JP3746173B2 - 面照明装置及びそれを用いた携帯端末装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置を背面から照明する面照明装置に関し、特に発光ダイオード等の光源を発光させて照明する面照明装置及びそれを用いた携帯端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やパーソナルハンディホンシステム等の液晶表示装置の面照明装置として用いられる面照明装置は、小型、低消費電力であることからチップ形状の発光ダイオードを用いた光源が使われている。さらに最近では各種携帯情報端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯機器の表示部に関しても、その面照明装置が、小型化、電池の長寿命化、耐衝撃性向上等のため、冷陰極管を用いたものから発光ダイオード光源に移りつつある。
【０００３】
これら発光ダイオード光源を用いた従来の面照明装置に関しては多様な構成がある。例えば、特公平３−３２０７５号に記載されているように、液晶表示体の背面側に上面発光の発光ダイオード光源を配置して液晶表示体の裏面に向かって直接的に光を照射して照明を行うものがあるが、装置の薄型化や液晶表示素子の背面における電子回路設置上の問題等から、携帯電話等の液晶表示装置の面照明装置としては、この液晶表示体の背面側に直接発光ダイオード光源を配置するものは少なくなっている。これに対して、携帯電話等の液晶表示装置の面照明装置としては、液晶表示素子の表示面の外側に発光ダイオード光源を配置する方法が多くとられており、例えば特公平５−２１２３３号に記載されているように、液晶ユニットの表示面の外側に上面発光の発光ダイオード光源を配置して反射面と樹脂板を用いて光を液晶表示ユニットの下方に導くことによって照明を行うもの等が知られている。
【０００４】
このように液晶表示素子の表示面の外側に発光ダイオード光源を配置した一例を、従来の面照明装置として図１１、図１２を用いて説明する。図１１は従来の面照明装置の平面図、図１２は従来の面照明装置の側面図であり、１００は発光ダイオードなどの光源、２００は導光板、３００は導光板２００の導光部、３００ａは導光部３００の入射面、４００は導光板２００の光放出部、５００は光放出部４００の下面に形成された散乱部、５００ａは乳白色〜白色インクで散乱部５００に印刷された散乱ドット、６００は導光板２００を保持するホルダー、７００はホルダー６００に形成された反射面である。ここで、光源１００から発せられた光は反射面７００により反射された後導光部３００の入射面３００ａから導光板２００の内部に入射する。この導光板２００の内部に入射した光は散乱部５００により一部は乱反射され光放出部４００から出射される。
【０００５】
しかしながら、上記の従来の面照明装置等では、光源１００が図１１の中央一個のみであると光放出部４００の明るさのむらである輝度分布が大きくなり、図１１におけるＡ部近傍が特に明るくなり、Ｂ部近傍が暗くなる傾向にある。特にこの輝度分布は照明すべき面積が拡大すれば顕著になるものである。このような輝度分布が生じると、液晶表示素子等の面照明装置として用いる場合、表示文字等が見難くなり、さらには暗くて認識できない表示部分を生じることにもなる。この問題を解決するために、光源１００の使用個数を増やし、光源１００の配置間隔を小さくすることにより、面照明装置の輝度分布を改善するという手段が従来とられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話等の携帯機器の液晶表示装置において、その面照明装置の光源の使用個数を増やすと、消費電力の増加のみならず、光源の実装関連の煩雑さや製造コスト上昇が生じるという問題があった。
【０００７】
また複数の光源を用いた場合、それぞれの光源から発せられる光の波長の差が問題になってくる。すなわち、それぞれの光源は、通常個体差により出射される光の波長が数ｎｍ程度異なっていることが多い。しかしながら数ｎｍ程度のずれであっても、人間の目で見ると面照明装置ではそれぞれの光源の照射範囲及びその境界付近を比べると、大きな色むらが発生してしまう。従って色むらをなくすためには、いちいち光源を発光させて、その波長を測定し、波長が同一のものを集めるという作業を行うことで、１つの面照明装置につき光源の波長のばらつきをなくすようにする必要があった。しかしながらこの作業は、光源のすべてを検査しなければならないので、非常に手間がかかり、ひいては面照明装置の生産性を低下させる要因の１つとなっていた。
【０００８】
また使用している光源の輝度の個体差が面照明装置の輝度むらの発生原因ともなっていた。
【０００９】
さらに色むらや輝度分布改善法として、１つの光源を用いて、導光板の導光部を長くして光が充分拡散された後で光を光放出部から出射させる方法もあるが、この方法を用いると装置全体の小型化が制限されるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、発光ダイオード等の光源の使用数を１つにし、かつ、導光部の長さが短くても、輝度分布が良好となり、視認性の高い小型の面照明装置の提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の面照明装置は、１つの光源と、光源から放出された光が入射する入射面，入射面から入射してきた光を導く導光部，導光部を伝搬してきた光を放出する光放出部とを具備する導光部材とを備え、導光部材は一対の外周面を有するとともに一対の外周面の間に入射面が配置されており、一対の外周面の間隔は入射面側に近いほど狭くなっており、光源から出射された光が直接導光部材に入射することを抑制する隔壁を備えた構成としている。
【００１２】
また導光部の短手方向の長さを８（ｍｍ）以下で、かつ、前記光放出部の面積が５００（ｍｍ²）以上の導光部材を備え、一時に発光する光源を１つとし、状況に応じて発光する複数の光源のうちのいずれか１を選択可能に構成された面照明装置であって、複数の光源のいずれに対しても、光放出部の最大輝度部と最小輝度部の比が０．３以上で、平均輝度が１（ｃｄ／ｍ²）以上２００（ｃｄ／ｍ²）以下、単位長さ当たりの前記光放出部の輝度の変化値が（平均輝度）×１００（ｃｄ/ｍ³）以下とする構成としている。
【００１３】
更に、表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末装置であって、表示手段の下方に上述の面照明装置を用いた構成としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、１つの光源と、前記光源から放出された光が入射する入射面，前記入射面から入射してきた光を導く導光部，前記導光部を伝搬してきた光を放出する光放出部とを具備する導光部材とを備え、前記導光部材は一対の外周面を有するとともに前記一対の外周面の間に前記入射面が配置されており、前記一対の外周面の間隔は前記入射面側に近いほど狭くなっており、光源から出射された光が直接導光部材に入射することを抑制する隔壁を備えたことにより、光源から出射された光が導光部材に入射することを抑制できるので、光放出部の光源近傍が極端に明るくなることを防止できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、隔壁の光源側の面が反射作用を有することにより、隔壁における光の吸収をほとんどなくすことができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、隔壁で反射された光の一部が導光部の外周面で反射されて光放出部に入射することにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、導光部材を収納する収納部材を備え、前記収納部材に隔壁が一体に成型されていることにより、量産性を向上させることができると共に、隔壁と光源からの光との間の位置合わせや、隔壁と収納部材との間の位置合わせ、接合等の工程をなくすことができるので、面照明装置の生産性を向上させることができ、さらにその歩留まりを向上させることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、光源から出射された光を導光部の外周面方向に反射する反射部材とを備えたことにより、光源から上方に発せられた光のほとんどの進行方向を導光部の外周面の方向に変換することができ、光源から発せられた光の大部分を導光部材に導くことができるので、光の利用効率を向上させることができるとともに、導光部材の光放出部に入射する光の分布をより均一化することができるので、輝度むらが小さく、視認性の高い面照明装置を実現することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、導光部材を収納する収納部材を備え、前記収納部材に隔壁及び反射部材が一体に成型されていることにより、量産性を向上させることができると共に、隔壁及び反射部材と光源からの光との間の位置合わせや、隔壁及び反射部材と収納部材との間の位置合わせ、接合等の工程をなくすことができるので、面照明装置の生産性を向上させることができ、さらにその歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、導光部材の光放出部と反対側の下面に散乱部が形成されていることにより、光放