JP4806343B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、単色発光ダイオード（ＬＥＤ）である赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一組のＬＥＤ群として、複数組のＬＥＤ群を列設し、その各ＬＥＤの発光光で照明を行う照明装置に関する。

従来から、発光ダイオードは一般にＬＥＤと称され、各種表示器の光源などとして多用されている。そのＬＥＤの発光色は一般に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの単色であるが、発光色が異なる単色ＬＥＤを複数個組み合わせ、加法混色によって種々の照明色を得ることができる。
例えば、赤色光を発光する赤色ＬＥＤと緑色光を発光する緑色ＬＥＤと青色光を発光する青色ＬＥＤを組み合わせて、その各発光色を加法混色することによって白色の照明光を得ることができる。

例えば、特許文献１には感光材料をスリット光線で露光して画像を形成する露光装置が記載されているが、その照明装置である光源系として、図６にＲ，Ｇ，Ｂで示すように赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを同じ順番で直線状に配列したものは、ＬＥＤの配列ピッチに応じた照度ムラや色ムラを生じる。そのため、図７に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを近接配置して発光素子群１５を形成し、その発光素子群１５をライン方向に沿って所定ピッチで配列して、照度ムラや色ムラを低減することも記載されている。

また、液晶表示装置のバックライト用照明装置としても、例えば図８に示すように、透光材からなる導光板（ライトガイド）１０の入射面となる一側面１０ａに沿って、Ｒ，Ｇ，Ｂで示す赤、緑、青の３色のＬＥＤを近接配置したＬＥＤ群（ユニット）１１を所定の間隔を置いて複数個配列したものが多用されている。この照明装置は、各ＬＥＤ群１１の３色のＬＥＤであるＲ，Ｇ，Ｂの各発光光が導光板１０に入射して、その内部で反射を繰り返しながら破線で示すように射出平面内に拡散して紙面の手前側に向けて照明光を射出し、加法混色した白色光による平面照明を行う。

しかしながら、このような従来の照明装置では、３色のＬＥＤが「ＲＧＢ ＲＧＢ」の順に配列されているため、図８で左右のＬＥＤ群１１の左側部分は赤みが強く、右側部分は赤みが弱くなってしまうという色ムラが生じる傾向があった。これは、マックアダムの楕円からもわかるように、人間の目に最も敏感な色が赤であるためと思われる。

このような液晶表示装置のバックライト用照明装置における色ムラを改善するために、たとえば特許文献２には、図９又は図１０に示すように、導光板２０の入射面となる一側面２０ａに沿って共通の配線基板２１上に赤、緑、青の３色のＬＥＤであるＲ，Ｇ，Ｂを、「ＲＢＧＲＢＧＢＲＧＢＲ」又は「ＢＧＲＢＧＲＧＢＲＧＢ」の順に直線状に配列し、各ＬＥＤの色配列がその配列方向の中心Ｃに関して左右対称になるようにすることが提案されている。

特許第３４１１３８０号公報（段落００４０，００８７、図５，図１２） 特開２００６−６６３３８号公報（段落００１５，００２８、図２、図５）

このように３色のＬＥＤを左右対称に配列することによって、導光板２０の照明光が射出する平面内の混色性及び色度分布が左右対称になり、多少の色ムラがあっても違和感が少なくなる効果があるが、図９に示した例の場合には左右の下隅部分は赤みが強く、図１０に示した例の場合には左右の下隅部分は赤みが弱くなるなど、赤の色度ムラは十分には改善されないという問題がある。
また、３色のＬＥＤによる光源ユニットは、一般に赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤが順に配列されたユニットとして市販されているが、それを使用できず、図９又は図１０に示したような左右対称な配列のＬＥＤアレイを専用に製造するのはコスト高になるという問題もある。

この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、上述のような３色のＬＥＤを用いた照明装置における赤の混色性を増して色ムラが目立たないようにし、且つコストアップにならないようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一列に配設して一組のＬＥＤ群とし、そのＬＥＤ群を複数組列設して、その各ＬＥＤの発光光で照明を行う照明装置において、上記一組のＬＥＤ群が、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤをこの順に一列に配設したＬＥＤユニットであり、少なくとも２個の隣接する該ＬＥＤユニットの一方を他方に対して左右反転して赤色ＬＥＤが隣り合うように、上記各色のＬＥＤの配設方向に一列に配列したことを特徴とする。

