线状光源装置、使用其的图像读取装置和平面显示装置的制作方法

专利名称：线状光源装置、使用其的图像读取装置和平面显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及线状光源装置、使用其的图像读取装置和平面显示装 置。该线状光源装置适于用作图像扫描器等图像读取装置的照明光源、 或者液晶显示装置等平面显示装置的背光用照明装置。
背景技术：
例如，在专利文献1中公开了一种所谓平台型的图像扫描器。该
图像扫描器中使用了搭载有CCD线传感器的图像传感器单元(以下， 简称其"CCD图像传感器单元")U。这种CCD图像传感器单元U — 般情况下如本申请的图11所示，通过在外壳5内组装照明光源1、多 个反射镜21 25、透镜3、 CCD线传感器4而构成。另外，在平台型 图像扫描器S中，CCD图像传感器单元U以在由透明玻璃等构成的原 稿载置台DP的下方沿着副扫描方向(图11中的左右方向)移动的方 式设置。在原稿的读取动作中，来自被照明光源1发出的光照明的原 稿D的反射光被多个反射镜21 25反射之后，通过透镜3被聚光在 CCD线传感器4上。此时，原稿D上的在主扫描方向(图11中与纸 面垂直的方向)延伸的一条线的图像在CCD线传感器4上成像并被读 取。在该CCD图像传感器单元U每沿着副扫描方向移动规定间距时重 复该动作，由此，原稿的二维图像被读取。
在使用上述这种CCD图像传感器单元U构成平台型图像扫描器S 的情况下，原稿D到CCD线传感器4的光程较长，能够将透镜3的视 场深度设定得较深。因此，它具有即使原稿D从原稿台DP略为突起 也能够读取抑制离焦模糊的鲜明的图像等优点。
上述CCD图像传感器单元U中的照明光源1一般采用发出白色光 的冷阴极管。其理由在于，为了读取彩色图像，作为遍及主扫描方向 的读取宽度的全长以均等的亮度照明原稿用的线状光源装置，在当前 状况下考虑到成本，该冷阴极管是最佳选择。
但是，作为CCD图像传感器单元U中的线状光源装置使用冷阴极 管时，还存在以下问题。
第一，冷阴极管的驱动需要使用逆变器等进行升压的放电电压， 因此，电源电路成本增加。
第二，由于冷阴极管在内部封入有害的水银蒸气，因此不利于环境。
第三，冷阴极管在长度方向的各处均匀发光，但是，CCD线传感 器4中的受光元件越接近端部受光量越低。其原因在于，在使用CCD 图像传感器单元U的情况下，例如，A4宽度的读取宽度最终被聚焦在 数10mm的CCD线传感器4上，因此，从CCD线传感器4或者透镜 3观看的视场角例如成为50°左右(参照图12)，越靠近读取宽度的两 端，来自原稿的反射光量越低。该受光量的下降能够进行补正，但是， 特别是在读取彩色图像的情况下，需要复杂的补正电路。
第四，冷阴极管发出的光的利用效率差。其原因在于，虽然应照 明的方向是一个方向，但是冷阴极管从全周发光，因此众多的光被浪 费。另外，为了解决这个问题，必须采用在冷阴极管的背后配置反射 部件等的方法，成本增加。
专利文献1:日本特开2000-134413号公报

发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其主要课题在于，作为搭载有 CCD图像传感器单元等CCD线传感器的图像读取装置等的照明光源， 提供一种能够解决使用冷阴极管时的上述问题的新型线状光源装置。 本发明的课题还在于，提供一种使用该线状光源装置作为照明光源的 图像读取装置，并且，提供一种使用该线状光源装置作为照明光源的 平面显示装置，该照明光源为所谓的背光源。
为了解决上述课题，在本发明中采用以下的技术手段。 艮P，本发明的第一方面的线状光源装置的特征在于，包括导光 部件，其具有由透明体形成为截面大致一样的柱状并且具有规定长度 的本体部、和在该本体部的两端形成的第一端部和第二端部；以及分 别与上述第一端部和上述第二端部相对配置的LED元件，上述本体部
的外周面形成为光滑的镜面状，并且遍及长度方向，在其周向的规定 的范围内形成有多个凹部或凸部，由此，具有以下倾向从上述第一
端部和上述第二端部入射至上述本体部的来自上述LED元件的光，遍
及上述本体部的长度方向，从上述本体部的周面的与形成有上述凹部 或凸部的范围相对的区域射出。
作为上述第一方面的线状光源装置的变形例，特征在于，包括 导光部件，其具有由透明体形成为截面大致一样的柱状并且具有规定 长度的本体部、和在该本体部的两端形成的第一端部和第二端部；与 上述第一端部相对配置的LED元件；以及在上述第二端部上形成的反 射部，上述本体部的外周面形成为光滑的镜面状，并且遍及长度方向， 在其周向的规定的范围内形成有多个凹部或凸部，由此，具有以下倾
向从上述第一端部入射至上述本体部的来自上述LED元件的光，遍
及上述本体部的长度方向，从上述本体部的周面的与形成有上述凹部 或凸部的范围相对的区域射出。
此外，作为在上述第二端部形成的反射部的具体方式，能够采用
与本体部的轴线正交的反射面、相对本体部的轴线倾斜大致45度的两 个反射面、或者具有相对本体部的轴线倾斜大致45度的母线的圆锥形 状，或者具有棱线的角锥形状。另外，该反射部被白色系的树脂覆盖， 或者通过蒸镀金属而形成。
而且，作为适于形成上述导光部件的本体部的透明体，优选采用 透明树脂或者透明玻璃。
此外，作为截面大致一样的柱状的本体部的具体方式，除了圆柱 状以外，还能够采用多角柱状、椭圆圆柱形状等。
在优选实施方式中，上述多个凹部或凸部通过每隔规定间隔设置 多个沿着与上述本体部的长轴线交叉的方向延伸的凹槽而形成。在此 情况下，上述凹槽的截面可以为大致凹圆弧状。
上述多个凹部或凸部也能够通过设置多个凹球面状的凹陷而形成。
在优选实施方式中，上述LED元件使用LED芯片，该LED芯片 被直接搭载在氮化铝制造的基板上。
