JP2006313683A

JP2006313683A - 光源装置

Info

Publication number: JP2006313683A
Application number: JP2005135788A
Authority: JP
Inventors: Kinji Hayashi; 欣司林; Takemasa Yasukawa; 武正安川; Satoru Tabata; 悟田畑
Original assignee: IITEKKU KK; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: IITEKKU KK; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2006-11-16

Abstract

【課題】所望の面状光源を得ることができるとともに、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】発光ダイオードランプ３７に設けられるケース３３の凹部３３Ｂは、凹部底面側から照明対象側に向かって広がる開口部３３Ａを含み、開口部３３Ａの内面は、粗面処理が施された光拡散面３３ａで形成されている。このため、発光ダイオードランプ３７から放射される白色光が各ケース３３の光拡散面３３ａで反射して拡散され、各ケース３３内から各ケース３３外に出射される。
【選択図】図３

Description

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。

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。

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。

従来、この種の光源装置には、発光素子を内蔵するＬＥＤ（発光ダイオードランプ）と、このＬＥＤの周囲に位置するリフレクタ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）。

このような光源装置においては、ＬＥＤを点灯させ、これら点灯光をリフレクタで反射してから照明対象を照射することが行われる。

また、従来の光源装置には、複数種のＬＥＤチップ（発光ダイオード素子）を有する発光ダイオードランプと、この発光ダイオードランプを収容する空間部及び着色処理を施してなる底面部を有するパッケージとを備えたものも提案されている（例えば特許文献２参照）。

このような光源装置においては、発光ダイオードランプを点灯させ、この点灯光をパッケージの底面部で反射（外部光の一部は吸収）してから照明対象を照射することが行われる。
特開２００４−８７４１１号公報特開２０００−２２２２１号公報

しかし、前者（特許文献１）にあっては、車両用灯具として用いるものであるため、ＬＥＤからの放射光がリフレクタで集光されるものの、照明対象の照射面と平行な仮想面内で拡散されず、所望の面状光源を得ることができないという問題があった。

一方、後者（特許文献２）にあっては、パッケージ内に光拡散面が存在せず、このため面状光源を得るためにはパッケージ外で拡散するためのスペースを必要としていた。この結果、照明対象と発光ダイオードランプとの間の寸法が大きくなり、装置全体の薄型化を図ることができないという問題もあった。

従って、本発明の目的は、所望の面状光源を得ることができるとともに、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。

上記目的を達成するために、本発明は、同一平面内で縦横方向に並列して配置され、照明対象側に開口する凹部を有する複数のケースと、前記複数のケースの凹部内にそれぞれ収容され、照明対象に白色光を照射するための複数の発光源とを備えた光源装置であって、前記ケースの凹部は、凹部底面側から照明対象側に向かって広がる開口部を含み、前記開口部の内面は、粗面処理が施された光拡散面で形成されていることを特徴とする光源装置を提供する。

本発明によると、所望の面状光源を得ることができるとともに、装置全体の薄型化を図ることができる。

[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正面図である。図３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である。
〔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。

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。

液晶表示部２０は、液晶表示面２０Ａ（光出射面）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、拡散部材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。

バックライト部３０は、図３に示すように液晶表示部（照明対象）２０を照明するための発光ダイオードランプ３７と、発光ダイオードランプ３７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部材５１とを備え、筐体１１内に収容保持されている。

（発光ダイオードランプ３７の構成）
発光ダイオードランプ３７は、図１（ｂ）に示すように、発光ダイオード素子等を搭載するための複数の素子搭載基板３２と、液晶表示部２０に白色光を照射する複数のケース３３と、これらケース３３を支持して点灯による発生熱を放散するためのヒートシンク３４と、さらにはケース３３に電源を供給するための電源基板（図示せず）とを有し、拡散部材５１の後方領域に配置されてヒートシンク３４が筐体１１に固定されている。

