JP2011014846A - 光源装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板を備え、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置の提供。
【解決手段】１又は複数の発光ダイオード１が一面に実装された複数の回路基板２が接続され、発光ダイオード１をパルス幅変調により調光制御する光源装置。複数の回路基板２の各固有振動周波数以外の周波数により、発光ダイオード１をパルス幅変調する調光制御回路８を備える構成である。
【選択図】図５

Description

本発明は、多数の発光ダイオードが一面に実装された１又は複数の回路基板を備え、発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する光源装置、及びこの光源装置を備える液晶テレビジョン装置等の表示装置に関するものである。

液晶テレビジョン装置等の表示装置では、画像を表示する表示面を前側に有する表示部の後側に、この表示部を照射するための光源（バックライト）を有する光源装置が配されている。
近年、テレビジョン装置の薄型化が進み、その一手法として、液晶テレビジョン装置の光源装置にＬＥＤ（発光ダイオード）バックライトを使用している。

このような光源装置では、例えば一面に複数の発光ダイオードが実装され、発光ダイオードが実装された一面に回路部及び接続部を有し、複数列に並置された複数の発光ダイオード基板を備えている。発光ダイオード基板は、図７（ａ）に示すように、各発光ダイオード１の各両側の２点で、金属板を成形した平板状の板部６１に、リベット２４により固定され、各発光ダイオード１には、発光ダイオード１が発光した光を発散させる為のレンズ４が覆うように取り付けられている。

光源装置は、また、発光ダイオード基板それぞれの接続部に接続されるコネクタと、発光ダイオードが実装された一面及びコネクタと対向し、発光ダイオードが発光した光を反射させる反射シートを備えている。
発光ダイオード基板には、例えば５個、６個、８個等の発光ダイオードが一面に実装されており、これらを組合わせて接続し、複数列に並置することにより、表示部の大きさに応じた光源装置を構成している。

特許文献１には、各光入射面に複数のランプを設け、これら複数のランプ間での漏れ電流の発生、及び微振動による音鳴りの発生等を防止するエッジライト方式のバックライト装置が開示されている。透明導光体の対向する一対の側面に対して、ランプを２本ずつ配置し、これら２本のランプが互いに接触しないように所定の間隙を保って固定するゴムホルダを介して、ランプホルダがこれらのランプを保持している。

特許文献２には、基板に実装された複数の個体発光素子と、光透過性を有し複数の個体発光素子を個別に覆う複数のカバーと、これらの複数のカバーを位置決めする位置決め部材と、位置決め部材に形成された複数の穴の内壁に設けられた反射部材とを備えた発光装置が開示されている。位置決め部材は、複数の個体発光素子の実装位置に対応する複数の穴が形成され、複数の穴に嵌め込まれた複数のカバーを基板との間に挟み込むことにより、複数のカバーを位置決めする。

特許文献３には、複数の発光ダイオードと、この複数の発光ダイオードに駆動電流を供給する回路と、複数の発光ダイオードが発する熱を伝える為の金属膜アイランドとを各々有する複数のＬＥＤ基板を備える発光装置が開示されている。バックライトフレームに対して複数のＬＥＤ基板を各々固定するとともに金属膜アイランドに伝わる熱をバックライトフレームに伝えるネジを備えている。

特開平９−２５９６２５号公報 特開２００８−４１５４６号公報 特開２００７−３１１５６１号公報

上述したような光源装置では、各発光ダイオードをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオン／オフして調光制御しているが、高輝度を得る為に、発光ダイオードを比較的大電流でＰＷＭ制御すると、図７（ｂ）に示すように、発光ダイオード基板が面ブレ振動することが知られている。発光ダイオードが少ない場合は、音量も小さく目立たないが、ＬＥＤバックライトのように多数の発光ダイオードで同時に振動すると、聴き取り可能な音量となり、耳障りな音になるという問題がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、１又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板を備え、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、複数の発光ダイオードが一面に実装された回路基板を備え、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、本発明に係る光源装置を備える表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、１又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板が接続され、前記発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する光源装置において、前記複数の回路基板の各固有振動周波数以外の周波数により、前記発光ダイオードをパルス幅変調する調光制御回路を備えることを特徴とする。

この光源装置では、１又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板が接続され、発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する。調光制御回路は、複数の回路基板の各固有振動周波数以外の周波数により、発光ダイオードをパルス幅変調する。

