JP2004134322A

JP2004134322A - Light source device and linear light source device using it, surface light source device and liquid crystal display device

Info

Publication number: JP2004134322A
Application number: JP2002300294A
Authority: JP
Inventors: Toshie Yagi; 八木　淑恵; Hiroji Mimura; 三村　広二; Goro Saito; 齋藤　悟郎; Ken Sumiyoshi; 住吉　研
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device which is small-sized and has a high directivity, a linear light source device and a surface light source device which are thin-type and have high directivity, a surface light source device which supplies light to, for example, a projector and a liquid crystal display and which is thin-type and power-saving type, and furthermore, a liquid crystal display device which is thin-type and has high perceptivity. <P>SOLUTION: A cup part 1423 installed on a substrate 1422 is made as a reflective guide part, and an LED tip 1425 is installed at the bottom face of a hole. The cup part 1423 is filled by a mold resin 1428, and a light focusing part and the reflective guide part are integrally formed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置、およびそれを用いた線光源装置、面光源装置、および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、軽量かつ薄型という特長を有することから、ラップトップ型、ノート型等のパーソナルコンピュータ用のディスプレイや、携帯テレビ、電子手帳、携帯電話器等といったモバイル電子機器、など、様々な機器の表示装置として広く利用されている。近年、こうした液晶表示装置に対し、低消費電力化、小型・薄型化に対する要望がとみに強まっている。
【０００３】
こうした液晶表示装置に用いられる光源装置の一つに、発光面である面状導光板の側面から光源の光を入射させる、いわゆるエッジライト型面光源装置がある。エッジライト型面光源装置では、光源が導光板の側面に設けられているため、面光源装置の厚さを導光板の厚さと同程度とすることができ、直下型面光源装置を用いる場合に比べて面光源装置全体を薄型化できる。こうした事情から、モバイル用ＬＣＤ等ＬＣＤにおいては、このエッジライト型面光源装置を用いることが主流となってきている。
【０００４】
エッジライト型面光源装置の光源としては冷陰極管等の管状ランプやＬＥＤなどが用いられるが、長寿命、省電力、省スペースなどの観点から、ＬＥＤが広く用いられている。ＬＥＤを用いたエッジライト型面光源装置は、導光板への光源光の入射方法から、大きく二種類に分類される。これらについて、以下、図４３および図４４を参照して説明する。
【０００５】
第一の種類として、光源装置からの光が導光板に直接入射されるタイプの面光源装置が提案されている（特許文献１）。図４３は、光源装置からの光が導光板に直接入射されるタイプの面光源装置を示す図である。図４３（ａ）はこの面光源装置の上面図であり、図４３（ｂ）は図４３（ａ）のＡ−Ａ’方向の断面図である。図４３（ａ）に示すように、ＬＥＤ１０１は、面状導光板１０２の側面の光源設置部１０３に設けられる。
【０００６】
ＬＥＤ１０１から出射した光は光源設置部１０３で集められ、このうちＡ−Ａ’方向の指向性がよい光は光源設置部１０３から面状導光板１０２に入射する。また、ＬＥＤ１０１から出射した光のうち、Ａ−Ａ’方向の指向性が悪い光は、光源設置部１０３から面状導光板１０２に入射し、光源設置部１０３に設けられた反射部１０４にて反射した後、角度を変えて面状導光板１０２内を導光する。こうして面状導光板１０２内へ均一に光が導光するようになっている。
【０００７】
図４３（ｂ）に示すように、面状導光板１０２の表面には溝や孔などの周期的な凹凸構造、もしくは光散乱部が形成された反射部１０５を形成している。面状導光板１０２に入射した光は、この反射部１０５で角度を変え面状導光板１０２から出射する。
【０００８】
第二の種類として、光源装置からの光を線光源化した後、面状導光板に入射させる構成の面光源装置がある。図４４は、このような構成の面光源装置を示す図である。図４４（ａ）はこの面光源装置の上面図であり、図４４（ｂ）は図４４（ａ）のＡ−Ａ’方向の断面図であり、図４４（ｃ）は図４４（ａ）のＢ−Ｂ’方向の断面図である。
【０００９】
図４４（ａ）に示すように、ＬＥＤ１１１から光が出射する方向に線状導光板１１２が配置され、この線状導光板１１２から光が出射する方向に面状導光板１１３が配置されている。線状導光板１１２の側面には、周期的な凹凸構造もしくは光散乱部が設けられた反射部１１４が形成されている。
【００１０】
ＬＥＤ１１１から出射した光は、図４４（ａ）のように、反射部１１４で反射し、線光源に変換された後、面状導光板１１３に入射する。面状導光板１１３には、周期的な凹凸構造もしくは光散乱部からなる反射部１１５が設けられており、面状導光板１１３に入射した光は、図４４（ｃ）中の矢印に示すように、導光板表面に設けられた反射部１１５で角度を変えることにより面状導光板１１３から出射し、面光源化される。
【００１１】
ここで、ＬＥＤ１０１、１１１から出射した光の利用効率を向上させる要請から、図４３に示す面光源装置の場合、図４３（ｂ）のように、面状導光板１０２の厚みをＬＥＤ１０１の幅以上とすることが必要となる。また、図４４に示す面光源装置の場合、図４４（ｂ）のように、線状導光板１１２の幅および厚みを、ＬＥＤ１１１の幅および厚み以上とすることが必要となる。こうした事情から、エッジライト型面光源装置の厚みはＬＥＤのサイズに依存する。さらに、ＬＥＤの指向性が悪いと、図４３（ｂ）、図４４（ｂ）、図４４（ｃ）中に矢印で示すように、導光板から外部に漏れる光が多くなり、消費電力の増大を招く。また、導光板を薄型化する際に、線状導光板および面状導光板の厚み方向においてＬＥＤの指向性が低いと、導光板からの出射光の均一性が低く、導光板の薄型化が困難となる。なぜなら、導光板が薄いほど、導光板の光源側で光が漏出してしまうからである。以上のことから、エッジライト型面光源装置に用いられるＬＥＤは、小型でかつ高指向性を有することが望まれる。さらに、携帯機器用のＬＣＤ等、機器の小型化に対する要求が厳しい分野においては、導光板の薄型化が求められており、前述のように、導光板の薄型化のためには、光源の指向性の向上が必要である。したがって、このような用途においては、ＬＥＤの小型化、高指向性化が強く求められる。
【００１２】
現在使われているＬＥＤは、その実装形態から砲弾型と表面実装型の二種類に大別される（特許文献２）。
【００１３】
図４５は砲弾型ＬＥＤの典型構造を示す図である。発光部であるＬＥＤチップ１２１が、導電性Ａｇペースト１２２を塗布したマウントリード１２３のカップ部１２４にマウントされている。ＬＥＤチップ１２１とマウントリード１２３はＡｕワイヤ１２５で通電しており、凸レンズ状のモールド樹脂１２６で封止されている。マウントリード１２３内のカップ部１２４の内壁には反射面１２７が設けられており、ＬＥＤチップ１２１の側面から出射した光を反射させ集光することにより、発光効率を向上させる構成となっている。また、モールド樹脂１２６は、ＬＥＤチップ１２１からの光を高効率で平行光化するために、ＬＥＤチップ１２１を点光源とみなせる程度の大きさとなっている。典型的なサイズとしては、ＬＥＤチップ１２１の幅が０．３ｍｍ程度で、レンズ状のモールド樹脂１２６は、３〜５ｍｍφ、高さ４〜７ｍｍである。こうした砲弾型ＬＥＤは、比較的高指向性ではあるものの小型化が困難である。このため、エッジライト型面光源装置の光源として、表面実装型ＬＥＤが使われることが多い。
【００１４】
図４６は表面実装型ＬＥＤの典型的な構造を示す図である。表面実装型ＬＥＤでは、導電性Ａｇペースト１３２を塗布した基板１３３の上にＬＥＤチップ１３１がマウントされており、基板１３３の側面に電極１３４が形成されている。ＬＥＤチップ１３１と電極１３４の間はＡｕワイヤ１３５で通電しており、これらはレンズ状に成形されたモールド樹脂１３６で封止されている。典型的なサイズとしては、ＬＥＤチップ１３１の幅が０．３ｍｍ程度、モールド樹脂１３６の幅が２ｍｍ、高さが１ｍｍ程度である。
【００１５】
表面実装型ＬＥＤは、砲弾型ＬＥＤに比べて小型なものとなる。しかしながら、表面実装型ＬＥＤの場合、レンズの焦点位置から出射した光は光軸（通常発光部の底面に垂直な方向。）と平行となるものの、その他の位置から出射した光は光軸と平行にならず、この結果、出射光の指向性が低くなる。このため、小型化および高指向性のいずれの要求をも満たすことは困難である。この結果、表面実装型ＬＥＤをＬＣＤの光源等に適用した場合、導光板から外部に漏れる光が多くなり、省電力化の要求に応えることが困難となる。また、導光板の厚み方向において、指向性が低いため、導光板の薄型化が難しい。
【００１６】
こうした表面実装型ＬＥＤの構成の例として、図４７に示す構成が提案されている（特許文献３）。以下、この表面実装型ＬＥＤの構成について図４７を参照して説明する。突台部１４８を有する基板１４３の上に、凹部を有する絶縁部材１４７が設けられている。突台部１４８の上にダイボンディングペースト１４２が塗布され、この上にＬＥＤチップ１４１が設けられている。絶縁部材１４７の表面に、配線パターン１４４が設置されている。ＬＥＤチップ１４１は、その両脇の配線パターン１４４とボンディングワイヤ１４５により電気的に接続されている。ＬＥＤチップ１４１およびボンディングワイヤ１４５は、レンズ状に成形されたモールド樹脂１４６によって封止されている。
【００１７】
ところが、図４７に示すＬＥＤは、ＬＥＤチップ１４１とその両脇の配線パターン１４４をボンディングワイヤ１４５により接続する構成となっているため、ＬＥＤチップ１４１の大きさに対して凹部の底部を広くとることが必要となる。また、この関係で、ＬＥＤチップ１４１からの出射光を集光するためには凹部の深さも深くすることが必要となる。こうしたことから、ＬＥＤのサイズが比較的大型なものとなる。
【００１８】
また、特許文献３には、モールド樹脂１４６の表面に凸レンズを形成し、ＬＥＤチップ１４１から放射された光を所望の方向に配光することが記載されているが、このようにモールド樹脂１４６の表面をレンズ形状としても、レンズとＬＥＤチップ１４１とが近接して配置された場合には、単純には配光されない。レンズを用いて出射光を配光できるのは、レンズの焦点位置にＬＥＤチップ１４１を配置した場合、すなわち、ＬＥＤチップ１４１とレンズとの距離が十分に大きく、ＬＥＤチップ１４１を点光源とみなせる場合のみである。レンズとＬＥＤチップ１４１とが近接して配置された場合、ＬＥＤチップ１４１を点光源とはみなせなくなるため、レンズの焦点位置から出射した光は光軸に平行となるが、その他の位置から出射した光は光軸と平行にはなりにくい。したがって、図４７の光源装置の場合、図４５の砲弾型ＬＥＤのようには配光されない。特許文献３には、レンズを形成し、ＬＥＤチップ１４１から放射された光を所望の方向に配光する旨記載されているが、出射光の指向性が実際にどの程度制御できているか記載されておらず、配光の効果も不明である。
【００１９】
【特許文献１】
特開平６−５１１３０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２３３８９号公報
【特許文献３】
特開２００２−９４１２２号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、ＬＣＤにおいて、低消費電力化、小型・薄型化を実現するために、ＬＣＤに用いられる面光源装置の薄型化および高指向性化が求められていた。特にＬＣＤに用いる面光源装置においては、導光板の厚みに起因する奥行き感を低減する観点からも導光板の薄型化が求められている。この関係で、光源装置を小型化することが強く望まれていた。しかしながら、従来、このような小型化と高指向性化の両方の要請を満足する光源装置は見いだされていなかった。
【００２１】
こうした事情に鑑み、本発明の目的は、小型で指向性の高い光源装置を提供することにある。本発明の別の目的は、薄型で指向性の高い線光源装置および面光源装置を提供することにある。本発明のまた別の目的は、たとえばプロジェクターや液晶表示装置に光を供給する、薄型で省電力の面光源装置を提供することにある。本発明のさらにまた別の目的は、薄型で視認性が高く、かつ省電力な液晶表示装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、発光部と、前記発光部から出射された光を集光する集光部と、前記発光部と集光部との間に配置され、前記発光部から集光部に向かって広がった形状を有する反射ガイド部とを備え、前記発光部と前記集光部とは近接して配置されており、前記発光部は前記集光部からみて面状光源とみなせる大きさを持っており、前記反射ガイド部の前記発光部側の開口径または開口幅をｗ_１、前記発光部の径または幅をｗ_０としたときに、ｗ_１がｗ_０の３．５倍以下であることを特徴とする光源装置が提供される。
【００２３】
ここで、「近接」とは、発光部は集光部に対して点光源とみなせない程度まで、発光部と集光部とを近づけた状態をいう。前述のように、砲弾型ＬＥＤのように、発光部が集光部に対して点光源とみなせる大きさの光源装置では、発光部からの出射光の集光効率が高いが、表面実装型ＬＥＤのように、発光部が集光部に対して面状光源とみなせる大きさを有する光源装置では、発光部からの出射光が集光されにくい。本発明では、発光部と集光部との間に反射ガイド部を設けることにより、発光部からの出射光のうち直接前記集光部に入射することのできない光を前記集光部の方向に導くとともに、前記集光部にて集光可能な方向に反射させることによって、光源装置の指向性を高めている。
【００２４】
また、本発明に係る光源装置において、発光部の底部中心を通り発光部底面と垂直な平面内における、反射ガイド部の発光部側の開口径または開口幅をｗ_１と定義し、発光部の径または幅をｗ_０と定義する。本発明に係る光源装置において、反射ガイド部の発光部側の開口径または開口幅ｗ_１および発光部の径または幅ｗ_１は、発光部の上面を含む平面内において、反射ガイド部の発光部側の開口が円形である場合に限らず、楕円、矩形、その他いずれの形状である場合をも含む。発光部の底面または反射ガイド部の発光部側の開口部が楕円形である場合、ｗ_０、ｗ_１はその最大径であるとし、またこれらが矩形である場合は、最大幅であるとする。
【００２５】
本発明の光源装置では、発光部からの出射光を効率よく反射ガイド部の反射面で反射させることが重要であり、発光部と反射ガイド部とが離れすぎた場合、指向性の向上効果が低下する。さらに、光源装置が大型化する。このため、図７、図１３を用いて後述するように、反射ガイド部の幅ｗ_１と発光部の幅ｗ_０には適当な値が存在し、この比ｗ_１／ｗ_０を３．５以下とした場合、３０°以内の光束の出射強度が、光源のみの場合の７．５倍以上（あるいは１２倍以上）となり、指向性の高い光源装置が得られる。しかも、この比ｗ_１／ｗ_０を３．５以下とした場合には、光源装置幅を小さくすることができるため、光源装置サイズの、実用的に十分な小型化が実現できる。
【００２６】
本発明によれば、孔の設けられた基体と、前記孔の底面に設置された発光部と、前記孔の側面に形成された反射部を含み、前記発光部が発した光を反射して所定の方向に導く反射ガイド部と、前記反射ガイド部に近接して設けられ、前記反射ガイド部を通過した光を集光する集光部と、を含み、前記反射ガイド部が、前記発光部および前記集光部の間に設けられ、前記発光部から前記集光部に向かって拡大した形状を有する光源装置であって、前記発光部は前記集光部からみて面状光源とみなせる大きさを持っており、前記反射ガイド部の前記発光部側の開口径または開口幅をｗ_１、前記発光部の径または幅をｗ_０としたときに、ｗ_１がｗ_０の３．５倍以下であることを特徴とする光源装置が提供される。
【００２７】
本発明に係る光源装置において、発光部からの出射光は、反射ガイド部を通過し、集光部に効率よく導かれる。また、反射ガイド部と集光部が近接して設けられている。このため、光源装置サイズを小型化し、かつ出射光の指向性を高めることができる。また、基体に作り込まれた構成を有するため、光源装置全体を小型化できる上、生産性が良好である。さらに、発光部と電気的に接続する配線部材を比較的容易な工程で形成することができる。複数の発光部が平面内に並べられたアレイ構造の形成も本発明に係る構成を採用すれば容易となる。
【００２８】
本発明の光源装置において、発光部が一対の電極を含み、発光部および一対の電極が、いずれも孔の底部に埋設された構成とすることができる。本発明に係る光源装置は、発光部が孔の底部に埋設されているため、発光部の底部中心と孔の底部中心との位置合わせが容易になる。したがって効率よく生産することができる。また、発光部の一対の電極が、いずれも孔の底部に埋設された構成であるため、発光部上部にワイヤなどの接続部材を接着し、発光部を電気的に接続する工程が不要となり、製造が容易となる。さらに、電極が発光部側面に埋設されることによって、ワイヤなどの接続部材を用いた場合の接続部材による光の散乱が生じない。したがって、このような構成とすることにより、発光部からの出射光の指向性を高め、より効率よく光源装置外部に出射させることができる。
【００２９】
本発明の光源装置において、孔の深さをＬ_１、発光部の高さをｈ_０、発光部の上面を含む平面内における孔の径または幅をｗ_３、としたときに、０≦Ｌ_１−ｈ_０≦ｗ_３を満たす構成とすることができる。たこうすることにより、反射ガイド部から集光部に効率よく光を導くことができるので、出射光の指向性を高めることができる。またこのとき、従来の光源装置（図４７）に比べ、孔の深さ、すなわち反射ガイド部の長さを小さくすることができるため、光源装置を小型化することができる。
【００３０】
本発明の光源装置は、下記式（１）で示される３０°指向性ｙが、ｙ≧０．５を満たすものとすることが好ましい。
ｙ＝（光軸に対して３０°以内の出射光強度の積分値）／（全出射光強度の積分値）　　　（１）
【００３１】
また、指向角が４０°以下であることが好ましい。ここで「指向角が４０°」とは、出射光強度が最大となる出射角度での光出力を１００とした際の、光出力が５０の時の出射角度が光軸に対して４０°以内であるときをいう。本発明に係る光源装置では、発光部から出射した光が反射ガイド部、集光部をこの順に通過するため、集光部から出射する光の指向性を高めることができる。指向角を４０°以下とすることによって、上述の３０°指向性ｙを高めることができる。
【００３２】
本発明の光源装置において、集光部が反射ガイド部に接した構成とすることができる。こうすることにより、光源装置を小型化し、かつ出射光の指向性をより向上させることができる。また、集光部が反射ガイド部と一体連続に形成された構成とすることができる。さらに、反射ガイド部が発光部に接した構成とすることができる。こうすることにより、反射ガイド部で反射した光をより一層効率よく集光部に入射させることができる。
【００３３】
本発明の光源装置において、発光部は板状または柱状の形状を有するものとすることができる。たとえば、発光部を発光ダイオードまたは電界発光素子とすることができる。
【００３４】
本発明の光源装置において、反射ガイド部が中空構造を有する構成とすることができる。また、反射ガイド部に透光性を有する封止材料が充填された構成とすることができる。こうすることによって、反射ガイド部屈折率を集光部の屈折率などに応じて自由に設定することができる。したがって、光源装置からの出射光の指向性をより一層高めることができる。
【００３５】
本発明の光源装置において、集光部が、反射ガイド部との接点から光の出射方向に突出した形状とすることができる。また、このとき、反射ガイド部の発光部側の開口径または開口幅ｗ_１が、発光部の径または幅ｗ_０の１．７倍以上２．８倍以下である構成とすることができる。こうすることにより、光源装置をより一層小型し、かつ出射光の指向性を向上させることができる。
【００３６】
本発明の光源装置において、集光部が、反射ガイド部との接点から発光部方向に突出した形状であって、集光部の屈折率ｎ_２と、反射ガイド部の屈折率ｎ_１とが、ｎ_１＜ｎ_２を満たす構成とすることができる。こうすることにより、光源装置をさらに小型化するとともに、出射光の指向性を向上させることができる。このとき、反射ガイド部の発光部側の開口径または開口幅ｗ_１が、発光部の径または幅ｗ_０の１．４倍以上３．５倍以下であることができる。こうすれば、光源装置をより一層小型し、かつ出射光の指向性を向上させることができる。
【００３７】
また、本発明の光源装置において、反射ガイド部および集光部は、いずれも、基体の法線方向の対称軸に対して回転対称な形状とすることができる。こうすることにより、集光部に入射した光の指向性をより一層向上させることができる。このような構成として、たとえば集光部を円錐形のプリズム、レンズなどとし、反射ガイド部を円錐台形とする。
【００３８】
本発明によれば、光源装置と、外光源装置からの出射光を導光し、線光源化する導光板とを備えた線光源装置であって、上記光源装置を備えたことを特徴とする線光源装置が提供される。本発明の線光源装置を構成する光源装置は上記の構成となっているため、光源装置からの出射光の３０°指向性が高い。したがって、光源装置から導光板への入射効率を向上させるとともに、導光板を薄型化することができる。また導光板からの出射光の指向性を高めることもできる。また、線状導光板側面や上面に溝やテーパーを形成することにより、線状導光板からの出射光効率をより高めることができる。
【００３９】
本発明によれば、光源装置と、該光源装置からの出射光を導光し、線光源化する線光源装置と、線光源装置からの出射光を導光し、面光源化する導光板とを備えた面光源装置であって、上記線光源装置を備えたことを特徴とする面光源装置が提供される。
【００４０】
また、本発明によれば、光源装置と、該光源装置からの出射光を導光し、面光源化する導光板とを備えた面光源装置であって、前記光源装置を備えたことを特徴とする面光源装置が提供される。
【００４１】
本発明に係る面光源装置には、上述の光源装置が用いられる。このため、面光源装置の導光板の厚み方向に、３０°指向性の高い光を入射させることができる。よって、導光板への光の入射効率を向上することができる。また、入射光の指向性が高いほど導光板を出射する光の指向性も高いため、導光効率も向上する。この結果、従来の光源装置では改善し得なかった高指向性を有し、薄型で省電力な面光源装置を得ることができる。
【００４２】
本発明によれば、基体と、該基体上に複数個配列された光源装置とを含む面光源装置であって、光源装置が上記の光源装置であることを特徴とする面光源装置が提供される。本発明に係る面光源装置に用いられるそれぞれの光源装置は小型であり、かつ光源装置からの出射光の３０°指向性が高い。したがって面光源装置からの出射光の指向性および強度が高くなる。よって、面光源装置の薄型化および省電力化が可能である。
【００４３】
本発明によれば、一対の基板と、該基板に挟持された液晶と、を含む液晶パネルと、液晶パネルに光を供給するための面光源装置とを含む液晶表示装置であって、面光源装置を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。本発明の液晶表示装置を構成する面光源装置は、薄型で出射光の指向性が高い。したがって、このような構成とすることにより、液晶表示装置を薄型化することができる。また、液晶表示装置を省電力で視認性の高いものとすることができる。なお、本発明の液晶表示装置において、基板と面光源装置の導光板とが接合された構成とすることにより、液晶表示装置の奥行き感を低減することができる。
【００４４】
本発明によれば、基板、面状導光板と、基板と面状導光板との間に挟持された液晶と、を含む液晶パネルを備えた液晶表示装置であって、面光源装置を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。本発明に係る液晶表示装置は、面光源装置の導光板が液晶パネルの基板をかねている。こうすることにより、液晶表示装置をさらに薄型化、小型化することができる。また、液晶表示装置の奥行き感を低減することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る光源装置の一例を示す概略構成図である。図１は、発光部としてＬＥＤを用いた光源装置の構成の一例を示す断面図である。図１の光源装置は、リードフレーム１４２１を備えた基板１４２２にカップ部１４２３が形成された構成を有する。カップ部１４２３の底面には、導電性Ａｇペースト１４２４によりＬＥＤチップ１４２５が設置されており、ＬＥＤチップ１４２５の上面に設けられた電極１４２６と、基板１４２２の上面とがＡｕワイヤ１４２７により接続されている。カップ部１４２３はモールド樹脂１４２８により封止され、モールド樹脂１４２８の上面に集光部が形成されている。
【００４６】
図２は、図１の光源装置の発光部、反射ガイド部、および集光部の構成を示す概略図である。図１の光源装置におけるＬＥＤチップ１４２５は、図２の光源装置における発光部１００１に対応している。また、図１中のカップ部１４２３は、図２中の反射ガイド部１００３に対応し、カップ部１４２３の側面は、図２中の反射面１００４として機能する。さらに、モールド樹脂１４２８の、基板１４２２の上面より上部が図２における集光部１００２に対応する。したがって、図２の光源装置においては、反射ガイド部１００３側から光の出射方向に向かって突出した形状の集光部１００２が形成されている。そして、図１、図２の光源装置は、反射ガイド部１００３と集光部１００２とがモールド樹脂１４２８により一体連続に形成されており、集光部１００２および反射ガイド部１００３の形状は、それぞれ円錐形、円錐台形である。
【００４７】
ここで、「一体」とは、反射ガイド部１００３と集光部１００２とが密着した構成であることをいい、「連続」とは、一つの部材中に反射ガイド部１００３と集光部１００２とが設けられたことをいう。図１、図２の光源装置は、反射ガイド部１００３と集光部１００２とが一体連続に形成されているため、反射ガイド部１００３を通過した光を効率よく集光部１００２に導くことが可能な構成である。こうすることにより、光源装置からの出射光強度を高めることができる。なお、反射ガイド部１００３と集光部１００２とが一体連続に形成された構成として、たとえば他に、図３に示す構成を採用することもできる。図３は、面状の発光部１１０１の上面に、集光部１１０２と反射ガイド部１１０３との一体成形物が設置された例である。
【００４８】
また、図１、図２の光源装置では、反射ガイド部１００３は、発光部１００１の占める領域を除いた孔全体に形成されているが、孔の一部に形成することもできる。また、集光部１００２が発光部１００１の方向に突出している場合、発光部１００１および集光部１００２の占める領域を除いた、孔全体を反射ガイド部１００３とすることができる。また、図２の光源装置では、反射ガイド部１００３中に発光部１００１が配置されており、発光部１００１は立方体の形状を有しているが、立方体以外の形状、たとえば直方体、円柱、平板状、などの構成を採用することも可能である。
【００４９】
本実施形態において、以下、発光部の底面の幅をｗ_０と、発光部の高さをｈ_０、発光部の上面を含む平面内における孔の径または幅をｗ_３、孔の深さをＬ_１とする。孔の深さをＬ_１は反射ガイド部の長さに対応するため、以下適宜Ｌ_１を反射ガイド部の長さと呼ぶ。また、発光部の上面を含む平面内における孔の径または幅をｗ_３とし、以下適宜これを発光部上面における反射ガイド部の幅ｗ_３と呼ぶ。さらに、反射ガイド部の入口幅をｗ_１、反射ガイド部の出口幅をｗ_１’、集光部の径または幅をｗ_２とする。そして、光源装置の幅をｗ、光源装置の長さをＬとする。また、反射ガイド部の側面と光軸（通常は孔の底面）とのなす角をｂとし、以下ｂを適宜反射面角度と呼ぶ。さらに、集光部が錐体や三角プリズム等頂角を有する形状である場合、集光部の頂角をａとする。
【００５０】
図１、図２の光源装置において、カップ部１４２３、すなわち反射ガイド部１００３は、円錐台形であるが、他にたとえば角錐台形などの形状としてもよい。反射ガイド部１００３は、発光部１００１から集光部１００２に向かって拡大する形状を有する。このため、発光部１００１からの出射光は反射ガイド部１００３の反射面１００４にて反射し、効率よく集光部１００２に導かれる。集光部１００２は、この光を集光して平行化し、光源装置の外部に出射させる。図２の光源装置において、発光部１００１の幅をｗ_０、集光部１００２の径をｗ_２とした際のｗ_２／ｗ_０の値を、好ましくは１０以下、より好ましくは８以下とする。こうすることにより、発光部１００１は集光部１００２に対して面光源とみなせる大きさとなり、小型で指向性の高い光源装置を実現することができる。
【００５１】
また、図２の光源装置において、孔の底面は、矩形とすることもできる。こうすることにより、孔が微小な場合でも、円形の孔に比べて加工が容易になる。また、発光部１００１が矩形の底面を有する場合、発光部１００１の底面中心と孔の底面中心との位置合わせが容易になる。したがって、光源装置をより安定的に効率よく生産し、高い歩留まりで供給することができる。
【００５２】
図１、図２の光源装置において、集光部１００２の屈折率ｎ_２および反射ガイド部１００３の屈折率ｎ_１は任意に選択される。ｎ_２とｎ_１とは等しくても異なっていてもよい。図１、図２の光源装置では、反射ガイド部１００３側から光の出射方向に向かって突出した形状の集光部１００２が形成されているため、図１６を用いて後述するように、発光部１００１からの出射光は、集光部１００２のプリズム面から空気中に光が出射する際に平行光化されるからである。図１、図２の光源装置では、反射ガイド部１００３にガラスや樹脂や充填された構成であり、充填剤を適宜選択することにより、反射ガイド部１００３の屈折率ｎ_１を所望の値に設定することができる。またたとえば、反射ガイド部１００３の屈折率ｎ_１＝１とすることができ、これは、反射ガイド部１００３を中空とすることによって形成される。この場合、中空の反射ガイド部１００３上に、所定の形状に成型された集光部１００２を設置すればよいため、製造が容易になる。
【００５３】
また、たとえば後述の図１１に示す光源装置のように、集光部１２０２は、発光部１２０１の方向に突出した形状とすることもできる。このようにした場合、光源装置をさらに小型化することができる。このとき、集光部１２０２の屈折率ｎ_２と、反射ガイド部１２０３の屈折率ｎ_１とがｎ_１＜ｎ_２を満たすようにすれば、集光部１２０２から光源装置外部に出射する光が平行化されやすいため、出射光の指向性をさらに高めることができる。
【００５４】
図１、図２の光源装置の集光部１００２は円錐形のプリズムであるが、光を屈折させることにより集光する機能を有するものであれば、これに限定されない。たとえば、三角プリズムや、三角柱、円錐、四角錐のプリズムや球面レンズ、非球面レンズなどを用いることができる。集光部１００２を発光部１００１の表面に垂直な方向の対称軸を有する面対称な構造とすることにより、出射光の指向性を一定の方向についてより一層高めることができる。このような構成として、たとえば三角プリズムやレンズなどを採用することができる。
【００５５】
図３７は、図１および図２に示した光源装置を用いた面光源装置の概略構成図である。図３７における光源装置２００１が、図１および図２に示した光源装置に相当する。光源装置２００１から線状導光板２００２へと入射した光は、線状導光板２００２の側面に設けられた反射部２００４で反射し、線光源化される。このとき、光源装置２００１からの出射光は指向性が高められているため、反射部２００４で反射した光も指向性が高められている。また、線状導光板２００２からの出射光は、面状導光板２００３の表面に設けられた反射部２００５で反射し、面光源化される。このとき、線状導光板２００２からの出射光は指向性が高められているため、反射部２００５で全反射することができ、面状導光板２００３からの出射光強度が向上される。このように、光源装置２００１の指向性が高められているため、導光板を薄型化しても、導光板への光の入射効率を高く維持することができる。したがって、光源装置の消費電力を省力化することができる。
【００５６】
以下、第１の実施形態〜第１０の実施形態において、本発明に係る光源装置の好ましい態様をさらに詳細に説明する。これらの実施形態では、シミュレーションにより、上記式（１）で示される出射光の３０°指向性ｙを、発光部のみの場合を１として、相対比較した。こうすることにより、光源装置の指向性を効果的に比較できる。本実施形態で用いる３０°指向性ｙは、下記式（１）で示される。
ｙ＝（光軸に対して３０°以内の出射光強度の積分値）／（全出射光強度の積分値）　　　（１）
式（１）において、「光軸に対して３０°以内の出射光」とは、基体表面の法線とのなす角が３０°の直線の集合からなるコーン内に含まれる出射光のことをいう。
【００５７】
以下、３０°指向性を用いることが効果的である理由を説明する。ＬＣＤの視野角は、観察者の両目の間隔、および観察者とＬＣＤとの距離によって決定される。通常、実際の視認には３０°程度以内の光が使われる。また、光源装置の指向性が高いほど、その光源装置を用いた面光源装置の出射光強度が高まり、さらに、その面光源装置を用いたＬＣＤの出射光強度が高くなる。すなわち、ＬＣＤからの出射光強度は、ＬＣＤを構成する光源装置の指向性に遡って依存する。このため、光源装置の評価指標として、３０°指向性を用いることにより、ＬＣＤの実態を適切にふまえることができ、好ましい。そして、３０°指向性が高い光源装置は、面光源装置、ＬＣＤに用いた際に、これらの面光源装置、ＬＣＤからの光の出射強度を高めることができる。
【００５８】
なお、以下の実施形態においては、光学シュミレータとしてＬｉｇｈｔ　Ｔｏｏｌｓ（ＯＲＡ社製、登録商標）を用い、モンテカルロ法を用いたノンシーケンシャル光線追跡を行った。光線本数は約１００万本とした。
【００５９】
また、装置サイズについても同時にシミュレーションを行った。その際、光源装置幅ｗを発光部の底面の幅ｗ_０に対する相対値で評価した。
光源装置幅＝ｗ（／ｗ_０）
【００６０】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る光源装置を図５に示す。この光源装置では、発光部１００１、発光部１００１から光の出射方向に拡大した円錐台形の反射ガイド部１００３、および円錐形の集光部１００２とが、同一対称軸上に形成されている。反射ガイド部１００３の側面に、発光部１００１から出射した光を反射するための反射面１００４が設けられている。
【００６１】
図５の光源装置において、発光部１００１から出射した光を高効率で反射ガイド部１００３に入射させるため、反射ガイド部１００３の入口径ｗ_１は、発光部１００１の幅ｗ_０以上であることが好ましい。また、発光部１００１から出射した光を反射面１００４にて反射させるため、反射ガイド部１００３の長さＬ_１が大きいことが望ましい。ただし、図５の光源装置においては、発光部１００１が立方体であるため、発光部の高さをｈ_０とした際の（Ｌ_１−ｈ_０）を大きくすることにより、反射面１００４での反射効率を向上させることができる。さらに、反射ガイド部１００３から出射した光を高効率で集光部１００２に入射させるために、集光部の径ｗ_２は、反射ガイド部１００３の出口径ｗ_１’以上であることが好ましい。また、反射ガイド部１００３の側面と光軸とのなす角ｂは、０°＜ｂかつｂが大きいことが好ましい。一方、光源装置全体を小型化するためには、ｗ_１、Ｌ_１、ｗ_２、ｂともできるだけ小さいことが好ましい。また、ｎ_１およびｎ_２は任意に選択される。
【００６２】
そこで、図５の光源装置が小型でかつ高指向性となる条件を求めるために、光源装置の指向性と装置サイズについてのシミュレーションを行った。発光部１００１はｗ_０＝ｈ_０のＬＥＤチップとし、出射光は発光部の上面および側面の両方から生じるものとした。発光部１００１からの出射光は１８０°の角度分布（ランダム）を有すると仮定した。また、集光部１００２の屈折率ｎ_２および反射ガイド部１００３の屈折率ｎ_１を、ｎ_１＝ｎ_２＝１．５とした。
【００６３】
図６は、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１−ｈ_０＝ｗ_３／２、ａ＝１２０°、ｎ_１＝ｎ_２＝１．５、であって、ｂが１０°以上８０°以下の範囲で変化した際の、出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。図６より、ｂが５０°の場合に、出射光の３０°指向性は極大となることが明らかになった。一方、光源装置幅はｂ＞６０°の範囲で急激に増加した。したがって、ｂを４０°以上６０°以下、特にｂ＝５０°とすることにより、出射光の指向性を高めるとともに、光源装置を小型化することができる。ｂ＝５０°での３０°指向性は、光源のみの場合の約７．６倍となり、３０°指向性が顕著に向上した。一方、光源装置幅は、ｗ_０の約８．５倍となる。
【００６４】
次に、反射ガイド部１００３の入口幅ｗ_１の影響を調べた。ａ＝１２０°、ｂ＝５０°、Ｌ_１−ｈ_０＝０．５ｗ_３とし、ｗ_１をｗ_０の２^１／２倍以上３×２^１／２倍以下の範囲で変化させた。２^１／２に対して変化させたのは、図５の光源装置において、孔の径が最小となる場合の上面図は、図４に示す構成となっているからである。すなわち、反射ガイド部１００３の入口が直径ｗ_１の円形であるのに対し、発光部１００１の底面が幅ｗ_０の正方形であるため、Ａ−Ａ’方向についてｗ_１＝２^１／２ｗ_０が成り立つからである。
【００６５】
結果を図７に示す。図７より、出射光の３０°指向性は、ｗ_１＝１．５×２^１／２ｗ_０で極大となり、ｗ_１＜１．５×２^１／２ｗ_０、ｗ_１＞１．５×２^１／２ｗ_０では徐々に減少する。ここで、この比ｗ_１／ｗ_０を１×２^１／２〜２．５×２^１／２すなわち、１．４〜３．５とすることで３０゜以内の光速の出射強度が光源のみの場合の７．５倍以上となる。また、ｗ_１が大きくなるとともに、光源装置サイズは大きくなることがわかる。このため、ｗ_１／ｗ_０は１．５×２^１／２〜２×２^１／２すなわち、２．１〜２．８であることが特に望ましい。したがって、図５の光源装置では、ｗ_１を１．５×２^１／２ｗ_０、すなわち２．１ｗ_０とすることにより、３０°指向性の向上と光源装置の小型化の二つがともに達成できることが明らかになった。このとき、光源装置幅は、ｗ_０の約１０倍となる。
【００６６】
また、図８は、図５の光源装置について、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、ａ＝１２０°、ｂ＝５０°とした際の、（Ｌ_１−ｈ_０）と出射光の指向性および光源装置サイズとの関係を示した結果である。ここで、（Ｌ_１−ｈ_０）は、発光部上面における反射ガイド部１００３の幅ｗ_３に対し、０．２倍以上２倍以下の範囲で変化させた。ただし、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０より、
ｗ_３＝２^１／２ｗ_０＋２ｈ_０ｔａｎｂ
である。図８より、（Ｌ_１−ｈ_０）／ｗ_３＞０．５の範囲で指向性は緩やかに高まり、（Ｌ_１−ｈ_０）／ｗ_３＞１でほぼ一定になることがわかる。また、（Ｌ_１−ｈ_０）が大、すなわちＬ_１が大きいほど光源装置サイズが大きくなることがわかる。したがって、本実施形態の光源装置においては、Ｌ_１、ｗ_３、およびｈ_０が、
Ｌ_１−ｈ_０＞ｗ_３
を満たす範囲で３０°以内の出射光強度が一定値に達し、Ｌ_１−ｈ_０＝ｗ_３を臨界値とすることが見出された。一方、光源装置を小型化するためには、（Ｌ_１−ｈ_０）は小さいことが好ましい。これより、Ｌ_１−ｈ_０≦ｗ_３を満たす構成とすると、指向性が高く小型なものとなる。たとえば、Ｌ_１−ｈ_０＝０．５ｗ_３とすることができる。
【００６７】
以上のシミュレーション結果より、たとえば、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、Ｌ_１−ｈ_０＝０．５ｗ_３、ｗ_２＝ｗ_１’、ｂ＝５０°とすれば、光源装置の小型化および高指向化を実現できる。このとき、図６を用いて前述したように、光源装置の指向性は発光部１００１のみの場合の７．６倍となり、指向性が顕著に向上する。また、このときの光源装置幅ｗは、ｗ_０の約８．５倍となる。一方、従来の光源装置では、通常、光源装置の幅はＬＥＤの幅の１０倍以上である。たとえば発光部を０．３ｍｍ角の立方体とすると、光源装置幅は２．５ｍｍとなる。したがって、図５の光源装置は、従来の光源装置に比べて小型化されており、かつ高い指向性を有している。
【００６８】
以上、本実施形態に係る光源装置について図５を参照して説明した。図５の光源装置は図２の光源装置と同様に、基板に設けられた孔にＬＥＤを配置することによって得られる。そこで、図５の光源装置の製造方法について、図１を参照して説明する。
【００６９】
まず、リードフレーム１４２１を備えた基板１４２２にカップ部１４２３を形成する。次いでカップ部１４２３の底面に、導電性Ａｇペースト１４２４によりＬＥＤチップ１４２５を設置した後、ＬＥＤチップ１４２５の上面に設けられた電極１４２６と、基板１４２２の上面とをＡｕワイヤ１４２７により接続する。最後に、カップ部１４２３をモールド樹脂１４２８により封止し、モールド樹脂１４２８の上面に集光部を形成する。以上のようにして図１に示す光源装置が完成する。図１の光源装置において、図５の光源装置の反射ガイド部１００３がカップ部１４２３に対応し、反射面１００４がカップ部１４２３の側面に対応する。また、集光部１００２は、モールド樹脂１４２８の、基板１４２２の上面より上部に対応する。以下、上記各工程について詳述する。
【００７０】
リードフレーム１４２１は、たとえば銅系の合金や、鉄系の合金からなる基板に、部分Ａｇメッキを施すことによって作製する。リードフレーム１４２１に、ガラス入り樹脂をインサート成型することにより基板１４２２を作製する。そして、基板１４２２の表面に金型等を熱圧着することによって、基板１４２２にカップ部１４２３を形成する。あるいは、基板１４２２のインサート成型時に、金型等を用いてカップ部１４２３の同時成型を行うこともできる。
【００７１】
なお、図５の光源装置のカップ部１４２３の底面は円形であるが、カップ部１４２３を、たとえば図９（ａ）および図９（ｂ）に示すような底面が正方形あるいは長方形の角錐台形に形成することもできる。カップ部１４２３が小型である場合、底面を矩形とすることにより、底面形状の対称性の乱れが生じにくく、より安定的にカップ部１４２３を製造することができる。さらに、カップ部１４２３の底面の形状をＬＥＤチップ１４２５の底面と略等しい形状となるよう形成することができる。こうすることにより、ＬＥＤチップ１４２５をマウントする工程において、ＬＥＤチップ１４２５とカップ部１４２３との位置合わせが容易となり、これらの底面中心同士のずれが減少する。したがって、光源装置の性能のばらつきを抑えることができ、製造安定性が向上し、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００７２】
次に、反射ガイド部１００３への反射面１００４の形成は、たとえば、カップ部１４２３の側面を金属の反射板で覆ったり、金属を蒸着することにより行う。このうち、金属を蒸着する方法を採用した場合、反射面１００４が、カップ部１４２３の側面に密着して形成されるため、カップ部１４２３と反射面１００４の境界部における光の損失を抑制することができる。
【００７３】
次に、カップ部１４２３の底面に、たとえば導電性Ａｇペースト１４２４を用いてＬＥＤチップ１４２５をマウントする。ＬＥＤチップ１４２５としては前述したように様々なものを用いることができる。また、導電性Ａｇペースト１４２４は、エポキシ樹脂の中にＡｇフレークを混合したものである。マウントされたＬＥＤチップ１４２５の上面に電極１４２６を形成し、この電極と、リードフレームとをＡｕワイヤ１４２７を用いて接続させる。Ａｕワイヤ１４２７は、たとえば太さが５μｍ以上５０μｍ以下のものを用いる。
【００７４】
そして、ＬＥＤチップ１４２５およびＡｕワイヤ１４２７の設けられたカップ部１４２３を、モールド樹脂１４２８で封止し、かつモールド樹脂１４２８の表面を集光部１００２として機能するように成形する。本実施形態においては集光部１００２の形状を円錐形のプリズムとしたが、球面、非球面レンズやフレネルレンズ等のレンズ状とすることもできる。モールド樹脂１４２８は、あらかじめ金型等でプリズム形状に成形されたものを用いてもよいし、液体を流して固化させてもよい。モールド樹脂１４２８は、屈折率が高く、熱膨張係数が小さく、ガラス転移点の高い樹脂を用いることが好ましい。こうすることにより、温度変化によるＡｕワイヤ１４２７の切断や、ＬＥＤチップ１４２５の剥離を抑制することができる。また、リードフレーム１４２１、基板１４２２、ＬＥＤチップ１４２５の温度変化に伴う密着性の低下や、それに伴う気泡の混入などを抑制することにも効果的である。熱膨張係数はガラス転移点を境に顕著に増大するため、ガラス転移点の高い材料を用いることが好ましい。このような材料として、モールド樹脂１４２８にはたとえば無機ガラス材料や、エポキシ樹脂などの有機材料を用いる。二液系のエポキシ樹脂を用いることにより、より容易に成型等を行うことができる。また、他に、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリノルボルネン樹脂等の樹脂を用いることもできる。モールド樹脂１４２８の成型方法は、たとえばポッティング方式、キャスティング方式、トランスファ方式などを用いる。液体原料を用いる場合はポッティング方式またはキャスティング方式により成形し、固体原料の場合は、トランスファ形式により成形する。
【００７５】
このようにして得られた光源装置は、カップ部１４２３が反射ガイド部１００３として機能し、モールド樹脂１４２８の上面が集光部１００２として機能するため、小型でかつ出射光の指向性が高い。
【００７６】
なお、図５の光源装置においては、発光部１００１にＬＥＤを用いた場合を例に説明した。ＬＥＤは光の出射強度が大きく、かつ発熱が少ないため、光源装置からの出射光強度を高めるとともに、光源装置をより安全で高寿命なものとすることができる。発光部１００１にＬＥＤを用いる場合、たとえば、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓなどの長波長可視光（赤）、ＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＳｉＣなどの短波長可視光（青、緑）を用いることができる。また、第２の実施形態に記載のＬＥＤを用いてもよい。また、発光部１００１をＬＥＤ以外の発光素子、たとえば有機電界発光素子（有機ＥＬ）などの電界発光素子（ＥＬ）とすることもできる。ＥＬを用いた場合にも、小型で指向性の高い光源装置とすることができる。
【００７７】
（第２の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第１の実施形態に記載の光源装置（図５）において、発光部１００１に高輝度品ＬＥＤ、たとえばＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＮ系などが用いられたものである。これらのＬＥＤチップはＭＯＣＶＤ法により製造され、それぞれ黄緑〜赤、緑〜青に発色する。また、これらのＬＥＤチップは通常底面が０．３ｍｍ角で、厚みが０．１〜０．２５ｍｍ程度の直方体である。
【００７８】
本実施形態に係る光源装置について、図５の光源装置の場合と同様の仮定を用い、シミュレーションを行った。図１０は、ｈ_０＝ｗ_０／３、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１−ｈ_０＝ｗ_３／２、ａ＝１２０°、ｎ_１＝ｎ_２＝１．５、とし、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の、光源装置からの出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。図１０に示すように、ｂが５０°の場合に、出射光の３０°指向性は極大となることがわかる。一方、光源装置幅はｂ＞６０°の範囲で急激に増加している。たとえば、ｂ＝５０°とすると、３０°指向性は、光源のみの場合の約６．１倍となる。このとき、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約４．７倍となる。たとえば、ｗ_０＝０．３ｍｍ、ｈ_０＝０．１ｍｍの場合、１．４ｍｍとなる。したがって、本実施形態に係る光源装置において、たとえばｂ＝５０°とすることにより、出射光の指向性を高めるとともに、光源装置を小型化することができる。
【００７９】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第１の実施形態に記載の光源装置において、集光部が発光部側に突出した構成のものである。本実施形態に係る光源装置を図１１に示す。図１１の光源装置では、立方体の発光部１２０１、発光部１２０１から光の出射方向に拡大した円錐台形の反射ガイド部１２０３、および頂角ａの円錐形の集光部１２０２が、同一対称軸上に形成されている。反射ガイド部１２０３の側面は、発光部１２０１から出射した光を反射し、集光部１２０２へ導くための反射面１２０４となっている。
【００８０】
発光部１２０１から出射した光を高効率で反射ガイド部１２０３に入射させるためには、反射ガイド部１２０３の入口径ｗ_１は発光部１２０１の幅ｗ_０より大きいことが好ましい。また、反射ガイド部１２０３から出射した光を高い効率で集光部１２０２に入射させるために、集光部の径ｗ_２は、反射ガイド部１２０３の出口径ｗ_１’と同程度以上であることが好ましい。また、反射ガイド部１２０３の側面と光の出射方向とのなす角ｂは、０°＜ｂかつｂが大きいことが好ましい。さらに、集光部１２０２の屈折率ｎ_２と反射ガイド部１２０３の屈折率ｎ_１とが、ｎ_１＜ｎ_２を満たし、発光部１２０１と集光部１２０２との距離ｄとが、ｄ≧ｗ_０／（２ｔａｎ（ａ／２））
を満たす構成とすることが好ましい。こうすることにより発光部１２０１の端部からの出射光が効率よく平行光化するからである。詳細な理由は、第６の実施形態において、図１９を用いて後述する。一方、光源装置全体を小型化するためには、ｗ_１、Ｌ_１、ｗ_２、ｂともできるだけ小さいことが好ましい。
【００８１】
図１１の光源装置の指向性と装置サイズについて、シミュレーションを行った。発光部１２０１がＬＥＤの場合、出射光は発光部の上面および側面の両方から生じることから、発光部１２０１を立方体すなわちｗ_０＝ｈ_０とし、発光部からの出射光は１８０°の角度分布（ランダム）を有すると仮定した。集光部１２０２の屈折率ｎ_２を１．５、反射ガイド部１２０３の屈折率ｎ_１を１．０とした。また、発光部１２０１からの出射光が反射ガイド部の底面を透過することを抑制するため、反射ガイド部１２０３には、底面および側面に反射面１２０４を備えるものとした。
【００８２】
