(57)【要約】【課題】  部品点数を抑えられ且つ厚さが薄くされたＬＥＤ面状光源装置を提供する。【解決手段】  本発明のＬＥＤ面状光源装置１は、側端面の一方或いは両方が斜め上方を向く斜端面６ｂとされた導光板６と、この斜端面を覆う銀蒸着反射フィルム８と、導光板の下面６ｃの端部の斜端面に対向する位置に設けられた入射部６ａと、導光板の下面の入射部を除いた中央部に配置された拡散反射板１４と、導光板の下方に配置され、波長の異なる単色光を導光板の入射部に向けて照射する複数のＬＥＤ光源２ａ，２ｂ，２ｃと、を備え、ＬＥＤ光源が、ＬＥＤ光源から発せられた波長の異なる単色光が混合されるのに十分な距離、入射部から離れて配置されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2006221922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側端面の一方或いは両方が斜め上方を向く斜端面とされた導光板と、
前記斜端面を覆う反射材と、
前記導光板の下面の端部の前記斜端面に対向する位置に設けられた入射部と、
前記導光板の下面の入射部を除いた中央部に配置された反射部材と、
前記導光板の下方に配置され、波長の異なる単色光を前記導光板の入射部に向けて照射する複数のＬＥＤ光源と、を備え、
前記ＬＥＤ光源が、このＬＥＤ光源から発せられた波長の異なる単色光が混合されるのに十分な距離、前記入射部から離れて配置されている、
ことを特徴とするＬＥＤ面状光源装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源と前記入射部との間に、透明材料で構成された単色光混合部材が配置されている、
請求項１に記載のＬＥＤ面状光源装置。
【請求項３】
前記単色光混合部材は、一方の側端面が斜め下方に向く斜端面とされ、この斜端面が反射材で覆われた板状の部材であり、この単色混合部材は、斜端面が前記導光板の斜端面と対向して配置されるように前記導光板の下方に配置され、
前記ＬＥＤ光源は、前記単色光混合部材の他方の側端面に対向して配置されている、
請求項１または２に記載のＬＥＤ面状光源装置。
【請求項４】
前記導光板の下面に低屈折率部と高屈折率部が交互に配置された層及び導光方向に対して垂直な帯状の鋸歯状プリズムを備えている、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＬＥＤ面状光源装置。
【請求項５】
前記単色光混合部材は、一方の端面が前記導光板の斜端面と対向し前記導光板の下面から鉛直方向に延びるように配置され、
前記ＬＥＤ光源が、前記単色光混合部材の他方の端面の下方でこの他方の端面から光を入射させるように配置されている、
請求項１または２に記載のＬＥＤ面状光源装置。
【請求項６】
前記導光板の入射部には、前記ＬＥＤ光源からの光を前記導光板内に偏向させる偏向手段が形成され、
前記ＬＥＤ光源は、前記導光板の下方から前記入射部に向けて斜め上方に光を照射するように配置されている、
請求項１に記載のＬＥＤ面状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ面状光源装置に関し、詳細には、異なる波長の単色光を出射する複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からの単色光を混合するＬＥＤ面状光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等のディスプレイパネルの照明用面状光源装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ面状光源装置が知られている。ＬＥＤ面状光源装置には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の単色光を発する３種類のＬＥＤをセットにして用い、各ＬＥＤから発せられる単色光をミキシングすることによって白色光を作り出すタイプ（以下、「ＲＧＢ−ＬＥＤ面状光源装置」と呼ぶ。）のものがある。
【０００３】
ＲＧＢ−ＬＥＤ面状光源装置は、３種類の単色光をミキシングして白色光を得る原理であるので、単色光をミキシングするために単色光源であるＬＥＤの下流側に所定長のミキシング距離を確保する必要がある。
【０００４】
このようなＲＧＢ−ＬＥＤ面状光源装置としては、高出力のＬＥＤを導光板の端面に対向させてアレイ状に配列してＬＥＤからの光を導光板の端面に入射させるエッジライト方式、高出力のＬＥＤを拡散板の直下にアレイ状に配列し拡散板によって光を拡散させる直下方式等がある。
【０００５】
しかしながら、エッジライト方式は、ミキシング距離を確保するため、ＬＥＤ光源を導光板の縁から外方に離して配置するか、導光板端面に近接する場合には導光板をミキシングための分を長くしなければならず、額縁の寸法が大きくなるとともに、ディスプレイの中心まで光が十分に届きにくく、比較的大型のディスプレイには適さない等の問題がある。
