JP2005276734A - 面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 白色光を効率よく得ることができ、よってその面状光を広い範囲に発光する場合でも、所望輝度の面状光を容易、かつコスト安価に得ることができる面発光装置を提供する。
【解決手段】 ＲＧＢ各色の発光ダイオード２ｒ，２ｇ，２ｂ（点光源）を有する点光源モジュール２と、入光面３ｃから入光したＲＧＢ各色の光を出光面３ｂに向かって導きつつ、白色光に混合する混合用導光板３と、この混合用導光板３からの白色光を面状光として発光する発光面４ａを有する導光板４とを設ける。さらに、混合用導光板３には、入光面３ａから出光面３ｂ側への導光方向に対し傾斜した下面（傾斜面）３ｄを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源を用いた面発光装置に関する。

従来より、液晶表示装置のバックライトとしては、冷陰極管等からなる線状光源を液晶パネルの側方または下方に配置したエッジライト型または直下型バックライトが提供されている。しかるに、上記のような冷陰極管には水銀が含まれており、廃棄する冷陰極管のリサイクル等を行い難かった。そこで、水銀を使用していない発光ダイオードを光源に用いた面発光装置を液晶表示装置用バックライトに使用することが提案されている。
具体的には、上記面発光装置は、例えば下記特許文献１に記載されているように、液晶パネルの入射面の下側に配置された導光板と、この導光板の側方に配列された複数の発光ダイオードとを備えている。そして、この面発光装置では、上記発光ダイオードからの光を導光板に入射させ、導光板からほぼ均一な面状光を上記パネル入射面に照射することで携帯電話などの液晶表示装置用バックライトとして使用されていた。

特開２００１−１７４６４２号公報（第２〜３頁、図１）

ところで、発光ダイオードの発光色と面発光装置として必要とされる色とは、必ずしも一致しないものであり、例えばフルカラー画像を表示可能な液晶表示装置のバックライトを構成する場合には、面発光装置は、上記パネル入射面に白色の面状光を出光することが要求される。それ故、上記のような従来装置では、導光板の側面（導入面）に対して、例えば赤色、緑色、青色の各色の発光ダイオードを一列に並べて各色光を混合することで白色光を得ていた。
ところが、各発光ダイオードから放射される各色光の最大放射角度は一定であることから、全ての色光の混色により合成される白色光の混合位置はほぼ固定されており、このため、各発光ダイオードと上記導光板導入面との配置を変更した場合に、フルカラー画像を表示できなくなったり、装置のコストアップを招いたりした。

詳細にいえば、上記混合位置から各発光ダイオードを導入面に近づけるにつれて、各色光は白色光に混合され難くなった。すなわち、白色光への混合効率（各色光の利用効率）が低下して、上記入射面への白色光の入射量が低減しフルカラー画像を適正に表示できないことがあった。
一方、各発光ダイオードを混合位置から遠ざけるにつれて、各色光の利用効率を高めて上記導入面への白色光の入光量を増やすことは可能であるが、各発光ダイオードを当該導入面から離していることから、導光板から発光される白色の上記面状光の輝度低下が発生した。この結果、導光板の上側に設置される光学シートの枚数増加などを行うことが要求されて、装置コストが上昇した。

また、白色の発光ダイオードを光源に使用することも考えられるが、当該白色発光ダイオードは発光効率が低く、三原色などの色光を混色して白色光を得る場合に比べて白色光を効率よく出光させることができなかった。また、この白色発光ダイオードの輝度もまた低いため、所望輝度の面状光を得るためには、その設置数を増やしたり、上記光学シートの設置枚数を増加させたりする必要があった。特に、ノート型ＰＣやテレビジョン受像器などに使用される５インチ以上の液晶表示装置用バックライトを構成する場合には、上記白色の面状光を広い範囲に発光する必要があるので、光学シートの枚数を大幅に増加させる必要があり、他の色の発光ダイオードに比べて当該白色発光ダイオードの単価が高いということも相まって、装置コストの著しい上昇を招いた。

