WO2011016269A1

WO2011016269A1 - レンズ、発光モジュール、発光素子パッケージ、照明装置、表示装置、およびテレビ受像装置

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Abstract

　レンズ（１１）は、お椀型の形状になっており、お椀状の内側面（１１Ｎ）を受光面である収容窪み（１１Ｎ）に、お椀状の外側面（１１Ｓ）を光出射面であるレンズ面（１１Ｓ）にしている。そして、お椀状の内側面（１１Ｎ）が、お椀状のレンズ（１１）の底に向かって先細りする一方、お椀状のレンズ（１１）の底となる先細りした端部には、外側面（１１Ｓ）から錐体状の先端窪み（１２）が形成される。

Description

レンズ、発光モジュール、発光素子パッケージ、照明装置、表示装置、およびテレビ受像装置

　本発明は、光を透過させるレンズ、レンズを含む発光モジュール、発光素子パッケージ、発光モジュールを含む照明装置、照明装置を含む表示装置、および、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。

　特許文献１に記載のＬＥＤは、図１７の断面図に示されるように、実装基板１２１に実装される。そして、このＬＥＤ１３１の光出射面を覆うように、レンズ１１１が被せられる。さらに、このレンズ１１１のレンズ面１１１Ｓにおける面頂点付近には、逆円錐状の窪み１１２が形成される。この窪み１１２の面は、ＬＥＤ１３１における光出射面の垂直軸ｃｘに対して、５５°～８５°の傾斜角を有する。

　このようなレンズ１１１であると、ＬＥＤ１３１の光出射面から正面方向に進む比較的光強度の強い光は、ＬＥＤ１３１の垂直軸ｃｘに対して６０°～７０°程度に傾いた方向に進む（図中のθ参照）。すると、赤色発光ＬＥＤ１３１、緑色発光ＬＥＤ１３１、青色発光ＬＥＤ１３１、の各々にレンズ１１１が被せられ、かつ、それらＬＥＤ１３１が適切な間隔で並ぶと、十分な混色が生じて白色光が生成される。

特開２００７－５７９１号公報

　しかしながら、レンズ１１１を透過するＬＥＤ１３１の光の広がり度合い（拡散度合い）は、十分ではない。そのため、カラースパッタ現象を抑制するためには、ＬＥＤ１３１の正面方向にて、ある程度の長さが必要になる（例えば、図１８に示すように、実装基板１２１から光学シート１４６までの距離ｈが必要になる）。

　そして、図１８に示すように、ＬＥＤ１３１の正面方向にて長さが比較的長くなると(特許文献１の段落0046参照)、バックライトユニットおよび液晶表示装置の厚みが増大することになる。そのため、昨今の表示装置に必要とされる薄型化が達成されない。

　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、照明装置および表示装置の薄型化達成のために適したレンズ等を提供することにある。

　光出射面を含むレンズにあって、光出射面には、第１窪みが形成されており、光出射面の背面から進入する光を受ける第１窪みの内面は、光を全反射させるととともに、光出射面に光を導けるような傾斜角θ１を有する。そして、その傾斜角θ１は、錐体状の第１窪みの中心軸と、第１窪みの外面の少なくとも一部との成す角度で定義され、その傾斜角θ１が、以下の条件式（１）を満たす。
　１５°≦θ１≦５３°　…　条件式（１）

　このようになっていると、例えば発光素子の光が、レンズの背面から供給された場合、その光が第１窪みにて全反射すると、その光はレンズの光出射面に向かいやすい。そして、この光出射面は、その光を入射角に応じて、透過させたり全反射させたりする。

　そして、第１窪みから進行する光は、直接、光出射面から出射したり、光出射面で全反射した後に、他の面での全反射し、再度、光出射面に戻ってきた後に、その光出射面から出射したりする。そのため、この光出射面からの出射光の大部分は、例えば、第１窪みから出射する光に比べて、レンズの正面方向に進まず、レンズを中心にして広がるように進行する（つまり、レンズを中心にして、放射状に光が進行する）。

　すると、このようなレンズが複数配置され、それらレンズからの出射光が混ざるようにする場合、光を混ぜ合わせるために要するレンズの正面方向の距離は短くてすむ。すると、例えば、このようなレンズを発光素子に被せ、レンズからの出射光を混ぜ合わせ面状光を生成する照明装置は、比較的薄型になる。その上、光が混ざり合いやすいことから、その面状光に、光量ムラが含まれにくい。つまり、以上のレンズは、照明装置の薄型化達成のために適したレンズといえる。

