(57)【要約】【課題】薄型で、かつ、輝度の均一性が高い平面光源を得ることを目的とする。【解決手段】この光源モジュールによれば、断面形状が三角形である導光体１１の底面１１Ｃに光拡散手段１２を形成した。これにより、前記導光体１１の側面１１Ｄと側面１１Ｅの方向へ光束を出射でき、薄型で光拡散性の高い光源モジュールを得る。【選択図】図１
2010192269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入射する少なくとも１つの入射面と、
前記入射面から入射した光を出射させる前記入射面と隣接する出射面とを有する導光体と、
前記導光体の前記入射面に隣接した底面に、導光体中を伝播する光を外部に出射させる光拡散手段と、を備え、
前記導光体は、底面に対して鋭角となるように側面が設けられていることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記導光体の導光方向に垂直な断面形状は三角形であることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記底面と前記側面とのなす角が４５°≦θ＜９０°であることを特徴とする請求項２記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記導光体の導光方向に垂直な断面形状は台形であることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記請求項１から４記載の光源モジュールを一つ以上配列することを特徴とする平面光源装置および電子機器
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の光源モジュールは、一般照明用の光源、あるいは液晶表示装置のバックライト光源として利用可能な、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする光源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線状の導光体を利用した面状または線状の光源モジュールは、蛍光灯の代替である一般照明用途、液晶テレビ用バックライト、スキャナ、コピー機などに用いられている。導光体を用いた線状光源としては、例えば特開２００２−１００２２４（特許文献１）、特表２００６−５１１０５０（特許文献２）などに記載のものがある。
【０００３】
上記特許文献に開示された導光体を使用した光源モジュールは、導光体の外部へ光を取り出す光拡散手段、および、導光体へ光を入射させるための光源から構成される。光源から放射された光は、導光体に結合され、全反射を繰り返すことによって導光体内を導光していく。このとき、導光体に形成されている光拡散手段に入射した光は、随時前記光拡散手段で散乱され、全反射条件を満たさなくなる段階で、導光体の外部へと出射される。
【０００４】
ところで、近年、液晶テレビはデザイン性、省スペース性、および、省資源性等の理由から、さらなる薄型化の実現が求められている。また、液晶テレビ全体の薄型化を実現するため、バックライトの薄型化が必須である。このため、バックライトに用いる光源モジュールから光を高拡散に出射させることが必要である。例えば線状の光源モジュールを液晶テレビのバックライト用の光源に用いる場合も、光を高拡散に出射させることが望ましく、図２０に示される光の強度分布がより広がるようにすることが望ましい。
【０００５】
これに対し、従来例ではこの光の拡散性のことは何ら考慮されていない。このため、従来例の構成では、出射光の拡散性が不十分であり、バックライト装置の薄型化ができないという問題がある。また、一般照明用途としても、高拡散に出射できるということは、より広い領域を均一に照らすことが可能となることを意味することから、必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１００２２４号公報
【特許文献２】特表２００６−５１１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、導光体から光を高拡散に出射させることが可能な光源モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の光源モジュールは、
光源と、
前記光源からの光が入射する少なくとも１つの入射面と、前記入射面から入射した光を出射させる前記入射面と隣接する出射面とを有する導光体と、
