JP2010277712A - 照明装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の導光部材を利用して面発光を行うと共に、色むらの発生を抑制することが可能な照明装置およびこれを用いた表示装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、２次元配置された複数の導光板１０同士の間隙ＡにＬＥＤ１１が配設されると共に、ＬＥＤ１１上に補色シート１３および遮光シート１２を備えたものである。ＬＥＤ１１からの出射光は各導光板１０の内部に入射した後、所定の面（発光面）から照明光として取り出される。このとき、ＬＥＤ１１からは、そのパッケージ部材等を透過して導光板１０の内部へ入射しない光（漏れ光）が生じるが、この漏れ光は、パッケージ部材等を透過する過程において黄色がかった光となる。補色シート１３により、漏れ光の色補正がなされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板を用いた照明装置およびそのような照明装置を備えた表示装置に関する。

一般に、テレビ、携帯電話、ノートＰＣ（Personal Computer）、デジタルカメラ等の各種電子機器に用いられる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、液晶パネルを照明するバックライトを備えている。バックライトとしては、例えば導光板の側面に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を設けた光源モジュールが用いられ、ＬＥＤとしては、白色光を出射するＬＥＤチップを耐熱ポリマーやセラミック等のパッケージに実装したものを用いることが多い。

近年、このような光源モジュールを複数個並べて配置することにより、画面サイズの大型化や、いわゆる部分駆動方式に対応可能な照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１０８６２３号公報

ここで、上記のようなＬＥＤを用いた光源モジュールでは、ＬＥＤから導光板の内部へ向けて白色光を入射させ、この白色光を導光板の一面（発光面）から取り出すことにより面発光を行う。ところがその際、ＬＥＤチップから発せられる光の一部がパッケージ側から漏れ、導光板内部へ入射することなく、そのままＬＥＤの上部へ射出されてしまうことがある。このような漏れ光は、パッケージを透過することにより黄色味を帯びた色光となる。このため、導光板の発光面から出射される白色光に、ＬＥＤの設置場所に対応して黄色味がかった光が混じってしまう。

ところで、例えば携帯電話等のモバイル用途の液晶ディスプレイでは、画面サイズが小さいため、上記光源モジュールが単体で用いられることが多い。このため、ＬＥＤは、表示画面の外側（額縁）に配置されるため、ＬＥＤからの漏れ光は額縁において遮光される。従って、導光板を単体で使用する場合には、上記のような漏れ光による影響は特に問題とならない。

しかしながら、上記特許文献１の照明装置のように、複数の光源モジュールを並べて配置した構成では、導光板同士の境界付近にＬＥＤが配設される。即ち、表示画面内の局所的な領域にＬＥＤが配置されることとなる。従って、複数の導光板を用いた照明装置では、導光板同士の境界付近に、上記のような色むらが発生するという問題がある。

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、複数の導光部材を利用して面発光を行うと共に、色むらの発生を抑制することが可能な照明装置およびこれを用いた表示装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、同一面上に配置された複数の導光部材と、複数の導光部材のうち隣り合う導光部材同士の間隙にそれぞれ設けられた光源と、この間隙において、少なくとも光源上に設けられると共に、光源から発せられる光の色を補正する色補正層とを備えたものである。

本発明の表示装置は、上記本発明の照明装置と、この照明装置からの光を用いて画像表示を行う表示パネルとを備えたものである。

本発明の照明装置および表示装置では、複数の導光部材が互いに同一面上に配置され、これらの導光部材同士の間隙に光源が設けられていることにより、光源からの出射光は各導光部材の内部に入射した後、所定の面（発光面）から照明光として取り出される。このとき、光源からは、光源のパッケージ部材等を透過して光漏れが生じることがあり、この漏れ光は導光部材へ入射せずに光源の上部へ向けてそのまま射出する。このような漏れ光は、パッケージ部材等を透過する過程において色味が変化するが、光源上に色補正層が設けられていることにより、この漏れ光の色補正がなされる。