出部での光量分布をより均一化することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、導光部材の光放出部の上に散乱部材が設けられていることにより、透過する光の進行方向を様々な方向へ変換し、面照明装置の輝度むらをより小さくすることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、散乱部材の下方に反射板が設けられていることにより、散乱部材を透過してきた光を再度導光部材に入射させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、光源の発光波長の半値幅を５０（ｎｍ）以下であることにより、発色の美しい画面を高効率で実現できるので、低消費電力で画面が鮮明な面照明装置を提供することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、光源として発光ダイオードを用いた面照明装置であって、前記発光ダイオードが、発光素子と前記発光素子から発せられた光が入射するシリンドリカルレンズとを備えたことにより、発光素子から発せられる光のうち周囲の部材に一旦当る光を減少させることができ、そこでの反射や吸収による光エネルギーの吸収ロスが減少するので、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末装置であって、表示手段の下方に請求項１〜１１いずれか１記載の面照明装置を用いたことにより、携帯端末装置の表示部において、輝度むらを小さくできるので、視認性の高い、従って誤認の少ない携帯端末装置を実現することができる。また１つの光源しか用いないので、消費電力が極めて少ない携帯端末装置を実現することができる。
【００３９】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態における面照明装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態における面照明装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態における導光板の斜視図、図４は本発明の一実施の形態におけるホルダーの斜視図、図５は本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図で、図４における断面Ｄを示している。図において、１は光源で、光源１としては、豆電球、麦球、発光ダイオード等が考えられるが、ここでは小型、具体的には体積が１２ｍｍ²程度若しくはそれ以下で、厚みが２ｍｍ程度若しくはそれ以下、特に光放出面積はが２．８ｍｍ²程度若しくはそれ以下の微小な光放出面を有するもの（点状光源）が好ましく、特に高効率な発光ダイオードを用いることが、より均一な輝度分布を実現でき、見やすい面照明装置を実現できるので好ましい。特に小型の携帯電話や携帯情報端末等に用いる場合には、非常に小型で薄型のものが要求されるので、１ｍｍ³以下のものを用いることが好ましい。またこの場合には、基板上に面実装できるものであることが、光源１の基板への取り付けを簡単に行うことができるので、生産性が向上する。
【００４０】
また面照明装置における光源１の数を一個とすることにより、面照明装置における消費電力を低減することができるので、ポータブル装置などに好適な面照明装置とすることができる。また複数の光源を用いた場合に発生する、光源の発光波長や発光効率ばらつきに起因する色むら、輝度むらの問題が発生しないので、光源の選別を行う必要がなく、面照明装置の生産性を大幅に向上させることができると共に、面照明装置のコストも大幅に低減することができる。
【００４１】
更に好ましい光源１の構成を図を用いて説明する。図１６は本発明の一実施の形態における面照明装置の光源の斜視図、図１７は本発明の一実施の形態における面照明装置の光源の発光強度分布図である。ここで光源１は発光ダイオードであり、図１６において１ａは実際に発光している発光素子、１ｂは発光素子１ａを囲い込むように形成されているレンズ、１ｃは発光素子１ａが実装されているベース基板である。レンズ１ｂの材質は光透明性が高く、後の半田工程の高温にも耐えるエポキシ樹脂が好適であり、またその形状は図１６に示すようにシリンドリカルなものとなっている。このようなレンズ１ｂの形状であると、この光源１は図１７のような発光強度分布を有する。即ち、図１６のＧ方向から見るとレンズ１ｂの曲面の作用にて、発光素子１ａの直上にピークを持つ急峻な発光分布となる。また、図１６のＨ方向から見るとなだらかな発光分布となる。この光源１を面照明装置に配置すると、光源１から発せられる光のうち周囲の部材に一旦当る光を減少させることができ、そこでの反射や吸収による光エネルギーの吸収ロスが減少するので、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００４２】
このときシリンドリカルの軸方向と図１，２中のＸ方向のなす角は９０度に近ければ近いほど光の利用効率を向上させることができ、更に略直交であれば、光の利用効率を最大とすることができるので好ましい。
【００４３】
なお本実施の形態では、面照明装置につき１つの発光素子を搭載した１つの光源しか載せていないが、異なる発光波長を有する発光素子を複数個実装した１つの光源を用い、それぞれの発光素子に流す電流を制御すれば、発光素子の数の色数だけでなくその中間色にて面照明装置を発光させることができる。
【００４４】
図１８は、本発明の一実施の形態における光源の斜視図で、それぞれ異なる発光波長を有する３つの発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃを実装した光源２０を示している。発光素子２０ａは、基板２０ｄ上に実装されており、略青色に発光する。発光素子２０ｂは基板２０ｄ上に実装されており、略緑色に発光する。発光素子２０ｃは基板２０ｄ上に実装されており、略赤色に発光する。
【００４５】
基板２０ｄを構成する材料としては、絶縁性が高く、更に発光素子に熱によるダメージを与えない様に、熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
【００４６】
さらに基板２０ｄには発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対してそれぞれ電力を供給する給電線２０ｆ，２０ｇ，２０ｈが形成されており、この給電線２０ｆ，２０ｇ，２０ｈに流す電力を制御する制御手段（図示せず）を設けて、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれから発せられる光量を変化させることにより、任意に面照明装置の色を変更することが可能になる。
【００４７】
また給電線２０ｆ，２０ｇ，２０ｈは、基板の側面と裏面の少なくともいずれかにまで延設されており、配線基板に実装する際に用いる接続端子となる。このように給電線２０ｆ，２０ｇ，２０ｈを薄膜もしくは厚膜で形成された電極で構成することにより、光源２０を配線基板への面実装が可能になり、生産性を向上させることができるので好ましい。
【００４８】
また、２０ｉはワイヤで、ワイヤ２０ｉは給電線２０ｆ，２０ｇ，２０ｈと発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに形成されている電極（図示せず）とを接続するもので、通常ワイヤボンティングにより接続される。
【００４９】
そして透光部材２０ｅが、それらの発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃを覆うように基板２０ｄ上に設けられている。この透光部材２０ｅにより、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃが直接外気に触れて劣化してしまうことを抑制できるとともに使用時や製造時に振動等によって、発光素子に接続された接続端子（例えばワイヤボンディング等）が切れたり外れたりすることを防止できる。また複数の光源を用いていないので、消費電力をそれほど大きくすることなく照明色を変更することができる。なお透光部材２０ｅの製造方法としては、樹脂材料をトランスファー成型やインジェクション成形により形成することが、形状への自由度及び成形精度の高さ等の観点から好ましい。なお材料としてはガラスを用いてもよく、これにより経年変化に伴う材質や形状の変化を非常に少なくできるので、信頼性を向上させることができる。
【００５０】
また透光部材２０ｅには発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃから発せられた光を集光する作用を持たせておくことが、光の利用効率を向上させる点から好ましい。特に、より広く広がっていることを求められる方向には十分な光の広がりを持たせ、広がりが小さいことが求められる方向では光の広がりを非常に小さくすることができるような構成とすることにより、特に薄型の面照明装置に非常に効率よく光を導くことができる。
【００５１】
発光素子２０ａの発光色の色度は（ｘ、ｙ）＝（０．１４、０．０４）近傍、発光素子２０ｂの発光色の色度は（ｘ、ｙ）＝（０．１２、０．７６）近傍、発光素子２０ｃの発光色の色度は（ｘ、ｙ）＝（０．７２、０．２７）近傍であるので、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃに流れる電流をそれぞれ制御すれば、図１９（本発明の一実施の形態におけるＣＩＥｘｙ色度図）に示すＣＩＥｘｙ色度図にてＱ部の領域の色を発光させることができる。
