(57)【要約】【課題】  簡単な構成にて、基板に対する反射板の位置決め精度を容易に向上させるとともに、半導体発光素子と光学部材との距離を常に一定に保持することが可能なバックライト装置及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】  複数のＬＥＤ素子１を基板２上に配列してなる面光源と、前記ＬＥＤ素子１間のスペースを埋めるように前記基板２上に設置される反射板３と、前記面光源及び反射板３の光出射側に位置する拡散板５とを備えたバックライト装置であって、前記基板２上に前記ＬＥＤ素子１よりも前記拡散板５側に突出する突起部２ａを設けるとともに、前記反射板３に前記突起部２ａが挿通される挿通孔３ａを設けたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子を基板上に配列してなる面光源と、
前記半導体発光素子間のスペースを埋めるように前記基板上に設置される反射板と、
前記面光源及び反射板の光出射側に位置する光学部材とを備えたバックライト装置であって、
前記基板上に、前記半導体発光素子よりも前記光学部材側に突出する突起部を設けるとともに、
前記反射板に、前記突起部が挿通される挿通孔を設けたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記基板に一体成型されていることを特徴とする前記請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記突起部は、熱伝導性の良い放熱材により形成されていることを特徴とする前記請求項１または２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記突起部は、白色高反射材により形成されていることを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記面光源は、前記半導体発光素子を直列に並べた線状光源が所定の順序で配列されたものであり、
前記突起部は、隣接する線状光源の中間位置に設けられていることを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記面光源は、前記半導体発光素子を直列に並べた線状光源が所定の順序で配列されたものであり、
前記突起部は、各線状光源における半導体発光素子間に設けられていることを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至６のいずれかに記載のバックライト装置と、画像を表示するための液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【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；Light Emitting Diode）やレーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いた直下型バックライト装置、及びそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、大画面の液晶表示装置に組み込まれるバックライト装置として、液晶表示パネルの直下に複数の冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）を並べて構成された直下型バックライト装置が用いられている。しかしながら、冷陰極管は駆動用インバータに高電圧が必要であること、水銀を含有していること、色再現範囲が小さいことなどの問題を有しており、近年、光源としてＬＥＤを用いた直下型バックライト装置の開発が進められている。
【０００３】
例えば特開２００４−３１９４５８号公報（特許文献１）には、少なくとも赤色、緑色、青色を含む複数色に対応する発光素子、すなわち原色発光可能なＬＥＤを複数配列して面光源としたバックライト装置により、大画面でも高輝度を達成することが可能な液晶表示装置が提案されている。これについて、図５乃至図７とともに、以下に説明する。ここで、図５は従来のバックライト装置の一構成例を示す（ａ）要部平面図、（ｂ）要部拡大側断面図、図６は従来のバックライト装置の他の構成例を示す（ａ）要部平面図、（ｂ）要部拡大側断面図、図７は従来のバックライト装置の他の構成例を示す（ａ）側断面図、（ｂ）要部平面図である。
【０００４】
従来のＬＥＤを用いた直下型バックライト装置は、図５に示すように、ＬＥＤ素子１を連続して並べた線状光源と、アルミニウム材等の材質であって、ＬＥＤ素子１が設置されるとともに、放熱板の機能も有する基板２と、ＬＥＤ素子１が嵌合する貫通孔を有し、該ＬＥＤ素子１間を埋める（覆う）ように、基板２上に設置される反射板３とを備えている。尚、反射板３の材質としては、アルミ板反射板、白色ポリエステル（発泡させるとともに、散乱材が混入されているもの）、銀蒸着ポリエステルなどを用いることができる。
【０００５】
