(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、
前記開口部に配設された散乱板と、
前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、
前記筐体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、
前記点状光源と前記中空領域とのあいだに前記複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、
前記屈折素子は、前記屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を前記筐体の底面側に屈折させており、
前記反射板は、前記点状光源から前記筐体の中空領域側の対向側面までに前記散乱板と前記反射板との間隙が増加する第１の傾斜部を有することを特徴とする面状光源装置。
【請求項２】
上面に開口部を有し、中空領域を有する筐体と、
前記開口部に配設された散乱板と、
前記筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、
前記筐体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点状光源と、を有する面状光源装置であって、
前記点状光源と前記中空領域とのあいだに前記複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、
少なくとも前記中空領域側を除いて前記点状光源を包囲する第１のリフレクタ、
前記第１のリフレクタの上面と前記筐体の上面との間隙に第２のリフレクタを設けており、前記第１のリフレクタの先端部が有効表示領域の端部より前記中空領域側に延在している面状光源装置。
【請求項３】
前記屈折素子の被照射面は前記筐体の底面側から前記筐体の上面に向けて前記中空領域側に傾斜している請求項１記載の面状光源装置。
【請求項４】
前記屈折素子の屈折率をｎ（ｎ＞１）、前記屈折素子の被照射面の傾き角をθ1（０°＜θ1≦９０°）、前記屈折素子の放射面の傾き角をθ2（０°＜θ2≦９０°）、前記屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角をφi（−９０°＜φi＜９０°）とすると、
Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2−Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）））−（９０°−θ2）≧０°
を満たしている請求項１記載の面状光源装置。
【請求項５】
前記屈折素子は、底面と、前記点状光源側に前記屈折素子の底面の第１の稜を通り前記屈折素子の底面に対して前記第１の稜から前記筐体の底面と反対側に所定の傾き角をなす被照射面と、前記屈折素子の底面に対して複数のほぼ平行な面と、複数の前記ほぼ平行な面のそれぞれの稜を通り前記ほぼ平行な面に対して前記稜から前記筐体の底面と反対側に所定の傾き角をなす放射面とを有する請求項１記載の面状光源装置。
【請求項６】
前記屈折素子が、照射された光を前記屈折素子の長手方向に広がりを持たせる手段を有する請求項１記載の面状光源装置。
【請求項７】
前記屈折素子の底面に光散乱手段が設けられてなる請求項第１記載の面状光源装置。
【請求項８】
前記屈折素子が、被照射面と放射面とをつなぐ少なくとも１つの側面を有し、前記側面が前記点状光源から前記屈折素子への照射光を全反射する請求項１記載の面状光源装置。
【請求項９】
少なくとも前記中空領域側を除いて前記点状光源を包囲する第１のリフレクタをさらに備え、
前記第１のリフレクタの上面と前記筐体の上面との間隙に第２のリフレクタを設けており、前記第１のリフレクタの先端部が有効表示領域の端部より前記中空領域側に延在している請求項１記載の面状光源装置。
【請求項１０】
前記反射板が、前記点状光源から中空領域側の対向側面までに前記散乱板と前記反射板との間隙が減少する第２の傾斜部を有している請求項１記載の面状光源装置。
【請求項１１】
前記屈折素子の前記点状光源に対向する被照射面と前記中空領域に対向する放射面を結ぶ前記屈折素子の底面が、前記被照射面から遠ざかるに従い前記筐体の底面へ近づく方向に傾斜している請求項１記載の面状光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１項記載の面状光源装置と、該面状光源装置の上部に配置される表示部と、を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板を用いない中空方式の面状光源装置および該装置を用いた表示装置に関する。さらに詳しくは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の単色光を発する発光ダイオードなどの複数の点状光源を用いる面状光源装置および該装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の面状光源装置は、冷陰極管から放射された光の一部および冷陰極管から放射され、光源カバーの柱面で反射された光は、集光レンズで平行光とされ、反射板の反射面に照射され、その反射光が散乱板から散乱して放射する（例えば、特許文献１（第３頁左欄第１８−右欄第４５行、第２図）参照）。
【０００３】
また、従来の他の面状光源装置は、配光手段、発光ダイオード、配光手段と対向するように設けられた反射手段、配光手段と反射手段との間に形成された中空領域および反射体とで構成されている（例えば、特許文献２（第４頁左欄第３−第５頁左欄第４３行、第１図）参照）。
【０００４】
従来の面状光源装置では、光源として指向性が低い冷陰極管を用いているため、集光レンズでの集光性が低く、光源近傍での輝度が、光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなり、表示に輝度ムラや色度ムラが生じ、表示品位を低下させるという問題があった。
【０００５】
また、光源として指向性が高い発光ダイオードを用いた場合には、点状光源の配光分布に合わせ、表示に輝度ムラや色度ムラが生じ、表示品位を低下させるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、放射光の指向性が高い点状光源を用いた場合において、輝度ムラおよび色度ムラが発生しない面状光源装置を得るものであり、この面状光源装置を用いることによりすぐれた表示特性を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−５４６２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８７６４号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明の面状光源装置は、上面に開口部を有し、中空の筐体と、開口部に配設された散乱板と、筐体の中空領域の底部に配置された反射板と、筐体の少なくとも１つの側面に沿って列設された複数の点状光源とを有する面状光源装置であって、点状光源と中空領域とのあいだに複数の列設された点状光源に平行に配置され、前記点状光源の発光を屈折させる屈折素子を有し、屈折素子は、屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体の底面側に屈折させており、前記反射板は、前記点状光源から前記筐体の中空領域側の対向側面までに前記散乱板と前記反射板との間隙が増加する第１の傾斜部を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は以上説明したように、点状光源と中空領域とのあいだに複数の点状光源の配列方向に延在する屈折素子を有し、屈折素子は、屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体の底面側に屈折させることにより、屈折素子からの放射光のうち、多くの光を筐体の底面側に放射することができる。このため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなく、表示面の輝度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面図である。
【図３】ＬＥＤの配列の一例を示すＬＥＤ配列図である。
【図４】屈折素子を通過する光の光路を説明するための要部拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかわるＬＥＤからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。
【図６】実施の形態１にかかわる他のリフレクタの部分断面図である。
【図７】実施の形態１にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。
【図８】従来の指向性を持たない光源と実施の形態１にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。
【図９】反射板に第１の傾斜部を有する実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１０】第１の傾斜部と屈折素子との距離の関係を説明するための説明図である。
【図１１】平坦部の距離ｘに対する表示面周辺部と表示面中央部との輝度の比を示した説明図である。
【図１２】反射板に散乱反射部を有する実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１３】反射板に第２の傾斜部を有する実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１４】反射板に第２の傾斜部および散乱反射部を有する実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１５】図１５（ａ）実施の形態１にかかわる他の散乱板の側面図であり、図１５（ｂ）は実施の形態１にかかわる他の散乱板の平面図である。
【図１６】点状光源基板を筐体の１つの側面のみに配設させた実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１７】実施の形態１にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。
【図１８】点状光源基板を散乱板に対して角度ζだけ傾けた実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図１９】点状光源基板および屈折素子を散乱板に対して角度ζだけ傾けた実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図２０】点状光源を筐体の１つの側面のみに配設させ反射板が第１の傾斜部を有する実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図２１】屈折素子を変化させた場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図であり、図２１（ａ）は屈折素子を備えていない場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図、図２１（ｂ）は図２に示す形状の屈折素子を備えた場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図、図２１（ｃ）は図１７（ｃ）に示す形状の屈折素子を備えた場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図である。
【図２２】屈折素子の長手方向を横切るように屈折素子を複数に分割する場合を説明するための説明図であり、図２２（ａ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の長手方向に垂直な面で分割する場合を説明するための説明図、図２２（ｂ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の長手方向に対して傾いた面で分割する場合を説明するための説明図、図２２（ｃ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の断面が複数の面で形成されるように分割する場合を説明するための説明図である。
【図２３】リフレクタの先端部が有効表示領域まで延在している本発明の実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図２４】点状光源を筐体の側面に配設させた実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態にかかわる点状光源に用いる他のＬＥＤからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。
【図２６】本発明の実施の形態２にかかわる面状光源装置の部分断面図である。
【図２７】実施の形態２にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態３にかかわる面状光源装置の部分断面図である。
【図２９】実施の形態３にかかわる屈折素子を示した展開図であり、図２９（ａ）は筐体の上面側から見た上面図、図２９（ｂ）は中空領域側から見た正面図である。
【図３０】屈折素子内を通過する光が放射面で全反射する場合に起こり得る光路を示した説明図である。
【図３１】実施の形態３にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図３１（ａ）は筐体の上面側から見た上面図、図３１（ｂ）は中空領域側から見た正面図、図３１（ｃ）は屈折素子の長手方向から見た側面図である。
