(57)【要約】【課題】光の利用効率を高め、混色度合いに優れた発光装置、この発光装置を用いた表示装置を提供する。【解決手段】画像表示を行う表示パネルと、この表示パネルの背面に設けられる配線基板２０と、配線基板２０に配列して設けられ表示パネルを照射する複数のＬＥＤチップ２１と、この配線基板２０に設けられ複数のＬＥＤチップ２１の各々のＬＥＤチップ２１を覆う半球状のレンズ３０とを備え、この複数のＬＥＤチップ２１を構成する各々のＬＥＤチップ２１の配列間隔をＬ１、レンズ３０の半径をＲ１とすると、    Ｒ１ / ０．２８１  ≦  Ｌ１ なる関係を有する。【選択図】図５
2008293858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示を行う表示パネルと、
前記表示パネルの背面に設けられる基板と、
前記基板に配列して設けられ前記表示パネルを照射する複数の固体発光素子と、
前記基板に設けられ前記複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、
前記複数の固体発光素子を構成する各々の固体発光素子の最も近接している隣接固体発光素子との配列間隔をＬ、前記カバー部材の半径をＲとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ 
なる関係を有する表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルと前記基板との間に設けられ前記複数の固体発光素子から発せられた光を拡散する拡散板を更に備え、
前記固体発光素子と前記拡散板との最短距離をＤとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ ≦  Ｄ / ２
なる関係を有する請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
画像表示を行う表示パネルと、
前記表示パネルの背面に設けられる基板と、
前記基板に配列して設けられ前記表示パネルを照射する複数の固体発光素子と、
前記基板に設けられ前記複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、
前記複数の固体発光素子を構成する固体発光素子と当該固体発光素子に隣接する隣接固体発光素子とにおいて、当該固体発光素子の中心と当該隣接固体発光素子の中心とを結ぶ線分と、当該固体発光素子の中心から当該隣接固体発光素子を覆うカバー部材へ接線を引いたときの線分との成す角度φが、
φ ≦ １６．３°
であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
基板と、
前記基板に配列して設けられる複数の固体発光素子と、
前記基板に設けられ前記複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、
前記複数の固体発光素子を構成する各々の固体発光素子の配列間隔をＬ、当該カバー部材の半径をＲとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ 
なる関係を有する発光装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板に配列して設けられる複数の固体発光素子と、
前記基板に設けられ前記複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、
前記複数の固体発光素子を構成する固体発光素子と当該固体発光素子に隣接する隣接固体発光素子とにおいて、当該固体発光素子の中心と当該隣接固体発光素子の中心とを結ぶ線分と、当該固体発光素子の中心から当該隣接固体発光素子を覆うカバー部材へ接線を引いたときの線分との成す角度φが、
φ ≦１６．３°
であることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置や表示装置等に係り、より詳しくは、固体発光素子を含んで構成される発光装置、この発光装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の固体発光素子を複数個、基板に実装し、光源として用いた発光装置が種々実用化されてきている。このような発光装置は、例えばマトリクス状に配列された複数のＬＥＤを選択的に発光させることにより文字や画像を表示するマトリクス表示装置や、例えば液晶表示装置における液晶パネルのバックライト等として広く利用されている。
