JP4256738B2 - 面状光源装置および該装置を用いる表示装置 - Google Patents

Description

本発明は主に液晶や看板などの表示装置に光を供給するための面状光源装置および該装置を用いる表示装置に関する。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（Light Emitting Diode：以下、単にＬＥＤという）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る表示装置に関する。

従来の面状光源装置は、配光手段、ＬＥＤ、該配光手段と対向するように設けられる反射手段、該配光手段と反射手段とのあいだに形成される中空領域および反射体を備えている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００２−２５８７６４号公報（４頁の左欄３行〜５頁の左欄４３行、図１）

従来の面状光源装置では、点状光源であるＬＥＤ近傍での輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなり、表示に輝度ムラが生じるため、表示品位を低下させるという問題がある。

本発明は、叙上の事情に鑑み、光伝送路としての導光板を用いることなく、光拡散部における光源の直上部分とそれ以外の部分において輝度ムラが生じない面状光源装置を得るとともに、該面状光源装置を用いることにより優れた表示特性を得ることができる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の面状光源装置は、開口部を有する筐体と、該開口部に相対する前記筐体の底面に配設される第１の反射部と、該底面側に配設される複数の光源と、前記開口部に配設される第１の拡散部とを備える面状光源装置であって、前記光源が点状光源であり、該点状光源を内包する偏角素子が前記筐体の底面側に配設されており、かつ、該偏角素子が、該偏角素子に入射する入射光に対し出射光を前記筐体の底面側に屈折させるように構成されてなり、
前記偏角素子が、前記点状光源側に位置する前記筐体の底面に対してほぼ垂直な面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な底面と、該ほぼ平行な底面の頂線から前記入射面であるほぼ垂直な面側に所定の傾き角をなす第１の傾斜面を少なくとも有してなり、前記偏角素子が、前記筐体の長手方向に延在しており、該筐体の開口部側から底面側に向かって厚さが増加する断面が台形形状の四角柱であり、前記点状光源群の上方を覆うように筐体の底面の長手方向に沿って偏角素子の上面の表面を凹凸面に加工した拡散部が設けられていることを特徴としている。
本発明の面状光源装置は、開口部を有する筐体と、該開口部に相対する前記筐体の底面に配設される第１の反射部と、該底面側に配設される複数の光源と、前記開口部に配設される第１の拡散部とを備える面状光源装置であって、前記光源が点状光源であり、該点状光源を内包する偏角素子が前記筐体の底面側に配設されており、かつ、該偏角素子が、該偏角素子に入射する入射光に対し出射光を前記筐体の底面側に屈折させるように構成されてなり、
前記偏角素子が、前記点状光源側に位置する前記筐体の底面に対してほぼ垂直な面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な底面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な複数の対向面と、該ほぼ平行な底面および複数の対向面のそれぞれの頂線から前記入射面であるほぼ垂直な面側に所定の傾き角をなす複数の第１の傾斜面を少なくとも有してなり、前記偏角素子が、前記筐体の長手方向に延在しており、前記点状光源群の上方を覆うように筐体の底面の長手方向に沿って偏角素子の上面の表面を凹凸面に加工した拡散部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の表示装置は、前記面状光源装置と、該面状光源装置の上部に配置され、該面状光源装置から出射した光により表示を行なう表示手段とを備えてなることを特徴としている。

以上説明したとおり、本発明によれば、偏角素子からの出射光のうち、多くの光を筐体の底面側に出射することができるため、点状光源の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くなり、表示面の輝度ムラを抑制することができる。また、従来の直下型の面状光源装置の場合に起こり得る、拡散部の表面における点状光源が存在する部分の輝度がその周辺の部分に比べて高くなるという輝度ムラの発生を抑制することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の面状光源装置および該装置を用いる表示装置を説明する。

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のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４はＬＥＤの配列の一例を示すＬＥＤ配列図、図５は偏角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６は本発明の実施の形態１にかかわるＬＥＤからの出射光の配光分布を示す配光分布図である。

本発明の実施の形態１にかかわる面状光源装置は、図１〜４に示されるように、筐体１、第１の反射部２、第１の拡散部３、複数の点状光源４、点状光源基板５および偏角素子６から構成されている。

前記筐体１は、底面部と４つの側面部から構成され、底面部の底面１ａに相対する開口部１ｂを有している。この筐体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、光が内側で反射して開口部１ｂ側に進むように、筐体１の内側となる底面１ａおよび側面１ｃのうち、少なくとも底面１ａに前記第１の反射部２が設けられている。

前記反射部２としては、光を正反射、拡散反射またはその複合で反射させるものであれば、本発明において、とくに限定されるものではないが、たとえば筐体１の内側に白色塗料などを塗布して形成した塗布層とするか、アルミニウムもしくは銀などの反射しやすい金属板、樹脂製シートなどの表面に反射しやすい塗料を塗布して形成した塗布板またはアルミニウムもしくは銀などの金属を蒸着して形成した蒸着板とすることができる。とくに、筐体１の内側に白色塗料などを塗布した塗布層とすることにより、重量を上げずに内部での反射がよくなり、光の損失を少なくすることができる。なお、前記筐体１の内面の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために９０％以上であるのが好ましい。

前記第１の拡散部３は、前記筐体１の開口部１ｂ全体を覆うように配設されている。この第１の拡散部３は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）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光を透過する機能を有する板から作製されている。また、かかる第１の拡散部３に反射材を混入させたり、または表面を粗面化させて、入射した光を拡散する機能をもたせることにより、広い指向性を有する面状光源装置を得ることができる。

前記点状光源４としては、ＬＥＤやレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）などを用いることができる。この点状光源４は、ＬＥＤを用いて、赤色（Ｒ）の光を発する第１の点状光源４ａ、緑色（Ｇ）の光を発する第２の点状光源４ｂまたは青色（Ｂ）の光を発する第３の点状光源４ｃとすることができる。

本実施の形態１における、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、発光効率が高く、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により、色再現性の高い表示装置を得ることができる。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出射光の色合いを容易に変化させることもできる。

前記点状光源基板５は矩形状を呈している。この点状光源基板５には、前記複数の点状光源４が点状光源基板５の長手方向に沿って配列するように実装されている。該点状光源基板５は、筐体１の底面部の外側（背面）の長手方向に延在し、該筐体１の外側に固着されている。