図１２は、ｂが１０°以上５０°以下の範囲で変化した際の出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。ただし、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、ｄ＝ｗ_３／（２ｔａｎ（ａ／２））、ａ＝１２０°、とした。図１２より、ｂ＝５０°において、出射光の指向性が約１２倍に上昇することがわかる。一方で、光源装置サイズはｂ＞４０°で急激に増加する。したがって、たとえば、ｂ＝４０°とすることにより、指向性が高く、かつ小型な光源装置が実現される。
【００８３】
次に、図１１の光源装置について、反射ガイド部の入口幅ｗ_１の影響を調べた。ａ＝１２０°、ｂ＝５０°、ｄ＝ｗ_３／（２ｔａｎ（ａ／２））とし、第１の実施形態同様、ｗ_１をｗ_０の２^１／２倍以上３×２^１／２倍以下の範囲で変化させた。結果を図１３に示す。図１３より、ｗ_１が大きくなるにつれ、出射光の３０°指向性は徐々に増加し、ｗ_１＝２×２^１／２ｗ_０程度で一定になることがわかる。また、ｗ_１が大きくなるにつれ光源装置サイズは大きくなることがわかる。反射ガイド部の幅ｗ_１と発光部の幅ｗ_０との比ｗ_１／ｗ_０には最適値が存在し、この比ｗ_１／ｗ_０を、２^１／２以上２．５×２^１／２以下、すなわち１．４以上３．５以下とした場合、３０°以内の光束の出射強度が、光源のみの場合の１２倍以上となり、指向性のある光源装置が得られる。たとえば、ｗ_１＝２．８ｗ_０において、光源装置からの全出射光のうち、光軸となす角が３０°以内の光が９０％以上となる。しかも、この比ｗ_１／ｗ_０を３．５以下とした場合には、光源装置幅を小さくすることができるため、光源装置サイズの、実用的に十分な小型化が実現できる。
【００８４】
これらのシミュレーション結果より、図１１の光源装置において、指向性が高く小型の構成として、たとえば、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｄ＝ｗ_３／（２ｔａｎ（ａ／２））、ｗ_２＝ｗ_１’、ａ＝１２０°、ｂ＝４０°とすることができる。このとき、図１２を参照すると光源装置の指向性は発光部１２０１のみの場合の９．７倍となり、指向性が顕著に向上する。また、このときの光源装置幅ｗは、ｗ_０の約９倍となる。たとえば、ｗ_０＝０．３ｍｍの場合、２．６ｍｍとなる。
【００８５】
以上より、集光部１２０２が発光部１２０１の方向に突出した光源装置においても、反射ガイド部１２０３および集光部１２０２の設けられた構成とすることにより、発光部１２０１からの出射光の３０°指向性を向上し、かつ装置を小型化することが可能である。
【００８６】
なお、本実施形態および本発明に係る他の実施形態においても、第１の実施形態と同様、発光部１２０１にはＬＥＤチップ以外にも、たとえば有機ＥＬ等を用いることができる。また、集光部１２０２の形状として、円錐形だけでなく、各種レンズ構造を用いることができる。
【００８７】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第３の実施形態に記載の光源装置（図１１）において、発光部１２０１を直方体としたものである。本実施形態に係る光源装置について、図１１の光源装置の場合と同様の仮定を用い、シミュレーションを行った。図１４は、ｈ_０＝ｗ_０／３、ｗ_１＝２^１／２ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、ｄ＝ｗ_３／（２ｔａｎ（ａ／２））、ａ＝１２０°、ｎ_１＝ｎ_２＝１．５、とし、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。図１４より、ｂ＝４０゜において、３０°指向性は、光源のみの場合の約１１倍となり、３０°指向性が顕著に向上する。このとき、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約５．５倍であり、たとえば、ｗ_０＝０．１ｍｍの場合、１．６ｍｍとなる。したがって、ｂ＝４０°とすることにより、指向性が高く、かつ小型な光源装置が実現される。
【００８８】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る光源装置を、図１５に示す。図１５の光源装置においては、面状の発光部１４０１の上面に、集光部である三角プリズム１４０２および光源から集光部に向かって広がった反射ガイド部１４０３が一体成型された光学部材が設けられている。反射ガイド部１４０３は、底面の形状が発光部１４０１の底面と同一形状の、角錐台形である（図９）。発光部１４０１、三角プリズム１４０２、および反射ガイド部１４０３は、光軸方向の同一対称面を有し、これに対して面対称な構成となっている。また、反射ガイド部１４０３の側面に反射面１４０４が設けられている。
【００８９】
図１５の光源装置において、反射ガイド部１４０３、および三角プリズム１４０２によって出射光の指向性の向上が図られる理由を、図１６に示す。図１６において、発光部１４０１から角度θで出射した光が、三角プリズム１４０２に直接入射する場合、集光部から出射した光の出射角度φはθに依存し、θが大きいと、三角プリズム１４０２によって平行光化されにくい。そこで、θの大きい光を、反射ガイド部１４０３の反射面１４０４で反射させた後、三角プリズム１４０２に入射させることにより、三角プリズム１４０２からの出射光を高効率で平行光化することが可能となる。
【００９０】
図１５の光源装置について、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の出射光の３０°指向性と、光源装置幅ｗ／ｗ_０についてのシミュレーションを行った。ただし、発光部１４０１は、その上面の法線に対し６０°以内の指向性を有するものとした。また、ｗ_１＝ｗ_０、ｗ_１’＝ｗ_２、Ｌ_１＝０．５ｗ_１とした。さらに、三角プリズム１４０２の頂角ａ＝１２０°、屈折率ｎ_２＝１．５であり、反射ガイド部１４０３の屈折率ｎ_１は、ｎ_１＞１．０とした。
【００９１】
シミュレーション結果を図１７に示す。図１７より、この光源装置では、ｂ≧４０°で３０°以内の出射光強度が、発光部１４０１のみの場合に対して向上することがわかる。また、ｂ＞６０°で光源装置幅が顕著に大きくなる。したがって、４０°≦ｂ≦６０°とすることにより、指向性が高く装置サイズを小さくすることができる。たとえば、ｂ＝５０°とした場合、３０°以内の出射光強度は発光部１４０１のみの場合の１．１倍となる。このとき、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約２．２倍であり、たとえば、ｗ_０＝２ｍｍの場合、４．４ｍｍとなる。なお、０°≦ｂ≦４０°では、３０°指向性が光源のみの場合よりも低くなっているが、これは、光源装置内部での損失などによるものである。ａおよびｎ_１、ｎ_２など他の因子との組み合わせを最適化することにより、さらに出射光の指向性を高めることが可能である。
【００９２】
図１５の光源装置、および後述する第６〜第１０の実施形態のように、反射ガイド部１４０３と三角プリズム１４０２を一体成型された光学部品とした場合、図２の構成の光源装置を製造する場合に比べ、安定的な製造が容易となる。光学部品を製造し、これを発光部１４０１の上面に設置して用いればよいからである。したがって、市販の表面実装型ＬＥＤ等の指向性を簡便な方法で向上させることができる。また、図１５の光源装置において、反射ガイド部１４０３は、その入口幅ｗ_１が発光部１４０１の幅と等しい正方形の底面を有する角錐台形状に成型されている。このような構成とすることによって、発光部１４０１の上面に設置する際の位置のずれを減少し、製造安定性を向上させることができる。また、発光部１４０１には、表面実装型ＬＥＤの他、有機ＥＬその他の発光素子を用いることも可能である。
【００９３】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第５の実施形態の光源装置において、集光部が発光部側に突出した形状を有するものである。本実施形態に係る光源装置を図１８に示す。図１８において、発光部１８０１、集光部である三角プリズム１８０２、および反射ガイド部１８０３は光軸方向に同一対称軸を有する面対称構造である。反射ガイド部１８０３は、底面の形状が発光部１８０１の底面と同一形状の角錐台形である。光源側に突出した三角プリズム１８０２の屈折率ｎ_２は１．５、頂角ａは１２０°である。また、反射ガイド部１８０３の屈折率ｎ_１は１．０で、その側面には反射面１８０４が形成されている。反射ガイド部１８０３の入口幅ｗ_１と発光部１８０１の幅ｗ_０とは等しく、反射ガイド部１８０３の長さＬ_１はｗ_１の０．５倍である。さらに、集光部の幅ｗ_２は、反射ガイド部１８０３の出口幅ｗ_１’と等しい。
【００９４】
図１８の光源装置において、発光部１８０１からした光が進行する様子を示した図が図１９である。図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、発光部から角度θで出射した光が、三角プリズム１８０２に入射した場合、θがａ／２以上の光の多くはプリズム面１８０５、１８０６に直接入射することができない。そこで、反射面１８０４を設け、θがａ／２以上の光を反射させる。すると、反射した光が三角プリズム１８０２に入射し、平行光化の効率を高めることができる。また、好ましくは、反射面角度ｂが、ｂ＜ａ／２を満たす構成とする。こうすることにより、反射面１８０４において、反射ガイド部１８０３に入射した光のうち、θ＞ａ／２以上の光を反射させることが可能となる。
【００９５】
また、発光部１８０１の端部１８０７から出射した光は、図１９（ａ）より、プリズム面１８０６に入射した場合に比べて、プリズム面１８０５に入射した場合に、より一層平行光化されやすいことがわかる。これは、プリズム面１８０５およびプリズム面１８０６の法線と、入射光とがなす角度の関係による。このため、図１９（ｂ）より、図１８の光源装置において、発光部１２０１と三角プリズム１８０２との距離ｄについて、ｄ≧ｗ_０／（２ｔａｎ（ａ／２））を満たす構成とすることが好ましい。こうすることにより、プリズム面１８０５への入射効率を高めることができる。したがって、より平行光化されやすくなる。図１８の光源装置は、以上の条件を満たすよう構成されており、発光部１８０１と三角プリズム１８０２の距離ｄは、ｗ_０の０．２９倍である。
【００９６】
次に、図１８の光源装置について、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の、出射光の３０°指向性と、光源装置幅ｗ／ｗ_０について、シミュレーションを行った。結果を図２０に示す。ただし、発光部１８０１は、その上面の法線に対し６０°以内の指向性を有するものとした。図２０より、この光源装置では、ｂ≧１５°で３０°以内の出射光強度が発光部１８０１のみの場合に比べて向上する。また、ｂ＞４０°で光源装置幅が顕著に大きくなる。したがって、本実施形態の光源装置では、１５°≦ｂ≦４０°とすることにより、指向性が高く装置サイズを小さくすることができる。たとえば、ｂ＝３０°とした場合、３０°以内の出射光強度は発光部１８０１のみの場合の１．３倍となる。このとき、光源装置幅ｗはｗ_０の約２倍となる。たとえば、ｗ_０＝２ｍｍの場合、４ｍｍとなる。なお、ａおよびｎ_１、ｎ_２など他の因子との組み合わせを最適化することにより、さらに出射光の指向性を高めることが可能である。
【００９７】
（第７の実施形態）
本実施形態の光源装置は、第５の実施形態に記載の光源装置（図１５）の反射ガイド部１４０３および三角プリズム１４０２を、光軸方向の同一対称軸に対して回転対称としたものである。したがって、反射ガイド部１４０３は円錐台形、三角プリズム１４０２は円錐形のプリズムとなり、発光部１４０１は、その底面幅が反射ガイド部１４０３の入口径に等しい円板形状を有する。
【００９８】
本実施形態の光源装置について、ｗ_１＝ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１＝０．５ｗ_１、ａ＝１２０°とし、ｂの値を変化させ、出射光の角度分布および指向角についてシミュレーションを行った。それぞれの結果を図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示す。ただし図２１（ａ）において、「ＬＥＤ」とは、発光部である表面実装型ＬＥＤのみの場合である。また、図２１（ｂ）において、指向角とは、出射光強度が最大となる出射角度での光出力を１００とした際の、光出力が５０の時の出射光が光軸に対してなす角度をいう。
【００９９】
図２１（ａ）より、従来の表面実装型ＬＥＤは出射光の角度分布がなだらかであり、指向性に乏しいことがわかる。一方、本実施形態の光源装置では、ｂ＞０°において、±３０°〜４０°以上の光の出射強度が顕著に減少している。これは、本実施形態の光源装置が３０°指向性に優れたものであることを示す結果である。またこれより、光源装置をこのような構成とすることによって、出射光の３０°指向性を顕著に高めることができる。
【０１００】
また、図２１（ｂ）より、本実施形態の光源装置の指向角は、３０°〜４０°であることがわかる。一方、従来市販されている表面実装型ＬＥＤの指向角は通常約６０°であり、砲弾型ＬＥＤの指向角は通常２５°〜４０°程度である。したがって、本実施形態の光源装置は、従来の表面実装型ＬＥＤに比べ、さらに小型化されているが、砲弾型ＬＥＤと同程度まで指向性が向上されたものであるといえる。
【０１０１】
なお、上述のように、３０°指向性を高めるための設計指針として、たとえば、指向角を指標とすることができる。たとえば、図２１（ａ）、図２１（ｂ）より、出射光の指向角が３０°〜４０°となるよう光源装置を設計することにより、３０°指向性を高めることができる。
【０１０２】
また、図２２は、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。図２２より、ｂが増大するにつれ、出射光の３０°指向性が増すことがわかる。一方、光源装置幅はｂ＞６０°の範囲で急激に増加している。したがって、たとえばｂ＝５０°とすることにより、出射光の指向性を高めるとともに、光源装置を小型化することができる。このとき、３０°指向性は発光部１４０１のみの場合の１．６倍である。また光源装置幅ｗは、たとえばｗ_０＝２ｍｍの場合、４．４ｍｍとなる。
【０１０３】
次に、反射ガイド部１４０３の入口幅ｗ_１の影響を調べた。ａ＝１２０°、ｂ＝５０°とし、ｗ_１をｗ_０に対し、０．２倍〜３倍の範囲まで変化させた。また、Ｌ_１＝０．５ｗ_１とした。結果を図２３に示す。図２３より、出射光の３０°指向性は、ｗ_１が１．５ｗ_０以上でほぼ一定となることがわかる。一方、ｗ_１が大きくなるとともに、光源装置サイズは大きくなる。よって、たとえば、ｗ_１＝１．５ｗ_０とすることにより、３０°指向性の向上と光源装置の小型化の二つがともに達成される。このとき、３０°指向性は発光部１４０１のみの場合の２倍であり、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約８倍となる。
【０１０４】
また、図２４は、Ｌ_１を、ｗ_１に対し、０．２倍以上２倍以下の範囲で変化させた際の、Ｌ_１と、出射光の指向性および光源装置サイズとの関係を示した結果である。ただし、ｗ_１＝ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、ａ＝１２０°、ｂ＝５０°とした。図２４より、Ｌ_１がｗ_１以上で、３０°指向性はほぼ一定になる。また、Ｌ_１が大きいほど光源装置サイズが大きくなる。これより、たとえば、Ｌ_１＝ｗ_１とすることにより、３０°指向性の向上と光源装置の小型化の二つがともに達成できる。このとき、３０°指向性は発光部１４０１のみの場合の２倍であり、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約４．５倍となる。
【０１０５】
また、図２５は、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１＝０．５ｗ_１、ｂ＝６０°とし、三角プリズム１４０２の頂角ａの値を変化させた際の、出射光の指向性と光源装置サイズを示した結果である。図２５より、ａ＝９０°で指向性が極大となることが明らかになった。したがって、ａ＝９０°とすることにより、光源装置からの出射光を高めることができる。
【０１０６】
さらに、図２６は、本実施形態に係る光源装置について、発光部１４０１の指向角と出射光の指向性との関係についてシミュレーションを行った結果である。図２６（ａ）はｂ＝２０°、図２６（ｂ）はｂ＝６０°である。他のパラメータは、ｗ_１＝ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１＝０．５ｗ_１とした。図１６より、本実施形態の光源装置においては、発光部１４０１の指向角が大きい場合、すなわち発光部１４０１の指向性が低い場合にも、高い指向性を有する光を出射することが可能であることがわかる。たとえば一般に、ＬＥＤチップの指向角は６０°程度であるが、このような場合でも本実施形態のように、反射ガイド部１４０３と三角プリズム１４０２が一体化された光学部材をＬＥＤチップの表面に設置することにより、出射光の指向性を向上させることができる。
【０１０７】
なお、図１７および図２２より、本実施形態のように、反射ガイド部１４０３および三角プリズム１４０２を回転対称な形状とすることにより、出射光の指向性をより一層高めることができる。また指向性を、発光部の上面に対して垂直な全ての方向に関して、向上させることができる。あるいは、対称軸に対する断面内の形状を直交方向に変化させることにより、たとえば直行する二方向について、指向性を変化させることができる。こうすることにより、図１５の光源装置をたとえば面光源装置に用いた際に、一定方向に関する指向性を選択的に向上させることも可能である。
【０１０８】
（第８の実施形態）
本実施形態の光源装置は、第６の実施形態に記載の光源装置（図１８）の反射ガイド部１８０３および三角プリズム１８０２を、光軸方向の同一対称軸に対して回転対称としたものである。したがって、反射ガイド部１８０３は円錐台形、三角プリズム１８０２は円錐形のプリズムである。図２７は、ｗ_１＝ｗ_０、ｗ_２＝ｗ_１’、Ｌ_１＝０．５ｗ_１、ａ＝１２０°とし、ｂを１０°以上５０゜以下の範囲で変化させた際の出射光の指向性および光源装置サイズを示した結果である。図２７より、たとえばｂ＝３０°とすることにより、出射光の指向性を高めるとともに、光源装置を小型化することができる。このとき、３０°指向性は発光部１８０１のみの場合の２．２倍である。また光源装置幅ｗは、たとえばｗ_０＝２ｍｍの表面実装型ＬＥＤに装着する場合、４．４ｍｍとなる。
【０１０９】
また、図２０および図２７より、本実施形態においても第７の実施形態同様、光源装置の三角プリズム１８０２および反射ガイド部１８０３を回転対称な形状とすることにより、出射光の指向性をさらに高めることができることが明らかになった。
【０１１０】
（第９の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第５の実施形態に記載の光源装置において、その集光部をレンズとしたものである。本実施形態に係る光源装置を図２８に示す。図２８の光源装置には、発光部１６０１と、レンズ１６０２と、反射ガイド部１６０３とが光軸方向の同一対称軸上に設けられ、これらは面対称な構成となっている。反射ガイド部１６０３は底面の形状が発光部１６０１の底面と同一形状の角錐台形であり、その側面には、反射面１６０４が備えられている。反射ガイド部１６０３の入口幅ｗ_１と発光部１６０１の幅ｗ_０とは等しく、反射ガイド部１６０３の長さＬ_１はｗ_１の０．５倍である。さらに、集光部の幅ｗ_２は、反射ガイド部１６０３の出口幅ｗ_１’と等しい。
【０１１１】
図２８の光源装置について、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させ、出射光の３０°指向性と、光源装置幅ｗ／ｗ_０に関するシミュレーションを行った。ただし、発光部１６０１は、その上面の法線に対し６０°以内の指向性を有するものとし、レンズ１６０２は曲率１の球面レンズとした。図２９より、この光源装置では、ｂ≧２０°の条件で３０°以内の出射光強度が発光部１６０１のみの場合に比べて向上することがわかる。また、ｂ＞６０°で光源装置幅が顕著に大きくなる。これより、図２８の光源装置では、２０°≦ｂ≦６０°とすることにより、指向性が高く装置サイズを小さくすることができる。たとえば、ｂ＝５０°とすることにより、出射光の指向性を高めるとともに、光源装置を小型化することができる。このとき、３０°指向性は発光部１６０１のみの場合の１．４倍であり、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約２．２倍となる。
【０１１２】
なお、図２８の光源装置においては、レンズ１６０２を曲率１の球面レンズとしたが、非球面レンズを用いることもできる。また、レンズ１６０２の曲率が大きいほど、光が出射する際の全反射を防止することができるため、好ましい。また、ｎ_１、ｎ_２など他の因子との組み合わせを最適化することにより、さらに出射光の指向性を高めることが可能である。
【０１１３】
（第１０の実施形態）
本実施形態に係る光源装置は、第６の実施形態に記載の光源装置において、三角プリズム１４０２をレンズとしたもの、つまり、図２８に記載の光源装置を、光軸方向の対称軸に対し、回転対称な構成としたものである。本実施形態の光源装置において、ｗ_１＝ｗ_０とし、ｂを１０°以上８０°以下の範囲で変化させた際の出射光の３０°指向性と、光源装置幅ｗ／ｗ_０についてシミュレーションを行った。ただし、発光部１６０１は、その上面の法線に対し６０°以内の指向性を有するものとした。図３０より、この光源装置では、ｂ≧１０°で３０°以内の出射光強度が向上し、ｂ＝６０°で極大となることがわかる。また、ｂ＞６０°で光源装置幅が顕著に大きくなる。したがって、本実施形態において、１０°≦ｂ≦６０°とすることにより、指向性を高め、かつ小型化することができる。たとえば、ｂ＝４０°とする。このとき、３０°指向性は発光部１４０１のみの場合の２．２倍であり、光源装置幅ｗは、ｗ_０の約１．９倍となる。なお、ａおよびｎ_１、ｎ_２など他の因子との組み合わせを最適化することにより、さらに出射光の指向性を高めることが可能である。
【０１１４】
また、図２９および図３０より、集光部がレンズ形状の場合にも、レンズ１６０２および反射ガイド部１６０３を回転対称な形状とすることにより、出射光の指向性をさらに高めることができることが明らかになった。
【０１１５】
以上、本発明に係る光源装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る光源装置の構成は、これらの実施形態以外にも、適宜選択することができる。以下、光源装置の変形例について説明する。
【０１１６】
図３２のように、反射ガイド部の反射面は、曲面とすることもできる。反射ガイド部の反射面を曲面とすることにより、発光部の形状、および発光部の出射光の指向性にあわせた設計が可能となり、光源装置の指向性がさらに向上する。
【０１１７】
また、発光部に単色光ＬＥＤを用いる場合、図３３（ａ）〜図３３（ｃ）に示す構成とすることにより、光源装置からの出射光を白色とすることができる。たとえば、青色ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤ周辺のモールド樹脂に、主にイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体を含有させることにより、白色光の光源装置を得ることができる（図３３（ａ））。また、発光部に紫外光ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤ周辺のモールド樹脂に、青、緑、赤色の蛍光体の混合物を含有させることにより、白色光の光源装置を得ることができる（図３３（ｂ））。この光源装置では、蛍光体の種類・量等を変えることにより、白色光のホワイトバランスを調節可能であるという利点がある。さらに、発光部に、赤・緑・青の三種類のＬＥＤを並べることにより、白色光の光源装置を得てもよい（図３３（ｃ））。
【０１１８】
図３４（ａ）、図３４（ｂ）は、接続部材とリードフレームの位置関係に関するバリエーションを示す図である。このようにリードフレームの形状を工夫することにより、発光部の上部電極に接続されたワイヤなどの接続部材の位置を変えることができる。このため、ＬＥＤから出射した光の散乱を低減することが可能となる。さらに、ワイヤなど接続部材の位置を変えることにより、光源装置に要求されるサイズなど、様々な物理的条件に対応可能となる。
【０１１９】
このような光源装置において、発光部に単色光ＬＥＤを用い、モールド樹脂に蛍光体を含有させる場合には、図３４（ｃ）、図３４（ｄ）に示すような構成とすることが可能である。
【０１２０】
また、発光部にＬＥＤを用いる場合、基体と平行な方向に、活性層を含む半導体層が積層された構成とすることもできる。このような構成のＬＥＤを、以下適宜サイド発光型ＬＥＤと呼ぶ。サイド発光型のＬＥＤを用いた場合、発光部の側面の一部が基体底部に埋設された構成とすることもできるし、上面のみが露出するよう側面すべてが埋設された構成とすることもできる。図３５（ａ）、図３５（ｂ）のように、上面のみが露出した構成とした場合、発光部からの出射光は、孔の底面のみから出射する。こうすることにより、孔の壁面がより有効に活用され、効率よく光を反射する。よって、光源装置を小型化し、かつ出射光の指向性を高めることができる。さらに、発光部の一対の電極が、いずれも孔の底部に埋設された構成とすることができる。こうすることにより、発光部上部にワイヤなどの接続部材を接着し、発光部を電気的に接続する工程が不要となる。したがって、光源装置の製造が容易になる。さらに、この構成においては、ＬＥＤ上部に、ワイヤなどの接続部材が存在しないため、接続部材による光の散乱が生じない。したがって、このような構成とすることにより、発光部からの出射光の指向性をより一層高め、効率よく光源装置外部に出射させることができる。
【０１２１】
このような光源装置は、図１の光源装置と同様の方法等によって作製することができる。たとえば、発光部を設置するための孔と、反射ガイド部となるカップ部とを成型するために、孔およびカップ部が一体となった形状の金型を用いる。これを基板に押しつけることによって、基板に孔およびカップ部を成型する。そして、たとえば図１の光源装置と同様にして、孔に発光部を設置することよって、発光部の上面のみが露出した構成の光源装置が得られる。以上に記載した光源装置において、発光部に単色光ＬＥＤを用い、モールド樹脂に蛍光体を含有させる場合には、図３５（ｃ）、（ｄ）に示すような構成とすることが可能である。
【０１２２】
なお、サイド発光型ＬＥＤチップを用いた場合、図３５（ａ）、図３５（ｂ）に示したように、発光部が平板状となるため、上記のシミュレーションにおいて発光部を平板状とした場合に対応している。また、サイド発光型ＬＥＤ以外のＬＥＤを用いる以外にも、上面のみが露出するよう基板底部に埋設することによって、発光部が平板状である場合に対応する構成とすることができる。たとえば、いわゆる上面発光型ＬＥＤチップのように、基体と垂直な方向に、活性層を含む半導体層が積層された構成のＬＥＤチップを用いることもできる。
【０１２３】
次に、上記の光源装置を用いた線光源装置および面光源装置について以下で説明する。
本実施形態に係る面光源装置の構成の例を図３７および図３８に示す。図３７は、光源装置２００１と、光源装置２００１からの出射光を導光し、線光源化する線状導光板２００２と、線状導光板２００２からの出射光を導光し、面光源化する面状導光板２００３とを備えた面光源装置である。また、図３８は、光源装置２０１１と、光源装置２０１１からの出射光を導光し、面光源化する面状導光板２０１２とを備えた面光源装置である。
【０１２４】
図３７、図３８の面光源装置において、導光板として、線状導光板や面状導光板などを用いることができる。線状導光板を用いる場合には、必要に応じて、その側面、すなわち光の出射方向に平行な面にたとえば周期的な凹凸構造や光散乱部を設けることにより、光源装置からの光を効率よく線光源に変換することができる。たとえば図３６は、光源装置２０２１からの光の出射方向に設けられた線状導光板２０２２の形状を工夫し、また線状導光板２０２２上に、溝状の周期的な凹凸構造を設けた例である。また、線状導光板２０２２上に、光散乱部を設ける場合、たとえば、表面に不規則で微細な凹凸構造を設ける構成や、線状導光板２０２２内の表面近傍に、光を散乱させるための微粒子などを混入することにより、表面近傍の屈折率と内部の屈折率と変える構成等を用いることができる。以下、導光板に設けられた周期的な凹凸構造や光散乱部を、反射部とよぶ。
【０１２５】
導光板の材料としては、各種透明樹脂、またはガラスなどの無機材料を用いることができる。樹脂を用いる場合、たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー等）、フルオロオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
【０１２６】
また、本実施形態に係る面光源装置は、基体表面に多数の孔を設け、それぞれに本発明の光源装置が備えられた構成とすることもできる。これらの光源装置は光源装置からの出射光の３０°指向性が高い。したがって、面光源装置からの出射光の指向性および強度を高くすることができ、省電力化が可能である。また、光源装置が小型であるため、面光源装置を薄型化することができる。
【０１２７】
以下、第１１の実施形態〜第１４の実施形態において本実施形態に係る面光源装置をより詳細に説明する。
【０１２８】
（第１１の実施形態）
本実施形態に係る面光源装置を図３１に示す。図３１（ａ）の面光源装置は、第１の実施の形態に記載の光源装置を、基板に複数個設けた構成の光源装置の斜視図である。また、図３１（ｂ）は、図３１（ａ）の上面図である。図３１の面光源装置においては、基板１７０１に複数の孔が設けられ、それぞれの孔の底部にＬＥＤ１７０４が設置されている。孔は反射ガイド部１７０３として機能し、孔の上部に集光部１７０２が設けられている。
【０１２９】
図３１の面光源装置においては、各孔に設けられたＬＥＤ１７０４からの出射光の３０°指向性が高い。この結果、小型で指向性が高く、出射光強度の高い面光源装置を得ることができる。このような面光源装置は、たとえば、プロジェクター用の面光源装置などとして用いることが可能である。
【０１３０】
なお、本実施の形態に記載の効果は、第１の実施の形態に記載の光源装置を用いた場合に限らず、第２〜第１０の実施の形態等に記載の光源装置を用いた場合にも、同様の効果が得られる。
【０１３１】
（第１２の実施形態）
本実施形態における面光源装置を、図３７に示す。図３７（ａ）、図３７（ｃ）に示すように、面光源装置は、光源装置２００１と、その出射方向に存在する線状導光板２００２、および、線状導光板２００２の出射面方向に存在する面状導光板２００３からなる。光源装置２００１には、たとえば、第５の実施形態に記載の光源装置を用いる。線状導光板２００２の側面には反射部２００４が形成されている。また、面状導光板２００３の上部には、反射部２００５が形成されている。
【０１３２】
光源装置２００１から出射した光は、線状導光板２００２の側面に形成された反射部２００４にて反射することにより、角度を変えて均一な線光源に変換される。図３７（ｂ）に示すように、線状導光板２００２から面状導光板２００３へと入射した光は、面状導光板２００３の出射面に対向する面に形成された反射部２００５にて反射し、面光源化される。また、光源装置２００１から線状導光板２００２および面状導光板２００３へと入射した光は、導光板の厚み方向において指向性の向上が図られている。このため、図３７（ｂ）に示すように、線状導光板２００２に入射した光はその内で全反射可能となり、導光効率が向上する。面状導光板２００３への入射光についても同様である。また、光源装置２００１から導光板へ入射した光は、導光板の厚み方向において指向性が高いため、導光板の薄型化が可能となる。したがって、本実施形態の面光源装置は、薄型で光源光の利用効率が高い。
【０１３３】
以上より、本実施形態の面光源装置は、高指向性を有し、薄型で省電力である。なお、以上に述べた効果は、第５の実施形態に記載の光源装置を用いた場合に限るものではなく、本実施形態に係るその他の形態の光源装置を用いた場合にも得ることができる。
【０１３４】
（第１３の実施形態）
本実施形態に係る面光源装置は、第１２の実施形態に記載の面光源装置において、第１の実施形態に記載の光源装置を用いるものである。第１の実施形態に記載の光源装置を用いることにより、導光板の面内方向においてより高い指向性を実現する面光源装置を得ることができる。すなわち、図３７の光源装置において、光源装置２００１に第１の実施形態に記載の光源装置を用いる。第１の実施形態に記載の光源装置を用いることにより、導光板の厚みおよび面内の両方向についての指向性の高い光が入射するため、線状導光板２００２への入射効率がさらに向上する。また、入射光の指向性が高まることにより、面光源装置から出射する光の指向性も向上する。したがって、省電力で指向性の高い面光源装置を得ることが可能となる。
【０１３５】
以上に述べた効果は、第１の実施形態に記載の光源装置を用いた場合に限らず、たとえば第２〜第４の実施形態に記載の光源装置および本発明に係る他の回転対称な実施形態の光源装置を用いた場合においても、同様に得ることができる。
【０１３６】
（第１４の実施形態）
本実施形態に係る面光源装置を、図３８に示す。図３８（ａ）の面光源装置は、第５の実施形態に記載の光源装置２０１１と、光源装置２０１１の出射面の出射方向に設けられた面状導光板２０１２とを含む。光源装置２０１１は、面状導光板２０１２に形成された光源設置部２０１３に備えられており、面状導光板２０１２には、光源装置２０１１からの入射光を反射させるための反射部２０１４、および面光源化するための反射部２０１５が形成されている。
【０１３７】
光源装置２０１１からの出射光は、面状導光板２０１２に入射し、面状導光板２０１２の出射面に対向する面に形成された光源設置部２０１３で反射し、さらに面状導光板２０１２上面に設けられた反射部２０１５にて反射することにより、角度を変えて出射し、面光源化される。したがって、第１２の実施形態と同様に、第５の実施形態に記載の光源装置を用いることにより、薄型で省電力な面光源装置を得ることが可能となる。
【０１３８】
以上に述べた効果は、第５の実施形態に記載の光源装置を用いた場合に限るものではなく、第６、第８の実施形態に記載の光源装置、および本発明に係るその他の形態の光源装置を用いた場合でも同様の効果が得られる。さらに、第１３の実施形態同様、本実施形態においても第１〜第４の実施形態に記載の光源装置および本発明に係る他の回転対称な実施形態の光源装置を用いた場合、さらに指向性が高く省電力な面光源装置を得ることができる。
【０１３９】
次に、上記の光源装置を用いた液晶表示装置について、第１５の実施形態〜第１８の実施形態によって説明する。
【０１４０】
（第１５の実施形態）
本実施形態に係る液晶表示装置を図３９に示す。図３９の液晶表示装置は、第１３の実施形態に記載の面光源装置２１０１と、この面光源装置２１０１から出射した光が入射する反射型ＬＣＤ２１０２および、反射型ＬＣＤ２１０２に接合された光学フィルム層２１０３とを含む。
【０１４１】
面光源装置２１０１から出射した光は、光学フィルム層２１０３を通過し、反射型ＬＣＤ２１０２に入射する。そして、反射型ＬＣＤ２１０２の裏面に形成された反射面２１０４にて反射する。その後、面光源装置２１０１の表面から出射し、観察者２１０５の目に入る。図３９の液晶表示装置においては、面光源装置２１０１に、第１３の実施形態に記載の面光源装置が用いられるため、面光源装置２１０１からの出射光の指向性が高く、かつ省電力である。したがって、図３９の液晶表示装置は消費電力が低く、かつ薄型である。
【０１４２】
なお、図３９の液晶表示装置において面光源装置２１０１は、第１３の実施形態に記載の面光源装置に限るものではなく、第１２および第１４の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合にも得ることができる。
【０１４３】
（第１６の実施形態）
本実施形態に係る液晶表示装置を図４０に示す。図４０の液晶表示装置は、第１５の実施形態に係る液晶表示装置において、面光源装置の導光板と反射型ＬＣＤとの間に接着層が設けられたものである。図４０の液晶表示装置は、第１２の実施形態に記載の面光源装置２１１１と、面光源装置２１１１から出射した光が入射する反射型ＬＣＤ２１１２と、反射型ＬＣＤ２１１２と接合された光学フィルム層２１１３と、面光源装置２１１１を構成する面状導光板２１１７と光学フィルム層２１１３との間に設けられた接着層２１１６とを含む。
【０１４４】
面光源装置２１１１から出射した光は、接着層２１１６、光学フィルム層２１１３を通過し、反射型ＬＣＤ２１１２に入射する。そして、反射型ＬＣＤ２１１２の背面に形成された反射面２１１４にて反射する。その後、面光源装置２１１１の上面方向で、観察者２１１５の目に入る。接着層２１１６には、透明で光の吸収が少ない材料を用いる。たとえば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂などを用いる。また、接着層２１１６の屈折率ｎ_３は、面状導光板２１１７の屈折率ｎ_４、光学フィルム層２１１３の屈折率ｎ_５よりも低い構成とする。
【０１４５】
面光源装置２１１１の面状導光板２１１７に入射した光は、全反射を繰り返しながら面状導光板２１１７内を通過する。従来の面光源装置においては、導光板の厚さ方向に指向性が絞られていないため、導光板の下に接着層が存在すると、全反射できる光量が減少するという課題を有していたが、本実施形態においては、第７の実施形態に記載の面光源装置を用いることにより、導光板の厚み方向の指向性が向上されている。このため、面光源装置２１１１の面状導光板２１１７の下に、接着層２１１６を設けた場合にも、面状導光板２１１７内を通過する光量の低下が抑制される。
【０１４６】
さらに、面状導光板２１１７と反射型ＬＣＤ２１１２とを、接着層２１１６を用いて接着することにより、面光源装置の存在による奥行き感が低減された、薄型の液晶表示装置を得ることができる。以上の効果は、第１３の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合に限るものではなく、第１２および第１４の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合にも得ることができる。
【０１４７】
（第１７の実施形態）
本実施形態の液晶表示装置を図４１に示す。図４１の液晶表示装置は、第１５の実施形態に記載の液晶表示装置において、第１３の実施形態に記載の面光源装置に用いた面状導光板が、反射型ＬＣＤの上面基板をかねた構成の装置である。図４１の液晶表示装置は、面光源装置２１２１と、面光源装置２１２１の面状導光板２１２７が上面基板をかねる反射型ＬＣＤ２１２２と、面状導光板２１２７の下部に接着層２１２６を介して設けられた光学フィルム層２１２３とを含む。反射型ＬＣＤ２１２２の底面には反射面２１２４が形成されている。面光源装置２１２１を出射した光は、反射面２１２４にて反射し、面光源装置２１２１の上面方向で、観察者２１２５の目に入る。面光源装置２１２１には、たとえば第１３の実施形態に記載の面光源装置を用いる。
【０１４８】
図４１の液晶表示装置において、面光源装置２１２１を構成する面状導光板２１２７が反射型ＬＣＤ２１２２の上面基板をかねることにより、装置全体の厚さをさらに薄くすることができる。またこれにより、面光源装置の存在による奥行き感を、さらに低減することができる。なお、光学フィルム層２１２３は、面状導光板２１２７の下部、すなわち面状導光板２１２７の反射型ＬＣＤ２１２２側に直接備えることもできる。また、以上の効果は、第１３の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合に限るものではなく、第１２および第１４の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合にも得ることができる。
【０１４９】
（第１８の実施形態）
本実施形態に係る液晶表示装置を図４２に示す。図４２の液晶表示装置は、第１３の実施形態の面光源装置を用いた透過型液晶表示装置である。この透過型液晶表示装置は、面光源装置２１３１、面光源装置２１３１から出射した光が入射する透過型ＬＣＤ２１３２、および透過型ＬＣＤ２１３２に接合された光学フィルム層２１３３を含む。透過型ＬＣＤ２１３２は、面光源装置２１３１の出射面の出射方向に設けられている。光学フィルム層２１３３は、透過型ＬＣＤ２１３２の面光源装置２１３１からの光入射面と対向する面に接合されている。面光源装置２１３１からの出射光は、透過型ＬＣＤ２１３２に入射した後、その入射面と対向する面から出射し、光学フィルム層２１３３を通過して観察者２１３５の目に入る。
【０１５０】
図４２の液晶表示装置では、第１３の実施形態に記載の面光源装置を用いているため、この面光源装置２１３１から出射した指向性のよい光が透過型ＬＣＤ２１３２に入射する。このため、低消費電力で、観察者にとって視認性のよい薄型の液晶表示装置を得ることが可能となる。
【０１５１】
以上に述べた効果は、第１３の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合に限るものではなく、第１２および第１４の実施形態に記載の面光源装置を用いた場合にも得ることができる。また、本実施形態においても、第１５の実施形態、第１６の実施形態のように、接着層を設けることができる。また、第１６の実施形態のように、面状導光板が、反射型ＬＣＤの下面基板をかねることにより、さらに奥行き感の低減された液晶表示装置を得ることができる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光部と、発光部から出射された光を集光する集光部と、発光部と集光部との間に配置され、発光部から集光部に向かって広がった形状を有する反射ガイド部と、を備え、発光部は集光部からみて面状光源とみなせる大きさを持っており、反射ガイド部の発光部側の開口径または開口幅をｗ_１、としたときに、ｗ_１が発光部の径または幅ｗ_０の３．５倍以下とすることにより、小型で指向性の高い光源装置が実現する。
【０１５３】
また本発明の光源装置を用いることにより、薄型で指向性の高い線光源装置および面光源装置が実現される。また本発明の光源装置を用いることにより、たとえばプロジェクターや液晶表示装置に光を供給する、薄型で省電力の面光源装置が実現する。さらに本発明の光源装置を用いることにより、薄型で視認性が高く、かつ省電力な液晶表示装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る光源装置の構成の一例を説明するための上面図である。
【図５】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図７】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図８】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図９】本発明に係る光源装置の反射ガイド部の構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図１１】本発明の光源装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図１３】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図１４】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図１５】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図１７】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図１８】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図１９】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図２０】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２１】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２２】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２３】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２４】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２５】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２６】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２７】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図２８】本発明の光源装置の構成の一例を示す図である。
【図２９】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図３０】本発明に係る光源装置の効果を示す図である。
【図３１】本発明に係る面光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３２】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３３】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３４】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３５】本発明に係る光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３６】本発明に係る線光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３７】本発明に係る面光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３８】本発明に係る面光源装置の構成の一例を示す図である。
【図３９】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【図４０】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【図４１】本発明に係る反射型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【図４２】本発明に係る透過型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【図４３】従来の面光源装置の構造を示す図である。
【図４４】従来の面光源装置の構造を示す図である。
【図４５】従来の砲弾型ＬＥＤの構成を示す図である。
【図４６】従来の表面実装型ＬＥＤの構成を示す図である。
【図４７】従来の表面実装型ＬＥＤの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１、１１１、１７０４　ＬＥＤ
１０２、１１３、２００３、２０１２、２１１７、２１２７　面状導光板
１１２、２００２、２０２２　線状導光板
１０３、２０１３　光源設置部
１０４、１０５、１１４、１１５、２００４、２００５、２０１４、２０１５反射部
１２１、１３１、１４１、１４２５　ＬＥＤチップ
１２２、１３２、１４２４　導電性Ａｇペースト
１２３　マウントリード
１２４、１４２３　カップ部
１２５、１３５、１４２７　Ａｕワイヤ
１２６、１３６、１４６、１４２８　モールド樹脂
１２７、１００４、１２０４、１４０４、１６０４、１８０４、２１０４、２１１４、２１２４　反射面
１３３、１４３、１４２２、１７０１　基板
１３４、１４２６　電極
１４２　ダイボンディングペースト
１４４　配線パターン
１４５　ボンディングワイヤ
１４７　絶縁部材
１４８　突台部
１００１、１１０１、１２０１、１４０１、１６０１、１８０１　発光部
１００２、１１０２、１２０２、１７０２　集光部
１００３、１１０３、１２０３、１４０３、１６０３、１７０３、１８０３　反射ガイド部
１４０２、１８０２　三角プリズム
１４２１　リードフレーム
１６０２　レンズ
１８０５、１８０６　プリズム面
１８０７　端部
２００１、２０１１、２０２１　光源装置
２１０１、２１１１、２１２１、２１３１　面光源装置
２１０２、２１１２、２１２２　反射型ＬＣＤ
２１０３、２１１３、２１２３、２１３３　光学フィルム層
２１０５、２１１５、２１２５、２１３５　観察者
２１１６、２１２６　接着層
２１３２　透過型ＬＣＤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device, and a line light source device, a surface light source device, and a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display (Liquid Crystal Display: LCD) has features of being lightweight and thin, and is therefore a display for a personal computer such as a laptop type or a notebook type, or a mobile electronic device such as a mobile TV, an electronic organizer, and a mobile phone. It is widely used as a display device of various devices such as devices. In recent years, there has been an increasing demand for such a liquid crystal display device to have low power consumption and to be small and thin.
[0003]
As one of the light source devices used in such a liquid crystal display device, there is a so-called edge light type surface light source device in which light from a light source is incident from a side surface of a planar light guide plate which is a light emitting surface. In the edge light type surface light source device, since the light source is provided on the side surface of the light guide plate, the thickness of the surface light source device can be approximately the same as the thickness of the light guide plate. In comparison, the entire surface light source device can be made thinner. Under such circumstances, the use of this edge light type surface light source device has become mainstream in LCDs such as mobile LCDs.