【図３２】本発明の実施の形態４にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図３３】図３３（ａ）は本発明の実施の形態４にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図３３（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図３４】図３４（ａ）は実施の形態４にかかわる他の屈折素子の断面図であり、図３４（ｂ）は実施の形態４にかかわる他の屈折素子の中空領域側から見た正面図である。
【図３５】図３５（ａ）は実施の形態４にかかわるさらに他の屈折素子の断面図であり、図３５（ｂ）は実施の形態４にかかわるさらに他の屈折素子の中空領域側から見た正面図である。
【図３６】本発明の実施の形態５にかかわる面状光源装置の部分断面図である。
【図３７】は実施の形態５にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図３７（ａ）は中空領域側から見た正面図、図３７（ｂ）は屈折素子の長手方向から見た側面図である。
【図３８】実施の形態５にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【図３９】本発明の実施の形態６にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図４０】図４０（ａ）は本発明の実施の形態６にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図４０（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図４１】実施の形態６にかかわる屈折素子の断面図である。
【図４２】実施の形態６にかかわる他の屈折素子の断面図である。
【図４３】実施の形態６にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。
【図４４】本発明の実施の形態７にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図４５】図４５（ａ）は本発明の実施の形態７にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図４５（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図４６】実施の形態７にかかわる屈折素子の断面図である。
【図４７】実施の形態７にかかわる他の屈折素子の断面図である。
【図４８】実施の形態７にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。
【図４９】本発明の実施の形態８にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図５０】図５０（ａ）は本発明の実施の形態８にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図５０（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図５１】実施の形態８にかかわる他の屈折素子の断面図である。
【図５２】実施の形態８にかかわるさらに他の屈折素子の断面図である。
【図５３】本発明の実施の形態９にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図５４】図５４（ａ）は本発明の実施の形態９にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図５４（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図５５】実施の形態９にかかわる屈折素子の断面図である。
【図５６】本発明の実施の形態１０にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図５７】図５７（ａ）は本発明の実施の形態１０にかかわる屈折素子の近傍の拡大図であり、図５７（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。
【図５８】本発明の実施の形態１１にかかわる面状光源装置の部分断面図である。
【図５９】実施の形態１１にかかわる点状光源基板と筐体の底面との位置関係を説明するための説明図である。
【図６０】本発明の実施の形態１２にかかわる面状光源装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１にかかわる面状光源装置の概略構成を示す平面図、図２は図１に示す面状光源装置のＩＩ−ＩＩ線の部分断面図、図３は発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いた点状光源３の配列の一例を示すＬＥＤ配列図、図４は屈折素子を通過する光の光路を説明するための要部拡大図、図５は本発明の実施の形態１にかかわる点状光源３に用いるＬＥＤからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。図１〜５において、面状光源装置の筐体１は上面１ａと底面１ｂと４つの側面１ｃから構成され、上面１ａには開口部１ｄを有している。
【００１２】
筐体１の開口部１ｄ全体には散乱板２を配設する。散乱板２はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル（ＰＭＭＡ）もしくはポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂板またはガラス基板などの光を透過する機能を有するものである。また、散乱板２に反射材を混入したものや表面を粗面化したものを用い、照射された光を散乱する機能をもたせることで、広い指向性をもつ面状光源装置を得ることができるため好ましい。
【００１３】
点状光源３として、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤと称す）やレーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）などが挙げられる。本実施の形態１においては、ＬＥＤを使用し、赤色（Ｒ）の光を発する第１の点状光源３ａと、緑色（Ｇ）の光を発する第２の点状光源３ｂと、青色（Ｂ）の光を発する第３の点状光源３ｃとから構成される。
【００１４】
赤色、緑色または青色の単色光を発するＬＥＤは、白色光を発するＬＥＤに比べて、発光効率が高く、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの赤色、緑色および青色の透過特性とＬＥＤの発光スペクトルをあわせ込むことで、色再現性の高い表示装置を得ることができるので好ましい。また、各色ごとにＬＥＤを独立に制御することにより、面状光源装置からの放射光の色合いを容易に変化することができるので好ましい。
【００１５】
矩形状の点状光源基板４には、複数の点状光源３が点状光源基板４の長手方向に沿って配列されて設けられている。点状光源基板４は筐体１の対向する２つの側面１ｃに沿って並設され、複数の点状光源３は筐体１の側面１ｃに沿って列設されることとなる。
【００１６】
点状光源基板４に設けられた、第１の点状光源３ａ、第２の点状光源３ｂおよび第３の点状光源３ｃのそれぞれの個数は必ずしも均等である必要はなく、液晶表示素子を透過したうえで所望の色度に最適化できるように第１の点状光源３ａ、第２の点状光源３ｂおよび第３の点状光源３ｃのそれぞれの個数を任意に設定すればよい。例えば、図３に示すように、Ｇ、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、Ｂの繰り返しの順列で配置することができる。
【００１７】
筐体１は、光が外部にできる限り漏れないようにするとともに、内側で反射して開口部１ｄに光が進むように、筐体１の内側となる底面１ｂおよび点状光源基板４が近傍に配設されていない側面１ｃに、反射板５が配設されている。この反射板５と散乱板２との間に中空領域６を形成することで、光は中空領域６にある空気中を伝播する。
【００１８】
反射板５は、アルミニウムもしくは銀などの金属板または樹脂製シートにアルミニウムもしくは銀などの金属を蒸着した材料からなる。また、反射板５は、光を正反射する機能を有する正反射材であり、反射板５の反射面で入射角と反射角が一致する反射を繰り返すことで、光源から反光源側に向かって光を伝播する。
【００１９】
リフレクタ７は、中空領域６側を除いて点状光源３を包囲し、光源からの光を中空領域６側に反射する。また、リフレクタ７は、銀もしくはアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板、または白色の樹脂製シートなどの材料からなる。
【００２０】
なお、反射板５およびリフレクタ７の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために９０％以上であることが好ましい。また、筐体１の内側を白色とすることなど反射率を高めることでより一層内部での反射がよくなり、光の損失が少なくなるため好ましい。また、反射板５とリフレクタ７とを別部材で構成しているが、反射板５とリフレクタ７を同一部材で一体に形成することで部材点数を減らし、組み立て作業性を向上させることができる。さらに、筐体１が反射板５やリフレクタ７の機能を兼ねるようにしても部材点数を削減できるために好ましい。
【００２１】
屈折素子８は、点状光源３と中空領域６とのあいだに複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、屈折素子８の被照射面に対する照射光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させる。より好ましくは、屈折素子８の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体１の底面１ｂに向けて放射するように屈折させる。
【００２２】
なお、本実施の形態１における屈折素子８は、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面８ａと、点状光源３側に平行な底面８ａの第１の稜８ｂを通り平行な底面８ａに対して第１の稜８ｂから筐体１の底面１ｂと反対側に傾き角をなす被照射面８ｃと、中空領域６側に平行な底面の第２の稜８ｄを通り平行な底面８ａに対して第２の稜８ｄから筐体１の底面１ｂと反対側に所定の傾き角をなす放射面８ｅと、底面８ａと平行に対向する対向面８ｆとを有している。屈折素子８は、筐体１の上面１ａから底面１ｂに向かって厚みが増加する台形の断面形状であり、アクリルなどの透明樹脂やガラスから形成する。ここで、屈折素子８の底面８ａは、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行に配置しているが、屈折素子８の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させるのであれば、この配置に限られるものではなく、例えば、散乱板２または反射板５などにほぼ平行に配置してもよい。
【００２３】
散乱板２上には光を効果的に利用するための複数枚の光学シートからなる図示しない光学シート類を配置し、図示しない液晶表示素子を散乱板２上に光学シート類を介して配置する。
【００２４】
なお、光学シート類はレンズシートを散乱シートで挟み込む構成である。また、輝度の向上が必要な場合には、複数枚のレンズシートをその表面に形成されるシートのプリズムの方向を考慮して組み合わせてもよい。また、散乱シートは、散乱性を向上させる場合に、２枚以上用いることが可能である。さらに、レンズシートの配光特性によってはレンズシートを１枚としてもよいし、または使用しなくてもよい。さらに、保護シート、レンズシートまたは偏光反射シートを組み合わせてもよい。また、いずれも使用しないこともできる。また、頂角がほぼ９０°である連続した三角柱を液晶表示素子側に形成したレンズシートまたは偏光反射シートなどの一部の光を散乱板２側に反射する機能を有する光学シートを用いることで、散乱板２による光散乱効果や反射板５による再反射により、一層の輝度ムラおよび色度ムラが低減できるため好ましい。
【００２５】
面状光源装置の上部に配置される表示部として、液晶の複屈折性を応用した液晶表示素子、文字や絵が透明板に印刷された印刷物などが挙げられるが、本実施の形態１においては、表示部として液晶表示素子を用いる。液晶表示素子は、図示しない上側または下側基板上に着色層、遮光層、スイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）、画素電極等の電極および配線が形成されたＴＦＴアレイ基板および対向基板、二枚の基板を等間隔に保持するスペーサ、二枚の基板を貼り合わせるシール材、二枚の基板とのあいだに液晶を注入した後に封止する封止材、液晶に初期配向をもたせる配向膜および光を偏光させる偏光板などにより構成されるが、本発明においては、既存の液晶表示素子を用いるのでここでの説明は省略する。
【００２６】
液晶表示素子を駆動する図示しない回路基板を備え、液晶表示素子を面状光源装置の上部に配置することで液晶表示装置を構成する。
【００２７】
つぎに、点状光源３から発せられた光が散乱板２から放射するまでの光路について説明する。
【００２８】
点状光源３である第１の点状光源３ａ、第２の点状光源３ｂおよび第３の点状光源３ｃから発せられた赤色、緑色および青色の単色光は、直接またはリフレクタ７によって反射され、屈折素子８の被照射面である被照射面８ｃに照射される。
【００２９】
屈折素子８の被照射面８ｃにはあらゆる入射角の照射光が存在するが、被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角φiの照射光による屈折素子８の放射面８ｅからの放射光を、筐体１の底面１ｂ側に屈折させることにより、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、散乱板２からの放射光の分布を均一に改善することができる。特に、放射光が筐体１の底面１ｂに向けて放射するように屈折させることにより、多くの光は反射板５で反射し散乱板２から放射することとなり、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減できる。また、中空領域６内での光の伝播距離が増加するために、光の混色および混合が促進され、輝度ムラおよび色度ムラを大幅に低減できるために好ましい。
