WO2004111532A1

WO2004111532A1 - 面状光源装置および該装置を用いた表示装置

Info

Publication number: WO2004111532A1
Application number: PCT/JP2004/008328
Authority: WO
Inventors: Seiji Sakai; Akihiro Mori; Takashi Yamaguchi; Toshiyuki Yoneda
Original assignee: Advanced Display Inc.; Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2004-12-23
Also published as: JPWO2004111532A1; EP1653149A1; US20070147036A1; KR100804653B1; US20060181901A1; EP1653149A4; US7229198B2; TWI238372B; KR20060024422A; EP1653149B1; US7350951B2; TW200500980A; JP4705470B2

Abstract

　放射光の指向性が高い点状光源を用いて、輝度ムラおよび色度ムラが発生しない面状光源装置を得ること、および、この面状光源装置を用いることによりすぐれた表示特性を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。上面に開口部を有し、中空の筐体と、開口部に配設された散乱板と、筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、筐体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、点状光源と中空領域とのあいだに複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、屈折素子は、屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体の底面側に屈折させることを特徴としている。

Description

明細書

面状光源装置および該装置を用いた表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、導光板を用いない中空方式の面状光源装置および該装置を用いた表示装置に関する。さらに詳しくは、 R (赤色）、 G (緑色）および B (青色）の単色光を発する発光ダイオードなどの複数の点状光源を用いる面状光源装置および該装置を用いた表示装置に関する。

^景技術

[0002] 従来の面状光源装置は、冷陰極管から放射された光の一部および冷陰極管から放射され、光源カバーの柱面で反射された光は、集光レンズで平行光とされ、反射板の反射面に照射され、その反射光が散乱板から散乱して放射する（例えば、特開平 8 - 54625号公報 (第 3頁左欄第 18 -右欄第 45行、第 2図）参照)。

[0003] また、従来の他の面状光源装置は、配光手段、発光ダイオード、配光手段と対向するように設けられた反射手段、配光手段と反射手段との間に形成された中空領域および反射体とで構成されている（例えば、特開 2002-258764号公報 (第 4頁左欄第 3 -第 5頁左欄第 43行、第 1図）参照)。

[0004] 従来の面状光源装置では、光源として指向性が低い冷陰極管を用いているため、集光レンズでの集光性が低ぐ光源近傍での輝度が、光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなり、表示に輝度ムラや色度ムラが生じ、表示品位を低下させるという問題があった。

[0005] また、光源として指向性が高い発光ダイオードを用いた場合には、点状光源の配光分布に合わせ、表示に輝度ムラや色度ムラが生じ、表示品位を低下させるという問題があった。

[0006] 本発明は、力かる課題を解決するためになされたもので、放射光の指向性が高い点状光源を用いた場合において、輝度ムラおよび色度ムラが発生しない面状光源装置を得るものであり、この面状光源装置を用いることによりすぐれた表示特性を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。発明の開示

[0007] 本発明の面状光源装置は、上面に開口部を有し、中空の筐体と、開口部に配設された散乱板と、筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、筐体の少なくとも 1つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、点状光源と中空領域とのあいだに複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、屈折素子は、屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体の底面側に屈折させることを特徴としている。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の実施の形態 1にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図である。

[図 2]図 1に示す面状光源装置の II一 II線の部分断面図である。

[図 3]LEDの配列の一例を示す LED配列図である。

[図 4]屈折素子を通過する光の光路を説明するための要部拡大図である。

[図 5]本発明の実施の形態 1にかかわる LEDからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。

[図 6]実施の形態 1にかかわる他のリフレクタの部分断面図である。

[図 7]実施の形態 1にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。

[図 8]従来の指向性を持たない光源と実施の形態 1にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。

[図 9]反射板に第 1の傾斜部を有する実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 10]第 1の傾斜部と屈折素子との距離の関係を説明するための説明図である。

[図 11]平坦部の距離 Xに対する表示面周辺部と表示面中央部との輝度の比を示した説明図である。

[図 12]反射板に散乱反射部を有する実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 13]反射板に第 2の傾斜部を有する実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 14]反射板に第 2の傾斜部および散乱反射部を有する実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 15]図 15 (a)実施の形態 1にかかわる他の散乱板の側面図であり、図 15 (b)は実施の形態 1にかかわる他の散乱板の平面図である。

[図 16]点状光源基板を筐体の 1つの側面のみに配設させた実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 17]実施の形態 1にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。

[図 18]点状光源基板を散乱板に対して角度 ζだけ傾けた実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 19]点状光源基板および屈折素子を散乱板に対して角度 ζだけ傾けた実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 20]点状光源を筐体の 1つの側面のみに配設させ反射板が第 1の傾斜部を有する実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 21]屈折素子を変化させた場合の図 1に示す面状光源装置の ΙΗΙ線の部分断面における輝度分布図であり、図 21 (a)は屈折素子を備えていない場合の図 1に示す面状光源装置の II - II線の部分断面における輝度分布図、図 21 (b)は図 2に示す形状の屈折素子を備えた場合の図 1に示す面状光源装置の II - II線の部分断面における輝度分布図、図 21 (c)は図 17 (c)に示す形状の屈折素子を備えた場合の図 1に示す面状光源装置の Π— II線の部分断面における輝度分布図である。

[図 22]屈折素子の長手方向を横切るように屈折素子を複数に分割する場合を説明するための説明図であり、図 22 (a)は図 17 (a)に示す屈折素子の長手方向に垂直な面で分割する場合を説明するための説明図、図 22 (b)は図 17 (a)に示す屈折素子の長手方向に対して傾いた面で分割する場合を説明するための説明図、図 22 (c )は図 17 (a)に示す屈折素子の断面が複数の面で形成されるように分割する場合を説明するための説明図である。 [図 23]リフレクタの先端部が有効表示領域まで延在している本発明の実施の形態 1 にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 24]点状光源を筐体の側面に配設させた実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 25]本発明の実施の形態にかかわる点状光源に用いる他の LEDからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。

[図 26]本発明の実施の形態 2にかかわる面状光源装置の部分断面図である。

[図 27]実施の形態 2にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。

[図 28]本発明の実施の形態 3にかかわる面状光源装置の部分断面図である。

[図 29]実施の形態 3にかかわる屈折素子を示した展開図であり、図 29 (a)は筐体の上面側から見た上面図、図 29 (b)は中空領域側から見た正面図である。

[図 30]屈折素子内を通過する光が放射面で全反射する場合に起こり得る光路を示した説明図である。

[図 31]実施の形態 3にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図 31 (a)は筐体の上面側から見た上面図、図 31 (b)は中空領域側から見た正面図、図 31 (c)は屈折素子の長手方向から見た側面図である。

[図 32]本発明の実施の形態 4にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 33]図 33 (a)は本発明の実施の形態 4にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり

、図 33 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 34]図 34 (a)は実施の形態 4にかかわる他の屈折素子の断面図であり、図 34 (b) は実施の形態 4にかかわる他の屈折素子の中空領域側から見た正面図である。

[図 35]図 35 (a)は実施の形態 4にかかわるさらに他の屈折素子の断面図であり、図 3 5 (b)は実施の形態 4にかかわるさらに他の屈折素子の中空領域側から見た正面図である。

[図 36]本発明の実施の形態 5にかかわる面状光源装置の部分断面図である。

[図 37]は実施の形態 5にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図 37 (a)は中空領域側から見た正面図、図 37 (b)は屈折素子の長手方向から見た側面図である。 [図 38]実施の形態 5にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[図 39]本発明の実施の形態 6にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 40]図 40 (a)は本発明の実施の形態 6にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり

、図 40 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 41]実施の形態 6にかかわる屈折素子の断面図である。

[図 42]実施の形態 6にかかわる他の屈折素子の断面図である。

[図 43]実施の形態 6にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。

[図 44]本発明の実施の形態 7にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 45]図 45 (a)は本発明の実施の形態 7にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり

、図 45 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 46]実施の形態 7にかかわる屈折素子の断面図である。

[図 47]実施の形態 7にかかわる他の屈折素子の断面図である。

[図 48]実施の形態 7にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。

[図 49]本発明の実施の形態 8にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 50]図 50 (a)は本発明の実施の形態 8にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり

、図 50 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 51]実施の形態 8にかかわる他の屈折素子の断面図である。

[図 52]実施の形態 8にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。

[図 53]本発明の実施の形態 9にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 54]図 54 (a)は本発明の実施の形態 9にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり

、図 54 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 55]実施の形態 9にかかわる屈折素子の断面図である。

[図 56]本発明の実施の形態 10にかかわる面状光源装置の断面図である。

[図 57]図 57 (a)は本発明の実施の形態 10にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図 57 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。

[図 58]本発明の実施の形態 11にかかわる面状光源装置の部分断面図である。

[図 59]実施の形態 11にかかわる点状光源基板と筐体の底面との位置関係を説明するための説明図である。 [図 60]本発明の実施の形態 12にかかわる面状光源装置の部分断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0009] 実施の形態 1

図 1は本発明の実施の形態 1にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図 2は図 1に示す面状光源装置の II一 II線の部分断面図、図 3は発光ダイオード (LE D)などを用いた点状光源 3の配列の一例を示す LED配列図、図 4は屈折素子を通過する光の光路を説明するための要部拡大図、図 5は本発明の実施の形態 1にかかわる点状光源 3に用いる LEDからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。図 1一 5において、面状光源装置の筐体 1は上面 laと底面 lbと 4つの側面 lcから構成され、上面 laには開口部 Idを有している。

[0010] 筐体 1の開口部 Id全体には散乱板 2を配設する。散乱板 2はポリエチレンテレフタレート（PET)、アタリノレ（PMMA)もしくはポリカーボネート（PC)などの樹脂板またはガラス基板などの光を透過する機能を有するものである。また、散乱板 2に反射材を混入したものや表面を粗面化したものを用い、照射された光を散乱する機能をもたせることで、広レ、指向性をもつ面状光源装置を得ることができるため好ましレ、。

[0011] 点状光源 3として、発光ダイオード（Light Emitting Diode :以下、 LEDと称す）ゃレ一ザ一ダイオード（Laser Diode : LD)などが挙げられる。本実施の形態 1においては、 LEDを使用し、赤色 (R)の光を発する第 1の点状光源 3aと、緑色（G)の光を発する第 2の点状光源 3bと、青色（B)の光を発する第 3の点状光源 3cとから構成される。

[0012] 赤色、緑色または青色の単色光を発する LEDは、白色光を発する LEDに比べて、発光効率が高ぐ液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの赤色、緑色および青色の透過特性と LEDの発光スペクトルをあわせ込むことで、色再現性の高レ、表示装置を得ることができるので好ましい。また、各色ごとに LEDを独立に制御することにより、面状光源装置からの放射光の色合いを容易に変化することができるので好ましい

[0013] 矩形状の点状光源基板 4には、複数の点状光源 3が点状光源基板 4の長手方向に沿って配列されて設けられている。点状光源基板 4は筐体 1の対向する 2つの側面 1 cに沿って並設され、複数の点状光源 3は筐体 1の側面 lcに沿って列設されることとなる。

[0014] 点状光源基板 4に設けられた、第 1の点状光源 3a、第 2の点状光源 3bおよび第 3 の点状光源 3cのそれぞれの個数は必ずしも均等である必要はなく、液晶表示素子を透過したうえで所望の色度に最適化できるように第 1の点状光源 3a、第 2の点状光源 3bおよび第 3の点状光源 3cのそれぞれの個数を任意に設定すればよレ、。例えば、図 3に示すように、 G、 B、 G、 R、 G、 Bの繰り返しの順列で配置することができる。

