(57)【要約】  表示装置に用いられる照明装置において、電圧変換損失を低減させ、電力利用効率を改善する照明装置、及びその照明装置を用いた表示装置を提供する。  照明装置は、筐体（１０８）の外部に配置された光源となる発光部（１０２、１０３）と、前記筐体（１０８）の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部（１０１ａ）、及び、該本体部（１０１ａ）から屈曲又は湾曲して前記筐体（１０８）の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部（１０２、１０３）と対向して配置された突出部（１０１ｂ）とを有する導光板（１０１）とを備える。
2011007410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の外部に配置された光源である発光部と、
前記筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部、及び、該本体部から屈曲又は湾曲して前記筐体の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部と対向して配置された突出部を有する導光板と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記導光板は、前記本体部と、前記突出部とがＬ字形状を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光板は、前記本体部と、該本体部の両端に設けられた一対の前記突出部とによってＵ字形状を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板は、前記発光部と対向する端部と、前記本体部の前記表示面に沿った主面とを除いて光反射シートに覆われている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
筐体内部に設けられ、前記発光部が出射する光量を変更させる調光信号を出力する調光信号発生部
を備え、
前記発光部は、
前記調光信号発生部から前記調光信号がフォトカプラを介して入力され、該調光信号に応じて発光素子に印加する電圧を変化させる変圧回路
を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された照明装置と、
前記表示面に配置された液晶パネルと
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部と、該本体部から屈曲又は湾曲し該筐体の背面に設けられた開口部から突出した突出部とを有する導光板に対して、該筐体の外部より該突出部の端部に光を入射させる
ことを特徴とする照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に発光ダイオードを用いた照明装置、及び、その照明装置を用いた表示装置、並びに照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度な白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）という）が普及し、携帯情報機器の液晶表示画面や、薄型テレビなどのバックライト装置にまで用途が広がっている。例えば、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色蛍光体と緑色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと橙色蛍光体と緑色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤなどが盛んに開発されている。【０００３】
ところで、ノートパソコンの液晶表示画面、液晶表示装置などのバックライト装置には、冷陰極蛍光管が採用されていたが、高輝度白色ＬＥＤへの置き換えが進んでいる。この置き換えの主な目的は、表示装置の省電力化、薄型化、長寿命化などである。これらの目的を達成する手段として、導光板の１つの側面又は、対向する２つの側面に高輝度白色ＬＥＤを配置して導光板に光を入射させるエッジ入力型バックライト装置と、当該バックライト装置を用いた液晶表示装置の開発が積極的に行われている。また、入射させた光を効率よく出射させる導光板の開発も行われている（特許文献１）。【０００４】
エッジ入力型バックライト装置は、導光板の端面に複数の高輝度白色ＬＥＤを一列に配置し、当該高輝度白色ＬＥＤから放射された白色光を導光板に入射させて、導光板の主面から均一に出射される面光源を有するものである。また、エッジ入力型バックライト装置の筐体には、電子機器が放射する電磁波ノイズなどを抑制する目的で、アルミなどの金属材料が用いられることが多い。また、この筐体は、通常、液晶表示装置のアースに接続されている。
そこで、筐体を介した感電を防ぐために、商用交流電源からＬＥＤに電力供給を行う場合、筐体との絶縁を確保するために、絶縁型の電圧変換回路を用いる必要があった（特許文献２）。【０００５】
