JP2013211215A - 光源モジュール及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射面に断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源モジュールは、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、導光板に光を入射する複数のＬＥＤ１２…と、導光板における光の出射面とは反対側の下面に導光板の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部とを備える。導光板の出射面には、光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状体が形成されている。複数のＬＥＤ１２…による光量の分布は、光が入射する端面において中央の方が端部側よりも光量が大きい。
【選択図】図１

Description

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及び液晶表示装置に関するものであり、詳細には、出射面に複数の筋状の凹凸形状が形成された導光板を用いた場合の輝度分布の不均一化防止に関する。

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。

このようなサイドエッジ型導光板として、例えば特許文献１に開示された液晶表示装置が知られている。上記特許文献１の液晶表示装置１００では、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、導光体１１０が出射面に断面略Ｖ字状の複数の溝１１１…を形成した光拡散パターンを有し、出射面と対向する光反射面に主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝１１２を形成した光反射パターンを形成している。これにより、導光体１１０内に導入された光は光拡散パターン及び光反射パターンにより拡散及び反射を繰り返し、輝度バランスと輝度ピークとが自在に調整された明るい表示画面が得られるようになっている。

また、例えば特許文献２に開示されたバックライト装置２００は、図２１に示すように、複数のＬＥＤパッケージ２０１…が直線状に配置された光源２１０Ａ・２１０Ｂと、一方の平坦面部が面内に複数の反射部２２１…が形成された反射面であり、他方の平坦面部が光を射出する射出面である導光板２２０とを備えている。上記光源２１０Ａ・２１０Ｂは導光板２２０の鉛直方向に沿った側面２２２Ａ・２２２Ｂに沿って配置され、光源２１０Ａ・２１０Ｂの複数のＬＥＤパッケージ２０１…の配置間隔は鉛直方向の上側に向かうほど広く、反射面の複数の反射部２２１の配置間隔は鉛直方向の上側に向かうほど狭くなっている。

この構成により、バックライト装置２００では、エッジライト方式のバックライト装置２００において、光を射出する射出面における輝度分布の均一性の向上を図るものとなっている。

すなわち、導光板２２０を鉛直方向に立設させると、対流により導光板２２０の上部側の温度が高くなり、導光板２２０の上部側の光源２１０Ａ・２１０Ｂの輝度が高くなり、結果として、射出面における輝度分布の不均一化が発生する。そこで、バックライト装置２００では、光源２１０Ａ・２１０Ｂの配設ピッチを導光板２２０の上部側に行くほど大きくしている。

一方、このように、光源２１０Ａ・２１０Ｂの配設ピッチを変化させると、導光板２２０の上部側に行くほど、導光板２２０の射出面からの出射光量が少なくなる。そこで、バックライト装置２００では、反射部２２１の配置間隔を鉛直方向の上側に向かうほど狭くしている。

特開２００４−０３７９８２号公報（２００４年０４月０５日公開） 特開２０１０−２８２９１１号公報（２０１０年１２月１６日公開）

一般的に、液晶表示装置においては中央部分の輝度を高くし、画面の端部に向かうにつれて輝度をなだらかに低下させる。すなわち、中心部分にピークを有する山形の輝度分布にすることによって、自然な品位に感じることができる。これは、ブラウン管を用いた表示装置が中央部分の輝度が高くなるような分布を有しており、視聴者はブラウン管の輝度分布に慣れていることに起因する。このため、画面中央部に帯状に輝度が高いような分布は違和感を抱くことになり、品位としては劣ることになる。

ところで、上記従来の特許文献１に開示された液晶表示装置１００のように出射面に断面形状を有する導光体１１０では、ＬＥＤ出射光の直進性が高いため、入射面に対して平行な方向への光の拡がりを抑えることができる。

しかしながら、ＬＥＤが均一配置されている場合には、導光体の中心部分の輝度を上げるために光路変換部のパターン密度を相対的に上げると、中央領域では光取り出しが十分行われるため入光面の対向端面での光漏れは少ないが、本実施の形態の説明図である図９（ａ）（ｂ）に示すように、両端領域では中央領域に対して光路変換部のパターン密度が低いために光取り出しが十分ではなく漏れ光が発生する。この結果、輝度分布が乱れるという問題点を有している。

このような場合に、光源の配設ピッチを変更することが考えられるが、特許文献２に開示されたバックライト装置２００のような光源の配設ピッチでは、出射面に断面形状を有する導光体を用いておらず、かつ課題が異なるので、本課題を解決することはできない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、出射面に断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール及び液晶表示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、上記導光板における光の出射面とは反対側の面に該導光板の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部とを備えた光源モジュールにおいて、上記導光板の出射面には、上記光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状が形成されていると共に、上記複数の光源による光量の分布は、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きいことを特徴としている。

