JP2016110895A - 照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】略円筒形状の導光体及び導光体を用いた照明装置並びに表示装置において、輝度均一性の向上を図る。【解決手段】透光性を有する基材からなり、前記基材のうち光源からの光を前記基材中に入射する光入射面と、前記光入射面からの光を偏向する複数の光偏向要素が設けられた第一の面と、前記第一の面と反対側の面であり前記光偏向要素により偏向された前記光入射面からの光を射出する第二の面と、を備えた導光体であって、前記導光体は略円筒状に形成され、前記第二の面には、前記光入射面と直交する第１の方向に沿って延在された単位レンズが前記光入射面と平行である第２の方向に沿って複数配列され、前記光偏向要素の前記第１の方向の幅をａｙ、前記第２の方向の幅をａｘとしたとき、ａｘ／ａｙが２．５以下であることを特徴とする導光体である。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置および表示装置に関する。

近年では、中小型ディスプレイから大型ディスプレイまで、様々な形態のディスプレイが開発されており、形状も従来の平面型だけでなく曲面型のディスプレイも登場している。ディスプレイの一例として、液晶ディスプレイのように素子自らが発光しないディスプレイの場合、光源として別途照明装置が必要となる。ディスプレイに用いる照明装置は、大別すると、直下型照明装置とエッジライト式照明装置に分類される。直下型照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤが、パネルの背面に規則的に配置される。この方式は、照明装置の大型化が容易である反面、照明装置の輝度ムラを消すために装置に一定の厚みが必要となり薄型化は難しい。一方、エッジライト式照明装置は、導光体と呼ばれる透光性の板の端面に例えばＬＥＤのような光源を配置する方式である。導光体の底面には導光体内部を伝搬する光を射出面へと導くための、ドット状の光偏向要素が配置される。エッジライト式照明装置は、直下型照明装置と比べると、薄型化が容易であるというメリットがある。さらには、導光体を曲面形状とすることで、曲面型の照明装置にも対応しやすい。曲面型の照明装置はディスプレイ用途だけでなく、室内照明用器具や、屋内もしくは屋外の広告看板や案内看板などの照明装置にも利用できる。

現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的（例えば特許文献１）である。平板の導光体の代わりに、曲げ加工した導光体を組み込めば、照明装置の形状を曲面とすることも可能である（例えば特許文献２）。あるいは、曲げ加工した導光体の端面同士を接合すれば、円筒形状の照明装置を作成することも可能である。
ところで、導光体に形成する白色ドットは、入射した光をほぼ無指向に拡散反射されるため、導光体の射出面側への光取出し効率が低いという欠点がある。また、白色インキによる光吸収も無視することはできない。そこで最近では、白色ドットの代わりに、マイクロレンズをインクジェット法によって導光体に形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光体の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光体を得ることができる。

導光体の輝度均一性を高めるためには、光偏向要素の粗密分布を２次元的に調整して配置する必要がある。どちらか一方向のみの粗密を付与した場合では、光源が配されない左右の側端面での反射や漏れ光などの影響により輝度の低い領域が発生するなど、輝度均一性に問題が発生する。
例えば、特許文献３には、一次元方向に光偏向要素を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光体が示されている。このような一次元方向のみの疎密パターニングされた導光体は、上述した輝度が低い領域が生じる場合がある。

他の問題として、光源から射出した光が導光体内部で扇形に広がることに起因する輝度ムラが発生することで、外観が悪化する場合がある。これは、略直方体の導光体の一辺に面して光源が配列されるときに、光源が配されない側端面から光が漏れることで、導光体の端部が略三角形状に暗くなる現象である。