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、所望の色の光を効率よく得ることができ、よってその面状光を広い範囲に発光する場合でも、所望輝度の面状光を容易、かつコスト安価に得ることができる面発光装置を提供することを目的とする。

本発明の面発光装置は、少なくとも二色の点光源を有する点光源モジュールと、前記点光源モジュールからの各色の光を入光面から出光面に向かって導きつつ、これら各色の光を混合する混合用導光板と、前記混合用導光板からの光を面状光として発光する発光面が設けられた導光板とを具備し、
前記混合用導光板には、その入光面から出光面側への導光方向に対して傾斜した傾斜面が形成されていることを特徴とするものである。

上記のように構成された面発光装置では、点光源モジュールからの各色の光を混合する混合用導光板を設けるとともに、この混合用導光板に上記傾斜面を形成しているので、この混合用導光板の入光面に入光された各色の光を、傾斜面にて当該混合用導光板の内側に反射しながら上記導光方向に進行させることができる。これにより、混合用導光板は、各色光を対応する点光源から短い距離で効率よく互いに混じり合わせることができ、各色光の利用効率を高めて所望の色（例えば、白色）の光を効率よく得ることができる。また、各色光を対応する点光源から短い距離で効率よく所望の色の光に混合することができるので、出光面から出光される色光の輝度低下ひいては導光板から発光される所望色（混合色）の面状光の輝度低下を抑えることができる。

また、上記面発光装置において、前記混合用導光板は、その入光面が出光面に比べ広く形成されていることが好ましい。
この場合、上記混合用導光板に入光される点光源モジュールの各色光の入光量を大きくできることから、当該混合用導光板から導光板への白色光の出光量を増やすことができ、導光板からの上記面状光の輝度を上昇させることができる。

また、上記面発光装置において、前記混合用導光板には、その入光面と出光面との間の表面外側に、当該混合用導光板の内側に光を反射する反射手段が設けられていることが好ましい。
この場合、上記反射手段が混合用導光板の上記表面を通過した各色光を当該混合用導光板内側に反射するので、各色光に損失を生じることなくこれら各色光を最大限に混合して所望の色光を得ることができる。

また、上記面発光装置において、前記反射手段は、前記表面外側に順次配置された拡散反射シート及び金属板を具備してもよい。
この場合、上記拡散反射シートが混合用導光板の上記表面を通過した各色光を当該混合用導光板内側に拡散しつつ反射し、さらには金属板が拡散反射シートを通過した各色光を前記導光板内側に反射するので、各色光を最大限に混合して白色光を得ることができる。

また、上記面発光装置において、前記混合用導光板の出光面側には、光の輝度を上昇させる輝度上昇手段が設けられてもよい。
この場合、輝度上昇手段が上記出光面から出光される白色光の輝度を上昇させるので、導光板が出光する上記面状光の輝度をも上昇させることができる。

また、上記面発光装置において、前記混合用導光板には、その内部を進行する前記各色の光の光路を３次元的に形成する光路形成手段が設けられていることが好ましい。
この場合、各色光は光路形成手段によって３次元的に形成された光路を進行することとなり、対応する発光ダイオードから短い距離で効率よく各色光を上記所望の色光に混合することができる。

また、上記面発光装置において、前記点光源モジュールは、その点光源が装着されるとともに、光反射性を有する基板を備え、前記基板及び前記入光面とともに前記点光源を囲むように設けられ、かつ、前記点光源モジュールからの各色の光を前記入光面を入射させる第１リフレクターを備えてもよい。
この場合、点光源モジュールの各点光源からの各色光は上記入光面に直接的、または基板もしくは第１リフレクターを介して間接的に入光されることとなり、各色光に損失が生じることなく混合用導光板内に入光させることができる。

また、上記面発光装置において、前記混合用導光板が、前記導光板の下方に配置され、前記出光面からの光を前記導光板の導入面に入射させる第２リフレクターを備えることが好ましい。
この場合、混合用導光板が導光板の下方に配置されているので、面発光装置の縦及び横寸法が混合用導光板や点光源モジュールなどによって大きい寸法となるのを防ぐことができる。また、第２リフレクターが混合用導光板からの色光を導光板側に入光させるので、当該色光に損失が発生するのを防ぐことができ、上記面状光の輝度低下をより確実に防止することができる。

