(57)【要約】【課題】発光ダイオードと面光源装置の表面との距離を大きくすることなく、かつ、発光ダイオードの数を増加させることなく、輝度ムラや色ムラを抑制することのできる面光源装置を提供する。【解決手段】複数本の蛍光管１２を平行に配置し、各蛍光管１２の中間に蛍光管と平行に発光素子１３を設け、さらに蛍光管１２及び発光素子１３の前方に拡散板１４を配置する。発光素子は、複数個のＬＥＤ１５を一列に配列させ、その前面を導光プレート１７で覆ったものである。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３
2009110860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に並べた複数本の蛍光管と、正面から見て前記蛍光管の中間に位置する領域において前記蛍光管の長さ方向に沿って配列した複数個の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの光出射面側に対向させて配置された導光プレートとからなる面光源装置であって、
前記導光プレートは、前記発光ダイオードの配列方向に長い形状を有し、前記発光ダイオードと対向する面に、前記発光ダイオードから入射する光を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、前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオード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】
前記導光プレートの第２の光学面は、導光プレートの前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に凹設された錐体状の微細な凹パターンによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
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４】
複数の前記発光ダイオードは、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の３種の発光ダイオードによって構成されて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５】
複数のエリアに区分され、三原色のＬＥＤによって構成されたＬＥＤモジュールを各エリアに配設したことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記蛍光管及び前記導光プレートの前方に拡散板を配設した、請求項１に記載の面光源装置であって、
前記拡散板は、前記蛍光管と対向する領域が他の領域よりも低透過率となっていることを特徴とする面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面光源装置に関し、具体的には、蛍光管と発光ダイオードとを併用した面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（第１の従来例）
液晶ディスプレイのバックライトとしては、蛍光管を用いたものが一般的である。しかし、蛍光管は、発光ダイオードに比べると色再現性が悪く、特に赤色の再現性が劣る。
【０００３】
そのため、蛍光管と共に発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を併用して蛍光管の色再現性を改善したバックライトが提案されている。このようなバックライトとしては、例えば特開２００４−１３９８７６号公報（特許文献１）や特開２００７−７３２９０号公報（特許文献２）などに開示されたものがある。
【０００４】
図１（ａ）は蛍光管１０１と補助光源としてのＬＥＤ１０２を併用したバックライト１００の一例を示す概略断面図、図１（ｂ）はその正面図である。このバックライト１００にあっては、複数本の蛍光管１０１を平行に配置し、蛍光管１０１間のそれぞれの隙間において複数個のＬＥＤ１０２を一列に配置し、蛍光管１０１及びＬＥＤ１０２の前面に拡散板１０３を配置している。そして、蛍光管１０１から出射した白色光Ｌ１にＬＥＤ１０２の光Ｌ２を重畳させて裏面側から拡散板１０３を照明し、バックライト１００を白色発光させている。
【０００５】
しかし、図１（ａ）に示すように、蛍光管１０１は指向性が弱くて出射光の広がりが大きく、一方ＬＥＤ１０２は指向性が強くて出射光の広がりが狭い。このような蛍光管１０１とＬＥＤ１０２との特性の違いにより、図１（ａ）（ｂ）のようなバックライト１００では、ＬＥＤ１０２の光が届き易い領域と届きにくい領域とが生じ、輝度ムラや色ムラが大きくなるという問題がある。
【０００６】
バックライト１００の輝度ムラや色ムラを改善するには、ＬＥＤ１０２を短い間隔で密に配列し、隣り合うＬＥＤ１０２の光の重なりが大きくなるようにすればよい。しかし、ＬＥＤ１０２を密に配列させると、ＬＥＤ１２の使用個数が増加しコストが増大する。
【０００７】
ＬＥＤ１０２の光の重なりを大きくして輝度ムラや色ムラを小さくする別な方法は、拡散板１０３とＬＥＤ１０２との距離を大きくすることである。しかし、拡散板１０３とＬＥＤ１０２との距離を大きくすると、その分バックライト１００の厚みが厚くなり、薄型化が妨げられる。
【０００８】
