JP2004039595A

JP2004039595A - 線状光源及びこれを用いた面照明装置

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Publication number: JP2004039595A
Application number: JP2002198837A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hirata; 平田　弘之
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】線状光源をなす棒状導光体からの出射光に対し、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させる。
【解決手段】図８に示すような線状光源１と導光板７とからなる液晶パネルの面照明装置１０において、この線状光源１を構成する積層導光体３として、複数枚（ここでは、２枚）の導光体薄板４ａ，４ｂを積層したものとする。これら導光体薄板４ａ，４ｂでは、両端部をＬＥＤ（図示せず）からの入光面４ａ_１，４ｂ_１とし、側面の一方を出光面４ａ_２，４ｂ_２とし、これに対向する側面をプリズム面４ａ_３，４ｂ_３とする。これらプリズム面４ａ_３，４ｂ_３には夫々、プリズム列４ａ_４，４ｂ_４が形成されており、これらプリズム列４ａ_４，４ｂ_４は、そのピッチは等しいが、その列方向にずれており、あるいはプリズム面の傾斜角が異なっている。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、小型の液晶表示パネルに用いられる照明装置などに係り、特に、液晶表示装置をその前面側から光照射するフロントライト型の反射型液晶表示パネルの線状光源及びこれを用いた面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信の高速化やＩＴ化に伴い、比較的小型の携帯情報端末が民生向け商品として急速に市場に浸透しつつある。その代表的なものに携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ），スマートフォンがあり、これら携帯情報端末の基幹デバイスとして液晶表示装置が使われる。中でも、カラー表示可能なＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶，ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）型液晶が従来の主流であったモノクロ液晶に急速に置き換わりつつあり、より高精細で小型，省電力，低コストなものが求められている。
【０００３】
液晶表示装置自身は、発光性を持たないため、バックライトあるいはフロントライトと呼ばれる照明ユニットが付属され、これによって初めて色表示が可能となる。バックライトは透過型あるいは半透過型液晶に用いられ、文字通り液晶の背面側から照射することによって、その照明光が液晶内のカラーフィルタを透過し、色表示が可能となる。また、フロントライトは反射型液晶に用いられ、液晶表示装置の前面側から照射することによって、液晶内の反射電極前面に設けたカラーフィルタを透過し、色表示が可能となる。
【０００４】
これらの照明ユニットは、一般に、導光板と呼ばれる透明プラスチック製の面状発光体を冷陰極蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）などを用いて照射する構造をなしている。特に、携帯電話やＰＤＡでは、屋外で使うモバイルユースとして、低消費電力化も然ることながら、通信時の電気ノイズの問題から、ＬＥＤが主として使われる傾向にある。このＬＥＤは、液晶カラー表示の色演出性や表示品位を損ねないようにするために、白色のものが使われる。従来、赤色，緑色，青色の、所謂ＲＧＢ３原色のＬＥＤを組み合わせて白色を発光させていたが、最近では、日亜化学工業社に代表されるＧａＮ系青色ＬＥＤ素子から発する青色光をパッケージに塗布したＹＡＧ系蛍光体に照射させて、１つのチップから白色光を得ることが可能とされる。
【０００５】
一般に、携帯電話には、対角長が２インチ前後の液晶が搭載され、これに対応して、表示パネル用照明ユニットの導光板も略同サイズとなり、これに使われるＬＥＤは、２個から、多いものでは、４個となる。また、ＰＤＡには、対角長が３〜４インチサイズの液晶が搭載され、同様に、これに対応して表示パネル用照明ユニットの導光板も略同サイズとなり、使われるＬＥＤは４個から、多いものでは、６個となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示パネルの高精細化に伴って、照明ユニットから照射される光の透過する部分の面積、即ち、開口率は狭まり、これに対応してバックライト、フロントライトとも年々高輝度化が求められている。このため、照明ユニット側の光利用効率を向上させる目的で、導光板のプリズム形状や光源配置など様々な工夫がなされている。