本発明によれば、各色光の利用効率を高めて所望の色光に効率よく混合しつつ、導光板から発光される混合色の面状光の輝度低下を抑えることができるので、その混合色の面状光を広い範囲に発光する場合でも、光学シートの枚数増加などを行うことなく所望輝度の面状光を容易に得ることができ、コスト安価な面発光装置を構成することができる。

以下、本発明の面発光装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、液晶表示装置のバックライトに適用した場合を例示して説明する。

実施形態１

図１は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。図１において、本実施形態の面発光装置１は、点光源として赤色（Ｒ）の発光ダイオード２ｒ、緑色（Ｇ）の発光ダイオード２ｇ、及び青色（Ｂ）の発光ダイオード２ｂを有する点光源モジュール２と、この点光源モジュール２からＲＧＢ各色の光を入光する入光面３ａを有し、この入光面３ａに入光した各色光を白色光に混合する混合用導光板３とを備えている。また、面発光装置１には、混合用導光板３からの白色光を平面状の光（面状光）として発光する発光面４ａを備えた導光板４と、前記発光面４ａ上に配置された光学シート５とが設けられており、面発光装置１はその光学シート５が液晶表示装置の液晶パネルＥＰの背後側（図の下側）に配置されることで当該表示装置のバックライトを構成している。

上記点光源モジュール２では、図の紙面と垂直な方向に延ばされた基板２ｓ上に、ＲＧＢを一組とする上記発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂが互いに所定間隔をおいて一列に並べられている。各発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂは、図に示した断面半円状の発光部分から対応する色光を当該発光部分の全周囲方向に向けて放射して、上記混合用導光板３の入光面３ａに色々な方向を有する光を入射させる。また、これら発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂの設置組数や間隔寸法は、当該発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂの各光度（光出力値）や上記面状光の広さや要求輝度等に応じて適宜選択されている。
上記基板２ｓは、アルミニウムなどの光反射性を有する金属板により構成されている。また、この基板２ｓには、各発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂが放射した各色光を混合用導光板３の上記入光面３ａに入射させる断面円弧状の第１リフレクター６が取り付けられており、点光源モジュール２では、入光面３ａ側に開口された開口部を除いて、基板２ｓと第１リフレクター６とによって密閉されている。すなわち、点光源モジュール２では、直線状に配列された発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂが基板２ｓ、入光面３ａ、及び第１リフレクター６によって囲まれている。これにより、点光源モジュール２では、各発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂからの各色光は入光面３ａに直接的、または基板２ｓもしくは第１リフレクター６を介して間接的に入光され、各色光に損失が生じることなく混合用導光板３内に入光させることが可能となっている。

上記混合用導光板３は、例えばアクリル樹脂によって構成されたものであり、点光源モジュール２及び第１リフレクター６とともに上記導光板４の下方に配置されている。
また、混合用導光板３は、上記入光面３ａと、この入光面３ａに平行に形成された出光面３ｂとを具備し、点光源モジュール２からの各色光を入光面３ａから出光面３ｂ側に向かう導光方向（図の左方向）に導きつつ、これら各色光を互いに混ざり合わせて所望の白色光に合成するようになっている。
また、この混合用導光板３には、入光面３ａと出光面３ｂとの間で上記導光方向に平行に形成された上面３ｃと、当該導光方向に対して傾斜した傾斜面としての下面３ｄとが設けられており、図に示すように、混合用導光板３は断面くさび形状に形成されている。