【００３０】
なお、屈折素子８の被照射面８ｃに対して斜め方向から照射される光のなかには、被照射面８ｃで表面反射する光が存在する。被照射面８ｃで表面反射した光は、リフレクタ７側へ反射され、リフレクタ７と屈折素子８とで包囲された空間内を伝播することで、屈折素子８の長手方向にも広がりを持つこととなる。再度、屈折素子８の被照射面８ｃに照射された光は、屈折素子８の長手方向に広がりを持ち放射面８ｅから放射することとなり、点状光源３の配列方向における屈折素子８からの放射光の輝度ムラを低減することができる。また、発光色の異なる第１の点状光源３ａ、第２の点状光源３ｂおよび第３の点状光源３ｃにおいては、リフレクタ７と屈折素子８とで包囲された空間内での光の混色が生じ、点状光源３の配列方向における屈折素子８からの放射光の色度ムラを低減することができる。
【００３１】
偏光素子の長手方向に連続して存在することとなる冷陰極管などの線状光源を光源として用いる場合は、偏光素子の長手方向に離散的に配設した点状光源を光源として用いる場合と比較して、リフレクタ７と屈折素子８とで包囲された空間内を占める光源の体積の比率が大きい。このため、屈折素子またはリフレクタで反射された光が線状光源に照射される確率が、屈折素子またはリフレクタで反射された光が点状光源に照射される確率と比較して、高くなり、表面反射光の光源への再入射によるロスが線状光源を用いることで増加する。すなわち、光源として点状光源を用いることで、表面反射光の光源への再入射によるロスを低減し、効率よく輝度ムラおよび色度ムラを低減することが可能となり、光の利用効率が高くすぐれた表示品質を得ることができる。
【００３２】
以下、図４を用いて説明するように、被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角φi（−９０°＜φi＜９０°）の照射光を屈折素子８により筐体１の底面１ｂに向けて放射するように制御した。ここで、屈折素子８の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、屈折素子８の被照射面８ｃの傾き角をθ1（０＜θ1≦９０°）、屈折素子８の放射面８ｅの傾き角をθ2（０＜θ2≦９０°）とする。
【００３３】
屈折素子８の被照射面８ｃに入射角φiで照射された光は、スネルの法則により、次式（１）の屈折角αで屈折される。
【００３４】
α＝Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）                  （１）
【００３５】
また、屈折素子８内を通過する光は、入射角β（＝１８０°−θ1−θ2−α）で放射面８ｅに照射され、スネルの法則により、次式（２）の屈折角φoで屈折素子８の放射面８ｅで屈折され放射することとなる。
【００３６】
φo＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎβ）
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2−α））
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2−Ｓｉｎ-1
（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）））                      （２）
【００３７】
屈折素子８の放射面８ｅからの放射光を筐体１の底面１ｂに向けて放射するには、筐体１の底面１ｂに対する角度γ（＝φo−（９０°−θ2））が０°以上であればよい。
【００３８】
すなわち、次の不等式（３）を満たせばよいことになる。
【００３９】
０°≦γ＝φo−（９０°−θ2）
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2
−Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）））−９０°＋θ2  （３）
【００４０】
ここで、点状光源３であるＬＥＤは、ＬＥＤ素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図５に示すように、ＬＥＤ素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、ＬＥＤからの放射光の角度が±８０°において光度が最大となる配光分布を有するＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、屈折素子８の被照射面８ｃが筐体１の底面１ｂにほぼ垂直、すなわち屈折素子８の被照射面８ｃの傾き角θ1を９０°とすると、屈折素子の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角φiは１０°であり、屈折素子８の屈折率ｎを１．５とすると、屈折素子８の放射面８ｅの傾き角θ2は、不等式（３）より、θ2＜７０．０５°を満たすことにより、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善できる。
【００４１】
なお、屈折素子８の放射面８ｅにおける全反射によるロスを防ぐために、次の不等式（４）を満たすことが好ましい。
【００４２】
１＞ｎ×Ｓｉｎβ＝ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2−α）
＝ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2
−Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi））    （４）
【００４３】
また、屈折素子８の被照射面８ｃの傾き角θ1を９０°、被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角φiを１０°、屈折素子８の屈折率ｎを１．５とすると、屈折素子８の放射面８ｅの傾き角θ2は、不等式（４）より、θ2＞４１．５５°を満たすことにより、被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である照射光の、屈折素子８の放射面８ｅにおける全反射が生じないため、光を効率よく放射面８ｅから放射することができる。
【００４４】
屈折素子８の放射面８ｅから筐体１の底面１ｂに向けて放射した光は、反射板５の正反射材により正反射され、光源から反光源側に向かって光が伝播される。
【００４５】
散乱板２に照射された光は、散乱板２内を透過する光の成分と散乱板２内の粒子で反射する光の成分に分かれる。このうち、筐体１の底面１ｂ側に反射した成分の光は、反射板５で正反射して、再度、散乱板２に照射される。また、散乱板２に照射され透過した成分の光は、あらゆる方向に放射する。
【００４６】
散乱板２の上面から放射した光は、散乱シート、保護シートまたはレンズシートなどからなる光学シート類を通過して液晶表示素子に照射される。液晶表示素子は図示しないスイッチング素子による電圧のオンまたはオフによって液晶層が配向されることで、液晶表示素子に照射された光は映像信号にあわせて変調され、赤色、緑色または青色の各色を表示する。
【００４７】
なお、本実施の形態１においては、リフレクタ７は、中空領域６側を除いて点状光源３を包囲し、光源からの光を中空領域６側に反射する形状としているが、点状光源３から屈折素子８の被照射面８ｃに直接到達する光（以下、直接光と称す）の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、点状光源３からリフレクタ７で反射され屈折素子８の被照射面８ｃに到達する光（以下、間接光と称す）の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とが一致するようなリフレクタ７の形状とすることで、光源からの直接光および間接光を効率よく屈折素子８を介して筐体１の底面１ｂ側に屈折することが可能である。
【００４８】
また、間接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角が、直接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角に比べて小さくなるようなリフレクタ７の形状とすることで、光源からの間接光をさらに効率よく屈折素子８を介して筐体１の底面１ｂ側に屈折させることが可能である。
【００４９】
図６に示すように、リフレクタ７の断面形状を、点状光源３を配設した平面の断面である直線部７ａと、ＬＥＤ素子を焦点とする放物線の軸を直線部７ａに対して角度ε傾けた放物線の一部である曲線部７ｂとから構成する。なお、直接光のうち光度が最大となる角度をφ1（０＜φ1＜９０°）とすると、間接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角が、直接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角に比べて小さくなるのは、放物線の軸と直線部７ａとのなす角εが、ε＜９０°−φ1である。特に、直接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、間接光の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とが一致するのは、ε＝９０°−φ1である。
【００５０】
ここで、点状光源３であるＬＥＤは、ＬＥＤ素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図５に示すように、ＬＥＤ素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、ＬＥＤからの放射光の角度が±８０°において光度が最大となる配光分布を有するＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、放物線の軸と直線部７ａとのなす角εを１０°に設定する。これにより、図７に示すように、リフレクタ側から見た屈折素子８の被照射面８ｃに対して鉛直上方から左回りを正として、屈折素子８の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布は入射角が１０°で鋭いピークを持ち、屈折素子８による制御性をさらに向上することが可能である。図６は本発明の実施の形態１にかかわる他のリフレクタの部分断面図、図７は本実施の形態１にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。
【００５１】
なお、放物線の軸と直線部７ａとのなす角εを１０°より小さくすると、屈折素子８の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布が広がるため、屈折素子８による制御性は低下するが、間接光は直接光に比べ筐体１の底面１ｂ側に向けて屈折素子８から放射することになるため、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善する効果を得ることができる。
【００５２】
また、指向性を持たない冷陰極管などを光源として用いた場合（図８）を、指向性を有する点状光源を光源として用いた場合（図７）と比較する。冷陰極管は発光面が柱状をなしているので、冷陰極管の中心軸を焦点とする放物線の軸を筐体１の底面１ｂに対して角度１０°傾けた放物線の一部である曲線部のみで構成するリフレクタを用いた場合においては、反射光が十分な平行光とならないうえに、リフレクタで反射せずに被照射面８ｃに直接到達する光が指向性をもたないために、配光分布が広がることとなる。図８に示すように、被照射面８ｃに対する入射角の角度範囲は広く、屈折素子８の放射面８ｄからの放射光も放射面８ｄに対して広がりを持ってしまう。このため、光源近傍で屈折素子８から散乱板２に直接到達する光を抑制することができず、指向性を有する点状光源を光源として用いた場合と比較して光源近傍の明部を低減することができない。図８は従来の指向性を持たない光源と本実施の形態１にかかわる他のリフレクタを用いた場合の屈折素子の被照射面に対する照射光の配光分布を示した配光分布図である。
【００５３】
また、本実施の形態１においては、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２にほぼ平行な反射板５を用いているが、図９に示すように、対向する屈折素子８から筐体１の開口部１ｄの中央までに散乱板２と反射板５との間隙が増加する第１の傾斜部５ａを反射板５が有してもよい。これにより、第１の傾斜部５ａにおける光の入射角は、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２にほぼ平行な反射板における入射角と比較して大きくなり、反射板により反射する光を光源から遠方に反射することが可能である。図９は反射板に第１の傾斜部を有する本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図１０は第１の傾斜部と屈折素子との距離の関係を説明するための説明図、図１１は平坦部の距離ｘに対する表示面周辺部と表示面中央部との輝度の比を示した説明図である。
【００５４】
図１０および図１１に示すように、第１の傾斜部５ａを有すること、すなわち、屈折素子８の第２の稜８ｄから第１の傾斜部５ａまでの平坦部の距離ｘ［ｍｍ］を減少させることは、光源近傍である表示面周辺部の輝度に対する表示面中央部の輝度の比を高めるうえで好ましい。
【００５５】
一般に、表示面中央部が表示面周辺部と比較して輝度が高いことが好ましく、平坦部の距離ｘが２．５ｍｍ以下であれば、表示面周辺部の輝度に対する表示面中央部の輝度の比が１以上であるので好ましい。
【００５６】
