JP4012048B2 - Planar light source and liquid crystal display device using the same - Google Patents

Planar light source and liquid crystal display device using the same Download PDF

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JP4012048B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an area light source for suppressing irregularities in intensity and obtaining uniform, high intensity. <P>SOLUTION: Light source chips 2, 2' are arranged with both the end faces of a light guide plate 3 as incidence end faces 3a, 3a' and light is allowed to enter the light guide plate 3 from the position. On a lower surface 3d of the light guide plate 3, an arc-like prism 4 is concentrically provided at an equal pitch with the outgoing surface of the light source chip 2' as the center. Each of the prism 4 and the prism 4' continues from one end face to the other of the light guide plate 3. In each of the prisms 4, 4', the depth D becomes larger toward a deep end although a pitch P in the depth direction of the light guide plate 3, namely the direction of distance L from the center point So, is fixed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、液晶表示パネルをその背面側から光照射するバックライトの面状光源とそれを用いた液晶表示装置に関する。
【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。その中でも、カラー表示可能なSTN（Super Twisted Nematic）型液晶、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に、バックライト或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或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り、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られ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、日亜化学工業社製に代表される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、携帯電話では、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、使用されるLEDは４個から、多いものでは、６個となる。
【０００６】
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】
このような問題を解消するものとして、導光板の下面に形成する拡散パターン素子の配置を考慮して、その上面の光出射面からの出射光量の分布、即ち、輝度分布を均一にするようにした面状光源が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
これは、拡散パターン素子を、底面が長方形状をなして（なお、その長辺に沿う方向を拡散パターン素子の長手方向とする）、この底面に垂直な方向の断面形状が半円をつぶしたような形状、直角三角形や二等辺三角形としたもの、あるいは三角錐状にしたもの（従って、底面は三角形状）であり、かかる拡散パターン素子を所定の配置分布とするものである。その配置分布としては、特許文献１での第１９図に示される拡散パターン素子の密度と光出光面での出光率との関係と、この関係を満たす第２１図に示される点光源からの距離に対する拡散パターン素子の密度との関係から、LEDなどの点光源に対し、複数の同心円上に配置し（即ち、同じ列の拡散パターン素子の配列方向は、点光源を中心とする同じ円周上となる）、かつこの点光源から遠ざかるほど拡散パターン素子の密度が大きくなるようにする。この場合、各拡散パターン素子は、特許文献１の第１２図に示されるような拡散パターン素子での光の入射角と光出射面での出射率との関係から、その長さ方向が点光源からの放射線に対してほぼ９０゜となるようにし、各拡散パターン素子の面が点光源の方向を向くようにしている。
【００１０】
具体的には、一例として、上記のように、拡散パターン素子の配列方向と密度とが規定されるが、引用文献の第９図に示されるように、狭い範囲で見ると、拡散パターン素子の配列がランダムになっているものである。他の例としては、引用文献の第２３図に示されるように、点光源からの放射線方向に拡散パターン素子を配列するようにするものである。この場合、点光源から遠い拡散パターン素子ほど、その長さが長くなるようにする。
【００１１】
【特許文献１】
特許第３１５１８３０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の面状光源によると、拡散パターン素子はその長さ方向に有限の長さを持つものであり、これら拡散パターン素子が点光源を中心とする円周状に配列されるとしても、その円周方向（拡散パターン素子の長さ方向）では、拡散パターン素子が不連続に配列されているものであるから、拡散パターン素子が配置されていない拡散パターン素子間の平坦なスペースが存在することになり、このスペースでは、拡散パターン素子とは異なる作用をすることになる。特に、点光源に近い領域では、拡散パターン素子の密度が低いために、かかるスペースの占める割合が大きくなり、しかも、出射面に反射される光量はかかるスペースの部分と拡散パターン素子とで異なるものであるから、出射面を部分的に見ると、輝度分布が不均一であって輝度むらが生ずることになる。
【００１３】
また、上記特許文献１に記載の面状光源では、光源を点光源としていても、有限の発光面を持つものであるから、幅方向ばかりでなく、高さ方向の範囲でも光を出射しているが、各拡散パターン素子の高さを等しくしているため、導光板での点光源から離れた拡散パターン素子ほど、出射面からの反射光に対しては有効であるが、点光源からの光に作用しないものとなる。このため、このような光源からの光には有効なものとなっておらず、この点からも点光源側とその反対側とで輝度分布に違いが生ずることになる。
【００１４】
このため、本発明者は、先に特願２００２ー２０７１３９号で、プリズムを、光源チップ発光面の略中央点を中心として、発光領域で連続した円弧状に配列し、かつ同心円状に形成した面状光源を提案したが、この場合には、光源チップ発光面からの全ての光が同じ状態で反射、偏向されることになり、光を極めて有効に活用できるものの、光源チップ数が１個であることから、得られる光量、即ち、輝度に自ずと限界がある。
【００１５】
また、折り畳式の携帯電話で代表されるように、最近では、両面に透過型液晶を搭載した商品が実用化され、この場合には、夫々の透過型液晶の背面にバックライトを配置しなければならないことから、かかる商品の厚みが非常に厚いものとなってしまう。
【００１６】
本発明の第１の目的は、かかる問題を解消し、連続した円弧状のプリズムを同心円状に配置した構成として、高輝度を達成することができるようにした面状光源及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第２の目的は、１つの導光板から２つの液晶を照明可能として、効率良く光を利用することができるようにした面状光源及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記第１，第２の目的を達成するために、本発明は、第１，第２の光源チップと導光板とからなり、導光板は第１，第２の光源チップからの光を入射する光入射部と光入射部から入射された光を反射、偏向させるプリズム面とを有する面状光源であって、プリズム面は、該導光板の第２の面と第１の面とに別々に形成されて、第１，第２の光源チップから導光板に入射された光を反射、偏向する第１，第２のプリズム面からなり、第１の光源チップから入射された光を第１のプリズム面での反射によって導光板の第１の面から出射させるとともに、第２の光源チップから入射された光を第２のプリズム面での反射によって導光板の第２の面から出射させ、第１のプリズム面は、第１の光源チップの発光面の略中央部を中心とする連続した複数の円弧状のプリズムが、第１の光源チップの発光面の略中心部を中心に、同心状に配列形成された面からなり、第２のプリズム面は、第２の光源チップの発光面の略中央部を中心とする連続した複数の円弧状のプリズムが、第２の光源チップの発光面の略中心部を中心に、同心状に配列形成された面からなるものである。
【００２０】
また、第１，第２の光源チップを導光板の角部に配置したものである。
【００２１】
さらに、第１，第２のプリズム面でのプリズムは夫々、等ピッチで形成され、第１のプリズム面のプリズムは、プリズムの稜線を基準として、プリズムの第１の光源チップからの光の入射部側の仮想平面に対する第１の傾斜角が、第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなし、該第１の傾斜角とは反対側の仮想平面に対する第２の傾斜角が一定であり、第２のプリズム面のプリズムは、プリズムの稜線を基準として、プリズムの第２の光源チップからの光の入射部側の仮想平面に対する第１の傾斜角が、第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなし、該第１の傾斜角とは反対側の仮想平面に対する第２の傾斜角が一定であるものである。
【００２２】
あるいはまた、第１，第２のプリズム面でのプリズムは夫々、等ピッチで形成され、第１のプリズム面のプリズムは、プリズムの稜線を基準として、プリズムの第１の光源チップからの光の入射部側の仮想平面に対する第１の傾斜角が、第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなり、該第１の傾斜角とは反対側の仮想平面に対する第２の傾斜角が、第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、小さくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなしており、第２のプリズム面のプリズムは、プリズムの稜線を基準として、プリズムの第２の光源チップからの光の入射部側の仮想平面に対する第１の傾斜角が、第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなり、該第１の傾斜角とは反対側の仮想平面に対する第２の傾斜角が、第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、小さくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなしているものである。
【００２３】
さらに、第１，第２のプリズム面の一方側に反射板を設けたものである。
【００２４】
上記第１，第２の目的を達成するために、本発明は、上記の面状光源をバックライトとして用いる液晶表示装置であって、導光板の一方の面から出射される光で液晶パネルを照明するものである。
【００２５】
また、本発明は、上記の面状光源をバックライトとして用いた液晶表示装置であって、導光板の両面に液晶パネルを配置し、導光板の一方の面から出光される光で一方の表示パネルを照明し、導光板の他方の面から出光される光で他方の表示パネルを照明するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
図１は本発明による面状光源の第１の実施形態を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は同図（ａ）の対称軸線Ｓに平行な分断線に沿う断面図、同図（ｅ）は同図（ａ）〜（ｄ）の示す面状光源に反射板を配置した構成を示す断面図であり、１はこの第１の実施形態の面状光源、２は光源チップ、２’は副光源チップ、２ａは発光面、２ａ’は副発光面、３は導光板、３ａは入射端面、３ａ’は副入射端面、３ｂは上面、３ｃは仮想平面、３ｃ’は副仮想平面、３ｄは下面、４はプリズム、４’は副プリズム、４ａはプリズム面、４ａ’は副プリズム面、４ｂはプリズム４の稜線、４ｂ’は副プリズム４’の副稜線、４ｃはプリズム４間の谷部、４ｃ’は副プリズム４’間の谷部、５は反射板である。
【００２７】
図１（ａ）〜（ｃ）において、面状光源１は、平面形状が略正方形若しくは略長方形をなす平板状の導光板３とLEDなどに代表される光源チップ２，副光源チップ２’の２つの光源チップとから構成されており、この導光板３の１つの端面を入射端面３ａとし、これに対向する端面を副入射端面３ａ’として、この入射端面３ａの中央部に近接配置されて光源チップ２が、副入射端面３ａ’の中央部に近接配置されて副光源チップ２’が夫々設けられている。光源チップ２の発光面２ａは導光板３の入射端面３ａに対向しており、光源チップ２の発光面２ａから出光される光は、この入射端面３ａから導光板３内に入射され、同様にして、副光源チップ２’の副発光面２ａ’は導光板３の副入射端面３ａ’に対向しており、副光源チップ２’の副発光面２ａ’から出光される光は、この副入射端面３ａ’から導光板３内に入射される。
【００２８】
ここで、導光板３の入射端面３ａの中心と副入射端面３ａ’の中心とを通り、かつこれら入射端面３ａ，副入射端面３ａ’に垂直な直線を対称軸線Ｓとする。面状光源１は、この対称軸線Ｓに関して、左右対称の構成をなしている。
【００２９】
導光板３の下面３ｄには、図１（ｃ）に実線で示すように、この対称軸線Ｓに沿って複数のプリズム４が同心円状に形成されている（図１（ａ）では、破線で示す）。即ち、これらプリズム４は夫々、光源チップ２の発光面２ａのほぼ中心点（対称軸線Ｓがこれを通る）を中心点Ｓｏとし、この中心点Ｓｏを共通の中心とした円弧状の連続した形状をなしており、これらプリズム４の両側の端部はいずれも導光板３の端面にほぼ達している。従って、両端部が導光板３のほぼ入射端面３ａにある光源チップ２に近いプリズム４は、ほぼ半円状をなしている。
【００３０】
同様にして、導光板３の上面３ｂには、図１（ａ）に実線で示すように、対称軸線Ｓに沿って複数の副プリズム４’が同心円状に形成されている。即ち、これら副プリズム４’は夫々、副光源チップ２’の副発光面２ａ’のほぼ中心点（対称軸線Ｓがこれを通る）を中心点Ｓｏ’（図１（ｃ））とし、この中心点Ｓｏ’を共通の中心とした円弧状の連続した形状をなしており、これら副プリズム４’の両側の端部はいずれも導光板３の端面にほぼ達している。従って、両端部が導光板３のほぼ副入射端面３ａ’にある副光源チップ２’に近い副プリズム４’は、ほぼ半円状をなしている。
【００３１】
図１（ｄ）において、導光板３は、図面上その上側の面を上面３ｂ、下側の面を下面３ｄとしている。下面３ｄには、上記のプリズム４が鋸刃状の断面形状で形成されてプリズム面４ａをなしており、これらプリズム４の頂部をなす稜線（プリズム稜線）４ｂが、図１（ｃ）に実線で示すように、円弧状をなしている。また、上面３ｂには、上記の副プリズム４’が鋸刃状の断面形状で形成されて副プリズム面４ａ’をなしており、これら副プリズム４’の頂部をなす稜線（プリズム稜線）４ｂ’が、図１（ａ）に実線で示すように、円弧状をなしている。導光板３の一方の端面である入射端面３ａに近接して光源チップ２が、他方の端面である副入射端面３ａ’に近接して副光源チップ２’が夫々配置されており、プリズム４が光源チップ２からの光を上面３ｂ側に出光させ、副プリズム４’が副光源チップ２’からの光を下面３ｄ側に出光させるようにしている。
【００３２】
次に、図１（ｄ）をもとに、導光体３のプリズムの形状について説明するが、プリズム４と副プリズム４’とは同一形状をなすものであるから、下面３ｄのプリズム４の形状について説明する。
【００３３】
