(57)【要約】【課題】  複数種の光源を備えた照明装置、表示装置において、輝度むら、色むらを低減したそれらを提供する。【解決手段】  照明装置９９ａは、第１の光源１０１ａと第１の光源１０１ａとは異なる第２の光源１０２ａとからなる光源群１００ａと、光源群１００ａからの光を導光させる導光板１１０ａと、導光板１１０ａ内を伝播する光を空気中へ出射するための光出射手段１２０ａを備えている。第１の光源１０１ａと第２の光源１０２ａとは、導光板１１０ａの側端面に配置されている。第１の光源１０１ａは比較的高い指向性を有する配向特性をもつ光源として例えばＬＥＤを利用し、第２の光源１０２ａは第１の光源１０１ａより指向性の弱い配光特性をもつ光源として例えば蛍光管（冷陰極管）を用いている。【選択図】  図１
2005302659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を入射させる光入射面と、該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面と、を備えた導光板と、
前記光入射面の近傍に配置された第１の光源と、
前記光入射面の近傍に配置され前記第１の光源よりも指向性が弱い配光特性を有するとともに、前記光出射手段面からの距離が前記第１の光源よりも近い位置に配置されている第２の光源と
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の光源は、前記光入射面との距離が、ｔ１／ｔａｎ（θ／２）以上の位置に配置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。
但し、前記第１の光源の前記光出射手段面からの距離をｔ１とし、前記第１の光源の指向角をθとする。
【請求項３】
前記第１の光源は、前記光入射面との距離が、（２×ｔ２−ｔ１）／ｔａｎ（θ／２）以上の位置に配置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。
但し、前記第１の光源の前記光出射手段面からの距離をｔ１、前記光入射面の厚み方向の距離をｔ２、前記第１の光源の指向角をθとする。
【請求項４】
前記第１の光源と前記第２の光源とは、異なる発光色の光源であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光板は、前記第１及び第２の光源が配置される端面から入射光の進行方向に向けて幅が狭くなるテーパー状の形状を有していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の光源は、前記導光板の同じ側の端面に配置されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１の光源は、赤色発光波長域に発光ピーク波長を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第２の光源は、少なくとも青色波長域と緑色波長域に発光ピーク波長を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記第２の光源は、蛍光管であることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
光を入射する光入射面と該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面とを備えた導光板と、前記光入射面の近傍に配置されたＬＥＤ及び蛍光管と、を有し、
前記蛍光管は、前記光出射手段面からの距離が前記ＬＥＤよりも近い位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
光を入射する光入射面と該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面とを備えた導光板と、前記光入射面の近傍に配置され指向性を有する光源と、を有し、
前記光源は、前記光出射手段面からの距離が該光出射手段面からその裏面までの距離の中心よりも遠い位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
光を入射する光入射面と該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面とを備えた導光板と、
前記光入射面の近傍に配置された複数の光源と、を有し、
前記光源のうち指向性の強い光源ほど前記光出射手段面からの距離が遠い位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種の光源を導光板に配置した照明装置及び該照明装置を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザーダイオードなど半導体光源は、素子そのものの発光効率の向上や、素子から空気中への光の取り出し効率が著しく向上し、色純度の高さや長寿命という特徴を生かし、照明装置として、また液晶ディスプレイや電光ポスターのバックライトとしての利用が検討されている。特に小型の液晶ディスプレイにおいては、白色ＬＥＤが搭載されたバックライトを用いることが主流となっている。
【０００３】
一方、ランプ単価が安く、発光効率の良く、かつ、消費電力が小さい蛍光管も、照明装置や電光ポスターのバックライトとして使用されており、中型以上の液晶ディスプレイのバックライトには、冷陰極管と言われる蛍光管が用いられている。
【０００４】
