JP2012216438A - 光源モジュール及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る光源モジュールを提供する。
【解決手段】平板状の導光板１３と、導光板１３の下方に設けられた光源２３と、光源２３と導光板１３との間に設けられ、光源２３からの光が導光板１３内部を導光するように光を結合する光結合部材３０とを備え、導光板１３の下面には、導光板１３内部を導光する光を反射させる反射部材１２と、導光板１３及び反射部材１２を平面で保持する第１の保持部１１ａ・１１ｂを有するシャーシ１１とがこの順に設けられ、光結合部材３０及び光源２３は、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂよりも下方に設けられた凹状の第２の保持部２１に保持されており、反射部材１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が第２の保持部２１の凹部の内側に位置するように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源モジュール及びそれを備えた電子機器に関する。

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（サイドライトともいう）型導光板を備えたバックライトが多用されている。

このようなサイドエッジ型導光板では、導光板の長手方向の例えば両端部にＬＥＤ等の光源を配置し、導光板の長手方向の各端面から、光を入射させ、導光板の内部中央へその光を全反射させながら、導光板の表面に光を出射するようになっている。

しかしながら、サイドエッジ型導光板においては、熱膨張により導光板が伸縮すると共に、特に、導光板の長手方向においては伸縮量が大きい。このため、導光板の端部においては、光源を導光板に密着させることはできず、熱膨張による伸縮量を見越した隙間を有する構造となっている。この結果、隙間の存在により光源の導光板への入射効率が悪くなるという問題点を有している。この問題は、導光板が大型になればなるほど伸縮量が大きくなるので、光源と導光板との隙間を大きくしなければならず、その結果、入射効率がさらに低下する。

そこで、この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示された表示装置用バックライト１００では、図１３に示すように、導光板１１０の下方に発光ダイオード１０１が、その光軸が導光板１１０に直交するようにして設けられている。そして、導光板１１０の表面における発光ダイオード１０１の直上においては、発光ダイオード１０１からの光を導光板１１０の両端部側へ反射すべく、曲面からなる反射面１１１・１１１が形成されている。また、発光ダイオード１０１の下側には反射シート１０２が設けられている。

上記の構成により、導光板１１０の厚み方向の伸縮量は大きくないので、発光ダイオード１０１を導光板１１０に近接して配設することができる。また、発光ダイオード１０１の下側に設けられた反射シート１０２の存在とも相俟って、発光ダイオード１０１から出射された光の略全てが導光板１１０に導入される。この結果、サイドエッジ（サイドライトともいう）型導光板よりも光の導光板１１０への結合効率及び光利用効率を向上できるものとなっている。

特開２００６−４９３２４号公報（２００６年２月１６日公開） 特開２００８−２５７９２１号公報（２００８年１０月２３日公開） 特開２００９−２６６６２４号公報（２００９年１１月１２日公開）

しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された表示装置用バックライト１００では、導光板１１０に曲面からなる反射面１１１・１１１を形成しなければならない。従って、導光板１１０を加工しなければならないので、単なる平板状の導光板よりコスト高になり、特に、大型導光板の加工は面積が大きく困難であるという問題点を有している。また、発光ダイオード１０１の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一
な輝度分布を作ることができないという欠点がある。

なお、光源からの光を光結合部材を用いて平板状の導光板に斜めに入射させる技術が、例えば特許文献２に開示されており、特許文献２ではその出射光の光軸が平板状の導光板に対して傾斜する光源が設けられている。しかし、光源を平板状の導光板に対して傾けて配置するという技術は困難であり、かつ実用的でない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る光源モジュール及びそれを備えた電子機器を提供することにある。

本発明の光源モジュールは、上記課題を解決するために、平板状の導光板と、上記導光板の下方に設けられた光源と、上記光源と上記導光板との間に設けられ、上記光源からの光が上記導光板内部を導光するように光を結合する光結合部材とを備え、上記導光板の下面には、導光板内部を導光する光を反射させる反射部材と、上記導光板及び反射部材を平面で保持する第１の保持部を有するシャーシとがこの順に設けられ、上記光結合部材及び光源は、上記シャーシの第１の保持部よりも下方に設けられた凹状の第２の保持部に保持されており、上記反射部材及び上記シャーシの第１の保持部は、一部が上記第２の保持部の凹部の内側に位置するように設けられていることを特徴としている。

