专利名称：面状光源装置及采用该装置的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及不采用导光板的中空方式的面状光源装置及采用该装置的显示装置。具体涉及采用发射R(红色)、G(绿色)及B(蓝色)等单色光的发光二极管等多个点状光源的面状光源装置及采用该装置的显示装置。
背景技术：
在传统的面状光源装置中，从冷阴极管发射的一部分光及从冷阴极管发射并在光源罩的柱面反射的光，经会聚透镜成为平行光，照射到反射板的反射面，其反射光经漫射板漫射后发射(例如参照日本特开平8-54625号公报(第3页左栏第18-右栏第45行，图2))。
另外，传统的另一面状光源装置，由配光部件、发光二极管、与配光部件相对地设置的反射部件、配光部件与反射部件之间形成的中空区域及反射体构成(例如参照日本特开2002-258764号公报(第4页左栏第3-第5页左栏第43行，
图1))。
在传统的面状光源装置中，作为光源采用定向性低的冷阴极管，因此会聚透镜的聚光性低，光源附近的亮度高于离光源远的位置的亮度，存在其显示上产生亮度不匀或色度不匀，且显示品质下降的问题。
另外，作为光源采用定向性高的发光二极管时，随着点状光源的配光分布，存在其显示上产生亮度不匀或色度不匀，且显示品质下降的问题。
本发明为解决该课题构思而成，其目的在于在采用发射光的定向性高的点状光源时，得到不发生亮度不匀及色度不匀的面状光源装置，并提供能够通过采用该面状光源装置来获得优异的显示特性的液晶显示装置。
发明的公开本发明的面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在开口部配置的漫射板；在壳体中空区域的底部配置的反射板；以及沿壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源，其中设有，在点状光源与中空区域之间与多个排列的点状光源平行配置并使所述点状光源的发射光折射的折射元件，折射元件使对于折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体的底面侧折射。
附图的简单说明图1是表示本发明实施例1的面状光源装置概略结构的平面图。
图2是图1所示的面状光源装置沿II-II线的部分剖视图。
图3是表示一例LED的排列的LED排列图。
图4是说明通过折射元件的光的光路的要部放大图。
图5是表示本发明实施例1的从LED的发射光的配光分布的配光分布图。
图6是实施例1的另一反射器的部分剖视图。
图7是表示采用实施例1的另一反射器时的折射元件的被照射面的照射光的配光分布的配光分布图。
图8是表示采用不具有传统的定向性的光源和实施例1的另一反射器时的折射元件的被照射面的照射光的配光分布的配光分布图。
图9是在反射板设有第一倾斜部的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图10是说明第一倾斜部与折射元件之间的距离关系的说明图。
图11是表示与平坦部的距离x对应的显示画面周边部与显示画面中央部的亮度比的说明图。
图12是在反射板设有漫反射部的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图13是在反射板设有第二倾斜部的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图14是在反射板设有第二倾斜部和漫反射部的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图15中图15(a)是实施例1的另一漫射板的侧视图，图15(b)是实施例1的另一漫射板的平面图。
图16是仅在壳体一个侧面配置点状光源基板的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图17是实施例1的另一折射元件的部分剖视图。
图18是使点状光源基板相对漫射板仅倾斜角度ζ的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图19是使点状光源基板和折射元件相对漫射板仅倾斜角度ζ的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图20是仅在壳体一个侧面配置点状光源且反射板具有第一倾斜部的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图21是改变折射元件时的图1所示的面状光源装置沿II-II线的部分剖面上的亮度分布图；图21(a)是不具备折射元件时的图1所示的面状光源装置在II-II线的部分剖面上的亮度分布图；图21(b)是具备图2所示形状的折射元件时的图1所示的面状光源装置在II-II线的部分剖面上的亮度分布图；图21(c)是具备图17(c)所示形状的折射元件时的图1所示的面状光源装置在II-II线的部分剖面上的亮度分布图。
图22是说明如横切折射元件长度方向地将折射元件分割为多个时的说明图；图22(a)是说明按与图17(a)所示的折射元件长度方向垂直的面分割时的说明图；图22(b)是说明按与图17(a)所示的折射元件长度方向倾斜的面分割时的说明图；图22(c)是说明使图17(a)所示的折射元件的剖面分割成由多个面形成时的说明图。
图23是反射器的前端部延伸到有效显示区域的本发明实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图24是在壳体侧面配置点状光源的实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
图25是表示来自本发明实施例的点状光源所采用的另一LED的发射光的配光分布的配光分布图。
图26是本发明实施例2的面状光源装置的部分剖视图。
图27是实施例2的另一折射元件的部分剖视图。
图28是本发明实施例3的面状光源装置的部分剖视图。
图29是表示实施例3的折射元件的展开图；图29(a)是从壳体顶面侧观看的俯视图；图29(b)是从中空区域侧观看的前视图。
图30是通过折射元件内的光在发射面全反射时产生的光路的说明图。
图31是表示实施例3的另一折射元件的展开图；图31(a)是从壳体顶面侧观看的俯视图；图31(b)是从中空区域侧观看的前视图；图31(c)是从折射元件长度方向观看的侧视图。
图32是本发明实施例4的面状光源装置的剖视图。
图33中图33(a)是本发明实施例4的折射元件附近的放大图；图33(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图34中图34(a)是实施例4的另一折射元件的剖视图；图34(b)是从实施例4的另一折射元件的中空区域侧观看的前视图。
图35中图35(a)是实施例4的又一折射元件的剖视图；图35(b)是从实施例4的又一折射元件的中空区域侧观看的前视图。
图36是本发明实施例5的面状光源装置的部分剖视图。
图37是表示实施例5的另一折射元件的展开图；图37(a)是从中空区域侧观看的前视图；图37(b)是从折射元件长度方向观看的侧视图。
图38是实施例5的另一面状光源装置的部分剖视图。
图39是本发明实施例6的面状光源装置的剖视图。
图40中图40(a)是本发明实施例6的折射元件附近的放大图；图40(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图41是实施例6的折射元件的剖视图。
图42是实施例6的另一折射元件的剖视图。
图43是实施例6的又一折射元件的剖视图。
图44是本发明实施例7的面状光源装置的剖视图。
图45中图45(a)是本发明实施例7的折射元件附近的放大图；图45(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图46是实施例7的折射元件的剖视图。
图47是实施例7的另一折射元件的剖视图。
图48是实施例7的又一折射元件的剖视图。
图49是本发明实施例8的面状光源装置的剖视图。
图50中图50(a)是本发明实施例8的折射元件附近的放大图；图50(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图51是实施例8的另一折射元件的剖视图。
图52是实施例8的又一折射元件的剖视图。
图53是本发明实施例9的面状光源装置的剖视图。
图54中图54(a)是本发明实施例9的折射元件附近的放大图；图54(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图55是实施例9的折射元件的剖视图。
图56是本发明实施例10的面状光源装置的剖视图。
图57中图57(a)是本发明实施例10的折射元件附近的放大图；图57(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。
图58是本发明实施例11的面状光源装置的部分剖视图。
图59是说明实施例11的点状光源基板与壳体底面之间的位置关系的说明图。
图60是本发明实施例12的面状光源装置的部分剖视图。
实施本发明的最佳方式实施例1图1是表示本发明实施例1的面状光源装置的概略结构的平面图；图2是图1所示的面状光源装置的II-II线的部分剖视图；图3是表示一例采用发光二极管(LED)等的点状光源3的排列的LED排列图；图4是说明通过折射元件的光的光路的要部放大图；图5是表示来自本发明实施例1的点状光源3上采用的LED的发射光的配光分布的配光分布图。在图1～图5中，面状光源装置的壳体1由顶面1a、底面1b和四个侧面1c构成，在顶面1a设有开口部1d。
壳体1的整个开口部1d上配置漫射板2。漫射板2为聚对苯二甲酸乙酯(PET)、丙烯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等的树脂板或玻璃基板等具有光透射功能的部件。另外，最好采用在漫射板2上混入反射材料或进行表面粗糙化的部件，使之具有将照射光漫射的功能，从而能够获得具有广泛的定向性的面状光源装置。
作为点状光源3，例如有发光二极管(Light Emitting Diode以下称为LED)或激光二极管(Laser DiodeLD)等。本实施例1中采用LED，由红色(R)发光的第一点状光源3a、绿色(G)发光的第二点状光源3b和蓝色(B)发光的第三点状光源3c构成。
与发射白色光的LED相比，发射红色、绿色或蓝色的单色光的LED的发光效率高，最好通过对照用于液晶显示装置的彩色滤光片的红色、绿色及蓝色的透射特性与LED的发光光谱，能够获得色再现性高的显示装置。另外，最好通过按各色独立控制LED，能够容易改变来自面状光源装置的发射光的色调。
矩形状的点状光源基板4上，多个点状光源3沿着点状光源基板4的长度方向排列配置。点状光源基板4沿着壳体1的相对的两个侧面1c并列设置，多个点状光源3沿着壳体1的侧面1c排列。