あるいは、上記一組のＬＥＤ群が、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤをこの順に一列に配設したＬＥＤユニットであってもよい。

上記複数組のＬＥＤ群を、透光材からなる導光板の一側面に各ＬＥＤの発光光を入射させるように配列してもよい。
上記複数組のＬＥＤ群を少なくとも四組のＬＥＤ群とし、その四組のＬＥＤ群を二組ずつ２列に左右対称に、且つその二組ずつの隣接する各ＬＥＤ群の赤色ＬＥＤが互いに隣接するように、上記各色のＬＥＤの配設方向に２列に配列してもよい。
また、上記複数組のＬＥＤ群が少なくとも４個のＬＥＤユニットであり、その４個のＬＥＤユニットを２個ずつ２列に左右対称に、且つその２個ずつの隣接する各ＬＥＤユニットの赤色ＬＥＤが互いに隣接するように配列してもよい。
その複数組のＬＥＤ群の発光光を拡散板又は拡散シートを介して混色させて照明を行うのが望ましい。

この発明による照明装置は、それぞれ赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一列に配設した複数組のＬＥＤ群のうち、少なくとも２つの隣接するＬＥＤ群の各赤色ＬＥＤを隣り合わせて、上記各色のＬＥＤの配設方向に一列に配列したので、赤の混色性が増し、人間の目に最も敏感な赤の色度ムラが視認しにくくなり、色度ムラの少ない良好な照明光が得られる。また、３色のＬＥＤをＲＧＢの順又はＲＢＧの順に一列に配列した一般的なＬＥＤユニットを各ＬＥＤ群として、隣接する２個のＬＥＤユニットの一方を他方に対して左右反転して、互いに赤色ＬＥＤを隣り合わせに一列に配列するので、特別なＬＥＤアレイを製造する必要がなく、コストアップにならない。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１はこの発明による照明装置の第１の実施形態を示す平面図、図２はその斜視図である。
この照明装置１は、ガラスやアクリル等の透光材からなる導光板（ライトガイド）２の入射面となる一側面２ａに沿って、赤色ＬＥＤ（Ｒ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）と青色ＬＥＤ（Ｂ）をこの順に配設して一組のＬＥＤ群として、２組のＬＥＤ群３，４を列設し、その２つの隣接するＬＥＤ群３，４の赤色ＬＥＤ（Ｒ）を隣り合わせて配列している。したがって、そのＬＥＤ群３と４による各ＬＥＤの色配列は、「ＢＧＲ ＲＧＢ」となる。なお、実際には各ＬＥＤ群３，４は、それぞれ配線基板上に３個のＬＥＤを隣接して設けたＬＥＤユニットを構成しているが、その配線基板等は図示を省略している。
を有することを特徴とする請求項６記載の半導体メモリ・システム。

この照明装置１は、２個のＬＥＤ群３，４の各ＬＥＤの発光光を導光板２に入射して、その内部で反射を繰り返しながら破線で示すように射出平面内に拡散して、図１では紙面の手前側（図２では上方）に向けて照明光を射出し、加法混色した白色光による平面照明を行う。導光板２の上下面の一方あるいは両方に、微小プリズムや凹凸のパターンを形成すれば、入射した光の拡散を一層均一に行えるようにすることができる。
左右のＬＥＤ群３と４の色配列は対称であるが、同じＲＧＢ配列の２個のＬＥＤユニットの一方を他方に対して左右反転して赤色ＬＥＤが隣り合うように配設するだけでよい。

この照明装置によれば、２つの隣接するＬＥＤ群３，４の赤色ＬＥＤ（Ｒ）が隣り合わせて配列されているので、赤の混色性が増し、人間の目に最も敏感な赤の色度ムラが視認しにくくなり、色度ムラの少ない良好な照明光が得られる。また、ＬＥＤ群３，４は上述のように同じ色配列の一般的なＬＥＤユニットを使用できるので、特別なＬＥＤアレイを製造する必要がなく、コストアップにならない。