本発明の光源モジュールは、光源が、導光板の下方に設けられた、直下型の光源モジュールである。この光源モジュールは、光結合部材の下面に配置された光源から出射される光が、導光板内部を導光するように（すなわち、導光板に対して斜めに入射するように）、光を結合する光結合部材を備えている。このため、本発明の光源モジュールは、従来のサイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するための光源と導光板との隙間が不要となるので、隙間から光が漏れることがない。すなわち、本発明の光源モジュールは、導光板の下方に光結合部材及び光源を配設するため、熱膨張が小さい。このため、光結合部材と光源との隙間を、例えば０．５ｍｍ以下にすることができる。なお、光結合部材は導光板に当接しているので、隙間はない。このため、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。

また、本発明の光源モジュールでは、導光板とは別体の光結合部材を設けることにより、平板状の導光板に対して斜めに光を入射させるので、導光板の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板を加工しなくても、光結合部材を介して、光源からの入射光を導光板の内部にて導光させることができる。導光板自体は、単純な平板で足りるので、大型の導光板に対する加工が不要となる。また、導光板を加工するのは困難であるが、光結合部材の加工はそれに比べて容易であり、製造コストを削減することができる。

また、本発明の光源モジュールでは、上記光結合部材及び光源は、上記シャーシの第１の保持部よりも下方に設けられた凹状の第２の保持部に保持されている。このため、導光板の背面側においては、光結合部材及び光源のみ（すなわち、光源モジュール本体のみ）が突出していることになる。従って、本発明の光源モジュールでは、光源モジュール本体以外の部分を薄型化することが可能となる。

さらに、本発明の光源モジュールでは、上記導光板の下面には、導光板内部を導光する光を反射させる反射部材と、上記導光板及び反射部材を平面で保持する第１の保持部を有するシャーシとがこの順に設けられると共に、該反射部材及びシャーシの第１の保持部は、一部が上記第２の保持部の凹部の内側に位置するように設けられている。このため、上
記導光板と上記光結合部材との接触部分（光接合面）の近傍まで、反射シートを垂れることなく設置することができる。この結果、光源から導光板への結合効率を高め、光利用率を向上させることができる。

従って、本発明の光源モジュールでは、上記構成とすることにより、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得る光源モジュールを提供することができる。

本発明の光源モジュールでは、上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有することが好ましい。

上記の構成によれば、光源から出射された光は、光結合部材に入射し上記反射面にて反射する。そして、上記反射面にて反射された光は、上記頂部平坦面に導かれ、導光板の下面に対し斜め方向に入射する。導光板に対して斜め方向に入射した光は、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動しつつ、その途中で光路変換素子にて全反射条件が破れて外部に出射される。それゆえ、上記の構成によれば、光源からの出射光が外部に直接漏れることを防止することができ、光源から導光板への結合効率を向上させることができる。

本発明の光源モジュールでは、上記反射部材及びシャーシの第１の保持部は、一部が上記光結合部材の反射面の端部よりも内側に位置するように設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記導光板と上記光結合部材との接触部分（光接合面）のより近傍まで、反射シートを垂れることなく設置することができる。それゆえ、迷光を遮断することができ、この結果、光源から導光板への結合効率を高め、光利用率を向上させることができる。

本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述の光源モジュールを備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用効率を向上することのできる光源モジュールを備えた電子機器を提供することができる。

