(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、
該二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置する面状光源装置。
【請求項２】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（１）で表される基板に向かって凸の回転双曲面の一部から成る面状光源装置。
0004678256.tif 000006
ここで、「ｃ」は回転双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＞１）であり、０次の係数「ｚ0」は、
ｚ0＝［ｃ（ｅ2−１）］-1
である。
【請求項３】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転放物面の一部から成る面状光源装置。
0004678256.tif 000007
ここで、「ｃ」は回転放物面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＝１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／（２ｃ）
である。
【請求項４】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転楕円面の一部から成る面状光源装置。
0004678256.tif 000008
ここで、「ｃ」は回転楕円面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、０＜ｅ＜１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／｛ｃ（１−ｅ）｝
である。
【請求項５】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子が取り付けられていない基板の部分の上には、光反射層が配されている面状光源装置。
【請求項６】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
第２頂面領域の表面には、被覆部材を構成する材料の有する屈折率と異なる屈折率を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されている面状光源装置。
【請求項７】
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、該各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、該仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、被覆部材の内部を伝播し、最終的に、被覆部材の頂面から射出される請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項８】
被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線によって発光する発光粒子が含まれている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項９】
第２頂面領域には、凹凸が形成されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１０】
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第１被覆部材、並びに、
（Ｄ）発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第１被覆部材 に積層された第２被覆部材、
を備え、
（Ｅ）反射領域若しくは拡散領域、
を有する面状光源装置であって、
第２被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第１被覆部材と第２被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられている面状光源装置。
【請求項１１】
各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、第１被覆部材及び第２被覆部材の内部を伝播し、最終的に、第２被覆部材の頂面から射出されることを特徴とする請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項１２】
第１被覆部材及び／又は第２被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線によって発光する発光粒子が含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項１３】
基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、
該二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置する請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項１４】
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（１）で表される基板に向かって凸の回転双曲面の一部から成る請求項１０に記載の面状光源装置。
0004678256.tif 000009
ここで、「ｃ」は回転双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＞１）であり、０次の係数「ｚ0」は、
ｚ0＝［ｃ（ｅ2−１）］-1
である。
【請求項１５】
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転放物面の一部から成る請求項１０に記載の面状光源装置。
0004678256.tif 000010
ここで、「ｃ」は回転放物面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＝１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／（２ｃ）
である。
【請求項１６】
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転楕円面の一部から成る請求項１０に記載の面状光源装置。
0004678256.tif 000011
ここで、「ｃ」は回転楕円面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、０＜ｅ＜１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／｛ｃ（１−ｅ）｝
である。
【請求項１７】
発光素子が取り付けられていない基板の部分の上には、光反射層が配されている請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項１８】
第２頂面領域には、凹凸が形成されている請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項１９】
第２頂面領域の表面には、第２被覆部材を構成する材料の有する屈折率と異なる屈折率を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の面状光源装置。
【請求項２０】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、
該二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置するカラー液晶表示装置組立体。
【請求項２１】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（１）で表される基板に向かって凸の回転双曲面の一部から成るカラー液晶表示装置組立体。
0004678256.tif 000012
ここで、「ｃ」は回転双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＞１）であり、０次の係数「ｚ0」は、
ｚ0＝［ｃ（ｅ2−１）］-1
である。
【請求項２２】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転放物面の一部から成るカラー液晶表示装置組立体。
0004678256.tif 000013
ここで、「ｃ」は回転放物面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＝１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／（２ｃ）
である。
【請求項２３】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転楕円面の一部から成るカラー液晶表示装置組立体。
0004678256.tif 000014
ここで、「ｃ」は回転楕円面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、０＜ｅ＜１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／｛ｃ（１−ｅ）｝
である。
【請求項２４】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
発光素子が取り付けられていない基板の部分の上には、光反射層が配されているカラー液晶表示装置組立体。
【請求項２５】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
第２頂面領域の表面には、被覆部材を構成する材料の有する屈折率と異なる屈折率を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されているカラー液晶表示装置組立体。
【請求項２６】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第１被覆部材、並びに、
（Ｄ）発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第１被覆部材上に積層された第２被覆部材、
を備え、
（Ｅ）反射領域若しくは拡散領域、
を有し、
第２被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第１被覆部材と第２被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられているカラー液晶表示装置組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状光源装置、及び、係る面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置組立体として、透明電極、配向膜等が積層された透明なガラス基板が対向するように重ね合わされた２枚のパネルの間に液晶材料が挟まれたカラー液晶表示装置と、このカラー液晶表示装置の下方（ｚ軸方向）に配置され、カラー液晶表示装置に照明光を供給する面状光源装置等とから構成されたカラー液晶表示装置組立体が周知である。また、面状光源装置として、直下型の面状光源装置が周知である。
