JPWO2010119617A1 - 面光源装置および該面光源装置を備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

鉛直方向とＸ方向とを含む面または前記鉛直方向とＹ方向とを含む面において、すり鉢型発光装置（５０）の出射光が最大強度となる方向と前記鉛直方向とのなす角度を（α１）とし、前記鉛直方向とすり鉢型発光装置（５０）の配列の対角方向（Ｃ）とを含む面において、すり鉢型発光装置（５０）の出射光が最大強度となる方向と対角方向（Ｃ）とのなす角度を（α２）とすると、α１＜α２であり、第１のむら消しシート（１１３ａ）及び第２のむら消しシート（１１３ｂ）の前記光源からより遠い側の面は、断面が上に凸形状を有する長手方向に伸びた形状が、ピッチ（Ｐ’）で配置された形状であり、ピッチ（Ｐｘ）およびピッチ（Ｐｙ）は、ピッチ（Ｐ’）よりも大きい。

Description

本発明は、出射光を所定の方向へ指向させる封止体を備えた発光装置、複数の前記発光装置が配列されてなる面光源装置、および該面光源装置を備えた表示装置に関するものである。

液晶表示パネルを背面から照射するバックライトとして、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源が配列されてなる面光源を備えた液晶表示装置がある。このように、導光板を用いるエッジライト型のバックライトとは異なり、導光板を用いずに液晶表示パネルを背面から照射するバックライトは、直下型バックライトと呼ばれている。

直下型バックライトに使用する光源は、コスト低減のため、光源数の低減が課題とされており、配光特性を広げる工夫が必要とされている。液晶表示パネルのバックライト光源用として記載されたものではないが、配光特性を広げる工夫をした例が幾つか報告されている。

特許文献１では、従来技術として、ＬＥＤチップ３８と、垂直な側壁３５を有するレンズ３２と、じょうご形状の上面３７とを含むＬＥＤパッケージ３０の例が記載されている（図２１）。

ＬＥＤパッケージ３０には、光がＬＥＤパッケージ３０内を進行する２つの主要な光路がある。第１の光路Ｐ１を進行する光は、望ましくはＬＥＤチップ３８から発せられた光であり、全内部反射（ＴＩＲ）によって光を縦軸に対してほぼ９０度の角度で側壁３５を通って出射させる上面３７にまで進行する。第２の光路Ｐ２を進行する光は、全内部反射を発生させる角度でＬＥＤチップ３８から側壁３５の方へ発せられる光、または、縦軸に対して垂直に程遠い角度で光をＬＥＤパッケージ３０から出射される側壁３５からの反射光である。第２の光路Ｐ２を進行する光は、好ましいものではなく、側壁３５から抽出される光の効率を制限する。

ＬＥＤパッケージ３０の例では、側壁３５側に光を効率よく取り出すことを目的としており、後述に記載する本願の目的とは必ずしも一致しない。また、垂直な側壁３５を有するレンズ３２と、じょうご形状の上面３７に関して詳細な説明がない。

特許文献１と同様にＬＥＤを用いるものとして、特許文献２では、広い指向性を有するようにした面実装ＬＥＤが開示されている。また、特許文献３では、鉄道信号灯、交通信号灯や大型のディスプレイや車のテールランプ等に利用できる光源および導光体ならびに平面発光装置が開示されている。

また、光源配置や光源からの光を面内で均一するための光学シート構成を含む直下型バックライト構成が、特許文献４，５に記載されている。

日本国公開特許公報「特開２００３−００８０８１号公報（２００３年１月１０日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００２−３４４０２７号公報（２００２年１１月２９日公開）」 日本国公開特許公報「特許３７１５６３５号（２００５年９月２日特許）」 日本国公開特許公報「特開２００８−６６０８６号公報（２００８年３月２１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６−３２４２５６号公報（２００６年１１月３０日公開）」

以上の先行文献には、広い指向性を有するような封止樹脂レンズ構成について説明されているが、液晶表示装置の表示パネルの背面に配置されるバックライト装置の光源としてどのような配光特性を有する発光装置がよいのか、特に、発光装置の基板と平行な観測面においてどのような発光パターンとするのがよいのかという記載がない。

特許文献５には、ＬＥＤの設置面の鉛直方向から斜め方向に光の放出方向がずれるようにＬＥＤに凹状のレンズを被せた光源が記載され、光源に相対するように設置した光学シートに向けて斜め方向に入射させて、面内で輝度を均一化させることが記載されている。

しかし、特許文献５には、２次元配置した光源の対角方向間での輝度分布をどのように均一化するか、また、面内の輝度/色むらを改善しつつ、バックライト装置の厚みを薄くするために、光学シートの光学特性の観点から光源との配置関係をどのようにすればよいかの記載がない。

我々は、詳細な検討から発光装置の基板と平行な観測面において略矩形状の照射形状とすることで、照度むら、色度むらを抑制しつつ薄型化を図った面光源装置を実現できることを見出した。また、本構成によって、面光源の組み立てに際して、個々の発光装置の組み合わせが大いに容易になり、このような発光装置が可能であれば、エリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置の制御も格段に容易になる。

しかしながら、このような特殊な照射形状の発光装置、即ち矩形状の照射形状の発光装置を安定して得ることは一般には非常に困難であると考えられてきた。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置を提供することであり、またその表示装置に適した構造の面光源装置を提供することにある。

本発明の面光源装置は、前記課題を解決するために、実装基板上の一方向に第１の間隔で配列されると共に、前記一方向と直交する他方向にも第２の間隔で配列された複数の光源と、前記実装基板と間隔を空けて前記実装基板に対して平行に設置した複数の光学シートとを備えた面光源装置であって、前記光源は、該光源の出射光の強度が最大となる方向が、前記光源の設置面に対する鉛直方向から斜め方向に傾いており、前記光源の出射光の強度が最大となる方向は、前記鉛直方向と前記光源の一方の配列方向とを含む面において、前記鉛直方向とのなす角度がα１であり、前記鉛直方向と前記光源の配列の対角方向とを含む面において、前記対角方向とのなす角度がα２であって、α１＜α２であり、前記光学シートの前記光源からより遠い側の面は、断面が上に凸形状を有する長手方向に伸びた形状が、第３の間隔で配置された形状であり、前記第１の間隔および前記第２の間隔は、前記第３の間隔よりも大きいことを特徴とする。

前記発明によれば、前記角度α１と前記角度α２とに関してα１＜α２である。よって、面光源装置を対面して見た時、前記対角方向に隣接する光源の中間位置近傍の直上にも所定輝度の光が来るので、対角方向の輝度むらを低減できる。

また、前記第１の間隔及び前記第２の間隔は、前記第３の間隔よりも大きい。よって、前記光学シートの上から見た発光パターンにおいて明暗領域の密度を大きくすることが出来、輝度むらが目立ちにくくなる。従って、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置に適した構造の面光源装置を提供することが可能となる。

本発明の面光源装置は、以上のように、光源は、該光源の出射光の強度が最大となる方向が、前記光源の設置面に対する鉛直方向から斜め方向に傾いており、前記光源の出射光の強度が最大となる方向は、前記鉛直方向と前記光源の一方の配列方向とを含む面において、前記鉛直方向とのなす角度がα１であり、前記鉛直方向と前記光源の配列の対角方向とを含む面において、前記対角方向とのなす角度がα２であって、α１＜α２であり、光学シートの前記光源からより遠い側の面は、断面が上に凸形状を有する長手方向に伸びた形状が、第３の間隔で配置された形状であり、第１の間隔および第２の間隔は、前記第３の間隔よりも大きいものである。

それゆえ、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置に適した構造の面光源装置を提供するという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の正面図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の側面図である。 本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の内部構造を示す正面図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置における、中央離間領域および頂点を示す平面図であり、（ｄ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置において、一つのＬＥＤチップが基板と主軸とが交わる位置にダイボンディングされることを示す平面図であり、（ｅ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置について、封止体兼用レンズの望ましい高さを示す正面図である。 本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図である。 本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置におけるＬＥＤチップの配置に関する変形例の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図である。 本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図である。 本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の配光特性（出射光強度分布の放射角依存性）、照射形状（仮想的観測面における出射光強度分布）および照射形状の評価方法を示す図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態に係るすり鉢型発光装置の配光特性を示す図のうち、鉛直方向とｘ方向とを含む断面、及び鉛直方向とＢ方向（ｘｙ平面内においてｘ方向から４５度回転した方向）とを含む断面における配光特性（出射光強度分布の放射角依存性）の実測値を示すグラフであり、（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の照射形状を示すシミュレーション図であり、（ｄ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の照射形状の評価方法を示す図である。 ドーム型発光装置の形状、配光特性および照射形状を示す図であり、（ａ）はドーム型発光装置の斜視図であり、（ｂ）はドーム型発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｃ）はドーム型発光装置の照射形状を示すシミュレーション図である。 四つ葉型発光装置の形状を示す図であり、（ａ）は四つ葉型発光装置の平面図であり、（ｂ）は四つ葉型発光装置の正面図であり、（ｃ）は四つ葉型発光装置の側面図である。 四つ葉型発光装置の配光特性および照射形状を示す図であり、（ａ）は四つ葉型発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｂ）は四つ葉型発光装置の照射形状を示すシミュレーション図である。 本発明の実施形態に係る面光源の模式図、すり鉢型発光装置の照射形状およびすり鉢型発光装置の配列パターンを示す図であり、（ａ）は本発明の実施形態に係る表示装置の側面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置と照射形状との対応を示す模式図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係るすり鉢型発光装置の配置および面光源としての照射形状を示した平面図であり、（ｄ）は本発明の実施形態に係る面光源に用いる、むら消しシート及び輝度向上フィルムの配置を示す斜視図であり、（ｅ）は本発明の実施形態に係る面光源において、むら消しシートのレンズ構造の母線方向と矩形である配光パターンの一辺の方向とが平行であることを示す平面図であり、（ｆ）は本発明の実施形態に係る面光源において、光源配列の対角方向の隙間を埋めることができることを説明する斜視図である。 光学シートがレンチキュラー構造を有している場合の図面であり、（ａ）及び（ｃ）は、点光源及び光学シートの配置と、光の出射方向とを示す正面図であり、（ｂ）及び（ｄ）は、光学シートの上から見た発光パターンを示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の平面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の正面図であり、（ｃ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の側面図である。 本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の内部構造を示す正面図であり、（ｃ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の側面図であり、（ｄ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置における長尺ＬＥＤチップ周辺の拡大図であり、（ｅ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置において、一つの長尺ＬＥＤチップが、Ｖ字の頂点の直下にダイボンディングされる構成を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の配光特性、照射形状を示す図であり、（ａ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の照射形状を示すシミュレーション図である。 本発明の他の実施形態に係る面光源の模式図およびくさび型発光装置の配列パターンを示す図であり、（ａ）は本発明の他の実施形態に係る表示装置の側面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置と照射形状との対応を示す模式図であり、（ｃ）は本発明の他の実施形態に係るくさび型発光装置の配置および面光源としての照射形状を示した平面図であり、（ｄ）は本発明の他の実施形態に係る面光源に用いる、むら消しシート及び輝度向上フィルムの配置を示す斜視図であり、（ｅ）は本発明の実施形態に係る面光源において、むら消しシートのレンズ構造の母線方向と矩形である配光パターンの一辺の方向とが平行であることを示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の内部構造を示す平面図であり、（ｂ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の内部構造を示す正面図であり、（ｃ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図であり、（ｄ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置において、一つのＬＥＤチップが、Ｖ字の頂点の直下にダイボンディングされる構成を示す平面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の配光特性、照射形状を示す図であり、（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｂ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の照射形状を示すシミュレーション図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置を説明する説明図であり、（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の平面図であり、（ｂ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の正面図であり、（ｃ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の側面図であり、（ｄ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置を斜め４５°方向（θａの方向）から見た側面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の配光特性、照射形状を示す図であり、（ａ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、（ｂ）は本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の照射形状を示すシミュレーション図である。 エリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置を示す模式図であり、（ａ）はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置の平面図であり、（ｂ）はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置のＡ−Ａ’線における横断面図であり、（ｃ）および（ｄ）は表示パネルの分割された領域と面光源の分割された領域との位置関係を示す図である。 従来のＬＥＤパッケージの正面図である。 追加実施例１の発光装置の上面図、側面図である。 追加実施例２の発光装置の上面図、側面図である。

