JP2013251082A - 光源モジュール、並びにそれを備えた液晶表示装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の輝度分布の最適化と光の取り出し効率の向上とを両立する。
【解決手段】本発明の光源モジュールにおいて、導光板２０は、出射面２０ｂを有し裏面２１ｃに凹凸形状体Ｔが形成された主導光部２１と、凹凸形状体Ｔ同士の隙間を充填する副導光部２２とからなり、主導光部２１、副導光部２２、及び大気について、各々の光屈折率を、ｎ１、ｎ２、ｎ０としたとき、下記式（１）
ｎ１＞ｎ２＞ｎ０ （１）
を満たす。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源モジュール、並びにそれを備えた液晶表示装置および照明装置に関する。

近年、液晶表示装置においては、薄型化を図るために、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ型導光板を備えたバックライトが多用されている。

例えば特許文献１には、透明性材料からなり、断面が略三角形であるプリズムが複数個連続して形成された出射面を有する導光板と、上記プリズムと密着する透明性樹脂とを備えた光源装置が開示されている。プリズムと密着する透明性樹脂は、導光板の屈折率と異なる屈折率を有する透明性材料からなっている。特許文献１の技術は、出射光の面内均一性が高く、光源からの距離に関わらず光の出射角度分布が狭い光源装置を実現することを目的としている。

また、特許文献２には、導光板と、導光板の側面に配置された光源と、導光板の裏面に形成されたプリズム列とを備えた照明装置が開示されている。特許文献２の技術は、光学シート、ＬＥＤの数を減らし、光の均一性、利用効率を高める照明装置を実現することを目的としている。

特開２００６−２６１０８８号公報（２００６年 ９月２８日公開） 特開２０１１−１１３９０３号公報（２０１１年 ６月 ９日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが困難であるという問題がある。

導光板が大型（例えば６０型）である場合、出射面での光の取り出し効率の向上とともに、導光板の出射面内において出射光強度を均一化する、あるいは中央で強度が最大となる対称分布にすることが求められる。特許文献２のように、導光板の裏面に形成されたプリズム列によって導光板を伝搬する伝搬する光を出射面にて取り出す技術では、プリズム列による光の立ち上げ効果によって、光の取り出し効率を向上させることができる。しかし、プリズム列による光取出し効果が高すぎるため、導光板の出射面内の輝度分布は、光の入射端面近傍の出射光強度が極めて高い分布になる。それゆえ、輝度分布を最適に調整することが困難である。特許文献２の技術において、プリズム列による光の立ち上げ効果を維持しつつ、輝度分布を最適にするためには、極めて微細なプリズム列を形成する必要がある。このような微細なプリズム列は、製造上困難である。

よって、特許文献２の技術では、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが困難である。

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが可能な光源モジュール、並びにそれを備えた液晶表示装置および照明装置を提供することにある。

本発明の光源モジュールは、上記の課題を解決するために、対向する一対の端面の少なくとも一方から該端面に垂直な方向に入射した光を出射面から出射する導光板と、上記導光板に光を入射する複数の光源とを備えた光源モジュールであって、上記導光板は、上記出射面を有し該出射面と反対側の裏面に凹凸形状が形成された主導光部と、上記凹凸形状同士の隙間を充填する副導光部とからなり、上記主導光部、上記副導光部、及び大気について、各々の光屈折率を、ｎ１、ｎ２、ｎ０としたとき、下記式（１）
ｎ１＞ｎ２＞ｎ０ （１）
を満たすことを特徴としている。

上記の構成によれば、上記主導光部に形成された凹凸形状同士の隙間を、上記副導光部が埋める構成になっている。すなわち、上記の構成によれば、上記導光板は、上記主導光部及び上記副導光部で構成された２層構造になっており、主導光部及び副導光部は、凹凸形状の界面を介して密着している。また、上記の構成によれば、上記副導光部は、光屈折率ｎ２が、上記主導光部の光屈折率ｎ１よりも低く、かつ大気の光屈折率ｎ０よりも高い材料で構成されている。このような構成とすることによって、凹凸形状による光立ち上げ効果を維持したまま、凹凸形状による光取出し効率の向上を抑制し光取出し効率を低くすることができる。その結果、上記の構成によれば、凹凸形状のサイズが大きくても凹凸形状の密度を低くすることができるので、輝度分布の最適化を実現できる。それと共に、光を出射面に対し垂直に立ち上げることができる。それゆえ、上記の構成によれば、出射面内の輝度分布の最適化と、（出射面に対し）垂直方向の光の輝度の向上との両立を図ることができる。

