(57)【要約】【課題】側方に配置された前記発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる面光源を提供する。【解決手段】一端面が入射端面１２とされるとともに前面が階段状面に形成され、入射端面１２から入射した光を導いて前面の複数の段差面１３から出射する導光板１１の後側に反射板１６を設け、前記導光板１１の入射端面１２に対向させて発光素子１７を配置するとともに、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域の前側に拡散手段１８を設け、前記導光板１１の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて、導光板の複数の段差面１４から出射した光を前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材２０を配置した。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面が入射端面とされるとともに前面が複数の段面とこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前記複数の段差面から出射する導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて配置された発光素子と、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の前側に設けられ、前記導光板の前記端部領域からの出射光を拡散させる拡散手段と、前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて配置され、前記導光板の複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材とを備えたことを特徴とする面光源。
【請求項２】
導光板の端部領域の前側に設けられた拡散手段は、入射光の一部を吸収する特性を有していることを特徴とする請求項１に記載の面光源。
【請求項３】
一端面が入射端面とされるとともに前面が複数の段面とこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前記複数の段差面から出射する導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて配置された発光素子とを備え、
前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域内の前記段面が、前記導光板内からの光の少なくとも一部を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成されるとともに、
前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の前記複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材が配置されていることを特徴とする面光源。
【請求項４】
導光板の入射端面側の端部領域内の段面は、前記導光板の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部からなる凹凸面に形成され、前記複数のプリズム部の一方の側面の傾斜角が、前記導光板内からの光を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の面光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、側方に配置された発光素子からの光を前側に出射させる面光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶表示素子のような外部から入射する光の透過を制御して表示する非発光型表示素子を備えた表示装置等に用いられる面光源として、側方に配置された発光素子からの光を前側に出射させるものがある。
【０００３】
この種の面光源には様々な構成のものがあるが、最近では、前記発光素子からの光を正面方向（面光源の前面の法線付近の方向）に向けて出射するために、一端面が入射端面とされるとともに前面が複数の段面とこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前記複数の段差面から出射する導光板を備え、前記導光板の後側に反射板を設け、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて発光素子を配置するとともに、前記導光板の前側に、前記導光板の複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前側に出射する光学部材を配置した構成のものが利用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９０７１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記面光源は、前記導光板にその入射端面から入射した光が前記入射端面側の端部付近からより多く前側に出射するため、前記導光板の入射端面側の端部付近からの出射光の強度が他の部分からの出射光の強度よりも高く、そのために、前記導光板の前側に配置された光学部材により屈折されて前側に出射する光が、前記導光板の入射端面側の端部付近に対応する領域からの出射光の強度が他の領域からの出射光の強度に比べて高い強度分布の光となり、前記表示装置の表示に輝度むらを生じさせる。
【０００６】
この発明は、側方に配置された発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる面光源を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が複数の段面とこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前記複数の段差面から出射する導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて配置された発光素子と、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の前側に設けられ、前記導光板の前記端部領域からの出射光を拡散させる拡散手段と、前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて配置され、前記導光板の複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この面光源は、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとし、この出射エリアの全域から均一な強度分布の光を出射させるようにしたものである。