【０００３】
公報記載の従来技術として、高密度な配列と高輝度で鮮明な発光表示面を得るために、対応してレンズが設けられるＲ、Ｇ、Ｂの発光ダイオードチップを正三角形状の各角部に近接して配置するものが存在する（例えば、特許文献１参照。)。
また、他の公報記載の技術として、照明ユニットの端部や隣り合う照明ユニット間から発せられる照明光の色むらを抑制するために、照明ユニットの有する各光源の光を混合して得られる発光色と同じ発光色を有する光源を、光源の端部や隣接する照明ユニットの間に配置している（例えば、特許文献２参照。）。
更に他の公報記載の技術として、発光素子から放出される光束の発散角を狭めるとともにフレア光を発生させない発光素子アレイを実現するために、発光素子アレイの配列ピッチをＰ、マイクロレンズの直径をＤとしたとき、
０．５ ≦（Ｐ−Ｄ）／（Ｄ／２）≦ １．５
としている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２９２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３３４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７５４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、固体発光素子を複数個、配列させて基板に実装する発光装置では、基板に実装された個々の固体発光素子を透明なカバー部材で覆うことが検討されている。このカバー部材は、例えば固体発光素子の保護や封止を行うため、あるいは、固体発光素子から出射される光の光路を所望とする方向に屈折させるために用いられる。従来の固体発光素子を用いた発光装置では、例えば固体発光素子とレンズを密に配置することで、高輝度と十分な混色性を持たせている。しかしながら、数を多くして密に配置すると、部品点数が多くなり組立工数も多くなることから、高コストとなってしまう。また、密に配置した場合には、消費電力も多く必要となり、十分な放熱を行うための機構を設けることも必要となる。
【０００６】
また、これらの問題のために、例えば固体発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの配列の周囲などに例えば蛍光体を用いたホワイト（Ｗ）を入れて、固体発光素子の総数を減らすことも考えられる。しかしながら、ホワイトだけが蛍光体を用いるので、他の素子との寿命が一致せず、発光装置としての取り扱いが難しくなる。また、回路が複雑になり、更にはホワイトだけの輝度が異なることにより輝度ムラが発生することも問題となる。
【０００７】
本発明は、上述した技術を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、光の利用効率を高め、混色度合いに優れた発光装置、この発光装置を用いた表示装置を提供することにある。
また他の目的は、例えば直下型バックライトを採用した表示装置にて、正面輝度に優れた表示装置を提供することにある。
更に他の目的は、半球状のカバー部材に覆われた固体発光素子を配列させて表示装置を形成した場合に、隣接するカバー部材によっても理論的に９６％の光が減衰しない表示装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明が適用される表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、この表示パネルの背面に設けられる基板と、基板に配列して設けられ表示パネルを照射する複数の固体発光素子と、この基板に設けられ複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、この複数の固体発光素子を構成する各々の固体発光素子の最も近接している隣接固体発光素子との配列間隔をＬ、カバー部材の半径をＲとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ 
