JP2008181750A - 光源モジュール及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光ダイオードを用いた光源モジュールであって、チップ状の発光ダイオードを用いた場合であっても、輝度むらや色度むらの小さい面光源を形成できる光源モジュール、及びこの光源モジュールを用いた光源装置を提供すること。
【解決手段】 光源モジュール１０では、配線基板１１の表面（発光面）上にＬＥＤチップ１３〜１６を実装し、反対側の裏面に入口側接続端子１９および出口側接続端子２０を形成する。複数個の光源モジュール１０を用いた光源装置では、モジュール１０間の電気的接続は、接続手段２１を裏面側に設けて行う。この光源装置は、比較的低出力で小型のＬＥＤチップを配線基板１１に直付けし、多数のＬＥＤチップを配置することによって、薄型で、輝度むらや色度むらの小さい擬似面光源を形成することができる。ＬＥＤ１個当たりの発熱量が小さいので、ＬＥＤが発生した熱は、裏面側に配置した支持体３ａを介して放熱可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードを備えた光源モジュール、及びこの光源モジュールを備えた光源装置に関するものである。

近年、青色光を発光する発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）が開発され、また、ＬＥＤの高出力化が進んだことにより、ＬＥＤを用いる光源装置が注目されている。ＬＥＤ光源装置は、光の出射を必要とするいかなる分野においても使用することができるが、例えば、液晶表示装置（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）用のバックライト装置や、高輝度が要求される自動車のヘッドライトやストップランプ、信号灯、屋外用大型ディスプレイなどの用途への応用が進められている。

現在、バックライト方式のカラー液晶表示装置は、携帯電話や液晶テレビなどの電子機器の表示部として、また、パーソナルコンピュータ（Personal Computer；ＰＣ）用の表示装置などとして、広く用いられている。この液晶表示装置では、カラーフィルタを備えた透過型液晶表示パネルの背面側を、バックライト装置から出射する白色光で照射し、照射光が液晶表示パネルを透過する透過率を制御することによって、画像を表示する。バックライト装置は面光源として用いられているので、良質の画像を形成するためには、発光面上での輝度むらや色度むらが小さいことが重要である。従来、バックライト装置の光源としては、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lighting；ＣＣＦＬ）が用いられてきた。

発光ダイオードを用いるＬＥＤバックライト装置は、通常、光の三原色に対応する赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを備え、これらから出射される三原色光の混合によって白色光を形成する。ＬＥＤバックライト装置を用いると、ＣＣＦＬとは異なり、水銀を用いていないので、水銀による環境汚染を引き起こすことがない。また、ＬＥＤの発光光は色純度が高いため、色再現範囲が広くなる。また、輝度が高く、出力を容易に変更することができ、応答速度が速いので、ダイナミックレンジの広い、動画応答性の高い画像を形成することができる。また、コンパクトで、発光効率が高く、長寿命であるので、大型化や薄型化や低消費電力化に適している。

ＬＥＤは点光源的な発光素子であるから、バックライト装置のように面光源的であることを要求される光源装置を形成するには、基板上に多数のＬＥＤを配置し、これらから出射される光の進路を、光拡散板や反射シートなどによる多重反射や多重屈折や散乱などによってランダム化する必要がある。このような装置では、ＬＥＤが配置されている基板面が面光源における発光面に相当することになるが、この発光面とみなされる基板面（以下、簡単に発光面と呼ぶことがある。）上での輝度むらや色度むらが小さいこと、および光出射効率が高いことが、光源装置の性能として重要である。

実際にバックライト装置の発光部を形成するには、配線基板上に複数個のＬＥＤを配置した光源モジュールを形成し、この光源モジュールの複数個を同一平面上に配置して発光部とする場合が多い。配線基板上のＬＥＤの形態としては、パッケージ化されたＬＥＤを基板上に並べた形態や、従来、ＬＥＤ表示器などで行われているように（例えば、特開平１０−２９４４９８号公報など参照。）、ＬＥＤチップを基板上に直接実装し、チップ電極と配線電極とをワイヤ配線などで接続し、ＬＥＤチップを透明樹脂で封止した形態などが考えられる。

例えば、後述の特許文献１には、バックライト装置の光源として、側面発光型の赤色ＬＥＤ（Ｒ）、緑色ＬＥＤ（Ｇ）、および青色ＬＥＤ（Ｂ）を９〜１７ｍｍのピッチでアレイ状に配置した光源モジュールを使用する例が示されている。ＬＥＤの配列パターンとしては、ＧＲＢＧ、ＧＲＢＲＧ、ＲＧＢＧＲなどの様々な反復シーケンスが示されている。これらの光源モジュールから出射された三原色光は、反射壁と反射底面と拡散器とを有する混合チャンバ内で混合され、所定の白色光として出射される。

