(57)【要約】【課題】発光ダイオード素子を用いた照明光源や液晶バックライトモジュールでは、素子の直上に輝点が目立って顕著な輝度分布が生じるという問題があった。また、素子を中心として色度が決まり、色度の分布が生じるという問題があった。【解決手段】上記課題を解決するため本発明では、基板と、前記基板上に配置する発光ダイオード素子と、前記基板上に配置する反射板と、前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有し、前記透明樹脂は前記発光ダイオード素子の上面において凹部を有し、前記発光ダイオード素子の放射光の一部が、前記凹部での反射後に前記透明樹脂から出射されることにより、前記発光ダイオード素子は前記基板に対し垂直方向から所定の傾斜角を有する方向に発光強度の最大値を有する照明装置の構成をとる。【選択図】図４（ａ）
2007220765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置する発光ダイオード素子と、
前記基板上に配置する反射板と、
前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有し、
前記透明樹脂は前記発光ダイオード素子の上面において凹部を有し、
前記発光ダイオード素子の放射光の一部が、前記凹部での反射後に前記透明樹脂から出射されることにより、
前記発光ダイオード素子は前記基板に対し垂直方向から所定の傾斜角を有する方向に発光強度の最大値を有する照明装置。
【請求項２】
前記発光ダイオード素子の放射光のうち、
前記基板に対して垂直方向の成分を含む放射光が、前記凹部での反射後に前記透明樹脂から出射される請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記凹部は円錐形状を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記円錐形状は複数個の円錐線が積み重なった形で構成する請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記円錐形状は曲率が徐々に変化し包絡線が滑らかな曲線となる形で構成する請求項３に記載の照明装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に配置する発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有し、
前記透明樹脂の表面形状は、
前記発光ダイオード素子からの光を全反射する第１の形状と、
前記第１の形状に隣接し、前記全反射された光の放出角度を調節する第２の形状と、
前記第２の形状に隣接し、前記発光ダイオード素子からの光の放出角度を前記基板に対し垂直方向に集まるよう調節する第３の形状と、
が連続して構成される照明装置。
【請求項７】
前記第１の形状，前記第２の形状，前記第３の形状はそれぞれ異なる放射角分布を有する請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光ダイオード素子は前記基板に対し垂直方向から所定の傾斜角を有する方向に発光強度の最大値を有する請求項６に記載の照明装置。
【請求項９】
前記発光ダイオード素子は前記第２の形状と前記第３の形状との境界となる方向において、発光強度の最大値を有する請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
筐体と、前記筐体上に配置する複数の発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有する光源と、
前記光源から光を照射される液晶表示パネルと、
前記光源と前記液晶表示パネルとの間に位置する拡散板と、を有し、
前記発光ダイオード素子は前記筐体上に所定間隔ｄで周期的に設けてあり、
前記筐体と前記拡散板との距離ｈに対しθ＝tan-1(２ｈ／ｄ) と表したとき、
前記発光ダイオード素子は前記筐体に対し垂直方向から角度θの方向に発光強度の最大値を有する液晶表示装置。
【請求項１１】
前記透明樹脂は前記発光ダイオード素子の上面において凹部を有する請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を使用する光源、及びこの光源をバックライトとして用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置の代表である液晶テレビでは、従来冷陰極管をバックライト光源として搭載していたが、近年半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）素子をバックライト光源に適用したモジュールが開発されてきている。これまで既に白色発光ダイオード素子が搭載された携帯電話用などの小型液晶ディスプレイ装置と違って、中型及び大型液晶テレビにおいては、赤緑青三原色のＬＥＤ素子を搭載し、高速で独立に制御することにより、色再現範囲が広く動画対応や高画質対応の表示性能を向上させることが重要となっている。この表示性能を達成できるＬＥＤ素子を用いて、バックライトモジュールを構成することが必要となっている。
【０００３】
照明装置の光源や液晶ディスプレイ装置のバックライトモジュールを構成する際には、極狭い空間において大面積の照明エリアを達成することが重要である。均一な拡がりや均一な照明を実現し、混色を十分効率的に行うために、以下の公知例が知られている。従来の技術では、例えば下記特許文献１に示すように、砲弾型ＬＥＤランプにおいて、樹脂モールドにレンズ形状を搭載することにより、赤色光，緑色光，青色光のＬＥＤ素子から放射されるそれぞれの発光色を混色しやすくする構成に作り上げられることが述べられている。また、ＬＥＤ素子の直上における発光輝度が大きいため、通常の発光分布ではなく、ＬＥＤ素子の中心よりも高角側で発光強度が大きく最大となるように対応することが重要である。
【０００４】
これに対して、下記特許文献２及び３では、樹脂レンズをパッケージにかぶせた構成を示しており、光学的には水平方向や高角側に放射されるように設計する内容が述べられている。樹脂レンズを搭載することにより、放射角分布を高角側に制御することが可能になっている。さらに、下記特許文献４には、ＬＥＤバックライトモジュールにおいて、LED素子を中心として凸部を有する反射板を設けるか、斜面上にＬＥＤ素子を設けるか、或いはプリズムを介して放射角を制御することにより、放射角度４５°以上で光量を最大とするバックライト構成を設定してあることが記述してある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７３２４２号公報
【特許文献２】特開２００３−８０６８号公報
【特許文献３】特開２００３−８０８１号公報
