JP2009140867A - 照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の色光を効率良く混色することができると共に、薄型化も可能な照明装置を提供すること。
【解決手段】それぞれが異なる色光を発する複数の光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを含む光源群１１と、反射板１５とを備える。反射板１５は、表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面１５Ａを有する。拡散反射面１５Ａの同一部位に、光源群１１から発せられた各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが側面方向から入射する。その入射した各色光を混色して照明光（白色光１７）として照明対象側に反射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の色光を混色して照明光として用いる照明装置および、その照明装置を用いた表示装置に関する。

従来より、例えば液晶表示装置のバックライトの光源として、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの棒状の蛍光管を使ったものが知られている。また、光源として棒状の紫外線ランプを用い、紫外線を可視光に変換して照明光とするようなバックライトも提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２６６６０５号公報

さらに最近では、バックライトの光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を利用したものが登場し始めている。バックライトとしては、Ｒ（赤色），Ｇ（青色），Ｂ（青色）の各色のＬＥＤを組み合わせて混色するものと、単一のＬＥＤチップで白色発光を行うものとがある。特に各色のＬＥＤを用いた場合、広い色表示範囲が得られるため、その色光をバックライトとして用いるバックライトが実用化されている。この場合、バックライトの構成としては一般的に、照明対象に対して側面方向に配置された光源からの光を導光板を介して照明対象側に導く導光型と、照明対象の直下に光源を配置した直下型とがある。また、バックライトの光出射側には、照明光を均一化するために拡散板が配置される。

ここで、導光型の場合は、導光板内部でＲ，Ｇ，Ｂの各色光が全反射により比較的長い距離を伝達する間に混色させることが可能であるため、混色性能が高い。また、導光板の設計を工夫することで、薄型化に有利である。しかしながら、導光型の場合、射出させる光の取り出し方法に課題があり、総じて、全反射により導光板内部に入り込んだ光を、板外部に射出させることと板内部封じ込めることとが相反する機能であるため、その点で矛盾し、光利用効率が悪いという欠点がある。また、重量も重くなるため、大型の機器ではあまり活用されない。一方、直下型は、光利用効率は良いが、拡散板の裏面に、比較的近く光源を配置せざるを得ないため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を十分に混ぜ合わせるために必要な光路長が、直下型の光学ボックスの厚さ方向に相当するため、薄型化しにくいという欠点がある。

このように、導光型および直下型は共に、利点および欠点を持ち合わせており、特に、大型の液晶テレビなどで用いられる、直下型のタイプにおいては、混色を効率よく行い、色度のむらを減らすことが課題となっている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の色光を効率良く混色することができると共に、薄型化も可能な照明装置および表示装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、それぞれが異なる色光を発する複数の光源を含む光源群と、表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面とされ、その拡散反射面の同一部位に光源群から発せられた各色光が側面方向から入射されると共に、その入射した各色光を混色して照明光として照明対象側に反射する反射板とを備えたものである。

本発明の表示装置は、照明装置と、その照明装置からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、照明装置が、上記本発明の照明装置によって構成されているものである。

本発明の照明装置または表示装置では、表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面の同一部位に、光源群から発せられた各色光が側面方向から入射される。その入射した各色光が混色されて照明光として照明対象側に反射される。

本発明の照明装置において、反射板と光源群とを複数有し、反射板と光源群とが同一面内方向に交互に並列配置されていると共に、複数の反射板のそれぞれに対して側面方向に光源群が配置されていても良い。そして、複数の反射板のそれぞれの拡散反射面において、各色光が側面方向から入射されると共に、その入射した各色光を混色して照明光として反射するようになされていても良い。
この場合、反射板と光源群とが同一面内方向に交互に複数並列配置されているので、全体として薄型化を図りやすくなる。

本発明の照明装置または表示装置によれば、表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面の同一部位に、光源群から発せられた各色光を側面方向から入射し、その入射した各色光を混色して照明光として照明対象側に反射するようにしたので、複数の色光を効率良く混色することができると共に、薄型化も可能となる。

特に、反射板と光源群とを同一面内方向に交互に複数並列配置した構成にした場合には、より薄型化しやすくなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の基本原理を示している。
この照明装置は、左側方部に配置された第１の光源群１１と、表面が第１の光源群１１からの光が照射される拡散反射面１５Ａとされた第１の反射板１５とを備えている。第１の反射板１５は、拡散反射面１５Ａが所定角度θを持つように傾斜配置されている。この照明装置はまた、右側方部に配置された第２の光源群１３と、表面が第２の光源群１３からの光が照射される拡散反射面１６Ａとされた第２の反射板１６とを備えている。第２の反射板１６の拡散反射面１６Ａは、第１の反射板１５の拡散反射面１５Ａとは逆方向に所定角度θを持つように傾斜配置されている。第２の光源群１３および第２の反射板１６は、第１の光源群１１および第１の反射板１５に対して略対称的に配置されている。この照明装置の上側（光出射側）には、拡散板１０が配置されている。

