JP2003187623A - 照明装置及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明装置において、色むらや輝度むら防止
し、且つ薄型化及び小型化を図ること。 【解決手段】 光入射面及び光出射面を有する導光体２
３と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子
２１，２２を有して導光体２３の光入射面に隣接して設
けられた光源２０と、を備えた照明装置であって、特定
の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を
透過する光学素子（ダイクロイックミラー）２６が導光
体と光源の間に設けられ、少なくとも２種の発光素子
は、それぞれの発光光の大部分が、光学素子の反射と透
過の作用により、導光体の光入射面に入射するように配
置されるもの。また、少なくとも２種の発光素子は第１
の発光素子列と第２の発光素子列にそれぞれ配置され、
第１の発光素子列と第２の発光素子列はそれらの光出射
軸が略直交するように設置されること。

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。

【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
構造が一般的である。従来の照明装置の構成図を図１２
と図１３に示す。

【０００４】図１２は、従来技術に関するエッジライト
方式の照明装置の第１の構成例である。図１２におい
て、１２１は光源、１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは発
光ダイオード（ＬＥＤ）、１２２は導光体、１２３は液
晶パネル、１２４は反射面、１２５は色ムラ領域であ
る。図１２に示す従来のエッジライト方式においては、
発光ダイオード等の複数色を発光する発光素子により構
成される光源を用いた場合、面内で均一に多色発光する
ために、異なる発光色の発光素子が導光体の側面の一辺
に、交互に複数個配置される。導光体は少なくとも１つ
の端面を光入射面とし、これと略直交する１つの面を光
出射面とし、他の面を反射面１２４を備えた反射面とす
る。

【０００５】光源１２１から照射された光は、導光体１
２２の端面である光入射面から入射され、導光体１２２
に設けられた反射面１２４によって、液晶パネル１２３
に向かって拡散出射あるいは乱反射等させ、更に導光体
１２２の光出射面側に配置された、画素毎の透過率を制
御する液晶パネル１２３に面光源として光源光を供給し
ていた。

【０００６】しかしながら、上述した従来の照明装置に
おいては、面内で均一に多色発光するために、異なる発
光色の発光素子が導光体の側面の一辺に、交互に複数個
配置される構造であるために、光源から十分離れた領域
では色均一性がよいが、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、輝度むらが発生してしまうという課題を有
している。

【０００７】そこで、特開平１１−３５３９２０号公報
で提案されている従来の照明装置では、導光体の側面の
一辺に、異なる発光色の発光素子を縦に複数個配置され
る構造とすることにより、色の不均一、色むら、輝度む
らを防止している。

【０００８】また、従来手法として、例えば、特開平１
１−１０９３１７号公報に示された照明装置を図１３に
示し、これを従来技術の第２の構成例とする。図１３に
おいて、１３１は光源、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ
は発光ダイオード（ＬＥＤ）、１３２は導光体、１３３
は液晶パネル１３４は反射層である。

【０００９】図１３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、異なる複数
色を発光する発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを縦に配置した光源１３
１が、液晶パネル１３３の背面に配置された導光体１３
２の端面に配置されている。導光体は少なくとも１つの
端面を光入射面とし、これと略直交する１つの面を光出
射面とし、他の面を反射面１３４を備えた反射面とす
る。

【００１０】光源１３１から照射された光は、導光体１
３２の端面である光入射面から入射され、導光体１３２
に設けられた反射面１３４によって、液晶パネル１３３
に向かって拡散出射あるいは乱反射等させ、更に、導光
体１３２の光出射面側に配置された、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。従来装置においては、上記のように異なる発光色の
発光素子が縦に複数個配置される構造とすることによ
り、色の不均一、色むら、輝度むらを防止していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図１２及び図１３の従来の照明装置においては、下記
のような課題を有している。即ち、面内で均一に多色発
光するために、異なる発光色の発光素子が導光体の側面
の一辺に、単に一列に交互に複数個配置される構造であ
るために、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、
輝度むらが発生してしまうという課題を有している。ま
た、異なる発光色の発光素子が縦に複数個、特に３色以
上配置される構造とする場合には、バックライトの厚み
が増加し、照明装置全体として非常に大型化してしまう
という課題を有している。

【００１２】本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされ
たものであり、色むら、輝度むら防止し、且つ薄型化、
小型化を図ることが可能な照明装置及び照明装置を用い
た表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。光入
射面及び光出射面を有する導光体と、各々が単色を発光
する少なくとも２種の発光素子を有して前記導光体の光
入射面に隣接して設けられた光源と、を備えた照明装置
であって、特定の波長領域の光を反射するとともに他の
波長領域の光を透過する光学素子が前記導光体と前記光
源の間に設けられ、前記少なくとも２種の発光素子は、
それぞれの発光光の大部分が、前記光学素子の反射と透
過の作用により、前記導光体の光入射面に入射するよう
に配置される照明装置。