また、ＬＥＤ実装基板を設置した金属製の背面部材１０４と蛍光管１０１との間には、その離間距離に応じて変化する寄生容量が発生することが知られている。この寄生容量は、蛍光管１０１内のプラズマと背面部材１０４とによってコンデンサが形成されることにより発生するものである。また、前記寄生容量は、蛍光管１０１と背面部材１０４との離間距離が短いほど大きくなり、離間距離が長いほど小さくなる。そのため、拡散板１０３とＬＥＤ１０２との距離を大きくするためにＬＥＤ１０２を蛍光管１０１から離して後方に配置すると、蛍光管１０１と背面部材１０４の間の寄生容量が小さくなり、蛍光管１０１の発光に係る電力効率が悪くなるという問題を生じる。
【０００９】
（第２の従来例）
図２は特開２００７−１２１９２７号公報（特許文献３）に開示されたバックライトの構造を示す概略断面図である。このバックライト１１０では、背面板１０４に凹凸形状を設け、その凹部内にＬＥＤ１０２を納めている。このような構造によれば、ＬＥＤ１０２と拡散板１０３との距離を広げ、ＬＥＤ１０２から出射された光Ｌ２の拡散板１０３における広がりを大きくすることができ、ＬＥＤ１０２の数を増やすことなくバックライト１１０の輝度ムラや色ムラを小さくすることができる。
【００１０】
しかしながら、このようなバックライト１１０でも、拡散板１０３とＬＥＤ１０２との距離を大きくすることによって輝度ムラや色ムラを小さくしているので、その分バックライト１００の厚みが厚くなり、薄型化が妨げられる。さらに、背面部材１０４を凹凸形状となるようにプレス加工しなければならないので、背面部材１０４の形状が複雑になりコスト高の原因となる。
【００１１】
また、このバックライト１１０では、第１の従来例のバックライト１００において同じ位置にＬＥＤ１０２を配置した場合と比較すれば、蛍光管１０１と背面部材１０４との間の平均距離が短くなり、蛍光管１０１の発光に係る電力効率の悪化を抑制することができる。しかし、拡散板１０３とＬＥＤ１０２との距離を大きくすることによって輝度ムラや色ムラを小さくしている以上、その分蛍光管１０１と背面部材１０４との距離が大きくなり、蛍光管１０１の発光に係る電力効率が悪化する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１３９８７６号公報
【特許文献２】特開２００７−７３２９０号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記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、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離を大きくすることなく、かつ、発光ダイオードの数を増加させることなく、輝度ムラや色ムラを抑制することのできる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】
【００１４】
本発明の面光源装置は、互いに平行に並べた複数本の蛍光管と、正面から見て前記蛍光管の中間に位置する領域において前記蛍光管の長さ方向に沿って配列した複数個の発光ダイオードと、前記発光ダイオードの光出射面側に対向させて配置された導光プレートとからなる面光源装置であって、前記導光プレートは、前記発光ダイオードの配列方向に長い形状を有し、前記発光ダイオードと対向する面に、前記発光ダイオードから入射する光を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、前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオード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。
【００１５】
本発明の面光源装置にあっては、発光ダイオードから入射する光を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、発光ダイオードと対向する面と反対側の面に、前記発光ダイオード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の光学面を有する導光プレートを発光ダイオードと対向する面に設けているので、各発光ダイオードから出射された光を導光プレート内へ導き、発光ダイオード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発光ダイオードの光を均一に広げることができる。さらに、導光プレートによって発光ダイオードから出射された光の指向特性を短手方向側へ広げることができる。この結果、本発明の面光源装置は導光プレートによって発光ダイオードの指向角を広げているので、発光ダイオードの配置を密にすることなく、かつ、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離を大きくすることなく、面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善することができる。
【００１６】
そして、発光ダイオードと面光源装置の表面との距離が大きくならないので、面光源装置の薄型化を妨げることなく、面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善することができる。また、ＬＥＤ実装基板を設ける背面部材と蛍光管との距離も変える必要がないので、蛍光管の発光に係る電力効率が悪くなる恐れがない。
【００１７】
さらに、従来例２のように背面部材に凹凸加工を施す必要がなく、また、発光ダイオードの数を増やす必要もないので、面光源装置のコストを安価に抑えることが可能になる。
【００１８】
