(57)【要約】【課題】  反射領域のピッチ間隔を小さくすることなく、反射鏡の分割数を大きくすることができる発光光源を提供する。【解決手段】  発光光源２１は、光を反射させる反射鏡２６と、反射鏡２６の光反射面側に配置されたモールド部２２と、中心部に配置されていてモールド部２２に向けて光を出射する赤、青、緑の３色の発光素子とを備えている。反射鏡２６においては、矩形状をした反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…が縦横に碁盤目状に配列されている。【選択図】      図７
2006222413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、
前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、
前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、
前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなる、ことを特徴とする発光光源。
【請求項２】
光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、
前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、
前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、
前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は複数の反射領域をモザイク状に配列させたものである、ことを特徴とする発光光源。
【請求項３】
前記反射領域は、正方形、長方形、六角形、三角形又は扇形をしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光光源。
【請求項４】
前記反射領域が配列されている各方向において隣接する反射領域どうしは、各反射領域を特徴づける特徴量が互いに異なっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光光源。
【請求項５】
前記反射領域が配列されている各方向の中間の方向において隣接する反射領域どうしは、各反射領域を特徴づける特徴量が互いに異なっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光光源。
【請求項６】
前記特徴量は、前記反射鏡の光軸方向における前記各反射領域の変位量であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の発光光源。
【請求項７】
前記各反射領域はコニック面となっており、前記特徴量はコニック面を特徴づける曲率半径であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の発光光源。
【請求項８】
前記各反射領域はコニック面となっており、前記特徴量はコニック面を特徴づけるコニック係数であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の発光光源。
【請求項９】
発光色の異なる複数の前記発光素子を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光光源。
【請求項１０】
隣接する反射領域は、互いに異なる発光素子から出射された光が正面方向へ向けてほぼ垂直に出射するように各発光素子の光を反射させることを特徴とする、請求項９に記載の発光光源。
【請求項１１】
前記導光部の表面を複数の領域に区分し、区分された各領域毎にその表面の傾斜角又は傾斜方向を変化させたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光光源。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の発光光源を複数個配列させたことを特徴とする発光光源アレイ。
【請求項１３】
光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、
前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、
前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、
前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなり、
各反射領域による反射光の反射方向を個別に設定できるようにしたことを特徴とする発光光源における光路設定方法。
【請求項１４】
光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、
前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、
前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、
前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなり、
各反射領域による反射光の反射方向を個別に設定することにより前記導光部の光出射面から出射される光の出射方向及び光強度分布を調整できるようにしたことを特徴とする発光光源における光出射方法。
【請求項１５】
請求項１又は２に記載の発光光源を複数個配列した発光光源アレイと、前記発光光源アレイに電力を供給する電源装置とを備えた照明装置。
【請求項１６】
請求項１又は２に記載した複数個の発光光源を同一平面内に配列したことを特徴とするバックライト。
【請求項１７】
請求項１又は２に記載の発光光源を複数個配列した発光光源アレイと、前記発光光源アレイに対向させて配置された液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置。
【請求項１８】
前記発光光源アレイと前記液晶表示パネルとの間に、発光光源アレイから出射された光の進行方向を液晶表示パネルの正面方向に向けるための光学部材を有しないことを特徴とする請求項１７に記載の、液晶表示装置。
【請求項１９】
前記発光光源アレイと前記液晶表示パネルとの間に、液晶表示パネルを照明する光の輝度を向上させるための光学部材を有しないことを特徴とする請求項１７に記載の、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光光源及び発光光源アレイに係り、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）チップを用いた発光光源や発光光源アレイに関するものである。さらに本発明は、発光光源アレイを用いた照明装置や液晶表示装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
大面積で光利用効率の高い発光光源としては、特許文献１に開示されたものがある。図１はこのような発光光源１１の一部を示す断面図である。発光光源１１は、透明樹脂からなるモールド部１４の裏面中央部に白色又は単色の発光素子１３を配置し、モールド部１４の裏面に形成された同心円状のパターンにＡｌやＡｕ、Ａｇ等の金属薄膜を蒸着させて反射鏡１２を形成したものである。図２は発光光源１１からモールド部１４を除いて発光素子１３と反射鏡１２を表わした正面図である。反射鏡１２は、同心円状をしていて、同心円状に配置された複数の輪帯状をした反射領域１２ａ、１２ｂ、…からなる。
【０００３】
しかして、この発光光源１１にあっては、図１に示すように、発光素子１３から出射された光のうち、モールド部１４の正面の中央部（以下、直接出射領域という。）１５ａに入射した光Ｌ１は、直接出射領域１５ａを透過して正面側に出射される。また、モールド部１４の正面の直接出射領域１５ａから外れた領域（以下、全反射領域という。）１５ｂに入射した光Ｌ２は、全反射領域１５ｂで全反射された後、反射鏡１２で反射され、さらに全反射領域１５ｂを透過して正面に向けて出射される。従って、このような発光光源１１にあっては、１つの反射領域（例えば１２ｃ）で反射された光Ｌ２の広がりＡは、反射領域（例えば１２ｃ）の広さにほぼ等しくなっている。
【０００４】
カラー液晶ディスプレイ用のバックライトでは、白色ＬＥＤなどの白色光源を用いるよりも、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなどの多色光源を用いるほうが、カラー液晶ディスプレイの三原色の発色がよく、色再現性に優れている。しかしながら、上記のような構造の発光光源１１において、反射鏡１２の中心部に例えば赤、緑、青の３つ発光色の発光素子を配置して白色光源を構成した場合には、各色の光が分離してしまい、発光光源１１に色むらが発生する問題があった。以下、この理由を説明する。図３は発光光源１１においてその中心部に赤、緑、青の３つの発光色の発光素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを配置した場合の各色の光の挙動を表わしている。例えば、図３では赤色の光をＬＲ、緑色の光をＬＧ、青色の光をＬＢで表わし、発光光源１１から一定距離における赤色光ＬＲの照射領域をＡＲ、緑色光ＬＧの照射領域をＡＧ、青色光ＬＢの照射領域をＡＢで表わしている。
【０００５】
この発光光源１１の場合には、各発光素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの位置がわずかにずれているので、全反射領域１５ｂで反射された後、反射領域１２ｃで反射された光の出射方向が光の色によって異なり、そのため各色の照射領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢも互いにずれている。そのため、各色の光が重なりあって白色光となる領域は、図３において斜線を施した領域となる。図３からも分かるように、斜線を施した白色光の領域は反射領域１２ｃに比べて狭く、その外側の領域では出射光が色づいて色むらが発生している。
【０００６】
このような問題を解決しようとすれば、各反射領域１２ａ、１２ｂ、…をさらに小さく分割し、各色の光に応じて反射領域の断面形状を設計すればよい。例えば、図４に示す発光光源１６では、反射領域１２ｃをさらに３つの反射領域１９ａ、１９ｂ、１９ｃに分割し、反射領域１９ａでは青色光ＬＢが正面方向に出射されるように反射領域１９ａを設計し、反射領域１９ｂでは緑色光ＬＧが正面方向に出射されるように反射領域１９ｂを設計し、反射領域１９ｃでは赤色光ＬＲが正面方向に出射されるように反射領域１９ｃを設計している。
【０００７】
このようにして設計された発光光源１６では、各色の光が重なりあって白色光となる領域は、図４に示すように反射領域１９ａ、１９ｂ、１９ｃの全体（すなわち、反射領域１２ｃ）と同程度となる。
【０００８】
図４の例からも分かるように、複数色の発光素子を用いた場合でも、光源の反射鏡の分割数を大きくすれば、発光光源の色むらを低減させ、色の均一性を向上させられることが分かる。また、単色又は複数色の発光素子において、反射鏡の分割数を大きくすれば、光の進行方向を詳細に設定することが可能になるので、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になり、また、光強度の均一性を向上させられる。
【０００９】
そこで、図５に示したように反射鏡１２の分割数（反射領域の数）が３で反射領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃのピッチ間隔Ｐ（反射領域の半径方向における幅）が６ｍｍの反射鏡１２を基礎として、各反射領域をさらに３分割したものを考える。このような反射鏡１２を図６に示す。図６に示す反射鏡１２では、反射鏡１２の分割数は９となり、反射領域１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃのピッチ間隔Ｐは２ｍｍとなる。よって、図６のような反射鏡１２を用いれば発光光源の色の均一性を向上させられるものの、分割数の増大に伴って反射領域のピッチ間隔が狭くなるので、反射鏡の製作が難しくなり、コストが増大する。すなわち、反射鏡１２の分割数が大きくなると、発光光源の性能向上とコストとのバランスが取れなくなるという問題がある。
【００１０】
また、発光素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは２次元的に配置されているため、見る方向によって各色の発光素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと反射領域１２ａ、１２ｂ、…の距離が異なる。従って、それぞれの反射領域１２ａ、１２ｂ、…が１点を中心として円周方向に同一距離となっている同心円状の反射鏡１２では、円周方向全体で同程度の重なり（混色）を得ることができない。図４を参照して具体的に説明すると、向かって左から順に赤色の発光素子１３Ｒ、緑色の発光素子１３Ｇ、青色の発光素子１３Ｂが並んでいるとき、その左側では内周側から順に赤色光を垂直に出射させる反射領域１９ａ、緑色光を垂直に出射させる反射領域１９ｂ、青色光を垂直に出射させる反射領域１９ｃが並ぶ。逆に、発光素子１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの右側では内周側から順に青色光を垂直に出射させる反射領域１９ｃ、緑色光を垂直に出射させる反射領域１９ｂ、赤色光を垂直に出射させる反射領域１９ａとなるように並べなければならない。このような配置は、輪帯状の反射領域で実現することは不可能である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１８６０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の主な目的とするところは、反射領域のピッチ間隔を小さくすることなく反射鏡の分割数を大きくすることができる発光光源を提供することにある。また、本発明の別な目的は、発光光源において光の進行方向を詳細に設定することを可能にし、光路設計の自由度を向上させ、光の出射方向のより詳細な調整を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる第１の発光光源は、光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第１の発光光源は、反射鏡の光反射面を少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域で構成しているので、反射領域のピッチ間隔を小さくしなくても反射鏡の分割数（反射領域の数）を大きくすることができる。従って、発光光源内部における光の進行方向を詳細に設定することが可能になるので、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になる。よって、発光光源から出射される光の光強度分布を均一化することができる。また、複数の発光色の発光素子を用いている場合には、色の均一性を高め、色むらを低減させることができ、発光光源の品質を向上させることができる。しかも、反射領域のピッチ間隔を小さくする必要がないので、光路設計の自由度を向上させ、光の出射方向のより詳細な調整を可能にしたり、光強度又は色の均一性を高めても、反射鏡の製造が困難になったり、コストが増大することがない。
