照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置
【課題】導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】導光板１の光反射面１ｂに対向して配置される厚さＤの反射部材３を備える。反射部材３における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、導光板１に入射した直後の入射光Ｌｉｎにおける、波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【数１】
を満たすように調整されている。
【解決手段】導光板１の光反射面１ｂに対向して配置される厚さＤの反射部材３を備える。反射部材３における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、導光板１に入射した直後の入射光Ｌｉｎにおける、波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【数１】
を満たすように調整されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、照明装置における導光板の厚さ及び長さに応じて、出射光の黄変を低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量にできることから色々な分野に使用されている。液晶テレビを始めとする液晶表示装置においては、導光板の側端面に配置された光源からの光を面状に出射させるサイドエッジ型バックライトと、液晶パネルの直下に光源を配置した直下型バックライトとに分類される。サイドエッジ型バックライトは、特に薄型を必要とする液晶表示装置において主として用いられ、また、その光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が広く使用されている。
【０００３】
一般に、サイドエッジ型のバックライトにおいては、導光板には高い光利用効率が求められるため、透明性の高いアクリル樹脂が好適に用いられている。一方、携帯端末に使用されるような導光距離が短いサイドエッジ型のバックライトにおいては、アクリル樹脂と比較して低廉なポリカーボネート（ＰＣ）樹脂が用いられている。
【０００４】
しかし、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂は、アクリル樹脂と比較して青色光の吸収率が大きい。このため、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製の導光板では、側端面から入光した白色光が導光板内を伝搬する過程で青色光成分が大きく吸収され、導光板からの出射光が黄変する現象が顕著に現れる問題があることが知られている。
【０００５】
さらに、高い透明性を有するアクリル樹脂の導光板であっても、導光板内を伝搬する距離が長くなると出射光の黄変が顕著に現れる。このため、大型液晶テレビを始めとする液晶表示装置に使用されるサイドエッジ型、特に、光源が導光板側端面の片側一辺のみに配置されるバックライトに関しては、黄変の影響が大きく、導光板の光取り出し面内で色度分布が生じてしまう。
【０００６】
また、現在、面状照明装置の光源として広く用いられているＬＥＤにおける白色光の発光は、青色発光素子からの青色光と、その青色光を吸収して補色である黄色光を発光する蛍光体等からの黄色光とを混色する方式が主流である。したがって、上述したような出射光の黄変は、このような白色ＬＥＤを光源として用いた場合、特に問題となる。
【０００７】
この問題に対処するため、従来、導光板上に形成される発光領域の光反射材料を、導光板で吸収される光の色成分の補正材料を含む材料で構成した面状照明装置が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示されたバックライト・ユニットでは、図１４に示すように、エッジライト方式のバックライト・ユニット１００において、導光板１１０の端面側に反射板１０１を配している。この反射板１０１は、有彩色の反射光を射出すると共に、反射板１０１における有彩色の色度を光源１０２から遠ざかるに従って変化させるようになっている。これにより、例えば、導光板１１０の上面（射出面）１１１の場所によって色度に違いが生じることのない光を射出することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２００７４０号公報（２００７年８月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の特許文献１に開示された照明装置としてのバックライト・ユニット１００では、導光板１１０の側端面側に有彩色の反射板１０１を配することは開示されているが、色度変化の影響を最低限におさえるための反射板１０１の形態つまり反射板１０１の最適化については言及されていない。このため、導光板の長さや厚さが変化することによって、色度の変化の程度が変わることは示唆されていない。
【００１１】
一方、本願発明者らは、バックライト・ユニットの改善を図るべく、鋭意努力した結果、以下の新たな課題に直面した。
【００１２】
すなわち、
（１）導光板の板厚が同一の場合には、導光板の長さが長くなるほど、色度変化が悪化する。
（２）導光板の長さが同一の場合には、導光板の厚さが薄くなるほど、色度変化が悪化する。
【００１３】
この結果、このような色度変化の影響を最低限に抑えるには、色度変化の度合いに応じた反射板を配置する必要がある。すなわち、導光板の厚さが薄く、かつ長さが長い場合には、導光板の色度変化の度合いも悪化するため、反射板はそれに応じて青色光板の分光反射率が高いものを使用する必要がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる照明装置において、上記導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【００１６】
【数１】
【００１７】
を満たすように調整されていることを特徴としている。尚、分光反射率とは、波長ごとの反射率をいう。
【００１８】
上記の発明によれば、照明装置は、光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる。
【００１９】
ところで、光源からの光を導光板の光入射部から入射させ、導光板の側端面に向けて伝搬する場合、導光板の厚さ及び長さに伴って出射光の色度が黄色に変化するという問題がある。
【００２０】
そこで、本発明においては、導光板の側端面に対向して厚さＤの反射部材を配置している。そして、反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｉｎと、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｔとの間で式（Ａ）の関係を有するように調整している。
【００２１】
すなわち、この式（Ａ）は、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、導光板の端部から導光板の上面に出射される端部光における光強度比とが等しいとして導いた式である。尚、端部光は、伝搬光と反射部材からの反射光との和である。
【００２２】
この結果、反射部材における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、この式（Ａ）により調整すれば、伝搬方向に対する色度の変化量が小さくなる。すなわち、単純かつ廉価な手段により、導光板の光出射面から取り出される出射光の色度均一性を改善することができる。
【００２３】
したがって、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の照明装置では、前記反射部材は、反射板とその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材とから構成されていることが好ましい。
【００２５】
これにより、反射部材は、反射板とその表面に設けられた分光スペクトル変換部材との複合部材からなっているので、反射部材における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を式（Ａ）により調整する場合に、例えば青色フィルム等からなる分光スペクトル変換部材を取り換えることにより、容易に調整することが可能となる。
【００２６】
すなわち、導光板の内部を伝搬する過程で変化する光の色成分の変化量に応じて、分光スペクトル変換部材の光学特性を調整するだけでよく、仕様を変更する部材を最小限にすることができる。この結果、導光板の材質や大きさ等、多岐に亘る仕様に応じて異なる色度変化量に柔軟に対応することが可能となる。
【００２７】
本発明の照明装置では、前記光源は、青色発光素子と蛍光体とから構成されていることが好ましい。すなわち、光源は、青色発光素子と、該青色発光素子からの発光により擬似白色光を出射するための蛍光体とから構成されていることが好ましい。
【００２８】
これにより、例えばＬＥＤに代表される青色発光素子と、その青色発光素子からの青色光を吸収して例えば補色である黄色光を発光する蛍光体とで光源を構成することが可能である。この結果、視感度の高い波長である黄色光と青色発光素子からの青色光とを組み合わせて擬似白色光源とすることができ、少ないエネルギーにて視感度上は非常に発光効率の良い光源とすることができる。すなわち、消費電力に対して高効率の照明装置を得ることが可能となる。また、その光源からの光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を提供することができる。
【００２９】
本発明の照明装置では、前記導光板は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることが好ましい。
【００３０】
すなわち、導光板がポリカーボネート（ＰＣ）樹脂のように青色光の吸収率が大きい材料では、導光板の内部を伝搬する過程で青色成分が大きく吸収され、導光板からの出射光が黄色に変色する。また、導光板が高い透明性を有するアクリル樹脂であっても、導光板の内部を伝搬する距離が長くなると出射光が黄変する現象が現れる。
【００３１】
したがって、入射光が白色光源の場合、反射部材は補色である青色成分の分光反射率が高い分光スペクトル特性、つまり可視光領域の短波長側の分光反射率が高い分光スペクトル特性を有すればよい。
【００３２】
これにより、反射部材にて青色に戻された反射光が導光板に再結合するため、光出射面から取り出される白色光の黄変が緩和され、色度均一性を改善することが可能となる。すなわち、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなる導光板において、色度均一性の改善効果が大きい。
【００３３】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記記載の照明装置を備えていることを特徴としている。
【００３４】
上記の発明によれば、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を備えた液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の照明装置は、以上のように、導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【００３６】
【数２】
【００３７】
を満たすように調整されているものである。