なお、本発明において、前記点状光源基板５に実装された、第１の点状光源４ａ、第２の点状光源４ｂおよび第３の点状光源４ｃ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する光が所望の色度に最適化できるように第１の点状光源４ａ、第２の点状光源４ｂおよび第３の点状光源４ｃのそれぞれの個数を適宜選定することができる。たとえば、図４に示されるように、点状光源基板５に複数の点状光源として、Ｇ、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＧおよびＢの順序で実装することができる。また、本実施の形態では、複数の点状光源４を筐体１の底面１ａの長手方向に沿って配列した点状光源４群が２列で並設されているが、本発明においては、点状光源４から得られる輝度により列数を適宜選定することができる。

前記偏角素子６は、前記筐体１の底面１ａ上の反射部２に前記点状光源４を内包するように配設されている。この偏角素子６は、入射面に入射する入射光に対し出射光を前記筐体の底面側に屈折させる。とくに後述するように偏角素子６の入射面に入射する入射光の配光分布のうち、光度が最大である入射角の光を偏角素子６の出射面において筐体１の底面１ａ側に屈折させるように構成されていることが望ましい。

前記偏角素子６は、前記筐体１の長手方向に延在しており、該筐体１の開口部１ｂ側から底面１ａ側に向かって厚さが増加する断面が台形形状の四角柱であり、アクリルなどの透明樹脂やガラスから作製され、光を透過する機能を有している。

本実施の形態１における偏角素子６は、前記点状光源４側の筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）６ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面６ｂと、該ほぼ平行な底面６ｂの頂線、すなわち光源から離れた位置の頂線（図３において紙面垂直方向の線）６ｃを通りほぼ平行な底面６ｂに対して該頂線６ｃから筐体１の底面１ａと反対側、すなわち頂線６ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面６ａ側に所定の傾き角をなす第１の傾斜面（出射面）６ｄと、前記ほぼ平行な底面６ｂと平行に対向する上面６ｅとから構成されている。

前記偏角素子６は、前記点状光源４を内包するように、ほぼ平行な底面６ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の窪みＤ１を設けている。この円柱状の窪みＤ１は、側面となる偏角素子６のほぼ垂直な面６ａと、該偏角素子６の上面６ｅと平行に対向する円形の内面６ｆとから構成されている。また、この偏角素子６には、点状光源４群の上方を覆うように筐体１の底面１ａの長手方向に沿って偏角素子６の上面６ｅの表面を凹凸面に加工した拡散部７が設けられている。この拡散部７により点状光源４の直上における輝度を低減することができる。

なお、本実施の形態１では、偏角素子６の上面６ｅの表面を凹凸面に加工した拡散部７としているが、アルミニウムもしくは銀などの金属を偏角素子６の上面６ｅに蒸着したり、または反射材を偏角素子６の上面６ｅに貼り付けることにより反射部とすることもできる。かかる反射部を用いると、偏角素子６の上面６ｅからの出射光を制限することができるので、点状光源４の直上での輝度を低減することができる。

前記第１の拡散部３の上には、光を効果的に利用するために複数枚の光学シート類（図示せず）が配置されるとともに、該第１の拡散部３の上に該光学シート類を介して液晶表示素子（図示せず）が配置される。

なお、前記光学シート類は、レンズシートを拡散シートで挟み込む構造である。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、拡散シートは、拡散性を向上させる場合、２枚以上用いることができる。さらに、レンズシートの配光特性によってはレンズシートを１枚使用してもよいし、または使用しなくてもよい。さらに、保護シートまたは偏光反射シートを組み合わせて使用してもよいし、またはいずれも使用しなくてもよい。

本発明の表示装置の一例である液晶表示装置は、本実施の形態にかかわる面状光源装置の上部である第１の拡散部３上に、表示手段として、液晶表示素子を駆動する回路基板（図示せず）を備えた液晶表示素子を配置することにより構成することができる。

前記液晶表示素子は、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という）、画素電極など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、２枚の基板を等間隔に保持するスペーサ、２枚の基板を貼り合わせるシール材、２枚の基板とのあいだに液晶を注入したのち、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から構成されているが、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。

つぎに点状光源４から発せられた光が第１の拡散部３から出射するまでの光路について説明する。

前記点状光源４である第１の点状光源４ａ、第２の点状光源４ｂおよび第３の点状光源４ｃから発せられた赤色、緑色および青色の単色光は、直接または第１の反射部２によって反射され、前記偏角素子６の内面６ｆまたはほぼ垂直な面６ａに入射する。

このうち、偏角素子６の内面６ｆに入射した点状光源４からの光は、偏角素子６の上面６ｅである拡散部７に達する。この拡散部７に達した光は、拡散部７の凹凸面で屈折し上面６ｅからあらゆる方向に出射する。

また、偏角素子６の入射面であるほぼ垂直な面６ａに入射した点状光源４からの光は、偏角素子６のほぼ垂直な面６ａおよび出射面である第１の傾斜面６ｄで屈折することにより、入射光に対し筐体１の底面１ａ側に屈折して出射する。このため、光源の近傍の拡散部３に到達し出射する光を低減し、光源の近傍の明部を改善し、表示面全体の輝度の均一性を改善することができる。

本実施の形態では、図５を用いて光路を説明するように、ほぼ垂直な面６ａに入射する入射光の配光分布のうち、光度が最大である入射角φ_iの入射光を偏角素子６により筐体１の底面１ａ側に出射するように制御する。ここで、偏角素子６の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、偏角素子６の第１の傾斜面６ｄの傾き角をθ₁（０＜θ₁＜９０°）とする。

前記偏角素子６のほぼ垂直な面６ａに入射角φ_iで入射した光は、スネルの法則により、つぎの式（１）に示される出射角αで屈折する。
α＝Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i） （１）

また、前記偏角素子６内を通過する光は、入射角β（＝９０°−θ₁−α）で第１の傾斜面６ｄに入射し、スネルの法則により、つぎの式（２）に示される出射角φ_oで偏角素子８の第１の傾斜面６ｄで屈折され出射する。
φ_o＝Ｓｉｎ^-1（ｎ×Ｓｉｎβ）
＝Ｓｉｎ^-1（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁−α））
＝Ｓｉｎ^-1（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁
−Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i））） （２）