前記導光体の前記入射面に隣接した底面に、導光体中を伝播する光を外部に出射させる光拡散手段とを備えた光源モジュールにおいて、前記導光体の底面に対して鋭角となるように側面を設けたことを特徴とする。この発明の光源モジュールによれば、前記底面に対して鋭角に側面を設けており、その側面部で光路が変換されることで、より光拡散性の高い出射が可能となる。
【０００９】
また、一実施形態の光源モジュールでは、前記導光体の導光方向に垂直な断面形状は三角形とし、好ましくは、前記導光体の底面に相当する前記三角形の底辺と、前記導光体の前記側面に相当する前記三角形の他の二辺とのなす角度が４５°≦θ＜９０°とする。
【００１０】
また、一実施形態の光源モジュールでは、前記導光体の導光方向に垂直な断面形状は台形とする。
【００１１】
これらの発明の光源モジュールによれば、より高拡散に光を出射することが可能である。このため、広範囲に光束を照射することが可能な光源モジュールを得ることができる。
【００１２】
また、一実施形態の平面光源装置および電子機器では、上記光源モジュールを少なくとも一つ以上配列する構成とする。
【００１３】
この実施形態の電子機器によれば、広範囲に光束を照射することが可能な光源モジュールを備えた照明用光源,液晶表示装置のバックライト光源等の電子機器を実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の光源モジュールによれば、上記導光体の側面を光底面に対して鋭角となるよう設けることで、上記導光体の側面で導光の光路を変換するため、より高拡散に光を出射可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の光源モジュール１の概要を説明するため図である。
【図２】本発明の実施の形態１の光源モジュール１から出射される光束の分布を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の導光体１１に形成される光拡散手段１２の配列ピッチの分布を示す配列ピッチ分布図である。
【図４】本発明の第１実施形態の導光体１１に形成される光拡散手段１２の配列ピッチの分布を示す底面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の光源モジュール１に用いられる導光体１１の断面形状を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態の光源モジュール１から出射される光束の分布を示す図である。
【図７】本発明の光源モジュール１を少なくとも１つ以上並べることで実現した第３実施形態における平面光源装置１７を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の一形態について、図１および図２に基づいて説明する。光源としてＬＥＤを用いた照明装置を例として説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態の構成に限定されるもではない。また、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し説明を省略する。
【００１７】
(第１実施形態)
図１（ａ）はこの発明の光源モジュール１の第１実施形態が備える導光体１１の斜視図であり、図１（ｂ）は上記導光体１１のＡＡ断面を示す断面図である。
【００１８】
この第１実施形態では、上記導光体１１の一例として、１辺１０ｍｍ×長さ５３０ｍｍの正三角柱のアクリル樹脂を採用している。ここで、長さとは、光入射側端面１１Ａから、前記光入射側端面１１Ａの対向側端面１１Ｂへ向かう導光方向Ｚの寸法であり、高さとは導光体１１の主出射方向となる方向Ｙの寸法であり、幅とは上記導光方向Ｚと主出射方向Ｙとに直交する方向Ｘの寸法である。
【００１９】
尚、サイズは必要に応じて変更可能で上記サイズに限定されるものではない。また、導光体１１の材料としては、アクリル樹脂の他、ポリスチレン樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂またはガラスなど、透明で、光の透過率の高い材質であれば同様の効果が得られ、上記の樹脂等に限定されるものではない。
【００２０】
この実施形態の光源モジュール１は、図１（ａ）に示すように、光入射側端面１１Ａに隣接して光源２が設置される。光源２はこの実施形態ではＬＥＤ (発光ダイオード)で構成されている。
【００２１】
また、導光体１１の前記端面Ａの隣接面としての底面１１Ｃには上記導光方向Ｚに所定の間隔を隔てて複数の光拡散手段１２が形成され、この底面１１Ｃに隣接する隣接面である側面１１Ｄと側面１１Ｅは前記底面１１Ｃに対して６０°傾斜している。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、上記光拡散手段１２は上記底面１１Ｃにおいて上記方向Ｘに線状に点在している。