なる関係を有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、この表示パネルと基板との間に設けられ複数の固体発光素子から発せられた光を拡散する拡散板を更に備え、この固体発光素子と拡散板との最短距離をＤとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ ≦  Ｄ / ２
なる関係を有することを特徴とすることができる。
【００１０】
他の観点から把えると、本発明が適用される表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、この表示パネルの背面に設けられる基板と、この基板に配列して設けられ表示パネルを照射する複数の固体発光素子と、基板に設けられ複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、この複数の固体発光素子を構成する固体発光素子と固体発光素子に隣接する隣接固体発光素子とにおいて、固体発光素子の中心と隣接固体発光素子の中心とを結ぶ線分と、固体発光素子の中心から隣接固体発光素子を覆うカバー部材へ接線を引いたときの線分との成す角度φが、
φ ≦ １６．３°
であることを特徴とすることができる。
【００１１】
一方、本発明を発光装置として把えると、本発明が適用される発光装置は、基板と、この基板に配列して設けられる複数の固体発光素子と、この基板に設けられ複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、この複数の固体発光素子を構成する各々の固体発光素子の配列間隔をＬ、カバー部材の半径をＲとすると、
Ｒ / ０．２８１  ≦  Ｌ 
なる関係を有する。
【００１２】
更に他の観点から把えると、本発明が適用される発光装置は、基板と、この基板に配列して設けられる複数の固体発光素子と、基板に設けられ複数の固体発光素子の各々の固体発光素子を覆う半球状のカバー部材とを備え、複数の固体発光素子を構成する固体発光素子と固体発光素子に隣接する隣接固体発光素子とにおいて、固体発光素子の中心と隣接固体発光素子の中心とを結ぶ線分と、固体発光素子の中心から隣接固体発光素子を覆うカバー部材へ接線を引いたときの線分との成す角度φが、
φ ≦ １６．３°
であることを特徴とすることができる。
【００１３】
尚、本発明における「半球状」は、数学的に完全な半球に限定されるものではなく、製造上、実用上において半球に近いものとして認識されるものを除外するものではない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光の利用効率を高め、混色度合いに優れた発光装置、この発光装置を用いた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳述する。
図１は、本実施の形態が適用される液晶表示装置の全体構成を示す図である。本実施の形態が適用される液晶表示装置は、表示パネルを含む液晶表示モジュール５０と、この液晶表示モジュール５０の背面側（図１では下部側）に設けられ、液晶表示モジュール５０に向けて光を照射する発光装置としてのバックライト装置１０とを備えている。
【００１６】
バックライト装置１０は、発光部を収容するバックライトフレーム１１と、発光ダイオード（以下の説明ではＬＥＤという）を複数個、配列させた発光モジュール１２とを備えている。また、バックライト装置１０は、光学フィルムの積層体として、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる板（またはフィルム）である拡散板１３と、前方への集光効果を持たせたプリズムシート１４、１５とを備えている。また、輝度を向上させるための拡散・反射型の輝度向上フィルム１６が備えられる。
【００１７】
一方、液晶表示モジュール５０は、２枚のガラス基板により液晶が挟まれて構成される表示パネルの一種としての液晶パネル５１と、この液晶パネル５１の各々のガラス基板に積層され、光波の振動を所定の方向に制限するための偏光板５２、５３とを備えている。更に、液晶表示装置には、図示しない駆動用ＬＳＩなどの周辺部材も装着される。
例えば狭義の表示パネルとしての液晶パネル５１は、図示しない各種構成要素を含んで構成されている。例えば、２枚のガラス基板に、図示しない表示電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子、液晶、スペーサ、シール剤、配向膜、共通電極、保護膜、カラーフィルタ等を備えている。
