| 【発明の名称】 |
面光源 |
| 【発明者】 |
【氏名】樋口 勝
【住所又は居所】東京都八王子市石川町２９５１番地の５ カシオ計算機株式会社八王子研究所内
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| 【要約】 |
【課題】点光源を備えた面光源として、少ない点光源数で、正面輝度が高く、しかも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】一端面が入射端面１１とされ、前面に、前記入射端面１１から入射した光を前側に出射する出射面１２が形成された導光板１０の入射端面１１に対向させて少なくとも１つの固体発光素子１４を配置するとともに、前記導光板１０の前側に、前記導光板１０の出射面１２から出射した光を、前記導光板１０に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させるプリズムシート１５を配置した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】一端面が光の入射端面とされ、前記入射端面から入射した光を出射させる前側に出射面が形成された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置された少なくとも１つの点光源と、前記導光板の前側に配置され、前記点光源から放射状に出射され前記導光板の前記出射面から出射した光を前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させる変向部材とを備えたことを特徴とする面光源。
【請求項２】導光板の出射面に、その長さ方向に間隔をおいて、導光板の全幅にわたる長さを有し、前記導光板の入射端面から入射した光を前記入射端面とは反対方向に出射する複数の細長出射面が形成されており、変向部材は、その後面に、前記点光源の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って延在する複数のプリズム部が形成されたプリズムシート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】複数のプリズム部は、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の面光源。
【請求項４】導光板の入射端面に対向させて複数の点光源が配置されており、変向部材は、その後面に、前記複数の点光源の配置部をそれぞれ中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って延在した複数のプリズム部が形成されたプリズムシートからなっていることを特徴とする請求項２または３に記載の面光源。
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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、液晶表示装置の照明光源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】液晶表示装置の照明光源に用いられる面光源としては、従来、一端に入射端面を有し、前面に、前記入射端面から入射した光を前側に出射する出射面が形成された導光板の側方に、前記入射端面に対向させて、前記入射端面の全長にわたる長さの冷陰極管を配置し、前記導光板の前側に、前記導光板の出射面から出射した光を、前面方向に屈折させて前面から出射する変向部材を配置した構成のものが広く利用されている。
【０００３】しかし、この面光源は、前記冷陰極管からの出射光を前記導光板にその入射端面の全域から入射させ、前記導光板の前面から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、前記冷陰極管の寿命が短いため、頻繁に冷陰極管を交換しなければならず、したがって維持費が嵩むという問題をもっている。
【０００４】そのため、最近では、前記冷陰極管に代えて、より高寿命で且つエネルギー効率の良いＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる固体発光素子を備えた面光源が利用されるようになってきている。
【０００５】図６および図７は固体発光素子を備えた従来の面光源を示しており、図６は面光源の側面図、図７は前記面光源の導光板の前側に配置された変向部材の底面図である。
【０００６】この面光源は、図６に示したように、一端面が入射端面２とされ、前面に、その長さ方向に間隔をおいて、前記前面の全幅にわたる長さを有する複数の細長出射面３が形成された導光板１と、前記導光板１の入射端面２の中央部に対向させて配置されたＬＥＤ等からなる固体発光素子４と、前記導光板１の前側に配置され、前記導光板１の複数の細長出射面３から出射した光を前面方向に屈折させて前面から出射する変向部材５とを備えている。
【０００７】前記導光板１は、後面が平坦面に形成され、前面が階段状面に形成されたアクリル樹脂板等の透明板からなっており、その両端面のうち、幅の広い端面が入射端面２とされ、前面の階段状面の複数の段差面がそれぞれ細長出射面３とされている。
【０００８】また、前記変向部材５は、図６および図７に示したように、前面が平坦面に形成され、後面に、その長さ方向に間隔をおいて、前記導光板１の幅方向（細長出射面３の長さ方向）と平行な複数の横長プリズム部６が形成されたプリズムシートからなっている。以下、この変向部材５をプリズムシートと言う。
