印Ｃ７３０のように画像光として出射する。

【0027】

照明ユニット７は、単一のサブ照明ユニット５又はサブ照明ユニットを複数個組み合わせて構成されており、照明ユニット７全体を構成する下シャーシ７６０に取り付けられて保持される。

【0028】

引き続き図４を参照して照明ユニット５の内部構成を説明する。図４（ａ）において、導光板１には、照明基板１０を介してＬＥＤ２が所定の方向に沿って複数個、所定の間隔を以って配列されるように取り付けられている。ここでＬＥＤ２は、その光放出方向が導光板１の光出射面１１０と平行な方向、すなわちＬＥＤ２の光軸が導光板１の光出射面１１０と平行な方向とされるように設けられている。ＬＥＤ２から出射された光は導光板１の光入射面１０２に入射して導光板１内部を進み、導光板１の出射面１１０から適宜照射されて、拡散板９０１、プリズムシート９０２などを経由して、液晶パネルセル８へと至る。ここで、ＬＥＤ２は、本実施例では側面発光型（サイドビュー型）のＬＥＤであり、白色光を放出するものとする。サイドビュー型のＬＥＤを用いることによって、照明基板１０にＬＥＤ２を取り付けるだけで、ＬＥＤ２の光放出方向が導光板１の光出射面１１０と平行な方向となる。

【0029】

本実施例では、導光板１の光出射面１１０と反対側の面（以下、背面と呼ぶ場合もある）には凹部１０１が形成されており、ＬＥＤ２は、この導光板１背面に形成された凹部１０１内に配置されている。ここで、凹部１０１は、本実施例では導光板１の左右方向（紙面奥行き方向で、液晶表示パネル８の水平方向（横方向）と等しい）の延びる溝で構成されているため、以下では、この凹部を溝部と呼ぶこととする。この溝部は導光板１の左右方向に連続的に形成されたものである。溝部１０１の一側面は上述した光入射面１０２とされており、ＬＥＤ２から出射された光は溝部１０１の一側面である入射面１０２から導光板１内部に取り込まれる。

【0030】

図４（ｂ）は、照明ユニット５の分解図を示している。導光板１とＬＥＤ２が実装される照明基板１０との間には、反射シート９２０が設けられている。すなわち、反射シート９２０は導光板１の背面側に配置されるように、導光板１背面と照明基板１０とによって挟持されて保持される。この反射シート９２０によって、導光板１の背面から外部へ透過した光が反射されて導光板１内部に戻される。これによって光の利用効率を向上させる。そして、反射シート９２０に設けてあるＬＥＤ穴９２１からＬＥＤ２が露出し、その発光部分が導光板１の溝部１０１に差し込まれている。照明基板１０の導光板１への保持構造は、導光板１の厚さ方向に突出する、液晶表示パネル８側に向けて先細りの形状となっているピンモールド７０を用いて取り付けられている。本実施例では、ピンモールド７０は、樹脂で構成されて所定の弾性を有しており、更に前方爪７１と後方爪７２とを有している。そして、ピンモールド７０が照明基板穴９３０、反射シート穴９３１，導光板穴９３２を貫通した後に、照明基板１０，反射シート９２０及び導光板１を前方爪７１と後方爪７２とで挟み込んで保持する構成となっている。

【0031】

図５は、照明基板１０の一構成例を示す斜視図である。図５に示されるように、照明基板１０は導光板１の左右方向を長手方向とした長方形を有している。照明基板１０の長手方向に沿ってＬＥＤ２が複数個所定間隔を空けて配列され、半田付けなどにより照明基板１０に取り付けられている。また、照明基板１０には、照明基板穴９３０が複数個設けてあり、先ほどの図４の説明のように、ピンモールド７０が挿入されて導光板１へと取り付け固定される。

【0032】

図６は、図１、図４等に示した導光板１の外形の一例を示す斜視図である。図６（ａ）は、導光板１の背面側（溝部１０１が形成される側）を示し、同図（ｂ）には導光板１の端部の拡大図を示している。

