(57)【要約】【課題】光の取り出し効率に優れた面光源装置を提供する。【解決手段】本発明の面光源装置１は、ＬＥＤ２と、少なくとも一つの開口部６が設けられた天板３ａを含んで構成され、光をキャビティ５内で複数回反射させつつ導光させて開口部６から射出させる箱体３と、を備えている。箱体３の内面側に位置する開口部６の光入射端の面積と、箱体３の外面側に位置する開口部６の光射出端の面積と、が異なる。【選択図】図２
2014154332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
少なくとも一つの光透過部が設けられた光射出板を含んで構成され、前記光源からの光を内部空間で複数回反射させつつ導光させて前記光透過部から射出させる箱体と、を備え、
前記箱体の内面側に位置する前記光透過部の光入射端の面積と、前記箱体の外面側に位置する前記光透過部の光射出端の面積と、が異なることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記光入射端の面積が前記光射出端の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記光射出板に対向して配置された少なくとも一つの単位レンズを含むレンズ部材をさらに備え、
前記単位レンズの焦点の位置が前記光透過部の位置に略一致していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
光源と、
光射出板を含んで構成され、前記光源からの光を内部空間で複数回反射させつつ導光させて、前記光射出板から射出させる箱体と、を備え、
前記光射出板の少なくとも一部が、所定の入射角度の光を選択的に透過させることを特徴とする面光源装置。
【請求項５】
前記光射出板の外面側に、前記光射出板から射出された光のうち、第１偏光を透過し、前記第１偏光と偏光状態が異なる第２偏光を反射させる偏光選択素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例として、面光源装置から射出される光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置が知られている。この種の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面側に配置された面光源装置と、を有している。従来の面光源装置は、発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）等の光源と、導光板と、を備えたものが一般的であった。この種の面光源装置では、光源から射出された光を導光板の内部で伝播させ、導光板の前面から射出させる。以下、本明細書では、表示パネルの背面側に設けられる面光源装置のことをバックライトと記す場合もある。
【０００３】
従来、下記の特許文献１，２にバックライトが開示されている。
特許文献１に、光発生装置、スラブウェーブガイド、基板、マイクロプリズム、およびマイクロレンズを備えたバックライト装置が開示されている。このバックライト装置では、基板から射出された光は、マイクロプリズムにより平行化され、さらにマイクロレンズにより平行化される。
【０００４】
特許文献２には、中空の光リサイクリング・キャビティを形成する前面反射体と背面反射体とを含むバックライトが開示されている。このバックライトでは、光源からの光は、前面反射体と背面反射体との間で複数回反射してキャビティ内を伝播した後、出力面から出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７０６５７４号公報
【特許文献２】特表２０１１−５１４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバックライト装置では、基板から射出される光のうち、マイクロプリズムに入射した光だけが外部に取り出される。そのため、光の取り出し効率が低いという問題がある。このバックライト装置の場合、光の取り出し量をマイクロプリズムの設置面積と配置間隔で調整する必要がある。そのため、光の取り出し効率を増加させることが難しい。
【０００７】
特許文献２のバックライトでは、光源からの光をキャビティ内で複数回反射させ、キャビティ内を伝播させる間に取り出している。しかしながら、このバックライトの場合、種々の角度成分を持つ光が出力されるため、指向性を持つ光を得ることが難しい。
【０００８】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光の取り出し効率に優れた面光源装置の提供を目的とする。また、本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、指向性を持つ光が得られる面光源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の面光源装置は、光源と、少なくとも一つの光透過部が設けられた光射出板を含んで構成され、前記光源からの光を内部空間で複数回反射させつつ導光させて前記光透過部から射出させる箱体と、を備え、前記箱体の内面側に位置する前記光透過部の光入射端の面積と、前記箱体の外面側に位置する前記光透過部の光射出端の面積と、が異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一つの態様の面光源装置は、前記光入射端の面積が前記光射出端の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光入射端の面積が前記光射出端の面積よりも大きい場合、前記光透過部の側面がテーパ面であり、前記光射出板の板厚方向に沿った断面で見た前記光透過部の寸法が、前記光射出端から前記光入射端に向けて直線的に大きくなっていてもよい。
【００１２】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光入射端の面積が前記光射出端の面積よりも大きい場合、前記光透過部の側面が段差を有し、前記光射出板の板厚方向に沿った断面で見た前記光透過部の寸法が、前記光射出端から前記光入射端に向けて段階的に大きくなっていてもよい。
【００１３】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出端の面積が前記光入射端の面積よりも大きくてもよい。
【００１４】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出端の面積が前記光入射端の面積よりも大きい場合、前記光透過部の側面がテーパ面であり、前記光射出板の板厚方向に沿った断面で見た前記光透過部の寸法が、前記光入射端から前記光射出端に向けて直線的に大きくなっていてもよい。
【００１５】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出端の面積が前記光入射端の面積よりも大きい場合、前記光透過部の側面が段差を有し、前記光射出板の板厚方向に沿った断面で見た前記光透過部の寸法が、前記光入射端から前記光射出端に向けて段階的に大きくなっていてもよい。
【００１６】
本発明の一つの態様の面光源装置は、光源と、少なくとも一つの光透過部が設けられた光射出板を含んで構成され、前記光源からの光を内部空間で複数回反射させつつ導光させて、前記光透過部から射出させる箱体と、を備え、前記光透過部の側面が、前記光源からの光を正反射させる正反射面であってもよい。
【００１７】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光透過部が、前記箱体に設けられた開口部であってもよい。
【００１８】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出板の外面側に配置された導光部材をさらに備え、前記導光部材の一部が前記開口部の内部に挿入された構成であってもよい。
【００１９】
本発明の一つの態様の面光源装置は、前記光射出板に対向して配置された少なくとも一つの単位レンズを含むレンズ部材をさらに備え、前記単位レンズの焦点の位置が前記光透過部の位置に略一致していることを特徴とする。
【００２０】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記箱体の内面の少なくとも一部が、前記光源からの光を拡散反射させる拡散反射面であってもよい。
【００２１】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記箱体の内面の少なくとも一部が、前記光源からの光を正反射させる正反射面であってもよい。
【００２２】
本発明の一つの態様の面光源装置は、光源と、光射出板を含んで構成され、前記光源からの光を内部空間で複数回反射させつつ導光させて、前記光射出板から射出させる箱体と、を備え、前記光射出板の少なくとも一部が、所定の入射角度の光を選択的に透過させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記箱体の内面の少なくとも一部は、前記光源からの光を拡散反射させる拡散反射面であることが好ましい。
【００２４】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出板が、第１波長域の光を透過させ、前記第１波長域以外の第２波長域の光を反射させるバンドパスフィルタで構成され、前記バンドパスフィルタが、前記光源からの光の分光スペクトルのピーク波長を含む波長域を透過波長域とする透過スペクトルを有する構成であってもよい。
【００２５】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出板がバンドパスフィルタで構成されている場合、前記光源からの光が、複数のピーク波長を含む分光スペクトルを有し、前記バンドパスフィルタが、前記複数のピーク波長を含む複数の波長域を透過波長域とする透過スペクトルを有する構成であってもよい。
【００２６】
本発明の一つの態様の面光源装置は、前記光射出板の外面側に、前記光射出板から射出された光のうち、第１偏光を透過し、前記第１偏光と偏光状態が異なる第２偏光を反射させる偏光選択素子をさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光射出板の外面側に、前記光射出板から射出された光の光路を所定の方向に偏向させる光偏向部材をさらに備えてもよい。
【００２８】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光源が発光ダイオードであってもよい。
【００２９】
本発明の一つの態様の面光源装置において、前記光源がレーザーであってもよい。
【００３０】
本発明の一つの態様は、前記面光源装置と、前記面光源装置から射出される光により表示を行う表示素子と、を備えた表示装置であってもよい。
【００３１】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記表示素子が、前記面光源装置から射出された光の透過率を変調する液晶パネルであってもよい。