【００３８】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記記載の照明装置を備えているものである。
【００３９】
それゆえ、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における照明装置の実施の一形態を示すものであって、照明装置における導光板への入射光と端部光との色度を合わせる方法を説明するための図である。
【図２】上記照明装置の構成を示す側面図である。
【図３】上記照明装置の端部の構成を示す要部断面図である。
【図４】上記照明装置の導光板における導光板長さと出射光における色度との関係を示すグラフである。
【図５】上記照明装置の導光板における導光板厚さと出射光における色度変化との関係を示すグラフである。
【図６】上記導光板における端部での伝搬光と反射部材による反射光との混合状態を示す導光板の断面図である。
【図７】上記反射部材における分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフである。
【図８】上記分光スペクトル変換部材を有する反射部材が存在する場合と存在しない場合とにおける導光板長さと色度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明における照明装置の他の実施の形態を示すものであって、上記照明装置を備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】上記液晶表示装置の照明装置における導光板直下型の光源からの光路を示す断面図である。
【図１１】本発明における照明装置の実施例を示すものであって、導光板長さと伝搬光における光強度比Ｎｔとの関係を示すグラフである。
【図１２】上記実施例を示すものであって、反射部材の分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフである。
【図１３】上記実施例を示すものであって、導光板厚さと伝搬光における光強度比Ｎｔとの関係を示すグラフである。
【図１４】従来の照明装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４２】
本実施の形態の照明装置の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は照明装置における導光板への入射光と端部光との色度を合わせる方法を説明するための図である。また、図２は本実施の形態の照明装置の構成を示す側面図である。
【００４３】
本実施の形態の照明装置１０は、図１及び図２に示すように、透明樹脂からなる板状の導光板１と、該導光板１の一側端面である光入射部としての光入射面１ａに向かって外側に配置された光源２と、導光板１における光入射面１ａとは反対側の端部である側端面としての光反射面１ｂの外側に配置された反射部材３とを備えている。したがって、本実施の形態の照明装置１０は、サイドエッジ型の照明装置となっている。
【００４４】
上記の導光板１では、光源２から光入射面１ａを通じて導光板１に入射し、導光板１内を伝搬した光は導光板１の光出射面１ｃから取り出される。光出射面１ｃから取り出されずに光反射面１ｂに達した光は、光反射面１ｂから出射して反射部材３により分光スペクトルが変化した後、光反射面１ｂを通じて導光板１に再結合される。この再結合した光も光出射面１ｃから取り出される。すなわち、光源２から光入射面１ａを通じて入射した光と光反射面１ｂから反射部材３にて反射されて再結合した光とが、光出射面１ｃから取り出され、被照明体を照射するものとなっている。
【００４５】
上記導光板１は、例えばアクリル樹脂からなっている。ただし、導光板１はアクリル樹脂に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、スチレン樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、シリコン樹脂等の透明樹脂であればよい。また、導光板１は板状ではなく光入射面１ａの断面が円形や多角形であっても構わない。また、導光板１は一部材ではなく、複数に分割されていても構わない。
【００４６】
尚、導光板１の光出射面１ｃの対向面、つまり導光板背面１ｄから外側に抜けた光を再度導光板背面１ｄに戻して再入射させる図示しない反射シートが、導光板背面１ｄの外側に設けられていてもよい。
【００４７】
また、導光板１の内部を伝搬する光を光出射面１ｃから取り出すため光路変換構造が、光出射面１ｃ若しくは導光板背面１ｄのいずれか一方、又は光出射面１ｃ及び導光板背面１ｄの両方に設けられていてもよい。さらに、導光板１の内部を伝搬する光を光出射面１ｃから取り出すために、導光板１の内部に光拡散部材が含まれていてもよい。
【００４８】
本実施の形態における照明装置１０では、光源２は、青色発光ＬＥＤチップと、その青色光を吸収して補色である黄色光を発光する蛍光体とで構成されている擬似白色ＬＥＤパッケージである。この光源２は、本実施の形態では、導光板１の光入射面１ａに対向して、図２の紙面に対して垂直方向に複数個配置されている。ただし、光源２は、擬似白色ＬＥＤに限定されるものではなく、赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ及び青色発光ＬＥＤをそれぞれ複数個有する構造であってもよい。
【００４９】
また、光源２は、レーザー光、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）、ＨＣＦＬ（熱陰極蛍光管）等であってもよい。
【００５０】
さらに、反射部材３は、後述する図３に示すように、反射板３ｂとこの反射板３ｂの表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材３ａとからなっている。尚、反射部材３の詳細については、後述する。
【００５１】
上記の構成を有する照明装置１０における導光板１の反射部材３での反射経路について、図３に基づいて説明する。図３は、導光板１における光出射面１ｃ近傍の構成を示す要部拡大断面図である。
【００５２】
図３に示すように、前記光源２からの光は、光入射面１ａを通じて導光板１に入射し、導光板１内を伝搬する。そして、光出射面１ｃから取り出されずに光反射面１ｂに達した伝搬光Ｌｔは、光反射面１ｂから外側に出射し、分光スペクトル変換部材３ａと反射板３ｂとで構成される反射部材３にて反射されて導光板１に反射光Ｌｒとして再結合する。このとき、伝搬光Ｌｔは、アクリル樹脂等からなる導光板１の内部での伝搬距離が長くなると、材料や光路変換構造の吸収等の影響により黄変する。
【００５３】
ここで、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は導光板１の長さと色度との関係を示すグラフであり、図５は導光板１の長さと色度変化との関係を示すグラフである。
【００５４】
すなわち、本願発明者らは、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化について、導光板１の長さと色度との関係、及び導光板１の厚さと色度変化との関係について調査した。その結果、図４及び図５に示すように、以下のことが判明した。
（１）導光板１の板厚が同一の場合には、導光板の長さが長くなるほど、色度変化が悪化する。
（２）導光板１の長さが同一の場合には、導光板の厚さが薄くなるほど、色度変化が悪化する。
【００５５】
このような色度変化を最低限に抑えるには、例えば、色度変化の度合いに応じた反射部材を配置することが考えられる。具体的には、厚さが薄く、長さが長い導光板１は色度変化の度合いも悪化するため、反射部材はそれに応じて青色光板の分光反射率が高いものを使用する必要がある。尚、分光反射率とは波長ごとの反射率をいう。
【００５６】
そこで、この現象を防止するために、本実施の形態では、前記図３に示すように、反射部材３として、反射板３ｂの前に分光スペクトル変換部材３ａを設け、この分光スペクトル変換部材３ａにて黄変化した伝搬光Ｌｔの分光スペクトル成分を青色に戻すようにしている。すなわち、図６に示すように、導光板１において、光源２の反対側の端面である光出射面１ｃに達した伝搬光Ｌｔは、分光スペクトル変換部材３ａが設けられた反射部材３によって、青色に変化して反射し、導光板１に反射光Ｌｒとして再結合する。これにより、黄色シフトした導光後の伝搬光Ｌｔと、反射部材３にて青色シフトした反射光Ｌｒとが混合されることによって、色度変化を改善し、照明装置１０の色度均一性を改善することができる。
【００５７】
具体的には、各波長において、図７に示す分光反射率を有する分光スペクトル変換部材３ａを設ける。これにより、図８に示すように、分光スペクトル変換部材３ａ有りの場合（図８ではブルーイング反射部材有りの場合）には、分光スペクトル変換部材３ａ無しの場合（図８ではブルーイング反射部材無しの場合）に比べて、照明装置１０の色度均一性を改善することができるようになっている。
【００５８】
本実施の形態では、分光スペクトル変換部材３ａは、青色の波長、つまり波長４５０ｎｍ近傍以外の光の吸収率が高い青色フィルムからなっている。また、反射板３ｂは拡散反射シートからなっている。上記青色フィルムと拡散反射シートとは、接着された状態で反射部材３を構成している。
【００５９】
上記反射部材３の分光反射率は、例えば、図１における反射部材３の分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフにて示される。このグラフにおいては、緑色や赤色における波長５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの長波長域が略吸収されており、波長４５０ｎｍ近傍の短波長域に分光反射率のピークを有することが判る。青色である波長４５０ｎｍ近傍の短波長域に分光反射率のピークを有し、緑色や赤色の波長５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの分光反射率がそれよりも低い分布を示す。
【００６０】
ここで、分光反射率については、波長４５０ｎｍ近傍の分光反射率のピーク値が１００％に近く、他の波長域は、黄変を補正するために必要な分だけ分光反射率を上記ピーク値から低下させたものであることが好ましい。これにより、色度の補正機能を有しつつ、導光板１の光出射面１ｃを通じて再結合する反射光Ｌｒの強度を最大とすることができる。すなわち、光利用効率の高い照明装置１０を提供することが可能となる。
【００６１】
尚、反射部材３における分光スペクトル変換部材３ａと反射板３ｂとは接着されているものに限られるものではなく、空間を設けて設置されていてもよい。また、反射部材３は、導光板１の光反射面１ｂに接着されていてもよい。さらに、反射部材３における反射板３ｂは、拡散反射部材に限定されるものではなく、正反射部材であってもよい。また、反射部材３は、反射板３ｂに青色顔料や染料などの青色材料が塗布されているものや、青色光の分光反射率を高めた誘電体多層膜反射体であってもよい。
【００６２】
ところで、前述したように、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化は、導光板１の長さ及び厚さによって異なる。したがって、分光スペクトル変換部材３ａにおける各波長における分光反射率も、導光板１の長さ及び厚さに応じて適切なものを選択しなければならない。
【００６３】
そこで、本願発明者らは、導光板１の長さ及び厚さ、及び反射部材３の分光反射率をパラメーターに含んだときの、導光板１における入射光Ｌｉｎと導光板１における出射光としての端部光Ｌｅｎｄとの色を合わせるための条件を求めるべく検討した。
【００６４】