【０００９】この面光源は、前記固体発光素子４からの出射光を、前記プリズムシート５の前面から出射するものであり、前記固体発光素子４から出射した光は、図６に矢線で示したように、前記導光板１にその入射端面２から入射して導光板１内を導かれ、この導光板１の前面に形成された複数の細長出射面３から、前記入射端面２とは反対方向に出射する。
【００１０】そして、前記導光板１の複数の細長出射面３から出射した光は、前記プリズムシート５の複数の横長プリズム部６にその一側面から入射し、これらの横長プリズム部６の他側面と外気である空気層との界面で全反射して前記プリズムシート５の前面方向に屈折し、このプリズムシート５の前面から出射する。
【００１１】この面光源は、前記固体発光素子４の寿命が長いため、発光素子４の交換がほとんど不要であり、したがって、維持費を低減することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の面光源では、導光板１への入射光が、ＬＥＤ等からなる固体発光素子４からの出射光であるため、入射端面２全体が均一に照射されず、前記プリズムシート５の前面から出射する光の正面輝度の輝度分布が不均一である。
【００１３】すなわち、図８は上記従来の面光源の光の出射方向を示す模式図であり、図では、固体発光素子４から出射し前記導光板１を介してプリズムシート５に入射する光の進路を平坦な水平面で示し、前記プリズムシート５の横長プリズム部６で変向された光の進路を前記導光板１の幅方向に沿う垂直面で示している。
【００１４】この模式図のように、前記固体発光素子４から出射した光は、放射状に広がりながら前記導光板１にその入射端面２から入射し、この導光板１内を導かれてその前面の細長出射面３から出射するため、前記細長出射面３から出射する光は、前記導光板１の前面方向から見て、前記固体発光素子３の配置部を中心として放射状に広がる光である。
【００１５】そして、前記プリズムシート５の横長プリズム部６は、前記導光板１の幅方向と平行に形成されているため、前記導光板１の細長出射面３から出射して前記横長プリズム部６に入射した光は、その広がり角を変えること無く、前記横長プリズム部６によりプリズムシート５の前面方向に屈折される。
【００１６】したがって、前記横長プリズム部６によりプリズムシート５の前面方向に屈折された光は、前記導光板１の入射端面方向から見て、プリズムシート５の幅方向に放射状に広がる光であり、その光のうち、プリズムシート５の前面に向かう広がり角範囲の光が前記プリズムシート５の前面から出射し、それよりも大きい広がり角の光はプリズムシート５の側面から側方に漏れる。
【００１７】そのため、上記従来の面光源は、前記プリズムシート５の前面から出射する光の正面輝度分布が、図９に示したように、図に平行斜線を施した領域からの出射光の輝度が低い不均一な輝度分布の光である。
【００１８】なお、前記固体発光素子４の数を多くし、この発光素子４を導光板の入射端面の長さ方向に沿わせて密な間隔で配置すれば、前記プリズムシート５の前面から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、コスト高になるとともに、消費電力が増大してしまう。
【００１９】この発明は、固体発光素子を備えた面光源として、少ない発光素子数で、正面輝度が高く、しかも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。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明の面光源は、一端面が光の入射端面とされ、前記入射端面から入射した光を出射させる前側に出射面が形成された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置された少なくとも１つの点光源と、前記導光板の前側に配置され、前記点光源から放射状に出射され前記導光板の前記出射面から出射した光を前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させる変向部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】この面光源によれば、前記導光板の出射面から、この導光板の前面方向から見て前記固体発光素子の配置部を中心とする放射状に広がって出射した光が、前記導光板の前側に配置された前記変向部材により、前記点光源から放射状に出射され前記導光板の前記出射面から出射した光を前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させるため、少ない点光源数で、正面輝度が高く、しかも均一な輝度分布の光を出射させることができる。
【００２２】この発明の面光源は、上述のように、一端面が光の入射端面とされ、前記入射端面から入射した光を出射させる前側に出射面が形成された導光板の前側に、前記点光源から放射状に出射され前記導光板の前記出射面から出射した光を前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させる変向部材を配置することにより、少ない点光源数で、正面輝度が高く、しかも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。