又、直下方式では、ミキシング距離を確保するためにＬＥＤ光源を拡散板等から下方に離して配置しなければならず、この結果、面状光源装置が厚くなってしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、ＬＥＤからの光をリフレクタで混色手段の一方の端面に導き、混色手段の他方の他面から出射する光を他方の端面の外側に配置したプリズム等によって、混色手段の上方に隣接して配置された導光板の端面に入射させる構成を備えた面状光源装置も知られている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、このような構成には、部品点数が多く、また、面状光源装置の厚さも厚くなるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１５８３３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、部品点数を抑えられ且つ厚さが薄くされたＬＥＤ面状光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、側端面の一方或いは両方が斜め上方を向く斜端面とされた導光板と、前記斜端面を覆う反射材と、前記導光板の下面の端部の前記斜端面に対向する位置に設けられた入射部と、前記導光板の下面の入射部を除いた中央部に配置された反射部材と、前記導光板の下方に配置され、波長の異なる単色光を前記導光板の入射部に向けて照射する複数のＬＥＤ光源と、を備え、前記ＬＥＤ光源が、このＬＥＤ光源から発せられた波長の異なる単色光が混合されるのに十分な距離、前記入射部から離れて配置されていることを特徴とするＬＥＤ面状光源装置が提供される。
【００１０】
このように構成された本発明のＬＥＤ面状光源装置においては、ＬＥＤ光源から照射された単色光は、入射部に達する前に互いに混合される。入射した光は、導光板の斜端面に設けられた反射材によって導光板の中央部に向けて反射され、導光板内を伝搬する。このように、少ない部品点数で、ＬＥＤからの光を確実に混合して且つ導光板内に導くことができる。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ＬＥＤ光源は、赤色の単色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色の単色光を発する緑色ＬＥＤと、青色の単色光を発する青色ＬＥＤと、を含む。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ＬＥＤ光源と前記入射部との間に、透明材料で構成された単色光混合部材が配置されている。
このような構成によれば、単色光混合部材により、ＬＥＤ光源からの光を確実に導光板に入射させることができる。
【００１３】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記単色光混合部材は、一方の側端面が斜め下方に向く斜端面とされ、この斜端面が反射材で覆われた板状の部材であり、この単色混合部材は、斜端面が前記導光板の斜端面と対向して配置されるように前記導光板の下方に配置され、前記ＬＥＤ光源は、前記単色光混合部材の他方の側端面に対向して配置されている。
このような構成によれば、簡単な構成で、ＬＥＤ光源からの光を確実に導光板に入射させることができる。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様によれば、導光板の下面に低屈折率部と高屈折率部が交互に配置された層及び導光方向に対して垂直な帯状の鋸歯状プリズムを備えている。
【００１５】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記導光板の下面が横断面において、直線或いは曲線で構成される凹状のアーチ形をしている。
このような構成によれば、導光板に入射した光を導光板の上面から均一に出射させることができる。
【００１６】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記導光板の下面に白色印刷或いは凹または凸形状のドットパターンが設けられている。
このような構成によれば、導光板に入射した光を導光板の上面から均一に出射させることができる。
【００１７】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記単色光混合部材は、一方の端面が前記導光板の斜端面と対向し前記導光板の下面から鉛直方向に延びるように配置され、前記ＬＥＤ光源が、前記単色光混合部材の他方の端面の下方でこの他方の端面から光を入射させるように配置されている。
