(57)【要約】【課題】色度、輝度の均一性が高い平面光源を安定的に得ることができ、かつ、薄型化できる光源モジュールを提供する。【解決手段】光源モジュールは、第１，第２光源１Ａ，１Ｂと、第１，第２光源１Ａ，１Ｂからの光が入射する第１，第２光入射部２２１Ａ，２２１Ｂを有して、表面が光出射面２２２である導光板２０２と、導光板２０２の裏面に設けられ、第１，第２光源１Ａ，１Ｂからの光の波長を変換する波長変換層２５とを備える。波長変換層２５は、第１，第２光源１Ａ，１Ｂからの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明体とからなる。第１光入射部２２１Ａは導光板２０２の一方の端部に光結合し、第２光入射部２２１Ｂは導光板２０２の他方の端部に光結合する。導光板２０２に関して、第１，第２光源１Ａ，１Ｂは対称に配置されている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源からの光が入射する光入射部を有して、表面が光出射面である導光板と、
上記導光板の裏面に設けられ、上記光源からの光の波長を変換する波長変換部と
を備え、
上記波長変換部は、上記光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、上記蛍光体を保持する透明体とからなり、
上記光入射部は、上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれにあり、
上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれには、少なくとも１つの上記光源が光結合し、
上記導光板の一方の端部に光結合する上記光源の数は、上記導光板の他方の端部に光結合する上記光源の数と同じであり、
上記導光板に関して、上記光源は対称に配置されていることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光源モジュールにおいて、
上記蛍光体は黄色蛍光体であることを特徴とする光源モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源モジュールにおいて、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように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４】
請求項１または２に記載の光源モジュールにおいて、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に複数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５】
請求項４に記載の光源モジュールにおいて、
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように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６】
請求項４または５に記載の光源モジュールにおいて、
上記波長変換部は、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられていることを特徴とする光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)チップの高出力化の研究が盛んに行われている。このような高出力なＬＥＤチップと、このＬＥＤチップの放射光により励起されて、異なる発光色の光を放射する蛍光体(蛍光顔料、蛍光染料など)とを組み合わせた発光装置、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと、蛍光体とを組み合わせて白色の光を得る、白色発光装置(白色ＬＥＤ)の商品化が行われている。このようなＬＥＤによる白色発光装置は、近年のＬＥＤの高出力化により、電球や蛍光灯の代替として、照明用途や液晶ディスプレイのバックライト用の光源用途への利用が開始されている。これらの照明、あるいは液晶ディスプレイ用途に用いられる光源モジュールにおいては、均一な面内輝度分布を有するような面光源であることが必須であり、さらに、薄型であることが好ましい。
【０００３】
特許文献１(特開平７−１７６７９４号公報)では、透明な導光板の側面に光源である青色発光ダイオード(以下、「青色ＬＥＤ」と言う。)を設置する方式が提案されている。より詳しくは、特許文献１には、表面が白色光を出射する光出射面となる導光板と、この導光板の一方の端部に取り付けられた青色ＬＥＤと、導光板の裏面下に設けられた波長変換層とが記載されている。
【０００４】
上記波長変換層は、光源である青色ＬＥＤからの光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、光を散乱させる白色粉末とが混合された状態で導光板の裏面に塗布されたものである。これにより、上記青色ＬＥＤからの光の一部が波長変換層にて波長変換されて、波長変換されなかった青色光と波長変換された光とが混合し、導光板の光出射面から白色光が出射される。
【０００５】
ところで、上記波長変換層は蛍光体と白色粉末とを混合して得るが、この場合、以下に示すような問題がある。
【０００６】
上記蛍光体は重金属等から構成されるものであり、一般的に比重は４以上あり、非常に重いものである。一方、上記白色粉末としてはウレタン等が使用されるが、その比重は１以下、あるいはせいぜい１．１程度である。この軽い白色粉末と非常に重い蛍光体とを均一に混ぜ合わせることは困難である。さらに、仮に、その軽い白色粉末と非常に重い蛍光体とを攪拌した直後は均一に混ぜ合わせることができたとしても、導光板の主面に塗布するまでに、白色粉末と蛍光体とが互いに分離することが大いに起こりうる。
【０００７】
