JP6360966B2 - 照明装置、表示装置及びテレビ受信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置、表示装置及びテレビ受信装置に関する。
液晶表示装置は、液晶パネルと共に、液晶パネルに光を供給する照明装置(バックライト装置)を備えている。この種の照明装置としては、導光板の端面に沿う形でLED(Light Emitting Diode)が配設される、所謂エッジライト型(又はサイドライト型)のものが知られている。このような照明装置は、液晶パネルの背面側に配され、液晶パネルの背面に向かって面状に広がった光を供給する。
また、近年、量子ドット蛍光体(Quantum Dot Phosphor)を含む蛍光体シートを、導光板を覆う光学部材として利用した照明装置が知られている(例えば、特許文献1)。この種の照明装置では、LEDから出射された一次光(例えば、青色光)が蛍光体シートに供給されると、その光の一部が、シート中の量子ドット蛍光体を励起し、残りの光がシート中を透過することになる。量子ドット蛍光体が一次光によって励起されると、その量子ドット蛍光体からは、一次光とは異なった波長の二次光(緑色光及び赤色光)が放出される。シートから放出された二次光は、フィルムを透過する一次光と互いに混ざり合うため、結果的に、蛍光体シートからは、白色光が出射される。
なお、この種の照明装置では、蛍光体シートに積層する形で、レンズシート、反射型偏光シート等の他の光学シートが設けられている。そのため、導光板の光出射面より出射された光は、前記光学シートに当たる等して複数回の再帰反射を繰り返した後、最終的に液晶パネルの背面に向かうことになる。つまり、導光板の光出射面より出射された光は、蛍光体シートに対して複数回供給されるため、蛍光体シート中の量子ドット蛍光体により、効率的に波長変換される。
(発明が解決しようとする課題)
上記照明装置において、光出射面の端側(周縁側)から出射される光は、中央側から出射される光と比べて、再帰反射の回数が少ない等の理由により、波長変換されずに一次光のままの状態の光が多く出射する。そのため、照明装置からは、端側(周縁側)が中央側よりも一次光の色彩(例えば、青色)で色付いた光が出射されることがあった。
上記照明装置において、光出射面の端側(周縁側)から出射される光は、中央側から出射される光と比べて、再帰反射の回数が少ない等の理由により、波長変換されずに一次光のままの状態の光が多く出射する。そのため、照明装置からは、端側(周縁側)が中央側よりも一次光の色彩(例えば、青色)で色付いた光が出射されることがあった。
本発明の目的は、蛍光体シートを光学部材として利用するエッジライト式の照明装置において、端側が中央側よりも光源の一次光の色彩で色付く出射光の色ムラを抑制する技術を提供することである。
(課題を解決するための手段)
本発明に係る照明装置は、所定の波長領域に含まれる一次光を出射する光源と、前記光源と対向しつつ前記光源からの前記一次光が入射される光入射面と、前記光入射面から入射された前記一次光を出射させる光出射面と、前記光出射面の反対側に配される反対面と、光反射性及び光散乱性を有すると共に面状に広がった状態で前記反対面に形成される複数のドット部の集まりからなり、複数の前記ドット部のうち、前記反対面の端部側に設けられかつ前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する複数の補色ドット部と、前記補色ドット部よりも中央側に配されかつ白色を呈する複数の白色ドット部とを有する光反射・散乱パターンとを有する導光板と、前記一次光によって励起されて前記波長領域とは異なる他の波長領域に含まれる二次光を放出する蛍光体を含有し、前記光出射面を覆うように配され、前記一次光の一部を透過させて面光を出射する波長変換部材と、を備える。
本発明に係る照明装置は、所定の波長領域に含まれる一次光を出射する光源と、前記光源と対向しつつ前記光源からの前記一次光が入射される光入射面と、前記光入射面から入射された前記一次光を出射させる光出射面と、前記光出射面の反対側に配される反対面と、光反射性及び光散乱性を有すると共に面状に広がった状態で前記反対面に形成される複数のドット部の集まりからなり、複数の前記ドット部のうち、前記反対面の端部側に設けられかつ前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する複数の補色ドット部と、前記補色ドット部よりも中央側に配されかつ白色を呈する複数の白色ドット部とを有する光反射・散乱パターンとを有する導光板と、前記一次光によって励起されて前記波長領域とは異なる他の波長領域に含まれる二次光を放出する蛍光体を含有し、前記光出射面を覆うように配され、前記一次光の一部を透過させて面光を出射する波長変換部材と、を備える。
前記照明装置は、このような構成を備えることにより、端側が中央側よりも光源の一次光の色彩で色付く出射光(面光)の色ムラを抑制することができる。
前記照明装置において、前記光反射・散乱パターンは、前記反対面における単位面積当たりの密度が、前記光入射面から遠ざかるにつれて、徐々に高くなるように設定されているものであってもよい。
前記照明装置において、前記光反射・散乱パターンは、前記反対面における単位面積当たりの密度が、前記光入射面側よりも、前記光源と対向しない前記導光板の端面からなる光源非対向端面側の方が高くなるように設定されているものであってもよい。
前記照明装置において、複数の前記補色ドット部は、前記反対面の端側から中央側に向うにつれて、前記基準色と補色の関係にある色が、徐々に薄くなるように設定されてもよい。
前記照明装置において、複数の前記補色ドット部は、前記導光板の端部に沿うように前記反対面に設けられてもよい。
前記照明装置において、複数の前記補色ドット部は、前記光入射面に隣接し、前記光源と対向しない光源非対向隣接端面を含む光源非対向隣接端部に沿うように前記反対面に設けられていてもよい。
前記照明装置において、複数の前記補色ドット部は、複数の前記白色ドット部を取り囲むような枠状をなしているものであってもよい。
前記照明装置において、前記補色ドット部は、前記基準色と補色の関係にある色が全面的又は部分的に呈するように設定されてもよい。
前記照明装置において、前記光反射・散乱パターンを構成する前記ドット部は、着色剤を含有する塗膜を含み、前記補色ドット部は、前記着色剤として、前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する補色着色剤を含むものであってもよい。
