JP2004078015A - 導光板および平面照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射して同程度の輝度を得る。
【解決手段】導光板２は、光源８からの光を導く入射部３と、入射部３と略直角に交わる表面部５と裏面部６とを有する。導光板２の表面部５や裏面部６には光偏向素子７が設けられる。光偏向素子７は、４つの各入射部３を中心とする所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した凹形状からなる。各光源８から導光板２内に進入して来た光線は、光偏向素子７の凹形状の領域壁によって全反射して光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の表面部５から出射する。
【選択図】 図１
【解決手段】導光板２は、光源８からの光を導く入射部３と、入射部３と略直角に交わる表面部５と裏面部６とを有する。導光板２の表面部５や裏面部６には光偏向素子７が設けられる。光偏向素子７は、４つの各入射部３を中心とする所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した凹形状からなる。各光源８から導光板２内に進入して来た光線は、光偏向素子７の凹形状の領域壁によって全反射して光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の表面部５から出射する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる導光板および平面照明装置に関し、導光板の入射部を複数有して、各入射部を中心として同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子を表面部や裏面部等に設けて表面部や裏面部等から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、導光板の複数の入射部に単色光の光源を備えて、各光源に対して液晶表示装置等の三原色の各ピクセルに画像制御信号と同期した光源制御信号により選択光を導光板の入射部から供給することによりカラーフィルタを用いずにカラー表示をすることができる導光板および平面照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導光板および平面照明装置は、導光板の裏面部に散乱を利用する方法を用いるものが知られている。具体的には、酸化チタン等の白色材料を混入させたインクを用いて円形状や矩形状のドットを導光板の裏面部に対して光源から離れるほど多くなるようにドット印刷を行う。これにより、光源から離れるほど散乱光を得るようにして導光板からの出射光の均一性を得ようとしていた。
さらに、射出成形法を用いたものとして、導光板の表面部や裏面部にランダムに微細な凸凹形状を成形し、この微細な凸凹形状により散乱を利用する方法が知られている。
【０００３】
また同様に、射出成形法を用いたものとして、導光板の表面部や裏面部に凸形状や凹形状を単に光源から離れるほど多く分布（グラデーション）するように成形し、凸形状や凹形状により屈折や反射を利用する方法を用いるものが知られている。この方法により、光源から離れるほど屈折や反射等の確率を高くし、導光板からの出射光を均一させている。
【０００４】
さらに、上述した導光板の一側面や両側面にＣＣＦＬ等の蛍光ランプを用いたり、例えば携帯電話等の液晶表示装置等に用いられる小さな平面照明装置の場合に、白色発光のＬＥＤ光源を導光板の一側面に並べて設けたり、導光板の隅に設けたりする方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板および平面照明装置は、導光板の裏面部に散乱を利用する方法を用いるもので、酸化チタン等の白色材料を混入させたインクを用いて円形状や矩形状のドットを導光板の裏面部に対して光源から離れるほど多くなるようにドット印刷を行っていた。これにより、光源から離れるほど散乱光を得るようにして導光板からの出射光の均一性を得ようとしていた。この場合、白色材料やインク等によって光を吸収してしまうとともに光が散乱してしまう。その結果、出射面のみに光線が到達せず、絶対出射光量が低いために輝度に課題がある。
【０００６】
また、射出成形によって導光板の表面部や裏面部にランダムに微細な凸凹形状を成形し、光源からの光線を散乱する方法では、光の吸収による損失はないが、上記の印刷法と同様に光が散乱してしまう。このため、出射面のみに光線が到達せず、出射光の輝度が低いという課題がある。しかも、凸凹形状の分布がランダムなため、輝度斑等に課題がある。
【０００７】
また同様に、凸形状や凹形状を単に光源から離れるほど多く分布（グラデーション）する場合には、インク等の印刷や微細な凸凹形状のランダム成形等と比べると改善されている。しかし、単に光源から離れるほど屈折や反射等の確率を高くさせているだけで、光源の指向性（輝度分布）や光源の形状等に対応していない。このため、光源の持つ光量と指向性やエネルギを十分引き出して利用されていない課題がある。
【０００８】
さらに、上述した導光板の一側面や両側面にＣＣＦＬ等の蛍光ランプを用いたり、例えば携帯電話等の液晶表示装置等に用いられる小さな平面照明装置の場合に、白色発光のＬＥＤ光源を導光板の一側面に並べて設けたり、導光板の隅に設けたりする方法では、液晶表示装置に於いて光の三原色をコントロールするために、平面照明装置からの白色光を三原色に分離する必要がある。このため、液晶の各ピクセルに対応した赤色、緑色および青色のカラーフィルタを必要とする課題がある。
【０００９】
また、単にＲＧＢの光の三原色の色度図に於けるＸ，Ｙ座標からの白色を得る範囲内のＲＧＢに対応したＸおよびＹの値からでは光度に対してのＲＧＢの各光度を得ることができない課題がある。
【００１０】
何れにせよ、これら従来の方法では、完全に光をコントロールできず、液晶表示装置を用いる時に光の三原色を分離するために三原色のカラーフィルタを必要としていた。このため、常に従来の平面照明装置からの光を３枚のカラーフィルタを透過する必要があった。そして、これらカラーフィルタによる光（エネルギ）の損失が有るため、これら従来の方法では輝度の向上に限界があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とし、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射することができる光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、入射部近傍に赤色光源、緑色光源および青色光源を備え、また各光源を液晶表示装置等の赤色信号と緑色信号と青色信号とに同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行い液晶表示装置に於いて、カラーフィルタの必要性を省くことができる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射するので、任意の位置での異なる入射部からの光でも一定の出射輝度を出射することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたので、必要な単色光や赤色、緑色、青色等の混合色の光を出射面から出射することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とするので、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射するので、各導光板から必要な単色光を出射でき、赤色出射の導光板、緑色出射の導光板、青色出射の導光板等により上方に単色光や混合色の光を出射することができる。