図１５に示す下記特許文献１に記載の技術では、液晶表示装置のバックライトの光源としてＬＥＤと冷陰極管とを備え、必要とする画面輝度に応じてそれら光源を切り替えて使用している。具体的には、所要輝度が、設定された閾値よりも低い時にはＬＥＤを用い、設定された閾値よりも高い時には冷陰極管に切り替え、所要輝度に応じた電力効率の良い光源を選択することにより、バッテリの動作時間を長くできる利点を有する。図１５において、冷陰極管５０１とＬＥＤ５０２とからの光は、導光板５１１ａの対向する端面からそれぞれ入射された後、導光板５１１ａの背面側に備えられた反射シート５１２により反射されて反射シート５１２の反対側の液晶パネル５２１側に光が出射される。
【０００５】
図１６に他の例を示す。図１６において、図１６（ａ）はバックライトの正面図であり、図１６（ｂ）はバックライトの側面図を示し、図中矢印Ａで示した向きは図１６（ａ）と（ｂ）とで同じ向きを示している。図１６に示す構成によると、導光板５１１ｂの一つの端面に、プリズム状の溝が形成されている導光バー５１３を備え、導光バー５１３の背面における端面から冷陰極管５０１による光が、両側端面からＬＥＤ５０２による光が入射される。冷陰極管５０１からの光は導光バー５１３を透過し、またＬＥＤ５０２からの光は導光バー５１３のプリズムにより、いずれの光も楔形の導光板５１１ｂの端面に入射される。導光板を進む光は、導光板５１１ｂの背面の傾斜面により、全反射を繰り返しながら角度が起こされ、臨界角を超えた光が導光板５１１ｂの外に出射される。背面側に出た光は、反射シート５１２で反射され、液晶パネル５２１側に出射される。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００３−１１４４１４号公報（２００３年４月１８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の方法では以下のような問題点がある。一般に、導光板を用いた照明装置を構成する場合、導光板から光を出射するために、導光板の光出射面に対向する面に拡散ドットを形成したり、プリズム状の溝を形成したり、また楔形の導光板を使用したりする。このとき面内で均一な発光を得るために、光出射面に対向する面の拡散ドットの形状の大きさや配置の量、溝の角度、楔の傾斜角度の調整を行うことが必要となる。図１５に示す従来技術においては、導光板の異なる端面から配光特性の異なる光源の光を入射した場合、いずれの光源に対しても導光板上でむらなく均一な発光面とすることは、以下の理由により困難である。例えば、蛍光管からの光を均一な面光源にする場合、導光板の蛍光管近傍では光量が多いため、光が多く出射しないように、また導光板の蛍光管から離れたところは光量が少なくなるため光を多く出射するように、光出射手段を制御する。これは導光板のＬＥＤ近傍で、光を多く出射するように光制御手段が制御されていることとなるため、ＬＥＤからの光の多くが導光板のＬＥＤ近傍で出射されてしまい、ＬＥＤの光を均一な面光源とするのは困難である。つまり、異なる種類の光源を対向させて配置する場合に、均一な面光源の実現は困難となる。
【０００８】
また、図１６に示す構成では、導光バーを使用して同一端面から異なる種類の光源を入射させることにより、むらは低減されるが、この構成は導光バーを使用するため必要な構成要素（部品）が増えてコストが増えてしまう点、それぞれの光源と導光板との間に配置するため光の利用効率が低下してしまう（導光バーの界面や、吸収による光の損失）点、構成上、ＬＥＤを配置できる個数に限りがあり、あくまでもＬＥＤは補助的な光源に過ぎず、ＬＥＤから多くの光量を得ることが出来ない点などの問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、光を入射させる光入射面と、該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面と、を備えた導光板と、前記光入射面の近傍に配置された第１の光源と、前記光入射面の近傍に配置され前記第１の光源よりも指向性が弱い配光特性を有するとともに、前記光出射手段面からの距離が前記第１の光源よりも遠い位置に配置されている第２の光源とを有することを特徴とする照明装置が提供される。上記構成によれば、より指向性の強い第１の光源からの光は、光出射手段面に反対側に向けて進む光がすぐにその反対側の面に当たり、反射した光が光出射手段面に当たる位置は、光源を配置した位置から比較的近くなるため、この位置から先のむらの小さいエリアが広がる。
【００１０】
前記第１の光源は、前記光入射面との距離が、ｔ１／ｔａｎ（θ／２）以上の位置に配置されていることを特徴とする。但し、前記第１の光源の前記光出射手段面からの距離をｔ１とし、前記第２の光源の指向角をθとする。第１の光源と導光板の端面（光入射面）との距離がｔ１／ｔａｎθであるときに、第１の光源から下側に出射した光が、ちょうど導光板の下端に到達する。つまり、少なくともｔ１／ｔａｎθの距離を離すことで、光源の指向角の一方（この場合下側）の光線が導光板の端面下端をカバーするように入射され、これは導光板端面（光入射面）の光出射手段に光が照射されることを意味し、これにより、色むら、輝度むらが一層低減することを示す。
【００１１】