前記偏角素子６の第１の傾斜面６ｄからの出射光を筐体１の底面１ａ側に出射するには、筐体１の底面１ａに対する角度γ（＝φ_o−（９０°−θ₁））が０°以上であればよい。

すなわち、つぎの不等式（３）を満たせばよいことになる。
０°≦γ＝φ_o−（９０°−θ₁）
＝Ｓｉｎ^-1（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁
−Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i）））−９０°＋θ₁（３）

ここで、点状光源４であるＬＥＤは、ＬＥＤ素子をレンズ形状の樹脂で封止することにより出射光の指向性を制御している。たとえば、図６に示されるように、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からの出射光の角度が±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４として用いる場合には、ほぼ垂直な面６ａに入射する入射光の配光分布のうち、光度が最大である入射角φ_iは１０°であり、偏角素子６の屈折率ｎを１．５とすると、偏角素子６の傾き角θ₁は、前記不等式（３）より、θ₁＜７０．０５°を満たすことになり、光源の近傍の明部を低減し、輝度分布を改善することができる。

なお、前記偏角素子６の第１の傾斜面６ｄにおける全反射によるロスを防ぐために、つぎの不等式（４）を満たすのが好ましい。
１＞ｎ×Ｓｉｎβ＝ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁−α）
＝ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁
−Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i）） （４）

また、ほぼ垂直な面６ａに入射する入射光の配光分布のうち、光度が最大である入射角φ_iを１０°、前記偏角素子６の屈折率ｎを１．５とすると、該偏角素子６の傾き角θ₁は、前記不等式（４）より、θ₁＞４１．５５°となる。かかるθ₁を満たすことにより、ほぼ垂直な面６ａに入射する入射光の配光分布のうち、光度が最大である入射光が、前記偏角素子６の第１の傾斜面６ｄにおいて全反射が生じないため、該入射光を効率よく第１の傾斜面６ｄから出射させることができる。

前記偏角素子６の第１の傾斜面６ｄから筐体１の底面１ａ側に出射した光は、第１の反射部２により反射され、光源から筐体１の内部空間（反光源側）に向かって光を伝播する。

ついで前記第１の拡散部３に入射した光は、第１の拡散部３内を透過する光の成分と第１の拡散部３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１ａ側に反射した成分の光は、第１の反射部２で反射して、再度第１の拡散部３に入射する。また、第１の拡散部３に入射し透過した成分の光は、液晶表示素子側の第１の拡散部３の表面からあらゆる方向に放射する。

該第１の拡散部３の上面から出射した光は、拡散シート、保護シート、レンズシートまたはプリズム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入射する。液晶表示素子は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により、液晶表示素子に入射した光は映像信号に合わせて変調され、赤色、緑色または青色の各色を表示する。

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、偏角素子６が出射光を筐体１の底面１ａ側に屈折することにより、点状光源近傍の第１の拡散部３に到達し出射する光を低減し、点状光源の近傍の明部を改善し、表示面全体の輝度の均一性を改善することができる。また、偏角素子６が、偏角素子６の入射面に入射する入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１ａ側に屈折させることにより、偏角素子６からの出射光のうち、多くの光を第１の反射部２で反射したのちに第１の拡散部３に到達させることができるため、光の伝播距離が増加し点状光源の近傍における明部をより一層軽減でき、表示面の輝度ムラおよび色度ムラを抑制することができる。

また、点状光源４と該点状光源４直上の第１の拡散部３とのあいだに拡散部７を設けることにより、従来の直下型の面状光源装置に起こり得る、第１の拡散部３の表面における点状光源４が存在する部分の輝度がその周辺の部分に比べて高くなるという輝度ムラの発生を抑制することができる。

実施の形態２
図７は本発明の実施の形態２にかかわる面状光源装置の長手方向から見た部分断面図である。図７に示されるように、本実施の形態２では、偏角素子９の一部が複数の第１の傾斜面９ｄおよび対向面９ｇから構成されているところのみが実施の形態１と異なり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する偏角素子９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。

本実施の形態２における偏角素子９は、前記点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）９ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面９ｂと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な複数の対向面９ｇと、該ほぼ平行な底面９ｂおよび複数の対向面９ｇのそれぞれの頂線（図７において紙面垂直方向の線）９ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面６ａ側に所定の傾き角をなす複数の第１の傾斜面（出射面）９ｄと、前記ほぼ平行な底面９ｂと平行に対向する上面９ｅとから構成されている。

また、この偏角素子９の内部には、前記点状光源４を内包するように、平行な底面９ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の窪みＤ２を設けている。この円柱状の窪みＤ２は、側面となる偏角素子９のほぼ垂直な面９ａと、上面９ｅと平行に対向する円形の内面９ｆとから構成されている。なお、本実施の形態２では、円柱状の窪みＤ２により内面９ｆおよび上面９ｅを構成しているが、本発明においては、該窪みＤ２を貫通孔とすることにより内面９ｆおよび上面９ｅを省くこともできる。

前記実施の形態１では、図３に示されるように単一のプリズムである偏角素子６で構成しているので、たとえば点状光源の出射光の光度が鉛直上方方向寄りに高い場合、すなわち入射角φ_iが９０度に近い場合などで、小さな傾き角θ₁が必要となる場合に、偏角素子６の幅方向の厚さが厚くなる。このため、充分な輝度を得るために、筐体１の底面１ａの長手方向に沿った点状光源４群の列数を多数配設することが必要な場合、配設できる列数に制限を生じることとなる。しかし、本実施の形態２では、図７に示されるように、偏角素子９を、複数のプリズムを繰り返し配置したプリズムアレイを有した構成とすることにより、偏角素子９を薄くすることができる。このため、単一のプリズムで構成した偏角素子６と比較して、点状光源４群の列数を多数配設することができる。

なお、本実施の形態２では、点状光源４からの光が偏角素子９の対向面９ｇに入射すると、第１の傾斜面９ｄに入射する場合とは異なった方向へ出射するために光の損失となる。この損失をなるべく小さく抑えるため、対向面９ｇに入射する光を減らすように、第１の傾斜面９ｄの面積を大きくする。すなわち対向面９ｇは平行に近い形状とする。