【００２０】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うので、液晶表示装置等の各色信号に対応して必要時のみに出射することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
尚、本発明による平面照明装置は、入射部を複数有し、表面部や裏面部に各入射部を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子を設けて導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射して各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、入射部近傍に赤色光源、緑色光源および青色光源を備える。また、導光板としては、各発光色に対応した導光板を３つ用いても良い。さらに、各光源を液晶表示装置等の赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行う。これにより、液晶表示装置等に於いて、カラーフィルタの必要性を省くことができる導光板と平面照明装置を提供する。
【００２３】
図１は本発明に係る平面照明装置の略分解組立図、図２は本発明に係る導光板の平面図、図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る光偏向素子の代表的な略拡大斜視図であって、表面部側から見た凹形状の斜視図、図４は本発明に係る光偏向素子への光線の軌跡図、図５は本発明に係る平面照明装置の他の構成例を示す略分解組立図である。
【００２４】
導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成される。導光板２は、側面部４と、光の出射目的である表面部５と、その反対側に位置する裏面部６を有する矩形状をなしている。導光板２の４つの隅部分は、平坦面をなしており、光源８からの光を導く入射部３を形成している。なお、導光板２の４つの隅部分は、平坦面に限られるものではない。目的に応じて例えば凸状、凹状や微細プリズム状などの面としても良い。例えば、光源８からの光を広げて入射させるために凹状にすることも可能である。また、光源８からの光を導く入射部３は、図１に示すような隅部分に限らず、例えば側面部４の中央部分など側面部４の一部に形成することができる。
【００２５】
導光板２の表面部５や裏面部６には、各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子７が設けられる。この光偏向素子７は、光源８から各入射部３より入射した光線を同程度の輝度やエネルギで出射させる。
【００２６】
ここで、図２に導光板２に設けられる光偏向素子７（７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４）を詳しく説明する。
【００２７】
図２に示すように、導光板２の中央に設けられる光偏向素子７ｃｃは、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする同一曲率の同心円弧Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１の４辺で囲まれる領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を有した凹形状となっている。
【００２８】
また、導光板２の各側面部４から等距離に位置する４つの光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４は、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した凹形状となっている。
【００２９】
例えば光偏向素子７ｃ４は、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする所定曲率の同心円弧Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２の４辺で囲まれる領域壁Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４を有する凹形状となっている。
【００３０】
そして、光偏向素子７ｃｃは、図３（ａ）に示すように、各導光板２の直角な隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からの同心円弧による領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４によって囲まれた凹形状を成している。また、光偏向素子７ｃｃの各領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、図４に示すように、凹形状の底部の平坦面１１から裏面部６の面にかけて導光板２の厚さ方向にテーパ面を形成している。同様に、光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４も、図３（ｂ）に示すように、各導光板２の直角な隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からの同心円弧による領域壁Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４によって囲まれた凹形状を成している。また、光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４の各領域壁も、光偏向素子７ｃｃと同様に、凹形状の底部に当たる平坦面から裏面部６の面にかけて導光板２の厚さ方向にテーパ面を形成している。
【００３１】