【0033】

図６（ａ）に示されるように、本実施例に係る導光板１は、液晶表示パネルの表示面とほぼ同じ大きさを有する平板状の１枚の導光板で構成されている。またその背面側には、図６（ｂ）に示されるように、導光板１の左右一方の端部１０５から他方の端部にわたって連続して形成された溝部１０１が複数本、平行して設けられている。この例では、７本の溝部１０１が設けられるものとする。ここでは、導光板１の最下端にも溝部１０１が形成されるものとする。各溝部１０１には複数のＬＥＤ２が挿入され、各溝のＬＥＤ２は、それぞれ個別にその光強度が制御されるように構成される。また各溝部１０１に挿入された複数のＬＥＤ２も複数のグループに分割される。例えば１つの溝部１０１に挿入されるＬＥＤの個数が３０個の場合、これを３個１グループとして１０のグループに分割され、各グループのＬＥＤが個別に制御されるように構成される。従って、この例では、導光板１が７×１０の計７０個の（仮想的な）領域に分割される。この領域は光の強度が制御される最小単位であり、各領域の光強度（すなわち各領域に対応するＬＥＤで、この場合では３個のＬＥＤ）が、その領域に対応する映像信号の輝度に応じて制御される。これによって、いわゆるエリア制御（ローカルディミング）が可能となる。

【0034】

また、導光板１には照明基板１０を取り付けるためのピンモールド７０が挿入される複数の導光板穴９３２が設けてある。

【0035】

図７は、本発明の第１実施例による、導光板１の光出射面１１０側に形成された減光パターンの概略構成を示す図である。本図は、概略構成の説明のために、光出射面１１０及び反射面１１１の全体的な形態を示すことを主眼としているため、詳細な部分については図面が不明瞭にならないよう簡略化して図示している。よって、本図と後述の詳細図とパターン細部の形状が異なることがあるが、内容・機能に付いては差違はなく同一部品番号については、同一の機能、動作を有するものとする。

【0036】

図７に示されるように、導光板１の光出射面１１０側には、毬栗状の減光パターン３が設けられている。減光パターン３の位置は、導光板１の光入射面側に設けた溝部１０１に収納されたＬＥＤ２の位置に対応して設定されてある。

【0037】

減光パターン３の形状の詳細は、例えば図８に示されている。図８（ａ）に示されるように、減光パターン３は、導光板１の光出射面１１０において、溝部１０１内のＬＥＤ２の直上部分に設けられている。本実施例に係る減光パターン３は（ここでは、図７の減光パターンｆ３５６を代表的な減光パターンとして例示している）、図８（ｂ）に示されるように、ＬＥＤ２の直上に位置しＬＥＤ２の中心をカバーする主部分３３と、ＬＥＤ２中心からＬＥＤ２の光出射側に延びる放射状の出射側突起部分３１と、更にＬＥＤ２の背面側（光出射側とは反対側）に延びる放射状の背面側突起部分３２とを有している。主部分３３は、光の出射方向と直交する方向を長軸とする楕円形状を為しているので、以下では主部分３３を楕円部分３３と呼ぶこととする。しかしながら、主部分３３は楕円ではなく光の出射方向と直交する方向を長軸とする長円形状でもよく、また円形でもよい。また、出射側突起部分３１及び背面側突起部分３２は、ＬＥＤ２または楕円部分３３から離れるに従い徐々に細くなる先細りの形状を有している。

【0038】

本実施例においては、楕円部分３３と出射側突起部分３１、及び背面側突起部分３２は互いに結合され一体化されている。また減光パターン３は、後述のように該減光パターン３に入射される光の一部を反射し、一部を透過する光学作用を有しており、これによって減光パターン３を通過する光の強度を低減する。減光パターン３の透過率は、例えば５％〜１０％程度に、反射率は例えば８０％〜９０％などに設定される。