　なお、光出射面の少なくとも一部は、第１窪みの内面から全反射して進行してくる光を、全反射させ、背面に導ける傾斜角θ２を有すると望ましい。

　詳説すると、傾斜角θ２は、対向する第１窪みの内面と光出射面の内面との成す角度で定義され、その傾斜角θ２が、以下の条件式（２）を満たすと望ましい。
　４５°≦θ２≦１３５°　…　条件式（２）

　なぜなら、この条件式（２）の範囲外の場合、レンズの光出射面からの出射光が、レンズの背面側に向かったり、あるいは、レンズの中心軸に比較的沿うように進行したりして、レンズから拡散光が出射しにくくなるためである。

　また、レンズの背面には、光出射面に向かって先細りする第２窪みが形成されると望ましい。このようになっていると、光出射面で全反射した光が、レンズの背面に向かう途中で、第２窪みにて全反射しやすい。すると、この第２窪みによって、光出射面への入射角が変えられ、レンズを中心にして広がるような出射光が生成しやすくなる。

　特に、第２窪みは、背面に向かって裾広がりすると、一層、レンズを中心にして広がるような出射光が生成しやすくなる。

　なお、レンズの材料は、特に限定されるものではないが、１．４９以上１．６以下の屈折率Ｎｄを有する材料であると望ましい。

　また、レンズの第１窪みの底、および第１窪みと光出射面との連なり部分のような、レンズ内部を行き交う光が透過または反射しやすい箇所の少なくとも一方が、曲面形状であると望ましい。

　このようになっていると、それらの箇所で光が透過または反射する場合に、光が別れて進行しなくなる。そのため、このようなレンズを搭載する照明装置の光には、光が別れて進行することに起因する光量ムラは含まれない。

　なお、以上のようなレンズと、そのレンズに対して光を供給する発光素子と、レンズおよび発光素子を取り付けた実装基板と、を含む発光モジュールも、本発明といえる。また、以上のレンズと、レンズの背面に光を供給する発光素子と、を密着させた発光素子パッケージも、本発明といえるし、その光素子パッケージを取り付けた実装基板を含む発光モジュールも、本発明といえる。

　そして、このような発光モジュールでは、レンズの背面に、拡散反射部材が面すると望ましい。

　このようになっていると、拡散反射部材によって、特定の方向だけに光は進行せず、種々方向に進む。そのため、光出射面への入射角が変えられ、レンズを中心にして広がるような出射光が生成されやすくなる。

　なお、拡散反射部材は、実装基板にて発光素子を実装する実装面に成膜された薄膜、または、レンズの背面と実装基板の実装面との間に介在する拡散反射シート、であると望ましい。

　また、発光モジュールを含む照明装置、さらには、その照明装置と照明装置からの光を受ける表示パネル（液晶表示パネル等）とを含む表示装置も、本発明といえる。また、そのような表時装置を含むテレビ受像装置も、本発明といえる。

　本発明のレンズによると、受けた光をレンズ周囲に拡散させながら出射させられる。そのため、このレンズが敷き詰められた照明装置は、光を混ぜ合わせるために要するレンズの正面方向の距離を短くでき、薄型になる。

は、実装基板、ＬＥＤ、およびレンズを示す断面図である。は、レンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、レンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、バックライトユニットに搭載されるレンズからの出射光を示す光路図である。は、比較例であるレンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、比較例であるレンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、比較例であるレンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、比較例であるレンズを介して進行するＬＥＤの光の一例を示す光路図である。は、実装基板、ＬＥＤ、およびレンズを示す断面図である。は、実装基板、ＬＥＤ、およびレンズを示す断面図である。は、実装基板、ＬＥＤ、およびレンズを示す断面図である。は、実装基板、ＬＥＤ、レンズ、および拡散反射シートを示す断面図である。は、液晶表示装置の分解斜視図である。は、液晶表示装置におけるバックライトユニットの断面図である。は、ＬＥＤの指向特性を示す極座標のグラフである。は、テレビ受像装置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実装基板、ＬＥＤ、およびレンズを示す断面図である。は、従来のバックライトユニットに搭載されるレンズの出射光を示す光路図である。

　［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。また、光路図における一点鎖線矢印は光を意味し、矢印線に併記される黒丸は、紙面に対する垂直方向を意味する。

　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１３は液晶表示装置６９を示す分解斜視図であり、図１４は液晶表示装置６９に含まれるバックライトユニット４９を示す断面図である（なお、断面方向は、図１３のＡ－Ａ’線矢視方向である）。

　図１３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の出射面側には、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（発光モジュール）ＭＪは、実装基板２１、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）３１、およびレンズ１１を含む。