【００１４】また、前記照明装置において、前記少なく
とも２種の発光素子は第１の発光素子列と第２の発光素
子列にそれぞれ配置され、前記第１の発光素子列と第２
の発光素子列はそれらの光出射軸が略直交するように設
置される照明装置。

【００１５】また、前記照明装置において、前記第１の
発光素子列には、前記少なくとも２種の発光素子の内の
１種の発光素子が全部又は殆ど大部分を占めて配置され
る照明装置。

【００１６】また、前記照明装置において、前記発光素
子が３種有って、第１の発光素子列、第２の発光素子列
及び第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配置され、特
定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光
を透過する光学素子が２種類設けられる照明装置。

【００１７】また、前記照明装置において、前記発光素
子からの発光光を発光素子列の法線方向に集光させる第
２の光学素子が前記発光素子と前記光学素子の間に設け
られる照明装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る照明装置
及びそれを用いた表示装置について、図１〜図１１を参
照しながら以下説明する。

【００１９】「本発明の第１実施形態」本発明の第１実
施形態に係る照明装置について、図１乃至図５を用いて
説明する。図１は本実施形態の照明装置の構成図であ
る。図１において、１０は光源、１１は第１の発光素子
列、１１ａはＧ色ＬＥＤ、１２は第２の発光素子列、１
２ａはＲ色ＬＥＤ、１２ｂはＢ色ＬＥＤ、１３は導光
体、１３ａは光入射面、１３ｂは光出射面、１４は液晶
パネル、１５は反射層、１６はダイクロイックミラーで
ある。

【００２０】図１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、各々が単色を
発光する少なくとも２種の発光素子としてレッド（以
下、Ｒ色と称する）、グリーン（以下、Ｇ色と称す
る）、ブルー（以下、Ｂ色と称する）の発光色である３
種の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、Ｇ色ＬＥ
Ｄｌｌａを第１の発光素子列として実質的に支配的に配
置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤ１２ａ，１２ｂの２色のＬ
ＥＤを第２の発光素子列として配置し、それぞれの列が
略平行になるように構成し、更にそれぞれの発光素子列
の光出射軸が略直交となるように構成された光源１０
が、液晶パネル１４の背面に配置された導光体１３の光
入射面１３ａに隣接して配置されている。尚、Ｇ色ＬＥ
Ｄｌｌａは、均一に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ１２
ａ，１２ｂの２色のＬＥＤは、交互に且つ均等に配置さ
れることが望ましい。

【００２１】ここで、「Ｇ色ＬＥＤを実質的に支配的に
配置」としたことは、第１の発光素子列が全てＧ色ＬＥ
Ｄで形成されている場合は勿論のこと、第１の発光素子
列が殆ど大部分Ｇ色ＬＥＤで形成されている場合も含む
ことを意味している。

【００２２】発光ダイオードは、その大部分が、自己の
発光色が特定の波長領域の光を反射し、他の波長領域の
光を透過する第１の光学素子であるダイクロイックミラ
ー１６の作用により、最終的に導光体１３の光入射面１
３ａに入射するように配置されている。つまり、導光体
１３と光源１０の間に、ダイクロイックミラー１６を、
発光ダイオードからの発光光が最終的に導光体１３の光
入射面１３ａに入射するように、所望の角度にて配置す
る。本実施形態では、入射角として４５°で設計された
ダイクロイックミラーを用いているが、これに制限され
ず入射角は自由に選択することが可能である。

【００２３】導光体は少なくとも一つの端面を光入射面
１３ａとし、これと略直交する一つの面を光出射面１３
ｂとし、他の面を反射層１５を備えた反射面とする。光
源１０から照射された光、つまり第１の発光素子列１１
と第２の発光素子列１２からの照射された光は、ダイク
ロイックミラー１６により合成され、導光体１３の端面
である光入射面１３ａから入射され、導光体１３に設け
られた反射層１５によって、液晶パネル１４に向かって
拡散出射あるいは乱反射等させ、導光体１３の光出射面
１３ｂより光が出射される。すなわち導光体１３の光出
射面側に配置された、画素毎の透過率を制御する液晶パ
ネル１４に面光源として光源光を供給している。ここ
で、反射層１５はほぼ全ての光を反射する機能を有する
が、導光体は全反射条件を満たすことにより光を導波さ
せることが可能なため、反射層１５を必ずしも必要とし
ない。