本発明の面光源装置のある実施態様は、前記導光プレートの第２の光学面が、導光プレートの前記発光ダイオードと対向する面と反対側の面に凹設された錐体状の微細な凹パターンによって構成されている。かかる実施態様によれば、各発光ダイオード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、凹部によって光を屈折させることで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、少ない数の光源で面光源装置を均一に発光させることができる。
【００１９】
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。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。
【００２０】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、複数の前記発光ダイオードが、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の３種の発光ダイオードによって構成されている。かかる面光源装置によれば、各色の発光ダイオードの点灯状態を切り替えることにより、白色、赤色、緑色、・・・というように発光色を切り替えることができる。
【００２１】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、複数のエリアに区分され、三原色のＬＥＤによって構成されたＬＥＤモジュールを各エリアに配設したものである。かかる実施態様によれば、各エリア毎にＬＥＤモジュールを異なる色に発光させることができる。
【００２２】
本発明の面光源装置のさらに別な実施態様は、前記蛍光管及び前記導光プレートの前方に拡散板を配設した面光源装置であって、前記拡散板の、前記蛍光管と対向する領域が他の領域よりも低透過率となっている。かかる実施態様によれば蛍光管の光が正面方向で拡散板を透過して輝度ムラが生じるのを抑制することができ、面光源装置の輝度をより均一化させることができる。
【００２３】
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】
【００２４】
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。
【００２５】
（第１の実施形態）
図３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４は当該面光源装置の拡散板を除いた状態での概略正面図である。
【００２６】
図３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、複数本の蛍光管１２、複数個の発光素子１３、拡散板１４よりなる。蛍光管１２は、反射シート１１の前面において、一定の間隔をあけて互いに平行に配列されている。発光素子１３は、一方向に長い平面形状を有しており、蛍光管１２どうしの中間に位置する各領域において、蛍光管１２と平行に配置されている。発光素子１３は複数個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）１５と、長方形板状をした導光プレート１６からなり、ＬＥＤ１５は発光素子１３の長手方向に沿って一定ピッチをあけて一列に配列している。また、ＬＥＤ１５は蛍光管１２の配置されている仮想的な平面よりも後方に位置している。導光プレート１６は各ＬＥＤ１５を覆うようにしてＬＥＤ１５の光出射方向前方に配置されている。拡散板１４は、透明な樹脂板に拡散材を分散させ、あるいは表面に拡散パターンを形成し、あるいは表面に拡散材を塗布したものである。また、拡散板１４の前面には、拡散シートや輝度向上シート（プリズムシートや偏光フィルムなど）を重ねてもよい。
【００２７】
面光源装置１０の厚みが２５ｍｍ程度の場合、蛍光管１２の配列ピッチ及び発光素子１３の配列ピッチは３０ｍｍ前後となっており、ＬＥＤ１５のＸ方向での配列ピッチは約２０ｍｍもしくはそれ以下となっている。
【００２８】
なお、蛍光管１２は冷陰極管や熱陰極管であるが、一般的には冷陰極管が用いられる。この冷陰極管としては、白色発光する白色蛍光管を用いてもよく、赤色蛍光管と緑色蛍光管と青色蛍光管を用いて赤色光と緑色光と青色光を混色させて白色光を生成するようにしたものでもよい。また、蛍光管１２は特に赤色の再現性が悪いので、蛍光管１２の赤色の再現性を改善するため、ＬＥＤ１２は赤色発光ダイオードを用いることが多い。実施形態１では、白色冷陰極管と赤色発光ダイオードの組み合わせとなっている場合について説明する。
【００２９】
〔導光プレートの構造〕
導光プレート１６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を説明する。図５（ａ）は導光プレート１６の一部を拡大して示す表面側の斜視図、図５（ｂ）は導光プレート１６の一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。以下においては、発光素子１３の長手方向すなわちＬＥＤ１５が配列している方向をＸ方向といい、導光プレート１６の厚み方向をＺ方向といい、発光素子１３の幅方向すなわちＸ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向ということがある。
【００３０】
