JP5320250B2 - 透明構造体、光源モジュール並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置及び映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、透明構造体、光源モジュール並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置及び映像表示装置に関する。

従来、ＬＥＤチップを透明樹脂で封止した光源は、樹脂からの直接出射光と樹脂内部での反射光を用いて光取り出しを行っている。

特許文献１は、次のような構成が開示されている。発光素子を封止するモールド樹脂の前方界面に、発光素子の光を直接外部へ出射させる直接出射領域と、発光素子の光を全反射させる全反射領域とを形成する。直接出射領域は、凸レンズ状に形成する。モールド樹脂の背面には、凹面鏡状をした光反射部を設ける。発光素子から出射された光の一部は、直接出射領域を通過するときレンズ作用を受けて前方へ出射される。発光素子から出射された光の別な一部は、全反射領域で全反射された後、光反射部で反射され、全反射領域から前方へ出射される。

特開２００２−９４１２９号公報

本発明の目的は、光取り出し効率を向上させる透明構造体、光源モジュール並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置及び映像表示装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の特徴は、配線基板と、配線基板上に配置された光源と、配線基板上に形成され、光源を覆う透明構造体とを有し、透明構造体は光取出し面において複数の凸部（凹凸部）を有し、前記透明構造体の断面において、複数の凸部のそれぞれは、光源を中心とする円の半径の一部及び円の弧または弦で構成され、複数の凸部を構成する円のそれぞれの曲率は前記光源から遠ざかるにつれて小さくなることを特徴とする透明構造体、光源モジュール並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置及び映像表示装置である。

本発明により、光取り出し効率向上を実現する透明構造体、光源モジュール並びにこれを用いた照明装置，液晶表示装置及び映像表示装置を提供できる。上記した以外の課題，構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の光源モジュール１の上面図である。 図１ａで透明構造体５，周辺枠４を除いた光源モジュール１の上面図である。 図１ａの光学的構造を示すＡ−Ａ線断面図である。 光源モジュール１の図１ｂに示すＢ−Ｂ線での断面図である。 光源モジュール１の図１ｂに示すＣ−Ｃ線での断面図である。 もう一つの光源モジュールで光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールで光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールで光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールで光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの上面図である。 もう一つの光源モジュールの上面図である。 透明構造体の界面曲面を平坦面で形成した場合の構造図である。 もう一つの光源モジュールの上面図である。 透明構造体を構成する第一の透明構造体と第二の透明構造体を用いた光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 透明構造体を構成する第二の透明構造体の断面図である。 透明構造体を構成する第一の構造体を用いた光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールの光学的構造を示す断面図である。 もう一つの光源モジュールを連続的に複数個形成した構造の断面図である。 図１４の透明構造体を構成する第二の構造体を連続的に複数個形成した場合の上面図である。 図１５ａのＤ−Ｄ線断面図である。 図１４の光源モジュールを複数個平面状に配列した照明装置の上面図である。 図１６ａのＥ−Ｅ線断面図である。 図１６ａ，図１６ｂに用いた第二の透明構造体と粘着剤層に剥離紙を加えた光学シートの上面図である。 図１６ｃのＦ−Ｆ線断面図である。 図１６ａ，図１６ｂに用いた一体成形された反射構造体の上面図である。 図１６ｅのＧ−Ｇ線断面図である。 図１６ａ，図１６ｂの照明装置を用いた液晶表示装置の断面図である。 もう一つの光源モジュールの上面図である。 図１７ａのＨ−Ｈ線断面図である。 図１７ａ，図１７ｂを複数個放熱板付の配線基板に接続した光源モジュールの上面図である。 図１８ａのＩ−Ｉ線断面図である。 図１８ａ，図１８ｂの光源モジュールを複数配列した照明装置の上面図である。 図１８ｃのＪ−Ｊ線断面図である。 図１８ｃ，図１８ｄの照明装置を用いた液晶表示装置の断面図である。 図１６ｇ、又は図１８ｅを用いた映像表示装置の背面側内部の概略平面図である。 本発明のもう一つの光源モジュール２２５の上面図である。 図１９のＫ−Ｋ線断面図である。

封止材でもある透明樹脂、或いはガラスなどで覆われた光源の出射光（放射光）は、空気との界面に対して臨界角を超えて入射すると全反射を起こし取り出せなくなる。この結果、光取り出し効率が低下するという問題がある。もう一つの問題は、臨界角の存在により光の取り出し領域が制約されることで、光源のもつ輝度均一性，視野角も同時に低下する。そして、もう一つの問題は、全反射を取り除く解決策にもなっているが、点光源からの放射光に対して半球型、又は半円柱型の光取り出し構造体（砲弾型構造体など）を用いている点である。即ち、界面を点光源に対する半球型形状とすることで全反射を防ぎ光り取り出し効率を向上できる。しかし、もう一方では平坦面の界面に比べて構造体の凸部形状の厚み分が加わり薄型化構造に対しては本質的に不利になるという問題がある。特に大型の構造体では、体積の増加も伴い軽量化にも不利になるという問題もある。
本発明は、光源からの放射光に対して光源を覆った透明材料の界面が常に直交する面を持つ薄型構造体を提供する手段により、界面に対する入射角を零にできるため高屈折率材料を用いても全反射を除去、抑制でき、光源モジュールの超薄形化，軽量化構造を実現する中で、光取り出し効率向上，輝度均一性向上，視野角拡大を同時に実現する。

薄型化構造で全反射を除去，抑制する界面を形成する手段は、光源からの放射光に対して直交する面を形成し、曲率の異なる同心の半球型曲面をもつ透明構造体の界面を連続的に平面状に並べ、放射光に対して平行になる面と直交する面とを交互に形成した凹凸構造により実現する。界面に形成した凹凸構造を微細化することにより、透明構造体をより一層薄型化，軽量化構造にできる。

本発明のその他の効果としては、以下の点がある。
（１）ＬＥＤチップなどの光源を高屈折率材料で覆うことができるため、透明構造体を形 成する材料から外部への光取り出し効率向上に加えて、ＬＥＤチップなどの光源か ら透明材料への光取り出し効率も同時に向上でき、全体の効率向上に対して相乗効 果がある。
（２）界面の全領域から全反射を抑制できるため、単色ＬＥＤ，白色ＬＥＤなどの光源の 配光パターンに依存せず、光取り出し効率を向上できる。
（３）透明構造体側面の界面に反射構造体を形成した光源モジュールにおいて、反射構造 体からの反射光（鏡面反射）を透明構造体の界面（平行になる面）に直交するよう に形成することにより、放射光に加え反射光に対しても全反射を除去，抑制でき、 更に効率を向上できる。
（４）上記（３）の反射光に対して、反射構造体の反射光を発生させる面と、反射光を取 り出す透明構造体の界面（平行になる面）位置との組合せ構造により制御すること で輝度均一性を向上できる。
（５）透明構造体を機能面から光源を覆う封止部と光取り出しを行う凹凸構造の界面形成 部とに２分割し、後者の界面形成部を光学シート（光学フィルム）にすることによ り光源モジュールの組立性，歩留まり，使い勝手などを向上できる。

図１ａは、実施例１に関わる光源モジュール１の上面図を示す。図１ｂは、図１ａで透明構造体５，周辺枠４を取り除いた光源モジュール１の上面図である。図２ａは、図１ａの光学的構造を示すＡ−Ａ線断面図である。図２ｂは、光源モジュール１の図１ｂに示すＢ−Ｂ線での断面図である。図２ｃは、光源モジュール１の図１ｂに示すＣ−Ｃ線での断面図である。

図１ａで、光源としてのＬＥＤチップ２は配線基板３上の中央部に配置され、配線基板３の上を四角形状の周辺枠４に収まるように透明構造体５で覆われている。

図２ａで、透明構造体５はＬＥＤチップ２を中心に配置する形で複数の同心の曲率をもつ凹凸構造からなる界面９を形成している。界面９は、ＬＥＤチップ２からの放射光６（６−０，６−１，６−２，６−３……）に対して、離散的に直交する面７（７−０，７−１，７−２，７−３……）と平行になる面８（８−１，８−２，８−３……）とで交互に形成される。透明構造体５は、直交する面７の間に平行になる面８を挿入し、長さ（ピッチ）ｄ１０で曲率，形状を変化させることで、界面９を凸部が平面状に並ぶようにしている。つまり、凸部を構成する円のそれぞれの曲率は光源から遠ざかるにつれて小さくなっている。平行になる面８、即ち透明構造体５の断面においては円の半径の一部を等しい長さｄ１０で形成することで、平面形状でリング状に形成された凹凸部の溝に発生する構造歪（熱膨張収縮歪，加圧変形歪など）を透明構造体５全体で均一化し低減している。同様に、凹凸構造の溝深さをＬＥＤチップ２を配置した中央部に向かって一定の割合で増加させる場合もある。