【００３２】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記表示素子が、前記面光源装置からの光を励起光として蛍光を発する蛍光励起型ディスプレイであってもよい。
【００３３】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記表示素子の光射出側に、前記表示素子から射出された光の拡散角度を制御する光制御部材をさらに備えていてもよい。
【００３４】
本発明の一つの態様は、前記面光源装置を備えた照明装置であってもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の一つの態様によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置を実現することができる。また、本発明の一つの態様によれば、指向性を持つ光が得られる面光源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）図２に示す箱体の開口部近傍の拡大断面図、（Ｂ）比較例の箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
【図５】シミュレーションに用いた実施例１の面光源装置を示す図であって、（Ａ）面光源装置の上面図、（Ｂ）面光源装置の下面図、（Ｃ）面光源装置の断面図、（Ｄ）開口部近傍の拡大断面図、である。
【図６】（Ａ）第２実施形態の面光源装置を示す断面図、（Ｂ）箱体の開口部近傍の拡大断面図、である。
【図７】第３実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図８】（Ａ）図７に示す箱体の開口部近傍の拡大断面図、（Ｂ）比較例の箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
【図９】（Ａ）第４実施形態の面光源装置を示す断面図、（Ｂ）箱体の開口部近傍の拡大断面図、である。
【図１０】第５実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）図１０に示す箱体の開口部近傍の拡大断面図、（Ｂ）比較例の箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
【図１２】第６実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）図１２のＡ−Ａ’線に沿う断面図、（Ｂ）箱体の開口部近傍の拡大断面図、である。
【図１４】第７実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図１５】面光源装置の平面図である。
【図１６】図１４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図１７】図１６に示す箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
【図１８】第８実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１９】第９実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２０】表示装置の正面図である。
【図２１】第１０実施形態の照明装置を示す断面図である。
【図２２】第１１実施形態の面光源装置を示す斜視図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図２４】箱体を構成する光射出板の拡大断面図である。
【図２５】（Ａ）、（Ｂ）射出光の指向性が向上する原理を説明するための図である。
【図２６】（Ａ）、（Ｂ）射出光の指向性が向上する原理を説明するための図である。
【図２７】（Ａ）、（Ｂ）第１２実施形態の面光源装置において、光源の分光スペクトルと、光射出板を構成するバンドパスフィルタの分光透過率と、を示す図である。
【図２８】第１３実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図２９】第１４実施形態の面光源装置を示す断面図である。
【図３０】面光源装置に備えられたプリズムを示す拡大断面図である。
【図３１】第１５実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図３２】第１６実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図３３】表示装置の正面図である。
【図３４】第１７実施形態の照明装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態では、例えば液晶表示装置のバックライトに用いて好適な面光源装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図４（Ａ）は、箱体の開口部近傍の拡大断面図であり、図４（Ｂ）は、比較例の箱体の開口部近傍の拡大断面図である。図５は、シミュレーションに用いた実施例１の面光源装置を示す図であって、（Ａ）面光源装置の上面図、（Ｂ）面光源装置の下面図、（Ｃ）面光源装置の断面図、（Ｄ）開口部近傍の拡大断面図、である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００３８】
本実施形態の面光源装置１は、図１に示すように、複数のＬＥＤ２と、箱体３と、を備えている。本実施形態においては、複数の発光ダイオード２が特許請求の範囲の「光源」に対応する。
【００３９】
箱体３は直方体状の形状を有している。箱体３の６面を構成する６枚の板材は、各板材の法線方向から見た平面形状が長方形である。６枚の板材は、全てが一体の部材でもよいし、別体の板材を貼り合わせたものでもよい。天板３ａおよび底板３ｂは、ｘｙ平面に平行であり、かつ、互いに平行に配置された板材である。２枚の側板３ｃ，３ｄは、ｘｚ平面に平行であり、かつ、互いに平行に配置された板材である。２枚の側板３ｅ，３ｆは、ｙｚ平面に平行であり、かつ、互いに平行に配置された板材である。図２、図３に示すように、箱体３の内部は中空であり、内部空間には空気が存在している。本実施形態では箱体３の形状を直方体としたが、箱体３の形状は直方体に限ることなく、任意の形状を採用することができる。
【００４０】
４枚の側板のうち、１枚の側板３ｆに、複数のＬＥＤ２が取り付けられている。複数のＬＥＤ２は、側板３ｆの高さ方向の中央に所定の方向（ｙ軸方向）に沿って等間隔に配置されている。本実施形態では３個のＬＥＤ２が用いられているが、ＬＥＤ２の個数は３個に限ることはなく、少なくとも１個あればよく、何個であってもよい。ＬＥＤ２には、一般的な市販のＬＥＤを用いることができる。本実施形態では、ＬＥＤ２に、指向性を持たない白色ＬＥＤを用いる。ＬＥＤ２は、光射出面２ａが箱体３の内部を向く姿勢で側板３ｆに固定されている。これにより、ＬＥＤ２は、箱体３の内部空間に向けて光を射出する。以下、箱体３の内部空間をキャビティ５と称する。
【００４１】
箱体３を構成する板材は、例えば金属、プラスチック等の材料で構成され、材料は特に限定されない。ただし、キャビティ５に面する箱体３の内面３ｉは、キャビティ５内を進行する光Ｌを反射させる光反射面である必要がある。その理由は、ＬＥＤ２から射出された光Ｌを、箱体３の内面３ｉで複数回反射させつつキャビティ５内で伝播させる必要があるからである。反射時の光の損失を最小限に抑えるために、箱体３の内面３ｉの光反射率はできるだけ高い方が望ましい。例えば箱体３がプラスチックのような光反射率の低い材料で構成されている場合には、箱体３の内面３ｉに光反射率の高い材料からなる反射膜を設けてもよい。
【００４２】
箱体３の内面３ｉの少なくとも一部は、ＬＥＤ２から射出された光を拡散反射させる拡散反射面である必要がある。もしくは、箱体３の内面３ｉの少なくとも一部は、ＬＥＤ２から射出された光を正反射させる正反射面である必要がある。例えば箱体３の内面３ｉの全てが拡散反射面であってもよいし、箱体３の内面３ｉの全てが正反射面であってもよい。もしくは、天板３ａの内面３ｉが正反射面、底板３ｂの内面３ｉが拡散反射面というように、正反射面と拡散反射面とが混在していてもよい。箱体３の内面３ｉを拡散反射面とする場合、拡散反射材の例として、微細発泡樹脂を用いることが望ましい。
【００４３】
図１、図２に示すように、箱体３の天板３ａには、箱体３の外部空間とキャビティ５とを連通させる複数の開口部６が設けられている。本実施形態では、開口部６の平面形状は円であり、箱体３の天板３ａに１３個の開口部６が設けられている。複数の開口部６は規則的に配列されている。本実施形態では、開口部６の平面形状を円としたが、開口部６の平面形状は必ずしも円である必要はなく、例えば楕円、多角形等の他の形状であってもよい。
【００４４】
図１のｘ軸方向を行、ｙ軸方向を列としたとき、列方向に見ると、右から数えて奇数番目の列には３個の開口部６が配置され、偶数番目の列には２個の開口部６が配置されている。同じ列の中でｙ軸方向に隣り合う開口部６の間隔Ｐｙを１ピッチとすると、奇数番目の列の３個の開口部６の配置に対して、偶数番目の列の２個の開口部６の配置はｙ軸方向に１／２ピッチずれている。
【００４５】
行方向に見ると、上から数えて奇数番目の行には３個の開口部６が配置され、偶数番目の行には２個の開口部６が配置されている。同じ行の中でｘ軸方向に隣り合う開口部６の間隔Ｐｘを１ピッチとすると、奇数番目の行の３個の開口部６の配置に対して、偶数番目の行の２個の開口部６の配置はｘ軸方向に１／２ピッチずれている。
【００４６】
ＬＥＤ２から射出された光Ｌは、箱体３の内面３ｉで反射を繰り返し、キャビティ５の内部を伝播する。すなわち、ＬＥＤ２から射出された光Ｌは、図２に示すように、ｘｚ断面で見ると、天板３ａの内面３ｉと底板３ｂの内面３ｉとで反射を繰り返し、図３に示すように、ｘｙ断面で見ると、４つの側板３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆで反射を繰り返す。
【００４７】
例えば箱体３の内面３ｉの光反射率が９５％であったとすると、反射時に５％の光の損失が生じるものの、その他の大部分の光Ｌはキャビティ５の内部を伝播する。光Ｌは、天板３ａの開口部６に到達しない限り、キャビティ５内を導光する。光Ｌは、天板３ａの開口部６に到達すると、箱体３の外部に取り出される。したがって、開口部６は、特許請求の範囲の「光透過部」に相当する。開口部６が設けられた箱体３の天板３ａは、特許請求の範囲の「光射出板」に相当する。
【００４８】
