JP4609501B2 - 光源装置ならびに表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子として例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を利用した光源ユニットを複数組み合わせた光源装置ならびに、その光源装置をバックライトとして用いた表示装置に関する。

従来より、例えば液晶表示装置のバックライトの光源として、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの棒状の蛍光管を使ったものが知られている。また、光源として棒状の紫外線ランプを用い、紫外線を可視光に変換して照明光とするようなバックライトも提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２６６６０５号公報

さらに最近では、バックライトの光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を利用したものが登場し始めている。バックライトとしては、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色のＬＥＤを組み合わせて混色するものと、単一のＬＥＤチップで白色発光を行うものとがある。特に単一のＬＥＤチップで白色発光を行うものは、色合わせのサーボシステムなどが不要と考えられると共に、ある程度広い色表示範囲が得られるため、将来有望視され、白色バックライトとして実用化されている。この場合、バックライトの構成としては一般的に、照明対象に対して側面方向に配置された光源からの光を導光板を介して照明対象側に導く導光型と、照明対象の直下に光源を配置した直下型とがある。また、バックライトの光出射側には、照明光を均一化するために拡散板が配置される。

ここで、導光型の場合は、導光板を薄くするなどして携帯電話等で実用化されている。導光型の場合は、導光板の設計を工夫することで、薄型化に有利である。しかしながら、導光型の場合、射出させる光の取り出し方法に課題があり、総じて、全反射により導光板内部に入り込んだ光を、板外部に射出させることと板内部封じ込めることとが相反する機能であるため、その点で矛盾し、光利用効率が悪いという欠点がある。また、重量も重くなるため、大型の機器ではあまり活用されない。一方、直下型は、光利用効率は良いが薄型化しにくいという欠点がある。

このように、導光型および直下型は共に、利点および欠点を持ち合わせており、特に、大型の液晶テレビなどで用いられる、直下型のタイプにおいては、より薄く高輝度で、色度のむらを減らすことが課題となっている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造を実現することができる光源装置ならびに表示装置を提供することにある。

一方、励起光として青色ＬＥＤによる青色光を用い、赤と緑の蛍光体を励起して励起光と混色して白色光を得る構成が考えられる。この場合、励起光源である青色ＬＥＤは、紫外線ランプのように無色透明ではないため、単純に直下型のような構成にしてしまうと、光源自身が照明対象側から見えてしまう問題がある。仮に光源を空中に浮かせたとしても光源自身の影が励起光照射側にできてしまう。このため、励起光照射側を観測するような現実的な構成は実現できていなかった。

また、励起光として紫外ＬＥＤによる紫外光を用いて白色光を得る構成が考えられる。従来、紫外ＬＥＤとしてはＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたものが多く開発されてきたが、最近ではＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いたものが開発されてきている。酸化亜鉛を用いた紫外ＬＥＤでは、発光素子自体を可視光に対して無色透明にすることができる。このため、酸化亜鉛を主材料とした紫外ＬＥＤを用いることで、光源自身の影を作ることなく直下型の照明装置を構成することも可能である。しかしながら、ＣＣＦＬなどの棒状光源と違い、ＬＥＤを用いて例えば平面型のバックライトを構成しようとすると、ＬＥＤを２次元的に配置すると共にＬＥＤへの配線を行うための回路基板が必要とされる。このような回路基板を用いずに、ＣＣＦＬなどの棒状光源や平面型のバックライトに近い構造を実現することができれば実用上、便利であるが、そのような構造はまだ実現できていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造を実現することができる光源ユニットおよび光源装置ならびに表示装置を提供することにある。

本発明の光源装置は、発光素子と電気的接続部とを有する光源ユニットと、中空状の管よりなり、複数の光源ユニットの配置に制約を与えることにより、複数の光源ユニットを直列的に配置する配置制約機構とを備え、前記管の内部に、光源ユニットが直列的に複数個配置され、光源ユニットにおける電気的接続部を介して複数の光源ユニットが電気的に相互接続されているものである。

本発明の表示装置は、照明装置と、照明装置からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、照明装置が複数の棒状光源を備え、その棒状光源が、本発明の光源装置によって構成されているものである。

本発明の光源装置では、配置制約機構によって、複数の光源ユニットの配置に制約が与えられ、複数の光源ユニットが直列的に配置される。複数の光源ユニットは、電気的接続部を介して電気的に相互接続される。これにより、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造で発光が行われる。

本発明の表示装置では、照明装置を構成する複数の棒状光源のそれぞれにおいて、中空状の管の内部に、光源ユニットが直列的に複数個配置される。そして、各棒状光源において、隣接する光源ユニット同士が電気的に相互接続される。これにより、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造で発光が行うことが可能となり、従来のＣＣＦＬなどの棒状光源をバックライトとして用いたものに近い映像表示が行われる。