【００２３】
また、この実施形態では、上記光拡散手段１２の形成は、透明樹脂中に拡散微粒子を混ぜ合わせて、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等の印刷技術によって導光体１１に線状にパターニングしたものとした。
【００２４】
なお、上記光拡散手段１２の形状としては、線状ではなく、斑点状でも同様の効果を得ることが可能である。さらに、上記光拡散手段１２としては上記の拡散微粒子を印刷したものに替えて、マイクロプリズムとしてもよい。
【００２５】
また、上記光拡散手段１２に替えて、Ｖ型形状の溝、マイクロレンズ構造等の光を散乱、反射させる効果を有する形状による光拡散手段としてもよい。
【００２６】
上記光源２から導光体１１に入射して、導光体１１内を伝播して行く光が、光拡散手段１２に入射すると、この入射光は上記光拡散手段１２で反射、散乱されて、導光体１１中で全反射条件を満たさなくなり、光拡散手段１２を設けた底面１１Ｃに鋭角な角度で隣接する側面１１Ｄ、側面１１Ｅから上記反射、散乱された光が出射されることとなる。本実施形態では、前記側面１１Ｄと側面１１Ｅが出射面となる。前記側面１１Ｄと側面１１Ｅは、光入射側端面１１Ａに隣接することになる。
【００２７】
ここで、前述の通り、この実施形態の光源モジュールが備えた導光体１１は、従来例の場合と異なり、導光体１１のＸＹ断面は正三角形であるため、光拡散手段１２により散乱した光は側面１１Ｄ、側面１１Ｅから出射されるが、その際、前記側面１１Ｄ，側面１１Ｅにより光路変換され、より斜め上方に出射されるため、導光体１１が直方体で、その断面が長方形の場合よりも、高拡散に光を出射することが可能となる。
【００２８】
以上のように構成された本実施の形態１における光源モジュールから出射される光束の分布を、図２を用いて説明する。同図は図１（ａ）に示される光源モジュールからの出射光のＸ方向の配向分布を、従来技術等と比較して示したものであり、導光体底面の光拡散手段から高さ２０ｍｍの位置の照射面上の照度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す。光拡散手段が設けられた底辺の長さと高さをほぼ一定として、側面の角度の配向分布への影響を評価した。
【００２９】
図２の細実線は導光体１１の断面形状が図１の底辺の長さ１０ｍｍの正三角形状でθ＝６０°の場合を示し、細破線は導光体１１の断面形状が底辺の長さ１０ｍｍでθ＝４５°の二等辺三角形の場合を示し、太実線は導光体１１の断面形状がθ＝９０°の底辺の長さ１０ｍｍで高さ６ｍｍの場合を示す。また、導光体１１のＸ方向位置が０ｍｍの点は、導光体１１の中心部分に相当する。
【００３０】
図２から分かるように、θを９０°より小さくすると、つまり導光体１１の形状を三角形形状とすることで、光の拡散性が増していることが分かる。更に、θが４５°以下になるとθが９０°つまり、断面が長方形の場合と同程度の拡散状態となる。そのため、底面と側面のなす角度θは４５°≦θ≦９０°であることが良いことが判明した。
【００３１】
次に、この実施形態の導光体１１に形成される上記光拡散手段１２の配列ピッチ(ｍｍ)の分布を示す。図３の横軸は、光入射側端面１１Ａから、前記光入射側端面１１Ａの対向側端面１１Ｂに亘るＺ方向の位置座標Ｚを表し、図３の縦軸は、光拡散手段１２の配列ピッチ(ｍｍ)を表す。上記位置座標Ｚにおいて零は、光入射側端面１１Ａと光入射側端面１１Ａの対向側端面１１Ｂとの間の中央の位置を表し、この中央の位置よりも対向側端面１１Ｂに近づくほど位置座標Ｚが増加している。
【００３２】
図４は、図１を底面１１Ｃ側即ちＹ方向に向かって視た図面である。上記光拡散手段１２は、光入射側端面１１Ａから離れるほど配列ピッチが減少しており、対向側端面１１Ｂ側において配列ピッチが最小になっている。つまり、光入射側端面１１Ａにおいて光拡散手段１２は、密度が最大になっている。
【００３３】
なお、この図３および図４に示した配列ピッチ分布の一例は、照射面上の照度分布が均一になるように、光線追跡の解析ソフトを用いて求めた。これは、光源２側では導光体内部から出射して減衰していないため光量が大きいが、対向側端面１１Ｂ側に導光する課程で、光拡散手段１２により出射されるため光量は減衰する。その減衰分を補うため、端面Ｂ側で光拡散手段１２の密度を上げている。
【００３４】
