JP2009140829A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することのできる照明装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１０と蛍光体層２２との間に、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が抑制されるように発光ダイオード１０からの放射光を制御する光線制御素子１１を配置する。光線制御素子１１は、発光ダイオード１０からの放射光を、蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して、蛍光体層２２に入射する。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
【選択図】図２
【解決手段】発光ダイオード１０と蛍光体層２２との間に、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が抑制されるように発光ダイオード１０からの放射光を制御する光線制御素子１１を配置する。光線制御素子１１は、発光ダイオード１０からの放射光を、蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して、蛍光体層２２に入射する。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
【選択図】図２
Description
本発明は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置に用いられる照明装置、それを用いる表示装置に関する。
薄型の表示装置として液晶ディスプレイが用いられている。液晶ディスプレイでは、液晶パネルを背後から全面にわたり照射するバックライトが利用されており、その構造により液晶ディスプレイは直下方式とエッジライト方式に大別することができる。エッジライト方式は、導光板側面より光を入射し、導光板上面より液晶パネルに対し均一な光を出射しているため、ディスプレイが大型になるほど、パネル全体を均一かつ高輝度に照明することができないという欠点があった。そのため、現在の大型ディスプレイのバックライトは、複数本の蛍光ランプを配置することで所望の特性を得ている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、近年では、大型ディスプレイのバックライトの更なる薄型化、軽量化、長寿命化、環境負担低減を目指し、また点滅制御による動画特性改善の観点から、発光ダイオードを発光源として用いることが注目されている。このような発光ダイオードを用いたバックライトにおいて、白色光を出射させ液晶パネルに対し照明しようとする場合には、ＲＧＢの３色の発光ダイオードを同時点灯して白色光を合成したり、発光素子として青色発光ダイオードを用い、この青色発光ダイオードチップの周囲を蛍光体含有樹脂で包囲して色変換し白色光を実現することが一般的である。
特開２００５−１０８６３５号公報
しかし、ＲＧＢの３色の発光ダイオードを用いる場合、各々の発光ダイオードで発光効率や経時変化の差異があるなど、各色発光ダイオードの特性を合致させにくいことから、色変化が大きく、また混色空間が必要であることからバックライトが厚くなってしまう欠点があった。つまり薄型化、軽量化には難があった。
また、青色発光ダイオードチップの周囲を蛍光体含有樹脂で包囲して色変換し白色光を実現する場合、チップ周囲が蛍光体が高強度光や高温に曝されやすいため蛍光体が劣化しやすいという問題があった。つまり、長寿命化に難があった。
また、発光ダイオードは点光源であり、点光源によって発光された各光を、発光面内において色度ムラ、輝度ムラのない白色光が得られるように混色させることは困難であった。すなわち、発光ダイオードからの放射光の蛍光層へのランダムな入射角度により、蛍光層より出射される光の輝度および色度分布にばらつきが生じ、均一な白色面状光源を実現させることが難しいという問題があった。
本発明は、以上のような点を鑑みなされたもので、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することのできる照明装置、及びそれを用いた表示装置を提供することにある。
以上の課題を解決するにあたり、本発明の照明装置は、基板と、前記基板上に配置された複数の発光素子と、前記各発光素子の光から白色光を得る蛍光体層と、前記蛍光体層の色度分布の視野角依存性が抑制されるように前記各発光素子からの光を制御する光線制御部とを具備することを特徴とする。
本発明においては、光線制御部を設けたので、発光素子からの放射光のうち、蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
前記光線制御部は、前記発光素子からの光を前記蛍光層の光出射面に対して垂直または略垂直方向から入射させるように制御する光学素子であることを特徴とする。
前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、青色光である前記励起光により励起されて緑色を発光する蛍光体と前記励起光により励起されて赤色を発光する蛍光体とを有することを特徴とする。これにより、白色光を出射する照明装置を得ることができ、白色光を出射する照明装置において、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、青色光である前記励起光により励起されて黄色を発光する蛍光体を有することを特徴とする。白色光を出射する照明装置を得ることができ、白色光を出射する照明装置において、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