【特許文献４】特開２００４−３１９４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２〜４では、素子の放射角度分布を制御する試みが成されているが、輝点や色度の分布の解消は十分ではなく、必ずしも均一で安定な輝度分布や色度分布を提供することはできない。また、反射板を設けること等により輝度分布の均一化を図っているため、素子とのアライメントが難しく、放射角度の制御やカップリングによる発光効率の低下に対して十分に対応できないという問題が生じる。更に、表示素子の光源としてＬＥＤ素子を複数配列する場合は、各ＬＥＤ素子の輝度分布の相互作用をも考慮しなければならず、上記公知技術では十分に対応できないという問題も生じる。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するものであり、輝度分布や色度分布の均一度を高めたLED素子、更にはこのＬＥＤ素子を用いた照明装置，液晶表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明では、基板と、前記基板上に配置する発光ダイオード
（ＬＥＤ）素子と、前記基板上に配置する反射板と、前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有し、前記透明樹脂は前記発光ダイオード素子の上面において凹部を有し、前記発光ダイオード素子の放射光の一部が、前記凹部での反射後に前記透明樹脂から出射されることにより、前記発光ダイオード素子は前記基板に対し垂直方向から所定の傾斜角を有する方向に発光強度の最大値を有する照明装置の構成をとる。また、前記発光ダイオード素子の放射光のうち、前記基板に対して垂直方向の成分を含む放射光が、前記凹部での反射後に前記透明樹脂から出射される照明装置の構成をとる。また、前記凹部は円錐形状、更には複数個の円錐線が積み重なった形状や、曲率が徐々に変化し包絡線が滑らかな曲線となる形状で形成される照明装置の構成をとる。
【０００９】
本発明ではまた、基板と、前記基板上に配置する発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有し、前記透明樹脂の表面形状は、前記発光ダイオード素子からの光を全反射する第１の形状と、前記第１の形状に隣接し、前記全反射された光の放出角度を調節する第２の形状と、前記第２の形状に隣接し、前記発光ダイオード素子からの光の放出角度を前記基板に対し垂直方向に集まるよう調節する第３の形状と、が連続して構成される照明装置をとる。また、前記第１の形状，前記第２の形状，前記第３の形状はそれぞれ異なる放射角分布を有する構成、前記発光ダイオード素子は前記第２の形状と前記第３の形状との境界となる方向において発光強度の最大値を有する構成の照明装置をとる。
【００１０】
本発明はまた、筐体と、前記筐体上に配置する複数の発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を封止する透明樹脂と、を有する光源と、前記光源から光を照射される液晶表示パネルと、前記光源と前記液晶表示パネルとの間に位置する拡散板と、を有し、前記発光ダイオード素子は前記筐体上に所定間隔ｄで周期的に設けてあり、前記筐体と前記拡散板との距離ｈに対しθ＝tan-1(２ｈ／ｄ) と表したとき、前記発光ダイオード素子は前記筐体に対し垂直方向から角度θの方向に発光強度の最大値を有する液晶表示装置の構成をとる。また、前記透明樹脂は前記発光ダイオード素子の上面において凹部を有する液晶表示装置の構成をとる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、輝度分布，色度分布の均一性を高めた照明装置、及びこの照明装置をバックライトとして用いた表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、照明装置や液晶表示装置の光源となるＬＥＤ素子を搭載したパッケージ構成に対して、光学的な設計に基づいて形成することにより、上記課題を解決するための工夫について以下に述べる。
【００１３】
従来技術では、通常の照明装置や液晶バックライト装置に用いられるＬＥＤ素子は、砲弾型や表面実装型の構成をとっている。これらの構成では、素子の直上では輝点となり、輝度分布や色度分布が素子を中心として生じてしまう傾向にあった。パッケージ構成を並べたときにおいても、格子状の不均一な輝度むらが生じたり、色度の違いがエリアによって顕著になり色むらが生じてしまうと見られる。
【００１４】
本発明において、パッケージの全体構成により均一な光学分布を達成するための手段について以下に述べる。不均一な輝度や色のむらを積極的に抑制し均一なバックライトとするには、素子直上に輝点を生じないような放射角度分布を有するようにすることがまず重要であり、照射する領域の面積を考慮して放射角度分布を設計する必要がある。これらを満足する条件として、素子直上の輝度を低く抑えるとともに、素子から出射される発光成分の放射角度分布が垂直方向より大きな放射角度においてピーク強度を有するように分布させることが有効である。
【００１５】
本発明では、高角度において素子の放射分布を制御するために、まず反射板と封止樹脂の構成について以下のように配置させた。反射板の材質は、素子の発光成分に対して、十分に反射率の高い材料から構成するようにする。材料の反射率は、少なくとも９０％以上が適している。またパッケージ構成の中に位置するＬＥＤ素子に対して、反射板は素子の放射分布の妨げにならないように、反射板の厚さが十分に薄く、放射角８０°以上の角度に放射される発光成分が反射板で遮られない高さとするようにする。これにより、素子からの発光成分は、高角度で出射する発光成分はその角度で封止樹脂から放射されるようにできる。このように構成することにより、反射板の内部へ透過する或いは散乱することにより損失する発光成分をできるだけ回避することができるので、素子の発光効率が低下することを抑制できる。通常のパッケージ構成では、封止樹脂と反射板の間において、多重反射を繰り返すので、反射板での光損失が顕著となる。本発明では、相対的に反射板での光損失を抑制できるので、比較上素子の発光効率を改善することにつながる。
【００１６】
さらに、高角度において放射分布のピークを有する放射分布を実現するために、素子を封止する樹脂に対して、以下のような構成を設けることとした。少なくともＬＥＤ素子を含むエリアに発光成分の大部分を全反射させる構成を設けることによって、封止樹脂から高角度に放射するように設計した。全反射させる領域は、素子と同じ面積か或いはそれよりも少し大きな面積をカバーするようにした。これにより、素子の直上に出射する発光成分の大部分を大きな放射角へ導き、高角度でピークをもつ放射角度分布になるようにできる。さらに、放射角度分布を制御するために、以下のような封止樹脂の形状を設けることとする。第一の領域として、素子と同じか或いはそれよりも大きな領域に対応させて、発光成分の大部分を全反射させる構成とする。第二の領域として、前記全反射させて反射してくる発光成分に対して、放射させる角度を調節する形状の領域を持たせる構成とする。さらに、第三の領域として、素子から高角度に出射される発光成分を反射板に妨げられることなく、封止樹脂からその角度で放射させるか或いは封止樹脂の曲率をもつレンズ形状により集光させる構成とする。これらの領域を有する樹脂構成をパッケージに一体構成として作りこむことにより、損失が小さく放射角度分布を制御するパッケージ構成を提供できる。放射させる角度は、照明装置や液晶バックライトモジュールの面積により設計し、パッケージ構成全体において均一な輝度分布や色度分布が得られるようにする。
【００１７】