したがって、上記白色粉末と蛍光体とを均一な混入状態で導光板の裏面に塗布することは困難である。上記導光板を生産する場合、白色粉末と蛍光体との混合状態を長時間保持する必要があるが、実際問題としては、塗布する毎に、その混合状態が変わってしまう。
【０００８】
このように、上記波長変換層において、蛍光体と白色粉末とが均一に混入されていない場合、上記蛍光体が存在する場所がランダムに偏ることになる。その結果、色度、輝度の均一性が保てなくなる。つまり、作製された導光板は設計条件とは異なり所望の性能が得られないという大きな問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１７６７９４号公報(図２)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、色度、輝度の均一性が高い平面光源を安定的に得ることができ、かつ、薄型化できる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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の光源モジュールは、
光源と、
上記光源からの光が入射する光入射部を有して、表面が光出射面である導光板と、
上記導光板の裏面に設けられ、上記光源からの光の波長を変換する波長変換部と
を備え、
上記波長変換部は、上記光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、上記蛍光体を保持する透明体とからなり、
上記光入射部は、上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれにあり、
上記導光板の一方の端部および他方の端部のそれぞれには、少なくとも１つの上記光源が光結合し、
上記導光板の一方の端部に光結合する上記光源の数は、上記導光板の他方の端部に光結合する上記光源の数と同じであり、
上記導光板に関して、上記光源は対称に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成の光源モジュールによれば、上記波長変換部は、光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明体とからなるので、蛍光体とは異なる比重の拡散剤(例えば、上記特許文献１の白色粉末)等を含んでいない。
【００１３】
したがって、上記波長変換部内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換部の光学的な特性を均一にして、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。すなわち、上記導光板の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができる。
【００１４】
また、上記波長変換部の光学的な特性が不均一になるのを防げるので、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を容易に設計値と略同じにすることができる。
【００１５】
また、上記光源は蛍光体を含まなくてもいいので、小さくすることができる。上記光源を小さくした場合、導光板に対する光源の光結合効率が高くなる。
【００１６】
したがって、上記光源を小さくして、導光板に対する光源の光結合効率を高くすることにより、導光板の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。
【００１７】
さらに、上記導光板として直下型の導光板を採用した場合は、導光板の光出射面と平行な方向において、複数の導光板を互いに連結することが可能となるため、様々な形状および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。
【００１８】
また、上記導光板に関して、光源は対称に配置されているので、導光板の光出射面から出射される出射光の色度をより均一にすることができる。
【００１９】
なお、上記光源が出射する光は単一の波長の光であるのが好ましい。
【００２０】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記蛍光体は黄色蛍光体である。
【００２１】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられている。
【００２２】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記波長変換部は、光源の光の出射方向と平行なライン状に複数設けられ、かつ、光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられているので、光出射面から出射される出射光の色度に対する蛍光の影響が大きくなる。
【００２３】
したがって、上記蛍光体の量を少なくしても、光出射面から出射される出射光の色度を他の実施形態と同じにできる。すなわち、上記出射光の色度を他の実施形態と同じにするなら、蛍光体の量は少なくして、製造コストを低減できる。
【００２４】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に複数設けられている。
【００２５】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記光源の光の出射方向と垂直なライン状に延びる複数の波長変換部を、導光板の裏面に設けているので、波長変換部を導光板の裏面の全面に設けている場合に比べて、波長変換部の材料コストを下げることができる。
【００２６】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように設けられている。