<素子搭載基板３２の構成>
素子搭載基板３２は、液晶表示部２０の光入射面と平行な回路パターン面３２Ａを素子搭載側に有し、同一の平面内に縦横方向に並列して配置され、かつ筐体１１内にヒートシンク３４を介して固定されている。このうち横方向に並列する素子搭載基板３２は近接（隣接）して配置され、一方縦方向に並列する素子搭載基板３２は所定の間隔をもって配置されている。そして、全体が平面略正方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３２にはガラスエポキシ基板等の他の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３２の背面側にサーマルパッド等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。

<発光ダイオードランプ３７の構成>
発光ダイオードランプ３７は、図２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３７は略同一の構成であるため、一個の発光ダイオードランプ３７の構成についてのみ説明すると、発光ダイオードランプ３７は、青色光を放射する青色発光ダイオード素子４１と、蛍光体を含有し青色発光ダイオード素子４１を封止する封止部材４２からなる。青色発光ダイオード素子４１は、素子搭載基板３２の回路パターン面３２Ａ上に搭載され、かつケース３３内に収容されている。封止部材４２は、例えばシリコーン系あるいはエポキシ系の樹脂材料からなり、ケース３３内に充填されている。蛍光体としては、青色発光ダイオード素子４１からの放射光を受けて励起されることにより黄色の励起光を放射する例えばＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍＧａｒｎｅｔ）が用いられる。

<ケース３３の構成>
ケース３３は、素子搭載基板３２の回路パターン面３２Ａ上にそれぞれ実装されている。ケース３３は略同一の構成であるため、一のケース３３の構成についてのみ説明すると、ケース３３は、素子搭載基板側から照明対象側に広がる開口部３３Ａを含む凹部３３Ｂを有し、例えばＳｉ，ＡｌＮ，ＳｉＣ等のセラミック材料からなる角形（正方形）状の筒体によって形成されている。ケース３３の開口部３３Ａの内面は、図３に示すように、粗面処理（ローレット加工処理）が施された光拡散面３３ａで形成されている。

<ヒートシンク３４の構成>
ヒートシンク３４は、素子搭載基板３２の反照明対象側に配設されている。ヒートシンク３４は略同一の構成であるため、一のヒートシンク３４の構成についてのみ説明すると、ヒートシンク３４は、図３に示すように、素子搭載基板３２の反照明対象側端面に密接する受部３４Ａ及びこの受部３４Ａに連接する保持部３４Ｂからなり、筐体１１の背面部に固定されている。そして、青色発光ダイオード素子４１の発光に伴う発生熱を周囲に放散するとともに、筐体１１に熱伝導するように構成されている。

（拡散部材５１の構成）
拡散部材５１は、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２１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板状の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３７から放射される照明光を内部で拡散し、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、拡散部材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３７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。

〔発光ダイオードランプ３７の動作〕
発光ダイオードランプ３７に電源基板から電圧が印加されると、各青色発光ダイオード素子４１がその発光層において発光し、各青色発光ダイオード素子４１から各封止部材４２内に放射される。次に、各青色発光ダイオード素子４１からの放射光を受けて各封止部材４２に含有される蛍光体が励起されることにより黄色の励起光を放射し、この励起光と各青色発光ダイオード素子４１からの放射光が混合して白色光となる。この後、白色光が各ケース３３の光拡散面３３ａで反射して拡散し、各ケース３３内から各ケース３３外に出射される。このため、液晶表示部２０の光入射面と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、発光ダイオードランプ３７からの放射光が拡散板５１内に入射し、これら入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。

[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。

（１）発光ダイオードランプ３７から放射される白色光が各ケース３３の光拡散面３３ａで反射して拡散され、各ケース３３外に出射される。これにより、液晶表示部２０の光入射面と平行な仮想面内において白色光の面状光源を得ることができる。

（２）発光ダイオードランプ３７から放射される白色光が各ケース３３内で拡散して各ケース３３外に出射されるため、面状光源を得るために従来必要としたスペースを必要としないため、液晶表示部２０と発光ダイオードランプ３７との間の寸法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。