【０００９】
この面光源において、前記導光板は、その入射端面から入射した光（発光素子からの光）を導光板内を導いて前面の複数の段差面から出射させるが、この導光板に前記入射端面から入射した光のうち、前記導光板の前面の段面及び後面に対して急角度で入射した光は、その大部分が、前記入射端面側の端部付近の前面から直接出射するか、あるいは導光板の後側に設けられた反射板により反射されて前記端部付近の前面から出射するため、前記導光板の入射端面側の端部付近から出射する光は、他の部分からの出射光よりも強度が高い光である。
【００１０】
前記導光板の入射端面側の端部付近から出射する高強度の光は、前記導光板の入射端面側の端部領域の前側に設けられた拡散手段により拡散され、その拡散光のうち、前記導光板に再入射した光がこの導光板内を導かれ、前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射する。
【００１１】
この面光源では、前記拡散手段を、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域に対応させて設けているため、前記導光板の入射端面側の端部付近から出射する前記高強度の光のほとんどを前記拡散手段により拡散させ、その一部を導光板内に再入射させることができる。
【００１２】
そして、前記導光板の前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射した光は、前記導光板の前側に配置された光学部材により前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折されて前側に出射する。
【００１３】
すなわち、この面光源は、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分の複数の段差面からそれぞれ、前記入射端面から入射して導光板内を導かれた光と、前記入射端面から急角度で入射して入射端面側の端部領域から出射し、前記拡散手段により拡散された光のうち、前記導光板に再入射してこの導光板内を導かれた光とを出射させ、その出射光を、前記光学部材により屈折させて前記出射エリア（導光板の入射端面側の端部領域以外の部分に対応する領域）から前側に出射させるようにしたものである。
【００１４】
そのため、この面光源によれば、前記発光素子からの光を、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分の複数の段差面から均一な強度で出射させることができ、したがって、前記出射エリアから、その全域にわたって均一な強度分布の光を出射させることができる。
【００１５】
しかも、この面光源は、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとしたものであるが、上記のように、前記導光板にその入射端面から入射した光のうち、前記導光板の入射端面側の端部領域から出射する光を前記拡散手段により拡散させてその拡散光の一部を導光板内に再入射させ、その光を前記導光板内を導いて前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射させるようにしているため、前記発光素子からの光を効率良く利用し、充分な強度の光を前記出射エリアから出射させることができる。
【００１６】
したがって、この面光源によれば、側方に配置された発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる。
【００１７】
このように、この発明の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前面の前記複数の段差面から出射する導光板の後側に反射板を設け、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて発光素子を配置するとともに、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の前側に拡散手段を設け、前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材を配置することにより、側方に配置された前記発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させるようにしたものである。
【００１８】
この面光源において、前記導光板の入射端面側の端部領域の前側に設けられた前記拡散手段は、入射光の一部を吸収する特性を有しているのが望ましい。
【００１９】
また、この発明の他の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が複数の段面とこれらの段面をつなぐ複数の段差面とからなる階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前記複数の段差面から出射する導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて配置された発光素子とを備え、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域内の前記段面が、前記導光板内からの光の少なくとも一部を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成されるとともに、前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の前記複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この面光源も、前記導光板の入射端面側の端部以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとし、この出射エリアの全域から均一な強度分布の光を出射させるようにしたものであり、この面光源においては、前記導光板にその入射端面から入射した光のうち、前記入射端面側の端部付近の前面に向かう高強度の光が、前記入射端面側の端部領域内の凹凸面に形成された段面により内面反射され、この段面により導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射された光が、前記導光板内を導かれて前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射する。
【００２１】
この面光源では、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域内の段面を凹凸面に形成しているため、前記導光板内からその入射端面側の端部付近の前面に向かう前記高強度の光のほとんどを、前記凹凸面に形成された段面により内面反射することができる。
【００２２】
