(57)【要約】【課題】小さい面積の樹脂成形部材を用いて大面積を均一に照明することができ、しかも、高効率で低コストの薄型の面照明装置を提供する。【解決手段】発光素子３２は、内部に赤色光源３８ｒ、緑色光源３８ｇおよび青色光源３８ｂを一列に配列してあり、その表面側に導光プレートを配置したものである。この長尺物の発光素子は、その長手方向においてはほぼ連続するように配列されており、幅方向では大きな間隔をあけて配列されている。導光プレートの表面には円錐状の凹部が密に形成され、導光プレートの裏面（光源側）には断面三角形状の凸部が密に形成されており、導光プレートは各光源から出射された赤色光、緑色光及び青色光を閉じ込めて混色すると共に幅方向に光を広げて出射する。【選択図】図５
2008198460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を長手方向に沿って配列され、前記各光源の光出射方向に対向して全ての光源を覆うようにして導光プレートを配設された、一方向に長い形状を有する発光素子であって、
前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向に斜面が位置する三角柱状の凸パターンを導光プレートの短手方向に沿って配列したものであることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向及び長手方向に斜面が位置する錐体状の凸パターンを導光プレートの短手方向及び長手方向に沿って配列したものであることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向及び長手方向に対して斜め方向に斜面が位置する錐体状の凸パターンを導光プレートに配列したものであることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
導光プレートの短手方向における前記凸パターンの断面形状を非対称とし、当該断面における当該凸パターンに最も近い光源から遠い側の片側頂角が当該凸パターンに最も近い光源に近い側の片側頂角よりも大きくなるようにしたことを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記断面における前記凸パターンに最も近い光源から遠い側の片側頂角は、当該凸パターンが当該光源から遠くなるに従って次第に大きくなっていることを特徴とする、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記凸パターンの高さが、当該凸パターンに最も近い光源から遠くなるに従って次第に低くなっていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
導光プレートの短手方向と平行な前記凸パターンの断面における当該凸パターンの頂角と、導光プレートの長手方向と平行な前記凸パターンの断面における当該凸パターンの頂角とが異なることを特徴とする、請求項３又は４に記載の発光素子。
【請求項９】
前記導光プレートの第２の光学面は、導光プレートの前記光源と対向する面と反対側の面に凹設された錐体状の凹パターンによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
導光プレートの短手方向と平行な前記凹パターンの断面における当該凹パターンの頂角と、導光プレートの長手方向と平行な前記凹パターンの断面における当該凹パターンの頂角とが異なることを特徴とする、請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記導光プレートの第２の光学面は、導光プレートの前記光源と対向する面と反対側の面に拡散領域を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記光源が、前記発光素子の長手方向に沿って一列に配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記複数の光源は、発光色の異なる複数種類の光源であることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記光源は、赤色の光源、緑色の光源及び青色の光源であることを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
両端に配置されている光源の発光色が異なることを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記光源は、白色の光源を含んでいることを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１７】
各光源をパッケージ内に納め、前記パッケージに設けた窪みにＬＥＤチップを実装し、当該窪みに封止樹脂をポッティングすることによって当該封止樹脂内に前記ＬＥＤチップを封止したことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１８】
各光源をパッケージ内に納め、前記パッケージの側面に前記導光プレートの縁を支持させるための段部を設け、前記導光プレートの前記段部により支持される領域には、前記凸パターンを形成しないことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１９】
請求項１又は１３に記載の発光素子を、その長手方向においては比較的小さな間隔で配列し、その短手方向においては比較的大きな間隔で配列した面照明装置。
【請求項２０】
前記光源は、発光色の異なる複数種類の光源であり、前記発光素子は、その長手方向において各発光色の光源がそれぞれ等間隔となるように配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記発光素子間の隙間又はその後方に反射部材を配置したことを特徴とする、請求項１９に記載の面照明装置。
【請求項２２】
前記発光素子の前方に拡散シートを配設したことを特徴とする、請求項１９に記載の面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子及び面照明装置に関する。特に、本発明の面照明装置は、薄型かつ大型のバックライトとして用いることのできるものであり、本発明の発光素子は当該面照明装置に好適に用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶ディスプレイ用バックライトの光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の蛍光管が一般的に用いられている。しかし、蛍光管を用いた液晶ディスプレイでは、色再現性が低いという問題があり、また蛍光管に使用されている水銀により地球環境を汚染する恐れがある。
【０００３】
そのため、光の３原色である赤色、緑色、青色の３種類の発光色を持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用したバックライトが近年開発されてきている。このようなバックライトでは、赤色、緑色、青色の発光ダイオードから出射した光を均一に混色し、白色光化してバックライトの発光面となる拡散板等を照射させることが必要最低限の条件となる。
【０００４】
しかし、発光ダイオードと拡散板等との距離が短くなると、各発光ダイオードの色が透けて見えるので、均一な白色光を得ようとすると発光ダイオードと拡散板等とを離して両者の間に混色させるための空間を確保しなければならず、従来の冷陰極管を用いたバックライトと同等にバックライトの厚みを薄くすることが困難になる。また、大型画面の液晶テレビなどの普及により、バックライトも大面積で均一な発光面を有するものが要求されているが、大面積のバックライトになるに従ってバックライトの色ムラや輝度ムラを小さくすることが難しくなってくる。
【０００５】
このような課題を解決するため、特開２００６−１９１４１号公報（特許文献１）や特開２００６−１２０３５５号公報（特許文献２）などには、改良された構造のＬＥＤバックライトが開示されている。
【０００６】
図１は特許文献１に開示されたバックライト１１の平面図、図２（ａ）は図１のＡ１−Ａ１線断面図、図２（ｂ）は図１のＡ２−Ａ２線断面図である。このバックライト１１にあっては、導光板１２の裏面中央部に凹部１３が一列に設けられており、各凹部１３内に側面発光型の赤色発光素子１４ｒ、緑色発光素子１４ｇ、青色発光素子１４ｂ（例えば、引用文献３参照）を間隔を空けて順次配列させている。赤色発光素子１４ｒは、封止樹脂内に赤色発光のＬＥＤチップを封止したものであり、緑色発光素子１４ｇは、封止樹脂内に緑色発光のＬＥＤチップを封止したものであり、青色発光素子１４ｂは、封止樹脂内に青色発光のＬＥＤチップを封止したものであり、いずれもＬＥＤチップから出射した光を側面方向へ向けて全反射させるための凹部が封止樹脂の上面に形成されている。また、導光板１２の裏面には凹凸プリズム面１５が形成されている。
【０００７】
このバックライト１１では、赤色発光素子１４ｒ、緑色発光素子１４ｇ、青色発光素子１４ｂの各側面から出射された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂは、凹部１３から導光板１２内に入射し、導光板１２の表面と凹凸プリズム面１５で全反射されて導光板１２内を導光する。こうして導光板１２内を導光する各発光色の光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、図２（ｂ）に示すように導光板１２内を導光することによって混色され、また図２（ａ）に示すように導光板１２内を導光して幅方向にも広がり、導光板１２の表面から出射される。こうして、導光板１２の表面から出射された光は、その上に配置された拡散シート１６で拡散されることによってさらに均一に混色され、白色光となって上方へ出射される。
【０００８】
また、図３は特許文献２に開示されたバックライト２１の平面図、図４は図３のＢ１−Ｂ１線断面とそのＢ２部分の拡大図を示す断面図である。このバックライト２１は、比較的大きな白色発光素子２２を碁盤目状に敷き詰めたものである。この白色発光素子２２（例えば、引用文献４参照）は、透明樹脂板２３の裏面側に反射ミラー２５を設けておき、反射ミラー２５の中央部に赤色発光のＬＥＤチップ２４ｒ、緑色発光のＬＥＤチップ２４ｇ、青色発光のＬＥＤチップ２４ｂを近接させて配置したものである。
【０００９】
このバックライト２１にあっては、各ＬＥＤチップ２４ｒ、２４ｇ、２４ｂから出射された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂは、図４に示すように透明樹脂板２３の表面と反射ミラー２５との間で反射を繰り返して導光することで混色され、透明樹脂板２３内で混色された白色光が透明樹脂板２３の表面から出射される。さらに、白色発光素子２２から出射された白色光は、その前面に配置された拡散シート２６で拡散されることによってさらに混色され、バックライト２１の全体を白色発光させる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１９１４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２０３５５号公報
【特許文献３】特開２００３−８０６８号公報
【特許文献４】特開２００６−１４８０３６号公報
【特許文献５】特開２００６−３０９９８１号公報
