JP2007299572A - 光混合手段を用いた面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次光源から発せられる光を小寸法領域にて良好に混合し得る光混合手段を用い色再現性良好な或いは輝度均斉度良好な表示画像を可能にする面光源装置を提供する。
【解決手段】光入射端面３１及び光出射面３３を有する導光体３と、光入射端面３１に隣接して配置された一次光源１と、一次光源１から発せられ光入射端面３１に入射する光に対する光混合の手段とを備えている面光源装置。光混合手段は光入射端面３１に沿って配置された光制御素子２を含む。光制御素子２は光入射端面３１と対向する第１主面とその反対側の第２の主面とを有する。光制御素子２は、一次光源１からの光束のうち第２の主面の法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面に入射させた時に、第１の主面から法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、一次光源１からの光束の全てを第２の主面に入射させた時の５０％以下となるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次光源から発せられる光を光混合手段を介して導光体等の光学部材へと導入し該光学部材の光出射面から出射させる面光源装置に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば液晶表示装置のバックライトとして使用することができる。

近年、カラー液晶表示装置のバックライト（面光源装置）としては、より鮮明で色再現性良好な液晶表示画像の得られるものが要望されている。従来のエッジライト方式のバックライトでは、白色発光冷陰極管等の白色発光光源を一次光源として使用している。そして、該一次光源からの光が入射する光入射端面と該光入射端面を横切る面に沿って位置する光出射面とを持つ導光体が使用されている。このような従来のエッジライト方式のバックライトを使用した液晶表示装置においては、カラー画像信号に対する液晶表示の色再現性に問題があることが分かってきた。とくに、Ｒ（赤色）信号に対する表示色の再現性が十分でないという問題がある。

一方、液晶表示装置のバックライトの一次光源として低消費電力且つ長寿命の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することが、一般化している。ＬＥＤは、点状の発光光源であり、とくに小面積のバックライトの一次光源として使用されてきた。近年では、上記カラー液晶表示の色再現性を向上させる観点から、ＲＧＢ三原色をそれぞれ発光する３種類のＬＥＤを組み合わせて使用することが提案されている。これは、ＲＧＢ三原色発光ＬＥＤを適宜の順序及び様式で配列し、これらのＬＥＤから発せられる三原色光を導光体内に導入して混合し白色光を得るものである。

ところで、液晶表示装置においては、可能な限り小さな外形寸法で可能な限り大きな有効発光領域を持つバックライトが求められ、また、バックライトの有効発光領域に近付くように液晶表示画面を可能な限り大きくすることが求められている。しかるに、上記ＲＧＢ三原色発光ＬＥＤを一次光源として用いたエッジライト方式のバックライトにおいて、有効発光領域を導光体の外周縁のできる限り近くにまで広げようとすると（即ち、有効発光領域の外側に位置するいわゆる額縁の幅を小さくしようとすると）、次のような問題が生ずる。即ち、ＲＧＢ三原色発光ＬＥＤに近い有効発光領域部分では、ＲＧＢ三原色発光ＬＥＤに対応した未混合原色光の出射パターンが観察されるようになる。このような未混合原色光出射パターンの発生は、カラー液晶表示画面の周辺領域での色再現性の著しい低下の原因となる。また、一次光源として単色のＬＥＤのみを複数用いたモノクロ液晶表示の場合においても、同様に、単色発光ＬＥＤに近い有効発光領域部分では、ＬＥＤに対応した光の出射パターンが観察されるようになる。このような光出射パターンの発生は、モノクロ液晶表示画面の周辺領域での部分的な輝度低下即ち輝度均斉度低下の原因となる。

特開２００４−１５８３３６号公報（特許文献１）には、複数の点状光源から発せられた複数色の光を、混色手段により混色し、導光体に導入させるようにした面光源装置が開示されている。このような混色手段即ち光混合手段により、互いに異なる複数の色の光たとえばＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の三原色の光をそれぞれ発する複数の点状一次光源からの光を混合して所要の混合色たとえば白色の光を得ることができる。

また、実用新案登録第３１１４１９５号公報（特許文献２）には、光源とライトガイド板端との間に光調整構造を設置し、該光調整構造の入光面及び出光面に複数個の拡散体を設置し、該拡散体を多角錐型突出構造により構成したバックライトモジュールが開示されている。

エッジライト方式面光源装置のみでなく、光拡散性または光集束性を持ち且つ光入射面に入射した光を該光入射面と反対側の光出射面から出射させる光学部材を用い、該光学部材の光入射面に対向して一次光源を配置してなる直下方式の面光源装置においても、一次光源として複数の点状一次光源の使用たとえばＲＧＢ三原色をそれぞれ発光する３種類のＬＥＤの組み合わせ使用が行われている。従って、光混合の手段は、エッジライト方式面光源装置のみでなく、直下方式の面光源装置においても有用である。
特開２００４−１５８３３６号公報 実用新案登録第３１１４１９５号公報

しかるに、特許文献１に記載の混色手段は単なる透明板状体であり、各点状一次光源から到来する互いに異なる色の光をその板状体内部での導光中に混合させるようにするものである。このため、良好な光混合には長い距離を必要とし、混色手段寸法の低減ができず、面光源装置の寸法が大きくなりがちである。

また、特許文献２には、光調整構造の多角錐型突出構造の具体的内容が記載されていない。

本発明の目的は、以上のような技術的課題を解決することにあり、とりわけ、一次光源から発せられる光を小寸法領域にて良好に混合し得る光混合手段を用い色再現性良好な或いは輝度均斉度良好な表示画像を可能にする面光源装置を提供することにある。

本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
光入射端面及び光出射面を有する導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、該一次光源から発せられ前記導光体の光入射端面に入射する光に対する混合作用を持つ光混合手段とを備えている面光源装置であって、
前記光混合手段は前記光入射端面に沿って配置された光制御素子を含んでおり、該光制御素子は前記光入射端面と対向する第１の主面とその反対側の第２の主面とを有しており、
前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記第２の主面の法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記一次光源からの光束の全てを前記第２の主面に入射させた時の５０％以下となるものであることを特徴とする面光源装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記法線方向を含む或る平面内において、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面からの出射光の出射角度に対する光度分布におけるピークが、前記法線方向に対して１０度以上の角度となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものである。

本発明の一態様においては、前記導光体と前記一次光源との間の距離が２〜１５ｍｍである。

本発明の一態様においては、前記導光体の光出射面上に配置され且つ前記導光体の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えており、該光偏向素子は、前記入光面に前記導光体の光入射端面に沿って延び且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えており、該プリズム列のそれぞれは前記導光体の光出射面から到来する光が入射する第１のプリズム面と入射した光が内面反射される第２のプリズム面とを有する。

また、本発明によれば、上記の技術的課題を解決するものとして、
光入射面及びその反対側の光出射面を有し且つ光拡散性または光集束性を持つ光学部材と、該光学部材の光入射面に隣接して配置された一次光源と、該一次光源から発せられ前記光学部材の光入射面に入射する光に対する混合作用を持つ光混合手段とを備えている面光源装置であって、
前記光混合手段は前記光入射面に沿って配置された光制御素子を含んでおり、該光制御素子は前記光入射面と対向する第１の主面とその反対側の第２の主面とを有しており、
前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記第２の主面の法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記一次光源からの光束の全てを前記第２の主面に入射させた時の５０％以下となるものであることを特徴とする面光源装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記法線方向を含む或る平面内において、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面からの出射光の出射角度に対する光度分布におけるピークが、前記法線方向に対して１０度以上の角度となるものである。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものである。

本発明の一態様においては、前記光学部材と前記一次光源との間の距離が５〜６０ｍｍである。

本発明の一態様においては、前記光学部材の光出射面上に配置され且つ前記光学部材の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えており、該光偏向素子は、前記入光面または出光面に互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えている。

更に、以上のような本発明の一態様においては、前記光混合手段は、前記第２の主面から出射する戻り光を反射する反射面を含んでいる。本発明の一態様においては、前記光混合手段は、前記光制御素子と略平行に配列された光拡散素子を含んでいる。