[0004]
As a light source of the edge light type surface light source device, a tubular lamp such as a cold cathode tube, an LED, or the like is used. From the viewpoints of long life, power saving, and space saving, the LED is widely used. Edge light type surface light source devices using LEDs are roughly classified into two types according to the method of inputting the light source light to the light guide plate. These will be described below with reference to FIGS. 43 and 44.
[0005]
As a first type, a surface light source device of a type in which light from a light source device is directly incident on a light guide plate has been proposed (Patent Document 1). FIG. 43 is a diagram illustrating a surface light source device of a type in which light from the light source device is directly incident on the light guide plate. FIG. 43 (a) is a top view of the surface light source device, and FIG. 43 (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 43 (a). As shown in FIG. 43A, the LED 101 is provided in the light source installation unit 103 on the side surface of the planar light guide plate 102.
[0006]
Light emitted from the LED 101 is collected by the light source installation unit 103, and light having good directivity in the A-A ′ direction enters the planar light guide plate 102 from the light source installation unit 103. Further, of the light emitted from the LED 101, light having poor directivity in the AA ′ direction enters the planar light guide plate 102 from the light source installation unit 103, and is reflected by the reflection unit 104 provided in the light source installation unit 103. After being reflected, the light is guided inside the planar light guide plate 102 at different angles. Thus, light is uniformly guided into the planar light guide plate 102.
[0007]
As shown in FIG. 43B, on the surface of the planar light guide plate 102, a periodic uneven structure such as a groove or a hole, or a reflective portion 105 having a light scattering portion is formed. The light incident on the planar light guide plate 102 is emitted from the planar light guide plate 102 by changing the angle at the reflecting portion 105.
[0008]
As a second type, there is a surface light source device having a configuration in which light from a light source device is converted into a linear light source and then incident on a planar light guide plate. FIG. 44 shows a surface light source device having such a configuration. FIG. 44A is a top view of the surface light source device, FIG. 44B is a cross-sectional view in the AA ′ direction of FIG. 44A, and FIG. 44C is FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
[0009]
As shown in FIG. 44A, a linear light guide plate 112 is arranged in a direction in which light is emitted from the LED 111, and a planar light guide plate 113 is arranged in a direction in which light is emitted from the linear light guide plate 112. . On the side surface of the linear light guide plate 112, a reflective portion 114 provided with a periodic uneven structure or a light scattering portion is formed.
[0010]
The light emitted from the LED 111 is reflected by the reflector 114 as shown in FIG. 44A, is converted into a linear light source, and then enters the planar light guide plate 113. The planar light guide plate 113 is provided with a reflective portion 115 composed of a periodic uneven structure or a light scattering portion, and light incident on the planar light guide plate 113 is reflected by an arrow in FIG. Then, the light is emitted from the planar light guide plate 113 by changing the angle at the reflecting portion 115 provided on the surface of the light guide plate, and is turned into a surface light source.
[0011]
Here, in the case of the surface light source device shown in FIG. 43, the thickness of the planar light guide plate 102 is set to be equal to or larger than the width of the LED 101 as shown in FIG. Is required. In the case of the surface light source device shown in FIG. 44, the width and the thickness of the linear light guide plate 112 need to be equal to or larger than the width and the thickness of the LED 111 as shown in FIG. Under these circumstances, the thickness of the edge light type surface light source device depends on the size of the LED. Further, when the directivity of the LED is poor, as shown by arrows in FIGS. 43 (b), 44 (b), and 44 (c), more light leaks from the light guide plate to the outside, thereby increasing power consumption. Invite. Further, when the light guide plate is thinned, if the directivity of the LED is low in the thickness direction of the linear light guide plate and the planar light guide plate, the uniformity of the light emitted from the light guide plate is low, and the light guide plate is thinned. It will be difficult. This is because light leaks from the light source side of the light guide plate as the light guide plate is thinner. From the above, it is desired that the LED used in the edge light type surface light source device be small and have high directivity. Further, in fields where demands for miniaturization of devices, such as LCDs for portable devices, are strict, there is a demand for thinner light guide plates. It is necessary to improve the performance. Therefore, in such applications, miniaturization and high directivity of the LED are strongly required.
[0012]
Currently used LEDs are broadly classified into two types, a cannonball type and a surface mount type, according to their mounting forms (Patent Document 2).
[0013]
FIG. 45 is a diagram showing a typical structure of a bullet-type LED. An LED chip 121 serving as a light emitting unit is mounted on a cup part 124 of a mount lead 123 coated with a conductive Ag paste 122. The LED chip 121 and the mount leads 123 are energized by Au wires 125 and are sealed with a convex lens-shaped mold resin 126. A reflection surface 127 is provided on the inner wall of the cup portion 124 in the mount lead 123, and is configured to reflect light emitted from the side surface of the LED chip 121 and condense the light, thereby improving luminous efficiency. Further, the mold resin 126 has such a size that the LED chip 121 can be regarded as a point light source in order to collimate the light from the LED chip 121 with high efficiency. As a typical size, the width of the LED chip 121 is about 0.3 mm, and the lens-shaped molding resin 126 has a diameter of 3 to 5 mm and a height of 4 to 7 mm. Such shell-type LEDs have relatively high directivity, but are difficult to miniaturize. For this reason, a surface mount type LED is often used as a light source of the edge light type surface light source device.
[0014]
FIG. 46 is a diagram showing a typical structure of a surface mount type LED. In the surface mount LED, an LED chip 131 is mounted on a substrate 133 on which a conductive Ag paste 132 is applied, and an electrode 134 is formed on a side surface of the substrate 133. Electric current is supplied between the LED chip 131 and the electrode 134 by an Au wire 135, and these are sealed by a lens-shaped molding resin 136. As typical sizes, the width of the LED chip 131 is about 0.3 mm, the width of the mold resin 136 is about 2 mm, and the height is about 1 mm.
[0015]
The surface mount type LED is smaller than the shell type LED. However, in the case of the surface mount type LED, light emitted from the focal position of the lens is parallel to the optical axis (usually a direction perpendicular to the bottom surface of the light emitting unit), but light emitted from other positions is parallel to the optical axis. As a result, the directivity of the emitted light is reduced. For this reason, it is difficult to satisfy both requirements of miniaturization and high directivity. As a result, when the surface-mount type LED is applied to a light source of an LCD or the like, a large amount of light leaks from the light guide plate to the outside, and it is difficult to meet the demand for power saving. Further, since the directivity is low in the thickness direction of the light guide plate, it is difficult to reduce the thickness of the light guide plate.
[0016]
As an example of the configuration of such a surface mount LED, a configuration shown in FIG. 47 has been proposed (Patent Document 3). Hereinafter, the configuration of this surface mount LED will be described with reference to FIG. An insulating member 147 having a concave portion is provided on a substrate 143 having a protrusion 148. A die bonding paste 142 is applied on the protrusion 148, and an LED chip 141 is provided thereon. The wiring pattern 144 is provided on the surface of the insulating member 147. The LED chip 141 is electrically connected to the wiring patterns 144 on both sides thereof by bonding wires 145. The LED chip 141 and the bonding wires 145 are sealed by a mold resin 146 formed into a lens shape.
[0017]
However, since the LED shown in FIG. 47 has a configuration in which the LED chip 141 and the wiring patterns 144 on both sides thereof are connected by bonding wires 145, the bottom of the concave portion must be wider than the size of the LED chip 141. Is required. In this connection, in order to collect the light emitted from the LED chip 141, it is necessary to increase the depth of the concave portion. For this reason, the size of the LED becomes relatively large.
[0018]
Patent Document 3 describes that a convex lens is formed on the surface of a mold resin 146 to distribute light emitted from the LED chip 141 in a desired direction. Even when the surface has a lens shape, light is not simply distributed when the lens and the LED chip 141 are arranged close to each other. Outgoing light can be distributed using a lens when the LED chip 141 is arranged at the focal position of the lens, that is, when the distance between the LED chip 141 and the lens is sufficiently large and the LED chip 141 can be regarded as a point light source. Only. When the lens and the LED chip 141 are arranged close to each other, the LED chip 141 cannot be regarded as a point light source, so that light emitted from the focal position of the lens is parallel to the optical axis, but emitted from other positions. Light is unlikely to be parallel to the optical axis. Therefore, in the case of the light source device of FIG. 47, the light is not distributed as in the case of the bullet type LED of FIG. Patent Document 3 describes that a lens is formed and light emitted from the LED chip 141 is distributed in a desired direction. However, it is described how much the directivity of emitted light can be actually controlled. And the effect of light distribution is unknown.
[0019]
[Patent Document 1]
JP-A-6-51130
[Patent Document 2]
JP 2001-223389 A
[Patent Document 3]
JP-A-2002-94122
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to achieve low power consumption and small size and thickness of the LCD, the surface light source device used for the LCD has been required to be thin and highly directional. In particular, in the surface light source device used for the LCD, the thickness of the light guide plate is required to be reduced from the viewpoint of reducing the sense of depth due to the thickness of the light guide plate. In this regard, it has been strongly desired to reduce the size of the light source device. However, hitherto, no light source device has been found that satisfies the demands for both miniaturization and high directivity.
[0021]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a light source device that is small and has high directivity. Another object of the present invention is to provide a thin and highly directional line light source device and a surface light source device. Still another object of the present invention is to provide a thin and power-saving surface light source device that supplies light to, for example, a projector or a liquid crystal display device. Still another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which is thin, has high visibility and consumes less power.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a light-emitting unit, a light-collecting unit that collects light emitted from the light-emitting unit, and a light-emitting unit disposed between the light-emitting unit and the light-collecting unit, from the light-emitting unit toward the light-collecting unit. A reflection guide portion having a widened shape, wherein the light-emitting portion and the light-collecting portion are arranged close to each other, and the light-emitting portion has a size that can be regarded as a planar light source when viewed from the light-collecting portion. And the opening diameter or opening width of the reflection guide portion on the light emitting portion side is w.₁, The diameter or width of the light emitting portion is w₀And then, w₁Is w₀The light source device is not more than 3.5 times the light source device.
[0023]
Here, “close” refers to a state in which the light emitting unit and the light collecting unit are brought close to each other to such an extent that the light emitting unit cannot be regarded as a point light source. As described above, in a light source device having a size in which the light-emitting portion can be regarded as a point light source with respect to the light-collecting portion, such as a shell-type LED, the light-collecting efficiency of light emitted from the light-emitting portion is high. As described above, in the light source device having a size in which the light emitting unit can be regarded as a planar light source with respect to the light collecting unit, the light emitted from the light emitting unit is hardly collected. In the present invention, by providing the reflection guide portion between the light emitting portion and the light collecting portion, of the light emitted from the light emitting portion, light that cannot directly enter the light collecting portion is directed in the direction of the light collecting portion. The directivity of the light source device is enhanced by guiding the light and reflecting the light in a direction in which the light can be collected by the light collecting unit.
[0024]
In the light source device according to the present invention, the opening diameter or the opening width on the light emitting unit side of the reflection guide unit in a plane passing through the center of the bottom of the light emitting unit and perpendicular to the bottom surface of the light emitting unit is set to w.₁And the diameter or width of the light emitting portion is w₀Is defined. In the light source device according to the present invention, the opening diameter or the opening width w on the light emitting unit side of the reflection guide unit.₁And the diameter or width w of the light emitting section₁In the plane including the upper surface of the light emitting section, the opening on the light emitting section side of the reflection guide section is not limited to a circular shape, but also includes an elliptical shape, a rectangular shape, and any other shape. When the bottom surface of the light emitting unit or the opening on the light emitting unit side of the reflection guide unit is elliptical, w₀, W₁Is the maximum diameter, and if they are rectangular, it is the maximum width.
[0025]
In the light source device of the present invention, it is important that the light emitted from the light emitting unit is efficiently reflected by the reflection surface of the reflection guide unit. If the light emission unit and the reflection guide unit are too far apart, the directivity is improved. descend. Further, the size of the light source device increases. For this reason, as described later with reference to FIGS.₁And the width w of the light emitting part₀Has an appropriate value, and this ratio w₁/ W₀Is set to 3.5 or less, the emission intensity of the light beam within 30 ° becomes 7.5 times or more (or 12 times or more) that of the light source alone, and a light source device with high directivity can be obtained. Moreover, this ratio w₁/ W₀When the value is 3.5 or less, the width of the light source device can be reduced, so that the size of the light source device can be practically sufficiently reduced.
[0026]
According to the present invention, a base provided with a hole, a light emitting unit provided on a bottom surface of the hole, and a reflecting unit formed on a side surface of the hole, reflecting light emitted by the light emitting unit A reflection guide portion for guiding in a predetermined direction, and a light-collecting portion provided near the reflection guide portion and condensing light passing through the reflection guide portion, wherein the reflection guide portion includes the light-emitting portion. And a light source device provided between the light-collecting unit and having a shape enlarged from the light-emitting unit toward the light-collecting unit, wherein the light-emitting unit can be regarded as a planar light source when viewed from the light-collecting unit. And the opening diameter or opening width of the reflection guide section on the light emitting section side is w.₁, The diameter or width of the light emitting portion is w₀And then, w₁Is w₀The light source device is not more than 3.5 times the light source device.
[0027]
In the light source device according to the present invention, light emitted from the light emitting unit passes through the reflection guide unit and is efficiently guided to the light collecting unit. Further, the reflection guide section and the light collecting section are provided close to each other. Therefore, the size of the light source device can be reduced, and the directivity of emitted light can be increased. In addition, since the light source device has a configuration formed in the base, the entire light source device can be reduced in size, and the productivity is good. Further, a wiring member electrically connected to the light emitting portion can be formed by a relatively easy process. An array structure in which a plurality of light emitting units are arranged in a plane can be easily formed by employing the configuration according to the present invention.
[0028]
In the light source device of the present invention, the light emitting section may include a pair of electrodes, and both the light emitting section and the pair of electrodes may be embedded in the bottom of the hole. In the light source device according to the present invention, since the light emitting portion is embedded in the bottom of the hole, the alignment of the center of the bottom of the light emitting portion with the center of the bottom of the hole becomes easy. Therefore, it can be produced efficiently. In addition, since the pair of electrodes of the light emitting unit are both buried at the bottom of the hole, a step of bonding a connection member such as a wire on the light emitting unit and electrically connecting the light emitting unit is unnecessary, Manufacturing becomes easy. Further, since the electrode is embedded in the side surface of the light emitting unit, light is not scattered by the connecting member when a connecting member such as a wire is used. Therefore, with such a configuration, it is possible to enhance the directivity of the light emitted from the light emitting unit and more efficiently emit the light to the outside of the light source device.
[0029]
In the light source device of the present invention, the depth of the hole is L₁, The height of the light emitting section is h₀, The diameter or width of the hole in a plane including the upper surface of the light emitting portion is represented by w₃, And 0 ≦ L₁-H₀≦ w₃Can be adopted. By doing so, the light can be efficiently guided from the reflection guide section to the light collection section, so that the directivity of the emitted light can be enhanced. At this time, since the depth of the hole, that is, the length of the reflection guide portion can be reduced as compared with the conventional light source device (FIG. 47), the light source device can be downsized.
[0030]
In the light source device of the present invention, it is preferable that the 30 ° directivity y represented by the following expression (1) satisfies y ≧ 0.5.
y = (integral value of outgoing light intensity within 30 ° with respect to the optical axis) / (integral value of total outgoing light intensity) (1)
[0031]
Further, it is preferable that the directivity angle is 40 ° or less. Here, “the directivity angle is 40 °” means that, when the light output at the emission angle at which the emission light intensity is maximum is 100, the emission angle when the light output is 50 is within 40 ° with respect to the optical axis. It is when it is. In the light source device according to the present invention, since the light emitted from the light emitting unit passes through the reflection guide unit and the light collecting unit in this order, the directivity of the light emitted from the light collecting unit can be improved. By setting the directivity angle to 40 ° or less, the above-described 30 ° directivity y can be increased.
[0032]
In the light source device according to the aspect of the invention, the light collecting unit may be configured to be in contact with the reflection guide unit. By doing so, the size of the light source device can be reduced, and the directivity of emitted light can be further improved. In addition, a configuration may be adopted in which the light collecting unit is formed integrally and continuously with the reflection guide unit. Furthermore, a configuration can be employed in which the reflection guide section is in contact with the light emitting section. With this configuration, the light reflected by the reflection guide portion can be made to more efficiently enter the light collecting portion.
[0033]
In the light source device of the present invention, the light emitting section may have a plate shape or a column shape. For example, the light emitting unit can be a light emitting diode or an electroluminescent element.
[0034]
In the light source device of the present invention, the reflection guide portion may have a hollow structure. In addition, a configuration in which a light-transmitting sealing material is filled in the reflection guide portion can be employed. By doing so, the refractive index of the reflection guide portion can be set freely according to the refractive index of the light collecting portion. Therefore, the directivity of the light emitted from the light source device can be further improved.
[0035]
In the light source device according to the aspect of the invention, the condensing portion may have a shape protruding from the contact point with the reflection guide portion in the light emission direction. Further, at this time, the opening diameter or opening width w of the reflection guide section on the light emitting section side₁Is the diameter or width w of the light emitting portion.₀1.7 times or more and 2.8 times or less. This makes it possible to further reduce the size of the light source device and to improve the directivity of the emitted light.
