JP2003346531A - 面光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない発光素子数で、導光板の前面全体から均
一な強度分布の光を出射することができる面光源を提供
する。 【解決手段】端面１０ａからの入射光を導いて前面１０
ｂから出射する導光板１０と、入射端面１２ａから入射
した光を導いて細長出射面１２ｂから前記導光板１０の
端面１０ａに向けて出射する第１の導光部材１２と、入
射面１５ａから入射した光を屈曲した導光部１５により
散乱させて出射面１５ｂから前記第１の導光部材１２の
入射端面１２ａに向けて出射する第２の導光部材１４
と、前記第２の導光部材１４の入射面１５ａと出射面１
５ｂに設けられた拡散層１７，１８とを備え、前記第２
の導光部材１４の入射面１５ａ側に、固体発光素子１９
と、この固体発光素子からの出射光を集束して第２の導
光部材１４の入射面１５ａに入射させる光集束手段２１
とからなる光源手段を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は面光源に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等の表示装置の照明光源に
用いられる面光源としては、従来、端面からの入射光を
導いて前面から出射する導光板の前記端面の側方に、前
記端面の全長にわたる長さの冷陰極管を配置した構成の
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端面の全域から入射させ、
前記導光板の前面から均一な強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、前記前記冷陰極管に
代えて、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５及び図６は固体発光素子を備えた従来
の面光源の平面図及び側面図であり、この面光源は、一
端面が光の取り込み面（以下、光取り込み端面と言う）
１ａとされ、前面１ｂが前記光の取り込み端面１ａから
入射した光の出射面とされるとともに、後面に反射膜２
が形成された導光板１と、前記導光板１の光取り込み端
面１ａにその全域にわたって設けられた拡散板３と、こ
の拡散板３の外側にその長さ方向の中央付近に対応させ
て配置された１つの固体発光素子４とからなっている。

【０００６】この面光源は、固体発光素子４からの出射
光を拡散板３により拡散させて前記導光板１にその光取
り込み端面１ａから入射させ、その光を、図６に矢線で
示したように、導光板１の後面の反射膜２による反射
と、前記導光板１の前面１ｂと外気である空気層との界
面での全反射を繰り返しながら導光板１内を導いて、前
記導光板１の前面１ｂから出射する。

【０００７】この固体発光素子４を備えた面光源は、前
記固体発光素子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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５及び図６
に示した従来の面光源は、固体発光素子４から出射し、
拡散板３により拡散されて導光板１にその光取り込み端
面１ａから入射する光が、図５に矢線で示したように前
記固体発光素子４を中心として広がる光であるため、前
記導光板１の光取り込み端面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１ｂから出射する光のうち、前記入射端面１ａ側
の両側部付近の領域から出射する光の強度が低く、均一
な強度分布の出射光が得られない。

【０００９】なお、この面光源において、前記固体発光
素子４の数を多くし、この発光素子４を前記拡散板３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にその光取り込み端面１ａの全域から光を入射させ、
前記導光板１の前面１ｂから均一な強度分布の光を出射
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。

【００１０】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、導光板の前面全体から均
一な強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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の面光源は、板
状部材の端面から光を入射させ、その入射光を導いて前
記板状部材の前面から出射する導光板と、光の入射端面
と前記導光板の端面に対応する長さの細長出射面とを有
し、前記細長出射面を前記導光板の端面に対向させて配
置され、前記入射端面から入射した光を導いて前記細長
出射面から出射する第１の導光部材と、屈曲した導光部
と、この導光部の一端と他端に入射面と出射面とを有
し、前記出射面を前記第１の導光部材の入射端面に対向
させて配置され、前記入射面から入射した光を前記屈曲
した導光部により散乱させて前記出射面から出射する第
２の導光部材と、前記第２の導光部材の入射面と出射面
の少なくとも一方に設けられた透過光を拡散させる拡散
層と、固体発光素子を有し、前記第２の導光部材の入射
面に光を入射させる光源手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１２】この面光源は、固体発光素子を備えた光源
手段からの出射光を、前記第２の導光部材の入射面と出
射面の少なくとも一方に設けられた拡散層による拡散
と、前記第２の導光部材の屈曲した導光部での散乱とに
より均一な強度分布の光にして前記第１の導光部材にそ
の端面から入射させ、その光を前記第１の導光部材によ
り導いてその細長出射面から前記導光板の端面に向けて
出射することにより、前記導光板にその端面の全域から
均一な強度分布の光を入射させ、前記導光板の前面全体
から均一な強度分布の光を出射するようにしたものであ
り、この面光源によれば、少ない発光素子数で、前記導
光板の前面全体から均一な強度分布の光を出射すること
ができる。