【0039】

上述のように、溝部１０１にはＬＥＤ２が設けてあり、ＬＥＤ２から出た光が導光板１の光入射面１０２に入射されて導光板１の内部を進む。ここで、ＬＥＤ２は上述のようにサイドビュー型のＬＥＤを使用しているが、サイドビュー型ＬＥＤであっても、ＬＥＤの外郭を構成するパッケージの上側を光が透過し、ＬＥＤ２の直上方向に向かう。また溝部１０１の光入射面１０２で反射した光がＬＥＤ２の直上方向に向かう。このような光によって、導光板１の光出射面１１０のＬＥＤ２直上部分は、他の部分に比べて光強度が局所的に強くなる。以下、この局所的に光強度が強くなる部分を「光スポット」と呼ぶ。またＬＥＤ２からの光はその光出射方向に向かって放射状に拡がるので、光スポットも放射状に拡がる形状となる。

【0040】

そこで本実施例では、導光板１の光入射面１０２において、特に光スポットが生じるＬＥＤ２の直上部分をカバーする楕円部分３３と、更に、光出射方向に向かって放射状に延びる出射側突起部分３１との組合せにより減光パターン３を構成したものである。これによって、ＬＥＤ２の直上に向かって光入射面１０２から出射する光、及びそこから光放出方向に向かって放射状に広がる光の強度を弱めて光スポットの明るさを低減させるようにしている。

【0041】

また、ＬＥＤ２の背面側（光放出面と反対側）にも光が回り込むため、ＬＥＤ２の背面方向においても若干光スポットが放射状に拡がる。このため本実施例では、減光パターン３としてＬＥＤ２の背面側に延びる放射状の背面側突起部分３２を更に設けることで、導光板１の光入射面１０２におけるＬＥＤ２の背面側部分の光強度を弱めることができる。

【0042】

すなわち本実施例は、ＬＥＤ２の光放出特性を考慮した形状の減光パターン３を用いることで、光スポットを低減し適度ムラを好適に抑制するものである。以下、減光パターン３の光学的作用の詳細について説明する。

【0043】

減光パターン３中心の楕円部分３３では、ＬＥＤ２から出た光に対して減光と反射を与える。周辺の放射状の出射側突起部分３１付近において、突起が形成される部分ではＬＥＤ２から出た光に対して、上記の楕円部分と同様に減光と反射を与え、突起間の隙間、つまり突起の谷間にあたる突起が形成されない部分では、ＬＥＤ２からの光を透過して導光板１外に光を出射する。すなわち、放射状の出射側突起部分３１付近では減光・反射・透過の異なる光学的作用がそれぞれの場所により与えられ、全体として導光板１から出射される光の量を、出射側突起部分３１の形状により、徐々に変化させて制御する。また、ＬＥＤ２から出た光が回り込んで背面側に進んだ分については、放射状の背面側突起部分３２によって、上記出射側突起部分３１と同様に、減光・反射・透過の異なる光学的作用がそれぞれの場所により与えられ、導光板１より出射される光の量を徐々に変化させている。ここで、出射側突起部分３１は背面側突起部分３２よりも長く形成されているので、上述した減光・反射・透過の光学的作用を与える範囲が、出射側突起部分３１の方（つまりＬＥＤ２の光放出方向側）が大きくなっている。

【0044】

ここで、光出射面１１０の各位置における減光パターン３の詳細構成について説明する。図７に示されるように、導光板１の最下段１３０の端部１０５から順に、減光パターンａ３５１、減光パターンｂ３５２、減光パターンｃ３５３、減光パターンｄ３５４、減光パターンｅ３５５が配置されており、この順に徐々に上述した放射状の出射側突起部分の長さを大きくし、以降、減光パターンｆ３５６を中央部の減光パターンの形状としている。ここでは左側の端部１０５付近を例にして説明しているが、右側の端部でも同様に、端部からの距離に応じて減光パターン３の形状を変更した構成としている。