また、第１の傾斜部５ａは、対向する屈折素子８から筐体１の開口部１ｄの中央までに、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２とのなす角が段階的に０°に近づくように、複数の傾斜面で構成されてもよく、曲面で形成されてもよい。これにより、第１の傾斜部５ａを単一の傾斜面で形成する場合と比較して、より精細に輝度分布を制御することが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態１においては、反射板５としては光を正反射する機能を有する正反射材を用いているが、図１２に示すように、筐体１の底面１ｂの正反射材の一部の表面を屈折素子８の長手方向に沿って荒らす、または筐体１の底面１ｂの一部に白色の樹脂製シートもしくは金属板を白色に塗装したものを、屈折素子８の長手方向に沿って配設することで、散乱反射部９を設けてもよい。図１２は反射板に散乱反射部を有する本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００５８】
散乱反射部９は、筐体１の底面１ｂに対する光の角度が水平に近い場合であっても、散乱反射部９に照射された光を散乱させることで、光の伝播方向を乱し、散乱板２側に反射することができる。特に、筐体１の底面１ｂの中央に散乱反射部９を有することで、表示中央部の輝度を高めることができるので好ましい。なお、散乱反射部の反射率は、反射面での反射ロスを抑えるために９０％以上であることが好ましい。
【００５９】
また、図１２に示すように、屈折素子８の被照射面８ｃに対する照射光の配光分布のうち光度が最大である照射光が、屈折素子８で屈折され放射面８ｅから放射する位置Ｓを基準に筐体１の開口部１ｄの中心Ｏまでの水平距離をＬ、筐体１の開口部１ｄの中心Ｏから筐体１の底面１ｂ側に配置された反射板５までの垂直距離をｄとする。ここで、次式（５）を満たすことで、位置Ｓから放射する放射光を筐体１の底面１ｂの中央の反射板５で最初に反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。
【００６０】
Ｔａｎ-1（ｄ／Ｌ）＝γ
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（１８０°−θ1−θ2
−Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）））−９０°
＋θ2                                    （５）
【００６１】
また、本実施の形態１においては、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２にほぼ平行な反射板５を用いているが、図１３に示すように、反射板５が、対向する屈折素子８から筐体１の開口部１ｄの中央までに散乱板２と反射板５との間隙が減少する第２の傾斜部５ｂを有してもよい。さらに、第２の傾斜部５ｂが筐体１の底面１ｂの中央で連結している構造としてもよい。図１３は反射板に第２の傾斜部５ｂを有する本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図１４は反射板に第２の傾斜部５ｂに散乱反射部９を有する本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００６２】
第２の傾斜部５ｂは、筐体１の底面１ｂに対する光の角度が水平に近い場合であっても、第２の傾斜部５ｂに照射された光を、散乱板２側に反射するために充分な反射角を得ることができる。特に、筐体１の開口部１ｄの中央に第２の傾斜部５ｂを有することで、表示中央部の輝度を高めることができるので好ましい。また、図１４に示すように、第２の傾斜部５ｂに散乱反射部９を有していてもよい。
【００６３】
また、第２の傾斜部５ｂは、対向する屈折素子８から筐体１の開口部１ｄの中央までに、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２とのなす角が段階的に大きくなるように、複数の傾斜面で構成されてもよく、曲面で形成されてもよい。これにより、第２の傾斜部５ｂを単一の傾斜面で形成する場合と比較して、より精細に輝度分布を制御することが可能となる。
【００６４】
さらに、本実施の形態１においては、点状光源３の中心軸１４に対して垂直な平面１５と筐体１の底面１ｂまたは散乱板２とを平行にしているが、図１８に示すように、点状光源３の中心軸１４に対して垂直な平面１５と散乱板２とが角度ζをなすように、点状光源基板４を散乱板２に対して中空領域側に傾けて配設させてもよい。図１８は点状光源基板を散乱板に対して角度ζだけ傾けた本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００６５】
このように、点状光源基板４を散乱板２に対して角度ζだけ中空領域側に傾けることで、点状光源３から放射し屈折素子８に到達する光は、点状光源基板４を散乱板２に平行に配設した場合に比べ角度ζだけ底面側に傾くことなる。このため、屈折素子８で屈折し放射された光も角度ζだけ底面側に傾くこととなり、光源近傍の明部をさらに軽減し、輝度ムラおよび色度ムラを改善することができる。
【００６６】
また、図１９に示すように、点状光源基板４の傾きに合わせ、リフレクタ７および屈折素子８も傾けて配置してもよく、この場合においても、図１８に示した面状光源装置と同様に、輝度および色度の均一性を改善することができる。図１９は点状光源基板および屈折素子を散乱板に対して角度ζだけ傾けた本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００６７】
さらに、本実施の形態１においては、リフレクタ７の上面の中空領域６側の先端部は筐体１の開口部１ｄまで延在していないが、図２３に示すように、リフレクタ７の先端部７ｂを有効表示領域１７の端部１７ａより中空領域６側に延在させてもよい。この場合に、リフレクタ７の上面７ａと筐体１の上面１ａとの間に空間を設け、この空間に中空領域６側からの光を中空領域６へ反射するための第２のリフレクタ１６を設けている。ここで、有効表示領域１７とは、図示しない表示部のうち面状光源装置からの光を照射したい領域であり、液晶表示素子においては、マトリクス状に配置した複数の画素からなる表示領域である。図２３はリフレクタの先端部が有効表示領域まで延在している本発明の実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００６８】
点状光源３からは広い範囲の放射光が存在するが、リフレクタ７により放射光の方向は整えられ、屈折素子８を介してリフレクタ７の開口部から中空領域６へと放射する。ここで、リフレクタ７の上面７aと筐体１の上面１ａとの間を広くすることで、リフレクタ７の開口部の大きさは制限され、直接、点状光源３から散乱板２に到達する光の角度ξの最大値も制限されることとなる。角度ξが小さくなれば、散乱板２に到達する光は点状光源３から離れることとなり、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができる。
【００６９】
また、リフレクタ７の上面７ａと筐体１の上面１ａとの間隙に第２のリフレクタ１６を設けることで、本来、中空領域６側からこの間隙に到達するであろう光を中空領域６側に反射することで、光の利用効率を高めることができる。
【００７０】
さらに、第２のリフレクタ１６は、リフレクタ７の上面７ａから筐体１の上面１ａに向けて反射面が中空領域６側に傾く形状とすることにより、中空領域６側からの光を筐体１の底面１ｂ側に反射することができ、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができるため好ましい。
【００７１】
なお、第２のリフレクタ１６は、リフレクタ７と同様に、銀もしくはアルミニウムなどで形成される反射層を有する金属板、または白色の樹脂製シートなど反射率９０％以上の材料からなることが好ましい。
【００７２】
また、リフレクタ７の先端部７ｂが有効表示領域１７の端部１７ａより中空領域６側に延在しているため、直接、点状光源３から散乱板２に到達する光の角度ξの最大値がさらに小さくなり、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができる。
【００７３】
なお、リフレクタ７の先端部７ｂが有効表示領域１７内に延在することにより、光源近傍の散乱板２にリフレクタ７の影が生じることが懸念されるが、中空領域６内で、対象とする先端部７ｂに対向する先端部７ｂ側の点状光源３と、対象とする先端部７ｂ側の有効表示領域１７の端部１７ａと散乱板２の裏面２ａとがなす接線と、を結ぶ領域より、筐体１の底面１ｂ側の領域内に、対象とするリフレクタ７の先端部７ｂを収める。これにより、本来、対象とする先端部７ｂによる影となるべき散乱板２の部分に、対象とする先端部７ｂに対向する先端部７ｂ側の点状光源３からの光を到達させることができるため、明暗ムラのない良好な輝度分布を得ることができる。
【００７４】
このように、点状光源３からの光を屈折素子８で反射板５側に屈折し、かつ、直接、屈折素子８から散乱板２の光源近傍に到達する光をリフレクタ７の上面７ａで反射できるため、さらに効果的に散乱板２の光源近傍に到達する光を軽減でき光源近傍の明部を改善することができる。なお、図２３においては、屈折素子８の底面を反射板５の第１の傾斜部５ａに沿って傾斜させている。屈折素子８をこのような形状とすることにより、屈折素子８の底面で反射する光を光源から離れた位置で散乱板２に到達させることが可能となる。
【００７５】
なお、図２３では、リフレクタ７と第２のリフレクタ１６を別部材で構成しているが、リフレクタ７と第２のリフレクタ１６を同一の部材で一体に形成することで、部材点数を減らし、組み立て作業性を向上させることができる。
【００７６】
また、図１５に示すように、散乱板２に、屈折素子８の近傍に点状光源３から離れるにつれ、光の通過量が増加するような遮光パターン１０を施すことにより、光源近傍の散乱板２に照射される光の一部が反射されるので、光源近傍の明部を軽減するので好ましい。なお、遮光パターン１０は、白色のドット印刷または銀もしくはアルミニウムなどを蒸着することで形成し、散乱板２に反射機能を付加している。図１５（ａ）は本実施の形態１にかかわる他の散乱板の側面図、図１５（ｂ）は本実施の形態１にかかわる他の散乱板の平面図である。
【００７７】
また、本実施の形態１においては、複数の点状光源３が実装された点状光源基板４が筐体１の対向する２つの側面１ｃに沿って並設されているが、十分な輝度が得られるのであれば、図１６に示すように、筐体１の４つの側面１ｃのうちの１つの側面１ｃに沿って点状光源３を配設してもよい。この場合、表示面の輝度が均一になるように、反射板５は、点状光源３から反光源側に向かって反射板５と散乱板２との間隙を減少させるような曲面を有している。図１６は点状光源３を筐体の１つの側面のみに配設させた本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００７８】
さらにまた、図２０に示すように、反射板５が、点状光源３から反光源側に向かって反射板５と散乱板２との間隙が増加する第１の傾斜部５ａと、点状光源３から反光源側に向かって反射板５と散乱板２との間隙を減少させるような曲面とを有している。図２０は点状光源３を筐体の１つの側面のみに配設させ反射板が第１の傾斜部を有する本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【００７９】
また、本実施の形態１においては、屈折素子８として断面が台形形状の四角柱を用いているが、屈折素子への照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の照射光による屈折素子からの放射光を、筐体１の底面１ｂ側に屈折させることができれば、この台形形状に限られるものではない。
【００８０】
ここで、図１７の紙面上方を筐体１の上面１ａ側、左方を点状光源３側とすると、例えば、図１７（ａ）に示すように、屈折素子８は、屈折素子８の断面の下辺が上辺より長い台形形状であって、被照射面および放射面をともに傾斜させる形状であることにより、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面を下辺に対して右方に傾斜し、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源３の配列方向における屈折素子８からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。
【００８１】
また、図１７（ｂ）に示すように、屈折素子８の断面形状を、被照射面および放射面を曲面で構成することにより、屈折素子へ照射される光の角度にあわせ、精細に制御することが可能である。例えば、屈折素子８ヘの照射光の入射位置が高くなるほど点状光源からの入射角が大きくなるので、被照射面の傾き角θ1および放射面の傾き角θ2が小さくなることが望ましく、傾き角θ1およびθ2と等価な作用をする曲面の接線角度が、入射位置が高くなるほど小さくなるような曲線とすることが望ましい。屈折素子８は、理想的には点状光源３の像を中空領域６の中央下部に結ぶ柱状レンズであればよい。
【００８２】
図１７（ｃ）に示すように、屈折素子８は、屈折素子８の断面の下辺が上辺より長い台形形状であって、被照射面を傾斜させ、放射面は下辺に対して垂直な形状であることにより、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面を下辺に対して右方に傾斜し、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源３の配列方向における屈折素子８からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。また、被照射面に照射された光のうち屈折素子８の底面８ａまたは底面８ａ側のリフレクタによって反射された光が放射面に照射される場合には、放射面が下辺に対して傾斜している場合と比較して、放射面に対する入射角が大きくなり、放射面で全反射を起こしやすくなる。これにより、光源近傍の散乱板からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。
【００８３】