２個のＬＥＤ群３，４の色配列を、一方のＬＥＤ群３は緑色ＬＥＤ（Ｇ）、青色ＬＥＤ（Ｂ）、赤色ＬＥＤ（Ｒ）の順に、他方のＬＥＤ群４は赤色ＬＥＤ（Ｒ）、青色ＬＥＤ（Ｂ），緑色ＬＥＤ（Ｇ）の順に配列してもよい。その場合のＬＥＤ群３と４による各ＬＥＤの色配列は、「ＧＢＲ ＲＢＧ」となる。
さらに、ＬＥＤ群３と４が異なる色配列の構成にはなるが、その色配列が「ＧＢＲ ＲＧＢ」や「ＢＧＲ ＲＢＧ」になるようにしてもよい。

図３はこの発明による照明装置の第２の実施形態を示す平面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付している。
この照明装置５は、第１の実施形態と同様に導光板２の入射面となる一側面２ａに沿って、赤色ＬＥＤ（Ｒ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）と青色ＬＥＤ（Ｂ）をこの順に配設して一組のＬＥＤ群とした４組のＬＥＤ群３，４，３，４を一列に列設し、その隣接する一対ずつのＬＥＤ群３と４の各赤色ＬＥＤ（Ｒ）を隣り合わせて配列している。ＬＥＤ群３はＬＥＤ群４の左右を反転している。したがって、そのＬＥＤ群３，４，３，４による各ＬＥＤの色配列は、「ＢＧＲ ＲＧＢ ＢＧＲ ＲＧＢ」となる。

この照明装置５によっても、前述した第１の実施形態の照明装置１と同様の効果が得られる。そして、照明装置１の約２倍の照明面積となる。
この実施形態の場合にも、第１の実施形態の場合と同様に、ＬＥＤ群３，４，３，４による各ＬＥＤの色配列を、「ＧＢＲ ＲＢＧ ＧＢＲ ＲＢＧ」にしてもよいし、ＬＥＤ群３と４が異なる色配列の構成にはなるが、「ＧＢＲ ＲＧＢ ＧＢＲ ＲＧＢ」や「ＢＧＲ ＲＢＧ ＢＧＲ ＲＢＧ」になるようにしてもよい。

ＬＥＤ群３，４をもっと多数組み同様に配列すれば、より広い面積を照明できる。さらに、ＬＥＤ群３，４を複数列に配列してもよい。上述の各実施形態は導光板２を用いて、３色のＬＥＤの発光色を混色させて面照明をするようにしたが、導光板２は必須ではなく、一列に配列したＬＥＤ群３，４によってスリット照明をしたり、ＬＥＤ群３，４を複数列に配列して面照明をすることも可能である。また、拡散（散乱）板や拡散シートを用いて混色させることもできる。

図４及び図５は、この発明による照明装置の第３、第４の実施形態を示す平面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付している。
図４に示す照明装置６は、支持板３０上に、前述した第１の実施形態のＬＥＤ群３，４と同様に赤色ＬＥＤ（Ｒ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）と青色ＬＥＤ（Ｂ）を左からこの順に近接して列設したＬＥＤユニットからなるＬＥＤ群４と、それを左右反転したＬＥＤ群３とを、互いに赤色ＬＥＤ（Ｒ）を隣り合わせにして、２列に隣接配置して、各ＬＥＤが紙面に垂直な手前側に発光光を照射するようにしている。

また、図５に示す照明装置７は、赤色ＬＥＤ（Ｒ）と青色ＬＥＤ（Ｂ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）とを左からこの順に近接して列設したＬＥＤユニットからなるＬＥＤ群９と、それを左右反転したＬＥＤ群８とを、互いに赤色ＬＥＤ（Ｒ）を隣り合わせにして、２列に隣接配置している。すなわち、これらの照明装置６、７では３色のＬＥＤを二次元に配置している。
これらの実施形態においても、前述の第１、第２の実施形態の場合と同様に、ＬＥＤ群３，４及びＬＥＤ群８，９の各ＬＥＤの色配列は、互いにその配列方向（図で左右方向）に隣接する側で赤色ＬＥＤ（Ｒ）が隣り合わせになるようにすれば、他の色のＬＥＤの順序は適宜変更してもよい。