（実施の形態１）
本発明の一実施形態についておよび図１〜図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

（発光装置）
図１は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０を説明する説明図である。図１の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の平面図である。図１の（ｂ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の正面図である。図１の（ｃ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の側面図である。

図２は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０を説明する説明図である。図２の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の内部構造を示す平面図である。図２の（ｂ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の内部構造を示す正面図である。図２の（ｃ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０における、４つのＬＥＤチップ１２間の離間領域１２ａ、１２ｂ、中央離間領域１２ｃおよび頂点１０ｃを示す平面図である。中央離間領域１２ｃは、図２の（ｃ）中で、２つの離間領域１２ａ、１２ｂの重複領域であり、離間領域１２ａは、主軸１１と基板２０の表面の交点を通り、後述するように平面視で正方形状の基板２０の一辺にその長辺が平行で、短辺が垂直な矩形領域である。離間領域１２ｂは、離間領域１２ａを主軸１１を中心として９０°回転させたものである。本例では、基板２０上に搭載される平面視が矩形状のＬＥＤチップの一辺が、前記離間領域１２ａ或いは１２ｂのいずれか領域の長辺に沿うように配置され、離間領域１２ａ或いは１２ｂの短辺の長さは、離間領域１２ａ或いは１２ｂを挟んで配置されるＬＥＤチップ間の離間間隔となる。図２の（ｄ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０において、一つのＬＥＤチップ２５が、基板２０と主軸１１とが交わる位置にダイボンディングされることを示す平面図である。

すり鉢型発光装置５０の外形上の特徴は、ＬＥＤチップ１２を覆う封止体兼用レンズ１０が起立する４つの側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備え、平面図において四角形であるとともに封止体兼用レンズ１０の天面１０ａにおいて、これに対する凹面状の陥没部が、基板２０の略中央部に配置されていることである。凹面状の陥没部は、主軸１１に対し回転対称に形成された略円錐である。ここで主軸１１とは、封止体兼用レンズ１０の形状の中心軸であって、本発明においては後述する半導体発光素子（以下ＬＥＤチップと言う）２５の配置や、照射形状（仮想的観測面における出射光光強度分布）の中心軸と一致する。なお、上記略円錐の代わりに、円錐台または多角錐または多角錐台としてもよい。

次いで、すり鉢型発光装置５０の構成について説明する。すり鉢型発光装置５０は、基板２０と、これにダイボンディングされるＬＥＤチップ２５と、これを被覆する波長変換部４０と、これを被覆する封止体兼用レンズ１０とを備えている。封止体兼用レンズ１０は波長変換部４０上に直接形成され封止体としての働きを兼ねているため、すり鉢型発光装置５０を小型化するとともに十分な強度を有しているが、封止体兼用レンズ１０と波長変換部４０の間に隙間を設けることもできる（その場合にはレンズ１０は封止体兼用ではなくなる）。特に、その隙間の形状によって光を屈折させ、配光特性を調整することもできる。

すり鉢型発光装置５０の典型的な大きさとしては、たとえば、基板２０のサイズが一辺３．２ｍｍ、封止体兼用レンズ１０のサイズが一辺２．８ｍｍ×高さ１．６ｍｍ、ＬＥＤチップ２５のサイズが一辺０．４ｍｍ×高さ０．１ｍｍの場合が例として挙げられる。

基板２０は好ましくは表面が平坦であって、セラミック、樹脂、および金属などの材質からなり、ＬＥＤチップ２５に電力を供給する為の図示しない電極が表面又は基板内部に形成されている。ＬＥＤチップ２５は窒化物半導体発光素子であって、例えば波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色波長領域に発光ピークを有する、青色光である１次光を出射する。

ＬＥＤチップ２５は、ロウ材もしくは接着剤等により基板２０にダイボンディングされると共に、ＬＥＤチップ２５の表面に備えられたｐ電極及びｎ電極と基板２０に備えられた図示しない２つの電極とがワイヤボンディングによりそれぞれ電気的に接続される。ＬＥＤチップ２５は、上記ワイヤボンディング法の他にフリップチップ法により基板に搭載することができる。つまり、ＬＥＤチップ２５の表面に形成されているｐ電極、ｎ電極面を基板側に向け、これらを基板表面に形成された２つの電極とそれぞれ電気的に接続することができる。また、ＬＥＤチップとして表面及び裏面にそれぞれｐ電極及びｎ電極を配したものを用いてもよく、その場合にはｐ電極をワイヤボンディングで基板上の電極に接続するとともに、ｎ電極を導電性のボンディング材等により基板表面上の電極に接続することができる。

次いで、蛍光体が予め分散された樹脂によりＬＥＤチップ２５を被覆することにより波長変換部４０が形成される。蛍光体はＬＥＤチップ２５が出射する上記１次光を吸収して、例えば波長が５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の黄色波長領域に発光ピークを有する、黄色光である２次光を発する物質である。すり鉢型発光装置５０は、上記１次光と上記２次光とが混合されてなる白色光を出射するように構成されている。

なお、蛍光体は、例えばＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などを好適に用いることができる。またＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等を好適に用いることができる。

また、ＬＥＤチップ２５を青色発光のものから代えて、例えば発光ピーク波長が３９０ｎｍから４２０ｎｍの紫外（近紫外）ＬＥＤチップとすることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。

また、色再現性をよくするために、黄色蛍光体に変えて、赤色蛍光体、緑色蛍光体を組み合わせて使用してもよい。赤色蛍光体としては、CASN(CaAlSiN_３；Eu付活)など、緑色蛍光体としては、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、ＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などを好適に用いることができる。

次いで、波長変換部４０が封止体兼用レンズ１０により被覆される。封止体兼用レンズ１０の材質は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂など、出射光を透過可能な材質であって、出射光を所定の方向へ指向させるプリズムの作用も有している。なお、波長変換部４０の母材となる樹脂には、封止体兼用レンズ１０と同じ樹脂を使用してもよいし、封止体兼用レンズ１０と屈折率が等しいか屈折率が大きな樹脂を使用してもよい。

封止体兼用レンズ１０は、起立する４つの側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備え、平面視において外形が四角形である。これらの側面は平坦に近いが、完全に平坦である必要はない。これらの側面は、図１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、基板に対して垂直ではなく上方においてやや中心に近づく傾斜を有している。そのため封止体兼用レンズ１０を型を用いて樹脂成型する場合に、型を抜きやすいという利点を有する。なお、この側面を通る光が屈折するため、この傾斜を適宜調整することで、発光装置から一定距離の平面における照射形状を全体として狭めたり、逆に、照射形状を全体として広げたりすることが可能である。従って、側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの傾斜角は、配光の広がり及び配光分布の均一性を考慮して決定する。

また、封止体兼用レンズ１０は平坦な天面１０ａを有し、その中心部（好ましくは主軸１１上）にすり鉢状（好ましくは円錐状）の斜面１０ｂよりなる陥没部を備えている。斜面１０ｂの形状は、円錐の他、円錐台、多角錐または多角錐台であることが好ましい。また陥没部の形状は主軸１１に対して軸対称である必要はなく、配光特性を最適化するために適宜変更しうる。各側面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの間、及び各側面と天井面１０ａの間はなだらかにつながっていることが、生産が容易であるとともに照射分布が連続的になり好ましい。

発光部を直方体の封止樹脂である封止体兼用レンズ１０で覆った場合に懸念されるのは、封止体兼用レンズ１０の外側の面、特に陥没部を構成する斜面１０ｂと空気との境界面で起きる全反射のために光取り出し効率が低下することである。しかしながら、本実施の形態１のすり鉢型発光装置５０に見られるように、傾斜面をもつ比較的大きな凹面状の陥没部を封止体兼用レンズ１０の中央部に配置すること、また、封止体兼用レンズ１０の高さを、封止体兼用レンズ１０の幅に対して少なくとも３分の１以上、より好ましくは２分の１以上と高く設定することにより、後述のドーム型発光装置６０と同等の光取り出し効率を実現することが可能である。

ここで、図２の（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２５は、主軸１１を中心として基板２０の表面に二点鎖線で示される仮想正方形２４の各頂点に、合計４つがダイボンディングされている。このとき、封止体兼用レンズ１０の天面１０ａに形成した、すり鉢状の斜面１０ｂの頂点１０ｃは主軸１１を通るように設置されている。また、隣接する２つのＬＥＤチップ２５の離間領域１２ａ，１２ｂの中央を通る、二点鎖線で示される２本の線ＰＰ，ＱＱの交点１２も同様に、主軸１１を通るように配置される。すなわち、図２の（ａ）で平面視をした場合、頂点１０ｃと交点１２とは略一致している。

このような構成によると、ＬＥＤチップ２５のダイボンディング位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、また、封止体兼用レンズ１０を成型する場合に、すり鉢状の斜面１０ｂの頂点１０ｃの位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、図２の（ｃ）で示したとおり、平面視をした場合の頂点１０ｃの位置は、図２の（ｃ）で示した、ＬＥＤチップの中央離間領域１２ｃに収まり、すり鉢状の斜面１０ｂに対して、４つのＬＥＤチップ２５は４方にほぼ均等に配置されることになる。このため、すり鉢型発光装置５０の配光特性は、線ＰＰ及びＱＱを基板に垂直な方向に延ばした面に対して安定して面対称性の高いものが得られる。

