JP2008227423A - 光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＧＢ各色の混色性を損なわずに発光素子の静電耐圧を高めることができる光源装置及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る光源装置１１は、ＲＧＢ各色のＬＥＤチップからなり各色光を混合して白色光を形成するＬＥＤチップ群１２と、緑色及び青色ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂをその静電破壊から保護する保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂと、これらＬＥＤチップ群及び保護素子が実装される配線基板１３とを備え、配線基板１３には、ＬＥＤチップ群１２が複数組実装されているとともに、上記保護素子は、配線基板上において上記ＬＥＤチップ群１２の各色の混合領域外に実装される。これにより、各色のＬＥＤチップから出射される色光の混色性を損なわず、ＬＥＤチップの静電耐圧の向上を図るようにしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源とする光源装置に関し、更に詳しくは、発光ダイオードをその静電破壊から保護する保護素子を備えた光源装置及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、ブラウン管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）と比較して低消費電力であり、薄型化が可能で、現在では携帯電話、デジタルカメラ等の小型機器から大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイズのものが幅広く使用されている。

液晶表示装置は、透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液晶層を一対の透明基板で挟み込んだ液晶表示パネルのほか、照明光源としてバックライトユニットを備えている。バックライトユニットは、光源を液晶表示パネルの直下に配置する直下型のほか、エッジライト型がある。いわゆる薄型テレビとして知られている大画面の液晶テレビには、直下型のバックライトユニットが広く用いられている。

バックライトユニットに用いられる光源には、従来、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が広く用いられている。近年では、表示色の再現性をより高めるため、光源にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したＬＥＤバックライトが使用されている。直下型のＬＥＤバックライトユニットにおいては、ＲＧＢ各色のＬＥＤを面内に二次元的に配列して白色光を得るように構成されたものがある（例えば下記特許文献１参照）。

一方、ＬＥＤ等の半導体発光素子に関しては、逆方向電圧印加時等における当該発光素子の静電破壊が問題となっている。この発光素子の静電破壊を防止するために、逆電圧に対して定電圧で導通する定電圧ダイオードを発光素子に対して並列的に接続する構成が知られている（例えば下記特許文献２，３参照）。

例えば特許文献２には、図１６に示すように、リードフレーム１０１のインサート成形により作製された樹脂枠体１０２に、内部のリードフレーム１０１が露出する第１部屋１０３と第２部屋１０４をそれぞれ設け、第１部屋１０３にはＲＧＢ各色の発光ダイオード１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂを実装し、第２部屋１０４には発光ダイオード１０５Ｇ，１０５Ｂをその静電破壊から保護するための保護素子１０６Ｇ，１０６Ｂを実装した光源装置が開示されている。

また、特許文献３には、図１７Ａ，Ｂに示すように、ＲＧＢ各色の発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂが実装された基板１１２の上に、緑色発光ダイオード１１１Ｇ及び青色発光ダイオード１１１Ｂに対して保護素子１１３Ｇ，１１３Ｂを並列的に実装した多色発光ダイオードパッケージの構成が開示されている。

特開２００５−３５２４２７号公報 特開平１１−２９８０４１号公報 特開２００５−１９９４２号公報

液晶表示装置は照明光として白色光が必要である。従って、液晶表示装置用のバックライトの光源に発光素子（発光ダイオード）を用いる場合、ＲＧＢ各色の発光素子から出射される色光を混色して白色光を形成する。これら各色の発光素子からなる組は、所望の輝度及び輝度分布が得られるようにアレイ状に複数配置される必要がある。

ところが、特許文献２に記載の光源装置においては、各色の発光素子をリードフレーム上に搭載する構成であるため、発光素子及び保護素子の配置設計にあたり、当該リードフレームのリード幅、リード間距離等によって大きな制約を受けるという問題がある。

また、特許文献３に記載の構成では、ひとつの基板に対するＲＧＢ３色の各発光素子と２つの保護素子の実装形態は開示されているが、多色発光ダイオードパッケージに係る発明であるため、これら３色の発光素子を複数組アレイ状に配置して面光源装置とする構成例は勿論、これら複数組の発光素子に対する保護素子の実装位置や接続形態については記載されていない。特に、白色光の面光源装置を構成する場合には、保護素子の実装位置や配線の引き回し等が重要であり、各色の混色性を損なわずに発光素子の静電耐圧を高める工夫が必要となる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ＲＧＢ各色の混色性を損なわずに発光素子の静電耐圧を高めることができる光源装置及び液晶表示装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の光源装置は、複数のＬＥＤチップからなり各ＬＥＤチップからの出射光を混合して白色光を形成するＬＥＤチップ群と、上記複数のＬＥＤチップの少なくとも１つをその静電破壊から保護する保護素子と、これらＬＥＤチップ群及び保護素子が実装される配線基板とを備え、この配線基板には、上記ＬＥＤチップ群が複数組実装されているとともに、上記保護素子は、当該配線基板上において上記ＬＥＤチップ群の出射光の混合領域外に実装されていることを特徴とする。