透明構造体５の断面において、面８はＬＥＤチップ２を中心とする円の半径の一部であり、面７はＬＥＤチップ２を中心とする円の弧または弦で構成されている。この結果、半球型の直交する面（最大半径をもつ半球面）１２で形成される凸部の厚み１３を除去でき、平坦な薄型構造を容易に実現している。この時、透明構造体５の中心部に配置されたＬＥＤチップ２からの放射光６は界面９に対して直交する面７を透過するため全反射は抑制され、光取り出し効率は大幅に向上している。

特に薄型化の条件を緩和する場合は、界面９の並べ方は平面状である必要はない。

ＬＥＤチップ２の大きさは通常最小サイズでも約０.１mm角以上であるため、ＬＥＤチップ２の全発光領域は透明構造体５の界面９に対して必ずしも点光源にはならない。放射光６は直交する面７に対して直交せず（点光源からずれるため）、曲面である直交する面７の法線に対して入射角θｉが発生する場合も起こる。このような場合でも、入射角θｉが臨界角θｏ以内であれば全反射が抑制される（透過，屈折する）ため光取り出し効率は向上する。

平行になる面８に放射光６が入射する場合も幾何光学的な構造から同様である。平行になる面８で全反射する反射光（点光源であれば入射せず、発生しない）は、隣接する直交する面７に入射し、直接的な放射光６とほぼ等しい入射角θｉをもつ。従って、ＬＥＤチップ２のサイズや材料の屈折率で決まる臨界角θｏを考慮し、透明構造体５（の界面９）の形状にばらつき幅を許容させて光取り出し効率を向上させている。

透明構造体５の界面９の表面積が図２ａに示す水平方向（Ｘ，Ｙ軸方向）に増加する場合は、界面９の全領域から全反射を防止，抑制して光取り出しをできるため放射光６に対する輝度均一性の向上と同時に視野角も拡大させている。

透明構造体５は、光透過率の高いシリコーン系樹脂（屈折率ｎ１は１.４）を用いて形成されている。アクリル系樹脂を用いる場合もある。界面９の凹凸構造は、金型で一括形成されている。空気（屈折率ｎｏ＝１）に対して上記のシリコーン系樹脂を用いると臨界角θｏは約４５度になる。従って、直交する面７に対して全反射を抑制する入射角θｉの条件は、放射光６に対して透過，屈折を許容すれば基本的に４５度まで緩和できる。臨界角θｏを考慮することで、界面９の形成，製造プロセスに対して加工，組立のばらつき精度を緩和すると共に歩留まり向上などのコストメリットも加わる。

更に、入射角θｉの自由度（θｉ≦θｏ）を活用することにより、機能の付加も実現できる。例えば、直交する面７の傾斜角度をずらすことで、透明構造体５からの放射光である透過光に対しても輝度均一性向上や集光特性の向上，制御を容易に実現することができる。

透明構造体５は、モジュール形態によっては有機系材料に代り屈折率ｎ１の大きいガラス等の無機系材料を用いる場合もある。即ち、透明構造体５に屈折率ｎ１の高い低融点ガラス（３００℃以下）を、また配線基板３、周辺枠４にセラミック基材を用いたモジュールである。ＬＥＤチップ２の基材屈折率ｎ２が大きい（２.０以上）場合でも、透明構造体５を用いることにより界面９での全反射を防ぐことができるため、屈折率ｎ１を基材屈折率ｎ２に近づけることができる。従って、ＬＥＤチップ２から透明構造体５への光取り出し効率を向上させると同時に、透明構造体５から空気中（ｎｏ）への光取り出し効率も向上させることができる。ＬＥＤチップ２に白色ＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤ＋黄色蛍光体）を用いる場合は、粉末状の低融点ガラスに黄色蛍光体を混合，混練して一括溶融形成する場合もある。

一方、透明構造体５を凹型に取り囲む配線基板３，周辺枠４の表面は高反射率の特性を備える。周辺枠４は配線基板３上、かつ、透明構造体５の側面に形成される。周辺枠４の内側面は、透明構造体５の側面と反射界面１１を形成している。反射界面１１の形状は、光源であるＬＥＤチップ２の放射光６が透明構造体５の反射界面１１で反射され（効率向上のため、反射界面１１への入射角θｉを全反射できるようにする場合もある）、透明構造体５の平行になる面８から取り出されるように形成されている。この時、周辺枠４について、反射光が平行になる面８に対して放射光６とは逆に直交するように反射界面１１が傾斜して形成されている。

図１ｂで、配線基板３は両面配線構造でありＣｕスルーホール１４を介して表面の電極パターン（実線部）１５（１５−１，１５−２，１５−３）と裏面の電極パターン（破線部）１６（１６−１，１６−２，１６−３）との間を電気的に接続している。

電極パターン１５は、ＬＥＤチップ２の電極（図中省略）とＡｕワイヤー１７−１，１７−２で接続するための電極パターン１５−１，１５−２、及びＬＥＤチップ２を搭載するためのダイボンディング部の電極パターン１５−３とで形成されている。ＬＥＤチップ２にフリップチップを用いてＣＣＢ接続する場合もある。中央の電極パターン１５−３は、ＬＥＤチップ２で発生した熱量を裏面に放熱するため複数本のＣｕスルーホール１４を介して配線基板３の電極パターン１６−３に接続される高放熱構造（低熱抵抗構造）を形成している。

図２ｂ及び図２ｃにおいて、配線基板３はガラスエポキシ基板であり、両面に形成された電極パターン１５（１５−１，１５−２，１５−３），電極パターン１６（１６−１，１６−２，１６−３）を含み、配線基板３の表面上にはそれぞれ高反射率で高信頼度の白色レジスト層１８及び白色レジスト層１９が形成されている。配線基板３にフレキシブル配線基板を用いる場合もある。

裏面のレジスト層１９は、直接光学特性に関係しない場合、高反射率材料としない場合もある。電極パターン１５，電極パターン１６上へレジスト層１８，レジスト層１９が形成されない開口部２０（２０−１，２０−２，２０−３），開口部２１（２１−１，２１−２，２１−３）にはＣｕ箔パターン上にＮｉ／Ａｕめっきが施されている。開口部２０はＬＥＤチップ２をＤＢ／ＷＢする領域を確保し、それ以外の領域をレジスト層１８で覆って放射光を反射させている。裏面の開口部２１は、光源モジュール１を外部配線基板（図示せず）や外部放熱構造部（図示せず）にはんだ接続などするために設けられている。
電極パターン１５−３に形成した開口部２０（２０−３）では、ＬＥＤチップ２からの裏面への放射光に対して高反射特性を向上させるため、Ｎｉ／Ａｕめっきの上にＡｇペーストによるダイボンディング層２２を形成している。開口部２０（２０−３）は、Ｎｉ／Ａｕめっきに代りＮｉ／Ａｇめっきを施す場合もある。更に、Ａｇめっきに代えて、高反射特性（８５％以上、Ａｇ同等）で高信頼度なＳｎめっきを用い、高信頼度で高放熱の白色（或いは透明）ダイボンディング層２２を薄く（１〜２０μｍ程度）形成する場合もある。ダイボンディング層２２には白色の高熱伝導性フィラー（アルミナ粒子など）入りのシリコーン系樹脂を用いている。

白色のレジスト層１８，レジスト層１９を用いない場合として、配線基板３をガラスエポキシ基板に代えて白色のセラミック（アルミナ）基板を用いる場合もある。周辺枠４は白色の反射シート（アクリル系樹脂）を金型で成形して形成される。白色反射シートに代りに、高反射率の白色セラミック基板、或いは積層形成した白色レジスト層などで周辺枠４の外形を直接形成する場合もある。つまり、周辺枠４の表面は反射性を有しており、周辺枠４は白色セラミック基板，白色レジスト層等により高反射率（９０％以上）の表面が形成されている。白色セラミック基板の場合は、配線基板３と周辺枠４を一体化した積層セラミック基板とすることで、高信頼度で高反射率，高効率特性を得ることができる。

図３は、実施例２に関わる透明構造体２５を用いた光源モジュール２３で、光学的構造を示す断面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。図３で、光源モジュール２３の基本構造は光源としてのＬＥＤチップ２４を配線基板３２の中央部に配置し、その上を四角形状の周辺枠３３に収まるように透明構造体２５で覆っている。

透明構造体２５から光取り出しを行う界面２８は、ＬＥＤチップ２４の真上に当たる中央部がフラットな界面２７と凹凸構造からなる界面２８をもつ。つまり、透明構造体２５の光取出し面に平坦な領域が形成されている。界面２７のフラットな領域は、全反射の起きない臨界角θｏの範囲内３１に形成されている。界面２８は、ＬＥＤチップ２４からの放射光２６に対して直交する面２９（２９−１，２９−２，２９−３……）と平行になる面３０（３０−１，３０−２，３０−３……）で交互に形成されている。界面２７，界面２８は、透明構造体２５を薄型化するため、基本的に一つの平面状に並べて配置されている。出射光を制御する場合、薄型化は緩和されるが界面２８の並べ方にある程度の幅を持たせる場合もある。この場合でも、界面２８の凹凸構造を微細化することで薄型化を独立に実現できる。

