照明装置及びこれを用いた表示装置

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【発明の名称】	照明装置及びこれを用いた表示装置
【発明者】	【氏名】松井靖幸【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区長池町２２番２２号シャープ株式会社内
【要約】	【課題】照明装置において、色むらや輝度むら防止し、且つ薄型化及び小型化を図ること。【解決手段】光入射面及び光出射面を有する導光体２３と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子２１，２２を有して導光体２３の光入射面に隣接して設けられた光源２０と、を備えた照明装置であって、特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を透過する光学素子（ダイクロイックミラー）２６が導光体と光源の間に設けられ、少なくとも２種の発光素子は、それぞれの発光光の大部分が、光学素子の反射と透過の作用により、導光体の光入射面に入射するように配置されるもの。また、少なくとも２種の発光素子は第１の発光素子列と第２の発光素子列にそれぞれ配置され、第１の発光素子列と第２の発光素子列はそれらの光出射軸が略直交するように設置されること。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光入射面及び光出射面を有する導光体と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子を有して前記導光体の光入射面に隣接して設けられた光源と、を備えた照明装置であって、特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を透過する光学素子が前記導光体と前記光源の間に設けられ、前記少なくとも２種の発光素子は、それぞれの発光光の大部分が、前記光学素子の反射と透過の作用により、前記導光体の光入射面に入射するように配置されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】請求項１に記載の照明装置において、前記少なくとも２種の発光素子は第１の発光素子列と第２の発光素子列にそれぞれ配置され、前記第１の発光素子列と第２の発光素子列はそれらの光出射軸が略直交するように設置されることを特徴とする照明装置。
【請求項３】請求項２に記載の照明装置において、前記第１の発光素子列には、前記少なくとも２種の発光素子の内の１種の発光素子が全部又は殆ど大部分を占めて配置されることを特徴とする照明装置。
【請求項４】請求項１に記載の照明装置において、前記発光素子が３種有って、第１の発光素子列、第２の発光素子列及び第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配置され、特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を透過する光学素子が２種類設けられることを特徴とする照明装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１つの請求項に記載の照明装置において、前記発光素子からの発光光を発光素子列の法線方向に集光させる第２の光学素子が前記発光素子と前記光学素子の間に設けられることを特徴とする照明装置。
【請求項６】請求項２、３又は４に記載の照明装置において、前記第１の発光素子列に全部又は殆ど大部分を占めて配置される発光素子はその発光色が緑から黄緑の領域の色であることを特徴とする照明装置。
【請求項７】請求項２又は３に記載の照明装置において、前記第２の発光素子列は、前記第１の発光素子列より前記光入射面に対して後方に配置することを特徴とする照明装置。
【請求項８】請求項２又は３に記載の照明装置において、前記第２の発光素子列の発光素子は、前記第１の発光素子列に全部又は殆ど大部分を占めて配置される発光素子より広角な放射指向特性を有することを特徴とする照明装置。
【請求項９】請求項２、３、６、７又は８に記載の照明装置において、前記第２の発光素子列の発光素子が、前記第１の発光素子列の発光素子より入力電力を増加することを特徴とする照明装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか１つの請求項に記載の照明装置において、前記導光体の光入射面と光出射面との成す角度を略垂直とすることを特徴とする照明装置．