前記第１の光源は、前記光入射面との距離が、（２×ｔ２−ｔ１）／ｔａｎ（θ／２）以上の位置に配置されていることを特徴とする。但し、前記第１の光源の前記光出射手段面からの距離をｔ１、前記光入射面の厚み方向の距離をｔ２、前記第１の光源の指向角をθとする。第１の光源から出射された光の上方向の光は、例えば反射板で反射された後、導光板の端面（光入射面）へ進行する。この光が導光板の下端に進入するには、第１の光源と導光板端面の距離を、（２×ｔ２−ｔ１）／ｔａｎθにすれば良い。これは、上記の例に比べ、より遠くへ第２の光源を配置したことになり、つまり第１の光源から上側と下側へ出射される光のどちらも導光板端面の上端と下端をカバーする範囲で入射されるため、上記の例と比べて、より色むら、輝度むらが低減する。
【００１２】
前記第１の光源と前記第２の光源とは、異なる発光色の光源であることを特徴とする。これにより、前記第１の光源と第２の光源は、異なる発光色の光源となる構成とすると、発光色により発光効率の良い、または色純度の高い光源を使い分けることが可能で、光の利用効率の向上や、色純度の向上した照明装置を実現できる。
【００１３】
前記第１の光源は、赤色発光波長域に発光ピーク波長を有することを特徴とする。これにより、前記第１の光源を、赤色発光波長域に発光ピーク波長を有する構成にすると、赤の色純度を向上させ、赤の色再現を向上させた照明装置を実現できる。
【００１４】
前記第２の光源は、少なくとも青色波長域と緑色波長域に発光ピーク波長を有することを特徴とする。これにより、前記第２の光源は、少なくとも青色波長域と緑色波長域に発光ピーク波長を有する構成にすると、青と緑は同一の光源として扱われるため、制御が容易である照明装置を実現できる。
【００１５】
また、光を入射する光入射面と該光入射面に略垂直に設けられ前記光入射面から入射された光を出射する光出射手段面と備えた導光板と、前記光入射面の近傍に配置されたＬＥＤ及び蛍光管と、を有し、前記蛍光管は、前記光出射手段面からの距離が前記ＬＥＤよりも近い位置に配置されていることを特徴とする照明装置が提供される。一般的な蛍光管とＬＥＤとを上記のように配置することで、上記と同様の原理により、むらの少ない光源が実現する。これらの照明装置を備えた表示装置においては、表示むらが少なくなるという利点がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配光特性の異なる複数種の光源を導光板の端面に配置した構成においても、むらを低減して均一な面光源の照明装置を実現できる。本発明の照明装置において、さらに、前記第１の光源と第２の光源は、異なる発光色の光源となる構成とすると、発光色により発光効率の良い、または色純度の高い光源を使い分けることが可能で、光の利用効率の向上や、色純度の向上した照明装置を実現できる。前記第１の光源を、赤色発光波長域に発光ピーク波長を有する構成にすると、赤の色純度を向上させ、赤の色再現を向上させた照明装置を実現できる。さらに、前記第２の光源は、少なくとも青色波長域と緑色波長域に発光ピーク波長を有する構成にすると、青と緑は同一の光源として扱われるため、制御が容易である照明装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態による表示装置について図面を参照しつつ説明を行う。まず、本発明の第１の実施の形態による表示装置について説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態による照明装置の正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図１に示した矢印Ａの向きが各図で同じ向きになる。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態による照明装置９９ａは、第１の光源１０１ａと第１の光源１０１ａとは異なる第２の光源１０２ａとからなる光源群１００ａと、光源群１００ａからの光を導光させる導光板１１０ａと、導光板１１０ａ内を伝播する光を空気中へ出射するための光出射手段１２０ａを備えている。第１の光源１０１ａと第２の光源１０２ａとは、導光板１１０ａの例えば同じ側の側端面１１１ａに配置されている。また、光出射手段面１１２ａからの漏れ光を有効に利用するための反射板１２１を備えていても良い。
【００１８】
ここで、第１の光源１０１ａは比較的高い指向性を有する配向特性をもつ光源として例えばＬＥＤを利用し、第２の光源１０２ａは第１の光源１０１ａより指向性の弱い配光特性をもつ光源として例えば蛍光管（冷陰極管）を用いている。
【００１９】
次に、これら光源の配光特性について図２に示す。図２（ａ）は、ＬＥＤの配光特性を極座標表示した図であり、点光源Ｏからの距離は発光強度を示し、それぞれの角度での発光強度をプロットした図である。例えば、図２（ａ）では紙面内の上向きに発光強度が強く、それと垂直な方向（紙面内の横向き）に発光強度が弱いことを示している。これは点光源Ｏからの発光強度が角度により異なり、つまり指向性を有する配光特性であることを意味している。図２（ｂ）は、蛍光管の配光特性を同様に極座標表示したもので、この場合、点光源Ｏからの光の発光強度が、角度によらずにほぼ一定で指向性が弱い（特にこの場合は指向性がない）ということを意味している。上記の通り、角度に対して発光強度が変化する場合は指向性を有すると表現し、角度に対して発光強度がほぼ変化しない場合は指向性が小さいことを意味する。また、指向性を有する場合、その指向性の強弱は、指向性の角度（指向角）で定義でき、一般的には最大強度の半値（半分の強度）を示す角度範囲で表される。例えば、図２（ａ）では最大強度が１００％のため、半値は５０％であり、それを示す角度範囲は±６０度であるため、指向角は１２０度と表すことができる。そして、この指向角が比較対照と比べ小さいとき指向性が強い、大きいとき指向性が弱いと表現できる。このような配光特性をもつ第１の光源１０１ａとして白色のＬＥＤを、第２の光源１０２ａとして同じく白色である蛍光管を用いた（図１）。