前記照明装置において、前記光反射・散乱パターンを構成する前記ドット部は、前記導光板の前記反対面に形成されるドット状の凹部からなり、前記補色ドット部は、前記凹部に、前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する塗料を付与したものからなるものであってもよい。
前記照明装置において、前記一次光は、青色光であり、前記波長変換部材は、前記蛍光体として、前記一次光としての前記青色光により励起して、前記二次光として緑色光を放出する緑色蛍光体と、前記一次光としての前記青色光により励起して、前記二次光として赤色光を放出する赤色蛍光体とを少なくとも含有し、前記補色ドット部は、黄色を呈するものであってもよい。
前記照明装置において、前記波長変換部材を覆うように配される反射型偏光部材を備えるものであってもよい。
また、本発明に係る表示装置は、前記照明装置と、前記照明装置からの光を利用して画像を表示させる表示パネルとを備える。
前記表示装置において、前記表示パネルは、液晶パネルからなるものであってもよい。
また、本発明に係るテレビ受信装置は、前記表示装置を備える。
(発明の効果)
本発明によれば、蛍光体シートを光学部材として利用するエッジライト式の照明装置において、端側が中央側よりも光源の一次光の色彩で色付く出射光の色ムラを抑制する技術を提供することができる。
本発明によれば、蛍光体シートを光学部材として利用するエッジライト式の照明装置において、端側が中央側よりも光源の一次光の色彩で色付く出射光の色ムラを抑制する技術を提供することができる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を、図1〜図6を参照しつつ説明する。本実施形態では、照明装置(バックライト装置)12を備えるテレビ受信装置10TV(液晶表示装置10の一例)について例示する。なお、各図面には、説明の便宜上、X軸、Y軸及びZ軸が示されている。
本発明の実施形態1を、図1〜図6を参照しつつ説明する。本実施形態では、照明装置(バックライト装置)12を備えるテレビ受信装置10TV(液晶表示装置10の一例)について例示する。なお、各図面には、説明の便宜上、X軸、Y軸及びZ軸が示されている。
先ず、テレビ受信装置10TV及び液晶表示装置10について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るテレビ受信装置10TVの概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、図1のA−A線断面図である。
テレビ受信装置10TVは、図1に示されるように、主として、液晶表示装置(表示装置の一例)10と、その液晶表示装置10を前後(表裏)両側から挟むようにして収容する表裏両キャビネット10Ca,10Cbと、電源10Pと、テレビ信号を受信するチューナー(受信部)10Tと、スタンド10Sとを備えている。
本実施形態の液晶表示装置10は、全体的には、左右方向に長く延びた横長の矩形状をなしている。また、液晶表示装置10は、図2に示されるように、主として、表示パネルとして利用される液晶パネル11と、液晶パネル11に対して光を供給する外部光源としての照明装置(バックライト装置)12と、液晶パネル11及び照明装置12等を保持する枠状のベゼル13等を備えている。
液晶パネル11は、主として、一対の透明な基板と、それらの間で挟まれる形で封止される液晶層とを備えたものからなり、照明装置12から出射される光を利用して、パネル面上に視認可能な状態で画像を表示させる。液晶パネル11は、全体的には、平面視で横長の矩形状をなしている。液晶パネル11を構成する一対の基板のうち、一方の基板はアレイ基板であり、透明なガラス製の基板上に、スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)や画素電極等がマトリクス状に配設されたものからなる。また、他方の基板は、カラーフィルタ(以下、CF)基板であり、透明なガラス製の基板上に、赤色、緑色、青色の各色からなるカラーフィルタがマトリクス状に配設されたものからなる。
照明装置12は、液晶パネル11の背面側に配され、液晶パネル11に向けて光を供給する装置である。照明装置12は、白色光を出射するように構成されている。なお、本実施形態の照明装置12は、所謂エッジライト型(又はサイドライト型)である。
照明装置12は、図2に示されるように、シャーシ14、光学部材15、フレーム16、LED17、LED基板18、導光板19、反射シート20等を備えている。
シャーシ14は、全体的には、表側に開口した略箱型をなし、例えば、アルミニウム板や電気亜鉛めっき鋼板(SECC)等の金属板から構成される。シャーシ14は、液晶パネル11等と同様、平面視略矩形状をなした底板14aと、その底板14aの周縁から立ち上がりつつ底板14aを取り囲む側壁板14bとを備えている。
シャーシ14の内側には、LED17、LED基板18、反射シート20、導光板19、光学部材15等の各種部材が収容される。なお、シャーシ14の外側には、図示されないコントロール基板やLED駆動基板等の基板類が取り付けられている。
シャーシ14内において、底板14aの表面を覆うように反射シート20が敷かれている。反射シート(反射部材の一例)20は、光反射性のシート状の部材であり、例えば、白色の発泡ポリエチレンテレフタレート(白色プラスチックシートの一例)等からなる。また、シャーシ14内において、反射シート20に載せられる形で、導光板19が収容されている。
導光板19は、屈折率が空気よりも十分に高く、透明であり、光透過性に優れる合成樹脂材料(例えば、PMMA等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等)からなる。導光板19は、液晶パネル11等と同様、平面視で略矩形状をなす板状部材からなり、表面19aが液晶パネル11と対向し、裏面(反対面)19bが反射シート20と対向する形で、シャーシ14内に収容されている。
導光板19の表面19aは、液晶パネル11側に向けて光を出射する光出射面19aとなっている。光出射面19aと液晶パネル11との間には、光学部材15がフレーム16に支持された状態で配される。また、導光板19の一方の長辺側端面19cは、LED17からの光が入射される光入射面19cとなっている。なお、光入射面19cを含む導光板19の端部を、入射端部190と称する。
導光板19の他方の長辺側端面19d、導光板19の2つの短辺側端面19e,19fは、LED17と光源(LED17)と対向していないため、それらを「光源非対向端面」と称する場合がある。また、光源非対向端面を含む導光板の端部191,192,193を、「光源非対向端部」と称する場合がある。