本発明の光源モジュールは、以上のように、平板状の導光板と、上記導光板の下方に設けられた光源と、上記光源と上記導光板との間に設けられ、上記光源からの光が上記導光板内部を導光するように光を結合する光結合部材とを備え、上記導光板の下面には、導光板内部を導光する光を反射させる反射部材と、上記導光板及び反射部材を平面で保持する第１の保持部を有するシャーシとがこの順に設けられ、上記光結合部材及び光源は、上記シャーシの第１の保持部よりも下方に設けられた凹状の第２の保持部に保持されており、上記反射部材及び上記シャーシの第１の保持部は、一部が上記第２の保持部の凹部の内側に位置するように設けられている構成である。

また、本発明の電子機器は、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構成である。

それゆえ、導光板の加工を伴うことなく、光源から導光板への結合効率を高め、光利用
効率を向上することができる光源モジュール及び電子機器を提供することができるという効果を奏する。

本発明における光源モジュールの実施の一形態を示すものであって、（ａ）及び（ｂ）は、光源モジュールの構成を示す断面図である。 本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであって、液晶表示装置の構成を示す断面図である。 上記液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであって、上記液晶表示装置における光源モジュール本体の構成を示す斜視図である。 （ａ）はＬＥＤから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍を示す要部断面図である。 （ａ）はＬＥＤから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ近傍を示す要部断面図である。 ２つのＬＥＤから出射した光が放物面・楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。 （ａ）は液晶表示装置の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は導光板の高さ方向の輝度分布を示すグラフである。 上記液晶表示装置の端部の構成を示す要部断面図である。 （ａ）は光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、一個のＬＥＤから出射した光が放物面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図であり、（ｂ）は光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、一個のＬＥＤから出射した光が楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。 光源モジュールの変形例の構成を示すものであって、一列のＬＥＤを有する複列の光結合部材から導光板に光を入射させるときの入射方向を示す平面図である。 特許文献１の液晶表示装置のバックライトの構成を示す断面である。

本発明の一実施形態について図１〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本実施の形態の液晶表示装置１は、図３に示すように、下（背面側）から順に、バックライト１０、拡散シート２、プリズムシート３、液晶パネル４及びベゼル５にて構成されている。

そして、バックライト１０は、下から順に、光源モジュール本体２０、シャーシ１１、反射シート１２及び導光板１３にて構成されている。シャーシ１１は、光源モジュール本体２０内の図示せぬ光結合部材３０が導光板１３に当接する位置付近で２つに区切られ１１ａ、１１ｂで構成される。反射シート１２も、シャーシ１１と同様に光源モジュール本体２０内の図示せぬ光結合部材３０が導光板１３に当接する位置付近で２つに区切られ、反射シート１２ａ、１２ｂで構成される。シャーシ１１ａ、１１ｂと反射シート１２ａ、１２ｂとの間にはスリット１４が形成される。なお、本明細書中では「バックライト１０」を「光源モジュール１０」とも称する場合があり、光源モジュール本体２０とは区別される。

また、光源モジュール本体２０には、図４に示すように、帯状に形成された光源ホルダー２１の上にシート状のヒートシンク２２が設けられていると共に、このヒートシンク２２の上には、光源としての例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を搭載したＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂが設けられている。ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂ上には、スペーサ２５ａ・２５ｂが形成されている。なお、図４では、図面の煩雑さを防ぐためＬＥＤの記載を割愛する。本実施の形態では、光源としてＬＥＤを用いているが、必ずしもこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。

上記ＬＥＤは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられていると共に、それら複数のＬＥＤの上側には、光結合部材３０が設けられている。すなわち、上記ＬＥＤの上部には、上記光結合部材３０が設けられている。すなわち、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂ上に図示せぬＬＥＤが配列され、その上部に光結合部材３０が配置される。しかしそのまま光結合部材３０を載せたのでは、ＬＥＤが破損するので、スペーサで光結合部材３０はＬＥＤとの間に高さ方向に僅かに隙間をもって配置される。さらに、光結合部材３０は、ＬＥＤの配列方向に対して垂直方向の断面（すなわち、光学部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面）が、２列に並んだＬＥＤを結ぶような弓状又は円弧状となっている。つまり、光結合部材３０は、断面略Ｕ字形状（図４ではトンネル状）をしており、２つの端面側に０．５ｍｍ程度の高さのスペーサを設けている。このスペーサのおかげで、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂと、光結合部材３０の上記２つの端面間にＬＥＤを配置し、且つチップを破損させない隙間を設けることができる。

