JP2005339940A

JP2005339940A - 面光源

Info

Publication number: JP2005339940A
Application number: JP2004155875A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Ohashi; 貴文大橋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子を用い、しかも、照明光出射領域に対する導光板の大きさの比を小さくして小型化をはかることができる面光源を提供する。
【解決手段】照明光出射領域Ｂを含む面積の板状部１０ａとその一端から延長させて形成された延長部１０ｂとを有する透明部材からなり、延長部１０ｂの端部よりも板状部１０ａ側の部分に、外部から延長部１０ｂ内にその端部に向けて光を入射させる入射面１１が形成され、延長部１０ｂの端部に、入射面１１から前記端部に向かって入射した光を板状部１０ａに向けて反射する第１の反射面１２が形成され、板状部１０ａの一方の板面に出射面１３が、他方の板面に前記第１の反射面１２により反射されて板状部１０ａに導かれた光を出射面１３に向けて反射する第２の反射面が形成された導光板１０と、この導光板１０の前記入射面１１に対向させて配置された固体発光素子１９とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶表示素子の照明光源等に用いられる面光源に関する。

反射表示を行なう反射型液晶表示素子の前側（表示観察側）に配置され、前記反射型液晶表示素子に向けて照明光を出射するとともに前記反射型液晶表示素子からの出射光を透過させて観察側に出射するフロントライトや、透過表示を行なう透過型液晶表示素子の後側に配置され、前記透過型液晶表示素子に向けて照明光を出射するバックライト等の照明光源に用いられる面光源は、従来、少なくとも一端に入射端面が形成され、２つの板面の一方に出射面が形成され、他方の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面に向けて反射する反射面が形成された導光板と、前記導光板の前記入射端面に対向させて配置された発光素子とにより構成されている。（特許文献１参照）
特開２００３―１４９５９９号公報

前記面光源の発光素子には、前記導光板の入射端面の全長にわたる長さの冷陰極管が広く利用されているが、前記冷陰極管からなる発光素子を備えた面光源は、前記導光板にその入射端面の全域から光を入射させ、前記導光板の出射面の略全域から照明光を出射することができる反面、前記冷陰極管の寿命が短いため、頻繁に冷陰極管を交換しなければならず、したがって維持費が嵩むという問題をもっている。

そのため、前記発光素子に、寿命が半永久的で、しかも冷陰極管に比べて消費電力が少ないＬＥＤ（発光ダイオード）等の固体発光素子を用いることが望まれている。

図１０は固体発光素子を備えた従来の面光源の平面図であり、この面光源は、板状の透明部材からなり、その一端に外部から光を入射させる入射端面２が形成され、２つの板面の一方に前記入射端面２から入射した光の出射面３が形成され、他方の板面に前記入射端面から入射した光を前記出射面３に向けて反射する反射面（図示せず）が形成された導光板１と、前記導光板１の入射端面２に対向させて配置され、前記入射端面に向けて光を発する固体発光素子５とを備えている。

この面光源は、前記固体発光素子５からの光を前記導光板１にその入射端面２から入射させ、その光を前記導光板１により導いてその出射面３から出射するものであり、前記固体発光素子５から出射した光は、図に破線で示したように広がりながら導光板１内を導かれ、その出射面３の図に平行斜線を施した扇状の範囲から出射する。

なお、図１０に示した面光源は、２つの固体発光素子５を前記導光板１の入射端面２の長さ方向に適当間隔で並べて配置したものであり、これらの固体発光素子５からの光を、前記導光板１の出射面３の前記２つの発光素子５の配置位置に対応した２つの扇状範囲からそれぞれ出射する。

しかし、この面光源は、前記固体発光素子５からの光が上記のように広がりながら導光板１内を導かれてその出射面３から出射するため、照明光出射領域、例えば液晶表示素子の表示エリアに対応する領域（図において鎖線で囲まれた領域）Ａからその全域にわたって照明光を出射するには、前記導光板１の前記照明光出射領域Ａから入射端面２までの距離Ｌを大きくし、前記固体発光素子５からの光が充分な幅に広がって前記照明光出射領域Ａから出射するようにしなければならない。

そのため、固体発光素子５を用いた従来の面光源は、照明光出射領域に比べて前記導光板１が非常に大きく、したがって面光源が大型化してしまうという問題をもっている。

この発明は、発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子を用い、しかも、照明光出射領域に対する導光板の大きさの比を小さくして小型化をはかることができる面光源を提供することを目的としたものである。

この発明の面光源は、照明光を出射する照明光出射領域を含む面積の板状部とその少なくとも一端から延長して形成された延長部とを有する透明部材からなり、前記延長部の端部よりも前記板状部側の部分に、外部から前記延長部内に前記端部に向けて光を入射させる入射面が形成され、前記延長部の端部に、前記入射面から前記端部に向かって入射した光を前記板状部に向けて反射する第１の反射面が形成され、前記板状部の２つの板面の一方に前記入射面から入射した光の出射面が形成され、前記板状部の他方の板面に、前記第１の反射面により反射されて前記板状部に導かれた光を前記出射面に向けて反射する第２の反射面が形成された導光板と、前記導光板の前記入射面に対向させて配置され、前記入射面に向けて光を発する固体発光素子とを備えたことを特徴とする。