第１の光源群１１は、赤色光ＬＲを発する赤色光源１１Ｒと、緑色光ＬＧを発する緑色光源１１Ｇと、青色光ＬＢ発する青色光源１１Ｂとを有している。各光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにはそれぞれ、集光鏡１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが設けられている。各光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、集光鏡１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、側面方向から第１の反射板１５の拡散反射面１５Ａの同一部位に照射されるようになっている。拡散反射面１５Ａは、入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを混色して白色光１７とし、それを照明光として照明対象側に反射するようになっている。

第２の光源群１３も同様に、赤色光ＬＲを発する赤色光源１３Ｒと、緑色光ＬＧを発する緑色光源１３Ｇと、青色光ＬＢ発する青色光源１３Ｂとを有している。各光源１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂにはそれぞれ、集光鏡１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが設けられている。各光源１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂからの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、集光鏡１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂによって、側面方向から第２の反射板１６の拡散反射面１６Ａの同一部位に照射されるようになっている。拡散反射面１６Ａは、入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを加法混色して白色光１７とし、それを照明光として照明対象側（上側）に反射するようになっている。

この照明装置では、第１の光源群１１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、第１の光源群１１の近くに配置された第２の反射板１６ではなく、逆側に離れて配置された第１の反射板１５の拡散反射面１５Ａに照射される。拡散反射面１５Ａでは、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが重ねあわされて合成される。この場合、点状の光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの光が、拡散反射面１５Ａで小斜面の面積に展開されるので、むらを非常に少なくできる。逆側に配置された第２の光源群１３についても同様である。この照明装置では、光源と照射面との距離を十分に取り、光を均一かつ広範囲に照射することで効率よく混色を行うことができるが、そのような構成は十分な厚みが取れれば実現可能である。また、この照明装置では、光源として非常に大きな出力のＬＥＤを用いることで、第１の光源群１１および第２の光源群１３として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤを１つだけ用いた簡単な構成とすることができる。

図２は、図１の基本原理に示した構成をより薄型化した構成例を示している。
図２に示した照明装置は、光源群としてのＬＥＤ群２１と、反射板２３とを複数有し、かつ、ＬＥＤ群２１と反射板２３とを同一面内方向に交互に並列配置したものである。反射板２３の表面は、ＬＥＤ群２１からの光が照射される拡散反射面２３Ａとされている。拡散反射面２３Ａは所定角度θを持つように傾斜配置されている。この照明装置は例えば、筐体１８における水平方向の一方の端部（図２の例では左端部）に１つのＬＥＤ群２１が位置し、水平方向の他方の端部（図２の例では右端部）には１つの反射板２３が位置するように、ＬＥＤ群２１と反射板２３とが交互に配置されている。

この照明装置は、複数の反射板２３のそれぞれに対して側面方向にＬＥＤ群２１が配置され、複数の反射板２３のそれぞれの拡散反射面２３Ａにおいて、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが側面方向から入射されると共に、その入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを混色して照明光として反射するようになされている。

この照明装置において、ＬＥＤ群２１は、赤色光ＬＲを発する赤色ＬＥＤ２１Ｒ、緑色光ＬＧを発する緑色ＬＥＤ２１Ｇ、および青色光ＬＢを発する青色ＬＥＤ２１Ｂを少なくとも１組有している。図２に示した構成例では、ＬＥＤ群２１は、赤色ＬＥＤ２１Ｒ、緑色ＬＥＤ２１Ｇ、および青色光２１Ｂを２組有し、それらが垂直方向（上下方向）に所定のピッチで配置されている。また、隣り合うもの同士が異なる色となるように各色用のＬＥＤが交互に配置されている。

この照明装置において、ＬＥＤ群２１と反射板２３との間には、集光手段としての集光レンズシート２２が配置されている。集光レンズシート２２は、図３に拡大して示したように、表面に複数のプリズム状のレンズが形成されて垂直方向に屈折力を有し、ＬＥＤ群２１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３における拡散反射面２３Ａの同一部位に集光するようになっている。

この照明装置において、隣接するＬＥＤ群２１の距離Ｌ１（図２）と全体の厚みＤ１は任意に構成できる。また、反射板２３の傾斜角度θは、ＬＥＤ群２１の物理的寸法に応じて適宜設定できる。傾斜角度θは、４５°以下が望ましい。ＬＥＤ群２１内のＬＥＤの使用個数を減らしたい場合は、角度θを小さくすると良い。

この照明装置は、ＬＥＤ群２１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３の拡散反射面２３Ａで加法混色して白色光２４とし、それを照明光として照明対象側（上側）に反射するという点で、照明光を生成する原理自体は図１の構成例と同様である。