尚、ここでは５つの光偏向素子７ｃｃおよび７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４について説明したが、光偏向素子７は導光板２の表面部５や裏面部６の面上に各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有し、各領域壁が導光板２の厚さ方向に傾斜面（所定の曲率を有するテーパ面を含む）を形成していれば良い。そして、これら各入射部３を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁は、常に入射部３（結果として光源８）に向いている。また、光偏向素子７は、導光板２内に導かれた光を全反射等の反射角度（最終の出射角度）をコントロールするため、反ったり（凹）膨らんだり（凸）した傾斜面を持つ凹形状や凸形状で形成することができる。さらに、拡散を目的として、凹形状と同様の凸形状の光偏向素子７を導光板２の表面部５や裏面部６に部分的に形成することもできる。
【００３２】
従って、各入射部３を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁は、全ての入射部３（光源８）に対応している。そのため、これら光偏向素子７（７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４）は、光偏向素子７の存在する位置によって形状が異なっている。
【００３３】
また、光偏向素子７は、図４に示すように、凹形状の光偏向素子７の領域壁Ｗ１やＷ４が光源８の方向からの同心円弧状に位置している。このため、各光源８から導光板２内に進入して来た光線は、光偏向素子７の領域壁Ｗ１や領域壁Ｗ４によって全反射して光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の面から出射する。
【００３４】
尚、光偏向素子７の凹形状の領域壁Ｗ１や領域壁Ｗ４の裏面部６と成す角度は、光偏向素子７の導光板２に存在する位置によって変化させても良い。
【００３５】
このように、光偏向素子７は、光源８からの光を導く各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した凹形状により表面部５や裏面部６に設られる。これにより、導光板２の表面部５や裏面部６の任意の位置に存在する光偏向素子７から出射面方向に出射する光が各光源８に依存せずに同方向に出射することができる。
【００３６】
ところで、上述した例は、図１に示すように、１枚の矩形状の導光板２の四隅に平坦面からなる入射部３を設け、各入射部３の近傍に光源８を配置している。そして、導光板２の表面部５や裏面部６には、各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した凹形状の光偏向素子７が設けられる。
【００３７】
そこで、この図１の平面照明装置を基本構成として、例えば図５に示す平面照明装置を構成することができる。図５の平面照明装置１は、１枚の矩形状の導光板２に対して４つの光源８が四隅の各入射部３の近傍に対向配置されたものを１つのユニットとして３つのユニットで構成されたものである。
【００３８】
さらに説明すると、１つ目のユニットは、赤色光源８ａ（８）と第１の導光板２ａ（２）を備えて構成される。そして、第１の導光板２ａは、赤色光源８ａからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した赤色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で赤色光を出射する。
【００３９】
２つ目のユニットは、緑色光源８ｂ（８）と第２の導光板２ｂ（２）を備えて構成される。そして、第２の導光板２ｂは、緑色光源８ｂからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した緑色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で緑色光を出射する。
【００４０】
３つ目のユニットは、青色光源８ｃ（８）と第３の導光板２ｃ（２）を備えて構成される。そして、第３の導光板２ｃは、青色光源８ｃからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した青色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で青色光を出射する。
【００４１】
そして、上述した３つのユニットを第１の導光板２ａ、第２の導光板２ｂ、第３の導光板２ｃと順不同に重ねて配置することにより、下方から上方に３原色光を出射する。なお、各導光板２ａ，２ｂ，２ｃの表面部５や裏面部６に設けられる光偏向素子７は、前述した構成と同様である。
【００４２】
光源８は、半導体発光素子であって、ＬＥＤやレーザ等からなり、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）の各単色光を各入射部３に設けたり、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）を組み合わせたユニットを各入射部３に設けても良い。
【００４３】
また、光源８は入射部３が大きい場合や導光板自体が大きい場合に単色発光のＣＣＦＬ（冷陰管）を用いても良い。この場合、これらの光源は線状をなし、直接光は導光板２の入射部３から導光板２内に入射し、他の光は図示しないリフレクタで反射されながら光源８とリフレクタとの空間を通って導光板２内に入射する。
【００４４】
尚、導光板自体が大きい場合、光源８の入射部３は、図示しないが導光板２の側面部４の近傍に設けても良い。
【００４５】
また、この場合、光偏向素子７は、各線状光源８からの輝度やエネルギが等しい等輝度線に囲まれる領域壁を有していれば良い。そして、これら各入射部３または各側面部４からの等輝度線での領域壁は、常に入射部３や側面部４（結果として光源８）に向いている。
【００４６】
従って、各入射部３や各側面部４からの等輝度線で囲まれる領域壁は、全ての入射部３や側面部４（光源８）に対応している。そのため、これら光偏向素子７は、光偏向素子７の存在する位置によって形状が異なっている。
【００４７】
また、この際の光偏向素子７は、図４に示した場合と同様に，各光源８から導光板２内に進入して来た光線Ｌ１やＬ２が光偏向素子７の壁Ｗ１や壁Ｗ４によって全反射させる。そして、この全反射した光線Ｌ１ＲやＬ２Ｒは、光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の面から光線Ｌ１０やＬ２０が出射する。
【００４８】
尚、光偏向素子７の凹形状の壁Ｗ１や壁Ｗ４の裏面部６と成す角度は、光偏向素子７の導光板２に存在する位置によって変化させても良い。
【００４９】
さらに、光源８の各赤色発光のＬＥＤと緑色発光のＬＥＤと青色発光のＬＥＤにより色度図のｘ，ｙ座標からの白色を得る範囲内のＲＧＢに対応した色度バランス比率として、色度図に於けるｘ，ｙ座標に於いて目的とする白色と各発光色との距離と光度との関数で表せる。この関数は下記数１の式で示すことができる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