本発明の一態様においては、前記第１の主面及び第２の主面のうちの少なくとも一方は凸状セルが多数配列されてなる微細凹凸面からなり、前記凸状セルは略角錐面または略円錐面からなる。本発明の一態様においては、前記凸状セルは底部の平均径が１０μｍ〜４ｃｍである。本発明の一態様においては、前記凸状セルは高さが３μｍ〜３ｃｍである。本発明の一態様においては、前記凸状セルは、底部の形状が正三角形である略三角錐面または底部の形状が正六角形である略六角錐面または底部の形状が正方形である略四角錐面からなり、前記底部が最密充填されるように配列されている。本発明の一態様においては、前記凸状セルは、側面頂角が４０〜１１０°の略三角錐面からなる。本発明の一態様においては、前記凸状セルは、側面頂角が３０〜８０°の略四角錐面からなる。本発明の一態様においては、前記凸状セルは、側面頂角が３０〜５０°の略六角錐面からなる。本発明の一態様においては、前記凸状セルは頂部に平坦領域を有しており、該平坦領域は前記底部に対する面積比率が１０％以下である。本発明の一態様においては、前記第１の主面及び第２の主面の双方が前記微細凹凸面からなる。本発明の一態様においては、前記光制御素子は前記凸状セル内に光拡散剤を含んでいる。

本発明の一態様においては、前記光制御素子は内部に光拡散剤を含んでいる。本発明の一態様においては、前記光混合手段は複数の前記光制御素子を含んでいる。本発明の一態様においては、前記一次光源は前記法線方向の光度が最大となる略ランバーシャン光源である。本発明の一態様においては、前記一次光源は光度分布の半値半幅が４０度以上８０度以下である。本発明の一態様においては、前記一次光源は点状光源からなり、前記面光源装置は複数の前記点状一次光源を備えている。本発明の一態様においては、前記複数の点状一次光源は互いに発光色の異なる複数種類のものからなる。

以上のような本発明の面光源装置によれば、特定の光制御素子を含んでなる光混合手段を配置することで、一次光源から発せられる光を小寸法領域にて良好に混合することができ、色再現性良好な或いは輝度均斉度良好な液晶表示などの表示が可能になる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明による光源装置の一つの実施形態であるエッジライト方式面光源装置を示す模式的部分断面図であり、図２は本実施形態の面光源装置の模式的部分平面図である。これらの図に示されているように、本実施形態の面光源装置は、１つの側端面を光入射端面３１とし、これと略直交する１つの主表面を光出射面３３とする導光体３と、この導光体３の光入射端面３１に隣接して配置された光制御素子２と、この光制御素子２に隣接して導光体３と反対側に配置された点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからなる点状一次光源群１と、導光体３の光出射面３３の大部分の領域上に配置された光偏向素子４と、導光体３の光出射面３３とは反対側の裏面３４に対向して配置された光反射素子５と、導光体３の光出射面３３の光入射端面３１に近接する領域の上に配置された光反射素子５’とを含んで構成される。

点状一次光源１Ｒは赤色発光ダイオード（Ｒ−ＬＥＤ）であり、点状一次光源１Ｇは緑色発光ダイオード（Ｇ−ＬＥＤ）であり、点状一次光源１Ｂは青色発光ダイオード（Ｂ−ＬＥＤ）からなる。点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、発散光を発するものであり、その発光面に対する法線の方向の光度が最大となる略ランバーシャン光源であり、その光度分布の半値半幅が４０度以上８０度以下である。これらの点状一次光源のＹＺ面内の寸法は、例えば０．３ｍｍ角である。これらの点状一次光源は、支持基板１０上において、Ｙ方向に適宜の間隔を置いて２列状に配列されて、点状一次光源群１を構成している。即ち、図３に示されているように、Ｒ−ＬＥＤ（１Ｒ）とＢ−ＬＥＤ（１Ｂ）とが交互になるようにピッチＰ１にてＹ方向に１列に配列されており、これらＲ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤに近接してＺ方向距離Ｐ２をもってＧ−ＬＥＤ（１Ｇ）が配置されている。即ち、Ｇ−ＬＥＤ（１Ｇ）はピッチＰ１にてＹ方向に１列に配列されている。換言すれば、Ｒ−ＬＥＤ（１Ｒ）とＧ−ＬＥＤ（１Ｇ）との対とＢ−ＬＥＤ（１Ｂ）とＧ−ＬＥＤ（１Ｇ）との対とがピッチＰ１にてＹ方向に１列に配列された形態をなしている。点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの配列ピッチは、目標とする色再現性や輝度均斉度の程度、後述の額縁幅、更には光制御素子２を用いた光混合手段の性能などを勘案して、適宜設定することができる。配列ピッチＰ１は例えば２．８ｍｍであり、距離Ｐ２は例えば２ｍｍである。このような配列とすることで、Ｇ−ＬＥＤ（１Ｇ）の発光光度がＲ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤに比べて低いことによる欠点を、Ｇ−ＬＥＤ（１Ｇ）の配列密度を高めることで補って、カラー液晶表示等のカラー表示における色再現性を高めることができる。

点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、封止樹脂１Ａにより封止されている。封止樹脂１Ａは、透光性を有しており、光拡散剤を含有していてもよい。封止樹脂１Ａの幅即ちＺ方向寸法は、導光体の光入射端面３１のＺ方向寸法と大略同一であり、例えば５ｍｍである。点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが取り付けられている支持基板１０の表面は反射面として機能する。支持基板１０には、点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを点灯した時に発生する熱を放散するための放熱フィン１１が付されている。

図４は光制御素子２の模式的部分斜視図である。光制御素子２は、導光体の光入射端面３１と対向する向きの第１の主面２１とその反対側の第２の主面２２とを有する。第１の主面２１はＹＺ面と平行な平坦面からなる。一方、第２の主面２２は、図５に拡大図を示すように、凸状セル２２０が多数配列されてなる微細凹凸面からなる。凸状セル２２０はＹＺ面と平行な底部の形状が正三角形などの三角形である略三角錐面からなり、各凸状セル２２０の底部が最密充填されるように多数の凸状セル２２０が配列されている。

図６に光制御素子２の模式的部分断面図を示す。凸状セル２２０は高さ（即ち、ＹＺ面と平行な底部２２１から頂部までのＸ方向距離）がＨであり、底部２２１の平均径がＬである。ここで、底部平均径Ｌは、底部２２１と平行な面内での最大径と最小径との平均値をいうものとする。即ち、図７に示されるように、底部２２１の１つの辺に沿った方向の径Ｌｍａｘとこれに直交する方向の径Ｌｍｉｎとの平均値を、底部平均径Ｌとすることができる。また、図７に示されるように、凸状セル２２０の側面頂角（１つの側面内における該側面の三角形状の頂角）はφである。

底部平均径Ｌは１０〜２００μｍであるのが好ましい。底部平均径Ｌは、更に好ましくは２０〜１００μｍであり、特に好ましくは３０〜７０μｍである。底部平均径Ｌが１０μｍより小さくなると凸状セル２２０の作製が困難になる傾向があり、底部平均径Ｌが２００μｍより大きくなると凸状セル２２０による光混合の効果が低下する傾向がある。また、側面頂角φは、４０〜１１０°であるのが好ましく、６０〜１１０°であるのがより好ましく、７０〜１００°であるのが更に好ましい。平均頂角θが４０〜１１０°の範囲から外れると、凸状セル２２０による光混合の効果が低下する傾向がある。また、凸状セル２２０の高さＨは、好ましくは３〜２００μｍであり、更に好ましくは６〜１００μｍであり、特に好ましくは１５〜７０μｍである。

凸状セル２２０は、図８に示されるように、頂部に平坦領域（または曲面領域）２２２を有していてもよい。これにより、頂部が損傷しにくくなる。但し、凸状セル２２０による光混合の効果の低下を少なくするためには、この平坦領域（または曲面領域）２２２は底部２２１に対する面積比率が１０％以下であるのが好ましい。

凸状セル２２０の形状は、以上のような略三角錐面でなくともよい。即ち、本発明においては、凸状セル２２０の形状は、図９に模式図を示すように底部の形状が正六角形などの六角形である略六角錐面からなるものであってもよいし、或いは、図示はしないが、底部の形状が正方形などの四角形である略四角錐面からなるものであってもよい。これらの場合にも、各凸状セル２２０の底部が最密充填されるように多数の凸状セル２２０を配列することができ、凸状セル２２０による光混合の効果は高い。但し、凸状セル２２０の形状が略四角錐面からなる場合は、側面頂角φについては、３０〜８０°であるのが好ましく、５０〜８０°であるのがより好ましく、６０〜７０°であるのが更に好ましい。また、凸状セル２２０の形状が略六角錐面からなる場合は、側面頂角φについては、３０〜５０°であるのが好ましく、３０〜４０°であるのがより好ましい。尚、本発明においては、凸状セル２２０の形状は、その他の略角錐面または略円錐面からなるものであってもよい。