上記により、照明装置や液晶表示バックライト装置のパッケージ光源モジュールに対して、光損失を抑制して素子の発光効率を改善することにより、全体構成での消費電力の抑制を図り、かつ素子やパッケージの配置構成により、均一な輝度分布や色度分布を実現する。
【００１８】
以下に本発明を実施するための具体的な形態を説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１から図６を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。
【００２０】
従来では、図１から図３に示すように、照明装置或いは液晶バックライトモジュールの光源として用いられる発光ダイオードＬＥＤ素子の例としては、表面実装型のパッケージ構成として組み込まれていることが知られている。例えば、図１や図２に示すように、絶縁層付金属基板或いはセラミック基板或いはガラエポ基板１の上に、配線２を形成し、反射板３を一体型で構成させる。次に、図１に示すワイヤ５によるワイヤボンディング実装するＬＥＤ素子４とするか、或いは図２に示すフリップチップ実装するＬＥＤ素子７とする。さらに、透明樹脂６を用いて、ＬＥＤ素子を封止する。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）には、従来のパッケージに関して上記の作製工程を示している。反射板３は、配線基板に対してＬＥＤ素子の実装が終えてから、接着工程により構成しても構わない。図３の工程を経ることにより、表面実装型のパッケージ構成が完成する。従来の表面実装型のパッケージ構成では、ＬＥＤ素子の直上を中心として、輝度が高くなる輝点を生じる構成となるため、放射分布を十分に拡げられない上に、集積した照明装置や液晶バックライトモジュールの光源においては均一な輝度分布が得られていない状況であった。一方、これまでに公知例の特許文献２及び３において知られている、特殊なレンズ構成を用いて、横方向に発光成分を放射させることにより、放射分布を拡大し集積した光源において均一な輝度分布を得る試みがなされている。しかしながら、レンズとなる構成部材はＬＥＤ素子の封止樹脂とは別の独立した構成要素となるため、接着工程のアライメントにおける厳密な精度が要求され、実装上作製工程において困難を伴い歩留まりの低い状況となる。また、公知例では複雑なレンズ構成をとるために、横方向への放射角度を調節することが困難になり、照射面積を考慮して設計する際に、容易に目的とする放射角度分布に調整し難い状況となる。
【００２１】
本発明の実施例では、図４（ａ)(ｂ)(ｃ）に示すような作製工程に基づいて、ＬＥＤ素子実装と表面実装型のパッケージ構成とする。ＬＥＤ素子の実装は、ワイヤボンディング実装でもフリップチップ実装でもよく、表面実装型のパッケージ構成は同様な形状となる。ここでは、ワイヤボンディング実装の場合における例を示す。図４（ａ）（ｂ）までの工程では、従来技術による構成と同じ工程を経てパッケージ構成を作製する。反射板３は、配線基板に対してＬＥＤ素子の実装が終えてから、接着工程により構成しても構わない。図４（ｃ）では、下地配線基板１と反射板３に密着し一体型となるように、金型を適用することにより、透明樹脂８の形状を作製する。切削工程を適用しても、透明樹脂８の形状を作製することができる。ＬＥＤ素子の直上に透明樹脂の形状を作製して封止するが、この際ＬＥＤ素子やワイヤに接近させて、透明樹脂８に円錐状の凹状窪みを形成する。この凹状窪みの深さは、ＬＥＤ素子やワイヤにできるだけ接近させることにより、素子の厚さと同程度かそれ以下の距離にまで円錐状の頂点を近づけて設けることが望ましい。さらに凹状窪みの形状は、斜面の断面を示す斜辺の形状や角度を設計して調節することにより、ＬＥＤ素子から垂直方向に出射される発光成分を大部分全反射させることにより、垂直方向の放射角を０°とするとき、放射角０°より大きな放射角においてピーク強を有する放射角分布に設定できる。これにより、集積した照明装置や液晶バックライトモジュールの光源において均一な輝度分布を得る配置構成が実現できることになる。
【００２２】
本発明の実施例において、放射角分布を垂直方向より大きな放射角でピーク強度をとるようにするには、以下の構成要素が必要である。封止樹脂の形状、ＬＥＤ素子と封止樹脂の形状の関係、及び封止樹脂と反射板の高さの関係等が制御因子として重要となる。まず封止樹脂の形状では、ＬＥＤ素子に相対して頂点を有する円錐状の凹状窪みを有しており、円錐状の凹状窪みの幅はＬＥＤ素子の幅よりも大きく設定してあることである。次に、ＬＥＤ素子に相対して設けられている円錐状の凹部窪みの頂点は、素子に近接して設けてあり、詳細には素子の厚さと同等か或いは素子の厚さよりも接近して設けてあることを特徴としている。さらに、円錐状の凹部窪みの頂点における頂角は、目的とする所望の放射角分布を得るように、設計して設定してあることを特徴とする。上記の構成条件を少なくとも設定することにより、本発明における所望の放射角分布を実現できることになる。
【００２３】
本実施例において、最も単純な構成として、図４（ｃ）に示すような一つの円錐状の凹状窪み形状をＬＥＤ素子の直上に設けるように、封止樹脂の形状を作製したが、図５や図６において示すように、その他の封止樹脂の形状においても、目的とする所望の放射角分布を実現することができる。図５において示すように、複数個の円錐状の凹状窪みを重ね合わせたような形状を作製する場合や、図６に示すように、円錐状の凹状窪みの断面斜辺が滑らかな包絡線状の形状を有するような形状を作製する場合においても、垂直方向に輝点をもたない目的とする所望の放射角分布を得ることが可能である。
【００２４】
本実施例のパッケージ構成では、封止樹脂の表面で反射する領域を調節できるので、素子の発光成分の放射角度を調整しながら、樹脂表面と反射板との間の反射回数をできるだけ少なくするように設定できる。即ち、樹脂や反射板での光吸収を低減させることにつながるので、低損失で素子の発光効率を低下させないようにできる。つまり全体構成においては、モジュールの消費電力の抑制を図ることができる。素子の封止樹脂形状を制御することにより、素子の直上に輝点が生じることを防ぎ、所望の角度にピーク強度を有する放射角度分布を実現できる。これにより、照明装置や液晶表示装置のサイズによって、封止樹脂の形状を適切に形成し、パッケージ構成全体において輝度や色度の均一化を図ることができる。このことにより、できるだけ少ない素子の個数により、輝度や色度の均一化を実現することにより、低消費電力で照明装置や液晶バックライトモジュールの光源を得ることができる。素子の最適最少個数と最適配列の構成を適用することより、本発明では素子数低減による低コスト化技術に対しても有効である。
【００２５】
本実施例のＬＥＤ素子パッケージ構成は、照明装置や小型テレビ用から大型テレビ用の液晶表示装置のバックライトモジュール光源だけでなく、パーソナルコンピュータ用液晶パネルやカーナビゲーションのバックライト光源、さらには車載用途の光源としても適用できる。
【実施例２】
【００２６】
図７から図１４を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。
【００２７】