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか１つの請求項に記載の照明装置をバックライト又はフロントライトとして用いることを特徴とする表示装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置などの光源として用いられる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示装置などの背面光源として用いられていた光源には、液晶パネル背面に直管状光源、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ）等を複数本並べて配置した構造、あるいは平面状発光素子、例えばエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光素子等を配置する直下型方式と、液晶パネルと対向するように重ねて配置された導光体の側面に１本又は複数本配置された直管状、またはＬ字の光源、例えば小型冷陰極管（ＣＣＦＬ）あるいは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子等を配置するエッジライト方式とが用いられている。
【０００３】エッジライト方式では、液晶パネルの背面に導光体を配置し、この導光体の端面に光源を配置する構造が一般的である。従来の照明装置の構成図を図１２と図１３に示す。
【０００４】図１２は、従来技術に関するエッジライト方式の照明装置の第１の構成例である。図１２において、１２１は光源、１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは発光ダイオード（ＬＥＤ）、１２２は導光体、１２３は液晶パネル、１２４は反射面、１２５は色ムラ領域である。図１２に示す従来のエッジライト方式においては、発光ダイオード等の複数色を発光する発光素子により構成される光源を用いた場合、面内で均一に多色発光するために、異なる発光色の発光素子が導光体の側面の一辺に、交互に複数個配置される。導光体は少なくとも１つの端面を光入射面とし、これと略直交する１つの面を光出射面とし、他の面を反射面１２４を備えた反射面とする。
【０００５】光源１２１から照射された光は、導光体１２２の端面である光入射面から入射され、導光体１２２に設けられた反射面１２４によって、液晶パネル１２３に向かって拡散出射あるいは乱反射等させ、更に導光体１２２の光出射面側に配置された、画素毎の透過率を制御する液晶パネル１２３に面光源として光源光を供給していた。
【０００６】しかしながら、上述した従来の照明装置においては、面内で均一に多色発光するために、異なる発光色の発光素子が導光体の側面の一辺に、交互に複数個配置される構造であるために、光源から十分離れた領域では色均一性がよいが、光源周辺である導光体の光入射面直後の領域における色混合が不完全であり、色の不均一、色むら、輝度むらが発生してしまうという課題を有している。
【０００７】そこで、特開平１１－３５３９２０号公報で提案されている従来の照明装置では、導光体の側面の一辺に、異なる発光色の発光素子を縦に複数個配置される構造とすることにより、色の不均一、色むら、輝度むらを防止している。
【０００８】また、従来手法として、例えば、特開平１１－１０９３１７号公報に示された照明装置を図１３に示し、これを従来技術の第２の構成例とする。図１３において、１３１は光源、１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃは発光ダイオード（ＬＥＤ）、１３２は導光体、１３３は液晶パネル１３４は反射層である。
【０００９】図１３に示す照明装置は、例えば、液晶表示装置の背面光源としての照明装置であり、異なる複数色を発光する発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを縦に配置した光源１３１が、液晶パネル１３３の背面に配置された導光体１３２の端面に配置されている。導光体は少なくとも１つの端面を光入射面とし、これと略直交する１つの面を光出射面とし、他の面を反射面１３４を備えた反射面とする。
【００１０】光源１３１から照射された光は、導光体１３２の端面である光入射面から入射され、導光体１３２に設けられた反射面１３４によって、液晶パネル１３３に向かって拡散出射あるいは乱反射等させ、更に、導光体１３２の光出射面側に配置された、画素毎の透過率を制御する液晶パネルに面光源として光源光を供給していた。従来装置においては、上記のように異なる発光色の発光素子が縦に複数個配置される構造とすることにより、色の不均一、色むら、輝度むらを防止していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した図１２及び図１３の従来の照明装置においては、下記のような課題を有している。即ち、面内で均一に多色発光するために、異なる発光色の発光素子が導光体の側面の一辺に、単に一列に交互に複数個配置される構造であるために、光源周辺である導光体の光入射面直後の領域における色混合が不完全であり、色の不均一、色むら、輝度むらが発生してしまうという課題を有している。また、異なる発光色の発光素子が縦に複数個、特に３色以上配置される構造とする場合には、バックライトの厚みが増加し、照明装置全体として非常に大型化してしまうという課題を有している。
