JP4977206B2 - 照明装置、及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライト等に使用される照明装置、及びこれを用いた表示装置に関する。

近年、例えば液晶表示装置は、在来のブラウン管に比べて薄型、軽量などの特長を有するフラットパネルディスプレイとして、液晶テレビ、モニター、携帯電話などに幅広く利用されている。このような液晶表示装置には、光を発光する照明装置と、照明装置に設けられた光源からの光に対しシャッターの役割を果たすことで所望画像を表示する液晶パネルとが含まれている。

また、上記照明装置には、冷陰極管や熱陰極管からなる線状光源を液晶パネルの側方または下方に配置したエッジライト型または直下型のものが提供されている。しかるに、上記のような冷陰極管等には水銀が含まれており、廃棄する冷陰極管のリサイクル等を行い難かった。そこで、水銀を使用していない発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いた照明装置が提案されている（例えば、特開２００６−１２８１２５号公報参照。）。

また、上記特許文献１に記載の従来の照明装置では、複数の発光ダイオードが実装されているプリント基板の実装面上に、発光ダイオードを駆動する複数の駆動素子を設置することが示されている。そして、この従来の照明装置では、複数の発光ダイオード及び複数の駆動素子を１つのプリント基板に設けることにより、照明装置の生産性を向上可能とされていた。

ところで、上記のような照明装置では、液晶表示装置での大画面化や高輝度化などに対応すべく、発光ダイオードの設置数を増加させることが要望されている。ことに、デジタル放送が受信可能な液晶テレビなどのハイエンド製品では、発光ダイオードの設置数の増加による輝度の向上等は必須条件であることから、その設置数増加は強く望まれている。

ところが、上記のような従来の照明装置では、１つのプリント回路（光源基板）の実装面上に、複数の発光ダイオード（発光素子）及び複数の駆動素子（駆動回路素子）を実装していたので、各発光ダイオード及び各駆動素子で生じた熱が相互に影響を及ぼしあい、各発光ダイオードの周囲温度が駆動素子からの熱によって大幅に上昇した。この結果、この従来の照明装置では、各発光ダイオードの発光効率が低下して、所望の発光量を得ることができないことがあった。特に、発光ダイオードの設置数を増加させた場合に、各発光ダイオードの発光量が大幅に低下して、発光品位を向上させるのが著しく困難となることがあり、上記のようなハイエンド製品に対応できないことがあった。

上記の課題を鑑み、本発明は、発光素子の設置数を増加させる場合でも、発光品位を向上させることができる照明装置、及びこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる照明装置は、発光素子と、前記発光素子が実装される実装面を有する光源基板とを備えた照明装置であって、
前記光源基板の実装面には、複数の前記発光素子が設けられ、
前記実装面の裏面には、前記発光素子を駆動する駆動回路素子が設けられていることを特徴とするものである。

上記のように構成された照明装置における光源基板では、その実装面及び裏面に対して、それぞれ複数の発光素子及び駆動回路素子を分散して設けている。これにより、発光素子の設置数を増加させる場合でも、上記従来例と異なり、発光素子で生じた熱と駆動回路素子で生じた熱とが相互に影響を及ぼしあうのを抑制することができ、複数の各発光素子の周囲温度が駆動回路素子からの熱によって上昇するのを防ぐことが可能となる。この結果、上記従来例と異なり、各発光素子の発光効率が低下するのを防止することができ、発光品位を向上させることができる。

また、上記照明装置において、前記光源基板の実装面には、所定の方向に沿って、かつ、所定の間隔をおいて配列された複数の前記発光素子を含んだ発光素子列が複数列設けられ、
前記実装面の裏面には、前記発光素子を駆動する駆動回路素子が前記複数列の発光素子列の間に配置されるように設けられていることが好ましい。

この場合、発光素子及び駆動回路素子の各々で生じた熱が相互に影響を及ぼしあうのをより確実に抑制することができ、照明装置の発光品位を容易に向上させることができる。また、発光素子列では、複数の発光素子が所定の方向に沿って、かつ、所定の間隔をおいて設けられているので、照明装置から照射される光に輝度ムラが生じるのを容易に防ぐことができる。

また、上記照明装置において、前記光源基板を収容するシャーシを備えるとともに、
前記光源基板の前記裏面に、前記発光素子で生じた熱を放熱する放熱部を設けるとともに、前記シャーシを介して前記放熱部からの熱を外部に放熱させることが好ましい。

この場合、放熱部が発光素子で生じた熱を実装面側から裏面側に伝えるので、当該熱の外部への放熱を効率よく行うことができる。

また、上記照明装置において、前記シャーシと前記放熱部との間に、伝熱部材を設けてもよい。

この場合、発光素子で生じた熱を外部に効率よく放熱させることができる。

また、上記照明装置において、前記伝熱部材には、弾性が付与されていることが好ましい。

この場合、伝熱部材はシャーシ及び放熱部に対して、付与された弾性にて面接触されることとなり、発光素子で生じた熱を確実にシャーシ側に伝えて外部に放熱させることができる。

また、上記照明装置において、前記伝熱部材には、接着性が付与されてもよい。

この場合、伝熱部材はシャーシ及び放熱部に対して、付与された接着性にて安定した状態で面接触されることとなり、発光素子で生じた熱をより確実にシャーシ側に伝えて外部に放熱させることができる。