図５は、液晶表示装置９００の液晶表示装置の概略断面図である。図示するように液晶表示装置９００は、導光板９０１と、ＬＥＤアレイ９０２と、ＬＥＤアレイ用配線基板９０３と、ＬＥＤアレイ駆動電流供給ケーブル９０４と、ＬＥＤアレイ駆動電流供給ケーブル用コネクタ９０５と、ＬＥＤアレイ駆動電流供給用コネクタ９０６と、電源基板９０７と、前面筐体９０８ａ及び背面筐体９０８ｂからなる筐体９０８と、樹脂フレーム９１０と、液晶パネル９１１と、機能性光学シート９１２〜９１４と、光反射シート９１５とを具備している。【０００６】
導光板９０１は、一側面に対向して配置されたＬＥＤアレイ９０２から入射された白色光を内部で反射し、液晶パネル９１１、機能性光学シート９１２〜９１４が配置されている側の主面から光を出射する。
ＬＥＤアレイ９０２は、複数の高輝度白色ＬＥＤを直列に接続して構成され、電源基板９０７上に構成されたＬＥＤアレイ点灯回路からＬＥＤアレイ駆動電流供給ケーブル９０４及びＬＥＤアレイ用配線基板９０３上に構成された配線を介して電流が供給される。また、ＬＥＤアレイ９０２は、導光板９０１の本体部の一側面に対向して配置され、該一側面に光を入射する。
ＬＥＤアレイ駆動電流供給ケーブル９０４は、ＬＥＤアレイ駆動電流供給ケーブル用コネクタ９０５とＬＥＤアレイ駆動電流供給用コネクタ９０６とが嵌合することにより、ＬＥＤアレイ点灯回路に接続されている。【０００７】
前面筐体９０８ａは、表示面に相当する開口部を有し、爪や溝などを用いて背面筐体９０８ｂと勘合されている。樹脂フレーム９１０は、筐体９０８の内部に配置され、ＬＥＤアレイ用配線基板９０３と、導光板９０１とを固定している。液晶パネル９１１は、前面筐体９０８ａに設けられた表示面に相当する開口部に沿って配置され、当該開口部を通じて筐体９０８の外部に露出している。
機能性光学シート９１２、９１３、９１４は、例えば、拡散シート、プリズムシートなどであり、液晶パネル９１１と、導光板９０１との間に配置されている。【０００８】
光反射シート９１５は、導光板９０１の一側面に対向する他側面及び、導光板９０１の背面筐体９０８ｂとの間に配置され、一側面から入射された光が液晶パネル９１１を通じて、前面筐体９０８ａに設けられた開口部からバックライト装置の外部に出射されるように、入射された光が液晶パネル９１１と対向する主面以外から漏れることを防いでいる。
また、図６は、液晶表示装置９５０の液晶表示装置の概略断面図である。液晶表示装置９５０は、導光板９０１の互いに対向する側面それぞれに、ＬＥＤアレイ９０２を対向するように配置し、側面から入射させる白色光の光量を増やすことにより、表示面に出射する光量を増やす構成となっている。【０００９】
図７は、電源基板９０７上に設けられるＬＥＤアレイ点灯回路部の回路構成の一例を示す概略図である。図示するように、ＬＥＤアレイ点灯回路部は、一次側直流電圧生成回路７と、直流電圧変換回路８と、ＬＥＤ印加電圧生成回路９とを備えている。
一次側直流電圧生成回路７には、交流電源１から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を昇圧して直流電圧変換回路８に出力する。直流電圧変換回路８は、一次側直流電圧回路７から入力された電圧を降圧してＬＥＤ印加電圧生成回路９に出力する。ＬＥＤ印加電圧生成回路９は、直流電圧変換回路８から入力された直流電圧を、ＬＥＤアレイ９０２が有するＬＥＤそれぞれの順方向電圧のばらつきに関わらず、ＬＥＤアレイ９０２に一定の電流を流す電圧を印加する。【００１０】
一次側直流電圧回路７は、整流回路２と、入力側平滑化コンデンサＣ１と、出力側平滑化コンデンサＣ２と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、スイッチング素子Ｑ１と、制御部３とを有している。整流回路２は、交流電源１から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を一次側高位線Ｈｉ１と、一次側低位線Ｌｏ１とから出力する。入力側平滑化コンデンサＣ１は、一端が一次側高位線Ｈｉ１に接続され、他端が一次側低位線Ｌｏ１に接続されている。インダクタＬ１は、一端が入力側平滑化コンデンサＣ１と一次側高位線Ｈｉ１との接続点に接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１は、カソードが直流電源回路の出力端に接続されている。出力側平滑化コンデンサＣ２は、一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、他端が一次側低位線Ｌｏ１に接続されている。【００１１】
スイッチング素子Ｑ１は、ＦＥＴ（Field Effective Transistor;電界効果トランジスタ）からなり、ドレインがインダクタＬ１とダイオードＤ１との接続点に接続され、ソースが一次側低位線Ｌｏ１に接続され、ゲートに制御部３から電圧が印加される。抵抗Ｒ１、Ｒ２は直列に接続され、抵抗Ｒ２の一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、抵抗Ｒ２の他端が抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端が一次側低位線Ｌｏ１に接続されている。制御部３は、出力側平滑化コンデンサＣ２の両端に生じる電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２の比により分圧された電圧が入力され、一次側直流電圧回路７が出力する電圧が一定になるようにスイッチング素子Ｑ１のゲートに電圧を印加して、オンとオフとを切り替える。例えば、交流電源１から入力される交流電圧がＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４０Ｖのとき、出力側平滑化コンデンサＣ２の両端に生じる電圧は、約ＤＣ３８０Ｖになるように設計されることが多い。【００１２】