また、光入射面19cに隣接し、LED(光源)17と対向しない導光板19の短辺側端面19e,19fを「光源非対向隣接端面」と称し、その光源非対向隣接端面を含む導光板19の端部192,193を「光源非対向隣接端部」と称する場合がある。
また、光入射面19cの反対側にある光源非対向端面(長辺側端面19d)を、「反対側光源非対向端面」と称し、その反対側光源非対向端面を含む導光板19の端部191を、「反対側光源非対向端部」と称する場合がある。
フレーム16は、全体的には、導光板19の外周端部を表側から覆うような枠状(額縁状)をなし、シャーシ14の開口部分に表側から組み付けられる。フレーム16は、例えば、合成樹脂からなり、光反射性を有するように白色塗装されている。フレーム16は、平面視で枠状をなしつつその内周縁側が、シャーシ14内に収容された状態の導光板19の外周端部に表側から宛がわれる枠本体部161と、その枠本体部161からシャーシ14の底板14a側に向って延びつつ、シャーシ14内に収容される立壁部162とを備えている。
枠本体部161は、内周縁側が導光板19の外周端部と重なり、かつ外周縁側がシャーシ14の側壁板14bの上端部と重なるような所定の幅を持った枠状をなしている。枠本体部161の内周縁側の裏面には、ウレタンフォーム等からなる弾性部材21が取り付けられている。本実施形態の弾性部材21は、黒色であり、遮光性を備えている。弾性部材21は、全体的には枠状(環状)をなし、導光板19の外周端部に対して表側から当接される。
また、枠本体部161の内周縁側の表面は、外周縁側の表面よりも一段低くなるように設定されており、その低くなった部分に光学部材15の端部が載せられる。なお、枠本体部161の内周縁側の表面には、図示されない突起部が設けられており、その突起部に光学部材15の端部に設けられている孔部が嵌められることで、光学部材15が枠本体部161に支持される。
立壁部162は、枠本体部161の外周縁側の裏面からシャーシ14の底板14aに向かって延びつつ、導光板19の端面19c等と対向するような板状をなしている。また、立壁部162は、全体的には、導光板19の周りを囲むような筒状をなしている。このような立壁部162のうち、導光板19の一方の長辺側端面19cと対向する部分には、LED17を実装したLED基板18が取り付けられている。なお、LED基板18が取り付けられる部分以外の残りの部分は、それぞれ導光板19の端面とシャーシ14の側壁板14bとの間に収まる形でシャーシ14内に収容される。
LED(光源の一例)17は、発光源であるチップ状の青色LED素子(青色発光素子)と、その青色LED素子を封止する透明な封止材と、青色LED素子及び封止材を収容する略箱型のケース部とを備えており、青色光を発光するように構成されている。なお、青色LED素子は、例えば、InGaN等からなる半導体であり、順方向に電圧が印加されることで、青色光の波長領域(約420nm〜約500nm)に含まれる光(つまり、青色光)を出射する。なお、本明細書において、LED17から発せられる光を、一次光と称する場合がある。
図3は、表面側から見た状態のLED17と導光板19との配置関係を模式的に表した平面図である。LED17は、所謂、頂面発光型であり、長尺状をなしたLED基板18の板面18a上に表面実装されている。LED17は、LED基板18上に、等間隔で一列に並ぶように複数個実装されている。LED17は、LED基板18に実装された状態で、発光面17aが導光板19の一方の長辺側端面(光入射面)19cと対向するように、フレーム16の立壁部162に取り付けられた状態で、シャーシ14内に収容されている。LED17は、導光板19の光入射面19cに向けて、光(青色光)を出射する。
光学部材15は、液晶パネル11等と同様、平面視で横長の略矩形状をなしている。光学部材15は、その外周端部が、フレーム16の枠本体部161に表側から載せられる形で、導光板19の光出射面19aと液晶パネル11の背面との間に配される。光学部材15は、所定の光学作用を付与しつつ、導光板19から出射された光を液晶パネル11側へ透過させる機能を備えている。光学部材15は、互いに積層される複数枚のシート状の部材(光学シート)からなる。
光学部材15を構成する具体的な部材(光学シート)としては、例えば、拡散シート、レンズシート、反射型偏光シート等が挙げられる。特に、本実施形態の光学部材15は、必須の部材(光学シート)として、量子ドット蛍光体を含有する蛍光体シート(波長変換部材の一例)150を備えている。光学部材15のうち、蛍光体シート150が最も光出射面19a側に配されている。
ここで、蛍光体シート150について説明する。蛍光体シート150は、液晶パネル11等と同様、平面視略矩形状をなしている。蛍光体シート150は、LED17からの光の一部を厚み方向にそのまま透過させると共に、LED17からの光の一部を吸収してその光を他の波長領域の光(二次光)に変換して放出する機能を備えている。このような蛍光体シート150は、例えば、波長変換層と、その波長変換層を挟む一対の支持層と、各支持層の外側に積層され、波長変換層及び一対の支持層を挟む一対のバリア層とを備えている。
波長変換層は、バインダ樹脂としてのアクリル系樹脂と、そのアクリル系樹脂中に分散した状態で配合される量子ドット蛍光体(蛍光体の一例)とを含有する。アクリル系樹脂は、透明であり、光透過性を有すると共に、支持層に対する接着性を備えている。支持層は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂からなるシート状(フィルム状)の部材である。
量子ドット蛍光体は、優れた量子効率を有する蛍光体であり、ナノサイズ(例えば、直径2nm〜10nm程度)の半導体結晶中に、電子・正孔や励起子を三次元空間全方位で閉じ込めることで、離散的エネルギー準位を有し、そのドットのサイズを変えることで発光光のピーク波長(発光色)等を自由に選択することができる。
本実施形態の場合、波長変換層中には、量子ドット蛍光体として、緑色光(約500nm〜約570nmの波長領域)を発光する緑色量子ドット蛍光体と、赤色光(約600nm〜約780nmの波長領域)を発光する赤色量子ドット蛍光体とが配合される。緑色量子ドット蛍光体及び赤色量子ドット蛍光体から発せられる緑色光の発光スペクトル及び赤色光の発光スペクトルは、それぞれシャープなピークを有しており、それらの半値幅が狭くなることから、緑色光及び赤色光の各純度は、極めて高くなり、それらの色域も広くなる。
緑色量子ドット蛍光体は、LED17からの光(青色光、一次光、励起光)を吸収して励起し、緑色光(約500nm〜約570nmの波長領域)を放出する。つまり、緑色量子ドット蛍光体は、LED17からの光(青色光、一次光、励起光)を、波長領域の異なる他の光(緑色光、二次光)に変換する機能を備えている。