図４（Ａ）に示したように、開口部６の内面６ｃは、天板３ａの外面３ｈおよび内面３ｉに対して垂直な面ではない。開口部６の内面６ｃは、天板３ａの外面３ｈおよび内面３ｉに対して傾いたテーパ面である。以下、本明細書では、天板３ａの内面３ｉと同一の平面のうち、開口部６に対応する部分を「光入射端６ａ」と称し、天板３ａの外面３ｈと同一の平面のうち、開口部６に対応する部分を「光射出端６ｂ」と称する。光入射端６ａの径をφ１とし、光射出端６ｂの径をφ２とすると、φ１＞φ２である。言い換えると、開口部６の光入射端６ａの面積と光射出端６ｂの面積とが異なり、光入射端６ａの面積は光射出端６ｂの面積よりも大きい。天板３ａの板厚方向に沿った断面で見た開口部６の寸法は、光射出端６ｂから光入射端６ａに向けて直線的に大きくなっている。
【００４９】
寸法の一例を示すと、天板３ａの板厚ｔが１ｍｍ、光入射端６ａの径φ１が６ｍｍ、光射出端６ｂの径φ２が２ｍｍ、である。この寸法の例では、開口部６のテーパ角θは約２７°である。
【００５０】
図４（Ｂ）に示すように、開口部６００の光入射端６００ａの径φ１’と光射出端６００ｂの径φ２’とが等しい面光源装置を考える。この面光源装置を比較例の面光源装置と称する。すなわち、光入射端６００ａの径をφ１’とし、光射出端６００ｂの径をφ２’とすると、比較例の面光源装置では、φ１’＝φ２’である。天板に開口部を形成する際、一般的な手法で板材に孔開け加工を施すと、開口部の内面は拡散反射面となるのが普通である。よって、比較例の面光源装置において、開口部６００の内面６００ｃは拡散反射面とする。
【００５１】
比較例の面光源装置の場合、符号Ｌ１で示すように、開口部６００の近傍に到達しても、開口部６００に入射しない光は外部に取り出されることはない。符号Ｌ２で示すように、開口部６００に入射した光のうちの一部は、開口部６００の内面６００ｃに当たることなく、開口部６００から射出される。符号Ｌ３で示すように、開口部６００に入射した光のうちの残りは、開口部６００の内面６００ｃで拡散反射しながら進み、開口部６００から射出される。
【００５２】
このとき、符号Ｌ４で示すように、開口部６００の内面６００ｃで拡散反射した光の一部は、キャビティ５側に戻る向きに反射し、開口部６００から射出されない。また、拡散反射時に光の吸収が起こり、損失が生じる場合もある。これらの理由により、箱体からの光の取り出し効率は低下する。光の取り出し効率の低下は、開口部６００の径に対する板厚の割合、いわゆる開口部６００のアスペクト比が大きくなる程、顕著になる。
【００５３】
これに対して、図４（Ａ）に示したように、本実施形態の面光源装置１の場合、光射出端６ｂの径φ２を比較例の面光源装置の光入射端６００ａの径φ１’および光射出端６００ｂの径φ２’と等しくしたとき（φ２＝φ１’＝φ２’）、これらの寸法に対して光入射端６ａの径φ１が大きい。そのため、開口部６の光入射端６ａの近傍に到達した光、すなわち、符号Ｌ１で示すように、φ２〜φ１の範囲に相当する符号Ｔの領域に到達した光は、比較例では開口部６００に入射しないのに対し、本実施形態では開口部６に入射する。したがって、本実施形態の面光源装置１では、開口部６に入射する光の量が比較例の面光源装置に比べて増加する。
【００５４】
一方、本実施形態の面光源装置１の場合、光入射端６ａの径φ１が大きく、開口部６の内面６ｃが大きく傾いている分、開口部６に入射した光のうち、符号Ｌ４で示すように、開口部６の内面６ｃで反射してキャビティ５に戻る光の割合が比較例の面光源装置に比べて増える。この点は、光の取り出し効率の向上にとってデメリットとなる。
【００５５】
しかしながら、本願発明者らが考察した結果、このようなデメリットがあっても、開口部６に入射する光の量が増加することのメリットの影響の方が大きいことが判明した。その結果、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置１を実現することができる。光の取り出し効率に優れた面光源装置１を用いれば、ＬＥＤ２に同じ電力を供給しても射出光量が増加し、明るい面光源装置となる。あるいは、光の取り出し効率に優れた面光源装置１を用いれば、所定の明るさを得るための消費電力を低減することができる。
【００５６】
本実施形態の面光源装置１では、ＬＥＤ２から射出された光Ｌが箱体３の開口部６からのみ取り出されるため、ＬＥＤ２を１次光源とすると、開口部６を２次光源とみなすことができる。すなわち、２次光源である開口部６から配光分布および輝度分布が均一化された光Ｌが射出される。したがって、１次光源として配光分布や輝度分布に優れたＬＥＤ２を用いる必要はなく、用いるＬＥＤ２の選択の自由度を高められる。
【００５７】
本実施形態では箱体２の側板３ｆにＬＥＤ２を設置したが、ＬＥＤ２からの光がキャビティ５に入りさえすればよいため、ＬＥＤ２の設置位置は必ずしも箱体３の側板３ｆに限ることはない。例えば箱体３の天板３ａや底板３ｂにＬＥＤ２を設置することも可能である。このように、ＬＥＤ２の設置位置の自由度も高い。
本実施形態では、開口部６が均一のピッチで規則的に配列されている例を示したが、開口部６が必ずしも規則的に配置されていなくてもよい。例えば、開口部６がランダムに配置されていてもよい。
【００５８】
本発明者らは、本実施形態の面光源装置１の光取り出し効率についてシミュレーションを行った。
シミュレーションには、照明設計解析ソフトウェア：Light Tools(ver7.2)を用いた。シミュレーションには、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す実施例１の面光源装置１１を用いた。図５（Ａ）に示すように、箱体１３の天板１３ａの平面形状を正方形とし、天板１３ａの１辺の寸法ｘｔ、ｙｔをそれぞれ１００ｍｍとし、天板１３ａの中心にＬＥＤ１２を配置した。ＬＥＤ１２の平面寸法（横：ｘｅ、縦：ｙｅ）は、１．４ｍｍ×３ｍｍとした。ＬＥＤ１２を取り囲むように８個の開口部１６を等間隔に配置した。
【００５９】
図５（Ｂ）に示すように、箱体１３の底板１３ｂの平面形状を正方形とし、底板１３ｂの１辺の寸法ｘｂ、ｙｂをそれぞれ８０ｍｍとした。図５（Ｃ）に示すように、キャビティ１５の高さｔｋを１０ｍｍとした。図５（Ｄ）に示すように、天板１３ａの板厚ｔを１ｍｍ、開口部１６の光入射端１６ａの径φ１を６ｍｍ、光射出端１６ｂの径φ２を２ｍｍ、とした。一方、開口部の光入射端の径φ１、光射出端の径φ２がともに２ｍｍである点以外は実施例１と同一の面光源装置を想定した。この面光源装置を比較例１の面光源装置とした。
【００６０】
ＬＥＤ１２から射出された光の量に対する開口部１６から射出された光の量の割合を光取り出し効率と定義する。シミュレーションの結果、比較例１の面光源装置の光取り出し効率が１２％であったのに対し、実施例１の面光源装置の光取り出し効率は１７％であった。このように、開口部１６をテーパ状とすることで光取り出し効率を向上できることが実証された。
【００６１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、開口部の形状が第１実施形態と異なる。
図６（Ａ）は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。図６（Ｂ）は、箱体の開口部近傍の拡大断面図、である。
図６（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
第１実施形態では、開口部６の内面が平滑なテーパ面となっていた。これに対して、本実施形態の面光源装置２１においては、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部６Ａの内面６Ａｃには段差が形成されている。本実施形態の場合、開口部６Ａの内径が３段階で異なっている。ただし、段差の数は特に限定されず、３段以外であってもよい。この場合、例えば１枚の板材からなる天板の開口部の内面を段差状に加工してもよい。
【００６３】
しかしながら、そのような加工を行うことが難しい場合、図６（Ｂ）に示すように、３枚の板材３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３を積層した天板３Ａを用いることが好ましい。その場合、例えば内径６ｍｍの開口部を形成した板材３Ａ１と、内径４ｍｍの開口部を形成した板材３Ａ２と、内径２ｍｍの開口部を形成した板材３Ａ３と、を順次積層して天板３Ａを作製すればよい。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態の面光源装置２１は、開口部６Ａの内面６Ａｃの形状が第１実施形態と異なるが、開口部６Ａの光入射端６Ａａの面積および径が光射出端６Ａｂの面積および径よりも大きい点は第１実施形態と共通である。したがって、開口部６Ａに入射する光の量を従来よりも増やすことができる作用も第１実施形態と同様に得られる。これにより、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置２１を実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図７〜図８（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、開口部の形状が第１実施形態と異なる。
図７は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。図８（Ａ）は、図７に示す箱体の開口部近傍の拡大断面図であり、図８（Ｂ）は、比較例の箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
図７、図８（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６６】
第１実施形態では、開口部６の光入射端６ａの面積および径が光射出端６ｂの面積および径よりも大きい。これに対して、本実施形態の面光源装置３１では、図７、図８（Ａ）に示すように、第１実施形態とは逆に、開口部６Ｂの光射出端６Ｂｂの面積および径が光入射端６Ｂａの面積および径よりも大きい。すなわち、光入射端６Ｂａの径をφ１とし、光射出端６Ｂｂの径をφ２とすると、φ１＜φ２である。寸法の一例を示すと、天板３Ｂの板厚ｔが１ｍｍ、光入射端６Ｂａの径φ１が２ｍｍ、光射出端６Ｂｂの径φ２が６ｍｍ、である。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６７】
第１実施形態の説明で用いた比較例の面光源装置を再度、図８（Ｂ）に示す。
これに対して、図８（Ａ）に示したように、本実施形態の面光源装置３１の場合、光入射端６Ｂａの径φ１が比較例の面光源装置における光入射端６００ａの径φ１’および光射出端６Ｂｂの径φ２’と等しいとき（φ１＝φ１’＝φ２’）、これらの寸法に対して光射出端６Ｂｂの径φ２が大きい。本実施形態の場合、光入射端６Ｂａの径が比較例の光入射端６００ａの径と等しいため、第１実施形態と異なり、開口部６Ｂに入射する光の量が比較例に比べて増えるわけではない。開口部６Ｂに入射する光の量は比較例の面光源装置と同じである。
【００６８】