[0036]
In the light source device according to the present invention, the light-collecting portion has a shape protruding from the contact point with the reflection guide portion toward the light-emitting portion, and has a refractive index n of the light-collecting portion.₂And the refractive index n of the reflection guide portion₁And n₁<N₂Can be adopted. By doing so, the size of the light source device can be further reduced, and the directivity of the emitted light can be improved. At this time, the opening diameter or opening width w of the reflection guide section on the light emitting section side.₁Is the diameter or width w of the light emitting portion.₀Can be 1.4 times or more and 3.5 times or less. In this case, the size of the light source device can be further reduced, and the directivity of the emitted light can be improved.
[0037]
Further, in the light source device of the present invention, both the reflection guide portion and the light condensing portion can have a rotationally symmetric shape with respect to the axis of symmetry in the normal direction of the base. By doing so, it is possible to further improve the directivity of the light incident on the light collecting unit. In such a configuration, for example, the condensing portion is a conical prism, a lens, or the like, and the reflection guide portion is a truncated cone.
[0038]
According to the present invention, there is provided a linear light source device including a light source device and a light guide plate that guides outgoing light from the external light source device to be a linear light source, the light source device including the light source device. A line light source device is provided. Since the light source device constituting the linear light source device of the present invention has the above configuration, the directivity of light emitted from the light source device at 30 ° is high. Therefore, it is possible to improve the efficiency of incidence from the light source device to the light guide plate and to reduce the thickness of the light guide plate. In addition, the directivity of light emitted from the light guide plate can be increased. Further, by forming a groove or a taper on the side surface or the upper surface of the linear light guide plate, the efficiency of light emitted from the linear light guide plate can be further increased.
[0039]
According to the present invention, a light source device, a linear light source device that guides light emitted from the light source device and converts it to a linear light source, and a light guide plate that guides light emitted from the linear light source device and forms a surface light source. And a surface light source device provided with the line light source device.
[0040]
Further, according to the present invention, there is provided a surface light source device including a light source device, and a light guide plate that guides light emitted from the light source device and serves as a surface light source, including the light source device. Are provided.
[0041]
The above light source device is used for the surface light source device according to the present invention. Therefore, light with high directivity of 30 ° can be made incident on the light guide plate in the thickness direction of the surface light source device. Therefore, the efficiency of light incidence on the light guide plate can be improved. In addition, the higher the directivity of the incident light, the higher the directivity of the light exiting the light guide plate, so that the light guide efficiency is improved. As a result, it is possible to obtain a thin, power-saving surface light source device having high directivity, which could not be improved by the conventional light source device.
[0042]
According to the present invention, there is provided a surface light source device including a substrate and a plurality of light source devices arranged on the substrate, wherein the light source device is the above light source device. You. Each light source device used in the surface light source device according to the present invention is small, and has high 30 ° directivity of light emitted from the light source device. Therefore, the directivity and intensity of light emitted from the surface light source device are increased. Therefore, it is possible to reduce the thickness and power consumption of the surface light source device.
[0043]
According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a liquid crystal panel including a pair of substrates, a liquid crystal sandwiched between the substrates, and a surface light source device for supplying light to the liquid crystal panel, the surface light source comprising: A liquid crystal display device comprising the device is provided. The surface light source device constituting the liquid crystal display device of the present invention is thin and has high directivity of emitted light. Therefore, with such a configuration, the thickness of the liquid crystal display device can be reduced. Further, the liquid crystal display device can have low power consumption and high visibility. Note that, in the liquid crystal display device of the present invention, a sense of depth of the liquid crystal display device can be reduced by employing a configuration in which the substrate and the light guide plate of the surface light source device are joined.
[0044]
According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a liquid crystal panel including a substrate, a planar light guide plate, and liquid crystal sandwiched between the substrate and the planar light guide plate, including a surface light source device. A liquid crystal display device characterized by the above is provided. In the liquid crystal display device according to the present invention, the light guide plate of the surface light source device also serves as a substrate of the liquid crystal panel. This makes it possible to further reduce the thickness and size of the liquid crystal display device. Further, the sense of depth of the liquid crystal display device can be reduced.
[0045]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are schematic configuration diagrams illustrating an example of a light source device according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a light source device using an LED as a light emitting unit. The light source device in FIG. 1 has a configuration in which a cup portion 1423 is formed on a substrate 1422 provided with a lead frame 1421. An LED chip 1425 is provided on the bottom surface of the cup portion 1423 by a conductive Ag paste 1424, and the electrode 1426 provided on the upper surface of the LED chip 1425 and the upper surface of the substrate 1422 are connected by an Au wire 1427. . The cup portion 1423 is sealed with a mold resin 1428, and a light collecting portion is formed on the upper surface of the mold resin 1428.
[0046]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a light emitting unit, a reflection guide unit, and a light collecting unit of the light source device of FIG. The LED chip 1425 in the light source device in FIG. 1 corresponds to the light emitting unit 1001 in the light source device in FIG. 1. The cup portion 1423 in FIG. 1 corresponds to the reflection guide portion 1003 in FIG. 2, and the side surface of the cup portion 1423 functions as the reflection surface 1004 in FIG. Further, the upper portion of the mold resin 1428 from the upper surface of the substrate 1422 corresponds to the light collector 1002 in FIG. Therefore, in the light source device of FIG. 2, the condensing portion 1002 is formed so as to protrude from the reflection guide portion 1003 side in the light emission direction. In the light source device of FIGS. 1 and 2, the reflection guide portion 1003 and the light collection portion 1002 are integrally and continuously formed by the mold resin 1428, and the shapes of the light collection portion 1002 and the reflection guide portion 1003 are conical, respectively. Shape, frusto-conical shape.
[0047]
Here, “integral” means that the reflection guide portion 1003 and the light collecting portion 1002 are in close contact with each other, and “continuous” means that the reflection guide portion 1003 and the light collecting portion 1002 Is provided. In the light source device shown in FIGS. 1 and 2, since the reflection guide portion 1003 and the light collection portion 1002 are formed integrally and continuously, light passing through the reflection guide portion 1003 can be efficiently guided to the light collection portion 1002. Configuration. By doing so, the intensity of light emitted from the light source device can be increased. In addition, as a configuration in which the reflection guide portion 1003 and the light collecting portion 1002 are formed integrally and continuously, for example, the configuration shown in FIG. 3 can be adopted. FIG. 3 shows an example in which an integrally formed product of a light collector 1102 and a reflection guide 1103 is provided on the upper surface of a planar light emitting unit 1101.
[0048]
In addition, in the light source devices of FIGS. 1 and 2, the reflection guide portion 1003 is formed in the whole hole except for the area occupied by the light emitting portion 1001, but may be formed in a part of the hole. When the light-collecting unit 1002 projects in the direction of the light-emitting unit 1001, the entire hole except for the area occupied by the light-emitting unit 1001 and the light-collecting unit 1002 can be used as the reflection guide unit 1003. Further, in the light source device of FIG. 2, the light emitting unit 1001 is disposed in the reflection guide unit 1003, and the light emitting unit 1001 has a cubic shape. , Etc. can be adopted.
[0049]
In the present embodiment, hereinafter, the width of the bottom surface of the light emitting unit is represented by w₀And the height of the light emitting portion is h₀, The diameter or width of the hole in a plane including the upper surface of the light emitting portion is represented by w₃, Hole depth L₁And Hole depth L₁Since L corresponds to the length of the reflection guide portion,₁Is called the length of the reflection guide portion. Further, the diameter or width of the hole in a plane including the upper surface of the light emitting portion is represented by w.₃Hereinafter, this is appropriately changed to the width w of the reflection guide portion on the upper surface of the light emitting portion.₃Call. Further, the width of the entrance of the reflection guide portion is set to w.₁, The exit width of the reflection guide part is w₁’, The diameter or width of the condensing part is w₂And The width of the light source device is w and the length of the light source device is L. The angle formed between the side surface of the reflection guide portion and the optical axis (normally, the bottom surface of the hole) is represented by b, and b is hereinafter appropriately referred to as the reflection surface angle. Further, when the condensing portion has a shape having an apex angle such as a cone or a triangular prism, the apex angle of the condensing portion is set to a.
[0050]
In the light source device of FIGS. 1 and 2, the cup portion 1423, that is, the reflection guide portion 1003 has a truncated cone shape, but may alternatively have a truncated pyramid shape, for example. The reflection guide part 1003 has a shape that expands from the light emitting part 1001 to the light collecting part 1002. Therefore, light emitted from the light emitting unit 1001 is reflected by the reflection surface 1004 of the reflection guide unit 1003, and is efficiently guided to the light collecting unit 1002. The condensing unit 1002 condenses and collimates the light, and emits the light to the outside of the light source device. In the light source device of FIG.₀, The diameter of the condensing part 1002 is₂W when₂/ W₀Is preferably 10 or less, more preferably 8 or less. By doing so, the light emitting unit 1001 has a size that can be regarded as a surface light source with respect to the condensing unit 1002, and a light source device that is small and has high directivity can be realized.
[0051]
Further, in the light source device of FIG. 2, the bottom surface of the hole may be rectangular. By doing so, even if the hole is minute, processing becomes easier than a circular hole. When the light emitting unit 1001 has a rectangular bottom surface, it is easy to align the center of the bottom surface of the light emitting unit 1001 with the center of the bottom surface of the hole. Therefore, the light source device can be more stably and efficiently produced and supplied at a high yield.
[0052]
1 and 2, the refractive index n of the light condensing part 1002₂And the refractive index n of the reflection guide portion 1003₁Is arbitrarily selected. n₂And n₁May be equal or different. In the light source device of FIGS. 1 and 2, the light-collecting portion 1002 is formed in a shape protruding from the reflection guide portion 1003 toward the light emission direction, and therefore, as described later with reference to FIG. This is because the light emitted from the light collecting portion 1001 is collimated when the light is emitted from the prism surface of the light collecting portion 1002 into the air. The light source device shown in FIGS. 1 and 2 has a configuration in which the reflection guide portion 1003 is filled with glass, resin, or the like, and the refractive index n of the reflection guide portion 1003 is appropriately selected by a filler.₁Can be set to a desired value. Further, for example, the refractive index n of the reflection guide portion 1003₁= 1, which is formed by making the reflection guide portion 1003 hollow. In this case, the light-collecting unit 1002 formed in a predetermined shape may be provided on the hollow reflection guide unit 1003, so that manufacturing is facilitated.
[0053]
Further, for example, as in a light source device shown in FIG. 11 described later, the light collecting unit 1202 may have a shape protruding in the direction of the light emitting unit 1201. In this case, the size of the light source device can be further reduced. At this time, the refractive index n of the light collecting unit 1202₂And the refractive index n of the reflection guide portion 1203₁And n₁<N₂Is satisfied, the light emitted from the light collector 1202 to the outside of the light source device is easily collimated, so that the directivity of the emitted light can be further increased.
[0054]
1 and 2 is a conical prism, but is not limited to this as long as it has a function of condensing light by refracting the light. For example, a triangular prism, a prism having a triangular prism, a cone, a quadrangular pyramid, a spherical lens, an aspherical lens, or the like can be used. By forming the light collecting unit 1002 to have a plane-symmetric structure having a symmetry axis in a direction perpendicular to the surface of the light emitting unit 1001, the directivity of emitted light can be further enhanced in a certain direction. As such a configuration, for example, a triangular prism or a lens can be employed.
[0055]
FIG. 37 is a schematic configuration diagram of a surface light source device using the light source device shown in FIGS. 1 and 2. The light source device 2001 in FIG. 37 corresponds to the light source device shown in FIGS. Light that has entered the linear light guide plate 2002 from the light source device 2001 is reflected by a reflecting portion 2004 provided on the side surface of the linear light guide plate 2002 to be a linear light source. At this time, since the emitted light from the light source device 2001 has enhanced directivity, the light reflected by the reflection unit 2004 also has enhanced directivity. In addition, light emitted from the linear light guide plate 2002 is reflected by a reflector 2005 provided on the surface of the planar light guide plate 2003, and is turned into a surface light source. At this time, since the light emitted from the linear light guide plate 2002 has enhanced directivity, it can be totally reflected by the reflection unit 2005, and the intensity of the light emitted from the planar light guide plate 2003 is improved. As described above, since the directivity of the light source device 2001 is enhanced, even if the light guide plate is thinned, the efficiency of light incidence on the light guide plate can be maintained high. Therefore, power consumption of the light source device can be saved.
[0056]
Hereinafter, preferred embodiments of the light source device according to the present invention will be described in more detail in the first to tenth embodiments. In these embodiments, the 30 ° directivity y of the emitted light represented by the above equation (1) was relatively compared by simulation, assuming that the case of only the light emitting unit was 1. By doing so, the directivity of the light source devices can be effectively compared. The 30 ° directivity y used in the present embodiment is represented by the following equation (1).
y = (integral value of outgoing light intensity within 30 ° with respect to the optical axis) / (integral value of total outgoing light intensity) (1)
In the formula (1), “the outgoing light within 30 ° with respect to the optical axis” refers to the outgoing light included in a cone made up of a set of straight lines having an angle of 30 ° with the normal to the substrate surface. Say.
[0057]
Hereinafter, the reason why it is effective to use the 30 ° directivity will be described. The viewing angle of the LCD is determined by the distance between the observer's eyes and the distance between the observer and the LCD. Usually, light within about 30 ° is used for actual visual recognition. Further, as the directivity of the light source device is higher, the intensity of the emitted light of the surface light source device using the light source device increases, and further, the intensity of the emitted light of the LCD using the surface light source device increases. That is, the intensity of the light emitted from the LCD depends on the directivity of the light source device constituting the LCD. For this reason, it is preferable to use the 30 ° directivity as an evaluation index of the light source device, because the actual state of the LCD can be appropriately considered. When the light source device having a high directivity of 30 ° is used for a surface light source device and an LCD, the light emission intensity of light from the surface light source device and the LCD can be increased.
[0058]
In the following embodiments, non-sequential ray tracing using the Monte Carlo method was performed using Light @ Tools (trade name, manufactured by ORA) as an optical simulator. The number of light beams was about 1 million.
[0059]
Simultaneously, a simulation was performed for the device size. At this time, the width w of the light source device is set to the width w of the bottom surface of the light emitting unit.₀The relative value was evaluated.
Light source device width = w (/ w₀)
[0060]
(1st Embodiment)
FIG. 5 shows a light source device according to the present embodiment. In this light source device, a light emitting portion 1001, a truncated conical reflection guide portion 1003 expanded in the light emitting direction from the light emitting portion 1001, and a conical light collecting portion 1002 are formed on the same symmetric axis. A reflection surface 1004 for reflecting light emitted from the light emitting unit 1001 is provided on a side surface of the reflection guide unit 1003.
[0061]
In the light source device of FIG. 5, in order to make the light emitted from the light emitting section 1001 incident on the reflection guide section 1003 with high efficiency, the entrance diameter w of the reflection guide section 1003 is increased.₁Is the width w of the light emitting unit 1001₀It is preferable that it is above. Further, since the light emitted from the light emitting unit 1001 is reflected by the reflection surface 1004, the length L of the reflection guide unit 1003 is set.₁Is desirably large. However, in the light source device of FIG. 5, since the light emitting unit 1001 is a cube, the height of the light emitting unit is h.₀(L₁-H₀The reflection efficiency on the reflection surface 1004 can be improved by increasing the value of ()). Further, in order to make the light emitted from the reflection guide unit 1003 incident on the light collecting unit 1002 with high efficiency, the diameter w of the light collecting unit₂Is the exit diameter w of the reflection guide 1003₁'. It is preferable that the angle b between the side surface of the reflection guide portion 1003 and the optical axis is 0 ° <b and b is large. On the other hand, in order to reduce the size of the entire light source device, w₁, L₁, W₂, B are preferably as small as possible. Also, n₁And n₂Is arbitrarily selected.
[0062]
Therefore, in order to obtain a condition under which the light source device of FIG. 5 is small and has high directivity, a simulation was performed on the directivity and the device size of the light source device. The light emitting unit 1001 is w₀= H₀The emitted light is generated from both the upper surface and the side surface of the light emitting unit. It is assumed that light emitted from the light emitting unit 1001 has an angular distribution (random) of 180 °. Also, the refractive index n of the light collecting unit 1002₂And the refractive index n of the reflection guide portion 1003₁To n₁= N₂= 1.5.
[0063]
FIG.₁= 2^1/2w₀, W₂= W₁’, L₁-H₀= W₃/ 2, a = 120 °, n₁= N₂= 1.5, and is a result showing the directivity of emitted light and the size of the light source device when b changes in the range of 10 ° to 80 °. FIG. 6 reveals that when b is 50 °, the 30 ° directivity of the emitted light is maximized. On the other hand, the light source device width sharply increased in the range of b> 60 °. Therefore, by setting b to 40 ° or more and 60 ° or less, particularly b = 50 °, the directivity of the emitted light can be increased and the light source device can be downsized. The 30 ° directivity at b = 50 ° was about 7.6 times that of the light source alone, and the 30 ° directivity was significantly improved. On the other hand, the light source device width is w₀It becomes about 8.5 times.
[0064]
Next, the entrance width w of the reflection guide portion 1003₁The effect of was investigated. a = 120 °, b = 50 °, L₁-H₀= 0.5w₃And w₁To w₀2^1/23 times 2 or more^1/2It was changed within a range of less than twice. 2^1/2The reason is that the top view when the diameter of the hole is minimized in the light source device of FIG. 5 has the configuration shown in FIG. That is, the entrance of the reflection guide portion 1003 has a diameter w.₁, While the bottom surface of the light emitting unit 1001 has a width w₀, W in the A-A ′ direction₁= 2^1/2w₀Is satisfied.
[0065]