赤色量子ドット蛍光体は、LED17からの光(青色光、一次光、励起光)を吸収して励起し、赤色光(約600nm〜約780nmの波長領域)を放出する。つまり、赤色量子ドット蛍光体は、LED17からの光(青色光、一次光、励起光)を、波長領域の異なる他の光(赤色光、二次光)に変換する機能を備えている。
量子ドット蛍光体に用いられる材料としては、2価の陽イオンになり得るZn、Cd、Pb等と、2価の陰イオンになり得るO、S、Se、Te等とを組み合わせた材料(例えば、セレン化カドミウム(CdCe)、硫化亜鉛(ZnS)等)、3価の陽イオンとなり得るGa、In等と3価の陰イオンとなり得るP、As、Sb等とを組み合わせた材料(例えば、リン化インジウム(InP)、ヒ化ガリウム(GaAs)等)、更にはカルコパイライト型化合物(CuInSe2等)等が挙げられる。本実施形態では、量子ドット蛍光体の材料の一例として、CdSeが用いられる。
本実施形態において、量子ドット蛍光体(緑色量子ドット蛍光体、及び赤色量子ドット蛍光体)は、波長変換層を構成するアクリル系樹脂中に、略均一となるように分散配合される。なお、波長変換層中には、散乱剤等の他の成分が含まれてもよい。
バリア層は、アルミナや酸化ケイ素等の金属酸化物膜からなり、波長変換層中の量子ドット蛍光体が湿気(水分)や酸素等と接触しないように保護する機能を備えている。バリア層は、支持層上に、例えば、真空蒸着法を用いて形成される。
図4は、裏面側から見た状態のLED17と導光板19との配置関係を模式的に表した平面図である。図4に示されるように、導光板19の裏面(反対面)19bには、光反射・散乱パターン220が形成されている。
光反射・散乱パターン220は、導光板19内に入射された光を、反射又は散乱させて、光出射面19a側に向けて立ち上げる機能を備えている。光反射・散乱パターン220は、各々が光反射性及び散乱性を有する複数のドット部22の集まりからなる。複数のドット部22は、導光板19の裏面(反対面)19b上において、所定のパターンをなしつつ面状に広がっている。なお、各々のドット部22は、平面視で円形状をなしている。
本実施形態の複数のドット部22は、導光板19の各端部190,191,192,193側に設けられ、かつLED17からの一次光(青色光)を吸収して、一次光(青色光)が呈する基準色(青色)と補色の関係にある色(黄色)を呈する複数の補色ドット部22aと、補色ドット部22aよりも中央側に配されかつ白色を呈する複数の白色ドット部22bとを備えている。
本実施形態のドット部22は、ベースとなる樹脂に着色剤等を添加してなる塗料を、膜状に形成したもの(つまり、塗膜)からなる。ドット部22は、シルク印刷、インクジェット印刷等の公知の印刷技術等を利用して、導光板19の裏面19bに適宜、形成される。前記着色剤としては、目的の色に応じた顔料、染料等が利用される。
なお、補色ドット部22aでは、着色剤として、LED17からの一次光(青色光)を吸収して、一次光(青色光)が呈する基準色(青色)と補色の関係にある色(黄色)を呈する(反射する)黄色着色剤(補色着色剤の一例)が利用される。黄色着色剤としては、黄色顔料、黄色染料、黄色蛍光体等が利用される。また、白色ドット部22bでは、着色剤として、白色顔料、白色染料等が利用される。
光反射・散乱パターン220は、導光板19の裏面(反対面)19bの各場所によって、形成される単位面積当たりの密度が異なるように設定されている。例えば、図4に示されるように、光反射・散乱パターン220は、裏面(反対面)19bにおける単位面積当たりの密度が、光入射面19cから反対側光源非対向端面19d側に向って遠ざかるにつれて、徐々に高くなるように設定されている。
図4に示されるように、裏面19bのうち、光入射面19cの近くにおけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S1当たりの密度は低く設定され、また、反対側光源非対向端面19dの近くにおけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S3当たりの密度は高く設定されている。そして、裏面19bのうち、光入射面19cと反対側光源非対向端面19dとの間にある位置におけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S2当たりの密度は、単位面積S1当たりの密度よりも高く、かつ単位面積S3当たりの密度よりも低く設定されている。
また、光反射・散乱パターン220は、裏面(反対面)19bにおける単位面積当たりの密度が、光入射面19c側よりも、LED(光源)17と対向しない導光板19の端面(光源非対向端面)19d,19e,19f側の方が高くなるように設定されている。図4に示されるように、裏面19bのうち、光入射面19cに隣接する一方の光源非対向端面(つまり、光源非対向隣接端面)19eの近くにおけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S4当たりの密度は、上記単位面積S1当たりの密度と比べて高く設定されている。また、裏面19bのうち、光入射面19cに隣接する他方の光源非対向端面(つまり、光源非対向隣接端面)19fの近くにおけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S5当たりの密度は、上記単位面積S1当たりの密度と比べて高く設定されている。
また、上述したように、裏面19bのうち、反対側光源非対向端面19dの近くにおけるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積S3当たりの密度は、上記単位面積S1当たりの密度よりも高く設定されている。
なお、裏面19bにおける単位面積当たりの光反射・散乱パターン220の密度(疎密)は、ドット部の大きさや個数等を適宜、設定することにより、調節できる。
図5は、LED17付近を拡大した液晶表示装置10の拡大断面図であり、図6は、光源非対向隣接端部192付近を拡大した液晶表示装置10の拡大断面図である。なお、図6は、図3のB−B線に対応する部分の断面図が示されている。
LED(光源)17の近く(つまり、光入射面19cの近く)では、LED17から発せられた光が多量に存在している。そのため、光入射面19cの近くでは、形成されるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積当たりの密度を低くしても、導光板19内から光出射面19a側に向って十分な量の光を立ち上げることができる。
