JP2011023295A - Ｌｅｄ照明装置および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の領域をより均一に照らすことが可能なＬＥＤ照明装置およびこれを用いた画像表示装置を提供すること。
【解決手段】 複数のＬＥＤチップ３を有するＬＥＤ照明装置Ａ１であって、各々が、ＬＥＤチップ３、このＬＥＤチップ３と導通するダイボンディングパッド２１およびボンディングパッド２２、ダイボンディングパッド２１およびボンディングパッド２２を支持する樹脂パッケージ５、を備える複数のＬＥＤユニット１と、各々が、その一端が隣り合うＬＥＤユニット１の一方のダイボンディングパッド２１とされ、その他端が隣り合うＬＥＤユニット１の他方のボンディングパッド２２とされた、複数のリード２と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置および画像表示装置に関する。

図９は、従来のＬＥＤ照明装置の一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示されたＬＥＤ照明装置Ｘは、基板９１に複数のＬＥＤユニット９２が搭載された構成とされている。基板９１には、複数のＬＥＤユニット９２に給電するための配線パターン９１ａが形成されている。各ＬＥＤユニット９２は、３つのＬＥＤチップ９４とこれを支持する樹脂パッケージ９３を有している。３つのＬＥＤチップ９４は、たとえば赤色光、緑色光、青色光を発する。これらの光を混色させることにより、各ＬＥＤユニット９２は、白色光を発する。ＬＥＤ照明装置Ｘは、複数のＬＥＤユニット９２からの白色光により、より広い領域を照らすことが可能である。

しかしながら、たとえば液晶表示装置のバックライトにＬＥＤ照明装置Ｘを用いる場合、上記液晶表示装置の全域をできるだけ均一に照らす必要がある。このため、上記液晶表示装置のサイズに応じた個数のＬＥＤユニット９２を用意し、これらを偏ることなく配置することが求められる。望ましい個数のＬＥＤユニット９２を搭載するために複数のＬＥＤ照明装置Ｘを配置する場合、これらのＬＥＤ照明装置Ｘに対して、個別に給電するための配線などを上記液晶表示装置に配置する必要がある。また、ＬＥＤ照明装置Ｘにおいては、複数のＬＥＤユニット９２の互いの位置関係が固定である。このため、上記液晶表示装置において均一な照明を実現するためには、基板９１に対する複数のＬＥＤユニット９２の位置が異なるＬＥＤ照明装置Ｘを新たに用意することが強いられていた。

特開２００８−２６９９４７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、所望の領域をより均一に照らすことが可能なＬＥＤ照明装置およびこれを用いた画像表示装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤ照明装置であって、各々が、上記ＬＥＤチップ、このＬＥＤチップと導通する第１および第２パッド、上記第１および第２パッドを支持する樹脂パッケージ、を備える複数のＬＥＤユニットと、各々が、その一端が隣り合う上記ＬＥＤユニットの一方の上記第１パッドとされ、その他端が隣り合う上記ＬＥＤユニットの他方の上記第２パッドとされた、複数のリードと、を備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤユニットは、直列に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のリードの少なくともいずれかは、長手方向において断面積が極小となる折り曲げ部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ＬＥＤユニットは、上記各ＬＥＤチップの主出射方向と反対方向に突出する固定柱を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記固定柱の先端には、挿入された方向と反対方向に抜け出ることを阻止する係合手段が設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ＬＥＤユニットは、上記ＬＥＤチップを覆い、かつ上記ＬＥＤチップからの光を透過させる透光部材をさらに有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部材は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含んでいる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ＬＥＤユニットは、上記各ＬＥＤチップに対して並列に接続されており、かつ上記各ＬＥＤチップの順方向電圧と逆方向の電圧がその降伏電圧よりも大きいときに上記逆方向に電流が流れることを許容するツェナーダイオードをさらに備える。