また、上記照明装置において、前記発光素子は、発光ダイオードであってもよい。

この場合、消費電力が少なく、優れた環境性をもつ照明装置を容易に構成することができる。

また、上記照明装置において、前記発光素子には、発光色が互いに異なるとともに、白色光に混色可能な複数種類の発光ダイオードが用いられてもよい。

この場合、複数種類の各発光ダイオードの発光色の色純度を向上できるとともに、優れた発光品位を有する照明装置を容易に構成することができる。

また、上記照明装置において、前記発光素子には、発光色が互いに異なる複数種類の発光ダイオードが用いられ、かつ、白色光に混色可能な発光ダイオードセットが複数組含まれているとともに、
前記複数組の発光ダイオードセットは、前記実装面上で、前記所定の方向に沿って、かつ、所定の間隔をおいて設けられていることが好ましい。

この場合、発光ダイオードセット単位に発光ダイオードを発光させることにより、高性能な表示装置に対応することができる、エリアアクティブバックライト駆動方式の照明装置を構成することが可能となる。

また、本発明の表示装置は、表示部を備えた表示装置であって、
前記表示部には、上記いずれかの照明装置からの光が照射されることを特徴とするものである。

上記のように構成された表示装置では、発光素子の設置数を増加させる場合でも、発光品位を向上させることができる照明装置が用いられているので、高輝度で優れた表示品位を有する高性能な表示装置を容易に構成することができる。

本発明によれば、発光素子の設置数を増加させる場合でも、発光品位を向上させることができる照明装置、及びこれを用いた表示装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる照明装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図である。 上記照明装置の分解斜視図である。 上記液晶表示装置に設定された照明エリア及び表示エリアの具体例を説明する図である。 上記照明装置の要部構成を示す平面図である。 図４に示したＬＥＤ基板の構成を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）はそれぞれＬＥＤ基板の実装面、裏面、及び側面を示す図である。 図４に示したシャーシを示す斜視図である。 （ａ）は図４のＶIIａ−ＶIIａ線断面図であり、（ｂ）は図４のＶIIｂ−ＶIIｂ線断面図である。 上記液晶表示装置の要部構成を説明する図である。 図８に示したパネル制御部の構成例を示すブロック図である。 図８に示した照明制御部の構成例を示すブロック図である。 上記液晶表示装置の各部の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１は本発明の一実施形態にかかる照明装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図であり、図２は上記照明装置の分解斜視図である。図１において、本実施形態の液晶表示装置１は、前枠２と、この前枠２の後方に順次設けられた液晶パネル３及び本発明の照明装置４とを備えている。前枠２は、液晶パネル３の表示面を囲むように構成されている。液晶パネル３には、液晶層及び当該液晶層を挟むように設けられた一対の偏光板を有する（図示せず）、透過型の液晶表示素子が用いられている。また、液晶パネル３は、照明装置４からの平面状の光（照明光）が照射される表示部を構成しており、本実施形態では、液晶パネル３と照明装置４とが透過型の液晶表示装置１として一体化されている。

また、照明装置４は、図２も参照して、当該照明装置４の発光面を囲むように構成された枠体５と、枠体５の後方に順次設置された光学シート６及び発光素子（光源）としての発光ダイオードを実装した光源基板としての発光ダイオード基板（以下、"ＬＥＤ基板"と略称する。）８を収容するシャーシ７を備えている。光学シート６には、偏光シート、プリズム（集光）シート、あるいは拡散シートなどの公知の光学シート材が必要に応じて含められており、この光学シート６によって照明装置４からの上記照明光の輝度上昇などが適宜行われて、液晶パネル３の表示性能を向上させるようになっている。

また、液晶表示装置１では、液晶パネル３の表示面及び照明装置４の発光面に対して、それぞれ複数の表示エリア及び照明エリアが設定されている。そして、液晶表示装置１では、液晶パネル３での情報表示に応じて、複数の発光ダイオードを順次発光させるバックライトスキャン駆動と、照明エリア単位に発光ダイオードを点灯駆動させるエリアアクティブバックライト駆動とが並行して行われるようになっている（詳細は後述。）。

ここで、図３を参照して、まず液晶パネル３での表示エリア及び照明装置４での照明エリアについて具体的に説明する。

図３は、上記液晶表示装置１に設定された照明エリア及び表示エリアの具体例を説明する図である。

図３に例示するように、照明装置４では、（６×９）個のマトリクス状に設けられた合計５４個の照明エリア１−１、１−２、…、６−８、６−９（以下、"ｂａ"にて総称する。）が液晶パネル３側に対向配置されて上記照明光を発光する発光面（枠体５に囲まれた光学シート６の液晶パネル３側の表面）上に設けられている。つまり、これら照明エリアｂａでは、例えば液晶パネル３の表示面での横方向と平行な方向に沿って９個の照明エリアｂａが設定され、同表示面での縦方向と平行な方向に沿って６個の照明エリアｂａが設定されている。

また、照明エリア１−１、１−２、…、６−８、６−９では、液晶パネル３の表示面上に設けられた５４個の表示エリア（１）、（２）、…、（５３）、（５４）（以下、"ｐａ"にて総称する。）に対して、後述する発光ダイオードセットの光をそれぞれ入射させるように構成されている。これらの各表示エリアｐａには、複数の画素が含まれている。そして、液晶表示装置１では、上記のように、照明エリアｂａと表示エリアｐａとが基本的には１対１の関係で設定されており、１つの表示エリアｐａに対し、１つの照明エリアｂａからの照明光が表示すべき情報に応じて適宜照射されるエリアアクティブバックライトが構成されている。これにより、液晶表示装置１では、複数の照明エリアｂａ及び複数の表示エリアｐａを独立制御して、表示面でのコントラストを拡大することができるとともに、動画性能を向上することが可能となる。