【０００３】
直下型の面状光源装置２００は、図１４の（Ｂ）に概念図を示すように、筐体２７１内に配置された光源２２０と、光源２２０からの射出光を上方に反射する反射部材２８５と、光源２２０の上方に位置する筐体開口部に取り付けられ、光源２２０からの射出光及び反射部材２８５からの反射光を拡散させながら通過させる拡散板２８１とから構成されている。そして、光源２２０は、複数の赤色発光ダイオード、複数の緑色発光ダイオード及び複数の青色発光ダイオードから構成され、これらの発光ダイオードから射出された赤色、緑色及び青色を混色することで得られた色純度の高い白色光を照明光としている。
【０００４】
発光ダイオードから射出される光を上方に位置するカラー液晶表示装置に直接入射させる構成とした場合、即ち、発光ダイオードから専らｚ軸方向に沿って光を射出させた場合、面状光源装置に輝度ムラが発生してしまう。それ故、図１４の（Ａ）に概念図を示すように、発光ダイオード２１０に光取出しレンズ２３０を取り付けた発光ダイオード組立体を光源２２０として使用し、発光ダイオード２１０から射出された光が、頂面２３３において全反射され、光取出しレンズ２３０の水平方向に主に射出される２次元方向射出構成（面内方向射出構成）が、例えば、日経エレクトロニクス  ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページ（以下、文献１と呼ぶ）から周知である。尚、図１４の（Ａ）において、参照番号２３１は光取出しレンズ２３０の底面を指し、参照番号２３２は光取出しレンズ２３０の側面を指す。
【０００５】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス  ２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページ
【非特許文献２】"Lower-Cost LTCC-M Package Handles High-Brightness LEDs", ［平成１７年７月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.elecdesign.com/articles/print.cfm?articleID=2933＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この文献１に開示された発光ダイオード組立体における光取出しレンズ２３０は、例えば射出成形やキャスティング等のモールド技術に基づき作製される。然るに、図１４の（Ａ）に図示した光取出しレンズ２３０の形状は複雑であり、それ故、これらの生産技術によっては生産性が低いといった問題（例えば、射出成形用の金型を型開きして、金型から光取出しレンズを取り出すときの作業が複雑であるといった問題）、金型から光取出しレンズを取り出す際や、その後の搬送時等に、光取出しレンズ２３０に欠陥（例えば、欠け）が生じ易いといった問題を有する。
【０００７】
また、この文献１に開示された発光ダイオード組立体を用いた面状光源装置にあっては、面状光源装置の一部の領域を他の領域よりも明るくしたり、暗くするといった、所謂、部分的な輝度変調を行うことが極めて困難である。
【０００８】
発光ダイオードをＬＴＣＣ−Ｍ（LowTemperture Cofired Ceramic-on-Metal）と呼ばれるセラミック基板に取り付けた光源が、例えば、Ｌａｍｉｎａ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｉｎｃ．にて製造されている（"Lower-Cost LTCC-M Package Handles High-Brightness LEDs", http://www.elecdesign.com/articles/print.cfm?articleID=2933 参照）。この光源にあっては、複数の発光ダイオードを、放熱と光取出し向上のために、ポッティング剤によって封止している。そして、光源から射出される光は、ランバーシアン型の放射光（半全立体角放射光）となり、複数の発光ダイオードにおいて、各発光ダイオードの発光波長が異なり、発色が異なる場合には、光源から射出される光が白色光とはならない。遠方から光源を観察すれば、各発光ダイオードからの光が混色して光源は白色に見えるようになるが、カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置において用いる場合、カラー液晶表示装置と面状光源装置との間の距離を長くしたり、面状光源装置の厚さを厚くしなければならず、面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置の小型、薄型化の要望に対応できないといった問題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、量産性に優れ、生産時に欠陥が生じ難く、しかも、量産時、形状にバラツキが発生し難い構造を有し、小型、薄型化を図ることができ、しかも、部分的な輝度変調を容易に行うことを可能とする面状光源装置、及び、係る面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備えた面状光源装置であって、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であることを特徴とする。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係るカラー液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置（より具体的には、直下型の面状光源装置）を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材、
を備え、
被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、該各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、該仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、被覆部材の内部を伝播し、最終的に、被覆部材の頂面から射出される構成とすることが望ましい。より具体的には、各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在し、且つ、第１頂面領域に直接入射する光は、第１頂面領域によって、一旦、全反射される。一方、仮想円錐の内側に存在し、且つ、第１頂面領域に直接入射する光は、第１頂面領域を経由して外部に射出される。また、各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、第２頂面領域に直接入射する光は、第２頂面領域によって、一旦、全反射され、また、場合によっては、第２頂面領域から外部に射出される。そして、これらの状態の全ては、『各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、被覆部材の内部を伝播し、最終的に、被覆部材の頂面から射出される』という構成に包含される。
【００１３】
更には、上述の好ましい構成を含む本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線（より具体的には、発光素子から射出された可視光あるいは紫外線）によって発光する発光粒子が含まれている構成とすることもできる。尚、発光粒子の発光波長は、発光素子の発光波長と異なることが好ましい。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第１被覆部材、並びに、
（Ｄ）発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第１被覆部材上に積層された第２被覆部材、
を備え、
（Ｅ）反射領域若しくは拡散領域、
を有する面状光源装置であって、
第２被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第１被覆部材と第２被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係るカラー液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、該カラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置（より具体的には、直下型の面状光源装置）を備えたカラー液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置は、
（Ａ）基板、
（Ｂ）該基板に取り付けられた複数の発光素子、
（Ｃ）複数の発光素子及び基板を被覆し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る第１被覆部材、並びに、
（Ｄ）発光素子が発光する光に対して透明な材料から成り、第１被覆部材上に積層された第２被覆部材、
を備え、
（Ｅ）反射領域若しくは拡散領域、
を有し、
第２被覆部材の頂面において、各発光素子の発光部中心を通る法線を中心とした円形の第１頂面領域は、該法線を回転軸とした、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域以外の部分である第２頂面領域は概ね平坦であり、
各発光素子の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域若しくは拡散領域は、各仮想円錐と、第１被覆部材と第２被覆部材との界面とが交わる該界面の領域に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、第１被覆部材及び第２被覆部材の内部を伝播し、最終的に、第２被覆部材の頂面から射出される構成とすることが望ましい。より具体的には、各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在し、且つ、第１頂面領域に直接入射する光は、第１頂面領域によって、一旦、全反射される。一方、仮想円錐の内側に存在し、且つ、第１頂面領域に直接入射する光は、反射領域によって反射されて第１被覆部材の内部に戻され、あるいは又、拡散領域によって拡散されて第１被覆部材の内部に戻され、あるいは、第１頂面領域を経由して外部に射出される。また、各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、第２頂面領域に直接入射する光は、第２頂面領域によって、一旦、全反射され、また、場合によっては、第２頂面領域から外部に射出される。そして、これらの状態の全ては、『各発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、第１被覆部材及び第２被覆部材の内部を伝播し、最終的に、第２被覆部材の頂面から射出される』という構成に包含される。
【００１７】
