| 【発明の名称】 |
面光源 |
| 【発明者】 |
【氏名】樋口 勝
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| 【要約】 |
【課題】ＬＥＤ等からなる固体発光素子を備えたサイドライト型の面光源として、少ない発光素子数で、導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるものを提供する。
【解決手段】導光板１１の入射端面１１ａに拡散層１２を設け、固体発光素子１０からの出射光を前記拡散層１２により拡散させて前記導光板１１にその入射端面１１ａのほぼ全域から入射させるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前面から出射する導光板と、前記導光板の入射端面に設けられ、前記発光素子からの出射光を拡散して前記導光板にその入射端面から入射させる拡散層とを備えたことを特徴とする面光源。
【請求項２】拡散層は、複数本の透明繊維を平行に並べた少なくとも１層の繊維層を有し、その繊維層の各透明繊維を前記透明繊維とは異なる光屈折率を有する透明樹脂により結合した繊維含有フィルムからなっていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
【請求項３】拡散層は、透明な基材中に前記基材とは異なる光屈折率を有する光散乱粒子を分散させた散乱粒子分散フィルムからなっていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
【請求項４】固体発光素子は、導光板の入射端面に設けられた拡散層の外面に対向させて配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面光源。
【請求項５】導光板の入射端面に設けられた拡散層の外面に対向させて反射板が配置され、前記拡散層と前記反射板との間の空間の側方に、前記空間に対向させて固体発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面光源。
【請求項６】少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前面から出射する導光板と、複数本の導光繊維が互いに平行に密集するとともに、その一端が前記導光繊維の長さ方向に対してほぼ垂直な入射面とされ、他端が前記導光繊維の長さ方向に対して傾斜する横長の出射面とされ、前記入射面からの入射光を前記複数本の導光繊維により導いて前記横長の出射面から出射する導光繊維集合体とを備え、前記導光繊維集合体が、前記横長の出射面を前記導光板の入射端面に対向させて配置され、前記発光素子が、前記導光繊維集合体の入射面に対向させて配置されていることを特徴とする面光源。
【請求項７】少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を拡散させて導いて前面から出射する拡散導光板とを備えたことを特徴とする面光源。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置等に用いられる面光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置等に用いられる面光源として、サイドライト型と呼ばれるものがある。
【０００３】図１０および図１１は従来のサイドライト型面光源を示す平面図および側面図であり、この面光源は、光を取込む入射端面１ａを有し、前記入射端面１ａから入射した光を導いて前面から出射する導光板１の入射端面１ａに対向させて、前記入射端面１ａの全長にわたる長さの冷陰極管２と、前記冷陰極管２からの出射光を前記入射端面１ａに向けて反射するリフレクタ３とを配置した構成となっている。
【０００４】また、図１２は従来の他のサイドライト型面光源を示す平面図であり、この面光源は、前記導光板１の入射端面１ａに対向させて、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる複数（図では２つ）の固体発光素子４を、前記入射端面１ａの長さ方向に沿わせて適当間隔で並べて配置した構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０および図１１に示した従来の面光源は、導光板１の入射端面１ａの全長にわたる長さの冷陰極管２を備えたものであるため、この陰極管２からの出射光を前記導光板１にその入射端面１ａのほぼ全域から入射させ、前記導光板１の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるが、その反面、前記冷陰極管３の寿命が短いため、頻繁に冷陰極管３を交換しなければならず、したがって維持費が嵩むという問題をもっている。