図１７（ｄ）に示すように、屈折素子８は、屈折素子８の断面の下辺が上辺より長くほぼ平行である五角形形状であって、被照射面を傾斜させ、放射面は下辺に対して垂直な第１の面と下辺に対して傾斜した第２の面から構成する形状である。この形状により、被照射面における表面反射が増加するうえ、屈折素子８内を通過する屈折素子８の底面に平行な光のうち、放射面の第２の面から放射する光は第１の面から放射する光に比べ放射面での底面側への放射角が大きくなる。このため、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。
【００８４】
このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。図１７は本実施の形態１にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。
【００８５】
ここで、図２１（ａ）は屈折素子を備えていない場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図、図２１（ｂ）は図２に示す形状の屈折素子を備えた場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図、図２１（ｃ）は図１７（ｃ）に示す形状の屈折素子を備えた場合の図１に示す面状光源装置のII−II線の部分断面における輝度分布図である。図２１（ａ）と図２１（ｂ）または（ｃ）とを比較すると、屈折素子８を用いることにより、点状光源３近傍の明部が大幅に軽減されていることがわかる。また、図２１（ｂ）と図２１（ｃ）とを比較すると、屈折素子８の被照射面８ｃを筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて中空領域６側に傾斜している形状とすることにより、点状光源３近傍の明部が一層軽減されていることがわかる。さらに、屈折素子８を用いない場合は、点状光源３近傍に色ムラが視認されたが、図２に示す形状の屈折素子８を用いた場合は大幅に色ムラが軽減され、図１７（ｃ）に示す形状の屈折素子８を用いた場合には視認されなかった。
【００８６】
なお、屈折素子８は成型などで作製されるが、屈折素子８の長さが長くなると反りや伸縮が大きくなるために、屈折素子８の長手方向を横切るように屈折素子８を複数に分割してもよい。例えば、図２２（ａ）に示すように、屈折素子８の長手方向に垂直な面で分割してもよい。また、図２２（ｂ）に示すように、屈折素子８の長手方向に対して傾いた面で分割してもよい。また、図２２（ｃ）に示すように、屈折素子８の断面が複数の面で形成されるように分割してもよい。
【００８７】
ただし、分割した屈折素子のそれぞれ分割面間に空間が生じた場合に、図２２（ａ）または（ｂ）に示すような屈折素子８の分割では、点状光源３からの光のうち、屈折素子８内に一度も照射されずこの空間を通過し、中空領域６に達してしまう光が存在してしまうので、図２２（ｃ）に示すように屈折素子８を分割することが好ましい。図２２（ａ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の長手方向に垂直な面で分割する場合を説明するための説明図、図２２（ｂ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の長手方向に対して傾いた面で分割する場合を説明するための説明図、図２２（ｃ）は図１７（ａ）に示す屈折素子の断面が複数の面で形成されるように分割する場合を説明するための説明図である。
【００８８】
なお、以上の説明では、点状光源３を筐体１の側面１ｃに沿って筐体１の底面１ｂ上に配設しているが、これに限られたものではなく、例えば、図２４に示すように、筐体１の側面１ｃに配設させてもよい。この場合には、図２５に示すように、点状光源３として、点状光源３の列設方向への配光分布が広く、点状光源３の列設方向に垂直な方向でありＬＥＤの中心軸において指向性が高い配光特性を有することが好ましい。点状光源３の列設方向への配光分布が広いことにより、点状光源３が点在することによる輝度ムラおよび色ムラを低減することが可能である。また、点状光源３の列設方向に垂直な方向に指向性が高いことにより、屈折素子で制御性よく点状光源３近傍の散乱板２から放射する光を軽減することができる。図２４は点状光源を筐体の側面に配設させた本実施の形態１にかかわる他の面状光源装置の部分断面図、図２５は本発明の実施の形態にかかわる点状光源に用いる他のＬＥＤからの放射光の配光分布を示した配光分布図である。
【００８９】
また、点状光源３を筐体１の短辺に沿って配設しているが、筐体１の長辺側に配設させてもよい。
【００９０】
以上のように、本発明の実施の形態１にかかわる面状光源装置によれば、点状光源３と中空領域６とのあいだに複数の点状光源３の配列方向に延在する屈折素子８が、屈折素子８の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させる。より好ましくは、屈折素子８の被照射面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の光を筐体１の底面１ｂに向けて放射するように屈折させることで、屈折素子８からの放射光のうち、多くの光を筐体１の底面１ｂ側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなく、表示面の輝度ムラを抑制することができる。
【００９１】
実施の形態２
図２６は本発明の実施の形態２にかかわる面状光源装置の部分断面図、図２７は本実施の形態２にかかわる他の屈折素子の部分断面図である。図２６において、図１〜２５と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。屈折素子１１は、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２に対してほぼ平行な底面１１ａと、点状光源３側に底面１１ａの第１の稜１１ｂを通り底面１１ａに対して第１の稜１１ｂから筐体１の底面１ｂと反対側に所定の傾き角θ1をなす被照射面１１ｃと、底面１１ａに対して複数のほぼ平行な面１１ｇと、複数の平行な面１１ｇのそれぞれの稜１１ｄを通り平行な面１１ｇに対して稜１１ｄから筐体１の底面１ｂと反対側に所定の傾き角θ2をなす放射面１１ｅと、底面１１ａと平行に対向する対向面１１ｆとを有している。なお、この屈折素子１１が複数の平行な面１１ｇおよび放射面１１ｅから構成されるところのみが実施の形態１と異なるところであり、後述する屈折素子１１による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
実施の形態１においては、図２のように単一のプリズムである屈折素子８で構成しているので、小さな傾き角θ2を必要とする場合には屈折素子８の厚さが厚くなり、装置として小型化や軽量化が難しくなる。しかし、本実施の形態２においては、図２６に示すように、屈折素子１１を、多数のプリズムを繰り返し配置したプリズムアレイを有する構成とすることにより、屈折素子１１を薄くすることができ、装置として小型化および軽量化が可能になる。
【００９３】
なお、本実施の形態２においては、点状光源３からの光が屈折素子１１の平行な面１１ｇに照射されると、放射面１１ｅに照射される場合とは異なった方向へ放射されるために損失となる。この損失をなるべく小さく抑えるため、平行な面１１ｇに照射される光を減らすように、放射面１１ｅの面積を大きくする。すなわち平行な面１１ｇは筐体の底面１ｂまたは屈折素子１１の底面１１ａに平行に近い角度としている。
【００９４】
また、本実施の形態２において、屈折素子１１のそれぞれの放射面１１ｅは、傾き角θ2が一致した平面で構成されているが、屈折素子１１への照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角の照射光による屈折素子１１からの放射光を、筐体１の底面１ｂ側に屈折させることができれば、この形状に限られるものではない。
【００９５】
ここで、図２７の紙面上方を筐体１の上面１ａ側、左方を点状光源３側とすると、例えば、図２７（ａ）に示すように、放射面側に傾き角θ2が変化する曲面を有することにより、屈折素子１１への照射光にあわせ、放射光の方向をより精細に制御することが可能である。
【００９６】
また、図２７（ｂ）に示すように、屈折素子１１は、筐体１の上面１ａから底面１ｂの方向に向かって徐々に放射面の傾き角θ2が大きくなる形状とすることにより、上面１ａ側の照射光と、底面１ｂ側の照射光に対して放射光の方向を独立に制御でき、より精細な放射光の制御が可能である。
【００９７】
また、図２７（ｃ）に示すように、図２７（ａ）における被照射面側を傾斜する形状にすることで、被照射面における表面反射が増加し、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部、色ムラを低減することが可能である。また、被照射面での表面反射を増加させることで、点状光源３の配列方向における屈折素子１１からの放射光の輝度ムラおよび色度ムラを一層低減することが可能である。
【００９８】
このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。
【００９９】
実施の形態３
図２８は本発明の実施の形態３にかかわる面状光源装置の部分断面図、図２９は本実施の形態３にかかわる屈折素子を示した展開図であり、図２９（ａ）は筐体の上面側から見た上面図、図２９（ｂ）は中空領域側から見た正面図、図３０は屈折素子内を通過する光が放射面で全反射する場合に起こり得る光路を示した説明図である。図２８〜図３０において、図１〜２７と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。
【０１００】
屈折素子１２は、筐体１の底面１ｂまたは散乱板２に対してほぼ平行な底面１２ａと、点状光源３側に底面１２ａの第１の稜１２ｂを通り底面１２ａに対して第１の稜１２ｂから筐体１の底面１ｂと反対側に所定の傾き角θ1をなす被照射面１２ｃと、底面１２ａに対して複数のほぼ平行な面１２ｇと、複数の平行な面１２ｇのそれぞれの稜１２ｄを通り平行な面１２ｇに対して稜１２ｄから筐体１の底面１ｂと反対側に所定の傾き角θ2をなす放射面１２ｅと、底面１２ａと平行に対向する対向面１２ｆとを有している。さらに、屈折素子１２の被照射面１２ｃが、筐体１の厚み方向に延在する凹部１２ｈを有している。なお、本実施の形態３においては、凹部１２ｈは２つの平面を組み合わせて構成し、隣接する凹部１２ｈにより頂角θ3（０°＜θ3＜１８０°）の凸部をなしている。
【０１０１】
なお、この屈折素子１２が被照射面１２ｃに筐体１の厚み方向に延在する凹部１２ｈを有しているところのみが実施の形態１および２と異なるところであり、後述する屈折素子１２の凹部１２ｈによる作用効果以外は、実施の形態１および２と同様の作用効果を奏する。
【０１０２】
実施の形態３においては、図２９に示すように、光源側にある屈折素子１２の被照射面１２ｃに、筐体１の厚み方向に延在する凹部１２ｈを形成することにより、被照射面１２ｃ全体に対して離散的となっている複数の点状光源３からの光の集合を、被照射面１２ｃに照射された光に屈折素子１２内部で長手方向に広がりを持たせることで、屈折素子１２の放射面全体における明暗ムラを低減することが可能になる。また、赤色、緑色および青色からなる単色光を混色することができるために、色度ムラの発生を抑制することが可能である。
【０１０３】
ここで、屈折素子１２の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、屈折素子１２の隣接する凹部１２ｈによりなされる頂角をθ3（０°＜θ3＜１８０°）、点状光源３からの前記屈折素子１２の被照射面１２ｃへの入射角をφ2（−９０°＜φ2＜９０°）とすると、屈折素子１２の放射面１２ｅにおける全反射によるロスを防ぐために、次の不等式（６）を満たすことが好ましい。
【０１０４】
１＞ｎ×Ｓｉｎβ1＝ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ3／２−α1）
＝ｎ×Ｓｉｎ（９０°−θ3／２−Ｓｉｎ-1
（（１／ｎ）×Ｓｉｎφ2）））          （６）
【０１０５】
また、本実施の形態３において、屈折素子１２は、凹部１２ｈが２つの平面を組み合わせて構成し、隣接する凹部１２ｈにより頂角θ3（０°＜θ3＜１８０°）の凸部をなして構成されているが、被照射面１２ｃに照射された光を屈折素子１２内部で長手方向に広がりを持たせることができれば、この形状に限られるものではない。
【０１０６】
例えば、図３１に示すように、凹部が凹レンズをなす曲面であり、隣接する凹部により頂角の凸部をなしている形状であることにより、凹部の位置により屈折角の調整が可能であり、より精細に制御することが可能である。なお、図３１は本実施の形態３にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図３１（ａ）は筐体の上面側から見た上面図、図３１（ｂ）は中空領域側から見た正面図、図３１（ｃ）は屈折素子の長手方向から見た側面図である。
【０１０７】
また、屈折素子の被照射面または放射面に、筐体の厚み方向に凹部が延在するプリズムシートや屈折素子の長手方向に対する散乱度が短手方向に対する散乱度に比べて大きい異方性散乱機能を有するシートを貼り合わせることにより、屈折素子の長手方向に広がりを持たせてもよい。
【０１０８】
このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。
【０１０９】
実施の形態４
図３２は本発明の実施の形態４にかかわる面状光源装置の断面図、図３３は屈折素子の作用を説明する図であり、図３３（ａ）は本実施の形態における屈折素子の近傍の拡大図、図３３（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。図３２〜３３において、図１〜３１と同じ符号は、図１〜３１に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態４は、後述する屈折素子４８の形状および屈折素子４８の底面４８ａを粗面としたことのみが実施の形態１と異なっており、屈折素子４８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１１０】
