JP4910023B2

JP4910023B2 - 光源装置

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Publication number: JP4910023B2
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Inventors: 洋田中; 充久大西; 晃久山田; 隆吉田中; 学小野崎
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Description

本発明は、表面側に発光素子を搭載した平板状の基板の１または複数が、導電性の平板面を備えたシャーシに、前記基板の裏面が前記平板面と対向するように支持されてなる光源装置に関し、特に、透過型液晶ディスプレイのバックライト装置及び照明装置等に使用可能な光源装置に関する。

透過型液晶ディスプレイは、液晶パネルの背面に光源としてバックライト装置を備える。バックライトとして使用される光源装置の光源は、従来はＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）が主流であったが、ＬＥＤ（発光ダイオード）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。例えば、下記特許文献１には、ＬＥＤ素子を発光素子として用いるバックライト装置について説明されている。下記特許文献１では、基板上に複数のＬＥＤ素子を必要数だけ面上に均一に分散させて搭載することで、画面全体を面照射可能な光源装置を提供している。また、斯かる面照射は、例えば下記特許文献２に記載されているように、基板上に複数のＬＥＤ素子を直線状に配置した線状光源のＬＥＤモジュールを複数個並べることでも実現可能である。また、基板上に複数のＬＥＤ素子を配置する場合、下記特許文献１のように各ＬＥＤ素子を並列に配置する方法と、下記特許文献３のように各ＬＥＤ素子の所定数を直列に配置する方法がある。

従って、基板上に複数のＬＥＤ素子を直線状に配置して直列接続したＬＥＤモジュールは、図１１に模式的に示すように直列接続した複数のＬＥＤ素子１の両端のアノードとカソードを外部に引き出すためのアノード端子４０とカソード端子４１が絶縁基板２０上の端辺近傍に設けられている。図１１に例示するケースでは、アノード端子４０とカソード端子４１を基板２の一方端に寄せて配置している。図１１に示すケースでは、一例として、８個のＬＥＤ素子を直列に接続したＬＥＤモジュール５０を示す。但し、図１１（ａ）は、ＬＥＤ素子１を実装する前の状態を示し、図１１（ｂ）は、ＬＥＤ素子１を実装した状態を示している。

ＬＥＤモジュール５０には、絶縁基板２０上に、８個のＬＥＤ素子１を直列接続するための９本の連結用配線３１〜３９が形成されており、各連結用配線３１〜３９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。第１の連結用配線３１の一方端はアノード端子４０と接続し、他方端には１つのＬＥＤ素子１のアノードと接続するための電極４２が形成され、第２〜第８の連結用配線３２〜３８の各一方端には、夫々ＬＥＤ素子１のカソードと接続するための電極４３が、各他方端には、夫々ＬＥＤ素子１のアノードと接続するための電極４２が形成され、第９の連結用配線３９の一方端はカソード端子４１と接続し、他方端には１つのＬＥＤ素子のカソードと接続するための電極４３が形成されている。隣接する連結用配線の近接する端部に設けられた電極４２、４３間に夫々ＬＥＤ素子のアノードとカソードを接続することで、アノード端子４０とカソード端子４１間に８個のＬＥＤ素子１が順方向に直列接続したＬＥＤモジュールとなる。

図１１に示すＬＥＤモジュール５０を２×４のマトリクス状に配置してＬＥＤを平面的に配置したＬＥＤ光源装置を構成する場合の構成図を、図１２及び図１３に示す。例えば、図１２に示すように、各ＬＥＤモジュール５０を並列に構成する場合は、各ＬＥＤモジュール５０のＬＥＤ素子を駆動し、その発光を制御する制御基板５１を外部に設け、各ＬＥＤモジュール５０のアノード端子４０及びカソード端子４１を、外部配線５２を介して、制御基板５１に接続する。更に、図１３に示すように、２個のＬＥＤモジュール５０を直列に接続したものを４組並列に構成する場合は、例えば、左右に隣接する２つＬＥＤモジュール５０の一方のアノード端子４０と他方のカソード端子４１を接続し、残余のアノード端子４０及びカソード端子４１を、外部配線５２を介して、制御基板５１に接続する。何れの構成においても、制御基板５１の制御により各ＬＥＤモジュール５０の発光が制御される。尚、図１３に示す構成では、ＬＥＤモジュール５０を直列に接続することで、制御基板５１の制御に必要な端子数を低減できる。

特開２００３−２０７７８０号公報特開２００８−５３０６２号公報実公昭６２−３４４６８号公報

近年、テレビの薄型化及び軽量化に対する要望が大きい。軽量化は部品の点数減少や個々の部品の大きさの縮小によって実現されることが多い。この結果、ＬＥＤバックライトの基板も、ＬＥＤ素子をアレイ状に全面に敷き詰める形態のものから、図１２に例示したような短冊状の基板をアレイ状に配置することで、基板面積及び基板重量の軽減を図り、軽量化を図っている。更に、基板厚を薄くすることでも基板の軽量化を図っている。

ＬＥＤ基板の固定も、労務コストの削減のため、更には、ＬＥＤ基板が小型軽量化されているため、簡易な方法が採用されており、例えば、ＬＥＤ基板を全面くまなくビス止めする方法に代えて、短冊状の基板の両端をリベット止め（ビス止めに比べて遊びがある)等の簡易な方法で、安価に生産するようになってきている。