本発明においては、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）チップからなるＬＥＤチップ群を複数組、配線基板上に実装することによって、面状白色光源を構成している。複数のＬＥＤチップは、例えばＲＧＢ各色のＬＥＤチップで構成することができる。この場合、所定の色のＬＥＤチップをその静電破壊から保護するための保護素子を、配線基板上におけるＬＥＤチップ群の各色の混合領域外の領域に実装することで、各色のＬＥＤチップから出射される色光の混色性を損なわず、ＬＥＤチップの静電耐圧の向上を図るようにしている。

ＬＥＤチップ群の各色の混合領域外として、保護素子は、例えば、ＬＥＤチップ群を構成する各色のＬＥＤチップの実装位置を頂点とする多角形状の領域外に実装される。多角形状としては、ＬＥＤチップ群がＲＧＢ各色につき１つのＬＥＤチップで構成される場合には三角形状となり、ＬＥＤチップ群がＲ，Ｂが１つのＬＥＤチップ、Ｇが２つのＬＥＤチップで構成される場合には四角形状となる。また、ＬＥＤチップの実装面に光反射性シートが設置される場合には、各ＬＥＤチップ群を外部に露出させる当該シートの開口の形成領域内に、保護素子を実装する。これにより、光反射性シートの平坦性が確保される。なお、ＬＥＤチップ群の実装面とは反対側の基板裏面に、保護素子を実装するようにしてもよい。

保護素子としては、ＬＥＤチップの逆方向の動作電圧よりも低い順方向電圧を有する定電圧ダイオード、ＬＥＤチップの順方向電圧以上及びその逆電圧以下の電圧に対して定電圧で導通する双方向性定電圧ダイオード、コンデンサ、バリスタなどの素子を単体または組み合わせて用いることができる。更に、保護素子としてＬＥＤを用いることも可能である。保護素子は、チップ部品であることが好ましいが、パッケージ部品でも構わない。保護素子がチップ部品で構成される場合、混色性を妨げない範囲で、ＬＥＤチップを封止する透明樹脂層によって当該ＬＥＤチップと同時に封止される構成としてもよい。

保護素子で保護される色のＬＥＤチップは特に制限されず、少なくとも１色のＬＥＤチップに対して設けられればよい。好ましくは、順方向及び逆方向の耐電圧が比較的低い窒化ガリウム系化合物半導体で構成される緑色や青色のＬＥＤチップに対して保護素子が接続される。

複数組のＬＥＤチップ群は、配線基板上において、色毎にＬＥＤチップを直列的に又は並列的に接続して実装される。保護素子は、保護すべき色の各々のＬＥＤチップ又は複数のＬＥＤチップに対して並列的に接続される。また、保護素子は、保護すべき複数色のＬＥＤチップに対して並列的に接続してもよい。なお、上記に代えて又は加えて、保護素子を配線基板上の任意のグランドラインに接続することも可能である。

ＬＥＤチップ群を構成する複数のＬＥＤチップは、ＲＧＢ各色のＬＥＤチップだけに限らず、白色光を形成可能な光を発するものであれば、特に制限されない。例えば、複数のＬＥＤチップのうち全部又は一部のＬＥＤチップを、蛍光体を含有した透光性樹脂により個々に封止された複数のＬＥＤチップで構成することができる。この場合、例えば、上記ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップを用いるとともに、上記蛍光体として、青色ＬＥＤ光に励起されて黄色の蛍光を発色する蛍光体を用いる。これにより、青色ＬＥＤ光と黄色の蛍光との混色により白色光を形成することが可能となる。

一方、本発明に係る液晶表示装置は、以上のように構成される光源装置によってバックライトユニットを構成している。したがって、ＬＥＤチップの耐電圧特性が高められて信頼性の高いバックライトユニットを構成することができるとともに、輝度ムラ、色ムラの少ない良質の画像を表示することができる。

以上述べたように、本発明によれば、ＬＥＤチップの耐電圧特性を高めて信頼性の向上が図れるとともに、光学特性の優れた白色光源を構成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態による液晶表示装置１の概略構成を示す側断面図である。図１に示す液晶表示装置１は、液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２の背面側（図１において下面側）に配置され、この液晶表示パネル２を背面側から照明するバックライト装置７とを備えている。