図４は、本実施の形態に係る照明装置を用いた表示装置の一例を示している。
この表示装置は、透過型の液晶表示装置であり、バックライト１と、液晶パネル２と、バックライト１と液晶パネル２との間に配置された拡散板１０とを備えている。バックライト１は、本実施の形態に係る照明装置（図１または図２）を用いて構成されている。液晶パネル２は、バックライト１からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部である。

この表示装置では、バックライト１からの照明光が拡散板１０を介して液晶パネル２の裏面側から照射される。液晶パネル２では、映像信号に基づいて照明光を変調することで、映像を表示する。

以上説明したように、本実施の形態の照明装置によれば、図１に示したように、表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面１５Ａ，１６Ａの同一部位に、光源群１１，１３から発せられた各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを側面方向から入射し、その入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを混色して照明光として照明対象側に反射するようにしたので、複数の色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを効率良く混色することができると共に、薄型化も可能となる。特に、図２に示したように、反射板２３と光源群としてのＬＥＤ群２１とを同一面内方向に交互に複数並列配置した構成にした場合には、より薄型化しやすくなる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の構成例を示している。特に図５（Ａ），図６（Ｂ）では、この照明装置を側方視した状態、図５（Ｂ）では上面方向から斜方視した状態、図６（Ａ）では上方視した状態を図示している。

この照明装置は、光源群としての複数のＬＥＤ群３１と、複数の反射板２３とを備えている。ＬＥＤ群３１と反射板２３は、図２の構成例と同様、同一面内方向に交互に並列配置されている。ただし、図２の構成例に対してＬＥＤ群３１内のＬＥＤの配置が異なっている。

この照明装置において、ＬＥＤ群３１は、赤色光ＬＲを発する赤色ＬＥＤ３１Ｒ、緑色光ＬＧを発する緑色ＬＥＤ３１Ｇ、および青色光ＬＢを発する青色ＬＥＤ３１Ｂを少なくとも１組有している。各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、側面方向が発光面３０とされた側面射出型のＬＥＤで構成されている。各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂはまた、駆動用の電極３１Ａを有している。
ここで、本実施の形態において、例えば赤色ＬＥＤ３１Ｒが本発明における「第１の光源」の一具体例に対応し、例えば緑色ＬＥＤ３１Ｇが本発明における「第２の光源」の一具体例に対応し、例えば青色ＬＥＤ３１Ｂが本発明における「第３の光源」の一具体例に対応する。

この照明装置は例えば、筐体１８における水平方向の一方の端部（図５（Ａ）の例では左端部）に１つのＬＥＤ群３１が位置し、水平方向の他方の端部（図５（Ａ）の例では右端部）には１つの反射板２３が位置するように、ＬＥＤ群３１と反射板２３とが交互に配置されている。

ＬＥＤ群３１内において、各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、図５（Ｂ）および図６（Ａ）に示したように、第１の方向（縦方向（図のｙ方向））に直線的に配列されている。ＬＥＤ群３１は、第１の方向に直交する第２の方向（水平横方向（図のｘ方向））に複数、配置されている。そして、隣接するＬＥＤ群３１同士で各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの配置の順番が異なり、第２の方向で各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂが交互に現れるような配置とされている。すなわち、例えば図５（Ｂ）を例にすると、最も左側のＬＥＤ群３１は、手前側から青色ＬＥＤ３１Ｂ、赤色ＬＥＤ３１Ｒ、および緑色ＬＥＤ３１Ｇが順に配置されている。その右隣のＬＥＤ群３１は、手前側から緑色ＬＥＤ３１Ｇ、青色ＬＥＤ３１Ｂ、および赤色ＬＥＤ３１Ｒが順に配置されている。これにより、複数のＬＥＤ群３１を全体としてみたときに、縦方向および横方向で異なる色のＬＥＤが交互に２次元配列されたような配置とされている。これにより、光源としてのＬＥＤの空間利用効率が高い配置とされている。

この照明装置において、ＬＥＤ群２１と反射板２３との間には、集光手段としての集光レンズシート３２が配置されている。集光レンズシート３２は、図６（Ａ）に示したように、表面に複数のプリズム状のレンズが形成されて水平方向に屈折力を有し、ＬＥＤ群３１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３における拡散反射面２３Ａの同一部位に集光するようになっている。

この照明装置は、ＬＥＤ群３１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３の拡散反射面２３Ａで加法混色して白色光２４とし、それを照明光として照明対象側（上側）に反射するという点で、照明光を生成する原理自体は図２の構成例と同様である。また、基本的な作用・効果は、図２の構成例と同様である。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る照明装置の構成例を示している。
上記第２の実施の形態では、ＬＥＤ群３１内において各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを第１の方向に直線的に配列し、ＬＥＤ群３１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを集光レンズシート３２によって拡散反射面２３Ａの同一部位に集光するようにしていた。これに対して、本実施の形態は、ＬＥＤ群３１内におけるＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの少なくとも１つを水平面内で傾けて配置することにより、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを拡散反射面２３Ａの同一部位に集光するようにしたものである。