【０００７】
ＬＥＤから発する光の導光板への入射方法としては、ＬＥＤの発光面を導光板の端面に向けて配置し、直接導光板へ入射する方法が多用されるが、構造がシンプルである反面、導光板内での輝度むらが発生し易いという問題を抱えている。
【０００８】
これに対し、図１６に示すように、液晶（図示せず）のフロント側に配置される導光板３２の一端面を入射面とし、また、棒状の線状導光体（以下、棒状導光体という）３０の一側面を出光面とし、これら入射面と出光面とが重なり合うように、これら導光板３２と棒状導光体３０とを一体化し、さらに、この棒状導光体３０の一端面もしくは両端面に発光チップとしてのＬＥＤ３１を取り付けた構成の照明ユニットが提案されている。かかる照明ユニットでは、ＬＥＤ３１から発する光を棒状導光体３０に一旦入光させて、そこで均一化した光を導光板３２に入射させるものである。特に、フロントライトでは、反射型液晶の前面にこの導光板が位置されることから、液晶の表示品位を阻害しない高い透明性が求められ、液晶の背面に位置するバックライトなどで多用される光を拡散させるための拡散シートや光を集光させるためのプリズムシートが使えず、この棒状導光体は必須の部品となる。
【０００９】
しかしながら、このＬＥＤは指向性が強いことから、本来、棒状導光体は均一な線状発光をすべきものであるが、輝線、即ち、光の強弱を完全に取り除くことができないという問題を抱えている。これは、ＬＥＤの発光面がある程度の発光面積を持った一様な輝度の完全拡散面ではなく、発光素子を中心とした点状発光体であるが故に、図１７に示すように、棒状導光体３０の上記出光面３０ａには、取り付けるＬＥＤの個数に応じてそのｎ倍の輝点Ｓが現れる。例えば、棒状導光体３０の両端面に夫々２個ずつ、計４個のＬＥＤ３１を配置した場合、棒状導光体３０の出光面３０ａには、８個所の輝点Ｓが観察され、これに応じて、棒状導光体３０に取り付けた板状の導光板３２にも、８本の輝線が生じてしまう。これは、ＬＥＤ３１の光度や棒状導光体から出射される光の強度が増せば、より顕著となる。
【００１０】
この対策として、ＬＥＤの出射面と棒状導光体の端面との間、もしくは棒状導光体の出射面と板状の導光板の入射面との間に拡散板を設ける提案がなされているが、この場合には、光が拡散することによって光量の損失が生じ、その結果として、導光板から出射される光の輝度は低下してしまい、また、前述したように、導光板内の輝度分布を向上させる目的でＬＥＤから出射された光を一旦線状光源に入射させて、均一な線状発光にしたものを導光板内に入射させるという本来の目的を損なうことになる。
【００１１】
一般に、拡散板はヘーズと呼ばれる全光線透過率に対する拡散透過率の比率によって透明性が左右され、ヘーズが高いものは、擦りガラス状となって輝線を効果的に消すことができる反面、光の直進性や透過率を損なう。逆に、ヘーズが低いものは、光の直進性や透過率を維持できるものの、効果的に輝線を消すことができない。特に、照明ユニットの明るさの指標として、照明ユニットの発光面に対する法線方向の輝度が重要視されており、光が拡散されて無方向に散らばることにより、直線性が損なわれ、輝度が低下してしまう。このことからも、ヘーズと輝度とは二律背反の関係にあり、輝度を損なうことなく、輝線を消すことが最大の課題となる。
【００１２】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、棒状導光体からの出射光に対し、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させるようにした線状光源及び面照明装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光源チップから出射された光を略直方体形状の棒状導光体の一端面もしくは両端面から入射させ、棒状導光体の長手方向の１面に入射された光を偏向、反射させるためのプリズム面を形成するとともに、プリズム面と対向する面を棒状導光体の出射面とした線状光源であって、棒状導光体が複数の板状の導光体薄板を積層してなり、棒状導光体の出射面を除く少なくとも３面以上を反射板で覆うものである。棒状導光体は少なくとも２枚以上の導光体薄板で形成し、特に、枚数の制限はないが、液晶表示装置自身、より薄型化のものが好まれることから、光源チップから出射される光を漏れなく受光するレベルで極力薄型化したものが望まれ、この厚みと導光体薄板が成形可能な最小厚みによって枚数が自ずと決まる。ＬＥＤから棒状導光体に入射された光は各導光体薄板に分かれて棒状導光体内を全反射で進むことから、全反射の繰り返し回数は増し、高い効率でプリズムに当って出射面より出射させることができる。また、各導光体薄板に分かれて光が進むことから、直線性を損なうことなく、光を配置換えできる。これによって、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させることができる。
【００１４】