[0015] 筐体 1は、光が外部にできる限り漏れないようにするとともに、内側で反射して開口部 Idに光が進むように、筐体 1の内側となる底面 lbおよび点状光源基板 4が近傍に配設されていない側面 lcに、反射板 5が配設されている。この反射板 5と散乱板 2との間に中空領域 6を形成することで、光は中空領域 6にある空気中を伝播する。

[0016] 反射板 5は、アルミニウムもしくは銀などの金属板または樹脂製シートにアルミユウムもしくは銀などの金属を蒸着した材料からなる。また、反射板 5は、光を正反射する機能を有する正反射材であり、反射板 5の反射面で入射角と反射角が一致する反射を繰り返すことで、光源から反光源側に向かって光を伝播する。

[0017] リフレクタ 7は、中空領域 6側を除いて点状光源 3を包囲し、光源からの光を中空領域 6側に反射する。また、リフレクタ 7は、銀もしくはアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板、または白色の樹脂製シートなどの材料からなる。

[0018] なお、反射板 5およびリフレクタ 7の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために 90%以上であることが好ましい。また、筐体 1の内側を白色とすることなど反射率を高めることでより一層内部での反射がよくなり、光の損失が少なくなるため好ましい。また、反射板 5とリフレクタ 7とを別部材で構成しているが、反射板 5とリフレクタ 7を同一部材で一体に形成することで部材点数を減らし、組み立て作業性を向上させることができる。さらに、筐体 1が反射板 5やリフレクタ 7の機能を兼ねるようにしても部材点数を削減できるために好ましレ、。

[0019] 屈折素子 8は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだに複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、屈折素子 8の被照射面に対する照射光を筐体 1の底面 lb側に屈折させる。より好ましくは、屈折素子 8の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体 1の底面 lbに向けて放射するように屈折させる。

[0020] なお、本実施の形態 1における屈折素子 8は、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 8aと、点状光源 3側に平行な底面 8aの第 1の稜 8bを通り平行な底面 8aに対して第 1の稜 8bから筐体 1の底面 lbと反対側に傾き角をなす被照射面 8cと、中空領域 6側に平行な底面の第 2の稜 8dを通り平行な底面 8aに対して第 2の稜 8dから筐体 1 の底面 lbと反対側に所定の傾き角をなす放射面 8eと、底面 8aと平行に対向する対向面 8fとを有している。屈折素子 8は、筐体 1の上面 laから底面 lbに向かって厚みが増加する台形の断面形状であり、アクリルなどの透明樹脂やガラスから形成する。ここで、屈折素子 8の底面 8aは、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行に配置しているが、屈折素子 8の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体 1の底面 lb側に屈折させるのであれば、この配置に限られるものではなぐ例えば、散乱板 2または反射板 5などにほぼ平行に配置してもよい。

[0021] 散乱板 2上には光を効果的に利用するための複数枚の光学シートからなる図示しない光学シート類を配置し、図示しない液晶表示素子を散乱板 2上に光学シート類を介して配置する。

[0022] なお、光学シート類はレンズシートを散乱シートで挟み込む構成である。また、輝度の向上が必要な場合には、複数枚のレンズシートをその表面に形成されるシートのプリズムの方向を考慮して組み合わせてもよい。また、散乱シートは、散乱性を向上させる場合に、 2枚以上用いることが可能である。さらに、レンズシートの配光特性によつてはレンズシートを 1枚としてもよいし、または使用しなくてもよい。さらに、保護シート、レンズシートまたは偏光反射シートを組み合わせてもよい。また、いずれも使用しないこともできる。また、頂角がほぼ 90° である連続した三角柱を液晶表示素子側に形成したレンズシートまたは偏光反射シートなどの一部の光を散乱板 2側に反射する機能を有する光学シートを用レ、ることで、散乱板 2による光散乱効果や反射板 5による再反射により、一層の輝度ムラおよび色度ムラが低減できるため好ましい。

[0023] 面状光源装置の上部に配置される表示部として、液晶の複屈折性を応用した液晶表示素子、文字や絵が透明板に印刷された印刷物などが挙げられるが、本実施の形態 1においては、表示部として液晶表示素子を用いる。液晶表示素子は、図示しない上側または下側基板上に着色層、遮光層、スイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以下、 TFTと称す）、画素電極等の電極および配線が形成された TFTアレイ基板および対向基板、二枚の基板を等間隔に保持するスぺーサ、二枚の基板を貼り合わせるシール材、二枚の基板とのあいだに液晶を注入した後に封止する封止材、液晶に初期配向をもたせる配向膜および光を偏光させる偏光板などにより構成されるが、本発明においては、既存の液晶表示素子を用いるのでここでの説明は省略する

[0024] 液晶表示素子を駆動する図示しない回路基板を備え、液晶表示素子を面状光源装置の上部に配置することで液晶表示装置を構成する。

[0025] つぎに、点状光源 3から発せられた光が散乱板 2から放射するまでの光路について説明する。

[0026] 点状光源 3である第 1の点状光源 3a、第 2の点状光源 3bおよび第 3の点状光源 3c から発せられた赤色、緑色および青色の単色光は、直接またはリフレクタ 7によって反射され、屈折素子 8の被照射面である被照射面 8cに照射される。

[0027] 屈折素子 8の被照射面 8cにはあらゆる入射角の照射光が存在する力 S、被照射面 8 cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角 φの照射光による屈折素子 8の放射面 8eからの放射光を、筐体 1の底面 lb側に屈折させることにより、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、散乱板 2からの放射光の分布を均一に改善すること力 Sできる。特に、放射光が筐体 1の底面 lbに向けて放射するように屈折させることにより、多くの光は反射板 5で反射し散乱板 2から放射することとなり、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減できる。また、中空領域 6内での光の伝播距離が増加するために、光の混色および混合が促進され、輝度ムラおよび色度ムラを大幅に低減できるために好ましレ、。

[0028] なお、屈折素子 8の被照射面 8cに対して斜め方向から照射される光のなかには、被照射面 8cで表面反射する光が存在する。被照射面 8cで表面反射した光は、リフレクタ 7側へ反射され、リフレクタ 7と屈折素子 8とで包囲された空間内を伝播することで、屈折素子 8の長手方向にも広がりを持つこととなる。再度、屈折素子 8の被照射面 8cに照射された光は、屈折素子 8の長手方向に広がりを持ち放射面 8eから放射することとなり、点状光源 3の配列方向における屈折素子 8からの放射光の輝度ムラを低減することができる。また、発光色の異なる第 1の点状光源 3a、第 2の点状光源 3 bおよび第 3の点状光源 3cにおレ、ては、リフレクタ 7と屈折素子 8とで包囲された空間内での光の混色が生じ、点状光源 3の配列方向における屈折素子 8からの放射光の色度ムラを低減することができる。

[0029] 偏光素子の長手方向に連続して存在することとなる冷陰極管などの線状光源を光源として用いる場合は、偏光素子の長手方向に離散的に配設した点状光源を光源として用いる場合と比較して、リフレクタ 7と屈折素子 8とで包囲された空間内を占める光源の体積の比率が大きい。このため、屈折素子またはリフレクタで反射された光が線状光源に照射される確率が、屈折素子またはリフレクタで反射された光が点状光源に照射される確率と比較して、高くなり、表面反射光の光源への再入射によるロスが線状光源を用いることで増加する。すなわち、光源として点状光源を用いることで、表面反射光の光源への再入射によるロスを低減し、効率よく輝度ムラおよび色度ムラを低減することが可能となり、光の利用効率が高くすぐれた表示品質を得ることができる。

[0030] 以下、図 4を用いて説明するように、被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角 Φ (— 90° < φ < 90° )の照射光を屈折素子 8により筐体 1の底面 lbに向けて放射するように制御した。ここで、屈折素子 8の屈折率を n (nは空気の屈折率 1より大）、屈折素子 8の被照射面 8cの傾き角を θ (0 < Θ ≤90° )、

1 1 屈折素子 8の放射面 8eの傾き角を θ (0 < Θ ≤90° )とする。

2 2

[0031] 屈折素子 8の被照射面 8cに入射角 φで照射された光は、スネルの法則により、次式（1)の屈折角ひで屈折される。

[0032] a = Sin^_1 ( (l/n) X Sin ci) ) (1)

また、屈折素子 8内を通過する光は、入射角 j3 ( = 180° - θ - Θ —ひ）で放射面

1 2

8eに照射され、スネルの法則により、次式（2)の屈折角 φ で屈折素子 8の放射面 8e で屈折され放射することとなる。

[0033] φ = Sin^_1 (n X Sin i3 )

=

—θ —θ —ひ）） = Sin— nXSindSO⁰ —Θ — Θ -Sin"¹

1 2

((1/n) XSinc^))) (2)

屈折素子 8の放射面 8eからの放射光を筐体 1の底面 lbに向けて放射するには、筐体 1の底面 lbに対する角度 γ (= φ _(90° —Θ ))が 0° 以上であればよい。

2

[0034] すなわち、次の不等式（3)を満たせばよいことになる。

[0035] 0° ≤γ = φ -(90° -Θ )

2

= Sin^_1(nXSin(180° —θ _θ

1 2

— Sin— d/n) XSinc) )))_90。 + θ (3)

i 2

ここで、点状光源 3である LEDは、 LED素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図 5に示すように、 LED素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、 LEDからの放射光の角度が ±80 。において光度が最大となる配光分布を有する LEDを点状光源 3として用いた場合には、屈折素子 8の被照射面 8cが筐体 1の底面 lbにほぼ垂直、すなわち屈折素子 8 の被照射面 8cの傾き角 Θ を 90° とすると、屈折素子の被照射面 8cに対する照射光

1

の配光分布のうち光度が最大である入射角 Φは 10° であり、屈折素子 8の屈折率 n を 1· 5とすると、屈折素子 8の放射面 8eの傾き角 Θ は、不等式（3)より、 Θ <70.0

2 2

5° を満たすことにより、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善できる。

[0036] なお、屈折素子 8の放射面 8eにおける全反射によるロスを防ぐために、次の不等式

(4)を満たすことが好ましい。

[0037] l>nXSini3 =nXSin(180° —θ —θ ~α)

1 2

=nXSin(180° _θ —θ

1 2

—Sin—¹ ( (1/η) X Sin φ ) ) (4)

また、屈折素子 8の被照射面 8cの傾き角 Θ を 90° 、被照射面 8cに対する照射光

1

の配光分布のうち光度が最大である入射角 φを 10° 、屈折素子 8の屈折率 nを 1.5 とすると、屈折素子 8の放射面 8eの傾き角 Θ は、不等式 (4)より、 Θ >41.55° を

2 2

満たすことにより、被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である照射光の、屈折素子 8の放射面 8eにおける全反射が生じないため、光を効率よく放射面 8eから放射することができる。 [0038] 屈折素子 8の放射面 8eから筐体 1の底面 lbに向けて放射した光は、反射板 5の正反射材により正反射され、光源から反光源側に向かって光が伝播される。