また、後述の特許文献２には、複数個のＬＥＤを列状に配列させた光源モジュール（ＬＥＤユニット）をアレイ状または２次元マトリックス状に配列させてバックライト装置の発光部を形成する際に、各光源モジュールの色度特性および輝度特性を実測し、この測定結果に基づいて各光源モジュールを４つのグループに分類し、特性の近い２つのグループの光源モジュールを主モジュールおよび副モジュールとして適切に配置して用いることにより、色度むらや輝度むらの小さい発光部を形成した、バックライト装置が提案されている。特許文献２には、このようにすると、色度や輝度にばらつきのあるＬＥＤを無駄なく利用して、効率よく所定の発光特性を有するバックライト装置を構成することができると述べられている。

特開２００５−３３２８２８号公報（第６、７及び１０頁、図３及び４） 特開２００６−１３３７０８号公報（第９及び１１−１７頁、図４、１５、１６及び１８）

特許文献１や特許文献２では、レンズなどと一体化され、パッケージされた、比較的高出力の大型ＬＥＤを用いることが想定されている。このため、配線基板表側面にＬＥＤを実装した光源モジュールでは、ＬＥＤから発生する熱を裏面側に効率よく放熱するために、配線基板裏側面が突起物などのない平坦面とされ、アルミニウムなどからなる放熱板が貼り付けられている（Ｌｕｍｉｌｅｄｓ社のＷｅｂサイト：www.lumileds.com、およびＯｓｒａｍ社のＷｅｂサイト：www.osram-os.com など参照。）。このため、ＬＥＤ間の配線ばかりでなく、光源モジュール間の電気的接続も発光面側で行うことが必要になる。

図５は、比較的低出力の小型ＬＥＤチップを配線基板上に直接実装した光源モジュールにおいて、上記と同様の配線構造を採用した場合に生じる問題点を説明するための説明図である。図５（ａ）は、そのような光源モジュールの一例を示す平面図である。図５（ａ）に示す光源モジュール１００は、配線基板１１１と、配線基板１１１の表側面（発光面）上に実装された複数のＬＥＤチップ１３〜１６と、表側面に形成された入口側接続端子１１９および出口側接続端子１２０とを有している。配線基板１１１の材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂などが用いられる。

各ＬＥＤチップは、例えば、１個の赤色ＬＥＤ１３と、２個の緑色ＬＥＤ１４および１５と、１個の青色ＬＥＤ１６とが近接して配置され、ＬＥＤユニット１７を形成するように構成されている。１つの光源モジュール１００には、複数個のＬＥＤユニット１７が設けられる。図５に示した例では、５個のＬＥＤユニット１７が、配線基板１１１の長手方向に所定の間隔をおいて並べられている。

光源モジュール１００において、従来と同様に、配線基板１１１の裏側面にアルミニウムなどからなる放熱板が貼り付けられているとすると、光源モジュール間の電気的接続を、入口側接続端子１１９および出口側接続端子１２０を用いて表側面（発光面）側で行うことが必要になる。図５（ｂ）〜（ｄ）は、２つの光源モジュール１００の間を発光面側で接続する場合の形態を示している。図５（ｂ）はコネクタで接続する場合の例であり、図５（ｃ）はフラットケーブル（Flexible Flat Cable；ＦＦＣ）で接続する場合の例であり、図５（ｄ）は、横位置に接続端子を設け、コネクタとハーネスで接続する場合の例である。いずれの場合でも、光源モジュール１００間の電気的接続のために発光面側に設けられる接続手段が、配線基板１１１から突出して設けられた突起物になる。

コネクタによる接続では、配線基板１１１にコネクタを装着して、コネクタ間をフラットケーブルやハーネスで接続する。この方法は、接続が簡単になる反面、コネクタによって高く、大きい突起物が形成される。フラットケーブルによる接続では、コネクタを使わず、フラットケーブル末端において露出している導体端子を配線基板１１１の端子にはんだなどで直接接合する。この方法は、コネクタ接続に比べて突起物が小さくなる反面、はんだ付けなどの作業量が増え、コスト高になる。

パッケージ化された、比較的高出力の大型ＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤの発光部が配線基板面よりかなり高い位置にあるため、このような突起物の存在はさほど問題にはならない。しかし、小型ＬＥＤチップ１３〜１６を配線基板１１１の上に直接実装した光源モジュール１００においては、ＬＥＤチップ１３〜１６の発光部が配線基板１１１の表面とほぼ同じ高さにあるため、接続手段からなる上記突起物は各ＬＥＤチップ１３〜１６から出射された光の進路を妨害する障害物となり、赤色光、緑色光、および青色光の輝度むらの原因となり、色度むらを発生させる。