本実施例において、実施例１と同様にして、ＬＥＤ素子の実装とパッケージ構成を作製する。実施例１における図４（ｃ）と図５及び図６に対応させて同様なパッケージ構成とするが、本実施例では反射板３と素子を封止する透明樹脂８，９及び１０を相対的に厚さの薄い構成として、図７や図８及び図９に示すように、ＬＥＤ素子の直上において、素子とワイヤに接近させて透明樹脂８に円錐状の凹状窪みを形成する。その他は、全く同様の作製工程を経て完成させる。
【００２８】
本実施例によると、反射板の高さが低いため、反射板での光吸収や散乱損失が素子の放射角が大きい場合でも小さくなり、封止樹脂を透過して放射される発光成分が増大する。例えば放射角８０°以上においても発光成分を遮ることなく放射させることに寄与し、光量が増えて外部へ取り出せる効率が見かけ上向上する。このことは、放射角分布の調整にも有効に作用し、また消費電力を低減させる上でも相対的に有利となる。以下に本実施例を適用した一例を測定値とともに示す。基板上に搭載したＬＥＤ素子に対して、封止樹脂の形状に対する放射角分布のより正確な測定結果を相対的に得るために、同一素子に対して一旦樹脂封止して放射角分布を測定し、次に封止樹脂に対して本実施例に示した円錐状の凹状窪みを形成した後に放射角分布を測定することにより、比較評価した。まず樹脂封止したＬＥＤ素子の放射角分布を測定した。比較として、図１０に等方的に拡散光となるLambertian分布を表す計算結果を示し、図１１には本実施例の形状を作製する前の樹脂封止状態での放射角分布を示す。図１１に示すように、放射角８０°程度においても強度分布の極端な低下がなく発光成分を遮っておらず、また図１０に示す拡散光である
Lambertian分布に沿っていることを確認できた。その後、図７や図８及び図９に示す本実施例の円錐状の凹状窪みを形成すると、図１２に示す放射角分布が得られた。本実施例による形状を作製することにより、ＬＥＤ素子直上の放射成分の強度が低下し、垂直方向を角度０°とした場合、放射角が４０°強の角度にピーク強度を示す放射角分布となっていることが判る。本結果により、垂直方向から高角度にピーク分布する放射角分布が制御可能であることが示された。この放射角分布に制御した樹脂形状を有する素子の場合において、光学特性への影響を相対的に調べた結果を図１３と図１４に示す。積分球を用いて全光束を調べた結果、図１３と図１４に示すように、注入電流に依存して変化する全光束及び発光効率ともに、樹脂形状を施していない場合とほとんど同等であることが判明した。これにより、樹脂形状を作製した場合においても、光学的に散乱損失による光量の減衰は顕著に見られないという結果であった。つまり、本実施例による樹脂形状の作製は、光学設計に基づいて、放射角分布の制御を行いながら、光学特性である光束や発光効率を維持できるということが見出される。これにより、光学特性を変化させずに、光強度分布を拡大させることができ、樹脂封止の素子をパッケージとして複数個用いることにより、相互のパッケージの光強度分布を互いに補完することが可能になる。このことは、複数個のパッケージ素子を適用して、より広い面積において面内で均一な輝度を得るための光源モジュールに適した構成となる。
【００２９】
上記は、放射角分布を所望の仕様に制御するべき照明装置や液晶表示装置のバックライト光源モジュールに必要となるので、非常に有効であることが示される。その他、用途の面では、実施例１と同様な分野での適用が可能である。
【実施例３】
【００３０】
図１５から図２１を用いて、本発明の第３の実施例を説明する。
【００３１】
まず本実施例では、樹脂封止されたＬＥＤ素子の所望の放射角分布を以下のように記述し、これに沿うような形に放射角分布を制御するように設定する。ＬＥＤ素子を封止して一体型を構成する樹脂には、素子からの発光成分が放射される樹脂において、放射角分布を制御する少なくとも三種類の形状を有するエリアが連続的に構成してあるように設定する。
【００３２】
第一の領域には、素子の面積と同等かそれ以上のエリアに相当する封止樹脂に対して、垂直方向を含む放射角の小さい発光成分を大部分全反射する形状を構成してあり、第一の領域に隣接して設けられる第二の領域には、第一の領域で全反射された発光成分を封止樹脂表面から放射させる際に放射角度を調節する形状を構成してあり、第三の領域には、素子から高角度或いは水平方向に出射される発光成分を相対的に低角度側へ屈折させて集光させる形状を構成してあることを特徴としている。これにより、封止樹脂から出射される発光成分の放射パターンが、垂直方向の出射角度０°より大きな放射角度においてピーク強度を示す放射角分布を形成しているように設定する。各第一や第二及び第三の領域は連続的につながり、対応する放射角分布もつながる連続した分布形状をしており、上記の第二の領域と第三の領域における境界において、光放射強度がピーク値を示す放射角分布を有していることが重要である。
【００３３】
上記の光学的な設計仕様について図１５を用いて説明する。本実施例では、ＬＥＤ素子を封止する樹脂の形状を上記三つの領域に分けて設けるが、図１５に示すように低角度の範囲をＩ領域とし、Ｉ領域と隣接する中角度の範囲をII領域、及びII領域と隣接する高角度の範囲をIII 領域として、それぞれ以下のような仕様に基づくような放射角分布となるように設定した。低角度領域であるＩ領域では、実空間上ではＬＥＤ素子の面積と同等かそれ以上の面積のエリアに相当する領域であり、この領域において円錐状の凹状窪みを形成してある。この構成により、ＬＥＤ素子の上部方向へ放射される発光成分の大部分は、封止樹脂内部で全反射され、高角度となる領域へ導かれるようにする。Ｉ領域における放射角分布は次のように記述される。放射角θにおいて、封止樹脂の屈折率をｎ1 とし発光成分が放射される側の媒質の屈折率をｎ2 としたときに、定数ａを用いて、放射角分布はｆ(θ)＝ａ／cos(sin-1(ｎ1・sin(θ)／ｎ2)) で表される強度分布を有する。この構成により、従来低い放射角の領域においてパッケージ光源から強く見えていた輝点が抑制され、より高い角度の放射角へ分布を拡大させることが可能である。II領域における放射角分布は以下のように記述される。中角度領域であるII領域では、Ｉ領域で全反射された発光成分の放射角度を調節する形状を構成してある。放射角θにおいて、定数ｂ及び指数ｍを用い、放射角分布はｆ(θ)＝ｂ／cosm(θ)で表される強度分布に沿った形を有している。これにより、II領域を連続的に隣接するIII 領域に接続し、II領域とこれに隣接するIII 領域の境界で放射角分布がピーク強度を有するように設定できる。パッケージ素子の配列やバックライトモジュールの全体設計に合わせて、ピーク強度を持たせるエリアに対して、II領域では指定設計することができる特徴がある。高角度領域であるIII 領域では、II領域で設定された構成と連続的に隣接するように構成し、かつ高角度へ放射される発光成分を相対的に低角度側へ屈折させる役目を持たせる。このIII 領域では、高角度や水平方向に出射される発光成分を動態的に低角度側へ屈折させ集光させるレンズ形状を構成してあることが望ましい。この形状を満足させる放射角分布は、定数ｃ及びｎを用い、ｆ(θ)＝ｃ・cosn(θ)で表される強度分布に沿った形を有しているか、或いは定数ｃを用いて、ｆ(θ)＝ｃ・√(１−(１−(θ／９０)2)で表される強度分布を示す球形状の構成を有している。素子の封止樹脂形状を制御することにより、ＩとII及びIII 領域を形成することが可能であり、素子の発光成分の放射パターンが垂直方向の出射角度０°より大きな放射角度になり、II領域とIII 領域の境界において光放射強度がピーク値を示す放射角分布を有するようにできることを特徴とさせることができる。