【特許文献６】特開２００６−３１３６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示されたバックライト１１では、一枚の導光板１２を用いて各発光色の発光素子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂから出射した光を均一に混色させ、かつ大面積に広げて導光板１２から出射させ拡散シート１６に照射している。そのため、導光板１２はバックライト１１の発光面と同等の面積を有するものが必要となり、樹脂成形品である導光板１２の占める面積が大きくなっている。
【００１２】
特許文献２に開示されたバックライト２１でも、白色発光素子２２をバックライト全体に敷き詰めているので、白色発光素子２２に用いられている透明樹脂板２３を合わせると全体ではやはりバックライト２１の発光面と同等の面積になり、透明樹脂板２３の占める面積が大きくなる。
【００１３】
よって、特許文献１に開示されたバックライト１１や特許文献２に開示されたバックライト２１では、導光板１２や白色発光素子の透明樹脂板２３のためにバックライト１１、２１の重量が重くなる問題があった。また、導光板１２や透明樹脂板２３はＬＥＤチップの発する（近）紫外光に対する耐光性や熱に対する耐熱性に優れた材料を用いるため、バックライトの部材コストが高くついていた。一般的には、導光板や透明樹脂板のコストは、バックライトのコストの１０％前後を占めている。
【００１４】
また、特許文献１に開示されたバックライト１１では、各発光素子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂから出射された赤、緑、青の光の混色性を高めるため、ＬＥＤチップで発生した光を各発光素子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂの側面から出射させているので、図２（ｂ）に示すように、発光素子から出射された光が隣接する発光素子に吸収されたり、発光素子から出て導光板１２内を導光した光が再び発光素子に吸収されたりして損失となっていた。
【００１５】
特許文献２に開示されたバックライト２１でも、各色のＬＥＤチップ２４ｒ、２４ｇ、２４ｂを白色発光素子２２内に密集させて配置しているので、図４のＢ２部分に示すように、ＬＥＤチップの側面から出射した光が隣接するＬＥＤチップに吸収されて損失となっていた。
【００１６】
この結果、特許文献１に開示されたバックライト１１でも、特許文献２に開示されたバックライト２１でも、バックライト１１の発光効率が１０〜２０％程度悪くなっていた。
【００１７】
また、バックライトの輝度向上のためには拡散シートの表面に偏光シートやプリズムシートを設ける場合があるが、その場合には拡散シートを透過した光の約５０％が偏光シート等で反射されて光源側に戻る。このような構造の場合、引用文献１に開示されているバックライト１１では、全面に導光板１２が存在しているので、偏光シートで反射されて戻ってきた光はすべて導光板１２内に再入射して導光板１２内を伝播する。引用文献２のバックライト２１の場合も白色発光素子２２が全面に敷き詰められているので、偏光シートで反射されて戻ってきた光は白色発光素子２２によって捕捉される。そのため、いずれのバックライト１１、２１でも、冷陰極管を用いたバックライトのように導光板などの樹脂成形部材がない空気中での伝播に比べて光の損失が約１０〜２０％増加し、バックライトの光利用効率が悪くなっていた。
【００１８】
さらに、引用文献２に開示されているバックライトでは、白色発光素子を敷き詰めているため、発光素子の必要数が多くなり、コスト高になっていた。
【００１９】
なお、特許文献５には、光源に導光板を対向させ、光源から出射された光を幅方向に広げるためのフレネルレンズ形状等の偏向部を設けたものが開示されている。また、特許文献６には、光源に導光板を対向させ、光源から出射された光を幅方向に広げるための凹溝形状をした偏向部を設けたものが開示されている。これらの構造であると、偏向部と光源との位置関係がずれた場合には、所望とする配向が得られないので、組立精度が要求される。また、このような導光板には赤色、緑色、青色の光を十分に混色させる働きはないので、導光板と拡散板との間に混色のための空間を十分に確保しなければならず、バックライトの厚みが厚くなる。
【００２０】
また、上記各バックライトにおいて、白色発光ＬＥＤを用いた場合でも、各ＬＥＤから出射された光を均一化して輝度むらが生じないようにしなければならないので、やはり上記のような課題が存在する。
【００２１】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、小さい面積の樹脂成形部材を用いて大面積を均一に照明することができ、しかも、高効率で低コストの薄型の面照明装置に関する。また、このような面光源装置に好適な発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の発光素子は、複数の光源を長手方向に沿って配列され、前記各光源の光出射方向に対向して全ての光源を覆うようにして導光プレートを配設された、一方向に長い形状を有する発光素子であって、前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴としている。
【００２３】
本発明の発光素子における導光プレートは、光源と対向する面に、光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、光源と対向する面と反対側の面に、光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有しているので、各光源から出射された光を導光プレート内へ導き、光源と対向する面とその反対側面との間で反射を繰り返させることによって導光させることで各光源の光を均一に分散させることができる。さらに、本発明の発光素子にあっては、導光プレートによって発光素子から出射される光の指向特性を発光素子の短手方向側へ広げることができるので、発光面を広くすることができる。よって、少ない数の発光素子によって広い面積を照明することが可能になる。
【００２４】
本発明の発光素子のある実施態様における前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向に斜面が位置する三角柱状の凸パターンを導光プレートの短手方向に沿って配列している。この実施態様によれば、凸パターンにも、各光源から入射した光を発光素子の短手方向へ広げる働きを持たせることができる。
【００２５】
本発明の発光素子の別な実施態様における前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向及び長手方向に斜面が位置する錐体状の凸パターンを導光プレートの短手方向及び長手方向に沿って配列したものである。この実施態様によれば、凸パターンにより各光源から入射した光を発光素子の短手方向や長手方向へ広げることができる。よって、発光素子の長手方向において発光素子間に比較的大きな隙間がある場合でも、この長手方向における隙間部分で輝度が低下するのを防ぐことができる。
【００２６】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様における前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向及び長手方向に対して斜め方向に斜面が位置する錐体状の凸パターンを導光プレートに配列したものである。この実施態様によれば、凸パターンにより各光源から入射した光を発光素子の斜め方向へ広げることができ、発光素子の対角方向における輝度を向上させることができる。
【００２７】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、導光プレートの短手方向における前記凸パターンの断面形状を非対称とし、当該断面における当該凸パターンに最も近い光源から遠い側の片側頂角が当該凸パターンに最も近い光源に近い側の片側頂角よりも大きくなるようにしている。この実施態様によれば、光源から出射されて凸パターンに入射した光が凸パターンで複数回反射されにくくできるので、凸パターンで複数回反射することによって導光プレートから出射される光が導光板に垂直な方向となす出射角が小さくなるのを防ぐことができ、導光板から出射される光の導光プレートの短手方向における指向特性を広くすることができる。
【００２８】
また、本発明の発光素子のさらに別な実施態様においては、前記断面における前記凸パターンに最も近い光源から遠い側の片側頂角は、当該凸パターンが当該光源から遠くなるに従って次第に大きくなっている。この実施態様によれば、光源から出射されて凸パターンに入射した光が凸パターンで複数回反射されにくくできる。また、光源から遠い凸パターンほど凸パターン内で複数回反射し易くなるが、光源から遠くなるに従って凸パターンの光源から遠い側の片側頂角を大きくしているので、光源から遠い凸パターンでも複数回反射しにくくなる。よって、凸パターンで複数回反射することによって導光プレートから出射される光が導光板に垂直な方向となす出射角が小さくなるのをより効率よく防ぐことができ、導光板から出射される光の導光プレートの短手方向における指向特性を広くすることができる。
【００２９】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、前記凸パターンの高さが、当該凸パターンに最も近い光源から遠くなるに従って次第に低くなっている。光源から遠い凸パターンほど凸パターン内で複数回反射し易くなるが、その一方、凸パターンの高さが低くなると凸パターン内で光が複数回反射しにくくなる。この実施態様によれば、光源から遠くなるに従って凸パターンの高さが低くなっているので、光源から遠い凸パターンでも複数回反射しにくくなる。よって、凸パターンで複数回反射することによって導光プレートから出射される光が導光板に垂直な方向となす出射角が小さくなるのを防ぐことができ、導光板から出射される光の導光プレートの短手方向における指向特性を広くすることができる。
【００３０】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様においては、導光プレートの短手方向と平行な前記凸パターンの断面における当該凸パターンの頂角と、導光プレートの長手方向と平行な前記凸パターンの断面における当該凸パターンの頂角とが異なっている。この実施態様によれば、導光板の長手方向における凸パターンの頂角と導光板の短手方向における凸パターンの頂角とを別々に設定することができるので、発光素子から出射される光の短手方向への広がりと長手方向への広がりを任意に設定することができる。
【００３１】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、前記導光プレートの第２の光学面が、導光プレートの前記光源と対向する面と反対側の面に凹設された錐体状の凹パターンによって構成されている。この実施態様によれば、導光プレートから出射される光を凹パターンで屈折させることにより導光プレートの短手方向に光を広げることができる。
【００３２】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、導光プレートの短手方向と平行な前記凹パターンの断面における当該凹パターンの頂角と、導光プレートの長手方向と平行な前記凹パターンの断面における当該凹パターンの頂角とが異なっている。この実施態様によれば、導光板の長手方向における凹パターンの頂角と導光板の短手方向における凹パターンの頂角とを別々に設定することができるので、発光素子から出射される光の短手方向への広がりと長手方向への広がりを任意に設定することができる。
【００３３】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様における前記導光プレートの第２の光学面は、導光プレートの前記光源と対向する面と反対側の面に拡散領域を設けている。この実施態様によれば、導光プレートから出射される光を拡散領域で拡散させることにより導光プレートの短手方向に光を広げることができる。
