JP2010080130A - 面発光装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の数を削減できるとともに少ない数の光源でも輝度ムラのない均斉度の高い面光源を得ることができる面発光装置を提供する。
【解決手段】光源２と、光源２を中心にして光源２から離間する方向に沿い平板状に延在して配置された、厚さを有する導光体１１とを備え、光源２と対向する導光体１１の側面を光入射面１１ａとし、導光体１１の厚さ方向の一方の面を光射出面１１ｂとし、光源２から光入射面１１ａを通して導光体１１内に進入した光を光射出面１１ｂから射出させる反射面１２を導光体１１内に前記延在方向に互いに間隔をおいて複数形成する構成にした。
【選択図】図５

Description

本発明は、均一な面発光が可能な面発光装置及びこれを用いた表示装置に関し、特に、冷陰極管などの光源から出射した光を効率的に使用し、少ない数の光源で均一な面発光を可能にする直下型バックライト用導光板の改良に関する。

従来から液晶ディスプレイ用のバックライト装置（例えば特許文献１、２参照）には、冷陰極管などの光源と、この光源からの光を拡散する拡散板とを組み合わせた構成のものが広く用いられている。また、冷陰極管のような線状光源を高い均斉度を持つ面光源へ変化させるために、エッジライト型と直下型の２つの方式が提案されている。

従来におけるエッジライト型のバックライト装置は、図１に示すように、板状の透明な基材からなるくさび型の導光板７１と、導光板７１の一方の端面に対向して配置された１〜２本程度の光源７２と、光源７２の背面側を覆うように配置された高反射率のリフレクタ７７と、導光板７１の光射出面７１ａ側に配置された散乱シート７３と、導光板７１の傾斜反射面７１ｂ側に配置された反射シート７４とから構成されている。また、導光板７１の傾斜反射面７１ｂには、導光板７１の一方の端面から導光板７１内に導入された光源２からの光を導光板７１の光射出面７１ａ側に向けて反射する複数の反射ドット７６が形成されている。また、導光板７１の一方の端面と反対の端面には反射シート７５が形成されている。
このようなバックライト装置では、導光板７１の傾斜反射面７１ｂに反射ドット７６を有するくさび型の導光板７１に光源７２からの光を導入することにより視聴者側へ高い均斉度で射出することができるほか、薄型化に優れている。

また、従来における直下型のバックライト装置は、図２に示すように、同一平面上に一定の間隔で並列に配置した複数の光源８２と、複数の光源８２を背面から覆うように配設された反射板８３と、複数の光源８２の反射板８３と反対の正面側に配置された拡散板８４と、拡散板８４の光射出面側に配置されたレンズシート８５とから構成されている。
このようなバックライト装置では、光源８２から射出された光が拡散板８４を介して拡散することで大型ディスプレイ装置においても視聴者側へ高い均斉度と高輝度の面光源を提供することができる。

一方、現在の液晶ディスプレイ装置に要求されることは、低コスト、省電力化、大型化及び薄型化であり、特に大型の液晶ディスプレイ装置の低コスト化および省電力化への要請が強く、その対応策として直下型バックライト装置、例えば、３２インチの液晶テレビジョンでは、光源としての冷陰極管の本数を１２本から１０本へと２本削減する等、光源の本数を削減することが進められている。

しかし、従来の直下型バックライト装置（特許文献２）では、次のような問題がある。
すなわち、光源の部分と光源間に位置する部分に生じる輝度差（以後、輝度ムラと記す）は液晶パネルと光源の間に拡散板を備えることで高い均斉度を得ていたが、光源の本数が削減されるにともない、光源間の距離が大きくなったため、現状の拡散板のみでは輝度ムラを抑え、高い均斉度を得ることができない。
その要因として、直下型バックライト装置では、図３に示すように、光源８２の真上に位置する拡散板８４の部分には、光源８２から射出された光線Ｌ１が直接入射され、さらに反射板８３による反射光線Ｌ２でかなりの輝度を得ることができるが、拡散板８４のそれ以外の場所（光源の真上部分でない部分）には、反射板などで反射された反射光線Ｌ２が主に入射されるのみで、拡散板８４に入射されたそれらの光を拡散しても、発光面上の光源の真上部分の輝度が高く、光源の真上部分から外れた部分の輝度は低くなり、その結果、輝度ムラが発生し、発光面の輝度を均一にすることができない。

一方、従来の直下型バックライト装置において、図４に示すように、光源８２の配列間隔を短くした場合には、各光源８２から射出された光線Ｌ１及び反射光線Ｌ２が光源間に位置する部分にも重なるため、高い均斉度が得られ輝度ムラも発生しないが、光源の本数が多くなるという問題がある。
特願２００７―２６８１６２号公報 特願２００７―２７３７５７号公報