しかしながら、本実施形態の面光源装置３１では、開口部６Ｂの光射出端６Ｂｂが広がった形状となっているため、符号Ｌ１，Ｌ２で示すように、開口部６Ｂに入射した光のうち、大きい入射角で入射し、内面で反射することなく射出される光の量が比較例の面光源装置に比べて増加する。その結果、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置３１を実現することができる。
【００６９】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第３実施形態と同様であり、開口部の形状が第３実施形態と異なる。
図９（Ａ）は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。図９（Ｂ）は、箱体の開口部近傍の拡大断面図、である。
図９（Ａ）、（Ｂ）において、第３実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
第３実施形態では、開口部６Ｂの内面６Ｂｃが平滑なテーパ面となっていた。これに対して、本実施形態の面光源装置４１においては、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部６Ｃの内面には段差が形成されている。本実施形態の場合、開口部６Ｃの内径が３段階で異なっている。ただし、段差の数は特に限定されず、３段以外であってもよい。この場合、例えば１枚の板材からなる天板の開口部の内面を段差状に加工してもよい。
【００７１】
しかしながら、そのような加工を行うことが難しい場合、図９（Ｂ）に示すように、３枚の板材３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３を積層した天板３Ｃを用いることが好ましい。その場合、例えば内径２ｍｍの開口部を形成した板材３Ｃ１と、内径４ｍｍの開口部を形成した板材３Ｃ２と、内径６ｍｍの開口部を形成した板材３Ｃ３と、を順次積層して天板３Ｃを作製すればよい。その他の構成は第３実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態の面光源装置４１は、開口部６Ｃの内面６Ｃｃの形状が第３実施形態と異なるが、開口部６Ｃの光射出端６Ｃｂの面積および径が光入射端６Ｃａの面積および径よりも大きい点は第３実施形態と共通である。したがって、開口部６Ｃに入射した光のうち、内面６Ｃｃで反射せずに射出される光の量が増える作用も第３実施形態と同様に得られる。これにより、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置を実現できる、という第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１０、図１１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、開口部の内面の状態が第１実施形態と異なる。
図１０は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。図１１（Ａ）は、箱体の開口部近傍の拡大断面図である。図１１（Ｂ）は、比較例の面光源装置の開口部近傍の拡大断面図である。
図１０、図１１（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
第１実施形態では、開口部６の内面６ｃが拡散反射面であった。これに対して、本実施形態の面光源装置５１においては、図１０、図１１（Ａ）に示すように、開口部６Ｄの内面６Ｄｃは、光入射端６Ｄａから入射した光を正反射させる正反射面となっている。開口部６Ｄの内面６Ｄｃを正反射面とする方法としては、例えば、開口部を形成した後、開口部の内面を鏡面研磨する方法、開口部の内面に金属膜を成膜する方法などが挙げられる。本実施形態では、開口部６Ｄの内面６Ｄｃは天板３ａの外面３ｈおよび内面３ｉに対して垂直に立っている。開口部６Ｄの光入射端６Ｄａの径φ１と光射出端６Ｄｂの径φ２とは等しい。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００７５】
図１１（Ｂ）に示すように、比較例の面光源装置の場合、開口部６００の内面６００ｃが拡散反射面であるため、符号Ｌ４で示すように、開口部６００の内面６００ｃで反射した光の一部は、キャビティ５００側に戻り、開口部６００から射出されない。この種の光によって光の取り出し効率は低下する。これに対して、図１１（Ａ）に示すように、本実施形態の面光源装置５１の場合、開口部６Ｄの内面６Ｄｃが正反射面であるため、光入射端６Ｄａから入射した光Ｌ１，Ｌ２は、内面６Ｄｃで反射しつつ常に光射出端６Ｄｂに向けて進み、外部に取り出される。本実施形態の面光源装置５１の場合、開口部６Ｄの内面６Ｄｃで反射した光がキャビティ５側に戻ることはない。これにより、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置５１を実現することができる。
【００７６】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１２、図１３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第５実施形態と同様であり、導光棒を備えた点が第５実施形態と異なる。
図１２は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図１３（Ａ）は、図１２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１３（Ｂ）は、箱体の開口部近傍の拡大断面図である。
図１２、図１３（Ａ）、（Ｂ）において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７７】
図１２に示すように、本実施形態の面光源装置６１は、天板３ａの光射出側に複数の導光棒６２が設けられている。本実施形態の場合、導光棒６２は、行方向（ｘ軸方向）に並ぶ開口部６Ｅに対応してｘ軸方向に延在するように、各行に１本、合計５本設けられている。ただし、図１２では３本の導光棒６２のみを図示し、残りの導光棒６２の図示を省略する。
【００７８】
導光棒６２は、例えばアクリル、ガラス等の光透過性を有する透明材料で構成されている。導光棒６２は、ｘ軸方向に延在して内部で光を伝播させつつ上面から射出させる導光棒本体６２ａと、導光棒本体６２ａの下面から突出し、開口部６Ｅに挿入される凸部６２ｂと、を有している。導光棒本体６２ａと凸部６２ｂとは一体の部材で構成されていてもよいし、別体の部材で構成されていてもよい。なお、本実施形態では、箱体からの光を内部で伝播させつつ上面から射出させる部材として、棒状の部材を用いるが、棒状の部材に限ることなく、例えば面状（板状）の部材を用いてもよい。
【００７９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、導光棒６２の凸部６２ｂは、天板３ａの開口部６Ｅに挿入されている。凸部６２ｂと開口部６Ｅの内面６Ｅｃとは密着しておらず、凸部６２ｂと開口部６Ｅの内面６Ｅｃとの間には隙間が存在している。本実施形態の場合、開口部６Ｅの光入射端６Ｅａに到達した光Ｌは、凸部６２ｂの下面から導光棒６２に入射する。
【００８０】
例えば導光棒６２が屈折率１．４９のアクリルで形成されている場合、凸部６２ｂの側面６２ｂｃは、屈折率１．４９のアクリルと屈折率１．０の空気との界面となる。そのため、凸部６２ｂの側面６２ｂｃは正反射面となる。したがって、凸部６２ｂの下面から入射した光は、側面６２ｂｃで正反射しつつ導光棒本体６２ａに向けて進み、導光棒本体６２ａの上面から外部に取り出される。このように、導光棒６２の凸部６２ｂの側面６２ｂｃが正反射面となるため、本実施形態の場合、天板３ａの開口部６Ｅの内面６Ｅｃに鏡面加工を施す必要はない。その他の構成は第５実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態の面光源装置６１の場合、導光棒６２の凸部６２ｂの側面６２ｂｃが正反射面であるため、凸部６２ｂに入射した光は、側面６２ｂｃで反射しつつ常に導光棒本体６２ａに向けて進み、導光棒６２の上面から外部に取り出される。本実施形態の面光源装置６１では、比較例のように、開口部６Ｅの内面６Ｅｃで反射してキャビティ５側に戻る光は存在しない。これにより、本実施形態によれば、光の取り出し効率に優れた面光源装置６１を実現することができる。
【００８２】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、レンズシートを備えた点が第１実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図１５は、面光源装置の平面図である。図１６は、図１４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１７は、開口部近傍の拡大断面図である。
図１４〜図１７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
本実施形態の面光源装置７１は、図１４、図１６に示すように、複数のＬＥＤ２と、箱体３と、レンズシート４と、を備えている。レンズシート４は、箱体３の天板３ａに対向して配置されている。図１４では、図面を見易くするためにレンズシート４と箱体３とを離して描いている。実際には、レンズシート４と箱体３とはより近い位置に配置されている。レンズシート４と箱体３とは密着していてもよい。本実施形態のレンズシート４は、特許請求の範囲におけるレンズ部材に相当する。
【００８４】
ＬＥＤ２および箱体３の構成は第１実施形態と同一である。箱体３の外面のうち、少なくともレンズシート４に対向する外面３ｈは、例えば黒色の塗膜が設けられた光吸収面となっていることが望ましい。その理由は、レンズシート４の光入射面で反射して箱体３に戻った光が箱体３の外面３ｈで反射して指向性を乱す光とならないように、箱体３に戻った光を外面３ｈで吸収させるためである。
【００８５】
レンズシート４は、複数のレンズ７を有するシート状の部材である。本実施形態のレンズシート４は、同じ寸法、同じ形状の１３個のレンズ７を有している。図１５に示すように、１３個のレンズ７は規則的に配列されている。レンズ７は、光軸方向から見た平面形状が円形であり、２つの凸面が球面からなる両凸レンズである。レンズシート４を法線方向から見ると、レンズ７は、レンズ７の輪郭となる円の中心が開口部６に一致するように配置されている。本実施形態のレンズ７は、特許請求の範囲における単位レンズに相当する。
【００８６】
開口部６の配置と同様、レンズ７の配置を列方向で見ると、右端から数えて奇数番目の列には３個のレンズ７が配置され、偶数番目の列には２個のレンズ７が配置されている。同じ列の中でｙ軸方向に隣り合うレンズ７の中心間の間隔Ｐｙを１ピッチとすると、奇数番目の列の３個のレンズ７の配置に対して、偶数番目の列の２個のレンズ７の配置はｙ軸方向に１／２ピッチずれている。
【００８７】