【００１３】このように、この発明の面光源は、端面か
らの入射光を導いて前面から出射する導光板と、入射端
面から入射した光を導いて細長出射面から前記導光板の
端面に向けて出射する第１の導光部材と、入射面から入
射した光を屈曲した導光部により散乱させて出射面から
前記第１の導光部材の入射端面に向けて出射する第２の
導光部材と、前記第２の導光部材の入射面と出射面の少
なくとも一方に設けられた拡散層とを備え、前記第２の
導光部材の入射面側に固体発光素子を備えた光源手段を
配置することにより、少ない発光素子数で、導光板の前
面全体から均一な強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。

【００１４】この発明の面光源において、前記第２の導
光部材の導光部は、実質的に直角な２つの屈曲部を有
し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体からなり、前記
２つの屈曲部の外周面がそれぞれその角部を斜めに面取
りした傾斜面に形成され、これらの傾斜面に反射膜が設
けられたものが望ましい。

【００１５】また、前記第２の導光部材は、半円形の湾
曲部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体からな
るものでもよい。

【００１６】さらに、前記光源手段は、前記固体発光素
子からの出射光を集束して前記第２の導光部材の入射面
に入射させる光集束手段を備えているのが望ましい。

【００１７】

【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及び図２は面光源の平面図及び
側面図、図３は前記面光源の導光板の側方に配置された
光学系の拡大平面図である。

【００１８】この実施例の面光源は、図１〜図３に示し
たように、板状部材の端面１０ａから光を入射させ、こ
の入射光を導いて前記板状部材の前面１０ｂから出射す
る導光板１０と、前記導光板１０の側方に配置された光
学系とからなっている。

【００１９】前記導光板１０は、前面１０ｂが平坦面に
形成され、後面が一端から他端に向かって前記前面１０
ｂに接近する方向に傾斜する傾斜面に形成されるととも
に、前記後面にその全域にわたって反射膜１１が形成さ
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、前後面間の距離が大きい
方の端面が光の取り込み面（以下、光取り込み端面と言
う）１０ａとされ、前面１０ｂが前記入射端面１０ａか
ら入射した光の出射面とされている。

【００２０】この導光板１０は、その光取り込み端面１
０ａから入射した光を、図２に矢線で示したように、そ
の後面の反射膜１１による反射と、前面１０ｂと外気で
ある空気層との界面での全反射を繰り返しながら導いて
前面１０ｂから出射する。

【００２１】次に、前記導光板１０の側方に配置された
光学系について説明すると、この光学系は、光の入射端
面１２ａと前記導光板１０の光取り込み端面１０ａに対
応する長さの細長出射面１２ｂとを有し、前記細長出射
面１２ｂを前記導光板１０の光取り込み端面１０ａに対
向させて配置された第１の導光部材１２と、屈曲した導
光部１５の一端と他端に入射面１５ａと出射面１５ｂと
を有し、前記出射面１５ｂを前記第１の導光部材１２の
入射端面１２ａに対向させて配置された第２の導光部材
１４と、前記第２の導光部材１４の入射面１５ａと出射
面１５ｂとにそれぞれ設けられた透過光を拡散させる拡
散層１７，１８と、固体発光素子１９を有し、前記第２
の導光部材１４の入射面１５ａに光を入射させる光源手
段とを備えている。

【００２２】前記第１の導光部材１２は、前記導光板１
０の光取り込み端面１０ａの長さとと略同じ長さを有
し、且つ両側面の幅が前記導光板１０の光取り込み端面
１０ａの幅と略同じで、その一方の側面が平坦面に形成
され、他方の側面が一端から他端に向かって前記一方の
側面に接近する方向に傾斜する傾斜面に形成されるとと
もに、この他方の側面にその全域にわたって反射膜１３
が形成されたテーパ付き透明角棒（例えばアクリル系樹
脂棒）からなっており、その両端面のうち、前記両側面
間の距離が大きい方の端面が入射端面１３ａとされ、前
記反射膜１３が形成された側面とは反対側の側面が前記
導光板１０の光取り込み端面１０ａに対応する細長出射
面１２ｂとされている。