変圧回路８は、絶縁トランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオードＤ２と、平滑化コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ３〜Ｒ６と、基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路ＩＣ１と、フォトカプラＰＣ１と、制御部４とを有している。絶縁トランスＴ１の一次側コイルは、一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、他端がスイッチング素子Ｑ２を介して、一次側低位線Ｌｏ１に接続されている。絶縁トランスＴ１の二次側コイルは、一端がダイオードＤ２のアノードに接続され、他端が二次側低位線Ｌｏ２に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、ＦＥＴからなり、ドレインが絶縁トランスＴ１の一次側コイルの他端に接続され、ソースが一次側低位線Ｌｏ１に接続され、ゲートに制御部４から電圧が印加されている。ダイオードＤ２のカソードは、変圧回路８の出力端に接続されている。平滑化コンデンサＣ３は、一端が二次側高位線Ｈｉ２に接続され、他端が二次側低位線Ｌｏ２に接続されている。【００１３】
抵抗Ｒ５は、一端がダイオードＤ２のカソードに接続され、他端が抵抗Ｒ６の一端に接続されている。抵抗Ｒ６は、他端が二次側低位線Ｌｏ２に接続されている。抵抗Ｒ４は、一端がダイオードＤ２のカソードに接続され、他端がフォトカプラＰＣ１の発光素子を介して基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路ＩＣ１のカソードに接続されている。基準電圧内蔵可変シャント式安定化電圧回路ＩＣ１は、アノードが二次側低位線Ｌｏ２に接続され、リファレンスが抵抗Ｒ５、Ｒ６の接続点に接続されている。【００１４】
フォトカプラＰＣ１の受光素子は、抵抗Ｒ３を介して出力側平滑化コンデンサＣ２の高電位側に接続され、他端が制御部４に接続されている。制御部４は、フォトカプラＰＣ１の受光素子を介して入力される電流値に応じて、スイッチング素子Ｑ２のオンとオフとを切り替える。また、制御部４は、絶縁トランスＴ１の二次側コイルに流れる電流が大きくなると、スイッチング素子Ｑ２をオフにし、絶縁トランスＴ１の一次側コイルに流れる電流を小さくし、二次側コイルに過電流が流れることを防いでいる。【００１５】
ＬＥＤ印加電圧生成回路９は、インダクタＬ２とダイオードＤ３と、平滑化コンデンサＣ４と、抵抗Ｒ７と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と、制御部５とを有している。インダクタＬ２は、一端が変圧回路８の出力端に接続され、他端がダイオードＤ３のアノードに接続されている。平滑化コンデンサＣ４は、一端がダイオードＤ３のカソードに接続され、他端が二次側低位線Ｌｏ２に接続されている。ダイオードＤ３のカソードは、ＬＥＤ印加電圧生成回路９の出力端を介してＬＥＤアレイ９０２のアノード側に接続されている。【００１６】
スイッチング素子Ｑ３は、ＦＥＴからなり、ドレインがインダクタＬ２とダイオードＤ３との接続点に接続され、ソースが二次側低位線Ｌｏ２に接続され、ゲートに制御部５から電圧が印加されている。スイッチング素子Ｑ４は、ＦＥＴからなり、ドレインがＬＥＤ印加電圧生成回路９の出力端を介してＬＥＤアレイ９０２のカソード側に接続され、ソースが抵抗Ｒ７を介して二次側低位線Ｌｏ２に接続され、ゲートに調光信号発生部６からの調光信号が印加されている。【００１７】
制御部５は、ＬＥＤアレイ９０２に予め定められた電流が一定に流れるように、抵抗Ｒ７でＬＥＤアレイ９０２に流れる電流を検出して、スイッチング素子Ｑ３のオンとオフとを切り替える。
調光信号発生部６は、ユーザからの操作に応じて、ＬＥＤアレイ９０２が出射する光の光量を調節するために、スイッチング素子Ｑ４を調光信号によりＰＷＭ制御し、ＬＥＤアレイ９０２の単位時間当たりの点灯時間を変化させて光量を調節する。
また、制御部５は、調光信号発生部６から調光信号が入力され、スイッチング素子Ｑ４のオフに合わせて、スイッチング素子Ｑ３をオフにする。【００１８】
上述のようにＬＥＤ点灯回路を構成して、絶縁トランスＴ１とフォトカプラＰＣ１とを用いて、ＬＥＤアレイ９０２を含む回路と、商用交流電源である交流電源１とを絶縁することにより、筐体９０８を介した感電を防ぐ構成となっている。
このような、商用交流電源からＬＥＤへ電力供給を行う場合、ＬＥＤ点灯回路の電圧変換効率（＝ＬＥＤ投入電力／入力電力）は、一般的に、約７５％程度である。【００１９】