以上のことから、上記の構成によれば、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが可能な光源モジュールを実現することができる。

本発明の光源モジュールでは、下記式（２）及び（３）
ｎ１−ｎ２＞０．０５ （２）
ｎ２−ｎ０＞０．３０ （３）
を満たすことが好ましい。

本発明者らは、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立するのに最適な光屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ０の設定について、鋭意検討した。その結果、上記の構成のように、上記主導光部の光屈折率ｎ１、及び上記副導光部の光屈折率ｎ２を設定することによって、より確実に、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することができることを見出した。

本発明の光源モジュールでは、上記導光板の上記端面に垂直な方向を第１の方向としたとき、上記裏面において、上記凹凸形状は、上記第１の方向に対し垂直な方向に延びた筋状であることが好ましい。

上記の構成においては、光が入射する端面近傍で凹凸形状の密度（溝密度）を低くし、光が入射する端面から上記第１の方向に遠い位置での凹凸形状の密度を大きくすることで、導光板全体の輝度分布を改善することができる。このため、上記の構成によれば、凹凸形状の密度を変えるという単純な構造で輝度分布を改善することができるという利点がある。

本発明の光源モジュールでは、上記凹凸形状の凹凸高さをＨとし、上記導光板の厚さをＤとしたとき、上記凹凸高さＨは、上記導光板の厚さＤの０．３％以上であることが好ましい。

各凹凸形状の凹凸高さＨが導光板２０の厚さＤの０．３％未満であり凹凸形状の１つ当りの大きさが小さすぎると、光源からの発熱によって導光板が膨張した場合、凹凸形状がつぶれてしまう。このため、凹凸形状による光取出し量が変化してしまう。この点を想定して、上記の構成によれば、上記凹凸高さＨを、上記導光板の厚さＤの０．３％以上としている。従来の技術と異なり、本発明の光源モジュールにおいては、上記の構成のように凹凸形状のサイズが大きい場合であっても、出射面における輝度分布を最適に制御することが可能になる。

本発明の光源モジュールでは、上記導光板の上記端面に垂直な方向を第１の方向としたとき、上記導光板における上記第１の方向の長さは、３００ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明の光源モジュールにおいては、上記の構成のように第１の方向の長さ（導光距離）が長い大型の導光板を用いても、光が入射する端面近傍で凹凸形状の密度を低くし、光が入射する端面から第１の方向に遠い位置での凹凸形状の密度を大きくすることができる。その結果、上記の構成であっても、輝度分布を最適にすることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上述の光源モジュールを備えたことを特徴としている。

上記の構成によれば、上述の光源モジュールを備えているので、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが可能な液晶表示装置を実現することができる。

本発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、上述の光源モジュールを備えたことを特徴としている。

上記の構成によれば、上述の光源モジュールを備えているので、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが可能な照明装置を実現することができる。

本発明の光源モジュールは、以上のように、上記導光板は、上記出射面を有し該出射面と反対側の裏面に凹凸形状が形成された主導光部と、上記凹凸形状同士の隙間を充填する副導光部とからなり、上記主導光部、上記副導光部、及び大気について、各々の光屈折率を、ｎ１、ｎ２、ｎ０としたとき、下記式（１）
ｎ１＞ｎ２＞ｎ０ （１）
を満たす構成である。

