JP7193744B2 - 発光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、発光モジュールに関する。
液晶ディスプレイのバックライトとして、光源と導光板を用いた発光モジュールが使用されている。発光モジュールにおいては、発光面を複数の発光領域に区画し、発光領域毎に明るさを制御する技術が開発されている。このような発光モジュールには点灯エリアと不点灯エリアとのコントラスト比をより一層向上させたいとの要求がある。
特開2008-59786号公報
本発明に係る実施形態は、点灯エリアと不点灯エリアとのコントラスト比を向上させることができる発光モジュールを提供することを目的とする。
一実施形態の発光モジュールは、複数の光源と、第1主面と、前記第1主面と反対側に位置する第2主面と、前記複数の光源の少なくとも1つが配置され第1方向及び前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の光源配置部を有する導光板と、を備え、前記複数の光源は前記第2主面側に位置し、前記複数の光源配置部は第1光源配置部と、前記第1光源配置部と前記第1方向において隣接する第2光源配置部と、前記第1光源配置部と前記第2方向において隣接する第3光源配置部と、を有し、前記導光板は前記第1光源配置部と前記第2光源配置部の間において前記第2方向と平行に延びる第1A光調整溝及び第1B光調整溝と、前記第1光源配置部と前記第3光源配置部の間において前記第1方向と平行に延びる第2A光調整溝及び第2B光調整溝と、を有する。
本発明の一実施の形態の発光装置によれば、点灯エリアと不点灯エリアとのコントラスト比を向上させることができる発光モジュールを提供することができる。
第1の実施形態に係る面状光源を示す模式上面図である。 第1の実施形態に係る面状光源を示す模式断面図であって、図1に示すII-II線による模式断面図である。 第1の実施形態に係る面状光源の発光領域を示す模式上面図である。 第1の実施形態に係る面状光源を示す模式断面図の変形例である。 第1の実施形態に係る面状光源を示す模式断面図の変形例である。 第1の実施形態に係る光源を示す模式断面図である。 第2の実施形態に係る面状光源を示す模式上面図である。 第2の実施形態に係る面状光源を示す模式断面図であって、図6に示すVII-VII線による模式断面図である。 第2の実施形態に係る面状光源を示す模式断面図の変形例である。 第3の実施形態に係る面状光源を示す模式上面図である。 第1の変形例に係る面状光源を示す模式断面図である。 第2の変形例に係る光源を示す模式断面図である。 第3の変形例に係る光源を示す模式断面図である。 第4の変形例に係る光源を示す模式断面図である。 第5の変形例に係る光源を示す模式断面図である。
図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による面状光源及び発光モジュールは、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
図面が示す構成要素の寸法、形状等は、分かり易さのために誇張されている場合があり、実際の面状光源又は発光モジュールにおける寸法、形状及び構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略したり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。
以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、特定の方向又は位置を示す用語(例えば、「上」、「下」及びそれらの用語を含む別の用語)を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置を分かり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本明細書において「平行」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が0°から±5°程度の範囲にある場合を含む。また、本明細書において「直交」又は「垂直」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が90°から±5°程度の範囲にある場合を含む。さらに、「上」と表現する位置関係は接している場合と接していないが上方に位置している場合も含む。
<第1の実施形態>
本実施形態に係る面状光源1000を図1から図5に基づいて説明する。面状光源1000は、発光モジュール100と、配線基板200と、を備える。発光モジュール100は、複数の光源30と、導光板20と、を備える。発光モジュール100は、接着シート205と、光反射性シート206と、をさらに備えていてもよい。導光板20は配線基板200上に配置されており、複数の光源30は配線基板200上に配置されている。配線基板200は、第1絶縁層208A及び第2絶縁層208Bをさらに備えていてもよい。配線基板200と導光板20との間には、接着シート205及び光反射性シート206が配置されている。接着シート205は、導光板20と光反射性シート206とを接着している。接着シート205としては、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)を用いることができる。また、発光モジュール100は、配線基板200と光反射性シート206とを接着する接着シートを備えていてもよい。光反射性シート206は、光源30から出射した光の一部を反射する。第1絶縁層208A及び第2絶縁層208Bは配線基板200の下面を覆っている。第1絶縁層208Aは配線基板200の下面を外部環境から保護する。第2絶縁層208Bは配線基板200の下面に位置する配線基板200の端子209が電気的に短絡するのを抑制したり、配線基板200の下面を外部環境から保護したりする。
配線基板200は、複数の光源30を電気的に接続する部材である。例えば、図2に示すように、配線基板200、接着シート205及び光反射性シート206は貫通孔を有しており、貫通孔内に配線207が配置されている。配線207の一端が光源の外部電極部材と接し、配線207の他端が配線基板200の下面に位置する端子209と接続されている。これによって、配線基板200は複数の光源30と電気的に接続されている。