その内訳は、一次側回路内での交流電源１から直流電圧への変換効率Ａ＝９０％〜９５％、一次側回路から二次側回路への電圧変換効率Ｂ＝８５％〜９０％、二次側回路内での直流電圧（固定電圧）からＬＥＤ印加電圧（可変電圧）への変換効率Ｃ＝９０％〜９５％である。Ａ〜Ｃそれぞれの中央値を掛け合わせて、電圧変換効率は７５％（＝９２．５％×８７．５％×９２．５％）となる。【００２０】
ここで、バックライト装置などの照明装置への投入電力を５０Ｗとした場合、約１６．７Ｗ（＝５０Ｗ／０．７５−５０Ｗ）が電圧変換損失となり、液晶表示装置９００の消費電力を増加させてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００８−１４０６９８号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述のように、特許文献２に記載された回路構成では、筐体内部に配置するＬＥＤアレイを含む回路と、筐体との絶縁を確保するために液晶表示装置の消費電力を低減させるには、絶縁トランスによる電圧変換損失があるために省電力化が困難であった。
また、特許文献１に記載の技術は、導光板に入射した光を効率よく出射されるものであり、本願とは、発明の目的、課題、及び構成が異なるものである。【００２３】
本願発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示装置に用いられる照明装置において、電圧変換損失を低減させ、電力利用効率を改善する照明装置、及びその照明装置を用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の照明装置は、筐体の外部に配置された光源である発光部と、前記筐体の前面に設けられた表示面に沿って配置された本体部、及び、該本体部から屈曲又は湾曲して前記筐体の背面に設けられた開口部より突出し、端部が前記発光部と対向して配置された突出部を有する導光板とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、照明装置が消費する電力変換損失を低減させ、電力利用効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態における液晶表示装置１００の概略断面図である。
【図２】ＬＥＤアレイ用配線基板１０３を樹脂フレーム１１０に取り付ける方法を示す概略図である。
【図３】本実施形態におけるＬＥＤアレイ１０２を点灯させるＬＥＤアレイ点灯回路１２（発光部）の構成を示す概略図である。
【図４】第２実施形態における液晶表示装置１５０の概略断面図である。
【図５】液晶表示装置９００の液晶表示装置の概略断面図である。
【図６】液晶表示装置９５０の液晶表示装置の概略断面図である。
【図７】電源基板９０７上に設けられるＬＥＤアレイ点灯回路部の回路構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における液晶表示装置１００の概略断面図である。図示するように液晶表示装置１００は、導光板１０１と、ＬＥＤアレイ１０２と、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３と、前面筐体１０８ａ及び背面筐体１０８ｂからなる筐体１０８と、樹脂フレーム１１０と、液晶パネル１１１と、機能性光学シート１１２〜１１４と、光反射シート１１５とを具備している。
なお、本願発明に記載の発光部は、ＬＥＤアレイ１０２と、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３とに対応する。ＬＥＤアレイ１０２は、高輝度白色ＬＥＤ（発光素子）を順方向に直列に接続して構成され、それぞれの高輝度白色ＬＥＤは並べられてＬＥＤアレイ用配線基板１０３に配置されている。
【００２８】
筐体１０８は、前面筐体１０８ａと、背面筐体１０８ｂとが爪や溝などを用いて勘合し、一体となるように組み合わされている。樹脂フレーム１１０は、筐体１０８内部に配置されている。液晶パネル１１１は、前面筐体１０８ａに表示面として設けられた開口部に沿って配置されると共に当該開口部を通じて筐体１０８の外部に露出されるように樹脂フレーム１１０に支持されて筐体１０８に固定されている。
【００２９】
導光板１０１は、屈曲性を有するシリコーン樹脂からなり、本体部１０１ａが前面筐体１０８ａの開口部に沿って配置され、本体部１０１ａの主面１０１ｃが液晶パネル１１１に対向して配置されている。また、導光板１０１は、突出部１０１ｂが本体部１０１ａから屈曲又は湾曲して背面筐体１０８ｂに設けられた開口部より突出し、端部がＬＥＤアレイ１０２と対向して配置されている。また、導光板１０１は、突出部１０１ｂが本体部１０１ａから背面筐体１０８ｂの方向に向かって屈曲することによりＬ字形状を形成している。また、導光板１０１は、樹脂フレーム１１０により支持されて筐体１０８に固定されている。また、導光板１０１の背面筐体１０８ｂ側の主面１０１ｄには、凹凸が設けられている。
【００３０】
機能性光学シート１１２〜１１４は、例えば、拡散シート、プリズムシートなどであり、液晶パネル１１１と、導光板１０１との間に配置され、樹脂フレーム１１０により支持されて固定されている。反射シート１１５は、導光板１０１の液晶パネル１１１と対向する主面１０１ｃと、ＬＥＤアレイ１０２と対向する導光板１０１の突出部１０１ｂの端部とを除いて、導光板１０１を被うように配置されている。また、機能性光学シート１１２〜１１４と、光反射シート１１５とは、樹脂フレーム１１０に支持されて固定されている。