【００１２】本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、色むら、輝度むら防止し、且つ薄型化、小型化を図ることが可能な照明装置及び照明装置を用いた表示装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。光入射面及び光出射面を有する導光体と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子を有して前記導光体の光入射面に隣接して設けられた光源と、を備えた照明装置であって、特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を透過する光学素子が前記導光体と前記光源の間に設けられ、前記少なくとも２種の発光素子は、それぞれの発光光の大部分が、前記光学素子の反射と透過の作用により、前記導光体の光入射面に入射するように配置される照明装置。
【００１４】また、前記照明装置において、前記少なくとも２種の発光素子は第１の発光素子列と第２の発光素子列にそれぞれ配置され、前記第１の発光素子列と第２の発光素子列はそれらの光出射軸が略直交するように設置される照明装置。
【００１５】また、前記照明装置において、前記第１の発光素子列には、前記少なくとも２種の発光素子の内の１種の発光素子が全部又は殆ど大部分を占めて配置される照明装置。
【００１６】また、前記照明装置において、前記発光素子が３種有って、第１の発光素子列、第２の発光素子列及び第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配置され、特定の波長領域の光を反射するとともに他の波長領域の光を透過する光学素子が２種類設けられる照明装置。
【００１７】また、前記照明装置において、前記発光素子からの発光光を発光素子列の法線方向に集光させる第２の光学素子が前記発光素子と前記光学素子の間に設けられる照明装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る照明装置及びそれを用いた表示装置について、図１～図１１を参照しながら以下説明する。
【００１９】「本発明の第１実施形態」本発明の第１実施形態に係る照明装置について、図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態の照明装置の構成図である。図１において、１０は光源、１１は第１の発光素子列、１１ａはＧ色ＬＥＤ、１２は第２の発光素子列、１２ａはＲ色ＬＥＤ、１２ｂはＢ色ＬＥＤ、１３は導光体、１３ａは光入射面、１３ｂは光出射面、１４は液晶パネル、１５は反射層、１６はダイクロイックミラーである。
【００２０】図１に示す照明装置は、例えば、液晶表示装置の背面光源としての照明装置であり、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子としてレッド（以下、Ｒ色と称する）、グリーン（以下、Ｇ色と称する）、ブルー（以下、Ｂ色と称する）の発光色である３種の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、Ｇ色ＬＥＤｌｌａを第１の発光素子列として実質的に支配的に配置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤ１２ａ，１２ｂの２色のＬＥＤを第２の発光素子列として配置し、それぞれの列が略平行になるように構成し、更にそれぞれの発光素子列の光出射軸が略直交となるように構成された光源１０が、液晶パネル１４の背面に配置された導光体１３の光入射面１３ａに隣接して配置されている。尚、Ｇ色ＬＥＤｌｌａは、均一に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ１２ａ，１２ｂの２色のＬＥＤは、交互に且つ均等に配置されることが望ましい。
【００２１】ここで、「Ｇ色ＬＥＤを実質的に支配的に配置」としたことは、第１の発光素子列が全てＧ色ＬＥＤで形成されている場合は勿論のこと、第１の発光素子列が殆ど大部分Ｇ色ＬＥＤで形成されている場合も含むことを意味している。
【００２２】発光ダイオードは、その大部分が、自己の発光色が特定の波長領域の光を反射し、他の波長領域の光を透過する第１の光学素子であるダイクロイックミラー１６の作用により、最終的に導光体１３の光入射面１３ａに入射するように配置されている。つまり、導光体１３と光源１０の間に、ダイクロイックミラー１６を、発光ダイオードからの発光光が最終的に導光体１３の光入射面１３ａに入射するように、所望の角度にて配置する。本実施形態では、入射角として４５°で設計されたダイクロイックミラーを用いているが、これに制限されず入射角は自由に選択することが可能である。
