(57)【要約】【課題】単一種類のＬＥＤで白色発光させることができ、カラー・フィールド・シーケンシャル駆動も可能な面光源装置を提供。【解決手段】複数の発光素子１２を配列し、その前面に拡散板１３を配置する。各発光素子は赤、緑、青色の各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを有し、それらの前面を導光プレート１７で覆っている。各光源はそれぞれ、同じ発光色のＬＥＤ１５と、ＬＥＤから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発する発光層１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとからなる。導光プレート１７は、前記光源と対向する面に、光源から入射する光を発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、光源と対向する面と反対側の面に、光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有する。【選択図】図５
2009104844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長い形状を有する複数個の発光素子と、前記発光素子の光出射側の面に対向させて配置した拡散板とからなる面光源装置であって、
前記発光素子は、発光素子の長手方向に沿って配列された互いに発光色の異なる複数の光源と、前記各光源の光出射方向に対向させて前記各光源を覆うように配設された導光プレートとを備え、
前記複数の光源はそれぞれ、同じ発光色の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発するそれぞれの発光層とからなり、
前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
それぞれの前記発光層は、前記発光ダイオードから出射した光を吸収して各光源の発光色の光を発する蛍光体、または、前記発光ダイオードから出射した光を拡散して透過させる拡散材を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記導光プレートの第２の光学面は、導光プレートの表面全体に円錐状または角錐状の微細な凹部を形成したものであることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記導光プレートの第１の光学面は、導光プレートの短手方向に斜面が位置する三角柱状の微細な凸部を導光プレートの短手方向に沿って配列したものであることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項５】
発光色の異なる複数の光源を長手方向に沿って配列され、前記各光源の光出射方向に対向してすべての光源を覆うようにして導光プレートを配設された、一方向に長い形状を有する発光素子であって、
前記複数の光源はそれぞれ、同じ発光色の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発するそれぞれの発光層とからなり、
前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面光源装置及び発光素子に関する。具体的には、単一の発光素子により構成されたカラー・フィールド・シーケンシャル駆動可能な面光源装置と、当該面光源装置に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライトとしては、冷陰極管を用いたものから、ＬＥＤを用いたものへと次第に移行してきている。
【０００３】
また、一般的なカラー液晶表示装置では、冷陰極管や白色ＬＥＤなどの白色光源を用いたバックライトと、３原色のカラー・フィルタを用いて１画素を表現した液晶パネルとの組合せによってカラー表示を行なっている。このため１画素あたり赤、緑、青の３つのセルが必要となり、液晶パネルの高精細化が困難である。
【０００４】
このため、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを備え、バックライトの色を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順に高速に切り替えて画素の色を表現するカラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式の液晶表示装置が提案されている。カラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式では、バックライトの色を順次切り替えるので１画素を１セルで表現でき、画素を高密度化できる。また、カラーフィルタを用いないので、画素における光の透過率が向上し低消費電力化を図れ、さらには、液晶表示装置の色再現性が向上する。
【０００５】
（第１の従来例）
図１は白色発光用のバックライトを示す断面図である。このような構造のバックライトとしては、例えば特開２００７−８１２３４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。図１に示すバックライト１００では、青色発光ダイオード（以下、Ｂ−ＬＥＤと記す。）を複数個並べて配置し、Ｂ−ＬＥＤの前面に拡散板１０１を対向させる。また、拡散板１０１の内面には、図２に示すように、ＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガリウム）等の黄色蛍光体１０３を含んだ蛍光体層１０２が形成されている。各Ｂ−ＬＥＤは、１台のＬＥＤ駆動回路１０４により駆動される。
【０００６】
このバックライト１００では、ＬＥＤ駆動回路１０４によりＢ−ＬＥＤを発光させると、Ｂ−ＬＥＤから青色光Ｂが出射され、青色光Ｂが蛍光体層１０２に入射する。黄色蛍光体１０３は、青色光Ｂを受けて励起されると、黄色の波長変換光（以下、黄色光という。）Ｙを放射する。このため、Ｂ−ＬＥＤから出射された青色光Ｂと黄色蛍光体１０３から放射された黄色光Ｙとが混合して白色光Ｗとなり、拡散板１０１で混合拡散されて前方へ白色光Ｗが出射される。
【０００７】
しかし、このような疑似白色光源を用いたバックライト１００では、黄色蛍光体の量やＢ−ＬＥＤの発光強度によって黄色光が勝ったり青色光が勝ったりするので、白色光を得るためのホワイトバランスの調整が難しかった。
【０００８】
また、このバックライト１００では、図２に示すように、Ｂ−ＬＥＤの指向特性によってＢ−ＬＥＤの正面では青色光Ｂの光強度が強く、正面から外れた斜め方向では青色光Ｂの光強度が弱くなる。また、正面から外れた斜め方向では、青色光Ｂが蛍光体層を通過する距離（光路長）が正面での通過距離よりも長くなる。そのため、斜め方向では、青色光が黄色蛍光体に衝突して黄色光を励起発光させる確率が高くなって黄色光Ｙの割合が多くなり、しかも、この黄色光Ｙは正面にも散乱する。その結果、このようなバックライトでは、Ｂ−ＬＥＤの正面方向では青っぽく光って見え、正面から外れた方向では黄色っぽく光って見え、色むらが生じる。
【０００９】
また、図１のような構造のバックライト１００では、発光色を赤、緑、青というように切り替えることができないので、上記のようなカラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式の液晶表示装置に用いることはできない。そのため、カラーフィルタレス化、画素数の増加、画像の高精細化といったカラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式の特徴を利用することができない。
【００１０】
（第２の従来例）