本発明の光源装置によれば、配置制約機構によって、複数の光源ユニットの配置に制約を与え、複数の光源ユニットを直列的に配置し、かつ、複数の光源ユニットを電気的接続部を介して電気的に相互接続するように構成したので、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造を実現することができる。

本発明の表示装置によれば、照明装置として複数の棒状光源を備え、各棒状光源において、中空状の管の内部に、光源ユニットを直列的に複数個配置し、隣接する光源ユニット同士を電気的に相互接続するように構成したので、例えばＬＥＤを用いてＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造で発光が行うことが可能となり、従来のＣＣＦＬなどの棒状光源をバックライトとして用いたものに近い映像表示を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［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素子１１の構造を示している。
この光源素子１１は、表面が長方形状で全体として板状の支持基板１と、この支持基板１の中央に配置されたＬＥＤチップ２とを備えている。支持基板１とＬＥＤチップ２は、例えば酸化亜鉛を主材料として用いることで、光学的に透明なものとされている。ＬＥＤチップ２は、例えば紫外光を発するものである。なお、酸化亜鉛にＭｇＯ（酸化マグネシウム）が添加されていても良い。酸化マグネシウムを添加することで発光波長を短波長化することができる。
本実施の形態において、光源素子１１は本発明における「光源素子」の一具体例に対応し、ＬＥＤチップ２は本発明における「発光素子」の一具体例に対応する。

支持基板１の表面にはまた、基板電極５が設けられている。基板電極５は、正極用および負極用に２つ、長手方向の両端に設けられている。ＬＥＤチップ２の表面と基板電極５の表面にはそれぞれ、チップ用電極パッド３が正極用および負極用に２つずつ、設けられている。ＬＥＤチップ２上のチップ用電極パッド３と基板電極５上のチップ用電極パッド３は、ワイヤ４で接続され、電気的に導通されている。基板電極５の表面にはまた、端子用電極パッド６が設けられている。端子用電極パッド６には、端子用リード線７の一端が接続されている。このようにして、ＬＥＤチップ２は、チップ用電極パッド３、ワイヤ４および基板電極５を介して、両端の端子用リード線７に導通されている。

この光源素子１１は、光源ユニットとして複数組み合わされて使用されるものであり、光源ユニットとして直列的に複数個配置されたときに、隣接するもの同士が電気的に直列接続可能となるような構造にすることができる。

図２（Ｄ）は、そのような構造を実現するための光源ユニット２５の構成例を示している。光源素子１１は、光源ユニット２５内に封止（パッケージ化）されている。以下、図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、光源ユニット２５の構造を、光源素子１１のパッケージ化工程と共に説明する。光源ユニット２５は、例えば光学的に透明な石英（ＳｉＯ₂）ガラスによって構成された円筒状のガラス管２１と、ガラス管２１の両端に設けられた円盤状の電極板２２とを備えている。なお、ガラス管２１は、後述するように必要に応じて紫外光に対して不透明な材料で構成したり、紫外光をフィルタリングするコーティング処理等が施されていても良い。
本実施の形態において、ガラス管２１は本発明における「保持部材」の一具体例に対応し、電極板２２は本発明における「接続用電極」の一具体例に対応する。

図２（Ａ）に示したように、ガラス管２１は、内部が中空とされてその内部に光源素子１１を挿通可能となっている。ガラス管２１の長さと光源素子１１の支持基板１の長さはＬ１でほぼ同一とされている。また、ガラス管２１の内径と光源素子１１の支持基板１の幅はｄ１で略同一とされている。これにより、図２（Ｂ）に示したように、ガラス管２１の内周面で支持基板１を中空で保持する構造とされている。

電極板２２は、例えば酸化亜鉛を主材料として用いることで、光学的に透明なものとされている。電極板２２には、光源素子１１の端子用リード線７が挿通されるリード孔２３が設けられている。パッケージ化の際には、図２（Ｂ），（Ｃ）に示したように、ガラス管２１内に光源素子１１を挿通した後、ガラス管２１の両端に電極板２２を貼り付ける。この際、電極板２２のリード孔２３に端子用リード線７が挿通されるようにする。その後、図２（Ｄ）に示したように、端子用リード線７を両端で折り曲げ、電極板２２の外面の溶着部２４で溶着する。これにより、電極板２２を介して内部の光源素子１１との導通が図られることになり、光源ユニット２５が直列的に複数個配置されたときに、電極板２２を介して、隣接する光源素子１１同士が電気的に直列接続可能となるような構造とされている。このように本実施の形態においては、電極板２２が、複数の光源ユニット２５を電気的に相互接続するための「電気的接続部」としての役割を果たしている。

この光源ユニット２５は、図５および図６に示したように、複数個（ｎ個）、直列的に組み合わせることで光源装置として、ＣＣＦＬのような棒状光源に近い構造とすることが可能である。次に、本実施の形態における光源ユニット２５を用いて、光源装置としての棒状光源を構成する方法について説明する。