上面視において、光反射性シート206は、光源30と重なることが好ましい。このようにすることで、光源30からの光が光反射性シート206によって反射されやすくなる。これにより、光源30からの光の取出し効率が向上する。上面視において、光反射性シート206は、後述する光源配置部の外縁と重なることが好ましい。また、上面視において、光反射性シート206は、後述する発光領域の外縁と重なることがより好ましい。このようにすることで、更に光源30からの光の取出し効率が向上する。
光反射性シート206には、多数の気泡を含む樹脂シート(例えば発泡樹脂シート)や、光拡散材を含む樹脂シート等を用いることができる。これら光反射性シート206に用いられる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、光拡散材としては、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛又はガラス等の公知の材料を用いることができる。
発光モジュール100は、複数の光源30と、導光板20と、を備える。導光板20は、第1主面20Aと、第2主面20Bと、複数の光源配置部22と、光調整溝23と、を有する。光調整溝23は、第1A光調整溝231Aと、第1B光調整溝231Bと、第2A光調整溝232Aと、第2B光調整溝232Bと、を含む。第2主面20Bは、第1主面20Aと反対側に位置する。複数の光源30は、第2主面20B側に位置する。複数の光源配置部22には、複数の光源30の少なくとも1つが配置される。複数の光源配置部22は、第1方向及び第1方向に直交する第2方向に配列される。複数の光源配置部22は、第1光源配置部22Aと、第1光源配置部22Aと第1方向において隣接する第2光源配置部22Bと、第1光源配置部22Aと第2方向において隣接する第3光源配置部22Cと、を有する。第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bは、第1光源配置部22Aと第2光源配置部22Bの間において第2方向と平行に延びる。第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bは、第1光源配置部22Aと第3光源配置部22Cの間において第1方向と平行に延びる。図1において、第1方向とはX方向であり、第2方向とはY方向である。
本明細書において、光調整溝が第1方向又は第2方向に延びるとは、光調整溝23の外縁において対向する2辺が第1方向又は第2方向と平行であることを意味する。例えば、第1A光調整溝231Aが第2方向と平行に延びるとは、第1A光調整溝231Aの外縁において対向する2辺が第2方向と平行であることを意味する。第1光源配置部22Aに配置される光源を第1光源30Aと呼び、第2光源配置部22Bに配置される光源を第2光源30Bと呼び、第3光源配置部22Cに配置される光源を第3光源30Cと呼ぶことがある。
導光板20は、光源配置部内に配置された光源30から出射する光を伝播させて導光板20の第1主面20Aから出射させる透光性の部材である。導光板20は、1層でもよく、複数の層が積層されたものでもあってもよい。導光板20が複数の層が積層されたものでもある場合には、例えば、2つの導光板を接着シートで貼り合せることで積層した導光板にすることができる。導光板20に用いられる材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、又はガラス等を用いることができる。導光板20の厚さは、例えば、200μm以上800μm以下が好ましい。
図1に示すように、第1方向(X方向)において複数の光源配置部22の間に第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bが位置する。第1A光調整溝231Aは、第1方向において、第1B光調整溝231Bよりも第1光源配置部22Aの近くに位置する。第1光源配置部22Aは、第1方向において、一対の第1A光調整溝231Aに挟まれている。第1B光調整溝231Bは、第1方向において、第1A光調整溝231Aよりも第2光源配置部22Bの近くに位置する。第2光源配置部22Bは、第1方向において、一対の第1B光調整溝231Bに挟まれている。
図1に示すように、第2方向(Y方向)において複数の光源配置部22の間に第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bが位置する。第2A光調整溝232Aは、第2方向において、第2B光調整溝232Bよりも第1光源配置部22Aの近くに位置する。第1光源配置部22Aは、第2方向において、一対の第2A光調整溝232Aに挟まれている。第2B光調整溝232Bは、第2方向において、第2A光調整溝232Aよりも第3光源配置部22Cの近くに位置する。第3光源配置部22Cは、第2方向において、一対の第2B光調整溝232Bに挟まれている。
光源配置部22に対して近くに位置する光調整溝23で囲まれる領域を発光領域Rとする。図3においてハッチングを施した部分は発光領域Rを示す。例えば、第1光源配置部22Aの発光領域Rは第1A光調整溝231A及び第2A光調整溝232Aに囲まれる領域を意味する。第2光源配置部22Bの発光領域Rは、第1B光調整溝231B及び第2A光調整溝232Aに囲まれる領域を意味する。第3光源配置部22Cの発光領域Rは、第1A光調整溝231A及び第2B光調整溝232Bに囲まれる領域を意味する。尚、発光領域Rの全周は光調整溝23に囲まれていなくてもよい。また、発光領域Rは光調整溝23を含まないとする。第1光源配置部22Aの発光領域を第1発光領域R1と呼び、第2光源配置部22Bの発光領域を第2発光領域R2と呼び、第3光源配置部22Cの発光領域を第3発光領域R3と呼ぶことがある。
第1方向において第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bに挟まれる領域、及び、第2方向において第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bに挟まれる領域を区画領域Sとする。尚、区画領域Sの全周は光調整溝23に囲まれていなくてもよい。また、区画領域Sは光調整溝23を含み、発光領域Rは含まないとする。光源からの光の一部は、区画領域Sに入射されることが好ましい。このようにすることで、区画領域が暗くなりすぎることを抑制することができる。
