(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲反射面または屈曲屈折面が形成され、前記一方向に対して交差する方向から前記複数の屈曲反射面または屈曲屈折面に入射した光をこれらの屈曲反射面または屈曲屈折面より他方の面に向けて屈折または反射し、その光を他方の面から出射する光変向部材と、前記光変向部材の前記一方向に対して交差する方向の一端側に配置され、前記光変向部材に向けて光を出射する少なくとも１つの固体発光素子とからなることを特徴とする面光源。
【請求項２】
光変向部材は、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲プリズム部が形成され、これらの屈曲プリズム部の両側面のうち、固体発光素子の配置側に対向する一方の側面が、前記固体発光素子からの出射光を入射させる屈曲入射面とされ、他方の側面が、前記屈曲入射面から入射した光を他方の面に向けて屈折する屈曲屈折面とされたプリズムシートであり、前記固体発光素子は、前記プリズムシートの前記屈曲プリズム部が形成された面に沿った方向に光を出射するように配置され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】
プリズムシートの屈曲プリズム部が形成された面に、一端に入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前記プリズムシートに対向する面から出射する導光板が配置されており、固体発光素子は、前記導光板の入射端面に対向させて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の面光源。
【請求項４】
光変向部材は、一端に入射端面を有し、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲溝が形成され、これらの屈曲溝の両側面のうち、前記入射端面側に対向する一方の側面が、前記入射端面から入射した光を他方の面に向けて反射する屈曲反射面とされた変向導光板であり、固体発光素子は、前記変向導光板の入射端面に対向させて配置されていることを特徴とする請求項１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、液晶表示装置の照明光源等に用いられる面光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の照明光源に用いられる面光源としては、従来、一端に入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前面から出射する導光板の側方に、前記入射端面に対向させて、前記導光板の入射端面の全長にわたる長さの冷陰極管を配置した構成のものが広く利用されている。
【０００３】
しかし、この面光源は、前記冷陰極管からの出射光を前記導光板にその入射端面の全域から入射させ、前記導光板の前面から均一な輝度分布の光を出射することができるが、その反面、前記冷陰極管の寿命が短いため、頻繁に冷陰極管を交換しなければならず、したがって維持費が嵩むという問題をもっている。
【０００４】
そのため、最近では、前記前記冷陰極管に代えて、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる固体発光素子を備えた面光源が利用されるようになってきている。
【０００５】
図１３は固体発光素子を備えた従来の面光源の斜視図であり、ここでは、１つの固体発光素子２を、導光板１の入射端面１ａの長さ方向の中央部に対向させて配置したものを示している。
【０００６】
この面光源は、前記固体発光素子４の寿命が半永久的であるため、発光素子４の交換がほとんど不要であり、したがって、維持費を低減することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３に示した従来の面光源は、導光板１への入射光が、前記導光板１の入射端面１ａの長さ方向の中央部に対向させて配置された固体発光素子２からの出射光であるため、前記入射端面１ａから入射した光が導光板１の全域に均等に行き渡らず、そのために、導光板１の前面から出射する光のうち、図１３に平行斜線を施した領域からの出射光の輝度が低く、均一な輝度分布の出射光が得られない。
【０００８】
前記固体発光素子４の数を多くし、この発光素子４を導光板１の入射端面１ａの長さ方向に沿わせて密な間隔で配置すれば、前記導光板１にその入射端面１ａの全域から光を入射させ、前記導光板１の前面から均一な輝度分布の光を出射することができるが、発光素子数を多くしたのでは、コスト高になるとともに、消費電力が増大してしまう。
【０００９】
この発明は、固体発光素子を備えた面光源として、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができるものを提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源は、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲反射面または屈曲屈折面が形成され、前記一方向に対して交差する方向から前記複数の屈曲反射面または屈曲屈折面に入射した光をこれらの屈曲反射面または屈曲屈折面より他方の面に向けて屈折または反射し、その光を他方の面から出射する光変向部材と、前記光変向部材の前記一方向に対して交差する方向の一端側に配置され、前記光変向部材に向けて光を出射する少なくとも１つの固体発光素子とからなることを特徴とするものである。