【０００６】これに対して、図１２に示した従来の面光源は、ＬＥＤ等の固体発光素子４の寿命が半永久的であるため、発光素子４の交換はほとんど不要であるが、導光板１への入射光が、前記導光板１の入射端面１ａの長さ方向に沿わせて適当間隔で並べて配置された複数の固体発光素子４からの出射光であるため、前記入射端面１ａから入射した光が導光板１の全域に均等に行き渡らず、そのために、導光板１の前面から出射する光のうち、図１２に平行斜線を施して示した領域からの出射光の輝度が低くて、ほぼ均一な輝度分布の出射光が得られないという問題を洩っている。
【０００７】なお、前記固体発光素子４の数を多くし、この発光素子４を導光板１の入射端面１ａの長さ方向に沿わせて密な間隔で配置すれば、前記導光板１にその入射端面１ａのほぼ全域から光を入射させ、前記導光板１の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるが、発光素子数を多くしたのでは、面光源がコスト高になるとともに、消費電力が増大してしまう。
【０００８】この発明は、固体発光素子を備えたサイドライト型の面光源として、少ない発光素子数で、導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるものを提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前面から出射する導光板と、前記導光板の入射端面に設けられ、前記発光素子からの出射光を拡散して前記導光板にその入射端面から入射させる拡散層とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】この面光源は、導光板の入射端面に拡散層を設けたものであるため、前記発光素子からの出射光を前記拡散層により拡散させて前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させることができ、したがって、少ない発光素子数で、導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００１１】また、この発明の他の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前面から出射する導光板と、複数本の導光繊維が互いに平行に密集するとともに、その一端が前記導光繊維の長さ方向に対してほぼ垂直な入射面とされ、他端が前記導光繊維の長さ方向に対して傾斜する横長の出射面とされ、前記入射面からの入射光を前記複数本の導光繊維により導いて前記横長の出射面から出射する導光繊維集合体とを備え、前記導光繊維集合体が、前記横長の出射面を前記導光板の入射端面に対向させて配置され、前記発光素子が、前記導光繊維集合体の入射面に対向させて配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】この面光源は、固体発光素子からの出射光を、前記導光繊維集合体の複数本の導光繊維により導いて前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させるようにしたものであり、前記発光素子は、前記導光繊維集合体の横長の出射面に比べて面積が小さい入射面に対向させて配置すればよいため、少ない発光素子数で、導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００１３】さらに、この発明の他の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子と、前記発光素子からの出射光を取込む入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を拡散させて導いて前面から出射する拡散導光板とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】この面光源は、前記拡散導光板が、その入射端面から入射した光を拡散させて導光板全域に導き、その光を前面から出射するため、少ない発光素子数で、前記拡散導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明の面光源は、上記のように、導光板の入射端面に拡散層を設け、固体発光素子からの出射光を前記拡散層により拡散させて前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させるようにすることにより、少ない発光素子数で、前記導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるようにしたものである。
【００１６】この面光源において、前記拡散層は、複数本の透明繊維を平行に並べた少なくとも１層の繊維層を有し、その繊維層の各透明繊維を前記透明繊維とは異なる光屈折率を有する透明樹脂により結合した繊維含有フィルム、あるいは、透明な基材中に前記基材とは異なる光屈折率を有する光散乱粒子を分散させた散乱粒子分散フィルムからなるものが好ましい。
