特許 5886427 照明装置

(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】5886427

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20160303BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20160303BHJP

   F21V 5/00 20150101ALI20160303BHJP

   F21V 5/02 20060101ALI20160303BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20160303BHJP

   F21V 7/09 20060101ALI20160303BHJP

   F21V 13/04 20060101ALI20160303BHJP

   F21V 13/12 20060101ALI20160303BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20160303BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20160303BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 481

   F21S2/00 491

   F21S2/00 484

   F21S2/00 495

   F21V3/00 530

   F21V3/00 320

   F21V5/00 530

   F21V5/02 100

   F21V5/02 300

   F21V7/00 530

   F21V7/00 320

   F21V7/09 200

   F21V13/04

   F21V13/12 300

   G02F1/13357

   F21Y101:02

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-526649(P2014-526649)

(86)(22)【出願日】2012年7月25日

(86)【国際出願番号】JP2012068752

(87)【国際公開番号】WO2014016913

(87)【国際公開日】20140130

【審査請求日】2014年11月27日

(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】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 将史

(72)【発明者】

【氏名】大内 敏

(72)【発明者】

【氏名】横山 淳一

【審査官】 柿崎 拓

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０８６８９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０２５１７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１２８０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８１６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１６３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８７９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７７１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１８９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４１９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００８２８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、前記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから前記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光学素子と、前記反射シートと前記光学素子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を出射するための、一列状に配列された複数のＬＥＤと、前記光学素子の出射面側に設けられた光学シートと、を備え、
前記光学素子の光出射面側の各ＬＥＤと対応する位置に遮光パターンが設けられており、
前記遮光パターンは、複数の遮光層を積層して構成されており、前記複数の遮光層のうち最も前記光学素子側に位置する遮光層は白色インクで構成されており、他の遮光層の少なくとも一つは、白色と青色の混合インク、または白色、青色及び黒色の混合インクであることを特徴とする照明装置。

【請求項2】

請求項１に記載の照明装置において、前記ＬＥＤは蛍光体を含み、該蛍光体の励起により白色光を放出する構成であることを特徴とする照明装置。

【請求項3】

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、前記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから前記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光学素子と、前記反射シートと前記光学素子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を出射するための、一列状に配列された複数のＬＥＤと、前記光学素子の出射面側に設けられた光学シートと、を備え、
前記光学素子の光出射面側の各ＬＥＤと対応する位置に遮光パターンが設けられており、
前記遮光パターンは少なくとも３層の遮光層を積層して構成されており、該３層の遮光層を、前記光学素子側から前記光学シート側にかけて順に１層目、２層目、３層目としたとき、前記１層目は白色インクで構成され、前記２層目と前記３層目のいずれか一方は、白色インクで構成され、他方は白色と青色の混合インク、または白色、青色及び黒色の混合インクで構成されることを特徴とする照明装置。

【請求項4】

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、前記ベースシャーシ上に設けられた反射シートと、該反射シートから前記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光学素子と、前記反射シートと前記光学素子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を出射するための、一列状に配列された複数のＬＥＤと、前記光学素子の出射面側に設けられた光学シートと、を備え、
前記光学素子の光出射面側の各ＬＥＤと対応する位置に遮光パターンが設けられており、
前記遮光パターンは少なくとも２層の遮光層を積層して構成されており、該２層の遮光層のうち前記光学素子に最も近い遮光層は白色インクで構成され、他の遮光層は白色と青色の混合インク、又は白色、青色及び黒色の混合インクで構成されることを特徴とする照明装置。

【請求項5】

請求項４に記載の照明装置において、前記遮光パターンは、前記ＬＥＤの直上に対応して設けられた長円又は楕円形状の第１パターンと、該第１パターンの周囲に設けられた複数のドットで構成され、かつ該ドットの単位面積当たりの密度が第１パターンから離れるに従い低下するように構成された第２パターンとを含み、
前記白色インクで構成された前記光学素子に最も近い遮光層は、前記第１パターン及び第２パターンを有し、前記混合インクで構成された他の遮光層は、前記第１パターンを有することを特徴とする照明装置。

【請求項6】

請求項１に記載の照明装置において、前記光学素子は拡散板であることを特徴とする照明装置。

【請求項7】

請求項６に記載の照明装置において、前記一列状に配列された複数のＬＥＤを実装するＬＥＤ基板を有し、該ＬＥＤ基板がＬＥＤの光出射方向に沿って複数配列されており、
前記ＬＥＤ基板のそれぞれに対応して１つまたは複数の前記拡散板が設けられていることを特徴とする照明装置。

【請求項8】

請求項７に記載の照明装置において、前記各拡散板の前記ＬＥＤ側の面に、複数のプリズムが形成されていることを特徴とする照明装置。

【請求項9】

請求項８に記載の照明装置において、前記プリズムは、前記ＬＥＤの光出射方向と直交する断面が三角形状で、かつ前記ＬＥＤの光出射方向に延びて形成される、または、前記ＬＥＤの光出射方向と平行で且つ前記光学素子の面と直交する断面が三角形状で、かつ前記ＬＥＤの光出射方向と直交する方向に延びて形成されることを特徴とする照明装置。

【請求項10】

請求項８に記載の照明装置において、前記拡散板の、前記ＬＥＤの光出射方向側の端面あるいは端部に粗面、鏡面またはテーパ面を形成したことを特徴とする照明装置。

【請求項11】

請求項８に記載の照明装置において、前記拡散板の前記プリズムが形成されていない面をシボ面または光沢面とした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】

表示デバイスとして液晶パネルを用いた映像表示装置（液晶表示装置）において、表示映像の高画質化のために、液晶パネルに光を照射するバックライトの光出射面内における平均輝度や空間的な輝度均一性を向上させるための様々な工夫が従来より提案されている。

【0003】

例えば特許文献１には、光源（蛍光管、発光ダイオード）と液晶パネル間に光源側の透明層と液晶パネル側の拡散層の２層からなる光学素子を配置し、該透明層の表面またはその内部に複数の遮光層を設けることにより、液晶パネルに照射される光の輝度及び輝度均一性を高めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2012-8280

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バックライト装置の光源として一般的に使用される発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ）は、蛍光体を励起して所望の波長の光を出射している。

【0006】

かかる構成のＬＥＤを上記特許文献１に用いる場合、ＬＥＤから出射された光は、遮光層の表面で反射してＬＥＤの蛍光体に再入射される。この入射光によりＬＥＤの蛍光体が再度励起される。蛍光体の再励起で生じた光によってＬＥＤ近傍、特にＬＥＤの直上（光学素子と対向する）部分における光の波長特性が変化し、ＬＥＤ直上の色度が変化する。このため、表示装置の有効表示領域内にＬＥＤを配置する構成を取った場合、ＬＥＤ直上部分が色むらとして認識されるという問題が生じる。上記特許文献１は、かかる色むらについては考慮されていない。

【0007】

本発明は、光の利用効率の向上しつつ色むらを低減するのに好適な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、光源としてのＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を導光または拡散するための光学素子とを備え、前記光学素子の前記ＬＥＤと対応する位置に遮光パターンが設けられており、該遮光パターンは少なくとも２層以上の遮光層から構成され、かつ前記遮光層のうち前記光学素子側の遮光層は白色インクで構成されており、他の遮光層の少なくとも１つは、例えば白色と青色の混合インク、または白色と青色と黒色の混合インクで構成されていることを特徴とするものである。

【0009】

また輝度むらの更なる改善のために、光学素子のＬＥＤ側にプリズムを設けてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、光の利用効率向上しつつ色ムラを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係る映像表示装置及びこれに用いられる照明装置の分解斜視図