【００３４】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、前記光源が、前記発光素子の長手方向に沿って一列に配列したものである。この実施態様によれば、光源間の距離を大きくできるので、光源から出た光が隣接する光源によって吸収されにくくなり、発光素子の効率が良好となる。
【００３５】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様は、前記複数の光源が発光色の異なる複数種類の光源となっている。かかる実施態様の場合には、各々の光源から出射された異なる色の光が導光プレートによって効率良く均一に混色される。よって、導光プレートの前方に混色のための大きな空間が不要となり、面照明装置の薄型化を図ることができる。
【００３６】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様における前記光源は、赤色の光源、緑色の光源及び青色の光源からなる。この実施態様によれば、色の三原色を各光源の発光色としているので、面照明装置の色再現性がより良好になる。
【００３７】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様においては、両端に配置されている光源の発光色が異なっている。この実施態様によれば、長手方向に沿って複数の発光素子を並べて配置したとき、長手方向で隣接して配置された発光素子間で同じ発光色の光源が隣り合わせにならないので、発光素子間での混色性を良好にすることができる。
【００３８】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様における前記光源は、発光色の異なる光源の中に白色の光源を含んでいてもよい。この実施態様によれば、発光素子をより高輝度にしたり、発光色の色ばらつきを小さくしたりすることができる。
【００３９】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様においては、各光源をパッケージ内に納め、前記パッケージに設けた窪みにＬＥＤチップを実装し、当該窪みに封止樹脂をポッティングすることによって当該封止樹脂内に前記ＬＥＤチップを封止している。この実施態様によれば、窪みにポッティングされた封止樹脂の表面張力によって封止樹脂の表面にレンズ形状を形成することができるので、別途レンズを用いるよりもコストを安価にできる。
【００４０】
本発明の発光素子のさらに別な実施態様においては、各光源をパッケージ内に納め、前記パッケージの側面に前記導光プレートの縁を支持させるための段部を設け、前記導光プレートの前記段部により支持される領域には、前記凸パターンを形成しないことを特徴としている。この実施態様によれば、段部で導光プレートを支持することで導光プレートを安定させることができる。しかも、導光プレートの段部で支持される領域には凸パターンを設けることなく平坦面としているので、導光プレートの固定精度が向上して導光プレートの位置がより安定する。さらに、導光プレートに平坦面を設けておけば、導光プレートの成形時に成形された導光プレートをエジェクトピンによって突き出すための突き出し部分としても利用することができる。
【００４１】
本発明にかかる面照明装置は、本発明にかかる発光素子を、その長手方向においては比較的小さな間隔で配列し、その短手方向においては比較的大きな間隔で配列したものである。かかる面照明装置にあっては、発光素子から出射される光は発光素子の短手方向で大きく広げられるので、比較的大きな間隔で配列された発光素子の短手方向において隣接する発光素子間の間隙部分の輝度低下を抑制することができ、面照明装置の全体で均一な輝度を得ることができる。また、本発明の発光素子を用いることにより、軽量薄型で、大面積で、光利用効率が高く、発光面における輝度が均一で（また、異なる発光色の光源を用いている場合には、色むらが小さく）、かつ低コストで製作することのできるバックライト用などの面照明装置を作製することが可能になる。
【００４２】
本発明の面照明装置のある実施態様においては、前記光源が、発光色の異なる複数種類の光源であり、前記発光素子は、その長手方向において各発光色の光源がそれぞれ等間隔となるように配置されている。かかる実施態様によれば、各発光色の光源がそれぞれ等間隔となるように配置されているので、発光素子間での混色性が改善され、色むらが起こりにくくなる。
【００４３】
本発明の面照明装置の別な実施態様においては、前記発光素子間の隙間又はその後方に反射部材を配置している。この実施態様によれば、導光プレート等から背面側へ漏れた光を前方へ向けて反射させることができ、光利用効率をより向上させることができる。
【００４４】
本発明の面照明装置のさらに別な実施態様においては、前記発光素子の前方に拡散シートを配設している。この実施態様によれば、発光素子から出射された光を拡散シートで拡散させて前方へ出射させることができるので、光の混色性をより高めることができる。
【００４５】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００４７】
（実施形態１）
図５は、本発明の実施形態１にかかる面照明装置３１を示す平面図である。また、図６は図５のＣ１−Ｃ１線断面図、図７は図５のＣ２−Ｃ２線断面図である。この面照明装置３１は、短冊状をした発光素子３２をその長手方向に沿ってほぼ連続的に配列し、それを発光素子３２の短手方向（幅方向）において発光素子３２の幅の数倍の間隔をあけて疎に配置したものであり、短手方向の端に位置する発光素子３２と面照明装置３１の縁との間にもかなりの距離をあけている。面照明装置３１の表面全体は板状をした透明な拡散部材３３によって覆われており、発光素子３２と拡散部材３３との間には発光素子３２から出射された光を混色させるための空間３４が形成されている。また、発光素子３２の裏面側においては、面照明装置３１の裏面全体に、あるいは発光素子３２間の隙間を埋めるようにして板状の反射部材３５が設けられている。
【００４８】
反射部材３５としては、白色樹脂板、白色樹脂シート、金属板などの光反射率の高い部材を用いる。拡散部材３３としては、表面に微細な拡散パターンを形成した透明板、微細な拡散剤を分散させた透明板などを用いる。また、拡散部材３３の表面側には、必要に応じて、輝度向上のためのプリズムシートや偏光シートなどを設けてもよい（詳細は後述する。）。
【００４９】
発光素子３２は、図６及び図７に示すように、赤色発光のＬＥＤチップ３６ｒを封止樹脂３７で封止した赤色光源３８ｒ、緑色発光のＬＥＤチップ３６ｇを封止樹脂３７で封止した緑色光源３８ｇ、青色発光のＬＥＤチップ３６ｂを封止樹脂３７で封止した青色光源３８ｂを基板３９の上に一列に配列したものである。ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂどうしは光源のサイズの数倍の間隔をあけて配置されている。また、発光素子３２の光出射側には、各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを覆うようにして樹脂成形部材である導光プレート４０が配置されている。
【００５０】
図８（ａ）は導光プレート４０の一部を拡大して示す表面側からの斜視図、図８（ｂ）は導光プレート４０の一部を拡大して示す裏面側からの斜視図である。図９（ａ）（ｂ）は導光プレート４０の一部の形状を示す拡大断面図であって、図９（ａ）は短手方向に垂直な断面を表し、図９（ｂ）は長手方向に垂直な断面を表している。以下においては、発光素子３２の長手方向すなわちＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂが最も密に配列されている方向をＸ方向といい、導光プレート４０の厚み方向をＺ方向といい、発光素子３２の幅方向すなわちＸ方向及びＺ方向に直交し発光素子３２が疎に配置されている方向をＹ方向という。
【００５１】
導光プレート４０はポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透明で屈折率の大きな樹脂によって板状に成形された樹脂成形部材である。導光プレート４０の表面（第２の光学面）全体には、図８（ａ）に示すように、微細な円錐状の凹部４１が密に配列されており、導光プレート４０の裏面（第１の光学面）全体には、図８（ｂ）に示すように、微細な断面三角形状のプリズム状をした凸部４２が密に形成されている。円錐状の凹部４１は、規則的に配列されていてもよく、ランダムに配置されていてもよい。断面三角形状の凸部４２は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、導光プレート４０の短手方向（Ｙ方向）に並んでおり、導光プレート４０の長手方向（Ｘ方向）に均一な断面を有している。
【００５２】
図１０及び図１１は導光プレート４０の作用説明図であって、図１０はＺＸ面に平行な断面における光の挙動を表し、図１１はＺＹ面に平行な断面における光の挙動を表している。図１１では緑色光源３８ｇから出射された緑色光Ｌｇのみを表しているが、赤色光源３８ｒから出射された赤色光Ｌｒや青色光源３８ｂから出射された青色光Ｌｂについてもその挙動は緑色光Ｌｇの場合と同様である。
【００５３】
まず、ＺＸ面と平行な断面における光の挙動を説明する。図１０に示すように、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出射された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂは導光プレート４０の裏面から導光プレート４０内に入射し、導光プレート４０の表面と裏面との間で全反射を繰り返しながら導光プレート４０内を導光すると共に、円錐状の凹部４１に入射した光の一部は円錐状の凹部４１で屈折して外部へ出射される。
【００５４】
このように別々の場所から出射された赤色光源３８ｒの赤色光Ｌｒ、緑色光源３８ｇの緑色光Ｌｇ、青色光源３８ｂの青色光Ｌｂは、導光プレート４０内を導光して導光プレート４０のほぼ全体に広がると共に、互いに均一に混色されて導光プレート４０の表面から出射される。例えば、図１０では、青色光源３８ｂの直上付近でも導光プレート４０内を導光してきた赤色光Ｌｒや緑色光Ｌｇも出射されており、これらの光が混色している。そして、均一に混色されて導光プレート４０から出射された白色光は、拡散部材３３との間の空間３４でさらに混色されて拡散部材３３を照射し、拡散部材３３を均一に白色発光させる。
【００５５】
このため隣接する光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂどうしをある程度離して配置することができ、たとえばＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの配列ピッチが数ｍｍ程度となるように配置することができるので、図１０に示す緑色光Ｌｇのように光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出射した光が隣接する光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂに入射しにくくなり、出射光の吸収や損失を低減できる。また、封止樹脂３７のレンズ形状や反射カップなどで各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの光を前方へ出射させることにより、光の吸収や損失をより低減できる。そして、光の吸収や損失を低減することによって面照明装置３１の光利用効率を向上させることができる。