【００１７】また、この面光源において、前記固体発光素子は、前記導光板の入射端面に設けられた前記拡散層の外面に対向させて配置してもよいが、前記拡散層の外面に対向させて反射板を配置し、前記拡散層と前記反射板との間の空間の側方に、前記空間に対向させて前記固体発光素子を配置するのが好ましい。
【００１８】また、この発明の他の面光源は、複数本の導光繊維が互いに平行に密集するとともに、その一端が前記導光繊維の長さ方向に対してほぼ垂直な入射面とされ、他端が前記導光繊維の長さ方向に対して傾斜する横長の出射面とされ、前記入射面からの入射光を前記複数本の導光繊維により導いて前記横長の出射面から出射する導光繊維集合体を、前記横長の出射面を導光板の入射端面に対向させて配置し、前記導光繊維集合体の入射面に対向させて固体発光素子を配置することにより、前記固体発光素子からの出射光を、前記導光繊維集合体を介して前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させるようにし、少ない発光素子数で、前記導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるようにしたものである。
【００１９】さらに、この発明の他の面光源は、固体発光素子からの出射光を入射端面から取込んで前面から出射する導光板を、前記入射端面から入射した光を拡散させて導いて前面から出射する拡散導光板とすることにより、少ない発光素子数で、前記拡散導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができるようにしたものである。
【００２０】
【実施例】図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は面光源の平面図、図２は前記面光源の側面図である。
【００２１】この実施例の面光源は、図１および図２に示すように、少なくとも１つの固体発光素子１０と、前記発光素子１０からの出射光を取込む入射端面１１ａを有し、前記入射端面１１ａから入射した光を導いて前面から出射する導光板１１と、前記導光板１１の入射端面１１ａにその全域にわたって設けられた拡散層１２とを備えている。
【００２２】前記固体発光素子１０は、その構造は図示しないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光散乱性を有する透明樹脂によりモールドしたものであり、この固体発光素子１０の出射光の色は、面光源の用途に応じて設定されている。
【００２３】すなわち、前記固体発光素子１０は、着色光を出射するものでも、白色光を出射するものでもよく、着色光を出射する固体発光素子１０は、所定の色の着色光を発するＬＥＤを前記透明樹脂によりモールドした構成となっており、白色光を出射する固体発光素子１０は、赤色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを１つずつ並べて配置し、これらのＬＥＤを前記透明樹脂によりモールドした構成となっている。
【００２４】前記導光板１１は、前面が平坦面に形成され、後面がその一端から他端に向って前面に近づくように傾斜する傾斜面に形成された楔板状の透明板（例えばアクリル系樹脂板）からなっており、その両端面のうちの前後面間の幅が大きい方の端面が入射端面１１ａとされ、前面全体が、前記入射端面１１ａから入射した光の出射面とされている。
【００２５】この導光板１１は、その入射端面１１ａから入射した光を、導光板１１の前後面と外気である空気層との界面での全反射の繰り返しにより導き、その光を前面全体から出射する。
【００２６】一方、前記導光板１１の入射端面１１ａに設けられた拡散層１２は、前記固体発光素子１０からの出射光を拡散して前記導光板１１にその入射端面１１ａから入射させる。
【００２７】図３は前記拡散層１２のハッチングを省略した拡大断面図であり、図３の（ａ）に示した拡散層１２は、透明樹脂フィルムの一方の面を粗面化した粗面化フィルム１３からなっている。
【００２８】図３の（ｂ）に示した拡散層１２は、直径が数μｍ〜数十μｍの複数本の透明繊維（例えばガラス繊維）１５を、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さ方向に対してほぼ直交する方向に沿わせて平行に並べた少なくとも１層（図では２層）の繊維層を有し、その繊維層の各透明繊維１５を前記透明繊維１５とは異なる光屈折率を有する透明樹脂１６により結合した繊維含有フィルム１４からなっている。
【００２９】図３の（ｃ）に示した拡散層１２は、樹脂からなる透明な基材１８中に前記基材１８とは異なる光屈折率を有する透明樹脂またはガラスからなる数μｍ〜数十μｍ程度の直径の光散乱粒子１９を分散させた散乱粒子分散フィルム１７からなっている。