行方向で見ると、上から数えて奇数番目の行には３個のレンズ７が配置され、偶数番目の行には２個のレンズ７が配置されている。同じ行の中でｘ軸方向に隣り合うレンズ７の間隔Ｐｘを１ピッチとすると、奇数番目の行の３個のレンズ７の配置に対して、偶数番目の行の２個のレンズ７の配置はｘ軸方向に１／２ピッチずれている。
【００８８】
レンズシート４および箱体３の断面を見ると、図１７に示すように、レンズ７は、当該レンズ７の焦点Ｆが当該レンズ７に対応する開口部６の位置に一致するように配置されている。すなわち、レンズ７の焦点Ｆは、当該レンズ７に対応する開口部６の内部に位置している。キャビティ５内を導光する光Ｌは、箱体３の様々な内面３ｉで複数回反射した後、開口部６に達する。そのため、開口部６から様々な角度で光Ｌが射出される。光Ｌがいかなる角度で開口部６から射出されたとしても、開口部６の光射出端の径Ｄがある程度小さければ、レンズ７の焦点Ｆもしくはその近傍から射出された光Ｌのみがレンズ７に入射する。これにより、レンズ７に対して様々な角度で入射した光Ｌは、レンズ７の光軸ＡＸに対して略平行な光に変換されてレンズ７から射出される。つまり、レンズ７は、開口部６から射出された光Ｌを平行化するコリメータレンズとして機能する。
【００８９】
本実施形態の面光源装置７１によれば、開口部６の位置に焦点Ｆを有する球面レンズの作用によりレンズ７の光軸ＡＸに対して略平行な光Ｌ、いわゆる指向性が高い光Ｌを得ることができる。また、箱体３の開口部６から射出される光Ｌは、キャビティ５の内部で何回も反射を繰り返しているため、箱体３から射出される時点で配光分布および輝度分布が均一化されている。その結果、レンズシート４を通した面光源装置７１として、光取り出し効率に優れることに加えて、配光分布および輝度分布が均一で指向性の高い光を得ることができる。
【００９０】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１８を用いて説明する。
以下の第８、第９実施形態では、上記実施形態の面光源装置を備えた表示装置の一例を示す。本実施形態は、第１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた液晶表示装置の一例である。
図１９は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１９において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９１】
本実施形態の液晶表示装置６８は、図１８に示すように、第１実施形態の面光源装置１からなるバックライト６９と、第１偏光板７０と、液晶パネル７７と、第２偏光板７２と、視野角拡大フィルム７３（光拡散部材）と、を備えている。なお、図１８では、液晶パネル７７を模式的に１枚の板状に図示している。観察者は、視野角拡大フィルム７３が配置された図１８の液晶表示装置６８の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム７３が配置された側を視認側と称し、バックライト６９が配置された側を背面側と称する。
【００９２】
本実施形態の液晶表示装置６８においては、バックライト６９から射出された光を液晶パネル７７で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。液晶パネル７７から射出された光が視野角拡大フィルム７３を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム７３に入射する前よりも広がった状態となり、光が視野角拡大フィルム７３から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
【００９３】
液晶パネル７７としては、例えばアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを用いることができる。ただし、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限らず、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネル、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。液晶パネル７７には周知の一般的な液晶パネルを用いることができるため、詳細な構成の説明は省略する。
【００９４】
液晶表示装置６８の視認側には、視野角拡大フィルム７３が配置されている。視野角拡大フィルム７３は、基材７４と、基材７４の一面（視認側と反対側の面）に形成された複数の光拡散部７５と、基材７４の一面に形成された光吸収層７６と、から構成されている。視野角拡大フィルム７３は、光拡散部７５が設けられた側を第２偏光板７２に向け、基材７４の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板７２上に配置されている。
【００９５】
基材７４には、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。光拡散部７５は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。光拡散部７５は、水平断面（ｘｙ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材７４側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材７４と反対側の面の面積が大きく、基材７４側から基材７４と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部７５は、基材７４側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。光拡散部７５は、視野角拡大フィルム７３において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部７５に入射した光は、光拡散部７５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部７５の内部に略閉じこめられた状態で導光し、全方位に拡散した状態で射出される。
【００９６】
光吸収層７６は、基材７４の光拡散部７５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部７５の形成領域以外の領域に形成されている。光吸収層７６は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。
【００９７】
本実施形態の液晶表示装置６８では、光取り出し効率に優れた第１実施形態の面光源装置１からなるバックライト６９を用いているため、どの方向から見ても明るい映像を見ることができる。
【００９８】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図１９を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた蛍光励起型の液晶表示装置の一例である。
【００９９】
本実施形態の液晶表示装置７８は、図１９に示すように、第１実施形態の面光源装置１からなるバックライト６９と、液晶素子７９と、発光素子８０と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置７８は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル８１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル８１Ｂが隣接して配置されている。これら３つのサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成される。
【０１００】
バックライト６９は、発光素子８０の蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出する。本実施形態のバックライト６９は、励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子７９は、バックライト６９から射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ毎に変調する。発光素子８０には、液晶素子７９により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図１９に示す液晶表示装置７８の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
【０１０１】
液晶素子７９は、第１透明基板８３と第２透明基板８４との間に液晶層８５が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、観察者から見て前面側に位置する第２透明基板８４は、発光素子８０の基板を兼ねている。第１透明基板８３の内面（液晶層８５側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極８６が形成され、第１透明電極８６を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。第１透明基板８３の外面（液晶層８５側と反対側の面）には第１偏光板８７が設けられている。第１透明基板８３には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極８６には、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板８７には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【０１０２】
一方、第２透明基板８４の内面（液晶層８５側の面）には、蛍光体層８２、第１光吸収層８８が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層８２を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。バックライト６９からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル８１Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｒが設けられる。同様に、緑色用サブピクセル８１Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｂが設けられる。
【０１０３】