詳細には、混合用導光板３では、上面３ｃはその右縁及び左縁が入光面３ａの上縁及び出光面３ｂの上縁に対してそれぞれ直交するように設けられている。また、下面３ｄは、その右縁及び左縁が入光面３ａの下縁及び出光面３ｂの下縁に対してそれぞれ９０度未満の傾斜角度で設けられており、混合用導光板３では、入光面３ａが出光面３ｂに比べ広く形成されている。つまり、この導光板３は、入光面３ａの面積が出光面３ｂのものよりも大きい断面くさび形状に構成されており、当該導光板３への各色光の入光量を極力増やすようになっている。そして、この混合用導光板３では、入光面３ａから入った各色光を上面３ｃ及び下面３ｄで交互に当該導光板内側に反射させながら、導光方向に進行（伝播）させて、出光面３ｂから上記白色光として取り出すようになっている。
また、混合用導光板３では、下面３ｄの入光面３ａに対する傾斜角度が、上記のように、９０度未満に設定されているので、当該下面３ｄで反射する各色光の反射角度は小さいものとなる。これにより、混合用導光板３では、各色光は当該混合用導光板内部で互いに混じり合い易くなり、対応する発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂから短い距離で効率よく白色光に混合される。また、この下面３ｄの傾斜角度を変更することにより、混合用導光板３では、各発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂが一定の最大放射角度で放射する各色光の白色光への混合位置を変更できるように構成されている。

さらに、混合用導光板３では、ドットパターン１５、拡散反射シート１０、及び金属板８がこの順番で上面３ｃの外側に順次設けられ、ドットパターン１６、拡散反射シート９、及び金属板７がこの順番で下面３ｄの外側に順次設けられている。
上記金属板７、８及び拡散反射シート９、１０は、混合用導光板３の内側に光を反射する反射手段を構成するものであり、各色光を混合用導光板内側に反射することで当該各色光の混合用導光板３の外側への放射を防いでいる。これにより、混合用導光板３の内部を進行する各色光に伝播損失が生じるのを防止することができ、各色光の利用効率が低下するのを防ぐことができる。

具体的には、上記拡散反射シート９、１０は、例えば白色の薄膜合成樹脂シートにより構成されており、各色光が対応する下面３ｄ及び上面３ｃにて反射されずに当該下面３ｄ及び上面３ｃを混合用導光板外側に通過したときでも、この通過した各色光を混合用導光板内側に反射する。また、拡散反射シート９、１０は、上記通過した各色光を混合用導光板内側に拡散しており、その各色光を混合用導光板３の内部の色々な方向に進行させて互いに混じり合い易くしている。
上記金属板７、８には、好ましくはステンレス材やアルミニウム材などの光の反射率が比較的高い金属材が用いられており、各色光が対応する拡散反射シート９、１０にて反射されずに当該拡散反射シート９、１０を混合用導光板３外側に通過したときでも、その通過した各色光を混合用導光板内側に反射する。尚、混合用導光板内側の表面に銀蒸着膜などが形成された光反射率が高い金属板７、８を使用した場合は、拡散反射シート９、１０の設置を省略することもできる。

上記ドットパターン１５、１６は、印刷またはシボなどにより構成された微小な凹凸状の所定パターンを有するものであり、混合用導光板３の内部を進行する各色光の光路を３次元的に形成する光路形成手段を構成している。すなわち、各ドットパターン１５、１６は、各色光の光路が３次元的に変えられるように、当該パターン１５、１６に接した各色光を混合用導光板内側で色々な方向に拡散または反射している。この結果、各色光では、その混合用導光板３の内部での光路長が３次元的に増やされ、互いに混じり合い易くなり、混合用導光板３では、発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂからより短い距離で効率よく白色光に混合することができる。尚、このドットパターン１５、１６を用いた説明以外に、例えば各パターン１５、１６と同一な機能を有するレンズ形状を上面３ｃ及び下面３ｄに設けてもよい。また、拡散ビーズを上面３ｃ及び下面３ｄ近傍に埋設してもよい。
また、混合用導光板３では、上記ドットパターン、拡散反射シート、及び金属板が入光面３ａと出光面３ｂとの間の両側面の外側にも設置されており、入光面３ａ及び出光面３ｂを除く全ての表面外側がこれらの三層構造の部材によって覆われている。これにより、混合用導光板３では、当該導光板内部を進行する各色光が導光板外部に放射され各色光に進行（伝播）損失が生じるのを極力防止できるようになっている。尚、点光源モジュール２や混合用導光板３等の構成部材を収納する面発光装置１の筐体の内面が光反射性を有している場合には、上記両側面でのドットパターン、拡散反射シート、及び金属板の設置を省略することもできる。