【００２７】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部同士の間隔は光源から離れたもの程狭くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所の波長変換部同士の間隔よりも、光源から比較的遠い箇所の波長変換部同士の間隔が狭くなっている。
【００２８】
このように、上記波長変換部同士の間隔が光源から離れたもの程狭くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。
【００２９】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記光源から離れるに従って、線幅が広くなるように設けられている。
【００３０】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部の線幅は光源から離れているもの程広くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所にある波長変換部の線幅よりも、光源から比較的遠い箇所にある波長変換部の線幅は広くなっている。
【００３１】
このように、上記波長変換部の線幅が光源から離れているもの程広くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。
【００３２】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記透明体は、成形前すなわち加熱前の状態で粘度がＰａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含む。
【００３３】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記透明体は、加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含むので、透明体内に蛍光体を均一に混入させた状態を保持できる。
【００３４】
また、上記透明体は、加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓの樹脂を含めば、導光板の裏面に対する波長変換部の高さを高くして、波長変換部による光の散乱効果を向上させることができる。
【００３５】
また、上記粘度が１０Ｐａ・ｓ未満である樹脂であると、透明体内に蛍光体を均一に混入させた状態を保持することはできないし、導光板の裏面に対する波長変換部の高さを高くすることはできない。
【００３６】
また、上記粘度が２５０Ｐａ・ｓを越える樹脂であると、導光板の裏面に透明体を設けるのが困難となる。
【００３７】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部は、上記導光板の裏面にドット状に複数設けられている。
【００３８】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記波長変換部を導光板の裏面にドット状に複数設けることによって、波長変換部を導光板の裏面の全面に設けている場合に比べて、波長変換部の材料コストを下げることができる。
【００３９】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記複数の波長変換部は、上記光源から離れるに従って、上記波長変換部同士の間隔が狭くなるように設けられている。
【００４０】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部同士の間隔は光源から離れたもの程狭くなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所の波長変換部同士の間隔よりも、光源から比較的遠い箇所の波長変換部同士の間隔が狭くなっている。
【００４１】
このように、上記波長変換部同士の間隔が光源から離れたもの程狭くなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光のより輝度を均一にすることができる。
【００４２】
一実施形態の光源モジュールでは、
上記波長変換部の上記導光板側の表面の面積は、上記光源から離れるに従って、大きくなっている。
【００４３】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記複数の波長変換部において、波長変換部の導光板側の表面の面積は光源から離れているもの程大きくなっている。これにより、上記光源に比較的近い箇所にある波長変換部の導光板側の表面の面積よりも、光源から比較的遠い箇所にある波長変換部の導光板側の表面の面積は大きくなっている。
【００４４】
このように、上記波長変換部の導光板側の表面の面積が光源から離れているもの程大きくなっているので、導光板の光出射面から出射される出射光の輝度をより均一にすることができる。
【００４５】
一実施形態の光源モジュールは、
上記導光板の裏面と対向する光学シートを備えている。
【００４６】
上記実施形態の光源モジュールによれば、上記光学シートが導光板の裏面と対向するので、導光板から離れる方向へ向かう蛍光を光学シートで反射して導光板に向かうようにして、導光板の光出射面の発光効率を向上させることができる。
【００４７】
また、上記特許文献１の白色粉末を用いる場合よりも、光学シートを用いる方が導光板の光出射面の発光効率を高くすることができる。
【００４８】
本発明の電子機器は、
本発明の光源モジュールを備えたことを特徴としている。
【００４９】