もしくは、バックライト６９からの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色用サブピクセル８１Ｇには青色光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく散乱させて外部に射出させる光散乱層が設けられる。さらに、第２透明基板８４の内面には、第１光吸収層８８を覆うように第２偏光板８９が形成され、第２偏光板８９の表面に第２透明電極９０、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板８９は、液晶素子７９の製造過程で塗布技術等を用いて作り込まれる偏光板であり、いわゆるイン・セル偏光板である。第２透明電極９０には、第１透明電極８６と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【０１０４】
第２透明基板８４の外面側には第２光吸収層９１が形成されている。第２透明基板８４の内面に設けられた第１光吸収層８８は、バックライト６９からの励起光Ｌ１の漏れによるコントラスト低下を抑制するためのものである。第２透明基板８４の外面に設けられた第２光吸収層９１は、外光によるコントラスト低下を抑制するためのものである。
【０１０５】
本実施形態の液晶表示装置７８では、光取り出し効率に優れた第１実施形態の面光源装置１からなるバックライト６９を用いているため、発色性に優れた明るい映像を見ることができる。
【０１０６】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図２０を用いて説明する。
図２０は、表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す正面図である。
【０１０７】
本構成例の液晶テレビジョン９３は、図２０に示すように、表示画面として上記第８実施形態の液晶表示装置６８、もしくは第９実施形態の液晶表示装置７８を備えている。観察者側（図２０の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図２０の奥側）にはバックライト（面光源装置）が配置されている。
本構成例の液晶テレビジョン９３は、上記実施形態の液晶表示装置６８，７８を備えているため、明るい表示が可能な液晶テレビジョンとなる。
【０１０８】
［第１０実施形態］
以下、本発明の第１０実施形態について、図２１を用いて説明する。
第１０実施形態では、第１実施形態の面光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図２１は、本実施形態の照明装置を示す断面図である。
図２１において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０９】
本実施形態の照明装置９７は、図２１に示すように、第１実施形態の面光源装置１を備えているため、本実施形態の照明装置９７からは多くの光が取り出される。その結果、本実施形態の照明装置９７によれば、所定の領域を明るく照明することができる。
【０１１０】
なお、上記の第１〜第７実施形態においては、箱体の開口部から光が取り出される構成を例示したが、例えば導光棒を備えた第６実施形態の面光源装置のように、開口部の内部に光透過性を有する部材が挿入されていてもよく、箱体の天板の一部に光を透過し得る箇所（光透過部）がありさえすればよく、箱体の天板が必ずしも開口部を有していなくてもよい。
【０１１１】
［第１１実施形態］
以下、本発明の第１１実施形態について、図２２〜図２６を用いて説明する。
上記の第１〜第７実施形態の面光源装置は、箱体の天板に開口部が設けられ、開口部以外の部分は光透過性を有しておらず、開口部の部分からのみ光が取り出される構成を有していた。これに対して、第１１実施形態以降では、箱体の天板に開口部が設けられておらず、天板の全面から光が取り出される構成の面光源装置の例を示す。その他の面光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１１２】
図２２は、本実施形態の面光源装置を示す斜視図である。図２３は、図２２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２４は、光射出板となるバンドパスフィルタの拡大断面図である。図２５（Ａ）、（Ｂ）は、射出光の指向性が向上する原理を説明するための図である。図２６（Ａ）、（Ｂ）は、図２５（Ａ）、（Ｂ）と異なる光源を用いたときの射出光の指向性が向上する原理を説明するための図である。
図２２〜図２４において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１３】
図２２、図２３に示すように、本実施形態の面光源装置１１１では、光射出板として機能する箱体３の天板３ａが、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ１１２で構成されている。バンドパスフィルタ１１２は、所定の入射角θ以下の角度で入射した光を選択的に透過させ、所定の入射角を超える角度で入射した光を選択的に反射させる機能を有する。後述するように、バンドパスフィルタ１１２のこの機能を利用することにより、本実施形態の面光源装置１１１では指向性の高い光を取り出すことができる。
【０１１４】
天板３ａ以外の箱体３の構成は、基本的に第１〜第７実施形態と同様である。
図２３に示すように、ＬＥＤ２から射出された光は、箱体３の内面で反射を繰り返し、バンドパスフィルタ１１２に到達した際に所定の入射角θ以下の角度で入射したときにバンドパスフィルタ１１２を透過する。箱体３の底板３ｂおよび側板３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆの内面３ｉは、第１〜第７実施形態では拡散反射面であってもよいし、正反射面であってもよいと説明したが、本実施形態では拡散反射面であることが必須である。その理由は、バンドパスフィルタ１１２で反射した光がその後でバンドパスフィルタ１１２を透過するためには、入射角が変化する必要があるからである。箱体３の底板３ｂおよび側板３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆの内面が正反射面であると、バンドパスフィルタ１１２で１回反射した光は何度反射しても入射角が変わらず、バンドパスフィルタ１１２を透過することができない。
【０１１５】
第１〜第７実施形態では光源に白色のＬＥＤ２を用いたのに対し、本実施形態では青色のＬＥＤ２Ｂを用いる。すなわち、ＬＥＤ２Ｂの発光スペクトルは、４５０ｎｍ近傍の波長域に少なくとも一つのピークを有する。すなわち、青色域に発光ピークを有する光がＬＥＤ２Ｂから射出される。ＬＥＤ２Ｂは、指向性を持っていなくてよい。
【０１１６】
図２４に示すように、バンドパスフィルタ１１２は、屈折率が互いに異なる誘電体材料からなる高屈折率層１１４と低屈折率層１１５とを有し、これら高屈折率層１１４と低屈折率層１１５とが交互に多数積層された誘電体多層膜である。高屈折率層１１４の屈折率をｎＡ、低屈折率層１１５の屈折率をｎＢとすると、ｎＡ≠ｎＢであり、ｎＡ＞ｎＢである。バンドパスフィルタ１１２は、例えば屈折率が異なる樹脂材料の多層積層体の延伸体で構成される。もしくは、バンドパスフィルタ１１２は、屈折率が異なる無機酸化物の多層蒸着薄膜で構成される。バンドパスフィルタ１１２の法線方向の分光スペクトルは、４００ｎｍ以上の波長域に少なくとも一つの反射帯域を有する。
【０１１７】
誘電体多層膜の構成の一例として、屈折率層の総数は８００層である。高屈折率層１１４の屈折率ｎＡは１．７５、低屈折率層１１５の屈折率ｎＢは１．５５、誘電体多層膜の平均屈折率ｎaveは１．６５、である。平均屈折率は、高屈折率層１１４の屈折率ｎＡと低屈折率層１１５の屈折率ｎＢとの相加平均とする。最も下層側の高屈折率層１１４の膜厚をｄ０、最も上層側の高屈折率層１１４の膜厚をｄｎ、最も下層側の低屈折率層１１５の膜厚をｄ０’、最も上層側の低屈折率層１１５の膜厚をｄｎ’としたときの膜厚の傾斜倍率ｋを、ｋ＝ｄｎ／ｄ０＝ｄｎ’／ｄ０’と定義したとき、膜厚の傾斜倍率ｋは１．３である。誘電体多層膜は、波長分散を持たず（フラット分散）、誘電体多層膜の屈折率は全波長域で一定である。
【０１１８】
高屈折率層１１４および低屈折率層１１５の屈折率の組み合わせは、上述した組み合わせの他、例えば下記の表１の実施例１〜４の組み合わせを採用することができる。
【０１１９】
【表１】
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【０１２０】
バンドパスフィルタ１１２となる誘電体多層膜は、特定波長の光を反射あるいは透過させるため、光の干渉条件の式である下記の式（１）を満たすように、各膜の屈折率や膜厚が設定される。光の干渉条件の式によれば、光の入射角が０°のとき、すなわち、誘電体多層膜の法線方向から光が入射するとき、波長λは最大値を取る。その状態から光の入射角が大きくなると、波長λは小さくなる。したがって、誘電体多層膜を斜め方向から見たときの分光特性曲線は、正面方向から見たときの分光特性曲線に比べて短波長側にシフトする。この現象を波長シフト、もしくはブルーシフトと呼ぶ。波長シフト現象を利用して光源の配光分布を変えることは既に知られている。
λ／４＝ｎ×ｄ×cosθ  …（１）
（λ：光の波長、ｎ：誘電体多層膜の屈折率、ｄ：膜厚、θ：光の入射角度）
【０１２１】
［指向性向上の原理］
次に、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ１１２を用いて高指向性の面光源装置を実現する方法について説明する。
図２５（Ａ）は、誘電体多層膜を正面方向（誘電体多層膜の法線方向）から見たときの透過特性のイメージを示している。同様に、図２５（Ｂ）は、誘電体多層膜を斜め方向から見たときの透過特性のイメージを示している。
【０１２２】
例えば図２５（Ａ）に示すように、正面方向から見たときにＬＥＤの分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）のピークの略全てが誘電体多層膜の分光透過率曲線Ｓ１（λ）における透過領域Ｔに入っていたとする。この場合、正面方向から見る限り、光源から放射される光のエネルギーはほとんど損失しない。
【０１２３】
一方、誘電体多層膜を斜め方向から見ると、図２５（Ｂ）に示すように、上述した波長シフト現象により誘電体多層膜の分光透過率曲線が短波長側にシフトする。図２５（Ｂ）では、シフト前の分光透過率曲線を符号Ｓ１（λ）とし、シフト後の分光透過率曲線を符号Ｓ１’（λ）とする。このとき、ＬＥＤの分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）のピークの一部（短波長側）は誘電体多層膜の透過領域Ｔに入り、残りは誘電体多層膜の反射領域Ｒに入る。その結果、斜め方向に透過する光のエネルギーは反射によって損失する。エネルギー損失は、波長シフト量が大きくなる程、大きくなる。このように、斜め方向から見た光の透過率が正面方向から見た光の透過率よりも小さくなるため、正面方向への光の指向性を高めることができる。
【０１２４】