FIG. 7 shows the results. From FIG. 7, the 30 ° directivity of the emitted light is w₁= 1.5 × 2^1/2w₀It becomes a maximum and w₁<1.5 × 2^1/2w₀, W₁> 1.5 × 2^1/2w₀Then it gradually decreases. Here, this ratio w₁/ W₀Is 1 × 2^1/2~ 2.5 × 2^1/2That is, by setting it to be 1.4 to 3.5, the emission intensity at the speed of light within 30 ° becomes 7.5 times or more that in the case of using only the light source. Also, w₁It can be understood that the size of the light source device increases with the increase in the size of the light source device. Therefore, w₁/ W₀Is 1.5 × 2^1/2~ 2 × 2^1/2That is, it is particularly desirable that the ratio be 2.1 to 2.8. Therefore, in the light source device of FIG.₁Is 1.5 × 2^1/2w₀Ie, 2.1w₀Thus, it has been clarified that both improvement of the 30 ° directivity and downsizing of the light source device can be achieved. At this time, the light source device width is w₀About 10 times as large as
[0066]
8 shows the light source device of FIG.₁= 2^1/2w₀, W₂= W₁′, A = 120 ° and b = 50 °, (L₁-H₀4) shows the relationship between the directivity of emitted light and the size of the light source device. Here, (L₁-H₀) Indicates the width w of the reflection guide portion 1003 on the upper surface of the light emitting portion.₃Was changed in the range of 0.2 times or more and 2 times or less. Where w₁= 2^1/2w₀Than,
w₃= 2^1/2w₀+ 2h₀tanb
It is. From FIG. 8, (L₁-H₀) / W₃> 0.5, the directivity gradually increases, and (L₁-H₀) / W₃It turns out that it becomes almost constant at> 1. Also, (L₁-H₀) Is large, that is, L₁It is understood that the larger the light source device, the larger the light source device size. Therefore, in the light source device of the present embodiment, L₁, W₃, And h₀But,
L₁-H₀> W₃
When the intensity of the emitted light within 30 ° reaches a certain value within the range satisfying₁-H₀= W₃Was found to be a critical value. On the other hand, to reduce the size of the light source device, (L₁-H₀) Is preferably small. From this, L₁-H₀≦ w₃When the configuration is satisfied, the directivity is high and the device is small. For example, L₁-H₀= 0.5w₃It can be.
[0067]
From the above simulation results, for example, w₁= 2^1/2w₀, L₁-H₀= 0.5w₃, W₂= W₁′, B = 50 °, the light source device can be downsized and highly directional. At this time, as described above with reference to FIG. 6, the directivity of the light source device is 7.6 times that of the light emitting unit 1001 alone, and the directivity is significantly improved. Also, the light source device width w at this time is w₀It becomes about 8.5 times. On the other hand, in the conventional light source device, the width of the light source device is usually 10 times or more the width of the LED. For example, if the light emitting unit is a cube of 0.3 mm square, the light source device width is 2.5 mm. Therefore, the light source device of FIG. 5 is smaller than the conventional light source device and has high directivity.
[0068]
The light source device according to the present embodiment has been described with reference to FIG. The light source device of FIG. 5 is obtained by arranging LEDs in holes provided in the substrate, similarly to the light source device of FIG. Therefore, a method of manufacturing the light source device of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
[0069]
First, a cup portion 1423 is formed on a substrate 1422 provided with a lead frame 1421. Next, after the LED chip 1425 is provided on the bottom surface of the cup portion 1423 by the conductive Ag paste 1424, the electrode 1426 provided on the upper surface of the LED chip 1425 and the upper surface of the substrate 1422 are connected by the Au wire 1427. Finally, the cup portion 1423 is sealed with the mold resin 1428, and a light-collecting portion is formed on the upper surface of the mold resin 1428. Thus, the light source device shown in FIG. 1 is completed. In the light source device of FIG. 1, the reflection guide portion 1003 of the light source device of FIG. 5 corresponds to the cup portion 1423, and the reflection surface 1004 corresponds to the side surface of the cup portion 1423. Further, the light condensing portion 1002 corresponds to an upper portion of the mold resin 1428 from an upper surface of the substrate 1422. Hereinafter, each of the above steps will be described in detail.
[0070]
The lead frame 1421 is manufactured by applying a partial Ag plating to a substrate made of, for example, a copper-based alloy or an iron-based alloy. The substrate 1422 is manufactured by insert-molding a resin containing glass into the lead frame 1421. Then, a cup or the like is formed on the substrate 1422 by thermocompression-bonding a mold or the like to the surface of the substrate 1422. Alternatively, at the time of insert molding of the substrate 1422, simultaneous molding of the cup portion 1423 can be performed using a mold or the like.
[0071]
Although the bottom surface of the cup portion 1423 of the light source device in FIG. 5 is circular, the cup portion 1423 is formed, for example, in a truncated pyramid shape having a square or rectangular bottom surface as shown in FIGS. 9A and 9B. You can also. When the cup portion 1423 is small, by making the bottom surface rectangular, disorder in the symmetry of the bottom shape is less likely to occur, and the cup portion 1423 can be manufactured more stably. Further, the shape of the bottom surface of the cup portion 1423 can be formed to be substantially equal to the shape of the bottom surface of the LED chip 1425. This facilitates the alignment between the LED chip 1425 and the cup portion 1423 in the step of mounting the LED chip 1425, and reduces the displacement between the centers of the bottom surfaces. Therefore, variation in performance of the light source device can be suppressed, manufacturing stability can be improved, and product yield can be improved.
[0072]
Next, the formation of the reflection surface 1004 on the reflection guide portion 1003 is performed by, for example, covering the side surface of the cup portion 1423 with a metal reflection plate or depositing metal. When the metal deposition method is used, the reflection surface 1004 is formed in close contact with the side surface of the cup portion 1423, so that light loss at the boundary between the cup portion 1423 and the reflection surface 1004 is suppressed. Can be.
[0073]
Next, an LED chip 1425 is mounted on the bottom surface of the cup portion 1423 using, for example, a conductive Ag paste 1424. As described above, various types of LED chips 1425 can be used. The conductive Ag paste 1424 is a mixture of an epoxy resin and Ag flakes. An electrode 1426 is formed on the upper surface of the mounted LED chip 1425, and this electrode is connected to a lead frame using Au wires 1427. As the Au wire 1427, for example, a wire having a thickness of 5 μm or more and 50 μm or less is used.
[0074]
Then, the cup portion 1423 provided with the LED chip 1425 and the Au wire 1427 is sealed with the mold resin 1428, and the surface of the mold resin 1428 is formed so as to function as the light collecting portion 1002. In this embodiment, the shape of the condensing unit 1002 is a conical prism, but it may be a lens such as a spherical or aspherical lens or a Fresnel lens. As the mold resin 1428, a resin molded in a prism shape in advance using a mold or the like may be used, or a liquid may be flown to be solidified. As the molding resin 1428, it is preferable to use a resin having a high refractive index, a small coefficient of thermal expansion, and a high glass transition point. By doing so, it is possible to suppress the cutting of the Au wire 1427 and the peeling of the LED chip 1425 due to the temperature change. Further, it is also effective in suppressing a decrease in adhesion due to a change in temperature of the lead frame 1421, the substrate 1422, and the LED chip 1425, and suppression of mixing of bubbles accompanying the change. Since the coefficient of thermal expansion increases remarkably at the glass transition point, it is preferable to use a material having a high glass transition point. As such a material, an organic material such as an inorganic glass material or an epoxy resin is used for the mold resin 1428, for example. By using a two-component epoxy resin, molding and the like can be performed more easily. Alternatively, a resin such as an acrylate resin, a urethane resin, a silicone resin, a polyimide resin, an acrylic resin, a polycarbonate resin, or a polynorbornene resin can be used. As a molding method of the mold resin 1428, for example, a potting method, a casting method, a transfer method, or the like is used. When a liquid raw material is used, it is formed by a potting method or a casting method, and when it is a solid raw material, it is formed by a transfer method.
[0075]
The light source device thus obtained has a small size and high directivity of emitted light because the cup portion 1423 functions as the reflection guide portion 1003 and the upper surface of the mold resin 1428 functions as the light collecting portion 1002.
[0076]
Note that, in the light source device of FIG. 5, a case where an LED is used for the light emitting unit 1001 has been described as an example. Since the LED has a high light emission intensity and generates a small amount of heat, it is possible to increase the intensity of light emitted from the light source device and to make the light source device safer and have a longer life. When an LED is used for the light emitting unit 1001, for example, long-wavelength visible light (red) such as GaP, GaAsP, or GaAlAs, or short-wavelength visible light (blue or green) such as GaN, ZnSe, ZnS, or SiC can be used. Further, the LED described in the second embodiment may be used. In addition, the light emitting unit 1001 can be a light emitting element other than the LED, for example, an electroluminescent element (EL) such as an organic electroluminescent element (organic EL). Even when EL is used, a light source device that is small and has high directivity can be obtained.
[0077]
(Second embodiment)
The light source device according to the present embodiment is a light source device according to the first embodiment (FIG. 5) in which a high-brightness LED, for example, an InGaAlP-based or InGaN-based LED is used for the light emitting unit 1001. These LED chips are manufactured by the MOCVD method, and develop yellow green to red and green to blue, respectively. Further, these LED chips are usually rectangular parallelepiped with a bottom surface of 0.3 mm square and a thickness of about 0.1 to 0.25 mm.
[0078]
With respect to the light source device according to the present embodiment, a simulation was performed using the same assumption as in the case of the light source device in FIG. FIG.₀= W₀/ 3, w₁= 2^1/2w₀, W₂= W₁’, L₁-H₀= W₃/ 2, a = 120 °, n₁= N₂= 1.5, and shows the directivity of light emitted from the light source device and the size of the light source device when b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less. As shown in FIG. 10, it can be seen that when b is 50 °, the 30 ° directivity of the emitted light is maximized. On the other hand, the light source device width sharply increases in the range of b> 60 °. For example, if b = 50 °, the 30 ° directivity is about 6.1 times that of the light source alone. At this time, the light source device width w is w₀About 4.7 times. For example, w₀= 0.3mm, h₀= 0.1 mm, it is 1.4 mm. Therefore, in the light source device according to the present embodiment, for example, by setting b = 50 °, the directivity of the emitted light can be increased and the size of the light source device can be reduced.
[0079]
(Third embodiment)
The light source device according to the present embodiment has a configuration in which the light-collecting unit protrudes toward the light-emitting unit in the light source device according to the first embodiment. FIG. 11 shows a light source device according to the present embodiment. In the light source device of FIG. 11, a cubic light emitting unit 1201, a truncated cone-shaped reflection guide unit 1203 that is enlarged in the light emitting direction from the light emitting unit 1201, and a conical light collecting unit 1202 having a vertex a are formed on the same symmetric axis. Is formed. The side surface of the reflection guide portion 1203 serves as a reflection surface 1204 for reflecting light emitted from the light emitting portion 1201 and guiding the light to the light collecting portion 1202.
[0080]
In order for the light emitted from the light emitting section 1201 to be incident on the reflection guide section 1203 with high efficiency, the entrance diameter w of the reflection guide section 1203 is required.₁Is the width w of the light emitting unit 1201₀It is preferably larger. Further, in order to make the light emitted from the reflection guide unit 1203 incident on the light collecting unit 1202 with high efficiency, the diameter w of the light collecting unit₂Is the exit diameter w of the reflection guide portion 1203₁'Or more. Further, it is preferable that an angle b between the side surface of the reflection guide portion 1203 and the light emission direction is 0 ° <b and b is large. Further, the refractive index n of the light collector 1202₂And the refractive index n of the reflection guide portion 1203₁And n₁<N₂Is satisfied, and the distance d between the light emitting unit 1201 and the light collecting unit 1202 is d ≧ w.₀/ (2tan (a / 2))
It is preferable that the configuration satisfy the following. This is because the light emitted from the end of the light emitting unit 1201 is efficiently converted into parallel light. The detailed reason will be described later in the sixth embodiment with reference to FIG. On the other hand, in order to reduce the size of the entire light source device, w₁, L₁, W₂, B are preferably as small as possible.
[0081]
A simulation was performed for the directivity and device size of the light source device of FIG. When the light emitting unit 1201 is an LED, the emitted light is generated from both the upper surface and the side surface of the light emitting unit.₀= H₀It is assumed that the light emitted from the light emitting unit has an angular distribution (random) of 180 °. Refractive index n of condensing section 1202₂Is 1.5, the refractive index n of the reflection guide portion 1203₁Was set to 1.0. Further, in order to prevent light emitted from the light emitting unit 1201 from transmitting through the bottom surface of the reflection guide unit, the reflection guide unit 1203 is provided with reflection surfaces 1204 on the bottom surface and side surfaces.
[0082]
FIG. 12 is a result showing the directivity of emitted light and the size of the light source device when b changes in the range of 10 ° or more and 50 ° or less. Where w₁= 2^1/2w₀, W₂= W₁’, D = w₃/ (2tan (a / 2)), a = 120 °. From FIG. 12, it can be seen that at b = 50 °, the directivity of the emitted light increases about 12 times. On the other hand, the size of the light source device rapidly increases when b> 40 °. Therefore, for example, by setting b = 40 °, a small light source device having high directivity is realized.
[0083]
Next, regarding the light source device of FIG.₁The effect of was investigated. a = 120 °, b = 50 °, d = w₃/ (2tan (a / 2)), and w is the same as in the first embodiment.₁To w₀2^1/23 times 2 or more^1/2It was changed within a range of less than twice. FIG. 13 shows the results. According to FIG.₁Becomes larger, the 30 ° directivity of the emitted light gradually increases, and w₁= 2 × 2^1/2w₀It turns out that it becomes constant by the degree. Also, w₁It can be understood that the size of the light source device increases as the size of the light source device increases. Reflection guide section width w₁And the width w of the light emitting part₀Ratio w₁/ W₀Has an optimal value, and this ratio w₁/ W₀And 2^1/22.5 × 2 or more^1/2In the case of less than or equal to 1.4 or more and less than or equal to 3.5, the emission intensity of the luminous flux within 30 ° becomes 12 times or more that of the case of using only the light source, and a light source device having directivity can be obtained. For example, w₁= 2.8w₀In the above, 90% or more of all the light emitted from the light source device has an angle of 30 ° or less with the optical axis. Moreover, this ratio w₁/ W₀When the value is 3.5 or less, the width of the light source device can be reduced, so that the size of the light source device can be practically sufficiently reduced.
[0084]
From these simulation results, in the light source device of FIG.₁= 2^1/2w₀, D = w₃/ (2tan (a / 2)), w₂= W₁′, A = 120 ° and b = 40 °. At this time, referring to FIG. 12, the directivity of the light source device is 9.7 times that of the case where only the light emitting unit 1201 is used, and the directivity is significantly improved. Also, the light source device width w at this time is w₀Approximately 9 times. For example, w₀= 0.3 mm, 2.6 mm.
[0085]
As described above, even in the light source device in which the light collecting unit 1202 protrudes in the direction of the light emitting unit 1201, the configuration in which the reflection guide unit 1203 and the light collecting unit 1202 are provided enables 30 ° of the light emitted from the light emitting unit 1201 to be 30 °. It is possible to improve the directivity and reduce the size of the device.
[0086]
In this embodiment and other embodiments according to the present invention, similarly to the first embodiment, an organic EL or the like can be used for the light emitting unit 1201 other than the LED chip. Further, as the shape of the condensing unit 1202, not only a conical shape but also various lens structures can be used.
[0087]
(Fourth embodiment)
The light source device according to the present embodiment is the same as the light source device according to the third embodiment (FIG. 11), except that the light emitting unit 1201 is a rectangular parallelepiped. With respect to the light source device according to the present embodiment, a simulation was performed using the same assumption as in the case of the light source device in FIG. FIG.₀= W₀/ 3, w₁= 2^1/2w₀, W₂= W₁’, D = w₃/ (2tan (a / 2)), a = 120 °, n₁= N₂= 1.5, and shows the directivity of emitted light and the size of the light source device when b is changed in the range of 10 ° to 80 °. From FIG. 14, at b = 40 °, the 30 ° directivity is about 11 times that of the light source alone, and the 30 ° directivity is significantly improved. At this time, the light source device width w is w₀About 5.5 times, for example, w₀= 0.1 mm, 1.6 mm. Therefore, by setting b = 40 °, a small light source device having high directivity is realized.
[0088]
(Fifth embodiment)
FIG. 15 shows a light source device according to the present embodiment. In the light source device of FIG. 15, an optical member in which a triangular prism 1402 which is a light condensing part and a reflection guide part 1403 which spreads from the light source toward the light condensing part is provided on the upper surface of the planar light emitting part 1401 is provided. Has been. The reflection guide section 1403 has a truncated pyramid shape in which the bottom surface has the same shape as the bottom surface of the light emitting section 1401 (FIG. 9). The light emitting section 1401, the triangular prism 1402, and the reflection guide section 1403 have the same plane of symmetry in the optical axis direction, and have a plane-symmetric configuration. Further, a reflection surface 1404 is provided on a side surface of the reflection guide portion 1403.
[0089]
The reason why the directivity of the emitted light is improved by the reflection guide portion 1403 and the triangular prism 1402 in the light source device of FIG. 15 is shown in FIG. In FIG. 16, when light emitted from the light emitting unit 1401 at an angle θ directly enters the triangular prism 1402, the emission angle φ of the light emitted from the light collecting unit depends on θ, and when θ is large, the triangular prism 1402 Is hard to be made into parallel light. Therefore, it is possible to make the light emitted from the triangular prism 1402 parallel with high efficiency by reflecting the light having a large θ on the reflection surface 1404 of the reflection guide portion 1403 and then making it incident on the triangular prism 1402. Become.
[0090]
For the light source device of FIG. 15, 30 ° directivity of emitted light when b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less, and the light source device width w / w.₀Was simulated. However, the light emitting section 1401 has directivity within 60 ° with respect to the normal line on the upper surface. Also, w₁= W₀, W₁’= W₂, L₁= 0.5w₁And Further, the apex angle a of the triangular prism 1402 = 120 °, the refractive index n₂= 1.5, the refractive index n of the reflection guide portion 1403₁Is n₁> 1.0.
[0091]
FIG. 17 shows the simulation result. FIG. 17 shows that in this light source device, the outgoing light intensity within 30 ° when b ≧ 40 ° is improved as compared with the case where only the light emitting section 1401 is used. Further, when b> 60 °, the light source device width is significantly increased. Therefore, by setting 40 ° ≦ b ≦ 60 °, the directivity is high and the device size can be reduced. For example, when b = 50 °, the intensity of the emitted light within 30 ° is 1.1 times that of the light emitting unit 1401 alone. At this time, the light source device width w is w₀About 2.2 times, for example, w₀= 2 mm, it is 4.4 mm. Note that when 0 ° ≦ b ≦ 40 °, the 30 ° directivity is lower than that when only the light source is used, but this is due to a loss inside the light source device. a and n₁, N₂By optimizing the combination with other factors, for example, it is possible to further enhance the directivity of the emitted light.
[0092]
In the case where the reflection guide portion 1403 and the triangular prism 1402 are integrally molded optical components as in the light source device of FIG. 15 and sixth to tenth embodiments described later, the light source device having the configuration of FIG. 2 is manufactured. As compared to the case, stable production becomes easier. This is because an optical component may be manufactured and installed on the upper surface of the light emitting unit 1401 for use. Therefore, the directivity of a commercially available surface mount type LED or the like can be improved by a simple method. In the light source device of FIG. 15, the reflection guide 1403 has an entrance width w.₁Are molded into a truncated pyramid shape having a square bottom surface equal to the width of the light emitting unit 1401. With such a configuration, a positional shift when the light emitting section 1401 is installed on the upper surface can be reduced, and manufacturing stability can be improved. Further, as the light-emitting portion 1401, it is possible to use an organic EL or another light-emitting element in addition to the surface-mounted LED.
[0093]
(Sixth embodiment)