【００３１】
ＬＥＤアレイ１０２から導光板１０１の突出部１０１ｂの端部に入射された白色光は、導光板１０１の内部で反射を繰り返して伝搬し、主面１０１ｄに設けられた凹凸で反射することにより、主面１０１ｃから均一に出射される。導光板１０１の主面１０１ｃから出射される光は、機能性光学シート１１２〜１１４を介して液晶パネル１１１に入射される。液晶パネル１１１は、表示画像に応じて画素ごとに白色光の透過率を制御し、当該表示画像を出力する。
【００３２】
また、樹脂フレーム１１０は、導光板１０１の背面筐体１０８ｂの開口部から突出した突出部１０１ｂを、導光板１０１の厚さ方向に挟むように突出し、突出した先端に係止部１１０ａ及び凸部１１０ｂが設けられている。凸部１１０ｂは、係止部１１０ａよりＬＥＤアレイ用配線基板１０３の厚さ程度基端方向にずれて配置されている。
【００３３】
ＬＥＤアレイ用配線基板１０３には、樹脂フレーム１１０を挿入する開口が設けられている。そして、樹脂フレーム１１０とＬＥＤアレイ用配線基板１０３とは、樹脂フレーム１１０に設けられた係止部１１０ａ及び凸部１１０ｂがＬＥＤアレイ用配線基板１０３の開口縁部を係止して、互いに固定される。また、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３上に配置されたＬＥＤアレイ１０２が、導光板１０１の筐体１０８から突出した突出部１０１ｂの端部と対向して配置されている。
【００３４】
このとき、樹脂フレーム１１０の基板支持部１１０ｃは、導光板１０１の突出部１０１ｂよりも筐体１０８の外側に向かって突出し、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３と、筐体１０８とが安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を確保できる長さを有している。具体的には、ＵＬ６０９５０−１において情報技術機器の場合、動作電圧が３４０Ｖのとき、一次回路であるＬＥＤアレイ用配線基板１０３と、二次回路である筐体１０８との空間距離が４．０ｍｍ以上であり、沿面距離は８．０ｍｍが以上を満たす長さを基板支持部１１０ｃは、有している。
【００３５】
図２は、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３を樹脂フレーム１１０に取り付ける方法を示す概略図である。図示するように、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３の基板方向が樹脂フレーム１１０の基板支持部１１０ｃと垂直方向となるように支持して、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３を基板支持部１１０ｃに向かって移動させる。基板支持部１１０ｃをＬＥＤアレイ用配線基板１０３に設けられた開口に挿入し、凸部１１０ｂの端部に設けられた係止部１１０ａがＬＥＤアレイ用配線基板１０３から突き出ることにより、係止部１１０ａと凸部１１０ｂとがＬＥＤアレイ用配線基板１０３を係止して固定する。
【００３６】
このように、本実施形態の液晶表示装置１００は、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３を筐体１０８に接触させることなく取り付けて固定させることができ、ＬＥＤアレイ１０２及びＬＥＤアレイ用配線基板１０３を筐体１０８が接触して通電箇所が形成されることを防ぐことができる。
【００３７】
図３は、本実施形態におけるＬＥＤアレイ１０２を点灯させるＬＥＤアレイ点灯回路１２（発光部）の構成を示す概略図である。図示するようにＬＥＤアレイ点灯回路１２は、交流電源１から入力される電力により、ＬＥＤアレイ１０２を点灯させる。また、ＬＥＤアレイ点灯回路１２は、調光信号発生部６から入力される信号に応じて、ＬＥＤアレイ１０２が出射する光量を変更する。ＬＥＤアレイ点灯回路１２と、調光信号発生部６は、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３を介して接続されていることにより絶縁され、一次側回路と、二次側回路とに分けられている。
【００３８】
ＬＥＤアレイ点灯回路１２は、ダイオードにより構成された整流回路２と、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ７と、インダクタＬ３と、抵抗Ｒ８〜Ｒ１０と、入力側平滑化コンデンサＣ５と、出力側平滑化コンデンサＣ６と、ＬＥＤアレイ１０２と、制御部１１とを有している。
整流回路２は、交流電源１から入力された交流電圧を整流し、整流により得られた直流電圧を高位線Ｈｉと、低位線Ｌｏとから出力する。入力側平滑化コンデンサＣ５は、一端が高位線Ｈｉに接続され、他端が低位線Ｌｏに接続されている。スイッチング素子Ｑ５は、ＦＥＴからなり、ドレインが高位線Ｈｉに接続され、ソースがインダクタＬ３の一端に接続され、ゲートに制御部１１から電圧が印加されている。
【００３９】