導光プレート１６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１６の表面（第２の光学面）全体には、図５（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１６の裏面（第１の光学面）全体には、図５（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５（ａ）（ｂ）に示すように、導光プレート１６の短手方向（幅方向）に並んでおり、導光プレート１６の長手方向に均一な断面を有している。
【００３１】
また、ＬＥＤ１５と導光プレート１６は比較的接近させて配置しているが、発光素子１３と拡散板１４との距離は比較的長くなっており、導光プレート１６と拡散板１４との間には充分な距離の空間を確保している。
【００３２】
〔面光源装置の発光動作〕
図６及び図７は導光プレート１６の作用説明図であって、図６はＺＸ面に平行な断面における光の挙動を表し、図７はＹＺ面に平行な断面における光の挙動を表している。図６及び図７では１つのＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２のみを表しているが、他のＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２についてもその挙動は同様である。
【００３３】
まず、ＺＸ面と平行な断面における光の挙動を説明する。図６に示すように、ＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２は導光プレート１６の裏面から導光プレート１６内に入射し、導光プレート１６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１６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。よって、ＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２は、導光プレート１６内を導光して導光プレート１６のほぼ全体に広がり、発光素子１３の全体を均一に発光させる。
【００３４】
従って、すべてのＬＥＤ１５が発光している場合には、各ＬＥＤ１５から出射した光Ｌ２は導光プレート１６内で均一に混合されて導光プレート１６の全体から出射される。しかも、凹部２２を透過する際に凹部２２で屈折されるので、ＺＸ面内における指向角が広がる。
【００３５】
つぎに、導光プレート１６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７に示すように、Ｘ方向から見た場合には、ＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２は、導光プレート１６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１６の外に出射する際にも屈折し、ＬＥＤ１５の中心軸に対してθｓの出射角でＬＥＤ１５から出射された光Ｌ２は、導光プレート１６を透過することによってθｓよりも大きな出射角θｔで出射される。よって、導光プレート１６を用いない場合には、ＬＥＤ１５から出射した光Ｌ２は、拡散板１４の裏面ではＷ１の範囲でしか広がらないが、導光プレート１６を用いることによって拡散板１４の裏面でＷ２の範囲まで広げることができる。特に、蛍光管１２の真正面あたりまで光Ｌ２を送ることができるようになる。
【００３６】
よって、導光プレート１６を備えた発光素子１３を用いることによってＬＥＤ１５の光を広い範囲に均一に広げることができる。また、発光素子１３から出射された各ＬＥＤ１５の光Ｌ２は、発光素子１３と拡散板１４の間の空間を通過することによって均一に混合され、さらに拡散板１４で拡散されて面光源装置１０を発光させる。
【００３７】
この結果、蛍光管１２とＬＥＤ１５によって拡散板１４を背面側から均一に照明することができ、蛍光管１２によって高い発光効率で面光源装置１０を発光させると共にＬＥＤ１５によって面光源装置１０の色再現性を改善することができる。しかも、導光プレート１６でＬＥＤ１５の光を均一に広げることができ、輝度ムラや色ムラを小さくすることができる。
【００３８】
この効果を説明するための測定例やシミュレーション例について述べる。図８は、発光素子１３に対向させて配置した拡散板１４における光の測定強度を表している。図８の縦軸は最大強度を１としたときの相対強度を表し、横軸は拡散板の幅方向（Ｙ方向）の距離を表している。実線は導光プレートを有する実施形態１のサンプルを表し、破線は導光プレートを有しない比較例のサンプルを表している。詳しく言うと、実施形態１のサンプルは、拡散板１４の中央部に対向させて１列のＬＥＤ１５を配置し、ＬＥＤ１５と拡散板１４との間に導光プレート１６を挿入したものであり、ＬＥＤ１５と導光プレート１６との距離を２〜３ｍｍとし、ＬＥＤ１５と拡散板１４との距離を２５ｍｍとしている。比較例のサンプルは、実施形態１のサンプルから導光プレートを除いたものである。
【００３９】
図８には、導光プレート１６を用いることによってＬＥＤ１５の光が広がっている様子が表れている。導光プレート１６が無い場合には、拡散板１４における相対強度の半値幅は３０ｍｍ程度であるが、導光プレート１６がある場合には、拡散板１４における相対強度の半値幅は６０ｍｍ程度となっており、導光プレート１６を挿入することによって約２倍に光を広げることができる。
【００４０】