また、接続手段によって発光面側に凹凸が形成されているため、配線基板１１１の表側面に接して反射シートを配置した場合、反射シートがたわみ、光学的な一様性が損なわれる。また、接続手段が突出している位置で反射シートに切り欠き部を形成したり、この位置を避けて反射シートを配置したりした場合にも、光学的な一様性が損なわれる。これらの結果、光学的な性能が低下し、輝度むらや色度むらが発生する。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光ダイオードを用いた光源モジュールであって、チップ状の発光ダイオードを用いた場合であっても、輝度むらや色度むらの小さい面光源を形成できる光源モジュール、及びこの光源モジュールを用いた光源装置を提供することにある。

即ち、本発明は、配線基板の一方の面に１つ以上の発光ダイオードが実装された光源モジュールであって、その複数個が互いに電気的に接続されて光源装置の発光部を形成する光源モジュールにおいて、
前記電気的接続を形成するための接続部が、前記配線基板の前記一方の面とは反対側 の面に配置されている
ことを特徴とする、光源モジュールに係わり、また、この光源モジュールの複数個が配置された前記発光部と、この発光部に電流を供給する電源部とを有する、光源装置に係わるものである。

本発明の光源モジュールは、配線基板の一方の面に発光ダイオードが実装された光源モジュールであって、光源モジュール間の前記電気的接続を形成するための接続部が、前記配線基板の前記一方の面とは反対側の面に配置されている。この光源モジュールの複数個からなる光源装置において、前記発光ダイオードから出射された光の進路は、多重反射や多重屈折や散乱などによってランダム化されるため、前記発光ダイオードが実装されている前記配線基板の前記一方の面は、面光源における発光面に相当することになる。この意味で、以下、複数の前記光源モジュールの前記一方の面によって形成される面を発光面と呼び、これとは反対側の面を裏面と呼ぶことにする。

本発明の光源モジュールでは、前記接続部が前記裏面側に配置されているため、前記接続部に配置される接続手段によって、光学的な障害になる凹凸が前記発光面に形成されることがない。このため、上記凹凸による光の遮蔽や反射によって、前記発光面に輝度むらや色度むらが発生することがない。また、光を出射する効率も向上する。さらに、光学設計上の阻害要因を減らし、設計精度を向上させることができる。

本発明の光源装置は、本発明の光源モジュールによって構成された前記発光部を有する光源装置であるから、前記光源モジュールに関して述べたように、前記接続部に配置される接続手段によって、光学的な障害になる凹凸が前記発光面に形成されることがなく、上記凹凸による光の遮蔽や反射によって、前記発光面に輝度むらや色度むらが発生することがなく、光を出射する効率も向上する。さらに、光学設計上の阻害要因を減らし、設計精度を向上させることができる。

また、反射シートなどを前記一方の面に接して設けた場合には、反射シートをゆがみやたわみなく配置することができる。このため、反射シートにおける光透過性や混色の不均一によって、出射光の輝度むらや色度むらが発生することがなく、光出射効率が低下することもない。

本発明の光源モジュールにおいて、前記発光ダイオード間の電気的接続が、前記配線基板の前記一方の面に形成された配線パターンによって形成され、この配線パターンと前記接続部との電気的接続が、前記配線基板のスルーホールに設けられた、スルーホールめっきや接続プラグなどの導電性部材によって形成されているのがよい。

また、前記光源モジュール間の前記電気的接続が、前記配線基板の前記反対側の面に取り付けられたフラットケーブル或いはフレキシブルプリント基板、及び／又は、裏面接続コネクタによって形成されるのがよい。フラットケーブルによる接続は、コネクタ接続に比べて突起物が小さくなる利点がある。フラットケーブルと同様の目的でフレキシブルプリント基板（Flexible printed circuits；ＦＰＣ）を用いてもよい。ＦＰＣには、配線パターンを自由に設計することができ、耐熱・耐圧性能に優れている利点がある。コネクタによる接続は、接続のための作業量が少なくてすみ、コスト的に有利である。

また、前記発光ダイオードがチップ状の発光ダイオードであって、前記配線基板上で透明樹脂によって封止されているのがよい。このような構成にすることで、前記光源モジュールを薄型化及び低コスト化することができる。また、この構成は、前記発光ダイオードとして比較的低出力の小型発光ダイオードを多数配置する場合に適した構成であるが、この構成は本発明の光源モジュールの特徴が最も得られやすい構成である。