【００２３】導光体は少なくとも一つの端面を光入射面１３ａとし、これと略直交する一つの面を光出射面１３ｂとし、他の面を反射層１５を備えた反射面とする。光源１０から照射された光、つまり第１の発光素子列１１と第２の発光素子列１２からの照射された光は、ダイクロイックミラー１６により合成され、導光体１３の端面である光入射面１３ａから入射され、導光体１３に設けられた反射層１５によって、液晶パネル１４に向かって拡散出射あるいは乱反射等させ、導光体１３の光出射面１３ｂより光が出射される。すなわち導光体１３の光出射面側に配置された、画素毎の透過率を制御する液晶パネル１４に面光源として光源光を供給している。ここで、反射層１５はほぼ全ての光を反射する機能を有するが、導光体は全反射条件を満たすことにより光を導波させることが可能なため、反射層１５を必ずしも必要としない。
【００２４】図２は本実施形態の照明装置の断面図である。図２において、２０は光源、２１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、２２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、２３は導光体、２４は反射層、２６はダイクロイックミラーである。第１の発光素子列２１から照射される光は、ダイクロイックミラー２６により反射され導光体２３に入射される。また、第２の発光素子列２２から照射される光は、ダイクロイックミラー２６を透過し導光体２３に入射される。
【００２５】図３はダイクロイックミラーの光学特性の一例を示す図である。図３において、３０は反射特性スペクトル、３１は透過特性スペクトル、３２はＲ色ＬＥＤ発光スペクトル、３３はＧ色ＬＥＤ発光スペクトル、３４はＢ色ＬＥＤ発光スペクトルである。図３に示すように、ダイクロイックミラー２６は、Ｇ色ＬＥＤの発光スペクトルの波長領域を反射し、その他の波長領域、つまりＲ色ＬＥＤ、Ｂ色ＬＥＤの発光スペクトルの波長領域を透過する特性を有している。従って、ダイクロイックミラー２６により、第１の発光素子列１１と第２の発光素子列１２から照射された光を合成することが可能となる。
【００２６】更に、特定波長領域を調整することにより、第１の発光素子列又は第２の発光素子列のうちどちらか一方の色再現性を向上することも可能である。つまり、反射特性スペクトルのピーク幅を狭めることにより第１の発光素子列であるＧ色の色再現性向上効果が得られる。逆に、反射特性スペクトルのピーク幅を広げる、すなわち透過特性スペクトルの減衰ピーク幅を広げることにより、第２の発光素子列であるＲ色、Ｂ色の色再現性向上効果が得られる。このとき、第２の発光素子列２２に配置されているＲ色、Ｂ色ＬＥＤは、実質的に支配的に第１の発光素子列に配置されているＧ色ＬＥＤより、広角な放射指向特性を有している。
【００２７】図４は本実施形態の照明装置の発光素子の放射パターンの一例を示す図である。本実施形態にて用いられている発光素子の放射指向特性は、Ｇ色ＬＥＤに対しＲ色、Ｂ色ＬＥＤがより広角な放射指向特性を有していることがわかる。放射指向特性は、ＬＥＤのモールドの形状を球面状に近づけるほど広角になり、頂点を平坦に近づけるほど狭角な放射指向特性とすることが出来る。
【００２８】上記のような構成から、第１の発光素子列はＧ色一色のみが狭い間隔で配置されておりＧ色輝度の均一化が図れる。また、第２の発光素子列は２色を交互に均等に配置し、且つ第１の発光素子列より広角放射指向特性を有しており、第１の発光素子列の配置よりも各色の間隔が広い場合（Ｒ色とＢ色ＬＥＤを交互に配置するので各色ＬＥＤの間隔は、第１発光素子列のＧ色ＬＥＤの配置間隔よりも大となる場合が有り得る）においても、Ｒ色、Ｂ色の均一な色混合、輝度の均一化が図れる。従って、全体としてＲＧＢの均一な色混合が可能となる。つまり、発光素子を縦に３段（３色）配置することなく、照明装置の厚さ増加を最小限に抑えた薄型で、かつ面内で異なる発光色が均一に混ざり合い、色むら、輝度むらのない均一な色、均一な輝度の光を供給するように調整している。
【００２９】また、ダイクロイックミラーを配置することから、所望の波長選択が可能であり、特定波長領域を調整することにより第１の発光素子列、又は第２の発光素子列のうちどちらか一方の色再現性を向上する効果も得られる。
【００３０】特に、Ｇ色が含まれる緑から黄緑の領域は、人間の視感効率が最も高い領域の色であるため、人間の感じる輝度は、Ｇ色の強度によって大きく左右される。図５は人間の視感効率を示す図である。
【００３１】図５において、５１は視感効率、５２は緑－黄緑領域である。図５に示すように、緑から黄緑の領域が最も視感効率が高くなることが分かる。従って、Ｇ色一色のみを第１列の発光素子列として間隔を狭く配置することにより、輝度むらを防止した、輝度の均一な照明装置を実現できる。
【００３２】更に、発光素子のモールドの形状を調整することにより、発光素子の放射指向特性を任意に選択することが可能となる。したがって、発光素子の必要数量、照明装置のサイズに応じて、設計者が自由に発光素子の間隔を選択することが可能である。また、第１の発光素子列と第２の発光素子列の位置関係は、第１発光素子列を液晶パネルに対向する方向に、第２発光素子列を導光体の側面に対向する方向に配置しているが、この配置構造に制限されることなくそれぞれの位置を逆転した場合には、ダイクロイックミラーの透過反射特性を逆転することにより、同様の効果が得られる。また、少なくとも３種の発光ダイオードは、３種以上の発光色の組み合わせであっても良い。なお、本実施形態ではダイクロイックミラーを用いたが、同様な機能を有するホログラフィックミラーを用いても良い。