【００２３】そして、この第１の導光部材１２は、前記
細長出射面１２ｂを前記導光板１０の光取り込み端面１
０ａに間隙をおいて対向させ、その間に空気層を形成し
て配置されている。

【００２４】この第１の導光部材１３は、前記入射端面
１３ａから入射した光を、図３に矢線で示したように、
この導光部材１３の細長出射面１３ｂとは反対側の側面
の反射膜１３による反射と、前記細長出射面１３ｂと前
記空気層（導光板１０の光取り込み端面１０ａとの間の
空気層）との界面での全反射を繰り返しながら導いて、
前記細長出射面１３ｂの全域から前記導光板１０の光取
り込み端面１０ａに向けて出射する。

【００２５】なお、この実施例では、前記第１の導光部
材１３を、その細長出射面１２ｂと前記導光板１０の光
取り込み端面１０ａとの間に空気層を形成して配置して
いるが、前記第１の導光部材１３の細長出射面１２ｂ
は、前記第１の導光部材１３よりも充分に屈折率が小さ
い粘着剤により前記導光板１０の光取り込み端面１０ａ
に貼り付けてもよく、その場合でも、前記入射端面１３
ａから入射した光を、前記反射膜１３による反射と、前
記細長出射面１３ｂと前記低屈折率の粘着剤層との界面
での全反射を繰り返しながら導いて、前記細長出射面１
３ｂから出射することができる。

【００２６】前記第２の導光部材１４の導光部１５は、
実質的に直角な２つの屈曲部を有し、両端が同じ方向に
向いた角型Ｕ字状の屈曲棒状体からなっており、その一
端面が入射面１５ａとされ、他端面が出射面１５ｂとさ
れている。

【００２７】また、前記屈曲棒状体からなる導光部１５
の２つの屈曲部の外周面はそれぞれその角部を斜めに面
取りした傾斜面に形成されており、これらの傾斜面に反
射膜１６が設けられている。

【００２８】なお、前記導光部１５は、透明樹脂（例え
ばアクリル系樹脂）からなる一体成形品であり、前記２
つの屈曲部を介してつながる３つの直線部はそれぞれ前
記第１の導光部材１２の入射端面１２ａに一致する断面
形状の角棒状に形成され、前記２つの屈曲部の外周面の
傾斜面及び前記傾斜面に設けられた反射膜１６は、前記
各直線部の断面全体に対向する面積を有している。

【００２９】また、前記第２の導光部材１４の入射面１
５ａと出射面１５ｂとに設けられた拡散層１７，１８
は、例えば光拡散微粒子を混入した透明樹脂からなって
おり、前記第２の導光部材１４は、その出射面１５ｂを
前記第１の導光部材１２の入射端面１２ａに対向させ、
入射面１５ａを前記第１の導光部部材１２の入射端面１
２ａ側の背後の領域（導光板１０とは反対側の領域）に
対向させて配置され、前記出射面１５ｂに設けられた拡
散層１８を介して前記第１の導光部材１２の入射端面１
２ａに接着されている。

【００３０】前記第２の導光部材１４は、その入射面１
５ａから入射した光を前記屈曲した導光部１５を導く過
程で散乱させて出射面１５ｂから前記第１の導光部材１
２の入射端面１２ａに向けて出射するものであり、この
第２の導光部材１４にその入射面１５ａから前記拡散層
１７により拡散されて入射した光を、図３に矢線で示し
たように、前記導光部１５の屈曲部の外周の傾斜面に設
けられた反射膜１６での反射及び各直線部の周面と外気
である空気層との界面での全反射により散乱させながら
導いて前記出射面１５ｂから出射する。

【００３１】そして、前記第２の導光部材１４の出射面
１５ｂから出射した散乱光は、前記出射面１５ｂに設け
られた拡散層１８により拡散されて前記第１の導光部材
１２の入射端面１２ａに入射する。

【００３２】一方、前記第２の導光部材１４の入射面１
５ａ側に配置された光源手段の固体発光素子１９は、例
えば、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）２
０Ｒと、緑色光を発する緑色ＬＥＤ２０Ｇと、青色光を
発する青色ＬＥＤ２０Ｂとを１つずつ一列に並べて配置
して光散乱性樹脂によりモールドしたものであり、前記
各ＬＥＤ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを同時に点灯させるこ
とにより、これらのＬＥＤ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが発
する赤、緑、青の３色の光を混色させた白色光を出射す
る。