本発明に係る光源装置は、複数の発光ダイオードが一面に実装された回路基板を備え、前記発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する光源装置において、前記回路基板の固有振動周波数以外の周波数により、前記発光ダイオードをパルス幅変調する調光制御回路を備えることを特徴とする。

この光源装置では、複数の発光ダイオードが一面に実装された回路基板を備え、発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する。調光制御回路は、回路基板の固有振動周波数以外の周波数により、発光ダイオードをパルス幅変調する。

本発明に係る表示装置は、一側に表示面を有する表示部と、該表示部の他側に配された本発明に係る光源装置とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光源装置によれば、１又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板を備え、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置よれば、複数の発光ダイオードが一面に実装された回路基板を備え、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置を実現することができる。

本発明に係る表示装置よれば、発光ダイオードをＰＷＭ制御により調光制御しても、耳障りな音が発生しない光源装置を備える表示装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置の実施の形態の構成の一部を拡大して示す断面図である。 本発明に係る光源装置の実施の形態の一部を分解して模式的に示す分解斜視図である。 本発明に係る光源装置の実施の形態のレンズが取付けられた発光ダイオード基板の構成を示す斜視図である。 本発明に係る表示装置の実施の形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る光源装置の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。 ５個、６個、８個の発光ダイオードが実装された発光ダイオード基板の各固有振動周波数の例を示す図表である。 従来の光源装置の問題点を説明する為の説明図である。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る光源装置の実施の形態の構成の一部を拡大して示す断面図であり、図２は、本発明に係る光源装置の実施の形態の一部を分解して模式的に示す分解斜視図であり、図３は、本発明に係る光源装置の実施の形態のレンズが取付けられた発光ダイオード基板の構成を示す斜視図である。

この光源装置は、前側に表示面を有し、略直方体をなす表示部を備える薄型の液晶テレビジョン装置等の表示装置における表示部の後側に装着されたものであり、碁盤目のように並置される発光ダイオード１と、発光ダイオード１を一面２ａに実装してあり、複数列に並置される複数の発光ダイオード基板２と、隣合う発光ダイオード基板２，２同士を接続してある複数のコネクタ３とを備えている。

また、この光源装置は、発光ダイオード基板２の一面２ａに取付けられて発光ダイオード１の頂部と対向し、発光ダイオード１が発光した光を発散させる複数のレンズ４と、レンズ４がその内部に配される貫通孔５１を有し、一面２ａ及びコネクタ３の一面に対向してレンズ４が発散した光を反射させる反射シート５と、発光ダイオード基板２を５列に並べて支持する支持体６とを備えている。

発光ダイオード基板２は、一面２ａに回路部を有する短冊状をなし、略矩形をなす支持体６の一面６ａに、長さ方向及び幅方向に離隔して複数列に並置されている。発光ダイオード基板２それぞれの一面２ａには、図３に示すように、複数の発光ダイオード１を長さ方向に離隔して実装してあり、一面２ａの長さ方向両端部には接続部２１，２２が設けられている。

長さ方向一端が対向するように、複数列に並置された発光ダイオード基板２では、各列の発光ダイオード基板２は、隣合う二つの接続部２１，２１同士がコネクタ３で接続されている。また、一方の発光ダイオード基板２の接続部２２が、後述する電源回路基板に第２コネクタにより接続され、他方の発光ダイオード基板２の接続部２２が、後述する制御回路基板に第３コネクタにより接続されている。

反射シート５は、高反射性を有し、支持体６に対応して略矩形をなす一枚の合成樹脂シートからなり、コネクタ３の外縁部分と対向する箇所に、シート面に沿う方向へ離隔して対向する二つのスリット５２，５２が開設されている。スリット５２，５２間は、厚さ方向への偏倚が可能な偏倚部分５３としてある。また、反射シート５には、レンズ４それぞれに対応する箇所に貫通孔５１が開設されている。

貫通孔５１は、レンズ４よりも若干大径の丸形をなし、碁盤目状に配し、レンズ４が内部に配されている。
発光ダイオード１は、図３に示すように発光ダイオード基板２の長さ方向に離隔して、例えば５個、６個又は８個実装されており、発光ダイオード１それぞれに対応して、５個、６個又は８個のレンズ４が接着剤で一面２ａに取付けられている。