また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記光源モジュールを備えた構成である。

また、本発明の照明装置は、以上のように、上記光源モジュールを備えた構成である。

それゆえ、導光板の出射面から取り出される光の輝度分布の最適化と出射面での光の取り出し効率の向上とを両立することが可能になる。

本発明の光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。 上記液晶表示装置の構成を示す要部断面図である。 光源モジュールの導光板の構成を模式的に示した断面図である。 図３の光源モジュールの作用・効果を説明するための模式図であり、（ａ）は、副導光部が設けられた場合における主導光部の凹凸形状体近傍の伝搬光の光路を示し、（ｂ）は、副導光部が設けられていない場合における主導光部の凹凸形状体近傍の伝搬光の光路を示す。 副導光部が設けられた場合と副導光部が設けられていない場合とについて、光源モジュールにおける出射面の導光方向（Ｙ方向）の光強度分布を示すグラフである。 導光方向の長さが２００ｍｍ、凹凸形状体Ｔのピッチが１．０ｍｍ、主導光部の材料がアクリル樹脂である場合の、光屈折率差ｎ１−ｎ２、及びｎ２−ｎ０と光取出し効率（主導光部側及び副導光部側）との相関を示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、上記光源モジュールの導光板における主導光部の裏面に形成された凹凸形状体の各種の形状を示す断面図である。 図３の光源モジュールを備えた情報表示装置の全体構成を示す断面図である。

（液晶表示装置の構成）
最初に、本実施の形態の光源モジュールを備えた液晶表示装置の全体構成について、図２及び図３に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。また、図２は液晶表示装置の構成を示す要部断面図である。

本実施の形態の光源モジュール１０を備えた電子機器としての例えば液晶表示装置１は、図１に示すように、後ろから順に、シャーシ２、光源モジュール１０、液晶パネル３、ベゼル４にて構成されており、光源モジュール１０は、反射板としての反射シート１１、導光板２０、下拡散シート１７及び上拡散シート１８を備えている。

上記光源モジュール１０の導光板２０における一対の端面２０ａ・２０ａにおける少なくとも一方の端面２０ａの側方には、図２に示すように、光源としてのＬＥＤ１２、ＬＥＤ基板１３、及びリフレクタ１４を備えた光源ユニット１５が設けられている。また、導光板２０における光の出射面２０ｂとは反対側の面としての下面２０ｃ近傍には、図示しない凹凸形状体が形成されている。この凹凸形状体によって、導光板２０の内部にて導光される光が取り出される。これによって、ＬＥＤ１２からの光を導光板２０における一方の端面２０ａに入射させ、該光が導光板２０の内部を全反射しながら導光し、導光板２０の下面２０ｃ近傍に設けられた複数の凹凸形状体によって全反射条件が崩れて、導光板２０の出射面２０ｂから下拡散シート１７及び上拡散シート１８を通して液晶パネル３に光を照射するようになっている。凹凸形状体の作用については、後述する。

したがって、本実施の形態の光源モジュール１０は、サイドエッジ（サイドライトともいう）方式を採用している。尚、導光板２０からは出射面２０ｂ以外からの面からも光は出射するが、導光板２０の出射面２０ｂ及びＬＥＤ１２が配置される面以外の面には反射シート１１が配置され、再度導光板２０に入射するようになっているため、殆どの光は出射面２０ｂから出射される。尚、ここでは、光源ユニット１５は、導光板２０における例えば、長手方向に沿う一対の端面２０ａの一方のみに設けられている。ただし、必ずしもこれに限らず、光源ユニット１５は、導光板２０における長手方向に沿う一対の端面２０ａの両方に設けられていてもよい。また、光源ユニット１５は、導光板２０における短手方向に沿う一対の端面２０ａの少なくとも一方に設けられていてもよい。ここでは、導光板２０の長手方向をＸ方向とし、短手方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向及びＹ方向の両方に垂直な方向をＺ方向とする。このＺ方向は、導光板２０の法線方向であるといえる。また、導光板２０において、ＬＥＤ１２からの光が入射する端面２０ａから、その端面と反対側の端面２０ａへ向かう方向を「導光方向」とする。光源モジュール１０では、導光板２０の長手方向に沿う端面２０ａに設けられているので、「導光方向」は短手方向（Ｙ方向）となる。