在优选实施方式中，上述基板包括搭载上述LED元件的LED元
件搭载部、和与该LED元件搭载部连接的散热部。
在优选实施方式中，在上述基板上形成有共用电极图案、和多个 个别供电用电极图案，在上述LED元件搭载部上，多个LED芯片密 集地与上述共用电极图案接合，并且各个LED芯片和与它们对应的上 述个别供电用电极图案之间分别通过引线接合而连接。
在优选实施方式中，上述基板为长尺状，在其长度方向的一端区 域上形成有上述LED元件搭载部，并且在它的其它区域上，上述共用 电极图案和上述多个个别供电用电极图案以维持相互平行的关系并沿 着上述基板的长度方向延伸的方式形成。
在优选实施方式中，上述多个LED芯片由至少一个红色发光LED 芯片、至少一个绿色发光LED芯片、和至少一个蓝色发光LED芯片 构成。
在优选实施方式中，上述共用电极图案和上述多个个别供电用电 极图案的至少与上述LED元件搭载部对应的部位通过印刷烧制银膏而 形成。
在优选实施方式中，在上述基板的上述LED元件搭载部上，还安 装有以围绕上述多个LED芯片的方式形成的框状的反射部件。
在优选实施方式中，上述反射部件以越朝向上部开口直径越大的 方式使内面倾斜，并且该内面被用作反射面。该反射部件例如可以由 白色系的树脂形成其整体，并以其内面作为反射面，或者，也可以在 由树脂形成的反射部件的内面形成铝的蒸镀层并实施镜面处理等。
在优选实施方式中，在上述导光部件的与上述LED芯片相对的端 部， 一体形成有相对上述框状的反射部件以将其包括在内的方式嵌合 的插口 (socket)部。
在优选实施方式中，上述插口部的外表面被非透光层覆盖。
在优选实施方式中，在上述本体部的外周面上，将要遍及长度方 向形成多个凹部或凸部的周向的规定范围被设定为上述本体部的3 45°的中心角范围，更优选5 30°的中心角范围。
在其它的优选实施方式中，在上述本体部的外周面上，将要遍及 长度方向形成多个凹部或凸部的周向的规定范围被设定为上述本体部 的120 270°的中心角范围，更优选120 200°的中心角范围。
本发明的第二方面的图像读取装置，其在外壳内包括光源装置、
多个反射镜、透镜和CCD线传感器，将来自被从上述光源装置发出的 光照明的原稿的反射光，通过上述多个反射镜和上述透镜引导至上述 CCD线传感器上，通过上述CCD线传感器读取上述原稿中的主扫描方 向的线状的图像，其特征在于，作为上述光源装置，本发明的第一方 面的线状光源装置优选的是，在上述本体部的外周面上将要形成遍及 长度方向设置的多个凹部或凸部的周向的规定范围被设定为上述本体 部的3 45°的中心角范围。
在优选实施方式中，设置在上述导光部件的上述本体部的上述多 个凹部或凸部以如下方式形成越朝向上述本体部的长度方向的两端 部，与长度方向的中央部相比，出射光量越多。
本发明的第三方面的平面显示装置，其包括平面显示面板，和从 背后对该平面显示面板进行照明的照明装置，其特征在于，上述照明 装置通过同时设置多个本发明的第一方面的线状光源装置而构成，优 选的是，在上述本体部的外周面上将要形成遍及长度方向设置的多个 凹部或凸部的周向的规定范围被设定为上述本体部的120 270°的中 心角范围。
在优选实施方式中，在上述平面显示面板与上述照明装置之间配 置有光扩散片或光扩散面板。
在优选实施方式中，在上述照明装置的与上述平面显示面板相反 的一侧配置有光反射面。


图1是表示本发明的线状光源装置的第一实施方式的整体结构的 部分截面主视图。
图2是图1所示的线状光源装置的主要部分的放大图。
图3是基板的放大平面图，相当于图2的in-in箭头方向的视图。
图4是沿着图2的IV-IV线的放大截面图。 图5是沿着图4的V-V线的截面图。
图6是表示本发明的线状光源装置的第二实施方式的整体结构的 部分截面主视图。
图7是图6的VII-VII箭头方向的视图。
图8是表示本发明的线状光源装置的第二实施方式的变形例的说 明图，是线状光源装置的前端部的主要部分放大图。
图9是表示本发明的线状光源装置的第二实施方式的另一变形例 的说明图，是线状光源装置的前端部的主要部分放大图。
图IO是表示本发明的线状光源装置的第二实施方式的又一变形例 的说明图，是线状光源装置的前端部的主要部分放大图。
图ll是表示使用图l或图6所示的线状光源装置的图像读取装置 的整体结构的概略图。
图12是表示图ll所示的图像读取装置中的从原稿到CCD线传感 器的光路的概略图。
图13是本发明的线状光源装置的第三实施方式的主要部分放大图。
图14是沿着图13的XIV-XIV线的放大截面图。 图15是使用图13所示的线状光源装置的平面显示装置的示意结 构图。
图16是表示本发明的线状光源装置的第三实施方式的变形例的说 明图，相当于图14。
图17是使用图16所示的线状光源装置的平面显示装置的示意结 构图。
图18A是表示适于设置在导光部件的本体部的凹部的变形例的截 面图。
图18B是表示适于设置在导光部件的本体部的凹部的变形例的截 面图。
图19是沿着图18A和图18B的XIX-XIX线的截面图。 图20是表示导光部件的本体部的变形例的放大截面图。 图21是表示导光部件的本体部的另一变形例的放大截面图。 图22是表示导光部件的本体部的又一变形例的放大截面图。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
图1 图5表示本发明的线状光源装置100的第一实施方式。该线 状光源装置100由导光部件120、在该导光部件120的两端部配置的 LED元件200构成。