これに対し、LED(光源)17側からその反対側(反対側光源非対向端面19d側)に遠ざかるにつれて、LED17より導光板19内に供給される光の量が、光入射面19c側や裏面19bの中央側と比べて、少なくなる傾向がある。また、光入射面19cに隣接する各光源非対向隣接端面19e,19fの近くでも、LED17より導光板19内に供給される光の量が、光入射面19c側や裏面19cの中央側と比べて、少なくなる傾向がある。そのため、このような個所では、形成されるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積当たりの密度を高くすることで、導光板19内から光出射面19a側に向って十分な量の光を立ち上げている。
なお、本実施形態の場合、導光板19の裏面19bのうち、光源非対向隣接端面19e,19fの近くよりも、反対側光源非対向端面19dの近くの方が、形成されるドット部22(光反射・散乱パターン220)の単位面積当たりの密度が高くされている。ただし、後述するように、補色ドット部22aの単位面積当たりの密度については、光源非対向隣接端面19e,19fの近くの方が、反対側光源非対向端面19dの近くよりも高くされている。
図4に示されるように、光反射・散乱パターン220のうち、複数の補色ドット部22aは、複数の白色ドット部22bを取り囲むような枠状をなしている。
また、光反射・散乱パターン220において、複数の補色ドット部22aは、導光板19の各端部190,191,192,193に沿うように、裏面19b上に形成されている。つまり、補色ドット部22aは、導光板19の各辺が延びる方向に沿う形で、裏面19b上に形成されている。
本実施形態の場合、各光源非対向隣接端部192,193に形成される補色ドット部22aの方が、反対側光源非対向端部191や入射端部190に形成される補色ドット部22aよりも、単位面積当たりの密度が高くなるように設定されている。また、反対側光源非対向端部191に形成される補色ドット部22aは、入射端部190に形成される補色ドット部22aよりも、単位面積当たりの密度が高くなるように設定されている。
導光板19の光入射面19cより入射された光(一次光、青色光)が、補色ドット部22aに当たると、その光の一部は黄色を呈する補色ドット部22aによって吸収され、残りの光は、補色ドット部22aによって反射又は散乱等されることになる。なお、蛍光体シート150により波長変換された二次光(緑色光、赤色光)が、補色ドット部22aに当たると、補色ドット部22aによって反射又は散乱等されることになる。
これに対し、導光板19の光入射面19cより入射された光(一次光、青色光)、又は波長変換後の二次光(緑色光、赤色光)が、白色ドット部22bに当たると、その光は、白色ドット部22bによって反射又は散乱等されることになる。
以上のような照明装置12において、各LED17に電力が供給されると、各LED17が点灯して、各LED17より出射された光(一次光、青色光)が、光入射面19cより導光板19内に入射する。
導光板19内に入射された光は、導光板19内で反射を繰り返しながら伝播する。導光板19内を伝播する際に、裏面19bの光反射・散乱パターン220(ドット部22)に当たった光は、光出射面19aに向かって立ち上がり、更に光出射面19aから蛍光体シート150に供給される。
蛍光体シート150では、上述したように、一部の青色光は、そのまま青色光として透過するものの、他の一部の青色光は、波長変換されて黄色光として放出される。蛍光体シート150より出射した光(青色光、黄色光)は、蛍光体シート150に積層されている他の光学部材(光学シート)15や、導光板19の裏面19b側に配されている反射シート20等に当たる等して、複数回の再帰反射を繰り返しつつ、蛍光体シート150を複数回通過した後、最終的に液晶パネル11の背面に向かうように、光学部材15から面状に広がった光(面光)として出射する。
図3には、光出射面19a側から見た状態の導光板19が示されている。矩形状をなす光出射面19aのうち、光入射面19cに隣接する2つの短辺側端面(光源非対向隣接端面)19e,19f付近の各領域R1,R2より出射される光は、光出射面19aの中央側の領域と比べて、特に、再帰反射の回数が少なくなっている。
光出射面19aのうち、中央側の領域には、主として、列状に並んだ複数のLED17のうち、中央側に配される複数のLED17より、光が供給される。これに対し、光出射面19aの左右両側に存在する領域R1,R2には、列状に並んだ複数のLED17のうち、その端側に配されるLED17より供給される。
各LED17より出射される光は、ある程度の角度で広がった配向分布を有するものの、直進性が高くなっている。そのため、導光板19の両端側(光入射面19cに隣接する光源非対向隣接端面19e,19f側)には、LED基板18の中央側に配される各LED17からの光が供給され難くなっている。
なお、図3において、光出射面19aの周端部に沿うように示される矩形状の領域(一点鎖線)130は、フレーム16の内周縁(枠本体部161の内周縁、ベゼル13の内周縁)の位置を表す。導光板19の光出射面19aより出射される光のうち、実際に液晶パネル11に供給される光(つまり、照明装置12より出射される光)は、フレーム16の内周縁の内側を通過する光である。そのため、照明装置12の光出射側を平面視した際、領域130と領域R1とで囲まれる領域R11と、領域130と領域R2とで囲まれる領域R22とが、主として、中央側と比べて再帰反射の回数が少ない光が出射する部分となっている。
なお、上記領域R1,R2(領域R11,R22)と比べて範囲がかなり狭いものの、光出射面19aのうち、反対側光源非対向端面19dに沿った部分と、光入射面19cに沿った部分とから出射される光についても、再帰反射の回数が少なくなっている。
本実施形態では、このように、再帰反射の回数が少ない光が出射する部分と少なくとも平面視で重なるように、導光板19の裏面19bにおいて、光反射・散乱パターン220の補色ドット部22aが配置される。
導光板19を平面視した際、各領域R1,R2内に、黄色を呈する補色ドット部22aが収まるように配されている。つまり、導光板19を平面視した際、上述した各領域R11,R22よりも、広い各領域R1,R2と重なるように、補色ドット部22aが形成されている。
また、反対側光源非対向端面19dに沿った部分と、光入射面19cに沿った部分についても、それぞれ重なるように、黄色を呈する補色ドット部22aが導光板19の裏面19bに形成されている。