また、この実施形態では、上記光拡散手段１２を、線状でかつ島状に形成し、その幅を一定にし、配列ピッチ分布即ち密度を変えていったが、線状光拡散手段の幅即ち大きさを変えても良い。また、線状光拡散手段を斑点状光拡散手段として、斑点状光拡散手段の大きさや密度を変えても良い。
【００３５】
以上のように、導光体１１の導光方向に垂直な断面形状を三角形とし、その底面に光拡散手段１２を設けることで、断面形状が長方形の場合に比べて、より光拡散性を向上することが可能となる。また、光散乱手段のピッチや大きさを導光方向に可変とすることで輝度や照度が均一な光源を得ることができる。
【００３６】
この結果より、広範囲に光束を照射することが可能な光源モジュールを得ることができ、光源モジュールの薄型化が実現できる。
【００３７】
(第２実施形態)
次に図５と図６に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３８】
図５は、本実施の形態２における導光体１１の断面形状を示している。光源モジュールの概略構成としては、実施の形態１と同じ構成で導光体１１の形状のみ異なっている。なお、断面の位置は、図１のＡＡ断面とほぼ同じ位置の断面を示す。
【００３９】
第２実施形態における導光体１１の形状は台形形状であり、底面１１Ｃと側面１１Ｄおよび側面１１Ｅとのなす角θは鋭角となっている。また、第２実施形態では、光は、前記側面１１Ｄ、側面１１Ｅおよび上面１１Ｆより出射する。
【００４０】
図６は、台形形状の高さｈを変化させたときの、底面１１Ｃから２０ｍｍ上方位置にある照射面上の照度分布をシミュレーションにより計算した結果を示す。
【００４１】
細実線は前記θが６０°、ｈ＝６ｍｍの場合を示し、細破線はθが６０°、ｈ＝５ｍｍの場合を示し、太実線は、断面形状が長方形でθが９０°の場合である。なお、断面形状の底辺の長さは１０ｍｍである。
【００４２】
図６から判るように、導光体の断面形状が台形の場合、上面１１Ｆより出射する光束の影響があるため、第１実施形態の三角形よりは光拡散性は劣るが、断面形状が長方形の場合に比べて、より高拡散に光を出射できることが可能となり、広範囲に光束を照射することが可能な光源モジュールを得ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、入射面は図示されない端面であり、出射面は前記端面と隣接する側面１１Ｄ、側面１１Ｅおよび上面１１Ｆとなる。
【００４４】
(第３実施形態)
次に、図７を用いて本発明の光源モジュールを備えた電子機器に関して平面光源装置を例に説明を行う。
【００４５】
図７（ａ）は、本発明の第１実施形態における光源モジュールを、複数並べることで実現した平面光源装置１７の平面図であり、図７（ｂ）は前記平面光源装置１７のＡＡ断面図である。
【００４６】
図７は、該平面光源装置として液晶テレビ用のバックライトを想定している。図７の導光体１１の光出射側即ちＹ方向には拡散シート２０等の光学シートが設けられている。さらに、導光体１１の底面側に即ち−Ｙ方向には、反射シート２１等の光学シートが設けられており、光利用効率の向上が図られている。
【００４７】
この平面光源装置では、本発明の光源モジュールを使用しているため、光拡散性に優れているため、本第３実施形態の構成にすることで、輝度の均一な平面光源を得ることが可能となる。
【００４８】
また、本発明の光源モジュールは光拡散性に優れているため、低い高さで広い角度に光を拡散することが可能であり、同一の光拡散度で比較した場合は、本第３実施形態の電子機器は、従来の光源モジュールを複数並べた場合よりも、より薄型化を実現することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、平面光源装置１７に対して導光体１１を縦方向に配置したが、横方向に配置しても、同様の効果が得られる。
【００５０】
本発明は、上述した各実施の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。
【符号の説明】
【００５１】
１  光源モジュール
２  光源
１１  導光体
１１Ａ  （導光体１１の）光入射側端面
１１Ｂ  （導光体１１の）対向側端面
１１Ｃ  （導光体１１の）底面
１１Ｄ  （導光体１１の）側面
１１Ｅ  （導光体１１の）側面
１１Ｆ  （導光体１１の）上面
１２  光拡散手段
１７  平面光源装置
２０  拡散シート
２１  反射シート
【図１】
2010192269.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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