上記導光板４は、アクリル樹脂等の透明な合成樹脂またはガラス材により構成されたものであり、断面形状が矩形状に形成されている。つまり、この導光板４は、白色の面状光を発光するフラットな上記発光面４ａと、この発光面４ａに直交するように設けられ、混合用導光板３からの白色光が導入される導入面４ｂと、この導入面４ｂに平行に設けられて対向する対向面４ｃと、上記発光面４ａと平行に設けられた非発光面４ｄとを備えている。また、この非発光面４ｄには、その非発光面全面を覆うように、例えば金属板からなる反射板１２が設けられており、導入面４ｂから対向面４ｃ側に導かれた白色光を発光面４ａ側に反射するようになっている。
また、導光板４では、図に示すように、導入面４ａと上記出光面３ｂとの間に設けられた断面半円弧状の第２リフレクター１１を介して、混合用導光板３からの白色光が導入されるようになっている。この第２リフレクター１１は、導入面４ａ及び混合用導光板３の出光面側全体（上記金属板７等の出光面側端部を含む。）を密閉するように取り付けられており、混合用導光板３から導光板４への伝播経路上で白色光に損失が発生するのを防いで、上記面状光の輝度低下をより確実に防止するようになっている。

上記光学シート５は、例えばレンズシートにより構成されており、導光板４の発光面４ａからの光を集光して液晶パネルＥＰへの照射光の輝度を所望輝度に向上させている。尚、この説明以外に、上記レンズシートに代えてあるいはレンズシートに加えて、発光品位を整えるための拡散シートや偏光シート等の他の機能を有するシートを光学シート５として配置してもよい。

このように構成された面発光装置１では、点光源モジュール２に含まれたＲＧＢ各色光が対応する発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂから発せられて混合用導光板３の入光面３ａに入光されると、これら各色光は上面３ｃ側と下面３ｄ側とで交互に反射されながら、出光面３ｂに導かれる。この出光面３ｂへの進行の際に、各色光は上面３ｃ側と下面３ｄ側とで混合用導光板内側に反射されることによって白色光に混合され、出光面３ｂから第２リフレクター１１を介して導光板４の導入面４ａに入射される。その後、白色光は、導光板４内を対向面４ｄ側に導かれつつ、発光面４ａから白色の面状光として光学シート５に出光される。そして、面発光装置１では、光学シート５から上記液晶パネルＥＰ側に白色の面状光を出光することにより、当該パネルＥＰで要求される所望輝度（例えば、５０００（ｃｄ／ｍ²）以上）を有するほぼ均一な面状光が同パネルＥＰに入射され、パネルＥＰ上で所望のフルカラー画像が表示されるようになっている。

以上のように構成された本実施形態では、混合用導光板３が発光ダイオード（点光源）２ｒ、２ｇ、２ｂから入光面３ａに入光された各色光を上面３ｃ側及び下面３ｄ側で交互に当該混合用導光板内側に反射させながら、導光方向に進行させ、かつ互いに混じり合わせることによって白色光に混合している。また、上記各色光は混合用導光板３に形成された下面（傾斜面）側で上面３ｃ側に向かって反射されていることから、各色光は当該混合用導光板３の内部で互いに混じり合い易くなり、対応する発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂから短い距離で効率よく白色光に混合することができる。従って、混合用導光板３は、各色光の利用効率を高めて白色光を効率よく混合することができるとともに、当該混合用導光板３内部を進行する各色光及び白色光の減衰を抑えて、出光面３ｂから出光する白色光ひいては導光板４から発光される白色の面状光の輝度低下を抑えることができる。この結果、発光効率及び輝度が低い白色発光ダイオードを用いた場合に比べて、高輝度な面状光を導光板発光面４ａから容易に発光することができ、しかも白色発光ダイオードを用いた場合と異なり、５インチ以上の大型の液晶表示装置用バックライトを構成する場合でも、発光ダイオードや上記光学シートの設置数の増加を極力抑えたコスト安価な水銀レスのバックライトを構成することができる。