【００５２】
なお図１８では、光源２０が有する発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃはほぼ同一形状を有していたが、形状が異なる場合や、外径形状の中心と発光中心が異なる場合に等には、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの発光中心を結んだ線と、透光部材２０ｅの長軸方向とがほぼ一致するように配置することが、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのいずれからの光もほぼ均一の効率で利用することができるので、光量や色の自由度の確保が容易である。
【００５３】
またここでは、発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ略同一形状を有していたが、形状が異なる場合若しくは外形は同一でも発光点位置が異なる場合には、それぞれの光学素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの発光点（若しくは発光中心）が略同一直線状に存在するように配置することにより、各発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃから、後述する導光板２への入射条件を均一化することがでる。従って発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間の導光板２への入射光量や入射光軸のばらつきを最小限に抑制することができ、十分な明るさと優れた色調を有する面照明装置とすることができるので好ましい。
【００５４】
また発光素子２０ａと発光素子２０ｂとの間隔及び発光素子２０ｂと発光素子２０ｃとの間隔はそれぞれ小さくすることが、より輝度むらや色むらを抑制することができるので好ましい。具体的には、０．３〜１．０ｍｍとすることが好ましい。０．３ｍｍ以下では距離が近すぎてボンディングのワイヤ等の発光素子への給電手段を形成することが難しくなり、端子間のショート等が発生する頻度が増大し、歩留まりの低下を招き、逆に１．０ｍｍ以上では、各発光素子間の発光位置の違いに起因した輝度むらや色むらの発生を抑制することが困難となる。さらに好ましい範囲としては、０．４〜０．８ｍｍとすることが、隣接する素子に対する熱的な影響を最小限に抑制しつつ、色むらや輝度むらの発生を少なくできる。
【００５５】
このように波長の異なる２つ以上の発光素子を備えた光源を搭載して、使用する発光素子を使用者が任意で選択したり機械的に（制御手段等が）選択することにより、例えばそれぞれの発光素子の発光波長を違えたり、光量を変化させることにより、面照明装置の発光色を変更できるような構成とすることができる。また複数の発光素子を１つの発光素子が壊れた際の予備として用いることも考えられる。
【００５６】
更に１つの光源１に設けられた複数の発光素子の発光波長をそれぞれ異ならせ、少なくとも２以上の発光素子を同時に発光させることにより、元々設けられている発光素子の波長では表現できない色を表現することができるようになる。またこの場合、波長の異なる複数の光源を離間して設けそれらを同時に発光させる場合に比べて、発光素子の素子間隔をより狭くできるので、使用する発光素子の違いによる輝度むらを最小限に押さえられる。またより一様な混色を得ることができ、色むらがほとんどない美しい面照明装置を得ることができる。
【００５７】
以下の説明では、特に断らない限り、光源１と記載されているものに光源２０を適用することが可能である。
【００５８】
２は透明材料からなる導光板で、光源１からの光を導き、所定の位置から外部に放出する働きを有している。そしてその材質としては、メタクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の高透明、具体的には１ｍｍ厚さあたりの透過率が９５％以上、長さが３０ｍｍ以上ある場合には９８％以上ある材料を用いることが光量の減少を最小限に抑制することができ、輝度をより大きくできるので好ましい。このような材料としては有機材料やガラスが好適である。特に金型による射出成型により形状の自由度と量産性が高い樹脂製とすることが好ましく、本実施の形態では、樹脂の中でも光の透過率が高いメタクリル樹脂を用いた。また導光板２の屈折率は、１．３以上、好ましくは１．４以上あることが、空気（屈折率約１）の層との間での全反射が起こり易くなり、導光板２から漏れ出す光の量を抑制し、導光板２に入射してきた光の外部への放射による損失を最小限に抑制できるので、光の利用効率を向上させ、面照明装置の消費電力の抑制できるので好ましい。
【００５９】
３は導光板２の導光部で、導光部３は、光源１からの光を入射面３ａ，反射面３ｂを介して導光板２の幅方向に拡げる働きを有する領域である。この導光部３の長さは短ければ短いほど、面照明装置及びそれを搭載した電子機器の幅や長さを小さくすることができるので好ましい。具体的にはこの導光部３の長さを８ｍｍ以下にしてほしいという産業界からの要望がある。
【００６０】
入射面３ａは光源１からの光が導光板２の導光部３に入射する部分である。ここで入射面３ａは導光板２の上面２ａに対して非垂直に形成されている。このような構成としたことにより、光源１からの光が導光部３の板厚を透過することを効果的に抑制することができ、光源１からの光をより多く導光板２に導くことができるので好ましい。
【００６１】
反射面３ｂは、入射面３ａから入射した光の大部分が最初に反射される導光板２の側面であり、導光板２の側面部２ｂに対して傾斜して設けてある。特にその傾斜（曲面で構成された場合には両端部を結ぶ直線の傾斜）を大きく、具体的には４５°以上とすることにより、導光板２がより幅の広い場合でも、その隅々まで光を入射させることができる。現在では、携帯端末装置等においては、表示部がより大きくなり、かつ、装置自体は小型化する傾向にあるので、導光部３が短く、かつ、光放出部４が大きくなるように６５°以上とすることが更に好ましい。また平面で構成された反射面３ｂ同士のなす角、すなわち導光部３の広がり方をあらわす角度は、９０°以上、更に好ましくは１３０°以上とすることにより、光放出部４の幅（Ｗ２）が２０ｍｍある場合でも、導光部３の長さ（Ｗ１）を８ｍｍ以下とすることができ、導光部３の長さを短くしつつ、光放出部４の幅をより大きくすることができるので好ましい。
【００６２】
反射面３ｂの形状は、平面状でもよいし、曲面状であってもよく、光源１の輝度分布と導光板２の形状等を勘案して、導光板２において最適な輝度分布を実現できるように決定される。この反射面３ｂを設けたことにより、導光部３の長さを短くしても、導光板２の光放出部４に入射する光の分布をより均一化することができるので、輝度むらが小さく、視認性の高い面照明装置を実現することができる。
【００６３】
なお、特に光源１に代えて光源２０を適用した場合には、図２３（本発明の一実施の形態における複数の発光素子を有する光源と導光部の配置を示す概念図）に示すように、光源２０が具備する発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃから導光部３の入射面３ａまでの軸線の長さをそれぞれほぼ等しくすることにより、光源２０を挟んで２つの入射面３ａそれぞれでの入射光量の違いに起因して、導光部３へ発光素子ごとに入射光量が異なってしまうといった不都合を抑制でき、光の分布をより均一化することができるので、輝度むらが小さく、視認性の高い面照明装置を実現することができる。
【００６４】
ここで軸線とは、空間を伝搬していく光の強度分布が最も強い点を結んだもしくは近似した直線と定義する。なお光の強度分布がガウス分布の形状と異なる、強度分布が多方向に分かれている様な場合には、発光素子の発光面に垂直な直線で定義しても良いし、軸線が発光面を通らない場合には通るように補正した直線を軸線と考えてもよい。この定義は本明細書のすべての「軸線」という言葉に適用する。
【００６５】
光放出部４は、導光板２の上面で、導光板２に入射した光が導光板２から放出される部分である。この光放出部４はその面粗度が平均粗さで１μｍ以下であることが、適正な輝度分布をもって放出される光を境界面で乱すことがほとんどないので、視認性の高い面照明装置を実現することができる。
【００６６】
５は散乱部で、散乱部５は導光板２の上面２ａと反対側の面２ｃに形成されており、この部分への入射光を様々な方向に反射あるいは透過させる働きを有する。５ａは光源１から離れるにつれ面積比率が増加するように形成されている散乱ドットで、散乱ドット５ａは乳白色〜白色インクで形成されていることが多く、散乱部５における散乱作用を受け持つ。散乱部５への散乱ドット５ａの形成は印刷によることが多く、印刷の中でもスクリーン印刷やパッド印刷を用いることが量産性を向上させることができるので好ましい。特にパッド印刷を用いることにより、導光板に凸形状がある場合でも散乱ドット５ａをむらなく印刷することができるので好適である。
【００６７】