光制御素子２の材質としては、たとえばガラスまたはアクリル系樹脂等の合成樹脂が挙げられる。この光制御素子２としては例えば屈折率１．４〜１．８程度のものを使用することができる。凸状セル２２０の高さを除外した光制御素子２の基部の厚さ（凸状セル２２０の底部２２１と第１の主面２１との間のＸ方向寸法）は、所要の強度を得ること及び装置を小型化するという観点からは、例えば１０〜５００μｍの範囲内とするのが好ましく、３０〜３００μｍの範囲内とするのがより好ましく、５０〜２００μｍの範囲内とするのが更に好ましい。

さて、図１に示されているように、光反射素子５，５’は、光制御素子２、並びに点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ及び封止樹脂１Ａを下方及び上方から覆うように延びている。従って、光反射素子５，５’及び一次光源支持基板１０は、導光体の光入射端面３１と協働して点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ及び光制御素子２を包囲する包囲部材として機能する。但し、点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ及び封止樹脂１Ａの上下に位置する光反射素子を、導光体の光出射面上及び裏面上に位置する光反射素子５，５’とは別体にて形成しても良い。

光反射素子５，５’としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることもできるが、導光体光入射端面３１の近傍における面光源装置の発光輝度の均斉度を一層高めるためには、光反射素子５，５’として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなるプラスチックシートに酸化チタンなどの光拡散微粒子を分散混合してなる光拡散反射シートを用いることが好ましい。

以上のように、光反射素子５，５’及び点状一次光源の支持基板１０を含んで構成される包囲部材の表面（内面）は反射面として機能する。そして、この反射面及び光制御素子２を含んで光混合手段が構成される。

尚、図２に仮想線で示されているように、光制御素子２と略平行に配列された光拡散素子２Ｘをも含んで光混合手段を構成することができる。光拡散素子２Ｘの光拡散性は、光拡散素子２Ｘ中に光拡散剤例えば、シリコーンビーズ、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、フッ素化メタクリレート等の単独重合体あるいは共重合体等を混入したり、光拡散素子２Ｘの少なくとも一方の表面に凹凸構造を付与することによって付与することができる。光拡散素子２Ｘを配置することで、一層光混合の効果を高めることができる。

図２に示されているように、点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと導光体の光入射端面３１との間の距離はＤ１であり、光制御素子２と導光体の光入射端面３１との間の距離はＤ２である。距離Ｄ１は例えば２〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍであり、距離Ｄ２は例えば０．５〜１４．５ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜６ｍｍである。距離Ｄ１及びＤ２をこのような範囲内にすることで、小寸法領域にて良好に混合するという本願発明の効果の達成が容易になる。

光制御素子２は、次のような光学的特性を持つ。

即ち、先ず、図１０に示されているように、光制御素子２と一次光源（例えば１Ｂ）とを上記実施形態と同様な位置関係となるように配置し、一次光源１Ｂを点灯させる。その時の、光制御素子２の第１の主面２１からの出射光の光度分布（第１の光度分布）を測定する。この光度分布は、光制御素子２の第２の主面２２の法線ＮＬであって一次光源１Ｂの中心を通るものに対する角度θに対する分布である。具体的には、光制御素子２と一次光源１Ｂとの間の距離に比べて十分に大きい距離をおいて、光制御素子２に対して受光素子としてのフォトダイオードＰＤを配置し、該フォトダイオードＰＤを図示されるように法線ＮＬに対する角度θが−９０°から９０°まで変化するように移動させる。これにより、法線ＮＬを含む面（測定面）内での角度θに応じた第１の光度分布が得られる。

測定面のとり方により分布に差が生ずることがあるので、以上のような測定を凸状セル２２０に対する方向性が互いに異なる少なくとも２つの測定面（第１測定面及び第２測定面）に関して実行する。凸状セル２２０の対称性を考慮すると、凸状セル２２０が略三角錐面からなる場合には、法線ＮＬを中心として６０°回転させるごとに同等の測定面が得られるので、例えば、第１測定面をＸＹ面（図４参照）とし、それをＸ方向の法線ＮＬを中心として３０°または９０°回転させることで得られる面（例えばＸＺ面（図４参照））を第２測定面とするのが好ましい。これにより、第１測定面は凸状セル２２０の底部の一辺に沿ったものとなり、第２測定面は凸状セル２２０の底部の一辺に直交するものとなる。凸状セル２２０が略四角錐面からなる場合には、法線ＮＬを中心として９０°回転させるごとに同等の測定面が得られるので、例えば、第１測定面を凸状セルの底部の一辺に沿った面とし、それを法線ＮＬを中心として４５°回転させることで得られる面（凸状セルの底部の一辺と４５°をなす面）を第２測定面とするのが好ましい。また、凸状セル２２０が略六角錐面からなる場合には、法線ＮＬを中心として６０°回転させるごとに同等の測定面が得られるので、例えば、第１測定面を凸状セルの底部の一辺に沿った面とし、それを法線ＮＬを中心として３０°または９０°回転させることで得られる面（凸状セルの底部の一辺に直交する面）を第２測定面とするのが好ましい。

以上のようにして得られた複数の測定面に関する複数の第１の光度分布についての平均分布をとる。その際、角度θが正の領域の分布と角度θが負の領域の分布とを角度θの絶対値０°〜９０°に関する別分布とみなして平均化を行い、角度θの絶対値０°〜９０°に関しての平均分布（第１の平均分布）を得る。

次に、図１１に示されるように、光制御素子２と一次光源１Ｂとの間に、法線ＮＬを中心とする円形開口を有するスリットＳを配置し、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬに対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを光制御素子２の第２の主面２２に入射させる。その時の光度分布（第２の光度分布）を上記第１の光度分布の測定の場合と同様にして測定する。上記第１の光度分布の測定の場合と同様にして、複数の測定面に関して光度分布を測定し、それらの平均化を行って角度θの絶対値０°〜９０°に関しての平均分布（第２の平均分布）を得る。

図１２は、凸状セル２２０が側面頂角（φ）９０°の略三角錐面からなる場合に以上のようにして得られた第１測定面での第１の光度分布Ｐ１及び第２測定面での第１の光度分布Ｐ２並びに第１測定面での第２の光度分布Ｑ１及び第２測定面での第２の光度分布Ｑ２の一例を示す図である。ここには、第１測定面での第２の光度分布測定において光制御素子２を除去した状態で同様にして測定された角度θに応じた光度分布（光制御素子２への入射光度分布：第３の光度分布）Ｒも示されている。第２測定面での第２の光度分布測定において光制御素子２を除去した状態で同様にして測定される第３の光度分布も、第３の光度分布Ｒと同様である。

図１３は、第１測定面での第１の光度分布測定において光制御素子２を除去した状態で同様にして測定された角度θに応じた光度分布（光制御素子２への入射光度分布：第４の光度分布）Ｓを示す図である。第２測定面での第１の光度分布測定において光制御素子２を除去した状態で同様にして測定される第４の光度分布も、第４の光度分布Ｓと同様である。尚、図１３における光度値目盛りは、図１２のものと同一である。この入射光度分布Ｓは、点状一次光源１Ｂの発光光度分布に対応するものである。一次光源１Ｂは、法線ＮＬの方向の光度が最大となる略ランバーシャン光源であり、光度分布の半値半幅が４０度以上８０度以下である。

図１４は、上記第１の光度分布Ｐ１及びＰ２の平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第１の平均分布Ｐａ、及び上記第２の光度分布Ｑ１及びＱ２の平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第２の平均分布Ｑａを示す図である。ここには、上記第３の光度分布Ｒの平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第３の平均分布Ｒａも示されている。

図１５は、上記第４の光度分布Ｓの平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第４の平均分布Ｓａを示す図である。

本実施形態では、一次光源１Ｂからの光束のうち光制御素子２の第２の主面２２の法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍは、一次光源１Ｂからの光束の全てを第２の主面２２に入射させた時に光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＰｍの５０％以下、好ましくは３０％以下、より好ましくは１５％以下である。