[0039] 散乱板 2に照射された光は、散乱板 2内を透過する光の成分と散乱板 2内の粒子で反射する光の成分に分かれる。このうち、筐体 1の底面 lb側に反射した成分の光は、反射板 5で正反射して、再度、散乱板 2に照射される。また、散乱板 2に照射され透過した成分の光は、あらゆる方向に放射する。

[0040] 散乱板 2の上面から放射した光は、散乱シート、保護シートまたはレンズシートなどからなる光学シート類を通過して液晶表示素子に照射される。液晶表示素子は図示しないスイッチング素子による電圧のオンまたはオフによって液晶層が配向されることで、液晶表示素子に照射された光は映像信号にあわせて変調され、赤色、緑色または青色の各色を表示する。

[0041] なお、本実施の形態 1においては、リフレクタ 7は、中空領域 6側を除いて点状光源 3を包囲し、光源からの光を中空領域 6側に反射する形状としているが、点状光源 3 力屈折素子 8の被照射面 8cに直接到達する光（以下、直接光と称す）の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、点状光源 3からリフレクタ 7で反射され屈折素子 8の被照射面 8cに到達する光（以下、間接光と称す）の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とがー致するようなリフレクタ 7の形状とすることで、光源からの直接光および間接光を効率よく屈折素子 8を介して筐体 1の底面 lb側に屈折することが可能である。

[0042] また、間接光の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角が、直接光の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角に比べて小さくなるようなリフレクタ 7の形状とすることで、光源からの間接光をさらに効率よく屈折素子 8を介して筐体 1の底面 lb側に屈折させることが可能である

[0043] 図 6に示すように、リフレクタ 7の断面形状を、点状光源 3を配設した平面の断面である直線部 7aと、 LED素子を焦点とする放物線の軸を直線部 7aに対して角度 ε傾けた放物線の一部である曲線部 7bとから構成する。なお、直接光のうち光度が最大となる角度を Φ (0ぐ φ く 90° )とすると、間接光の被照射面 8cに対する照射光の

1 1 配光分布のうち光度が最大である入射角が、直接光の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角に比べて小さくなるのは、放物線の軸と直線部 7aとのなす角 ε 、 ε < 90° —φ である。特に、直接光の被照射面 8cに対

1

する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、間接光の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とがー致するのは、 ε = 9 0。一φ である。

1

[0044] ここで、点状光源 3である LEDは、 LED素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図 5に示すように、 LED素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、 LEDからの放射光の角度が ± 80 。において光度が最大となる配光分布を有する LEDを点状光源 3として用いた場合には、放物線の軸と直線部 7aとのなす角 εを 10° に設定する。これにより、図 7に示すように、リフレクタ側から見た屈折素子 8の被照射面 8cに対して鉛直上方から左回りを正として、屈折素子 8の被照射面 8cに対する照射光の配光分布は入射角が 10 ° で鋭いピークを持ち、屈折素子 8による制御性をさらに向上することが可能である。図 6は本発明の実施の形態 1にかかわる他のリフレクタの部分断面図、図 7は本実施の形態 1にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。

[0045] なお、放物線の軸と直線部 7aとのなす角 εを 10° より小さくすると、屈折素子 8の被照射面 8cに対する照射光の配光分布が広がるため、屈折素子 8による制御性は低下するが、間接光は直接光に比べ筐体 1の底面 lb側に向けて屈折素子 8から放射することになるため、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善する効果を得ることができる。

[0046] また、指向性を持たない冷陰極管などを光源として用いた場合（図 8)を、指向性を有する点状光源を光源として用いた場合 (図 7)と比較する。冷陰極管は発光面が柱状をなしているので、冷陰極管の中心軸を焦点とする放物線の軸を筐体 1の底面 lb に対して角度 10° 傾けた放物線の一部である曲線部のみで構成するリフレクタを用レ、た場合においては、反射光が十分な平行光とならなレ、うえに、リフレクタで反射せずに被照射面 8cに直接到達する光が指向性をもたないために、配光分布が広がることとなる。図 8に示すように、被照射面 8cに対する入射角の角度範囲は広ぐ屈折素子 8の放射面 8dからの放射光も放射面 8dに対して広がりを持ってしまう。このため、光源近傍で屈折素子 8から散乱板 2に直接到達する光を抑制することができず、指向性を有する点状光源を光源として用いた場合と比較して光源近傍の明部を低減すること力 Sできなレ、。図 8は従来の指向性を持たない光源と本実施の形態 1にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。

[0047] また、本実施の形態 1においては、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2にほぼ平行な反射板 5を用いている力 S、図 9に示すように、対向する屈折素子 8から筐体 1の開口部 1 dの中央までに散乱板 2と反射板 5との間隙が増加する第 1の傾斜部 5aを反射板 5が有してもよレ、。これにより、第 1の傾斜部 5aにおける光の入射角は、筐体 1の底面 lb または散乱板 2にほぼ平行な反射板における入射角と比較して大きくなり、反射板により反射する光を光源から遠方に反射することが可能である。図 9は反射板に第 1の傾斜部を有する本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図 10 は第 1の傾斜部と屈折素子との距離の関係を説明するための説明図、図 11は平坦部の距離 Xに対する表示面周辺部と表示面中央部との輝度の比を示した説明図である。

[0048] 図 10および図 11に示すように、第 1の傾斜部 5aを有すること、すなわち、屈折素子 8の第 2の稜 8dから第 1の傾斜部 5aまでの平坦部の距離 x[mm]を減少させることは、光源近傍である表示面周辺部の輝度に対する表示面中央部の輝度の比を高めるうえで好ましい。

[0049] 一般に、表示面中央部が表示面周辺部と比較して輝度が高いことが好ましぐ平坦部の距離 Xが 2. 5mm以下であれば、表示面周辺部の輝度に対する表示面中央部の輝度の比が 1以上であるので好ましい。

[0050] また、第 1の傾斜部 5aは、対向する屈折素子 8から筐体 1の開口部 Idの中央までに、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2とのなす角が段階的に 0° に近づくように、複数の傾斜面で構成されてもよぐ曲面で形成されてもよい。これにより、第 1の傾斜部 5a を単一の傾斜面で形成する場合と比較して、より精細に輝度分布を制御することが可能となる。

[0051] また、本実施の形態 1においては、反射板 5としては光を正反射する機能を有する正反射材を用いている力図 12に示すように、筐体 1の底面 lbの正反射材の一部の表面を屈折素子 8の長手方向に沿って荒らす、または筐体 1の底面 lbの一部に白色の樹脂製シートもしくは金属板を白色に塗装したものを、屈折素子 8の長手方向に沿つて配設することで、散乱反射部 9を設けてもよい。図 12は反射板に散乱反射部を有する本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0052] 散乱反射部 9は、筐体 1の底面 lbに対する光の角度が水平に近い場合であっても、散乱反射部 9に照射された光を散乱させることで、光の伝播方向を乱し、散乱板 2 側に反射することができる。特に、筐体 1の底面 lbの中央に散乱反射部 9を有することで、表示中央部の輝度を高めることができるので好ましい。なお、散乱反射部の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために 90。/o以上であることが好ましい。

[0053] また、図 12に示すように、屈折素子 8の被照射面 8cに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である照射光が、屈折素子 8で屈折され放射面 8eから放射する位置 Sを基準に筐体 1の開口部 Idの中心 Oまでの水平距離を L、筐体 1の開口部 Idの中心 Oから筐体 1の底面 lb側に配置された反射板 5までの垂直距離を dとする。ここで、次式（5)を満たすことで、位置 Sから放射する放射光を筐体 1の底面 lbの中央の反射板 5で最初に反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。

[0054] Tan—¹ (d/L) = γ

= Sin ' (n X Sin deO⁰ —Θ — Θ

1 2

—Sin— d/n) X Sin e) ) ) ) -90°

+ Θ (5)

2

また、本実施の形態 1においては、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2にほぼ平行な反射板 5を用いているが、図 13に示すように、反射板 5が、対向する屈折素子 8から筐体 1の開口部 Idの中央までに散乱板 2と反射板 5との間隙が減少する第 2の傾斜部 5 bを有してもよレ、。さらに、第 2の傾斜部 5bが筐体 1の底面 lbの中央で連結している構造としてもよい。図 13は反射板に第 2の傾斜部 5bを有する本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図 14は反射板に第 2の傾斜部 5bに散乱反射部 9を有する本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0055] 第 2の傾斜部 5bは、筐体 1の底面 lbに対する光の角度が水平に近い場合であっても、第 2の傾斜部 5bに照射された光を、散乱板 2側に反射するために充分な反射角を得ることができる。特に、筐体 1の開口部 Idの中央に第 2の傾斜部 5bを有することで、表示中央部の輝度を高めることができるので好ましい。また、図 14に示すように、第 2の傾斜部 5bに散乱反射部 9を有していてもよい。

[0056] また、第 2の傾斜部 5bは、対向する屈折素子 8から筐体 1の開口部 I dの中央までに、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2とのなす角が段階的に大きくなるように、複数の傾斜面で構成されてもよぐ曲面で形成されてもよい。これにより、第 2の傾斜部 5bを単一の傾斜面で形成する場合と比較して、より精細に輝度分布を制御することが可能となる。

[0057] さらに、本実施の形態 1においては、点状光源 3の中心軸 14に対して垂直な平面 1 5と筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2とを平行にしている力 S、図 18に示すように、点状光源 3の中心軸 14に対して垂直な平面 15と散乱板 2とが角度 ζをなすように、点状光源基板 4を散乱板 2に対して中空領域側に傾けて配設させてもよい。図 18は点状光源基板を散乱板に対して角度 ζだけ傾けた本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0058] このように、点状光源基板 4を散乱板 2に対して角度 ζだけ中空領域側に傾けることで、点状光源 3から放射し屈折素子 8に到達する光は、点状光源基板 4を散乱板 2 に平行に配設した場合に比べ角度 ζだけ底面側に傾くことなる。このため、屈折素子 8で屈折し放射された光も角度 ζだけ底面側に傾くこととなり、光源近傍の明部をさらに軽減し、輝度ムラおよび色度ムラを改善することができる。

[0059] また、図 19に示すように、点状光源基板 4の傾きに合わせ、リフレクタ 7および屈折素子 8も傾けて配置してもよぐこの場合においても、図 18に示した面状光源装置と同様に、輝度および色度の均一性を改善することができる。図 19は点状光源基板および屈折素子を散乱板に対して角度 ζだけ傾けた本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。 [0060] さらに、本実施の形態 1においては、リフレクタ 7の上面の中空領域 6側の先端部は筐体 1の開口部 Idまで延在していなレ、が、図 23に示すように、リフレクタ 7の先端部 7 bを有効表示領域 17の端部 17aより中空領域 6側に延在させてもよい。この場合に、リフレクタ 7の上面 7aと筐体 1の上面 laとの間に空間を設け、この空間に中空領域 6 側からの光を中空領域 6へ反射するための第 2のリフレクタ 16を設けている。ここで、有効表示領域 17とは、図示しない表示部のうち面状光源装置からの光を照射したい領域であり、液晶表示素子においては、マトリクス状に配置した複数の画素からなる表示領域である。図 23はリフレクタの先端部が有効表示領域まで延在している本発明の実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0061] 点状光源 3からは広い範囲の放射光が存在する力リフレクタ 7により放射光の方向は整えられ、屈折素子 8を介してリフレクタ 7の開口部から中空領域 6へと放射する。ここで、リフレクタ 7の上面 7aと筐体 1の上面 laとの間を広くすることで、リフレクタ 7 の開口部の大きさは制限され、直接、点状光源 3から散乱板 2に到達する光の角度 ξの最大値も制限されることとなる。角度が小さくなれば、散乱板 2に到達する光は点状光源 3から離れることとなり、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができる。