【図2】照明装置の一部を−ｚ方向側から見た拡大斜視図

【図3】＋ｙ方向（出射面側）から見たインク６の一例を示す図

【図4】実施例１に係るインク６の構成の一例を示す図

【図5】インク６での反射光による光学的影響を説明する図

【図6】白色インクの一般的な波長−透過率特性を示す図

【図7】白色と青色を混合した青混合インクの波長−透過率特性を示す図

【図8】本発明の実施例２に係るインク６の構成を示した図

【図9】本発明の実施例３に係るインク６の形成方法を示す図

【図10】本発明の実施例４に係るインク６の構成を示した図

【図11】本発明の実施例５に係る照明装置の一例を示す分解斜視図

【図12】照明装置の輝度分布の一例を示す図

【図13】本発明の実施例６に係る光学素子１１４に設けたプリズム１１６の一例を示す図

【図14】本発明の実施例６に係る光学素子１１４に設けたプリズム１１７の一例を示す図

【図15】プリズム１１６、１１７による効果を説明するための図

【図16】プリズムの延伸方向における光学的作用を説明する図

【図17】プリズムの延伸方向と直交する方向における光学的作用を説明する図

【図18】輝度むらの方向とプリズムの延伸方向の一例を示す図

【図19】輝度むらの方向とプリズムの延伸方向の一例を示す図

【図20】ＬＥＤ２間に発生する暗部の一例を示す図

【図21】遮光部拡散板１１４の端面に粗面加工を施した例を示す図

【図22】遮光部拡散板１１４の端部にテーパ面を設けた例を示す図

【図23】本発明の実施例７に係る照明装置の一例を示す図

【図24】ＬＥＤの光照射面の一例を示す図

【図25】本発明の実施例８に係る照明装置の一例を示す図

【図26】本発明の実施例９に係る照明装置の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。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、当業者であればこれらの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。

【0013】

なお、以下の実施形態の説明では、各図に共通な機能、構成を有する要素には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略するものとする。

【実施例1】

【0014】

図１は、本発明の実施例１に係る映像表示装置と照明装置の展開斜視図を示している。図１の映像表示装置は、表示パネルとしての液晶パネル１と照明装置１００とを備え、照明装置は光源部１１、遮光部１２、光学シート部１３を備えている。照明装置１００は、液晶パネル１の背面から液晶パネル１に光を照射するためのバックライトとして動作する。液晶パネル１は、入力映像信号によって各液晶画素の光透過率が制御され、光透過率が制御された各液晶画素で照明装置からの光を空間的に変調することで映像を表示する。

【0015】

本実施形態に係る照明装置１００は、光源として、白色の光を放出する発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）を用いている。この白色ダイオードは、例えば黄色の蛍光体と青色光を発光するＬＥＤチップとを有し、ＬＥＤチップからの青色光の一部により黄色蛍光体が励起されて発光し、黄色蛍光体からの黄色光とＬＥＤチップからの青色光を混合して白色光を放出する構成を有している。本実施例に適用されるＬＥＤは、この構成に限らず、蛍光体を使用して所望の色の光を放出するものであれば、どのような構成であってもよい。

【0016】

以下、照明装置１００の各要素について説明するが、その前に、図１の各方向について以下のように定義する。照明装置１００の光の出射方向を照明装置１００の出射面側、これと反対方向を照明装置１００の背面側とする。尚、照明装置１００の出射面とは、光学シート部１３を構成する各種シートの表面（出射面）と定義する。またＬＥＤ２の光が出射される液晶パネル１０または照明装置１００の上部の方向を＋ｚ方向、これと反対方向（すなわち液晶パネル１０または照明装置１００の下部の方向）を−ｚ方向、背面側（光源部側）から出射面側（光学シート部側）に向かい、かつｚ方向と直交する方向を＋ｙ方向、これと反対方向（すなわち出射面側から背面側に向かう方向）を−ｙ方向とする。すなわち、ｙ方向は、照明装置１００の出射面と直交する方向と等しく、＋ｙ方向を出射面側方向、−ｙ方向を背面側方向と呼ぶ場合もある。また、ｙｘ平面と直交する方向であって、照明装置１００の出射面側から見て左の方向を＋ｘ方向、これと反対方向を−ｘ方向とする。以下、特に断りがない限りこの座標系を用いて本実施形態を説明する。尚、単に「出射面側」と表記するときは、照明装置１００の出射面側を指すものとする。

【0017】

光源部１１は、光源としてのＬＥＤ２と、このＬＥＤ２を複数個実装する光源基板としてのＬＥＤ基板３と、反射シート４と、ベースシャーシ７とを有している。ＬＥＤ２は、本実施形態では光の出射方向が電極面と平行なサイドビュー型の白色ＬＥＤを使用しており、＋ｚ方向に白色光を出射するようＬＥＤ基板３上に実装される。すなわち、ＬＥＤの光出射方向は、照明装置の光出射面と平行な方向で、かつ液晶パネル１０または照明装置１００の垂直方向（短手方向又は縦方向、図１では紙面上方）の上方向である。

【0018】

ＬＥＤ基板３は、ＬＥＤ２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ＬＥＤ基板３は、ｘ方向に伸びて形成された横長の長方形状を有する。すなわち、ＬＥＤ基板３の長手方向は、液晶パネル１０または照明装置１００の水平方向（長手方向又は横方向、図１では紙面左右方向）に等しい。ＬＥＤ２は、ＬＥＤ基板３の長手方向に沿って複数個一列状に配列される。一列状に配列された複数のＬＥＤをＬＥＤ列とすると、ＬＥＤ基板３は、各ＬＥＤ列のそれぞれに対応して設けられていると言うこともできる。またＬＥＤ基板３の実装された各種回路によりＬＥＤ２に供給される電流が制御される。

【0019】

ベースシャーシ７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１０側に開口を向いた枡形或いは箱型を為している。そして、その内面（出射面側）にＬＥＤ２が複数配列されたＬＥＤ基板３が、ｚ方向に沿って所定間隔を以って複数配列されて固定される。これによって、複数のＬＥＤ列がＬＥＤ２の光出射方向（ｚ方向）に沿って配列される。

【0020】

反射シート４は、背面側に向かう光を出射面側に向けさせるためのものであり、例えば白色で平板状の樹脂シートで構成されている。反射シート４は、ＬＥＤ２よりも背面側に位置するようにベースシャーシ７の内面（出射面側）に取り付けられる。例えば、ベースシャーシ７とＬＥＤ基板３とで反射シート４を挟むようにしてベースシャーシ７取り付けられる。このとき、ＬＥＤ基板３の表面（出射面側の面）は反射効率を高めるために白色塗装などの反射コーティングが施される。またベースシャーシ７にＬＥＤ基板３に取り付け、その上からＬＥＤ２に対応した孔が設けられた反射シート４を被せ、反射シート４の孔からＬＥＤ２を露出させた状態で反射シート４をベースシャーシ７に取り付けてもよい。この場合、ＬＥＤ基板３の表面が反射シート４で覆われることとなり、ＬＥＤ基板３の表面への反射コーティングは不要となる。但し、この場合は、ＬＥＤ基板３とベースシャーシ７との段差に対応するように反射シート４にも段差または屈曲部を形成することが好ましい。また、ベースシャーシ７の内面（出射面側）と、ＥＤ基板３の表面にそれぞれ個別に反射シート４を設けるようにしてもよい。

【0021】

遮光部１２は、光学素子１と、遮光パターンとしてのインク６とを有している。光学素子１は、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の透明樹脂に拡散性の粒子やビーズが混入された、もしくは透明樹脂の出射面または背面或いはその両方に粗面加工を施して構成された拡散板（以下、この拡散板を「遮光部拡散板」と呼ぶ）である。これにより、出射面側における光の空間的な輝度均一性を向上させている。また遮光パターンとしてのインク６は、ＬＥＤ２から＋ｙ方向に向かう光を反射若しくは吸収して当該＋ｙ方向に向かう光の輝度を低下させるよう光学的作用を有する。