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、光源の数を削減できるとともに少ない数の光源でも輝度ムラのない均斉度の高い面光源を得ることができる面発光装置及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の面発光装置は、光源と、前記光源を中心にして該光源から離間する方向に沿い平板状に延在して配置され前記延在方向に沿った長さを有するとともに前記長さ方向と直交する方向に沿った厚さを有する導光体とを備え、前記光源と対向する前記導光体の側面を光入射面とし、前記導光体の厚さ方向の両端に位置する２つの端面のうちの一方の端面を光射出面とし、前記光源から前記光入射面を通して前記導光体内に進入した光を前記光射出面から射出させる反射面が前記導光体内に前記長さ方向に互いに間隔をおいて複数形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の面発光装置において、前記光源は１つまたは複数の発光体からなる点光源もしくは線状光源で構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の面発光装置において、前記複数の発光体からなる点光源の各発光体の発光色が互いに異なることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の面発光装置において、前記光源と前記導光体とを単位面発光素体とし、前記単位面発光素体を複数、前記導光体の光射出面が同一平面上に位置するように一次もしくは二次元方向に配列したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の面発光装置において、前記反射面は、前記導光体に形成された空間と、前記導光体との境に位置する傾斜した界面で構成されることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の面発光装置において、前記反射面の前記光射出面に対する傾斜角度は、３０°未満乃至６０°未満の範囲に設定されていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５記載の面発光装置において、前記空間に、空気もしくは透光性の材料が充填されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１項記載の面発光装置において、前記光射出面に、該光射出面から射出される光を拡散する凹レンズもしくは前記光射出面から射出される光を集光する凸レンズが設けられていることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１乃至７の何れか１項記載の面発光装置において、前記光射出面に、該光射出面から射出される光を拡散する拡散層が設けられていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか１項記載の面発光装置において、前記導光体の前記光射出面側に、該光射出面から射出された光を拡散し面発光させる拡散板を配設したことを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れか１項記載の面発光装置において、前記導光体の厚さ方向の両端に位置する２つの端面のうちの他方の端面側に、前記光源からの光を前記導光体の前記他方の端面に向けて反射する反射板が配設されていることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の面発光装置において、前記光源は支持部材を介して前記導光体に支持されていることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１１記載の面発光装置において、前記拡散板は支持部材を介して前記導光体に支持されていることを特徴とする。

請求項１４の発明は、表示装置であって、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、前記画像表示素子の背面に、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の面発光装置を少なくとも備えることを特徴とする。

本発明にかかる面発光装置及びこれを用いた表示装置においては、光源から導光体の光入射面を通して導光体内に進入した光を複数の反射面により導光体の光射出面側に向け反射して光射出面から射出するように構成したので、光源に加えて複数の反射面があたかも複数の光源として機能する輝線を作り出すことになる。そして、このような導光体の光射出面から射出した光が拡散板で拡散されることにより、光源の数を削減できるとともに少ない数の光源でも輝度ムラのない均斉度の高い面光源を得ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明にかかる面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置の実施の形態について図５〜図１０を参照して詳細に説明する。なお、図に示す各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。また、本発明にかかる面発光装置は、図示する構造のものに限定されるものではない。
図５は本発明にかかる面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置の一例を示す概略断面図、図６は本発明の実施の形態における面発光装置の概略平面図、図７は本発明の一実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図、図８は本実施の形態における光源の導光体への支持構造の一例を示す要部の斜視図、図９は本実施の形態における拡散板の導光体への支持構造の一例を示す要部の斜視図、図１０は本実施の形態における面発光装置の導光体内での光路を示す説明図、図１１は本実施の形態における面発光装置の導光体内での光路の他の例を示す説明図、図１２は本実施の形態における面発光装置の導光体内での光路の更に他の例を示す説明図である。

液晶表示装置１００は、図５に示すように、透過型の液晶表示パネル（特許請求の範囲に記載した画像表示素子に相当する）１０と、この液晶表示パネル１０の光入射面１０ａに臨ませて配置されたディスプレイ用の面発光装置３０を備える。なお、液晶表示パネル１０の光入射面１０ａと光射出面１０ｂには必要に応じて、図示省略の偏光板がそれぞれ設けられる。
面発光装置３０は、図５に示すように、光源２、反射板８、拡散板９、導光体１１を備えて構成される。

光源２は、図５及び図６に示すように、冷陰極管などの直線状の光源を液晶パネル１０と平行な同一平面上に一定の間隔で複数本、例えば３本配列することで構成される。そして、光源２の背面側には、反射板８が複数の光源２を背面から覆うように配置されている。また、反射板８の内面８ａは、各光源２から反射板８に向けて射出される光を導光体１１に向け再反射させる高反射率の反射面となっている。