The light source device according to the present embodiment is the light source device according to the fifth embodiment, in which the light-collecting portion has a shape protruding toward the light-emitting portion. FIG. 18 shows a light source device according to this embodiment. In FIG. 18, a light emitting section 1801, a triangular prism 1802 as a condensing section, and a reflection guide section 1803 have a plane symmetric structure having the same symmetric axis in the optical axis direction. The reflection guide portion 1803 has a truncated pyramid shape whose bottom surface has the same shape as the bottom surface of the light emitting portion 1801. Refractive index n of triangular prism 1802 protruding toward the light source₂Is 1.5 and the apex angle a is 120 °. Also, the refractive index n of the reflection guide portion 1803₁Is 1.0, and a reflection surface 1804 is formed on the side surface. Entrance width w of reflection guide section 1803₁And the width w of the light emitting portion 1801₀And the length L of the reflection guide portion 1803₁Is w₁0.5 times of Furthermore, the width w of the condensing part₂Is the exit width w of the reflection guide 1803₁'.
[0094]
FIG. 19 is a diagram illustrating a state in which light emitted from the light emitting unit 1801 travels in the light source device of FIG. As shown in FIGS. 19A and 19B, when light emitted from the light emitting unit at an angle θ is incident on the triangular prism 1802, most of the light having θ of a / 2 or more is prism surface 1805. 1806 cannot be directly incident. Therefore, a reflecting surface 1804 is provided to reflect light having θ of a / 2 or more. Then, the reflected light enters the triangular prism 1802, and the efficiency of parallel light conversion can be increased. Preferably, the reflection surface angle b satisfies b <a / 2. This makes it possible for the reflection surface 1804 to reflect light of θ> a / 2 or more among the light incident on the reflection guide portion 1803.
[0095]
Also, as shown in FIG. 19A, the light emitted from the end 1807 of the light emitting unit 1801 is more likely to be made parallel when entering the prism surface 1805 than when entering the prism surface 1806. I understand. This is due to the relationship between the normals of the prism surfaces 1805 and 1806 and the angle formed by the incident light. For this reason, from FIG. 19B, in the light source device of FIG. 18, with respect to the distance d between the light emitting unit 1201 and the triangular prism 1802, d ≧ w₀/ (2tan (a / 2)) is preferable. By doing so, the efficiency of incidence on the prism surface 1805 can be increased. Therefore, it becomes easier to make the light parallel. The light source device of FIG. 18 is configured to satisfy the above conditions, and the distance d between the light emitting unit 1801 and the triangular prism 1802 is w₀0.29 times of
[0096]
Next, with respect to the light source device of FIG. 18, when b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less, the 30 ° directivity of the emitted light and the light source device width w / w₀Was simulated. The results are shown in FIG. However, the light emitting section 1801 has directivity within 60 ° with respect to the normal line on the upper surface. As shown in FIG. 20, in this light source device, the outgoing light intensity within 30 ° when b ≧ 15 ° is improved as compared with the case where only the light emitting section 1801 is used. Further, when b> 40 °, the light source device width becomes significantly large. Therefore, in the light source device of the present embodiment, by setting 15 ° ≦ b ≦ 40 °, the directivity is high and the device size can be reduced. For example, when b = 30 °, the emission light intensity within 30 ° is 1.3 times that in the case of only the light emitting section 1801. At this time, the light source device width w is w₀About twice as large as For example, w₀= 2 mm, 4 mm. Note that a and n₁, N₂By optimizing the combination with other factors, for example, it is possible to further enhance the directivity of the emitted light.
[0097]
(Seventh embodiment)
In the light source device of the present embodiment, the reflection guide portion 1403 and the triangular prism 1402 of the light source device (FIG. 15) described in the fifth embodiment are rotationally symmetric with respect to the same symmetric axis in the optical axis direction. . Therefore, the reflection guide portion 1403 is a truncated cone and the triangular prism 1402 is a conical prism, and the light emitting portion 1401 has a disk shape whose bottom width is equal to the entrance diameter of the reflection guide portion 1403.
[0098]
Regarding the light source device of the present embodiment, w₁= W₀, W₂= W₁’, L₁= 0.5w₁, A = 120 °, the value of b was changed, and a simulation was performed on the angle distribution and the directional angle of the emitted light. The respective results are shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b). However, in FIG. 21A, “LED” refers to a case where only a surface-mounted LED that is a light emitting unit is used. In FIG. 21B, the directional angle is defined as the output light with respect to the optical axis when the light output is 50 when the light output at the output angle at which the output light intensity is maximized is 100. Refers to the angle.
[0099]
From FIG. 21A, it can be seen that the angle distribution of the emitted light is gentle and the directivity of the conventional surface mount type LED is poor. On the other hand, in the light source device of the present embodiment, when b> 0 °, the emission intensity of light of ± 30 ° to 40 ° or more is significantly reduced. This is a result showing that the light source device of the present embodiment has excellent 30 ° directivity. Further, with this configuration of the light source device, the 30 ° directivity of emitted light can be significantly increased.
[0100]
FIG. 21B shows that the directional angle of the light source device of the present embodiment is 30 ° to 40 °. On the other hand, the directional angle of a conventionally marketed surface mount LED is usually about 60 °, and the directional angle of a shell type LED is usually about 25 ° to 40 °. Therefore, it can be said that the light source device of the present embodiment is further downsized compared to the conventional surface mount type LED, but has improved directivity to the same degree as the shell type LED.
[0101]
As described above, for example, a directional angle can be used as an index as a design guideline for improving the 30 ° directivity. For example, as shown in FIGS. 21A and 21B, the directivity of 30 ° can be improved by designing the light source device so that the directional angle of the emitted light is 30 ° to 40 °.
[0102]
FIG. 22 is a result showing the directivity of emitted light and the size of the light source device when b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less. FIG. 22 shows that as b increases, the 30 ° directivity of the emitted light increases. On the other hand, the light source device width sharply increases in the range of b> 60 °. Therefore, for example, by setting b = 50 °, the directivity of emitted light can be increased and the light source device can be downsized. At this time, the 30 ° directivity is 1.6 times that of the case where only the light emitting unit 1401 is provided. The light source device width w is, for example, w₀= 2 mm, it is 4.4 mm.
[0103]
Next, the entrance width w of the reflection guide portion 1403₁The effect of was investigated. a = 120 °, b = 50 °, w₁To w₀Was changed to a range of 0.2 to 3 times. Also, L₁= 0.5w₁And The results are shown in FIG. According to FIG. 23, the 30 ° directivity of the emitted light is w₁Is 1.5w₀It turns out that it becomes substantially constant above. On the other hand, w₁And the size of the light source device increases. Thus, for example, w₁= 1.5w₀By doing so, both improvement of the 30 ° directivity and downsizing of the light source device are achieved. At this time, the 30 ° directivity is twice as large as that of the light emitting unit 1401 alone, and the light source device width w is w₀Approximately 8 times.
[0104]
FIG.₁, W₁L when changed in the range of 0.2 times or more and 2 times or less₁5 shows the relationship between the directivity of emitted light and the size of the light source device. Where w₁= W₀, W₂= W₁′, A = 120 ° and b = 50 °. According to FIG.₁Is w₁As described above, the 30 ° directivity becomes substantially constant. Also, L₁Is larger, the light source device size is larger. Thus, for example, L₁= W₁By doing so, both of the improvement of the 30 ° directivity and the miniaturization of the light source device can be achieved. At this time, the 30 ° directivity is twice as large as that of the light emitting unit 1401 alone, and the light source device width w is w₀Is about 4.5 times.
[0105]
FIG. 25 shows w₂= W₁’, L₁= 0.5w₁, B = 60 °, and the results showing the directivity of emitted light and the size of the light source device when the value of the apex angle a of the triangular prism 1402 is changed. From FIG. 25, it has been clarified that the directivity becomes maximum at a = 90 °. Therefore, by setting a = 90 °, light emitted from the light source device can be increased.
[0106]
Further, FIG. 26 shows the result of a simulation performed on the relationship between the directivity angle of the light emitting unit 1401 and the directivity of the emitted light for the light source device according to the present embodiment. 26A shows b = 20 °, and FIG. 26B shows b = 60 °. Other parameters are w₁= W₀, W₂= W₁’, L₁= 0.5w₁And As shown in FIG. 16, in the light source device of the present embodiment, even when the directional angle of the light emitting unit 1401 is large, that is, when the directivity of the light emitting unit 1401 is low, it is possible to emit light having high directivity. You can see that. For example, in general, the directivity angle of the LED chip is about 60 °. Even in such a case, as in the present embodiment, an optical member in which the reflection guide portion 1403 and the triangular prism 1402 are integrated is installed on the surface of the LED chip. By doing so, the directivity of the emitted light can be improved.
[0107]
17 and 22, the directivity of the emitted light can be further improved by forming the reflection guide portion 1403 and the triangular prism 1402 into rotationally symmetric shapes as in the present embodiment. Further, the directivity can be improved in all directions perpendicular to the upper surface of the light emitting unit. Alternatively, the directivity can be changed in, for example, two orthogonal directions by changing the shape in the cross section with respect to the axis of symmetry in the orthogonal direction. By doing so, it is also possible to selectively improve the directivity in a certain direction when the light source device of FIG. 15 is used for a surface light source device, for example.
[0108]
(Eighth embodiment)
The light source device of the present embodiment is such that the reflection guide portion 1803 and the triangular prism 1802 of the light source device (FIG. 18) described in the sixth embodiment are rotationally symmetric with respect to the same symmetric axis in the optical axis direction. . Therefore, the reflection guide portion 1803 is a truncated cone, and the triangular prism 1802 is a conical prism. FIG.₁= W₀, W₂= W₁’, L₁= 0.5w₁, A = 120 °, and the results show the directivity of emitted light and the size of the light source device when b is changed in the range of 10 ° to 50 °. According to FIG. 27, by setting b = 30 °, for example, the directivity of the emitted light can be increased and the size of the light source device can be reduced. At this time, the 30 ° directivity is 2.2 times that of the case where only the light emitting section 1801 is provided. The light source device width w is, for example, w₀= 2 mm when mounted on a surface mount LED.
[0109]
As shown in FIGS. 20 and 27, in the present embodiment, as in the seventh embodiment, the triangular prism 1802 and the reflection guide portion 1803 of the light source device have rotationally symmetric shapes to further enhance the directivity of emitted light. It became clear that we could do that.
[0110]
(Ninth embodiment)
The light source device according to the present embodiment is the same as the light source device according to the fifth embodiment, except that the condensing portion is a lens. FIG. 28 shows a light source device according to this embodiment. In the light source device of FIG. 28, a light emitting section 1601, a lens 1602, and a reflection guide section 1603 are provided on the same axis of symmetry in the optical axis direction, and have a plane-symmetric configuration. The reflection guide 1603 has a truncated pyramid shape having the same bottom surface shape as the bottom surface of the light emitting unit 1601, and a reflection surface 1604 is provided on the side surface. Entrance width w of reflection guide section 1603₁And the width w of the light emitting unit 1601₀And the length L of the reflection guide portion 1603₁Is w₁0.5 times of Furthermore, the width w of the condensing part₂Is the exit width w of the reflection guide section 1603₁'.
[0111]
In the light source device of FIG. 28, b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less, and the directivity of the emitted light of 30 ° and the light source device width w / w₀Simulation was performed. However, the light emitting section 1601 has directivity within 60 ° with respect to the normal to the upper surface thereof, and the lens 1602 is a spherical lens having a curvature of 1. From FIG. 29, it can be seen that in this light source device, the outgoing light intensity within 30 ° under the condition of b ≧ 20 ° is improved as compared with the case where only the light emitting section 1601 is used. Further, when b> 60 °, the light source device width is significantly increased. Accordingly, in the light source device of FIG. 28, by setting 20 ° ≦ b ≦ 60 °, the directivity is high and the device size can be reduced. For example, by setting b = 50 °, the directivity of the emitted light can be increased and the size of the light source device can be reduced. At this time, the 30 ° directivity is 1.4 times that of the light emitting unit 1601 alone, and the light source device width w is w₀About 2.2 times of
[0112]
In the light source device shown in FIG. 28, the lens 1602 is a spherical lens having a curvature of 1, but an aspherical lens may be used. Further, it is preferable that the curvature of the lens 1602 be larger, because total reflection when light is emitted can be prevented. Also, n₁, N₂By optimizing the combination with other factors, for example, it is possible to further enhance the directivity of the emitted light.
[0113]
(Tenth embodiment)
The light source device according to the present embodiment is the same as the light source device according to the sixth embodiment except that the triangular prism 1402 is a lens, that is, the light source device illustrated in FIG. It has a rotationally symmetric configuration. In the light source device of the present embodiment, w₁= W₀Where b is changed in the range of 10 ° or more and 80 ° or less, the 30 ° directivity of the emitted light, and the light source device width w / w.₀Was simulated. However, the light emitting section 1601 has directivity within 60 ° with respect to the normal line on the upper surface. FIG. 30 shows that in this light source device, the outgoing light intensity within 30 ° is improved when b ≧ 10 °, and is maximized when b = 60 °. Further, when b> 60 °, the light source device width is significantly increased. Therefore, in the present embodiment, by setting 10 ° ≦ b ≦ 60 °, the directivity can be increased and the size can be reduced. For example, b = 40 °. At this time, the 30 ° directivity is 2.2 times that of the light emitting unit 1401 alone, and the light source device width w is w₀About 1.9 times of Note that a and n₁, N₂By optimizing the combination with other factors, for example, it is possible to further enhance the directivity of the emitted light.
[0114]
Further, from FIGS. 29 and 30, it is clear that the directivity of the emitted light can be further improved by forming the lens 1602 and the reflection guide part 1603 into a rotationally symmetric shape even when the condensing part has a lens shape. Became.
[0115]
As described above, the preferred embodiments of the light source device according to the present invention have been described, but the configuration of the light source device according to the present invention can be appropriately selected other than these embodiments. Hereinafter, modified examples of the light source device will be described.
[0116]
As shown in FIG. 32, the reflection surface of the reflection guide portion may be a curved surface. By making the reflection surface of the reflection guide portion a curved surface, it is possible to design the light emitting portion in accordance with the shape and the directivity of the emitted light from the light emitting portion, and the directivity of the light source device is further improved.
[0117]
When a monochromatic LED is used for the light emitting unit, the configuration shown in FIGS. 33 (a) to 33 (c) allows the light emitted from the light source device to be white. For example, in the case of using a blue LED, a white light source device can be obtained by mainly including an yttrium-aluminum-garnet (YAG) -based phosphor in a mold resin around the LED (see FIG. )). When an ultraviolet LED is used for the light emitting portion, a white light source device can be obtained by adding a mixture of blue, green, and red phosphors to the molding resin around the LED (see FIG. 33 (b) )). This light source device has an advantage that the white balance of white light can be adjusted by changing the type and amount of the phosphor. Further, a white light source device may be obtained by arranging three kinds of LEDs of red, green and blue in the light emitting section (FIG. 33 (c)).
[0118]
FIGS. 34A and 34B are views showing variations on the positional relationship between the connection member and the lead frame. By devising the shape of the lead frame in this manner, the position of a connection member such as a wire connected to the upper electrode of the light emitting unit can be changed. For this reason, it is possible to reduce scattering of light emitted from the LED. Further, by changing the position of the connection member such as a wire, it becomes possible to cope with various physical conditions such as a size required for the light source device.
[0119]
In such a light source device, when a monochromatic LED is used for the light emitting portion and a phosphor is contained in the mold resin, the configuration shown in FIGS. 34 (c) and 34 (d) can be adopted. is there.
[0120]
In the case where an LED is used for the light emitting portion, a structure in which semiconductor layers including an active layer are stacked in a direction parallel to the base may be employed. The LED having such a configuration is hereinafter appropriately referred to as a side emission LED. When a side emission type LED is used, a configuration in which a part of the side surface of the light emitting unit is buried in the bottom of the base body, or a configuration in which all the side surfaces are buried so that only the upper surface is exposed can be employed. . When the configuration is such that only the upper surface is exposed as shown in FIGS. 35A and 35B, the light emitted from the light emitting unit is emitted only from the bottom surface of the hole. By doing so, the wall surface of the hole is used more effectively, and light is efficiently reflected. Therefore, the size of the light source device can be reduced, and the directivity of emitted light can be increased. Further, the pair of electrodes of the light emitting section may be embedded in the bottom of the hole. This eliminates the need for a step of bonding a connection member such as a wire to the upper part of the light emitting unit and electrically connecting the light emitting unit. Therefore, the manufacture of the light source device is facilitated. Further, in this configuration, since there is no connecting member such as a wire above the LED, light is not scattered by the connecting member. Therefore, with such a configuration, it is possible to further enhance the directivity of light emitted from the light emitting unit and efficiently emit the light to the outside of the light source device.
[0121]
Such a light source device can be manufactured by the same method as the light source device in FIG. For example, in order to mold a hole for installing the light emitting portion and a cup portion serving as a reflection guide portion, a mold having a shape in which the hole and the cup portion are integrated is used. By pressing this against the substrate, a hole and a cup portion are formed in the substrate. Then, a light source device having a configuration in which only the upper surface of the light emitting unit is exposed can be obtained by installing the light emitting unit in the hole in the same manner as in the light source device of FIG. 1, for example. In the light source device described above, when a monochromatic LED is used for the light emitting portion and a fluorescent material is contained in the mold resin, the configuration shown in FIGS. 35 (c) and (d) can be adopted. .
[0122]
When the side emission type LED chip is used, as shown in FIGS. 35 (a) and 35 (b), the light emitting portion has a flat plate shape. It corresponds to. In addition to using an LED other than the side emission type LED, by embedding the LED in the bottom of the substrate so that only the upper surface is exposed, a configuration corresponding to a case where the light emitting portion has a flat plate shape can be obtained. For example, an LED chip having a structure in which a semiconductor layer including an active layer is stacked in a direction perpendicular to the base, such as a so-called top-emitting LED chip, may be used.
[0123]
Next, a line light source device and a surface light source device using the above light source device will be described below.
FIGS. 37 and 38 show examples of the configuration of the surface light source device according to the present embodiment. FIG. 37 shows a light source device 2001, a linear light guide plate 2002 that guides outgoing light from the light source device 2001 to form a linear light source, and guides outgoing light from the linear light guide plate 2002 to form a surface light source. This is a surface light source device including a planar light guide plate 2003. FIG. 38 illustrates a surface light source device including a light source device 2011 and a planar light guide plate 2012 that guides light emitted from the light source device 2011 to be a surface light source.
[0124]