【００２４】図２は本実施形態の照明装置の断面図であ
る。図２において、２０は光源、２１は第１の発光素子
列（Ｇ色ＬＥＤ）、２２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ
色ＬＥＤ）、２３は導光体、２４は反射層、２６はダイ
クロイックミラーである。第１の発光素子列２１から照
射される光は、ダイクロイックミラー２６により反射さ
れ導光体２３に入射される。また、第２の発光素子列２
２から照射される光は、ダイクロイックミラー２６を透
過し導光体２３に入射される。

【００２５】図３はダイクロイックミラーの光学特性の
一例を示す図である。図３において、３０は反射特性ス
ペクトル、３１は透過特性スペクトル、３２はＲ色ＬＥ
Ｄ発光スペクトル、３３はＧ色ＬＥＤ発光スペクトル、
３４はＢ色ＬＥＤ発光スペクトルである。図３に示すよ
うに、ダイクロイックミラー２６は、Ｇ色ＬＥＤの発光
スペクトルの波長領域を反射し、その他の波長領域、つ
まりＲ色ＬＥＤ、Ｂ色ＬＥＤの発光スペクトルの波長領
域を透過する特性を有している。従って、ダイクロイッ
クミラー２６により、第１の発光素子列１１と第２の発
光素子列１２から照射された光を合成することが可能と
なる。

【００２６】更に、特定波長領域を調整することによ
り、第１の発光素子列又は第２の発光素子列のうちどち
らか一方の色再現性を向上することも可能である。つま
り、反射特性スペクトルのピーク幅を狭めることにより
第１の発光素子列であるＧ色の色再現性向上効果が得ら
れる。逆に、反射特性スペクトルのピーク幅を広げる、
すなわち透過特性スペクトルの減衰ピーク幅を広げるこ
とにより、第２の発光素子列であるＲ色、Ｂ色の色再現
性向上効果が得られる。このとき、第２の発光素子列２
２に配置されているＲ色、Ｂ色ＬＥＤは、実質的に支配
的に第１の発光素子列に配置されているＧ色ＬＥＤよ
り、広角な放射指向特性を有している。

【００２７】図４は本実施形態の照明装置の発光素子の
放射パターンの一例を示す図である。本実施形態にて用
いられている発光素子の放射指向特性は、Ｇ色ＬＥＤに
対しＲ色、Ｂ色ＬＥＤがより広角な放射指向特性を有し
ていることがわかる。放射指向特性は、ＬＥＤのモール
ドの形状を球面状に近づけるほど広角になり、頂点を平
坦に近づけるほど狭角な放射指向特性とすることが出来
る。

【００２８】上記のような構成から、第１の発光素子列
はＧ色一色のみが狭い間隔で配置されておりＧ色輝度の
均一化が図れる。また、第２の発光素子列は２色を交互
に均等に配置し、且つ第１の発光素子列より広角放射指
向特性を有しており、第１の発光素子列の配置よりも各
色の間隔が広い場合（Ｒ色とＢ色ＬＥＤを交互に配置す
るので各色ＬＥＤの間隔は、第１発光素子列のＧ色ＬＥ
Ｄの配置間隔よりも大となる場合が有り得る）において
も、Ｒ色、Ｂ色の均一な色混合、輝度の均一化が図れ
る。従って、全体としてＲＧＢの均一な色混合が可能と
なる。つまり、発光素子を縦に３段（３色）配置するこ
となく、照明装置の厚さ増加を最小限に抑えた薄型で、
かつ面内で異なる発光色が均一に混ざり合い、色むら、
輝度むらのない均一な色、均一な輝度の光を供給するよ
うに調整している。

【００２９】また、ダイクロイックミラーを配置するこ
とから、所望の波長選択が可能であり、特定波長領域を
調整することにより第１の発光素子列、又は第２の発光
素子列のうちどちらか一方の色再現性を向上する効果も
得られる。

【００３０】特に、Ｇ色が含まれる緑から黄緑の領域
は、人間の視感効率が最も高い領域の色であるため、人
間の感じる輝度は、Ｇ色の強度によって大きく左右され
る。図５は人間の視感効率を示す図である。

【００３１】図５において、５１は視感効率、５２は緑
−黄緑領域である。図５に示すように、緑から黄緑の領
域が最も視感効率が高くなることが分かる。従って、Ｇ
色一色のみを第１列の発光素子列として間隔を狭く配置
することにより、輝度むらを防止した、輝度の均一な照
明装置を実現できる。