更に、薄型化については、バックライト装置のシャーシから液晶パネル表面までの厚みを薄くすることが市場から要求されている。この結果として、バックライト装置のシャーシとＬＥＤ基板間の隙間は非常に狭くなっている。

上述のような軽量化によって、ＬＥＤ基板は僅かな力で変位可能な状態となっている。勿論、ＬＥＤ基板はシャーシに固定されているので、大きく移動することはないが、軽量化のための基板薄型化による基板自体の撓り等もあり、微小なリベットの遊びの隙間等が存在することによって、大きな力でなくても、力が掛かった場合にはＬＥＤ基板が僅かに移動することが有り得るようになった。

本願発明者は、斯かる状況下でＬＥＤバックライト装置が雑音（音鳴り）を発生することを確認した。バックライト装置の大きさ（対応する液晶パネルの画面サイズ）にも依るが、大きいものでは３０ｄＢを越える音量となり、オーディオビジュアル（ＡＶ）機器であるテレビの視聴にかなりの悪影響を及ぼしていた。更に調査すると、この音鳴り現象は、ＬＥＤ基板とその背面にあるシャーシが接触することによって発生していることも判明した。

ところで、ＬＥＤ基板上において、ＬＥＤ素子を直列接続することで、各ＬＥＤ素子には同じ電流が流れるため、ＬＥＤ素子の輝度が一様になるという本質的に大きな利点が得られる。これに対して、ＬＥＤ素子を並列接続した場合には、個々のＬＥＤ素子を個別に駆動しない限り、ＬＥＤ素子の輝度が一様にならないという問題があり、また、個々のＬＥＤ素子を個別に駆動するとなると、個々のＬＥＤ素子毎に駆動用の配線が必要となり、駆動回路の端子数も多くなり、ＬＥＤ素子の搭載数の多いＬＥＤ基板では問題となる。従って、ＬＥＤ素子を直列接続することで、斯かる問題も解決される。

しかしながら、ＬＥＤ素子を直列接続するとＬＥＤ素子の駆動電圧が高電圧化するため、ＬＥＤ素子のオンオフに伴うＬＥＤ基板上における電位変動も大きくなり、これにより、上記音鳴りが顕著に現れることが判明した。

本発明は、上記バックライト装置の音鳴り現象の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックライト装置に使用可能な音鳴りの発生しない光源装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、表面側に発光素子を搭載した平板状の基板の１または複数が、導電性の平板面を備えたシャーシに、前記基板の裏面が前記平板面と繰り返し接触容易な状態で離間して対向するように支持されてなる光源装置であって、前記基板は、表面側の絶縁基板上に配線用の複数の第１導電性薄膜を備え、裏面側の前記絶縁基板上に放熱用または配線用の１または複数の第２導電性薄膜を備え、前記発光素子の２端子が、隣接して配置された２つの前記第１導電性薄膜に各別に接続し、少なくとも１つの前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位に対して一定の電位差となるように固定され、前記発光素子を流れる電流の駆動がパルス幅変調によって行われることを特徴とする光源装置を提供する。
発光素子を流れる電流の駆動がパルス幅変調による場合は、当該電流駆動が間欠的に行われるため、第２導電性薄膜に誘導される電位変動が大きくなって、上記クーロン力が変動した場合の当該平行平板の変位量が大きくなり、音鳴りが顕著に現れることになるところ、当該平行平板間に印加される電圧が一定またはゼロとなることから、複数の発光素子を直列接続することで音鳴りが顕著になって発生するのを抑制できる。従って、本発明は、複数の発光素子を直列接続し、パルス幅変調によって駆動する構成おいて、特に有効である。

更に、上記特徴の光源装置は、少なくとも１つの前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることが、より好ましい。

上記特徴の光源装置によれば、基板裏面側の第２導電性薄膜とシャーシの平板面が平行平板となって形成されるコンデンサに印加される電圧が一定またはゼロとなることから、当該平行平板間に誘導されるクーロン力は一定で変化しないため、クーロン力が変動することに伴う平行平板間の距離の変化が抑制され、当該平行平板の振動或いは接触による音鳴りを抑制することができる。特に、基板裏面側の第２導電性薄膜とシャーシの平板面を同電位にすることで、上記クーロン力がゼロとなり、当該平行平板の変位による音鳴りは完全に抑制される。

更に、上記特徴の光源装置は、前記第２導電性薄膜の少なくとも１つが、放熱用の導電性薄膜であり、前記発光素子の端子と電気的に接続しないことが好ましい。

このように、基板裏面側の第２導電性薄膜を表面側の第１導電性薄膜と電気的に分離することで、第２導電性薄膜の電位を任意に設定でき、シャーシの平板面と同電位にすることも容易であり、上記音鳴り現象を簡便且つ確実に抑制できる。

更に、上記特徴の光源装置は、前記発光素子が１または複数の前記基板上に複数搭載され、複数の前記発光素子の少なくとも２以上が直列に接続して直列回路を形成し、前記直列回路の一端側から固定電位を供給し、前記直列回路の他端側から前記直列回路を流れる電流を駆動することで、前記直列回路を構成する複数の前記発光素子の輝度制御が行われることが好ましい。

