JP2002245832A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JP2002245832A
JP2002245832A JP2001046200A JP2001046200A JP2002245832A JP 2002245832 A JP2002245832 A JP 2002245832A JP 2001046200 A JP2001046200 A JP 2001046200A JP 2001046200 A JP2001046200 A JP 2001046200A JP 2002245832 A JP2002245832 A JP 2002245832A
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JP
Japan
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light
light source
lighting device
light emitting
light guide
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JP2001046200A
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English (en)
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Yasuyuki Matsui
靖幸 松井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、省スペースにて、色混合性、色均
一性を向上させることが可能な照明装置を提供する。 【解決手段】 複数色を個別に発光する発光素子を設け
た光源11と、断面略三角形状の複数のプリズム列が並
列形成された光変向シート12と、該光変向シート12
に対向する少なくとも一つの光入射面及び光出射面を有
する導光体13とを備えた照明装置において、前記光変
向シート12を前記光源11に対向して配置するととも
に、前記導光体13を前記光変向シート12に対向して
配置し、且つ前記光変向シート12を前記光源11と前
記導光体13との間に配置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
の光源として用いられる照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示装置などの背面光源とし
て用いられていた光源には、液晶パネル背面に直管状光
源、例えば冷陰極管(CCFL)等を複数本並べて配置
した構造、あるいは平面状発光素子、例えばエレクトロ
ルミネッセンス(EL)発光素子等を配置する直下型方
式と、液晶パネルと対向するように重ねて配置された導
光体の側面に1本又は複数本配置された直管状、または
L字の光源、例えば小型冷陰極管(CCFL)あるい
は、発光ダイオード(LED)のような発光素子等を配
置するエッジライト方式とが用いられている。
【0003】エッジライト方式では、液晶パネルの背面
に導光体を配置し、この導光体の端面に光源を配置する
構造であり、この光源から導光体へは、基本的には何も
介さず直接光が照射される構造が一般的である。
【0004】従来の照明装置の構成図を図5に示す。図
5において、21は光源、21a、21b、21cは発
光ダイオード(LED)、23は導光体、24は照明装
置、25は拡散板、26は反射層である。図5に示す照
明装置は、例えば、液晶表示装置の背面光源としての照
明装置であり、複数色を発光する発光素子として発光ダ
イオード(LED)21a、21b、21cを備えた光
源21が、液晶パネルの背面に配置された導光体23の
端面に配置されている。
【0005】導光体は少なくとも一つの端面を光入射面
とし、これと略直交する一つの面を光出射面とし、他の
面を反射面22を備えた反射面とする。また、液晶パネ
ルと導光体23の間には、導光体23の光出射面に対向
するように拡散板25が配置することにより、照明装置
が構成されている。
【0006】光源21から照射された光は、導光体23
の端面である光入射面から入射され、導光体23に設け
られた反射層22の反射面によって、液晶パネルに向か
って拡散出射あるいは乱反射等させ、更に導光体23の
光出射面に対向して配置された拡散板25によって拡散
されることにより、画素毎の透過率を制御する液晶パネ
ルに面光源として光源光を供給していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の照明装置においては、下記の問題を有してい
る。
【0008】複数色を個別に発光する発光素子として、
例えば赤(以下「R」と記す)、緑(以下「G」と記
す)、青(以下「B」と記す)の発光ダイオード(LE
D)を交互に配置した光源では、発光素子が点光源であ
るために、導光体上の拡散板では、光源周辺である導光
体の光入射面直後の領域における色混合が不完全であ
り、色の不均一、色むらが発生してしまうという問題を
有している。
【0009】図6は発光素子に発光ダイオード(LE
D)を備えた光源を用いた従来の照明装置を発光面側か
らみた平面図である。図6において、31は光源(発光
ダイオード)、32は色不均一部(色むら部)、33は
導光体と拡散板である。このように従来の照明装置で
は、光源周辺の導光体に色のムラが発生するため、均一
な色を供給できる照明装置が得られなかった。
【0010】一方、複数色を個別に発光する発光素子を
設けた光源にて、導光体の光入射面直後において十分な
色混合、色均一化を行う均一化手段として、光源に配置
する発光素子の個数を多くし、発光素子間を密にするこ
とにより、色混合、色均一性を向上する方式が考えられ
るが、発光素子の個数を多くすると、コスト、消費電力
が増加してしまうという問題がある。