【００３２】更に、発光素子のモールドの形状を調整す
ることにより、発光素子の放射指向特性を任意に選択す
ることが可能となる。したがって、発光素子の必要数
量、照明装置のサイズに応じて、設計者が自由に発光素
子の間隔を選択することが可能である。また、第１の発
光素子列と第２の発光素子列の位置関係は、第１発光素
子列を液晶パネルに対向する方向に、第２発光素子列を
導光体の側面に対向する方向に配置しているが、この配
置構造に制限されることなくそれぞれの位置を逆転した
場合には、ダイクロイックミラーの透過反射特性を逆転
することにより、同様の効果が得られる。また、少なく
とも３種の発光ダイオードは、３種以上の発光色の組み
合わせであっても良い。なお、本実施形態ではダイクロ
イックミラーを用いたが、同様な機能を有するホログラ
フィックミラーを用いても良い。

【００３３】「本発明の第２実施形態」本発明の第２実
施形態に係る照明装置について図６を用いて説明する。
図６は本実施形態の照明装置の断面図である。図６にお
いて、６０は光源、６１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥ
Ｄ）、６２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、
６３は導光体、６４は反射層、６６はダイクロイックミ
ラーである。

【００３４】Ｇ色ＬＥＤを第１の発光素子列６１として
実質的に支配的に配置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤの２色
のＬＥＤを第２の発光素子列６２として配置し、それぞ
れの列が略平行になるように構成し、且つそれぞれの列
の光出射軸が略直交となるように構成され、発光ダイオ
ードからの発光光が最終的に導光体６３の光入射面に入
射するように、光源６０と導光体６３の間にダイクロイ
ックミラー６６が配置されている。Ｇ色ＬＥＤは、均一
に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤは、交互
に且つ均等に配置されることが望ましい。

【００３５】このとき、第２の発光素子列６２は実質的
に支配的に導光体６３に対し、第１の発光素子列６１よ
り遠方、つまり離れた位置に配置されている（第２の発
光素子列６２の発光素子から導光体６３の光入射面まで
の距離が、第１の発光素子列６１から導光体６３の光入
射面までの距離よりも長い）。上記のような構成から、
第１の発光素子列はＧ色１色のみが狭い間隔で配置され
ておりＧ色輝度の均一化が図れる。一方、第２の発光素
子列は２色を交互に均等に配置し、且つ第１の発光素子
列より遠方に配置されており、第１の発光素子列の配置
よりも各色の間隔が広い場合においても、Ｒ色、Ｂ色の
均一な色混合（Ｒ色とＢ色の発光素子から光入射面への
距離が離れているほど、光入射面においてＲ色とＢ色と
が混合され色むらが低減される）、輝度の均一化が図れ
る。従って、全体としてＲＧＢの均一な色混合が可能と
なる。つまり、発光素子を縦に３段（３色）配置するこ
となく、照明装置の厚さ増加を最小限に抑えた薄型で、
かつ面内で異なる発光色が均一に混ざり合い、色むら、
輝度むらのない均一な色、均一な輝度の光を供給するよ
う調整している。

【００３６】特に、Ｇ色が含まれる緑から黄緑の領域
は、人間の視感効率が最も高い領域の色であるため、人
間の感じる輝度は、Ｇ色の強度によって大きく左右され
る。よって、Ｇ色一色のみを第１列の発光素子列として
間隔を狭く配置することにより、輝度むらを防止した、
輝度の均−な照明装置を実現できる。

【００３７】「本発明の第３実施形態」本発明の第３実
施形態に係る照明装置について、図７及び図８を用いて
説明する。図７は本実施形態の照明装置の断面図であ
る。図８は本実施形態の第１の発光素子列とプリズムア
レイの構成図である。図７において、７０は光源、７１
は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、７２は第２の発光
素子（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、７３は導光体、７４は反射
層、７６はダイクロイックミラー、７７はプリズムアレ
イである。図８において、８１は第１のプリズムアレ
イ、８２は第２のプリズムアレイ、８３は第１の発光素
子列である。

【００３８】Ｇ色ＬＥＤを第１の発光素子列７１として
配置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤを第２の
発光素子列７２として配置し、それぞれの列が略平行に
なるように構成し、且つそれぞれの列の光出射軸が略直
交となるように構成され、光源７０と導光体７３の間に
ダイクロイックミラー７６が配置されている。Ｇ色ＬＥ
Ｄは、均一に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥ
Ｄは、交互に且つ均等に配置されることが望ましい。

【００３９】図８に示すように、第１の発光素子列７１
とダイクロイックミラー７６の間には、第１のプリズム
アレイ８１、第２のプリズムアレイ８２の２枚のプリズ
ムアレイが挿入されている。それぞれのプリズムアレイ
は、断面略三角形状のプリズム列から構成されており、
互いのプリズム列が直交するように配置されている。同
様に第２の発光素子列７２とダイクロイックミラー７６
の間にも２枚のプリズムアレイが配置されている。