そして、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分の複数の段差面から出射した光は、前記導光板の前側に配置された光学部材により前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折されて前側に出射する。
【００２３】
すなわち、この面光源は、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分の複数の段差面からそれぞれ、前記入射端面から入射して導光板内を導かれた光と、前記入射端面から急角度で入射し、前記端部領域内の凹凸面に形成された段面により導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射されて前記導光板内を導かれた光とを出射させ、その出射光を、前記光学部材により屈折させて前記出射エリア（導光板の入射端面側の端部領域以外の部分に対応する領域）から前側に出射させるようにしたものである。
【００２４】
この面光源によれば、前記発光素子からの光を、前記導光板の入射端面側の端部領域以外の部分の複数の段差面から均一な強度で出射させることができるため、前記出射エリアから、その全域にわたって均一な強度分布の光を出射させることができるとともに、前記導光板にその入射端面から入射した光のうち、前記入射端面側の端部付近の前面に向かう高強度の光を前記凹凸面に形成された段面により内面反射させ、この段面により導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射された光を導光板内を導いて前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射させるようにしているため、前記発光素子からの光を効率良く利用し、充分な強度の光を前記出射エリアから出射させることができる。
【００２５】
したがって、この面光源によれば、側方に配置された発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる。
【００２６】
このように、この発明の他の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前面の前記複数の段差面から出射する導光板の後側に反射板を設け、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて発光素子を配置し、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の段面を、前記導光板内からの光の少なくとも一部を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成するとともに、前記導光板の前側に、前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の前記複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材を配置することにより、側方に配置された前記発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させるようにしたものである。
【００２７】
この面光源において、前記導光板の入射端面側の端部領域内の段面は、前記導光板の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部からなる凹凸面に形成され、前記複数のプリズム部の一方の側面の傾斜角が、前記導光板内からの光を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定されているのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の面光源を備えた表示装置の一例を示しており、図２〜図４はこの発明の第１の実施例の面光源、図５はこの発明の第２の実施例の面光源、図６はこの発明の第３の実施例の面光源、図７はこの発明の第４の実施例の面光源、図８はこの発明の第５の実施例の面光源、図９はこの発明の第６の実施例の面光源、図１０はこの発明の第７の実施例の面光源を示している。
【００２９】
まず、図１に示した表示装置について説明すると、この表示装置は、外部から入射する光の透過を制御して表示する非発光型表示素子１と、この表示素子１の後側に配置された面光源１０とにより構成されている。
【００３０】
なお、前記非発光型表示素子１は、例えば液晶表示素子であり、図では簡略化して示しているが、前後一対の透明基板の互いに対向する面にそれぞれマトリックス状に配列する複数の画素を形成するための透明電極が形成され、これらの基板間に液晶層が設けられた液晶セル２と、この液晶セル１を挟んで配置された前後一対の偏光板３，４とからなっている。
【００３１】
この表示素子１は、枠状の表示素子支持部材５に支持されており、前記面光源１０は、その出射面を前記表示素子１の後面に対向させて前記表示素子１の後側に配置されている。
【００３２】
図２〜図４は前記表示装置の面光源１０を示しており、図２は前記面光源１０の側面図、図３は前記面光源１０の導光板からの光の出射状態を示す拡大側面図。図４は前記面光源１０からの光の出射状態を示す拡大側面図である。
【００３３】
この面光源１０は、図２に示したように、導光板１１と、この導光板１１の後側に設けられた反射板１６と、前記導光板１１の側方に配置された発光素子１７と、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前側に設けられた拡散板１８と、前記導光板１１の前側に配置された光学部材２０を備えている。
【００３４】
前記導光板１１は、アクリル系樹脂等からなる透明板であり、その一端面が入射端面１２とされ、後面が平坦面に形成されるとともに、前面が、前記後面からの高さが前記入射端面１２側から他端側に向かって段階的に低くなる複数の段面１３とこれらの段面１３をつなぐ複数の段差面１４とからなる階段状面に形成された形状をなしている。
【００３５】
前記複数の段面１３はそれぞれ、導光板１１の幅方向、つまり前記入射端面１２の長さ方向と平行で、且つ導光板１１の全幅にわたる長さの横長面であり、これらの段面１３は、導光板１１の後面と平行な平坦面に形成されている。
【００３６】
また、前記複数の段差面１４はそれぞれ、前記入射端面１２と略平行な極く小さい高さの立ち上がり面であり、これらの段差面１４が、前記入射端面１２から導光板１１に入射した光の出射面となっている。
【００３７】
この導光板１１は、その入射端面１２から入射した光（発光素子１７からの白色光）を、図３に矢線で示したように、導光板１１の前面の複数の段面１３及び導光板１１の後面で内面反射させながら導光板内を導いて、前面の複数の段差面１４から略同じ強度で出射させる。
【００３８】