【００２３】この発明の面光源において、前記導光板は、前記出射面に、その長さ方向に間隔をおいて、前記前面の全幅にわたる長さを有し、前記入射端面から入射した光を前記入射端面とは反対方向に出射する複数の細長出射面が形成された構成であり、前記変向部材は、前記後面に、前記点光源の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って延在した複数のプリズム部が形成されたプリズムシートからなっているのが好ましい。
【００２４】その場合、前記複数のプリズム部は、前記同心円に沿った円弧状に形成されているのがより好ましい。
【００２５】さらに、この面光源において、前記導光板の入射端面に対向させて複数の点光源を配置する場合、前記変向部材は、前記後面に、前記複数の点光源の配置部をそれぞれ中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って延在した複数のプリズム部が形成されたプリズムシートからなっているのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は面光源のハッチングを省略した断面図、図２は前記面光源の導光板の前側に配置された変向部材の底面図である。
【００２７】この実施例の面光源は、一端面が入射端面１１とされ、前面に、前記入射端面１１から入射した光を前側に出射する出射面１２が形成された導光板１０と、前記導光板１０の入射端面１１に対向させて配置された１つの固体発光素子１４と、前記導光板１０の前側に配置された変向部材１５とを備えている。
【００２８】前記導光板１０は、後面が平坦面に形成され、前面が、一端から他端に向かって後面に低くなる階段状面に形成されたアクリル樹脂板等の透明板からなっており、その両端面のうち、高さの大きい端面が入射端面１１とされ、前面の階段状面の複数の段差面がそれぞれ、前記入射端面１１から入射した光を前記入射端面１１とは反対方向に出射する細長出射面１２とされている。
【００２９】すなわち、この導光板１０は、その前面に、導光板１０の長さ方向に間隔をおいて、導光板１０の全幅にわたる長さを有する複数の細長出射面１２を形成した構成のものである。
【００３０】また、前記導光板１０の前面の前記複数の細長出射面１２の間の領域（以下、出射面間領域と言う）にはそれぞれ、その全域にわたって反射膜１３が設けられている。この反射膜１３は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）等の金属膜からなっており、前記出射面間領域に貼付けられるか、あるいは前記出射面間領域に蒸着またはメッキされている。
【００３１】また、前記固体発光素子１４は、その構造は図示しないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を、光拡散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１４の出射光の色は、面光源の用途に応じて設定されている。
【００３２】すなわち、前記固体発光素子１４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。
【００３３】なお、前記固体発光素子１４は、前記導光板１０の入射端面１１の長さ方向の中央部に対向させて、前記導光板１０の入射端面１１から僅かに離間させて配置されている。
【００３４】一方、前記導光板１０の前側に配置された変向部材１５は、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から出射した光を、前記導光板１０の幅方向に沿った方向の広がり角が小さくなる方向に屈折させて前面から出射する機能をもっている。
【００３５】前記変向部材１５は、前記導光板１０と同じ横幅を有し、前面が平坦面とされ、前記導光板１０に対向させる後面に、前記固体発光素子１４の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って円弧状に湾曲した複数の湾曲プリズム部１６が間隔をおいて所定のピッチで形成された、プリズムシートからなっている。以下、この変向部材１５をプリズムシートと言う。
【００３６】前記プリズムシート１５は、例えばアクリル系樹脂等の透明板からなっており、このプリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６の両側面のうち、前記円弧の内周側の側面が、前記導光板１０の細長出射面１２から出射する光を取り込む入射面１６ａとされ、前記円弧の外周側の側面が、前記入射面１６ａから入射した光を、前記プリズムシート１５の前面方向に変向させる変向面１６ｂとされている。
【００３７】なお、前記入射面１６ａは、前記プリズムシート１５の前面に対して垂直に近い急傾斜面、前記変向面１６ｂは、前記プリズムシート１５の前面の法線（図示せず）に対する角度が前記入射面１６ａよりも大きい傾斜面となっている。
【００３８】また、前記プリズムシート１５の後面の前記複数の湾曲プリズム部１６の間の部分はそれぞれ、前面側および後面側からの入射光を透過させる入出射面１５ｂとされており、この入出射面１５ｂは、前記プリズムシート１５の前面１５ａと平行またはそれに近い傾きをもった面となっている。
