WO2011126123A1 - 光源モジュール、およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

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WO2011126123A1
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light
guide plate
light guide
light source
source module
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PCT/JP2011/058945
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栗本　英治
卓也 石坂
和也 生田
西岡　澄人
小久保　文雄
酒井　啓至
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シャープ株式会社
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    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
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    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a light source module and an electronic apparatus including the same, and more specifically, for example, in a liquid crystal display device, a side edge that emits light from a light source in a planar shape by a light guide plate in order to reduce the thickness.
  • the present invention relates to a light source module used for a backlight including a type light guide plate (also referred to as a side light), and an electronic apparatus including the light source module.
  • a backlight having a side edge type light guide plate that emits light from a light source in a planar shape by a light guide plate is frequently used.
  • FIG. 11 is a diagram showing the planar illumination device of Patent Document 1.
  • a prismatic structure is formed on the main surface of the light guide plate 101.
  • a plurality of LED light sources 102 are provided in the vicinity of the end surface 111 orthogonal to the main surface.
  • the light incident from the end surface 111 of the light guide plate 101 is a prism-like structure provided on the main surface of the light guide plate 101. Due to the action of the body, the light propagates in the left direction in FIG. 11 without substantially spreading in the vertical direction in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the prismatic structure 110 in the planar illumination device of Patent Document 1.
  • a dot-like white reflecting surface or the like is formed on a flat surface and illuminated uniformly.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a V-groove is formed on the surface opposite to the exit surface of the light guide plate.
  • Japanese Patent Publication Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-283383 (Released on Dec. 3, 2009)” Japanese Patent Publication “JP 2009-31445 A (published February 12, 2009)”
  • planar illumination device of Patent Document 1 has the following problems.
  • the prismatic structure 110 in the planar illumination device of Patent Document 1 has a very high confinement effect for confining light in the light guide plate for light having a specific angle ⁇ .
  • the confinement effect is not exerted on the light C incident at a shallow angle (the angle ⁇ with the flat surface is small).
  • the light C incident at a shallow angle has a large spread in the straight direction (longitudinal direction of the light guide plate) and the vertical direction (short direction of the light guide plate). For this reason, as shown in FIG. 12, the component of the light C that reflects in the direction directly below the prism surface outside the illumination area 103 increases.
  • the component reflected in the direction directly below the prism surface is scattered on the flat surface and emitted from the prismatic structure 110.
  • the light C incident at a shallow angle (the angle ⁇ with the flat surface is small) may be emitted from a position shifted from the illumination region 103.
  • the illumination area 103 extends in a direction (short direction) perpendicular to the straight light traveling direction (longitudinal direction).
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is a light source module capable of suppressing the spread of light in a direction (longitudinal direction) perpendicular to a straight traveling direction (longitudinal direction). And providing an electronic apparatus including the same.
  • the light source module of the present invention includes a light guide plate, a plurality of light sources that allow light to enter from at least one end face in the longitudinal direction of the light guide plate, and a light emission surface of the light guide plate.
  • a light source module including a plurality of optical path conversion units for extracting light guided inside the light guide plate on a surface opposite to the light guide plate, and in a longitudinal direction on a light exit surface of the light guide plate It is characterized by having a plurality of curved surface structure parts composed of curved surfaces having ridge lines.
  • the light exit surface of the light guide plate has a plurality of curved surface structure portions formed of curved surfaces having ridge lines in the longitudinal direction. That is, the plurality of curved surface structure portions are formed along the longitudinal direction.
  • a plurality of optical path conversion units for taking out light guided inside the light guide plate is formed on the surface opposite to the light exit surface of the light guide plate. In the optical path conversion unit, the angle component of the light beam guided through the light guide is converted, and the light beam that breaks the total reflection condition in the longitudinal direction and the short direction can be emitted from the light guide.
  • the curved surface structure portion has a curved surface whose surface shape is continuously changed with respect to the short side direction.
  • the light whose light path has been converted by the light path conversion unit can efficiently extract for light whose total reflection conditions are broken in the longitudinal direction of the exit surface. become. That is, the light whose total reflection condition is broken in the longitudinal direction of the emission surface is emitted from the light guide plate without being totally reflected by the emission surface even when incident at various angles in the short direction of the emission surface.
  • the light whose optical path has been converted by the optical path converter the light whose total reflection condition is not broken in the longitudinal direction of the exit surface does not exit from the light guide plate, but spreads the light component in the short direction.
  • the inside of the light guide plate is guided in a suppressed state. Therefore, according to said structure, the light source module which can suppress the spreading to the direction (short side direction) perpendicular
  • the schematic structure of the light source module of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is a side view. It is a disassembled perspective view which shows the structure of the liquid crystal display device provided with the said light source module. It is sectional drawing which shows a part of structure in a liquid crystal display device provided with the said light source module.
  • (A) shows a diffusion image of one microlens in the microlens group, the left side is a schematic diagram showing scattering characteristics in the xz plane, and the right side shows scattering characteristics in the yz plane.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a diffusion image of a diffusing material (scatterer), the left side is a schematic diagram showing scattering characteristics on the xz plane, and the right side is scattering characteristics on the yz plane. It is a schematic diagram which shows.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the light-guide plate in which the curved-surface structure and the microlens group were formed
  • (b) is sectional drawing which shows the structure of the light-guide plate in which the curved-surface structure and the scatterer were formed. It is. The relationship between the presence or absence of a curved structure in the light guide plate and the illuminance distribution on the exit surface is shown.
  • (A) shows the two-dimensional illumination distribution on the exit surface when the light guide plate has a curved structure
  • (B) shows a two-dimensional illuminance distribution on the exit surface when the light guide plate has no curved surface structure
  • (c) shows the configurations of (a) and (b) at the center of the light guide plate.
  • FIG. 1 Shows a case where a prism with an apex angle of 90 ° is formed on the exit surface (conventional example 1), and (c) shows a case where a prism with an apex angle of 5 ° is formed on the exit surface of the light guide plate (conventional example 2).
  • (D) shows another structure of the curved-surface structure 20a shown to (a). It is a side view which shows the side shape of the X direction in a light-guide plate, (a) shows the case where the height of a curved-surface structure is small, (b) shows the case where the height of a curved-surface structure is large.
  • (a) is the light-guide plate (C) which formed the curved-surface structure on condition that height H / space
  • It is sectional drawing which shows schematic structure of the structure I
  • (b) is a schematic structure of the light-guide plate (structure II) which made the space
  • (c) is a graph showing that when the ratio of height H / interval P is the same, the effect of light confinement does not change when the interval P is halved.
  • FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the backlight blinking in a light source module. It is a graph which shows the correlation with aspect ratio H / P of the height H and the space
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device (electronic device) including the light source module of the present embodiment.
  • a liquid crystal display device 1 as an electronic apparatus including the light source module 10 according to the present embodiment includes a chassis 2, a light source module 10, a liquid crystal panel 3, and a bezel 4 in order from the bottom as shown in FIG.
  • the light source module 10 includes a reflection sheet 11 as a reflection plate, an LED (Light-Emitting Diode) 12 and LED substrate 13 as a light source, a reflector 14, a light guide plate 20, a diffusion plate 15, and an optical sheet group 16. It is composed of Note that the diffusion plate 15 and the optical sheet group 16 may not exist in the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the liquid crystal display device 1 including the light source module 10.
  • the LED 12, the LED substrate 13, and the reflector 14 are provided at the end portion of the light guide plate 20, so that light from the LED 12 is incident on one end surface 21 a of the light guide plate 20 and guided.
  • the liquid crystal panel 3 is irradiated with light from the exit surface 20 d of the light plate 20 through the diffusion plate 15 and the optical sheet group 16. Therefore, the light source module 10 of the present embodiment employs a side edge (also referred to as side light) method. Light is emitted from the light guide plate 20 from other surfaces than the exit surface 21d.
  • the reflective sheet 11 is disposed on the light guide plate 20 on the surfaces other than the exit surface 20d and the LED 12 and is guided again. Since the light enters the optical plate 20, most of the light is emitted from the exit surface 21d.
  • the longitudinal direction of the light guide plate 20 is the X direction
  • the normal direction of the light guide plate 20 is the Z direction
  • the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction.
  • the Y direction can also be said to be a short direction with respect to the longitudinal direction (X direction) of the light guide plate 20.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source module 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 1 (a) is a top view
  • FIG. 1 (b) is a side view.