【００３３】「本発明の第２実施形態」本発明の第２実施形態に係る照明装置について図６を用いて説明する。図６は本実施形態の照明装置の断面図である。図６において、６０は光源、６１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、６２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、６３は導光体、６４は反射層、６６はダイクロイックミラーである。
【００３４】Ｇ色ＬＥＤを第１の発光素子列６１として実質的に支配的に配置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤを第２の発光素子列６２として配置し、それぞれの列が略平行になるように構成し、且つそれぞれの列の光出射軸が略直交となるように構成され、発光ダイオードからの発光光が最終的に導光体６３の光入射面に入射するように、光源６０と導光体６３の間にダイクロイックミラー６６が配置されている。Ｇ色ＬＥＤは、均一に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤは、交互に且つ均等に配置されることが望ましい。
【００３５】このとき、第２の発光素子列６２は実質的に支配的に導光体６３に対し、第１の発光素子列６１より遠方、つまり離れた位置に配置されている（第２の発光素子列６２の発光素子から導光体６３の光入射面までの距離が、第１の発光素子列６１から導光体６３の光入射面までの距離よりも長い）。上記のような構成から、第１の発光素子列はＧ色１色のみが狭い間隔で配置されておりＧ色輝度の均一化が図れる。一方、第２の発光素子列は２色を交互に均等に配置し、且つ第１の発光素子列より遠方に配置されており、第１の発光素子列の配置よりも各色の間隔が広い場合においても、Ｒ色、Ｂ色の均一な色混合（Ｒ色とＢ色の発光素子から光入射面への距離が離れているほど、光入射面においてＲ色とＢ色とが混合され色むらが低減される）、輝度の均一化が図れる。従って、全体としてＲＧＢの均一な色混合が可能となる。つまり、発光素子を縦に３段（３色）配置することなく、照明装置の厚さ増加を最小限に抑えた薄型で、かつ面内で異なる発光色が均一に混ざり合い、色むら、輝度むらのない均一な色、均一な輝度の光を供給するよう調整している。
【００３６】特に、Ｇ色が含まれる緑から黄緑の領域は、人間の視感効率が最も高い領域の色であるため、人間の感じる輝度は、Ｇ色の強度によって大きく左右される。よって、Ｇ色一色のみを第１列の発光素子列として間隔を狭く配置することにより、輝度むらを防止した、輝度の均－な照明装置を実現できる。
【００３７】「本発明の第３実施形態」本発明の第３実施形態に係る照明装置について、図７及び図８を用いて説明する。図７は本実施形態の照明装置の断面図である。図８は本実施形態の第１の発光素子列とプリズムアレイの構成図である。図７において、７０は光源、７１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、７２は第２の発光素子（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、７３は導光体、７４は反射層、７６はダイクロイックミラー、７７はプリズムアレイである。図８において、８１は第１のプリズムアレイ、８２は第２のプリズムアレイ、８３は第１の発光素子列である。
【００３８】Ｇ色ＬＥＤを第１の発光素子列７１として配置し、且つＲ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤを第２の発光素子列７２として配置し、それぞれの列が略平行になるように構成し、且つそれぞれの列の光出射軸が略直交となるように構成され、光源７０と導光体７３の間にダイクロイックミラー７６が配置されている。Ｇ色ＬＥＤは、均一に配置され、Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤの２色のＬＥＤは、交互に且つ均等に配置されることが望ましい。
【００３９】図８に示すように、第１の発光素子列７１とダイクロイックミラー７６の間には、第１のプリズムアレイ８１、第２のプリズムアレイ８２の２枚のプリズムアレイが挿入されている。それぞれのプリズムアレイは、断面略三角形状のプリズム列から構成されており、互いのプリズム列が直交するように配置されている。同様に第２の発光素子列７２とダイクロイックミラー７６の間にも２枚のプリズムアレイが配置されている。