本発明の照明装置によれば、複数の導光部材同士の間隙において、光源上に色補正層を設けたので、光源のパッケージ部材等を透過して色味が変化してしまった漏れ光の色補正を行うことができる。よって、複数の導光部材を利用して面発光を行うと共に、色むらの発生を抑制することが可能となる。また、これにより、本発明の表示装置によれば、画質劣化の少ない画像表示を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る照明装置の概略構成を表す平面図および側面図である。 図１に示した照明装置の面発光の様子を表す模式図である。 比較例１に係る照明装置の面発光の様子を表す模式図である。 比較例１に係る照明装置の色度（ｘ）を表す特性図である。 比較例１に係る照明装置の色度（ｙ）を表す特性図である。 実施例に係る照明装置の色度（ｘ）を表す特性図である。 実施例に係る照明装置の色度（ｙ）を表す特性図である。 完全遮光シートを用いた場合の輝度分布を説明するための図である。 変形例に係る照明装置の概略構成を表す平面図および側面図である。 適用例に係る表示装置の積層構造を表す図である。 図１０に示した表示装置の概略構成を表す斜視図である。

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。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態：各導光板同士の間隙を覆うように補色シートおよび遮光シートを積層させた照明装置の例
２．変形例：ＬＥＤ毎に補色シートを設けた例
３．適用例：照明装置をバックライトとして用いた表示装置の例

＜実施の形態＞
［照明装置１の構成］
図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る照明装置（照明装置１）の平面構成、図１（Ｂ），（Ｃ）は側面構成をそれぞれ表すものである。照明装置１は、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置のバックライトとして使用されるものであり、複数の導光板１０（導光部材）を同一面上に例えば２次元配列してなるものである。隣り合う導光板１０同士の間隙Ａには、光源としてのＬＥＤ１１が配設されている。本実施の形態では、ＬＥＤ１１上に、間隙Ａを覆うようにして補色シート１３（色補正層）が設けられており、この補色シート１３上には更に、遮光シート１２が設けられている。以下、各部の具体的な構成について説明する。

導光板１０は、光を伝播させて発光面へと導くための平板状の光学部材である。この導光板１０の構成材料としては、例えばポリカーボネートやアクリル等の透明材料が挙げられる。各導光板１０の平面形状は正方形であり、この正方形の対向する２辺における側面に１または２以上（ここでは３つずつ）のＬＥＤ１１が配設されている。各導光板１０は、例えば上面が発光面となっており、下面には拡散反射のための反射シート（図示せず）が設けられている。これにより、導光板１０では、ＬＥＤ１１の点灯により側面から入射した光を発光面へ導くようになっている。尚、導光板１０の平面形状は、このように正方形であってもよいが矩形であってもよい。

ＬＥＤ１１は、例えば白色光を出射する発光ダイオードであり、例えばダイオードチップが耐熱ポリマーやセラミック等よりなるパッケージに実装されたものである。このＬＥＤ１１は、ダイオードチップの光出射面を導光板１０の内部へ向けると共に、パッケージ部分を導光板１０の外側、即ち導光板１０同士の間隙Ａに露出するように、導光板１０の側面に設置されている。ＬＥＤ１１は、例えば図示しないフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）等の回路基板に実装され、図示しない駆動回路部の制御に応じて、点灯および消灯の切り替えがなされるようになっている。なお、ここでは、導光板１０の１つの側面に３つのＬＥＤ１１を設けた場合を例に挙げたが、このＬＥＤ１１の個数や配置間隔等は、特に限定されず、必要とされる光量や導光板１０のサイズ等に応じて適宜設定されればよい。

遮光シート１２は、ＬＥＤ１１からの漏れ光に起因して局所的に輝度が高くなること（輝線の発生）を抑制するためのものである。但し、本実施の形態では、遮光シート１２は、ＬＥＤ１１からの漏れ光を完全に遮光するのではなく、ある程度の光透過率を有している。このような遮光シート１２は、例えば厚みが１００μｍの白反射シート（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタラート）である。