例えば、ｘ，ｙ座標に於いて、赤色発光のＬＥＤの座標が（０．６７，０．３）、緑色発光のＬＥＤの座標が（０．１４，０．７４）、青色発光のＬＥＤの座標が（０．１１，０．１０）で、これら各ＬＥＤの印加電流値（ＩＦ（ｍＡ））を２０ｍＡにした時の絶対光度Ｉｖ（ｍｃｄ）は、赤色発光ＬＥＤで５６０ｍｃｄ、緑色発光ＬＥＤで１２０ｍｃｄ、青色発光ＬＥＤで１８０ｍｃｄであるので、上記関数の式に代入すると白色時の色度図のｘ，ｙ座標は、（ｘｍ，ｙｍ）＝（０．４７８８，０．３３９１）となる。
【００５２】
このように、この関数は光度因子に左右されるので、色度図から目的の白色光を得る場合に、各赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤのｘ，ｙ座標に対して各光度のコントロールにより希望する白色光を得ることができる。故に、目的とする白色光を得るために、各赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤに印加する電流比率を変化させる。これにより、必要とする白色光の最適な色度および光度が得られる。
【００５３】
尚、本実施の形態では、導光板２を四角形として入射部３も４箇所としたが、導光板２を六角形にし入射部３も６箇所とし、ＲＧＢに発光する光源８（赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤ）を交互に設けても良い。
【００５４】
また、ここでは図示しないが、リフレクタは白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等からなる。このリフレクタは、導光板２の入射部３および光源８を囲するように設けられ、光源８からの光を反射し、反射光を導光板２の入射部７に再び入射させる。
【００５５】
また、同様に図示しないが、光源８が半導体発光素子の場合でも光源８に対して同様な材料により導光板２の入射部３および光源８を囲するようにしても良い。これにより、光源８からの漏れや他の要素による反射光等を反射し、反射光を導光板２の入射部３に再び入射させる。
【００５６】
さらに、各光源８を例えば液晶表示装置での１ピクセル中の各赤色、緑色、青色に対応する液晶への各赤色信号、緑色信号、青色信号を光源８の赤色光源、緑色光源、青色光源の各光源８の色毎に同期させて、液晶表示装置の液晶への各信号の色に対応して各信号により各光源８のオン・オフ点灯を行うようにしても良い。
【００５７】
そのために、液晶表示装置の各色信号に対応して各光源８のオン・オフ点灯を行い、液晶表示装置の各色信号のオン信号の時のみ各光源８をオン動作させて各色光の必要な時のみ出射することができる。
【００５８】
これにより、従来のようなカラーフィルタ等を用いることなく、直接赤色、緑色、青色を出射するので、クリアな色が再現できる。しかも、常時出射せず、必要なときだけ出射するので、省エネ等経済性に優れている。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射するので、任意の位置での異なる入射部からの光でも一定の出射輝度を出射することができる。これにより、入射部に異なる発光色を入射することで異なる各種の色の出射光を得ることができる。
【００６０】
また、請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたので、必要な単色光や赤色、緑色、青色等の混合色の光を出射面から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いるときにカラーフィルタを必要としないため、カラーフィルタによる吸収が無く、効率良く光源からの光を利用することができる。
【００６１】
さらに、請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とするので、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射し、高輝度の出射光を得ることができる。しかも、光源に左右されないで設計をすることができる。
【００６２】
また、請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射するので、各導光板から必要な単色光を出射でき、赤色出射の導光板、緑色出射の導光板、青色出射の導光板等により上方に単色光や混合色の光を出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いるときにカラーフィルタを必要とせず、カラーフィルタによる吸収が無いので、効率良く光源からの光を利用することができる。
【００６３】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うので、液晶表示装置等の各色信号に対応して必要時のみに出射することができる。これにより、クリアな色を出射できるとともに常時出射しないので、省エネ等経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面照明装置の略構成図
【図２】本発明に係る導光板の略平面図
【図３】（ａ），（ｂ）本発明に係る光偏向素子の代表的な略拡大斜視図であって、表面部側から見た凹形状の斜視図
【図４】本発明に係る導光板の光線の略軌跡図
【図５】本発明に係る平面照明装置の他の構成例を示す略構成図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…導光板、３…入射部、４…側面部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…表面部、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…裏面部、７，７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４…光偏向素子、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…光源、１１…平坦面、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…隅、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４…壁、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ４２…同心円弧、Ｌ１，Ｌ１ｒ，Ｌ１０，Ｌ２，Ｌ２ｒ，Ｌ２０…光線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる導光板および平面照明装置に関し、導光板の入射部を複数有して、各入射部を中心として同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子を表面部や裏面部等に設けて表面部や裏面部等から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、導光板の複数の入射部に単色光の光源を備えて、各光源に対して液晶表示装置等の三原色の各ピクセルに画像制御信号と同期した光源制御信号により選択光を導光板の入射部から供給することによりカラーフィルタを用いずにカラー表示をすることができる導光板および平面照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導光板および平面照明装置は、導光板の裏面部に散乱を利用する方法を用いるものが知られている。具体的には、酸化チタン等の白色材料を混入させたインクを用いて円形状や矩形状のドットを導光板の裏面部に対して光源から離れるほど多くなるようにドット印刷を行う。これにより、光源から離れるほど散乱光を得るようにして導光板からの出射光の均一性を得ようとしていた。