如图1所示，导光部件120包括遍及整个长度具有一样的圆形 截面的圆柱状的本体部130、以及在该本体部130的两端形成的第一端 部121和第二端部122。导光部件120例如利用PMMA、聚碳酸酯等 透明树脂或透明玻璃等透明体一体成形。圆柱状的本体部130例如被 设定为与A4尺寸的读取宽度对应的长度，直径例如为3mm左右。另 外，至少本体部130的周面形成为平滑的镜面状。
由图4和图5可知，在上述本体部130上，在其周向的一定范围 中，形成沿着长度方向排列的多处凹部131。例如，该凹部131如图2、 图4和图5所详细表示的，形成为沿着横切本体部130的方向延伸的 圆筒内面状，例如，其形状是R0.3mm左右的圆筒内面状的槽，最大 深度形成为0.15mm左右。此外，在该凹部131的入口部也形成有圆弧。 将要形成这种凹部131的上述本体部130的周向的角度范围a (参照 图4)例如设定为3 45。，优选设定为5 30。的范围。关于邻接的 该凹部131彼此之间的间隔，考虑来自本体部130的出射光量的分布 进行决定即可，关于这一点将在后面阐述。
如图2中详细表示的，在上述导光部件120的第一端部121和第 二端部122上， 一体形成有角状的插口部140。该角状的插口部140 的底面实际上是上述本体部130的端面141。该端面141是光从LED 元件200朝向上述本体部130的入射部。而且，该插口部140的外表 面优选用白色涂料、金属膜等非透光层142覆盖，从而能够防止光的 泄漏。
上述LED元件200是以下述方式构成的，在基板210上各搭载一 个红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的LED裸芯片(以下简称LED 芯片)201、 202、 203，共计三个，且它们的中心组成三角形的顶点(参 照图3)。这样的LED芯片201、 202、 203的尺寸在平面看时为0.3mm 见方左右，厚度也是相同程度。如图3所示，基板210为长矩形状。 基板210的材质特别采用热传导性极佳的氮化铝。在该基板210的长 度方向的一个端部区域中形成有LED元件搭载部211 ，在该LED元件 搭载部21上搭载有上述三个LED芯片201、 202、 203。另外，基板 210的上述LED元件搭载部211以外的区域具有作为散热部212的功 能。
更详细地说，如图3所示，在上述基板210中的LED元件搭载部 211上配置有共用电极图案215的一个端部215a，用作芯片接合用垫 (pad)。 R、 G、 B各一个的LED芯片201、 202、 203相互接近地被接 合在该芯片接合用垫215a上。另一方面，以与该芯片接合用垫215a 接近的方式，配置有与各LED芯片201、 202、 203对应的个别供电用 电极图案216、 217、 218的一个端部216a、 217a、 218a。并且，在各 个LED芯片201、 202、 203与上述各一个端部216a、 217a、 218a之间 分别通过接合引线219进行连接。这样，因为能够个别地调整各个LED 芯片201、 202、 203的通电量而调整各自的发光量，所以能够容易地 调整从导光部件120射出的白色光。上述共用电极图案215与各个个 别供电用电极图案216、 217、 218的各自的另一端部215b、 216b、 217b、 218b，作为基板210的散热部212，在维持相互平行的关系的同时沿着 长度方向延伸。这样能够很好地将基板210的散热部212用作处理配 线图案的区域。此外，这些电极图案215、 216、 217、 218优选通过印 刷烧制银膏而形成，结果，上述芯片接合用垫215a和与其邻接的各个 端部216a、 217a、 218a的表面成为反射效率优异的面。此外，这样能 够确保这些端子部的电流容量。
在上述基板210的上述LED元件搭载部211上，例如通过粘接， 还搭载有以围绕上述三个LED芯片201、 202、 203和接合引线219的 方式形成的框状的反射部件220。如图2和图3所示，该反射部件220 在平面看时呈四边形，并且具有规定的厚度。在该框状的反射部件220 的内面，形成有越向上部(开口侧，图2中的右侧)直径越大的锥状 的反射面221。并且，该反射部件220优选通过使白色系的树脂成形而 获得。而且，该反射部件220的外形尺寸与上述导光部件120的端部 的插口部140的内部尺寸相对应。通过使该插口部140与上述反射部 件220相互嵌合并粘接适当部分等， 一体组装搭载有上述LED芯片 201、 202、 203的基板210和上述导光部件120。此时，如上所述，相 互接近地被搭载在LED元件搭载部211上的LED芯片201、 202、 203
并不会相对上述具有3mm左右的直径的导光部件120的本体部130的 端部突出，而是在其中心附近相对(参照图4)。而且，在该反射部件 220被搭载在基板210上之后，以包住各个LED芯片201、 202、 203 和接合引线219的方式填充透明硅树脂等保护树脂222。为了使上述反 射部件220的内表面或者上表面(开口侧的面)成为高效的反射面， 也可以在由树脂形成的反射部件的母材的内表面或者上表面上，形成 铝等金属的蒸镀层。
下面，对上述结构的线状光源装置100的作用进行说明。 在导光部件120的两个端部121、122上，如果三个LED芯片201、 202、 203分别被点亮，则各色的光入射至导光部件120的本体部130 的端面141 (参照图2)。此时，从各个LED芯片201、 202、 203的顶 面发出的光直接射入上述本体部130的端面141，而从各个LED芯片
201、 202、 203的侧面发出的光也被反射部件220的反射面221反射， 入射至上述本体部130的端面141。而且，因为各个LED芯片201、