【００１５】
なお、複数の反射領域を少なくとも２方向に沿って配列するとは、必ずしも直交する２方向に沿って配列する場合には限らない。例えば、極座標で定義される少なくとも２方向（つまり、半径方向と円周方向）に沿って反射領域を配列する場合であってもよい。さらには、少なくとも２方向の任意の曲線に沿って配列されていても差し支えない。
【００１６】
本発明にかかる第２の発光光源は、光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は複数の反射領域をモザイク状に配列させたものである。
【００１７】
ここでモザイク状に配列された反射領域とは、縦横の寸法がほぼ同程度（縦横比が数倍程度のものでもよい。）の反射領域を隙間なく配列させたものである。また、各反射領域が同一形状をしていてもよく、形状の異なる反射領域が組み合わされていてもよく、また、不規則な形状をした反射領域を配列させたものであってもよい。また、各反射領域は規則的に配列されていてもよく、不規則に配列されていてもよい。
【００１８】
本発明の第２の発光光源にあっては、複数の反射領域をモザイク状に配列させて反射領域を構成しているので、反射領域のピッチ間隔を小さくしなくても反射鏡の反射面の分割数（反射領域の数）を大きくすることができる。従って、発光光源内部における光の進行方向を詳細に設定することが可能になり、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になる。よって、発光光源から出射される光の光強度分布を均一化することができる。また、複数の発光色の発光素子を用いている場合には、色の均一性を高め、色むらを低減させることができ、発光光源の品質を向上させることができる。しかも、反射領域のピッチ間隔を小さくする必要がないので、光路設計の自由度を向上させ、光の出射方向のより詳細な調整を可能にしたり、光強度又は色の均一性を高めても、反射鏡の製造が困難になったり、コストが増大することがない。
【００１９】
本発明の第１又は第２の発光光源の実施態様は、反射領域が正方形、長方形、六角形、三角形又は扇形をしている。従って、反射領域を隙間無く配列して光反射面を形成することができ、光の利用効率を高めることができる。特に、反射鏡の光反射面をその光軸を中心とする同心の輪帯状をした領域に分割し、かつ、該領域を円周方向に沿って複数の領域に分割するようにして反射領域を配置すれば、扇形をした複数の反射領域を隙間無く配列することが可能になる。
【００２０】
本発明の第１又は第２の発光光源の別な実施態様にあっては、前記反射領域が配列されている各方向において隣接する反射領域どうしが、各反射領域を特徴づける特徴量が互いに異なっていることを特徴としている。
【００２１】
本発明の第１又は第２の発光光源のさらに別な実施態様にあっては、前記反射領域が配列されている各方向の中間の方向において隣接する反射領域どうしが、各反射領域を特徴づける特徴量が互いに異なっていることを特徴としている。ここで、中間の方向とは、例えば反射領域が配列されている方向が対辺方向であるとすれば、対辺方向の中間の方向である対角方向を指す。
【００２２】
上記２つの実施態様にあっては、１又は２以上の特徴量（パラメータ）を含む曲面式で各反射領域を表わしておけば、各曲面を特徴づける特徴量の値を適宜決定することによって各反射領域で反射される光の反射方向や拡がり具合などを調整することができ、反射鏡の設計を容易にすることができる。
【００２３】
例えば、前記特徴量としては、前記反射鏡の光軸方向における前記各反射領域の変位量を選ぶことができ、この光軸方向における各反射領域の変位量を適宜設計することにより、各反射領域で反射される光の反射方向や拡がり具合などを調整することができ、反射鏡の設計を容易にすることができる。
【００２４】
また、前記各反射領域をコニック面として表現し、コニック面の特徴量として曲率半径を用いれば、各反射領域で反射された光の反射方向を曲率半径によって調整することができ、狭い領域において光強度の均一性を高めることができる。また、複数の発光素子を用いている場合には、狭い領域において混色性を高めて色の均一性を向上させることができる。
【００２５】
また、前記各反射領域をコニック面として表現し、コニック面の特徴量としてコニック係数を用いれば、発光素子からの距離等に応じて各反射領域で反射された光の拡がりをコニック係数によって調整することができ、広い領域において光強度の均一性を高めることができる。また、複数の発光素子を用いている場合には、広い領域で混色性を高めて色の均一性を向上させることができる。
【００２６】
本発明の第１又は第２の発光光源のさらに別な実施態様は、発光色の異なる複数の前記発光素子を備えている。本発明の発光光源では、発光色の異なる複数の発光素子の光を混合させて元の発光素子と異なる色で発光させる場合でも、均一に光を混合させることができ、色むらを低減させることが可能になる。
【００２７】
特に、隣接する反射領域で互いに異なる発光素子から出射された光が正面方向へ向けてほぼ垂直に出射するように、反射領域で各発光素子の光を反射させるようにすれば、各発光素子の光が互いに重なり合う範囲が広くなり、色むらを低減させることができる。
【００２８】
本発明の第１又は第２の発光光源のさらに別な実施態様は、前記導光部の表面を複数の領域に区分し、区分された各領域毎にその表面の傾斜角又は傾斜方向を変化させたことを特徴としている。かかる実施態様によれば、発光素子から導光部表面の区分された各領域へ分配された光の出射方向や反射方向を導光板表面の各領域の傾斜角や傾斜方向によって高い自由度をもって調整することができる。よって、発光光源の光強度の均一性をより高めることができる。また、複数色の発光素子が用いられている場合には、各発光素子から出射される光の混色性をより高めることができ、色むらを低減させることができる。
【００２９】
本発明の発光光源アレイは、本発明の第１又は第２の発光光源を複数個配列させたことを特徴としている。かかる発光光源アレイによれば、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になり、出射光の光強度の分布も均一な大面積で薄型の面光源を実現することができる。また、複数の発光素子を用いている場合でも、各発光色の光を均一に混色させることができる。
【００３０】
本発明の発光光源における光路設定方法は、光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなり、各反射領域による反射光の反射方向を個別に設定できるようにしたことを特徴としている。
【００３１】
本発明の発光光源における光路設定方法にあっては、少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域で光を反射させて反射光の反射方向を個別に設定できるようにしているので、発光光源内部における光の進行方向を詳細に設定することが可能になり、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になる。よって、発光光源から出射される光の光強度分布を均一化することができる。また、複数の発光色の発光素子を用いている場合には、色の均一性を高め、色むらを低減させることができ、発光光源の品質を向上させることができる。しかも、反射領域のピッチ間隔を小さくする必要がないので、光路設計の自由度や色の均一性を高めても、反射鏡の製造が困難になったり、コストが増大することがない。
【００３２】
本発明の発光光源における光出射方法は、光を反射させる反射鏡と、前記反射鏡の光反射面側に配置された導光部と、前記導光部に向けて光を出射する発光素子とを備えた発光光源において、前記発光素子は、前記反射鏡の中央の領域に配置され、前記導光部は、前記発光素子から出射された光、および前記反射鏡で反射された前記発光素子の光を外部へ出射する光出射面を有し、前記反射鏡は、前記発光素子から出射されて前記導光板の光出射面で反射した光を反射させる光反射面を有し、前記光反射面は少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域からなり、各反射領域による反射光の反射方向を個別に設定することにより前記導光部の光出射面から出射される光の出射方向及び光強度分布を調整できるようにしたことを特徴としている。
【００３３】
本発明の発光光源における光出射方法にあっては、少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域で光を反射させて反射光の反射方向を個別に設定することにより導光部の光出射面から出射される光の出射方向及び光強度分布を調整できるようにしているので、発光光源内部における光の進行方向を詳細に設定することが可能になり、光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になる。よって、発光光源から出射される光の光強度分布を均一化することができる。また、複数の発光色の発光素子を用いている場合には、色の均一性を高め、色むらを低減させることができ、発光光源の品質を向上させることができる。しかも、反射領域のピッチ間隔を小さくする必要がないので、光路設計の自由度や色の均一性を高めても、反射鏡の製造が困難になったり、コストが増大することがない。
【００３４】
本発明にかかる照明装置は、本発明の第１又は第２の発光光源を複数個配列した発光光源アレイと、前記発光光源アレイに電力を供給する電源装置とを備えたものである。かかる照明装置によれば、大面積で均一な光強度の照明装置を提供することができる。
【００３５】
本発明にかかるバックライトは、複数個の本発明の第１又は第２の発光光源を同一平面内に配列したことを特徴としている。かかるバックライトによれば、大面積で均一な光強度のバックライトを提供することができる。また、カラー表示用の場合には、色むらを少なくして色の均一性を向上させることができる。
【００３６】
本発明にかかる液晶表示装置は、本発明の第１又は第２の発光光源を複数個配列した発光光源アレイと、前記発光光源アレイに対向させて配置された液晶表示パネルとを備えたものである。かかる液晶表示装置によれば、画面の明るさを均一にすることができる。さらに、カラー表示の液晶表示装置にあっては、色の均一性を向上させることができる。
【００３７】
本発明にかかる液晶表示装置の実施態様は、前記発光光源アレイと前記液晶表示パネルとの間に、発光光源アレイから出射された光の進行方向を液晶表示パネルの正面方向に向けるための光学部材を有していないことを特徴としている。ここで、発光光源アレイから出射された光の進行方向を液晶表示パネルの正面方向に向けるための光学部材とは、例えば実施例に即していえばプリズムシートを指す。本発明の発光光源からなる発光光源アレイを用いれば、発光光源から出射される光の方向やその拡がりを精度良く調整することができるので、従来の液晶表示装置もしくはバックライトで用いられていたプリズムシート等の光学部品を不要にすることができる。その結果、液晶表示装置の薄型化を図ることができ、また組立コストの削減を図ることができる。さらに、当該光学素子による光のロスがなくなるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００３８】
本発明にかかる液晶表示装置の別な実施態様は、前記発光光源アレイと前記液晶表示パネルとの間に、液晶表示パネルを照明する光の輝度を向上させるための光学部材を有していないことを特徴としている。ここで、液晶表示パネルを照明する光の輝度を向上させるための光学部材とは、例えば実施例に即していえば輝度向上フィルムを指す。本発明の発光光源からなる発光光源アレイを用いれば、発光光源から出射される光の方向やその拡がりを調整して光強度を高くすることができるので、従来の液晶表示装置で用いられていた輝度向上フィルム等の光学部品を不要にすることができる。その結果、液晶表示装置の薄型化を図ることができ、また組立コストの削減を図ることができる。さらに、当該光学素子による光のロスがなくなるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限るものでなく、用途等に応じて適宜設計変更することができる。
【実施例１】
【００４１】
図７は本発明の実施例１による発光光源２１の一部破断した斜視図である。図８は配線基板を除いた発光光源を裏面側から見た斜視図である。図９（ａ）（ｂ）は裏面に反射鏡２６を形成されたモールド部２２（導光部）の正面側からの斜視図と裏面側からの斜視図である。また、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は当該モールド部２２の正面図、裏面図および下面図である。図１１（ａ）は発光光源２１の正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ−Ｘ方向（対角方向）における断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＹ−Ｙ方向（対辺方向）における断面図である。
【００４２】
この発光光源２１にあっては、高屈折率の光透過性材料、例えば透明樹脂によって略皿状をしたモールド部（導光部）２２が成形されている。モールド部２２を構成する光透過性材料としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの光透過性樹脂を用いてもよく、ガラス材料を用いてもよい。
【００４３】
図７、図１０又は図１１に示すように、モールド部２２は正面から見た形状は矩形状となっている。モールド部２２の前面中央部には円形をした直接出射領域２９が設けられており、その外側には全反射領域３０が設けられている。直接出射領域２９はモールド部２２の中心軸と垂直な平面によって形成された平滑な円形の領域であり、全反射領域３０もモールド部２２の中心軸と垂直な平面によって形成された平滑な領域である。なお、図示例では、直接出射領域２９と全反射領域３０とは同一平面内に形成されており、直接出射領域２９は全反射領域３０と同じ高さに位置しているが、直接出射領域２９を溝２５内で全反射領域３０よりも突出させて直接出射領域２９を全反射領域３０よりも高くしてあっても差し支えない。逆に、直接出射領域２９を全反射領域３０よりも溝２５内に引っ込めて直接出射領域２９を全反射領域３０よりも低くしてあっても差し支えない。なお、直接出射領域２９は、第一義には、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光をそのまま外部へ出射させる領域であるが、後述のように、入射する光を全反射させる働きも有している。同様に、全反射領域３０は、第一義には、入射した光を反射鏡２６側へ向けて全反射させる働きを有するが、入射した光を透過させて外部へ出射させる働きも有している。