【００３３】この固体発光素子１９は、前記赤色ＬＥＤ
２０Ｒと緑色ＬＥＤ２０Ｇと青色ＬＥＤ２０Ｂとを一列
に並べて配置したものであるため、その出射面１９ａ
は、その長さと幅の比が約１：３の横長形状である。

【００３４】そのため、この実施例では、前記光源手段
に、前記固体発光素子１９からの出射光を集束して前記
第２の導光部材１４の入射面１５ａに入射させる光集束
手段２１を備えさせている。

【００３５】前記光集束手段２１は、一側に前記固体発
光素子１９の出射面１９ａに対応する入射面２２ａが形
成され、一端面に前記第２の導光部材１４の入射面１５
ａに対応する出射面２２ｂが形成された導光体２２と、
前記導光体２２の前記入射面２２ａとは反対側に設けら
れ、前記入射面２２ａからの入射光を反射して前記出射
面２２ｂに集束させる反射部２３とからなっている。

【００３６】この光集束手段２１の導光体２２は、前記
第２の導光部材１４の入射面１５ａと同じ断面形状の透
明角棒（例えばアクリル系樹脂棒）からなっており、一
端面が前記出射面２２ｂとされ、他端側の一側面が前記
固体発光素子１９の出射面１９ａに対応する入射面２２
ａとされている。

【００３７】そして、前記導光体２２の前記入射面２２
ａとは反対側の側面は、前記出射面２２ｂ側から導光体
２２の他端側に向かって前記入射面２２ａ側に接近する
方向に傾斜する傾斜面に形成されており、その傾斜面に
反射膜２４が設けられ、前記反射部２３が形成されてい
る。

【００３８】なお、図では便宜上、前記前記反射部２３
を形成する導光体２２の傾斜面及び前記傾斜面に設けら
れた反射膜２４を直線面状に示しているが、前記傾斜面
と反射膜２４は、前記入射面２２ａに対して実質的に４
５度の角度で傾斜する微小幅の細長傾斜面が密な間隔で
互いに平行に並んだ形状に凹凸面状に形成され、前記入
射面２２ａからの入射光を導光体２２の長さ方向に反射
して前記出射面２２ｂに集束させるようになっている。

【００３９】そして、前記光集束手段２１は、前記第１
の導光部部材１２の入射端面１２ａ側の背後の領域に、
前記導光体２２の入射面２２ａを前記導光板１０とは反
対方向に向け、前記導光体２２の出射面２２ｂを前記第
２の導光部材１４の入射面１５ａに対向させて配置さ
れ、前記導光体２２の出射面２２ｂを、前記第２の導光
部材１４の入射面１５ａに設けられた拡散層１７を介し
て前記第２の導光部材１４の入射端面１５ａに接着され
ており、前記固体発光素子１８は、その出射面１９ａを
前記光集束手段２１の導光体２２の入射面２２ａに対向
させて配置されている。

【００４０】すなわち、この面光源は、前記導光板１０
の側方に、光の入射端面１２ａと前記導光板１０の光取
り込み端面１０ａに対応する長さの細長出射面１２ｂと
を有する第１の導光部材１２がその細長出射面１２ｂを
前記導光板１０の光取り込み端面１０ａに対向させて配
置され、この第１の導光部材１２の入射端面１２ａ側
に、Ｕ字状に屈曲した第２の導光部材１５がその出射面
１５ｂを第１の導光部材１２の入射端面１２ａに対向さ
せて配置され、さらに前記第１の導光部材１２の細長出
射面１２ｂとは反対の面側に位置させて、固体発光素子
１９とこの固体発光素子１９からの出射光を集束する光
集束手段２１とを有する光源手段が前記第２の導光部材
１５の入射面１５ａに対向させて配置された構成のもの
であり、前記光源手段からの光は、前記Ｕ字状に屈曲し
た第２の導光部材１５によりほぼ１８０゜進行方向を変
えられて前記第１の導光部材１２に導かれ、この第１の
導光部材１２によりさらに９０゜進行方向を変えて、前
記導光板１０に入射する。