【００５６】
例えば、導光プレート４０のＸ方向の長さを６０ｍｍ、Ｙ方向の幅を１０ｍｍ、Ｚ方向の厚みを２ｍｍとし、各光源３８ｒ、３８ｂ、３８ｂどうしの中心間距離を５ｍｍ、円錐状の凹部４１の頂角βを１５０°、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂと拡散部材３３との距離を２０ｍｍとした場合には、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂどうしを接近させて配置した場合と比較して、光の利用効率が約１５％改善した。
【００５７】
つぎに、導光プレート４０の長手方向に垂直な断面における光の挙動を説明する。図１１に示すように、Ｘ方向から見た場合には、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出射された光は、導光プレート４０の裏面に形成されている凸部４２を透過することによって屈折し、さらに円錐状の凹部４１を透過して導光プレート４０の外に出射する際にも屈折し、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの中心軸に対してθｓの出射角で出射された光は、導光プレート４０を透過することによってθｓよりも大きな出射角θｔで出射される。しかも、導光プレート４０から出射される光は、上記のように導光プレート４０の内部で充分に混色されて白色光となっている。そのため、ＺＹ面内においても、光は十分に混色されて白色光となり、しかも断面三角形状の凸部４２及び円錐状の凹部４１の光学的作用によって白色光は発光素子３２の幅方向に広げられる。その結果、導光プレート４０の働きによって発光素子３２が疎に配置されている幅方向に光が広げられ、さらに空間３４でも光が混色され、発光素子３２の幅方向における発光素子３２と発光素子３２との中間の領域でも混色された白色光が十分な光量でもって拡散部材３３に照射される。
【００５８】
例えば、導光プレート４０のＸ方向の長さを６０ｍｍ、Ｙ方向の幅を１０ｍｍ、Ｚ方向の厚みを２ｍｍとし、断面三角形状の凸部４２の頂角αを６０°、円錐状の凹部４１の頂角βを１５０°、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂと拡散部材３３との距離を２０ｍｍとした場合には、拡散部材３３の位置においては導光プレート４０の幅の６倍の幅で均一な照射領域が得られた。よって、この場合には、発光素子３２の幅方向では、発光素子３２どうしの間隔を導光プレート４０の６倍程度あけることが可能になる。
【００５９】
なお、導光プレート４０の裏面から漏れた光の大部分は、反射部材３５によって反射され、再び導光プレート４０に入射して再利用される。
【００６０】
本発明の面照明装置３１にあっては、発光素子３２をその幅方向においては大きな距離を隔てて配置しているので、面照明装置３１の発光面積に対して樹脂成形部品である導光プレート４０の面積を小さくすることができ、面照明装置３１の軽量化と部材コストの削減を図ることができる。さらに、発光素子を隙間をあけて配置することによって必要とする発光素子の数を少なくでき、面照明装置３１のコストをより安価にすることができる。
【００６１】
しかも、上記のような構造の導光プレート４０を備えた発光素子を用いることで発光素子の光利用効率を高めて発光素子の面積に比べて広い面積を均一に色むら無く発光させることができるので、発光素子３２をその幅方向において大きな距離を隔てて配置しているにも拘わらず、幅方向における発光素子３２間の領域でも面照明装置３１が暗くなりにくく、均一な輝度で色むら無く発光させることができる。また、導光プレート４０によって十分に光を混色させることができるので、導光プレート４０と拡散部材３３の間の空間を狭くすることができ、面照明装置３１の薄型化を図ることができる。
【００６２】
また、幅方向において発光素子３２を大きな距離をおいて配置することで、各光源から出射された光が幅方向で隣接する発光素子に入射して光源で吸収されにくくなる。さらに、発光素子３２の導光プレート４０が各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの表面側に対向させるように配置しているので、発光素子の長手方向においても光源から出射された光が光源に再入射して吸収されにくくなる。その結果、光源での再吸収による面照明装置３１の発光効率の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、凹部４１及び凸部４２は導光プレート４０の表面及び裏面のほぼ全体に形成しているので、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂと導光プレート４０の位置が多少ずれても配向ばらつきが起こりにくい。
【００６４】
本発明の実施形態１による面照明装置３１と図３の従来例によるバックライトとを、それぞれの輝度、厚み、大きさ、輝度の均一性を同等にして比較すると、つぎのような結果となる。まず、発光面に対する樹脂成形部材（本発明の拡散部材３３、従来例の透明樹脂板２３）の面積の割合は、本発明では従来例の１／６に削減され、また、樹脂成形部材の厚みは、本発明では従来例の１／２に削減することができた。従って、本発明によれば、従来例と比較して樹脂成形部材の体積は１／１２となり、樹脂成形部材コストも１／１２となり、本発明の面照明装置のコストは従来例のバックライトのコストよりも約１０％低減させることができた。
【００６５】
また、隣接する発光素子間での光の損失は、本発明の面照明装置では、従来例のバックライトに比べて１５％低減した。一般的なバックライトの光学シート構成（図１４参照）でも、本発明では従来例と比べて光利用効率が２０％向上した。よって、本発明によれば、必要なＬＥＤチップ数を約４０％低減することができ、その結果本発明の面照明装置のコストは従来例のバックライトのコストよりも約１０％低減させることができた。
【００６６】
以上より、本発明によれば、樹脂成形部材によるコスト削減約１０％と、ＬＥＤチップによるコスト削減約１０％とを合わせると、本発明では合計約２０％の削減が可能になった。
【００６７】
また、本発明によれば、上記のように樹脂成形部材の体積が１／１２となるので、面照明装置３１を軽量化できる。また、樹脂成形部材を用いず空間で混色させる従来のものに比べると、厚みを約半分にできるので、本発明によれば、面照明装置３１の軽量薄型化を図ることができる。
【００６８】
図１２は、図３に示したバックライトに用いられている白色発光素子２２を３個（ＬＥＤチップが９個）並べた従来例の輝度分布と、９個のＬＥＤチップを一列に並べた本発明実施例の発光素子の輝度分布を測定した結果を表した図である。図１２においては、従来例における白色発光素子と実施例における発光素子はいずれも破線により表してあり、またそれぞれのＬＥＤチップの位置は矢印によって表している。この測定結果によれば、本発明実施例の場合には、従来例に比べて中央部の輝度が４０％向上しており、しかも輝度の均一度合いは同程度であることが分かる。逆に、輝度を同等にすれば、本発明の面照明装置３１では、従来例に比べて消費電力を４０％低減することができる。
【００６９】
なお、図７に示した図示例では発光素子３２の側面が開口されているので、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出た赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂが発光素子３２から幅方向へ直接に漏れてしまって均一に混色されることなく前方へ出射される恐れがある。このように赤色光源３８ｒ、緑色光源３８ｇ、青色光源３８ｂから出射された光が、導光プレート４０を通ることなく直接外部に漏れると面照明装置３１の発光面が色づいて見える。このような不具合を防止するためには、図１３に示すように、基板３９の側面と導光プレート４０の側面との間を反射板４３によって覆えばよい。
【００７０】
（実施形態２）
図１４は本発明の実施形態２による面照明装置３１の構造を示す概略断面図である。この実施形態においては、拡散部材３３の表面側にプリズムシート４４と偏光シート４５を配置している。これは面照明装置３１を液晶表示パネルのバックライトとして用いる場合の一般的な構成である。各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出射した光は、導光プレート４０と拡散部材３３で拡散された後、プリズムシート４４を通過する際にプリズムシート４４のプリズムパターンによって正面方向へ集光され、面照明装置３１の正面輝度が向上する。プリズムシート４４で集光された光Ｌ（赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂの混色した光）は、面照明装置３１の前方に配置される液晶表示パネルに必要な偏光方向の直線偏光Ｌ＋だけが偏光シート４５を透過させる。
【００７１】
ここで用いている偏光シート４５は、ある偏光方向の直線偏光を透過させ、それと直交する偏光方向の直線偏光を反射させる特性を有する半透過半反射型の偏光シートである。よって、液晶表示パネルに必要な偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光Ｌ−は、偏光シート４５で反射されて戻り、プリズムシート４４及び拡散部材３３を透過して反射部材３５に達し、反射部材３５によって拡散反射される。反射部材３５で拡散反射された光の偏光方向はランダムになっており、この拡散反射光は再び拡散部材３３及びプリズムシート４４を透過して偏光シート４５に入射する。偏光シート４５に入射した光のうち液晶表示パネルに必要な偏光方向の直線偏光Ｌ＋だけが偏光シート４５を透過し、それと直交する偏光方向の直線偏光Ｌ−は偏光シート４５により反射されて反射部材３５側へ戻る。このような光の挙動を繰り返すことにより、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから出射された光はほぼすべて、液晶表示パネルで使用することのできる偏光方向の光に変換されて液晶表示パネルを照明するので、光の利用効率を大幅に向上させて液晶表示パネルの画面輝度を向上させることができる。
【００７２】
偏光シート４５で反射されて反射部材３５側へ戻ってくる光の一部は、反射部材３５で反射されず、導光プレート４０や各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂで吸収されて損失となる。しかし、本発明の面照明装置３１では、発光素子３２の設置面積が面照明装置３１全体の面積に比べて非常に小さいため、反射部材３５側へ戻ってきた光のほとんどは反射部材３５と偏光シート４５の間で反射して再利用される。
【００７３】
例えば、導光プレート４０のＸ方向の長さを６０ｍｍ、Ｙ方向の幅を１０ｍｍ、Ｚ方向の厚みを２ｍｍとし、面照明装置３１の面積を導光プレート４０の約６倍（つまり、約３６００ｍｍ２）とした場合、図３のような白色発光素子２２を敷き詰めた従来例（プリズムシートと偏光シートを有するもの）と比較して、光利用効率が約２０％改善した。
【００７４】
（実施形態３、４、５）
つぎに、導光プレート４０に設けられている凸部４２の設計方法と実施形態３、４、５について説明する。図１５は、導光プレート４０の裏面に設けられている断面三角形状の凸部４２の頂角αについて説明している。図１５に１点鎖線で示す凸部４２のように、凸部４２の頂角αが大きくなって鈍角になると、導光プレート４０の上面から出射される光（矢印で示す。）がＺ方向に対してなす角度が小さくなる。一方、図１５に実線で示す凸部４２のように、凸部４２の頂角αが小さくて鋭角になると、凸部４２に入射した光はＺ方向に対してなす角度が大きくなる。しかし、図１５に破線で示す凸部４２のように、凸部４２の頂角αがあまり小さくなると、導光プレート４０に入射した光が凸部４２で複数回全反射し、導光プレート４０から出射する光がＺ方向に対してなす出射角が却って小さくなる。