また、ＬＥＤ群の配列は４個に限らず、図４又は図５に示したようなＬＥＤ群の組を、図の左右方向及び／又は上下方向に複数組ずつ二次元に配列して、より広い面積の照明を行えるようにすることもできる。
さらに、これらの複数列のＬＥＤ群の上部に拡散（散乱）板や拡散シートを設けて、３色のＬＥＤの発光光を加法混色させるようにすると、より均一な白色照明光を得ることができる。

この発明による照明装置は、フィールドシーケンシャル駆動タイプや通常のカラーフィルタを用いるタイプのカラー液晶表示装置のバックライト照明装置に適している。
フィールドシーケンシャル駆動タイプのカラー液晶表示装置のバックライト照明装置の場合には、それを構成する各ＬＥＤ群のＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤは同時に発光するのではなく、所定の周期で順番に発光し、各色のＬＥＤが１回ずつ順次発光する期間で１フレームの画面を形成する。したがって、この場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤの発光光は同時に混色するのではなく、人の目の残像により混色することになる。この発明による照明装置は、このように各ＬＥＤ群のＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤが順次周期的に発光するものも含む。

この発明による照明装置は、カラー液晶表示装置のバックライト照明装置に限るものではなく、スリット露光用の照明装置や、各種表示用、誘導用などの照明装置にも利用できる。

この発明による照明装置の第１の実施形態を示す平面図である。 同じくその斜視図である。 この発明による照明装置の第２の実施形態を示す平面図である。 この発明による照明装置の第３の実施形態を示す平面図である。 この発明による照明装置の第４の実施形態を示す平面図である。 ３色のＬＥＤを用いた従来の照明装置の一例を示す平面図である。 同じくその改良例を示す平面図である。 ３色のＬＥＤを用いた従来のバックライト用照明装置の一例を示す平面図である。 同じくその改良例を示す平面図である。 同じくそのＬＥＤの異なる配列例を示す平面図である。

符号の説明

１，５，６，７；照明装置 ２：導光板（ライトガイド）
２ａ：一側面（入射面） ３，４，８，９：ＬＥＤ群 ３０：支持板
Ｒ：赤色ＬＥＤ Ｇ：緑色ＬＥＤ Ｂ：青色ＬＥＤ

Claims (6)

1. 赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一列に配設して一組のＬＥＤ群とし、該ＬＥＤ群を複数組列設して、その各ＬＥＤの発光光で照明を行う照明装置において、
   前記一組のＬＥＤ群が、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤをこの順に一列に配設したＬＥＤユニットであり、少なくとも２個の隣接する該ＬＥＤユニットの一方を他方に対して左右反転して赤色ＬＥＤが隣り合うように、前記各色のＬＥＤの配設方向に一列に配列したことを特徴とする照明装置。
2. 赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一列に配設して一組のＬＥＤ群とし、該ＬＥＤ群を複数組列設して、その各ＬＥＤの発光光で照明を行う照明装置において、
   前記一組のＬＥＤ群が、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤをこの順に一列に配設したＬＥＤユニットであり、少なくとも２個の隣接する該ＬＥＤユニットの一方を他方に対して左右反転して赤色ＬＥＤが隣り合うように、前記各色のＬＥＤの配設方向に一列に配列したことを特徴とする照明装置。
3. 前記複数組のＬＥＤ群を、透光材からなる導光板の一側面に各ＬＥＤの発光光を入射させるように配列したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを一列に配設して一組のＬＥＤ群とし、該ＬＥＤ群を複数組列設して、その各ＬＥＤの発光光で照明を行う照明装置において、
   前記複数組のＬＥＤ群が少なくとも四組のＬＥＤ群であり、該四組のＬＥＤ群を二組ずつ２列に左右対称に、且つその二組ずつの隣接する各ＬＥＤ群の赤色ＬＥＤが互いに隣接するように、前記各色のＬＥＤの配設方向に２列に配列したことを特徴とする照明装置。
5. 前記複数組のＬＥＤ群が少なくとも４個のＬＥＤユニットであり、該４個のＬＥＤユニットを２個ずつ２列に左右対称に、且つその２個ずつの隣接する各ＬＥＤユニットの赤色ＬＥＤが互いに隣接するように配列したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記複数組のＬＥＤ群の発光光を拡散板又は拡散シートを介して混色させて照明を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置。

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