下面３ｄは、凹凸状のプリズム４が等ピッチでアレイ状に連続して繰り返されるプリズム面４ａをなすものであり、ここでは、かかるプリズム４の断面形状を鋸歯状としているが、頂部が平坦な台形状や半円筒形状であってもよい。かかるプリズム４の頂部をなす稜線４ｂは、光源チップ２を中心とする円弧状をなしている（図１（ａ）での破線、または図１（ｃ）での実線）。
【００３４】
光源チップ２から出射された光は、破線で示すように、入射端面３ａから導光板３内に入射される。導光板３内では、この入射された光が下面３ｄ側のプリズム面４ａと上面３ｂ側の副プリズム面４ａ’とで、その入射角が全反射の臨界角以上である限り、全反射が繰り返され、その入射角が全反射の臨界角よりも小さくなると、導光板３外に出射される。この全反射の臨界角θ゜は、次の式（１）、即ち、
【数１】

Figure 0004012048
で求められ、例えば、導光板３の材質をＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル：ｎ＝１．４９）とすると、疎な媒質の媒体は、ここでは、空気（ｎ’＝１）であるから、全反射の臨界角θは４２．１゜となる。
【００３５】
ここで、下面３ｄ側の各プリズム４の稜線４ｂを結ぶ仮想平面３ｃと上面３ｂ側の各副プリズム４’の副稜線４ｂ’を結ぶ副仮想平面３ｃ’とは、互いに平行とするが、面状光源１を取り付ける機器に応じて傾きをもたせる場合があり、この場合でも、これら仮想平面３ｃと副仮想平面３ｃ’との間で１.５°以下の傾きがあっても、特性に支障がない。また、これらプリズム４，副プリズム４’の中心点Ｓｏ，Ｓｏ’からの距離方向のピッチＰは一定である。
【００３６】
以上のように、各プリズム４が光源チップ２の発光面２ａのほぼ中心点となる中心点Ｓｏを中心とした円弧状をなすことにより、光源チップ２からの全ての光は、その光路に垂直な線上に配置され、かつ発光点から等距離の面で反射、偏向することになる。即ち、中心点Ｓｏから等しい距離では、全ての光が同じ条件のもとで反射、偏向されることになる。
【００３７】
ここで、仮想平面３ｃからプリズム４間の谷部４ｃまでの距離をプリズム４の深さＤとするが、このプリズム４の深さＤは光源チップ２の発光面２ａでの中心点Ｓｏからの距離Ｌに応じて異なり、一例として、中心点Ｓｏから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次増大する。
【００３８】
このプリズム４の深さＤとしては、一例として、距離Ｌをパラメータとして、非線形の高次関数に応じて変化するものとし、他の例としては、距離Ｌの取り得る最大距離をＬｍとすると、中心点Ｓｏから（Ｌｍ／３）以下の位置を変曲点とし、例えば、Ｌ＜（Ｌｍ／３）の範囲とＬ≧（Ｌｍ／３）の範囲とで異なる非線形高次関数もしくは線形一次関数で変化し、かつこの変曲点でこれらの範囲の関数が連続するようにすることができる。
【００３９】
図２は後者の具体例を示すものであって、ここでは、変曲点をＬ＝１０ｍｍとし、この変曲点よりも距離Ｌが小さい範囲では、次の式（２）とし、この変曲点以上の距離Ｌの範囲では、次の式（３）としている。
【００４０】
【数２】
Figure 0004012048
とする。
【００４１】
このようにプリズムの深さＤを距離Ｌに応じて変化させるのは、この距離Ｌに応じて出射光の光量の違いを補正するためであり、これを補正するように、上記の非線形高次関数や線形一次関数などの関数を選定するものである。
【００４２】
また、プリズム４の仮想平面３ｃに対する傾斜角は、プリズム稜線４ｂを基準として、中心点Ｓｏ側の傾斜角（以下、内側プリズム角という）θ２とこれとは反対側のプリズム角（以下、外側プリズム角）θ１とがある。いずれにおいても、外側プリズム角θ１は、光源チップ２の発光面２ａからの光を上面３ｂ側に出射し、この上面３ｂに対してその法線方向に反射、偏向させ、上面３ｂから出向させることがより望ましいことから、４０゜から４８゜の範囲内に設定され、さらに望ましくは４２°から４６°の範囲に設定することにより、法線方向の輝度を高めることができる。また、内側プリズム角θ２は、上面３ｂで反射された光を再び上面３ｂの方に反射、偏向させるために、極力平面（０°）に近い角度範囲、例えば、１゜から１０゜の範囲内に設定される。ここで、内側プリズム角θ２は、外側プリズム角θ１，プリズムピッチＰ，プリズム深さＤにより、次の式（４）、から、即ち、
【数３】
Figure 0004012048
で求めることができる。
【００４３】
一例として、外側プリズム角θ１は、光源チップ２の発光面２ａからの光を上面３ｂ側に反射、偏向させるために、中心点Ｓｏからの距離Ｌに関係なく一定とするが、内側プリズム角θ２は、プリズム４の深さＤが中心点Ｓｏからの距離Ｌが大きくなるに従って深さを増すため、これに伴って同様に角度を増すようにする。また、他の例としては、θ１＋θ２＝一定とし、中心点Ｓｏからの距離Ｌが大きくなるに従ってプリズム４の深さＤを増加させ、これに伴って内側プリズム角θ２を増加させ、外側プリズム角θ１を減少させるようにする。このようにすることにより、導光板３の成形用プリズム駒の加工の際、プリズム４の先端を中心に切削バイトを回転させることによって、プリズムの深さの可変加工を容易にするものである。
【００４４】
以上の光源チップ２に対する下面３ｄのプリズム面４ａに関することは、副光源チップ２’に対する上面３ｂの副プリズム面４ａ’に対しても同様である。但し、この副プリズム面４ａ’は、プリズム面４ａを中心軸線Ｓ（図１（ａ））を中心に、かつ上面３ｂや下面３ｄに垂直な法線を中心に夫々１８０゜回転した関係にあるから、副プリズム４’の副稜線４ｂ’に関する外側プリズム角θ１，内側プリズム角θ２は夫々、副光源チップ２’側、副光源チップ２’とは反対側となる。
【００４５】
そこで、副プリズム４’に対して上記の式（２）〜（４）を適用する場合には、Ｌは中心点Ｓｏ’（図１（ｃ））からの距離であり、プリズムの深さＤは副仮想平面３ｃ’から副プリズム４’間の谷部４ｃ’までの距離であり、プリズムピッチＰは副プリズム４’の副稜線４ｂ’間の距離である。
【００４６】
かかる構成の面状光源１では、図１（ｄ）において、破線で示すように、入射端面３ａから入射された光源チップ２からの光は、導光板３内でプリズム面４ａや副プリズム面４ａ’にその全反射の臨界角以上で入射される限り、これらプリズム面４ａと副プリズム面４ａ’との間で反射が繰り返されて伝播し、その伝播中にプリズム面４ａで入射角がその全反射の臨界角よりも小さくなって反射された光が副プリズム面４ａ’、即ち、上面３ｂからその法線方向に出射される。ここでは、プリズム４の外側プリズム角θ１により、上面３ｂの法線方向に出射される。
【００４７】
また、副光源チップ２’からの光も、同様にして、導光板３内をプリズム面４ａと副プリズム面４ａ’との間で反射が繰り返されて光源チップ２からの光とは反対方向に伝播し、その伝播中に副プリズム面４ａ’で入射角がその全反射の臨界角よりも小さくなって反射された光がプリズム面４ａ、即ち、下面３ｄからその法線方向に出射される。ここでは、副プリズム４の外側プリズム角θ１’により、下面３ｄの法線方向に出射される。
【００４８】
図１（ｅ）は、第１の実施形態において、図１（ｄ）に示す面状光源１の下面３ｄ側に反射板５を配置したものである。
【００４９】
同図において、導光板３の下面３ｄ側に反射板５が設けられており、副光源チップ２’から出射されて導光板３内の副プリズム面４ａ’で反射され、導光板３の下面３ｄから出光された光が反射板５で反射され、導光板３内を通ってその上面３ｂから出光される。かかる面状光源１を液晶パネルの背面に配置し、即ち、導光板３の上面３ｂ側に液晶パネルを配置することにより、この面状光源１を、液晶パネルをその背面から照明するバックライトとして、使用した場合、２つの光源チップ２，２’からの光で液晶パネルを照明することになるから、液晶パネルでの輝度は、１個の光源チップを用いた場合のほぼ２倍となる。つまり、高輝度が要求される液晶パネル用のバックライトとして好適なものとなる。
【００５０】
ここで、反射板５としては、反射率が９０％以上のアルミニウムや銀などを蒸着したシートが使用されるが、例えば、住友スリーエム社製の商品名ＥＳＲなどの誘電体多層膜で構成された反射率９８％以上のものであれば、さらに好適である。特に、反射の際、拡散性のない正反射のものが望ましい。
【００５１】
なお、導光板３において、入射端面３ａ，副入射面３ａ’、さらには、その両側の端面に、例えば、面粗さＲｔ５〜５０μｍの凹凸シボ加工を施すことにより、これら端面で反射される光はこのシボ面によって拡散され、これら端面で光が導光板３内に均一な光量で反射されることになり、面状光源１としての光の利用率を高め、均一な輝度分布でかつ高い輝度が得られることになる。なお、ここでの面粗さの定義はJIS-B0601規格に基づくものである。かかる面粗さの測定機としては、位相差法であるWYKO社製TOPO-2D・3D、非点収差法である東京精密社製Sufcom920A、原子間力顕微鏡であるDigital Instruments 社製Nano Scope、触針式であるTencor社製P12EXなどを用いることができ、ここでは、一例として、Tencor社製P12EXを用いた。
【００５２】
以上のように、この第１の実施形態では、各プリズム４を同心円状に配列して円弧状とすることにより、中心点Ｓｏから等距離の位置では、光源チップ２の発光面２ａからの全ての光が同じ状態で反射、偏向されることになり、かつこれらプリズム４の深さＤをこの中心点Ｓｏからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、上面３ｂでのこの距離Ｌに応じた出射光の光量の違いを補正することができて、導光板３の上面３ｂ全面から均一な光量で光を出光させることができる。この結果、面状光源１として、全面にわたって均一な輝度分布が得られることになる。
【００５３】
また、この第１の実施形態では、導光板３の両端面に夫々近接して光源チップを配置し、かつこの導光板３の上面，下面に夫々プリズムを形成することにより、従来の面状光源の２倍の光量を得ることが可能となる。そして、この導光板３の背面（下面）側に反射板を配置することにより、液晶パネル用のバックライトとして極めて高輝度が実現できる。同心円プリズムを用いたバックライトでは、その構造上、光源チップの使用数は１個と限られており、これに対し、この第１の実施形態では、同心円プリズムの発光効率の良さに加えて倍の明るさを持ち、高輝度，高発光効率の液晶用バックライトを提供することができる。
【００５４】
なお、図１では、導光板３の平面形状を長方形とし、その短い方の端面の１つを入射端面３ａ，３ａ’として、これに光源チップ２，２’を配置するようにしたが、長い方の端面を入射端面３ａ，３ａ’とし、これらに夫々光源チップ２，２’を近接配置するようにしてもよい。
【００５５】
図３は図１における導光板３の入射端面３ａでの光源チップ２との対向部分を示すものであって、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は斜視図、同図（ｃ）は同図（ａ）の拡大図である。これらの図面において、３ｅはくぼみ部、６は光入射部、７はＶ字プリズム、７ａはその稜線、７ｂはＶ字プリズム７間の平面部であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けている。
【００５６】
まず、図３(ａ)において、導光板３の入射端面３ａの中央部に、対称軸線Ｓに関して対称となるように、くぼみ部３ｅを備えた光入射部６が形成されており、この光入射部６のくぼみ部３ｅに発光面２ａが対向するようにして、光源チップ２が設けられている。そして、図３(ｂ)に示すように、このくぼみ部３ｅ内には、導光板３の厚さ方向に上面３ｂから仮想平面３ｃ（図１(ｄ)）にわたって連続した稜線７ａを持つＶ字型のプリズム、即ち、Ｖ字プリズム７が複数形成されている。
【００５７】
図３（ｃ）を用いてさらに詳細に説明すると、光入射部６には、深さｄのくぼみ部３ｅが形成されており、このくぼみ部３ｅの奥面に複数のＶ字プリズム７が形成されている。これらＶ字プリズム７は、このくぼみ部３ｅの奥面からＶ字状に突出した形状をなしており、これらＶ字プリズム７間は入射端面３ａに平行な平面部７ｂをなしている。
【００５８】
このくぼみ部３ｅの幅（Ｖ字プリズム７の配列方向の長さ）は、光源チップ２の発光面２ａの幅よりも若干大きく設定されており、この発光面２ａがくぼみ部３ｅ内に配列されている全てのＶ字プリズム７と対向している。
【００５９】
光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、光入射部６のくぼみ部３ｅから導光板３に入射されるが、このくぼみ部３ｅ内のＶ字プリズム７により、拡散されて入射される。これにより、このくぼみ部３ｅから導光板３に入射した光は、このくぼみ部３ｅから導光板３の幅方向（入射端面３ａに平行な方向）に広がるようにして入射されることになり、Ｖ字プリズム７を持つかかるくぼみ部３ｅが、設けられない場合に比べ、光量が均一となるようにして導光板３全体にわたり光が入射されることになる。また、光入射部６にくぼみ部３ｅを設けたことにより、発光面２ａから斜め方向に出光される光もこのくぼみ部３ｅの壁面から導光板３に入射されるようになり、これにより、導光板３の入射端面３ａの端部まで光が入射されることになって、導光板３の全面にわたってさらに輝度分布が均一なものとなる。このくぼみ部３ｅの深さｄとしては、０.０５〜０.５ｍｍの範囲で設定され、そのくぼみ量が０.０５ｍｍ未満であれば、Ｖ字プリズム７の中心近傍に光が集中し、前記した導光板３全体にわたり光が入射されることなく、入射端面３ａ部では左右の隅部が暗いものとなってしまう。また、上記くぼみ量が０.５ｍｍを超えれば、無駄なスペースとなって、発光エリアに対して光源チップを含む寸法が大きくなってしまう。
【００６０】
次に、Ｖ字プリズム７の形状としては頂角αが８０゜±１０゜、ピッチＰｖが０．０５〜０．５ｍｍ、Ｖ字プリズム７間の平面部７ｂの幅ＷがピッチＰｖの１０〜５０％の範囲で設定される。これらはフレネルの式に基づいて頂角α、ピッチＰｖ、平坦部６ｂの幅Ｗの組み合わせで夫々最適化しており、１つでもその範囲を外れると、Ｖ字プリズム７の中心近傍に光が集中し、入射端面３ａ部で左右の隅部が暗いものとなってしまい、導光板３の輝度分布が不均一なものになってしまう。
【００６１】
なお、Ｖ字プリズム７の表面に表面粗さＲｔ５〜５０μｍの範囲の凹凸シボ加工を施すことにより、光源チップ２からの光をさらに効率的に拡散させて導光板３に入射することができる。
【００６２】
また、以上は光源チップ２側の入射端面３ａに関するものであったが、これに対向する副光源チップ２’側の副入射端面３ａ’側も、入射端面３ａと同一構造をなすものである。
【００６３】
図４は本発明による面状光源の第２の実施形態を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は同図（ａ）の対称軸線Ｓに平行な分断線に沿う断面図、同図（ｅ）は同図（ａ）〜（ｄ）の示す面状光源に反射板を配置した構成を示す断面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００６４】
図４（ａ）〜（ｃ）において、導光板３の１つの端面を入射端面３ａとし、この入射端面３ａ側に光源チップ２と副光源チップ２’とが、それらの発光面２ａ，２ａ’が夫々この入射面３ａに近接するようにして、配置されている。そして、導光板３の下面３ｄに複数のプリズム４が、上面３ｂに複数の副プリズム４’が夫々設けられているが、これらプリズム４は、図１（ｃ）に示すように、光源チップ２の発光面２ａのほぼ中心点Ｓｏを共通の中心とした円弧状の連続したプリズムをなし、また、これら副プリズム４’も、図１（ａ）に示すように、副光源チップ２’の副発光面２ａ’のほぼ中心点Ｓｏ’を共通の中心とした円弧状の連続したプリズムをなしている。
【００６５】
これらプリズム４と副プリズム４’とは、同一ピッチで同一方向の円弧状をなしており、かつこれらの断面形状は、図４（ｄ）に示すように、上記の式（２）〜（４）で表わされて同一であるが、プリズム４と副プリズム４’との稜線は互いに１／２ピッチずれている。そして、これらプリズム４と副プリズム４’との内側プリズム角θ２，外側プリズム角θ１の夫々の稜線に対する方向は同一である。また、導光板３の入射端面３ａでの光源チップ２，副光源チップ２’での取付構造は、第１の実施形態と同様、図３に示す構造をなすものである。また、導光板３の入射端面３ａに対向する端面３ｆ全体を第１の実施形態で説明したシボ加工面とすることができ、これにより、導光板３内を伝播してきた光を効果的に拡散させて反射させることができる。
【００６６】
光源チップ２，副光源チップ２’からの光は導光板３に入射され、第１の実施形態と同様に、この導光板３内でプリズム４と副プリズム４’とに反射されながら伝播し、外側プリズム角θ１をなす傾斜面で反射，偏向されて上面３ｂ，下面３ｄからその法線方向に出射される。
【００６７】
図４（ｅ）は、第２の実施形態において、図４（ｄ）に示す面状光源１の下面３ｄ側に反射板５を配置したものである。
【００６８】
同図において、導光板３の下面３ｄ側に図１（ｅ）に示したのと同様の反射板５が設けられており、導光板３の下面３ｄから出光された光が反射板５で反射され、導光板３内を通ってその上面３ｂから出光される。