【００４０】発光素子列からの光は、ダイクロイックミラーに入射するが、本実施形態のようにプリズムアレイを発光素子列の前面に配置することにより、光を発光素子列の法線方向に集光することができ、ダイクロイックミラーでの反射特性を改善し、効率の高い照明装置を構成することが可能となる。
【００４１】また、第１の発光素子列については、プリズムアレイの代わりに複数のレンズを形成したレンズアレイを配置することにより、ダイクロイックミラーヘの入射光の平行性を更に向上することが可能となる。すなわち、光入射角を調整することが可能となり、ダイクロイックミラーでの反射特性を最適化し、効率の高い照明装置を構成することが可能となる。更に、ダイクロイックミラーと同様な効果を有するホログラフィックミラーとすることもでき、これらプリズムアレイのような集光機能をホログラフィックミラーに持たせることも可能である。
【００４２】「本発明の第４実施形態」本発明の第４実施形態に係る照明装置について、図９を用いて説明する。図９は本実施形態の照明装置の断面図である。図９において、９０は光源、９１は第１の発光素子列（Ｒ色ＬＥＤ）、９２は第２の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、９３は第３の発光素子列（Ｂ色ＬＥＤ）、９４は導光体、９５は反射層、９６はダイクロイックプリズムである。
【００４３】各々が単色を発光する少なくとも３種の発光素子としてＲ色、Ｇ色、Ｂ色の発光色である３種の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いており、Ｒ色ＬＥＤを第１の発光素子列９１として、Ｇ色ＬＥＤを第２の発光素子列９２として、Ｂ色ＬＥＤを第３の発光素子列９３として、それぞれ配置し、それぞれの列が略平行になるように構成し、且つ隣り合う列の光出射軸が略直交となるように構成され、光源９０と導光体９４の間には特定の波長領域の光を反射し、他の波長領域の光を透過する特性を２種類備えた第２の光学素子としてダイクロイックプリズム９６が配置されている。各々の発光素子列において、発光ダイオードは均一に配置されることが望ましい。
【００４４】第１の発光素子列９１から照射されたＲ色の光は、ダイクロイックプリズム９６のＲ反射ミラーで反射される。第３の発光素子列９３から照射されたＢ色の光は、ダイクロイックプリズム９６のＢ反射ミラーで反射される。第２の発光素子列９２から照射されたＧ色の光は、ダイクロイックプリズム９６を透過する。結果として、ダイクロイックプリズム９６において、発光素子列が配置されていない面より、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の光が合成されて、導光体９４の光入射面に照射される。
【００４５】上記のような構成から、各発光素子列に各色発光素子が均一に配置されており各色輝度の均一化が図れる。また、ダイクロイックプリズム９６により、各発光素子列からの光を合成することで、全体としてＲＧＢの均一な色混合が可能となる。つまり、発光素子を縦に３段（３色）配置することなく、照明装置の厚さ増加を最小限に抑えた薄型で、かつ面内で異なる発光色が均一に混ざり合い、色むら、輝度むらのない均一な色、均一な輝度の光を供給するよう調整している。
【００４６】更に、第１、第２、第３のそれぞれの発光素子列とダイクロイックプリズムの間に、断面略三角形状のプリズム列から構成されプリズムアレイ２枚を、互いのプリズム列が直交するように配置する構成も可能である。この場合、発光素子列からの光が、ダイクロイックミラーに入射する際、上記のようにプリズムアレイを各発光素子列の前面に配置することにより、光を発光素子列の法線方向に集光することができ、ダイクロイックミラーでの反射特性を改善し、効率の高い照明装置を構成することが可能となる。
【００４７】また、プリズムアレイの代わりに複数のレンズを形成したレンズアレイを配置することにより、ダイクロイックミラーへの入射光の平行性を更に向上することが可能となる。すなわち、光入射角を調整することが可能となり、ダイクロイックミラーでの反射特性を最適化し、効率の高い照明装置を構成することが可能となる。また、プリズムアレイをホログラフィックにより形成することも可能で、この場合集光などの光学機能を持たせることもできる。
【００４８】「本発明の第５実施形態」本発明の第５実施形態に係る表示装置について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における表示装置の構成を示す図である。図１０において、１００は光源、１０１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、１０２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、１０３は導光体、１０４は反射層、１０５は拡散板、１０６はプリズムシート、１０７は偏光板、１０８は液晶パネル、１０９はダイクロイックミラーである。液晶パネル１０８として、本実施形態では透過型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動ＴＮ（Twisted Nematic）液晶パネルを用いている。その構成は、画素駆動回路を備えたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタを備えた対向ガラス基板とＴＮ型液晶からなる。