【００４４】
直接出射領域２９と全反射領域３０との間には円環状をした溝２５が設けられており、溝２５の底面には環状をした平面によって全反射領域３１が形成されている。また、溝２５の内周側側面には斜めに傾いた傾斜全反射領域３２が形成され、傾斜全反射領域３２はモールド部２２の前面側へ向かうほど次第に直径が小さくなるようにテーパーのついた円錐台状に形成されている。この全反射領域３１と傾斜全反射領域３２も、第一義には、入射した光を全反射させる働きを有するが、入射する光の一部は傾斜全反射領域３２を透過して外部へ出射することもあり得る。
【００４５】
図９に示すように、モールド部２２の裏面は湾曲しており、当該裏面には、モールド部２２の前面で全反射された光を反射させるための凹面鏡状をした反射鏡２６が設けられている。反射鏡２６は、モールド部２２の裏面（パターン面）に蒸着させられたＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属被膜でもよく、モールド部２２の裏面に塗装された白色塗料でもよく、表面を鏡面加工して表面反射率を高くしたアルミニウム等の金属板でもよく、表面にＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等のメッキを施した金属や樹脂などの曲面板でもよく、表面に白色塗料を塗装された曲面板でもよい。
【００４６】
図１０に示すように、反射鏡２６の光反射面は、光出射方向から見て少なくとも２方向に沿って配列された複数の反射領域によってモザイク状に形成されている。反射鏡２６の中央部に位置する開口の周囲には輪帯状をした反射領域３６が設けられており、反射領域３６の周囲の領域では反射鏡２６は複数段、複数列に区切られていて碁盤目状の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…に区切られている。これらの反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…は、同心円状の反射面を構成している。なお、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…等の光反射面は鏡面となっているが、反射領域３６の光反射面は若干粗面にして光を拡散させるようにしておいてもよい。
【００４７】
また、図９に示すように、モールド部２２の裏面中央部では、反射鏡２６が開口している。反射鏡２６の開口内において、モールド部２２の裏面中央部には半球形状をした凹部２７ａが形成されており、凹部２７ａの周囲には環状の凸部２７ｂが突設されている。
【００４８】
この発光光源２１の組立に当たっては、図１１に示すように、配線基板２３の表面に赤色、緑色、青色の発光色を有する３つのＬＥＤチップ等の発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを実装し、さらに、配線基板２３の表面にホルダー３４を固定する。ついで、モールド部２２の裏面の凹部２７ａ内に熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂などの透明樹脂３５を充填し、このモールド部２２を配線基板２３に固定されたホルダー３４に支持させる（ホルダー３４によるモールド部２２の支持状態を図８に示す。）。そして、透明樹脂３５を硬化させることによって、透明樹脂３５でモールド部２２と配線基板２３とを接合一体化させる。また、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは、凹部２７ａを形成する半球面の中心よりも光軸側前方に偏った位置で、透明樹脂３５内に封止される。
【００４９】
なお、透明樹脂３５は、モールド部２２の素材と同じであってもよく、異なる素材であっても差し支えない。また、配線基板２３とモールド部２２との間の空間（透明樹脂３５の外側の空間）には、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光量調整用の電子回路などを実装してもよい。
【００５０】
上記発光光源２１のサイズは、例えば、正面から見たときの外形が縦３０ｍｍ、横３０ｍｍであり、横方向から見たときの厚みが５ｍｍと外形と比べて厚みが薄くなっている。また、モールド部２２の裏面の凹部２７ａは、半径３.９０ｍｍの半球形状に形成されている。ただし、凹部２７ａは球の１／２よりも若干小さくなっており、凹部２７ａの開口部分の半径は３.２５ｍｍとなっている。なお、ここで述べた数値は一例であって、これらのサイズは発光素子の効率や所望する光量等に応じて最適な値となるように適宜設計すればよい。
【００５１】
図１２は本発明の発光光源２１の構造と発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光の挙動を示す断面図であって、対角方向における断面を表わしている。なお、図面においては、光は細線の矢印で表わす。反射領域は、反射領域３６に近い側から順に反射領域２８ｓ、反射領域２８ｔ、反射領域２８ｕ、反射領域２８ｖとする。発光光源２１の中心部に配置された赤、緑、青の３色の発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを発光させると、直接出射領域２９には、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光のうち、モールド部２２の界面における全反射の臨界角θｃよりも小さな出射角θ１（＜θｃ）で出射された光が入射し、この光は直接出射領域２９を透過して発光光源２１から直接前方へ出射される。また、全反射領域３１には、全反射の臨界角θｃよりも大きな出射角θ３（＞θｃ）で出射された光が入射し、この光は全反射領域３１で全反射されることによって反射領域２８ｓに入射し、反射領域２８ｓで反射された後、全反射領域３０を透過して前方へ出射される。なお、全反射領域３１が図１２のように若干傾斜している場合には、出射角θ３は全反射の臨界角θｃよりも若干小さくてもよい。また、全反射領域３０には、全反射の臨界角θｃよりも大きな出射角θ４（＞θ３）で出射された光が入射し、この光は全反射領域３０で全反射されることによって反射領域２８ｔに入射し、反射領域２８ｔで反射された後、全反射領域３０を透過して前方へ出射される。さらに、出射角θ４よりもさらに大きな出射角θ５（＞θ４）又はそれよりも大きな出射角で出射された光は、全反射領域３０で全反射されることによって反射領域２８ｕ又は反射領域２８ｖに入射し、反射領域２８ｕ、２８ｖで反射された後、全反射領域３０を透過して前方へ出射される。また、直接出射領域２９への出射角θ１と全反射領域３１への出射角θ３との中間の出射角θ２（θ１＜θ２＜θ３）で発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光は、傾斜全反射領域３２に入射し、傾斜全反射領域３２及び直接出射領域２９で２回全反射された後、反射領域３６に入射する。反射領域３６で反射された光は、発光光源２１のコーナー部へ向けて反射され、さらに全反射領域３０及び反射領域２８ｖで反射されることによってコーナー部から前方へ向けて出射される。
【００５２】
また、この実施例１においては、反射鏡２６が正方形状または長方形状をした反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…をモザイク状に配列して構成されているので、発光光源２１における色の均一性を向上させることができる。特に、発光光源２１が白色光源として用いられる場合には、色むらや部分的な色づきを低減させることができる。以下、この点について詳述する。
【００５３】
図１３は反射鏡２６を模式的に表わした正面図である。反射鏡２６の中央部には開口が設けられており、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは開口内に配置されている。反射鏡２６の光反射面は、複数段、複数列に区切られており、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…が碁盤目状に配列されている。図１３では、説明を簡略にするために反射鏡の分割数を少なく表わしており、反射鏡２６を５段５列に分けている。従って、反射鏡２６は、開口部分を除いて２４の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を有している。反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…は同心円状の反射面を構成している。このように反射鏡２６を同心円状に形成すれば、発光光源２１をより薄型化することが可能になる。また、複数の各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を互いに独立したパラメータで設計することにより、各領域を最適設計することができ、より均一に発光させることが可能になる。
【００５４】
各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の曲面形状については、できるだけ発光光源２１の正面から均一に光が出射されるような形状に設計することが望ましい。例えば、各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…をそれぞれ次の(1)式で表されるようなコニック面とすることができる。
【数１】
2006222413.tif 000003
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、反射鏡２６上の中心を原点とする直交座標であって、Ｚ軸は反射鏡２６の光軸及びモールド部２２の中心軸に一致している。ρは正面視（即ち、ＸＹ平面への投影）で見た原点からの距離（半径）である。また、ＣＶは反射鏡２６又は反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の曲率（＝１／曲率半径）、ＣＣはコニック係数、Ａは反射鏡２６の中心のＺ軸方向への変位量、ａ、ｂ、ｃ及びｄそれぞれ４次、６次、８次、１０次、...の非球面係数である。ただし、これら各係数の値は、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…毎にそれぞれ定められている。
【００５５】
本発明の明細書に添付した図面においては、反射面の曲面形状を特徴づける特徴量（以下、曲面定数という。）、例えば上記曲率ＣＶやコニック係数ＣＣ、非球面定数ａ、ｂ、…などが等しい反射領域を同じハッチング模様で表わしている。図１３に示した反射鏡２６では、その中心からの距離が等しい反射領域は同じ曲面定数を持つように設計している。さらに、図１３の反射鏡２６では、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…のピッチ間隔Ｐが６ｍｍであると想定している。
【００５６】
図１３の反射鏡２６を、図５に示した従来例の反射鏡１２と比較すると、いずれもピッチ間隔Ｐは６ｍｍであり、発光光源の正面サイズも互いに等しい。しかしながら、図５の従来例では、反射領域の分割数は３に過ぎないのに対し、図１３の反射鏡２６では、その分割数は２４になる。そして、曲面定数が同じ反射領域（中心からの距離が等しい反射領域）をまとめてグループ化すると、図５の従来例では、３種類に過ぎないのに対し、図１３の反射鏡２６では、５種類となる。よって、本実施例１の発光光源２１によれば、従来例の場合よりも光の進行方向を詳細に設定できて光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になり、各色の光を均一に混色させて発光光源２１の色づきを防止することができる。しかも、ピッチ間隔Ｐを変えることなく分割数を増やすことができるので、分割数を増やしても、製造が困難になったり、コストが高価になったりすることもない。
【００５７】
また、反射鏡２６の各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…をさらに３等分すると、各反射領域は図１４に示すように細かくなる。このとき、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…のピッチ間隔Ｐは２ｍｍとなり、反射鏡２６の分割数は２１６となる。図５の反射鏡１２を元にして各反射領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃを３等分した図６の反射鏡１２の反射領域１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８ａ、１８ｂ、…の場合にはピッチ間隔Ｐは２ｍｍとなるが、反射鏡１２の分割数は９にしかならない。そのため、反射領域のピッチ間隔Ｐが小さくなったり、発光光源のサイズが大きくなるほど、輪帯状に分割された従来例の反射鏡に対する実施例１の反射鏡２６の優位性は顕著となり、光路設計の自由度や色の均一性なども一層向上する。
【００５８】
実施例１の発光光源２１によれば、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光がモールド部２２の全反射領域３０等と反射鏡２６との間で反射を繰り返した後に前方へ出射されるので、発光光源２１の内部において光路長を稼ぐことができ、その結果発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから放射され発光光源２１から前方へ出射される光の強度を均一化することができる。また、複数色の発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを用いている場合には、発光光源２１から出射される光の混色度合いを向上させることができる。
【００５９】
実施例１の発光光源２１にあっては、反射鏡２６の各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を従来よりも細かく分割することが可能になるので、発光光源２１を設計するうえでの光路設計の自由度が向上し、光の出射方向のより詳細な調整が可能になる。特に、実施例１の発光光源２１にあっては、上記のように、(1)内部の光路長を稼ぐことができる。また、(2)従来よりも細かく分割された各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…によって、光の反射又は出射される方向を詳細に設計することが可能になる。さらに、(3)従来よりも詳細に分割された各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…によって、光の広がりを詳細に設計することが可能になる。(1)〜(3)の結果、発光光源２１における光強度の均一性を向上させることができ、又、複数色の発光素子を用いている場合には混色度合いを向上させることが可能になる。