補色シート１３は、ＬＥＤ１１からの漏れ光の色補正を行うものであり、漏れ光と補色関係にある色に着色されると共に光透過性を有するシートである。具体的には、ＬＥＤ１１からの漏れ光は、黄色味がかった光であるため、補色シート１３としては、青色に着色されたシートが用いられる。シート材料としては、例えばポリエチレンやポリプロピレンおよびポリエステル等が挙げられる。本実施の形態では、この補色シート１３は、間隙Ａに沿って配列する複数のＬＥＤ１１に共通のシートとして設けられている（図１（Ｃ））。

［照明装置１の作用、効果］
次に、本実施の形態の作用、効果について説明する。図２は、図１に示した１つの導光板１０における面発光の様子を模式的に表したものである。図２に示したように、本実施の形態では、ＬＥＤ１１から導光板１０の内部に入射した光Ｌ１は、導光板１０内を繰り返し反射することにより伝播されつつ、導光板１０の上面（発光面）から照明光Ｌ２として取り出される。これにより、照明装置１において面発光がなされる。

ところが、この一方で、ＬＥＤ１１から導光板１０の内部へ入射することなく、導光板１０の外部へ射出される光（漏れ光）が生じる。この漏れ光は、ＬＥＤチップから発せられる光の一部がパッケージ側から漏れた光であり、そのままＬＥＤ１１の上部へ放出されることとなる。このような漏れ光は、ＬＥＤ１１のパッケージを透過することにより黄色味を帯びた色光となる。

ここで、本実施の形態の比較例として、補色シートを設けていない場合の面発光について説明する。図３は、比較例に係る照明装置の１つの導光板１００における面発光の様子を模式的に表したものである。比較例では、補色シートを設けていないこと以外は、本実施の形態の照明装置１と同様の構成となっており、即ち２次元配列した複数の導光板１００同士の間隙にＬＥＤ１０１が配設され、その間隙の直上に光透過性を有する遮光シート１０２が設けられている。

比較例では、上記のような漏れ光（Ｌ３）が、そのまま照明光として放出されるため、導光板１００の発光面から出射される白色の照明光Ｌ２に、ＬＥＤ１０１の設置場所に対応して黄色味がかった漏れ光（Ｌ３）が混じってしまう。このため、導光板１００同士の境界付近に色むらが生じてしまう。

例えば、ここで図４（Ａ）に、上記比較例のように補色シートを設けていない場合の照明光の色度（ｘ）について示す。この際、図４（Ｂ）に示したように、５つの導光板１００を一方向に並べて配列すると共に、各導光板１００同士の間隙にＬＥＤ１０１を配設し、その間隙の直上に遮光シート１０２を設けた。図５（Ａ）には、同場合の照明光の色度（ｙ）について示す。このように、補色シートを設けていない構成では、導光板１００同士の境界付近において、色度ｘ，ｙ共に数値が０．００５程度上昇していることがわかる。特に、このような色度変化が一方向に沿って連続して存在する場合には、肉眼でも色むらとして認識されてしまう。

これに対し、本実施の形態では、ＬＥＤ１１上に、黄色の補色である青色に着色された補色シート１３を設けている。これにより、上記のように黄色味がかった漏れ光は、補色シート１３を通過することにより色補正され、白色光として補色シート１３を出射する。よって、照明光全体として色むらのない白色光を得ることができる。

