(57)【要約】【課題】ＬＥＤ実装基板の取付け、取り外し作業を簡単にし、光の照射効率を高め、効率よく拡散板に光導入することができる面光源モジュールを提供する。【解決手段】透明レンズ１２によって封止された多数個のＬＥＤ２を実装したＬＥＤ実装基板３を、レンズ１２の位置に対応する位置に複数の穴を有して少なくとも表側に光反射する部材が形成された基板カバー１０と熱伝導性金属にて形成された放熱部材１０によって挟み込むことで基板の底面を放熱部材表面に密着させて固定した。【選択図】図５
2009272451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦面を有する放熱部材と、
複数の固体発光素子を搭載して前記放熱部材の前記平坦面上に配置された複数の固体発光素子実装基板を具備する面光源モジュールであって、
前記固体発光素子実装基板は、前記複数の固体発光素子を覆って当該固体発光素子から出射する光を前記固体発光素子実装基板とは反対面側に指向させる半円筒形のレンズを有し、
前記レンズの実装位置のそれぞれに当該レンズの平面形状の長辺と短辺に対応する長径と短径を有する複数のレンズ穴が形成されており、当該複数のレンズ穴のそれぞれに前記レンズを挿通して複数の前記固体発光素子実装基板の上面に被せる基板カバーを有し、
前記基板カバーは、前記複数のレンズ穴の内壁面と前記固体発光素子実装基板とは反対面に、光反射部材を有し、
前記基板カバーと前記放熱部材の間に前記複数の固体発光素子実装基板を挟み込むことにより、当該固体発光素子実装基板を前記放熱部材に固定することを特徴とする面光源モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板カバーに形成された前記複数のレンズ穴は、その何れの長径においても前記レンズの最大長軸より大きく、前記複数個の穴のいずれの短径においても前記レンズの最大短軸より大きいことを特徴とする面光源モジュール。
【請求項３】
請求項１において、
前記基板カバーに形成される前記複数のレンズ穴の内壁が正のテーパ面であり、
前記光反射部材が前記内壁に形成された前記正のテーパ面に配置されることを特徴とする面光源モジュール。
【請求項４】
請求項１において、
前記固体発光素子実装基板を前記基板カバーで前記放熱部材に取付けた状態で、前記正のテーパ面の上端が前記固体発光素子実装基板に搭載された前記レンズの高さ以下に固定されることを特徴とする面光源モジュール。
【請求項５】
請求項１において、
前記固体発光素子実装基板と前記放熱部材の間に放熱シートを有することを特徴とする面光源モジュール。
【請求項６】
面光源モジュールと、当該面光源モジュールの出光面に配置される光学補償シート積層体とを有するバックライトユニットであって、
前記面光源モジュールは、平坦面を有する放熱部材と、複数の固体発光素子を搭載して前記放熱部材の前記平坦面上に配置された複数の固体発光素子実装基板を具備し、
前記固体発光素子実装基板は、前記複数の固体発光素子を覆って当該固体発光素子から出射する光を前記固体発光素子実装基板とは反対面側に指向させる半円筒形のレンズを有し、
前記レンズの実装位置のそれぞれに当該レンズの平面形状の長辺と短辺に対応する長径と短径を有する複数のレンズ穴が形成されており、当該複数のレンズ穴のそれぞれに前記レンズを挿通して複数の前記固体発光素子実装基板の上面に被せる基板カバーを有し、
前記基板カバーは、前記複数のレンズ穴の内壁面と前記固体発光素子実装基板とは反対面に、光反射部材を有し、
前記基板カバーと前記放熱部材の間に前記複数の固体発光素子実装基板を挟み込むことにより、当該固体発光素子実装基板を前記放熱部材と一体的に固定してなり、
前記光学補償シート積層体は、前記基板カバーを覆う拡散板と、該拡散板に積み重ねられた拡散シートおよびレンズシートからなることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
導光板を備えた面光源モジュールと、当該面光源モジュールの出光面に配置される光学補償シート積層体とを有するバックライトユニットであって、
前記面光源モジュールは、平坦面を有する放熱部材と、複数の固体発光素子を搭載して前記放熱部材の前記平坦面上に配置された複数の固体発光素子実装基板を具備し、
前記固体発光素子実装基板は、前記複数の固体発光素子を覆って当該固体発光素子から出射する光を前記導光板の側壁に指向させる半円筒形のレンズを有し、