上記の発明によれば、光源モジュールは、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、上記導光板における光の出射面とは反対側の面に該導光板の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部とを備えている。そして、導光板の出射面には、上記光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状が形成されている。

このように、導光板の出射面に、光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状が形成されている場合には、光源の出射光における直進性が高いため、入射面に対して平行な方向への光の拡がりを抑えることができる。

しかしながら、光源が均一配置されている場合には、導光板の中心部分の輝度を上げる
ために光路変換部のパターン密度を相対的に上げると、中央領域では光取り出しが十分行われるため入光面の対向端面での光漏れは少ないが、両端領域では中央領域に対してパターン密度が低いために光取り出しが十分ではなく漏れ光が発生する。この結果、輝度分布が乱れるという問題点を有している。

そこで、本発明では、複数の光源による光量の分布は、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっている。これにより、光が入射する端面に平行な方向において、複数の光源による光量の分布をつくることとなり、導光板の出射面で自然な輝度分布を実現することが可能になる。

したがって、出射面に断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り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、前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源における単位面積当たりの配設密度は、中央の方が端部側よりも大きいことが好ましい。

これにより、光量分布調整として、複数の光源における単位面積当たりの配設密度を、中央の方が端部側よりも大きくなるようにする。この結果、導光板における端部側の輝度を低減することができるので、端部に発生する光漏れを抑制することができる。

本発明の光源モジュールでは、前記各光源から出射される輝度は、互いに同一であるとすることができる。

これにより、各光源から出射される輝度を互いに同一とした条件下において、複数の光源における単位面積当たりの配設密度を、中央の方が端部側よりも大きくなるようにする。

したがって、光源の輝度が同一であるので、光源の光量制御を行うことなく、簡単な構成にて、導光板における端部側の輝度を低減することができ、端部に発生する光漏れを抑制することができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源の配設位置は、中央から端部側になるに伴って各光源の配設ピッチが少なくとも１つ以上の光源毎に段階的に大きくなるように設定されていることが好ましい。

これにより、導光板における端部側の輝度を低減するための、具体的な複数の光源の配設位置を提供することができる。

本発明の光源モジュールでは、前記各光源の輝度は、光が入射する端面において、中央の光源が最も大きく、端部側の光源になるほど小さくなっていることが好ましい。

これにより、光源の輝度を変化させることにより、光量分布調整を行う。この結果、例えば、光源の配設ピッチが等しい場合であっても、光源の輝度を調整することにより、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量の分布を得ることができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源における各光源に入力される電力は、中央の光源の方が端部の光源よりも大きいことが好ましい。

これにより、光源に入力する電力を調整することにより、光量分布調整を行う。この結果、例えば、光源の配設ピッチが等しい場合であっても、光源に入力する電力を調整することにより、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量の分布を得ることができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板の中心点と、該導光板の縦及び横の中心線における該導光板の左右の各端部からＷ（横幅）／９の位置又は上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点、並びに該導光板の左右の各端部からＷ（横幅）／９かつ上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点との９点の各輝度を測定したときの最大輝度に対する最小輝度の比が５０％以上となるように、前記光源の配設密度、各光源の輝度又は各光源の電力のいずれか少なくとも１つが設定されていることが好ましい。

これにより、光源モジュールの導光板の出射面において、確実に、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュールを提供することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、前記記載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、出射面に断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュールを備えた液晶表示装置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、導光板の出射面には、光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状が形成されていると共に、上記複数の光源による光量の分布は、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きいものである。