【0011】また、複数色を個別に発光する発光素子を
設けた光源にて、光源周辺である導光体の光入射面直後
において十分な色混合、色均一化を行う均一化手段とし
て、導光体の間に、色混合すべく光路を確保し、発光素
子自身の光の広がりにより色混合する方式が考えられる
が、光源と導光体との間に間隔を確保する必要があるた
め、サイズが大きくなってしまうという問題がある。
【0012】さらに、光源周辺の面輝度を均一化するた
めの均一化手段に関し、例えば特開平9−34371号
公報には、光源周辺の導光体背面部に光拡散面を具備す
る技術が提案されている。
【0013】しかしながら、特開平9−34371号公
報に記載の装置のように、輝度を均一化するための均一
化手段では、輝度の均一性向上には効果が大きいが、色
混合の観点からは効果が低減するという問題を有してい
る。
【0014】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、低コスト、省スペースにて、色混合性、色均一
性を向上させることが可能な照明装置を提供するもので
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願の第1の発明は、複
数色を個別に発光する発光素子を有する光源と、断面略
三角形状の複数のプリズム列が並列形成された光変向シ
ートと、該光変向シートに対向する少なくとも一つの光
入射面及び光出射面を有する導光体とを備えた照明装置
において、前記光変向シートを前記光源に対向して配置
するとともに、前記導光体を前記光変向シートに対向し
て配置し、且つ前記光変向シートを前記光源と前記導光
体との間に配置したことを特徴とする。
【0016】本願の第2の発明は、前記導光体の光入射
面と光出射面との成す角度を略垂直としたことを特徴と
する。
【0017】本願の第3の発明は、前記断面略三角形状
の複数のプリズム列が、前記光変向シートの前記光源側
の面に形成されることを特徴とする。
【0018】本願の第4の発明は、前記断面略三角形状
の複数のプリズム列が、前記導光体の光出射面に対して
略垂直方向に延びるものであることを特徴とする。
【0019】本願の第5の発明は、前記発光素子として
発光ダイオード(LED)を用いたことを特徴とする。
【0020】本願の第6の発明は、前記照明装置と、前
記照明装置から出射された光源光の画素毎の透過率を制
御する液晶表示素子とを備えたことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明による照明装置の一実施形
態を図1乃至図4に基づいて以下に説明する。図1は本
実施形態における構成の一例である。図1において、1
1は光源、11a、11b、11cは発光ダイオード
(LED)、12は光変向シート、13は導光体、14
は照明装置、16は反射層である。
【0022】本実施形態の照明装置は、例えば、液晶表
示装置の背面光源としての照明装置であり、複数色を発
光する発光素子としてR、G、Bの発光ダイオード(L
ED)11a、11b、11cを備えた光源11が、液
晶パネルの背面に配置された導光体13の端面に配置さ
れている。
【0023】導光体は少なくとも一つの端面を光入射面
とし、これと略直交する一つの面を光出射面とし、他の
面を反射層が設けられた反射面とする。断面略三角形状
の複数のプリズム列が並列形成された光変向シート12
が、光源11と導光体13の間に、導光体13の光入射
面に対向するように配置されることにより、照明装置が
構成されている。
【0024】ここで、導光体13の光出射面に対し、略
垂直方向に延びる断面略三角形状の複数のプリズム列
を、光変向シート12に並列形成することが望ましい。
また、光変向シート12は、光源11からの出射光を所
望の方向に光変向ができるものであれば、プリズム列を
配置したプリズムシートに限定されるものではなく、円
弧形状や他の弧形状の断面の表面を有するレンチキュラ
ーレンズ列を光入射面側、光出射面側に形成されたレン
チキュラーレンズなどを用いることも可能である。
【0025】光源11から照射された光は、光変向シー
ト12により混合され、導光体13の端面である光入射
面から入射され、導光体13に設けられた反射層の反射
面によって液晶パネルに向かって拡散出射あるいは乱反
射等させ、画素毎の透過率を制御する液晶パネルに面光
源として光源光を供給している。この時、導光体13の
光出射面に対向して配置した散乱板を用いて、さらに拡
散、色混合し、液晶パネルに面光源として光源光を供給
してもよい。
【0026】また、本実施形態では、光変向シートを1
枚構成としているが、複数枚備えた構成としてもよい。
図2はプリズム列を光源側に形成した場合の光変向シー
トでの光の様子を示した図である。図2(a)は拡大
図、図2(b)は全体図を示す。
【0027】図2において、41は光変向シート、42
は光路、43は発光ダイオード、44は発光ダイオード
の虚像である。液晶パネル側正面に照射される発光ダイ
オード43からの光は、光路42に沿って進行する。こ
のとき、発光ダイオード43は光変向シート上に2つの
虚像として結像されることになる。
【0028】図3は発光素子として発光ダイオード(L
ED)を備えた光源を用いた本実施形態の照明装置を発
光面側からみた平面図である。図3において、61は発
光ダイオード、62は発光ダイオードの虚像、63は光
変向シート、64は導光体(もしくは、導光体と拡散
板)である。
【0029】光源には、RGBの順に配列した発光ダイ
オードを用いている。発光ダイオードの光に対して、光
変向シートを介すことにより、実際の発光ダイオードの
数量を増加することなく、実発光素子の2倍の数の虚像
が結像し擬似的に発光素子の密度を2倍にし、且つRG
Bの配色順で同色隣り合わせがなく、重なりもすること
なく、実際の発光ダイオードの配色順を単に逆転する配
列にすることが出来るため、色の混合性が向上した照明