本発明の第２の側面によって提供される画像表示装置は、本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置と、上記ＬＥＤ照明装置からの光を選択的に透過させることにより画像を生じさせる透過パネルと、上記ＬＥＤ照明装置および上記透過パネル支持するケースと、を備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤユニットは、上記ケースに対して接着テープによって接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置の上記好ましい実施の形態を備えており、上記ケースには、上記固定柱が挿入される複数の固定孔が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースには、各々が、上記各ＬＥＤユニットを支持する複数の台座が形成されており、上記複数の台座は、上記複数のＬＥＤユニットのうち少なくとも２つのＬＥＤユニットを、互いの主出射方向が異なる姿勢で支持する。

このような構成によれば、上記複数のＬＥＤユニットを、互いに離間した状態で配置することができる。これは、上記ＬＥＤ照明装置によって、たとえば上記透過パネルを均一に照らすのに適している。また上記画像表示装置には、上記複数のＬＥＤユニットに給電するための配線などを平面的に配置する必要が無い。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置およびこれを用いた画像表示装置を示す分解斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う要部断面図である。 本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部斜視図である。 本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部斜視図である。 本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部斜視図である。 本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部側面図である。 従来のＬＥＤ照明装置の一例を示す平面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４は、本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示しており、図１および図２は、これを用いた画像表示装置の一例を示している。本実施形態の画像表示装置Ｂは、複数のＬＥＤ照明装置Ａ１、ケース８１、液晶パネル８２および拡散板８３を備えており、たとえばパーソナルコンピュータの液晶表示装置として構成されている。

ケース８１は、浅底箱状であり、ＬＥＤ照明装置Ａ１、液晶パネル８２、および拡散板８３を収容している。

複数のＬＥＤ照明装置Ａ１は、画像表示装置Ｂのいわゆるバックライトとして用いられている。本実施形態においては、複数のＬＥＤ照明装置Ａ１は、それぞれが直線状に延びており、互いに平行に配置されている。各ＬＥＤ照明装置Ａ１は、たとえば白色光を発する。

拡散板８３は、ＬＥＤ照明装置Ａ１からの光を透過させつつ、拡散させるためのものであり、ＬＥＤ照明装置Ａ１と液晶パネル８２との間に配置されている。拡散板８３は、たとえば乳白色を呈した半透明の樹脂からなり、たとえば、その片面あるいは両面が凹凸状とされている。

液晶パネル８２は、たとえば隙間を隔てて互いに対向する１対の透明基板と、これらの透明基板に挟まれた液晶層とを備えており、本発明で言う透過パネルの一例に相当する。上記透明基板には、パッシブマトリクス方式、あるいはアクティブマトリクス方式の複数の画素電極（図示略）が作りこまれている。これらの画素電極に電圧を印加すると、上記液晶層の配向特性が変化する。これにより、液晶パネル８２は、画素ごとに光を透過させ、あるいは遮蔽することが可能に構成されている。

図３および図４に示すように、ＬＥＤ照明装置Ａ１は、複数のＬＥＤユニット１と複数のリード２とを備えている。各リード２は、たとえばＣｕ、Ｎｉ、またはこれらの合金製であり、たとえばプレート状の材料を打ち抜き加工することにより形成されるものである。各リード２は、折り曲げ部２３を有している。折り曲げ部２３は、これを挟む部分よりも断面積が小、すなわち断面積が極小となっている部分である。本実施形態においては、複数のＬＥＤユニット１は、複数のリード２によって互いに直線状に直列に連結されている。このため、折り曲げ部２３には、顕著な変形はみられない。

各ＬＥＤユニット１は、ＬＥＤチップ３、ツェナーダイオード４、樹脂パッケージ５、透光部材６、およびワイヤ７を備えている。図４に示すように、各ＬＥＤユニット１は、ケース８１に対して接着テープ５３を用いて接合されている。接着テープ５３は、たとえば絶縁性を有しており、比較的熱伝導が良好なものを用いることが望ましい。