導光板20が第1光源配置部22Aと第2光源配置部22Bの間において第2方向と平行に延びる第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bを備えることにより、第1光源配置部22Aに配置される第1光源30Aから第1方向に進む光の一部が第1A光調整溝231A及び/又は第1B光調整溝231Bによって屈折又は反射される。つまり、第1光源30Aから第1方向に進む光の一部は、第1A光調整溝231Aによって屈折又は反射される。また、第1A光調整溝231Aを透過し第1方向に進む第1光源30Aからの光の一部は、第1B光調整溝231Bによって屈折又は反射される。これにより、第1光源30Aから第1方向に進む光の一部が第2発光領域R2に入射することを抑制することができる。本実施形態では、導光板20が第1光源配置部22Aと第2光源配置部22Bの間において第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bの2本の溝を有しているので、1本の溝を有している場合よりも、第1光源30Aから第1方向に進む光の一部が第2発光領域R2に入射することを抑制することができる。これにより、第1光源30Aが点灯し第2光源30Bが不点灯の場合に、第1発光領域R1と第2発光領域R2間でのコントラスト比を向上させることができる。同様に、第2光源30Bが点灯し第1光源30Aが不点灯の場合に、第2光源30Bからの光が第1発光領域R1に入射することを抑制できる。
導光板20が第1光源配置部22Aと第3光源配置部22Cの間において第1方向と平行に延びる第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bを備えることにより、第1光源30Aから第2方向に進む光の一部が第2A光調整溝232A及び/又は第2B光調整溝232Bによって屈折又は反射される。つまり、第1光源30Aから第2方向に進む光の一部は、第2A光調整溝232Aによって屈折又は反射される。また、第2A光調整溝232Aを透過し第2方向に進む第1光源30Aからの光の一部は、第2B光調整溝232Bによって屈折又は反射される。これにより、第1光源30Aから第2方向に進む光の一部が第3発光領域R3に入射することを抑制することができる。これにより、第1光源30Aが点灯し第3光源30Cが不点灯の場合に、第1発光領域R1と第3発光領域R3間でのコントラスト比を向上させることができる。同様に、第3光源30Cが点灯し第1光源30Aが不点灯の場合に、第3光源30Cからの光が第1発光領域R1に入射することを抑制できる。
導光板20の光調整溝23は、第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔でもよく、第1主面20Aから離れて第2主面20Bに開口する凹部でもよく、第2主面20Bから離れて第1主面20Aに開口する凹部でもよい。本明細書において、「溝」とは、凹部及び貫通孔の総称である。すなわち、「溝」は、それが形成された本体(例えば、導光板20)を貫通していない凹部と、貫通した貫通孔の双方を含む。図2に示すように断面視において溝の対向する2辺はZ方向と平行に延びていてもよく、溝の対向する2辺はZ方向から傾斜していてもよい。例えば、溝の対向する2辺がZ方向から傾斜する場合には、断面視において溝の形状がV字形状でもよく、台形形状でもよい。また、断面視において溝の外縁は湾曲していてもよい。
本実施形態において、第1A光調整溝231A、第1B光調整溝231B、第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bは、導光板20の第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔である。第1A光調整溝231Aが第1主面20Aに開口していることで、第1光源30Aからの光を導光板20の第1主面20Aから導光板20の外部に出射させやすくなる。これにより、第1光源30Aからの光が第2発光領域R2に入射することを抑制できるので、第1発光領域R1と第2発光領域R2との間でのコントラスト比を向上させることができる。同様に、第1B光調整溝231B、第2A光調整溝232A及び/又は第2B光調整溝232Bが第1主面20Aに開口していることで隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。
第1A光調整溝231Aが第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔であることにより、第1A光調整溝231Aにおける導光板20の表面積を大きくしやすくなる。これにより、第1光源30Aからの光を第1A光調整溝231Aから導光板20の外部に出射させやすくなる。これにより、第1光源30Aからの光が第2発光領域R2に入射することを抑制できるので、第1発光領域R1と第2発光領域R2との間でのコントラスト比を向上させることができる。同様に、第1B光調整溝231B、第2A光調整溝232A及び/又は第2B光調整溝232Bが第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔であることで隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。
図4Aに示すように、第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bは、導光板20の第2主面20Bから離れて第1主面20Aに開口する凹部であってもよい。これにより、第1発光領域R1と第2発光領域R2が導光板20によって繋がっているので、第1発光領域R1と第2発光領域R2の間に位置する区画領域Sに入射される光源からの光を増やすことができる。これにより区画領域が暗くなりすぎることを抑制することができる。同様に、第2A光調整溝232A及び第2B光調整溝232Bは導光板20の第2主面20Bから離れて第1主面20Aに開口する凹部であってもよい。
光調整溝23の内部は空気層であってもよく、図4Bに示すように透光性材料又は光反射性材料等の第1部材230が配置されていてもよい。第1部材230は、図4Bに示すように光調整溝23の内面に沿って層状に配置されていてもよく、光調整溝23内の全体又は一部を埋め込んでいてもよい。第1部材230は、導光板20の第1主面20Aの一部を覆っていてもよい。このようにすることで第1部材230と導光板20との密着性が向上する。