図３はカラー・フィールド・シーケンシャル駆動可能なバックライトの一例を示す概略断面図である。このバックライト２００は、特開２００６−１９１４１号公報（特許文献２）に開示されたものであって、導光板２０１の裏面中央部に間隔をあけて複数の空所２０２が一列に設けられ、個々の空所２０２内に側面発光型の赤色発光ダイオード（以下、Ｒ−ＬＥＤと記す。）、緑色発光ダイオード（以下、Ｇ−ＬＥＤと記す。）、Ｂ−ＬＥＤを配置している。Ｒ−ＬＥＤは、封止樹脂２０３内に赤色発光のＬＥＤチップ２０４Ｒを封止したものであり、Ｇ−ＬＥＤは、封止樹脂２０３内に緑色発光のＬＥＤチップ２０４Ｇを封止したものであり、Ｂ−ＬＥＤは、封止樹脂２０３内に青色発光のＬＥＤチップ２０４Ｂを封止したものであり、いずれもＬＥＤチップ２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂから出射した光を側面方向へ向けて全反射させるための凹部２０５を封止樹脂２０３の上面に形成している。また、導光板２０１の裏面には凹凸プリズム面２０６を形成している。
【００１１】
このバックライト２００では、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤの各側面から出射された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、空所２０２から導光板２０１内に入射し、導光板２０１の表面と凹凸プリズム面２０６で全反射されて導光板２０１内を導光する。こうして導光板２０１内を導光する各発光色の光Ｒ、Ｇ、Ｂは、図３に示すように導光板２０１内を導光することによって混色され、また導光板２０１内を導光して幅方向にも広がり、導光板２０１の表面から出射される。こうして、導光板２０１の表面から出射された光は、その上に配置された拡散シート２０７で拡散されることによってさらに均一に混色され、白色光となって上方へ出射される。
【００１２】
このようなバックライト２００では、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤが同時に点灯することによって白色発光することができる。また、ＬＥＤ駆動回路１０４によってＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを高速で順次点灯させれば、液晶パネルをカラー・フィールド・シーケンシャル駆動することも可能になる。そして、カラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式によれば、液晶パネルにカラーフィルタが不要になるので、光利用効率が向上し、同じ明るさであれば消費電力を低減することができる。さらに、カラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式によれば、画素を１セルで構成できるためにカラーフィルタ方式に比べて画素数を３倍にでき、画像を高精細化でき、色再現性も向上する。
【００１３】
しかし、発光色の異なるＬＥＤは互いに順方向電流ＩＦ、順方向電圧ＶＦ、電力Ｐｄが互いに異なっている。表１はＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤのＩＦ、ＶＦ、Ｐｄの値の一例を表している。
［表１］
発光色          ＩＦ         ＶＦ           Ｐｄ
Ｒ−ＬＥＤ      ２０ｍＡ      ２.２Ｖ      ０.０４４Ｗ
Ｇ−ＬＥＤ      ３０ｍＡ      ３.６Ｖ      ０.１０８Ｗ
Ｂ−ＬＥＤ      １５ｍＡ      ３.３Ｖ      ０.０５０Ｗ
【００１４】
このようなＬＥＤ毎の特性の違いのため、このバックライト２００では、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路として特殊な駆動回路が必要となり、設計や製造が面倒になり、コストが高くつく。
【００１５】
また、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ及びＢ−ＬＥＤは、図４に示すように、互いに温度特性が異なる。図４は横軸が周囲温度を示し、縦軸は常温（２５℃）における明るさを基準（１００％）としたときのＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤのそれぞれの明るさの変化を表している。このように各ＬＥＤの温度特性が異なるため、例えば常温で白色光となるように調整されていても、熱によって各ＬＥＤの温度が上昇すると、しだいにバックライトの発光色が青味がかってくる。さらに、各ＬＥＤの経時的な特性変化によっても発光色が変化し易い。
【００１６】
また、Ｒ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを用いたものでは、最も発光効率の悪いものに合わせて調整する必要があるので、冷陰極管を用いたものや第１の従来例のような疑似白色光源を用いたものよりも発光効率が悪くなり、消費電力が高くなる。さらに、発光効率が悪いためにＬＥＤ数も多数必要となり、その分ＬＥＤ駆動回路の必要数も多くなり、コスト高となっていた。
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−８１２３４号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、単一の種類のＬＥＤによって白色発光させることができ、さらにカラーシーケンシャル駆動も可能な面光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の面光源装置は、一方向に長い形状を有する複数個の発光素子と、前記発光素子の光出射側の面に対向させて配置した拡散板とからなる面光源装置であって、前記発光素子は、発光素子の長手方向に沿って配列された互いに発光色の異なる複数の光源と、前記各光源の光出射方向に対向させて前記各光源を覆うように配設された導光プレートとを備え、前記複数の光源はそれぞれ、同じ発光色の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発するそれぞれの発光層とからなり、前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴としている。
【００２０】
本発明の面光源装置にあっては、発光色の異なる複数の光源によって発光素子が構成されているので、カラー液晶表示装置に用いて発光色の異なる光源を高速で順次繰り返し点灯させることにより、カラー液晶表示装置をカラー・フィールド・シーケンシャル駆動することができる。この結果、液晶パネルにカラーフィルタが不要となり、液晶パネルの画素を１セルで構成できるようになって画素数を３倍に増やすことができ、液晶表示装置を高精細化すると共に色再現性も向上させることができる。また、発光色の異なる複数の光源を同時に点灯させることにより、白色に発光させるようにもできる。
【００２１】
しかも、本発明の面光源装置は、発光素子を構成する発光色の異なる複数の光源が、それぞれ同じ発光色の発光ダイオードと、発光ダイオードから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発するそれぞれの発光層とからなるので、発光ダイオードから出射された同一発光色の光を各発光層で色変換して各光源の光を生成する。よって、異なる発光色の光源を順次点灯させてカラー・フィールド・シーケンシャル駆動が可能であるにも拘わらず、ＬＥＤ駆動回路は異なる光源に対しても同じ種類の発光ダイオードを点灯させるだけでよく、汎用のＬＥＤ駆動回路を使用でき、コストを安価にすることができる。さらに、同じ種類の発光ダイオードを用いるので、各光源の温度変化特性を統一することができ、温度変化や経時的な特性変化によって各光源のばらつきが変化しにくく、面光源装置に色むらが発生しにくい。