ここで、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＰｍ，ＬＱｍは、上記の第１の平均分布Ｐａ及び第２の平均分布Ｑａに基づき、次のようにして求めることができる。即ち、ここで、平均分布Ｐａ，Ｑａを光度分布ｆ（θ）とおき、図１６に示されるように法線ＮＬに直交し光制御素子２の第１の主面２１内で、法線ＮＬが通る位置を原点とする極座標系（ｒ，ω）をとる。そのとき、単位半径の球面上での座標（θ，ω）と座標（θ＋Δθ，ω＋Δω）との間の微小領域Ｋの面積は、Δθ・（ｓｉｎθ）（Δω）となる。従って、この微小領域の光量は、ｆ（θ）・Δθ・（ｓｉｎθ）（Δω）に比例する。従って、法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の立体角領域に出射する光量は、微小領域光量ｆ（θ）・Δθ・（ｓｉｎθ）（Δω）を角度ωについては０〜３６０度の範囲で積分し且つ角度θについては角度０〜２０度の範囲で積分したもの、即ち、
∫_０ ^３６０∫_０ ^２０ｆ（θ）（ｓｉｎθ）ｄθｄω
＝３６０∫_０ ^２０ｆ（θ）（ｓｉｎθ）ｄθ
となる。

従って、光量ＬＰｍに対する光量ＬＱｍの比は、
［∫_０ ^２０Ｑａ（θ）（ｓｉｎθ）ｄθ］
／［∫_０ ^２０Ｐａ（θ）（ｓｉｎθ）ｄθ］
となる。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍは、第２の主面２２に入射する光量ＬＲの４０％以下、好ましくは２５％以下、より好ましくは１５％以下である。

ここで、光量ＬＲは、上記第３の平均分布Ｒａに基づき、上記光量ＬＱｍの場合と同様にして（但し積分範囲は０度以上９０度以下の全領域）求めることができる。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以上８０度以下の方向に出射する光量ＬＱｎは、法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍの１倍以上、好ましくは５倍以上、より好ましくは１０倍以上である。

ここで、光量ＬＱｎは、上記第２の平均分布Ｑａに基づき、上記光量ＬＱｍの場合と同様にして（但し積分範囲は２０度以上８０度以下の領域）求めることができる。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、第１の主面２１からの出射光の出射角度に対する光度分布（第２の平均分布Ｑａ）におけるピークは、法線ＮＬの方向に対して１０度以上、好ましくは２５度以上、より好ましくは４０度以上の角度にある。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、第１の主面２１から出射する光量ＬＱｓは、第２の主面２２に入射する光量ＬＲの４０％以下、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下である。

ここで、光量ＬＱｓは、上記第２の平均分布Ｑａに基づき、上記光量ＬＱｍの場合と同様にして（但し積分範囲は０度以上９０度以下の全領域）求めることができる。

以上の光学的特性は、光量の立体的角度領域分布に基づき規定されているが、いずれかの測定面（例えば上記第１測定面または上記第２測定面）についての光量分布に基づき規定される場合にも同様な光学的特性が得られるのが更に好ましい。

例えば、本実施形態においては、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、法線ＮＬの方向を含む或る平面たとえば上記第１測定面内において（即ち第２の光度分布Ｑ１に関して）、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以上８０度以下の方向に出射する光量（図１２に示される第２の光度分布Ｑ１の角度θが２０度〜８０度及び−２０度〜−８０度の領域についての積分値に比例する）は、法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量（図１２に示される第２の光度分布Ｑ１の角度θが−２０度〜２０度の領域についての積分値に比例する）の１倍以上、好ましくは２倍以上、より好ましくは６倍以上である。

光制御素子２として以上のような光学的特性を持つものを使用することで、小寸法領域にて良好に光混合するという本願発明の効果の達成が容易になる。

以上の第１の光度分布Ｐ１，Ｐ２及び第２の光度分布Ｑ１，Ｑ２の例は、光制御素子２の第２の主面２２を凸状セル２２０の多数配列の微細凹凸面からなるものとした場合のものである。本発明においては、光制御素子２の第１の主面２１を凸状セルの多数配列の微細凹凸面からなるものとしてもよい。このように同一の光制御素子２を逆向きに使用した場合の上記図１２及び図１４に相当する図を、図１７及び図１８に示す。

図１７には、第１測定面での第１の光度分布Ｐ１’及び第２測定面での第１の光度分布Ｐ２’並びに第１測定面での第２の光度分布Ｑ１’及び第２測定面での第２の光度分布Ｑ２’の一例が示されている。ここには、上記光度分布Ｒも示されている。図１８には、上記第１の光度分布Ｐ１’及びＰ２’の平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第１の平均分布Ｐａ’、及び上記第２の光度分布Ｑ１’及びＱ２’の平均化を行って得られた角度θの絶対値０°〜９０°に関しての第２の平均分布Ｑａ’が示されている。ここには、上記第３の平均分布Ｒａも示されている。

本実施形態では、一次光源１Ｂからの光束のうち光制御素子２の第２の主面２２の法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍ’は、一次光源１Ｂからの光束の全てを第２の主面２２に入射させた時に光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＰｍ’の５０％以下である。

ここで、光量ＬＰｍ’，ＬＱｍ’は、第１の平均分布Ｐａ’及び第２の平均分布Ｑａ’に基づき、上記光量ＬＰｍ，ＬＱｍの場合と同様にして求めることができる。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍ’は、第２の主面２２に入射する上記光量ＬＲの４０％以下である。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以上８０度以下の方向に出射する光量ＬＱｎ’は、法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量ＬＱｍ’の１倍以上である。

ここで、光量ＬＱｎ’は、上記第２の平均分布Ｑａに基づき、上記光量ＬＱｍ’の場合と同様にして（但し積分範囲は２０度以上８０度以下の領域）求めることができる。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、第１の主面２１からの出射光の出射角度に対する光度分布（第２の平均分布Ｑａ’）におけるピークは、法線ＮＬの方向に対して１０度以上の角度にある。

また、望ましくは、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、第１の主面２１から出射する光量ＬＱｓ’は、第２の主面２２に入射する光量ＬＲの４０％以下である。

ここで、光量ＬＱｓ’は、上記第２の平均分布Ｑａ’に基づき、上記光量ＬＱｍ’の場合と同様にして（但し積分範囲は０度以上９０度以下の全領域）求めることができる。

また、望ましくは、本実施形態において、一次光源１Ｂからの光束のうち法線ＮＬの方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを第２の主面２２に入射させた時に、法線ＮＬの方向を含む或る平面たとえば上記第１測定面内において（即ち第２の光度分布Ｑ１’に関して）、光制御素子２の第１の主面２１から法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以上８０度以下の方向に出射する光量（図１７に示される第２の光度分布Ｑ１’の角度θが２０度〜８０度及び−２０度〜−８０度の領域についての積分値に比例する）は、法線ＮＬの方向に対し角度θが２０度以下の方向に出射する光量（図１７に示される第２の光度分布Ｑ１’の角度θが−２０度〜２０度の領域についての積分値に比例する）の１倍以上である。

光制御素子２として以上のような光学的特性を持つものを使用することで、小寸法領域にて良好に光混合するという本願発明の効果の達成が容易になる。

以上の説明では、光制御素子２の光学的特性の規定のための光度分布の測定に一次光源としてＢ−ＬＥＤ（１Ｂ）を使用している。但し、本発明は、それに限定されるものではなく、光制御素子２の光学的特性の規定のための光度分布の測定に一次光源としてＲ−ＬＥＤ（１Ｒ）またはＧ−ＬＥＤ（１Ｇ）を使用することができる。全ての種類の一次光源に関して上記のような光学的特性が得られることが最も好ましいが、本発明においては、少なくとも１つの種類の一次光源について上記のような光学的特性が得られれば、小寸法領域にて良好に光混合するという本願発明の効果の達成が容易になる。

導光体３は、ＸＹ面と平行に配置されており、全体として矩形板状をなしている。導光体３は４つの側端面を有しており、そのうちＹＺ面と平行な１つの側端面を光入射端面３１としている。