上記構成の電子機器によれば、上記光源モジュールを備えているので、光源モジュールを薄型化して、薄型の液晶用バックライトや、薄型の照明装置を作成できる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の光源モジュールによれば、導光板の裏面に設けられ、光源からの光の波長を変換する波長変換部を備え、この波長変換部が、光源からの光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明体とからなるので、蛍光体に比較して比重の異なる拡散剤(例えば、上記特許文献１の白色粉末)等を含んでいない。
【００５１】
したがって、上記波長変換部内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換部の光学的な特性を均一にして、導光板の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。
【００５２】
また、上記光源は蛍光体を含まなくてもいいので、小さくすることができる。上記光源を小さくした場合、導光板に対する光源の光結合効率が高くなる。
【００５３】
したがって、上記光源を小さくして、導光板に対する光源の光結合効率を高くすることにより、導光板の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。
【００５４】
本発明の電子機器によれば、上記光源モジュールを備えているので、光源モジュールを薄型化して、薄型の液晶用バックライトや、薄型の照明装置を作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の光源モジュールを波長変換層側から見た概略図である。
【図３】図３は上記第１実施形態の光源モジュールの変形例を波長変換層側から見た概略図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の光源モジュールの変形例を波長変換層側から見た概略図である。
【図５】図５は上記第１実施形態の光源モジュールの変形例を波長変換層側から見た概略図である。
【図６】図６は上記第１実施形態の光源モジュールの変形例を波長変換層側から見た概略図である。
【図７】図７は上記第１実施形態の光源モジュールの色度ｙ値のグラフである。
【図８】図８は本発明の第２実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【図９】図９は本発明の第３実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【図１０】図１０は上記第３実施形態の光源モジュールの色度ｙ値のグラフである。
【図１１】図１１は上記第３実施形態の光源モジュールの変形例を波長変換層側から見た概略図である。
【図１２】図１２は上記第４実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【図１３】図１３は上記第１実施形態の光源モジュールの変形例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、図１〜図１２を用いて、本発明の光源モジュールの一実施の形態について説明する。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、以下では、同一の形状、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。また、図１〜図１３において、波長変換層のハッチングは、他の部材との識別を容易にするためのものであって、断面を示すためのものではない。
【００５７】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【００５８】
上記光源モジュールは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である光源１と、表面が略長方形状の光出射面２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面２３である導光板２と、この導光板２の波長変換面２３に設けられた波長変換層２５とを備えている。なお、上記波長変換層２５は波長変換部の一例である。
【００５９】
上記導光板２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。そして、上記導光板２の一方の端部は光入射部２１となっている。つまり、上記光入射部２１は光源１と光結合されている。ここでは、上記光源１は、光入射部２１との間に所定の隙間が生じるように配置しているが、光源１を光入射部２１に接触させたり、光源１の一部を光入射部２１に埋め込んだりしてもよい。また、本実施形態では、平面形状の導光体を用いているが、幅の狭い線状の導光体を用いてもよい。
【００６０】
上記光入射部２１は、導光板２内に光源１の出射光を入射させるための部分である。つまり、上記光源１の出射光は光入射部２１を介して導光板２内に入射する。
【００６１】
上記波長変換層２５は、光源１の出射光に励起されて蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する透明な樹脂とから構成される。
【００６２】
上記蛍光体は、青色ＬＥＤ等の光源１の出射光により励起され、光源１の出射光とは異なる色、例えば黄色の蛍光を発する。一方、上記樹脂としては、ＵＶ(紫外線)硬化性または熱硬化性の透明樹脂が用いられる。そして、上記樹脂に、粘度の向上を目的として、ＳｉＯ２のナノ粒子(商品名：アエロジル)等を添加する。このナノ粒子を樹脂に添加すると、樹脂の粘度が向上するため、比重の重い蛍光体粒子を均一に攪拌した状態を保持することができる。添加するナノ粒子の濃度としては、重量パーセントとして、１０％以下であることが好ましい。これは、濃度を高くしすぎると樹脂の粘度が高くなりすぎ、導光板への塗布が困難になることに起因する。具体的には、上記樹脂は成形前すなわち加熱前の状態で粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２５０Ｐａ・ｓ範囲内となるようにする。なお、上記樹脂にＳｉＯ２のナノ粒子等を添加したものが透明体の一例である。