【0022】

光学シート部１３は、１または複数の光学シート５から構成される。かかる光学シート５は、拡散板、拡散シート、μレンズシート、集光効果のあるプリズムシート、及び所定の偏光を透過しそれ以外の偏光成分を反射する輝度向上シート等のうちの１つ、又はこれらの任意の組合せにより構成される。この光学シート５によって、遮光部１２からの光を拡散し及び／または出射面側へ向かう光の成分を多くすることで、出射面側における空間的の輝度均一性や輝度を向上させている。

【0023】

ここで、遮光部１２における遮光パターンとしてのインク６について更に説明する。上述のようにＬＥＤ２は、サイドビュー型ＬＥＤで＋ｚ方向に光を放出するが、ＬＥＤ２のパッケージからその上方（＋ｙ方向）に光が漏れ、更にＬＥＤ２の光出射側直近の反射シート４によりＬＥＤ２からの出射光が＋ｙ方向に向かうため、照明装置１００の光出射面側から見たときに、ＬＥＤ２の位置近傍が他の部分よりも局所的に明るくなる、いわゆる光スポット（ホットスポット）が生じる。このホットスポットがユーザには輝度むらとして視認される。これを防止するために、遮光パターンであるインク６により、光学素子１の光出射面上の、ＬＥＤ２の位置近傍における光量を減少してホットスポットの明るさを低減させている。

【0024】

このためインク６は、光学素子（遮光部拡散板）１、ＬＥＤ２の配置位置と対応する位置及びその周辺（特にＬＥＤ２の光出射側）に設けられている。インク６は、本実施例では光学素子１の出射面側（すなわち光学シート部１３側）に設けられるものとする。しかしながら、光学素子１の背面側（すなわち光源部１１側）に設けてもよいし両方に設けてもよい。

【0025】

かかるインク６の構成の詳細について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、光源部１１のＬＥＤ２及びＬＥＤ基板３、並びに遮光部１２の光学部剤１及び遮光パターンであるインク６を含む部分について、−ｚ方向側から見たときの拡大斜視図である。また図３は、遮光部１２の遮光部拡散板１及び遮光パターンであるインク６を含む一部分を＋ｙ方向（出射面側）から見たときの正面図であり、インク６の印刷パターンの一例を示した図である。

【0026】

本実施例における遮光パターンとしてのインク６は、ＬＥＤ２の位置に対応し、出射面側から１つのＬＥＤ２全体をカバーするような大きさを有する、ｘ方向を長手方向とした楕円若しくは長円形状の第１パターン６１と、第１パターン６１の周囲であって、ＬＥＤ２の光出射方向側に配置された微小なドット状の第２パターン６２を含んでいる。

【0027】

このような遮光パターンは、例えば図３に示すように形成される。図３の右側に示された光学素子１の拡大図において、左下端の領域に示された複数の微小な正方形は、仮想的な単位ブロックを示している。この単位ブロックにおけるドット状のインク６の密度を、例えば図３の左側における４つの単位ブロックの拡大図に示されるように、単位ブロックの位置に応じて変化させている。第１パターン６１が形成される単位ブロックは、インク６の占める割合（密度）は１００％（つまり当該単位ブロックはインク６で塗り潰されている）である。第２パターン６２が形成される単位ブロックにおけるインク６の占める割合（密度）は、第１パターン６１からの距離に応じて例えば８０〜１０％の範囲で変化する。例えば、第１パターン６１から離れる或いは遠ざかるに従い、第２パターン６２が形成される単位ブロックにおけるインク６の密度を徐々に低下させるようにする。

【0028】

これにより、ＬＥＤ２と対応する部分の光透過率を最も低くし、ＬＥＤ２からＬＥＤ２の光出射方向に離れるに従って、徐々に光透過率が高くなるような特性の遮光パターンを得ることができる。上述したホットスポットの光強度はＬＥＤ２から離れるに従い徐々に低下する特性を有するので、このホットスポットの特性に合わせるように上述のように遮光パターンの光透過率特性を構成すれば、良好にホットスポットの明るさを低減することができる。尚、上記単位ブロックは仮想的なもので、光学素子１上には表れないものとする。また単位ブロックの大きさやインク６のドットの大きさは、光源部１１の光学構造、ＬＥＤ２の発光特性、光学素子１から光学シート部５までの距離、光学シートの組合せによって適宜変更可能である。

【0029】

本実施例は、このような構成の照明装置において、遮光パターンであるインク６を複数の遮光層（インク層）を積層した多層構造としたことを特徴とするものである。かかる本実施例の特徴について、図４〜図７を参照しながら説明する。

【0030】

図４は、実施例１に係る遮光パターンとしてのインク６、特に第１パターンの積層構造を示すｙ−ｚ平面と平行な断面図である。図４において、反射シート４上にＬＥＤ基板３が配置されており、ＬＥＤ基板３の表面には例えば白色塗装が施されている。上述のように反射シート４の構成はこれに限られるものではない。反射シート４の反射面またはＬＥＤ基板３の表面と対向するように、光学素子１（遮光部拡散板）が＋ｙ方向に所定間隔離されて配置されている。よって、反射シート４と光学素子１との間には所定間隔の空間が形成されている。この空間内にＬＥＤ２が配置され、ＬＥＤ２はこの空間内において、＋ｚ方向に向けて光を出射する。すなわち。ＬＥＤ２の光軸は、反射シート４または光学素子１の面及びｚ方向と平行になっている。ＬＥＤ２から所定の出射角を以って＋ｚ方向に放出された光は、反射シート４と光学素子１との間で反射を繰り返し、一部の光が光学素子１を透過しながら空間内を＋ｚ方向に伝播する。図４では、ＬＥＤからの光のうち直接光学素子１に向かう光のみを矢印として図示している。

【0031】

ＬＥＤから直接光学素子１に向かう光の一部は光学素子１とインク６の境界面、及び多層構造とされたインク６の層間の境界で反射されＬＥＤ２側に戻る。ここではインク６は３層構成とし、光学素子１側或いはＬＥＤ２側から光学シート５側にかけて順に、１層目、２層目、３層目と定義する。ここで、インク６の各層における色は、１層目が白色、２層目も白色、３目は白色と青色との混合とする。すなわち、最も光学素子側に位置する層（１層目）は他の層の少なくとも一つよりも白色の割合（白色純度）が高くなっている。本実施例では、１層目の白色の割合は１００％、つまり白色インクのみで構成されており他の色は混合されていないものとしている。しかしながら、必ずしも１００％とする必要は無く、例えば、後述する混合インクにおける青色インク又は黒色インクの配合比率よりも小さい比率で青や黒など他の色を混合してもよい。以下、それぞれの遮光層の光学的作用について説明する。

【0032】

まず、１層目の白色インクの光学的作用について説明する。ここでは吸収率の高いインク６を用いた場合を考える。一例として光学素子１の透過率を８０％、各インク層の透過率及び吸収率をそれぞれ３０％、１０％とし、インク６のＬＥＤ２の光出射側から＋ｚ方向に伸びる寸法を１０ｍｍ、ＬＥＤ２の発光面中心と光学素子１の＋ｙ方向の距離を３．４ｍｍとする。このような構成において、全体の光量の２７．１％が１層目のインク面に直接当たる光となり、そのうち１０％が１層目で吸収されるとすると、２．７％の光が損失となる。また、インク６の１層目で反射し、反射シート４で反射し再度インク６に当たる光を考慮すると、さらに光の損失が大きくなる。吸収による光の損失を考慮すると、吸収率の低いインクを使用することが必要となるので、インク６として低吸収である白色インクを使用することが有効である。一般に色味を含むインク、例えば青インク、黒インクは吸収率が高い。このため、本実施例では、白色インクを使用して吸収する光量を最小限に抑制し、１層目で反射してｚ方向に伝播させる光の量を増加させている。これにより、光の利用効率を向上することができる。