また、本実施形態では、混合用導光板３が各発光ダイオード２ｒ、２ｇ、２ｂからの白色光への混合位置を変更できるので、混合用導光板を用いていない従来品に比べて、導光板４からの白色面状光の輝度低下を抑制することが可能で設計自由度の高い面発光装置を構成することができる。
また、本実施形態では、上記入光面３ａが出光面３ｂより広く形成されて混合用導光板３への各色光の入光量を極力増やすようになっているので、混合用導光板３から導光板４への白色光の出光量の低下を防いで、導光板４からの白色面状光の輝度低下をも防止することができる。

実施形態２

図２は、別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記実施形態１との主な相違点は、混合用導光板の上面を傾斜面として構成するとともに、断面矩形状の導光板に代えて断面くさび形状の導光板を用いた点である。
図２に示すように、本実施形態では、混合用導光板１３は、出光面１３ｂよりも大きい面積を有し、上記各色光が入光される入光面１３ａと、その右縁及び左縁が入光面１３ａの上縁及び出光面１３ｂの上縁に対してそれぞれ９０度未満の傾斜角度で設けられた傾斜面としての上面１３ｃと、その右縁及び左縁が入光面１３ａの下縁及び出光面１３ｂの下縁に対してそれぞれ直交するように設けられた下面１３ｄとを備えている。尚、上面１３ｃの傾斜角度は、導光板１４の下面１４ｄの傾斜角度に一致するように決定されている。
また、上記導光板１４には、断面くさび形状のアクリル樹脂等が使用されており、図に示すように、その非発光面１４ｄ側が混合用導光板１３の上面１３ｃ側との間に隙間を生じることなく、導光板１４は混合用導光板１３と互いに密接するように配置されている。つまり、この導光板１４は、上記白色面状光を発光するフラットな発光面１４ａと、この発光面１４ａに直交するように設けられ、混合用導光板１３からの白色光が導入される導入面１４ｂとを有している。また、この導光板１４には、導入面１４ｂに平行に設けられて対向する対向面１４ｃと、上記下面１３ｃと同一の傾斜角度を有し、導入面１４ｂと対向面１４ｃとの間に設けられた非発光面１４ｄとを備えており、第２リフレクター１１を介して導入面１４ｂに導入された白色光を対向面１４ｃ側に導きつつ、発光面１４ａから白色の面状光を出光する。

以上の構成により、本実施形態では、上記実施形態１と同様に、混合用導光板１３は、上記各色光を上面１３ｃ側及び下面１３ｄ側で交互に当該混合用導光板内側に反射させながら、導光方向に進行させ、かつ互いに混じり合わせることによって白色光に混合する。従って、本実施形態では、実施形態１と同様な効果を奏することができる。また、本実施形態では、混合用導光板１３と導光板１４とを互いに密接するように配置しているので、面発光装置１の奥行き寸法（図の上下方向寸法）を小さくすることができ、コンパクトなバックライトを構成することができる。

実施形態３

図３は、別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記実施形態１との主な相違点は、入光面から遠ざかるように上記導光方向に関して出光面を傾斜させた点である。
図３に示すように、本実施形態では、混合用導光板２３には、出光面２３ｂよりも大きい面積を有し、上記各色光が入光される入光面２３ａと、その右縁及び左縁が入光面２３ａの上縁及び出光面２３ｂの上縁に対してそれぞれ直交するように設けられた上面２３ｃと、その右縁及び左縁が入光面２３ａの下縁及び出光面２３ｂの下縁に対してそれぞれ９０度未満の傾斜角度で設けられた傾斜面としての下面２３ｄとを備えている。上記出光面２３ｂは、上記導光方向（図の左方向）に関して入光面２３ａから遠ざかるように傾斜されており、当該出光面２３ｂの下縁がその上縁に対して導光方向に傾斜されている。
また、この実施形態では、第２リフレクター２０の形状が混合用導光板２３の出光面側の形状に合わせて変更されており、１８０度未満の中心角を有する円弧状断面形状に構成されている。
以上の構成により、本実施形態では、上記実施形態１と同様に、混合用導光板２３は、上記各色光を上面２３ｃ側及び下面２３ｄ側で交互に当該混合用導光板内側に反射させながら、導光方向に進行させ、かつ互いに混じり合わせることによって白色光に混合する。従って、本実施形態では、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