设于点状光源基板4上的第一点状光源3a、第二点状光源3b及第三点状光源3c的各数量不一定相等，可将第一点状光源3a、第二点状光源3b及第三点状光源3c的各数量任意设定，以便能够透过液晶显示元件并最优化到所期望色度。例如，如图3所示，能够按G、B、G、R、G、B的重复排列配置。
壳体1尽量不使光泄漏到外部，同时成为壳体1的内侧的底面1b和点状光源基板4不在其附近配置的侧面1c上配置反射板5，以使光在内侧反射后向开口部1d行进。通过在该反射板5与漫射板2之间形成中空区域6，光在中空区域6的空气中传播。
反射板5由铝或银等金属板或对树脂制薄片蒸镀铝或银等金属的材料构成。另外，反射板5由具有使光正反射的功能的正反射材料构成，在反射板5的反射面上重复其入射角与反射角一致的反射，从而光从光源朝着反光源侧传播。
反射器7包围中空区域6侧外的点状光源3，将来自光源的光反射到中空区域6侧。另外，反射器7由设有用银或铝等形成的反射层的金属板或白色的树脂制薄片等的材料构成。
还有，反射板5和反射器7的反射率最好为90％以上，以抑制反射面上的反射损耗。另外，最好使壳体1内侧作成白色等提高反射率，从而进一步提高内部反射，其光损耗少。另外，反射板5和反射器7由个别构件构成，但可通过将反射板5与反射器7用同一构件一体地形成来减少构件数量，并改善组装操作性。还有，最好使壳体1兼有反射板5或反射器7的功能，也能减少构件数量。
折射元件8在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，使折射元件8的被照射面的照射光折射到壳体1的底面1b侧。最好，使折射元件8的被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体1的底面1b发射地折射。
还有，本实施例1中的折射元件8中设有与壳体1的底面1b大致平行的底面8a；在点状光源3侧通过平行的底面8a的第一棱边8b并从第一棱边8b向壳体1的底面1b的相反侧与平行的底面8a形成倾斜角的被照射面8c；在中空区域6侧通过平行的底面的第二棱边8d并从第二棱边8d向壳体1的底面1b的相反侧与平行的底面8a形成预定倾斜角的发射面8e；以及与底面8a平行地相对的对置面8f。折射元件8的剖面形状是从壳体1的顶面1a向底面1b其厚度增加的梯形，由丙烯等的透明树脂或玻璃形成。这里，折射元件8的底面8a与壳体1的底面1b大致平行地配置，但是只要能够将折射元件8的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光折射到壳体1的底面1b侧，就不限于这种配置，例如可与漫射板2或反射板5等大致平行地配置。
在漫射板2上配置用以有效利用光的由多个光学片构成的光学片类(未图示)，在漫射板2上隔着光学片类配置液晶显示元件(未图示)。
还有，光学片类是透镜片夹于漫射片之间的结构。另外，需要提高亮度时，可将多个透镜片考虑其表面上形成的薄片的棱镜方向而进行组合。另外，漫射片需要提高其漫射性时，可使用两片以上。还有，根据透镜片的配光特性可采用一个透镜片或者不使用。还有，可为保护片、透镜片或偏光反射片的组合。另外，也可都不使用。另外，最好采用在液晶显示元件侧形成其顶角大致为90°的连续的三角柱的透镜片或偏光反射片等具有将一部分光向漫射板2侧反射的功能的光学片，从而根据漫射板2的光漫射效果或反射板5的再反射，能够进一步减小亮度不匀及色度不匀。
作为面状光源装置顶部配置的显示部，例如有利用液晶的双折射性的液晶显示元件、字符或图案印刷到透明板上的印刷物等，但本实施例1中，作为显示部采用液晶显示元件。液晶显示元件由上侧或下侧基板上(未图示)的着色层、遮光层、成为开关元件的薄膜晶体管(以下称为TFT)、形成像素电极等的电极及布线的TFT阵列基板、对置基板、将两个基板保持等间隔的垫片、粘贴两个基板的密封材料、向两个基板之间注入液晶后封装的封装材料、将液晶初始取向的取向膜以及使光偏转的偏光板等构成，但本发明中采用现有的液晶显示元件，因此这里省略说明。
具备驱动液晶显示元件的电路基板(未图示)，并通过在面状光源装置顶部配置液晶显示元件来构成液晶显示装置。
以下，就从点状光源3发射的光到从漫射板2发射为止的光路进行说明。
从点状光源3即第一点状光源3a、第二点状光源3b及第三点状光源3c发射的红色、绿色及蓝色的单色光，直接反射或由反射器7反射，照射折射元件8的被照射面即被照射面8c。
在折射元件8的被照射面8c上存在所有入射角的照射光，但被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角φi的照射光从折射元件8的发射面8e的发射光向壳体1的底面1b侧折射，从而减小来自光源附近的漫射板2的发射光，能够使从漫射板2的发射光改善为分布均匀。特别是，使发射光向壳体1的底面1b发射地折射，从而大部分光在反射板5反射并从漫射板2发射，能够减小来自光源附近的漫射板2的发射光。另外，为了增加中空区域6内的光传播距离，最好促进光的混色及混合，以能显著减小亮度不匀及色度不匀。
还有，从折射元件8的被照射面8c的倾斜方向照射的光中，有在被照射面8c表面反射的光。在被照射面8c表面反射的光向反射器7侧反射，在由反射器7和折射元件8包围的空间内传播，从而在折射元件8的长度方向上也扩散。再次照射折射元件8的被照射面8c的光，在折射元件8的长度方向具有扩散性并从发射面8e发射，能够减小点状光源3的排列方向上来自折射元件8的发射光的亮度不匀。另外，不同发光色的第一点状光源3a、第二点状光源3b及第三点状光源3c中，在由反射器7和折射元件8包围的空间内产生光的混色，能够减小点状光源3的排列方向上来自折射元件8的发射光的色度不匀。
与采用其偏光元件长度方向离散配置的点状光源作为光源的情况相比，采用其偏光元件长度方向连续存在的冷阴极管等线状光源作为光源的场合，占有由反射器7和折射元件8包围的空间内的光源体积比率大。因此，在折射元件或反射器上反射的光以线状光源照射的概率高于在折射元件或反射器上反射的光以点状光源照射的概率，表面反射光再入射到光源的损耗因采用线状光源而增加。即，作为光源采用点状光源，从而能够减小表面反射光再入射到光源的损耗，并可高效率地减小亮度不匀及色度不匀，得到其光利用效率高的优异的显示品质。
以下，如借助图4的说明，经控制使被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角φi(-90°＜φi＜90°)的照射光通过折射元件8向壳体1的底面1b发射。这里，设折射元件8的折射率为n(n大于空气的折射率1)，折射元件8的被照射面8c的倾斜角为θ1(0°＜θ1≤90°)，折射元件8的发射面8e的倾斜角为θ2(0°＜θ2≤90°)。
对折射元件8的被照射面8c以入射角φi照射的光，按照斯内尔定律，以下式(1)的折射角α折射。
α＝Sin-1((l/n)×Sinφi)(1)另外，通过折射元件8内的光以入射角β(＝180°-θ1-θ2-α)照射发射面8e，按照斯内尔定律，以下式(2)的折射角φ0在折射元件8的发射面8e折射后发射。
φ0＝Sin-1(n×Sinβ)＝Sin-1(n×Sin(180°-θ1-θ2-α))＝Sin-1(n×Sin(180°-θ1-θ2-Sin-1((l/n)×Sinφi)))(2)要使来自折射元件8的发射面8e的发射光向壳体1的底面1b发射，对壳体1的底面1b的角度γ(＝φ0-(90°-θ2))在0°以上即可。
即，满足如下不等式(3)即可。
0°≤γ＝φ0-(90°-θ2)＝Sin-1(n×Sin(180°-θ1-θ2-Sin-1((1/n)×Sinφi)))-90°+θ2(3)这里，点状光源3的LED通过用透镜形状的树脂封装LED元件来控制发射光的定向性。例如，如图5所示，相对LED元件排列方向的中心轴设从垂直上方右旋为正时，作为点状光源3采用从LED的发射光角度在±80°中具有光强度最大的配光分布的LED时，若设折射元件8的被照射面8c与壳体1的底面1b大致垂直，即折射元件8的被照射面8c的倾斜角θ1设为90°，则折射元件的被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角φi为10°，若设折射元件8的折射率n为1.5，则折射元件8的发射面8e的倾斜角θ2根据不等式(3)满足θ2＜70.05°，从而能够减小光源附近的亮部，并改善亮度分布。
还有，为了防止因折射元件8的发射面8e上的全反射而产生的损耗，最好满足如下不等式(4)。
1＞n×Sinβ＝n×Sin(180°-θ1-θ2-α)＝n×Sin(180°-θ1-θ2-Sin-1((l/n)×Sinφi))(4)另外，若设折射元件8的被照射面8c的倾斜角θ1为90°，对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角φi为10°，折射元件8的折射率n为1.5，则折射元件8的发射面8e的倾斜角θ2根据不等式(4)，满足θ2＞41.55°，从而对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的照射光不在折射元件8的发射面8e全反射，因此能够有效率地从发射面8e发射光。
从折射元件8的发射面8e向壳体1的底面1b发射的光，由反射板5的正反射部件正反射，从光源向反光源侧传播光。
照射到漫射板2的光，分为透过漫射板2内的光分量和在漫射板2内的粒子反射的光分量。其中，向壳体1的底面1b侧反射的光分量在反射板5正反射，再次照射到漫射板2。另外，照射并透过漫射板2的光分量向所有方向发射。
从漫射板2顶面发射的光通过由漫射片、保护片或透镜片等构成的光学片类后照射到液晶显示元件。液晶显示元件根据开关元件(未图示)对电压的导通或截止，使液晶层取向，从而照射到液晶显示元件的光对照图像信号被调制，显示红色、绿色或蓝色等各种颜色。
还有，本实施例1中，反射器7包围中空区域6侧以外的点状光源3，采用使来自光源的光向中空区域6侧反射的形状，但也可以通过将反射器7的形状作成使从点状光源3直接达到折射元件8的被照射面8c的光(以下称为直接光)对被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角与从点状光源3由反射器7反射并到达折射元件8的被照射面8c的光(以下称为间接光)对被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角一致，将来自光源的直接光及间接光高效地经由折射元件8折射到壳体1的底面1b侧。
另外，可通过将反射器7的形状设成使间接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角小于直接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角，使来自光源的间接光更加有效率地经由折射元件8折射到壳体1的底面1b侧。