【００２２】
また、本発明の面光源装置における導光プレートは、光源と対向する面に、光源から入射する光を発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、光源と対向する面と反対側の面に、光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有しているので、各光源から出射された光を導光プレート内へ導き、光源と対向する面とその反対側面との間で反射を繰り返させることによって導光させることで各光源の光を均一に分散させることができる。さらに、導光プレートによって発光素子から出射される光の指向特性を発光素子の短手方向側へ広げることができるので、発光面を広くすることができる。よって、本発明の面光源装置によれば、少ない数の発光素子によって広い発光面積を得ることが可能になる。
【００２３】
本発明の面光源装置のある実施態様は、それぞれの前記発光層が、前記発光ダイオードから出射した光を吸収して各光源の発光色の光を発する蛍光体、または、前記発光ダイオードから出射した光を拡散して透過させる拡散材を含んでいることを特徴としている。この実施態様によれば、発光ダイオードの発光色と光源の色が異なる場合には、発光ダイオードの光を蛍光体に照射することによって蛍光体を光源の色で励起発光させる。また、発光ダイオードの発光色と光源の色が同じ場合には、発光ダイオードの光を拡散材で散乱させて透過させる。このような発光層を用いた光源では、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを組み合わせて用いる場合に比べて発光効率がよく、色再現性にも優れる。
【００２４】
本発明の面光源装置の別な実施態様は、前記導光プレートの第２の光学面が、導光プレートの表面全体に円錐状または角錐状の微細な凹部を形成したものであることを特徴としている。かかる実施態様によれば、各光源から入射した光を閉じ込めて導光することによって導光プレート全体に光を広げ、凹部を透過させることによって導光プレートの前面から光を出射させることができる。また、凹部によって発光素子の短手方向にも光を広げることができる。よって、少ない数の光源で発光素子を均一に発光させることができる。
【００２５】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、前記導光プレートの第１の光学面が、導光プレートの短手方向に斜面が位置する三角柱状の微細な凸部を導光プレートの短手方向に沿って配列したものであることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光源から出射した光が導光パターンに入射する際に、凸部によって光を発光素子の短手方向へ広げることができ、発光素子の光出射領域を広げることができる。
【００２６】
本発明にかかる発光素子は、発光色の異なる複数の光源を長手方向に沿って配列され、前記各光源の光出射方向に対向してすべての光源を覆うようにして導光プレートを配設された、一方向に長い形状を有する発光素子であって、前記複数の光源はそれぞれ、同じ発光色の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから出射した光を受けて各光源の発光色の光を発するそれぞれの発光層とからなり、前記導光プレートは、前記光源と対向する面に、前記光源から入射する光を当該発光素子の短手方向側で指向特性が広がるように屈折させると共に、その反対側の面で反射した光を全反射させるための第１の光学面を有し、前記光源と対向する面と反対側の面に、前記光源から入射した光の一部を反射させ、残りの光を透過させることによって当該発光素子の短手方向側へ指向特性の広がった光を出射する第２の光学面を有していることを特徴としている。
【００２７】
本発明の発光素子によれば、各光源を個別に点灯させることにより、異なる発光色で発光させることができる。また、各光源を同時に点灯させることにより白色で発光させることができるようにすることも可能である。しかも、個別の発光色で発光させることができるにも拘わらず、各光源は同じ発光色の発光ダイオードで発光させられているので、各発光ダイオードを点灯させるためのＬＥＤ駆動回路として汎用のＬＥＤ駆動回路を用いることができる。さらに、同じ発光ダイオードを用いることで各光源の特性を均一にでき、白色発光させた場合などに色むらが生じにくくなる。また、本発明の発光素子によれば、導光プレートの働きにより少ない数の光源でもって広い領域を均一に照射することが可能になる。
【００２８】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図５は本発明の実施形態１による面光源装置を示す概略断面図である。図６は当該面光源装置の拡散板を除いた状態での概略平面図である。
【００３１】
図５に示すように、実施形態１による面光源装置１０は、反射シート１１の表面に並べた複数個の発光素子１２の前方に拡散板１３を配置したものである。図６に示すように、発光素子１２は平面視では長方形状となっており、反射シート１１の表面においては、複数個の発光素子１２がその長手方向に沿って一列に並び、さらに一列に並んだ発光素子１２が複数列に配列されている。
【００３２】
発光素子１２は、図６に示すように、赤色発光する赤色光源１４Ｒ、緑色発光する緑色光源１４Ｇ、青色発光する青色光源１４Ｂと、導光プレート１７とからなる。図６では、一つの発光素子１２は、１個ずつの赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂによって構成されているが、それぞれ２個以上の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂによって構成していてもよい。赤色光源１４Ｒは、ＬＥＤ１５と円形の赤色発光層１６Ｒよりなる。緑色光源１４Ｇは、ＬＥＤ１５と円形の緑色発光層１６Ｇよりなる。青色光源１４Ｂは、ＬＥＤ１５と円形の青色発光層１６Ｂよりなる。
【００３３】
赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ及び青色光源１４Ｂの各ＬＥＤ１５は同じ種類の発光ダイオード（すなわち、同一発光波長域の発光ダイオード）であって、例えば青色発光ダイオード（Ｂ−ＬＥＤ）や紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）などである。
【００３４】
赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂの各ＬＥＤ１５は、共通のＬＥＤ駆動回路１８によって駆動（点灯制御）される。各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４ＢのＬＥＤ１５は同一種類の発光ダイオードであるので、第２の従来例と比較するとＬＥＤ駆動回路１８の構造を簡素化でき、低コスト化できる。また、赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂの温度特性が均一化されるため、面光源装置１０を白色発光させたときに温度変化や経時的変化によって面光源装置１０に色むらが生じにくくなる。また、赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂの強度を電流などにより各々調整することで、ホワイトバランスの調整も可能である。
【００３５】
〔発光層の構成〕