図４は、実施例３に関わる透明構造体３４を用いた光源モジュール３５で、光学的構造を示す断面図である。実施例２の透明構造体２５に対する変形例である。

図４で、光源モジュール３５の基本構造は光源としてのＬＥＤチップ３６を配線基板３７の中央部に配置し、その上を四角形状の周辺枠３８に収まるように透明構造体３４で覆われている。

透明構造体３４から光取り出しを行う界面３９は、フラットな界面４０と凹凸構造からなる界面４１で凸部が平面状に並ぶようにフラットに形成されている。界面４０は、２つの領域からなり、ＬＥＤチップ３６の真上方向に当たる中央部の界面４０−１と周辺枠３８の端部近傍の界面４０−２でフラットな界面を形成している。つまり、平坦な領域が透明構造体３４の中央部または透明構造体３４の周辺部に形成されている。フラットな界面を設けることで構造の安定性を確保している。更に、界面４０−２は周辺枠３８との配置関係から金型成形時の凹凸構造からなる界面４１を形成し易くしている。特に、連続的な平面を形成する場合、透明構造体３４の境界領域での加工を容易にしている。

界面４０−１のフラットな領域は、ＬＥＤチップ３６からの放射光４５−１に対して全反射の起きない臨界角４４θｏの範囲内に形成されている。界面４１は、ＬＥＤチップ３６からの放射光４５−１に対して直交する面４２と平行になる面４３で交互に形成されている。界面４０−２では、ＬＥＤチップ３６からの放射光４５−２に対して全反射が起きやすい。この場合は、周辺枠３８の反射界面４７−１（周辺枠３８と透明構造体３４とで形成される傾斜した面）、配線基板３７の反射界面４７−２（配線基板３の白色反射レジスト層（図４では省略されているが、図２ｂ，図２ｃのレジスト層１８と同じ）と透明構造体３４とで形成される面）と順次反射（多重反射）を繰り返し、界面４１からの光取り出し構造を形成している。界面４７−１，４７−２の多重反射では、高反射率の部材を用いて効率を向上させている。

図５は、実施例４に関わる透明構造体４８を用いた光源モジュール４９で、光学的構造を示す断面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。図５で、光源モジュール４９の基本構造は光源としてのＬＥＤチップ５０を配線基板５１の中央部に配置し、その上を四角形状の周辺枠５２に収まるように透明構造体４８で覆っている。

透明構造体４８から光取り出しを行う界面５３は、ＬＥＤチップ５０からの放射光５４に対して直交する面５５と平行になる面５６を交互に繰り返す凹凸構造で形成され、その溝深さ５７を一定とした構造を特徴とする。つまり、透明構造体における複数の凸部の厚さを等しくしている。溝深さ５７を均一化することで透明構造体４８の熱膨張などのストレスで発生する構造歪を均等化し低減している。更に、凹凸部構造を金型で形成する場合、容易に形成できている。

図６は、実施例５に関わる透明構造体５８を用いた光源モジュール５９で、光学的構造を示す断面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図６で、光源モジュール５９の基本構造は光源としてのＬＥＤチップ６０を配線基板６１の中央部に配置し、その上を四角形状の周辺枠６２に収まるように透明構造体５８で覆っている。

透明構造体５８から光取り出しを行う界面（６４＋６５）は、ＬＥＤチップ６０からの放射光６３に対して直交する面６４と平行になる面６５を交互に繰り返す凹凸構造で形成される中で、ＬＥＤチップ６０から見た直交する面６４の角度幅６６を一定にした構造を特徴とする。つまり、複数の凸部を構成する弧のそれぞれの円周角を等しくしている。分割された直交する面６４の角度幅６６を一定にすることにより、ＬＥＤチップ６０からの立体角を等しくし、光度を適正化している。更に、透明構造体５８の熱膨張などのストレスで発生する中央部への構造歪を低減している。

図７ａは、実施例６に関わる透明構造体６７を用いた光源モジュール６８で、光学的構造を示す上面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図７ａで、光源モジュール６８の基本構造は、光源としてのＬＥＤチップ６９を中央部に配置し、その上を矩形形状（細長形状）の周辺枠７０の内部領域を透明構造体６７で覆っている。透明構造体６７の界面（実線と破線で繰り返した凹凸面）は周辺枠７０の内部に納まる形で同心円状に形成されている。

同様に、図７ｂは、実施例６に関わる透明構造体７１を用いた光源モジュール７２で、光学的構造を示す上面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図７ｂで、光源モジュール７２の基本構造は、光源としてのＬＥＤチップ７３を中央部に配置し、その上を円形形状（楕円形状でも同じ）の周辺枠７４の内部領域を透明構造体７１で覆っている。透明構造体７１の界面（実線と破線で繰り返した凹凸面）は周辺枠７４の内部に納まる形で同心円状に形成されている。

図８は、実施例７に関わる透明構造体７５を用いた光源モジュール７６の一部で、透明構造体７５の界面曲面構造を平坦面で形成した場合の部分構造図であり、断面図（ＸＺ面）と上面図（ＸＹ面）を兼ねている。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図１ａ，図２ａの透明構造体５の界面９を構成する直交する面７，平行になる面８の３次元的な曲面７７（ＸＺ面，ＹＺ面）を平坦面７８で形成した構造を特徴とする。直交する面７，平行になる面８に対する平坦面７８のずれ量（角度）は、臨界角θｏ以内に収めている。ここで、透明構造体７５の断面において、複数の凸部のそれぞれは、光源を中心とする円の半径の一部及び複数の円の弦で構成されている。曲面７７を多分割し適正な微細平坦面構造（図８：７８−１，７８−２の２分割）とすることにより、界面７７に対する金型形状の単純化，金型成型の簡易化，低コスト化を実現している。

図９は、実施例８に関わる透明構造体７９を用いた光源モジュール８０で、光学的構造を示す上面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図９で、光源モジュール８０の基本構造は光源としてのＬＥＤチップ８１を配線基板８２の中央部に配置し、その上を四角形状の周辺枠８３に収まるように透明構造体７９で覆っている。

透明構造体７９は、太線破線８８の内部が直交する面８４と平行になる面８５で形成される凹凸構造８９（凹部８６が実線円、凸部８７が破線円）を備え、それを除く領域は平坦面９０を形成している。平坦面９０は、凹凸構造８９の表面を等価的に同一材料で埋められた構造をとっている。透明構造体７９の凹凸構造８９（全反射の発生しない領域）の配置を制御することにより、太線破線８８を任意の形状，構造（文字，パターン）で表示することができる。凹凸構造８９を微細化することで、透明構造体７９の表面を平坦化すると同時に文字／パターン／マーク等の表示分解能を向上させることができている。

図１０ａは、実施例９に関わる第一の透明構造体９８と第二の透明構造体９３で構成される透明構造体９１を用いた光源モジュール９２の断面図である。図１０ｂは、第二の透明構造体９３の断面図を示す。図１０ｃは、光源モジュール９２で第二の透明構造体９３を取り除いた光源モジュール９４の断面図である。実施例１の透明構造体５に対する変形例である。

図１０ａで、光源モジュール９２の基本構造は、光源としてのＬＥＤチップ９５を配線基板９６の中央部に配置し、その上を周辺枠９７の高さにまで収まるように第一の透明構造体９８で覆い（光源モジュール９４の形成）、その上に図１０ｂに示すフィルムまたはシートで形成される第二の透明構造体９３を用いて形成している。ＬＥＤチップ９５からの放射光１０２に対して形成された第二の透明構造体９３の凹凸構造１０３は、前記した実施例１などでの光学的な配置関係と同じである。

透明構造体９１は、第一の透明構造体９８と第二の透明構造体９３とで構成され、第一の透明構造体９８の屈折率ｎ１ａ，第二の透明構造体９３の屈折率ｎ１ｂはほぼ等しい。
つまり、第二の透明構造体９３の屈折率と第一の透明構造体９８の屈折率との比率を０.９以上１.１としている。図１０ｃに示すように、第一の透明構造体９８は、あらかじめ光源モジュール９４において透明なシリコーン系樹脂を用いて、周辺枠９７の上部高さまで平坦面状の界面１０１を備えるように形成される。第二の透明構造体９３は図１０ｂに示すように凹凸構造を有する透明なアクリル系樹脂層９９と透明な粘着剤層１００の２層構造でシート状（フィルム状）に形成されており、各々の屈折率もほぼ等しい。つまり、第二の透明構造体の屈折率と粘着剤層１００の屈折率との比率を０.９以上１.１としている。