すなわち、本実施の形態の液晶表示装置１は、図２に示すように、液晶パネル４と、液晶パネル４に光を照射する導光板１３と、導光板１３に光を結合する光学素子としての光結合部材３０と、上記光結合部材３０に入射光を発する光源としてのＬＥＤ２３ａ・２３ｂとを備え、上記液晶パネル４、導光板１３、光結合部材３０、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂがこの順に並んで配設されたものからなっている。光結合部材３０はＬＥＤ２３ａ・２３ｂを破損しないためのスペーサとしてのスペーサ２５ａ・２５ｂが構成される。

光結合部材３０が、断面が略Ｕ字形状で構成されることにより、光源から出射された光を、光結合部材３０内部で曲げながら伝搬し、平板状の導光板１３に対して斜めに入射させるように機能する。このため、光源（図２では、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂ）からの光の殆どを導光板１３に結合させることができる。

従って、本実施の形態の液晶表示装置１におけるバックライト１０は、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂが導光板１３の下方に設けられた光源直下型のバックライト１０となっている。

ここで、本実施の形態のバックライト１０では、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、反射シート（反射部材）１２（１２ａ・１２ｂ）及びシャーシ１１は、導光板１３の下面にこの順に設けられている。反射シート１２は、導光板１３内部を導光する光を反射させる。シャーシ１１は、導光板１３及び反射シート１２を平面で保持する第１の保持部１１ａ・１１ｂを有している。また、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂよりも下方に設けられた凹状の第２の保持部２１（図１の（ｂ）では１１ｃ）に保持されている。これにより、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂよりも下方に位置している。そして、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が第２の保持部２１の凹部の内側に位置するように設けられている。すなわち、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が第２の保持部２１の凹部の内側に延伸されている。

かかる構成であれば、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が第２の保持部２１の凹部の内側に位置するように設けられているので、導光板１３と光結合部材３０との接触部分（光接合面）の近傍まで、反射シート１２を配置することができると共に、反射シート１２が下方に垂れることを防ぐことができる。この結果、光源から導光板への結合効率を高め、光利用率を向上させることができる。

反射シート１２を下方により垂れにくくする観点から、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が光結合部材３０の反射面の端部よりも内側に位置するように設けられていることが好ましい。すなわち、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が光結合部材３０の反射面の端部よりも内側に延伸されていることが好ましい。

ここで、本実施の形態において、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、光結合部材３０は、例えば、導光板１３とＬＥＤ２３との間に設けられた断面略Ｕ字形状、つまり断面略半円状（図４ではトンネル状）の帯状体つまり棒状体からなっていると共に、光結合部材３０の材質は導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材３０から導光板１３への光の入射が円滑に行われる。導光板１３の屈折率が光結合部材３０の屈折率より僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。詳細には、図５の（ａ）に示すように、光結合部材３０における導光板１３側の表面は、平板状の導光板１３に当接する頂部平坦面（光結合部）３１と、この頂部平坦面３１から両端側にそれぞれ垂下する垂下曲面３２ａ・３２ｂとからなっている。なお、導光板１３と光結合部材３０とは、別部材であり、その間に空気が介在しないようになっている。光結合部材３０の頂部平坦面３１は、直接導光板１３に接していてもよいし、接着剤やレーザ溶着により接合部分を介して導光板１３に接していてもよい。