前記導光板１１の前面の複数の段面１３及び後面での内面反射は、前記段面１３と外気（空気）との界面及び前記後面と外気との界面での全反射によるものであり、前記界面に対して全反射臨界角以上の入射角で入射した光が前記段面１３及び導光板１１の後面で内面反射され、前記界面に対して全反射臨界角よりも小さい（垂直に近い）入射角で入射した光は、前記界面を屈折して透過し、前記段面１３及び後面から外部に出射する。
【００３９】
なお、前記導光板１１の後面から外部に出射した光は、導光板１の後側に設けられた反射板１６により反射されて導光板１１に再入射し、その光のうち、前記界面に全反射臨界角以上の入射角で入射した光が、前記複数の段面１３及び導光板１１の後面で内面反射されて導光板１１内を導かれ、前記複数の段差面１４から出射する。
【００４０】
前記反射板１６は、例えばアルミニウム等からなる高反射率の鏡面反射板であり、この反射板１６は、その反射面を前記導光板１の後面に近接させて前記導光板１の後側に配置されている。
【００４１】
また、前記導光板１１の側方に配置された発光素子１７は、白色光を出射するものであり、この面光源１０では、前記導光板１１の入射端面１２の全長にわたる長さの直管状冷陰極管を、前記導光板１１の入射端面１２に対向させて配置しするとともに、前記反射板１６の一端に、前記冷陰極管からの出射光を前記導光板１１の入射端面１２に向けて反射させるリフレクタ１６ａを一体に形成している。
【００４２】
一方、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前側に設けられた拡散板１８は、前記導光板１１の前記端部領域からの出射光を拡散させるものであり、この拡散板１８は、入射光の一部を吸収する特性（以下、半吸収性と言う）を有している。
【００４３】
この拡散板１８は、黒色染料により灰色に染色された波長依存性の無い吸収特性を有する透明樹脂に散乱粒子を分散させた半吸収性拡散材からなっており、可視光帯域の入射光の全ての波長光の一部を略同じ吸収率で吸収し、他の光を拡散させて出射する。
【００４４】
この拡散板１８は、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域に対応させて設けられ、図１に示した表示素子支持部材５の後面に粘着等の手段により支持されている。
【００４５】
また、前記導光板１１の前側に配置された光学部材２０は、前記導光板１１の複数の段差面１４から出射した光を前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折させて前側に出射させるものであり、この光学部材２０は、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分に対向させて配置されている。
【００４６】
前記光学部材２０は、前記導光板１１と同じ幅を有するアクリル系樹脂板等の透明板からなり、前面が平坦面に形成され、前記導光板１１に対向する後面に、前記導光板１１の複数の段差面１４からの出射光を入射させて前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部２１が一体に形成されたプリズムシートからなっている。
【００４７】
前記複数のプリズム部２１はそれぞれ、前記導光板１１の段差面１４の長さ方向と平行で、且つ光学部材２０の全幅にわたる長さの横長プリズム部であり、これらのプリズム部２１の両側面のうち、前記導光板１１の段差面１４に向き合う一方の側面が、前記段差面１４からの出射光を入射させる入射面とされ、他方の側面が、前記入射面から入射した光を前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折させる屈折面とされている。
【００４８】
前記複数のプリズム部２１は、それぞれの間に間隔を存して一定ピッチで互いに平行に形成されており、光学部材２０の後面の各プリズム部２１の間の部分は、光学部材２０の前面に対する角度が極く小さい緩傾斜面２２とされている。
【００４９】
そして、前記光学部材２０は、その後面の複数のプリズム部２１の頂部を前記導光板１１の複数の段面１３の先端縁（段差面１４につながる部分）に近接または当接させて配置されている。
【００５０】
なお、図では、前記導光板１１の段差面１４のピッチと前記光学部材２０のプリズム部２１のピッチを大きく誇張して示しているが、前記光学部材２０の複数のプリズム部２１は、図１に示した表示素子１の画素ピッチと同程度以下のピッチで形成されており、また、前記導光板１１の複数の段差面１４は、全ての段差面１４からの出射光を前記光学部材２０のいずれかのプリズム部２１に必ず入射させるようにするために、前記光学部材２０のプリズム部２１のピッチよりも１．５〜２倍程度大きいピッチで形成されている。
【００５１】
この面光源１０は、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとし、この出射エリアの全域から均一な強度分布の光を出射させるようにしたものである。
【００５２】
この面光源１０において、前記導光板１１は、上述したように、その入射端面１２から入射した光を、前面の複数の段面１３及び後面と外気との界面での全反射により内面反射させながら導光板１１内を導いて前面の複数の段差面１４から略同じ強度で出射させるが、この導光板１１に前記入射端面１２から入射した光のうち、前記段面１３及び後面に対して急角度（前記界面の全反射臨界角よりも小さい角度）で入射した光は、その大部分が、図３に示したように前記入射端面側の端部付近の前面から直接出射するか、あるいは導光板１１の後側に設けられた反射板１６により反射されて前記端部付近の前面から出射する。
【００５３】
そのため、この導光板１１の入射端面１２側の端部付近からの出射光は、他の部分からの出射光よりも強度が高い光である。
【００５４】
前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する高強度の光は、導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前側に設けられた半吸収性を有する拡散板１８に入射し、その光の一部が前記拡散板１８により吸収され、他の光が拡散されて前記拡散板１８から様々な方向に出射する。
【００５５】
そして、前記拡散板１８より拡散された光のうち、前記拡散板１８から前記導光板１１に向かって出射した光は、前記導光板１１内に再入射し、その光のうち、前記全反射臨界角以上の再入射光が、図２及び図４に破矢線で示したように、前記段面１３及び後面で内面反射されながら導光板１１内を導かれ、前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から略同じ強度で出射する。
【００５６】
なお、前記拡散板１８から様々な方向に出射する拡散光には、図２及び図４に破矢線で示したように前記導光板１１とその前側に配置された光学部材２０との間に向かう光もあり、その光は、前記光学部材２０の拡散板１８側の端部付近のプリズム部２１に直接入射し、そのプリズム部２１により前記導光板１１の段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折されて前記光学部材２０の前側に出射する。