光源モジュール９２は、第二の透明構造体９３の粘着剤層１００を用いて前記した光源モジュール９４の第一の透明構造体９８の界面１０１に密着させて形成される。この時、界面１０１にはボイドなどを含まないようにするため、粘着剤層１００に格子状の空気抜け構造（図示せず）を形成して張り付けている。

図１０ａは、光源モジュール９２の基本構成のみを示しているが、複数個用いて平面的、２次元的に連続して配列する場合もある。図１０ａに示すように、第二の透明構造体９３を周辺枠９７の上部を覆う構造とすることにより、隣接部の境目で起こる非発光部を取り除き境界むらの除去と同時に視野角を拡大している。周辺枠９７の上部を鋭角、或いは細線上の構造（図示せず）にして、非発光部の境界むらを取り除く場合もある。また、視野角拡大では、光源モジュール９２の構造を幾何学的に薄型化と大面積化により１８０度に近づけられる。

図１１ａは、実施例１０に関わる光源モジュール１０４で、実施例１の光源であるＬＥＤチップ２に対する変形例を示す断面図である。

光源１０５は青色のＬＥＤチップ１０６と蛍光体を分散した透明樹脂１０７とからなり、ＬＥＤチップ１０６を透明樹脂１０７でほぼ半球状で全体を覆っている。透明樹脂１０７の形状は金型成形、或いはポッティングで形成している。ＬＥＤチップ１０６の上部に形成される蛍光体厚み１０８は励起光を透過させるため、５〜５０μmtとしている。透明
樹脂１０７にはＬＥＤチップ１０６を励起光源とするＹＡＧ（Ｃｅ）蛍光体を分散させて用いている。同様にして、励起光源にＵＶ−ＬＥＤを用いて３波長蛍光体を分散させる場合もある。

図１１ｂは、実施例１１に関わる光源モジュール１０９で、実施例１０の変形例を示す断面図である。

光源１１０はＬＥＤチップ１１１と、蛍光体を含まない第一の透明樹脂１１２と、蛍光体を分散した第二の透明樹脂１１３とからなり、第一の透明樹脂１１２はＬＥＤチップ１１１を覆い、第二の透明樹脂１１３は第一の透明樹脂１１２を覆っている。第一の透明樹脂１１２，第二の透明樹脂１１３は、ＬＥＤチップ１１１を中心に配置したほぼ半球状の形状で覆っている。第二の透明樹脂１１３は、ＬＥＤチップ１１１から見た球殻の厚み１１４をほぼ一定（５〜５０μmt）にし、励起光も均一に透過させている。第二の透明樹脂
１１３には青色のＬＥＤチップ１１１を励起光源とするＹＡＧ（Ｃｅ）蛍光体を分散させて用いている。同様にして、励起光源にＵＶ−ＬＥＤを用いて３波長蛍光体を分散させる場合もある。

図１１ｃは、実施例１２に関わる光源モジュール１１５で、実施例１０の変形例を示す断面図である。

光源１１６はＬＥＤチップ１１７と蛍光体を分散した透明樹脂１１８とからなり、ＬＥＤチップ１１７に対しては一定の厚み（５〜５０μmt）１１９の透明樹脂１１８で上面の
みを部分的に覆っている。ＬＥＤチップ１１７からの放射光は、側面からは直接の励起光，上面からは蛍光体発光と励起光を取り出している。

図１２ａは、実施例１３に関わる光源モジュール１２０で、実施例１２の変形例を示す断面図である。

光源１２１はＬＥＤチップ１２２と蛍光体を分散した透明樹脂１２３とからなる。光源１２１の上には、全反射を除去，抑制する凹凸構造からなる界面１２４を備えた透明構造体１２５が形成されている。透明構造体１２５の中央部には、全反射が発生しないようにして曲率半径を小さくした球面上の凹部形状１２６が形成されている。これにより、光源１２１の真上からの出射光を制御し、光源モジュール１２０からの光取り出し強度を均一化している。

図１２ｂは、実施例１４に関わる光源モジュール１２７で、実施例１３の変形例を示す断面図である。

透明構造体１２８の中央部には、全反射が発生しないようにして逆円錐型の凹部形状１２９が形成されている。これにより、光源１３０の真上からの出射光を制御し、光源モジュール１２７からの光取り出し強度を均一化している。

図１３ａは、実施例１５に関わる光源モジュール１３１で、実施例１の変形例を示す断面図である。

光源モジュール１３１は、配線基板１３２の上にＬＥＤチップ１３３、その周辺側面に反射構造体１３４を配置し、その上を透明構造体１３５で覆うように形成されている。ＬＥＤチップ１３３からの放射光１３６は、透明構造体１３５の上部の界面１３７から、直接取り出される出射光１３８−１と反射構造体１３４で反射されて出で来る反射光１３８−２で取り出されている。

出射光１３８−１は、放射光１３６に対して界面１３７を構成する直交する面１３９（１３９−０，１３９−１，１３９−２……）から取り出される。反射光１３８−２は、放射光１３６に対して界面１３７を構成する平行になる面１４１（１４１−１，１４１−２，１４１−３……）に対して、直交する面として作用するように反射構造体１３４の界面１４０で反射（主に、鏡面反射）させて取り出されている。

界面１４０の形状は、ＬＥＤチップ１３３と反射構造体１３４、及び透明構造体１３５の形状，配置により幾何光学的に決定され、断面が凸曲面構造（放物線近似曲線，楕円近似曲線など）をとる。即ち、ＬＥＤチップ１３３の任意表面（点光源）からでる放射光１３６に対して透明構造体１３５の平行になる面１４１で反射光１３８−２を直交させて取り出す場合、反射構造体１３４の界面１４０の形状，位置は前記した凸曲面構造で一意的に決定される。反射構造体１３４は、高反射率で高信頼度の白色アクリル系樹脂を用いて金型成形されている。

ＬＥＤチップ１３３からの放射光１３６は、光源であるＬＥＤチップ１３３の放射パターンに依存せず出射光１３８−１，反射光１３８−２の殆ど全てを取り出すことができるため、光源モジュール１３１の光取り出し効率を大幅に向上させている。

図１３ｂは、実施例１６に関わる光源モジュール１４２で、実施例１５の変形例を示す断面図である。

光源モジュール１４２は、配線基板１４３の上にＬＥＤチップ１４４、その周辺側面に反射構造体１４５を配置し、その上を透明構造体１４６で覆うように形成されている。ＬＥＤチップ１４４からの放射光１４７は、透明構造体１４６の上部の界面１４８から直接取り出される出射光１４９−１と反射構造体１４５で反射されて出で来る反射光１４９−２で取り出されている。反射構造体１４５について透明構造体１４６と接する部分は階段状としている。

出射光１４９−１は、放射光１４７に対して界面１４８を構成する直交する面１５０（１５０−０，１５０−１，１５０−２……）から取り出される。反射光１４９−２は、放射光１４７に対して界面１４８を構成する平行になる面１５１（１５１−１，１５１−２，１５１−３……）に対して、直交する面として作用するように反射構造体１４５の界面１５２で反射（主に、鏡面反射）させて取り出されている。

界面１５２は、放射光１４７に対して平行になる面（反射しない面）１５３と放射光１４７を反射させる面１５４とで交互に段差構造により形成されている。実施例１５の場合と異なり、界面１５２に平行になる面１５３を加えることで、反射光１４９−２を取り出す透明構造体１４６の界面１４８の位置，領域を拡大させている。これにより、放射光１４７に対して透明構造体１４６の平行になる面１５１を反射構造体１４５の界面１５２での反射光１５５に対して直交する面１５６（平行になる面１５１と同じ面）とする中で、透明構造体１４６の平行になる面１５１（直交する面１５６）に対してほぼ全体領域からの光取り出しを行い、輝度均一性を向上させている。

図１４は、実施例１７に関わる複数の光源モジュール１５７（１５７−１，１５７−２……）の断面図である。

複数の光源モジュール１５７（１５７−１，１５７−２……）は、ＬＥＤチップ１５８と反射構造体１５９を配線基板１６０に搭載し、その上に透明構造体１６１が形成され、一体形成されている。透明構造体１６１は、第一の構造体１６９と第二の構造体１７０で構成されている。

図１５ａは、透明構造体１６１を構成する第二の構造体１７０の上面図である。

図１５ｂは、図１５ａのＤ−Ｄ線断面図であり、第二の構造体１７０に剥離セパレータ１７１を取り付けた構造を示す。

図１４に示すように、配線基板１６０は両面配線構造であり、各光源モジュール１５７毎にＬＥＤチップ１５８を搭載する基板中央部で両面に配線パターン１６２−１，１６２−２がＣｕスルーホール１６３で接続され、ＡＧＳＰ基板構造により高放熱構造を形成している。配線基板１６０の表面にはＣｕスルーホール１６３を除く領域に高反射率の白色レジスト１６４が形成されている。配線基板１６０の裏面に形成される配線パターン１６２−２は薄型アルミ板からなる放熱筐体１６５に高熱伝導性の粘着シート１６６を介して密着され、ＬＥＤチップ１５８からの発熱を効率よく放熱している。