このように、本実施形態の面光源装置１１１は、光射出板としてバンドパスフィルタ１１２を用いているため、バンドパスフィルタ１１２に対して垂直に近い入射角で入射した光は透過し、バンドパスフィルタ１１２に対して大きい入射角で入射した光は反射する。これにより、指向性の高い面光源装置１１１を実現することができる。また、ＬＥＤ２Ｂから射出された光は、キャビティ５内で多重反射した後でバンドパスフィルタ１１２の全面から射出されるため、輝度分布が均一な光が得られる。
【０１２５】
本実施形態では、光源としてＬＥＤ２Ｂを用いたが、波長シフト現象を利用して指向性を高めるためには、図２６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光源としてレーザーを用い、光源の分光スペクトルのピークを狭くすることが好ましい。また、白色光源よりも青色等の単色光源を用いることが好ましい。レーザーを用いることにより、より高い指向性を持つ面光源装置を得ることができる。
【０１２６】
［第１２実施形態］
以下、本発明の第１２実施形態について、図２７を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１１実施形態と同様であり、複数色のＬＥＤを備えた点が第１１実施形態と異なる。
【０１２７】
第１１実施形態の面光源装置は、青色ＬＥＤからなる光源を備えていた。これに対して、本実施形態の面光源装置は、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤからなる３色のＬＥＤを備えている。そのため、光源の分光スペクトルＳ０は、図２７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば波長４５０ｎｍ付近の青色域、波長５５０ｎｍ付近の緑色域、および波長６５０ｎｍ付近の赤色域の３つのピークＰｂ，Ｐｇ，Ｐｒを有する。
【０１２８】
すなわち、本実施形態の面光源装置の場合、光源からの光は、複数のピーク波長を含む分光スペクトルを有している。バンドパスフィルタは、正面方向において、図２７（Ａ）に示すように、光源の分光スペクトルＳ０の複数のピーク波長を含む複数の波長域を透過波長域とする透過スペクトルＳ１を有している。
【０１２９】
本実施形態においても、第１１実施形態と同様、図２７（Ｂ）に示すように、バンドパスフィルタを構成する誘電体多層膜の波長シフト現象により、斜め方向においては、正面方向の透過スペクトルＳ１が短波長側にシフトし、透過スペクトルＳ１’となる。これにより、誘電体多層膜に対して小さい入射角で入射する光が選択的にバンドパスフィルタを透過する結果、指向性の高い光が得られる。特に本実施形態の場合、３色のＬＥＤを備えたことにより、指向性の高い白色光が得られる。
【０１３０】
［第１３実施形態］
以下、本発明の第１３実施形態について、図２８を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１１実施形態と同様であり、反射型偏光フィルムを備えた点が第１１実施形態と異なる。
図２８は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。
図２８において、第１１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３１】
図２８に示すように、本実施形態の面光源装置１３１は、バンドパスフィルタ１１２の光射出側にあたるバンドパスフィルタ１１２の上面に、反射型偏光フィルム１３２を備えている。反射型偏光フィルム１３２は、バンドパスフィルタ１１２から射出された光のうち、第１偏光（例えばＰ偏光）を透過し、第１偏光と偏光状態が異なる第２偏光（例えばＳ偏光）を反射させる偏光選択素子である。反射型偏光フィルム１３２としては、例えばＤＢＥＦ（住友スリーエム社製）を用いることができる。ここでは、バンドパスフィルタ１１２の上面に反射型偏光フィルム１３２が配置されているが、バンドパスフィルタ１１２の下面、すなわちバンドパスフィルタ１１２の光入射側に、反射型偏光フィルム１３２が配置されていてもよい。
【０１３２】
本実施形態においても、指向性の高い面光源装置１３１を実現することができる、といった第１１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、面光源装置１３１が反射型偏光フィルム１３２を備えたことにより、一部の偏光をリサイクルしつつ偏光状態が揃った光を得ることができ、液晶表示装置などに用いて好適なものとなる。
【０１３３】
［第１４実施形態］
以下、本発明の第１４実施形態について、図２９、図３０を用いて説明する。
本実施形態の面光源装置の基本構成は第１１実施形態と同様であり、プリズムシートを備えた点が第１１実施形態と異なる。
図２９は、本実施形態の面光源装置を示す断面図である。図３０は、プリズムシートの拡大図である。
図２９、図３０において、第１１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３４】
図２９に示すように、本実施形態の面光源装置１４１は、バンドパスフィルタ１１２の光射出側にあたるバンドパスフィルタ１１２の上面に、プリズムシート１４２を備えている。プリズムシート１４２は、図２９の紙面に垂直な方向に延在する複数のプリズム１４３が配列された構成を有する。
【０１３５】
図３０に示すように、プリズム１４３の断面形状は、バンドパスフィルタ１１２の上面に垂直な第１面１４３ａと、バンドパスフィルタ１１２の上面に対して傾斜角αをなす第２面１４３ｂと、を有する直角三角形である。プリズムシート１４２は、バンドパスフィルタ１１２から射出された光の光軸を所定の方向に偏向させる光偏向部材である。
【０１３６】
図２９の左側にあたるプリズムシート１４２は、プリズム１４３の第２面１４３ｂが左側を向くように配置されている。それとは逆に、図２９の右側にあたるプリズムシート１４２は、プリズム１４３の第２面１４３ｂが右側を向くように配置されている。バンドパスフィルタ１１２の上面の中央付近にはプリズムシート１４２が設けられていない。
【０１３７】
図３０に示すように、バンドパスフィルタ１１２の上面から垂直に射出された光は、プリズム１４３に入射した後、第２面１４３ｂで反射する。第２面１４３ｂで反射した光は、入射角（２α−９０°）で第１面１４３ａに入射し、屈折して第１面１４３ａから外部に射出される。このとき、第１面１４３ａと射出光Ｌの光軸Ｌaxとのなす角度をβ、プリズム１４３の屈折率をｎ、空気の屈折率を１とすると、Snellの法則から次の（２）式が導かれる。
ｎsin（２α−９０°）＝sin（９０°−β）  …（２）
【０１３８】
例えばβ＝３０°としたい場合、言い換えると、バンドパスフィルタ１１２の上面の法線方向から３０°傾いた方向に光を射出させたい場合、ｎ＝１．５とすると、（２）式から、プリズム１４３の第２面１４３ｂの傾斜角αを６２．６°に設定すればよい。
【０１３９】
本実施形態においても、指向性の高い面光源装置１４１を実現することができる、といった第１１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、面光源装置１４１が上記構成のプリズムシート１４３を備えたことにより、射出光Ｌが中央寄りに集光するような指向性を有する面光源装置を実現することができる。
【０１４０】
バンドパスフィルタ１１２上にプリズムシート１４２を配置する構成に代えて、バンドパスフィルタの上面自体をプリズム形状に加工してもよい。その場合、一体のバンドパスフィルタの一端と他端とで異なる方向を向くプリズムを作り分けてもよい。もしくは、プリズム形状を有する別体のバンドパスフィルタを複数組み合わせ、１つのバンドパスフィルタとしてもよい。
【０１４１】
［第１５実施形態］
以下、本発明の第１５実施形態について、図３１を用いて説明する。
以下の第１５、第１６実施形態では、上記実施形態の面光源装置を備えた表示装置の一例を示す。本実施形態は、第１１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた液晶表示装置の一例である。
図３１は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図３１において、第１１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態の液晶表示装置１６８は、図３１に示すように、第１１実施形態の面光源装置１１１からなるバックライト１６９と、第１偏光板７０と、液晶パネル７７と、第２偏光板７２と、視野角拡大フィルム７３（光拡散部材）と、を備えている。なお、図３１では、液晶パネル７７を模式的に１枚の板状に図示している。観察者は、視野角拡大フィルム７３が配置された図３１の液晶表示装置１６８の上側から表示を見ることになる。よって、以下の説明では、視野角拡大フィルム７３が配置された側を視認側と称し、バックライト１６９が配置された側を背面側と称する。
【０１４３】
本実施形態の液晶表示装置１６８においては、バックライト１６９から射出された光を液晶パネル７７で変調し、変調した光によって所定の画像や文字等を表示する。また、液晶パネル７７から射出された光が視野角拡大フィルム７３を透過すると、射出光の角度分布が視野角拡大フィルム７３に入射する前よりも広がった状態となって光が視野角拡大フィルム７３から射出される。これにより、観察者は広い視野角を持って表示を視認できる。
【０１４４】
液晶パネル７７としては、例えばアクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルを用いることができる。ただし、アクティブマトリクス方式の透過型液晶パネルに限らず、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶パネル、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶パネルであっても良い。液晶パネル７７には周知の一般的な液晶パネルを用いることができるため、詳細な構成の説明は省略する。
【０１４５】
液晶表示装置１６８の視認側には、視野角拡大フィルム７３が配置されている。視野角拡大フィルム７３は、基材７４と、基材７４の一面（視認側と反対側の面）に形成された複数の光拡散部７５と、基材７４の一面に形成された光吸収層７６と、から構成されている。視野角拡大フィルム７３は、光拡散部７５が設けられた側を第２偏光板７２に向け、基材７４の側を視認側に向けた姿勢で第２偏光板７２上に配置されている。
【０１４６】
基材７４には、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の透明樹脂製の基材が好ましく用いられる。光拡散部７５は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の光透過性および感光性を有する有機材料で構成されている。光拡散部７５は、水平断面（ｘｙ断面）の形状が円形であり、光射出端面となる基材７４側の面の面積が小さく、光入射端面となる基材７４と反対側の面の面積が大きく、基材７４側から基材７４と反対側に向けて水平断面の面積が徐々に大きくなっている。すなわち、光拡散部７５は、基材７４側から見たとき、いわゆる逆テーパ状の円錐台状の形状を有している。光拡散部７５は、視野角拡大フィルム７３において光の透過に寄与する部分である。すなわち、光拡散部７５に入射した光は、光拡散部７５のテーパ状の側面で全反射しつつ、光拡散部７５の内部に略閉じこめられた状態で導光し、全方位に拡散した状態で射出される。