また、前記発光素子は紫色（近紫外）発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、紫色（近紫外）光である前記励起光により励起されて赤色を発光する蛍光体と、前記励起光により励起されて緑色を発光する蛍光体と、前記励起光により励起されて青色を発光する蛍光体とを有することを特徴とする。白色光を出射する照明装置を得ることができ、白色光を出射する照明装置において、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
前記複数の発光素子は、前記基板の上に二次元配置されていることを特徴とする。これにより、直下方式のバックライトを得ることができ、直下方式のバックライトにおいて蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
また、本発明の照明装置は、導光板をさらに有し、前記複数の発光素子は、前記導光板の一端面より放射光を入射するように配置され、前記蛍光体層は、前記導光板の光出射面に対向して配置されていることを特徴とする。これにより、エッジライト方式のバックライトにおいて蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
また、このエッジライト方式のバックライトにおいて、前記光線制御部は、前記導光板の光出射面と前記蛍光体層との間に設けられていることを特徴とする。これにより、蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減する効果が得られる。
また、このエッジライト方式のバックライトにおいて、前記光線制御部は、前記導光板に設けられていてもよい。
本発明の別の観点に基づく表示装置は、表示パネルと、該表示パネルと隣接して設けられる照明装置とを具備する表示装置であって、前記照明装置は、基板と、前記基板上に配置された複数の発光素子と、前記各発光素子の光から白色光を得る蛍光体層と、前記蛍光体層の色度分布の視野角依存性が抑制されるように前記各発光素子からの光を制御する光線制御部とを具備することを特徴とする。
本発明においては、光線制御部とを具備する照明装置を用いているので、表示パネル面での色度分布の視野角依存性を低減した、表示品質に優れた表示装置を得ることができる。
以上のように、本発明によれば、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減した照明装置を得ることができ、この照明装置を表示装置に用いることにより表示品質に優れた表示装置を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。以下に示す形態は、本発明の照明装置を具備する表示装置を液晶テレビに適用したものである。
なお、本発明の表示装置の適用範囲は液晶テレビに限られることはなく、照明装置を具備する表示装置であればよく、例えばパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等広く適用することができる。
図２４は本発明の表示装置としての液晶テレビ１００の概略斜視図であり、図２５は液晶テレビ１００の筐体３００によって保持される部分の概略分解斜視図である。図に示すように、液晶テレビ１００は、表示パネルとしての液晶パネル２００と、照明装置１（１０１、２０１、３０１、４０１）と、液晶パネル２００を駆動する駆動回路４２０と、液晶パネル、照明装置１及び駆動回路４２０を保持する筐体３００と、筐体３００を保持するスタンド４００とを有している。照明装置１は、液晶パネル２００の画像表示領域を背面から照明するものであり、白色光を発光する。
（第１実施形態）
以下に、本発明の一実施の形態である照明装置を説明する。
以下に、本発明の一実施の形態である照明装置を説明する。
図１（Ａ）は照明装置１の一部を構成する発光素子基板１４の概略平面図、図１（Ｂ）は照明装置１の概略断面図である。図２は照明装置１の部分拡大断面図である。
図１に示すように、照明装置１は、平面形状が矩形の発光素子基板１４と、反射板１３と、平面形状が矩形の蛍光体シート２０と、発光素子基板１４と蛍光体シート２０との間に配置された光線制御部としての光線制御素子１１とを有する。発光素子基板１４と蛍光体シート２０とは約１−３０ｍｍ程度離間して配置され、その間隙１６は複数の支持柱１２及び反射板１３によって保持されている。反射板１３は、発光素子基板１４と蛍光体シート２０とがなす空間を四方で囲むように設けられている。反射板１３を設けることにより、発光素子としての発光ダイオード１０からの励起光が照明装置１の端部に導かれても反射板１３によって反射されるのでその光を再利用することができ、光効率が良い。照明装置１の蛍光体シート２０が配置される側が光出射面となり、図２４に示す液晶テレビ１００の状態では、表示画面となる液晶パネル２００に照明装置１の光出射面側が位置するように照明装置１は配置される。本実施形態における照明装置１は、例えば４６インチの大型液晶テレビに用いられ、横１０２０ｍｍ、縦５７０ｍｍの寸法を有している。
発光素子基板１４は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ビスマレイミドトリアジン、アリル化ポリフェニレンオキサイド、フッ素など樹脂を利用したガラス布基材からなる基板１５と、該基板１５上に、例えば、１２ｍｍピッチで等間隔に縦４０行、横８０列、計３２００個設けられた発光ダイオード１０とを有する。これらの発光ダイオード１０は、蛍光体シート２０の全面に対応して二次元に配置されている。発光ダイオード１０には、この実施形態ではＩｎＧａＮ系の青色発光ダイオードが用いられている。