【００４１】この面光源は、前記固体発光素子１９から
の出射光を前記光集束手段２１により前記第２の導光部
材１４の入射面１５ａに集束し、その光を、前記第２の
導光部材１４の入射面１５ａに設けられた拡散層１７に
よる拡散と、前記第２の導光部材１４の屈曲した導光部
１５での散乱とにより均一な強度分布の拡散光にして前
記第２の導光部材１４の出射面１５ｂから出射させ、さ
らにその光を、前記第２の導光部材１４の出射面１５ｂ
に設けられた拡散層１８によりさらに拡散し、より均一
な強度分布の光にして前記第１の導光部材１２にその入
射端面１２ａから入射させ、その光を、前記第１の導光
部材１２により導いてその細長出射面１２ｂの全域から
前記導光板１０の光取り込み端面１０ａに向けて出射す
ることにより、前記導光板１０にその光取り込み端面１
０ａの全域から均一な強度分布の光を図１に矢線で示し
たように入射させ、前記導光板１０の前面１０ｂの全体
から均一な強度分布の光を出射する。

【００４２】すなわち、この面光源は、光取り込み端面
１０ａからの入射光を導いて前面１０ｂから出射する導
光板１０と、入射端面１２ａから入射した光を導いて細
長出射面１２ｂから前記導光板１０の光取り込み端面１
０ａに向けて出射する第１の導光部材１２と、入射面１
５ａから入射した光を屈曲した導光部１５により散乱さ
せて出射面１５ｂから前記第１の導光部材１２の入射端
面１２ａに向けて出射する第２の導光部材１４と、前記
第２の導光部材１４の入射面１５ａと出射面１５ｂとに
それぞれ設けられた拡散層１７，１８とを備え、前記第
２の導光部材１４の入射面１５ａ側に、１つの固体発光
素子１９とこの固体発光素子１９からの出射光を集束す
る光集束手段２１とからなる光源手段を配置することに
より、前記１つの固体発光素子１９からの出射光を、前
記導光板１０の前面１０ｂの全体から均一な強度分布で
出射するようにしたものであり、この面光源によれば、
少ない発光素子数で、導光板１０の前面全体から均一な
強度分布の光を出射することができる。

【００４３】しかも、上記実施例の面光源は、前記第２
の導光部材１４の導光部１５を、実質的に直角な２つの
屈曲部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体から
なり、前記２つの屈曲部の外周面がそれぞれその角部を
斜めに面取りした傾斜面に形成され、これらの傾斜面に
反射膜１６が設けられた構成としているため、この第２
の導光部材１４にその入射面１５ａから入射した光を、
前記導光部１５の屈曲部の外周の傾斜面に設けられた反
射膜１６での反射及び各直線部の周面と外気である空気
層との界面での全反射により散乱させ、均一な強度分布
の光を、この第２の導光部材１４の出射面１５ｂから出
射することができる。

【００４４】さらに、上記実施例では、前記第２の導光
部材１４の入射面１５ａ側に、一側に固体発光素子１９
の出射面１９ａに対応する入射端面２２ａが形成され、
一端面に前記第２の導光部材１４の入射面１５ａに対応
する出射面２２ｂが形成された導光体２２と、前記導光
体２２の前記入射面２２ａとは反対側に設けられ、前記
入射面２２ａからの入射光を反射して前記出射面２２ｂ
に集束させる反射部２３とからなる光集束手段２１を、
前記導光体２２の出射面２２ｂを前記第２の導光部材１
４の入射面１５ａに対向させて配置し、前記固体発光素
子１９を、その出射面１９ａを前記光集束手段２１の導
光体２２の入射面２２ａに対向させて配置しているた
め、前記第２の導光部材１４の入射端１５ａの面積が前
記固体発光素子１９の出射面１９ａより小さくても、前
記固体発光素子１９からの出射光のほとんどロスするこ
と無く前記第２の導光部材１４にその入射端１５ａから
入射させることができ、したがって、前記第２の導光部
材１４の導光部１５及び前記第１の導光部材１２の太さ
を小さくし、面光源の配置スペースを小さくすることが
できる。