前記レンズの実装位置のそれぞれに当該レンズの平面形状の長辺と短辺に対応する長径と短径を有する複数のレンズ穴が形成されており、当該複数のレンズ穴のそれぞれに前記レンズを挿通して複数の前記固体発光素子実装基板の上面に被せる基板カバーを有し、
前記基板カバーは、前記複数のレンズ穴の内壁面と前記固体発光素子実装基板とは反対面に、光反射部材を有し、
前記基板カバーと前記放熱部材の間に前記複数の固体発光素子実装基板を挟み込むことにより、当該固体発光素子実装基板を前記放熱部材と一体的に固定してなり、
前記導光板は透明板からなり、該透明板の出光面に光拡散板を有し、前記出光面の反対面に反射板を有し、
前記導光板の側壁に前記基板カバーの光出射面を取付けて構成され、
前記光学補償シート積層体は、前記基板カバーを覆う拡散板と、該拡散板に積み重ねられた拡散シートおよびレンズシートからなることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記基板カバーに形成された前記複数のレンズ穴は、その何れの長径においても前記レンズの最大長軸より大きく、前記複数個の穴のいずれの短径においても前記レンズの最大短軸より大きいことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項９】
請求項６又は７において、
前記基板カバーに形成される前記複数のレンズ穴の内壁が正のテーパ面であり、
前記光反射部材が前記内壁に形成された前記正のテーパ面に配置されることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
請求項６又は７において、
前記固体発光素子実装基板を前記基板カバーで前記放熱部材に取付けた状態で、前記正のテーパ面の上端が前記固体発光素子実装基板に搭載された前記レンズの高さ以下に固定されることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１１】
請求項６又は７において、
前記固体発光素子実装基板と前記放熱部材の間に放熱シートを有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１２】
液晶表示パネルと、当該液晶表示パネルを背面から面状に光照射するバックライトユニットを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトユニットは、請求項６又は７記載の構成を有する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、発光ダイオード等の固体発光素子を光源とした面光源モジュールとその応用装置に係り、例えば液晶表示装置のバックライトユニットに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置用のバックライト装置の光源は、従来の冷陰極放電灯（cold cathode fluorescent lamp）から発光ダイオード（ＬＥＤ）に代表される固体発光素子で代替する動きが進んでいる。ここでは、固体発光素子としてＬＥＤを用いて説明する。この代替の動きは、ＬＥＤには水銀が含まれず、環境調和型の光源として適していること、また近年ＬＥＤの発光効率が目覚ましく向上していることによるところが大きい。ＬＥＤを光源とするバックライト装置は、これまで表示面積が比較的狭い携帯電話機やモバイル機器の液晶表示装置用で採用されていたが、最近では、公称２０インチ型以上の液晶モニタ、同３０インチ型以上の液晶テレビなどの大画面表示装置に組み込むバックライトユニットとしても採用する動きが活発化している。
【０００３】
大画面液晶表示装置用のバックライトユニットには、高輝度が構造的に実現し易い、所謂直下方式、薄型化や低コスト化が実現し易いエッジライト方式がある。直下方式バックライトユニットの場合は、ＬＥＤ実装基板に複数のＬＥＤを実装して面光源モジュールとし、複数の面光源モジュールを放熱部材上に配列して面発光部とした面光源モジュールを形成する。この面光源モジュールの面発光部側に光拡散板、拡散シート、レンズシートなどを配置して液晶表示装置のバックライトユニットを構成する。
【０００４】