このため、上記「光結合部材３０の反射面」とは、光結合部材３０における導光板１３側の表面の内、平板状の導光板１３に当接する部分（光結合部）以外の部分をいう。より具体的には、図５の（ａ）に示す光結合部材３０の垂下曲面３２ａ・３２ｂが、上記「反射面」に相当する。従って、上記「光結合部材３０の反射面の端部よりも内側に位置する」とは、例えば、図１の（ｂ）に示す領域Ａ内に、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂの一部が位置するように設けられていることを意図している。かかる構成であれば、反射シート１２（１２ａ・１２ｂ）及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が光結合部材３０の反射面の端部よりも内側に位置するように設けられているので、導光板１３と光結合部材３０との接触部分（光接合面）のより近傍まで、反射シート１２を配置することができると共に、反射シート１２を下方により垂れ難くすることができる。それゆえ、迷光を遮断することができる。この結果、光源から導光板への結合効率をより高め、光利用率をより向上させることができる。

なお、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、最大で導光板１３と光結合部材３０との接触部分（光接合面）の手前まで延伸して配置することができる。

また、本発明に係る光源モジュール（バックライト）１０においては、反射シート１２及びシャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂは、一部が光結合部材３０の反射面の端部よりも内側に位置するように設けられていればよく、反射シート１２（１２ａ・１２ｂ）の光結合部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面の幅が、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂにおける同方向の幅と同じである必要は無い。具体的には、反射シート１２ａの光結合部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面の幅が、シャーシ１１の第
１の保持部１１ａにおける同方向の幅と同じである必要は無い。但し、反射シート１２ａの光結合部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面の幅が、シャーシ１１の第１の保持部１１ａにおける同方向の幅よりも小さい場合、すなわち、シャーシ１１の第１の保持部１１ａが、反射シート１２ａよりも第２の保持部２１の凹部の内側に長く延伸されている場合は、迷光が生じ、その結果として、光源から導光板への光結合率が低下するおそれがある。このため、少なくとも、反射シート１２ａの光結合部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面の幅が、シャーシ１１の第１の保持部１１ａにおける同方向の幅よりも大きい、すなわち、反射シート１２ａが、シャーシ１１の第１の保持部１１ａよりも第２の保持部２１の凹部の内側に長く延伸されていることが好ましい。反射シート１２ａが、シャーシ１１の第１の保持部１１ａよりも第２の保持部２１の凹部の内側に長く延伸されている場合は、光源から導光板への結合効率を高め、光利用率を向上させることができる。反射シート１２ｂの光結合部材３０の長手方向に対して垂直方向の断面の幅と、シャーシ１１の第１の保持部１１ｂにおける同方向の幅との関係についても同じことが言える。

また、本実施の形態において、図１の（ａ）では、シャーシ１１と第２の保持部２１とは、別部材として設けられているが、図１の（ｂ）に示すように、シャーシ１１の一部として第２の保持部が設けられていてもよい。この場合、シャーシ１１の導光板１３及び反射シート１２を保持している平面部分が、「シャーシの第１の保持部１１ａ・１１ｂ」に相当し、シャーシ１１の光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂを保持している凹状の部分が「第２の保持部１１ｃ」に相当する。この場合においても、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂよりも下方に位置している。また、図１の（ａ）のようにシャーシ１１と第２の保持部２１が別部材として設けられている場合、「第２の保持部」を、特に「光源ホルダー２１」と呼ぶ場合がある。

本実施の形態では、上記第２の保持部が断面長方形状にて形成されているが、これに限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、本発明において、上記第２の保持部とは、断面四角形の凹部形状のみを意図するものではなく、内部に光結合部材や光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。

図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂを、シャーシ１１の第１の保持部１１ａ・１１ｂよりも下方に配置する構成とすることによって、導光板１３の背面側においては、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂのみが突出していることになる。従って、光結合部材３０及びＬＥＤ２３ａ・２３ｂ以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源モジュール本体２０をシャーシ１１と接続しておくことによって、シャーシ１１が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂの発光効率も向上する。