本発明の液晶表示装置は、以上のように、前記記載の光源モジュールを備えているものである。

それゆえ、出射面に断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール及び液晶表示装置を提供す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、光量分布及びＬＥＤの配設位置を示す図である。 上記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。 上記光源モジュールを備えた液晶表示装置の構成を示す要部断面図である。 上記光源モジュールの構成を一部破断して示す要部斜視図である。 上記光源モジュールにおける導光板の出射面に形成された凹凸形状体からの出射光を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上記光源モジュールにおける導光板の出射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。 （ａ）は平板からなる導光板における伝搬光の広がりを示す平面図であり、（ｂ）は平板からなる導光板における伝搬光の広がりを示す正面図である。 （ａ）は凹凸形状体を有する導光板における伝搬光の広がりを示す平面図であり、（ｂ）は凹凸形状体を有する導光板における伝搬光の広がりを示す正面図である。 （ａ）は凹凸形状体を有する導光板において、光源が均一に配設された場合の導光板の輝度分布を示す平面図であり、（ｂ）は凹凸形状体を有する導光板において、光路変換部のパターン密度を変化させた場合の導光板の輝度分布を示す平面図である。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンの一例を示すグラフである。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンにおける他の一例を示すグラフである。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンのさらに他の一例を示すグラフである。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンのさらに他の一例を示すグラフである。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンのさらに他の一例を示すグラフである。 上記光源モジュールにおける導光板の端面に設けられたＬＥＤの配設密度パターンのさらに他の一例を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は、図１５に示すＬＥＤの配設密度パターンの具体的なＬＥＤの配設位置を示す平面図である。 （ａ）は上記光源モジュールにおける導光板の端面の左右寸法±２５％までにＬＥＤが等ピッチに設けられたときの配設密度パターンを示すグラフであり、（ｂ）は上記光源モジュールにおける導光板の端面の左右寸法±２５％までにＬＥＤが平均配設密度０．９３（個／単位長さ）にて設けられたときの配設密度パターンを示すグラフであり、（ｃ）は上記光源モジュールにおける導光板の端面の左右寸法±２５％までにＬＥＤが平均配設密度０．９２（個／単位長さ）にて設けられたときの配設密度パターンを示すグラフである。 図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すＬＥＤの配設密度パターンにおける導光板の左右寸法±２５％までの輝度分布を示すグラフである。 上記導光板の輝度むらを測定するための導光板上の９点を示す平面図である。 （ａ）は従来の光源モジュールにおける導光板の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記導光板の構成を示す底面図である。 従来の他の光源モジュールにおける導光板の構成を示す平面図である。

本発明の一実施形態について図１〜図１９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（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２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３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を備えた液晶表示装置１は、図２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。尚、下拡散シート１７及び上拡散シート１８の構成は一例であり、例えば、所謂マイクロレンズシートを用いても構わない。

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３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には、該導光板２０の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部１６が設けられている。この光路変換部１６は、例えば、マイクロプリズム、マイクロレンズ又は拡散材を含有したインクの印刷による散乱体からなっている。

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に設けられた複数の光路変換部１６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。

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。しかし、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。

（光源モジュールの構成）
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４に示すように、出射面２０ｂの形状が、光源ユニット１５における複数の上記ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａに垂直な方向に沿った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、断面円弧状の曲面にて構成された曲面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、例えば、導光板２０の短手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、導光板２０は、光の出射面２０ｂに、短手方向に平行に稜線を有する曲面で構成された凹凸形状体Ｔを複数有している。この凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂ自体に形成された構造体であり、導光板２０に該導光板２０とは別の部材として設けられたものではない。

上記複数の筋状の凹凸形状体Ｔ…を有する出射面２０ｂを備えた導光板２０においては、図５に示すように、光路変換部１６にて散乱された光は、凹凸形状体Ｔによって、出射光が凹凸形状体Ｔの中央側に屈折する。このため、凹凸形状体Ｔにより側方への光の拡がりを抑えることができ、出射光の直進性を向上させることができる。つまり、導光板２０から出射された光束は集光される。この結果、液晶パネル３における画面全体の平均輝度を向上させることができるというメリットを有するものとなっている。

ところで、従来の平面からなる出射面を有する導光板の場合には、下拡散シート１７と上拡散シート１８との間にプリズムシートを設けることによってこの出射光の直進性を増大させる機能を確保していた。しかし、本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０に複数の凹凸形状体Ｔを設けることによって、プリズムシートを設けた場合よりも、液晶パネル３における画面全体の平均輝度を向上させることが可能となっている。このため、本実施の形態の光源モジュール１０では、プリズムシートを設けていない。ただし、必ずしもこれに限らず、プリズムシートを設けることは可能である。

ここで、このような出射光の直進性を向上させるためには、図５に示すように、導光板２０の垂直な方向の高さをＨとし、凹凸形状体Ｔ同士のピッチをＰとしたときのアスペクト比Ｈ／Ｐは、
０．１＜Ｈ／Ｐ＜０．５
を満たす関係を有していることが好ましい。アスペクト比Ｈ／Ｐを０．１〜０．５の範囲に設定することにより、光の干渉による変動を小さくすることができ、光源モジュール１０の特性変動を抑えることができるためである。