更に、上記特徴の光源装置は、前記基板の端辺またはその近傍に、前記端辺の近傍に形成された前記第１導電性薄膜と電気的に接続し、外部回路または他の前記基板との電気的接続に使用される接続端子を備え、一の前記基板の前記接続端子と他の前記基板の前記接続端子を相互に接続することで、複数の前記基板を接続して、複数の前記基板に搭載された前記発光素子の直列回路を形成し、前記直列回路の一端側から固定電位を供給し、前記直列回路の他端側から前記直列回路を流れる電流を駆動することで、前記直列回路を構成する複数の前記発光素子の輝度制御が行われることが好ましい。

このように、発光素子の直列回路を形成して発光素子の輝度制御を行うことで、少ない制御回路で、複数の発光素子に対して一様な輝度制御が行える利点があるが、駆動電圧の高電圧化によって、上記クーロン力が変動した場合の当該平行平板の変位量が大きくなり、音鳴りが顕著に現れることになるところ、上記平行平板間に印加される電圧が一定またはゼロとなることから、複数の発光素子を直列接続することで音鳴りが顕著になって発生するのを抑制できる。従って、本発明は、複数の発光素子を直列接続する構成において、特に有効である。

更に、上記特徴の光源装置は、複数の前記基板の内の少なくとも、前記直列回路を流れる電流の駆動による前記発光素子の端子の電位変動が最大となる前記発光素子を搭載した１つの前記基板において、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位に対して一定の電位差となるように固定されていることが好ましい。

これにより、全ての基板に対して、基板裏面側の第２導電性薄膜をシャーシの平板面と一定の電位差或いは同電位としなくても、第２導電性薄膜の電位変動が、第１導電性薄膜の電位変動との間の容量性結合によって大きくなる基板に特化して行うことで、上記音鳴りを効果的に抑制できる。

更に、上記特徴の光源装置は、前記基板を前記シャーシに装着するための導電性部材によって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることが好ましい。

更に、上記特徴の光源装置は、前記基板の裏面側に設けられた前記第２導電性薄膜を被覆する絶縁性被膜の一部が開口し、前記絶縁性被膜の開口部から露出した前記第２導電性薄膜が、直接または導電性の接続部材を介して前記シャーシの前記平板面と接触することによって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることが好ましい。

更に、上記特徴の光源装置は、前記基板の端辺またはその近傍に、前記端辺の近傍に形成された前記第２導電性薄膜と電気的に接続し、外部回路または他の前記基板との電気的接続に使用される第２接続端子を備え、前記第２接続端子と前記シャーシの前記平板面の間を電気的に接続することによって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることが好ましい。

上述の３通りの光源装置によれば、第２導電性薄膜とシャーシの平板面を簡便に同電位とすることができ、音鳴り抑制効果を簡便且つ容易に実現できる。

本発明の光源装置の一実施形態の概略構成を模式的に示す斜視図ＬＥＤ基板のＬＥＤ素子搭載前の表面側の構成を模式的に示す平面図、ＬＥＤ基板のＬＥＤ素子搭載後の表面側の構成を模式的に示す平面図、及び、ＬＥＤ基板の裏面側の構成を模式的に示す平面図ＬＥＤ基板のＬＥＤ素子搭載状態を模式的に示す要部断面図複数のＬＥＤ基板をアレイ状に配列した接続例を模式的に示す図ＬＥＤ基板とシャーシの各部の位置関係と断面構造を模式的に示す断面図図４に示すＬＥＤ素子の直列回路の駆動回路の一構成例を示すブロック図音鳴り現象の発生メカニズムの検証実験結果を示す電圧波形図１３段のＬＥＤ素子の直列回路の各ＬＥＤ素子のカソード端子に生じる電圧変化を示す電圧データの一覧表図８に示す電圧データをグラフ化した図図７に示す電圧変化によってＬＥＤ基板の裏面側の各放熱用金属薄膜に誘導される電圧変化を示す電圧波形図従来のＬＥＤモジュールの一構成例を模式的に示す平面図図１１に示すＬＥＤモジュールを８個並列に接続する接続例を示す図図１１に示すＬＥＤモジュールを８個直並列に接続する接続例を示す図

本発明に係る光源装置の実施形態につき、図面に基づいて説明する。尚、以下の図面では、説明の理解の容易のために、要部を強調して表示しており、各部の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致するものではない。

本実施形態に係る光源装置（以下、単に光源装置と称す）は、図１に示すように、表面側にＬＥＤ素子１を搭載した平板状のＬＥＤ基板２を、シャーシ３に装着して構成される。

ＬＥＤ素子１は、ＬＥＤチップ（半導体ベアチップ）の１個または複数個（例えば、２〜４個）を直列接続したものを透光性のパッケージに封止して形成されており、１対のアノード端子とカソード端子を備えている。

