WO2010146905A1 - 発光モジュール、照明装置、表示装置、およびテレビ受像装置 - Google Patents

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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module including a light source such as a light emitting element, an illumination device that employs the light emitting module, a display device that includes the illumination device, and a television receiver that includes the display device.
  • a light emitting module including a light source such as a light emitting element, an illumination device that employs the light emitting module, a display device that includes the illumination device, and a television receiver that includes the display device.
  • a backlight unit for supplying light is usually mounted on the liquid crystal display panel.
  • the light source is an LED (Light Emitting Diode).
  • a lens 111 that transmits light from the LED 122 mounted on the mounting board 121 is attached (a module including the mounting board 121, the LED 122, and the lens 111 is installed). Referred to as light emitting module mj).
  • the light shown in FIG. 17 (see the dashed line arrow) is converged by the lens 111 and does not pass through the lens as shown in FIG. Proceed along.
  • the brightness of the backlight from the backlight unit in the front view is improved.
  • the circular image represents the light that has passed through the lens 111.
  • the two-dot chain line circular image includes an image divided by a one-dot chain line circle, and the one-dot chain line circle includes an image divided by a dotted line circle.
  • the difference in brightness is smaller so that the light from the backlight unit (backlight light) does not include unevenness in the amount of light.
  • the region ar1 having the highest luminance lm1 is preferably as narrow as possible in the region (ar1 + ar2 + ar3) indicating the light that has passed through the lens 111 (however, this is 1 for suppressing unevenness in the amount of light). Only one metric and of course there are other metrics).
  • the ratio ro derived from ar1 / (ar1 + ar2 + ar3) is about 47% and cannot be said to be small. That is, in the backlight unit that uses light passing through the hemispherical lens 111, the luminance in the front view is improved, but unevenness in the amount of light cannot be prevented (in short, the light emitting module mj including the hemispherical lens 111 has unevenness in the amount of light. ), And the backlight unit on which it is mounted also emits backlight light including unevenness in the amount of light).
  • the present invention has been made to solve the above problems. And the objective is to provide the light emitting module etc. which emit the light which suppressed the light quantity nonuniformity.
  • the light emitting module includes a light emitting element and a lens that transmits light from the optical element. And in this light emitting module, a depression hole is formed in the location which overlaps with a light emitting element on the output surface of a lens, and also the following formula
  • the light from the light emitting element is guided in the radiation direction around the depression hole by the lens surface surrounding the depression hole.
  • the curved surface of the lens surface surrounding the depression hole has a stronger curvature than, for example, the curved surface of the lens surface without the depression hole, so that the light of the light emitting element is diverged without being collected in the vicinity of the depression hole. Therefore, this light emitting module emits light having uniform luminance as a whole without excessively increasing the luminance directly above the light emitting element (in short, the light emitting module emits light with suppressed light amount unevenness).
  • the curved surface of the lens surface surrounding the depression hole diverges without collecting light of the light emitting element in the vicinity of the depression hole and without excessively deviating from the depression hole. Let Therefore, the light emitting module surely emits light having uniform brightness as a whole.
  • the material of the lens is not particularly limited, but is preferably a material satisfying the following formula (2). 1.49 ⁇ nd ⁇ 1.50 Formula (2) However, nd: the refractive index of the lens material.
  • the lens is a diffusion lens.
  • the light transmitted through the diffusing lens diffuses, and thus the light from the light emitting module is less likely to include light amount unevenness.
  • the back surface of the lens surface be a Lambertian scattering surface.
  • the Lambert scattering surface is preferably a textured surface or a coating surface coated with scattering particles.
  • the light emitting module emits light from the light emitting element without losing light from the lens surface. Overall brightness) is increased.
  • the second reflecting sheet is disposed between the lenses and the reflectance of the second reflecting sheet is 97% or more. If it is in this way, it will become difficult for the light from a light emitting module to contain the dark part corresponding between lenses, and it will become difficult to contain light quantity nonuniformity in the light from the illuminating device.
  • a display device including a lighting device and a display panel (for example, a liquid crystal display panel) that receives light from the lighting device can produce a high-quality image without unevenness in light amount due to an increase in illuminance of the lighting device.
  • a display panel for example, a liquid crystal display panel
  • a television receiver is an example of a device on which such a display device is mounted.
  • the light emitting module of the present invention emits light having uniform brightness as a whole by preventing light from being collected in the vicinity of the light emitting element. That is, this light emitting module emits light with suppressed light amount unevenness.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an LED module.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of the LED module (note that the cross-sectional direction is the direction of the arrow A1-A1 ′ in FIG. 1).
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a simulation apparatus. Is an image showing a luminance distribution of light emitted through two lenses. These are graphs of a luminance distribution in which the vertical axis represents luminance [cd / m2] and the horizontal axis represents a position (a position where the middle of two lenses arranged between them is “0”).
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an LED module.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of the LED module (note that the cross-sectional direction is the direction of the arrow A1-A1 ′ in FIG. 1).
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a simulation apparatus. Is an image showing a luminance distribution of light emitted through two lenses. These are graphs
  • FIG. 5 is a graph of a luminance distribution in which the vertical axis is normalized density and the horizontal axis is a position by normalizing the highest luminance shown in FIG. 5 as “1.0”.
  • FIG. 4 is an optical path diagram showing light transmitted through a lens.
  • FIG. 4 is an optical path diagram showing light transmitted through a lens.
  • Is an image showing the luminance distribution of light emitted through two lenses (curvature radius R 10 mm).
  • Is an image showing a luminance distribution of light emitted through two lenses (curvature radius R 7.5 mm).
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an LED module.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an LED module.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of the LED module (note that the cross-sectional direction is the direction of arrow A2-A2 ′ in FIG. 10). These are side views of an LED module.
  • FIG. 4 is an optical path diagram showing scattering on the back surface of the lens. These are explanatory drawings which contrasted the position of a lens and the brightness
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device. These are the exploded perspective views of the liquid crystal television which mounts a liquid crystal display device. These are the optical-path diagrams of the LED module mounted in the conventional backlight unit. These are the optical-path diagrams of LED mounted in the conventional backlight unit. These are images showing the luminance distribution of the light emitted through the two lenses in FIG.
  • FIG. 16 shows a liquid crystal television 89 equipped with a liquid crystal display device (display device) 69.
  • a liquid crystal television 89 can be said to be a television receiver because it receives a television broadcast signal and projects an image.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing the liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display device 69 includes a liquid crystal display panel 59, a backlight unit (illumination device) 49 that supplies light to the liquid crystal display panel 59, and a housing HG (front housing HG1) that sandwiches them. -Back housing HG2).
  • an active matrix substrate 51 including a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) and a counter substrate 52 facing the active matrix substrate 51 are bonded together with a sealant (not shown). Then, liquid crystal (not shown) is injected into the gap between the substrates 51 and 52.
  • a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor)
  • a counter substrate 52 facing the active matrix substrate 51 are bonded together with a sealant (not shown). Then, liquid crystal (not shown) is injected into the gap between the substrates 51 and 52.
  • a polarizing film 53 is attached to the light receiving surface side of the active matrix substrate 51 and the emission side of the counter substrate 52.
  • the liquid crystal display panel 59 as described above displays an image using the change in transmittance caused by the inclination of the liquid crystal molecules.
  • the backlight unit 49 includes an LED module (light emitting module) MJ, a backlight chassis 41, a large reflective sheet 42, a diffusion plate 43, a prism sheet 44, and a microlens sheet 45.
  • LED module light emitting module
  • the backlight unit 49 includes an LED module (light emitting module) MJ, a backlight chassis 41, a large reflective sheet 42, a diffusion plate 43, a prism sheet 44, and a microlens sheet 45.
  • the LED module MJ includes a mounting substrate 21, an LED (Light Emitting Diode) 22, The lens 11 and the built-in reflection sheet 23 are included.
  • the mounting substrate 21 is a plate-shaped and rectangular substrate, and a plurality of electrodes (not shown) are arranged on the mounting surface 21U. And LED22 which is a light emitting element is attached on these electrodes.
  • a resist film (not shown) serving as a protective film is formed on the mounting surface 21U of the mounting substrate 21.
  • the resist film is not particularly limited, but is desirably white having reflectivity. This is because even if light is incident on the resist film, the light is reflected by the resist film and tends to go outside, thereby eliminating the cause of unevenness in the amount of light due to light absorption by the mounting substrate 21.
  • the LED 22 is a light source and emits light by a current through the electrodes of the mounting substrate 21. And there are many kinds of LED22, and the following LED22 is mentioned.