このような効果を持たせるための凹凸形状体Ｔの具体的な形状は、図６（ａ）に示すように、断面半円形となっていることが好ましい。この場合、垂直に立ち上がった垂直光Ａから浅い角度で導光する光Ｃまで、様々な入射角度に対して効率的に光を取り出し、出射面から光を出射させることができる。また、導光板２０の厚さが同じである場合、図６（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、導光板２０の出射面２０ｂに出射面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６（ａ）に示す断面半円形でなく、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す形状とすることも可能である。

図６（ｂ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂに頂角９０°のプリズムが形成されたものからなっている。この場合、垂直光Ａは、全反射条件を崩さず戻り光となってしまう。また、浅い角度で導光する光Ｃについては、全反射条件が崩れ一旦出射面から出射する。しかし、再度、隣のプリズムに入射してしまい導光板２０内に戻ってしまう。

図６（ｃ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面に頂角５°のプリズムが形成されたものからなっている。この場合、垂直光Ａ及び浅い角度で導光する光Ｃは、いずれも全反射条件が崩れ出射面から出射される。しかし、これらの光が隣のプリズムに再入射する確率が増加する。

したがって、図６（ｂ）（ｃ）のように、導光板２０の出射面２０ｂにプリズムが形成された場合、導光板２０内に光を閉じ込めるために導光板２０から光を出射させる効率が低下してしまう場合がある。

また、図６（ｄ）に示す凹凸形状体Ｔは、導光板２０の出射面２０ｂに対し窪んだ凹シリンダ面を有する構造となっている。この場合、垂直光Ａが全反射により戻り光になることがない。このため、図６（ｄ）に示す凹凸形状体Ｔは、図６（ｂ）（ｃ）に示された構成と比較して、効率的に導光板２０から光を出射させることが可能である。

（輝度分布の不均一化対策）
上述した複数の筋状の凹凸形状体Ｔ…を有する出射面２０ｂを備えた導光板２０を用いた光源モジュール１０においては、出射光の直進性が向上するので、液晶パネル３における画面全体の平均輝度を向上させることができるというメリットを有している。しかしながら、逆に、複数の筋状の凹凸形状体Ｔ…を有する出射面２０ｂを備えた導光板２０を用いたことによる輝度分布の不均一化が発生するという新たな課題が発生する。

すなわち、前述したように、本来、テレビ等の液晶表示装置１は、液晶パネル３における画面中央の輝度が高く、端部側になるほど輝度が下がっているようになっているのが、見易いとされている。

したがって、サイドエッジ（サイドライトともいう）方式を採用する光源モジュールにおいて、ＬＥＤ１２の配設ピッチを均一にした場合においては、平面からなる出射面を有
する従来の導光板では、光路変換部の配設密度を導光板の下面における中央が高くなるようにパターン配置している。

この場合、平面からなる出射面を有する従来の導光板では、図７（ａ）に示すように、導光板の端面から入射したＬＥＤからの光は、放射状に広がりながら導光板の内部を伝搬される。この結果、図７（ｂ）に示すように、導光板の側面からの光漏れが多くなる。

したがって、平面からなる出射面を有する従来の導光板では、導光板の側面からの光漏れを考慮して、例えば、ＬＥＤの配設密度を大きくして、つまりＬＥＤの配設ピッチを小さくして画面中央の輝度が高くなるようにしている。

しかしながら、ＬＥＤの配設ピッチを小さくすることによりＬＥＤの配設密度を大きくしたものを、複数の筋状の凹凸形状体Ｔ…を有する出射面２０ｂを備えた導光板２０に適用すると、図８（ａ）に示すように、導光板２０の端面から入射した光源ユニット１５の上記ＬＥＤ１２からの光は直進性が高いために、図８（ｂ）に示すように、導光板２０の側面からの導光板の側面からの光漏れが少なくなる。つまり、凹凸形状体Ｔにより、光線が閉じ込められるので、側面に到達する光線が少なくなる。この結果、導光板２０における側面近傍の出射面２０ｂの輝度が高くなり、液晶パネル３における画面中央の輝度が高く、かつ端部側になるほど輝度が下がるという輝度分布の理想系が崩れる。

そこで、液晶パネル３における画面中央の輝度を高くするために、導光板２０の画面中央の光路変換部１６を増加すると、図９（ａ）（ｂ）に示すように、側面からの光漏れが多くなり、画面端部Ｓが明るくなるので、輝度分布が乱れるという課題が発生する。すなわち、図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤ光が直進性を有しているので、導光板２０の両側端のＬＥＤ光は中央領域の輝度に殆ど関与していない。また、導光板２０の両側端部領域と中央領域との光取り出しの比率は、各領域の光路変換部１６の平均パターン密度にほぼ比例する。さらに、中央を一番輝度が高く、両側端で低くする輝度分布を作製する場合は、両側端領域では取り出されない光が確実に漏れ光となる。