【００２０】
蛍光管は電極間の放電により電子が放出され、その電子が蛍光管内面に塗布された蛍光体で励起され、所望の光を発する。この蛍光体において赤・緑・青の３色光を主に発する材料を用いた蛍光管を三波長管と言い、液晶表示装置のバックライト用光源として多く使われている。また赤と緑の間、緑と青の間の波長域にも光を発する材料を用いたものを五波長管と言い、同様にバックライト用の光源にも用いられているが、一般家庭の照明用光源にも多く用いられている。
【００２１】
ＬＥＤは例えば赤や緑などの単色を発光するものが多く用いられていたが、近年の青色ＬＥＤや紫外ＬＥＤの開発に伴い、それら光を励起して白色光を発するＬＥＤの開発が盛んになっている。本実施の形態では、青の光を発光するＬＥＤと、青の光で励起し黄色の光を発する蛍光体と、を用いた白色ＬＥＤを採用した。
【００２２】
図１（ａ）、（ｂ）に示した他の部材として、導光板１１０ａはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を主成分とする光導光部材を用いた。光を導光させる導光板としては、光の散乱・吸収が少なく透過率が高いものが要求され、また光や熱などに対しての安定性が高いものが要求される。これら要求を満たすものであれば、ＰＭＭＡでなくても良く、石英などに代表されるガラス部材でも良い。
【００２３】
さらに導光板１１０ａの一方の面に光出射手段１２０ａを設けている。この面を光出射手段面１１２ａと称する。光出射手段１２０ａは、酸化チタンや硫酸バリウムに代表される反射率の高い散乱反射をする部材を主とした材料により形成され、導光板１１０ａの内部を導波してきた光を散乱させ、導光板の全反射を乱すことにより導光板１１０ａから外部（図１（ｂ）の上側）へ光出射させる。例えば本実施の形態のように光源群１００ａが導光板１１０ａの片側の端面（光入射面１１１ａ）に配置される場合は、光源群１００ａに近い側の光出射手段は小さく（少なく、すなわち密度が小さく）配置され、遠い側の光出射手段は大きく（多く、すなわち密度が大きく）配置される。これは、光源の近傍は光量が多いので少ない光出射手段で十分に光が出射されるのに対して、光源から遠くなると光量が少ないので多くの光出射手段で多くの光を出射させる必要があるためである。このような光出射手段１２０ａの配置に関する制御により、均一な面光源の照明装置を得ることができる。また、この光出射手段１２０ａから本来、光の出射する方向と反対（図１（ｂ）の下側）への光を有効に利用するために、反射板１２１を備えている。これは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などに代表される反射板が利用できる。
【００２４】
次に、指向性を有する配向特性をもつ光源からの光の導光板内における分布を図３に示す。図３に示す例では、指向性の角度、つまり指向角が６０度の光源を仮定している。図３（ａ）は、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源１０１ａを導光板１１０ａの光入射面１１１ａの図３（ａ）における下側に配置した例であり、図３（ｂ）は同じく第１の光源１０１ａを導光板１１０ａの光入射面１１１ａの図３（ｂ）における上側に配置した例を示す図である。図３（ａ）では、第１の光源１０１ａからの光は、下側へ進む光が図中の点Ａで下面に当たり、また上側へ進む光は図中の点Ｂで上面に当たり、その光が下面に当たるのは図中の点Ｃの場所となる。ここで、点Ａの近傍では光源からの角度が比較的深い角度（下面に対して平行ではない）で下面に当たっており、これは光の強度が強いことを意味する。下面に設けられた光出射手段１２０ａ（図１（ｂ））に当たる角度が深いほど、光出射手段１２０ａ（図２）によって拡散される光も下面に対して深い角度の光が多くなるため、導光板内の臨界角を超えて導光板外へ出射する光が多くなる。点Ａから点Ｃのエリアで点Ｃ近傍では、光源からの角度が比較的浅い角度（下面に対して平行に近い）で下面に当たっており、これは光の強度が弱いことを意味している。また点Ｃから先では上面で当たった光も下面に当たることで、様々な角度の光が下面に当たっている。この下面が、図１に示したような光出射手段面である場合、上記のことは、点Ａ近傍からは多くの光が出射され、点Ａから点Ｃのエリアで点Ｃ近傍では光があまり出射されないことを意味し、つまり光のむらを生じると言うことである。また点Ｃから先ではむらの小さい光出射が可能と言うことを示している。図３（ｂ）では、第１の光源１０１ａからの光は、下側へ進む光が図中の点Ａ１で下面に当たり、また上側へ進む光は図中の点Ｂ１で上面に当たり、その光が下面に当たるのは図中の点Ｃ１の場所となる。この場合、Ｃ１の光源からの距離は図３（ａ）のＣの位置と比較して著しく短くなっていることが分かる。つまり、点Ｃから先のむらの小さいエリアが広がることを意味する。このように、指向性を有する配向特性をもつ光源を導光板の端面（光入射面）に配置する場合、その配置の場所により大きくむらを改善できると言うことが分かる。
【００２５】