すなわち、この面光源は、前記固体発光素子からの光を、前記導光板の前記延長部の端部よりも前記板状部側の部分に形成された入射面から前記延長部内に前記端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部の端部に形成された前記第１の反射面により前記導光板の前記板状部に向けて反射して前記板状部の出射面から出射するようにしたものである。

この発明の面光源においては、前記導光板の延長部の両側面にそれぞれ、前記側面から凹入し、且つ前記延長部の端部に形成された前記第１の反射面に対向する面が前記側面から前記延長部の内方に向かって前記第１の反射面から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部を設け、これらの切欠部の前記傾斜面により外部から前記延長部内に光を入射させる入射面を形成し、前記延長部内に固体発光素子を前記入射面に対向させて配置するのが望ましい。

その場合、前記固体発光素子は、前記導光板の延長部の一側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記延長部の他側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置するのが好ましい。

また、この発明の面光源においては、前記導光板の延長部を、前記導光板の板状部の出射面と第２の反射面のいずれか一方に隣接する面に、この延長部の端部に向かって前記延長部の反対面から離れる方向に傾いた傾斜面を有する形状に形成し、その傾斜面により、外部から前記延長部内に光を入射させる入射面を形成し、その入射面に対向させて固体発光素子を配置してもよい。

この発明の面光源は、照明光を出射する照明光出射領域を含む面積の板状部とその少なくとも一端から延長して形成された延長部とを有する透明部材からなり、前記延長部の端部よりも前記板状部側の部分に、外部から前記延長部内に前記端部に向けて光を入射させる入射面が形成され、前記延長部の端部に、前記入射面から前記端部に向かって入射した光を前記板状部に向けて反射する第１の反射面が形成され、前記板状部の２つの板面の一方に前記入射面から入射した光の出射面が形成され、前記板状部の他方の板面に、前記第１の反射面により反射されて前記板状部に導かれた光を前記出射面に向けて反射する第２の反射面が形成された導光板と、前記導光板の前記入射面に対向させて配置され、前記入射面に向けて光を発する固体発光素子とを備え、前記固体発光素子からの光を、前記導光板の前記延長部の端部よりも前記板状部側の部分に形成された入射面から前記延長部内に前記端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部の端部に形成された前記第１の反射面により前記導光板の前記板状部に向けて反射して前記板状部の出射面から出射するようにしたものであるため、前記照明光出射領域からその全域にわたって照明光を出射するには、前記導光板の前記入射面から前記第１の反射面までの光路長と、前記第１の反射面から前記照明光出射領域までの光路長との和、つまり前記入射面から前記照明光出射領域までの折れ曲がり光路の長さを、前記固体発光素子からの光が充分な幅に広がって前記照明光出射領域から出射するように設定すればよい。

そのため、この面光源は、発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子を用いたものであるが、照明光出射領域に対する前記導光板の大きさの比を小さくして小型化をはかることができる。

この発明の面光源においては、前記導光板の延長部の両側面にそれぞれ、前記側面から凹入し、且つ前記延長部の端部に形成された前記第１の反射面に対向する面が前記側面から前記延長部の内方に向かって前記第１の反射面から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部を設け、これらの切欠部の前記傾斜面により外部から前記延長部内に光を入射させる入射面を形成し、前記延長部内に固体発光素子を前記入射面に対向させて配置するのがのが望ましく、このようにすることにより、前記照明光出射領域に対する前記導光板の大きさの比を充分に小さくするとともに、前記固体発光素子を含む面光源全体の平面形状を小さくし、さらに小型化することができる。

その場合、前記固体発光素子は、前記導光板の延長部の一側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記延長部の他側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記延長部の一側面の切欠部内の固体発光素子からの光と、前記延長部の他側面の切欠部内の固体発光素子からの光とを、充分に広い重なり面積で重ねて前記導光板の板状部の照明光出射領域の全域から出射することができる。

また、この発明の面光源においては、前記導光板の延長部を、前記導光板の板状部の出射面と第２の反射面のいずれか一方に隣接する面に、この延長部の端部に向かって前記延長部の反対面から離れる方向に傾いた傾斜面を有する形状に形成し、その傾斜面により、外部から前記延長部内に光を入射させる入射面を形成し、その入射面に対向させて固体発光素子を配置してもよく、このようにすることにより、前記照明光出射領域に対する前記導光板の大きさの比を小さくするとともに、前記固体発光素子を含む面光源全体の平面形状を前記導光板の外形と同じにし、さらに小型化することができる。

図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１及び図２は面光源の平面図及び側面図、図３は図１のIII―III線に沿うハッチングを省略した拡大断面図である。