結論的には、入射光Ｌｉｎの青色光（４５０ｎｍ）と緑色光（５５０ｎｍ）との光強度比Ｎｉｎと、端部光Ｌｅｎｄの青色光（４５０ｎｍ）と緑色光（５５０ｎｍ）との光強度比Ｎｅｎｄとを一致させるような特性の分光反射率を有する反射部材３を置く。このようにして、
Ｎｉｎ＝Ｎｅｎｄ
となれば、導光板１の光入射面１ａから光反射面１ｂまでの色変化は無い又は略無いことが明らかである。
【００６５】
具体的には、以下のようにして検討した。
【００６６】
最初に、光源２から導光板１への入射光Ｌｉｎについて考える。
【００６７】
光源２から導光板１への入射光Ｌｉｎは、図１に示すように、一定の分光スペクトルを有している。そこで、波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）とに着目する。波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）とに着目する理由は、以下の通りである。
【００６８】
すなわち、本実施の形態では、光源２として、青色光を、蛍光体を用いて白色に変換して外部に放出するタイプの白色ＬＥＤを使用している。したがって、基になる青色光の波長が４５０ｎｍのところに存在し、この光を蛍光体で白色化して外部に放出するとはいえども、図１の入射光スペクトルに示すように、白色化した後の光成分においても依然として波長４５０ｎｍのところに鋭いピークを持つ。
【００６９】
また、導光板１の原料である例えばアクリル樹脂の光吸収率は波長４５０ｎｍと波長５５０ｎｍとの間で短波長の吸収率が極端に増加する。したがって、導光板１を透過する際の色度変化は、この波長４５０ｎｍのピークの強度が他の波長に比べてどの程度減衰するかが重要となる。波長５５０ｎｍ以上の波長では吸収率の波長依存性は殆どないため、代表値として波長５５０ｎｍの値を比較対照として使用している。尚、波長４５０ｎｍの波長が近い方が分光測定による強度比較が簡単にできるため、波長５５０ｎｍよりも波長が長いスペクトルは、評価に用いない。
【００７０】
ここで、入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝Ｉｉｎ（４５０）／Ｉｉｎ（５５０） 式（１）
にて表される。
【００７１】
また、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｔ（４５０）とし、伝搬光Ｌｔにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｔ（５５０）とすると、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔは、
Ｎｔ＝Ｉｔ（４５０）／Ｉｔ（５５０） 式（２）
にて表される。
【００７２】
次に、導光板１における光源２側とは異なる他方の端部側からの端部光Ｌｅｎｄについて考える。
【００７３】
すなわち、図１に示すように、導光板１における端部光Ｌｅｎｄについても、同様に、波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｅｎｄ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｅｎｄ（５５０）とに着目する。
【００７４】
ここで、端部光Ｌｅｎｄは、伝搬光Ｌｔと反射光Ｌｒとの和になる。したがって、反射光Ｌｒにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｒ（４５０）とし、反射光Ｌｒにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｒ（５５０）とすると、端部光Ｌｅｎｄにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｅｎｄ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｅｎｄ（５５０）との光強度比Ｎｅｎｄは、
Ｎｅｎｄ＝{Ｉｔ（４５０）＋Ｉｒ（４５０）}／{Ｉｔ（５５０）＋Ｉｒ（５５０）} 式（３）
にて表される。
【００７５】
ここで、パラメーターとして、導光板１の厚さをＴとし、反射部材３の厚さをＤとすると共に、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）とし、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とする。
【００７６】
この場合、反射光Ｌｒにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｒ（４５０）、及び反射光Ｌｒにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｒ（５５０）は、以下のように表される。
【００７７】
Ｉｒ（４５０）＝Ｉｔ（４５０）×Ｒ（４５０）×Ｄ／Ｔ 式（４）
Ｉｒ（５５０）＝Ｉｔ（５５０）×Ｒ（５５０）×Ｄ／Ｔ 式（５）
この結果、式（４）及び式（５）を、式（３）に代入すると、
【００７８】
【数３】
【００７９】
となる。
【００８０】
ここで、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、端部光Ｌｅｎｄにおける光強度比Ｎｅｎｄとが等しい場合には、導光板１の色変化は少なくなる。したがって、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）の条件は、
【００８１】
【数４】
【００８２】
となる。
【００８３】
この式（７）において、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎは、光源２の分光スペクトルを測定することにより、算出することができる。また、伝搬光Ｌｔ における光強度比Ｎｔについては、導光板１の端部側における光出射面１ｃから出射された伝搬光Ｌｔ の分光スペクトルを測定することにより、算出することができる。したがって、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）との比率を求めることができる。
【００８４】
ここで、理論的には、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎは端部光Ｌｅｎｄ における光強度比Ｎｅｎｄ と等しいことが好ましいが、現実的には、光強度比Ｎｉｎは光強度比Ｎｅｎｄ と略等しければよい。実験により求めた結果、光強度比Ｎｉｎは光強度比Ｎｅｎｄ −０．１４以上かつＮｅｎｄ ＋０．１４以下であればよく、すなわち、
【００８５】
【数５】
【００８６】
を満たせばよいことが判った。
【００８７】
尚、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）との比率を変更するためには、分光スペクトル変換部材３ａである青色フィルムの各色成分を変更することにより、該比率を変更することが可能である。また、青色光の分光反射率を高めた誘電体多層膜反射体の種類を変更することも可能である。
【００８８】
このように、導光板１の色度変化の度合いは、従来では、実際に照明装置１０を組み立てて判断していた。しかし、上記の式（Ａ）を用いれば、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔの値を測定すれば、自ずと反射部材３の最適設計値が得られる。ここで、伝搬光Ｌｔにおける光強度比Ｎｔの値は光源２及び導光板１のみで測定できる値であるので、照明装置１０を組み立てる必要がない。すなわち、試作品を作らずに反射部材３の最適化や評価ができるため、コストや手間が省ける。
【００８９】
以上のように、本実施の形態の照明装置１０では、光源２と厚さＴの導光板１とを備え、光源２からの光を導光板１の光入射面１ａから入射させ、導光板１の内部を該導光板１の光反射面１ｂに向けて伝搬させる。
【００９０】
ところで、光源２からの光を導光板１の光入射面１ａから入射させ、導光板１の光反射面１ｂに向けて伝搬する場合、導光板１の厚さＴ及び長さに伴って出射光の色度が黄色に変化するという問題がある。
【００９１】
そこで、本実施の形態においては、導光板１の光反射面１ｂに対向して厚さＤの反射部材３を配置している。そして、反射部材３における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、入射光Ｌｉｎにおける、波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｉｎと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｔとの間で式（Ａ）の関係を有するように調整している。
【００９２】
【数６】
【００９３】
すなわち、この式（Ａ）は、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、導光板１の端部から導光板１の上面に出射される端部光Ｌｅｎｄにおける光強度比Ｎｅｎｄとが略等しいとして導いた式である。尚、Ｌｅｎｄは、伝搬光Ｌｔと反射部材３からの反射光Ｌｒとの和である。
【００９４】
この結果、反射部材３における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、この式（Ａ）により調整すれば、伝搬方向に対する色度の変化量が小さくなる。すなわち、単純かつ廉価な手段により、導光板１の光出射面から取り出される出射光の色度均一性を改善することができる。
【００９５】
したがって、導光板１の厚さＴ及び長さに伴う端部光Ｌｅｎｄの色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を提供することができる。
【００９６】
また、本実施の形態の照明装置１０では、反射部材３は、反射板３ｂとその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材３ａとから構成されている。
【００９７】
これにより、反射部材３における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を式（Ａ）により調整する場合に、例えば青色フィルム等からなる分光スペクトル変換部材３ａを取り換えることにより、容易に調整することが可能となる。
【００９８】
すなわち、導光板１の内部を伝搬する過程で変化する光の色成分の変化量に応じて、分光スペクトル変換部材３ａの光学特性を調整するだけでよく、仕様を変更する部材を最小限にすることができる。この結果、導光板１の材質や大きさ等、多岐に亘る仕様に応じて異なる色度変化量に柔軟に対応することが可能となる。
【００９９】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光源２は、青色発光素子と蛍光体とから構成されている。これにより、例えばＬＥＤに代表される青色発光素子と、その青色発光素子からの青色光を吸収して例えば補色である黄色光を発光する蛍光体とで光源を構成することが可能である。この結果、視感度の高い波長である黄色光と青色発光素子からの青色光とを組み合わせて擬似白色光源とすることができ、少ないエネルギーにて視感度上は非常に発光効率の良い光源とすることができる。すなわち、消費電力に対して高効率の照明装置１０を得ることが可能となる。また、その光源２からの光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を提供することができる。
【０１００】
また、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることが好ましい。
【０１０１】