[0062] また、リフレクタ 7の上面 7aと筐体 1の上面 l aとの間隙に第 2のリフレクタ 16を設けることで、本来、中空領域 6側からこの間隙に到達するであろう光を中空領域 6側に反射することで、光の利用効率を高めることができる。

[0063] さらに、第 2のリフレクタ 16は、リフレクタ 7の上面 7aから筐体 1の上面 laに向けて反射面が中空領域 6側に傾く形状とすることにより、中空領域 6側からの光を筐体 1の底面 lb側に反射することができ、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができるため好ましい。

[0064] なお、第 2のリフレクタ 16は、リフレクタ 7と同様に、銀もしくはアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板、または白色の樹脂製シートなど反射率 90%以上の材料からなることが好ましレ、。

[0065] また、リフレクタ 7の先端部 7bが有効表示領域 17の端部 17aより中空領域 6側に延在しているため、直接、点状光源 3から散乱板 2に到達する光の角度 ξの最大値がさらに小さくなり、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善すること力 Sできる。

[0066] なお、リフレクタ 7の先端部 7bが有効表示領域 17内に延在することにより、光源近傍の散乱板 2にリフレクタ 7の影が生じることが懸念されるが、中空領域 6内で、対象とする先端部 7bに対向する先端部 7b側の点状光源 3と、対象とする先端部 7b側の有効表示領域 17の端部 17aと散乱板 2の裏面 2aとがなす接線と、を結ぶ領域より、筐体 1の底面 lb側の領域内に、対象とするリフレクタ 7の先端部 7bを収める。これにより、本来、対象とする先端部 7bによる影となるべき散乱板 2の部分に、対象とする先端部 7bに対向する先端部 7b側の点状光源 3からの光を到達させることができるため、明暗ムラのない良好な輝度分布を得ることができる。

[0067] このように、点状光源 3からの光を屈折素子 8で反射板 5側に屈折し、かつ、直接、屈折素子 8から散乱板 2の光源近傍に到達する光をリフレクタ 7の上面 7aで反射できるため、さらに効果的に散乱板 2の光源近傍に到達する光を軽減でき光源近傍の明部を改善することができる。なお、図 23においては、屈折素子 8の底面を反射板 5の第 1の傾斜部 5aに沿って傾斜させている。屈折素子 8をこのような形状とすることにより、屈折素子 8の底面で反射する光を光源から離れた位置で散乱板 2に到達させることが可能となる。

[0068] なお、図 23では、リフレクタ 7と第 2のリフレクタ 16を別部材で構成している力リフレクタ 7と第 2のリフレクタ 16を同一の部材で一体に形成することで、部材点数を減らし、組み立て作業性を向上させることができる。

[0069] また、図 15に示すように、散乱板 2に、屈折素子 8の近傍に点状光源 3から離れるにつれ、光の通過量が増加するような遮光パターン 10を施すことにより、光源近傍の散乱板 2に照射される光の一部が反射されるので、光源近傍の明部を軽減するので好ましレ、。なお、遮光パターン 10は、白色のドット印刷または銀もしくはアルミニウムなどを蒸着することで形成し、散乱板 2に反射機能を付加している。図 15 (a)は本実施の形態 1にかかわる他の散乱板の側面図、図 15 (b)は本実施の形態 1にかかわる他の散乱板の平面図である。

[0070] また、本実施の形態 1におレ、ては、複数の点状光源 3が実装された点状光源基板 4 が筐体 1の対向する 2つの側面 lcに沿って並設されている力十分な輝度が得られるのであれば、図 16に示すように、筐体 1の 4つの側面 lcのうちの 1つの側面 lcに沿つて点状光源 3を配設してもよい。この場合、表示面の輝度が均一になるように、反射板 5は、点状光源 3から反光源側に向かって反射板 5と散乱板 2との間隙を減少させるような曲面を有している。図 16は点状光源 3を筐体の 1つの側面のみに配設させた本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0071] さらにまた、図 20に示すように、反射板 5が、点状光源 3から反光源側に向かって反射板 5と散乱板 2との間隙が増加する第 1の傾斜部 5aと、点状光源 3から反光源側に向かって反射板 5と散乱板 2との間隙を減少させるような曲面とを有している。図 20は点状光源 3を筐体の 1つの側面のみに配設させ反射板が第 1の傾斜部を有する本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0072] また、本実施の形態 1においては、屈折素子 8として断面が台形形状の四角柱を用いている力屈折素子への照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の照射光による屈折素子からの放射光を、筐体 1の底面 lb側に屈折させることができれば、この台形形状に限られるものではない。

[0073] ここで、図 17の紙面上方を筐体 1の上面 la側、左方を点状光源 3側とすると、例えば、図 17 (a)に示すように、屈折素子 8は、屈折素子 8の断面の下辺が上辺より長い台形形状であって、被照射面および放射面をともに傾斜させる形状であることにより、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面を下辺に対して右方に傾斜し、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源 3の配列方向における屈折素子 8からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。

[0074] また、図 17 (b)に示すように、屈折素子 8の断面形状を、被照射面および放射面を曲面で構成することにより、屈折素子へ照射される光の角度にあわせ、精細に制御することが可能である。例えば、屈折素子 8への照射光の入射位置が高くなるほど点状光源からの入射角が大きくなるので、被照射面の傾き角 Θ および放射面の傾き角

1

Θ 力 M、さくなることが望ましぐ傾き角 Θ および Θ と等価な作用をする曲面の接線角度が、入射位置が高くなるほど小さくなるような曲線とすることが望ましい。屈折素子 8は、理想的には点状光源 3の像を中空領域 6の中央下部に結ぶ柱状レンズであればよい。

[0075] 図 17 (c)に示すように、屈折素子 8は、屈折素子 8の断面の下辺が上辺より長い台形形状であって、被照射面を傾斜させ、放射面は下辺に対して垂直な形状であることにより、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面を下辺に対して右方に傾斜し、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源 3の配列方向における屈折素子 8からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。また、被照射面に照射された光のうち屈折素子 8の底面 8aまたは底面 8a側のリフレクタによって反射された光が放射面に照射される場合には、放射面が下辺に対して傾斜している場合と比較して、放射面に対する入射角が大きくなり、放射面で全反射を起こしやすくなる。これにより、光源近傍の散乱板からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。

[0076] 図 17 (d)に示すように、屈折素子 8は、屈折素子 8の断面の下辺が上辺より長くほぼ平行である五角形形状であって、被照射面を傾斜させ、放射面は下辺に対して垂直な第 1の面と下辺に対して傾斜した第 2の面から構成する形状である。この形状により、被照射面における表面反射が増加するうえ、屈折素子 8内を通過する屈折素子 8の底面に平行な光のうち、放射面の第 2の面から放射する光は第 1の面から放射する光に比べ放射面での底面側への放射角が大きくなる。このため、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。

[0077] このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。図 17は本実施の形態 1 にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。

[0078] ここで、図 21 (a)は屈折素子を備えていない場合の図 1に示す面状光源装置の Π— Π線の部分断面における輝度分布図、図 21 (b)は図 2に示す形状の屈折素子を備えた場合の図 1に示す面状光源装置の Π— II線の部分断面における輝度分布図、図 21 (c)は図 17 (c)に示す形状の屈折素子を備えた場合の図 1に示す面状光源装置の II -II線の部分断面における輝度分布図である。図 21 (a)と図 21 (b)または（c)とを比較すると、屈折素子 8を用いることにより、点状光源 3近傍の明部が大幅に軽減されていることがわかる。また、図 21 (b)と図 21 (c)とを比較すると、屈折素子 8の被照射面 8cを筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて中空領域 6側に傾斜している形状とすることにより、点状光源 3近傍の明部が一層軽減されていることがわかる。さらに、屈折素子 8を用いない場合は、点状光源 3近傍に色ムラが視認されたが、図 2に示す形状の屈折素子 8を用いた場合は大幅に色ムラが軽減され、図 17 (c)に示す形状の屈折素子 8を用いた場合には視認されなかった。

[0079] なお、屈折素子 8は成型などで作製されるが、屈折素子 8の長さが長くなると反りや伸縮が大きくなるために、屈折素子 8の長手方向を横切るように屈折素子 8を複数に分割してもよい。例えば、図 22 (a)に示すように、屈折素子 8の長手方向に垂直な面で分割してもよい。また、図 22 (b)に示すように、屈折素子 8の長手方向に対して傾いた面で分割してもよい。また、図 22 (c)に示すように、屈折素子 8の断面が複数の面で形成されるように分割してもよレ、。

[0080] ただし、分割した屈折素子のそれぞれ分割面間に空間が生じた場合に、図 22 (a) または (b)に示すような屈折素子 8の分割では、点状光源 3からの光のうち、屈折素子 8内に一度も照射されずこの空間を通過し、中空領域 6に達してしまう光が存在してしまうので、図 22 (c)に示すように屈折素子 8を分割することが好ましい。図 22 (a) は図 17 (a)に示す屈折素子の長手方向に垂直な面で分割する場合を説明するための説明図、図 22 (b)は図 17 (a)に示す屈折素子の長手方向に対して傾レ、た面で分割する場合を説明するための説明図、図 22 (c)は図 17 (a)に示す屈折素子の断面が複数の面で形成されるように分割する場合を説明するための説明図である。

[0081] なお、以上の説明では、点状光源 3を筐体 1の側面 lcに沿って筐体 1の底面 lb上に配設しているが、これに限られたものではなぐ例えば、図 24に示すように、筐体 1 の側面 lcに配設させてもよい。この場合には、図 25に示すように、点状光源 3として、点状光源 3の列設方向への配光分布が広ぐ点状光源 3の列設方向に垂直な方向であり LEDの中心軸において指向性が高い配光特性を有することが好ましい。点状光源 3の列設方向への配光分布が広いことにより、点状光源 3が点在することによる輝度ムラおよび色ムラを低減することが可能である。また、点状光源 3の列設方向に垂直な方向に指向性が高いことにより、屈折素子で制御性よく点状光源 3近傍の散乱板 2から放射する光を軽減することができる。図 24は点状光源を筐体の側面に配設させた本実施の形態 1にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図 25は本発明の実施の形態にかかわる点状光源に用いる他の LEDからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。

[0082] また、点状光源 3を筐体 1の短辺に沿って配設している力 S、筐体 1の長辺側に配設させてもよい。

[0083] 以上のように、本発明の実施の形態 1にかかわる面状光源装置によれば、点状光源 3と中空領域 6とのあいだに複数の点状光源 3の配列方向に延在する屈折素子 8 が、屈折素子 8の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体 1の底面 lb側に屈折させる。より好ましくは、屈折素子 8の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体 1の底面 lbに向けて放射するように屈折させることで、屈折素子 8からの放射光のうち、多くの光を筐体 1の底面 lb側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなぐ表示面の輝度ムラを抑制すること力 Sできる。