この場合に、光漏れを遮光テープ等で塞ぐことが可能であるが、ＬＥＤ光束に対する効率が低下する。また、ＬＥＤの個別制御を行うことによって、導光板２０の両端の入光光束を下げるという方法を採ることは可能であるが、コストアップの要因となる。すなわち、エネルギーの有効利用、効率的な利用という精神に反することになる。

そこで、本実施の形態の光源モジュール１０では、複数のＬＥＤ１２…による光量の分布は、光が入射する導光板２０の端面２０ａにおいて、図１に示すように、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっている。

すなわち、本実施の形態では、光路変換部１６のパターン密度の調整による方法ではなく、ＬＥＤ１２を調整することにより、導光板２０の輝度分布を調整するようにしている。この場合、各ＬＥＤ１２の輝度は、互いに同一であるとしている。ただし、必ずしもこれに限らず、各ＬＥＤ１２の輝度を互いに異ならせることは可能である。

ここで、複数のＬＥＤ１２…による光量の分布を中央の方が端部側よりも光量が大きくする方法として、ＬＥＤ１２の配設密度を調整する方法と、ＬＥＤ１２の輝度を調整する方法とがある。

最初に、ＬＥＤ１２の配設密度を調整することにより、光量の分布を調整する方法について、図１０〜図１５及び図１６（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１０〜図１５は、光源モジュール１０における導光板２０の端面２０ａに設けられたＬＥＤ１２の配設密度
パターンの一例を示すグラフである。図１６（ａ）（ｂ）は、図１５に示すＬＥＤ１２の配設密度パターンにおける具体的なＬＥＤ１２の配設位置を示す平面図である。尚、図１０〜図１５において、縦軸のＬＥＤ密度は、ＬＥＤ配設密度を示しており、単位面積当たりのＬＥＤ１２の配設密度としての単位長さ当たりのＬＥＤ１２の個数にて定義している。具体的には、縦軸のＬＥＤ密度の単位は、個／ｃｍである。また、横軸は導光板２０の左右方向寸法を中央から左右端部まで０〜±１００％として示している。

ここで、本実施の形態では、図１０〜図１５のいずれにおいても、基本的にＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において中央の方が端部側よりも大きくなっている。

まず、図１０に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中央から端部側になるに伴って各ＬＥＤ１２の配設ピッチがなだらかな曲線となって連続的に減少しているとすることができる。このようなＬＥＤ１２の配設密度を採用した場合には、導光板２０の出射面２０ｂでは、このグラフにおけるＬＥＤ１２の配設密度分布を反映した輝度分布を得ることができる。

次に、図１１に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中央から端部側になるに伴って段階的に各ＬＥＤ１２の配設ピッチが連続的に減少しているとすることができる。このように、ＬＥＤ１２の個数が少ない場合は、このような階段状の密度分布となり得る。

次に、図１２に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中央から端部側になるに伴って段階的に各ＬＥＤ１２の配設ピッチが連続的に減少しているとすることができる。ただし、中心は最大密度ではないが、中央領域が最大密度となるＬＥＤ１２の配設密度パターンとなっている。このように、凹凸形状体Ｔを有する導光板２０においてもある程度の伝搬光の拡がりは存在するため、中心が最大でなくとも中心近傍で最大の配設密度を有するのであれば、導光板２０の中央において輝度が最大となる輝度分布を得ることができる。

次に、図１３に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中央から端部側になるに伴って各ＬＥＤ１２の配設ピッチが連続的に線形に減少しているとすることができる。この例では、図１０に示すＬＥＤ１２の配設密度パターンよりは配設密度の減少の勾配は強くなる。しかし、導光板２０の輝度分布においては、導光板２０の内部において伝搬光の拡がりは存在するので、線形的に減少する輝度分布になるわけではない。

次に、図１４に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中心が最大密度であり、両端までの間に極小値と極大値を有し、極大値は中心の密度を超えていない配設密度パターンとすることができる。

このようなＬＥＤ１２の配設密度を採用した場合には、導光板２０における端部近傍の輝度を部分的に上げることができるため、長手方向の端部の輝度を下げ過ぎない設計とすることが可能である。

例えば、後述するように、導光板２０における中心と端部から１／９点での輝度比を重視する輝度規格に合わせた分布を作ることが可能になる。

次に、図１５に示すように、ＬＥＤ１２の配設密度は、導光板２０の端面２０ａに沿う方向において、中央領域で最大密度を有し、それ以外はＬＥＤ１２の配設密度が約１０％
下がっている配設密度パターンとすることができる。