【００４０】発光素子列からの光は、ダイクロイックミ
ラーに入射するが、本実施形態のようにプリズムアレイ
を発光素子列の前面に配置することにより、光を発光素
子列の法線方向に集光することができ、ダイクロイック
ミラーでの反射特性を改善し、効率の高い照明装置を構
成することが可能となる。

【００４１】また、第１の発光素子列については、プリ
ズムアレイの代わりに複数のレンズを形成したレンズア
レイを配置することにより、ダイクロイックミラーヘの
入射光の平行性を更に向上することが可能となる。すな
わち、光入射角を調整することが可能となり、ダイクロ
イックミラーでの反射特性を最適化し、効率の高い照明
装置を構成することが可能となる。更に、ダイクロイッ
クミラーと同様な効果を有するホログラフィックミラー
とすることもでき、これらプリズムアレイのような集光
機能をホログラフィックミラーに持たせることも可能で
ある。

【００４２】「本発明の第４実施形態」本発明の第４実
施形態に係る照明装置について、図９を用いて説明す
る。図９は本実施形態の照明装置の断面図である。図９
において、９０は光源、９１は第１の発光素子列（Ｒ色
ＬＥＤ）、９２は第２の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、９
３は第３の発光素子列（Ｂ色ＬＥＤ）、９４は導光体、
９５は反射層、９６はダイクロイックプリズムである。

【００４３】各々が単色を発光する少なくとも３種の発
光素子としてＲ色、Ｇ色、Ｂ色の発光色である３種の発
光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、Ｒ色ＬＥＤを第
１の発光素子列９１として、Ｇ色ＬＥＤを第２の発光素
子列９２として、Ｂ色ＬＥＤを第３の発光素子列９３と
して、それぞれ配置し、それぞれの列が略平行になるよ
うに構成し、且つ隣り合う列の光出射軸が略直交となる
ように構成され、光源９０と導光体９４の間には特定の
波長領域の光を反射し、他の波長領域の光を透過する特
性を２種類備えた第２の光学素子としてダイクロイック
プリズム９６が配置されている。各々の発光素子列にお
いて、発光ダイオードは均一に配置されることが望まし
い。

【００４４】第１の発光素子列９１から照射されたＲ色
の光は、ダイクロイックプリズム９６のＲ反射ミラーで
反射される。第３の発光素子列９３から照射されたＢ色
の光は、ダイクロイックプリズム９６のＢ反射ミラーで
反射される。第２の発光素子列９２から照射されたＧ色
の光は、ダイクロイックプリズム９６を透過する。結果
として、ダイクロイックプリズム９６において、発光素
子列が配置されていない面より、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の光
が合成されて、導光体９４の光入射面に照射される。

【００４５】上記のような構成から、各発光素子列に各
色発光素子が均一に配置されており各色輝度の均一化が
図れる。また、ダイクロイックプリズム９６により、各
発光素子列からの光を合成することで、全体としてＲＧ
Ｂの均一な色混合が可能となる。つまり、発光素子を縦
に３段（３色）配置することなく、照明装置の厚さ増加
を最小限に抑えた薄型で、かつ面内で異なる発光色が均
一に混ざり合い、色むら、輝度むらのない均一な色、均
一な輝度の光を供給するよう調整している。

【００４６】更に、第１、第２、第３のそれぞれの発光
素子列とダイクロイックプリズムの間に、断面略三角形
状のプリズム列から構成されプリズムアレイ２枚を、互
いのプリズム列が直交するように配置する構成も可能で
ある。この場合、発光素子列からの光が、ダイクロイッ
クミラーに入射する際、上記のようにプリズムアレイを
各発光素子列の前面に配置することにより、光を発光素
子列の法線方向に集光することができ、ダイクロイック
ミラーでの反射特性を改善し、効率の高い照明装置を構
成することが可能となる。

【００４７】また、プリズムアレイの代わりに複数のレ
ンズを形成したレンズアレイを配置することにより、ダ
イクロイックミラーへの入射光の平行性を更に向上する
ことが可能となる。すなわち、光入射角を調整すること
が可能となり、ダイクロイックミラーでの反射特性を最
適化し、効率の高い照明装置を構成することが可能とな
る。また、プリズムアレイをホログラフィックにより形
成することも可能で、この場合集光などの光学機能を持
たせることもできる。