（光源モジュールの構成）
図３は、光源モジュール１０の特徴部分である導光板２０の構成を模式的に示した断面図である。ここで、本実施の形態の光源モジュール１０における導光板２０は、図３に示されるように、主導光部２１と副導光部２２とからなる。主導光部２１は、出射面２０ｂを有する。そして、主導光部２１における出射面２０ｂと反対側の裏面２１ｃの形状は、複数の筋状の凹凸形状体Ｔとなっている。具体的には、複数の筋状の凹凸形状体Ｔは、ＹＺ方向の断面形状が台形の角柱にて構成された角柱構造体が複数並んで構成されている。この凹凸形状体Ｔは、裏面２１ｃにおいて、例えば、導光方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に沿って筋状のパターンとして形成されている。すなわち、主導光部２１は、出射面２０ｂと反対側の裏面２１ｃに、長手方向に平行に稜線を有する台形の角柱で構成された凹凸形状体Ｔを複数有している。

なお、この凹凸形状体Ｔは、主導光部２１の裏面２１ｃ自体に形成された構造体であり、主導光部２１に該主導光部２１とは別の部材として設けられたものではない。

主導光部２１に形成された凹凸形状体Ｔは、主導光部２１を伝搬する光の立ち上げ機能を有する形状であり、例えばプリズム形状である。主導光部２１を伝搬する光は、凹凸形状体によって、その光路が出射面２０ｂに対し立ち上がる。このため、光取出し効率が向上する。この凹凸形状体Ｔは、主導光部２１内を全反射しつつ伝搬する光の光路の方向を、導光板２０の法線方向へ変換する光路変換部であるともいえる。

光源モジュール１０においては、ＬＥＤ１２からの光が入射する端面２０ａから、その端面と反対側の端面２０ａまで光を伝搬する必要がある。このため、導光板２０が大型であり（例えば６０型）導光方向（Ｙ方向）の寸法が大きい場合、ＬＥＤ１２からの光が入射する端面２０ａ近傍で光取出し効率を低くする一方、ＬＥＤ１２からの光が入射する端面２０ａから導光方向の距離が長い位置では光取出し効率を高くする必要がある。

光源モジュール１０においては、凹凸形状体Ｔは、裏面２１ｃにおいて導光方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に沿って筋状のパターンとして形成されている。このような構成においては、光が入射する端面２０ａ近傍で凹凸形状体Ｔの密度（溝密度）を低くし、光が入射する端面２０ａから導光方向に遠い位置での凹凸形状体Ｔの密度を大きくすることで、導光板２０全体の輝度分布を改善することができる。このため、凹凸形状体Ｔの密度を変えるという単純な構造で輝度分布を改善することができるという利点がある。

実際には、以下の理由によって、導光板２０が大型（例えば６０型）である場合、凹凸形状体Ｔの密度を低くすることは困難である。

導光板２０が大型である場合、コスト低減の観点から、凹凸形状体Ｔ・・・は、押し出し成形によって形成されることが望ましい。この場合、凹凸形状体Ｔ・・・の微細化に限界があり、凹凸形状体Ｔ・・・の１つ当りの大きさを小さくすることが困難である。また、凹凸形状体Ｔ・・・の１つ当りの大きさが小さすぎると、ＬＥＤ１２からの発熱によって導光板２０が膨張した場合、凹凸形状体Ｔがつぶれてしまい凹凸形状体Ｔによる光取出し量が変化してしまう。以上のことから、凹凸形状体Ｔ・・・の１つ当りの大きさを小さくすることは困難である。

また、凹凸形状体Ｔ・・・の１つ当りの大きさが大きい状態で凹凸形状体Ｔの密度を低くするためには、凹凸形状体Ｔ同士の間隔を大きくする必要がある。この場合、輝度分布を均一にすることができず、例えば凹凸形状体Ｔ同士の間隔が輝度ムラとして目視されるといった品位の低下という問題がある。

そこで、光源モジュール１０においては、副導光部２２が、主導光部２１の裏面２１ｃに設けられており、凹凸形状体Ｔ同士の隙間を充填するように構成されている。そして、光源モジュール１０は、主導光部２１の光屈折率をｎ１とし、副導光部２２の光屈折率をｎ２とし、大気の光屈折率をｎ０としたとき、下記式（１）
ｎ１＞ｎ２＞ｎ０ （１）
を満たす構成になっている。