仮に、光反射・散乱パターン220をすべて白色ドット部22bで構成した場合、各LED17より光を供給すると、導光板19の各領域R11,R22からは、青色光の存在比率が、中央側よりも高くなっている光が出射することになる。その場合、液晶パネル11の表示面では、両端部分(領域R11,R22に対応する部分)が中央側よりも青味を帯びた状態となる。
また、上記領域R1,R2(領域R11,R22)と比べて範囲がかなり狭いものの、反対側光源非対向端面19dに沿った部分と、光入射面19cに沿った部分についても、同様に、青色光の存在比率が、中央側よりも高くなっている光が出射することになる。
本実施形態の照明装置12では、上記のように、一次光(青色光)を吸収する補色ドット部22aと白色ドット部22bとが所定の配置パターンをなした光反射・散乱パターン220を導光板19の裏面19bに形成することにより、補色ドット部22aが適宜、一次光(青色光)を吸収して、光出射面19aの各領域R11,R22(R1,R2)等における、青色と補色の関係にある黄色を呈する光(補色光)の存在比率を高くし、青色を呈する光(青色光)の存在比率を低くすることができる。
その結果、照明装置12からは、中央側と同様、両端側も白味を帯びた光が出射される。つまり、照明装置12では、面状に広がった出射光(面光)において、端側(光源非対向隣接端部192,193側等)が中央側よりもLED17の一次光の色彩(青色)で色付くことが抑制されている。
<実施形態2>
次いで、本発明の実施形態2を、図7等を参照しつつ説明する。本実施形態では、実施形態1の光反射・散乱パターン220を、光反射・散乱パターン220Aに代えた照明装置について説明する。なお、本実施形態の照明装置の基本的な構成は、上記実施形態1と同様である。そのため、実施形態1と同じ構成については、実施形態1と同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。
次いで、本発明の実施形態2を、図7等を参照しつつ説明する。本実施形態では、実施形態1の光反射・散乱パターン220を、光反射・散乱パターン220Aに代えた照明装置について説明する。なお、本実施形態の照明装置の基本的な構成は、上記実施形態1と同様である。そのため、実施形態1と同じ構成については、実施形態1と同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。
図7は、実施形態2の照明装置に利用される、裏面側から見た状態のLED17と導光板19Aとの配置関係を模式的に表した平面図である。本実施形態の導光板19Aは、裏面(反対面)19bに形成される光反射・散乱パターン220Aが、上記実施形態1の導光板19と異なっているものの、それ以外の構成は同じである。
図7に示されるように、光反射・散乱パターン220Aは、実施形態1と同様、黄色を呈する複数の補色ドット部22Aaと、白色を呈する白色ドット部22Abとを有する複数のドット部22Aを備えている。なお、裏面19bに形成されるドット部22A自体の配置パターン(単位面積当たりの密度)は、実施形態1と同様である。
補色ドット部22Aaは、実施形態1と同様、導光板19Aの各端部190,191,192,193に沿うように、裏面19bに枠状に並ぶ形で設けられている。そして、枠状に並んだ補色ドット部22Aaの内側に、複数の白色ドット部22Abが配されている。
ただし、本実施形態の補色ドット部22Aaは、裏面(反対面)19bの各端側から中央側に向うにつれて、基準色(青色)と補色の関係にある色(黄色)が、徐々に薄くなるように設定されている。図7に示されるように、補色ドット部22Aaは、裏面19bの外縁に沿うように枠状に配され、各々が比較的、濃い黄色を呈する外側補色ドット部22Aa1と、外側補色ドット部22Aa1よりも中央側に配され、白色ドット部22Abを取り囲むような枠状をなし、各々が比較的、薄い黄色を呈する内側補色ドット部22Aa2とを備えている。
上述したように、仮に、光反射・散乱パターン220Aをすべて白色ドット部22Abで構成した場合、導光板19Aの各領域R11,R22(実施形態1の導光板19、図3参照)からは、青色光の存在比率が、中央側よりも高くなっている光が出射することになる。そして、導光板19Aの各端側に近付くにつれて、青色光の存在比率が、より高くなる傾向がある。つまり、液晶パネル11の表示面では、両端部分(領域R11,R22に対応する部分)の中でも、特に最も端側がより青味を帯びた状態となる。
そのため、本実施形態のように、裏面(反対面)19bの各端側から中央側に向うにつれて、補色ドット部22Aaの色(黄色)が徐々に薄くなるように設定されていると、青色光の存在比率に応じて、補色ドット部22Aaによる一次光(青色光)の吸収効率を、制御することができる。このような導光板19Aを備えた照明装置より出射される面状に広がった出射光(面光)においても、端側(光源非対向隣接端部192,193側等)が中央側よりもLED17の一次光の色彩(青色)で色付くことが抑制される。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、導光板の各端面のうち、長辺側の端面の1つを光入射面として設定していたが、本発明はこれに限られず、例えば、2つの長辺側の端面を光入射面としてもよいし、1つ又は2つの短辺側の端面を光入射面としてもよい。
(2)上記実施形態では、光反射・散乱パターンを構成する各ドット部は、平面視円形状をなしていたが、本発明はこれに限られず、多角形状、楕円形状、不規則な形状等の他の形状であってもよい。
(3)上記実施形態において、補色ドット部は、一次光が呈する基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)が、全面的に呈するように設定されていたが、本発明はこれに限られず、ドット部の一部が前記基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)を呈し、残りの部分が白色を呈するようにしてもよい。
例えば、図8に示される変形例1の補色ドット部22Baのように、中心側に白色を呈する部分を有しつつ、その周りを取り囲む円環状の部分が前記基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)を呈するように設定してもよい。また、図9に示される変形例2の補色ドット部22Caのように、2つの半円部分のうち、一方の半円部分を白色とし、他方の半円部分を前記基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)としてもよい。また、図10に示される変形例3の補色ドット部22Daのように、四等分された部分のうち、一つの部分(1/4の部分)を白色とし、残りの部分(3/4)を前記基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)としてもよい。このように、補色ドット部について、部分的に前記基準色(青色光)と補色の関係にある色(黄色)を呈するようにし、単位面積当たりの補色ドット部の密度を調節してもよい。