図３および図４は、棒状光源を構成するために使用される中空状の管（外管３１）の一例を示している。外管３１は、例えば光学的に透明な石英（ＳｉＯ₂）ガラスによって構成された円筒状のガラス管である。なお、外管３１は、後述するように必要に応じて紫外光に対して不透明な材料で構成したり、紫外光をフィルタリングするコーティング処理等が施されていても良い。図３は、外管３１と光源ユニット２５のガラス管２１との寸法関係を示している。光源ユニット２５のガラス管２１の内径をｄ１、外径をｄ２、長さをＬ１とし、外管３１の内径をｄ３、外径をｄ４、長さをＬ２とすると、以下のような寸法関係となっており、外管３１内に複数の光源ユニット２５を挿入可能とされている。外管３１の外径ｄ４は、例えば３ｍｍ〜７ｍｍ程度にすると良い。
ｄ１＜ｄ２＜ｄ３＜ｄ４
Ｌ１＜Ｌ２

この外管３１の内面は、図４に示したように蛍光体４１が塗布され、光源ユニット２５からの光により励起されて蛍光発光する蛍光面とされている。

このような外管３１の内部に、図５に示したように光源ユニット２５を直列的に複数個挿入することで、隣接する光源ユニット２５同士が、光源ユニット２５の両端部の電極板２２を介して直列的に相互接続され、図６に示したような棒状光源とすることができる。このようにして、本実施の形態においては、外管３１が、複数の光源ユニット２５の配置に制約を与え、複数の光源ユニット２５を直列的に配置する「配置制約機構」としての役割を果たしている。この棒状光源において、外管３１の両端部６４には、外部電極体６０が設けられている。外部電極体６０は、例えば鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）を主材料とする外部電極６１と、外部電極６１の内部に取り付けられた圧着ばね６２とを有している。圧着ばね６２は、隣接する光源ユニット２５における電極板２２同士の接触を維持する押さえ力に十分な、ばね性のあるものである。圧着ばね６２によって、内部に押さえ力６３を加え、光源ユニット２５間の接点の安定を図ることができる。

図７は、この棒状光源の電気的な等価回路を示している。図７では、この棒状光源をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により発光する例を示しており、棒状光源の一端に電源７３が接続され、他端にはＰＷＭスイッチ７１が設けられている。ＰＷＭスイッチ７１をＰＷＭ信号７２により制御することで発光制御がなされる。

白色用の棒状光源とする場合、図８に示したように、光源ユニット２５の光源素子１１を例えば紫外光８１を発するものとし、外管３１の内面の蛍光体４１を紫外光８１によって励起して白色で蛍光発光するものとすれば良い。この場合、光源ユニット２５のガラス管２１は紫外から可視域まで透過するものとし、外管３１は可視光８２を透過し、紫外光８１は透過しないものとすることが好ましい。これにより、有害な紫外光８１を遮断し、外部には照明光として蛍光発光成分（白色光）のみを出射するような構造とすることができる。また、図示はしないが、例えば光源ユニット２５を構成するガラス管２１の内面に蛍光体を形成するようにしても良い。この場合、ガラス管２１を可視光８２に対して透過にすると共に、紫外光８１に対して非透過な構成にしても良い。

ここで、発光効率の点では、光源素子１１として、酸化亜鉛を主材料として短波長シフトされた光源素子を用いることが好ましい。ただし、発光材料として短波長シフト化された光源素子を用いる場合、発光効率の代償としてオゾンが発生することも考えられる。その場合、オゾン発生を抑制するために光源素子１１を真空状態下に置くことが好ましい。例えば光源ユニット２５内を真空状態で封止することが好ましい。

なお、外管３１の内面や光源ユニット２５の内面を蛍光面とせずに、光源ユニット２５の光源素子１１を白色ＬＥＤとすることによっても、白色光源にすることが可能である。また、本実施の形態に係る光源装置は、白色光源に限らず、紫外線ランプとして使用することも可能である。紫外線ランプとして構成する場合にも、外管３１の内面や光源ユニット２５の内面を蛍光面にする必要はない。

図９は、本実施の形態に係る光源装置（棒状光源）を用いた表示装置の一例を示している。この表示装置は、透過型の液晶表示装置であり、液晶パネル２００と、バックライト２０１と、バックライト２０１と液晶パネル２００との間に配置された拡散板２０２とを備えている。バックライト２０１は照明装置であり、本実施の形態における棒状光源を用いて構成されている。液晶パネル２００は、バックライト２０１からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部である。

図１０（Ｂ）は、バックライト２０１の構成例を示している。図１０（Ａ）は、図１０（Ｂ）に示したバックライト２０１を分解した状態を示している。バックライト２０１は、複数の棒状光源からなる光源群１０２と、光源群１０２を収納する筐体としてのランプハウス１０１とを備えている。光源群１０２における各棒状光源として、本実施の形態における棒状光源を用いることが可能である。光源群１０２は、両端がランプホルダー１０３によって支持された状態でランプハウス１０１内に収納されている。