スイッチング素子Ｑ６は、ＥＦＴからなり、ドレインがスイッチング素子Ｑ５のソースに接続され、ソースが低位線Ｌｏに接続され、ゲートに制御部１１から電圧が印加されている。インダクタＬ３は、他端が出力側平滑化コンデンサＣ６の一端に接続されている。出力側平滑化コンデンサＣ６は、他端が低位線Ｌｏに接続されている。ＬＥＤアレイ１０２は、複数のＬＥＤが順方向に直列に接続されて構成され、アノード側の端部がインダクタＬ３の他端に接続されている。
【００４０】
スイッチング素子Ｑ７は、ＦＥＴからなり、ドレインがＬＥＤアレイ１０２のカソード側の端部に接続され、ソースが抵抗Ｒ８を介して低位線Ｌｏに接続されると共に制御部１１に接続されている。フォトカプラＰＣ２の受光素子ＰＣ２ｂは、フォトトランジスタからなり、コレクタが抵抗Ｒ１０を介してインダクタＬ３の他端に接続され、エミッタがスイッチング素子Ｑ７のゲートに接続されている。フォトカプラＰＣ３の受光素子ＰＣ３ｂは、フォトトランジスタからなり、コレクタが抵抗Ｒ９を介してインダクタＬ３の他端に接続され、エミッタが制御部１１に接続されている。
【００４１】
調光信号発生部６には、フォトカプラＰＣ２の発光素子ＰＣ２ａと、フォトカプラＰＣ３の発光素子ＰＣ３ａとが接続されている。また、調光信号発生部６は、例えば、利用者からの操作によりＬＥＤアレイ１０２が出射する光量を変更する調光信号を生成し、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３を介してＬＥＤアレイ点灯回路１２に出力する。
制御部１１は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のオンとオフとを切り替えるチョッパ制御をしてＬＥＤアレイ１０２に一定の電流が流れる電圧を印加する。また、制御部１１は、内部に予め定められた基準電圧を出力する基準電源を有しており、抵抗Ｒ８に印加される電圧が基準電圧を超えると、Ｒ８及びＬＥＤアレイ１０２に印加する電流を減らして、ＬＥＤアレイ１０２に一定の電流を流す制御を行う。
【００４２】
次に、ＬＥＤアレイ点灯回路１２の動作について説明する。
始めに、調光信号発生部６から出力される第１調光信号によりフォトカプラＰＣ２がオンすると、スイッチング素子Ｑ７がオンされる。このとき、フォトカプラＰＣ３は、調光信号発生部６から出力される第２調光信号によりオフにされている。
制御部１１は、フォトカプラＰＣ３を介して電流が流れない場合、スイッチング素子Ｑ５をオンにし、インダクタＬ３を介してＬＥＤアレイ１０２、スイッチング素子Ｑ７、及び抵抗Ｒ８に電流を流して、ＬＥＤアレイ１０２を点灯させる。
【００４３】
制御部１１は、抵抗Ｒ８の両端に印加される電圧が基準電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ５をオフにして、スイッチング素子Ｑ６をオンにする。インダクタＬ３は、スイッチング素子Ｑ６がオンになると、インダクタＬ３に蓄えられたエネルギーをＬＥＤアレイ１０２に放出すると共に、ＬＥＤアレイ１０２に印加する電流値が徐々に減少する。このとき、ＬＥＤアレイ１０２は、点灯し続ける。
制御部１１は、抵抗Ｒ８の両端に印加される電圧が基準電圧より小さくなると、スイッチング素子Ｑ６をオフにし、スイッチング素子Ｑ５をオンにしてインダクタＬ３を介してＬＥＤアレイ１０２に電流を印加する。
【００４４】
制御部１１は、上述のように、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のオンとオフとを繰り返し行いＬＥＤアレイ１０２に印加する電流を一定（＝基準電圧の電圧値／抵抗Ｒ８の抵抗値）に保つ制御を行う。なお、制御部１１は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を、例えば、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの間の固定された周波数によりスイッチングを行う。また、出力側平滑化コンデンサＣ６の両端に印加される電圧は、ＬＥＤアレイ１０２が有するＬＥＤの順方向電圧の総和とほぼ等しくなる。ＬＥＤアレイ１０２が、例えば、１個あたり順方向電圧３．２ＶのＬＥＤが１０個直列に接続され構成される場合、出力側平滑化コンデンサＣ６の両端電圧は、３２Ｖになる。
【００４５】
次に、調光信号発生部６により、ＬＥＤアレイ１０２から出射される光量を変更する動作について説明する。
調光信号発生部６がフォトカプラＰＣ３をオンにし、フォトカプラＰＣ２をオフにすると、スイッチング素子Ｑ７がオフになり、ＬＥＤアレイ１０２が消灯する。制御部１１は、フォトカプラＰＣ３を介して電流が流れることを検出すると、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をオフにする。
【００４６】
続いて、調光信号発生部６がフォトカプラＰＣ２をオンにし、フォトカプラＰＣ３をオフにすると、スイッチング素子Ｑ７がオンになる。制御部１１は、フォトカプラＰＣ３を介して電流が流れないことを検出すると、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を相補的にオン・オフして、ＬＥＤアレイ１０２に予め定められた電流が一定に流れるようにする。