如图6所示，反射器7的剖面形状由配置点状光源3的平面的剖面即直线部7a和将以LED元件为焦点的抛物线的轴相对直线部7a倾斜角度ε的抛物线的一部分即曲线部7b构成。还有，直接光中光强度最大的角度设为φ1(0°＜φ1＜90°)时，间接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角小于直接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角，因此抛物线的轴与直线部7a形成的角ε成为ε＜90°-φ1。特别是，直接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角与间接光对被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的入射角一致时，ε＝90°-φ1。
这里，点状光源3即LED通过用透镜形状的树脂封装LED元件来控制发射光的定向性。例如，如图5所示，设相对LED元件排列方向的中心轴从垂直上方右旋为正，采用来自LED的发射光的角度在±80°上具有光强度最大的配光分布的LED作为点状光源3时，将抛物线的轴与直线部7a所形成的角ε设定为10°。从而，如图7所示，设相对从反射器侧观看的折射元件8的被照射面8c从垂直上方左旋为正，则对折射元件8的被照射面8c的照射光的配光分布在入射角10°具有尖的峰值，可进一步提高折射元件8的控制性。图6是本发明实施例1的另一反射器的部分剖视图，图7是表示采用本实施例1的另一反射器时对折射元件的被照射面的照射光的配光分布的配光分布图。
还有，若将抛物线的轴与直线部7a所成为角ε设成小于10°，则对折射元件8的被照射面8c的照射光的配光分布变宽，因此折射元件8的控制性下降，但与直接光相比，间接光向壳体1的底面1b侧由折射元件8发射，因此能够得到减小光源附近的亮部，并改善亮度分布的效果。
另外，将采用不具有定向性的冷阴极管等作为光源的场合(图8)与采用具有定向性的点状光源作为光源的场合(图7)进行比较。冷阴极管的发光面呈柱状，因此采用仅由将以冷阴极管的中心轴为焦点的抛物线的轴相对壳体1的底面1b倾斜角度10°的抛物线的一部分即曲线部构成的反射器时，反射光并不充分成为平行光，而且不在反射器反射而直接到达被照射面8c的光不具有定向性，因此配光分布扩大。如图8所示，对被照射面8c的入射角的角度范围宽，且来自折射元件8的发射面8d的发射光对发射面8d具有扩散性。因此，不能在光源附近抑制由折射元件8直接到达漫射板2的光，且与采用具有定向性的点状光源作为光源的场合相比，不能减小光源附近的亮部。图8是表示传统的不具有定向性的光源与采用本实施例1的另一反射器时的折射元件的被照射面的照射光的配光分布的配光分布图。
另外，在本实施例1中，采用与壳体1的底面1b或漫射板2大致平行的反射板5，但如图9所示，反射板5可以设有从相对的折射元件8到壳体1的开口部1d中央为止漫射板2与反射板5之间的间隙增加的第一倾斜部5a。从而，第一倾斜部5a中的光入射角大于与壳体1的底面1b或漫射板2大致平行的反射板上的入射角，可将在反射板反射的光从光源反射到远方。图9是在反射板设有第一倾斜部的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图，图10是说明第一倾斜部与折射元件之间的距离关系的说明图，图11是表示对于平坦部的距离x的显示画面周边部与显示画面中央部的亮度比的说明图。
如图10及图11所示，设有第一倾斜部5a，即减小从折射元件8的第二棱边8d到第一倾斜部5a为止的平坦部的距离x[mm]有利于提高显示画面中央部的亮度对光源附近即显示画面周边部的亮度比。
一般，最好显示画面中央部亮度高于显示画面周边部，若平坦部的距离x为2.5mm以下，则因显示画面中央部的亮度对显示画面周边部的亮度比在1以上，因而是优选的。
另外，第一倾斜部5a可构成为从相对的折射元件8到壳体1的开口部1d中央为止，使与壳体1的底面1b或漫射板2形成的角逐渐接近0°的多个倾斜面，也可形成为曲面。从而，与用单一的倾斜面形成第一倾斜部5a的场合相比，可更加精密地控制亮度分布。
另外，在本实施例1中，采用具有使光正反射的功能的正反射材料作为反射板5，但如图12所示，可通过使壳体1的底面1b的正反射材料一部分表面沿折射元件8的长度方向变粗，或者在壳体1的底面1b一部分上沿折射元件8的长度方向配置白色树脂制薄片或涂敷成白色金属板来设置漫反射部9。图12是反射板上设有漫反射部的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
漫反射部9即便对壳体1的底面1b的光角度接近水平时，也使照射到漫反射部9的光漫射，从而能够扰乱光的传播方向，并向漫射板2侧反射。特别是，可通过在壳体1的底面1b中央设有漫反射部9，提高显示中央部的亮度，因此是优选的。还有，为了抑制反射面的反射损耗，漫反射部的反射率最好设为90％以上。
另外，如图12所示，对折射元件8的被照射面8c的照射光的配光分布中光强度最大的照射光，在折射元件8折射后从发射面8e发射的位置S作为基准，将到壳体1的开口部1d中心O为止的水平距离设为L，将从壳体1的开口部1d中心O开始到在壳体1的底面1b侧配置的反射板5为止的垂直距离设为d。这里，能够通过满足下式(5)，使从位置S发射的发射光最初在壳体1的底面1b中央的反射板5反射，与点状光源附近相比，能够提高显示画面中央的亮度而理想。
Tan-1(d/L)＝γ＝Sin-1(n×Sin(180°-θ1-θ2-
Sin-1((l/n)×Sinφi)))-90°+θ2(5)另外，本实施例1中，采用与壳体1的底面1b或漫射板2大致平行的反射板5，但如图13所示，反射板5可设有从相对的折射元件8开始到壳体1的开口部1d中央为止漫射板2与反射板5之间的间隙减小的第二倾斜部5b。还有，也可为第二倾斜部5b在壳体1的底面1b中央连接的结构。图13是在反射板设有第二倾斜部5b的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图，图14是在反射板的第二倾斜部5b设有漫反射部9的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
第二倾斜部5b即便对壳体1的底面1b的光角度接近水平的场合，也能得到使照射到第二倾斜部5b的光向漫射板2侧反射的充分的反射角。特别是，能够通过在壳体1的开口部1d中央设有第二倾斜部5b，提高显示中央部的亮度，因此是优选的。另外，如图14所示，可在第二倾斜部5b设有漫反射部9。
另外，第二倾斜部5b可构成为从相对的折射元件8开始到壳体1的开口部1d中央为止，与壳体1的底面1b或漫射板2之间的角逐渐变大的多个倾斜面，也可用曲面形成。从而，与用单一的倾斜面形成第二倾斜部5b的场合相比，可更加精密地控制亮度分布。
还有，本实施例1中，使与点状光源3的中心轴14垂直的平面15与壳体1的底面1b或漫射板2平行，但如图18所示，可将点状光源基板4相对漫射板2向中空区域侧倾斜地配置，以使对点状光源3的中心轴14垂直的平面15与漫射板2形成角度ζ。图18是将点状光源基板相对漫射板仅倾斜角度ζ后的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
这样，通过使点状光源基板4相对漫射板2向中空区域侧仅倾斜角度ζ，从点状光源3发射并到达折射元件8的光，与将点状光源基板4与漫射板2平行配置的场合相比向底面侧仅倾斜角度ζ。因此，在折射元件8折射后发射的光也向底面侧倾斜角度ζ，能够进一步减少光源附近的亮部，改善亮度不匀及色度不匀。
另外，如图19所示，可对照点状光源基板4的倾斜，也将反射器7及折射元件8倾斜地配置，这种情况下，也与图18所示的面状光源装置一样，能够改善亮度及色度的均匀性。图19是将点状光源基板及折射元件相对漫射板仅倾斜角度ζ后的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
还有，本实施例1中，反射器7顶面的中空区域6侧的前端部并未延伸到壳体1的开口部1d为止，如图23所示，可使反射器7的前端部7b从有效显示区域17的端部17a向中空区域6侧延伸。这时，在反射器7的顶面7a与壳体1的顶面1a之间设置空间，在该空间设置用以将来自中空区域6侧的光反射到中空区域6的第二反射器16。这里，有效显示区域17指的是显示部(未图示)中想要使来自面状光源装置的光照射的区域，是液晶显示元件中，由矩阵状配置的多个像素构成的显示区域。图23是反射器的前端部延伸到有效显示区域为止的本发明实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
点状光源3中存在宽范围的发射光，但通过反射器7调整发射光方向，经由折射元件8从反射器7的开口部发射到中空区域6。这里，通过将反射器7的顶面7a与壳体1的顶面1a之间增宽，限制反射器7的开口部大小，也限制直接从点状光源3到达漫射板2的光角度ξ的最大值。若角度ξ变小，则到达漫射板2的光远离点状光源3，能够减小来自光源附近的漫射板2的发射光，并改善光源附近的亮部。
另外，通过在反射器7的顶面7a与壳体1的顶面1a之间的间隙设置第二反射器16，将原来从中空区域6侧要到达该间隙的光向中空区域6侧反射，能够提高光利用效率。
还有，第二反射器16中从反射器7的顶面7a向壳体1的顶面1a方向将反射面设为向中空区域6侧倾斜的形状，从而能够将来自中空区域6侧的光向壳体1的底面1b侧反射，并能减小光源附近的来自漫射板2的发射光，并改善光源附近的亮部，因此是优选的。
还有，第二反射器16最好与反射器7一样，由设有用银或铝等形成的反射层的金属板或白色树脂制薄片等反射率90％以上的材料构成。
另外，由于反射器7的前端部7b从有效显示区域17的端部17a延伸到中空区域6侧，能够使直接从点状光源3到达漫射板2的光角度ξ的最大值进一步变小，并能减小光源附近来自漫射板2的发射光，且可改善光源附近的亮部。
还有，因反射器7的前端部7b延伸到有效显示区域17内，可能在光源附近的漫射板2上产生反射器7的影子，但在中空区域6内，从连接与作为对象的前端部7b相对的前端部7b侧的点状光源3和由作为对象的前端部7b侧的有效显示区域17的端部17a与漫射板2的背面2a形成的切线的区域，容纳壳体1的底面1b侧的区域内作为对象的反射器7的前端部7b。从而，能够使来自与作为对象的前端部7b相对的前端部7b侧的点状光源3的光到达本来因作为对象的前端部7b而必成为影子的漫射板2的部分，因此能够得到无明暗不匀的良好的亮度分布。
这样，使来自点状光源3的光经折射元件8向反射板5侧折射，且能够将直接从折射元件8到达漫射板2的光源附近的光在反射器7的顶面7a反射，因此可进一步有效地减少到达漫射板2的光源附近的光并改善光源附近的亮部。还有，图23中使折射元件8的底面沿反射板5的第一倾斜部5a倾斜。通过将折射元件8设成这样的形状，能够使在折射元件8底面反射的光由离开光源的位置到达漫射板2。
还有，图23中反射器7与第二反射器16用不同构件构成，但反射器7与第二反射器16可用同一构件一体地形成，从而能够减小构件数量，并提高组装操作性。