【0033】

２層目のインクも同様に、１層目からの透過光（全体光量の８．１％）に対して吸収を抑制するために白色インクで構成している。

【0034】

このように、１層目のインクと２層目のインクは、光の利用効率を向上させる機能を有している。

【0035】

続いて３層目のインクの光学的作用について説明するが、その前に、インク６での反射光による光学的影響とインク６から透過した光の色度変化について、図５〜図６を参照しながら説明する。

【0036】

図５は、インク６からの反射光による光学的影響を示している。図示されるように、インク６から反射した光の一部はＬＥＤ２に入射され、この入射光によりＬＥＤ２の蛍光体が再励起される。その際、ＬＥＤ２の蛍光体の色により、ＬＥＤ直上の光（ホットスポット）の色度が変化する。本実施例では、ＬＥＤ２として黄色蛍光体を有する白色ＬＥＤを使用しているため、黄色蛍光体の再励起により発生した光は黄色〜赤色の成分が強くなる。従ってＬＥＤ直上の光（ホットスポット）の色度は、黄色〜赤色方向に変化する。

【0037】

一方、インク６の１層目及び２層目を透過した光も、インク６の光学的特性により色度が変化する。一般的な白色インクは、図６に示されるように、長波長側の透過率が高くなるような波長−透過率特性（透過スペクトル）を有している。このため、特に光量が強いＬＥＤ２近傍の光は、その周囲に比べ黄色〜赤色方向に色度が変化する。

【0038】

このように、ＬＥＤ２の直上における光は、ＬＥＤ２の蛍光体の再励起による黄色〜赤色方向の色度変化と、白色インクを光学特性による透過光の色度変化が加わり、色度が大きく長波長側にシフト或いは変化することとなる。このような色度変化が生じると、ＬＥＤ２の直上で局所的な色むらが発生し、照明装置１００の出射面内での空間的な色均一性の劣化が生じる。すなわち、ＬＥＤ２の直上近傍に生じるホットスポットは、その周囲に比べ局所的に輝度が高くなるのみならず、色も周囲に比べ局所的に異なっており、特に黄色或いは赤色成分が強くなっている。

【0039】

本実施例は、このような色均一性の劣化を低減するために、インク６の３層目に、図４に示されるように白色と青色を混合したインク（以下、これを「青混合インク」と呼ぶ）を用いている。青混合インクは、図７に示されるように、短波長側の青波長域の光は吸収せずに長波長側の光を多く吸収するような波長−透過率特性（透過スペクトル）を有している。従って、インク６の３層目に青混合インクを用いれば、黄色或いは赤色成分が強いＬＥＤ２の直上近傍の１層目及び２層目を透過した光は、３層目により当該透過光の黄色或いは赤色成分が吸収される。すなわち、１層目及び２層目を透過した黄色又は赤みの強い光が３層目により補正され、白色に戻すことができる。この３層目での色度調整量は、例えば照明装置の照射光の色度を目標色度として、青混合インクの青インクの配合量を変えることで設定可能である。本実施例に係る青混合インクは、白色インクに対する青色インクの混合比率を、例えば重量比で０．１〜０．４％程度としている。

【0040】

このように、３層目の青混合インクは、ＬＥＤ２の直上近傍における光の色度を調整或いは補正する機能を有している。

【0041】

以上のように、本実施例によれば、光学素子に形成される遮光パターンとしてのインク６を複数の遮光層を積層した多層構造とし、最も背面側（ＬＥＤ２側）に位置する遮光層（本実施例では１層目）を白色インクで構成し、他の遮光層の少なくとも一つ（本実施例では３層目）青混合インクで構成しているので、ＬＥＤ２の直上近傍におけるホットスポットの光強度を低減しつつ、ＬＥＤ２の蛍光体及び１層目の白色インクによる色度変化を低減することができる。従って、本実施例によれば、照射光の空間的な輝度均一性及び色均一性が向上された照明装置を提供することができる。また、本実施例に係る照明装置を液晶表示装置のバックライトとして用いれば、空間的な輝度均一性及び色均一性が高い高画質な映像を表示することができる。

【0042】

ホットスポットの明るさは遮光パターンの厚さが厚いほど低減できる。このため、本実施例では遮光パターンの厚さを確保するために遮光パターンを３層構造としたが、これに限られるものではない。各層の膜厚を厚くできるのであれば２層で実現してもよい。また、４層構造であってもよいことは言うまでも無い。また、上記の例は第１パターン６１について説明したものであるが、第２パターン６２も同様に多層構造してもよいことは明らかである。また第１パターン６１を多層構造とし、第２パターン６２を１層構造としてもよい。

【実施例2】

【0043】

本発明の実施例２について図８を参照して説明する。本実施例は３層目のインクの配合のみが実施例１と異なっているため、３層目のインク以外の説明は省略する。

【0044】

図８に示されるように、本実施例に係るインク６は、３層目に白色、青色及び黒色を混合したインク（以下、これを「青黒混合インク」と呼ぶ）により構成されている。これにより、少ない印刷工程で良好にホットスポットを低減するようにしたものである。

【0045】

ＬＥＤ２の直上のホットスポットを抑制するためには、遮光パターンはおよそ１６ｕｍほどの膜厚が必要となるが、細かいパターンを印刷で再現するためには、印刷版のメッシュ数を細かくする必要がある。しかし、印刷版のメッシュを細かくすることは１回の印刷での膜厚が薄くなることを意味する。実際０．４７ｕｍの大きさのドットを作成しようとすると、３５０×３５０のメッシュ数の印刷版を使用する必要がある。かかる印刷版による１回印刷時の膜厚は、およそ４ｕｍ〜５ｕｍであるため、１６ｕｍの膜厚を得るためには３〜４回の印刷回数が必要となる。印刷回数の増加は印刷コストの増加につながる。そのため、細かいパターンと印刷回数削減の両立のためには、ホットスポットを抑制するための新たな工夫が必要となる。

【0046】

そこで本実施例では、３層目のインクとして、青黒混合インクを用いることにより、３層目での光吸収率を高めている。これにより、１層目及び２層目を透過した光の色度を補正を補正しつつ光を多く吸収でき、遮光パターンの膜厚が薄くてもホットスポットの光強度低減しながら色度変化を抑制することできる。本実施例に係る青黒混合インクは、白色インクに対する青色インク及び黒色インクの混合比率を、それぞれ、例えば重量比で０．１〜０．４％程度としている。

【0047】

青黒混合インクを１層目に使用すると、１層目で吸収する光の量が多くなって１層目で反射してｚ方向に伝播する光の量が減少するため光の利用効率が低下するが、本実施例では３層目に青黒混合インクを用いているため、ｚ方向に伝播する光の量の減少を抑えることができる。すなわち、本実施例によれば、ＬＥＤ２の直上近傍の光の色度変化を抑制しつつ、よりホットスポットの光強度を低下させることが、膜厚が薄い遮光パターン（すなわち少ない印刷回数）で実現できる。

【0048】

この実施例２も実施例１と同様に、遮光パターンは２層構造でもよく、また４層構造でもよい。

【実施例3】

【0049】

本発明の実施例３について図９を参照して説明する。この実施例３は、インクの層構造とインクの形成方法が実施例１及び２と異なっており、他の部分は同一のため、インクの形成方法以外の部分についての説明は省略する。