また、棒状導光体のプリズム面に形成したプリズムの列が、積層方向から見て、互いに重なることなく、積層させることによって、光を効率的に配置換えすることができ、これによって、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明は、光源チップと直方体形状の棒状導光体とからなり、光源チップから出射された光を棒状導光体の一端面もしくは両端面から入射させ、棒状導光体の長手方向の１つの面に入射された光を反射、偏向させるためのプリズム面を形成するとともに、プリズム面と対向する面を棒状導光体の出射面とした線状光源であって、棒状導光体が複数の板状の導光体薄板を積層してなり、棒状導光体の出射面を除く少なくとも３面以上が反射板で覆われているとともに、棒状導光体から出射された光を導光板薄板の１つの側面に入射させ、導光板の１つの平面部に設けたプリズム面によってその光を反射、傾向させ、プリズム面と対向する平面部から出射させるものである。これによって導光板から出射される面状発光は、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて具体的に説明するが、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
図１は本発明による線状光源の第１の実施形態を示す斜視図であって、同図（ａ）は全体構成を示す図、同図（ｂ）はその一部を拡大して示す図であり、図２はその展開斜視図、図３はその光源チップの取付け状態を示す斜視図であって、１はこの第１の実施形態の線状光源、２は光源チップとしてのＬＥＤ、２ａはＬＥＤ２の発光面、３は積層導光体、４ａ，４ｂは導光体薄板、４ａ_１，４ｂ_１は入光面、４ａ_２，４ｂ_２は出光面、４ａ_３，４ｂ_３はプリズム面、５は反射板、５ａは開口部、６はフレキシブル回路基板、６ａはベースフィルム、６ｂは半田めっき、６ｃは両面粘着材、６ｄは回路パターン、６ｅ，６ｆはフィルム部である。
【００１８】
この第１の実施例の線状光源１は、図２に示すように、フレキシブル回路基板６と、２個のＬＥＤ２と、２つの導光体薄板４ａ，４ｂが積層されてなる積層導光体３と、反射板５とで構成されるものであって、これらＬＥＤ２と積層導光体３と反射板５とが組み合わされてフレキシブル回路基板６上に設けられることにより、図１に示すような構成をなしている。
【００１９】
図３に示すように、２個のＬＥＤ２が、夫々のＬＥＤ発光面２ａが互いに向き合うようにして、フレキシブル回路基板６上に実装されている。
【００２０】
フレキシブル回路基板６は、細長いフィルム部６ｅからこれにほぼ垂直に細長いフィルム部６ｆが突出したほば逆Ｌ字状の形状をなすベースフィルム６ａに回路パターン６ｄが形成されたものであって、この回路パターン６ｄの絶縁や保護のために、図示していないが、さらに、カバーコートがなされている。
【００２１】
ベースフィルム６ａとしてはポリイミド製のものが用いられ、このベースフィルム６ａ上に銅箔が貼り付けられ、フォトレジスト法やスクリーン印刷法などでエッチングすることにより、所望の回路パターン６ｄを形成する。そして、上記のように、カバーコートがなされるとともに、図２に示すように、ベースフィルム６ａのフィルム部６ｅの両端部をＬＥＤ２の実装部として、この実装部にＬＥＤ２の半田付けを容易にするために、半田めっき６ｂがなされる。また、ベースフィルム６ａの裏面には、機械的な強度を高めるために、図示しないが、同じポリイミド製の補強板が熱硬化性の接着剤を用いて貼り付けられる。
【００２２】
ＬＥＤ２の実装方法としては、かかるフレキシブル回路基板６に、まず、半田ペーストを塗布し、チップマウンタと呼ばれるロボットで２つのＬＥＤ２を夫々精度良くフレキシブル回路基板６上の半田めっき６ｂの部分に配置した後、かかるフレキシブル回路基板６をリフロー炉に通す。これにより、半田ペーストが溶け出し、フレキシブル回路基板６上にＬＥＤ２が半田付けされる。実装精度はチップマウンタの位置精度で決まるが、±０．１ｍｍの位置精度で実装品を製作した。
【００２３】
ＬＥＤ２は、日亜化学工業社製のＮＳＣＷ２１５白色チップタイプＬＥＤを用いた。なお、ここで、光源チップとして、ＬＥＤを用いた場合について説明するが、光源チップとしては、白色のＬＥＤが主に用いられる他、ＬＤ（レーザダイオード）やＰＬ（フォトルミネツセンス）発光のものなどの点光源、あるいは面光源であっても、非常に小さい面積で発光するチップ状にパッケージングされたものであって、この第１の実施形態では、サイドビューと呼ばれる実装面に対して直角をなす面から出光するタイプの光源を用いているが、いずれの光源チップであっても、以下に説明するＬＥＤの場合と同様の効果が得られるものである。
【００２４】
また、光源チップの使用数は、ここでは、２個としているが、数に限定はなく、発光面を夫々対向させて配置する偶数個が輝度、輝度分布的に好ましく、携帯電話などの小型のものについては、２個、ＰＤＡなどの中型のものについては、４個が夫々適している。また、携帯電話など小型で輝度、輝度分布よりも消費電力を重視する場合には、１個の構成でも構わない。