【0045】

ここで、最下段１３０の端部１０５からの距離に応じて減光パターン３の形状（出射側突起部分の長さ）を徐々に変更した構成としている理由について説明する。導光板１の端部では、上述のように周辺から受け取る光量が中央に比べ少ないため、反射シートなどを設けても端部領域の光の輝度が中央の領域よりも暗くなることは避けられない。この場合、中央の領域で（明るい条件で）設定した減光パターンの形状をそのまま端部領域に適用しても、減光パターンによる所望の光学的作用が得られず、減光パターン部で輝度段差ができ、結果として輝度ムラとなる。このため、図７に示すように輝度が暗くなる端部から徐々に減光パターンの形状を変化、この例では出射側突起部分の長さを大きくさせて、輝度ムラとならない構成としている。

【0046】

第２段１３１では、端部１０５から順に、減光パターンｃ３５３、減光パターンｄ３５４、減光パターンｅ３５５、減光パターンｆ３５６が配置されており、この順に徐々に拡散部分の放射状の出射側突起部分の長さを大きくし、以降、減光パターンｆ３５６の繰り返しで中央部の減光パターンを構成している。

【0047】

第３段１３２では、端部１０５から順に、減光パターンｃ３５３、減光パターンｄ３５４、減光パターンｅ３５５、減光パターンｆ３５６が配置されており、この順に徐々に拡散部分の放射状の出射側突起部分の長さを大きくし、以降、減光パターンｆ３５６の繰り返しで中央部の減光パターンを構成している。

【0048】

図７では第２段及び第３弾も左側の端部１０５付近を例にして説明しているが、第１段と同じく、右側の端部でも同様な構成となっている。このように、本実施例では、第２段１３１と第３段１３２とはパターン構成が同一となっている。

【0049】

上記したように、導光板１の最下段１３０と第２段１３１以降とで、減光パターン３の導光板１の端からの距離に応じた形状の変化が互いに異なっており、また各段で使用する減光パターン３の構成も変更している。ここで、最下段１３０付近とその次の第２段１３１以降とで減光パターンの構成を変更している理由について以下に説明する。すなわち、最下段１３０では、その前段に領域（光源）が存在しないので、導光板１の垂直方向において他の領域から光を受け取ることができない。このため、最下段１３０の領域の輝度は、他の領域に比べ暗くなることは避けられない。この場合、上段の領域で（明るい条件で）設定した減光パターンの形状を含む配列構成をそのまま最下段１３０の領域に適用しても、減光パターンによる所望の光学的作用が得られず、減光パターン部で輝度段差ができ、結果として輝度ムラとなる。このため、図７に示すように最下段１３０とそれより上の段では減光パターンの形状及び配列を変化させて、輝度ムラとならない構成としている。

【0050】

上述した減光パターンを含む本実施例に係る導光板１の構成を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）に示されるように、光出射面１１０には、上述したように、減光パターンａ３５１、減光パターンｂ３５２、減光パターンｃ３５３、減光パターンｄ３５４、減光パターンｅ３５５及び減光パターンｆ３５６を含む減光パターン３が設けられている。また各段の減光パターンの間には、導光板１内部を進行する光を光出射面１１０から出射しやすくするための出射面導光パターン４１が設けられており、また一つの段における複数の減光パターンの間には、局所的に輝度が低下するＬＥＤ間の輝度を向上させるための、ＬＥＤ間均一化パターン４３が設けられている。上記出射面導光パターン４１と減光パターン３とは、光の透過率、反射率及び拡散性が異なる構成であり、例えば異なるプロセスやインク、塗料を用いた印刷により設けられる。

【0051】

一方、導光板１の背面側、すなわち反射面１１１側は、図１（ｂ）に示されるように、反射面に向かう光を好適に反射して光出射面１１０に導くための反射面導光パターン４４、及び局所的に輝度が低下するＬＥＤ間の輝度を向上させるための反射面ＬＥＤ間導光パターン４５が設けられている。また、これらパターンの位置は、導光板１の溝部１０１に設けられたＬＥＤ２の位置に応じて設定される。反射面導光パターン４４と反射面ＬＥＤ間導光パターン４５とは、光の透過率・反射率及び拡散性については同一の構成であり、例えば同じプロセス、インク雇え要を用いた印刷などにより設けられる。