　実装基板２１は、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ＬＥＤ３１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。

　ＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１の種類は多々あり、以下のようなＬＥＤ３１が挙げられる。例えば、ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１であってもよい。

　なお、ＬＥＤ３１の固有の指向特性を、極座標で示すと図１５のようになる（なお、極座標の中心は、ＬＥＤ３１の発光点を示し、縦軸および横軸は最大光強度を１．０とした規格化された規格化光強度である）。この図からわかるように、ＬＥＤ３１は、出射面の正面方向（すなわち０°）で最も強い光強度を有する一方、水平方向に近づくにつれて光強度を弱めている（なお、このような光強度の分布は、ランバート分布といえる）。

　また、図１３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ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１の列と８個のＬＥＤ３１の列とを１３個のＬＥＤ３１の列にするように並ばせ、さらに、１３個のＬＥＤ３１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、ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１は、Ｙ方向に沿って隣り合う別の１３個の直列接続されたＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１は、並列駆動される。

　レンズ１１は、約１．４９以上かつ約１．６以下の屈折率Ｎｄを有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）等で形成されており、ＬＥＤ３１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ＬＥＤ３１を収容可能な収容窪み１１Ｎを有し、その収容窪み１１ＮとＬＥＤ３１との位置を合わせつつ、ＬＥＤ３１に覆い被さる（後述の図１参照）。すると、レンズ１１の内部に、ＬＥＤ３１が埋め込まれ、ＬＥＤ３１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１１の詳細については後述する。

　バックライトシャーシ４１は、図１３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、例えば、リベット（不図示）を介して接続される。

　大判反射シート４２は、反射面４２Ｕを有する光学部材で、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。

　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、ＬＥＤ３１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に重なる板状の光学部材であり、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。

　プリズムシート４４は、拡散板４３に重なるシート状の光学部材である。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、ＬＥＤ３１の配置個数の少ないＹ方向に沿って延び、ＬＥＤ３１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に重なるシート状の光学部材である。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、複数枚の光学部材４３～４５に通過させ、液晶表示パネル５９へ供給する。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、レンズ１１について、図１～図８を用いながら詳説する。図１の部分断面図に示すように、レンズ１１は、お椀型の形状であり、お椀状の内側面１１Ｎで、ＬＥＤ３１を覆う。詳説すると、レンズ１１は、お椀状の内側面１１Ｎを、ＬＥＤ３１を収容する収容窪み１１Ｎにし、お椀状の外側面１１Ｓを光出射面であるレンズ面１１Ｓにしている。

　そして、受光面となるお椀状の内側面１１Ｎ（すなわち、収容窪み１１Ｎ）は、お椀状のレンズ１１の底に向かって先細りする一方、お椀状のレンズ１１の底となる先細りした端部には、外側面１１Ｓ（すなわち、レンズ面１１Ｓ）から錐体状の先端窪み１２が形成される（掘り込まれる）。

　収容窪み（第２窪み）１１Ｎは、ＬＥＤ３１を収容可能なように、レンズ１１のＬＥＤ３１の外形以上の入口１１Ｎｐを含み、その入口１１Ｎｐからお椀状のレンズ１１の底に向かって先細りした形、例えば円錐に類似した形になっている（なお、収容窪み１１Ｎの深さは、ＬＥＤ３１の高さよりも深い）。

　なお、このように先細りした収容窪み１１Ｎの先端（すなわち、収容窪み１１Ｎの底）に重なるとともに、入口１１Ｎｐの面内中心に重なる軸を、中心軸ＣＸとする。すると、レンズ１１の収容窪み１１Ｎが実装基板２１上のＬＥＤ３１を覆う場合に、中心軸ＣＸはＬＥＤ３１（例えば、ＬＥＤ３１の出射面の面内中心）に重なる。そして、このように収容窪み１１ＮがＬＥＤ３１を覆った場合に、収容窪み１１ＮとＬＥＤ３１とは接触しないように設計される。

　また、収容窪み１１Ｎの面は、収容窪み１１Ｎの底であり中心軸ＣＸに重なる底面部分１１Ｎｂと、収容窪み１１Ｎの底以外であり側面に相当する側面部分１１Ｎｓと、を含む。そして、底面部分１１Ｎｂの面形状では、収容窪み１１Ｎ側に曲率中心が位置し、側面部分１１Ｎｓの面形状では、レンズ面１１Ｓ側に曲率中心が位置する。さらに、底面部分１１Ｎｂの曲率半径は、側面部分１１Ｎｓの曲率半径に比べて短い（要は、底面部分１１Ｎｂの面形状の曲率は、側面部分１１Ｎｓの面形状の曲率に比べて強い）。