202、 203被搭载在通过印刷烧制反射效率好的银膏而形成的共用电极 图案215上，所以朝向基板210行进的光也被该共用电极图案215的 表面反射，入射至上述本体部130的端面141。此外，因为在反射部件 220上嵌合有与上述导光部件120 —体的角状的插口部140，并且该插 口部140的表面被白色涂料或金属膜的非透光层142覆盖，所以光不 会从该插口部140向外部漏出，而被浪费。从而，来自各个LED芯片 201、 202、 203的光极为有效地入射至导光部件120中。
如上所述，在导光部件120中从其第一端部121和第二端部122 入射的光，如图2示意性表示的，在本体部130内被其光滑的表面全 反射，沿着长度方向前进。如图5示意性表示的，该光的一部分在上 述凹部131被反射，并转换成沿着横切本体部130的方向行进的方向。 如图4示意性表示的，这样的行进方向被转换的光大致朝向本体部130 的与设置有上述凹部131的区域相对的区域行进。并且，在到达该区 域的光中，以比全反射临界角小的角度到达本体部130的周面的光向 外部射出。于是，如果将形成上述凹部131的上述本体部130的周向 的范围设定为3 45。，更优选5 30°的限定的中心角范围，则利用 由于本体部130形成为圆柱状而产生的凸透镜效果，能够抑制射出的
光沿着本体部130的周向扩散，能够将出射光集中在作为目标的规定 宽度的区域A中(参照图4)。
因设置在本体部130上的凹部131，遍及本体部130的整个长度方 向设置，所以上述光学的作用在遍及本体部130的整个长度方向的各 处均能够实现。结果，在本体部130的整个长度方向上，混合R、 G、 B的光而形成的白色光，能够从其周面的规定区域向作为目标的区域A 集中射出。
但是，上述结构的线状光源装置100将在其两个端部配置的LED 芯片201、 202、 203发出的光导向导光部件120的长度方向，因此， 产生越向长度方向的中央部内部光量越少的倾向。然而，导光部件120 的长度方向的出射光量分布，能够通过使设置在本体部130上的凹部 131的间隔或者深度在长度方向上改变来进行调整。例如，使凹部131 的邻接间隔从本体部130的端部朝向中央部逐渐变窄，由此能够使在 长度方向上行进的光转换成本体部130的横切方向的机会越朝向中央 部越多。于是，能够补偿在本体部130的长度方向的中央部的内部光 量的下降，能够使出射光量在本体部130的长度方向平均化。另外， 通过使凹部131的深度从本体部130的端部朝向中央部逐渐变深，也 能够取得同样的效果。
在上述结构的线状光源装置100中，由于配置在导光部件120的 端部的三个LED芯片201、 202、 203被密集地配置在基板210上，因 此，R、 G、 B的发光色均匀地混合并在导光部件120内行进。结果， 能够在导光部件120的长度方向上射出颜色均匀的白色光。
另外，在上述结构的线状光源装置100中，作为适于搭载LED芯 片201、 202、 203的基板210的材质，特别采用氮化铝，另外，上述 LED芯片201、 202、 203直接接合在该基板210上。LED芯片一般具 有热劣化显著的特性。即，LED芯片射出与通电量相对应的光量的光， 但由于根据通电量发热，所以通常考虑到由热导致的寿命变短，使用 时将标准通电量设定为较低值。因此，在树脂封装型的LED灯中使用 LED芯片的情况下，或者，在搭载在环氧玻璃、氧化铝陶瓷制造的基 板上的情况下， 一般该标准通电量最高为20mA左右。但是，上述结 构的线状光源装置IOO，在热传导率极高，例如为200W/m K的氮化
铝制造的基板210上直接接合LED芯片201、 202、 203，因此，即使 增加相对各个LED芯片201、 202、 203的通电量，也能够立即在基板 210上散去产生的热。因此，能够保持高的出射光量并且能够抑制升温， 能够抑制LED芯片201、 202、 203的劣化。
在上述结构的线状光源装置100中，将基板210的长度方向的一 个端部区域作为LED元件搭载部211，并一体设置与其连接的散热部 212，因此，上述散热效果进一步提高。而且，为了进一步提高该散热 效果，在基板210上的散热部212上安装例如铝制的散热片(图示省 略)，或者使上述散热部212与组装有该线状光源装置100的装置的金 属箱体接触，这都很有效。
根据实验，如图3所示，在宽5.0mm、长18.0mm、厚0.6mm的 氮化铝制的基板210上形成由厚度为10um的银膏构成的电极图案 215 218，密集配置尺寸为0.22mmX0.29mmX0.29mm左右且使用时 额定电流为20mA的R、 G、 B的LED芯片201、 202、 203，对各个 LED芯片201、 202、 203进行50mA的通电使其连续发光，150小时 后的光量劣化在10%以内。而且，该连续发光时间的设定考虑了以下 情况在使用上述线状光源装置IOO作为图像读取装置的照明光源时， 使得能够以一张10秒左右的速度读取五万张原稿。
而且，为了与上述实验结果进行比较，仅将基板210的材质改变 为环氧玻璃基板，并对各个LED芯片201、 202、 203进行50mA的通 电使其连续发光，可知，150小时后的光量劣化超过20%，并不耐用。
图6和图7表示本发明的线状光源装置的第二实施方式。该第二 实施方式的线状光源装置IOOA在导光部件120的一个端部(第一端部) 121上配置有LED元件200，在另一个端部(第二端部)122上设置有 反射面124。在这一点上，线状光源装置100A与图1 图5所示的第 一实施方式的线状光源装置IOO不同。下面，对该线状光源装置100A 与线状光源装置100的不同点进行说明。对于共同点，标注与第一实 施方式的线状光源装置100所标注的符号相同的符号，省略其详细的 说明。