  • the LED 22 includes a blue light emitting LED chip (light emitting chip) and a phosphor that receives light from the LED chip and fluoresces yellow light (the number of LED chips is the same). Not particularly limited).
  • Such an LED 22 generates white light by the light from the LED chip emitting blue light and the light emitting fluorescence.
  • the phosphor incorporated in the LED 22 is not limited to a phosphor that emits yellow light.
  • the LED 22 includes a blue light emitting LED chip and a fluorescent material that receives light from the LED chip and emits green light and red light, and emits blue light and fluorescent light emitted from the LED chip ( White light may be generated with green light and red light.
  • the LED chip built in the LED 22 is not limited to a blue light emitting device.
  • the LED 22 may include a red LED chip that emits red light, a blue LED chip that emits blue light, and a phosphor that emits green light by receiving light from the blue LED chip. This is because such an LED 22 can generate white light from red light from the red LED chip, blue light from the blue LED chip, and green light that emits fluorescence.
  • the LED 22 may not include any phosphor.
  • the LED 22 may include a red LED chip that emits red light, a green LED chip that emits green light, and a blue LED chip that emits blue light, and generates white light using light from all the LED chips.
  • a relatively long mounting board 21 mounted in a row is mounted.
  • the two types of mounting boards 21 are arranged such that a row of five LEDs 22 and a row of eight LEDs 22 are arranged to form a row of 13 LEDs 22, and further, with respect to the direction in which the 13 LEDs 22 are arranged.
  • the two types of mounting boards 21 are also arranged in the crossing (orthogonal) direction.
  • the LEDs 22 are arranged in a matrix and emits planar light (for convenience, the direction in which different types of mounting boards 21 are arranged is defined as the X direction, and the direction in which the same type of mounting boards 21 are arranged is defined as the Y direction.
  • the direction intersecting with the Z direction is defined as Z).
  • the thirteen LEDs 22 arranged in the X direction are electrically connected in series, and the thirteen LEDs 22 connected in series are connected to another thirteen LEDs 22 connected in series along the Y direction. Electrically connected in parallel.
  • the LEDs 22 arranged in a matrix are driven in parallel.
  • the lens 11 receives light from the LED 22 and transmits (emits) the light. More specifically, the lens 11 has an accommodation recess DH that can accommodate the LED 22 on the back surface (light-receiving surface) side of the lens surface 11 ⁇ / b> S, and covers the LED 22 while aligning the position of the accommodation recess DH with the LED 22. Then, the LED 22 is embedded in the lens 11, and the light from the LED 22 is reliably supplied into the lens 11. Then, most of the supplied light is emitted to the outside through the lens surface 11S ⁇ the details of the lens surface (emission surface) 11S will be described later ⁇ .
  • the material used as the lens 11 is not specifically limited,
  • an acrylic resin is mentioned (an acrylic resin whose refractive index nd is 1.49 or more and 1.50 or less is mentioned).
  • the built-in reflection sheet 23 is interposed between the lens 11 and the mounting substrate 21.
  • the built-in reflection sheet 23 prevents the mounting surface 21U of the mounting substrate 21 from being exposed through the passage opening 42H for allowing the lens 11 formed on the large-format reflection sheet 42 to pass therethrough.
  • the large reflective sheet 42 includes a passage opening 42H that is larger than the outer diameter of the lens 11 in order to expose the lens 11 to its reflective surface 42U. Then, when the lens 11 is exposed on the reflection surface 42U of the large-format reflection sheet 42, a gap is generated between the outer edge 11E of the lens 11 and the inner edge of the passage opening 42H, and the mounting surface 21U of the mounting substrate 21 is formed from the gap. There is a risk of exposure. Therefore, the built-in reflection sheet 23 has a shape that borders the outer edge 11E of the lens 11, for example, a ring shape as shown in FIG.
  • the built-in reflective sheet 23 shown in FIG. 1 is not a series of rings, but has a cut ST.
  • This cut ST is for attaching the built-in reflection sheet 23 near the outer edge 11E of the lens 11 even after the mounting substrate 21 and the lens 11 are attached.
  • the cut ST is not essential.
  • the built-in reflecting sheet 23 is interposed between the lens 11 and the mounting substrate 21 in advance.
  • the reflection surface of the built-in reflection sheet 23 is referred to as a built-in reflection surface 23U).
  • the backlight chassis 41 is, for example, a box-shaped member, and houses the plurality of LED modules MJ by spreading the LED modules MJ on the bottom surface 41 ⁇ / b> B.
  • the bottom surface 41B of the backlight chassis 41 and the mounting substrate 21 of the LED module MJ are connected via a rivet (not shown).
  • a support pin that supports a later-described diffuser plate 43, prism sheet 44, and microlens sheet 45 may be attached to the bottom surface 41B of the backlight chassis 41 (note that the backlight chassis 41 has side walls along with the support pins).
  • the diffusion plate 43, the prism sheet 44, and the microlens sheet 45 may be stacked and supported in this order).
  • the large reflective sheet 42 is an optical sheet having a reflective surface 42U, and covers the plurality of LED modules MJ arranged in a matrix with the back surface of the reflective surface 42U facing.
  • the large reflective sheet 42 includes a through hole 42H that matches the position of the lens 11 of the LED module MJ, and exposes the lens 11 from the reflective surface 42U (note that the above-described rivets and support pins are not exposed). There should be holes).
  • the light emitted from the lens 11 travels toward the bottom surface 41B side of the backlight chassis 41, it is reflected by the reflecting surface 42U of the large reflective sheet 42 and travels away from the bottom surface 41B. To do. Accordingly, the presence of the large reflective sheet 42 causes the light of the LED 22 to travel toward the diffusion plate 43 facing the reflective surface 42U without loss.
  • the diffusion plate 43 is an optical sheet that overlaps the large reflective sheet 42, and diffuses the light emitted from the LED module MJ and the reflected light from the large reflective sheet 42U. That is, the diffusing plate 43 diffuses the planar light formed by the plurality of LED modules MJ and spreads the light over the entire liquid crystal display panel 59.
  • the diffusion plate 43 preferably has a transmittance of 52% or more and 60% or less. This is because such a diffusing plate 43 can diffuse while appropriately transmitting light and suppress unevenness in the amount of light.
  • the prism sheet 44 is an optical sheet that overlaps the diffusion plate 43.
  • the prism sheet 44 arranges, for example, triangular prisms extending in one direction (linear) in a direction intersecting with one direction in the sheet surface. Thereby, the prism sheet 44 deflects the radiation characteristic of the light from the diffusion plate 43.
  • the prisms extend along the Y direction with a small number of LEDs 22 arranged, and are arranged along the X direction with a large number of LEDs 22 arranged.
  • the microlens sheet 45 is an optical sheet that overlaps the prism sheet 44.
  • the microlens sheet 45 disperses the fine particles that refract and scatter light inside. As a result, the microlens sheet 45 suppresses the light / dark difference (light intensity unevenness) without locally condensing the light from the prism sheet 44.
  • the backlight unit 49 as described above supplies the planar light formed by the plurality of LED modules MJ through the plurality of optical sheets 43 to 45 to the liquid crystal display panel 59.
  • the non-light-emitting liquid crystal display panel 59 receives the light (backlight light) from the backlight unit 49 and improves the display function.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the simulation device 79.
  • This simulation device 79 includes an experimental unit 71 and a photographing camera 73.
  • the experimental unit 71 has an LED module MJ including two lenses 11 in a box 72 including an opening and a reflecting surface having a reflectance of about 97% on the bottom surface, a reflecting surface having a reflectance of approximately 100% on the inner wall. Is installed. Furthermore, the experiment unit 71 arranges the diffusion plate 43 in the opening of the box 72, thereby allowing the light from the LED module MJ to pass through the diffusion plate 43.
  • the photographing camera 73 measures the luminance on the surface of the diffusion plate 43 by photographing the diffusion plate 43. Specifically, as shown in FIG. 4, an image that can identify the brightness level for each area in two dimensions is taken.
  • an image showing two circles is obtained by the photographing camera 73.
  • This circular image represents the light that has passed through the lens 11.
  • the two-dot chain line circular image includes an image divided by a one-dot chain line circle, and the one-dot chain line circle includes an image divided by a dotted line circle.
  • the image of FIG. 4 includes a plurality of ranges according to luminance. Therefore, the area surrounded only by the dotted line is AR1, the area surrounded by the dotted line and the alternate long and short dash line is AR2, and the area surrounded by the alternate long and short dashed line is not surrounded by AR3, the dotted line, the alternate long and short dashed line
  • the other area is AR4.