このようなＬＥＤ１２の配設密度を採用した場合には、導光板２０の端面２０ａ方向に沿って、両端部での密度が小さくなるために、両端部でのＬＥＤ１２の入光面とは反対側の端面２０ａの光漏れ量は小さくなる。

このＬＥＤ１２の配設密度パターンにおけるＬＥＤ１２の配設位置は、図１６（ａ）に示すように、中央部分が等ピッチで密となっており、それ以外が等ピッチで粗となっている。つまり、導光板２０の端面２０ａに沿って設けられる複数のＬＥＤ１２の配設位置は、中央から端部側になるに伴って各ＬＥＤ１２の配設ピッチが、中央では６つＬＥＤ１２が密になっており、それよりも両端部側が粗となっており、２段階に大きくなるように設定されている。尚、このＬＥＤ１２の配設位置は、例示であって、他の１つ以上のＬＥＤ１２毎に段階的に大きくなるように設定されていてもよい。

尚、このようなＬＥＤ１２の配置は、図１６（ｂ）に示すように、図１６（ａ）に示すＬＥＤ１２の配設位置を有するＬＥＤ基板１３を２等分したものを製造し、互いに反対向きに着き合わせて使用してもよい。これにより、部品点数の増加を防止することができる。

次に、ＬＥＤ１２の配設密度パターンと、導光板２０の輝度分布との関係について、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図１８に基づいて説明する。図１７（ａ）は光源モジュール１０における導光板２０の端面の左右寸法±２５％までにＬＥＤ１２が等ピッチに設けられたときの配設密度パターンを示すグラフであり、（ｂ）は同じくＬＥＤ１２が平均配設密度０．９３（個／単位長さ）にて設けられたときの配設密度パターンを示すグラフであり、（ｃ）は同じく、ＬＥＤ１２が平均配設密度０．９２（個／単位長さ）にて設けられたときの配設密度パターンを示すグラフである。また、図１８は、図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すＬＥＤの配設密度パターンにおける導光板の左右寸法±２５％までの輝度分布を示すグラフである。

すなわち、ＬＥＤ１２の配設密度パターンは、図１７（ａ）では、ＬＥＤ１２が単位長さ当たり１個設けられて、等ピッチにて配設されているので、ＬＥＤ１２の配設密度パターンにおける平均密度は１となっている。尚、単位長さは例えば１ｃｍであり、ＬＥＤ１２のピッチは例えば１０ｍｍである。また、図１７（ｂ）では、前記図１１と同様に、中央から端部側になるに伴って段階的に各ＬＥＤ１２の配設ピッチが連続的に減少しており、ＬＥＤ１２の平均配設密度は、０．９３（個／単位長さ）となっている。さらに、図１７（ｃ）では、前記図１０又は図１０の変形例となっており、中央から端部側になるに伴って段階的に各ＬＥＤ１２の配設ピッチが連続的に減少しており、ＬＥＤ１２の平均配設密度は、０．９２（個／単位長さ）となっている。

これらの場合における導光板２０での輝度分布は、図１８に示すように、いずれにおいても、導光板２０の中央では輝度の低下は−５％以内である。一方、導光板２０の両端では、等ピッチのＬＥＤ１２の場合には図１８において実線にて示すように急激に輝度が低下する一方、不等ピッチのＬＥＤ１２の場合には図１８において破線にて示すように、導光板２０の両端における輝度低下は緩和されている。このように、不等ピッチのＬＥＤ１２の配設とすることによって、導光板２０中央の輝度を確保しつつ、導光板２０の端部が極端に暗くならない輝度分布を作ることができる。例えば、図９（ｂ）に示すように、例えば、Ｂ領域での漏れ光が１０％存在する場合は、Ｂ領域でのＬＥＤ１２の入射光量をＡ領域に対して１０％低くすることによって、Ｂ領域においても光路変換部１６の最大取り出しのパターン密度、つまり漏れ光割合が少ないパターン密度の形成を行うことができ、全体の損失を抑えることができる。また、無駄にＬＥＤ１２を増加する必要がなく消費電
力の低減に繋がる。

上述したように、複数のＬＥＤ１２…による光量の分布を中央の方が端部側よりも光量を大きくする方法として、ＬＥＤ１２の配設密度を調整する方法がある一方、ＬＥＤ１２の輝度を調整する方法も考えられる。

すなわち、例えば、各ＬＥＤ１２の輝度として、光が入射する端面に沿う方向において、中央のＬＥＤ１２の輝度が最も大きく、端部側のＬＥＤ１２になるほど小さくすることが可能である。例えば、中央のＬＥＤ１２の輝度として、例えば５００ｃｄ／ｍ^２のものを使用し、端部側のＬＥＤ１２の輝度として例えば３００ｃｄ／ｍ^２ のものを使用する。