[0084] 実施の形態 2

図 26は本発明の実施の形態 2にかかわる面状光源装置の部分断面図、図 27は本実施の形態 2にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。図 26において、図 1一 25と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。屈折素子 11は、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2に対してほぼ平行な底面 11aと、点状光源 3側に底面 11aの第 1の稜 l ibを通り底面 11aに対して第 1の稜 l ibから筐体 1の底面 lbと反対側に所定の傾き角 Θ をなす被照射面 11cと、底面 11aに対して複数のほぼ平行

1

な面 1 lgと、複数の平行な面 1 lgのそれぞれの稜 1 Idを通り平行な面 1 lgに対して稜 l idから筐体 1の底面 lbと反対側に所定の傾き角 Θ をなす放射面 l ieと、底面 1

2

laと平行に対向する対向面 l lfとを有している。なお、この屈折素子 11が複数の平行な面 l lgおよび放射面 l ieから構成されるところのみが実施の形態 1と異なるところであり、後述する屈折素子 11による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する。

[0085] 実施の形態 1においては、図 2のように単一のプリズムである屈折素子 8で構成しているので、小さな傾き角 Θ を必要とする場合には屈折素子 8の厚さが厚くなり、装置として小型化や軽量化が難しくなる。しかし、本実施の形態 2においては、図 26に示すように、屈折素子 11を、多数のプリズムを繰り返し配置したプリズムアレイを有する構成とすることにより、屈折素子 11を薄くすることができ、装置として小型化および軽量化が可能になる。

[0086] なお、本実施の形態 2においては、点状光源 3からの光が屈折素子 11の平行な面 1 lgに照射されると、放射面 1 leに照射される場合とは異なった方向へ放射されるために損失となる。この損失をなるベく小さく抑えるため、平行な面 l lgに照射される光を減らすように、放射面 l ieの面積を大きくする。すなわち平行な面 l lgは筐体の底面 lbまたは屈折素子 11の底面 1 laに平行に近レ、角度としてレ、る。

[0087] また、本実施の形態 2において、屈折素子 11のそれぞれの放射面 l ieは、傾き角

Θ がー致した平面で構成されているが、屈折素子 11への照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の照射光による屈折素子 11からの放射光を、筐体 1の底面 lb側に屈折させることができれば、この形状に限られるものではない。

[0088] ここで、図 27の紙面上方を筐体 1の上面 la側、左方を点状光源 3側とすると、例えば、図 27 (a)に示すように、放射面側に傾き角 Θ が変化する曲面を有することにより

、屈折素子 11への照射光にあわせ、放射光の方向をより精細に制御することが可能である。

[0089] また、図 27 (b)に示すように、屈折素子 11は、筐体 1の上面 laから底面 lbの方向に向かって徐々に放射面の傾き角 Θ が大きくなる形状とすることにより、上面 la側の照射光と、底面 lb側の照射光に対して放射光の方向を独立に制御でき、より精細な放射光の制御が可能である。

[0090] また、図 27 (c)に示すように、図 27 (a)における被照射面側を傾斜する形状にすることで、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源 3の配列方向における屈折素子 11からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。

[0091] このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。

[0092] 実施の形態 3

図 28は本発明の実施の形態 3にかかわる面状光源装置の部分断面図、図 29は本実施の形態 3にかかわる屈折素子を示した展開図であり、図 29 (a)は筐体の上面側から見た上面図、図 29 (b)は中空領域側から見た正面図、図 30は屈折素子内を通過する光が放射面で全反射する場合に起こり得る光路を示した説明図である。図 28 一図 30において、図 1一 27と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。

[0093] 屈折素子 12は、筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2に対してほぼ平行な底面 12aと、点状光源 3側に底面 12aの第 1の稜 12bを通り底面 12aに対して第 1の稜 12bから筐体 1の底面 lbと反対側に所定の傾き角 Θ をなす被照射面 12cと、底面 12aに対して

1

複数のほぼ平行な面 12gと、複数の平行な面 12gのそれぞれの稜 12dを通り平行な面 12gに対して稜 12dから筐体 1の底面 lbと反対側に所定の傾き角 Θ をなす放射

2

面 12eと、底面 12aと平行に対向する対向面 12fとを有している。さらに、屈折素子 1 2の被照射面 12cが、筐体 1の厚み方向に延在する凹部 12hを有している。なお、本実施の形態 3においては、凹部 12hは 2つの平面を組み合わせて構成し、隣接する凹部 12hにより頂角 Θ (0° く Θ く 180° )の凸部をなしている。

3 3

[0094] なお、この屈折素子 12が被照射面 12cに筐体 1の厚み方向に延在する凹部 12hを有しているところのみが実施の形態 1および 2と異なるところであり、後述する屈折素子 12の凹部 12hによる作用効果以外は、実施の形態 1および 2と同様の作用効果を奏する。

[0095] 実施の形態 3においては、図 29に示すように、光源側にある屈折素子 12の被照射面 12cに、筐体 1の厚み方向に延在する凹部 12hを形成することにより、被照射面 12 c全体に対して離散的となっている複数の点状光源 3からの光の集合を、被照射面 1 2cに照射された光に屈折素子 12内部で長手方向に広がりを持たせることで、屈折素子 12の放射面全体における明暗ムラを低減することが可能になる。また、赤色、緑色および青色からなる単色光を混色することができるために、色度ムラの発生を抑制することが可能である。

[0096] ここで、屈折素子 12の屈折率を n (nは空気の屈折率 1より大）、屈折素子 12の隣接する凹部 12hによりなされる頂角を Θ (0° く Θ く 180° )、点状光源 3からの前記屈折素子 12の被照射面 12cへの入射角を φ (— 90° く φ く 90° )とすると、屈折素子 12の放射面 12eにおける全反射によるロスを防ぐために、次の不等式（6)を満たすことが好ましい。

[0097] l >n X Sin j3 =n X Sin (90° —θ /2—α )

=n X Sin (90° —θ -Sin

また、本実施の形態 3において、屈折素子 12は、凹部 12hが 2つの平面を組み合わせて構成し、隣接する凹部 12hにより頂角 Θ (0° < Θ く 180° )の凸部をなして構成されているが、被照射面 12cに照射された光を屈折素子 12内部で長手方向に広がりを持たせることができれば、この形状に限られるものではない。

[0098] 例えば、図 31に示すように、凹部が凹レンズをなす曲面であり、隣接する凹部により頂角の凸部をなしている形状であることにより、凹部の位置により屈折角の調整が可能であり、より精細に制御することが可能である。なお、図 31は本実施の形態 3にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図 31 (a)は筐体の上面側から見た上面図、図 31 (b)は中空領域側から見た正面図、図 31 (c)は屈折素子の長手方向から見た側面図である。

[0099] また、屈折素子の被照射面または放射面に、筐体の厚み方向に凹部が延在するプリズムシートや屈折素子の長手方向に対する散乱度が短手方向に対する散乱度に比べて大きい異方性散乱機能を有するシートを貼り合わせることにより、屈折素子の長手方向に広がりを持たせてもよレ、。

[0100] このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。

[0101] 実施の形態 4 図 32は本発明の実施の形態 4にかかわる面状光源装置の断面図、図 33は屈折素子の作用を説明する図であり、図 33 (a)は本実施の形態における屈折素子の近傍の拡大図、図 33 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。図 32— 33において、図 1一 31と同じ符号は、図 1一 31に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 4は、後述する屈折素子 48の形状および屈折素子 48の底面 48aを粗面としたことのみが実施の形態 1と異なっており、屈折素子 4 8による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する。

[0102] 本実施の形態 4における屈折素子 48は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 48aと、該底面 48aと平行に対向する対向面 48fと、前記底面 48aと対向面 48fに接し、中空領域 6側に傾いた被照射面 48cと、前記底面 48aと対向面 48f に接し、点状光源 3側に傾いた放射面 48eとを有している。また、前記底面 48aは、光散乱手段として微細な凹凸を設けた粗面にされている。なお、該屈折素子 48はァクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。

[0103] 前記屈折素子 48は、点状光源 3から直接またはリフレクタ 7を介して照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。なお、被照射面 48cに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射するように、被照射面 48cおよび放射面 48eの傾きを調整するのがより好ましい。

[0104] 本実施の形態 4においては、図 33 (a)に示されるように、屈折素子 48の底面 48aを粗面にしているため、図 33 (b)に示す図 17 (a)のように屈折素子 108の底面に到達して反射し点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射していた光を広げることができ、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、底面 48aで散乱反射することにより、屈折素子 48の長手方向に対しても光が広がるため、点状光源 3が離散的に配置されたことに起因する輝度ムラや色ムラも改善することができる。なお、一部の光は底面 48aから放射するが、リフレクタ 7で反射され、再度屈折素子 48内に戻り利用される。

[0105] なお、本実施の形態 4において、屈折素子 48の底面 48aは光散乱手段として粗面にしている力本発明では、これに限られるものではない。 [0106] たとえば、図 34に示されるように、屈折素子 48の底面 48aに屈折素子 48の短手方向に沿って伸びる溝を形成することにより、底面 48aで反射した光の屈折素子の長手方向に対する広がりを選択的に制御することができる。このため、点状光源 3が離散的に配置されたことに起因する輝度ムラや色ムラを改善することができる。なお、図 3 4 (a)は屈折素子の断面図であり、図 34 (b)は屈折素子を中空領域側から見た図でめる。

[0107] また、図 35に示されるように、屈折素子 48の底面 48aに長手方向に沿って伸びる溝を形成することにより、底面 48aで反射した光の屈折素子の短手方向に対する広力^を選択的に制御することができる。このため、点状光源 3の近傍で輝度が高くなることを緩和することができ、輝度ムラを改善することができる。なお、図 35 (a)は屈折素子の断面図であり、図 35 (b)は屈折素子を中空領域側から見た図である。

[0108] また、前記光散乱手段として、屈折素子 48の底面 48aに散乱シートや白色などの散乱反射シートを貼り付けることができる。さらには、直交する方向で散乱度合いの異なる異方性散乱シートを貼り付けることもできる。この異方性散乱シートを用いることにより、屈折素子の長手方向と短手方向で光の広がりを独立に制御することが可能となり、効果的に入光近傍の輝度ムラおよび色ムラを改善することができる。

[0109] なお、本実施の形態 4においては、屈折素子 48の底面 48aに光散乱手段を設けることにより、入光近傍の輝度ムラおよび色ムラを改善している力本発明においては、屈折素子の形状はこれに限られるものではなぐたとえば実施の形態 1一 3に示した形状の屈折素子の底面に光散乱手段を設けることにより、実施の形態 1一 3に示した効果と本実施の形態 4の効果によって、さらに散乱板 2からの放射光の輝度ムラおよび色ムラを改善することができる。

[0110] 以上説明した実施の形態においては、複数の点状光源 3が実装された点状光源基板 4が筐体 1の対向する 2つの側面 lcに沿って並設されているが、充分な輝度が得られるのであれば、筐体 1の 4つの側面 lcのうちの 1つの側面 lcに沿って点状光源 3 を配設することができる。また、輝度が不足するのであれば 3つまたは 4つの側面 lc に沿って点状光源 3を配設してもよい。

[0111] また、以上説明した実施形態においては、反射板 5として光を正反射する機能を有する正反射材を用いているが、正反射材の表面の一部を荒らす、または反射板の一部に白色の樹脂製シートもしくは金属板を白色に塗装した散乱反射部を設けたものを用いることもできる。とくに筐体 1の底面 lbの中央近傍などの点状光源 3から離れた位置に散乱反射部を設けることにより、点状光源 3から離れた位置の輝度を高めることができる。