赤色発光層１６Ｒは、ＬＥＤ１５から出射された光を受けて赤色光を発するものである。実施形態１では、ＬＥＤ１５の光は青色光又は紫外線となっているので、赤色発光層１６Ｒは、ＬＥＤ１５の光を赤色光に変換するための蛍光体を透明樹脂中に分散させたものとなっている。赤色発光層１６Ｒの蛍光体としては、例えばＣａＳ：Ｅｕ２＋やＣａＳｉＮ２：Ｅｕ２＋やＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋や（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を用いることができる。蛍光体の濃度および赤色発光層１６Ｒの厚さは、ＬＥＤ１５からの光がほとんど透過しないように、ＬＥＤ出力に応じて適宜調整されている。しかして、ＬＥＤ１５から青色光Ｂ（または紫外線）が出射すると、青色光Ｂ（または紫外線）が赤色発光層１６Ｒに入射し、その蛍光体が励起されて赤色光Ｒを放射する。このため、赤色光源１４Ｒが赤色発光する。
【００３６】
同様に、緑色発光層１６Ｇは、ＬＥＤ１５から出射された光を受けて緑色光を発するものである。実施形態１では、ＬＥＤ１５の光は青色光又は紫外線となっているので、緑色発光層１６Ｇは、ＬＥＤ１５の光を緑色光に変換するための蛍光体を透明樹脂中に分散させたものとなっている。緑色発光層１６Ｇの蛍光体としては、例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋や（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋やＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を用いることができる。蛍光体の濃度および緑色発光層１６Ｇの厚さは、ＬＥＤ１５からの光がほとんど透過しないように、ＬＥＤ出力に応じて適宜調整されている。しかして、ＬＥＤ１５から青色光Ｂ（または紫外線）が出射すると、青色光Ｂ（または紫外線）が緑色発光層１６Ｇに入射し、その蛍光体が励起されて緑色光Ｇを放射する。このため、緑色光源１４Ｇが緑色発光する。
【００３７】
青色発光層１６Ｂは、ＬＥＤ１５から出射された光を受けて青色光を発するものである。実施形態１では、ＬＥＤ１５の光は青色光又は紫外線となっているので、青色発光層１６Ｂは、ＬＥＤ１５の光を青色光に変換するための蛍光体又は拡散材を透明樹脂中に分散させたものとなっている。ＬＥＤ１５が青色発光ダイオードである場合には、青色発光層１６Ｂで色変換する必要がないので、青色発光層１６Ｂには微細なシリカ系粒子などの拡散材のみを分散させておけばよい。また、ＬＥＤ１５が紫外線発光ダイオードである場合には、紫外線を受けて青色に発光する蛍光体を透明樹脂中に分散させておけばよい。しかして、ＬＥＤ１５からの出射光が青色光Ｂである場合には、青色光Ｂが青色発光層１６Ｂに入射して拡散材により拡散されながら青色発光層１６Ｂを透過する。あるいは、ＬＥＤ１５からの出射光が紫外線である場合には、紫外線が青色発光層１６Ｂに入射し、その蛍光体が紫外線により励起されて青色光Ｂを放射する。この結果、いずれの場合も、青色光源１４Ｂが青色発光する。
【００３８】
第１の従来例の蛍光体層の場合には、入射光（ＬＥＤの光）と蛍光体で励起放射された放射光とを混色させることによって所望の発光色を得ている。しかし、このような方法であると、蛍光体の濃度が少ない場合には入射光の色が勝り、蛍光体の濃度が多い場合には放射光の色が勝るので、所望の発光色となるようにするためには、蛍光体の正確な濃度調整が欠かせない。また、蛍光体の濃度調整が正しく行われたとしても、背景技術の欄でも述べたように、ＬＥＤの正面と斜め方向とで色むらが生じ易い。
【００３９】
これに対し、実施形態１の赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ、青色発光層１６Ｂは、入射光（青色光Ｂ）で蛍光体を励起させて目的とする発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の光を放射させる方式であるため、蛍光体の濃度調整も簡略でよい。すなわち、蛍光体の濃度が低いと入射光の一部が発光層を透過して放射光と混色するので、入射光が発光層を透過する濃度を蛍光体濃度の下限とすればよい。また、蛍光体の濃度が高いと、入射光が蛍光体の進入を妨げて表面の蛍光体しか励起できず、また放射光が前方へ出射するのが妨げられるので、このような現象の起きない濃度を蛍光体濃度の上限とすればよい。従って、蛍光体の濃度はこの下限値と上限値との間において所望の輝度となるようにすればよいので、濃度調整を簡略にすることができ、ホワイトバランスの調整が容易になる。しかも、蛍光体が均一に分散していれば、ＬＥＤの正面と斜め方向とで色むらが生じにくくなる。
【００４０】
また、ＬＥＤ１５からの入射光が発光層を透過しにくいようにするためには、発光層内に蛍光体とともに拡散材を混ぜておくとよい。図７（ａ）は赤色発光層１６Ｒの場合を示している。赤色発光層１６Ｒ内には、赤色発光用の蛍光体粒子１９Ｒと粒子状の拡散材２０（シリカ粒子など）が分散している。しかして、この赤色発光層１６Ｒに例えば青色光Ｂが入射すると、青色光Ｂは直接蛍光体粒子１９Ｒに当たって赤色光Ｒを発生させ、あるいは拡散材２０で反射された後に蛍光体粒子１９Ｒに当たって赤色光Ｒを発生させることになり、青色光Ｂが赤色発光層１６Ｒを透過するのを防ぐことができる。緑色発光層１６Ｇなどについても同様である。
【００４１】
また、ＬＥＤ１５からの光が透過しないようにするためには、発光層の表面に薄膜干渉フィルタや波長選択ミラー（ダイクロイックミラー等）などの波長選択透過層２１を設けてもよい。図７（ｂ）は赤色発光層１６Ｒの場合を示している。赤色発光層１６Ｒの場合には、青色波長域で透過率が小さく、赤色波長域で透過率の高い特性を有する波長選択透過層２１を用いる。しかして、この赤色発光層１６Ｒに例えば青色光Ｂが入射すると、青色光Ｂは直接蛍光体粒子１９Ｒに当たって赤色光Ｒを発生させ、発生した赤色光Ｒは波長選択透過層２１を透過して前方へ出射される。これに対し、蛍光体粒子１９Ｒで吸収されることなく赤色発光層１６Ｒを透過した青色光Ｂは波長選択透過層２１でカットされて前方へ出射されない。よって、赤色発光層１６Ｒの光に青色光Ｂが混じるのを防ぎ、純色性を保つことができる。緑色発光層１６Ｇなどについても同様である。
【００４２】
なお、赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ、青色発光層１６Ｂは各ＬＥＤ１５の封止樹脂内に形成してあっても差し支えない。
【００４３】
〔導光プレートの構造〕
赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ及び青色光源１４Ｂは、前方に配置された導光プレート１７によって覆われている。この導光プレートについては、本願の出願人によって出願された特願２００７−３１７４２に詳細に記載されているので、特願２００７−３１７４２の記載を援用し、ここでは基本的な事項に限って説明する。図８（ａ）は導光プレート１７の一部を拡大して示す表面側の斜視図、図８（ｂ）は導光プレート１７の一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。図９（ａ）（ｂ）は導光プレート１７の一部の形状を示す拡大断面図であって、図９（ａ）は短手方向に垂直な断面を表し、図９（ｂ）は長手方向に垂直な断面を表している。以下においては、発光素子１２の長手方向すなわち赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂが密に配列している方向をＸ方向といい、導光プレート１７の厚み方向をＺ方向といい、発光素子１２の幅方向すなわちＸ方向及びＺ方向に直交し発光素子１２が疎に配置されている方向をＹ方向という。
【００４４】