この照明装置において、ＬＥＤ群２１と反射板２３との間には、集光手段としての集光レンズシート３３が配置されていても良い。ただし、ＬＥＤ群３１内における各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの配置を工夫することで十分に拡散反射面２３Ａの同一部位に集光することができれば、集光レンズシート３３を構成から省いても良い。集光レンズシート３３は、水平方向に屈折力を有し、各ＬＥＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂの配置のみでは十分に集光できないＬＥＤ群３１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３における拡散反射面２３Ａの同一部位に集光するようになっている。

この照明装置は、ＬＥＤ群３１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３の拡散反射面２３Ａで加法混色して白色光２４とし、それを照明光として照明対象側（上側）に反射するという点で、照明光を生成する原理自体は図２の構成例と同様である。また、基本的な作用・効果は、図２の構成例と同様である。
［第４の実施の形態］

次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図８（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の構成例を示している。特に図８（Ａ）では、この照明装置を上方視した状態、図８（Ｂ）では側方視した状態を図示している。

この照明装置は、光源群としての複数のＬＥＤ群５１と、複数の反射板２３とを備えている。ＬＥＤ群５１と反射板２３は、例えば図６（Ａ），（Ｂ）の構成例と同様、同一面内方向に交互に並列配置されている。ただし、図６（Ａ），（Ｂ）の構成例では光源として側面射出型のＬＥＤを用いたが、本実施の形態では上面射出型のＬＥＤを用いている。

この照明装置において、ＬＥＤ群５１は、赤色光ＬＲを発する赤色ＬＥＤ５１Ｒ、緑色光ＬＧを発する緑色ＬＥＤ５１Ｇ、および青色光ＬＢを発する青色ＬＥＤ５１Ｂを少なくとも１組有している。各ＬＥＤ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂは、上面方向が発光面３０とされた上面射出型のＬＥＤで構成されている。各ＬＥＤ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂはまた、駆動用の電極３１Ａを有している。

この照明装置ではまた、反射板２３の裏面（拡散反射面２３Ａの裏面側）が反射面２３Ｂとされている。そして、反射板２３における裏面側にＬＥＤ群５１が配置され、ＬＥＤ群５１から発せられた各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが、反射板２３における裏面側の反射面２３Ｂで反射された後、隣接する他の反射板２３の拡散反射面２３Ａに入射するように構成されている。反射面２３Ｂは、表面を鏡面反射コーティングすることで構成する。

この照明装置は、光源として上面射出型のＬＥＤを用い、反射板２３の裏面の反射面２３Ｂを介してＬＥＤ群５１からの各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを反射板２３の拡散反射面２３Ａに照射するという点を除いて、他の基本的な作用・効果は、上記第２の実施の形態の構成例と同様である。
［第５の実施の形態］

次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

例えば上記第２の実施の形態に示した照明装置では、観測方向により輝度の違いが生じ、輝線を発生してしまうおそれがある。すなわち、図９に示したように、第１の方向Ｍでは反射板２３の拡散反射面２３Ａで反射された反射光が支配的に観測され、第２の方向Ｎでは拡散反射面２３Ａで反射されずにＬＥＤ群３１から照明対象側に直接向かう直接光が観測される。これらの光線出射方向の違いにより輝線が生ずるおそれがある。

このため、本実施の形態に係る照明装置は、複数の反射板２３と照明対象との間に光線拡散手段をさらに備え、直接光と反射光との光線出射方向の違いにより生ずる輝線を緩和するように構成したものである。

図１０は、光線拡散手段として方向選択性拡散シート２５を配置した構成例である。
方向選択性拡散シート２５は、ある方向から見たときの透明度に対して他の方向から見たときの透明度が低くなるような、透明度に角度依存性のあるフィルム状シートである。このような特性を持つ光学フィルムとしては、例えば住友化学株式会社のルミスティがある。方向選択性拡散シート２５における透明度が高くなる（へーズ値が小さくなる）方向を反射光が向かう方向（第１の方向Ｍ）、透明度が低くなる（へーズ値が大きくなる）方向を直接光が向かう方向（第２の方向Ｎ）となるように配置することで、上記輝線を緩和することができる。

図１１は、光線拡散手段としてプリズムシート２６を配置した構成例である。
プリズムシート２６は、表面に複数の微小プリズム２６Ａが例えば等間隔に所定ピッチで形成されたものである。微小プリズム２６Ａは、断面が略三角形状であり、反射光が向かう第１の方向Ｍに配置された第１の面２６Ｍと、直接光が向かう第２の方向Ｎに配置された第２の面２６Ｎとを有している。そして、第１の面２６Ｍに対して第２の面２６Ｎの透明度が低く形成されている。このような構成は、例えば第２の面２６Ｎをブラスト加工して面を荒らすことで実現できる。

