JP2012169505A - Ｌｅｄモジュール、ｌｅｄ光源装置および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止する。
【解決手段】複数のＬＥＤ３のアノードからカソードの方向が全て、隣接するＬＥＤ３間で同一方向になるように基板上に実装されている。このように、各ＬＥＤ３の配列方向が揃っているため、隣接したＬＥＤ３間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、複数個のＬＥＤが上下１列に配列されたＬＥＤモジュール１において輝度ムラがなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が実装されたＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールが一または複数用いられたＬＥＤ光源装置、ＬＥＤモジュールまたはＬＥＤ光源装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置に関する。

この種の従来の液晶表示装置は、透過型液晶パネルを有し、この液晶パネルの背後にバックライトを有している。バックライトとして使用される光源装置は、従来はＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）が主流であったが、ＬＥＤの技術進歩により、ＣＣＦＬに代ってＬＥＤを光源として利用することが有望視されている。

図８は、特許文献１に開示されている従来のＬＥＤモジュールに関する平面図であって、（ａ）は、ＬＥＤを実装する前のプリント配線基板を示す平面図、（ｂ）は、ＬＥＤを実装後のＬＥＤモジュールを示す平面図である。

図８（ａ）および図８（ｂ）において、従来のＬＥＤモジュール１００は、プリント配線基板１０１と８個直列のＬＥＤ１０３とを有している。

プリント配線基板１０１には、絶縁基板１０２上に、８個のＬＥＤ１０３が直列接続される連結用配線１０４〜１１２および電極１１３，１１４と、端子１１５〜１１８と、端子１１７，１１８間を連結する通過配線１１９とが形成されている。各連結用配線１０４〜１１２は、相互に離間し、端部同士が近接して連続的に配置されている。左端の連結用配線１０４は一方端が端子１１５に接続し、他方端はＬＥＤ１０３のアノード側の電極１１３が形成され、連結用配線１０５〜１１１の各一方端は、ＬＥＤ１０３のカソード側の電極１１４が、連結用配線１０５〜１１１の各他方端は、ＬＥＤ１０３のアノード側の電極１１３が形成されている。右端の連結用配線１１２の一方端は端子１１４と接続し、他方端はＬＥＤ１０３のカソード側の電極１１４が形成されている。端子１１５と端子１１６間に８個のＬＥＤ１０３が順方向に直列接続されている。よって、ここででは、端子１１５がアノード端子となり、端子１１６がカソード端子となる。

端子１１５と端子１１６が、絶縁基板１０２の対向する２辺下側に分離して配置され、端子１１７と端子１１８が絶縁基板１０２の対向する２辺側に分離して配置され、端子１１７と端子１１８間に通過配線１１９が、絶縁基板１０２を長手方向に横断するように形成されている。

ＬＥＤ１０３は、表面実装型のＬＥＤを想定し、ＬＥＤ１０３のアノードとカソードは平面的な金属膜（ランド）で形成された電極１１３，１１４に半田リフローなどによって電気的に接続され、ＬＥＤ１０３が電極１１３，１１４間に表面実装される。なお、ＬＥＤ１０３がリード型の場合では、電極１１３，１１４は、半田付け用の金属膜（ランド）とその中央に形成されたリード端子を挿入するスルーホール（貫通孔）で構成されている。短冊状の単一実装基板であるＬＥＤモジュール１００を行列方向に多数用いて、バックライト用面光源である従来のＬＥＤ光源装置を構成することができる。端子１１６と端子１１８間をショートすれば、端子１１５と端子１１７間に電圧を印加することもできるし、隣接するＬＥＤモジュール１００間で、端子１１６と端子１１５、端子１１８と端子１１７を連結することもできる。

図９は、ＬＥＤが７つ直列接続された場合の放熱領域を考慮した場合の従来のＬＥＤモジュールにおける平面図である。

図９において、従来のＬＥＤモジュール２００は、プリント配線基板２０１上に７個直列のＬＥＤ２０２が配置されている。放熱領域２０３〜２０９が長方形状の銅ランドで構成され、互いに絶縁されていると共に、互いに半ピッチずれた状態で２行で配列されている。放熱領域２１０は放熱領域２０８の右側で放熱領域２０９の下側に放熱領域２０９の右端と上下で一致するように配置されている。放熱領域２１１は放熱領域２０４の右側で放熱領域２０３の下側に放熱領域２０３の右端と上下で一致するように配置されている。放熱領域２０３は他の放熱領域２０４〜２０９の長方形の長手寸法に比べて短く形成されている。放熱領域２０３、２１１上に渡ってコネクタ１２１が電気的に接続されている。放熱領域２１０，２１１は細い銅ランドで電気的に接続されている。

左端のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０３に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０４に接続されている。左端から２番目のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０４に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０５に接続されている。左端から３番目のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０５に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０６に接続されている。左端から４番目のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０６に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０７に接続されている。左端から５番目のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０７に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０８に接続されている。左端から６番目のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０８に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２０９に接続されている。左端から７番目（右端）のＬＥＤ２０２のアノードが放熱領域２０９に接続され、ＬＥＤ２０２のカソードが放熱領域２１０に接続されている。これによって、配線の最短接続や放熱を考慮した配線面積（銅箔；Ｃｕ）を確保するために、７個直列のＬＥＤ２０２の向きが交互に配置されて７個のＬＥＤ２０２が左右一列に並べられている。