さらに、射出成形法を用いたものとして、導光板の表面部や裏面部にランダムに微細な凸凹形状を成形し、この微細な凸凹形状により散乱を利用する方法が知られている。
【０００３】
また同様に、射出成形法を用いたものとして、導光板の表面部や裏面部に凸形状や凹形状を単に光源から離れるほど多く分布（グラデーション）するように成形し、凸形状や凹形状により屈折や反射を利用する方法を用いるものが知られている。この方法により、光源から離れるほど屈折や反射等の確率を高くし、導光板からの出射光を均一させている。
【０００４】
さらに、上述した導光板の一側面や両側面にＣＣＦＬ等の蛍光ランプを用いたり、例えば携帯電話等の液晶表示装置等に用いられる小さな平面照明装置の場合に、白色発光のＬＥＤ光源を導光板の一側面に並べて設けたり、導光板の隅に設けたりする方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導光板および平面照明装置は、導光板の裏面部に散乱を利用する方法を用いるもので、酸化チタン等の白色材料を混入させたインクを用いて円形状や矩形状のドットを導光板の裏面部に対して光源から離れるほど多くなるようにドット印刷を行っていた。これにより、光源から離れるほど散乱光を得るようにして導光板からの出射光の均一性を得ようとしていた。この場合、白色材料やインク等によって光を吸収してしまうとともに光が散乱してしまう。その結果、出射面のみに光線が到達せず、絶対出射光量が低いために輝度に課題がある。
【０００６】
また、射出成形によって導光板の表面部や裏面部にランダムに微細な凸凹形状を成形し、光源からの光線を散乱する方法では、光の吸収による損失はないが、上記の印刷法と同様に光が散乱してしまう。このため、出射面のみに光線が到達せず、出射光の輝度が低いという課題がある。しかも、凸凹形状の分布がランダムなため、輝度斑等に課題がある。
【０００７】
また同様に、凸形状や凹形状を単に光源から離れるほど多く分布（グラデーション）する場合には、インク等の印刷や微細な凸凹形状のランダム成形等と比べると改善されている。しかし、単に光源から離れるほど屈折や反射等の確率を高くさせているだけで、光源の指向性（輝度分布）や光源の形状等に対応していない。このため、光源の持つ光量と指向性やエネルギを十分引き出して利用されていない課題がある。
【０００８】
さらに、上述した導光板の一側面や両側面にＣＣＦＬ等の蛍光ランプを用いたり、例えば携帯電話等の液晶表示装置等に用いられる小さな平面照明装置の場合に、白色発光のＬＥＤ光源を導光板の一側面に並べて設けたり、導光板の隅に設けたりする方法では、液晶表示装置に於いて光の三原色をコントロールするために、平面照明装置からの白色光を三原色に分離する必要がある。このため、液晶の各ピクセルに対応した赤色、緑色および青色のカラーフィルタを必要とする課題がある。
【０００９】
また、単にＲＧＢの光の三原色の色度図に於けるＸ，Ｙ座標からの白色を得る範囲内のＲＧＢに対応したＸおよびＹの値からでは光度に対してのＲＧＢの各光度を得ることができない課題がある。
【００１０】
何れにせよ、これら従来の方法では、完全に光をコントロールできず、液晶表示装置を用いる時に光の三原色を分離するために三原色のカラーフィルタを必要としていた。このため、常に従来の平面照明装置からの光を３枚のカラーフィルタを透過する必要があった。そして、これらカラーフィルタによる光（エネルギ）の損失が有るため、これら従来の方法では輝度の向上に限界があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とし、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射することができる光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、入射部近傍に赤色光源、緑色光源および青色光源を備え、また各光源を液晶表示装置等の赤色信号と緑色信号と青色信号とに同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行い液晶表示装置に於いて、カラーフィルタの必要性を省くことができる導光板および平面照明装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射するので、任意の位置での異なる入射部からの光でも一定の出射輝度を出射することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたので、必要な単色光や赤色、緑色、青色等の混合色の光を出射面から出射することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とするので、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射するので、各導光板から必要な単色光を出射でき、赤色出射の導光板、緑色出射の導光板、青色出射の導光板等により上方に単色光や混合色の光を出射することができる。
【００２０】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うので、液晶表示装置等の各色信号に対応して必要時のみに出射することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
尚、本発明による平面照明装置は、入射部を複数有し、表面部や裏面部に各入射部を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子を設けて導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射して各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板と、入射部近傍に赤色光源、緑色光源および青色光源を備える。また、導光板としては、各発光色に対応した導光板を３つ用いても良い。さらに、各光源を液晶表示装置等の赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行う。これにより、液晶表示装置等に於いて、カラーフィルタの必要性を省くことができる導光板と平面照明装置を提供する。
【００２３】