[第２の実施の形態]
図４は、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図である。図４（ａ）は光源装置の断面図であり、図４（ｂ）は発光ダイオードランプの正面図である。図４において、図３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。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の実施の形態に示す光源装置６１は、赤色発光ダイオード素子３９、緑色発光ダイオード素子４０、および青色発光ダイオード素子４１からなる発光ダイオードランプ３７（１つのみ図示）を備えた点に特徴がある。

このため、赤色・緑色・青色の発光ダイオード素子３９〜４１は、ケース３３内に並列して配置され、素子搭載基板３２の回路パターン面３２Ａ上に搭載されている。また、ケース３３内には、例えばシリコーン系あるいはエポキシ系の透明性樹脂からなる封止部材３５が充填されている。

[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、次に示す効果が得られる。

（１）発光ダイオード素子３９〜４１から放射される各色の放射光が各ケース３３の光拡散面３３ａで反射して拡散し、各ケース３３内から各ケース３３外に出射される。これにより、液晶表示部２０の光入射面と平行な仮想面内において白色光の面状光源を得ることができる。

（２）白色光の面状光源を得るために従来必要としたスペースを必要としないため、液晶表示部２０と発光ダイオードランプ３７との間の寸法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。

[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３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。

図５に示すように、第３の実施の形態に示す光源装置は、第１の実施の形態と比べ、発光ダイオードランプ３７からの放射光を集光する光学レンズ７２を備えた点に特徴がある。

このため、光学レンズ７２は、ケース３３の照明対象側端部に開口部３３Ａを閉塞して被冠（装着）されている。光学レンズ７２の照明対象側端面は、発光ダイオードランプ３７からの放射光を拡散するための光拡散面７２Ａで形成されている。

[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、次に示す効果が得られる。

（１）発光ダイオード素子３９〜４１から放射される各色の放射光が各ケース３３の光拡散面３３ａで反射して拡散し、各ケース３３内から光学レンズ７２内に出射され、さらに光学レンズ７２によって集光されるとともに、光学レンズ７２の光拡散面７２Ａで拡散され各発光ダイオードランプ３７から白色光として放射される。これにより、液晶表示部２０の光入射面と平行な仮想面内において白色光の面状光源を得ることができる。

（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。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正面図。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。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。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。

符号の説明

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、３０…バックライト部、３２…素子搭載基板、３２Ａ…回路パターン面、３３…ケース、３３Ａ…開口部、３３Ｂ…凹部、３３ａ…光反射面、３４…ヒートシンク、３４Ａ…受部、３４Ｂ…保持部、３５…封止部材、３７…発光ダイオードランプ、３９…赤色発光ダイオード素子、４０…緑色発光ダイオード素子、４１…青色発光ダイオード素子、５１…拡散部材、４２…封止部材、７２…光学レンズ、７２Ａ…光拡散面

Claims

同一平面内で縦横方向に並列して配置され、照明対象側に開口する凹部を有する複数のケースと、
前記複数のケースの凹部内にそれぞれ収容され、照明対象に白色光を照射するための複数の発光源とを備えた光源装置であって、
前記凹部は、凹部底面側から照明対象側に向かって広がる開口部を含み、
前記開口部の内面は、粗面処理が施された光拡散面で形成されていることを特徴とする光源装置。
前記ケースの照明対象側端部に前記開口部を閉塞して被冠され、前記発光源からの放射光を集光する光学レンズをさらに備えた請求項１に記載の光源装置。
前記光学レンズの照明対象側端面は、前記発光源からの放射光を拡散するための光拡散面で形成されている請求項２に記載の光源装置。
前記ケースの反照明対象側に配設され、前記発光源による発生熱を放散するためのヒートシンクをさらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。
前記発光源は、赤色発光ダイオード素子、緑色発光ダイオード素子、および青色発光ダイオード素子からなる請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
前記発光源は青色発光ダイオード素子からなり、
前記ケース内には、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励起光を放射する蛍光体が充填されている請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。