更には、上述の好ましい構成を含む本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、第１被覆部材及び／又は第２被覆部材には、発光素子から射出されたエネルギー線（より具体的には、発光素子から射出された可視光あるいは紫外線）によって発光する発光粒子が含まれている構成とすることもできる。尚、発光粒子の発光波長は、発光素子の発光波長と異なることが好ましい。
【００１８】
以上の好ましい構成を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）にあっては、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面を、基板に向かって凸の曲面とすることができ、あるいは又、基板に向かって凹の曲面とすることができる。尚、後者にあっては、第１頂面領域は、中心部が最も低い。発光素子の発光部中心を通る法線は、より具体的には、被覆部材の厚さ方向、あるいは、第１被覆部材及び第２被覆部材の厚さ方向と平行である。発光素子が発光する光に対して透明な材料とは、界面での反射を除いて測定した場合に、発光素子が発光する光の９０％以上を透過する材料を意味する。被覆部材あるいは第２被覆部材の製造におけるバラツキによって第２頂面領域が若干平坦では無くなる場合もあるし、後述するように、第２頂面領域の表面に積極的に凹凸が形成されている場合もあるので、第２頂面領域は「概ね平坦」であると表現している。仮想円錐の頂点から仮想円錐の底面に下した垂線は、発光素子の発光部中心を通る法線あるいはｚ軸と一致する。
【００１９】
具体的には、本発明にあっては、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、該二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置する形態とすることができる。あるいは又、発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（１）で表される基板に向かって凸の回転双曲面の一部から成る形態とすることができる。ここで、式（１）中、「ｃ」は回転双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＞１）であり、０次の係数「ｚ0」（但し、ｚ0≧０）は、
ｚ0＝［ｃ（ｅ2−１）］-1＋ｐ
であり、ｐの値は、
−ｚ0・ｅ＜ｐ＜ｚ0
好ましくは、
ｐ＝０
を満足することが望ましい。
【００２０】
0004678256.tif 000002
【００２１】
そして、これらの形態とすることで、発光素子の虚像に相当する仮想発光素子が焦点あるいは焦点の近傍に付加された状態となり、係る仮想発光素子から恰も射出したとみなせる光が、被覆部材、第１被覆部材、第２被覆部材（以下、これらを総称して、被覆部材等と呼ぶ場合がある）の内部を伝播する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。ここで、被覆部材等や発光ダイオードの製造上のバラツキ等によって、発光素子の発光部中心が二葉双曲面の２つの焦点の中間に「厳密」に位置しない場合があり、このような状態を包含するために、『二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子の発光部中心が位置する』と表現した。
【００２２】
あるいは又、本発明にあっては、発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転放物面の一部から成る形態とすることができる。ここで、「ｃ」は回転放物面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＝１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／（２ｃ）
である。あるいは又、発光素子の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板に向かって凹の回転楕円面の一部から成る形態とすることができる。ここで、「ｃ」は回転楕円面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、０＜ｅ＜１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／｛ｃ（１−ｅ）｝
である。これらの形態とすることで、発光素子が焦点あるいは焦点の近傍に位置する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
【００２３】
0004678256.tif 000003
【００２４】
尚、「−ｅ2」はコーニック定数（Ｋ）あるいは円錐定数とも呼ばれ、一般に、Ｋ＝０の場合には式（１）は球面を表し、先に離心率に関して説明したとおり、Ｋ＝−１の場合には式（１）は放物面を表し、Ｋ＜−１の場合には式（１）は双曲面を表し、−１＜Ｋ＜０の場合には式（１）は楕円面を表す。
【００２５】
但し、本発明において、第１頂面領域を表す回転２次曲面である基板に向かって凸の形状を有する回転２次曲面は、二葉双曲面や回転双曲面に限定するものではなく、非球面関数（上記の式（１）の右辺における０次の係数「ｚ0」を、「Ａ×ｒ4＋Ｂ×ｒ6＋Ｃ×ｒ8＋・・・」に置き換えた関数）、球面、回転楕円面、回転放物面とすることもできるし、また、第１頂面領域を表す回転２次曲面である基板に向かって凹の形状を有する回転２次曲面は、回転楕円面、回転放物面に限定するものではなく、非球面関数（上記の式（２）の右辺における０次の係数「ｒ0」を、「Ａ×ｚ4＋Ｂ×ｚ6＋Ｃ×ｚ8＋・・・」に置き換えた関数）、二葉双曲面や回転双曲面、球面、回転楕円面、回転放物面とすることもできるし、更には、第１頂面領域を表す回転２次曲面である基板に向かって凸あるいは凹の形状を有する回転２次曲面は、３次以上の多項式、二葉線、三葉線、四葉線、連珠形、蝸牛線、正葉線、螺獅線、疾走線、公算曲線、引弧線、懸垂線、擺線、餘擺線、星芒形、半３次放物線、リサジュー曲線、アーネシー曲線、外サイクロイド、心臓形、内サイクロイド、クロソイド曲線、螺線に例示される曲線の一部を回転させて得られる曲面とすることもできるし、更には、ｚ軸を含む仮想平面で切断したときの断面形状が連続した線分の集合である面も、基板に向かって凸あるいは凹の回転対称の曲面に包含される。即ち、第１頂面領域を構成する基板に向かって凸あるいは凹の回転対称の曲面は、滑らかな曲面だけでなく、滑らかではない曲面（微分できない特異点を有する曲面）も含む。また、これらの曲面が組み合わされた曲面とすることもでき、例えば、仮想円錐が接する第１頂面領域の部分よりもｚ軸側にある第１頂面領域の部分と、この第１頂面領域の部分よりも外側に位置する第１頂面領域の部分とにおいて、第１頂面領域を構成する曲面を異ならせてもよい。
【００２６】
以上の好ましい形態を含む本発明にあっては、発光素子が取り付けられていない基板の部分の上には光反射層が配されている構成（発光素子が取り付けられていない基板の部分の上に光反射層がコーティングされている構成を含む）とすることが、発光素子から射出された光を一層効率よく面状光源装置から射出させるために、望ましい。ここで、光反射層を構成する材料として、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜が順に積層された構造を有する銀増反射膜、ＳｉＯ2等の低屈折率薄膜とＴｉＯ2やＴａ2Ｏ5等の高屈折率薄膜とを数十層以上交互に積層した構造を有する誘電体多層反射膜、同様に屈折率の異なるサブミクロン厚さのポリマーフィルムを積層して作製される有機高分子多層薄膜型の反射膜、単純に銀を蒸着しその上に保護用樹脂を塗布したもの等を例示することができる。尚、光反射層の表面（基板と接していない面）は、平滑であってもよいし、例えばピラミッド状の凹凸が設けられていてもよい。基板への光反射層の配置方法として、光反射層がシート状あるいはフィルム状、板状である場合、接着剤を用いる方法、ビス止めする方法、超音波接合で固着する方法、粘着剤を用いる方法等が挙げられる。また、直接、表面にそのような機能を付与する加工を行ってもよい。加工方法として、フライス等の工作機械を用いる方法、炭酸ガスレーザー等のレーザー加工機を用いる方法、サンドブラスト法、プレス法等を例示することができるし、あるいは又、層状の光反射層を、発光素子が取り付けられていない基板の部分の上に、例えばスクリーン印刷法等の印刷法によって形成する方法を例示することもできる。
【００２７】
更には、以上の好ましい形態を含む本発明にあっては、第２頂面領域には、凹凸が形成されていることが、面状光源装置から射出される光を拡散させるといった観点から、望ましい。ここで、凹凸の粗さとして０．１μｍ以上を例示することができる。また、凹凸のピッチは１０ｍｍ以下であることが好ましい。このような凹凸は、例えば、サンドブラスト法によって形成することができる。
【００２８】
あるいは又、面状光源装置から射出される光を拡散させるといった観点から、本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、第２頂面領域の表面には、被覆部材を構成する材料の有する屈折率（ｎ1）と異なる屈折率（ｎB）を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されている構成とすることができる。一方、本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、第２頂面領域の表面には、第２被覆部材を構成する材料の有する屈折率（ｎ22）と異なる屈折率（ｎB）を有し、発光素子が発光する光に対して透明な材料から成る球体が多数、埋め込まれた拡散層が配置されている構成とすることができる。ここで、
｜ｎ1−ｎB｜ ≧０．０２
｜ｎ22−ｎB｜≧０．０２
を満足することが好ましく、また、球体の大きさとして、０．１μｍ乃至１ｍｍを例示することができる。球体を構成する材料として、ポリカーボネートやポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート等の光学的に透明とされるプラスチックや、酸化シリコン、酸化ジルコニウム  酸化チタン等の誘電体酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物等から成る粉末、小ボール、ナノ微粒子等を例示することができ、拡散層を構成する材料（拡散層材料）として、上記の球体を構成する材料を平板状に加工したものや、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の硬化性樹脂を例示することができる。拡散層の配置方法として、例えば、球体が多数、混合された拡散層材料をスクリーン印刷法等の印刷法にて第２頂面領域の表面に印刷する方法を例示することができる。
【００２９】
更には、以上の好ましい形態、構成を含む本発明において、複数の発光素子は、
（１）光の３原色である、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する複数の発光素子、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する複数の発光素子、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることができるが、これに限定されず、例えば、