導光プレート１７はポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透明で屈折率の大きな樹脂によって板状に成形された樹脂成形部材である。導光プレート１７の表面（第２の光学面）全体には、図８（ａ）に示すように、微細な円錐状の凹部２２が密に配列されており、導光プレート１７の裏面（第１の光学面）全体には、図８（ｂ）に示すように、微細な断面三角形状のプリズム状をした凸部２３が密に形成されている。円錐状の凹部２２は、規則的に配列されていてもよく、ランダムに配置されていてもよい。断面三角形状の凸部２３は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、導光プレート１７の短手方向（Ｙ方向）に並んでおり、導光プレート１７の長手方向（Ｘ方向）に均一な断面を有している。
【００４５】
また、赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ及び青色発光層１６Ｂと導光プレート１７はＬＥＤ１５に比較的接近させて配置してあるが、赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ及び青色発光層１６Ｂと拡散板１３との距離は比較的長くなっており、導光プレート１７と拡散板１３との間には、図５に示すように充分な距離の空間２４を確保している。
【００４６】
〔面光源装置のカラー・フィールド・シーケンシャル駆動〕
図１０及び図１１は導光プレート１７の作用説明図であって、図１０はＺＸ面に平行な断面における光の挙動を表し、図１１はＺＹ面に平行な断面における光の挙動を表している。図１０及び図１１では緑色光源１４Ｇから出射された緑色光Ｇのみを表しているが、赤色光源１４Ｒから出射された赤色光Ｒや青色光源１４Ｂから出射された青色光Ｂについてもその挙動は緑色光Ｇの場合と同様である。
【００４７】
まず、ＺＸ面と平行な断面における光の挙動を説明する。緑色光源１４Ｇが点灯している場合には、図１０に示すように、緑色光源１４Ｇから出射された緑色光Ｇは導光プレート１７の裏面から導光プレート１７内に入射し、導光プレート１７の表面と裏面との間で全反射を繰り返しながら導光プレート１７内を導光すると共に、円錐状の凹部２２に入射した光の一部は円錐状の凹部２２で屈折して外部へ出射される。
【００４８】
このようにして緑色光源１４Ｇから出射された緑色光Ｇは、導光プレート１７内を導光して導光プレート１７のほぼ全体に広がり、発光素子１２の全体を均一に緑色に発光させる。さらに、各発光素子１２から出射された緑色光Ｇは、空間２４で広がって拡散板１３の全体を裏面側から照明し、拡散板１３を透過する際に緑色光Ｇが拡散することで面光源装置１０の全体を均一に緑色に発光させる。
【００４９】
なお、導光プレート１７の裏面から漏れた光の大部分は、反射シート１１によって反射され、再び導光プレート１７に入射して再利用される。
【００５０】
つぎに、導光プレート１７の長手方向に垂直な断面における光の挙動を説明する。図１１に示すように、Ｘ方向から見た場合には、緑色光源１４Ｇから出射された光は、導光プレート１７の裏面に形成されている凸部２３を透過することによって屈折し、さらに円錐状の凹部２２を透過して導光プレート１７の外に出射する際にも屈折し、緑色光源１４Ｇの中心軸に対してθｓの出射角でＬＥＤ１５から出射された緑色光Ｇは、導光プレート１７を透過することによってθｓよりも大きな出射角θｔで出射され、Ｙ方向においては空間２４で大きく広がる。
【００５１】
したがって、各発光素子１２は、Ｙ方向においては、Ｘ方向よりも大きな間隔をあけて配列されているが、Ｙ方向において発光素子１２どうしの中間に位置する領域にも充分に光を送ることができ、発光素子１２の全体を均一に緑色発光させることができる。
【００５２】
同様に、赤色光源１４Ｒのみを点灯させた場合にも、赤色光源１４Ｒから出射された赤色光Ｒは導光プレート１７によって均一に広げられ、発光素子１２は均一に赤色発光する。また、青色光源１４Ｂのみを点灯させた場合にも、青色光源１４Ｂから出射された青色光Ｂは導光プレート１７によって均一に広げられ、発光素子１２は均一に青色発光する。
【００５３】
従って、ＬＥＤ駆動回路１８により各発光素子１２を同期させて赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂを順次点灯させることにより、面光源装置１０を順次赤色、緑色、青色、赤色、緑色、…というように発光させてカラー・フィールド・シーケンシャル駆動することができる。
【００５４】
〔面光源装置の白色発光〕
また、赤色光源１４Ｒを点灯したときには赤色光Ｒは導光プレート１７によって発光素子１２の全体に均一に広げられ、緑色光源１４Ｇを点灯したときには緑色光Ｇは導光プレート１７によって発光素子１２の全体に均一に広げられ、青色光源１４Ｂを点灯したときには青色光Ｂが導光プレート１７によって発光素子１２の全体に均一に広げられるので、図５に示すように、赤色光源１４Ｒと緑色光源１４Ｇと青色光源１４Ｂを同時に連続点灯した場合には、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから出た赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂが混色されて面光源装置１０は白色発光する。このとき、導光プレート１７の内部では各発光色の光Ｒ、Ｇ、Ｂが全体に広がって充分均一に混色され、また導光プレート１７と拡散板１３との間の空間２４においてもさらに混色されるので、面光源装置１０は色むらなく均一に白色発光する。
【００５５】
なお、断面三角形状の凸部２３は、その頂角α（図１１参照）を小さくして鋭角にする一方で、凸部２３に入射した光がその内部で複数回反射しないよう、凸部２３の高さを低くすることが望ましい。また、凹部２２については、導光プレート１７による混色性を高めたい場合には、凹部２２の頂角β（図１１参照）を小さくして凹部２２の断面が鋭角となるようにすればよい。逆に、光を幅方向に広げたい場合には、光が凹部２２で全反射されにくい程度で凹部２２の頂角βを小さくすればよい。また、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの直上近辺に位置する凹部２２ではその頂角βを小さくして凹部２２から前方へ出射される光の量を少なくすると共に混色性を高め、いずれの光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからも離れた領域では凹部２２の頂角βを大きくして光が正面方向に出射され易くすることにより、面光源装置の混色性を高め、輝度分布を均一化するようにしてもよい。
【００５６】
〔第１の実施形態の作用効果〕
（１）  実施形態１の面光源装置１０では、ＬＥＤ１５と蛍光体又は拡散材を含む各発光層１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとを組み合わせた各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを用いているので、赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを用いる場合よりも発光効率が良好となる。
【００５７】
（２）  実施形態１の面光源装置１０では、導光プレート１７の働きにより隣接する光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂどうしをある程度離して配置しても均一に発光させることができるので、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから出射した光が隣接する他の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに入射しにくくなり、出射光の吸収や損失を低減でき、光利用効率を向上させることができる。