本実施形態においては、光調整溝23の内部は空気層である。空気層の屈折率は導光板20の屈折率よりも低いので、光源からの光が導光板20と空気層の界面で全反射しやすくなる。これにより、隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。光調整溝23の内部に配置される第1部材230の屈折率は、特に限定されないが、導光板の20の屈折率よりも高いことが好ましい。このようにすることで、光源からの光が導光板20と第1部材230の界面で屈折しやすくなる。図4Bに示すように、第1方向において第1部材230の間に空気層が位置する場合には、特に第1部材230の屈折率は導光板20の屈折率よりも高いことが好ましい。このようにすることで、第1部材230と空気層の屈折率差が大きくなるので、光源からの光が第1部材230と空気層の界面で全反射しやすくなる。これにより、隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。
第1部材230が透光性材料の場合には、光調整溝23の直上の輝度が低下することを抑制することができる。透光性材料又は光反射性材料に用いられる樹脂としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また、透光性材料又は光反射性材料には光拡散材を含有させることができる。光拡散材としては、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛又はガラス等の公知の材料を用いることができる。また、光反射性材料に用いられる金属としては、例えば、白金(Pt)、銀(Ag)、ロジウム(Rh)又はアルミニウム(Al)を用いることができる。
上面視において、第1A光調整溝231A、第2A光調整溝232A、第1B光調整溝231B及び第2B光調整溝232はそれぞれ繋がっていてもよく、離れていてもよい。本実施形態における第1A光調整溝231A、第2A光調整溝232A、第1B光調整溝231B及び第2B光調整溝232はそれぞれ繋がっている。このようにすることで隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させやすくなる。
図1に示すように、第1A光調整溝231Aは、第1方向において第1光源配置部22Aの中央部と第2光源配置部22Bの中央部との中点である第1中点221Cと第1光源配置部22Aの中央部の間に位置し、且つ、第1方向において第1光源配置部22Aの中央部よりも第1中点221Cの近くに位置することが好ましい。このようにすることで、第1方向において第1発光領域R1の面積を大きくすることができる。
本明細書において、「光源配置部の中央部」とは、上面視における光源配置部22の幾何学的な重心を意味する。例えば、光源配置部22の形状が円ある場合は、光源配置部の中央部とは円の中心を意味し、光源配置部22の形状が矩形である場合は、光源配置部の中央部とは光源配置部の対角線の交点を意味する。
第1B光調整溝231Bは、第1方向において第1中点221Cと第2光源配置部22Bの中央部の間に位置し、且つ、第1方向において第2光源配置部22Aの中央部よりも第1中点221Cの近くに位置することが好ましい。このようにすることで、第1方向において第2発光領域R2の面積を大きくすることができる。
第2A光調整溝232Aは、第2方向において第1光源配置部22Aの中央部と第3光源配置部22Cの中央部との中点である第2中点222Cと第1光源配置部22Aの中央部の間に位置し、且つ、第2方向において第1光源配置部22Aの中央部よりも第2中点222Cの近くに位置することが好ましい。このようにすることで、第2方向において第1発光領域R1の面積を大きくすることができる。
第2B光調整溝232Bは、第2方向において第2中点222Cと第3光源配置部22Cの中央部の間に位置し、且つ、第2方向において第3光源配置部22Cの中央部よりも第2中点222Cの近くに位置することが好ましい。このようにすることで、第2方向において第3発光領域R3の面積を大きくすることができる。
第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅は第1光源配置部22Aの最短幅よりも短いことが好ましい。このようにすることで、第1方向において第1発光領域R1及び/又は第2発光領域R2を大きくしやすくなる。第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅は、例えば、第1光源配置部22Aの最短幅の0.05倍以上0.2倍以下である。第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅が、第1光源配置部22Aの最短幅の0.05倍以上であることにより、第1A光調整溝231A及び/又は第1B光調整溝231Bから導光板20の外部に出射された光が再び導光板20に入射されることを抑制できる。また、第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅が、第1光源配置部22Aの最短幅の0.2倍以下であることにより、第1方向において第1発光領域R1及び/又は第2発光領域R2を大きくしやすくなる。第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅W1及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅W2は、例えば、0.1mm以上2mm以下である。本明細書において、溝の幅とは第1主面20A及び/又は第2主面20Bに開口する部分における溝の幅を意味する。本実施形態における第1A光調整溝231Aは、第1主面20A及び第2主面20Bに開口しているので、第1A光調整溝231Aの最短幅とは、第1主面20Aに開口する部分における第1A光調整溝231Aの幅と、第2主面20Bに開口する部分における第1A光調整溝231Aの幅との内で短い方の幅を意味する。本明細書において、光源配置部の幅とは第1主面20A及び/又は第2主面20Bに開口する部分における光源配置部の幅を意味する。