【００６３】
また、上記波長変換層２５は、光源１の出射光の一部の波長を異なる波長に変換し、この波長を変換した光と、光源１の出射光の他の一部(波長変換層２５で波長が変換されなかった光)とを混合し、所望の色(例えば白色)の光を得るための働きをする。さらに、上記波長変換層２５は、導光板２に入射した光源１からの入射光を導光板２の光出射面２２から出力させる働きも行う。
【００６４】
仮に、上記導光板２に波長変換層２５が存在しない場合、光源１の出射光は導光板２内で全反射を繰り返し、光出射面２２から出射されることはないか、あるいは、ほとんど出射されない。
【００６５】
これに対して、上記導光板２に波長変換層２５が存在する場合、光源１の出射光の一部は波長変換層２５の蛍光体により異なった波長の光に変換され、光源１の出射光の他の一部は波長変換層２５により散乱されることで、それぞれ、全反射条件から外れることとなり、導光板２の光出射面２２から出射される。上記光源１の出射光の他の一部の散乱は波長変換層２５の形状に起因する。
【００６６】
また、上記波長変換層２５によって光源１の出射光の一部を散乱させるため、波長変換層２５は１μｍ以上程度の高さを有するように塗布している。
【００６７】
図２は、上記光源モジュールを波長変換面２３側から見た概略図である。
【００６８】
上記波長変換層２５は、導光板２の波長変換面２３にドット状に複数設けられている。より詳しくは、上記複数の波長変換層２５は互いに略同じ形状となっている。そして、上記波長変換面２３の光源１側の領域では、波長変換層２５を比較的低密度に設けている。一方、上記波長変換面２３の光源１側とは反対側の領域では、波長変換層２５を比較的高密度に設けている。すなわち、上記複数の波長変換層２５は、光源１から離れるに従って、波長変換層２５同士の間隔が狭くなるように設けられている。これにより、上記導光板２の光出射面２２からされる出射光の輝度をより均一にすることができる。
【００６９】
すなわち、上記光源１の出射光は、導光板２内に入射した後、光源１から離れるに従って弱くなっていく。これは、上記入射部２１から導光板２内に入射した光源１の出射光は、入射波長変換層２５に到達し、一部の波長が蛍光体により異なった波長に変換され、また、別の一部の光は、波長変換層２５により散乱されることで、導光板２内の全反射する条件が破られ、導光板２の光出射面２２から出射されることに起因する。このような理由により、上記光源１からの距離が遠くなるにつれ、波長変換層２５の密度を高くすることで光出射面２２からの出射光の輝度をより均一とすることができる。
【００７０】
また、図３に示すように、導光板２の波長変換面２３にドット状の波長変換層１２５を複数設けてもよい。この波長変換層１２５の導光板２側の表面の面積、つまり、波長変換層１２５において導光板２に接触する部分の面積は、光源１から離れるに従って、大きくなっている。このような波長変換層１２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層１２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。なお、上記波長変換層１２５は波長変換部の一例である。
【００７１】
また、図４に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層２２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層２２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と垂直な方向に延びている。また、上記複数の波長変換層２２５は互い略等しい線幅を有している。また、上記複数の波長変換層２２５は、光源１から離れるに従って、波長変換層２２５同士の間隔が狭くなるように設けられている。このような波長変換層２２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層２２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層２２５は波長変換部の一例である。
【００７２】
また、図５に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層３２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層３２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と垂直な方向に延びている。また、上記波長変換層３２５同士の間隔は略等しくなっている。また、上記複数の波長変換層３２５は、光源１から離れるに従って、線幅が広くなっている。このような波長変換層３２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層３２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層３２５は波長変換部の一例である。
【００７３】
また、図６に示すように、導光板２の波長変換面２３にライン状の波長変換層４２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層４２５は、それぞれ、光源１の出射光の出射方向と平行な方向に延びている。また、上記複数の波長変換層４２５は、光源１から離れるに従って、線幅が広くなっている。このような波長変換層４２５を用いても、波長変換層２５と同様の作用効果を得ることができる。なお、上記波長変換層４２５は、波長変換層２５と形状のみが異なり、波長変換層２５の材料と同じ材料からなっている。また、上記波長変換層４２５は波長変換部の一例である。