【００２５】
なお、導光板薄板４ａ，４ｂの長手方向に沿う側面をプリズム面４ａ_３，４ｂ_３とし、これらの反対側の同様の側面を出光面４ａ_２，４ｂ_２としている。図１及び図２では、プリズム面４ａ_３，４ｂ_３が図示されており、出光面４ａ_２，４ｂ_２は隠れて図示していない。
【００２６】
図２において、まず、反射板５が、両面粘着材６ｃにより、ベースフィルム６ａのフィルム部６ｅに貼り付けられて固定され、次に、２枚の導光体薄板４ａ，４ｂが重ね合わされてなる積層導光体３を反射板５内に挿入することにより、図１に示す構成となる。かかる構成においては、積層導光体３を構成する２枚の導光体薄板４ａ，４ｂの両端面の入光面４ａ_１，４ｂ_１が夫々のＬＥＤ２のＬＥＤ発光面２ａに対向して配置される。
【００２７】
図４は積層導光体３の一具体例を示す斜視図であって、同図（ａ）は全体構成を示し、同図（ｂ）はプリズム面４ａ_３，４ｂ_３の部分を拡大して示しており、４ａ_４，４ｂ_４はプリズムであり、前出図面に対応する部分には全て同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２８】
図４（ａ）において、積層導光体３は同一外形をなす導光体薄板４ａ，４ｂを２枚重ね合わせた構成であり、積層導光体３のこれら導光体薄板４ａ，４ｂの断面は長方形とした略直方体形状をなし、両端面が入光面４ａ_１，４ｂ_１をなしている。これら入光面４ａ_１，４ｂ_１とは直角をなす長手方向に細長い４つ面のうち、幅の狭い２つの面の一方が平面状の出光面４ａ_２，４ｂ_２をなしており、これとは反対側の他方の面がプリズム面４ａ_３，４ｂ_３をなしている。これら４つの面は、基本的には、全て光損失のないレベルで鏡面に仕上げられるが、光の指向性を弱めて拡散させるために、意図的に凹凸を付加する場合もある。
【００２９】
導光体薄板４ａ，４ｂのプリズム面４ａ_３，４ｂ_３には夫々、その拡大図である図４（ｂ）に示すように、ほぼＶ字形状のプリズム４ａ_４，４ｂ_４の列が形成されており、これら導光体薄板４ａのプリズム４ａ_４と導光体薄板４ｂのプリズム４ｂ_４とは、これら導光体薄板４ａ，４ｂの積層方向に見て、プリズムのＶ字部分が重ならないようにしている。即ち、導光体薄板４ａのプリズム４ａ_４のＶ字部分の配列方向のピッチと導光体薄板４ｂのプリズム４ｂ_４の同様のピッチとは、互いに等しいが、それらのＶ字部分がその配列方向にずれるようにしている。従って、このずれ量をＶ字部分のピッチの１／２だけずれるようにした場合には、これら導光体薄板４ａ，４ｂの積層方向から見て、導光体薄板４ａ，４ｂのプリズム４ａ_４，４ｂ_４の一方のＶ字部分の頂部の間に他方のＶ字部分の頂部があるように、これらプリズム４ａ_４，４ｂ_４の列が形成されている。
【００３０】
なお、これらプリズム４ａ_４，４ｂ_４のずれ量がＶ字部分のピッチの１／２である方が最も好ましいが、Ｖ字部分のピッチの１／２に近いずれ量であれば、必ずしも１／２である必要はない。
【００３１】
このようなプリズム４ａ_４，４ｂ_４の列としては、それらを別々に作成してもよいが、１つの金型から得られた同一部品を使用することが生産コスト的に望ましく、長手方向のセンタから左右非対称にかかるプリズムのＶ字部分を形成し、このようにして作成した導光体薄板を２枚、互いに裏返した関係で積層することにより、上記のように、プリズム４ａ_４，４ｂ_４の列のＶ字部分が互いにずれた関係で導光体薄板４ａ，４ｂを積層させることができる。
【００３２】
かかるプリズム４ａ_４，４ｂ_４により、ＬＥＤ２（図１）から入光された光が出光面４ａ_２，４ｂ_２側に反射されるようにしている。図５はこの反射、偏向の様子を模式的に表わした積層導光体３の平面図である。
【００３３】
同図において、積層導光体３では、導光体薄板４ａ，４ｂの両端面の入光面４ａ_１，４ｂ_１でＬＥＤ２からの光を入光し、これらを夫々内部に配列されるプリズム４ａ_４，４ｂ_４で反射させてそれらの向きを９０゜偏向させ、出光面４ａ_２，４ｂ_２から出光させるものであるが、このためには、上記のように、導光体薄板４ａ，４ｂからなるこの積層導光体３は断面形状を長方形とした略直方体が望ましいものであり、また、出光面４ｂの反対側の面を微細なプリズム４ａ_４，４ｂ_４の列が形成されたプリズム面４ａ_３，４ｂ_３として、ＬＥＤ２から入光された光を漏れなく反射、偏向させるために、光の全反射の性質を利用しているものである。
【００３４】
このように、ＬＥＤ２から棒状導光体３に入射された光は各導光体薄板４ａ，４ｂに分かれて棒状導光体３内を全反射で進むことから、全反射の繰り返し回数は増し、高い効率でプリズム４ａ_４，４ｂ_４に当って出射面４ａ_２，４ｂ_２より出射させることができる。また、導光体薄板４ａ，４ｂに分かれて光が進むことから、直線性を損なうことなく、光を配置換えできる。これによって、輝度を損なうことなく、効果的に輝線をなくして、輝度分布を向上させることができる。