この表示装置では、バックライト２０１からの照明光が拡散板２０２を介して液晶パネル２００の裏面側から照射される。液晶パネル２００では、映像信号に基づいて照明光を変調することで、映像を表示する。

以上説明したように、本実施の形態の光源ユニット２５および光源装置によれば、直列的に複数個配置されたときに、隣接する光源素子１１同士が電気的に直列接続可能となるように構成したので、ＣＣＦＬなどの棒状光源に近い構造を実現することができる。また、本実施の形態の表示装置によれば、照明装置として複数の棒状光源を備え、その棒状光源として本実施の形態の光源装置を用いるようにしたので、従来のＣＣＦＬなどの棒状光源をバックライトとして用いたものに近い映像表示を行うことができる。

特に本実施の形態の光源ユニット２５によれば、両端部に、複数の光源ユニット２５を電気的に相互接続するための電気的接続部（電極板２２）を有しているので、複数の光源ユニット２５を容易に相互接続することができる。これにより、特殊な冶具を用いることなく複数の光源素子１１を簡易に電気的に直列接続することが可能である。

ところで、既存のＬＥＤバックライトシステムの場合には、複数のＬＥＤ光源素子を不透明な基板に対して直接マウントする構造となっているため、光源素子からはそのマウント基板の表面方向、一方向にしか光の放出が行われない。このため、発光効率の点で損失が大きい。これに対し、本実施の形態の光源装置によれば、光源素子１１を全体として透明な管内に封入しているので、既存のＬＥＤバックライトシステムと比べて反対方向（マウント基板の裏面方向）に対しても光の放出が行うことが可能となる。このため、本実施の形態の光源装置によれば、表示装置のバックライトのように照明方向が一方向のみで良いものに適用する場合には、照明対象側の面とは反対面に反射板を設けることにより、既存のＬＥＤバックライトシステムと比べて光の放射損出を抑え、見掛け上の発光量を増大させることが可能となる。また、本実施の形態の光源装置をバックライトとして用いる場合には、外観がＣＣＦＬと同等の棒状光源を複数並列的に離間配置したような構成をとることができるため、発光効率の側面のみならず、放熱効率の面からも既存のＬＥＤバックライトシステムに比べて大きな利点がある。既存のＬＥＤバックライトシステムでは、複数のＬＥＤ光源素子を板状の基板に対して直接マウントする構造であるため、放熱効率の点では不利である。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、光源ユニット２５に加えて、自発光しない非発光ユニット２８（図１１（Ａ）〜（Ｄ））を用いて棒状光源を構成するようにしたものである。非発光ユニット２８は、外管３１内における光源ユニット２５の間隔調整のために用いることができる。非発光ユニット２８は、外部の構造は光源ユニット２５と略同様であるが、内部に光源素子１１は封入されていない構造となっている。非発光ユニット２８は、光源ユニット２５と同様に、例えば光学的に透明な石英ガラスによって構成された円筒状のガラス管２７と、ガラス管２７の両端に設けられた円盤状の電極板２２とを備えている。

図１１（Ａ）に示したように、ガラス管２７は、内部が中空とされている。ガラス管２７の長さＬ３は任意である。また、ガラス管２７の内径ｄ１と外径ｄ２は、光源ユニット２５のガラス管２１と同一とされている。電極板２２は、光源ユニット２５の電極板２２と同様のものであり、リード孔２３が設けられている。光源ユニット２５においては、パッケージ化の際に図２（Ｂ），（Ｃ）に示したようにリード孔２３に光源素子１１の端子用リード線７が挿通されるようになっていたが、この非発光ユニット２８では、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示したように接続用リード線８が挿通されるようになっている。その後、図１１（Ｄ）に示したように、接続用リード線８を両端で折り曲げ、電極板２２の外面の溶着部２４で溶着する。これにより、接続用リード線８を介して両端部の電極板２２が互いに電気的に導通されている。

この非発光ユニット２８を少なくとも１個（ｍ個）と、複数個（ｎ個）の光源ユニット２５とを、図１２および図１３に示したように、直列的に組み合わせることで光源装置として、ＣＣＦＬのような棒状光源に近い構造とすることが可能である。この場合、外管３１の内部において、間隔調整用の非発光ユニット２８が、光源ユニット２５と共に直列的に配置されると共に、隣接する光源ユニット２５同士が部分的に非発光ユニット２８を介して電気的に直列接続される（複数の光源ユニット２５が部分的に非発光ユニット２８を挟んで離間配置される）。このように、本実施の形態の棒状光源は、部分的に非発光ユニット２８を用いていることを除いて、基本的な構造は、上記第１の実施の形態と同様である。