また散乱ドット５ａを乳白色〜白色インクで形成することにより、良好な散乱を得ることができると共に、散乱ドット５ａでの光の吸収を最小限に抑制することができるので好ましい。このように散乱ドット５ａの印刷面積を変化させることにより、光放出部４の輝度分布を均一化することができる。乳白色〜白色インクとしては、特に透明インクであるメジウムに酸化チタン等の白色微粒子を分散させたものが好適である。また必ずしも着色粒子を混入せずともよく、インク中にインクより屈折率の大きいガラスビーズを入れたり、インク中にインクより屈折率の小さい空気泡を混入したものを用いても同様の効果が得られる。その他にも微少な突起または窪みを金型等により散乱部５に直接多数形成することにより、散乱作用を持たせ散乱ドット５ａの代用とすることもできる。
【００６８】
６は反射シートで、反射シート６は散乱部５の下面に置かれた高反射率を有する部材であり、散乱部５を透過し導光板２から外に出た光の一部を再度導光板２の内部に戻す働きをする。この反射シート６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等から構成されることが多く、ＰＥＴシートの中でも特に微小発泡されたものを用いることが反射率を向上させるので好ましい。また反射シート６は、導光板２に対して別部材で設けてもよいし、導光板２に対して印刷や蒸着等の方法により予め直接形成してもよい。直接形成した場合には面照明装置の製造工程を簡略化することができ、面照明装置の生産性を向上させることができるとともに、面照明装置の製造コストを低減することができ、さらには面照明装置の薄型化を実現できるので好ましい構成である。さらに直接形成する場合には、散乱ドット５ａ上に反射シート６を形成し、散乱ドット５ａが設けられていない場所には形成しない場合も考えられる。この構成により散乱ドット５ａを抜けてくる光を反射シート６で確実に反射し、散乱ドット５ａが設けられていない部分では、導光板２での全反射により確実に光を反射させることができる。
【００６９】
また別部材で構成した場合には、反射シート６と導光板２との間に空気の層を介在させることにより、導光板２での全反射と反射シート６での反射の双方を活用することができるので、全体として光の利用効率を向上させることができるので好ましい。また反射シート６と導光板２とを所定の位置関係で部分的に接合してもよい。これにより面照明装置の組み立て工程を簡略化できるので好ましい。
【００７０】
なお反射シート６は後述するホルダー８の第２の凹部８ｃに予め接合させるような構成としてもよい。この場合、面照明装置の組み立て時において、予め接合された導光板２と反射シート６との位置がずれていたために第２の凹部８ｃに反射シート６が収納できなくなるといった不都合の発生を抑制することができ、面照明装置の歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
７は拡散シートで、拡散シート７は光放出部４の上面に配置されており、この拡散シート７を光が透過する際、透過する光の進行方向を様々な方向へ変換する働きがある。この拡散シート７は、梨地処理されたＰＥＴシート等で構成されることが多く、導光板２に対して別部材で設けてもよいし、導光板２に対して印刷や金型等により予め直接形成してもよい。直接形成した場合には面照明装置の製造工程を簡略化することができ、部品点数を削減でき、面照明装置の生産性を向上させることができるとともに、面照明装置の製造コストを低減することができ、更には面照明装置の薄型化を実現できるので好ましい構成である。
【００７２】
また別部材で構成した場合には、導光板２の上面２ａでの全反射により、導光板２の隅々まで光を導くことができ、光量の偏りを少なくすることができる。さらに光放出部４から別部材で構成した場合に、予め拡散シート７と導光板２とを所定の位置関係で接合してもよい。これにより面照明装置の組み立て工程を簡略化できるので好ましい。
【００７３】
８はホルダーで、ホルダー８は、導光板２と反射シート６と拡散シート７を所望の位置に収納するものである。ホルダー８の材料としては、ステンレス、鉄、アルミ等の各種金属材料や樹脂材料が考えられるが、特に形状自由度と量産性が良好で、かつ、軽量化にもつながる樹脂材料を用いることが好ましい。特に樹脂の種類としてはＡＢＳ（アクリロニトル・ブタジエン・スチレン）、ポリカーボネイトなどが好ましく、またその色は光放出部４以外から導光板２の外部に出た光を効率よく導光板２の内部に戻すため、白色等の反射率の高い色が好ましく、特に光源１から出射される光の波長に対して８０％以上の反射率を有する材料を用いることが、光の利用効率を向上させ、より少ない電力で、必要な輝度を確保することができるので好ましい。なお本実施の形態ではホルダー８の内面で導光板２からの光を反射する構成としていたが、内面に更に反射率の高い金属材料や誘電体材料等により反射面を別途形成してもよい。
【００７４】
またホルダー８には導光板２と反射シート６と拡散シート７を所定の位置に収納する構成を有しているので、これについて説明する。
【００７５】
ホルダー８には、第１の凹部８ａ，隔壁８ｂ，第２の凹部８ｃ，リブ部８ｄ，空隙部８ｅ，隔壁８ｇ及び空間８ｉ等が成型されている。
【００７６】
第１の凹部８ａは導光板２を収納する部分であり、その外周形状は、少なくとも一部が導光板２の外周と嵌合する形状を有しており、導光板２のホルダー８に対する位置決めを行っている。第１の凹部８ａの側面部分の高さｈは、導光板２の厚さよりも高いことが、導光板２の側面から漏れ出した光を第１の凹部８ａの側面で反射して再度導光板２に戻すこと等ができるので、光の利用効率が向上し、面照明装置の輝度を向上するので好ましい。
【００７７】
第２の凹部８ｃは反射シート６を収納する部分であり、第２の凹部８ｃは、第１の凹部８ａの下面の少なくとも一部を更に掘り下げたような形状に成型されている。第２の凹部８ｃの側面部分の高さは、収納される反射シート６の厚さよりも高くなっている。
【００７８】
８ｂ及び８ｇは隔壁で、隔壁８ｂは、空隙部８ｅと第１の凹部８ａとの間に導光板２の厚み方向に配設され、光源１の光の多くが直接導光板２、特に光源１に隣接する導光板２の中央部付近に入射することを防ぐ働きをする。この隔壁８ｂを設けたことにより、光源１からの光が直接導光板２に入射することを抑制できるので、光源１に近い光放出部（Ｃ部）の輝度が他の部分と比べて極端明るくなってしまうことを抑制できる。従って輝度分布がより平坦な、視認性の高い面照明装置を実現することができる。また隔壁８ｂをホルダー８と一体に成型されていることが好ましい、これにより量産性を向上させることができると共に、隔壁８ｂと光源１からの光との間の位置合わせや、隔壁８ｂとホルダー８との間の位置合わせ、接合等の工程をなくすことができるので、面照明装置の生産性を向上させることができ、さらにその歩留まりを向上させることができる。なお、本実施例では、隔壁８ｂを遮蔽板で構成していたが、完全な遮蔽作用を有する板でなくともよく、多数の微小開口が空いたものやスリットのようなものも使用可能である。
【００７９】
隔壁８ｂは量産性等を考慮しホルダー８と一体に成型したが、必ずしも一体化する必要はない。
【００８０】
また隔壁８ｇは、隔壁８ｂの光放出面４側の頂部から光源１に隣接するリブ部８ｄの光放出部４側の頂部にかけて、導光板２の面内方向に略平行に設けられており、光源１から出射され、上方に放出される光を反射し、上方に放出される光の多くを最終的に導光板２に入射させる働きを有している。本実施の形態においては、隔壁８ｇは隔壁８ｂとともにホルダー８に一体に成型されている。
【００８１】
この隔壁８ｇを設けたことにより、光源１の上方に出射された光を効率よく導光板２に導くことができるようになるとともに、光源１の上方に放出された光が直接面照明装置外へ放出され、本来発光すべきでない部分から光が漏れ出ることを防止できる。
【００８２】
更に隔壁８ｇの幅は、導光板２の導光部３の相対する入射面３ａ間の距離とほぼ同一にしておくことが、隔壁８ｇと導光板２との間の隙間１０をほとんどなくすことができるので、ここから漏れ出す光の量を最小限に抑制することができる。
【００８３】
また隔壁８ｂ及び隔壁８ｇの光源１側の内面は、本実施の形態では平面で構成されていたが、光源１側に凸となる形状とすることが光を拡散方向に反射することができるので、より効率よく光を導光板２に導くことができる。
【００８４】
リブ部８ｄは、ホルダー８の補強を行っており、ホルダー８の機械的な強度を大きくしている。さらに光源１から拡散していく光の少なくとも一部をその側面で反射する働きを有しており、光源１から直接導光部３に導かれない光の一部を反射して、導光部３に間接的に入射させることができる構成となっている。この構成により、光源１から出射される光の利用効率を向上させることができるので、より消費電力が少なく、かつ、十分な輝度の面照明装置を実現することができる。
【００８５】
また光源１から導光部３の入射面３ａへ向かう光が通過す空隙部８ｅにおいて、光が塵埃等で散乱され、導光部３に導かれる光量が減少することを抑制できるように、リブ部８ｄの高さを略同一にして、その頂面８ｆがその下に配置される基板（図示せず）に沿うような構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、空隙部８ｅに侵入してくる塵埃の量を減少させることができるので、この塵埃により散乱され、導光部３に入射しない光量を減少させることができ、光の利用効率を向上させることができるので好ましい。
【００８６】
８ｉは基板（図示せず）上に実装される実装部品との干渉を避けるための空間であり、これを設けたため基板の有効実装面積を大きくとることができる。