【００４９】液晶には、上記ＴＮ型液晶以外の液晶物質、例えば垂直配向液晶、強誘電性液晶、ベンド配向液晶等を用いてもよい。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、画素毎に光の透過率を制御するライトバルブ全てに対して適用することができる。液晶パネルの背面には、図２に示した照明装置としての第１実施形態で説明した照明装置を配置する。
【００５０】Ｇ色ＬＥＤからなる第１の発光子列１０１とＲ色、Ｂ色ＬＥＤからなる第２の発光素子列１０２とダイクロイックミラー１０９にて構成される光源１００から導光体１０３に光が照射される。照射された光は、導光体１０３の端面である光入射面から入射され、導光体１０３に設けられた反射層１０４によって、液晶パネル１０８に向かって拡散出射あるいは乱反射等させられる。導光体１０３の光出射面から白色光として出射された光は、拡散板１０５、プリズムシート１０６、偏光板１０７等を介して液晶パネル１０８に照射される。液晶パネル１０８では画素毎の透過率を制御し、最終的に偏光板１０７を介して、映像が表示される。
【００５１】本発明の照明装置を用いることにより、薄型で色均一性、輝度均一性を向上した表示装置が実現できる。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、所望の光学特性に合わせて、拡散板、プリズムシート等の光学素子特性を、任意に選択することができる。つまり、これら光学素子を用いない方法もあり、更には導光体にそれら機能を持たせることもできる。また、照明装置としては、図６、図７、図９に示した照明装置としての第２、第３、第４実施形態で説明した照明装置を用いても良い。更に、画素毎に透過率を制御するライトバルブを用いる代わりに、画素毎に透過率を制御することの無い固定の媒体を用いても良い。
【００５２】「本発明の第６実施形態」本発明の第６実施形態に係る表示装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態における表示装置の構成（反射型液晶パネルにフロントライトを適用した構成例）を示す図である。図１１において、１１０は光源、１１１は第１の発光素子列（Ｇ色ＬＥＤ）、１１２は第２の発光素子列（Ｒ色、Ｂ色ＬＥＤ）、１１３は導光体、１１４は偏光板、１１５は位相差板、１１６は液晶パネル、１１７はダイクロイックミラーである。なお、導光体１１３の光出射軸は液晶パネル１１６側としている。液晶パネル１１６として、本実施形態では反射型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動ＴＮ（Twisted Nematic）液晶パネルを用いている。その構成は、散乱反射層と画素駆動回路を備えたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタを備えた対向ガラス基板とＴＮ型液晶からなる。液晶には、上記ＴＮ型液晶以外の液晶物質を用いても良い。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、画素毎に光の反射率を制御するライトバルブ全てに対して適用することができる。
【００５３】液晶パネルの前面には、図２に示した照明装置としての第１実施形態で説明した照明装置を配置する。Ｇ色ＬＥＤからなる第１の発光素子列６１とＲ色、Ｂ色ＬＥＤからなる第２の発光素子列１１２とダイクロイックミラー１１７にて構成される光源１１０から導光体１１３に光が照射される。照射された光は、導光体１１３の光出射面から液晶パネル１１６側へ出射され、偏光板１１４、位相差板１１５を介して、液晶パネル１１６へ入射される。液晶パネルの駆動状態に応じて調光された光が反射し、再び位相差板１１５、偏光板１１４、導光体１１３を介した後に、最終的に光出射面との対向面、つまり導光体表面より光が射出され映像が表示される。
【００５４】本発明の照明装置を用いることにより、薄型で色均一性、輝度均一性を向上した表示装置が実現できる。尚、本発明は、上記に限定されるものではなく、所望の反射型液晶パネルの方式を選択することが可能である。また、所望の光学特性に合わせ、位相差板等の光学素子特性についても、任意に選択することができる。また、照明装置としては、図６、図７、図９に示した照明装置としての第２、第３、第４実施形態で説明した照明装置を用いても良い。更に、画素毎に反射率を制御するライトバルブを用いる代わりに、画素毎に反射率を制御することの無い固定の媒体を用いても良い。