【００３０】なお、図１および図２では、拡散層１２を導光板１１の入射端面１１ａから僅かに離間させて示しているが、前記拡散層１２は、図示しない透明な粘着剤または両面粘着テープにより導光板１１の入射端面１１ａに貼付けられている。
【００３１】また、前記固体発光素子１０は、導光板１１の入射端面１１ａに設けられた前記拡散層１２から僅かに離間させて、前記拡散層１２の外面に対向させて配置されている。
【００３２】この固体発光素子１０の数とその配置位置は、前記拡散層１２にその外面の一点から光を入射させたときの拡散光出射領域の長さと、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さとに応じて選択すればよく、例えば、前記拡散光出射領域の長さが、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さの１／２程度であるときは、図１に示したように、２つの固体発光素子１０を、前記導光板１１の入射端面１１ａを長さ方向にほぼ均等に３分割した２つの分割点付近にそれぞれ対応させて配置すればよい。
【００３３】また、前記拡散光出射領域の長さが、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さの１／３程度であるときは、３つの固体発光素子１０を、前記導光板１１の入射端面１１ａを長さ方向にほぼ均等に４分割した３つの分割点付近にそれぞれ対応させて配置すればよく、前記拡散光出射領域の長さが、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さと同程度以上であるときは、１つの固体発光素子１０を、前記導光板１１の入射端面１１ａの長さ方向の中心部付近に対応させて配置すればよい。
【００３４】この面光源は、前記導光板１１の入射端面１１ａに拡散層１２を設け、この拡散層１２の外面に対向させて固体発光素子１０を配置したものであるため、前記発光素子１０からの出射光を前記拡散層１２により拡散させて前記導光板１１にその入射端面１１ａのほぼ全域から入射させることができ、したがって、少ない発光素子数で、導光板１１の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００３５】この実施例の面光源において、前記拡散層１２は、図３の（ｂ）に示した繊維含有フィルム１４または図３の（ｃ）に示した散乱粒子分散フィルム１７からなるものが好ましく、この繊維含有フィルム１４または散乱粒子分散フィルム１７は、図３の（ａ）に示した粗面化フィルム１３に比べて透過率が高いため、前記発光素子１０からの出射光を拡散するとともにその拡散光を効率良く導光板１１に入射させることができる。
【００３６】図４〜図６はこの発明の第２〜第４の実施例を示す面光源の平面図であり、これらの実施例の面光源は、導光板１１の入射端面１１ａに設けられた拡散層１２の外面に対向させて反射板２０を配置し、前記拡散層１２と前記反射板２０との間の空間の側方に、前記空間に対向させて固体発光素子１０を配置したものである。
【００３７】なお、この第２〜第４の実施例の面光源は、反射板２０を備えた点と固体発光素子１０の配置位置が異なるが、他の構成は上記第１の実施例の面光源と同じである。
【００３８】図４および図５に示した第２および第３の実施例の面光源は、反射板２０を、その一端側を前記拡散層１２一端部に近接または当接させるとともに、前記一端側から他端側に向って前記拡散層１２の外面から遠ざかるように傾けて配置し、前記拡散層１２と反射板２０との間の一端側から他端側に向って広くなる空間の広幅端側に、前記空間に対向させて固体発光素子１０を配置したものである。
【００３９】なお、図４に示した第２の実施例の面光源は、前記空間に対向させて１つの固体発光素子１０を配置したものであり、拡散層１２の外面に対する反射板２０の傾斜角度は、前記空間の広幅端側に１つの固体発光素子１０の配置スペースを確保するように設定されている。
【００４０】また、図５に示した第３の実施例の面光源は、前記空間に対向させて２つの固体発光素子１０を前記空間の幅方向に並べて配置したものであり、拡散層１２の外面に対する反射板２０の傾斜角度は、前記空間の広幅端側に２つの固体発光素子１０の配置スペースを確保するように設定されている。
【００４１】一方、図６に示した第４の実施例の面光源は、反射板２０を、拡散層１２の外面から離間させて前記拡散層１２の外面とほぼ平行に配置し、前記拡散層１２と反射板２０との間の空間の両端側にそれぞれ、前記空間に対向させて固体発光素子１０を１つずつ配置したものである。