（２）白色光を発光する複数の発光素子、及び、赤色を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることもできるし、
（３）光の３原色である、赤色を発光する複数の発光素子、緑色を発光する複数の発光素子、及び、青色を発光する複数の発光素子、並びに、光の３原色以外の第４の色（更には、場合によっては、第５の色、第６の色、・・・）を発光する複数の発光素子、
から構成されている形態とすることもできるし、更には、被覆部材等に発光粒子が含まれている場合には、
（４）発光粒子が射出する光の波長とは異なる波長の光を射出し、しかも、発光粒子を発光させる（励起する）ことのできるエネルギー線を射出する発光素子、
から構成されている形態とすることもできる。尚、以上の形態に基づき、被覆部材あるいは第２被覆部材の頂面から射出される光は、時間平均をとると、白色光であることが好ましい。場合によっては、１つの第１頂面領域に対して、例えば、（赤色を発光する発光素子，緑色を発光する発光素子，青色を発光する発光素子）の組から構成された発光素子群を配置してもよいし、（白色光を発光する発光素子，赤色を発光する発光素子）の組から構成された発光素子群を配置してもよい。基板上における複数の発光素子の配列状態は、規則的であってもよい、不規則であってもよく、本質的には任意である。
【００３０】
発光粒子として、赤色発光蛍光体粒子、緑色発光蛍光体粒子、青色発光蛍光体粒子を挙げることができる。ここで、赤色発光蛍光体粒子を構成する材料として、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・Ｇｅ2：Ｍｎ、ＣａＳｉＯ3：Ｐｂ，Ｍｎ、Ｍｇ6ＡｓＯ11：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）3（ＰＯ4）3：Ｓｎ、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｓ［但し、「ＭＥ」は、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、（Ｍ：Ｓｍ）x（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16［但し、「Ｍ」は、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、ＭＥ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、（Ｃａ：Ｅｕ）ＳｉＮ2、（Ｃａ：Ｅｕ）ＡｌＳｉＮ3を挙げることができる。また、緑色発光蛍光体粒子を構成する材料として、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ11Ｏ19：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎを挙げることができ、更には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｇａ2Ｓ4、（Ｍ：ＲＥ）x（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16［但し、「ＲＥ」は、Ｔｂ及びＹｂを意味する］、（Ｍ：Ｔｂ）x（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16、（Ｍ：Ｙｂ）x（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16を挙げることができる。更には、青色発光蛍光体粒子を構成する材料として、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂを挙げることができる。
【００３１】
但し、発光粒子は、蛍光体粒子に限定されず、例えば、間接遷移型のシリコン系材料において、直接遷移型のように、キャリアを効率良く光へ変換させるために、キャリアの波動関数を局所化し、量子効果を用いた、２次元量子井戸構造、１次元量子井戸構造（量子細線）、０次元量子井戸構造（量子ドット）等の量子井戸構造を適用した発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。
【００３２】
本発明において、『発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光』としたのは、以下の理由による。即ち、現実の発光素子は有限の大きさを有しており、例えば、発光素子の一端部分から射出された光の光路と他端部から射出された光の光路とは微妙に異なる。従って、発光素子の発光部中心に仮想の点光源を置き、この点光源から光が射出されたと想定（仮定）して、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体を構成する被覆部材等の説明を行うために、『発光素子の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光』としている。
【００３３】
例えば、本発明おいて、被覆部材を構成する材料の屈折率をｎ1、第２被覆部材を構成する材料の屈折率をｎ22、外部の媒質の屈折率をｎ0、ｚ軸を含む仮想平面で仮想円錐を切断したときの円錐母線角をθ1、ｚ軸を含む仮想平面で被覆部材を切断したときに得られる仮想円錐と第１頂面領域の交点を通る第１頂面領域の法線がｚ軸と交わる角度をθ0としたとき、
ｓｉｎ（θ1＋θ0）＝（ｎ0／ｎ1）
ｓｉｎ（θ1＋θ0）＝（ｎ0／ｎ22）
を満足する。但し、仮想円錐の円錐角（立体角）Ωは、
Ω＝２π［１−ｃｏｓ（θ1）］
である。
【００３４】
本発明にあっては、被覆部材、第１被覆部材、第２被覆部材を構成する材料の屈折率ｎ1，ｎ21，ｎ22は、１．４８乃至２．５、好ましくは、１．６乃至１．８であることが望ましい。第１頂面領域及び第２頂面領域を有する被覆部材あるいは第２被覆部材は、例えば、射出成形法やキャスティング等のモールド技術、ホットエンボスプレス装置を用いたプレス法等によって製造することができる。
【００３５】
発光素子は、基体、及び、基体上に形成された発光層から構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）から成り、被覆部材あるいは第１被覆部材の底面の一部は、発光ダイオードを構成する発光層と、直接、あるいは、光透過媒体層を介して接している構成（フェイスアップ構造）とすることができる。あるいは又、発光素子は、基体、及び、基体上に形成された発光層から構成された発光ダイオードから成り、発光層からの光は、基体を通過して外部に射出され、被覆部材あるいは第１被覆部材の底面の一部は、発光ダイオードを構成する基体と、直接、あるいは、光透過媒体層を介して接している構成（フリップチップ構造）とすることもできる。ここで、被覆部材あるいは第１被覆部材と発光素子の位置合わせの簡素化、高精度化のために、被覆部材あるいは第１被覆部材の底面と接する基体の部分には、突起部及び／又は凹部が設けられ、基体と接する被覆部材あるいは第１被覆部材の底面の部分には、突起部及び／又は凹部と嵌合する凹部及び／又は突起部が形成されていると、位置合わせが容易となる。
【００３６】
ここで、光透過媒体層として、発光素子から射出される光に対して透明なエポキシ樹脂（屈折率：例えば１．５）、ゲル状材料［例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）、商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）］、シリコーンゴム、シリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］を例示することができる。尚、光透過媒体層に上述した発光粒子を混合してもよい。光透過媒体層に発光粒子を混合することによって、発光素子の選択幅（発光波長の選択幅）を広げることができる。
【００３７】
そして、この場合、被覆部材あるいは第１被覆部材を構成する材料として、メガネレンズに用いられている材料を挙げることができ、セイコーオプティカルプロダクツ株式会社の商品名プレステージ（屈折率：１．７４）、昭和光学株式会社の商品名ＵＬＴＩＭＡＸ  Ｖ  ＡＳ  １．７４（屈折率：１．７４）、ニコン・エシロールの商品名ＮＬ５−ＡＳ（屈折率：１．７４）といった高屈折率を有するプラスチック材料や、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂、ノルボルネン系の重合体樹脂である日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」（ＺＥＯＮＯＲ）］といった各種のプラスチックの使用も可能である。また、ＨＯＹＡ株式会社製の硝材ＮＢＦＤ１１（屈折率ｎ1：１．７８）、Ｍ−ＮＢＦＤ８２（屈折率ｎ1：１．８１）、Ｍ−ＬＡＦ８１（屈折率ｎ1＝１．７３１）といった光学ガラス；ＫＴｉＯＰＯ4（屈折率ｎ1：１．７８）、ニオブ酸リチウム［ＬｉＮｂＯ3］（屈折率ｎ1：２．２３）といった無機誘電体材料を挙げることができる。尚、第２被覆部材を構成する材料も、同様の材料とすることができるし、射出成形可能な熱可塑性材料を用いてもよい。第２被覆部材を第１被覆部材に積層するためには、例えば、発光素子から射出される光に対して透明な接着剤（例えば、エポキシ樹脂）を用いて、第２被覆部材と第１被覆部材とを接着すればよい。第１被覆部材を構成する材料と第２被覆部材を構成する材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合、
−０．３≦ｎ22−ｎ21≦０
を満足することが望ましい。尚、第１被覆部材を構成する材料として、光透過媒体層を構成する材料を用いることもできる。
【００３８】
あるいは又、被覆部材あるいは第１被覆部材の底面の一部は、発光素子を構成する発光層あるいは発光素子を構成する基体と隙間無く接している構成とすることもできる。この場合、被覆部材あるいは第１被覆部材を構成する材料を、例えば、上述した光透過媒体層を構成する材料から適宜、選択すればよい。
【００３９】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、反射領域あるいは拡散領域が設けられているが、ここで、反射領域は、例えば、金属や合金等の薄膜から構成することもできるし、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成することもできる。また、拡散領域は、例えば、シート状の構造とすることができ、拡散領域を構成する材料として、表面に凹凸が形成されたガラスや、表面に凹凸が形成されたプラスチック材料［例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂、ノルボルネン系の重合体樹脂である日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」（ＺＥＯＮＯＲ）］、及び、これらの材料に塗布あるいは混合する粒子（例えば、酸化チタン、ガラスビーズ、アクリルビーズ粒子）、円柱形状をしたガラスロッド等の粒子から構成することができる。反射領域や拡散領域は、反射領域や拡散領域の構造、構成する材料にもよるが、第１被覆部材と第２被覆部材との間に単に挟むことで設けることもできるし、第１被覆部材や第２被覆部材の所定の部位にスクリーン印刷法等の印刷法や、蒸着法、スパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）に基づき設けることもできるし、第１被覆部材や第２被覆部材の所定の部位に凹凸を形成することで設けることもできる。尚、第２頂面領域の表面に、拡散領域を構成する上述したシート状の材料を取り付けてもよい。