【００５５】以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成、機能乃至効果を具備することを特徴とするものである。即ち、少なくとも１つの光入射面及び少なくとも１つの光出射面を有する導光体と、各々が単色を発光する少なくとも２種の発光素子と、から構成され、前記導光体の光入射面に隣接して設けられた光源とを備えた照明装置であって、特定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を透過する光学素子を更に備え、前記少なくとも２種類の発光素子は、その大部分が、自己の発光色が前記光学素子の作用により最終的に、前記導光体の光入射面に入射するように配置されている構成であり、この構成によれば、色むらの改善、色再現性の向上、且つ薄型化を図った照明装置を構成できるという効果を有する。
【００５６】また、前記少なくとも２種の発光素子は第１の発光素子列と第２の発光素子列に分けられて配置され、前記第１の発光素子列と第２の発光素子列の光出射軸が、略直交となるように配置されている構成であり、この構成によれば、色むらの改善、色再現性の向上、且つ更に薄型化を図った照明装置を構成できるという効果を有する。
【００５７】また、前記第１の発光素子列には、前記少なくとも２種の発光素子の内の１種が、実質的に支配的に配置されている構成である。更に、前記発光素子が少なくとも３種であって、第１の発光素子列、第２の発光素子列、第３の発光素子列にそれぞれ分かれて配置され、前記光学素子は、特定の波長領域の光を反射し他の波長領域の光を透過する特性のものを少なくとも２種類備えた構成であり、この構成によれば、色むらの改善、色再現性の向上、且つ薄型化を図った照明装置を構成できるという効果を有する。
【００５８】また、前記発光素子と前記光学素子の間に少なくとも変光特性の機能を持つ第２の光学素子を備えた構成であり、この構成によれば、光学素子の変光特性により、第１の光学素子における作用効率向上を図った照明装置を構成できるという効果を有する。
【００５９】また、前記第１の発光素子列に実質的に支配的に配置される発光素子の発光色が緑から黄緑の領域の色とした構成であり、この構成によれば、緑から黄緑の領域の色が視感効率が最も高いため、輝度むらを改善した照明装置を構成できるという効果を有する。
【００６０】また、前記第２の発光素子列が、実質的に支配的に前記第１の発光素子列より後方に配置した構成であり、この構成によれば、１色が実質的に支配的に配置された方でない発光素子列を少しでも後方に配置されることにより、色むらを改善した照明装置を構成できるという効果を有する。
【００６１】また、前記第２の発光素子列が、実質的に支配的に配置された第１の発光素子列より広角な放射指向特性を有した構成であり、この構成によれば、１色が支配的に実質的に配置された方でない発光素子列がより広角な放射指向特性を有することにより、色むらを改善した照明装置を構成できるという効果を有する。
【００６２】また、前記第２の発光素子列が、実質的に支配的に前記第１の発光素子列より入力電力を増加した構成であり、この構成によれば、各々発光素子の配置個数が少ない第２の発光素子列の放射光量を増加することにより色むらを改善した照明装置を構成できるという効果を有する。更に、前記導光体の光入射面と光出射面との成す角度を略垂直とした構成であり、この構成によれば、色むらを改善し且つ薄型化を図った照明装置を構成できるという効果を有する。更に、前記照明装置をバックライト又はフロントライトとして用いた構成であり、この構成によれば、色むらを改善し且つ薄型化を図った表示装置を構成できるという効果を有する。
【００６３】
【発明の効果】本発明の照明装置によれば、導光体の光入射面に隣接するように、２列の発光ダイオード列からなる光源を配置し、更に特定の波長領域の光を反射し、他の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーを備えることにより、各発光ダイオード列から照射される光を、ダイクロイックミラーにて合成することが可能となり、薄型で、色均一性、輝度均一性、色再現性を向上させることが可能な照明装置を構成することが出来るという効果を有する。
【００６４】また、前記照明装置をバックライト、もしくはフロントライトとして用いることにより、色むらを改善し且つ薄型化を図った、薄型で色均一性、輝度均一性、色再現性を向上した表示装置を構成できるという効果を有する。

【出願人】	【識別番号】０００００５０４９【氏名又は名称】シャープ株式会社【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区長池町２２番２２号
【出願日】	平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８）
【代理人】	【識別番号】１００１１１９１４【弁理士】【氏名又は名称】藤原英夫
【公開番号】	特開２００３－１８７６２３（Ｐ２００３－１８７６２３Ａ）
【公開日】	平成１５年７月４日（２００３．７．４）
【出願番号】	特願２００１－３８４９１７（Ｐ２００１－３８４９１７）