【００１８】
発光装置としてのバックライト装置１０の構成単位は任意に選択される。例えば、発光モジュール１２を有するバックライトフレーム１１だけの単位にて「バックライト装置（バックライト）」と呼び、拡散板１３やプリズムシート１４、１５などの光学フィルムの積層体を含まない「発光装置」としての流通形態もあり得る。
【００１９】
図２は、バックライト装置１０の一部の構造を説明するための図である。図２（ａ）は発光モジュール１２が装着されたバックライトフレーム１１を図１に示す液晶表示モジュール５０側からみた上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIB−IIB断面図である。図２に示す例は、液晶表示モジュール５０の背面直下に光源を置く直下型のバックライト構造を採用している。そして、このバックライト構造では、液晶表示モジュール５０の背面の全体に対してほぼ均等にＬＥＤチップ２１が配列されている。
【００２０】
バックライトフレーム１１は、例えばアルミニウムやマグネシウム、鉄、またはそれらを含む金属合金などで生成される筐体構造を有している。そして、その筐体構造の内側に、例えば白色高反射の性能を有するポリエステルフィルムなどが貼られ、これらはリフレクタとしても機能している。この筐体構造としては、液晶表示モジュール５０の大きさに対応して設けられる背面部１１ａ、この背面部１１ａの四隅を囲う側面部１１ｂを備えている。そして、この背面部１１ａ上には放熱シート１８を設けることができる。
【００２１】
図２に示す例では、発光モジュール１２が複数（この例では８枚）設けられている。尚、この発光モジュール１２を、独立取引対象である発光装置の一つとして捉えることもできる。そして、各発光モジュール１２は、それぞれ複数 （この例では１枚の発光モジュール１２に対して２本） のネジ１７により、放熱シート１８を介してバックライトフレーム１１に固定されている。なお、放熱シート１８として、例えば絶縁性を備えた複数層構成のシリコーンゴムシートを用いることができる。
【００２２】
この発光モジュール１２は、配線基板２０と、この配線基板２０に実装される複数（この例では３２個）のＬＥＤチップ２１とを備えている。固体発光素子の一種としての複数のＬＥＤチップ２１は、赤色を発光する赤色ＬＥＤチップ、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップ、および青色を発光する青色ＬＥＤチップからなり、これらの各色のＬＥＤチップ２１が一定の規則に従って配置されている。これらの各色のＬＥＤチップ２１から出射される光を混合させることで、色再現の範囲の広い光源を得ることが可能となる。なお、ＬＥＤは、このように各々が赤色、緑色、あるいは青色を発光する単体のＬＥＤチップ２１を１または複数含んでいても良いし、例えば青紫色を発光する単体のＬＥＤチップ２１に蛍光体を組み合わせることで疑似白色を発光する疑似白色固体発光素子を用いても良い。更には、各々が赤色、緑色、および青色を発光する複数個のＬＥＤチップ２１を含み、これら各ＬＥＤチップ２１を近接配置することで白色を発光するように構成しても良い。
【００２３】
そして、このバックライトフレーム１１に複数の発光モジュール１２が取り付けられることで、バックライト構造の全体として、各ＬＥＤチップ２１が均等に配置されることとなる。また、バックライトフレーム１１に存在するＬＥＤチップ２１の全体的な効果として、輝度および色度の均一性を実現したバックライト装置１０を提供している。尚、図２に示す例では、複数の発光モジュール１２を用いているが、バックライトの光源として用いられる全てのＬＥＤチップ２１を１つの基板にまとめた単独の発光モジュール１２とすることも可能である。
【００２４】
発光モジュール１２上に配置される個々のＬＥＤチップ２１には、カバー部材としてのレンズ（キャップ）３０が設けられている。レンズ３０は、個々のＬＥＤチップ２１を覆うように配置され、配線基板２０に固定されている。各レンズ３０は、各ＬＥＤチップ２１を保護するとともに、対応するＬＥＤチップ２１から出射される光を、液晶表示モジュール５０（図１参照）に効率よく且つ均一化して導くための機能を有している。
【００２５】