本実施の形態４における屈折素子４８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面４８ａと、該底面４８ａと平行に対向する対向面４８ｆと、前記底面４８ａと対向面４８ｆに接し、中空領域６側に傾いた被照射面４８ｃと、前記底面４８ａと対向面４８ｆに接し、点状光源３側に傾いた放射面４８ｅとを有している。また、前記底面４８ａは、光散乱手段として微細な凹凸を設けた粗面にされている。なお、該屈折素子４８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。
【０１１１】
前記屈折素子４８は、点状光源３から直接またはリフレクタ７を介して照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。なお、被照射面４８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射するように、被照射面４８ｃおよび放射面４８ｅの傾きを調整するのがより好ましい。
【０１１２】
本実施の形態４においては、図３３（ａ）に示されるように、屈折素子４８の底面４８ａを粗面にしているため、図３３（ｂ）に示す図１７（ａ）のように屈折素子１０８の底面に到達して反射し点状光源３の近傍の散乱板２から放射していた光を広げることができ、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、底面４８ａで散乱反射することにより、屈折素子４８の長手方向に対しても光が広がるため、点状光源３が離散的に配置されたことに起因する輝度ムラや色ムラも改善することができる。なお、一部の光は底面４８ａから放射するが、リフレクタ７で反射され、再度屈折素子４８内に戻り利用される。
【０１１３】
なお、本実施の形態４において、屈折素子４８の底面４８ａは光散乱手段として粗面にしているが、本発明では、これに限られるものではない。
【０１１４】
たとえば、図３４に示されるように、屈折素子４８の底面４８ａに屈折素子４８の短手方向に沿って伸びる溝を形成することにより、底面４８ａで反射した光の屈折素子の長手方向に対する広がりを選択的に制御することができる。このため、点状光源３が離散的に配置されたことに起因する輝度ムラや色ムラを改善することができる。なお、図３４（ａ）は屈折素子の断面図であり、図３４（ｂ）は屈折素子を中空領域側から見た図である。
【０１１５】
また、図３５に示されるように、屈折素子４８の底面４８ａに長手方向に沿って伸びる溝を形成することにより、底面４８ａで反射した光の屈折素子の短手方向に対する広がりを選択的に制御することができる。このため、点状光源３の近傍で輝度が高くなることを緩和することができ、輝度ムラを改善することができる。なお、図３５（ａ）は屈折素子の断面図であり、図３５（ｂ）は屈折素子を中空領域側から見た図である。
【０１１６】
また、前記光散乱手段として、屈折素子４８の底面４８ａに散乱シートや白色などの散乱反射シートを貼り付けることができる。さらには、直交する方向で散乱度合いの異なる異方性散乱シートを貼り付けることもできる。この異方性散乱シートを用いることにより、屈折素子の長手方向と短手方向で光の広がりを独立に制御することが可能となり、効果的に入光近傍の輝度ムラおよび色ムラを改善することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態４においては、屈折素子４８の底面４８ａに光散乱手段を設けることにより、入光近傍の輝度ムラおよび色ムラを改善しているが、本発明においては、屈折素子の形状はこれに限られるものではなく、たとえば実施の形態１〜３に示した形状の屈折素子の底面に光散乱手段を設けることにより、実施の形態１〜３に示した効果と本実施の形態４の効果によって、さらに散乱板２からの放射光の輝度ムラおよび色ムラを改善することができる。
【０１１８】
以上説明した実施の形態においては、複数の点状光源３が実装された点状光源基板４が筐体１の対向する２つの側面１ｃに沿って並設されているが、充分な輝度が得られるのであれば、筐体１の４つの側面１ｃのうちの１つの側面１ｃに沿って点状光源３を配設することができる。また、輝度が不足するのであれば３つまたは４つの側面１ｃに沿って点状光源３を配設してもよい。
【０１１９】
また、以上説明した実施形態においては、反射板５として光を正反射する機能を有する正反射材を用いているが、正反射材の表面の一部を荒らす、または反射板の一部に白色の樹脂製シートもしくは金属板を白色に塗装した散乱反射部を設けたものを用いることもできる。とくに筐体１の底面１ｂの中央近傍などの点状光源３から離れた位置に散乱反射部を設けることにより、点状光源３から離れた位置の輝度を高めることができる。
【０１２０】
実施の形態５
図３６は本発明の実施の形態５にかかわる面状光源装置の部分断面図である。図３６において、図１〜３５と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。屈折素子１３は、被照射面１３ａと放射面１３ｂとをつなぐ少なくとも１つの側面１３ｄを有し、側面１３ｄが点状光源３から屈折素子１３への照射光を全反射する。特に、図５に示すような、ＬＥＤの中心軸に対して十分な角度において光度が最大となる配光分布を有するＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、側面１３ｄが点状光源３から屈折素子１３への照射光の配光分布のうち光度が最大である方向の光を全反射することが好ましい。また、図２５に示すような、ＬＥＤの中心軸において光度が最大となる配光分布を有するＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、点状光源３から屈折素子１３への照射光の配光分布のうち光度が最大である方向の光は側面１３ｄに照射されることなく放射面１３ｂに到達することとなる。
【０１２１】
なお、本実施の形態５における屈折素子１３の側面は、屈折素子１３の長手方向に垂直な筐体１の側面１ｃに対して平行である対向する２つの平面１３ｃと、対向する２つの平面をつなぐ対向する２つの曲面１３ｄから構成される。
【０１２２】
また、点状光源３であるＬＥＤからのあらゆる方向の光を被照射面１３ａに対してほぼ垂直に照射されるように、被照射面１３ａは、ＬＥＤ素子を封止した樹脂のレンズ形状に合わせてＬＥＤを包囲するように半球形状とする。これにより、被照射面１３ａにおける入射角を小さくする（直角入射）ことができ、被照射面１３ａへ照射された光を効率よく曲面１３ｄまたは放射面１３ｂに照射されることができる。
【０１２３】
また、屈折素子１３の放射面１３ｂは曲面であり、筐体１の上面１ａから底面１ｂに向かって徐々に曲面の接線の傾きが筐体１の底面１ｂに対して大きくなるような形状であることで、放射面１３ｂのいずれの位置から放射した光も中空領域６の中央下部、すなわち、反光源側の遠方に到達することとなる。
【０１２４】
なお、本実施の形態５においては、点状光源３から屈折素子１３への照射光を全反射するような屈折素子１３の側面１３ｄを設けているところだけが実施の形態１〜３と異なっており、後述する屈折素子１３の側面による作用効果以外は、実施の形態１〜３と同様の作用効果を奏する。
【０１２５】
本実施の形態５においては、屈折素子１３の側面である曲面１３ｄで、光を全反射させることにより、光を側面から屈折素子１３の外部に放射することなく、効率よく光の指向性を整えたうえで、放射面１３ｄで光の方向を筐体１の底面１ｂ側に屈折して放射することができるので、光源近傍の明部を軽減することが可能となる。
【０１２６】
また、本実施の形態５において、屈折素子１３は、屈折素子１３の長手方向に垂直な筐体１の側面１ｃに対して平行である対向する２つの平面１３ｃと、対向する２つの平面をつなぐ対向する２つの曲面１３ｄから構成されているが、点状光源３から屈折素子１３への照射光を側面で全反射することができれば、この形状に限られるものではない。
【０１２７】
例えば、図３７に示すように、屈折素子１３は、被照射面と放射面とをつなぐ側面が、屈折素子１３の長手方向に垂直な筐体１の側面１ｃに対して平行である対向する２つの平面と、対向する２つの平面をつなぐ対向する２つの傾斜曲面からなる。２つの傾斜曲面は被照射面から放射面に向かって筐体１の上面１ａまたは底面１ｂとの間隙をそれぞれ減少させるように筐体１の底面１ｂに対して傾斜し、上面１ａ側の傾斜曲面が底面１ｂ側の傾斜曲面に比べ放射面となす角が大きい。これにより、傾斜曲面で反射する光を底面側へ揃えることができ、放射面を筐体１の底面１ｂまたは散乱板２に対して垂直な平面とできるために、屈折素子１３を薄型化することが可能である。図３７は本実施の形態５にかかわる他の屈折素子を示した展開図であり、図３７（ａ）は中空領域６側から見た正面図、図３７（ｂ）は屈折素子の長手方向から見た側面図である。
【０１２８】
なお、屈折素子１３の側面１３ｄに蒸着等によって銀やアルミニウムなどの反射層を形成し、側面１３ｄからの漏れ光を低減してもよい。
【０１２９】
このように、点状光源の指向性や屈折素子と屈折素子を取り巻く周囲の媒体との屈折率比により、屈折素子の形状を選択することが好ましい。
【０１３０】
また、複数の点状光源３を実装した点状光源基板４を、筐体１の１つの側面１ｃの近傍にのみ配設した場合には、点状光源３からの光を効率よく中空領域６に導く必要がある。このため、図３８に示すように、筐体１の１つの側面１ｃの近傍にのみ点状光源３を配設した場合には、本実施の形態５における屈折素子１３を用いることで、放射面１３ｂ以外の面からの放射を抑制することができるので好ましい。図３８は本発明の実施の形態５にかかわる他の面状光源装置の部分断面図である。
【０１３１】
実施の形態６
図３９は本発明の実施の形態６にかかわる面状光源装置の断面図、図４０は屈折素子の作用を説明する図であり、図４０（ａ）は本実施の形態６における屈折素子の近傍の拡大図、図４０（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図、図４１は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図３９〜４１において、図１〜３８と同じ符号は、図１〜３８に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態６は、後述する屈折素子８の形状に特徴を有することのみが実施の形態１と異なっており、屈折素子８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１３２】
本実施の形態６における屈折素子８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、前記屈折素子８の点状光源３に対向する被照射面８ｃは、筐体１の底面１ｂから上面１ｅに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状を有しており、屈折素子８に照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射させる形状であることがより好ましい。
【０１３３】
前記屈折素子８は、筐体１の底面１ｂに対してほぼ垂直な第１面８ｃ１および第１面８ｃ１に連続し中空領域６側に傾斜した第２面８ｃ２とからなる被照射面８ｃと、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面８ａと、該底面８ａの中空領域６側の稜８ｄを通り点状光源３側に傾斜する放射面８ｅと、前記底面８ａと平行に対向する対向面８ｆとを有している。前記屈折素子８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。なお、本実施の形態６においては、被照射面８ｃは２つの平面だけで構成されているので、加工が容易である。
【０１３４】
ここで、図４０（ａ）に示されるように、本実施の形態においては、被照射面８ｃに底面１ｂにほぼ垂直な第１面８ｃ１を設けているため、図４０（ｂ）に示すように屈折素子１０８の底面に到達する光を抑制できる。このため、底面８ａで反射し、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、被照射面８ｃに第２面８ｃ２として、第１面８ｃ１に連続し中空領域６側に傾斜した面を設けているため、第２面８ｃ２に到達した光のうち表面反射し、リフレクタ７側に戻り再利用される光Ｌ１が増加する。このため、点状光源３の近傍の散乱板２からの放射光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１３５】
ここで、被照射面８ｃを構成する第１面８ｃ１は前述の通り点状光源３を発し被照射面８ｃで屈折し底面８ａに到達する光を低減させるために設けるものである。したがって、第１面８ｃ１の高さは、点状光源から放射した光の配光分布において点状光源の中心軸に対する角度が最大となる角度（以下、最大配光角という）の放射光のうち被照射面８ｃで屈折し稜８ｄに到達する光が、被照射面８ｃに照射される高さ以下でよい。図４１を用いて本実施の形態における第１面８ｃ１の高さを説明する。図４１において、紙面左側が点状光源３側であり、右側が中空領域６側である。本実施の形態において点状光源３の最大配光角は図５に示すようにほぼ９０度であるから、底面８ａにほぼ平行な光が最大配光角の光となる。ここで、点状光源３を発し第２面８ｃ２で屈折し稜８ｄに到達する平行な光が、第２面８ｃ２に照射される点をＰとする。この点Ｐより底面８ａ側で第２面８ｃ２に到達した光の一部は底面８ａに到達するが、点Ｐより対向面８ｆ側で第２面８ｃ２に達した光は底面８ａには到達せずに放射面８ｅから放射する。すなわち点Ｐより底面８ａ側の範囲に第１面８ｃ１を設ければよい。よって、第２面８ｃ２の傾斜角度をθ、屈折素子８の屈折率をｎ１、屈折素子の幅をｗ１および第１面８ｃ１の高さをｈ１とすると、つぎの式（７）を満たす範囲とすればよい。
【０１３６】
０＜ｈ１≦ｗ１／（Ｔａｎ（θ＋Ｓｉｎ-1（Ｓｉｎ（９０−θ）／ｎ１）））
（７）
【０１３７】