【００３４】
本実施例における封止樹脂の形状について、以下に示す。本実施例においても、実施例１や２と同様にして、ＬＥＤ素子の実装とパッケージ構成を作製する。本実施例では、実施例１や２よりも、素子を封止する樹脂の高さを大きくして、パッケージ構成を作製する。また、ＩやII及びIII 領域の相当する形状の構成に対応するように、樹脂の形状を作製する。図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような作製工程を経てパッケージを構成するが、厚さを薄くした反射板３を覆うようにして、素子の直上に全反射のための凹部窪みの形状を有する封止樹脂１１を形成する。封止樹脂１１の側面は、垂直面を有した形状となっている。図１７に示す構成では、封止樹脂１２の側面を逆テーパ状の斜面とした形状としている。図１８に示す構成では、封止樹脂１３の側面に対して、滑らかに曲率を有する曲面として反射板３につなげている。図１９に示す構成では、封止樹脂１４の側面に対して、曲率を有する曲面として相対的に高角度側へ反射させる領域と、放射角が高角度に相当する領域に集光させるレンズ形状を持たせることによって反射板３につなげている。
【００３５】
本実施例によると、反射板の高さが低く封止樹脂の高さが相対的に大きく、高角度の放射角度領域において、集光させるレンズ形状を持たせているので、IIとIII 領域の境界において、より明確にピーク値を示す放射角分布を有するようにできる特徴がある。本実施例における封止樹脂の形状を作製すると、図２０に示すように、放射角が０°より大きい放射角度である、５５°から６０°範囲に光放射強度がピーク値を示す放射角分布を有するパッケージ構成が可能である。この結果は、実施例２のパッケージ構成で示した図１２の結果に比較して、中央分の低角度領域における光放射強度を低減でき、かつ高角度側で狭い放射角領域に絞った範囲に光放射強度を大きくでき、シャープなピークとなるような放射角分布の形状を持たせることが可能である。図２１には、図１５に示す三つの領域を形成することを想定して設計し、設定した放射角分布である計算値と比較して、図２０の測定結果を掲載する。測定結果は、点線で表す放射角分布の計算結果におけるピーク値の角度と近い値を示し、計算結果によく沿った形を形成しており、樹脂形状の作製がよく目標通りに設定されていることを示される。中央部の低角度領域の光強度についても、相対的に半分以下の強度に抑制されており、計算値にかなり近い値を示していることが判る。計算値との比較結果により、本実施例で設定する放射角分布の三つの領域を表す設計仕様に沿って、実際の放射角分布を制御していくことが可能であることが示される。
【００３６】
本実施例における樹脂形状のパッケージに対して測定で得られる放射角分布は、中央の輝点を抑制しながら、光束を高角側へ分散拡大させたり、特定の放射角領域へ光束を補完したりする上で有効となる。照明装置や液晶表示装置バックライトモジュールにおいて、複数個のパッケージを構成する際に、互いに放射光強度を補完し、均一な輝度や色度を達成するのに重要である。
【００３７】
また、本実施例では、高角度の放射角分布に対して改善が大きい。即ち、放射角分布の角度が大きい場合でも有効に外部へ取り出すことができる。それぞれの封止樹脂側面の形状に関して、詳細な設計と形状制御することにより、封止樹脂側面からの放射光量を増大させるとともに、放射角分布に寄与させることもできる。これにより、光量が増えて外部へ取り出せる効率が見かけ上向上する。このことは、放射角分布の調整にも有効に作用し、また効率向上により消費電力を低減させる上でも相対的に有利となる。本実施例により、光強度分布を拡大させることができ、樹脂封止の素子をパッケージとして複数個用いることにより、相互のパッケージの光強度分布を互いに補完することが可能になる。このことは、複数個のパッケージ素子を適用して、より広い面積において面内で均一な輝度を得るための光源モジュールに適した構成となる。その他、用途の面では、実施例１や２と同様な分野での適用が可能である。
【実施例４】
【００３８】
図２２から図３１を用いて、本発明の第４の実施例を説明する。
【００３９】
本実施例では、液晶表示装置のバックライトモジュールに適用した場合について示す。従来では、液晶バックライトモジュールでは、光源の照射領域が狭く限定されるため、数多くのパッケージ構成を用いて、液晶パネルの大きさに対応させて筺体に敷き詰めるように構成していた。例えば、図２２に示すようなユニット構造として、配線基板１５上に、ＬＥＤパッケージ構成を並べて実装させた構成を単位として、図２３に示すバックライトモジュール筺体１７上に配線ユニット基板１８を実装搭載している。図２４（ａ）に示すパッケージ構成では、本発明の封止樹枝の形状を作りつけていないため、放射角分布は通常の拡散光を示すLambertian分布になり、図２４（ｂ）のような形となる。即ち単体のパッケージ構成では、素子の直上において輝度が高くなる輝点が生じる結果となる。パッケージ構成を筺体に敷き詰めて図２３のように集積することによると、輝度や色度の均一性を確保する目的には適する方向であるが、素子やパッケージ構成の個数が多くなるため、消費電力が大きくなる傾向にあるとともに、構成部材のコスト面では高コストの構成となってしまう。また、作製工程においても、素子の実装やパッケージ接続のための工程数が増えてしまう傾向にある。このことは、作製工程の時間を増加させ、また工程歩留まりの低下につながるので、コストアップの要因になる。
【００４０】
本実施例では、従来技術における上記の課題を解決するために、例えば図２５の上面と図２６の断面に示すパッケージ構成をバックライトモジュール筺体に対して、離散的に三角格子状或いは千鳥型に配置させて接続させる構成とする。ここで、図１７におけるパッケージ構成は、配線基板１９となる下地に対して、配線２０と反射板２１を形成し、赤色ＬＥＤ素子２２，緑色ＬＥＤ素子２３，緑色ＬＥＤ素子２４、及び青色ＬＥＤ素子２５をそれぞれ実装し、その後透明樹脂２６で封止することにより完成させる。この封止樹脂
２６には、図２５のＡＡ′線に従って断面構造を示す図１８断面のように、赤色ＬＥＤ素子２２，緑色ＬＥＤ素子２３，緑色ＬＥＤ素子２４、及び青色ＬＥＤ素子２５それぞれに対して、素子の直上に全反射領域を有する封止樹脂２７の形状を設定する。これにより、各素子に対して、所望の放射角分布を持たせることができる。図２５に示す各パッケージ構成は、図２７に示すような配線基板２８上に実装搭載してから、バックライトモジュール筺体に搭載してもよく、或いは図２５に示すパッケージ構成を直接バックライトモジュール筺体に接続搭載してもよい。図２８には、バックライトモジュール筺体３０上に、パッケージ構成２９を離散的に三角格子状或いは千鳥型に配置させて構成させている。この際、パッケージ構成２９は、液晶パネル表示装置のサイズに適応させて配置させることになる。またパッケージ構成２９からの放射角分布に関して、放射強度のピーク値となる距離をｄとした場合、パッケージ間の距離ｄと一致させることが可能である。この配置構成における光強度が最も低くなる領域に対して、放射強度分布のピークを設定するように設計することにより、輝度分布や色度分布の均一化を図ることが可能である。液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、輝度分布や色度分布の所望の設定を行うために、図２９に示すような配置構成として、パッケージからの放射強度分布のピーク値を示す距離ｄをクロスさせて、放射角分布の発光パターンに対する混合度合いを強調させることもできる。また、図３０に示すような配置構成として、パッケージからの放射強度分布のピーク値を示す距離ｄに間隔をあけて構成させ、放射角分布の発光パターンに対する混合度合いを弱めることもできる。これらは、液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、調節することにより機能させることが可能である。