【００５８】
（３）  実施形態１の面光源装置１０では、発光素子１２から出射される光を幅方向（Ｙ方向）に広げることができるので、発光素子１２をその幅方向においては大きな距離を隔てて配置することができ、一定の照明面積に対して必要な発光素子１２の数を減らすことができ、面光源装置１０の軽量化と部材コストの削減を図ることができる。
【００５９】
（４）  実施形態１の面光源装置１０では、上記のように赤色光、緑色光、青色光を順次発光させることができるので、液晶表示装置（液晶テレビなど）をカラー・フィールド・シーケンシャル駆動することができる。従って、このような面光源装置を用いれば、液晶パネルにカラーフィルタが不要になるので、光利用効率が向上し、同じ明るさであれば消費電力を低減することができる。さらに、カラー・フィールド・シーケンシャル駆動方式によれば、画素を１セルで構成できるためにカラーフィルタ方式に比べて画素数を３倍にでき、画像を高精細化でき、画像の色再現性も向上する。
【００６０】
（５）  カラー・フィールド・シーケンシャル駆動が可能となっているにも拘わらず、異なる光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ間においても同じ発光色のＬＥＤ１５を用いているので、ＬＥＤ駆動回路１８は一種類複数個のＬＥＤを駆動すればよく、汎用の駆動回路を用いることが可能となり、また設計や製造を行う場合でも簡略化される。また、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂで同じ特性のＬＥＤ１５を用いることができるので、温度変化によって色バランスが崩れにくい。
【００６１】
（６）  白色発光させる場合、各発光色の光を均一に混色させることができるので、導光プレート１７と拡散板１３の間の空間を狭くすることができ、面光源装置の薄型化を図ることができる。
【００６２】
（７）  凹部２２及び凸部２３は導光プレート１７の表面及び裏面のほぼ全体に形成しているので、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと導光プレート１７の位置が多少ずれても配向ばらつきが起こりにくく、発光素子１２の組立を容易にできる。
【００６３】
（８）  実施形態１の面光源装置１０では、赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ、青色発光層１６Ｂを各ＬＥＤ１５に近接させて配置しているので、出射光の密度分布の均一性がよい状態で発光層の蛍光体を均等に励起でき、ＬＥＤ１５の出射光が青色光である場合では、赤色光源１４Ｒ及び緑色光源１４Ｇでは蛍光体により、また青色光源１４Ｂは拡散材により、すべての光源から出射される光が散乱光となり、そのため比較的距離をあけて配置されている発光素子１２と拡散板１３との間の空間２４で赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとの混色性が向上する。
【００６４】
（第１の実施形態の変形例）
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ及び青色発光層１６Ｂを設ける位置に関する変形例を示す概略図である。図１２（ａ）に示すように、円形をした赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ及び青色発光層１６Ｂは、導光プレート１７の裏面に蛍光体や拡散材を塗布して形成してもよい。あるいは、図１２（ｂ）に示すように、導光プレート１７の裏面側に対向させて設けた透明板２５の裏面に設けてもよい。あるいは、図１２（ｃ）に示すように、透明板２５の裏面に複数個の凹所２６を設け、各凹所２６に蛍光体や拡散材を注入して赤色発光層１６Ｒ、緑色発光層１６Ｇ及び青色発光層１６Ｂを設けてもよい。
【００６５】
（第２の実施形態）
図１３は本発明の実施形態２における発光素子１２の構造を示す概略図である。この発光素子１２では、隣接する光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂどうしの間を仕切り壁２７によって仕切っている。こうして光源どうしの間を仕切り壁２７によって仕切ってあれば、例えば赤色光源１４ＲのＬＥＤ１５から出た光は赤色発光層１６Ｒにしか入射しないため、カラー・フィールド・シーケンシャル駆動する場合に、各色の光が混色しにくくなる。
【００６６】
また、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは一括封止するのでなく、図１３に示すように個別に封止しておくことが望ましい。
【００６７】
（第３の実施形態）
図１４は本発明の実施形態３による面光源装置に用いられている導光プレート１７の断面の一部を示す概略図である。実施形態３では、図１４に示すように、凸部２３の頂角α（＝α１＋α２）を小さくして鋭角にすると共に、凸部２３の断面を左右非対称とし、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに近い側の角度（片側頂角）α１よりも各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから遠い側の側面の角度（片側頂角）α２が大きくなるようにしている。
【００６８】
実施形態３によれば、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに近い側の片側頂角α１を小さくしているので、光源側から凸部２３に入射する光を幅方向へ大きく広げることができ、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから遠い側の片側頂角α２を大きくしているので、凸部２３で大きく曲げられた光が光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから遠い側の側面で反射されないようにでき、発光素子１２の幅方向へ大きく光を広げることができる。
【００６９】
（第４、第５の実施形態）
Ｙ方向に配列された各凸部２３の頂角αが同じである場合には、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂからの光の出射角θｓが大きくなると、導光プレート１７の上面から出射される光の出射角θｔも大きくなり、光を導光プレート１７の幅方向に大きく広げられるようになる。しかし、この場合も出射角θｓがあまり大きくなると、凸部２３内に入射した光が凸部２３で複数回反射し、却って導光プレート１７の上面からの出射角θｔが小さくなる。
【００７０】
実施形態４、５はこのような不具合を解消するものである。図１５は本発明の実施形態４による面光源装置に用いられている導光プレート１７の断面の一部を示す概略図である。実施形態４では、図１５に示すように、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部２３の高さＨが次第に小さくなるようにしている。
【００７１】
また、図１６は本発明の実施形態５による面光源装置に用いられている導光プレート１７の断面の一部を示す概略図である。実施形態５では、図１６に示すように、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの直上位置から離れるに従って断面三角形状の凸部２３の光源から遠い側の側面の片側頂角α２が次第に大きくなるようにしている。
【００７２】
（第６の実施形態）