【００１１】
この面光源によれば、前記固体発光素子からの出射光が、前記光変向部材の一方の面に形成された複数の屈曲反射面または屈曲屈折面により拡散されて前記光変向部材の他方の面に向けて屈折または反射され、その光が前記光変向部材の他方の面から出射するため、少ない発光素子数で均一な輝度の光を出射することができる。
【００１２】
この発明の面光源は、上記のように、前後面の一方の面に、波状に屈曲する横長な複数の屈曲反射面または屈曲屈折面が形成された光変向部材と、前記一方の方向に対して交差する方向の一端側に配置され、前記光変向部材に向けて光を出射する少なくとも１つの固体発光素子とを備え、前記固体発光素子からの出射光を、前記光変向部材の複数の屈曲反射面または屈曲屈折面により拡散させて前記光変向部材の他方の面に向けて屈折または反射し、その光を前記光変向部材の他方の面から出射することにより、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができるようにしたものである。
【００１３】
この発明の面光源において、前記光変向部材は、例えば、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲プリズム部が形成され、これらの屈曲プリズム部の両側面のうち、固体発光素子の配置側に対向する一方の側面が、前記固体発光素子からの出射光を入射させる屈曲入射面とされ、他方の側面が、前記屈曲入射面から入射した光を他方の面に向けて屈折する屈曲屈折面とされたプリズムシートが好ましく、その場合は、前記固体発光素子を、前記プリズムシートの前記屈曲プリズム部が形成された面に沿った方向に光を出射するように配置すればよい。
【００１４】
このように前記プリズムシートを光変向部材とする場合は、前記プリズムシートの屈曲プリズム部が形成された面に、一端に入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前記プリズムシートに対向する面から出射する導光板を配置し、前記固体発光素子を、前記導光板の入射端面に対向させて配置するのがより好ましい。
【００１５】
また、前記光変向部材は、一端に入射端面を有し、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲溝が形成され、これらの屈曲溝の両側面のうち、前記入射端面側に対向する一方の側面が、前記入射端面から入射した光を他方の面に向けて反射する屈曲反射面とされた変向導光板でもよく、その場合は、前記固体発光素子を、前記変向導光板の入射端面に対向させて配置すればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は面光源の斜視図、図２は前記面光源の側面図、図３は前記面光源の光変向部材として備えられたプリズムシートの底面図、図４は前記プリズムシートによる光の拡散を示す模式図である。
【００１７】
この実施例の面光源１０は、図１および図２に示すように、一方の面に一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲プリズム部１２が形成されたプリズムシート１１と、前記プリズムシート１１の屈曲プリズム部１２が形成された面に対向させて配置された反射板１３と、前記プリズムシート１１の前記一方向（屈曲プリズム部１２の長さ方向）に対して交差する方向の一端側に配置され、前記プリズムシート１１に向けて光を出射する１つの固体発光素子１４とからなっている。
【００１８】
前記プリズムシート１１は、アクリル系樹脂等の透明樹脂からなっており、その前後面１１ａ，１１ｂの一方の面、例えば後面１１ｂに前記複数の屈曲プリズム部１２が形成され、他方の面である前面１１ａは平坦面となっている。
【００１９】
前記複数の屈曲プリズム部１２は、図１および図３に示したように、前記プリズムシート１１の全幅にわたる長さに形成された、前記プリズムシート１１の幅方向に沿って正弦波（ｓｉｎカーブ）状に屈曲する断面形状が三角形状の突条からなっており、その両側面のうち、前記固体発光素子１４の配置側に対向する一方の側面が、前記固体発光素子１４からの出射光を入射させる屈曲入射面１２ａとされ、他方の側面が、前記屈曲入射面１２ａから入射した光を前記プリズムシート１１の前面１１ａに向けて屈折する屈曲屈折面１２ｂとされている。
【００２０】
前記屈曲入射面１２ａは、前記プリズムシート１１の前面１１ａに対して垂直に近い急傾斜面、前記屈曲屈折面１２ｂは、前記プリズムシート１１の前面１１ａの法線（図示せず）に対する角度が前記屈曲入射面１２ａよりも大きい傾斜面であり、前記屈曲入射面１２ａの前記法線に対する角度は５〜１５度の範囲に設定され、前記屈曲屈折面１２ｂの前記法線に対する角度は１５〜６０度の範囲に設定されている。
【００２１】
また、前記複数の屈曲プリズム部１２は、それぞれの間に間隔をおいて前記プリズムシート１１の長さ方向に一定のピッチで形成されており、前記プリズムシート１１の後面１１ｂの各屈曲プリズム部１２の間の部分は、前記プリズムシート１１の前面１１ａと平行またはそれに近い傾きをもった面となっている。