【００８７】
このようにホルダー８に導光板２や反射シート６等を収納する構成としたことにより、面照明装置の薄型化を図ることができ、装置の薄型化というユーザーからの要望にこたえることのできる面照明装置とすることができる。
【００８８】
次にホルダー８に対する、導光板２，反射シート６及び拡散シート７を組み立て手順については、色々な方法が考えられるが、
１．予め導光板２と反射シート６及び拡散シート７とを所定の位置関係に接合した状態でホルダー８に組み込む方法
２．導光板２の表面に印刷や蒸着等の方法で予め反射シート６と拡散シート７を形成しておき、その導光板２をホルダー８に組み込む方法
３．第２の凹部８ｃに収納される反射シート６を別部材とし、反射シート６をホルダー８の第２の凹部に収納してから、拡散シート７が予め接合若しくは形成された導光板２をホルダー８に組み込む方法
４．導光板２，反射シート６及び拡散シート７をそれぞれ別部材とし、反射シート６をホルダー８の第２の凹部８ｃに収納してから、導光板２をホルダー８の第１の凹部８ａに組み込み、その後導光板２の所定の位置に拡散シート７を接合する方法などが考えられる。１．の方法によれば、導光板２，反射シート６及び拡散シート７の組み立て工程と、面照明装置の組立工程とを、ホルダー８への組み込みまで別工程で平行して行うことができるので、面照明装置の組立工程を簡略化でき、生産性を向上させることができる。
【００８９】
また２．の方法によれば、部品点数の削減を効率よく行うことができ、組み立て工数やライン数の削減が可能になるので、面照明装置の生産性をさらに向上させることができる。
【００９０】
更に３．の方法によれば、反射シート６を確実に第２の凹部８ｃに収納することができるので、反射シート６と第２の凹部８ｃとの間の位置ずれによる不良品の発生を抑制することができ、面照明装置の歩留まりを向上させることができる。
【００９１】
次に実施の形態１における面照明装置の動作について説明する。光源１から発せられた光のうち、ホルダー８の隔壁８ｂに到達した光は、隔壁８ｂにより遮られるので直接導光部３に入射せずに、隔壁８ｂで反射される。また隔壁８ｇに到達した光は、隔壁８ｇにより遮られるので直接面照明装置外部に出射されずに、隔壁８ｇで反射される。そして隔壁８ｂ，８ｇで反射された光は、その一部が入射面３ａから導光板２の導光部３に入射し、さらに反射面３ｂで反射されて、導光板２の光放出部４から直接若しくは散乱部５や反射シート６を介して間接的に出射されることとなる。
【００９２】
一方、光源１から発せられた光のうち、隔壁８ｂ，８ｇに当らなかった光の大部分は導光部３の入射面３ａから導光板２の内部に入射する。入射した光は導光部３の内部を進み反射面３ｂに当たる。反射面３ｂに当たった光は光放出部４及び散乱部５の方へ反射され、その一部は直接光放出部４から出射されたり、一部は散乱部５の散乱ドット５ａにより光の一部は乱反射され光放出部４から出射され、さらに一部は散乱部５を透過し反射シート６により反射され再度導光板２中に戻り光放出部４から出射される。
【００９３】
その後光放出部４から出射された光は拡散シート７を透過する。その際、進行方向が様々な方向へ変換される。この拡散シート７が無ければ、散乱ドット５ａのパターンがはっきりと人の目により認識されてしまうという不都合があるが、拡散シート７を配設することにより散乱ドット５ａのパターンが問題ないレベルまで認識できなくなる。
【００９４】
以上示したように、隔壁８ｂを設け、光源１からの光の分布を変化させたことにより、光放出部４の光源１近傍のＣ部の輝度が極端に上がるのを防止でき、輝度の均一化が図れる。
【００９５】
次に発光ダイオード等の光源の使用数が一個で、かつ、導光部３の長さが短くても、輝度分布が良好となり、視認性の高い、すなわち誤認の少ない小型の面照明装置を実現するために、種々の条件を変化させた面照明装置のサンプルを複数個作製し、それぞれのサンプルについてその見やすさを実際に調査にした。
【００９６】
その結果、一個の光源を用いた面照明装置であって、光源一個あたりの光放出面積が５００（ｍｍ²）以上で、かつ、光源１から光放出部４の距離が８（ｍｍ）以下のものにおいて光放出部の最大輝度部と最小輝度部の比を０．３以上であれば、おおむねむらのないきれいで見やすい面照明装置であると見ることができ、さらに０．４以上であれば、ほとんどむらのないきれいで見やすい面照明装置とすることができた。従って面照明装置において、光放出部の最大輝度部と最小輝度部の比を０．３以上、好ましくは０．４以上とすることにより、面照明装置に人間の見た目に明確な暗部と明部が形成されることがなくなるので、高効率で、かつ、液晶を上に置いた際視認性に問題がなく、きれいで見やすい面照明装置を得ることができる。
【００９７】
次に同様にして、光放出部４の平均輝度と見やすさの関係について、１つの光源を用いる面照明装置であって、光源一個あたりの光放出面積が５００（ｍｍ²）以上で、かつ、光源１から光放出部４の距離が８（ｍｍ）以下のものにおいて、光放出部４の平均輝度を変化させて検討を行った。
【００９８】
その結果、光放出部４の平均輝度が１（ｃｄ／ｍ²）未満では、非常に暗く感じられるのに対して、１（ｃｄ／ｍ²）以上では、暗い場所で十分に表示内容を認識でき、３（ｃｄ／ｍ²）以上では、見やすい明るさであると感じていることができる。また逆に光放出部４の平均輝度が２００（ｃｄ／ｍ²）を超えると明るすぎて逆に見にくく感じられる。従って光放出部４の平均輝度が１（ｃｄ／ｍ²）以上２００（ｃｄ／ｍ²）以下の範囲にすることにより、人が見たときに明るすぎず、暗すぎない、見た目にやさしい、かつ、高効率でかつ液晶を上に置いた際視認性に問題がない面照明装置を得ることができる。
【００９９】
次に面照明装置における光の輝度の変化の割合と、人が見たときに輝度むらとして認識される割合との関係について検討した。
【０１００】
一個の光源を用いる面照明装置であって、光源一個あたりの光放出面積が５００（ｍｍ²）以上で、かつ、光源１から光放出部４までの距離が８（ｍｍ）以下のものにおいて輝度の変化の割合を変化させて、どの程度から輝度むらとして認識されるかについて検討した。
【０１０１】
その結果、単位長さ当たりの光放出部４の輝度の変化値が（平均輝度）×１００（ｃｄ/ｍ³）以下であれば、あまりむらのない面照明装置であると認識することができ、さらに（平均輝度）×８０（ｃｄ/ｍ³）以下であればほとんどむらのないきれいで見やすい面照明装置であると認識できる。従って面照明装置において、単位長さ当たりの光放出部４の輝度の変化値が（平均輝度）×１００（ｃｄ/ｍ³）以下、好ましくは（平均輝度）×８０（ｃｄ/ｍ³）以下とすることにより、面照明装置に人間の見た目に明確な暗部と明部が形成されることがなくなるので、高効率でかつ輝度むらが目立たない面照明装置を得ることができるとともに、きれいで見やすい面照明装置を提供することができる。
【０１０２】
次に面照明装置における光源の発光波長の半値幅と画面の鮮明さとの関係について検討した。
【０１０３】
光源を光源とする面照明装置であって、光源一個あたりの光放出面積が５００（ｍｍ²）以上で、かつ、光源１から光放出部４までの距離が８（ｍｍ）以下のものを用いて検討した結果、光源１の発光波長の半値幅が５０（ｎｍ）以上では、画面があまり鮮明に見えず、全体ぼやけたように見える面照明装置となってしまうのに対して、光源１の発光波長の半値幅が５０（ｎｍ）以下であれば、画面がかなり鮮明と認識でき、光源の発光波長の半値幅が４０（ｎｍ）以下であれば画面が鮮明で発色が美しい面照明装置であると認識できる。従って面照明装置において、光源１の発光波長の半値幅を５０（ｎｍ）以下、好ましくは４０（ｎｍ）以下とすることにより、人間の見た目に画面の鮮明な面照明装置を提供することができるので、これを搭載する携帯端末装置等の電子機器に用いるとキャラクタの輪郭がくっきり鮮明で、情報を見間違えることなく確実に把握できるものとすることができる。
【０１０４】
次に面照明装置において光源１を発光ダイオードとしたとき、発光ダイオードの軸上光度の発光効率について検討した。
【０１０５】
一個の光源を用いる面照明装置であって、光源一個あたりの光放出面積が５００（ｍｍ²）以上で、かつ、光源１から光放出部４までの距離が８（ｍｍ）以下のものにおいて発光効率と画面の見易さについて検討を行った結果、発光ダイオードの軸上光度の発光効率が１．０（ｃｄ／Ａ）以上であれば、前記平均輝度１（ｃｄ／ｍ²）以上を実現でき、携帯情報機器の省電力化に大きく寄与できる。
【０１０６】
さらにこれら５つのうちの複数のファクターを組み合わせて、それらを満たす面照明装置とすることにより、小型で低消費電力で、かつ、より見やすく目に優しく美しい面照明装置とすることができる。
【０１０７】
なお光源を複数設けた場合には、そのいずれに対してもこれら５つのファクターを満たすように構成されていることが、いずれの光源を発光させた場合にも小型で低消費電力で、かつ、より見やすく目に優しく美しい面照明装置とすることができる。
【０１０８】
（実施の形態２）