【0052】

続いて、減光パターンｆ３５６付近の光学的作用について図９を参照して説明する。

【0053】

図９（ａ）に示されるように、導光板１の光出射面１１０には減光パターンｆ３５６及び出射面導光パターン４１が設けられている。そして、この減光パターン３の反対側の反射面１１１側に形成された溝部１０１にはＬＥＤ２が設けてあり、ＬＥＤ２から出た光が導光板１の光入射面１０２に入射されて導光板内部を進む。

【0054】

ここで、たとえば光線５８に対する光学的作用について説明する。図９（ａ）に示されるように、光線５８は導光板１内を進み、減光パターン３にて反射・透過し、減光透過した光線６０と反射した光線５９とに分かれる。さらに光線５９は、導光板１の反射面１１１側で、入射角が臨界角以下のために全反射し光線６１のように導光板１内部を進み、さらに光出射面１１０にて全反射して光線８４のように導光板１内部を進み、以下図示していない場所で光出射面１１０より導光板外に進む。

【0055】

次に、光軸に対する出射角が光線５８よりも小さい光線６２に与えられる光学的作用を説明する。光線６２は、導光板１の光出射面１１０の、減光パターン３が形成された位置よりも先の位置に進む。この場合、光出射面１１０に設けられている出射導光パターン４１部分にあたる。このとき、一部の光は全反射せずに光出射面１１０（出射面側導光パターン４１）を透過し、拡散しながら光線６３のように出射する。残りの一部の光は臨界角以下となり、拡散しながら反射し、その一部は光線６４ように導光板１の先に進み、以下図示していない場所で光出射面１１０より導光板１の外部に進む。

【0056】

このように、出射面１１０側の出射面導光パターン４１、及び減光パターン３により、出射面側の出射光量調整部材が構成されている。

【0057】

続いて、図９（ｂ）を用いて反射面１１１側の反射面導光パターン４４の光学的作用を説明する。例えば光線６８は、導光板１内部を進み、反射面１１１に形成された反射面導光パターン４４にあたる。ここの界面で、光線６８は全反射条件が崩れ反射面導光パターン４４のドット部分で拡散され、光線８２のように導光板１の内部及び反射シート９２０付近に散らばりながら進行する。反射シート９２０に進んだ光は反射して再度導光板１に戻り光出射面１１０から導光板１外部に出射される。

【0058】

また光軸に対する出射角が光線６８よりも小さい光線６９は、導光板１内部を進み、反射面１１１に到達する。ここで、光線６９の反射面１１１への入射角が臨界角以下のため反射面１１１にて全反射して光線８０のように導光板１内部を進み、光出射面１１０に到達する。ここでも、光線８０の光出射面１１０への入射角が臨界角以下のため光出射面１１０にて全反射して光線８１のように導光板１内部を進み、反射面１１１にて反射面導光パターン４４のドット部分で拡散され、光線８３のように導光板１内部及び反射シート９２０付近に散らばりながら進行する。反射シート９２０に進んだ光は反射して再度導光板１に戻り光出射面１１０から導光板１の外部に出射される。このようにして、導光板１の出射面１１０と反射面１１１とに設けた減光パターン３、出射導光パターン４１、及び反射面導光パターン４４などにより、導光板１から均一に光を取り出すことができる。

【0059】

このようにして、本実施例によれば、減光パターンｆ３５６付近での光の取り出しをなだらかに均一化することができる。

【0060】

引き続き、本実施例による各段の輝度ムラの様子について図１０及び図１１を参照して説明する。

【0061】

図１０（ａ）は、導光板１の光出射面１１０に設けられた減光パターン３を示しており、この減光パターン３の配置は図７において説明したものと同一である。そして、最下段測定線２５０と第２段測定線２５１の２本のラインに沿って輝度を測定した結果である輝度分布を図１０（ｂ）に示している。図１０（ｂ）において、横軸が導光板１の水平方向の位置を示しており、横軸の各位置は、図１０（ａ）の導光板１の測定位置に一致している。縦軸は輝度を表しており、説明のため変化部分を拡大して示している。