【００２２】
なお、この実施例の面光源１０は、図１および図２に仮想線（二点鎖線）で示した透過型液晶表示素子（アクティブマトリックス型または単純マトリックス型液晶表示素子）３０の背後に配置されるものであり、図では便宜上、前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２のピッチおよび前記屈曲プリズム部１２の形状を大きく誇張して示しているが、前記複数の屈曲プリズム部１２のピッチは、前記液晶表示素子３０の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さく設定され、また、前記屈曲プリズム部１２は、前記複数の屈曲プリズム部１２のピッチと同程度以下の幅の波が繰り返し連続する形状に形成されている。
【００２３】
そして、前記反射板１３は、前記プリズムシート１１の後側に、前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２の頂部との間隔が、前記プリズムシート１１の一端側（固体発光素子１４の配置側）から他端側に向かって順次小さくなるように傾斜させるとともに、前記プリズムシート１１の他端側に対向する端部を、前記プリズムシート１１の最も他端側の屈曲プリズム部１２の頂部に当接させて配置されている。
【００２４】
また、前記固体発光素子１４は、その構造は図示しないが、例えば、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを１つずつ並べて配置し、これらのＬＥＤを前記透明樹脂によりモールドしたものであり、前記各ＬＥＤが発する赤、緑、青の３色の光を混色させた白色光を出射する。
【００２５】
前記固体発光素子１４は、前記プリズムシート１１の一端側に、前記プリズムシート１１の幅方向の中央部に位置させるとともに、前記プリズムシート１１と前記反射板１３との間の空間に対向させて、前記プリズムシート１０の屈曲プリズム部１２が形成された後面１１ｂに沿った方向に光を出射するように配置されている。
【００２６】
この面光源１０は、前記固体発光素子１４からの出射光を、前記プリズムシート１１を介してその前面１０ａから出射するものであり、前記固体発光素子１４から前記プリズムシート１０の後面１１ｂに沿った方向に出射した光は、図２に矢線で示したように、前記プリズムシート１１の後面１１ｂの複数の屈曲プリズム部１２の屈曲入射面１２ａに、直接または前記反射板１３により反射されて入射する。
【００２７】
前記複数の屈曲プリズム部１２の屈曲入射面１２ａに入射した光は、前記屈曲入射面１２ａと外気（プリズムシート１１と反射板１３との間の空気）との界面を透過し、図４に示したように、波状に屈曲する前記界面の各部への入射角に応じて前記前記屈曲入射面１２ａの長さ方向、つまりプリズムシート１１の幅方向に様々な屈折角で屈折し、前記プリズムシート１１の幅方向に拡散して前記屈曲プリズム部１２内に入射する。
【００２８】
そして、前記複数の屈曲プリズム部１２内に入射した光は、図４に示したように、前記屈曲プリズム部１２の屈曲屈折面１２ｂと外気との界面により全反射して前記プリズムシート１１の前面１１ａに向けて屈折されるとともに、波状に屈曲する前記界面での屈折により前記プリズムシート１１の幅方向にさらに拡散し、プリズムシート１１の全幅に広がって前記プリズムシート１１の前面１１ａの全域から均一な強度で出射する。
【００２９】
すなわち、この面光源１０は、前記固体発光素子１４からの出射光を、前記プリズムシート１１の後面１１ｂに形成された複数の屈曲プリズム部１２により、前記プリズムシート１１の幅方向に拡散させて前記プリズムシート１１の前面１１ａに向けて屈折させ、その光を前記プリズムシート１１の前面１１ａの全域から均一な強度で出射するものであり、したがって、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００３０】
しかも、この実施例では、前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２の屈曲屈折面１２ｂの傾斜角（プリズムシート１１の前面１１ａの法線に対する角度）を１５〜６０度の範囲にしているため、前記固体発光素子１４から出射し、前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２にその屈曲入射面１２ａから入射した光を、前記屈曲屈折面１２ｂにより、図２に示したように、前記プリズムシート１１の側面方向から見て前記プリズムシート１１の前面１１ａの法線付近の方向の付近に向けて屈折させ、前記プリズムシート１１の前面１１ａから出射する光の正面輝度を高くすることができる。
【００３１】
なお、前記プリズムシート１１の前面１１ａに出射した光は、前記透過型液晶表示素子３０にその後面から入射し、この液晶表示素子３０を透過して前側に出射する。
【００３２】
そのため、図１に示したように透過型液晶表示素子３０の背後に前記面光源１０を配置することにより、画面の明るさが均一で輝度むらがなく、しかも正面輝度の高い良好な表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【００３３】