図８は、従来の直下方式バックライトユニットの面光源モジュールの構造例を説明する模式図で、図８(a)はＬＥＤ実装基板の長手方向に沿って切断した断面図、図８(b)は図８(a)の要部上面図である。ＬＥＤ２はＬＥＤ実装基板３の上面に複数個配列して実装される。このＬＥＤ実装基板３を、上面を開口した箱形の放熱部材１の底部の上面側に複数個列設し、各ＬＥＤ２の間に反射シート１５を設けて面光源モジュールとしている。放熱部材１はバックライトユニットの筐体を構成し、上面側に光拡散及び集光用の各種光学補償シート積層体を配置し、図示しないフロントフレームを放熱部材１に嵌め込んでバックライトユニットに組み上げられる。
【０００５】
このように、ＬＥＤ２を光源として実装したＬＥＤ実装基板３（以下、単に基板とも称する）を放熱部材１に収容したバックライトユニットでは、特に、発光面積を大きくした場合の液晶表示パネルの画面上の輝度を確保するために、ＬＥＤ２の搭載された基板３の数を増加させる必要がある。そして、基板３の数の増加に伴って増大するＬＥＤ２の発熱を放散させて発光効率を維持するため、上記のような放熱部材１を筐体として用いているのが一般的である。なお、放熱部材１とは別に筐体を設けてもよいことは言うまでもない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大画面表示装置における高品質な映像表示を確保するために、画面上の色や輝度の均一性を向上が要求される。この要求を満たすためには、ＬＥＤ２の搭載された基板３上でのＬＥＤ実装密度を増加させる必要がある。その一方で、基板３上に実装された個々のＬＥＤ２の光特性のばらつきが大きいことによる基板３間における発光特性（輝度特性）のばらつきが発生する。発光特性にばらつきのある基板３を放熱部材１に高密度で、数多く設置した場合、バックライトユニットの面内発光のばらつき（輝度分布のばらつき）が大きくなるという問題がある。このような輝度分布のばらつきを解決するためには基板３を交換する必要がある。
【０００７】
従来のＬＥＤを用いた面光源モジュールでは、例えば、放熱部材１に対して基板３のそれぞれをねじ止めによって固定するのが広く採用されている。しかしながら、この方法では個々の基板３にねじ穴のための余分な面積が必要であるため、高密度実装の妨げになるという問題がある。また、基板３にセラミック基板を使用した場合、基板上にねじ穴を設ける際に、当該基板内にクラックが入り易いために製品歩留まりが低下し、コスト高となる問題もある。
【０００８】
放熱部材１に対して基板３を設置をする別の装着法として、放熱部材１に対して接着剤を用いた接合や半田を用いた接合等の固定手段を用いる方法も採用されている。しかしながら、これらの固定手段を用いた場合、放熱部材１から基板３を簡単に剥すことができず、基板交換のために多くの作業工程が必要となるばかりか、基板交換の際に基板に損傷を与えてしまうなどの不具合発生の畏れがあった。これらの不具合は、製造コストを上昇させ、最終的には製品のコストアップを招くことになってしまう。特に、例えば大画面の液晶テレビ等に用いられるバックライトユニットでは、搭載される基板３の数が増大するために、製造コストに与える影響は多大なものとなる。
【０００９】
バックライト装置では、ＬＥＤから発せられた光を観測者の方へ反射させる反射板(リフレクタ)が設けられる。例えば、ＬＥＤの側面方向の放出光をこのリフレクタで反射させ、上面から光を出射させている。
【００１０】
ＬＥＤの出射光を有効に利用するための反射シート１５は、上述したように基板３上のＬＥＤ搭載部分以外の表面に設置した構造をとる場合が多い。しかしながら、基板３上に反射シート１５を設置する場合、基板３上に設置された図示しないレンズと反射シートの開口部の位置がずれることでＬＥＤ２から発光した光が遮光されたり、反射シート１５が熱膨張によってたわむことでＬＥＤ２から発光した光が遮光される。その結果として、拡散板（図示せず）に入射される光の照射効率が減少する畏れがあった。
【００１１】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、放熱基板（筐体当）へのＬＥＤ実装基板の取付けと交換が容易な構造とし、且つ、ＬＥＤから出射される光の照射効率を高めた面光源モジュール、バックライトユニット及び液晶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】
【００１２】