この例では、反射板３が、ＬＥＤ素子１駆動用の回路または配線が配設されている金属埋め込みＰＣＢ４を避けて、基板２上に設置されているため、反射板３の表面積カバー率を向上させることが難しく、輝度むらや色むらを招来しやすいという問題がある。そこで、従来の他のＬＥＤを用いた直下型バックライト装置として、図６及び図７に示すように、ＬＥＤ素子１の発光部が嵌合するような貫通孔をあけ、ＬＥＤ発光部以外の部分（金属埋め込みＰＣＢ４）を覆うように配置される反射板１３を設けた構成が提案されている。
【０００６】
尚、図５及び図６に示した面光源及び反射板３，１３の光出射側には、拡散板５などの光学部材が設けられている。拡散板５は、透明なアクリル系樹脂板の表面に光を散乱する凹凸を設けたもの、或いは、透明なアクリル系樹脂に光を散乱する粒子を含ませて板状にしたものが用いられる。
【０００７】
また、この拡散板５の前方（図７（ａ）中の上側）に、プリズムシート（集光シート）などの所定の光学シートを挟んで液晶表示パネルを設置することにより、所望の画像表示を行うことが可能となる。
【０００８】
さらに、上記特許文献１には、ＬＥＤ素子１を直列に並べた線状光源が所定の順序で配列されて面光源を構成するもの以外にも、光の３原色に対応する３個のＬＥＤ素子を３角形の頂点に近接配置した発光素子群をマトリックス状に配置して面光源を構成するものが記載されている。
【特許文献１】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】
【０００９】
ところで、ＬＥＤ素子１の発光面や発光部上面の封止樹脂（シリコン樹脂など）に外圧がかかると、ＬＥＤ素子１の信頼性が著しく損なわれることとなるが、上述したとおり、従来のＬＥＤを用いた直下型バックライト装置においては、輝度むらや色むらの発生を抑制するために、ＬＥＤ素子１間のスペースを埋めるように反射板３，１３を基板２上に設置する構成となっており、組み立て工程等において、基板２に対する反射板３，１３の取り付け位置が少しでもずれると、反射板３，１３によってＬＥＤ素子１の発光面や発光部上面の封止樹脂を傷付けてしまい、その結果、輝度むらや色むらの発生を招来するという問題があった。
【００１０】
また、ＬＥＤ素子は、一般的に発光駆動に伴う発熱量が多く、且つ、指向性が強い（放射角度が小さい）配光特性を有している。従って、ＬＥＤ素子１の発熱によって温度が上昇すると、拡散板５の撓み（反り）が発生し、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離が変化してしまい、その結果、輝度むらや色むらの発生を招来するという問題があった。さらに、ＬＥＤ素子自身、周囲温度による発光特性が変化するため、輝度むらや色むらの発生、色バランスの低下を防止するためには、放熱対策が欠かせない。
【００１１】
尚、冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いた直下型バックライト装置において、拡散板の撓み（反り）を防止するための突起部を反射板に設けるものが一般的に知られている。しかしながら、この場合、反射板と拡散板との距離を一定に保つことはできても、反射板の反りや光源そのものの撓みが発生した場合、光源と拡散板との距離を一定に保つことができず、輝度むらを招来するという問題がある。
【００１２】
ここで、特開２００４−３２７４４９号公報には、冷陰極管（ＣＣＦＬ）と拡散板との距離を一定に保持するために、複数のランプ保持部と突起部とを一体成型した多管式のランプホルダが提案されているが、これをそのままＬＥＤなどの半導体発光素子を用いた直下型バックライト装置に適用することはできない。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成にて、基板に対する反射板の位置決め精度を容易に向上させるとともに、半導体発光素子と光学部材との距離を常に一定に保持することが可能なバックライト装置及び液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の第１の発明は、複数の半導体発光素子を基板上に配列してなる面光源と、前記半導体発光素子間のスペースを埋めるように前記基板上に設置される反射板と、前記面光源及び反射板の光出射側に位置する光学部材とを備えたバックライト装置であって、前記基板上に、前記半導体発光素子よりも前記光学部材側に突出する突起部を設けるとともに、前記反射板に、前記突起部が挿通される挿通孔を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本願の第２の発明は、前記突起部が、前記基板に一体成型されていることを特徴とする。
【００１６】