本発明の一実施の形態について図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明の一実施の形態における面照明装置のホルダーの斜視図、図７は本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁８ｇ付近の断面図であり、図６において点線で示す部分の断面Ｅを示している。図７において、８ｈは反射面で、反射面８ｈは隔壁８ｇの光源１側の内面であり、略Ｖ字状の壁で形成されていて、光源１から上方に発せられた光のほとんどの進行方向を導光板２の反射面３ｂの方向に変換する働きを有する。この反射面８ｈにより、光源１から発せられた光の大部分を導光板２に導くことができるので、光の利用効率を向上させることができる。また、光源１からの光を直接導光板２に導入する場合と比べて、光を十分に広げてから導光板２の光放出部４に入射させることができるので、光放出部４に入射する光の分布をより均一化することができ、光放出部４から出射される光の輝度むらを最小限に抑制することができる。
【０１０９】
光源１の強度分布が対称形である場合には、反射面８ｈの略Ｖ字状の壁の頂点若しくは頂線が、光源１の軸線の延長線上に存在するように配置されていることが、反射面８ｈで反射される光量を左右で略等しくすることができるので、光放出部４での輝度分布が小さく、見やすい面照明装置を実現することができる。
【０１１０】
特に図１８に示す光源２０のように、複数の発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃを直線状に設けている場合には、それぞれの発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの発光中心を結んだ直線若しくは近似した直線（以下光源中心線と略す）と、反射面８ｈの略Ｖ字状の壁の頂線との上から見たときのなす角が±１０度以下、好ましくはほぼ０度とすることにより、反射面８ｈで反射されて反射面３ｂに導かれる光の波長のバランスが左右（若しくは上下）で崩れ、発光位置の違いによる輝度分布の悪化してしまうことをを抑制できる。また同時に２つ以上の発光素子を発光させたときには、液晶を見たときに上下、左右で微妙に色が異なる色むらの発生を抑制することができる。
【０１１１】
さらに光源２０が具備する発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃから反射面８ｈまでの軸線の長さをそれぞれほぼ等しくすることにより、反射面８ｈでの反射方向のずれ等に起因して、導光板２へ発光素子ごとに入射光量が異なってしまうといった不都合を抑制でき、光の分布をより均一化することができるので、輝度むら，色むらが小さく、視認性の高い面照明装置を実現することができる。
【０１１２】
なお、このような光の波長のバランスのずれを積極的に利用した表示装置（例えば虹色の表示装置等）の場合にはこの限りではない。
【０１１３】
また光源１の強度分布が非対称形である場合には、反射面８ｈを形成するＶ字状の壁を構成する面の面積をその非対称具合に合わせて異ならせることにより、反射面８ｈで反射される光量を左右で略等しくすることができるので、光放出部での輝度分布が小さな、見やすい面照明装置を実現することができる。さらに意図的に反射面８ｈを構成する面の面積を異ならせて、光量を導光板２の光放出面４で異ならせることも可能である。
【０１１４】
また入射面３ａは、光源１及び反射面８ｈの側に傾斜して設けられていることが、光源１から出射された光のうち、導光板２の導光部３に直接入射してくる光と、反射面８ｈを介して入射してくる光の双方を効率よく導光板２に入射させることができるので好ましい。
【０１１５】
更に反射面８ｈのＶ字の角度は、光源１から反射面８ｈまでの距離、反射面８ｈから導光部３の入射面３ａまでの距離及び導光板２の厚み等を考慮して決定することが、光の利用効率をより向上させることができるので好ましい。なお他の部分の構成要素は実施の形態１とほぼ同様の構成である。
【０１１６】
また本実施の形態では隔壁８ｇに略Ｖ字状の反射面８ｈを形成したが、隔壁８ｂの光源１側の内面にも同様の略Ｖ字状の反射面を形成してもよい。これにより導光板２に入射する光量を更に増加させることができる。また反射面８ｈの断面形状はＵ字状やそれ以外の形状であってもよく、入射面３ａにより多くの光を入射させることができるように最適化することが好ましい。
【０１１７】
次に上記面照明装置の動作について説明する。光源１から隔壁８ｇの方向（図１，２中のＺ方向）に発せられた光は、直接導光部３に入射することはほとんどなく、そのほとんどが反射面８ｈに到達する。この反射面８ｈで進行方向をＺ方向と異なる方向（図中ではＹ方向を代表とする）に変換された光の大部分は、導光部３の入射面３ａへと入射する。一方、光源１から側方に発せらた光は導光部３の入射面３ａから導光板２の内部に直接入射する。このようにして導光板２に入射した光は反射面３ｂで図中のＸ方向で代表される方向に反射され、その後光放出部４から出射される。このように略Ｖ字状の壁で形成された反射面８ｈを設け、Ｚ方向に出射された光をＹ方向に反射して広げた後、Ｘ方向に進行させる様な構成、すなわちＸＺ平面に含まれない方向（Ｙ方向）にいったん光を広げてからＸ方向に進行させる構成としたことによって、実施の形態１ではほとんど間接的にしか利用できていなかった光源１から上方（隔壁８ｇ方向）に発せらた光を効率よく導光部３へと導くことができるため、光の利用効率を大幅に向上させることができると共に、低消費電力で高効率の面照明装置を実現することができるとともに、導光板２の光放出部４に入射する光の分布をより均一化することができるので、輝度むらが小さく、視認性の高い面照明装置を実現することができる。ここで光源１もしくは光源２０から出射された光の軸線は、ほぼＸＹＺ軸に沿って進む場合が多い。
【０１１８】
また反射面８ｈは、図８に示すように構成してもよい。図８は本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁８ｇ付近の断面図を示している。図７で示した反射面８ｈは、その略Ｖ字状の壁をそれぞれ平面状に構成していたが、図８では略Ｖ字状の壁で構成された反射面８ｈの表面を凹状にへこませる構成としている。この表面の凹みにより、反射面８ｈは、この面にあたった光源１からの拡散光をただ反射するだけでなく、その拡散角を小さくする働きをもつことができる。従って入射してきた光を集光しながら進行方向を変換するという働きを有することになる。このように反射面８ｈのＶ字状の壁の形状を凹状に凹ませたことにより、実施の形態２で示した面照明装置よりもさらに効率よく光源１が上方に発する光を導光部３へと導くことができるため、面照明装置のさらなる高効率化が図れる。
【０１１９】
また反射面８ｈは、図９に示すように構成してもよい。図９は本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図を示している。図７や図８で示した反射面８ｈの頂点若しくは頂線の部分は非常に鋭角になっており、何かに接触すれば破損する可能性が非常に高く、さらに組立作業中に誤って触れてしまうと怪我などをしてしまう可能性がある。更に光源１の直上は周辺部分に対して極端に輝度が高いため、面照明装置の製造ばらつき等により、光源１と反射面８ｈの相対位置関係がずれた場合、２つの反射面８ｈに当たる光量差が大きくなり、光放出面４においてに輝度むらが発生してしまう可能性がある。これに対して、図９に示す反射面８ｈでは、Ｖ字状の壁の頂点（若しくは頂線）の形状は鋭部を切り取ったり、丸みを帯びたものとし、エッジではない形状としている。これにより輝度が極端に高い光源１の直上の光を反射面８ｈの傾斜部分に直接当たらないようにすることができるので、全体としての光の利用効率をあまり低下させることなく、光放出部４における輝度むらを最小限に抑制することができる。
【０１２０】
（実施の形態３）
次に本発明の一実施の形態について図を参照しながら説明する。図１０は本実施の形態３における面照明装置の平面図を示す。図１０に示すように本実施の形態では反射面３ｂの形状が、凹状の曲面となっており、これに合わせてホルダー８の嵌合部８ｊの形状は凸状の曲面となっている。このような構成では、光源１から発せられた光は直接若しくは隔壁８ｂや反射面８ｈ等を介して間接的に導光部３の入射面３ａから導光板２の内部に入射する。入射した光は導光部３の内部を進み反射面３ｂにあたる。反射面３ｂにあたった光は、反射面３ｂの形状が凹状の曲面となっているため、導光部３の面内方向に拡散され、ホルダー８の内側面部等で反射・拡散されながら散乱部５の方へ進んでいく。このように反射面３ｂの凹状の曲面が光を拡散するため、光放出部４の輝度の均一化が図れる。このとき、光源１から発せられ、反射面３ｂに入射してくる光の強度分布にあわせて、反射面３ｂの曲率を変化させるように構成されていることが好ましい。すなわち、強度が大きい部分では、凹部の曲率を小さくして、光をより大きく拡散させ、強度が小さい部分では、凹部の曲率を大きくすることにより、あまり光の拡散が起こらない様に構成することが、特に光放出部４の輝度の均一化を図ることができるので好ましい構成である。
【０１２１】
（実施の形態４）
図２０は本発明の一実施の形態における面照明装置の正面図、図２１は本発明の一実施の形態における面照明装置の断面図で、図２０中の対角線ａｂにおける断面を示しており、図２２は本発明の一実施の形態における導光板の正面図である。
【０１２２】
図において、４１は光源、４２は導光板であり、導光板４２は、導光部４３，光放出部４４より構成されている。光源４１は、実施の形態１〜３で説明した光源１若しくは光源２０とほぼ同様の構成ものを用いることができる。
【０１２３】