導光体１１は光源２からの光を拡散板９に導くもので、この導光体１１は、図５〜図７に示すように、各光源２ごとに、光源２を中心にして当該光源２の左右両側面から離間する方向に沿い平板状に延在して配置される。そして、これら導光体１１は、上記延在方向Ｙに沿った長さを有するとともに、この長さ方向と直交する方向Ｘに沿った厚さを有し、さらに、直線状の光源２より長い長さを有している。
また、光源２の光を拡散板９に導くために、光源２と対向する導光体１１の側面を光入射面１１ａとし、導光体１１の厚さ方向の両端に位置する２つの端面のうちの一方の端面を光射出面１１ｂとする。そして、導光体１１には、光源２から光入射面１１ａを通して導光体１１内に進入した光を光射出面１１ｂから射出させる反射面１２が導光体１１の延在方向Ｙである長さ方向に互いに間隔をおいて複数形成されている。さらに、この各反射面１２は直線状光源２と平行する導光体１１の全長に亘り光源２の長手方向と平行になるように構成されている。
光源２と、この光源２ごとに設けられた各導光体１１は単位面発光素体を構成し、この単位面発光素体を複数、図６に示すように、それぞれの光射出面１１ｂが同一平面上に位置するようにして一次元方向に配置することで、液晶表示パネル１０に適合する表面積の面光源を構成するようになっている。

反射面１２は、図５〜図７に示すように、導光体１１に光源２の長手方向の全長に亘り形成された、導光体１１の厚さ方向の断面が直角二等辺三角形状を呈する空間１３と、導光体１１との境に位置する傾斜した界面で構成される。空間１３に、空気もしくは透光性の材料が充填されている。
また、反射面１２の光射出面１１ｂに対する傾斜角度θは、３０°未満乃至６０°未満の範囲に設定されている。特に反射面１２の傾斜角度θが４５°である場合、この反射面１２に到達する光は光射出面１１ｂ側へ全反射されることになり、最も好ましい。
また、光源２の両端は、図８に示すように、支持部２２を介して導光体１１に支持されている。

拡散板９は、導光体１１の光射出面１１ｂから射出された光を拡散し面発光させるもので、図５に示すように、導光体１１の光射出面１１ｂに対向させて導光体１１と平行に配設されている。
また、光源２の長手方向に沿う導光体１１の長手方向における光射出面１１ｂの両端には、図９に示すように、支持部２３が突設され、この支持部２３により拡散板９が導光体１１に支持されるように構成されている。

本実施の形態における光源２には、例えば径が４．０ｍｍの冷陰極線型蛍光管が使用され、白色光を発光する。この光源２はランプハウスを兼ねた反射板８内に等間隔で配置され、図示しないフレームで固定されている。また、各光源２から液晶表示パネル１０と反対方向に出射された光を液晶表示パネル１０側へ反射させる。
また、本実施の形態における導光体１１は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で成形されているが、この材料に限定されるものではなく、全光線透過率の高い他の材質を選択することができる。例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、メタクリルスチレン（ＭＳ）、またはガラスなどが挙げられる。

本実施の形態に示す面発光装置３０を具備した液晶表示装置１００において、光源２の側部領域から射出された光Ｌ１１は図１０に示すように光入射面１１ａを通して導光体１１内に導入される。そして、導光体１１内に導入された光Ｌ１１のうち、図１０に示すように、導光体１１内を光路１８ａで進行する光は、１列目の反射面１２ａで光射出面１１ｂに向け全反射され、光射出面１１ｂから照明光Ｌ１２として射出される。
また、図１０に示すように、導光体１１内を光路１８ｂで進行する光は、２列目の反射面１２ｂで光射出面１１ｂに向け全反射され、光射出面１１ｂから照明光Ｌ１３として射出される。
さらに、光源２の上面側領域から上方に向け射出された光Ｌ４は、図１０に示すように、図５に示す拡散板９に向けて射出される。また、光源２の下面がわ領域から下方に向け射出された光Ｌ５は、図１０に示すように、図５に示す反射板８に向けて射出され、反射板８により導光体１１の光射出面１１ｂと反対の面に向け反射される。
このようにして、拡散板９は、各光源２から射出された光、および導光体１１の各反射面１２により反射された光を拡散し輝度ムラのない均斉度の高い面光源として液晶表示パネル１０に供給する。

なお、反射面１２ａ及び１２ｂの傾斜角度θは４５°が最も好ましい。この場合、図１０に示すように、導光体１１内を光路１８ａ，１８ｂで進行する光は拡散板に対し全反射されるとともに、拡散板に対して垂直に入射され、良好な結果を得られる。また、傾斜角度θが３０°未満の場合は、図１１に示すように、導光体１１内を光路１８ｃで進行する光は拡散板に対し全反射されるものの、拡散板に対して垂直に入射させることができない。また、傾斜角度θが６０°より大きい場合は、図１２に示すように、導光体１１内を光路１８ｄで進行する光は全反射できず、反射面１２で透過することになり、良好な結果を得られない。
また、図１０に示すように、導光板１１の光射出面１１ｂは、隣り合う光源２の外周上面を結んだラインＸ−Ｙを少し超えて配置されている。これにより、光源２からの光を効率的に導光板１１に入射させることができ、導光板１１の光射出面１１ｂからより強い輝度の光が出射されるようになる。