特開２０１０−１９９００５号公報

近年の液晶表示装置の薄型化に伴ってバックライトと液晶表示パネルとの距離が近づいてＬＥＤの光源が目立つようになってきている。

さらに、上記従来の構成では、配線の最短接続や放熱用の配線面積（銅箔；Ｃｕ）を確保するために、複数のＬＥＤの向きが交互に配置されているが、ＬＥＤ単体の光の指向性としてはＬＥＤの中心から左右で非対称になる傾向があり、ＬＥＤのアノードとカソードの並び（向き）を交互に配列すると、光の指向性の偏りにより輝度ムラが発生していた。例えば図１０のように、左端のＬＥＤ２０２をアノードからカソードの向きを平面視で上から下の方向に配置すると、このＬＥＤ２０２の光の指向性Ｓが例えば右側に寄っている場合には、隣接する左端から２番目のＬＥＤ２０２はアノードからカソードの向きが平面視で下から上の方向に配置されて向きが逆になる。この場合、隣の光の指向性Ｓの強い側が重なってＬＥＤ２０２間で「明」の状態になる。その隣のＬＥＤ２０２との間は、光の指向性Ｓの弱い側が重なってＬＥＤ２０２間で「暗」の状態になる。このように、ＬＥＤ２０２間で「明」と「暗」が交互に現れる。ＬＥＤ光源装置や液晶表示装置において、このようなＬＥＤモジュールの長手方向が上下方向に多数配置されると、上下のＬＥＤモジュールのＬＥＤ間で「明」と「暗」が繋がって上下に筋状に人の目に見えてしまうという問題があった。

即ち、複数のＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）が平面視で左右、上下または斜め方向で異なる場合であっても、配線長や放熱用の配線面積（銅箔；Ｃｕ）を考慮して、ＬＥＤの向きを交互煮配列すると、輝度ムラが発生していた。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止することができるＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールが用いられたＬＥＤ光源装置、これらのＬＥＤモジュールまたはＬＥＤ光源装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤモジュールは、複数の各ＬＥＤのアノードからカソードの方向が全て、隣接するＬＥＤ間で同一方向になるように基板上に実装されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける複数の各ＬＥＤの光出射側をそれぞれ覆うように各光拡散レンズが設けられている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける複数の各ＬＥＤにはそれぞれ各光拡散レンズが設けられている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける光拡散レンズは、前記複数の各ＬＥＤからの出射光をそれぞれ個別に光拡散して光強度が先端側でフラットになる配光特性を有している。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける基板上に前記ＬＥＤからの発熱を放熱するための複数の金属ランド部が、複数の放熱領域として、互いに絶縁された状態で形成されており、該ＬＥＤのアノードとカソードは隣接した金属ランド部に跨って電気的に接続されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおいて、前記複数の各ＬＥＤのうち、第１のＬＥＤのアノードが前記基板上の第１の放熱領域の下側に接続され、該第１のＬＥＤのカソードが該第２の放熱領域の上側に接続され、第ｎ（ｎは自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎの放熱領域の下側に接続され、該第ｎのＬＥＤのカソードがクランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の左上側に接続され、第ｎ＋１のＬＥＤのアノードが該クランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の右下側に接続され、該第ｎ＋１のＬＥＤのカソードが第ｎ＋２の放熱領域の上側に接続され、第ｎ＋ｍ（ｍは０または自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎ＋ｍの放熱領域の下側に接続され、第ｎ＋ｍのＬＥＤのカソードが第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域の上側に接続されているｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ（ｐは自然数）個配置されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける第１の放熱領域と次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域とが一体的に繋がっており、前記ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成が前記ｐ個だけ並列配置されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおける第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域が、次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域と兼用してクランク形状の放熱領域で構成され、前記ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ個だけ直列配置されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおけるクランク形状の放熱領域は、平面視において、上側の長方形の左側部と下側の長方形の右側部とが連結された形状であり、該クランク形状の放熱領域における長方形の右側部の下側に別の長方形の放熱領域が形成され、該クランク形状の放熱領域における長方形の左側部の上側に別の長方形の放熱領域が形成されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおいて、前記ｎ＝１、前記ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、前記ｎ＝２、前記ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、前記ｎ＝３、前記ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおいて、前記ｎ＝１、前記ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、前記ｎ＝２、前記ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、前記ｎ＝３、前記ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されている。

さらに、好ましくは、本発明のＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤの配光特性は該ＬＥＤの中心線から平面視左右または上下で非対称である。

本発明のＬＥＤ光源装置は、本発明の上記ＬＥＤモジュールが一または複数配列されて面発光するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明のＬＥＤ光源装置において、前記複数の各ＬＥＤまたは前記複数の各光拡散レンズのそれぞれが各穴にそれぞれ通されて該複数の各ＬＥＤからの出射光を前方に反射させる反射手段が設けられている。