光源モジュール１０は、主導光部２１に形成された凹凸形状体Ｔ同士の隙間を、副導光部２２が埋める構成になっている。すなわち、導光板２０は、主導光部２１及び副導光部２２で構成された２層構造になっており、主導光部２１及び副導光部２２は、凹凸形状体Ｔ・・・の界面を介して密着している。また、副導光部２２は、主導光部２１よりも光屈折率が低くかつ大気よりも光屈折率が高い材料で構成されている。このような構成とすることによって、凹凸形状体・・・による光立ち上げ効果を維持したまま、凹凸形状体Ｔによる光取出し効率の向上を抑制し光取出し効率を低くすることができる。その結果、凹凸形状体Ｔのサイズが大きくても凹凸形状体Ｔの密度を低くすることができるので、輝度分布の最適化を実現できる。それと共に、光を出射面２０ｂに対し垂直に立ち上げることができる。それゆえ、光源モジュール１０の構成によれば、出射面２０ｂ内の輝度分布の最適化と、（出射面２０ｂに対し）垂直方向の光の輝度の向上との両立を図ることができる。以下、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、光源モジュール１０の作用・効果について、詳述する。図４は、光源モジュール１０の作用・効果を説明するための模式図であり、図４（ａ）は、副導光部２２が設けられた場合における主導光部２１の凹凸形状体Ｔ近傍の伝搬光の光路を示し、図４（ｂ）は、副導光部２２が設けられていない場合における主導光部２１の凹凸形状体Ｔ近傍の伝搬光の光路を示す。

図４（ａ）に示されるように、主導光部２１を伝搬する光Ａは、凹凸形状体Ｔの界面で反射し立ち上がる反射成分Ｂと、凹凸形状体Ｔを透過する透過成分Ｃとに分かれる。反射成分Ｂは、凹凸形状体Ｔのプリズム効果によって出射面２０ｂにて取り出される。透過成分Ｃは、凹凸形状体Ｔ界面での屈折により進行方向が曲げられる。この進行方向が曲げられた透過成分Ｃは、副導光部２２と大気との界面、すなわち導光板２０の下辺で反射し再び副導光部２２と主導光部２１との界面を透過する。副導光部２２の屈折率が主導光部２１の屈折率と十分に近い値であれば、屈折により進行方向が曲げられる効果が小さくなり、導光板２０の下辺に対する光Ａの入射角度は光Ｃが全反射を経て主導光部２１側を再度透過する透過角度が略等しくなるため、光Ｃは全反射条件を満たしたまま出射面２０ｂにて全反射しつつ主導光部２１内部を伝搬する。

図４（ａ）に示された構成においては、主導光部２１に形成された凹凸形状体Ｔ同士の隙間に該主導光部２１よりも光屈折率が低い副導光部２２が充填されているので、反射成分Ｂを低減することができる。また、透過成分Ｃは導光板２０下辺での全反射を経て再度主導光部２１を伝搬する。このため、凹凸形状体・・・による光立ち上げ効果を維持したまま、凹凸形状体Ｔによる光取出し効率の向上を抑制し光取出し効率を低くすることができる。

また、図４（ｂ）に示されるように、副導光部２２が設けられていない場合、主導光部２１を伝搬する光Ａは、凹凸形状体Ｔの界面で反射し立ち上がる反射成分Ｂと、凹凸形状体Ｔを透過する透過成分Ｃ’とに分かれる。反射成分Ｂは、凹凸形状体Ｔのプリズム効果によって出射面２０ｂにて取り出される。図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成と比較して、主導光部２１と凹凸形状体Ｔの屈折率の違いが大きいため、反射成分Ｂの光強度が大きい。透過成分Ｃ’は、凹凸形状体Ｔと大気との界面での屈折により進行方向が曲げられる。このように屈折した透過成分Ｃ’は、反射シート１１での反射した後に、副導光部２２と主導光部２１の界面での再度の屈折を経て、再度主導光部２１中に入射する。このとき、大気の光屈折率ｎ０は、副導光部２２の光屈折率ｎ２よりも小さいため、透過成分Ｃが２回の屈折を経て主導光体側を再度透過する透過角度は光Ａの副導光部２２への入射角度よりも大きくなり、透過成分Ｃは主導光部２１に入射後に全反射条件を破って出射面２０ｂより出射される。