特開平１−２４１５９０号公報 特開２０１０−２８７４７８公報 特開２００６−１５５９９４号公報

また、上述した導光体を曲げ加工し、端面同士を接合した円筒形状の照明装置を作成する場合、導光体を屈曲させた際の歪みやしわが顕著に発生し、それらに起因する輝度ムラが視認されることが分かった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、導光体を曲げ加工して作成した略円筒形状の照明装置において、高輝度かつ輝度ムラのない光を射出することができる照明装置、表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の照明装置は、
透光性を有する基材からなり、前記基材のうち光源からの光を前記基材中に入射する光入射面と、前記光入射面からの光を偏向する複数の光偏向要素が設けられた第一の面と、前記第一の面と反対側の面であり前記光偏向要素により偏向された前記光入射面からの光を射出する第二の面と、を備えた導光体であって、前記導光体は略円筒状に形成され、前記第二の面には、前記光入射面と直交する第１の方向に沿って延在された単位レンズが前記光入射面と平行である第２の方向に沿って複数配列され、前記光偏向要素の前記第１の方向の幅をａｙ、前記第２の方向の幅をａｘとしたとき、ａｘ／ａｙが２．５以下であることを特徴とする導光体である。
また、前記光偏向要素が前記第２の方向に沿って、一定のピッチで配置された単位列と、前記光入射面から一定の距離の範囲で複数からなる前記単位列が前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように複数配列された１以上の単位群を構成し、かつ、前記単位群内および前記単位群のすべてを通して、前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかる方向に、前記光偏向要素の配置密度が漸次増大することを特徴とする。
また、本発明の導光体と、前記導光体の前記光入射面と対向して配置された光源を組み合わせた照明装置である。
また、前記第一の面と対向するように、光反射部材が配置されていることを特徴とする。
また、前記第一の面と対向するように、光拡散性部材が配置されていることを特徴とする。
また、前記第二の面と対向するように、光拡散性部材が配置されていることを特徴とする。
また、前記第二の面と対向するように、光集光性部材が配置されていることを特徴とする。
また、前記第一の面と対向するように、発光体が配置されていることを特徴とする。
また、前記第二の面と対向するように、略円筒状の画像表示素子が配置されていることを特徴とする表示装置である。

本発明の照明装置および表示装置によれば、略円筒形状の導光体において、従来構成の導光体を用いた場合に現れる略円筒形状の照明装置の輝度ムラを低減することができる。

本発明の実施形態の照明装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態の照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の照明装置に用いる導光体の俯瞰図および断面図である。 本発明の実施形態の照明装置に用いる導光体の光偏向要素の配置パターンの概要を示す模式図である。 本発明の実施形態の照明装置に用いる導光体の光偏向要素の配置パターンの概要を示す模式図である。 導光体の光偏向要素の配置パターンを領域に分けない場合の概要を示す模式図である。 導光体の光偏向要素の配置パターンを領域に分けない場合の概要を示す模式図である。 本発明の実施形態の照明装置に用いる導光体における光の伝播の様子を示す模式的に平面図、およびそのＣ視の模式図である。 単位レンズを有しない導光体における光の伝播の様子を示す模式的に平面図、およびそのＤ視の模式図である。 本発明の実施形態の照明装置に用いる導光体における平面視の輝度分布と、単位レンズを有しない導光体における輝度分布とを示す模式図である。 照明装置の輝度ムラを表す図である。 照明装置の垂直方向輝度の測定点の位置を表す図である。

以下、本発明の実施形態の照明装置および表示装置について図面を参照して説明する。以下で説明に用いる図は模式的に示してあり、各部の大きさや形状は理解を容易にするために適宜誇張して示している。また、説明を簡単にするため、各図の対応する部位には同じ符号を付している。

（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態における導光体７を備える照明装置１の概略図である。図１（ａ）は、照明装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は照明装置１を光源６方向から見た図であり、図１（ｃ）は照明装置１を任意の位置で入射面７Ｌと平行にスライスしたときの断面図である。

図１に示す照明装置１は、略円周上に複数配置された光源６と、光源６から入射面７Ｌに入射した光を導光させる略円筒形状の導光体７より構成される。導光体７の中心軸側の面７ａには、導光体７の内部を伝搬する光を反射によって導光体７の外側に射出させるための光偏向要素１８が複数配置される。一方、面７ａと対向する面７ｂには、複数の単位レンズ７ｄが、その延在方向が入射面７Ｌと直交するように配列される。平板状の導光体７を湾曲させ、接合面７Ｓで接着することで、略円筒形状の導光体７を形成する。

（導光体の構成）
図５は、導光体７を接合面７Ｓにおいて接合する前の平板状の導光体７を表す斜視図である。導光体７は、平面視矩形状の平板部７ｃの一方の板面に導光された光を内部反射する平面状の光偏向面７ａ（第一の面）が形成され、光偏向面７ａの反対側に射出面７ｂ（第二の面）を構成する単位レンズ７ｄが複数形成されている。本実施形態では、単位レンズ７ｄは、光偏向面７ａに対向する矩形領域であるレンズ形成面部７ｂを覆うように形成されている。また、導光体７の光偏向面７ａには、光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成されている。
平板部７ｃの厚さＨ_Ｌは、特に限定されないが、例えば、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが可能である。

導光体７の側面において互いに対向する一組の側面は、光源６から出射された光を導光体７の内部に入射させる光入射面７Ｌを構成している。以下では、光入射面７Ｌが互いに対向する方向をＹ方向（第１の方向）、光偏向面７ａに平行な平面内において、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向（第２の方向）、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向と称する。
このため、Ｙ方向は、光入射面７Ｌに直角をなして交差する第１の方向になっており、Ｘ方向は、Ｙ方向に直交する第２の方向になっている。