ＬＥＤ基板２は、図２及び図３に模式的に示すように、短冊状の絶縁基板２０の表面側に配線用金属薄膜２１（２１〈１〉〜２１〈７〉），２２を、裏面側に１つの放熱用金属薄膜２３を備え、配線用金属薄膜２１，２２及び放熱用金属薄膜２３を被覆する絶縁膜のソルダーレジスト２４，２５が、基板２の両面に設けられている。図２（ａ）は、ＬＥＤ基板２の表面側の平面図で、ＬＥＤ素子１及びソルダーレジスト２４の図示を省略している。図２（ｂ）は、ＬＥＤ基板２の裏面側の平面図で、ソルダーレジスト２５の図示を省略している。図２（ｃ）は、ＬＥＤ素子１を搭載した状態でのＬＥＤ基板２の表面側の平面図で、ソルダーレジスト２４の図示を省略している。図３は、ＬＥＤ基板２の要部断面図で、ＬＥＤ基板２にＬＥＤ素子１が接続している個所を模式的に示している。ここで、ＬＥＤ素子１が「発光素子」に相当し、ＬＥＤ基板２が「基板」に相当し、配線用金属薄膜２１，２２が「第１導電性薄膜」に相当し、放熱用金属薄膜２３が第２導電性薄膜に相当する。

絶縁基板２０は、例えば、布状或いは不織布状のガラス繊維や有機繊維などに樹脂（エポキシ樹脂、シアネート樹脂等）を含浸させて形成されている。配線用金属薄膜２１，２２及び放熱用金属薄膜２３は、銅等の金属薄膜で、必要に応じて最表面に金メッキを施しても良い。絶縁基板２０には、ＬＥＤ基板２をビス止め或いはリベット止めによりシャーシ３に支持させるための貫通孔２６が複数（図１では、７個）設けられており、配線用金属薄膜２１，２２、放熱用金属薄膜２３、及び、ソルダーレジスト２４，２５は、夫々、貫通孔２６及びその周囲を除く部分に形成されている。尚、図示しないが、ＬＥＤ基板２の表面側には、ＬＥＤ素子１の発光を横方向（基板面と平行な方向）に拡散させるための光学レンズを絶縁基板２０に接着固定するための開口部が、配線用金属薄膜２１とソルダーレジスト２４に形成されている。

配線用金属薄膜２１〈２〉〜２１〈６〉には、ＬＥＤ素子１のアノード端子、カソード端子と電気的に接続するためのランド部２１ａ，２１ｂが、配線用金属薄膜２１〈１〉には、ＬＥＤ素子１のアノード端子と電気的に接続するためのランド部２１ａが、配線用金属薄膜２１〈７〉には、ＬＥＤ素子１のカソード端子と電気的に接続するためのランド部２１ｂが、夫々設けられており、表面側のソルダーレジスト２４は、ランド部２１ａ，２１ｂを露出する開口部を有し、ランド部２１ａ，２１ｂ以外の配線部２１ｃを覆うように形成されている。

隣接する配線用金属薄膜２１の一方のランド部２１ａと他方のランド部２１ｂが近接する位置に設けられ、１つのＬＥＤ素子１のアノード端子とカソード端子を夫々接続させることで、６つのＬＥＤ素子１が、配線用金属薄膜２１〈１〉，２１〈７〉間において直列接続される。ＬＥＤ基板２に搭載するＬＥＤ素子１の個数は６に限定されるものではない。また、配線用金属薄膜２１の個数は、ＬＥＤ素子１の搭載数に応じて決まる。

配線用金属薄膜２２は、ＬＥＤ基板２の長手方向に延伸する配線で、同じ基板上に搭載されたＬＥＤ素子１との電気的な接続には使用されず、ＬＥＤ基板２の一方端と他方端を連絡する目的で使用される。ソルダーレジスト２４は、裏面側の放熱用金属薄膜２３を被覆するが、後述するように、放熱用金属薄膜２３はシャーシ３と同電位となるため、また、配線用には使用されないので、必ずしもソルダーレジスト２４によって、放熱用金属薄膜２３とシャーシ３間を絶縁分離する必要はない。

尚、ＬＥＤ素子１の発光により生じる発熱を効率的に放散させるために、放熱用金属薄膜２３は、ＬＥＤ基板２の裏面側に、絶縁基板２０の裏面を略全面的に被覆するように設けられ、更に、配線用金属薄膜２１の配線部２１ｃも、絶縁基板２０の表面をなるべく広範に覆うようにパターン形成されている。

ＬＥＤ基板２の長手方向の両端には、２端子のコネクタ２７，２８が設けられており、一方がオス型コネクタで他方がメス型コネクタである。コネクタ２７の２端子は、一方が配線用金属薄膜２１〈１〉と、他方が配線用金属薄膜２２の一方端と夫々接続し、コネクタ２８の２端子は、一方が配線用金属薄膜２１〈７〉と、他方が配線用金属薄膜２２の他方端と夫々接続している。ＬＥＤ基板２の長手方向に配列した複数のＬＥＤ基板２において、隣接する２つのＬＥＤ基板２の一方のコネクタ２８と他方のコネクタ２７を順次接続し、最終端のコネクタ２８の２端子間を短絡させることで、先頭のコネクタ２７の２端子間に、順次接続された複数のＬＥＤ基板２に搭載された全てのＬＥＤ素子１の直列回路が形成される。従って、先頭のコネクタ２７の２端子の一方が、当該ＬＥＤ素子１の直列回路のアノード端子、他方がカソード端子となる。順次接続された各ＬＥＤ基板２のＬＥＤ素子１の搭載数は必ずしも同じである必要はなく、搭載数の異なる複数のＬＥＤ基板２を組み合わせることで、ＬＥＤ素子１の直列回路における直列数を調整できる。図４に模式的に示すように、複数のＬＥＤ基板２を、ＬＥＤ基板２の長手方向とそれに直交する方向にアレイ状に配列し、長手方向に整列するＬＥＤ基板２同士を上記要領で接続すると、ＬＥＤ素子１の直列回路４が複数並列に構成される。