図２に示すように、蛍光体シート２０は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなる透明基板２３と、この透明基板２３の一方の面に設けられた蛍光体層２２とを有している。
蛍光体層２２には、発光ダイオード１０（青色発光ダイオード）から発光された第１の波長である青色波長の青色光により励起されて第２の波長である緑色波長の緑色光を発光する緑用蛍光体と、青色光により励起されて第２の波長である赤色波長である赤色光を発光する赤用蛍光体との２種類の蛍光体が含有されている。これにより、蛍光体層２２により色変換された緑色光及び赤色光と、発光ダイオード１０（青色発光ダイオード）からの励起光である青色光とが混色されて、白色光が発生し、出射される。
なお、白色光を得る方法は、これに限られるものではない。例えば、蛍光体層２２として、発光ダイオード１０（青色発光ダイオード）から発光された第１の波長である青色波長の青色光により励起されて第２の波長である黄色波長の黄色光を発光する黄色用蛍光体が含有されるものを用いても良い。これにより、蛍光体層２２により色変換された黄色光と、青色光とが混色されて白色光が得られる。
また、この実施形態では、発光素子として青色発光ダイオードを用いたがこれに限られるものではない。例えば、青色発光ダイオードを用いずに紫色（近紫外）発光ダイオードを用い、蛍光体層として、紫色（近紫外）発光ダイオードから発光された第１の波長である紫色（近紫外）波長の紫色（近紫外）光により励起されて第２の波長である赤色波長の赤色光を発光する赤用蛍光体と、紫色（近紫外）光により励起されて第２の波長である緑色波長の緑色光を発光する緑用蛍光体と、紫色（近紫外）光により励起されて第２の波長である青色波長の青色光を発光する青用蛍光体が含有されるものを用いてもよい。これにより、蛍光体層により色変換された赤色、緑色及び青色と、紫色（近紫外）光とが混色されて白色光が得られる。
また、本実施形態では白色光を得ているが、照明装置１から出射される光として所望の色の光を得るために、発光素子や蛍光体の種類を適宜選択することも可能である。
蛍光体層２２には、例えばエチルセルロースやポリビニルアルコールなどの樹脂からなるバインダ中に、例えば緑色用蛍光体としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、赤色用蛍光体として（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ２＋が分散されたものを用いた。蛍光体材料の記載において、：の前は母体を示し、後は付活剤を示す。
光線制御素子１１は、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が抑制されるように発光ダイオード１０からの放射光を制御するもので、より具体的には、発光ダイオード１０からの放射光を、蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向から入射させるように制御する光学素子である。このような制御が可能な光学素子としては、例えば、フレネルレンズ、プリズム、屈折率分布が制御された光学素子等が挙げられる。屈折率分布が制御された光学素子としては、サブ波長ピラー構造を用いたもの、屈折光学素子を用いたものなどを挙げることができる。なお、光線制御素子１１には、同様の制御が能なものであれば、例示以外のものを採用してもよいことは言うまでもない。
図２に、光線制御素子１１による発光ダイオード１０の出射光の制御の様子を示す。発光ダイオード１０から放射された光は光線制御部１０を通過する際に蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲されて、蛍光体層２２に入射する。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少するので、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
このように光線制御素子１１によって発光ダイオード１０からの放射光を制御し、図３（Ａ）のように蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して４５度（ａ）と７０度（ｂ）の角度位置からの色度を測定した結果を図４（Ａ）に示す。この場合、４５度（ａ）の位置からのｕ’の値は"０．１６４"、v’の値は"０．３７７"となり、７０度（ｂ）の位置からのｕ’の値は"０．１５８"、v’の値は"０．４２２"となった。そして２つの色度点間の距離である色差を計算したところ"０．０４６"であった。一方、光線制御素子１１を用いない場合で、図３（Ｂ）のように蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して４５度（ｃ）と７０度（ｄ）の角度位置からの色度を測定した結果を図４（Ｂ）に示す。この場合では、４５度（ｃ）の位置からのｕ’の値は"０．１６４"、v’の値は"０．３７７"となり、７０度（ｄ）の位置からのｕ’の値は"０．１５６"、v’の値は"０．４３３"となった。２つの色度点間の色差は"０．０５４"であった。このように、光線制御素子１１によって、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の角度依存性を抑制できたことを確認できた。
次に、本発明の実施例を説明する。
（第１の実施例）