【００６０】
図１５は、図５又は図６のように反射鏡１２を輪帯状に分割した同心円状の発光光源の場合において、対角方向における光強度の分布を表わしており、図１６は図１３又は図１４のように反射鏡２６を碁盤目状に分割した場合の光強度の分布を表わしている。図１５、図１６の横軸は、反射鏡２６の中心から測った対角方向の距離を表わし、縦軸は各位置での光強度を表わしている。図１５と図１６を比較すれば分かるように、従来方式では、光強度は±１５％程度で変動しているが、本実施例の場合には光強度の変動は±８％程度となり、光強度の均一性が向上している。
【００６１】
なお、上記実施例では、反射鏡２６の中心からの距離に応じて曲面定数を決めたが、同じ曲面定数を有する反射領域の分布の仕方は任意である。例えば、図１７に示した変形例１では、反射鏡２６のうち破線で囲んだ三角形の領域（反射鏡２６の１／８の領域）における分布を決定し、これを２つの対角方向と２つの対辺方向に関して線対称となるようにして他の領域における分布を決定している。
【００６２】
また、発光光源２１の光強度分布が均一になり、色の均一性が向上するように設計されていれば、図１８に示す変形例２の反射鏡２６のように、分割された各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…がランダムに配置されていて、互いに異なる曲面定数を有していてもよい。しかし、各反射領域をランダムに配置したのでは、設計の自由度が大きくなるものの、発光光源２１の色むらが大きくなってしまう。つまり、図４において説明したように、発光光源の色むらを小さくするためには、各色の光を垂直に出射させる反射領域を、発光素子の並んでいる順序を考慮して所定の順序で並べる必要がある。一方、発光素子や反射領域は２次元状に並んでいるので、各対角方向や各対辺方向で規則的に反射領域を決めていっても、隣接する反射領域で同じ色の光を正面方向に向けて垂直に出射させるような領域が生じる。よって、このような領域が生じないように反射領域を調整する必要がある。
【００６３】
次に、各反射領域の設計方法を説明する。まず、曲面定数として前記（１）式の曲率ＣＶを各反射領域毎に変化させる場合の設計方法を図１９により説明する。ここでは対角方向や辺と平行な方向において隣接する３つの領域を一組として取り扱うので、図１９ではこの隣接する３つの反射領域だけを表わしている。この３つの反射領域を２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂとし、その曲率をそれぞれＣＶｒ、ＣＶｇ、ＣＶｂとする。ここで、反射領域２８Ｒは、発光素子２４Ｒから出射された赤色光を正面方向に向けて垂直に出射させるように設計された反射領域、反射領域２８Ｇは、発光素子２４Ｇから出射された緑色光を正面方向に向けて垂直に出射させるように設計された反射領域、反射領域２８Ｂは、青色光を正面方向に向けて垂直に出射させるように設計された反射領域である。図１９のように図上向かって左から順に赤色発光素子２４Ｒ、緑色発光素子２４Ｇ、青色発光素子２４Ｂが配置されているとすると、発光光源２１の色むらを小さくするためには、この面内では、反射領域は向かって左から順に青色光を正面方向に出射する反射領域２８Ｂ、緑色光を正面方向に出射する反射領域２８Ｇ、赤色光を正面方向に出射する反射領域２８Ｒとなるように並べる必要がある（図４参照）。なお、反射領域で反射されて正面方向へ垂直に出射される光の色をその反射領域の制御色ということにすれば、反射領域２８Ｒは制御色が赤色の反射領域、反射領域２８Ｇは制御色が緑色の反射領域、反射領域２８Ｂは制御色が青色の反射領域ということになる。
【００６４】
コニック面の曲率ＣＶは、各反射領域で反射された光の進む方向を変化させることができ、曲率ＣＶを小さくするとその反射領域で反射された光は外側に向けて傾き、曲率ＣＶを大きくするとその反射領域で反射された光は内側に向けて傾くようになる。従って、隣接する反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの曲率ＣＶｒ、ＣＶｇ、ＣＶｂなどを、各発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂどうしのピッチ間隔Ｑ、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光出射面とモールド部２２の表面との距離Ｈ、各反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの位置などを考慮して設計すれば、各反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂにおける光の出射方向を調整することができる。従って、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの配列に応じて、隣接する反射領域の制御色などの優先順位を決定し、それを考慮して曲率ＣＶｒ、ＣＶｇ、ＣＶｂなどを設計すれば、赤色光ＬＲの領域ＡＲと緑色光ＬＧの領域ＡＧと青色光ＬＢの領域ＡＢの重なる白色光の領域（図１９で斜線を施した領域）を広くすることができ、色むらのない均一な白色光を得ることができる。例えば、図１９のような構成では、反射領域２８Ｒでは赤色光ＬＲが正面側に向けて垂直に出射され、反射領域２８Ｇでは緑色光ＬＧが正面側に向けて垂直に出射され、反射領域２８Ｂでは青色光ＬＢが正面側に向けて垂直に出射されるようにしており、中央の反射領域２８Ｇの曲率ＣＶｇを基準として、中心側に近い反射領域２８Ｒの曲率ＣＶｒはＣＶｇよりも大きく、中心から遠い反射領域２８Ｂの曲率ＣＶｂはＣＶｇよりも小さくしている。
【００６５】
ところで、上記のようにして反射領域の曲率を決めるとき、その曲率は発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの位置によって変わる。実際には、各発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは一列に並んでいる訳ではないので、見る方向によってその位置やピッチ間隔Ｑは変化する。例えば、図２０（ａ）に示すように、対辺方向Ｋ１における反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの曲面定数を定める場合と、対角方向Ｋ２における反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの曲面定数を定める場合とでは、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの配置は異なるものとして取り扱う必要がある。
【００６６】
例えば、図２０（ａ）の対辺方向Ｋ１上にある反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂを考える場合には、図２０（ｂ）に示すように、各発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを対辺方向Ｋ１の直線上に投影した仮想発光素子３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを用いて反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの曲面定数を定める。すなわち、対辺方向Ｋ１上の反射領域２８Ｒは、仮想発光素子３２Ｒから出射された赤色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められ、対辺方向Ｋ１上の反射領域２８Ｇは、仮想発光素子３２Ｇから出射された緑色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められ、対辺方向Ｋ１上の反射領域２８Ｂは、仮想発光素子３２Ｂから出射された青色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められる。また、図２０（ａ）の対角方向Ｋ２上にある反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂを考える場合には、図２０（ｂ）に示すように、各発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを対角方向Ｋ２の直線上に投影した仮想発光素子３３Ｇ、３３Ｒ、３３Ｂを用いて反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの曲面定数を定める必要がある。すなわち、対角方向Ｋ２上の反射領域２８Ｒは、仮想発光素子３３Ｒから出射された赤色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められ、対角方向Ｋ２上の反射領域２８Ｇは、仮想発光素子３３Ｇから出射された緑色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められ、対角方向Ｋ２上の反射領域２８Ｂは、仮想発光素子３３Ｂから出射された青色光が正面方向に向けて垂直に出射するように曲面定数が定められる。
【００６７】
なお、図２０に示す例では、対辺方向Ｋ１の直線上に投影した仮想発光素子３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂは等間隔に配置されており、対角方向Ｋ２の直線上に投影した仮想発光素子３３Ｇ、３３Ｒ、３３Ｂも等間隔に配置されているので、各反射領域の設計が容易になる。
【００６８】
また、図２１（ａ）（ｂ）は５個の発光素子を用いた場合を示している。例えば赤色、緑色、青色の発光素子を用いる場合、これらの発光素子の輝度は同じではないので、各色の輝度を均一にバランスさせるために各発光素子を一定の比率で組み合わせることがある。例えば、図２１（ａ）では、赤色の発光素子２４Ｒの輝度が高いので、赤色の発光素子２４Ｒを１個、緑色及び青色の発光素子２４Ｇ、２４Ｂをそれぞれ２個用いている。
【００６９】
この場合には、対辺方向Ｋ１では、図２１（ｂ）に示すように、赤色の仮想発光素子３２Ｒの両側に緑色及び青色の仮想発光素子３２Ｇ、３２Ｂが互いに重複して同じ位置に配置されていると見なすことができるので、このような仮想発光素子の配置に対応させて各反射領域の制御色と曲率ＣＶを定めればよい。対辺方向Ｋ１において反射領域２８Ｒは赤色の仮想発光素子３２Ｒに対応させて設計されており、反射領域２８Ｒと内周側で隣接する反射領域２８ＧＢは対辺方向Ｋ１上で向かって左側に位置する緑色及び青色の仮想発光素子３３Ｇ、３３Ｂに対応させて設計され、反射領域２８Ｒと外周側で隣接する反射領域２８ＧＢは対辺方向Ｋ１上で向かって右側に位置する緑色及び青色の仮想発光素子３３Ｇ、３３Ｂに対応させて設計されている。
【００７０】
また、対角方向Ｋ２では、図２１（ｂ）に示すように、青色の仮想発光素子３３Ｂどうしの中間に、赤色の１個の仮想発光素子３３Ｒと緑色の２個の仮想発光素子３３Ｇが重複して同じ位置に配置されていると見なすことができるので、このような仮想発光素子の配置に対応させて制御色と曲率ＣＶを定める。例えば、対角方向Ｋ２における反射領域２８ＲＧは赤色及び緑色の仮想発光素子３３Ｒ、３３Ｇに対応させて設計されており、反射領域２８ＲＧと内周側で隣接する反射領域２８Ｂは対角方向Ｋ２上で左上に位置する仮想発光素子２４Ｂに対応させて設計され、反射領域２８ＲＧと外周側で隣接する反射領域２８Ｂは対角方向Ｋ２上で右下に位置する仮想発光素子２４Ｂに対応させて設計されている。
【００７１】
同様に、対角方向Ｋ３では、図２１（ｂ）に示すように、緑色の仮想発光素子３３Ｇどうしの中間に、赤色の１個の仮想発光素子３３Ｒと青色の２個の仮想発光素子３３Ｂを重複して同じ位置に配置されていると見なすことができるので、このような仮想発光素子の位置に対応させて制御色と曲率ＣＶを定める。例えば、対角方向Ｋ３の反射領域２８ＲＢは赤色及び青色の仮想発光素子３３Ｒ、３３Ｂに対応させて設計されており、反射領域２８ＲＢと内周側で隣接する反射領域２８Ｇは対角方向Ｋ３上で左下に位置する仮想発光素子３３Ｇに対応させて設計され、反射領域２８ＲＢと外周側で隣接する反射領域２８Ｇは対角方向Ｋ３上で右上に位置する仮想発光素子３３Ｇに対応させて設計されている。
【００７２】
次に、曲面定数として前記（１）式のコニック係数ＣＣを各反射領域毎に変化させる場合の設計方法を説明する。コニック係数ＣＣはその反射領域で反射された光の拡がり度合いを変化させることができ、コニック係数ＣＣを小さくすると、その反射領域で反射された光の拡がりが大きくなり、コニック係数ＣＣを大きくすると、その反射領域で反射された光の拡がりが小さくなる。従って、コニック係数ＣＣの設計にあたっては、発光光源２１の各領域から出射される光の輝度や混色度合いが均一になるよう、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの光出射面とモールド部２２の表面との距離Ｈや、反射領域と発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂとの距離Ｄ１、Ｄ２などに基づいて、コニック係数ＣＣを決定すればよい。
【００７３】
具体的にいうと、図２２に示すように、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂとの距離Ｄ１が短い反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂではコニック係数ＣＣを小さくし、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂとの距離Ｄ２が長い反射領域１２８Ｒ、１２８Ｇ、１２８Ｂではコニック係数ＣＣを大きくすればよい。この結果、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂに近い反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂでは出射光の広がりが大きくて広指向性となる。発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから近い反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂでは、到達する光量が多い一方で光路長が短いために各色の光が混色しにくいが、コニック定数ＣＣを小さくして反射光の指向性を広げることにより、光を分散させて光輝度を抑えると共に混色の度合いの向上を図ることができる。これに対し、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから遠い反射領域１２８Ｒ、１２８Ｇ、１２８Ｂでは出射光の広がりが小さくて狭指向性となる。発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから遠い側の反射領域１２８Ｒ、１２８Ｇ、１２８Ｂでは、光路長が長くて混色が進んでいる一方で、到達する光量が少ないが、コニック定数ＣＣを大きくして反射光の指向性を狭くすることにより、混色度合いを多少犠牲にしても光の分散を小さくして光輝度を高めている。よって、かかる設計方法によれば、発光光源２１の全体で光強度の均一化を図ることができ、さらに、発光光源２１の全体で混色度合いをバランスさせて色の均一性を得ることができる。ただし、かかる設計方針が最も優先するということではなく、発光光源の前方に定められた設計上の照射面（ターゲット面）における光強度と混色度合いが最適になるように設計することが目的であるので、ターゲット面における光強度と混色度合いを最適に設計した結果、発光素子に近い反射領域のほうが光の拡がりが狭くなるという場合もあり得る。