【００４０】
更には、面状光源装置は、拡散板、拡散シート、プリズムシート（フィルム）、ＢＥＦやＤＢＥＦ（これらは、住友スリーエム株式会社の商品名）、偏光変換シート（フィルム）といった光学機能シート（フィルム）群や、反射シートを備えている構成とすることができる。
【００４１】
本発明において、基板は、限定するものではないが、発光素子の発する熱に耐え、しかも、放熱性に優れた基板であることが好ましく、具体的には、基板として、片面あるいは両面に配線が形成されたメタルコアプリント配線板、多層メタルコアプリント配線板、片面あるいは両面に配線が形成されたメタルベースプリント配線板、多層メタルベースプリント配線板、片面あるいは両面に配線が形成されたセラミックス配線板、多層セラミックス配線板を例示することができる。これらの各種のプリント配線板の製造方法は、従来の方法とすればよい。また、発光素子と基板に形成された回路との電気的な接続方法（実装方法）として、発光素子の構造にもよるが、ダイボンド法、ワイヤボンド法、これらの方法の組合せ、サブマウントを用いる方式を挙げることができる。尚、ダイボンド法として、ハンダ・ボールを用いる方法、ハンダ・ペーストを用いる方法、ＡｕＳｎ共晶ハンダを溶融してボンディングする方法、金バンプを形成して超音波を用いて接合する方法を挙げることができる。発光素子の基板への取付け方法は、周知の取付け方法とすればよい。
【００４２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば、基体上に形成された第１導電型（例えばｎ型）を有する化合物半導体層から成る第１クラッド層、第１クラッド層上に形成された活性層、活性層上に形成された第２導電型（例えばｐ型）を有する化合物半導体層から成る第２クラッド層の積層構造を有し、第１クラッド層に電気的に接続された第１電極、及び、第２クラッド層に電気的に接続された第２電極を備えている。発光ダイオードを構成する層は、発光波長に依存して、周知の化合物半導体材料から構成すればよいし、基体も周知の材料、例えば、サファイア（屈折率：１．７８５）、ＧａＮ（屈折率：２．４３８）、ＧａＡｓ（屈折率：３．４）、ＡｌＩｎＰ（屈折率：２．８６）、アルミナ（屈折率：１．７８）等から構成すればよい。
【００４３】
一般に、発光ダイオードの色温度は作動電流に依存する。従って、所望の輝度を得ながら、忠実に色を再現させるためには、即ち、色温度を一定に維持するためには、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって発光ダイオードを駆動することが好ましい。パルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比を変化させると、発光ダイオードにおける平均的な順方向電流の変化と輝度とは、線形的に変化する。
【００４４】
透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。
【００４５】
ここで、フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、フロント・パネルは、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。透明第１電極上には配向膜が形成されている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや、ガラス基板に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。
【００４６】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、１つの面状光源装置を備えていてもよい。尚、この場合、被覆部材等の各側面には、反射膜が形成されていることが好ましく、この反射膜は、金属や合金等の薄膜から構成することもできるし、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成することもできる。
【００４７】
あるいは又、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係るカラー液晶表示装置組立体にあっては、複数（例えば、４、８、１６等）の面状光源装置を備えていてもよい。複数の面状光源装置を備えることで、カラー液晶表示装置の一部の領域を他の領域よりも明るく照明したり、暗く照明するといった、所謂、部分的な輝度変調を容易に行うことが可能となる。尚、この場合、最も外側に位置する被覆部材等における外側に面した側面には、反射膜が形成されていることが好ましく、この反射膜は、金属や合金等の薄膜から構成することもできるし、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成することもできる。また、被覆部材等と被覆部材等とが対向する被覆部材等の側面には、反射膜が形成されていてもよいし、被覆部材等と被覆部材等とが対向する側面の間（隙間）には、上述した光透過媒体層を構成する材料が充填されていてもよい。
【００４８】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る面状光源装置の適用分野として、上述したカラー液晶表示装置組立体だけでなく、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送手段における灯具や灯火（例えば、ヘッドライト、テールライト、ハイマウントストップライト、スモールライト、ターンシグナルランプ、フォグライト、室内灯、メーターパネル用ライト、各種のボタンに内蔵された光源、行き先表示灯、非常灯、非常口誘導灯等）、建築物における各種の灯具や灯火（外灯、室内灯、照明具、非常灯、非常口誘導灯等）、街路灯、信号機や看板、機械、装置等における各種の表示灯具、トンネルや地下通路等における照明具や採光部を挙げることができる。
【発明の効果】
【００４９】
発光素子から射出される光は、通常、所謂ランバーシアン型の放射光（半全立体角放射光）である。本発明において、被覆部材あるいは第２被覆部材の頂面は、基板に向かって窪んだ回転対称の曲面と、概ね平坦な面の組合せから構成されているので、発光素子から射出された光の一部は、第１頂面領域において２次元方向（面内方向）に方向を変えられ、２次元方向（面内方向）に拡散した光となる。しかも、被覆部材等の屈折率の値は周囲（通常は空気）の屈折率の値よりも高いため、発光素子から射出された光の法線（ｚ軸）からの角度が大きくなるに従い、第１頂面領域あるいは第２頂面領域において、全反射を起こすことになる。そして、被覆部材等の内部において光は反射しながら伝播するので、発光素子の発光波長が異なっていても、被覆部材等の内部において混色が生じる結果、被覆部材等から射出される照明光として白色光を得ることができる。第２頂面領域を完全に平滑な光学面にすると、伝播した光の殆どが被覆部材等に閉じ込められてしまうが、実際には、第２頂面領域は完全に平滑な光学面ではないので、一部の光を被覆部材等から取り出すことが可能となる。
【００５０】
しかも、被覆部材等の頂面の形状は簡素であり、高い量産性、生産性にて被覆部材等を製造することができる。また、被覆部材等の製造時、形状にバラツキが発生する可能性が極めて低い。更には、発光素子が被覆部材や第１被覆部材によって覆われた構造を有し、しかも、発光素子から射出された光（あるいは、係る光の内の相当の割合）は、第１頂面領域あるいは第２頂面領域によって、一旦、反射され、２次元方向（面内方向）に拡散した光となり、被覆部材の内部を伝播し、最終的に、被覆部材の頂面から射出されるので、面状光源装置の小型、薄型化、高効率化を図ることができる。
【００５１】
カラー液晶表示装置組立体が複数の面状光源装置を備える形態とすれば、カラー液晶表示装置の一部の領域を他の領域よりも明るく照明したり、暗く照明するといった、所謂、部分的な輝度変調を容易に行うことが可能となる。このように、部分的な輝度変調を行うことで、カラー液晶表示装置において、黒を表現する場合、係る黒を表現するカラー液晶表示装置に部分を照明する面状光源装置による正面を中断することで、一層忠実に黒を表現することが可能となるし、面状光源装置全体としての消費電力の減少を達成することが可能となる。
【００５２】
本発明の第１の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、発光素子から射出された光の内、或る割合は、第１頂面領域から、直接射出されるが、面状光源装置に拡散板等を配置することで、第１頂面領域から直接射出された光を拡散させることができるので、面状光源装置を上方から眺めたとき、発光素子の上方に相当する面状光源装置の部分の明るさが、面状光源装置の他の部分の明るさよりも、際だって明るいといった状態が発生することを抑制することができる。一方、本発明の第２の態様に係る面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体にあっては、反射領域若しくは拡散領域が備えられているので、発光素子から射出された光が、第１頂面領域から直接射出されたり、拡散されること無くなく第１頂面領域から射出されることを確実に防止することができ、面状光源装置を上方から眺めたとき、発光素子の上方に相当する面状光源装置の部分の明るさが、面状光源装置の他の部分の明るさよりも、際だって明るいといった状態が発生することを一層確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００５４】
実施例１は、本発明の第１の態様に係る面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体に関する。図１の（Ａ）及び（Ｂ）に、実施例１の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図を示し、実施例１の被覆部材の拡大された模式的な一部断面図を図２に示し、発光素子の模式的な断面図を図３の（Ａ）、図３の（Ｂ）あるいは図５の（Ａ）に示し、発光素子を組み立てた後の面状光源装置の一部分の概念図を図４の（Ａ）、図４の（Ｂ）あるいは図５の（Ｂ）に示し、面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を図６の（Ａ）に模式的に示し、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図６の（Ｂ）に示し、カラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図７に示し、被覆部材の一部分の概念図を図８に示す。
【００５５】
