【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は線状光源に関し、特に、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や携帯情報端末・ポータブルビデオレコーダなどの画像表示装置や各種モニタに使用される、液晶のバックライト装置に好適に利用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータや携帯情報端末やポータブルビデオレコーダなどの小型化・ポータブル化が進んでおり、画像表示装置の消費電力の低減が重要な課題となっている。このため液晶表示装置のバックライト光源にＬＥＤを使用する例が多くなっている。
【０００３】
従来の線状光源としては、例えば特開平１０−１３３０２６号公報（特許文献１）に開示されているものがある。図４にその概略を示す。図４において、１は光源（ＬＥＤ）であり、３は柱状導光体である。柱状導光体３の一側面にはプリズムアレイ３ａが形成されている。光源１は柱状導光体３の両端面に配置されており、光源１から出射された光は、柱状導光体３に入射伝播し、プリズムアレイ３ａで反射し、プリズムアレイ３ａと対向する出光面３ｄから出光される。
【０００４】
しかしながら、上記の線状光源ではＬＥＤを２つまでしか使用することができないため、線状光源の長さを長くした場合には出光面３ｄの輝度が相対的に低下してしまう。
【０００５】
そこで上記の問題を解決するため、例えば特開平０９−１８６８２５号公報（特許文献２）において、ＬＥＤを複数個用いるタイプの線状光源が提案されている。この線状光源は、台形型のプリズムを複数配置した構成となっており、隣り合うプリズムの間にはＬＥＤがそれぞれ配置される。ＬＥＤから出射された光は、プリズムに入射されてプリズムの内部で散乱反射し、プリズムの前面（ＬＥＤの反対側）に出光される。本公報では、これによりムラのない線状光源を実現できるとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３３０２６号公報
【特許文献２】
特開平０９−１８６８２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような台形型のプリズムを複数配置した構成では、ＬＥＤから出射された光束の一部については、散乱することなくそのまま前面に出射してしまうことがあり得るため、結果として輝度の均一性が著しく悪化してしまう。
【０００８】
それゆえに本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、長さが長くなっても十分でかつ均一な明るさが得られる線状光源を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号等は、本発明の理解を助けるために後述する実施形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【００１０】
本発明の線状光源は、柱状体（柱状導光体２）とこの柱状体に向けて光を出射する光源（１）とで１ユニットが構成され、柱状体は、光源からの光が入射されかつ柱状体中を伝播する光を反射する反射構造（プリズムアレイ２ａ）を有する第１側面と、第１側面を通じて入射された光を反射して柱状体中を伝播させる第１端面（底面２ｂ）と、第１側面と対向し第１側面で反射された光が出射される第２側面（出光面２ｄ）と、第２側面と鋭角に接する第２端面（上面２ｃ）とを有し、光源は第１側面上の第１端面に対向する位置に配置され、柱状体と光源からなるユニットが柱状体の長手方向に複数配置されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る線状光源について図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る線状光源の構成を示す。線状光源は、図１に示すように、光源１と柱状導光体２とを一単位とし、この１単位を柱状導光体２の長手方向に複数配置した構成となる。以下、図２および図３を参照して上記一単位の構成をより詳細に説明する。
【００１２】
図２に、線状光源を構成する一単位の側面図を示す。図３は、同じく線状光源を構成する一単位を上から見た図である。図２および図３において、１は光源（例えば白色ＬＥＤ）である。白色ＬＥＤは、日亜化学工業（株）、豊田合成（株）製のものなどがあり、通常青色ＬＥＤに蛍光塗料を塗布することで実現されている。２は柱状導光体であり、アクリル、ポリカーボネートなどの透明な樹脂を射出成形して作られる。
【００１３】
図２において、柱状導光体２の上面（導光体上面２ｃ）と底面（導光体底面２ｂ）は平行であって、導光体上面２ｃと柱状導光体２の出光面２ｄとのなす角、および導光体底面２ｂと出光面２ｄに対して対向する面（図２における柱状導光体２の上側面；以下では便宜上、入光面と称す）とのなす角は、いずれも略４５°に設定してある。柱状導光体２の入光面にはプリズムアレイ２ａが形成されている。プリズムアレイ２ａはＶ字型のくさび形状である。柱状導光体２の上面および底面には反射処理が施されている。反射処理の例としては、アルミや銀などの金属を蒸着したものや、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などの多層膜蒸着で作成される反射増強膜などが挙げられる。
【００１４】
光源１は、図２に示すように、柱状導光体２の入光面上であって導光体底面２ｂに対向する位置に配置される。光源１から出射された光は柱状導光体２の入光面から導光体内部に入射し、前述の反射処理が施された導光体底面２ｂで反射して導光体内部を伝播する。
【００１５】
導光体内部を伝播する光は、反射処理が施された導光体上面２ｃやプリズムアレイ２ａによって反射され、出光面２ｄより出光する。これにより、点状光源を線状光源とすることができる。
【００１６】