【００７４】
一方、反射面２６の各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の設計は連続した軸上（線上）に沿って行なう方が、光線追跡や微調整が容易である。従って、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の設計を行なう場合には、まず対角方向や対辺方向に位置する反射領域の設計を行なう。こうして対角方向Ｋ２や対辺方向Ｋ１に位置する反射領域のコニック係数ＣＣを決定した後、図２３に実線矢印で示すように、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの中心から遠い反射領域ほどコニック係数ＣＣが大きくなるように各反射領域のコニック係数ＣＣを定める。ついで、これらの反射領域に隣接する反射領域の曲面定数を設計する。この場合、図２３に破線矢印で示すように、対辺方向から対角方向に向かうほどコニック係数ＣＣが大きくなるようにすればよい。
【００７５】
次に、上記のような原則に従って反射鏡２６を具体的に設計する方法を説明する。図２４（ａ）（ｂ）は、中央部に赤色発光の発光素子２４Ｒと緑色発光の発光素子２４Ｇと青色発光の発光素子２４Ｂとを１つずつ配置した発光光源２１の正面図、及びそのモールド部２２を除いた正面図であって、図２５はその対角方向における断面図である。この発光光源２１の正面から見た外形寸法は、縦横それぞれ３０ｍｍである。反射鏡２６は縦横それぞれ１５分割してメッシュ状の反射領域２８ａ、２８ｂ、…が形成されており、各反射領域２８ａ、２８ｂ、…は縦横がそれぞれ２ｍｍとなっている。各発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは三角配置されており、赤色の発光素子２４Ｒと青色の発光素子２４Ｂは反射鏡２６の上下の辺と平行な方向に並べて向かって左右に配置されており、緑色の発光素子２４Ｇはその上に配置されている。また、直接出射領域２９の直径は５ｍｍ、溝２５の底面の内径（直径）は５.５ｍｍ、溝２５の上面の外径（直径）は１０ｍｍ、溝２５の深さは１.８ｍｍとなっている。
【００７６】
まず、各反射領域２８ａ、２８ｂ、…毎の制御色を決定する手順を説明する。最初に、４つの対角方向Ｋ２、Ｋ３、Ｋ５、Ｋ６及び４つの対辺方向Ｋ１、Ｋ４、Ｋ７、Ｋ８における制御色の配列を決める。発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂの配置は図２０に示したものと同じであるから、図２０に関する説明から分かるように、対角方向Ｋ２、Ｋ６では左上から右下に向けて仮想発光素子３３Ｇ、３３Ｒ、３３Ｂが並んでいる。よって、向かって左上の対角方向Ｋ２では内側から外側に向けて制御色は緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の順になり、右下の対角方向Ｋ６では内側から外側に向けて制御色は青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）の順になる。
【００７７】
対角方向Ｋ３、Ｋ５では左下から右上に向けて仮想発光素子３３Ｒ、３３Ｂ、３３Ｇが並ぶから、向かって左下の対角方向Ｋ３では内側から外側に向けて制御色は赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の順になり、右上の対角方向Ｋ５では内側から外側に向けて制御色は緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の順になる。
【００７８】
また、水平方向では左から右に向けて仮想発光素子３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂが並んでいるから、向かって左の水平な対辺方向Ｋ１では、内側から外側に制御色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順になり、右の水平な対辺方向Ｋ４では、内側から外側に制御色は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の順になる。
【００７９】
また、垂直方向では赤色の１個の仮想発光素子３２Ｒと青色の１個の仮想発光素子３２Ｂが重複して同じ位置に配置され、それに隣接して緑色の仮想発光素子３２Ｇが配置されているとみなすことができるから、上の垂直な対辺方向Ｋ７では、内側から外側に制御色は緑（Ｇ）、赤及び青（ＲＢ）となり、下の垂直な対辺方向Ｋ８では、内側から外側に制御色は赤及び青（ＲＢ）、緑（Ｇ）となる。こうして各方向Ｋ１〜Ｋ８における制御色の順序を決定した状態を図２６に示す。
【００８０】
上記のようにして各方向Ｋ１〜Ｋ８における制御色の順序が決まったら、図２７に示すように、まず一つの方向例えば左上の対角方向Ｋ２における各反射領域の制御色を決める。例えば、左上隅の反射領域の制御色を任意に決めれば、対角方向Ｋ２における制御色は一意に決定される。
【００８１】
ついで、対角方向Ｋ２上における制御色の並びを出発点とし、上下左右で隣接する反射領域の制御色が同じにならないようにしながら、反射鏡２６の外周部に位置する反射領域の制御色を決定する。このとき、Ｋ２以外の各方向Ｋ１、Ｋ３〜Ｋ８の上では、上記のようにして決定した制御色の順序を変えることなく、位置を各方向Ｋ１、Ｋ３〜Ｋ８の上でシフトさせるだけにする。こうして外周部における制御色を決定した状態を図２７に示す。
【００８２】
さらに、図２８に示すように、方向Ｋ１、Ｋ２、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ７における各反射領域の制御色と外周部における各反射領域の制御色に基づき、反射鏡２６の上半分の領域において、上下左右で隣接する反射領域の制御色が同じにならないようにしながら空白となっている反射領域の制御色を決定する。
【００８３】
このとき図２８に示した制御色の分配状態では、α部分で緑色の制御色が左右に隣り合っている。このように同じ色の制御色が上下左右で連続している場合には、その箇所の制御色を試行錯誤的に入れ替えて隣接する反射領域の制御色が同じにならないように調整する。図２９は図２８のα部分及びその近傍で赤、緑、青の制御色を１つずつ入れ替えて連続しないようにしている。
【００８４】
つぎに、図３０に示すように、水平方向Ｋ１−Ｋ４に関して、上半分の反射領域の制御色と線対称となるようにして、下半分の反射領域の制御色を決定する。このような線対称操作により決定された下半分の反射領域の制御色は、最初に決めた制御色の順序と一致している。このとき、縦方向に並んだ反射領域の数が奇数の場合には問題ないが、縦に並んだ反射領域の数が偶数の場合には、上下中央部における水平方向に沿って上下で隣り合う反射領域どうしの制御色が同じになる。従って、その場合には、この箇所において制御色を試行錯誤的に入れ替えて隣接する反射領域の制御色が同じにならないようにする必要がある。よって、反射領域は奇数個並んでいることが望ましい。
【００８５】
また、上記のような対称操作が望ましくない場合には、上半分の反射領域の制御色を決めたのと同様にして下半分の反射領域の制御色を独自に決め、上半分と下半分との間で同じ色の制御色が上下左右で連続する場合には、調整するようにしてもよい。こうして反射鏡２６の全体で制御色が決まったら、制御色の割り当て作業は完了する。
【００８６】
なお、反射領域の分割数や形状によっては、制御色の割り当てをいくら調整しても上下左右に隣接する反射領域どうしの制御色が同じになる場合がある。そのような場合には、必ず発光素子から遠い箇所を優先して制御色が重ならないようにし、発光素子に近い反射領域で同じ制御色が隣接するようにする。前述のように、発光素子に近い反射領域は反射光を広げるように制御しており、発光光源２１の混色性に影響を与えにくいので、発光素子の近傍に皺寄せするようにすればよい。
【００８７】
こうして各反射領域の制御色が決まったら、その色の光が正面方向に向けて垂直に出射されるように各反射領域の定数、特に曲率ＣＶを設計すればよい。但し、制御色が赤及び青（ＲＢ）の反射領域とは、ある方向において同一位置にある赤色及び青色の仮想発光素子３２Ｒ、３２Ｂから出射された赤色及び青色の光が正面方向に向けて垂直に出射するように設計された反射領域である。
【００８８】
こうして各反射領域の制御色が決定されたら、制御色に応じてその光を正面方向に出射させるように各反射領域の曲率や形状を決定する。具体的には、反射領域がコニック面で構成されている場合には、そのパラメータであるコニック係数ＣＣや曲率ＣＶを決めればよい。
【００８９】
まず、発光光源２１全体から均一に光を出射させるように各反射領域のコニック係数ＣＣを決定することを考える。発光光源２１から出射される光には、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから直接に出射される光と、反射鏡２６で反射された後に出射される光とに分けることができる。よって、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから直接に出射される光を光量分布を知る必要がある。これは図１２に示されているように、直接出射領域２９から出射される光である。
【００９０】
図３１は発光光源２１の直接出射領域２９から出射される光による照射光量の分布を表わしている。この照射光量は、発光光源２１の正面から２０ｍｍの距離にある照射面（ターゲット面）におけるものである。図３１の横軸は、発光光源２１の中心から対角方向に測った距離、縦軸は照射光量の相対値を表わしており、光量の最大値が１となるように正規化されている。また、図３２における曲線Ｃ２９は図３１の光量分布を一部拡大して表わしたものである。従って、図２４及び図２５のような発光光源２１の対角方向を考えると、この断面では内側から順に５つの反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅが並んでいるので、これらの反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅから正面方向へ出射される光の照射光量が、直接出射領域２９から出射される光のターゲット面における照射光量の分布を補って、全体としてほぼ均一な光量分布が得られればよい。
【００９１】
例えば、図３１で示したような直接出射領域２９から出射される光の照射光量分布に対しては、各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅで反射された後に出射される光の照射光量分布が、図３２においてＣ２８ａ、Ｃ２８ｂ、Ｃ２８ｃ、Ｃ２８ｄ、Ｃ２８ｅで示すような分布にになっていれば、全体の照射光量分布Ｃtotalはほぼ均一な光量分布となる。但し、発光光源２１の端においては、複数の発光光源２１が並べられている場合には、隣接する４個の発光素子２１の光が重なりあうので、単体の発光光源２１では端の光量は少なくてもよい。
【００９２】
よって、直接出射領域２９から出射される光の光量分布が図３１で表わされるようなものである場合には、各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅで反射される光の照射光量のピーク値がそれぞれ、図３２に示すように、直接出射領域２９から出射される光のピーク値の１倍、１.８倍、２倍、２倍、１倍となっていればよい。反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅに入射する光量は、中心から遠くなるにしたがって急激に少なくなるので、これを考慮して反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅのコニック係数ＣＣを求めると、それぞれのコニック係数ＣＣは順に、−５、−２、−１.５、−１、−１となる。
【００９３】
こうして各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅのコニック係数ＣＣを求めたら、上で求めた制御色に応じて各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅの曲率ＣＶを求め、各制御色の光が各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅから正面方向へ出射されるように調整し、発光光源２１のターゲット面における混色性を高めて色の均一性を確保する。具体的には、各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅの曲率ＣＶは順に、１／５、１／２９、１／２８、１／３１、１／３１となる。こうして、対角方向で各反射領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅのコニック係数ＣＣや曲率ＣＶが求まったら、他の残りの反射領域についても同様にしてコニック係数ＣＣや曲率ＣＶを求めて各反射領域の形状を決定する。図１６に示した光強度の分布は、このようにして曲面定数を決定した発光光源２１のターゲット面における照射光量の分布を表わしている。
【００９４】
また、別な例として中央に赤色の発光素子２４Ｒを置き、一方の対角方向Ｋ２、Ｋ６でその両側に緑色の発光素子２４Ｇを配置し、他方の対角方向Ｋ３、Ｋ５で両側に青色の発光素子２４Ｂを配置した図３３のような発光光源を考える。この発光素子配置は、図２１に示したものと基本的には同じであって、反射領域２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂの縦横の配列数も同じく１５となっている。この場合には、図２１に関する説明からも分かるように、左上の対角方向Ｋ２及び右下の対角方向Ｋ６では制御色は緑（Ｇ）と赤・青の混合色（ＲＢ）になり、左下の対角方向Ｋ３及び右上の対角方向Ｋ５では制御色は青（Ｂ）と赤・緑の混合色（ＲＧ）になり、水平方向Ｋ１、Ｋ４では赤（Ｒ）と緑・青の混合色（ＧＢ）となり、垂直方向Ｋ７、Ｋ８でも赤（Ｒ）と緑・青の混合色（ＧＢ）となる。
【００９５】
