JP2013211216A - 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、光が入射する端面の対向端部の両側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１０には、導光板２０の出射面に複数の筋状の凹凸形状体が形成されている。導光板２０の中心線Ａにおける光路変換部の配設密度の分布は、導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける光路変換部の配設密度の分布に比べて、導光板２０の導光板横幅Ｗ／９ラインＤとの各交点Ｓ３・Ｓ４の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央である中心点Ｓ１・点Ｓ２の配設密度の比が大きい。つまり、中心点Ｓ１の配設密度／点Ｓ３の配設密度＞点Ｓ２の配設密度／点Ｓ４の配設密度となっている。
【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１２に示すように、導光体１１０が出射面に断面略Ｖ字状の複数の三角プリズムアレイ１１１からなる光路変換部である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複数の断面略Ｖ字の反射シート１２０を有している。これにより、導光体１１０内に導入された光は反射シート１２０及び三角プリズムアレイ１１１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。

特開２００２−２７７６４３号公報（２００２年０９月２５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。

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、光が入射する端面の対向端部の両側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、上記導光板における上記光が入射する端面に平行な中心線における上記複数の光路変換部における配設密度の分布は、上記導光板における上記光が入射する端面に平行であって、かつ該光が入射する端面に垂直な方向の導光板縦幅Ｖにおける該光が入射する端面からの距離が導光板縦幅Ｖ／９の点を通る導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布に比べて、導光板の端面に平行な方向の導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインとの各交点の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央の配設密度の比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光が入射する端面の対向端部での光漏れは少ないが、両側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、導光板における光が入射する端面に平行な中心線における上記複数の光路変換部における配設密度の分布は、上記導光板における上記光が入射する端面に平行であって、かつ該光が入射する端面に垂直な方向の導光板縦幅Ｖにおける該光が入射する端面からの距離が導光板縦幅Ｖ／９の点を通る導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布に比べて、導光板の端面に平行な方向の導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインとの各交点の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央の配設密度の比が大きくなっている。

これにより、導光板における光が入射する端面の両端部側である導光板横幅Ｗ／９ラインと光源の近傍である導光板縦幅Ｖ／９ラインとの交点の光路変換部における配設密度が、凹凸形状が形成されていない従来の導光板に比べて高くなる。

この結果、導光板の両端部側である導光板横幅Ｗ／９ラインにおいて、光が入射する端面からその対向端面までにより多くの光を取り出すことができる。また、光路変換部による拡散効果によって、直進性の効果を弱くすることができる。さらに、導光板横幅Ｗにおける中央にまで端部の光源からの光線を導光させて出射させることができるので、導光板の中央の輝度アップにも繋がる。

したがって、出射面に断面形状を有する場合に、光が入射する端面の対向端部の両側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、前記導光板における前記光が入射する端面に平行な中心線における複数の光路変換部における配設密度の分布は、前記導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高配設密度となっていると共に、上記導光板の前記導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布は、上記導光板の導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも低配設密度となっていることが好ましい。

これにより、導光板における前記光が入射する端面に平行な中心線における複数の光路変換部における配設密度の分布は、前記導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高配設密度となっているので、導光板の中心領域の輝度を高めることができる。

また、導光板の前記導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布は、導光板の導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも低配設密度となっている。このため、導光板横幅Ｗにおける中央にまで、端部の光源からの光線を導光させて出射させることができる。この結果、導光板の中央の輝度をさらに高めることができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板における前記光が入射する端面に垂直な中心線における前記複数の光路変換部における配設密度の分布は、上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける複数の光路変換部における配設密度の分布に比べて、該導光板の前記導光板縦幅Ｖにおける中央が高配設密度となっていることが好ましい。

これにより、導光板の中心領域の輝度を高めることができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板における光が入射する端面に垂直な中心線における前記複数の光路変換部における配設密度の分布は、上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける複数の光路変換部における配設密度の分布に比べて、前記光が入射する端面の近傍が低配設密度となっていることが好ましい。

これにより、光路変換部による拡散効果によって、直進性の効果を弱くすることができる。また、導光板横幅Ｗにおける中央にまで端部の光源からの光線を導光させて出射させることができるので、導光板の中央の輝度アップにも繋がる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板における前記光が入射する端面に垂直な中心線における該導光板の出射面における輝度の分布は、上記導光板の前記導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインにおける該導光板の出射面における輝度の分布に比べて、該導光板の前記導光板縦幅Ｖにおける中央の輝度が高くなっていることが好ましい。