【００４２】この第２〜第４の実施例の面光源によれば、固体発光素子１０からの出射光のうち、拡散層１２に向う光が直接前記拡散層１２に入射し、反射板２０に向う光がこの反射板２０により反射されて前記拡散層１２に入射するため、前記発光素子１０からの出射光を前記拡散層１２に対して、効率良く、しかも拡散層１２のほぼ全域から入射させることができ、したがって、前記拡散層１２により拡散されて導光板１１にその入射端面１１ａのほぼ全域から入射する光の輝度分布をほぼ均一にし、前記導光板１１の前面からより均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００４３】図７はこの発明の第５の実施例を示す面光源の平面図であり、この実施例の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子１０と、入射端面１１ａから入射した光を導いて前面から出射する導光板１１と、前記発光素子１０からの出射光を導いて前記導光板１１にその入射端面１１ａから入射させる導光繊維集合体２１とを備えている。なお、前記固体発光素子１０と導光板１１は、上記第１の実施例のものと同じである。
【００４４】前記導光繊維集合体２１は、直径が数十μｍ〜数百μｍの複数本の導光繊維（例えばガラス繊維）２２が互いに平行に密集するとともに、その一端が前記導光繊維２２の長さ方向に対してほぼ垂直な入射面２１ａとされ、他端が前記導光繊維２２の長さ方向に対して傾斜する横長の出射面２１ｂとされたものであり、前記入射面２１ａからの入射光を前記複数本の導光繊維２２により導いて前記横長の出射面２１ｂから出射する。
【００４５】なお、この導光繊維集合体２１は、所定数の導光繊維２２を互いに平行に密集させて外形が角棒状の導光繊維束を形成し、その導光繊維束の一端側を前記導光繊維２２の長さ方向に対してほぼ垂直に切断して前記入射面２１ａを形成し、他端側を前記導光繊維２２の長さ方向に対して斜めに切断して前記横長の出射面２１ｂを形成することにより製造されたものであり、前記導光繊維束の導光繊維数と横長の出射面２１ｂの傾斜角は、前記出射面２１ｂの幅および長さが導光板１１の入射端面１１ａの幅および長さとほぼ等しくなるように設定されている。
【００４６】そして、前記導光繊維集合体２１は、前記横長の出射面２１ｂを前記導光板１１の入射端面１１ａに対向させて配置されており、前記固体発光素子１０は、前記導光繊維集合体２１の入射面２１ａに対向させて配置されている。
【００４７】なお、この実施例では、導光繊維集合体２１の入射面２１ａに対向させて１つの固体発光素子１０を配置しているが、前記固体発光素子１０の数は、導光繊維集合体２１の入射面２１ａの面積に応じて、前記導光繊維集合体２１にその入射面２１ａのほぼ全域から光を入射させることができるように選べばよい。
【００４８】また、この実施例では、前記導光繊維集合体２１の後面（横長の出射面２１ｂとは反対側の面）および前後面に反射板２３を配置している（前後面の反射板は図示せず）。
【００４９】この面光源は、固体発光素子１０からの出射光を、前記導光繊維集合体２１の複数本の導光繊維２２により導いて前記導光板１１にその入射端面１１ａのほぼ全域から入射させるようにしたものであり、前記発光素子１０は、前記導光繊維集合体２１の横長の出射面２１ｂに比べて面積が小さい入射面２１ａに対向させて配置すればよいため、少ない発光素子数で、導光板１１の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００５０】また、この実施例では、前記導光繊維集合体２１の後面および前後面に反射板２３を配置しているため、前記導光繊維集合体２１を導かれる間に各導光繊維２２から漏れて前記導光繊維集合体２１の後面および前後面から出射する漏れ光を前記反射板２３により反射して前記導光繊維集合体２１にその後面および前後面から入射させ、その光を複数の導光繊維２２により拡散させて前記横長の出射面２１ｂから導光板１１の入射端面１１ａに向けて出射することができ、したがって、導光板１１にその入射端面１１ａのほぼ全域から入射する光の輝度分布をほぼ均一にし、前記導光板１１の前面からより均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００５１】なお、この実施例で用いた導光繊維集合体２１は、単一材からなる導光繊維（例えばガラス繊維）２２を密集させたものであるが、前記導光繊維集合体２１は、コア材の外周を前記コア材とは屈折率の異なるクラッド材で被覆した光ファイバを密集させたものとしてもよく、その場合は、導光繊維集合体の後面および前後面への漏れ光はほとんど無いため、前記反射板２３を設ける必要はない。
【００５２】図８はこの発明の第６の実施例を示す面光源の平面図であり、この実施例の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子１０と、前記発光素子１０からの出射光を取込む入射端面２４ａを有し、前記入射端面２４ａから入射した光を拡散させて導いて前面から出射する拡散導光板２４とを備えている。なお、前記固体発光素子１０は、上記第１の実施例のものと同じである。
【００５３】前記拡散導光板２４は、例えば、アクリル系樹脂等の透明な基材中に前記基材とは異なる光屈折率を有する光散乱粒子を分散させた散乱粒子分散板からなっている。