  • the luminance [cd / m2] of these areas AR1, AR2, AR3, AR4 is LM1, LM2, LM3, LM4, the relationship between them is LM1> LM2> LM3> LM4 (note that the highest luminance is obtained).
  • LM1, LM2, LM3, and LM4 are normalized by values, LM1> 66%, 50% ⁇ LM2 ⁇ 66%, 30% ⁇ LM3 ⁇ 50%, and LM4 ⁇ 30%).
  • the area AR1 having the highest luminance LM1 is preferably as narrow as possible in the area (AR1 + AR2 + AR3) indicating the light that has passed through the lens 11 (however, this is not the light intensity unevenness). It is only one index for suppressing the above, and other indexes naturally exist).
  • the lens 11 has a part of the lens surface 11S that overlaps the housing recess DH (that is, the LED 22). It includes the depressed hole 11D.
  • FIG. 5 shows a graph indicated by “0”. Further, by normalizing the highest luminance shown in FIG. 5 as “1.0”, a graph with the vertical axis as the normalized density and the horizontal axis as the position is shown in FIG.
  • the position of the white arrow in FIGS. 5 and 6 is the position of the LED 22. Based on FIGS. 4 to 6, the following equation (P1) is obtained.
  • R radius of curvature [unit: mm] of the curved surface from the recessed hole 11D to the outer edge 11E of the lens surface 11S It is.
  • the light (B1 to B5) from the center of the lens surface 11S to the outer edge 11E is emitted radially without deviation as shown in the schematic diagram of the optical path of FIG. 7A (note that the light B1 is This means light passing through the vicinity of the depression hole 11D on the lens surface 11S, and the light passing through the part approaching the outer edge 11E of the lens surface 11S as the number assigned to the light B increases.
  • the converged light other than the light passing through the depression 11D may have a higher luminance than the light B1 passing through the depression 11D.
  • the light emitted from the lens 11 has a ring shape, and a luminance difference occurs between the center of the ring and the ring itself, and this luminance difference can cause unevenness in the amount of light.
  • the radius of curvature R is, for example, greater than 13 [mm] (13 ⁇ R)
  • the light convergence due to the curved surface is excessively lowered as shown in FIG. 7C.
  • the light B2 close to the light B1 cannot be refracted so as to deviate from the light B1.
  • the luminance difference between the vicinity of the LED 22 and the vicinity of the LED 22 becomes larger than in the case of other curvature radii R, and unevenness in the amount of light occurs. Therefore, in the lens 11 having the curvature R exceeding the upper limit value of the formula (P1), the light amount unevenness is not eliminated.
  • the lens 11 can be said to be a diffusing lens). That is, the light from the LED 22 covered with the depression hole 11D is guided in a radiation direction centered on the depression hole 11D by the lens surface 11S surrounding the depression hole 11D.
  • the curved surface of the lens surface 11S surrounding the depression hole 11D does not collect the light of the LED 22 near the depression hole 11D and from the depression hole 11D. Diversify without excessive separation (see FIG. 7A). Therefore, the LED module MJ emits light having uniform brightness as a whole without excessively increasing the brightness directly above the LED 22 (in short, the LED module MJ emits light with suppressed light amount unevenness).
  • the light guide plate is omitted, and the LED directly enters the optical sheet (diffuser plate, etc.).
  • the optical sheet diffuser plate, etc.
  • the distance from the LED to the diffusion plate should be long.
  • the lens 11 including the lens surface 11S having the depression 11D covers each LED 22, the light from the LED 22 is sufficiently diffused before reaching the diffusion plate 43.
  • Backlight does not include unevenness in the amount of light.
  • the distance between the LED 22 and the diffusion plate 43 may be relatively short (in short, the backlight unit 49 is relatively thin, and the liquid crystal display device 69 on which the backlight unit 49 is mounted is also likely to be thin).
  • the driving heat of the LED 22 tends to be confined in a narrow space called the accommodation recess DH of the lens 11 (and the LED 22 cannot maintain a relatively high light intensity due to its own driving heat).
  • the LED module MJ is attached to the backlight chassis 41 formed of a material with high heat dissipation, for example, metal.
  • a separate heat dissipation member is not required between the mounting substrate 21 and the bottom surface 41B of the backlight chassis 41. Therefore, the backlight unit 49 capable of maintaining the light intensity over a long period of time at a low cost is completed.
  • FIGS. 10 is a partial perspective view of the LED module MJ
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 'of FIG.
  • FIG. 12 is a partial side view of the LED module MJ (in FIG. 12, the built-in reflective sheet 23 and the large reflective sheet 42 are omitted for convenience).
  • the leg portion 11F of the lens 11 is formed so as to protrude from the back surface 11B of the lens surface 11S.
  • the built-in reflection sheet 23 includes leg openings 23HF for allowing the legs 11F of the lens 11 to pass therethrough so as not to hinder the connection between the lens 11 covering the lens 11 and the mounting substrate 21. That is, the built-in reflection sheet 23 is covered with the lens 11 and is interposed between the lens 11 and the mounting substrate 21 (of course, the built-in reflection sheet 23 is used for exposing the LED 22 to the built-in reflection surface 23U. Since the LED opening 23HL is included, the light from the LED 22 is not blocked).
  • the lens 11 is attached to the mounting substrate 21 by the close contact between the tip of the leg 11F and the mounting surface 21U of the mounting substrate 21.
  • a gap is generated between the mounting surface 21U and the lens 11 (specifically, a gap is generated between the back surface 11B of the lens 11 and the mounting surface 21U of the mounting substrate 21). Then, even if the LED 22 is heated for light emission, the heat is cooled through the gap.
  • the outside air enters the housing recess DH that houses the LED 22 through the gap, and the heat generated by the LED 22 is easily escaped (in short, the leg portion 11F of the lens 11 causes the rear surface 11B of the lens 11 and the mounting surface 21U to escape).
  • the gap is generated, the driving heat of the LED 22 is easily escaped outside without being confined in the narrow space DH of the lens 11).
  • the junction temperature of the LED 22 does not become high, and the LED 22 emits light without reducing the luminance.
  • the built-in reflection sheet 23 is circular, and the built-in reflection surface 23 ⁇ / b> U is covered with the back surface 11 ⁇ / b> B of the lens 11. Therefore, in this LED module MJ, the light reflected by the back surface 11B of the lens 11 is not absorbed by, for example, the mounting surface 21U or reflected by the mounting surface 21U and does not enter the back surface 11B of the lens 11. . That is, the light from the LED 22 is emitted through the lens 11 without loss. As a result, the light emitted from the LED module MJ is less likely to include light amount unevenness.
  • such a built-in reflective surface 23U may be a mirror surface (also referred to as a Gaussian scattering surface) or a rough surface (also referred to as a Lambertian scattering surface) formed by embossing or the like.
  • the built-in reflective surface 23U for Lambert scattering includes a texture pattern, but the method of forming the texture pattern (texture processing) is not particularly limited.
  • the embossed pattern may be formed by various methods such as masking, roll transfer, or extrusion.
  • beads that scatter light may be coated on the built-in reflective surface 23U. That is, it is sufficient that Lambertian scattering is generated even if the built-in reflective surface 23U is a coated surface coated with beads.
  • the surface roughness [Ra] of the built-in reflective surface 23U having such a rough surface is 400 nm or more.
  • a rough surface formed by embossing or the like may be formed on the back surface 11B of the lens 11. In this case, the light incident directly on the back surface 11B of the lens 11 is scattered from the LED 22.
  • the light of the LED 22 is reliably emitted through the lens 11 without loss, and the illuminance of the entire illuminance range by the LED module MJ is further increased.
  • Such a scattering state has been confirmed as a relatively good result by verification using, for example, optical analysis software SPEOS manufactured by OPTIS ⁇ Asia & Pacific.
  • the large-format reflective sheet 42 has a reflectance of 97% or more.
  • the luminance in the vicinity immediately above the lens 11 corresponds to the luminance in the vicinity immediately above the lens 11. Compared to, it will not be too low.
  • the luminance curve Lp indicates the luminance of light from the LED module MJ covered by the large-format reflection sheet 42 having a reflectance of 97%.
  • the luminance curve Lc indicates the luminance of light from the LED module MJ when the large-format reflection sheet 42 is not covered (note that the maximum luminance in the luminance curves Lp and Lc is approximately the same). Then, as can be seen from the luminance curve Lc and the luminance curve Lp in FIG. 14, the difference between the luminance near the lens 11 on the luminance curve Lp and the luminance near the lens 11 between the lenses 11 is the lens on the luminance curve Lc. 11 is smaller than the difference between the brightness near the top of 11 and the brightness near the top between the lenses 11.