調光信号発生部６は、上述のように、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３のオンとオフとの切り替えを、１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周期で繰り返して行い、単位時間当たりの点灯時間の長短により、ＬＥＤアレイ１０２が出射する光量を調節する制御を行う。
なお、一般に、１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周期で点灯と消灯とを繰り返すと、利用者は、明るさのチラツキを認知できず、明るさが変化したように感じられる。
【００４７】
上述のように、屈曲性を有するシリコーン樹脂により形成された導光板１０１を用いたことにより、導光板１０１をＬ字形状にし、筐体１０８の背面に設けられた開口部より突出部１０１ｂさせることができる。そして、突出部１０１ｂの端部に光を入射するＬＥＤアレイ１０２は、筐体１０８の外部に設置することができる。また、液晶表示装置１００は、樹脂フレーム１１０の基板支持部１１０ｃによりＬＥＤアレイ用配線基板１０３を固定して、ＬＥＤアレイ１０２及びＬＥＤアレイ用配線基板１０３と、筐体１０８との間に安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を容易に確保することができる。
これにより、液晶表示装置１００は、絶縁トランスを用いずに、ＬＥＤアレイ１０２を含むＬＥＤ点灯回路と、商用交流電源との絶縁性を確保することができる。そして、ＬＥＤ点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができ、絶縁トランスを用いた変圧による電圧変換損失を削減し、電力利用効率の改善と省電力化とを図ることができる。
【００４８】
更に、ＬＥＤ点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができるので、回路を構成する素子数を削減して簡素化することができ、部品実装面積を縮小し小型化を図ることができる。また、部品点数の削減及び実装面積の縮小により製造コストの低減を行うことができる。例えば、一般に商用交流電源からＬＥＤに電力を供給する場合、電圧変換効率（＝ＬＥＤに供給する電力／入力電力）は、約９０％〜９５％である。ここで、ＬＥＤに供給する電力を５０Ｗとし、電圧変換効率を９２．５％とすると、約４．１Ｗ（＝５０Ｗ／０．９２５−５０Ｗ）が電圧変換損失となり、絶縁トランスを用いた場合の約１６．７Ｗに比べて１／４程度まで、損失を低下させることができる。
【００４９】
また、導光板１０１を液晶パネル１１１と対抗する主面１０１ｃと、ＬＥＤアレイ１０２と対向する突出部１０１ｂの端部とを除いて、光反射シート１１５により導光板１０１を覆い包んだことにより、導光板１０１に入射された光を漏らすことなく主面１０１ｃから液晶パネル１１１に入射させることができ、ＬＥＤアレイ１０２で発生させた光を効率よく利用することができる。
また、制御部１１がＬＥＤアレイ１０２に定電流を流すようにしたので、ＬＥＤアレイ１０２を構成する高輝度白色ＬＥＤの製造バラツキにより順方向電圧に差が生じても、一定の光量を出射させることができる。また、ＬＥＤアレイ１０２に過電流が流れることを防ぐことができ、故障及び劣化の発生を低減させることができる。
【００５０】
なお、ＬＥＤアレイ点灯回路１２は、ＬＥＤアレイ用配線基板１０３上に設置されてもよいし、ＬＥＤアレイ１０２がＬＥＤアレイ用配線基板１０３に配置され、他の回路部分がＬＥＤアレイ用配線基板１０３以外の筐体１０８の外部に配置されてもよい。
【００５１】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態における液晶表示装置１５０の概略断面図である。図示するように、液晶表示装置１５０は、導光板１５１と、２つのＬＥＤアレイ１０２と、２つのＬＥＤアレイ１０２が配置されたＬＥＤアレイ用配線基板１５３と、前面筐体１５８ａと背面筐体１５８ｂとからなる筐体１５８と、樹脂フレーム１６０と、液晶パネル１１１と、機能性光学シート１１２〜１１４と、光反射シート１６５とを具備している。
なお、第１実施形態の液晶表示装置１００と同じ箇所には、同じ符号（１０２、１１１〜１１４）を付して、その説明を省略する。
【００５２】
筐体１５８は、前面筐体１５８ａと、背面筐体１５８ｂとが爪や溝などを用いて勘合し、一体となるように組み合わされている。樹脂フレーム１６０は、筐体１５８内部に配置されている。液晶パネル１１１は、前面筐体１５８ａに表示面として設けられた開口部に沿って配置されると共に当該開口部を通じて筐体１５８の外部に露出されるように樹脂フレーム１６０に支持されて筐体１５８に固定されている。
【００５３】
導光板１５１は、屈曲性を有するシリコーン樹脂からなり、本体部１５１ａが前面筐体１５８ａの開口部に沿って配置され、本体部１５１ａの主面１５１ｃが液晶パネル１１１に対向して配置されている。また、導光板１５１は、２つの突出部１５１ｂが本体部１５１ａから屈曲又は湾曲して、背面筐体１５８ｂに設けられた２つの開口部それぞれより突出し、端部がＬＥＤアレイ１０２と対向して配置されている。また、導光板１５１は、突出部１５１ｂが本体部１５１ａから背面筐体１５８ｂに向かって屈曲することによりＵ字形状を形成している。また、導光板１５１は、樹脂フレーム１６０により支持されて筐体１５８に固定されている。また、導光板１５１の背面筐体１５８ｂ側の主面１５１ｄには、凹凸が設けられている。