本実施形態の光入射面７Ｌは、Ｘ方向に長辺、Ｚ方向に短辺を有する矩形形状を有しており、このため、Ｘ方向は、光入射面７Ｌの長手方向に一致している。平板状の導光体７は、曲げ加工した後、一組の側端面７Ｓａと７Ｓｂを互いに接合することで、略円筒形状の導光体７を作製する。側端面７Ｓａと７Ｓｂを接合したときに、接合面を７Ｓとする。

（作用）
次に、このような構成の本実施形態の照明装置１の作用について、導光体７の作用を中心として説明する。
図１０（ａ）は、図５で示した、本発明の接合面７Ｓにて接合する前の平板状の導光体７の光の伝搬を模式的に表した平面図である。ここでは、一つの光源６を平板状の導光体７の入射面７Ｌから、導光体７に光を入射させた場合を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における方向Ｃから見た模式図である。

一方、図１１（ａ）は、本発明の実施形態の照明装置１との比較例として、単位レンズ７ｄを有しない導光体における光の伝播の様子を示す模式的な平面図を示している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における方向Ｄから見た模式図である。

図１２（ａ）は、図１０で示した本発明の平板状の導光体７において、光源６を導光体７の入射面７Ｌに沿って一列に配列した際の輝度分布を示す模式図である。
一方、図１２（ｂ）は、図１１に示した本発明の実施形態の照明装置１との比較例である単位レンズを有しない平板状の導光体７において、光源６を導光体７０の入射面７０Ｌに沿って一列に配列した際の輝度分布を示す模式図である。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、各光源６が点灯されると、光源６からの光は、拡散しつつ前方の光入射面７Ｌに入射する。
光入射面７Ｌに入射した光は、光偏向面７ａと射出面７ｂとの間で反射を繰り返しながら対向端面に向かって導光される。このとき、光偏向面７ａによってＸ方向に広がる方向に反射される光は、図１０（ｂ）に示すように、単位レンズ７ｄにおける凸面（内面側からは凹面）に内部反射してＸ方向に位置を変えながら導光される。ところが、単位レンズ７ｄは外側に凸の断面を有するため、入射光が集光されて単位レンズ７ｄの下方の光偏向面７ａに向けて反射される。このため、図１０（ａ）に示すように、単位レンズ７ｄの内部反射による反射光はＸ方向にあまり広がらずに、単位レンズ７ｄの延在方向であるＹ方向に沿って導光される。
このように、本実施形態では、射出面７ｂが単位レンズ７ｄで構成されるため、光源６から入射した光は、光源６の前方に位置する単位レンズ７ｄによって、その延在方向に沿って導光される。
図１０（ｂ）には、１個の光源６のみが記載されているが、光源６は、Ｘ方向に沿って複数配置されているため、その他の光源６からの光も同様にして対向端面に向かって同様に扇状に広がらずに導光される。

これに対して、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、平板状の導光体７から単位レンズ７ｄを削除した導光体７０の場合、射出面７０ｂは光偏向面７０ａと平行な平面となる。このため、光源６から光偏向面７０ａおよび射出面７０ｂに向かって斜め方向に放射される光は、図１１（ｂ）に示すように、内部反射してＸ方向に導光される。
平面視では、図１１（ａ）に示すように、光源６から拡散する光束が、集光されることなく扇形に広がった状態で対向端面に向かって導光される。
このように、導光体７０では、光源６からの光がＸ方向の左右に拡散して導光されていくため、光源６の前方に進む光の輝度が、光入射面７０Ｌから離れるにつれて低下していく。

従って、本発明の実施形態の導光体７によって導光される場合の光の輝度は、比較例と比べると、光入射面７Ｌから離れた位置でも、Ｘ方向への拡散が抑制されているため輝度低下が格段に少ないといえる。

以上、導光体７内の導光経路について、１つの光源６から光入射面７Ｌに入射する場合について説明した。液晶表示装置１では、このような光源６が光入射面７Ｌの延在方向に沿って複数配置されているため、導光体７全体としては、各光源６からの光を重ね合わせた輝度分布になる。
本発明の実施形態の導光体７では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方の狭い範囲に導光されていく。このため、図１２（ａ）に示すように、各光源６から入射した光を重ね合わせても輝度ムラは発生せず、後述する光偏向要素１８の作用と相俟って、略均一な輝度分布が得られる。
一方、比較例の導光体７０では、光源６からの入射光は、上述のように光源６の前方に扇形に広がって伝播する。このため、図１２（ｂ）に示すように、Ｘ方向の両端部において、光入射面７Ｌから対向端面に向かって広がる三角形状の暗部Ｓｈが発生する。
光源６が１辺に存在する場合も同様で（図１２（ｃ））、三角形状の暗部Ｓｈが発生する。