シャーシ３は、ＬＥＤ基板２を収容する扁平な箱型の金属製の筐体で、矩形状の背面板３ａとその周囲４辺に接続する４つの側板３ｂで構成され、前面は開放している。前面に拡散板や透光性の板材を設けることで、光源装置は、液晶ディスプレイ用のバックライト装置や照明装置として使用できる。ここで、シャーシ３の背面板３ａが「平板面」に相当する。尚、本実施形態では、シャーシ３は接地電位に固定されている。

次に、後述する光源装置の雑音（音鳴り）の発生を防止するために、ＬＥＤ基板２の放熱用金属薄膜２３の電位を、シャーシ３の背面板３ａと同電位に固定する方法について、簡単に説明する。

当該方法は、放熱用金属薄膜２３と背面板３ａを同電位できれば良いので、種々の方法が考えられる。例えば、第１に、放熱用金属薄膜２３に半田付けでリード線の一端を接続し、その他端をシャーシ３に接続する方法がある。第２に、放熱用金属薄膜２３を被覆するソルダーレジスト２５の一部（例えば、絶縁基板２０に設けられた貫通孔２６の裏面側の周囲等）を大きく開口させるか、或いは、全面的にソルダーレジスト２５を設けずに、放熱用金属薄膜２３が背面板３ａと直接接触するように、ＬＥＤ基板２を背面板３ａにネジ止め或いはリベット止めする方法がある。尚、第２の方法では、放熱用金属薄膜２３が背面板３ａと接触しやすいように、背面板３ａに放熱用金属薄膜２３に向けて突出する突出部を設けるのも好ましい。第３に、ソルダーレジスト２５の上に、アルミテープ等の導電性テープを貼付して、その一部をセンターポンチ等で加圧してソルダーレジスト２５を貫通して導電性テープと放熱用金属薄膜２３を接触させた上で、当該導電性テープとが背面板３ａと直接接触するように、ＬＥＤ基板２を背面板３ａにネジ止め或いはリベット止めする方法がある。尚、第３の方法では、当該導電性テープが背面板３ａと接触しやすいように、背面板３ａの導電性テープと接触する個所に放熱用金属薄膜２３に向けて突出する突出部を設けるのも好ましい。第２及び第３の方法での、背面板３ａの突出部は、背面板３ａにアルミテープ等の導電性テープを貼付して形成しても良い。第４の方法は、ＬＥＤ基板２の長手方向の両端に設けるコネクタ２７，２８を３端子として、各１端子を放熱用金属薄膜２３と接続し、コネクタ２７の放熱用金属薄膜２３と接続する端子を、背面板３ａと同電位とする方法がある。尚、放熱用金属薄膜２３を背面板３ａと同電位にする方法は、上記第１乃至第４の方法に限定されるものではない。

次に、光源装置の雑音（音鳴り）の発生メカニズム、及び、放熱用金属薄膜２３を背面板３ａと同電位にすることで、当該音鳴りが効果的に抑制される理由について、図面を参照して詳細に説明する。

図５は、ＬＥＤ基板２とシャーシ３の各部の位置関係と断面構造を模式的に示す断面図で、図５（ａ）は、放熱用金属薄膜２３がフローティング状態の場合、図５（ｂ）は、放熱用金属薄膜２３が背面板３ａと同電位の場合を示している。表面側の配線用金属薄膜２１と裏面側の放熱用金属薄膜２３の間には、絶縁基板２０が介在するため、配線用金属薄膜２１と放熱用金属薄膜２３間は、コンデンサとして機能する。

図５に示す配線用金属薄膜２１の電位は、図４に示すＬＥＤ素子１の直列回路４上の１つのノードの電位となる。図６に、図４に示すＬＥＤ素子１の直列回路４の駆動回路の一例を示す。図６に示すように、光源装置の外部に、交流電力を直流電力に変換して、直列回路４の各アノード端子４ａに供給するＡＣ／ＤＣ変換器５と、直列回路４の各カソード端子４ｂに接続して、各直列回路４を流れる電流をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動し、直列回路４のＬＥＤ素子１を流れる実効的な電流量を制御して各ＬＥＤ素子の輝度を制御する制御回路６を備えた構成となっている。