【００７４】
図４の波長変換層２２５および図５の波長変換層３２５を用いるよりも、図６の波長変換層４２５を用いる方が、光出射面２２から出射される出射光の色度は、波長変換層４２５にて波長変換された蛍光の影響が大きくなる。つまり、同じ色度の出射光を得る場合は、図６のパターンの方が、図４、図５のパターンよりも、波長変換層２５に混入する蛍光体の量を少なくすることができる。
【００７５】
したがって、図６のパターンを採用することにより、より安価に光源モジュールを構成することができる。
【００７６】
図７は、上記光源１として青色ＬＥＤを用い、波長変換層２５として、ＵＶ硬化樹脂にナノシリカ５％、黄色蛍光体２５％を混入したものを用いた場合の色度ｙ(ＣＩＥ１９３１)を示すグラフである。なお、上記青色ＬＥＤは４５０ｎｍに単一の中心波長を有する。また、図７の横軸は光源１から測定箇所までの距離を表す。
【００７７】
図７に示すように、光源１近傍では波長変換層２５の影響がないのでｙ値は青色を示す０.０５程度となっており、光源１から離れた箇所では青色ＬＥＤの出射光の一部が波長変換層２５により黄色に変換されることで、ｙ値が大きくなっている、つまり、白色光が得られていることがわかる。
【００７８】
上述したように、上記光源モジュールでは、波長変換層２５は、蛍光体と、この蛍光体を保持する高粘度の透明な樹脂とのみで構成されるので、蛍光体とは比重が異なる拡散剤等を含んでいない。
【００７９】
したがって、上記波長変換層２５内に蛍光体を均一に存在させ、波長変換層２５の光学的な特性を均一にして、導光板２の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を均一にすることができる。すなわち、上記導光板２の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができる。
【００８０】
また、上記波長変換層２５の光学的な特性が不均一になるのを防げるので、導光板２の光出射面から出射される出射光の色度や輝度を容易に設計値と略同じにすることができる。
【００８１】
また、上記光源１は蛍光体を含んでいないので、小さくすることができる。上記光源１を小さくした場合、導光板２に対する光源１の光結合効率が高くなる。
【００８２】
したがって、上記光源１を小さくして、導光板２に対する光源１の光結合効率を高くすることにより、導光板２の厚みを薄くすることができるので、光源モジュールを薄型化することができる。
【００８３】
さらに、上記導光板２として直下型の導光板２を採用した場合は、導光板２の光出射面と平行な方向において、複数の導光板２を互いに連結することが可能となるため、様々な形状および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。
【００８４】
また、上記光源モジュールを薄型化し、この薄型化した光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。
【００８５】
また、上記波長変換層１２５，２２５，３２５，４２５であっても、波長変換層２５と同様に、導光板２の光出射面を、色度、輝度の均一性が高い平面光源とすることができるのは言うまでもない。
【００８６】
上記第１実施形態において、図１３に示すように、導光板２の波長変換面１２３や、波長変換層２５と対向する光学シート２４を配置してもよい。この光学シート２４は、一般的に反射シートと呼ばれるものであり、ＰＭＭＡ(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネイト、ポリエステル等の樹脂からなる。上記光学シート２４の特性としては、入射した光を拡散反射または正反射するものである。
【００８７】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第２実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【００８８】
上記光源モジュールは、光源１および波長変換層２５の他に、上記第１実施形態とは異なる形状の導光板１０２を備えている。
【００８９】
上記導光板１０２は、表面が略長方形状の光出射面１２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面１２３である。この導光板１０２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。そして、上記導光板１０２の一方の端部は光入射部１２１となっている。つまり、上記光入射部１２１は光源１と光結合されている。
【００９０】
上記光入射部１２１は光反射面１２６を光出射面１２２側に有している。この光反射面１２６は光源１の出射光の全反射が可能な曲面である。
【００９１】
上記光源１は、上記第１実施形態とは設置場所が異なり、導光板１０２の波長変換面１２３に設置されている。そして、上記光源１から出射された出射光は光入射部１２１に入って光反射面１２６で反射される。
【００９２】
一般的に、上記第１実施形態の導光板２のようなサイド入射型の導光板よりも、本第２実施形態の導光板１０２のような直下型の導光板の方が、光源１の出射光の利用効率は高くなる。
【００９３】
したがって、本第２実施形態の光源モジュールは、光源１の出射光の光量を下げても、上記第１実施形態と同じ輝度を得ることができる。
【００９４】
さらに、図８のように、直下型の導光板を採用した場合、サイド入射型の導光板とはことなり、導光板を面内方向で連結することが可能となる。このため、これらの光源モジュールを複数組み合わせることで様々な形状、および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。
【００９５】
また、このような光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。