導光体３の光入射端面３１に略直交した２つの主面は、それぞれＸＹ面と略平行に位置しており、いずれか一方の面（図では上面）が光出射面３３とされている。尚、導光体３の厚さは、光入射端面３１の側の端部において最も大きく、それからＸ方向に離れるに従い徐々に小さくなっている。即ち、導光体の裏面３４は傾斜をもって形成されており、導光体はＸ方向に関してくさび形状をなしている。このくさび形状のくさび角は、たとえば０．２〜３度とすることができる。

導光体３の厚さは、その光出射面３３の大きさに応じて適宜設定されるが、たとえば、光入射端面３１の近傍において２〜８ｍｍ程度である。但し、導光体３は、以上のようなくさび形状のものに限定されるものではなく、全体の厚さが均一なものであってもよい。

この導光体３の光出射面３３または裏面３４のうちの少なくとも一方の面に粗面からなる指向性光出射機構や、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等の多数のレンズ列を光入射端面３１と略平行に並列形成したレンズ面からなる指向性光出射機構等を付与することによって、光入射端面３１から入射した光を導光体３中を導光させながら光出射面３３から光入射端面３１および光出射面３３の双方に直交する面（ＸＺ面）内において指向性のある光を出射させる。このＸＺ面内分布における出射光光度分布のピークの方向（ピーク光）が光出射面３３となす角度をαとする。該角度αは例えば１０〜４０度であり、出射光光度分布の半値全幅は例えば１０〜４０度である。

導光体３の表面に形成する粗面やレンズ列は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．５〜１５度の範囲のものとすることが、光出射面３３内での輝度の均斉度の向上を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは１〜１２度の範囲であり、より好ましくは１．５〜１１度の範囲である。

導光体３に形成される粗面の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の式（１）および式（２）
Δａ＝（１／Ｌ）∫_０ ^Ｌ｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ ・・・ （１）
θａ＝ｔａｎ^−１（Δａ） ・・・ （２）
を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。

さらに、導光体３としては、その光出射率が０．５〜５％の範囲にあるものが好ましく、より好ましくは１〜３％の範囲である。これは、光出射率が０．５％より小さくなると導光体３から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、光出射率が５％より大きくなると一次光源１の近傍で多量の光が出射して、光出射面３３内でのＸ方向における出射光の減衰が著しくなり、光出射面３３での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。このように導光体３の光出射率を０．５〜５％とすることにより、光出射面から出射する光の出射光光度分布（ＸＺ面内）におけるピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０〜８０度の範囲にあり、光入射端面と光出射面との双方に垂直なＸＺ面における出射光光度分布（ＸＺ面内）の半値全幅が１０〜４０度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体３から出射させることができ、その出射方向を光偏向素子４で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源装置を提供することができる。

本発明において、導光体３からの光出射率は次のように定義される。光出射面３３の光入射端面３１側の端縁での出射光の光強度（Ｉ_０）と光入射端面３１側の端縁から距離Ｌの位置での出射光強度（Ｉ）との関係は、導光体３の厚さ（Ｚ方向寸法）をｔとすると、次の式（３）
Ｉ＝Ｉ_０（α／１００）［１−（α／１００））］^Ｌ／ｔ ・・・ （３）
のような関係を満足する。ここで、定数αが光出射率であり、光出射面３３における光入射端面３１と直交するＸ方向での単位長さ（導光体厚さｔに相当する長さ）当たりの導光体３から光が出射する割合（百分率：％）である。この光出射率αは、縦軸に光出射面２３からの出射光の光強度の対数をとり、横軸に（Ｌ／ｔ）をとり、これらの関係をプロットすることで、その勾配から求めることができる。

また、指向性光出射機構が付与されていない他の主面には、導光体３からの出射光の光入射端面３１と平行な面（ＹＺ面）内での指向性を制御するために、光入射端面３１に対して略垂直の方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列を配列したレンズ面を形成することが好ましい。本実施形態においては、光出射面３３に粗面を形成し、図１９に示されるように、裏面３４に、光入射端面３１に対して略垂直方向（Ｘ方向）に延びる多数のレンズ列３４ａを互いに平行に配列してなるレンズ面を形成している。本発明においては、図１９に示した形態とは逆に、光出射面３３にレンズ面を形成し、裏面３４を粗面とするものであってもよい。

図１９に示したように、導光体３の裏面３４あるいは光出射面３３にレンズ列を形成する場合、そのレンズ列としては略Ｘ方向に延びたプリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられるが、ＹＺ断面の形状が略三角形状のプリズム列とすることが好ましい。

本発明において、導光体３の裏面３４にレンズ列３４ａとしてプリズム列を形成する場合には、その頂角を８５〜１１０度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体３からの出射光を適度に集光させることができ、面光源装置としての輝度の向上を図ることができるためであり、より好ましくは９０〜１００度の範囲である。

本発明の導光体においては、所望のプリズム列形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に平坦部あるいは曲面部を形成してもよい。

なお、本発明では、上記のような光出射面３３またはその裏面３４に光出射機構を形成する代わりにあるいはこれと併用して、導光体内部に光拡散性微粒子を混入分散することで指向性光出射機構を付与してもよい。

光偏向素子４は、導光体３の光出射面３３上に配置されている。光偏向素子４の２つの主面４１，４２は全体として互いに平行に配列されており、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。主面４１，４２のうちの一方（導光体３の光出射面３３側に位置する主面）は入光面４１とされており、他方が出光面４２とされている。出光面４２は、導光体３の光出射面３３と平行な平坦面とされている。入光面４１は、多数のＹ方向に延びるプリズム列４１ａが互いに平行に配列されたプリズム列形成面とされている。プリズム列形成面は、隣接するプリズム列の間に比較的幅の狭い平坦部（例えば、プリズム列のＸ方向寸法と同程度あるいはそれより小さい幅の平坦部）を設けてもよいが、光の利用効率を高める点からは平坦部を設けることなくプリズム列をＸ方向に連続して配列することが好ましい。

図２０に、光偏向素子４による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体３からのピーク光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体３の光出射面３３から角度αで斜めに出射されるピーク光は、プリズム列４１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されてほぼ出光面４２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のような導光体裏面３４のプリズム列３４ａの作用により広範囲の領域において出光面４２の法線の方向の輝度の十分な向上を図ることができる。

光偏向素子４の各プリズム列４１ａのプリズム面の形状は、単一平面に限られず、例えば断面凸多角形状または凸曲面形状とすることができ、これにより、高輝度化、狭視野化を図ることができる。

本発明の光偏向素子においては、所望のプリズム形状を精確に作製し、安定した光学性能を得るとともに、組立作業時や光源装置としての使用時におけるプリズム頂部の摩耗や変形を抑止する目的で、プリズム列の頂部に平坦部あるいは曲面部を形成してもよい。この場合、プリズム列頂部に形成する平坦部あるいは曲面部の幅は、３μｍ以下とすることが、光源装置としての輝度の低下やスティッキング現象による輝度の不均一パターンの発生を抑止する観点から好ましく、より好ましくは２μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以下である。

導光体３及び光偏向素子４は、光透過率の高い合成樹脂を用いて構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。導光体３、光偏向素子４および光拡散素子６の粗面又はヘアライン等の表面構造やプリズム列又はレンチキュラーレンズ列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材の表面に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。

以上のような一次光源１、光制御素子２、導光体３、光偏向素子４および光反射素子５，５’を含んで構成される面光源装置の発光面（光偏向素子４の出光面４２）上に、不図示の液晶表示素子を配置することにより、本発明の面光源装置をバックライトとした液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。液晶表示装置の表示エリアは、液晶表示素子の表示領域あるいは該液晶表示素子を保持するフレームの開口領域等により決まる。