図３は、本実施の形態における発光モジュール１２の詳細な構成を示したものであり、図３（ａ）はＬＥＤチップ２１の実装およびレンズ３０の取り付けがなされた配線基板２０の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIB−IIIB断面図である。
【００２６】
配線基板２０は、この配線基板２０に実装される各ＬＥＤチップ２１に対して電力を供給する配線２６を備えている。尚、配線２６は、配線基板２０の内部に設けられており、図にはその一部を例示している。配線基板２０には２個の端子（図示せず）が形成されており、この２個の端子から配線２６を介して全てのＬＥＤチップ２１に対して電力を供給している。そして、配線２６は、配線基板２０に実装される少なくとも２つのＬＥＤチップ２１を直列あるいは並列に接続している。なお、各ＬＥＤチップ２１および配線２６は、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続されている。配線基板２０はその形状が長方形である。本実施の形態では、配線基板２０としてガラス布基材エポキシ樹脂をベースとした所謂ガラエポ基板が用いられる。また、配線基板２０には、取り付け部材としてのネジ１７用のネジ穴２３が２箇所設けられている。
【００２７】
レンズ３０は、半球状の形状を有しており、対応するＬＥＤチップ２１の上部にその天頂が位置するように配置されている。なお、レンズ３０は、可視領域においてほぼ透明な光学特性を備えたシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂によって構成され、レンズ３０内はシリコーン樹脂によって充填されている。そして、レンズ３０は、ＬＥＤチップ２１が実装された配線基板２０の一方の面すなわち表面２０ａ上に表面２０ａ側からシリコーン樹脂を供給し、供給されたシリコーン樹脂を成形することによって形成され、配線基板２０の表面２０ａに密着している。
【００２８】
ここで、本実施の形態において採用されるレンズ３０の配列方法について説明する。
一般に、凸レンズであるレンズ３０を半球状にすると、そのレンズ３０が保護するＬＥＤチップ２１からの光の屈折がなく、パワーの減衰が少なくなる。本実施の形態では、更に、例えば発光色の異なる複数のＬＥＤチップ２１およびそのレンズ３０の配置について、詳細に考察している。
【００２９】
まず、発明者等は、
命題：  『ＬＥＤ（チップ）から決定されるレンズ半径と、理論上の配光分布と、許容される減衰率とから、好ましい配置間隔を導く。』
から検討を開始した。
このとき、発明者等は、その経験則から、発光光源輝度を向上し色むらを軽減させるために、以下の目的を設定した。尚、この目的では、隣接するレンズ３０に入った光が屈折や反射を起こすことを念頭に置いている。
目的：  『最低ＲＧＢ３色のＬＥＤを１ドットとした発光光源において、９６％の光が理論的に減衰せず上方（液晶表示モジュール５０側）へ出るように、ＬＥＤチップ２１を覆うレンズ３０の形状およびＬＥＤチップ２１間の距離を定める。』
ここで、理論的な減衰を４％としたのは、４％程度以下であると輝度むらや色むらを抑える設計が困難となり、４％程度以上であると光学特性上のメリットが低減するためである。この４％の値は、発明者等の鋭意検討により経験則に基づいて得られた値である。
【００３０】
図４（ａ）〜（ｃ）は、上記目的を達成するために発明者等が考察し採用した理論を説明するための図である。図４（ａ）は理論配光分布として使用したランバートの余弦則を表現した図、図４（ｂ）は図４（ａ）を２次元で表した図、図４（ｃ）は放射強度Ｉ（φ）を示す余弦曲線を示している。
【００３１】
まず、条件として、光源であるＬＥＤチップ２１が点光源としたとき、光源面と垂直な方向への放射強度をＩ０とすると、図４（ａ）に示すように面法線とφの角度をなす方向への放射強度Ｉは、以下のようなランバートの余弦則（コサイン則）で表される。
Ｉ  ＝  Ｉ０ ｃｏｓφ
また、レンズ３０の形状は、自らが保護するＬＥＤチップ２１から放射される光が、一切、屈折/反射をしない半球レンズとする。
これらを、理論配光分布として使用する。
尚、ランバートの余弦則は、ある方向から出る単位立体角あたりの放射束は、この面の法線とその方向との間の角の余弦に比例することを述べた法則である。この法則によれば、完全に拡散する平面からの反射、または放射する所定方向での放射強度は、この面の法線とその方向との間の角の余弦で変化するとされている。