[0112] 実施の形態 5

図 36は本発明の実施の形態 5にかかわる面状光源装置の部分断面図である。図 3 6において、図 1一 35と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。屈折素子 13は、被照射面 13aと放射面 13bとをつなぐ少なくとも 1つの側面 13d を有し、側面 13dが点状光源 3から屈折素子 13への照射光を全反射する。特に、図 5に示すような、 LEDの中心軸に対して十分な角度において光度が最大となる配光分布を有する LEDを点状光源 3として用いた場合には、側面 13dが点状光源 3から屈折素子 13への照射光の配光分布のうち光度が最大である方向の光を全反射することが好ましい。また、図 25に示すような、 LEDの中心軸において光度が最大となる配光分布を有する LEDを点状光源 3として用いた場合には、点状光源 3から屈折素子 13への照射光の配光分布のうち光度が最大である方向の光は側面 13dに照射されることなく放射面 13bに到達することとなる。

[0113] なお、本実施の形態 5における屈折素子 13の側面は、屈折素子 13の長手方向に垂直な筐体 1の側面 lcに対して平行である対向する 2つの平面 13cと、対向する 2つの平面をつなぐ対向する 2つの曲面 13dから構成される。

[0114] また、点状光源 3である LEDからのあらゆる方向の光を被照射面 13aに対してほぼ垂直に照射されるように、被照射面 13aは、 LED素子を封止した樹脂のレンズ形状に合わせて LEDを包囲するように半球形状とする。これにより、被照射面 13aにおける入射角を小さくする（直角入射)ことができ、被照射面 13aへ照射された光を効率よく曲面 13dまたは放射面 13bに照射されることができる。

[0115] また、屈折素子 13の放射面 13bは曲面であり、筐体 1の上面 laから底面 lbに向かつて徐々に曲面の接線の傾きが筐体 1の底面 lbに対して大きくなるような形状であることで、放射面 13bのいずれの位置から放射した光も中空領域 6の中央下部、すなわち、反光源側の遠方に到達することとなる。

[0116] なお、本実施の形態 5においては、点状光源 3から屈折素子 13への照射光を全反射するような屈折素子 13の側面 13dを設けているところだけが実施の形態 1一 3と異なっており、後述する屈折素子 13の側面による作用効果以外は、実施の形態 1一 3 と同様の作用効果を奏する。

[0117] 本実施の形態 5においては、屈折素子 13の側面である曲面 13dで、光を全反射させることにより、光を側面から屈折素子 13の外部に放射することなぐ効率よく光の指向性を整えたうえで、放射面 13dで光の方向を筐体 1の底面 lb側に屈折して放射すること力 Sできるので、光源近傍の明部を軽減することが可能となる。

[0118] また、本実施の形態 5において、屈折素子 13は、屈折素子 13の長手方向に垂直な筐体 1の側面 lcに対して平行である対向する 2つの平面 13cと、対向する 2つの平面をつなぐ対向する 2つの曲面 13dから構成されているが、点状光源 3から屈折素子 13への照射光を側面で全反射することができれば、この形状に限られるものではなレ、。

[0119] 例えば、図 37に示すように、屈折素子 13は、被照射面と放射面とをつなぐ側面が、屈折素子 13の長手方向に垂直な筐体 1の側面 lcに対して平行である対向する 2つの平面と、対向する 2つの平面をつなぐ対向する 2つの傾斜曲面からなる。 2つの傾斜曲面は被照射面から放射面に向かって筐体 1の上面 laまたは底面 lbとの間隙をそれぞれ減少させるように筐体 1の底面 lbに対して傾斜し、上面 la側の傾斜曲面が底面 lb側の傾斜曲面に比べ放射面となす角が大きい。これにより、傾斜曲面で反射する光を底面側へ揃えることができ、放射面を筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2に対して垂直な平面とできるために、屈折素子 13を薄型化することが可能である。図 37は本実施の形態 5にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図 37 (a)は中空領域 6側から見た正面図、図 37 (b)は屈折素子の長手方向から見た側面図である。

[0120] なお、屈折素子 13の側面 13dに蒸着等によって銀やアルミニウムなどの反射層を形成し、側面 13dからの漏れ光を低減してもよい。

[0121] このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。 [0122] また、複数の点状光源 3を実装した点状光源基板 4を、筐体 1の 1つの側面 lcの近傍にのみ配設した場合には、点状光源 3からの光を効率よく中空領域 6に導く必要がある。このため、図 38に示すように、筐体 1の 1つの側面 lcの近傍にのみ点状光源 3 を配設した場合には、本実施の形態 5における屈折素子 13を用いることで、放射面 1 3b以外の面からの放射を抑制することができるので好ましい。図 38は本発明の実施の形態 5にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。

[0123] 実施の形態 6

図 39は本発明の実施の形態 6にかかわる面状光源装置の断面図、図 40は屈折素子の作用を説明する図であり、図 40 (a)は本実施の形態 6における屈折素子の近傍の拡大図、図 40 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図、図 41は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図 39 41において、図 1一 38と同じ符号は、図 1一 38に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 6は、後述する屈折素子 8の形状に特徴を有することのみが実施の形態 1と異なつており、屈折素子 8による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する。

[0124] 本実施の形態 6における屈折素子 8は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、前記屈折素子 8の点状光源 3 に対向する被照射面 8cは、筐体 1の底面 lbから上面 leに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状を有しており、屈折素子 8に照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面 8cに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射させる形状であることがより好ましい。

[0125] 前記屈折素子 8は、筐体 1の底面 lbに対してほぼ垂直な第 1面 8clおよび第 1面 8 clに連続し中空領域 6側に傾斜した第 2面 8c2とからなる被照射面 8cと、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 8aと、該底面 8aの中空領域 6側の稜 8dを通り点状光源 3側に傾斜する放射面 8eと、前記底面 8aと平行に対向する対向面 8fとを有している。前記屈折素子 8はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。なお、本実施の形態 6においては、被照射面 8cは 2つの平面だけで構成されているので、加工が容易である。

[0126] ここで、図 40 (a)に示されるように、本実施の形態においては、被照射面 8cに底面 lbにほぼ垂直な第 1面 8clを設けているため、図 40 (b)に示すように屈折素子 108 の底面に到達する光を抑制できる。このため、底面 8aで反射し、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、被照射面 8cに第 2面 8c2として、第 1面 8clに連続し中空領域 6側に傾斜した面を設けているため、第 2面 8c2に到達した光のうち表面反射し、リフレタタ 7側に戻り再利用される光 L1が増加する。このため、点状光源 3の近傍の散乱板 2 力の放射光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。

[0127] ここで、被照射面 8cを構成する第 1面 8clは前述の通り点状光源 3を発し被照射面 8cで屈折し底面 8aに到達する光を低減させるために設けるものである。したがって、第 1面 8clの高さは、点状光源から放射した光の配光分布において点状光源の中心軸に対する角度が最大となる角度（以下、最大配光角という）の放射光のうち被照射面 8cで屈折し稜 8dに到達する光力被照射面 8cに照射される高さ以下でよい。図 4 1を用いて本実施の形態における第 1面 8clの高さを説明する。図 41において、紙面左側が点状光源 3側であり、右側が中空領域 6側である。本実施の形態において点状光源 3の最大配光角は図 5に示すようにほぼ 90度であるから、底面 8aにほぼ平行な光が最大配光角の光となる。ここで、点状光源 3を発し第 2面 8c2で屈折し稜 8d に到達する平行な光力第 2面 8c2に照射される点を Pとする。この点 Pより底面 8a側で第 2面 8c2に到達した光の一部は底面 8aに到達する力点 Pより対向面 8f側で第 2面 8c2に達した光は底面 8aには到達せずに放射面 8eから放射する。すなわち点 P より底面 8a側の範囲に第 1面 8clを設ければよい。よって、第 2面 8c2の傾斜角度を Θ、屈折素子 8の屈折率を nl、屈折素子の幅を wlおよび第 1面 8clの高さを hiとすると、つぎの式（7)を満たす範囲とすればよい。

[0128] 0 < hl≤wl/ (Tan ( Θ + Sin— ¹ (Sin (90_ Θ ) /nl) ) )

(7)

なお、本実施の形態 6において、屈折素子 8の被照射面 8cは 2つの平面で構成されているが、本発明においては、被照射面 8cが筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状であれば、この形状に限られるものではない。

[0129] たとえば、図 42に示されるように、屈折素子 8の被照射面 8cを多面で形成することができる。または図 43に示されるように、屈折素子 8の被照射面 8cを曲面で形成することもできる。このように、被照射面を多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。

[0130] 実施の形態 7

図 44は本発明の実施の形態 7にかかわる面状光源装置の断面図、図 45は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図 45 (a)は本実施の形態 7における屈折素子の近傍の拡大図、図 45 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図、図 46は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図 44一 46において、図 1一 43と同じ符号は、図 1一 43に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 7は、後述する屈折素子 18の形状のみが実施の形態 1と異なっており、該屈折素子 18による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する

[0131] 本実施の形態 7における屈折素子 18は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、該屈折素子 18の中空領域 6 に対向する放射面 18eは、前記筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状を有し、屈折素子 18に照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面 18c に対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射する形状であることがより好ましい。

[0132] 前記屈折素子 18は、点状光源 3側に傾斜した第 1面 18elおよび該第 1面 18elに連続し筐体 1の底面 lbに対してほぼ垂直な第 2面 18e2からなる中空領域 6側の放射面 18eと、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 18aと、該底面 18aの点状光源 3側の稜 18bを通り中空領域 6側に傾斜する被照射面 18cと、前記底面 18aと平行に対向する対向面 18fとを有している。該屈折素子 18はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。なお、本実施の形態 7においては、放射面 18eは 2つの平面だけで構成されてレ、るので、加工が容易である。

[0133] 本実施の形態 7においては、放射面 18eを図 45 (a)に示されるように、点状光源 3 側に傾いた第 1面 18elと底面 lbにほぼ垂直な第 2面 18e2で構成しているため、図 45 (b)に示す屈折素子 108と同等の厚さにおいて放射面 18eの底面 lb側の傾斜角度 Θを小さくすることができる。このため、底面 18aで反射した光を図 45 (b)に示す従来の屈折素子 108に比べ底面 lb側に強く屈折させることができ、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。

[0134] なお、底面 18aで反射した光のうち、底面 18aから一定の高さ以上の位置で第 2面 18e2に到達した光は全て全反射し、リフレクタ 7側に戻され再利用される。よって、第 1面 18elは底面 18aで反射した光が第 2面 18e2で全て全反射する高さ以下の範囲に設ければよい。図 46を用いて本実施の形態における第 1面 18e lの高さを説明する。図 46において紙面左側が点状光源 3側であり、右側が中空領域 6側である。底面 18aで反射され第 2面 18e2に到達した光と第 2面 18e2の法線がなす角度を φ、屈折素子 18の屈折率を η2とすると、つぎの式（8)を満たす光は第 2面 18e2で全反射する。

[0135] φ≥Sin ' (l/n) (8)

ここで、 φ： ^¹ /!!)の反射光のうち、第 2面 18e2での到達点の最大高さを h 3、屈折素子 18の稜 18bと第 2面 18e2の幅を w2とすると、高さ h3はつぎの式（9)で表される。すなわち、底面 18aで反射され第 2面 18e2に h3以上の高さで到達した光は全て全反射する。