図１は本発明に係る平面照明装置の略分解組立図、図２は本発明に係る導光板の平面図、図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る光偏向素子の代表的な略拡大斜視図であって、表面部側から見た凹形状の斜視図、図４は本発明に係る光偏向素子への光線の軌跡図、図５は本発明に係る平面照明装置の他の構成例を示す略分解組立図である。
【００２４】
導光板２は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成される。導光板２は、側面部４と、光の出射目的である表面部５と、その反対側に位置する裏面部６を有する矩形状をなしている。導光板２の４つの隅部分は、平坦面をなしており、光源８からの光を導く入射部３を形成している。なお、導光板２の４つの隅部分は、平坦面に限られるものではない。目的に応じて例えば凸状、凹状や微細プリズム状などの面としても良い。例えば、光源８からの光を広げて入射させるために凹状にすることも可能である。また、光源８からの光を導く入射部３は、図１に示すような隅部分に限らず、例えば側面部４の中央部分など側面部４の一部に形成することができる。
【００２５】
導光板２の表面部５や裏面部６には、各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した形状の光偏向素子７が設けられる。この光偏向素子７は、光源８から各入射部３より入射した光線を同程度の輝度やエネルギで出射させる。
【００２６】
ここで、図２に導光板２に設けられる光偏向素子７（７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４）を詳しく説明する。
【００２７】
図２に示すように、導光板２の中央に設けられる光偏向素子７ｃｃは、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする同一曲率の同心円弧Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１の４辺で囲まれる領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を有した凹形状となっている。
【００２８】
また、導光板２の各側面部４から等距離に位置する４つの光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４は、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする所定曲率の同心円弧の４辺で囲まれる領域壁を有した凹形状となっている。
【００２９】
例えば光偏向素子７ｃ４は、各側面部４が直角に接続する位置の４つの隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を中心とする所定曲率の同心円弧Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２の４辺で囲まれる領域壁Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４を有する凹形状となっている。
【００３０】
そして、光偏向素子７ｃｃは、図３（ａ）に示すように、各導光板２の直角な隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からの同心円弧による領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４によって囲まれた凹形状を成している。また、光偏向素子７ｃｃの各領域壁Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、図４に示すように、凹形状の底部の平坦面１１から裏面部６の面にかけて導光板２の厚さ方向にテーパ面を形成している。同様に、光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４も、図３（ｂ）に示すように、各導光板２の直角な隅位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４からの同心円弧による領域壁Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４によって囲まれた凹形状を成している。また、光偏向素子７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４の各領域壁も、光偏向素子７ｃｃと同様に、凹形状の底部に当たる平坦面から裏面部６の面にかけて導光板２の厚さ方向にテーパ面を形成している。
【００３１】
尚、ここでは５つの光偏向素子７ｃｃおよび７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４について説明したが、光偏向素子７は導光板２の表面部５や裏面部６の面上に各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有し、各領域壁が導光板２の厚さ方向に傾斜面（所定の曲率を有するテーパ面を含む）を形成していれば良い。そして、これら各入射部３を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁は、常に入射部３（結果として光源８）に向いている。また、光偏向素子７は、導光板２内に導かれた光を全反射等の反射角度（最終の出射角度）をコントロールするため、反ったり（凹）膨らんだり（凸）した傾斜面を持つ凹形状や凸形状で形成することができる。さらに、拡散を目的として、凹形状と同様の凸形状の光偏向素子７を導光板２の表面部５や裏面部６に部分的に形成することもできる。
【００３２】
従って、各入射部３を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁は、全ての入射部３（光源８）に対応している。そのため、これら光偏向素子７（７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４）は、光偏向素子７の存在する位置によって形状が異なっている。
【００３３】
また、光偏向素子７は、図４に示すように、凹形状の光偏向素子７の領域壁Ｗ１やＷ４が光源８の方向からの同心円弧状に位置している。このため、各光源８から導光板２内に進入して来た光線は、光偏向素子７の領域壁Ｗ１や領域壁Ｗ４によって全反射して光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の面から出射する。
【００３４】
尚、光偏向素子７の凹形状の領域壁Ｗ１や領域壁Ｗ４の裏面部６と成す角度は、光偏向素子７の導光板２に存在する位置によって変化させても良い。
【００３５】
このように、光偏向素子７は、光源８からの光を導く各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した凹形状により表面部５や裏面部６に設られる。これにより、導光板２の表面部５や裏面部６の任意の位置に存在する光偏向素子７から出射面方向に出射する光が各光源８に依存せずに同方向に出射することができる。