なお、図２２中において、点線で示される直線は導光部４３と光放出部４４の境界の概要を示しており、ｍ，ｑ，ｐ，ｌはそれぞれ導光板４２の所定の角部を示している。導光部４３には光源４１の光を導光部４３内に導入する入射面４３ａと入射面４３ａから導入された光を光放出部４４の方向に反射させる反射面４３ｂとを有しており、導光部４３は、導光板４２の端部ｑ，ｍから相対する角部ｐ，ｌに向かってＶ字状に広がるように形成されている。光放出部４４は導光板４２の上面で導光板４２に入射した光が導光板４２から放出される部分である。
【０１２４】
４５は散乱部で、散乱部４５は導光板４２の下面に形成されており、この部分への入射光を様々な方向に反射あるいは透過させる働きを有する。４５ａは光源４１から離れるにつれ面積比率が増加するように形成されている散乱ドットで、本実施の形態では散乱ドット４５ａは乳白色〜白色のインクをスクリーン印刷法にて形成した。
【０１２５】
４６は反射シートで、反射シート４６は散乱部４５の下面に置かれた高反射率を有する部材であり、散乱部４５を透過し導光板４２から外に出た光の一部を再度導光板４２の内部に戻す働きをする。
【０１２６】
４７は拡散シートで、拡散シート４７は光放出部４４の上面に配置されており、この拡散シート４７を光が透過する際、透過する光の進行方向を様々な方向へ変換する働きがある。この拡散シート４７は、梨地処理されたＰＥＴシートで構成した。
【０１２７】
４８はホルダーで、ホルダー４８は、導光板４２と反射シート４６と拡散シート４７を所望の位置に収納するものである。ホルダー４８の材料としては、反射率の高い白色のＡＢＳ（アクリロニトル・ブタジエン・スチレン）樹脂を用いた。
【０１２８】
以上のように構成された本実施の形態における面照明装置の動作について説明する。まず、光源４１からの光は、光導入部４３の入射面から入射して、反射面４３ｂで反射され、多くは樹脂と空気の界面で起こる全反射条件を満たす角度成分を持つ光となって導光板４２の面内方向に導かれる。導光板４２に入射した光の一部は導光部４３で反射されて導光板４２の光放出部４４方向に導かれ、一部の光は直接光放出部４４へと導かれる。光放出部４４では、その内部に導光部４３より導入された光が全反射により効率よく閉じ込められるが、下面の散乱ドット４５ａに当たった光は様々な方向に反射あるいは透過され、全反射の臨界角以下の光のみ導光板４２の外側に出る。このうち、光放出部４４に到達した光は出射されるが、反射シート４９およびホルダー４８に当たった光は反射されて再度導光板２の内部に戻る。こうして、導光板４２内に導かれた光は、途中で吸収されるものを除きほとんどが光放出部４４より出射されて面照明が行われる。
【０１２９】
このように光源４１を導光板４２の隅部に設けた構成では、光源４１からの光のうち強度分布が大きな部分のみを導光板４２を導くことができるので、従来の技術で説明した図１１のような暗部が発生しにくく、発光特性の均一化を図ることができるとともに、光源４１から光放出部４４までの距離をより短くでき、面照明装置をより小型化できる。
【０１３０】
次に実施の形態１で説明した複数の発光素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する光源２０を光源４１として用いる場合の光源４１の導光板４２に対する配置について図を用いて説明する。図２４は本発明の一実施の形態における複数の発光素子を具備した光源と導光板との配置を示す概念図、図２５は本発明の一実施の形態における光源付近の断面図で、図２４におけるａ−ｂ断面を示している。
【０１３１】
図において、発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃの光源中心線が、導光板４２の対角線ａｂ（光源から見た最長手方向）に対して、そのなす角が９０度に近づくように、好ましくはほぼ９０度となるように光源４１は配置されている。このような構成により、発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃのそれぞれから、導光板４２の入射面４３ａ若しくは反射面４３ｂまでの軸線の長さをほぼ等しくすることができるので、それぞれの発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃからの入射条件の均一化を図ることができる。
【０１３２】
特に光源中心線を導光板４２の対角線方向に対して、直交するように設けることにより、輝度むらの抑制を最も効率的に行える。また面照明装置の発光面が例えば長方形状等で長手方向と短手方向がある場合には、光源４１の光源中心線が長手方向となす角を短手方向となす角に比べて大きくすることにより、上記の効果を得ることができる。また対角線や長手方向・短手方向を定義し難い形状に光放出面４４が形成されている場合には、光源４１からもっとも遠い光放出面４４の点と光源４１の発光点（若しくは発光中心）とを結んだ直線と、光源４１の光源中心線とがほぼ直交するように光源４１を配置することにより、若しくは光源中心線にほぼ直交する直線が光放出面４４をほぼ等分するように光源４１を配置することによっても上述の効果を得ることができる。
【０１３３】
なお本実施の形態では、光源４１が具備する発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃから導光部材４２の反射面４３ｂまでの軸線の長さが等しくなるように光源中心線方向と対角線方向とをほぼ直交するように設けていたが、例えば４１ａ，４１ｂ，４１ｃの高さを変化（例えば段段畑のように段差を設けても良いし、発光素子の設置面を傾斜させても良いし、発光素子自体の高さを異ならせても良い）させて、それぞれの発光素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃから発せられた光の反射面４３ｂへの入射角または軸線の長さを等しくするような構成としても良い。この構成によれば、光源４１と導光部材４２との配置関係の制約が少なくなり、設計の自由度が向上する。
【０１３４】
（実施の形態５）
次に実施の形態１〜４に示した面照明装置を電子機器に用いた例として、特に使用頻度の高い携帯端末装置を例にあげて説明する。
【０１３５】
図１３及び図１４はそれぞれ本発明の一実施の形態における携帯端末装置を示す斜視図及びブロック図である。図１３及び図１４において、２９は音声を音声信号に変換するマイク、３０は音声信号を音声に変換するスピーカー、３１はダイヤルボタン等から構成される操作部、３２は表示部で、表示部３２は、着信情報や発信情報及び検索情報等により電話番号や相手の名前等のキャラクター等を表示し、液晶表示装置により構成され、その下方には実施の形態１〜４に示した面照明装置が搭載されている。３３はアンテナ、３４はマイク２９からの音声信号を復調して送信信号に変換する送信部で、送信部３４で作製された送信信号は、アンテナを通して外部に放出される。３５はアンテナで受信した受信信号を音声信号に変換する受信部で、受信部３５で作成された音声信号はスピーカー３０にて音声に変換される。３６は送信部３４，受信部３５，操作部３１，表示部３２を制御する制御部である。
【０１３６】
以下その動作の一例について説明する。
【０１３７】
先ず、着信があった場合には、受信部３５から制御部３６に着信信号を送出し、制御部３６は、その着信信号に基づいて、面照明装置１３を発光させながら表示部３２に所定のキャラクタ等を表示させ、更に操作部３１から着信を受ける旨のボタン等が押されると、信号が制御部３６に送出されて、制御部３６は、着信モードに各部を設定する。即ちアンテナ３３で受信した信号は、受信部３５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー３０から音声として出力されると共に、マイク２９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部３４を介し、アンテナ３３を通して外部に送出される。
【０１３８】
次に、発信する場合について説明する。
【０１３９】
まず、発信する場合には、操作部３１から発信する旨の信号が、制御部３６に入力される。続いて電話番号に相当する信号が操作部３１から制御部３６に送られてくると、制御部３６は送信部３４を介して、電話番号に対応する信号をアンテナ３３から送出する。この時入力された信号は、面照明装置１３を発光させながら表示部３２に表示されていることが多い。その送出信号によって、相手方との通信が確立されたら、その旨の信号がアンテナ３３を介し受信部３５を通して制御部３６に送られると、制御部３６は発信モードに各部を設定する。即ちアンテナ３３で受信した信号は、受信部３５で音声信号に変換され、音声信号はスピーカー３０から音声として出力されると共に、マイク２９から入力された音声は、音声信号に変換され、送信部３４を介し、アンテナ３３を通して外部に送出される。
【０１４０】
なお、本実施の形態では、音声を送信受信した例を示したが、音声に限らず、文字データ等の音声以外のデータの送信もしくは受信の少なくとも一方を行う電子機器についても同様な効果を得ることができる。
【０１４１】