本発明の液晶表示装置は、本発明の上記ＬＥＤ光源装置が液晶パネルの背面側に設けられてバックライトとして用いられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の液晶表示装置におけるＬＥＤ光源装置の前記反射手段の反射面と、前記液晶パネルの背面側の下地光学シートまでの距離が、前記ＬＥＤモジュールの高さ以上で該ＬＥＤ光源装置の各ＬＥＤの搭載ピッチ以下または２５ｍｍ以下である。

さらに、好ましくは、本発明の液晶表示装置において、前記ＬＥＤ光源装置の各ＬＥＤの搭載ピッチが３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、複数の各ＬＥＤのアノードからカソードの方向が全て、隣接するＬＥＤ間で同一方向になるように基板上に実装されている。

これによって、各ＬＥＤの配列方向が揃っているので、隣接したＬＥＤ間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性が防止される。

以上により、本発明によれば、各ＬＥＤの配列方向が揃っているため、隣接したＬＥＤ間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止することができる。

本発明のＬＥＤモジュールの実施形態１の構成例を示す平面図である。 図１のＬＥＤモジュールの回路図である。 図１のＬＥＤモジュールの発光状態を示す模式図である。 図１のＬＥＤモジュールを用いたＬＥＤ光源装置を組み込んだ液晶表示装置の要部縦断面図である。 本発明のＬＥＤモジュールの実施形態２の構成例を示す平面図である。 図５のＬＥＤモジュールの回路図である。 上記実施形態２のＬＥＤモジュールに対応するように複数のＬＥＤが上下２列に配列された従来のＬＥＤモジュールの構成例を示す平面図である。 特許文献１に開示されている従来のＬＥＤモジュールに関する平面図であって、（ａ）は、ＬＥＤを実装する前のプリント配線基板を示す平面図、（ｂ）は、ＬＥＤを実装後のＬＥＤモジュールを示す平面図である。 ＬＥＤが７つ直列接続された場合の放熱領域を考慮した場合の従来のＬＥＤモジュールにおける平面図である。 図９のＬＥＤモジュールの発光状態を示す模式図である。

以下に、本発明のＬＥＤモジュールの実施形態１、２を用いたＬＥＤ光源装置を組み込んだ液晶表示装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明のＬＥＤモジュールの実施形態１の構成例を示す平面図である。

図１において、本実施形態１のＬＥＤモジュール１は、プリント配線基板２上に図２に示すように複数個（ここでは７個）直列のＬＥＤ３が配置されている。放熱領域４〜１２が正方形、長方形およびクランク形状（平面視上側の長方形の左側部と平面視下側の長方形の右側部とが連結された形状）の銅ランドで構成され、互いに絶縁されていると共に、互いに所定ピッチずれた状態になるように配列されている。即ち、長方形の放熱領域４の右側がクランク形状の放熱領域５の左上側に嵌まり込み、クランク形状の放熱領域５の右下側にクランク形状の放熱領域６の左下側が嵌まり込み、同様に順次、クランク形状の放熱領域７〜１０が嵌まり込む。クランク形状の放熱領域１０の右下側に長方形状の放熱領域１１が、放熱領域１０、１１の右端と上下で一致するように嵌まり込み、長方形状の放熱領域４の下側でクランク形状の放熱領域５の右側に、正方形状の放熱領域１２が、放熱領域４の右端と上下で一致するように嵌まり込む。放熱領域４、１２上に渡ってコネクタ１３が電気的に接続されている。放熱領域１１，１２は細い銅ランドで電気的に接続されている。

ＬＥＤ３は、エネルギーが高い青色発光部をマウントし、その上に黄色蛍光体または、赤色および緑色蛍光体を含有した部分を被せて白色光を外部に出射させるが、それらの位置精度の偏りにより、複数のＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）が同様に異なっている。

左端のＬＥＤ３のアノードが放熱領域４の右側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域５の左下側に接続されている。左端から２番目のＬＥＤ３のアノードが放熱領域５の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域６の左下側に接続されている。左端から３番目のＬＥＤ３のアノードが放熱領域６の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域７の左下側に接続されている。左端から４番目のＬＥＤ３のアノードが放熱領域７の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域８の左下側に接続されている。左端から５番目のＬＥＤ３のアノードが放熱領域８の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域９の左下側に接続されている。左端から６番目のＬＥＤ３のアノードが放熱領域９の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域１０の左下側に接続されている。左端から７番目（右端）のＬＥＤ３のアノードが放熱領域１０の右上側に接続され、そのＬＥＤ３のカソードが放熱領域１１に接続されている。これによって、配線の最短接続や放熱を考慮した配線面積（銅箔；Ｃｕ）を確保するために、図２に示すように７個直列のＬＥＤ３の向きが同じ方向を向くように配置（ここでは平面視上から下の方向にアノードからカソードが向くように配置したが、平面視下から上の方向にアノードからカソードが向くように配置でもよい）されて７個のＬＥＤ３が左右一列に並べられている。