バックライト装置７は、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられた直下型のバックライトユニット３を有し、このバックライトユニット３の光出射面側に拡散板４、輝度向上シート５、偏光分離シート６等の光学シート又はフィルムを適宜組み合わせて配置することで構成されている。

液晶表示パネル２は、液晶層を挟んで対向する一対の透明基板と、これらの透明基板の外面側に各々配置された一対の偏光板等を備えている。なお、必要に応じて、透明基板と偏光板との間に位相差板等の光学補償フィルムが配置される。透明基板の内面側には透明電極膜、配向膜、カラーフィルタ等が設けられている。

拡散板４は、光源光を所定の角度範囲で拡散出射する機能を有する。輝度向上フィルム５は、例えばプリズムシートで構成され、拡散板４で拡散出射された光源光を集光し、偏光分離シート６へ入射させる機能を有する。偏光分離シート６は、入射光に含まれる一定の直線偏光成分（例えばＰ波）を透過させ他の直線偏光成分（例えばＳ波）を反射する。これにより、一定の偏光光のみが液晶表示パネル２へ入射される。

偏光分離シート６から出射した光は、液晶表示パネル２において、その偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板を介して液晶層へ入射する。液晶層を構成する液晶分子は、画素領域毎に電圧駆動されることで配向制御され、入射偏光光に対して旋光性を与える。その結果、カラーフィルタを透過し、液晶表示パネル２の前面側の偏光板を透過する光と透過しない光とが画素毎に制御されることで、液晶表示パネル２の前面にカラー画像が形成される。

次に、本発明に係る光源装置としてのバックライトユニット３の構成の詳細について説明する。

図２はバックライトユニット３の概略平面図である。バックライトユニット３は、光反射性の側壁を有する筺体１０と、複数の光源装置１１の組合せ体で構成されている。本実施形態において、筺体１０は平面視長方形状の金属製であり、この筺体１０の内部に光源装置１１が７行３列、計２１個配置されている。また、個々の光源装置１１にはＲＧＢ各色のＬＥＤチップからなるＬＥＤチップ群１２が複数組所定の間隔をおいて実装されており、バックライトユニット３全体として、これらＬＥＤチップ群１２が縦方向及び横方向に関して規則的に配列されている。

なお、筺体１０に対する各光源装置１１の固定方法は特に限定されず、ネジ止めや嵌め込み式などの方法が採用可能である。本実施形態では、各光源装置１１は筺体１０に立設された固定爪（図示略）との係合作用によって嵌め込み固定されることにより、ワンタッチで各光源装置１１を所定の位置に精度よく取り付けることが可能となっている。

図３は光源装置１１の概略平面図である。また、図４は、図３に示した光源装置１１の等価回路図である。光源装置１１は、赤色ＬＥＤチップ１２Ｒ、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２及び青色ＬＥＤチップ１２Ｂを一組とするＬＥＤチップ群１２と、このＬＥＤチップ群１２が複数組実装される略長方形状の配線基板１３とを備えている。各々のＬＥＤチップ群１２は、これらを構成する各色のＬＥＤチップから出射される光を混合して白色光を形成する白色光源を構成している。

配線基板１３の一方の面は、複数組のＬＥＤチップ群１２が実装される素子実装面１３Ａとされている。素子実装面１３Ａには、ＬＥＤチップ群１２の実装領域に、色毎に配線パターン１４Ｒ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂが形成されている。これらの配線パターンは銅パターン又はこの上に金めっきが施された導体パターンで構成されている。

赤色ＬＥＤチップ１２Ｒは赤色用配線パターン１４Ｒの上に実装され、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２は緑色用配線パターン１４Ｇ１，１４Ｇ２の上にそれぞれ実装されている。また、青色ＬＥＤチップ１２Ｂは青色用配線パターン１４Ｂの上に実装されている。素子実装面１３Ａには、ＬＥＤチップ群１２が、色毎に、ＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂを直列的に又は並列的に接続して複数組実装されている（図３，図４の例では直列接続）。なお、隣り合う光源装置１１の各々の電気的接続は、対向する各々の縁部において、配線パターン１４Ｒ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂを相互に接続するフレキシブル配線基板等の接続部材（図示略）を介して行われている。

また、素子実装面１３Ａには、これら複数組のＬＥＤチップ群１２のほかに、複数の保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂがそれぞれ実装されている。保護素子１５Ｇ１は、一方の緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１をその静電破壊から保護するためのものであり、保護素子１５Ｇ２は、他方の緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ２をその静電破壊から保護するためのものである。そして、保護素子１５Ｂは、青色ＬＥＤチップ１２Ｂをその静電破壊から保護するためのものである。