また、本実施の形態２において、偏角素子９のそれぞれの第１の傾斜面９ｄは、傾き角θ₁が一致した平面で構成されているが、本発明においては、偏角素子６が出射光を筐体１の底面１ａ側に屈折することができればよく、この形状に限られるものではない。

実施の形態３
図８は本発明の実施の形態３にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面図、図１０は図８のＤ―Ｄ線断面図である。本実施の形態３では、偏角素子６が上面６ｅのうち点状光源４の直上に対応する位置のみに反射部８を有するところのみが実施の形態１と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する反射部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。

本実施の形態３における反射部８は、偏角素子６の上面６ｅのうち点状光源４の直上に対応する位置のみにアルミニウムまたは銀などの金属を蒸着するか、または反射材を貼り付けることにより形成されている。

本発明の実施の形態３では、図８〜１０に示されるように、偏角素子６の上面６ｅのうち点状光源４の直上に対応する位置、たとえば筐体１の開口部１ｂ側から偏角素子６の上面６ｅを見た場合に、偏角素子６の内面６ｆとほぼ一致する位置のみに円形状の反射部８を設けることにより、点状光源４からの直接光が反射部８で遮られ、点状光源４の直上に対応する位置における輝度の増加を抑制することができる。このことは、鉛直上方で光度が最大となる配光分布を有する点状光源４を用いる場合に、実施の形態１および２のように偏角素子６の上面６ｅ全面に拡散部７を有する偏角素子６と比較して、点状光源４の直上とそれ以外の部分との輝度の均一性をさらに高めることができる。

なお、本実施の形態３では、偏角素子６は、上面６ｅのうち点状光源４の直上に対応する位置に円形状の反射部８を有しているが、反射部８に代えて、偏角素子６の上面６ｅのうち、点状光源４の直上に対応する位置の表面を凹凸面に加工した拡散部とすることにより、点状光源４の直上での輝度を低減することができる。

実施の形態４
図１１は本発明の実施の形態４にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図１２は図１１のＥ−Ｅ線断面図、図１３は図１１のＦ−Ｆ線断面図、図１４は偏角素子内を通過する光が第２の傾斜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１１〜１４に示されるように、本実施の形態４では、偏角素子１０が上面６ｅに拡散部または反射部を設ける代わりに、第２の傾斜面１０ｅを有するところのみが実施の形態１と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する第２の傾斜面１０ｅ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。

本実施の形態４における偏角素子１０は、点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）１０ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面１０ｂと、該ほぼ平行な底面１０ｂの頂線（図１３において紙面垂直方向の線）１０ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面６ａ側に所定の傾き角θ₁をなす第１の傾斜面（出射面）１０ｄと、配列された複数の点状光源４の発光部（第１、第２および第３の点状光源）の先端を結んだ仮想線Ｌ１を鉛直上方に平行移動した基準線Ｌ２から、前記出射面である左右の第１の傾斜面１０ｄ側に所定の傾き角をなす第２の傾斜面１０ｅとから構成されている。また、前記偏角素子１０は、前記点状光源４を内包するように、ほぼ平行な底面１０ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の窪みＤ３を設けている。この円柱状の窪みＤ３は、側面となるほぼ垂直な面１０ａと、該偏角素子１０のほぼ平行な底面１０ｂと平行である円形の内面１０ｆとから構成されている。

本実施の形態４では、点状光源４からの直接光を偏角素子１０の第２の傾斜面１０ｅで全反射させることにより、光を第２の傾斜面１０ｅから偏角素子１０の外部に出射することなく、効率よく光の指向性を整えたうえで、第１の傾斜面１０ｄで屈折して出射することができるので、光源の近傍の明部を軽減することができる。また、偏角素子１０は反射ロスを生じる拡散部または反射部を上面６ｅに設けていないために、光の利用効率の高い面状光源装置を得ることができる。

ここで、前記偏角素子１０の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、該偏角素子１０の第２の傾斜面１０ｅの傾き角をθ₂（０°＜θ₂＜９０°）、該偏角素子１０の内面１０ｆへの入射角をφ₁（−９０°＜φ₁＜９０°）とすると、偏角素子１０の第２の傾斜面１０ｅで全反射させるためには、つぎの不等式（５）を満たせばよいことになる。
１＜ｎ×Ｓｉｎβ₁＝ｎ×Ｓｉｎ（θ₂＋α₁）
＝ｎ×Ｓｉｎ（θ₂
＋Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ₁）） （５）

なお、点状光源４から第２の傾斜面１０ｅに直接達するほとんどの光は、偏角素子１０の内面１０ｆに垂直に入射した光、すなわち内面１０ｆにおける入射角φ₁および出射角α₁が０°の光に比べて第２の傾斜面１０ｅに対する入射角が大きくなる。よって、内面１０ｆにおける入射角φ₁が０°の場合に前述した不等式（５）を満たすことにより、大部分の光を全反射により効率よく制御することができる。したがって、つぎの不等式（６）を満たすように、傾き角θ₂を決定する。
１＜ｎ×Ｓｉｎθ₂
∴ θ₂＞Ｓｉｎ^-1（１／ｎ） （６）

たとえば前記偏角素子８の屈折率ｎを１．５とすると、該偏角素子８の傾き角θ₂は、前記不等式（６）より、θ₂＞４１．８１°となる。かかるθ₂を満たすことにより、偏角素子１０の第２の傾斜面１０ｅに達する点状光源４からの直接光が、第２の傾斜面１０ｅにおいて全反射が生じ、光を効率よく第１の傾斜面１０ｄから出射させることができる。

実施の形態５
図１５は本発明の実施の形態５にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図１６は図１５のＧ−Ｇ線断面図、図１７は図１５のＨ−Ｈ線断面図である。図１５〜１７に示されるように、本実施の形態５では、偏角素子１３と第２の拡散部１４のみが実施の形態１と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する第２の拡散部１４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。