放熱筐体１６５として高熱伝導性の薄型カーボンシート（０.１〜１.０mmt）を用いる場合もある。平面横方向に対する異方性の熱伝導率はＣｕレベルであり、配線パターン１６２−２の発熱部から周辺部（図示せず）への熱引きを向上させて外部空気中への高放熱構造を実現している。同時に、アルミ板からカーボンシートにすることで、軽量化も実現している。

配線パターン１６２−２の構造は、ＬＥＤチップ１５８，Ｃｕスルーホール１６３の面積よりも１桁以上大きな形状で厚い銅箔（５０〜１５０μmt）を用いて熱広がり構造を形
成し、放熱筐体１６５への高放熱性を確保している。

ＬＥＤチップ１５８が搭載されるＣｕスルーホール１６３上の配線パターン１６２−１の表面には、Ｎｉ／Ａｇめっき１６７を施し、ＬＥＤチップ１５８からの光束を反射させている。高信頼性や光学特性を確保するためＮｉ／Ａｇ／Ａｕめっき、或いはＮｉ／Ｓｎめっきを用いる場合もある。Ｃｕスルーホール１６３とＬＥＤチップ１５８の接続には、ＬＥＤチップ１５８の裏面をメタライズし、Ａｕ／Ａｕ，Ａｕ／Ｓｎ接合で固着（ダイボンディング）している。裏面メタライズを形成しない場合は直接白色のシリコーン系樹脂（高反射率部材）で固着する。この場合、固着部の熱抵抗を低減するため厚さを１〜２０μｍ以内に薄くする。また、配線基板１６０に白色のアルミナ基板を用いる場合は、ＬＥＤチップ１５８のダイボンディング材に透明なシリコーン系樹脂（透過）を用いアルミナ基板で反射させる場合もある。

配線基板１６０の上にはＬＥＤチップ１５８とその周辺を取り囲む反射構造体１５９が配置され、その上に透明構造体１６１が形成されている。隣接する反射構造体１５９−１，１５９−２は、段差構造を一体化する形で形成されている。

透明構造体１６１は、反射構造体１５９の最高部位の面１６８で第一の構造体１６９と第二の構造体１７０に２分されて形成されている。

第一の構造体１６９は、表面が単調な平坦面、或いは平坦面で近似される凹面、又は凸面をもち、シリコーン系透明樹脂で形成されている。

第二の構造体１７０は、図１５ａ，図１５ｂに示すように、アクリル系透明樹脂層１７３とアクリル系透明樹脂で透過率の高い粘着剤層１７４の積層構造で形成されている。図１５ｂの第二の構造体１７０は、アクリル系透明樹脂層１７３の光を取り出す面側に全反射を除去，抑制する凹凸界面１７２が形成されている。

第一の構造体１６９と第二の構造体１７０は、前記した単調な平坦面を吸収できる粘着剤層１７４を介して最高部位の面１６８で密着一体化され、透明構造体１６１を形成している。透明構造体１６１の凹凸界面１７２は、ＬＥＤチップ１５８からの放射光１７５に対して全反射を除去，抑制する構造に形成されている。

光学的な面から、第一の構造体１６９の屈折率ｎ１ａとして１.４を用い、第二の構造体１７０の屈折率ｎ１ｂとして１.４から１.７を用いて、ｎ１ａ≦ｎ１ｂの関係を維持している。許容される屈折率ｎｉの数値範囲は、臨界角の存在などから、第一の構造体１６９の屈折率ｎ１ａと第二の構造体１７０の屈折率ｎ１ｂとの比率を０，９以上１.１以下で満足させることにより、透明構造体１６１の内部での全反射を抑制できている。また、ｎ１ａ＜ｎ１ｂとして、差を設ける場合もある。放射光が第一の構造体から第二の構造体に入射する場合、屈折率差を用いて集光機能を実現できる。

更に、透明構造体１６１から外部（空気中ｎｏ＝１.０）への全反射を除去，抑制できているため、屈折率ｎ１ａ，ｎ１ｂをＬＥＤチップ１５８の基材屈折率ｎ２（青色ＬＥＤの場合、ｎ２＝２.４）まで近づけることができる。即ち、ＬＥＤチップ１５８から透明構造体１６１への光取り出し効率も同時に大幅に向上できる効果が得られる。

ＬＥＤチップ１５８に対する反射構造体１５９，透明構造体１６１（１６９＋１７０）の形状を大型化と同時に薄型化することにより、視野角が拡大され１８０度近くにできている。

隣接する光源モジュール１５７−１，１５７−２間の輝度むらは、反射構造体１５９−１，１５９−２の上部に透明構造体１６１を構成する第二の構造体１７０を配置する構造をとるため、放射光１７５が行き交うことができ緩和，抑制される。

透明構造体１６１が２分割されているため、第二の構造体１７０を後工程で組み立てることができ、光源モジュール１５７の作業性，歩留まりを向上させている。

光源モジュールの薄型化については、ＬＥＤチップ１５８，配線基板１６０，透明構造体１６１（１６９＋１７０），反射構造体１５９で構成される光源モジュール１５７の場合、一例として光源モジュール１５７のサイズ：３０mm角，ＬＥＤチップ１５８のサイズ
：０.３mm角、更に配線基板１６０の厚み：０.５mm，反射構造体１５９の厚み：１.０mm
，第二の構造体１７０の厚み：０.５mmとすると、約２.０mmにできる。半球型の透明構造
体の場合は高さが１６mm以上になるため１桁近くの低減効果がある。薄型化の効果は、光
源モジュール１５７のサイズを増加できる場合、厚さが基本的に増大しないため更に増加させることができる。同時に、第二の構造体１７０の体積，重量の増加も抑制できるため、光源モジュール１５７の軽量化に対しても大きな割合で低減効果が得られる。

光源モジュール１５７を薄型化した結果、基材機能としてフレキシブル化することができるため、平坦型の替わりに曲面型の光源モジュールも容易に形成できる自由度，効果がある。

変形例として、第二の構造体１７０を構成するアクリル系透明樹脂層１７３と粘着剤層１７４の積層界面（図示せず）に気泡が発生しないように蛍光体層を形成して白色光源とする場合もある。この時の光源モジュールは、励起光源として青色のＬＥＤチップ、或いはＵＶ−ＬＥＤを用いてそれぞれＹＡＧ（Ｃｅ）蛍光体層，３波長蛍光体層を第二の構造体１７０に形成している。蛍光体層はアクリル系樹脂、或いはシリコーン系樹脂に分散させた薄型シート，フィルムであり、これを用いて第二の構造体１７０を３層構造で形成させている。ＬＥＤチップからの放射光に対してシート厚さ依存による色調差を取り除くため、励起光源であるＬＥＤチップから離れるに従って蛍光体の分散密度が減少する分布を薄型シートにパターン形成している。蛍光体の密度分布パターンの効率的な形成により低コスト化も実現している。

もう一つの変形例として、第二の構造体１７０を構成するアクリル系透明樹脂層１７３の表面に薄い蛍光体膜を形成して白色光源とする場合もある。この時の光源モジュールは、励起光源として青色のＬＥＤチップ、或いはＵＶ−ＬＥＤを用いてそれぞれＹＡＧ（Ｃｅ）蛍光体膜，３波長蛍光体膜を凹凸界面１７２上に形成している。この蛍光体膜の厚さは５〜１００μｍであり、アクリル系透明樹脂に蛍光体を分散させてある。蛍光体膜を薄膜シート，フィルム化した後で、第二の構造体１７０の凹凸界面１７２に搭載し金型成形時に積層密着させ、一体化させている。また、凹凸界面１７２の形成時に蛍光体膜も同時にアクリル系透明樹脂１７３中に一体で形成する場合もある。

もう一つの変形例として、蛍光体を分散させたアクリル系透明樹脂で薄板、或いはシート、フィルムを形成し、第二の構造体１７０の凹凸界面１７２上に空気層を介して配置した構造を用いる場合もある。光源モジュール１５７から出射した励起光は、薄板、或いは薄いシート，フィルムの内部に分散された蛍光体を励起、或いは反射，透過して白色光を形成している。この時、薄板の蛍光体は出射光を散乱させる効果があるため拡散板の機能も兼ねている。即ち、光源モジュール１５７の外部に拡散板を配置する照明装置の場合では、後述する図１６ｂ（実施例１８）の拡散板１８５として従来の拡散板に代えて蛍光体を分散させた拡散板を用いることで白色照明装置を形成することができる。