  • the magnitude of the luminance difference indicates whether or not the light from the backlight unit 49 includes light amount unevenness (in short, the light amount unevenness occurs when the luminance difference is large). Then, the light from the backlight unit 49 on which the LED module MJ when not covering the large-format reflection sheet 42 includes light amount unevenness, but the LED covered with the large-format reflection sheet 42 having a reflectivity of 97%. The light from the backlight unit 49 on which the module MJ is mounted does not include light amount unevenness. That is, it can be said that it is desirable that the large-size reflection sheet 42 having a reflectance of 97% is mounted on the backlight unit 49.
  • the LED 22 which is a light emitting element is used as the light source.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be a light emitting element formed of a self-luminous material such as organic EL (Electro-Luminescence) or inorganic EL.
  • the acrylic resin is taken as an example of the material of the lens 11.
  • the material is not limited to this, and other transparent resin may be used.
  • the lens 11 having a curved surface satisfying the formula (P1) is designed based on a material having a refractive index nd of about 1.49 or more and 1.50 or less, it can be said that an acrylic resin is desirable. However, even if the refractive index is nd, the formula (P1) may be satisfied, so that other transparent resin or glass may be used.

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Abstract

　ＬＥＤモジュール（ＭＪ）は、ＬＥＤ（２２）と、そのＬＥＤ（２２）からの光を透過させるレンズ（１１）と、を含む。そして、このＬＥＤモジュール（ＭＪ）では、レンズ（１１）のレンズ面（１１Ｓ）で、ＬＥＤ（２２）に重なる箇所に、陥没孔（１１Ｄ）が形成され、さらに、所定の式が満たされる。

Description

発光モジュール、照明装置、表示装置、およびテレビ受像装置
　本発明は、発光素子のような光源を含んだ発光モジュール、その発光モジュールを採用する照明装置、その照明装置を搭載する表示装置、さらには、表示装置を搭載するテレビ受像装置に関する。
　非発光型の液晶表示パネル（表示パネル）を搭載する液晶表示装置（表示装置）では、通常、その液晶表示パネルに対して、光を供給するバックライトユニット（照明装置）も搭載される。バックライトユニットにおける光源には、種々の種類が存在する。例えば、特許文献１に示されるバックライトユニットの場合、光源はＬＥＤ（Light　Emitting　Diode)である。
　さらに、このバックライトユニットでは、図１７に示すように、実装基板１２１に実装されたＬＥＤ１２２からの光を透過させるレンズ１１１が取り付けられる（なお、実装基板１２１、ＬＥＤ１２２、およびレンズ１１１を含むモジュールを発光モジュールｍｊと称する）。このようになっていると、図１７に示す光（一点鎖線矢印参照）は、レンズ１１１によって収斂され、図１８に示すようなレンズを通過することなく、出射するＬＥＤ１２２の光に比べ、鉛直方向に沿うように進む。これによって、バックライトユニットからのバックライト光の正面視の輝度が向上する。
特開２００８－２９３８５８号公報
　ところで、撮影カメラで、図１７に示すような２つのＬＥＤ１２２の正面からの輝度を撮影すると、図１９に示すような画像が得られる（なお、この撮影では、撮影カメラとレンズ１１１との間に拡散板が介在し、その拡散板を撮影している）。
　この画像では、円形の画像はレンズ１１１を経た光を表す。そして、この二点鎖線の円形画像の内部には、一点鎖線の円形で区分けされる画像が含まれ、さらに、その一点鎖線の円形の内部には点線の円形で区分けされる画像が含まれる。
　これらの円形の線は、高低差のある輝度範囲の境界線を示す。すると、図１９の画像は、輝度に応じた複数の範囲を含む。そこで、点線のみで囲まれる領域をａｒ１、点線と一点鎖線とで囲まれる領域をａｒ２、一点鎖線と二点鎖線とで囲まれる領域をａｒ３、点線、一点鎖線、二点鎖線で囲まれていないその他の領域をａｒ４とする。そして、これら領域ａｒ１、ａｒ２、ａｒ３、ａ４の輝度[cd/m2]を、ｌｍ１、ｌｍ２、ｌｍ３、ｌｍ４とすると、それらの関係は、ｌｍ１＞ｌｍ２＞ｌｍ３＞ｌｍ４となる。
　通常、バックライトユニットからの光（バックライト光）に、光量ムラが含まれないようにするには、輝度の高低差が小さいほどよい。すると、図１８の画像にて、最も高い輝度ｌｍ１の領域ａｒ１が、レンズ１１１を経た光を示す領域（ａｒ１＋ａｒ２＋ａｒ３にて、極力狭いほどよいといえる（ただし、これは、光量ムラを抑えるための１つの指標にすぎず、当然、その他の指標も存在する）。
　しかしながら、図１９の画像から明らかなように、ａｒ１／（ａｒ１＋ａｒ２＋ａｒ３）から導き出される比率ｒｏは、４７％程度であり、小さいとはいえない。つまり、半球状のレンズ１１１を通過する光を用いるバックライトユニットでは、正面視の輝度は向上するものの、光量ムラを防止できない（要は、半球状のレンズ１１１を含む発光モジュールｍｊは、光量ムラを含む光を発しており、それを搭載するバックライトユニットも光量ムラを含むバックライト光を発する）。
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。そして、その目的は、光量ムラを抑制させた光を発する発光モジュール等を提供することにある。
　発光モジュールは、発光素子と、その光素子からの光を透過させるレンズと、を含む。そして、この発光モジュールでは、レンズの出射面で、発光素子に重なる箇所に、陥没孔が形成され、さらに、以下の式（１）が満たされる。
　　８≦Ｒ≦１３　…　式（１）
　ただし、
　　Ｒ：陥没孔から出射面の外縁に至るまでの曲面が有する曲率半径［単位
　　　　；ｍｍ］
　である。
　このようになっていると、発光素子からの光は、陥没孔を囲むレンズ面によって、陥没孔を中心とする放射方向に導かれる。特に、この陥没孔を囲むレンズ面の曲面は、例えば陥没孔の無いレンズ面の曲面に比べて、強い曲率を有するので、発光素子の光を陥没孔の直上付近に集めることなく発散させる。そのため、この発光モジュールは、発光素子の直上の輝度を過剰に高くせずに、全体として均一な輝度を有する光を発する（要は、発光モジュールは光量ムラを抑えた光を発する）。