【0050】

図９に示されるように、本実施例は、遮光パターン６を２層構造とし、１層目を白色インクで構成し、２層目を青黒混合インクで構成したものである。白色インクで構成された１層目についてはグラデーション印刷版を使用して印刷し、混合インク（青混合インク又は青黒混合インク）で構成された２層目については、ベタ印刷版を使用して印刷している。

【0051】

グラデーション印刷版は、ＬＥＤ２から離れるに従いパターンの面積が小さくなるよう、すなわち図３に示された単位ブロック当たりのドット密度が低くなるように白色インクを光学素子１上に印刷する。白色インクは上述のように吸収が少ないため、広い範囲に塗布することで、最適な遮光性能を実現し、所望の輝度均一性を実現する。

【0052】

一方、ベタ印刷版は、ＬＥＤ２の直上のホットスポット部分のみ、例えば図２の第１パターン６１の部分のみ青混合インク又は青黒混合インクを印刷する。

【0053】

このとき、グラデーション印刷版で印刷される１層目のインクで十分な遮光を実現できるのであれば、ベタ印刷版の塗布面積を大きくしても問題ない。しかしながら、１層目で十分な遮光が実現できない場合、混合インクによる２層目の塗布面積を大きくすると、１層目を透過する光について２層目での吸収量が多くなってしまう。

【0054】

そこで本実施例では、グラデーション印刷版によって広い範囲をカバーするように、図２における第１パターン６１及び第２パターン６２を白色インクで印刷することにより１層目を形成し、ベタ印刷版によってＬＥＤ直上部分のみ、つまり第１パターン６１の部分のみ混合インクで印刷することにより２層目を形成する。つまり本実施例では、グラデーション印刷版により白色インクで形成された１層目は、第１パターン６１及び第２パターン６２の両方を有しており、ベタ印刷版により青混合インク又は青黒混合インクで形成された２層目は第１パターン６１のみを有することとなる。つまり、第１パターン６１は多層構造、第２パターン６２は単層構造となっている。これにより、１層目で光の利用効率及び輝度均一性を向上させるともに、２層目で色度変化の低減及びホットスポットの光強度の減少を実現している。ここで、混合インクは、上述した青混合インク又は青黒混合インクであるが、１層目のインクよりも光吸収率が高く、色度変化の補正ができるものであれば、これ以外の混合インクでもよい。尚、本実施例に係る青黒混合インクは、実施例２と同様に、白色インクに対する青色インク及び黒色インクの混合比率を、それぞれ、例えば重量比で０．１〜０．４％程度としている。

【0055】

このように、本実施例によれば、２層構造でＬＥＤ２の直上近傍におけるホットスポットの光強度を低減しつつ、ＬＥＤ２の蛍光体及び１層目の白色インクによる色度変化を低減することができる。この実施例では印刷工程を２回としているが、必要な膜厚を得るために必要な回数の印刷を行ってもよい。

【実施例4】

【0056】

本発明の実施例４について図１０を参照して説明する。この実施例４は、インクの層構造が前述の実施例と異なっており、他の部分は同一のため、インクの層構造以外の部分についての説明は省略する。

【0057】

図１０に示されるように、本実施例は、インク６の１層目を白色インク、２層目を青黒混合インク、３層目を白色インクで構成している。かかるインク６の層構造によれば、３層目のインクの表面に光学シート部５側から反射して戻ってくる光を、３層目で吸収せず反射させることができる。このように、光学シート部５側から反射して戻ってくる光を、３層目を構成する高反射の白インクで反射することにより、照明装置１００の照射光の輝度を向上することができる。また、２層目に青黒混合インクを用いているので、実施例２と同様に、１層目を透過する光を良好に吸収してホットスポットの光強度を低減することができる。本実施例に係る青黒混合インクは、実施例２及び３と同様に、白色インクに対する青色インク及び黒色インクの混合比率を、それぞれ、例えば重量比で０．１〜０．４％程度としている。 実施例４の場合、遮光パターン（インク６）を少なくとも３層構造とする必要があり、印刷回数は多くなるが、光の利用効率は高くなる。また２層目は青黒混合インクとしているが、１層目〜３層目の総合的な膜厚でホットスポットを抑制することができれば、青混合インクとしてもよい。

【実施例5】

【0058】

本発明の実施例５について図１１を参照して説明する。本実施例は、光学素子（遮光部拡散板）の構成が実施例１〜４と異なっている。

【0059】

図１１は、実施例５に係る照明装置の構成を示す展開斜視図であり、光学シート部１３の図示は省略している。また、図１１に示されるように、本実施例は、ＬＥＤ基板３１４をｘ方向に２分割するとともに、各分割されＬＥＤ基板３１４にそれぞれ対応してｘ方向を長手方向とした長方形状の遮光部拡散板１１４を設けている。ここでは、１０枚のＬＥＤ基板３１４及び１０枚の遮光部拡散板子１１４を使用している例を示している。すなわち、実施例１〜４では、光学素子は照明装置１００の出射面をカバーするサイズ（面積）を１枚の遮光部拡散板１で構成されていたのに対し、本実施例では、複数のＬＥＤ基板３１４にそれぞれ対応した、遮光部拡散板１よりも小さい複数の遮光部拡散板１１４で構成されている。各遮光部拡散板１１４は、本実施例では、光学素子１よりも約１／１０のサイズを有している。尚、図１１ではＬＥＤ基板３１４をベースシャーシ７から分離させているが、実際は上述の実施例１〜４と同様にベースシャーシ７に固定されている。

【0060】

遮光部拡散板１１４を本実施例のように構成することによって、遮光部拡散板１１４の熱による撓みを抑制することができる。以下、かかる効果について説明する。

【0061】

先に説明したように、光源の近傍に配置された樹脂製の光学素子は、光源や該光源に電力を供給する回路（ドライバ）等の発熱によって熱膨張が生じ、これにより例えば液晶パネル側に凸を向けて反るような撓みが生じる。この撓みにより光源と光学素子間の距離が光学素子の面上の位置に応じて変化し、これが面内の空間的な輝度むらとなって現れる。ここで、物体の膨張量（伸び量）ΔＬは一般的に以下の式１で表される。

【0062】

ΔＬ＝α×Ｌ×ΔＴ （式１）
ここで、ΔＬは膨張量、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。つまり膨張量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。本実施例では、光学素子として実施例１〜４で説明した１枚構成の遮光部拡散板１よりも小さい遮光部拡散板１１４を使用しているため、熱膨張量、即ち撓みが小さくなり、熱によるＬＥＤ２と遮光部拡散板１１４との距離の変化を低減することができる。

【0063】

さらにリベットピン等により、各遮光部拡散板１１４とベースシャーシ７とを共締めすることでさらに撓みを抑制することができる。リベットピンはネジなどで構成してもよい。このリベットピンやネジは透明な部材又は白色で反射性の高い部材のものを使用することで、リベットピンやネジが暗部として見えにくくなり、これら部品による照明装置の光学性能への影響を最小限に抑えることができる。