ＬＥＤ素子１が、３個のＬＥＤチップの直列接続で構成されている場合を想定すると、直列回路４に駆動電流を流して点灯状態とすると、１つのＬＥＤ素子１には、ＬＥＤチップ３個分のフォーワードバイアスＶｆ（約８Ｖ）を越える約１１Ｖの電圧降下が生じる。従って、ＰＷＭ駆動による間欠的なオンオフ駆動によって、１つのＬＥＤ素子１の両端間の電圧降下は約３Ｖ変化する。仮に、１つの直列回路４が、１３段のＬＥＤ素子１の直列回路とすれば、直列回路４のカソード端子４ｂに接続する配線用金属薄膜２１〈７〉と配線用金属薄膜２２の電位は、１３段分のＬＥＤ素子１の電位変化（約３Ｖ×１３＝約３９Ｖ）が現れる。従って、直列回路４上の各配線用金属薄膜２１には、約３Ｖ〜約３９Ｖの範囲の電位変動が生じる。尚、本実施形態では、上記オンオフ駆動のオフ時においても直列回路４には、微小な電流（例えば、１ｍＡ以下）が流れており、各ＬＥＤ素子１には、フォーワードバイアスＶｆと略同電圧が印加されている。オン時には、オフ時より大電流の駆動電流（例えば、数１０ｍＡ）が流れる。従って、上記オンオフ駆動のオフ時は電流が一切流れない完全なオフ状態ではないが、以下の説明（図８及び図９の記載を含む）では、当該間欠的な駆動による通電状態（電流の大小）の変化を、電流大の状態を「オン」、電流小の状態を「オフ」として、便宜的に区別する。

図５（ａ）に示すように、放熱用金属薄膜２３がフローティング状態の場合、ＬＥＤ基板２の表面側の各配線用金属薄膜２１の電位変動は、配線用金属薄膜２１と放熱用金属薄膜２３間の容量結合によって、ＬＥＤ基板２の裏面側の放熱用金属薄膜２３に結合し、放熱用金属薄膜２３の電位も、上記ＰＷＭ駆動による間欠的なオンオフ駆動に同期して変動する。ここで、上述したように、バックライト装置のシャーシ３とＬＥＤ基板２間の隙間が非常に狭くなっている状況下において、ＬＥＤ基板２のシャーシ３への支持が、ビス止めやリベット止め等で行われ、撓み易い状況になっているため、シャーシ３の接地電位に対して、シャーシ３の背面板３ａと平行して対向する放熱用金属薄膜２３の電位が、上述のようにＰＷＭ駆動に同期して大きく変動すると、背面板３ａと放熱用金属薄膜２３間に作用するクーロン力の大きさが変化して、背面板３ａと放熱用金属薄膜２３間の相対距離が変動し、薄型化したＬＥＤ基板２が振動して背面板３ａと繰り返し接触することになり、上記音鳴り現象が発生すると考えられる。また、ＬＥＤ基板２が振動することで、背面板３ａと繰り返し接触しない場合でも、ＬＥＤ基板２を支持するためのビスやリベット等の他の部材との摩擦によって、上記音鳴り現象が発生する可能性もある。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、放熱用金属薄膜２３の電位をシャーシ３の背面板３ａの電位と同電位にすると、ＬＥＤ基板２の表面側の各配線用金属薄膜２１の電位変動が、容量結合によりＬＥＤ基板２の裏面側の放熱用金属薄膜２３に現れるのが抑制されるとともに、背面板３ａと放熱用金属薄膜２３間に作用するクーロン力の発生自体も抑制されるため、当該クーロン力の大きさに変化に起因する上記音鳴り現象が抑制される。

次に、上記音鳴り現象の発生メカニズムの検証実験と、音鳴り抑制効果の確認実験の結果について説明する。

図７は、３個のＬＥＤチップの直列接続で構成されているＬＥＤ素子１を、５個搭載可能なＬＥＤ基板２と８個搭載可能なＬＥＤ基板２を直列に接続して、当該ＬＥＤ素子１を搭載せずに、隣接するランド部２１ａ，２１ｂ間を短絡した試験用基板を準備し、各ＬＥＤ基板２の表面側の配線用金属薄膜２１，２２に共通して同じ電圧振幅の電圧パルスを印加し、ＬＥＤ素子１が搭載されＰＷＭ駆動されている状態を模擬的に再現した場合の、ＬＥＤ基板２の裏面側の放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化をシンクロスコープで観測した電圧波形を示す。図７（ａ）は、放熱用金属薄膜２３がフローティング状態の場合、図７（ｂ）は、放熱用金属薄膜２３が背面板３ａと同電位の場合を示しており、何れも上段が、配線用金属薄膜２１，２２に印加された電圧波形（Ａ）、下段が、放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧波形（Ｂ）を示す。配線用金属薄膜２１，２２に印加された電圧パルスは、周波数４８０Ｈｚ、デューティ比５０％、電圧振幅４５Ｖであり、放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧波形（Ｂ）は、電圧波形（Ａ）の微分波形となっており、約−４Ｖから＋４Ｖの範囲で変化していることが分かる。

尚、図７（ａ），（ｂ）に示す電圧波形観測は、ＬＥＤ基板２がシャーシ３に支持された状態で行い、同時に、雑音（音鳴り）が発生するか否かの主観評価も行った。その結果は、図７（ａ）の放熱用金属薄膜２３がフローティング状態の場合には音鳴りが生じ、図７（ｂ）の放熱用金属薄膜２３が背面板３ａと同電位の場合には音鳴りは生じなかった。以上の結果、放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化と音鳴りが関係すること、及び、放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化を抑制することで、音鳴りが解消できることが判明した。