さらに、前記面光源１０は、前記プリズムシート１１の後側に反射板１３を配置したものであるため、前記プリズムシート１１の前側から入射した外光を、このプリズムシート１１を厚さ方向に透過させて前記反射板１３により反射し、その反射光を前記プリズムシート１１を再び厚さ方向に透過させてその前面１１ａに出射することができ、したがって、前記液晶表示装置に、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からの照明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。
【００３４】
なお、上記実施例の面光源１０は、前記プリズムシート１１の一端側に１つの固体発光素子１４を配置したものであるが、前記固体発光素子１４は、１つに限らず、複数の固体発光素子を、前記プリズムシート１１の幅方向に適当間隔で並べて配置してもよく、さらにその場合は、上述した第２の実施例と同様に、赤色光を出射する固体発光素子と、緑色光を出射する固体発光素子と、青色光を出射する固体発光素子とを並べて配置してもよい。
【００３５】
図５および図６はこの発明の第２の実施例を示しており、図５は面光源の斜視図、図６は前記面光源のプリズムシートによる光の拡散を示す模式図である。
【００３６】
この実施例の面光源１０ａは、プリズムシート１１の一端側に、赤色ＬＥＤからなる固体発光素子１４Ｒと、緑色ＬＥＤからなる固体発光素子１４Ｂと、青色ＬＥＤからなる固体発光素子１４Ｂとを１つずつ、前記プリズムシート１１の幅方向に適当間隔で並べて配置したものであり、他の構成は、上記第１の実施例の面光源１０と同じである。
【００３７】
この面光源１０ａは、前記固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂからの出射光をそれぞれ、上記第１の実施例の面光源１０と同様に、前記プリズムシート１１の後面１１ｂに形成された複数の屈曲プリズム部１２により前記プリズムシート１１幅方向に拡散させて前記プリズムシート１１の前面１１ａに向けて屈折させ、前記プリズムシート１１の前面１１ａの全域から均一な強度で出射する。
【００３８】
そして、この面光源１０ａは、赤色光Ｒを出射する固体発光素子１４Ｒと、緑色光Ｇを出射する固体発光素子１４Ｇと、青色光Ｂを出射する固体発光素子１４Ｂとを備えており、これらの固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂからの出射光をそれぞれ、前記プリズムシート１１の前面１１ａの全域から均一な強度で出射するため、前記固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを同時に点灯させることにより、前記プリズムシート１１の前面１１ａの全域から、赤、緑、青の３色の均等に混色させた均一な輝度の白色光を出射することができる。
【００３９】
また、この面光源１０ａは、前記固体発光素子１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを順次点灯させることにより、前記プリズムシート１１の前面１１ａから、赤、緑、青の３色の光を順次出射することができ、したがって、フィールドシーケンシャル液晶表示装置の面光源としても利用することができる。
【００４０】
図７および図８はこの発明の第３の実施例を示しており、図７は面光源の斜視図、図８は前記面光源の側面図である。
【００４１】
この実施例の面光源１０ｂは、上記第１の実施例の面光源１０のプリズムシート１１と反射板１３との間に、一端に入射端面１５ａを有し、前記入射端面１５ａから入射した光を導いて前記プリズムシート１１に対向する前面１５ｂから出射する導光板１５を配置し、この導光板１５の入射端面１５ａの長さ方向の中央部に対向させて固体発光素子１４を配置したものであり、他の構成は第１の実施例の面光源１０と同じである。
【００４２】
前記導光板１５は、前記プリズムシート１１に対向する前面１５ｂが平坦面に形成され、後面１５ｃがその一端から他端に向って前記前面１５ｂに近づくように傾斜する傾斜面に形成された楔板状のアクリル系樹脂等からなる透明板であり、その両端面のうちの前後面間の幅が大きい方の端面が入射端面１５ａとされ、前面１５ｂが、前記入射端面１５ａから入射した光の出射面とされている。
【００４３】
そして、この導光板１５は、その前面１５ｂを前記プリズムシート１１の後面１０ｂの複数の屈曲プリズム部１２の頂部に当接または近接させて、前記プリズムシート１１の後側に配置されており、反射板１３は、前記導光板１５の後面１５ｃに接面させて、前記導光板１５の後側に配置されている。
【００４４】
この面光源１０ｂは、固体発光素子１４からの出射光を前記導光板１５により導いて前記プリズムシート１１の後面１１ｂに形成された複数の屈曲プリズム部１２に入射させるようにしたものであり、前記固体発光素子１４からの出射光は、前記導光板１５にその入射端面１５ａから入射し、図８に矢線で示したように、導光板１５の前面１５ｂと外気（プリズムシート１１と反射板１３との間の空気）との界面での全反射と、導光板１５の後面１５ｃに接面させて配置された反射板１３での反射とにより前記導光板１５内を導かれて前記導光板１５の前面１５ｂと外気との界面に全反射臨界角よりも小さい入射角で入射し、前記界面を透過して前記導光板１５の前面１５ｂに出射する。