【００７５】
従って、断面三角形状の凸部４２は、図１６に示すように、その頂角αを小さくして鋭角にする一方で、断面三角形状の凸部４２に入射した光が断面三角形状の凸部４２内で複数回反射しないよう、断面三角形状の凸部４２の高さＨを低くすることが望ましい。
【００７６】
図１７は本発明の実施形態３による面照明装置に用いられている導光プレート４０の断面の一部を示す概略図である。実施形態３では、図１７に示すように、その頂角α（＝α１＋α２）を小さくして鋭角にすると共に、断面三角形状の凸部４２の断面を左右非対称とし、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂに近い側の角度（片側頂角）α１よりも各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから遠い側の側面の角度（片側頂角）α２が大きくなるようにしている。
【００７７】
実施形態３によれば、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂに近い側の片側頂角α１を小さくしているので、光源側から凸部４２に入射する光を幅方向へ大きく広げることができ、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから遠い側の片側頂角α２を大きくしているので、凸部４２で大きく曲げられた光が光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂから遠い側の側面で反射されないようにでき、発光素子３２の幅方向へ大きく光を広げることができる。
【００７８】
また、Ｙ方向に配列された各凸部４２の頂角αが同じである場合、図１８に示すように、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂからの光の出射角θｓが大きくなると、導光プレート４０の上面から出射される光の出射角θｔも大きくなり、光を導光プレート４０の幅方向に大きく広げられるようになる。しかし、この場合も出射角θｓがあまり大きくなると、凸部４２内に入射した光が凸部４２で複数回反射し、却って導光プレート４０の上面からの出射角θｔが小さくなる。
【００７９】
実施形態４、５はこのような不具合を解消するものである。図１９は本発明の実施形態４による面照明装置に用いられている導光プレート４０の断面の一部を示す概略図である。実施形態４では、図１９に示すように、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部４２の高さＨが次第に小さくなるようにしている。
【００８０】
また、図２０は本発明の実施形態５による面照明装置に用いられている導光プレート４０の断面の一部を示す概略図である。実施形態５では、図２０に示すように、光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部４２の光源から遠い側の側面の片側頂角α２が次第に大きくなるようにしている。
【００８１】
（実施形態６）
つぎに、導光プレート４０に設けられている凹部４１の設計方法と実施形態６について説明する。図２１は、導光プレート４０の表面に設けられている円錐状の凹部４１の頂角βについて説明している。図２１に１点鎖線で示すように、円錐状の凹部４１の頂角βが大きくて凹部４１の頂部が鈍角になると、導光プレート４０の表面から出射する光がＺ方向となす角度が小さくなる。また、図２１に破線で示すように、凹部４１の頂角βが小さくて鋭角になると、凹部４１から出射する光がＺ方向に対してなす角度が大きくなる。しかし、凹部４１の頂角βがあまり小さくなると、導光プレート４０に入射した光が凹部４１で全反射して導光プレート４０から外に出射されなくなり、導光プレート４０の幅方向へ出射される光量が少なくなり、その一方で、導光プレート４０内に光が閉じ込められて導光し易くなるので、混色性が向上する。
【００８２】
従って、図２２に示す光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂどうしの間隔Ｐが広い場合など、導光プレート４０による混色性を高めたい場合には、凹部４１の頂角βを小さくして鋭角にし、混色性が向上するようにすればよい。逆に、光を幅方向に広げたい場合には、光が凹部４１で全反射されにくい程度で凹部４１の頂角βを小さくすればよい。
【００８３】
図２３は本発明の実施形態６による面照明装置の構造を示す概略図である。図２３に示すように、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの直上近辺に位置する凹部４１（図２３で符号４１ａで示す。）ではその頂角βを小さくして凹部４１から前方へ出射される光の量を少なくすると共に混色性を高め、いずれの光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂからも離れた領域では凹部４１（図２３で符号４１ｂで示す。）の頂角βを大きくして光が正面方向に出射され易くすることにより、面照明装置の混色性を高め、輝度分布を均一化することができる。
【００８４】
（実施形態７）
つぎに、導光プレート４０の表面や裏面に設ける異なるパターンについて説明する。導光プレート４０に設けるパターンは、円錐形状の凹部４１や断面三角形状の凸部４２に限るものでなく、ピラミッド状の凹部４１や凸部４２であってもよく、円錐状の凸部４２であってもよい。
【００８５】
例えば、発光素子３２の長手方向における発光素子３２間の隙間が広くて当該隙間における光量が不足し、図２４（ａ）に示すように長手方向に向けて出射される光の量を増加させたい場合には、図２４（ｂ）に示す実施形態７のようにすればよい。図２４（ｂ）に示す実施形態７においては、導光プレート４０の長手方向（Ｘ方向）と短手方向（Ｙ方向に）に凸部４２の傾斜面が位置する。この凸部４２は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれでも頂角αが１８０°より小さくなっていることが望ましい。このような形状の凸部４２を設ければ、導光プレート４０の長手方向にも出射光Ｌを広げることができるので、発光素子３２の幅方向ばかりでなく、発光素子３２の長手方向において隣接する発光素子３２間の隙間部分での輝度低下も抑制することができる。
【００８６】
（実施形態８）
また、導光プレート４０の長手方向における混色性をより高めたい場合には、図２５に示す実施形態８のようにすればよい。図２５に示す実施形態８の場合には、導光プレート４０の表面側に設けられた凹部４１をピラミッド状にし、ＺＹ断面における頂角βがＺＸ断面における頂角βよりも大きくなるようにすればよい。このような形状によれば、ＺＸ断面内における全反射頻度がＺＹ断面内における全反射頻度よりも大きくなるので、Ｘ方向における光の混色性がより一層向上する。なお、同様な効果を得るためには、Ｙ軸方向が長軸方向となりＸ軸方向が短軸方向となった楕円円錐状の凹部４１を設けてもよい。
【００８７】
（実施形態９）
また、図２６に示すようにＸ軸方向及びＹ軸方向に対して約４５°の角度をなす対角方向における光強度を大きくしたい場合には、図２７（ａ）（ｂ）に示す実施形態９のようにすればよい。実施形態９においては、表面の凹部４１は斜面がＸ方向及びＹ方向を向き、背面の凸部４２は斜面が対角方向を向くようにする。その結果、凹部４１のＺＸ断面における頂角βが対角方向での断面における頂角βよりも小さくなるので、ＺＸ断面における光の反射頻度が対角方向における光の反射頻度よりも大きくなる。また、凸部４２のＺＹ断面における頂角αが対角方向での断面における頂角αよりも大きくなるので、ＺＹ断面における光の出射角度が対角方向における光の出射角度よりも小さくなる。よって、Ｘ方向における光の混色度が高くなり、対角方向へ出射される光の強度が大きくなる。
【００８８】
なお、単色の光源や白色光源を用いる場合には、光を混色させる必要がないので、凹部４１のＺＸ断面における頂角βを鈍角にしてもよい。しかし、この場合でも各光源のバラツキを平均化して改善する効果があるので、このような場合でも光を混色させる場合と同様な設計とすることが望ましい。
【００８９】
（実施形態１０）
断面三角形状をした凸部４２の先端部には、図２８（ａ）に示すように、丸味（アール）を施してもよい。例えば、凸部４２の断面が鋭角となっている場合には、破線で表しているように光が凸部４２で複数回反射するが、凸部４２の先端に丸味を持たせておけば、凸部４２で光が複数回反射するのを防止することができ、光の出射角を大きくすることができる。また、図２８（ｂ）に示すように、全体が鋭角状をした凸部４２の先端部分を鈍角にしてもよく、図２８（ｃ）に示すように、凸部４２の全体を曲面によって形成してもよい。このように凸部４２の先端形状をアール面や多角形、曲面形状などにすることにより、光の制御方法や設計に多様性を持たせることができる。また、組立工程などにおいて、凸部４２の先端が潰れにくくなる。
【００９０】
また、円錐状をした凹部４１の先端部には、図２９（ａ）に示すように、丸味（アール）を施してもよい。例えば、凹部４１の断面が鋭角となっている場合には、破線で表しているように光が凹部４１で屈折して垂直方向へ向かうが、凹部４１の先端に丸味を持たせておけば、凹部４１で光を全反射させ易くなり、混色性を高めることができる。また、図２９（ｂ）に示すように、全体が鋭角状をした凹部４１の先端部分を鈍角にしてもよく、図２９（ｃ）に示すように、凹部４１の全体を曲面によって形成してもよい。このように凹部４１の先端形状をアール面や多角形、曲面形状などにすることによっても、光の制御方法や設計に多様性を持たせることができる。また、導光プレート４０における凹部４１の成形も容易になる。
【００９１】
（実施形態１１）
図３０は本発明の実施形態１１における発光素子３２の構造を示す断面図である。この導光プレート４０では、導光プレート４０の背面にＸ方向にそって均一な断面を有する三角柱状の凸部４２が形成されており、導光プレート４０の表面（第２の光学面）には凹部４１に代えて拡散領域４６を分散させて設けている。この拡散領域４６としては、導光プレート４０の表面を微細に荒らして粗面加工したり、白色塗料等をドット印刷したり、表面に白色シートを分散させて貼り付けたりすればよい。このような構造の導光プレート４０によれば、導光プレート４０内の光の一部を拡散領域４６で拡散反射させて導光させることができ、導光プレート４０の表面の拡散領域４６のない領域（平坦面）でも光を全反射させて導光させることができる。また、導光プレート４０内の光の一部を拡散領域４６で拡散させることによって幅方向に広げて光を出射させることができ、導光プレート４０の表面の拡散領域４６のない領域（平坦面）でも光を屈折させ幅方向に広げて出射させることができる。もちろん、この実施形態１１でも、断面三角柱状の凸部４２によっても光を幅方向へ広げることができる。
【００９２】
図３０の発光素子３２では、導光プレート４０の表面に直接に拡散領域４６を設けたが、図３１に示すように、透明樹脂シートや透明樹脂板などの透明部材４７の裏面に拡散領域４６を形成しておき、裏面に拡散領域４６を形成された透明部材４７を導光プレート４０の表面に貼り付けてもよい。
【００９３】
あるいは、図３２に示すように、透明樹脂シートや透明樹脂板などの透明部材４７の表面に拡散領域４６を形成しておき、表面に拡散領域４６を形成された透明部材４７を導光プレート４０の表面に貼り付けてもよい。