导光部件120是，仅在第一端部121上形成插口部140，在第二端 部122上形成反射面124。本体部130和插口部140的样式基本上与第
一实施方式相同。反射面124能够通过在上述导光部件120的第二端 部122上嵌合由白色系的树脂构成的盖125或者蒸镀金属而形成。该 反射面124优选能够100%反射在本体部130中朝向第二端部122行进 的光。
与第一实施方式同样，在上述本体部130的第一端部121上配置 有被搭载在基板210上的多个LED芯片201、 202、 203。但是，在该 第二实施方式中，如图7所示，分别为两个的红色(R)、绿色(G)、 蓝色(B) LED芯片201、 202、 203，共计六个，以形成两列、每列三 个的方式被密集地配置在共用电极图案215的芯片接合用垫215a上。 各个LED芯片201、 202、 203还通过接合引线219与各色用的个别供 电用电极图案216、 217、 218的一个端部216a、 217a、 218a连接。由 此，能够增大从导光部件120的第一端部121入射至本体部130的光 量。从而，尽管仅在导光部件120的一个端部121上配置有LED芯片 201、 202、 203，也能够使足够的量的光在导光部件120的整个长度方 向的区域中传播。
从上述LED芯片201、 202、 203射出的光，利用反射部件220的 作用、通过使用银膏而提高光发射效率的电极图案215的作用，能够 毫不浪费地入射至本体部130中，并在该本体部130的内部行进。以 此种方式行进的光、或者在导光部件120的第二端部122的反射面124 被反射而向反方向行进的光，被遍及本体部130的长度方向设置的多 个凹部131反射，使行进方向转换成设置有该凹部131的一侧的相反 侧的方向，并向外部射出。于是，在本体部130的遍及整个长度方向 的各处，R、 G、 B的光混合而成的白色光能够从其周面的规定区域朝 向作为目标的区域集中射出，这一点与第一实施方式所说明的一样(参 照图4)。但是，在该第二实施方式中，因为仅在导光部件120的一端 部121上设置有多个LED芯片201、 202、 203，所以其具有以下优点， R、 G、 B的光的混合比例在导光部件120的长度方向上变得更加均匀， 能够遍及导光部件的全长地射出没有色调不均的白色光。
而且，上述第二实施方式中的导光部件120的第二端部122只要 能够有效地反射在本体部130的内部行进的光即可，并不局限于上述 结构。例如，如图8所示，第二端部122也可以是由相对本体部130
的轴线大致倾斜45度的两个反射面构成的截面三角形状的第二端部 122a。这样，在本体部130内部沿其轴线方向行进的多数光在该两个 反射面上进行两次全反射，从而向反方向行进。其原因在于，以比全 反射临界角小的角度到达该各个反射面的光较少。根据这种结构，能 够获得与第二实施方式中的第二端部122差别不大的效果，而且仅由 上述方式即可形成第二端部122a的形状，由此能够简化制造工序。而 且，为了使光的反射效率更好，也可以在以上述方式形成的第二端部 122a上嵌合由白色系的树脂构成的盖或者蒸镀金属。另外，也可以使 第二端部122为图9所示的具有相对本体部130的轴线大致倾斜45度 的母线的圆锥形状的第二端部122b、或者图1 0所示的具有相对本体 部130的轴线大致倾斜45度的棱线的角锥形状的第二端部122c，也能 够获得同样的效果。
在上述第一实施方式和第二实施方式的线状光源装置100、 100A 中，作为在导光部件120的本体部130中设置的凹部131，采用沿着与 本体部130的外周面的长轴线交叉的方向延伸的圆筒内面状的凹槽的 形式，但是，作为该凹部131的样式，也可以如图18A、图18B和图 19所示，为凹球面状的凹陷131a。在此情况下，可以如图18A所示， 在本体部130的周向的规定角度a的范围内配置多个凹陷131a，也可 以如图18B所示，在本体部130的周向的一定位置配置一个凹陷131a。 并且，在图18A、图18B中的任一种的情况下，这些凹陷131a均以沿 着本体部130的长度方向隔开规定间隔地排列的方式形成。另外，通 过调整这些凹陷131a在本体部130的长度方向上的间隔，或者在长度 方向上改变凹陷的深度、大小，能够调整本体部130的长度方向的各 处的照明光的出射光量，这与上述实施方式是同样的。这样，作为凹 部131采用凹球面状的凹陷131a的方式，由此具有用于形成该凹陷 131a的模具的制作变得容易的优点。
上述结构的线状光源装置100、 100A能够取代现有的冷阴极管而 用作CCD图像传感器单元等图像读取装置300的照明光源。如图11 所示，该图像读取装置300在外壳5内组装有线状光源装置100、多个 反射镜21 25、透镜3、 CCD线状传感器4而构成。图像读取装置300 在平台型图像扫描器S中，在由透明玻璃等构成的原稿载放台DP的下
方沿着副扫描方向移动。在工作中，来自被上述线状光源装置100发 出的光照明的原稿D的反射光被多个反射镜21 25反射之后，通过透 镜3被聚光在CCD线传感器4上。此时，原稿D上的沿着主扫描方向 延伸的一条线上的图像在CCD线传感器4上成像并被读取。在该图像 读取装置300每沿着副扫描方向移动规定间距时重复该动作，由此， 原稿的二维图像被读取。
如前所述，本发明的上述结构的线状光源装置100中作为其发光 部分的导光部件120的本体部130为圆柱状，因此，在上述图像读取 装置300中安装冷阴极管的部位上无需多少改动就能够很好地进行组 装。并且，该线状光源装置100能够从本体部130中的形成上述凹部 131的部位的相反侧的周面，高效地向限定的方向照射光(参照图4)。 该出射方向朝向平台型图像扫描器S中的原稿读取台DP上的原稿D 的副扫描方向的一定区域。于是，本发明的线状光源装置100与从整 个周面射出光的冷阴极管不同，无需增加反射部件，就能够在整个长 度方向上朝向一定的限定方向照射光。