本実施形態においては、複数の点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれから発せられ、一部が反射面（光反射素子５，５’及び点状一次光源の支持基板１０を含んで構成される包囲部材の表面からなる）による反射を受けた光は、光制御素子２の第２の主面２２に入射する。その一部は第２の主面２２を構成する多数の凸状セル２２０の表面により反射され、他の一部は多数の凸状セル２２０の表面による屈折作用を受け又は受けずに光制御素子２内に導入され、第１の主面２１による屈折作用を受け又は受けずに該第１の主面２１から出射する。凸状セル２２０の表面による反射を受けた反射光は、上記反射面による反射を受けた後に再び第２の主面２２に入射（再入射）する。この再入射する光の方向は当初の入射の際の入射の方向とは一般に異なるので、この第２の主面２２による反射及び該第２の主面２２への再入射を繰り返すうちに、光は光制御素子２内に導入される。凸状セル２２０の形状に基づき第１の主面２１から出射する光の法線方向ＮＬに対する角度に関する分布は、各点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの光につき、いずれもブロードなものとなる。従って、第１の主面２１から出射する各色の光は、Ｘ方向に短い距離にて効率よく混合され、十分な光混合がなされて白色光となる。また、位置による光分布の均斉度も向上する。このような光混合は、必ずしも光が導光体３に到達する前になされるべきものに限られず、光が光入射端面３１から導光体３内へと導入された後に、短い距離（いわゆる額縁の幅より短い距離）でなされても良い。例えば、図１において、導光体の光出射面３３上に光入射端面３１の近傍を覆うようにＸ方向に延びている光反射素子５’の存在するＸＹ面内領域において、以上のような光混合がなされればよい。光反射素子５’の導光体光出射面３３上にてＸ方向に延びている距離Ｗは、額縁幅と同一又はそれより小さく、上記光制御素子２と導光体光入射端面３１との間の距離Ｄ２等に応じて適宜設定することができるが、例えば０．２〜５ｍｍである。

尚、導光体３へと導入された光の一部が光入射端面３１から出射して光制御素子２へと到来することがあるが、そのような光は、光制御素子２により反射されるか又は光制御素子２を屈折作用を受け又は受けず透過した後に、上記同様に反射面により反射され、上記同様にして光混合に供される。

以上のような本実施形態のエッジライト方式面光源装置によれば、光混合手段が、特定形状の凸状セル２２０が多数配列されてなる微細凹凸面からなる第２の主面２２を有する光制御素子２と、該光制御素子からの戻り光を反射する反射面とを含んでなる。従って、複数の点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれから発せられる光のうち、光制御素子２の法線方向に対して斜めの方向に進行する成分については、第２の主面の凸状セルを主として透過させることができる。また、光制御素子の法線方向又はそれに近い方向に入射する成分については、第２の主面の凸状セル２２０により主として反射させて前記法線方向に対して斜めの方向に戻すことができる。そして、これにより得られる戻り光を反射面により反射させることで、当該点状一次光源から最初に出射された光とは異なる経路にて進行させ、光制御素子の第２の主面２２に入射させることができる。かくして、光混合手段の寸法が小さくとも良好な光混合が可能になり、一次光源と導光体の光入射端面との距離を短縮することができ、小さな額縁寸法であっても有効発光領域の周辺部における色再現性や輝度均斉度の低下がなく、しかも装置の小型化が可能になる。

図２１は本発明による光源装置の一つの実施形態である直下方式面光源装置を示す模式的一部切欠分解斜視図であり、図２２は本実施形態の面光源装置の模式的部分分解断面図である。これらの図において、上記図１〜２０におけると同様の機能を持つ部材については、同一の符号が付されている。

本実施形態においては、図２１及び２２に示されているように、点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを２次元状に支持する支持基板１０は、箱形のケース７の底面上に配置されている。支持基板１０の内側面は高い光反射率を持つ反射面とされているのが好ましい。点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの配列は、上記図３に関し説明したような配列を複数用い、これらを互いに平行に配列したものとすることができる。点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの上方には、支持基板１０に取り付けられた光制御素子２が点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを覆うように配置されている。

本実施形態では、特に各凸状セル２２０に対応して点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの組が配置されているのが好ましい。本実施形態では、凸状セル２２０の底部平均径Ｌは５ｍｍ〜４ｃｍであるのが好ましい。底部平均径Ｌは、更に好ましくは１〜３ｃｍであり、特に好ましくは１．５〜２ｃｍである。底部平均径Ｌが５ｍｍより小さくなると点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの組を各凸状セル２２０に対応するように配置することが困難になる傾向があり、底部平均径Ｌが４ｃｍより大きくなると凸状セル２２０による光混合の効果が低下する傾向がある。また、側面頂角φは、４０〜１１０°であるのが好ましく、６０〜１１０°であるのがより好ましく、７０〜１００°であるのが更に好ましい。平均頂角θが４０〜１１０°の範囲から外れると、凸状セル２２０による光混合の効果が低下する傾向がある。また、凸状セル２２０の高さＨは、好ましくは４ｍｍ〜３ｃｍであり、更に好ましくは７ｍｍ〜２ｃｍであり、特に好ましくは１〜１．５ｃｍである。光制御素子２は、上記図１〜２０の実施形態のものと同様な光学的特性を持つ。

光制御素子２の上方には、ケース７に取り付けられた板状の光学部材６が光制御素子２を覆うように配置されている。

光学部材６は、光制御素子２と対向する光入射面６１及びその反対側の光出射面６２を有しており、光拡散性または光集束性を持っている。このような光学部材６としては、光拡散素子または少なくとも一方の面を微細な光集束性レンズパターンを多数形成してなるレンズ形成面とした集光素子が例示される。

本実施形態においては、上記図１〜２０の実施形態と同様に、複数の点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのそれぞれから発せられ、一部が反射面（ケース内側面及び点状一次光源の支持基板１０を含んで構成される包囲部材の表面からなる）による反射を受けた光は、光制御素子２の第２の主面２２に入射する。上記図１〜２０の実施形態と同様にして、第１の主面２１から出射する各色の光は、短い距離にて効率よく混合され、十分な光混合がなされて白色光となる。また、位置による光分布の均斉度も向上する。

本実施形態では、光混合は、光が光学部材６に到達するまでになされるのが好ましく、このため、光制御素子２と光学部材６との間の距離Ｄ２’は、例えば５〜５０ｍｍであり、好ましくは１０〜４０ｍｍであり、更に好ましくは１５〜３０ｍｍである。また、点状一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと光学部材６との間の距離Ｄ１’は例えば５〜６０ｍｍである。距離Ｄ１’及びＤ２’をこのような範囲内にすることで、小寸法領域にて良好に混合するという本願発明の効果の達成が容易になる。

以上の実施形態の説明においては主として光制御素子２の第２の主面２２を凸状セル２２０の多数配列の微細凹凸面からなるものとしているが、本発明においては、光制御素子２が上記のような光学的特性を持つものであれば、光制御素子２の第１の主面２１を凸状セルの多数配列の微細凹凸面からなるものとしてもよいし、光制御素子２の第１の主面２１及び第２の主面２２の双方を凸状セルの多数配列の微細凹凸面からなるものとしてもよい。また、本発明においては、上記のような光学的特性を持つ光制御素子２を更に追加して使用し、これら複数の光制御素子２を並列配置してもよい。

更に、本発明においては、光制御素子２として、内部とくに凸状セル内に光拡散剤を含んでいるものを使用することができる。これにより、更に良好な光混合効果が得られる。

以下、実施例によって本発明を説明する。

［実施例１］
以下のようにして、図１他に関し説明した実施形態に属する８個のエッジライト方式面光源装置［装置Ｎｏ．１−１〜装置Ｎｏ．１−８］を製造した。

アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製アクリペットＴＦ８［商品名］）を用い射出成形することによって、光出射面が平均傾斜角３．５度のマット面からなり、裏面がプリズム頂角１００度、頂部先端曲率半径１５μｍ、ピッチ５０μｍの多数のＸ方向プリズム列が互いに平行になるように形成されたプリズム列形成面からなり、Ｘ方向寸法が２３５ｍｍで、Ｙ方向寸法が３７０ｍｍで、厚さが光入射端面側の端部において５．６ｍｍで且つ他方側の端部において１ｍｍであるくさび形の矩形状導光体を８個作製した。各導光体の光入射端面以外の端面に光反射フィルムを貼付し、裏面に対向するように光拡散反射フィルムを配置した。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製シートの片面に、表面を微細凹凸面としたアクリル系樹脂層を形成することで、８個の光制御素子を作製した。これらの光制御素子の微細凹凸面（第２の主面）は、底部の形状が一辺の長さ３５μｍの正三角形である略三角錐面からなる凸状セルを最密充填したものであった。各光制御素子の略三角錐面の凸状セルの側面頂角φは、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°、１００°及び１１０°であった。かくして得られた各光制御素子を、その第１の主面が導光体の光入射端面に対向するように配置した。