另外，如图15所示，对漫射板2进行随着在折射元件8附近从点状光源3远离，使光通过量增加的遮光图案10，从而照射光源附近的漫射板2的一部分光被反射，减少光源附近的亮部，因此是优选的。还有，遮光图案10通过白色的点式印刷或蒸镀银或铝等来形成，并在漫射板2上附加反射功能。图15(a)是本实施例1的另一漫射板的侧视图，图15(b)是本实施例1的另一漫射板的平面图。
另外，本实施例1中，安装了多个点状光源3的点状光源基板4沿着壳体1相对的两个侧面1c并列设置，但若能得到足够的亮度，如图16所示，可沿着壳体1的四个侧面1c中的一侧面1c配置点状光源3。这时，反射板5设有从点状光源3向反光源侧使反射板5与漫射板2之间的间隙变小的曲面，使显示画面的亮度均匀。图16是将点状光源3仅在壳体的一侧面配置的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
还有，如图20所示，反射板5设有从点状光源3到反光源侧的方向使反射板5与漫射板2之间的间隙增加的第一倾斜部5a和从点状光源3到反光源侧的方向使反射板5与漫射板2之间的间隙减小的曲面。图20是将点状光源3仅配置在壳体的一个侧面上且反射板设有第一倾斜部的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图。
另外，本实施例1中，采用其剖面为梯形状的四棱柱作为折射元件8，但是只要能够使到折射元件的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的照射光中来自折射元件的发射光向壳体1的底面1b侧折射，并不限于这种梯形状。
这里，设图17的纸面上方为壳体1的顶面1a侧、左方为点状光源3侧，例如如图17(a)所示，折射元件8成为折射元件8的剖面的下边长于上边的梯形状，使被照射面及发射面均倾斜的形状，从而增加被照射面上的表面反射，减小来自光源附近的漫射板2的发射光，并可减小光源附近的亮部、色不匀。另外，使被照射面相对下边向右方倾斜，增加被照射面上的表面反射，可进一步减小点状光源3排列方向上的来自折射元件8的发射光的亮度不匀及色度不匀。
另外，如图17(b)所示，被照射面和发射面由曲面构成，从而对应于照射到折射元件的光角度，可精密控制折射元件8的剖面形状。例如，对折射元件8的照射光的入射位置越高来自点状光源的入射角越大，因此希望被照射面的倾斜角θ1及发射面的倾斜角θ2变小，且与倾斜角θ1和θ2等效作用的曲面的切线角度最好随着入射位置增高而变小的曲线。折射元件8最好为使点状光源3在中空区域6的中央下部成像的柱状透镜。
如图17(c)所示，折射元件8是折射元件8剖面的下边长于上边的梯形状，通过形成为使被照射面倾斜、且发射面与下边垂直的形状，被照射面上的表面反射增加，且来自光源附近的漫射板2的发射光减少，并可减小光源附近的亮部、色不匀。另外，设被照射面相对下边向右方倾斜，增加被照射面上的表面反射，从而可进一步减小点状光源3排列方向上来自折射元件8的发射光的亮度不匀和色度不匀。另外，与发射面相对下边倾斜的场合相比，照射到被照射面的光中通过折射元件8的底面8a或底面8a侧的反射器反射的光照射发射面时，对发射面的入射角变大，易在发射面上产生全反射。从而能够减少来自光源附近的漫射板的发射光，并可减小光源附近的亮部、色不匀。
如图17(d)所示，折射元件8为折射元件8剖面的下边长于上边且大致平行的五边形形状，成为被照射面倾斜、发射面由与下边垂直的第一面和相对下边倾斜的第二面构成的形状。通过这种形状，使被照射面上的表面反射增加，此外，通过折射元件8内的与折射元件8的底面平行的光中，由发射面的第二面发射的光与由第一面发射的光相比，发射面上的向底面侧的发射角大。因此，能够减少来自光源附近的漫射板2的发射光，并可减小光源附近的亮部、色不匀。
这样，最好根据点状光源的定向性或折射元件与围绕折射元件的周围媒体的折射率比，选择折射元件的形状。图17是本实施例1的另一折射元件的部分剖视图。
这里，图21(a)是不具备折射元件时图1所示的面状光源装置的II-II线的部分剖面上的亮度分布图，图21(b)是设有图2所示形状的折射元件时图1所示的面状光源装置的II-II线的部分剖面上的亮度分布图，图21(c)是设有图17(c)所示形状的折射元件时图1所示的面状光源装置的II-II线的部分剖面上的亮度分布图。比较图21(a)与图21(b)或(c)，得知采用折射元件8，显著减少点状光源3附近的亮部。另外，比较图21(b)与图21(c)，通过使折射元件8的被照射面8c从壳体1的底面1b到顶面1a的方向向中空区域6侧倾斜的形状，进一步减少点状光源3附近的亮部。还有，不采用折射元件8时，在点状光源3附近分辨出色不匀，但采用图2所示形状的折射元件8时显著减小色不匀，且采用图17(c)所示形状的折射元件8时就不能分辨。
还有，折射元件8用模具等制作，但折射元件8的长度较长时翘曲或伸缩反而较大，因此可将折射元件8的长度方向横切地将折射元件8分割为多个。例如如图22(a)所示，可按与折射元件8长度方向垂直的面进行分割。另外，如图22(b)所示，也可按与折射元件8长度方向倾斜的面进行分割。另外，图22(c)所示，可使折射元件8的剖面由多个面形成地进行分割。
但是，分割后的折射元件的各分割面之间存在空间时，在如图22(a)或(b)所示分割折射元件8时，来自点状光源3的光中，存在一次也不照射折射元件8内而通过该空间，并到达中空区域6的光，因此最好如图22(c)所示分割折射元件8。图22(a)是说明按与图17(a)所示的折射元件长度方向垂直的面进行分割的场合的说明图；图22(b)是说明按与图17(a)所示的折射元件长度方向倾斜的面进行分割的场合的说明图；图22(c)是说明图17(a)所示的折射元件的剖面由多个面形成地分割的场合的说明图。
还有，在以上的说明中，将点状光源3沿壳体1的侧面1c在壳体1的底面1b上配置，但并不受限于此，例如如图24所示，可在壳体1的侧面1c配置。这时，如图25所示，点状光源3最好具有其点状光源3排列方向的配光分布广，且与点状光源3排列方向垂直的方向的LED中心轴上的定向性高的配光特性。通过使点状光源3排列方向上的配光分布广，可减小因点状光源3点设而产生的亮度不匀和色不匀。另外，通过使与点状光源3排列方向垂直的方向的定向性高，可用折射元件很好控制减少从点状光源3附近的漫射板2发射的光。图24是将点状光源配置在壳体侧面的本实施例1的另一面状光源装置的部分剖视图，图25是表示采用本发明实施例的点状光源的来自另一LED的发射光的配光分布的配光分布图。
另外，将点状光源3沿着壳体1的短边配置，但可配置在壳体1的长边侧。
如上所述，依据本发明实施例1的面状光源装置，在点状光源3与中空区域6之间多个点状光源3按排列方向延伸的折射元件8，使对折射元件8的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体1的底面1b侧折射。最好，使对折射元件8的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体1的底面1b发射地折射，从而能够使来自折射元件8的发射光中大部分的光向壳体1的底面1b侧发射，因此点状光源附近的亮度不会高于离点状光源较远的位置的亮度，可抑制显示画面的亮度不匀。
实施例2图26是本发明实施例2的面状光源装置的部分剖视图，图27是本实施例2的另一折射元件的部分剖视图。图26中与图1～图25相同的标号表示相同或相当的部分，并省略其说明。折射元件1 1中包括与壳体1的底面1b或漫射板2大致平行的底面11a；在点状光源3侧通过底面11a的第一棱边11b并从第一棱边11b向壳体1的底面1b相反侧与底面11a形成预定倾斜角θ1的被照射面11c；与底面11a大致平行的多个面11g；通过多个平行的面11g的各棱边11d并从棱边11d向壳体1的底面1b相反侧与平行的面11g形成预定倾斜角θ2的发射面11e；以及与底面11a平行并相对的对置面11f。还有，与实施例1的不同点仅在于该折射元件11由多个平行的面11g和发射面11e构成，除后述的折射元件11的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
实施例1中，如图2所示由单一棱镜即折射元件8构成，因此需要较小的倾斜角θ2时折射元件8的厚度变厚，难以作到装置的小型化与轻型化。但是，本实施例2中，如图26所示，折射元件11采用设有将许多棱镜重复配置的棱镜阵列的结构，能够减薄折射元件11，并可达到装置的小型化及轻型化。
还有，本实施例2中，若来自点状光源3的光照射到折射元件11的平行的面11g，则因与照射到发射面11e时不同的方向发射而造成损耗。为了尽量抑制该损耗，增大发射面11e的面积，以使照射到平行的面11g的光减少。即平行的面11g设成与壳体的底面1b或折射元件11的底面11a近似平行的角度。
另外，本实施例2中，折射元件11的各发射面11e由倾斜角θ2一致的平面构成，但只要能够使到折射元件11的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的照射光的来自折射元件11的发射光向壳体1的底面1b侧折射，该形状并不受限制。
这里，若图27的纸面上方设为壳体1的顶面1a侧，左方设为点状光源3侧，则例如如图27(a)所示，在发射面侧设有使倾斜角θ2变化的曲面，从而按照对折射元件11的照射光，可更加精密地控制发射光的方向。
另外，如图27(b)所示，折射元件11设成从壳体1的顶面1a向底面1b的方向发射面的倾斜角θ2逐渐变大的形状，从而可独立地控制对顶面1a侧的照射光与底面1b侧的照射光的发射光方向，可进行更加精密的发射光的控制。
另外，如图27(c)所示，通过采用将图27(a)中的被照射面侧倾斜的形状，被照射面上的表面反射增加，可减少来自光源附近的漫射板2的发射光，并可减小光源附近的亮部、色不匀。另外，通过增加被照射面的表面反射，可进一步减小点状光源3排列方向上来自折射元件11的发射光的亮度不匀及色度不匀。
如此，最好根据点状光源的定向性或折射元件与围绕折射元件的周围媒体的折射率比，选择折射元件的形状。
实施例3图28是本发明实施例3的面状光源装置的部分剖视图，图29是表示本实施例3的折射元件的展开图，图29(a)是从壳体顶面侧观看的俯视图，图29(b)是从中空区域侧观看的前视图，图30是表示可在通过折射元件内的光在发射面全反射时产生的光路的说明图。在图28～图30中，与图1～27相同的标号表示同一或相当的部分，省略其说明。
折射元件12包括与壳体1的底面1b或漫射板2大致平行的底面12a；在点状光源3侧通过底面12a的第一棱边12b并从第一棱边12b向壳体1的底面1b相反侧与底面12a形成预定倾斜角θ1的被照射面12c；与底面12a大致平行的多个面12g；通过多个平行的面12g的各棱边12d并从棱边12d向壳体1的底面1b相反侧与平行的面12g形成预定倾斜角θ2的发射面12e；以及与底面12a平行相对的对置面12f。还有，折射元件12的被照射面12c设有向壳体1的厚度方向延伸的凹部12h。还有，本实施例3中，凹部12h经组合两个平面构成，由相邻的凹部12h形成顶角θ3(0°＜θ3＜180°)的凸部。