【００９６】
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の第３実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【００９７】
上記光源モジュールは、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体からなる導光板２０２を備えている。
【００９８】
上記導光板２０２は、表面が略長方形状の光出射面２２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面２２３である。この導光板２０２の一方の端部は第１光入射部２２１であり、導光板２０２の他方の端部は第２光入射部２２１Ｂである。上記第１，第２光入射部２２１Ａ，２２１Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂと光結合されている。なお、上記第１光入射部２２１Ａと第２光入射部２２１Ｂとは互いに略同一形状、略同一機能を有するが、説明を容易にするため、参照番号が互いに異なるようにしている。これと同じ理由で、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは参照番号が互いに異なっている。
【００９９】
上記導光板２０２の波長変換面２２３には波長変換層２５を均一な密度で設けられている。
【０１００】
上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である。そして、上記第１光源１Ａの出射光の光軸は第２光源１Ｂの出射光の光軸と平行になっている。また、上記第１光入射部２２１Ｂに光結合する光源１Ａの数は、第２光入射部２２１Ｂに光結合する光源１Ｂの数と同じである。また、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは導光板２０２に関して対称に配置されている。別の言い方をすれば、上記光出射面２２２と第１，第２光源１Ａの出射光の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る平面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。
【０１０１】
図１０は、上記光源１として青色ＬＥＤを用い、波長変換層２５として、ＵＶ硬化性樹脂にナノシリカ５％、黄色蛍光体２５％を混入したものを用いた場合の色度ｙ値(ＣＩＥ１９３１)を示すグラフである。なお、上記青色ＬＥＤは４５０ｎｍに単一の中心波長を有する。また、図１０の横軸は、第１光源１Ａから測定箇所までの距離を表す。そして、上記横軸において、第１光源１Ａから最も離れた測定箇所は第２光源１Ｂ近傍となる。
【０１０２】
図１０には、上記第１実施形態の色度ｙ値のグラフも比較のため記載している。上記第１実施形態の色度ｙ値は、光源１から離れに従って上昇している(図１，図７参照)。これは、上記光源１から離れるに従ってより黄色になっていくことを示している。一方、本第３実施形態の色度ｙ値は、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとの間の略中間の測定箇所で最も大きくなっている。
【０１０３】
すなわち、図１０は、上記第１実施形態のように、導光板の片側に光源を配置するよりも、本第３実施形態のように、導光板の両側に光源を配置する方が、色度の均一度が良くなること示している。これは、導光板の両側から導光板内に光源の出射光を入射させることで、図７のように光源から離れるに従ってより蛍光体の影響が大きくなる特性が生じなくなっていることに起因する。
【０１０４】
つまり、本第３実施形態によれば、導光板２０２の一方の側方に第１光源１Ａを設置すると共に、導光板２０２の他方の側方に第２光源１Ｂを設置することによって、上記第１実施形態の図１の光源モジュールよりも、色度均一性の高い光源モジュールを実現することができる。
【０１０５】
また、本第３実施形態の光源モジュールを用いることで、より色均一性の高い、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。
【０１０６】
また、図１１に示すように、導光板２０２の波長変換面２２３にライン状の波長変換層５２５を複数設けてもよい。この複数の波長変換層５２５は、それぞれ、図中左右方向の略中央部で線幅が最も広くなっている。また、上記光出射面２２２と光源１の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る面に関して、波長変換層５２５は対称な形状を有している。また、上記光出射面２２２と光源１の光軸とに対して垂直で、かつ、導光板２０２の重心を通る面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。なお、上記波長変換層５２５は波長変換部の一例である。
【０１０７】
〔第４実施形態〕
図１２は本発明の第４実施形態の光源モジュールの概略構成図である。
【０１０８】
上記光源モジュールは、第１，第２光源１Ａ，１Ｂ、導光板３０２および波長変換層２５を備えている。
【０１０９】
上記導光板３０２は、表面が略長方形状の光出射面３２２である一方、裏面が略長方形状の波長変換面１２３である。この導光板３０２は、アクリル、ポリカーボネイト、ガラス等の透明体により構成されている。この導光板３０２の一方の端部は第１光入射部３２１であり、導光板３０２の他方の端部は第２光入射部３２１Ｂである。上記第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂと光結合されている。なお、上記第１光入射部３２１Ａと第２光入射部３２１Ｂとは互いに略同一形状、略同一機能を有するが、説明を容易にするため、参照番号が互いに異なるようにしている。これと同じ理由で、上記第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは参照番号が互いに異なっている。