図１７（ａ）は本発明の実施形態６による発光素子１２を示す平面図、図１７（ｂ）は実施形態６の光源配列方向における断面を示す断面図である。この実施形態６は各発光色の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの数が極端に異なる場合を表わしている。すなわち、図１７（ａ）（ｂ）に示す例では、赤色光源１４Ｒの数が緑色光源１４Ｇ及び青色光源１４Ｂの数の半分となっている（一方、赤色光源１４Ｒは緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂの発光量の２倍の発光量を有している。）。このように各発光色の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの数が極端に異なる場合には、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂのうちで数の少ない発光色の光源（図示例では赤色光源１４Ｒ）の直上における凹部２２の密度を増やし、数の多い発光色の光源（緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂ）の直上における凹部２２の密度を少なくする。こうすることにより、並んでいる間隔の広い（密度の小さい）発光色の光源において凹部２２による全反射の頻度を増加させて混色性を高めることができる。
【００７３】
なお、これと同じ効果を得るためには、各発光色の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂのそれぞれの直上で凹部２２の頂角βを変化させてもよい。また、隣接する発光素子１２どうしの間での混色性をよくするためには、導光プレート１７の長手方向端部における凹部２２の密度を大きくしてもよい。
【００７４】
また、発光素子１２のパッケージと導光プレート１７との組立ばらつきが大きい場合などには、凸部２３や凹部２２の頂角や大きさ、形状などをある程度多種多様にばらつかせて設け、各々の形状の凹部２２や凸部２３の割合を上記のような設計方法に応じて決めればよい。これにより各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから出射される光の角度がばらついてもいずれかの凹部２２または凸部２３で光を広角に出射させたり、混色させたりすることができる。その他、上記のような各例をいろいろと組み合わせることにより、面光源装置の均一性や混色性をより改善できる。
【００７５】
（第７の実施形態）
発光素子１２に赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂを入れる場合、発光素子１２の長手方向で密に配列する。その場合、従来は各光源の混色性を良好にするため、中心に対して対称となるように各発光色の光源を配置するのが一般的である。例えば図１８に示す従来例の発光素子３００では、中心に赤色光源１４Ｒを置き、その両側に対称となるようにして順次緑色光源１４Ｇ、青色光源１４Ｂ、赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇを配置している。しかしながら、このような発光素子３００をその長さ方向に並べて配置した場合、各発光色どうしで同色の光源間の間隔が著しく異なる。図１８の場合で説明すれば、発光素子３００間では緑色光源１４Ｇどうしの間隔Ｓｇが最も短く、青色光源１４Ｂどうしの間隔Ｓｂが最も長く、赤色光源１４Ｒどうしの間隔Ｓｒが中間的な間隔となる。その結果、このような発光素子３００を用いた場合には、各発光素子３００の導光プレート内における混色性だけでは十分でなくなり、発光素子３００間で混色性が悪くなった。
【００７６】
図１９は本発明の実施形態７における発光素子１２の光源配列を示す平面図である。この実施形態の発光素子１２では、同数の赤色光源１４Ｒと緑色光源１４Ｇと青色光源１４Ｂを一定ピッチで、端から緑色光源１４Ｇ、赤色光源１４Ｒ、青色光源１４Ｂの順序を繰り返すように配列している。よって、発光素子１２の両端の光源は異なる発光色となっている。従って、図１９における向かって左の発光素子１２の右端に位置する光源１４Ｂと右の発光素子１２の左端に位置する光源１４Ｇとの距離Ｓが各光源の配列ピッチと等しくなるように発光素子１２どうしを並べれば、発光素子１２間における緑色光源１４Ｇどうしの間隔Ｓｇと、青色光源１４Ｂどうしの間隔Ｓｂと、赤色光源１４Ｒどうしの間隔Ｓｒとが等しくなり、発光素子１２間での混色性が改善される。
【００７７】
次に、上記のような発光素子１２を幅方向にも疎に配置する場合を考えると、図２０のようになる。図２０では発光素子１２を幅方向で同じように配置しているが、このような配置によれば、赤色光源１４Ｒの列、青色光源１４Ｂの列、緑色光源１４Ｇの列が生じ、面光源装置の発光面に縞状の色むらが発生する。
【００７８】
このような色むらを解消するためには、図２１のような非対称な発光素子１２を用い、図２１に示すように一列毎に発光素子１２の向きを１８０度回転させて一列置きに発光素子１２の向きが揃うようにすればよい。図２１の場合、赤色光源１４Ｒの列だけが生じているが、一列に並ぶのが赤色だけになるので、縞状の色むらが改善される。
【００７９】
あるいは、図２２に示すように、一列置きに発光素子１２を光源配列の１ピッチ分ずつ長手方向にずらすようにして発光素子１２を千鳥配置すればよい。この方法によれば、いずれの発光色の光源も一列に並ばなくなるので、縞状の色むらを解消する効果が高い。
【００８０】
（第８の実施形態）
次に、各発光色の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの配置方法について説明する。赤色光源１４Ｒ、緑色光源１４Ｇ及び青色光源１４Ｂの明るさは、実際には等しくないので、同数ずつ用いた場合には色バランスが取れなくなる。よって、面光源装置の白色度合い（ホワイトバランス）を調整するためには、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの光量に応じてその使用比率を決めることが望ましい。例えば、図２３に示す発光素子１２（実施形態８）では、比較的最大定格が大きく、青色光源１４Ｂや緑色光源１４Ｇのほぼ２倍の光量を出射させることのできる赤色光源１４Ｒを用いているので、３個の赤色光源１４Ｒと６個の緑色光源１４Ｇと６個の青色光源１４Ｂ、そして導光プレート１７によって発光素子１２を構成している。このような発光素子１２を用いれば、発光素子１２における光源の使用個数を少なくでき、信頼性（寿命）が向上する。
【００８１】
（第９の実施形態）
図２４は本発明の実施形態９による発光素子１２とその配置を表わした図である。面光源装置内での同じ発光色の列をなくし混色性を良好にするためには、発光素子１２の中央に光源を置かず、発光素子１２内に各色偶数個の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを等間隔で非対称に配列することが好ましい。図２４の例では、４個の赤色光源１４Ｒと６個の緑色光源１４Ｇと６個の青色光源１４Ｂをこのように配置している。
【００８２】
また、このような発光素子１２をＸ方向及びＹ方向に配列する場合には、図２４に示すように、それぞれの列でＸ方向には同じ向きに揃えて発光素子１２を並べ、Ｙ方向では一列ごとに発光素子１２の向きを１８０°回転させて配置する。このように配置することにより、Ｘ方向にもＹ方向にもほぼ同等の間隔で赤色光源１４Ｒと緑色光源１４Ｇと青色光源１４Ｂが分布するので、面照明装置の色むらを改善することができる
【００８３】
（第１０の実施形態）