実施例１のカラー液晶表示装置組立体は、透過型のカラー液晶表示装置４０、及び、このカラー液晶表示装置４０を背面から照射する面状光源装置（より具体的には、直下型の面状光源装置）１，１Ａを備えたカラー液晶表示装置組立体である。そして、実施例１の面状光源装置１，１Ａ、あるいは、実施例１のカラー液晶表示装置組立体における面状光源装置１，１Ａは、
（Ａ）基板１０、
（Ｂ）基板１０に取り付けられた複数の発光素子２０、
（Ｃ）複数の発光素子２０及び基板１０を被覆し、発光素子２０が発光する光に対して透明な材料から成る被覆部材３０、
を備えている。
【００５６】
そして、被覆部材３０の頂面において、各発光素子２０の発光部中心を通る法線（ｚ軸）を中心とした円形の第１頂面領域３４は、法線（ｚ軸）を回転軸とした、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域３４以外の部分である第２頂面領域３５は概ね平坦である。
【００５７】
各発光素子２０の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域３４の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域３４あるいは第２頂面領域３５によって、一旦、反射され、被覆部材３０の内部を反射しながら伝播し、最終的に、被覆部材３０の頂面から射出される。より具体的には、各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在し、且つ、第１頂面領域３４に直接入射する光は、第１頂面領域３４によって、一旦、全反射される。一方、仮想円錐の内側に存在し、且つ、第１頂面領域３４に直接入射する光は、第１頂面領域３４を経由して外部に射出される。また、各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、第２頂面領域３５に直接入射する光は、第２頂面領域３５によって、一旦、全反射され、また、場合によっては、第２頂面領域３５から外部に射出される。
【００５８】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示す面状光源装置１，１Ａにあっては、被覆部材３０の第２頂面領域３５の表面は、面状光源装置１，１Ａから射出される光を拡散させるといった観点から、サンドブラスト法によって凹凸が設けられている。また、発光素子２０が取り付けられていない基板１０の部分の上には、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜が順に積層された構造を有する銀増反射膜から成る光反射層１１が配されている。具体的には、光反射層１１が、接着剤を用いて基板１０に取り付けられている。尚、光反射層１１の表面（基板１０と接していない面）は、平滑であってもよいし、例えばピラミッド状の凹凸が設けられていてもよい。
【００５９】
実施例１にあっては、基板１０は、アルミベースの両面に配線が形成されたメタルコアプリント配線板から成り、被覆部材３０は、日本ゼオン株式会社製の熱可塑性樹脂ゼオネクス（ZEONEX，屈折率ｎ1＝１．５１）から成り、射出成形法によって製造されている。被覆部材３０の４つの側面には、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成された反射膜３６が形成されている。また、複数の発光素子２０は、光の３原色である、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｒ、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｇ、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｂから構成されているが、これに限定するものではない。
【００６０】
そして、図１の（Ａ）に示す面状光源装置１にあっては、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、基板１０に向かって凸の、二葉双曲面の一方の双曲面の一部から成り、この二葉双曲面の２つの焦点の概ね中間に、発光素子２０の発光部中心が位置する。あるいは又、発光素子２０の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子２０の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（１）で表される基板１０に向かって凸の回転双曲面の一部から成る。ここで、式（１）中、「ｃ」は回転双曲面がｚ軸と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＞１）であり、０次の係数「ｚ0」（但し、ｚ0≧０）は、
ｚ0＝［ｃ（ｅ2−１）］-1＋ｐ
であり、ｐ＝０である。このような曲面とすることで、発光素子２０の虚像に相当する仮想発光素子が曲面の焦点あるいは焦点の近傍に付加され、係る仮想発光素子から恰も射出したとみなせる光が、被覆部材３０の内部を伝播する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
【００６１】
尚、図８に図示するように、被覆部材３０を構成する材料の屈折率をｎ1、外部の媒質の屈折率をｎ0（＝１．００）、ｚ軸を含む仮想平面で仮想円錐を切断したときの円錐母線角をθ1、ｚ軸を含む仮想平面で被覆部材３０を切断したときに得られる仮想円錐と第１頂面領域３４の交点Ｐを通る第１頂面領域３４の法線がｚ軸と交わる角度をθ0としたとき、
ｓｉｎ（θ1＋θ0）＝（ｎ0／ｎ1）
を満足する。但し、仮想円錐の円錐角（立体角）Ωは、
Ω＝２π［１−ｃｏｓ（θ1）］
である。
【００６２】
0004678256.tif 000004
【００６３】
あるいは又、図１の（Ｂ）に示す面状光源装置１Ａにあっては、発光素子２０の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子２０の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板１０に向かって凹の回転放物面の一部から成る。ここで、「ｃ」は回転放物面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、ｅ＝１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／（２ｃ）
である。あるいは又、発光素子２０の発光部中心を通る法線をｚ軸とし、発光素子２０の発光部中心を座標の原点とした円筒座標（ｒ，φ，ｚ）を想定したとき、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、以下の式（２）で表される基板１０に向かって凹の回転楕円面の一部から成る。ここで、「ｃ」は回転楕円面が（ｒ，φ，０）面と交わる頂点における曲率の値であり、「ｅ」は離心率（但し、０＜ｅ＜１）であり、０次の係数「ｒ0」は、
ｒ0＝−１／｛ｃ（１−ｅ）｝
である。このような曲面とすることで、発光素子２０が焦点あるいは焦点の近傍に位置する結果、面状光源装置全体として発光効率の向上を図ることができる。
【００６４】
0004678256.tif 000005
【００６５】
実施例１における発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る発光素子２０は、図２の（Ａ）あるいは図５の（Ａ）に示すように、基体２１、及び、基体２１上に形成された発光層２２から構成されている。発光層２２は、図示しないが、第１導電型（例えばｎ型）を有する化合物半導体層から成る第１クラッド層、第１クラッド層上に形成された活性層、活性層上に形成された第２導電型（例えばｐ型）を有する化合物半導体層から成る第２クラッド層の積層構造を有する。赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する赤色発光ダイオードを構成する基体２１は、ＧａＡｓ（屈折率ｎS：３．４）から成り、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）及び青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する緑色発光ダイオードあるいは青色発光ダイオードを構成する基体２１は、ＧａＮ（屈折率ｎS：２．４３８）あるいはアルミナ（屈折率ｎS：１．７８）から成る。尚、各発光ダイオード（発光素子）を構成する発光層２２の組成、構成、構造は、周知の組成、構成、構造とすればよい。
【００６６】
そして、発光層２２からの光は、基体２１を通過して外部に射出され、被覆部材３０の底面３１の一部は、発光素子２０を構成する基体２１と、直接、接している。即ち、図２の（Ａ）あるいは図５の（Ａ）に示す構造は、所謂フリップチップ構造である。
【００６７】
第１クラッド層には第１電極２３Ａが電気的に接続され、第１電極２３Ａは金バンプ２４Ａによって支持体２６に設けられた第１配線２５Ａに接続されている。また、第２クラッド層には第２電極２３Ｂが電気的に接続され、第２電極２３Ｂは金バンプ２４Ｂによって支持体２６に設けられた第２配線２５Ｂに接続されている。支持体２６は基板１０に取り付けられ、第１配線２５Ａ及び第２配線２５Ｂは、基板１０に設けられた回路（図示せず）を介して、図示しない発光素子駆動回路に接続され、発光素子２０はこの発光素子駆動回路からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって駆動される。
【００６８】
発光素子２０は、発光素子取付部３２内に格納される。
【００６９】
あるいは又、実施例１における発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る発光素子１２０は、図３の（Ｂ）に示すように、基体１２１、及び、基体１２１上に形成された発光層１２２から構成されている。発光層１２２は、発光層２２と同様の構成、構造を有し、基体１２１も、基体２１と同様の構成、構造を有する。そして、被覆部材３０の底面３１の一部は、発光素子１２０を構成する発光層１２２と近接している。即ち、図３の（Ｂ）に示す構造は、所謂フェイスアップ構造である。尚、基体１２１は、支持体１２６に、銀ペースト層１２７を介して固定されている。
【００７０】
第１クラッド層には第１電極１２３Ａが電気的に接続され、第１電極１２３Ａは金ジャンパ線１２４Ａによって支持体１２６に設けられた第１配線１２５Ａに接続されている。また、第２クラッド層には第２電極１２３Ｂが電気的に接続され、第２電極１２３Ｂは金ジャンパ線１２４Ｂによって支持体１２６に設けられた第２配線１２５Ｂに接続されている。支持体１２６は基板１０に取り付けられ、第１配線１２５Ａ及び第２配線１２５Ｂは、基板１０に設けられた回路（図示せず）を介して、図示しない発光素子駆動回路に接続され、発光素子１２０はこの発光素子駆動回路からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって駆動される。
【００７１】
後述する実施例２〜実施例５にあっては、発光素子２０に基づき説明を行うが、発光素子１２０も同様に適用することができる。
【００７２】