【００９４】
（実施形態１２）
図３３（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態１２による発光素子３２を示す図であって、図３３（ａ）は凸部４２の位置を示す概略平面図、図３３（ｂ）は図３３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。この実施形態１２では、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの並んでいる部分の上方では凸部４２の密度（本数）を大きくし、導光プレート４０の縁では凸部４２の密度を小さくしている。ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂから出射される光の指向特性、特にＹ方向での指向特性が広い場合には、凸部４２をこのような配置とすることにより、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂから広角に出射した光をそのまま広角に発光素子３２から出射させることができ、面照明装置３１を広範囲にわたって均一に光らせることができる。
【００９５】
これとは逆に、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの並んでいる部分の上方における光量が不足する場合には、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの並んでいる部分の上方で凸部４２の密度（本数）を小さくし、導光プレート４０の縁で凸部４２の密度を大きくすればよい。
【００９６】
なお、実施形態１２で述べたような状況の場合には、凸部４２の密度を変化させる代わりに、凸部４２の頂角αを変化させてもよい（図２０参照）。
【００９７】
（実施形態１３）
図３４（ａ）は本発明の実施形態１３による発光素子３２を示す平面図、図３４（ｂ）は実施形態１３の光源配列方向における断面を示す断面図である。この実施形態１３は各発光色のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの数が極端に異なる場合を表わしている。すなわち、図３４（ａ）（ｂ）に示す例では、赤色発光のＬＥＤチップ３６ｒの数が緑色発光のＬＥＤチップ３６ｇ及び青色発光のＬＥＤチップ３６ｂの数の半分となっている（一方、赤色ＬＥＤは緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの発光量の２倍の発光量を有している。）。このように各発光色のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの数が極端に異なる場合には、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂのうちで数の少ない発光色のＬＥＤ（図示例では赤色ＬＥＤ）の直上における凹部４１の密度を増やし、数の多い発光色のＬＥＤ（青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ）の直上における凹部４１の密度を少なくする。こうすることにより、並んでいる間隔の広い（密度の小さい）発光色のＬＥＤチップにおいて凹部４１による全反射の頻度を増加させて混色性を高めることができる。
【００９８】
なお、これと同じ効果を得るためには、各発光色のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂのそれぞれの直上で凹部４１の頂角βを変化させてもよい。また、隣接する発光素子３２どうしの間での混色性をよくするためには、導光プレート４０の長手方向端部における凹部４１の密度を大きくしてもよい。
【００９９】
また、発光素子３２のパッケージと導光プレート４０との組立ばらつきが大きい場合などには、凸部４２や凹部４１の頂角や大きさ、形状などをある程度多種多様にばらつかせて設け、各々の形状の凹部４１や凸部４２の割合を上記のような設計方法に応じて決めればよい。これにより各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂから出射される光の角度がばらついてもいずれかの凹部４１または凸部４２で光を広角に出射させたり、混色させたりすることができる。その他、上記のような各例をいろいろと組み合わせることにより、面照明装置３１の均一性や混色性をより改善できる。
【０１００】
（実施形態１４）
発光素子３２に赤色光源３８ｒ、緑色光源３８ｇ、青色光源３８ｂを入れる場合、発光素子３２の長手方向で密に配列する。その場合、従来は各光源の混色性を良好にするため、中心に対して対称となるように各発光色の光源を配置するのが一般的である。ＬＥＤチップの配置として示せば、例えば図３５に示す従来例の発光素子２８では、中心に赤色のＬＥＤチップ３６ｒを置き、その両側に対称となるようにして順次緑色のＬＥＤチップ３６ｇ、青色のＬＥＤチップ３６ｂ、赤色のＬＥＤチップ３６ｒ、緑色のＬＥＤチップ３６ｇを配置している。しかしながら、このような発光素子２８をその長さ方向に並べて配置した場合、各発光色どうしで同色のＬＥＤチップ間の間隔が著しく異なる。図３５の場合で説明すれば、発光素子２８間では緑色のＬＥＤチップ３６ｇどうしの間隔Ｓｇが最も短く、青色のＬＥＤチップ３６ｂどうしの間隔Ｓｂが最も長く、赤色のＬＥＤチップ３６ｒどうしの間隔Ｓｒが中間的な間隔となる。その結果、このような発光素子２８を用いた場合には、各発光素子２８の導光プレート内における混色性だけでは十分でなくなり、発光素子２８間で混色性が悪くなった。
【０１０１】
図３６は本発明の実施形態１４における発光素子３２のＬＥＤチップ配列を示す平面図である。この実施形態の発光素子３２では、同数の赤色ＬＥＤチップ３６ｒと緑色ＬＥＤチップ３６ｇと青色ＬＥＤチップ３６ｂを一定ピッチで、端からＬＥＤチップ３６ｇ、ＬＥＤチップ３６ｒ、ＬＥＤチップ３６ｂの順序を繰り返すように配列している。よって、発光素子３２の両端のＬＥＤチップは異なる発光色となっている。従って、図３６における左の発光素子３２の右端に位置するＬＥＤチップ３６ｂと右の発光素子３２の左端に位置するＬＥＤチップ３６ｇとの距離Ｓが各ＬＥＤチップの配列ピッチと等しくなるように発光素子３２どうしを並べれば、発光素子３２間における緑色のＬＥＤチップ３６ｇどうしの間隔Ｓｇと、青色のＬＥＤチップ３６ｂどうしの間隔Ｓｂと、赤色のＬＥＤチップ３６ｒどうしの間隔Ｓｒとが等しくなり、発光素子３２間での混色性が改善される。
【０１０２】
次に、上記のような発光素子３２を幅方向にも疎に配置する場合を考えると、図３７のようになる。図３７では発光素子３２を幅方向で同じように配置しているが、このような配置によれば、赤色のＬＥＤチップ３６ｒの列、青色のＬＥＤチップ３６ｂの列、緑色のＬＥＤチップ３６ｇの列が生じ、面照明装置３１の発光面に縞状の色むらが発生する。
【０１０３】
このような色むらを解消するためには、図３６のような非対称な発光素子３２を用い、図３８に示すように一列毎に発光素子３２の向きを１８０度回転させて一列置きに発光素子３２の向きが揃うようにすればよい。図３８の場合、赤色のＬＥＤチップ３６ｒの列だけが生じているが、一列に並ぶのが赤色だけになるので、縞状の色むらが改善される。
【０１０４】
あるいは、図３９に示すように、一列置きに発光素子３２をＬＥＤチップ配列の１ピッチ分ずつ長手方向にずらすようにして発光素子３２を千鳥配置すればよい。この方法によれば、いずれの色のＬＥＤチップも一列に並ばなくなるので、縞状の色むらを解消する効果が高い。
【０１０５】
（実施形態１５）
次に、各発光色のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの配置方法について説明する。赤色のＬＥＤチップ３６ｒ、緑色のＬＥＤチップ３６ｇ及び青色のＬＥＤチップ３６ｂの明るさは、実際には等しくないので、同数ずつ用いた場合には色バランスが取れなくなる。よって、面照明装置３１の白色度合い（ホワイトバランス）を調整するためには、各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの光量に応じてＬＥＤチップの比率を決めることが望ましい。例えば、図４０に示す発光素子３２（実施形態１５）では、比較的最大定格が大きく、青色のＬＥＤチップ３６ｂや緑色のＬＥＤチップ３６ｇのほぼ２倍の光量を出射させることのできる赤色のＬＥＤチップ３６ｒを用いているので、３個の赤色ＬＥＤチップ３６ｒと６個の緑色ＬＥＤチップ３６ｇと６個のＬＥＤチップ３６ｂによって発光素子３２と導光プレート４０によって発光素子３２を構成している。このような発光素子３２を用いれば、発光素子３２におけるＬＥＤチップ使用個数を少なくでき、信頼性（寿命）が向上する。
【０１０６】
（実施形態１６）
図４１は本発明の実施形態１６による発光素子３２とその配置を表わした図である。面照明装置３１内での同じ発光色の列をなくし混色性を良好にするためには、発光素子３２の中央にＬＥＤチップを置かず、発光素子３２内に各色偶数個のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを等間隔で非対称に配列することが好ましい。図４１の例では、４個の赤色ＬＥＤチップ３６ｒと６個の緑色ＬＥＤチップ３６ｇと６個の青色ＬＥＤチップ３６ｂをこのように配置している。
【０１０７】
また、このような発光素子３２をＸ方向及びＹ方向に配列する場合には、図４１に示すように、それぞれの列でＸ方向には同じ向きに揃えて発光素子３２を並べ、Ｙ方向では一列ごとに発光素子３２の向きを１８０°回転させて配置する。このように配置することにより、Ｘ方向にもＹ方向にもほぼ同等の間隔で赤色のＬＥＤチップ３６ｒと緑色のＬＥＤチップ３６ｇと青色のＬＥＤチップ３６ｂが分布するので、面照明装置３１の色むらを改善することができる
【０１０８】
（実施形態１７）
図４２は本発明の実施形態１７による発光素子におけるＬＥＤチップの配置を示す平面図である。実施形態１７の発光素子３２は、Ｙ方向における混色性を良好にするために、発光素子３２内にＹ方向に複数列のＬＥＤチップを並べたものである。このときＹ方向で間隔をあけてＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを配置すると、導光プレート４０の裏面における屈折のために色が分離してしまい、混色性が悪くなる恐れがあるので、各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂは、できるだけ導光プレート４０のＸ方向に平行な中心軸に寄せて配置することが望ましい。
【０１０９】
混色性を高めるという意味では、各列のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂどうしを近づけて密集させることが望ましいが、あまりＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂどうしを接近させると、隣接するＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂによる吸収が大きくなり、光利用効率が低下する。このような隣接するＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂどうしによる吸収を小さくするためには、図４３に示すように、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを千鳥状にして複数列に配置することが好ましい。
【０１１０】