【００３２】
図４（ａ）に示す配光分布は、面法線を軸とした回転対称であることから、解りやすく２次元にすると図４（ｂ）に示すような円グラフとなる。更に、この配光分布にて、ｘ軸（横軸）を角度φ、ｙ軸（縦軸）を放射強度Ｉ（φ）とすると、図４（ｃ）に示すようなコサイン曲線となる。尚、放射強度Ｉ（φ）の単位は、（Ｗ/ｓｒ）（Ｗ：放射束、ｓｒ：単位立体角）である。また、角度φは
−９０°≦ φ ≦ ９０°
である。この図４（ｃ）に示すようなコサイン曲線
Ｉ（φ）  ＝  Ｉ０ ｃｏｓφ
にて、両端のハッチング部は、片側２％、両側を足し合わせて４％の領域を示しており、本実施の形態における理論上の減衰部分である。この境界部分を、各々φ９８としている。それ以外の領域は９６％であり、理論的に減衰がないとした部分である。
【００３３】
ここで、図４（ｃ）の関係を式で表すと、
【数１】
2008293858.tif 000003
となる。この右辺の０．９６は、９６％という意味である。
【００３４】
上記〔数１〕の左辺を解いて展開すると、
【数２】
2008293858.tif 000004
となる。
【００３５】
図５（ａ）、（ｂ）は、隣接するレンズ３０の関係を説明するための図である。図５（ａ）には、配線基板２０上に形成される、所定のＬＥＤチップ２１−１と、この所定のＬＥＤチップ２１−１を覆うカバー部材であるレンズ３０−１とが示されている。また、この所定のＬＥＤチップ２１−１に隣接する隣接固体発光素子である隣接ＬＥＤチップ２１−２と、この隣接ＬＥＤチップ２１−２を覆うレンズ３０−２とが示されている。
【００３６】
上記〔数２〕によって算出された角度φ９８＝７３．７°を、直角である９０°から減算して求まる角度１６．３°は、所定のＬＥＤチップ２１−１と隣接ＬＥＤチップ２１−２とにおいて、この所定のＬＥＤチップ２１−１の中心（配線基板２０の表面２０ａ上の中心）と隣接ＬＥＤチップ２１−２の中心（配線基板２０の表面２０ａ上の中心）とを結ぶ線分と、所定のＬＥＤチップ２１−１の中心から隣接ＬＥＤチップ２１−２を覆うレンズ３０−２へ接線を引いたときの線分との成す角度を示している。この角度φが
φ ≦ １６．３°
であれば、隣り合うＬＥＤチップ２１にて隣り合うレンズ３０に入った光の屈折や反射の影響を軽減できる。この関係は、図５（ａ）に示す例では、所定のＬＥＤチップ２１−１と隣接するレンズ３０−２との関係、隣接ＬＥＤチップ２１−２とこれに隣接するレンズ３０−１との関係にて適用される。即ち、上記関係式を適用することで、レンズ３０を半球状としたときに、ＬＥＤチップ２１から放射された光のうち、９６％の光が理論的に減衰せず、上方に配置された液晶表示モジュール５０へ出力されるものとすることができる。
【００３７】
図５（ｂ）は、隣り合うＬＥＤチップ２１と隣接するレンズ３０との関係を説明するための図である。ここでは、隣り合うＬＥＤチップ２１の配列間隔をＬ１、カバー部材であるレンズ３０の半径をＲ１、隣接するＬＥＤチップ２１の中心（配線基板２０の表面２０ａ上の中心）を結ぶ線分と、一方のＬＥＤチップ２１の中心（配線基板２０の表面２０ａ上の中心）から隣接するレンズ３０へ接線を引いたときの線分との成す角度をφ１としている。
【００３８】
このＬ１、Ｒ１、φ１の関係は、以下の式で表される。
【数３】
2008293858.tif 000005
【００３９】
ここで、上記〔数２〕によって算出された角度φ９８＝７３．７°から、
φ１＝９０°−７３．７°を導入すると、下記のようになる。
【数４】
2008293858.tif 000006
【００４０】
上記〔数４〕から、レンズ３０の半径Ｒ１を０．２８１で除した値に比べてＬＥＤチップ２１の配列間隔Ｌ１が大きい場合、即ち、
Ｒ１/０．２８１ ≦ Ｌ１
となるように、レンズ３０の半径Ｒ１とＬＥＤチップ２１の配列間隔Ｌ１とを定めることで、ＬＥＤチップ２１から放射された光のうち９６％の光が理論的に減衰されずに、液晶表示モジュール５０側の拡散板１３（図１参照）へ導かれる。即ち、隣接するレンズ３０による屈折を極力なくし、光のパワーの減衰と色むらを抑制することが可能となる。
【００４１】
一方、発明者等による光学シミュレーション結果から、充分な混色を得るために、光源であるＬＥＤチップ２１とＬＥＤチップ２１からの光を受ける拡散板１３（図１参照）との距離（光源・拡散板距離）Ｄは、隣接するＬＥＤチップ２１間の距離Ｌ１の２倍以上必要であることが確認されている。これらの関係から、ＬＥＤチップ２１と拡散板１３との最短距離（光源・拡散板距離）をＤ１とすると、