保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂは、ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂの逆方向の動作電圧よりも低い順方向電圧を有する定電圧ダイオード、あるいは、ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂの順方向電圧以上及びその逆電圧以下の電圧に対して定電圧で導通する双方向性定電圧ダイオード、コンデンサ、バリスタなどの素子を単体または組み合わせて用いることができる。更に、保護素子としてＬＥＤを用いることも可能である。保護素子は、チップ部品であることが好ましいが、パッケージ部品でも構わない。本実施形態では、保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂを双方向性定電圧ダイオード（例えばツェナーダイオード）が構成している。

なお、上記の各保護素子に加えて、赤色ＬＥＤチップ１２Ｒをその静電破壊から保護するための保護素子を設けても構わない。また、緑色及び青色の各色のＬＥＤチップ用の保護素子を実装する例に限らず、必要に応じて、これらのうち何れかの色用の保護素子を省略してもよい。

次に、ＬＥＤチップに対する保護素子の配線方法について説明する。

図３及び図４に示した構成例では、保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂはそれぞれ、これらが保護すべき各々のＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂに対してそれぞれ並列的に接続されている。これにより、ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂの順方向及び逆方向静電耐圧特性を向上させ、これらＬＥＤチップの静電破壊を防止し、信頼性の向上を図ることが可能となる。

なお、これら保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂの接続形態に代えて又は加えて、保護すべき色のＬＥＤチップが実装される配線ラインと配線基板上の任意のグランドラインとの間を上記保護素子で接続する構成を採用してもよい。図４に、一方の緑色用の配線ライン１４Ｇ１とグランドライン１６との間を保護素子１５Ｅで接続した例を一点鎖線で示す。

図５は、静電破壊から保護すべき色の複数のＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂに対して保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂを色ごとに共通に並列的に接続した例を示している。すなわち、配線基板上に直列的に接続された緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１のすべてがひとつの保護素子１５Ｇ１によって共通に保護されている。同様に、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ２及び青色ＬＥＤチップ１２Ｂが色ごとにひとつの保護素子１５Ｇ２，１５Ｂによってそれぞれ保護されている。これにより、保護素子の実装個数を大幅に低減でき、配線基板の回路設計自由度を高めることが可能となる。

図６は、静電破壊から保護すべき色の複数のＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂに対して保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂを並列的に接続した他の例を示している。この例では、配線基板上の各色のＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂが色毎に並列的に接続されている。この例においても、保護素子の実装個数を大幅に低減して、配線基板の回路設計自由度を高めることが可能となる。

図７は、静電破壊から保護すべき色の複数のＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂに対して保護素子１５Ｇ，１５Ｂを並列的に接続した更に他の例を示している。この例では、各色のＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂが色毎に直列的に接続されている。また、緑色ＬＥＤチップに関しては、ひとつのＬＥＤチップ群１２において、一方の緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１と他方の緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ２とが互いに並列的に接続されている。このような構成においても、図５及び図６と同様な効果を得ることができる。

一方、図８は、静電破壊から保護すべき複数色のＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂに対してひとつの保護素子１５を並列的に接続した例を示している。この例では、配線基板上の各色のＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂが色毎に直列的に接続されており、ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂが実装されている配線パターン１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂに対して保護素子１５が共通に並列に接続されている。なお、保護素子１５の実装個数はひとつの例に限られない。

続いて、保護素子とＬＥＤチップの実装形態について説明する。図９は、配線基板１３上におけるＬＥＤチップの実装形態の一例を示しており、図９Ａは赤色ＬＥＤチップ１２Ｒの実装形態を、図９Ｂは緑色及び青色ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂの実装形態をそれぞれ示している。

本実施形態では、赤色ＬＥＤチップ１２Ｒは、チップ裏面に一方の電極（例えば正極）が形成されチップ表面に他方の電極（例えば負極）が形成されたＬＥＤ発光素子で構成されており、チップ裏面側の電極は導電性接着層２０を介して一方の配線パターン１４Ｒに電気的に接続され、チップ表面側の電極はボンディングワイヤ１７を介して他方の配線パターン１４Ｒに電気的に接続されている。これに対して、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂは、チップ裏面が接着層２１を介して基板上に固定されており、チップ表面側に２つの電極（正極、負極）がそれぞれ形成され、一方の配線パターン１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂと他方の配線パターン１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂに対してそれぞれボンディングワイヤ１７，１７を介して電気的に接続されている。