図５は光線制御素子１１としてフレネルレンズ３１を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図６はフレネルレンズ３１と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びフレネルレンズ３１の平面図である。フレネルレンズ３１は、平凸レンズの凸面を環状に切り出して鋸状断面の輪帯とし、この輪帯を同心円状に連続して設けたものである。個々のフレネルレンズ３１は、それぞれの光学中心が個々の発光ダイオード１０の光軸と一致するように位置を合わせて配置されている。フレネルレンズ３１の同心円状の各輪帯の形状は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように設計されている。これにより、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減される。
図５は光線制御素子１１としてフレネルレンズ３１を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図６はフレネルレンズ３１と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びフレネルレンズ３１の平面図である。フレネルレンズ３１は、平凸レンズの凸面を環状に切り出して鋸状断面の輪帯とし、この輪帯を同心円状に連続して設けたものである。個々のフレネルレンズ３１は、それぞれの光学中心が個々の発光ダイオード１０の光軸と一致するように位置を合わせて配置されている。フレネルレンズ３１の同心円状の各輪帯の形状は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように設計されている。これにより、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減される。
なお、フレネルレンズ３１は、図７に示すように、フレネル構造をもつレンズ部３１ａが縦横に複数連続して一体に設けられたレンズシート３２として、照明装置１に組み込まれる。
（第２の実施例）
図８は光線制御素子１１としてプリズム３３，３４を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図９はプリズム３３，３４と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びプリズム３３，３４の平面図である。プリズム３３，３４は、山と谷とが１軸方向に連続形成された周期的屈曲面を有する平面プリズムであり、それぞれのプリズム３３，３４は互いに、それぞれの上記の軸が直交する向きで互いに重ね合わせられる。それぞれのプリズム３３，３４の周期的屈曲面は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように設計されている。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少するので、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
図８は光線制御素子１１としてプリズム３３，３４を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図９はプリズム３３，３４と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びプリズム３３，３４の平面図である。プリズム３３，３４は、山と谷とが１軸方向に連続形成された周期的屈曲面を有する平面プリズムであり、それぞれのプリズム３３，３４は互いに、それぞれの上記の軸が直交する向きで互いに重ね合わせられる。それぞれのプリズム３３，３４の周期的屈曲面は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように設計されている。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少するので、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
なお、この第２の実施例の照明装置１は、第１の実施例に比較して、光線制御素子１１（プリズム３３，３４）の位置決めが容易である。第１の実施例の照明装置１では、フレネルレンズ３１の光学中心が対応する発光ダイオード１０の光軸と一致するように、フレネルレンズ３１の2軸方向での位置合わせを必要とするのに対し、第２の実施例では、個々のプリズム３３，３４毎に、各々の軸方向での位置が発光ダイオード１０の光軸と一致するように位置合わせを個別に行えばよいので、位置決め作業が容易である。
この第２の実施例では、それぞれの軸が直交する向きで重ね合わせた２つのプリズム３３，３４を光線制御素子１１として利用したが、２つのプリズム３３，３４のうちの１つを光線制御素子１１として利用することによって、１軸方向において、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光を減少する効果が得られ、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
（第３の実施例）
図１０は光線制御素子１１として屈折率分布光学素子３５を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図１１は屈折率分布光学素子３５と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及び屈折率分布光学素子３５の平面図である。屈折率分布光学素子３５の屈折率分布は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように、中心から外側に向けて連続的に屈折率が高くなるように与えられている。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少するので、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