また、図５〜図７に示した配列の導光体を構成する手法としては、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、一定の幅を有する短冊状の導光部材を用いて行う。例えば図７に示すように、短冊状導光部材の幅方向の一方の側面を光入射面１１ａとし、導光部材の厚さ方向と直交する一方の面を光射出面１１ｂとし、さらに、導光部材の幅方向の一方の側面と反対の側面に、光源２から光入射面１１ａを通して導入される光を光射出面１１ｂに向け全反射させる傾斜反射面１２を形成してなる導光体１１を、その傾斜反射面１２と光入射面１１ａとが隣り合うように、かつ光射出面１１ｂが同一平面上に位置するようにして導光部材の幅方向に複数本配列することで構成することも可能である。

このような本実施の形態によれば、光源２から導光体１１の光入射面１１ａを通して導光体１１内に進入した光を複数の反射面１２により導光体１１の光射出面１１ｂ側に向け反射して光射出面１１ｂから射出するように構成したので、光源２に加えて複数の反射面１２があたかも複数の光源として機能する輝線を作り出すことになる。これにより、光源２の真上部分以外の拡散板９の部分にも、反射面１２の全反射に伴う導光板１１からの光がさらに入射されるので、輝度ムラを低減することができる。
また、このような導光体１１の光射出面１１ｂから射出した一定の輝度（入射された光に応じた輝度）の光が拡散板９で拡散されることにより、光源の数を削減できるとともに少ない数の光源でも輝度ムラのない均斉度の高い面光源を得ることができる。
さらに、白色膜等の吸収をともなう乱反射ではなく、導光体１１と空間１３との界面である反射面１２での全反射を利用しているため光の減衰がなく、輝度を損なうことがない。

（実施の形態２）
図１３により、本発明の面発光装置に使用される導光体の他の例について説明する。
本実施の形態に示す導光体は、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、一定の幅を有する短冊状の導光体１１Ａ、１１Ｂを用いて行う。
導光体１１Ａは、導光体１１Ａの幅方向の一方の側面に光源２の側面に対向して形成された光入射面１１ａと、導光体１１Ａの厚さ方向と直交する一方の面に形成された光射出面１１ｂとを有し、さらに、導光体１１Ａの幅方向の光入射面１１ａと反対の側面に、光源２から光入射面１１ａを通して導入される光を光射出面１１ｂに向け全反射させる傾斜反射面１２ｃが形成されている。
導光体１１Ｂは、導光体１１Ｂの幅方向の一方の側面に導光体１１Ａの傾斜反射面１２ｃと同一角度で規制された接合傾斜面１１ｃと、導光体１１Ｂの厚さ方向と直交する一方の面に形成された光射出面１１ｄとを有し、さらに、導光体１１Ｂの幅方向の接合傾斜面１１ｃと反対の側面に、光源２から導光体１１Ａを通して導入される光を光射出面１１ｄに向け全反射させる傾斜反射面１２ｄを形成されている。
このように成型された導光体１１Ａと１１Ｂは、導光体１１Ａの傾斜反射面１２ｃに導光体１１Ｂの接合傾斜面１１ｃが近接もしくは接するように、かつ光射出面１１ｂと光射出面１１ｄとが同一平面上に位置するようにして導光体の幅方向に配列される。そして、このように配列された導光体１１Ａと１１Ｂは、光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態４に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

（実施の形態３）
図１４により、本発明の面発光装置に使用される導光体の更に他の例について説明する。
本実施の形態に示す導光体は、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、一定の幅を有する導光部材から構成される。
導光体１１は、図１４に示すように、厚さ方向に縦断面形状が直角二等辺三角形を呈しており、この導光体１１の互いに直角な幅方向の側面に高原２の側面と対向して形成された光入射面１１ｅと、導光体１１の互いに直角な厚さ方向と直交する面に形成された光射出面１１ｆとを有し、さらに、導光体１１の直角二等辺三角形の傾斜面に相当する面に、光源２から光入射面１１ｅを通して導入される光を光射出面１１ｆに向け全反射させる反射面１２ｅが形成されている。
このように成型された導光体１１は、光射出面１１ｆが同一平面上に位置するようにして導光体１１の幅方向に複数、例えば５個配列される。そして、このように配列された導光体１１は、光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態３に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

（実施の形態４）
図１５により、本発明の面発光装置に使用される導光体の更に他の例について説明する。
本実施の形態に示す導光体は、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、直線状光源２を中心にして光源２から離間する方向に延在する一定の幅を有する平板状の導光体１１から構成される。
導光体１１は、図１５に示すように、導光体１１の幅方向の一方の側面に光源２の側面に対向して形成された光入射面１１ｇと、導光体１１の厚さ方向と直交する一方の面に系形成された光射出面１１ｈとを有し、さらに、導光体１１の内部には２つの四角形状の空間１６ａ，１６ｂが導光体１１の幅方向に延在して形成されている。そして、空間１６ａと１６ｂとの間を区画する隔壁１１１は、光射出面１１ｈに対して３０°未満乃至６０°未満の範囲の傾斜角度θに設定されている。
また、隔壁１１１の光入射面１１ｇと対向する面には、光源２から光入射面１１ａを通して空間１６ａに導入される光を光射出面１１ｈに向け全反射させる反射面１２ｆが形成されている。さらに、導光体１１の幅方向の光入射面１１ａと反対の側面と対向する空間１６ｂの内面には、光源２から光入射面１１ａ、空間１６ａ及び隔壁１１１を通して空間１６ｂに導入される光を光射出面１１ｈに向け全反射させる反射面１２ｇが形成されている。
このように成型された導光体１１は、光射出面１１ｈが同一平面上に位置するようにして光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