また、図９は、４列の発光素子１３に対向させて配置した拡散板１４における光の測定強度を表している。図９の縦軸は最大強度を１としたときの相対輝度を表し、横軸は拡散板の幅方向（Ｙ方向）の距離を表している。なお、測定時にはすべてのＬＥＤ１５を点灯し、すべての蛍光管１２を消灯している。実線で示す実施形態１のサンプルは、拡散板１４に対向させて４列のＬＥＤ１５を配置し、ＬＥＤ１５と拡散板１４との間に導光プレート１６を挿入したものである。比較例のサンプルは、実施形態１のサンプルから導光プレートを除いたものである。
【００４１】
図１０（ａ）は図９の測定に用いた比較例のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図であり、図１０（ｂ）は図９の測定に用いた実施形態１のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図である。
【００４２】
図９及び図１０（ａ）（ｂ）によれば、導光プレート１６が無い場合には、拡散板１４における相対輝度が場所によって大きく変動しているのに対し、導光プレート１６がある場合には、拡散板１４の両端を除き、拡散板１４における相対輝度はほぼ均一となっていて輝度ムラの小さいことが分かる。
【００４３】
なお、反射シート１１は、ＬＥＤ１５から背面側へ出射された光や導光プレート１６の裏面から漏れた光の大部分を反射して、導光プレート１６に入射させ、再利用する働きをしている。
【００４４】
〔第１の実施形態の作用効果〕
実施形態１の面光源装置１０は、導光プレート１６でＬＥＤ１５の光を広げることによって面光源装置の輝度ムラや色ムラを改善しているので、ＬＥＤ１５の配置を密にする必要がなく、また、ＬＥＤ１５と拡散板１４との距離を大きくする必要もない。
【００４５】
ＬＥＤ１５と拡散板１４の距離を大きくする必要がないので、面光源装置の厚みが厚くなることがなく、面光源装置を薄型化することができる。また、また、ＬＥＤ１５を実装したＬＥＤ実装基板を設ける背面部材（図示せず）と蛍光管１２との距離も変える必要がないので、蛍光管１２の発光に係る電力効率が悪くなる恐れがない。
【００４６】
この面光源装置１０によれば、従来例２のように背面部材に凹凸加工を施す必要がなく、また、ＬＥＤ１５の数を増やす必要もないので、面光源装置１０のコストを安価に抑えることが可能になる。
【００４７】
なお、断面三角形状の凸部２３は、その頂角α（図７参照）を小さくして鋭角にする一方で、凸部２３に入射した光Ｌ２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、実施形態１のようにＬＥＤ１５の発光色が１種類である場合には、複数種類のＬＥＤを用いる場合のように異なる色の光を導光プレート１６で導光して混色させる必要がないので、凹部２２の頂角β（図７参照）は全反射の起こりにくい鈍角にしてもよい。ただし、単色の光であっても複数個のＬＥＤ１５を用いているために明るさや波長のばらつきが発生する恐れがあり、そのため、ある程度光を導光させ均一に平均化できる程度の頂角βとして、ＬＥＤ１５の配列している方向での輝度の均一性を良好にすることが望ましい。
【００４８】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の実施形態２による面光源装置に用いられている導光プレート１６の断面の一部を示す概略図である。実施形態２では、図１１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、ＬＥＤ１５に近い側の角度（片側頂角）α１よりもＬＥＤ１５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。
【００４９】
実施形態２によれば、ＬＥＤ１５に近い側の片側頂角α１を小さくしているので、ＬＥＤ側から凸部２３に入射する光Ｌ２を幅方向へ大きく広げることができ、ＬＥＤ１５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ＬＥＤ１５から遠い側の側面で反射されないようにでき、発光素子１３の幅方向へ大きく光を広げることができる。よってα１とα２を適当な角度に調整することにより、面光源装置の輝度をより均一化することができる。
【００５０】
（第３、第４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、ＬＥＤ１５からの光の出射角θｓが大きくなると、導光プレート１６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１６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１６の上面からの出射角θｔが小さくなる。
【００５１】
実施形態３、４はこのような不具合を解消するものである。図１２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１６の断面の一部を示す概略図である。実施形態３では、図１２に示すように、ＬＥＤ１５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。
【００５２】
また、図１３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１６の断面の一部を示す概略図である。実施形態４では、図１３に示すように、ＬＥＤ１５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。
【００５３】
（第５の実施形態）