本実施の形態５における偏角素子１３は、点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）１３ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面１３ｂと、該ほぼ平行な１３ｂの頂線（図１７において紙面垂直方向の線）１３ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面１３ａ側に所定の傾き角θ₁をなす第１の傾斜面１３ｄと、前記ほぼ平行な底面１３ｂと平行に対向する上面１３ｅとから構成されている。

また、前記偏角素子１３は、筐体１の長手方向に延在し、該筐体１の開口部１ｂ側から底面１ａ側に向かって厚さが増加する断面が台形形状の四角柱であり、アクリルなどの透明樹脂やガラスから作製され、光を透過する機能を有している。また、ほぼ平行な底面１３ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の貫通孔Ｄ４を設けている。

前記第２の拡散部１４は、筐体１の長手方向に延在し、偏角素子１３の貫通孔Ｄ４を封するように上面１３ｅに配設されている。この第２の拡散部１４と円柱状の貫通孔Ｄ４の側面となる偏角素子１３のほぼ垂直な面１３ａとで点状光源４を内包している。

前記第２の拡散部１４は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）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から作製されており、光を透過する機能を有する。また、この第２の拡散部１４に反射材を混入させたり、または表面を粗面化させて、入射した光を拡散する機能をもたせることもできる。

実施の形態１のように、光を偏角させる機能を有する偏角素子に、光を拡散させる機能を一部分にのみ付加することにより、２つの特性を１つの部材にもたせることは比較的面倒である。しかしながら、本実施の形態５では、拡散部を偏角素子と異なる部材である第２の拡散部１４で構成することにより、異なる特性を有する２つの部材を組み合わせ、所望の特性を得ることができる。

なお、本実施の形態５では、複数の点状光源４を筐体１の底面１ａの長手方向に沿って配列した点状光源４群を１組として、該点状光源４群と第２の拡散部１４とを１対１で対応するように、第２の拡散部１４を設けているが、第２の拡散部１４を筐体１の開口部１ｂとほぼ同等の大きさを有する１枚の拡散部としてもよい。これにより、第２の拡散部１４の部品点数が削減でき、面状光源装置の組み立て作業性が向上する。

また、本実施の形態５では、偏角素子１３と第２の拡散部１４を組み合わせて所望の特性を得ているが、第２の拡散部１４に代えて、アルミニウムもしくは銀などの反射しやすい金属板または樹脂製シートなどの表面に反射しやすい塗料を塗布したものを第２の反射部として用いることもできる。この第２の反射部を用いると、点状光源４から直上への出射光を制限することができるので、点状光源４の直上での輝度を低減することができる。

また、第２の拡散部１４に代えて、アクリルなどの透明樹脂やガラスから作製される基板を用いて、該基板の上面のうち点状光源４の直上に対応する位置のみに円形状の拡散部もしくは反射部を形成させた基板、またはアクリルなどの透明樹脂やガラスから作製される基板を用いて、該基板の上面に光源からの直接光が全反射するような傾斜面が加工された基板にすることにより、点状光源４の直上での輝度を低減することができる。

実施の形態６
図１８は本発明の実施の形態６にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図１９は図１８のＩ−Ｉ線断面図、図２０は図１８のＪ−Ｊ線断面図である。図１８〜２０に示されるように、本実施の形態６では、偏角素子１５が円錐台形状であり、点状光源４の個数と一致し、それぞれの偏角素子１５はそれぞれの点状光源４に１対１で対応しているところのみが実施の形態１と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する偏角素子１５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。

本実施の形態６における偏角素子１５は、円錐台形状を呈しており、点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）１５ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面１５ｂと、該ほぼ平行な底面１５ｂのそれぞれの頂線１５ｃ（図２０において紙面垂直方向の線）から前記入射面であるほぼ垂直な面１５ａ側に所定の傾き角をなす第１の傾斜面１５ｄと、前記ほぼ平行な底面１５ｂと平行に対向する上面１５ｅとから構成されている。また、この偏角素子１５には、点状光源４を内包するように、平行な底面１５ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の窪みＤ５が設けられている。この円柱状の窪みＤ５は、側面となる偏角素子１５のほぼ垂直な面１５ａと、上面１５ｅと平行に対向する円形の内面１５ｆとから構成されている。円錐台形状の偏角素子１５の個数が点状光源４の個数と一致し、それぞれの偏角素子１５はそれぞれの点状光源４に１対１で対応している。

また、前記偏角素子１５は、点状光源４の上方を覆うように偏角素子１５の上面１５ｅの表面を凹凸面に加工して拡散部７とすることにより、点状光源４の直上における輝度を低減することができる。なお、本実施の形態６では、偏角素子１５の上面１５ｅに拡散部７を有しているが、アルミニウムまたは銀などの金属を偏角素子１５の上面１５ｅに蒸着したり、または反射材を偏角素子１５の上面１５ｅに貼り付けることにより反射部としてもよい。この反射部を用いると、偏角素子１５の上面１５ｅからの出射光を制限することができるので、点状光源４の直上での輝度を低減することができる。

本実施の形態６では、点状光源４から発する光の配光分布がそれぞれの点状光源４において異なる場合でも、点状光源４を内包する偏角素子１５をそれぞれの点状光源４と１対１に対応して独立に設けているので、それぞれの点状光源４の発光特性に合わせて偏角素子１５の形状を対応させることにより、所望の配光特性を得ることができるとともに、表示面における輝度の均一性を図ることができる。

とくに、赤色（Ｒ）の光を発する第１の点状光源４ａ、緑色（Ｇ）の光を発する第２の点状光源４ｂおよび青色（Ｂ）の光を発する第３の点状光源４ｃの発光素子はそれぞれ発光特性が異なるので、各色に対応する３種類の形状の偏角素子１５を用い、同一色には同一形状の偏角素子１５を割り当てることにより、各色の点状光源４で所望の配光特性を得ることができるとともに、表示面における輝度の均一性を図ることができる。

実施の形態７
図２１は本発明の実施の形態７にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図２２は図２１のＫ−Ｋ線断面図、図２３は図２１のＬ−Ｌ線断面図である。図２１〜２３に示されるように、本実施の形態７では、拡散部を偏角素子と異なる部材からなる第２の拡散部１４で構成するところのみが実施の形態６と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する第２の拡散部１４による作用効果以外は、実施の形態６と同様の作用効果を奏する。