（実施の形態５）
図１６により、本発明の面発光装置に使用される導光体の更に他の例について説明する。
本実施の形態に示す導光体は、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、直線状光源２を中心にして光源２から離間する方向に延在する一定の幅を有する平板状の導光体１１から構成される。
図１６（Ａ）に示す導光体１１は、導光体１１の幅方向の一方の側面に光源２の側面に対向して形成された光入射面１１ｉと、導光体１１の厚さ方向と直交する一方の面に形成された光射出面１１ｊとを有している。さらに、導光体１１の幅方向の中間箇所には、直角三角形の断面形状を呈する空間１７が直線状光源２の長手方向に沿い延在して形成されている。そして、空間１７と導光体１１との境である傾斜界面が、光源２から光入射面１１ｉを通して導入された光を光射出面１１ｊに向け全反射させる反射面１２ｈとして構成される。さらに、導光体１１の幅方向の光入射面１１ｉと反対の側面には、光源２から光入射面１１ｉを通して導光体１１に導入された光を光射出面１１ｊに向け全反射させる反射面１２ｉが形成されている。
このように成型された導光体１１は、光射出面１１ｉが同一平面上に位置するようにして光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態５に示す導光体を有する面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

図１６（Ｂ）に示す導光体１１は、導光体１１の幅方向の一方の側面に光源２の側面に対向して形成された光入射面１１ｋと、導光体１１の厚さ方向と直交する一方の面に形成された光射出面１１ｌとを有している。さらに、導光体１１の幅方向の中間箇所には、直角三角形の断面形状を呈する空間１７１が直線状光源２の長手方向に沿い延在して形成されている。そして、空間１７１と導光体１１との境である傾斜界面が、光源２から光入射面１１ｋを通して導入された光を光射出面１１ｌに向け全反射させる反射面１２ｊとして構成される。さらに、導光体１１の幅方向の光入射面１１ｋと反対の側面には、光源２から光入射面１１ｋを通して導光体１１に導入された光を光射出面１１ｌに向け全反射させる反射面１２ｋが形成されている。
また、導光体１１の光射出面１１ｌと反対の面に対応する直角三角形状の空間１７１の底辺には連結部１１３が設けられている。また、空間１７１の反射面１２ｊとの頂角部分１１４は光射出面１１ｌに達する構造になっている。
このように成型された導光体１１は、光射出面１１ｌが同一平面上に位置するようにして光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

図１６（Ｃ）に示す導光体１１は、導光体１１の幅方向の一方の側面に光源２の側面に対向して形成された光入射面１１ｍと、導光体１１の厚さ方向と直交する一方の面に形成された光射出面１１ｎとを有している。さらに、導光体１１の幅方向の中間箇所には、直角三角形の断面形状を呈する空間１７２が直線状光源２の長手方向に沿い延在して形成されている。そして、空間１７２と導光体１１との境である傾斜界面が、光源２から光入射面１１ｍを通して導入された光を光射出面１１ｎに向け全反射させる反射面１２ｌとして構成される。さらに、導光体１１の幅方向の光入射面１１ｍと反対の側面には、光源２から光入射面１１ｍを通して導光体１１に導入された光を光射出面１１ｎに向け全反射させる反射面１２ｍが形成されている。
また、導光体１１の光射出面１１ｌと反対の面に対応する直角三角形状の空間１７１の底辺には連結部１１５が設けられている。さらに、空間１７２の反射面１２ｌとの頂角部分には連結部１１６が設けられている。
このように成型された導光体１１は、光射出面１１ｎが同一平面上に位置するようにして光源２を挟んで光源２の左右両側に左右対称に配設されている。
このような実施の形態に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

（実施の形態６）
図１７により、本発明の面発光装置に使用される導光体の更に他の例について説明する。
本実施の形態に示す導光体は、直線状光源２の径より大きい厚さと、直線状光源２より長い長さと、直線状光源２を中心にして光源２から離間する方向に延在する一定の幅を有する平板状の導光体１１から構成される。
図１７（Ａ）に示す導光体１１において、上記図５に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図５と異なる部分を重点に説明する。
図１７（Ａ）において、図５と異なる点は、光射出面１１ｂの反射面１２と対向する箇所に片寄らせて、該光射出面１１ｂから射出される光を拡散して射出する拡散層１９を設けたところにある。
拡散層１９は、導光体１１の光射出面１１ｂから射出される光を拡散することで、射出される光の配向分布などの光の性質を加工するものであり、この機能は光透過性の基材１９１の表面にランダムな凹凸部１９２を形成したり、もしくは基材１９１の表面にビーズをバインダによりコーティングしたものなどで構成することで発揮される。