尚、図３では、各照明エリアｂａ及び表示エリアｐａを明確に図示するために、同図に縦線及び横線にて互いに区切って示しているが、実際には、各照明エリアｂａ及び各表示エリアｐａは各々境界線や仕切部材などによって互いに区切られていない。但し、例えばシャーシ７の上方に仕切部材を設けて、各照明エリアｂａを互いに区切った構成とすることもできる。

次に、図４〜図７を参照して、照明装置４について具体的に説明する。

図４は上記照明装置４の要部構成を示す平面図である。図５は図４に示したＬＥＤ基板８の構成を説明する図であり、図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ）はそれぞれＬＥＤ基板８の実装面８ａ、裏面８ｂ、及び側面を示す図である。図６は図４に示したシャーシ７を示す斜視図である。図７（ａ）は図４のＶIIａ−ＶIIａ線断面図であり、図７（ｂ）は図４のＶIIｂ−ＶIIｂ線断面図である。

図４に例示するように、照明装置４では、シャーシ７の内部に、同図４の横方向及び縦方向にそれぞれ沿って、３個及び６個の矩形状のＬＥＤ基板８が設けられている。これらＬＥＤ基板８は、後に詳述するように、上記横方向で隣接するＬＥＤ基板８が互いに電気的に接続された状態で、シャーシ７に収容されている。すなわち、シャーシ７では、各々電気的に接続された３個のＬＥＤ基板８からなる６列のＬＥＤ基板群が構成されている。また、各ＬＥＤ基板８では、直線状に配列された複数、例えば６個の発光ダイオード９を含んだ発光ダイオード列が２列設けられており、合計１２個の発光ダイオード９が設置されている。尚、照明装置４では、液晶パネル３の大きさや当該液晶パネル３で要求される輝度や表示品位等の表示性能などに応じて、ＬＥＤ基板８の設置数、発光ダイオード９の設置数、種類やサイズ等が適宜選択されている。

具体的にいえば、図５に示すように、ＬＥＤ基板８の実装面８ａには、上記複数の各発光ダイオード９として、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の光をそれぞれ発光する赤色、緑色、及び青色の発光ダイオード９ｒ、９ｇ、９ｂを一体的に構成した、いわゆるスリーインワン（３ｉｎ１）タイプのものが使用されている。また、この３ｉｎ１タイプの各発光ダイオード９は、発光色が互いに異なる複数種類の発光ダイオードが用いられ、かつ、白色光に混色可能な上記発光ダイオードセットを構成している。さらに、ＬＥＤ基板８では、縦方向及び横方向で各々隣接する２個、合計４個の発光ダイオード９が上記５４個の各照明エリアｂａに割り当てられている。

また、実装面８ａ上では、図５（ａ）に示すように、上記横方向で互いに平行に２列の発光ダイオード列が設置されている。さらに、各発光ダイオード列では、６個の発光ダイオード９が所定の方向（横方向）に沿って、かつ、所定の間隔をおいて設けられている。これにより、照明装置４では、液晶パネル３への照明光に輝度ムラが発生するのを容易に防いで、当該照明装置４の発光品位を容易に向上できるようになっている。

また、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤ基板８では、その実装面８ａの裏面８ｂに、発光ダイオード９で生じた熱を放熱する放熱部としての放熱パターン１０が発光ダイオード９単位に設置されている。つまり、放熱パターン１０は、対応する発光ダイオード９の真裏（真下）の位置に配置され、実装面８ａ側から裏面８ｂ側にＬＥＤ基板８内部に設けられたスルーホールなどを介して発光ダイオード９からの熱を放熱パターン１０に効率よく伝えることができるように構成されている。

また、ＬＥＤ基板８の裏面８ｂでは、上記横方向に沿って、直線状に設けられた６個の放熱パターン１０を各々含んだ２列の放熱パターン列単位に、放熱パターン１０からシャーシ７側に熱を伝える伝熱部材としての伝熱テープ１２が取り付けられるようになっている。伝熱テープ１２には、例えばアクリル樹脂などの高い熱伝導率を有する帯状の合成樹脂シールが使用されており、伝熱テープ１２は、放熱パターン列を覆うように設けられている。そして、伝熱テープ１２は、発光ダイオード９で生じた熱をシャーシ７側に伝えて、外部に放熱させる（詳細は後述。）。

また、ＬＥＤ基板８の裏面８ｂには、２列の放熱パターン列の間、すなわち実装面８ａ上に実装された２列の発光ダイオード列の間に配置されるように、例えば３個のＬＥＤドライバ１１が実装されている。これらの各ＬＥＤドライバ１１は、発光ダイオード９を駆動する駆動回路素子であり、発光ダイオード９に対して定電流を供給する定電流回路、抵抗素子、コンデンサなどの所定の電子部品を集積化したＩＣによって構成されている。また、各ＬＥＤドライバ１１は、ＬＥＤ基板８内部に設けられたスルーホールなどを介して４個の発光ダイオード９に電気的に接続されており、後述の照明制御部からの指示信号に基づき接続された４個の発光ダイオード９を個別に駆動するようになっている。また、このようにＬＥＤ基板８では、熱発生源である発光ダイオード９及びＬＥＤドライバ１１が実装面８ａと裏面８ｂとに分けられて実装されている。