また、本実施の形態では、光結合部材３０の上記垂下曲面３２ａ・３２ｂは、例えば、図５の（ａ）に示す断面放物線とすることができるが、必ずしもこれに限定されず、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、断面楕円とすることも可能である。なお、本発明においては、光結合部材３０の上記垂下曲面３２ａ・３２ｂは、断面放物線又は断面楕円に限らず、例えば、頂部平坦面３１を有する弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３１から斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。光結合部材３０における導光板１３側とは反対側の表面、つまり光結合部材３０の下端は、下端平坦面３３となっている。そして、その一部に上述したスペーサ２５ａ・２５ｂが形成され、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂと光結合部材３０との衝突を防ぐスペーサになっている。ＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、それぞれＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂにボンディングされている。
上記スペーサ２５ａ・２５ｂ近傍に接着剤等を塗布し、ＬＥＤ基板２４ａ・２４ｂと接着固定される。なお、図５に示すＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、光結合部材３０との間に若干の隙間が形成されているが、これに限られず、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂに損傷を与えない範囲であれば、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂが光結合部材３０と密着していても構わない。

また、図５の（ａ）に示すように、光結合部材３０の下端側の中央部には凹部３４が形成されていてもよい。すなわち、凹部３４は、頂部平坦面３１の下方の少なくとも一部を含むように形成されていてもよい。凹部３４は、ＬＥＤ２３からの光の光路の少なくとも一部を避けて設けられていればよく、ＬＥＤ２３からの光の光路の全てを避けて設けられていてもよい。言い換えれば、凹部３４は、ＬＥＤ２３からの光の光路を遮らないように設けられていることが好ましい。但し、必ずしもこれに限らず、凹部３４が存在しなくてもよい。すなわち、本実施の形態では、垂下曲面３２ａ・３２ｂにて反射する光の導光板１３への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部３４としてくり抜くことができる。これにより、光結合部材３０の軽量化と共に、光結合部材３０の材料費を削減することが可能となる。なお、凹部３４（凹部３４を形成する表面）に反射シート（図示しない）を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面３１近傍で迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板１３側に反射させ液晶パネル４への照射を向上させることができる。このため、ＬＥＤ２３から導光板１３への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。その結果、光源モジュールの輝度均一性を向上させることができる。

光結合部材３０への凹部３４の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、凹部３４が形成されるような金型を用いて光結合部材３０を成型すれば、最初から凹部３４を有する光結合部材３０が一体形成される。また、光結合部材３０を切削加工して、凹部３４を形成することもできる。なお、図５の（ａ）の光結合部材３０では、凹部３４における頂部平坦面３１との対向部分が曲面となっている。しかし、凹部３４における頂部平坦面３１との対向部分の形状は曲面に限定されるものではない。例えば、凹部３４における頂部平坦面３１との対向部分は平面とすることも可能である。すなわち、凹部３４は、頂部平坦面３１に対して平行な平坦面を有する構成とすることも可能である。

また、光結合部材３０の下端平坦面３３・３３の下側には、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂがそれぞれ近接して設けられている。これらＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）に示すように、断面放物線又は断面楕円からなる垂下曲面３２・３２の焦点位置Ｆよりも端部側に存在することが好ましい。これにより、例えば、図５の（ａ）に示すように、例えばＬＥＤ２３ａから出射された光が光結合部材３０の断面放物線の垂下曲面３２にて反射され、その反射光が光結合部材３０の頂部平坦面３１に到達し、到達方向を維持して導光板１３に入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図５の（ａ）に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進む。さらに、この全反射して進んだ光は、図示しない光散乱体（光路変換部）と衝突することにより、導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３の液晶パネル４側表面から出射し、拡散シート２及びプリズムシート３を通して液晶パネル４に向かう。なお、ＬＥＤ２３ｂから出射された光も図７に示すように、ＬＥＤ２３ａからの光とは対称に進む。