本実施の形態７における偏角素子１６は、円錐台形状を呈しており、点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）１６ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面１６ｂと、該ほぼ平行な１６ｂの頂線（図２３において紙面垂直方向の線）１６ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面１６ａ側に所定の傾き角をなす第１の傾斜面１６ｄと、前記ほぼ平行な底面１６ｂと平行に対向する上面１６ｅとから構成されている。また、前記ほぼ平行な底面１６ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の貫通孔Ｄ６が設けられている。円錐台形状の偏角素子１６の個数が点状光源４の個数と一致し、それぞれの偏角素子１６はそれぞれの点状光源４に１対１で対応している。

前記第２の拡散部１４は、偏角素子１６の貫通孔Ｄ６を封するように上面１６ｅに配設されている。この第２の拡散部１４と円柱状の貫通孔Ｄ６の側面となる偏角素子１６のほぼ垂直な面１６ａとで点状光源４を内包している。

実施の形態６のように、光を偏角させる機能を有する偏角素子に、光を拡散させる機能を一部分にのみ付加することにより、２つの特性を１つの部材にもたせることは比較的面倒である。しかしながら、本実施の形態７では、拡散部を偏角素子と異なる部材である第２の拡散部１４で構成することにより、異なる特性をもつ２つの部材を組み合わせて所望の特性を得ることができる。

なお、本実施の形態７では、偏角素子１６と第２の拡散部１４を組み合わせて所望の特性を得ているが、第２の拡散部１４に代えて、アルミニウムもしくは銀などの反射しやすい金属板または樹脂製シートなどの表面に反射しやすい塗料を塗布したものを第２の反射部として用いることができる。この第２の反射部により、点状光源４から直上への出射光を制限することができるので、点状光源４の直上での輝度を低減させることができる。

また、本実施の形態７では、各偏角素子１６に対応するように複数個の第２の拡散部１４を用いているが、本発明においては、前記筐体１の開口部１ｂとほぼ同等の大きさを有する１枚の拡散部を用いることができる。また、該筐体１の開口部１ｂとほぼ同等の大きさを有する、アクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製される１枚の基板を用いて、該基板の表面のうち点状光源４の直上に対応する位置のみに円形状の拡散部または反射部を形成した基板を用いることができる。さらに、筐体１の開口部１ｂとほぼ同等の大きさを有する、アクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製される１枚の基板であって、該基板の表面が光源からの直接光が全反射するような傾斜面が加工された基板を用いることもできる。これにより、第２の拡散部１４の部品点数が削減でき、面状光源装置の組み立て作業性を向上させることができる。

実施の形態８
図２４は本発明の実施の形態８にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図２５は図２４のＭ−Ｍ線断面図、図２６は図２４のＮ−Ｎ線断面図、図２７は偏角素子内を通過する光が第２の傾斜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２４〜２７に示されるように、本実施の形態８では、偏角素子が、拡散部または反射部が設けられた上面を有する代わりに、第２の傾斜面１７ｅを有するところのみが実施の形態６と異なるところであり、図１〜５と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する第２の傾斜面１７ｅによる作用効果以外は、実施の形態６と同様の作用効果を奏する。

本実施の形態８における偏角素子１７は、点状光源４側に筐体１の底面１ａ、すなわち反射部２に対してほぼ垂直な面（入射面）１７ａと、該筐体１の底面１ａに対してほぼ平行な底面１７ｂと、該ほぼ平行な１７ｂの頂線（図２６において紙面垂直方向の線）１７ｃから前記入射面であるほぼ垂直な面１７ａ側に所定の傾き角θ₁をなす第１の傾斜面１７ｄと、点状光源４の中心軸１８上にある頂点１９から前記筐体１の底面１ａと反対側に前記筐体１の底面１ａに対して所定の傾き角θ₂をなす第２の傾斜面１７ｅを有している。また、前記偏角素子１７は、前記点状光源４を内包するように、ほぼ平行な底面１７ｂ側から点状光源４を挿入できる円柱状の窪みＤ７を設けている。この円柱状の窪みＤ７は、側面となるほぼ垂直な面１７ａと、偏角素子１７のほぼ平行な底面１７ｂと平行である円形の内面１７ｆとから構成されている。前記偏角素子１７の個数が点状光源４の個数と一致し、それぞれの偏角素子１７はそれぞれの点状光源４に１対１で対応している。

本実施の形態８では、点状光源４からの直接光を偏角素子１７の第２の傾斜面１７ｅで全反射させることにより、光を第２の傾斜面１７ｅから偏角素子１７の外部に出射させることなく、効率よく光の指向性を整えたうえで、第１の傾斜面１７ｄで屈折して出射させることができるので、光源の近傍の明部を軽減することができる。また、偏角素子１７が反射ロスを生じる反射部または拡散部を上部に設けていないため、光の利用効率の高い面状光源装置を得ることができる。

ここで、偏角素子１７の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、偏角素子１７の第２の傾斜面１７ｅの傾き角をθ₂（０°＜θ₃＜９０°）、前記偏角素子１７の内面１７ｆへの入射角をφ₁（−９０°＜φ₁＜９０°）とすると、偏角素子１７の第２の傾斜面１７ｅで全反射させるためには、つぎの不等式（７）を満たせばよいことになる。
１＜ｎ×Ｓｉｎβ₁＝ｎ×Ｓｉｎ（θ₂＋α₁）
＝ｎ×Ｓｉｎ（θ₂
＋Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ₁）） （７）

なお、点状光源４から第２の傾斜面１７ｅに直接達するほとんどの光は、偏角素子１７の内面１７ｆに垂直に入射した光、すなわち内面１７ｆにおける入射角φ₁および出射角α₁が０°の光に比べて第２の傾斜面１７ｅに対する入射角が大きくなる。よって、内面１７ｆにおける入射角φ₁が０°の場合に前述した不等式（７）を満たすことにより、大部分の光を全反射により効率よく制御することができる。したがって、つぎの不等式（８）を満たすように、傾き角θ₂を決定する。
１＜ｎ×Ｓｉｎθ₂
∴ θ₂＞Ｓｉｎ^-1（１／ｎ） （８）