【００４５】この面光源は、例えば図２に仮想線（二点
鎖線）で示した透過型液晶表示素子（アクティブマトリ
ックス型または単純マトリックス型液晶表示素子）２５
の背後に配置されて液晶表示装置を構成するものであ
り、前記面光源は、前記導光板１０の後面に形成された
反射膜１１を有しているため、前記液晶表示装置に、面
光源からの照明光を液晶表示素子２５にその後側から入
射させて表示する透過表示と、前記液晶表示素子２５の
前側から入射した外光を図２に破線で示したように前記
反射膜１１で反射させて表示する反射表示との両方の表
示を行なわせることができる。

【００４６】そして、前記面光源は、前記導光板１０の
前面１０ｂの全体から均一な強度分布の光を出射するた
め、前記液晶表示装置に、透過表示のときも輝度むらの
無い高品質の表示を行なわせることができる。

【００４７】なお、この実施例の面光源は、上述したよ
うに、赤色ＬＥＤ２０Ｒと緑色ＬＥＤ２０Ｇと青色ＬＥ
Ｄ２０Ｂとを１つずつ有するの固体発光素子１９を備え
たものであるため、前記固体発光素子１９から赤、緑、
青の３色の光を混色させた白色光を出射させるだけでな
く、前記各ＬＥＤ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを順次点灯さ
せることにより、赤、緑、青の３色の光を順次出射させ
ることもでき、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。

【００４８】図４はこの発明の第２の実施例を示す導光
板１０の側方に配置された光学系の平面図である。

【００４９】この実施例の面光源は、前記光学系の第１
の導光部材１２と、固体発光素子１９及び光集束手段２
１とからなる光源手段との間に、半円形の湾曲部を有
し、両端が同じ方向に向いたＵ字状の屈曲棒状体からな
る導光部２７の一端と他端を入射面２７ａと出射面２７
ｂとした構成の第２の導光部材２６を、その出射面２７
ｂを前記第１の導光部材１２の入射端面１２ａに対向さ
せて配置し、この第２の導光部材２６の入射面２７ａと
出射面２７ｂとにそれぞれ拡散層１７，１８を配置した
ものである。

【００５０】この実施例において、前記第２の導光部材
２６の導光部２７は、透明樹脂（例えばアクリル系樹
脂）からなる一体成形品であり、その全長が同じ太さの
丸棒状に形成されている。

【００５１】また、前記第１の導光部材１２は、その入
射端面１２ａの面積が前記第２の導光部材２６の出射面
２７ｂよりも僅かに大きいテーパ付き透明角棒からなっ
ており、前記光集束手段２１は、断面積が前記第２の導
光部材２６の入射面２７ａよりも僅かに大きい透明角棒
からなり、その一端面が出射面２２ｂとされ、他端側の
一側面が前記固体発光素子１９の出射面１９ａに対応す
る入射面２２ａとされた導光体２２と、前記導光体２２
の前記入射面２２ａとは反対側の側面に設けられ、前記
入射面２２ａからの入射光を反射して前記出射面２２ｂ
に集束させる反射部２３とからなっている。

【００５２】なお、前記第１の導光部材１２は、その太
さは異なるが基本的な構成は上記第１の実施例のものと
同じであり、前記光源手段の光集束手段２１も、その導
光体２２の太さ及び反射部２３の傾きは異なるが基本的
な構成は上記第１の実施例のものと同じであり、さら
に、前記光集束手段２１の入射面２２ａに対向させて配
置された固体発光素子１９も上記第１の実施例のものと
同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省
略する。

【００５３】この実施例の面光源は、前記光集束手段２
１の入射面２２ａに対向させて配置された固体発光素子
１９から出射し、前記光集束手段２１により集束されて
前記第２の導光部材２６にその入射面２７ａから入射し
た光を、前記第２の導光部材２６屈曲した導光部２７を
導く過程で散乱させて出射面２７ｂから前記第１の導光
部材１２の入射端面１２ａに向けて出射するものであ
り、前記第２の導光部材２６にその入射面２７ａから前
記拡散層１７により拡散されて入射した光は、図４に矢
線で示したように、前記導光部２７の半円形湾曲部の周
面と外気である空気層との界面での全反射により散乱さ
れながら前記導光部２７を導かれて前記出射面２７ｂか
ら出射し、さらに前記出射面１５ｂに設けられた拡散層
１８により拡散されて前記第１の導光部材１２の入射端
面１２ａに入射する。