【００６９】
かかる面状光源１を液晶パネルの背面に配置し、即ち、導光板３の上面３ｂ側に液晶パネルを配置することにより、この面状光源１を、液晶パネルをその背面から照明するバックライトとして、使用した場合、２つの光源チップ２，２’からの光で液晶パネルを照明することになるから、液晶パネルでの輝度は、１個の光源チップを用いた場合のほぼ２倍となる。つまり、高輝度が要求される液晶パネル用のバックライトとして好適なものとなる。従って、図１に示した第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
図５は光源チップを１個用いた面状光源の参考例を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図、同図（ｄ）は同図（ａ）の対称軸線Ｓに平行な分断線に沿う断面図、同図（ｅ）は同図（ａ）〜（ｄ）の示す面状光源に反射板を配置した構成を示す断面図であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００７１】
同図において、この参考例は、１つの光源チップ２を使用するものである。しかし、導光板３のプリズム構成は図４に示した導光板３と同様であり、その断面形状は図４（ｄ），（ｅ）に示すものである。
【００７２】
光源チップ２からの光は導光板３に入射され、第２の実施形態と同様に、この導光板３内でプリズム４と副プリズム４’とで反射されながら伝播し、外側プリズム角θ１（図４（ｄ））をなす傾斜面で反射，偏向されて上面３ｂ，下面３ｄからその法線方向に出射される。
【００７３】
この参考例においても、図４（ｅ）に示すように、下面３ｄ側に反射板５を配置することにより、光源チップ２からの光を効果的に使用することが可能となる。
【００７４】
図６は本発明による面状光源の第３の実施形態を示す平面図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は背面図である。また、８，８’は光入射部であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００７５】
この第３の実施形態は、図６において、導光板３の２つの角部に夫々光入射部８，８’を設けたものである。この光入射部８，８’も図３に示した構成をなしており、図３で説明したようにして、この光入射部８，８’で光源チップ２，２’から導光板３に光が入射される。また、これら光入射部８，８’はそれが設けられた角部に対向する他の角部に対向している。そして、第１の実施形態と同様、この場合、中心線Ｓは外形的に軸対称とはならないが、光入射部８，８’の中央から対向する角部を通り、この光入射部８，８’や光源チップ２，２’の発光面２ａ，２ａ’に垂直な直線であり、この発光面２ａ，２ａ’での中心線Ｓが通る位置の中心点Ｓｏ（図示せず）を中心とした同心状に、複数のプリズム４，４’が設けられている。これらプリズム４，４’も、導光板３の略端部から端部へわたって連続した円弧状をなしている。
【００７６】
また、この第３の実施形態においても、各プリズム４，４’に関し、第１の実施形態と同様、図１（ｄ）を示す構成をなしている。この場合、光源チップ２，２’が導光板３の角部に配置されていることから、光源チップ２，２’から出光される光の平面方向の出射角が９０°であれば、導光板３内を均一に照射することができる。
【００７７】
以上のように、この第３の実施形態も、各プリズム４，４’を同心円状に配列した円弧状とすることにより、中心点Ｓｏ，Ｓｏ’から等距離の位置では、光源チップ２，２’の発光面２ａ，２ａ’からの全ての光が同じ状態で反射、偏向されることになり、かつこれらプリズム４の深さＤを、先の式（２），（３）のように、この中心点Ｓｏ，Ｓｏ’からの距離Ｌに応じて異ならせることにより（但し、この場合の最大距離Ｌｍは、導光板３の対向する角部間の距離である。）、上面３ｂでのこの距離Ｌに応じた出射光の光量の違いを補正することができて、導光板３の全面から均一な光量で光を出光させることができる。この結果、面状光源として、全面にわたって均一な輝度分布が得られることになる。
【００７８】
なお、この第３の実施形態においては、光入射部８’としては、光入射部８以外のこれに対向する角部を含めた他の角部に設けてもよいし、また、図４に示した第２の実施形態の対応して、光入射部８と同じ角部に設けるようにしてもよい。さらには、図５に示した参考例に対応して、１つだけの光入射部８を設け、１つの光源チップ２を使用するようにしてもよい。
【００７９】
図７は図１に示した面状光源の第１の実施形態を光源として用いた液晶表示装置の第１の実施形態を示す断面図であって、９は液晶モジュール、１０は液晶板、１０ａは透過型液晶板、１１は偏光板であり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００８０】
同図において、導光板３の上面３ｂ側には、透過型液晶板１０ａの両面に偏光板１１を設けた液晶板１０が配置され、さらに、導光板３の下面３ｄ側に反射板５が配置されて、液晶モジュール９が構成されている。
【００８１】
かかる構成において、図１で説明したように、光源チップ２，２’から導光板３に入射した光は、プリズム４で反射、偏向されて上面３ｂから出光する。また、副プリズム４’で反射、偏向された光は下面３ｄから導光板３を出光し、反射板５で反射されて再び導光板３に入射し、その上面３ｂから出射する。上面３ｂから出射した光は偏光板１１を介して液晶板７を照明する。このようにして、バックライト型の液晶表示パネルが構成される。
【００８２】
図８は図１に示した面状光源の第１の実施形態を光源として用いた液晶表示装置の第２の実施形態を示す断面図であって、９’は液晶モジュール、１０’は液晶板、１０ａ’は透過型液晶板、１１’は偏光板であり、図７に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００８３】
同図において、この第２の実施形態は、導光板３の上面３ｂ側に液晶板１０を、下面３ｄ側に同じ構成の液晶板１０’を夫々設けたものである。かかる構成によると、図１で説明したように、光源チップ２，２’から導光板３に入射した光は、プリズム４で反射、偏向されて上面３ｂから出射し、この上面３ｂ側に配置されている液晶板１０を照明する。また、副プリズム４’で反射、偏向された光は下面３ｄから導光板３を出射し、下面３ｄ側に配置されている液晶板１０’を照明する。
【００８４】
このようにして、図１に示す面状光源１は２つの液晶板１０，１０’のの共通な光源として用いることができ、両面表示可能なバックライト型の液晶モジュール９’を構成することができる。
【００８５】
なお、図７及び図８に示す液晶モジュール９，９’の実施形態においては、面状光源として、図４〜図６に示す実施形態及び参考例も用いることはいうまでもない。
【００８６】
ここで、従来のバックライト型の液晶モジュールについて、図９により説明する。
【００８７】
図９（ａ）に示す従来例は、導光板３の下面３ｄにのみ従来の平行に形成されたプリズム４が形成されており、その上面３ｂ側に液晶板１０が、下面３ｄ側に反射板５が夫々配置されている。ここで、光源チップは１つのみ使用されており、この光源チップ２から導光板３に入射された光は、プリズム４と上面３ｂとによって反射されながら導光板３を伝播するとともに、プリズム４で反射、偏向されて上面３ｂから出射され、液晶板１０を照明する。また、プリズム４を透過した光は、導光板３の下面３ｄから出射されて反射板５で反射され、導光板３を通ってその上面３ｂから出射し、液晶板１０を照明する。
【００８８】
しかし、かかる構成の液晶モジュール９では、光源チップを１個しか使用できないので、光量が充分ではなく、高輝度の液晶モジュールとすることができない。
【００８９】
図９（ｂ）は２つの液晶板１０，１０’を用いた従来の両面型液晶モジュール１２であって、この場合には、液晶板１０，１０’毎に面状光源１，１’が用いられる。これら面状光源１，１’においても、光源チップ２，２’と光源チップを１つずつ用いるしかなく、このため、夫々の液晶板１０，１０’を充分高輝度のものとすることができないし、また、２つの面状光源１，１’を用いることから、両面型液晶モジュール９が全体として厚みがあるものとなる。
【００９０】
次に、以上説明した本発明による面状光源１の製造方法について説明する。
【００９１】
図１０は図１に示した面状光源１における導光板３の成形金型の製造方法の一具体例を示す工程図であり、１３は主プリズム４側の成形用駒、１３’は副プリズム４’側の成形用駒、１３ａ，１３ｂはくぼみ部、１４はダミー駒、１４ａは孔部、１４ｂ，１４ｃは突起部、１５は切削バイト、１６は主プリズム４側のプリズムパターン、１６は副プリズム４’側のプリズムパターン、１７は鍍金層である。なお、副プリズム４’側の成形用駒１３’も、主プリズム４側の成形用駒１３と同様であるので、これらに共通の図面を用い、成形用駒１３’側を括弧（１３’），（１６’）で示している。
【００９２】
図１０（ａ）において、この実施形態では、主プリズム４の成形金型に対しては、成形用駒１３と外形が円形ブロック状のダミー駒１４とを用い、成形用駒１３にプリズムパターンを形成して導光板３の成形金型を製造するものである。成形用駒１３は外形が目的とする導光板３の外形形状と略同形状に加工したものであり、また、ダミー駒１４には、この成形用駒１３ががたつきなくきちんと嵌め込まれる孔部１４ａが設けられている（なお、孔部１４ａの代わりに同様の凹部であってもよいが、以下では、孔部１４ａとして説明する）。この孔部１４ａは、ダミー駒１４のほぼ中心点からほぼ外周にまで達している。成形用駒１３には、導光板３の光源チップ２，副光源チップ２’に対する光入射部６でのくぼみ部３ｅ（図３）に相当するくぼみ部１３ａ，１３ｂが設けられている。ダミー駒１４の孔部１４ａには、このくぼみ部１３ａ，１３ｂに嵌り込む突起部１４ｂ，１４ｃが設けられている。孔部１４ａの深さは成形用駒１３の厚さに等しく、成形用駒１３をこの孔部１４ａに嵌め込んだときには、成形用駒１３の表面とダミー駒１４の表面とが同一平面上にある。
【００９３】
導光板３の成形金型（図示せず）を製造する場合、まず、成形用駒１３をダミー駒１４の孔部１４ａに嵌め込む前に、これら成形用駒１３とダミー駒１４の表面に、Ｎｉ鍍金、Ｎｉ合金鍍金、Ｃｕ鍍金、若しくはＣｕ合金鍍金のいずれかの鍍金層１７を厚さ１００μｍで形成し、成形用駒１３をダミー駒１４の孔部１４ａに嵌め込む。
【００９４】
ここでの鍍金は電気鍍金、無電解鍍金のいずれでもよく、鍍金厚みとしては１００μｍから３００μｍまでが好ましく、鍍金厚みがこれ以下であれば、プリズム加工の際の基準面出しを含めた切削代が少なく、鍍金厚みが３００μｍを越える場合は、鍍金に時間がかかったり、不必要な鍍金を載せることになる。
【００９５】
しかる後、図１０（ｂ）に示すように、ダミー駒１４をその中心点を中心にして回転させ、単結晶ダイヤモンドバイトなどの切削バイト１５を用いて成形用駒１３とダミー駒１４の鍍金層１７に所望とするプリズムパターン１６を形成する。この場合、このプリズムパターン１６は、成形用駒１３の鍍金層１７に図１で説明したようなプリズム４が得られるように、加工されることになる。
【００９６】
この加工が終了すると、図１０（ｃ）に示すように、ダミー駒１４の孔部１４ａから成形用駒１３が取り外される。このように加工されて得られる成形用駒１３が、図１０（ｄ）に示すように、鍍金層１７にプリズム４が形成された導光板３を射出成形するための、成形金型用の駒である。
【００９７】
次に、副プリズム４’の成形金型に対しては、成形用駒１３’と外形が円形ブロック状のダミー駒１４とを用い、この成形用駒１３’についても、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した工程を繰り返すことにより、同様にして得ることができる。この場合、副プリズム４’のプリズム形状に対応した副プリズムパターン１６’を成形用駒１３’上に形成することになる。このようにして得られた成形用駒１３，１３’を金型に取り付けることにより、両面にプリズム４，４’が形成された導光板を得ることができる。
【００９８】
このようにして、旋盤加工によってプリズム４，４’のプリズムパターンが容易にかつ高精度に形成された導光板３の成形金型を得ることができる。
【００９９】
ここで、かかる成形金型を用いて射出成形する導光体３に用いられるプラスチック材料、即ち、導光板３の材質としては、特に限定されないが、透過率や成形性の面から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ー)、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ー)などが挙げられる。
【０１００】
また、ダミー駒１４としては、図１０（ｅ）に示すように、その外形が略正方形などの多角形ブロック状であってもよい。
【０１０１】
さらに、図４に示した導光板３や図５で示した導光板３の成形用駒も、同様の方法で製造することができるが、ダミー駒１４の孔部１４ａには、導光板３の光入射部のくぼみ部に対応する突起部が設けられることはいうまでもない。
【０１０２】
図１１は図６に示した面状光源１における導光板３の製造方法の一具体例の１工程を示す工程図であって、図１０に対応する部分には同一符号を付けている。
【０１０３】
この具体例も、図１０に示した製造方法と同様であるが、ダミー駒１４の孔部（または、凹部）１４ａを、その１つの角部がダミー駒１４の回転中心に近接するように形成する。この具体例においても、成形用駒１３も、その１つまたは２つの角部が、図６で説明したように、光入射部８，８’をなすように既に加工されており、この角部が孔部１４ａの上記角部に嵌り込むことになる。
【０１０４】
これ以外は、図１０に示した具体例と同様であり、結局、図６に示した導光板３の成形金型を得ることができる。
【０１０５】
なお、図１０に示した具体例では、予めダミー駒１４と成形用駒１３とを用意し、成形用駒１３はプリズム４を形成するばかりのものとしたが、これのみに限るものではなく、図１０（ｂ）に示すような孔部（または、凹部）１１ａを持たない円板状の母材の表面に上記の鍍金層を形成し、これに、図１０（ｂ）で説明したように、切削バイト１５でプリズムパターン１６を形成し、しかる後、成形用駒１３として示す範囲を切り取り、外形加工することによって図１０（ｄ）に示す導光板３の成形金型を得ることもできる。このことは、図６に示す導光板３の成形金型の製造についても同様である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状光源によると、光源チップの発光面を中心とした同一円周上での光の反射、偏向状態を等しくし、かつこの発光面からの距離に応じてプリズムの深さを大きくして、この距離にかかわらず、この発光面からの光の反射、偏向作用をほぼ等しくしているので、出射面全体にわたっての輝度分布の均一性が大幅に向上する。
【０１０７】
また、導光板の両面にプリズムを形成し、かかるプリズムに対応して光源チップを配置するものであるから、２個の光源チップを同じ導光板に用いることができ、光量を倍増することができて、液晶パネルに対して高輝度のバックライトとして使用することが可能となる。
【０１０８】
さらに、導光板の両面から光を出射できるから、これらの出射光を異なる液晶パネルに照射することができ、両面型の液晶表示装置の２つの液晶パネルの共通のバックライトとして使用することが可能となって、両面型の液晶表示装置の薄型化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面状光源の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１（ｄ）におけるプリズムの深さＤの距離Ｌに応じた変化の一具体例を示す図である。
【図３】図１における導光板の光入射部の部分を示す図である。
【図４】本発明による面状光源の第２の実施形態を示す図である。
【図５】 １個の光源チップを用いた面状光源の参考例を示す平面図である。
【図６】 本発明による面状光源の第３の実施形態を示す平面図である。
【図７】図１に示す面状光源を用いた液晶表示装置の第１の実施形態の液晶表示パネルを示す断面図である。
【図８】図４に示す面状光源を用いた液晶表示装置の第２の実施形態の液晶表示パネルを示す断面図である。
【図９】従来の面状光源を用いた液晶パネルの例を示す断面図である。
【図１０】本発明による面状光源の成形金型の製造方法の一具体例を示す工程図である。
【図１１】本発明による面状光源の成形金型の製造方法の他の具体例の１工程を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 面状光源
２，２’ 光源チップ
２ａ，２ａ’ 発光面
３ 導光板
３ａ，３ａ’ 入射端面
３ｂ 上面
３ｃ，３ｃ’ 仮想平面
３ｄ 下面
３ｅ くぼみ部
４，４’ プリズム
４ａ，４ａ’ プリズム面
４ｂ，４ｂ’ 稜線
４ｃ，４ｃ’ 谷部
５ 反射板
６ 光入射部
７ Ｖ字プリズム
７ａ 稜線
７ｂ 平面部
８，８’ 光入射部
９，９’ 液晶モジュール
１０，１０’ 液晶板
１０ａ，１０ａ’ 透過型液晶板
１１，１１’偏光板
１２ 液晶モジュール
１３ 成形駒