【００３５】
ここで、導光体薄板４ａ，４ｂのプリズム４ａ_４，４ｂ_４の列のピッチをずらすことにより、積層導光体３に生ずる輝点をぼやかすものであるから、後述する導光板での輝線を効果的になくすことができるのである。即ち、この第１の実施形態においても、図６に示すように、積層導光体３を構成する導光体薄板４ａ，４ｂに夫々上記の輝点Ｓが生ずるが、これらに生ずる輝点Ｓは、従来の１つの線状導光体からなる棒状導光体に生ずる図１７に示すような輝点Ｓに比べ、低輝度でかつ小さなものである上、導光体薄板４ａ，４ｂのプリズム４ａ_４，４ｂ_４のピッチがずれていることから、これら導光体薄板４ａ，４ｂの出光面４ａ_２，４ｂ_２に生ずる輝点が位置ずれしており、これを全体的に見ると、図１７に示す輝点Ｓに比べて、破線で示すように、広がって薄くなったような輝点となる。これにより、積層導光体３に生ずる輝点による影響を低減できることになる。
【００３６】
導光体薄板４ａ，４ｂ（即ち、積層導光体３）は、全光線透過率が８５％以上、屈折率が１．４５〜１．６０の熱可塑性樹脂で形成したものである。即ち、生産性を考えれば、金型を用いて大量生産することが望ましく、積層導光体３内で光を損失なく伝達させるためには、表面反射を含んだ全光線透過率が８５％以上の材料が好ましい。また、空気との屈折率差を利用して導光体内を損失なく全反射させるためには、屈折率が１．４５〜１．６０の材料が好ましい。全反射とは、全ての光エネルギーが損失なく反射される現象であって、このための材料となる熱可塑性材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリ酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＳ（ポリスチレン），ＣＯＰ（環状オレフィンポリマ），ＣＯＰとポリエチレンの共重合体であるＣＯＣ（環状オレフィンコポリマ）などが挙げられる。
【００３７】
積層導光体３の製造方法の一具体例としては、その材料として、旭化成社製のＰＭＭＡデルペット７０ＮＨＸを用い、射出成形法で製作した。デルペットの全光線透過率は９３％（ＡＳＴＭ　ＤｌＯＯ３）、屈折率は１．４９（ＡＳＴＭ　Ｄ５４２）である。プリズム面４ａ_３，４ｂ_３のプリズム４ａ_４，４ｂ_４に関しては、この形状をほぼＶ字形状としているので、これと反転したプリズムパターンを金型上に形成し、金型温度を９０℃、成形機のシリンダ温度を２４０℃として成形することにより、ＰＭＭＡ製の積層導光体３を得た。
【００３８】
図７は反射板５の一具体例の構造を示す図であって、同図（ａ）は全体斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）での長手方向の分断線Ａ−Ａに沿う断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）における中心部での幅方向の分断線Ｂ−Ｂに沿う断面図、同図（ｄ）は同図（ａ）における端部での幅方向の分断線Ｃ−Ｃに沿う断面図であり、５ａは開口部、５ｂは上壁部、５ｃは下壁部、５ｄ，５ｅは側壁部、５ｆは背壁部である。なお、図７（ｂ）〜（ｄ）においては、反射板５での積層導光体３やＬＥＤ２の挿入状態も破線で示している。
【００３９】
図７（ａ）〜（ｄ）において、反射板５は上壁部５ｂと下壁部５ｃと側壁部５ｄ，５ｅと背壁部５ｆとから構成されており、反射板５の両端部では、下壁部５ｃが存在しない構造となっている。反射板５の背壁部５ｆとは反対側は開放されて開口部５ａとなっており、このため、反射板５の端部以外では、図７（ｃ）に示すように、断面形状がコ字状をなしており、端部では、図７（ｄ）に示すように、逆Ｌ字状をなしている。この開口部５ａ側から積層導光体３を反射板５内に挿入することができるが、積層導光体３は上壁部５ｂと下壁部５ｃとの間に入り込み、ＬＥＤ２は、図３で先に説明したように、ベースフィルム６ａに固定されているので、下壁部５ｃがない部分に入り込むことになる。このようにして、積層導光体３と２つのＬＥＤ２とが、開口部５ａ側を除いて、反射板５によって覆われることになる。従って、積層導光体３は、その出光面４ａ_３，４ｂ_３（図４）側が開口部５ａ側を向くように、反射板５内に挿入されることになる。
【００４０】
かかる反射板５においては、挿入された積層導光体３の出光面４ａ_３，４ｂ_３側を除く少なくとも３面（即ち、上壁部５ｂや下壁部５ｃ，背壁部５ｆの内面）以上、好ましくは５面（側壁部５ｄ，５ｅを含める）を反射率８５％以上の反射面としており、これにより、ＬＥＤ２から出光された光を積層導光体３から開口部５ａ側に漏れなく出光させることができる。
【００４１】
反射板５としては、ＰＥＴ（二軸延伸ポリエステル）を発泡させたものや銀、アルミニウムなどをポリエステル基材に蒸着、スバッタさせたものをアルミニウムやステンレスなどの薄板材にラミネートしたものが用いられる。これらの材料は、所望のサイズに打ち抜いた後、順送プレスなどを用いて曲げ加工されて製造される。例えば、銀をポリエステルにスパッタさせ、アルミニウム材にラミネートしたものを順送プレス金型によって所望サイズに打ち抜き、これを折り曲げて加工し、反射板５を形成した。かかる反射板５によると、略コの字型で積層導光体３から漏れた光を反射させて再び積層導光体３に入射させるために、内面が反射率９０％以上のポリエステル／銀スパッタ面となる。