本発明は、熱伝導性材料で形成された基板の表面側に半円筒形を好適とする透明レンズ部材によって封止された多数のＬＥＤを配列して搭載してＬＥＤ実装基板と、該透明レンズ部材のレンズの位置に対応する位置にＬＥＤ実装基板の数に対応した複数の穴が形成され、さらに少なくとも基材の表側に光反射する部材が形成された、あるいは表面処理された基板カバーと、良好な熱伝導性金属にて形成された放熱部材と前記基板カバーとによって前記ＬＥＤ実装基板を挟み込むことで該ＬＥＤ実装基板の底面を該放熱部材表面に密着させて固定し、一体化した面光源モジュールとする。なお、放熱部材は複数のＬＥＤ実装基板を配列する平坦面を有している。この放熱部材は、前記平坦面を内底とする低い側壁を有する箱状部材であることが好ましい。
【００１３】
本発明の面光源モジュールにおいて、前記基板カバーはアルミニウム又はその合金、銅またはその合金、ステンレス鋼等の金属材を用いた薄板で熱伝導性を有するものであってもよいし、エポキシ等の熱硬化樹脂あるいは液晶ポリマ等の熱可塑性樹脂であってもよいが、比較的小さな力で撓ませることができる可撓性を有している材料で構成するのが望ましい。そして、その表面には光反射部材として金、銀、アルミ、あるいはニッケル等の金属膜を成膜することができる。また、金属膜以外にも、例えばレジスト膜や金属酸化物膜など、可視領域において高い光反射特性を有する、所謂白色膜にて構成することもできる。さらに、基板カバーとして金属板を採用する場合には、金属の地肌をそのままあるいは研磨等の表面処理を施すことにより高い光反射特性を付与する。また、本発明の面光源モジュールにおける前記基板カバーは、その隅部や端縁部でねじ止めまたはクリップなどの着脱容易な手段で放熱部材に固定するのが望ましい。
【００１４】
また、本発明では、上記の面光源モジュールを、好ましくは良好な熱放射性能を有する有底で、かつ面光源出射側が開放した下部筐体に収容し、該面光源モジュールの当該面光源出射側に、拡散板や拡散シート、レンズシート（プリズムシート）などの光学補償シート積層体を設置し、光出射窓を有するフロントフレーム（上部筐体）を被せ、下部筐体と一体化して液晶表示装置用のバックライトユニットとする。このバックライトユニットを液晶表示パネルの背面に設置して液晶表示装置を得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の面光源モジュールによれば、複数のＬＥＤ実装基板を同時に、且つ簡単に放熱部材に取付けることが可能となり、また、輝度分布の修正、発光不良等のために１又は複数のＬＥＤ実装基板を交換するときは、基板カバーを取り外すことでＬＥＤ実装基板の取り外しと再設置が容易であるため、簡単な作業でＬＥＤ実装基板の交換が可能となる。そのため、基板交換作業時間を短縮でき、面光源モジュールの歩留まりも向上する。
【００１６】
また、本発明は、ＬＥＤ実装基板を基板カバーと放熱部材で挟み込む構造であるため、ＬＥＤ実装基板の底面は放熱部材に密着し、放熱性が向上する。なお、ＬＥＤ実装基板と放熱部材の間に熱伝導性の大きい放熱シート等を介挿することで、さらに放熱性を向上させることができる。
【００１７】
また、基板カバーの表面に光反射材が形成され、あるいは光反射処理されているために、ＬＥＤより出射した光が基板カバーで光吸収されることなく、効率のよく上方（光学補償シート積層体側）に出射され、バックライトユニットとした場合には、高効率で液晶表示パネルに導入できる。その結果、従来、ＬＥＤ実装基板上に別体として設けていた反射シートが不要となり、部材点数の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。
【実施の形態１】
【００１９】
図１は、本発明の面光源モジュールで構成したバックライトユニットを用いて構成した液晶表示装置の構成例を説明する展開斜視図である。図１において、放熱部材１、ＬＥＤ２、基板３、基板カバー１０、および熱放射器（ここでは下部筐体を構成）１１で面光源モジュール１３を構成している。なお、図示しないが、放熱部材１と基板３の間に放熱シートを介挿することで熱伝導効率を向上させることができる。この面光源モジュール１３の上面（光出射面）側に拡散板４、拡散シート５、レンズシート（プリズムシート）６、拡散シート７を設置し、フロントフレーム８を被せて熱放射器１１とで一体化し、バックライトユニット１９を構成する。そして、このバックライトユニット１９を液晶表示パネル９の背面に設置して液晶表示装置が構成される。
【００２０】