【００４５】
そして、前記導光板１５の前面１５ｂに出射した光は、前記プリズムシート１１の後面１１ｂに形成された複数の屈曲プリズム部１２に、その屈曲入射面１２ａから、その長さ方向、つまりプリズムシート１１の幅方向に拡散されて入射し、前記屈曲プリズム部１２の屈曲屈折面１２ｂにより、プリズムシート１１の幅方向にさらに拡散されて前記プリズムシート１１の前面１１ａに向けて屈折され、このプリズムシート１１の前面１１ａの全域から均一な強度で出射する。
【００４６】
したがって、この面光源１０ｂによれば、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００４７】
しかも、この実施例の面光源１０ｂは、固体発光素子１４からの出射光を、前記導光板１５により導いてこの導光板１５の前面１５ｂに出射し、その光を前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２に入射させるようにしているため、固体発光素子１４からの出射光を効率良く前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２に入射させることができる。
【００４８】
すなわち、前記固体発光素子１４からの出射光は、前記プリズムシート１１の幅方向および厚さ方向にある程度の広がり角をもった光であるが、図１および図２に示した第１の実施例の面光源１０では、前記固体発光素子１４からの出射光が、前記プリズムシート１１とその後側に傾斜させて配置された反射板１３との間の空間内を進むため、その光の一部が前記空間の両側に漏れて無駄になる。
【００４９】
一方、この実施例の面光源１０ｂは、固体発光素子１４からの出射光を前記導光板１５により導いてこの導光板１５の前面１５ｂに出射するものであるため、前記導光板１５にその入射端面１５ａから入射した光のうち、前記導光板１５の側面に向かって進む光も、前記導光板１５の側面と外気との界面で全反射して前記導光板１５内を導かれ、最終的に前記導光板１５の前面１５ｂから出射して前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２に入射する。
【００５０】
そのため、この実施例の面光源１０ｂは、固体発光素子１４からの出射光を効率良く前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２に入射させ、高輝度の光を前記プリズムシート１１の前面１１ａから出射することができ、したがって、液晶表示素子３０の表示を明るくすることができる。
【００５１】
また、この実施例の面光源１０ｂは、前記導光板１５の後側に反射板１３を配置しているため、透過型液晶表示素子３０の背後に前記面光源１０ｂを配置した液晶表示装置に、外光を利用する反射表示と、前記面光源１０ｂからの照明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。
【００５２】
なお、この実施例では、前記反射板１３を前記導光板１５の後面１５ｃに接面させて配置しているが、前記反射板１３は、前記導光板１５の後側に近接させて配置してもよく、その場合でも、導光板１５内を導かれる光のうちの前記導光板１５の後面１５ｃに向かう光を、前記導光板１５の後面１５ｃと外気（導光板１５と反射板１３の間の空気）との界面で全反射して導光板１５内を導くことができる。
【００５３】
また、前記導光板１５は、その後面１５ｃに、導光板１５の幅方向に沿う断面形状が三角形状の複数の溝を互いに平行に形成したものでもよく、前記導光板１５をこのような構成とすることにより、導光板１５内を導かれる光のうちの前記導光板１５の後面１５ｃに向かう光を、前記溝の側面と外気（溝内の空気）との界面で全反射し、効果的に導光板１５の前面１５ｂから出射させることができる。
【００５４】
なお、この実施例の面光源１０ｂにおいても、固体発光素子１４は、１つに限らず、複数の固体発光素子を、前記プリズムシート１１の幅方向に適当間隔で並べて配置してもよい。
【００５５】
また、上記第１〜第３の実施例では、前記プリズムシート１１の複数の屈曲プリズム部１２を正弦波状に屈曲する形状に形成しているが、前記複数の屈曲プリズム部１２は、正弦波状に限らず、円または楕円波や三角波等の波状に屈曲する形状に形成してもよい。
【００５６】
図９〜図１１はこの発明の第４の実施例を示しており、図９は面光源の斜視図、図１０は前記面光源の側面図、図１１は前記面光源の光変向部材として備えられた変向導光板の底面図である。
【００５７】
この実施例の面光源２０は、図９および図１０に示すように、一端に入射端面２１ａを有し、前後面２１ｂ，２１ｃの一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲溝２２が形成された変向導光板２１と、前記変向導光板２１の屈曲溝２２が形成された面に対向させて配置された反射板２３と、前記変向導光板２１の前記一方向（屈曲溝２２の長さ方向）に対して交差する方向の一端側に配置され、前記変向導光板２１に向けて光を出射する１つの固体発光素子２４とからなっている。
【００５８】