さらに、ＬＥＤ基板８の裏面８ｂでは、互いに平行な左端部及び右端部に、端子部８ｃ１及び８ｃ２がそれぞれ設けられている。これらの端子部８ｃ１、８ｃ２は、図示を省略したプリント回路を介してＬＥＤドライバ１１に電気的に接続されている。また、端子部８ｃ１、８ｃ２は、スルーホールなどを介して直接的、あるいはＬＥＤドライバ１１を介して間接的に発光ダイオード９に電気的に接続されている。そして、ＬＥＤ基板８では、端子部８ｃ１、８ｃ２を介して、後述の照明制御部からの指示信号が入力されるとともに、図示を省略した電源から電力が供給されるように構成されている。

また、ＬＥＤ基板８では、図５（ｃ）に示すように、発光ダイオード９及びＬＥＤドライバ１１がそれぞれ実装面８ａ及び裏面８ｂから突出するように設けられている。これらの発光ダイオード９及びＬＥＤドライバ１１は、対応する実装面８ａ及び裏面８ｂ上に設けられたプリント回路に対して、ハンダ付けを用いて実装されて固定されている。

シャーシ７には、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属が使用されており、発光ダイオード９で生じた熱を外部に放熱するようになっている。具体的にいえば、図６に示すように、シャーシ７は、当該シャーシ７の側壁部を構成する額縁状の枠体７ａと、枠体７ａの一端側（下側）を閉塞するように当該枠体７ａに一体的に設けられた平板状の底板７ｂとを備えている。また、シャーシ７には、ＬＥＤ基板８を支持する支持部７ｃ１、７ｃ２と、上記横方向で隣接する２つのＬＥＤ基板８を互いに電気的に接続する接続部７ｄと、ＬＥＤ基板８と照明制御部１７及び上記電源とを電気的に接続する接続部７ｅとが設けられている。また、シャーシ７には、上記横方向と平行に設けられた６条の溝７ｆ及び上記縦方向と平行に設けられた３条の溝７ｇが設けられており、１２個の接続部７ｄ及び６個の接続部７ｅが溝７ｆ、７ｇの交差部でシャーシ７の底面７ｂに一体的に設置されている。

詳細には、シャーシ７の底板７ｂは、所望の剛性（強度）を有するように厚さ寸法や材質などが決定されており、当該底板７ｂ上に長方形状の支持部７ｃ１、７ｃ２が固定されている。また、支持部７ｃ１では、その上記発光面側（上側）の表面積が支持部７ｃ２の同表面積のほぼ２倍とされており、支持部７ｃ１は、縦方向で隣接して設置される２つのＬＥＤ基板８を支持するように構成されている。一方、最上段及び最下段の支持部７ｃ２は、最上行及び最下行のＬＥＤ基板８をそれぞれ支持するようになっている。さらに、シャーシ７では、溝７ｆが縦方向で隣接する２つの支持部７ｃ１の間及び縦方向で隣接する支持部７ｃ１と支持部７ｃ２との間に形成されており、ＬＥＤドライバ１１が溝７ｆ内に配置された状態で、ＬＥＤ基板８は、対応する支持部７ｃ１、７ｃ２にて支持されるようになっている。

すなわち、図７（ａ）に例示するように、ＬＥＤ基板８では、ＬＥＤドライバ１１が溝７ｆ内に収納された状態で、伝熱テープ１２を介在させて支持部７ｃ１、７ｃ２上に置かれて支持されている。また、この伝熱テープ１２には、熱伝導性だけでなく弾性が付与されており、伝熱テープ１２は、ＬＥＤ基板８の放熱パターン１０及び支持部７ｃ１、７ｃ２との各密着性を向上させるように構成されている。さらに、伝熱テープ１２では、その両面、すなわちＬＥＤ基板８側の表面及び支持部７ｃ１、７ｃ２側の表面に接着性が付与されており、これらの各表面に当接するＬＥＤ基板８の裏面８ｂ及び支持部７ｃ１、７ｃ２の表面と確実に、かつ、安定した状態で面接触するようになっている。

以上のように、伝熱テープ１２がＬＥＤ基板８とシャーシ７との各密着性を高めつつ、これらＬＥＤ基板８とシャーシ７との各間で確実に、かつ、安定した状態で面接触するように構成されているので、本実施形態の照明装置４では、伝熱テープ１２によるＬＥＤ基板８側からシャーシ側への熱伝導の効率が低下するのを極力防止することができる。この結果、本実施形態の照明装置４では、発光ダイオード９で生じた熱を、放熱パターン１０、伝熱テープ１２、支持部７ｃ１、７ｃ２、及び底板７ｂを経てシャーシ７の外部に迅速に、かつ、より効率よく放熱させることができる。従って、本実施形態の照明装置４では、周囲温度の変動に起因して発光ダイオード９の発光量が変動するのを防止することができ、優れた発光品位の照明装置４をより容易に構成することができる。

尚、上記の説明以外に、伝熱シート１２を用いることなく、ＬＥＤ基板８の放熱パターン１０とシャーシ７の支持部７ｃ１、７ｃ２とを直接的に接触させる構成でもよい。また、伝熱シート１２の代わりに、硬化後にゴム弾性体となる熱伝導性を有する接着剤を使用することもできる。また、シャーシ７の底板７ｂに、例えばヒートシンクを設置して、当該シャーシ７の放熱能力を高めたり、ファンや水（冷却媒体）が流通されるウォータジャケット等の発光ダイオードの熱を強制冷却可能な放熱機構を底板７ｂの背面側に設けたりしてもよい。