例えば、図６（Ａ）に、本実施の形態の実施例として照明光の色度（ｘ）について示す。この際、図６（Ｂ）に示したように、５つの導光板１０を一方向に並べて配列すると共に、各導光板１０同士の間隙ＡにＬＥＤ１１を配設した。また、間隙Ａを覆うように、ＬＥＤ１１上には、補色シート１３および遮光シート１２をこの順に設けた。但し、補色シート１３は、中心に近い２箇所（中心から＋４０ｍｍおよび−４０ｍｍ離れた各位置）にのみ配置した。図７（Ａ）には、同場合の照明光の色度（ｙ）について示す。なお、いずれの図にも、比較のために、図５，６に示した比較例における色度についても示している。図６（Ａ）および図７（Ａ）に示したように、補色シート１３を設けた箇所の色度ｘ、ｙはどちらも上昇しておらず、即ち色むらが改善されていることがわかる。

以上のように、本実施の形態では、同一面上に複数の導光板１０を配置し、隣り合う導光板１０同士の間隙ＡにＬＥＤ１１を配設する場合に、このＬＥＤ１１上に補色シート１３を設ける。このようにしたので、ＬＥＤ１１のパッケージ側から漏れ、黄色味がかった漏れ光を色補正して出射させることができる。従って、照明装置全体として、導光板１０同士の境界付近において色むらのない白色光を射出することができる。よって、複数の導光板を利用して面発光を行うと共に、色むらを抑制することが可能となる。また、これにより、特に大型のディスプレイ装置や部分駆動方式を利用したディスプレイ装置に好適なバックライトを実現することができる。

また、遮光シート１２が、完全に遮光せず、光透過性を有するようにすれば、照明装置１全体の輝度を均一化することができる。ここで仮に、図８（Ａ）に示したように、導光板１０を一方向に配列させ、間隙ＡにＬＥＤ１１を配設した構成において、１箇所だけ完全に遮光を行う完全遮光シート１０３を設け、それ以外の箇所には遮光シート１２を設けた場合について考える。この場合、図８（Ｃ）に示したように、光透過性を有する遮光シート１２に対応する位置では輝度低下がみられないが、完全遮光シート１０３に対応する位置で輝度が低下し、これによって均一な輝度分布を形成することができない。従って、光透過性を有する遮光シート１２を用いることにより、図８（Ｂ）に示したように、照明装置１全域で均一な輝度分布を得ることができる。

尚、照明装置１において、導光板１０の上方（発光側）には、各種光学フィルムが設けられていてもよい。光学フィルムとしては、例えば拡散板、拡散フィルム、レンズフィルムおよび反射型偏光フィルム等が挙げられる。このような光学フィルムにより、導光板１０から発せられた光の面内輝度分布や放射角が調整され、バックライトとしての照明光を形成することができる。

＜変形例＞
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。図９（Ａ）は、変形例に係る照明装置（照明装置２）の平面構成、図９（Ｂ），（Ｃ）は側面構成をそれぞれ表すものである。よって、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本変形例では、間隙Ａにおいて、ＬＥＤ１１の直上にのみ、補色シート２１が設けられている。即ち、補色シート２１が、ＬＥＤ１１毎に、間引いて設けられた構成となっている。補色シート２１は、上記実施の形態の補色シート１３と同様、ＬＥＤ１１からの漏れ光の色補正を行うものであり、漏れ光と補色関係にある色に着色（例えば、青色）されたシートである。

このように、補色シート２１はＬＥＤ１１上に設けられていれば、間隙Ａにおいて間引かれていてもよく、この場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

＜適用例＞
上述した実施の形態および変形例に係る照明装置（照明装置１，２）は、例えば次のような表示装置３に好適に用いられる。但し以下では、照明装置１を例に挙げて説明を行う。

図１０は、表示装置３の積層構造を表したものである。図１１は、表示装置３をその内部構造（照明装置１部分）が見えるように表した斜視図である。表示装置３は、例えば液晶ディスプレイであり、バックライトとしての照明装置１上に光学機能層４および液晶パネル５をこの順に備えたものである。光学機能層４は、拡散板、拡散フィルム、レンズフィルムおよび反射型偏光フィルム等が積層したものである。液晶パネル５は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等の液晶を一対の基板間に封止してなるものである。