【0064】

図１１に示される例では１つのＬＥＤ基板３１４に１つの遮光部拡散板１１４を対応させて配置している。すなわち、ＬＥＤ基板３１４の枚数と遮光部拡散板１１４の枚数が同じであるので組立時に基板単位でのアセンブリが容易となり、組立の自由度が高くなる。しかしながら、本実施例はこれに限られるものではない。例えば、ＬＥＤ基板３１４を分割せずに各ＬＥＤ列に対し１つのみとし、この１つのＬＥＤ基板３１４に対し２つ或いは２以上の光学素子１１４を対応して配置するようにしてもよい。遮光部拡散板の分割数が増えれば増えるほど熱膨張量が減少するため輝度ムラ改善に対し有効であるが、その分組立工数の増加やコストが上昇する懸念がある。よって、組立工数やコストを考慮して遮光部拡散板の分割数を適宜定めることができる。また組立てとして、例えばベースシャーシ７に反射シート４、ＬＥＤ基板３１４、遮光部拡散板１１４を順次取り付けてる手法を用いてもよいし、ＬＥＤ基板３１４と遮光部拡散板１１４を先にアセンブリしてモジュール化した後に、該モジュールとベースシャーシ７とで反射シート４を挟み込むようにベースシャーシ７に取り付ける手法を用いてもよい。

【0065】

このように、本実施例によれば、光学素子の熱膨張による撓みを防止し、該撓みによる輝度むらを低減することができる。

【実施例6】

【0066】

本発明の実施例６について図１２〜図１７を参照して説明する。本実施例は、輝度むらを低減するために、光学素子１１４の背面側に光伝播溝を形成するためのプリズムを設けたしたことが他の実施例と異なっている。本実施例の構成及び光学的作用の説明に先立って、輝度むらの様子について図１５を参照して説明する。

【0067】

図１２の右側の図は、左側に示された遮光部の一点差線上での輝度分布を示している。尚、図１２の右側の図では、光学素子として実施例５の分割された遮光部拡散板１１４を用いており、実施例１〜４の遮光パターン（インク６）は設けていないものとする。また遮光部拡散板１１４のｚ方向の寸法（幅）をＡ［ｍｍ］とする。幅Ａは、ＬＥＤ２のｚ方向の配列ピッチよりも小さくされている。

【0068】

図示されるように、この例の輝度分布は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２の配置位置の直上において輝度Ｌ１のピークを有する。また、ＬＥＤの光出射方向と反対側（−ｚ側）近傍で最低輝度Ｌ２となっている。図示された輝度分布において、ピーク輝度Ｌ１と最低輝度Ｌ２との差が大きく、これが輝度むらとして視認される。遮光部拡散板は上述のように拡散性を有しているが、遮光部拡散板の拡散性のみではかかる輝度むらを低減させることは難しい。

【0069】

かかる輝度むらを良好に低減するためには、ピーク輝度Ｌ１を下げ、最低輝度Ｌ２を上げる必要がある。ピーク輝度Ｌ１を下げるためには、上述した実施例１〜４に示されるような遮光パターン（インク６）を遮光部拡散板１１４のＬＥＤ直上と対応する位置に形成し、当該位置に向かう光を遮光パターンで吸収、反射させればよい。一方、最低輝度Ｌ２を上げるためには、遮光パターン６或いは光学素子で反射された光を効率良く＋ｚ方向へ伝播させる必要がある。

【0070】

そこで実施例６では、図１３及び図１４に示されるように、光学素子である遮光部拡散板１１４の背面側に光伝播溝１２０を形成するためのプリズム１１６、１１７を設けることで、遮光パターンで反射された光を効率よく＋ｚ方向へ導いている。図１３のプリズム１１６は、ＬＥＤ２の光出射方向（光軸）と直交する断面（ｘ−ｙ平面と平行な断面）が三角形状で、ｚ方向、すなわちＬＥＤ２の光出射方向と平行な方向に伸びて形成されている。このプリズム１１６がｘ方向に複数配列されている。また図１４のプリズム１１７は、ＬＥＤ２の光出射方向（光軸）と平行で且つ遮光部拡散板１１４の面と直交する断面（ｙ−ｚ平面と平行な断面）が三角形状で、ｘ方向、すなわちＬＥＤ２の光出射方向と直交する方向に伸びて形成されている。このプリズム１１７がｘ方向に複数配列されている。すなわち、図１３の例と図１４の例では、プリズムの形成方向が互いに直交している。尚、図１３及び図１４では、図示の簡略化のための遮光パターンであるインク６の図示を省略している。

【0071】

次にプリズム１１６、１１７の効果について図１５を参照して説明する。図１５は、図１３と図１４のそれぞれの構成における遮光部拡散板１１４の幅Ａに対する最低輝度上昇率のグラフを示している。図１５のグラフにおいて、横軸はｚ方向の遮光部拡散板の幅Ａ［ｍｍ］を示し、縦軸は３５ｍｍ幅の遮光部拡散板１１４に対する最低輝度Ｌ２の上昇率を示している。

【0072】

図１５に示されるように、図１３の構成では遮光部拡散板１１４の幅が大きくなるにつれて最低輝度Ｌ２が上昇し、幅５５ｍｍでは上昇率が３．３％程度となっている。一方で、図１４の構成では、幅４５ｍｍ程度までは輝度上昇効果があるが、幅４５ｍｍ以上になると最低輝度の上昇効果が飽和する。この現象について、プリズムの形成方向（長手方向）と平行な方向の光学的作用（図１３）と、プリズムの形成方向（長手方向）と垂直な方向の光学的作用（図１４）に分けて説明する。

【0073】

まず、プリズムの延伸方向（長手方向）と平行な方向の光学的作用について図１６を参照して説明する。図１６（ａ）は遮光部拡散板１１４のプリズム１１６付近での光の様子を示し、図１６（ｂ）は反射シート４上での光の様子を示している。

【0074】

図１６において、ＬＥＤ２から所定の出射角で出射された光は＋ｚ方向に進行するが、遮光部拡散板１１４と反射シート４との間もしくは光学シート部５（ここでは図示しない）と反射シート４との間を拡散反射しながら＋ｚ方向に進行する。特にプリズム１１６に対し垂直に入射する光は、各プリズム１１６相互間に形成された光伝播溝１２０で図１６（ａ）のように反射し、反射シート４側に戻る。反射シート４側に戻った光は図１６（ｂ）のように反射シート４で拡散反射されて＋ｚ方向に進行する。これが繰り返されし行われることで、ＬＥＤ２から＋ｚ方向に離れた部分にも光が伝搬し、これにより図１２に示された最低輝度Ｌ２を向上させることができる。また、この光伝播溝１２０による伝搬効果は遮光部拡散板１１４の幅が広くなるほど大きくなるため、遮光部拡散板１１４の幅が広くなるほど最低輝度Ｌ２の上昇率は高くなる。このような光学的作用（光伝播作用）を用いることで、最低輝度Ｌ２の輝度を向上することができる。

【0075】

次に、プリズムの延伸方向（長手方向）と直角な方向の光学的作用について図１７を参照して説明する。図１７は、プリズム１１７に対し斜めから入射する光の様子を示している。ここで、空気層の屈折率をｎ１、遮光部拡散板の屈折率をｎ２（＞ｎ１）とすると、入射角θ_ｉｎでプリズム１１７に入射した光はプリズム１１７内で屈折し、遮光部拡散板１１４から出射する際に再び屈折し、θ_ｏｕｔの角度で遮光部拡散板１１４から外部に出射する。このときスネルの法則よりθ_ｉｎ＜θ_ｏｕｔとなるため、プリズムの延伸方向（長手方向）と垂直な方向に光が拡がる。このような光学的作用により、プリズムの延伸方向（長手方向）と垂直な方向の輝度むらを低減することが可能となる。

【0076】

かかる輝度むら改善効果に関して、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８はｘ方向に平行な明暗ムラが存在する例を示しており、図１９はｚ方向に平行な明暗ムラが存在する例を示している。ＬＥＤ２の光出射方向は、これまでと同様に＋ｚ方向とする。