【００５４】なお、この拡散導光板２４は、前面が平坦面に形成され、後面がその一端から他端に向って前面に近づくように傾斜する傾斜面に形成された楔板状のものであり、その両端面のうちの前後面間の幅が大きい方の端面が入射端面２４ａとされ、前面全体が、前記入射端面２４ａから入射した光の出射面とされている。
【００５５】また、前記固体発光素子１０は、拡散導光板２４の入射端面２４ａからある程度離間させて、前記拡散導光板２４の入射端面２４ａに対向させて配置されている。
【００５６】なお、この実施例では、図８に示したように、２つの固体発光素子１０を、前記拡散導光板２４の入射端面２４ａを長さ方向にほぼ均等に３分割した２つの分割点付近にそれぞれ対応させて配置している。
【００５７】この面光源によれば、前記拡散導光板２４が、その入射端面２４ａから入射した光を拡散させて導光板全域に導き、その光を前面から出射するため、前記拡散導光板２４にその入射端面２４ａのほぼ全域から光を入射させる必要はなく、したがって、少ない発光素子数で、前記拡散導光板２４の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００５８】図９はこの発明の第７の実施例を示す面光源の側面図であり、この実施例の面光源は、少なくとも１つの固体発光素子１０と、前記発光素子１０からの出射光を取込む入射端面２５ａを有し、前記入射端面２５ａから入射した光を導いて前面から出射する導光板２５と、前記導光板２５の前面に設けられた反射膜２６と、前記導光板２５の入射端面２５ａに設けられ、前記発光素子１０からの出射光を拡散して前記導光板２５にその入射端面２５ａから入射させる拡散層１２と、前記導光板２５の前側に配置されたプリズムシート２７とを備えている。
【００５９】なお、前記固体発光素子１０と拡散層１２は、上記第１の実施例のものと同じであり、この実施例では、２つの固体発光素子１０を、前記導光板２５の入射端面２５ａを長さ方向にほぼ均等に３分割した２つの分割点付近にそれぞれ対応させて配置している。
【００６０】前記導光板２５は、アクリル系樹脂等からなる透明板であり、その一端面が入射端面２５ａとされ、前面が、前記入射端面２５ａ側から他端側に向って順次低くなる複数の段面およびこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段形状面に形成されており、前記複数の段差面がそれぞれ、前記入射端面２５ａから入射した光を出射させる細長出射面２５ｂとされている。
【００６１】そして、反射膜２６は、前記導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ｂの間の領域（階段形状面の複数の段面上）にそれぞれ、そのほぼ全域にわたって設けられている。
【００６２】前記導光板２５は、その入射端面２５ａから入射した光を、図７に実線矢印で示したように、導光板前面（階段形状面）の複数の段面上の反射膜２６での反射および導光板後面と外気である空気層との界面での全反射の繰り返しにより導き、その光を導光板前面の複数の細長出射面（階段形状面の段差面）２５ｂから出射する。
【００６３】また、前記導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ｂの間の領域（階段形状面の複数の段面上）にそれぞれそのほぼ全域にわたって設けられた反射膜２６は、前記導光板２５の前側から入射した光を、図９に破線矢印で示したように反射させる。
【００６４】一方、前記導光板２５の前側に配置されたプリズムシート２７は、アクリル系樹脂等の成形品であり、その前面は平坦面に形成され、後面に、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂの長さ方向（導光板２５の幅方向）とほぼ平行な複数の横長プリズム部２７ａが所定のピッチで形成されている。
【００６５】なお、前記複数のプリズム部２７ａは、所定の間隔を存して設けられており、プリズムシート２７の後面の各プリズム部２７ａの間の領域は、プリズムシート２７の前面に対する傾き角が小さい緩傾斜面となっている。
【００６６】このプリズムシート２７は、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ａから出射する光を前側方向に屈折させて出射し、前側から入射した光を透過させて後側に出射する。
【００６７】すなわち、このプリズムシート２７は、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ａから出射した光を、図に実線矢印で示したように、前記複数のプリズム部２７ａにその一側面（導光板２５の細長出射面２５ｂに向き合う側面）から入射させ、その光を前記プリズム部２７ａの他側面と外気である空気層との界面での全反射により前面方向に屈折させてプリズムシート２７の前面から出射し、前側から入射した光を、図に破線矢印で示したように、プリズムシート２７の後面の複数プリズム部２７ａおよび各プリズム部２７ａの間の領域から後側に出射する。