これにより、導光板の中心領域の輝度を確実に高めることができる。

本発明の光源モジュールでは、前記導光板における光が入射する端面に垂直な中心線における該導光板の出射面における輝度の分布は、上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける該導光板の出射面における輝度の分布に比べて、前記光が入射する端面の近傍の輝度が低くなっていることが好ましい。

これにより、前記光が入射する端面の近傍では、側端部の方が中央よりも輝度が高くなっている。このため、導光板の４隅の光取り出しを向上させ、導光板の端面から漏れる光
を低減することことができる。また、導光板における光が入射する端面に垂直な中心線における輝度分布の山形のピークを導光板横幅Ｗ／９ラインの山形のピークよりも急峻に維持しておくことにより、導光板２０における中心点の輝度の低下を防止することができる。

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、光が入射する端面の対向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、上記導光板における上記光が入射する端面に平行な中心線における上記複数の光路変換部における配設密度の分布は、上記導光板における上記光が入射する端面に平行であって、かつ該光が入射する端面に垂直な方向の導光板縦幅Ｖにおける該光が入射する端面からの距離が導光板縦幅Ｖ／９の点を通る導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布に比べて、導光板の端面に平行な方向の導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインとの各交点の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央の配設密度の比が大きいものである。

また、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、光が入射する端面の対向端部の両側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。

（ａ）は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、上記光源モジュールの導光板を示す平面図であり、（ｂ）は上記導光板の中心線Ａ及び導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける光路変換部の配設密度分布を示すグラフであり、（ｃ）は中心線Ｃ及び導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける光路変換部の配設密度分布を示すグラフである。 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断面図である。 （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断面図である。 （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り、（ｃ）は、改善後の導光板の輝度分布を示す平面図である。 （ａ）は本実施の形態の光源モジュールにおける凹凸形状体を有する導光板の側端部に設けられたＬＥＤからの入射光の拡散イメージを示す平面図であり、（ｂ）は改善前の凹凸形状体を有する導光板の側端部に設けられたＬＥＤからの入射光の拡散イメージを示す平面図である。 （ａ）は上記光源モジュールの導光板を示す平面図であり、（ｂ）は上記導光板の中心線Ａ及び導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける導光板の輝度分布を示すグラフであり、（ｃ）は中心線Ｃ及び導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける導光板の輝度分布を示すグラフである。 従来の光源モジュールにおける導光板の構成を示す斜視図である。

本発明の一実施形態について図１〜図１１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におけるいずれか一方の端面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における短手方向に沿う一対の端面２０ａのいずれか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。

この場合に、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、単に、導光板２
０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。

上記光漏れを防止するために、例えば、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。

光漏れを解決するために詳細に検討すると、出射面２０ｂに凹凸形状体Ｔを有する導光板２０では直進性があるために、出射面２０ｂのＡ領域の輝度分布をつくるために必要な光束はＡ領域の後述する導光板縦幅Ｖの方向に沿うＬＥＤ１２による光であり、Ｂ領域の輝度分布をつくるために必要な光束は導光板縦幅Ｖの方向に沿うＬＥＤ１２による光である。この結果、Ａ領域に対してＢ領域の輝度を低くするためには、Ｂ領域における光路変換部１６のパターン密度をＡ領域における光路変換部１６のパターン密度に対して低くしなければならない。また、Ａ領域の導光板縦幅Ｖの方向に沿うＬＥＤ１２による入光光束と導光板縦幅Ｖの方向に沿うＬＥＤ１２による入光光束とは等しいので、Ａ領域とＢ領域とで取り出される光束は各領域における光路変換部１６のパターン密度による。

そこで、本実施の形態の光源モジュール１０では、ＬＥＤ１２の配設ピッチを均一に維持した状態おいて、光路変換部１６の配設密度の分布を以下のように工夫している。尚、ＬＥＤ１２の配設ピッチは例えば１０ｍｍである。