すなわち、導光板１がポリカーボネート（ＰＣ）樹脂のように青色光の吸収率が大きい材料では、導光板１の内部を伝搬する過程で青色成分が大きく吸収され、導光板１からの端部光Ｌｅｎｄが黄色に変色する。また、導光板１が高い透明性を有するアクリル樹脂であっても、導光板１の内部を伝搬する距離が長くなると伝搬光Ｌｔ が黄変する現象が現れる。
【０１０２】
したがって、入射光Ｌｉｎが白色光源の場合、反射部材３は補色である青色成分の分光反射率が高い分光スペクトル特性、つまり可視光領域の短波長側の分光反射率が高い分光スペクトル特性を有すればよい。
【０１０３】
これにより、反射部材３にて青色に戻された反射光Ｌｒが導光板１に再結合するため、光出射面１ｃから取り出される白色光の黄変が緩和され、色度均一性を改善することが可能となる。すなわち、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなる導光板１において、色度均一性の改善効果が大きい。
【０１０４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態では、前記実施の形態１の照明装置１０を液晶表示装置のバックライトに適用した構成について説明する。尚、本実施の形態では、導光板直下型の光源を採用した照明装置となっている点が前記実施の形態１の光源と異なっている。ただし、本発明においては、実施の形態１のサイドエッジ型の照明装置１０を液晶表示装置のバックライトとして採用することも勿論可能である。
【０１０６】
（液晶表示装置の全体構成）
本実施の形態の液晶表示装置２０は、図９に示すように、バックライトである照明装置１０、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、拡散シート２２Ｂ、液晶パネル２４及びベゼル２５がこの順に重ねられて配置されている。液晶表示装置２０においては、照明装置１０から出射された光が、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、及び拡散シート２２Ｂを通過して液晶パネル２４に入射する。そして、液晶パネル２４において光透過率を部分的に変化させることにより、所望の画像が表示されることになる。尚、液晶パネル２４は、矩形の平板状であり、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、及び拡散シート２２Ｂも液晶パネル２４と略同じ形状を有している。また、ここでは、液晶パネル２４の長辺に平行な方向をＸ方向とし、液晶パネル２４の短辺に平行な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向の両方に垂直な方向をＺ方向とする。Ｘ方向は、長手方向ともいう。また、Ｚ方向は、液晶パネル２４の法線方向ともいえる。
【０１０７】
（バックライトの構成）
また、バックライトである照明装置１０は、図９に示すように、下から順に、つまり液晶パネル２４に対して遠い方から順に、光源ユニット３０、一筋の開口１１ａを有するシャーシ１１、シャーシ１１と同様に一筋の開口１２ａを有する反射シート１２、及び光学部材としての導光板１にて構成されている。
【０１０８】
上記光源ユニット３０は、凹部３１ａを有する光源ホルダー３１を備えている。凹部３１ａはＸ方向に伸びた長尺状つまり帯状の溝である。光源ホルダー３１は、液晶パネル２４の長辺方向に沿って、短辺方向における側端部の下側に配置されている。
【０１０９】
反射シート１２は、導光板１から漏れ出た光を反射し、導光板１に戻すために設けられている。反射シート１２は、光源ユニット３０内の後述する光学部材である光結合部材４０が導光板１に当接する部分で２つの区切られており、区切られた２つの反射シート間に一筋の開口１２ａが形成されている。すなわち、導光板１における、光源ユニット３０側の下面には、光結合部材４０と当接する領域、及び反射シート１２が設けられた領域が存在する。そして、光は、導光板１における、光結合部材４０と当接する領域を介して導光板１へ入射することとなる。
【０１１０】
導光板１は、入射してくる光を液晶パネル２４側へ導くためのものであり、平板状である。
【０１１１】
次に、光源ユニット３０の構成について、図１０に基づいて説明する。図１０は、光源ユニット３０における光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ３３ａ及び光結合部材４０の構成を示す断面図である。
【０１１２】
上記光源ユニット３０は、図１０に示すように、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ３３ａを搭載した光源基板としてのＬＥＤ基板３４ａと、長尺状かつアーチ状の光結合部材４０とを備えている。光結合部材４０は、導光板１の下側に配されている。上記ＬＥＤチップ３３ａは、青色ＬＥＤを、蛍光体を含む封止樹脂にて封止したものからなっている。
【０１１３】
上記構成の照明装置１０では、図１０に示すように、ＬＥＤ基板３４ａ上のＬＥＤチップ３３ａから発した光は、光結合部材４０における二股形状の一方の入光面から入光し、光結合部材４０内部を曲面４２ａにて全反射しながら伝搬し、導光板１との固定部分である頂部平坦面４１にて導光板１の光入射部と光結合する。つまり導光板１に入射する。導光板１に入射した光は、導光板１内部を全反射しながら伝搬しつつ、その光の一部は、導光板１の裏面に形成された図示しない光散乱体により全反射条件が破られ、導光板１表面から上方に出射する。尚、上記光散乱体は、導光板１裏面に印刷等で形成された微小パターンである。このように光源ユニット３０は、ＬＥＤチップ３３ａからの光を導光板１の凡そ全面から出射することができるので、面発光装置として利用することができる。この結果、本実施の形態の照明装置１０は、導光板直下型の光源２としてのＬＥＤチップ３３ａを採用した照明装置１０となっている。
【０１１４】
そして、本実施の形態の照明装置１０においても、導光板１の側端面の外側に実施の形態１と同様の図示しない反射部材が設けられている。特に、反射部材は、光源ホルダー３１が配置されている側端部とは、短辺方向における反対側の側端部の側端面に対向して配置されている。これによって、導光板１の色度変化の度合いを低減し得るようになっている。
【０１１５】
このように、本実施の形態の液晶表示装置２０は、照明装置１０を備えている。したがって、導光板１の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を備えた液晶表示装置２０を提供することができる。
【実施例】
【０１１６】
本発明の実施例について、図１１〜図１３に基づいて、以下に示す。
【０１１７】
〔実施例１〕
本実施例では、反射部材３のパラメーターが与えられている場合について、適合性評価を行った。
【０１１８】
まず、反射部材３のパラメーターとして、以下が与えられているとする。
【０１１９】
導光板１の厚さＴ＝３ｍｍ
反射部材３の厚さＤ＝２ｍｍ
また、本実施例において、導光板１の長さと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔとの関係は、図１１に示すようになった。この結果、この図１１から、光強度比Ｎｔは、
Ｎｔ＝４．４５
とした。
【０１２０】
一方、別途測定した入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝４．８４
であった。
【０１２１】
そこで、反射部材３として、青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とを選択して分光スペクトルを測定したところ、図１２に示すように、分光スペクトルと分光反射率との関係を得た。
【０１２２】
すなわち、図１２から判るように、
Ｒ（４５０）＝０．２０６
Ｒ（５５０）＝０．０２４
であった。この値を、前記式（６）に代入すると、
【０１２３】
【数７】
【０１２４】
を得た。すなわち、目標のＮｉｎ＝４．８４に対して、本実施例では、Ｎｅｎｄ ＝４．９８となり、
Ｎｉｎ＝Ｎｅｎｄ−０．１４
となっている。しかし、性能的には充分使用に対応できる値であった。
【０１２５】
〔実施例２〕
本実施例では、反射部材３のパラメーターの最適化について検討を行った。
【０１２６】
まず、導光距離１３５０ｍｍの導光板１と、導光距離７８０ｍｍの導光板１との２種類について、導光板１の厚さＴと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔとの関係を求め、図１３に示すグラフを得た。
【０１２７】
ここで、今、導光距離１３５０ｍｍ、及び厚さＴ＝２ｍｍの導光板１について、伝搬光Ｌｔにおける光強度比Ｎｔは、図１３に示すグラフから、
Ｎｔ＝３．９５
が読み取れる。一方、このときに別途測定した入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝４．５０
であった。
【０１２８】
そこで、これらの値から、
【０１２９】
【数８】
【０１３０】
となるように、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とを調整する。
【０１３１】
この場合、例えば、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）を０．５に設定する。その結果、上記の式から、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）＝０．７７９となるように調整すればよい。
【０１３２】
尚、本実施の形態及び実施例において、図１に示す入射光スペクトルは商品名「Ｖ６５０紫外可視分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製）」の紫外可視分光光度計を使用して測定した結果を用いている。また、図１、図７、及び図１２に示す反射スペクトルは、商品名「ＣＳ１０００分光放射輝度計（コニカミノルタ社製）」の分光放射輝度計を使用して測定した結果を用いている。さらに、図４、図５及び図８に示す色度の値は、入射光スペクトルより算出した結果を用いている。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、照明装置における導光板の厚さ及び長さに応じて、出射光の黄変を低減し得る照明装置、及びその照明装置をバックライトとして備えた液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 導光板
１ａ 光入射面（光入射部）
１ｂ 光反射面（側端面）
１ｃ 光出射面
１ｄ 導光板背面
２ 光源
３ 反射部材
３ａ 分光スペクトル変換部材
３ｂ 反射板
１０ 照明装置
Ｄ 反射部材の厚さ
Ｌｅｎｄ 端部光（出射光）
Ｌｉｎ 入射光
Ｌｒ 反射光
Ｌｔ 伝搬光
Ｎｅｎｄ 端部光における光強度比
Ｎｉｎ 入射光における光強度比
Ｎｔ 伝搬光における光強度比
Ｔ 導光板の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、照明装置における導光板の厚さ及び長さに応じて、出射光の黄変を低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量にできることから色々な分野に使用されている。液晶テレビを始めとする液晶表示装置においては、導光板の側端面に配置された光源からの光を面状に出射させるサイドエッジ型バックライトと、液晶パネルの直下に光源を配置した直下型バックライトとに分類される。サイドエッジ型バックライトは、特に薄型を必要とする液晶表示装置において主として用いられ、また、その光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が広く使用されている。