【００３９】そして、前記導光板１０は、その前面の複数の細長出射面１２の上端を通る仮想の直線が前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６の頂部を通る仮想の直線と実質的に平行になるように長さ方向に傾けて配置されており、前記プリズムシート１５は、その後面の複数の湾曲プリズム部１６の頂部を前記導光板１０の前面１０ｂの複数の出射面間領域に設けられた反射膜１３の表面に近接させて配置されている。
【００４０】なお、この実施例の面光源は、図１に仮想線（二点鎖線）で示した液晶表示素子１７の背後に配置されるものであり、図では便宜上、前記導光板１０の細長出射面１２のピッチおよび前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６のピッチを大きく誇張して示しているが、前記導光板１０の複数の細長出射面１２は、前記液晶表示素子２１の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいピッチで形成され、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６は、複数の細長出射面１２のピッチよりも小さいピッチで設けることが好ましい。
【００４１】この面光源は、前記固体発光素子１４からの出射光を、前記導光板１０により導いてその前面１０ｂの複数の細長出射面１２から出射し、その光を前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６により変向させて前記プリズムシート１４の前側から出射するものである。
【００４２】すなわち、前記固体発光素子１４から出射した光は、放射状に広がりながら前記導光板１０にその入射端面１１から入射し、図１に矢線で示したように、導光板１０の前面の複数の出射面間領域の反射膜１３での反射と、導光板１０の後面と外気である空気層との界面での全反射とを繰り返しながら、前記導光板１０内をその長さ方向に導かれ、その過程で前記複数の細長出射面１２のいずれかに入射し、その細長出射面１２から、前記入射端面１１とは反対方向に出射する。
【００４３】なお、前記固体発光素子１４から出射した光線（以下、単に光という）は、放射状に広がる光であるため、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から出射する光は、前記導光板１０の前面方向から見て、前記固体発光素子１４の配置部を中心として放射状に広がる光である。
【００４４】そして、前記導光板１０の細長出射面１２から出射した放射状に広がる光は、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６にその入射面１６ａから入射し、これらの湾曲プリズム部１６の変向面１６ｂと外気（空気層）との界面で全反射されて各光が前記プリズムシート１５の前面（出射面）の法線方向へ変向され、このプリズムシート１５の前面から正面方向に出射する。
【００４５】図３はこの実施例の面光源の光の出射方向を示す模式図であり、図では、固体発光素子１４から出射し前記導光板１０を介してプリズムシート１５に入射する光の進路を平坦な水平面で示し、前記プリズムシート１５の湾曲プリズム部１６で変向された光の進路を前記導光板１０の幅方向に亙って湾曲した垂直面で示している。
【００４６】この模式図のように、前記導光板１０の細長出射面１２（図１参照）から出射する光は、前記導光板１０の前面方向から見て、前記固体発光素子１４の配置部を中心として放射状に広がる光である。
【００４７】しかし、前記プリズムシート１５の湾曲プリズム部１６は、前記固体発光素子１４の配置部を中心とする円弧状に形成されているため、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から、前記導光板１０の前面方向から見て固体発光素子１４の配置部を中心とする放射状に広がって出射した光が、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６により、前記プリズムシート１５の前面の法線に沿った方向、つまり、前記プリズムシート１５の前面に向かう方向で、且つ前記導光板１０の幅方向に沿った方向への広がり角が小さくなる方向に屈折される。
【００４８】なお、前記導光板１０の複数の細長出射面１２は前記導光板１０の幅方向に沿って直線状に形成されているのに対し、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６は、前記固体発光素子１４の配置部を中心とする円弧状に形成されているが、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から出射した光はそれぞれ、その細長出射面１２の出射側に在る複数の湾曲プリズム部１６のいずれかに入射し、その湾曲プリズム部１６により変向される。