本願の第３の発明は、前記突起部が、熱伝導性の良い放熱材により形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本願の第４の発明は、前記突起部が、白色高反射材により形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本願の第５の発明は、前記面光源が、前記半導体発光素子を直列に並べた線状光源が所定の順序で配列されたものであり、前記突起部が、隣接する線状光源の中間位置に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本願の第６の発明は、前記面光源が、前記半導体発光素子を直列に並べた線状光源が所定の順序で配列されたものであり、前記突起部が、各線状光源における半導体発光素子間に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
本願の第７の発明は、上述のバックライト装置と、画像を表示するための液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のバックライト装置及び液晶表示装置によれば、反射板に設けられた挿通孔に、基板上に設けられた突起部を挿通することによって、基板に対する反射板の取り付け位置精度を容易に向上させることが可能となるので、反射板の基板への取り付け設置時に半導体発光素子の発光面などが傷付くことによる輝度むらや色むらの発生を防止することができる。
【００２２】
また、前記突起部によって、半導体発光素子と光学部材との距離を常に一定に保持することが可能となるので、半導体発光素子と光学部材との距離が変化することによる輝度むらや色むらの発生を防止することができる。
【００２３】
さらに、前記突起部及び基板を通じて、半導体発光素子から発せられた熱を、バックライト装置外に放熱することが可能となるので、温度上昇に伴い半導体発光素子の発光特性が変動することによる輝度むらや色むらの発生、色バランスの低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明のバックライト装置の第１の実施形態を、ＬＥＤを用いた直下型バックライト装置について、図１乃至図３とともに詳細に説明するが、上述した従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１は本実施形態のバックライト装置の一構成例を示す要部拡大側断面図、図２は本実施形態のバックライト装置の一構成例を示す（ａ）側断面図、（ｂ）要部平面図、図３は本実施形態のバックライト装置の他の構成例を示す要部拡大側断面図である。
【００２５】
本実施形態のＬＥＤを用いた直下型バックライト装置は、図１及び図２に示すように、複数のＬＥＤ素子１を基板２上に配列してなる面光源と、前記ＬＥＤ素子１間のスペースを埋めるように前記基板２上に設置される反射板３と、前記面光源及び反射板３の光出射側に位置する拡散板５などの光学部材とを備えている。ここで、基板２は、熱伝導性の良いアルミニウム材等の材質により形成されたものであって、放熱板の機能も兼ね備えている。また、基板２には、ＬＥＤ素子１よりも拡散板５側に突出する円錐状の突起部２ａが一体成型されている。
【００２６】
さらに、反射板３は、アルミ板反射板、白色ポリエステル（発泡させるとともに、散乱材が混入されているもの）、銀蒸着ポリエステル等の材質により形成されたものであって、ＬＥＤ素子１が嵌合する貫通孔に加えて、上述した基板２の突起部２ａが挿通される円形状の挿通孔３ａが設けられている。
【００２７】
尚、本実施形態においては、赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤからなる３原色の発光素子群を１組のモジュールとして、これらを直列に配置した線状の白色光源を画面水平方向（短辺方向）に並べて面光源を構成しているが、これに限らず、例えば３原色のＬＥＤ素子群からなるモジュールを直列に配置した線状の白色光源を画面垂直方向（長辺方向）に並べて面光源を構成しても良いし、３原色のＬＥＤ素子群からなるモジュールを例えばマトリックス状に配置して面光源を構成するものであっても良い。さらには、白色発光ＬＥＤを用いて白色面光源を実現しても良い。
【００２８】
また、本実施形態においては、突起部２ａを基板２と同一材料にて一体成型しているが、これに限らず、熱伝導性の良い放熱材により、基板２とは別部材として形成し、基板２上の所定位置に固着して設けても良い。この場合も、突起部２ａは、反射板３と同様、白色高反射材により形成されるのが望ましい。
【００２９】
ここで、突起部２ａは、図２（ｂ）に示すように、隣接する線状光源の中間に位置するように複数設けられており、垂直方向或いは水平方向に隣接する突起部２ａどうしが水平方向或いは垂直方向における同じ位置にならないように、所謂千鳥足状に配設されている。これは、突起部２ａによる輝度の影響を分散させて、目立たないようにするためである。尚、反射板３の挿通孔３ａは、突起部２ａに対応する位置に複数設けられていることは言うまでもない。
【００３０】
さらに、上述のように構成してなる面光源及び反射板３の光出射側には、拡散板５などの光学部材が設けられている。拡散板５は、透明なアクリル系樹脂板の表面に光を散乱する凹凸を設けたもの、或いは、透明なアクリル系樹脂に光を散乱する粒子を含ませて板状にしたものが用いられる。この拡散板５の前方（図２（ａ）中の上側）に、プリズムシート（集光シート）などの所定の光学シートを挟んで液晶表示パネルを設置することにより、所望の画像表示を行うことが可能となる。