たとえば前記偏角素子８の屈折率ｎを１．５とすると、該偏角素子８の傾き角θ₂は、前記不等式（８）より、θ₂＞４１．８１°となる。かかるθ₂を満たすことにより、偏角素子１７の第２の傾斜面１７ｅに達する点状光源４からの直接光が、第２の傾斜面１７ｅにおいて全反射が生じ、光を効率よく第１の傾斜面１７ｄから出射させることができる。

実施の形態９
図２８は本発明の実施の形態９にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図２９は図２８のＰ−Ｐ線断面図である。図２８〜２９に示されるように、本実施の形態９では、点状光源４群間および筐体１の側面近傍における第１の反射部２に突起部２ａを設けているところだけが実施の形態８と異なっており、図２４〜２７と同一または相当部分については、その説明を省略するとともに、後述する突起部２ａによる作用効果以外は、実施の形態８と同様の作用効果を奏する。

本実施の形態９では、前記筐体１の底面１ａの長手方向に沿って配列した複数の点状光源４を一群として複数並設しており、当該点状光源４群間および筐体１の側面近傍における第１の反射部２に突起部２ａを設けている。

該突起部２ａは、図２８に示されるように、底面１ａの長手方向の全体にわたって連続して設けられているので、長手方向の位置にかかわらず、光を一様に第１の拡散部３側に反射させることができる。なお、本発明においては、突起部２ａを連続して設けることに限定されるものではなく、長さの短い突起部２ａを連続して設けるか、または一定間隔で並べて設けることもできる。また、本発明においては、液晶表示素子を透過したうえで所望の輝度および色度に最適化できるように、突起部２ａの個数、位置または形状は適宜選定することができる。

前記実施の形態８では、第１の反射部２に入射する光が、第１の反射部２に対する入射角が小さいために、第１の拡散部３に達するための充分な反射角が得られない場合がある。しかしながら、本実施の形態９では、筐体１の底面１ａに対する光の角度が水平に近い場合であっても、突起部２ａにより、少なくとも突起部２ａに入射する光は、第１の拡散部３に達するための充分な反射角を得ることができるため、輝度の低下を抑制し、明るい面状光源装置を得ることができる。

これまでの実施の形態では、偏角素子の点状光源側の入射面を筐体１の底面１ａに対してほぼ垂直な面としているが、本発明においては、筐体１の開口部１ｂに近づくにつれて点状光源４から遠ざかる方向に傾く傾斜面とすることができる。これにより、点状光源４からの光の入射面における表面反射が増加し、光源の近傍の第１の拡散部３からの出射光を低減し、該光源の近傍の輝度ムラが軽減されるとともに、第１の点状光源４ａ、第２の点状光源４ｂおよび第２の点状光源４ｃの混色が偏角素子内部で起こり色度ムラが軽減される。

また、実施の形態１〜５では、個々の点状光源４に対応して偏角素子に窪みを設けているが、隣接した窪みを繋いだ連続した溝形状であってもよい。これにより、偏角素子における点状光源４の挿入部の製造を容易にすることができる。

また、実施の形態１〜５では、各偏角素子の筐体１の短手方向の断面形状を点状光源４の中心軸に対し対称な形状としているが、たとえば筐体１の中央側の傾斜面の傾きを筐体１の側面１ｃ側の傾斜面に比べ底面に対し垂直に近くするなど非対称としてもよい。これにより、面状光源装置の輝度分布をより精密に制御することができる。

また、実施の形態６〜９では、各偏角素子の筐体１の底面１ａに平行な面での断面形状を、点状光源４の中心軸を中心とした円形形状としているが、非円形形状や多角形形状などとしてもよい。これにより、点状光源４から出射した任意の方向の光を独立に制御できるため面状光源装置の輝度分布をより精密に制御することができる。

また、これまでの実施の形態では、点状光源４を筐体１の底面１ａの長手方向に沿って配列しているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、短手方向さらには対角方向に配列してもよく、配列方向は必要な点状光源の個数や要求される輝度分布などに合わせ適宜決定することができる。

以上説明したように、各実施の形態では、多様な形状の偏角素子、拡散部もしくは反射部を有する偏角素子、第２の拡散部もしくは第２の反射部を有する偏角素子または突起部を有する第１の反射部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を期待することができる。

なお、以上の実施の形態では、面状光源装置と、この面状光源装置を用いた液晶表示装置について説明したが、本発明は、これらに限られるものではない。たとえば、表示手段を前述の液晶表示素子に代えて、文字や図柄を表示したパネルを用いれば看板や誘導灯などの表示装置に適用することもできる。

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１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 ＬＥＤの配列の一例を示すＬＥＤ配列図である。 偏角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。 本発明の実施の形態１にかかわるＬＥＤからの出射光の配光分布を示す配光分布図である。 本発明の実施の形態２にかかわる面状光源装置の長手方向から見た部分断面図である。 本発明の実施の形態３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８のＣ−Ｃ線断面図である。 図８のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の実施の形態４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１１のＥ−Ｅ線断面図である。 図１１のＦ−Ｆ線断面図である。 図１４は偏角素子内を通過する光が第２の傾斜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。 本発明の実施の形態５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１５のＧ−Ｇ線断面図である。 図１５のＨ−Ｈ線断面図である。 本発明の実施の形態６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１８のＩ−Ｉ線断面図である。 図１８のＪ−Ｊ線断面図である。 本発明の実施の形態７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２１のＫ−Ｋ線断面図である。 図２１のＬ−Ｌ線断面図である。 本発明の実施の形態８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２４のＭ−Ｍ線断面図である。 図２４のＮ−Ｎ線断面図である。 偏角素子内を通過する光が第２の傾斜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。 本発明の実施の形態９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２８のＰ−Ｐ線断面図である。