前記変向導光板２１は、その前面２１ｂが平坦面に形成され、後面２１ｃがその一端から他端に向って前記前面２１ｂに近づくように傾斜する傾斜面に形成された楔板状のアクリル系樹脂等からなる透明板であり、その両端面のうちの前後面間の幅が大きい方の端面が入射端面２１ａとされ、前面２１ｂが、前記入射端面２１ａから入射した光の出射面とされており、前記複数の屈曲溝２２は、前記変向導光板２１の後面２１ｃに形成されている。
【００５９】
前記複数の屈曲溝２２は、図９および図１１に示したように、前記変向導光板２１の全幅にわたる長さに形成された、前記変向導光板２１の幅方向に沿って正弦波状に屈曲する断面形状が三角形状の溝からなっており、これらの屈曲溝２２の両側面のうち、前記入射端面２１ａ側に対向する一方の側面が、前記入射端面２１ａから入射した光を前記変向導光板の前面２１ｂに向けて反射する屈曲反射面２２ａとされている。
【００６０】
前記屈曲反射面２２ａは、前記屈曲溝２２の底部から変向導光板２１の前面２１ｂに向かって前記入射端面２１ａ側に傾斜する傾斜面であり、この屈曲反射面２２ａの前記屈曲反射面２２ａの前面２１ｂの法線（図示せず）に対する角度は１５〜６０度の範囲に設定されている。なお、前記屈曲溝２２の前記屈曲反射面２２ａとは反対側の側面は、前記法線に対して前記屈曲反射面２２ａとは反対側に５〜１５度の角度で傾斜する急傾斜面となっている。
【００６１】
前記複数の屈曲溝２２は、それぞれの間に間隔をおいて前記変向導光板２１１の長さ方向に一定のピッチで形成されている。
【００６２】
なお、この実施例の面光源１０は、図９および図１０に仮想線（二点鎖線）で示した透過型液晶表示素子（アクティブマトリックス型または単純マトリックス型液晶表示素子）３０の背後に配置されるものであり、図では便宜上、前記変向導光板２１の複数の屈曲溝２２のピッチおよび前記屈曲溝２２の形状を大きく誇張して示しているが、前記複数の屈曲溝２２のピッチは、前記液晶表示素子３０の画素ピッチと同程度またはそれよりも小さいく設定され、また、前記屈曲溝２２は、前記複数の屈曲溝２２のピッチと同程度以下の幅の波が繰り返し連続する形状に形成されている。
【００６３】
そして、前記反射板２３は、前記変向導光板２１の後側に、その後面２１ｃに接面させて配置されている。
【００６４】
また、前記固体発光素子２４は、例えば、上述した第１の実施例の固体発光素子１４と同じ白色光を出射する発光素子であり、この固体発光素子２４は、前記変向導光板２１の入射端面２１ａの側方に、前記入射端面２１ａの長さ方向の中央部に対向させて配置されている。
【００６５】
この面光源１０は、前記固体発光素子２４からの出射光を、前記変向導光板２１を介してその前面２１ｂから出射するものであり、前記固体発光素子２４からの出射光は、前記変向導光板２１にその入射端面２１ａから入射する。
【００６６】
そして、前記変向導光板２１に前記入射端面２１ａから入射した光は、図１０に矢線で示したように、変向導光板２１の前面２１ｂと外気（空気）との界面での全反射と、変向導光板２１の後面２１ｃに接面させて配置された反射板２３での反射とにより前記変向導光板２１内を導かれて前記複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａに入射し、前記屈曲反射面２２ｂと外気（屈曲溝２２内の空気）との界面により前記変向導光板２１の前面２１ｂに向けて反射されるとともに、波状に屈曲する前記界面での反射により前記屈曲反射面２２ａのさ方向、つまり変向導光板２１の幅方向に拡散し、変向導光板２１の全幅に広がって前記変向導光板２１の前面２１ｂの全域から均一な強度で出射する。
【００６７】
すなわち、この面光源２０は、前記固体発光素子２４から出射し、前記変向導光板２１にその入射端面２１ａから入射した光を、前記変向導光板２１の後面２１ｃに形成された複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａにより、前記変向導光板２１の幅方向に拡散させて前記変向導光板２１の前面２１ｂに向けて反射し、その光を前記変向導光板２１の前面２１ｂの全域から均一な強度で出射するものであり、したがって、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００６８】
しかも、この実施例では、前記変向導光板２１の複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａの傾斜角（変向導光板２１の前面２１ｂの法線に対する角度）を１５〜６０度の範囲にしているため、前記変向導光板２１にその入射端面２１ａから入射して前記複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａに入射した光を、前記屈曲反射面２２ａにより、図１０に示したように、前記変向導光板２１の側面方向から見て前記変向導光板２１の前面２１ｂの法線付近の方向の付近に向けて屈折させ、前記変向導光板２１の前面２１ｂから出射する光の正面輝度を高くすることができる。
【００６９】
そのため、図９に示したように透過型液晶表示素子３０の背後に前記面光源２０を配置することにより、画面の明るさが均一で輝度むらがなく、しかも正面輝度の高い良好な表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【００７０】