ＬＥＤチップ３は、いわゆる２ワイヤタイプのＬＥＤチップであり、たとえばｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、ｎ側電極、ｐ側電極、および絶縁層を有している。上記ｎ型半導体層は、たとえばｎ−ＧａＮ系半導体からなる。上記活性層は、いわゆるＭＱＷ（量子井戸：multiple-quantum well）構造とされた層であり、上記ｎ側電極から供給される電子と上記ｐ側電極から供給される正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。上記活性層は、たとえば複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層されている。上記ｐ型半導体層は、上記活性層を挟んで上記ｎ型半導体層と反対側に形成されており、たとえばｐ−ＧａＮ系半導体からなる。上記ｎ側電極は、上記ｎ型半導体層と導通しており、上記ｐ側電極は、上記ｐ型半導体層と導通している。上記ｎ側電極およびｐ側電極は、たとえばＡｌ、Ｎｉが積層された構造、あるいはＷ、Ｚｒ、Ｐｔを含む金属層からなる。このようなＬＥＤチップ３は、上記活性層からたとえば青色光を発する。上記ｎ側電極およびｐ側電極には、それぞれワイヤ７がボンディングされている。ＬＥＤチップ３からの光は、主出射方向Ｎにおいて輝度が大きくなる輝度分布を有している。

ＬＥＤチップ３は、ダイボンディングパッド２１にダイボンディングされている。ダイボンディングパッド２１は、樹脂パッケージ５に進入する２つのリード２の一方の端部によって構成されている。また、上記ｎ側電極およびｐ側電極のいずれか一方にボンディングされたワイヤ７は、ダイボンディングパッド２１にボンディングされている。上記ｎ側電極およびｐ側電極のいずれか他方にボンディングされたワイヤ７は、ボンディングパッド２２にボンディングされている。ボンディングパッド２２は、樹脂パッケージ５に進入する２つのリード２の他方の端部によって構成されている。

ツェナーダイオード４は、ＬＥＤチップ３に過大な電圧が印加されることを防ぐためのものであり、ＬＥＤチップ３の順方向と逆方向に降伏電圧の電圧が印加されたときにツェナー降伏により電流を流す機能を有する。本実施形態においては、ツェナーダイオード４は、ダイボンディングパッド２１にダイボンディングされており、ＬＥＤチップ３と並列になるようにワイヤ７が接続されている。

樹脂パッケージ５は、たとえば白色樹脂からなり、リード２の一部を覆っている。樹脂パッケージ５には、リフレクタ５１が形成されている。リフレクタ５１は、主出射方向Ｎに向かうほど直径が大となるコーン状とされており、ＬＥＤチップ３を囲っている。ＬＥＤチップ３から側方に発せられた光は、リフレクタ５１によって主出射方向Ｎに反射される。

透光部材６は、ＬＥＤチップ３からの光を透過させるものであり、たとえば樹脂層６２，６３，６４からなる。樹脂層６２は、蛍光体が混入されたシリコーン樹脂からなる。この蛍光体は、たとえばＬＥＤチップ３からの青色光を励起光として吸収することにより、黄色光を発する。樹脂層６３は、透明なシリコーン樹脂からなる。樹脂層６４は、拡散剤が分散されたシリコーン樹脂からなる。樹脂層６３は、たとえばＬＥＤチップ３からの青色光と上記黄色光との混色を促進することにより、鮮明な白色光を出射するためのものである。透光部材６には、レンズ６１が形成されている。レンズ６１は、ＬＥＤチップ２から進行してきた光を屈折させることにより、その指向性を高めるためのものである。

ＬＥＤ照明装置Ａ１においては、複数のＬＥＤユニット１の主出射方向Ｎは、おおむね同じ方向となっている。

次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１および画像表示装置Ｂの作用について説明する。

本実施形態によれば、複数のＬＥＤユニット１を、互いに離間した状態で等ピッチに配置することができる。これは、ＬＥＤ照明装置Ａ１によって液晶パネル８２を均一に照らすのに適している。

これらのＬＥＤユニット１に含まれる複数のＬＥＤチップ３は、電気的に互いに直列に接続されている。このため、各ＬＥＤ照明装置Ａ１の両端にあるリード２にたとえば電源端子（図示略）を接続すれば、各ＬＥＤユニット１を発光させることが可能である。したがって、画像表示装置Ｂには、複数のＬＥＤユニット１に給電するための配線などを平面的に配置する必要が無い。なお、本実施形態とは異なり、互いに平行に配置された複数のＬＥＤ照明装置Ａ１を電気的に並列に接続するように追加のリードを備える構成であってもよい。