図３は、図１のＬＥＤモジュール１の発光状態を示す模式図である。

図３において、本実施形態１のＬＥＤモジュール１は、配線の最短接続や放熱用の配線面積（銅箔；Ｃｕ）を確保しかつ、複数（ここでは７個）のＬＥＤ３のアノードからカソードの向きを同一にするために、クランク形状の放熱領域５〜１０を用いて７個のＬＥＤ３を配置している。ＬＥＤ単体の光の指向性（配光特性）としてはＬＥＤの中心から例えば左右で非対称になる傾向があるが、左端のＬＥＤ３をアノードからカソードの向きを平面視で上から下の方向に配置し、このＬＥＤ３の光の指向性Ｓが例えば右側に寄っている場合には、隣接する左端から２番目のＬＥＤ３はアノードからカソードの向きが、クランク形状の放熱領域５によって平面視で上から下の方向の同じ向きに配置されている。この場合、隣同士の光の指向性Ｓの強い側と弱い側とが重なり、次に隣合うＬＥＤ３との間も、光の指向性Ｓの強い側と弱い側が重なる。このようにして、７個のＬＥＤ３間で光の指向性Ｓの強い側と弱い側が重なって、７個全てのＬＥＤ３間での光強度が均等になる。

図４は、図１のＬＥＤモジュールを用いたＬＥＤ光源装置を組み込んだ液晶表示装置の要部縦断面図である。

図４において、本実施形態１のＬＥＤ光源装置１６は、面発光のＬＥＤバックライトであり、プリント配線基板２上に、複数個全てのＬＥＤ３のアノードからカソードの方向が揃って同じ方向に配列され、各ＬＥＤ３上をそれぞれ覆うように光拡散レンズ１４がそれぞれ設けられたＬＥＤモジュール１Ａ（光拡散レンズ１４がないのがＬＥＤモジュール１）が一または複数個（例えばマトリクス状に複数個）配列され、この配列された一または複数個のＬＥＤモジュール１Ａにおける各光拡散レンズ１４を反射シート１５の各穴にそれぞれ通して設置し、各ＬＥＤ３からの光を、光拡散レンズ１４で配光特性をフラットに広げると共に反射シート１５で液晶パネル２２側に反射させる。

光拡散レンズ１４は、透明樹脂（または透明ガラス）により構成され、ＬＥＤ３からの出射光をそれぞれ個別に光拡散して配光特性がフラットになるように、ＬＥＤ３からの出射光の指向性を角度１２０度から角度１４０度程度にまで広げている。

本実施形態１の液晶表示装置２０Ａは、一または複数個のＬＥＤモジュール１Ａにより面発光するＬＥＤ光源装置１６と、反射シート２１および光拡散レンズ１４の上方に設けられ、光拡散レンズ１４の表面から所定距離だけ空くように反射シート２１からの距離Ｌだけ離間して設けられた光拡散シートなどを含む光学シート２１と、光学シート２１上に設けられ、液晶画像表示を可能とする光透過型液晶パネル２２とを有している。

この距離Ｌは、液晶表示装置２０（図示せず）、２０Ａ自体を薄くするためにＬＥＤモジュール１または１ＡのＬＥＤ３の取り付けピッチ以下でＬＥＤモジュール１または１Ａの高さ（ここでは２．８ｍｍ）以上の寸法範囲内に設定する。ＬＥＤ３の取り付けピッチが５０ｍｍ（３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下）の場合には、反射シート２１から光学シート２１までの距離Ｌは、２．８ｍｍ以上５０ｍｍ以下の寸法範囲内となる。光拡散レンズ１４を用いて光を広げて配光特性をフラットにしているので、ＬＥＤモジュール１（または光拡散レンズ１４）の高さ以上で各ＬＥＤ３の２５ｍｍ以下（またはＬＥＤ搭載ピッチ以下）の寸法範囲内でも、本発明の課題の輝度ムラを解消することができる。この距離Ｌが大きいほどＬＥＤ３からの出射光が拡散して、本発明の課題の輝度ムラの発生が抑えられるが、この距離Ｌが小さいほど、本発明の課題の輝度ムラの発生が顕著になるため、光拡散レンズ１４を用いることで、複数個全てのＬＥＤ３のアノードからカソードの方向が同じ方向に配置される本発明が有効になる。

この距離Ｌは、光拡散レンズ１４によってＬＥＤ３からの出射光の指向性（配光特性）が広げられていることから、距離Ｌが低く設定でき、ひいては、液晶表示装置２０、２０Ａの薄型化を実現することができる。

以上により、本実施形態１によれば、複数のＬＥＤ３のアノードからカソードの方向が全て、隣接するＬＥＤ３間で同一方向になるように基板上に実装されている。このように、各ＬＥＤ３の配列方向が揃っているため、隣接したＬＥＤ３間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、複数個のＬＥＤが左右１列に配列されたＬＥＤモジュール１または１Ａにおいて、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、複数（ここでは７個）のＬＥＤ３が左右１列に配列されたＬＥＤモジュール１または１Ａについて説明したが、本実施形態２では、複数（ここでは１６個）のＬＥＤが上下２列に配列されたＬＥＤモジュールについて説明する。