  • LEDs L1 to L5 and LEDs R1 to R5 are arranged as LEDs 12 that allow light to enter from both ends in the longitudinal direction of the light guide plate 20, respectively.
  • the LEDs L1 to L5 are arranged so as to face the LEDs R1 to R5 in the longitudinal direction, respectively.
  • the light source module 10 includes a light source controller that selectively lights (selectively lights) LEDs L1 to L5 and LEDs R1 to R5.
  • the light source control unit can also control to turn on all the light sources of LEDs L1 to L5 and LEDs R1 to R5.
  • a curved surface structure 20 a formed of a curved surface is formed on the light exit surface (upper surface) 20 d of the light guide plate 20.
  • the curved surface structures 20 a are formed as a streak pattern along the longitudinal direction (X direction) of the light guide plate 20.
  • the light guide plate 21 includes a plurality of curved surface structures (curved surface structure portions) 20a each having a curved surface having a ridge line 20e in the longitudinal direction on the light exit surface 20d.
  • the curved structure 20a is a structure formed on the light exit surface 20d itself of the light guide plate 20 (a structure formed on the light guide plate 20 itself), and the light guide plate 20 is a member different from the light guide plate 20. A curved structure member is not provided.
  • the curved structure 20a formed on the light guide plate 20 has a height in the direction perpendicular to the light exit surface of the light guide plate 20 as H, and an interval between the curved structures 20a as P. ,
  • the aspect ratio H / P in the range of 0.2 to 0.5, fluctuations in the amount of crosstalk with respect to the aspect ratio (value indicating superiority or inferiority of light straightness) can be reduced, and the characteristics of the light source module Variation can be suppressed.
  • FIG. 14 is a graph showing the correlation between the aspect ratio H / P of the height H and the interval P, and the light straightness.
  • the amount of crosstalk (%) of the emitted light between the LEDs adjacent to each other is adopted as a parameter indicating the superiority or inferiority of the light straightness. The smaller the amount of crosstalk, the higher the light straightness.
  • the graph shown in FIG. 14 is a result of using the light guide plate 20 having a length of 60 inches in the longitudinal direction and a thickness of 3 mm.
  • the crosstalk amount increases as the aspect ratio decreases. That is, the light straightness decreases as the aspect ratio decreases.
  • the aspect ratio H / P ⁇ 0.2 the crosstalk amount varies greatly with respect to the aspect ratio, and the crosstalk amount itself is relatively large.
  • the variation of the crosstalk amount (light straightness) with respect to the aspect ratio is relatively small, and the crosstalk amount itself is small.
  • the aspect ratio H / P in the curved structure 20a is 0.2 ⁇ H / P ⁇ 0.5 It can be seen that it is preferable that the configuration satisfies the above. If the aspect ratio is in the range of 0.2 to 0.5, the variation in light straightness can be reduced. Further, even when there is a deviation in the shape of the curved structure 20a, the light straightness does not vary greatly.
  • the aspect ratio H / P 0.5, the shape of the curved structure 20a corresponds to a semi-cylindrical shape.
  • a microlens group is provided on the lower surface 20c of the light guide plate 20 opposite to the curved structure 20a (surface opposite to the exit surface 20d; back surface) as an optical path conversion unit. 20b is formed.
  • the micro lens group 20 b is a lens group that extracts light guided by the light guide plate 20. That is, the microlens group 20b converts the optical path of the light guided inside the light guide plate 20 and extracts it to the exit surface 20d side.
  • the microlens group 20b is formed so that the light emitted from the emission surface 20d of the light guide plate 20 is uniform.
  • the microlenses constituting the microlens group 20b are arranged at the same interval. The interval between the microlenses is smaller than the interval P between the curved surface structures 20a, specifically, 85 ⁇ m.
  • the optical path conversion unit is the microlens group 20b.
  • the present invention is not limited to this configuration, and any optical path conversion unit may be used as long as it converts the optical path of the light guided inside the light guide plate 20.
  • the optical path conversion unit may be a scatterer that scatters (diffuses) light guided inside the light guide plate 20.
  • the optical path conversion unit has a configuration in which white pattern scatterers are scattered on the lower surface 20 c of the light guide plate 20.
  • the shape of the scatterer is not limited to a point shape, and may be formed from a linear white pattern, a prism, or the like.
  • the white pattern scatterer can be formed by, for example, screen printing.
  • the prism-shaped scatterer can be formed by extrusion molding, injection molding, press working, or the like.
  • the optical path conversion unit is preferably the microlens group 20b in order to ensure the directivity of light extracted toward the exit surface 20d.
  • the microlens is a structure formed on the light guide plate 20 by a resin having substantially the same refractive index as that of the light guide plate 20.
  • the microlens shown in the present embodiment can be formed by coating the light guide plate 20 with an ink jet device and performing UV curing. By applying with an inkjet apparatus, high positional accuracy and fine application are possible, and uniform pattern printing is possible regardless of wide and narrow relations.
  • the diameter of a single microlens is controlled in the range of 0 ⁇ m (corresponding to the case without microlens coating) and about 30 to 70 ⁇ m, and the pitch is 85 ⁇ m.
  • the refractive index of the microlens is the same as the refractive index of the light guide plate material, but there is no problem in securing the directivity of the light extracted within the range of the refractive index of the light guide plate material ⁇ 10%. It is confirmed that good results with almost no unnecessary scattering can be obtained with a refractive index of ⁇ 3% of the light guide plate material.
  • an optical path changing part in the light guide plate 20 there is also an ink path containing a diffusing material (scatterer).
  • the scatterer can be formed by screen printing using a mask, but each pattern cannot be made very small to the same extent as a microlens.
  • FIG. 4A shows a diffusion image of one microlens 20b1 in the microlens group 20b, the left side is a schematic diagram showing the scattering characteristics in the xz plane, and the right side is in the yz plane. It is a schematic diagram which shows the scattering characteristic.
  • 4B shows a diffusion image of the diffusing material (scattering body), the left side is a schematic diagram showing the scattering characteristics in the xz plane, and the right side is the scattering characteristics in the yz plane. It is a schematic diagram which shows.
  • the microlens 20b1 serving as the optical path changing unit has the same refractive index as that of the light guide plate 20, the optical path is changed by refraction and reflection on the microlens surface. Therefore, as shown in FIG. 4A, the light whose path has been changed by the microlens 20b1 is the traveling direction of the light beam (X direction in the figure) and the direction perpendicular to the traveling direction (Y direction in the figure). The optical path conversion by angle conversion in the z direction is mainly performed. Therefore, the microlens 20b1 as the optical path conversion unit maintains the directivity of the light beam, and can improve the straightness of the light beam in the light guide plate 20.
  • the light beam after the optical path conversion is scattered at a wide range of angles compared to the microlens 20b1 due to the optical path conversion by the irregular reflection of the light beam by the diffusing material.
  • the probability that the effect of confining light in the short direction due to the effect of the curved structure 20a formed on the light emitting surface of the light guide plate 20 is not inferior to that of the microlens.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of the light guide plate 20 on which the curved surface structure 20a and the microlens group 20b are formed.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a configuration of the light guide plate 20 on which the curved structure 20a and the scatterer 20f are formed.
  • the scatterer 20f cannot make each pattern so small as the microlens 20b1. Therefore, as shown in FIG. 5B, when the scatterer 20f is formed as an optical path changing unit, the scatterer 20f is larger than the curved structure 20a depending on the size of the curved structure 20a. There is.
  • the light guide plate 20 has the lower surface 20c formed with the microlens group 20b for extracting light toward the exit surface 20d, and the exit surface 20d formed with the curved structure 20a. It is a configuration. According to this configuration, the spread of light in the short direction (Y direction) is suppressed by the curved structure 20a while ensuring the directivity of the light extracted toward the exit surface 20d of the light guide plate 20 by the microlens group 20b. Can do. Therefore, light straightness in the light guide plate 20 can be improved.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the presence or absence of the curved structure 20a in the light guide plate 20 and the illuminance distribution on the exit surface.
  • 6A shows a two-dimensional illuminance distribution on the exit surface 20d (XY plane) when the light guide plate 20 has the curved structure 20a
  • FIG. 6C shows a two-dimensional illuminance distribution on the exit surface 20d (XY plane) when there is no curved structure 20a
  • FIG. 6C shows the configuration of FIG. 6A and FIG. 6B.
  • the illuminance distribution of the Y direction in the center part of a light-guide plate is shown.