【0062】

図１０（ｂ）の輝度分布２５２は、図１０（ａ）の最下段測定線２５０の位置で測定した結果を示し、輝度分布２５３は第２段測定線２５１に対応している。

【0063】

すなわち、導光板１の端部１０５から中心に向かうに従い、輝度分布２５２のように徐々に輝度が上昇してゆく。また、輝度分布２５３のように上の段になると、輝度分布全体が明るい方向にシフトする。

【0064】

このように、ＬＥＤが配列された段の位置によって、その段全体の明るさが異なっているが、本実施例ではそれぞれの段の位置に応じて光パターンの形状を変更しているので、水平方向（横方向）において輝度分布のカーブは急峻な変化が少ない緩やかな曲線を描いており、かつそのカーブに不連続が生じていない。すなわち本実施例によれば、水平方向の輝度分布の変化を小さくし、以って輝度ムラを低減している。

【0065】

図１１は、画面の垂直方向の輝度ムラの様子を示している。

【0066】

図１１（ａ）は、導光板１の光出射面１１０に設けられた減光パターン３を示しており、この減光パターン３の配置は図７において説明したものと同一である。この図において、第１列測定線２５５、第２列測定線２５６、第３列測定線２５７、第４列測定線２５８の４列に沿って輝度を測定した結果である輝度分布を図１１（ｂ）に示している。図１１（ｂ）において、縦軸が導光板１の垂直方向の測定位置を示しており、横軸の各位置は、図１１（ａ）の導光板１の測定位置に一致している。横軸は輝度を表しており、説明のため変化部分を拡大して示している。

【0067】

図１１（ｂ）の輝度分布２６０は、図１１（ａ）の第１列測定線２５５の位置で測定した結果を示している。同様に輝度分布２６１は、第２列測定線２５６に、輝度分布２６２は第３列測定線２５７に、輝度分布２６３は第４列測定線２５８にそれぞれ対応している。

【0068】

すなわち、導光板１の最下段端部１３５からの情報に向かうに従い、輝度分布２６０のように徐々に輝度が上昇してゆく。また、輝度分布２６１のように右側の段、すなわち導光板１の端部１０５から内側に１列入った位置になると、輝度分布全体が明るい方向シフトする。

【0069】

このように、ＬＥＤが配列された列の位置によって、その列全体の明るさが異なっているが、本実施例ではそれぞれの列の位置に応じて光パターンの形状を変更しているので、垂直方向（縦方向）において輝度分布のカーブは急峻な変化が少ない緩やかな曲線を描いており、かつそのカーブに不連続が生じていない。すなわち本実施例によれば、垂直方向の輝度分布の変化も小さくでき、以って輝度ムラを低減している
上記したように、本実施例においては、導光板の端部からの位置に応じて適正な減光パターンを配置することにより、照明ユニットからの光全面において、２次元的な輝度の段差を生じることなく、連続した輝度で光を出射することが可能となる。

【0070】

このように本実施例によれば、複数の領域を含む導光板を用いた場合において、領域の位置による輝度ムラを好適に低減された照明ユニットを提供することができる。更に、これを適用した表示装置においては、輝度が均一な高画質な映像を表示することが可能となる。

【0071】

また、１段に用いる減光パターンの種類（形状）や大きさは、図７に示されたものに限らず、これよりも多い或いは少ないの種類（形状）や大きさの減光パターンを用いることができることは言うまでもない。

【実施例2】

【0072】

続いて本発明の第２実施例について図１２を参照して説明する。

【0073】

本実施例が第1実施例と異なるのは、第１実施例は各減光パターン３を単一の透過率を有する材料で構成しているのに対し、本実施例では、複数（２つ）の透過率及び形状又は大きさを有する材料かさ綯わせて又は組み合わせて各減光パターンを構成したことにある。