このような光源１と柱状導光体２とで構成される一単位を図１に示したように柱状導光体２の長手方向に連続的に配置することで、所望の長さを有しかつ均一な輝度の得られる線状光源を簡単に実現することができる。
【００１７】
なお、本実施形態では、柱状導光体２の入光面には、伝播光を反射させるためにプリズムアレイ２ａが形成されているが、本発明はこれに限らず、伝播光を出光面２ｄから均一に出光できるような他の任意の反射構造で代替することができる。例えば凹凸による散乱面や、回折格子による反射を採用しても良い。ただし線状光源の出射効率の点ではプリズムアレイが好ましい。
【００１８】
また、上記の実施形態の説明では、プリズムアレイ２ａのピッチや深さについて言及しなかったが、プリズムのピッチを光源から遠ざかるにつれて小さくしたり、プリズムの深さを光源から遠ざかるにつれて大きくするなど、プリズムアレイ２ａのピッチや深さを調整することによって線状光源から出向する光をより均一にすることができることは言うまでもない。
【００１９】
また、本実施形態では、柱状導光体２の入光面と導光体底面２ｂとのなす角度を略４５°としたが、本発明はこれに限らない。ただし入光面と導光体底面２ｂとのなす角度を略４５°にすれば、導光体底面２ｂで反射した光を柱状導光体２のほぼ長手方向に伝播させることができ、柱状導光体２の長さが比較的長くても柱状導光体２からより均一な光を出光させることができるため好ましい。
【００２０】
また、本実施形態では、導光体底面２ｂと導光体上面２ｃとは略平行としたが、本発明はこれに限らない。ただし導光体底面２ｂと導光体上面２ｃとを略平行とすれば、光源１と柱状導光体２からなる一単位を柱状導光体２の長手方向に複数配置する際にほぼ隙間なく配置することができ、その結果、隣り合う柱状導光体２間に隙間が存在することに起因する輝度むらの発生を防ぐことができるので好ましい。なお、このような柱状導光体２間の隙間に起因した輝度むらについては導光体上面２ｃや導光体底面２ｂの角度を調整することによっても改善することができる。また導光体上面２ｃや導光体底面２ｂに施す反射処理の条件や程度を変更してそれらの反射率や透過率を制御することによってもむらを改善することができる。
【００２１】
また、本実施形態では、導光体底面２ｂおよび導光体上面２ｃに反射処理が施されているとしたが、本発明はこれに限らず、例えば光源１から出射された光を導光体底面２ｂで全反射によって反射するようにしても構わない。ただし、全反射による方法では光源１から出射された光の全てを反射させることは困難であるため、反射効率を向上させるためにも反射処理を施すのが好ましい。
【００２２】
なお、出光面２ｄを除く線状光源全体をリフレクタで覆うことにより光の利用効率を高めることができることは言うまでもない。リフレクタは、内側に銀蒸着を施したアルミなどの金属板をプレス成形するなどして製作することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明の線状光源によれば、線状光源の長さが長くても柱状導光体および光源の数を増やすことにより十分でかつ均一な明るさが得られる。
【００２４】
また、入光面に反射構造としてプリズムアレイを形成することにより、線状光源の出射効率が向上し、輝度をより高めることができる。
【００２５】
また、底面と入光面のなす角度を略４５°とすることにより、光源より出射されて底面で反射した光が柱状６面体のほぼ長手方向を伝播するため、各柱状６面体の長さが長くてもより均一な明るさが得られる。
【００２６】
また、底面と上面を略平行とすることにより、柱状６面体と光源とで構成される一単位を柱状６面体の長手方向に複数配置する際に、配置が容易になるとともに、より隙間無く配置することが可能となる。特に、底面と入光面のなす角度および上面と出光面のなす角度をいずれも略４５°とすることにより、光源より出射されて底面で反射した光が柱状６面体のほぼ長手方向を伝播した後、上面で反射して出光面より出射されるので、隣り合う柱状６面体の間付近の明るさの低下を防止でき、より均一な明るさが得られる。
【００２７】
また、底面および上面に光を反射するための反射処理を施すことにより、底面および上面における反射率が向上し、線状光源の輝度効率が向上する。
【００２８】
また、上記のような線状光源を導光板と組み合わせることにより、線状光源の長さが長くなっても十分でかつ均一な明るさが得られるバックライト装置を得ることができる。
【００２９】
また、上記のようなバックライト装置を液晶パネルと組み合わせることにより、線状光源の長さが長くなっても十分でかつ均一な明るさが得られる液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る線状光源の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る線状光源の一要素を側方から見た図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る線状光源の一要素を上方から見た図である。
【図４】従来の線状光源の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 柱状導光体
２ａ プリズムアレイ
２ｂ 導光体底面
２ｃ 導光体上面
２ｄ 出光面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear light source, and in particular, can be suitably used for a liquid crystal backlight device used for OA equipment such as a personal computer, an image display device such as a portable information terminal and a portable video recorder, and various monitors. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization and portability of personal computers, portable information terminals, portable video recorders, and the like have been progressing, and reduction of power consumption of image display devices has become an important issue. For this reason, an example in which an LED is used as a backlight light source of a liquid crystal display device is increasing.