【００５４】そして、前記第１の導光部材１２にその入
射端面１２ａに入射した光は、上述した第１の実施例の
面光源と同様に、前記第１の導光部材１２を導かれてそ
の細長出射面１２ｂの全域から出射し、前記導光板１０
にその光取り込み端面１０ａの全域から入射して、前記
導光板１０の前面全体から均一な強度分布で出射する。

【００５５】すなわち、この実施例の面光源は、半円形
の湾曲部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体か
らなる第２の導光部材２６を備えているため、この第２
の導光部材２６にその入射面２７ａから入射した光を、
前記導光部２７の半円形湾曲部の周面と外気である空気
層との界面での全反射により散乱し、均一な強度分布の
光を、この第２の導光部材２６の出射面１５ｂから出射
することができる。

【００５６】したがって、この実施例の面光源によれ
ば、前記固体発光素子１９からの出射光を前記光集束手
段２１により前記第２の導光部材１４の入射面１５ａに
集束し、その光を、前記第２の導光部材１４の入射面１
５ａに設けられた拡散層１７による拡散と、前記第２の
導光部材２６の屈曲した導光部２７での散乱とにより均
一な強度分布の光にして前記第２の導光部材２６の出射
面２７ｂから出射させ、さらにその光を、前記第２の導
光部材２６の出射面２７ｂに設けられた拡散層１８によ
り拡散し、より均一な強度分布の光にして前記第１の導
光部材１２にその入射端面１２ａから入射させ、その光
を、前記第１の導光部材１２により導いてその細長出射
面１２ｂの全域から前記導光板１０の光取り込み端面１
０ａに向けて出射することにより、前記導光板１０にそ
の光取り込み端面１０ａの全域から均一な強度分布の光
を入射させ、前記導光板１０の前面１０ｂの全体から均
一な強度分布の光を出射することができる。

【００５７】なお、上記第１及び第２の実施例の面光源
では、第２の導光部材１４，２６の入射面１５ａ，２７
ａと出射面２７ｂの両方に拡散層１７，１８を設けてい
るが、拡散層は、第２の導光部材１４，２６の入射面１
５ａ，２７ａと出射面２７ｂのいずれか一方だけに設け
てもよい。

【００５８】その場合、前記拡散層は、前記第２の導光
部材１４，２６の入射面１５ａ，２７ａに設けるのが好
ましく、このようにすることにより、固体発光素子１９
からの出射光を拡散させて前記第２の導光部材１４，２
６に入射させ、前記第２の導光部材１４，２６の屈曲し
た導光部１５，２７による散乱をより効果的に行なわせ
ることができる。

【００５９】また、上記各実施例の面光源は、第２の導
光部材１４，２６の入射面１５ａ，２７ａ側に配置した
光集束手段２１の入射面２２ａに対向させて１つの固体
発光素子１９を配置したものであるが、前記固体発光素
子１９は、１つに限らず、前記光集束手段２１の入射面
２２ａを長く形成し、その入射面２２ａに対向させて複
数の固体発光素子を配置してもよい。

【００６０】さらに、上記各実施例では、固体発光素子
１９からの出射光を集束して第２の導光部材１４，２６
の入射面１５ａ，２７ａに入射させる光集束手段２１
を、一側に固体発光素子１９の出射面１９ａに対応する
入射端面２２ａが形成され、一端面に前記第２の導光部
材１４，２６の入射面１５ａ，２７ａに対応する出射面
２２ｂが形成された導光体２２と、前記導光体２２の前
記入射面２２ａとは反対側に設けられ、前記入射面２２
ａからの入射光を反射して前記出射面２２ｂに集束させ
る反射部２３とからなる構成としているが、前記固体発
光素子１９からの出射光を集束して前記第２の導光部材
１４，２６の入射面１５ａ，２７ａに入射させる光集束
手段は、例えば前記固体発光素子１９からの出射光を集
束するレンズ等により構成してもよい。

【００６１】また、前記固体発光素子１９は、赤色ＬＥ
Ｄ２０Ｒと緑色ＬＥＤ２０Ｇと青色ＬＥＤ２０Ｂとを備
えたものに限らず、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセ
ンス）等からなるものでもよい。

【００６２】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、光の透過を制御して画像を表示す
る表示素子を備えた表示装置の照明光源や、表示装置以
外の照明光源にも広く使用することができる。