【００１８】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記単色光混合部材は、一方の側端面が斜め下方に向く斜端面とされ、この斜端面が反射材で覆われた板状の部材であり、この単色混合部材は、斜端面が前記導光板の斜端面と対向して配置されるように前記導光板の下方に配置され、単色光混合部材の他方の端面も斜め下方に向く斜端面とされ、前記ＬＥＤ光源は、上方に光を出射するコリメート出射タイプのＬＥＤ光源であり、前記単色光混合部材の他方の端面である斜端面に向けて光を照射するように配置されている。
【００１９】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記導光板の入射部には、前記ＬＥＤ光源からの光を前記導光板内に偏向させる偏向手段が形成され、前記ＬＥＤ光源は、前記導光板の下方から前記入射部に向けて斜め上方に光を照射するように配置されている。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明のＬＥＤ面状光源装置によれば、部品点数を抑えられ且つ厚さが薄くされたＬＥＤ面状光源装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態のＬＥＤ面状光源装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるＬＥＤ面状光源装置１の構造を概略的に示す断面図である。図１に示すように、ＬＥＤ面状光源装置１は、複数個のＬＥＤチップの出射面に対して垂直方向に大部分の光を出射するサイド出射タイプＬＥＤ２と、このサイド出射タイプＬＥＤ２から発光される単色光が混合されるミキシング部材（単色光混合部）４と、これらＬＥＤ２とミキシング部材４の上方に配置されている矩形板状の導光板６とを備えている。ＬＥＤの例としては、Lumileds社のLuxeon Emitterのサイドエミッタータイプが挙げられる。
【００２２】
ミキシング部材２は、導光板６とほぼ同じ長さ（図１のＺ方向の長さ）を有する細長い板状部材である。本実施態様のＬＥＤ面状光源装置１では、３枚のミキシング部材４が、間に２本の細長い空間を形成するようにして導光板６の下方に配置されている。
なお、本実施形態では、３枚のミキシング部材４を備えた構成について説明しているが、このような構成に限定されず、例えば、一体化してＬＥＤ部分のみ穴を開けた構造を備えた１枚ミキシング部材についても適用可能である。
【００２３】
複数のＬＥＤ２の各々は、３種類の単色ＬＥＤ、すなわち、赤色の単色光を発する赤色ＬＥＤ２ａと、緑色の単色光を発する緑色ＬＥＤ２ｂと、青色の単色光を発する青色ＬＥＤ２ｃを備えている。複数のこのようなＬＥＤ２が、ミキシング部材４の端面に向けて光を照射するように、ミキシング部材４間の細長い空間内にその全長にわたって所定間隔で配置されている。したがって、ＬＥＤ２から水平方向に出射した光は、ミキシング部材４の端面４ａからミキシング部材４に入射する。
【００２４】
ミキシング部材４および導光板６は、いずれもＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の透明樹脂で作られているが、ミキシング部材４に含まれる拡散剤の量が導光板６に含まれる拡散剤の量はよりも多めに設定されているので、ミキシング部材４と導光板６の特性は、わずかに異なっている。
また、本実施態様では、ＬＥＤの側方への出射幅が３ｍｍ程度のものを利用しているので、ミキシング部材４および導光板６の厚さは、約４ｍｍに設定されている。
【００２５】
両側のミキシング部材４の外方の側端面４ｂ及び導光板６の外側の側端面６ｂは、それぞれ斜めに加工（面取り）された斜端面となっている。詳細には、ミキシング部材４の外方の側端面４ｂは、約４５°の角度で斜め下方に向く斜端面とされ、導光板６の外側の側端面６ｂは約４５°の角度で斜め上方に向く斜端面とされている。
この斜端面４ｂ，６ｂには、反射材として銀蒸着反射フィルム８が貼付されている。ミキシング部材４の底面４ｃにも銀蒸着反射フィルム８が貼付されている。
【００２６】
両側のミキシング部材４の上面の外側部４ｄと導光板６の底面の両側部６ａとの間の空間には光学密着部材１０が取付けられ、ミキシング部材４と導光板６とが光学的に密着させられている。光学密着部材１０は、熱硬化効果或いは光硬化透明接着剤等によって後形成されるか、粘着特性を有する成形体を挟むことにより実現され、ミキシング部材４及び導光板６とほぼ等しい屈折率を有している。
ここで、「光学的に密着」とは、光透過性を有する物体どうしがその間に空気層を形成することなく密着している状態をいう。
【００２７】
導光板６の底面の光学密着部材１０が配置されていない中央の底面部６ｃには、拡散反射特性を有するドットパターン１２が酸化チタン等の白色塗料等によって印刷されている。さらに、ドットパターン１２の下方には、銀反射フィルムまたは白色の拡散反射フィルム１４が配置されている。