また、シャーシ７では、１２個の各接続部７ｄが上記横方向で隣接する２つのＬＥＤ基板８の間に配置されるように、シャーシ７の底板７ｂに一体的に取り付けられている。すなわち、図６に示すように、６個の接続部７ｄが上記縦方向と平行に設けられた３条の溝７ｇのうち、同図の左側及び中央の溝７ｇの内部で所定の間隔をおいて、直線状に設けられている。

また、これらの各接続部７ｄには、図７（ｂ）に例示するように、ＬＥＤ基板８の端子部８ｃ２に接して導通する金属膜７ｄ１と、ゴム材などの弾性体を用いて構成されるとともに、金属膜７ｄ１に一体化されて当該金属膜７ｄ１を支持する支持体７ｄ２とが設けられている。また、支持体７ｄ２は、ネジあるいは接着剤など固定手段（図示せず）によって底板７ｂに取り付けられており、各接続部７ｄは、弾性変形可能な状態で、シャーシ７の底板７ｂに一体的に取り付けられている。

さらに、各接続部７ｄでは、金属膜７ｄ１上に横方向で隣接する２つのＬＥＤ基板８の端子部８ｃ１、８ｃ２が載置されることで、これらのＬＥＤ基板８を互いに電気的に接続可能に構成されている。これにより、本実施形態の照明装置４では、ＬＥＤ基板８のシャーシ７への組付作業を簡単に、かつ、高精度に行うことができ、照明装置４の生産性を高めることができる。しかも、本実施形態の照明装置４では、ＦＰＣなどの電気配線や専用のコネクタなどを用いることなく、ＬＥＤ基板８どうしを電気的に接続しているので、図４に例示したように、デッドスペースを生じることなく、シャーシ７に複数のＬＥＤ基板８を収容させることができ、照明装置４が大型化するのを容易に防ぐことができる。

また、６個の各接続部７ｅは、図６の右側の溝７ｇの内部で所定の間隔をおいて、直線状に設けられている。また、これらの各接続部７ｅは、接続部７ｄと同様に、枠体７ａ及び底板７ｂに対し電気的に絶縁された状態で、かつ、底板７ｂに対して弾性変形可能な状態で、シャーシ７の底板７ｂに一体的に取り付けられている。また、各接続部７ｅには、一端部が後述の照明制御部及び上記電源に接続されたＦＰＣ（図示せず）の他端部が電気的に接続されており、ＬＥＤ基板８側への上記指示信号の出力及び電力供給が行われるようになっている。

以上のように、接続部７ｄ、７ｅが、弾性変形可能な状態でシャーシ７に一体的に設けられているので、端子部８ｃ１、８ｃ２との電気的な接続をより確実な状態で行わせることができる。また、各接続部７ｄ、７ｅはシャーシ７に対し弾性変形可能とされているので、上記ネジなどの固定手段によってＬＥＤ基板８をシャーシ７に固定するときでも、当該接続部７ｄ、７ｅを介して接続されるＬＥＤ基板８のシャーシ７の底板７ｂからの高さ寸法を容易に所定値に合わせることが可能となる。この結果、本実施形態の照明装置４では、ＬＥＤ基板８とシャーシ７との組付精度を簡単に高めることができる。

尚、上記の説明以外に、接続部７ｄ、７ｅに代えて、シャーシ７に対し、着脱可能に構成された接続部材を使用することもできる。また、ＬＥＤ基板８の実装面８ａ側及び裏面８ｂ側に端子部を設けて、接続部を介在させることなく、２つのＬＥＤ基板を互いに電気的に接続させることもできる。

続いて、図８〜図１１を参照して、本実施形態の液晶表示装置１での上記バックライトスキャン駆動及びエリアアクティブバックライト駆動について具体的に説明する。

図８は、上記液晶表示装置１の要部構成を説明する図である。図９は図８に示したパネル制御部の構成例を示すブロック図であり、図１０は図８に示した照明制御部の構成例を示すブロック図である。図１１は、上記液晶表示装置１の各部の動作を示すタイミングチャートである。

図８において、制御部１３には、ＴＶ（受像機）あるいはＰＣなどの信号源（図示せず）を介して液晶表示装置１の外部から画像信号が入力されるようになっている。また、この制御部１３は、入力された画像信号を用いて、液晶パネル３の駆動制御を実質的に行うようになっている。さらに、制御部１３は、入力された画像信号を用いて、照明装置４の駆動制御も実質的に行うように構成されている。

具体的にいえば、制御部１３には、上記画像信号を用いて、液晶パネル３を画素単位に駆動制御するパネル制御部１４、画像信号を用いて、照明装置４の各発光ダイオード９の駆動制御を行う照明制御部１５、及び画像信号に含まれたフレーム単位の表示データを記憶可能に構成されたフレームメモリ１６が設けられている。また、制御部１３には、液晶表示装置１に付随するリモートコントローラ（図示せず）などから調光指示信号が入力されるように構成されており、照明制御部１５が、入力された調光指示信号に基づき、発光ダイオード９のへの供給電力を変更するようになっている。