【００４２】
次に、液晶表示パネル用の照明装置として好適に用いられる上記線状光源１を用いた本発明による面照明装置の一実施形態について説明する。
【００４３】
図８はこの実施形態を示す図であって、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の分断線Ｄ−Ｄに沿う断面図であり、また、図９はこの実施形態を用いた液晶表示パネルの一具体例を示す斜視図であり、７は導光板、７ａは導光板入光面、７ｂは導光板出光面、７ｃは導光板プリズム面、７ｄは導光板プリズム、８は反射防止膜、１０は面照明装置、１１は液晶表示パネル、１２は反射型液晶である。
【００４４】
図８（ａ）において、この実施形態の面照明装置１０は、反射型液晶１２（図９）とほば同じ大きさに形成された透明な熱可塑性樹脂からなる平板状の導光板７を備え、この導光板７の１つの側面を導光板入光面７ａとしている。この導光板入光面７ａに先に実施形態として説明した線状光源１の出光面４ａ_２，４ｂ_２が対向しており、この線状光源１の出光面４ａ_２，４ｂ_２からの光が導光板入光面７ａから面照明装置１０の導光板７内に入光される。
【００４５】
また、図８（ｂ）で示すように、この導光板７の裏面には、フレネル反射を防止して効率良く光を反射型液晶１２（図９）に導くために、反射防止膜８が形成される。この反射防止膜８は、界面反射に伴うコントラストの低下や光の透過率の低下を抑えるためのものであって、高屈折率材料と低屈折材料とを組み合わせた多層膜で構成され、可視光の１／４波長の膜厚とすることにより、透過光と反射光とを１／２波長ずれた逆位相によって反射を抑えるものである。
【００４６】
導光板７の表面側は導光板プリズム面７ｃをなしており、導光板入光面７ａから入光された光を反射、偏向させるための導光板プリズム７ｄが形成されている。この導光板プリズム７ｄで反射、偏向された光は導光板出光面７ｂから出光される。
【００４７】
図９において、液晶表示パネル１１は反射型液晶１２の前面に面照明装置１０が配置された構成をなしてより、面照明装置１０における導光板７の導光板出光面７ｂ（図８）から出光された光が、反射型液晶１２の前面に照射される。
【００４８】
この種の面照明装置１０はフロントライトと呼ばれるものであって、屋外や室内の電灯下では、外光を利用し、無灯下時のみフロントライトを点灯するものであり、常に、面照明装置の点灯が必要なバックライトに比べて省電力化が可能である。
【００４９】
ここで、導光板７の材質は、特に限定されないが、透過率や成形性の面からして、積層導光体３と同様に、ＰＭＭＡ（ポリメタクリ酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＳ（ポリスチレン），ＣＯＰ（環状オレフィンポリマ），ＣＯＰとポリエチレンの共重合体であるＣＯＣ（環状オレフィンコポリマ）などが挙げられる。
【００５０】
なお、以上の実施形態では、積層導光体３が２枚の導光体薄板４ａ，４ｂを積層して構成されたものとしたが、３枚以上の導光体薄板を積層したものであってもよい。
【００５１】
次に、上記の２枚の導光体薄板４ａ，４ｂを積層してなる積層導光体３を用いて図８に示すように構成した面照明装置１０を実施例１とし、３枚の導光体薄板を積層してなる積層導光体３を用いて図８に示すように構成した面照明装置１０を実施例２として、比較例としての従来の構成の面照明装置との特性を比較した結果について説明する。ここで、実施例２及び比較例について説明する。
【００５２】
〔実施例２〕
実施例２は、図１０（ａ）に示すように、積層導光体３が３枚の導光体薄板４ａ，４ｂ，４ｃを重ねた構成とするものであり、これら３枚の導光体薄板のうち、上側の導光体薄板４ａと下側の導光体薄板４ｃとは、実施例１と同様に、入光面４ａ_１，４ｃ_１の向きが互いに逆となり、図１０（ｂ）に示すように、これら導光体薄板４ａ，４ｃのプリズム面４ａ_３，４ｃ_３でのプリズム４ａ_４，４ｃ_４の列が互いにそのピッチの１／２だけずれるようにしている。また、中央の導光体薄板４ｂでは、そのプリズム４ｂ_４のＶ字部分が上下の導光体薄板４ａ，４ｃのプリズム４ａ_４，４ｃ_４のいずれのＶ字部分とも重ならないようにしている。勿論、これら導光体薄板４ａ，４ｂ，４ｃのプリズム４ａ_４，４ｂ_４，４ｃ_４の列のＶ字部分が順次等量ずつずれるようにしてもよい（このことは、４枚以上の導光体薄板を積層する場合も同様である）。
【００５３】
なお、これら導光体薄板４ａ，４ｂ，４ｃの材質は、実施例１と同様に、ＰＭＭＡであり、射出成形して製作した。また、この積層導光体３以外の線状光源３及び面照明装置１０といった部品は、実施例１と同じ構成、組み立て方法によって得たものである。