なお、本実施の形態に係る照明装置を例えば表示装置のバックライトとして用いる場合、図の方向４１を下側に、図の方向４２を上側に配置すると良い。一般に、テレビ用途などの表示装置の場合、やや下側から表示装置を見上げるような視聴形態を取ることが多いと考えられる。そのような場合、図の方向４１を下側に配置することで、第１の方向Ｍ側からの光が支配的に観測されることになり、輝度の良好な観測を行うことができる。

なお、第１、第３および第４の実施の形態に係る構成例についても同様の光線拡散手段を配置することが可能である。
［第６の実施の形態］

次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、上記第５の実施の形態と同様に、観測方向による輝度の違いを緩和するための構成に関する。図１２は、本実施の形態に係る照明装置の構成例を示している。
この照明装置は、上記第５の実施の形態で説明した光線拡散手段として、表面に複数のプリズム状の溝が形成されたプリズムシート２７と、プリズムシート２７に対して照明対象側に所定間隔ｄを空けて対向配置され、プリズムシート２７を介して入射した光線を一様に拡散する拡散板１０とを用いたものである。

プリズムシート２７は、図１４に拡大して示したように、表面に三角形状の微小プリズム２７Ａが複数形成されたものである。ここで、図１３に示したように、屈折率ｎ０の媒質（例えば空気）から屈折率ｎ１の媒質（例えば透明樹脂）に光線が入射すると、角度αで入射した光線は角度βで屈折する。プリズムシート２７は、微小プリズム２７Ａの屈折効果により、直接光と反射光との光線出射方向の違いを緩和するように構成されている。

微小プリズム２７Ａは、反射光が向かう第１の方向Ｍに配置された第１の面２７Ｍと、直接光が向かう第２の方向Ｎに配置された第２の面２７Ｎとを有している。微小プリズム２７Ａの第１の面２７Ｍと第２の面２７Ｎの透明度は同一とされている。ここで、プリズムシート２７は、微小プリズム２７Ａの頂角θ１、および隣接する第１の面２７Ｍと第２の面２７Ｎとのなす角度θ２，θ３を適宜調整することで、入射光線を中央の方向Ｊに矯正して出射させることが可能である。

例えば、反射光が向かう第１の方向Ｍと直接光が向かう第２の方向Ｎとが略対称的であれば、図１４に示した構成例のように、角度θ２＝θ３として、微小プリズム２７Ａの構成を略対称的な形状とすると共に、微小プリズム２７Ａの屈折率を適切に設定することで光線出射方向を適切に矯正することができる。一方、反射光が向かう第１の方向Ｍと直接光が向かう第２の方向Ｎとが非対称であれば、図１５に示した構成例のように、角度θ２と角度θ３とを異ならせて微小プリズム２７Ａの構成を非対称な形状とすれば良い。

図１６は、本実施の形態における光線拡散手段としての効果を示している。本実施の形態ではまず、プリズムシート２７における屈折効果により、反射光と直接光との光線出射方向の違いが矯正され、光線出射方向が略同一方向とされる。そして、プリズムシート２７から拡散板１０までの間隔ｄを十分に取ることで、プリズムシート２７と拡散板１０との間の領域で光線密度が略一様化される。さらに、拡散板１０を経ることで光線が拡散し、輝度むらが緩和される。これにより、光線出射方向の違いによる輝線が緩和される。

なお、プリズムには屈折効果のほかにも、反射効果があるため、入射光線の角度によっては、例えば図１７に示したように、微小プリズム２７Ａの第１の面２７Ｍと第２の面２７Ｎとで２重反射して、光線が反射板２３の拡散反射面２３Ａに再帰的に入射することもある。これにより、混色性をより高める効果が期待される。

なお、本実施の形態に係る照明装置を例えば表示装置のバックライトとして用いる場合、図１２の方向４１を下側に、図の方向４２を上側に配置すると良い。一般に、テレビ用途などの表示装置の場合、やや下側から表示装置を見上げるような視聴形態を取ることが多いと考えられる。そのような場合、図の方向４１を下側に配置することで、第１の方向Ｍ側からの光が支配的に観測されることになり、輝度の良好な観測を行うことができる。

なお、第１、第３および第４の実施の形態に係る構成例についても同様の光線拡散手段を配置することが可能である。
［第７の実施の形態］

次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、上記第６の実施の形態と同様に、観測方向による輝度の違いを緩和するための構成に関する。図１８は、本実施の形態に係る照明装置の構成例を示している。
この照明装置は、上記第６の実施の形態におけるプリズムシート２７（図１２）に代えて、フレネルレンズシート２８を備えたものである。