还有，与实施例1和实施例2相比，其不同点仅在于该折射元件12在被照射面12c上设有向壳体1的厚度方向延伸的凹部12h，除后述的折射元件12的凹部12h的作用效果以外，起到与实施例1和实施例2相同的作用效果。
实施例3中，如图29所示，在光源侧的折射元件12的被照射面12c形成向壳体1的厚度方向延伸的凹部12h，从而能够使来自对整个被照射面12c离散的多个点状光源3的光的集合在照射到被照射面12c时在折射元件12内部沿长度方向扩散，以减少折射元件12的整个发射面上的明暗不匀。另外，由于能够将由红色、绿色及蓝色构成的单色光混合，可抑制发生色度不匀。
这里，在设折射元件12的折射率为n(n大于空气折射率1)、由折射元件12相邻的凹部12h形成的顶角为θ3(0°＜θ3＜180°)、来自点状光源3的到所述折射元件12的被照射面12c的入射角为φ2(-90°＜φ2＜90°)时，为了防止因折射元件12的发射面12e上的全反射而造成的损耗，最好满足以下不等式(6)。
1＞n×Sinβ1＝n×Sin(90°-θ3/2-α1)＝n×Sin(90°-θ3/2-Sin-1((l/n)×Sinφ2)))(6)另外，本实施例3中，折射元件12中凹部12h组合两个平面构成，且由相邻的凹部12h形成顶角θ3(0°＜θ3＜180°)的凸部，但只要能使照射到被照射面12c的光在折射元件12内部沿长度方向扩散，该形状并不限于此。
例如，如图31所示，凹部是形成凹透镜的曲面，且由相邻的凹部形成顶角的凸部的形状，从而可通过凹部位置调整折射角，能够进行更加精密的控制。还有，图31是表示本实施例3的另一折射元件的展开图，图31(a)是从壳体顶面侧观看的俯视图，图31(b)是从中空区域侧观看的前视图，图31(c)是从折射元件长度方向观看的侧视图。
另外，可通过在折射元件的被照射面或发射面，粘贴沿壳体厚度方向延伸凹部的棱镜片或具有其折射元件长度方向的漫射度大于宽度方向的漫射度的各向异性漫射功能的薄片，在折射元件长度方向扩散。
这样，最好根据点状光源的定向性或围绕折射元件与折射元件的周围媒体的折射率比，选择折射元件的形状。
实施例4图32是本发明实施例4的面状光源装置的剖视图，图33是说明折射元件的作用的图，图33(a)是本实施例中折射元件附近的放大图，图33(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。在图32和图33中，与图1～图31相同的标号表示与图1～图31所示的相同或相当的部分，省略其说明。与实施例1相比，本实施例4的不同点仅在于后述的折射元件48的形状及折射元件48的底面48a设为粗糙面，除折射元件48的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例4中的折射元件48在点状光源3与中空区域6之间沿多个点状光源3的排列方向设置，其中包括与壳体1的底面1b大致平行的底面48a；与该底面48a平行相对的对置面48f；与所述底面48a和对置面48f相接并向中空区域6侧倾斜的被照射面48c；以及与所述底面48a和对置面48f相接并向点状光源3侧倾斜的发射面48e。另外，所述底面48a作为光漫射部件作成设有微小的凹凸的粗糙面。还有，该折射元件48由丙烯等的透明树脂或玻璃制作。
所述折射元件48使从点状光源3直接或经由反射器7照射的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。还有，被照射面48c的照射光中，最好通过调整被照射面48c和发射面48e的倾斜度，使光强度最大的入射角的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射。
本实施例4中，如图33(a)所示，将折射元件48的底面48a作成粗糙面，因此能够使图33(b)所示的图17(a)那样到达折射元件108底面后反射并从点状光源3附近的漫射板2发射的光扩散，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。另外，通过在底面48a漫反射，光在折射元件48长度方向上也扩散，因此能够改善因点状光源3离散配置而产生的亮度不匀或色不匀。还有，一部分光由底面48a发射，在反射器7反射，再次返回到折射元件48内而被利用。
还有，本实施例4中，折射元件48的底面48a作为光漫射部件作成粗糙面，但本发明并不受限于此。
例如，如图34所示，通过在折射元件48的底面48a形成沿折射元件48宽度方向延伸的沟槽，可有选择地控制在底面48a反射的光在折射元件长度方向的扩散。因此，能够改善因点状光源3离散配置而产生的亮度不匀或色不匀。还有，图34(a)是折射元件的剖视图，图34(b)是将折射元件从中空区域侧观看的图。
另外，如图35所示，通过在折射元件48的底面48a沿长度方向延伸的沟槽，可有选择地控制在底面48a反射的光在折射元件宽度方向的扩散。因此，能够缓和在点状光源3附近亮度增高的情况，并可改善亮度不匀。还有，图35(a)是折射元件的剖视图，图35(b)是将折射元件从中空区域侧观看的图。
另外，作为所述光漫射部件，能够在折射元件48的底面48a粘贴漫射片或白色等的漫反射片。还有，也可粘贴其正交方向上的漫射情况不同的各向异性漫射片。通过采用该各向异性漫射片，能够独立控制折射元件长度方向与宽度方向上光的扩散，可有效改善入光附近亮度不匀与色不匀。
还有，本实施例4中，通过在折射元件48的底面48a设置光漫射部件，改善入光附近的亮度不匀与色不匀，但本发明中折射元件的形状并不限于此，能够通过在例如实施例1～3所示形状的折射元件底面设置光漫射部件，根据实施例1～3所示的效果与本实施例4的效果，进一步改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀与色不匀。
在以上说明的实施例中，安装了多个点状光源3的点状光源基板4沿着壳体1的相对的两个侧面1c并列设置，但只要能得到足够的亮度，可沿着壳体1的四个侧面1c中的一个侧面1c配置点状光源3。另外，如果亮度不够时可沿着三个或四个侧面1c配置点状光源3。
另外，在以上说明的实施例中，作为反射板5采用具有使光正反射的功能的正反射材料，但也可采用使其正反射材料的表面的一部分变粗糙或在反射板的一部分设置白色的树脂制薄片或对金属板涂敷白色的漫反射部。特别是通过在与壳体1的底面1b中央附近等的点状光源3相离的位置设置漫反射部，能够提高与点状光源3相离的位置的亮度。
实施例5图36是本发明实施例5的面状光源装置的部分剖视图。图36中与图1～图35相同的标号表示相同或相当的部分，省略其说明。折射元件13至少设有连接被照射面13a与发射面13b的一个侧面13d，侧面13d使从点状光源3到折射元件13的照射光全反射。特别是，如图5所示，采用对于LED中心轴足够的角度具有光强度最大的配光分布的LED作为点状光源3时，侧面13d最好使从点状光源3到折射元件13的照射光的配光分布中光强度最大的方向的光全反射。另外，如图25所示，采用在LED中心轴上具有光强度最大的配光分布的LED作为点状光源3时，从点状光源3到折射元件13的照射光的配光分布中光强度最大的方向的光不照射侧面13d而到达发射面13b。
还有，本实施例5中的折射元件13侧面由与折射元件13长度方向垂直的壳体1的侧面1c平行的相对的两个平面13c和连接相对的两个平面的相对的两个曲面13d构成。
另外，被照射面13a配合封装LED元件的树脂的透镜形状包围LED地成为半球形状，以使来自作为点状光源3的LED的所有方向的光大致垂直照射被照射面13a。从而，能够减小被照射面13a上的入射角(直角入射)，并可高效率地使照射到被照射面13a的光照射曲面13d或发射面13b。
另外，通过设折射元件13的发射面13b为曲面，并作成从壳体1的顶面1a向底面1b其曲面的切线倾斜度逐渐对壳体1的底面1b增大的形状，从发射面13b任意位置发射的光也到达中空区域6的中央下部，即反光源侧远方。
还有，与实施例1～3相比，本实施例5不同点仅在于在折射元件13的侧面13d设置，使得从点状光源3到折射元件13的照射光全反射，除后述的折射元件13侧面的作用效果以外，起到与实施例1～3相同的作用效果。
本实施例5中，通过使光在折射元件13侧面即曲面13d全反射，不使光从侧面向折射元件13外部发射，而高效率地整理光的定向性，并能在发射面13d使光的方向向壳体1的底面1b侧折射后发射，因此能够减少光源附近的亮部。
另外，在本实施例5中，折射元件13由与折射元件13长度方向垂直的壳体1的侧面1c平行的相对的两个平面13c和连接相对的两个平面的相对的两个曲面13d构成，但只要能使从点状光源3到折射元件13的照射光在侧面全反射，就并不限于该形状。
例如，如图37所示，折射元件13由连接被照射面与发射面的侧面在与折射元件13长度方向垂直的壳体1的侧面1c平行的相对的两个平面和连接相对的两个平面的相对的两个倾斜曲面构成。两个倾斜曲面相对于壳体1的底面1b倾斜，以从被照射面开始向发射面分别减少壳体1的顶面1a或底面1b的间隙，顶面1a侧的倾斜曲面与底面1b侧的倾斜曲面相比，其成为发射面的角度大。从而，能够使在倾斜曲面反射的光集中到底面侧，由于发射面可为与壳体1的底面1b或漫射板2垂直的平面，能够将折射元件13薄型化。图37是表示本实施例5的另一折射元件的展开图，图37(a)是从中空区域6侧观看的前视图，图37(b)是从折射元件长度方向观看的侧视图。
还有，可在折射元件13的侧面13d上通过蒸镀等形成银或铝等的反射层，减少来自侧面13d的漏光。
这样，最好根据点状光源的定向性或围绕折射元件与折射元件的周围媒体的折射率比，选择折射元件的形状。
另外，将安装多个点状光源3的点状光源基板4仅在壳体1一个侧面1c附近配置时，需要高效率地将来自点状光源3的光导入中空区域6。因此如图38所示，仅在壳体1的一个侧面1c附近配置点状光源3时，最好通过采用本实施例5的折射元件13，抑制从发射面13b以外的面的发射。图38是本发明实施例5的另一面状光源装置的部分剖视图。
实施例6图39是本发明实施例6的面状光源装置的剖视图，图40是说明折射元件作用的图，图40(a)是本实施例6中折射元件附近的放大图，图40(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图，图41是说明折射元件形状的说明图。在图39～图41中，与图1～图38相同的标号表示与图1～图38中所示的相同或相当的部分，省略其说明。与实施例1相比，本实施例6的特征在于后述的折射元件8的形状，除折射元件8的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例6中的折射元件8在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，与所述折射元件8的点状光源3相对的被照射面8c具有从壳体1的底面1b向顶面1e方向相对于所述折射元件底面中空区域侧的倾斜角度变小的形状，使照射到折射元件8的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。换言之，最好采用使对被照射面8c的照射光中光强度最大的入射角的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射的形状。