光源モジュール１５７から蛍光体を分離し、かつ拡散板に蛍光体を付加する機能分離付加により、照明装置の部材コスト，製造コストを抑制，低減することができる。

図１６ａは、実施例１８に関わる多数個の光源モジュール１７６（１７６−１，１７６−２，１７６−３……）を平面的に縦横配列した直下型照明装置１８１で拡散板１８５を取り除いた場合の上面図であり、実施例１７の変形例である。図１６ｂは、図１６ａの直下型照明装置１８１のＥ−Ｅ線断面図である。

光源モジュール１７６（１７６−１，１７６−２，１７６−３……）は、ＬＥＤチップ１７７と反射構造体１７８を配線基板１７９に搭載し、その上に透明構造体１８０が形成され、多数個に対して一体形成されている。

本実施例では光源としてＬＥＤチップ１７７を用いているが、これに代り実施例１０〜実施例１２に記載の励起光源と蛍光体から基本構成される白色光源を用いる場合もある。

更に、ＬＥＤチップ１７７がＲＧＢ３色の発光（同一駆動電流により外部電極２端子形成）による白色光を出射でき、蛍光体を不要とする１チップの場合も含まれる。

直下型照明装置１８１は、放熱筐体１８３と光源モジュール１７６からの光を出射する拡散板１８５と多数個の光源モジュール１７６（ＬＥＤチップ１７７の駆動回路，電源部は省略）から構成される。

前記した拡散板１８５に代り実施例１７に記載した蛍光体を分散させたアクリル系透明樹脂の薄板、或いはシートを用いる場合は、光源モジュール１７６のＬＥＤチップ１７７を青色ＬＥＤ、或いはＵＶ−ＬＥＤの励起光源とすることで白色光源を形成している。これは、白色光源の蛍光体を光源モジュール１７６から分離し、照明装置１８１の拡散板１８５に別途蛍光体を分散，形成できるためである。光源モジュール１７６は、蛍光体が分離されることで構造単純化と同時に組立構造，製造プロセスが簡易化され、歩留まり向上，特性ばらつき低下などを容易に実現できている。

光源モジュール１７６は高熱伝導の粘着シート１８２を介して放熱筐体１８３に固着され、拡散板１８５が光源モジュール１７６の光取り出し面側に空気層１８４を介して配置され、前記放熱筐体１８３と拡散板１８５が外枠筐体１８６に組み込まれる形で構成されている。

図１６ｃは、直下型照明装置１８１に用いられる透明構造体１８０を構成する第二の構造体１８７を多数個平面的に配列した光学シート１８８の上面図である。図１６ｄは、図１６ｃのＦ−Ｆ線断面図である。実施例１７の場合と同様に、第二の構造体１８７は、光を取り出す面側が全反射を抑制する凹凸界面１８９が形成されているアクリル系透明樹脂層１９０とアクリル系透明樹脂で透過率の高い粘着剤層１９１の２層構造で一体形成され、粘着剤層１９１側には剥離セパレータ１９２を取り付けて独立した光学シート１８８として用いている。

図１６ｅは、直下型照明装置１８１に用いる光源モジュール１７６の反射構造体１７８を多数個一体成型した上面図である。図１６ｆは、図１６ｅのＧ−Ｇ線断面図である。

光源モジュール１７６を構成する配線基板１７９，第二の構造体１８７に加えて、反射構造体１７８を一体化構造とすることにより、直下型照明装置１８１の組立工程を簡易化し、組立性向上，歩留まり向上、更には低コスト化を実現している。

図１６ｇは、直下型照明装置１８１を組み込んだ液晶表示装置１９３の断面図である。

直下型照明装置１８１を白色光源とするため、前記したように拡散板１８５には基材樹脂と異なる屈折率を有する微粒子と蛍光体粒子とが混合分散されたアクリル系透明樹脂の薄板、或いはシート，フィルムを効果的，機能的に形成し、かつ光源モジュール１７６のＬＥＤチップ１７７を青色ＬＥＤ、或いはＵＶ−ＬＥＤとしている。特に、アクリル系透明樹脂に対して屈折率の異なる透明な微粒子に代り、蛍光体の微粒子のみを用いて拡散板１８５を形成する場合もある。

アクリル系樹脂の代りに、スチレン系樹脂，塩化ビニル系樹脂，ポリカーボネート樹脂などを用いる場合もある。

ＬＥＤチップ１７７から透明構造体１８０を介して空気層１８４へ取り出される出射光が拡散板１８５に入射する場合、蛍光体層の厚みの影響を受けて入射角に依存する色調差が発生する場合がある。これを取り除くため、励起光源であるＬＥＤチップ１７７（点光源）の方向から見込んだ蛍光体層の分散量を等しくしている。即ち、ＬＥＤチップ１７７から離れるに従い分散密度を減少させた分布を拡散板１８５に形成している。これにより、白色光の色調を視野角に対して均一化すると同時に、蛍光体使用量を減少させ低コスト化を実現している。

直下型照明装置１８１の拡散板１８５からの白色光は、一対の基板と一対の基板に挟持される液晶層とを有する液晶パネル１９４と、液晶パネル１９４の両面に配置した一対の偏向板１９５ａ及び偏光板１９５ｂ、を介して取り出される。

薄型の光源モジュール１７６を縦横に複数個配列することで、超薄型化，軽量化と同時に２次元エリア制御を行うことができ低消費電力化も実現している。

直下型照明装置１８１に組み込まれている光源モジュール１７６での発熱は、直下型であるため光源モジュール１７６の基本単位で均等に分散され、放熱筐体１８３から直接空気中へ高放熱性をもつ。外部筐体１９６に設けたスリット上の開口部１９７を介して外部に放熱している。

図１７ａは、実施例１９に関わるもう一つの光源モジュール１９８の上面図であり、実施例１の変形例である。図１７ｂは、図１７ａの光源モジュール１９８のＨ−Ｈ線断面図である。

光源モジュール１９８は、ＬＥＤチップ１９９と周辺に配置した反射構造体２００を配線基板２０１に搭載し、その上に透明構造体２０２が形成されている。

配線基板２０１、反射構造体２００は、共に高反射率をもつ白色セラミック基板で形成されている。配線基板２０１の上に反射構造体２００を積層し、多数個取りで一体形成されている。配線基板２０１の配線パターン（図中省略）は、実施例１の場合と同様に２層配線でスルーホール接続されている。透明構造体２０２の表面には、全反射を抑制する凹凸界面２０３が平面状に形成され、光源モジュール１９８の透明構造体２０２の薄型化（半球型に対する厚さの減少分２０４）と同時にＬＥＤチップ１９９からの光取り出し効率を大幅に向上させている。また、凹凸界面２０３の高さは、透明構造体２０２の薄型化の効果を活かして反射構造体２００の最高部位よりも低く形成されている。光源モジュール１９８の取り扱い時に凹凸界面２０３に傷などのダメージが加わらないようにできている。

図１８ａは、実施例１９に関わる光源モジュール１９８（１９８−１ａ，１９８−１ｂ，１９８−２ａ，１９８−２ｂ……）を引き回し配線基板２０７上に直線状に配列実装した線状光源モジュール２０５の上面図である。

図１８ｂは、線状光源モジュール２０５に放熱基板２０６を高熱伝導の粘着シート２０８を用いて取り付けた構造を示し、図１６ａのＩ−Ｉ線断面図である。

図１８ｃは、実施例１９に関わる線状光源モジュール２０５を用いたブロック型照明装置２０９で、拡散板２１０を取り除いた場合の上面図である。図１８ｄは、図１８ｃのＪ−Ｊ線断面図である。

図１８ｅは、実施例１９に関わるブロック型照明装置２０９を用いた液晶表示装置２１１の断面図である。

図１８ｆは、実施例１９に関わる液晶表示装置２１１を用いた映像表示装置２１２の一実施例を示し、映像表示装置２１２の背面側の内部を見た平面図を示す。

線状光源モジュール２０５で発生した発熱は、放熱基板２０６からブロック型照明装置２０９の放熱筐体２１７に一様に放熱され効率よく空気中に取り出されている。

ブロック毎に離散化した放熱基板２０６（２０６−１，２０６−２……）は、放熱筐体２１７の一部を加工して複数個の突起部を作り、これを直角に折り曲げて形成されている。

図１８ｃのブロック型照明装置２０９は、Ｎ×Ｍ個のブロック毎に分割されて点灯制御できる機能を有するため、輝度調整などが容易であり消費電力の低減を実現している。

図１８ｃに示すブロック型照明装置２０９は、線状光源モジュール２０５を一体型導光板２１３のブロック毎側面部２１４に対して、光源モジュール１９８の輝度を確保するため必要個数（本実施例では、２個）だけ近接配置して光を入射させている。光源モジュールに対して点光源化が困難であった透明構造体２０２の薄型化（半球型に対する厚さの減少分２０４）を実現したことにより、光源モジュール１９８の高効率化と同時に透明構造体２０２をブロック毎側面部２１４に対して近接配置し輝度むらを抑制している。更に、光源モジュール１９８からの光を出射する一体型導光板２１３の上には空気層２１５を介して拡散板２１０が配置されブロック毎の輝度むらを減少させている。