図５は、本発明のＬＥＤモジュールの実施形態２の構成例を示す平面図である。

図５において、本実施形態２のＬＥＤモジュール１Ｂは、プリント配線基板２Ｂ上に図６に示すように複数個（ここでは４個）直列を複数個（ここでは４個）並列とした合計複数個（ここでは１６個）のＬＥＤ３１〜４６が配置されている。放熱領域５１〜６７がクランク形状（平面視上側の長方形の左側部と平面視下側の長方形の右側部とが連結された形状）を含む所定形状の銅ランドで構成され、互いに絶縁されている。

即ち、平面視において、第１の直列回路で、４個のＬＥＤ３１、３５、３９、４３を並列に接続すると共にコネクタ６８と接続された所定形状の放熱領域５１、放熱領域５１の下方に長方形の放熱領域５２が位置し、放熱領域５２の下方がクランク形状の放熱領域５３の左上側に嵌まり込み、クランク形状の放熱領域５３の右側が放熱領域５１の下方に位置する。クランク形状の放熱領域５３の右側の下方に長方形の放熱領域５４が位置し、長方形の放熱領域５４の下方に長方形の放熱領域５５が位置し、放熱領域５５は細い銅ランドで電気的にコネクタ６８と接続されている。

第２の直列回路で、４個のＬＥＤ３１、３５、３９、４３を並列に接続すると共にコネクタ６８と接続された所定形状の放熱領域５１、放熱領域５１の下方に長方形の放熱領域５６が位置し、放熱領域５６の下方がクランク形状の放熱領域５７の左上側に嵌まり込み、クランク形状の放熱領域５７の右側が放熱領域５１の下方に位置する。クランク形状の放熱領域５７の右側の下方に長方形の放熱領域５８が位置し、長方形の放熱領域５８の下方に長方形の放熱領域５９が位置し、放熱領域５９は細い銅ランドで電気的にコネクタ６８と接続されている。

第３の直列回路で、４個のＬＥＤ３１、３５、３９、４３を並列に接続すると共にコネクタ６８と接続された所定形状の放熱領域５１、放熱領域５１の下方に長方形の放熱領域６０が位置し、放熱領域６０の下方がクランク形状の放熱領域６１の左上側に嵌まり込み、クランク形状の放熱領域６１の右側が放熱領域５１の下方に位置する。クランク形状の放熱領域６１の右側の下方に長方形の放熱領域６２が位置し、長方形の放熱領域６２の下方に長方形の放熱領域６３が位置し、放熱領域６３は細い銅ランドで電気的にコネクタ６８と接続されている。

第４の直列回路で、４個のＬＥＤ３１、３５、３９、４３を並列に接続すると共にコネクタ６８と接続された所定形状の放熱領域５１、放熱領域５１の下方に長方形の放熱領域６４が位置し、放熱領域６４の下方がクランク形状の放熱領域６５の左上側に嵌まり込み、クランク形状の放熱領域６５の右側が放熱領域５１の下方に位置する。クランク形状の放熱領域６５の右側の下方に長方形の放熱領域６６が位置し、長方形の放熱領域６６の下方に長方形の放熱領域６７が位置し、放熱領域６７は細い銅ランドで電気的にコネクタ６８と接続されている。

ＬＥＤ３１〜４６は、エネルギーが高い青色発光部をマウントし、その上に黄色蛍光体または、赤色および緑色蛍光体を含有した部分を被せて白色光を外部に出射させるが、それらの位置精度の偏りにより、複数のＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）が同様に異なっている。

平面視において、第１の直列回路で、左端のＬＥＤ３１のアノードが放熱領域５１の左下側に接続され、そのＬＥＤ３１のカソードが放熱領域５２の上側に接続されている。ＬＥＤ３２のアノードが放熱領域５２の下側に接続され、そのＬＥＤ３２のカソードがクランク形状の放熱領域５３の左上側に接続されている。ＬＥＤ３３のアノードがクランク形状の放熱領域５３の右下側に接続され、そのＬＥＤ３３のカソードが放熱領域５４の上側に接続されている。ＬＥＤ３４のアノードが放熱領域５４の下側に接続され、そのＬＥＤ３４のカソードが放熱領域５５の上側に接続されている。

第２の直列回路で、ＬＥＤ３５のアノードが放熱領域５１の左中下側に接続され、そのＬＥＤ３５のカソードが放熱領域５６の上側に接続されている。ＬＥＤ３６のアノードが放熱領域５６の下側に接続され、そのＬＥＤ３６のカソードがクランク形状の放熱領域５７の左上側に接続されている。ＬＥＤ３７のアノードがクランク形状の放熱領域５７の右下側に接続され、そのＬＥＤ３７のカソードが放熱領域５８の上側に接続されている。ＬＥＤ３８のアノードが放熱領域５８の下側に接続され、そのＬＥＤ３８のカソードが放熱領域５９の上側に接続されている。