[0136] h3 =w2 X Tan ci)

=w2 X Tan (Sin^_1 (l/n) ) (9)

よって、第 1面 18elの高さを h2とすると、 h2は h3以下でよく、つぎの式（10)で示す範囲となる。

[0137] 0 < h2≤w2 X Tan ( Sin"¹ ( 1 /n) ) (10)

なお、本実施の形態 7において、屈折素子 18の放射面 18eは 2つの平面で構成されているが、本発明においては、放射面 18eが筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状であれば、この形状に限られるものではなレ、。

[0138] たとえば、図 47に示されるように、屈折素子 18の放射面 18eを多面で形成することができる。または図 48に示されるように、屈折素子 18の放射面 18eを曲面で形成することもできる。このように、放射面を多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。

[0139] 実施の形態 8

図 49は本発明の実施の形態 8にかかわる面状光源装置の断面図、図 50は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図 50 (a)は本実施の形態 8における屈折素子の近傍の拡大図、図 50 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。図 49 一 50において、図 1一 48と同じ符号は、図 1一 48に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 8は、後述する屈折素子 28の形状のみが実施の形態 1と異なっており、該屈折素子 28による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する。

[0140] 本実施の形態 8における屈折素子 28は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、点状光源 3に対向する被照射面 28cは筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなり、中空領域 6に対向する放射面 28eは筐体 1の底面 1 bから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状を有し、屈折素子 28に照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面 28cに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射する形状であることがより好ましい。

[0141] 前記屈折素子 28は、筐体 1の底面 lbに対してほぼ垂直な第 1面 28clおよび第 1 面 28clに連続し中空領域 6側に傾斜した第 2面 28c2からなる点状光源 3側の被照射面 28cと、中空領域 6側の放射面 28eが点状光源 3側に傾斜した第 1面 28elと、該第 1面 28elに連続し筐体 1の底面 lbに対してほぼ垂直な第 2面 28e2とからなる。さらに筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 28aと、該底面 28aと平行に対向する対向面 28fとを有してレ、る。該屈折素子 28はアクリルなどの透明樹脂またはガラス力作製されている。なお、本実施の形態 8においては、被照射面 28cおよび放射面 28eは、それぞれ 2つの平面だけで構成されているので、加工が容易である。

[0142] 本実施の形態 8においては、被照射面 28cに図 50 (a)に示されるように、底面 lbにほぼ垂直な第 1面 28clを設けているため、図 50 (b)に示すように屈折素子 108の底面に到達する光を抑制することができる。このため、底面 28aで反射し、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善すること力 Sできる。また、被照射面 28cとして、第 1面 28clに連続し中空領域 6側に傾斜した第 2面 28c2を設けているため、光源から第 2面 28c2に到達した光のうち表面反射し、リフレクタ 7側に戻り再利用される光 L1が増加する。このため、点状光源 3の近傍の散乱板 2からの放射光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善すること力 Sできる。

[0143] さらに放射面 28eに点状光源 3側に傾斜した第 1面 28elを設けているため、被照射面 28cを構成する第 1面 28clから照射された光を底面 lb側に屈折することができ、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光がさらに低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、放射面 28eに底面 lbにほぼ垂直な第 2 面 28e2を設けているため、屈折素子 28を薄く構成することができる。なお、被照射面 28cを構成する第 1面 28clから照射された光が放射面 28eを構成する第 1面 28e 1に到達し屈折するために、被照射面 28cの第 1面 28clと第 2面 28c2の境界線 28c 3が放射面 28eの第 1面 28e lと第 2面 28e2の境界線 28e3に比べ底面 lb側にあるのが好ましい。

[0144] なお、本実施の形態 8おいて、屈折素子 28の被照射面 28cおよび放射面 28eはそれぞれ 2つの平面を組み合わせて構成されている力 S、被照射面 28cが筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状であり、放射面 28eが筐体 1の底面 lbから上面 laに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状であれば、この形状に限られるものではない。

[0145] たとえば、図 51に示されるように、屈折素子 28の被照射面 28cや放射面 28eを多面で形成することができる。または図 52に示されるように、屈折素子 28の被照射面 2 8cや放射面 28eを曲面で形成することもできる。このように被照射面 28cや放射面 2 8eを多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。

[0146] 実施の形態 9

図 53は本発明の実施の形態 9にかかわる面状光源装置の断面図、図 54は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図 54 (a)は本実施の形態 9における屈折素子の近傍の拡大図、図 54 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図、図 55は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図 53— 55において、図 1一 52と同じ符号は、図 1一 52に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 9は、後述する屈折素子 58の形状のみが実施の形態 1と異なっており、該屈折素子 58による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する

[0147] 本実施の形態 9における屈折素子 58は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、該屈折素子 58の点状光源 3 に対向する被照射面 58cと中空領域 6に対向する放射面 58eを結ぶ底面 58aは、被照射面 58cから放射面 58eに向けて前記筐体 1の底面 lbへ近づく方向に傾斜する形状を有し、屈折素子 58に照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面 58cに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射する形状である。

[0148] 前記屈折素子 58は、点状光源 3側に位置し中空領域 6側に傾斜した被照射面 58c と、中空領域 6側に位置し点状光源 3側に傾斜した放射面 58eと、被照射面 58cと放射面 58eを結び被照射面 58cから放射面 58eに向けて前記筐体 1の底面 lb側へ傾斜する底面 58aと、被照射面 58cと放射面 58eを結び筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な対向面 58fとを有している。該屈折素子 58はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。

[0149] 本実施の形態 9においては、底面 58aを図 54 (a)に示されるように、筐体 1の底面 1 bに対し傾いた形状としているため、被照射面 58cから照射され底面 58aに到達した光を、図 54(b)に示す図 17 (a)の屈折素子 108の底面に到達した光に比べ底面 lb 側に反射させることができ、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。

[0150] なお、底面 58aの傾斜角度は底面 58aで反射し放射面 58eで屈折した光が筐体 1 の開口部 Id側より底面 lb側に放射するように定めることが好ましい。

[0151] 以下、図 55を用いて説明するように、点状光源 3から放射する最大配光角の光を屈折素子 58により筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に放射するように制御した。ここで、屈折素子 58の屈折率を n(nは空気の屈折率 1より大）、屈折素子 58の被照射面 58cと底面 58aとのなす角を Θ 、屈折素子 58の放射面 58eと底面 58aとのなす角を

1

Θ 、底面 58aの筐体 1の底面 lbに対する傾斜角度をひ、屈折素子 58の放射面 58e

2

力の放射光の筐体 1の底面 lbに対する角度を j3とする。

[0152] 屈折素子 58の被照射面 58cに入射角 φ (— 90° ≤φ≤90° )で照射された光は

i i

、スネノレの法貝 IJにより、つぎの式（11)の屈折角 φ で屈折される。

1

[0153] φ =Sin^_1((l/n) XSin ) (11)

1 i

また、屈折素子 58内を通過する光の一部は、底面 58aで全反射 (入射角 =反射角

= θ +φ )し、入射角 φ (= φ + Θ — Θ )で放射面 58eに照射され、スネルの法

1 1 2 1 1 2

則により、つぎの式（12)の屈折角 φ で屈折素子 58の放射面 58eで屈折され放射することとなる。

[0154] φ =Sin mX Sin

2

= Sin^_1(nXSin + 0 -0 ))

1 1 2

= Sin"¹(nXSin(Sin"¹((l/n) XSin )+ θ —Θ ))

i 1 2

(12)

屈折素子 58の放射面 58eからの放射光を筐体 1の底面 lb側に放射するには、筐体 1の底面 lbに対する角度 /3 (= (ひ + Θ ) + φ -90° )が 0° 以上であればよい。

2

[0155] すなわち、つぎの不等式（13)を満たせばよいことになる。

[0156] 0° ≤/3 = (ひ + Θ ) + φ -90°

2

= α + Θ + Sin" (n X Sin (Sin^-1 ( ( 1 /n) X Sin )

2 i

+ θ -Θ ))-90° (13)

1 2 ここで、不等式（13)より入射角が小さくなるにした力 Sい、角度も小さくなる。よつて、点状光源 3からの放射光のうち入射角 φが最も小さくなる光、すなわち、最大配光角の光にぉレ、て不等式（13)を満たすように αを設定すれば底面 58aで反射する光はすべて筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に放射するため好ましい。たとえば、図 5に示されるように、 LED素子の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、 LEDからの放射光の最大配光角が 90° の LEDを点状光源 3として用いた場合には、最大配光角の光が屈折素子 58の被照射面 58cに照射される入射角 φは、 φ = 9

0° _ ( θ —ひ）であり、不等式（13)より、つぎの不等式（14)を満たすことにより、底

1

面 58aで反射する光はすべて筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に放射することができ、点状光源 3の近傍で散乱板 2からの放射光が低減し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。

[0157] 0。 ≤ β = ( α + Θ ) + Sin"¹ (n X Sin (Sin"¹ ( (l/n) X Sin

2

(90° - ( θ - α ) ) ) + θ - θ ) ) -90° (14)

1 1 2

[0158] 実施の形態 10

図 56は本発明の実施の形態 9にかかわる面状光源装置の断面図、図 57は屈折素子の作用を説明する図であり、図 57 (a)は本実施の形態における屈折素子の近傍の拡大図、図 57 (b)は図 17 (a)の屈折素子の近傍の拡大図である。図 56— 57において、図 1一 55と同じ符号は、図 1一 55に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態 10は、後述する屈折素子 38の形状および屈折素子 38の底面 38aに光吸収部材を設けたことのみが実施の形態 1と異なっており、屈折素子 38による作用効果以外は、実施の形態 1と同様の作用効果を奏する。

[0159] 本実施の形態 10における屈折素子 38は、点状光源 3と中空領域 6とのあいだにおいて、複数の点状光源 3の配列方向に沿って設けられ、筐体 1の底面 lbに対してほぼ平行な底面 38aと、該底面 38aと平行に対向する対向面 38fと、前記底面 38aと対向面 38fに接し、中空領域 6側に傾いた被照射面 38cと、前記底面 38aと対向面 38f に接し、点状光源 3側に傾いた放射面 38eとを有している。また、前記底面 38aには、光吸収部材 39として黒色シートが貼り付けられている。なお、該屈折素子 38はァクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。 [0160] 前記屈折素子 38は、点状光源 3から直接またはリフレクタ 7を介して照射された光を筐体 1の底面 lb側に屈折させ放射する。なお、被照射面 38cに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体 1の開口部 Id側より底面 lb側に屈折して放射するように、被照射面 38cおよび放射面 38eの傾きを調整するのがより好ましい。

[0161] 本実施の形態 10においては、図 57 (a)に示されるように、屈折素子 38の底面 38a に光吸収部材 39を貼り付けているため、屈折素子 38の底面 38aに到達した光を吸収でき、図 57 (b)に示すように屈折素子 108の底面に到達して反射し、点状光源 3 の近傍の散乱板 2から放射する光を抑制し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善すること力 Sできる。

[0162] なお、本実施の形態 10においては、光吸収部材 39に黒色シートを用いているが、本発明では、少なくとも一部の光を吸収する機能を有していれば、これに限られるものではなぐたとえば灰色のシートを用いることができる。または屈折素子 38の底面に灰色や黒色の塗装を施してもょレ、。