また、パネル制御部１４は、ソースドライバ１７及びゲートドライバ１８への各指示信号を出力するようになっている。さらに、パネル制御部１４では、照明制御部１５に設けられた後述のエリアクロストーク補正部から上記各照明エリアｂａの輝度値が通知されるようになっており、ソースドライバ１７への指示信号は通知された各照明エリアｂａの輝度値を反映した信号に補正された後、パネル制御部１４からソースドライバ１７に出力されるようになっている。

ソースドライバ１７及びゲートドライバ１８は、液晶パネル３に設けられた複数の画素を画素単位に駆動する駆動回路であり、ソースドライバ１７及びゲートドライバ１８には、複数の信号線Ｓ１〜ＳＭ（Ｍは、２以上の整数）及び複数の制御線Ｇ１〜ＧＮ（Ｎは、２以上の整数）がそれぞれ接続されている。これらの信号線Ｓ１〜ＳＭ及び制御線Ｇ１〜ＧＮは、マトリクス状に配列されており、当該マトリクス状に区画された各領域には、上記複数の各画素の領域が形成されている。また、これらの複数の画素には、赤色の画素Ｐｒ、緑色の画素Ｐｇ、及び青色の画素Ｐｂが含まれている。また、これら赤色、緑色、及び青色の画素Ｐｒ、Ｐｇ、及びＰｂは、例えばこの順番で、各制御線Ｇ１〜ＧＮに平行に順次配設されている。

また、各制御線Ｇ１〜ＧＮには、画素毎に設けられたスイッチング素子１９のゲートが接続されている。一方、各信号線Ｓ１〜ＳＭには、スイッチング素子１９のソースが接続されている。また、各スイッチング素子１９のドレインには、画素毎に設けられた画素電極２０が接続されている。また、各画素では、共通電極２１が液晶パネル３に設けられた上記液晶層を間に挟んだ状態で画素電極２０に対向するよう構成されている。

また、パネル制御部１４には、図９も参照して、画像処理部２２及び表示データ補正演算部２３が設けられており、入力された画像信号を使用して、ソースドライバ１７及びゲートドライバ１８への各指示信号を生成するように構成されている。つまり、画像処理部２２は、フレームメモリ１６に格納された画像信号の表示データに基づいてゲートドライバ１８への指示信号を生成して当該ゲートドライバ１８に出力する。これにより、ゲートドライバ１８は、画像処理部２２からの指示信号を基に制御線Ｇ１〜ＧＮに対して、対応するスイッチング素子１７のゲートをオン状態にするゲート信号を順次出力する。また、画像処理部２２は、上記表示データに基づいてソースドライバ１７への指示信号を生成して表示データ補正演算部２３に出力する。

表示データ補正演算部２３には、画像処理部２２からのソースドライバ１７への指示信号だけでなく、上記エリアクロストーク補正部から各照明エリアｂａの輝度値が入力される。これらの各照明エリアｂａの輝度値は、後述のクロストーク値を用いて補正された後の輝度値であり、周囲の照明エリアｂａからの光のクロストークの影響が考慮された値である。そして、表示データ補正演算部２３は、ソースドライバ１７への指示信号について、上記の各照明エリアｂａの輝度値を用いて画素単位に補正し、新たな指示信号を生成してソースドライバ１７に出力する。これにより、ソースドライバ１７は、表示データ補正演算部２３からの指示信号に基づいて、上記表示面に表示される情報の輝度（階調）を指定する電圧信号（階調電圧）を信号線Ｓ１〜ＳＭに対して適宜出力する。

照明制御部１５には、図１０も参照して、エリア輝度演算部２４と、エリアクロストーク補正部２５と、ＬＥＤ駆動制御部２６とが設けられている。また、この照明制御部１５は、入力された画像信号に応じて、上記６列のＬＥＤ基板群を順次点灯駆動させるようになっている（詳細は後述。）。

エリア輝度演算部２４は、上記照明エリアｂａ毎に、対応する表示エリアｐａに含まれた画素の輝度情報を、入力された画像信号から取得する。また、エリア輝度演算部２４は、取得した画素の輝度情報を用いて、各照明エリアｂａでの赤色、緑色、及び青色の各色の輝度値を演算して求める輝度演算処理を行うようになっている。さらに、エリア輝度演算部２４は、求めた各照明エリアｂａでの赤色、緑色、及び青色の各色の輝度値をエリアクロストーク補正部２５に出力するよう構成されている。

エリアクロストーク補正部２５には、エリア輝度演算部２４からの複数の各照明エリアｂａでの赤色、緑色、及び青色の各色の輝度値が入力されるようになっている。また、エリアクロストーク補正部２５は、照明エリアｂａ毎に、その対応する表示エリアｐａに対して、周囲の照明エリアｂａから入射される光のクロストーク値を判別して、判別したクロストーク値を基に複数の照明エリアｂａの各輝度値を補正するエリアクロストーク補正処理を行うよう構成されている。さらに、エリアクロストーク補正部２５では、赤色、緑色、及び青色の色毎に、上記エリアクロストーク補正処理を実施するようになっている。

ＬＥＤ駆動制御部２６は、液晶パネル３での情報表示に応じて、複数の照明エリアｂａを順次発光させる上記バックライトスキャン駆動を行うように構成されている。また、このバックライトスキャン駆動では、複数の照明エリアｂａが所定の点灯方向で順番に、かつ、複数の照明エリアｂａは各々点灯方向で隣接する少なくとも一方の照明エリアｂａと所定の重複期間の間、同時に、光を出射するように、対応する発光ダイオード９が順次点灯駆動されるようになっている。これにより、本実施形態の照明装置４では、バックライトスキャン駆動及びエリアアクティブバックライト駆動が並行して行われる。