(3)上記実施形態において、光反射・散乱パターンを構成する複数のドット部のうち、白色ドット部は、すべて補色ドット部よりも導光板の中央側に配される構成となっていたが、本発明の目的を損なわない限り、隣り合った補色ドット部の間に白色ドット部が配されてもよい。図11は、他の実施形態に係る光反射・散乱パターンの一部を示す図である。図11に示されるように、隣り合った補色ドット部22Eaの間に、白色ドット部Ebが配されている。このように、ドット部22Eを配置することによって、単位面積当たりの補色ドット部22Eaの密度を調節してもよい。
(4)上記実施形態において、光反射・散乱パターンを構成するドット部は、所定の着色剤を含む塗膜から形成されていたが、本発明の目的を損なわない限り、他の構成のものをドット部として利用してもよい。例えば、図12に示されるドット部22Fは、導光板19Fの裏面(反対面)19bに、所謂シボ加工により形成されるドット状の凹部23からなる。そして、この場合の補色ドット部22Faは、凹部23の内面に、一次光を吸収して一次光が呈する基準色と補色の関係にある色(黄色)を呈する塗料(塗膜)24を付与したものからなる。なお、この場合の白色ドット部は、凹部23のみから構成される。このように、ドット部22Fが凹部23から形成されるものであってもよい。
(5)上記各実施形態では、一次光を出射する光源として青色の単色光を発するLEDを用いた場合を示したが、光源として青色以外の色の光を発するLEDを用いることも可能である。例えば、マゼンタ色の光を一次光として発するLEDを用いることができる。この場合、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として緑色蛍光体を用いれば、照明装置の出射光を白色化することができる。そして、その場合、補色ドット部は、緑色を呈するように設定される。
(6)上記(5)以外にも、紫色の光を一次光として発するLEDを光源として用いることができる。この場合、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として黄色蛍光体及び緑色蛍光体を所定の含有比率でもって用いれば、照明装置の出射光を白色化することができる。そして、その場合、補色ドット部は、紫色と補色の関係にある色を呈するように設定される。
(7)上記(5),(6)以外にも、シアン色の光を一次光として発するLEDを光源として用いることができる。この場合、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として赤色蛍光体を用いれば、照明装置の出射光を白色化することができる。そして、その場合、補色ドット部は、シアン色と補色の関係にある色(赤色)を呈するように設定される。
(8)光学部材を構成する部材(光学シート)の種類、積層順等は、適宜、変更可能である。
(9)蛍光体シート(波長変換部材)を構成する層の種類、積層順等は、適宜、変更可能である。
(10)蛍光体シート(波長変換部材)に含まれる蛍光体として用いた量子ドット蛍光体は、コア・シェル型であってもよいし、内部組成を単一組成としたコア型量子ドット蛍光体であってもよい。
(11)上記各実施形態では、蛍光体シート(波長変換部材)に、蛍光体として、量子ドット蛍光体を含有させていたが、他の実施形態においては、他の種類の蛍光体を蛍光体シート(波長変換部材)に含有させるようにしても構わない。例えば、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として硫化物蛍光体を用いることができ、具体的には緑色蛍光体としてSrGa2S4:Eu2+を、赤色蛍光体として(Ca,Sr,Ba)S:Eu2+を、それぞれ用いることが可能である。
(12)上記(11)以外にも、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる緑用蛍光体を、(Ca,Sr,Ba)3SiO4:Eu2+、β−SiAlON:Eu2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+等とすることができる。また、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる赤色用蛍光体を、(Ca,Sr,Ba)2SiO5N8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+等とすることができる。さらには、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる黄色用蛍光体を、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce3+(通称 YAG:Ce3+)、α−SiAlON:Eu2+、(Ca,Sr,Ba)3SiO4:Eu2+等とすることができる。それ以外にも、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として、複フッ化物蛍光体(マンガン付活のケイフッ化カリウム(K2TiF6)等)を用いることも可能である。
(13)上記(11),(12)以外にも、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体として有機蛍光体を用いることができる。有機蛍光体としては、例えばトリアゾール又はオキサジアゾールを基本骨格とした低分子の有機蛍光体を用いることができる。
(14)上記した(11),(12),(13)以外にも、蛍光体シート(波長変換部材)に含有させる蛍光体としてドレスト光子(近接場光)を介したエネルギー移動によって波長変換を行う蛍光体を用いることも可能である。この種の蛍光体としては、具体的には、直径3nm〜5nm(好ましくは4nm程度)の酸化亜鉛量子ドット(ZnO−QD)にDCM色素を分散・混合させた構成の蛍光体を用いるのが好ましい。
(15)上記各実施形態以外にも、LEDの発光スペクトル(ピーク波長の数値、ピークの半値幅の数値等)及び蛍光体層に含まれる蛍光体の発光スペクトル(ピーク波長の数値、ピークの半値幅の数値等)に関しては、適宜に変更することが可能である。