すなわち、本実施の形態のバックライト装置１９では、面発光部となる上面を開口した箱形の放熱部材１の底面に多数のＬＥＤ２を直線状に実装した基板３を列設して面光源とする。多数のＬＥＤ２を直線状に搭載した基板３をＬＥＤ実装基板３と称する場合もある。列設された複数のＬＥＤ実装基板３に覆い被せるように基板カバー１０が配置され、面光源モジュール１３としている。なお、本実施の形態では、基板３条に多数のＬＥＤ２を直線状に搭載しているが、これに限らず、ＬＥＤの発光色ごとにグループ化して搭載することも可能である。
【００２１】
面光源モジュール１３を構成する基板カバー１０の上方には、拡散板４、拡散シート５、レンズシート６、拡散シート７からなる光拡散及び集光用の各種光学シート（光学補償シート積層体）１８を配置する。そして、上部筐体を構成する筐体カバーであるフロントフレーム８を放熱部材１に嵌め込み、下部筐体を構成する熱放射器１１とで一体にして固定した構造としている。放熱部材１の底部下面側に設けた熱放射器１１には、図示しないが、放熱フィンやヒートパイプなどが必要に応じて設置される。
【００２２】
図２は、図１におけるＬＥＤ実装基板３の詳細な構成を説明するための斜視図である。このＬＥＤ実装基板３には、所望の白色色度に合成させるための数量比（１：１：１）で配置したそれぞれ青色、緑色、赤色に発色するものを好適とする複数のＬＥＤ２が実装してある。それぞれのＬＥＤ２の電極はＡｕワイヤによってＬＥＤ実装基板３上の給電配線に接続されている。本実施の形態では、青色、緑色、赤色の３原色のＬＥＤを基板３上に順に、かつ青色、緑色、赤色の繰り返しで搭載してある。そして、ＬＥＤ２を覆って、半円筒形（かまぼこ状、または半球状でもよい）に形成された透明樹脂製のレンズ１２が被せられている。
【００２３】
ＬＥＤ実装基板３の基材としては、高熱伝導性のアルミ系、銅系合金などの金属や、窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミックスなどを用いる。図２におけるＤ１はレンズ１２の長さ（ＬＥＤ実装基板３の長手方向寸法）、Ｄ２はレンズ１２の幅（ＬＥＤ実装基板３の短手方向寸法）、Ｄ３はＬＥＤ実装基板３の長手方向寸法、Ｄ４はＬＥＤ実装基板３の短手方向寸法を示す。
【００２４】
ＬＥＤ実装基板３のＬＥＤ２の搭載部位近傍には反射部２１が形成され、あるいは表面処理されている。この反射部２１は、例えば、金メッキ、銀メッキあるいはアルミ蒸着等にて構成することができる。また、反射部２１は、金属膜以外にも、例えばレジスト膜や金属酸化物膜など、可視領域において高い光反射特性を有する、所謂白色膜の成膜にて構成することもできる。なお、反射部２１は、ＬＥＤ実装基板３におけるＬＥＤ２の搭載部位近傍だけでなく、ＬＥＤ実装基板３の上面の全面にわたって形成することが望ましい。
【００２５】
図３は、図１における基板カバー１０の詳細な構成を説明するための図であり、図３(ａ)は基板カバー１０をフロントフレーム８側からみた上面図(要部拡大図)、図３(ｂ)は図３(ａ)のＡ−Ｂ線に沿った(長手方向)断面図である。図３(ｃ)は図３(ａ)のＣ−Ｄに沿った(短手方向)断面図である。図３におけるｄ１は基板カバー１０に有するレンズ穴２２を臨むリフレクタ（傾斜面）２４の上側稜線部間の長手方向長さ寸法、ｄ２はレンズ穴２２の長手方向開口の幅寸法、ｄ３は基板カバー１０に有するレンズ穴２２を臨むリフレクタ（傾斜面）２４の上側稜線部間の短手方向長さ寸法、ｄ４はレンズ穴２２の短手方向開口の幅寸法を示す。
【００２６】
基板カバー１０は、例えば、アルミニウム又はその合金、銅またはその合金、ステンレス鋼等の金属材を用いた熱伝導性を有する薄板であってもよいし、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂、あるいは液晶ポリマ等の熱可塑性樹脂であってもよいが、比較的小さな力で撓ませることができる可撓性を有しているものが望ましい。基板カバー１０の形成材料は上記の例に限るものではない。
【００２７】
本実施の形態において、基板カバー1０に貫通形成されるレンズ穴４２の径は、上面側から下面側に向かって狭くなるように形成されている。すなわち、長手方向においては基板カバー１０の下部側における下部開口径ｄ２は、基板カバー１０の上部側における上部開口径ｄ１よりも小さな値(ｄ２＜ｄ１)となる。そして、下部開口径ｄ２は、図２に示すレンズ１２のレンズ長Ｄ１以上且つ基板長Ｄ３未満(Ｄ１≦ｄ２＜Ｄ３)に設定される。
【００２８】