　その結果、収容窪み１１Ｎの面形状は、トランペットのベルの内側面のような面形状になる。要は、収容窪み１１Ｎの面形状は、お椀状のレンズ１１における底に向かって先細りする一方、お椀の入口１１Ｎｐに向かって裾広がりした形状になる（特に、収容窪み１１Ｎの入口１１Ｎｐから底面部分１１Ｎｂに至るまでに、側面部分１１Ｎｓの面頂点の連なりが、収容窪み１１Ｎのくびれになる)。

　一方、先端窪み（第１窪み）１２は、お椀状の底となる先細りした端部、いいかえると、お椀状のレンズ１１におけるレンズ面１１Ｓの面頂点から掘り込まれる。そして、この先端窪み１２は、先細りした形状、例えば円錐のような錐体状になっている。

　以上のような、収容窪み１１Ｎと先端窪み１２とを含むレンズ１１で、ＬＥＤ３１の光を透過させると、例えば図２に示すような光路が生じる。

　詳説すると、ＬＥＤ３１の出射面から底面部分１１Ｎｂに到達した光の大部分は、その底面部分１１Ｎｂにて屈折し、レンズ１１内部に進入する（なお、ＬＥＤ３１のほぼ直上である底面部分１１Ｎｂには、比較的高い光強度の光が入射している；図１５参照）。

　この底面部分１１Ｎｂに到達する光は、収容窪み１１Ｎの中心軸ＣＸに対して、過度な傾斜角をもたない光である。そのため、レンズ１１内部に進入する光の大部分は、底面部分１１Ｎｂにて過度に屈折することなく、底面部分１１Ｎｂの直上付近の先端窪み１２に到達する。

　先端窪み１２の面は、レンズ面１１Ｓの面頂点から先細りした窪みの面（錐面）である。そのため、中心軸ＣＸに対して先端窪み１２の内面（レンズ１１内部における先端窪み１２の面）は鈍角になる。すると、その先端窪み１２の内面に到達する光が全反射すると、レンズ面１１Ｓに向かいやすくなる。

　先端窪み１２の内面から全反射した光が到達するレンズ面１１Ｓの内面（レンズ１１内部におけるレンズ面１１Ｓ）は、先端窪み１２の内面に対して交差する。そのため、そのレンズ面１１Ｓの内面に到達した光は、全反射すると、収容窪み１１Ｎに戻るように進行しやすい。

　そして、収容窪み１１Ｎに戻るように光が進行する場合、その光は、先端窪み１２の内面よりも中心軸ＣＸから乖離したレンズ面１１Ｓから向かってくる。そのため、その光は、収容窪み１１Ｎにおいて、底面部分１１Ｎｂよりも中心軸ＣＸから乖離した側面部分１１Ｎｓに到達しやすい。

　そして、側面部分１１Ｎｓを含む収容窪み１１Ｎは、レンズ１１の形状と類似した先細り形状であるので、レンズ面１１Ｓに対向する側面部分１１Ｎｓも、レンズ面１１Ｓと同じように傾斜する。すると、レンズ面１１Ｓから収容窪み１１Ｎに向かいつつ、そのレンズ面１１Ｓの全反射点よりもレンズ１１の周縁に向かうように進行する光は、側面部分１１Ｎｓで全反射し、さらに、レンズ１１の周縁に向かい、もう一度、側面部分１１Ｎｓ（要は、実装面２１Ｕに近い側面部分１１Ｎｓ）で全反射しやすい。

　そして、そのような全反射光は、図２に示すように、実装面２１Ｕの面内方向に対して過度に乖離することなく、レンズ面１１Ｓに到達する。すると、その光のレンズ面１１Ｓに対する入射角は、臨界角よりも小さくなりやすく、外部に向かって出射しやすい。つまり、レンズ１１の内部で、実装面２１Ｕの面内方向に沿うよう進行する光は、レンズ面１１Ｓの周縁から、拡散板４３に向かいつつも、収容窪み１１Ｎから乖離するように出射する。そのため、レンズ面１１Ｓからの出射光は、レンズ１１を中心に拡散するように出射する。

　一方で、図３に示すように、ＬＥＤ３１の出射面からの光のうち、収容窪み１１Ｎの底面部分１１Ｎｂではなく、側面部分１１Ｎｓに入射する光も存在する（なお、このような光の光強度は、ＬＥＤ３１の正面方向の光強度よりも低い）。このような光は、側面部分１１Ｎｓにて屈折し、レンズ１１内部に進入するものの、先端窪み１２に対して乖離する方向に進行して、対向するレンズ面１１Ｓに向かいやすい。