【００３６】
ところで、上述した例は、図１に示すように、１枚の矩形状の導光板２の四隅に平坦面からなる入射部３を設け、各入射部３の近傍に光源８を配置している。そして、導光板２の表面部５や裏面部６には、各入射部３を中心とした所定曲率の同心円弧で囲まれる領域壁を有した凹形状の光偏向素子７が設けられる。
【００３７】
そこで、この図１の平面照明装置を基本構成として、例えば図５に示す平面照明装置を構成することができる。図５の平面照明装置１は、１枚の矩形状の導光板２に対して４つの光源８が四隅の各入射部３の近傍に対向配置されたものを１つのユニットとして３つのユニットで構成されたものである。
【００３８】
さらに説明すると、１つ目のユニットは、赤色光源８ａ（８）と第１の導光板２ａ（２）を備えて構成される。そして、第１の導光板２ａは、赤色光源８ａからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した赤色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で赤色光を出射する。
【００３９】
２つ目のユニットは、緑色光源８ｂ（８）と第２の導光板２ｂ（２）を備えて構成される。そして、第２の導光板２ｂは、緑色光源８ｂからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した緑色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で緑色光を出射する。
【００４０】
３つ目のユニットは、青色光源８ｃ（８）と第３の導光板２ｃ（２）を備えて構成される。そして、第３の導光板２ｃは、青色光源８ｃからの光を導く入射部３を四隅に有し、各入射部３より入射した青色光線が表面部５や裏面部６に設けられる凹形状の光偏向素子７により表面部５から同程度の輝度で青色光を出射する。
【００４１】
そして、上述した３つのユニットを第１の導光板２ａ、第２の導光板２ｂ、第３の導光板２ｃと順不同に重ねて配置することにより、下方から上方に３原色光を出射する。なお、各導光板２ａ，２ｂ，２ｃの表面部５や裏面部６に設けられる光偏向素子７は、前述した構成と同様である。
【００４２】
光源８は、半導体発光素子であって、ＬＥＤやレーザ等からなり、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）の各単色光を各入射部３に設けたり、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）を組み合わせたユニットを各入射部３に設けても良い。
【００４３】
また、光源８は入射部３が大きい場合や導光板自体が大きい場合に単色発光のＣＣＦＬ（冷陰管）を用いても良い。この場合、これらの光源は線状をなし、直接光は導光板２の入射部３から導光板２内に入射し、他の光は図示しないリフレクタで反射されながら光源８とリフレクタとの空間を通って導光板２内に入射する。
【００４４】
尚、導光板自体が大きい場合、光源８の入射部３は、図示しないが導光板２の側面部４の近傍に設けても良い。
【００４５】
また、この場合、光偏向素子７は、各線状光源８からの輝度やエネルギが等しい等輝度線に囲まれる領域壁を有していれば良い。そして、これら各入射部３または各側面部４からの等輝度線での領域壁は、常に入射部３や側面部４（結果として光源８）に向いている。
【００４６】
従って、各入射部３や各側面部４からの等輝度線で囲まれる領域壁は、全ての入射部３や側面部４（光源８）に対応している。そのため、これら光偏向素子７は、光偏向素子７の存在する位置によって形状が異なっている。
【００４７】
また、この際の光偏向素子７は、図４に示した場合と同様に，各光源８から導光板２内に進入して来た光線Ｌ１やＬ２が光偏向素子７の壁Ｗ１や壁Ｗ４によって全反射させる。そして、この全反射した光線Ｌ１ＲやＬ２Ｒは、光偏向素子７を設けた面とは反対側の面方向に進み、最終的に導光板２の面から光線Ｌ１０やＬ２０が出射する。
【００４８】
尚、光偏向素子７の凹形状の壁Ｗ１や壁Ｗ４の裏面部６と成す角度は、光偏向素子７の導光板２に存在する位置によって変化させても良い。
【００４９】
さらに、光源８の各赤色発光のＬＥＤと緑色発光のＬＥＤと青色発光のＬＥＤにより色度図のｘ，ｙ座標からの白色を得る範囲内のＲＧＢに対応した色度バランス比率として、色度図に於けるｘ，ｙ座標に於いて目的とする白色と各発光色との距離と光度との関数で表せる。この関数は下記数１の式で示すことができる。
【００５０】
【数１】
例えば、ｘ，ｙ座標に於いて、赤色発光のＬＥＤの座標が（０．６７，０．３）、緑色発光のＬＥＤの座標が（０．１４，０．７４）、青色発光のＬＥＤの座標が（０．１１，０．１０）で、これら各ＬＥＤの印加電流値（ＩＦ（ｍＡ））を２０ｍＡにした時の絶対光度Ｉｖ（ｍｃｄ）は、赤色発光ＬＥＤで５６０ｍｃｄ、緑色発光ＬＥＤで１２０ｍｃｄ、青色発光ＬＥＤで１８０ｍｃｄであるので、上記関数の式に代入すると白色時の色度図のｘ，ｙ座標は、（ｘｍ，ｙｍ）＝（０．４７８８，０．３３９１）となる。
【００５２】
このように、この関数は光度因子に左右されるので、色度図から目的の白色光を得る場合に、各赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤのｘ，ｙ座標に対して各光度のコントロールにより希望する白色光を得ることができる。故に、目的とする白色光を得るために、各赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤに印加する電流比率を変化させる。これにより、必要とする白色光の最適な色度および光度が得られる。
【００５３】
尚、本実施の形態では、導光板２を四角形として入射部３も４箇所としたが、導光板２を六角形にし入射部３も６箇所とし、ＲＧＢに発光する光源８（赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤ）を交互に設けても良い。
【００５４】
また、ここでは図示しないが、リフレクタは白色の絶縁性材料やアルミニウム等の金属を蒸着したシート状または金属等からなる。このリフレクタは、導光板２の入射部３および光源８を囲するように設けられ、光源８からの光を反射し、反射光を導光板２の入射部７に再び入射させる。
【００５５】
また、同様に図示しないが、光源８が半導体発光素子の場合でも光源８に対して同様な材料により導光板２の入射部３および光源８を囲するようにしても良い。これにより、光源８からの漏れや他の要素による反射光等を反射し、反射光を導光板２の入射部３に再び入射させる。
【００５６】
さらに、各光源８を例えば液晶表示装置での１ピクセル中の各赤色、緑色、青色に対応する液晶への各赤色信号、緑色信号、青色信号を光源８の赤色光源、緑色光源、青色光源の各光源８の色毎に同期させて、液晶表示装置の液晶への各信号の色に対応して各信号により各光源８のオン・オフ点灯を行うようにしても良い。
【００５７】