所述折射元件8包括由与壳体1的底面1b大致垂直的第一面8c1以及与第一面8c1连续并向中空区域6侧倾斜的第二面8c2构成的被照射面8c；与壳体1的底面1b大致平行的底面8a；通过该底面8a的中空区域6侧的棱边8d并向点状光源3侧倾斜的发射面8e；以及与所述底面8a平行相对的对置面8f。所述折射元件8用丙烯等的透明树脂或玻璃制作。还有，本实施例6中，被照射面8c仅由两个平面构成，因此容易加工。
这里，如图40(a)所示，本实施例中在被照射面8c设有与底面1b大致垂直的第一面8c1，因此能够抑制如图40(b)所示到达折射元件108底面的光。因此，减少在底面8a反射并从点状光源3附近的漫射板2发射的光，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。另外，在被照射面8c作为第二面8c2设有与第一面8c1连续并向中空区域6侧倾斜的面，因此到达第二面8c2的光中表面反射并返回反射器7侧而再利用的光L1增加。因此，减少从点状光源3附近的漫射板2的发射光，并可改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
这里，构成被照射面8c的第一面8c1如上述那样为了减少从点状光源3发射并在被照射面8c折射后到达底面8a的光而设置。因而，第一面8c1的高度可为从点状光源发射的光的配光分布中对点状光源中心轴的角度最大的角度(以下称为最大配光角)的发射光中在被照射面8c折射并到达棱边8d的光照射到被照射面8c的高度以下。参照图41，说明本实施例中第一面8c1的高度。图41中纸面左侧为点状光源3侧，右侧为中空区域6侧。本实施例中点状光源3的最大配光角如图5所示大致为90°，因此与底面8a大致平行的光为最大配光角的光。这里，从点状光源3发射并在第二面8c2折射后到达棱边8d的平行光照射到第二面8c2的点设为P。从该点P在底面8a侧到达第二面8c2的一部分光到达底面8a，但从点P在对置面8f侧到达第二面8c2的光不到达底面8a而由发射面8e发射。即，可从点P在底面8a侧的范围设置第一面8c1。因而，在设第二面8c2的倾斜角度为θ、折射元件8的折射率为n1、折射元件的宽度为w1及第一面8c1的高度为h1时，只要满足以下式(7)的范围即可。
0＜h1≤w1/(Tan(θ+Sin-1(Sin(90-θ)/n1)))(7)还有，在本实施例6中，折射元件8的被照射面8c由两个平面构成，但本发明中，只要被照射面8c是从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件底面中空区域侧的倾斜角度变小的形状，就并不限于该形状。
例如，如图42所示，折射元件8的被照射面8c可用多面形成。或者如图43所示，折射元件8的被照射面8c可用曲面形成。如此，能够用多面或曲面形成被照射面，能够更加精密地控制光的方向。
实施例7图44是本发明实施例7的面状光源装置的剖视图，图45是说明折射元件作用的部分剖视图，图45(a)是本实施例7中折射元件附近的放大图，图45(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图，图46是说明折射元件形状的说明图。在图44～图46中与图1～图43相同的标号表示与图1～图43所示的相同或相当的部分，省略其说明。与实施例1相比，本实施例7的不同点仅在后述的折射元件18的形状，除该折射元件18的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例7中折射元件18在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，与该折射元件18的中空区域6相对的发射面18e具有从所述壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件的底面点状光源侧的倾斜角度变大的形状，使照射到折射元件18的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。换言之，对被照射面18c的照射光中，最好采用使光强度最大的入射角的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射的形状。
所述折射元件18包括由向点状光源3侧倾斜的第一面18e1和与该第一面18e1连续并与壳体1的底面1b大致垂直的第二面18e2构成的中空区域6侧的发射面18e；与壳体1的底面1b大致平行的底面18a；通过该底面18a的点状光源3侧的棱边18b并向中空区域6侧倾斜的被照射面18c；以及与所述底面18a平行相对的对置面18f。该折射元件18用丙烯等的透明树脂或玻璃制作。还有，本实施例7中，发射面18e仅用两个平面构成，因此容易加工。
如图45(a)所示，本实施例7中发射面18e由向点状光源3侧倾斜的第一面18e1和与底面1b大致垂直的第二面18e2构成，因此能够在与图45(b)所示的折射元件108相同的厚度下，减小发射面18e的底面1b侧的倾斜角度θ。因此，与传统的折射元件108相比，能够使在底面18a反射的光在图45(b)所示更大地向底面1b侧折射，减少点状光源3附近从漫射板2发射的光，并可改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
还有，在底面18a反射的光中，从底面18a在一定高度以上的位置到达第二面18e2的光全部全反射，返回到反射器7侧而再利用。因而，第一面18e1可设在使在底面18a反射的光在第二面18e2全部全反射的高度以下的范围。参照图46，说明本实施例的第一面18e1的高度。图46中纸面左侧为点状光源3侧，右侧为中空区域6侧。将在底面18a反射并到达第二面18e2的光与第二面18e2法线所形成的角度设为φ，并设折射元件18的折射率为n2时，满足以下式(8)的光在第二面18e2上全反射。
φ≥Sin-1(l/n)(8)这里，在φ＝Sin-1(l/n)的反射光中，将第二面18e2中的到达点的最大高度设为h3、折射元件18的棱边18b与第二面18e2的宽度设为w2时，高度h3由如下式(9)表示。即，在底面18a反射并在第二面18e2达到h3以上高度的光全部全反射。
h3＝w2×Tanφ
＝w2×Tan(Sin-1(l/n))(9)因而，在设第一面18e1的高度为h2时，h2可为h3以下，成为如下式(10)所示的范围。
0＜h2≤w2×Tan(Sin-1(l/n))(10)还有，本实施例7中折射元件18的发射面18e由两个平面构成，但本发明中只要发射面18e是从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件底面点状光源侧的倾斜角度变大的形状，就并不限于该形状。
例如，如图47所示，折射元件18的发射面18e可用多面形成。或者如图48所示，折射元件18的发射面18e可用曲面形成。如此，通过用多面或曲面形成发射面，能够更加精密地控制光的方向。
实施例8图49是本发明实施例8的面状光源装置的剖视图，图50是说明折射元件作用的部分剖视图，图50(a)是本实施例8中折射元件附近的放大图，图50(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。在图49和图50中与图1～图48相同的标号表示与图1～图48所示的相同或相当的部分，省略其说明。本实施例8与实施例1的不同点仅在于后述的折射元件28的形状，除该折射元件28的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例8中的折射元件28在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，具有与点状光源3相对的被照射面28c从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件底面中空区域侧的倾斜角度变小，且与中空区域6相对的发射面28e从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件的底面点状光源侧的倾斜角度增大的形状，使照射到折射元件28的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。换言之，最好具有使对被照射面28c的照射光中光强度最大的入射角的光由壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射的形状。
所述折射元件28由以下部分构成由与壳体1的底面1b大致垂直的第一面28c1和与第一面28c1连续并向中空区域6侧倾斜的第二面28c2构成的点状光源3侧的被照射面28c；中空区域6侧的发射面28e向点状光源3侧倾斜的第一面28e1；以及与该第一面28e1连续并与壳体1的底面1b大致垂直的第二面28e2。还设有与壳体1的底面1b大致平行的底面28a和与该底面28a平行相对的对置面28f。该折射元件28用丙烯等的透明树脂或玻璃制作。还有，本实施例8中，被照射面28c与发射面28e分别仅用两个平面构成，因此容易加工。
本实施例8中，如图50(a)所示，在被照射面28c设置与底面1b大致垂直的第一面28c1，因此如图50(b)所示，能够抑制到达折射元件108底面的光。因此，能够减少在底面28a反射并从点状光源3附近的漫射板2发射的光，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。另外，作为被照射面28c，设置与第一面28c1连续并向中空区域6侧倾斜的第二面28c2，因此从光源到达第二面28c2的光中，表面反射并返回反射器7侧而再利用的光L1增加。因此，来自点状光源3附近的漫射板2的发射光减少，并能改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
还在发射面28e设有向点状光源3侧倾斜的第一面28e1，因此能够使从构成被照射面28c的第一面28c1照射的光向底面1b侧折射，并可进一步减少点状光源3附近的从漫射板2发射的光，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。另外，在发射面28e设有与底面1b大致垂直的第二面28e2，因此能够较薄地构成折射元件28。还有，为了使从构成被照射面28c的第一面28c1照射的光到达构成发射面28e的第一面28e1后折射，与发射面28e的第一面28e1和第二面28e2的边界线28e3相比，被照射面28c的第一面28c1与第二面28c2的边界线28c3最好位于底面1b侧。