図９Ａ，Ｂに示したように、ＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂは、配線基板１３上で透光性樹脂１８により個々に封止されている。透光性樹脂１８の表面は、所定の曲率で形成されたレンズ面として機能する。すなわち、この透光性樹脂１８は、ＬＥＤチップの保護機能のほか、当該ＬＥＤチップから出射される光を集光するレンズ層としての機能をも有している。

また、配線基板１３上の配線パターン１４Ｒ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂを含む表面（素子実装面１３Ａ）には、ＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂの実装領域を除く領域に、光反射性の白色レジスト層１９が形成されている。

そして、各ＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂは、図１０Ａに示すように、各々のＬＥＤチップの実装位置を頂点とする四角形状をなすように所定の配列間隔をもって配線基板１３上に実装されることで、一組のＬＥＤチップ群１２を構成している。なお、各色のＬＥＤチップの実装位置、配列間隔は図示の例に限られない。また、緑色ＬＥＤチップが１つのＬＥＤチップ１２Ｇで構成される場合には、図１０Ｂに示すように、３つのＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで所定形状の三角形を描くように各ＬＥＤチップが各頂点位置に実装される。

一方、保護素子は、図１０Ａ，Ｂに示すように、ＬＥＤチップ群１２の混合領域外に実装されている。ここで、ＬＥＤチップ群１２の混合領域は、当該ＬＥＤチップ群１２を構成する各色のＬＥＤチップから出射される光を混合して白色を形成するために必要な領域を意味し、図１０Ａの例ではＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ１，１２Ｇ２，１２Ｂで構成される四角形状の領域ＡＲ１に相当し、図１０Ｂの例ではＬＥＤチップ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで構成される三角形状の領域ＡＲ２に相当する。保護素子をＬＥＤチップ群１２の混合領域外の領域に実装することにより、ＲＧＢ各色の混色性を損なうことなく光学特性に優れた所望の白色光を形成することが可能となる。

ここで、図１０Ａは、緑色用配線パターン１４Ｇ１，１４Ｇ２に対して保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２がそれぞれ並列的に接続された例を示している。一方の保護素子１５Ｇ１は、混合領域ＡＲ１の領域外であって、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ１と赤色ＬＥＤチップ１２Ｒの中間位置に実装され、他方の保護素子１５Ｇ２は、混合領域ＡＲ１の領域外であって、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇ２と青色ＬＥＤチップ１２Ｂの中間位置に実装されている。また、図１０Ｂは、緑色用、青色用配線パターン１４Ｇ，１４Ｂに対して保護素子１５Ｇ，１５Ｂがそれぞれ並列的に接続された例を示している。一方の保護素子１５Ｇは、混合領域ＡＲ２の領域外であって、緑色ＬＥＤチップ１２Ｇと青色ＬＥＤチップ１２Ｂの中間位置に実装され、他方の保護素子１５Ｂは、混合領域ＡＲ２の領域外であって、赤色ＬＥＤチップ１２Ｒと緑色ＬＥＤチップ１２Ｇの中間位置に実装されている。

なお、これら保護素子がチップ部品で構成される本実施形態においては、当該保護素子をそれぞれ配線基板上で樹脂封止している。封止樹脂は、ＬＥＤチップの封止樹脂１８のように透光性である必要はないが、同一の樹脂を用いることが可能である。また、混色を妨げない範囲で、保護素子をひとつの透光性樹脂層によってＬＥＤチップと共通に封止する構成を採用しても構わない。この場合、保護素子は、ＬＥＤチップよりも混合領域の外方側に実装するのが好ましい。

なおまた、上記保護素子は、上述したように、ＬＥＤチップ群１２における混合領域外に実装される。この場合、配線基板１３の素子実装面１３Ａに形成された、ＬＥＤチップのワイヤボンディング時に用いられる基板押さえ治具用のアライメントマークよりも内方側に保護素子を実装するのが好ましい。

次に、図１１Ａ，Ｂは、バックライトユニット３の要部側断面図である。ここで、図１１Ａはチップ部品でなる保護素子１５Ｃの適用例を示しており、図１１Ｂはパッケージ部品でなる保護素子１５Ｐの適用例を示している。

バックライトユニット３の筺体１０の内部に光源装置１１が発光面を上向きにして収容されている。光源装置１１を構成する配線基板１３の上面（素子形成面１３Ａ）には、光反射性シート２２が設置されている。この光反射性シート２２は、各ＬＥＤチップ群１２で出射、混合された白色光源光が、このバックライトユニット３の直上に配置される拡散板等の光学シートの裏面で反射された際に、再度、当該光学シートに向けて光源光を反射させるためのものである。