図４は、指向性のない光源、例えば蛍光管を、第２の光源１０２ａとして導光板１１０ａの端面（光入射面）下側に配置した例を示す。適宜図１を参照する。第２の光源１０２からの光は、下側へ進む光が図中の点Ａ２で下面に当たり、また上側へ進む光は図中の点Ｂ２で上面に当たり、その光が下面に当たるのは図中の点Ｃ２の場所となる。この場合、Ｃ２の位置は図３（ｂ）のＣ１の位置と比較しても、さらに短くなっていることが分かる。つまり、指向性のない光源の場合は、導光板の端面（光入射面）下側に配置してもむらを小さくすることが可能であり、このことはむらの低下には、指向性の強い配光特性をもつ光源は、導光板の端面上側（光出射手段を有する光出射手段面からの距離が遠い側）へ配置するのが好ましく、指向性の弱い配光特性をもつ光源は、導光板の端面下側（光出射手段を有する光出射手段面からの距離が近い側）へ配置しても良いということを意味する。ここで、光源の光出射手段面からの距離とは、光出射手段面を含む平面と、光源とを法線で結んだ距離、つまり光出射面を含む平面と光源の最短距離である。
【００２６】
上述のように、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源１０１ａを、光出射手段１０２ａを有する光出射手段面１１２ａから遠い導光板１１０ａの端面（光入射面１１１ａ）に、第１の光源より指向性の弱い配向特性をもつ第２の光源１０２ａを光出射手段面１１２ａに近い（距離が小さい）導光板１１０ａの端面（光入射面１１１ａ）に配置することにより、むらのきわめて少ない照明装置を実現できる。本実施の形態において、第１の光源１０１ａと第２の光源１０２ａとはいずれも白色であるため、ここで言うむらとは、輝度むらを意味する。また、第１の光源１０１ａ、第２の光源１０２ａ、各々に対してむらを低減する配置としているため、第１の光源１０１ａだけを使用した場合、第２の光源１０２ａだけを使用した場合、また両方の光源１０１ａ・１０２ａを使用した場合に対しても、輝度むらの低減を図ることが可能であるという利点を有する。
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態による照明装置の側面図である。図５に示すように、本実施の形態による照明装置９９ｂは、第１の光源１０１ｂと第２の光源１０２ｂとからなる光源群１００ｂと、光源群１００ｂからの光を導光させる導光板１１０ｂと、導光板１１０ｂを導光する光を空気中へ出射するための光出射手段１２０ｂと、を備えている。ここで、光出射手段１２０ｂを有する面を光出射手段面１１２ｂとする。また、図に示すように、光出射手段１２０ｂからの漏れ光を有効に利用するために反射板１２１を設けても良い。ここで、第１の光源１０１ｂとしては指向性を有する配向特性をもつ光源として赤の光を発するＬＥＤを用い、第２の光源１０２ｂとしては第１の光源１０１ｂより指向性の弱い配光特性をもつ光源として緑と青の光を発する蛍光管（冷陰極管）を２本用いている。本実施の形態では、第２の光源１０２ｂの２本とも同じものであり、いずれも緑と青の光を発する蛍光管であるが、例えば、緑の光を発する蛍光管と青の光を発する蛍光管の１本ずつ用いても良い。
【００２８】
本実施の形態による光源装置は第１の実施の形態による光源装置と大きく異なるところは、第１の光源１０１ｂと第２の光源１０２ｂとが白色ではなく、互いに色が異なることである。異なる色の光源を用いた場合は、各光源の輝度むらがそのまま色むらに影響する。光源ごとに輝度むらがあるということは、それぞれの色の強度が異なるという事と同義であるので、本実施の形態では、第１の光源１０１ｂによる赤の光と、第２の光源１０２ｂによる青緑の光との強度比が、場所によって変わることとなり色むらとなる。そのため、輝度むらに加え色むらも大きな課題となるが、上述の第１の実施の形態でのシミュレーション結果において説明したように、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源１０１ｂを、光出射手段１２０ｂを有する光出射手段面１１２ｂから遠い導光板１１０ｂの端面（光入射面）上側に配置し、第１の光源より指向性の弱い第２の光源１０２ｂを、光出射手段面１１２ｂに近い導光板端面（光入射面）の下側に配置することにより、輝度むら、色むらともに、最小限に抑えることが可能である。
【００２９】
また、第１の実施の形態と異なる点として、導光板１１０ｂの対向する両方の端面に光源群１００ｂが配置されている点があるが、これにより輝度の向上を図ることができる。輝度むらや色むらに関しては、光源の配置を上述のように、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源を光出射手段面１１２ｂから遠い導光板１１０ｂの端面に配置することで、対向する端面に光源を配置しても、同様な効果を得ることが可能である。さらに、光出射手段１２０ｂが導光板１１０ｂに凹凸の形状として形成されている。第１の実施例の形態では光を散乱することで全反射条件を乱し、光出射する方法を用いていたが、本実施の形態では、凹凸の形状により光の全反射条件を乱すことで光出射する。光の全反射を乱す原理はそれぞれ異なるものの、この光出射手段１２０ｂを有する光出射手段面１１２ｂに対する光源の配置が重要であり、この光出射手段の構成は、本発明の本質とは関わらない。
【００３０】
上記構成の場合の、色再現特性について詳述する。ここで、図５の照明装置に対して液晶パネル１３０を配した表示装置１２５を図６に示す。照明装置９９ｂからの光が液晶パネル１３０へ出射され、液晶パネル１３０の赤・緑・青の画素（図示せず）で光の透過率が制御され、所望の画像が表示される表示装置である。
【００３１】
図７には、一般的な白色の蛍光管の発光スペクトルと赤の画素の透過スペクトルを示す。横軸は波長であり、縦軸は発光強度もしくは透過率を示し、いずれも値は規格化されている。白色の蛍光管は、上述のように３つの大きく急峻なスペクトルをもち、三波長管のものである。