还有，本实施例8中，折射元件28的被照射面28c与发射面28e分别用两个平面组合构成，但只要被照射面28c是使从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件底面中空区域侧的倾斜角度变小的形状，且发射面28e为从壳体1的底面1b向顶面1a相对于所述折射元件底面点状光源侧的倾斜角度增大的形状，就并不限于该形状。
例如，如图51所示，可用多面形成折射元件28的被照射面28c或发射面28e。或者如图52所示，可用曲面形成折射元件28的被照射面28c或发射面28e。如此，通过用多面或曲面形成被照射面28c或发射面28e，可更加精密地控制光的方向。
实施例9图53是本发明实施例9的面状光源装置的剖视图，图54是说明折射元件作用的部分剖视图，图54(a)是本实施例9中折射元件附近的放大图，图54(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图，图55是说明折射元件形状的说明图。在图53～图55中与图1～图52相同的标号表示与图1～图52所示的相同或相当的部分，省略其说明。本实施例9与实施例1的不同点仅在于后述的折射元件58的形状，除该折射元件58的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例9中的折射元件58在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，连接与该折射元件58的点状光源3相对的被照射面58c和与中空区域6相对的发射面58e的底面58a，具有从被照射面58c向发射面58e接近所述壳体1的底面1b的方向倾斜的形状，使照射到折射元件58的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。换言之，采用使对被照射面58c的照射光中光强度最大的入射角的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射的形状。
所述折射元件58包括位于点状光源3侧并向中空区域6侧倾斜的被照射面58c；位于中空区域6侧并向点状光源3侧倾斜的发射面58e；连接被照射面58c与发射面58e并从被照射面58c朝着发射面58e向所述壳体1的底面1b侧倾斜的底面58a；以及连接被照射面58c与发射面58e并与壳体1的底面1b大致平行的对置面58f。该折射元件58用丙烯等的透明树脂或玻璃制作。
本实施例9中，如图54(a)所示，使底面58a具有对壳体1的底面1b倾斜的形状，因此与到达图54(b)所示的图17(a)的折射元件108底面的光相比，更能将从被照射面58c照射并到达底面58a的光向底面1b侧反射，使从点状光源3附近的漫射板2发射的光减少，并能改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
还有，底面58a的倾斜角度最好设定为使在底面58a反射并在发射面58e折射的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧发射。
以下，如参照图55说明的那样，经控制使从点状光源3发射的最大配光角的光通过折射元件58从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧发射。这里，设折射元件58的折射率为n(n大于空气折射率1)、折射元件58的被照射面58c与底面58a形成的角为θ1、折射元件58的发射面58e与底面58a形成的角为θ2、对底面58a的壳体1的底面1b的倾斜角度为α、来自折射元件58的发射面58e的发射光与壳体1的底面1b的角度为β。
以入射角φi(-90°≤φi≤90°)照射到折射元件58的被照射面58c的光，按照斯内尔定律，以下式(11)的折射角φ1折射。
φ1＝Sin-1((l/n)×Sinφi)(11)另外，通过折射元件58内的一部分光，在底面58a全反射(入射角＝反射角＝θ1+φ1)，并以入射角φ2(＝φ1+θ1-θ2)照射发射面58e，按照斯内尔定律，以下式(12)的折射角φ0在折射元件58的发射面58e折射后发射。
φ0＝Sin-1(n×Sinφ2)＝Sin-1(n×Sin(φ1+θ1-θ2))＝Sin-1(n×Sin(Sin-1((l/n)×Sinφi)+θ1-θ2))(12)要使来自折射元件58的发射面58e的发射光向壳体1的底面1b侧发射，对壳体1的底面1b的角度β(＝(α+θ2)+φ0-90°)为0°以上即可。
即，满足以下不等式(13)。
0°≤β＝(α+θ2)+φ0-90°＝α+θ2+Sin-1(n×Sin(Sin-1((l/n)×Sinφi)+θ1-θ2))-90°(13)
这里，由不等式(13)将入射角φi设成较小，且角度β也变小。因而，如果使来自点状光源3的发射光中入射角φi最小的光，即最大配光角的光满足不等式(13)地设定α，就能使在底面58a反射的光全部从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧发射。例如，如图5所示，设相对LED元件中心轴从垂直上方右旋时为正，且采用来自LED的发射光的最大配光角为90°的LED作为点状光源3时，最大配光角的光照射到折射元件58的被照射面58c的入射角φi＝90°-(θ1-α)，根据不等式(13)，满足以下不等式(14)，在底面58a反射的光能够全部从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧发射，使点状光源3附近来自漫射板2的发射光减少，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
0°≤β＝(α+θ2)+Sin-1(n×Sin(Sin-1((1/n)×Sin(90°-(θ1-α)))+θ1-θ2))-90°(14)实施例10图56是本发明实施例9的面状光源装置的剖视图，图57是说明折射元件作用的图，图57(a)是本实施例中折射元件附近的放大图，图57(b)是图17(a)的折射元件附近的放大图。在图56和图57中与图1～图55相同的标号表示与图1～图55相同或相当的部分，省略其说明。与实施例1相比，本实施例10的不同点仅在后述的折射元件38的形状与在折射元件38的底面38a设有光吸收构件，除折射元件38的作用效果以外，起到与实施例1相同的作用效果。
本实施例10中的折射元件38在点状光源3与中空区域6之间沿着多个点状光源3的排列方向设置，其中包括与壳体1的底面1b大致平行的底面38a；与该底面38a平行相对的对置面38f；与所述底面38a和对置面38f相接并向中空区域6侧倾斜的被照射面38c；以及与所述底面38a和对置面38f相接并向点状光源3侧倾斜的发射面38e。另外，在所述底面38a粘贴了黑色薄片作为光吸收构件39。还有，该折射元件38用丙烯等的透明树脂或玻璃制作。
所述折射元件38使从点状光源3直接或经由反射器7照射的光向壳体1的底面1b侧折射后发射。还有，最好调整被照射面38c与发射面38e的倾斜度，以使被照射面38c的照射光中光强度最大的入射角的光从壳体1的开口部1d侧向底面1b侧折射后发射。
在本实施例10中，如图57(a)所示，在折射元件38的底面38a粘贴光吸收构件39，因此能够吸收到达折射元件38的底面38a的光，如图57(b)所示，使到达折射元件108底面的光反射，且抑制在点状光源3附近从漫射板2发射的光，能够改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
还有，本实施例10中，光吸收构件39上采用黑色薄片，但本发明中，只要具有至少吸收一部分光的功能，就并不限于此，可采用例如灰色的薄片。或者可对折射元件38的底面涂敷灰色或黑色。
还有，本实施例10中，在折射元件38的底面38a采用光吸收构件39，抑制点状光源3附近从漫射板2发射的光，改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀，但本发明中，折射元件的形状并不限于此，通过在例如实施例1～9所示形状的折射元件的底面采用光吸收构件，根据实施例1～9所示的效果与本实施例10的效果，可进一步改善来自漫射板2的发射光的亮度不匀。
实施例11图58是本发明实施例11的面状光源装置的部分剖视图，图59是说明本实施例11的点状光源基板4与壳体底面的位置关系的说明图。在图58与图59中与图1～图57相同的标号表示相同或相当的部分，省略其说明。点状光源基板4使与点状光源3的中心轴14垂直的平面15与壳体1的底面1b形成角度δ地配置在壳体1上。
还有，与实施例1～4相比，本实施例11的不同点仅在于在面状光源装置上不设折射元件，使点状光源基板4相对壳体1的底面1b或漫射板2倾斜，使与点状光源3的中心轴14垂直的平面15与壳体1的底面1b形成角度δ，除后述的点状光源基板4的作用效果以外，起到与实施例1～4相同的作用效果。
从点状光源3发射所有方向的光，但通过使相对点状光源3的中心轴14的来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的角度φ3(-90°≤φ3≤90°)的发射光向壳体1的底面1b侧发射，减少光源附近来自漫射板2的发射光，可改善光源附近的亮部。特别是，通过使来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的光向壳体1的底面1b，即光强度最大的光在水平以下地倾斜点状光源基板4，大部分光经由反射板5向漫射板2发射，并可有效地减少光源附近来自漫射板2的发射光。另外，由于增加中空区域6内的光传播距离，因此促进光的混色及混合，并可显著减小亮度不匀与色度不匀。
以下，如图59所示，就对于点状光源3的中心轴14来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的角度φ3的发射光与壳体1的底面1b成为水平的场合进行说明。
由于由点状光源3以发射角φ3发射的光与壳体1的底面1b成为水平，因此满足次式(15)。
δ+φ3＝90°(15)为了使由点状光源3以发射角φ3发射的光向壳体1的底面1b发射，根据式(15)，满足以下不等式(16)即可。
δ+φ3≥90°(16)这里，点状光源3即LED通过用透镜形状的树脂封装LED元件来控制发射光的定向性。例如如图5所示，设相对于LED元件排列方向的中心轴从垂直上方右旋时为正，采用来自LED的发射光的角度为±80°时具有光强度最大的配光分布的LED作为点状光源3时，发射角φ3为80°，与点状光源3的LED单体的中心轴14垂直的平面1 5与壳体1的底面1b形成的角度δ，根据不等式(16)满足δ≥10°，从而减小光源附近的亮部，并可改善亮度分布。