具体的にいえば、本実施形態の照明装置４では、図１１にＩ〜ＶＩにて示すように、上記点灯方向としての表示面の縦方向に沿って、横方向で隣接するＬＥＤ基板８が互いに電気的に接続された６列のＬＥＤ基板群が順次点灯駆動されるようになっている。また、これらの各ＬＥＤ基板群では、同じ時間間隔に設定されたＬＥＤ点灯期間で点灯されるようになっており、さらには上記重複期間の間、縦方向で隣接するＬＥＤ基板群と同時に点灯駆動されるように構成されている。

言い換えれば、本実施形態の照明装置４では、図４に示した発光ダイオード９において、図４の最も上側に設置された３個のＬＥＤ基板８に実装された３６個の発光ダイオード９が同時に点灯駆動されるので、これら発光ダイオード９に応じて設けられた照明エリア１−１、…、１−９（図３）から対応する表示エリア（１）、…、（９）（図３）に向かって照明光が同時に出射される。その後、照明エリア１−１、…、１−９からの照明光が照射されているときに、上側から２段目に並べられた３個のＬＥＤ基板８に実装された３６個の発光ダイオード９が同時に点灯駆動されるので、照明エリア２−１、…、２−９（図３）から対応する表示エリア（１０）、…、（１８）（図３）に向かって照明光が同時に出射される。以降、図１１にＬＥＤ点灯期間にて示したタイミングにより、表示面の横方向に平行に設けられた照明エリアｂａどうしが同時に発光して、対応する表示エリアｐａに対して照明光を出射する。

また、本実施形態の照明装置４では、１フレーム期間と走査期間と同じ時間間隔で設定されるとともに、１フレーム期間内に、液晶応答期間及びＬＥＤ点灯期間が設定されている。また、本実施形態の照明装置４では、全ての発光ダイオード９はＬＥＤ点灯期間以外の間、消灯状態とされており、照明エリアｂａでの消灯動作に応じて、表示面の表示エリアｐａを順次黒階調にて表示させる黒挿入期間が設けられている。これにより、本実施形態の液晶表示装置１では、動画像表示を行うときでも、表示品位が低下するのを確実に防げるようになっている。

以上のように構成された本実施形態の照明装置４では、ＬＥＤ基板（光源基板）８の実装面８ａ及び裏面８ｂに対して、それぞれ複数の発光ダイオード（発光素子）９及びＬＥＤドライバ（駆動回路素子）１１を分散して設けている。これにより、本実施形態の照明装置４では、発光ダイオード９の設置数を増加させる場合でも、上記従来例と異なり、発光ダイオード９で生じた熱とＬＥＤドライバ１１で生じた熱とが相互に影響を及ぼしあうのを抑制することができる。この結果、本実施形態の照明装置４では、上記従来例と異なり、複数の各発光ダイオード９の周囲温度がＬＥＤドライバ１１からの熱によって上昇するのを防いで、各発光ダイオード９の発光効率が低下するのを防止することができる。従って、本実施形態では、照明装置４の発光品位を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、発光ダイオード９の設置数を増加させる場合でも、発光品位が向上された照明装置４が使用されているので、高輝度で優れた表示品位を有する高性能な液晶表示装置１を容易に構成することができる。

また、本実施形態では、ＬＥＤ基板８の裏面８ｂに放熱パターン（放熱部）１０を発光ダイオード９単位に設けることにより、複数の各発光ダイオード９で生じた熱を実装面８ａ側からシャーシ７側に効率よく伝えているので、各発光ダイオード９からの熱の外部への放熱を効率よく行うことができる。この結果、本実施形態では、照明装置４の発光品位を容易に向上させることが可能となる。また、このように放熱パターン１０が発光ダイオード９単位に設けられているので、図１１に例示したように、６列のＬＥＤ基板群が順次点灯駆動されたときでも、各発光ダイオード列に含まれた発光ダイオード９で生じた熱を適宜放熱させることができる。この結果、本実施形態の照明装置４では、バックライトスキャン駆動、及びエリアアクティブバックライト駆動を並行して行うときでも、複数の各発光ダイオード９を安定動作させることができ、発光品位が低下するのを防ぐことができる。

尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、本発明を透過型の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、本発明の照明装置はこれに限定されるものではなく、光源の光を利用して、画像、文字などの情報を表示する非発光型の表示部を備えた各種表示装置に適用することができる。具体的には、半透過型の液晶表示装置、あるいは上記液晶パネルをライトバルブに用いたリアプロジェクションなどの投写型表示装置に本発明の照明装置を好適に用いることができる。

また、上記の説明以外に、本発明は、レントゲン写真に光を照射するシャウカステンあるいは写真ネガ等に光を照射して視認をし易くするためのライトボックスや、看板や駅構内の壁面などに設置される広告等をライトアップする発光装置の照明装置として好適に用いることができる。

また、上記の説明では、直線状に並べられた６個の発光ダイオードを含んだ発光ダイオード列を２列設けたＬＥＤ基板を使用するとともに、直線状に配列され、かつ、電気的に接続された各々３個のＬＥＤ基板からなる６列のＬＥＤ基板群を用いた場合について説明した。しかしながら、本発明は複数の発光素子が実装面上に実装された光源基板において、前記実装面の裏面に発光素子を駆動する駆動回路素子を設けるものであれば、光源基板の構成（発光素子の設置数や種類を含む。）、光源基板の設置数や接続方法などは上記のものに何等限定されない。