In the surface light source devices of FIGS. 37 and 38, a linear light guide plate, a planar light guide plate, or the like can be used as the light guide plate. When a linear light guide plate is used, the light from the light source device can be efficiently emitted by providing, for example, a periodic uneven structure or a light scattering portion on its side surface, that is, a surface parallel to the light emission direction, as necessary. Can be well converted to a linear light source. For example, FIG. 36 shows an example in which the shape of a linear light guide plate 2022 provided in the emission direction of light from the light source device 2021 is devised, and a groove-shaped periodic uneven structure is provided on the linear light guide plate 2022. It is. In the case where a light scattering portion is provided on the linear light guide plate 2022, for example, a structure in which an irregular fine uneven structure is provided on the surface or a portion for scattering light near the surface in the linear light guide plate 2022 is provided. By mixing fine particles or the like, a configuration in which the refractive index near the surface and the internal refractive index are changed can be used. Hereinafter, the periodic concavo-convex structure and the light scattering portion provided on the light guide plate are referred to as a reflection portion.
[0125]
As the material of the light guide plate, various transparent resins or inorganic materials such as glass can be used. When a resin is used, for example, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyolefin resin (eg, polypropylene, cycloolefin polymer), a fluoroolefin resin, an epoxy resin, a polystyrene resin, or the like can be used.
[0126]
Further, the surface light source device according to the present embodiment may have a configuration in which a large number of holes are provided on the surface of the base, and the light source device of the present invention is provided in each of the holes. These light source devices have high directivity of 30 ° for light emitted from the light source device. Therefore, the directivity and intensity of light emitted from the surface light source device can be increased, and power can be saved. Further, since the light source device is small, the surface light source device can be made thin.
[0127]
Hereinafter, the surface light source device according to the present embodiment will be described in more detail in eleventh to fourteenth embodiments.
[0128]
(Eleventh embodiment)
FIG. 31 shows a surface light source device according to the present embodiment. The surface light source device of FIG. 31A is a perspective view of a light source device having a configuration in which a plurality of the light source devices described in the first embodiment are provided on a substrate. FIG. 31B is a top view of FIG. In the surface light source device of FIG. 31, a plurality of holes are provided in a substrate 1701, and an LED 1704 is provided at the bottom of each hole. The hole functions as a reflection guide unit 1703, and a light collecting unit 1702 is provided above the hole.
[0129]
In the surface light source device of FIG. 31, the directivity of light emitted from the LED 1704 provided in each hole is high at 30 °. As a result, a small-sized surface light source device having high directivity and high emission light intensity can be obtained. Such a surface light source device can be used, for example, as a surface light source device for a projector.
[0130]
Note that the effects described in the present embodiment are not limited to the case where the light source device described in the first embodiment is used, and the case where the light source device described in the second to tenth embodiments is used. The same effect can be obtained.
[0131]
(Twelfth embodiment)
FIG. 37 shows a surface light source device according to the present embodiment. As shown in FIGS. 37A and 37C, the surface light source device includes a light source device 2001, a linear light guide plate 2002 existing in an emission direction of the light source device 2001, and an emission surface direction of the linear light guide plate 2002. It consists of an existing planar light guide plate 2003. As the light source device 2001, for example, the light source device described in the fifth embodiment is used. A reflection portion 2004 is formed on a side surface of the linear light guide plate 2002. Further, a reflection section 2005 is formed on the upper part of the planar light guide plate 2003.
[0132]
Light emitted from the light source device 2001 is reflected by a reflecting portion 2004 formed on a side surface of the linear light guide plate 2002, and is converted into a uniform linear light source by changing its angle. As shown in FIG. 37B, the light that has entered the planar light guide plate 2003 from the linear light guide plate 2002 is reflected by a reflector 2005 formed on the surface of the planar light guide plate 2003 that faces the emission surface. Then, it becomes a surface light source. In addition, the directivity of light incident on the linear light guide plate 2002 and the planar light guide plate 2003 from the light source device 2001 is improved in the thickness direction of the light guide plate. For this reason, as shown in FIG. 37 (b), the light incident on the linear light guide plate 2002 can be totally reflected therein, and the light guide efficiency is improved. The same applies to light incident on the planar light guide plate 2003. In addition, light incident on the light guide plate from the light source device 2001 has high directivity in the thickness direction of the light guide plate, so that the light guide plate can be made thinner. Therefore, the surface light source device of the present embodiment is thin and has high utilization efficiency of light from the light source.
[0133]
As described above, the surface light source device of the present embodiment has high directivity, is thin, and consumes less power. Note that the effects described above are not limited to the case where the light source device according to the fifth embodiment is used, and can also be obtained when another type of light source device according to the present embodiment is used. .
[0134]
(Thirteenth embodiment)
The surface light source device according to the present embodiment uses the light source device described in the first embodiment in the surface light source device described in the twelfth embodiment. By using the light source device described in the first embodiment, a surface light source device that achieves higher directivity in the in-plane direction of the light guide plate can be obtained. That is, in the light source device of FIG. 37, the light source device described in the first embodiment is used as the light source device 2001. By using the light source device described in the first embodiment, light having high directivity in both the thickness and the in-plane direction of the light guide plate is incident, so that the efficiency of incidence on the linear light guide plate 2002 is further improved. In addition, since the directivity of the incident light increases, the directivity of the light emitted from the surface light source device also improves. Therefore, it is possible to obtain a power-saving and highly directional surface light source device.
[0135]
The effects described above are not limited to the case where the light source device described in the first embodiment is used. For example, the light source device described in the second to fourth embodiments and other rotationally symmetric implementations according to the present invention can be used. In the case where the light source device of the embodiment is used, the same can be obtained.
[0136]
(14th embodiment)
FIG. 38 shows a surface light source device according to the present embodiment. The surface light source device of FIG. 38A includes the light source device 2011 described in the fifth embodiment, and a planar light guide plate 2012 provided in the emission direction of the emission surface of the light source device 2011. The light source device 2011 is provided in a light source installation portion 2013 formed on the planar light guide plate 2012. The planar light guide plate 2012 includes a reflecting portion 2014 for reflecting incident light from the light source device 2011, and a surface. A reflector 2015 for forming a light source is formed.
[0137]
Light emitted from the light source device 2011 enters the planar light guide plate 2012, is reflected by the light source installation part 2013 formed on the surface facing the emission surface of the planar light guide plate 2012, and is further reflected on the upper surface of the planar light guide plate 2012. The light is reflected at the provided reflection unit 2015 to be emitted at a different angle, and becomes a surface light source. Therefore, similarly to the twelfth embodiment, by using the light source device described in the fifth embodiment, it is possible to obtain a thin and power-saving surface light source device.
[0138]
The effects described above are not limited to the case where the light source device according to the fifth embodiment is used, and the effects of the light source device according to the sixth and eighth embodiments, and other embodiments according to the present invention. Similar effects can be obtained even when a light source device is used. Further, similarly to the thirteenth embodiment, in the present embodiment, when the light source device according to the first to fourth embodiments and the light source device according to another rotationally symmetric embodiment according to the present invention are used, the directivity is further increased. And a power-saving surface light source device can be obtained.
[0139]
Next, a liquid crystal display device using the above light source device will be described with reference to fifteenth to eighteenth embodiments.
[0140]
(Fifteenth embodiment)
FIG. 39 shows a liquid crystal display device according to this embodiment. The liquid crystal display device in FIG. 39 includes a surface light source device 2101 described in the thirteenth embodiment, a reflective LCD 2102 on which light emitted from the surface light source device 2101 enters, and an optical film layer 2103 bonded to the reflective LCD 2102. And
[0141]
Light emitted from the surface light source device 2101 passes through the optical film layer 2103 and enters the reflective LCD 2102. Then, the light is reflected on a reflection surface 2104 formed on the back surface of the reflection type LCD 2102. After that, the light is emitted from the surface of the surface light source device 2101 and enters the eyes of the observer 2105. In the liquid crystal display device of FIG. 39, since the surface light source device described in the thirteenth embodiment is used for the surface light source device 2101, the directivity of the light emitted from the surface light source device 2101 is high and the power consumption is low. . Therefore, the liquid crystal display device of FIG. 39 has low power consumption and is thin.
[0142]
Note that the surface light source device 2101 in the liquid crystal display device of FIG. 39 is not limited to the surface light source device described in the thirteenth embodiment, and the surface light source device described in the twelfth and fourteenth embodiments is used. Can also be obtained.
[0143]
(Sixteenth embodiment)
FIG. 40 shows a liquid crystal display device according to this embodiment. The liquid crystal display device of FIG. 40 is the same as the liquid crystal display device according to the fifteenth embodiment except that an adhesive layer is provided between the light guide plate of the surface light source device and the reflective LCD. The liquid crystal display device of FIG. 40 includes a surface light source device 2111 described in the twelfth embodiment, a reflective LCD 2112 on which light emitted from the surface light source device 2111 is incident, and an optical film layer 2113 bonded to the reflective LCD 2112. And an adhesive layer 2116 provided between the planar light guide plate 2117 and the optical film layer 2113 constituting the surface light source device 2111.
[0144]
Light emitted from the surface light source device 2111 passes through the adhesive layer 2116 and the optical film layer 2113 and enters the reflective LCD 2112. Then, the light is reflected on a reflection surface 2114 formed on the back surface of the reflection type LCD 2112. Thereafter, the light enters the eyes of the observer 2115 in the direction of the upper surface of the surface light source device 2111. For the adhesive layer 2116, a material that is transparent and has low light absorption is used. For example, a silicon resin, a fluorine resin, an acrylic resin, or the like is used. Further, the refractive index n of the adhesive layer 2116₃Is the refractive index n of the planar light guide plate 2117₄The refractive index n of the optical film layer 2113₅Lower than that.
[0145]
Light incident on the planar light guide plate 2117 of the surface light source device 2111 passes through the planar light guide plate 2117 while repeating total reflection. In the conventional surface light source device, the directivity is not narrowed in the thickness direction of the light guide plate. Therefore, when the adhesive layer exists under the light guide plate, there is a problem that the amount of light that can be totally reflected is reduced. In the present embodiment, the directivity in the thickness direction of the light guide plate is improved by using the surface light source device described in the seventh embodiment. Therefore, even when the adhesive layer 2116 is provided under the planar light guide plate 2117 of the surface light source device 2111, a decrease in the amount of light passing through the planar light guide plate 2117 is suppressed.
[0146]
Further, by bonding the planar light guide plate 2117 and the reflective LCD 2112 using the adhesive layer 2116, a thin liquid crystal display device in which the sense of depth due to the presence of the surface light source device is reduced can be obtained. The above effects are not limited to the case where the surface light source device according to the thirteenth embodiment is used, but can also be obtained when the surface light source device according to the twelfth and fourteenth embodiments is used. .
[0147]
(Seventeenth embodiment)
FIG. 41 shows a liquid crystal display device of this embodiment. The liquid crystal display device of FIG. 41 is different from the liquid crystal display device of the fifteenth embodiment in that the planar light guide plate used for the surface light source device of the thirteenth embodiment also functions as the upper substrate of the reflective LCD. It is a device of the configuration. The liquid crystal display device in FIG. 41 is provided with a surface light source device 2121, a reflective LCD 2122 in which the planar light guide plate 2127 of the surface light source device 2121 serves as an upper substrate, and an adhesive layer 2126 below the planar light guide plate 2127. Optical film layer 2123. A reflection surface 2124 is formed on the bottom surface of the reflection type LCD 2122. The light emitted from the surface light source device 2121 is reflected by the reflection surface 2124 and enters the eyes of the observer 2125 in the direction of the upper surface of the surface light source device 2121. As the surface light source device 2121, for example, the surface light source device described in the thirteenth embodiment is used.
[0148]
In the liquid crystal display device of FIG. 41, the planar light guide plate 2127 constituting the surface light source device 2121 serves as the upper substrate of the reflective LCD 2122, so that the thickness of the entire device can be further reduced. This also makes it possible to further reduce the sense of depth due to the presence of the surface light source device. The optical film layer 2123 can be provided directly below the planar light guide plate 2127, that is, on the reflective LCD 2122 side of the planar light guide plate 2127. Further, the above effects are not limited to the case where the surface light source device according to the thirteenth embodiment is used, and can be obtained also when the surface light source device according to the twelfth and fourteenth embodiments is used. Can be.
[0149]
(Eighteenth Embodiment)
FIG. 42 shows a liquid crystal display device according to this embodiment. The liquid crystal display device of FIG. 42 is a transmission type liquid crystal display device using the surface light source device of the thirteenth embodiment. This transmission type liquid crystal display device includes a surface light source device 2131, a transmission type LCD 2132 on which light emitted from the surface light source device 2131 is incident, and an optical film layer 2133 bonded to the transmission type LCD 2132. The transmissive LCD 2132 is provided in the emission direction of the emission surface of the surface light source device 2131. The optical film layer 2133 is bonded to a surface of the transmission type LCD 2132 facing the light incident surface from the surface light source device 2131. The light emitted from the surface light source device 2131 enters the transmissive LCD 2132, exits from the surface opposite to the incident surface, passes through the optical film layer 2133, and enters the eyes of the observer 2135.
[0150]
In the liquid crystal display device of FIG. 42, since the surface light source device described in the thirteenth embodiment is used, light with good directivity emitted from the surface light source device 2131 enters the transmission type LCD 2132. Therefore, it is possible to obtain a thin liquid crystal display device with low power consumption and good visibility for an observer.
[0151]
The effects described above are not limited to the case where the surface light source device according to the thirteenth embodiment is used, and can be obtained also when the surface light source device according to the twelfth and fourteenth embodiments is used. Can be. Also in this embodiment, an adhesive layer can be provided as in the fifteenth and sixteenth embodiments. Further, as in the sixteenth embodiment, the planar light guide plate also serves as the lower substrate of the reflective LCD, so that a liquid crystal display device with a further reduced sense of depth can be obtained.
[0152]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light emitting unit, the light collecting unit that collects the light emitted from the light emitting unit, the light collecting unit that is disposed between the light emitting unit and the light collecting unit, A light guide section having a shape that can be regarded as a planar light source when viewed from the light collecting section, and an opening diameter or opening width of the light guide section side of the reflection guide section. To w₁, And then, w₁Is the diameter or width w of the light emitting part₀By setting it to 3.5 times or less, a light source device that is small and has high directivity is realized.
[0153]
Further, by using the light source device of the present invention, a thin and highly directional line light source device and a surface light source device are realized. In addition, by using the light source device of the present invention, a thin and power-saving surface light source device that supplies light to, for example, a projector or a liquid crystal display device is realized. Further, by using the light source device of the present invention, a thin, high-visibility, and power-saving liquid crystal display device is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 4 is a top view for explaining an example of the configuration of the light source device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration of a reflection guide section of the light source device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 26 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 27 is a view showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 29 is a diagram showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 30 is a view showing an effect of the light source device according to the present invention.
FIG. 31 is a diagram showing an example of a configuration of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 32 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 33 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 34 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 35 is a diagram showing an example of a configuration of a light source device according to the present invention.
FIG. 36 is a diagram showing an example of the configuration of a line light source device according to the present invention.
FIG. 37 is a diagram showing an example of a configuration of a surface light source device according to the present invention.
FIG. 38 is a diagram showing an example of the configuration of the surface light source device according to the present invention.
FIG. 39 is a diagram showing an example of the configuration of a reflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 40 is a diagram showing an example of the configuration of a reflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 41 is a diagram showing an example of the configuration of a reflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 42 is a diagram showing an example of the configuration of a transmission type liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 43 is a view showing the structure of a conventional surface light source device.
FIG. 44 is a view showing the structure of a conventional surface light source device.
FIG. 45 is a diagram showing a configuration of a conventional bullet-type LED.
FIG. 46 is a diagram showing a configuration of a conventional surface mount LED.
FIG. 47 is a diagram showing a configuration of a conventional surface mount LED.
[Explanation of symbols]
101, 111, 1704 LED
102, 113, 2003, 2012, 2117, 2127} planar light guide plate
112, 2002, 2022 linear light guide plate
103, 2013 Light source installation part
104, 105, 114, 115, 2004, 2005, 2014, 2015 reflector
121, 131, 141, 1425 LED chips
122, 132, 1424} conductive Ag paste
123 mount lead
124, 1423 cup part
125, 135, 1427 Au wire
126, 136, 146, 1428 Mold resin
127, 1004, 1204, 1404, 1604, 1804, 2104, 2114, 2124 {reflection surface
133, 143, 1422, 1701 substrate
134, 1426 electrode
142 die bonding paste
144 wiring pattern
145 bonding wire
147 insulation material
148 platform
1001, 1101, 1201, 1401, 1601, 1801} Light emitting unit
1002, 1102, 1202, 1702 Light collecting part
1003, 1103, 1203, 1403, 1603, 1703, 1803—Reflection guide section
1402, 1802 Triangular prism
1421 lead frame
1602 lens
1805, 1806 prism surface
1807 end
2001, 2011, 2021 Light source device
2101, 2111, 2121, 2131 surface light source device
2102, 2112, 2122 Reflective LCD
2103, 2113, 2123, 2133 Optical film layer
2105, 2115, 2125, 2135 ° Observer
2116, 2126 adhesive layer
2132 transmissive LCD