１３ａ，１３ｂ くぼみ部
１４ ダミー駒
１４ａ 孔部（凹部）
１４ｂ，１４ｃ 突起部
１５ 切削バイト
１６ プリズムパターン
１７ 鍍金層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, an illuminating device used for a small-sized liquid crystal display panel, and more particularly to a planar light source of a backlight that irradiates light from the back side of the liquid crystal display panel and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the speeding up of information communication and IT, relatively small portable information terminals are rapidly penetrating into the market as consumer products. Typical examples include mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), and smartphones, and a liquid crystal display device is used as a basic device for these portable information terminals. Among them, STN (Super Twisted Nematic) type liquid crystal capable of color display, TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal, and TFD (Thin Film Diode) type liquid crystal are rapidly replacing the conventional mainstream monochrome liquid crystal. High definition, small size, power saving and low cost are required.
[0003]
Since the liquid crystal display device itself does not have a light emitting property, an illumination unit called a backlight or a front light is attached, and this enables color display only for the first time. The backlight is used for transmissive or transflective liquid crystal, and literally irradiates from the back side of the liquid crystal, so that the illumination light is transmitted through the color filter in the liquid crystal and color display is possible. Further, the front light is used for the reflective liquid crystal, and by irradiating from the front side of the liquid crystal display device, the front light is transmitted through a color filter provided on the front surface of the reflective electrode in the liquid crystal, thereby enabling color display.
[0004]
These lighting units generally have a structure in which a transparent plastic planar light emitting body called a light guide plate is irradiated using a cold cathode fluorescent tube, an LED (light emitting diode), or the like. In particular, mobile phones and PDAs tend to use LEDs mainly due to the problem of electrical noise during communication, as well as low power consumption for mobile use outdoors. This LED is white so that the color rendering properties and display quality of the liquid crystal color display are not impaired. Conventionally, red, green, and blue so-called RGB three primary color LEDs were combined to emit white light. Recently, blue light emitted from GaN-based blue LED elements typified by Nichia Corporation is used as a package. It is possible to obtain white light from one chip by irradiating the coated YAG phosphor.
[0005]
In general, mobile phones are equipped with a liquid crystal with a diagonal length of around 2 inches. Correspondingly, the light guide plate of the lighting unit for the display panel is approximately the same size, and the number of LEDs used for this is from two to many. In a thing, it will be four. The PDA is equipped with a 3-4 inch diagonal liquid crystal. Similarly, the light guide plate of the display panel illumination unit is also the same size, and four LEDs are used. Therefore, in many cases, the number is six.
[0006]
As the liquid crystal display panel becomes higher in definition, the area of the part through which light emitted from the illumination unit is transmitted, that is, the aperture ratio, is reduced. Accordingly, both the backlight and the front light are required to increase in brightness year by year. ing. For this reason, in order to improve the light use efficiency on the illumination unit side, various devices such as the prism shape of the light guide plate and the light source arrangement have been made.
[0007]
As a method of entering light emitted from the LED into the light guide plate, a method in which the light emitting surface of the LED is arranged toward the end surface of the light guide plate and directly incident on the light guide plate is often used. There is a problem that luminance unevenness easily occurs in the optical plate.
[0008]
In order to solve such a problem, in consideration of the arrangement of the diffusion pattern elements formed on the lower surface of the light guide plate, the distribution of the emitted light quantity from the light emitting surface on the upper surface, that is, the luminance distribution is made uniform. A planar light source has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
This is because the bottom surface of the diffusion pattern element has a rectangular shape (the direction along the long side is the longitudinal direction of the diffusion pattern element), and the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the bottom surface collapses the semicircle. Such a shape, a right triangle or an isosceles triangle, or a triangular pyramid shape (therefore, the bottom surface is triangular), and the diffusion pattern elements have a predetermined distribution. As the distribution of the arrangement, the relationship between the density of the diffusion pattern element shown in FIG. 19 of Patent Document 1 and the light output rate on the light output surface, and the distance from the point light source shown in FIG. Is arranged on a plurality of concentric circles with respect to a point light source such as an LED (that is, the arrangement direction of the diffusion pattern elements in the same column is on the same circumference around the point light source) And the density of the diffusion pattern element increases as the distance from the point light source increases. In this case, the length direction of each diffusion pattern element is a point light source based on the relationship between the incident angle of light at the diffusion pattern element as shown in FIG. The surface of each diffusion pattern element faces the direction of the point light source.
[0010]
Specifically, as an example, the arrangement direction and density of the diffusion pattern elements are defined as described above, but as shown in FIG. 9 of the cited document, when viewed in a narrow range, The arrangement is random. As another example, as shown in FIG. 23 of the cited document, diffusion pattern elements are arranged in the radiation direction from the point light source. In this case, the longer the diffusion pattern element is from the point light source, the longer the length.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151830
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the planar light source described in Patent Document 1, the diffusion pattern elements have a finite length in the length direction, and these diffusion pattern elements are arranged in a circumferential shape centering on the point light source. Even in the circumferential direction (the length direction of the diffusion pattern element), since the diffusion pattern elements are discontinuously arranged, the flatness between the diffusion pattern elements where the diffusion pattern elements are not arranged This space has a different effect from that of the diffusion pattern element. In particular, in the area close to the point light source, the density of the diffusion pattern element is low, so the proportion of the space is large, and the amount of light reflected on the exit surface is different between the space portion and the diffusion pattern element. Therefore, when the exit surface is partially viewed, the luminance distribution is non-uniform and luminance unevenness occurs.