図１０は光線制御素子１１として屈折率分布光学素子３５を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図１１は屈折率分布光学素子３５と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及び屈折率分布光学素子３５の平面図である。屈折率分布光学素子３５の屈折率分布は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように、中心から外側に向けて連続的に屈折率が高くなるように与えられている。これにより、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少するので、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
（第３の実施例の変形例１）
図１１は二次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３５を用いた場合を示しているが、図１２に示すように、一次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３６を利用してもよく、この場合には、１軸方向において、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光を減少する効果が得られ、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。二次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３５を用いた場合、屈折率分布光学素子３５の中心が対応する発光ダイオード１０の光軸と一致するように、屈折率分布光学素子３５の2軸方向での位置合わせを必要とするのに対し、一次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３６を利用した場合には、屈折率分布光学素子３６の軸方向での位置を発光ダイオード１０の光軸と一致させるだけでよく、光線制御素子１１の位置決めが容易である。
図１１は二次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３５を用いた場合を示しているが、図１２に示すように、一次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３６を利用してもよく、この場合には、１軸方向において、蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光を減少する効果が得られ、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。二次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３５を用いた場合、屈折率分布光学素子３５の中心が対応する発光ダイオード１０の光軸と一致するように、屈折率分布光学素子３５の2軸方向での位置合わせを必要とするのに対し、一次元の屈折率分布を有する屈折率分布光学素子３６を利用した場合には、屈折率分布光学素子３６の軸方向での位置を発光ダイオード１０の光軸と一致させるだけでよく、光線制御素子１１の位置決めが容易である。
（第４の実施例）
図１３は光線制御素子１１としてサブ波長ピラー構造素子３７を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図１４はサブ波長ピラー構造素子３７と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びサブ波長ピラー構造素子３７の平面図である。サブ波長ピラー構造とは、格子の幅や位置などに変調を加えることで任意の屈折率分布を実現したものである。サブ波長ピラー構造素子３７の屈折率分布は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように、中心から外側に向けて連続的に屈折率が高くなるように与えられている。これにより、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。
図１３は光線制御素子１１としてサブ波長ピラー構造素子３７を用いた照明装置１の構成を示す断面図、図１４はサブ波長ピラー構造素子３７と発光ダイオード１０との位置関係を示す側面図及びサブ波長ピラー構造素子３７の平面図である。サブ波長ピラー構造とは、格子の幅や位置などに変調を加えることで任意の屈折率分布を実現したものである。サブ波長ピラー構造素子３７の屈折率分布は、発光ダイオード１０の放射光が蛍光体層２２の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体層２２に入射するように、中心から外側に向けて連続的に屈折率が高くなるように与えられている。これにより、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。
（第４の実施例の変形例１）