図１４は本発明の実施形態５による面光源装置に用いられる発光素子１３を示す正面図である。この実施形態の発光素子１３にあっては、正面から見てＬＥＤ１５の真正面近傍では凹部２２の密度を大きくし、ＬＥＤ１５から離れた領域では凹部２２の密度を小さくしている。この発光素子１３では、光強度の大きなＬＥＤ１５の真正面近傍では凹部２２の密度を大きくしているので、光の散乱度合いが大きくなり、光強度の小さなＬＥＤ１５から離れた領域では凹部２２の密度を小さくしているので、光の散乱度合いが小さくなる。その結果、発光素子１３から出射される光の強度を均一化することができる。
【００５４】
（第６の実施形態）
図１５（ａ）は本発明の実施形態６による面光源装置に用いられる導光プレート１６の一部を拡大して示す表面側の斜視図、図１５（ｂ）は導光プレート１６の一部を拡大して示す裏面側の斜視図である。実施形態６においては、導光プレート１６の表面にピラミッド状（四角錐形状）をした微細な凹部２２を密に設け、導光プレート１６の裏面にピラミッド状をした微細な凸部２３を密に設けている。このような形状の凸部２３によれば、ＹＺ面内のみでなく、ＺＸ面内（導光プレート１６の長手方向）でも凸部２３によって光を拡散させることができる。また、凹部２２や凸部２３の各斜面の傾斜角を個々に調整することにより、ＹＺ面内での光の拡散具合いとＺＸ面内での光の拡散具合いを別々に制御することができる。
【００５５】
（第７の実施形態）
図１６は本発明の実施形態７による面光源装置の拡散板を除いた状態での正面図である。また、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は当該面光源装置の発光状態を示す正面図である。この面光源装置は、正面から見て４つのエリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄに区分されている。蛍光管１２は、面光源装置の全体で互いに平行に配列されている。各エリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄには、それぞれ１つ又は複数個の発光素子１３（ＬＥＤモジュール）が設けられている。各発光素子１３は、混色させることによって白色発光させることができる多色のＬＥＤによって構成されている。一般的には、各発光素子１３は、赤色ＬＥＤ２７Ｒ、緑色ＬＥＤ２７Ｇ、青色ＬＥＤ２７Ｂによって構成される。ここで、赤色ＬＥＤ２７Ｒ、緑色ＬＥＤ２７Ｇ、青色ＬＥＤ２７Ｂとしては、それぞれ赤色波長の光を発するチップや緑色波長の光を発するチップ、青色波長の光を発するチップを用いたものでもよく、あるいは青色光又は紫外線を発するＬＥＤチップと蛍光体との組合せによって構成されたものでもよい。
【００５６】
しかして、この面光源装置にあっては、各発光素子１３を個別に発光させることができるので、各エリアの画像に合わせて各エリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの発光素子１３を白色点灯したり、消灯したりすることができる。例えば、図１７（ａ）では、すべての蛍光管１２を点灯させた状態で、各エリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ毎の画像に合わせて、エリア２６ａ、２６ｄの発光素子１３のすべてのＬＥＤ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂを点灯してエリア２６ａ，２６ｄを明るく鮮やかな白色に発光させ、同時にエリア２６ｂ、２６ｃの発光素子１３を消灯してエリア２６ｂ，２６ｃを比較的暗い白色に発光させている。これによって面光源装置を各エリア毎にコントラストや明暗を変化させることができ、また各エリアの画像に応じた点灯の仕方をすることで低消費電力化できる。
【００５７】
また、この面光源装置にあっては、各発光素子１３を白色や赤、緑、青などに発光させることができるので、各エリアの画像に合わせて各エリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの発光素子１３を種々の色に点灯したり、消灯したりすることができる。例えば、図１７（ｂ）では、すべての蛍光管１２を点灯させた状態で、各エリア２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ毎の画像に合わせて、エリア２６ａでは発光素子１３のＬＥＤ２７Ｒを点灯してエリア２６ａを赤色に発光させ、エリア２６ｂ、２６ｃでは発光素子１３を消灯してエリア２６ｂ，２６ｃを比較的暗い白色に発光させ、エリア２６ｄでは発光素子１３のＬＥＤ２７Ｂを点灯してエリア２６ｄを青色に発光させている。これによって面光源装置を各エリア毎にコントラストや明暗を変化させることができ、また各エリアの画像に応じた点灯の仕方をすることで低消費電力化できる。
【００５８】
（第８の実施形態）
蛍光管用に設計された面光源装置に単に発光素子を追加した場合には、面光源装置の輝度が過剰となり、さらに発光素子分だけコストが増加する。かといって、もとの面光源装置から発光素子の輝度分だけ蛍光管を減らすと、蛍光管及び発光素子を点灯したときに輝度ムラが発生することになる。
【００５９】
第８の実施形態は、このような不具合を解消したものであって、以下のような設計思想に基づいて作製される。図１８は本発明の実施形態８による面光源装置３０を表した概略断面図である。この面光源装置３０は、蛍光管のみで構成された面光源装置を基礎にして設計したものであって、まず蛍光管１２の一部、例えば図１８に２点鎖線で示した蛍光管を取り除く。
【００６０】