[0013]
In addition, the planar light source described in Patent Document 1 has a finite light emitting surface even when the light source is a point light source, and therefore emits light not only in the width direction but also in the height direction. However, since the height of each diffusion pattern element is made equal, the diffusion pattern element farther from the point light source at the light guide plate is more effective for reflected light from the exit surface, but from the point light source It will not act on light. For this reason, it is not effective for light from such a light source, and from this point as well, a difference occurs in the luminance distribution between the point light source side and the opposite side.
[0014]
For this reason, the present inventor previously arranged the prisms in Japanese Patent Application No. 2002-207139 arranged in a circular arc shape that is continuous in the light emitting region around the substantially central point of the light source chip light emitting surface and formed concentrically. Although a planar light source has been proposed, in this case, all light from the light emitting surface of the light source chip is reflected and deflected in the same state, and although the light can be used very effectively, the number of light source chips is one. Therefore, the amount of light obtained, that is, the luminance is naturally limited.
[0015]
Recently, as represented by foldable mobile phones, products with transmissive liquid crystal on both sides have been put into practical use. In this case, a backlight is placed on the back of each transmissive liquid crystal. Since it has to be, the thickness of such a product becomes very thick.
[0016]
A first object of the present invention is to solve such a problem, and as a configuration in which continuous arc-shaped prisms are arranged concentrically, a planar light source capable of achieving high luminance and a liquid crystal using the same It is to provide a display device.
[0017]
A second object of the present invention is to provide a planar light source capable of illuminating two liquid crystals from one light guide plate and using light efficiently and a liquid crystal display device using the same. is there.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first and second objects, the present invention provides: First and second light source chips And the light guide plate. First and second light source chips A planar light source having a light incident part for incident light from and a prism surface for reflecting and deflecting light incident from the light incident part. Formed separately on the second surface and the first surface of the light guide plate, from the first and second light source chips Reflects and deflects light incident on the light guide plate The first and second prism surfaces are configured to emit light incident from the first light source chip from the first surface of the light guide plate by reflection on the first prism surface, and from the second light source chip. Incident light is emitted from the second surface of the light guide plate by reflection on the second prism surface, and the first prism surface is continuous around the substantially central portion of the light emitting surface of the first light source chip. A plurality of arc-shaped prisms are formed by concentrically arranged surfaces around the substantially central portion of the light emitting surface of the first light source chip, and the second prism surface is the light emitting surface of the second light source chip. A plurality of continuous arc-shaped prisms centered on the substantially central portion of the second light source chip is formed of a surface arranged concentrically around the substantially central portion of the light emitting surface of the second light source chip. Is.
[0020]
Also, 1st and 2nd The light source chip is arranged at the corner of the light guide plate.
[0021]
further, On the first and second prism surfaces Each prism is formed at an equal pitch, The prism of the first prism surface is Using the ridgeline of the prism as a reference, Of light from the first light source chip The first tilt angle with respect to the virtual plane on the incident side is First light source chip As the distance from the light emitting surface increases, the shape becomes larger, and the second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle is constant. The prism of the second prism surface has a first inclination angle with respect to a virtual plane on the light incident portion side of the prism from the second light source chip with respect to the ridge line of the prism, and the light emission of the second light source chip As the distance from the surface increases, the shape becomes larger, and the second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle is constant. Is.
[0022]
Alternatively, On the first and second prism surfaces Each prism is formed at an equal pitch, The prism of the first prism surface is Using the ridgeline of the prism as a reference, Of light from the first light source chip The first tilt angle with respect to the virtual plane on the incident side is First light source chip The second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle is increased as the distance from the light emitting surface increases. First light source chip As the distance from the light emitting surface increases, the shape becomes smaller and the sum of the first inclination angle and the second inclination angle is constant. The prism of the second prism surface has a first inclination angle with respect to a virtual plane on the light incident side of the light from the second light source chip of the prism with respect to the ridge line of the prism, and the light emission of the second light source chip The second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle decreases as the distance from the surface decreases, and the first inclination decreases as the distance from the light emitting surface of the second light source chip increases. The sum of the angle and the second inclination angle is constant. Is.
[0023]
Further, a reflecting plate is provided on one side of the first and second prism surfaces.
[0024]
In order to achieve the first and second objects, the present invention provides a liquid crystal display device using the planar light source as a backlight, wherein the liquid crystal panel is formed by light emitted from one surface of the light guide plate. Illuminate.
[0025]
Further, the present invention is a liquid crystal display device using the above planar light source as a backlight, wherein a liquid crystal panel is disposed on both surfaces of the light guide plate, and one display is performed by light emitted from one surface of the light guide plate. The panel is illuminated and the other display panel is illuminated with light emitted from the other surface of the light guide plate.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a planar light source according to the present invention, in which FIG. 1 (a) is a plan view, FIG. 1 (b) is a right side view, and FIG. 1 (c) is a rear view. FIG. 4D is a cross-sectional view taken along a dividing line parallel to the symmetry axis S in FIG. 4A, and FIG. 4E is a diagram showing a reflector disposed on the planar light source shown in FIGS. 1 is a planar light source of the first embodiment, 2 is a light source chip, 2 ′ is a sub light source chip, 2a is a light emitting surface, 2a ′ is a sub light emitting surface, and 3 is a light guide plate. 3a is an incident end surface, 3a 'is a sub incident end surface, 3b is an upper surface, 3c is a virtual plane, 3c' is a sub virtual plane, 3d is a lower surface, 4 is a prism, 4 'is a sub prism, 4a is a prism surface, 4a'. Is the secondary prism surface, 4b is the ridge line of the prism 4, 4b 'is the secondary ridge line of the secondary prism 4', 4c is the valley between the prisms 4, 4c 'is the valley between the secondary prisms 4', and 5 is the reflector. is there.
[0027]
1A to 1C, a planar light source 1 includes a flat light guide plate 3 whose planar shape is substantially square or substantially rectangular, a light source chip 2 typified by an LED and the like, and a sub light source chip 2 ′. The light guide plate 3 is composed of two light source chips. One end face of the light guide plate 3 is an incident end face 3a, and an end face opposite to the end face is a sub-incident end face 3a ', and is disposed close to the center of the incident end face 3a. The light source chip 2 is disposed close to the center of the sub incident end face 3a ′, and the sub light source chips 2 ′ are respectively provided. The light emitting surface 2a of the light source chip 2 faces the incident end surface 3a of the light guide plate 3, and light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the incident end surface 3a, and similarly. The sub-light-emitting surface 2a ′ of the sub-light source chip 2 ′ faces the sub-incident end surface 3a ′ of the light guide plate 3, and light emitted from the sub-light-emitting surface 2a ′ of the sub-light source chip 2 ′ is sub-incident. The light enters the light guide plate 3 from the end surface 3a ′.
[0028]
Here, a straight line that passes through the center of the incident end face 3a of the light guide plate 3 and the center of the sub incident end face 3a ′ and is perpendicular to the incident end face 3a and the sub incident end face 3a ′ is defined as an axis of symmetry S. The planar light source 1 has a symmetrical configuration with respect to the symmetry axis S.
[0029]
A plurality of prisms 4 are formed concentrically along the axis of symmetry S on the lower surface 3d of the light guide plate 3 as shown by a solid line in FIG. 1 (c) (in FIG. 1 (a), it is indicated by a broken line. Show). That is, each of these prisms 4 has a substantially central point (the symmetry axis S passes therethrough) of the light emitting surface 2a of the light source chip 2 as a central point So, and an arc-shaped continuous shape having the central point So as a common center. Both end portions of the prism 4 almost reach the end surface of the light guide plate 3. Therefore, the prism 4 close to the light source chip 2 whose both end portions are substantially on the incident end surface 3a of the light guide plate 3 has a substantially semicircular shape.
[0030]
Similarly, a plurality of sub-prisms 4 ′ are formed concentrically along the symmetry axis S on the upper surface 3 b of the light guide plate 3 as indicated by a solid line in FIG. That is, each of the sub-prisms 4 ′ has a center point So ′ (FIG. 1 (c)) as a center point So ′ (FIG. 1 (c)) that is substantially the center point of the sub-light emitting surface 2a ′ of the sub-light source chip 2 ′. An arc-shaped continuous shape having the point So ′ as a common center is formed, and both end portions of the sub-prism 4 ′ almost reach the end surface of the light guide plate 3. Therefore, the sub-prism 4 ′ close to the sub-light source chip 2 ′ whose both end portions are substantially on the sub-incident end surface 3a ′ of the light guide plate 3 has a substantially semicircular shape.
[0031]
In FIG. 1D, the light guide plate 3 has an upper surface as an upper surface 3b and a lower surface as a lower surface 3d in the drawing. On the lower surface 3d, the prism 4 is formed in a sawtooth cross-sectional shape to form a prism surface 4a, and a ridge line (prism ridge line) 4b forming the top of the prism 4 is a solid line in FIG. As shown in FIG. Further, the upper prism 3 ′ is formed in a sawtooth cross-sectional shape on the upper surface 3b to form a subsidiary prism surface 4a ′, and a ridgeline (prism ridgeline) 4b ′ forming the top of the subsidiary prism 4 ′. However, as shown by a solid line in FIG. The light source chip 2 is arranged in the vicinity of the incident end face 3a which is one end face of the light guide plate 3, and the sub light source chip 2 'is arranged in the vicinity of the sub incident end face 3a' which is the other end face. Light from the light source chip 2 is emitted to the upper surface 3b side, and the sub-prism 4 'emits light from the sub-light source chip 2' to the lower surface 3d side.
[0032]
Next, the shape of the prism of the light guide 3 will be described with reference to FIG. 1 (d). Since the prism 4 and the sub-prism 4 ′ have the same shape, the prism 4 on the lower surface 3d The shape will be described.
[0033]
The lower surface 3d forms a prism surface 4a in which the concavo-convex prisms 4 are continuously repeated in an array at an equal pitch. Here, the cross-sectional shape of the prisms 4 is serrated, but the top is flat. It may be trapezoidal or semi-cylindrical. The ridge line 4b forming the apex of the prism 4 has an arc shape centered on the light source chip 2 (broken line in FIG. 1A or solid line in FIG. 1C).
[0034]
The light emitted from the light source chip 2 enters the light guide plate 3 from the incident end face 3a as indicated by a broken line. In the light guide plate 3, as long as the incident light is incident on the prism surface 4a on the lower surface 3d side and the sub-prism surface 4a ′ on the upper surface 3b side, the total reflection is repeated as long as the incident angle is not less than the critical angle of total reflection. When the incident angle becomes smaller than the critical angle of total reflection, the light is emitted out of the light guide plate 3. The critical angle θ ° of this total reflection is expressed by the following equation (1):
[Expression 1]
Figure 0004012048
For example, if the material of the light guide plate 3 is PMMA (polymethyl methacrylate: n = 1.49), the medium of the sparse medium is air (n ′ = 1) in this case. The critical angle θ of reflection is 42.1 °.
[0035]
Here, the virtual plane 3c connecting the ridge lines 4b of the prisms 4 on the lower surface 3d side and the sub virtual plane 3c ′ connecting the sub ridge lines 4b ′ of the sub-prisms 4 ′ on the upper surface 3b side are parallel to each other. In some cases, an inclination may be given depending on the device to which the light source 1 is attached. Even in this case, even if there is an inclination of 1.5 ° or less between the virtual plane 3c and the sub-virtual plane 3c ′, the characteristics are hindered. Absent. Further, the pitch P in the distance direction from the center points So and So ′ of the prism 4 and the sub-prism 4 ′ is constant.
[0036]
As described above, since each prism 4 has an arc shape centered on the central point So, which is substantially the center point of the light emitting surface 2a of the light source chip 2, all the light from the light source chip 2 is perpendicular to the optical path. Therefore, the light is reflected and deflected on a plane equidistant from the light emitting point. That is, at an equal distance from the center point So, all light is reflected and deflected under the same conditions.
[0037]
Here, the distance from the virtual plane 3 c to the valley 4 c between the prisms 4 is the depth D of the prism 4, and the depth D of the prism 4 is from the center point So on the light emitting surface 2 a of the light source chip 2. Depending on the distance L, as an example, the distance increases gradually as the distance from the center point So increases (that is, the distance L increases).
[0038]
As an example, the depth D of the prism 4 changes according to a nonlinear high-order function using the distance L as a parameter. As another example, if the maximum distance that the distance L can take is Lm, A position below (Lm / 3) from the center point So is an inflection point. For example, a non-linear high-order function or a linear linear function that differs between L <(Lm / 3) and L ≧ (Lm / 3). And the function of these ranges can be continuous at this inflection point.
[0039]
FIG. 2 shows a specific example of the latter. Here, the inflection point is L = 10 mm, and in the range where the distance L is smaller than the inflection point, the following equation (2) is obtained. In the range of the distance L beyond the point, the following equation (3) is used.