このような光路は、図６の（ａ）及び（ｂ）に示す断面楕円の光結合部材３０においても同様である。具体的には、図６の（ａ）に示すように、ＬＥＤ２３ｂから出射された光は光結合部材３０の断面楕円の垂下曲面３２にて反射され、その反射光が光結合部材３０の頂部平坦面３１に到達し、到達方向を維持して導光板１３に入射する。そして、導光板１３に入射された光は、図６の（ａ）に示す導光板１３の内部右側を全反射して進みつつ、図示しない光散乱体（光路変換部）と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わり、全反射条件が破られ、導光板１３の液晶パネル４側表面から出射し、上記拡散シー
ト２及びプリズムシート３を通して液晶パネル４に向かう。なお、左右のＬＥＤ２３ａ・２３ｂからの光が光結合部材３０を通過しつつ、導光板１３に入射し、その内部を全反射伝搬する様子を模式的にしめしたものが図７である。図７に示すように、ＬＥＤ２３ｂから出射された光も、ＬＥＤ２３ａからの光とは対称に導光板１３内を進む。

このように、光結合部材３０における垂下曲面３２・３２の形状を断面放物線又は断面楕円とすることによって、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂからの出射光を、断面放物線又は断面楕円の垂下曲面３２・３２にて反射させて効率よく結合して頂部平坦面３１から導光板１３に入射させることができる。なお、断面放物線と断面楕円との対比においては、断面楕円の方が光を絞って導光板１３に入射するよう結合できるので、結合効率を高くすることができる。

この結果、本実施の形態の液晶表示装置１におけるバックライト１０では、図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶表示装置１の画面の中央部に横切って帯状の光源モジュール本体２０を設けることにより、図９の（ａ）及び（ｂ）に示す輝度分布を有する導光板１３からの出射光を得ることができる。そして、この画面の中央が明るいという輝度分布は、液晶表示装置１を適切に表示するための輝度分布に適合している。このため、本実施の形態では均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。この結果、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも、優れているといえる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、導光板１３の下方からＬＥＤ２３ａ・２３ｂの光を導入させる。従って、表１に示すように、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率が７５％であるのに対して、本実施の形態のバックライト１０の光利用効率は８８％である。このため、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率においても優れている。

また、本実施の形態のバックライト１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、図１０に示すように、導光板１３の端部側（サイドエッジ部）すなわち、液晶パネル４の端部に光源が存在しないので、液晶パネル４の端部に、直接、フレーム６を設けることが可能である。この結果、表１に示すように、額縁寸法も６ｍｍ以下にすることが可能となる。

また、図３に示すように、本実施の形態のバックライト１０では、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、光結合部材３０の長手方向に沿って２列に設けられている。具体的には、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂは、断面半円状の光結合部材３０における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に２列に設けられている。

これにより、導光板１３に入射させるときに、２列のＬＥＤ２３ａ・２３ｂをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、２列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材
３０の両側つまり導光板１３の両端側にそれぞれ導光させることができる。なお、上記２列間の中点を通る線が導光板１３の中心線に一致する場合には、導光板１３の中心線を軸対称として導光板の両端側にそれぞれ導光させて該導光板１３の中心線に軸対称となる輝度分布を得ることができる。従って、単純な構造にて、導光板１３において輝度分布の均一化を図ることができる。すなわち、ＬＥＤ２３ａが単独の場合は、ＬＥＤ２３ａの直上が光透過せずに暗部となる虞がある。それを他のＬＥＤ２３ｂからの光にて補うことが可能となる。

なお、特許文献１に開示された表示装置用バックライト１００では、発光ダイオード１０１の直上の輝度が周囲より明るくなり、輝線が発生するので、均一な輝度分布を作ることができないという問題があったが、本実施の形態では、その問題を解消することができる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、光源は、複数のＬＥＤ２３ａ・２３ｂからなっている。

これにより、ＬＥＤ２３ａ・２３ｂは形状が小さくかつ照度も大きいので、バックライト１０の光源として適切である。

なお、本実施の形態においては、バックライト１０には、２列のＬＥＤ２３ａ・２３ｂが設けられていた。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図１１の（ａ）および（ｂ）に示すように、断面放物線又は断面楕円の上記曲面３２ａを有する片側のみの光結合部材４０（１列配置のＬＥＤ）とすることも可能である。この結果、ＬＥＤ２３ａは、光結合部材３０の長手方向に沿って１列に設けられている構成とすることができる。