図１３は二次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３７を用いた場合を示しているが、図１５に示すように、一次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３８を利用してもよく、この場合には、１軸方向において、蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光を減少する効果が得られ、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。二次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３７を用いた場合、サブ波長ピラー構造素子３７の中心が対応する発光ダイオード１０の光軸と一致するように、サブ波長ピラー構造素子３７の2軸方向での位置合わせを必要とするのに対し、一次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３８を利用した場合には、サブ波長ピラー構造素子３８の軸方向での位置を発光ダイオード１０の光軸と一致させるだけでよく、光線制御素子１１の位置決めが容易である。
図１３は二次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３７を用いた場合を示しているが、図１５に示すように、一次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３８を利用してもよく、この場合には、１軸方向において、蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光を減少する効果が得られ、蛍光体層２２の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性を低減させることが可能である。二次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３７を用いた場合、サブ波長ピラー構造素子３７の中心が対応する発光ダイオード１０の光軸と一致するように、サブ波長ピラー構造素子３７の2軸方向での位置合わせを必要とするのに対し、一次元の屈折率分布を有するサブ波長ピラー構造素子３８を利用した場合には、サブ波長ピラー構造素子３８の軸方向での位置を発光ダイオード１０の光軸と一致させるだけでよく、光線制御素子１１の位置決めが容易である。
（第５の実施例）
図１６は、蛍光体シート２０の光入射側の面に光線制御素子１１を一体に設けた第５の実施例の照明装置１の構成を示す断面図である。このように、蛍光体シート２０に一体に光線制御素子１１を設けることによって、照明装置１の発光ダイオード１０の光軸方向のサイズを小さくすることができ、照明装置１を薄型化することができる。
図１６は、蛍光体シート２０の光入射側の面に光線制御素子１１を一体に設けた第５の実施例の照明装置１の構成を示す断面図である。このように、蛍光体シート２０に一体に光線制御素子１１を設けることによって、照明装置１の発光ダイオード１０の光軸方向のサイズを小さくすることができ、照明装置１を薄型化することができる。
（第６の実施例）
図１７は、本発明を側射型バックライトに適用した場合の構成を示す断面図である。この側射型バックライト２は、導光板４１と、この導光板４１の一端面より放射光を照射する発光ダイオード１０と、導光板４１の光出射面４１ａに対向して配置された蛍光体シート２０と、導光板４１の光出射面４１ａと蛍光体シート２０との間に配置された光線制御素子１１とを有する。導光板４１は、蛍光体シート２０に対向する光出射面４１ａと反対側の面に反射カーブ４２を有する。光線制御素子１１としては、平面プリズム、サブ波長ピラー構造素子などを利用することが可能である。蛍光体シート２０は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなる透明基板と、この透明基板の一方の面に設けられた蛍光体層とを有している。
図１７は、本発明を側射型バックライトに適用した場合の構成を示す断面図である。この側射型バックライト２は、導光板４１と、この導光板４１の一端面より放射光を照射する発光ダイオード１０と、導光板４１の光出射面４１ａに対向して配置された蛍光体シート２０と、導光板４１の光出射面４１ａと蛍光体シート２０との間に配置された光線制御素子１１とを有する。導光板４１は、蛍光体シート２０に対向する光出射面４１ａと反対側の面に反射カーブ４２を有する。光線制御素子１１としては、平面プリズム、サブ波長ピラー構造素子などを利用することが可能である。蛍光体シート２０は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなる透明基板と、この透明基板の一方の面に設けられた蛍光体層とを有している。
発光ダイオード１０の放射光は、導光板４１の一端面より入射する。導光板４１内に導入された光は導光板４１内を全反射を繰り返して進み、反射カーブ４２によって全反射角より小さくなった成分が、導光板４１の蛍光体シート２０に対向する光出射面４１ａより放出される。光線制御素子１１は、このように導光板４１の光出射面４１ａより放出された光の少なくとも一部の成分を、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面２２ａに対して垂直または略垂直方向に屈曲して蛍光体シート２０の蛍光体層に入射する。これにより、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。
（第６の実施例の変形例１）
図１８は、本発明を側射型バックライトに適用した場合の変形例１の構成を示す断面図である。この変形例１は、図１７の光線制御素子１１に代えて、導光板４１の光出射面４１ａに光線制御素子１１と同様の光学作用をもたらす加工４３、例えばプリズム構造やドット印刷構造を得るための加工などを施したものである。これによっても、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。なお、導光板４１の表面ではなく、導光板４１の内部に同様の加工４３を施してもよい。