  • 6A to 6C the LEDs L3 and LEDR3 in FIGS. 1A and 1B are selectively lit.
  • the curved surface structure 20a when the curved surface structure 20a is formed on the exit surface 20d of the light guide plate 20, the light emitted from the LEDs L3 and LEDR3 is the effect of the curved surface structure 20a.
  • the light which has guided the inside of the light-guide plate 20 is taken out to the output surface 20d side by the micro lens group 20b. That is, light is emitted from a specific irradiation region (region corresponding to LEDL3 and LEDR3) on the emission surface 20d of the light guide plate 20 by selectively lighting the LEDs L3 and LEDR3.
  • the accuracy can be determined from the region corresponding to the selected LED on the exit surface 20d of the light guide plate 20.
  • Light can be emitted (extracted) well. That is, by selecting the LED to be lit, the light irradiation area on the light exit surface 20d of the light guide plate 20 can be controlled.
  • the liquid crystal display device 1 has a problem of blurring of moving images as compared with a CRT (Cathode-Ray Tube) display device. That is, in the CRT display device, since there is a non-light emission period in which this pixel does not emit light between the light emission period of the pixel in a certain frame and the light emission period of this pixel in the next frame, there is little afterimage feeling. On the other hand, since the display method of the liquid crystal display device 1 is a “hold type” that does not have such a non-light emitting period, an afterimage feeling is generated, and this afterimage feeling is recognized by the user as blurring of a moving image.
  • a CRT Cathode-Ray Tube
  • the light source module 10 that is a backlight is divided and sequentially turned off in synchronization with the timing of applying the video signal to the liquid crystal panel 3.
  • Backlight blinking which is a technique for inserting a black display between them, has been proposed. Thereby, pseudo-impulse type display can be realized, the afterimage feeling can be suppressed, and the power consumption can be reduced.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining backlight blinking in the light source module 10.
  • the light source module 10 includes a light source control unit 23.
  • the liquid crystal display device 1 including such a light source module 10 is selectively selected by the light source control unit 23 so that an area corresponding to the video signal is illuminated in synchronization with vertical scanning within one frame of the video signal.
  • the LED can be lit for a certain time. Therefore, only a specific portion of the light guide plate 20 can be appropriately blinked to improve moving image characteristics.
  • the LEDs 12 positioned at both ends in the longitudinal direction of the light guide plate 20 are also divided into five blocks corresponding to the scan frames 22a to 22e.
  • Each of the five blocks in the LED 12 includes an LED arranged on the left side in the longitudinal direction of the corresponding scan frame among L1 to L5 and an LED arranged on the right side in the longitudinal direction of the corresponding scan frame among R1 to R5. Yes.
  • the block of the LED 12 corresponding to the scan frame 22d is composed of L3 and L4.
  • each frame can be selectively lit in synchronization with the vertical scanning in one frame of the video signal, and the moving image characteristics can be improved.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a short direction path of light guided inside the light guide plate.
  • FIG. 7A shows a case where the curved surface structure 20a is formed on the exit surface of the light guide plate 20 (implementation).
  • 7 (b) shows a case where a prism having an apex angle of 90 ° is formed on the exit surface of the light guide plate 20 (conventional example 1)
  • FIG. 7 (c) shows the light guide plate 20
  • FIG. 7 (d) shows another configuration of the curved surface structure 20a shown in FIG. 7 (a). Show.
  • the ratio H / P between the height H and the interval P is 0.4.
  • the X direction component is an angle at which the total reflection condition is broken.
  • the surface shape of the curved structure 20a shown in FIG. 7A continuously changes (relative to the short direction), it is effective for extracting light incident on the exit surface at various angles. It is working. Therefore, as shown in FIG. 7A, light is efficiently emitted for various incident angles from vertical light A rising perpendicular to the short direction to light C guided at a shallow angle. The light can be taken out and emitted from the emission surface. In addition, the light C guided at a shallow angle is likely to be totally reflected when it is incident on a surface near horizontal (it is difficult to break the total reflection condition). However, in the shape shown in FIG.
  • the nearly horizontal surface is formed in the upper part of the semi-cylinder, and is located in a portion where the light C is not easily irradiated. Therefore, the light C guided at a shallow angle is irradiated onto a surface inclined with respect to the short-side direction, so that the total reflection condition is easily broken.
  • the microlens group 20a as the optical path conversion unit converts the optical path of the light guided inside the light guide plate 20 and extracts it to the emission surface 20d side. Since the microlens group 20a efficiently induces the vertical light A shown in FIG. 7A, the effect of the curved structure 20a is further improved. On the other hand, when a prism is formed on the exit surface of the light guide plate 20 as shown in FIGS. 7B and 7C, the effect is reversed and light cannot be efficiently emitted from the light guide plate.
  • the curved structure 20a shown in FIG. 7A is a structure having a convex cylinder surface protruding from the light exit surface of the light guide plate 20.
  • the curved surface structure 20a shown in FIG. 7D is a structure having a concave cylinder surface that is recessed with respect to the exit surface of the light guide plate 20.
  • the vertical light A does not become return light due to total reflection.
  • the curved surface structure 20a shown in FIG. 7D efficiently emits light from the light guide plate as compared with the configuration shown in FIGS. 7B and 7C. Is possible.
  • the shape shown in FIG. 7A is easier to secure the cross-sectional area than the prism shape. Therefore, in the configuration in which the curved structure 20a is formed on the exit surface of the light guide plate 20, the light coupling efficiency at the light incident surface from the LED is high, and light leakage hardly occurs.
  • the light source module 10 of the present embodiment when used as a planar illumination such as a backlight, it is general that various optical sheets are arranged directly above the light guide plate 20. Therefore, if the exit surface of the light guide plate 20 has a sharp shape like a prism, the optical sheet may be damaged by rubbing or the like. On the other hand, when the curved structure 20a is formed on the exit surface of the light guide plate 20, there is no possibility that the optical sheet is damaged by rubbing or the like.
  • the shape of the curved structure 20a will be described in more detail. So far, the case where the shape of the curved structure 20a is a convex cylinder shape has been described. However, the shape of the curved structure 20a only needs to include a circular arc in a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction (X direction). A part of the shape may be a straight line. Such a shape can be formed by pressing the light guide plate 20.
  • FIG. 8 is a side view showing a side shape of the light guide plate 20 in the X direction.
  • FIG. 8A shows a case where the height H of the curved structure 20a is small, and FIG. The case where the height H of the curved surface structure 20a is large is shown.
  • 8A and 8B the interval P between the curved structures 20a and the thickness T of the light guide plate 20 are the same.
  • the light from the LED is incident on the side surface of the light guide plate 20 in the longitudinal direction.
  • the incident area becomes small. Light leaks from the shaded area in FIG. 8B, and the optical coupling efficiency decreases.
  • FIG. 8A when the height H of the curved structure 20a is small in the light incident surface shape (side surface shape in the X direction of the light guide plate 20), the incident area becomes large and the gap Light leakage can be reduced and the optical coupling efficiency can be improved.
  • the optical coupling efficiency and light leakage at the light incident surface decrease as the height H of the curved structure 20a increases. Approximately, when the height H of the curved structure 20a is doubled, the amount of light leakage is doubled and the loss of optical coupling efficiency is also doubled.
  • the height H of the curved structure 20a is preferably 10% or less of the thickness T of the light guide plate 20.
  • the coupling efficiency is greatly reduced (light leakage is about 5% of incident light), which is not preferable.
  • the curved structure 20a may not be manufactured unless the height H is 5% or more of the thickness T. That is, when the light guide plate 20 is thin, it is difficult to produce the curved structure 20a when the range of the height H of the curved structure 20a is 5% or less of the thickness T.
  • the height H of the curved structure 20a is more preferably 5% or more and 10% or less of the thickness T of the light guide plate 20.
  • the thickness T of the light guide plate 20 is 4.2 mm
  • the height H of the surface structure 20a is 0.2 mm.
  • the confinement effect of confining light in the light guide plate 20 is reduced when the interval P is made constant and the height H is reduced in the curved structure 20a.
  • FIG. 9A shows a schematic configuration of the light guide plate 20 (configuration I) in which the curved structure 20a is formed under the condition that the height H / interval P is 0.4 with respect to the thickness T of the light guide plate 20.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of the light guide plate 20 (Configuration II) in which the pitch is P / 2 and the height is H / 2 in the curved structure 20a of FIG. 9A. It is sectional drawing which shows schematic structure. As shown in FIGS.