【0077】

例えば、図１８の例ではｘ方向と平行な明暗ムラがｚ方向に周期的に現れるため、z方向に光を拡げる必要がある。そのためこの明暗ムラを改善するには遮光部拡散板１１４に形成されるプリズムの延伸方向（長手方向）の向きをｘ方向と平行に配置することが好ましい。一方、図１９の例では、ｚ方向と平行な明暗ムラがｘ方向に周期的に現れるため、ｘ方向に光を拡げる必要がある。そのため遮光部拡散板１１４に形成されるプリズムの延伸方向（長手方向）の向きを、ｚ方向と平行にすることが好ましい。このようにプリズムの延伸方向の向きと垂直な方向へ光を拡げる効果により輝度ムラを改善する。また、図１５における図１３の構成の特性では、最低輝度Ｌ２の上昇率が遮光部拡散板１１４の幅が４５ｍｍ以降で飽和すると説明したが、これは、プリズムの延伸方向（長手方向）の向きと垂直な方向への光拡散効果が小さいためである。すなわち、遮光部拡散板１１４の幅が４５ｍｍまでは光を拡げる効果により最低輝度Ｌ２を上昇させる効果があるが、４５ｍｍ以上では遮光部拡散板１１４自身の透過率の影響が大きくなり、最低輝度Ｌ２の上昇効果が飽和する。

【0078】

以上の通り、ｚ方向に図１５に示された最低輝度Ｌ２は、ｚ方向に延伸するプリズム１１６、ｘ方向に延伸するプリズム１１６のいずれでも上昇させることができるが、光伝播溝１２０によるｚ方向への光伝播効果が高いプリズム１１６を用いることが好ましい。

【0079】

また、図１７〜図１９で説明したプリズムの拡散効果により輝度むらを改善するには、改善したい輝度むらの方向と平行にプリズム延伸方向（長手方向）の向きを合わせて配置する必要がある。このプリズムの最適な向きを、ＬＥＤ２の水平方向（ｘ方向）の配列ピッチ及び／または垂直方向（ｚ方向）の配列ピッチによって定めることができる。一般的にＬＥＤの光強度は、ＬＥＤの光軸上の光（出射角０度の光）が最も強く、光軸に対して±９０度の方向の光が最も弱い。このため、ＬＥＤ２の水平方向（ｘ方向）の配列ピッチが広いと、例えば図２０に示されるようにＬＥＤ２間に暗部が生じ、水平方向（ｘ方向）に沿って周期的な明暗むらを生じる。この場合は、延伸方向がｚ方向と平行なプリズム１１６を用いる。一方、ＬＥＤ２の垂直方向の配列ピッチが広い場合は、明暗むらがｘ方向と平行に、かつｚ方向に沿って周期的に発生するため、延伸方向がｚ方向と平行なプリズム１１７を用いる。このように、ＬＥＤ２の水平方向、垂直方向の配列ピッチの大きさに応じてプリズム１１６，１１７のどれを用いるか（すなわちプリズムの延伸方向）を決定することができる。また、光学シートの構成によってどのプリズムを用いるかを決定してもよい。例えば、光学シートによる輝度むらの改善方向に応じてどのプリズムを用いるかを決定することができる。

【0080】

また、遮光部拡散板１１４の光出射面（光学シート側の面）をシボ面（マット面）または光沢面としてもよい。シボ面は、光の拡散効果が増すため輝度ムラ改善に効果があり、光沢面は、光学シート５と遮光部拡散板１１４との間でにおける光の伝搬効果が大きくなるため輝度向上に寄与する。

【0081】

また、例えば図２１に示されるように、遮光部拡散板１１４の＋ｚ方向（ＬＥＤの光出射側）の端面を粗面としてもよい。端面を粗面にすることで遮光部拡散板１１４の内部を伝搬した光が端面に形成した粗面に当って散乱し、当該端面付近の輝度を向上させることができる。かかる端面の粗面は、サンドブラストにより形成してもよいし、遮光部拡散板１１４のを成型するための型に予め形成してもよい。また端面を鏡面にすれば、遮光部拡散板１１４内を伝搬した光を最低輝度部まで到達させることができ、粗面の場合と同じく同様の効果を得ることができる。更にまた、図２２に示されるように、遮光部拡散板１１４の＋ｚ方向の端部に、光学シート５側に向くテーパ面を形成してもよい。これにより、遮光部拡散板１１４内を伝搬する光及び前方列(＋ｚ方向側)から伝わった光がテーパ面で拡散され、より遠い方向に光が到達するように導かれる。またテーパ角を変更することで所望の位置の輝度上昇効果が得られる。このテーパ角は、ＬＥＤ２のピッチ等により適宜に変更してもよい。

【0082】

尚、実施例６では、光学素子として複数に分割された実施例５の遮光部拡散板１１４を用いたが、実施例１等で説明した１枚構成の遮光部拡散板１を用いてもよい。

【0083】

以上の通り、本実施形態によれば、照明装置の光出射面における空間的な色むら、輝度むらを低減することができる。また、熱膨張による輝度むらも低減することができる。

【0084】

尚、上記実施例では、遮光部拡散板１１４のＬＥＤ２側の面（遮光部拡散板１１４の光入射面）にプリズム１１６，１１７を設けたが、これに限られるものではない。遮光部拡散板１１４の光出射面に設けてもよいし、光入射面及び光出射面の両方に設けてもよい。また、本実施例では、光伝播溝１２０の断面が三角形状の例を示したが、これに限られるものではない。例えば、断面が半円形状を有するレンチキュラー溝、断面が台形の台形溝、断面が四角形状の矩形溝でもよいし、断面が多段面を有する溝であってもよい。屈折や反射により図１６（ａ）に示されるような光伝播機能を生じるものであればよい。

【実施例7】

【0085】

上記光伝播溝１２０の配列ピッチや高さ一例について、本発明の実施例７として図２３を参照して説明する。図２３（ａ）は、本実施例に係る照明装置を光出射面側（＋ｙ方向側）から見た一部拡大図を、図２４（ｂ）は、その断面図（ｘ−ｙ平面の断面図）示している。尚、この例では、プリズムとしてＬＥＤの光出射方向（ｚ方向）に延びるプリズム１１６を用いている。また、光学素子として１枚構成の遮光部拡散板１を用いているが、分割された遮光部拡散板１１４を用いてもよい。また、遮光部拡散板１は、例えば円錐状のピン２３によりその背面側から支持されているものとする。遮光パターン６は、本図では全部のＬＥＤ２の直上に図示しておらず、一部の図示を省略している。

【0086】

図２３において、光伝播溝１２０またはこれを形成するためのプリズム１１６のｘ方向（ＬＥＤの光出射方向と直交する方向）の配列ピッチをＰ、ＬＥＤ２の発光面の長手方向の幅をＬａ、ＬＥＤ２のｘ方向配列ピッチをＬｐ、幅Ｌa内の光伝播溝１２０の本数をＮａとすると、本実施例は以下の式２を満足するように構成されている。尚、ＬＥＤ２の発光面の幅Ｌａは、詳細には図２５に示されるように定義されるものとする。

【0087】

Ｌｐ／Ｐ≧Ｎａ≧Ｌｐ／Ｌａ（但しＬｐ＞Ｌａ、Ｌｐ＞Ｐ）（式２）
ここで、光伝播溝１２０のｘ方向の配列ピッチＰは、例えば３０〜７０ｍｍ、ＬＥＤ２の発光面の長手方向の幅Ｌａは例えば３ｍｍ、光伝播溝１２０のｘ方向の配列ピッチＰは例えば０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。このように、ＬＥＤ２の配列ピッチＬｐにおける光伝播溝１２０の全本数よりも幅Ｌａ内における光伝播溝１２０の本数Ｎａが小さくなるように溝の配列ピッチがＰ設定される。