よって、この場合には図３３に示すように、左上の対角方向Ｋ２及び右下の対角方向Ｋ６では、緑（Ｇ）と赤・青の混合色（ＲＢ）を制御色として交互に割り当てる。左下の対角方向Ｋ３及び右上の対角方向Ｋ５では、青（Ｂ）と赤・緑の混合色（ＲＧ）を制御色として交互に割り当てる。水平方向Ｋ１、Ｋ４では赤（Ｒ）と緑・青の混合色（ＧＢ）を制御色として交互に割り当てる。また、垂直方向Ｋ７、Ｋ８でも赤（Ｒ）と緑・青の混合色（ＧＢ）を制御色として交互に割り当てる。
【００９６】
しかし、いずれの対角方向、水平方向、垂直方向においても、３つの制御色のセットで両端の制御色が同じになっているので、これを繰り返し並べると、対角方向、水平方向あるいは垂直方向で同じ色の制御色が連続することになり、色むらが生じる。例えば対角方向Ｋ２を考え、２つの緑の仮想発光素子３３Ｇを区別して仮想発光素子３３Ｇ（１）、仮想発光素子３３Ｇ（２）とする。また、仮想発光素子３３Ｇ（１）による制御色をＧ（１）、仮想発光素子３３Ｇ（２）による制御色をＧ（２）とすれば、対角方向Ｋ２における制御色の配列は図３７のようになる。この場合には、図３７に示す各仮想発光素子３３Ｇ（１）、３３Ｒ、３３Ｂ、３３Ｇ（２）からの出射光線から分かるように、一部では緑色光が集中して密となり、一部では緑色光が疎となり、色むらが発生する。
【００９７】
よって、このような場合には、図３８に示すように、一方の仮想発光素子（反射領域に近い側の仮想発光素子）からの光だけを正面に出射させるようにするのが望ましい。例えば、対角方向Ｋ２においては、対角方向Ｋ２の反射領域に近い緑の仮想発光素子３３Ｇ（１）による制御色と赤・青の仮想発光素子３３Ｒ、３３Ｂによる制御色だけを交互に配列させてあり、仮想発光素子３３Ｇ（２）による制御色を用いていない。このようにすることにより、図３８の光線図からも分かるように色むらのない均一な光分布を得ることができる。
【００９８】
従って、各方向での制御色が決定したら、重複した制御色については、当該反射領域に近い側の仮想発光素子によるものだけを考慮し、同じ色の制御色が連続しないようにする。よって、図３４に示すように、左上及び右下の対角方向Ｋ２、Ｋ６では、緑の制御色（Ｇ）と赤・青の制御色（ＲＢ）を交互に配列し、左下及び右上の対角方向Ｋ３、Ｋ５では、青の制御色（Ｂ）と赤・緑の制御色（ＲＧ）を交互に配列する。また、水平方向Ｋ１、Ｋ４及び垂直方向Ｋ７、Ｋ８では、赤の制御色（Ｒ）と緑・青の制御色（ＧＢ）を交互に配列する。但し、対角方向Ｋ２における制御色Ｇは、左上に位置する仮想発光素子３３Ｇ（２４Ｇ）によるものであり、対角方向Ｋ６における制御色Ｇは、右下に位置する仮想発光素子３３Ｇ（２４Ｇ）によるものである。他の方向についても同様である。
【００９９】
こうして対角方向、水平方向及び垂直方向の反射領域における各制御色が決定したら、図３４に示すように、反射鏡２６の外周部に位置する少なくとも一辺に沿って制御色を決定する。制御色を決定するにあたっては、同じ色の制御色が上下左右で連続しないようして６種類の制御色を当てはめていき、各反射領域の制御色を試行錯誤的に決定する。
【０１００】
さらに、周囲を制御色が決定された領域（例えば、対角方向Ｋ２とＫ３の間の領域）で空白となっている反射領域に、上下左右で同じ色の制御色が連続しないようにして制御色を当てはめ、図３５に示すように、例えば約１／４の領域で制御色を決定する。この後、すでに決定された制御色を対角線に対して線対称となるようにして残りの領域に転写していき、図３６に示すように、全体に制御色を割り当てる。
【０１０１】
こうして各反射領域の制御色が決まったら、３個の発光素子の場合と同様にして、均一な光が正面方向へ出射されるようにコニック係数ＣＣや曲率ＣＶ等の曲面定数を決定すればよい。
【０１０２】
上記実施例では、四角形の反射鏡２６を四角形をした複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…に区分したが、これ以外にも種々の形態が可能である。図３９〜図４２に示すものは発光光源２１の変形例３であって、正面から見て六角形をした反射鏡２６をその外形と同じ六角形状をした反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分したものである。図３９（ａ）は変形例３による発光光源の正面図、図３９（ｂ）（ｃ）はそれぞれ当該発光光源の対角方向における断面図と対辺方向における断面図である。図４０（ａ）（ｂ）はそれぞれ裏面に反射鏡２６を形成されたモールド部２２の正面側からの斜視図と裏面側からの斜視図である。また、図４１（ａ）は当該モールド部の正面図、図４１（ｂ）はその裏面図、図４１（ｃ）はその右側面図、図４１（ｄ）はその下面図である。さらに、図４２は当該発光光源に用いられている反射鏡２６を模式的に表わした正面図である。この発光光源２１は、正面から見て六角形に形成されており、その反射鏡２６も六角形状に形成されている。そして、六角形状の反射鏡２６は、六角形状をした複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で隙間の生じないように区分されている。
【０１０３】
変形例３のような形状の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の場合には、図４２に示す対辺方向Ｋ９−Ｋ９では反射領域は連続しているが、図４２に示す対角方向Ｋ１０−Ｋ１０では反射領域は離散的になっている（一部では反射領域どうしの境界を通過している。）。このような場合には、まず対辺方向に沿って配置されている反射領域についてそれぞれの曲面定数、例えば曲率ＣＶやコニック係数ＣＣを設計し、ついで当該反射領域に隣接する反射領域について順次曲面定数を決定していけばよい。なお、反射鏡２６の縁に位置する反射領域は一部切り欠かれていて台形状となっているので、その有効面積が小さくなっている。このように六角形の欠けた縁の反射領域では、まず縁の反射形状が六角形状をしていると仮定して設計を行ない、六角形状として決めたコニック係数よりも大きな値を六角形の欠けた反射領域に割り当てればよい。反射鏡２６の外形と各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…の形状とが同じ場合には、上記のようにして設計できるので、曲率ＣＶやコニック係数ＣＣなどの曲面定数の調整が容易になる。
【０１０４】
図４３は変形例４における反射鏡２６の構造を示す正面図である。この反射鏡２６にあっては、三角形状の反射鏡２６を三角形状をした複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分している。この場合には、図４３に示す頂点と辺の中央とを結ぶ線分Ｋ１１−Ｋ１１の上の反射領域を考えると、最も外側にある反射領域（つまり、頂点に位置する反射領域と辺の中央に位置する反射領域）は、中心からの距離が異なっている。従って、この変形例では、線分Ｋ１１−Ｋ１１上の反射領域を順次設計するのでなく、頂点に位置する反射領域２８ｈから設計すればよい。すなわち、まず３個所の頂点に位置する反射領域２８ｈについてコニック係数等を設計し、頂点に位置する反射領域２８ｈを出発点として隣接する反射領域を順次設計して内側へ進んでいけば、曲率ＣＶやコニック係数ＣＣなどの曲面定数の調整を容易に行なえる。
【０１０５】
また、図４４、図４５及び図４６は反射鏡２６をその外形と異なる形状をした反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分した変形例を示す。図４４に示す変形例５と図４５に示す変形例６は、四角形状の反射鏡２６を三角形状をした複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分したものであり、図４６に示す変形例７は六角形状の反射鏡２６を三角形状をした複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分したものである。これらの変形例５〜７によれば、反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…をより細分化することができる。その反面、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから放射状に出射される光に対しては、反射領域の方向がバラバラであるため、各反射領域の設計は困難になる。従って、これらの変形例の場合には、下記のようにして設計するのが望ましい。
【０１０６】
四角形の反射鏡２６を三角形状の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…に区分した図４４及び図４５の変形例５、６では、対辺方向Ｋ１２−Ｋ１２上では反射領域間の境界となっているが、対角方向Ｋ１３−Ｋ１３方向では反射領域が連続的に配置されている。従って、この場合には、まず対角方向Ｋ１２−Ｋ１２に配列されている反射領域について、コニック係数等の曲面定数を設計し、ついで当該反射領域に隣接する反射領域を順次設計していけばよい。
【０１０７】
また、六角形の反射鏡２６を三角形状の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…に区分した図４６の変形例７では、対角方向Ｋ１４−Ｋ１４上では反射領域間の境界となっているが、対辺方向Ｋ１５−Ｋ１５方向では反射領域が連続的に配置されている。従って、この場合には、まず対辺方向Ｋ１５−Ｋ１５に配列されている反射領域について、コニック係数等の曲面定数を設計し、ついで当該反射領域に隣接する反射領域を順次設計していけばよい。
【０１０８】
また、図４７〜図４９は発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを中心として反射鏡２６を同心の輪帯状に区切り、さらに輪帯状の領域を円周方向に沿って複数に分割した変形例である。すなわち、図４７に示す変形例８の反射鏡２６では、四角形の反射鏡２６を輪帯状及び放射状に区切って複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を構成している。図４８に示す変形例９の反射鏡２６では、六角形の反射鏡２６を同心円状及び放射状に区切って複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を構成している。図４９に示す実施例１０の反射鏡２６では、三角形の反射鏡２６を同心円状及び放射状に区切って複数の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を構成している。また、図５０に示す変形例１１のように、各方位の反射領域を半径方向にずらせてもよい。
【０１０９】
これらの変形例８〜１１では、中心部に近い反射領域のサイズが小さくなるので、中心部付近の反射領域の製作が困難になる。従って、外側の輪帯状の領域では分割数を大きくし、中心部に近い反射領域の分割数を小さくなるようにしてもよい。これらの変形例では、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから放射状に出射される光に対して各方位で同じ放射状配置をとることができるので、反射鏡２６の設計や曲面定数の調整が容易になる。
【０１１０】
また、図５１、図５２は反射鏡２６の外形と同じ形状をした反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…を回転させ、その反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で反射鏡２６を区分した変形例である。図５１に示す変形例１２は、四角形状の反射鏡２６を、４５°回転させた四角形状（つまり、菱形）の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分したものである。図５２に示す変形例１３は、六角形状の反射鏡２６を、３０°又は９０°回転させた六角形状の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…で区分したものである。これらの変形例１２、１３では、光量が不足しやすい対角方向において反射領域が連続するので、反射領域の設計が容易になる。ただし、周辺部に一部欠けた形状の反射領域が多数発生し易いので、光のロスが発生し易くなる。このような変形例では、反射領域が対角方向で連続しているので、対角方向に沿って配列された反射領域の設計を容易に行なえる。そして、対角方向の反射領域に隣接する反射領域から順次反射領域を設計していくことにより、反射鏡２６の設計や曲面定数の調整を容易に行なえる。
【０１１１】
図５３〜図５５は発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂからの距離に応じて異なる形状又はサイズの反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…を配列させた変形例である。すなわち、図５３に示す変形例１４では、四角形の反射鏡２６に四角形の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…を形成してあり、中心から遠くなるほど反射領域のサイズが大きくなっている。このような反射鏡２６を設計しようとすれば、一番サイズの大きな反射領域で反射鏡２６の全体を分割しておき、一番外の反射領域から順次縦横に、１分割（つまり、分割しない）、２分割、３分割、…としていけばよい。
【０１１２】
また、図５４に示す変形例１５では、六角形の反射鏡２６に六角形の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…を形成してあり、中心から遠い部分ほど反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…のサイズが大きくなっている。この場合も、まず六角形の反射鏡２６の全体を、一番大きなサイズの六角形の反射領域で均等に区分し、ついで、一番大きなサイズの反射領域の内部をさらに分割していけばよい。
【０１１３】
図５５に示す変形例１６では、三角形の反射鏡２６に三角形の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…を形成してあり、中心から遠い部分ほど反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…、２８ｘ、２８ｙ、２８ｚ、…のサイズが大きくなっている。かかる変形例によれば、設計の自由度が大きくなり、光強度や色の均一性が向上する。この場合も、まず三角形の反射鏡２６の全体を、一番大きなサイズの三角形の反射領域で均等に区分し、ついで、一番大きなサイズの反射領域の内部をさらに分割していけばよい。
【０１１４】