【０１１０】
上記第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂは第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂを光出射面３２２側に有している。この第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂは第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の全反射が可能な曲面である。なお、上記第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂの参照番号も、第１，第２光源１Ａ，１Ｂや第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂと同じ理由で付けている。
【０１１１】
上記導光板３０２の波長変換面３２３には波長変換層２５が均一な密度で設けられている。
【０１１２】
上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、例えば青色ＬＥＤ等の単一の中心波長を有する発光素子である。また、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂは、導光板３０２の波長変換面３２３に設置されている。そして、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂから出射された出射光は、第１，第２光入射部３２１Ａ，３２１Ｂに入って第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂで反射される。そして、上記光源１Ａの出射光の光軸は第２光源１Ｂの出射光の光軸と略平行になっている。また、上記第１光入射部３２１Ｂに光結合する光源１Ａの数は、第２光入射部３２１Ｂに光結合する光源１Ｂの数と同じである。また、上記第１，第２光源は導光板３０２に関して対称に配置されている。別の言い方をすれば、上記光出射面３２２と図中左右方向(光出射面３２２の長辺方向)とに対して垂直で、かつ、導光板３０２の重心を通る平面に関して、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとは対称に配置されている。なお、上記平面は、第１，第２光源１Ａ，１Ｂから第１，第２光反射面３２６Ａ，３２６Ｂまでの出射光の光軸に平行な面である。
【０１１３】
本第４実施形態の光源モジュールは、上記実施の形態２の場合と同様に、導光板３０２が直下型の導光板であるので、サイド入射型の導光板に比べ、導光板３０２において第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の利用効率は高くなっている。
【０１１４】
したがって、上記第１，第２光源１Ａ，１Ｂの出射光の光量を下げても、光出射面３２２から出射される出射光の輝度を高くすることができる。
【０１１５】
また、図１２のように、直下型の導光板を採用した場合、サイド入射型の導光板とはことなり、導光板を面内方向で連結することが可能となる。このため、これらの光源モジュールを複数組み合わせることで様々な形状、および大きさの光源モジュールを得ることが可能となる。
【０１１６】
また、このような光源モジュールを用いることで、薄型の液晶用バックライトや、薄型照明装置の実現が可能となる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
また、各実施形態を互いに組み合わせて、本発明の一実施形態としてもよい。例えば、第１実施形態の波長変換層１２５，２２５，３２５，４２５と、第２実施形態の導光板１０２とを組み合わせてもよい。
【０１１９】
また、上記第１〜第４実施形態において、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内に単一の中心波長を有する青色ＬＥＤを光源として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明によれば、薄型で、かつ輝度、色度の均一な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することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  光源
１Ａ  第１光源
１Ｂ  第２光源
２，２０２，３０３  導光板
２２，１２２，２２２，３２２  光出射面
２１，１２１  光入射部
２２１Ａ，３２１Ａ  第１光入射部
２２１Ｂ，３２１Ｂ  第２光入射部
２３，１２３，２２３，３２３  波長変換面
２４  光学シート
２５，１２５，２２５，３２５，４２５，５２５  波長変換層
【図１】
2012146680.tif 000003
【図２】
2012146680.tif 000004
【図３】
2012146680.tif 000005
【図４】
2012146680.tif 000006
【図５】
2012146680.tif 000007
【図６】
2012146680.tif 000008
【図７】
2012146680.tif 000009
【図８】
2012146680.tif 000010
【図９】
2012146680.tif 000011
【図１１】
2012146680.tif 000012
【図１２】
2012146680.tif 000013
【図１３】
2012146680.tif 000014
【図１０】
2012146680.tif 000015