【００４８】「本発明の第５実施形態」本発明の第５実
施形態に係る表示装置について、図１０を用いて説明す
る。図１０は、本実施形態における表示装置の構成を示
す図である。図１０において、１００は光源、１０１は
第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、１０２は第２の発光
素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、１０３は導光体、１０４
は反射層、１０５は拡散板、１０６はプリズムシート、
１０７は偏光板、１０８は液晶パネル、１０９はダイク
ロイックミラーである。液晶パネル１０８として、本実
施形態では透過型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動ＴＮ
（Twisted Nematic）液晶パネルを用いている。その構
成は、画素駆動回路を備えたＴＦＴガラス基板とカラー
フィルタを備えた対向ガラス基板とＴＮ型液晶からな
る。

【００４９】液晶には、上記ＴＮ型液晶以外の液晶物
質、例えば垂直配向液晶、強誘電性液晶、ベンド配向液
晶等を用いてもよい。尚、本発明は、上記に限定される
ものではなく、画素毎に光の透過率を制御するライトバ
ルブ全てに対して適用することができる。液晶パネルの
背面には、図２に示した照明装置としての第１実施形態
で説明した照明装置を配置する。

【００５０】Ｇ色ＬＥＤからなる第１の発光子列１０１
とＲ色、Ｂ色ＬＥＤからなる第２の発光素子列１０２と
ダイクロイックミラー１０９にて構成される光源１００
から導光体１０３に光が照射される。照射された光は、
導光体１０３の端面である光入射面から入射され、導光
体１０３に設けられた反射層１０４によって、液晶パネ
ル１０８に向かって拡散出射あるいは乱反射等させられ
る。導光体１０３の光出射面から白色光として出射され
た光は、拡散板１０５、プリズムシート１０６、偏光板
１０７等を介して液晶パネル１０８に照射される。液晶
パネル１０８では画素毎の透過率を制御し、最終的に偏
光板１０７を介して、映像が表示される。

【００５１】本発明の照明装置を用いることにより、薄
型で色均一性、輝度均一性を向上した表示装置が実現で
きる。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、
所望の光学特性に合わせて、拡散板、プリズムシート等
の光学素子特性を、任意に選択することができる。つま
り、これら光学素子を用いない方法もあり、更には導光
体にそれら機能を持たせることもできる。また、照明装
置としては、図６、図７、図９に示した照明装置として
の第２、第３、第４実施形態で説明した照明装置を用い
ても良い。更に、画素毎に透過率を制御するライトバル
ブを用いる代わりに、画素毎に透過率を制御することの
無い固定の媒体を用いても良い。

【００５２】「本発明の第６実施形態」本発明の第６実
施形態に係る表示装置について、図１１を用いて説明す
る。図１１は、本実施形態における表示装置の構成（反
射型液晶パネルにフロントライトを適用した構成例）を
示す図である。図１１において、１１０は光源、１１１
は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、１１２は第２の発
光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、１１３は導光体、１１
４は偏光板、１１５は位相差板、１１６は液晶パネル、
１１７はダイクロイックミラーである。なお、導光体１
１３の光出射軸は液晶パネル１１６側としている。液晶
パネル１１６として、本実施形態では反射型ＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）駆動ＴＮ（Twisted Nematic）液晶パ
ネルを用いている。その構成は、散乱反射層と画素駆動
回路を備えたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタを備え
た対向ガラス基板とＴＮ型液晶からなる。液晶には、上
記ＴＮ型液晶以外の液晶物質を用いても良い。尚、本発
明は、上記に限定されるものではなく、画素毎に光の反
射率を制御するライトバルブ全てに対して適用すること
ができる。

【００５３】液晶パネルの前面には、図２に示した照明
装置としての第１実施形態で説明した照明装置を配置す
る。Ｇ色ＬＥＤからなる第１の発光素子列６１とＲ色、
Ｂ色ＬＥＤからなる第２の発光素子列１１２とダイクロ
イックミラー１１７にて構成される光源１１０から導光
体１１３に光が照射される。照射された光は、導光体１
１３の光出射面から液晶パネル１１６側へ出射され、偏
光板１１４、位相差板１１５を介して、液晶パネル１１
６へ入射される。液晶パネルの駆動状態に応じて調光さ
れた光が反射し、再び位相差板１１５、偏光板１１４、
導光体１１３を介した後に、最終的に光出射面との対向
面、つまり導光体表面より光が射出され映像が表示され
る。

【００５４】本発明の照明装置を用いることにより、薄
型で色均一性、輝度均一性を向上した表示装置が実現で
きる。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、
所望の反射型液晶パネルの方式を選択することが可能で
ある。また、所望の光学特性に合わせ、位相差板等の光
学素子特性についても、任意に選択することができる。
また、照明装置としては、図６、図７、図９に示した照
明装置としての第２、第３、第４実施形態で説明した照
明装置を用いても良い。更に、画素毎に反射率を制御す
るライトバルブを用いる代わりに、画素毎に反射率を制
御することの無い固定の媒体を用いても良い。