[0003]
As a conventional linear light source, for example, there is a light source disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-133,026 (Patent Document 1). FIG. 4 shows the outline. In FIG. 4, 1 is a light source (LED), and 3 is a columnar light guide. A prism array 3 a is formed on one side surface of the columnar light guide 3. The light sources 1 are arranged on both end surfaces of the columnar light guide 3. Light emitted from the light source 1 is incident on the columnar light guide 3, propagates therethrough, is reflected by the prism array 3a, and emits light facing the prism array 3a. Light is emitted from the surface 3d.
[0004]
However, since only two LEDs can be used in the linear light source described above, when the length of the linear light source is increased, the luminance of the light emitting surface 3d is relatively reduced.
[0005]
In order to solve the above problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-186825 (Patent Document 2) proposes a linear light source using a plurality of LEDs. This linear light source has a configuration in which a plurality of trapezoidal prisms are arranged, and LEDs are arranged between adjacent prisms. Light emitted from the LED enters the prism, is scattered and reflected inside the prism, and is emitted to the front surface of the prism (the opposite side of the LED). According to this publication, a linear light source having no unevenness can be realized.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-133026 [Patent Document 2]
JP-A-09-186825
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration in which a plurality of trapezoidal prisms are arranged as described above, a part of the light beam emitted from the LED may be emitted directly to the front without being scattered. The uniformity is significantly deteriorated.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a linear light source that can provide sufficient and uniform brightness even when the length is long, in view of the above-mentioned conventional problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. Note that reference numerals and the like in parentheses indicate the correspondence with the embodiment described later to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention in any way.