より詳細には、図２の（ｂ）を参照して説明すると、断面図からは、すり鉢状の斜面１０ｂは、頂点１０ｃを挟む２つの斜面からなり、ＬＥＤチップ２５から放出され入射する光の反射、屈折特性を各斜面で別々に考えなければならない。言い換えると、２つの斜面は傾斜角度が同じなので光の入射角度に対する反射、屈折特性は同じであるが、左右対称であるのでその点の考慮が必要であるということである。前記頂点１０ｃの直下にＬＥＤチップ２５が１つ配置される場合、頂点１０ｃに対してＬＥＤチップが一方にシフトするとＬＥＤチップ２５の中心が真下に来るすり鉢状の斜面側では、入射光量が増加するが、ＬＥＤチップ２５の中心が真下に来ないすり鉢状の斜面側では、ＬＥＤチップ２５の中心が直下に来る側のすり鉢状の斜面が陰となって、入射光量が減少し、２つの斜面での光の取り出しのバランスが崩れやすい。しかし、前記頂点１０ｃの２つの斜面の真下に別々のＬＥＤチップを配置した場合は、一方の斜面側に配置されたＬＥＤチップからの放出光は、他方の斜面側への入射光が少なく、ほとんど寄与しない。しかも、斜面の直下に位置するＬＥＤチップが左右にシフトしても前記頂点１０ｃを超えるほどでなければ、斜面１０ｂの傾斜角を一定と設定した場合には、一方の斜面へのＬＥＤチップの放出光の入射角度は変化しないので、２つの斜面での光の取り出しのバランスはほとんど崩れない。

以上をまとめると、断面視で、前記頂点１０ｃの直下を避けてどちらか一方の斜面側に揃えて、あるいは両方の斜面直下にそれぞれ、ＬＥＤチップを配置した場合、前記頂点１０ｃに対して、ＬＥＤチップが前記頂点１０ｃを横切らない程度の位置ずれが生じても発光装置としての２つの斜面での光の取り出しのバランスは崩れにくいといえる。

なお、上記ではＬＥＤチップ２５の位置ずれに応じて、波長変換部４０も位置ずれさせるとの前提で考えている。

また、ＬＥＤチップ２５の周囲は、波長変換部４０であって粒子状の蛍光体が配置されており、ＬＥＤチップ２５から放出される光は、その一部（１次光）が蛍光体に吸収され、１次光よりも波長の長い２次光を等方的に放出したり、他の一部が蛍光体に散乱されたり、また他の一部は、蛍光体に吸収、散乱されずに透過したりするので、蛍光体自身が点状光源となるのでその影響を考慮する必要がある。しかし、これらの蛍光体を基点とする発光や散乱光は、各蛍光体のより近傍に位置するＬＥＤチップからの放出光の影響を多く受けるので、ＬＥＤチップの配置ずれによる光取り出しへの影響としては、おおよその傾向としては、上記説明の通りとなる。

ここで、ＬＥＤチップ２５の中央離間領域１２ｃは、ＬＥＤチップ２５間の２つの離間領域１２ａ，１２ｂが交わる領域である。

なお図２の（ｄ）に示すように、一つのＬＥＤチップ２５が基板２０と主軸１１とが交わる位置にダイボンディングされる構成であっても良い。この場合には、ＬＥＤチップ２５の中心が主軸１１と交わるよう製造を厳密に管理することで、光が四方に均等に配分されるようにすることが肝要になる。このため、同じ配光特性の製品を安定して生産するための難易度は、図２の（ａ）の４つのＬＥＤチップ２５を均等に配置した場合に比べて高くなる。

また、すり鉢形状の頂点１０ｃは、加工精度の問題から理想的な頂点、すなわち先端の尖った形状を製作することは困難であり、図２の（ｄ）に示すようなＬＥＤチップ２５の配置では、軸上方向に光が大きく漏れるという問題もある。このことから、生産において安定的な特性を実現するには、図２の（ａ）に示すようなＬＥＤチップ２５を頂点１０ｃからずらした位置に配列する構造であることが特に好ましい。

図２では、４つのＬＥＤチップ２５を配置した場合について述べたが、ＬＥＤチップ２５が３つの場合の配置を図３に示す。図３は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２１を説明する説明図である。図３の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２１の内部構造を示す平面図である。図３の（ｂ）及び図３の（ｃ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２１におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図である。ＬＥＤチップ２５の配置は、図３の（ｃ）に示す配置でもよいが、図３の（ｂ）に示す配置のほうがより配光が安定する。よって、図３の（ｂ）に示す配置のほうが生産ではより好ましい。

図４は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２２を説明する説明図である。図４の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２２におけるＬＥＤチップの配置に関する変形例の内部構造を示す平面図であり、ＬＥＤチップを２個搭載したものである。図４の（ｂ）〜図４の（ｄ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２２におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図で、図４の（ａ）および図４の（ａ）とは異なるＬＥＤチップ配置に関する変形例である。

図４の（ａ），（ｂ）では、各ＬＥＤチップの一辺が、図２と共通の離間領域１２ｂの共通の長辺に沿うように配置され、各ＬＥＤチップの一辺と直交する他辺がそれぞれ、離間領域１２ａの対向する長辺にそれぞれ沿うようにかつ各ＬＥＤチップが離間距離１２ａを挟むように対向して配置されている。

図４の（ｃ）では、各ＬＥＤチップの一辺および一辺と直交する他辺がそれぞれ、離間領域１２ａ或いは１２ｂの対向する長辺にそれぞれ沿うようにかつ各ＬＥＤチップが離間領域１２ａ或いは１２ｂを挟むように配置されており、基板の対角線に沿ってＬＥＤチップが並ぶように配置され、主軸１１に対して中心対称に配置されている。

図４の（ｄ）では、各ＬＥＤチップの一辺がそれぞれ、離間領域１２ａの対向する長辺にそれぞれ沿うようにかつ各ＬＥＤチップが離間領域１２ａを挟むように配置されており、各ＬＥＤチップの一辺と直交する他辺が離間領域１２ａの長辺に垂直な線と平行になるように配置されている。

さらに、各ＬＥＤチップの中心を、主軸１１を通る離間領域１２ａの長辺に垂直な線が通るように配置されている。

ＬＥＤチップ２５の配置は、図４の（ｄ）に示す配置でもよいが、図２の（ｂ）で説明したように、図４の（ｂ）に示す配置及び図４の（ｃ）に示す配置のほうがより配光が安定する。よって、図４の（ｂ）に示す配置及び図４の（ｃ）に示す配置のほうが生産ではより好ましい。

なお、ＬＥＤチップとして平面図上では正方形状のものを使用しているが、長方形状のものを使用してもよく、波長変換部４０をより小さくするため、例えば、各ＬＥＤチップの長辺の方向が平行になるように配置してもよい。例えば長方形状のＬＥＤチップ２５を３個配置した例の平面図を図３の（ｄ）、長方形状のＬＥＤチップ２５を４個配置した例の平面図を図３の（ｅ）として示す。ＬＥＤチップ２５は中心を通る線ＰＰに沿って並行に配置されている。

また、ＬＥＤチップ２５を覆う蛍光体が予め分散された透光性樹脂からなる波長変換部４０のサイズは、すり鉢の斜面１０ｂの開口部（天井面と斜面とが交わる部分）より内側に形成されていることが好ましい。これにより、波長変換部４０からの光、すなわちＬＥＤチップ２５から発する光や波長変換部４０中に分散されている蛍光体から発する光のうち、直接天井面１０ａから抜け、発光装置の直上方向に向かう成分を減少させることができ、斜面１０ｂに入射する光を増加させることができる。そのため、斜面１０ｂで多くの光を反射させ、側面１３ａから１３ｄに導くことができ、後述する図６の（ａ），（ｃ）に示すような広角度の配光特性を有する発光装置を実現することができる。

図５は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２３を説明する説明図である。図５の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２３の内部構造を示す平面図である。図５の（ｂ）及び図５の（ｃ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置１２３におけるＬＥＤチップ周辺の拡大図である。ＬＥＤチップ２５の配置は、図５の（ｃ）に示す配置でもよいが、図５の（ｂ）に示す配置のほうがより配光が安定する。よって、図５の（ｂ）に示す配置のほうが生産ではより好ましい。

以上は、すり鉢形状の頂点１０ｃの基板水平方向の位置についての課題であった。

次に、図２の（ｂ）に示した正面図を用いて、すり鉢形状の頂点１０ｃの基板垂直方向の位置について説明する。頂点１０ｃは、可能な限り、基板２０あるいは、ＬＥＤチップに近いことが望ましい。そのように配置することにより、ＬＥＤチップ２５からでた光が、すり鉢状の斜面１０ｂによって、より効果的に封止体兼用レンズ１０の周縁部に起立する４面に導くことが出来る。ＬＥＤチップ２５から、すり鉢状の斜面１０ｂを見込む立体角が、より大きくなるためである。

しかしながら、すり鉢形状の頂点１０ｃは、波長変換部４０に接しないことが望ましい。頂点１０ｃが、蛍光体の含まれた波長変換部４０に接している場合、あるいは、食い込んでいる場合、この部分から、蛍光体で励起された光が漏れ出て、軸上光度が高くなるためである。

以上をまとめると、すり鉢形状の頂点１０ｃは、波長変換部４０に接しない範囲でなるべく基板に近づけることが望ましいといえる。

図６は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の配光特性（出射光強度分布の放射角依存性）、照射形状（仮想的観測面における出射光強度分布）および照射形状の評価方法を示す図である。図６の（ａ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であって、中心１１ａから外郭面５６までの距離が出射光強度を示している。

図６の（ｂ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の配光特性を示す図のうち、鉛直方向とｘ方向とを含む断面、及び鉛直方向とＢ方向（ｘｙ平面内においてｘ方向から４５度回転した方向）とを含む断面における配光特性（出射光強度分布の放射角依存性）の実測値を示すグラフであり、図６の（ａ）に示したシミュレーションの値とほぼ対応している。

相対光強度が最大となる放射角（鉛直方向となす角）は、鉛直方向とｘ方向とを含む断面では最小値であるα１、鉛直方向とＢ方向（後述）とを含む断面では最大値であるα２であって、α２＞α１であることにより、後述する略矩形様の照射形状を実現している。

なお、図６の（ｂ）ではα１＝３６度、α２=４２度である。また、Ｂ方向は略矩形様の照射形状の対角方向であって、矩形形状が正方形の場合にはｘｙ平面においてｘ方向から４５度回転させた方向である。

図６の（ｃ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の照射形状を示すシミュレーション図である。ここで照射形状とは後述するように、拡散板１１２を照射した場合の照射形状であって、図中に二点鎖線で等高線５８を示す。このように、すり鉢型発光装置５０の照射形状は、非同心円状・非軸対称であって、特に略矩形様の形状（以下、矩形状と記載）の照射形状を拡散板１１２上に形成する。換言するとＢ方向（対角方向）に４つの明部が分布する。