【００４１】
本実施例では、例えば図３１（ａ）に示すようなパッケージ構成に対して、封止樹脂の形状を制御することにより、放射角分布のピーク強度を生じる距離ｄを所定の値に設計し、放射角との対応によりピーク強度を示す放射角を所望の角度に設定できることを図３１（ｂ）及び（ｃ）における計算結果において説明することができる。上記放射角分布の設計と封止樹脂の形状制御により、液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、必要とされるバックライトモジュール光源の仕様を所望の条件に設定できることが判る。本実施例により、光強度分布を拡大させることができ、樹脂封止の素子をパッケージとして複数個用いることにより、相互のパッケージの光強度分布を補完することが可能になる。このことは、複数個のパッケージ素子を適用して、より広い面積において面内で均一な輝度を得るための光源モジュールに適した構成となる。その他、用途の面では、実施例１や２及び３と同様な分野での適用が可能である。
【実施例５】
【００４２】
図２４から図２６を用いて、本発明の第５の実施例を説明する。
【００４３】
本実施例では、実施例４と同様に、液晶表示装置のバックライトモジュールに適用した場合について示す。実施例４と同様にパッケージ構成及びバックライトモジュールを作製するが、パッケージ構成において、図２４に示すように、配線基板３１上に対して、赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子に対して、それぞれ一つずつ小型のパッケージ構成として、対応する４つのパッケージを一組のパッケージ構成３２としてみなして構成する。図２５の断面は、図２４におけるＢＢ′線における断面である。図２６では、一組のパッケージ構成がユニット構造を示す配線基板３１上に実装搭載されている。図２６のユニット構造を実施例４に示すようなバックライトモジュール筺体に実装搭載することにより、液晶パネル表示装置のバックライト光源とすることができる。
【００４４】
本実施例では、各ＬＥＤ素子一つずつのパッケージに対して、放射角分布の設計と封止樹脂の形状制御ができるので、より精度の高い設計や放射角分布が実現でき、輝度分布や色度分布の均一性に対する制御性が向上できる。また、液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、必要とされるバックライトモジュール光源の仕様を所望の条件に相対的に容易に対応設定できることになる。
【００４５】
例えば、各ＬＥＤ素子を実装するパッケージを配列する構成に対して、以下のように記述することができる。パッケージ素子を配列するバックライトモジュールにおいて、パッケージは間隔ｄで周期的に設けてある構成であり、パッケージ素子と液晶表示装置の光学系である拡散板との距離をｈとして、放射角度θについてθ＝tan-1(２ｈ／ｄ) に対応する放射角において、封止樹脂から出射される発光成分の放射パターンがピーク強度を示す設計が可能である。このような放射角分布を有しているパッケージ構成を搭載してあるバックライトモジュールを特徴とする液晶表示装置を構成することができる。
【００４６】
その他、用途の面では、実施例１や２及び３と同様な分野での適用が可能である。
【実施例６】
【００４７】
図２７から図３０を用いて、本発明の第６の実施例を説明する。
【００４８】
本実施例では、上記実施例におけるバックライトモジュール光源を用いて、液晶パネル表示装置を構成する。図２７に示すように、バックライトモジュール筺体３０上に、パッケージ構成３２を実装搭載した後、光学シート等の光学系と液晶パネルを合せて、液晶表示装置を作製する。バックライトモジュール光源から出射された光線３３は、拡散板３４，プリズムシート３５，拡散フィルム３６，下部偏光板３７，薄膜トランジスタ回路及びカラーフィルタを含む液晶パネル３８，上部偏光板３９を通して透過する。この際、パッケージ光源と拡散板との距離をｈとした場合、tanθ＝２ｈ／ｄ の関係を満たす角度θにおいて、設計によりピーク強度を持つように放射角分布を設定することができる。即ち、パッケージ光源と拡散板との距離に応じて、放射角分布を設計制御することにより、バックライトモジュール光源としての輝度分布や色度分布の均一性を向上させることが可能である。図２８の構成では、図２７の構成と同様に設定するが、光学シートのうち、プリズムシート３５をレンチキュアレンズシート４０で置き換えている。この場合においても、パッケージ光源と拡散板との距離をｈとして、tanθ＝２ｈ／ｄ の関係を満たす角度θにおいて、設計によりピーク強度を持つように放射角分布を設定することができる。さらに、レンチキュアレンズシートにより、正面方向の輝度を改善できる効果がある。また、レンチキュアレンズシートの下面に拡散反射フィルムを一体化させることも可能である。レンチキュアレンズシートの下面に拡散反射フィルムを貼り合わせ、レンズとなる領域に対応させてその領域にスリット形状をもたせた拡散反射フィルムを設定することにより、レンズに入射する放射分布成分は液晶パネルの正面方向に輝度を向上させ、レンズに直接入射しない放射分布成分は拡散反射フィルムにより反射されて、放射分布が混合されて再度レンズに入射させるようにして正面方向の輝度向上に寄与させることができる。これらにより、バックライト光源に有効活用ができ、より効率の高いバックライトモジュールが実現できる。また輝度分布や色度分布の均一性に対する制御性が向上できる。液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、必要とされるバックライトモジュール光源の仕様を所望の条件に相対的に容易に対応設定できることになる。
【００４９】