　その上、式（１）が満たされれば、この陥没孔を囲むレンズ面の曲面は、発光素子の光を陥没孔の直上付近に集めることなく、かつ、陥没孔から過剰に乖離させることなく発散させる。そのため、発光モジュールは、確実に、全体として均一な輝度を有する光を発する。
　また、レンズの材料は特に限定されるものではないが、以下の式（２）を満たす材料であると望ましい。
　　１．４９≦ｎｄ≦１．５０　…　式（２）
　ただし、
　　ｎｄ：レンズの材料が有する屈折率
　である。
　また、レンズが、拡散レンズであると望ましい。このようになっていると、拡散レンズを透過する光は拡散するので、発光モジュールからの光に光量ムラが含まれにくくなる。
　また、レンズ面の背面が、ランバート散乱面であると望ましい。このようになっていると、レンズ内部に入射する光が種々方向に進行する。そのため、レンズからの光に光量ムラが含まれにくい。
　なお、ランバート散乱面は、シボ加工面または散乱粒子でコーティングされたコーティング面であると望ましい。
　また、以上の発光モジュールを含む照明装置であれば、その発光モジュールが、発光素子からの光を損失させることなく、レンズ面から出射させるので、照明装置による照度範囲全体の照度（ひいては、輝度範囲全体の輝度）が高まる。
　なお、このような照明装置では、レンズ同士の間には、第２反射シートが配置され、その第２反射シートの反射率が、９７％以上であると望ましい。このようになっていると、発光モジュールからの光に、レンズ同士の間対応する暗部が含まれにくくなり、その照明装置からの光に光量ムラが含まれにくくなる。
　さらに、照明装置と、その照明装置からの光を受ける表示パネル（例えば、液晶表示パネル）とを含む表示装置は、照明装置の照度の高まりに起因して、光量ムラのない高品質な画像を提供する（なお、このような表示装置を搭載する装置としては、テレビ受像装置が一例として挙げられる）。
　本発明の発光モジュールによると、発光素子の直上付近に光を集めないようにすることで、全体として均一な輝度を有する光を発する。つまり、この発光モジュールは、光量ムラを抑制させた光を発する。
は、ＬＥＤモジュールの分解斜視図である。 は、ＬＥＤモジュールの分解断面図である（なお、断面方向は、図１のＡ１－Ａ１’線矢視方向である）。 は、シミュレーション装置の概略斜視図である。 は、２個のレンズを介して出射する光の輝度分布を示す画像である。 は、縦軸を輝度[cd/m2]、横軸を位置（２つ並ぶレンズ同士の中間を“０”とした位置）とする輝度分布のグラフである。 は、図５に示される最高輝度を“１．０”として規格化することで、縦軸を規格化濃度、横軸を位置とする輝度分布のグラフである。 は、レンズを透過する光を示す光路図である。 は、レンズを透過する光を示す光路図である。 は、レンズを透過する光を示す光路図である。 は、２個のレンズを介して出射する光の輝度分布を示す画像である（曲率半径Ｒ＝１０ｍｍ）。 は、２個のレンズを介して出射する光の輝度分布を示す画像である（曲率半径Ｒ＝７．５ｍｍ）。 は、ＬＥＤモジュールの分解斜視図である。 は、ＬＥＤモジュールの分解断面図である（なお、断面方向は、図１０のＡ２－Ａ２’線矢視方向である）。 は、ＬＥＤモジュールの側面図である。 は、レンズの背面での散乱を示す光路図である。 は、レンズの位置と輝度とを対比させた説明図である。 は、液晶表示装置の分解斜視図である。 は、液晶表示装置を搭載する液晶テレビの分解斜視図である。 は、従来のバックライトユニットに搭載されるＬＥＤモジュールの光路図である。 は、従来のバックライトユニットに搭載されるＬＥＤの光路図である。 は、図１７における２個のレンズを介して出射する光の輝度分布を示す画像である。
　［実施の形態１］
　実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。
　図１６は、液晶表示装置（表示装置）６９を搭載する液晶テレビ８９である。なお、このような液晶テレビ８９は、テレビ放送信号を受信して画像を映すことから、テレビ受像装置といえる。図１５は、液晶表示装置を示す分解斜視図である。この図に示すように、液晶表示装置６９は、液晶表示パネル５９と、この液晶表示パネル５９に対して光を供給するバックライトユニット（照明装置）４９と、これらを挟み込むハウジングＨＧ（表ハウジングＨＧ１・裏ハウジングＨＧ２）と、を含む。
　液晶表示パネル５９は、ＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）等のスイッチング素子を含むアクティブマトリックス基板５１と、このアクティブマトリックス基板５１に対向する対向基板５２とをシール材（不図示）で貼り合わせる。そして、両基板５１・５２の隙間に液晶（不図示）が注入される。
　なお、アクティブマトリックス基板５１の受光面側、対向基板５２の出射側には、偏光フィルム５３が取り付けられる。そして、以上のような液晶表示パネル５９は、液晶分子の傾きに起因する透過率の変化を利用して、画像を表示する。
　次に、液晶表示パネル５９の直下に位置するバックライトユニット４９について説明する。バックライトユニット４９は、ＬＥＤモジュール（発光モジュール）ＭＪ、バックライトシャーシ４１、大判反射シート４２、拡散板４３、プリズムシート４４、および、マイクロレンズシート４５を含む。
　ＬＥＤモジュールＭＪは、図１５の部分斜視図である図１、および、図１のＡ１－Ａ１’線矢視断面である図２に示すように、実装基板２１、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）２２、レンズ１１、および内蔵反射シート２３を含む。
　実装基板２１は、板状かつ矩形状の基板であり、実装面２１Ｕ上に、複数の電極（不図示）を並べる。そして、これらの電極上に、発光素子であるＬＥＤ２２が取り付けられる。なお、実装基板２１における実装面２１Ｕには、保護膜となるレジスト膜（不図示）が成膜される。このレジスト膜は、特に限定されるものではないが、反射性を有する白色であると望ましい。なぜなら、レジスト膜に光が入射したとしても、その光はレジスト膜で反射して外部に向かおうとするので、実装基板２１による光の吸収という光量ムラの原因が解消するためである。
　ＬＥＤ２２は、光源であり、実装基板２１の電極を介した電流によって発光する。そして、ＬＥＤ２２の種類は多々あり、以下のようなＬＥＤ２２が挙げられる。例えば、ＬＥＤ２２は、青色発光のＬＥＤチップ（発光チップ）と、そのＬＥＤチップからの光を受けて、黄色光を蛍光発光する蛍光体と、を含むものが挙げられる（なお、ＬＥＤチップの個数は特に限定されない）。このようなＬＥＤ２２は、青色発光のＬＥＤチップからの光と蛍光発光する光とで白色光を生成する。
　ただし、ＬＥＤ２２に内蔵される蛍光体は、黄色光を蛍光発光する蛍光体に限らない。例えば、ＬＥＤ２２は、青色発光のＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップからの光を受けて、緑色光および赤色光を蛍光発光する蛍光体と、を含み、ＬＥＤチップからの青色光と蛍光発光する光（緑色光・赤色光）とで白色光を生成してもよい。
　また、ＬＥＤ２２に内蔵されるＬＥＤチップは、青色発光のものに限られない。例えば、ＬＥＤ２２は、赤色発光の赤色ＬＥＤチップと、青色発光の青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップからの光を受けて、緑色光を蛍光発光する蛍光体と、を含んでいてもよい。なぜなら、このようなＬＥＤ２２であれば、赤色ＬＥＤチップからの赤色光と、青色ＬＥＤチップからの青色光と、蛍光発光する緑色光とで白色光を生成できるためである。
　また、全く蛍光体を含まないＬＥＤ２２であってもよい。例えば、赤色発光の赤色ＬＥＤチップと、緑色発光の緑色ＬＥＤチップと、青色発光の青色ＬＥＤチップと、を含み、全てのＬＥＤチップからの光で白色光を生成するＬＥＤ２２であってもよい。
　また、図１５に示されるバックライトユニット４９では、１枚の実装基板２１に５個のＬＥＤ２２を列状に実装した比較的短い実装基板２１と、１枚の実装基板２１に８個のＬＥＤ２２を列状に実装した比較的長い実装基板２１と、が搭載される。
　特に、２種類の実装基板２１は、５個のＬＥＤ２２の列と８個のＬＥＤ２２の列とを１３個のＬＥＤ２２の列にするように並ばせ、さらに、１３個のＬＥＤ２２の並ぶ方向に対して、交差（直交等）する方向にも、２種類の実装基板２１は並ぶ。これにより、ＬＥＤ２２はマトリックス状に配置され、面状光を発する（便宜上、異種の実装基板２１の並ぶ方向をＸ方向、同種の実装基板２１の並ぶ方向をＹ方向とし、このＸ方向とＹ方向とに交差する方向をＺ方向とする）。