【0074】

例えば、導光板１の最下段１３０の端部１０５から順に、第１の減光パターンｍ３７０と第２の減光パターンｕｂ３７１の組み合わせパターン、第１の減光パターンｎ３７２と第２の減光パターンｎｂ３７３の組み合わせパターン、第１の減光パターンｐ３７４と第２の減光パターンｐｂ３７５の組み合わせパターン、第１の減光パターンｑ３７６と第２の減光パターンｑｂ３７７の組み合わせパターンを配置しており、更にこの順で第１及び第２の減光パターンの形状／大きさが徐々に大きくなっている。第１の減光パターンでは出射側突起部分の長さが、第２の減光パターンではその面積が端部から中央にかけて徐々に大きくなっている。

【0075】

第２段１３１の減光パターン３も同様に、端部１０５から順に、第１減光パターンｒ３７８及び第２減光パターンｒｂ３７９の組み合わせパターン、第１減光パターンｓ３８０と第２減光パターンｓｂ３８１の組み合わせパターン、第１減光パターンｔ３８２と第２減光パターンｔｂ３８３との組み合わせパターン、第１減光パターンｕ３８４と第２減光パターンｕｂ３８５の組み合わせパターンが配列されている。これも上記と同様に、端部から中央にかけて第１及び第２の減光パターンの形状／大きさが徐々に大きくなっている。

【0076】

ここで、第１の減光パターンは実施例１同様に楕円部分と出射側突起部分及び背面側突起部分をする毬栗形状を有しているが、第２の減光パターンは、第１の減光パターンよりも小さい楕円形状を有している。そして、上記第１の減光パターンのベースとなる材料の透過率が例えば５０％であり、上記第２の減光パターンのベースとなる材料の透過率が例えば７０％であるとすれば、第１の減光パターンと第２の減光パターンとが重ね合わされた部分（第２の減光パターンが設けられた部分）の透過率は、両者の積、すなわち０．５×０．７＝０．３５％ととなる。このようにして、減光パターンの一部の透過率を変えた構成とすることにより、より細かく輝度ムラの補正を行うことができる。特に、ＬＥＤ２の直上付近では輝度が他の部分に比べて大きく上昇するので、第１の減光パターンのＬＥＤ２の直上部分に第２の減光パターンを重ね合わせることが好ましい。

【0077】

ここでは左側端部付近の減光パターンの構成を示したが、記第１実施例と同様に、右側端付近も部も同じ構成とする。また本実施例も第１実施例と同様に導光板１の最下段１３０と第２段１３１以降とで、減光パターン３の構成内容を変更している。

【0078】

本実施例では、２種類の透過率を有する材料を用いて減光パターン３を構成したが、これに限られるものではなく、３種類以上の材料を用いてもよい。

【0079】

本実施形態の説明においては、導光板に設けた減光パターンや導光パターンの形成方法として、印刷や塗装などによる方法で説明したが、他の方法、たとえばインクジェット方式に依る印刷やフレキソ印刷、熱転写方式印刷、静電吸着方式によるパターン形成（いわゆる電子写真方式）などであっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

【0080】

また、出射側突起部分及びは背面側突起部分のそれぞれにおける突起の長さは、一つの減光パターンにおいて同じ長さとされているが異なる長さとしてもよい。例えば、出射側突起部分のＬＥＤ光軸との為す角度が小さいものほど長さを大きくし、ＬＥＤ光軸との為す角度が大きいものほど長さを短くしてもよい。

【0081】

本実施形態の説明においては、ＬＥＤをいわゆるサイドビュー型のＬＥＤを例にして説明したが、例えばトップビュー型（上向き出射構成）のものであっても同様に構成でき、同様の効果があることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0082】

１…導光板、２…ＬＥＤ素子、３…減光パターン、４…導光パターン、３１…出射側突起部分、３２…背面側突起部分、３３…楕円部分、４１…出射導光パターン、４３…ＬＥＤ間均一化パターン、４４…反射面導光パターン、４５…反射面ＬＥＤ間導光パターン、５…サブ照明ユニット、６…表示装置、７…照明ユニット、８…液晶表示パネル、１０１…溝部、１０２…光入射面、１０５…端部、１１０…光出射面、１１１…反射面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】