次に図１５を用いて表示部３２付近の構成を詳細に説明する。図１５は本発明の一実施の形態における携帯端末装置の部分断面図で、図１３におけるＡ−Ａ断面を示している。図において、１１は携帯端末装置の外装材である筐体、１２は携帯端末装置のなんらかの情報を表示する液晶表示素子、１３は実施の形態１〜実施の形態４にて説明したいずれかの面照明装置、１４は面照明装置１３が取り付けられ電子回路等が実装された基板を示している。この面照明装置１３を用いることによって、携帯端末装置の表示部において、輝度むらを小さくできるので、視認性の高い、従って誤認の少ない携帯端末装置を実現することができる。また１つの光源しか用いないので、消費電力が極めて少ない携帯端末装置を実現することができる。
【０１４２】
また面照明装置１３の光源として、他の実施の形態に記述したような、異なる発光波長を有する発光素子を複数個実装した光源２０を用いれば、以下のようなことが可能となる。
【０１４３】
１．携帯端末使用者の好みに応じて面照明装置の発光色を変更する。
【０１４４】
２．別途時刻検出手段を設けておき、照明する時刻により発光させる波長を切り替える。例えば、周囲が明るいときは人間の視感度のピークが波長５５５ｎｍ近傍にあり、周囲が暗いときは人間の視感度のピークが短波長側にシフトするので、周囲が明るい昼間の時間帯であれば緑色の発光素子を発光させ、周囲が暗い夜間の時間帯であれば青色の発光素子を発光させると、何時でも明るく見やすい面照明装置を実現できる。さらにカレンダー等を内蔵しておき、季節に応じて切り替える時刻を異ならせることにより、一年中最適な時刻に面照明装置の光源の切り替えを行うことができるようになる。また、外部の明るさを検知する手段を設けて、その出力に応じて光源の色を変えるような構成としてもよい。
【０１４５】
３．予め情報系対端末に記憶させた電話帳に応じて、着信時に、面照明装置１３の発光色を発信者ごとに変える。
【０１４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の面照明装置は、１つの光源と、前記光源から放出された光が入射する入射面，前記入射面から入射してきた光を導く導光部，前記導光部を伝搬してきた光を放出する光放出部とを具備する導光部材とを備え、前記導光部材は一対の外周面を有するとともに前記一対の外周面の間に前記入射面が配置されており、前記一対の外周面の間隔は前記入射面側に近いほど狭くなっており、光源から出射された光が直接導光部材に入射することを抑制する隔壁を備えた構成としたことで、面照明装置に人間の見た目に明確な暗部と明部が形成されることがなくなるので、高効率で、かつ、液晶を上に置いた際視認性に問題がなく、人が見たときに明るすぎず、暗すぎない、きれいで見やすい面照明装置を得ることができる。また色むらの発生もなくなるので、きれいで視認性の高い面照明装置を得ることができる。
【０１４７】
また一時に発光する光源を１つとし、状況に応じて発光する複数の光源のうちのいずれか１を選択可能に構成された面照明装置としたことにより、いずれの光源を点灯した場合でも、面照明装置に人間の見た目に明確な暗部と明部が形成されることがなくなるので、高効率で、かつ、液晶を上に置いた際視認性に問題がなく、人が見たときに明るすぎず、暗すぎない、きれいで見やすい面照明装置を得ることができる。また色むらの発生もほとんどなくなるので、きれいで視認性の高い面照明装置を得ることができる。
【０１４８】
更に、表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末装置であって、表示手段の下方に上述の面照明装置を用いた構成としたことにより、携帯端末装置の表示部において、輝度むらを小さくできるので、視認性の高い、従って誤認の少ない携帯端末装置を実現することができる。また１つの光源しか用いないので、消費電力が極めて少ない携帯端末装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における面照明装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態における面照明装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態における導光板の斜視図
【図４】本発明の一実施の形態におけるホルダーの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図
【図６】本発明の一実施の形態における面照明装置のホルダーの斜視図
【図７】本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図
【図８】本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図
【図９】本発明の一実施の形態における面照明装置の隔壁付近の断面図
【図１０】本発明の一実施の形態における面照明装置の平面図
【図１１】従来の面照明装置の平面図
【図１２】従来の面照明装置の側面図
【図１３】本発明の一実施の形態における携帯端末装置を示す斜視図
【図１４】本発明の一実施の形態における携帯端末装置を示すブロック図
【図１５】本発明の一実施の形態における携帯端末装置の部分断面図
【図１６】本発明の一実施の形態における面照明装置の光源の斜視図
【図１７】本発明の一実施の形態における面照明装置の光源の発光強度分布図
【図１８】本発明の一実施の形態における光源の斜視図
【図１９】本発明の一実施の形態におけるＣＩＥｘｙ色度図
【図２０】本発明の一実施の形態における面照明装置の正面図
【図２１】本発明の一実施の形態における面照明装置の断面図
【図２２】本発明の一実施の形態における導光板の正面図
【図２３】本発明の一実施の形態における複数の発光素子を有する光源と導光部の配置を示す概念図
【図２４】本発明の一実施の形態における複数の発光素子を具備した光源と導光板との配置を示す概念図
【図２５】本発明の一実施の形態における光源付近の断面図
【符号の説明】
１ 光源
２ 導光板
３ 導光部
３ａ 入射面
３ｂ 反射面
４ 光放出部
５ 散乱部
５ａ 散乱ドット
６ 反射シート
７ 拡散シート
８ ホルダー
８ａ 第１の凹部
８ｂ 隔壁
８ｃ 第２の凹部
８ｄ リブ部
８ｅ 空隙部
８ｆ 頂面
８ｇ 隔壁
８ｈ 反射面
８ｉ 空間
８ｊ 嵌合部
１０ 隙間
１１ 筐体
１２ 液晶表示素子
１３ 面照明装置
１４ 基板
２０ 光源
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 発光素子
２０ｄ 基板
２０ｅ 透光部材
３０ スピーカー
３１ 操作部
３２ 表示部
３３ アンテナ
３４ 送信部
３５ 受信部
３６ 制御部
４１ 光源
４２ 導光板
４３ 導光部
４３ａ 入射面
４３ｂ 反射面
４４ 光放出部
４５ 散乱部
４５ａ 散乱ドット
４６ 反射シート
４７ 拡散シート
４８ ホルダー

Claims (12)

1. １つの光源と、前記光源から放出された光が入射する入射面，前記入射面から入射してきた光を導く導光部，前記導光部を伝搬してきた光を放出する光放出部とを具備する導光部材とを備え、前記導光部材は一対の外周面を有するとともに前記一対の外周面の間に前記入射面が配置されており、前記一対の外周面の間隔は前記入射面側に近いほど狭くなっており、光源から出射された光が直接導光部材に入射することを抑制する隔壁を備えたことを特徴とする面照明装置。
2. 隔壁の光源側の面が反射作用を有することを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
3. 隔壁で反射された光の一部が導光部の外周面で反射されて光放出部に入射することを特徴とする請求項２記載の面照明装置。
4. 導光部材を収納する収納部材を備え、前記収納部材に隔壁が一体に成型されていることを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
5. 光源から出射された光を導光部の外周面方向に反射する反射部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の面照明装置。
6. 導光部材を収納する収納部材を備え、前記収納部材に隔壁及び反射部材が一体に成型されていることを特徴とする請求項５記載の面照明装置。
7. 導光部材の光放出部と反対側の下面に散乱部が形成されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１記載の面照明装置。
8. 導光部材の光放出部の上に散乱部材が設けられていることを特徴とする請求項１から７いずれか１記載の面照明装置。
9. 散乱部材の下方に反射板が設けられていることを特徴とする請求項１から８いずれか１記載の面照明装置。
10. 光源の発光波長の半値幅が５０（ｎｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の面照明装置。
11. 光源として発光ダイオードを用いた面照明装置であって、前記発光ダイオードが、発光素子と前記発光素子から発せられた光が入射するシリンドリカルレンズとを備えたことを特徴とする請求項１〜１０いずれか１記載の面照明装置。
12. 表示手段と、データ信号もしくは音声信号の少なくとも一方を送信信号に変換するか受信信号をデータ信号もしくは音声信号の少なくとも一方に変換する変換手段と、前記送信信号及び前記受信信号を送受信するアンテナと、各部を制御する制御手段を備えた携帯端末装置であって、表示手段の下方に請求項１〜１１いずれか１記載の面照明装置を用いたことを特徴とする携帯端末装置。

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