実施形態４

図４は、別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。図において、本実施形態と上記実施形態１との主な相違点は、入光面に近づくように上記導光方向に対して出光面を傾斜させた点である。
図４に示すように、本実施形態では、混合用導光板３３は、出光面３３ｂよりも大きい面積を有し、上記各色光が入光される入光面３３ａと、その右縁及び左縁が入光面３３ａの上縁及び出光面３３ｂの上縁に対してそれぞれ直交するように設けられた上面３３ｃと、その右縁及び左縁が入光面３３ａの下縁及び出光面３３ｂの下縁に対してそれぞれ９０度未満の傾斜角度で設けられた傾斜面としての下面３３ｄとを備えている。上記出光面３３ｂは、上記導光方向（図の左方向）に関して入光面３３ａに近づくように傾斜されており、当該出光面３３ｂの下縁がその上縁に対し導光方向と反対方向に傾斜されている。
また、この実施形態では、第２リフレクター３０の形状が混合用導光板３３の出光面側の形状に合わせて変更されており、１８０度よりも大きい中心角を有する円弧状断面形状に構成されている。
以上の構成により、本実施形態では、上記実施形態１と同様に、混合用導光板３３は、上記各色光を上面３３ｃ側及び下面３３ｄ側で交互に当該混合用導光板内側に反射させながら、導光方向に進行させ、かつ互いに混じり合わせることによって白色光に混合する。従って、本実施形態では、実施形態１と同様な効果を奏することができる。

実施形態５

図５は、別の実施形態に係る面発光装置の混合用導光板を示す斜視図である。図において、本実施形態と上記実施形態１との主な相違点は、混合用導光板の出光面側に光の輝度を上昇させる輝度上昇手段を設けた点である。
図５に示すように、本実施形態では、混合用導光板４３は、出光面４３ｂよりも大きい面積を有し、上記各色光が入光される入光面４３ａと、その右縁及び左縁が入光面４３ａの上縁及び出光面４３ｂの上縁に対してそれぞれ直交するように設けられた上面４３ｃと、その右縁及び左縁が入光面４３ａの下縁及び出光面４３ｂの下縁に対してそれぞれ９０度未満の傾斜角度で設けられた傾斜面としての下面４３ｄとを備えている。また、出光面４３ｂ側には、輝度上昇手段としての集光レンズ部４３ｂ１が設けられている。この集光レンズ部４３ｂ１は、図に示すように、混合用導光板４３の両側面の間に形成された複数の三角条によって構成されたものであり、各三角条の頂部突出方向が上記導光方向に一致するように構成されている。これにより、集光レンズ部４３ｂ１は、出光面側から第２リフレクター側に出光される白色光を集光して、その輝度を上昇させることができる。この結果、上記白色面状光の輝度も上昇させることが可能となって面発光装置１の高輝度化を図ることができる。尚、この説明以外に、上記集光レンズ部４３ｂ１と同様な機能を有するレンズシートや拡散パターンなどを平坦な出光面上に設置する構成でもよい。また、このような輝度上昇手段を上記実施形態１〜４の各出光面に設けてもよい。