【００５７】
この面光源１０では、前記拡散板１８を、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域に対応させて設けているため、前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する前記高強度の光のほとんどを、前記拡散板１８により拡散させることができる。
【００５８】
すなわち、前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する高強度の光の大部分は、前記入射端面１２から前記段面１３及び後面に対して全反射臨界角よりも小さい入射角で入射して前記入射端面１２側の端部付近の段面１３から出射する光であり、その光は、図３に示したように、前記導光板１１の入射端面１２から前記入射端面１２の高さと同程度の幅の領域Ａ内から出射する。
【００５９】
したがって、前記拡散板１８を、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域に対応させて設けることにより、前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する前記高強度の光のほとんどを、前記拡散板１８により拡散させることができる。
【００６０】
なお、この面光源１０は、前記導光板１１の前記拡散板１８が設けられた端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとしたものであるため、前記導光板１１の前記端部領域が前記出射エリアの側方に突出している。
【００６１】
したがって、前記拡散板１８は、前記導光板１１の入射端面１２から前記入射端面１２の高さの１．５〜３倍の範囲（例えば入射端面１２の高さが０．５〜１．５ｍｍの場合で、入射端面１２から約０．７〜９ｍｍの範囲）の端部領域に対応させて設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する前記高強度の光のほとんどを前記拡散板１８により拡散させるとともに、面光源１０の平面積を前記出射エリアの面積に近くし、その設置スペースを小さくすることができる。
【００６２】
前記導光板１１の前記拡散板１８が設けられた端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射した光は、前記導光板１１の前側に配置された前記光学部材２０により前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折され、前記光学部材２０の前面の法線付近の方向、つまり面光源１０の正面方向に向かって前側に出射する。
【００６３】
すなわち、この面光源１０は、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段差面１４からそれぞれ、前記導光板１１にその入射端面１２から入射した光のうち、前記導光板１１の前面の複数の段面１３での内面反射及び後面での内面反射または前記反射板１６での反射により屈折されて導光板１１内を導かれた光と、前記入射端面１２側の端部領域から出射して前記拡散板１８により拡散され、導光板１１内に再入射してこの導光板１１内を導かれた光とを出射させ、その出射光を、前記光学部材２０により屈折させて前記出射エリア（導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分に対応する領域）から前側に出射させるようにしたものである。
【００６４】
そのため、この面光源１０によれば、前記発光素子１７からの光を、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段差面１４から均一な強度で出射させることができ、したがって、前記出射エリアから、その全域にわたって均一な強度分布の光を出射させることができる。
【００６５】
なお、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域から出射し、前記拡散板１８により拡散されて導光板１１内に再入射する光には、前記導光板１１の後面で内面反射されずに導光板１１の後側に出射し、前記反射板１６により反射されて導光板１１内に再入射する光もあり、その再入射光の大部分は、前記端部領域の付近の段面１３または段差面１４から出射するが、この面光源１０では、前記拡散板１８に入射光の一部を吸収する半吸収性をもたせているため、前記拡散板１８の光吸収率を適正に選ぶことにより、前記端部領域の付近から出射する光の強度を適度に減衰させ、前記導光板１１の前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射する光の強度をより均一にして、前記出射エリアからさらに均一な強度分布の光を出射させることができる。
【００６６】
また、この面光源１０では、上述したように、前記拡散板１８に、可視光帯域の入射光の全ての波長光の一部を略同じ吸収率で吸収する吸収特性をもたせているため、前記拡散板１８から出射する拡散光が色を帯びることは無く、したがって、前記出射エリアから、前記発光素子１７からの出射光と同じ白色光を出射させることができる。
【００６７】
しかも、この面光源１０は、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとしたものであるが、上記のように、前記導光板１１にその入射端面１２から入射した光のうち、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域からの出射光を前記拡散板１８により拡散させてその拡散光の一部を導光板１１内に再入射させ、その光を前記導光板１１内を導いて前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射させるようにしているため、前記発光素子１７からの光を効率良く利用し、充分な強度の光を前記出射エリアから出射させることができる。
【００６８】
したがって、この面光源１０によれば、側方に配置された発光素子１７からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができ、そのために、図１に示した表示装置に輝度むらの無い高品質の表示を行なわせることができる。
【００６９】
また、この面光源１０は、上記のような構成のものであるため、前記表示装置に、その使用環境の光である外光を利用する反射表示と、前記面光源１０からの出射光を利用する透過表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００７０】