（略円筒形状とした時の効果）
上記平板状の導光体の側端面７Ｓａと７Ｓｂを接合し、略円筒形状の導光体を形成した場合において、本発明の実施形態における導光体７では、上述したように、光源６から入射した光は扇状に広がることなく進むため、側端面７Ｓａと７Ｓｂに入射する光が少なくなる結果、接合面７Ｓ付近の暗部Ｓｈが発生しない特有な効果を奏する。
一方、図１１や図１２（ｂ）（ｃ）で示した比較例のように、単位レンズ７ｄが削除された場合では、図１３に示すように、接合面７Ｓ近傍で略三角形状の暗部Ｓｈが発生する。これは、単位レンズ７ｄが削除されると、側端面７Ｓａと７Ｓｂに向かう光が増え、接合面７Ｓの接着剤や接合部材９での散乱や吸収の発生や、接合面７Ｓの微小な隙間からの漏れ光によるロスが発生するためである。

次に、上記平板状の導光体を略円筒形状とした時の光偏向要素１８の作用について説明する。
図６に示すように、平板状の導光体７には光源６からの入射光を射出面７ｂ側へと偏向する光偏向要素１８が形成されている。しかし、図１のように導光体７をＸ方向に屈曲させて略円筒形状にする場合、光偏向要素１８が存在することにより導光体７のＸ方向への曲げに対する剛性が高まるため、歪みやしわが発生することがある。その結果、照明装置１に輝度ムラが視認される。本発明者は実験の結果、導光体７に形成する光偏向要素１８のＸ方向の幅ａｘとＹ方向の幅ａｙの比ａｘ／ａｙが大きくなるほど、導光体７のＸ方向の曲げに対する剛性が高まることを確認した。即ち、ａｘ／ａｙが２．５よりも大きくなると、導光体７を屈曲させた際の歪みやしわが顕著に発生する。従って、輝度ムラのない照明装置１を得るには、光偏向要素１８の幅ａｘとａｙの比ａｘ／ａｙを２．５以下に設定することが望ましい。光偏向要素１８の幅ａｘとａｙの比が上記範囲を外れる場合、導光体７を屈曲する際の曲率半径が小さくなるにつれて、より強い歪みやしわが発生するようになるが、ａｘとａｙの比を上記範囲に設定することで、これらの歪みやしわの発生を効果的に抑えることができる。

次に、上述した作用を持つ本実施形態の照明装置１の各構成について説明する。

（導光体の接合方法）
図２は、導光体７の接合面７Ｓの固定方法を表す概略図である。接合面７Ｓは、接着剤で接着する方法のほか、接合部材９を介して接合する。例えば、図２（ａ）に示すように粘着テープを用いて固定することができる。あるいは、図２（ｂ）に示すように金属もしくはプラスチック製の金具で挟んで固定することができる。固定方法はこれに限らず様々な方法を採用できる。

（光源）
光源６としては、例えばＬＥＤが用いられる。ＬＥＤの種類としては、例えば、白色ＬＥＤや、光の３原色である赤色、緑色、青色のチップで構成されるＲＧＢ−ＬＥＤ等が挙げられる。また、本実施形態では光源６を円周上に複数配置しているが、これに限らず光入射面７Ｌを覆う程度の大きさの一つの光源で代用しても良い。

（単位レンズ）
本実施形態では、例えば、単位レンズ７ｄは、少なくとも頂部７ｅにおいて外部側に凸のＵ字状の断面がＹ方向に延ばされたシリンドリカルレンズ形状を有し、その延在方向と直交する方向（Ｘ方向）に隙間なく配列されている。あるいは、単位レンズ７ｄは、断面が三角形状のプリズム構造であっても良い。

（光偏向要素）
光偏向要素１８に好適なドット状の構造物としては、光入射面７Ｌから入射して導光体７内で内部反射して導光される光を、光偏向面７ａに対する入射角より小さな角度となる方向に偏向できれば、特に限定されない。例えば凹型のマイクロレンズ形状、または凸型のマイクロレンズ形状や角錐形状、円錐形状等の構造物が挙げられる。この光偏向要素１８による射出面７ｂ側への光偏向量は、単位面積当りの光偏向要素１８の占める面積が大きいほど多くなる。
ドット状の構造物からなる光偏向要素１８は、凸部、凹部のいずれも選択することができ、凸部、凹部を混合して用いることも可能である。ただし、上述したように輝度ムラのない照明装置１を得るには、光偏向要素１８のＸ方向の幅ａｘとＹ方向の幅ａｙの比ａｘ／ａｙを２．５以下に設定することが望ましい。