この面光源は、例えば透過型液晶表示素子（図示せず）のバックライトに使用されるものであり、図１〜図３に示したように、照明光を出射する照明光出射領域、つまり前記液晶表示素子の表示エリアに対応する領域（図１において鎖線で囲まれた領域）Ｂの面積を含む面積の板状部１０ａとその少なくとも一端から延長し延長部１０ｂとを有するアクリル樹脂板等の透明部材からなり、前記延長部１０ｂの端部よりも前記板状部１０ａ側の部分に、外部から前記延長部１０ｂ内に前記端部に向けて光を入射させる入射面１１が形成され、前記延長部１０ｂの端部に、前記入射面１１から前記端部に向かって入射した光を前記板状部１０ａに向けて反射する第１の反射面１２が形成され、前記板状部１０ａの２つの板面の一方に前記入射面１１から入射した光の出射面１３が形成され、前記板状部１０ａの他方の板面に、前記第１の反射面１２により反射されて前記板状部１０ａに導かれた光を反射して前記出射面１３から出射させる第２の反射面１４が形成された導光板１０と、前記導光板１０の前記入射面１１に対向させて配置され、前記入射面１１に向けて光を発する固体発光素子１９とを備えている。

なお、前記導光板１０の全体の平面形状は矩形状であり、その板状部１０ａは、前記照明光出射領域Ｂよりも僅かに大きい面積の矩形または正方形部からなり、延長部１０ｂは、その両側面間の幅が前記板状部１０ａの幅と同じで、端部（導光板１０の一端）から前記板状部１０ａとの境界部までの長さが前記板状部１０ａの長さよりもはるかに小さい帯状部からなっている。

また、前記導光板１０は、前記板状部１０ａから延長部１０ｂにわたって同じ板厚を有しており、したがって、前記板状部１０ａの一方の板面に形成された出射面１３と、前記延長部１０ｂの前記出射面１３に隣接する面は連続した面一な面であり、また前記板状部１０ａの他方の板面に形成された第２の反射面１４と前記延長部１０ｂの前記第２の反射面１４に隣接する面も連続した面一な面である。

以下、前記板状部１０ａの出射面１３が形成された一方の板面と前記延長部１０ｂの前記出射面１３に隣接する面とを前面、前記板状部１０ａの第２の反射面１４が形成された他方の板面と前記延長部１０ｂの前記第２の反射面１４に隣接する面とを後面という。

そして、前記導光板１０の延長部１０ｂには、その両側面の前記板状部１０ａとの境界部付近にそれぞれ、前記延長部１０ｂの側面から凹入し、且つ前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２に対向する面が前記側面から前記延長部１０ｂの内方に向かって前記第１の反射面１２から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部１５が設けられており、これらの切欠部１５の前記傾斜面により、外部から前記延長部１０ｂ内にこの延長部１０ｂの端部に向けて光を入射させる前記入射面１１が形成されている。

なお、前記切欠部１５の前記入射面１１とは反対側の面（板状部１０ａ側の面）は、前記入射面１１に対して略直角な面に形成されており、この面の延長部１０ｂの側面に開放する端部は前記延長部１０ｂに僅かに入り込んでいる。

また、前記導光板１０の延長部１０ｂの端面は前記板状部１０ａの出射面１３に対して垂直な面に形成されており、その端面の全体に反射膜１６が設けられ、前記入射面１１から前記延長部１０ｂの端部に向かって入射した光を前記板状部１０ａに向けて反射する前記第１の反射面１２が形成されている。

さらに、前記導光板１０の板状部１０ａ及び延長部１０ｂの後面にはその全体にわたって反射シート１８が貼付けられており、この反射シート１８の前記板状部１０ａの後面に対応する部分により、前記第１の反射面１２により反射されて前記板状部１０ａに導かれた光を前記板状部１０ａの前面の出射面１３に向けて反射する第２の反射面１４が形成されている。

なお、前記導光板１０の板状部１０ａの後面には、図３に示したように、その全域にわたって、この板状部１０ａの幅方向（延長部１０ｂの端面に形成された第１の反射面１２の長さ方向と平行な方向）に沿う断面形状が三角形状の複数の溝部１７が前記液晶表示素子の画素ピッチよりも小さい５０〜１００μｍ程度のピッチで形成されている。

一方、前記固体発光素子１９は、赤、緑、青の３色のＬＥＤ（発光ダイオード）を備え、これらのＬＥＤの赤、緑、青の３色の発光色を混色した白色光を出射するものか、あるいは、紫外光ＬＥＤと白色蛍光膜とを備え、前記ＬＥＤから紫外光を前記白色蛍光膜に照射して前記白色蛍光材が発する白色蛍光を出射するものであり、この面光源では、２つの固体発光素子１９を備え、これらの固体発光素子１９を前記導光板１０の延長部１０ｂの両側面の前記切欠部１５内に１つずつ前記入射面１１に対向させて配置している。

さらに、この面光源では、前記固体発光素子１９をそれぞれ、前記導光板１０の延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記延長部１０ｂの他側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置している。