　なお、Ｘ方向に並ぶ１３個のＬＥＤ２２は、電気的に直列接続され、さらに、この直列につながった１３個のＬＥＤ２２は、Ｙ方向に沿って隣り合う別の１３個の直列接続されたＬＥＤ２２と電気的に並列に接続される。そして、これらマトリックス状に並ぶＬＥＤ２２は、並列駆動される。
　レンズ１１は、ＬＥＤ２２からの光を受け、その光を透過（出射）させる。詳説すると、レンズ１１は、レンズ面１１Ｓの背面（受光面）側にＬＥＤ２２を収容可能な収容窪みＤＨを有し、その収容窪みＤＨとＬＥＤ２２との位置を合わせつつ、ＬＥＤ２２に覆い被さる。すると、レンズ１１の内部に、ＬＥＤ２２が埋め込まれ、ＬＥＤ２２からの光が、確実に、レンズ１１内部に供給される。そして、その供給された光の大部分が、レンズ面１１Ｓを介して外部に出射する｛なお、レンズ面（出射面）１１Ｓについての詳細は、後述する｝。
　なお、レンズ１１となる材料は特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂が挙げられる（屈折率ｎｄが１．４９以上１．５０以下のアクリル樹脂が挙げられる）。
　内蔵反射シート２３は、レンズ１１と実装基板２１との間に介在する。そして、この内蔵反射シート２３は、大判反射シート４２に形成されたレンズ１１を通過させるための通過開孔４２Ｈから実装基板２１の実装面２１Ｕの露出を防ぐ。
　詳説すると、大判反射シート４２は、レンズ１１を自身の反射面４２Ｕに露出させるために、レンズ１１の外径よりも大きな通過開孔４２Ｈを含む。すると、レンズ１１が大判反射シート４２の反射面４２Ｕに露出した場合、レンズ１１の外縁１１Ｅと通過開孔４２Ｈの内縁との間に隙間が生じ、その隙間から、実装基板２１の実装面２１Ｕが露出するおそれがある。そこで、内蔵反射シート２３は、レンズ１１の外縁１１Ｅを縁取るような形、例えば図１に示すような輪状を有する。
　なお、この図１に示される内蔵反射シート２３は、一連状の輪ではなく、切れ込みＳＴが形成されている。この切れ込みＳＴは、実装基板２１とレンズ１１との取り付け後であっても、内蔵反射シート２３をレンズ１１の外縁１１Ｅ付近に取り付けるためのものである。ただし、切れ込みＳＴは必須ではない。
　例えば、一連状かつ輪状の内蔵反射シート２３であっても、実装基板２１に対してレンズ１１が取り付けられる場合に、そのレンズ１１と実装基板２１との間に、予め内蔵反射シート２３が介在するようにすればよい（なお、内蔵反射シート２３の反射面を内蔵反射面２３Ｕとする）。
　バックライトシャーシ４１は、図１５に示すように、例えば箱状の部材で、底面４１ＢにＬＥＤモジュールＭＪを敷き詰めることで、それら複数のＬＥＤモジュールＭＪを収容する。なお、バックライトシャーシ４１の底面４１ＢとＬＥＤモジュールＭＪの実装基板２１とは、不図示のリベットを介して接続される。
　また、バックライトシャーシ４１の底面４１Ｂには、後述の拡散板４３、プリズムシート４４、マイクロレンズシート４５を支える支持ピンが取り付けられてもよい（なお、バックライトシャーシ４１は、支持ピンとともに、側壁の頂きで、拡散板４３、プリズムシート４４、マイクロレンズシート４５をこの順で積み重ねて支えてもよい）。
　大判反射シート４２は、反射面４２Ｕを有する光学シートで、マトリックス配置された複数のＬＥＤモジュールＭＪに、反射面４２Ｕの裏面を向けて覆い被さる。ただし、大判反射シート４２は、ＬＥＤモジュールＭＪのレンズ１１の位置に合わせた通過開孔４２Ｈを含み、反射面４２Ｕからレンズ１１を露出させる（なお、上述のリベットおよび支持ピンを露出させるための開孔があるとよい）。
　すると、レンズ１１から出射する光の一部が、バックライトシャーシ４１の底面４１Ｂ側に向かって進行したとしても、大判反射シート４２の反射面４２Ｕによって反射し、その底面４１Ｂから乖離するように進行する。したがって、大判反射シート４２が存在することで、ＬＥＤ２２の光は損失することなく、反射面４２Ｕに対向した拡散板４３に向かう。
　拡散板４３は、大判反射シート４２に重なる光学シートであり、ＬＥＤモジュールＭＪから発せられる光および大判反射シート４２Ｕからの反射光を拡散させる。すなわち、拡散板４３は、複数のＬＥＤモジュールＭＪによって形成される面状光を拡散させて、液晶表示パネル５９全域に光をいきわたらせる。なお、拡散板４３は、５２％以上６０％以下の透過率を有していると望ましい。なぜなら、このような拡散板４３であれば、光を適度に透過させつつ拡散でき、光量ムラを抑えられるためである。
　プリズムシート４４は、拡散板４３に重なる光学シートである。そして、このプリズムシート４４は、一方向（線状）に延びる例えば三角プリズムを、シート面内にて、一方向に交差する方向に並べる。これにより、プリズムシート４４は、拡散板４３からの光の放射特性を偏向させる。なお、プリズムは、ＬＥＤ２２の配置個数の少ないＹ方向に沿って延び、ＬＥＤ２２の配置個数の多いＸ方向に沿って並ぶとよい。
　マイクロレンズシート４５は、プリズムシート４４に重なる光学シートである。そして、このマイクロレンズシート４５は、光を屈折散乱させる微粒子を内部に分散させる。これにより、マイクロレンズシート４５は、プリズムシート４４からの光を、局所的に集光させることなく、明暗差（光量ムラ）を抑える。
　そして、以上のようなバックライトユニット４９は、複数のＬＥＤモジュールＭＪによって形成される面状光を、複数枚の光学シート４３～４５を通過させ、液晶表示パネル５９に供給する。これにより、非発光型の液晶表示パネル５９は、バックライトユニット４９からの光（バックライト光）を受光して表示機能を向上させる。
　ここで、ＬＥＤモジュールＭＪにおけるレンズ１１から発せられる光の輝度について詳説する。図３は、シミュレーション装置７９の概略図である。このシミュレーション装置７９は、実験ユニット７１と撮影カメラ７３とを含む。
　実験ユニット７１は、底面を９７％程度の反射率を有する反射面、内壁をほぼ１００％の反射率を有する反射面とし、さらに開口を含むボックス７２に、２個のレンズ１１を含むＬＥＤモジュールＭＪを搭載する。さらに、実験ユニット７１は、ボックス７２の開口に拡散板４３を配置させることで、その拡散板４３にＬＥＤモジュールＭＪからの光を透過させる。
　撮影カメラ７３は、拡散板４３を撮影することで、その拡散板４３の面上の輝度を測定する。具体的には、図４に示すように、２次元で輝度の高低をエリア毎に識別可能な画像を撮影する。
　この図４に示すように、２つの円形（二点鎖線の円形）を示す画像が撮影カメラ７３によって得られる。この円形の画像はレンズ１１を経た光を表す。そして、この二点鎖線の円形画像の内部には、一点鎖線の円形で区分けされる画像が含まれ、さらに、その一点鎖線の円形の内部には点線の円形で区分けされる画像が含まれる。
　これらの円形の線は、高低差のある輝度範囲の境界線を示す。すると、図４の画像は、輝度に応じた複数の範囲を含む。そこで、点線のみで囲まれる領域をＡＲ１、点線と一点鎖線とで囲まれる領域をＡＲ２、一点鎖線と二点鎖線とで囲まれる領域をＡＲ３、点線、一点鎖線、二点鎖線で囲まれていないその他の領域をＡＲ４とする。そして、これら領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４の輝度[cd/m2]を、ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３、ＬＭ４とすると、それらの関係は、ＬＭ１＞ＬＭ２＞ＬＭ３＞ＬＭ４となる（なお、輝度の最高値でＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３、ＬＭ４を規格化すると、ＬＭ１＞６６％、５０％＜ＬＭ２≦６６％、３０％＜ＬＭ３≦５０％、ＬＭ４≦３０％である）。
　通常、バックライトユニット４９からの光（バックライト光）に、光量ムラが含まれないようにするには、輝度の高低差が小さいほどよい。すると、図４に示されるシミュレーションの結果にて、最も高い輝度ＬＭ１の領域ＡＲ１が、レンズ１１を経た光を示す領域（ＡＲ１＋ＡＲ２＋ＡＲ３）にて、極力狭いほどよいといえる（ただし、これは、光量ムラを抑えるための１つの指標にすぎず、当然、その他の指標も存在する）。