[0010]
The linear light source according to the present invention includes a columnar body (columnar light guide 2) and a light source (1) that emits light toward the columnar body, and one unit is formed. The columnar body receives light from the light source. A first side surface having a reflecting structure (prism array 2a) that reflects the light transmitted through the column and a first end surface (bottom surface 2b) that reflects light incident through the first side to propagate through the column ), A second side surface (light-emitting surface 2d) facing the first side surface, and from which light reflected by the first side surface is emitted, and a second end surface (upper surface 2c) that contacts the second side surface at an acute angle, The light source is disposed at a position facing the first end face on the first side surface, and a plurality of units each including the column and the light source are disposed in the longitudinal direction of the column.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a linear light source according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a linear light source according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the linear light source has a configuration in which the light source 1 and the columnar light guide 2 are used as one unit, and one unit is arranged in the longitudinal direction of the columnar light guide 2. Hereinafter, the configuration of the one unit will be described in more detail with reference to FIGS.
[0012]
FIG. 2 shows a side view of one unit constituting the linear light source. FIG. 3 is a diagram showing one unit constituting the linear light source as viewed from above. 2 and 3, reference numeral 1 denotes a light source (for example, a white LED). The white LEDs include those manufactured by Nichia Corporation and Toyoda Gosei Co., Ltd., and are usually realized by applying a fluorescent paint to a blue LED. Reference numeral 2 denotes a columnar light guide, which is made by injection molding a transparent resin such as acrylic or polycarbonate.
[0013]
In FIG. 2, the upper surface (light guide upper surface 2c) and the bottom surface (light guide bottom surface 2b) of the columnar light guide 2 are parallel to each other, and the upper surface 2c of the light guide 2 and the light exit surface 2d of the columnar light guide 2 are parallel to each other. The angle formed by the light guide bottom surface 2b and the surface facing the light exit surface 2d (the upper side surface of the columnar light guide 2 in FIG. 2; hereinafter, for convenience, referred to as the light incident surface) are both formed. It is set to approximately 45 °. A prism array 2 a is formed on the light incident surface of the columnar light guide 2. The prism array 2a has a V-shaped wedge shape. The upper surface and the lower surface of the columnar light guide 2 are subjected to reflection processing. Examples of the reflection treatment include a film obtained by evaporating a metal such as aluminum and silver, and a reflection enhancement film formed by vapor deposition of a multilayer film such as SiO2 and TiO2.
[0014]
As shown in FIG. 2, the light source 1 is disposed at a position on the light incident surface of the columnar light guide 2 and opposed to the light guide bottom surface 2b. Light emitted from the light source 1 enters the inside of the light guide from the light incident surface of the columnar light guide 2, is reflected by the light guide bottom surface 2b subjected to the above-described reflection processing, and propagates inside the light guide. .
[0015]
The light propagating inside the light guide is reflected by the light guide upper surface 2c and the prism array 2a that have been subjected to the reflection processing, and is emitted from the light output surface 2d. Thus, the point light source can be a linear light source.
[0016]
One unit composed of the light source 1 and the columnar light guide 2 is continuously arranged in the longitudinal direction of the columnar light guide 2 as shown in FIG. In addition, a linear light source that can obtain uniform luminance can be easily realized.
[0017]
In the present embodiment, the prism array 2a is formed on the light incident surface of the columnar light guide 2 to reflect the propagating light. However, the present invention is not limited to this, and the propagating light is transmitted to the light exit surface 2d. It can be replaced by any other reflecting structure that can emit light uniformly from the light source. For example, a scattering surface due to unevenness or reflection by a diffraction grating may be adopted. However, a prism array is preferable in terms of the emission efficiency of the linear light source.
[0018]
Further, in the above description of the embodiment, the pitch and the depth of the prism array 2a are not mentioned, but the prism pitch is reduced as the distance from the light source is increased, and the prism depth is increased as the distance from the light source is increased. It goes without saying that the light emitted from the linear light source can be made more uniform by adjusting the pitch and the depth of the prism array 2a.