また、前記発光ダイオードの配置位置とその近傍以外の領域で前記一方の面を被覆する白色のソルダーレジスト層が設けられているのがよい。前記白色ソルダーレジスト層は、従来の緑色ソルダーレジスト層などに比べて光反射率が高いので、光出射効率を向上させることができる。

また、近接して配置された赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードの三種の発光ダイオードによって、白色光を発生する発光ダイオードユニットが形成され、複数個の前記発光ダイオードユニットが配置されているのがよい。

本発明の光源装置において、前記複数個の光源モジュールが、これらの前記一方の面が同一平面上又は滑らかな曲面上に位置するように、配置されているのがよい。このようにすると、光源モジュール自身が光の進路を妨害する障害物となり、光の遮蔽や反射によって輝度むらや色度むらが発生する原因となることを、防止することができる。

例えば、前記複数個の光源モジュールが、これらの前記一方の面が前記同一平面上に位置するようにアレイ状又はマトリックス状に配置され、前記一方の面の側に光拡散手段が配置され、バックライト装置として構成されているのがよい。

この際、前記発光ダイオードを露出させる開口部を有する反射シートが、前記一方の面に接して設けられているのがよい。この反射シートは、入射光の多くを反射するが、一部は透過するものがよい。また、前記光拡散手段は、入射光の半分程度は透過させるが、半分程度を反射するものがよい。このようにしておけば、この前記発光ダイオードから出射された光のうち、前記一方の面に沿う方向に出射された光は前記反射シートに入射し、多くは様々な方向へ反射されるが、一部は多重屈折や散乱によって進路を様々に変えながら前記反射シート中を透過する。このため、光が均等に拡散されるとともに、前記反射シートによる影ができることがない。一方、前記一方の面から離れる方向に出射された光は、前記光拡散手段に入射し、半分ほどはこの光拡散手段中を透過する間に多重屈折や散乱によって進路を様々に変更され、均等に拡散されて外部へ出射されるが、半分ほどは前記反射シート側へ反射される。この反射光は、前記光拡散手段と前記反射シートとの間での多重反射などによって更に均等に拡散された後、外部へ出射される。以上の結果、このバックライト装置は、前記一方の面を発光面とし、均一な輝度を有する面光源のように機能する。また、前記光源モジュールに赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードによって白色光を発生する前記発光ダイオードユニットが配置されている場合には、三種の発光ダイオードから出射された三原色光は混合され、均一な色度を有する白色光として外部へ出射される。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に、より具体的に説明する。本実施の形態では、本発明の光源モジュールを用いた光源装置を、カラー液晶表示装置用のバックライト装置として構成した例について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に基づくバックライト装置を組み込んだ液晶表示装置の構成を示す分解斜視図（ａ）、および、バックライト装置を縦方向に切断した断面図（ｂ）である。液晶表示装置９は、フロントシャーシ８、液晶パネル７、光学フィルム積層体６、バックライト装置１などで構成されている。

液晶パネル７は、その外周縁部を、フロントシャーシ８と（図示省略した）ミドルフレームとの間にスペーサやガイド部材などを介して保持される。詳細は省略するが、液晶パネル７は、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に液晶を封入し、この液晶に対して電圧を印加して液晶分子の向きを変えることで光透過率を変化させる。第１ガラス基板の内面には、ストライプ状の透明電極と、絶縁膜と、配向膜とが形成されており、第２ガラス基板の内面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の三原色のカラーフィルタと、オーバーコート層と、ストライプ状の透明電極と、配向膜とが形成されている。配向膜は、例えばポリイミドからなり、液晶分子に接するように設けられている。また、両ガラス基板の表面には、偏向フィルム及び位相差フィルムがそれぞれ接合されている。位相差フィルムは、液晶パネル７の波長分散特性を相殺し、無彩色の背景表示を実現するためのものである。なお、液晶パネル７はこのような構成に限定されるものではなく、従来から存在する種々の構成を備える液晶パネルを適用することができる。

光学フィルム積層体６は、詳細は省略するが、例えば、バックライト装置１から出射された光を直交する偏向成分に分解するための偏向変換フィルムや、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図るための光学補正フィルム、表示光を拡散させて輝度の均一化を図るための拡散フィルムやプリズムフィルムなどの所定の光学機能を奏する複数の光学機能フィルムが積層されて構成される。これらのフィルム６の特性は、液晶パネル７に配置された偏向フィルム及び位相差フィルムの特性と調和するように選択され、総合的に性能を発揮する。