此外，图12表示在使用CCD图像传感器单元U的情况下，将从 原稿D通过透镜3到达CCD线传感器4、被反射镜21 25折叠的光 路展开的示意图。由该图可知，从CCD线传感器4或透镜3观看时的 原稿D的读取宽度的视场角例如扩展至50。左右。由此，与从原稿的 读取宽度的中央附近到CCD线传感器4的光程相比，从读取宽度的端 部到CCD线传感器4的光程明显较长。因此，即使遍及整个读取宽度 以均匀的亮度对原稿进行照明，在CCD线传感器4上读取的图像也是 越靠近上述读取宽度的端部越暗。
在这种情况下，虽然能够对由CCD线传感器4读取的信号在主扫 描方向上进行亮度补正，但在此情况下补正电路复杂化。然而，在本 发明的线状光源装置100中，使得与导光部件120的长度方向(与主 扫描方向对应)的中央部相比，两端部的出射光量较大，由此，相对 原稿D，与其读取宽度中央部相比，能够使其两端部被照得更亮。结 果，无需上述的补正电路，能够使得由CCD线传感器4读取的图像的 亮度在主扫描方向上均匀。
为此，考虑与导光部件120的端部的距离导致的内部光量的下降，
例如将设置在上述导光部件120的本体部130上的邻接的凹部131的 间隔设定成适当的间隔，或者，与上述同样地考虑与导光部件120的 端部的距离导致的内部光量的下降，适当地改变上述凹部131的深度 地进行设定，由此能够容易地实现。
而且，本发明的线状光源装置100使R、 G、 B的LED元件同时 发光，由此射出白色光，但是，因为各色的波长分布呈陡峰状，所以 易于进行读取的彩色图像的颜色处理，能够使再现的彩色图像的颜色 特性良好。
图13和图14表示本发明的线状光源装置的第三实施方式。该第 三实施方式的线状光源装置100B与第一实施方式(图1 图5)和第 二实施方式(图6和图7)的不同之处在于，在导光部件120的本体部 130的外周面上，将要形成沿着长度方向排列的凹部131的周向的范围 a (参照图14)扩大至120 270° ，优选扩大至120 200° 。其它的 结构相同，因此在对应的部件或部分上标注与在第一和第二实施方式 中标注的符号相同的参考符号，并省略其详细的说明。而且，使本体 部130的外径比在第一和第二实施方式中举例说明的外径更粗、并据 此使将要配置在导光部件120的端部的LED芯片201、 202、 203的各 色的个数增大，这都是可以的。另外，该LED芯片201、 202、 203可 以如图1 图5所示的第一实施方式所述，设置在导光部件120的第一 端部121和第二端部122，也可以如图6和图7表示的第二实施方式所 述，仅设置在导光部件120的一个端部(第一端部)121。这样，在仅 在第一端部121上设置LED芯片201、 202、 203的情况下，在导光部 件120的第二端部122上形成与图6和图7所示的第二实施方式同样 的反射面124，或者与图8 图IO所示的第二实施方式的变形例同样， 将第二端部形成为122a、 122b、 122c的形状。
如图14所示，在该实施方式的情况下，当沿着长度方向在本体部 130中行进的光被各个凹部131反射，其行进方向被转换为横切本体部 130的方向时，以宽广的中心角范围被反射的光在横切本体部130后向 外部射出，因此，射出后的光束被扩大至较广的范围(例如，作为本 体部130的中心角的120 200°的范围)。但是，在设置有上述凹部 131的一侧漏出的光量较少、能够在一定范围内有效地射出光，这一点
与第一实施方式相同。
如图15所示，通过同时设置多个该第三实施方式的线状光源装置 100B，成为适用于液晶显示装置等平面显示装置400的背光源(照明 装置)。即，在平面显示面板410的背后，以使得来自本体部130的出 射方向朝向平面显示面板410的背面方向的方式，以规定间隔同时设 置多个上述线状光源装置IOOB。
如上所述，因为该线状光源装置100B的出射光的范围广，所以尽 管是线状光源装置，也能够照亮宽度广阔的带状范围。因此，通过同 时设置多个使得该带状的范围连接，从而无论是多么宽广的平面显示 面板410，也能够使用这些线状光源装置IOOB从背后以平均的光量将 其照亮。在此情况下，优选在平面显示面板410的背面与各线状光源 装置100B之间，预先设置光扩散片或者光扩散板420，由此，能够使 从该平面显示面板410的表面侧识别的亮度更加均匀。
此外，如图16所示，如果使将要形成导光部件120的本体部130 的凹部131的周向的范围a扩大至270。，则从各线状光源装置100B 射出的照明光除了朝向平面显示面板410的背面之外，也向与平面显 示面板410相反的一侧照射。在此情况下，在设置上述光扩散片或者 光扩散板420之外，如图17所示，在各线状光源装置100B的背后侧 设置具有白色反射面、镜面状的反射面的光反射板430，由此能够将向 各线状光源装置100B的背后侧射出的光朝向平面显示面板410的背面 侧进行反射。从而能够以面内更加均匀的光量照射平面显示面板410 的背面侧。
现有技术中，作为这种平面显示装置的背光源采用了冷阴极管， 但是，如上所述，通过置换成使用线状光源装置100B的照明装置，不 仅能够节省电力，还能够用R、 G、 B各色的波长分布很陡的三色发光 而产生的白色光进行照明，因此，能够获得使彩色液晶显示装置的发 色更加鲜明的优良效果。
而且，作为平面显示装置400的背光照明光源，除了并列设置并 使用具有图14和图16所示的本体部130的线状光源装置100B之外， 也可以并列设置并使用具有图18A、图18B所示的本体部130的线状 光源装置100。该方式的线状光源装置的凹部131采用凹球面状的凹陷