Claims

A light emitting unit,
A light-collecting unit that collects light emitted from the light-emitting unit,
A reflection guide portion disposed between the light emitting portion and the light collecting portion and having a shape expanding from the light emitting portion toward the light collecting portion;
With
The light emitting unit and the light collecting unit are arranged in close proximity,
The light emitting unit has a size that can be regarded as a planar light source when viewed from the light collecting unit,
Wherein the opening diameter or opening width of the light emitting portion side of the reflecting guide portion w _1, the diameter or width of the light emitting portion when the w _0, w ₁ is less than 3.5 times the w ₀ Light source device.

A base provided with holes,
A light emitting unit installed on the bottom surface of the hole,
Including a reflection portion formed on the side surface of the hole, a reflection guide portion that reflects light emitted by the light emitting portion and guides the light in a predetermined direction,
A light-collecting unit that is provided close to the reflection guide unit and collects light that has passed through the reflection guide unit;
With
The reflection guide section is provided between the light emitting section and the light collecting section, and has a shape enlarged from the light emitting section toward the light collecting section,
The light emitting unit has a size that can be regarded as a planar light source when viewed from the light collecting unit,
Wherein the opening diameter or opening width of the light emitting portion side of the reflecting guide portion w _1, the diameter or width of the light emitting portion when the w _0, w ₁ is less than 3.5 times the w ₀ Light source device.

3. The light source device according to claim 2, wherein the light emitting unit includes a pair of electrodes, and the light emitting unit and the pair of electrodes are both buried in a bottom of the hole.

4. The light source device according to claim 2, wherein a depth of the hole is L ₁ , a height of the light emitting unit is h ₀ , and a diameter or a width of the hole in a plane including an upper surface of the light emitting unit is w _3. , And when
0 ≦ L ₁ −h ₀ ≦ w ₃
A light source device characterized by satisfying the following.

5. The light source device according to claim 1, wherein a diameter or width of the light emitting unit is w ₀ , and a diameter or width of the light collecting unit is w ₂ .
w ₂ ≦ 10 × w ₀
A light source device, characterized in that:

The light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light source device characterized in that 30 ° directivity y represented by the following equation (1) satisfies y ≧ 0.5.
y = (integral value of output light intensity within 30 ° with respect to the optical axis) / (integral value of total output light intensity) (1)

The light source device according to claim 1, wherein the directional angle is 40 ° or less.

The light source device according to claim 1, wherein the light collector is in contact with the reflection guide.

The light source device according to any one of claims 1 to 8, wherein the light-collecting portion is formed integrally and continuously with the reflection guide portion.

10. The light source device according to claim 1, wherein the reflection guide portion is in contact with the light emitting portion.

The light source device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light emitting unit has a plate shape or a column shape.

The light source device according to claim 1, wherein the light emitting unit is a light emitting diode.

The light source device according to claim 1, wherein the light emitting unit is an electroluminescent element.

14. The light source device according to claim 1, wherein the reflection guide has a hollow structure.

The light source device according to any one of claims 1 to 13, wherein the reflection guide portion is filled with a translucent sealing material.

The light source device according to any one of claims 1 to 15, wherein the light-collecting portion has a shape protruding from a contact point with the reflection guide portion in a light emission direction.

The light source device according to claim 16, wherein the reflective said opening diameter of the light emitting portion side or the opening width w ₁ of the guide portion is below 2.8 times 1.7 times the diameter or width w ₀ of the light emitting portion A light source device, comprising:

The light source device according to any one of claims 1 to 15, wherein the condensing section, a shape protruding to the light emitting portion direction from the contact point between the reflective guide portion, the refractive index n ₂ of the condenser part , a refractive index n ₁ of the reflective guide portion, the light source unit and satisfies the n 1 _<n _2.

The light source device according to claim 18, wherein the reflective said opening diameter of the light emitting portion side or the opening width w ₁ of the guide portion is below 3.5 times 1.4 times the diameter or width w ₀ of the light emitting portion A light source device, comprising:

20. The light source device according to claim 1, wherein each of the reflection guide portion and the light collection portion has a rotationally symmetric shape with respect to a symmetric axis in a normal direction of the base. Light source device.

A light source device comprising: a light source device; and a light guide plate that guides outgoing light from the light source device to be a linear light source, wherein the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 20. A line light source device, comprising:

A surface light source comprising: a light source device; a line light source device that guides light emitted from the light source device to form a linear light source; and a light guide plate that guides light emitted from the line light source device to form a surface light source. 22. A surface light source device, wherein the line light source device is the line light source device according to claim 21.

21. A surface light source device comprising: a light source device; and a light guide plate that guides light emitted from the light source device and serves as a surface light source, wherein the light source device is the light source device according to claim 1. A surface light source device.

A surface light source device comprising a base and a plurality of light source devices arranged on the base, wherein the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 20. .

A liquid crystal display device including: a liquid crystal panel including a pair of substrates, liquid crystal sandwiched between the substrates, and a surface light source device for supplying light to the liquid crystal panel, wherein the surface light source device is a liquid crystal display device. 24. A liquid crystal display device, which is the surface light source device according to 22 or 23.

A liquid crystal display device comprising a liquid crystal panel including a substrate, a planar light guide plate, and a liquid crystal sandwiched between the substrate and the planar light guide plate, wherein the surface light source device is the liquid crystal display device. 24. A liquid crystal display device, which is the surface light source device according to 23.