【００３２】
図８は、本実施の形態による構成の場合のスペクトルを示す図である。図７と同様に、横軸は波長であり、縦軸は発光強度もしくは透過率を示しており、いずれも値は規格化されている。本実施の形態による蛍光管は、緑と青との光を発するため、緑と青との波長域である５５０ｎｍと４４０ｎｍとの近傍にピークをもっている。また赤の光を発するＬＥＤは、図中破線で示すように６４０ｎｍ近傍にピークをもっている。
【００３３】
これら図７と図８とに示したスペクトルから、赤・緑・青の各色の色度座標を算出すると図９に示す色度座標となる。図９はＣＩＥ−１９３１色度図で、横軸にｘ、縦軸にｙをとり、各座標は様々な色を示しており、最外周の略馬蹄形に囲まれた範囲が理論的に存在する色の範囲である。また、図７で示した従来の白色の蛍光管による赤・緑・青の各座標は破線で示された三角形の頂点に当たり、この三角形で囲まれた範囲の色が再現できる。図８で示した、緑と青の光を発する蛍光管と赤の光を発するＬＥＤによる赤・緑・青の各座標は実線で示された三角形の頂点に当たり、この三角形で囲まれた範囲の色が再現できる。この２つの三角形（破線と実線と）を比較すると、赤の光源の違いから赤の座標が大きく異なっており、赤の光を発するＬＥＤを用いることにより、より外周に近づき、色純度が高くなっていることを示している。また三角形の範囲（面積）も広くなり、これは色を再現できる範囲が向上したことを示している。このように、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源として赤の光を発するＬＥＤを使用することにより、赤に関して色純度を向上させ、色再現範囲を向上させることが可能となる。また、赤の光を発するＬＥＤは、蛍光管の赤と比較して光の利用効率も高いため、消費電力を低減させる効果もある。そして、この第１の光源を光出射手段面から遠い導光板の端面に配置し、第１の光源と比較し指向性の弱い緑と青の光を発する第２の光源を光出射手段面に近い導光板端面に配置することにより、輝度むら、色むらの低減した照明装置、及び表示装置が実現可能である。
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施の形態による光源装置について図１０を参照しつつ説明する。図１０に示すように、本実施の形態による照明装置９９ｃは、第１の光源１０１ｃと第２の光源１０２ｃと光源１０３とからなる光源群１００ｃと、光源群１００ｃからの光を導光させる導光板１１０ｃと、導光板１１０ｃを導光する光を空気中へ出射するための光出射手段１２０ｃと、を備えている。また、光出射手段１２０ｃからの漏れ光を有効に利用するために反射板１２１を設けても良い。図１０は本実施の形態による照明装置の側面図を示しているが、第１の光源１０１ｃは指向性を有する配向特性をもつ光源として青の光を発するＬＥＤを、第２の光源１０２ｃは第１の光源１０１ｃより指向性の弱い配光特性をもつ光源として緑の光を発する蛍光管（冷陰極管）を用いている。
【００３５】
また、光源１０３は、第１の光源１０１ｃと比較すると指向性の弱い配光特性を持ち、第２の光源１０２ｃと比較すると、指向性の強い配光特性を持つ光源である。２つの光源を比較した時に、指向性の弱い配光特性を持つ光源を第１の光源、他方を第２の光源としているので、光源１０３は光源１０１ｃと比較した際は第２の光源ということができるため、光源１０１ｃに対して光出射手段から、より近い導光板１１０ｃの端面（光入射面）に配置されている。第２の光源と比較した際には、第１の光源ということが出来るため、第２の光源１０２ｃに対して光出射手段からより遠い導光板１１０ｃの端面に配置している。つまり、配光特性の異なる３種の光源があった場合に、指向性の強い配光特性の光源を光出射手段からより遠い導光板１１０ｃの端面（光入射面）に配置している。また、第１の光源１０１ｃと光源１０３は発光色が異なるものの、いずれも同じＬＥＤであるが、指向性の配光特性が異なっている。これはＬＥＤでも一般的な現象であり、特に赤と青のＬＥＤにおいては、構成されている材料の違いからＬＥＤの発光部位（チップ）の製造方法の違い、また光の取り出し方が異なることに起因して、配光特性が異なっている。このように、同じＬＥＤでも配向特性が異なる場合は、指向性の強いものを光出射手段面から遠い導光板端面に配置するのが望ましい。それは第１の実施の形態で詳述した通りである。
【００３６】
また、第２の実施の形態で説明した通り、赤のＬＥＤは発光効率が良く、色純度が高いため、赤のＬＥＤの利用は有効であるが、青のＬＥＤに関しても同様のことが言える。しかし、緑に関しては発光効率の高いＬＥＤが現在でも見つかっておらず、蛍光管による緑が最も効率が良いとされている。その観点から、本実施の形態による光源の選択は、色純度が高い組み合わせで、最も発光効率が良い組み合わせ、と言うことができる。
【００３７】