  • FIG. 9C is a graph showing that when the ratio of height H / interval P is the same, the effect of light confinement does not change when the interval P is halved.
  • the interval P between the curved structures 20a is 0.4 mm
  • the height H of the curved structures 20a is 0.16 mm
  • the thickness T of the light guide plate 20 is 4.2 mm. The light guide plate is used.
  • a light guide plate is used in which the interval P of the curved structure 20a is 0.2 mm, the height h of the curved structure 20a is 0.08 mm, and the thickness T of the light guide plate 20 is 4.2 mm.
  • the semi-cylindrical shape of the curved surface structure 20a is similarly halved.
  • the configuration including the single light guide plate 20 has been described.
  • the light source module 10 of the present embodiment is not limited to this configuration.
  • the light guide plate 20 is divided into a plurality of light guides 21... And the plurality of light guides 21.
  • a configuration in which gaps 22 are provided in parallel may be employed.
  • the LED 12 allows light to enter from one end face 21 a in the longitudinal direction of each light guide 21.
  • it is not necessarily limited to one end surface 21a, but may be incident from the other end surface in the longitudinal direction, and light may be incident from both one end surface 21a and the other end surface. That is, in the present invention, it is sufficient that light is incident from at least one end face 21a.
  • the light source module according to the present invention has a configuration in which a plurality of curved surface structures each having a curved surface having a ridge line in the longitudinal direction are provided on the light exit surface of the light guide plate.
  • the electronic device of this invention is the structure provided with the said light source module as mentioned above.
  • the height of the curved surface structure portion is H and the interval between the curved surface structure portions is P
  • the height H and the interval P are: 0.2 ⁇ H / P ⁇ 0.5 It is preferable to satisfy.
  • the curved surface structure portion has its tangent slope continuously changing. Therefore, it works effectively in terms of the effect of extracting light incident on the exit surface at various angles and the effect of suppressing the spread of light in the short direction.
  • the height H and the interval P are set so as to satisfy 0.2 ⁇ H / P ⁇ 0.5. Therefore, when the light guide plate having the curved structure portion is mass-produced, As a result, the efficiency can be improved, and the variation of the characteristics with respect to the shape shift can be suppressed.
  • H / P the aspect ratio of the height H and the interval P
  • the crosstalk amount with respect to the aspect ratio the superiority or inferiority of light straightness is shown (Value) Value
  • the interval between the optical path changing portions is smaller than the interval between the ridge lines.
  • the interval between the optical path changing portions is smaller than the interval between the ridge lines, it is possible to further suppress the spread of light in the direction perpendicular to the straight direction (longitudinal direction).
  • a light source control unit for selectively lighting the plurality of light sources is provided.
  • the light source control unit that selectively turns on the plurality of light sources. Therefore, for example, when applied to a liquid crystal display device as an electronic device, the light source control unit selectively fixes the light source so that an area corresponding to the video signal is illuminated in synchronization with vertical scanning within one frame in the video signal.
  • the light is turned on for a long time, only a specific part of the light guide plate can be appropriately blinked to improve the moving image characteristics.
  • the optical path conversion unit is preferably a microlens.
  • the electronic device of the present invention is characterized by including the above-described light source module in order to solve the above-described problems.
  • the height of the curved structure portion is H and the thickness of the light guide plate is T
  • the height H of the curved structure portion is 10% of the thickness T of the light guide plate. The following is preferable.
  • the height H of the said curved-surface structure part is 10% or less of the thickness T of the said light-guide plate, the light leakage from the clearance gap between curved-surface structure parts can be reduced, and optical coupling efficiency is improved. Can be improved.
  • the electronic apparatus of the present invention is characterized by including the above-described light source module.