本実施の形態の光源モジュール１０における具体的な光路変換部１６の配設密度の分布について、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）、図１０（ａ）（ｂ）及び図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図１（ａ）は光源モジュール１０の導光板２０を示す平面図であり、図１（ｂ）は導光板２０の中心線Ａ及び導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける光路変換部の配設密度分布を示すグラフであり、図１（ｃ）は中心線Ｃ及び導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける光路変換部の配設密度分布を示すグラフである。また、図１０（ａ）は本実施の形態の光源モジュール１０における凹凸形状体Ｔを有する導光板２０の側端部に設けられたＬＥＤ１２からの入射光の拡散イメージを示す平面図であり、図１０（ｂ）は改善前の凹凸形状体Ｔを有する導光板２０の側端部に設けられたＬＥＤ１２からの入射光の拡散イメージを示す平面図である。図１１（ａ）は光源モジュール１０の導光板２０を示す平面図であり、図１１（ｂ）は導光板２０の中心線Ａ及び導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける導光板２０の輝度分布を示すグラフであり、図１１（ｃ）は中心線Ｃ及び導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける導光板２０の輝度分布を示すグラフである。

ここで、以下の説明では、図１（ａ）において、導光板２０におけるＬＥＤ１２側の端面２０ａに平行な方向の幅を導光板横幅Ｗとし、導光板２０におけるＬＥＤ１２側の端面２０ａに垂直な方向の幅を導光板縦幅Ｖとする。また、導光板２０における光が入射する端面２０ａに平行な中心線を中心線Ａとし、導光板２０における光が入射する端面２０ａに垂直な中心線を中心線Ｃとする。さらに、導光板縦幅ＶにおけるＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａからの距離が導光板縦幅Ｖ／９の点Ｓ４を通る線を導光板縦幅Ｖ／９ラインＢとし、導光板２０の導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点Ｓ４を通る線を導光板横幅Ｗ／９ラインＤとする。また、導光板２０の中心線Ａと中心線
Ｃとの交点を中心点Ｓ１とし、中心線Ｃと導光板縦幅Ｖ／９ラインＢとの交点を点Ｓ２とし、中心線Ａと導光板横幅Ｗ／９ラインＤとの交点を点Ｓ３とする。また、中心点Ｓ１、点Ｓ２、点Ｓ３、点Ｓ４における光路変換部１６の配設密度とは、各中心点Ｓ１、点Ｓ２、点Ｓ３、点Ｓ４を含む周辺領域での光路変換部１６の被覆率をいう。

尚、本実施の形態では、図１（ｂ）において枠囲いしている導光板横幅Ｗの両側末端部は、入射光量が低下するため、光路変換部１６のパターン密度を増やしており、この部分は、比較対照とならない。すなわち、本実施の形態での比較対照は、端部の輝度低下の影響が殆どない導光板横幅Ｗ／９離れた位置を導光板２０の中央との比較に用いる。

図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の光源モジュール１０においては導光板２０における中心線Ａにおける複数の光路変換部１６における配設密度の分布は、導光板２０の導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける複数の光路変換部１６の配設密度の分布に比べて、導光板横幅Ｗ／９ラインＤとの各交点Ｓ３・Ｓ４の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央の配設密度の比が大きくなっている。数式で表すと、
中心点Ｓ１の配設密度／点Ｓ３の配設密度＞点Ｓ２の配設密度／点Ｓ４の配設密度
となっている。

これにより、導光板２０における光が入射する端面２０ａの両端部側である導光板横幅Ｗ／９ラインＤとＬＥＤ１２の近傍である導光板縦幅Ｖ／９ラインＢとの交点つまり点Ｓ４の光路変換部１６における配設密度が、凹凸形状体Ｔが形成されていない従来の導光板に比べて高くなる。

この結果、導光板２０の両端部側である導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおいて、光が入射する端面からその対向端面までにより多くの光を取り出すことができる。また、光路変換部１６による拡散効果によって、直進性の効果を弱くすることができる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、改善前の凹凸形状体を有する導光板の側端部に設けられたＬＥＤからの入射光の拡散イメージにおいては、直進性が高いので、ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａとは対向する端面２０ａ近傍から光漏れが発生していた。これに対して、改善後は、図１０（ａ）に示すように、直進性が緩和され、これによって、光漏れの発生が抑制される。

さらに、図１０（ａ）に示すように、導光板横幅Ｗにおける中央にまで端部のＬＥＤ１２からの光線を導光させて出射させることができるので、導光板２０の中央の輝度アップにも繋がる。