各光制御素子の第２の主面に対向するように、一次光源としての略ランバーシャン光源であるＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを配置した。ここで、一次光源は、図２に示されるようにして、ピッチＰ１を２．８ｍｍとし且つ距離Ｐ２を２ｍｍとして、アルミニウム製支持基板上に配置し、封止樹脂で覆った。尚、一次光源の上下にはそれぞれ導光体の光出射面上及び裏面上から延びた光拡散反射フィルムを配置した。図２に示す距離Ｄ１は５ｍｍであり、図２に示す距離Ｄ２は４ｍｍであり、図１に示す距離Ｗは１ｍｍであった。

以上の８つの構成をそれぞれ枠体に組み込んだ。これらの構成において、導光体からの出射光光度分布（ＸＺ面内）の最大ピークは光出射面法線方向に対して７０度、半値全幅が２２．５度であった。

尚、各光制御素子について、図１０及び図１１に関し説明したようにして第１の光度分布Ｐ１，Ｐ２及び第２の光度分布Ｑ１，Ｑ２を測定した。更に、第３の光度分布Ｒ及び第４の光度分布Ｓを測定した。これらの測定結果に基づき、第１〜第４の平均分布Ｐａ，Ｑａ，Ｒａ，Ｓａを得た。更に、これらに基づき図１６他に関して説明したようにして光量ＬＰｍ，ＬＱｍ，ＬＱｎ，ＬＱｓ，ＬＲを算出し、これらに基づき、以下のＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６につき、以下の表１に示す値を得た。

Ｄ１：光量ＬＰｍに対する光量ＬＱｍの割合；
Ｄ２：光量ＬＲに対する光量ＬＱｍの割合；
Ｄ３：光量ＬＱｍに対する光量ＬＱｎの比；
Ｄ４：第２の平均分布Ｑａにおけるピークの角度；
Ｄ５：光量ＬＲに対する光量ＬＱｓの割合；
Ｄ６：第２の光度分布Ｑ１に基づく、θが−２０度〜２０度の領域の出射光量に対するθが２０度〜８０度及び−２０度〜−８０度の領域の出射光量の比［但し、第２の光度分布Ｑ１は最大出射光量比が得られる測定面に関するものである］。

一方、屈折率１．５０６４のアクリル系紫外線硬化性樹脂を用いて、頂角６８度のプリズム列をピッチ５０μｍで多数並列に形成してなるプリズム列形成体を厚さ１２５μｍのポリエステルフィルムの一方の表面に形成したプリズムシートを８個作製した。

得られた各プリズムシートを、上記各導光体の光出射面（マット面）側にプリズム列形成面が向き、導光体の光入射端面にプリズム列の稜線が平行となるように載置した。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．１−１〜装置Ｎｏ．１−８の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも導光体光入射端面の近傍での各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［比較例１］
光制御素子の代わりに両面が平滑な透光性シートを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．１−９］を製造した。透光性シートについて、実施例１の光制御素子と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表１に示す値を得た。

更に、光制御素子を使用しなかったこと（光制御素子の代わりに空気層を使用したこと）以外は、実施例１と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．１−１０］を製造した。光制御素子の代わりに使用された空気層シートについて、実施例１の光制御素子と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表１に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．１−９〜装置Ｎｏ．１−１０の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、装置Ｎｏ．１−９では導光体光入射端面の近傍で各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンが視認され、装置Ｎｏ．１−１０では導光体光入射端面の近傍で各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンが明確に視認された。

［実施例２］
光制御素子の微細凹凸面（第２の主面）を、底部の形状が一辺の長さ３０μｍの正四角形である略四角錐面からなる凸状セルを最密充填したものであって、該凸状セルの側面頂角φが３０°、４０°、５０°、６０°、７０°及び８０°であるものを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．２−１〜装置Ｎｏ．２−６］を製造した。

各光制御素子について、実施例１と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表２に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．２−１〜装置Ｎｏ．２−６の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも導光体光入射端面の近傍での各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例３］
光制御素子の微細凹凸面（第２の主面）を、底部の形状が一辺の長さ３５μｍの正六角形である略六角錐面からなる凸状セルを最密充填したものであって、該凸状セルの側面頂角φが３０°、４０°及び５０°であるものを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．３−１〜装置Ｎｏ．３−３］を製造した。

各光制御素子について、実施例１と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表３に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．３−１〜装置Ｎｏ．３−３の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも導光体光入射端面の近傍での各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例４］
光制御素子を、その微細凹凸面が導光体光入射端面と対向するように（即ち微細凹凸面が第１の主面となるように）配置したこと以外は、実施例１と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．４−１〜装置Ｎｏ．４−８］を製造した。

各光制御素子について、実施例１と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表４に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．４−１〜装置Ｎｏ．４−８の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例５］
光制御素子の微細凹凸面（第２の主面）を、底部の形状が一辺の長さ３０μｍの正四角形である略四角錐面からなる凸状セルを最密充填したものであって、該凸状セルの側面頂角φが３０°、４０°、５０°、６０°、７０°及び８０°であるものを使用したこと以外は、実施例４と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．５−１〜装置Ｎｏ．５−６］を製造した。

各光制御素子について、実施例１と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表５に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．５−１〜装置Ｎｏ．５−６の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例６］
光制御素子の微細凹凸面（第２の主面）を、底部の形状が一辺の長さ３５μｍの正六角形である略六角錐面からなる凸状セルを最密充填したものであって、該凸状セルの側面頂角φが３０°、４０°及び５０°であるものを使用したこと以外は、実施例４と同様にして、面光源装置［装置Ｎｏ．６−１〜装置Ｎｏ．６−３］を製造した。

各光制御素子について、実施例１と同様にして、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を得たところ、以下の表６に示す値を得た。

以上のようにして製造された装置Ｎｏ．６−１〜装置Ｎｏ．６−３の面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、いずれも各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例７］
以下のようにして、図２１他に関し説明した実施形態に属する直下方式面光源装置を製造した。

アクリル樹脂板（三菱レイヨン（株）製アクリライト［商品名］）をカットすることにより、底部の形状が一辺の長さ２ｃｍの正方形で、側面頂角φが７０°で、高さが１ｃｍの透光性四角錐体を多数作製した。この四角錐体を、縦寸法が２３５ｍｍ、横寸法が３７０ｍｍ、厚さが１２５μｍで片面に粘着性を持ったＰＥＴ製シートの粘着面に、最密充填するように敷き詰めて接合することで、光制御素子を２個作製した。これら２個の光制御素子を、いずれも平滑面が下向きになるようにして重ねて水平に配置した。この配置では、四角錐体の底部の辺に沿って縦横にそれぞれ１ｃｍずつ互いにずれるように一方の素子と他方の素子とを重ねた（即ち、光制御素子のＰＥＴ製シートの法線方向にみて、一方の素子の四角錐体の頂点が他方の素子の四角錐体の底部の重心に重なるようにした）。

下側の光制御素子の下方に、該光制御素子の四角錐体の頂点に対応して、一次光源としての略ランバーシャン光源であるＬＥＤ光源を４個（１個のＲ−ＬＥＤと１個のＢ−ＬＥＤと２個のＧ−ＬＥＤ）互いに近接するように配置した。更に、上側の光制御素子の上方に、光拡散性光学部材としての光拡散板を配置した。下側の光制御素子と光学部材との間の距離Ｄ２’は５７ｍｍであり、一次光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂと光学部材との間の距離Ｄ１’は６０ｍｍであった。

以上のようにして製造された面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面（光拡散板の光出射面）を目視により観察したところ、各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例８］
四角錐体として、底部の形状が一辺の長さ２ｃｍの正方形で、側面頂角φが４０°（実施例８−１）、５０°（実施例８−２）、６０°（実施例８−３）、８０°（実施例８−４）のものを使用したこと以外は、実施例７と同様にして、面光源装置を製造した。

以上のようにして製造された面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面（光拡散板の光出射面）を目視により観察したところ、各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例９］
四角錐体の代わりに、底部の形状が一辺の長さ３ｃｍの正三角形で、側面頂角φが６０°（実施例９−１）、７０°（実施例９−２）、８０°（実施例９−３）、９０°（実施例９−４）１００°（実施例９−５）の三角錐体を使用して、光制御素子を２個作製し、これら２個の光制御素子の配置において、三角錐体の底部の一辺に沿って横方向に互いに１．５ｃｍずれ且つそれと垂直の縦方向に互いに８．７ｍｍずれるように一方の素子と他方の素子とを重ねたこと以外は、実施例７と同様にして、面光源装置を製造した。