図１７（Ｂ）に示す導光体１１において、上記図５に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図５と異なる部分を重点に説明する。
図１７（Ｂ）において、図５と異なる点は、光射出面１１ｂの反射面１２と対向する箇所に片寄らせて、該光射出面１１ｂから射出される光を拡散して射出する凹レンズ２１を設けたところにある。
凹レンズ２１は、導光体１１の光射出面１１ｂから射出される光を拡散することで、射出される光の配向分布などの光の性質を加工するものである。

図１７（Ｃ）に示す導光体１１において、上記図５に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図５と異なる部分を重点に説明する。
図１７（Ｃ）において、図５と異なる点は、光射出面１１ｂの反射面１２と対向する箇所に片寄らせて、該光射出面１１ｂから射出される光を集光して射出する凸レンズ２２を設けたところにある。
凹レンズ２２は、導光体１１の光射出面１１ｂから射出される光を集光することで、射出される光の配向分布などの光の性質を加工するものである。

上述した図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す導光体を用いた面発光装置においても、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られる。

（実施の形態７）
次に、本発明にかかる面発光装置の他の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１８は点光源を用いた面発光装置の平面図、図１９は図１８のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
本実施の形態における面発光装置３０は、図１８に示すように、複数の単位面発光素体３０１を二次元方向にマトリクス状に配列することで構成される。
単位面発光素体３０１は、図１８及び図１９に示すように、１つの点光源３０２と、この光源２を中心にして当該光源２から四方に向け離間する方向に沿い平板状に延在して配置された、厚さを有する方形板状の導光体３０３とを備える。
導光体３０３の中心部には点光源３０２が挿入される貫通穴３０４が導光体３０３の厚さ方向に貫通して形成されている。そして、光源３０２の光を導光体３０３内に導入し射出させるために貫通穴３０４の内壁面を光入射面３０３ａとし、導光体３０３の厚さ方向の両端に位置する２つの平面のうちの一方の平面を光射出面３０３ｂとする。
また、導光体３０３には、図１８及び図１９に示すように、点光源３０２から光入射面３０３ａを通して導光体３０３内に進入した光を光射出面３０３ｂから射出させる反射面３０５が矢印Ｙ１、Ｙ２で示す導光体３０３の延在方向に互いに間隔をおいて複数、例えば２段に形成されている。この各反射面３０５は点光源３０２を取り巻くように方形状を呈し、かつ同心状に配列されている。
反射面３０５は、図１９に示すように、導光体３０３の厚さ方向の断面が直角二等辺三角形状を呈する空間３０６と、導光体３０３との境に位置する傾斜した界面で構成される。また、点光源３０２及び導光体３０３は、反射板を兼ねた基板３０７上に支持されている。

このような本実施の形態によれば、点光源３０２から導光体３０３の光入射面３０３ａを通して導光体３０３内に進入した光を複数の反射面３０５により導光体３０２の光射出面３０３ｂ側に向け反射して光射出面３０３ｂから射出するように構成したので、光源３０２に加えて複数の反射面３０５があたかも複数の光源として機能する輝線を作り出すことになる。これにより、光源３０２の真上部分以外の拡散板の部分にも、反射面３０５の全反射に伴う導光板３０３からの光がさらに入射されるので、輝度ムラを低減することができる。

次に、本発明にかかる点光源の他の実施の形態例について図２０〜図２３を参照して説明する。本発明に用いられる点光源としては、以下のようなものが挙げられる。そして、点光源は、発光効率が良い発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）が好ましい。
図２０（Ａ）に示す点光源は、携帯電話などのモバイル機器に用いられるもので、支持部材４７に実装された青色に発光する青色ＬＥＤ素子５０を、内面を黄色に発光する蛍光体５１で塗工したＬＥＤ用レンズ５３で覆い、擬似白色に発光する方式の白色ＬＥＤ４６である。
この方式では、単色のＬＥＤ素子を蛍光体で覆うだけで擬似白色発光が実現できる利点ある。また、本発明に用いる点光源としては、上述する構成のものに限らず、一つの単色ＬＥＤ素子を少なくとも１種類以上の蛍光体で覆った構造のものであってもよい。

図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示す場合と同一の構成要素を持つ点光源のＬＥＤ用レンズ５３の頂部箇所にプリズム形状５４を付加したものである。プリズムを用いることにより、白色ＬＥＤ４６から射出される光の配光分布を調整することができる。

図２１に示す点光源は、擬似白色発光するＬＥＤの他の例を示すもので、単色に発光する複数のＬＥＤ素子、例えば赤色ＬＥＤ素子４８、緑色ＬＥＤ素子４９、青色ＬＥＤ素子５０を組み合わせ、ＬＥＤ用レンズ５３で覆う。これにより、擬似白色に発光するＬＥＤ素子４６を構成する。この点光源では、上述した図２０に示す点光源と比較して、蛍光体５１がＬＥＤ素子からの発熱で劣化する問題を回避でき、また、各ＬＥＤ素子の光量を調節することで任意の色彩を得ることができる。