【００５５】以上説明したように、本発明の実施形態
は、次のような構成、機能乃至効果を具備することを特
徴とするものである。即ち、少なくとも１つの光入射面
及び少なくとも１つの光出射面を有する導光体と、各々
が単色を発光する少なくとも２種の発光素子と、から構
成され、前記導光体の光入射面に隣接して設けられた光
源とを備えた照明装置であって、特定の波長領域の光を
反射して他の波長領域の光を透過する光学素子を更に備
え、前記少なくとも２種類の発光素子は、その大部分
が、自己の発光色が前記光学素子の作用により最終的
に、前記導光体の光入射面に入射するように配置されて
いる構成であり、この構成によれば、色むらの改善、色
再現性の向上、且つ薄型化を図った照明装置を構成でき
るという効果を有する。

【００５６】また、前記少なくとも２種の発光素子は第
１の発光素子列と第２の発光素子列に分けられて配置さ
れ、前記第１の発光素子列と第２の発光素子列の光出射
軸が、略直交となるように配置されている構成であり、
この構成によれば、色むらの改善、色再現性の向上、且
つ更に薄型化を図った照明装置を構成できるという効果
を有する。

【００５７】また、前記第１の発光素子列には、前記少
なくとも２種の発光素子の内の１種が、実質的に支配的
に配置されている構成である。更に、前記発光素子が少
なくとも３種であって、第１の発光素子列、第２の発光
素子列、第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配置さ
れ、前記光学素子は、特定の波長領域の光を反射し他の
波長領域の光を透過する特性のものを少なくとも２種類
備えた構成であり、この構成によれば、色むらの改善、
色再現性の向上、且つ薄型化を図った照明装置を構成で
きるという効果を有する。

【００５８】また、前記発光素子と前記光学素子の間に
少なくとも変光特性の機能を持つ第２の光学素子を備え
た構成であり、この構成によれば、光学素子の変光特性
により、第１の光学素子における作用効率向上を図った
照明装置を構成できるという効果を有する。

【００５９】また、前記第１の発光素子列に実質的に支
配的に配置される発光素子の発光色が緑から黄緑の領域
の色とした構成であり、この構成によれば、緑から黄緑
の領域の色が視感効率が最も高いため、輝度むらを改善
した照明装置を構成できるという効果を有する。

【００６０】また、前記第２の発光素子列が、実質的に
支配的に前記第１の発光素子列より後方に配置した構成
であり、この構成によれば、１色が実質的に支配的に配
置された方でない発光素子列を少しでも後方に配置され
ることにより、色むらを改善した照明装置を構成できる
という効果を有する。

【００６１】また、前記第２の発光素子列が、実質的に
支配的に配置された第１の発光素子列より広角な放射指
向特性を有した構成であり、この構成によれば、１色が
支配的に実質的に配置された方でない発光素子列がより
広角な放射指向特性を有することにより、色むらを改善
した照明装置を構成できるという効果を有する。

【００６２】また、前記第２の発光素子列が、実質的に
支配的に前記第１の発光素子列より入力電力を増加した
構成であり、この構成によれば、各々発光素子の配置個
数が少ない第２の発光素子列の放射光量を増加すること
により色むらを改善した照明装置を構成できるという効
果を有する。更に、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構成であり、この構成によれ
ば、色むらを改善し且つ薄型化を図った照明装置を構成
できるという効果を有する。更に、前記照明装置をバッ
クライト又はフロントライトとして用いた構成であり、
この構成によれば、色むらを改善し且つ薄型化を図った
表示装置を構成できるという効果を有する。

【００６３】

【発明の効果】本発明の照明装置によれば、導光体の光
入射面に隣接するように、２列の発光ダイオード列から
なる光源を配置し、更に特定の波長領域の光を反射し、
他の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーを備
えることにより、各発光ダイオード列から照射される光
を、ダイクロイックミラーにて合成することが可能とな
り、薄型で、色均一性、輝度均一性、色再現性を向上さ
せることが可能な照明装置を構成することが出来るとい
う効果を有する。

【００６４】また、前記照明装置をバックライト、もし
くはフロントライトとして用いることにより、色むらを
改善し且つ薄型化を図った、薄型で色均一性、輝度均一
性、色再現性を向上した表示装置を構成できるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成を
示す図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る照明装置の断面を
示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る照明装置のダイク
ロイックミラーの光学特性の一例を示す図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る照明装置の発光素
子の放射パタ−ンを示す図である。