さらに、前記面光源２０は、前記変向導光板２１の後側に反射板２３を配置したものであるため、前記変向導光板２１の前側から入射した外光を、この変向導光板２１を厚さ方向に透過させて前記反射板２３により反射し、その反射光を前記変向導光板２１を再び厚さ方向に透過させてその前面２１ｂに出射することができ、したがって、前記液晶表示装置に、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２０からの照明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。
【００７１】
図１２はこの発明の第５の実施例を示す面光源の側面図であり、この実施例の面光源２０ａは、一端に入射端面２１ａを有し、前面２１ｂに波状に屈曲する複数の屈曲溝２２が形成され、後面２１ｃが平坦面からなる出射面とされた変向導光板２１と、前記変向導光板２１の入射端面２１ａに対向させて配置された１つの固体発光素子２４とからなっている。
【００７２】
なお、前記変向導光板２１は、その前面２１ｂに複数の屈曲溝２２を形成し、後面２１ｃを出射面としたものであるが、その構成は、上記第４の実施例の変向導光板２１を裏返しにしたものと同じであり、前記屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａの傾斜角の角度（変向導光板２１の後面２１ｃの法線に対する角度）を１５〜６０度の範囲に設定されている。
【００７３】
この実施例の面光源２０ａは、図に仮想線（二点鎖線）で示した反射型液晶表示素子（アクティブマトリックス型または単純マトリックス型液晶表示素子）３１の前側に配置されるものであり、前記固体発光素子２４からの出射光を、前記変向導光板２１を介してその後面２１から出射する。
【００７４】
すなわち、この面光源２０ａは、前記固体発光素子２４から出射し、前記変向導光板２１にその入射端面２１ａから入射した光を、前記変向導光板２１の前面２１ｂに形成された複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａにより、前記変向導光板２１の幅方向に拡散させて前記変向導光板２１の後面２１ｃに向けて反射し、その光を前記変向導光板２１の後面２１ｃの全域から均一な強度で出射するものであり、したがって、少ない発光素子数で均一な輝度分布の光を出射することができる。
【００７５】
しかも、この実施例では、前記変向導光板２１の複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａの傾斜角を１５〜６度の範囲にしているため、前記変向導光板２１にその入射端面２１ａから入射して前記複数の屈曲溝２２の屈曲反射面２２ａに入射した光を、前記屈曲反射面２２ａにより、図に示したように、前記変向導光板２１の側面方向から見て前記変向導光板２１の後面２１ｃの法線付近の方向の付近に向けて反射することができる。
【００７６】
なお、前記変向導光板２１の後面２１ｃに出射した光は、前記反射型液晶表示素子３１にその前面から入射し、この液晶表示素子３１の後側の反射膜３２により反射されて液晶表示素子３１の前面に出射した光が、前記変向導光板２１を厚さ方向に透過して前側に出射する。
【００７７】
前記反射型液晶表示素子３１の前側に前記面光源２０ａを配置することにより、画面の明るさが均一で輝度むらがなく、しかも正面輝度の高い良好な表示品質の液晶表示装置を得ることができる。
【００７８】
さらに、前記面光源２０ａの変向導光板２１は、その前側から入射した光を厚さ方向に透過させてその後面２１ｃに出射するとともに、後側から入射した光を厚さ方向に透過して前面２１ｂに出射するため、前記液晶表示装置に、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２０ａからの照明光を利用する反射表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００７９】
なお、上記第４および第５の実施例では、前記変向導光板２１の複数の屈曲溝２２を正弦波状に屈曲する形状に形成しているが、前記複数の屈曲溝２２は、正弦波状に限らず、円または楕円波や三角波等の波状に屈曲する形状に形成してもよい。
【００８０】
また、上記第４および第５の実施例の面光源２０，２０ａは、前記変向導光板２１の入射端面２１ａに対向させて１つの固体発光素子２４を配置したものであるが、前記固体発光素子２４は、１つに限らず、複数の固体発光素子を、前記変向導光板２１の入射端面２１ａの長さ方向に適当間隔で並べて配置してもよく、さらにその場合は、上述した第２の実施例と同様に、赤色光を出射する固体発光素子と、緑色光を出射する固体発光素子と、青色光を出射する固体発光素子とを並べて配置してもよい。
【００８１】
さらに、上記第１〜第３の実施例の面光源１０，１０ａ，１０ｂは、光変向部材として、一方の面に複数の屈曲プリズム部１２が形成されたプリズムシート１１を備えたものであり、第４および第５の実施例の面光源２０，２０ａは、光変向部材として、一方の面に複数の屈曲溝２２が形成された変向導光板２１を備えたものであるが、前記光変向部材は、前記プリズムシート１１または変向導光板２１に限らず、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲反射面または屈曲屈折面が形成され、前記一方向に対して交差する方向から前記複数の屈曲反射面または屈曲屈折面に入射した光をこれらの屈曲反射面または屈曲屈折面より他方の面に向けて屈折または反射し、その光を他方の面から出射するののであればよく、また、固体発光素子も、ＬＥＤに限らず、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等からなるものでもよい。