　そこで、ＡＲ１／（ＡＲ１＋ＡＲ２＋ＡＲ３）から導き出される比率ＲＯを極力小さくするために、レンズ１１は、図１および図２に示すように、収容窪みＤＨ（すなわちＬＥＤ２２）に重なるレンズ面１１Ｓの一部を陥没させた陥没孔１１Ｄを含む。
　そして、このようなレンズ面１１Ｓを透過する光に基づく輝度分布の画像（図４参照）を、縦軸を輝度[cd/m2]、横軸を位置（２つ並ぶレンズ１１同士の中間を“０”とした位置）で示したグラフが図５になる。また、図５に示される最高輝度を“１．０”として規格化することで、縦軸を規格化濃度、横軸を位置にしたグラフが図６になる。なお、図５および図６における白色矢印の位置が、ＬＥＤ２２の位置になる。そして、図４～図６を踏まえると、以下のような式（Ｐ１）が求められる。
　　８≦Ｒ≦１３　…　式（Ｐ１）
　ただし、
　　Ｒ：陥没孔１１Ｄからレンズ面１１Ｓの外縁１１Ｅに至るまでの曲面が
　　　　有する曲率半径［単位；ｍｍ］
　である。
　曲率半径Ｒが式（Ｐ１）の範囲に収まる場合、図５および図６におけるＲ［ｍｍ］＝８，１０，１２が該当する。そして、図５に示すように、式（Ｐ１）に収まる曲率半径Ｒの場合、その最高輝度は、他の曲率半径（Ｒ＝７，１５）の場合での最高輝度に比べて低い。
　なぜなら、図７Ａの光路概略図に示すように、レンズ面１１Ｓの中心から外縁１１Ｅに至るまでの光（Ｂ１～Ｂ５）は、偏ることなく放射状に出射するからである（なお、光Ｂ１が、レンズ面１１Ｓにおける陥没孔１１Ｄ付近を通過する光で、光Ｂに付す番号が大きくなるにつれて、陥没孔１１Ｄから離れ、レンズ面１１Ｓの外縁１１Ｅに近づいた箇所を通過する光を意味する）。
　特に、レンズ面１１Ｓは、比較的光強度の強い光Ｂ２を最も光強度の強い光Ｂ１から乖離させる。したがって、最も高い輝度ＬＭ１を示す領域ＡＲ１の面積が小さくなりやすい（比率ＲＯ≒４１％）。これは、曲率半径Ｒ＝１０（ｍｍ）を有するレンズ面１１Ｓを経た光の画像を示す図８から明らかである。
　一方、曲率半径Ｒが、式（Ｐ１）の範囲外、例えば曲率半径Ｒが８［ｍｍ］未満の場合（Ｒ＜８）、図７Ｂに示すように、曲面による光の収斂性が過剰に高まる。すると、陥没孔１１Ｄを通過する光以外の光（光Ｂ２～光Ｂ５）が収斂する（図５における網斜線矢印参照）。そのため、図９の画像（Ｒ＝７．５）に示すように、レンズ１１を経た光を示す領域（ＡＲ１＋ＡＲ２＋ＡＲ３）が比較的小さくなる。
　このように光が過剰に収斂し、レンズ１１を経た光を示す領域が小さくなっていると、その光が拡散板４３を経たとしても、十分に拡散されにくい（別表現すると、比率ＲＯにおける分母が小さくなりやすく、その比率ＲＯは小さくならない）。したがって、式（Ｐ１）の下限値を下回る曲率Ｒを有するレンズ１１では、光量ムラが解消されない。
　また、陥没孔１１Ｄを通過する光以外（光Ｂ２～光Ｂ５）の収斂した光が、陥没孔１１Ｄを通過する光Ｂ１よりも高い輝度を有することもあり得る。このような場合、レンズ１１から出射する光は輪状になり、輪の中心と輪自体とで輝度差が生じ、この輝度差が光量ムラの原因になり得る。
　次に、曲率半径Ｒが、例えば曲率半径Ｒが１３［ｍｍ］を超える場合（１３＜Ｒ）、図７Ｃに示すように、曲面による光の収斂性が過剰に低下する。すると、陥没孔１１Ｄを通過する光以外で、光Ｂ１に近い光Ｂ２が、光Ｂ１から乖離するように屈折進行できない。
　そのため、図５および図６に示すように、ＬＥＤ２２付近と、ＬＥＤ２２から乖離した付近とでの輝度差が、その他の曲率半径Ｒの場合に比べて大きくなり、光量ムラが発生する。したがって、式（Ｐ１）の上限値を上回る曲率Ｒを有するレンズ１１では、光量ムラが解消されない。
　以上を踏まえると、レンズ１１のレンズ面１１Ｓに陥没孔１１Ｄが形成されている場合、陥没孔１１Ｄを境に分けられた曲面がレンズ面１１Ｓに生じ、そのレンズ面１１Ｓを通過する光は、全く陥没孔の無いレンズ面を通過する光に比べて、比較的光強度の強い光を一点に集中させない（図７Ａに示す光Ｂ１・Ｂ２を参照）。
　なぜなら、この陥没孔１１Ｄを囲むレンズ面１１Ｓの曲面は、陥没孔の無いレンズ面の曲面に比べて、強い曲率を有するので、ＬＥＤ２２の光を陥没孔１１Ｄの直上付近に集めることなく拡散させる（したがって、レンズ１１は拡散レンズといえる）。すなわち、陥没孔１１Ｄに覆われるＬＥＤ２２からの光は、陥没孔１１Ｄを囲むレンズ面１１Ｓによって、陥没孔１１Ｄを中心とする放射方向に導かれる。
　特に、式（Ｐ１）を満たすようなレンズ面１１Ｓの場合、この陥没孔１１Ｄを囲むレンズ面１１Ｓの曲面は、ＬＥＤ２２の光を陥没孔１１Ｄの直上付近に集めることなく、かつ、陥没孔１１Ｄから過剰に乖離させることなく発散させる（図７Ａ参照）。そのため、このＬＥＤモジュールＭＪは、ＬＥＤ２２の直上の輝度を過剰に高くせずに、全体として均一な輝度を有する光を発する（要は、ＬＥＤモジュールＭＪは光量ムラを抑えた光を発する）。
　したがって、このようなレンズ１１を含むＬＥＤモジュールＭＪは、光量ムラを抑制した光を出射し、それに起因して、バックライトユニット４９からのバックライト光も光量ムラを含まない。また、ＬＥＤモジュールＭＪから出射する光自体が光量ムラを抑制されているので、バックライトユニット４９に含む光量ムラ防止のための光学シートの枚数を減らしてもかまわない（要は、バックライトユニット４９のコストが下がり、かつ、バックライトユニット４９も薄型になる）。
　［その他の実施の形態］
　なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
　例えば、通常、直下型方式のバックライトユニットでは、導光板が省略され、ＬＥＤが、直接、光学シート（拡散板等）に光を入射させる。ただし、その光は光学シートに到達するまでにある程度発散しなければ、その光学シートを経て出射する場合に、光量ムラを含むことになる。したがって、ＬＥＤから拡散板までの距離は長い方がよい。
　しかしながら、陥没孔１１Ｄを有するレンズ面１１Ｓを含んだレンズ１１が、各々ＬＥＤ２２を覆う場合、ＬＥＤ２２からの光は、拡散板４３に到達する前に、十分に拡散するので、バックライトユニット４９からのバックライト光に光量ムラが含まれない。その上、ＬＥＤ２２と拡散板４３までの距離も比較的短くてよい（要は、比較的薄型なバックライトユニット４９になり、それを搭載する液晶表示装置６９も薄型になりやすい）。
　ただし、図１５に示すＬＥＤモジュールＭＪが搭載されるバックライトユニット４９では、多数のＬＥＤ２２が搭載され、さらに、各ＬＥＤ２２は、レンズ１１で覆われる。そのため、そのＬＥＤ２２の駆動熱は、レンズ１１の収容窪みＤＨという狭空間にこもりやすい（ひいては、ＬＥＤ２２が自身の駆動熱に起因して、比較的高い光強度を維持できない）。
　そこで、ＬＥＤモジュールＭＪは、放熱性の高い材料、例えば金属で形成されたバックライトシャーシ４１に取り付けられると望ましい。このようになっていると、例えば、実装基板２１とバックライトシャーシ４１の底面４１Ｂとの間に、別個の放熱部材が不要になる。そのため、低コストでありながら、光強度を長時間にわたって維持できるバックライトユニット４９が完成する。
　また、ＬＥＤ２２の駆動熱の放熱させる観点から、図１０～図１２に示すように、レンズ１１に脚部１１Ｆが形成されていると望ましい。図１０はＬＥＤモジュールＭＪの部分斜視図であり、図１１は図１０のＡ２－Ａ２’線矢視断面である。また、図１２はＬＥＤモジュールＭＪの部分側面図である（図１２では、内蔵反射シート２３および大判反射シート４２は、便宜上、省略する）。
　これらの図に示すように、レンズ１１の脚部１１Ｆは、レンズ面１１Ｓの背面１１Ｂから突き出るように形成される。さらに、内蔵反射シート２３は、自身に覆い被さるレンズ１１と実装基板２１との接続の障害にならないように、レンズ１１の脚部１１Ｆを通過させるための脚部用開孔２３ＨＦを含む。つまり、この内蔵反射シート２３は、レンズ１１に覆われることで、そのレンズ１１と実装基板２１との間に介在する（もちろん、内蔵反射シート２３は、ＬＥＤ２２を内蔵反射面２３Ｕに露出させるためのＬＥＤ用開孔２３ＨＬを含むので、ＬＥＤ２２からの光を遮ることはない）。
　そして、この脚部１１Ｆの先端と実装基板２１の実装面２１Ｕとが密着することで、レンズ１１が実装基板２１に取り付けられる。
　このようになっていると、実装面２１Ｕとレンズ１１との間に隙間が生じる（具体的には、レンズ１１の背面１１Ｂと実装基板２１の実装面２１Ｕとの間に隙間が生じる）。すると、ＬＥＤ２２が発光のために熱を帯びたとしても、その熱が隙間を通じて冷やされる。