  • the present invention relates to a light source module including a side edge (also referred to as sidelight) type light guide plate that emits light from a light source in a planar shape by a light guide plate, and an electronic device including the same, for example, a backlight. It can be applied to electronic devices such as light source modules and liquid crystal display devices.
  • Liquid crystal display device (electronic equipment) 10
  • Light source module 12
  • LED light source
  • Light guide plate 20a Curved surface structure (curved surface structure)
  • Micro lens group optical path conversion unit

Landscapes

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Abstract

　光の直進方向（長手方向）と垂直な方向（短手方向）への拡がりを抑えることを実現することを目的として、本発明の光源モジュールは、導光板（２０）と、導光板（２０）における長手方向の少なくとも一方の端面から光をそれぞれ入射させるＬＥＤ（１２）と、導光板（２０）における光の出射面（２０ｄ）と反対の下面（２０ｃ）に、導光板（２０）の内部にて導光される光を取り出すためのマイクロレンズ群（２０ｂ）とを備えている。そして、導光板（２０）における光の出射面（２０ｄ）に、長手方向に稜線（２０ｅ）を有する曲面で構成された曲面構造体（２０ａ）を複数有する。

Description

光源モジュール、およびそれを備えた電子機器
　本発明は、光源モジュール、およびそれを備えた電子機器に関し、より具体的には、例えば液晶表示装置において、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に用いられる光源モジュール、およ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に開示された面状照明装置がある。図１１は、特許文献１の面状照明装置を示す図である。図１１に示されるように、特許文献１の面状照明装置１００では、導光板１０１の主面にプリズム状の構造体が形成されている。そして、上記主面と直交する端面１１１近傍にＬＥＤ光源１０２が複数設けられている。ここで、複数のＬＥＤ光源１０２の１つの光源１０２ａのみを選択的点灯手段により点灯した場合、導光板１０１の端面１１１から入射した光は、導光板１０１の主面に設けられたプリズム状の構造体の作用により、図１１の上下方向には殆ど広がることなく、図１１の左方向に伝播し、帯状の照明領域１０３が形成される。
　図１２は、特許文献１の面状照明装置におけるプリズム状構造体１１０の構成を示す断面図である。図１２に示されるように、導光板１０１の断面内において、プリズム面の一方の面に対して、平坦面との角度θで入射した光は、全反射されて対向するプリズム面に入射、全反射する。そして、断面角度φで平坦面に入射する。このとき、φ＝θである。特許文献１の面状照明装置では、面状照明を得るため、平坦面にドット状の白色反射面等を形成し均一に照明している。
　また、例えば特許文献２には、導光板における出射面と反対の面にＶ溝が形成された構成が開示されている。
日本国公開特許公報「特開２００９－２８３３８３号公報（２００９年１２月３日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００９－３１４４５号公報　（２００９年　２月１２日公開）」
　しかしながら、特許文献１の面状照明装置には、以下の問題がある。
　すなわち、特許文献１の面状照明装置におけるプリズム状構造体１１０は、角度θが特定の角度である光に対しては、導光板内に光を閉じ込める閉じ込め効果が極めて高い。しかし、浅い角度（平坦面との角度θが小さい）で入射した光Ｃに対しては、閉じ込め効果を奏さない。浅い角度で入射した光Ｃは、直進方向（導光板の長手方向）および垂直方向（導光板の短手方向）への広がりが大きい。このため、図１２に示されるように、光Ｃは、照明領域１０３から外れたプリズム面の真下方向に反射する成分が多くなる。そして、プリズム面の真下方向に反射する成分が平坦面で散乱しプリズム状構造体１１０から出射する。その結果、浅い角度（平坦面との角度θが小さい）で入射した光Ｃは、照明領域１０３からずれた位置から出射するおそれがある。
　このように、従来の構成の導光板では、浅い角度で入射する光に対しては、本来光を出射すべき照射領域１０３から外れた領域から出射する。その結果、照明領域１０３は、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向（短手方向）に拡がるという問題がある。
　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、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向（短手方向）への拡がりを抑えることができる光源モジュール、およ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、上記の課題を解決するために、導光板と、上記導光板における長手方向の少なくとも一方の端面から光をそれぞれ入射させる複数の光源と、上記導光板における光の出射面と反対の面に、上記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であって、上記導光板における光の出射面に、長手方向に稜線を有する曲面で構成された曲面構造部を複数有することを特徴としている。
　上記の構成によれば、上記導光板における光の出射面に、長手方向に稜線を有する曲面で構成された曲面構造部を複数有する。すなわち、複数の曲面構造部は、長手方向に沿って形成されている。一方、導光板の出射面と反対の面に、上記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が形成されている。光路変換部においては導光体中を導光する光線の角度成分を変換し、長手方向及び短手方向における全反射条件を崩す光線を導光体から出射することが可能になる。曲面構造部は、その面形状が（短手方向）に対し連続的に変化した曲面を有する。それゆえ、光路変換部にて光路が変換された光のうち、出射面の長手方向で全反射条件が崩れた光については、短手方向の様々な角度成分の光線が効率的に取り出されることになる。すなわち、出射面の長手方向で全反射条件が崩れた光は、出射面の短手方向において様々な角度で入射しても、出射面で全反射せず導光板から出射する。また、光路変換部にて光路が変換された光のうち、出射面の長手方向で全反射条件が崩れていない光は、導光板から出射することなく、短手方向の光線の成分の拡がりが抑えられた状態で導光板内部を導光することになる。したがって、上記の構成によれば、光の直進方向と垂直な方向（短手方向）への拡がりを抑えることができる光源モジュールを実現することができる。
　本発明によれば、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向（短手方向）への拡がりを抑えることができるという効果を奏する。
　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。
本発明の光源モジュールの概略構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 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における一部の構成を示す断面図である。 （ａ）は、マイクロレンズ群のうち１つのマイクロレンズの拡散イメージを示し、左側はｘ－ｚ面での散乱特性を示す模式図であり、右側は、ｙ－ｚ面での散乱特性を示す模式図であり、（ｂ）は、拡散材（散乱体）の拡散イメージを示し、左側はｘ－ｚ面での散乱特性を示す模式図であり、右側は、ｙ－ｚ面での散乱特性を示す模式図である。 （ａ）は、曲面構造体およびマイクロレンズ群が形成された導光板の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、曲面構造体および散乱体が形成された導光板の構成を示す断面図である。 導光板における曲面構造体の有無と、出射面での照度分布との関係を示し、（ａ）は、導光板に曲面構造体がある場合における出射面上の２次元的な照度分布を示し、（ｂ）は、導光板に曲面構造体がない場合における出射面上の２次元的な照度分布を示し、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）の構成について、導光板の中央部におけるＹ方向の照度分布を示したグラフである。 導光板内部を導光する光の経路を示す断面図であり、（ａ）は、導光板の出射面に曲面構造体が形成された場合（実施例）を示し、（ｂ）は、導光板の出射面に頂角９０°のプリズムが形成された場合（従来例１）を示し、（ｃ）は、導光板の出射面に頂角５°のプリズムが形成された場合（従来例２）を示し、（ｄ）は、（ａ）に示された曲面構造体２０ａの別の構成を示す。 導光板におけるＸ方向の側面形状を示す側面図であり、（ａ）は、曲面構造体の高さが小さい場合を示し、（ｂ）は、曲面構造体の高さが大きい場合を示す。 上記光源モジュールにおける導光板の他の変形例を示し、（ａ）は、導光板の厚さＴに対して高さＨ／間隔Ｐが０．４の条件で曲面構造体を形成した導光板（構成Ｉ）の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の曲面構造体において、間隔をＰ／２、高さをＨ／２とした導光板（構成ＩＩ）の概略構成を示す断面図である。また、（ｃ）は、高さＨ／間隔Ｐの比が同じであるとき、間隔Ｐを半分にすると光閉じ込めの効果は変わらないこと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他の変形例を示す平面図である。 特許文献１の面状照明装置を示す平面図である。 特許文献１の面状照明装置におけるプリズム状構造体の構成を示す断面図である。 光源モジュールにおけるバックライトブリンキングを説明するための模式図である。 曲面構造体２０ａにおける高さＨ及び間隔Ｐのアスペクト比Ｈ／Ｐと光直進性との相関関係を示すグラフである。