【００４９】そのため、この面光源によれば、前記固体発光素子１４から出射した光のほとんどを、前記プリズムシート１５の側面から側方に漏らすことなく、前記プリズムシート１５の前面１５ａの全体から正面方向に出射することができ、したがって、少ない発光素子数でエネルギー効率良く、正面輝度が高く、しかも均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００５０】即ち、この実施例の面光源は、前記導光板１０が、その前面に、長さ方向に間隔をおいて、前記前面の全幅にわたる長さを有し、前記入射端面１１から入射した光を前記入射端面１１とは反対方向に出射する複数の細長出射面１２が形成された構成であり、前記導光板１０の前側に配置された変向部材１５が、前記導光板１０の前面に対向する後面に、前記固体発光素子１４の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って湾曲した複数の湾曲プリズム部１６が形成されたプリズムシートからなっているため、前記固体発光素子１４から出射して前記導光板１０にその入射端面１１から入射した光を、ロスさせずに効率良く、前記複数の細長出射面１２から出射させ、その光を前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６により前記導光板１０の幅方向に沿った方向の広がり角が小さくなる方向に変向させて前記プリズムシート１５の前面から出射することができる。
【００５１】そして、この実施例では、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６を、前記固体発光素子１４の配置部を中心とする同心円に沿った円弧状に形成しているため、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から固体発光素子１４の配置部を中心する放射状に広がって出射した光のほとんどを、前記プリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６により前記プリズムシート１５の前面の法線に沿った方向に変向させ、より正面輝度が高く、輝度分布がより均一な光を前記プリズムシート１５の前面から出射することができる。
【００５２】このように、この面光源は、少ない発光素子数で、正面輝度が高く、しかも均一な輝度分布の面状光を出射することができるため、この面光源を図１に示したように透過型液晶表示素子２１の背後に配置することにより、画面の明るさが均一で輝度むらがなく、しかも正面輝度の高い良好な表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【００５３】さらに、上記実施例の面光源は、前記導光板１０の前面の複数の出射面間領域にそれぞれ、その全域にわたって反射膜１３を設けたものであるため、前記プリズムシート１５の前側から入射した外光を、このプリズムシート１５を厚さ方向に透過させて前記導光板１０の反射膜１３により反射し、その反射光を前記プリズムシート１５を再び厚さ方向に透過させてその前面に出射することができ、したがって、前記液晶表示装置に、その使用環境の光である外光を利用する反射表示と、前記面光源からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００５４】図４はこの発明の第２の実施例を示す導光板の前側に配置された変向部材の底面図である。
【００５５】この実施例の面光源は、上記第１の実施例と同じ導光板１０の入射端面１１をその長さ方向に略３等分した各分割点付近にそれぞれ対向させて、同じ色の着色光、或いは白色光を出射する２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂを配置し、前記導光板１０の前側に、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から放射状に出射した光を前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させる変向部材として、前記導光板１０の前面に対向する後面に、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂの配置部をそれぞれ中心とする２種類の同心円にそれぞれ沿って湾曲した、円弧状の２種類の湾曲プリズム部１８ａ，１８ｂが形成されたプリズムシート１７を配置したものである。
【００５６】なお、図４では便宜上、前記プリズムシート１７の２種類の湾曲プリズム部１８ａ，１８ｂをそれぞれ、その頂部に沿った曲線で示したが、前記２種類の湾曲プリズム部１８ａ，１８ｂは、図１に示したプリズムシート１５の複数の湾曲プリズム部１６と同様な断面形状を有しており、また、前記プリズムシート１７の後面の前記２種類の湾曲プリズム部１８ａ，１８ｂの間の部分はそれぞれ、前面側および後面側からの入射光を透過させる入出射面（プリズムシート１７の前面と平行またはそれに近い傾きをもった面）とされている。
【００５７】この実施例の面光源は、前記導光板１０の入射端面１１を長さ方向に略３等分した分割点付近にそれぞれ対向させて２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂを配置し、前記導光板１０の前側に、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂの配置部をそれぞれ中心とする２種類の同心円にそれぞれ沿って湾曲した円弧状の２種類の湾曲プリズム部１８ａ，１８ｂが形成されたプリズムシート１７を配置したものであるため、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂの両方を点灯させることにより、それぞれの固体発光素子１４ａ，１４ｂから射出された光がプリズムシート１７において正面方向に変向させて出射される際に混ざり合う。従って、正面輝度が高く、しかも、均一な輝度分布の面状光を、前記プリズムシート１７の前面から出射することができるとともに、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂの点灯を、両方の点灯と、一方だけの点灯とに切換えることにより、出射光の輝度を２段階に調整することができる。また、２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂに出力輝度や色のバラツキ等の個体差があっても、それらの個体差に拘わらず、前記プリズムシート１７の前面全体から正面輝度が高く、しかも、均一な輝度分布の面状光を出射することができる。