【００２８】
また、ＬＥＤ面状光源装置１の出射面となる導光板６の上面６ｄには、表面に微細な凹凸が設けられた拡散フィルム１６が配置されており、この拡散フィルム１６の上面には、プリズムシート１８が配置されている。この拡散フィルム１６は、アクリル或いはシリカビーズをバインダとともに塗布したタイプであり、拡散機能と光の偏向機能を合わせ持つ。
さらに、このプリズムシート１８は、表面に多数の柱状三角プリズムが並列状態で連続的に形成された透明シートである。この柱状三角プリズムは、頂点が光の出射方向（外方）に向かって突出し、長手方向軸線が図１のＺ方向に延びるように配置されている。
【００２９】
次に、ミキシング部材４及び導光板６の端面を斜端面に加工する各工程を説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、ミキシング部材４及び導光板６の端面を加工する各工程を概略的に説明する工程図である。
まず、図２（ａ）に示すように、射出成形されたＰＭＭＡの板を９０度の先端を備えたダイヤモンドバイト１１等を用いて切断し、ほぼ４５度の斜端面４ｂ，６ｂを備えた板（ミキシング部材４または導光板６）に加工する（工程Ｉ）。
【００３０】
工程Ｉで切断したミキシング部材４の斜端面４ｂまたは導光板６の斜端面６ｂが粗い場合には、図２（ｂ）に示すように、加熱装置１３によって加熱された鏡面板１５にミキシング部材４の斜端面４ｂまたは導光板６の斜端面６ｂを押し付けることによって、溶融鏡面転写を行う（工程ＩＩ）。
さらに、図２（ｃ）に示すように、ミキシング部材４または導光板６の斜端面４ｂ，６ｂに銀蒸着反射フィルム８を貼付して加工を終了する。
【００３１】
つぎに、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１の作用について説明する。
各ＬＥＤ２に含まれる単色ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから発せられた赤色、緑色、青色のそれぞれの単色光は、ミキシング部材４の一方の端面４ａからミキシング部材４に入射し、ミキシング部材４内で混合され白色光となる。
【００３２】
ミキシング部材４内で白色光となった光は、ミキシング部材４の反対側の端面である斜端面４ｂに設けられた反射フィルム８で上方（導光板６方向）に向けて反射される。反射フィルム８で反射した光は、光学密着部材１０を透過し、導光板６の側部６ａを通って導光板６に入射し、さらに、導光板６の斜端面６ｄの反射フィルム８によって導光板６の中央に向けて反射され、導光板６の中央に向かって進む。
【００３３】
導光板６の中央に向けて進む光は、導光板６内を伝搬する途中で、導光板６の底面６ｃでドットパターン１２のドット部分にぶつかると、導光板６の上面６ｄに向けて反射され導光板６の上面６ｄから出射する。
一方、導光板６の底面６ｃでドットパターン１２のドット部分以外の部分にぶつかり、導光板６の底面６ｃから下方に出射しようとする光は、白色拡散反射板１４によって反射され再び導光板６の中に戻される。
【００３４】
導光板６の上面６ｄから出射した光は、拡散フィルム１６によって偏向され、最終的に、上向きのプリズムシート１８によって、主に上面（出射面）６ｄの法線方向に偏向され、ＬＥＤ面状光源装置１から出射する。
【００３５】
本実施形態のＬＥＤ面状光源装置１によれば、導光板の下方に配置した板状のミキシング部材間の空間内にＬＥＤ２を配置し、ミキシング部材４の端面から単色光を入射させて、ミキシングを行なう構成であるので、面状光源装置本体の厚さを薄くすることができる。また、ミキシング部材４および導光板６の側端面４ｂ，６ｂを反射材で覆われた斜端面とし、この斜端面を利用して、ミキシング部材から導光板に光を導く構成であるので、部品点数を少なくすることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、一例として、拡散フィルム１６の外方に１枚のプリズムシート１８を配置した形態について説明したが、このような形態に限定されず、柱状三角プリズムが図１のＸ方向（プリズムシート１８の柱状三角プリズムの長手方向と直交する方向）に延びるように形成された第２の上向きプリズムシートをプリズムシート１８の上面に配置し、さらに正面輝度を高めるようにしてもよい。
【００３７】
つぎに、本発明の第２実施形態によるＬＥＤ面状光源装置を説明する。
図３は、本発明の第２実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０を示す、図１と同様の概略断面図である。図３に示されているように、第２実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図３では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００３８】