光反射性シート２２には、ＬＥＤチップ群１２の実装領域を露出させる開口が形成されている。保護素子１５Ｃ，１５Ｐは、ＬＥＤチップ群１２の混合領域外の領域であって、光反射性シート２２の上記開口の内側に実装されている。これにより、ＬＥＤチップ群１２における光の混色性を妨げず、かつ、光反射性シート２２の平坦性を確保して、光学特性の優れた面状光源装置を構成することが可能となる。

一方、本実施形態の光源装置１１においては、配線基板１３の素子実装面１３Ａとは反対側の面（基板裏面）は、ＬＥＤチップ群１２で発生した熱を外部へ放出する放熱面として構成されている。この配線基板１３の裏面は、図１１に示したように金属製の筺体１０の底部に接触するようにして配置されている。

図１２に示すように、配線基板１３にはスルーホール群２３が設けられている。スルーホール群２３は、配線パターン１４Ｒ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂの各ライン上に設けられたスルーホール２３Ｒ，２３Ｇ１，２３Ｇ２，２３Ｂで構成されており、配線基板１３の表裏面の間を電気的及び熱的に接続する層間接続孔として機能する。また、配線基板１３の長手方向の両端部近傍には、隣接する光源装置１１，１１の配線パターン間を電気的に接続する接続部材が実装される接続用端子２４が設けられている。

スルーホール群２３は、配線パターン１４Ｒ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂを形成する際、銅パターン上に電解めっき法で金めっきを施すための給電層として機能する。また、このスルーホール群２３の形成位置に対応する筺体１０の底部には、図１３に示すように空所１０ｖを形成することで、素子実装面１３Ａ上の配線パターンと筺体１０との間の電気的短絡を防止する。この場合、スルーホール群２３の形成位置では放熱性が低下する。このため、スルーホール群２３は、ＬＥＤチップ群１２からなるべく離れた位置に設けられるのが好ましく、従って本実施形態では、隣接する２組のＬＥＤチップ群１２，１２の間のほぼ中間位置にスルーホール群２３を形成している。

また、素子実装面１３Ａ上の保護素子による混色光源（ＬＥＤチップ群１２）の輝度ムラ、色ムラの影響を防ぐため、上述したように保護素子１５を混合領域外の領域に配置する必要があることから、図１２の例においては、保護素子１５Ｇ１，１５Ｇ２は、ＬＥＤチップ群１２とスルーホール群２３の間に実装されることになる。

なお、保護素子は、配線基板１３の素子実装面１３Ａに実装される例に限らず、配線基板１３が上述したようなスルーホールを備えた両面基板で構成される場合には、この素子実装面とは反対側の基板裏面に当該保護素子を実装するようにしてもよい。この場合、筺体１０の底部に当該保護素子を収容する空間を形成するための開口や凹所を形成することで、基板裏面側に実装された保護素子と筺体１０との干渉を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態の光源装置１０においては、ＲＧＢ各色のＬＥＤチップからなるＬＥＤチップ群１２を複数組、配線基板１３上に実装することによって、面状白色光源を構成している。そして、所定の色（緑色、青色）のＬＥＤチップ１２Ｇ（１２Ｇ１，１２Ｇ２），１２Ｂをその静電破壊から保護するための保護素子１５Ｇ（１５Ｇ１，１５Ｇ２），１５Ｂを、配線基板１３上におけるＬＥＤチップ群１２の各色の混色領域ＡＲ１，ＡＲ２の領域外に実装することで、各色のＬＥＤチップから出射される色光の混色性を損なわず、ＬＥＤチップの静電耐圧の向上を図るようにしている。これにより、輝度ムラ、色ムラのない光学特性に優れた所望の白色光を形成することができる。

また、本実施形態の液晶表示装置１によれば、上述のようにして構成される光源装置１１を複数組み合わせてバックライトユニット３を構成しているので、信頼性の高いＬＥＤバックライト光源を構成することができるとともに、輝度ムラ、色ムラのない良質の画像を表示することが可能となる。

図１４及び図１５は、本発明の他の実施形態による光源装置の白色光源の概略構成を示しており、図１４Ａ，Ｂは要部概略断面図、図１５Ａ、Ｂは要部平面図である。本実施形態では、白色光源としてのＬＥＤチップ群を構成する複数のＬＥＤチップのうち少なくとも１つが、白色光を発光する点光源として構成されている。