図１４は、本実施の形態における棒状光源の電気的な等価回路を示している。図１４では、上記第１の実施の形態（図７）と同様に、棒状光源をＰＷＭ制御により発光する例を示している。非発光ユニット２８に対応する部分が導線となっていることを除いて、上記第１の実施の形態と同様の回路構成である。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態も、上記第２の実施の形態と同様に、光源ユニット２５に加えて、自発光しない非発光ユニット５０（図１５および図１６）を用いて棒状光源を構成するようにしたものである。非発光ユニット５０は、上記第２の実施の形態における非発光ユニット２８と同様、外管３１内における光源ユニット２５の間隔調整のために用いることができる。非発光ユニット５０は、全体的な形状は光源ユニット２５と略同様であるが、内部に光源素子１１は封入されていない構造となっている。非発光ユニット５０は、光源ユニット２５と同様に、例えば光学的に透明な石英ガラスによって構成された円筒状のガラス管５７と、ガラス管５７の両端に設けられた電極キャップ５２とを備えている。

ガラス管５７は、外面が光学的に透明な透明導電膜（ＩＴＯ等）５８により覆われてている。透明導電膜５８は、光源素子１１として紫外光を発するものを使用する場合、可視光に対して透明なだけでなく、紫外光に対しても透明な部材で構成することが好ましい。電極キャップ５２は、ガラス管５７の両端部に導電性接着剤５３によって接着されている。電極キャップ５２には、空気孔５１が設けられている。電極キャップ５２は、光線反射性を持つ金属（アルミ）などを使用する。ただし、電極キャップ５２を、例えばＩＴＯコーティングしたガラスを利用して透明にすることも可能である。このようにして、非発光ユニット５０は、表面全体が電気伝導性のもので覆われた構造となっている。

この非発光ユニット５０を少なくとも１個（ｍ個）と、複数個（ｎ個）の光源ユニット２５とを、上記第２の実施の形態と同様に、直列的に組み合わせることで光源装置として、ＣＣＦＬのような棒状光源に近い構造とすることが可能である。この場合、外管３１の内部において、間隔調整用の非発光ユニット５０が、光源ユニット２５と共に直列的に配置されると共に、隣接する光源ユニット２５同士が部分的に非発光ユニット５０を介して電気的に直列接続される。本実施の形態の棒状光源は、部分的に非発光ユニット５０を用いていることを除いて、基本的な構造は、上記第１の実施の形態と同様である。
［第４の実施の形態］

次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態は、上記第３の実施の形態における非発光ユニット５０を、外部への引き出し用の電気的な接点として用いるようにしたものである。図１７および図１８は、本実施の形態に係る棒状光源の構成例を示している。本実施の形態における棒状光源では、上記第１の実施の形態における外管３１に代えて、部分的に切り欠き孔４３が設けられた切り欠き孔付き外管４２を備えている。その切り欠き孔付き外管４２内に、非発光ユニット５０と光源ユニット２５とが収納されている。そして、切り欠き孔４３に対応する位置に非発光ユニット５０が配置されることにより、非発光ユニット５０において外部との電気的な接点が形成されている。なお、切り欠き孔４３の大きさは、非発光ユニット５０および光源ユニット２５が外管４２の内部から外に落ちてしまわないよう、非発光ユニット５０および光源ユニット２５の大きさよりも小さく構成されている。

外部との電気的な接点は、例えば図１９に示したようなクランプ機構により実現できる。このクランプ機構では、ホルダー（クランプ）５９によって、外管４２の外部から切り欠き孔４３を介して非発光ユニット５０を保持する。ホルダー５９を導電性のものとすることで、ホルダー５９を介して外管４２の外部からの電気的な導通を図ることができる。

図２０は、本実施の形態における棒状光源の電気的な等価回路を示している。図２０では、上記第１の実施の形態（図７）と同様に、棒状光源をＰＷＭ制御により発光する例を示している。非発光ユニット５０に対応する部分が導線となっていることを除いて、基本的には上記第１の実施の形態と同様の回路構成であるが、任意の非発光ユニット５０が外部との電気的な接点とされている。

ここで、本実施の形態における光源装置としての棒状光源は、光源ユニット２５を１つの光源とすると、複数の単光源の集合体と考えることができる。そして、上述したような電気的な接点を設けることで、任意の部位の光源ユニット２５を点灯させることができる。このため、本実施の形態における光源装置を、部分駆動方式のＬＥＤバックライトとして用いることが可能である。

図２８は、部分駆動方式のＬＥＤバックライトの概念を示している。このバックライト１１０は、画面全体の発光領域を縦ｎ個、横ｍ個の複数の部分発光領域１１１に分割して、各部分発光領域１１１ごとに互いに独立して発光制御が可能とされたものである。部分駆動方式のＬＥＤバックライトを用いた表示装置では、表示する映像に応じて部分的にバックライトの輝度を変えることができるので、より高品質の映像を表示することができる。本実施の形態における光源装置を用いることにより、棒状光源であっても部分的な発光が可能となるので、このような部分駆動方式のＬＥＤバックライトを構成することができる。
［第５の実施の形態］