図５〜図８は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図５および図６は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ２は、図５に示すように各ＬＥＤユニット１が固定柱５２を有する点が、上述した実施形態と異なっている。

固定柱５２は、ＬＥＤユニット１の樹脂パッケージ５の一部によって構成されており、ＬＥＤユニット１をたとえば画像表示装置Ｂのケース８１に固定するためのものである。本実施形態においては、各ＬＥＤユニット１は、四隅に配置された４つの固定柱５２を有している。各固定柱５２は、主出射方向Ｎと反対側に突出している。各固定柱５２には、爪部５２ａが形成されている。爪部５２ａは、固定柱５２が挿入された方向と反対方向に抜け出ることを防止するためのものであり、本発明で言う係合手段の一例である。

図５には、ＬＥＤ照明装置Ａ２が取り付けられる画像表示装置Ｂのケース８１の一部が示されている。本実施形態においては、ケース８１には、複数の台座８４が形成されている。各台座８４は、ＬＥＤユニット１を所望の姿勢で支持するためのものである。複数の台座８４は、ＬＥＤ照明装置Ａ２の複数のＬＥＤユニット１が並ぶ方向において、各々の上面の向きが交互に異なっている。具体的には、図５の手前と奥にある台座８４は、ケース８１の底面の面内方向に対して右側に１０度傾いている。中央にある台座は、ケース８１の底面の面内方向に対して左側に１０度傾いている。

各台座８４には、４つの固定孔８５が形成されている。各固定孔８５は、ＬＥＤユニット１の固定柱５２を挿通可能とされており、爪部５２ａと係合する。

図５に示すように、複数のＬＥＤユニット１の各々が、ケース８１の複数の台座８４の各々の直上に位置するようにＬＥＤ照明装置Ａ２を配置する。そして、各固定柱５２を各固定孔８５に挿入することにより、各ＬＥＤユニット１を各台座８４に取り付ける。これにより、図６に示すように、ケース８１に対するＬＥＤ照明装置Ａ２の取り付けが完了する。この取り付け作業が完了したときには、リード２の折り曲げ部２３は、長手方向を中心としてひねられたように変形する。具体的には、本実施形態においては、ダイボンディングパッド２１とボンディングパッド２２がおおよそ２０度相対的に傾くこととなる。図示された複数のＬＥＤユニット１の主出射方向Ｎは、交互に逆方向に傾いている。たとえば多数のＬＥＤユニット１が配置されている場合、これらの主出射方向Ｎが複数のＬＥＤユニット１が並ぶ方向において交互に逆方向に傾いた構成となる。

このような実施形態によれば、固定柱５２を固定孔８５に挿入する作業によって、ＬＥＤ照明装置Ａ２をケース８１に確実かつ容易に取り付けることができる。複数のＬＥＤユニット１の主出射方向Ｎが交互の異なっていることにより、ＬＥＤ照明装置Ａ２からの光をより均一に、偏り無く照射することができる。向く方向が交互に異なる複数の台座８４をケース８１に形成しておくことは、複数のＬＥＤユニット１の主出射方向Ｎを所望の傾きとするのに適している。リード２に折り曲げ部２３を設けておくことにより、リード２をひねるような変形を適切に実現可能である。

図７は、本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ３は、固定柱５２の構成が、上述したＬＥＤ照明装置Ａ２と異なっている。本実施形態においては、各ＬＥＤユニット１の中央寄りに１つの固定柱５２が設けられている。そして、固定柱５２には、本発明で言う係合手段の一例であるビス部５２ｂが形成されている。ビス部５２ｂは、側面視菱形状に膨出しており、外力が加えられると弾性変形して縮小可能な部分である。

台座８４には、その中央付近に１つの固定孔８５が形成されている。固定柱５２を固体孔８５に挿入すると、ビス部５２ｂが弾性変形を伴いつつ、固定孔８５の奥方に進入する。そして、ビス部５２ｂが元の形状に復帰すると、ビス部５２ｂが固定孔８５と係合する。これにより、固定柱５２の抜け出しが防止される。