Ｒ１/０．２８１≦ Ｌ１ ≦ Ｄ１/２
なる関係が得られる。かかる関係を維持することで、光の利用効率を高めることが可能となり、正面輝度に優れ、更には混色度合いに優れたアレイ方法を提供できる。
【００４２】
尚、図５（ａ），（ｂ）では、シミュレーションに用いるＬＥＤチップ２１の中心として「配線基板２０の表面２０ａ上の中心」を採用していた。チップの高さは誤差として無視しても問題ないが、例えばＬＥＤチップ２１の表層部分（上面部分）の平面を考慮し、その平面の中心を基準とすることもできる。例えばブラック（Ｂ）やグリーン（Ｇ）のチップの高さを約９０μｍ、例えばレッド（Ｒ）のチップの高さを約３００μｍとした場合に、これらのチップの高さだけ図の上方にシフトさせた平面から半球状のレンズ３０を形成することも可能である。かかる場合には、シフトさせる約９０μｍや約３００μｍだけ円筒状とし、シフトさせた面から半球状として、全体として弾丸状のレンズ３０を採用することができる。
【００４３】
〔実施例〕
４０インチの液晶表示パネル用のバックライト装置として、６０００ｃｄ/ｍ２、電力１５０Ｗ、発光色Ｒ、Ｇ、Ｂの個数の比率をＲ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１の条件を満たすように、ＬＥＤ総数３２００個を矩形配列した。
このとき、使用したＬＥＤ（ＬＥＤチップ２１）は、所謂スモールチップで、０．３５ｍｍ角、半球レンズの半径Ｒを２ｍｍとした。そして、
Ｒ/０．２８１ ≦ Ｌ
から得られる７．１２≦Ｌを満たす、
間隔Ｌ＝１０ｍｍ
のピッチで、ＬＥＤを配列した。更に、発光色の異なる複数のＬＥＤを当ピッチに配列した。また、光源・拡散板距離を５０ｍｍとした。
以上のようなバックライト装置を観察したところ、光の利用効率が高まった結果、正面輝度に優れた装置を提供できた。更には、混色度合いにも優れたバックライト装置を提供することができた。
【００４４】
尚、一般に、半球状のレンズ３０の半径Ｒ１は、ＬＥＤチップ２１の大きさと２ｎｄワイヤーボンディングのパッドの大きさおよびワイヤーの高さとで形成される領域によって物理的に決定される。例えば、０．３５ｍｍ角のツーワイヤー型のＬＥＤチップ２１を用いた場合には、最小の半径Ｒ１は、約１．５ｍｍ程度となる。
また、光源・拡散板距離を５０ｍｍとすると、前述した光学シミュレーション結果から、ピッチ間距離は２５ｍｍ以下が好ましいこととなる。
【００４５】
これらの関係を、〔数４〕に示す式に導入すると、
Ｌ１＝２５ｍｍのとき、Ｒ１＝７．０３ｍｍ、
Ｒ１＝１．５ｍｍのとき、Ｌ１＝５．３１ｍｍ
となる。従って、個々の半球状のレンズが分離されており、さらに、
１．５  ≦  レンズ半径Ｒ１  ≦  ７．０３
５．３１  ≦  配列間隔Ｌ１  ≦  ２５
にて、Ｒ/０．２８１ ≦ Ｌや、φ ≦ １６．３°を満たすＲ１、Ｌ１の組み合わせを選ぶことで、光の利用効率を高め、混色度合いにも優れた表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態が適用される液晶表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】バックライト装置の一部の構造を説明するための図である。
【図３】本実施の形態における発光モジュールの詳細な構成を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、発明者等が考察し採用した理論を説明するための図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、隣接するレンズの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…バックライト装置、１１…バックライトフレーム、１２…発光モジュール、１３…拡散板、２０…配線基板、２０ａ…表面、２１…ＬＥＤチップ、３０…レンズ、５０…液晶表示モジュール、５１…液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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