この面光源は、前記固体発光素子１９からの光を、前記導光板１０の延長部１０ｂの端部よりも板状部１０ａ側の部分に形成された入射面１１から前記延長部１０ｂ内に前記端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２により前記導光板１０の板状部１０ａに向けて反射し、その反射光を、前記板状部１０ａの出射面１３から出射するようにしたものである。

すなわち、この面光源においては、前記固体発光素子１９から出射し、前記導光板１０の延長部１０ｂの端部よりも板状部１０ａ側の部分に形成された前記入射面１１から前記延長部１０ｂ内にその端部に向かって入射した光が、図３に破矢線で示したように、前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２により反射されて前記導光板１０の板状部１０ａに導かれる。

なお、前記固体発光素子１９から出射光は、その全周方向にある程度の広がり角をもった光であり、前記固体発光素子１９から出射して前記入射面１１から前記延長部１０ｂ内にその端部に向かって入射した光は、前記第１の反射面１２に向かって直進するか、あるいは前記延長部１０ｂの前面と外気（空気層）との界面または前記延長部１０ｂの後面の反射シート１８により反射されて前記第１の反射面１２に入射し、また、前記第１の反射面１２により反射された光は、前記板状部１０ａに向かって直進するか、あるいは前記延長部１０ｂの前面と外気との界面または前記延長部１０ｂの後面の反射シート１８により反射されて前記板状部１０ａに導かれる。

前記板状部１０ａに導かれた光は、この板状部１０ａの第２の反射面１４の複数の溝部１７の間の部分及び前記板状部１０ａの出射面１３と外気との界面で反射されながら前記板状部１０ａ内を導かれて前記第２の反射面１４の複数の溝部１７のいずれかに入射し、その溝部１７の延長部１０ｂ側の傾斜面と前記溝部１７内の空気層との界面により前記出射面１３の法線付近の方向に向けて反射され、前記出射面１３と外気との界面を透過して前記出射面１３の前方に出射する。

そして、この面光源では、前記導光板１０の延長部１０ｂの両側面にそれぞれ、前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２に対向する面が前記側面から前記延長部１０ｂの内方に向かって前記第１の反射面１２から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部１５を設け、これらの切欠部１５の前記傾斜面により外部から前記延長部１０ｂ内に光を入射させる入射面１１を形成し、前記延長部１０ｂの一側面と他側面の前記切欠部１５内にそれぞれ固体発光素子１９を、前記一側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記他側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置しているため、これらの固体発光素子１９からの光がそれぞれ広がりながら前記導光板１０内を導かれ、前記板状部１０ａの出射面３の照明光出射領域Ｂから出射する。

図４は前記導光板１０の延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内に配置された一方の固体発光素子１９からの光の出射範囲を示しており、この一方の固体発光素子１９から出射して前記一側面の切欠部１５の入射面１１から入射した光は、図に破線で示したように広がりながら前記第１の反射面１２により反射され、さらに広がりながら前記導光板１０の板状部１０ａに導かれて、この板状部１０ａの出射面１３の図に平行斜線を施した範囲、つまり前記照明光出射領域Ｂの一側縁付近の領域を除く大部分の領域から出射する。

また、図５は前記導光板１０の延長部１０ｂの他側面の切欠部１５内に配置された他方の固体発光素子１９からの光の出射範囲を示しており、この他方の固体発光素子１９から出射して前記一側面の切欠部１５の入射面１１から入射した光は、図に破線で示したように広がりながら前記第１の反射面１２により反射され、さらに広がりながら前記導光板１０の板状部１０ａに導かれて、この板状部１０ａの出射面１３の図に平行斜線を施した範囲、つまり前記照明光出射領域Ｂの他面縁付近の領域を除く大部分の領域から出射する。

そして、前記面光源は、前記一方と他方の両方の固体発光素子１９からの光を前記導光板１０の板状部１０ａの出射面１３から出射するため、この面光源の照明光出射範囲は、図６に示したように、前記一方の固体発光素子１９からの光の出射範囲と前記他方の固体発光素子１９からの光の出射範囲との両方を含む範囲であり、したがって、前記照明光出射領域Ｂの全域から光を出射することができる。

なお、図４〜図６では、前記導光板１０の板状部１０ａから延長部１０ｂにわたって光の出射範囲を示す平行斜線を施しているが、前記延長部１０ｂの前面から出射する光は、前記延長部１０ｂの前面と外気との界面を透過してその前面側に漏れた極く僅かな光であり、ほとんどの光は前記板状部１０ａの出射面１３から出射する。

このように、前記面光源は、前記固体発光素子１９からの光を、前記導光板１０の延長部１０ｂの端部よりも板状部１０ａ側の部分に形成された入射面１１から前記延長部１０ｂ内にその端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２により前記導光板１０の板状部１０ａに向けて反射して前記板状部１０ａの出射面１３から出射するようにしたものであるため、前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂからその全域にわたって照明光を出射するには、前記導光板１０の前記入射面１１から前記第１の反射面１２までの光路長と、前記第１の反射面１２から前記照明光出射領域Ｂまでの光路長との和、つまり前記入射面１１から前記照明光出射領域Ｂまでの折れ曲がり光路の長さを、前記固体発光素子１９からの光が充分な幅に広がって前記照明光出射領域Ｂから出射するように設定すればよく、したがって、前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂから前記導光板１０の延長部１０ｂの端部までの距離Ｌａを、図１０に示した従来の面光源における導光板１の照明光出射領域Ａから入射端面２までの距離Ｌに比べて短くすることができる。