【００３１】
上記のように構成してなるバックライト装置においては、反射板３を基板２上に設置する際、基板２上の突起部２ａを対応する反射板３の挿通孔３ａに挿通させることにより、両者の位置決めを精度良く行うことが可能であり、基板２上の突起部２ａが反射板３の基板２への設置に関するガイド（案内）機能を発揮することから、反射板３の基板２に対する取り付け位置精度を向上させることができる。従って、組み立て工程等において、反射板３の基板２に対する取り付け位置に誤差が生じて、反射板３によりＬＥＤ素子１の発光面などを傷付けることを防止することが可能となり、ＬＥＤ素子１の品質低下による輝度むらや色むらの発生を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態のバックライト装置においては、図２（ａ）に示すように、反射板３が基板２上の所定位置に設置された状態で、突起部２ａの先端部が反射板３の枠上に設置された拡散板５の裏面に当接し、熱などによる拡散板５の反射板３側への撓み（反り）を防止している。すなわち、基板２上に一体的に設けられた突起部２ａにより、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離を一定以上に保持することができるので、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離が所定以下になることによって生じる輝度むらや色むらを抑制することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態のバックライト装置においては、基板２及び突起部２ａを熱伝導性の良い放熱材にて形成しているので、ＬＥＤ素子１から発せられる熱を、突起部２ａ及び基板２を通じて、反射板３と拡散板５とで囲まれた空間の外（背面側）に排熱することができる。これによって、拡散板５の撓み（反り）を防止することできるばかりでなく、環境温度によるＬＥＤ素子１の発光特性の変動も抑制することができ、輝度むらや色むらの発生、色バランスの低下を防止することが可能となる。
【００３４】
また、上述した本実施形態の一構成例においては、反射板３が、ＬＥＤ素子１駆動用の回路または配線が配設されている金属埋め込みＰＣＢ４を避けて、基板２上に設置されているが、図３に示す本実施形態の他の構成例のように、ＬＥＤ素子１の発光部が嵌合するような貫通孔をあけ、ＬＥＤ発光部以外の部分（金属埋め込みＰＣＢ４）を覆うように配置される反射板１３を設けて、反射板１３の表面積カバー率を向上させるものに、本発明を適用しても良い。
【００３５】
この場合も、反射板１３に、基板２の突起部２ａが挿通される挿通孔１３ａを設け、突起部２ａが反射板１３を基板２に設置する際の位置決めガイドとして機能するように構成すれば良い。また、組み立て後は、突起部２ａがＬＥＤ素子１と拡散板５との距離を保持するとともに、ＬＥＤ素子１による発熱を当該バックライト装置の外方へ放熱する機能を奏することは言うまでもない。
【００３６】
以上詳述したとおり、本実施形態のバックライト装置は、複数のＬＥＤ素子（半導体発光素子）１を基板２上に配列してなる面光源と、前記ＬＥＤ素子１間のスペースを埋めるように前記基板２上に設置される反射板３と、前記面光源及び反射板３の光出射側に位置する拡散板５などの光学部材とを備えたバックライト装置であって、前記基板２上に前記ＬＥＤ素子１よりも前記拡散板５側に突出する突起部２ａを設けるとともに、前記反射板３に前記突起部２ａが挿通される挿通孔３ａを設けたものである。
【００３７】
これにより、非常に簡単な構成にて、基板２に対する反射板３の取り付け位置精度を容易に向上させることが可能となるので、反射板３の基板２への取り付け設置時にＬＥＤ素子１の発光面などが傷付くことによる輝度むらや色むらの発生を防止することができる。また、前記突起部２ａによって、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離を常に一定に保持することが可能となるので、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離が変化することによる輝度むらや色むらの発生を防止することができる。
【００３８】
さらに、前記突起部２ａ及び基板２を通じて、ＬＥＤ素子１から発せられた熱を、当該バックライト装置外に放熱することが可能となるので、温度上昇に伴い各ＬＥＤ素子１の発光特性が変動することによる輝度むらや色むらの発生、色バランスの低下を防止することができる。
【００３９】
尚、上記本発明の第１の実施形態においては、突起部２ａを円錐形状に形成しているが、反射板３と基板２との位置決め精度をさらに向上させるために、突起部２ａを多角錐形状に形成するとともに、これに対応して挿通孔３ａ，１３ａを多角形状としても良い。
【００４０】
また、上述した本発明の第１の実施形態においては、光源としてＬＥＤ（半導体発光素子）のみを用いたバックライト装置について説明したが、本発明はＬＥＤ（半導体発光素子）とそれ以外の光源を用いたバックライト装置に適用しても良い。