【０１４７】
光吸収層７６は、基材７４の光拡散部７５が形成された側の面のうち、複数の光拡散部７５の形成領域以外の領域に形成されている。光吸収層７６は、一例として、ブラックレジスト等の光吸収性および感光性を有する有機材料で構成されている。
【０１４８】
例えば画面の正面方向、すなわち液晶パネルを垂直に透過する光を基準として、液晶表示装置の画質の調整を行った場合、指向性を持たない従来のバックライトを用いた液晶表示装置では、画面を正面方向から見たときと斜め方向から見たときとで色ずれが生じてしまう。これに対して、本実施形態の液晶表示装置１６８では、高い指向性を有する第１１実施形態の面光源装置１１１からなるバックライト１６９を用いている。これにより、液晶パネル７７において色変化が少ない角度範囲のみを光が透過する。その後、視野角拡大フィルム７３で光が全ての方位に拡散するため、観察者は、どの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【０１４９】
［第１６実施形態］
以下、本発明の第１６実施形態について、図３２を用いて説明する。
本実施形態は、第１１実施形態の面光源装置をバックライトとして備えた蛍光励起型の液晶表示装置の一例である。
【０１５０】
本実施形態の液晶表示装置１７８は、図３２に示すように、第１１実施形態の面光源装置１１１からなるバックライト１６９（面光源装置）と、液晶素子７９と、発光素子８０と、を備えている。本実施形態の液晶表示装置１７８は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル８１Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル８１Ｂが隣接して配置されている。これら３つのサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成される。
【０１５１】
バックライト１６９は、発光素子８０の蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出する。本実施形態のバックライト１６９は、励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。液晶素子７９は、バックライト６９から射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂ毎に変調する。発光素子８０には、液晶素子７９により変調された励起光Ｌ１が入射され、蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図３２に示す液晶表示装置１７８の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
【０１５２】
液晶素子７９は、第１透明基板８３と第２透明基板８４との間に液晶層８５が挟持された構成となっている。本実施形態の場合、観察者から見て前面側に位置する第２透明基板８４は、発光素子８０の基板を兼ねている。第１透明基板８３の内面（液晶層８５側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極８６が形成され、第１透明電極８６を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。第１透明基板８３の外面（液晶層８５側と反対側の面）には第１偏光板８７が設けられている。第１透明基板８３には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極８６には、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板８７には、従来一般の外付けの偏光板を用いることができる。
【０１５３】
一方、第２透明基板８４の内面（液晶層８５側の面）には、蛍光体層８２、第１光吸収層８８が基板側からこの順に積層されている。蛍光体層８２を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。バックライト６９からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル８１Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｒが設けられる。同様に、緑色用サブピクセル８１Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｂが設けられる。
【０１５４】
もしくは、バックライト１６９からの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル８１Ｒ、緑色用サブピクセル８１Ｇには青色光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層８２Ｒ，８２Ｇが設けられる。青色用サブピクセル８１Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく拡散させて外部に射出させる光拡散層が設けられる。さらに、第２透明基板８４の内面には、第１光吸収層８８を覆うように第２偏光板８９が形成され、第２偏光板８９の表面に第２透明電極９０、配向膜（図示略）が積層されている。第２偏光板８９は、液晶素子７９の製造過程で塗布技術等を用いて作り込まれる偏光板であり、いわゆるイン・セル偏光板である。第２透明電極９０には、第１透明電極８６と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
【０１５５】
第２透明基板８４の外面側には第２光吸収層９１が形成されている。第２透明基板８４の内面に設けられた第１光吸収層８８は、バックライト１６９からの励起光Ｌ１の漏れによるコントラスト低下を抑制するためのものである。第２透明基板８４の外面に設けられた第２光吸収層９１は、外光によるコントラスト低下を抑制するためのものである。
【０１５６】
第１５実施形態で述べた通り、通常の液晶表示装置は、斜め方向から見たときに色ずれが生じる。これに対して、本実施形態の蛍光励起型の液晶表示装置１７８は、指向性が高い紫外光もしくは青色光を射出する面光源装置をバックライト１６９として用い、紫外光もしくは青色光を蛍光体層８２で色変換する。このとき、各色の光が蛍光体層８２から等方的に射出されるため、観察者は、どの方向から見ても色ずれの少ない高画質の映像を見ることができる。
【０１５７】
［表示装置の構成例］
以下、表示装置の一構成例について、図３３を用いて説明する。
図３３は、表示装置の一構成例である液晶表示装置の概略構成を示す正面図である。
【０１５８】
本構成例の液晶テレビジョン１９３は、図３３に示すように、表示画面として上記第１５実施形態の液晶表示装置１６８、もしくは第１６実施形態の液晶表示装置１７８を備えている。観察者側（図３３の手前側）には液晶パネルが配置され、観察者と反対側（図３３の奥側）にはバックライト（面光源装置）が配置されている。
本構成例の液晶テレビジョン１９３は、上記実施形態の液晶表示装置１６８，１７８を備えているため、高画質の表示が可能な液晶テレビジョンとなる。
【０１５９】
［第１７実施形態］
以下、本発明の第１７実施形態について、図３４を用いて説明する。
第１７実施形態では、第１１実施形態の面光源装置を備えた照明装置の一例を示す。
図３４は、本実施形態の照明装置を示す断面図である。
図３４において、第１１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６０】
本実施形態の照明装置１９７は、図３４に示すように、第１１実施形態の面光源装置１１１を備えている。よって、本実施形態の照明装置１９７は、高い指向性を有し、かつ、照度分布が均一化される。その結果、本実施形態の照明装置１９７によれば、照明光をある程度狭い領域に集光させ、その領域を均一に照明することができる。本実施形態の照明装置１９７を例えばスクリーン２００等に向けて設置すれば、照明装置１９７から指向性の高い光が照射されるため、好適に用いることができる。
【０１６１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記第１〜第７実施形態では、箱体から光を取り出すための光透過部が天板に設けられた開口部で構成されていたが、光透過部は必ずしも開口していなくてもよい。例えば、開口部を透明な部材で塞いだ構成の光透過部であってもよく、光を取り出すことができさえすればよい。上記全ての実施形態では、一つの箱体のみで面光源装置が構成されているが、例えば大面積の面光源装置を実現したい場合、光射出面が同一平面となるように複数の箱体を配列した構成、いわゆる複数の箱体をタイリングした構成としてもよい。
【０１６２】
上記実施形態では、光源としてＬＥＤやレーザーを用いたが、これらの固体光源に限ることはなく、冷陰極管等の他の光源を用いることも可能である。上記実施形態のように複数個の光源を用いる場合、必ずしも光源を等間隔に配置する必要はなく、光源の配置に疎密を付けてもよい。同様に、光透過部の配置についても、必ずしも等間隔である必要はなく、必要に応じて疎密を付けてもよい。また、光透過部の個数は少なくとも１個あればよい。その他、上記実施形態で例示した面光源装置の各構成部材の数、配置、材料等の具体的な構成については、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１６４】
１，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，１１１，１３１，１４１…面光源装置、２，２Ｂ，１２…ＬＥＤ（光源）、３，１３…箱体、３ａ，１３ａ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…天板（光射出板）、４…レンズシート、５，１５…キャビティ（内部空間）、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，１６…開口部（光透過部）、６ａ，６Ａａ，６Ｂａ，６Ｃａ，６Ｄａ，１６ａ…光入射端、６ｂ，６Ａｂ，６Ｂｂ，６Ｃｂ，６Ｄｂ，１６ｂ…光射出端、７…レンズ、１１２…バンドパスフィルタ、１３２…反射型偏光フィルム（偏光選択素子）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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