第2方向において、第2A光調整溝232Aの最短幅及び/又は第2B光調整溝232Bの最短幅は第1光源配置部22Aの最短幅よりも短いことが好ましい。このようにすることで、第2方向において第1発光領域R1及び/又は第3発光領域R3を大きくしやすくなる。第2方向において、第2A光調整溝232Aの最短幅及び/又は第2B光調整溝232Bの最短幅は、例えば、第1光源配置部22Aの最短幅の0.05倍以上0.2倍以下である。第2方向において、第2A光調整溝232Aの最短幅及び/又は第2B光調整溝232Bの最短幅は、例えば、0.1mm以上2mm以下である。
第1方向における第1A光調整溝231Aの最短幅W1と第1方向における第1B光調整溝231Bの最短幅W2は同じであることが好ましい。このようにすることで、第1A光調整溝231Aと第1B光調整溝231Bによって光源からの光が屈折又は反射される割合を同じ程度にしやすくなる。これにより、第1発光領域R1と第2発光領域R2の輝度バラつきを抑制しやすくなる。第1方向における第1A光調整溝231Aの最短幅と、第1方向における第1B光調整溝231Bの最短幅と、第2方向における第2A光調整溝232Aの最短幅と、第2方向における第2B光調整溝232Bの最短幅とは同じであることが好ましい。このようにすることで、第1発光領域R1と第2発光領域R2と第3発光領域R3の輝度バラつきを抑制しやすくなる。尚、本明細書において幅が同じとは±5%以内の変動は許容されるものとする。
第1方向において、第1A光調整溝231Aから第1B光調整溝231Bまでの最短距離W3は、第1A光調整溝231Aの最短幅W1と同じ又は短いことが好ましい。このようにすることで、第1発光領域R1を大きくしやすくなる。同様に、第2方向において、第2A光調整溝232Aから第2B光調整溝232Bまでの最短距離は、第2A光調整溝231Aの最短幅と同じ又は短いことが好ましい。
導光板20の光源配置部22は、光源30を配置するための空間である。すなわち、光源30は光源配置部22内に配置されている。光源配置部22は、導光板20の第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔でもよく、第1主面20Aから離れて第2主面20Bに開口する凹部であってもよい。光源配置部22が第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔である場合には、Z方向における導光板20の厚みを薄くしやすくなるので発光モジュール100を薄型化できる。光源配置部22が第1主面20Aから離れて第2主面20Bに開口する凹部である場合には、光源30の直上に導光板20が位置する。このため、光源30の直上において導光板20から外部に出射される光の強さを導光板20により調節しやすくなる。本実施形態における光源配置部22は、上面視において円形であるが、例えば、楕円形としてもよく、三角形、四角形、六角形又は八角形等の多角形としてもよい。第1方向又は第2方向における光源配置部22の幅は、例えば、1.5mm以上15mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは2mm以上6mm以下である。第1方向(X方向)又は第2方向(Y方向)に隣接する光源配置部22間の距離は、例えば、1mm以上20mm以下であるのが好ましく、さらに好ましくは4mm以上10mm以下である。図2に示すように断面視において光源配置部の対向する2辺はZ方向と平行に延びていてもよく、光源配置部の対向する2辺はZ方向から傾斜していてもよい。例えば、光源配置部の対向する2辺がZ方向から傾斜する場合には、断面視において光源配置部の形状がV字形状でもよく、台形形状でもよい。また、断面視において光源配置部の外縁が湾曲していてもよい。
本実施形態では、1つの光源30が1つの光源配置部22内に配置されているが、2以上の光源30が、光源配置部22内に配置されてもよい。図5に示すように、光源30は、上面300Aと、下面300Bと、側面300Cと、を有する。光源30の上面視における形状は、例えば矩形であり、4つの側面300Cを有する。図1に示すように、例えば、上面視において、光源30の矩形の各辺(側面300C)は、第1方向(X方向)又は第2方向(Y方向)に対して非平行である。上面視において、光源30の矩形の各辺(側面300C)は、第1方向(X方向)又は第2方向(Y方向)に対して+45度又は135度(-45度)の角度をなしている。このような配置によれば、上面視において、光源30の4つの側面300Cが発光領域の4つの角と対向するため、発光領域の中央部から最も離れた位置にある発光領域の4つの角近傍での輝度の低下を抑制することができる。
光源30は、発光素子単体でもよく、発光素子に波長変換部材等の光学部材が組み合わされた構造体でもよい。後述する変形例において説明するように、光源30の構成は、種々の態様を取り得る。
図5に示すように、本実施形態の光源30は、発光素子31と、外部電極部材32と、被覆部材33と、第2透光性部材34と、第2光調整部材35と、を含む。発光素子31は、半導体積層体と、正負一対の電極とを少なくとも有する。発光素子31は、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)であり、例えば、青色の光を出射する。半導体積層体として、例えばInAlGA1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)を含むことができる。発光素子31は、正負一対の電極が配置された第1面31Aと、第1面31Aと反対側の第2面31Bと、を有する。被覆部材33は、例えば、光拡散材を含む樹脂材料であり、発光素子の第1面31A及び第2透光性部材34の下面を覆っている。具体的には、被覆部材33は、光拡散材として酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛又はガラス等を含むシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等を用いることができる。
第2透光性部材34は、発光素子31の第2面31B及び側面を覆っている。第2透光性部材34は、例えば、透光性を有する樹脂材料を用いることができる。第2透光性部材34に用いられる樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらを混合した樹脂等を用いることができる。第2透光性部材34は、樹脂材料中に蛍光体を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。第2透光性部材34が蛍光体を含む場合は、第2透光性部材34は波長変換層となる。
蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Y(Al,Ga)12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu(Al,Ga)12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb(Al,Ga)12:Ce)、βサイアロン蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)、αサイアロン蛍光体(例えば、M(Si,Al)12(O,N)16(但し、0<z≦2であり、MはLi、Mg、Ca、Y、及びLaとCeを除くランタニド元素))、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、KSiF:Mn)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn)等のフッ化物系蛍光体、又は、量子ドット蛍光体等を用いることができる。
第2透光性部材34は、複数種類の蛍光体を含んでいてもよく、例えば、青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体と、青色の光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を含むことにより、光源30から例えば白色の光を出射させることができる。また、第2透光性部材34は、遮光しない程度に光拡散材を含んでいてもよい。第2透光性部材34に含有される光拡散材の含有率は、発光素子31から出射した光に対する第2透光性部材34の透過率が50%以上99%以下、好ましくは70%以上90%以下となるように調整することができる。光拡散材としては、例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛又はガラス等を用いることができる。
第2光調整部材35は、第2透光性部材34の上面に配置されている。第2光調整部材35は、例えば、光拡散材を含む樹脂材料又は金属材料等の光を反射する材料により形成されている。第2光調整部材35は、例えば、分布ブラッグ反射膜(Distributed Bragg Reflector:DBR)であってもよい。第2光調整部材35は、第2透光性部材34から入射した光の少なくとも一部を反射する。第2光調整部材35は、第2透光性部材34から入射した光の一部を透過させてもよい。発光素子31から出射した光に対する第2光調整部材35の透過率が十分に低い場合、例えば1%以上50%以下、好ましくは3%以上30%以下の場合は、第2光調整部材35は遮光膜となり、光源30直上の輝度が高くなりすぎることを回避できる。
図2に示すように、光源配置部22内において光源30の上面及び側面を覆う第1透光性部材25が配置されている。第1透光性部材25は、例えば、透光性を有する樹脂材料を用いることができる。樹脂材料としては、導光板20と同様に、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等を用いることができる。第1透光性部材は、樹脂材料中に蛍光体を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。また、第1透光性部材は、樹脂材料中に光拡散材を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
第1透光性部材25上には、第1光調整部材26が配置されている。上面視における第1透光性部材25の形状は円形でもよく、楕円形でもよく、三角形、四角形、六角形又は八角形等の多角形としてもよい。本実施形態における第1透光性部材25は、上面視において四角形であり四角形の四隅が円弧状に面取りされたような形状である。第1光調整部材26は、光源30から出射し第1透光性部材25を透過した光の少なくとも一部を反射する。第1光調整部材26は、第1透光性部材25から入射した光の一部を透過させてもよい。第1光調整部材26は、例えば、光拡散材を含む樹脂材料により形成されていてもよく、金属材料により形成されていてもよい。例えば樹脂材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はこれらを混合した樹脂等を用いることができる。また、光拡散材としては、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛又はガラス等の公知の材料を用いることができる。また、第1光調整部材26には、誘電体多層膜を用いることができる。本実施形態においては、例えば、第1光調整部材26は膜状であるが、ドット状であってもよい。また、本実施形態における第1光調整部材26は、上面視で第1透光性部材25の上面全体を覆っているが、第1透光性部材25の上面の一部が第1光調整部材26から露出されていてもよい。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。
図6に示すように、本実施形態に係る面状光源2000は、第1A光調整溝231Aと第1B光調整溝231Bの間に位置し第2方向と平行に延びる第3A光調整溝233Aと、第2A光調整溝232Aと第2B光調整溝232Bの間に位置し第1方向と平行に延びる第3B光調整溝233Bと、を備える。第1A光調整溝231A及び第1B光調整溝231Bは第1主面20Aから離れて第2主面20Bに開口する凹部である。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、第1の実施形態と同様である。尚、光調整溝23は、第1A光調整溝231Aと、第1B光調整溝231Bと、第2A光調整溝232Aと、第2B光調整溝232Bと、第3A光調整溝233Aと、第3B光調整溝233Bと、を含む。
第3A光調整溝233A及び第3B光調整溝233Bは、第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔でもよく、第1主面20Aから離れて第2主面20Bに開口する凹部でもよく、第2主面20Bから離れて第1主面20Aに開口する凹部でもよい。図7に示すように、本実施形態においては第3A光調整溝233A及び第3B光調整溝233Bは導光板20の第1主面20A及び第2主面20Bに開口する貫通孔である。第3A光調整溝233A及び第3B光調整溝233Bが貫通孔であることにより、第1光源30Aからの光が第3A光調整溝233A及び/又は第3B光調整溝233Bから導光板20の外部に出射させやすくなる。これにより、第1光源30Aからの光が第2発光領域及び/又は第3発光領域に入射することを抑制できる。これにより、隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。