図５３〜図５５のような変形例１４〜１６では、まず反射鏡２６を同じ大きさの反射領域に分割して各曲面定数を設計しておき、各反射領域をさらに分割して分割された反射領域の曲面形状を微調整することができるので、反射鏡２６の設計を容易に行なえる。また、このような変形例では、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射される光の光量が多いので設計の自由度が高くなり、光強度の均一性が向上するが、その一方では、中心部付近の発光領域が微小になるので、中心部付近の発光領域の製作が困難になる。
【０１１５】
また、モールド部２２の形状も種々設計変更可能である。例えば、図５６に示す変形例１７では、直接出射領域２９を円錐状、円錐台状、球面状などの曲面に形成している。直接出射領域２９をこのような曲面に形成すれば、その傾斜角や曲率等によって傾斜全反射領域３２で全反射されて直接出射領域２９に入射する光の反射方向を調整することができ、反射鏡２６の設計の自由度が向上する。
【０１１６】
図５７は直接出射領域２９を円錐状に形成した変形例１７における光の挙動を説明するための対角方向における断面図である。このように直接出射領域２９を円錐状に形成して直接出射領域２９に適当な傾斜角を持たせれば、図５７に示すように直接出射領域２９から出射される光を互いにほぼ平行に揃えることができる。
【０１１７】
モールド部２２や溝２５の正面形状なども種々設計変更可能である。例えば、図５８に示す変形例１８では、外形が四角形の発光光源２１に円環状の溝２５と円形の直接出射領域２９を形成している。また、図５９に示す変形例１９では、外形が四角形の発光光源に四角環状の溝２５と四角形の直接出射領域２９を形成している。図６０に示す変形例２０では、外形が六角形の発光光源に六角環状の溝２５と六角形の直接出射領域２９を形成している。図６１に示す変形例２１では、外形が三角形の発光光源に三角形環状の溝２５と三角形の直接出射領域２９を形成している。
【０１１８】
図５８のような変形例１８では、中心部に配置された発光光源２１から放射状に出射される光線に合わせて直接出射領域２９を設計することができるので、直接出射領域２９の設計が容易である。また、図５９〜図６１のような変形例１９〜２１では、設計の自由度が増し、光強度や色の均一性が向上する。
【０１１９】
また、図６２に示す変形例２２では、外形が四角形の発光光源２１に外形が四角形状をした溝２５を設け、その中心に円形の直接出射領域２９を設けている。また、図６３の変形例２３では、外形が六角形の発光光源に六角形状の溝２５を設け、その中心に円形の直接出射領域２９を設けている。図６４の変形例２４では、外形が三角形の発光光源２１に外形が三角形状の溝２５を設け、その中心に円形の直接出射領域２９を設けている。
【０１２０】
図６２〜図６４のように溝２５の外周形状を発光光源２１の外形に合わせ、直接出射領域２９を円形状にした変形例２２〜２４の利点を、図５８及び図５９の変形例１８、１９と比較しながら説明する。図６５（ａ）（ｂ）は、円環状をした一定の幅の溝２５を設けた図５８の変形例１８を表わしており、図６５（ａ）はその対角方向の断面を表わし、図６５（ｂ）はその対辺方向の断面を表わしている。図６５（ａ）（ｂ）に示すように、対辺方向の断面における各反射領域２８ｐ、２８ｑ、２８ｒ、…の長さは、対角方向の断面における各反射領域２８ｓ、２８ｔ、２８ｕ、…の長さよりも短くなり、対辺方向では対角方向よりも各反射領域２８ｐ、２８ｑ、２８ｒ、…は中心側に偏位している。そのため、例えば図６５（ａ）に示すように対角方向の断面においては、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射され溝２５の底の全反射領域３１で反射された光が内側から２番目の反射領域２８ｓの全体に入射するように設計されていたとしても、図６５（ｂ）に示す対辺方向の断面においては、全反射領域３１で反射された光は内側から２番目の反射領域２８ｐだけでなく、内側から３番目の反射領域２８ｑにも入射する。そのため、反射領域２８ｑでも全反射領域３１で反射した光を受け持つことになり、反射領域２８ｑの設計が複雑になる。
【０１２１】
一方、図６６（ａ）（ｂ）は、発光光源２１の外形に合わせて四角環状をした一定の幅の溝２５を設けた図５９の変形例１９を表わしており、図６６（ａ）はその対角方向の断面を表わし、図６６（ｂ）はその対辺方向の断面を表わしている。この場合にも、対辺方向の断面における各反射領域２８ｐ、２８ｑ、２８ｒ、…の長さは、対角方向の断面における各反射領域２８ｓ、２８ｔ、２８ｕ、…の長さよりも短くなっており、対辺方向では対角方向よりも各反射領域２８ｐ、２８ｑ、２８ｒ、…が中心側に偏位している。しかし、図５８及び図６５（ａ）（ｂ）の変形例１８の場合には溝２５の位置は断面方向によらず一定であるのに対し、図５９及び図６６（ａ）（ｂ）の変形例１９の場合には、対辺方向の断面では対角方向の断面よりも溝２５の位置が中心側に偏位している。そのため、図６６（ａ）に示す対角方向の断面において、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射され溝２５の底の全反射領域３１で反射された光が内側から２番目の反射領域２８ｓの全体に入射するように設計し、さらに図６６（ｂ）に示す対辺方向の断面においても、全反射領域３１で反射された光が内側から２番目の反射領域２８ｐの全体に入射するように設計することができる。そのため、このような変形例１９によれば反射領域の設計が容易になる。ところが、このような変形例１９では、直接出射領域２９が四角形をしているので、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから放射状に出射された光を四角形状の直接出射領域２９で反射又は透過させることになり、迷光が増加するという欠点がある。このような欠点は、図６０及び図６１の変形例２０、２１でも同様である。
【０１２２】
これに対し、溝２５の外形を発光光源２１の外形に合わせて四角形に形成し、その中心に円形状をした直接出射領域２９を設けた図６２の変形例２２によれば、図６６（ａ）（ｂ）と同様にして対角方向でも対辺方向でも全反射領域３１で反射された光が特定の反射領域２８ｓ、２８ｐに入射するようにできる。さらに、変形例２２によれば、直接出射領域２９が円形状をしているために、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから放射状に出射された光を直接出射領域２９で各方向で同じように反射又は透過させることができ、迷光の発生を抑制することができる。この作用効果は、図６３、図６４の変形例２３、２４でも同様である。
【０１２３】
図６７に示す変形例２５は、溝２５の底面の全反射領域３１を複数の区分領域３１ａ、３１ｂ、…に分割した発光光源２１である。また、図（ａ）は当該発光光源２１の直接出射領域２９及び全反射領域３１の構造を示す斜視図である。図６８（ｂ）（ｃ）は、当該発光光源２１における光の挙動を示す図であって、図６８（ｂ）は対辺方向における発光光源２１の概略断面図、図６８（ｃ）はその正面図である。なお、図６８（ｂ）において鎖線で表わした全反射領域３１は、同図の断面よりも手前にある全反射領域３１の一部を表わしている。この変形例２５によれば設計の自由度が大きくなり、光強度や色の均一性を向上させることができる。変形例２５では、全反射領域３１を８等分し、区分領域３１ａと区分領域３１ｂとを円周方向に沿って交互に配列している。区分領域３１ａと区分領域３１ｂとは、傾斜方向が円周方向に沿って逆向きとなっており、対辺方向に出射された光を両側へ広げ、対角方向に出射された光を対角方向に集めるように配置されている。
【０１２４】
図６９（ａ）は直接出射領域２９の軸心を中心とする均一な傾斜角を有する全反射領域３１を表わす斜視図である。図６９（ｂ）（ｃ）は、当該発光光源における光の挙動を示す図であって、図６９（ｂ）は対辺方向における発光光源２１の概略断面図、図６９（ｃ）はその正面図である。このような全反射領域３１を有する比較例では、図６９（ｂ）（ｃ）に示すように、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光は、全反射領域３１で反射された後も放射状に広がるので、光が各方向に均等に分配される結果、対角方向においては光量が不足する。これに対し、図６７に示す変形例２５では、図６８（ｂ）（ｃ）に示すように、区分領域３１ａと区分領域３１ｂとは、対辺方向に出射された光を両側へ広げ、対角方向に出射された光を対角方向に集めるように配置されているので、対辺方向よりも対角方向に光を集めて多くの光量を対角方向に分配させることができ、これによって発光光源２１の正面における光強度や色の均一化を向上させることができる。
【０１２５】
図７０（ａ）は変形例２６による発光光源２１の直接出射領域２９及び全反射領域３１の構造を示す斜視図である。図７０（ｂ）（ｃ）は、当該発光光源２１における光の挙動を示す図であって、図７０（ｂ）は対辺方向における発光光源２１の概略断面図、図７０（ｃ）はその正面図である。なお、図６８（ｂ）において鎖線で表わした全反射領域３１は、同図の断面よりも手前にある全反射領域３１の一部を表わしている。変形例２６は、図６７の発光光源２１において、さらに全反射領域３１の区分領域３１ａと区分領域３１ｂとの間に丸溝状をした区分領域３１ｃを形成したものである。この変形例２６によれば、発光素子２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂから出射された光を丸溝状をした区分領域３１ｃでさらに拡散させることができるので、発光光源２１の正面における光強度や色の均一化をより向上させることができる。
【０１２６】
また、図７１の変形例２７は、直接出射領域２９の表面を複数の区分領域２９ａ、２９ｂ、…に分割し、各区分領域２９ａ、２９ｂ、…毎に傾斜方向や傾斜角を異ならせたものである。直接出射領域２９を分割して各区分領域２９ａ、２９ｂ、…の傾斜方向や傾斜角を調整することによっても、各反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…へ分配する光の量を調整することができるので、発光光源２１の正面における光強度や色の均一化をより向上させることができる。また、図７２の変形例２８のように、溝２５の底面の全反射領域３１を複数の区分領域３１ａ、３１ｂ、…に分割し、さらに直接出射領域２９の表面を複数の区分領域２９ａ、２９ｂ、…に分割してもよい。
【０１２７】
図７３は、変形例２９による発光光源２１を示す正面図である。変形例２９では、全反射領域３０を碁盤目状をした複数の区分領域３０ａ、３０ｂ、…に分割して全反射領域３０の表面に凹凸パターンを形成している。平坦な全反射領域３０を有する発光光源２１では、図７５（ａ）（ｂ）に示す比較例のように、モールド部２２の外周面から光が漏れて光量損失を招く恐れがあり、また、発光素子からもっとも遠くに位置する対角方向のコーナー部で光量が不足してコーナー部が暗くなり易い。これに対し、図７３の変形例２９のように全反射領域３０を複数の区分領域３０ａ、３０ｂ、…に分割した場合には、図７４（ａ）（ｂ）に示すように、全反射領域３０の各区分領域３０ａ、３０ｂ、…の傾きや傾斜角を調整することによって反射鏡２６の任意の反射領域２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…へ光を導くことができる。よって、設計の自由度が高くなるので、反射鏡２６の各反射領域に到達する光の光量差を緩和して発光光源の正面における光強度や色の均一化を向上させることができる。
【０１２８】
変形例２９においては、例えば、対辺側においては、全反射領域３０の領域を凹レンズ状に湾曲させることによって光を拡散させたり、全反射領域３０の領域を対角方向へ向けて傾けて対角方向へ光を反射させることにより対角方向へ分配される光量を増加させ、対角方向のコーナー部が暗くなるのを防ぐことができる。また、全反射領域３０の、対角方向の端の領域は、発光光源２１の外周面から漏れる損失光を少なくして光を有効利用させるため、中心側もしくは対辺方向へ向けて傾斜させるのが望ましい。
【０１２９】
また、全反射領域３０が平坦な発光光源では、図７７に示す比較例のように、全反射領域３０から光が均等に出射されるが、全反射領域３０の端から出射される光は発光素子からの光路長が長いので光強度が弱く、発光光源の縁では暗くなり易い。また、発光光源の外周面から光が漏れて損失光となり、光の利用効率が低下する恐れがある。変形例２９の場合では、このようなときには図７６に示すように、全反射領域３０のうち外周部以外の区分領域３０ａ、３０ｂ、…を外周側に向けて傾斜させ、外周部以外の区分領域３０ａ、３０ｂ、…で反射された光を外周部へ送ることができ、発光光源２１の外周部が暗くなるのを防止することができる。また、全反射領域３０のうち外周部の区分領域３０ａ、３０ｂ、…を内周側に向けて傾斜させることにより、発光光源２１の外周面から漏れる損失光を低減させることができる。よって、かかる変形例２９によれば設計の自由度が大きくなり、光強度や色の均一性を向上させることができる。
【実施例２】
【０１３０】
図７８は本発明の実施例２による発光光源アレイ５０を示す正面図である。この発光光源アレイ５０は、本発明にかかる発光光源２１を隙間無く、もしくは若干の隙間をあけて同一平面状に配列させたものである。この発光光源アレイ５０は、液晶ディスプレイや液晶テレビ用のバックライトとして、また、照明装置として用いられるものであり、厚みが薄くて色再現性に優れ、色むらが生じにくくて色の均一性が高い利点がある。
【０１３１】
また、本発明の発光光源２１を用いた発光光源アレイ５０をバックライトとして用いる場合には、光強度の均一化と混色度合いの均一化のために必要とされる前方の空間（ターゲット面との間の空間）が短くて済むため、発光光源５０がバックライトとして組み込まれる情報表示機器（例えば、後述の液晶ディスプレイ）の厚みを薄くでき、情報表示機器の薄型化を図ることができる。
【０１３２】
また、この発光光源２１を用いた発光光源アレイ５０では、発光光源２１をアレイ化しても発光素子が密集しないので、放熱性が向上し、放熱機構を簡素化することができる。そして放熱機構の簡素化は液晶ディスプレイ等の情報表示機器の薄型化に貢献する。
【実施例３】
【０１３３】
図７９は本発明の実施例３による液晶ディスプレイ（液晶表示装置）５１の構造を示す概略断面図である。液晶ディスプレイ５１は、液晶パネル５２の背面にバックライト５３を配置して構成されている。液晶パネル５２は一般的なものであって、背面側から順次、偏光板５４、液晶セル５５、位相差板５６、偏光板５７及び反射防止フィルム５８を積層して構成されている。
【０１３４】
バックライト５３は、複数個の発光光源２１を並べた発光光源アレイ５０の前面に、光拡散フィルム６１、プリズムシート６２及び輝度向上フィルム６３を配置したものである。発光光源２１は後述のように正面から見て正方形状に形成されており、当該発光光源２１を百個前後ないし数百個碁盤目状に並べて発光光源アレイ５０が構成されている。光拡散フィルム６１は、発光光源アレイ５０から出射された光を拡散させることにより、輝度の均一化を図ると共に発光光源アレイ５０から出射された各色の光を均一に混色させる働きをする。プリズムシート６２は、斜めに入射した光を屈折又は内部反射させることによりプリズムシート６２に垂直な方向へ曲げて透過させるものであり、これによってバックライト５３の正面輝度を高めることができる。