なお、本実施の形態６において、屈折素子８の被照射面８ｃは２つの平面で構成されているが、本発明においては、被照射面８ｃが筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状であれば、この形状に限られるものではない。
【０１３８】
たとえば、図４２に示されるように、屈折素子８の被照射面８ｃを多面で形成することができる。または図４３に示されるように、屈折素子８の被照射面８ｃを曲面で形成することもできる。このように、被照射面を多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。
【０１３９】
実施の形態７
図４４は本発明の実施の形態７にかかわる面状光源装置の断面図、図４５は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図４５（ａ）は本実施の形態７における屈折素子の近傍の拡大図、図４５（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図、図４６は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図４４〜４６において、図１〜４３と同じ符号は、図１〜４３に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態７は、後述する屈折素子１８の形状のみが実施の形態１と異なっており、該屈折素子１８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１４０】
本実施の形態７における屈折素子１８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、該屈折素子１８の中空領域６に対向する放射面１８ｅは、前記筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状を有し、屈折素子１８に照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面１８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射する形状であることがより好ましい。
【０１４１】
前記屈折素子１８は、点状光源３側に傾斜した第１面１８ｅ１および該第１面１８ｅ１に連続し筐体１の底面１ｂに対してほぼ垂直な第２面１８ｅ２からなる中空領域６側の放射面１８ｅと、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面１８ａと、該底面１８ａの点状光源３側の稜１８ｂを通り中空領域６側に傾斜する被照射面１８ｃと、前記底面１８ａと平行に対向する対向面１８ｆとを有している。該屈折素子１８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。なお、本実施の形態７においては、放射面１８ｅは２つの平面だけで構成されているので、加工が容易である。
【０１４２】
本実施の形態７においては、放射面１８ｅを図４５（ａ）に示されるように、点状光源３側に傾いた第１面１８ｅ１と底面１ｂにほぼ垂直な第２面１８ｅ２で構成しているため、図４５（ｂ）に示す屈折素子１０８と同等の厚さにおいて放射面１８ｅの底面１ｂ側の傾斜角度θを小さくすることができる。このため、底面１８ａで反射した光を図４５（ｂ）に示す従来の屈折素子１０８に比べ底面１ｂ側に強く屈折させることができ、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１４３】
なお、底面１８ａで反射した光のうち、底面１８ａから一定の高さ以上の位置で第２面１８ｅ２に到達した光は全て全反射し、リフレクタ７側に戻され再利用される。よって、第１面１８ｅ１は底面１８ａで反射した光が第２面１８ｅ２で全て全反射する高さ以下の範囲に設ければよい。図４６を用いて本実施の形態における第１面１８ｅ１の高さを説明する。図４６において紙面左側が点状光源３側であり、右側が中空領域６側である。底面１８ａで反射され第２面１８ｅ２に到達した光と第２面１８ｅ２の法線がなす角度をφ、屈折素子１８の屈折率をｎ２とすると、つぎの式（８）を満たす光は第２面１８ｅ２で全反射する。
【０１４４】
φ≧Ｓｉｎ-1（１／ｎ）          （８）
【０１４５】
ここで、φ＝Ｓｉｎ-1（１／ｎ）の反射光のうち、第２面１８ｅ２での到達点の最大高さをｈ３、屈折素子１８の稜１８ｂと第２面１８ｅ２の幅をｗ２とすると、高さｈ３はつぎの式（９）で表される。すなわち、底面１８ａで反射され第２面１８ｅ２にｈ３以上の高さで到達した光は全て全反射する。
【０１４６】
ｈ３＝ｗ２×Ｔａｎφ
＝ｗ２×Ｔａｎ（Ｓｉｎ-1（１／ｎ））        （９）
【０１４７】
よって、第１面１８ｅ１の高さをｈ２とすると、ｈ２はｈ３以下でよく、つぎの式（１０）で示す範囲となる。
【０１４８】
０＜ｈ２≦ｗ２×Ｔａｎ（Ｓｉｎ-1（１／ｎ））        （１０）
なお、本実施の形態７において、屈折素子１８の放射面１８ｅは２つの平面で構成されているが、本発明においては、放射面１８ｅが筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状であれば、この形状に限られるものではない。
【０１４９】
たとえば、図４７に示されるように、屈折素子１８の放射面１８ｅを多面で形成することができる。または図４８に示されるように、屈折素子１８の放射面１８ｅを曲面で形成することもできる。このように、放射面を多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。
【０１５０】
実施の形態８
図４９は本発明の実施の形態８にかかわる面状光源装置の断面図、図５０は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図５０（ａ）は本実施の形態８における屈折素子の近傍の拡大図、図５０（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。図４９〜５０において、図１〜４８と同じ符号は、図１〜４８に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態８は、後述する屈折素子２８の形状のみが実施の形態１と異なっており、該屈折素子２８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１５１】
本実施の形態８における屈折素子２８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、点状光源３に対向する被照射面２８ｃは筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなり、中空領域６に対向する放射面２８ｅは筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状を有し、屈折素子２８に照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面２８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射する形状であることがより好ましい。
【０１５２】
前記屈折素子２８は、筐体１の底面１ｂに対してほぼ垂直な第１面２８ｃ１および第１面２８ｃ１に連続し中空領域６側に傾斜した第２面２８ｃ２からなる点状光源３側の被照射面２８ｃと、中空領域６側の放射面２８ｅが点状光源３側に傾斜した第１面２８ｅ１と、該第１面２８ｅ１に連続し筐体１の底面１ｂに対してほぼ垂直な第２面２８ｅ２とからなる。さらに筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面２８ａと、該底面２８ａと平行に対向する対向面２８ｆとを有している。該屈折素子２８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。なお、本実施の形態８においては、被照射面２８ｃおよび放射面２８ｅは、それぞれ２つの平面だけで構成されているので、加工が容易である。
【０１５３】
本実施の形態８においては、被照射面２８ｃに図５０（ａ）に示されるように、底面１ｂにほぼ垂直な第１面２８ｃ１を設けているため、図５０（ｂ）に示すように屈折素子１０８の底面に到達する光を抑制することができる。このため、底面２８ａで反射し、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、被照射面２８ｃとして、第１面２８ｃ１に連続し中空領域６側に傾斜した第２面２８ｃ２を設けているため、光源から第２面２８ｃ２に到達した光のうち表面反射し、リフレクタ７側に戻り再利用される光Ｌ１が増加する。このため、点状光源３の近傍の散乱板２からの放射光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１５４】
さらに放射面２８ｅに点状光源３側に傾斜した第１面２８ｅ１を設けているため、被照射面２８ｃを構成する第１面２８ｃ１から照射された光を底面１ｂ側に屈折することができ、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光がさらに低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。また、放射面２８ｅに底面１ｂにほぼ垂直な第２面２８ｅ２を設けているため、屈折素子２８を薄く構成することができる。なお、被照射面２８ｃを構成する第１面２８ｃ１から照射された光が放射面２８ｅを構成する第１面２８ｅ１に到達し屈折するために、被照射面２８ｃの第１面２８ｃ１と第２面２８ｃ２の境界線２８ｃ３が放射面２８ｅの第１面２８ｅ１と第２面２８ｅ２の境界線２８ｅ３に比べ底面１ｂ側にあるのが好ましい。
【０１５５】
なお、本実施の形態８おいて、屈折素子２８の被照射面２８ｃおよび放射面２８ｅはそれぞれ２つの平面を組み合わせて構成されているが、被照射面２８ｃが筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し中空領域側への傾斜角度が小さくなる形状であり、放射面２８ｅが筐体１の底面１ｂから上面１ａに向けて前記屈折素子の底面に対し点状光源側への傾斜角度が大きくなる形状であれば、この形状に限られるものではない。
【０１５６】
たとえば、図５１に示されるように、屈折素子２８の被照射面２８ｃや放射面２８ｅを多面で形成することができる。または図５２に示されるように、屈折素子２８の被照射面２８ｃや放射面２８ｅを曲面で形成することもできる。このように被照射面２８ｃや放射面２８ｅを多面または曲面で形成することによって、より精細に光の方向を制御することができる。
【０１５７】
実施の形態９
図５３は本発明の実施の形態９にかかわる面状光源装置の断面図、図５４は屈折素子の作用を説明する部分断面図であり、図５４（ａ）は本実施の形態９における屈折素子の近傍の拡大図、図５４（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図、図５５は屈折素子の形状を説明するための説明図である。図５３〜５５において、図１〜５２と同じ符号は、図１〜５２に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態９は、後述する屈折素子５８の形状のみが実施の形態１と異なっており、該屈折素子５８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１５８】
本実施の形態９における屈折素子５８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、該屈折素子５８の点状光源３に対向する被照射面５８ｃと中空領域６に対向する放射面５８ｅを結ぶ底面５８ａは、被照射面５８ｃから放射面５８ｅに向けて前記筐体１の底面１ｂへ近づく方向に傾斜する形状を有し、屈折素子５８に照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。さらに言えば、被照射面５８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射する形状である。
【０１５９】
前記屈折素子５８は、点状光源３側に位置し中空領域６側に傾斜した被照射面５８ｃと、中空領域６側に位置し点状光源３側に傾斜した放射面５８ｅと、被照射面５８ｃと放射面５８ｅを結び被照射面５８ｃから放射面５８ｅに向けて前記筐体１の底面１ｂ側へ傾斜する底面５８ａと、被照射面５８ｃと放射面５８ｅを結び筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な対向面５８ｆとを有している。該屈折素子５８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。
【０１６０】
本実施の形態９においては、底面５８ａを図５４（ａ）に示されるように、筐体１の底面１ｂに対し傾いた形状としているため、被照射面５８ｃから照射され底面５８ａに到達した光を、図５４（ｂ）に示す図１７（ａ）の屈折素子１０８の底面に到達した光に比べ底面１ｂ側に反射させることができ、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１６１】
なお、底面５８ａの傾斜角度は底面５８ａで反射し放射面５８ｅで屈折した光が筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に放射するように定めることが好ましい。
【０１６２】
以下、図５５を用いて説明するように、点状光源３から放射する最大配光角の光を屈折素子５８により筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に放射するように制御した。ここで、屈折素子５８の屈折率をｎ（ｎは空気の屈折率１より大）、屈折素子５８の被照射面５８ｃと底面５８ａとのなす角をθ1、屈折素子５８の放射面５８ｅと底面５８ａとのなす角をθ2、底面５８ａの筐体１の底面１ｂに対する傾斜角度をα、屈折素子５８の放射面５８ｅからの放射光の筐体１の底面１ｂに対する角度をβとする。