被覆部材３０（例えば、プラスチック材料から成る）は、例えば射出成形法に基づき成形することができる。即ち、例えば、射出成形用の金型内に溶融した樹脂を射出し、樹脂を固化させた後、型開きして、金型から被覆部材３０を取り出す。被覆部材３０は、形状が簡素であり、金型から容易に取り出すことができるし、高い生産性、量産性を有する。また、製造時、形状にバラツキが発生する可能性が極めて低いし、欠陥（欠け）も生じ難い。その後、例えば、発光素子２０，１２０から射出される光に対して透明なエポキシ樹脂（図示せず）を基板１０に塗布し、被覆部材３０を基板１０の上に配置し、被覆部材３０と基板１０を光学的に密着させた状態で、エポキシ樹脂を硬化させることで、被覆部材３０を基板１０に固定することができる（図４の（Ａ）、図４の（Ｂ）あるいは図５の（Ｂ）参照）。また、エポキシ樹脂の代わり、硬化後も柔軟なシリコーン樹脂等を用いることで、被覆部材３０と基板１０を光学的に密着させながら、熱膨張や基板の反り等の変形に対しても光学的な密着を維持させるような工夫をしてもよい。
【００７３】
面状光源装置１，１Ａは、外側フレーム７３と内側フレーム７４とを備えた筐体７１を備えている。そして、透過型のカラー液晶表示装置４０の端部は、外側フレーム７３と内側フレーム７４とによって、スペーサ７５Ａ，７５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム７３と内側フレーム７４との間には、ガイド部材７６が配置されており、外側フレーム７３と内側フレーム７４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置４０がずれない構造となっている。筐体７１の内部であって上部には、拡散板８１が、スペーサ７５Ｃ、ブラケット部材７７を介して、内側フレーム７４に取り付けられている。また、拡散板８１の上には、拡散シート８２、プリズムシート８３、偏光変換シート８４といった光学機能シート群が積層されている。
【００７４】
そして、赤色を発光する複数の赤色発光素子２０Ｒ、緑色を発光する複数の緑色発光素子２０Ｇ、及び、青色を発光する複数の青色発光素子２０Ｂから射出された赤色、緑色及び青色が、被覆部材３０の内部において反射しながら伝播し、混色され、色純度の高い白色光が照明光として、最終的に、被覆部材３０の頂面から射出される。この照明光は、拡散板８１、拡散シート８２、プリズムシート８３、偏光変換シート８４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置４０を背面から照射する。発光素子の配列状態は、図６の（Ａ）に示すように、赤色発光素子２０Ｒ、緑色発光素子２０Ｇ及び青色発光素子２０Ｂが、規則正しく配列されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
【００７５】
カラー液晶表示装置４０は、図７に模式的な一部断面図を示すように、透明第１電極５４を備えたフロント・パネル５０、透明第２電極６４を備えたリア・パネル６０、及び、フロント・パネル５０とリア・パネル６０との間に配された液晶材料４１から成る。
【００７６】
フロント・パネル５０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板５１と、第１の基板５１の外面に設けられた偏光フィルム５６とから構成されている。第１の基板５１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層５３によって被覆されたカラーフィルター５２が設けられ、オーバーコート層５３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）５４が形成され、透明第１電極５４上には配向膜５５が形成されている。一方、リア・パネル６０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板６１と、第２の基板６１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）６２と、スイッチング素子６２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）６４と、第２の基板６１の外面に設けられた偏光フィルム６６とから構成されている。透明第２電極６４を含む全面には配向膜６５が形成されている。フロント・パネル５０とリア・パネル６０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子６２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号６７は、スイッチング素子６２とスイッチング素子６２との間に設けられた絶縁層である。
【００７７】
尚、これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例２】
【００７８】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例１においては、第２頂面領域３５に凹凸が設けられている構成とした。一方、実施例２にあっては、図９の（Ａ）あるいは図９の（Ｂ）に示すように、第２頂面領域３５の表面には、被覆部材３０を構成する材料の有する屈折率（ｎ1＝１．５１）と異なる屈折率（ｎB＝１．５８）を有し、発光素子２０が発光する光に対して透明な材料（具体的には、ポリカーボネートを主原料としたプラスチックビーズ）から成る球体（直径８０μｍ）が多数、埋め込まれた拡散層（具体的には、熱硬化性エポキシ樹脂から成る）３７が配置されている。拡散層３７は、例えば、球体が多数、混合された拡散層材料をスクリーン印刷法等の印刷法にて第２頂面領域３５の表面に印刷することで、第２頂面領域３５の表面に配置することができる。
【００７９】
拡散層３７を第２頂面領域３５の表面に配置する点を除き、図９の（Ａ）及び図９の（Ｂ）に示した面状光源装置２，２Ａは、それぞれ、図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示した実施例１の面状光源装置１，１Ａと同じ構成、構造を有するし、実施例２のカラー液晶表示装置組立体も、実施例１のカラー液晶表示装置組立体と同じ構成、構造を有するので、これらの詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００８０】
実施例３も、実施例１の変形である。実施例３にあっては、図１０の（Ａ）あるいは図１０の（Ｂ）に示すように、被覆部材３０の底面３１における発光素子取付部３２（図２参照）と発光素子２０との間に、光透過媒体層１２が配されてる。即ち、被覆部材３０の底面３１の一部は、発光素子を構成する発光層２２と、光透過媒体層１２を介して接しており（フェイスアップ構造）、あるいは又、発光素子を構成する基体２１と、光透過媒体層１２を介して接している（フリップチップ構造）。ここで、光透過媒体層１２として、発光素子２０，１２０から射出される光に対して透明なエポキシ樹脂（屈折率：例えば１．５）、ゲル状材料［例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）、商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）］、シリコーンゴム、シリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］を例示することができる。
【００８１】
このように、光透過媒体層１２が配されている点を除き、図１０の（Ａ）及び図１０の（Ｂ）に示した面状光源装置３，３Ａは、それぞれ、図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示した実施例１の面状光源装置１，１Ａと同じ構成、構造を有するし、実施例３のカラー液晶表示装置組立体も、実施例１のカラー液晶表示装置組立体と同じ構成、構造を有するので、これらの詳細な説明は省略する。尚、実施例２において説明した拡散層３７を、実施例３に適用することもできる。
【実施例４】
【００８２】
実施例４も、実施例１の変形である。実施例４にあっては、図１１の（Ａ）あるいは図１１の（Ｂ）に示すように、被覆部材３０は、柔軟性のあるシリコーン樹脂から成る下層被覆部材３０Ａ、及び、日本ゼオン株式会社製の熱可塑性樹脂ゼオネクス（ZEONEX）から成る上層被覆部材３０Ｂから成る上層被覆部材３０Ｂの２層から構成されている。このような構成にすることで、第１頂面領域３４、第２頂面領域３５を有する上層被覆部材３０Ｂの製造の容易性、確実性、安定性を確保でき、しかも、発光素子２０を下層被覆部材３０Ａによって、隙間無く、確実に、しかも、容易に被覆することができる。
【００８３】
このように、被覆部材３０を２層構造とする点を除き、図１１の（Ａ）及び図１１の（Ｂ）に示した面状光源装置４，４Ａは、それぞれ、図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）に示した実施例１の面状光源装置１，１Ａと同じ構成、構造を有するし、実施例４のカラー液晶表示装置組立体も、実施例１のカラー液晶表示装置組立体と同じ構成、構造を有するので、これらの詳細な説明は省略する。尚、実施例２において説明した拡散層３７を、実施例４に適用することができるし、実施例３において説明した光透過媒体層１２を、実施例４に適用することもできる。
【実施例５】
【００８４】
実施例５は、本発明の第２の態様に係る面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体に関する。図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に、実施例５の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図を示す。
【００８５】
実施例５のカラー液晶表示装置組立体は、透過型のカラー液晶表示装置４０、及び、このカラー液晶表示装置４０を背面から照射する面状光源装置（より具体的には、直下型の面状光源装置）５，５Ａを備えたカラー液晶表示装置組立体である。そして、実施例５の面状光源装置５，５Ａ、あるいは、実施例５のカラー液晶表示装置組立体における面状光源装置５，５Ａは、
（Ａ）基板１０、
（Ｂ）該基板１０に取り付けられた複数の発光素子２０、
（Ｃ）複数の発光素子２０及び基板１０を被覆し、発光素子２０が発光する光に対して透明な材料から成る第１被覆部材１３０Ａ、並びに、
（Ｄ）発光素子２０が発光する光に対して透明な材料から成り、第１被覆部材１３０Ａ上に積層された第２被覆部材１３０Ｂ、
を備え、
（Ｅ）反射領域若しくは拡散領域（実施例５にあっては、反射領域３８）、
を有する。
【００８６】
そして、第２被覆部材１３０Ｂの頂面において、各発光素子２０の発光部中心を通る法線（ｚ軸）を中心とした円形の第１頂面領域３４は、法線（ｚ軸）を回転軸とした、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面から成り、頂面の第１頂面領域３４以外の部分である第２頂面領域３５は概ね平坦であり、
各発光素子２０の発光部中心を頂点とし、第１頂面領域３４の内部に位置する頂面の部分と交わる仮想円錐を想定したとき、反射領域３８は、各仮想円錐と、第１被覆部材１３０Ａと第２被覆部材１３０Ｂとの界面とが交わるこの界面の領域に設けられている。