また、図４（ｂ）における反射シート１１での反射は、図４（ａ）における屈折率が異なる物体の界面における理想的な全反射に比べて、反射面での入射角度と反射角度が異なるような、光散乱成分が大きくなる傾向がある。光散乱成分のうち、主導光部２１の出射面２０ｂにおける全反射条件を満たさない角度に散乱された光成分は主導光部２１に入射後に全反射条件を破って出射面２０ｂより出射される。これらの効果により、図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成よりも光の出射率が大きくなるため、凹凸形状体・・・による光立ち上げ効果を維持したまま、凹凸形状体Ｔによる光取出し効率の向上を抑制することができない。

図５は、副導光部２２が設けられた場合と副導光部２２が設けられていない場合とについて、光源モジュール１０における出射面２０ｂの導光方向（Ｙ方向）の光強度分布を示すグラフである。図５のグラフは、副導光部２２ありの場合及び副導光部２２なしの場合の何れの場合も、導光方向（Ｙ方向）の寸法が２００ｍｍの導光板２０を用い、凹凸形状体Ｔ・・・のピッチ（中心間距離）を１ｍｍとしている。

図５のグラフに示されるように、副導光部２２が設けられていない場合、導光板２０の導光方向において、ＬＥＤ１２からの光が入射する端面２０ａ近傍の位置での光取出し効率が極端に大きくなっている。一方、副導光部２２が設けられた場合、導光板２０の導光方向において、輝度分布が均一化していることがわかる。

副導光部２２が設けられていない場合の分布（点線の分布）では、導光板２０の導光方向において輝度を均一化する、あるいは中央で最大強度となる対称分布を実現することが困難である。副導光部２２を設けず主導光部２１の凹凸形状体Ｔ・・・のみによって、導光板２０の導光方向において出射光強度を均一化する場合、凹凸形状体Ｔのピッチを大きくするか、あるいは凹凸形状体Ｔの寸法を小さくする必要がある。しかし、導光板２０が大型（例えば６０型）である場合、輝度を均一化するために凹凸形状体Ｔは１μｍオーダーの寸法が必要となり、このような寸法の凹凸形状体Ｔを有する導光板２０の量産化は実現不可能である。

次に、主導光部２１の光屈折率ｎ１及び副導光部２２の光屈折率ｎ２の設定について、詳述する。仮に副導光部２２の光屈折率ｎ２が主導光部２１の光屈折率ｎ１と同じである場合、導光板２０は、主導光部２１と副導光部２２との界面において凹凸形状体Ｔ・・・がない一枚ものであると考えることができる。この場合、主導光部２１を伝搬する光は、凹凸形状体Ｔ界面での反射及び屈折による角度変化がなく、理想的には光取出し効率が０になる。このことから、副導光部２２の光屈折率ｎ２は、主導光部２１の光屈折率ｎ１に近い値である場合には光取出し効率が０に近くなり、大気の光屈折率ｎ０に近い値である場合には、副導光部２２が設けられていない場合の光取出し効率に近くなることがわかる。

この点を考慮すると、主導光部２１の光屈折率ｎ１及び副導光部２２の光屈折率ｎ２は、下記式（２）及び（３）
ｎ１−ｎ２＞０．０５ （２）
ｎ２−ｎ０＞０．３０ （３）
を満たすことが好ましい。

図６は、導光方向の長さが２００ｍｍ、凹凸形状体Ｔのピッチが１．０ｍｍ、主導光部の材料がアクリル樹脂である場合の、光屈折率差ｎ１−ｎ２、及びｎ２−ｎ０と光取出し効率（主導光部側及び副導光部側）との相関を示すグラフである。ここで、図６は、アクリル樹脂からなる主導光部の光屈折率ｎ１を１．５とし、大気の光屈折率ｎ０を１．０に近似してシミュレートした結果を示すグラフである。このため、光屈折率差ｎ１−ｎ０は、０．５となり一定の値になる。それゆえ、光屈折率差ｎ１−ｎ２の値が決定されると、一意的に光屈折率差ｎ２−ｎ０も決定する。