レンズ穴４２の短手方向においては、基板カバー１０の下部側における下部開口径ｄ４は、基板カバー１０の上部側における上部開口径ｄ３よりも小さな値(ｄ４＜ｄ３)となる。そして、下部開口径ｄ４は、図２に示すレンズ１２のレンズ長Ｄ２以上且つ基板長Ｄ４未満(Ｄ２≦ｄ４＜Ｄ４)に設定される。
【００２９】
なお、基板カバー１０の背面側、すなわちＬＥＤ実装基板３に当接する面には、当該ＬＥＤ実装基板３の各辺の端縁部を収容する内側段差２７が形成されている。この内側段差２７のレンズ穴４２の長手方向寸法Ｗ１はＷ１≦Ｄ３であり、短手方向寸法Ｗ２はＷ２≦Ｄ４である。内側段差２７の高さはＬＥＤ実装基板３の厚み相当もしくは若干低くすることで、ＬＥＤ実装基板３を固く保持することができる。
【００３０】
また、このような構成とすることで、基板カバー１０のレンズ穴２２には下部（ＬＥＤ実装基板３側）から上部（光出射側）に向かって拡開する内壁が形成される。本実施の形態では、このレンズ穴２２の内壁に反射材を形成させ、あるいは表面を光反射処理することで、反射部材あるいは反射部として機能する傾斜反射面であるリフレクタ部２４を形成している。すなわち、リフレクタ部２４を有する基板カバー１０は、ＬＥＤから出射する光を上方に指向させるリフレクタ機能を有していることになる。このリフレクタ部２４は、例えば金、銀、アルミ、あるいはニッケル等の金属膜にて構成することができる。
【００３１】
また、リフレクタ部２４は、金属膜以外にも、例えばレジスト膜や金属酸化物膜など、可視領域において高い光反射特性を有する、所謂白色膜にて構成することもできる。さらに、基板カバー１０として金属板を採用するような場合には、形成されたレンズ穴２２の内壁に露出する金属の地肌をそのままあるいは研磨等を行うことによりリフレクタ部２４として機能させることも可能である。なお、リフレクタ部２４は、可視領域の全域において３０％以上の光反射率を有する材料で形成することが好ましい。
【００３２】
また、基板カバー１０の上面には、反射層として機能する表面層２５が形成される。この表面層２５は、可視領域の光を反射する特性を有しており、例えばリフレクタ部２４と同じ材料で形成することができる。その際、レンズ穴２２やネジ穴２３が形成された基板カバー１０に対し、同一工程でリフレクタ部２４および表面層２５を同時形成することもできる。また、リフレクタ部２４と表面層２５とを異なる材質および異なる工程で形成することも可能である。
【００３３】
図４は、発光モジュール１３の構成を説明するための展開斜視図である。この発光モジュール１３は、複数のＬＥＤ２を搭載する複数のＬＥＤ実装基板３と、このＬＥＤ実装基板３と放熱部材１との間に放熱シート１４とＬＥＤ２を覆うレンズ１２（図示せず）と、基板３を固定するのに用いられる基板カバー１０を備えている。さらに、放熱部材１には、ネジ１７の取付け位置に対応する複数のネジ穴２２が貫通形成される。
【００３４】
また、面光源モジュールの構成部品の位置決め部材、固定部材、あるいは取付け部材として機能する基板カバー１０は、各レンズ１２の取付け位置すなわち基板３上におけるＬＥＤ２の装着位置に対応する複数のレンズ穴２２と、ネジ１７の取付け位置に対応する複数のネジ穴２３をそれぞれ貫通形成して構成される。
【００３５】
次に、上記発光モジュール１３の作製方法について説明する。まず、複数のＬＥＤ２が装着された複数のＬＥＤ実装基板３、放熱シート１４、および基板カバー１０を準備する。次いで、基板カバー１０に設けられた各レンズ穴２３に、該ＬＥＤ実装基板３上に設けられたレンズ１２を挿入していく。このとき、各レンズ１２は、基板カバー１０の下部すなわちレンズ穴２２の外径が狭い側(表面層２５が形成されていない側：背面)から挿入される。
【００３６】
このとき、レンズ１２のレンズ短径Ｄ２がレンズ穴２２の下部開口径ｄ４以下であり、レンズ長径Ｄ１がレンズ穴４２の下部開口長径ｄ２以下である。そのために、レンズ１２は、レンズ穴２２を下部から通過して基板カバー３の上部に突出する。ただし、ＬＥＤ実装基板３の短辺（短手方向の辺）寸法Ｄ４は、レンズ穴２２の下部開口短径ｄ４よりも大きく、ＬＥＤ実装基板３の長辺（長手方向の辺）寸法Ｄ３は、レンズ穴２２の下部開口長径ｄ２よりも大きいために、レンズ１２はレンズ穴２２を通過することができず基板カバー１０によって係止される。これにより、ＬＥＤ実装基板３は基板カバー１０によって保持されることになる。
【００３７】