そのため、この面光源は、発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子１９を用いたものであるが、前記照明光出射領域Ｂに対する前記導光板１０の大きさ（長さ）の比を小さくして小型化をはかることができる。

この実施例では、前記導光板１０の延長部１０ｂの両側面にそれぞれ、前記側面から凹入し、且つ前記延長部１０ｂの端部に形成された第１の反射面１２に対向する面が前記側面から前記延長部１０ｂの内方に向かって前記第１の反射面１２から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部１５を設け、これらの切欠部１５の前記傾斜面により外部から前記延長部１０ｂ内に光を入射させる入射面を形成しているため、前記入射面１１から前記第１の反射面１２までの光路を、前記第１の反射面１２に対し前記板状部１０ａの幅方向（第１の反射面１２の長さ方向）に沿って斜めに傾いた光路としてその長さを稼ぐことができる。

そのため、この面光源は、前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂから前記導光板１０の延長部１０ｂの端部までの距離Ｌａが短くても、前記入射面１１から前記照明光出射領域Ｂまでの折れ曲がり光路の長さ（入射面１１から第１の反射面１２までの光路長と前記第１の反射面１２から照明光出射領域Ｂまでの光路長との和）を充分に確保し、前記照明光出射領域Ｂからその全域にわたって照明光を出射することができ、したがって、前記照明光出射領域Ｂに対する導光板１０の大きさの比を充分に小さくすることができる。

しかも、この面光源は、前記導光板１０の延長部１０ｂに切欠部１５を設けてその第１の反射面１２に対向する傾斜面により外部から前記延長部１０ｂ内に光を入射させる入射面１１を形成し、これらの切欠部１５内にそれぞれ固体発光素子１９を前記入射面１１に対向させて配置しているため、図１０に示した従来の面光源のように、導光板１の入射端面２の外側に固体発光素子５の配置スペースを確保する必要は無く、したがって、固体発光素子１９を含む面光源全体の平面形状を小さくし、さらに小型化することができる。

さらに、この実施例では、前記固体発光素子１９を、前記導光板１０の延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記他側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光の出射方向を前記第１の反射面１２の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置しているため、前記延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光と、前記延長部１０ｂの他側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光とが充分に広い重なり面積で重ねった光を前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂから出射することができる。

すなわち、この面光源は、前記導光板１０の延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内に配置された一方の固体発光素子１９からの光を、図４のように前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂの一側縁付近の領域を除く大部分の領域から出射し、前記延長部１０ｂの他側面の切欠部１５内に配置された他方の固体発光素子１９からの光を、前記板状部１０ａの照明光出射領域Ｂの他側縁付近の領域を除く大部分の領域から出射するため、板状部１０ａの照明光出射領域Ｂから出射する光は、図６のように、前記延長部１０ｂの一側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光と、前記延長部１０ｂの他側面の切欠部１５内の固体発光素子１９からの光とが、照明光出射領域Ｂの一側縁付近と他側縁付近の領域を除く大部分の領域において重なった光である。

そのため、この面光源によれば、前記照明光出射領域Ｂの全域から、輝度むらや、固体発光素子１９の発光の帯色による色むらがほとんど目立たない照明光を出射することができる。

すなわち、図１０に示した従来の面光源は、２つの固体発光素子５からの光が重なって出射する領域が、導光板１の照明光出射領域Ａの中央部の三角形状領域だけであり、その両側の領域から出射する光はいずれか一方の固体発光素子５からの光であるため、前記照明光出射領域Ａから出射する照明光の輝度むらが目立つ。

また、ＬＥＤ等からなる固体発光素子の発光色は、完全な白色では無く、青味や黄色味を帯びており、またその色味の強さにはバラツキがあるが、図１０に示した従来の面光源は、前記照明光出射領域Ａの中央部の２つの固体発光素子５からの光が重なって出射する三角形状領域からの出射光の色が前記２つの固体発光素子５からの光の色味の混合色であるのに対し、その両側の領域からの出射光の色がそれぞれ一方の固体発光素子５の発光色と他方の固体発光素子５の発光色に対応した色であるため、前記照明光出射領域Ａから出射する照明光の色むらも目立つ。

それに対して、上記実施例の面光源は、前記導光板１０の板状部１０ａの照明光出射領域Ｂのうち、一側縁付近と他側縁付近の領域を除く大部分の領域から２つの固体発光素子１９からの光が重なった光が出射するため、１つの固体発光素子１９からの光が出射する領域は、前記照明光出射領域Ｂの一側縁付近と他側縁付近の極く僅かな面積の領域であり、したがって、前記照明光出射領域Ｂの全域から、輝度むらや、固体発光素子１９の発光の帯色による色むらがほとんど目立たない照明光を出射することができる。