フレネルレンズシート２８は、図１９（Ｂ）に拡大して示したように、表面にフレネルレンズ２８Ａが複数形成されたものである。フレネルレンズ２８Ａは、表面に同心円状に溝が形成されていることにより、全体として凹形状で、凹レンズ２９としてのレンズ作用を持つものである。フレネルレンズ２８Ａは、図１９（Ａ）に拡大して示したように、中央部から周辺部に行くに従い溝の起伏が高くなるような形状とされている。フレネルレンズシート２８は、フレネルレンズ２８Ａの屈折効果により、直接光と反射光との光線出射方向の違いによる光束の明暗を緩和するように構成されている。輝度の明暗を緩和するために、フレネルレンズ２８Ａの中央部には明部となる光束が入射し、フレネルレンズ２８Ａの周縁部には暗部となる光束が入射するように調整してフレネルレンズシート２８を配置する。

図２０は、本実施の形態における光線拡散手段としての効果を示している。本実施の形態ではまず、フレネルレンズシート２８における屈折効果により、反射光と直接光との光線出射方向の違いによる光束の明暗が矯正される。すなわち、フレネルレンズ２８Ａの中央部に入射した明部の光束がフレネルレンズ２８Ａの周縁部に振り分けられ、明部と暗部が中和されることで、明暗が矯正される。そして、フレネルレンズシート２８から拡散板１０までの間隔ｄを十分に取ることで、フレネルレンズシート２８と拡散板１０との間の領域で光線密度が略一様化される。さらに、拡散板１０を経ることで光線が拡散し、輝度むらが緩和される。これにより、光線出射方向の違いによる輝線が緩和される。

なお、本実施の形態に係る照明装置を例えば表示装置のバックライトとして用いる場合、図１８の方向４１を下側に、図の方向４２を上側に配置すると良い。一般に、テレビ用途などの表示装置の場合、やや下側から表示装置を見上げるような視聴形態を取ることが多いと考えられる。そのような場合、図の方向４１を下側に配置することで、第１の方向Ｍ側からの光が支配的に観測されることになり、輝度の良好な観測を行うことができる。

なお、第１、第３および第４の実施の形態に係る構成例についても同様の光線拡散手段を配置することが可能である。
［第８の実施の形態］

次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２１は、本発明の第８の実施の形態に係る照明装置の全体構成を示している。
本実施の形態は、複数の光源ユニットを同一面内方向に並列配置して構成された照明装置に関する。光源ユニットとしてはＬＥＤユニット３を用いる。以下では、ＬＥＤユニット３として、上記第２の実施の形態に示した照明装置（図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ），（Ｂ））を用いる場合を例に説明する。ただし、ＬＥＤユニット３として、他の実施の形態に係る照明装置を用いることも可能である。

図２１の構成例では、ＬＥＤユニット３が、第１の方向（縦方向（図のｙ方向））と第１の方向に直交する第２の方向（水平横方向（図のｘ方向））とにそれぞれ３つずつ、合計９つのユニットが配置された構成とされている。ここで、水平横方向の各ユニットの配置領域を、一方の端部（左端部）側から順に、Ａブロック、Ｂブロック、Ｃブロックと称することとする。

ここで、図２２を参照して、各ブロックの端部の構成について説明する。
ＬＥＤユニット３は、上記第２の実施の形態において説明したように、水平方向の一方の端部（左端部）に１つのＬＥＤ群３１が位置し、他方の端部（右端部）には１つの反射板２３が位置するように配置されているものとする。このＬＥＤユニット３では、主に拡散反射面２３Ａの反射光を照明光として用いるので、反射板２３が配置された領域に対応する部分が、照明光としての光利用エリアとなる。また、このＬＥＤユニット３では、側方から拡散反射面２３Ａに向けて色光を照射するので、ＬＥＤ群３１が配置された領域である光源配置エリアと上記光利用エリアは水平方向にずれた状態となっている。

このようなＬＥＤユニット３を用いて、水平方向に隣接する２つのＬＥＤユニット３が部分的に重なり合うように組み合わせることができる。すなわち、隣接する一方のＬＥＤユニット３（例えばＡブロックのユニット）における他方の端部（右端部）に配置された反射板２３と、隣接する他方のＬＥＤユニット３（例えばＢブロックのユニット）における一方の端部（左端部）に配置されたＬＥＤ群３１とが水平方向で重なり合うように組み合わせることができる。このようにして、ＡブロックとＢブロック間の繋ぎ目であるユニット接合部６３と、ＡブロックとＢブロック間の繋ぎ目であるユニット接合部６４では、隣接する２つのＬＥＤユニット３が部分的に重なり合うようにして組み合わされる。これにより、ブロック間の繋ぎ目部分からも照明光が出射されることになるので、繋ぎ目部分が目立たないような照明装置とすることができる。

また、Ａブロックの左端部（ユニット左端部６１）では、ＬＥＤユニット３における左端部に配置されたＬＥＤ群３１が位置し、Ｃブロックの右端部（ユニット右端部６２）では、ＬＥＤユニット３における右端部に配置された反射板２３が位置することになる。表示装置のバックライトとして使用する場合、Ａブロックの左端部とＣブロックの右端部はオフセット領域とし、有効画面外に配置すると良い。