【００８７】
各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在する光は、第１頂面領域３４あるいは第２頂面領域３５によって、一旦、反射され、第１被覆部材１３０Ａ及び第２被覆部材１３０Ｂの内部（場合によっては、第２被覆部材１３０Ｂの内部）を反射しながら伝播し、最終的に、第２被覆部材１３０Ｂの頂面から射出される。より具体的には、各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、仮想円錐の外側に存在し、且つ、第１頂面領域３４に直接入射する光は、第１頂面領域３４によって、一旦、全反射される。一方、仮想円錐の内側に存在し、且つ、第１頂面領域３４に直接入射する光は、反射領域３８によって反射されて第１被覆部材の内部に戻される。尚、反射領域の代わりに拡散領域が設けられている場合には、仮想円錐の内側に存在し、且つ、第１頂面領域３４に直接入射する光は、拡散領域によって拡散されて第１被覆部材の内部に戻され、あるいは、第１頂面領域３４を経由して外部に射出される。また、各発光素子２０の発光部中心から射出されたと想定した仮想の光の内、第２頂面領域３５に直接入射する光は、第２頂面領域３５によって、一旦、全反射され、また、場合によっては、第２頂面領域３５から外部に射出される。
【００８８】
図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す面状光源装置５，５Ａにあっては、第２被覆部材１３０Ｂの第２頂面領域３５の表面は、面状光源装置５，５Ａから射出される光を拡散させるといった観点から、実施例１と同様に、サンドブラスト法によって凹凸が設けられている。また、発光素子２０が取り付けられていない基板１０の部分の上には、実施例１と同様に、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜が順に積層された構造を有する銀増反射膜から成る光反射層１１が配されている。具体的には、光反射層１１が、接着剤を用いて基板１０に取り付けられている。尚、光反射層１１の表面（基板１０と接していない面）は、平滑であってもよいし、例えばピラミッド状の凹凸が設けられていてもよい。
【００８９】
実施例５における基板１０は、実施例１〜実施例４における基板１０と同じものである。また、第１被覆部材１３０Ａ及び第２被覆部材１３０Ｂは、それぞれ、フルオレン誘導体を主成分とする光硬化性樹脂（屈折率ｎ21＝１．６０）、及び、アクリル樹脂（屈折率ｎ22＝１．４７）から成り、第１被覆部材１３０Ａは、塗布後、紫外線照射による硬化によって製造され、第２被覆部材１３０Ｂは、射出成形法によって製造されている。第１被覆部材１３０Ａ及び第２被覆部材１３０Ｂの４つの側面には、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成された反射膜３６が形成されている。また、複数の発光素子２０は、光の３原色である、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｒ、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｇ、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光する複数の発光素子２０Ｂから構成されているが、これに限定するものではない。
【００９０】
そして、図１２の（Ａ）に示す面状光源装置５にあっては、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、図１の（Ａ）に示した実施例１の面状光源装置１における曲面と同じ曲面を有し、図１２の（Ｂ）に示す面状光源装置５Ａにあっては、基板１０に向かって窪んだ回転対称の曲面は、図１の（Ｂ）に示した実施例１の面状光源装置１Ａにおける曲面と同じ曲面を有する。
【００９１】
更には、実施例５における発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る発光素子２０，１２０、カラー液晶表示装置４０、面状光源装置５，５Ａのその他の構成、構造は、実施例１において説明した発光素子２０，１２０、カラー液晶表示装置４０、面状光源装置１，１Ａの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００９２】
また、実施例５の面状光源装置に対して、実施例２及び／又は実施例３にて説明した面状光源装置を適用することができる。
【００９３】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した被覆部材等を含む面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。
【００９４】
例えば、図１３の（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すように、１つの面状光源装置の代わりに、カラー液晶表示装置組立体に、複数（例えば、４、８、１６等）の面状光源装置６，６Ｂが備えられていてもよい。この複数の面状光源装置６，６Ｂのそれぞれは、実施例１〜実施例５において説明した面状光源装置と同じ構成、構造を有する。このように、複数の面状光源装置を備えることで、カラー液晶表示装置の一部の領域を他の領域よりも明るく照明したり、暗く照明するといった、所謂、部分的な輝度変調を容易に行うことが可能となる。尚、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、最も外側に位置する被覆部材等における外側に面した側面には、反射膜３６が形成されている。この反射膜３６は、金属や合金等の薄膜から構成することもできるし、誘電体層の多層構造（例えば、ＳｉＯ2層とＴｉＯ2層の積層構造）から構成することもできる。また、被覆部材等と被覆部材等とが対向する被覆部材等の側面には、図１３の（Ａ）に示すように、反射膜３６が形成されていてもよいし、図１３の（Ｂ）に示すように、被覆部材等と被覆部材等とが対向する側面の間（隙間）には、光透過媒体層を構成する材料３９が充填されていてもよい。
【００９５】
また、実施例１〜実施例５において説明した面状光源装置における被覆部材３０、第１被覆部材１３０Ａ、第２被覆部材１３０Ｂには、発光素子２０から射出されたエネルギー線（より具体的には、発光素子２０から射出された可視光あるいは紫外線）によって発光する発光粒子が含まれている構成とすることもできる。尚、発光粒子の発光波長は、発光素子２０の発光波長と異なることが好ましい。発光素子２０は、発光粒子が射出する光の波長とは異なる波長の光を射出し、しかも、発光粒子を発光させる（励起する）ことのできるエネルギー線を射出する。発光粒子として、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅから成る青色発光蛍光体粒子を例示することができる。また、発光素子２０が射出する光の波長として３９０ｎｍ、発光素子２０が射出するエネルギー線の波長として５８０ｎｍを例示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図である。
【図２】図２は、実施例１の被覆部材の模式的な断面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、発光素子（発光ダイオード）の模式的な断面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、発光素子を組み立てた後の実施例１の面状光源装置の一部分の概念図である。
【図５】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発光素子（発光ダイオード）の模式的な断面図、及び、発光素子を組み立てた後の実施例１の面状光源装置の一部分の概念図である。
【図６】図６の（Ａ）は、実施例１の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図６の（Ｂ）は、実施例１の面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。
【図７】図７は、カラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。
【図８】図８は、被覆部材の一部分の概念図である。
【図９】図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例３の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例４の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例５の面状光源装置の一部分の模式的な一部端面図である。
【図１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１〜実施例５の面状光源装置の変形例の概念図である。
【図１４】図１４の（Ａ）は、日経エレクトロニクス  ２００４年１２月２０日号の第１２８ページに開示された光取出しレンズの模式的な断面図であり、図１４の（Ｂ）は、従来の直下型の面状光源装置の概念図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，１Ａ，２，２Ａ，３，３Ａ，４，４Ａ，５，５Ａ，６，６Ｂ・・・面状光源装置、１０・・・基板、１１・・・光反射層、１２・・・光透過媒体層、２０，１２０・・・発光素子、２１，１２１・・・基体、２２，１２２・・・発光層、２３Ａ，１２３Ａ・・・第１電極、２３Ｂ，１２３Ｂ・・・第２電極、２４Ａ，２４Ｂ・・・金バンプ、２５Ａ，２５Ｂ・・・配線、２６，１２６・・・支持体、１２７・・・銀ペースト層、３０・・・被覆部材、３０Ａ・・・下層被覆部材、３０Ｂ・・・上層被覆部材、１３０Ａ・・・第１被覆部材、１３０Ｂ・・・第２被覆部材、３１・・・底面、３２・・・発光素子取付部、３３・・・凹部、３４・・・第１頂面領域、３５・・・第２頂面領域、３６・・・反射膜、３７・・・拡散層、３８・・・反射領域、３９・・・光透過媒体層を構成する材料、４０・・・カラー液晶表示装置、４１・・・液晶材料、５０・・・フロント・パネル、５１・・・第１の基板、５２・・・カラーフィルター、５３・・・オーバーコート層、５４・・・透明第１電極、５５・・・配向膜、５６・・・偏光フィルム、６０・・・リア・パネル、６１・・・第２の基板、６２・・・スイッチング素子、６４・・・透明第２電極、６５・・・配向膜、６６・・・偏光フィルム、７１・・・筐体、７２Ａ・・・筐体の底面、７２Ｂ・・・筐体の側面、７３・・・外側フレーム、７４・・・内側フレーム、７５Ａ，７５Ｂ・・・スペーサ、７６・・・ガイド部材、７７・・・ブラケット部材、８１・・・拡散板、８２・・・拡散シート、８３・・・プリズムシート、８４・・・偏光変換シート、８５・・・反射シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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