【００５８】また、この実施例では、前記導光板１０の入射端面１１に、同じ色の着色光、或いは白色光を出射する前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂを対向させているが、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂを、互いに異なる色の光（着色光と着色光、または着色光と白色光）を発するものとし、前記２つの固体発光素子１４ａ，１４ｂの点灯を、両方の点灯と、一方だけの点灯とに切換えることにより、両方の固体発光素子１４ａ，１４ｂからの光を混色させた光や、一方の固体発光素子１４ａまたは１４ｂからの光を前記プリズムシート１７の前面から出射するようにしてもよい。
【００５９】図５はこの発明の第３の実施例を示す導光板の前側に配置された変向部材の底面図である。
【００６０】この実施例の面光源は、上記第１の実施例と同じ導光板１０の入射端面１１に対向させて、互いに異なる色の着色光、例えば、光の３原色である赤、緑、青の着色光をそれぞれ出射する３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを配置し、前記導光板１０の前側に、前記導光板１０の複数の細長出射面１２から出射した光を前記導光板１０の幅方向に沿った方向の広がり角が小さくなる方向に屈折させて前面から出射する変向部材として、前記導光板１０の前面に対向する後面に、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの配置部をそれぞれ中心とする３種類の同心円にそれぞれ沿って円弧状に湾曲した３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成されたプリズムシート１９を配置したものである。
【００６１】なお、図５では便宜上、前記プリズムシート１９の３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃをそれぞれ、その頂部に沿った曲線で示したが、前記３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、図１に示したプリズムシート１５の湾曲プリズム部１６と同様な断面形状を有しており、また、前記プリズムシート１９の後面の前記３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの間の部分はそれぞれ、前面側および後面側からの入射光を透過させる入出射面（プリズムシート１９の前面と平行またはそれに近い傾きをもった面）とされている。
【００６２】また、この実施例では、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを、前記導光板１０の入射端面１１の長さ方向に沿わせて配置し、前記プリズムシート１９の３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの配置部をそれぞれ中心とする３種類の同心円にそれぞれ沿って円弧状に形成している。
【００６３】この面光源は、前記導光板１０の入射端面１１に沿わせて赤、緑、青の着色光をそれぞれ出射する３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを配置し、前記導光板１０の前側に、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４ｂの配置部をそれぞれ中心とする３種類の同心円にそれぞれ沿って湾曲した円弧状の３種類の湾曲プリズム部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが形成されたプリズムシート１９を配置したものであるため、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの全てを点灯させることにより、赤、緑、青の着色光を混色させて得られる白色光を、非常に高い正面輝度で、しかも、均一な輝度分布で前記プリズムシート１９の前面から出射させることができる。
【００６４】また、この面光源は、前記３つの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを順次点灯させることにより、前記プリズムシート１５の前面全体から、赤、緑、青の３色の光を順次、正面輝度が高く、均一な輝度分布の光として出射することができ、したがって、フィールドシーケンシャル液晶表示装置の面光源としても利用することができる。
【００６５】なお、上記第１〜第３の実施例の面光源では、同心円状に配設された複数の湾曲プリズム部間のピッチは均等に設定されているが、これに限るものではない。例えば、階段状導光板との関係でモアレ縞が発生する場合や、液晶表示素子等の表示手段と組み合せた際に画素ピッチとの関係で干渉縞が発生する場合は、それら各縞の発生を低減できるように、複数の湾曲プリズム部間のピッチを複数種類に異ならせたり、或いは互いに不均等にする等、適宜目的に応じて最適設定すればよい。