すなわち、出射面２０ｂに凹凸形状体Ｔを有する導光板２０における直進性の効果は、輝度分布と最大取出しとを両立できないという問題を引き起こしていた。これにより、凹凸形状体Ｔを有する導光板２０における従来の設計手法では、両端部の光路変換部１６のターン密度分布は、図１０（ｂ）に示す形となるところを、図１０（ａ）に示すように、敢えて、ＬＥＤ１２の入光部近傍における光路変換部１６のパターン密度を上げる。

この結果、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、導光板２０の輝度分布も光路変換部１６の分布と同様な傾向を示すものとして現れる。これにより、全体の取出しを確保又はさらに向上させつつ、導光板２０の画面全体の品位を上げることが可能になる。したがって、図９（ｃ）に示すように、光漏れがなくなり、かつ画面品位も大幅に向上した輝度分布を得ることができる。また、導光板２０の全体での輝度のバランスも向上するものとなる。

それゆえ、出射面２０ｂに凹凸形状体Ｔを有する場合に、光が入射する端面２０ａの対向端部の両側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、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態では、導光板２０における中心線Ａにおける光路変換部１６の配設密度の分布は、導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高配設密度となっている。さらに、導光板２０の導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける光路変換部１６の配設密度の分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも低配設密度となっている。

これらを数式で表すと、
中心点Ｓ１の配設密度＞点Ｓ３の配設密度 かつ点Ｓ２の配設密度＜点Ｓ４の配設密度となっている。

これにより、導光板２０における中心線Ａにおける光路変換部１６における配設密度の分布は、導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高配設密度となっているので、導光板２０の中心点Ｓ１の領域の輝度を高めることができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、図１（ｃ）に示すように、導光板２０の中心線Ｃにおける光路変換部１６の配設密度の分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける光路変換部１６の配設密度の分布に比べて、導光板２０の導光板縦幅Ｖにおける中央が高配設密度となっている。数式で表すと、
中心点Ｓ１の配設密度＞点Ｓ３の配設密度
となっている。これにより、導光板２０の中心点Ｓ１の領域の輝度を高めることができる。

また、本実施の形態の光源モジュール１０では、図１（ｃ）に示すように、導光板２０における中心線Ｃにおける光路変換部１６の配設密度の分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける光路変換部１６の配設密度の分布に比べて、ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａの近傍が低配設密度となっている。数式で表すと、
点Ｓ２の配設密度＜点Ｓ４の配設密度
となっている。これにより、光路変換部１６による拡散効果によって、直進性の効果を弱くすることができる。また、導光板横幅Ｗにおける中央にまで端部のＬＥＤ１２からの光線を導光させて出射させることができるので、導光板２０の中央つまり中心点Ｓ１の輝度アップにも繋がる。

次に、本実施の形態の光源モジュール１０における導光板２０の輝度分布について、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。

本実施の形態における導光板２０の輝度分布は、導光板横幅Ｗ方向については、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、前記図１（ａ）（ｂ）に示す光路変換部１６の配設密度の分布と同じ傾向を示している。

すなわち、図１１（ｂ）に示すように、導光板２０における中心線Ａにおける輝度分布は、導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高輝度となっている。また、導光板２０の導光板縦幅Ｖ／９ラインＢにおける輝度分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも低輝度となっている。

これらを数式で表すと、
中心点Ｓ１の輝度＞点Ｓ３の輝度 かつ 点Ｓ２の輝度＜点Ｓ４の輝度
となっている。

この現象は、ＬＥＤ１２の光の入射する端面２０ａでは、導光板２０の内部を導光する光量が多いので、導光板縦幅Ｖ／９ラインＢから導光板２０の中心線Ａまでは、輝度の分布は、光路変換部１６の配設密度分布に比例すると考えられるためである。

次に、導光板縦幅Ｖ方向の輝度分布について説明する。従来、凹凸形状体Ｔを有する導光板２０の輝度分布は、導光板２０の中心線Ｃと導光板横幅Ｗ／９ラインＤとは、互いに同じ輝度分布を有していた。

しかし、本実施の形態の光源モジュール１０における導光板２０の導光板縦幅Ｖ方向の輝度分布は、図１１（ａ）（ｃ）に示すように、山形のピークが、導光板横幅Ｗ方向において導光板２０の中央から左右にいくに伴って緩やかになっている。これにより、導光板２０の４隅の光取り出しを向上させ、導光板２０の端面から漏れる光を低減することにより、輝度ムラを無くし、画面品位の改善を図るようになっている。