そして、放熱部材１で基板カバー１０を下部側から押さえる。このとき、ＬＥＤ実装基板３の裏面（放熱部材１との間）に放熱シート１４を挟み込み、ＬＥＤ実装基板３上面に設けられたレンズ１２が各レンズ穴４２内に配置されるようにする。これにより、ＬＥＤ実装基板３と放熱シート１４は、基板カバー１０および放熱部材１に挟み込まれる。この状態で、さらに、基板カバー１０と放熱部材１とを、ネジ１７を用いて放熱部材１のねじ穴２６に直接ネジ止めすることで、ＬＥＤ実装基板３を固定する。
【００３８】
図５は、発光モジュール１３に設けられたＬＥＤ２から照射される光の光路を説明するための図である。なお、図５に示すＬＥＤ２のチップは、本実施の形態の場合、上述したように赤色を発光する赤色ＬＥＤ、緑色を発光する緑色ＬＥＤ、および青色を発光する青色ＬＥＤのうちのいずれかである。また、図５から判るように、基板カバー１０にてＬＥＤ実装基板３上にレンズ１２を固定した状態では、基板カバー１０に設けられたリフレクタ部２４の上端位置が、ＬＥＤ２の上端よりも下方に位置する。
【００３９】
次に、このようにして作製した面光源モジュール１３による光の照射について図５と共に図１も参照して詳細に説明する。ＬＥＤ２に所定の電流が流れると、ＬＥＤ２が発光する。そして、ＬＥＤ２から出射した光は、矢印線に示されたように各方向に広がっていく。出射した光のうち、例えばＬＥＤ２からみて斜め上方より上側に照射された光は、レンズ１２を通過した後、そのまま図１で説明した拡散板４に照射される。
【００４０】
一方、これら照射された光のうち、例えば基板３の平面と略並行な方向に照射された光は、レンズ１２を通過した後、基板カバー１０に設けられたリフレクタ部２４に入射する。このとき、リフレクタ部２４は、図３に示したように、レンズ穴２２が正のテーパ状に形成されているために、斜め上方を向くようになっている。リフレクタ部２４に入射した光は、該リフレクタ部２４にて反射された後、上方すなわち拡散板４を照射する方向に指向される。
【００４１】
さらに、これらＬＥＤ２から出射した光のうち、例えば図５の斜め下方に照射された光は、基板３の表面に入射する。ここで、本実施の形態では、ＬＥＤ２の取付け部位に対応して反射部２１が形成されている(図２参照)ため、この基板３上の反射部２１に入射した光は、当該反射部２１にて反射された後、上方すなわち拡散板４を照射するように指向される。
【００４２】
また、このようにして拡散板４に照射された光の多くは、拡散されながら拡散板４中を透過し、フロントフレーム８側に向けて照射されることになる。ただし、その一部は、拡散板４で反射されて発光モジュール１３側に戻ってくる。このとき、基板カバー１０の表面には可視光に対する反射特性を備えた表面層２５が形成されており、拡散板４から反射されてきた光は、表面層２５で反射されて再び拡散板４に向けて照射されることになる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、基板カバー１０を用いて、放熱基板１上の各基板３の位置決めおよび固定を行うようにしているので、輝度ばらつきの修正のための基板交換作業が容易である。本実施の形態では、基板カバー１０に複数のレンズ穴２２を設け、このレンズ穴２２の内壁にリフレクタ部２４を形成するようにしている。さらに、レンズ穴２２の内周縁を上方に開放する正のテーパ状とすることで、リフレクタ部２４が斜め上方を向くように形成した。これにより、ＬＥＤ２から出射された光がレンズ１２を透過した後にリフレクタ部２４で反射し、その反射光が拡散板４を通して液晶パネル９に向けて照射されることとなる。したがって、バックライト装置１９による光の照射効率を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、リフレクタ部２４の下端位置を、ＬＥＤ２よりも低くすることで、ＬＥＤ２から出て斜め下方に出射された光も上方に反射できるようにした。これにより、各ＬＥＤ２ひいてはバックライト装置１９による光の照射効率をより高めることができる。さらに、本実施の形態では、基板カバー１０の上面に反射率の高い表面層２５を設けたので、ＬＥＤから出て拡散板４から反射されてきた光を、さらに再反射させることが可能となり、各ＬＥＤ２ひいてはバックライト装置１９による光の照射効率をさらにまた高めることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、基板カバー１０そのものに直接リフレクタ部２４を形成するようにしていたが、これに限るものではなく、リフレクタ部２４を形成した部材を基板カバー１０に取付けることによって反射部を構成するようにしてもよい。