[0040]
[Expression 2]
Figure 0004012048
And
[0041]
The reason why the depth D of the prism is changed in accordance with the distance L in this way is to correct the difference in the amount of emitted light in accordance with the distance L. A function such as a function or linear linear function is selected.
[0042]
Further, the inclination angle of the prism 4 with respect to the virtual plane 3c is based on the prism ridge line 4b, and the inclination angle (hereinafter referred to as the inner prism angle) θ2 on the center point So side and the opposite prism angle (hereinafter referred to as the outer prism). Angle) θ1. In any case, the outer prism angle θ1 is such that light from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 is emitted to the upper surface 3b side, reflected and deflected in the normal direction with respect to the upper surface 3b, and emitted from the upper surface 3b. Therefore, the brightness in the normal direction can be increased by setting the angle within the range of 40 ° to 48 °, and more preferably within the range of 42 ° to 46 °. The inner prism angle θ2 is within an angular range as close as possible to the plane (0 °), for example, within a range of 1 ° to 10 °, in order to reflect and deflect the light reflected by the upper surface 3b again toward the upper surface 3b. Set to Here, the inner prism angle θ2 is calculated from the following equation (4) according to the outer prism angle θ1, the prism pitch P, and the prism depth D:
[Equation 3]
Figure 0004012048
Can be obtained.
[0043]
As an example, the outer prism angle θ1 is constant regardless of the distance L from the center point So in order to reflect and deflect light from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 toward the upper surface 3b. Since the depth D of the prism 4 increases as the distance L from the center point So increases, the angle is similarly increased accordingly. As another example, θ1 + θ2 = constant, the depth D of the prism 4 is increased as the distance L from the center point So increases, and the inner prism angle θ2 is increased accordingly, and the outer prism angle θ1 is increased. To decrease. In this way, when the forming prism piece of the light guide plate 3 is processed, the cutting tool is rotated around the tip of the prism 4 to facilitate the variable processing of the prism depth.
[0044]
The same applies to the prism surface 4a of the lower surface 3d with respect to the light source chip 2 described above, and also to the sub prism surface 4a ′ of the upper surface 3b with respect to the sub light source chip 2 ′. However, the sub-prism surface 4a ′ has a relationship in which the prism surface 4a is rotated by 180 ° around the central axis S (FIG. 1A) and around the normal line perpendicular to the upper surface 3b and the lower surface 3d. Accordingly, the outer prism angle θ1 and the inner prism angle θ2 related to the sub-ridge line 4b ′ of the sub-prism 4 ′ are on the sub-light source chip 2 ′ side and the side opposite to the sub-light source chip 2 ′, respectively.
[0045]
Therefore, when the above formulas (2) to (4) are applied to the sub-prism 4 ′, L is the distance from the center point So ′ (FIG. 1C), and the prism depth D Is the distance from the sub-imaginary plane 3c ′ to the valley 4c ′ between the sub-prisms 4 ′, and the prism pitch P is the distance between the sub-ridges 4b ′ of the sub-prism 4 ′.
[0046]
In the planar light source 1 having such a configuration, as indicated by a broken line in FIG. 1D, the light from the light source chip 2 incident from the incident end surface 3a is converted into the prism surface 4a and the sub-prism surface 4a within the light guide plate 3. As long as it is incident on the prism at an angle equal to or greater than the critical angle of total reflection, the reflection is repeated between the prism surface 4a and the sub-prism surface 4a ', and the incident angle is increased on the prism surface 4a during the propagation. Light reflected with a smaller angle than the critical angle of reflection is emitted in the normal direction from the sub-prism surface 4a ′, that is, the upper surface 3b. Here, the light is emitted in the normal direction of the upper surface 3b by the outer prism angle θ1 of the prism 4.
[0047]
Similarly, the light from the sub-light source chip 2 'is also reflected in the light guide plate 3 between the prism surface 4a and the sub-prism surface 4a' in the opposite direction to the light from the light source chip 2. During the propagation, light reflected by the sub-prism surface 4a ′ having an incident angle smaller than the critical angle of total reflection is emitted in the normal direction from the prism surface 4a, that is, the lower surface 3d. Here, the light is emitted in the normal direction of the lower surface 3d by the outer prism angle θ1 ′ of the sub-prism 4.
[0048]
FIG.1 (e) arrange | positions the reflecting plate 5 in the lower surface 3d side of the planar light source 1 shown in FIG.1 (d) in 1st Embodiment.
[0049]
In the drawing, a reflecting plate 5 is provided on the lower surface 3 d side of the light guide plate 3, emitted from the sub light source chip 2 ′, reflected by the sub prism surface 4 a ′ in the light guide plate 3, and the lower surface 3 d of the light guide plate 3. The light emitted from the light is reflected by the reflecting plate 5, passes through the light guide plate 3, and is emitted from the upper surface 3 b. The planar light source 1 is disposed on the back surface of the liquid crystal panel, that is, the liquid crystal panel is disposed on the upper surface 3b side of the light guide plate 3, whereby the planar light source 1 is used as a backlight for illuminating the liquid crystal panel from the back surface. When used, the liquid crystal panel is illuminated with the light from the two light source chips 2 and 2 ′, so that the luminance of the liquid crystal panel is almost twice that when one light source chip is used. That is, it is suitable as a backlight for a liquid crystal panel that requires high luminance.
[0050]
Here, as the reflecting plate 5, a sheet deposited with aluminum or silver having a reflectance of 90% or more is used. For example, the reflecting plate 5 is made of a dielectric multilayer film such as a trade name ESR manufactured by Sumitomo 3M Limited. A material having a reflectance of 98% or more is more preferable. In particular, it is desirable to use regular reflection that does not have diffusibility when reflecting.
[0051]
In the light guide plate 3, the incident end surface 3a, the sub incident surface 3a ′, and the end surfaces on both sides thereof are subjected to, for example, uneven surface processing with a surface roughness Rt of 5 to 50 μm, so that the light reflected at these end surfaces Is diffused by the textured surface, and light is reflected at the end surfaces by a uniform amount of light into the light guide plate 3, increasing the utilization rate of light as the planar light source 1, having a uniform luminance distribution and high luminance. Will be obtained. The definition of surface roughness here is based on the JIS-B0601 standard. Such surface roughness measuring machines include TOPO-2D and 3D manufactured by WYKO as a phase difference method, Sufcom 920A manufactured by Tokyo Seimitsu as an astigmatism method, Nano Scope manufactured by Digital Instruments as an atomic force microscope, and touch. A needle-type Tencor P12EX or the like can be used. Here, Tencor P12EX was used as an example.
[0052]
As described above, in the first embodiment, the prisms 4 are arranged concentrically to form an arc shape, so that all the light emitting surfaces 2a of the light source chip 2 are located at the same distance from the center point So. Are reflected and deflected in the same state, and the depth D of the prisms 4 is made different according to the distance L from the center point So, so that the distance L on the upper surface 3b is changed. The difference in the amount of emitted light can be corrected, and light can be emitted from the entire upper surface 3b of the light guide plate 3 with a uniform amount of light. As a result, a uniform luminance distribution can be obtained over the entire surface of the planar light source 1.
[0053]
In the first embodiment, a light source chip is disposed in close proximity to both end faces of the light guide plate 3 and prisms are formed on the upper and lower surfaces of the light guide plate 3, respectively. It is possible to obtain twice the amount of light. And by arrange | positioning a reflecting plate in the back surface (lower surface) side of this light-guide plate 3, extremely high brightness | luminance is realizable as a backlight for liquid crystal panels. In a backlight using concentric circular prisms, the number of light source chips used is limited to one due to its structure. On the other hand, in the first embodiment, in addition to the good luminous efficiency of concentric circular prisms, it is doubled. It is possible to provide a liquid crystal backlight having high brightness and high luminance and high luminous efficiency.
[0054]
In FIG. 1, the planar shape of the light guide plate 3 is rectangular, and one of the shorter end faces is used as the incident end faces 3 a and 3 a ′. The end faces on the other side may be incident end faces 3a and 3a ', and the light source chips 2 and 2' may be arranged close to each other.
[0055]
3 shows a portion of the light incident plate 3 facing the light source chip 2 facing the light source chip 2 in FIG. 1. FIG. 3 (a) is a plan view, FIG. 3 (b) is a perspective view, and FIG. (C) is an enlarged view of FIG. In these drawings, 3e is a recessed portion, 6 is a light incident portion, 7 is a V-shaped prism, 7a is a ridge line, 7b is a plane portion between the V-shaped prisms 7, and the same portions as those in the previous drawings are the same. A sign is attached.
[0056]
First, in FIG. 3A, a light incident part 6 having a recessed part 3e is formed in the central part of the incident end face 3a of the light guide plate 3 so as to be symmetric with respect to the symmetry axis S. The light source chip 2 is provided so that the light emitting surface 2 a faces the indented portion 3 e of the portion 6. Then, as shown in FIG. 3 (b), a V-shape having a ridge line 7a continuous in the thickness direction of the light guide plate 3 from the upper surface 3b to the virtual plane 3c (FIG. 1 (d)) is formed in the recessed portion 3e. Plural prisms, that is, V-shaped prisms 7 are formed.
[0057]
Explaining in more detail with reference to FIG. 3C, the light incident portion 6 is formed with a recessed portion 3e having a depth d, and a plurality of V-shaped prisms 7 are formed on the inner surface of the recessed portion 3e. Has been. These V-shaped prisms 7 have a shape protruding in a V shape from the inner surface of the recessed portion 3e, and a plane portion 7b parallel to the incident end surface 3a is formed between the V-shaped prisms 7.
[0058]
The width of the recessed portion 3e (the length in the arrangement direction of the V-shaped prism 7) is set to be slightly larger than the width of the light emitting surface 2a of the light source chip 2, and this light emitting surface 2a is arranged in the recessed portion 3e. It faces all the V-shaped prisms 7.
[0059]
The light emitted from the light emitting surface 2a of the light source chip 2 is incident on the light guide plate 3 from the recessed portion 3e of the light incident portion 6, but is diffused and incident by the V-shaped prism 7 in the recessed portion 3e. As a result, light incident on the light guide plate 3 from the recessed portion 3e is incident so as to spread from the recessed portion 3e in the width direction of the light guide plate 3 (direction parallel to the incident end surface 3a). Compared with the case where the concave portion 3e having the prism 7 is not provided, light is incident on the entire light guide plate 3 so that the amount of light is uniform. In addition, by providing the recessed portion 3e in the light incident portion 6, light emitted in an oblique direction from the light emitting surface 2a is also incident on the light guide plate 3 from the wall surface of the recessed portion 3e. Light is incident to the end of the incident end face 3 a of the light plate 3, and the luminance distribution is further uniform over the entire surface of the light guide plate 3. The depth d of the indented portion 3e is set in the range of 0.05 to 0.5 mm. If the amount of indentation is less than 0.05 mm, the light is concentrated near the center of the V-shaped prism 7, The light is not incident on the entire light guide plate 3 and the left and right corners are dark at the incident end face 3a. Further, if the indentation amount exceeds 0.5 mm, it becomes a useless space, and the size including the light source chip is increased with respect to the light emitting area.
[0060]
Next, as the shape of the V-shaped prism 7, the apex angle α is 80 ° ± 10 °, the pitch Pv is 0.05 to 0.5 mm, and the space between the V-shaped prisms 7 is Flat part 7b Is set in the range of 10 to 50% of the pitch Pv. These are optimized by a combination of apex angle α, pitch Pv, and width W of the flat portion 6b based on the Fresnel equation. If even one of these is out of the range, the light is concentrated near the center of the V-shaped prism 7. However, the left and right corners are dark at the incident end face 3a, and the luminance distribution of the light guide plate 3 becomes non-uniform.
[0061]
The surface of the V-shaped prism 7 is subjected to uneven texture processing having a surface roughness in the range of Rt 5 to 50 μm, so that the light from the light source chip 2 can be diffused more efficiently and incident on the light guide plate 3.
[0062]
Further, the above description relates to the incident end face 3a on the light source chip 2 side, but the sub incident end face 3a 'side on the sub light source chip 2' side facing this also has the same structure as the incident end face 3a.
[0063]
FIG. 4 shows a second embodiment of a planar light source according to the present invention, in which FIG. 4 (a) is a plan view, FIG. 4 (b) is a right side view, and FIG. 4 (c) is a rear view. FIG. 4D is a cross-sectional view taken along a dividing line parallel to the symmetry axis S in FIG. 4A, and FIG. 4E is a diagram showing a reflector disposed on the planar light source shown in FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration, and parts corresponding to those in FIG.
[0064]
4A to 4C, one end face of the light guide plate 3 is an incident end face 3a, and a light source chip 2 and a sub light source chip 2 'are provided on the incident end face 3a side, and their light emitting faces 2a, 2a'. Are arranged so as to be close to the incident surface 3a. A plurality of prisms 4 are provided on the lower surface 3d of the light guide plate 3, and a plurality of sub-prisms 4 'are provided on the upper surface 3b. The prisms 4 are formed of the light source chip 2 as shown in FIG. As shown in FIG. 1A, these sub-prisms 4 'are also sub-lights of the sub-light source chip 2'. An arc-shaped continuous prism having a common center at substantially the center point So ′ of the light emitting surface 2a ′ is formed.