【００５４】
また、樹脂フレーム１６０の基板支持部１６０ｃは、導光板１５１の背面筐体１５８ｂの開口部から突出した２つの突出部１５１ｂそれぞれを、導光板１５１の厚さ方向に挟むように突出し、突出した先端に係止部１６０ａ及び凸部１６０ｂが設けられている。凸部１６０ｂは、係止部１６０ａよりＬＥＤアレイ用配線基板１５３の厚さ程度基端方向にずれて配置されている。
【００５５】
ＬＥＤアレイ用配線基板１５３には、樹脂フレーム１６０を挿入する開口が設けられている。そして、樹脂フレーム１６０とＬＥＤアレイ用配線基板１５３とは、樹脂フレーム１６０に設けられた係止部１６０ａと凸部１６０ｂとがＬＥＤアレイ用配線基板１５３の開口縁部を係止してＬＥＤアレイ用配線基板１５３を固定している。また、ＬＥＤアレイ用配線基板１５３上には、ＬＥＤアレイ１０２が導光板１５１の筐体１５８から突出した突出部１５１ｂの端部と対向して配置されている。
【００５６】
樹脂フレーム１６０の基板支持部１６０ｃは、第１実施形態の樹脂フレーム１１０と同様に、導光板１５１の突出部１５１ｂよりも筐体１５８の外側に向かって突出し、ＬＥＤアレイ用配線基板１５３と、筐体１５８とが安全規格などで要求される空間距離及び沿面距離を確保できる長さを有している。具体的には、ＵＬ６０９５０−１において情報技術機器において動作電圧が３４０Ｖのとき、一次回路であるＬＥＤアレイ用配線基板１５３と、二次回路である筐体１５８との空間距離が４．０ｍｍ以上であり、沿面距離は８．０ｍｍが以上を満たす長さを基板支持部１６０ｃは有している。
【００５７】
上述の構成により、導光板１５１の２つの突出部１５１ｂの端部にＬＥＤアレイ１０２から入射された白色光は、導光板１５１の内部で反射を繰り返して伝搬し、主面１５１ｄに設けられた凹凸で反射することにより、主面１５１ｃから均一に出射される。導光板１５１の主面１５１ｃから出射される光は、機能性光学シート１１２〜１１４を介して液晶パネル１１１に入射する。液晶パネル１１１は、表示画像に合わせて画素ごとに白色光の透過率を制御し、当該表示画像を出力する。
【００５８】
また、本実施形態では、屈曲性を有するシリコーン樹脂により形成される導光板１５１を用いるようにしたことにより、導光板１５１をＵ字形状にし、筐体１５８の背面に設けられた２つの開口部それぞれから突出部１５１ｂを突出させることができる。そして、液晶表示装置１５０は、突出部１５１ｂの端部に光を入射させるＬＥＤアレイ１０２を筐体１５８の外部に設置することができるので、ＬＥＤアレイ１０２及びＬＥＤアレイ用配線基板１５３と、筐体１５８とを十分に絶縁するための空間距離及び沿面距離を容易に確保することができる。
また、本実施形態は、第１実施形態と同様に、ＬＥＤアレイ１０２及びＬＥＤアレイ用配線基板１５３と、筐体１５８とを十分に離間させて固定することにより、液晶表示装置１５０は、ＬＥＤアレイ１０２を点灯させる回路と、商用交流電源との絶縁性を絶縁トランスを用いずに確保することができる。その結果、ＬＥＤアレイ１０２を含むＬＥＤ点灯回路は、絶縁トランスを用いずに構成することができ、回路を簡素化すると共に電圧変換損失を削減して省電力化を図ることが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態の液晶表示装置１５０は、２つの突出部１５１ｂの端部からＬＥＤアレイ１０２から光を入射させることにより、導光板１５１に入射させる光量を増やすことができ、主面１５１ｃから出射して液晶パネル１１１に入射する光量を増やすことにより、より明るく画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１００    液晶表示装置
１０１    導光板
１０１ａ    本体部
１０１ｂ    突出部
１０１ｃ    主面
１０１ｄ    主面
１０２    ＬＥＤアレイ
１０３    ＬＥＤアレイ用配線基板
１０８    筐体
１０８ａ    前面筐体
１０８ｂ    背面筐体
１１０    樹脂フレーム
１１０ａ    係止部
１１０ｂ    凸部
１１０ｃ    基板支持部
１１１    液晶パネル
１１２、１１３、１１４    機能性光学シート
１１５    光反射シート
１５０    液晶表示装置
１５１    導光板
１５１ａ    本体部
１５１ｂ    突出部
１５１ｃ    主面
１５１ｄ    主面
１５３    ＬＥＤアレイ用配線基板
１５８    筐体
１５８ａ    前面筐体
１５８ｂ    背面筐体
１６０    樹脂フレーム
１６０ａ    係止部
１６０ｂ    凸部
１６０ｃ    基板支持部
１６５    光反射シート
【図１】
2011007410.tif 000003
【図２】
2011007410.tif 000004
【図３】
2011007410.tif 000005
【図４】
2011007410.tif 000006
【図５】
2011007410.tif 000007
【図６】
2011007410.tif 000008
【図７】
2011007410.tif 000009
【国際調査報告】
2011007410.tif 000010
2011007410.tif 000011