用途の面では、上記実施例と同様に適用できるが、特に中型から大型テレビ用の液晶パネル表示装置及びバックライトモジュールとして適用が可能である。図２９には、バックライトモジュール４１と、バックライトの制御回路及び駆動回路４２、及び液晶パネルの構成を示す。また図３０には、車載カーナビゲーション用の液晶表示装置を示し、バックライトモジュール及び光学系を含む液晶表示装置４４，回路配線４５，駆動回路４６により構成される。本発明により、液晶表示装置のサイズに係らず、放射角分布を制御したバックライトモジュールを機能させることにより、必要とされる輝度分布や色度分布の均一性を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明内容は、発光効率の高い高出力高輝度の白色光源や、大型液晶テレビ用の液晶表示装置や携帯電話やパソコン用などの中小型液晶表示装置に対するバックライトモジュール及びバックライト光源として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図２】従来技術におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図３（ａ）】従来技術におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図３（ｂ）】従来技術におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図３（ｃ）】従来技術におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図４（ａ）】本発明一実施例におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図４（ｂ）】本発明一実施例におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図４（ｃ）】本発明一実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図５】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図６】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図７】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図８】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図９】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図１０】計算による完全拡散光分布を示す図。
【図１１】従来技術の樹脂封止による放射光分布の測定結果を示す図。
【図１２】本発明技術の樹脂形状封止による放射光分布の測定結果を示す図。
【図１３】本発明技術の樹脂形状の有無による光束の測定結果を示す図。
【図１４】本発明技術の樹脂形状の有無による発光効率の測定結果を示す図。
【図１５】本発明技術の樹脂形状領域による放射光分布の計算結果を示す図。
【図１６（ａ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図１６（ｂ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の作製工程を示す断面図。
【図１６（ｃ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図１７】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図１８】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図１９】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図２０】本発明技術他実施例の樹脂形状封止による放射光分布の測定結果を示す図。
【図２１】本発明技術他実施例の樹脂形状封止による放射光分布の測定結果と計算結果を比較する図。
【図２２】従来技術におけるバックライトモジュール光源ユニット構造の構成を示す上面図。
【図２３】従来技術におけるバックライトモジュールの構成を示す上面図。
【図２４（ａ）】従来技術によるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図２４（ｂ）】従来技術におけるパッケージ光源の放射角分布を示す図。
【図２５】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す上面図。
【図２６】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図２７】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源ユニット構造の構成を示す上面図。
【図２８】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源の構成を示す上面図。
【図２９】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源の構成を示す上面図。
【図３０】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源の構成を示す上面図。
【図３１（ａ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図３１（ｂ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の放射角分布を示す図。
【図３１（ｃ）】本発明他実施例におけるパッケージ光源の放射角分布を示す図。
【図３２】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す上面図。
【図３３】本発明他実施例におけるパッケージ光源の構成を示す断面図。
【図３４】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源ユニット構造の構成を示す上面図。
【図３５】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源と液晶表示装置の構成を示す断面図。
【図３６】本発明他実施例におけるバックライトモジュール光源と液晶表示装置の構成を示す断面図。
【図３７】本発明の発光ダイオード素子バックライトモジュールを用いた大型液晶パネル表示装置。
【図３８】本発明の発光ダイオード素子バックライトモジュールを用いたカーナビゲーション用液晶パネル表示装置。
【符号の説明】
【００５２】
１…下地配線基板、２，２０…配線、３，２１…反射板、４…ワイヤボンディング実装発光ダイオード素子、５…ワイヤ、６，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，２６,２７…透明樹脂、７…フリップチップ実装発光ダイオード素子、１５，２８，１９，３１…配線基板、１６，２９，３２…パッケージ構成、１７，３０…バックライトモジュール筺体、１８…配列ユニット基板、２２…赤色発光ダイオード素子、２３，２４…緑色発光ダイオード素子、２５…青色発光ダイオード素子、３３…バックライト光線、３４…拡散板、３５…正プリズムシート、３６…拡散フィルム、３７…下部偏光板、３８…薄膜トランジスタ回路とカラーフィルタ及び液晶パネル、３９…上部偏光板、４０…レンチキュラレンズシート、４１…バックライトモジュール、４２…バックライト制御回路及び駆動回路、４３…光学系及び液晶パネル、４４…液晶表示装置、４５…回路配線、４６…駆動回路。
【図１】
2007220765.tif 000003
【図２】
2007220765.tif 000004
【図３（ａ）】
2007220765.tif 000005
【図３（ｂ）】
2007220765.tif 000006
【図３（ｃ）】
2007220765.tif 000007
