(57)【要約】【課題】  装置全体の薄型化を図ることができる光源装置を提供する。【解決手段】  発光ダイオード素子３９〜４２から放射される放射光が凹部３３内に設けられる空気層と光拡散面３３Ａとの屈折率差に基づいて反射されるので、複数の発光ダイオードランプ３１から放射される光を導光部材３２内で効率良く混合でき、そのことにより光出射面と平行な仮想面内において面状光源を得ることができる。これにより、放射光の拡散部を導光部材３２の厚さ方向全体にわたって確保することを従来のようには必要とせず、このため導光部材３２の厚さを小さい寸法に設定することができ、装置全体の薄型化を図ることができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子搭載基板の素子搭載面内で縦横方向に並列して搭載され、照明対象に白色光を照射するための少なくとも１種の発光ダイオード素子からなる複数の発光ダイオードランプと、
前記複数の発光ダイオードランプから放射される放射光を前記照明対象に導くための導光部材とを備えた光源装置であって、
前記導光部材には、前記素子搭載基板の前記素子搭載面側に開口し、かつ少なくとも１種の前記発光ダイオード素子を収容可能な複数の凹部が設けられ、
前記複数の凹部の照明対象側面は、少なくとも１種の前記発光ダイオード素子から放射される放射光を拡散する光拡散面で形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光拡散面は、前記発光ダイオード素子側から前記照明対象側に向かって広がる円錐形状の突部を前記導光部材に設けることにより形成されている請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光拡散面は、前記発光ダイオード素子側から前記照明対象側に向かって広がる円錐形状の突部を設けるとともに、前記突部に粗面処理を施すことにより形成されている請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光拡散面は、前記発光ダイオード素子側から前記照明対象側に向かって広がるラッパ状の突部を前記導光部材に設けることにより形成されている請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードランプは青色発光ダイオード素子からなり、
前記複数の凹部内には、前記青色発光ダイオード素子からの放射光を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を放射する蛍光体が充填されている請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶テレビジョンのバックライト用照明具に使用して好適な光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイは、ブラウン管（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ）ディスプレイに比べ、薄型・低消費電力である等の利点をもつことから、中小機器サイズのディスプレイを中心に広く普及してきている。
【０００３】
このような液晶ディスプレイにおける光源装置としては、水銀ガスによる環境（人体）への悪影響をなくすという考えから、また紫外光の照射による構成部品の劣化を防止するとともに、インバータ回路の使用による消費電力コストを低減し、かつ良好な色再現性を得るという観点等から、水銀ガスを内封してなる冷陰極蛍光管に代わり、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子が採用されている。
【０００４】
従来、この種の光源装置には、素子搭載基板としての配線基板と、この配線基板の素子搭載面内で並列する複数のＬＥＤ光源と、これらＬＥＤ光源からの放射光を照明対象に導くための拡散部付きの導光部材とを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
このような光源装置においては、配線基板上のＬＥＤ光源を点灯させ、これら点灯光を導光部材内で面状に拡散させてから、照明対象としての液晶パネルの背面全体を照射すること（バックライト照明）が行われる。
【特許文献１】特開２００４−１４３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１によると、照明対象に向かって進行するＬＥＤ光源の点灯光（放射光）を導光部材内で拡散させて面状光源を実現するものであるため、放射光の拡散部を導光部材の厚さ方向全体にわたって確保する必要があった。この結果、導光部材の厚さが大きくなり、装置全体の薄型化を図ることができないという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、導光部材の厚さを小さい寸法に設定することができ、もって装置全体の薄型化を図ることができる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、素子搭載基板の素子搭載面内で縦横方向に並列して搭載され、照明対象に白色光を照射するための少なくとも１種の発光ダイオード素子からなる複数の発光ダイオードランプと、前記複数の発光ダイオードランプから放射される放射光を前記照明対象に導くための導光部材とを備えた光源装置であって、前記導光部材には、前記素子搭載基板の素子搭載面側に開口し、かつ前記少なくとも１種の発光ダイオード素子を収容可能な複数の凹部が設けられ、前記複数の凹部の照明対象側面は、前記少なくとも１種の発光ダイオード素子から放射される放射光を拡散する光拡散面でそれぞれ形成されていることを特徴とする光源装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、導光部材の厚さを小さい寸法に設定することができ、装置全体の薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を備えた液晶テレビジョンを説明するために示す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す図である。図２（ａ）は光源装置の断面図（図１（ｂ）のＰ部分を拡大して示す断面図）であり、図２（ｂ）はその正面図である。