符号の説明

１ 筐体
１ａ 底面
１ｂ 開口部
２ 第１の反射部
３ 第１の拡散部
４ 点状光源
４ａ 第１の点状光源
４ｂ 第２の点状光源
４ｃ 第３の点状光源
５ 点状光源基板
６、９、１０、１３、１５ 偏角素子
、１６、１７
６ａ、９ａ、１０ａ、１３ａ ほぼ垂直な面
、１５ａ、１６ａ、１７ａ
６ｂ、９ｂ、１０ｂ、１３ｂ ほぼ平行な底面
、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ
６ｃ、９ｃ、１０ｃ、１３ｃ 頂線
、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ
６ｄ、９ｄ、１０ｄ、１３ｄ 第１の傾斜面
、１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ
６ｅ、９ｅ、１３ｅ 上面
、１５ｅ、１６ｅ
６ｆ、９ｆ、１０ｆ、１５ｆ 内面
７ 拡散部
８ 反射部
９ｇ 対向面
１０ｅ、１７ｅ 第２の傾斜面
１４ 第２の拡散部
１８ 中心軸
１９ 頂点

Claims (14)

1. 開口部を有する筐体と、該開口部に相対する前記筐体の底面に配設される第１の反射部と、該底面側に配設される複数の光源と、前記開口部に配設される第１の拡散部とを備える面状光源装置であって、前記光源が点状光源であり、該点状光源を内包する偏角素子が前記筐体の底面側に配設されており、かつ、該偏角素子が、該偏角素子に入射する入射光に対し出射光を前記筐体の底面側に屈折させるように構成されてなり、
   前記偏角素子が、前記点状光源側に位置する前記筐体の底面に対してほぼ垂直な面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な底面と、該ほぼ平行な底面の頂線から前記入射面であるほぼ垂直な面側に所定の傾き角をなす第１の傾斜面を少なくとも有してなり、前記偏角素子が、前記筐体の長手方向に延在しており、該筐体の開口部側から底面側に向かって厚さが増加する断面が台形形状の四角柱であり、前記点状光源群の上方を覆うように筐体の底面の長手方向に沿って偏角素子の上面の表面を凹凸面に加工した拡散部が設けられていることを特徴とする面状光源装置。
2. 開口部を有する筐体と、該開口部に相対する前記筐体の底面に配設される第１の反射部と、該底面側に配設される複数の光源と、前記開口部に配設される第１の拡散部とを備える面状光源装置であって、前記光源が点状光源であり、該点状光源を内包する偏角素子が前記筐体の底面側に配設されており、かつ、該偏角素子が、該偏角素子に入射する入射光に対し出射光を前記筐体の底面側に屈折させるように構成されてなり、
   前記偏角素子が、前記点状光源側に位置する前記筐体の底面に対してほぼ垂直な面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な底面と、該筐体の底面に対してほぼ平行な複数の対向面と、該ほぼ平行な底面および複数の対向面のそれぞれの頂線から前記入射面であるほぼ垂直な面側に所定の傾き角をなす複数の第１の傾斜面を少なくとも有してなり、前記偏角素子が、前記筐体の長手方向に延在しており、前記点状光源群の上方を覆うように筐体の底面の長手方向に沿って偏角素子の上面の表面を凹凸面に加工した拡散部が設けられていることを特徴とする面状光源装置。
3. 前記偏角素子が、該偏角素子の入射面に入射する入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偏角素子の出射面において前記筐体の底面側に屈折させるように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
4. 前記偏角素子の屈折率をｎ（ｎ＞１）、該偏角素子の第１の傾斜面の傾き角をθ₁（０°＜θ₁＜９０°）、該偏角素子の入射面に入射する入射光の配光分布のうち光度が最大である入射角をφ_i（−９０°＜φ_i＜９０°）とすると、
   Ｓｉｎ^-1（ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁−Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i）））−（９０°−θ₁）≧０°
   を満たす請求項１または２記載の面状光源装置。
5. 前記偏角素子の屈折率をｎ（ｎ＞１）、該偏角素子の第１の傾斜面の傾き角をθ₁（０°＜θ₁＜９０°）、該偏角素子の入射面に入射する入射光の配光分布のうち光度が最大である入射角をφ_i（−９０°＜φ_i＜９０°）とすると、
   ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ₁−Ｓｉｎ^-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ_i））＜１
   を満たす請求項４記載の面状光源装置。
6. 前記複数の点状光源を一列に配列した点状光源群が前記筐体の底面に複数並設されており、前記偏角素子が該点状光源群の上方を覆うように該点状光源群の配列方向に沿って拡散部または反射部を有してなる請求項１、２、３、４または５記載の面状光源装置。
7. 前記偏角素子が前記点状光源の直上に対応する位置に拡散部または反射部を有してなる請求項１、２、３、４または５記載の面状光源装置。
8. 前記複数の点状光源を一列に配列した点状光源群が前記筐体の底面に複数並設されており、前記偏角素子が該点状光源群の発光部の先端を結んだ仮想線を上方に平行移動した基準線から前記筐体の底面と反対側に該筐体の底面に対して所定の傾き角をなす第２の傾斜面を有しており、前記偏角素子の屈折率をｎ（ｎ＞１）、前記第２の傾斜面の傾き角をθ₂とすると、
   θ₂＞Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）
   を満たす請求項１、２、３、４または５記載の面状光源装置。
9. 前記偏角素子の個数が前記点状光源の個数と一致しており、それぞれの偏角素子がそれぞれの点状光源に１対１で対応して配置されてなる請求項１、２、３、４、５または７記載の面状光源装置。
10. 前記偏角素子の個数が前記点状光源の個数と一致しているとともに、それぞれの偏角素子がそれぞれの点状光源に１対１で対応して配置されており、前記偏角素子が該点状光源の中心軸上にある頂点から該筐体の底面と反対側に該前記筐体の底面に対して所定の傾き角をなす第２の傾斜面を有しており、前記偏角素子の屈折率をｎ（ｎ＞１）、前記第２の傾斜面の傾き角をθ₂とすると、
    θ₂＞Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）
    を満たす請求項１、２、３、４または５記載の面状光源装置。
11. 前記拡散部または反射部が前記偏角素子と異なる部材からなる第２の拡散部または第２の反射部である請求項６、７または９記載の面状光源装置。
12. 前記点状光源が赤色、緑色または青色の単色光を発する発光ダイオードである請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の面状光源装置。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２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、該面状光源装置から出射した光により表示を行なう表示手段とを備えてなることを特徴とする表示装置。
14. 前記表示手段が液晶を挟持する２枚の基板からなる液晶表示素子であり、該液晶表示素子に接続される駆動回路基板とを備えてなる請求項１３記載の表示装置。

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