図６の（ｄ）は、本実施の形態１に係るすり鉢型発光装置５０の照射形状の評価方法を示す図である。すり鉢型発光装置５０は実装基板１１０に実装され、拡散板１１２が実装基板１１０に相対して配設される。すり鉢型発光装置５０により拡散板１１２を背面から照射すると、拡散板１１２の前面から照射形状が観察される。

ここでは、実装基板１１０から拡散板１１２までの距離ｄを１８ｍｍにとって観察している。

ここで照射形状とは、拡散板１１２に入射する直前の仮想的観察面における出射光強度分布を指す。一方、また、図６の（ｃ）に示した本実施の形態に記載の照射形状を示すシミュレーション図は、拡散板１１２に入射する直前の観察面での照射形状をシミュレーションにより求めたものである。

なお図７は比較のために示した、ドーム型発光装置の形状、配光特性および照射形状を示す図である。斜視図が図７の（ａ）で示されるドーム型発光装置６０は、基板２０と、基板２０にダイボンディングされるＬＥＤチップ２５（図示しない）と、ＬＥＤチップ２５を被覆する波長変換部４０と、波長変換部４０を被覆するドーム形状の封止体６１とを備えている。

図７の（ｂ）は比較例のドーム型発光装置６０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であり、図７の（ｃ）はドーム型発光装置６０の照射形状を示すシミュレーション図である。これによると、ドーム型発光装置６０の配光特性は三次元で示すシミュレーション図において球状、照射形状はＬＥＤチップ２５の上方に生じる明部５２に対して同心円の形状を呈する。

すり鉢型発光装置５０の照射形状をドーム型発光装置６０の照射形状と比較すると、すり鉢型発光装置５０は、一つの発光装置が担う照射領域がドーム型発光装置６０よりも広いという特徴を備えている。

なお図８、図９は比較のために示した、四つ葉型発光装置７０の形状、配光特性および照射形状を示す図である。図８の（ａ）は、四つ葉型発光装置７０の平面図である。図８の（ｂ）は、四つ葉型発光装置７０の正面図である。図８の（ｃ）は、四つ葉型発光装置７０の側面図である。

四つ葉型発光装置７０は、基板２０と、基板２０にダイボンディングされる４個のＬＥＤチップ２５と、ＬＥＤチップ２５を被覆するとともに蛍光体粒子を分散した波長変換部４０と、波長変換部４０を被覆する４つの山部８０ａを有するブロック状の封止体（封止体兼用レンズ）７１とを備えている。平面図である図８の（ａ）に示すように、溝状の谷部８０ｂを上下及び左右に形成することにより４つの山部８０ａが形成されている。谷部８０ｂは正面図である図８の（ｂ）、側面図である図８の（ｃ）にも示されている。山部８０ａは、平面視における四つ葉型発光装置７０の四方の端部に向かってなだらかに下方に傾斜しているが、平坦であってもよい。

図９の（ａ）は比較例の四つ葉型発光装置７０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図、図９の（ｂ）は、四つ葉型発光装置７０の照射形状を示すシミュレーション図である。これによると、四つ葉型発光装置７０の照射形状は、図９の（ｂ）に二点鎖線で示す等高線７８で示され、これにより囲まれた明るい部分が照度の高い明部７２、その近傍に分布する暗い部分が照度の低い暗部７４である。

このように、四つ葉型発光装置７０の照射形状は、４つの明部７２と暗部７４とが、それぞれ山部８０ａの上方と谷部８０ｂの上方にそれぞれ対応して分布する。その結果、四つ葉型発光装置７０の照射形状は、封止体７１の形状と同様、中心８１ａに対して４回対称のＸ字状の形状を呈する。

すり鉢型発光装置５０の照射形状を四つ葉型発光装置７０の照射形状と比較すると、四つ葉型発光装置７０では４つの暗部７４を形成していた部分にも、光が照射されるようになっている。４つの暗部７４に対応する部分が明るくなった分、他方、４つの明部７２に対応する部分では、照度が低下している。結果として、すり鉢型発光装置５０は、四つ葉型発光装置７０の照射形状における４つの明部７２に対応する部分を頂点とするように、略矩形状の照射形状が実現出来ている。

なお、すり鉢型発光装置５０は封止体兼用レンズ１０（すり鉢型レンズ）がＬＥＤチップ２５や波長変換部４０の封止も兼ねたものであるが、すり鉢型レンズを封止体から分離し、通常のＬＥＤチップの封止体上に装着してもよい。この時、封止体とすり鉢型レンズとの間に別の透明樹脂等を充填することが光の取り出し効率を上げるうえでは好ましいが、何も充填せず空間を設けてもよい。

ただし、レンズの位置あわせを簡便に精度良く行えること、光の取り出し効率を上げられること、レンズ作製と樹脂封止とが同時に済ませることが出来る製造の簡便性から、本実施の形態１に示すように、すり鉢型レンズは封止体を兼用することが最も好ましい。

なお、すり鉢状の斜面１０ｂの傾斜角θは、全反射の臨界角θｃよりも急傾斜とすることが望ましく、更にはおおむね臨界角θｃ程度から６０°であることが望ましい。ここで言う全反射は、封止樹脂と大気との境界で発生する全反射を想定し、封止樹脂の屈折率がｎの場合には、前記全反射の臨界角θｃは、ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）で求められる。すり鉢状の斜面１０ｂの傾斜角をθｃまたはそれ以上とすることで、ＬＥＤチップ２５の軸上方向またはその近傍に出た強い光を、封止体兼用レンズ１０の周縁部に起立する４面に効果的に導くことが出来、この面を通過した光が略矩形状の照射形状を形成するのに寄与している。

一方、傾斜角θが６０°以上となると、ＬＥＤチップ２５の軸上方向を出た光が前記斜面で反射し天面１０ａへ出射される成分が増大するため、封止体兼用レンズ１０の周縁部に起立する４面に効果的に導くことが出来無くなる。このため、照射形状がたとえ矩形状であったとしても、十分な照射領域を得ることが出来なくなる。また、ＬＥＤチップ２５全域を覆うためには、すり鉢状の斜面の傾斜角が急傾斜になるほど陥没部が深く、デバイスの背が高くなるため、製作が困難になるという問題も生じる。

このため、すり鉢状の斜面１０ｂの傾斜角θは、おおむね全反射の臨界角θｃ程度から６０°であることが望ましいと言える。典型的なｎ＝１．５の樹脂を用いた場合には、この臨界角θｃは、４１．８度になる。

なお、斜面１０ｂの作用としては、全反射を主に説明したが、透過成分も重要な役割を果たす。ＬＥＤチップ２５又は波長変換部４０から放出される光のうちの一部は、斜面１０ｂや天井面１０ａにおいて、ＬＥＤチップ２５又は波長変換部４０の直上方向にそのまま透過したり、少し屈折して透過する光もある。そのため、主軸１１の直上にも配光され、図６の（ａ），（ｃ）に示す通り、発光装置の主軸１１の直上から所定の大きな傾斜角度範囲に渡り、広く光が出射される配光特性を有している。また、天井面１０ａへ入射される光をＬＥＤチップ２５又は波長変換部４０の直上方向から斜め方向へ屈折させて光を封止体兼用レンズの外部に取り出すためには、天井面１０ａは光学的に平坦な面であることが好ましい。なお、斜面は、断面視で平面状である必要はなく、断面視で湾曲面状であっても構わない。

ところで先に述べた通り、すり鉢形状の頂点１０ｃは、波長変換部４０に接しない範囲でなるべく基板に近づけることが望ましい。このことと、すり鉢状の斜面１０ｂの傾斜角θは、おおむね全反射の臨界角θｃ程度から６０°であることが望ましいことを合わせて考慮すると、封止体兼用レンズ１０として望ましい高さ〔図２の（ｅ）中のＨ〕の上限が、封止体兼用レンズ１０の幅を指すＷに対して自然と決まってくる。

すり鉢状の傾斜面１０ｂを可能な限り広くとった場合、その深さ〔図２の（ｅ）中のＨ０〕は、おおむね、封止体兼用レンズ１０の幅〔図２の（ｅ）中のＷ〕に対して、０．４５倍から０．８６倍。図２の（ｅ）よりＨ０はＷ・ｔａｎθ／２によって決まり、ここで、θとして望ましい値は、臨界角θｃ（ｎ＝１．５では４１．８度）から６０°までであることからＨ０／Ｗは求められた。したがって、この値に、すり鉢形状の頂点１０ｃを、波長変換部４０に接しない範囲でなるべく基板に近づけた場合の、基板２０と頂点１０ｃ間の距離を加味した高さ〔図２の（ｅ）中のＨ１〕が、封止体兼用レンズ１０として望ましい高さ〔図２の（ｅ）中のＨ〕の上限と言える。

より具体的に、すり鉢型発光装置５０の典型的な大きさとして先に挙げた、封止体兼用レンズ１０のサイズが一辺２．８ｍｍ〔図２の（ｅ）中のＷに相当〕の場合を例として考える。今、ＬＥＤチップ２５を被覆する波長変換部４０の基板垂直方向の厚み０．３ｍｍ〔図２の（ｅ）中のｈ１〕、波長変換部４０から頂点１０ｃまでの距離〔図２の（ｅ）中のｈ２〕を０．１ｍｍの典型的な場合を考える。このとき基板２０と頂点１０ｃ間の距離Ｈ１は０．４ｍｍとなる。すなわち、封止体兼用レンズ１０の幅２．８ｍｍに対しては、０．１４倍。したがってこの典型例における、封止体兼用レンズ１０として望ましい高さ〔図２の（ｅ）中のＨ〕の上限は、おおむね、０．６倍から１．１倍のあいだと言える。

（面光源）
図１０は本実施の形態１に係る面光源（面光源装置）１００の模式図、すり鉢型発光装置５０の照射形状およびすり鉢型発光装置５０の配列パターンを示す図である。図１０の（ａ）は面光源１００と液晶パネル１５０とを備える表示装置の側面図である。これによると、面光源１００は、実装基板１１０と、実装基板１１０に配設される複数のすり鉢型発光装置５０と、実装基板１１０に相対して、実装基板１１０の表面と平行に配設される複数重ねられた光学シート群１１３を備える。複数重ねられた光学シート群１１３のうち、一番すり鉢型発光装置５に近い光学シートのすり鉢型発光装置５側の面と実装基板１１０の表面との距離はｄとなっている。すり鉢型発光装置５０の出射光は複数重ねられた光学シート群１１３を背面から照射し、複数重ねられた光学シート群１１３により、光分布が均一化され、前面方向の所定角度内に集光されて、前面から面状の光を出射するように構成されている。なお、液晶パネル１５０は、複数の画素を含む領域ごとに駆動可能に構成されており、面光源１００は、前記複数の画素を含む領域毎に輝度が調整可能に構成されている。

すり鉢型発光装置５０は、放射角分布で見ると放射角がα１あるいはα２方向といった斜め方向に最大となるが、そのような斜め方向は光源との距離があるため、照射分布としてはなお光源の直上が最大輝度となる。光学シートは、後述するように、光源直上においては光を光源側に戻すことにより輝度を下げるとともに、光源から離れた場合に光を上方向に上げることにより輝度を高め、それによって光分布を均一化する働きを有している。