図２３は、表示装置のバックライトとして使用する場合の構成例を示している。
このバックライトでは、図２１に示した照明装置全体が１つのバックライトボックス４内に収納されている。そして、バックライトボックス４の上面には拡散板１０が配置されている。図２３において、ＬＥＤユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃはそれぞれ、図２１のＡブロック、Ｂブロック、およびＣブロックに対応している。

なお、上記第６の実施の形態におけるプリズムシート２７（図１２）や、上記第７の実施の形態におけるフレネルレンズシート２８（図１８）が、ＬＥＤユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃの上部に配置されていても良い。この場合には、それらと拡散板１０までの間隔ｄを十分に取ることで、輝度むらを良好に減らすことができる。

なお、本実施の形態におけるユニット形式の照明装置は、特に、部分駆動方式のＬＥＤバックライトとして好適である。部分駆動方式のＬＥＤバックライトは、画面全体の発光領域を複数に分割し、各領域ごとに互いに独立して発光制御が可能とされたものである。部分駆動方式のＬＥＤバックライトを用いた表示装置では、表示する映像に応じて部分的にバックライトの輝度を変えることができるので、より高品質の映像を表示することができる。
［その他の実施の形態］

本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その他の変形実施が可能である。
例えば、上記第１の実施の形態では、表示装置として液晶表示装置の例（図４）を示したが、本発明の照明装置は、液晶表示装置以外の表示装置にも適用可能である。また、本発明の照明装置は、表示装置のバックライト以外の目的で使用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の基本原理を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の一例を示す側方断面図である。 図２に示した照明装置におけるレンズシート部分を拡大して示した説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置を用いた表示装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す図であり、（Ａ）はその側方断面図、（Ｂ）はＬＥＤの配置を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す図であり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその側方断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る照明装置の一例を示す上面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の一構成例を示す図であり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその側方断面図である。 観察方向の違いによる見え方の問題点を示す説明図である。 本発明の第５の実施の形態に係る照明装置の基本構成を示す側方断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る照明装置において、プリズムシートを用いた構成例を示す側方断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る照明装置の一例を示す側方断面図である。 スネルの法則についての説明図である。 プリズムシートの基本的な作用を示す説明図である。 プリズムシートの変形例を示す説明図である。 本発明の第６の実施の形態に係る照明装置の作用・効果を示す側方断面図である。 プリズムシートによる二重反射の作用を示す説明図である。 本発明の第７の実施の形態に係る照明装置の一例を示す側方断面図である。 フレネルレンズシートについての説明図である。 本発明の第７の実施の形態に係る照明装置の作用・効果を示す側方断面図である。 本発明の第８の実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第８の実施の形態に係る照明装置におけるＬＥＤユニットの接続方法の一例を示す説明図である。 本発明の第８の実施の形態に係る照明装置を用いたバックライトボックスの一例を示す側方断面図である。

符号の説明

ＬＢ…青色光、ＬＧ…緑色光、ＬＲ…赤色光、Ｍ…第１の方向（反射光側）、Ｎ…第２の方向（直接光側）、１…バックライト、２…液晶パネル、３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）…ＬＥＤユニット、４…バックライトボックス、１０…拡散板、１１，１３…光源群、１１Ｒ，１３Ｒ…赤色光源、１１Ｇ，１３Ｇ…緑色光源、１１Ｂ，１３Ｂ…青色光源、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…集光鏡、１５，１６…反射板、１５Ａ，１６Ａ…拡散反射面、１７…混色光（白色光）、１８…筐体、２１…ＬＥＤ群、２１Ｒ…赤色ＬＥＤ、２１Ｇ…緑色ＬＥＤ、２１Ｂ…青色ＬＥＤ、２２…集光レンズシート、２３…反射板、２３Ａ…拡散反射面、２４…混色光（白色光）、２５…方向選択性拡散シート、２６…プリズムシート、２６Ａ…微小プリズム、２６Ｍ…第１の面、２６Ｎ…第２の面、２７…プリズムシート、２７Ａ…微小プリズム、２７Ｍ…第１の面、２７Ｎ…第２の面、２８…フレネルレンズシート、２８Ａ…フレネルレンズ、２９…凹レンズ、３０…発光面、３１…ＬＥＤ群（側面射出タイプ）、３１Ａ…電極、３１Ｒ…赤色ＬＥＤ、３１Ｇ…緑色ＬＥＤ、３１Ｂ…青色ＬＥＤ、３２…集光レンズシート、５１…ＬＥＤ群（上面射出タイプ）、５１Ｒ…赤色ＬＥＤ、５１Ｇ…緑色ＬＥＤ、５１Ｂ…青色ＬＥＤ、６１…ユニット左端部、６２…ユニット右端部、６３，６４…ユニット接合部。