また、隣接するＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂによる光の吸収を抑制するためには、図４４に示すように、各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを凹状をした反射カップ４８内に納めて基板３９上に実装し、隣接するＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂどうしを反射カップ４８で遮光するようにすればよい。そのため、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの配置は、Ｘ方向でもＹ方向でも、少なくとも反射カップ４８を作製できるだけの間隔を空けておくことが望ましい。
【０１１１】
（実施形態１８）
図４５（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態１８を説明するための図である。発光素子３２を面照明装置３１内に配置する場合、Ｘ方向においては、配線などの関係で発光素子３２間に幅Ｋが比較的広いスペースを設けなければならない場合がある。このような場合、図４５（ａ）に示すように、Ｘ方向で隣接する発光素子３２どうしの間でＬＥＤチップ間の隙間が大きくなり、この部分で光量が少なくなり、暗くなることがある。
【０１１２】
図４５（ｂ）は、発光素子３２間に比較的広いスペースが生じる場合でも、そのスペース部分で光量が少なくならないようにした本発明の実施形態１８である。実施形態１８では、発光素子３２内の中央部では隣接するＬＥＤチップどうしの距離を大きくし、端部分で隣接するＬＥＤチップどうしの距離を小さくしている。その結果、発光素子３２の中央部では発光密度が抑えられ、端部分で発光密度が大きくなるので、発光素子３２間においても光量不足となるのを防ぐことができる。
【０１１３】
なお、隣接する発光素子３２間のスペース部分で光量が不足するのを防止する方法としては、発光素子３２内の端部分に位置するＬＥＤチップほど面積の大きなチップを用いて大きな電流を流せるようにし、発光素子３２の端で発光量が大きくなるようにしてもよい。
【０１１４】
また、面照明装置３１の面積やサイズが大きくなる場合には、これまで説明したようなＬＥＤチップ配置を広げて同様な配置でＬＥＤチップを配置すればよい。しかし、用途によっては、高輝度の面照明装置３１や薄型の面照明装置３１などが要求される場合がある。
【０１１５】
高輝度用途の面照明装置３１を設計したい場合には、発光素子３２内のＬＥＤチップ数を増加させたり、各ＬＥＤチップへの投入電力を増加させたりすればよいが、所定の発光素子３２を用いて高輝度化したい場合には、Ｙ方向における発光素子３２の配列ピッチを小さくし、実装する発光素子３２の数を増やせばよい。その際には、発光素子３２から幅方向へ出射された光の重なり度合いが大きくなるので、導光プレート４０の裏面に形成された凸部４２の頂角を鈍角にして発光素子３２による照射範囲を狭くすれば、光の重なり度合いを小さくできると共に輝度の均一性も維持できる。
【０１１６】
また、面照明装置３１を薄型化する場合、発光素子３２の厚みを薄くすると、各発光素子３２から出射された光の重なり度合いが少なくなるので、発光素子３２間の領域が暗くなる。このような不具合を抑制するためには、Ｙ方向における発光素子３２の配列ピッチを狭くすればよいが、同じ配列ピッチであっても、導光プレート４０の背面の凸部４２の頂角を鋭角にして照射範囲を拡げれば、面照明装置３１における輝度の均一性を維持できる。
【０１１７】
（実施形態１９）
図４６は本発明の実施形態１９による面照明装置３１を説明する概略図である。実施形態１９の面照明装置３１にあっては、Ｘ方向及びＹ方向に並べて配列された発光素子３２どうしを仕切り壁４９によって仕切っている。このように発光素子３２間を仕切り壁４９によって仕切っておけば、液晶表示パネルの画像に応じて面照明装置３１をエリア毎に駆動、点灯、消灯を制御することができるので、消費電力の削減や動画特性（動画ボケ）などを改善することができる。
【０１１８】
発光素子３２間の隙間はＸ方向では比較的狭いので、Ｙ方向に平行に配置される仕切り壁４９としては、図４７（ａ）に示すような板状のものを用いればよい。また、発光素子３２間の隙間はＹ方向では比較的広いので、Ｘ方向に平行に配置される仕切り壁４９としては、図４７（ｂ）に示すような傾斜面を有するものを用い、傾斜面で光を前方へ反射させるようにすることが望ましい。
【０１１９】
（実施形態２０）
【０１２０】
図４８（ａ）は本発明の実施形態２０による発光素子３２のＸ方向に沿った断面を示す断面図、図４８（ｂ）はそのＹ方向に沿った断面を示す断面図である。実施形態２０の発光素子３２においては、高反射率成形樹脂（例えば白色樹脂）によって成形されたパッケージ５０の内面上部に複数個のカップ形状をした窪み５１を形成し、これらの窪み５１にそれぞれのＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを納めて実装し、さらに各窪み５１にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂３７を充填して各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを封止している。パッケージ５０内の両側面には段部５２が形成され、パッケージ５０内の両端面には爪差し込み孔５３が形成されている。導光プレート４０は、その両端に設けた爪５４をパッケージ５０の爪差し込み孔５３に差し込むと共に下面両側部をパッケージ５０の段部５２に載置することにより、封止樹脂３７から離してパッケージ５０の上面に固定されている。
【０１２１】
導光プレート４０とパッケージ５０とは、パッケージ５０内に封止樹脂３７等を充填して接着固定する方法もあるが、そのような方法では封止樹脂３７等を硬化させるために導光プレート４０も高温（１５０℃前後）条件下に置かなければならず、導光プレート４０の耐熱性が必要以上に要求され、導光プレート４０のコストが高くついたり、光学的特性（透過率など）が悪くなったりする恐れがある。これに対し、実施形態２０の発光素子３２では、パッケージ５０と導光プレート４０の間に封止樹脂３７を充填せず、封止樹脂３７と導光プレート４０の下面との間に空間を形成しているので、封止樹脂３７を硬化させた後で導光プレート４０をパッケージ５０に取り付けることができ、導光プレート４０に必要以上の耐熱性が必要となったりする不具合を解消することができる。
【０１２２】
また、実施形態２０の発光素子３２では、カップ形状をした窪み５１にＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを配置しているので、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂから出射された光が隣接するＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂに入射して吸収されるのを防ぐことができ、光の損失を低減することができる。
【０１２３】
（実施形態２１）
図４９（ａ）は本発明の実施形態２１による発光素子３２（導光プレート４０は省略している。）のＸ方向に沿った断面を示す断面図、図４９（ｂ）はそのＹ方向に沿った断面を示す断面図である。実施形態２１の発光素子３２では、パッケージ５０内でＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを封止している封止樹脂３７の表面を凸レンズ状に形成している。この実施形態では、封止樹脂３７の表面をレンズ形状にしているので、発光素子３２から出射される光の、特にＹ方向での取り出し効率を向上させることができ、また幅方向（Ｙ方向）において光を広い範囲に広げることができる。
【０１２４】
レンズ形状の封止樹脂３７は、別途成形によって球面レンズ状に形成してもよいが、未硬化の樹脂をパッケージ５０の窪み５１にポッティングして表面張力でレンズ状にし、その後に硬化させたほうが、コストダウンのために好ましい。その際、表面張力で封止樹脂３７を球面レンズ形状にするためには、図５０に示すように、窪み５１の両側に樹脂止め用の壁５５を設けるのがよい。
【０１２５】
また、Ｘ方向での混色性を向上させるためには、各窪み５１毎に樹脂をポッテイングするのでなく、図４９に示すように、パッケージ５０全体で一括して樹脂封止し、各窪み５１内の封止樹脂３７がＸ方向でつながるようにするのが良い。こうすることでポッティング形状のばらつきなども低減でき、さらに封止樹脂３７内でも光が拡散し、混色性が向上する。さらに、この拡散度合いを増加させるためには、封止樹脂３７内に拡散材を分散させておいてもよい。
【０１２６】
（実施形態２２）
図５１は発光素子３２におけるＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの配線方法を示す概略図である。各ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂは、パッケージ５０の内部で電気的配線を施すことにより、一対のリード端子５６ｒに赤色のＬＥＤチップ３６ｒを接続し、一対のリード端子５６ｇに緑色のＬＥＤチップ３６ｇを接続し、一対のリード端子５６ｂに青色のＬＥＤチップ３６ｂを接続している。
【０１２７】
しかしながら、図５１のような構造であると、発光素子３２の内部が複雑な構造になったりする。そのため実施形態２２の発光素子３２では、図５２（ａ）（ｂ）に示すように、各々のＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂに対してれぞれ一対のリード端子５６を設けている。このようにひとつのＬＥＤチップに対してそれぞれ一対のリード端子５６を設けるようにすれば、ＬＥＤチップにばらつきがあっても各ＬＥＤチップに印加する電流を個々に調整することができる。
【０１２８】
（実施形態２３）
図５３は本発明の実施形態２３による発光素子３２の構造を示す断面図である。また、図５４は実施形態２３による発光素子３２の分解図及び導光プレート４０の一部を示す平面図である。この実施形態においては、図５４に示すように、パッケージ５０の外周部上面に複数本の熱かしめ用突起５７を突設してあり、導光プレート４０の対向する位置に熱かしめ用孔５８が設けられている。しかして、発光素子３２を組み立てる際には、パッケージ５０内に各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂを実装し終わった後、熱かしめ用孔５８に熱かしめ用突起５７を挿通させてパッケージ５０の上に導光プレート４０を置き、ついで熱かしめ用突起５７に熱を加えて押し潰す。よって、図５３に示すように、導光プレート４０はパッケージ５０の上に熱かしめ用突起５７によって固定される。この方法によれば、導光プレート４０が不測にパッケージ５０から外れる恐れがない。
【０１２９】
また、図５５に示すように、導光プレート４０の下面のうちパッケージ５０の段部５２に載置される部分には、凸部４２を設けることなく平坦面としておくことが望ましい。段部５２に乗る部分を平坦面とすれば、導光プレート４０の固定精度が向上して導光プレート４０の位置が安定する。さらに、このように導光プレート４０の裏面に平坦面を設けておけば、導光プレート４０の成形時に成形された導光プレート４０をエジェクトピンによって突き出すための突き出し部分としても利用することができる。この際、導光プレート４０の表面の周辺部分には凹部４１を設けないようにすることが望ましい。
【０１３０】
（その他）