実装基板表面には、光の反射率をあげるため、白色の塗料が塗布されるか、すり鉢型発光装置５０の搭載部分が貫通する穴が形成された、図示しない反射シートが装着されている。

図１０の（ｂ）はすり鉢型発光装置５０と照射形状との対応を示す模式図である。すり鉢型発光装置５０の封止体兼用レンズ１０は、平面図における中央部にすり鉢状の斜面１０ｂを有し、複数重ねられた光学シート群１１３において、すり鉢型発光装置５０に一番近くに配置された光学シートの液晶パネル側とは反対の面における照射形状５８は、封止体兼用レンズ１０の対角方向に頂点を持つ略矩形状となる。

図１０の（ｃ）はすり鉢型発光装置５０の配置および面光源としての照射形状を示した平面図である。これによると実装基板１１０には、図１０の（ｂ）に示す照射形状を備えたすり鉢型発光装置５０が照射形状の矩形の一辺が配列方向とほぼ平行になるように正方配列されている。すなわち図１０の（ｃ）に二点鎖線で示すように、配列軸１１４同士が交わる格子点は正方形の頂点をなし、すり鉢型発光装置５０は、各格子点上に備わるように配列されている。また、すり鉢型発光装置５０の配列に関して、ｘ方向のピッチはＰｘ（＝Ｐ）であり、ｙ方向のピッチはＰｙである。このように、照射形状が略矩形状となるすり鉢型発光装置５０では、単純に正方配列とすることで面内での照度均一性の高い面光源が容易に得られる。

なお、図１０の（ｃ）において、略矩形状である照射パターン（照射形状）の対角方向Ｂは、すり鉢型発光装置５０の正方配列の対角方向Ｃと一致する。（平行）
さらに、隣接するすり鉢型発光装置５０の照射パターンの重複が最小となるように、すり鉢型発光装置５０の配列間隔ピッチＰ、及びすり鉢型発光装置５０と一番近くに配置された光学シートのすり鉢型発光装置５０側の面とすり鉢型発光装置５０の設置面である実装基板表面との距離ｄを適宜設定している（図１０の（ａ））。

即ち、すり鉢型発光装置５０の封止体兼用レンズ１０を上面から見てその四角形状の１辺が配列方向と平行になるように、図２に記載の主軸１１を回転することなく配置させる。

この配置にすることで、すり鉢型発光装置５０の正方配列に関して、対角方向に隣接するすり鉢型発光装置５０の矩形状の照射パターンが面の隙間を埋めることが可能になるので、輝度むらを低減することができる。この矩形状の照射パターンは、図１０の（ｆ）に示すように、すり鉢型発光装置５０の配光特性として３次元的に見ると、すり鉢型発光装置５０のどちらか一方の配列方向（即ちＸ方向かＹ方向のどちらか一方）とすり鉢型発光装置５０の主軸１１とを含む面内で、最大強度となる光出射方向と主軸とのなす角度α１と、すり鉢型発光装置５０の配列の対角方向とすり鉢型発光装置５０の主軸とを含む面内で、最大強度となる光出射方向と主軸とのなす角度α２とを比較したとき、α１＜α２の関係になっている。

この場合、照射形状は光源配列の対角方向の方が、配列方向（Ｘ方向及びＹ方向）よりも突出していることが必要である。この条件を満たすことにより、光源配列の対角方向の隙間を埋めることができ、対角方向の輝度むらを低減できる。

本実施例の一例として、正方配列のピッチＰｘ、Ｐｙは４５ｍｍで、実装基板１１０表面から複数重ねられた光学シートで、すり鉢型発光装置５０の一番近くに配置された光学シートのすり鉢型発光装置５０側の面までの距離ｄは２２ｍｍとした。上記すり鉢型発光装置５０から放出される光は、図６の（ａ）に示す通り、主軸１１方向にもピークをもつように放出されるが、最大強度の光は、主軸１１方向から４５°傾いた方向に、主軸１１の周囲を囲むように、最大強度の光の出射方向が分布している。

このような光の出射方向の分布とすることにより、複数重ねられた光学シート群１１３に対して、すり鉢型発光装置５０からすり鉢型発光装置５０直上だけでなく、すり鉢型発光装置５０が配列する中間位置に光が入射される。そのため、中間位置での輝度むら改善に貢献している。主軸１１方向に対する最大強度の光の出射方向の角度は、封止体兼用レンズ１０の形状を調整することで変更できるが、ピッチＰｘ、Ｐｙ、距離ｄについて後述する関係の範囲にある場合、輝度むら、色むらをより小さくするために３０°〜５０°である事が望ましい。

複数重ねられた光学シートの具体例としては、第１のむら消しシート１１３ａ、第２のむら消しシート１１３ｂを重ねた構成を含む例があり、第１のむら消しシート１１３ａは、すり鉢型発光装置５０に一番近くに配置される。

第１のむら消しシート１１３ａ及び第２のむら消しシート１１３ｂは、図１０の（ｄ）に示すとおり、表面にレンチキュラー構造を有する透光性部材からなる光学シートで、凸形状が並ぶ方向に光学シートへの入射光の輝度、色むらが修正される。なお、凸形状のピッチは、すり鉢型発光装置５０の配列間隔に比べて小さくしている。

なお、上記レンチキュラー構造とは、特開平６−１９４６５１号公報に記載されているような、断面が楕円あるいは円の一部を含むかまぼこ状の細長い凸形状がピッチＰ’で平行に複数並んだ表面形状である。上記レンチキュラー構造の、集光特性及び分散特性は、本実施形態にかかる面光源の配光特性に合わせて調整しており、必ずしも特開平６−１９４６５１に号公報に記載のそれと同じ寸法ではない。

ここで、上記凸形状のピッチを、すり鉢型発光装置５０の配列間隔に比べて小さくしている理由について、図１１を用いて説明する。

図１１は、光学シート１１２４がレンチキュラー構造（レンチキュラーレンズ構造）を有している場合の図面である。図１１の（ａ）及び図１１の（ｃ）は、点光源１１２１及び光学シート１１２２の配置と、光の出射方向とを示す正面図であり、図１１の（ｂ）及び図１１の（ｄ）は、光学シート１１２２の上から見た発光パターンを示す平面図である。

光学シート１１２４は、第１のむら消しシート１１３ａまたは第２のむら消しシート１１３ｂである。また、図１１の（ｄ）において、光学シート１１２４は、断面が楕円あるいは円の一部を含むかまぼこ状の細長い凸形状がピッチＰ’で平行に複数並んだ表面形状ののレンチキュラー構造を有している。さらに、図１１の（ａ）及び図１１の（ｃ）の符号１１２５に示す部分は、光学シート１１２４の底面である。図１１では底面１１２５における光の屈折が考慮されている。

まず、図１１の（ａ）及び図１１の（ｃ）に示されるように、光学シート１１２４のレンチキュラー構造の部分に臨界角βｃ以下で入射する光は、上方へ取り出されずに内部へ反射する（図中の影の部分の領域２０１（暗部領域）。破線の矢印で示した光のように、この領域の入射光は、凸形状の曲面で反射し、向かいの曲面でも反射され下方へ向う）。臨界角βｃより大きい角度で入射する光は、上方へ取り出される（図中の領域２０２（（明部領域）。この領域の入射光は、屈折して上方へ取り出される）。

また、図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）に示されるように、個々の明暗領域の幅がより大きく、明暗領域の密度がより小さい場合は、輝度むらがより目立つ。

これに対して、図１１の（ｃ）及び図１１の（ｄ）に示されるように、個々の明暗領域の幅がより小さく、明暗領域の密度がより大きい場合は、輝度むらが目立ちにくくなる。

このような理由から、第１のむら消しシート１１２ａ及び第２のむら消しシート１１２ｂでは、上記凸形状のピッチＰ'を、すり鉢型発光装置５０の配列間隔Ｐｘ，Ｐｙに比べて小さくしている。

なお、点光源（ＬＥＤ光源、本例ではすり鉢型発光装置５０）１１２１直上ではなく、上記中間位置では、入射角度がより斜め入射になり、全反射角度（臨界角βｃ）より大きな角度で入射しやすくなるので、暗部領域の幅はより小さくなる傾向にある。

上記は、むら消しシートの一例であり、輝度むらをなくすために、所望の集光、分散特性が得られれば、レンチキュラー構造が、断面が三角形状の細長い凸形状であってもよい。

第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向（母線方向ともいう）と、すり鉢型発光装置５０の略矩形状の照射形状の一辺の方向とを平行になるように配置することで、Ｘ方向の輝度むら、色むらが均一化される。実際には、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、すり鉢型発光装置５０の上面から見た場合の封止樹脂の矩形状の外形の一辺とを平行となるように配置する。または、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、すり鉢型発光装置５０の上面から見た場合の実装基板１１０の矩形状の外形の一辺とを平行となるように配置する。または、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、すり鉢型発光装置５０のＸ方向の配置方向とを平行となるように配置する。言い換えると、図１０の（ｅ）に示すように、むら消しシート１１３ａのレンズ構造の母線方向Ｄと、矩形である照射形状（パッケージの封止樹脂外形（上面からみて周縁が矩形様））の一辺の方向Ｅとをほぼ平行に合わせるように配置する。

第２のむら消しシート１１３ｂは、第２のむら消しシート１１３ｂの凸形状の長手方向が第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と垂直に直交するように、第１のむら消しシート１１３ａ上に配置する。即ち、第２のむら消しシート１１３ｂの凸形状の長手方向は、すり鉢型発光装置５０の略矩形状の照射形状の前記一辺とほぼ垂直に直交する他辺との方向と平行になるように配置することで、Ｙ方向の輝度むら、色むらが均一化される。

なお、略矩形状である照射形状の対角方向の輝度むら、色むらは、上記の２枚のむら消しシートの使用に加えて、すり鉢型発光装置５０の配置間隔を適宜調整する。これにより、Ｘ方向、Ｙ方向、対角方向に隣接するすり鉢型発光装置５０の矩形状の照射パターンの重ね合わせの複合作用によって、輝度むら、色むらがより均一化される。

なお、消えない輝度、色むらをなくすために、各むら消しシート上にＸ方向、Ｙ方向のむら消しシートをさらに重ねてもよい。また、むら消しシートを１枚節約するために、すり鉢型発光装置５０のＸ，Ｙどちらか一方向の間隔を狭めて（正方形状配置から長方形状配置へ変更して）どちらか一方向の隣接するすり鉢型発光装置５０の照射形状の重なりを強めてむらを消し、他方向のむら消しシートのみ設置する構成としてもよい。