[0065]
These prisms 4 and sub-prisms 4 ′ have an arc shape in the same direction at the same pitch, and their cross-sectional shapes are the above formulas (2) to (4) as shown in FIG. ), But the ridgelines of the prism 4 and the sub-prism 4 ′ are shifted from each other by ½ pitch. The directions of the inner prism angle θ2 and the outer prism angle θ1 of the prism 4 and the auxiliary prism 4 ′ with respect to the respective ridge lines are the same. Further, the mounting structure of the light source chip 2 and the auxiliary light source chip 2 ′ on the incident end face 3a of the light guide plate 3 is the structure shown in FIG. 3 as in the first embodiment. Further, the entire end surface 3f facing the incident end surface 3a of the light guide plate 3 can be the textured surface described in the first embodiment, thereby effectively diffusing the light propagating through the light guide plate 3. Can be reflected.
[0066]
Light from the light source chip 2 and the sub light source chip 2 ′ is incident on the light guide plate 3 and propagates while being reflected by the prism 4 and the sub prism 4 ′ in the light guide plate 3 as in the first embodiment. The light is reflected and deflected by the inclined surface forming the outer prism angle θ1, and is emitted in the normal direction from the upper surface 3b and the lower surface 3d.
[0067]
FIG. 4E shows a configuration in which the reflector 5 is arranged on the lower surface 3d side of the planar light source 1 shown in FIG. 4D in the second embodiment.
[0068]
In the same figure, a reflection plate 5 similar to that shown in FIG. 1E is provided on the lower surface 3 d side of the light guide plate 3, and light emitted from the lower surface 3 d of the light guide plate 3 is reflected by the reflection plate 5. The light is emitted from the upper surface 3 b through the light guide plate 3.
[0069]
The planar light source 1 is disposed on the back surface of the liquid crystal panel, that is, the liquid crystal panel is disposed on the upper surface 3b side of the light guide plate 3, whereby the planar light source 1 is used as a backlight for illuminating the liquid crystal panel from the back surface. When used, the liquid crystal panel is illuminated with the light from the two light source chips 2 and 2 ′, so that the luminance of the liquid crystal panel is almost twice that when one light source chip is used. That is, it is suitable as a backlight for a liquid crystal panel that requires high luminance. Therefore, the same effect as that of the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.
[0070]
FIG. Reference example of planar light source using one light source chip (A) is a plan view, (b) is a right side view, (c) is a rear view, and (d) is a symmetry axis S of FIG. (A). FIG. 4E is a cross-sectional view showing a configuration in which a reflecting plate is arranged on the planar light source shown in FIGS. 1A to 1D, and corresponds to FIG. The same reference numerals are assigned to the components, and duplicate descriptions are omitted.
[0071]
In the figure, this Reference example Uses one light source chip 2. However, the prism configuration of the light guide plate 3 is the same as that of the light guide plate 3 shown in FIG. 4, and the cross-sectional shapes thereof are those shown in FIGS. 4 (d) and 4 (e).
[0072]
Light from the light source chip 2 is incident on the light guide plate 3 and propagates in the light guide plate 3 while being reflected by the prism 4 and the sub-prism 4 ′ in the same manner as in the second embodiment, and the outer prism angle θ1 (FIG. 4 (d)) is reflected and deflected by the inclined surface and emitted from the upper surface 3b and the lower surface 3d in the normal direction.
[0073]
this Reference example In FIG. 4E, as shown in FIG. 4E, the light from the light source chip 2 can be effectively used by disposing the reflecting plate 5 on the lower surface 3d side.
[0074]
FIG. 6 is a diagram of a planar light source according to the present invention. 3 FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a right side view, and FIG. 2C is a rear view. Reference numerals 8 and 8 ′ denote light incident portions, and portions corresponding to those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0075]
This first 3 In this embodiment, in FIG. 6, light incident portions 8 and 8 ′ are provided at two corner portions of the light guide plate 3, respectively. The light incident portions 8 and 8 'have the configuration shown in FIG. 3, and light is transmitted from the light source chips 2 and 2' to the light guide plate 3 by the light incident portions 8 and 8 'as described with reference to FIG. Is incident. Further, these light incident portions 8 and 8 ′ are opposed to other corner portions facing the corner portion where the light incident portions 8 and 8 ′ are provided. In this case, as in the first embodiment, the center line S is not axially symmetric externally, but passes through the corners facing from the center of the light incident portions 8 and 8 ′ and passes through the light incident portions 8 and 8 ′. 8 ′ or a straight line perpendicular to the light emitting surfaces 2a and 2a ′ of the light source chips 2 and 2 ′, and a center point So (not shown) at a position where the center line S passes through the light emitting surfaces 2a and 2a ′. A plurality of prisms 4, 4 ′ are provided concentrically. These prisms 4 and 4 ′ also have a continuous arc shape extending from substantially the end portion to the end portion of the light guide plate 3.
[0076]
This second 3 Also in this embodiment, the prisms 4 and 4 ′ have the configuration shown in FIG. 1D as in the first embodiment. In this case, since the light source chips 2, 2 ′ are arranged at the corners of the light guide plate 3, if the light emitted from the light source chips 2, 2 ′ has an emission angle in the plane direction of 90 °, the light guide plate 3 can be irradiated uniformly.
[0077]
As above, this number 3 In the embodiment, the prisms 4 and 4 ′ are arcuately arranged concentrically, so that the light emitting surfaces 2a and 2a ′ of the light source chips 2 and 2 ′ are located at the same distance from the center points So and So ′. All the light from the light beam is reflected and deflected in the same state, and the depth D of the prism 4 is changed from the center points So and So ′ as in the equations (2) and (3). (However, the maximum distance Lm in this case is the distance between the opposite corners of the light guide plate 3), and the outgoing light according to this distance L on the upper surface 3b. The difference in the amount of light can be corrected, and light can be emitted from the entire surface of the light guide plate 3 with a uniform amount of light. As a result, a uniform luminance distribution is obtained over the entire surface as a planar light source.
[0078]
This number 3 In the embodiment, the light incident part 8 ′ may be provided at other corners including the corners opposite to the light incident part 8 other than the light incident part 8, or the second light incident part 8 ′ shown in FIG. Corresponding to the embodiment, it may be provided at the same corner as the light incident portion 8. Furthermore, as shown in FIG. Reference example Corresponding to the above, only one light incident part 8 may be provided and one light source chip 2 may be used.
[0079]
FIG. 7 is a sectional view showing a first embodiment of a liquid crystal display device using the first embodiment of the planar light source shown in FIG. 1 as a light source, wherein 9 is a liquid crystal module, 10 is a liquid crystal plate, 10a Is a transmissive liquid crystal plate, and 11 is a polarizing plate. The same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG.
[0080]
In the figure, a liquid crystal plate 10 provided with polarizing plates 11 on both sides of a transmissive liquid crystal plate 10 a is disposed on the upper surface 3 b side of the light guide plate 3, and a reflecting plate 5 is disposed on the lower surface 3 d side of the light guide plate 3. Thus, the liquid crystal module 9 is configured.
[0081]
In this configuration, as described with reference to FIG. 1, the light incident on the light guide plate 3 from the light source chips 2 and 2 ′ is reflected and deflected by the prism 4 and is emitted from the upper surface 3b. The light reflected and deflected by the sub-prism 4 'exits the light guide plate 3 from the lower surface 3d, is reflected by the reflector plate 5, enters the light guide plate 3 again, and exits from the upper surface 3b. The light emitted from the upper surface 3 b illuminates the liquid crystal plate 7 through the polarizing plate 11. In this way, a backlight type liquid crystal display panel is configured.
[0082]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a liquid crystal display device using the first embodiment of the planar light source shown in FIG. 1 as a light source, wherein 9 ′ is a liquid crystal module and 10 ′ is a liquid crystal plate Reference numeral 10a ′ denotes a transmissive liquid crystal plate, and 11 ′ denotes a polarizing plate. Parts corresponding to those in FIG.
[0083]
In the figure, in the second embodiment, a liquid crystal plate 10 is provided on the upper surface 3b side of the light guide plate 3, and a liquid crystal plate 10 'having the same configuration is provided on the lower surface 3d side. According to such a configuration, as described with reference to FIG. 1, the light incident on the light guide plate 3 from the light source chips 2 and 2 ′ is reflected and deflected by the prism 4 and emitted from the upper surface 3b, and is disposed on the upper surface 3b side. The liquid crystal plate 10 is illuminated. The light reflected and deflected by the sub-prism 4 ′ exits the light guide plate 3 from the lower surface 3d, and illuminates the liquid crystal plate 10 ′ arranged on the lower surface 3d side.
[0084]
In this way, the planar light source 1 shown in FIG. 1 can be used as a common light source for the two liquid crystal plates 10 and 10 ′, and constitutes a backlight type liquid crystal module 9 ′ capable of displaying both sides. it can.
[0085]
In addition, in embodiment of liquid crystal module 9 and 9 'shown in FIG.7 and FIG.8, embodiment shown in FIGS. 4-6 is used as a planar light source. And reference examples Needless to say, they are also used.
[0086]
Here, a conventional backlight type liquid crystal module will be described with reference to FIG.
[0087]
In the conventional example shown in FIG. 9A, a conventional prism 4 formed in parallel is formed only on the lower surface 3d of the light guide plate 3, the liquid crystal plate 10 is on the upper surface 3b side, and the reflecting plate is on the lower surface 3d side. 5 are arranged respectively. Here, only one light source chip is used, and light incident on the light guide plate 3 from the light source chip 2 propagates through the light guide plate 3 while being reflected by the prism 4 and the upper surface 3 b, and at the prism 4. The liquid crystal plate 10 is illuminated by being reflected and deflected and emitted from the upper surface 3b. The light transmitted through the prism 4 is emitted from the lower surface 3 d of the light guide plate 3, reflected by the reflecting plate 5, passes through the light guide plate 3, and is emitted from the upper surface 3 b to illuminate the liquid crystal plate 10.
[0088]
However, in the liquid crystal module 9 having such a configuration, since only one light source chip can be used, the amount of light is not sufficient, and a liquid crystal module with high luminance cannot be obtained.
[0089]
FIG. 9B shows a conventional double-sided liquid crystal module 12 using two liquid crystal plates 10 and 10 '. In this case, a planar light source 1 and 1' is used for each liquid crystal plate 10 and 10 '. It is done. In these planar light sources 1 and 1 ', the light source chips 2 and 2' and the light source chip must be used one by one. For this reason, the liquid crystal plates 10 and 10 'cannot be sufficiently bright. In addition, since the two planar light sources 1 and 1 ′ are used, the double-sided liquid crystal module 9 has a thickness as a whole.
[0090]
Next, a method for manufacturing the planar light source 1 according to the present invention described above will be described.
[0091]
FIG. 10 is a process diagram showing a specific example of a method for manufacturing a molding die for the light guide plate 3 in the planar light source 1 shown in FIG. 1, wherein 13 is a molding piece on the main prism 4 side, and 13 ′ is a sub-prism. 4'-side molding piece, 13a and 13b are indentations, 14 is a dummy piece, 14a is a hole, 14b and 14c are projections, 15 is a cutting tool, 16 is a prism pattern on the main prism 4 side, and 16 is a secondary A prism pattern 17 on the prism 4 'side and 17 is a plating layer. Since the molding piece 13 ′ on the side of the sub-prism 4 ′ is the same as the molding piece 13 on the side of the main prism 4, the drawing piece 13 ′ side is enclosed in parentheses (13 ′) by using the same drawing. , (16 ′).
[0092]
10A, in this embodiment, for the molding die of the main prism 4, a molding piece 13 and a dummy block 14 having a circular outer shape are used, and a prism pattern is formed on the molding piece 13. In FIG. It is formed to manufacture a molding die for the light guide plate 3. The forming piece 13 is processed to have substantially the same shape as the outer shape of the light guide plate 3 whose target is the outer shape, and the dummy piece 14 has a hole portion into which the forming piece 13 can be fitted properly without rattling. 14a is provided (a similar recess may be used instead of the hole 14a, but will be described as the hole 14a below). The hole portion 14a extends from substantially the center point of the dummy piece 14 to almost the outer periphery. The molding piece 13 is provided with recessed portions 13a and 13b corresponding to the recessed portions 3e (FIG. 3) in the light incident portion 6 with respect to the light source chip 2 and the sub light source chip 2 ′ of the light guide plate 3. The hole 14a of the dummy piece 14 is provided with projections 14b and 14c that fit into the recesses 13a and 13b. The depth of the hole 14a is equal to the thickness of the molding piece 13, and when the molding piece 13 is fitted into the hole 14a, the surface of the molding piece 13 and the surface of the dummy piece 14 are on the same plane. is there.