【０１６３】
屈折素子５８の被照射面５８ｃに入射角φi（−９０°≦φi≦９０°）で照射された光は、スネルの法則により、つぎの式（１１）の屈折角φ1で屈折される。
【０１６４】
φ1＝Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）        （１１）
【０１６５】
また、屈折素子５８内を通過する光の一部は、底面５８ａで全反射（入射角＝反射角＝θ1＋φ1）し、入射角φ2（＝φ1＋θ1−θ2）で放射面５８ｅに照射され、スネルの法則により、つぎの式（１２）の屈折角φoで屈折素子５８の放射面５８ｅで屈折され放射することとなる。
【０１６６】
φo＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎφ2）
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（φ1＋θ1−θ2））
＝Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）＋θ1−θ2））
（１２）
【０１６７】
屈折素子５８の放射面５８ｅからの放射光を筐体１の底面１ｂ側に放射するには、筐体１の底面１ｂに対する角度β（＝（α＋θ2）＋φo−９０°）が０°以上であればよい。
【０１６８】
すなわち、つぎの不等式（１３）を満たせばよいことになる。
【０１６９】
０°≦β＝（α＋θ2）＋φo−９０°
＝α＋θ2＋Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎφi）
＋θ1−θ2））−９０°          （１３）
【０１７０】
ここで、不等式（１３）より入射角φiが小さくなるにしたがい、角度βも小さくなる。よって、点状光源３からの放射光のうち入射角φiが最も小さくなる光、すなわち、最大配光角の光において不等式（１３）を満たすようにαを設定すれば底面５８ａで反射する光はすべて筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に放射するため好ましい。たとえば、図５に示されるように、ＬＥＤ素子の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、ＬＥＤからの放射光の最大配光角が９０°のＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、最大配光角の光が屈折素子５８の被照射面５８ｃに照射される入射角φiは、φi＝９０°−（θ1−α）であり、不等式（１３）より、つぎの不等式（１４）を満たすことにより、底面５８ａで反射する光はすべて筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に放射することができ、点状光源３の近傍で散乱板２からの放射光が低減し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１７１】
０°≦β＝（α＋θ2）＋Ｓｉｎ-1（ｎ×Ｓｉｎ（Ｓｉｎ-1（（１／ｎ）×Ｓｉｎ
（９０°−（θ1−α）））＋θ1−θ2））−９０°        （１４）
【０１７２】
実施の形態１０
図５６は本発明の実施の形態９にかかわる面状光源装置の断面図、図５７は屈折素子の作用を説明する図であり、図５７（ａ）は本実施の形態における屈折素子の近傍の拡大図、図５７（ｂ）は図１７（ａ）の屈折素子の近傍の拡大図である。図５６〜５７において、図１〜５５と同じ符号は、図１〜５５に示されるものと同一または相当部分を示し、その説明を省略する。本実施の形態１０は、後述する屈折素子３８の形状および屈折素子３８の底面３８ａに光吸収部材を設けたことのみが実施の形態１と異なっており、屈折素子３８による作用効果以外は、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１７３】
本実施の形態１０における屈折素子３８は、点状光源３と中空領域６とのあいだにおいて、複数の点状光源３の配列方向に沿って設けられ、筐体１の底面１ｂに対してほぼ平行な底面３８ａと、該底面３８ａと平行に対向する対向面３８ｆと、前記底面３８ａと対向面３８ｆに接し、中空領域６側に傾いた被照射面３８ｃと、前記底面３８ａと対向面３８ｆに接し、点状光源３側に傾いた放射面３８ｅとを有している。また、前記底面３８ａには、光吸収部材３９として黒色シートが貼り付けられている。なお、該屈折素子３８はアクリルなどの透明樹脂またはガラスから作製されている。
【０１７４】
前記屈折素子３８は、点状光源３から直接またはリフレクタ７を介して照射された光を筐体１の底面１ｂ側に屈折させ放射する。なお、被照射面３８ｃに対する照射光のうち、光度が最大である入射角の光を筐体１の開口部１ｄ側より底面１ｂ側に屈折して放射するように、被照射面３８ｃおよび放射面３８ｅの傾きを調整するのがより好ましい。
【０１７５】
本実施の形態１０においては、図５７（ａ）に示されるように、屈折素子３８の底面３８ａに光吸収部材３９を貼り付けているため、屈折素子３８の底面３８ａに到達した光を吸収でき、図５７（ｂ）に示すように屈折素子１０８の底面に到達して反射し、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光を抑制し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態１０においては、光吸収部材３９に黒色シートを用いているが、本発明では、少なくとも一部の光を吸収する機能を有していれば、これに限られるものではなく、たとえば灰色のシートを用いることができる。または屈折素子３８の底面に灰色や黒色の塗装を施してもよい。
【０１７７】
なお、本実施の形態１０においては、屈折素子３８の底面３８ａに光吸収部材３９を用いて、点状光源３の近傍の散乱板２から放射する光を抑制し、散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善しているが、本発明においては、屈折素子の形状はこれに限られるものではなく、たとえば実施の形態１〜９に示した形状の屈折素子の底面に光吸収部材を用いることにより、実施の形態１〜９に示した効果と本実施の形態１０の効果によって、さらに散乱板２からの放射光の輝度ムラを改善することができる。
【０１７８】
実施の形態１１
図５８は本発明の実施の形態１１にかかわる面状光源装置の部分断面図、図５９は本実施の形態１１にかかわる点状光源基板４と筐体の底面との位置関係を説明するための説明図である。図５８および図５９において、図１〜図５７と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。点状光源基板４は、点状光源３の中心軸１４に垂直な平面１５と筐体１の底面１ｂとが角度δをなすように、筐体１に配設している。
【０１７９】
なお、本実施の形態１１においては、面状光源装置に屈折素子を設けず、点状光源３の中心軸１４に垂直な平面１５と筐体１の底面１ｂとが角度δをなすように、点状光源基板４を筐体１の底面１ｂまたは散乱板２に対して傾けるところだけが実施の形態１〜４と異なっており、後述する点状光源基板４による作用効果以外は、実施の形態１〜４と同様の作用効果を奏する。
【０１８０】
点状光源３からはあらゆる方向への放射光が存在するが、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる角度φ3（−９０°≦φ3≦９０°）の放射光を、筐体１の底面１ｂ側に放射させることにより、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減し、光源近傍の明部を改善することができる。特に、点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる光を筐体１の底面１ｂに向ける、すなわち、光度が最大となる光が水平以下となるように点状光源基板４を傾けることにより、多くの光は反射板５を介して散乱板２から放射することとなり、さらに効果的に、光源近傍の散乱板２からの放射光を低減できる。また、中空領域６内での光の伝播距離が増加するために、光の混色および混合が促進され、輝度ムラおよび色度ムラを大幅に低減できるために好ましい。
【０１８１】
以下、図５９に示すように、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる角度φ3の放射光が、筐体１の底面１ｂに対して水平となる場合を用いて説明する。
【０１８２】
点状光源３から放射角φ3で放射した光が、筐体１の底面１ｂに対して水平であるためには、次式（１５）を満たす。
【０１８３】
δ＋φ3＝９０°                  （１５）
【０１８４】
点状光源３から放射角φ3で放射した光を、筐体１の底面１ｂに向けて放射するには、式（１５）により、次の不等式（１６）を満たせばよいことになる。
【０１８５】
δ＋φ3≧９０°                  （１６）
【０１８６】
ここで、点状光源３であるＬＥＤは、ＬＥＤ素子をレンズ形状の樹脂で封止することで放射光の指向性を制御している。例えば、図５に示すように、ＬＥＤ素子の配列方向の中心軸に対して鉛直上方から右回りを正として、ＬＥＤからの放射光の角度が±８０°において光度が最大となる配光分布を有するＬＥＤを点状光源３として用いた場合には、放射角φ3は８０°であり、点状光源３のＬＥＤ単体の中心軸１４に垂直な平面１５と筐体１の底面１ｂとのなす角δは、不等式（１６）より、δ≧１０°を満たすことにより、光源近傍の明部を低減し、輝度分布を改善できる。
【０１８７】
また、図５８に示すように、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射する位置Ｓ1を基準に筐体１の開口部１ｄの中心Ｏ1までの水平距離をＬ1、筐体１の開口部１ｄの中心Ｏ1から筐体１の底部１ｂ側に配置された反射板５までの垂直距離をｄ1とする。ここで、次式（１７）を満たすことで、位置Ｓ1から放射する放射光を筐体１の底面１ｂ中央の反射板５で最初に反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。
【０１８８】
Ｔａｎ-1（ｄ1／Ｌ1）＝δ＋φ3−９０°      （１７）
【０１８９】
なお、点状光源３から中空領域６に直接到達する光で、リフレクタ７によって囲まれた領域と中空領域との境界である仮想面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角と、点状光源３からリフレクタ７で反射され中空領域６に到達する光で、リフレクタ７によって囲まれた領域と中空領域との境界である仮想面に対する照射光の配光分布のうち光度が最大である入射角とが一致するようなリフレクタ７の形状とすることで、光源からの光を効率よく筐体１の底面１ｂ側に放射することが可能であるので好ましい。
【０１９０】
本実施の形態１１においては、不等式（１６）を満たすことにより、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大となる放射光を筐体１の底面１ｂ側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなく、表示面の輝度ムラを抑制することができる。
【０１９１】
また、点状光源３と中空領域６との間に介在していた屈折素子を設けないために、屈折素子の被照射面、側面および放射面での光の反射ロスが生じず、光の利用効率が高い面状光源装置を得ることができる。
【０１９２】
また、面状光源装置に屈折素子を設ける必要がないので、部材点数の削減および部材コストの低減が可能である。
【０１９３】
実施の形態１２
図６０は本発明の実施の形態１２にかかわる面状光源装置の部分断面図である。図６０において、図１〜５９と同じ符号は、同一または相当部分を示し、その説明を省略する。点状光源基板４は、点状光源３の中心軸１４に垂直な平面１５と筐体１の底面１ｂとが角度δが１８０°をなすように、すなわち、筐体１の上面１ａ側に点状光源３が位置するように、筐体１に配設している。
【０１９４】
なお、本実施の形態１２においては、筐体１の上面１ａ側に点状光源３が位置するように、点状光源基板４を筐体１に配設しているところだけが実施の形態１１と異なっており、後述する点状光源基板４による作用効果以外は、実施の形態１１と同様の作用効果を奏する。
【０１９５】
本実施の形態１２においては、筐体１の上面側１ａに点状光源３が位置することにより、点状光源３からのほぼ全ての放射光は筐体１の底面１ｂ側に放射することができるため、点状光源近傍における輝度が、点状光源から遠方の位置の輝度に比べて高くなることがなく、表示面の輝度ムラを抑制することができる。
【０１９６】
また、図６０に示すように、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射角をφ3（−９０°＜φ3＜０°）、点状光源３の中心軸１４に対する点状光源３からの放射光の配光分布のうち光度が最大である放射光の放射する位置Ｓ2を基準に筐体１の開口部１ｄの中心Ｏ2までの水平距離をＬ2、筐体１の開口部１ｄの中心Ｏ2から筐体１の底面１ｂ側に配置された反射板５までの垂直距離をｄ2とする。ここで、次式（１８）を満たすことで、位置Ｓ2から放射する放射光を筐体１の底面１ｂ中央の反射板５で最初に反射させることができ、点状光源近傍と比較して表示面中央の輝度を高めることができるので好ましい。
【０１９７】
Ｔａｎ-1（ｄ2／Ｌ2）＝９０°＋φ3          （１８）
【０１９８】
以上説明したように、各実施の形態において、多様な形状の屈折素子、リフレクタ、散乱反射部、第１の傾斜部もしくは第２の傾斜部を有する反射板、または遮光パターンを有する散乱板を個別に用いることによりそれぞれの部材による効果を得ているが、複数の種類の部材を組み合わせることによりさらなる効果が期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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