[0019]
Further, in the present embodiment, the angle formed between the light incident surface of the columnar light guide 2 and the light guide bottom surface 2b is approximately 45 °, but the present invention is not limited to this. However, if the angle between the light incident surface and the light guide bottom surface 2b is set to approximately 45 °, the light reflected by the light guide bottom surface 2b can be propagated in substantially the longitudinal direction of the columnar light guide 2, and the columnar light guide can be formed. Even if the length of the light body 2 is relatively long, it is preferable because more uniform light can be emitted from the columnar light guide 2.
[0020]
Further, in the present embodiment, the light guide bottom surface 2b and the light guide top surface 2c are substantially parallel, but the present invention is not limited to this. However, if the light guide bottom surface 2b and the light guide top surface 2c are substantially parallel, when a plurality of units each composed of the light source 1 and the columnar light guide 2 are arranged in the longitudinal direction of the columnar light guide 2, there is almost no gap. This arrangement is preferable because luminance unevenness due to the presence of a gap between adjacent columnar light guides 2 can be prevented. The uneven brightness caused by the gap between the columnar light guides 2 can also be improved by adjusting the angles of the light guide upper surface 2c and the light guide bottom surface 2b. The unevenness can also be improved by changing the conditions and the degree of the reflection processing performed on the light guide upper surface 2c and the light guide bottom surface 2b to control the reflectance and the transmittance thereof.
[0021]
In the present embodiment, the light guide bottom surface 2b and the light guide top surface 2c have been subjected to the reflection processing. However, the present invention is not limited to this. For example, light emitted from the light source 1 may be reflected by the light guide. The light may be reflected by the total reflection on the bottom surface 2b. However, since it is difficult to reflect all of the light emitted from the light source 1 by the method using total reflection, it is preferable to perform a reflection process to improve the reflection efficiency.
[0022]
Needless to say, by covering the entire linear light source except the light exit surface 2d with the reflector, the light use efficiency can be increased. The reflector can be manufactured by press-forming a metal plate of aluminum or the like on which silver is deposited on the inside.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the linear light source of the present invention, even if the length of the linear light source is long, sufficient and uniform brightness can be obtained by increasing the number of columnar light guides and light sources.
[0024]
Further, by forming a prism array as a reflection structure on the light incident surface, the emission efficiency of the linear light source is improved, and the luminance can be further increased.
[0025]
In addition, by setting the angle between the bottom surface and the light incident surface to be approximately 45 °, light emitted from the light source and reflected by the bottom surface propagates substantially in the longitudinal direction of the columnar hexahedron. Even if it is long, more uniform brightness can be obtained.
[0026]
In addition, by making the bottom surface and the top surface substantially parallel, when arranging a plurality of units each composed of a columnar hexahedron and a light source in the longitudinal direction of the columnar hexahedron, the arrangement becomes easy and the unit is arranged without gaps. It is possible to do. In particular, by making the angle between the bottom surface and the light incident surface and the angle between the upper surface and the light emitting surface approximately 45 °, the light emitted from the light source and reflected by the bottom surface propagated in the substantially longitudinal direction of the columnar hexahedron. Thereafter, the light is reflected from the upper surface and emitted from the light emitting surface, so that it is possible to prevent a decrease in brightness near the adjacent hexahedrons, and to obtain more uniform brightness.
[0027]
Further, by performing reflection processing for reflecting light on the bottom surface and the upper surface, the reflectance on the bottom surface and the upper surface is improved, and the luminance efficiency of the linear light source is improved.
[0028]
Further, by combining such a linear light source with a light guide plate, it is possible to obtain a backlight device capable of obtaining sufficient and uniform brightness even when the length of the linear light source is increased.
[0029]
Further, by combining the above-described backlight device with a liquid crystal panel, it is possible to obtain a liquid crystal display device capable of obtaining sufficient and uniform brightness even when the length of the linear light source is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a linear light source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of one element of the linear light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of one element of the linear light source according to one embodiment of the present invention as viewed from above.
FIG. 4 is a side view showing a configuration of a conventional linear light source.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Columnar light guide 2a Prism array 2b Light guide bottom surface 2c Light guide upper surface 2d Light emission surface