すなわち、前記面光源１０は、透明板からなる導光板１１の後側に反射板１６を設けたものであるため、前記発光素子１７からの光を前記導光板１１及び光学部材２０を介して前側に出射するだけでなく、前記光学部材２０の前側から入射した光を前記反射板１６により反射して前側に出射することができ、したがって、前記表示装置に、液晶素子１の前側（表示の観察側）から入射した光を図１に矢線で示したように前記面光源１０の反射板１６により反射させて表示する反射表示と、前記面光源１０からの出射光を図１に破矢線で示したように前記表示素子１にその後側から入射させて表示する透過表示とを行なわせることができる。
【００７１】
なお、上記面光源１０では、導光板１１の入射端面１２側の端部領域からの出射光を、図１に示した表示素子支持部材５の後面に支持させた拡散板１８により拡散させるようにしているが、前記導光板１１の前記端部領域からの出射光を拡散させる拡散手段は、例えば、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前面に拡散材を塗布して形成しても、また、前記表示素子支持部材５を散乱粒子を分散させた透明樹脂により形成し、この表示素子支持部材５に前記拡散手段を兼ねさせてもよい。
【００７２】
図５に示した面光源１０ａは、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲（好ましくは入射端面１２の高さの１．５〜３倍の範囲）の端部領域の前面に、波長依存性の無い吸収特性を有する透明樹脂に散乱粒子を分散させた半吸収性拡散材を塗布して半吸収性の拡散層１９を形成したものであり、他の構成は図２〜図４に示した面光源１０と同じである。
【００７３】
また、上記面光源１０，１０ａはそれぞれ、導光板１１のその入射端面１２から入射した光の複数の段面１３での内面反射を、前記段面１３と外気との界面での全反射により行なわせるようにしているが、前記導光板１１の前記端部領域以外の部分の複数の段面１３の上に反射膜を形成し、これらの段面１３での内面反射を前記反射膜により行なわせるようにしてもよい。
【００７４】
図６に示した面光源１０ｂは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段面１３の上にアルミニウム等の金属膜を蒸着またはメッキして反射膜１５を形成し、これらの段面１３での内面反射を前記反射膜１５により行なわせるようにしたものであり、他の構成は図２〜図４に示した面光源１０と同じである。
【００７５】
なお、この面光源１０ｂは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段面１３の上に反射膜１５を形成したものであるため、図１に示した表示装置にこの面光源１０ｂを用いることにより、前記表示装置に、液晶素子１の前側（表示の観察側）から入射した光を前記導光板１１の端部領域以外の部分の複数の段面１３上に反射膜１５により反射させて表示する反射表示と、前記面光源１０ｂからの出射光を利用する透過表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００７６】
さらに、上記各面光源１０．１０ａ，１０ｂはそれぞれ、導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前側に、前記端部領域からの出射光を拡散させる拡散手段を設けたものであるが、前記拡散手段に代えて、前記導光板１１の端部領域内の段面を、導光板１１内からの光の少なくとも一部を前記導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成してもよい。
【００７７】
図７に示した面光源１０ｃは、前記拡散手段に代えて、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域内の複数の段面１３ａを、導光板１１内からの光を前記導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成するとともに、前記導光板１１の前記端部領域の前側に、前記端部領域から導光板１１の前側に出射する漏れ光を反射させる前側反射板１６ｂを配置したものであり、他の構成は図２〜図４に示した面光源１０と同じである。
【００７８】
なお、この面光源１０ｃでは、前記導光板１１の後側の反射板１６の一端に一体形成されたリフレクタ１６ａの他端を前記導光板１１の端部領域の前側に延長させ、その延長部を前記前側反射板１６ｂとしている。
【００７９】
また、この面光源１０ｃでは、前記導光板１１の前記端部領域内の段面１３ａを、導光板１１の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部２３からなる断面形状が鋸歯状の凹凸面に形成し、前記複数のプリズム部２３の両側面のうち、前記入射端面１２側から導光板１１の前側に向かって高くなる方向に傾斜する一方の側面の傾斜角を、導光板１１内からの光を前記導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定し、他方の側面を、前記一方の側面に対して略直交する傾斜面に形成している。
【００８０】
この面光源１０ｃも、前記導光板１１の入射端面１２側の端部以外の部分に対応する領域を光の出射エリアとし、この出射エリアの全域から均一な強度分布の光を出射させるようにしたものであり、この面光源１０ｃにおいては、前記導光板１１にその入射端面１２から入射した光のうち、前記入射端面１２側の端部付近の前面に向かう高強度の光が、前記入射端面１２側の端部領域内の凹凸面に形成された段面１３ａにより内面反射され、この段面１３ａにより導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射された光が、前記導光板１１内を導かれて前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射する。
【００８１】
この面光源１０ｃでは、前記導光板１１の入射端面１２から少なくとも前記入射端面１２の高さ以上の範囲の端部領域内の複数の段面１３ａを凹凸面に形成しているため、前記導光板１１内からその入射端面側の端部付近の前面に向かう前記高強度の光のほとんどを、前記凹凸面に形成された段面１３ａにより内面反射することができる。
【００８２】
また、この面光源１０ｃでは、前記導光板の入射端面１２側の端部領域内の複数の段面１３ａを、前記導光板１１の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部２３からなる凹凸面に形成し、前記複数のプリズム部２３の一方の側面の傾斜角を、導光板１１内からの光を前記導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定しているため、これらの段面１３ａにより内面反射された光のほとんどを、前記導光板１１の端部領域以外の部分の複数の段差面１４及び後面で内面反射させて導光板１１内を導き、前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から効率良く出射させることができる。