図２５は本発明の実施形態１０による発光素子における光源の配置を示す平面図である。実施形態１０の発光素子１２は、Ｙ方向における混色性を良好にするために、発光素子１２内にＹ方向に複数列の光源を並べたものである。このときＹ方向で間隔をあけて光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを配置すると、導光プレート１７の裏面における屈折のために色が分離してしまい、混色性が悪くなる恐れがあるので、各光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、できるだけ導光プレート１７のＸ方向に平行な中心軸に寄せて配置することが望ましい。
【００８４】
混色性を高めるという意味では、各列の光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂどうしを近づけて密集させることが望ましいが、あまり光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂどうしを接近させると、隣接する光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂによる吸収が大きくなり、光利用効率が低下する。このような隣接する光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂどうしによる吸収を小さくするためには、図２６に示すように、光源１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを千鳥状にして複数列に配置することが好ましい。
【００８５】
（第１１の実施形態）
図２７（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態１１を説明するための図である。発光素子１２を面照明装置内に配置する場合、Ｘ方向においては、配線などの関係で発光素子１２間に幅Ｋが比較的広いスペースを設けなければならない場合がある。このような場合、図２７（ａ）に示すように、Ｘ方向で隣接する発光素子１２どうしの間で光源間の隙間が大きくなり、この部分で光量が少なくなり、暗くなることがある。
【００８６】
図２７（ｂ）は、発光素子１２間に比較的広いスペースが生じる場合でも、そのスペース部分で光量が少なくならないようにした本発明の実施形態１１である。実施形態１１では、発光素子１２内の中央部では隣接する光源どうしの距離を大きくし、端部分で隣接する光源どうしの距離を小さくしている。その結果、発光素子１２の中央部では発光密度が抑えられ、端部分で発光密度が大きくなるので、発光素子１２間においても光量不足となるのを防ぐことができる。
【００８７】
（その他の実施形態）
ここまで、幾つかの実施形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は特願２００７−３１７４２に開示した構成を適宜採用することができる。例えば、拡散板１３の前面には、プリズムシートや偏光シートなどを配置してもよい。また、導光プレート１７の凹部２２や凸部２３としては、ピラミッド状（四角錐）の凸部や凹部を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、従来の白色発光用バックライトを示す断面図である。
【図２】図２は、図１のバックライトにおける白色発光の原理を説明する概略図である。
【図３】図３は、従来のカラー・フィールド・シーケンシャル駆動可能なバックライトを示す概略断面図である。
【図４】図４は、赤色、緑色及び青色発光ダイオードにおける明るさの温度変化特性を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１による面光源装置を示す概略断面図である。
【図６】図６は、実施形態１の面光源装置の拡散板を除いた状態での概略平面図である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）はいずれも、ＬＥＤの光が発光層を透過するのを抑制するための方法を説明する図である。
【図８】図８（ａ）は、導光プレートの一部を拡大して示す表面側の斜視図、図８（ｂ）は、導光プレートの一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、導光プレートの短手方向に垂直な断面の一部を表した拡大断面図、図９（ｂ）は、長手方向に垂直な断面の一部を表した拡大断面図である。
【図１０】図１０は、導光プレートの働きを説明する作用説明図である。
【図１１】図１１は、導光プレートの働きを説明する作用説明図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を設ける位置に関する変形例を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態２における発光素子の構造を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態３による面光源装置に用いられている導光プレートの断面の一部を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態４による面光源装置に用いられている導光プレートの断面の一部を示す概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態５による面光源装置に用いられている導光プレートの断面の一部を示す概略図である。
【図１７】図１７（ａ）は、本発明の実施形態６による発光素子を示す平面図、図１７（ｂ）は、実施形態６の光源配列方向における断面を示す断面図である。
【図１８】図１８は、従来例の発光素子における光源の配置を示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態７における発光素子の光源配列を示す平面図である。
【図２０】図２０は、実施形態７にかかる発光素子をＹ方向にも配列した状態を示す平面図である。
【図２１】図２１は、実施形態７にかかる発光素子を改善された配列でＹ方向に配列した状態を示す平面図である。
【図２２】図２２は、実施形態７にかかる発光素子をＹ方向に配列した別な状態を示す平面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態８にかかる発光素子における光源の配列を示す平面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態９による発光素子とその配置を表わした図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態１０による発光素子における光源の配置を示す平面図である。
【図２６】図２６は、発光素子内に光源を複数列に配列する別な例を示す平面図である。
【図２７】図２７（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態１１を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０      面光源装置
１１      反射シート
１２      発光素子
１３      拡散板
１４Ｂ      青色光源
１４Ｇ      緑色光源
１４Ｒ      赤色光源
１５      ＬＥＤ
１６Ｂ      青色発光層
１６Ｇ      緑色発光層
１６Ｒ      赤色発光層
１７      導光プレート
１８      ＬＥＤ駆動回路
２１      波長選択透過層
２２      凹部
２３      凸部
２４      空間
２５      透明板
２６      凹所
２７      仕切り壁
【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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