そのために、液晶表示装置の各色信号に対応して各光源８のオン・オフ点灯を行い、液晶表示装置の各色信号のオン信号の時のみ各光源８をオン動作させて各色光の必要な時のみ出射することができる。
【００５８】
これにより、従来のようなカラーフィルタ等を用いることなく、直接赤色、緑色、青色を出射するので、クリアな色が再現できる。しかも、常時出射せず、必要なときだけ出射するので、省エネ等経済性に優れている。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る導光板は、入射部を複数有するとともに表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射するので、任意の位置での異なる入射部からの光でも一定の出射輝度を出射することができる。これにより、入射部に異なる発光色を入射することで異なる各種の色の出射光を得ることができる。
【００６０】
また、請求項２に係る平面照明装置は、赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、光源からの光を導く入射部を複数有し、表面部または／および裏面部に光偏向素子を設け、表面部または／および裏面部から各入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたので、必要な単色光や赤色、緑色、青色等の混合色の光を出射面から出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いるときにカラーフィルタを必要としないため、カラーフィルタによる吸収が無く、効率良く光源からの光を利用することができる。
【００６１】
さらに、請求項３に係る導光板は、光偏向素子が各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とするので、導光板のどの位置でも入射部からの光を全反射し、高輝度の出射光を得ることができる。しかも、光源に左右されないで設計をすることができる。
【００６２】
また、請求項４に係る平面照明装置は、赤色光源と、赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、第１の導光板と第２の導光板と第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射するので、各導光板から必要な単色光を出射でき、赤色出射の導光板、緑色出射の導光板、青色出射の導光板等により上方に単色光や混合色の光を出射することができる。これにより、液晶表示装置等に用いるときにカラーフィルタを必要とせず、カラーフィルタによる吸収が無いので、効率良く光源からの光を利用することができる。
【００６３】
さらに、請求項５に係る平面照明装置は、各光源を赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、各光源と各信号の色とが対応して各信号によりオン・オフ点灯を行うので、液晶表示装置等の各色信号に対応して必要時のみに出射することができる。これにより、クリアな色を出射できるとともに常時出射しないので、省エネ等経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面照明装置の略構成図
【図２】本発明に係る導光板の略平面図
【図３】（ａ），（ｂ）本発明に係る光偏向素子の代表的な略拡大斜視図であって、表面部側から見た凹形状の斜視図
【図４】本発明に係る導光板の光線の略軌跡図
【図５】本発明に係る平面照明装置の他の構成例を示す略構成図
【符号の説明】
１…平面照明装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…導光板、３…入射部、４…側面部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…表面部、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…裏面部、７，７ｃｃ，７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４…光偏向素子、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…光源、１１…平坦面、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…隅、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ１１，Ｗ２２，Ｗ３３，Ｗ４４…壁、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ４２…同心円弧、Ｌ１，Ｌ１ｒ，Ｌ１０，Ｌ２，Ｌ２ｒ，Ｌ２０…光線。
Claims (5)
- 光源からの光を導く入射部と、当該入射部と略直角に交わる表面部と裏面部とを有する導光板において、前記入射部を複数有するとともに前記表面部または／および前記裏面部に光偏向素子を設け、前記表面部または／および前記裏面部から各前記入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射することを特徴とする導光板。
- 赤色光源と緑色光源と青色光源とを有する光源と、前記光源からの光を導く入射部を複数有し、前記表面部または／および前記裏面部に光偏向素子を設け、前記表面部または／および前記裏面部から各前記入射部より入射した光線が同程度の輝度で出射する導光板とを備えたことを特徴とする平面照明装置。
- 前記光偏向素子は、前記各入射部を中心とした同心円弧で囲まれる領域壁を有した形状とすることを特徴とする請求項１記載の導光板。
- 赤色光源と、前記赤色光源からの光を導く入射部を複数有し、各前記入射部より入射した赤色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により前記表面部から同程度の輝度で赤色光を出射する第１の導光板と、緑色光源と、前記緑色光源からの光を導く入射部を複数有し、各前記入射部より入射した緑色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により前記表面部から同程度の輝度で緑色光を出射する第２の導光板と、青色光源と、前記青色光源からの光を導く入射部を複数有し、各前記入射部より入射した青色光線が表面部または／および裏面部に設けられる光偏向素子により前記表面部から同程度の輝度で青色光を出射する第３の導光板とを備え、前記第１の導光板と前記第２の導光板と前記第３の導光板とが重ねて配置され、下方から上方に３原色光を出射することを特徴とする平面照明装置。
- 前記各光源は、赤色信号と緑色信号と青色信号の各色毎に同期し、前記各光源と前記各信号の色とが対応して前記各信号によりオン・オフ点灯を行うことを特徴とする請求項２または請求項４記載の平面照明装置。
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