図１８は、本発明を側射型バックライトに適用した場合の変形例１の構成を示す断面図である。この変形例１は、図１７の光線制御素子１１に代えて、導光板４１の光出射面４１ａに光線制御素子１１と同様の光学作用をもたらす加工４３、例えばプリズム構造やドット印刷構造を得るための加工などを施したものである。これによっても、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面２２ａでの色度分布の視野角依存性が低減する。なお、導光板４１の表面ではなく、導光板４１の内部に同様の加工４３を施してもよい。
（第６の実施例の変形例２）
また、図１９に示すように、導光板４１の光出射面４１ａではなく、反射カーブ４２の免反対側の表面に同様の加工４３を施すことによっても、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少する効果が得られる。
また、図１９に示すように、導光板４１の光出射面４１ａではなく、反射カーブ４２の免反対側の表面に同様の加工４３を施すことによっても、蛍光体シート２０の蛍光体層２２の面に対して斜め方向に入射する光が減少する効果が得られる。
（第７の実施例）
図２０から図２３は、反射型偏光フィルム５１、レンズフィルム５２、拡散フィルム５３、拡散板５４をさらに加えた照明装置において、光線制御素子１１がその効果を発揮し得るための、光線制御素子１１及び蛍光体シート２０の配置を示す図である。ここで、拡散板５４と拡散フィルム５３は、発光ダイオード１０からの放射光を光源の形状が見えなくなる程度に広範囲に拡散するものである。レンズフィルム５２は、一方の面に微小なレンズが配列形成された光学フィルムであり、拡散光の正面方向の指向性を高めて輝度を高めるためのものである。
図２０から図２３は、反射型偏光フィルム５１、レンズフィルム５２、拡散フィルム５３、拡散板５４をさらに加えた照明装置において、光線制御素子１１がその効果を発揮し得るための、光線制御素子１１及び蛍光体シート２０の配置を示す図である。ここで、拡散板５４と拡散フィルム５３は、発光ダイオード１０からの放射光を光源の形状が見えなくなる程度に広範囲に拡散するものである。レンズフィルム５２は、一方の面に微小なレンズが配列形成された光学フィルムであり、拡散光の正面方向の指向性を高めて輝度を高めるためのものである。
図２０に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、拡散板５４、拡散フィルム５３、レンズフィルム５２、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このような配置において、拡散板５４と拡散フィルム５３で拡散された光を蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面に対して垂直な方向に屈曲して蛍光体層に入射するように光線制御素子１１を設計することによって、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性が低減する。
（第７の実施例の変形例１）
図２１に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、拡散板５４、拡散フィルム５３、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このように、レンズフィルム５２は、光線制御素子１１と蛍光体シート２０より発光ダイオード１０の側に配置しても、その逆側に配置しても、光線制御素子１１の効果は同様に得られ、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
図２１に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、拡散板５４、拡散フィルム５３、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このように、レンズフィルム５２は、光線制御素子１１と蛍光体シート２０より発光ダイオード１０の側に配置しても、その逆側に配置しても、光線制御素子１１の効果は同様に得られ、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
（第７の実施例の変形例２）
図２２に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、拡散板５４、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、拡散フィルム５３、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このような配置においては、拡散板５４で拡散された光を蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面に対して垂直な方向に屈曲して入射するように光線制御素子１１を設計することによって、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
図２２に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、拡散板５４、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、拡散フィルム５３、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このような配置においては、拡散板５４で拡散された光を蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面に対して垂直な方向に屈曲して入射するように光線制御素子１１を設計することによって、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