図２２（Ａ）示す点光源は、単色に発光する複数の単色ＬＥＤ、例えば赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６を組み合わせて支持部材４７に実装し点光源ユニットとして構成したものである。
この場合、図２２（Ｂ）のように赤色ＬＥＤ５４、緑色ＬＥＤ５５、青色ＬＥＤ５６を一個ずつ、三角錐状支持部材４７の各傾斜面にそれぞれ実装し組み合わせることで点光源ユニットとして構成してもよい。
また、図２２（Ｃ）のように、光出力が弱い色、例えば、緑色ＬＥＤ５５を四角錐状支持部材４７の各傾斜面にそれぞれ実装し組み合わせることで点光源ユニットとして構成してもよい。

また、上述のような点光源ユニットを形成することで、各色のＬＥＤ素子を時分割で発色させるフィールドシーケンシャル法を用いてカラー表示させる構成にすることも可能である。
また、上述の点光源ユニットを形成する場合、ＬＥＤの数は限定されない。また、上述の点光源ユニットを配置する場合、隣接する点光源ユニット同士では、隣接するＬＥＤの発光する色は異なることが好ましい。その理由は、隣接するＬＥＤの発光する色を同じにした場合、隣接するＬＥＤの発光する色の強度が強くなり、観察者側から色ムラとして視認されためである。

また、点光源としては、上述のＬＥＤ素子に限定されるものではない。例えば、図２３に示すように、複数の単色半導体レーザー、例えば支持部材４７に実装した赤色半導体レーザー５７、緑色半導体レーザー５８、青色半導体レーザー５９の光を、ファイバ６０に通して混色し、半導体レーザー用レンズ６１から射出してもよい。他にも通常の蛍光ランプ、ハロゲンランプであってもよい。

上述の各点光源を組み合わせて点光源ユニットを構成してもよい。例えば、白色ＬＥＤと、単色ＬＥＤである赤色ＬＥＤとを組み合わせて点光源ユニットを構成してもよい。また、上述の構成では、赤色ＬＥＤの赤色光を発光することにより、白色ＬＥＤの白色光に赤色を補色することが可能となる。そのため、色再現性の向上が可能となる。

次に、本発明の面発光装置における複数の点光源もしくは点光源ユニットの配置例について図２４〜図２６を参照して説明する。
図２４〜図２６は複数の点光源もしくは点光源ユニットの配置態様を模式的に示す平面図である。
図２４に示すように、複数の点光源もしくは点光源ユニットを配置する第１の配置態様としては、直下型バックライト装置（面発光装置）の縦方向および横方向に沿って、複数の点光源もしくは点光源ユニット２００を一定の間隔で配置した構成とすることができる。
また、第２の配置態様としては、図２５に示すように、図２４に示すポイントＰ１〜Ｐ４における点光源もしくは点光源ユニットを取り除いたような構成、すなわち、四角形の四頂点に位置するそれぞれに点光源もしくは点光源ユニット２００を配置し、さらに、この矩形の対角線の交点Ｐ５に点光源もしくは点光源ユニット２００を配置したような構成とすることができる。
さらに、第３の配置態様としては、図２６に示すように、正六角形が連続して形成されたハニカム構造の各頂点に位置するそれぞれに点光源もしく点光源ユニット２００をそれぞれ配置したような構成とすることができる。

以上のような配置態様において、点光源もしくは点光源ユニット間の距離は、すべての箇所で均一となっていてもよいし、部分的に変化していてもよい。部分的に変化する場合とは、例えば、直下型バックライト装置（面発光装置）の中央箇所などにおいて点光源間の間隔が狭まるような場合などである。
本発明において、隣接する点光源ユニットの中心間の距離は、１５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましい。上述の距離を上記範囲とすることにより、直下型バックライト装置（面発光装置）の消費電力を低減できるとともに、当該直下型バックライト装置の組み立てが容易になり、かつ発光面の輝度むらを抑えることができる。

なお、本発明にかかる面発光装置は、上記実施の形態に示す画像表示用ディスプレイ装置のバックライトに限らず、それ以外の照明、例えば室内灯などの各種の照明装置にも使用することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例の導光板は以下の方法で作成した。
厚み５．０ｍｍのアクリル板から４０ｍｍ（光源長手方向）×１２ｍｍ（光源の径方向）の小片を切り出した。その小片の光源長手方向の四隅の１角をθ＝４５°になるように削り取ることで光を全反射させるための反射面を作成した。乱反射を避けるため研磨紙で表面を鏡面仕上げした。
バックライト装置（面発光装置）は下面側から順に、光を反射する反射板、、それぞれが１つの光源として機能する輝線を作り出す導光板、そして光を拡散し、面発光する拡散板とを備えた。直径４.０ｍｍの線状光源を３本備え、その各光源を反射板から高さ９ｍｍ、光源の間隔をそれぞれ５５ｍｍで配置した。導光板は視聴者側へ光を全反射するプリズムが光源中央に向かって向き合うように光源間中央の左右にそれぞれ２枚ずつ配置した。拡散板は反射板から２７ｍｍの位置に配置した。
上記構成で固定したときに、従来の拡散板のみの構成では、輝度ムラが生じ、輝度が低下するが、本発明の導光板を用いた場合は輝度ムラが生じず、輝度があまり低下しないことを確認した。以下に、目視での評価結果を図２７に示す。
図２７において、×印は輝度ムラが生じ、輝度が低下していること表し、また、丸印は輝度ムラが生じず、輝度があまり低下しないことを表す。