【０１３５】
輝度向上フィルム６３は、ある偏光面内の直線偏光を透過させ、これと直交する偏光面内の直線偏光を反射させるフィルムであって、発光光源アレイ５０から出射される光の利用効率を高める働きをする。すなわち、輝度向上フィルム６３は、透過光の偏光面が液晶パネル５２に用いられている偏光板５４の偏光面と一致するように配置されている。従って、発光光源アレイ５０から出射された光のうち、偏光板５４と偏光面が一致する光は輝度向上フィルム６３を透過して液晶パネル５２内に入射するが、偏光板５４と偏光面が直交する光は輝度向上フィルム６３で反射されて戻り、発光光源アレイ５０で反射されて再び輝度向上フィルム６３に入射する。輝度向上フィルム６３で反射されて戻った光は、発光光源アレイ５０で反射されて再度輝度向上フィルム６３に再入射するまでに偏光面が回転しているので、その一部は輝度向上フィルム６３を透過する。このような作用を繰り返すことによって、発光光源アレイ５０から出射された光の大部分が液晶パネル５２で利用されることになり、液晶パネル５２の輝度が向上する。
【０１３６】
図８０は実施例３の変形例を示す概略断面図である。この変形例による液晶ディスプレイ６４では、図７９の液晶ディスプレイ５１において発光光源アレイ５０と液晶パネル５２との間に配置されていたプリズムシート６２及び輝度向上フィルム６３とを省いている。もちろん、プリズムシート６２と輝度向上フィルム６３とのうち、いずれか一方のみを省いてもよい。本発明の発光光源アレイ５０を用いれば、発光光源２１から出射される光の方向やその拡がりを精度良く調整することができるので、従来の液晶表示装置もしくはバックライトで用いられていたプリズムシートを不要にすることができる。また、本発明の発光光源アレイ５０を用いれば、発光光源２１から出射される光の方向やその拡がりを調整して光強度を高くすることができるので、従来の液晶表示装置で用いられていた輝度向上フィルムを不要にすることもできる。
【０１３７】
よって、この変形例によれば、プリズムシートや輝度向上フィルムを省略することができる結果、液晶ディスプレイ６４の薄型化を図ることができ、また組立コストの削減を図ることができる。さらに、プリズムシートや輝度向上フィルムにおける光のロスがなくなるので、光の利用効率を向上させることができる。
【実施例４】
【０１３８】
図８１は本発明の発光光源アレイを用いた室内照明用の照明装置７２を示す斜視図である。この照明装置７２は、本発明の発光光源アレイ７３をハウジング７４内に納めたものであり、ハウジング７４には電源装置７５が付設されている。電源装置７５から出ているプラグ７６を商用電源などのコンセントに差し込んでスイッチをオンにすると、商用電源のコンセントから供給された交流電源は電源装置７５によって直流電力に変換され、この直流電力によって発光光源アレイ７３が発光させられる。よって、この照明装置７２は、例えば壁掛け型の室内照明装置などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】図１は、従来例の発光光源の一部を示す断面図である。
【図２】図２は、従来例の発光光源において、モールド部を除いて発光素子と反射鏡を表わした正面図である。
【図３】図３は、従来例の発光光源において、その中心部に赤、緑、青の３つの発光色の発光素子を配置した場合の各色の光の挙動を表わした部分断面図である。
【図４】図４は、同上の発光光源において、反射領域をより小さく分割した場合の、各色の光の挙動を表わした部分断面図である。
【図５】図５は、分割数が３の従来例の反射鏡を示す正面図である。
【図６】図６は、分割数が９の従来例の反射鏡を示す正面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１による発光光源を示す一部破断した斜視図である。
【図８】図８は、実施例１による発光光源から配線基板を除いた状態を示す裏面側からの斜視図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、裏面に反射鏡を形成されたモールド部を示す正面側からの斜視図と裏面側からの斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は裏面に反射鏡を形成されたモールド部を示す正面図、図１０（ｂ）はその裏面図、図１０（ｃ）はその下面図である。
【図１１】図１１（ａ）は実施例１の発光光源の正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ−Ｘ方向（対角方向）における断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＹ−Ｙ方向（対辺方向）における断面図である。
【図１２】図１２は、実施例１による発光光源における光の挙動を表わした断面図である。
【図１３】図１３は、実施例１の発光光源に用いられている反射鏡を模式的に表わした正面図である。
【図１４】図１４は、同上の反射鏡よりも分割数を大きくした実施例１の反射鏡を示す正面図である。
【図１５】図１５は、従来例の発光光源の、対角方向における光強度の分布を表わした図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例１の発光光源の、対角方向における光強度の分布を表わした図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例１の変形例（変形例１）による反射鏡を模式的に表わした正面図であって、分割された反射領域の曲面形状の振り分け方を説明している。
【図１８】図１８は、本発明の変形例２による反射鏡を模式的に表わした正面図であって、分割された反射領域の曲面形状の別な振り分け方を説明している。
【図１９】図１９は、各反射領域がコニック面となった反射鏡における、曲率の決め方を説明するための概略図である。
【図２０】図２０は、各方向における仮想的な発光素子の配置やピッチ間隔の決め方を説明する図である。
【図２１】図２１は、発光素子が５個の場合において、各方向での仮想的な発光素子の配置やピッチ間隔の決め方を説明する図である。
【図２２】図２２は、各反射領域がコニック面となった反射鏡における、コニック係数の決め方を説明するための図である。
【図２３】図２３は、各反射領域がコニック面である場合において、コニック係数の大小の決め方を説明する図である。
【図２４】図２４（ａ）は、設計事例を説明するための発光光源の正面図、図２４（ｂ）はそのモールド部を除いた状態の正面図である。
【図２５】図２５は、図２４の発光光源の断面図である。
【図２６】図２６は、反射領域の制御色の決め方を説明する図である。
【図２７】図２７は、図２６のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図２８】図２８は、図２７のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図２９】図２９は、図２８のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図３０】図３０は、図２９のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図３１】図３１は、直接出射領域から出射された光による照射面における照射光量の分布を示す図である。
【図３２】図３２は、直接出射領域から出射された光による照射面における照射光量の分布と、各反射領域で反射された光の照射面における照射光量の分布と、全体の光量の分布を示す図である。
【図３３】図３３は、反射領域の制御色を決める決め方の別な例を説明する図である。
【図３４】図３４は、図３３のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図３５】図３５は、図３４のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図３６】図３６は、図３５のステップに続けて反射領域の制御色を決める決め方を説明する図である。
【図３７】図３７は、図３３の制御色の配列により起きる問題点を説明する図である。
【図３８】図３８は、図３７のような問題点を解決する方法を説明する図である。
【図３９】（ａ）は本発明の変形例３による発光光源を示す正面図、（ｂ）は該発光光源の対角方向における断面図、（ｃ）は該発光光源の対辺方向における断面図である。
【図４０】（ａ）は変形例３に用いられているモールド部及び反射鏡の正面側からの斜視図、（ｂ）はその裏面側からの斜視図である。
【図４１】（ａ）は変形例３に用いられているモールド部及び反射鏡の正面図、（ｂ）はその裏面図、（ｃ）はその右側面図、（ｄ）はその下面図である。
【図４２】変形例３における反射鏡の構造を模式的に表わした正面図である。
【図４３】本発明の変形例４における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４４】本発明の変形例５における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４５】本発明の変形例６における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４６】本発明の変形例７における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４７】本発明の変形例８における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４８】本発明の変形例９における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図４９】本発明の変形例１０における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５０】本発明の変形例１１における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５１】本発明の変形例１２における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５２】本発明の変形例１３における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５３】本発明の変形例１４における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５４】本発明の変形例１５における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５５】本発明の変形例１６における反射鏡の構造を示す正面図である。
【図５６】本発明の変形例１７における直接出射領域の断面形状を示す部分断面図である。
【図５７】本発明の変形例１７による発光光源における光の挙動を示す断面図である。
【図５８】本発明の変形例１８における発光光源の正面図である。
【図５９】本発明の変形例１９における発光光源の正面図である。
【図６０】本発明の変形例２０における発光光源の正面図である。
【図６１】本発明の変形例２１における発光光源の正面図である。
【図６２】本発明の変形例２２における発光光源の正面図である。
【図６３】本発明の変形例２３における発光光源の正面図である。
【図６４】本発明の変形例２４における発光光源の正面図である。
【図６５】（ａ）は、図５８に示した変形例１８による発光光源の、対角方向の断面における光の挙動を示す図、（ｂ）は、その対辺方向の断面における光の挙動を示す図である。
【図６６】（ａ）は、図５９に示した変形例１９による発光光源の、対角方向の断面における光の挙動を示す図、（ｂ）は、その対辺方向の断面における光の挙動を示す図である。
【図６７】本発明の変形例２５における発光光源の正面図である。
【図６８】（ａ）は変形例２５による発光光源における直接出射領域と全反射領域の構造を示す斜視図、（ｂ）は該発光光源の対辺方向における断面図、（ｃ）は該発光光源の各反射領域へ光が分配される様子を模式的に示す図である。
【図６９】（ａ）は比較例の発光光源における直接出射領域と全反射領域の構造を示す斜視図、（ｂ）は該発光光源の対辺方向における断面図、（ｃ）は該発光光源の各反射領域へ光が分配される様子を模式的に示す図である。
【図７０】（ａ）は本発明の変形例２６による発光光源における直接出射領域と全反射領域の構造を示す斜視図、（ｂ）は該発光光源の対辺方向における断面図、（ｃ）は該発光光源の各反射領域へ光が分配される様子を模式的に示す図である。
【図７１】本発明の変形例２７における発光光源の正面図である。
【図７２】本発明の変形例２８における発光光源の正面図である。
【図７３】本発明の変形例２９における発光光源の正面図である。
【図７４】（ａ）は、変形例２９による発光光源における光の挙動を説明する、対辺方向の断面図、（ｂ）はその正面図である。
【図７５】（ａ）は、比較例の発光光源における光の挙動を説明する、対辺方向の断面図、（ｂ）はその正面図である。
【図７６】変形例２９による発光光源における光の挙動を説明する断面図である。
【図７７】比較例の発光光源における光の挙動を説明する断面図である。
【図７８】本発明の実施例２による発光光源アレイを示す正面図である。
【図７９】本発明の実施例３による液晶ディスプレイの構造を示す概略断面図である。
【図８０】本発明の実施例３の変形例による液晶ディスプレイの構造を示す概略断面図である。
【図８１】本発明の実施例４による発光光源アレイを用いた室内照明用の照明装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４０】
２１  発光光源
２２  モールド部
２３  配線基板
２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ  発光素子
２５  溝
２６  反射鏡
２８ｉ、２８ｊ、２８ｋ、…  反射領域
２８ｐ、２８ｑ、２８ｒ、…  反射領域
２８ｓ、２８ｔ、２８ｕ、…  反射領域
２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ  反射領域
２９  直接出射領域
３０  全反射領域
３１  全反射領域
３２  傾斜全反射領域
３６  反射領域
６２  プリズムシート
６３  輝度向上フィルム
【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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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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