図６のグラフに示されるように、光屈折率差ｎ１−ｎ２が０．０５以下である場合（図６の領域Ａ）、光取出し効率が２０％を下回り、光取出し効率が悪くなる。また、光屈折率差ｎ１−ｎ２の変動に対して光取出し効率の変動が大きくなる。このため、光屈折率ｎ１、ｎ２のずれに対するモジュールの出射特性の影響が大きくなる。

また、光屈折率差ｎ１−ｎ２が０．２以上である場合（図６の領域Ｃ）、主導光部からの出射光量はほぼ飽和になっている一方、副導光部からの出射光量は増加し続けている。それゆえ、指向性が制御されている主導光部からの出射光量が相対的に小さくなっているために、モジュールとしての出射特性が低下する。

以上のことから、光屈折率差ｎ１−ｎ２の好ましい範囲は、図６に示される領域Ｂであり、０．０５を超え０．２未満（０．０５＜ｎ１−ｎ２＜０．２）である。また、光屈折率差ｎ２−ｎ０の好ましい範囲は、図６のグラフから、０．３を超え０．４５未満（０．３＜ｎ２−ｎ０＜０．４５）である。

また、各凹凸形状体Ｔの凹凸高さＨは、導光板２０の厚さＤの０．３％以上であることが好ましい。各凹凸形状体Ｔの凹凸高さＨが導光板２０の厚さＤの０．３％未満であり凹凸形状体Ｔ・・・の１つ当りの大きさが小さすぎると、ＬＥＤ１２からの発熱によって導光板２０が膨張した場合、凹凸形状体Ｔがつぶれてしまう。このため、凹凸形状体Ｔによる光取出し量が変化してしまう。光源モジュール１０においては、各凹凸形状体Ｔの凹凸高さＨについて導光板２０の厚さＤの０．３％以上とし、凹凸形状体Ｔの寸法を大きくしても、副導光部２２の作用によって輝度分布を最適にすることが可能である。なお、本実施の形態では、主導光部２１の厚さが副導光部２２の厚さに比べて圧倒的に大きい構成、すなわち「主導光部２１の厚さ」≒「導光板２０の厚さ」である構成を想定している。しかし、これに限定されず、例えば発熱による熱膨張の影響によって副導光部の厚さが主導光部の厚さと同レベルまたは大きい構成を想定し得る。このような場合であっても、各凹凸形状体Ｔの凹凸高さＨは、導光板２０の厚さＤの０．３％以上であることが好ましい。

また、導光板２０における導光方向の長さは、具体的には３００ｍｍ以上である。光源モジュール１０においては、このように導光距離が長い大型の導光板を用いても、光が入射する端面２０ａ近傍で凹凸形状体Ｔの密度を低くし、光が入射する端面２０ａから導光方向に遠い位置での凹凸形状体Ｔの密度を大きくすることができる。その結果、輝度分布を最適にすることができる。

また、凹凸形状体Ｔの形状は、主導光部２１を伝搬する光の立ち上げ機能を有する形状であればよく、プリズム形状に限定されない。例えば、図７（ａ）に示すように、断面弓状又は円弧状等のシリンダ形状となっている。導光板２０の厚さが同じである場合、図７（ａ）に示された形状は、後述するプリズム形状よりも大きな断面積を確保し易い。その結果、主導光部２１の裏面２１ｃに断面半円形の凹凸形状体Ｔが形成された構成では、ＬＥＤ１２からの光の入射面での光結合効率が高く、光漏れが起き難い。このような形状は、導光板２０を押し出し成形することにより形成することができる。

ここで、凹凸形状体Ｔの構造は、必ずしも、図７（ａ）に示す断面弓状又は円弧状等のシリンダ形状でなく、図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す形状とすることも可能である。