（実施例２）
本発明では、冷陰極管を用いた場合だけでなく、擬似白色のＬＥＤ光源を配置させた場合も同様に輝度ムラが生じず、また輝度の低下はあまりみられなかった。

従来のエッジライト型バックライト装置の断面図である。 従来の直下型バックライト装置の断面図である。 光源の本数が少ないときの輝度分布を示す説明図である。 光源の本数が多いときの輝度分布を示す説明図である。 図５は本発明にかかる面発光装置及びこれを用いた液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態における面発光装置の概略平面図である。 本発明の一実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態における光源の導光体への支持構造の一例を示す要部の斜視図である。 本発明の実施の形態における拡散板の導光体への支持構造の一例を示す要部の斜視図である。 本発明の実施の形態における面発光装置の導光体と光源との関係を示す要部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態における面発光装置の導光体内での光路の他の例を示す説明図である。 本発明の実施の形態における面発光装置の導光体内での光路の更に他の例を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明の更に他の実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明の更に他の実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明の更に他の実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明の更に他の実施の形態における光源と導光体の詳細を示す拡大断面図である。 本発明にかかる点光源を用いた面発光装置の平面図である。 図１８のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 本発明にかかる点光源の一実施の形態を示す断面図である。 本発明にかかる点光源の他の実施の形態を示す断面図である。 本発明にかかる点光源の更に他の実施の形態を示す断面図である。 本発明にかかる点光源の更に他の実施の形態を示す断面図である。 本発明の面発光装置における複数の点光源もしくは点光源ユニットの配置態様を模式的に示す平面図である。 本発明の面発光装置における複数の点光源もしくは点光源ユニットの配置態様の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の面発光装置における複数の点光源もしくは点光源ユニットの配置態様他の例を模式的に示す平面図である。 本発明の実施例における面発光装置と従来における面発光装置の評価結果である。

符号の説明

１００……液晶表示装置、１０……液晶表示パネル、１０ａ……光入射面、１０ｂ……光射出面、３０……面発光装置、２……光源、８……反射板、９……拡散板、１１……導光体、１１ａ……光入射面、１１ｂ……光射出面、１２……反射面、１３……空間、１９……拡散層、２０……凹レンズ、２１……凸レンズ、２２……支持部、２３……支持部、３０１……単位面発光素体、３０２……点光源。

Claims (14)

1. 光源と、
   前記光源を中心にして該光源から離間する方向に沿い平板状に延在して配置され前記延在方向に沿った長さを有するとともに前記長さ方向と直交する方向に沿った厚さを有する導光体とを備え、
   前記光源と対向する前記導光体の側面を光入射面とし、
   前記導光体の厚さ方向の両端に位置する２つの端面のうちの一方の端面を光射出面とし、
   前記光源から前記光入射面を通して前記導光体内に進入した光を前記光射出面から射出させる反射面が前記導光体内に前記長さ方向に互いに間隔をおいて複数形成されている、
   ことを特徴とする面発光装置。
2. 前記光源は１つまたは複数の発光体からなる点光源もしくは線状光源で構成されていることを特徴とする請求項１記載の面発光装置。
3. 前記複数の発光体からなる点光源の各発光体の発光色が互いに異なることを特徴とする請求項２記載の面発光装置。
4. 前記光源と前記導光体とを単位面発光素体とし、前記単位面発光素体を複数、前記導光体の光射出面が同一平面上に位置するように一次もしくは二次元方向に配列したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の面発光装置。
5. 前記反射面は、前記導光体に形成された空間と、前記導光体との境に位置する傾斜した界面で構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の面発光装置。
6. 前記反射面の前記光射出面に対する傾斜角度は、３０°未満乃至６０°未満の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の面発光装置。
7. 前記空間に、空気もしくは透光性の材料が充填されていることを特徴とする請求項５記載の面発光装置。
8. 前記光射出面に、該光射出面から射出される光を拡散する凹レンズもしくは前記光射出面から射出される光を集光する凸レンズが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の面発光装置。
9. 前記光射出面に、該光射出面から射出される光を拡散する拡散層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の面発光装置。
10. 前記導光体の前記光射出面側に、該光射出面から射出された光を拡散し面発光させる拡散板を配設したことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の面発光装置。
11. 前記導光体の厚さ方向の両端に位置する２つの端面のうちの他方の端面側に、前記光源からの光を前記導光体の前記他方の端面に向けて反射する反射板が配設されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の面発光装置。
12. 前記光源は支持部材を介して前記導光体に支持されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の面発光装置。
13. 前記拡散板は支持部材を介して前記導光体に支持されていることを特徴とする請求項１１記載の面発光装置。
14. 画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
    前記画像表示素子の背面に、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の面発光装置を少なくとも備える、
    ことを特徴とする表示装置。

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