第３の直列回路で、ＬＥＤ３９のアノードが放熱領域５１の右中下側に接続され、そのＬＥＤ３９のカソードが放熱領域６０の上側に接続されている。ＬＥＤ４０のアノードが放熱領域６０の下側に接続され、そのＬＥＤ４０のカソードがクランク形状の放熱領域６１の左上側に接続されている。ＬＥＤ４１のアノードがクランク形状の放熱領域６１の右下側に接続され、そのＬＥＤ４１のカソードが放熱領域６２の上側に接続されている。ＬＥＤ４２のアノードが放熱領域６２の下側に接続され、そのＬＥＤ４２のカソードが放熱領域６３の上側に接続されている。

第４の直列回路で、ＬＥＤ４３のアノードが放熱領域５１の右下側に接続され、そのＬＥＤ４３のカソードが放熱領域６４の上側に接続されている。ＬＥＤ４４のアノードが放熱領域６４の下側に接続され、そのＬＥＤ４４のカソードがクランク形状の放熱領域６５の左上側に接続されている。ＬＥＤ４５のアノードがクランク形状の放熱領域６５の右下側に接続され、そのＬＥＤ４５のカソードが放熱領域６６の上側に接続されている。ＬＥＤ４６のアノードが放熱領域６６の下側に接続され、そのＬＥＤ４６のカソードが放熱領域６７の上側に接続されている。

本実施形態１のＬＥＤモジュール１は、配線の最短接続や放熱用の配線面積（銅箔；Ｃｕ）を確保しかつ、複数（ここでは１６個）のＬＥＤ３１〜４６のアノードからカソードの向きを同一にするために、クランク形状の放熱領域５３，５７，６１，６５を用いて１６個のＬＥＤ３１〜４６を配置している。ＬＥＤ単体の光の指向性（配光特性）としてはＬＥＤの中心から例えば左右で非対称になる傾向があるが、左端のＬＥＤ３１〜４６をアノードからカソードの向きを平面視で上から下の方向に配置し、このＬＥＤ３１〜４６の光の指向性Ｓが例えば右側に寄っている場合には、隣同士のＬＥＤ３１，３２とＬＥＤ３３，３４は、アノードからカソードの向きが、クランク形状の放熱領域５３によって平面視で上から下の方向の同じ向きに配置されている。この場合、隣同士の光の指向性Ｓの強い側と弱い側とが重なり、次に隣合うＬＥＤ３３，３４とＬＥＤ３５，３６との間も、アノードからカソードの向きが同じで、光の指向性Ｓの強い側と弱い側が重なる。このようにして、１６個のＬＥＤ３１〜４６で全て向きが同じであることから、隣同士のＬＥＤ間で光の指向性Ｓの強い側と弱い側が重なって光強度がＬＥＤ間で均等になる。

図４に示すように、本実施形態２のＬＥＤ光源装置１６Ｃは、面発光のＬＥＤバックライトであり、プリント配線基板２Ｂ上に、複数個全てのＬＥＤ３１〜４６のアノードからカソードの方向が揃って同じ方向に配列され、各ＬＥＤ３１〜４６上をそれぞれ覆うように各光拡散レンズ１４がそれぞれ設けられたＬＥＤモジュール１Ｃ（光拡散レンズ１４がないのがＬＥＤモジュール１Ｂ）が一または複数個（例えばマトリクス状に複数個）配列され、この配列された一または複数個のＬＥＤモジュール１Ｃにおける各光拡散レンズ１４を反射シート１５Ｂの各穴にそれぞれ通して設置し、各ＬＥＤ３１〜４６からの光を、各光拡散レンズ１４で配光特性をフラットに広げると共に反射シート１５Ｂで液晶パネル２２側に反射させる。

光拡散レンズ１４は、透明樹脂（または透明ガラス）により構成され、ＬＥＤ３１〜４６からの出射光をそれぞれ個別に光拡散して配光特性がフラットになるように、ＬＥＤ３１〜４６からの出射光の指向性Ｓを角度１２０度から角度１４０度程度にまで広げている。

本実施形態２の液晶表示装置２０Ｃは、一または複数個のＬＥＤモジュール１Ｃにより面発光するＬＥＤ光源装置１６Ｃと、反射シート２１および光拡散レンズ１４の上方に設けられ、光拡散レンズ１４の表面から所定距離だけ空くように反射シート２１からの距離Ｌだけ離間して設けられた光拡散シートなどを含む光学シート２１と、光学シート２１上に設けられ、液晶画像表示を可能とする光透過型液晶パネル２２とを有している。