図５（ａ）では、光偏光要素１８が凹部のマイクロレンズ形状（球面、または非球面形状のマイクロレンズ）である場合を示している。図５（ｂ）は入射面７Ｌと平行な方向における導光体７の断面図であり、図５（ｃ）は入射面７Ｌと直交する方向における導光体７の断面図である。
図５（ａ）〜（ｃ）に示される導光体７では、入射面７Ｌと直交する方向に間隔が変化するように複数の光偏向要素１８が光偏向面７ａに形成されている。入射面７Ｌと直交する方向とは、言い換えると、入射面７Ｌから入射した光源６からの入射光の光軸方向でもある。光偏向要素１８は、入射面７Ｌから入射される光を、射出面７ｂ側へと立ち上げる。

図６、図７を用いて導光体７の光偏向面７ａに形成される光偏向要素１８の配置について詳細に説明する。ここで、導光体７の１辺が光入射面７Ｌである場合の配置パターンは図６に、導光体７の対向する２辺が光入射面７Ｌである場合の配置パターンは図７に示すように、光偏向要素１８は複数の領域に分割して構成される。図７のように導光体７の対向する２辺が光入射面７Ｌである場合、導光体７のＹ方向中央に位置する中心線Ｓ７で対称なパターンの配置となる。なお、図６、図７では一例として、領域を領域ａ〜ｃの３領域に分割した場合を示しているが、これに限らず分割数、及び領域の大きさは適宜選択することが出来る。

図６、図７に示すように、光偏向要素１８は、光偏向面７ａ上のＸ方向に一定ピッチで一列に配列され、さらに隣接列の光偏向要素１８とＸ方向に１／２ピッチずつずらしてＹ方向に配列される。また、Ｙ方向における光偏向要素１８の配列ピッチは前記入射面から離れるほど小さくなるように変化する。Ｙ方向における配列ピッチサイズは目的に応じて適宜変更してよいが、最も単位間隔が大きくなるときのピッチは５００μｍ以下となることが好ましい。ピッチが５００μｍを超える場合、光偏向要素１８の配列が照明装置１を眺めた際に視認されやすくなるためである。

図６の領域ａを例に説明すると、光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔はどの場所においてもＰｘａである。一方で基準点１８ａのＹ方向の単位間隔は入射面７Ｌに近い側から、Ｐｙ（ａ１）、Ｐｙ（ａ２）、・・・、Ｐｙ（ａｎ）と変化し、入射面７Ｌから離れた位置の単位間隔ほど値は小さくなる。
そして同様に、領域ｂでは光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔はどの場所においてもＰｘｂであり、領域ａのＰｘａと比べて小さくなる。すなわち、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｘ方向に並ぶ光偏向要素１８の単位間隔は不連続に変化し、Ｘ方向に配列する１列当たりの光偏向要素１８の数は領域ｂの方が多くなる。

また、２つの領域境界において、入射面７Ｌに近い領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔と、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔とを比較したとき、入射面７Ｌから離れた領域における境界に最も近い箇所のＹ方向の単位間隔の方が大きくなるよう設定される。

具体的には、領域ａと領域ｂとの境界において、Ｐｙ（ａｎ）とＰｙ（ｂ１）とを比べたとき、Ｐｙ（ｂ１）の方が大きくなるよう設定される。すなわち同一の領域内において光偏向要素１８のＹ方向における単位間隔は連続的に変化するが、２つの領域境界においては不連続に変化する。一方で各領域における入射面７Ｌ側境界に隣接したＹ方向の単位間隔（図６、図７のＰｙ（ａ１）、Ｐｙ（ｂ１）、及びＰｙ（ｃ１）を指す）の大小、及び各領域における入射面７Ｌから離れた境界に隣接したＹ方向の単位間隔（図６、図７のＰｙ（ａｎ）、Ｐｙ（ｂｎ）、及びＰｙ（ｃｎ）を指す）の大小は特に制限されない。

ここで、光偏向要素密度Ｄの変化は、導光体７から射出される輝度分布を略均一化（均一である場合を含む）できるように設定され、本実施形態では、図６、図７のグラフに示すように、領域ａ、ｂ、ｃの全体を通して、光入射面７Ｌから離れるにつれて増加する単調増加関数を採用している。但し、図７のように導光体７の２辺が光入射面７Ｌである場合、中心面Ｓ７で光偏向要素密度Ｄは折り返す。なお、光偏向要素密度Ｄとは、単位面積あたりに配置される光偏向要素１８の個数である。

一方、本発明の実施形態の照明装置１とは異なり、光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の一例について、図８を用いて説明する。このとき、光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔は入射面７Ｌ近傍の光偏向要素密度Ｄを基準に設定している。入射面７Ｌから離れるにつれ、Ｙ方向の単位間隔Ｐｙ（ｉ）は小さくなっていくが、Ｐｘの単位間隔が大きいため、入射面から最も離れた位置においても、光偏向要素密度Ｄは大きくならない。つまり入射面７Ｌから導光体７へと入射した光を射出することが出来ずに入射面７Ｌと対向する面から多くの光が漏れ出てしまうこととなる。従って高輝度な照明装置１を得ることが出来ないため望ましくない。