Claims (15)

1. それぞれが異なる色光を発する複数の光源を含む光源群と、
   表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面とされ、その拡散反射面の同一部位に前記光源群から発せられた各色光が側面方向から入射されると共に、その入射した前記各色光を混色して照明光として照明対象側に反射する反射板と
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 前記反射板と前記光源群とを複数有し、前記反射板と前記光源群とが同一面内方向に交互に並列配置されていると共に、前記複数の反射板のそれぞれに対して側面方向に前記光源群が配置され、
   前記複数の反射板のそれぞれの前記拡散反射面において、前記各色光が側面方向から入射されると共に、その入射した前記各色光を混色して照明光として反射するようになされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の反射板と前記照明対象との間に配置された光線拡散手段をさらに備え、
   前記光線拡散手段は、前記拡散反射面で反射されずに前記光源群から前記照明対象側に直接向かう直接光と前記拡散反射面で反射されて前記照明対象側に向かう反射光との光線出射方向の違いにより生ずる輝線を緩和するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記光線拡散手段は、第１の方向から見たときの透明度に対して第２の方向から見たときの透明度が低くなるような透明度に角度依存性のあるフィルム状シートであり、
   前記フィルム状シートは、前記第１の方向が前記反射光が向かう方向となり、前記第２の方向が前記直接光が向かう方向となるように配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記光線拡散手段は、表面に複数のプリズムが形成されたプリズムシートであり、
   前記プリズムシートの表面に形成されたプリズムは、前記反射光が向かう第１の方向に配置された第１の面と、前記直接光が向かう第２の方向に配置された第２の面とを有し、前記第１の面に対して前記第２の面の透明度が低く形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
6. 前記光線拡散手段として、
   表面に複数のプリズム状の溝が形成されたプリズムシートと、
   前記プリズムシートに対して前記照明対象側に所定間隔を空けて対向配置され、プリズムシートを介して入射した光線を一様に拡散する拡散板とを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
7. 前記プリズムシートは、表面に三角形状の微小プリズムが複数形成されたものであり、
   前記微小プリズムの屈折効果により、前記直接光と前記反射光との光線出射方向の違いを緩和するように構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記プリズムシートは、表面に全体として凹形状のフレネルレンズが複数形成されたフレネルレンズシートであり、
   前記フレネルレンズの屈折効果により、前記直接光と前記反射光との光線出射方向の違いによる光束の明暗を緩和するように構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
9. 前記反射板と前記反射板に対応して配置された前記光源群との間に配置され、前記光源群からの前記各色光を前記反射板における前記拡散反射面の同一部位に集光する集光手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
10. 前記光源群内の前記各光源は、前記各色光を側面方向に出射するものであり、
    前記光源群からの前記各色光が前記反射板における前記拡散反射面の同一部位に集光するように、前記光源群内において前記複数の光源の少なくとも１つが水平面内で傾いて配置されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
11. 前記光源群内の前記各光源は、前記各色光を上面方向に出射するものであり、
    前記複数の反射板は、前記拡散反射面の裏面側が反射面とされ、
    前記反射板における前記裏面側に前記光源群が配置され、前記光源群から発せられた前記各色光が、前記反射板における前記裏面側の反射面で反射された後、隣接する他の反射板の拡散反射面に入射するように構成されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
12. 複数の光源ユニットを同一面内方向に並列配置して構成された照明装置であって、
    前記複数の光源ユニットのそれそれが、前記反射板と前記光源群とを複数有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
13. 少なくとも水平方向に前記光源ユニットが複数配置され、
    前記各光源ユニットは、水平方向の一方の端部に前記光源群が配置されていると共に、水平方向の他方の端部には前記反射板が配置され、
    水平方向に隣接する任意の２つの光源ユニットは、隣接する一方の光源ユニットにおける前記他方の端部に配置された前記反射板と、隣接する他方の光源ユニットにおける前記一方の端部に配置された前記光源群とが水平方向で重なり合うように組み合わされている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記複数の光源群はそれぞれ、第１の色光を発する第１の光源と、第２の色光を発する第２の光源と、第３の色光を発する第３の光源とを有し、前記第１ないし第３の光源が第１の方向に配列されており、かつ、
    前記複数の光源群は前記第１の方向に直交する第２の方向に配置されると共に、隣接する前記光源群同士で前記第１ないし第３の光源の配置の順番が異なり、前記第２の方向で前記第１ないし第３の光源が交互に現れるような配置とされている
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
15. 照明装置と、前記照明装置からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、
    前記照明装置は、
    それぞれが異なる色光を発する複数の光源を含む光源群と、
    表面が所定角度を持って傾斜配置された拡散反射面とされ、その拡散反射面に前記光源群から発せられた各色光が側面方向から入射されると共に、その入射した前記各色光を混色して照明光として照明対象側に反射する反射板と
    を有することを特徴とする表示装置。

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