そして、ドット印刷やスクリーン印刷によって拡散板１４の表面や裏面に拡散用インクなどを印刷して拡散板１４の透過率を下げ、拡散板１４に透過率の高い領域２８ａと透過率の低い郎域２８ｂを形成する。このとき、蛍光管１２の真正面の領域を透過率の低い領域２８ｂとし、その中間の領域（減らした蛍光管のあった位置の真正面の領域）を透過率の高い領域２８ａとすることにより、蛍光管を減らしたことによる面光源装置３０の輝度ムラを改善して面光源装置の輝度を均一化させる。
【００６１】
ついで、減らした蛍光管があった位置に、減らした蛍光管の明るさと同等の光を補充できるだけの数量のＬＥＤからなる発光素子１３を設置する。このとき、導光プレート１６により、拡散板１４の透過率の分布に合わせて発光素子１３の指向特性を調整する。具体的にいうと、発光素子１３の正面では拡散板１４の透過率が高く、その両側で透過率が低くなっているので、ＬＥＤ１５から出射された光の指向特性を導光プレート１６によって両側に広げ（指向特性がハート形になるようにする。）、前方の透過率の高い領域２８ａよりも両側の透過率の低い領域２８ｂへ多くの光を送り出すようにする。
【００６２】
このようにして面光源装置３０を設計すれば、もとの蛍光管のみで構成された面光源装置と同等の輝度を持ち、かつ、蛍光管や発光素子の無駄な使用をなくしてコストを抑制することができ、しかも輝度ムラや色ムラが小さくて色再現性にも優れた面光源装置を得ることができる。
【００６３】
（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、発光素子に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用いる場合には、ここに開示されているような種々の配置を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は蛍光管と補助光源としてのＬＥＤを併用したバックライトの一例を示す概略断面図、図１（ｂ）はその正面図である。
【図２】図２は、背面部材に凹凸を形成したバックライトの構造を示す概略断面図である。
【図３】図３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４】図４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正面図である。
【図５】図５（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５（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６】図６は、ＺＸ面に平行な断面における光の挙動を示す作用説明図である。
【図７】図７は、ＹＺ面に平行な断面における光の挙動を示す作用説明図である。
【図８】図８は、発光素子に対向させて配置した拡散板における光の測定強度を表した図である。
【図９】図９は、４列の発光素子に対向させて配置した拡散板における光の測定強度を表した図である。
【図１０】図１０（ａ）は図９の測定に用いた比較例のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図であり、図１０（ｂ）は図９の測定に用いた実施形態１のサンプルの輝度分布をシミュレーションした図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態２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１２】図１２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１３】図１３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１４】図１４は、本発明の実施形態５による面光源装置に用いられる発光素子を示す正面図である。
【図１５】図１５（ａ）は本発明の実施形態６による面光源装置に用いられる導光プレートの一部を拡大して示す表面側の斜視図、図１５（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１６】図１６は本発明の実施形態７による面光源装置の拡散板を除いた状態での正面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、実施形態７の面光源装置の発光状態を示す正面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態８による面光源装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、３０      面光源装置
１１      反射シート
１２      蛍光管
１３      発光素子
１４      拡散板
１５      ＬＥＤ
１６      導光プレート
２２      凹部
２３      凸部
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ      エリア
２７Ｒ      赤色ＬＥＤ
２７Ｇ      緑色ＬＥＤ
２７Ｂ      青色ＬＥＤ
【図１】
2009110860.tif 000003
【図２】
2009110860.tif 000004
【図３】
2009110860.tif 000005
【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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