131a的方式，并且产生该凹陷131a的内面上的反射光扩散的倾向，随 之出现来自本体部131的出射光也扩散的倾向。结果，能够相对平面 显示面板410的背面照射更加均匀的照明光。
由以上说明可知，根据本发明的线状光源装置，第一，适于用作 使用了CCD线形传感器的图像读取装置的照明光源而取代现有的冷阴 极管。即，不必担心水银蒸气所引起的环境污染，也无需升压逆变器 等的电源电路，能够进行更加适当地进行彩色处理的白色照明，而且， 其发光效率优异，此外，所使用的LED芯片的由于热而引起的寿命变 短的问题也能够得到适当的解决。第二，能够适于构成作为平面显示 装置的背光源的照明装置。
当然，本发明的范围并非局限于上述实施方式，各个权利要求所 述的范围中的所有变更均包括在本发明的范围之内。
在上述各个实施方式中，作为在导光部件120的本体部130上遍 及长度方向设置的凹部131，采用沿着与本体部130的长轴线交叉的方 向延伸、并且截面为大致圆弧内面状的凹槽的方式，或如图18A、图 18B和图19所示，采用凹球面状的凹陷131a的方式，但是，作为凹部 131的方式并非局限于此。要点在于，通过规定将要设置这样的凹部 131的本体部130的周向的形成范围a ，能够限定在本体部130的规定 的周向范围内射出照明光，另外，通过调整本体部130的长度方向的 凹部131的形成密度，能够将本体部130的长度方向的各处的出射光 量调整至期望的量。
此外，在上述各个实施方式中形成有凹部131，但是也可以设置凸部。
而且，在上述各个实施方式中，导光部件120的本体部130形成 为圆柱状，但是，只要是柱状，并非局限于这样的圆柱状，也可以如 图20和图21所示，采用六角柱、八角柱等多角柱的方式。在此情况 下，多角柱的棱线部分优选在断面中形成圆角(roimd)。而且，当然也 可以如图22所示形成为椭圆圆柱状。
此外，在上述各个实施方式中，在基板210中的LED元件搭载部 211上搭载数量分别相同(一个或者两个)的R、 G、 B的LED芯片 201、 202、 203，但是，只要各色至少搭载一个LED芯片即可，其数
量并没有限制。例如，目前，蓝色(B)发光LED与其它颜色的LED 相比光量较低，在此情况下，也可以仅搭载两个蓝色(B)发光LED 芯片，而各搭载一个红色(R)和绿色(G)。
此外，在上述各个实施方式中，在LED元件搭载部211上搭载有 R、 G、 B的LED芯片201、 202、 203，但是，也可以搭载白色LED 芯片。在此情况下，无需为了射出白色光而调整各色的LED芯片的光 量，使用一个供电用电极图案即可。因此，制造工序和使用的部件数 均减少，从而能够削减制造成本。而且，白色LED只要搭载在不妨碍 反射部件220的搭载的位置即可。而且其数量并无限制。
权利要求
1. 一种线状光源装置，其特征在于，包括导光部件，其具有由透明体形成为截面大致一样的柱状并且具有规定长度的本体部、和在该本体部的两端形成的第一端部和第二端部；以及分别与所述第一端部和所述第二端部相对配置的LED元件，所述本体部的外周面形成为光滑的镜面状，并且遍及长度方向，在其周向的规定的范围内形成有多个凹部或凸部，由此具有下述倾向，从所述第一端部和所述第二端部入射至所述本体部的来自所述LED元件的光，遍及所述本体部的长度方向，从所述本体部的周面的与形成有所述凹部或凸部的范围相对的区域射出。
2. —种线状光源装置，其特征在于，包括导光部件，其具有由透明体形成为截面大致一样的柱状并且具有规定长度的本体部、和在该本体部的两端形成的第一端部和第二端部； 与所述第一端部相对配置的LED元件；以及 在所述第二端部上形成的反射部，所述本体部的外周面形成为光滑的镜面状，并且遍及长度方向， 在其周向的规定的范围内形成有多个凹部或凸部，由此具有下述倾向，从所述第一端部入射至所述本体部的来自所述LED元件的光，遍及所述本体部的长度方向，从所述本体部的周面的与形成有所述凹部或凸部的范围相对的区域射出。
3. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于所述反射部是与本体部的轴线正交的反射面。
4. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于所述反射部是相对本体部的轴线倾斜大致45度的两个反射面。
5. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于所述反射部是具有相对本体部的轴线倾斜大致45度的母线的圆锥 形状。
6. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于 所述反射部是具有相对本体部的轴线倾斜大致45度的棱线的角锥形状。
7. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于 所述反射部被白色系的树脂覆盖。
8. 如权利要求2所述的线状光源装置，其特征在于 所述反射部通过蒸镀金属而形成。
9. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于-所述透明体由透明树脂或透明玻璃构成。
10. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于 所述导光部件的所述本体部是截面大致一样的圆柱状。
11. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于-所述导光部件的所述本体部是截面大致一样的多角柱状。
12. 如权利要求ll所述的线状光源装置，其特征在于所述截面大致一样的多角柱状的本体部的棱线在截面中形成为圆 角部。
13. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于所述导光部件的所述本体部是截面大致一样的椭圆圆柱状。
14. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于所述多个凹部或凸部通过每隔规定间隔设置多个沿着与所述本体 部的长轴线交叉的方向延伸的凹槽而形成。
15. 如权利要求14所述的线状光源装置，其特征在于 所述凹槽的截面为大致凹圆弧状。
16. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于 所述多个凹部或凸部通过设置多个凹球面状的凹陷而形成。
17. 如权利要求1和2中任一项所述的线状光源装置，其特征在于:所述LED元件使用LED芯片，该LED芯片被直接搭载在氮化铝 制造的基板上。
18. 如权利要求17所述的线状光源装置，其特征在于 所述基板包括搭载所述LED元件的LED元件搭载部、和与该LED元件搭载部连接的散热部。
19. 如权利要求18所述的线状光源装置，其特征在于 在所述基板上形成有共用电极图案、和多个个别供电用电极图案，在所述LED元件搭载部上，多个LED芯片密集地接合在所述共用电 极图案上，并且各LED芯片和与它们对应的所述个别供电用电极图案 之间分别通过引线接合而连接。
20. 如权利要求19所述的线状光源装置，其特征在于-所述基板形成为长尺状，在其长度方向的一个端部的区域上形成有所述LED元件搭载部，并且在它的其余区域上，所述共用电极图案 和所述多个个别供电用电极图案以维持相互平行的关系且沿着所述基 板的长度方向延伸的方式形成。
21. 如权利要求19所述的线状光源装置，其特征在于 所述多个LED芯片由至少一个红色发光LED芯片、至少一个绿色发光LED芯片、和至少一个蓝色发光LED芯片构成。
22. 如权利要求21所述的线状光源装置，其特征在于 所述共用电极图案和所述多个个别供电用电极图案中的至少与所述LED元件搭载部相对应的部位通过印刷烧制银膏而形成。
23. 如权利要求21所述的线状光源装置，其特征在于 所述基板的所述LED元件搭载部上安装有以围绕所述多个LED芯片的方式形成的框状的反射部件。
24. 如权利要求23所述的线状光源装置，其特征在于 所述反射部件以越朝向上部开口直径越大的方式使内面倾斜，并且该内面被用作反射面。
25. 如权利要求24所述的线状光源装置，其特征在于 所述反射部件由白色系的树脂形成。
26. 如权利要求24所述的线状光源装置，其特征在于-所述反射部件由树脂形成，并且在其内面上已实施镜面处理。
27. 如权利要求23所述的线状光源装置，其特征在于 在所述导光部件的与所述LED芯片相对的端部， 一体形成有相对所述框状的反射部件以将其包括在内的方式嵌合的插口部。
28. 如权利要求27所述的线状光源装置，其特征在于 所述插口部的外表面被非透光层覆盖。
29. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于-在所述本体部的外周面上，将要形成沿着长度方向排列的多个凹部或凸部的周向的规定范围被设定为所述本体部的3 45°的中心角 范围。
30. 如权利要求1或2所述的线状光源装置，其特征在于 在所述本体部的外周面上，将要形成沿着长度方向排列的多个凹部或凸部的周向的规定范围被设定为所述本体部的120 270°的中心 角范围。
31. —种图像读取装置，其在外壳内包括光源装置、多个反射镜、 透镜和CCD线传感器，将来自被从所述光源装置发出的光照明的原稿 的反射光，通过所述多个反射镜和所述透镜引导至所述CCD线传感器 上，通过所述CCD线传感器读取所述原稿中的主扫描方向的线状的图 像，其特征在于作为所述光源装置，使用权利要求29所述的线状光源装置。
32. 如权利要求31所述的图像读取装置，其特征在于-设置在所述导光部件的所述本体部的所述多个凹部或凸部以越朝向所述本体部的长度方向的两端部，与长度方向中央部相比，出射光 量越多的方式形成。
33. —种平面显示装置，其包括平面显示面板，和从背后对该平面 显示面板进行照明的照明装置，其特征在于所述照明装置通过同时设置多个权利要求30所述的线状光源装置 而构成。
34. 如权利要求33所述的平面显示装置，其特征在于 在所述平面显示面板与所述照明装置之间配置有光扩散片或光扩散面板。
35. 如权利要求33所述的平面显示装置，其特征在于 在所述照明装置的与所述平面显示面板相反的一侧配置有光反射面。
全文摘要
本发明提供线状光源装置、使用其的图像读取装置和平面显示装置，该线状光源装置包括导光部件(120)，其具有由透明体形成为截面大致一样的柱状并且具有规定长度的本体部(130)、和在该本体部(130)的两端形成的第一端部(121)和第二端部；以及分别与上述第一端部(121)和第二端部相对配置的LED元件(200)，上述本体部(130)的外周面形成为光滑的镜面状，并且在其周向的规定位置上，形成有沿着长度方向排列的多个凹部(131)或凸部，由此具有下述倾向，从上述第一端部(121)和第二端部入射至上述本体部(130)的来自上述LED元件(200)的光，在上述本体部(130)的整个长度方向上，从上述本体部(130)的周面的与形成有上述凹部(131)或凸部的部位相对的区域射出。
文档编号G02B6/00GK101390376SQ200780006399
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月22日 优先权日2006年2月23日
发明者藤本久义, 长畑隆也 申请人:罗姆股份有限公司