上面視において、第3A光調整溝233Aは第1中点221Cと重なっていることが好ましい。これにより、第1中点221Cを通り第2方向に延びる線に対して、隣接する発光領域における導光板20の形状を線対称にしやすくなる。このため、隣接する発光領域間での輝度のバラつきを抑制しやすくなる。また、上面視において第3B光調整溝233Bは第2中点222Cと重なっていることが好ましい。
第3A光調整溝233A及び第3B光調整溝233Bの内部は空気層であってもよく、図8に示すように透光性材料又は光反射性材料等の第1部材230が配置されていてもよい。第3A光調整溝233A及び第3B光調整溝233Bには光反射性の第1部材230が位置することが好ましい。このようにすることで、第1光源30Aからの光が第2発光領域及び/又は第3発光領域に入射することを抑制できるので隣接する発光領域間でのコントラスト比を向上させることができる。
第1方向において、第3A光調整溝233Aの最短幅は第1A光調整溝231Aの最短幅及び第1B光調整溝231Bの最短幅よりも長いことが好ましい。このようにすることで。第1光源30Aからの光が第3A光調整溝233Aから導光板20の外部に出射しやすくなる。第1方向において、第3A光調整溝233Aの最短幅は、例えば、第1A光調整溝231Aの最短幅の2倍以上5倍以内である。第2方向において、第3B光調整溝233Bの最短幅は第2A光調整溝232Aの最短幅及び第2B光調整溝232Bの最短幅よりも長いことが好ましい。このようにすることで。第1光源30Aからの光が第3B光調整溝233Bから導光板20の外部に出射しやすくなる。第2方向において、第3B光調整溝233Bの最短幅は、例えば、第2A光調整溝232Aの最短幅の2倍以上5倍以内である。第1方向において、第1A光調整溝231Aの最短幅及び/又は第1B光調整溝231Bの最短幅は、例えば、0.1mm以上1mm以下である。第1方向において、第3A光調整溝233Aの最短幅は、例えば、0.2mm以上2mm以下である。第2方向において、第2A光調整溝232Aの最短幅及び/又は第2B光調整溝232Bの最短幅は、例えば、0.1mm以上1mm以下である。第2方向において、第3B光調整溝233Bの最短幅は、例えば、0.2mm以上2mm以下である。
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。
図9に示すように、本実施形態に係る面状光源3000は、第1A光調整溝231A、第2A光調整溝232A、第1B光調整溝231B及び第2B光調整溝232がそれぞれ離れている。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、第2の実施形態と同様である。
第1A光調整溝231Aと第2A光調整溝232Aとが離れていることにより第1発光領域の角近傍に位置する区画領域に第1光源からの光を導光させやすくなる。これにより、第1発光領域R1の角近傍に位置する区画領域での輝度の低下を抑制することができる。同様に、第1B光調整溝231Bと第2A光調整溝232Aとが離れていることにより、第2発光領域の角近傍に位置する区画領域での輝度の低下を抑制することができる。第1A光調整溝231Aと第2B光調整溝232Bとが繋がっていないことにより、第3発光領域の角近傍に位置する区画領域での輝度の低下を抑制することができる。
以下、上述の各実施形態に共通する変形例について説明する。
後述する第1の変形例は、配線基板200を設けない例である。第2~第5の変形例は、光源30についての変形例である。以下の変形例を示す図は模式的なものであり、適宜省略又は簡略化されている。上述の各実施形態及び後述する各変形例は、任意に組み合わせて実施することができる。
図10に示すように、本変形例に係る発光モジュール101においては、配線基板が設けられていない。導光板20において、光源配置部22は、導光板20の第2主面20Bに配置された凹部である。光源30は光源配置部22内に配置されており、光源配置部22内における光源30と導光板20の間の空間には、固定部材29が充填されている。固定部材29は、例えば、透光性の樹脂材料からなる。光源30は固定部材29を介して導光板20に固定されている。
導光板20の第2主面20B側に反射性の区画部材21Aが配置されている。区画部材21Aがあることにより、隣接する発光領域のコントラスト比を向上させることができる。区画部材21Aの先端部は、例えば、第1方向及び第2方向に格子状に延びる。区画部材21Aの先端部とは、断面視においてZ方向における区画部材21Aの厚みが最大になる部分を意味する。区画部材21Aの一部は光源配置部22内に配置されてもよい。区画部材21Aの下面には一対の配線120が配置されている。一対の配線120は、光源30と電気的に接続されている。導光板20の第1主面20Aにおける光源配置部22の直上域を含む領域には、凹部121が配置されている。凹部121内には第1光調整部材26が配置されていてもよく、配置されていなくてもよい。第1光調整部材26の形状は、例えば、円錐形状でもよく、角錐形状でもよい。
本変形例に係る発光モジュール101は、外部基板(図示せず)に搭載されることにより、面状光源を構成する。そして、外部基板から光源30に電力が供給される。
<第2の変形例>
図11に示すように、本変形例における光源310Aは、発光素子31、外部電極部材32、被覆部材33、第2透光性部材34を備えている。一対の外部電極部材32が、発光素子31の第1面31Aに配置された正負一対の電極に接続される。被覆部材33は、発光素子31の第1面31Aの下方であって、外部電極部材32の周囲に配置されている。第2透光性部材34は、発光素子31の第2面31B及び側面31Cを覆っている。第2透光性部材34は、蛍光体を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
<第3の変形例>