レンズ４は、発光ダイオード１の頂部と離隔して対向し、発光ダイオード１が発光した光を四方に発散させる為の半球状凹部を有する透光部４１と、透光部４１の一面２ａと対向する面から発光ダイオード基板２へ向けて突出し、透光部４１の発光ダイオード基板２に対する位置を決める三つの位置決め突起４２とを有している。位置決め突起４２の先端は、一面２ａに接着剤にて取付けられている。

支持体６は、金属板を成形してなり、略矩形をなす平板状の板部６１、及び板部６１の周縁に連なる後述する枠部６２（図４）を有し、板部６１の一面６ａに発光ダイオード基板２を長さ方向及び幅方向に並べて収容支持してある。発光ダイオード基板２は、各発光ダイオード１の各両側の２点で、板部６１に図示しないリベットにより固定されている。

板部６１における他面の長さ方向一側部には、第２コネクタにて発光ダイオード基板２のドライバに接続され、このドライバに電圧を供給する図示しない電源回路基板が取付けられている。長さ方向他側部には、第３コネクタにて発光ダイオード基板２のドライバに接続され、このドライバを制御する図示しない制御回路基板が取付けられている。
また、板部６１における他面の長さ方向中央部には、前記表示部に電圧を供給する電源回路基板、前記表示部の表示面に表示される画像を処理する端子回路基板、前記表示部を制御する制御回路基板等の図示しない複数の回路基板が取付けられている。

図４は、本発明に係る表示装置の実施の形態の構成を示す断面図である。
この表示装置は、テレビ画像を表示する表示面を前側に有する表示部７０と、表示部７０の後側に配されている光源装置Ａと、表示部７０の周縁部及び光源装置Ａの後側を隠蔽するキャビネット７１とを備えている。

表示部７０は、表示面を有する表示パネル７２と、表示パネル７２の後側に配されている光学シート７３とを有する。表示パネル７２の周縁部は、前保持枠体７４と、後保持枠体７５とにより前後に挾着保持され、パネルモジュールを構成しており、後保持枠体７５が支持体６の周縁部に取付けられている。
光学シート７３は、光源としての発光ダイオード１が発光した光を拡散する比較的厚肉の拡散板と、反射偏光板、プリズムシート、拡散シート等の比較的薄肉の合成樹脂シートとが積層された積層体である。

支持体６は板部６１及び板部６１の周縁に連なる枠部６２を有し、枠部６２に前記拡散板の周縁部を支持している。
キャビネット７１は、表示部７０の周縁部前側を隠蔽するキャビネット前分体７１ａと、光源装置Ａの周縁部及び後側を隠蔽する深皿形状のキャビネット後分体７１ｂとを有し、支持体６の枠部６２に雄螺子により取付けられている。

図５は、本発明に係る光源装置の実施の形態Ａの回路構成を示すブロック図である。
この光源装置Ａは、調光制御回路（ドライバ）８が、表示装置の図示しない操作部からの輝度の調整入力に応じたＰＷＭ信号を、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ８２のゲートに与える。パワーＭＯＳＦＥＴ８２のドレインは、発光ダイオード１群の駆動電源８１に接続され、パワーＭＯＳＦＥＴ８２のソースは、５個の発光ダイオード基板２の各接続部２２に接続されている。

パワーＭＯＳＦＥＴ８２には、環流ダイオード８３が逆並列に接続されている。
尚、ここでは、５個及び６個の発光ダイオード１がそれぞれ実装された２種の発光ダイオード基板２を使用しており、パワーＭＯＳＦＥＴ８２のソースには、５個の発光ダイオード１が実装された発光ダイオード基板２側の各接続部２２（５個）が接続されている。

パワーＭＯＳＦＥＴ８２のソースに接続された各接続部２２には、５個の発光ダイオード１からなる各直列回路のアノードがそれぞれ接続され、この各直列回路のカソードは、当該発光ダイオード基板２の各接続部２１にそれぞれ接続されている。この各接続部２１は、６個の発光ダイオード１が実装された発光ダイオード基板２の各接続部２１に、それぞれのコネクタ３を介して接続され、接続された各接続部２１は、更に６個の発光ダイオード１からなる各直列回路のアノードにそれぞれ接続されている。

６個の発光ダイオード１からなる各直列回路のカソードは、当該発光ダイオード基板２の各接続部２２にそれぞれ接続され、この各接続部２２は、調光制御回路８にそれぞれ接続されている。
以上より、光源装置Ａは、１１個の発光ダイオード１からなる直列回路が５列に並置された構成となっている。