図３に示すように、ＬＥＤ面状光源装置２０では、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１の導光板６の底面６ｃに印刷したドットパターン１２及びプリズムシート１８に代えて、光出射制御機能層２２が設けられている。この光出射制御機能層２２は、導光板６の下面６ｃに配置されている複合層２４と、この複合層２４の下面に配置されている鋸歯状プリズム２６とを備えている。
【００３９】
複合層２４では、屈折率がｎ１の低屈折率領域部２４ａと、ｎ１よりも大きい屈折率ｎ２を有する高屈折率領域部２４ｂとが交互に配置されている。これら低屈折率領域部２４ａ及び高屈折率領域部２４ｂは、図３のＺ方向に帯状分布或いは二次元分布させている。
【００４０】
さらに、鋸歯状プリズム２６の下面には、第１及び第２プリズム面２６ａ，２６ｂによって形成される鋸歯状のプリズム列２６が多数形成されている。各プリズム列２６は、柱状の各プリズム部分が、図３のＺ方向に延びるように配列されている。
第１プリズム面２６ａは、導光板６の下面６ｃに対して約８０°〜１００°の角度をなすように配置され、第２プリズム面２６ｂは、導光板６の下面６ｃに対して約３５°〜５５°の角度をなすように配置されている。
【００４１】
上述した本発明の第２実施形態によるＬＥＤ面状光源装置２０においては、各ＬＥＤ２からミキシング部材４の入射面４ａに入射した光は、斜端面４ｂで反射して光学密着部材１０を透過して導光板６の底面６ｃから入射し、斜端面６ｂで反射して導光板６の内部を伝搬する。
【００４２】
この導光板６の内部を伝播する光の最大導波モードは、主として低屈折領域部２４ａと導光板６との屈折率の差によって定められる。すなわち、光線が導光板６から低屈折率領域部２４ａへ向かう時、導光板６の屈折率ｎ３と低屈折率領域部２４ａの屈折率ｎ１との関係により決定される全反射臨界角θ１よりも入射角が大きい入射光は、全反射モードとなって導光板６の内部を伝搬する。
【００４３】
また、導光板６、高屈折率領域部２４ｂ、低屈折率領域部２４ａの各屈折率の関係がｎ３＞ｎ２＞ｎ１である場合、この導光板６の内部を伝搬する全反射モードの光が高屈折率領域部２４ｂに出会うと、導光板６の屈折率ｎ３と高屈折率領域部２４ｂの屈折率ｎ２との関係により決定される全反射臨界角θ２（θ２＞θ１とする）よりも小さく且つ臨界角θ１よりも入射角が大きい光は、高屈折率領域部２４ｂを介して鋸歯状プリズム２６へ漏れる。
さらに、鋸歯状プリズム２６に入射した光は、鋸歯状のプリズム列２６の第１及び第２プリズム面２６ａ，２６ｂによって、導光板６の出射面６ｄのほぼ法線方向に立ち上げられる。
【００４４】
上述した本実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０によれば、上述した第１実施形態の作用効果と同様に、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，２ｃから発光される各単色光を混合させて白色光にさせるのに十分なミキシング距離を得ることができる。
【００４５】
また、本実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０は、複合層２４における高屈折率領域部２４ｂの占有密度（複合層２４の単位面積あたりの高屈折率領域部２４ｂの占有面積）を複合層２４の面内で場所により適宜変化させることができるため、鋸歯状プリズム２６へ到達できる光の量を所望に制御することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０は、導光板６の屈折率ｎ３と高屈折率領域部２４ｂの屈折率ｎ２との相対的な屈折率の差を適宜選択することにより、全反射臨界角θ２を所望に設定することができ、鋸歯状プリズム２６からの反射光の分布を制御することもできる。
【００４７】
また、本実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０は、鋸歯状プリズム２６へ到達する光の量を自由に調整することができ、かつ鋸歯状プリズム２６からの出射光の分布を制御することもできる。このため、各ＬＥＤ２から発光され、ミキシング部材４で混合されて導光板６の内部を伝播する光を効率よく取り出すと共に均斉度に優れて再現性のよい面光源として利用することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０は、鋸歯状のプリズム列２６の第１プリズム面２６ａが導光板６の下面６ｃに対して約８０°〜１００°の傾斜角に設定され、第２プリズム面２６ｂが導光板６の下面６ｃに対して約３５°〜５５°の傾斜角に設定されているため、導光板６の出射面６ｄから出射される出射光のピークを出射面６ｄのほぼ法線方向に向けると共に、出射光の角度分布（広がり）を狭くすることができ、高輝度で出射指向性に優れた面光源として利用することができる。