具体的には、図１１（ａ）（ｃ）に示すように、導光板２０における中心線Ｃにおける導光板２０の出射面２０ｂにおける輝度の分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける導光板２０の出射面２０ｂにおける輝度の分布に比べて、導光板２０の導光板縦幅Ｖにおける中央の輝度が高くなっている。数式で表すと、
中心点Ｓ１の輝度＞点Ｓ３の輝度
となっている。これにより、導光板の中心領域の輝度を確実に高めることができる。

また、図１１（ａ）（ｃ）に示すように、導光板２０の中心線Ｃにおける導光板２０の出射面２０ｂにおける輝度の分布は、導光板２０の導光板横幅Ｗ／９ラインＤにおける導光板２０の出射面２０ｂにおける輝度の分布に比べて、ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａの近傍の輝度が低くなっている。数式で表すと、
点Ｓ２の輝度＜点Ｓ４の輝度
となっている。

これにより、ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａの近傍では、側端部である点Ｓ４の方が中央の点Ｓ４よりも輝度が高くなっている。このため、導光板２０の４隅の光取り出しを向上させ、導光板２０の端面２０ａから漏れる光を低減することことができる。また、導光板２０の中心線Ｃにおける輝度分布の山形のピークを導光板横幅Ｗ／９ラインＤの山形のピークよりも急峻に維持しておくことにより、中心点Ｓ１の輝度の低下を防止することができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置１は、本実施の形態の光源モジュール１０を備えている。これにより、出射面２０ｂに凹凸形状体Ｔを有する場合に、ＬＥＤ１２の光が入射する端面２０ａの対向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、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
Ａ 中心線
Ｂ 導光板縦幅Ｖ／９ライン
Ｃ 中心線
Ｄ 導光板横幅Ｗ／９ライン
Ｓ１ 中心点
Ｓ２ 点
Ｓ３ 点
Ｓ４ 点
Ｖ 導光板縦幅
Ｗ 導光板横幅

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、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、
   上記導光板における上記光が入射する端面に平行な中心線における上記複数の光路変換部における配設密度の分布は、
   上記導光板における上記光が入射する端面に平行であって、かつ該光が入射する端面に垂直な方向の導光板縦幅Ｖにおける該光が入射する端面からの距離が導光板縦幅Ｖ／９の点を通る導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布に比べて、導光板の端面に平行な方向の導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインとの各交点の配設密度に対する導光板横幅Ｗにおける中央の配設密度の比が大きいことを特徴とする光源モジュール。
2. 前記導光板における前記光が入射する端面に平行な中心線における複数の光路変換部における配設密度の分布は、前記導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも高配設密度となっていると共に、
   上記導光板の前記導光板縦幅Ｖ／９ラインにおける複数の光路変換部の配設密度の分布は、上記導光板の導光板横幅Ｗにおける中央が端部よりも低配設密度と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。
3. 前記導光板における前記光が入射する端面に垂直な中心線における前記複数の光路変換部における配設密度の分布は、
   上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける複数の光路変換部における配設密度の分布に比べて、該導光板の前記導光板縦幅Ｖにおける中央が高配設密度となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の光源モジュール。
4. 前記導光板における光が入射する端面に垂直な中心線における前記複数の光路変換部における配設密度の分布は、
   上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける複数の光路変換部における配設密度の分布に比べて、前記光が入射する端面の近傍が低配設密度となっ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. 前記導光板における前記光が入射する端面に垂直な中心線における該導光板の出射面における輝度の分布は、
   上記導光板の前記導光板横幅Ｗにおける各端部からの距離が導光板横幅Ｗ／９の点を通る導光板横幅Ｗ／９ラインにおける該導光板の出射面における輝度の分布に比べて、該導光板の前記導光板縦幅Ｖにおける中央の輝度が高くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源モジュール。
6. 前記導光板における光が入射する端面に垂直な中心線における該導光板の出射面における輝度の分布は、
   上記導光板の前記導光板横幅Ｗ／９ラインにおける該導光板の出射面における輝度の分布に比べて、前記光が入射する端面の近傍の輝度が低くなっていることを特徴とする請求項５記載の光源モジュール。
7. 請求項１〜６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。