尚、上記の説明では、点光源モジュールにＲＧＢ三色の発光ダイオードを設けて、液晶表示装置用バックライトを構成した場合について説明したが、本発明は、点光源モジュールに含まれた少なくとも二色の点光源からの各色光を入光面から出光面に向かって導きつつ、これらの各色光を所望の色の光に混合する混合用導光板を設けるとともに、入光面から出光面側への導光方向に対して傾斜した傾斜面を当該導光板に形成したものであれば、何等限定されるものではなく、例えば黄色と青色の発光ダイオードを点光源モジュール内に設置し混合用導光板が黄色光と青色光とを混合することで白色光を得て、その白色の平面状照明光を発光する照明器具、その他の装置の光源に適用することができる。また、所定の色光を発光するボール状の発光部分を備えたランプを点光源に用いることもできる。

また、上記の説明では、導光板の下方にアクリル樹脂からなる混合用導光板を設置した場合について説明したが、本発明の混合用導光板は、その内部で上記各色光を出光面側への導光方向に進行させつつ、白色光に混色させるものであればよく、例えばガラス材にて混合用導光板を構成するとともに、この混合用導光板の出光面を導光板導入面に対向配置する構成でもよい。このように対向配置した場合は、上記第２リフレクターの設置を省略することも可能であるが、上記のように導光板下方に混合用導光板を設置する場合の方が、導光板導入面に対向配置する場合に比べて、面発光装置がその有効発光部分（発光面）の外側部分、つまり面発光装置の縦または横寸法が大きくなるのを防げる点で好ましい。
また、上記の説明では、混合用導光板においてその上面または下面を傾斜面とした場合について説明したが、上面及び下面の双方を傾斜面に構成してもよい。また、傾斜面を上面及び下面の少なくとも一方に部分的（好ましくは入光面側）に設ける構成でもよい。

本発明の一実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。 別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。 別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。 別の実施形態に係る面発光装置の要部構成を示す断面図である。 別の実施形態に係る面発光装置の混合用導光板を示す斜視図である。

符号の説明

１ 面発光装置
２ 点光源モジュール
２ｒ、２ｇ、２ｂ （赤色、緑色、青色の）発光ダイオード（点光源）
２ｓ 基板
３、１３、２３、３３、４３ 混合用導光板
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ 入光面
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ 出光面
４３ｂ１ 集光レンズ部（輝度上昇手段）
３ｄ、２３ｄ、３３ｄ 上面（傾斜面）
１３ｃ 下面（傾斜面）
４、１４ 導光板
４ａ、１４ａ 発光面
４ｂ、１４ｂ 導入面
６ 第１リフレクター
７、８ 金属板（反射手段）
９、１０ 拡散反射シート（反射手段）
１１、２０、３０ 第２リフレクター
１５、１６ ドットパターン（光路形成手段）

Claims (8)

1. 少なくとも二色の点光源を有する点光源モジュールと、
   前記点光源モジュールからの各色の光を入光面から出光面に向かって導きつつ、これら各色の光を混合する混合用導光板と、
   前記混合用導光板からの光を面状光として発光する発光面が設けられた導光板とを具備し、
   前記混合用導光板には、その入光面から出光面側への導光方向に対して傾斜した傾斜面が形成されていることを特徴とする面発光装置。
2. 前記混合用導光板は、その入光面が出光面に比べ広く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記混合用導光板には、その入光面と出光面との間の表面外側に、当該混合用導光板の内側に光を反射する反射手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光装置。
4. 前記反射手段は、前記表面外側に順次配置された拡散反射シート及び金属板を具備していることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
5. 前記混合用導光板の出光面側には、光の輝度を上昇させる輝度上昇手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面発光装置。
6. 前記混合用導光板には、その内部を進行する前記各色の光の光路を３次元的に形成する光路形成手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の面発光装置。
7. 前記点光源モジュールは、その点光源が装着されるとともに、光反射性を有する基板を備え、
   前記基板及び前記入光面とともに前記点光源を囲むように設けられ、かつ、前記点光源モジュールからの各色の光を前記入光面を入射させる第１リフレクターを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の面発光装置。
8. 前記混合用導光板が、前記導光板の下方に配置され、
   前記出光面からの光を前記導光板の導入面に入射させる第２リフレクターを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の面発光装置。

Images