【００１１】
〔液晶テレビジョンの全体構成〕
図１において、符号１で示す液晶テレビジョン（テレビ）は、外装体としての本体部１０と、本体部１０の前面で画像を表示するための液晶表示部２０と、液晶表示部２０の背面（光入射面）を照明するためのバックライト部３０とから大略構成されている。
【００１２】
本体部１０は、各種のテレビ用構成部品を内蔵する筐体１１と、この筐体１１の下方に突出する脚体１２とを備えている。筐体１１は、前方に開口する貫通窓１１Ａを有し、全体がアルミニウム合金等の金属からなる略四角形状箱によって形成されている。脚体１２は、脚部１２Ａ及び座部１２Ｂを有し、筐体１１の下方に配置され、本体部１０・液晶表示部２０・バックライト部３０等を保持し得るように構成されている。
【００１３】
液晶表示部２０は、液晶表示面（光出射面）２０Ａを有する透過型の液晶パネルからなり、貫通窓１１Ａの前方に配置され、拡散板５１（後述）の前面にベフ板５２を介して装着されている。そして、光入射面に入射したバックライト部３０からの照明光を画像信号に応じた光に変換し、この変換された光を透過光として液晶表示面２０Ａから出射するように構成されている。
【００１４】
バックライト部３０は、液晶表示部（照明対象）２０を照明するための発光ダイオードランプ３１と、発光ダイオードランプ３１から放射される照明光の輝度むらを低減するための拡散板５１とを備え、筐体１１内に収容保持されている。
【００１５】
また、バックライト部３０は、図２（ａ）に示すように、液晶表示部２０に白色光を照射する複数の発光ダイオードランプ３１を有し、これら発光ダイオードランプ３１から放射される放射光を液晶表示部２０に導くための導光部材３２と、さらには発光ダイオードランプ３１による発生熱を放散するための放熱部材や発光ダイオードランプ３１に電源を供給するための電源基板（共に図示せず）とを有し、液晶表示部２０の後方領域に配置されている。
【００１６】
<発光ダイオードランプ３１の構成>
発光ダイオードランプ３１は、図２（ｂ）に示すように、縦横方向に並列して配置されている。発光ダイオードランプ３１は略同一の構成であるため、一の発光ダイオードランプ３１についてのみ説明すると、発光ダイオードランプ３１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶表示部２０（照明対象）の背面部に白色光を照射するための複数種の発光ダイオード素子３９〜４２を素子搭載基板３８上に搭載してなり、電源基板にソケット（共に図示せず）を介して電気的に接続されている。
【００１７】
発光ダイオード素子３９は、赤色（Ｒ）発光ダイオード素子からなり、素子搭載基板３８の２点鎖線で示す仮想正方形２００の４頂点位置のうち１頂点位置に配置されている。発光ダイオード素子４０，４１は、緑色（Ｇ）発光ダイオード素子からなり、仮想正方形２００の頂点位置であって発光ダイオード素子３９の頂点位置に隣接する２頂点位置にそれぞれ配置されている。発光ダイオード素子４２は、青色（Ｂ）発光ダイオード素子からなり、仮想正方形２００の頂点位置のうち発光ダイオード素子４０，４１の各頂点位置に隣接する頂点位置に配置されている。そして、発光ダイオード素子３９〜４２は、例えば半球状の光学形状面を有するシリコーンあるいはエポキシ系の透明性樹脂からなる封止部材３５によって封止されている。これにより、各発光ダイオード素子３９〜４２が保護されるとともに、照明対象への集光性が得られる。
【００１８】
封止部材３５の照明対象側端面には、図２（ａ）に示すように、照明対象側に開口し、かつ発光ダイオード素子側から照明対象側に向かって広がる円錐形状の凹部３１Ｂを設けることにより、発光ダイオード素子３９〜４２から放射される放射光を拡散する光拡散面３１Ａが形成されている。
【００１９】
<導光部材３２の構成>
導光部材３２は、図１（ｂ）に示すように、発光ダイオードランプ３１と拡散板５１との間に配置され、全体がＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）樹脂等の有機材料やガラス等の無機材料からなる板状の光透過性部材によって形成されている。導光部材３２には、素子搭載基板３８の素子搭載面側に開口し、かつ発光ダイオードランプ３１をそれぞれ収容可能な凹部３３が設けられており、凹部３３と発光ダイオードランプ３１との間には空気層が設けられている。
【００２０】
素子搭載基板３８は、回路パターン面３８Ａを素子搭載側に有し、全体が平面略矩形状のアルミベース基板やセラミックス基板によって形成されている。なお、素子搭載基板３８にはガラスエポキシ基板や紙フェノール基板を用いることもできる。この場合、例えば素子搭載基板３８の背面側にサーマルパッドの熱伝導性部材を配設する等の放熱対策を施すことが好ましい。
【００２１】
（拡散板５１の構成）