【００６６】また、上記第１〜第３の実施例の面光源は、前記プリズムシート１５，１７，１９の複数の湾曲プリズム部１６，１７ａ，１７ｂ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃを円弧状に形成したものであるが、前記湾曲プリズム部は、固体発光素子の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って多角形状に湾曲した形状に形成してもよい。
【００６７】さらに、前記導光板１０の前側に配置する変向部材は、前記プリズムシート１５，１７，１９に限らず、点光源から放射状に出射されて導光板１０に入射し、その細長出射面１２から出射した光を、前記導光板に対向する後面から入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に全反射させて変向させる反射面を連続的に備えたものであればよい。
【００６８】また、導光板１０は、前面を階段状面に形成し、その階段状面の複数の段差面をそれぞれ細長出射面１２としたものに限らず、一端面が入射端面とされ、前面に、前記入射端面から入射した光を前側に出射する出射面が形成されたものであればよい。
【００６９】さらに、点光源としては、ＬＥＤやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等の固体発光素子に限らず、周囲に放射状に光を発散させる光源であればよい。
【００７０】また、この発明の面光源は、液晶表示装置の照明光源に限らず、他の用途にも広く使用することができる。
【００７１】
【発明の効果】この発明の面光源は、一端面が光の入射端面とされ、前記入射端面から入射した光を出射させる前側に出射面が形成された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置された少なくとも１つの点光源と、前記導光板の前側に配置され、前記導光板の前記出射面から出射した光を前記導光板に対向する後面に入射させ、各入射光を前記後面と反対側の前面から正面方向へ出射する方向に変向させる変向部材とを備えたものであるため、少ない点光源数で、無駄なく光を利用するために正面輝度が高く、しかも均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００７２】この発明の面光源において、前記導光板は、前記出射面に、その長さ方向に間隔をおいて、前記前面の全幅にわたる長さを有し、前記入射端面から入射した光を前記入射端面とは反対方向に出射する複数の細長出射面が形成された構成であり、前記変向部材は、前記後面に、前記点光源の配置部を中心とする複数の同心円にそれぞれ沿って延在した複数のプリズム部が形成されたプリズムシートからなっているのが好ましく、このようにすることにより、前記点光源から出射して前記導光板にその入射端面から入射した光を、効率良く前記複数の細長出射面から出射させ、その光を前記プリズムシートの複数のプリズム部により前記導光板の幅方向に沿った方向の広がり角が小さくなる方向に屈折させて前記プリズムシートの前面から出射することができる。
【００７３】その場合、前記複数のプリズム部は、前記点光源の配置部を中心とする同心円に沿った円弧状に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記導光板の複数の細長出射面から点光源の配置部を中心する放射状に広がって出射した光のほとんどを、前記プリズムシートの複数の円弧状プリズム部により前記プリズムシートの前面の法線に沿った方向に変向させ、より正面輝度が高く、輝度分布がより均一な光を前記プリズムシートの前面から出射することができる。
【００７４】また、この面光源において、前記導光板の入射端面に対向させて複数の点光源を配置する場合、前記変向部材は、前記導光板の前面に対向する後面に、前記複数の点光源の配置部をそれぞれ中心とする複数の同心円ににそれぞれ沿って湾曲した複数のプリズム部が形成されたプリズムシートからなっているのが好ましく、このようにすることにより、複数の点光源に出射光量で個体差があっても、前記プリズムシートの前面全体からより正面輝度が高く、しかも、均一な輝度分布の光を出射させることができる。
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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
【住所又は居所】東京都渋谷区本町１丁目６番２号
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月２５日（２００１．１２．２５） |
| 【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２００３−１９７０１５（Ｐ２００３−１９７０１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月１１日（２００３．７．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３９２４４８（Ｐ２００１−３９２４４８） |
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