これにより、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量分布を得ることができる。この結果、液晶パネル３の画面端部に発生する光漏れを抑制し、輝度分布の不均一化を図ることができる。

また、ＬＥＤ１２の輝度を調整する方法として、ＬＥＤ１２に入力する電力を調整することも可能である。具体的には、導光板２０の端面２０ａに沿って設けられる複数のＬＥＤ１２における各ＬＥＤ１２に入力される電力を、中央のＬＥＤ１２の方が端部のＬＥＤ１２よりも大きくする。

これにより、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量分布を得ることができる。この結果、液晶パネル３の画面端部に発生する光漏れを抑制し、輝度分布の不均一化を図ることができる。

尚、これらのように、ＬＥＤ１２の輝度又は電力を調整する場合においては、ＬＥＤ１２の配設ピッチは等ピッチであってもよい。

ここで、導光板２０全体の輝度分布として、以下の判断基準を用いることができる。

すなわち、図１９に示すように、導光板２０の中心点と、該導光板２０の縦及び横の中心線における該導光板２０の左右の各端部からＷ（横幅）／９の位置又は上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点、並びに該導光板２０の左右の各端部からＷ（横幅）／９かつ上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点との９点の各輝度を測定する。

このとき、９点の各輝度が、最大輝度に対する最小輝度の比が５０％以上となっているようにする。そして、このような輝度の比となるように、ＬＥＤ１２の配設ピッチがＷ（横幅）／９の位置で５０％以上となるように調整してもよく、中央部のＬＥＤ１２の輝度がＷ（横幅）／９の点に比較して５０％以上となるように高く設定してもよい。或いは、電力を同様に調整してもよい。

これにより、光源モジュール１０の導光板２０の出射面２０ｂにおいて、確実に、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール１０を提供することができる。

このように、本実施の形態の光源モジュール１０は、対向する一対の端面２０ａの少なくとも一方から該端面２０ａに垂直な方向に入射した光を出射面２０ｂから出射する導光板２０と、導光板２０に光を入射する複数のＬＥＤ１２…と、導光板２０における光の出射面２０ｂとは反対側の下面２０ｃに該導光板２０の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部１６とを備えている。そして、導光板２０の出射面２０ｂには、光が入射する端面２０ａに垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状体Ｔが形成されている
。

このように、導光板２０の出射面２０ｂに、光が入射する端面２０ａに垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状体Ｔが形成されている場合には、ＬＥＤ１２の出射光における直進性が高いため、入射面に対して平行な方向への光の拡がりを抑えることができる。

しかしながら、ＬＥＤ１２が均一配置されている場合には、導光板２０の中心部分の輝度を上げるために光路変換部１６のパターン密度を相対的に上げると、導光板２０の中央領域では光取り出しが十分行われるため入光面の対向端面での光漏れは少ないが、両端領域では中央領域に対してパターン密度が低いために光取り出しが十分ではなく漏れ光が発生する。この結果、輝度分布が乱れるという問題点を有している。

そこで、本実施の形態では、複数のＬＥＤ１２による光量の分布は、光が入射する端面２０ａにおいて、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっている。これにより、光が入射する端面２０ａに平行な方向において、複数のＬＥＤ１２…による光量の分布をつくることとなり、導光板２０の出射面２０ｂで自然な輝度分布を実現することが可能になる。

したがって、出射面２０ｂに断面形状を有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール１０を提供することができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０の端面２０ａに沿って設けられる複数のＬＥＤ１２における単位面積当たりの配設密度は、中央の方が端部側よりも大きい。

これにより、光量分布調整として、複数の光源における単位面積当たりの配設密度を、中央の方が端部側よりも大きくなるようにする。この結果、導光板２０における端部側の輝度を低減することができるので、端部に発生する光漏れを抑制することができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、各ＬＥＤ１２から出射される輝度は、互いに同一である。

これにより、各ＬＥＤ１２から出射される輝度を互いに同一とした条件下において、複数のＬＥＤ１２における単位面積当たりの配設密度を、中央の方が端部側よりも大きくなるようにする。

したがって、ＬＥＤ１２の輝度が同一であるので、ＬＥＤ１２の光量制御を行うことなく、簡単な構成にて、導光板２０における端部側の輝度を低減することができ、端部に発生する光漏れを抑制することができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０の端面２０ａに沿って設けられる複数のＬＥＤ１２の配設位置は、中央から端部側になるに伴って各ＬＥＤ１２の配設ピッチが少なくとも１つ以上の光源毎に段階的に大きくなるように設定されている。