また、上方へ光を導くために、むら消しシートと液晶パネルとの間に、輝度向上フィルム１１３ｃ，１１３ｄを配置しても構わない。輝度向上フィルム１１３ｃ，１１３ｄは、一般に知られたもので、前述のむら消しシートと同様な凸形状を有するものであるが、凸形状の間隔が違ったり、凸形状の断面が複数の三角形を重複させた構成など多少形状が異なる光学シートである。また、輝度向上フィルムは、下面から入射した光を上方向の所定角度内の光として取り出す集光機能を有するもので、上方向へ取り出された光以外の光は、下方向に反射させて筐体側に戻し、筐体で反射させて、輝度向上フィルム１１３ｃ，１１３ｄに再入射させて、上方向へ光を取り出すリサイクルを行って正面輝度を高めるものである。この輝度向上フィルムは、むら消しシートほどではないが、前記凸形状の長手方向と直交方向に輝度むらを低減する作用があるので、第2のむら消しシート上に重ねるむら消しシートの代わりに使用してもよい。（X方向、Y方向のむら消し用に２枚設置）
なお、前述のピッチＰｘ、Ｐｙと距離ｄについては、ピッチＰｘ、ＰｙをＰとすると、むら消しの効果を考慮して、ｄ／Ｐ＜０．７を満足するように調整する。

ｄ／Ｐ≧０．７となるように、距離ｄを大きく取るまたはピッチＰを小さく取ると、隣接する発光装置の照射形状の重なりが強くなり、発光装置間で輝度が強くなり、輝度むらが生じやすくなる。また、ピッチＰについて、ピッチＰが小さすぎる場合、隣接する発光装置間の照射形状が干渉しすぎて、むら消しシートの作用がうまく働かなくなるという理由と発光装置の数をコスト面で減らすべきとの理由から、Ｐ≧１５ｍｍとすることが好ましい。

また、すり鉢型発光装置５０を長方形状に配列した場合、例えば、x方向のピッチPxに対して、ｙ方向のピッチPyを小さくなるように配列した場合、上記と同様な理由でＰｘ≧１５ｍｍ、ｄ／Ｐｘ＜０．７を満足するように調整することが好ましい。

なお、すり鉢型発光装置５０は、照射形状が略矩形状であれば、本実施例以外で示している他の封止樹脂構成の発光装置で置き換えてもよい。

また、その照射形状の略矩形状も図７の（ｃ）で示した四つ葉型発光装置７０のＸ字状の照射形状で示されるほど対角方向に突出したものでないが、角部が少し突出した形状であってもよい。

また、すり鉢型発光装置５０は、ドーム型発光装置６０に比べ、一つの発光装置が担う照射領域が広いため、複数のすり鉢型発光装置５０により面光源を構成する場合、発光装置の搭載数を削減することができる。また、出射光の出射角度が高く、すなわち出射光と実装基板１１０とが平行な方向に近くなるため、実装基板１１０から複数重ねられた光学シート群１１３までの距離を小さくすることが可能であり、バックライトの薄型化において有利である。

また、すり鉢型発光装置５０は、四つ葉型発光装置７０に比べ、照射形状が略矩形状と非常に単純である。このため、四つ葉型発光装置７０のように、面内での照度均一性を確保するために照射形状の明部と暗部の重なり合いを考慮した特別な配列とする必要がない。
すなわち、照射形状に合わせて主軸を回転した設置する必要もなく、また、必ずしも千鳥配列にする必要性もない。このため、面光源の設計、製作が大いに簡便化できる。さらには、後述のエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の表示装置が備えるバックライトとしても設計、製作が大いに簡便化できる。

なお、本実施の形態において、矩形状とは、正方形または長方形をさすが、頂点部分を含め周縁形状が丸みを帯びた曲線となっていても構わない。なお、曲線は微妙に外側に凹状、凸状の曲線が滑らかに結合されて混在するような形状も含む。

（実施の形態２）
本発明の他の実施形態について図１２〜図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の平面図、正面図および側面図、図１３はその内部構造図である。図１４は、実施の形態２のくさび型発光装置８０の配光特性および照射形状を示す図である。実施の形態２のくさび型発光装置８０を、実施の形態１のすり鉢型発光装置５０との違いに絞って説明する。

図１２は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０を説明する説明図である。図１２の（ａ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の平面図である。図１２の（ｂ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の正面図である。図１２の（ｃ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の側面図である。

図１３は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０を説明する説明図である。図１３の（ａ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の内部構造を示す平面図である。図１３の（ｂ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の内部構造を示す正面図である。図１３の（ｃ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の側面図である。図１３の（ｄ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０における、長尺ＬＥＤチップ６５周辺の拡大図である。図１３の（ｅ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０において、一つの長尺ＬＥＤチップ６５が、Ｖ字の頂点１０ｃの直下にダイボンディングされる構成を示す平面図である。

くさび型発光装置８０の外形上の特徴は、封止体兼用レンズ１０が平面図において四角形、これに対する凹面状の陥没部が、基板２０の略中央部に配置されている。凹面状の陥没部は、Ｖ字形状の断面をもつ（正面図）。また、この断面に対して直交する切断面で見た場合（側面図）、底の平らな凹形状をしている。全体としては、楔形の溝を形成している。

ここで、図１３の（ａ）に示すように、長尺ＬＥＤチップ６５は、Ｖ字の底に対して対称に、しかも、長辺がＶ字溝に対して平行になるように、計４つがダイボンディングされている。すなわち、長尺ＬＥＤチップ６５の離間領域の中央を直上にＶ字の底が通るように長尺ＬＥＤチップ６５は配置されている。

このような構成によると、ダイボンディング位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、また、封止体兼用レンズ１０を成型する場合に、くさび形の斜面１０ｂの頂点１０ｃの位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、図１３の（ｄ）で示したとおり、平面視をした場合のＶ字の頂点１０ｃの位置は、図１３の（ｄ）で示したＬＥＤチップの離間領域１２ｂに収まり、くさび形の斜面１０ｂおよび頂点１０ｃに対して、４つの長尺ＬＥＤチップ６５は左右にほぼ均等に配置されることになる。このため、くさび型発光装置８０の配光特性は、安定して対称性の高いものが得られる。

ここでは、４つの長尺ＬＥＤチップ６５を用いて説明を行っているが、チップの形状は長尺に限定されるものではない。また、ＬＥＤチップをＶ字の左右に１つずつ合計２つ配置した場合でも、さらには３つずつ合計６つ配置した場合でも良い。要は、くさび溝に対して対称性を考慮した配置とすればよいのである。

なお図１３の（ｅ）に示すように、一つのＬＥＤチップ２５が、または複数のチップが、Ｖ字の頂点１０ｃの直下にダイボンディングされる構成であっても良い。この場合には、ＬＥＤチップ２５の中心がＶ字の頂点１０ｃの直下に配置されるよう製造を厳密に管理することで、光が左右均等に配分されるようにすることが肝要になる。このため、同じ配光特性の製品を安定して生産するための難易度は図１３の（ａ）の４つの長尺ＬＥＤチップ６５を均等に配置した場合に比べて高くなる。

また、Ｖ字の頂点１０ｃは、加工精度の問題から理想的な頂点を製作することは困難であり、図１３の（ｅ）に示すようなＬＥＤチップ２５の配置では、軸上方向に光が大きく漏れるという問題もある。このことから、生産において安定的な特性を実現するには、図１３の（ａ）に示すようなＬＥＤチップ２５を頂点１０ｃからずらした位置に配列する構造であることが特に好ましい。

図１４は、本実施の形態２のくさび型発光装置の配光特性、照射形状を示す図である。図１４の（ａ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図であって、中心１１ａから外郭面５６までの距離が出射光強度を示している。図１４の（ｂ）は、本実施の形態２に係るくさび型発光装置８０の照射形状を示すシミュレーション図である。

ここで照射形状とは、拡散板１１２を照射した場合の照射形状であって、図中に二点鎖線で等高線５８を示す。このように、くさび型発光装置８０の照射形状は、略矩形状しかも略長方形の照射形状を拡散板１１２上に形成する。

なお、くさび形の斜面１０ｂの傾斜角θは、実施の形態１と同様の理由でおおむね全反射の臨界角θｃ程度から６０°であることが望ましい。

（面光源）
図１５は、本実施の形態２の面光源２００の模式図およびくさび型発光装置の配列パターンを示す図である。図１５の（ａ）は面光源２００と複数重ねられた光学シート群１１３と液晶パネル１５０とを備える表示装置の側面図である。図１５の（ｂ）はくさび型発光装置８０と照射形状との対応を示す模式図である。図１５の（ｃ）はくさび型発光装置８０の配置および面光源としての照射形状を示した平面図である。

すり鉢型発光装置５０では、図６の（ｂ）に示すとおり、照射形状が略矩形状かつ略正方形であり、面光源１００における、すり鉢型発光装置５０の配列パターンも図１０の（ｃ）に示した通り、単純に正方配列することで面内での照度均一性の高い面光源が容易に得られた。

なお、略矩形（矩形状）は、頂点部分を含め周縁形状が丸みを帯びた曲線となっている図形も含む。曲線は微妙に外側に凹状、凸状の曲線が滑らかに結合されて混在するような形状も含む。

これに対し、図１４の（ｂ）に示す、くさび型発光装置８０の照射形状は、略矩形状ではあるが略長方形となるため、くさび型発光装置８０の配列パターンも図１５の（ｃ）に示した通り変更する必要がある。すなわち照射形状に合わせて単純に長方形配列することで面内での照度均一性の高い面光源が容易に得られる。

複数重ねられた光学シート群１１３は、第１のむら消しシート１１３ａ、第２のむら消しシート１１３ｂを重ねた構成を含む。

第１のむら消しシート１１３ａ及び第２のむら消しシート１１３ｂは、図１５の（ｄ）に示すとおり、実施例１で示したものと同じ構造をもつ透光性の光学シートであり、凸形状が並ぶ方向に光学シートへの入射光の輝度むら、色むらが修正される。

第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向（母線方向ともいう）と、くさび型発光装置８０の略矩形状の照射形状の一辺の方向とを平行になるように配置することで、Ｘ方向の輝度むら、色むらが均一化される。実際には、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、くさび型発光装置８０の上面から見た場合の封止樹脂の矩形状の外形の一辺とを平行となるように配置する。または、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、くさび型発光装置８０の上面から見た場合の実装基板１１０の矩形状の外形の一辺とを平行となるように配置する。または、第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と、くさび型発光装置８０のＸ方向の配置方向とを平行となるように配置する。

第２のむら消しシート１１３ｂは、第２のむら消しシート１１３ｂの凸形状の長手方向が第１のむら消しシート１１３ａの凸形状の長手方向と垂直に直交するように、第１のむら消しシート１１３ａ上に配置する。即ち、第２のむら消しシート１１３ｂの凸形状の長手方向は、くさび型発光装置８０の略矩形状の照射形状の前記一辺とほぼ垂直に直交する他辺との方向と平行になるように配置することで、Ｙ方向の輝度むら、色むらが均一化される。