図７及び図８はこの発明の第２の実施例を示す面光源の平面図及び側面図であり、この面光源も、例えば透過型液晶表示素子のバックライトに使用されるものである。

この実施例の面光源は、照明光を出射する照明光出射領域、つまり前記液晶表示素子の表示エリアに対応する領域（図７において鎖線で囲まれた領域）Ｃを含む面積の板状部２０ａとその一端から延長して形成された延長部２０ｂとを有するアクリル樹脂板等の透明部材からなり、前記延長部２０ｂの端部よりも前記板状部２０ａ側の部分に、外部から前記延長部２０ｂ内に前記端部に向けて光を入射させる入射面２１が形成され、前記延長部２０ｂの端部に、前記入射面２１から前記端部に向かって入射した光を前記板状部２０ａに向けて反射する第１の反射面２２が形成され、前記板状部２０ａの２つの板面の一方に前記入射面２１から入射した光の出射面２３が形成され、前記板状部２０ａの他方の板面に、前記第１の反射面２２により反射されて前記板状部２０ａに導かれた光を反射して前記出射面２３から出射させる第２の反射面２４が形成された導光板２０と、前記導光板２０の前記入射面２１に対向させて配置され、前記入射面２１に向けて光を発する複数の固体発光素子２８とを備えている。

なお、前記導光板２０の全体の平面形状は矩形状であり、その板状部２０ａは、前記照明光出射領域Ｃよりも僅かに大きい面積の矩形または正方形部からなり、延長部２０ｂは、その両側面間の幅が前記板状部２０ａの幅と同じで、端部（導光板２０の一端）から前記板状部２０ａとの境界部までの長さが前記板状部２０ａの長さよりもはるかに小さい帯状部からなっている。

一方、前記導光板２０の延長部２０ｂは、前記板状部２０ａの出射面２３に隣接する面に、この延長部２０ｂの端部に向かって前記延長部２０ｂの反対面、つまり前記板状部２０ａの第２の反射面２４に隣接する面から離れる方向に傾いた傾斜面を有しており、その傾斜面により、外部から前記延長部２０ｂ内に光を入射させる入射面２１が形成されている。

また、前記延長部２０ｂの端部には、その端面の高さの略中間付近から前記反対面側の部分と前記反対面との間の部分に、前記端面から前記反対面に向かって前記延長部２０ｂの内方に傾いた傾斜面が設けられている。

以下、前記板状部２０ａの出射面２３が形成された一方の板面と前記延長部２０ｂの前記出射面２３に隣接する面とを前面、前記板状部２０ａの第２の反射面２４が形成された他方の板面と前記延長部２０ｂの前記第２の反射面２４に隣接する面とを後面という。

さらに、前記導光板２０の板状部２０ａ及び延長部２０ｂの後面から前記延長部２０ｂの端面にわたって反射シート２７が貼付けられており、この反射シート２７のうち、前記延長部２０ｂの端面の前記傾斜面に対応する部分により、前記入射面２１から前記延長部２０ｂ内にこの延長部２０ｂの端部に向かって入射した光を前記板状部２０ａに向けて反射する第１の反射面２２が形成され、前記反射シート２７の前記板状部２０ａの後面に対応する部分により、前記第１の反射面２２により反射されて前記板状部２０ａに導かれた光を前記板状部２０ａの前面の出射面２３に向けて反射する第２の反射面２４が形成されている。

なお、図示しないが、この実施例の面光源においても、上述した第１の実施例と同様に、前記導光板２０の板状部２０ａの後面に、その全域にわたって、この板状部１０ａの幅方向に沿う断面形状が三角形状の複数の溝部を前記液晶表示素子の画素ピッチよりも小さいピッチで形成している。

一方、前記固体発光素子２８は、上述した第１の実施例の固体発光素子１９と同様なＬＥＤ等からなる白色光発光素子であり、この実施例の面光源では、例えば５つの固体発光素子２８を備え、これらの固体発光素子２８を、前記導光板２０の延長部２０ｂの前面の入射面２１に対向させて、前記入射面２１の長さ方向に適当間隔で並べて配置している。

この面光源は、前記固体発光素子２８からの光を、前記導光板２０の延長部２０ｂの前面の傾斜面により形成された入射面２１から前記延長部２０ｂ内にその端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部２０ｂの端部に形成された第１の反射面２２により前記導光板２０の板状部２０ａに向けて反射し、その反射光を、前記板状部２０ａの出射面２３から出射するようにしたものであり、前記第１の反射面２２により反射されて前記板状部２０ａに導かれた光は、上述した第１の実施例と同様に、前記板状部２０ａの第２の反射面２４の図示しない複数の溝部の延長部２０ｂ側の傾斜面と前記溝部内の空気層との界面により前記出射面２３の法線付近の方向に向けて反射され、前記出射面２３と外気との界面を透過して前記出射面２３の前方に出射する。