【実施の形態２】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態２としてのバックライトユニットについて説明する。図６は、本発明の実施の形態２を説明するバックライトユニットの他例であるエッジライト方式の構成を示す断面図である。このエッジライト方式のバックライトユニットは、ＬＥＤ２、基板３、基板カバー１０、導光板３１と拡散板３２と反射板３３および放熱部材１とフレーム３０とからなる。光源であるＬＥＤ２から出射した光は導光板３１の側壁より入射させ、導光板３１を用いてＬＥＤ２からの光を導光させ、この伝播途上で拡散板３２方向に光路変更し、該拡散板４で均一性と指向性を制御しながら光を拡散させることによって、薄型の面光源を実現している。反射板３３は導光板３１の背面よりもれる光を反射させて導光板内に戻すことによって、光の利用効率を向上させる。
【００４７】
なお、ここでは、実装した複数のＬＥＤ素子の輝度、色域、色調などの光学制御を行う光学制御回路部などの説明は省略する。また、図６には、導光板３１の１側壁に光源を設けたが、導光板３１の１側壁と対向する側壁にも、あるいは導光板３１の３つの側壁、あるいは全ての側壁に光源を設けることで、適用する液晶表示パネルのサイズに合わせて、要求される輝度を実現することができる。
【００４８】
図７は、本発明の実施の形態２におけるエッジライト方式における基板カバー１０の部分の構成を説明するための要部断面図である。図７では基板３が放熱部材１と基板カバー１０に挟み込まれることで固定保持されている。基板カバー１０には導光板５２の光入射部の側壁を嵌合して容易に位置決めできるようにした切り込み１６が施されている。前記した実施の形態１で述べたように基板カバー１０は、基板３上に設けられたレンズ１２の位置決めを行っていることから、導光板３１をレンズ１２の直線上に正しく位置決めすることが可能となる。したがって、レンズ１２から出射された光を効率よく導光板５２に導入でき、光学補償シートルイ１８を通して得表示パネル９を照明するバックライト光の利用効率を向上して、高輝度の映像表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の面光源モジュールで構成したバックライトユニットを用いて構成した液晶表示装置の構成例を説明する展開斜視図である。
【図２】図１におけるＬＥＤ実装基板の詳細な構成を説明するための斜視図である。
【図３】図１における基板カバーの詳細な構成を説明するための図である。
【図４】発光モジュールの構成を説明するための展開斜視図である。
【図５】発光モジュールに設けられたＬＥＤから照射される光の光路を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２を説明するバックライト装置の他例であるエッジライト方式の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるエッジライト方式における基板カバーの部分の構成を説明するための要部断面図である。
【図８】従来の直下方式バックライトユニットの面光源モジュールの構造例を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・放熱部材、２・・・ＬＥＤ、３・・・基板（ＬＥＤ実装基板）、４・・・拡散板、５,７・・・拡散シート、６・・・レンズシート、８・・・フロントフレーム、９・・・液晶表示パネル、１０・・・基板カバー、１１・・・熱放射器（亨体）、１２・・・レンズ、１３・・・発光モジュール、１４・・・放熱シート、１５・・・反射シート、１６・・・切り込み、１７・・・ねじ、１８・・・光学補償シート類、１９・・・バックライトユニット、２１・・・反射処理部、２２・・・レンズ穴、２３・・・ネジ穴、２４・・・リフレクタ部、２５・・・表面層、２６・・・ネジ穴、３１・・・導光板、３２・・・拡散板、３３・・・反射板。
【図１】
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【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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【図８】
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