図７（ｂ）に示す凹凸形状体Ｔは、主導光部２１の裏面２１ｃに頂角９０°のプリズムが形成されたものからなっている。図７（ｃ）に示す凹凸形状体Ｔは、主導光部２１の裏面２１ｃに頂角５°のプリズムが形成されたものからなっている。また、図７（ｄ）に示す凹凸形状体Ｔは、主導光部２１の裏面２１ｃに対し窪んだ凹シリンダ面を有する構造となっている。

また、上述の例では、光源モジュール１０を液晶表示装置１に適用した例を示した。しかし、光源モジュール１０を適用可能な電子機器は、液晶表示装置に限定されない。例えば、光源モジュール１０を照明装置に適用してもよい。光源モジュール１０を備えた照明装置を、室内や屋外を照らすための照明装置として利用することが可能となる。例えば、ドア等に組み込むことを想定した導光板２０の面照明としての利用がある。

また、光源モジュール１０は、例えば、広告パネル、看板、標識パネル、案内パネル又はポスターパネルに備えられた情報表示装置に適用可能である。図８は、光源モジュール１０を備えた情報表示装置１Ａの全体構成を示す断面図である。

情報表示装置１Ａは、図８に示されるように、シャーシ７、光源モジュール１０、光学シート６、及び情報表示部８が下からこの順に配置されている。カバー５は、シャーシ７、光源モジュール１０、光学シート６、及び情報表示部８を収容するための部材である。

情報表示部８は、文字又は絵等の静止した図案を表示するための部材からなっている。具体的には、例えば広告、看板、標識、案内図又はポスター等の図案を表示する部材であり、光源モジュール１０への直接塗布による描画等による表示部を含む。この情報表示部８は、紙、透明樹脂、半透明樹脂、不透明樹脂、金属等でできている。光学シート６からの出射光により裏面から光を照射させることによって、昼夜問わず情報表示部３を明るく表示させることが可能である。したがって、情報表示部８での表示により、情報表示装置１Ａを、例えば広告パネル、看板、標識パネル、案内パネル又はポスターパネルとして適用することが可能となる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、光源からの光を導光板によって面状に出射させるサイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板を備えた光源モジュール、およびそれを備えた電子機器に関するものであり、例えば、バックライト等の光源モジュール及び液晶表示装置、並びに照明装置等の電子機器に適用可能である。

１ 液晶表示装置（電子機器）
１０ 光源モジュール
１２ ＬＥＤ（光源）
２０ 導光板
２０ａ 端面
２０ｂ 出射面
２０ｃ 下面（面）
２１ 主導光部
２１ｃ 裏面
２２ 副導光部
Ｔ 凹凸形状体（凹凸形状）

Claims (7)

1. 対向する一対の端面の少なくとも一方から該端面に垂直な方向に入射した光を出射面から出射する導光板と、上記導光板に光を入射する複数の光源とを備えた光源モジュールであって、
   上記導光板は、上記出射面を有し該出射面と反対側の裏面に凹凸形状が形成された主導光部と、上記凹凸形状同士の隙間を充填する副導光部とからなり、
   上記主導光部、上記副導光部、及び大気について、各々の光屈折率を、ｎ１、ｎ２、ｎ０としたとき、下記式（１）
   ｎ１＞ｎ２＞ｎ０ （１）
   を満たすことを特徴とする光源モジュール。
2. 下記式（２）及び（３）
   ｎ１−ｎ２＞０．０５ （２）
   ｎ２−ｎ０＞０．３０ （３）
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 上記導光板の上記端面に垂直な方向を第１の方向としたとき、
   上記裏面において、上記凹凸形状は、上記第１の方向に対し垂直な方向に延びた筋状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光源モジュール。
4. 上記凹凸形状の凹凸高さをＨとし、上記導光板の厚さをＤとしたとき、
   上記凹凸高さＨは、上記導光板の厚さＤの０．３％以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源モジュール。
5. 上記導光板の上記端面に垂直な方向を第１の方向としたとき、
   上記導光板における上記第１の方向の長さは、３００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光源モジュール。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光源モジュールを備えた、液晶表示装置。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光源モジュールを備えた、照明装置。

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