　そして、このレンズ面１１Ｓに向かう光は、先端窪み１２の内面を経てレンズ面１１Ｓに向かう光に比べて、小さな入射角でレンズ面１１Ｓに入射する。そのため、その光は、レンズ面１１Ｓにて全反射することなく、外部に出射する（すなわち、最小限の屈折回数で、光が外部に出射する）。そして、この出射光は、スネルの法則にしたがい、レンズ面１１Ｓに対する法線方向に対して比較的大きな出射角を有するので、拡散板４３に向かいつつも、先端窪み１２から乖離するように進行する。したがって、この出射光も、レンズ１１を中心に拡散するように出射する。

　つまり、図２および図３の光路図を踏まえると、レンズ１１は、自身を中心にして光を拡散させつつ出射する拡散レンズといえる（要は、レンズ１１からの出射光は、レンズ１１を中心に、比較的仰角を小さくしつつ、放射状に進行する）。そして、このようなレンズ１１であると、例えば、図４に示すように、バックライトシャーシ４１の底面４１Ｂと拡散板４３との距離Ｈが、比較的短くなったとしても（要は、バックライトユニット４９の厚みが薄くなったとしても）、拡散板４３には、複数のレンズ１１からの出射光が重なり合って到達する。

　つまり、このようなレンズ１１が複数配置され、それらレンズ１１からの出射光が混ざるようになっていると、光を混ぜ合わせるために要するレンズ１１の正面方向の距離は短くてすむ。そのため、例えば、このようなレンズ１１をＬＥＤ３１に被せ、レンズ１１からの出射光を混ぜ合わせ面状光を生成するバックライトユニット４９は、比較的薄型になる。

　その上、このようなバックライトユニット４９では、複数のレンズ１１からの出射光が重なり合うことなく、拡散板４３に到達することで、その拡散板４３に、出射光の映り込む領域と、出射光の到達しない領域とが混在し、拡散板４３等からの透過光（バックライト光）に光量ムラが含まれるというような事態は起こらない。

　また、ＬＥＤ３１も固有バラツキで、光強度に若干の差があったとしても、拡散板４３には、重なり合った光が到達するので、拡散板４３等を透過するバックライト光に、ＬＥＤ３１の固有の光強度に起因する光量ムラが含まれにくくなる。

　なお、図２に示すように、レンズ１１の内側面１１Ｎである収容窪み１１Ｎの底から進入する光を受ける先端窪み１２の内面は、光を全反射させるととともに、レンズ１１の外側面１１Ｓであるレンズ面１１Ｓに光を導けるように傾いているが、その角度（傾斜角θ１）には、望ましい範囲がある。その範囲は、以下の条件式（１）の範囲である。

　　　１５°≦θ１≦５３°　…　条件式（１）
　　ただし、
　　　　θ１：錐体状の先端窪み１２の中心軸ＣＸと、先端窪み１２の錐面
　　　　　　（詳説すると、外部に接する先端窪み１２の外面）との成す角
　　　　　　　度
　　である。

　例えば、θ１が条件式（１）の下限値を下回る場合、図５に示すように、錐体状の先端窪み１２の裾は小型化し、極めて細長い先端窪み１２になる。そのため、先端窪み１２の面は、中心軸ＣＸに沿うように傾き、ＬＥＤ３１の正面方向の光を受光しづらくなる。すると、図５に示すように、ＬＥＤ３１の正面方向に進む光が、先端窪み１２に到達せずに、レンズ面１１Ｓに直接到達する。

　このような場合、レンズ面１１Ｓに対する光の入射角は比較的小さいので、その光は全反射することなく、レンズ面１１Ｓを透過し、外部に出射する。その上、その出射光の出射角は、入射角よりも大きくなるものの、その入射角が小さいので、さほど大きな出射角にはならない。そのため、このようなレンズ１１は、レンズ面１１Ｓからの光を、レンズ１１の中心軸ＣＸから大きく乖離させづらく、拡散させられない。

　一方で、θ１が条件式（１）の上限値を上回る場合、図６に示すように、先端窪み１２の裾は大型化し、深さを比較的浅くした先端窪み１２になる。そのため、先端窪み１２の面は、中心軸ＣＸから乖離するように傾き、ＬＥＤ３１の正面方向の光を受光しやすくなる。すると、図６に示すように、ＬＥＤ３１の正面方向に進む光が、先端窪み１２の内面に直接到達する。