この距離Ｌは、液晶表示装置２０Ｂ（図示せず）、２０Ｃ自体を薄くするためにＬＥＤモジュール１Ｂまたは１ＣのＬＥＤ３１〜４６の取り付けピッチ以下でＬＥＤモジュール１Ｂまたは１Ｃの高さ（ここでは２．８ｍｍ）以上の寸法範囲内に設定する。ＬＥＤ３１〜４６の取り付けピッチが３０ｍｍ（３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下）の場合には、反射シート１５Ｂから光学シート２１までの距離Ｌは、ＬＥＤモジュール１Ｂまたは１Ｃの高さの２．８ｍｍ以上各ＬＥＤ３の搭載ピッチの２５ｍｍ以下（またはＬＥＤ３１〜４６の取り付けピッチ以下）の寸法範囲内となる。光拡散レンズ１４を用いて光を広げて配光特性をフラットにしているので、ＬＥＤモジュール１Ｂまたは１Ｃの高さ以上（または光拡散レンズ１４の高さ以上）で各ＬＥＤ３の搭載ピッチ以下または２５ｍｍ以下の寸法範囲内でも、本発明の課題の輝度ムラを解消することができる。この距離Ｌが大きいほどＬＥＤ３１〜４６からの出射光が拡散して、本発明の課題の輝度ムラの発生が抑えられるが、この距離Ｌが小さいほど、本発明の課題の輝度ムラの発生が顕著になるため、光拡散レンズ１４を用いることで、複数個全てのＬＥＤ３１〜４６のアノードからカソードの方向が同じ方向に配置される本発明が有効になる。

この距離Ｌは、光拡散レンズ１４によってＬＥＤ３１〜４６からの出射光の指向性（配光特性）が広げられていることから、距離Ｌが低く設定でき、ひいては、液晶表示装置２０Ｂ、２０Ｃの薄型化を実現することができる。

図７には、上記実施形態２のＬＥＤモジュール１Ｂに対応するように複数のＬＥＤが上下２列に配列された従来のＬＥＤモジュールの構成例を示している。この従来の場合、１列目の複数のＬＥＤはアノードからカソードへの方向が全て同じ方向に揃っているが、２列目の複数のＬＥＤでは１列目の複数のＬＥＤと逆方向に揃っているため、平面視上下のＬＥＤのアノードからカソードへの方向が互いに逆方向になっている。このため、前述したように、上下のＬＥＤ間で隣の光の指向性Ｓの強い側または弱い側が重なってＬＥＤ間で「明」または「暗」の状態になる。複数のＬＥＤモジュールが配置されると、上下のＬＥＤモジュールのＬＥＤ間で「明」と「暗」が生じて上下に筋状に人の目に見えてしまうが、本実施形態２によれば、各ＬＥＤの配列方向が揃っているため、隣接したＬＥＤ間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、複数個のＬＥＤが上下２列に配列されたＬＥＤモジュール１Ｂまたは１Ｃにおいて、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止することができる。

なお、要するに、本発明のＬＥＤモジュールにおいては、複数の各ＬＥＤのうち、第１のＬＥＤのアノードがプリント配線基板上の第１の放熱領域の下側に接続され、この第１のＬＥＤのカソードが第２の放熱領域の上側に接続され、・・第ｎ（ｎは自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎの放熱領域の下側に接続され、第ｎのＬＥＤのカソードがクランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の左上側に接続され、第ｎ＋１のＬＥＤのアノードがクランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の右下側に接続され、第ｎ＋１のＬＥＤのカソードが第ｎ＋２の放熱領域の上側に接続され、第ｎ＋ｍ（ｍは０または自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎ＋ｍの放熱領域の下側に接続され、第ｎ＋ｍのＬＥＤのカソードが第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域の上側に接続されているｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ（ｐは自然数）個配置されていてもよい。

この場合の第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域が、次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域と兼用してクランク形状の放熱領域で構成され、ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ個だけ直列配置されていてもよい。この場合に、ｎ＝１、ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、ｎ＝２、ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、ｎ＝３、ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されていてもよい。上記実施形態１では、ｎ＝１、ｍ＝０で、１個のＬＥＤの回路がｐ個（ここではｐ＝７個）直列に接続されている場合を示している。このとき、「クランク形状の第ｎ＋１の放熱領域」が第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域と同一になり、「クランク形状の第ｎ＋１の放熱領域」が次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域と兼用してクランク形状の放熱領域で構成され、ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ個だけ直列配置されている。

また、図５の放熱領域５１のように第１の放熱領域と次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域とが一体的に繋がっており、ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ個だけ並列配置されていてもよい。この場合に、ｎ＝１、ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、ｎ＝２、ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、ｎ＝３、ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されていてもよい。上記実施形態２では、ｎ＝２、ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個（ここではｐ＝４個）並列に接続されている場合を示している。

なお、上記実施形態１，２の光拡散レンズ１４は、複数の各ＬＥＤの光出射側をそれぞれ覆うように設けたが、これに限らず、複数の各ＬＥＤにそれぞれ各光拡散レンズが設けられていてもよい。