但し、上記実施形態のように、光源基板の実装面に複数列の発光素子列を実装するときでは、当該実装面の裏面において、複数列の発光素子列の間に配置されるように駆動回路素子を設ける場合の方が、発光素子及び駆動回路素子の各々で生じた熱が相互に影響を及ぼしあうのをより確実に抑制することができ、照明装置の発光品位を容易に向上させることができる点で好ましい。また、実装面上に１列の発光素子列だけを実装するときでは、発光素子列に含まれた各発光素子の直下（真下）以外の箇所で、駆動回路素子を裏面に実装することで、上記放熱パターンを対応する発光ダイオードの真裏（真下）の位置に配置することができる点で好ましい。

また、上記の各実施形態のように、発光素子に発光ダイオードを使用する場合の方が、消費電力が少なく、優れた環境性をもつ照明装置を容易に構成することができる点での好ましい。

また、上記の説明では、ＲＧＢの発光ダイオードを一体化した複数の３ｉｎ１タイプの発光ダイオードを使用した場合について説明したが、本発明の発光ダイオードはこれに限定されるものではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ単色個別の発光ダイオードを用いたり、白色光の発する白色（Ｗ）の発光ダイオードを用いたり、ＲＧＢＷや、ＧＲＧＢなど４つの発光ダイオードを一体化した、いわゆるフォーインワン（４ｉｎ１）タイプの発光ダイオードを適用したりすることもできる。また、ＲＧＢＷ以外の色の発光ダイオードを追加することもできる。この場合には、液晶パネルの画素構成にも色の追加が必要となるが、より広範囲の色を再現できるようになる。具体的な追加する色としては、例えばイエロー、マゼンダ等がある。

但し、上記の各実施形態のように、発光色が互いに異なるとともに、白色光に混色可能な複数種類（例えば、ＲＧＢ）の発光ダイオードを用いる場合の方が、白色の発光ダイオードのみで構成する場合に比べて、複数種類の各発光ダイオードの発光色に対応した色純度を向上できる点で好ましい。さらには、優れた発光品位を有する照明装置、ひいては優れた表示品位を有する表示装置を容易に構成することができる点でも好ましい。

また、上記の説明では、直下型の照明装置を構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば照明装置の発光面の下方に単一の導光板を設けるとともに、当該導光板を囲んだ四辺の少なくとも一辺に対して、平行に複数の光源基板を配列したエッジライト型の照明装置や発光素子毎に導光板を設けたタンデム型などの他の形式の照明装置にも適用することができる。また、光源基板の実装面上に導光板等の光学部材を設置する必要があるタンデム型などの照明装置に適用する場合でも、図５に示したように、本発明では、光源基板の実装面側に上記コネクタなどの発光素子以外の電気部品などの設置を省略しているので、上記光学部材の設置を容易に行えたり、照明装置の薄型化を容易に図れたりすることができる。

また、上記の説明以外に、本発明は例えば入力された画像信号に応じて、複数の各照明エリアに含まれた発光素子からの発光量を照明エリア単位に定めるとともに、全ての発光素子を同時に点灯または消灯させる全面一括フラッシュ駆動を実施可能に構成された照明装置や、光源基板上に直線状に配列された複数の発光素子において、フリッカや輝度ムラの発生を防止するために、隣接する２つの発光素子に対して、ＰＷＭ調光のオン／オフの位相を互いにずらした状態で、当該隣接する２つの発光素子の点灯駆動を実施可能に構成された照明装置にも適用することができる。

本発明は、発光素子の設置数を増加させる場合でも、発光品位を向上させることができる照明装置、及びこれを用いた高性能な表示装置に対して有用である。

Claims (8)

1. 発光素子と、前記発光素子が実装される実装面を有する光源基板とを備えた照明装置であって、
   前記光源基板の実装面には、所定の方向に沿って、かつ、所定の間隔をおいて配列された複数の前記発光素子を含んだ発光素子列が複数列設けられ、
   前記実装面の裏面には、前記発光素子を駆動する駆動回路素子が前記複数列の発光素子列の間に配置されるように設けられ、
   前記光源基板を収容するシャーシを備えるとともに、
   前記光源基板の前記裏面に、前記発光素子で生じた熱を放熱する放熱部を設けるとともに、前記シャーシを介して前記放熱部からの熱を外部に放熱させ、
   前記シャーシと前記放熱部との間に設けられる支持部によって形成される溝に前記駆動回路素子が収容される
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記シャーシと前記放熱部との間に、伝熱部材を設けた請求項１に記載の照明装置。
3. 前記伝熱部材には、弾性が付与されている請求項２に記載の照明装置。
4. 前記伝熱部材には、接着性が付与されている請求項２または３に記載の照明装置。
5. 前記発光素子は、発光ダイオードである請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記発光素子には、発光色が互いに異なるとともに、白色光に混色可能な複数種類の発光ダイオードが用いられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記発光素子には、発光色が互いに異なる複数種類の発光ダイオードが用いられ、かつ、白色光に混色可能な発光ダイオードセットが複数組含まれているとともに、
   前記複数組の発光ダイオードセットは、前記実装面上で、前記所定の方向に沿って、かつ、所定の間隔をおいて設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 表示部を備えた表示装置であって、
   前記表示部には、請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置からの光が照射されることを特徴とする表示装置。

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