【００６８】そして、前記プリズムシート２７の前側から入射してその後側に出射した光は、前記導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ａの間の領域にそれぞれ設けられた反射膜２６により反射される。
【００６９】なお、前記導光板２５は、前記プリズムシート２７に対して、導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ａの間の領域にそれぞれ設けられた各反射膜２６の先端縁を通る仮想線が、前記プリズムシート２７の後面の各プリズム部２７ａの頂部を通る仮想線とほぼ平行になるように傾けられ、前記各反射膜２６の前面を前記プリズムシート２６の各プリズム部２６ａの頂部にできるだけ近接させて配置されている。
【００７０】また、前記プリズムシート２７の後面の複数のプリズム部２７ａは、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂのピッチよりも小さいピッチで設けられており、したがって、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂはそれぞれ、前記プリズムシート２７の少なくとも１つのプリズム部２７ａに必ず対向している。
【００７１】そのため、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂから出射した光は、ほとんどロスすること無く前記プリズムシート２７の複数のプリズム部２７ａにその一側面から入射し、前記プリズム部２７ａの他側面と外気との界面での全反射により屈折されて効率良くプリズムシート２７の前側に出射する。
【００７２】すなわち、この面光源は、導光板２５の前面に、この導光板２５の入射端面２５ａとほぼ平行な方向に沿う複数の細長出射面２５ｂを間隔をおいて形成し、前記導光板２５の前面の前記複数の細長出射面２５ｂの間の領域にそれぞれそのほぼ全域にわたって反射膜２６を設けることにより、前記導光板２５にその入射端面２５ａから入射した光を、前記導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ｂから出射し、前記導光板２５にその前側から入射した光のほとんどを、前記複数の細長出射面２５ｂの間の領域に設けられた反射膜２６により反射するようにしたものである。
【００７３】なお、この実施例では、前記導光板２５の前面を階段形状面に形成することにより、その複数の段差面をそれぞれ細長出射面２５ｂとし、これらの細長出射面２５ｂの間の領域（階段形状面の複数の段面上）にそれぞれそのほぼ全域にわたって反射膜２６を設けるとともに、前記導光板２５の前側に前記プリズムシート２７を配置しているため、正面方向（プリズムシート２７の前面の法線付近の方向）から見たときの前記反射膜２６による反射面積を大きくし、前側から入射した光をより多く反射するとともに、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂから出射した光を、前記プリズムシート２７により屈折させて前側に出射することができる。
【００７４】この面光源は、主に、充分な明るさの環境下では、その環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、面光源から光を出射させて透過表示を行なう反射／透過型液晶表示装置に用いられるものであり、図示しない液晶表示素子の背後に、前記プリズムシート２７の前面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置される。
【００７５】なお、図９では、前記導光板２５の階段形状面および前記プリズムシート２７のプリズム部２７ａを大きく誇張して示しているが、前記プリズムシート２７の複数のプリズム部１６は、液晶表示素子の画素ピッチ（約１００μｍ）と同程度あるいはその数倍〜数十倍のピッチで形成されており、前記導光板２５の複数の細長出射面２５ｂは、前記プリズムシート２７のプリズム部２７ａのピッチよりも若干大きいピッチで形成されている。
【００７６】そして、この実施例の面光源は、前記導光板２５の入射端面２５ａに拡散層１２を設け、この拡散層１２の外面に対向させて固体発光素子１０を配置したものであるため、上述した第１の実施例の面光源と同様に、前記発光素子１０からの出射光を前記拡散層１２により拡散させて前記導光板２５にその入射端面２５ａのほぼ全域から入射させることができ、したがって、少ない発光素子数で、導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ｂからほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００７７】なお、この実施例では、前記導光板２５の前面の複数の細長出射面２５ｂの間の領域（階段形状面の複数の段面上）に反射膜２６を設けているが、前記反射膜２６は、導光板２５の後面にその全体にわたって設けてもよい。