　本発明の一実施形態について図１～図１０、図１３、及び図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。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（電子機器）の分解斜視図である。
　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２に示すように、下から順に、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、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１２及びＬＥＤ基板１３、リフレクタ１４、導光板２０、拡散板１５、並びに光学シート群１６から構成されている。尚、拡散板１５、及び光学シート群１６は、本発明においては存在しなくてもよい。
　図３は、光源モジュール１０を備えた液晶表示装置１における一部の構成を示す断面図である。上記ＬＥＤ１２及びＬＥＤ基板１３、並びにリフレクタ１４は、図３に示すように、導光板２０の端部に設けられ、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２１ａに入射し、導光板２０の出射面２０ｄから拡散板１５及び光学シート群１６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。なお、導光板２０からは出射面２１ｄ以外からの面からも光は出射するが、導光板２０の出射面２０ｄ、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、ほとんどの光は出射面２１ｄから出射される。なお、ここでは、導光板２０の長手方向をＸ方向とし、導光板２０の法線方向をＺ方向とし、Ｘ方向およびＺ方向に対し垂直な方向をＹ方向とする。Ｙ方向は、導光板２０の長手方向（Ｘ方向）に対して、短手方向ともいえる。
　図１は、本実施の形態における光源モジュール１０の概略構成を示し、図１の（ａ）は上面図であり、図１の（ｂ）は側面図である。図１の（ａ）および（ｂ）に示されるように、導光板２０の長手方向の両端からそれぞれ光を入射させるＬＥＤ１２として、ＬＥＤＬ１～Ｌ５、ＬＥＤＲ１～Ｒ５が配置されている。ＬＥＤＬ１～Ｌ５はそれぞれ、ＬＥＤＲ１～Ｒ５と長手方向において対向するように配置されている。なお、図１の（ａ）および（ｂ）に示されていないが、光源モジュール１０は、ＬＥＤＬ１～Ｌ５およびＬＥＤＲ１～Ｒ５を選択的に点灯（選択点灯）する光源制御部を備えている。この光源制御部は、ＬＥＤＬ１～Ｌ５およびＬＥＤＲ１～Ｒ５の全光源を点灯するように制御することもできる。
　また、導光板２０の出射面（上面）２０ｄには、曲面で構成された曲面構造体２０ａ…が形成されている。この曲面構造体２０ａ…は、導光板２０の長手方向（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、導光板２１は、光の出射面２０ｄに、長手方向に稜線２０ｅを有する曲面で構成された曲面構造体（曲面構造部）２０ａを複数有する。この曲面構造体２０ａは、導光板２０の出射面２０ｄ自体に形成された構造体（導光板２０自体に形成された構造体）であって、導光板２０に導光板２０とは別の部材として曲面構造部材が設けられたものではない。
　なお、本実施形態では、導光板２０に形成された曲面構造体２０ａは、導光板２０の出射面に対し垂直な方向の高さをＨとし、曲面構造体２０ａ同士の間隔をＰとしたとき、以下の関係、
　　０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５
を満たす構成になっていることが好ましい。すなわち、Ｈ／Ｐ（高さＨ及び間隔Ｐのアスペクト比）は、０．２～０．５の範囲であることが好ましい。より好ましくは、アスペクト比Ｈ／Ｐは、０．３～０．４の範囲である。アスペクト比Ｈ／Ｐを０．２～０．５の範囲に設定することにより、アスペクト比に対するクロストーク量（光直進性の優劣を示す値）の変動を小さくすることができ、光源モジュールの特性変動を抑えることができる。
　図１４は、高さＨ及び間隔Ｐのアスペクト比Ｈ／Ｐと光直進性との相関関係を示すグラフである。図１４のグラフでは、光直進性の優劣を示すパラメータとして（互いに隣接するＬＥＤ間における出射光の）クロストーク量（％）を採用している。このクロストーク量が小さいほど、光直進性が高くなる。また、図１４に示されるグラフは、長手方向の長さ６０インチ、厚み３ｍｍの導光板２０を用いた結果である。
　図１４に示されるように、アスペクト比が小さくなるに従い、クロストーク量が大きくなっている。すなわち、光直進性は、アスペクト比が小さくなるに従い低下している。アスペクト比Ｈ／Ｐ≧０．２である場合、アスペクト比に対しクロストーク量の変動が大きく、かつクロストーク量自体が比較的大きくなっている。一方、０．２＜アスペクト比Ｈ／Ｐ＜０．５である場合、アスペクト比に対するクロストーク量（光直進性）の変動が比較的小さく、かつクロストーク量自体が小さくなっている。
　以上のことから、曲面構造体２０ａにおけるアスペクト比Ｈ／Ｐは、
０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５
を満たす構成になっていることが好ましいことがわかる。アスペクト比が０．２～０．５の範囲内であれば、光直進性の変動を小さくすることができる。また、曲面構造体２０ａの形状にずれがあった場合でも、光直進性が大きく変動することがない。なお、アスペクト比Ｈ／Ｐ＝０．５である場合、曲面構造体２０ａの形状は半円筒形状に相当する。
　また、図１の（ｂ）に示されるように、導光板２０における曲面構造体２０ａと反対側の下面２０ｃ（出射面２０ｄと反対の面；裏面）には、光路変換部として、マイクロレンズ群２０ｂが形成されている。
　マイクロレンズ群２０ｂは、導光板２０にて導光される光を取り出すレンズ群である。すなわち、マイクロレンズ群２０ｂは、導光板２０の内部にて導光される光の光路を変換させ、出射面２０ｄ側に取り出す。マイクロレンズ群２０ｂは、導光板２０の出射面２０ｄから出射される光が均一になるように形成されている。マイクロレンズ群２０ｂを構成するマイクロレンズは、同一の間隔で配置されている。マイクロレンズの間隔は、曲面構造体２０ａの間隔Ｐよりも小さくなっており、具体的には８５μｍである。
　本実施の形態においては、光路変換部は、マイクロレンズ群２０ｂであったが、この構成に限定されず、導光板２０の内部にて導光される光の光路を変換させるものであればよい。例えば、光路変換部は、導光板２０の内部にて導光される光を散乱（拡散）させる散乱体であってもよい。この場合、光路変換部は、導光板２０の下面２０ｃに白色パターンの散乱体が点在した構成になる。しかし、散乱体の形状は点状に限定されず、線状の白色パターン、または、プリズム等から形成することもできる。白色パターンの散乱体は、例えば、スクリーン印刷等によって形成することができる。また、プリズム形状の散乱体は、押し出し成形、射出成形、プレス加工等により形成することができる。なお、本実施の形態においては、光路変換部は、出射面２０ｄ側に取り出す光の指向性を確保する上で、マイクロレンズ群２０ｂであることが好ましい。
　ここで、本実施例におけるマイクロレンズについて言及する。
　ここでいうマイクロレンズとは、導光板２０上に導光板２０の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する樹脂により形成される構造物である。本実施例に示すマイクロレンズにおいては、インクジェット装置により導光板２０に塗布を行い、ＵＶ硬化を行うことで形成することができる。インクジェット装置により塗布を行うことで、高い位置精度と細かい塗布が可能であり、広い狭い関係なく均一なパターン印刷が可能である。本実施例においては、マイクロレンズの単体の径は、０μｍ（マイクロレンズ塗布無しの場合に相当）および約３０～７０μｍの範囲で制御を行い、ピッチは８５μｍとしている。
　なお、マイクロレンズの屈折率は導光板材料の屈折率と同じであることが理想であるが、導光板材料の屈折率±１０％の範囲で取り出す光の指向向性確保に問題の無い結果が得られ、導光板材料の屈折率±３％で不要な散乱の殆ど無い良好な結果が得られることを確認している。
　一方で、導光板２０における光路変換部としては、拡散材を含有したインクの印刷によるもの（散乱体）もある。一般的に、散乱体は、マスクを用いたスクリーン印刷により形成が可能であるが、マイクロレンズと同程度まで一つ一つのパターンをあまり小さくすることはできない。
　図４の（ａ）は、マイクロレンズ群２０ｂのうち１つのマイクロレンズ２０ｂ１の拡散イメージを示し、左側はｘ－ｚ面での散乱特性を示す模式図であり、右側は、ｙ－ｚ面での散乱特性を示す模式図である。また、図４の（ｂ）は、拡散材（散乱体）の拡散イメージを示し、左側はｘ－ｚ面での散乱特性を示す模式図であり、右側は、ｙ－ｚ面での散乱特性を示す模式図である。
　光路変換部としてのマイクロレンズ２０ｂ１は、導光板２０との屈折率が同じであるために、マイクロレンズ面での屈折と反射により光路変換がなされる。よって、図４の（ａ）に示されるように、マイクロレンズ２０ｂ１により光路変換された光は、光線の進行方向（図中Ｘ方向）および進行方向に対して垂直な方向（図中Ｙ方向）において変動が少なく、ｚ方向での角度変換による光路変換が主となる。そのため、光路変換部としてのマイクロレンズ２０ｂ１は、光線の指向性は保たれることになり、導光板２０内における光線の直進性を向上させることが可能である。
　一方で、拡散材を含有したインクによるパターン（散乱体）においては、拡散材による光線の乱反射による光路変換のため、光路変換後の光線は、マイクロレンズ２０ｂ１と比較すると広い範囲の角度に散乱される確率が高くなる。しかし、導光板２０の光出射面に形成された曲面構造体２０ａによる効果によって、短手方向の光を閉じ込める効果は、マイクロレンズと比較して劣るわけではない。
　また、図５の（ａ）は、曲面構造体２０ａおよびマイクロレンズ群２０ｂが形成された導光板２０の構成を示す断面図である。また、図５の（ｂ）は、曲面構造体２０ａおよび散乱体２０ｆが形成された導光板２０の構成を示す断面図である。
　上述のように、散乱体２０ｆは、マイクロレンズ２０ｂ１と同程度まで一つ一つのパターンをあまり小さくすることはできない。それゆえ、図５の（ｂ）に示されるように、光路変換部として散乱体２０ｆを形成した場合、曲面構造体２０ａの大きさによっては、散乱体２０ｆが曲面構造体２０ａよりも大きくなることがある。