また、上記実施形態１，２では、特に詳細には説明しなかったが、光拡散レンズ１４は、複数の各ＬＥＤからの出射光をそれぞれ個別に光拡散して光強度が先端側でフラットになる配光特性を有しているが、光拡散レンズ１４がない場合には、ＬＥＤの配光特性は光強度が前方に突き出た配光特性であり、これに対して光拡散レンズ１４を設けることにより、光強度が先端側でフラットになる配光特性になる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、一または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が実装されたＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールが一または複数用いられたＬＥＤ光源装置、ＬＥＤモジュールまたはＬＥＤ光源装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置の分野において、各ＬＥＤの配列方向が揃っているため、隣接したＬＥＤ間で「明」と「暗」が交互に現れることはなく、配線長を最短にしかつ放熱用の配線面積を維持しつつ、ＬＥＤの配向特性（指向性Ｓ）の非対称性による輝度の不均一性を防止することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ＬＥＤモジュール
２、２Ｂ プリント配線基板（基板）
３、３１〜４６ ＬＥＤ（発光ダイオード）
４〜１２、５１〜６７ 放熱領域
１３、６８ コネクタ（配線接続装置）
１４ 光拡散レンズ（レンズ）
１５、１５Ｂ 反射シート（反射手段）
１６、１６Ｃ ＬＥＤ光源装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 液晶表示装置
２１ 光学シート（下地光学シート）
２２ 光透過型液晶パネル（液晶パネル）
Ｌ 距離
Ｓ 光の指向性（配光特性）

Claims (17)

1. 複数の各ＬＥＤのアノードからカソードの方向が全て、隣接するＬＥＤ間で同一方向になるように基板上に実装されているＬＥＤモジュール。
2. 前記複数の各ＬＥＤの光出射側をそれぞれ覆うように各光拡散レンズが設けられた請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
3. 前記複数の各ＬＥＤにはそれぞれ各光拡散レンズが設けられている請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
4. 前記光拡散レンズは、前記複数の各ＬＥＤからの出射光をそれぞれ個別に光拡散して光強度が先端側でフラットになる配光特性を有している請求項２または３に記載のＬＥＤモジュール。
5. 前記基板上に前記ＬＥＤからの発熱を放熱するための複数の金属ランド部が、複数の放熱領域として、互いに絶縁された状態で形成されており、該ＬＥＤのアノードとカソードは隣接した金属ランド部に跨って電気的に接続されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
6. 前記複数の各ＬＥＤのうち、第１のＬＥＤのアノードが前記基板上の第１の放熱領域の下側に接続され、該第１のＬＥＤのカソードが該第２の放熱領域の上側に接続され、第ｎ（ｎは自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎの放熱領域の下側に接続され、該第ｎのＬＥＤのカソードがクランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の左上側に接続され、
   第ｎ＋１のＬＥＤのアノードが該クランク形状の第ｎ＋１の放熱領域の右下側に接続され、該第ｎ＋１のＬＥＤのカソードが第ｎ＋２の放熱領域の上側に接続され、第ｎ＋ｍ（ｍは０または自然数）のＬＥＤのアノードが第ｎ＋ｍの放熱領域の下側に接続され、第ｎ＋ｍのＬＥＤのカソードが第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域の上側に接続されているｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ（ｐは自然数）個配置されている請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
7. 前記第１の放熱領域と次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域とが一体的に繋がっており、前記ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成が前記ｐ個だけ並列配置されている請求項６に記載のＬＥＤモジュール。
8. 前記第ｎ＋（ｍ＋１）の放熱領域が、次のｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成における第１の放熱領域と兼用してクランク形状の放熱領域で構成され、前記ｎ＋ｍ個のＬＥＤの直列構成がｐ個だけ直列配置されている請求項６に記載のＬＥＤモジュール。
9. 前記クランク形状の放熱領域は、平面視において、上側の長方形の左側部と下側の長方形の右側部とが連結された形状であり、該クランク形状の放熱領域における長方形の右側部の下側に別の長方形の放熱領域が形成され、該クランク形状の放熱領域における長方形の左側部の上側に別の長方形の放熱領域が形成されている請求項６または８に記載のＬＥＤモジュール。
10. 前記ｎ＝１、前記ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、前記ｎ＝２、前記ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されているかまたは、前記ｎ＝３、前記ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個並列に接続されている請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
11. 前記ｎ＝１、前記ｍ＝０または１で、１個のＬＥＤの回路または２個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、前記ｎ＝２、前記ｍ＝２で、４個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されているかまたは、前記ｎ＝３、前記ｍ＝３で、６個のＬＥＤの直列回路がｐ個直列に接続されている請求項８に記載のＬＥＤモジュール。
12. 前記ＬＥＤの配光特性は該ＬＥＤの中心線から平面視左右または上下で非対称である請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のＬＥＤモジュールが一または複数配列されて面発光するＬＥＤ光源装置。
14. 前記複数の各ＬＥＤまたは前記複数の各光拡散レンズのそれぞれが各穴にそれぞれ通されて該複数の各ＬＥＤからの出射光を前方に反射させる反射手段が設けられた請求項１３に記載のＬＥＤ光源装置。
15. 請求項１３または１４に記載のＬＥＤ光源装置が液晶パネルの背面側に設けられてバックライトとして用いられた液晶表示装置。
16. 求項１３または１４に記載のＬＥＤ光源装置の前記反射手段の反射面と、前記液晶パネルの背面側の下地光学シートまでの距離が、前記ＬＥＤモジュールの高さ以上で該ＬＥＤ光源装置の各ＬＥＤの搭載ピッチ以下または２５ｍｍ以下である請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記ＬＥＤ光源装置の各ＬＥＤの搭載ピッチが３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項１６に記載の液晶表示装置。