図１４Ａに示す白色点光源１２Ｗは、配線基板１３上に実装された青色ＬＥＤチップ１２Ｂと、この青色ＬＥＤチップ１２Ｂを封止する透光性樹脂１８と、この透光性樹脂１８に含有され、青色ＬＥＤ光の励起により黄色の蛍光色を発光する蛍光体２５Ｙで構成されている。図１５Ａに、４個の白色点光源１２Ｗ（１２Ｗ１〜１２Ｗ４）をそれぞれ配線パターン１４（１４Ｗ１〜１４Ｗ４）に実装して、外形状が四角形状（正方形状）のＬＥＤチップ群１２を構成した例を示す。保護素子１５Ｗ１〜１５Ｗ４は各白色点光源１２Ｗ１〜１２Ｗ４に対してそれぞれ並列的に配線パターン１４Ｗ１〜１４Ｗ４に接続されている。

上記構成の白色点光源１２Ｗ１〜１２Ｗ４は、それぞれ、青色ＬＥＤチップ１２Ｂから出射される青色光と蛍光体２５Ｙから発光する黄色の蛍光との混色作用で白色光を形成する。ＬＥＤチップ群１２は、混合領域ＡＲ１内において各白色点光源１２Ｗ１〜１２Ｗ４からの出射光を混合して白色光源光を形成する。このような構成のＬＥＤチップ群１２が二次元的にアレイ状に配置されることによって、白色面光源装置が構成される。

本実施形態によれば、青色ＬＥＤチップ１２Ｂの光強度、蛍光体２５Ｙの濃度、分布等を調整することによって、所望の色度及び輝度が容易に得られるという利点がある。また、ＬＥＤチップ群１２を構成する白色点光源１２Ｗの数量を変更することによって、所望の輝度を容易に得ることができる。

なお、上述した構成の白色点光源１２Ｗは、安価に白色光源を製造することができるという長所がある反面、演色性に乏しいという短所がある。そこで、この演色性を改善するためには、図１４Ｂに示すような白色点光源を採用するのが好適である。

図１４Ｂは、近紫外ＬＥＤチップ１２Ｐと、これを封止する透光性樹脂１８に含有した赤、緑及び青の蛍光体２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂとによって構成した白色点光源１２ＷＰを示している。蛍光体２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは、近紫外ＬＥＤチップ１２の出射光に励起されて、それぞれ赤、緑及び青の蛍光を発光する。これら各色の蛍光の混色作用により白色光が形成され、透光性樹脂１８から出射される。この場合にも、近紫外ＬＥＤチップ１２Ｐの光強度、蛍光体２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの濃度や分布、点光源の実装個数を適宜調整することによって、目的とする色度及び輝度を容易に得ることができる。

一方、上述した構成の白色点光源と、蛍光体を有しない特定色のＬＥＤチップとを組み合わせてＬＥＤチップ群を構成することも可能である。図１５Ｂは、３つの白色点光源１２Ｗ１〜１２Ｗ３と、１つの赤色ＬＥＤチップ１２Ｒとを組み合わせて構成されたＬＥＤチップ群１２の構成を示している。この例においては、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とからなる白色点光源は赤色領域の演色性が低いことに鑑みて、これらの白色点光源に赤色ＬＥＤチップを付加して演色性を改善した例を示している。この場合、白色点光源の実装個数は特に制限されず、単数でもよい。また、赤色ＬＥＤチップに代えて又は加えて、他の色のＬＥＤチップを付加してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施形態では、１枚の配線基板１３に実装されるＬＥＤチップ群１２の組を図３に示した例では４組、図１２に示した例では３組としたが、ＬＥＤチップ群の実装組数はこれらに限定されず、仕様に応じて適宜変更することが可能である。また、ＬＥＤチップ群１２を構成する各色のＬＥＤチップの配置間隔もまた、仕様に応じて適宜変更することができる。一例を挙げると、ＬＥＤチップ群１２の配置間隔は約３０ｍｍ、ＬＥＤチップ群１２を構成するＬＥＤチップのチップ間隔は約４ｍｍである。

また、以上の実施形態では、ＬＥＤチップをその静電破壊から保護する保護素子としてツェナーダイオードを用いたが、これ以外の定電圧素子を用いても構わない。また、同一配線基板上に種類の異なる保護素子が実装可能なように、あらかじめ複数種の保護素子が実装可能なように配線パターンを形成しておいてもよい。

更に、以上の実施形態では配線基板１３の外形形状を長方形状としたが、形状はこれに限られない。また、「コ」字状、「エ」字状、「Ｅ」字状等の幾何学的形状で配線基板１３を形成することも可能である。