拡散板５１は、図１（ｂ）に示すように、バックライト部３０の前方領域に配置され、かつ貫通窓１１Ａの開口周縁にブラケット（図示せず）を介して装着され、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の光透過性樹脂材料からなる耐熱性部材によって形成されている。そして、発光ダイオードランプ３１から放射された光を拡散し、前述したようにその輝度むらを低減するように構成されている。なお、拡散板５１の材料としては、光透過性を有し、かつ発光ダイオードランプ３１による発熱によって変形・変質しない材料であれば他の材料でもよい。
【００２２】
〔発光ダイオードランプ３１の動作〕
発光ダイオードランプ３１に対して電源基板から電圧が印加されると、発光ダイオード素子３９〜４２がその発光層において発光する。発光ダイオード素子３９〜４２から放射される放射光のうち発光ダイオードランプ３１の光拡散面３３Ａと凹部３３内の空気層との界面で屈折率差に基づく臨界角より大の範囲に入射した光が略水平方向に全反射されることにより導光部材３２内に入射する。この全反射された光が導光部材３２内で混合されることにより、導光部材３２の光出射面と平行な仮想面内において輝度が均等で、また混色性が良好な面状光源を得ることができる。そして、混合された光は導光部材３２を透過して拡散板５１内に入射する。この後、拡散板５１内に入射した放射光がさらに拡散板５１内で拡散されながら液晶表示部２０に白色光として照射する。
【００２３】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００２４】
（１）発光ダイオード素子３９〜４２から放射される放射光が凹部３３内に設けられる空気層と光拡散面３３Ａとの屈折率差に基づいて反射されるので、凹部３３から放射される光を導光部材３２内で効率良く混合でき、そのことにより光出射面と平行な仮想面内において面状光源を得ることができる。これにより、放射光の拡散部を導光部材３２の厚さ方向全体にわたって確保することを従来のようには必要とせず、このため導光部材３２の厚さを小さい寸法に設定することができ、装置全体の薄型化を図ることができる。
【００２５】
（２）導光部材３２等に光学レンズを取り付けて進路を曲げるものでないため、光学レンズの取付工程が不要であり、製造コストの低廉化を図ることができる。
【００２６】
[第２の実施の形態]
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図である。図３において、図２（ａ）と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図３に示すように、第２の実施の形態に示す発光ダイオードランプ３１は、複数の導光部材３２Ａ，３２Ｂを備えた点に特徴がある。
【００２８】
このため、回路パターン面３８Ａの照明対象側には、発光ダイオードランプ３１を収容する貫通孔３２０を有する導光部材３２Ｂと、この導光部材３２Ｂの貫通孔３２０を覆うような導光部材３２Ａとが配置されている。
【００２９】
導光部材３２Ｂの回路パターン側端面には、回路パターン側に開口し、かつ照明対象側から回路パターン側に向かって広がる円錐形状の凹部３２ｂが設けられている。凹部３２ｂの回路パターン側端面は、導光部材３２Ｂと凹部３２ｂ（空気層）との屈折率差を利用した光反射面３２１で形成されている。これにより、導光部材３２Ｂ内に導入された発光ダイオード素子３９からの光を光反射面３２１で全反射して光取出側（図３では上方）に取り出し、光取出効率を高めることができる。
【００３０】
なお、光反射面３２１には、Ａｇ（銀）又はＡｌ（アルミニウム）が蒸着されていてもよい。また、回路パターン面３８Ａ上には、図４に示すように突起物３２２が設けられていてもよい。突起物３２２は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム），Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）又はＴｉＯ2（二酸化チタン）等の微粒子をシリコーンあるいはエポキシ系の樹脂に含有させて形成されており、その表面は白色の光沢を呈している。この場合、突起物３２２としては、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3又はＴｉＯ2の単体から形成されていてもよい。
【００３１】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて発光ダイオードランプ３１の収容部（貫通孔３２０）を容易に形成することができる。
【００３２】
[第３の実施の形態]
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図である。図５において、図２（ａ）と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、第３の実施の形態に示す発光ダイオードランプ３１は、青色発光ダイオード素子４２と、この青色発光ダイオード素子４２の周囲を包囲するように設けられ、青色発光ダイオード素子４２からの放射光（励起光）を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を放射するＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）等の蛍光体を樹脂等の透光性材料に含有させた蛍光体部６２と、蛍光体部６２を包囲するように設けられる封止部材３５とを備えた点に特徴がある。
【００３４】