【０００３】
一般に、サイドエッジ型のバックライトにおいては、導光板には高い光利用効率が求められるため、透明性の高いアクリル樹脂が好適に用いられている。一方、携帯端末に使用されるような導光距離が短いサイドエッジ型のバックライトにおいては、アクリル樹脂と比較して低廉なポリカーボネート（ＰＣ）樹脂が用いられている。
【０００４】
しかし、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂は、アクリル樹脂と比較して青色光の吸収率が大きい。このため、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製の導光板では、側端面から入光した白色光が導光板内を伝搬する過程で青色光成分が大きく吸収され、導光板からの出射光が黄変する現象が顕著に現れる問題があることが知られている。
【０００５】
さらに、高い透明性を有するアクリル樹脂の導光板であっても、導光板内を伝搬する距離が長くなると出射光の黄変が顕著に現れる。このため、大型液晶テレビを始めとする液晶表示装置に使用されるサイドエッジ型、特に、光源が導光板側端面の片側一辺のみに配置されるバックライトに関しては、黄変の影響が大きく、導光板の光取り出し面内で色度分布が生じてしまう。
【０００６】
また、現在、面状照明装置の光源として広く用いられているＬＥＤにおける白色光の発光は、青色発光素子からの青色光と、その青色光を吸収して補色である黄色光を発光する蛍光体等からの黄色光とを混色する方式が主流である。したがって、上述したような出射光の黄変は、このような白色ＬＥＤを光源として用いた場合、特に問題となる。
【０００７】
この問題に対処するため、従来、導光板上に形成される発光領域の光反射材料を、導光板で吸収される光の色成分の補正材料を含む材料で構成した面状照明装置が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１に開示されたバックライト・ユニットでは、図１４に示すように、エッジライト方式のバックライト・ユニット１００において、導光板１１０の端面側に反射板１０１を配している。この反射板１０１は、有彩色の反射光を射出すると共に、反射板１０１における有彩色の色度を光源１０２から遠ざかるに従って変化させるようになっている。これにより、例えば、導光板１１０の上面（射出面）１１１の場所によって色度に違いが生じることのない光を射出することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２００７４０号公報（２００７年８月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の特許文献１に開示された照明装置としてのバックライト・ユニット１００では、導光板１１０の側端面側に有彩色の反射板１０１を配することは開示されているが、色度変化の影響を最低限におさえるための反射板１０１の形態つまり反射板１０１の最適化については言及されていない。このため、導光板の長さや厚さが変化することによって、色度の変化の程度が変わることは示唆されていない。
【００１１】
一方、本願発明者らは、バックライト・ユニットの改善を図るべく、鋭意努力した結果、以下の新たな課題に直面した。
【００１２】
すなわち、
（１）導光板の板厚が同一の場合には、導光板の長さが長くなるほど、色度変化が悪化する。
（２）導光板の長さが同一の場合には、導光板の厚さが薄くなるほど、色度変化が悪化する。
【００１３】
この結果、このような色度変化の影響を最低限に抑えるには、色度変化の度合いに応じた反射板を配置する必要がある。すなわち、導光板の厚さが薄く、かつ長さが長い場合には、導光板の色度変化の度合いも悪化するため、反射板はそれに応じて青色光板の分光反射率が高いものを使用する必要がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる照明装置において、上記導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【００１６】
【数１】
【００１７】
を満たすように調整されていることを特徴としている。尚、分光反射率とは、波長ごとの反射率をいう。
【００１８】
上記の発明によれば、照明装置は、光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる。
【００１９】
ところで、光源からの光を導光板の光入射部から入射させ、導光板の側端面に向けて伝搬する場合、導光板の厚さ及び長さに伴って出射光の色度が黄色に変化するという問題がある。
【００２０】
そこで、本発明においては、導光板の側端面に対向して厚さＤの反射部材を配置している。そして、反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｉｎと、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｔとの間で式（Ａ）の関係を有するように調整している。
【００２１】
すなわち、この式（Ａ）は、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、導光板の端部から導光板の上面に出射される端部光における光強度比とが等しいとして導いた式である。尚、端部光は、伝搬光と反射部材からの反射光との和である。
【００２２】
この結果、反射部材における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、この式（Ａ）により調整すれば、伝搬方向に対する色度の変化量が小さくなる。すなわち、単純かつ廉価な手段により、導光板の光出射面から取り出される出射光の色度均一性を改善することができる。
【００２３】
したがって、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の照明装置では、前記反射部材は、反射板とその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材とから構成されていることが好ましい。
【００２５】
これにより、反射部材は、反射板とその表面に設けられた分光スペクトル変換部材との複合部材からなっているので、反射部材における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を式（Ａ）により調整する場合に、例えば青色フィルム等からなる分光スペクトル変換部材を取り換えることにより、容易に調整することが可能となる。
【００２６】
すなわち、導光板の内部を伝搬する過程で変化する光の色成分の変化量に応じて、分光スペクトル変換部材の光学特性を調整するだけでよく、仕様を変更する部材を最小限にすることができる。この結果、導光板の材質や大きさ等、多岐に亘る仕様に応じて異なる色度変化量に柔軟に対応することが可能となる。
【００２７】
本発明の照明装置では、前記光源は、青色発光素子と蛍光体とから構成されていることが好ましい。すなわち、光源は、青色発光素子と、該青色発光素子からの発光により擬似白色光を出射するための蛍光体とから構成されていることが好ましい。
【００２８】
これにより、例えばＬＥＤに代表される青色発光素子と、その青色発光素子からの青色光を吸収して例えば補色である黄色光を発光する蛍光体とで光源を構成することが可能である。この結果、視感度の高い波長である黄色光と青色発光素子からの青色光とを組み合わせて擬似白色光源とすることができ、少ないエネルギーにて視感度上は非常に発光効率の良い光源とすることができる。すなわち、消費電力に対して高効率の照明装置を得ることが可能となる。また、その光源からの光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を提供することができる。
【００２９】
本発明の照明装置では、前記導光板は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることが好ましい。
【００３０】
すなわち、導光板がポリカーボネート（ＰＣ）樹脂のように青色光の吸収率が大きい材料では、導光板の内部を伝搬する過程で青色成分が大きく吸収され、導光板からの出射光が黄色に変色する。また、導光板が高い透明性を有するアクリル樹脂であっても、導光板の内部を伝搬する距離が長くなると出射光が黄変する現象が現れる。
【００３１】
したがって、入射光が白色光源の場合、反射部材は補色である青色成分の分光反射率が高い分光スペクトル特性、つまり可視光領域の短波長側の分光反射率が高い分光スペクトル特性を有すればよい。
【００３２】
これにより、反射部材にて青色に戻された反射光が導光板に再結合するため、光出射面から取り出される白色光の黄変が緩和され、色度均一性を改善することが可能となる。すなわち、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなる導光板において、色度均一性の改善効果が大きい。
【００３３】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記記載の照明装置を備えていることを特徴としている。
【００３４】
上記の発明によれば、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置を備えた液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の照明装置は、以上のように、導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【００３６】
【数２】
【００３７】
を満たすように調整されているものである。
【００３８】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記記載の照明装置を備えているものである。
【００３９】
それゆえ、導光板の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における照明装置の実施の一形態を示すものであって、照明装置における導光板への入射光と端部光との色度を合わせる方法を説明するための図である。
【図２】上記照明装置の構成を示す側面図である。
【図３】上記照明装置の端部の構成を示す要部断面図である。
【図４】上記照明装置の導光板における導光板長さと出射光における色度との関係を示すグラフである。
【図５】上記照明装置の導光板における導光板厚さと出射光における色度変化との関係を示すグラフである。
【図６】上記導光板における端部での伝搬光と反射部材による反射光との混合状態を示す導光板の断面図である。
【図７】上記反射部材における分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフである。
【図８】上記分光スペクトル変換部材を有する反射部材が存在する場合と存在しない場合とにおける導光板長さと色度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明における照明装置の他の実施の形態を示すものであって、上記照明装置を備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】上記液晶表示装置の照明装置における導光板直下型の光源からの光路を示す断面図である。
【図１１】本発明における照明装置の実施例を示すものであって、導光板長さと伝搬光における光強度比Ｎｔとの関係を示すグラフである。
【図１２】上記実施例を示すものであって、反射部材の分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフである。
【図１３】上記実施例を示すものであって、導光板厚さと伝搬光における光強度比Ｎｔとの関係を示すグラフである。