　このような場合、先端窪み１２の内面に対する光の入射角は、図２に示される先端窪み１２の内面に対する光の入射角に比べて小さくなり、その光は全反射することなく、先端窪み１２の内面を透過し、外部に出射しやすい。その上、先端窪み１２の裾を境にして連なる先端窪み１２の内面とレンズ面１１Ｓとは、交差関係にあるために、先端窪み１２の内面からの出射光は、レンズ面１１Ｓからの出射光に比べて中心軸ＣＸから乖離しづらい。そのため、このようなレンズ１１は、先端窪み１２の内面からの出射光を、レンズ１１の中心軸ＣＸから大きく乖離させづらく、拡散させられない。

　しかしながら、θ１が条件式（１）の範囲内であれば、図２に示すように、ＬＥＤ３１の正面方向の光の大部分は、収容窪み１１Ｎを介してレンズ１１内部に進入し、その光は先端窪み１２の内面で全反射した後に、レンズ面１１Ｓでも全反射して、収容窪み１１Ｎに戻るように進行する。さらに、その光は、先細りした収容窪み１１Ｎの側面部分１１Ｎｓにて、複数回または単数回、反射した後に、中心軸ＣＸから乖離しつつレンズ面１１Ｓに向かい、そのまま外部に出射しやすい。

　そのため、このレンズ面１１Ｓからの出射光は、レンズ１１（ひいては中心軸ＣＸ）を中心に拡散するように進行する。つまり、図２に示されるレンズ１１は、図５および図６に示されるレンズ１１と違って、最も光強度の強いＬＥＤ３１の正面方向の光を、効率よく拡散させられる。そのため、このようなレンズ１１を搭載するバックライトユニット４９は、薄型でありながら、一層、光量ムラを含まないバックライト光を生成する。

　なお、レンズ面１１Ｓは、先端窪み１２の内面で全反射してきた光を、さらに全反射させ、収容窪み１１Ｎ（望ましくは、側面部分１１Ｎｓ）に導けるように傾いているが、その角度（傾斜角θ２）には、望ましい範囲がある。その範囲は、以下の条件式（２）の範囲である。

　　　４５°≦θ２≦１３５°　…　条件式（２）
　　ただし、
　　　θ２：対向する先端窪み１２の内面とレンズ面１１Ｓの内面との成す
　　　　　　角度
　　である。

　例えば、θ２が条件式（２）の下限値を下回る場合、図７に示すように、先端窪み１２の内面から全反射し、レンズ面１１Ｓに到達する光の入射角は、比較的小さくなりやすい。そのため、その光は、レンズ面１１Ｓにて全反射することなく、透過し、外部に出射しやすい。そして、このように外部に出射する光は、先端窪み１２の内面からの光が水平方向に近づくように進行している場合、レンズ１１の背面側（すなわち、実装基板２１）に近づくように進行しやすい。

　そのため、このようなレンズ１１は、レンズ面１１Ｓからの光を、別のレンズ１１からの光と混ぜ合わせにくい。すると、複数のレンズ１１からの出射光が重なり合わないことに起因して、バックライト光に光量ムラが含まれかねない。

　一方で、θ２が条件式（２）の上限値を上回る場合、図８に示すように、先端窪み１２の内面から全反射し、レンズ面１１Ｓに到達する光の入射角は、図２に示されるレンズ面１１Ｓに対する入射角に比べて大きくなりやすい。そのため、レンズ面１１Ｓでは、全反射が起きやすい。ただし、その全反射した光の屈折角は、比較的大きく、収容窪み１１Ｎではなく、実装面２１Ｕに面するレンズ１１の背面に到達しやすい。

　その上、レンズ１１の背面で全反射が生じ、その全反射光がレンズ面１１Ｓを透過し、外部に出射する場合、レンズ面１１Ｓ（詳説すると、レンズ面１１Ｓの内面）が実装面２１Ｕに比較的近づいた傾斜に起因して、出射光は中心軸ＣＸから乖離しづらい。そのため、このようなレンズ１１は、レンズ面１１Ｓからの光を、レンズ１１の中心軸ＣＸから大きく乖離させづらく、バックライト光に光量ムラが含まれかねない。また、レンズ面１１Ｓからの全反射光が、レンズ１１の背面を透過して、実装面２１Ｕに吸収され、光量損失が生じることもある。

　しかしながら、θ２が条件式（２）の範囲内であれば、図２に示すように、レンズ１１からの光は、レンズ１１、ひいては中心軸ＣＸを中心に拡散するように進行する。したがって、このようなレンズ１１を搭載するバックライトユニット４９は、薄型でありながら、より一層、光量ムラを含まないバックライ光を生成する。