このように、前記面光源は、前記固体発光素子２８からの光を、前記導光板２０の延長部２０ｂの端部よりも板状部２０ａ側の部分に形成された入射面２１から前記延長部２０ｂ内にその端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部２０ｂの端部に形成された第１の反射面２２により前記導光板２０の板状部２０ａに向けて反射して前記板状部２０ａの出射面２３から出射するようにしたものである。

そのため、前記導光板２０の板状部２０ａの照明光出射領域Ｃからその全域にわたって照明光を出射するには、前記導光板２０の前記入射面２１から前記第１の反射面２２までの光路長と、前記第１の反射面２２から前記照明光出射領域Ｃまでの光路長との和、つまり前記入射面２１から前記照明光出射領域Ｃまでの折れ曲がり光路の長さを、前記固体発光素子２８からの光が充分な幅に広がって前記照明光出射領域Ｃから出射するように設定すればよく、したがって、前記導光板２０の板状部２０ａの照明光出射領域Ｃから前記導光板２０の延長部２０ｂの端部までの距離Ｌｂを、図１０に示した従来の面光源の固体発光素子数を上記実施例と同じ（５つ）にしたときの導光板１の照明光出射領域Ａから入射端面２までの距離Ｌに比べて短くすることができる。

そのため、この面光源は、発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子２８を用いたものであるが、前記照明光出射領域Ｃに対する前記導光板２０の大きさ（長さ）の比を小さくして小型化をはかることができる。

しかも、この面光源は、前記導光板２０の延長部２０ｂを、前記導光板２０の板状部２０ａの出射面２３に隣接する前面に、この延長部２０ｂの端部に向かって前記延長部２０ｂの反対面（板状部２０ａの第２の反射面２４に隣接する後面）から離れる方向に傾いた傾斜面を有する形状に形成し、その傾斜面により、外部から前記延長部２０ｂ内に光を入射させる入射面２１を形成し、その入射面２１に対向させて固体発光素子２８を配置しているため、前記固体発光素子２８を含む面光源全体の平面形状を前記導光板２０の外形と同じにし、さらに小型化することができる。

なお、この第２の実施例の面光源では、導光板２０の延長部２０ｂの入射面２１に対向させて５つの固体発光素子２８を配置しているが、前記固体発光素子２８の数は、任意でよい。

また、上記第２の実施例では、導光板２０の延長部２０ｂの前面（板状部２０ａの出射面２３に隣接する面）に、外部から前記延長部２０ｂ内に光を入射させる入射面２１を形成しているが、前記入射面２１は、前記延長部２０ｂの後面に形成してもよい。

図９はこの発明の第３の実施例を示す面光源の側面図であり、この面光源は、導光板２０の延長部２０ｂの後面（板状部２０ａの第２の反射面２４に隣接する面）に、外部から前記延長部２０ｂ内に光を入射させる入射面２１を形成するとともに、前記延長部２０ｂの端面の高さの略中間付近から前記入射面２１とは反対面（前面）側の部分と前記反対面との間の部分に、前記端面から前記反対面に向かって前記延長部２０ｂの内方に傾いた傾斜面からなる第１の反射面２２を形成し、前記延長部２０ｂの後面の入射面２１に対向させて固体発光素子２８を配置したものである。

なお、前記導光板２０は、前記第２の実施例の導光板２０の延長部２０ｂを、その前後面を逆にした形状に形成したものであり、他の構成は第２の実施例の導光板２０と同じである。

ただし、この実施例では、前記導光板２０の延長部２０ｂの前面から端面にわたって反射シート２７ａを貼付け、この反射シート２７ａのうち、前記延長部２０ｂの端面の前記傾斜面に対応する部分により第１の反射面２２を形成するとともに、前記導光板２０の後面のうち、前記板状部２０ａの後面反射シート２７ｂを貼付けて第２の反射面２４を形成している。

すなわち、この面光源は、前記固体発光素子２８からの光を、前記導光板２０の延長部２０ｂの後面の傾斜面により形成された入射面２１から前記延長部２０ｂ内にその端部に向けて入射させ、その光を、前記延長部２０ｂの端部に形成された第１の反射面２２により前記導光板２０の板状部２０ａに向けて反射し、その反射光を、前記板状部２０ａの出射面２３から出射するようにしたものであり、したがって、発光素子に寿命が半永久的で消費電力が少ない固体発光素子２８を用いたものであるが、照明光出射領域に対する前記導光板２０の大きさ（長さ）の比を小さくして小型化をはかることができる。

そして、この面光源は、前記導光板２０の延長部２０ｂを、前記導光板２０の板状部２０ａの第２の反射面２４に隣接する後面に、この延長部２０ｂの端部に向かって前記延長部２０ｂの反対面（板状部２０ａの出射面２３に隣接する前面）から離れる方向に傾いた傾斜面を有する形状に形成し、その傾斜面により、外部から前記延長部２０ｂ内に光を入射させる入射面２１を形成し、その入射面２１に対向させて固体発光素子２８を配置しているため、前記固体発光素子２８を含む面光源全体の平面形状を前記導光板２０の外形と同じにし、さらに小型化することができる。