(16)上記各実施形態では、LEDを構成するLED素子の材料としてInGaNを用いた場合を示したが、他のLED素子の材料として、例えばGaN、AlGaN、GaP、ZnSe、ZnO、AlGaInP等を用いることも可能である。
(17)上記各実施形態では、シャーシ14が金属製とされた場合を例示したが、シャーシを合成樹脂製とすることも可能である。
(18)上記各実施形態では、光源としてLEDを用いたものを示したが、有機ELなどの他の光源を用いることも可能である。
(19)上記各実施形態では、液晶パネル及びシャーシがその短辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものを例示したが、液晶パネル及びシャーシがその長辺方向を鉛直方向と一致させた縦置き状態とされるものも本発明に含まれる。
(20)上記各実施形態では、液晶表示装置のスイッチング素子としてTFTを用いたが、TFT以外のスイッチング素子(例えば薄膜ダイオード(TFD))を用いた液晶表示装置にも適用可能であり、カラー表示する液晶表示装置以外にも、白黒表示する液晶表示装置にも適用可能である。
(21)上記各実施形態では、透過型の液晶表示装置を例示したが、それ以外にも反射型の液晶表示装置や半透過型の液晶表示装置にも本発明は適用可能である。
(22)上記各実施形態では、表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置を例示したが、他の種類の表示パネルを用いた表示装置にも本発明は適用可能である。
(23)上記各実施形態では、チューナーを備えたテレビ受信装置を例示したが、チューナーを備えない表示装置にも本発明は適用可能である。具体的には、電子看板(デジタルサイネージ)や電子黒板として使用される液晶表示装置にも本発明は適用することができる。
(24)上記各実施形態では、照明装置より出射される面光が白色となるように設定されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、赤色、橙色等の暖色や他の色で調色された面光が出射されるように照明装置が構成されてもよい。
10...液晶表示装置(表示装置)、12...照明装置(バックライト装置)、13...ベゼル、14...シャーシ、15...光学部材、150...蛍光体シート(波長変換部材)、16...フレーム、17...LED(光源)、18...LED基板、19...導光板、19a...光出射面、19b...裏面、19c...光入射面、20...反射シート(反射部材)、21...弾性部材、220...光反射・散乱パターン、22...ドット部、22a...補色ドット部、22b...白色ドット部
Claims (15)
- 所定の波長領域に含まれる一次光を出射する光源と、
前記光源と対向しつつ前記光源からの前記一次光が入射される光入射面と、前記光入射面から入射された前記一次光を出射させる光出射面と、前記光出射面の反対側に配される反対面と、光反射性及び光散乱性を有すると共に面状に広がった状態で前記反対面に形成される複数のドット部の集まりからなり、複数の前記ドット部のうち、前記反対面の端部側に設けられかつ前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する複数の補色ドット部と、前記補色ドット部よりも中央側に配されかつ白色を呈する複数の白色ドット部とを有する光反射・散乱パターンとを有する導光板と、
前記一次光によって励起されて前記波長領域とは異なる他の波長領域に含まれる二次光を放出する蛍光体を含有し、前記光出射面を覆うように配され、前記一次光の一部を透過させて面光を出射する波長変換部材と、を備える照明装置。 - 前記光反射・散乱パターンは、前記反対面における単位面積当たりの密度が、前記光入射面から遠ざかるにつれて、徐々に高くなるように設定されている請求項1に記載の照明装置。
- 前記光反射・散乱パターンは、前記反対面における単位面積当たりの密度が、前記光入射面側よりも、前記光源と対向しない前記導光板の端面からなる光源非対向端面側の方が高くなるように設定されている請求項1又は請求項2に記載の照明装置。
- 複数の前記補色ドット部は、前記反対面の端側から中央側に向うにつれて、前記基準色と補色の関係にある色が、徐々に薄くなるように設定されている請求項1から請求項3に記載の照明装置。
- 複数の前記補色ドット部は、前記導光板の端部に沿うように前記反対面に設けられている請求項1から請求項4の何れか一項に記載の照明装置。
- 複数の前記補色ドット部は、前記光入射面に隣接し、前記光源と対向しない光源非対向隣接端面を含む光源非対向隣接端部に沿うように前記反対面に設けられている請求項1から請求項5の何れか一項に記載の照明装置。
- 複数の前記補色ドット部は、複数の前記白色ドット部を取り囲むような枠状をなしている請求項1から請求項6の何れか一項に記載の照明装置。
- 前記補色ドット部は、前記基準色と補色の関係にある色が全面的又は部分的に呈するように設定されている請求項1から請求項7の何れか一項に記載の照明装置。
- 前記光反射・散乱パターンを構成する前記ドット部は、着色剤を含有する塗膜を含み、
前記補色ドット部は、前記着色剤として、前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する補色着色剤を含む請求項1から請求項8の何れか一項に記載の照明装置。 - 前記光反射・散乱パターンを構成する前記ドット部は、前記導光板の前記反対面に形成されるドット状の凹部からなり、前記補色ドット部は、前記凹部に、前記一次光を吸収して前記一次光が呈する基準色と補色の関係にある色を呈する塗料を付与したものからなる請求項1から請求項8の何れか一項に記載の照明装置。
- 前記一次光は、青色光であり、
前記波長変換部材は、前記蛍光体として、前記一次光としての前記青色光により励起して、前記二次光として緑色光を放出する緑色蛍光体と、前記一次光としての前記青色光により励起して、前記二次光として赤色光を放出する赤色蛍光体とを少なくとも含有し、前記補色ドット部は、黄色を呈する請求項1から請求項10の何れか一項に記載の照明装置。 - 前記波長変換部材を覆うように配される反射型偏光部材を備える請求項1から請求項11に記載の照明装置。
- 請求項1から請求項12の何れか一項に記載の照明装置と、前記照明装置からの光を利用して画像を表示させる表示パネルとを備える表示装置。
- 前記表示パネルは、液晶パネルからなる請求項13に記載の表示装置。
- 請求項13又は請求項14に記載の表示装置を備えるテレビ受信装置。
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