かかる光結合部材４０に関して、第一の実施態様としては、例えば、光結合部材４０を導光板１３における縦又は横方向の中心線上に設けず、導光板１３の端部に設け、ＬＥＤ２３ａからの光を導光板１３の端部にて入射させる構成とできる。この構成であれば、導光板１３において一方向に向けて導光させる導光板１３全面から光を取出し、液晶パネル４全面を照射することが可能となる。

また、第二の実施態様としては、光結合部材４０を導光板１３における縦又は横方向の中心線上に設けることも可能である。この場合であっても、例えば、中心線の右側に導光した光の戻り光が中心線の左側に導光するため、液晶パネル４全面への照射が可能となる。

さらに、光結合部材４０の長手方向に沿ってＬＥＤ２３ａを１列に設ける他の実施態様として、例えば、図１２に示すように、１列のＬＥＤ２３ａを有する光結合部材４０ａと、１列のＬＥＤ２３ｂを有する光結合部材４０ｂとを、複列にして、互いのＬＥＤ２３ａ・２３ｂの出射方向を対向させることが可能である。つまり、図１２において、紙面右側方向に矢頭が向く矢印で示す光は、光結合部材４０ａが有するＬＥＤ２３ａから出射された光であり、紙面左側方向に矢頭が向く矢印で示す光は、光結合部材４０ｂが有するＬＥＤ２３ｂから出射された光となるように、光結合部材４０ａ・４０ｂを構成する。このような構成とすれば、導光板１３の両側に光出射でき、かつ互いの反射部上の輝度むらを消すことが可能である。逆を返せば、前述した１つの光結合部材３０に２列のＬＥＤ２３ａ・２３ｂを設ける構成は、図１２に示す構成を１つの光結合部材４０にて満たす構成であるともいえる。

また、本実施の形態では、バックライト１０を液晶表示装置１に適用していた。しかし、必ずしもこれに制限されず、例えば、バックライト１０を照明装置に適用することが可
能である。すなわち、本実施の形態のバックライト１０は、そのまま大型平面光源への適用が可能である。また、導光板１３の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きな平面光源への適用が可能である。

本発明は、上述した各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、本実施形態にそれぞれ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、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。

１ 液晶表示装置
２ 拡散シート
３ プリズムシート
４ 液晶パネル
１０ バックライト（光源モジュール）
１１（11a〜11c）シャーシ
１１ａ・１１ｂ 第１の保持部
１１ｃ 第２の保持部
１２（12a，12b）反射シート（反射部材）
１３ 導光板
１４ スリット
２０ 光源モジュール本体
２１ 光源ホルダー（第２の保持部）
２３ ＬＥＤ（光源）
２３ａ・２３ｂ ＬＥＤ（光源）
２４ａ・２４ｂ ＬＥＤ基板
２５ａ・２５ｂ スペーサ
３０ 光結合部材
３１ 頂部平坦面
３２（32a，32b）垂下曲面（反射面）
３３ 下端平坦面
３４ 凹部
４０ 光結合部材
６０ 補強部材

Claims (4)

1. 平板状の導光板と、
   上記導光板の下方に設けられた光源と、
   上記光源と上記導光板との間に設けられ、上記光源からの光が上記導光板内部を導光するように光を結合する光結合部材とを備え、
   上記導光板の下面には、導光板内部を導光する光を反射させる反射部材と、上記導光板及び反射部材を平面で保持する第１の保持部を有するシャーシとがこの順に設けられ、
   上記光結合部材及び光源は、上記シャーシの第１の保持部よりも下方に設けられた凹状の第２の保持部に保持されており、
   上記反射部材及び上記シャーシの第１の保持部は、一部が上記第２の保持部の凹部の内側に位置するように設けられていることを特徴とする光源モジュール。
2. 上記光結合部材は、上記導光板と平行な面で当接する頂部平坦面と、光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く反射面とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 上記反射部材及びシャーシの第１の保持部は、一部が上記光結合部材の反射面の端部よりも内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光源モジュール。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の光源モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。

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