もちろん、この場合も指向性の弱い（無指向性）の配光特性をもつ蛍光管を、光出射手段面に近い導光板端面に配置するのが望ましい。これにより、色むら、輝度むら、ともに最小限に抑えた照明装置９９ｃが実現できる。なお、本実施の形態では、光出射手段は第１の実施の形態や第２の実施の形態と異なり、反射・拡散部材や凹凸形状を有していなくても良く、例えば光の入射面から離れるにつれて厚みが薄くなる楔状の構成を有していても良い。楔状（テーパー）の形状にすることで、一般的な平行板の導光板であれば入射光が全反射をし続けるのに対して、楔状の形状にすることより光の進行と全反射とに伴い反射角が界面に対して垂直方向に起き上がってくるため、全反射条件を満たさなくなることで空気中へ光が出射されることになる。尚、かかる光出射手段はノートパソコンなどの軽量化を図るディスプレイに採用されることが好ましいが、用途を限定するものではない。すなわち、導光板内の光を空気中に出射できる光出射手段があればよく、また光出射手段面から遠い導光板端面に指向性の強い配光特性をもつ光源を配置し、光出射手段面から近い導光板端面に指向性の弱い配光特性をもつ光源を配置することが重要である。尚、本実施の形態では光出射手段と光出射手段面が同一であるとも言える。
【００３８】
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１１に示すように、本実施の形態にかかる照明装置９９ｄは、第１の光源１０１ｄと第２の光源１０２ｄとからなる光源群１００ｄと、光源群１００ｄからの光を導光させる導光板１１０ｄと、導光板１１０ｄの内部を導光する光を空気中へ出射するための光出射手段１２０ｄと、を備えている。また、光出射手段１２０ｄからの漏れ光を有効に利用するために反射板１２１を設けても良い。図１１は、本実施の形態による照明装置の側面図である。ここで、第１の光源１０１ｄは指向性を有する配向特性をもつ光源として赤の光を発するＬＥＤを、第２の光源１０２ｄは第１の光源１０１ｄより指向性の弱い配光特性をもつ光源として緑と青の光を発する蛍光管（冷陰極管）を用いている。光出射手段１２０ｄを有する光出射手段面からの距離は、第１から第３までの実施の形態に示したように、指向性を有する配向特性をもつ第１の光源は、第１の光源より指向性の弱い第２の光源と比較し、光出射手段面から遠い方の導光板１１０ｄの端面に配置している。ここで、光源群１００ｄからの光を有効に利用するために、反射板１０５を、光源群１００ｄを囲むように配置している。この反射板１０５は高い反射率を有するものであればよく、例えばアルミニウムや銀などの金属反射板を用いたり、ＰＥＴなどの樹脂でできた反射板を用いたりすることができる。
【００３９】
ここで、第１の光源１０１ｄに注目し、模式的に示した図１２を用い、光源の配置について詳述する。第１の光源１０１ｄは本来であれば大きさをもっているが、ここでは点光源と仮定している点であることと、本説明で本質的に関わらない部材は省略して記載している点に関して模式的に示している。この第１の光源１０１ｄは指向性を有する配向特性をもち、その配光特性を図１３に示す。これは第１の実施の形態で示した極座標表示になっており、点Ｏからの距離は発光強度で、それぞれの角度での発光強度をプロットした図である。このときの指向性の角度、つまり指向角は９０度である。この指向角は、上述した通り、最大の発光強度の半分の値を示す角度範囲であり、図１３から±４５度であることが読み取れるので、指向角は９０度となる。図１２に示したように、第１の光源１０１ｄから光出射手段面１１２ｄまでの距離をｔ１とし、第１の光源の指向角をθ（ここでは９０度）とする。このとき、第１の光源１０１ｄからの光は図に示すような角度で出射され、第１の光源ｄと導光板１１０ｄの端面（光入射面）との距離がｔ１／ｔａｎθであるときに、第１の光源ｄから下側に出射した光が、ちょうど導光板１１０ｄの下端に到達する。つまり、少なくともｔ１／ｔａｎθの距離を離すことで、光源の指向角の一方（この場合下側）の光線が導光板１１０ｄの端面下端をカバーするように入射され、これは導光板端面（光入射面）の光出射手段１２０ｄに光が照射されることを意味し、これにより、色むら、輝度むらが一層低減することを示す。なお、導光板１１０ｄの厚みが一般的な導光板の厚みである１２ｍｍであり、それを上下２分割したそれぞれ中央に光源を配置したと仮定した場合、第１の光源１０１ｄから光出射手段面１１２ｄまでの距離は９ｍｍとなり、このときのｔ１／ｔａｎθの距離は、９ｍｍとなる。つまり、第１の光源１０１ｄを導光板１１０ｄの光入射面から９ｍｍ以上離して配置することで、より均一な照明装置となる。
【００４０】
さらに最適化とした例を、図１４を参照して説明する。図１２で示した模式図と同様、第１の光源１０１ｄは点光源で示し、説明で本質的に関わらない部材は省略して記載している。上述した例では、第１の光源１０１ｄから出射された光の下方向への光について説明したが、上方向の光について説明すると、上方向への光は反射板１０５で反射された後、導光板１１０ｄの端面（光入射面）へ進行する。この光が導光板１１０ｄの下端に進入するには、第１の光源１０１ｄと導光板端面の距離を、（２×ｔ２−ｔ１）／ｔａｎθにすれば良い。これは、上記の例に比べ、より遠くへ第１の光源１０１ｄを配置したことになり、つまり第１の光源１０１ｄから上側と下側へ出射される光のどちらも導光板端面の上端と下端をカバーする範囲で入射されるので、上記の例と比べて、より色むら、輝度むらが低減することになる。なお、上記例と同様にこの距離を計算すると１５ｍｍとなる。よって、第１の光源１０１ｄと導光板１１０ｄの端面の距離を１５ｍｍ以上離すことにより、より均一な照明装置を実現できる。
【００４１】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。以下、本発明の実施例１〜４に対する各変形例を挙げる。
【００４２】
（１）光源としては、種々の光源の組み合わせが可能で、同色同士でも異色でも構わず、光源による合成（混色）光は白色である必要はない。それは、目的とする照明装置の色であれば良い。
【００４３】