封止部材３５の照明対象側部には、発光ダイオード素子側から照明対象側に向かって広がる円錐形状の凹部を設けることにより光拡散面３３Ｃが形成されている。
【００３５】
なお、本実施の形態では、発光ダイオードランプ３１（封止部材３５）の側面と凹部３３の内面とが密接する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、封止部材３５の側面と凹部３３の内面との間に空気層（空隙）を設けてもよい。
【００３６】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて青色発光ダイオード素子４２から放射される青色光と、蛍光体部６２から放射される黄色光との混合に基づく白色を容易に得られ、かつ、その拡散性に優れるものとできる。
【００３７】
[第４の実施の形態]
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図である。図６において、図２（ａ）と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
図６に示すように、第４の実施の形態に示す発光ダイオードランプ３１は、第１の実施の形態と比べ、封止部材６２の光拡散面３３Ｃ（１つのみ図示）の形状が異なる点に特徴がある。
【００３９】
このため、光拡散面３３Ｃは、青色発光ダイオード素子４２の発光面の法線に垂直な仮想線を対称軸とする放物線の一部をその法線の回りに回転させてなる形状部分を有する封止部材６２を加工することにより形成されている。すなわち、光拡散面３３Ｃは、発光ダイオード素子側から照明対象側に向かってラッパ状の凹部を封止部材６２の照明対象側部に設けることにより形成されている。
【００４０】
なお、本実施の形態では、発光ダイオードランプ３１（封止部材６２）の側面と凹部３３の内面とが密接する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、封止部材６２の側面と凹部３３の内面との間に空気層（空隙）を設けてもよい。
【００４１】
[第４の実施の形態の効果]
以上説明した第４の実施の形態によれば、封止部材６２の照明対象側部にラッパ状の凹部を設けることにより光拡散面３３Ｃを形成することで、第１の実施の形態の効果に加えて発光ダイオードランプ３１からより側面方向に光取出し性を高めることができる。
【００４２】
[第５の実施の形態]
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す図である。図７（ａ）は光源装置の断面図であり、図７（ｂ）はその正面図である。図７（ａ）及び（ｂ）において、図２（ａ）及び（ｂ）と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第５の実施の形態に示す発光ダイオードランプ１０５は、３種の発光ダイオード素子１０２〜１０４（赤色発光ダイオード素子１０２，緑色発光ダイオード素子１０３，青色発光ダイオード素子１０４）を封止部材３５内に並設してなる複数の発光ダイオードランプ１０５からなる点に特徴がある。
【００４４】
このため、発光ダイオード素子１０２〜１０４は導光部材３２の凹部３３内に収容され、シリコーンあるいはエポキシ系の透明性樹脂からなる封止部材３５で封止されている。封止部材３５の照明対象側面は、発光ダイオード素子側から照明対象側に向かって広がる円錐形状の光拡散面３１Ａがそれぞれ形成されている。
【００４５】
[第５の実施の形態の効果]
以上説明した第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加え、ＲＧＢの光を混合して白色光を生成する発光ダイオードランプ１０５をより多く素子搭載基板３８上に搭載することができ、色むらが少なく輝度の高い面状光源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を備えた液晶テレビジョンを説明するために示す正面図と断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図と正面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図。
【図４】図３の変形例を示す部分断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る光源装置を説明するために示す断面図と正面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…液晶テレビ、１０…本体部、１１…筐体、１１Ａ…貫通窓、１２…脚体、１２Ａ…脚部、１２Ｂ…座部、２０…液晶表示部、２０Ａ…液晶表示面、３１，１０５…発光ダイオードランプ、３１Ａ…光拡散面、３１Ｂ…凹部、３２，３２Ａ，３２Ｂ…導光部材、３２ｂ…凹部、３３…凹部、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…光拡散面、３４，７２，８２，９３…突部、３５，６２…封止部材、、３８…素子搭載基板、３８Ａ…回路パターン面、３９，１０２…赤色発光ダイオード素子、４０，４１，１０３…緑色発光ダイオード素子、４２，１０４…青色発光ダイオード素子、５１…拡散板、５２…ベフ板、２００…仮想正方形、３２０…貫通孔、３２１…光反射面、３２２…突起物
【図１】
2007018936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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