なお、略矩形状の照射形状の対角方向の輝度むら、色むらは、上記の２枚のむら消しシートの使用に加えて、くさび型発光装置８０の配置間隔を適宜調整する。これにより、Ｘ方向、Ｙ方向、対角方向に隣接するくさび型発光装置８０の矩形状の照射パターンの重ね合わせの複合作用によって、輝度むら、色むらがより均一化される。

また、上方へ光を導くために、むら消しシートと液晶パネルとの間に、前述の実施例で示した輝度向上フィルム１１３ｃ，１１３ｄを配置しても構わない。

さらに、各むら消しシートには、拡散材を添加してもよい。

なお、くさび型発光装置８０を、本実施例以外で示している発光パターンが略矩形状である発光装置で置き換えてもよい。その場合、発光装置間隔は適宜調整する。

また、略矩形状の照射形状も、図７の（ｃ）で示した四つ葉型発光装置７０のＸ字状の照射形状で示されるほど対角方向に突出したものでないが、角部が少し突出した形状や全体に丸みを帯びた形状であってもよい。

本実施の形態に係るくさび型発光装置８０では、陥没部としては、その頂点を基板側にもつ楔形の溝であり、該溝の横断面がＶ字であってもよい。

また、くさび型発光装置８０では、長尺ＬＥＤチップ６５を複数備え、複数の長尺ＬＥＤチップ６５は、前記楔形の対称面であり、かつ前記Ｖ字の底を通る面の周囲に配置されてもよい。

さらに、くさび型発光装置８０では、長尺ＬＥＤチップ６５を２個または２の倍数個備え、２個または２の倍数個の長尺ＬＥＤチップ６５は、前記楔形の対称面の周囲に離間して対称に配置されてもよい。

（実施の形態３）
本発明の他の実施形態について図１６、図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１，２と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１，２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１６は、本実施の形態３における発光装置９０を説明する説明図であり、より具体的には、本実施の形態３における発光装置９０の平面図および正面図である。図１７は、本実施の形態３における発光装置９０の配光特性、照射形状を示す図である。

図１６の（ａ）は、本実施の形態３に係る発光装置９０の平面図である。図１６の（ｂ）は、本実施の形態３に係る発光装置９０の正面図である。図１６の（ｃ）は、本実施の形態３に係る発光装置９０におけるＬＥＤチップ２５周辺の拡大図である。図１６の（ｄ）は、本実施の形態３における発光装置９０において、一つのＬＥＤチップが、Ｖ字の頂点の直下にダイボンディングされる構成を示す平面図である。

発光装置９０の、実施の形態２のくさび型発光装置８０との外形上のちがいは、封止体兼用レンズ１０の中央部に位置する凹面状の陥没部形状である。ちょうど、実施の形態２のくさび型発光装置８０の陥没部が、十字に交差した陥没部形状を形成している。

ここで、図１６の（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２５は、Ｖ字の底に対して対称になるように、計４つがダイボンディングされている。また、ＬＥＤチップ２５の離間領域１２ａ，１２ｂの中央を直上に十字の底が通るようにＬＥＤチップ２５は配置される。

このような構成によると、ダイボンディング位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、また、封止体兼用レンズ１０を成型する場合に、くさび形の斜面１０ｂの頂点１０ｃの位置がｘ方向やｙ方向に若干のずれを生じたとしても、図１６の（ｃ）で示したとおり、平面視をした場合のＶ字の頂点１０ｃの位置は、図１６の（ｃ）で示したＬＥＤチップの離間領域１２ａおよび１２ｂに収まり、くさび形の斜面１０ｂに対して、４つのＬＥＤチップ２５は前後左右にほぼ均等に配置されることになる。このため、実施の形態３における発光装置９０の配光特性は、安定して対称性の高いものが得られる。

なお図１６の（ｄ）に示すように、一つのＬＥＤチップ２５が十字の中央部に、または複数のチップが、Ｖ字の頂点１０ｃの直下にダイボンディングされる構成であっても良い。この場合には、ＬＥＤチップ２５の中心がＶ字の頂点１０ｃの直下に配置されるよう製造を厳密に管理することで、光が均等に配分されるようにすることが肝要になる。このため、同じ配光特性の製品を安定して生産するための難易度は図１６の（ａ）の４つのＬＥＤチップ２５を均等に配置した場合に比べて高くなる。

また、Ｖ字の頂点１０ｃの加工精度の問題から、生産において安定的な特性を実現するには、図１６の（ａ）に示すようなＬＥＤチップ２５を頂点１０ｃからずらした位置に配列する構造であることが特に好ましい。

なお、くさび形の斜面１０ｂの傾斜角θは、実施の形態２と同様におおむね全反射の臨界角θｃ程度から６０°であることが望ましい。

図１７は、本実施の形態３に係る発光装置９０の照射形状を示すシミュレーション図である。図１７の（ａ）は、本実施の形態３に係る発光装置９０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図である。図１７の（ｂ）は、本実施の形態３に係る発光装置９０の照射形状を示すシミュレーション図である。

図１７の（ｂ）に示されるように、発光装置９０は、略矩形状しかも略正方形の照射形状を拡散板１１２上に形成する。このため、同様の照射形状を生成する、すり鉢型発光装置５０と同様に、正方形状に配列することで面内での照度均一性の高い面光源が容易に得られる。なお、略矩形（矩形状）は、頂点部分を含め周縁形状が丸みを帯びた曲線となっている図形も含む。曲線は微妙に外側に凹状、凸状の曲線が滑らかに結合されて混在するような形状も含む。

本実施の形態に係る発光装置９０では、陥没部としては、その頂点を基板側にもち、それぞれが楔形である２つの交差する溝であり、該溝の横断面がＶ字であってもよい。

また、発光装置９０では、ＬＥＤチップ２５を複数備え、複数のＬＥＤチップ２５は、前記楔形の対称面に対して対称に配置されてもよい。

さらに、発光装置９０では、ＬＥＤチップ２５を４個備え、４個のＬＥＤチップ２５は、天面１０ａから見た場合に、ＬＥＤチップ２５を基板にダイボンドした場合の離間部がＶ字溝の頂点部と一致してもよい。

（実施の形態４）
本発明の他の実施形態について図１８、図１９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１８は、本実施の形態４に係る発光装置１９０を説明する説明図である。図１８の（ａ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の平面図である。図１８の（ｂ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の正面図である。図１８の（ｃ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の側面図である。図１８の（ｄ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０を斜め４５°方向（θａ方向）から見た側面図である。

図１９は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の配光特性、照射形状を示す図である。図１９の（ａ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の配光特性を三次元で示すシミュレーション図である。図１９の（ｂ）は、本実施の形態４に係る発光装置１９０の照射形状を示すシミュレーション図である。

発光装置１９０の、実施の形態３の発光装置９０との外形上のちがいは、封止体兼用レンズ１０に形成した交差するＶ字溝が、図１８に示されるように、対角方向に走っていることである。また更に、Ｖ字溝が対角まで到達していることにある。

このような形状であっても、図１９に示すように略矩形状しかも略正方形の照射形状を拡散板１１２上に形成することが出来る。このため、同様の照射形状を生成するすり鉢型発光装置５０と同様に、正方形状に配列することで面内での照度均一性の高い面光源が容易に得られる。なお、略矩形（矩形状）は、頂点部分を含め周縁形状が丸みを帯びた曲線となっている図形も含む。曲線は微妙に外側に凹状、凸状の曲線が滑らかに結合されて混在するような形状も含む。

本実施の形態に係る発光装置１９０は、基板２０と、基板２０にダイボンディングされるＬＥＤチップ２５と、ＬＥＤチップ２５を被覆する波長変換部４０とからなる発光装置であって、波長変換部４０は、基板２０に対して起立する４平面からなる面を備え、前記４平面は、波長変換部４０を囲むように四方に配置され、波長変換部４０の基板２０に正対する天井側では、その頂点を基板２０側にもつ楔形の２つの溝が、前記４平面が形成する４つの交線を、互いに対角に結んで交差する。

前記構成によれば、発光装置１９０は、前記楔形の２つの溝が、前記４平面が形成する交線を、互いに対角に結んで交差するので、発光装置１９０の発光により、基板２０と平行な観測面において、矩形状である照射形状を生じることが出来る。従って、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置に適した構造の発光装置を提供することが可能となる。

発光装置１９０では、前記封止体内に、前記半導体発光素子から発する１次光を吸収して２次光を発するＬＥＤパッケージ（波長変換部）４０を備えてもよい。

（実施の形態５）
本発明の他の実施形態について図２０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２０はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置５００を示す模式図である。図２０の（ａ）はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置５００の平面図であり、図２０の（ｂ）はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置５００のＡ−Ａ’線における横断面図である。

エリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置５００は、液晶表示パネル（以下、表示パネルと称する）５１０と、これを背面から照射するバックライトとして、実施の形態１に記載の面光源１００とを備えている。

表示パネル５１０は画素毎に光透過率を制御する液晶表示パネルであるが、その複数の画素を含む複数の領域に分割され、該領域に対応するように面光源１００も複数の領域に分割されており、それぞれの領域が独立して駆動可能に構成される。さらに面光源１００は、表示パネル５１０に表示される画像に応じて照度の調整が可能に構成されたドライバ（図示しない）により駆動され、表示パネル５１０に表示される画像で照度の高い領域の背面を強く、照度の低い領域の背面を弱く、それぞれ選択的に照射可能に構成されている。これにより、消費電力の抑制やコントラストの向上を図ることが出来る。

図２０の（ｃ）および図２０の（ｄ）は、表示パネル５１０の分割された領域と面光源１００の分割された領域との位置関係を示す図である。例えば画像として、トンネル内を走行中の車両から、進行方向に見える、トンネルの出口５１２を撮影した画像を表示パネル５１０に表示する場合を想定すると、暗闇の中に明るいトンネルの出口５１２が表示される。このトンネルの出口５１２が表示される表示パネル５１０の領域をセグメント５１０ａとし、この背面に相対する面光源１００の領域をセグメント１００ａとする。このような画像を表示する場合は、セグメント５１０ａの背面に相対する、セグメント１００ａの輝度を増大させれば良いのである。

本実施の形態５によると、実装基板１１０に配設された個々のすり鉢型発光装置５０の照射形状は略矩形状を呈し、略正方形の限られた領域を照射するため、それ以外の領域へ拡散する光は、ごく僅かである。よって、隣り合うセグメントに光が漏れるといったクロストークが抑制される。従って、すり鉢型発光装置５０を搭載した面光源はエリアアクティブ（ローカルディミング）方式の表示装置のバックライトとして好適に使用することができる。

なお、面光源は実施の形態１に示したものに限定されず、実施の形態２、３または４に示すものであってもよい。また、表示装置は液晶表示装置に限定されず、一般に領域によって光透過率を変化させるものであれば良い。

本発明の面光源は、実装基板と、上記いずれかに記載の複数の発光装置とを備え、複数の前記発光装置が前記実装基板上に配列された面光源であって、前記発光装置は、それぞれの前記発光装置による矩形状の照射形状の辺が互いに平行になるように配列されている。よって、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置に適した構造の面光源を提供することが可能となる。