　このように、本実施の形態の光源モジュールにおいて、導光板２０は、下面２０ｃに光を出射面２０ｄ側へ取り出すためのマイクロレンズ群２０ｂが形成され、出射面２０ｄに曲面構造体２０ａが形成された構成である。この構成によれば、マイクロレンズ群２０ｂにより導光板２０の出射面２０ｄ側に取り出される光の指向性を確保しつつ、曲面構造体２０ａにより短手方向（Ｙ方向）の光の拡がりを抑えることができる。それゆえ、導光板２０内部での光直進性を向上させることができる。
　図６は、導光板２０における曲面構造体２０ａの有無と、出射面での照度分布との関係を示すグラフである。図６の（ａ）は、導光板２０に曲面構造体２０ａがある場合における出射面２０ｄ（ＸＹ平面）上の２次元的な照度分布を示し、図６の（ｂ）は、導光板２０に曲面構造体２０ａがない場合における出射面２０ｄ（ＸＹ平面）上の２次元的な照度分布を示し、図６の（ｃ）は、図６の（ａ）および図６の（ｂ）の構成について、導光板の中央部におけるＹ方向の照度分布を示す。なお、図６の（ａ）～（ｃ）においては、図１の（ａ）および（ｂ）におけるＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３を選択的に点灯している。
　図６の（ａ）および（ｃ）に示されるように、導光板２０の出射面２０ｄに曲面構造体２０ａが形成されている場合、ＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３からの出射光は、曲面構造体２０ａの効果により、短手方向（Ｙ方向）に拡がることなく、導光板２０内を導光していることが分かる。そして、導光板２０内部を導光している光は、マイクロレンズ群２０ｂにより出射面２０ｄ側に取り出されている。すなわち、ＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３を選択的に点灯することで、導光板２０の出射面２０ｄにおける特定の照射領域（ＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３に対応した領域）から光が出射している。
　一方、図６の（ｂ）および（ｃ）に示されるように、導光板２０の出射面２０ｄに曲面構造体２０ａが形成されていない場合、ＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３からの出射光は、短手方向（Ｙ方向）に拡がってしまい、導光板２０の出射面２０ｄ全面から光が出射していることが分かる。すなわち、ＬＥＤＬ３およびＬＥＤＲ３を選択的に点灯しても、出射面２０ｄの特定の領域から光が出射しない。
　このように本実施の形態の光源モジュールによれば、ＬＥＤＬ１～Ｌ５およびＬＥＤＲ１～Ｒ５のうち点灯するＬＥＤを選択することで、導光板２０の出射面２０ｄにおける、選択したＬＥＤに対応した領域から精度良く光を出射する（取り出す）ことが可能になる。すなわち、点灯するＬＥＤを選択することで、導光板２０の出射面２０ｄでの光の照射領域を制御することができる。
　ところで、液晶表示装置１においては、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）表示装置と比較して、動画のボヤケという問題点がある。すなわち、ＣＲＴ表示装置においては、あるフレームにおける画素の発光期間と、次のフレームにおけるこの画素の発光期間との間に、この画素が発光しない非発光期間があるため、残像感が少ない。これに対して、液晶表示装置１の表示方式はこのような非発光期間がない「ホールド型」であるため、残像感が生じ、この残像感が使用者に動画のボヤケとして認識される。
　そこで、バックライト型の液晶表示装置１においては、バックライトである光源モジュール１０を分割し、液晶パネル３に映像信号を印加するタイミングに同期して順次消灯することにより、画像表示と画像表示との間に黒表示を挿入する技術であるバックライトブリンキングが提案されている。これにより、疑似インパルス型の表示を実現し、残像感を抑え、消費電力を低減することができる。
　図１３を参照して、バックライトブリンキングについて説明する。図１３は、光源モジュール１０におけるバックライトブリンキングを説明するための模式図である。図１３に示されるように、光源モジュール１０は、光源制御部２３を備えている。このような光源モジュール１０を備えた液晶表示装置１は、映像信号における１フレーム内の垂直走査に同期して、映像信号に応じた領域が照明されるように、光源制御部２３によって、選択的にＬＥＤを一定時間点灯することができる。それゆえ、導光板２０の特定の部分のみを適切に点滅照明して動画特性を向上させることができる。
　具体的なバックライトブリンキング動作として、図１３に示すような、画面をスキャンフレーム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、及び２２ｅの５フレームに分割した場合における動作について説明する。図１３に示される構成では、スキャンフレーム２２ａ～２２ｅの各フレームに対応して、導光板２０の長手方向両端に位置するＬＥＤ１２についても５ブロックに分かれる。ＬＥＤ１２における５ブロックはそれぞれ、Ｌ１～Ｌ５のうち対応するスキャンフレームの長手方向左側に配されたＬＥＤと、Ｒ１～Ｒ５のうち対応するスキャンフレームの長手方向右側に配されたＬＥＤとから構成されている。例えば、スキャンフレーム２２ｄに対応するＬＥＤ１２のブロックは、Ｌ３及びＬ４から構成されている。例えばスキャンフレーム２２ｃを選択的に点灯させる場合、光源モジュール１０の光源制御部２３は、ＬＥＤ１２におけるＬ３及びＲ３を選択的に点灯させる。これにより、液晶表示装置１において、映像信号の１フレーム内の垂直走査に同期して、各フレームを選択点灯させることが可能になり、動画特性を向上させることができる。
　次に、曲面構造体２０ａの効果について、図７の（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。図７は、導光板内部を導光する光の短手方向の経路示す断面図であり、図７の（ａ）は、導光板２０の出射面に曲面構造体２０ａが形成された場合（実施例）を示し、図７の（ｂ）は、導光板２０の出射面に頂角９０°のプリズムが形成された場合（従来例１）を示し、図７の（ｃ）は、導光板２０の出射面に頂角５°のプリズムが形成された場合（従来例２）を示し、図７の（ｄ）は、図７の（ａ）に示された曲面構造体２０ａの別の構成を示す。なお、図７の（ａ）に示された曲面構造体２０ａは、高さＨと間隔Ｐとの比率Ｈ／Ｐが０．４となっている。
　導光板内部を様々な角度で導光する光を、効率的に出射面で出射させるためには、光が出射面で全反射するか否かが重要である。導光板は、出射面に入射してくる光に対し全反射する光が多ければ多いほど、出射面からの光の出射効率が低下する。一方、出射面に入射してくる光に対し全反射する光が少なければ、出射面からの光の出射効率が増加する。すなわち、導光板内部の光を効率的に出射面で出射させるためには、出射面に様々な角度で入射する光に対し全反射する条件を崩すことが重要になる。本来は、導光板内の光について、Ｘ方向（長手方向）およびＹ方向（短手方向）の２成分の全反射条件を考慮する必要があるが、図７の（ａ）～（ｄ）においては、Ｙ方向成分だけを考慮し、Ｘ方向の成分については全反射条件が崩された角度であるとしている。
　図７の（ａ）に示される曲面構造体２０ａは、その面形状が（短手方向に対し）連続的に変化しているので、出射面に様々な角度で入射する光の取り出しに有効に作用している。それゆえ、図７の（ａ）に示されるように、短手方向に対し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、浅い角度で導光する光Ｃは、水平に近い面に入射すると全反射しやすい（全反射条件を崩しにくい）。しかし、図７の（ａ）に示された形状においては、水平に近い面は半円筒の上部に形成されており、光Ｃが照射されにくい部分に位置している。それゆえ、浅い角度で導光する光Ｃは、短手方向に対し傾斜した面に照射されるため、全反射条件が崩れやすい。
　一方、導光板２０の出射面に頂角９０°のプリズムが形成された場合、図７の（ｂ）に示されるように垂直光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内に戻ってしまう。また、導光板２０の出射面に頂角５°のプリズムが形成された場合、図７の（ｃ）に示されるように、垂直光Ａおよび浅い角度で導光する光Ｃはともに、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。よって、図７の（ｂ）および（ｃ）のように導光板２０の出射面にプリズムが形成された場合、導光板内に光を閉じ込めるため、導光板から光を出射させる効率が低下してしまう。
　また、本実施の形態の光源モジュール１０においては、光路変換部としてのマイクロレンズ群２０ａが、導光板２０の内部にて導光される光の光路を変換させ、出射面２０ｄ側に取り出す。マイクロレンズ群２０ａは、図７の（ａ）に示される垂直光Ａを効率的に誘起するため、曲面構造体２０ａによる効果がさらに向上する。一方、図７の（ｂ）および（ｃ）のように導光板２０の出射面にプリズムが形成された場合、逆効果になり、効率的に導光板から光を出射させることができない。
　図７の（ａ）に示された曲面構造体２０ａは、導光板２０の出射面に対し突出した凸シリンダ面を有する構造であった。これに対し、図７の（ｄ）に示された曲面構造体２０ａは、導光板２０の出射面に対し窪んだ凹シリンダ面を有する構造である。図７の（ｄ）に示された構成においては、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７の（ｄ）に示された曲面構造体２０ａは、図７の（ｂ）及び（ｃ）に示された構成と比較して、効率的に導光板から光を出射させることが可能である。
　また、導光板の厚さが同じである場合、図７の（ａ）に示された形状は、プリズム形状よりも断面積を確保しやすい。それゆえ、導光板２０の出射面に曲面構造体２０ａが形成された構成では、ＬＥＤからの光の入射面での光結合効率が高く、光漏れが起きにくい。
　また、本実施の形態の光源モジュール１０をバックライト等の面状照明として用いた場合、導光板２０真上に各種光学シートが配置されることが一般的である。それゆえ、導光板２０の出射面がプリズムのような鋭利な形状であると、こすれ等により光学シートが傷つくおそれがある。これに対し、導光板２０の出射面に曲面構造体２０ａが形成されている場合、こすれ等により光学シートが傷つくおそれがない。
　次に、曲面構造体２０ａの形状について、さらに詳細に説明する。これまで、曲面構造体２０ａの形状が凸シリンダ形状である場合について説明したが、曲面構造体２０ａの形状は、長手方向（Ｘ方向）に垂直な断面形状が円弧を含んでいればよく、断面形状の一部が直線であってもよい。このような形状は、導光板２０をプレス加工することにより形成することができる。