【図４（ａ）】
2007220765.tif 000008
【図４（ｂ）】
2007220765.tif 000009
【図４（ｃ）】
2007220765.tif 000010
【図５】
2007220765.tif 000011
【図６】
2007220765.tif 000012
【図７】
2007220765.tif 000013
【図８】
2007220765.tif 000014
【図９】
2007220765.tif 000015
【図１０】
2007220765.tif 000016
【図１１】
2007220765.tif 000017
【図１２】
2007220765.tif 000018
【図１３】
2007220765.tif 000019
【図１４】
2007220765.tif 000020
【図１５】
2007220765.tif 000021
【図１６（ａ）】
2007220765.tif 000022
【図１６（ｂ）】
2007220765.tif 000023
【図１６（ｃ）】
2007220765.tif 000024
【図１７】
2007220765.tif 000025
【図１８】
2007220765.tif 000026
【図１９】
2007220765.tif 000027
【図２０】
2007220765.tif 000028
【図２１】
2007220765.tif 000029
【図２２】
2007220765.tif 000030
【図２３】
2007220765.tif 000031
【図２４（ａ）】
2007220765.tif 000032
【図２４（ｂ）】
2007220765.tif 000033
【図２５】
2007220765.tif 000034
【図２６】
2007220765.tif 000035
【図２７】
2007220765.tif 000036
【図２８】
2007220765.tif 000037
【図２９】
2007220765.tif 000038
【図３０】
2007220765.tif 000039
【図３１（ａ）】
2007220765.tif 000040
【図３１（ｂ）】
2007220765.tif 000041
【図３１（ｃ）】
2007220765.tif 000042
【図３２】
2007220765.tif 000043
【図３３】
2007220765.tif 000044
【図３４】
2007220765.tif 000045
【図３５】
2007220765.tif 000046
【図３６】
2007220765.tif 000047
【図３７】
2007220765.tif 000048
【図３８】
2007220765.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月12日(2007.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図３２から図３４を用いて、本発明の第５の実施例を説明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本実施例では、実施例４と同様に、液晶表示装置のバックライトモジュールに適用した場合について示す。実施例４と同様にパッケージ構成及びバックライトモジュールを作製するが、パッケージ構成において、図３２に示すように、配線基板３１上に対して、赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子に対して、それぞれ一つずつ小型のパッケージ構成として、対応する４つのパッケージを一組のパッケージ構成３２としてみなして構成する。図３３の断面は、図３２におけるＢＢ′線における断面である。図３４では、一組のパッケージ構成がユニット構造を示す配線基板３１上に実装搭載されている。図３２のユニット構造を実施例４に示すようなバックライトモジュール筺体に実装搭載することにより、液晶パネル表示装置のバックライト光源とすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図３５から図３８を用いて、本発明の第６の実施例を説明する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本実施例では、上記実施例におけるバックライトモジュール光源を用いて、液晶パネル表示装置を構成する。図３５に示すように、バックライトモジュール筺体３０上に、パッケージ構成３２を実装搭載した後、光学シート等の光学系と液晶パネルを合せて、液晶表示装置を作製する。バックライトモジュール光源から出射された光線３３は、拡散板３４，プリズムシート３５，拡散フィルム３６，下部偏光板３７，薄膜トランジスタ回路及びカラーフィルタを含む液晶パネル３８，上部偏光板３９を通して透過する。この際、パッケージ光源と拡散板との距離をｈとした場合、tanθ＝２ｈ／ｄ の関係を満たす角度θにおいて、設計によりピーク強度を持つように放射角分布を設定することができる。即ち、パッケージ光源と拡散板との距離に応じて、放射角分布を設計制御することにより、バックライトモジュール光源としての輝度分布や色度分布の均一性を向上させることが可能である。図３６の構成では、図３５の構成と同様に設定するが、光学シートのうち、プリズムシート３５をレンチキュアレンズシート４０で置き換えている。この場合においても、パッケージ光源と拡散板との距離をｈとして、tanθ＝２ｈ／ｄ の関係を満たす角度θにおいて、設計によりピーク強度を持つように放射角分布を設定することができる。さらに、レンチキュアレンズシートにより、正面方向の輝度を改善できる効果がある。また、レンチキュアレンズシートの下面に拡散反射フィルムを一体化させることも可能である。レンチキュアレンズシートの下面に拡散反射フィルムを貼り合わせ、レンズとなる領域に対応させてその領域にスリット形状をもたせた拡散反射フィルムを設定することにより、レンズに入射する放射分布成分は液晶パネルの正面方向に輝度を向上させ、レンズに直接入射しない放射分布成分は拡散反射フィルムにより反射されて、放射分布が混合されて再度レンズに入射させるようにして正面方向の輝度向上に寄与させることができる。これらにより、バックライト光源に有効活用ができ、より効率の高いバックライトモジュールが実現できる。また輝度分布や色度分布の均一性に対する制御性が向上できる。液晶パネル表示装置のサイズや使用条件等によって、必要とされるバックライトモジュール光源の仕様を所望の条件に相対的に容易に対応設定できることになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
用途の面では、上記実施例と同様に適用できるが、特に中型から大型テレビ用の液晶パネル表示装置及びバックライトモジュールとして適用が可能である。図３７には、バックライトモジュール４１と、バックライトの制御回路及び駆動回路４２、及び液晶パネルの構成を示す。また図３８には、車載カーナビゲーション用の液晶表示装置を示し、バックライトモジュール及び光学系を含む液晶表示装置４４，回路配線４５，駆動回路４６により構成される。本発明により、液晶表示装置のサイズに係らず、放射角分布を制御したバックライトモジュールを機能させることにより、必要とされる輝度分布や色度分布の均一性を確保できる。