【００８３】
さらに、この面光源１０ｃでは、前記導光板１１の端部領域の前側に前側反射板１６ｂを配置しているため、前記端部領域凹凸面に形成された段部１３ａ及び段差部１４から導光板１１の前側に出射する漏れ光を前記前側反射板１６ｂにより反射させて導光板１１内に再入射させることができ、したがって、前記導光板１１にその入射端面１２から入射した光のほとんどを、効率良く、しかも略同じ強度で前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から効率良く出射させることができる。
【００８４】
なお、この面光源１０ｃにおいて、前記導光板１１は、その入射端面１２から前記入射端面１２の高さの１．５〜３倍の範囲（例えば入射端面１２の高さが０．５〜１．５ｍｍの場合で、入射端面１２から約０．７〜９ｍｍの範囲）の端部領域内の段面１３ａを凹凸面に形成した構成とするのが好ましく、このようにすることにより、前記導光板１１の入射端面１２側の端部付近から出射する前記高強度の光のほとんどを前記拡散板１８により拡散させるとともに、面光源１０の平面積を前記出射エリアの面積に近くし、その設置スペースを小さくすることができる。
【００８５】
そして、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射した光は、前記導光板１１の前側に配置された光学部材２０により前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折され屈折され、前記光学部材２０の前面の法線付近の方向、つまり面光源１０の正面方向に向かって前側に出射する。
【００８６】
すなわち、この面光源１０ｃは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段差面１４からそれぞれ、前記入射端面１２から入射して導光板１１内を導かれた光と、前記入射端面１２から急角度で入射し、前記端部領域内の凹凸面に形成された段面１３ａにより導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射されて前記導光板１１内を導かれた光とを出射させ、その出射光を、前記光学部材２０により屈折させて前記出射エリア（導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分に対応する領域）から前側に出射させるようにしたものである。
【００８７】
この面光源１０ｃによれば、前記発光素子１７からの光を、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域以外の部分の複数の段差面１４から均一な強度で出射させることができるため、前記出射エリアから、その全域にわたって均一な強度分布の光を出射させることができるとともに、前記導光板１１にその入射端面１２から入射した光のうち、前記入射端面１２側の端部付近の前面に向かう高強度の光を前記凹凸面に形成された段面１３ａにより内面反射させ、この段面１３ａにより導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射された光を導光板１１内を導いて前記端部領域以外の部分の複数の段差面１４から出射させるようにしているため、前記発光素子２０からの光を効率良く利用し、充分な強度の光を前記出射エリアから出射させることができる。
【００８８】
したがって、この面光源１０ｃによれば、側方に配置された発光素子１７からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる。
【００８９】
なお、上記図７に示した面光源１０ｃは、導光板１１の入射端面１２側の端部領域内の段面１３ａを、前記導光板１１の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部２３からなる凹凸面に形成し、前記複数のプリズム部２３の一方の側面の傾斜角を、前記導光板１２内からの光を導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定したものであるが、導光板１１の入射端面１２側の端部領域内の段面１３ａは、前記導光板１１内からの光の少なくとも一部を導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面であれば、他の形状の凹凸面に形成してもよい。
【００９０】
図８に示した面光源１０ｄは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域内の段面１３ｂを、前記導光板１１の幅方向に沿った複数の凸部と凹部が交互に連続する形状の凹凸面に形成したものであり、他の構成は図７に示した面光源１０ｃと同じである。
【００９１】
また、図９に示した面光源１０ｅは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域の前側に配置された前側反射板１６ｂの導光板１１に対向する面に拡散層２４を設け、前記導光板１１の前記端部領域から前側に出射した漏れ光を、前記拡散層２４により拡散させて前記導光板１１内に再入射させるようにしたものであり、他の構成は図７に示した面光源１０ｃと同じである。
【００９２】
なお、この面光源１０ｅにおいて、前記前側反射板１６ｂの導光板１１に対向する面に設けられた拡散層２４は、入射光をほとんど吸収することなく拡散させるものでも、入射光の一部を吸収する半吸収性を有するものでもよい。
【００９３】
さらに、図１０に示した面光源１０ｆは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域内の複数の段面のうち、一部の段面を、導光板１１内からの光の少なくとも一部を前記導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成し、前記断面を凹凸面に形成した部分の前側に前側反射板１６ｂを配置するとともに、前記導光板１１の前記端部領域の前側に、前記導光板１１の前記端部領域からの出射光を拡散させる拡散手段を設けたものであり、他の構成は図２〜図３に示した面光源１０ａと同じである。
【００９４】
なお、この面光源１０ｆでは、前記導光板１１の入射端面１２側の端部領域のうち、入射端面１２側の略半分判部の領域内の段面を、図７に示した面光源１０ｃと同様な複数のプリズム部２３からなる鋸歯状の凹凸面を形成した段面１２ａとするとともに、前記導光板１１の前記端部領域の前側に、図１に示した表示素子支持部材５を兼ねる拡散手段２５を設けている。
【００９５】
すなわち、この面光源１０ｆは、前記導光板１１内から前記入射端面１２側の端部領域の前面に向かう高強度の光のうち、一部の光を前記凹凸面に形成された段面１２ａにより導光板１１の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させ、前記端部領域の他の部分から導光板１１の前側に出射した光を、前記拡散手段２５により拡散させて前記導光板１１に再入射させるようにしたものである。