　［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、以上では、レンズ１１の背面１１Ｂに、収容窪み１１Ｎが形成されていたが、これに限られるものではない。すなわち、レンズ１１が、図９に示すように、収容窪み１１Ｎを有さず、ＬＥＤ３１の光を背面１１Ｂで受けてもよい（なお、レンズ１１の背面１１Ｂには、実装基板２１に対して、レンズ１１を取り付けるための脚部１１Ｆが形成されている）。

　このようなレンズ１１であっても、レンズ１１の背面１１Ｂから供給されるＬＥＤ３１の光は、先端窪み１２にて全反射し、レンズ面１１Ｓに向かいやすく、このレンズ面１１Ｓは、その光を入射角に応じて、透過させたり全反射させたりする。そして、先端窪み１２から進行する光は、直接、レンズ面１１Ｓから出射したり、レンズ面１１Ｓで全反射した後に、他の面（例えば、背面１１Ｂ）で全反射し、再度、レンズ面１１Ｓに戻ってきた後に、レンズ面１１Ｓから出射したりする。

　そのため、このレンズ面１１Ｓからの出射光の大部分は、例えば、先端窪み１２から出射する光に比べて、レンズ１１の正面方向に進まず、レンズ１１を中心にして広がるように進行する。すなわち、上述してきたレンズ１１と同様の作用効果が奏ずる。

　また、以上のＬＥＤ３１では、先端には、半球状の先端レンズが取り付けられていたが、この先端レンズに変わって、上述してきたレンズ１１が、図１０に示すように、取り付けられていてもよい。すなわち、レンズ１１の背面１１Ｂにおける先端窪み１２の直下に、ＬＥＤ３１が出射面を密着させていてもよい。

　また、図１０に示されるレンズ１１は、図１１に示すように、先端レンズと同程度のサイズに小型化されていてもかまわない｛なお、図１０および図１１のように、ＬＥＤ３１とレンズ１１とが密着したものをＬＥＤパッケージ（発光素子パッケージ）と称する｝。

　なお、図１等に示すレンズ１１の背面１１Ｂには、レンズ面１１Ｓに向かって先細りする収容窪み１１Ｎが形成されるが、この収容窪み１１Ｎがあると、レンズ面１１Ｓで全反射した光が、レンズ１１の背面１１Ｂに向かう途中で、その収容窪み１１Ｎにて全反射しやすい。すると、収容窪み１１Ｎによって、レンズ面１１Ｓに対する入射角が変えられ、レンズ１１を中心にして広がるような出射光が生成しやすくなる。

　特に、収容窪み１１Ｎが、レンズ１１の背面１１Ｂに向かって裾広がりすると、図２に示すように、一層、レンズ１１を中心にして広がるような出射光が生成しやすくなる。

　また、レンズ１１内部を行き交う光が透過または反射しやすい箇所である、先端窪み１２の底、および、先端窪み１２とレンズ面１１Ｓとの連なり部分（要は、先端窪み１２の裾）の少なくとも一方が、曲面形状（Ｒ形状）になっていると望ましい。

　これらの箇所が角度を有したエッジになっていると、レンズ１１内部の光がそれらの箇所に到達した場合に、その光は多方向に別れて進行しやすく、バックライト光の光量ムラの原因になりやすい。しかしながら、それらの箇所が曲面形状になっていると、光が別れて進行するような事態が起きない。そのため、バックライト光に光量ムラが含まれにくくなる。

　なお、Ｒ形状となる箇所が、先端窪み１２の底、および、先端窪み１２とレンズ面１１Ｓとの連なり部分に限らず、レンズ１１のあらゆるエッジ部分がＲ形状になっていてもよい。

　また、図１２に示すように、レンズ１１の背面１１Ｂと実装基板２１の実装面２１Ｕとの間に、拡散反射シート（拡散反射部材）３３が介在すると望ましい。このようになっていると、レンズ１１内の光が、拡散反射シート３３で反射することで、特定の方向だけに進行せず、種々方向に進む。そのため、レンズ面１１Ｓに対する入射角が変えられ、レンズ１１を中心にして広がるような出射光が生成しやすくなる。なお、図１０に示されるようなレンズ１１の背面１１Ｂと実装面２１Ｕとの間に、拡散反射シート３３が介在してもよい。

　また、実装面２１Ｕのレジスト膜（拡散反射部材）が、拡散反射性を有する場合、拡散反射シート３３に換わって、同じような役割を果たしてもかまわない（要は、レンズ１１の背面１１Ｂに、拡散反射シート３３またはレジスト膜が面するとよい）。