（第７の実施例の変形例３）
図２３に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、拡散板５４、拡散フィルム５３、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このような配置においては、発光ダイオード１０の放射光を蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面に対して垂直な方向に屈曲して入射するように光線制御素子１１を設計することによって、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
図２３に示す照明装置では、発光素子基板１４の上に、光線制御素子１１、蛍光体シート２０、拡散板５４、拡散フィルム５３、レンズフィルム５２、反射型偏光フィルム５１が順に配置されている。このような配置においては、発光ダイオード１０の放射光を蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面に対して垂直な方向に屈曲して入射するように光線制御素子１１を設計することによって、蛍光体シート２０の蛍光体層の面に対して斜め方向に入射する光が減少し、蛍光体シート２０の蛍光体層の光出射面での色度分布の視野角依存性を低減することができる。
本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々更新を加え得ることは勿論である。
１ 照明装置
１０ 発光ダイオード
１１ 光線制御素子
１３ 反射板
１４ 発光素子基板
１５ 基板
２０ 蛍光体シート
２２ 蛍光体層
２２ａ 光出射面
２３ 透明基板
３１ フレネルレンズ
３２ レンズシート
３３，３４ プリズム
３５，３６ 屈折率分布光学素子
３７，３８ サブ波長ピラー構造素子
４１ 導光板
５１ 反射型偏光フィルム
５２ レンズフィルム
５３ 拡散フィルム
５４ 拡散板
１００ 液晶テレビ
２００ 液晶パネル
１０ 発光ダイオード
１１ 光線制御素子
１３ 反射板
１４ 発光素子基板
１５ 基板
２０ 蛍光体シート
２２ 蛍光体層
２２ａ 光出射面
２３ 透明基板
３１ フレネルレンズ
３２ レンズシート
３３，３４ プリズム
３５，３６ 屈折率分布光学素子
３７，３８ サブ波長ピラー構造素子
４１ 導光板
５１ 反射型偏光フィルム
５２ レンズフィルム
５３ 拡散フィルム
５４ 拡散板
１００ 液晶テレビ
２００ 液晶パネル
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に配置された複数の発光素子と、
前記各発光素子の光から白色光を得る蛍光体層と、
前記蛍光体層の色度分布の視野角依存性が抑制されるように前記各発光素子からの光を制御する光線制御部と
を具備することを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
前記光線制御部は、前記発光素子からの光を前記蛍光層の光出射面に対して垂直または略垂直方向から入射させるように制御する光学素子であることを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、青色光である励起光により励起されて緑色を発光する蛍光体と前記励起光により励起されて赤色を発光する蛍光体とを有することを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
前記発光素子は青色発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、青色光である前記励起光により励起されて黄色を発光する蛍光体を有することを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
前記発光素子は紫色（近紫外）発光ダイオードであり、前記蛍光体層は、紫色（近紫外）光である前記励起光により励起されて赤色を発光する蛍光体と、前記励起光により励起されて緑色を発光する蛍光体と、前記励起光により励起されて青色を発光する蛍光体とを有することを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
前記複数の発光素子は、前記基板の上に二次元配置されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項１に記載の照明装置であって、
導光板をさらに有し、
前記複数の発光素子は、前記導光板の一端面より放射光を入射するように配置され、
前記蛍光体層は、前記導光板の光出射面に対向して配置されていることを特徴とする照明装置。 - 請求項７に記載の照明装置であって、
前記光線制御部は、前記導光板の光出射面と前記蛍光体層との間に設けられていることを特徴とする照明装置。 - 請求項７に記載の照明装置であって、
前記光線制御部は、前記導光板に設けられていることを特徴とする照明装置。 - 表示パネルと、該表示パネルと隣接して設けられる照明装置とを具備する表示装置であって、
前記照明装置は、
基板と、
前記基板上に配置された複数の発光素子と、
前記各発光素子の光から白色光を得る蛍光体層と、
前記蛍光体層の色度分布の視野角依存性が抑制されるように前記各発光素子からの光を制御する光線制御部と
を具備することを特徴とする表示装置。
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