また、引き回し配線基板２０７の上には、高反射率をもつ白色レジストを形成し、一体型導光板２１３のブロック毎側面部２１４と引き回し配線基板２０７との間の多重反射に対して吸収損失を減少させている。

本実施例では光源としてＬＥＤチップ１９９を用いているが、これに代り実施例１０〜実施例１２に記載の励起光源と蛍光体で基本構成される白色光源を用いる場合もある。

変形例として、光源モジュール１９８において、ＬＥＤチップ１９９に青色ＬＥＤ、或いはＵＶ−ＬＥＤのみを用い、蛍光体を光源モジュール１９８から分離する場合もある。
即ち、光源モジュール１９８では透明構造体２０２から励起光のみを効率よく取り出し、その後で光源モジュール１９８の外部に形成，配置した蛍光体を励起発光させ白色光を形成させる方法である。

蛍光体の配置場所は、励起発光を取り出した直後の一体型導光板２１３のブロック毎側面部２１４とする場合がある。この場合は、蛍光体を分散させた薄いアクリル系樹脂シート、或いはフィルムをブロック毎の側面部２１４に透明粘着シート（図示せず）で固着し、白色光として一体型導光板２１３のブロック毎に入射させる。変形例として、蛍光体を分散させたアクリル系樹脂シートは、側面部に固着すると同時に蛍光体微粒子を分散させるために、透明粘着シートで一体形成される場合もある。

色調差が発生する場合、これを取り除くために励起光源であるＬＥＤチップ１９９（点光源）の方向から見込んだ蛍光体の分散量を等しくしている。即ち、ＬＥＤチップ１９９から離れるに従い分散密度を減少させた分布を側面部２１４に形成している。これにより、白色光の色調を導光板２１３に対して均一化すると同時に、蛍光体使用量を減少させて低コスト化を実現できる。

もう一つの変形例として、蛍光体を、一体型導光板２１３から均一化した励起発光を取り出した後、即ちＮ×Ｍブロック間の輝度むらを減少させる拡散板２１０に形成，配置する場合もある。拡散板２１０には、従来の拡散板に代えて蛍光体も分散させた拡散板、或いは蛍光体のみを分散させて用いることで白色照明を形成できる。光源モジュール１９８から蛍光体を分離し、拡散板２１０には蛍光体を拡散微粒子として形成する。これにより、照明装置２０９の中で構成部材に対する機能を分離・付加している。この結果、照明装置２０３の部材コスト，製造コストの増加を抑制，除去している。

ブロック型照明装置２０９の拡散板２１０からの白色光２１６は、一対の基板と一対の基板に挟持される液晶層とを有する液晶パネル２１９と、液晶パネル２１９の両面に配置した一対の偏向板２１８ａ及び偏光板２１８ｂ、を介して取り出される。

映像表示装置２１２は、背面側の放熱筐体２１７と筐体２２０の空隙部２２１に、ブロック型照明装置（バックライト装置）２０９や液晶表示部などに電源を供給するための電源部２２２，液晶表示部に供給する映像信号に対してコントラスト，フレームレート等の信号処理を行う信号処理部２２３、及びスピーカ等の構造体２２４ａ，２２４ｂを備えている。なお、実施例１７に記載の直下型照明装置（バックライト装置）１８１を本実施例の映像表示装置に適用してもよい。

図１９は、実施例２０に関わるもう一つの光源モジュール２２５の上面図である。図２０は、図１９の光源モジュール２２５のＫ−Ｋ線断面図である。

光源モジュール２２５は光源としての複数個のＬＥＤチップ２２６（２２６−１，２２６−２，２２６−３……）を配線基板２２７の中央部にある中心軸２３１方向に一定のピッチｐ２２８で配置し、その上を細長の四角形状の周辺枠２２９に収まるように透明構造体２３０で覆っている。

透明構造体２３０は、実施例１の半球型の構造を薄型化した場合と異なり、半円柱形の構造を対象に薄型化している。半球型の場合はＬＥＤチップからの放射光を点光源として透明構造体から取り出すことができるが、本実施例の場合は半円柱型であるため、中心軸２３１の方向に対しては入射角θｉが増加するため中心軸２３１に直交する方向２４０に対してのみ全反射を除去，抑制することができる。半円柱型のメリットは、図１９，図２０に示すように、薄型化構造を形成する中でＬＥＤチップ２２６を多数個高密度で搭載でき、高輝度・高出力な光源モジュール２２５を実現できる点である。光取り出し割合は、透明構造体２３０の薄型化構造とは関係なく、界面が半球型の場合に比べて低下するが平坦面に比べると増加する。

図１９，図２０に示すように、透明構造体２３０の界面２３２は、中心軸２３１に平行な凹凸構造を平面状に形成している。即ち、透明構造体２３０は複数個のＬＥＤチップ２２６（２２６−１，２２６−２，２２６−３……）に対して中心軸２３１に直交する方向に対して複数の同心の曲率をもつ凹凸構造からなる界面２３２を平面状に形成している。
界面２３２は、ＬＥＤチップ２２６からの中心軸２３１に直交する放射光２３３（２３３−０，２３３−１，２３３−２……）に対して、離散的に直交する面２３４と平行になる面２３５とで交互に形成される。透明構造体２３０は、直交する面２３４の間に平行になる面２３５を挿入し、長さ（ピッチ）ｄ２３６で曲率，形状を変化させることで、界面２３２の凸部構造が平面状に並ぶようにしている。この結果、中心軸２３１に直交する方向に半円型の直交する円（放射光２３３に対して最大半径をもつ半円）２３７で形成される凸部の厚み２３８を除去でき、平坦な薄型構造を容易に実現している。この時の光取り出し効率は、透明構造体２３０の中心部に配置されたＬＥＤチップ２２６からの放射光２３３に対して界面２３２の直交する面２３４を透過するため、半球型と同様に全反射は発生せず向上している。

図２０に示すように、界面２３２の中央平坦部２３９は、全反射が起きない範囲の幅で形成されている。即ち、ＬＥＤチップ２２６からの放射光２３３に対して臨界角θｏ以下の角度θ２４１に収められる。

光源モジュール２２５における界面２３２の形成領域は、中央平坦部２３９も含まれているが、本発明の原理からフラット化されても全反射が発生しないため十分に大きくとれている。高輝度・高出力に加えて、輝度均一性の向上や視野角の拡大（１８０度化）が得られている。

一方、中心軸２３１の方向に対しては、図１９に示すようにＬＥＤチップ２２６を一定のピッチｐ２２８以内で配置している。即ち、ピッチｐ２２８の長さは、放射光２３３に対して臨界角θｏ以下の角度θ２４１におさめられ、界面２３２の中央平坦部２３９の幅とほぼ等しくしている。これは、中心軸２３１の方向の界面領域でＬＥＤチップ２２６からの放射光２３３が全反射される無駄な領域を取り除くためである。逆に、マルチチップのピッチｐ２２８の長さをより短くすることにより、更に高輝度・高出力の薄型・高効率モジュールを実現できている。

光源モジュール２２５において、ＬＥＤチップ２２６はＲＧＢ単色の場合も含めて、青色ＬＥＤ、或いはＵＶ−ＬＥＤのみを用いている。青色ＬＥＤ、或いはＵＶ−ＬＥＤに対して白色光を得るため、蛍光体は光源モジュール２２５から分離して形成，配置されている。即ち、光源モジュール２２５では透明構造体２３０から励起光のみを効率よく取り出し、その後の拡散板（図１６ａ，図１６ｂの多数個の光源モジュール１７６に対する拡散板１８５から構成される直下型照明装置１８１に対応）で蛍光体を励起発光させ白色光を形成させている。拡散板には屈折率の異なる微粒子に加えて蛍光体の微粒子も加えている。また、蛍光体の微粒子のみで拡散板の機能も持たせる場合もある。

色調差が発生する場合、これを取り除くために励起光源であるＬＥＤチップ２２６の方向から見込んだ蛍光体の分散量を等しくしている。即ち、ＬＥＤチップ２２６から離れるに従い分散密度を減少させた分布を拡散板（図示せず）に形成している。これにより、白色光の色調を拡散板（図示せず）に対して均一化すると同時に、蛍光体使用量を減少させて低コスト化を実現している。

光源モジュール２２５に拡散板（図示せず）を加えた照明装置（図示せず）の中で、構成部材に対する機能を分離・付加した結果、照明装置の部材コスト，製造・組立コストの増加を抑制，除去している。

変形例として、凹凸構造の界面２３２を構成する面、即ち直交する面２３４と平行になる面２３５とを、中心軸２３１の方向に代ってこれに直交する方向２４０に形成する場合もある。

本発明の原理から、前記した場合とは逆にＬＥＤチップ２２６のピッチｐ２２８の長さを中心軸２３１方向に対して十分に大きくとれる。この場合、直交する方向２４０に対しては全反射が発生しない幅に形成されている。即ち、図１９に示す光源モジュール２２５の外形が中心軸２３１の方向に細長くなる。