　また、先端窪み１２の面における全部が、上述の条件式（１）を満たす必要はない。すなわち、先端窪み１２の面における少なくとも一部が、上述の条件式（１）を満たしていればよい。先端窪み１２の面における一部だけでも、条件式（１）を満たしていれば、その条件式（１）を全く満たさない先端窪み１２を含むレンズ１１に比べて、レンズ面１１Ｓからの光を、レンズ１１の中心軸ＣＸから大きく乖離させられるからである。

　また、レンズ面１１Ｓにおける全部が、上述の条件式（２）を満たす必要はない。すなわち、レンズ面１１Ｓにおける少なくとも一部が、上述の条件式（２）を満たしていればよい。レンズ面１１Ｓにおける一部だけでも、条件式（２）を満たしていれば、その条件式（２）を全く満たさないレンズ面１１Ｓを含むレンズ１１に比べて、レンズ面１１Ｓからの光を、レンズ１１の中心軸ＣＸから大きく乖離させられるからである。

　　　１１　　　　レンズ
　　　１１Ｓ　　　レンズ面（レンズの外側面）
　　　１１Ｂ　　　レンズの背面
　　　１１Ｎ　　　収容窪み（レンズの内側面、第２窪み）
　　　１１Ｎｂ　　収容窪みの底面部分
　　　１１Ｎｓ　　収容窪みの側面部分
　　　１２　　　　先端窪み（第１窪み）
　　　２１　　　　実装基板
　　　２１Ｕ　　　実装面
　　　３１　　　　ＬＥＤ（発光素子、点状光源）
　　　３３　　　　拡散反射シート（拡散反射部材）
　　　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
　　　４１Ｂ　　　バックライトシャーシの底面
　　　４２　　　　大判反射シート
　　　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
　　　５９　　　　液晶表示パネル（表示パネル）
　　　６９　　　　液晶表示装置（表示装置）
　　　８９　　　　テレビ受像装置

Claims

　光出射面を含むレンズにあって、
　上記光出射面には、第１窪みが形成されており、
　上記光出射面の背面から進入する光を受ける上記第１窪みの内面は、光を全反射させるととともに、上記光出射面に光を導けるような傾斜角θ１を有しており、
　上記傾斜角θ１は、上記錐体状の第１窪みの中心軸と、上記第１窪みの外面の少なくとも一部との成す角度で定義され、その傾斜角θ１が、以下の条件式（１）を満たすレンズ。
　１５°≦θ１≦５３°　…　条件式（１）
　上記光出射面の少なくとも一部は、上記第１窪みの内面から全反射して進行してくる光を、全反射させ、上記背面に導ける傾斜角θ２を有する請求項１に記載のレンズ。
　上記傾斜角θ２は、対向する上記第１窪みの内面と上記光出射面の内面との成す角度で定義され、その傾斜角θ２が、以下の条件式（２）を満たす請求項２に記載のレンズ。
　４５°≦θ２≦１３５°　…　条件式（２）
　上記背面には、上記光出射面に向かって先細りする第２窪みが形成される請求項１～３のいずれか１項に記載のレンズ。
　上記第２窪みは、上記背面に向かって裾広がりする請求項４に記載のレンズ。
　１．４９以上１．６以下の屈折率Ｎｄを有する材料で形成される請求項１～５のいずれか１項に記載のレンズ。
　上記第１窪みの底、および、上記第１窪みと上記光出射面との連なり部分の少なくとも一方が、曲面形状である請求項１～６のいずれか１項に記載のレンズ。
　請求項１～７のいずれか１項に記載のレンズと、
　上記レンズに対して光を供給する発光素子と、
　上記レンズおよび上記発光素子を取り付けた実装基板と、
を含む発光モジュール。
　請求項１～７のいずれか１項に記載のレンズと、
　上記レンズの背面に光を供給する発光素子と、
を密着させた発光素子パッケージ。
　請求項９に記載の発光素子パッケージを取り付けた実装基板を含む発光モジュール。
　上記レンズの背面に、拡散反射部材が面する請求項８または１０に記載の発光モジュール。
　上記拡散反射部材は、上記実装基板にて上記発光素子を実装する実装面に成膜された薄膜、または、上記背面と上記実装面との間に介在する拡散反射シート、である請求項１１に記載の発光モジュール。
　請求項８、１０～１２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。
　請求項１３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。
　上記表示パネルが液晶表示パネルである請求項１４に記載の表示装置。
　請求項１４または１５に記載の表示装置を搭載するテレビ受像装置。