[0163] なお、本実施の形態 10においては、屈折素子 38の底面 38aに光吸収部材 39を用いて、点状光源 3の近傍の散乱板 2から放射する光を抑制し、散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善している力本発明においては、屈折素子の形状はこれに限られるものではなぐたとえば実施の形態 1一 9に示した形状の屈折素子の底面に光吸収部材を用いることにより、実施の形態 1一 9に示した効果と本実施の形態 10の効果によって、さらに散乱板 2からの放射光の輝度ムラを改善することができる。

[0164] 実施の形態 11

図 58は本発明の実施の形態 11にかかわる面状光源装置の部分断面図、図 59は本実施の形態 11にかかわる点状光源基板 4と筐体の底面との位置関係を説明するための説明図である。図 58および図 59において、図 1一図 57と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。点状光源基板 4は、点状光源 3の中心軸 14に垂直な平面 15と筐体 1の底面 lbとが角度 δをなすように、筐体 1に配設している。

[0165] なお、本実施の形態 11においては、面状光源装置に屈折素子を設けず、点状光源 3の中心軸 14に垂直な平面 15と筐体 1の底面 lbとが角度 δをなすように、点状光源基板 4を筐体 1の底面 lbまたは散乱板 2に対して傾けるところだけが実施の形態 1 一 4と異なっており、後述する点状光源基板 4による作用効果以外は、実施の形態 1 一 4と同様の作用効果を奏する。

[0166] 点状光源 3からはあらゆる方向への放射光が存在する力点状光源 3の中心軸 14 に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる角度 φ (-90

3

。 ≤φ ≤90° )の放射光を、筐体 1の底面 lb側に放射させることにより、光源近傍

3

の散乱板 2からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができる。特に、点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる光を筐体 1の底面 lbに向ける、すなわち、光度が最大となる光が水平以下となるように点状光源基板 4を傾けることにより、多くの光は反射板 5を介して散乱板 2から放射することとなり、さらに効果的に、光源近傍の散乱板 2からの放射光を低減できる。また、中空領域 6内での光の伝播距離が増加するために、光の混色および混合が促進され、輝度ムラおよび色度ムラを大幅に低減できるために好ましレ、。

[0167] 以下、図 59に示すように、点状光源 3の中心軸 14に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる角度 Φ の放射光が、筐体 1の底面 lbに対し

3

て水平となる場合を用いて説明する。

[0168] 点状光源 3から放射角 φ で放射した光が、筐体 1の底面 lbに対して水平であるた

3

めには、次式（15)を満たす。

[0169] δ + φ = 90° (15)

3

点状光源 3から放射角 φ で放射した光を、筐体 1の底面 lbに向けて放射するには

3

、式（15)により、次の不等式（16)を満たせばよいことになる。

[0170] δ + φ ≥90° (16)

3

ここで、点状光源 3である LEDは、 LED素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図 5に示すように、 LED素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、 LEDからの放射光の角度が ± 80 。において光度が最大となる配光分布を有する LEDを点状光源 3として用いた場合には、放射角 φ は 80° であり、点状光源 3の LED単体の中心軸 14に垂直な平面 1

3

5と筐体 1の底面 lbとのなす角 δは、不等式（16)より、 δ≥10° を満たすことにより、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善できる。

[0171] また、図 58に示すように、点状光源 3の中心軸 14に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射する位置 Sを基準に筐体 1の

1

開口部 Idの中心 Oまでの水平距離を L、筐体 1の開口部 Idの中心 O力も筐体 1の

1 1 1

底部 lb側に配置された反射板 5までの垂直距離を dとする。ここで、次式（17)を満

1

たすことで、位置 S力放射する放射光を筐体 1の底面 lb中央の反射板 5で最初に

1

反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。

[0172] Tan— ¹ (d /L ) = δ + φ—90。 (17)

1 1 3

なお、点状光源 3から中空領域 6に直接到達する光で、リフレクタ 7によって囲まれた領域と中空領域との境界である仮想面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、点状光源 3からリフレクタ 7で反射され中空領域 6に到達する光で、リフレクタ 7によって囲まれた領域と中空領域との境界である仮想面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とがー致するようなリフレクタ 7の形状とすることで、光源からの光を効率よく筐体 1の底面 lb側に放射することが可能であるので好ましい。

[0173] 本実施の形態 11においては、不等式（16)を満たすことにより、点状光源 3の中心軸 14に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる放射光を筐体 1の底面 lb側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなぐ表示面の輝度ムラを抑制すること力 Sできる。

[0174] また、点状光源 3と中空領域 6との間に介在していた屈折素子を設けないために、屈折素子の被照射面、側面および放射面での光の反射ロスが生じず、光の利用効率が高レ、面状光源装置を得ることができる。

[0175] また、面状光源装置に屈折素子を設ける必要がないので、部材点数の削減および部材コストの低減が可能である。

[0176] 実施の形態 12

図 60は本発明の実施の形態 12にかかわる面状光源装置の部分断面図である。図 60において、図 1一 59と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。点状光源基板 4は、点状光源 3の中心軸 14に垂直な平面 15と筐体 1の底面 1 bとが角度 δ力 180° をなすように、すなわち、筐体 1の上面 la側に点状光源 3が位置するように、筐体 1に配設している。

[0177] なお、本実施の形態 12においては、筐体 1の上面 la側に点状光源 3が位置するように、点状光源基板 4を筐体 1に配設しているところだけが実施の形態 11と異なっており、後述する点状光源基板 4による作用効果以外は、実施の形態 11と同様の作用効果を奏する。

[0178] 本実施の形態 12においては、筐体 1の上面側 laに点状光源 3が位置することにより、点状光源 3からのほぼ全ての放射光は筐体 1の底面 lb側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなぐ表示面の輝度ムラを抑制することができる。

[0179] また、図 60に示すように、点状光源 3の中心軸 14に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射角を Φ (— 90° く φ < 0° )、点状光源 3の中心軸 14に対する点状光源 3からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射する位置 Sを基準に筐体 1の開口部 Idの中心〇までの水平距離を L、筐体 1の開口部 Idの中心 O力筐体 1の底面 lb側に配置された反射板 5までの垂直距離を dとする。ここで、次式（18)を満たすことで、位置 Sから放射する放射光を筐体 1の底面 lb中央の反射板 5で最初に反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。

[0180] Tan— ((！/^ニ^。 + φ (18)

以上説明したように、各実施の形態において、多様な形状の屈折素子、リフレクタ、散乱反射部、第 1の傾斜部もしくは第 2の傾斜部を有する反射板、または遮光パターンを有する散乱板を個別に用いることによりそれぞれの部材による効果を得ているが、複数の種類の部材を組み合わせることによりさらなる効果が期待できる。

産業上の利用可能性

[0181] 本発明は以上説明したように、点状光源と中空領域とのあいだに複数の点状光源の配列方向に延在する屈折素子を有し、屈折素子は、屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体の底面側に屈折させることことにより、屈折素子からの放射光のうち、多くの光を筐体の底面側に放射すること力 Sできる。このため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなぐ表示面の輝度ムラを抑制することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、

前記開口部に配設された散乱板と、

前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、

前記筐体の少なくとも 1つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、

前記点状光源と前記中空領域とのあいだに前記複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、前記屈折素子は、前記屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を前記筐体の底面側に屈折させることを特徴とする面状光源装置。

[2] 上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、

前記開口部に配設された散乱板と、

前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、

前記筐体の少なくとも 1つの側面に沿って列設された複数の点状光源と、

少なくとも前記中空領域側を除いて前記点状光源を包囲するリフレクタとを有する面状光源装置であって、

前記リフレクタの上面と前記筐体の上面との間隙に第 2のリフレクタを設けており、前記リフレクタの先端部が有効表示領域の端部より前記中空領域側に延在している請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[3] 前記屈折素子の被照射面は前記筐体の底面側から前記筐体の上面に向けて前記中空領域側に傾斜している請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[4] 前記屈折素子の屈折率を η (η> 1)、前記屈折素子の被照射面の傾き角を Θ (0°

1

< Θ ≤90° )、前記屈折素子の放射面の傾き角を Θ (0° < Θ ≤90° )、前記屈

1 2 2

折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角を Φ . (-90° < < 90° )とすると、

i

Sin— n X Sin (180。 —θ —Θ —Sin— ¹ ( (1/η) X Sin φ ) ) )— (90。 —θ )≥0°

1 2 i 2

を満たしている請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[5] 前記屈折素子は、底面と、前記点状光源側に前記屈折素子の底面の第 1の稜を通り前記屈折素子の底面に対して前記第 1の稜から前記筐体の底面と反対側に所定の傾き角をなす被照射面と、前記屈折素子の底面に対して複数のほぼ平行な面と、複数の前記ほぼ平行な面のそれぞれの稜を通り前記ほぼ平行な面に対して前記稜から前記筐体の底面と反対側に所定の傾き角をなす放射面とを有する請求の範囲第 1 項記載の面状光源装置。

[6] 前記屈折素子が、照射された光を前記屈折素子の長手方向に広がりを持たせる手段を有する請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[7] 前記屈折素子の底面に光散乱手段が設けられてなる請求の範囲第 1項記載の面状

[8] 前記屈折素子が、被照射面と放射面とをつなぐ少なくとも 1つの側面を有し、前記側面が前記点状光源から前記屈折素子への照射光を全反射する請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[9] 前記反射板は、前記点状光源から前記筐体の中空領域側の対向側面までに前記散乱板と前記反射板との間隙が増加する第 1の傾斜部を有する請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[10] 前記反射板が、前記点状光源から中空領域側の対向側面までに前記散乱板と前記反射板との間隙が減少する第 2の傾斜部を有している請求の範囲第 1項記載の面状

[11] 前記屈折素子の前記点状光源に対向する被照射面と前記中空領域に対向する放射面を結ぶ前記屈折素子の底面が、前記被照射面から遠ざかるに従い前記筐体の底面へ近づく方向に傾斜している請求の範囲第 1項記載の面状光源装置。

[12] 請求の範囲第 1項記載の面状光源装置と、該面状光源装置の上部に配置される表示部とを備える表示装置。

[13] 上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、

前記開口部に配設された散乱板と、

前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、

前記筐体の少なくとも 1つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、前記点状光源の中心軸に垂直な平面が前記散乱板に対し傾斜していることを特徴とする面状光源装置。

[14] 前記点状光源と前記中空領域とのあいだに前記複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、前記屈折素子は、前記屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を前記筐体の底面側に屈折させる請求の範囲第 13項記載の面状光源装置

[15] 請求の範囲第 13項記載の面状光源装置と、該面状光源装置の上部に配置される表示部とを備える表示装置。

[16] 上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、

前記開口部に配設された散乱板と、

前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、

前記点状光源の中心軸に対する前記点状光源からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる角度を Φ (— 90° ≤ φ ≤90° )、前記中心軸に垂直な平面が筐体の

3 3

底面となす角を δとすると、

δ + φ ≥90°

3

を満たし、

前記点状光源が前記筐体の上面内側に配設されていることを特徴とする面状光源

[17] 前記点状光源と前記中空領域とのあいだに前記複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、前記屈折素子は、前記屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を前記筐体の底面側に屈折させることを特徴とする請求項 16記載の面状光

[18] 請求の範囲第 16項記載の面状光源装置と、該面状光源装置の上部に配置される表示部とを備える表示装置。