【００５４】
〔比較例１〕
比較例１は、線状光源に、図１１に示すように、積層構造をなさない棒状導光体１３を用いるものである。この棒状導光体１３の材質は、実施例１と同様に、ＰＭＭＡであって、射出成形して製作した。また、それ以外の線状光源や面照明装置といった部品の構成、組み立て方法も、実施例１と同様である。
【００５５】
〔比較例２〕
比較例２は、比較例１と基本構成は同様であるが、図１２に示すように、輝線対策として、棒状導光体１３の出光面１３ｂにヘーズ８５％の拡散板１４を光線透過率９０％の拡散板粘着材１５でもって貼り付けたものである。これ以外の線状光源及び面照明装置の構成は、実施例１と同様である。
【００５６】
〔比較例３〕
比較例３は、比較例１と基本構成は同様であるが、図１３に示すように、輝線対策として、棒状導光体６３の出光面６４ｂを、面粗さＲｔ３０μｍ、Ｒａ３μｍの凹凸シボ加工を施することにより、シボ面１６としたものである。これ以外の線状光源及び面照明装置の構成は、実施例１と同様である。
【００５７】
〔評価〕
以上の実施例１、２及び比較例１〜３について、ＬＥＤ２に夫々１８ｍＡの電流を流して点灯させ、輝度，輝度分布，輝線の有無の確認を行なった。
【００５８】
図１４はその評価方法の説明図であり、面照明装置を夫々面発光させたときの輝度及び輝度分布の評価として、図１４（ａ）に示すように、導光板７の面内を縦方向３等分、横方向３等分の９個のブロックに等分し、夫々のブロックの中心輝度を求めた。
【００５９】
かかる輝度の測定方法としては、図１４（ｂ）に示すように、導光板プリズム面７ｃと導光板出光面７ｂとを上下反転させ、図面上の上方向に出光させるものとした。線状光源１から出光した光は導光板７の導光板プリズム７ｄで反射、偏向され、導光板出光面７ｂから出光されるが、導光板出光面７ｂからその法線２１方向に出射される光を輝度計２０（市販されているトプコン社製の輝度計ＢＭ７を用いた）により、視野角（測定角）１度、被測定物までの距離３５０ｍｍで測定した。
【００６０】
次の表１はその測定結果を示すものであって、この測定結果としては、導光板７の中央輝度、上記９個のブロックの平均輝度、上記９個のブロックの最小値に対する最大値の商を求めて輝度分布（％）とした。また、輝度計２０に替え、目視で導光板７内に生じる輝線の有無を確認した。なお、用いたＬＥＤ２の輝度のばらつきを極力排除するために、予め光度を測定して選別したものを用いた。
【００６１】
【表１】

表１から、実施例１，２のいずれも、中央輝度，平均輝度及び輝度分布は良好であり、輝線も確認されなかった。これに対し、比較例１では、中央輝度は良好であるものの、輝線が確認されるとともに輝度分布が低下しており、これに伴って平均輝度が低下していることが判る。また、比較例２，３では、輝線は発生せず、輝度分布も良好であるものの、中央輝度や平均輝度が低いことが判る。
【００６２】
以上の結果から、上記比較例では、棒状導光体１３の出光面に、図１２及び図１３に示すように、拡散板を設けたり、凹凸シボ加工を施すことにより、輝線の発生を抑え、良好な輝度分布が得られる反面、輝度低下が生じてしまう。これに対し、上記実施例１，２の線状光源１及びこの線状光源１を用いた面光源は、輝線や輝度分布，輝度とも良好であることが判る。
【００６３】
図１５は本発明による線状光源の第２の実施形態の要部である積層導光体を示す平面図であって、前出図面に対応する部分には同一符号を付けている。
【００６４】
同図において、この実施形態では、積層導光体３が２枚の導光体薄板４ａ，４ｂを積層してなるものとしており、夫々のプリズム面４ａ_４，４ｂ_４のプリズムは、それらの傾斜角がθ_２，θ_１（但し、θ_２≠θ_１）と異なるものである。なお、これらプリズムのピッチは等しい。
【００６５】
かかる構成においても、プリズム面４ａ_４，４ｂ_４での反射方向が異なるから、これら導光体薄板４ａ，４ｂの出光面４ａ_２，４ｂ_２に生ずる輝点も、図６に示したの同様となり、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
なお、ここでは、積層導光体３が２枚の導光体薄板４ａ，４ｂを積層してなるものとしたが、３枚以上が積層されたものとすることもできる。この場合には、少なくとも、１つおきの導光薄板と他の１つおきの導光薄板とでは、プリズムの傾斜角を異ならせるようにする。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、光源チップから出射された光を略直方体形状の棒状導光体の一端面もしくは両端面から入射させ、棒状導光体の長手方向の１面に入射された光を偏向、反射させるためのプリズム面を形成するとともに、このプリズム面と対向する面を棒状導光体の出射面とした線状光源において、棒状導光体が複数の板状導光体を積層してなり、棒状導光体の出射面を除く少なくとも３面以上を反射板で覆ったことにより、輝線がなく、高輝度の線状光源を得ることができる。
【００６８】