また、本発明の実施形態の照明装置１とは異なり、光偏向要素１８の配置パターンを複数の領域に分割せずに配置した場合の別の例について、図９を用いて説明する。光偏向要素１８のＸ方向の単位間隔は入射面７Ｌから最も離れた位置の光偏向要素密度Ｄを基準に設定している。このような配置にした場合、入射面７Ｌから導光体７へと入射した光の大部分を射出面７ｂから射出することが出来るため、高輝度な照明装置１を得ることが出来る。しかしながら、入射面７Ｌ近傍のＹ方向の単位間隔が非常に大きくなるため、光偏向要素１８の視認性という点で大きな問題となる。つまり光偏向要素１８がＸ方向に延在する線状光として視認されてしまうため望ましくない。

（材料）
導光体７に好適な透光性材料の例としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に代表されるアクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）樹脂、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。

（製造方法）
導光体７の製造方法としては、上記のような樹脂を用いて、押出成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって、光偏向要素１８、及び単位レンズ７ｄを一体で成形することが可能である。または、上述した製法で板状部材を成形した後、光偏向要素１８、および単位レンズ７ｄを、例えば、印刷法や、ＵＶ硬化樹脂、放射線硬化樹脂などを用いて形成することにより、導光体７を製造することも可能である。
導光体７は、上述した製法のうち、特に押出成形法を用いて、光偏向要素１８と単位レンズ７ｄとを一体に成形することが望ましい。この場合、導光体７を作製するための工程数が減り、またロール・トゥ・ロールでの成形であるため、量産性を高めることができる。板状の導光体７を作成した後、屈曲させて、一組の側端面７Ｓａと７Ｓｂを互いに接合することで、略円筒形状の導光体７を作製する。

（その他の実施形態）
以上の例では、一枚の導光体７の側端面７Ｓａと７Ｓｂを接合して略円筒形状の導光体７を作製した例を示したが、複数の平板状の導光体７を湾曲させて接合することで、略円筒形状の導光体７を作製することもできる。また、下記に示すように別の部材と組み合わせて使用してもよい。

（光反射部材）
図３（ａ）に示すように、照明装置１において、導光体７の面７ａに対向するように光反射部材５０を配置してもよい。光反射部材５０は、導光体７を伝搬する光で面７ａから漏れる光を乱反射し、導光体７の外側へ光を散乱させることで、照明装置１の射出光の指向性を和らげることができる。光反射部材５としては、例えば、白色のポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる。射出光の指向性を弱めることで、照明装置１を見る角度による輝度変化を低減することができる。

（光拡散部材）
図３（ｂ）に示すように、導光体７の面７ｂと対向して、光拡散性部材５１を配置してもよい。光拡散性部材５１は、導光体７から射出する光を拡散透過する。光拡散性部材５１としては、例えば、透明基材の表面に半球状のマイクロレンズが多数配列されたマイクロレンズシートを用いることができる。具体的には、例えば、透明樹脂中に球状粒子を分散させ、球状粒子の一部を表面から突出させたものを用いることができる。光拡散性部材５１によって、照明装置１からの射出光の指向性を和らげることができるため、照明装置１を見る角度による輝度変化を低減することができる。

（光集光部材）
図３（ｃ）に示すように、導光体７の面７ｂと対向して、光集光性部材５２を配置してもよい。光集光性部材５２は、導光体７から射出する光を集光することで、照明装置１の輝度を上昇させることができる。光集光性部材５２としては、例えば、ＢＥＦ（登録商標、スリーエム社製）に代表されるような基材の上にプリズムを多数形成したプリズムシートを、円筒状にしたものを用いることができる。プリズムシートは、基材表面のプリズムの屈折作用によって入射光を集光し、照明装置１の輝度を高めるよう働く。

（画像表示素子）
図３（ｄ）に示すように、導光体７の面７ｂと対向して、画像表示素子５３を配置してもよい。画像表示素子５３としては、例えば液晶表示素子を用いる。液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子に比べて、画像品位を高くすることができる。あるいは、画像表示素子５３として、表面に印刷を施した円筒状の光透過性のプラスチック板としても良い。照明装置１と画像表示素子５３を組み合わせることで、例えば屋内・屋外用看板などに活用できる。

（発光体）
図４に示すように、導光体７の面７aと対向して、発光体６１を配置してもよい。発光体６１は、例えば図４（ａ）に示すように、複数のＬＥＤとすることができる。あるいは、図４（ｂ）に示すように、円筒状の発光体６１とすることができる。円筒状の発光体６１としては、例えば、有機ＥＬ素子や、蛍光管などを用いることができる。発光体６１から射出された光Ｋは、光源６から射出された光と混じることで、照明装置１の輝度を高めることができる。