図示しないが、ＬＥＤチップ３６ｒ、３６ｇ、３６ｂの配置方法としては、以下のような方法も考えられる。面照明装置３１に高輝度や低消費電力がより要求される場合には、青色ＬＥＤチップと蛍光体（黄色）とを組み合わせた発光効率の高い擬似白色ＬＥＤを光源として用いてもよい。例えば、多数個の赤色光源３８ｒ、緑色光源３８ｇ、青色光源３８ｂを実装したなかに適宜擬似白色ＬＥＤを配置しておけばよい。さらに、色再現性などが特に要求されない場合には、各光源３８ｒ、３８ｇ、３８ｂの代わりにすべて擬似白色ＬＥＤを用いてもよい。
【０１３１】
また、赤色、緑色、青色の色ばらつき等が無いことを要求される場合には、紫外光ＬＥＤチップと赤緑青の蛍光体とを組み合わせた光源を用いてもよい。例えば、多数個の赤色光源３８ｒ、緑色光源３８ｇ、青色光源３８ｂを実装したなかに適宜紫外線ＬＥＤチップと赤緑青の蛍光体からなる光源を配置すればよい。
【０１３２】
また、色彩の広い範囲にわたって色再現性を要求される場合には、赤色のＬＥＤチップ３６ｒ、緑色のＬＥＤチップ３６ｇ、青色のＬＥＤチップ３６ｂの発光波長域と異なる波長のＬＥＤチップを混在して用いてもよい。通常は、赤色のＬＥＤチップ３６ｒとしては中心波長が６２０ｎｍ程度、緑色のＬＥＤチップ３６ｇとしては中心波長が５３０ｎｍ程度、青色のＬＥＤチップ３６ｂとしては中心波長が４６５ｎｍ程度のものを用いるが、より真紅に近い中心波長が６２０ｎｍよりも長い波長のＬＥＤチップを混在させたり、あるいは、より紫外に近い中心波長が４６５ｎｍよりも短い波長のＬＥＤチップを混ぜたりしてもよい。また、ＬＥＤチップ３６ｒの赤色光とＬＥＤチップ３６ｇの緑色光との中間の波長のＬＥＤチップを混在させたり、ＬＥＤチップ３６ｂの青色光とＬＥＤチップ３６ｇの緑色光との中間の波長のＬＥＤチップを混在させたりしても、色再現性の良好な範囲が広くなる。
【０１３３】
ＬＥＤチップの実装数に関して言えば、基本的に、ＬＥＤチップの実装数が増加すれば、発光素子３２のパッケージサイズなども大きくなるため、発光素子３２の単価は高くなる。また、１パッケージに大量のＬＥＤチップを実装していると、点灯させたときにＬＥＤチップから発生する熱による輝度の劣化、色変化が大きくなる。さらに、ＬＥＤチップの実装数が増加すると、発光素子３２のパッケージや導光プレート４０が大きくなる（特に、Ｘ方向の長さが長くなる）ことによる、発光素子３２の反りなど生産上の問題が生じる。しかし、バックライトなど多数のＬＥＤチップ乃至光源を必要とする用途では、バックライトユニットにするための組立費や配線、基板などのコストも重要となるため、できるかぎりパッケージ数が少ない方がコスト的に望ましい。よって、発光素子３２におけるＬＥＤチップの実装数は、面照明装置３１の用途などに応じて適当な数にすることが望ましい。
【０１３４】
例えば、面照明装置３１をバックライトとして用いる場合には、輝度劣化や色変化の要求が厳しいので、温度変化を１０℃程度以下に抑えることが望ましい。よって、この場合には、放熱性の良いパッケージ（例えば、ヒートシンクとして作用する基板を用いたパッケージ）を用いたとすれば、発光素子３２への投入電力は１.５Ｗ以下にすることが好ましい。例えば、一つの発光素子３２に１５個のＬＥＤチップを実装し、１個のＬＥＤチップに０.１Ｗ程度の電力を供給すればよい。
【０１３５】
また、発光素子３２のＸ方向における長さは、反りなどが発生しない程度で、かつ、なるべく大きい範囲を照射できるように６０ｍｍ前後とすることが望ましい。なお、ＬＥＤチップの実装数や発光素子３２の大きさは、バックライトに要求される輝度（明るさ）や面積などによりいろいろな組み合わせが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】図１は、特許文献１に開示されたバックライトの平面図である
【図２】図２（ａ）は図１のＡ１−Ａ１線断面図、図２（ｂ）は図１のＡ２−Ａ２線断面図である。
【図３】図３は、特許文献２に開示されたバックライトの平面図である。
【図４】図４は図３のＢ１−Ｂ１線断面とそのＢ２部分を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１にかかる面照明装置を示す平面図である。
【図６】図６は、図５のＣ１−Ｃ１線断面図である。
【図７】図７は、図５のＣ２−Ｃ２線断面図である。
【図８】図８（ａ）は導光プレートの一部を拡大して示す表面側からの斜視図、図８（ｂ）は導光プレートの一部を拡大して示す裏面側からの斜視図である。
【図９】図９（ａ）は導光プレートの短手方向（Ｙ方向）に垂直な断面を示す拡大図、図９（ｂ）は長手方向（Ｘ方向）に垂直な断面を示す拡大図である。
【図１０】図１０は、導光プレートのＺＸ面に平行な断面における光の挙動を表した図である。
【図１１】図１１は、導光プレートのＺＹ面に平行な断面における光の挙動を表した図である。
【図１２】図１２は、図３に示したバックライトに用いられている白色発光素子を３個（ＬＥＤチップが９個）並べた従来例の輝度分布と、９個のＬＥＤチップを一列に並べた本発明実施例の発光素子の輝度分布を測定した結果を表した図である。
【図１３】図１３は、側面から光が漏れないようにした発光素子の断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態２にかかる面照明装置の構造を示す概略断面図である。
【図１５】図１５は、導光プレートの裏面に設けられている断面三角形状の凸部の頂角αについて説明した図である。
【図１６】図１６は、導光プレート裏面の凸部の設計方針を説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態３にかかる導光プレートの断面の一部を示す概略図である。
【図１８】図１８は、ＬＥＤチップと凸部の距離と光の挙動との関係を表した図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態４にかかる発光素子の断面の一部を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態５にかかる発光素子に用いられている導光プレートの断面の一部を示す概略図である。
【図２１】図２１は、導光プレートの表面に設けられている円錐状の凹部の頂角βについて説明する図である。
【図２２】図２２は、光源の配列ピッチと導光プレート表面の頂角βとの関係を説明するための図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態６にかかる面照明装置の構造を示す概略図である。
【図２４】図２４（ａ）は本発明の実施形態７にかかる発光素子を示す平面図、図２４（ｂ）はその発光素子に用いられている導光プレートの裏面側からの拡大斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態８にかかる導光プレートの表面側からの拡大斜視図である。
【図２６】図２６は本発明の実施形態９にかかる発光素子を示す平面図である。
【図２７】図２７（ａ）は実施形態９の導光プレートの表面側からの拡大斜視図、図２７（ｂ）は実施形態９の導光プレートの裏面側からの拡大斜視図である。
【図２８】図２８（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施形態１０における種々の凸部形状を示す概略図である。
【図２９】図２９（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施形態１０における種々の凹部形状を示す概略図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施形態１１にかかる発光素子の構造を示す断面図である。
【図３１】図３１は、実施形態１１の変形例を示す断面図である。
【図３２】図３２は、実施形態１１の別な変形例を示す断面図である。
【図３３】図３３（ａ）は本発明の実施形態１２による発光素子における凸部の位置を示す概略平面図、図３３（ｂ）は図３３（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図３４】図３４（ａ）は本発明の実施形態１３にかかる発光素子を示す平面図、図３４（ｂ）は実施形態１３の光源配列方向における断面を示す断面図である。
【図３５】図３５は、従来例の発光素子におけるＬＥＤチップ配置を示す平面図である。
【図３６】図３６は、本発明の実施形態１４にかかる発光素子におけるＬＥＤチップ配列を示す平面図である。
【図３７】図３７は、実施形態１４にかかる発光素子をＹ方向にも配列した状態を示す平面図である。
【図３８】図３８は、実施形態１４にかかる発光素子を改善された配列でＹ方向に配列した状態を示す平面図である。
【図３９】図３９は、実施形態１４にかかる発光素子をＹ方向に配列した別な状態を示す平面図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施形態１５にかかる発光素子におけるＬＥＤチップ配列を示す平面図である。
【図４１】図４１は、本発明の実施形態１６にかかる発光素子とその配置を表わした図である。
【図４２】図４２は、本発明の実施形態１７にかかる発光素子におけるＬＥＤチップの配置を示す平面図である。
【図４３】図４３は、発光素子内にＬＥＤチップを複数列に配列する別な例を示す平面図である。
【図４４】図４４は、反射カップ内に配置されたＬＥＤチップを示す断面図である。
【図４５】図４５（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態１８を説明するための図である。
【図４６】図４６は本発明の実施形態１９にかかる面照明装置を説明する概略図である。
【図４７】図４７（ａ）（ｂ）は、実施形態１９の面照明装置に用いられる仕切り壁の形状を示す斜視図である。
【図４８】図４８（ａ）は本発明の実施形態２０にかかる発光素子のＸ方向に沿った断面を示す断面図、図４８（ｂ）はそのＹ方向に沿った断面を示す断面図である。
【図４９】図４９（ａ）は本発明の実施形態２１にかかる発光素子（導光プレートは省略している。）のＸ方向に沿った断面を示す断面図、図４９（ｂ）はそのＹ方向に沿った断面を示す断面図である。
【図５０】図５０は、実施形態２１の変形例を示す断面図である。
【図５１】図５１は、発光素子における配線例を示す概略図である。
【図５２】図５２は、本発明の実施形態２２にかかる発光素子の配線例を示す概略図である。
【図５３】図５３は、本発明の実施形態２３にかかる発光素子の構造を示す断面図である。
【図５４】図５４は、実施形態２３による発光素子の分解図である。
【図５５】図５５は、導光プレートをパッケージの段部に載置する部分の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３７】
３１      面照明装置
３２      発光素子
３３      拡散部材
３５      反射部材
３６ｂ      ＬＥＤチップ
３６ｇ      ＬＥＤチップ
３６ｒ      ＬＥＤチップ
３８ｂ      青色光源
３８ｇ      緑色光源
３８ｒ      赤色光源
４０      導光プレート
４１      凹部
４２      凸部
４４      プリズムシート
４５      偏光シート
４６      拡散領域
４７      透明部材
４８      反射カップ
４９      仕切り壁
５０      パッケージ
５２      段部
５３      爪差し込み孔
５４      爪
５５      壁
５６、５６ｒ、５６ｇ、５６ｂ      リード端子
５７      熱かしめ用突起
５８      熱かしめ用孔
Ｌｂ      青色光
Ｌｇ      緑色光
Ｌｒ      赤色光
【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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