【００６３】

【発明の効果】この発明の面光源は、端面からの入射光
を導いて前面から出射する導光板と、入射端面から入射
した光を導いて細長出射面から前記導光板の端面に向け
て出射する第１の導光部材と、入射面から入射した光を
屈曲した導光部により散乱させて出射面から前記第１の
導光部材の入射端面に向けて出射する第２の導光部材
と、前記第２の導光部材の入射面と出射面の少なくとも
一方に設けられた拡散層とを備え、前記第２の導光部材
の入射面側に固体発光素子を備えた光源手段を配置した
ものであるため、少ない発光素子数で、前記導光板の前
面全体から均一な強度分布の光を出射することができ
る。

【００６４】この発明の面光源において、前記第２の導
光部材の導光部は、実質的に直角な２つの屈曲部を有
し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体からなり、前記
２つの屈曲部の外周面がそれぞれその角部を斜めに面取
りした傾斜面に形成され、これらの傾斜面に反射膜が設
けられたものが望ましく、このような構成とすることに
より、前記第２の導光部材にその入射面から入射した光
を、前記導光部の屈曲部の外周の傾斜面に設けられた反
射膜での反射及び各直線部の周面と外気である空気層と
の界面での全反射により散乱させ、均一な強度分布の光
を、この第２の導光部材の出射面から出射することがで
きる。

【００６５】また、前記第２の導光部材は、半円形の湾
曲部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体からな
るものでもよく、このような構成とすることにより、前
記第２の導光部材にその入射面から入射した光を、前記
導光部の半円形湾曲部の周面と外気である空気層との界
面での全反射により散乱させ、均一な強度分布の光を、
この第２の導光部材の出射面から出射することができ
る。

【００６６】さらに、前記光源手段は、前記固体発光素
子からの出射光を集束して前記第２の導光部材の入射面
に入射させる光集束手段を備えた構成とするのが望まし
く、このようにすることにより、前記第２の導光部材の
導光部及び前記第１の導光部材の太さを小さくし、面光
源の配置スペースを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す面光源の平面
図。

【図２】前記面光源の側面図。

【図３】前記面光源の導光板の側方に配置された光学系
の拡大平面図。

【図４】この発明の第１の実施例を示す導光板の側方に
配置された光学系の平面図。

【図５】従来の面光源の平面図。

【図６】従来の面光源の側面図。

【符号の説明】 １０…導光板 １０ａ…端面 １０ｂ…前面 １１…反射膜 １２…第１の導光部材 １２ａ…入射端面、 １２ｂ…細長出射面 １３…反射膜 １４，２６…第２の導光部材 １５，２７…導光部 １５ａ，２７ａ…入射面 １５ｂ，２７ｂ…出射面 １６…反射膜 １７，１８…拡散層 １９…固体発光素子 １９ａ…出射面 ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…ＬＥＤ ２１…光集束手段 ２２…導光体 ２２ａ…入射面 ２２ｂ…出射面 ２３…反射部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状部材の端面から光を入射させ、その入
   射光を導いて前記板状部材の前面から出射する導光板
   と、 光の入射端面と前記導光板の端面に対応する長さの細長
   出射面とを有し、前記細長出射面を前記導光板の端面に
   対向させて配置され、前記入射端面から入射した光を導
   いて前記細長出射面から出射する第１の導光部材と、 屈曲した導光部と、この導光部の一端と他端に入射面と
   出射面とを有し、前記出射面を前記第１の導光部材の入
   射端面に対向させて配置され、前記入射面から入射した
   光を前記屈曲した導光部により散乱させて前記出射面か
   ら出射する第２の導光部材と、 前記第２の導光部材の入射面と出射面の少なくとも一方
   に設けられた透過光を拡散させる拡散層と、 固体発光素子を有し、前記第２の導光部材の入射面に光
   を入射させる光源手段とを備えたことを特徴とする面光
   源。
2. 【請求項２】第２の導光部材の導光部は、実質的に直角
   な２つの屈曲部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒
   状体からなっており、前記２つの屈曲部の外周面がそれ
   ぞれその角部を斜めに面取りした傾斜面に形成され、こ
   れらの傾斜面に反射膜が設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載の面光源。
3. 【請求項３】第２の導光部材の導光部は、半円形の湾曲
   部を有し、両端が同じ方向に向いた屈曲棒状体からなっ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
4. 【請求項４】光源手段は、固体発光素子からの出射光を
   集束して前記第２の導光部材の入射面に入射させる光集
   束手段を備え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。