（２）光源の指向性は、光源そのものの指向性だけでなく、光学部材を含めた結果としての指向性をも意味する。例えば、レンズやミラーなどを用いて指向性を変化させているものは、その結果として表される指向性で光出射手段面からの距離を決定するのが好ましい。
【００４４】
（３）光源の配置は、各光源の指向性に基づき光出射手段面からの距離を決定するが、光源そのものの配置だけでなく、光学部材を含めた結果としての配置を意味する。例えば、光ファイバーやミラーなどを用いて導光板の光入射面へ光を導き入射させる場合、それら光学部材からの出射光の指向性を考慮し、その指向性が強い方を光出射手段面から距離を大きくして配置する。よって光源とは、光学部材により実質的に光を出射する位置をも意味する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用光源に用いることができ、その他の表示装置の光源に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における照明装置、（ａ）正面図、（ｂ）側面図、の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光源の配光特性を示す、（ａ）ＬＥＤ、（ｂ）蛍光管、の極座標である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における第１の光源の配置と、そのときの光線追跡分布である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における第２の光源の配置と、そのときの光線追跡分布である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における照明装置の側面図の概略図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における表示装置の側面図の概略図である。
【図７】従来の白色蛍光管の発光スペクトルと、赤画素の透過スペクトルを表す図である。
【図８】本発明の緑と青の蛍光管の発光スペクトルと、赤のＬＥＤの発光スペクトルと、赤画素の透過スペクトルを表す図である。
【図９】従来の表示装置における色度座標と、本発明の表示装置における色度座標を比較した色度図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における照明装置の側面図の概略図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態における照明装置の側面図の概略図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態における照明装置を、模式的に示した模式図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態における第１の光源の配光特性を示す極座標である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態における照明装置を、模式的に示した模式図である。
【図１５】第１の従来技術を示す側面図である。
【図１６】第２の従来技術を示す、（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
９９ａ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ  照明装置
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ  光源群
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ  第１の光源
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ  第２の光源
１０３  光源
１０５、１２１  反射板
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ  導光板
１１１ａ  光入射面
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄ  光出射手段面
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ  光出射手段
１２５  表示装置
１３０  液晶パネル
５０１  冷陰極管
５０２  ＬＥＤ
５１１ａ、５１１ｂ  導光板
５１２  反射シート
５１３  導光バー
５２１  液晶パネル
【図１】
2005302659.tif 000003
【図２】
2005302659.tif 000004
【図３】
2005302659.tif 000005
【図４】
2005302659.tif 000006
【図５】
2005302659.tif 000007
【図６】
2005302659.tif 000008
【図７】
2005302659.tif 000009
【図８】
2005302659.tif 000010
【図９】
2005302659.tif 000011
【図１０】
2005302659.tif 000012
【図１１】
2005302659.tif 000013
【図１２】
2005302659.tif 000014
【図１３】
2005302659.tif 000015
【図１４】
2005302659.tif 000016
【図１５】
2005302659.tif 000017
【図１６】
2005302659.tif 000018