　次に、曲面構造体２０ａの高さＨと、導光板２０の光入射面での光結合効率との関係について説明する。図８は、導光板２０におけるＸ方向の側面形状を示す側面図であり、図８の（ａ）は、曲面構造体２０ａの高さＨが小さい場合を示し、図８の（ｂ）は、曲面構造体２０ａの高さＨが大きい場合を示す。なお、図８の（ａ）および（ｂ）においては、曲面構造体２０ａの間隔Ｐ、および導光板２０の厚さＴは同一としている。
　本実施の形態においては、ＬＥＤからの光は、導光板２０の長手方向の側面に入射することになる。図８の（ｂ）に示されるように、光の入射面形状（導光板２０におけるＸ方向の側面形状）において曲面構造体２０ａの高さＨが大きい場合、入射面積が小さくなるため、隙間（図８の（ｂ）では斜線部）から光が漏れてしまい、光結合効率が低下する。一方、図８の（ａ）に示されるように、光の入射面形状（導光板２０におけるＸ方向の側面形状）において曲面構造体２０ａの高さＨが小さい場合、入射面積が大きくなり、隙間からの光漏れを低減でき光結合効率を向上させることができる。
　よって、光入射面における光結合効率および光漏れは、曲面構造体２０ａの高さＨが大きければ大きいほど低下する。近似的には、曲面構造体２０ａの高さＨが２倍になると、光漏れ量が２倍になり、光結合効率のロスも２倍になる。
　光入射面における光結合効率および光漏れを考慮すると、曲面構造体２０ａの高さＨは、導光板２０の厚さＴの１０％以下であることが好ましい。曲面構造体２０ａの高さＨが導光板２０の厚さＴの１０％を超えた場合、結合効率の低下が大きくなってしまう（光漏れが入射光の５％程度になる）ため、好ましくない。また、導光板２０の厚さＴが小さくなると、高さＨが厚さＴの５％以上でないと曲面構造体２０ａを作製することができないおそれがある。すなわち、導光板２０が薄くなると、曲面構造体２０ａの高さＨの範囲が厚さＴの５％以下では、曲面構造体２０ａの作製が困難である。それゆえ、曲面構造体２０ａの現実的な寸法を考慮すると、曲面構造体２０ａの高さＨは、導光板２０の厚さＴの５％以上１０％以下であることがなお好ましい。また、具体的な寸法としては、例えば、導光板２０の厚さＴが４．２ｍｍであり、面構造体２０ａの高さＨが０．２ｍｍである。ただし、曲面構造体２０ａについて、間隔Ｐを一定とし、高さＨを小さくすると、導光板２０内に光を閉じ込める閉じ込め効果が低減する。
　また、曲面構造体２０ａの形状は変えずに間隔Ｐを細かくしていくことで、光直進性を維持したまま、導光板の断面積を確保することが可能である。図９の（ａ）は、導光板２０の厚さＴに対して高さＨ／間隔Ｐが０．４の条件で曲面構造体２０ａを形成した導光板２０（構成Ｉ）の概略構成を示す断面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）の曲面構造体２０ａのおいて、ピッチをＰ／２、高さをＨ／２とした導光板２０（構成ＩＩ）の概略構成を示す断面図である。図９の（ａ）および（ｂ）に示されるように、高さｈ／間隔Ｐの比が同じであるとき、間隔Ｐを半分にすると光閉じ込めの効果は変わらないが、曲面構造体２０ａ同士の隙間は１／２になる。図９の（ｃ）は、高さＨ／間隔Ｐの比が同じであるとき、間隔Ｐを半分にすると光閉じ込めの効果は変わらないことを示すグラフである。なお、図９の（ｃ）では、構成Ｉとして、曲面構造体２０ａの間隔Ｐ＝０．４ｍｍ、曲面構造体２０ａの高さＨ＝０．１６ｍｍ、導光板２０の厚さＴ＝４．２ｍｍの導光板を用いている。また、構成ＩＩとして、曲面構造体２０ａの間隔Ｐ＝０．２ｍｍ、曲面構造体２０ａの高さｈ＝０．０８ｍｍ、導光板２０の厚さＴ＝４．２ｍｍの導光板を用いている。構成Ｉと構成ＩＩとは、曲面構造体２０ａにおける半円筒形状が相似的に１／２になっている。
　図９の（ｃ）に示されるように、構成Ｉと構成ＩＩとの間で、光直進性に関してはなんら変化することないことがわかる。それゆえ構成Ｉに対して間隔Ｐを小さくし構成ＩＩとすることで、光漏れ量を半減し、光結合ロスも半減することが可能である。また、間隔Ｐを細かくすることで、長手方向に伸びている曲面構造を視認しにくくする効果もある。
　また、上述の説明では、１枚の導光板２０を備えた構成について説明したが、本実施の形態の光源モジュール１０は、この構成に限定されない。図１０に示されるように、バックライトブリンキングを行うために、導光板２０を複数の導光体２１…にて分割して構成し、これら複数の導光体２１…を、長手方向に対して並列にそれぞれ隙間２２を有して配設した構成であってもよい。この場合、ＬＥＤ１２は、各導光体２１における長手方向の一方の端面２１ａから光をそれぞれ入射させるようになっている。尚、必ずしも一方の端面２１ａに限らず、長手方向の他方の端面から入射させてもよく、さらに、一方の端面２１ａ及び他方の端面の両方から光を入射させてもよい。すなわち、本発明では、少なくとも一方の端面２１ａから光を入射させれば足りる。
　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、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。
　本発明の光源モジュールは、以上のように、上記導光板における光の出射面に、長手方向に稜線を有する曲面で構成された曲面構造部を複数有する構成である。また、本発明の電子機器は、以上のように、上記記載の光源モジュールを備えた構成である。
　それゆえ、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向（短手方向）への拡がりを抑えることができるという効果を奏する。
　本発明の光源モジュールにおいて、上記曲面構造部の高さをＨとし、上記曲面構造部同士の間隔をＰとしたとき、高さＨ及び間隔Ｐは、
　　０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５
を満たすことが好ましい。
　上記の構成によれば、上記曲面構造部は、その接線の傾きが連続的に変化している。それゆえ、出射面に様々な角度で入射する光の取り出し効果及び短手方向への光の拡がりを抑制する効果という点で有効に作用する。また、上記の構成によれば、高さＨ及び間隔Ｐは、０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５を満たすように設定されているので、曲面構造部を有する導光板を量産するに際し作製効率が向上するとともに、形状のずれに対する特性の変動を抑えることが可能になる。また、Ｈ／Ｐ（高さＨ及び間隔Ｐのアスペクト比）を０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５の範囲に設定することにより、アスペクト比に対するクロストーク量（光直進性の優劣を示す値）の変動を小さくすることができ、光源モジュールの特性変動を抑えることができる。
　本発明の光源モジュールにおいて、上記光路変換部の間隔は、上記稜線の間隔よりも小さくなっていることが好ましい。
　上記の構成によれば、上記光路変換部の間隔は、上記稜線の間隔よりも小さくなっているため、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向への拡がりをさらに抑えることができる。
　本発明の光源モジュールにおいて、上記複数の光源を選択的に点灯する光源制御部を備えたことが好ましい。
　上記の構成によれば、上記複数の光源を選択的に点灯する光源制御部を備えている。それゆえ、例えば電子機器として液晶表示装置に適用すると、光源制御部が映像信号における１フレーム内の垂直走査に同期して映像信号に応じた領域が照明されるように、選択的に光源を一定時間点灯するとき、導光板の特定の部分のみを適切に点滅照明して動画特性を向上させることができる。
　本発明の光源モジュールにおいて、上記光路変換部は、マイクロレンズであることが好ましい。
　上記の構成によれば、出射面側に取り出す光の指向性を向上させることができる。
　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ことを特徴としている。
　本発明の光源モジュールにおいて、上記曲面構造部の高さをＨとし、上記導光板の厚さをＴとしたとき、上記曲面構造部の高さＨは、上記導光板の厚さＴの１０％以下であることが好ましい。
　上記の構成によれば、上記曲面構造部の高さＨは、上記導光板の厚さＴの１０％以下であるので、曲面構造部同士の隙間からの光漏れを低減でき、光結合効率を向上させることができる。
　本発明の電子機器は、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、光の直進方向（長手方向）と垂直な方向への拡がりを抑えることができる電子機器を実現することができる。
　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　　　　　　曲面構造体（曲面構造部）
２０ｂ　　　　　　マイクロレンズ群（光路変換部）
２０ｃ　　　　　　下面
２０ｄ　　　　　　出射面
２０ｅ　　　　　　稜線
２１ａ　　　　　　端面
２２ａ～２２ｅ　　スキャンフレーム
２３　　　　　　　光源制御部

Claims (7)

  1. 　導光板と、
    　上記導光板における長手方向の少なくとも一方の端面から光をそれぞれ入射させる複数の光源と、
    　上記導光板における光の出射面と反対の面に、上記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であって、
    　上記導光板における光の出射面に、長手方向に稜線を有する曲面で構成された曲面構造部を複数有することを特徴とする光源モジュール。
  2. 　上記曲面構造部の高さをＨとし、上記曲面構造部同士の間隔をＰとしたとき、高さＨ及び間隔Ｐは、
    　　０．２＜Ｈ／Ｐ＜０．５
    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. 　上記光路変換部の間隔は、上記稜線の間隔よりも小さくなってい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. 　上記複数の光源を選択的に点灯する光源制御部を備えた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. 　上記光路変換部は、マイクロレンズ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. 　上記曲面構造部の高さをＨとし、上記導光板の厚さをＴとしたとき、
    　上記曲面構造部の高さＨは、上記導光板の厚さＴの１０％以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の光源モジュール。
  7. 　請求項１～６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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