もう一つの変形例として、細長の光源モジュール２２５を多数個配列することで、２次元的に極薄な高輝度・高出力の光源モジュールを形成できる。

もう一つの変形例として、中心軸２３１の方向に対して十分に長くすることもできるため、極薄の線状光源モジュールとして用いることができる。この場合、ＬＥＤチップ２２６の個数を最小単位の１個にすることもできる。

もう一つの変形例として、中心軸２３１を湾曲させてリング状の光源モジュールにすることもできる。この場合、ＬＥＤチップ２２６を複数個用い、凹凸構造の界面２３２もリング状に形成する必要がある。

もう一つの変形例として、リング状の光源モジュールを同心円状に配列して、２次元的に極薄の高輝度・高出力の光源モジュールを形成できる。

もう一つの変形例として、リング状の線状光源モジュールを３次元的に同心円状に配列する場合もある。

１，２３，３５，４９，５９，６８，７２，７６，８０，９２，９４，１０４，１０９，１１５，１２０，１２７，１３１，１４２，１５７，１７６，１９８，２０５，２２５ 光源モジュール
２，２４，３６，５０，６０，６９，７３，８１，９５，１０６，１１１，１１７，１２２，１３３，１４４，１５８，１７７，１９９，２２６ ＬＥＤチップ
３，３２，３７，５１，６１，８２，９６，１３２，１４３，１６０，１７９，２０１，２０７，２２７ 配線基板
４，３３，３８，５２，６２，７０，７４，８３，９７，２２９ 周辺枠
５，２５，３４，４８，５８，６７，７１，７５，７９，９１，１２５，１２８，１３５，１４６，１６１，１８０，２０２，２３０ 透明構造体
１４，１６３ スルーホール
１５，１６ 電極パターン
１７ ワイヤー
１８，１９ レジスト層
２０，２１，１９７ 開口部
２２ ダイボンディング層
２６ 放射光
８６ 凹部
８７ 凸部
８９，１０３ 凹凸構造
９３ 第二の透明構造体
９８ 第一の透明構造体
９９ 樹脂層
１００，１７４，１９１ 粘着剤層
１０５，１１０，１１６，１２１，１３０ 光源
１０７，１１８，１２３ 透明樹脂
１１２ 第一の透明樹脂
１１３ 第二の透明樹脂
１２６，１２９ 凹部形状
１３４，１４５，１５９，１７８，２００ 反射構造体
１６４ 白色レジスト
１６５，１８３，２１７ 放熱筐体
１６６，１８２ 粘着シート
１６９ 第一の構造体
１７０，１８７ 第二の構造体
１７１，１９２ 剥離セパレータ
１７２，１８９ 凹凸界面
１７３，１９０ 透明樹脂層
１８１ 直下型照明装置
１８４，２１５ 空気層
１８５，２１０ 拡散板
１８６ 外枠筐体
１８８ 光学シート
１９３，２１１ 液晶表示装置
１９４，２１９ 液晶パネル
１９５ａ，２１８ａ 偏向板
１９５ｂ，２１８ｂ 偏光板
１９６ 外部筐体
２０６ 放熱基板
２０９ 照明装置
２１２ 映像表示装置
２１３ 一体型導光板
２２０ 筐体
２２１ 空隙部
２２２ 電源部
２２３ 信号処理部
２２４ａ，２２４ｂ 構造体

Claims (26)

1. 配線基板と、
   前記配線基板上に配置された光源と、
   前記配線基板上に形成され、前記光源を覆う透明構造体とを有し、
   前記透明構造体は光取出し面において複数の凸部を有し、
   前記透明構造体の断面において、前記複数の凸部のそれぞれは、前記光源からの放射光に対して、概ね直交する面と平行になる面とで交互に形成され、
   前記直交する面は前記光源を中心とする円の弧または弦で構成され、前記平行になる面は前記円の半径の一部で構成され、
   前記複数の凸部を構成する円のそれぞれの曲率は前記光源から遠ざかるにつれて小さくなり、
   前記光源はＬＥＤチップと蛍光体を分散した透明樹脂とからなり、
   前記ＬＥＤチップは前記透明樹脂でほぼ半球状で覆われている
   ことを特徴とする光源モジュール。
2. 請求項１に記載の光源モジュールにおいて、
   前記透明構造体は半球型または半円柱型である
   ことを特徴とする光源モジュール。
3. 請求項１または２記載の光源モジュールにおいて、
   前記透明構造体の断面において、前記複数の凸部のそれぞれは、前記光源を中心とする円の半径の一部及び複数の前記円の弦で構成される
   ことを特徴とする光源モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
   前記透明構造体の光取出し面に平坦な領域が形成される
   ことを特徴とする光源モジュール。
5. 請求項４に記載の光源モジュールにおいて、
   前記平坦な領域は前記透明構造体の中央部または前記透明構造体の周辺部に形成される
   ことを特徴とする光源モジュール。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
   前記光源近傍における前記透明構造体の光取出し面に凹部が形成される
   ことを特徴とする光源モジュール。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
   前記複数の凸部を構成する前記円の半径の一部について、それぞれの長さが等しい
   ことを特徴とする光源モジュール。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
   前記透明構造体における複数の凸部の厚さが等しい
   ことを特徴とする光源モジュール。
9. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
   前記複数の凸部を構成する前記弧のそれぞれの円周角が等しい
   ことを特徴とする光源モジュール。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
    前記透明構造体は前記光源を覆う第一の透明構造体と、前記第一の透明構造体の上に形成された第二の透明構造体とで構成され、
    前記第二の透明構造体がフィルムまたはシートで形成される
    ことを特徴とする光源モジュール。
11. 請求項１０記載の光源モジュールに用いられる第二の透明構造体であって、
    前記第二の透明構造体の屈折率と前記第一の透明構造体の屈折率との比率は０.９以上１.１である
    ことを特徴とする第二の透明構造体。
12. 請求項１０に記載の光源モジュールに用いられる第二の透明構造体であって、
    前記第二の透明構造体において前記第一の透明構造体が存在する側の面に粘着剤層が形成される
    ことを特徴とする第二の透明構造体。
13. 請求項１２に記載の第二の透明構造体において、
    前記第二の透明構造体の屈折率と前記粘着剤層の屈折率との比率は０.９以上１.１である
    ことを特徴とする第二の透明構造体。
14. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
    前記光源が前記透明構造体の中央部に配置される
    ことを特徴とする光源モジュール。
15. 請求項１４に記載の光源モジュールにおいて、
    周辺枠が前記配線基板上、かつ、前記透明構造体の側面に配置され、
    前記光源からの放射光が前記周辺枠の表面で反射される
    ことを特徴とする光源モジュール。
16. 請求項１５に記載の光源モジュールにおいて、
    前記周辺枠について、前記透明構造体と接する面が傾斜している
    ことを特徴とする光源モジュール。
17. 請求項１５または１６記載の光源モジュールにおいて、
    前記周辺枠は反射シートで形成される
    ことを特徴とする光源モジュール。
18. 請求項１５または１６に記載の光源モジュールにおいて、
    前記周辺枠の表面は反射性を有する
    ことを特徴とする光源モジュール。
19. 請求項１５乃至１８のいずれか一項記載の光源モジュールにおいて、
    前記周辺枠について前記透明構造体と接する部分は階段状である
    ことを特徴とする光源モジュール。
20. 請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の光源モジュールを有する照明装置において、
    前記光源モジュールを１個又は複数個配列した線光源モジュールと、
    前記線光源モジュールからの光を出射する導光板と、を有する照明装置。
21. 一対の基板と、
    一対の基板に挟持される液晶層とを有する液晶パネルと、
    前記液晶パネルの両面に配置された一対の偏光板と、
    請求項２０に記載の照明装置と、を有する液晶表示装置。
22. 請求項２１に記載の液晶表示装置と、
    前記液晶表示装置に対して映像信号の信号処理を行う信号処理部と、
    電源を供給するための電源部と、
    スピーカと、を有する映像表示装置。
23. 請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の光源モジュールにおいて、
    前記光源モジュールを複数個配列して面光源とした
    ことを特徴とする光源モジュール。
24. 請求項１４乃至１９または２３のいずれか一項に記載の光源モジュールと、
    前記光源モジュールからの光を出射する拡散板と、を有する照明装置。
25. 一対の基板と、
    一対の基板に挟持される液晶層とを有する液晶パネルと、
    前記液晶パネルの両面に配置された一対の偏光板と、
    請求項２４に記載の照明装置と、を有する液晶表示装置。
26. 請求項２４に用いられる拡散板であって、
    前記拡散板の基材樹脂と異なる屈折率を有する微粒子と蛍光体の微粒子とが分散されている
    ことを特徴とする拡散板。

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