【図１４】従来の照明装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４２】
本実施の形態の照明装置の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は照明装置における導光板への入射光と端部光との色度を合わせる方法を説明するための図である。また、図２は本実施の形態の照明装置の構成を示す側面図である。
【００４３】
本実施の形態の照明装置１０は、図１及び図２に示すように、透明樹脂からなる板状の導光板１と、該導光板１の一側端面である光入射部としての光入射面１ａに向かって外側に配置された光源２と、導光板１における光入射面１ａとは反対側の端部である側端面としての光反射面１ｂの外側に配置された反射部材３とを備えている。したがって、本実施の形態の照明装置１０は、サイドエッジ型の照明装置となっている。
【００４４】
上記の導光板１では、光源２から光入射面１ａを通じて導光板１に入射し、導光板１内を伝搬した光は導光板１の光出射面１ｃから取り出される。光出射面１ｃから取り出されずに光反射面１ｂに達した光は、光反射面１ｂから出射して反射部材３により分光スペクトルが変化した後、光反射面１ｂを通じて導光板１に再結合される。この再結合した光も光出射面１ｃから取り出される。すなわち、光源２から光入射面１ａを通じて入射した光と光反射面１ｂから反射部材３にて反射されて再結合した光とが、光出射面１ｃから取り出され、被照明体を照射するものとなっている。
【００４５】
上記導光板１は、例えばアクリル樹脂からなっている。ただし、導光板１はアクリル樹脂に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、スチレン樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂、シリコン樹脂等の透明樹脂であればよい。また、導光板１は板状ではなく光入射面１ａの断面が円形や多角形であっても構わない。また、導光板１は一部材ではなく、複数に分割されていても構わない。
【００４６】
尚、導光板１の光出射面１ｃの対向面、つまり導光板背面１ｄから外側に抜けた光を再度導光板背面１ｄに戻して再入射させる図示しない反射シートが、導光板背面１ｄの外側に設けられていてもよい。
【００４７】
また、導光板１の内部を伝搬する光を光出射面１ｃから取り出すため光路変換構造が、光出射面１ｃ若しくは導光板背面１ｄのいずれか一方、又は光出射面１ｃ及び導光板背面１ｄの両方に設けられていてもよい。さらに、導光板１の内部を伝搬する光を光出射面１ｃから取り出すために、導光板１の内部に光拡散部材が含まれていてもよい。
【００４８】
本実施の形態における照明装置１０では、光源２は、青色発光ＬＥＤチップと、その青色光を吸収して補色である黄色光を発光する蛍光体とで構成されている擬似白色ＬＥＤパッケージである。この光源２は、本実施の形態では、導光板１の光入射面１ａに対向して、図２の紙面に対して垂直方向に複数個配置されている。ただし、光源２は、擬似白色ＬＥＤに限定されるものではなく、赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ及び青色発光ＬＥＤをそれぞれ複数個有する構造であってもよい。
【００４９】
また、光源２は、レーザー光、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）、ＨＣＦＬ（熱陰極蛍光管）等であってもよい。
【００５０】
さらに、反射部材３は、後述する図３に示すように、反射板３ｂとこの反射板３ｂの表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材３ａとからなっている。尚、反射部材３の詳細については、後述する。
【００５１】
上記の構成を有する照明装置１０における導光板１の反射部材３での反射経路について、図３に基づいて説明する。図３は、導光板１における光出射面１ｃ近傍の構成を示す要部拡大断面図である。
【００５２】
図３に示すように、前記光源２からの光は、光入射面１ａを通じて導光板１に入射し、導光板１内を伝搬する。そして、光出射面１ｃから取り出されずに光反射面１ｂに達した伝搬光Ｌｔは、光反射面１ｂから外側に出射し、分光スペクトル変換部材３ａと反射板３ｂとで構成される反射部材３にて反射されて導光板１に反射光Ｌｒとして再結合する。このとき、伝搬光Ｌｔは、アクリル樹脂等からなる導光板１の内部での伝搬距離が長くなると、材料や光路変換構造の吸収等の影響により黄変する。
【００５３】
ここで、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は導光板１の長さと色度との関係を示すグラフであり、図５は導光板１の長さと色度変化との関係を示すグラフである。
【００５４】
すなわち、本願発明者らは、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化について、導光板１の長さと色度との関係、及び導光板１の厚さと色度変化との関係について調査した。その結果、図４及び図５に示すように、以下のことが判明した。
（１）導光板１の板厚が同一の場合には、導光板の長さが長くなるほど、色度変化が悪化する。
（２）導光板１の長さが同一の場合には、導光板の厚さが薄くなるほど、色度変化が悪化する。
【００５５】
このような色度変化を最低限に抑えるには、例えば、色度変化の度合いに応じた反射部材を配置することが考えられる。具体的には、厚さが薄く、長さが長い導光板１は色度変化の度合いも悪化するため、反射部材はそれに応じて青色光板の分光反射率が高いものを使用する必要がある。尚、分光反射率とは波長ごとの反射率をいう。
【００５６】
そこで、この現象を防止するために、本実施の形態では、前記図３に示すように、反射部材３として、反射板３ｂの前に分光スペクトル変換部材３ａを設け、この分光スペクトル変換部材３ａにて黄変化した伝搬光Ｌｔの分光スペクトル成分を青色に戻すようにしている。すなわち、図６に示すように、導光板１において、光源２の反対側の端面である光出射面１ｃに達した伝搬光Ｌｔは、分光スペクトル変換部材３ａが設けられた反射部材３によって、青色に変化して反射し、導光板１に反射光Ｌｒとして再結合する。これにより、黄色シフトした導光後の伝搬光Ｌｔと、反射部材３にて青色シフトした反射光Ｌｒとが混合されることによって、色度変化を改善し、照明装置１０の色度均一性を改善することができる。
【００５７】
具体的には、各波長において、図７に示す分光反射率を有する分光スペクトル変換部材３ａを設ける。これにより、図８に示すように、分光スペクトル変換部材３ａ有りの場合（図８ではブルーイング反射部材有りの場合）には、分光スペクトル変換部材３ａ無しの場合（図８ではブルーイング反射部材無しの場合）に比べて、照明装置１０の色度均一性を改善することができるようになっている。
【００５８】
本実施の形態では、分光スペクトル変換部材３ａは、青色の波長、つまり波長４５０ｎｍ近傍以外の光の吸収率が高い青色フィルムからなっている。また、反射板３ｂは拡散反射シートからなっている。上記青色フィルムと拡散反射シートとは、接着された状態で反射部材３を構成している。
【００５９】
上記反射部材３の分光反射率は、例えば、図１における反射部材３の分光スペクトルと分光反射率との関係を示すグラフにて示される。このグラフにおいては、緑色や赤色における波長５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの長波長域が略吸収されており、波長４５０ｎｍ近傍の短波長域に分光反射率のピークを有することが判る。青色である波長４５０ｎｍ近傍の短波長域に分光反射率のピークを有し、緑色や赤色の波長５５０ｎｍ〜７６０ｎｍの分光反射率がそれよりも低い分布を示す。
【００６０】
ここで、分光反射率については、波長４５０ｎｍ近傍の分光反射率のピーク値が１００％に近く、他の波長域は、黄変を補正するために必要な分だけ分光反射率を上記ピーク値から低下させたものであることが好ましい。これにより、色度の補正機能を有しつつ、導光板１の光出射面１ｃを通じて再結合する反射光Ｌｒの強度を最大とすることができる。すなわち、光利用効率の高い照明装置１０を提供することが可能となる。
【００６１】
尚、反射部材３における分光スペクトル変換部材３ａと反射板３ｂとは接着されているものに限られるものではなく、空間を設けて設置されていてもよい。また、反射部材３は、導光板１の光反射面１ｂに接着されていてもよい。さらに、反射部材３における反射板３ｂは、拡散反射部材に限定されるものではなく、正反射部材であってもよい。また、反射部材３は、反射板３ｂに青色顔料や染料などの青色材料が塗布されているものや、青色光の分光反射率を高めた誘電体多層膜反射体であってもよい。
【００６２】
ところで、前述したように、導光板１の伝搬光Ｌｔにおける黄変化は、導光板１の長さ及び厚さによって異なる。したがって、分光スペクトル変換部材３ａにおける各波長における分光反射率も、導光板１の長さ及び厚さに応じて適切なものを選択しなければならない。
【００６３】
そこで、本願発明者らは、導光板１の長さ及び厚さ、及び反射部材３の分光反射率をパラメーターに含んだときの、導光板１における入射光Ｌｉｎと導光板１における出射光としての端部光Ｌｅｎｄとの色を合わせるための条件を求めるべく検討した。
【００６４】
結論的には、入射光Ｌｉｎの青色光（４５０ｎｍ）と緑色光（５５０ｎｍ）との光強度比Ｎｉｎと、端部光Ｌｅｎｄの青色光（４５０ｎｍ）と緑色光（５５０ｎｍ）との光強度比Ｎｅｎｄとを一致させるような特性の分光反射率を有する反射部材３を置く。このようにして、
Ｎｉｎ＝Ｎｅｎｄ
となれば、導光板１の光入射面１ａから光反射面１ｂまでの色変化は無い又は略無いことが明らかである。
【００６５】
具体的には、以下のようにして検討した。
【００６６】
最初に、光源２から導光板１への入射光Ｌｉｎについて考える。
【００６７】
光源２から導光板１への入射光Ｌｉｎは、図１に示すように、一定の分光スペクトルを有している。そこで、波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）とに着目する。波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）とに着目する理由は、以下の通りである。
【００６８】
すなわち、本実施の形態では、光源２として、青色光を、蛍光体を用いて白色に変換して外部に放出するタイプの白色ＬＥＤを使用している。したがって、基になる青色光の波長が４５０ｎｍのところに存在し、この光を蛍光体で白色化して外部に放出するとはいえども、図１の入射光スペクトルに示すように、白色化した後の光成分においても依然として波長４５０ｎｍのところに鋭いピークを持つ。
【００６９】
また、導光板１の原料である例えばアクリル樹脂の光吸収率は波長４５０ｎｍと波長５５０ｎｍとの間で短波長の吸収率が極端に増加する。したがって、導光板１を透過する際の色度変化は、この波長４５０ｎｍのピークの強度が他の波長に比べてどの程度減衰するかが重要となる。波長５５０ｎｍ以上の波長では吸収率の波長依存性は殆どないため、代表値として波長５５０ｎｍの値を比較対照として使用している。尚、波長４５０ｎｍの波長が近い方が分光測定による強度比較が簡単にできるため、波長５５０ｎｍよりも波長が長いスペクトルは、評価に用いない。
【００７０】
ここで、入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝Ｉｉｎ（４５０）／Ｉｉｎ（５５０） 式（１）
にて表される。
【００７１】