図６は、５個、６個、８個の発光ダイオード１が実装された発光ダイオード基板２（５連ユニット、６連ユニット、８連ユニット）の各固有振動周波数を示す図表である。ここで、次数は、固有振動周波数の低い方から数えた順番を示し、発光ダイオード１を駆動するＰＷＭ信号の周波数付近の固有振動周波数のみを示す。
上述したように、発光ダイオードを比較的大電流でＰＷＭ制御すると、図７（ｂ）に示すように、発光ダイオード基板が面ブレ振動するが、発光ダイオード基板の固有振動周波数でＰＷＭ制御したときは、共振作用により特に大きく振動する。

例えば、６連ユニットの場合、固有振動周波数は３２０．９，４２５．３，４５２．０Ｈｚであり、これらの固有振動周波数のＰＷＭ信号で６連ユニットの発光ダイオード１を駆動（ＰＷＭ制御）すると、共振作用により発光ダイオード基板２の音鳴りが発生する。従って、これらの固有振動周波数を避けてＰＷＭ制御する必要があるが、例えば、６連ユニットの場合、４２５．３Ｈｚ及び４５２．０Ｈｚ間のように差が小さい区間は、擬似共振する虞があるので、ＰＷＭ制御に使用しない方が望ましい。

光源装置Ａの場合、５連ユニット及び６連ユニットを使用しているので、調光制御回路８は、３１１．１，３６０．７，４４２．１，３２０．９，４２５．３，４５２．０Ｈｚで発光ダイオード１をＰＷＭ制御しないことは当然として、３１１．１〜３２０．９，４２５．３〜４４２．１〜４５２．０ＨｚでもＰＷＭ制御しない。また、これらの固有振動周波数からなるべく離隔した周波数でＰＷＭ制御する。
従って、光源装置Ａでは、調光制御回路８は、例えば、３２０．９〜３６０．７Ｈｚの中間付近、又は３６０．７〜４２５．３Ｈｚの中間付近の周波数で発光ダイオード１をＰＷＭ制御する。

光源装置Ａが、例えば５連ユニット及び８連ユニットを使用している場合、調光制御回路８が、３１１．１，３６０．７，４４２．１，３５２．５，４０８．５，４５２．７Ｈｚで発光ダイオード１をＰＷＭ制御しないことは当然として、３５２．５〜３６０．７，４４２．１〜４５２．７ＨｚでもＰＷＭ制御しない。また、これらの固有振動周波数からなるべく離隔した周波数でＰＷＭ制御する。
従って、この場合、調光制御回路８は、例えば、３１１．１〜３５２．５の中間付近、３６０．７〜４０８．５Ｈｚの中間付近、又は４０８．５〜４４２．１Ｈｚの中間付近の周波数で発光ダイオード１をＰＷＭ制御する。

以上から、５連ユニット、６連ユニット、８連ユニットを使用する場合、例えば３８０Ｈｚ付近の周波数で発光ダイオード１をＰＷＭ制御するのが望ましい。
尚、上述した実施の形態では、複数の発光ダイオード基板２を接続した光源装置について説明したが、発光ダイオード基板が１枚であり、１枚の発光ダイオード基板に多数の発光ダイオードが実装されている場合でも、発光ダイオード基板の固有振動周波数を試験により求めて、上述した実施の形態と同様にすることは可能である。

１ 発光ダイオード（光源）
２ 発光ダイオード基板（回路基板）
３ コネクタ
４ レンズ
５ 反射シート
６ 支持体
８ 調光制御回路
２１，２２ 接続部
６１ 板部
７０ 表示部
７２ 表示パネル
８１ 駆動電源
８２ パワーＭＯＳＦＥＴ
Ａ 光源装置

Claims (3)

1. １又は複数の発光ダイオードが一面に実装された複数の回路基板が接続され、前記発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する光源装置において、
   前記複数の回路基板の各固有振動周波数以外の周波数により、前記発光ダイオードをパルス幅変調する調光制御回路を備えることを特徴とする光源装置。
2. 複数の発光ダイオードが一面に実装された回路基板を備え、前記発光ダイオードをパルス幅変調により調光制御する光源装置において、
   前記回路基板の固有振動周波数以外の周波数により、前記発光ダイオードをパルス幅変調する調光制御回路を備えることを特徴とする光源装置。
3. 一側に表示面を有する表示部と、該表示部の他側に配された請求項１又は２記載の光源装置とを備えることを特徴とする表示装置。

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