また、棒状導光体のプリズム面に形成したプリズムが、積層方向に対して重なることなく、積層することにより、効果的に輝線の発生を抑え、輝度分布を向上させることができる。
【００６９】
さらに、かかる線状光源を用い、板状の導光板の１側面に入射させ、導光板の１平面部に設けたプリズム面によってその光を偏向、反射させ、プリズム面と対向する平面部から出射させることにより、同様に高輝度で輝線のない面照明装置が得られる。
【００７０】
これによって得られた線状光源及び面照明装置は、厳しい品質が要求される反射型液晶用の照明ユニットであるフロントライトとして最適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による線状光源の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す線状光源の展開斜視図である。
【図３】図１に示す第１の実施例のフレキシブル回路基板と光源チップの取付け状態を示す斜視図である。
【図４】図１に示す線状光源の積層導光体を示す斜視図である。
【図５】図４に示す積層導光体から出射する光線を模式的に示した平面図である。
【図６】図４及び図５に示す積層導光体での輝点の発生状態を摸式的に示す図である。
【図７】図１に示す反射板と積層導光体、フレキシブル回路基板上のＬＥＤとの組み込み状態を示す斜視図と部分断面図である。
【図８】本発明による第１の実施例の面照明装置を示す斜視図である。
【図９】図８に示す面照明装置を反射型液晶用の表示パネルとして用いた実施形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明による線状光源の第２の実施例での積層導光体を示す斜視図である。
【図１１】比較例１の棒状導光体を示す斜視図である。
【図１２】比較例２の棒状導光体と拡散板を示す斜視図である。
【図１３】比較例３の棒状導光体と凹凸シボ面を示す斜視図である。
【図１４】本発明の輝度計による測定方法を説明する（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図である。
【図１５】本発明による線状光源の第２の実施形態の要部である積層導光体を示す平面図である。
【図１６】従来の線状光源を用いた面照明装置を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示した線状光源での輝点の発生状態を摸式的に示す図である。
【符号の説明】
１　線状光源
２　光源チップ（ＬＥＤ）
２ａ　発光面
３　積層導光体
４ａ〜４ｃ　導光体薄板
４ａ_１〜４ｃ_１　入光面
４ａ_２〜４ｃ_２　出光面
４ａ_３〜４ｃ_３　プリズム面
４ａ_４〜４ｃ_４　プリズム
５　反射板
５ａ　開口部
５ｂ　上壁部
５ｃ　下壁部
５ｄ，５ｅ　側壁部
５ｆ　背壁部
６　フレキシブル回路基板
６ａ　ベースフィルム
６ｂ　半田めっき
６ｃ　両面粘着材
６ｄ　回路パターン
６ｅ，６ｆ　フィルム部
７　導光板
７ａ　導光板入光面
７ｂ　導光板出光面
７ｃ　導光板プリズム面
７ｄ　導光板プリズム
８　反射防止膜
１０　面照明装置
１１　液晶表示パネル
１２　反射型液晶
１３　棒状導光体
１３ｂ　出光面
１４　拡散板
１５　拡散板粘着材
１６　シボ面
２０　輝度計
２１　法線
３０　棒状導光体
３１　ＬＥＤ
３２　導光板

Claims

光源チップと略直方体形状の棒状導光体とからなり、該光源チップから出射された光を該棒状導光体の一端面もしくは両端面から入射させ、該棒状導光体の長手方向の１つの面に入射された光を偏向、反射させるためのプリズム面が形成されているとともに、該プリズム面と対向する面を該棒状導光体の出射面とした線状光源において、
該棒状導光体は複数の板状の導光体薄板が積層されてなり、該棒状導光体の出射面を除く少なくとも３面以上が反射板で覆われていることを特徹とする線状光源。
請求項１において、
前記棒状導光体の複数の前記導光体薄板の夫々の前記プリズム面に形成されたプリズムは、全て同一傾斜角を有することを特徹とする線状光源。
請求項１において、
前記棒状導光体の複数の前記導光体薄板の夫々の前記プリズム面に形成されたプリズムは、直接重ね合わされる前記導光体薄板間で、異なる傾斜角を有することを特徹とする線状光源。
請求項１，２または３記載の線状光源において、
前記棒状導光体の複数の前記導光体薄板の夫々の前記プリズム面に形成されたプリズムが、積層方向に対して重なることなく、積層されていることを特徴とする線状光源。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の線状光源と、
該線状光源の前記棒状導光体の出射面から出射された光が入光される板状の導光板と
を備え、
該導光板は、その１つの側面を前記棒状導光体の出射面から出射された光の入光面とし、その１つの平面部をプリズム面として、該入光面から入光された光を該プリズム面によって偏向、反射させ、該プリズム面と対向する平面部から出射させることを特徴とする面照明装置。