次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２１は、本実施の形態に係る光源ユニット２５Ａの一例を示している。
本実施の形態は、光源ユニット２５Ａの両端部（電極板２２）に、隣接する光源ユニット同士の位置ずれが防止されるような防止構造を設けたものである。防止構造として、両端部の電極板２２に、凸部３２と凹部３３とが設けられている。両端部の電極板２２が平坦な場合、複数組み合わせたときに、図２２に示したようにガラス管２１が自由回転して、相互位置が定まらない。これに対し、本実施の形態では、図２１に示したような構造とすることで、複数組み合わせたときに、隣接する光源ユニット２５Ａ間で、凸部３２と凹部３３とが勘合するので位置ずれを防止することができる。

本実施の形態における光源ユニット２５Ａを、外管３１内に挿入する場合、図２３に示したように、電極板２２のリード孔２３にあらかじめ針金状のリード線９を通し、後にそのリード線９を抜き去る工程を経ることで、外管３１内で光源ユニット２５Ａ間の凸部３２と凹部３３とを勘合させて位置ずれを確実に防止でき、加工組み立てを容易にすることができる。この場合、リード線９は硬度が高い材質で屈曲に耐えるものであることが好ましい。これにより、外管３１内で光源ユニット２５Ａが環状方向に回転するストロークを極限まで抑えることができるため、光源ユニット２５Ａを外管３１内に挿入するタイミングで、既に外管３１内に収容された他の光源ユニット２５Ａに対しての位置決めを同時に行うことが可能となる。

なお、外管３１内に複数の光源ユニット２５Ａを収容する際には、光源ユニット２５Ａを収容する前に、他の光源ユニット２５Ａとの間で両端部の電極板２２同士をあらかじめ嵌合させておき、少しずつ段階的に収容するようにしても良い。これによっても、外管３１内で複数の光源ユニット２５Ａ間の電気的接続を確実に行うことができる。
［第６の実施の形態］

次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２４は、本実施の形態に係る棒状光源の構成例を示している。
本実施の形態は、光源素子１１そのものを光源ユニットとして用いたものである。本実施の形態では、外管３１の内面に溝部３００が設けられ、その溝部３００に支持基板１が挟まるようにして光源素子１１が挿入されている。本実施の形態では、外管３１内において、隣接する光源素子１１の両端部同士が端子用リード線７を介して直接的に導通されている。
［第７の実施の形態］

次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。なお、上述の各実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

上記各実施の形態では、光源ユニットを直列配置するための配置制約機構として筒状の管を使用するようにしたが、本実施の形態は、配置制約機構として図２５に示したようなレール状のガイド部材９０Ａ，９０Ｂを用いたものである。本実施の形態ではまた、光源素子１１Ａそのものを光源ユニットとして用いている。ガイド部材９０Ａ，９０Ｂは２つ並列配置されている。並列配置された２つのガイド部材９０Ａ，９０Ｂの少なくとも対向する内側の部分には溝部９２が設けられている。

図２６は、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂによって、光源素子１１Ａを複数、直列的に配置した構成例を示している。本実施の形態では、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂを２つ並列配置し、溝部９２に光源素子１１Ａの両端部を滑り込ませるようにして複数の光源素子１１Ａを収容する。並列配置された２つのガイド部材９０Ａ，９０Ｂの配置間隔（図のＹ方向の間隔）は、光源素子１１Ａの両端部を挟持できるよう、光源素子１１Ａの大きさよりも小さく設定されている。各光源素子１１Ａ（の支持基板１）において、複数の光源素子１１Ａの配置方向（図のＸ方向）に直交する方向（図のＹ向）の両端部には、ＬＥＤチップ２を外部または他の光源素子１１Ａと接続するための電気的接続部１２が形成されている。また、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂの溝部９２には、光源素子１１Ａの電気的接続部１２に接続される電流経路が形成されている。これにより、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂに複数の光源素子１１Ａを収容したときに、それぞれが両端部の電気的接続部１２およびガイド部材９０Ａ，９０Ｂの電流経路を介して電気的に相互接続される。

図２６の構成例では、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂに形成された電流経路を介して複数の光源素子１１Ａを電気的に相互接続するので、隣接する光源素子１１Ａ同士が直接的に接触している必要はなく、複数の光源素子１１Ａ間に任意の間隔Ｄが空いていても構わない。このため、間隔調整用の非発光素子等を設ける必要もない。なお、図２６の構成例では、複数の光源素子１１Ａ間にすべて間隔Ｄが設けられているが、複数の光源素子１１Ａの一部またはすべてが接触するように、すなわち間隔Ｄがゼロとなるように配置することも可能である。