【００７８】また、この実施例では、導光板２５の入射端面２５ａに設けられた拡散層１２の外面に対向させて固体発光素子１０を配置しているが、図４〜図６に示した第２〜第４の実施例と同様に、前記拡散層１２の外面に対向させて反射板２０を配置し、前記拡散層１２と前記反射板２０との間の空間の側方に、前記空間に対向させて固体発光素子１０を配置してもよい。
【００７９】さらに、この実施例では、導光板２５の入射端面２５ａに拡散層１２を設けているが、前記拡散層１２に変えて、図７に示した第５の実施例のように導光繊維集合体２１を備え、この導光繊維集合体２１の入射面２１ａに対向させて固体発光素子１０を配置してもよく、また、前記導光板２５を拡散導光板とし、前記拡散層１２または導光繊維集合体２１を省略してもよい。
【００８０】なお、固体発光素子１０は、ＬＥＤに限らず、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等からなるものでもよい。また、この発明の面光源は、液晶表示装置に限らず、他の用途にも広く使用することができる。
【００８１】
【発明の効果】この発明の面光源は、導光板の入射端面に拡散層を設け、固体発光素子からの出射光を前記拡散層により拡散させて前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させるようにしたものであるため、少ない発光素子数で、前記導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００８２】この面光源において、前記拡散層は、複数本の透明繊維を平行に並べた少なくとも１層の繊維層を有し、その繊維層の各透明繊維を前記透明繊維とは異なる光屈折率を有する透明樹脂により結合した繊維含有フィルム、あるいは、透明な基材中に前記基材とは異なる光屈折率を有する光散乱粒子を分散させた散乱粒子分散フィルムからなるものが好ましく、この繊維含有フィルムまたは散乱粒子分散フィルムは透過率が高いため、前記発光素子からの出射光を拡散するとともにその拡散光を効率良く導光板に入射させることができる。
【００８３】また、この面光源において、前記固体発光素子は、前記導光板の入射端面に設けられた前記拡散層の外面に対向させて配置してもよいが、前記拡散層の外面に対向させて反射板を配置し、前記拡散層と前記反射板との間の空間の側方に、前記空間に対向させて前記固体発光素子を配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記拡散層により拡散されて導光板にその入射端面のほぼ全域から入射する光の輝度分布をほぼ均一にし、前記導光板の前面からより均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００８４】また、この発明の他の面光源は、複数本の導光繊維が互いに平行に密集するとともに、その一端が前記導光繊維の長さ方向に対してほぼ垂直な入射面とされ、他端が前記導光繊維の長さ方向に対して傾斜する横長の出射面とされ、前記入射面からの入射光を前記複数本の導光繊維により導いて前記横長の出射面から出射する導光繊維集合体を、前記横長の出射面を導光板の入射端面に対向させて配置し、前記導光繊維集合体の入射面に対向させて固体発光素子を配置することにより、前記固体発光素子からの出射光を、前記導光繊維集合体を介して前記導光板にその入射端面のほぼ全域から入射させるようにしたものであるため、少ない発光素子数で、前記導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００８５】さらに、この発明の他の面光源は、固体発光素子からの出射光を入射端面から取込んで前面から出射する導光板を、前記入射端面から入射した光を拡散させて導いて前面から出射する拡散導光板としたものであるため、少ない発光素子数で、前記拡散導光板の前面からほぼ均一な輝度分布の光を出射することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１４４３
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月２５日（２０００．１２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１９７９１６（Ｐ２００２−１９７９１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年７月１２日（２００２．７．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３９３３４５（Ｐ２０００−３９３３４５） |
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