【００４９】
つぎに、本発明の第３実施形態によるＬＥＤ面状光源装置を説明する。
図４は、本発明の第３実施形態のＬＥＤ面状光源装置３０を示す、図１と同様の概略断面図である。図４に示されているように、第３実施形態のＬＥＤ面状光源装置３０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図４では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００５０】
図４に示すように、ＬＥＤ面状光源装置３０の導光板３２は、入射面３２ａ、斜端面３２ｂ、底面（下面）３２ｃ、上面（出射面）３２ｄを備え、ドットパターン１２が印刷されている導光板３２の下面３２ｃが、横断面において直線或いは曲線で構成される凹状のアーチ形をしている。
ＬＥＤ面状光源装置３０の導光板３２の出射面３２ｄは、型転写等により微細な凹凸形状を有するマット面に加工されている。この出射面３２ｄには、拡散フィルム３４が配置されているが、本実施形態においては拡散フィルム３４は必ずしも配置しなくてもよい。
また、導光板３２の下面３２ｃは、アーチ形状に沿ってＸ方向に延びる多数のプリズム列３５が並列して形成されている。アーチ形状に形成された下面３２ｃには、このアーチ形状に沿って反射フィルム８が配置されている。
さらに、拡散フィルム３４上には、柱状三角プリズムが導光板３２に向かって突出し、図４のＺ方向に延びる下向きのプリズムシート３６が配置されている。
【００５１】
本実施形態における導光体３２の出射面３２ｄに形成されるマット面は、平均傾斜角θａが０．５〜２０度の範囲とすることが、出射面３２ｄ内での輝度の均斉度を図る点から好ましい。この平均傾斜角θａは、さらに好ましくは１〜１５度の範囲であり、より好ましくは１．５〜１２度の範囲である。これは、マット面の平均傾斜角θａが０．５度より小さくなると導光体３２から出射する光量が少なくなり十分な輝度が得られなくなる傾向にあり、平均傾斜角θａが１５度より大きくなると端面近傍で多量の光が出射して、出射面３２内でのＸ方向における出射光の減衰が著しくなり、出射面３２での輝度の均斉度が低下する傾向にあるためである。
このように導光体３２の平均傾斜角θａを０．５〜２０度とすることにより、出射面から出射する光の出射光光度分布（ＸＺ面内）におけるピーク光の角度が光出射面の法線に対し５０〜８０度の範囲にあり、半値全幅が１０〜４０度であるような指向性の高い出射特性の光を導光体３２から出射させることができ、その出射方向をプリズムシート３６で効率的に偏向させることができ、高い輝度を有する面光源装置を提供することができる。
【００５２】
ここで、平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の式（１）および式（２）
Δａ＝（１／Ｌ）∫0L｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ                （１）
θａ＝ｔａｎ-1（Δａ）                                          （２）
を用いて求めることができる。なお、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
【００５３】
また、このようなマット面に変えて上記平均傾斜角θａの範囲内であれば、Ｚ方向に延びる多数のレンズ列を形成したレンズ面としてもよい。この場合、形成するレンズ列として、プリズム列、レンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等が挙げられる。
さらに、導光体３２の下面３２ｃに形成されるプリズム列３５は、導光体３２からの出射光のＹＺ面での指向性を制御するものであり、その頂角を８５〜１１０度の範囲とすることが好ましい。これは、頂角をこの範囲とすることによって導光体３２からの出射光を適度に集光させることができ、面状光源装置としての輝度の向上を図ることができるためであり、より好ましくは、９０〜１００度の範囲である。
【００５４】
本実施形態においては多数のプリズム列３５を形成したプリズム面としたが、プリズム列３５以外のレンチキュラーレンズ列、Ｖ字状溝等のレンズ列をＸ方向に延びるようにして形成したものでもよい。また、プリズム列３５等の頂部あるいは谷部を平坦あるいは曲面に形成してもよい。
さらに、本実施形態では、出射面３２ｄにマット面を、下面３２ｃにプリズム面を形成しているが、これとは逆に、出射面３２ｄにプリズム面を形成し、下面３２ｃをマット面とするものであってもよい。
【００５５】
このような構成を有する本発明の第３実施形態によるＬＥＤ面状光源装置３０においては、導光板６の底面３２ｃの横断面がアーチ形に凹状に形成されているので、各ＬＥＤ２からの光が、アーチ形のプリズム面で効率良く反射され、導光板３２の出射面３２ｄから指向性の高い光を出射する。