このような実施形態によっても、各ＬＥＤユニット１を台座８４に対して確実かつ容易に取り付けることが可能である。

図８は、本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ４は、上述した画像表示装置Ｂのバックライト用途とは異なり、様々な方向に向けて光を出射する光源装置として用いられる点以外は、上述したＬＥＤ照明装置Ａ１と同様の構成とされている。本実施形態においては、リード２の折り曲げ部２３が、約４５度程度折り曲げられている。これにより、複数のＬＥＤユニット１が緩やかな弧に等ピッチで配置された構成となっている。複数のＬＥＤユニット１の主出射方向Ｎは、互いに大きく異なる方向を向いている。

このような実施形態によれば、使用者が望む方向を容易に照らすことができる。各折り曲げ部２３の折り曲げ方向や折り曲げ角度を変更することにより、照明方向を任意の方向に振り向けることが可能である。このような、比較的フレキシブルな照明が可能であるにも関わらず、本実施形態においても上述した実施形態と同様に複数のＬＥＤユニット１に給電するための専用の配線は不要である。

本発明に係るＬＥＤ照明装置および画像表示装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置および画像表示装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ ＬＥＤ照明装置
Ｂ 液晶表示装置（画像表示装置）
Ｎ 主出射方向
１ ＬＥＤユニット
２ リード
３ ＬＥＤチップ
４ ツェナーダイオード
５ 樹脂パッケージ
６ 透光部材
７ ワイヤ
２１ ダイボンディングパッド（第１パッド）
２２ ボンディングパッド（第２パッド）
２３ 折り曲げ部
５１ リフレクタ
５２ 固定柱
５２ａ 爪部（係合手段）
５２ｂ ビス部（係合手段）
５３ 接着テープ
６１ レンズ
６２，６３，６４ 樹脂層
８１ ケース
８２ 液晶パネル（透過パネル）
８３ 拡散板
８４ 台座
８５ 固定孔

Claims (12)

1. 複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤ照明装置であって、
   各々が、上記ＬＥＤチップ、このＬＥＤチップと導通する第１および第２パッド、上記第１および第２パッドを支持する樹脂パッケージ、を備える複数のＬＥＤユニットと、
   各々が、その一端が隣り合う上記ＬＥＤユニットの一方の上記第１パッドとされ、その他端が隣り合う上記ＬＥＤユニットの他方の上記第２パッドとされた、複数のリードと、
   を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
2. 上記複数のＬＥＤユニットは、直列に配置されている、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 上記複数のリードの少なくともいずれかは、長手方向において断面積が極小となる折り曲げ部を有する、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 上記各ＬＥＤユニットは、上記各ＬＥＤチップの主出射方向と反対方向に突出する固定柱を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
5. 上記固定柱の先端には、挿入された方向と反対方向に抜け出ることを阻止する係合手段が設けられている、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 上記各ＬＥＤユニットは、上記ＬＥＤチップを覆い、かつ上記ＬＥＤチップからの光を透過させる透光部材をさらに有する、請求項１ないし５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
7. 上記透光部材は、上記ＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、上記ＬＥＤチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含んでいる、請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
8. 上記各ＬＥＤユニットは、上記各ＬＥＤチップに対して並列に接続されており、かつ上記各ＬＥＤチップの順方向電圧と逆方向の電圧がその降伏電圧よりも大きいときに上記逆方向に電流が流れることを許容するツェナーダイオードをさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置と、
   上記ＬＥＤ照明装置からの光を選択的に透過させることにより画像を生じさせる透過パネルと、
   上記ＬＥＤ照明装置および上記透過パネル支持するケースと、
   を備えることを特徴とする、画像表示装置。
10. 上記複数のＬＥＤユニットは、上記ケースに対して接着テープによって接合されている、請求項９に記載の画像表示装置。
11. 請求項４または５に記載のＬＥＤ照明装置を備えており、
    上記ケースには、上記固定柱が挿入される複数の固定孔が形成されている、請求項９に記載の画像表示装置。
12. 上記ケースには、各々が、上記各ＬＥＤユニットを支持する複数の台座が形成されており、
    上記複数の台座は、上記複数のＬＥＤユニットのうち少なくとも２つのＬＥＤユニットを、互いの主出射方向が異なる姿勢で支持する、請求項９ないし１１のいずれかに記載の画像表示装置。

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