このような表示装置３では、図示しない駆動回路部の制御により、照明装置１ではＬＥＤ１１が点灯されると共に、液晶パネル５では照明装置１からの照明光を画像信号に基づいて変調して画像表示が行われる。上述のように、照明装置１から照射される照明光においては色むらが抑制されているので、良好な表示画質を得ることができる。また、図１１に示したように、複数の導光板１０を並べて配置することにより、大型の液晶ディスプレイにも対応可能となる。あるいは、照明装置１において複数の導光板１０によって分割された領域ごとに点灯および消灯を駆動制御（部分駆動制御）することが可能となる。

以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、本発明の色補正層として、ＬＥＤ１１や遮光シート１２とは別体として設けられた補色シート１３を例に挙げて説明したが、本発明の色補正層は、このようなシート状のものに限定されない。例えば、遮光シート１２の裏面（または表面）に印刷や塗装により直に着色することにより、色補正層と遮光シートとが一体的に形成された構成であってもよい。

また、上記実施の形態等では、補色シート１３上に遮光シート１２が設けられた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、遮光シート１２の上に補色シート１３を設けた構成であってもよい。但し、補色シート１３は、例えば青色に着色されているので、遮光シート１２よりもＬＥＤ１１側に配置した方がよい。遮光シート１２よりも外側に配置すると、青色が目立ってしまうからである。

更に、上記実施の形態等では、導光板が平板状であり、その平面形状が正方形である場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、平面形状は矩形であってもよい。また、平板状に限らず、楔形等であってもよい。

加えて、上記実施の形態等では、導光板が２次元配列された構成を例に挙げて説明したが、導光板の配置構成はこれに限定されない。同一面上に配置されていれば、例えば、複数の導光板が一方向のみに配列した構成であってもよい。

また、上記実施の形態等では、導光板の対向する２つの側面にＬＥＤを配設した場合を例に挙げて説明したが、ＬＥＤを配設する面はこれに限定されるものではない。即ち、例えば、ＬＥＤを、導光板の１つの側面にのみ設置してもよく、４つの側面全てに設置してもよい。このような場合であっても、ＬＥＤの設置場所に対応して色補正層を設けるようにすれば、本発明と同等の効果を得ることができる。

１，２…照明装置、３…表示装置、４…光学機能層、５…液晶パネル、１０…導光板、１１…ＬＥＤ、１２…遮光シート、１３，２１…補色シート。

Claims (11)

1. 同一面上に配置された複数の導光部材と、
   前記複数の導光部材のうち隣り合う導光部材同士の間隙にそれぞれ設けられた光源と、
   前記間隙において、少なくとも前記光源上に設けられると共に、前記光源から発せられる光の色を補正する色補正層と
   を備えた照明装置。
2. 前記光源上に遮光シートが設けられている
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記遮光シートは光透過性を有する
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記色補正層は、前記遮光シートと前記光源との間に設けられている
   請求項２に記載の照明装置。
5. 前記色補正層は、前記間隙を覆って設けられている
   請求項１に記載の照明装置。
6. 前記色補正層は前記光源毎に設けられている
   請求項１に記載の照明装置。
7. 前記色補正層は、前記遮光シートとは別体のシートとして設けられている
   請求項２に記載の照明装置。
8. 前記色補正層は、前記遮光シートの表面または裏面に直に設けられている
   請求項２記載の照明装置。
9. 前記光源は、白色光を発する発光ダイオードである
   請求項１に記載の照明装置。
10. 前記色補正層は、青色光への変換を行うものである
    請求項９に記載の照明装置。
11. 照明装置と、
    前記照明装置からの光を画像信号に基づいて変調することにより画像表示を行う表示パネルとを備え、
    前記照明装置は、
    同一面上に配置された複数の導光部材と、
    前記複数の導光部材のうち隣り合う導光部材同士の間隙にそれぞれ設けられた光源と、
    前記間隙において、少なくとも前記光源上に設けられると共に、前記光源から発せられる光の色を補正する色補正層とを有する
    表示装置。

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