また、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｔ（４５０）とし、伝搬光Ｌｔにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｔ（５５０）とすると、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔは、
Ｎｔ＝Ｉｔ（４５０）／Ｉｔ（５５０） 式（２）
にて表される。
【００７２】
次に、導光板１における光源２側とは異なる他方の端部側からの端部光Ｌｅｎｄについて考える。
【００７３】
すなわち、図１に示すように、導光板１における端部光Ｌｅｎｄについても、同様に、波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｅｎｄ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｅｎｄ（５５０）とに着目する。
【００７４】
ここで、端部光Ｌｅｎｄは、伝搬光Ｌｔと反射光Ｌｒとの和になる。したがって、反射光Ｌｒにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｒ（４５０）とし、反射光Ｌｒにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｒ（５５０）とすると、端部光Ｌｅｎｄにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｅｎｄ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｅｎｄ（５５０）との光強度比Ｎｅｎｄは、
Ｎｅｎｄ＝{Ｉｔ（４５０）＋Ｉｒ（４５０）}／{Ｉｔ（５５０）＋Ｉｒ（５５０）} 式（３）
にて表される。
【００７５】
ここで、パラメーターとして、導光板１の厚さをＴとし、反射部材３の厚さをＤとすると共に、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）とし、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とする。
【００７６】
この場合、反射光Ｌｒにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度をＩｒ（４５０）、及び反射光Ｌｒにおける波長５５０ｎｍの緑色光の光強度をＩｒ（５５０）は、以下のように表される。
【００７７】
Ｉｒ（４５０）＝Ｉｔ（４５０）×Ｒ（４５０）×Ｄ／Ｔ 式（４）
Ｉｒ（５５０）＝Ｉｔ（５５０）×Ｒ（５５０）×Ｄ／Ｔ 式（５）
この結果、式（４）及び式（５）を、式（３）に代入すると、
【００７８】
【数３】
【００７９】
となる。
【００８０】
ここで、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、端部光Ｌｅｎｄにおける光強度比Ｎｅｎｄとが等しい場合には、導光板１の色変化は少なくなる。したがって、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）の条件は、
【００８１】
【数４】
【００８２】
となる。
【００８３】
この式（７）において、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎは、光源２の分光スペクトルを測定することにより、算出することができる。また、伝搬光Ｌｔ における光強度比Ｎｔについては、導光板１の端部側における光出射面１ｃから出射された伝搬光Ｌｔ の分光スペクトルを測定することにより、算出することができる。したがって、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）との比率を求めることができる。
【００８４】
ここで、理論的には、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎは端部光Ｌｅｎｄ における光強度比Ｎｅｎｄ と等しいことが好ましいが、現実的には、光強度比Ｎｉｎは光強度比Ｎｅｎｄ と略等しければよい。実験により求めた結果、光強度比Ｎｉｎは光強度比Ｎｅｎｄ −０．１４以上かつＮｅｎｄ ＋０．１４以下であればよく、すなわち、
【００８５】
【数５】
【００８６】
を満たせばよいことが判った。
【００８７】
尚、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）との比率を変更するためには、分光スペクトル変換部材３ａである青色フィルムの各色成分を変更することにより、該比率を変更することが可能である。また、青色光の分光反射率を高めた誘電体多層膜反射体の種類を変更することも可能である。
【００８８】
このように、導光板１の色度変化の度合いは、従来では、実際に照明装置１０を組み立てて判断していた。しかし、上記の式（Ａ）を用いれば、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔの値を測定すれば、自ずと反射部材３の最適設計値が得られる。ここで、伝搬光Ｌｔにおける光強度比Ｎｔの値は光源２及び導光板１のみで測定できる値であるので、照明装置１０を組み立てる必要がない。すなわち、試作品を作らずに反射部材３の最適化や評価ができるため、コストや手間が省ける。
【００８９】
以上のように、本実施の形態の照明装置１０では、光源２と厚さＴの導光板１とを備え、光源２からの光を導光板１の光入射面１ａから入射させ、導光板１の内部を該導光板１の光反射面１ｂに向けて伝搬させる。
【００９０】
ところで、光源２からの光を導光板１の光入射面１ａから入射させ、導光板１の光反射面１ｂに向けて伝搬する場合、導光板１の厚さＴ及び長さに伴って出射光の色度が黄色に変化するという問題がある。
【００９１】
そこで、本実施の形態においては、導光板１の光反射面１ｂに対向して厚さＤの反射部材３を配置している。そして、反射部材３における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び反射部材３における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、入射光Ｌｉｎにおける、波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｉｎと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比Ｎｔとの間で式（Ａ）の関係を有するように調整している。
【００９２】
【数６】
【００９３】
すなわち、この式（Ａ）は、入射光Ｌｉｎにおける光強度比Ｎｉｎと、導光板１の端部から導光板１の上面に出射される端部光Ｌｅｎｄにおける光強度比Ｎｅｎｄとが略等しいとして導いた式である。尚、Ｌｅｎｄは、伝搬光Ｌｔと反射部材３からの反射光Ｌｒとの和である。
【００９４】
この結果、反射部材３における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を、この式（Ａ）により調整すれば、伝搬方向に対する色度の変化量が小さくなる。すなわち、単純かつ廉価な手段により、導光板１の光出射面から取り出される出射光の色度均一性を改善することができる。
【００９５】
したがって、導光板１の厚さＴ及び長さに伴う端部光Ｌｅｎｄの色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を提供することができる。
【００９６】
また、本実施の形態の照明装置１０では、反射部材３は、反射板３ｂとその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材３ａとから構成されている。
【００９７】
これにより、反射部材３における青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）を式（Ａ）により調整する場合に、例えば青色フィルム等からなる分光スペクトル変換部材３ａを取り換えることにより、容易に調整することが可能となる。
【００９８】
すなわち、導光板１の内部を伝搬する過程で変化する光の色成分の変化量に応じて、分光スペクトル変換部材３ａの光学特性を調整するだけでよく、仕様を変更する部材を最小限にすることができる。この結果、導光板１の材質や大きさ等、多岐に亘る仕様に応じて異なる色度変化量に柔軟に対応することが可能となる。
【００９９】
また、本実施の形態の照明装置１０では、光源２は、青色発光素子と蛍光体とから構成されている。これにより、例えばＬＥＤに代表される青色発光素子と、その青色発光素子からの青色光を吸収して例えば補色である黄色光を発光する蛍光体とで光源を構成することが可能である。この結果、視感度の高い波長である黄色光と青色発光素子からの青色光とを組み合わせて擬似白色光源とすることができ、少ないエネルギーにて視感度上は非常に発光効率の良い光源とすることができる。すなわち、消費電力に対して高効率の照明装置１０を得ることが可能となる。また、その光源２からの光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を提供することができる。
【０１００】
また、本実施の形態の照明装置１０では、導光板１は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることが好ましい。
【０１０１】
すなわち、導光板１がポリカーボネート（ＰＣ）樹脂のように青色光の吸収率が大きい材料では、導光板１の内部を伝搬する過程で青色成分が大きく吸収され、導光板１からの端部光Ｌｅｎｄが黄色に変色する。また、導光板１が高い透明性を有するアクリル樹脂であっても、導光板１の内部を伝搬する距離が長くなると伝搬光Ｌｔ が黄変する現象が現れる。
【０１０２】
したがって、入射光Ｌｉｎが白色光源の場合、反射部材３は補色である青色成分の分光反射率が高い分光スペクトル特性、つまり可視光領域の短波長側の分光反射率が高い分光スペクトル特性を有すればよい。
【０１０３】
これにより、反射部材３にて青色に戻された反射光Ｌｒが導光板１に再結合するため、光出射面１ｃから取り出される白色光の黄変が緩和され、色度均一性を改善することが可能となる。すなわち、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなる導光板１において、色度均一性の改善効果が大きい。
【０１０４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態では、前記実施の形態１の照明装置１０を液晶表示装置のバックライトに適用した構成について説明する。尚、本実施の形態では、導光板直下型の光源を採用した照明装置となっている点が前記実施の形態１の光源と異なっている。ただし、本発明においては、実施の形態１のサイドエッジ型の照明装置１０を液晶表示装置のバックライトとして採用することも勿論可能である。
【０１０６】
（液晶表示装置の全体構成）
本実施の形態の液晶表示装置２０は、図９に示すように、バックライトである照明装置１０、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、拡散シート２２Ｂ、液晶パネル２４及びベゼル２５がこの順に重ねられて配置されている。液晶表示装置２０においては、照明装置１０から出射された光が、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、及び拡散シート２２Ｂを通過して液晶パネル２４に入射する。そして、液晶パネル２４において光透過率を部分的に変化させることにより、所望の画像が表示されることになる。尚、液晶パネル２４は、矩形の平板状であり、拡散板２２Ａ、プリズムシート２３、及び拡散シート２２Ｂも液晶パネル２４と略同じ形状を有している。また、ここでは、液晶パネル２４の長辺に平行な方向をＸ方向とし、液晶パネル２４の短辺に平行な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向の両方に垂直な方向をＺ方向とする。Ｘ方向は、長手方向ともいう。また、Ｚ方向は、液晶パネル２４の法線方向ともいえる。