以上のようにして製造された面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面（光拡散板の光出射面）を目視により観察したところ、各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色で一様な明るさであった。

［実施例１０］
実施例１において、略三角錐面からなる凸状セルの側面頂角φが９０°である光制御素子について、同一の形状のものを更に１個作製した。

これら２個の光制御素子を、平滑面が互いに向き合うようにして、一次光源と導光体光入射端面との間に配置したこと（即ち、装置Ｎｏ．１−６に、そこで使用されている光制御素子と同様な素子を平滑面が互いに向き合うように追加配置したこと）以外は、実施例１と同様にして、面光源装置を製造した。

以上のようにして製造された面光源装置について、一次光源としてのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを点灯させて発光面を目視により観察したところ、各発光ダイオードに対応した各色光の出射パターンは視認されず、発光面全体が白色でより均一な明るさであった。

本発明による光源装置の一つの実施形態であるエッジライト方式面光源装置を示す模式的部分断面図である。 図１の実施形態の面光源装置の模式的部分平面図である。 点状一次光源の配列を示す模式図である。 光制御素子の模式的部分斜視図である。 光制御素子の第２の主面の拡大図である。 光制御素子の模式的部分断面図である。 光制御素子の凸状セルの模式図である。 光制御素子の凸状セルの模式図である。 光制御素子の凸状セルの模式図である。 光制御素子に関する第１の光度分布の測定方法を示す模式図である。 光制御素子に関する第２の光度分布の測定方法を示す模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 光量算出方法を説明するための模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 光制御素子の光学的特性を説明するための模式図である。 導光体の模式的断面図である。 光偏向素子による光偏向の様子を示す図である。 本発明による光源装置の一つの実施形態である直下方式面光源装置を示す模式的一部切欠分解斜視図である。 図２１の実施形態の面光源装置の模式的部分分解断面図である。

符号の説明

１ 点状一次光源群
１Ａ 封止樹脂
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 点状一次光源
２ 光制御素子
２１ 第１の主面
２２ 第２の主面
２２０ 凸状セル
２２１ 底部
２２２ 頂部平坦領域
２Ｘ 光拡散素子
３ 導光体
３１ 光入射端面
３３ 光出射面
３４ 裏面
３４ａ レンズ列（プリズム列）
４ 光偏向素子
４１ 入光面
４１ａ プリズム列
４２ 出光面
５，５’ 光反射素子
１０ 支持基板
１１ 放熱フィン
６ 板状光学部材
６１ 光入射面
６２ 光出射面
７ ケース

Claims (34)

1. 光入射端面及び光出射面を有する導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、該一次光源から発せられ前記導光体の光入射端面に入射する光に対する混合作用を持つ光混合手段とを備えている面光源装置であって、
   前記光混合手段は前記光入射端面に沿って配置された光制御素子を含んでおり、該光制御素子は前記光入射端面と対向する第１の主面とその反対側の第２の主面とを有しており、
   前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記第２の主面の法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記一次光源からの光束の全てを前記第２の主面に入射させた時の５０％以下となるものであることを特徴とする面光源装置。
2. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものであることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記法線方向を含む或る平面内において、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置。
5. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面からの出射光の出射角度に対する光度分布におけるピークが、前記法線方向に対して１０度以上の角度となるものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
6. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の面光源装置。
7. 前記導光体と前記一次光源との間の距離が２〜１５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の面光源装置。
8. 前記導光体の光出射面上に配置され且つ前記導光体の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えており、該光偏向素子は、前記入光面に前記導光体の光入射端面に沿って延び且つ互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えており、該プリズム列のそれぞれは前記導光体の光出射面から到来する光が入射する第１のプリズム面と入射した光が内面反射される第２のプリズム面とを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の面光源装置。
9. 光入射面及びその反対側の光出射面を有し且つ光拡散性または光集束性を持つ光学部材と、該光学部材の光入射面に隣接して配置された一次光源と、該一次光源から発せられ前記光学部材の光入射面に入射する光に対する混合作用を持つ光混合手段とを備えている面光源装置であって、
   前記光混合手段は前記光入射面に沿って配置された光制御素子を含んでおり、該光制御素子は前記光入射面と対向する第１の主面とその反対側の第２の主面とを有しており、
   前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記第２の主面の法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記一次光源からの光束の全てを前記第２の主面に入射させた時の５０％以下となるものであることを特徴とする面光源装置。
10. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものであることを特徴とする、請求項９に記載の面光源装置。
11. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものであることを特徴とする、請求項９または１０に記載の面光源装置。
12. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記法線方向を含む或る平面内において、前記第１の主面から前記法線方向に対し角度２０度以上８０度以下の方向に出射する光量が、前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に出射する光量の１倍以上となるものであることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の面光源装置。
13. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面からの出射光の出射角度に対する光度分布におけるピークが、前記法線方向に対して１０度以上の角度となるものであることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の面光源装置。
14. 前記光制御素子は、前記一次光源からの光束のうち前記法線方向に対し角度２０度以下の方向に進行する光のみを前記第２の主面に入射させた時に、前記第１の主面から出射する光量が、前記第２の主面に入射する光量の４０％以下となるものであることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれかに記載の面光源装置。
15. 前記光学部材と前記一次光源との間の距離が５〜６０ｍｍであることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれかに記載の面光源装置。
16. 前記光学部材の光出射面上に配置され且つ前記光学部材の光出射面から出射する光が入光する入光面及びその反対側の出光面を有する光偏向素子を備えており、該光偏向素子は、前記入光面または出光面に互いに平行に配列された複数のプリズム列を備えていることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれかに記載の面光源装置。
17. 前記光混合手段は、前記第２の主面から出射する戻り光を反射する反射面を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の面光源装置。
18. 前記光混合手段は、前記光制御素子と略平行に配列された光拡散素子を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の面光源装置。
19. 前記第１の主面及び第２の主面のうちの少なくとも一方は凸状セルが多数配列されてなる微細凹凸面からなり、前記凸状セルは略角錐面または略円錐面からなることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の面光源装置。
20. 前記凸状セルは底部の平均径が１０μｍ〜４ｃｍであることを特徴とする、請求項１９に記載の面光源装置。
21. 前記凸状セルは高さが３μｍ〜３ｃｍであることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の面光源装置。
22. 前記凸状セルは、底部の形状が正三角形である略三角錐面または底部の形状が正六角形である略六角錐面または底部の形状が正方形である略四角錐面からなり、前記底部が最密充填されるように配列されていることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれかに記載の面光源装置。
23. 前記凸状セルは、側面頂角が４０〜１１０°の略三角錐面からなることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれかに記載の面光源装置。
24. 前記凸状セルは、側面頂角が３０〜８０°の略四角錐面からなることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれかに記載の面光源装置。
25. 前記凸状セルは、側面頂角が３０〜５０°の略六角錐面からなることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれかに記載の面光源装置。
26. 前記凸状セルは頂部に平坦領域を有しており、該平坦領域は前記底部に対する面積比率が１０％以下であることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれかに記載の面光源装置。
27. 前記第１の主面及び第２の主面の双方が前記微細凹凸面からなることを特徴とする、請求項１９〜２６のいずれかに記載の面光源装置。
28. 前記光制御素子は前記凸状セル内に光拡散剤を含んでいることを特徴とする、請求項１９〜２７のいずれかに記載の面光源装置。
29. 前記光制御素子は内部に光拡散剤を含んでいることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれかに記載の面光源装置。
30. 前記光混合手段は複数の前記光制御素子を含んでいることを特徴とする、請求項１〜２９のいずれかに記載の面光源装置。
31. 前記一次光源は前記法線方向の光度が最大となる略ランバーシャン光源であることを特徴とする、請求項１〜３０のいずれかに記載の面光源装置。
32. 前記一次光源は光度分布の半値半幅が４０度以上８０度以下であることを特徴とする、請求項２９に記載の面光源装置。
33. 前記一次光源は点状光源からなり、前記面光源装置は複数の前記点状一次光源を備えていることを特徴とする、請求項１〜３２のいずれかに記載の面光源装置。
34. 前記複数の点状一次光源は互いに発光色の異なる複数種類のものからなることを特徴とする、請求項３３に記載の面光源装置。

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