【００４１】
これに関して、例えばＬＥＤ（半導体発光素子）と冷陰極管（ＣＣＦＬ）との２種類の光源を用いたバックライト装置について、本発明の第２の実施形態として、図４とともに以下に説明するが、上記本発明の第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図４は本実施形態のバックライト装置の一構成例を示す要部平面図である。
【００４２】
本実施形態の直下型バックライト装置は、図４に示すように、その長手方向が画面長辺方向（水平方向）と平行になるように複数のＣＣＦＬ６が、画面短辺方向（垂直方向）に並べられており、隣接するＣＣＦＬ６間に、複数のＬＥＤ素子１を直列に配置した線状光源をＣＣＦＬ６と平行になるように並べて面光源を構成している。
【００４３】
尚、ここでは、色再現性を向上させるとともに、赤色の色純度を高めるために、光の３原色を構成する赤色、緑色、青色のうち、少なくとも緑色と青色とを含む２色の蛍光体を有するＣＣＦＬと、少なくとも赤色発光ＬＥＤを有する発光素子群とから面光源を形成しているが、もちろん、これに限らず、例えば光の３原色の蛍光体を有する白色発光ＣＣＦＬと、赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤからなる３原色の発光素子群とから面光源を形成しても良い。
【００４４】
また、本実施形態においても、ＬＥＤ素子１が設置された基板２上に突起部２ａが設けられるとともに、前記ＬＥＤ素子１間のスペースを埋めるように前記基板２上に設置される反射板３に前記突起部２ａが挿通される挿通孔３ａが設けられており、これによって、基板２に対する反射板３の取り付け位置精度を容易に向上させることが可能となっている。
【００４５】
ここで、前記突起部２ａは、ＬＥＤ素子１を直列に並べて形成された各線状光源上におけるＬＥＤ素子１間に設けられている。例えば赤色発光ＬＥＤ、緑色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤからなる３原色の発光素子群を１組のモジュールとして、これらを直列に配置した線状の白色光源を用いた場合、突起部２ａは所定のモジュール間に位置するように設けられる。
【００４６】
また、ここでも、垂直方向或いは水平方向に隣接する突起部２ａどうしが水平方向或いは垂直方向における同じ位置にならないように、所謂千鳥足状に配設されており、以上の構成によって、突起部２ａによる輝度の影響を分散させて、突起部２ａによる輝度むらや色むらが目立つのを極力抑制することが可能となっている。
【００４７】
尚、本実施形態においても、前記基板２に対して一体的に設けられた突起部２ａにより、ＬＥＤ素子１と拡散板５との距離を常に一定に保持することが可能であるとともに、熱伝導性の良い放熱材にて形成された突起部２ａ及び基板２を通じて、ＬＥＤ素子１、ＣＣＦＬ６から発せられた熱を、当該バックライト装置外に放熱することが可能であることは言うまでもない。
【００４８】
また、ＣＣＦＬ６は、基板２上に反射板３が設置された後、各種ランプホルダを介して所定の位置に取り付けられる。さらに、本実施形態の場合も、反射板３の枠上に拡散板５やプリズムシート（集光シート）などの所定の光学シートを挟んで液晶表示パネルが設置されて、所望の画像表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるバックライト装置の一構成例を示す要部拡大側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるバックライト装置の一構成例を示す（ａ）側断面図、（ｂ）要部平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるバックライト装置の他の構成例を示す要部拡大側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるバックライト装置の一構成例を示す要部平面図である。
【図５】従来のバックライト装置の一構成例を示す（ａ）要部平面図、（ｂ）要部拡大側断面図である。
【図６】従来のバックライト装置の他の構成例を示す（ａ）要部平面図、（ｂ）要部拡大側断面図である。
【図７】従来のバックライト装置の他の構成例を示す（ａ）側断面図、（ｂ）要部平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＬＥＤ素子
２  基板（放熱板兼用）
２ａ  突起部
３  反射板
３ａ  挿通孔
４  金属埋め込みＰＣＢ
５  拡散板
６  ＣＣＦＬ
１３  反射板
１３ａ  挿通孔
【図１】
2006278077.tif 000003
【図２】
2006278077.tif 000004
【図３】
2006278077.tif 000005
【図４】
2006278077.tif 000006
【図５】
2006278077.tif 000007
【図６】
2006278077.tif 000008
【図７】
2006278077.tif 000009