本発明の表示装置は、上記面光源と、領域毎に光透過率を変化させる表示パネルとを備え、前記面光源が前記表示パネルを背面から照射する。よって、薄型化を図っても照度むら、色度むらの少ない表示装置を提供することが可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。たとえば、説明のために用いた、封止樹脂形状の平面視が略正方形であるからと言って、長方形であることが請求の範囲内であることを妨げるものとは成り得ないことは自明である。すなわち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。

以上の実施例では、エリアアクティブ（ローカルディミング）駆動の場合、各領域間の干渉が大きくなるため、比較例の四つ葉型発光装置７０の照射形状のように４方への突出が大きくすぎる形状は好ましくないが、正方形状、長方形状の矩形状の照射形状をベースに対角方向に少し突出した程度の照射形状を有する発光装置であれば、上述の実施例の発光装置と置き換えても問題ない。

（追加実施例１）
本実施例は、図２の（ａ）〜（ｄ）、図４の（ａ）〜（ｄ）の実施の形態１の変形例である。

実施の形態１との相違点は、基板２０が長方形状であり、すり鉢の斜面１０ｂの開口部（天井面１０ａと斜面１０ｂとの交接部）形状が基板２０の長手方向に沿うように平面視で小判型形状或いは楕円様形状となっており、波長変換部４０の形状は、平面視でその周縁部が、前記開口部より内側にくるような小判型形状になっていることである。

開口部が楕円様形状の例を、本発光装置の上面図、側面図を図２２に示す。

（追加実施例２）
図２３に、本発光装置の上面図、側面図を示す。

本実施例は、図１３の（ａ）〜（ｄ）の実施の形態２の変形例である。

本実施例でも追加実施例１と同様に、基板２０が長方形状であり、くさび形状の斜面の開口部（天井面１０ａと斜面１０ｂとの交接部）形状が基板２０の長手方向に沿うように平面視で楕円様形状となっており、波長変換部４０の形状は、平面視でその周縁部が、前記開口部より内側にくるような小判型形状とした事例で、くさび形状の斜面の両端部が逆円錐の半分に分割した面形状になっている。

以上の実施例では、前記基板と平行な観測面において正方形状もしくは長方形状の矩形状の照射形状をもつ発光装置とそれによって構成される面光源の説明をしてきたが、矩形状の照射形状は、面をなるべく隙間なく、発光パターンで埋めつくすような形状であればよく、例えば、三角形状、六角形状、八角形状であってもよい。

〔実施形態の総括〕
面光源１００，２００では、前記第１の間隔と前記第２の間隔とは等しくてもよい。

面光源１００，２００では、前記第１の間隔は、前記第２の間隔より小さくてもよい。

面光源１００，２００では、前記光源の出射光の強度が最大となる方向と前記鉛直方向とのなす角度は、３０°以上５０°以下であってもよい。

面光源１００，２００では、前記光源は、実装基板１１０に平行な仮想的観測面で、矩形の頂点が丸みを帯びた矩形様の形状である照射形状の等高線を生じてもよい。

面光源装置１００，２００では、前記照射形状の１辺と前記一方向とは、平行またはほぼ平行であってもよい。

面光源１００，２００では、前記第１の間隔は１５ミリメートル以上であり、前記間隔を前記第１の間隔で除した値は０．７より小さくてもよい。

面光源１００では、前記光源は、基板２０と、基板２０にダイボンディングされる、ＬＥＤチップ２５と、ＬＥＤチップ２５を覆うレンズとを備え、前記レンズは、基板２０に対して起立する４面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、基板２０に正対する天面１０ａとを備え、天面１０ａには凹状の陥没部が形成された光源であってもよい。

面光源２００では、前記光源は、基板２０と、基板２０にダイボンディングされる、長尺ＬＥＤチップ６５と、長尺ＬＥＤチップ６５を覆うレンズとを備え、前記レンズは、基板２０に対して起立する４面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、基板２０に正対する天面１０ａとを備え、天面１０ａには凹状の陥没部が形成された光源であってもよい。

面光源１００では、前記レンズは、ＬＥＤチップ２５を封止する封止体であってもよい。

面光源２００では、前記レンズは、長尺ＬＥＤチップ６５を封止する封止体であってもよい。

面光源１００，２００では、前記陥没部としては、その頂点を基板２０側にもつ円錐または円錐台または多角錐または多角錐台であってもよい。

面光源１００では、ＬＥＤチップ２５は、前記陥没部の中心軸の周囲に配置されてもよい。

面光源２００では、長尺ＬＥＤチップ６５は、前記陥没部の中心軸の周囲に配置されてもよい。

面光源１００では、ＬＥＤチップ２５と前記レンズとの間に、ＬＥＤチップ２５を被覆し、ＬＥＤチップ２５から発する１次光を吸収して２次光を発する蛍光体が予め分散された樹脂層からなる波長変換部４０を備えてもよい。

面光源２００では、長尺ＬＥＤチップ６５と前記レンズとの間に、長尺ＬＥＤチップ６５を被覆し、長尺ＬＥＤチップ６５から発する１次光を吸収して２次光を発する蛍光体が予め分散された樹脂層からなる波長変換部４０を備えてもよい。

本実施形態に係る表示装置は、面光源１００と、画素毎に光透過率を変化させる液晶パネル１５０とを備え、面光源１００が液晶パネル１５０を背面から照射するので、薄型化を図っても照度むら、色度むらが少ない。

本実施形態に係る表示装置は、面光源２００と、画素毎に光透過率を変化させる液晶パネル１５０とを備え、面光源２００が液晶パネル１５０を背面から照射するので、薄型化を図っても照度むら、色度むらが少ない。

前記いずれかの表示装置では、液晶パネル１５０は、前記複数の画素を含む領域ごとに駆動可能に構成されており、面光源１００または面光源２００は、前記複数の画素を含む領域毎に輝度が調整可能に構成されてもよい。

本発明は、液晶表示パネルを背面から照射するバックライト用光源として用いられる。また、エリアアクティブ（ローカルディミング）方式の液晶表示装置に好適なバックライト用光源として用いられる。そればかりではなく照明器具にも応用することが可能である。

１０、７１ 封止体兼用レンズ（レンズ、封止体）
１０ａ 天面（天井面）
１０ｂ 斜面
１０ｃ 頂点
１１ 主軸
１１ａ 中心
１２ 交点
１２ａ，１２ｂ 離間領域
１２ｃ 中央離間領域
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 側面
２０ 基板
２４ 仮想正方形
２５ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
４０ 波長変換部
５２ 明部
５６ 外郭面
６０ ドーム型発光装置
６１ 封止体（封止体）
６５ 長尺ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
７０ 四つ葉型発光装置
７２ 明部
７４ 暗部
５８，７８ 等高線
８０ くさび型発光装置
８０ａ 山部
８０ｂ 谷部
８１ａ 中心
９０，１９０ 発光装置
１００，２００ 面光源（面光源装置）
１００ａ，５１０ａ セグメント
１１０ 実装基板
１１２ 拡散板
１１３ 複数重ねられた光学シート群
１１３ａ 第１のむら消しシート（光学シート）
１１３ｂ 第２のむら消しシート（光学シート）
１１３ｃ，１１３ｄ 輝度向上フィルム
１１４ 配列軸
２０１ 暗部領域
２０２ 明部領域
５０ すり鉢型発光装置（光源）
１２１〜１２３ すり鉢型発光装置
１５０ 液晶パネル（表示パネル）
５００ 液晶表示装置
５１０ 液晶表示パネル
５１２ 出口
ｄ 距離（間隔）
Ｂ 対角方向
Ｃ 対角方向
Ｄ 長手方向（母線方向）
Ｅ 方向
Ｐ，Ｐｘ ピッチ（第１の間隔）
Ｐｙ ピッチ（第２の間隔）
Ｐ’ ピッチ（第３の間隔）
θ 傾斜角
θｃ、βｃ 臨界角

Claims (14)

1. 実装基板上の一方向に第１の間隔で配列されると共に、前記一方向と直交する他方向にも第２の間隔で配列された複数の光源と、
   前記実装基板と間隔を空けて前記実装基板に対して平行に設置した複数の光学シートとを備えた面光源装置であって、
   前記光源は、該光源の出射光の強度が最大となる方向が、前記光源の設置面に対する鉛直方向から斜め方向に傾いており、
   前記光源の出射光の強度が最大となる方向は、
   前記鉛直方向と前記光源の一方の配列方向とを含む面において、前記鉛直方向とのなす角度がα１であり、前記鉛直方向と前記光源の配列の対角方向とを含む面において、前記対角方向とのなす角度がα２であって、α１＜α２であり、
   前記光学シートの前記光源からより遠い側の面は、断面が上に凸形状を有する長手方向に伸びた形状が、第３の間隔で配置された形状であり、
   前記第１の間隔および前記第２の間隔は、前記第３の間隔よりも大きいことを特徴とする面光源装置。
2. 前記第１の間隔と前記第２の間隔とは等しいことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記第１の間隔は、前記第２の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記光源の出射光の強度が最大となる方向と前記鉛直方向とのなす角度は、３０°以上５０°以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面光源装置。
5. 前記光源は、前記実装基板に平行な仮想的観測面で、矩形の頂点が丸みを帯びた矩形様の形状である照射形状の等高線を生じることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面光源装置。
6. 前記照射形状の１辺と前記一方向とは、平行であることを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
7. 前記第１の間隔は１５ミリメートル以上であり、前記間隔を前記第１の間隔で除した値は０．７より小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の面光源装置。
8. 前記光源は、
   基板と、
   前記基板にダイボンディングされる半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子を覆うレンズとを備え、
   前記レンズは、前記基板に対して起立する４面と、前記基板に正対する天井面とを備え、
   前記天井面には凹状の陥没部が形成された光源であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の面光源装置。
9. 前記レンズは、前記半導体発光素子を封止する封止体であることを特徴とする請求項８に記載の面光源装置。
10. 前記陥没部としては、その頂点を基板側にもつ円錐または円錐台または多角錐または多角錐台であることを特徴とする請求項８または９に記載の面光源装置。
11. 前記半導体発光素子は、前記陥没部の中心軸の周囲に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の面光源装置。
12. 前記半導体発光素子と前記レンズとの間に、前記半導体発光素子を被覆し、前記半導体発光素子から発する１次光を吸収して２次光を発する蛍光体が予め分散された樹脂層からなる波長変換部を備えたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の面光源装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の面光源装置と、
    画素毎に光透過率を変化させる表示パネルとを備え、
    前記面光源装置が前記表示パネルを背面から照射することを特徴とする表示装置。
14. 前記表示パネルは、前記複数の画素を含む領域ごとに駆動可能に構成されており、
    前記面光源装置は、前記複数の画素を含む領域毎に輝度が調整可能に構成されることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。