【0088】

上記式２を満足すれば、ＬＥＤ２の配列ピッチＬｐが大きくなっても、ＬＥＤ２の発光面の幅Ｌａを複数に分割できる本数の光伝播溝１２０を配置することができる。これにより、ＬＥＤ２の直上におけるホットスポットが光伝播溝１２０により分散或いは拡散され、ホットスポットの光強度を低下して輝度均一性を向上できる。またホットスポットを形成する光は、上述のように光伝播溝１２０で＋ｚ方向に伝播されるため、ｚ方向における輝度均一性も向上できる。

【0089】

また図２３において、光伝播溝１２０を形成するプリズム１１６のｙ方向（遮光部拡散板１の面と直交する方向）の高さをａ、遮光部拡散板１の光出射面と光学シート５の入射面（光学シート５が複数の場合は、最も遮光部拡散板１近い光学シートの入射面）との距離（拡散距離）をｈとしたとき、本実施例は以下の式３を満足するように構成されている。

【0090】

ｈ≧ａ（式３）
ここで、プリズム１１６の高さａは例えば０．０５〜０．５ｍｍであり、拡散距離ｈは例えば０．５〜１０ｍｍ程度である。

【0091】

上記のように拡散距離ｈがプリズム１１６の高さａ以上であれば、プリズム１６１により形成された光伝播溝１２０を反射又は屈折して＋ｚ方向に進行しつつ遮光部拡散板１中を伝播して出射するを、上記拡散距離ｈで定められる空間（遮光部拡散板１と光学シート５との間の空間）で良好に拡散することができる。また光学シート５で反射して遮光部拡散板１に入射し、遮光部拡散板１で反射又は遮光部拡散板１から出射された光についても、上記拡散距離ｈで定められる空間で良好に拡散することができる。よって、このような構成によれば、遮光部拡散板１から出射面内の輝度分布を均一化或いは滑らかにし、例えばＬＥＤ２直上のホットスポットを低減することができる。またプリズム１６１を設けることによる発生する可能性がある該プリズムの配列形状に相似の（プリズムの高さａが高いほど現れやすくなる）明暗むらも、上記拡散距離ｈで定められる空間で良好に拡散して目立たなくさせることができる。

【実施例8】

【0092】

上記光伝播溝１２０の配列ピッチの更に別の例について、本発明の実施例８として図２４を参照して説明する。図２４の左側の図は、本実施例に係る照明装置を光出射面側（＋ｙ方向側）から見た１つの遮光パターン６を中心とした一部拡大図を、右側の図はその断面図（ｘ−ｙ平面の断面図）を、下側の図は遮光パターン６におけるドットの部分拡大図を示している。尚、この例では、プリズムとしてＬＥＤの光出射方向（ｚ方向）に延びるプリズム１１６を用いている。また、光学素子として１枚構成の遮光部拡散板１を用いているが、分割された遮光部拡散板１１４を用いてもよい。

【0093】

図２４において、光伝播溝１２０のｘ方向（ＬＥＤの光出射方向と直交する方向）の配列ピッチをＰ、遮光パターン６の第２パターン６２における最小ドットサイズをＤａとしたとき、本実施例は以下の式４を満足するように構成されている。

【0094】

３×Ｄａ＞Ｐ≧Ｄａ／１００（式４）
この条件を満足すれば、遮光パターン６のドットが連続して配列されている場合、例えばドットの間の空間が３個のドットより小さい距離の場合には、その空間にプリズム１１６が少なくとも１本以上配置されることになる。このため、図２４のに示されるように、遮光パターン６のドット間において、プリズム１１６の２つの面により光が半分ずつ分散（図中Ｌｉ２、Ｌｉ３）されることになる。また遮光パターン６のドットで反射された光はプリズム１１６の面で反射されて再度出射される（図中Ｌｉ１）これらの光は、ドットの上方をカバーする進行して出射するため、照明装置の出射面側から見たときにドットによる影が見え辛くなる。当然、プリズムピッチが小さければ、上記光の分散は細かくできる。しかしながら、現在の印刷機では、印刷ドット径が０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、或いは１ｍｍ程度が最小であるため、プリズムを小さくしすぎると上記光の分散幅が狭くなり、かかる分散による効果（ドットによる影の視認防止）が低下することとなる。またプリズム（光伝播溝）形成も困難となる。従って、上記効果を得るため、及びプリズム形成上の観点から、プリズム１１６の並列ピッチＰの下限値は、約０．０１ｍｍとするのが好ましい。

【0095】

また、図２４において、光伝播溝１２０またはこれを形成するためのプリズム１１６のｘ方向（ＬＥＤの光出射方向と直交する方向）の配列ピッチをＰ、遮光パターン６におけるドットの最小ピッチをＰｄ、ドット間の最小隙間距離をＰｓとしたとき、遮光パターン６の透過率をＴｒが０．１％≦Ｔｒ＜５０％の場合において、本実施例は以下の式５を満足するように構成されている。

【0096】

Ｐｄ≧Ｐ≧Ｐｓ（式５）
上記式５の条件を満たせば、プリズム１１６の配列ピッチＰはドットの最小ピッチよりも小くしているため、プリズム１１６の２つのプリズム面による反射又は屈折作用によりドットの輪郭の陰影を形成するような光を分散することができ、ドットの陰影を見え難くすることができる。遮光パターン６におけるドット間の最小隙間から光を漏らす場合には、プリズム１１６の配列ピッチＰが当該最小隙間距離よりも大きくすることにより、当該隙間から漏れた光を当該隙間に隣接するそれぞれのドットの陰影に被せることができるため、輝度均一性をより一層向上することができる。

【実施例9】

【0097】

本発明の実施例９について図２６を参照しながら説明する。これまで説明した実施例は、一列状に配列されたＬＥＤ２の光出射方向は全て同じ方向（＋ｚ方向）であったが、本実施例では、ＬＥＤの１個おきに光出射方向を逆向き（−ｚ方向）としている。すなわち、本実施例は、＋ｚ方向に光を出射するＬＥＤ２と、−ｚ方向に光を出射するＬＥＤ２とをｘ方向に沿って交互に配列したものである。ここではＬＥＤ２の光出射方向を＋ｚ方向と−ｚ方向としているが、＋ｘ方向と−ｘ方向としてもよい。

【0098】

シャーシ７の内面には反射シート４が設けられているが、この反射シートは、図示されるように、照明装置の周辺部に向かうに従い照明装置の光出射方向（紙面）に傾斜するようなスロープが設けられている。よって、ＬＥＤ２から出射した光は、反射シート４のスロープにより反射して、遮光部拡散板１の光伝播溝の方向に伝播し、そして入射角度が適切になると遮光部拡散板１を通過して出射面から照射される。これにより照明装置周辺部まで光を伝播し、中央のみならず先端部の輝度も向上できる。

【0099】

これにより少ないＬＥＤで照明装置の光出射面全体に渡って、輝度金要る性を向上させながら光を供給することができる。

【0100】

上述した実施例１〜９において、１枚構成の遮光部拡散板１は１枚のみ使用したが、例えば＋ｙ方向に遮光部拡散板１を例えば２枚重ねて配置することも可能である。この場合、プリズムが形成される面は、下側（照明装置の背面側）の遮光部拡散板１は光入射側、上側（照明装置の光出射面側）の遮光部拡散板１は光出射側に設けることが好ましい。しかしながら、両方とも光入射側に設けてもよいし、また両方とも光出射側に設けてもよい。

【0101】

尚、上記各実施例では、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】

【0102】

１…光学素子、２…ＬＥＤ、３…ＬＥＤ基板、４…反射シート、５…光学シート、６…遮光パターン（インク）、７…ベースシャーシ、９…遮光層、１０…液晶パネル、６１…第１パターン、６２…第２パターン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】