なお、図２６の構成例において、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂに形成された電流経路が複数の光源素子１１Ａのそれぞれの電気的接続部１２の共通電極となる場合には、複数の光源素子１１Ａ同士は図のＸ方向に並列的な電気接続関係となる。ここでいう共通電極となる場合とは、例えば、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂのそれぞれの溝部９２において電流経路が連続的に形成され、一方のガイド部材９０Ａにおける電流経路によって複数の光源素子１１Ａのそれぞれの一方の端部の電気的接続部１２が共通に接続されると共に、他方のガイド部材９０Ｂにおける電流経路によって複数の光源素子１１Ａのそれぞれの他方の端部の電気的接続部１２が共通に接続されるような構成の場合である。

一方、図２６の構成例において、複数の光源素子１１Ａ同士を直列的な電気接続関係とすることも可能である。例えば、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂに形成された電流経路として、複数の光源素子１１Ａの配置間隔に対応して導電部位と絶縁部位とが交互に現れるようなパターンを形成すれば良い。この場合、図２６におけるＸ方向の手前側から奥側に複数の光源素子１１Ａを電流が順次流れるものとすると、各光源素子１１Ａ内ではＹ方向成分での電流の向き（極性）が交互に入れ替わり（隣り合う光源素子１１ＡでＹ方向の電流の向きが互いに逆となり）、ジクザク状に電流が流れることになる。

図２７は、本実施の形態における光源装置の他の構成例を示している。この構成例では、各光源素子１１Ｂ（の支持基板１）において、複数の光源素子１１Ｂの配置方向と同一方向（図のＸ方向）の両端部には、複数の光源素子１１Ｂ同士を相互接続するための電気的接続部１３が形成されている。複数の光源素子１１Ｂは、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂの溝部９２および外側面９１によって固定されるように挟持される。この構成例では、ガイド部材９０Ａ，９０Ｂに複数の光源素子１１Ｂを収容したときに、隣り合う電気的接続部１３が接触することにより、複数の光源素子１１Ｂが電気的に相互接続される。光源素子１１Ｂの電気的接続部１３は、機構的な接続強度や接続の容易さを担保するために、隣り合うもの同士が嵌合するような凹凸形状となっていても良い。より具体的には、光源素子１１Ｂの一方の端部の電気的接続部１３をオス型（凸形状）、他方の端部の電気的接続部１３をメス型（凹形状）とし、複数の光源素子１１Ｂを配置したときに隣り合うもの同士が電気的接続部１３によって嵌合するように構成しても良い。

なお、図２６の構成例と同様にして、図２７の構成例においてガイド部材９０Ａ，９０Ｂに電流経路を形成するようにしても良いが、図２７の構成例では光源素子１１Ｂの電気的接続部１３によって複数の光源素子１１Ｂが直接接続されるので、必ずしもそのような電流経路を設ける必要はない。また、図２７の構成例では、図２６の構成例とは異なり複数の光源素子１１Ｂ間に任意の間隔Ｄは空いていない。このため、必要に応じて間隔調整用の非発光素子１４を設けても良い。

なお、本実施の形態における光源装置を用いることによっても、表示装置のバックライトを構成することが可能である。また、上記第４の実施の形態と同様に、部分駆動方式のバックライトを構成することも可能である。例えばガイド部材９０Ａ，９０Ｂの電流経路に外部への引き出し用の電気的接点を任意の位置に設け、任意の位置の光源素子１１Ｂを部分的に発光可能とすれば、部分駆動方式のバックライトとして構成することが可能である。

本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その他の変形実施が可能である。
例えば、上記第１の実施の形態では、表示装置として液晶表示装置の例（図９）を示したが、本発明の光源装置は、液晶表示装置以外の表示装置にも適用可能である。また、本発明の光源装置は、表示装置のバックライト以外の目的で使用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る光源素子の一例を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源素子をパッケージ化して光源ユニットの一構成例を、そのパッケージ工程と共に示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源ユニットと光源ユニットが挿入される外管との寸法関係を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源ユニットが挿入される外管の一例を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源ユニットが外管に挿入される状態を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の構成例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の電気的な等価回路を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の発光原理を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置を用いた表示装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の一例を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光源ユニットと組み合わされて使用される非発光ユニットの一構成例を、そのパッケージ工程と共に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光源ユニットおよび非発光ユニットがガラス管（外管）に挿入される状態を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光源ユニットおよび非発光ユニットとガラス管（外管）との寸法関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の電気的な等価回路を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光源ユニットと組み合わされて使用される非発光ユニットの一構成例を、パッケージ工程と共に示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光源ユニットと組み合わされて使用される非発光ユニットの一構成例を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光源ユニットおよび非発光ユニットがガラス管（外管）に挿入される状態を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光源ユニットおよび非発光ユニットとガラス管（外管）との寸法関係を示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態に係る非発光ユニットの接点構造の一例を示す構造図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の電気的な等価回路を示す回路図である。 本発明の第５の実施の形態に係る光源ユニットの一例を示す構成図である。 本発明の第５の実施の形態に係る光源ユニットを用いない場合の問題点を示す説明図である。 本発明の第５の実施の形態に係る光源ユニットを用いる利点を示す説明図である。 本発明の第６の実施の形態に係る光源装置としての棒状光源の構成例を示す図である。 本発明の第７の実施の形態に係る光源装置における配置制約機構の一例を示す構成図である。 本発明の第７の実施の形態に係る光源装置の一例を示す構成図である。 本発明の第７の実施の形態に係る光源装置の他の例を示す構成図である。 部分発光可能なバックライトについての説明図である。