【００５６】
また、ＬＥＤ面状光源装置３０では、導光板３２から出射した光は、その指向性をほぼ維持したまま下向きのプリズムシート３６によって導光板３２の出射面３２ｄと直交する方向（図４のＹ方向）に偏向され、ＬＥＤ面状光源装置３０から出射する。この結果、ＬＥＤ面状光源装置３０の正面輝度が向上し、ＬＥＤ面状光源装置３０は、比較的視野角の狭いパーソナルユースの画像表示装置（ディスプレイ）や面状光源装置として利用することができる。
【００５７】
なお、上述した第１〜第３実施形態では、二列の複数個のサイド出射タイプＬＥＤ２を用いてＬＥＤ２から側方へ出射した光がミキシング部材４の端面４ａから入射するように構成された形態について説明したが、このような形態に限定されず、複数個のサイド出射タイプＬＥＤ２を、一列または三列以上に配置してもよい。
【００５８】
図５は、本発明の第４実施形態によるＬＥＤ面状光源装置４０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。第４実施形態のＬＥＤ面状光源装置４０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図５では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、ＬＥＤ面状光源装置４０では、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１のサイド出射タイプＬＥＤ２に代えて、上方に向けて平行光化するタイプのコリメート出射タイプＬＥＤ４２が使用されている。
また、第１実施形態のミキシング部材４と同様な材質のミキシング部材４４が、導光板６の底面（入射面）６ａからＬＥＤ４２まで鉛直方向に延びるように配置されている。ミキシング部材４４の両側には反射材４８が取付けられている。
これら複数のコリメート出射タイプＬＥＤ４２は、第１実施形態のＬＥＤ２と同様に、赤色の単色光を発する赤色ＬＥＤ４２ａと、緑色の単色光を発する緑色ＬＥＤ４２ｂと、青色の単色光を発する青色ＬＥＤ４２ｃとによって構成されている。
【００６０】
このような構成を有するＬＥＤ面状光源装置４０においては、各ＬＥＤ４２ａ，４２ｂ，４２ｃがそれぞれの中心軸４６の方向（鉛直方向）に出射し、これらの光は、ＬＥＤの上部に対向するミキシング部材４４の底面（入射面）４４ａから内部に入射して混合され、導光板６の斜端面６ｂで反射して導光板６の内部を伝播する。
【００６１】
つぎに、図６は、本発明の第５実施形態によるＬＥＤ面状光源装置５０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。第５実施形態のＬＥＤ面状光源装置５０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図６では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６２】
図６に示すように、ＬＥＤ面状光源装置５０では、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１のサイド出射タイプＬＥＤ２に代えて、第４実施形態と同様に複数のコリメート出射タイプＬＥＤ５２が使用されている。また、ミキシング部材５４の端面（入射面）５４ａは斜端面に形成され、各ＬＥＤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃからの赤色、緑色、青色の各単色光がミキシング部材５４の斜端面５４ａに対して斜めに入射するように、各ＬＥＤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、導光板６の下方に傾斜して設置されている。斜端面５４ａの角度とＬＥＤの配置の角度は、光が導光板内でほぼ導光方向になるように設定されている。
【００６３】
このような構成を有するＬＥＤ面状光源装置５０においては、各ＬＥＤ５２ａ，５２ｂ，５２ｃが発光する光は、ミキシング部材５４の斜端面（入射面）５４ａから内部に入射して混合され、ミキシング部材５４及び導光板６の斜端面５４ｂ，６ｂで反射して導光板６の内部を伝播する。
【００６４】
つぎに、図７は、本発明の第６実施形態によるＬＥＤ面状光源装置７０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。第６実施形態のＬＥＤ面状光源装置７０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図７では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６５】