【００８２】
また、この発明の面光源は、液晶表示装置の照明光源に限らず、他の用途にも広く使用することができる。
【００８３】
【発明の効果】
この発明の面光源は、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲反射面または屈曲屈折面が形成され、前記一方向に対して交差する方向から前記複数の屈曲反射面または屈曲屈折面に入射した光をこれらの屈曲反射面または屈曲屈折面より他方の面に向けて屈折または反射し、その光を他方の面から出射する光変向部材と、前記光変向部材の前記一方向に対して交差する方向の一端側に配置され、前記光変向部材に向けて光を出射する少なくとも１つの固体発光素子とからなるものであるため、少ない発光素子数で均一な輝度の光を出射することができる。
【００８４】
この発明の面光源において、前記光変向部材は、例えば、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲プリズム部が形成され、これらの屈曲プリズム部の両側面のうち、固体発光素子の配置側に対向する一方の側面が、前記固体発光素子からの出射光を入射させる屈曲入射面とされ、他方の側面が、前記屈曲入射面から入射した光を他方の面に向けて屈折する屈曲屈折面とされたプリズムシートが好ましく、その場合は、前記固体発光素子を、前記プリズムシートの前記屈曲プリズム部が形成された面に沿った方向に光を出射するように配置することにより、少ない発光素子数で均一な輝度の光を出射することができる。
【００８５】
このように前記プリズムシートを光変向部材とする場合は、前記プリズムシートの屈曲プリズム部が形成された面に、一端に入射端面を有し、前記入射端面から入射した光を導いて前記プリズムシートに対向する面から出射する導光板を配置し、前記固体発光素子を、前記導光板の入射端面に対向させて配置するのがより好ましく、このようにすることにより、前記固体発光素子からの出射光を効率良く前記プリズムシートの複数の屈曲プリズム部に入射させ、高輝度の光を前記プリズムシートの前面から出射することができる。
【００８６】
また、前記光変向部材は、一端に入射端面を有し、前後面の一方の面に、一方向に沿って波状に屈曲する複数の屈曲溝が形成され、これらの屈曲溝の両側面のうち、前記入射端面側に対向する一方の側面が、前記入射端面から入射した光を他方の面に向けて反射する屈曲反射面とされた変向導光板でもよく、その場合は、前記固体発光素子を、前記変向導光板の入射端面に対向させて配置することにより、少ない発光素子数で均一な輝度の光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す面光源の斜視図。
【図２】前記面光源の側面図。
【図３】前記面光源の光変向部材として備えられたプリズムシートの底面図。
【図４】前記プリズムシートによる光の拡散を示す模式図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す面光源の斜視図。
【図６】第２の実施例の面光源のプリズムシートによる光の拡散を示す模式図。
【図７】この発明の第３の実施例を示す面光源の斜視図。
【図８】第３の実施例の面光源の側面図。
【図９】この発明の第４の実施例を示す面光源の斜視図。
【図１０】第４の実施例の面光源の側面図。
【図１１】第４の実施例の面光源の光変向部材として備えられた変向導光板の底面図。
【図１２】この発明の第５の実施例を示す面光源の側面図。
【図１３】固体発光素子を備えた従来の面光源の斜視図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，２０，２０ａ…面光源
１１…プリズムシート
１２…屈曲プリズム部
１２ａ…屈曲入射面、
１２ｂ…屈曲屈折面
１３…反射板
１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…固体発光素子
１５…導光板
１５ａ…入射端面
２１…変向導光板
２２…屈曲溝
２２ａ…屈曲反射面
２３…反射板
２４…固体発光素子
３０…透過型液晶表示素子
３１…反射型液晶表示素子
【図１】
0004096540.tif 000002
【図２】
0004096540.tif 000003
【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】
0004096540.tif 000008
【図８】
0004096540.tif 000009
【図９】
0004096540.tif 000010
【図１０】
0004096540.tif 000011
【図１１】
0004096540.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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