符号の説明

１…支持基板、２…ＬＥＤチップ（発光素子）、３…チップ用電極パッド、４…ワイヤ、５…基板電極、６…端子用電極パッド、７…端子用リード線、８…接続用リード線、９…リード線、１１，１１Ａ，１１Ｂ…光源素子、１２，１３…電気的接続部、１４…非発光素子、２１…ガラス管（保持部材）、２２…電極板、２３…リード孔、２４…溶着部、２５，２５Ａ…光源ユニット、２７…ガラス管（非発光用）、２８…非発光ユニット、３１…外管、３２…凸部、３３…凹部、４１…蛍光体、４２…切り欠き孔付き外管、４３…切り欠き孔、５０…非発光ユニット、５１…空気孔、５２…電極キャップ、５３…導電性接着剤、５７…ガラス管、５８…透明導電膜、５９…ホルダー（クランプ）、６０…外部電極体、６１…外部電極、６２…圧着ばね、６４…両端部、７１…ＰＷＭスイッチ、７２…ＰＷＭ信号、７３…電源、８１…紫外光、８２…可視光（蛍光発光成分）、９０Ａ，９０Ｂ…ガイド部材、９１…外側面、９２…溝部、１０１…ランプハウス、１０２…光源群、１０３…ランプホルダー、１１０…バックライト、１１１…部分発光領域、２００…液晶パネル、２０１…バックライト（照明装置）、２０２…拡散板、３００…溝部。

Claims (9)

1. 発光素子と電気的接続部とを有する複数の光源ユニットと、
   中空状の管よりなり、前記複数の光源ユニットの配置に制約を与えることにより、前記複数の光源ユニットを直列的に配置する配置制約機構と
   を備え、
   前記管の内部に、前記光源ユニットが直列的に複数個配置され、前記光源ユニットにおける前記電気的接続部を介して前記複数の光源ユニットが電気的に相互接続されている
   光源装置。
2. 前記管の内部には、前記複数の光源ユニットを離間配置する非発光素子が少なくとも１つ含まれている
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光源ユニットは、
   支持基板上に配置された発光素子を有する光源素子と、
   内部が中空とされてその内部に前記光源素子が挿通されていると共に、両端部が接続用電極とされてその接続用電極に前記内部の光源素子が電気接続された保持部材とを含み、
   隣接する前記光源ユニット同士が、前記保持部材の両端部の前記接続用電極を介して相互接続されている
   請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記光源素子の前記支持基板は、光学的に透明な部材で構成され、
   前記保持部材は、内径が前記光源素子の前記支持基板の幅と略同一である筒状の部材であり、その内周面で前記支持基板を保持する構造とされている
   請求項３に記載の光源装置。
5. 前記管は、その内面が、前記光源ユニットからの光により励起されて蛍光発光する蛍光面とされ、その蛍光発光成分が外部に出射されるような構造とされている
   請求項１に記載の光源装置。
6. 前記光源ユニットは、酸化亜鉛を主材料として紫外光を発する光源素子であり、
   前記管は、紫外線に対して非透過な管であり、かつ、その内面が、前記光源ユニットからの紫外光により励起されて蛍光発光する蛍光面とされ、その蛍光発光成分を外部に出射する構造とされている
   請求項５に記載の光源装置。
7. 前記非発光素子は、光学的に透明であると共に両端部が互いに電気的に導通された非発光ユニットとして構成され、
   前記管の内部において、前記非発光ユニットが、前記光源ユニットと共に直列的に配置されていると共に、隣接する前記光源ユニット同士が部分的に前記非発光ユニットを介して電気的に接続されている
   請求項２に記載の光源装置。
8. 前記非発光ユニットは、外面が光学的に透明な導電膜により覆われており、
   前記管には部分的に切り欠き孔が設けられており、
   前記管の前記切り欠き孔に対応する位置に前記非発光ユニットが配置されることにより、前記非発光ユニットにおいて外部との電気的な接点が形成されている
   請求項７に記載の光源装置。
9. 照明装置と、前記照明装置からの照明光を表示用の光として用いて映像を表示する表示部とを備えた表示装置であって、
   前記照明装置は、複数の棒状光源を備え、
   前記棒状光源は、前記請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光源装置によって構成されている
   表示装置。

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