以上の部材は単独で本発明の照明装置に用いても良いし、適宜組み合わせて用いても良い。また、その他様々な部材と組み合わせてもよい。

次に、上記実施形態の実施例について、比較例とともに説明する。

(実施例１)
導光体７をＰＭＭＡ樹脂の押し出し成型により作製した。ロール金型に形成した光偏向要素１８のパターンと、単位レンズ７ｄのパターンとをＰＭＭＡ樹脂表面に転写することにより、一体で作製した。作製した平板状の導光体７は、平板部７ｃが平面視で短辺１７０ｍｍ×長辺３００ｍｍの直方体であり、平板部７ｃの厚さＨ_Ｌは、０．５５ｍｍとした。平板状の導光体７は、屈曲させて側面７Ｓａと７Ｓｂ（側面は短辺１７０ｍｍ側とした）を透明な粘着テープで接合し、略円筒形状の導光体７を作製した。この際、導光体７の厚みが薄いため、曲げ加工を行わずに曲率半径４８ｍｍでそのまま屈曲させた。光源６は白色ＬＥＤを採用し、光入射面７Ｌに臨ませて略円環状に配置し、照明装置１を作製した。ここで、ＬＥＤは３ｍｍおきに９０個配置した。光入射面７Ｌは、２面ある光入射面７Ｌのうちのどちらか一面を任意に選んだ。

光偏向要素１８は、平面視形状のＸ方向の幅ａｘが１００μｍ、Ｙ方向の幅ａｙが７０μｍ、深さ１０μｍの略楕円体形（ａｘ／ａy＝１．４２）である。光偏向要素１８は、長径方向が平板状の導光体７の長辺と一致するように配置した。単位レンズ７ｄは、ピッチ１００μｍ、高さ２０μｍの断面略円弧形状のシリンドリカルレンズとした。

光偏向要素１８は、光偏向面７ａを５つの領域に分け、光入射面７Ｌ側から光入射面７Ｌに対向する他の側面（以下、「対向側面」と称する）に向かって、領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとした。
それぞれの領域に形成された各単位群の平均ピッチは、Ｐｘａ、Ｐｘｂ、Ｐｘｃ、Ｐｘｄ、Ｐｘｅであり、隔列隣接間隔Ｐｙは、Ｐｙａ、Ｐｙｂ、Ｐｙｃ、Ｐｙｄ、Ｐｙｅである。
このとき、Ｐｘａ＝０．５ｍｍ、Ｐｘｂ＝０．４５ｍｍ、Ｐｘｃ＝０．４ｍｍ、Ｐｘｄ＝０．３５ｍｍ、Ｐｘｅ＝０．２５ｍｍとした。
また、Ｐｙａは、光入射面７Ｌ側から領域ｂに向かって、０．５ｍｍから０．３５ｍｍまで単調に減少するように設定した。同様に、Ｐｙｂは０．３９ｍｍから０．２２ｍｍまで、Ｐｙｃは０．２５ｍｍから０．１３ｍｍまで、Ｐｙｄは０．１５ｍｍから０．１ｍｍまで、Ｐｙｅは０．１４ｍｍから０．１ｍｍまで、それぞれ単調減少する設定とした。

（実施例２）
平面視形状のＸ方向の幅ａｘが１２０μｍ、Ｙ方向の幅ａｙが６０μｍ、深さ１０μｍの略楕円体形（ａｘ／ａy＝２．００）とした。その他の構成は実施例１と同様にして略円筒形状の導光体７を作製した。

（実施例３）
平面視形状のＸ方向の幅ａｘが１７５μｍ、Ｙ方向の幅ａｙが７０μｍ、深さ１０μｍの略楕円体形（ａｘ／ａy＝２．５０）とした。その他の構成は実施例１と同様にして略円筒形状の導光体７を作製した。

（比較例１）
導光体７０には単位レンズ７ｄは形成せず、光偏向要素１８のパターンのみを形成した。その他の構成は実施例１と同一として略円筒形状の導光体７０を作製した。

（比較例２）
単位レンズ７ｄとして、ピッチ１００μｍ、高さ２０μｍの断面略円弧形状のシリンドリカルレンズを形成した。光偏向要素１８は、平面視形状のＸ方向の幅ａｘが２００μｍ、Ｙ方向の幅ａｙが７０μｍ、深さ１０μｍの略楕円体形とした（ａｘ／ａy＝２．８６）。その他の構成は実施例１と同一として略円筒形状の導光体７０を作製した。

（輝度ムラの評価試験）
実施例１乃至３の導光体７を組み込んだ照明装置１と、比較例１，２の導光体７０を組み込んだ照明装置１それぞれの輝度を以下のような方法で測定し、輝度ムラの評価を行った。