図７に示すように、ＬＥＤ面状光源装置７０では、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１のサイド出射タイプＬＥＤ２に代えて、第４及び第５実施形態と同様に複数のコリメート出射タイプＬＥＤ７２が使用されている。
また、第１実施形態のミキシング部材４と同様な材質のミキシング要素７４が、導光板６の底面（入射面）６ａからＬＥＤ７２まで水平方向に延びるように配置されている。
さらに、赤色、緑色、青色の各単色光を発する各ＬＥＤ７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、ミキシング要素７４の端面（入射面）７４ａと対向するように配置されている。
【００６６】
このような構成を有するＬＥＤ面状光源装置７０においては、各ＬＥＤ７２ａ，７２ｂ，７２ｃが発光する光は、ミキシング要素７４の端面（入射面）７４ａから内部に入射して混合され、ミキシング要素７４及び導光板６の斜端面７４ｂ，６ｂで反射して導光板６の内部を伝播する。この構成によれば導光方向にいくつかのユニットを重ね合わせすることが可能であり、大型化し易い。
【００６７】
つぎに、図８は、本発明の第７実施形態によるＬＥＤ面状光源装置８０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。第７実施形態のＬＥＤ面状光源装置８０は、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１と基本的には同一の構成を備えている。したがって、図８では、図１と同一の部分については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６８】
図８に示すように、ＬＥＤ面状光源装置８０では、第１実施形態のＬＥＤ面状光源装置１のサイド出射タイプＬＥＤ２に代えて、第４、第５及び第６実施形態と同様に複数のコリメート出射タイプＬＥＤ８２が使用されている。
また、導光板６の底面（入射面）６ａには、鋸歯状プリズム８４が形成されている。
さらに、赤色、緑色、青色の各単色光を発する各ＬＥＤ８２ａ，８２ｂ，８２ｃは、これらの下向きのプリズム８４に向けて斜め下方に傾斜配置され、この光がプリズム８４によって上方に偏向されて導光板６の内部を伝播する。鋸歯状のプリズムは、光硬化或いは熱硬化樹脂により金型転写する。
【００６９】
このような構成を有するＬＥＤ面状光源装置８０においては、各ＬＥＤ８２ａ，８２ｂ，８２ｃが発光する光は、導光板６の底面６ａのプリズム８４によって上方に偏向されて導光板６の斜端面６ｂで反射して導光板６の内部を伝播する。
従って、ＬＥＤ面状光源装置８０ではより少ない部品点数で、単色ＬＥＤからの光を混合させながら導光板に入射させることができる。
【００７０】
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態によるＬＥＤ面状光源装置１の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態によるＬＥＤ面状光源装置１のミキシング要素及び導光板の端面加工の各工程を概略的に説明する工程図である。
【図３】本発明の第２実施形態のＬＥＤ面状光源装置２０を示す、図１と同様の概略断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態のＬＥＤ面状光源装置３０を示す、図１と同様の概略断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態によるＬＥＤ面状光源装置４０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態によるＬＥＤ面状光源装置５０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態によるＬＥＤ面状光源装置７０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態によるＬＥＤ面状光源装置８０の端部とＬＥＤとの関係を概略的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２０，３０，４０，５０，７０，８０  ＬＥＤ面状光源装置
２，４２，５２，７２，８２  ＬＥＤ
４，４４，５４，７４  ミキシング要素
６，３２  導光板
８  銀蒸着反射フィルム
１０  光学密着要素
１２  ドットパターン
１４  拡散反射板
１６  拡散フィルム
１８，３４  プリズムシート
２２  光出射制御機能層
２４  複合層
２６  鋸歯状プリズム
３２  マット
【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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