【０１０７】
（バックライトの構成）
また、バックライトである照明装置１０は、図９に示すように、下から順に、つまり液晶パネル２４に対して遠い方から順に、光源ユニット３０、一筋の開口１１ａを有するシャーシ１１、シャーシ１１と同様に一筋の開口１２ａを有する反射シート１２、及び光学部材としての導光板１にて構成されている。
【０１０８】
上記光源ユニット３０は、凹部３１ａを有する光源ホルダー３１を備えている。凹部３１ａはＸ方向に伸びた長尺状つまり帯状の溝である。光源ホルダー３１は、液晶パネル２４の長辺方向に沿って、短辺方向における側端部の下側に配置されている。
【０１０９】
反射シート１２は、導光板１から漏れ出た光を反射し、導光板１に戻すために設けられている。反射シート１２は、光源ユニット３０内の後述する光学部材である光結合部材４０が導光板１に当接する部分で２つの区切られており、区切られた２つの反射シート間に一筋の開口１２ａが形成されている。すなわち、導光板１における、光源ユニット３０側の下面には、光結合部材４０と当接する領域、及び反射シート１２が設けられた領域が存在する。そして、光は、導光板１における、光結合部材４０と当接する領域を介して導光板１へ入射することとなる。
【０１１０】
導光板１は、入射してくる光を液晶パネル２４側へ導くためのものであり、平板状である。
【０１１１】
次に、光源ユニット３０の構成について、図１０に基づいて説明する。図１０は、光源ユニット３０における光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ３３ａ及び光結合部材４０の構成を示す断面図である。
【０１１２】
上記光源ユニット３０は、図１０に示すように、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップ３３ａを搭載した光源基板としてのＬＥＤ基板３４ａと、長尺状かつアーチ状の光結合部材４０とを備えている。光結合部材４０は、導光板１の下側に配されている。上記ＬＥＤチップ３３ａは、青色ＬＥＤを、蛍光体を含む封止樹脂にて封止したものからなっている。
【０１１３】
上記構成の照明装置１０では、図１０に示すように、ＬＥＤ基板３４ａ上のＬＥＤチップ３３ａから発した光は、光結合部材４０における二股形状の一方の入光面から入光し、光結合部材４０内部を曲面４２ａにて全反射しながら伝搬し、導光板１との固定部分である頂部平坦面４１にて導光板１の光入射部と光結合する。つまり導光板１に入射する。導光板１に入射した光は、導光板１内部を全反射しながら伝搬しつつ、その光の一部は、導光板１の裏面に形成された図示しない光散乱体により全反射条件が破られ、導光板１表面から上方に出射する。尚、上記光散乱体は、導光板１裏面に印刷等で形成された微小パターンである。このように光源ユニット３０は、ＬＥＤチップ３３ａからの光を導光板１の凡そ全面から出射することができるので、面発光装置として利用することができる。この結果、本実施の形態の照明装置１０は、導光板直下型の光源２としてのＬＥＤチップ３３ａを採用した照明装置１０となっている。
【０１１４】
そして、本実施の形態の照明装置１０においても、導光板１の側端面の外側に実施の形態１と同様の図示しない反射部材が設けられている。特に、反射部材は、光源ホルダー３１が配置されている側端部とは、短辺方向における反対側の側端部の側端面に対向して配置されている。これによって、導光板１の色度変化の度合いを低減し得るようになっている。
【０１１５】
このように、本実施の形態の液晶表示装置２０は、照明装置１０を備えている。したがって、導光板１の厚さ及び長さに伴う出射光の色度変化の度合いを低減し得る照明装置１０を備えた液晶表示装置２０を提供することができる。
【実施例】
【０１１６】
本発明の実施例について、図１１〜図１３に基づいて、以下に示す。
【０１１７】
〔実施例１〕
本実施例では、反射部材３のパラメーターが与えられている場合について、適合性評価を行った。
【０１１８】
まず、反射部材３のパラメーターとして、以下が与えられているとする。
【０１１９】
導光板１の厚さＴ＝３ｍｍ
反射部材３の厚さＤ＝２ｍｍ
また、本実施例において、導光板１の長さと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔとの関係は、図１１に示すようになった。この結果、この図１１から、光強度比Ｎｔは、
Ｎｔ＝４．４５
とした。
【０１２０】
一方、別途測定した入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝４．８４
であった。
【０１２１】
そこで、反射部材３として、青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とを選択して分光スペクトルを測定したところ、図１２に示すように、分光スペクトルと分光反射率との関係を得た。
【０１２２】
すなわち、図１２から判るように、
Ｒ（４５０）＝０．２０６
Ｒ（５５０）＝０．０２４
であった。この値を、前記式（６）に代入すると、
【０１２３】
【数７】
【０１２４】
を得た。すなわち、目標のＮｉｎ＝４．８４に対して、本実施例では、Ｎｅｎｄ ＝４．９８となり、
Ｎｉｎ＝Ｎｅｎｄ−０．１４
となっている。しかし、性能的には充分使用に対応できる値であった。
【０１２５】
〔実施例２〕
本実施例では、反射部材３のパラメーターの最適化について検討を行った。
【０１２６】
まず、導光距離１３５０ｍｍの導光板１と、導光距離７８０ｍｍの導光板１との２種類について、導光板１の厚さＴと、伝搬光Ｌｔにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｔ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｔ（５５０）との光強度比Ｎｔとの関係を求め、図１３に示すグラフを得た。
【０１２７】
ここで、今、導光距離１３５０ｍｍ、及び厚さＴ＝２ｍｍの導光板１について、伝搬光Ｌｔにおける光強度比Ｎｔは、図１３に示すグラフから、
Ｎｔ＝３．９５
が読み取れる。一方、このときに別途測定した入射光Ｌｉｎにおける波長４５０ｎｍの青色光の光強度Ｉｉｎ（４５０）と波長５５０ｎｍの緑色光の光強度Ｉｉｎ（５５０）との光強度比Ｎｉｎは、
Ｎｉｎ＝４．５０
であった。
【０１２８】
そこで、これらの値から、
【０１２９】
【数８】
【０１３０】
となるように、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）と、緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）とを調整する。
【０１３１】
この場合、例えば、反射部材３における青色光（４５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（４５０）を０．５に設定する。その結果、上記の式から、反射部材３における緑色光（５５０ｎｍ）の分光反射率Ｒ（５５０）＝０．７７９となるように調整すればよい。
【０１３２】
尚、本実施の形態及び実施例において、図１に示す入射光スペクトルは商品名「Ｖ６５０紫外可視分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製）」の紫外可視分光光度計を使用して測定した結果を用いている。また、図１、図７、及び図１２に示す反射スペクトルは、商品名「ＣＳ１０００分光放射輝度計（コニカミノルタ社製）」の分光放射輝度計を使用して測定した結果を用いている。さらに、図４、図５及び図８に示す色度の値は、入射光スペクトルより算出した結果を用いている。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、照明装置、及びそれを備えた液晶表示装置に関するものであり、詳細には、照明装置における導光板の厚さ及び長さに応じて、出射光の黄変を低減し得る照明装置、及びその照明装置をバックライトとして備えた液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 導光板
１ａ 光入射面（光入射部）
１ｂ 光反射面（側端面）
１ｃ 光出射面
１ｄ 導光板背面
２ 光源
３ 反射部材
３ａ 分光スペクトル変換部材
３ｂ 反射板
１０ 照明装置
Ｄ 反射部材の厚さ
Ｌｅｎｄ 端部光（出射光）
Ｌｉｎ 入射光
Ｌｒ 反射光
Ｌｔ 伝搬光
Ｎｅｎｄ 端部光における光強度比
Ｎｉｎ 入射光における光強度比
Ｎｔ 伝搬光における光強度比
Ｔ 導光板の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる照明装置において、
上記導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、
上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、
上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【数１】
を満たすように調整されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射部材は、反射板とその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源は、青色発光素子と蛍光体とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
光源と厚さＴの導光板とを備え、上記光源からの光を上記導光板の光入射部から入射させ、上記導光板の内部を該導光板の側端面に向けて伝搬させる照明装置において、
上記導光板の側端面に対向して配置される厚さＤの反射部材を備え、
上記反射部材における波長４５０ｎｍの青色光の分光反射率Ｒ（４５０）、及び上記反射部材における波長５５０ｎｍの緑色光の分光反射率Ｒ（５５０）は、
上記導光板に入射した直後の入射光における、上記波長４５０ｎｍの青色光と上記波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｉｎとし、伝搬光における上記波長４５０ｎｍの青色光と波長５５０ｎｍの緑色光との光強度比をＮｔとした場合、
【数１】
を満たすように調整されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射部材は、反射板とその表面に設けられた光の色度を補正するための分光スペクトル変換部材とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源は、青色発光素子と蛍光体とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂又はアクリル樹脂からなっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１４８７６（Ｐ２０１３−１１４８７６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９６２０（Ｐ２０１１−２５９６２０）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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