なお、上述した第１〜第２の各実施例の面光源は、導光板１０，２０の出射面１３，２３とは反対の板面に反射シート１８，２７，２７ｂを貼付けて第２の反射面１４，２４を形成しているが、この第２の反射面１４，２４は、前記導光板１０，２０の板面と外気（空気層）との界面で光を全反射する反射面としてもよく、その場合は、前記導光板１０，２０に、固体発光素子１９，２８からの光を出射面１３，２３から出射する機能と、一方の板面から入射した光を透過させて他方の板面から出射する機能とをもたせることができるため、その面光源を、反射型液晶表示素子のフロントライト等に用いることができる。

また、上記各実施例の面光源は、板状部１９ａ，２０ａの一端に延長部１０ｂ，２０ｂを有する導光板１０，２０を備えたものであるが、導光板を、照明光出射領域を含む面積の板状部の両端にそれぞれ延長部を有し、その両方の延長部の端部よりも前記板状部側の部分にそれぞれ、外部から前記延長部内に前記端部に向けて光を入射させる入射面が形成され、前記両方の延長部の端部にそれぞれ、前記入射面から前記端部に向かって入射した光を前記板状部に向けて反射する第１の反射面が形成され、前記板状部の２つの板面の一方に前記入射面から入射した光の出射面が形成され、前記板状部の他方の板面に、前記第１の反射面により反射されて前記板状部に導かれた光を前記出射面に向けて反射する第２の反射面が形成された構成とし、前記導光板の両方の延長部の前記入射面にそれぞれ対向させて固体発光素子を配置してもよく、その場合も、前記照明光出射領域に対する導光板の大きさの比を、導光板の両端にそれぞれ入射端面を形成し、これらの入射端面にそれぞれ対向させて固体発光素子を配置した従来の面光源に比べて小さくし、小型化をはかることができる。

この発明の第１の実施例を示す面光源の平面図。第１の実施例の面光源の側面図。図１のIII―III線に沿うハッチングを省略した拡大断面図。第１の実施例の面光源における導光板の延長部の一側面の切欠部内に配置された固体発光素子からの光の出射範囲を示す図。第１の実施例の面光源における導光板の延長部の他側面の切欠部内に配置された固体発光素子からの光の出射範囲を示す図。第１の実施例の面光源の照明光出射範囲を示す図。この発明の第２の実施例を示す面光源の平面図。第２の実施例の面光源の側面図。この発明の第３の実施例を示す面光源の側面図。固体発光素子を備えた従来の面光源の平面図。

符号の説明

１０，２０…導光板、Ｂ，Ｃ…照明光出射領域、１０ａ，２０ａ…板状部、１０ａ，１０ｂ…延長部、１１，２１…入射面、１２，２２…第１の反射面、１３，２３…出射面、１４，２４…第２の反射面、１５…切欠部、１６…反射膜、１７…溝部、１８，２７，２７ａ，２７ｂ…反射シート、１９，２８…固体発光素子。

Claims

照明光を出射する照明光出射領域を含む面積の板状部とその少なくとも一端から延長して形成された延長部とを有する透明部材からなり、前記延長部の端部よりも前記板状部側の部分に、外部から前記延長部内に前記端部に向けて光を入射させる入射面が形成され、前記延長部の端部に、前記入射面から前記端部に向かって入射した光を前記板状部に向けて反射する第１の反射面が形成され、前記板状部の２つの板面の一方に前記入射面から入射した光の出射面が形成され、前記板状部の他方の板面に、前記第１の反射面により反射されて前記板状部に導かれた光を前記出射面に向けて反射する第２の反射面が形成された導光板と、前記導光板の前記入射面に対向させて配置され、前記入射面に向けて光を発する固体発光素子とを備えたことを特徴とする面光源。
導光板の延長部の両側面にそれぞれ、前記側面から凹入し、且つ前記延長部の端部に形成された第１の反射面に対向する面が前記側面から前記延長部の内方に向かって前記第１の反射面から遠くなる方向に傾いた傾斜面に形成された切欠部が設けられ、これらの切欠部の前記傾斜面により外部から前記延長部内に光を入射させる入射面が形成され、前記切欠部内に固体発光素子が前記入射面に対向させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
固体発光素子は、導光板の延長部の一側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記一側面側の領域に向け、前記延長部の他側面の切欠部内の固体発光素子からの光の出射方向を前記第１の反射面の中央付近よりも前記他側面側の領域に向けて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の面光源。
導光板の延長部は、前記導光板の板状部の出射面と第２の反射面のいずれか一方に隣接する面に、この延長部の端部に向かって前記延長部の反対面から離れる方向に傾いた傾斜面を有しており、その傾斜面により、外部から前記延長部内に光を入射させる入射面が形成され、その入射面に対向させて固体発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。