次に、図７に示す電圧波形観測で使用した２種類のＬＥＤ基板２を直列に接続して、３個のＬＥＤチップの直列接続で構成されているＬＥＤ素子１が搭載され、１３段の当該ＬＥＤ素子１の直列回路を形成した状態で、当該直列回路をＰＷＭ駆動した場合の、１３個のＬＥＤ素子１のカソード端子が接続する配線用金属薄膜２１の各電位の、ＬＥＤ素子１のオンオフ時での変化を観測した結果を、図８の表と図９のグラフに示し、２種類のＬＥＤ基板２の各放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化を、図１０に示す。本実験では、１３段のＬＥＤ素子１の直列回路のアノード端子に、１５２．２Ｖを印加し、同直列回路のカソード端子から６０ｍＡの電流を周波数２０Ｈｚ、デューティ比５０％でＰＷＭ駆動した。図８及び図９において、１３個のＬＥＤ素子１は、直列回路のアノード端子に近い側から順にＬＥＤ１〜ＬＥＤ１３として区別している。また、アノード端子に近い側の５つのＬＥＤ素子１は、第１のＬＥＤ基板２（Ａ）に搭載され、アノード端子から遠い８個のＬＥＤ素子１は、第２のＬＥＤ基板２（Ｂ）に搭載されており、図１０では、これら第１及び第２のＬＥＤ基板２（Ａ），（Ｂ）の各裏面側の放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化を示している。

図８及び図９に示すように、１３段のＬＥＤ素子１の直列回路のアノード端子に一定電圧が印加され、同直列回路のカソード端子側から電流駆動されているため、アノード端子から遠いＬＥＤ素子ほど、オンオフ時での電圧変化が大きくなっている。この結果、図１０に示すように、２種類のＬＥＤ基板２の内、当該直列回路のアノード端子から遠い側の第２のＬＥＤ基板２（Ｂ）の放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化の方が、当該直列回路のアノード端子に近い側の第１のＬＥＤ基板２（Ａ）の放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化より大きくなっている。このことは、第１及び第２のＬＥＤ基板２（Ａ），（Ｂ）の各振動によって生じる音鳴りが、第１のＬＥＤ基板２（Ａ）側より第２のＬＥＤ基板２（Ｂ）の方が大きい主観評価の結果と符合するものである。

従って、複数のＬＥＤ基板２が直列に接続されて、ＬＥＤ素子１の直列回路が形成される場合において、当該複数のＬＥＤ基板２の内の何れか１つのＬＥＤ基板２の放熱用金属薄膜２３を、シャーシ３の背面板３ａと同電位とする場合は、放熱用金属薄膜２３に誘導される電圧変化が最大となるＬＥＤ基板２の放熱用金属薄膜２３を、シャーシ３の背面板３ａと同電位とすることで、上記音鳴り現象を最も効果的に抑制することができる。

次に、本発明装置の別実施形態について説明する。

〈１〉上記実施形態では、ＬＥＤ素子１の直列回路４を駆動回路の一例として、図６に例示するような、直列回路４の各アノード端子４ａに、電源（ＡＣ／ＤＣ変換器５）から所定の直流電圧を供給し、直列回路４の各カソード端子４ｂに、制御回路６を接続して、各直列回路４を流れる電流をＰＷＭ駆動する回路構成としたが、これに代えて、直列回路４の各カソード端子４ｂに所定の直流電圧（例えば、接地電圧）を供給し、直列回路４の各アノード端子４ａに、電源（ＡＣ／ＤＣ変換器５）から電圧供給される制御回路６を接続して、各直列回路４を流れる電流をＰＷＭ駆動する回路構成としても構わない。

更に、ＬＥＤ素子１の直列回路４の駆動は、必ずしもＰＷＭ駆動に限定されるものではない。パルス駆動の場合は、駆動電流が間欠的にオンオフするため、ＬＥＤ基板２の表面側の配線用金属薄膜２１，２２の各部に現れる電位変化が大きくなるため、上記音鳴り現象が顕著となるが、他の駆動方式においても、同様の音鳴り現象が生じる場合は、上記実施形態と同様に、ＬＥＤ基板２の裏面側の放熱用金属薄膜２３の電位を、シャーシ３の背面板３ａと同電位（または、後述するように、一定の電位差）とすれば良い。また、同じパルス駆動として、パルス密度変調（ＰＤＭ）駆動を採用した場合には、ＰＷＭ駆動と同様の音鳴り現象が顕著に生じるので、本発明により音鳴り現象が有効に防止できる。

〈２〉上記実施形態では、光源装置の雑音（音鳴り）を抑制するために、ＬＥＤ基板２の裏面側の放熱用金属薄膜２３の電位を、シャーシ３の背面板３ａと同電位としたが、放熱用金属薄膜２３の電位が一定電位で、シャーシ３の背面板３ａの電位との間の電位差が一定であれば、放熱用金属薄膜２３と背面板３ａ間に作用するクーロン力の大きさが、ＬＥＤ素子１を駆動する電流のオンオフに応じて変化することがないので、放熱用金属薄膜２３の電位を背面板３ａと同電位とする場合と同様に、上記音鳴りを抑制することができる。