　詳説すると、隙間を通じて、外気がＬＥＤ２２を収容する収容窪みＤＨに入り込み、ＬＥＤ２２に帯びた熱が逃げやすくなる（要は、レンズ１１の脚部１１Ｆによって、レンズ１１の背面１１Ｂと実装面２１Ｕとに隙間が生じると、ＬＥＤ２２の駆動熱は、レンズ１１の収容窪みＤＨという狭空間にこもらずに外部に逃げやすくなる）。この結果、ＬＥＤ２２におけるジャンクション温度が高温にならず、そのＬＥＤ２２は輝度を低下させることなく発光する。
　なお、図１０および図１１に示すように、内蔵反射シート２３は円形で、内蔵反射面２３Ｕはレンズ１１の背面１１Ｂに覆われる。そのため、このＬＥＤモジュールＭＪでは、レンズ１１の背面１１Ｂで反射した光が、例えば実装面２１Ｕに吸収されたり、実装面２１Ｕで反射してレンズ１１の背面１１Ｂに入射しなかったり、ということにならない。つまり、ＬＥＤ２２の光が損失することなくレンズ１１を介して出射される。その結果、ＬＥＤモジュールＭＪから発せられる光に、光量ムラが含まれにくくなる。
　なお、このような内蔵反射面２３Ｕは、鏡面（ガウス散乱面ともいえる）であってもよいし、シボ加工等に形成される粗面（ランバート散乱面ともいえる）させるであってもかまわない。
　また、ランバート散乱させる内蔵反射面２３Ｕはシボパターンを含むが、そのシボパターンの形成（シボ加工）の方法は、特に限定されるわけではない。例えば、マスキング、ロール転写、または押し出し加工等の種々の方法で、シボパターンが形成されていてもよい。
　また、シボ加工以外にも、光を散乱させるビーズ（散乱粒子）を、内蔵反射面２３Ｕ上にコーティングしてもよい。つまり、内蔵反射面２３Ｕがビーズでコーティングされたコーティング面であってもランバート散乱を生じさせるのであればよい。なお、このような粗面になった内蔵反射面２３Ｕにおける面粗度［Ｒａ］は、４００ｎｍ以上である。
　また、シボ加工等によって形成される粗面（ランバート散乱面）は、レンズ１１の背面１１Ｂに形成されていてもよい。このようになっていると、ＬＥＤ２２から、直接、レンズ１１の背面１１Ｂに入射した光が散乱する。
　そのため、その種々方向に散乱した光の一部が、内蔵反射シート２３の内蔵反射面２３Ｕに入射したとしても、ほとんどの光がレンズ１１の背面１１Ｂに戻って、レンズ１１の内部に進入する。また、種々方向に拡散した光の別の一部は、図１３の光路図に示すようにも進行する。すなわち、レンズ１１の背面１１Ｂに到達した光の一部（一点鎖線矢印）が、散乱しつつ、そのままレンズ１１の内部に進入する。
　その結果、ＬＥＤ２２の光が損失することなくレンズ１１を介して確実に出射し、ＬＥＤモジュールＭＪによる照度範囲全体の照度が一層高まる。なお、このような散乱状態は、例えば、（株）OPTIS Asia&Pacific社製の光学解析ソフトＳＰＥＯＳを用いた検証で、比較的良好な結果として確認されている。
　また、大判反射シート４２は、９７％以上の反射率を有していると望ましい。このようになっていると、レンズ１１の位置と、輝度曲線Ｌｐ・Ｌｃとを併記した図１４に示すように、レンズ１１の間に対応する直上付近の輝度が、レンズ１１の直上付近の輝度に比べて、過度に低くならない。
　詳説すると、輝度曲線Ｌｐは、９７％の反射率を有する大判反射シート４２の被さったＬＥＤモジュールＭＪからの光の輝度を示す。輝度曲線Ｌｃは、大判反射シート４２の被さっていない場合のＬＥＤモジュールＭＪからの光の輝度を示す（なお、輝度曲線Ｌｐ・Ｌｃにおける最高輝度はほぼ同値とする）。すると、図１４の輝度曲線Ｌｃと輝度曲線Ｌｐとからわかるように、輝度曲線Ｌｐにおけるレンズ１１の直上付近の輝度とレンズ１１同士の間の直上付近の輝度との差は、輝度曲線Ｌｃにおけるレンズ１１の直上付近の輝度とレンズ１１同士の間の直上付近の輝度との差に比べて小さい。
　このような輝度差の大小は、バックライトユニット４９からの光に光量ムラが含まれるか否かを示す（要は、輝度差が大きいと、光量ムラが発生する）。すると、大判反射シート４２の被さっていない場合のＬＥＤモジュールＭＪを搭載するバックライトユニット４９からの光には、光量ムラが含まれるものの、９７％の反射率を有する大判反射シート４２の被さったＬＥＤモジュールＭＪを搭載するバックライトユニット４９からの光には、光量ムラが含まれないことになる。つまり、バックライトユニット４９には、９７％の反射率を有する大判反射シート４２が搭載されていると望ましいといえる。
　また、以上では、光源として、発光素子であるＬＥＤ２２が挙げられたが、これに限定されるものではない。例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）または無機ＥＬのような自発光材料で形成される発光素子であってもかまわない。
　また、以上では、レンズ１１の材料としては、アクリル樹脂を一例としてあげたが、これに限定されるものではなく、他の透明樹脂等であってもよい。なお、式（Ｐ１）を満たすような曲面を有するレンズ１１は、およそ１．４９以上１．５０以下の屈折率ｎｄを有する材料に基づいて設計されているので、アクリル樹脂が望ましいといえる。ただし、他の屈折率ｎｄであっても、式（Ｐ１）を満たすこともあるので、もちろん他の透明樹脂またはガラス等であってもかまわない。
　　　　１１　　　　レンズ
　　　　１１Ｅ　　　レンズの外縁
　　　　１１Ｓ　　　レンズ面
　　　　１１Ｄ　　　陥没孔
　　　　１１Ｆ　　　脚部
　　　　１１ＨＬ　　ＬＥＤ用開孔
　　　　１１ＨＦ　　脚部用開孔
　　　　２１　　　　実装基板
　　　　２１Ｕ　　　実装面
　　　　２２　　　　ＬＥＤ（発光素子、光源）
　　　　２３　　　　内蔵反射シート
　　　　ＭＪ　　　　ＬＥＤモジュール（発光モジュール）
　　　　４１　　　　バックライトシャーシ
　　　　４３　　　　拡散板
　　　　４４　　　　プリズムシート
　　　　４５　　　　マイクロレンズシート
　　　　４９　　　　バックライトユニット（照明装置）
　　　　５９　　　　液晶表示パネル（表示パネル）
　　　　６９　　　　液晶表示装置（表示装置）
　　　　７１　　　　実験ユニット
　　　　７３　　　　撮影カメラ
　　　　７９　　　　シミュレーション装置
　　　　８９　　　　液晶テレビ（テレビ受像装置）

Claims (10)

  1. 　発光素子と、
    　上記発光素子からの光を透過させるレンズと、
    　上記発光素子を実装し、かつ、上記レンズを取り付けた実装基板と、
    を含む発光モジュールにあって、
    　上記レンズの出射面で、上記発光素子に重なる箇所に、陥没孔が形成され、
    　以下の式（１）が満たされる発光モジュール。
    　　８≦Ｒ≦１３　…　式（１）
    　ただし、
    　　Ｒ：上記陥没孔から上記出射面の外縁に至るまでの曲面が有する
    　　　　曲率半径［単位；ｍｍ］
    　である。
  2. 　上記レンズの材料が、以下の式（２）を満たす請求項１に記載の発光モジュール。
    　　１．４９≦ｎｄ≦１．５０　…　式（２）
    　ただし、
    　　ｎｄ：上記レンズの材料が有する屈折率
    　である。
  3. 　上記レンズが、拡散レンズである請求項１または２に記載の発光モジュール。
  4. 　上記レンズ面の背面が、ランバート散乱面である請求項１～３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  5. 　上記ランバート散乱面は、シボ加工面または散乱粒子でコーティングされたコーティング面である請求項４に記載の発光モジュール。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の発光モジュールを含む照明装置。
  7. 　上記レンズ同士の間には、第２反射シートが配置され、
    　上記第２反射シートの反射率が、９７％以上である請求項６に記載の照明装置。
  8. 　請求項６または７に記載の照明装置と、
    　上記照明装置からの光を受ける表示パネルと、
    を含む表示装置。
  9. 　上記表示パネルが液晶表示パネルである請求項８に記載の表示装置。
  10. 　請求項８または９の表示装置を搭載するテレビ受像装置。
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