本発明の実施形態による液晶表示装置の概略構成を示す側断面図である。 図１に示した液晶表示装置を構成するバックライトユニットの概略平面図である。 本発明の実施形態による光源装置の概略平面図である。 図３に示した光源装置の等価回路図である。 本発明の他の実施形態による光源装置の等価回路図である。 本発明の他の実施形態による光源装置の等価回路図である。 本発明の他の実施形態による光源装置の等価回路図である。 本発明の他の実施形態による光源装置の等価回路図である。 本発明の実施形態による光源装置を構成するＬＥＤチップの実装形態を示す側断面図である。 本発明の実施形態による光源装置の要部平面図である。 図１に示した液晶表示装置におけるバックライトユニットの要部側断面図である。 本発明の他の実施形態による光源装置の概略平面図である。 図１２に示した光源装置の要部断面図である。 本発明の他の実施形態による光源装置における要部の概略断面図である。 本発明の他の実施形態による光源装置における要部の概略平面図である。 従来の光源装置の概略平面図である。 従来の他の光源装置の概略平面図及びその等価回路図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、３…バックライトユニット、１０…筺体、１１…光源装置、１２…ＬＥＤチップ群、１２Ｒ…赤色用ＬＥＤチップ，１２Ｇ，１２Ｇ１，１２Ｇ２…緑色用ＬＥＤチップ、１２Ｂ…青色用ＬＥＤチップ、１２Ｗ，１２ＷＰ…白色点光源、１３…配線基板、１３Ａ…素子実装面、１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｇ１，１４Ｇ２，１４Ｂ…配線パターン、１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｇ１，１５Ｇ２，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｅ，１５Ｐ…保護素子、１６…グランドライン、１８…透光性樹脂層、１９…白色レジスト層、２２…光反射性シート、２３…スルーホール群、２５Ｂ，２５Ｇ，２５Ｒ，２５Ｙ…蛍光体

Claims (13)

1. 複数のＬＥＤチップからなり各ＬＥＤチップからの出射光を混合して白色光を形成するＬＥＤチップ群と、
   前記複数のＬＥＤチップの少なくとも１つをその静電破壊から保護する保護素子と、
   前記ＬＥＤチップ群及び前記保護素子が実装される配線基板とを備え、
   前記配線基板には、前記ＬＥＤチップ群が複数組実装されているとともに、
   前記保護素子は、前記配線基板上において前記ＬＥＤチップ群の出射光の混合領域外に実装されている
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記保護素子は、前記ＬＥＤチップ群を構成する各ＬＥＤチップの実装位置を頂点とする多角形状の領域外に実装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記配線基板には、前記ＬＥＤチップ群が実装される側の面に、前記ＬＥＤチップ群の実装領域を露出させる開口を有する光反射性シートが設置されており、
   前記保護素子は、前記光反射性シートの開口の内側に実装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記ＬＥＤチップは、前記配線基板上で透光性樹脂により封止されており、
   前記保護素子は、前記透光性樹脂により前記ＬＥＤチップと共通に封止されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 前記保護素子は、前記配線基板の前記ＬＥＤチップ群が実装される側の面とは反対側の面に実装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 前記配線基板には、隣接する２組の前記ＬＥＤチップ群の間に、電気的及び熱的に層間を接続するスルーホール部が形成されており、
   前記保護素子は、前記ＬＥＤチップ群と前記スルーホール部との間に実装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
7. 前記保護素子は、前記配線基板上のグラウンドラインに接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
8. 前記保護素子は、保護すべき各々のＬＥＤチップに対してそれぞれ並列的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
9. 前記保護素子は、保護すべき複数のＬＥＤチップに対して共通に並列的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
10. 前記ＬＥＤチップ群は、赤、緑及び青の各色のＬＥＤチップからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
11. 前記ＬＥＤチップ群は、蛍光体を含有した透光性樹脂により個々に封止された複数のＬＥＤチップからなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
12. 前記ＬＥＤチップ群は、蛍光体を含有した透光性樹脂により封止されたＬＥＤチップを少なくとも１つ含んでなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
13. 液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを背面側から照明するバックライトユニットとを備えた液晶表示装置において、
    前記バックライトユニットは、
    複数のＬＥＤチップからなり各ＬＥＤチップからの出射光を混合して白色光を形成するＬＥＤチップ群と、前記複数のＬＥＤチップの少なくとも１つをその静電破壊から保護する保護素子と、複数組の前記ＬＥＤチップ群及び前記保護素子が実装される配線基板とからなる光源装置が複数組み合わされてなり、
    前記保護素子は、前記配線基板上において前記ＬＥＤチップ群の出射光の混合領域外に実装されている
    ことを特徴とする液晶表示装置。

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