図１４に示すように、照明装置１の２面ある入射面７Ｌから等距離の円環をＣとする。また、Ｃと接合面７Ｓの交点をＣ０とする。このとき、Ｃ０を基準として、左に２ｃｍ（Ｃ１）、４ｃｍ（Ｃ２）、６ｃｍ（Ｃ３）、８ｃｍ（Ｃ４）、１０ｃｍ（Ｃ５）、右に２ｃｍ（Ｃ１’）、４ｃｍ（Ｃ２’）、６ｃｍ（Ｃ３’）、８ｃｍ（Ｃ４’）、１０ｃｍ（Ｃ５’）離れた点の垂直方向輝度を測定した。垂直方向輝度は、照明装置１の測定点から５０ｃｍ離れた位置に、分光放射輝度計ＳＲ３（株式会社トプコン製）を設置し、測定を実施した。その結果を表１に示す。表１の測定値は、Ｃ５の値を１に規格化した値とした。

（試験結果）
実施例１乃至３の導光体７を組み込んだ照明装置１の垂直方向輝度は、Ｃ０近傍でやや低下するものの、比較例１と比べると低下幅は小さい。実施例１乃至３は、Ｃ１とＣ５もしくはＣ１’とＣ５’の輝度差が３％未満であるが、比較例１は本発明の単位レンズ７ｄが導光体７０に形成されていないため、３％を超える輝度差が発生した。輝度差が３％以上変化すると、目視で強くムラが視認されるようになるので好ましくない。また、比較例２は、光偏向要素１８のＸ方向の幅ａｘとＹ方向の幅ａｙの比ａｘ／ａｙが２．５より大きいため、略円筒形状の導光体７０のしわや歪みを起因とする輝度ムラが視認された。以上の結果、実施例１乃至３の導光体７を組み込んだ照明装置１は比較例１、２と比べて良好な輝度均一性を有すことを確認した。

１ 照明装置
６ 光源
７ 導光体
７ａ 光偏向面
７ｂ 光射出面
７ｃ 平板部
７ｄ 単位レンズ
７Ｓａ 側端面（接合面）
７Ｓｂ 側端面（接合面）
７Ｓ 接合面
７Ｌ 入射面
９ 接合部材
１８ 光偏向要素
７０ 導光体（比較例）
７０ａ 光偏向面（比較例）
７０ｂ 光射出面（比較例）
７０Ｓａ 側端面（接合面）（比較例）
７０Ｓｂ 側端面（接合面）（比較例）
７０Ｓ 接合面（比較例）
７０Ｌ 入射面（比較例）
５０ 光反射性シート
５１ 光拡散性部材
５２ 光集光性部材
５３ 画像表示素子
６１ 発光体

Claims (9)

1. 透光性を有する基材からなり、
   前記基材のうち光源からの光を前記基材中に入射する光入射面と、前記光入射面からの光を偏向する複数の光偏向要素が設けられた第一の面と、前記第一の面と反対側の面であり前記光偏向要素により偏向された前記光入射面からの光を射出する第二の面と、を備えた導光体であって、
   前記導光体は略円筒状に形成され、
   前記第二の面には、前記光入射面と直交する第１の方向に沿って延在された単位レンズが前記光入射面と平行である第２の方向に沿って複数配列され、
   前記光偏向要素の前記第１の方向の幅をａｙ、前記第２の方向の幅をａｘとしたとき、ａｘ／ａｙが２．５以下であることを特徴とする導光体。
2. 前記光偏向要素が前記第２の方向に沿って、一定のピッチで配置された単位列と、前記光入射面から一定の距離の範囲で複数からなる前記単位列が前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかるにつれて隣接間隔が減少するように複数配列された１以上の単位群を構成し、
   かつ、前記単位群内および前記単位群のすべてを通して、前記第１の方向に沿って前記光入射面から遠ざかる方向に、前記光偏向要素の配置密度が漸次増大することを特徴とする請求項１に記載の導光体。
3. 請求項１又は２に記載の導光体と、前記導光体の前記光入射面と対向して配置された光源を組み合わせた照明装置。
4. 前記第一の面と対向するように、光反射部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第一の面と対向するように、光拡散性部材が配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置。
6. 前記第二の面と対向するように、光拡散性部材が配置されていることを特徴とする請求項３乃至５に記載の照明装置。
7. 前記第二の面と対向するように、光集光性部材が配置されていることを特徴とする請求項３乃至６に記載の照明装置。
8. 前記第一の面と対向するように、発光体が配置されていることを特徴とする請求項３乃至７に記載の照明装置。
9. 請求項３乃至８の照明装置の前記第二の面と対向するように、略円筒状の画像表示素子が配置されていることを特徴とする表示装置。