另外，如图58所示，以相对点状光源3的中心轴14来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的发射光的发射位置S1为基准，将到壳体1的开口部1d的中心O1为止的水平距离设为L1，将由壳体1的开口部1d的中心O1开始到壳体1的底部1b侧配置的反射板5为止的垂直距离设为d1。这里，通过满足下式(17)，能够使从位置S1发射的发射光最初在壳体1的底面1b中央的反射板5反射，与点状光源附近相比，能够提高显示画面中央的亮度。
Tan-1(d1/L1)＝δ+φ3-90°(17)还有，这样设定反射器7的形状使得在从点状光源3直接到达中空区域6的光中，对于作为由反射器7包围的区域与中空区域的边界的假想面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角，与从点状光源3在反射器7后到达中空区域6的光中，对于作为由反射器7包围的区域与中空区域的边界的假想面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角一致，从而能够使来自光源的光高效率地向壳体1的底面1b侧发射。
本实施例11中，能够通过满足不等式(16)，使相对于点状光源3的中心轴14来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的发射光向壳体1的底面1b侧发射，因此点状光源附近的亮度不会高于位于点状光源远方的亮度，可抑制显示画面的亮度不匀。
另外，由于不设夹于点状光源3与中空区域6之间的折射元件，不会发生折射元件的被照射面、侧面及发射面上的光的反射损耗，可得到光利用效率高的面状光源装置。
另外，由于在面状光源装置上无需设置折射元件，可减少构件数量并可减少构件成本。
实施例12图60是本发明实施例12的面状光源装置的部分剖视图。图60中与图1～图59相同的标号表示相同或相当的部分，省略其说明。点状光源基板4使与点状光源3的中心轴14垂直的平面15与壳体1的底面1b形成的角度δ成为180°即点状光源3位于壳体1的顶面1a侧地配置在壳体1上。
还有与实施例11相比，本实施例12的不同点仅在于使点状光源3位于壳体1的顶面1a侧地将点状光源基板4配置在壳体1上，除后述的点状光源基板4的作用效果以外，起到与实施例11相同的作用效果。
本实施例12中，点状光源3位于壳体1的顶面1a侧，从而能够使来自点状光源3的大致全部的发射光向壳体1的底面1b侧发射，因此点状光源附近的亮度不会高于位于点状光源远方的亮度，可抑制显示画面的亮度不匀。
另外，如图60所示，设相对于点状光源3的中心轴14来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的发射光的发射角为φ3(-90°＜φ3＜0°)，以相对于点状光源3的中心轴14来自点状光源3的发射光的配光分布中光强度最大的发射光的发射位置S2为基准，将到壳体1的开口部1d的中心O2为止的水平距离设为L2、从壳体1的开口部1d的中心O2开始到壳体1的底面1b侧配置的反射板5为止的垂直距离设为d2。这里，通过满足下式(18)，能够使从位置S2发射的发射光最初在壳体1的底面1b中央的反射板5反射，与点状光源附近相比，能够提高显示画面中央的亮度。
Tan-1(d2/L2)＝90°+φ3(18)如以上说明，在各实施例中，通过个别地采用多种形状的折射元件、反射器、漫反射部、包括第一倾斜部或第二倾斜部的反射板或设有遮光图案的漫射板，获得基于各构件的效果，但通过组合多种类的构件，可期待更多的效果。
工业上的利用可能性本发明如以上说明的那样，在点状光源与中空区域之间设有沿着多个点状光源排列方向延伸的折射元件，折射元件使相对于折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体的底面侧折射，从而能够使来自折射元件的发射光中大部分光向壳体的底面侧发射。因此，点状光源附近的亮度不会高于位于点状光源远方的亮度，可抑制显示画面的亮度不匀。
权利要求
1.一种面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在所述开口部配置的漫射板；在所述壳体中空区域的底部配置的反射板；以及沿所述壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源，在所述面状光源中设有在所述点状光源与所述中空区域之间与所述多个排列的点状光源平行配置并使所述点状光源的发射光折射的折射元件，所述折射元件使对于所述折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向所述壳体的底面侧折射。
2.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在所述开口部配置的漫射板；在所述壳体中空区域的底部配置的反射板；沿所述壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源；以及至少包围除所述中空区域侧的所述点状光源的反射器，其中，在所述反射器顶面与所述壳体顶面之间间隙设有第二反射器，与有效显示区域的端部相比，所述反射器的前端部向所述中空区域侧延伸。
3.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述折射元件的被照射面由所述壳体的底面侧朝向所述壳体的顶面，向所述中空区域侧倾斜。
4.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于在所述折射元件的折射率为n(n＞1)、所述折射元件的被照射面的倾斜角为θ1(0°＜θ1≤90°)、所述折射元件的发射面的倾斜角为θ2(0°＜θ2≤90°)、对所述折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角为φi(-90°＜φi＜90°)时，满足Sin-1(n×Sin(180°-θ1-θ2-Sin-1((l/n)×Sinφi)))-(90°-θ2)≥0°。
5.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述折射元件包括底面；在所述点状光源侧通过所述折射元件的底面的第一棱边并从所述第一棱边向所述壳体底面相反侧与所述折射元件的底面形成预定倾斜角的被照射面；与所述折射元件的底面大致平行的多个面；以及通过所述大致平行的多个面的各棱边并从所述棱边向所述壳体的底面相反侧与所述大致平行的面形成预定倾斜角的发射面。
6.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述折射元件设有使照射的光向所述折射元件的长度方向扩散的部件。
7.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于在所述折射元件的底面设有光漫射部件。
8.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述折射元件设有连接被照射面与发射面的至少一个侧面，所述侧面将从所述点状光源到所述折射元件的照射光全反射。
9.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述反射板设有从所述点状光源开始到所述壳体的中空区域侧的相对侧面为止，所述漫射板与所述反射板之间的间隙增加的第一倾斜部。
10.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于所述反射板设有从所述点状光源开始到中空区域侧的相对侧面为止，所述漫射板与所述反射板之间的间隙减小的第二倾斜部。
11.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于连接与所述折射元件的所述点状光源相对的被照射面和与所述中空区域相对的发射面的所述折射元件的底面，倾斜成随着越远离所述被照射面越接近所述壳体底面的方向。
12.一种显示装置，包括权利要求1所述的面状光源装置与配置在该面状光源装置顶部的显示部。
13.一种面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在所述开口部配置的漫射板；在所述壳体中空区域的底部配置的反射板；以及沿所述壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源，其中，与所述点状光源装置中心轴垂直的平面相对于所述漫射板倾斜。
14.如权利要求13所述的面状光源装置，其特征在于设有在所述点状光源与所述中空区域之间与所述多个排列的点状光源平行配置并使所述点状光源的发射光折射的折射元件，所述折射元件使对于所述折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向所述壳体的底面侧折射。
15.一种显示装置，包括权利要求13所述的面状光源装置与配置在该面状光源装置顶部的显示部。
16.一种面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在所述开口部配置的漫射板；在所述壳体中空区域的底部配置的反射板；以及沿所述壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源，其中，在相对于所述点状光源的中心轴使来自所述点状光源的发射光的配光分布中光强度最大的角度为φ3(-90°≤φ3≤90°)、与所述中心轴垂直的平面与壳体的底面形成的角度为δ时，满足δ+φ3≥90°，所述点状光源配置在所述壳体的顶面内侧。
17.如权利要求16所述的面状光源装置，其特征在于设有在所述点状光源与所述中空区域之间与所述多个排列的点状光源平行配置并使所述点状光源的发射光折射的折射元件，所述折射元件使对于所述折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向所述壳体的底面侧折射。
18.一种显示装置，包括权利要求16所述的面状光源装置与配置在该面状光源装置顶部的显示部。
全文摘要
本发明的目的在于在采用发射光的定向性高的点状光源时，得到不发生亮度不匀及色度不匀的面状光源装置，并提供能够通过采用该面状光源装置来获得优异的显示特性的液晶显示装置。本发明的面状光源装置，其特征在于设有其顶面设有开口部并中空的壳体；在开口部配置的漫射板；在壳体中空区域的底部配置的反射板；以及沿壳体的至少一个侧面排列的多个点状光源，其中设有，在点状光源与中空区域之间与多个排列的点状光源平行配置并使所述点状光源的发射光折射的折射元件，折射元件使对于折射元件的被照射面的照射光的配光分布中光强度最大的入射角的光向壳体的底面侧折射。
文档编号G02F1/1335GK1836133SQ200480023158
公开日2006年9月20日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月16日
发明者境诚司, 森明博, 山口高志, 米田俊之 申请人:三菱电机株式会社