[0093]
When manufacturing a molding die (not shown) of the light guide plate 3, first, before fitting the molding piece 13 into the hole 14 a of the dummy piece 14, on the surface of the molding piece 13 and the dummy piece 14, A plating layer 17 of Ni plating, Ni alloy plating, Cu plating, or Cu alloy plating is formed with a thickness of 100 μm, and the molding piece 13 is fitted into the hole 14 a of the dummy piece 14.
[0094]
The plating here may be either an electric plating or an electroless plating, and the plating thickness is preferably from 100 μm to 300 μm. If the plating thickness exceeds 300 μm, the plating takes time or unnecessary plating is placed.
[0095]
Thereafter, as shown in FIG. 10 (b), the dummy piece 14 is rotated around its center point, and a forming layer 13 and a plating layer of the dummy piece 14 are formed using a cutting bit 15 such as a single crystal diamond bit. A desired prism pattern 16 is formed on 17. In this case, the prism pattern 16 is processed so that the prism 4 as described in FIG. 1 is obtained on the plating layer 17 of the molding piece 13.
[0096]
When this processing is completed, the forming piece 13 is removed from the hole 14a of the dummy piece 14 as shown in FIG. As shown in FIG. 10D, the molding piece 13 obtained by processing in this way is a molding die piece for injection molding of the light guide plate 3 having the prism 4 formed on the plating layer 17. It is.
[0097]
Next, for the molding die of the sub-prism 4 ′, a molding piece 13 ′ and a dummy block 14 having a circular outer shape are used, and this molding piece 13 ′ is also illustrated in FIGS. By repeating the process shown in (c), it can be obtained in the same manner. In this case, a sub-prism pattern 16 ′ corresponding to the prism shape of the sub-prism 4 ′ is formed on the molding piece 13 ′. By attaching the molding pieces 13 and 13 ′ thus obtained to the mold, a light guide plate having prisms 4 and 4 ′ formed on both sides can be obtained.
[0098]
In this way, it is possible to obtain a molding die for the light guide plate 3 in which the prism patterns of the prisms 4 and 4 ′ are easily and accurately formed by lathe processing.
[0099]
Here, the plastic material used for the light guide 3 that is injection-molded using such a mold, that is, the material of the light guide plate 3 is not particularly limited, but PMMA (polymethacrylic acid) is used in terms of transmittance and moldability. Methyl), PC (polycarbonate), PS (polystyrene), COP (cyclic olefin polymer), COC (cyclic olefin copolymer) which is a copolymer of COP and polyethylene, and the like.
[0100]
Further, as shown in FIG. 10E, the dummy piece 14 may have a polygonal block shape such as a substantially square shape.
[0101]
Furthermore, the light guide plate 3 shown in FIG. 4 and the molding piece of the light guide plate 3 shown in FIG. 5 can be manufactured by the same method, but the hole 14a of the dummy piece 14 has the light guide plate 3 Needless to say, a protrusion corresponding to the recessed portion of the light incident portion is provided.
[0102]
FIG. 11 is a process diagram showing one process of a specific example of the method of manufacturing the light guide plate 3 in the planar light source 1 shown in FIG. 6, and parts corresponding to those in FIG.
[0103]
This example is also the same as the manufacturing method shown in FIG. 10, but the hole (or recess) 14 a of the dummy piece 14 is formed so that one corner thereof is close to the rotation center of the dummy piece 14. To do. Also in this specific example, one or two corners of the molding piece 13 are already processed so as to form the light incident portions 8 and 8 'as described in FIG. Will fit into the corner of the hole 14a.
[0104]
Except this, it is the same as that of the specific example shown in FIG. 10, and the molding die of the light-guide plate 3 shown in FIG. 6 can be obtained eventually.
[0105]
In the specific example shown in FIG. 10, the dummy piece 14 and the forming piece 13 are prepared in advance, and the forming piece 13 only forms the prism 4. However, the present invention is not limited to this. The plating layer is formed on the surface of the disk-shaped base material having no hole (or recess) 11a as shown in FIG. 10 (b), and as described in FIG. 10 (b) Then, the prism pattern 16 is formed with the cutting tool 15, and then the range shown as the molding piece 13 is cut out and the outer shape is processed to obtain the molding die of the light guide plate 3 shown in FIG. 10 (d). The same applies to the manufacture of the molding die for the light guide plate 3 shown in FIG.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the planar light source of the present invention, the light reflection and deflection states on the same circumference centered on the light emitting surface of the light source chip are made equal, and the distance from the light emitting surface is set accordingly. Regardless of this distance, the prism is increased in depth so that the reflection and deflection of light from the light emitting surface are substantially equal, so that the uniformity of the luminance distribution over the entire emission surface is greatly improved.
[0107]
In addition, prisms are formed on both sides of the light guide plate, and light source chips are arranged corresponding to the prisms. Therefore, two light source chips can be used for the same light guide plate, and the amount of light can be doubled. Thus, it can be used as a high-brightness backlight for the liquid crystal panel.
[0108]
Furthermore, since light can be emitted from both sides of the light guide plate, these emitted lights can be applied to different liquid crystal panels, and can be used as a common backlight for the two liquid crystal panels of a double-sided liquid crystal display device. Thus, the double-sided liquid crystal display device can be thinned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a planar light source according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of a change according to a distance L of a prism depth D in FIG.
3 is a view showing a light incident portion of the light guide plate in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of a planar light source according to the present invention.
[Figure 5] Reference example of planar light source using one light source chip FIG.
FIG. 6 is a plan view of a planar light source according to the present invention. 3 It is a top view which shows this embodiment.
7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display panel of a first embodiment of a liquid crystal display device using the planar light source shown in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display panel of a second embodiment of the liquid crystal display device using the planar light source shown in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal panel using a conventional planar light source.
FIG. 10 is a process diagram showing a specific example of a method for producing a molding die for a planar light source according to the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing one step of another specific example of the method for producing a molding die for a planar light source according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Planar light source
2,2 'light source chip
2a, 2a 'Light emitting surface
3 Light guide plate
3a, 3a 'incident end face
3b upper surface
3c, 3c 'virtual plane
3d bottom
3e indentation
4,4 'prism
4a, 4a 'Prism surface
4b, 4b 'ridgeline
4c, 4c 'valley
5 reflector
6 Light incident part
7 V-shaped prism
7a Ridge line
7b Flat part
8,8 'light incident part
9,9 'LCD module
10, 10 'LCD
10a, 10a 'transmissive liquid crystal plate
11, 11 'polarizing plate
12 LCD module
13 Molding piece
13a, 13b Recessed part
14 Dummy
14a Hole (concave)
14b, 14c Projection
15 Cutting tool
16 Prism pattern
17 Gold plated layer

Claims (7)

第１，第２の光源チップと導光板とからなり、該導光板は該第１，第２の光源チップからの光を入射する光入射部と該光入射部から入射された該光を反射、偏向させるプリズム面とを有する面状光源であって、
該プリズム面は、該導光板の第２の面と第１の面とに別々に形成されて、該第１，第２の光源チップから該導光板に入射された光を反射、偏向する第１，第２のプリズム面からなり、該第１の光源チップから入射された光を該第１のプリズム面での反射によって該導光板の第１の面から出射させるとともに、該第２の光源チップから入射された光を該第２のプリズム面での反射によって該導光板の第２の面から出射させ、
該第１のプリズム面は、該第１の光源チップの発光面の略中央部を中心とする連続した複数の円弧状のプリズムが、該第１の光源チップの発光面の該略中心部を中心に、同心状に配列形成された面からなり、
該第２のプリズム面は、該第２の光源チップの発光面の略中央部を中心とする連続した複数の円弧状のプリズムが、該第２の光源チップの発光面の該略中心部を中心に、同心状に配列形成された面からなる
ことを特徴とする面状光源。 The light guide plate includes first and second light source chips and a light guide plate, and the light guide plate reflects a light incident portion that receives light from the first and second light source chips and the light incident from the light incident portion. A planar light source having a deflecting prism surface,
The prism surfaces are separately formed on the second surface and the first surface of the light guide plate, and reflect and deflect light incident on the light guide plate from the first and second light source chips . 1 and a second prism surface, and the light incident from the first light source chip is emitted from the first surface of the light guide plate by reflection on the first prism surface, and the second light source The light incident from the chip is emitted from the second surface of the light guide plate by reflection at the second prism surface;
The first prism surface is formed by a plurality of continuous arc-shaped prisms centering on a substantially central portion of the light emitting surface of the first light source chip, and the substantially central portion of the light emitting surface of the first light source chip. Consists of a concentric array at the center,
The second prism surface is formed by a plurality of continuous arc-shaped prisms centering on a substantially central portion of the light emitting surface of the second light source chip, and the substantially central portion of the light emitting surface of the second light source chip. A planar light source comprising a surface arranged concentrically at the center . 請求項１において、
前記第１，第２の光源チップを前記導光板の角部に配置したことを特徴とする面状光源。In claim 1 ,
A planar light source, wherein the first and second light source chips are arranged at corners of the light guide plate. 請求項１または２において、
前記第１，第２のプリズム面での前記プリズムは夫々、等ピッチで形成され、
前記第１のプリズム面の前記プリズムは、前記プリズムの稜線を基準として、前記プリズムの前記第１の光源チップからの光の入射部側の前記仮想平面に対する第１の傾斜角が、前記第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなし、該第１の傾斜角とは反対側の前記仮想平面に対する第２の傾斜角が一定であり、
前記第２のプリズム面の前記プリズムは、前記プリズムの稜線を基準として、前記プリズムの前記第２の光源チップからの光の入射部側の前記仮想平面に対する第１の傾斜角が、前記第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなし、該第１の傾斜角とは反対側の前記仮想平面に対する第２の傾斜角が一定であることを特徴とする面状光源。In claim 1 or 2 ,
The prisms on the first and second prism surfaces are formed at equal pitches, respectively.
The prism of the first prism surface has a first inclination angle with respect to the virtual plane on the light incident portion side of the prism from the first light source chip , with the ridge line of the prism as a reference . The light source chip has a shape that increases with distance from the light emitting surface of the light source chip , and the second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle is constant ,
The prism of the second prism surface has a first inclination angle with respect to the virtual plane on the incident side of light from the second light source chip of the prism with respect to the ridge line of the prism as a reference. A planar light source characterized by having a shape that increases as the distance from the light emitting surface of the light source chip increases, and that the second tilt angle with respect to the virtual plane opposite to the first tilt angle is constant . 請求項１または２において、
前記第１，第２のプリズム面での前記プリズムは夫々、等ピッチで形成され、
前記第１のプリズム面の前記プリズムは、前記プリズムの稜線を基準として、前記プリズムの前記第１の光源チップからの光の入射部側の前記仮想平面に対する第１の傾斜角が、前記第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなり、該第１の傾斜角とは反対側の前記仮想平面に対する第２の傾斜角が、前記第１の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、小さくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなしており、
前記第２のプリズム面の前記プリズムは、前記プリズムの稜線を基準として、前記プリズムの前記第２の光源チップからの光の入射部側の前記仮想平面に対する第１の傾斜角が、前記第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、大きくなり、該第１の傾斜角とは反対側の前記仮想平面に対する第２の傾斜角が、前記第２の光源チップの発光面から遠ざかるにつれて、小さくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなしていることを特徴とする面状光源。Oite to claim 1 or 2,
The prisms on the first and second prism surfaces are formed at equal pitches, respectively.
The prism of the first prism surface has a first inclination angle with respect to the virtual plane on the light incident portion side of the prism from the first light source chip , with the ridge line of the prism as a reference . As the distance from the light emitting surface of the first light source chip increases, the second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle decreases as the distance from the light emitting surface of the first light source chip increases. And the shape of the sum of the first inclination angle and the second inclination angle is constant ,
The prism of the second prism surface has a first inclination angle with respect to the virtual plane on the incident side of light from the second light source chip of the prism with respect to the ridge line of the prism as a reference. As the distance from the light emitting surface of the light source chip increases, the second inclination angle with respect to the virtual plane opposite to the first inclination angle decreases as the distance from the light emitting surface of the second light source chip increases. And a planar light source characterized in that the sum of the first inclination angle and the second inclination angle is constant . 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
前記第１，第２のプリズム面の一方側に反射板を設けたことを特徴とする面状光源。In any one of Claims 1-4 ,
A planar light source comprising a reflector on one side of the first and second prism surfaces. 請求項５に記載の面状光源をバックライトとして用いた液晶表示装置において、
前記導光板の一方の面から出射される光で液晶パネルを照明することを特徴とする液晶表示装置。In the liquid crystal display device using the planar light source according to claim 5 as a backlight,
A liquid crystal display device illuminating a liquid crystal panel with light emitted from one surface of the light guide plate. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の面状光源をバックライトとして用いた液晶表示装置において、
前記導光板の両面に液晶パネルを配置し、
前記導光板の一方の面から出光される光で一方の該表示パネルを照明し、前記導光板の他方の面から出光される光で他方の該表示パネルを照明することを特徴とする液晶表示装置。In the liquid crystal display device using the planar light source according to any one of claims 1 to 4 as a backlight,
A liquid crystal panel is arranged on both sides of the light guide plate,
One of the display panels is illuminated with light emitted from one surface of the light guide plate, and the other display panel is illuminated with light emitted from the other surface of the light guide plate. apparatus.
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