このことは、ＬＥＤ基板２の裏面側に、放熱用金属薄膜２３に代えて、或いは、追加して、配線用金属薄膜を設け、当該配線用金属薄膜に供給される電位が一定となる駆動方法を採用できれば良いことになる。例えば、ＬＥＤ基板２の表面側の配線用金属薄膜２２を、裏面側に設け、配線用金属薄膜２２をＬＥＤ素子１の直列回路４のアノード端子４ａと接続し、表面側の各配線用金属薄膜２１に接続するＬＥＤ素子１のアノード端子とカソード端子を反対にすれば、裏面側の配線用金属薄膜２２には、一定電位が供給されることになる。或いは、上記別実施形態〈１〉で示したように、直列回路４の各アノード端子４ａに、制御回路６を接続して、各直列回路４を流れる電流をＰＷＭ駆動する回路構成とし、裏面側の配線用金属薄膜２２を直列回路４のカソード端子４ｂに接続することで、裏面側の配線用金属薄膜２２には、一定電位が供給されることになる。

〈３〉上記実施形態で例示した各部の材質や形状については、一例であり例示したものに限定されるものではない。また、ＬＥＤ基板２は、長手方向の両端にコネクタ２７，２８を設けたが、コネクタ２７，２８に代えて、絶縁基板２０上に外部配線（リード線）等を半田付けするための電極（ランド）を設けるようにしても良い。

〈４〉上記実施形態では、発光素子として、ＬＥＤ素子を想定したが、電流を流すことで発光する素子であれば、ＬＥＤ素子に限定されるものではない。

本発明に係る光源装置は、液晶ディスプレイ用のバックライト装置或いは照明装置に利用可能である。

１：ＬＥＤ素子
２：ＬＥＤ基板
３：シャーシ
３ａ：シャーシの背面板
３ｂ：シャーシの側板
４：ＬＥＤ素子の直列回路
４ａ：ＬＥＤ素子の直列回路のアノード端子
４ｂ：ＬＥＤ素子の直列回路のカソード端子
５：ＡＣ／ＤＣ変換器
６：制御回路
２０：絶縁基板
２１，２２：配線用金属薄膜
２１ａ，２１ｂ：配線用金属薄膜のランド部
２１ｃ：配線用金属薄膜の配線部
２３：放熱用金属薄膜
２４，２５：ソルダーレジスト
２６：貫通孔
２７，２８：コネクタ
３１〜３９：連結用配線
４０：アノード端子
４１：カソード端子
４２，４３：連結用配線の電極
５０：ＬＥＤモジュール
５１：制御基板
５２：外部配線

Claims

表面側に発光素子を搭載した平板状の基板の１または複数が、導電性の平板面を備えたシャーシに、前記基板の裏面が前記平板面と繰り返し接触可能な状態で離間して対向するように支持されてなる光源装置であって、
前記基板は、表面側の絶縁基板上に配線用の複数の第１導電性薄膜を備え、裏面側の前記絶縁基板上に放熱用または配線用の１または複数の第２導電性薄膜を備え、
前記発光素子の２端子が、隣接して配置された２つの前記第１導電性薄膜に各別に接続し、
少なくとも１つの前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位に対して一定の電位差となるように固定され、
前記発光素子を流れる電流の駆動がパルス幅変調によって行われることを特徴とする光源装置。
少なくとも１つの前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定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。
前記第２導電性薄膜の少なくとも１つが、放熱用の導電性薄膜であり、前記発光素子の端子と電気的に接続しないことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
前記発光素子が１または複数の前記基板上に複数搭載され、複数の前記発光素子の少なくとも２以上が直列に接続して直列回路を形成し、
前記直列回路の一端側から固定電位を供給し、前記直列回路の他端側から前記直列回路を流れる電流を駆動することで、前記直列回路を構成する複数の前記発光素子の輝度制御が行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源装置。
前記基板の端辺またはその近傍に、前記端辺の近傍に形成された前記第１導電性薄膜と電気的に接続し、外部回路または他の前記基板との電気的接続に使用される接続端子を備え、
一の前記基板の前記接続端子と他の前記基板の前記接続端子を相互に接続することで、複数の前記基板を接続して、複数の前記基板に搭載された前記発光素子の直列回路を形成し、
前記直列回路の一端側から固定電位を供給し、前記直列回路の他端側から前記直列回路を流れる電流を駆動することで、前記直列回路を構成する複数の前記発光素子の輝度制御が行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源装置。
複数の前記基板の内の少なくとも、前記直列回路を流れる電流の駆動による前記発光素子の端子の電位変動が最大となる前記発光素子を搭載した１つの前記基板において、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位に対して一定の電位差となるように固定されていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
前記基板を前記シャーシに装着するための導電性部材によって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光源装置。
前記基板の裏面側に設けられた前記第２導電性薄膜を被覆する絶縁性被膜の一部が開口し、前記絶縁性被膜の開口部から露出した前記第２導電性薄膜が、直接または導電性の接続部材を介して前記シャーシの前記平板面と接触することによって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光源装置。
前記基板の端辺またはその近傍に、前記端辺の近傍に形成された前記第２導電性薄膜と電気的に接続し、外部回路または他の前記基板との電気的接続に使用される第２接続端子を備え、
前記第２接続端子と前記シャーシの前記平板面の間を電気的に接続することによって、前記第２導電性薄膜の電位が、前記シャーシの前記平板面の電位と同電位に固定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光源装置。