装置の実現が可能となる。つまり、低コストであり、省
スペースにて、色混合性、色均一性を向上した照明装置
を実現することが可能となる。
【0030】また、図4にプリズム列を液晶パネル側に
形成した場合の光変向シートでの光の様子を示す。図4
(a)は拡大図、図4(b)は全体図を示す。図4にお
いて、51は光変向シート、52は光路、53は発光ダ
イオード、54は発光ダイオードの虚像である。
【0031】図4に示すように、断面略三角形状の複数
のプリズム列は光変向シートの光源側面、液晶パネル面
のどちらの面に形成しても、同様の効果が得られるが、
プリズム列の頂角が同じ場合には、光源側に形成する構
成とすることにより、さらに効果が大きくなる。したが
って、プリズム列は光源側に形成する構成が望ましい。
【0032】表1は2種類の同一頂角のサンプル光変向
シートの光源−光変向シート間の距離に対する虚像のシ
フト量の評価結果を示す表である。表1に示す評価結果
は、光源−光変向シート間の距離に対する色混合性の効
果を示しており、◎は十分な効果が得られることを示し
ており、○は効果が得られることを示しており、×は効
果がないことを示している。
【0033】表1中のタイプ1はプリズム列を液晶パネ
ル側に形成した光変向シート、タイプ2はプリズム列を
光源側に形成した光変向シートである。それぞれの光変
向シートについて、光源−光変向シート間の距離を10
mmとした場合の、実発光素子位置に対する虚像のシフ
ト量と、発光素子ピッチを10mmとした場合の、光の
重なり、同色隣り合わせが無く、実発光素子に対する虚
像の数量を2倍にする、光源−光変向シート間距離の評
価実験を実施した。
【0034】
【表1】
【0035】タイプ1、タイプ2ともに評価結果は良好
であり、タイプ2においては光源−光変向シート間の距
離を3mmとすることで、実発光素子に対する虚像の数
量を2倍にすることが可能となり、省スペース化で且つ
色混合性、色均一性を向上させる照明装置が実現でき
る。
【0036】また、タイプ1に比較して、タイプ2がよ
り光源−光変向シート間距離を縮小することが可能なこ
とから、プリズムの頂角が同一の場合は、プリズム列を
光源側に形成する構成とすることが省スペース化の点で
より効果的であることがわかる。
【0037】更に、光変向シートと光源の間隔を調整、
またはプリズムの頂角を調整することにより、発光素子
の虚像の位置を任意に選択することが可能となる。した
がって、発光素子の間隔、照明装置のサイズに応じて、
設計者が自由にその間隔を選択することが可能である。
【0038】
【発明の効果】本発明の照明装置は、上記のような構成
としているので、低コスト、省スペースにて、色混合
性、色均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明装置の一実施形態を示す構成図で
ある。
【図2】本発明の照明装置の一実施形態におけるプリズ
ム列を光源側に形成した場合の光変向シートでの光の様
子を示す説明図である。
【図3】本発明の照明装置の一実施形態を発光面側から
みた平面図である。
【図4】本発明の照明装置の一実施形態におけるプリズ
ム列を液晶パネル側に形成した場合の光変向シートでの
光の様子を示す説明図である。
【図5】従来の照明装置を示す構成図である。
【図6】従来の照明装置を発光面側からみた平面図であ
る。
【符号の説明】
11、42、52 光源 11a、11b、11c 発光ダイオード(LED) 12、41、51、63 光変向シート 13 導光体 14 照明装置 16 反射層 43、53、61 実際の発光ダイオード(LED) 44、54、62 発光ダイオードの虚像 64 導光体(もしくは、導光体と拡散板)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数色を個別に発光する発光素子を有す
    る光源と、 断面略三角形状の複数のプリズム列が並列形成された光
    変向シートと、 該光変向シートに対向する少なくとも一つの光入射面及
    び光出射面を有する導光体とを備えた照明装置におい
    て、 前記光変向シートを前記光源に対向して配置するととも
    に、前記導光体を前記光変向シートに対向して配置し、
    且つ前記光変向シートを前記光源と前記導光体との間に
    配置したことを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の照明装置におい
    て、 前記導光体の光入射面と光出射面との成す角度を略垂直
    としたことを特徴とする照明装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項1又は2に記載の照明装置に
    おいて、 前記断面略三角形状の複数のプリズム列は、前記光変向
    シートの前記光源側の面に形成されることを特徴とする
    照明装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項2又は3に記載の照明装置に
    おいて、 前記断面略三角形状の複数のプリズム列は、前記導光体
    の光出射面に対して略垂直方向に延びるものであること
    を特徴とする照明装置。
  5. 【請求項5】 前記請求項1乃至4のいずれかに記載の
    照明装置において、 前記発光素子として発光ダイオード(LED)を用いた
    ことを特徴とする照明装置。
  6. 【請求項6】 前記請求項1乃至5のいずれかに記載の
    照明装置と、 前記照明装置から出射された光源光の画素毎の透過率を
    制御する液晶表示素子とを備えたことを特徴とする液晶
    表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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