【００９６】
なお、上記図７〜図１０に示した面光源１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、導光板１１のその入射端面１２から入射した光の複数の段面１３での内面反射を、前記段面１３と外気との界面での全反射により行なわせるようにしたものであるが、これらの面光源１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆにおいても、図６に示した面光源１０ｂと同様に、導光板１１の前記端部領域以外の部分の複数の段面１３の上に反射膜を形成し、これらの段面１３での内面反射を前記反射膜により行なわせるようにしてもよい。
【００９７】
また、上述した各面光源１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆでは、導光板１１の後側の反射板１６を鏡面反射板としているが、前記反射板１６は、入射光を拡散させて反射する拡散反射板でもよい。
【００９８】
さらに、上記各面光源１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆでは、導光板１１の前側の光学部材２０を、前記導光板１１に対向する後面に複数のプリズム部２１が形成されたプリズムシートとしているが、前記光学部材は、プリズムシートに限らず、前記導光板１１の複数の段差面１４から出射した光を前記段差面１４に対する角度が小さくなる方向に屈折させるものであればよい。
【００９９】
さらにまた、上記各面光源１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆでは、導光板１の後面に近接させて前記反射板１６を配置しているが、前記導光板１の後側の反射板を、前記導光板１１の後面に金属膜の蒸着またはメッキ等により形成し、前記導光板１１の後面での内面反射を前記反射板により行なわせるようにしてもよい。
【０１００】
また、この発明の面光源は、図１に示したような表示装置の光源に限らず、前面から光を出射する照明パネル等としても利用することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
この発明の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前面の前記複数の段差面から出射する導光板の後側に反射板を設け、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて発光素子を配置するとともに、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の前側に拡散手段を設け、前記導光板の前側に、前記導光板の少なくとも前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材を配置したものであるため、側方に配置された前記発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる。
【０１０２】
この面光源において、前記導光板の入射端面側の端部領域の前側に設けられた前記拡散手段は、入射光の一部を吸収する特性を有しているのが望ましく、このようにすることにより、前記導光板の入射端面側の端部領域の付近から出射する光の強度を適度に減衰させ、前記導光板の前記端部領域以外の部分の複数の段差面から出射する光の強度をより均一にして、さらに均一な強度分布の光を出射させることができる。
【０１０３】
また、この発明の他の面光源は、一端面が入射端面とされるとともに前面が階段状面に形成され、前記入射端面から入射した光を導いて前面の前記複数の段差面から出射する導光板の後側に反射板を設け、前記導光板の側方に前記入射端面に対向させて発光素子を配置し、前記導光板の入射端面から少なくとも前記入射端面の高さ以上の範囲の端部領域の段面を、前記導光板内からの光の少なくとも一部を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる凹凸面に形成するとともに、前記導光板の前側に、前記導光板の前面の少なくとも前記端部領域以外の部分に対向させて、前記導光板の前記複数の段差面から出射した光を前記段差面に対する角度が小さくなる方向に屈折させる光学部材を配置したものであるため、側方に配置された前記発光素子からの光を、強度分布が均一で、しかも充分な強度の光として前側に出射させることができる。
【０１０４】
この面光源において、前記導光板の入射端面側の端部領域内の段面は、前記導光板の幅方向に沿った横長の複数のプリズム部からなる凹凸面に形成され、前記複数のプリズム部の一方の側面の傾斜角が、前記導光板内からの光を前記導光板の後面の法線に対する角度が大きくなる方向に内面反射させる角度に設定されているのが好ましく、このようにすることにより、前記導光板の入射端面側の端部領域内の前記凹凸面に形成された段面により内面反射された光のほとんどを、前記導光板の前記端部領域以外の部分の複数の段差面及び後面で内面反射させて導光板内を導き、前記端部領域以外の部分の複数の段差面から効率良く出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の面光源を備えた表示装置の側面図。
【図２】この発明の第１の実施例を示す面光源の側面図。
【図３】第１の実施例の面光源の導光板からの光の出射状態を示す拡大側面図。
【図４】第１の実施例の面光源からの光の出射状態を示す拡大側面図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【図６】この発明の第３の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【図７】この発明の第４の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【図８】この発明の第５の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【図９】この発明の第６の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【図１０】この発明の第７の実施例を示す面光源の一部分の側面図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ…面光源
１１…導光板
１２…入射端面
１３…段面
１４…段差面
１６…反射板
１７…発光素子
１８…拡散板
１９…拡散層
２０…光学部材
１３ａ，１３ｂ…凹凸面に形成された段面
２３…プリズム部
【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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