これにより、導光板２０における端部側の輝度を低減するための、具体的な複数のＬＥＤ１２の配設位置を提供することができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、各ＬＥＤ１２の輝度は、光が入射する端面２０ａにおいて、中央のＬＥＤ１２が最も大きく、端部側のＬＥＤ１２になるほど小さくなっていることが好ましい。

これにより、ＬＥＤ１２の輝度を変化させることにより、光量分布調整を行う。この結果、例えば、ＬＥＤ１２の配設ピッチが等しい場合であっても、ＬＥＤ１２の輝度を調整することにより、光が入射する端面２０ａにおいて、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量の分布を得ることができる。

本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０の端面２０ａに沿って設けられる複数のＬＥＤ１２における各ＬＥＤ１２に入力される電力は、中央の光源の方が端部の光源よりも大きい。

これにより、ＬＥＤ１２に入力する電力を調整することにより、光量分布調整を行う。この結果、例えば、ＬＥＤ１２の配設ピッチが等しい場合であっても、ＬＥＤ１２に入力する電力を調整することにより、光が入射する端面２０ａにおいて、中央の方が端部側よりも光量が大きくなっているという光量の分布を得ることができる。

本実施の形態の光源モジュール１０では、導光板２０の中心点と、該導光板２０の縦及び横の中心線における該導光板２０の左右の各端部からＷ（横幅）／９の位置又は上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点、並びに該導光板の左右の各端部からＷ（横幅）／９かつ上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点との９点の各輝度を測定したときの最大輝度に対する最小輝度の比が５０％以上となるように、ＬＥＤ１２の配設密度、各ＬＥＤ１２の輝度又は各ＬＥＤ１２の電力のいずれか少なくとも１つが設定されていることが好ましい。

これにより、光源モジュール１０の導光板２０の出射面において、確実に、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール１０光源モジュールを提供することができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置１は、上載の光源モジュール１０を備えている。

上記の構成によれば、導光板２０の出射面２０ｂに凹凸形状体Ｔを有する場合に、端部に発生する光漏れを抑制して、輝度分布の不均一化を図り得る光源モジュール１０を備えた液晶表示装置１を提供することができる。

尚、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、異なる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、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及び液晶表示装置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に適用できると共に、液晶表示装置は例えばテレビ、タブレット、パソコンのモニター等の液晶表示装置に適用することが可能である。

１ 液晶表示装置
３ 液晶パネル
１０ 光源モジュール
１２ ＬＥＤ（光源）
１５ 光源ユニット
１６ 光路変換部
１７ 下拡散シート
１８ 上拡散シート
２０ 導光板
２０ａ 端面
２０ｂ 出射面
２０ｃ 下面（面）
Ｔ 凹凸形状体

Claims (8)

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、上記導光板における光の出射面とは反対側の面に該導光板の内部にて導光される光を取り出すための複数の光路変換部とを備えた光源モジュールにおいて、
   上記導光板の出射面には、上記光が入射する端面に垂直な方向に沿った複数の筋状の凹凸形状が形成されていると共に、
   上記複数の光源による光量の分布は、光が入射する端面において、中央の方が端部側よりも光量が大きいことを特徴とする光源モジュール。
2. 前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源における単位面積当たりの配設密度は、中央の方が端部側よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
3. 前記各光源から出射される輝度は、互いに同一であることを特徴とする請求項２記載の光源モジュール。
4. 前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源の配設位置は、中央から端部側になるに伴って各光源の配設ピッチが少なくとも１つ以上の光源毎に段階的に大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の光源モジュール。
5. 前記各光源の輝度は、光が入射する端面において、中央の光源が最も大きく、端部側の光源になるほど小さくなっていることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
6. 前記導光板の端面に沿って設けられる複数の光源における各光源に入力される電力は、中央の光源の方が端部の光源よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の光源モジュール。
7. 前記導光板の中心点と、該導光板の縦及び横の中心線における該導光板の左右の各端部からＷ（横幅）／９の位置又は上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点、並びに該導光板の左右の各端部からＷ（横幅）／９かつ上下の各端部からＶ（縦幅）/９の位置の４点との９点の各輝度を測定したときの最大輝度に対する最小輝度の比が５０％以上となるように、前記光源の配設密度、各光源の輝度又は各光源の電力のいずれか少なくとも１つが設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源モジュール。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源モジュールを備えていることを特徴とする液晶表示装置。