図12に示すように、本変形例における光源310Bは、第2の変形例に係る光源310Aと比較して、被覆部材33が発光素子31の側面31Cを覆っている点、第2透光性部材34が発光素子31の第2面31B上に配置されている点、及び、第2透光性部材34上に第2光調整部材35が配置されている点が異なっている。
<第4の変形例>
図13に示すように、本変形例における光源310Cは、第3の変形例に係る光源310Bと比較して、第2光調整部材35が設けられていない点が異なっている。
<第5の変形例>
図14に示すように、本変形例における光源310Dは、第2の変形例に係る光源310Aと比較して、被覆部材33及び第2透光性部材34が設けられていない点、並びに、第2光調整部材35が設けられている点が異なっている。第2光調整部材35は、発光素子31の第2面31B上に配置されている。
なお、上述の各実施形態及び変形例においては、導光板20が板状である例を示したが、これには限定されず、導光板20は、光源30を被覆するように形成された層状であってもよい。また、導光板20は複数の層が積層されたものでもよく、発光領域R毎に配置されたブロック状のものでもよい。また、光源30には複数の発光素子が含まれていてもよい。更に、発光領域Rの形状は矩形には限定されず、例えば、三角形又は六角形等の矩形以外の多角形であってもよい。
20:導光板
20A:第1主面
20B:第2主面
22:光源配置部
22A:第1光源配置部
22B:第2光源配置部
22C:第3光源配置部
23:光調整溝
25:第1透光性部材
26:第1光調整部材
27:第1光反射性部材
29:固定部材
30、310A、310B:光源
30A:第1光源
30B:第2光源
30C:第3光源
31:発光素子
32:外部電極部材
33:被覆部材
34:第2透光性部材
35:第2光調整部材
100、101:発光モジュール
200:配線基板
205:接着シート
206:光反射性シート
207:配線
208A:第1絶縁層
208B:第2絶縁層
209:端子
230:第1部材
231A:第1A光調整溝
231B:第1B光調整溝
232A:第2A光調整溝
232B:第2B光調整溝
232B:第2B光調整溝
233A:第3A光調整溝
233B:第3B光調整溝
1000、2000、3000:面状光源
R:発光領域
R1:第1発光領域
R2:第2発光領域
R3:第3発光領域
S:区画領域

Claims (13)

  1. 複数の光源と、
    第1主面と、前記第1主面と反対側に位置する第2主面と、前記複数の光源の少なくとも1つが配置され第1方向及び前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の光源配置部を有する導光板と
    備え、
    前記複数の光源は前記第2主面側に位置し、
    前記複数の光源配置部は
    1光源配置部と
    記第1光源配置部と前記第1方向において隣接する第2光源配置部と
    記第1光源配置部と前記第2方向において隣接する第3光源配置部と
    有し、
    前記導光板は
    記第1光源配置部と前記第2光源配置部の間において前記第2方向と平行に延びる第1A光調整溝及び第1B光調整溝と
    記第1光源配置部と前記第3光源配置部の間において前記第1方向と平行に延びる第2A光調整溝及び第2B光調整溝と
    し、
    前記第1A光調整溝は、前記第1主面と前記第2主面とに開口している、発光モジュール。
  2. 前記第1A光調整溝は、前記第1方向において前記第1光源配置部の中央部と前記第2光源配置部の中央部との中点である第1中点と前記第1光源配置部の中央部の間に位置し、且つ、前記第1方向において前記第1光源配置部の中央部よりも前記第1中点の近くに位置し、
    前記第1B光調整溝は、前記第1方向において前記第1中点と前記第2光源配置部の中央部の間に位置し、且つ、前記第1方向において前記第2光源配置部の中央部よりも前記第1中点の近くに位置する請求項1に記載の発光モジュール。
  3. 前記第2A光調整溝は、前記第2方向において前記第1光源配置部の中央部と前記第3光源配置部の中央部との中点である第2中点と前記第1光源配置部の中央部の間に位置し、且つ、前記第2方向において前記第1光源配置部の中央部よりも前記第2中点の近くに位置し、
    前記第2B光調整溝は、前記第2方向において前記第2中点と前記第3光源配置部の中央部の間に位置し、且つ、前記第2方向において前記第3光源配置部の中央部よりも前記第2中点の近くに位置する請求項1又は2に記載の発光モジュール。
  4. 第1方向において、第1A光調整溝から第1B光調整溝までの最短距離が、第1A光調整溝の最短幅と同じ又は短い請求項1からのいずれか1項に記載の発光モジュール。
  5. 上面視において、前記第1A光調整溝と前記第2A光調整溝が繋がる請求項1からのいずれか1項に記載の発光モジュール。
  6. 上面視において、前記第1A光調整溝と前記第2A光調整溝が離れる請求項1からのいずれか1項に記載の発光モジュール。
  7. 前記導光板は、前記第1A光調整溝と第1B光調整溝との間に位置し前記第2方向と平行に延びる第3A光調整溝と、前記第2A光調整溝と第2B光調整溝との間に位置し前記第1方向と平行に延びる第3B光調整溝と、を有する請求項1からのいずれか1項に記載の発光モジュール。
  8. 第1方向において、前記第3A光調整溝が前記第1光源配置部の中央部と前記第2光源配置部の中央部との中点と重なる請求項に記載の発光モジュール。
  9. 第2方向において、前記第3B光調整溝が前記第1光源配置部の中央部と前記第3光源配置部の中央部との中点と重なる請求項7又は8に記載の発光モジュール。
  10. 前記第3A光調整溝に配置された光反射性部材を備える、請求項7から9のいずれか1項に記載の発光モジュール。
  11. 前記第3A光調整溝が前記第1主面に開口する請求項7から10のいずれか1項に記載の発光モジュール。
  12. 前記第3A光調整溝が前記第2主面に開口する請求項7から11のいずれか1項に記載の発光モジュール。
  13. 前記複数の光源及び前記導光板を支持する配線基板と、
    前記配線基板と前記導光板との間に位置する光反射性シートと、
    をさらに備え、
    上面視において、前記複数の光源のそれぞれは、前記光反射性シートと重なりを有している請求項1から12のいずれか1項に記載の発光モジュール。
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