【図５】人間の視感効率を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る照明装置の断面を
示す図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る照明装置の断面を
示す図である。

【図８】本発明の第３実施形態に係る照明装置の第１の
発光素子列とプリズムアレイの構成を示す図である。

【図９】本発明の第４実施形態に係る照明装置の断面を
示す図である。

【図１０】本発明の第５実施形態に係る表示装置の構成
を示す図である。

【図１１】本発明の第６実施形態に係る表示装置の構成
を示す図である。

【図１２】従来技術に関する照明装置の第１構成例を示
す図である。

【図１３】従来技術に関する照明装置の第２構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１０，２０，６０，７０，９０，１００，１１０，１２
１，１３１ 光源 １１，２１，６１，７１，８３，１０１，１１１ 第１
の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ） １２，２２，６２，７２，１０２，１１２ 第２の発光
素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ） １１ａ，１２１ｂ，１３１ｂ Ｇ色発光ダイオード １２ａ，１２１ａ，１３１ａ Ｒ色発光ダイオード １２ｂ，１２１ｃ，１３１ｃ Ｂ色発光ダイオード １３，２３，６３，７３，９４，１０３，１１３，１２
２，１３２ 導光体 １４，１０８，１２３，１３３ 液晶パネル １５，２４，６４，７４，９５，１０４，１２４，１３
４ 反射層 ２６，６６，７６，１０９ ダイクロイックミラー ３０ 反射特性 ３１ 透過特性 ３２ Ｒ色ＬＥＤ発光スペクトル ３３ Ｇ色ＬＥＤ発光スペクトル ３４ Ｂ色ＬＥＤ発光スペクトル ５１ 視感効率 ５２ 緑〜黄緑波長領域 ８１ 第１のプリズムアレイ ８２ 第２のプリズムアレイ ９１ 第１の発光素子列（Ｒ色ＬＥＤ） ９２ 第２の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ） ９３ 第３の発光素子列（Ｂ色ＬＥＤ） ９６ ダイクロイックプリズム １２５ 色むら １０５ 拡散板 １０６ プリズムシート １０７，１１４ 偏光板 １１５ 位相差板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入射面及び光出射面を有する導光体
   と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子を
   有して前記導光体の光入射面に隣接して設けられた光源
   と、を備えた照明装置であって、 特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の
   光を透過する光学素子が前記導光体と前記光源の間に設
   けられ、 前記少なくとも２種の発光素子は、それぞれの発光光の
   大部分が、前記光学素子の反射と透過の作用により、前
   記導光体の光入射面に入射するように配置されることを
   特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置において、 前記少なくとも２種の発光素子は第１の発光素子列と第
   ２の発光素子列にそれぞれ配置され、 前記第１の発光素子列と第２の発光素子列はそれらの光
   出射軸が略直交するように設置されることを特徴とする
   照明装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の照明装置において、 前記第１の発光素子列には、前記少なくとも２種の発光
   素子の内の１種の発光素子が全部又は殆ど大部分を占め
   て配置されることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の照明装置において、 前記発光素子が３種有って、第１の発光素子列、第２の
   発光素子列及び第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配
   置され、 特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の
   光を透過する光学素子が２種類設けられることを特徴と
   する照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つの請求項
   に記載の照明装置において、 前記発光素子からの発光光を発光素子列の法線方向に集
   光させる第２の光学素子が前記発光素子と前記光学素子
   の間に設けられることを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 請求項２、３又は４に記載の照明装置に
   おいて、 前記第１の発光素子列に全部又は殆ど大部分を占めて配
   置される発光素子はその発光色が緑から黄緑の領域の色
   であることを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 請求項２又は３に記載の照明装置におい
   て、 前記第２の発光素子列は、前記第１の発光素子列より前
   記光入射面に対して後方に配置することを特徴とする照
   明装置。
8. 【請求項８】 請求項２又は３に記載の照明装置におい
   て、 前記第２の発光素子列の発光素子は、前記第１の発光素
   子列に全部又は殆ど大部分を占めて配置される発光素子
   より広角な放射指向特性を有することを特徴とする照明
   装置。
9. 【請求項９】 請求項２、３、６、７又は８に記載の照
   明装置において、 前記第２の発光素子列の発光素子が、前記第１の発光素
   子列の発光素子より入力電力を増加することを特徴とす
   る照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１つの請求
    項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
    とすることを特徴とする照明装置．
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれか１つの請
    求項に記載の照明装置をバックライト又はフロントライ
    トとして用いることを特徴とする表示装置。