バックライト装置１は、断面がコの字形の浅い容器の形状をもつ筐体２に、発光部３、反射シート４、および光拡散板などの光拡散手段５が収容されるように形成されている。筐体２は、例えばアルミニウムなどの金属からなり、放熱部材を兼ねている。発光部３は、支持体３ａと多数の光源モジュール１０などからなる。発光部３および反射シート４と、光拡散手段５とによって挟まれた空間が、発光ダイオードから出射された光の進路を多重反射や多重屈折や散乱によってランダム化する空間として機能し、また、三原色光を混合して所定の白色光を形成する混合チャンバとして機能する。

既述したように、反射シート４は、発光ダイオードを露出させる開口部を有し、光源モジュール１０の配線基板の一方の面に接して設けられているのがよく、入射光の多くを反射するが、一部は透過する性質をもつものであるのがよい。また、光拡散手段５は、入射光の半分程度は透過させるが、半分程度を反射するものがよい。このようにしておけば、発光ダイオードから出射された光のうち、前記一方の面に沿う方向に出射された光は反射シート４に入射し、多くは様々な方向へ反射されるが、一部は多重屈折や散乱によって進路を様々に変えながら反射シート４中を透過する。このため、光が均等に拡散されるとともに、反射シート４による影ができることがない。一方、前記一方の面から離れる方向に出射された光は、光拡散手段５に入射し、半分ほどは光拡散手段５中を透過する間に多重屈折や散乱によって進路を様々に変更され、均等に拡散されて外部へ出射されるが、半分ほどは反射シート４側へ反射される。この反射光は、光拡散手段５と反射シート４との間での多重反射などによって更に均等に拡散された後、外部へ出射される。以上の結果、このバックライト装置１は、前記一方の面を発光面とし、均一な輝度を有する面光源のように機能する。また、発光ダイオードから出射された三原色光は混合され、均一な色度を有する白色光として外部へ出射される。

図３は、バックライト装置１の発光部３の構成を示す概略説明図である。図３（ａ）は、バックライト装置１の正面図であり、反射シート４や光拡散板５は図示省略している。図３（ｂ）は、発光部３の構成を説明する平面図であり、放熱板を兼ねる支持体３ａの上に、複数個の光源モジュール１０がアレイ状またはマトリックス状に配置され、平面状の発光面が形成されている。支持体３ａは、例えばアルミニウムなどの金属板などからなる。なお、図３（ｂ）では、光源モジュール１０が６行３列で配置されている例を示したが、これは一例にすぎず、図３（ａ）は、もっと多数の光源モジュール１０が配置されている例を示している。

図３（ｃ）は、光源モジュール１０の構成を示す平面図である。光源モジュール１０は、配線基板１１と、配線基板１１の、前記一方の面上に実装された複数のＬＥＤチップ１３〜１６と、前記一方の面とは反対側の面に形成された前記接続部である入口側接続端子１９および出口側接続端子２０とを有している。配線基板１１の材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂などが用いられる。

図３（ｃ）に示すように、各ＬＥＤチップは、例えば、１個の赤色ＬＥＤ１３と、２個の緑色ＬＥＤ１４および１５と、１個の青色ＬＥＤ１６とが近接して配置され、ＬＥＤユニット１７を形成するように構成されている。１つの光源モジュール１０には、複数個のＬＥＤユニット１７が設けられる。図３（ｃ）に示した例では、５個のＬＥＤユニット１７が配線基板１１の長手方向に所定間隔をおいて並べられている。

複数個の光源モジュール１０を用いて擬似面光源として形成された光源装置では、ＬＥＤチップ１３〜１６から出射された光の進路は、前述した光拡散手段５や反射シート４などによる多重反射や多重屈折や散乱によってランダム化されるため、ＬＥＤチップ１３〜１６が実装されている配線基板１１の前記一方の面が、面光源における発光面に相当することになる。そこで、前述したと同様に、複数の光源モジュール１０の前記一方の面によって形成される面を発光面と呼び、これとは反対側の面を裏面と呼ぶことにする。

バックライト装置１では、前記一方の面が同一平面上に位置するように、光源モジュール１１が配置されている。より一般的には、複数個の光源モジュール１０を用いて光源装置を形成する場合に、前記一方の面が同一平面上又は滑らかな曲面上に位置するように、光源モジュール１０を配置するのがよい。このようにすると、光源モジュール１０自身が光の進路を妨害する障害物となり、光の遮蔽や反射によって輝度むらや色度むらが発生する原因となることを、防止することができる。

図１は、光源モジュール１０の接続部を示す平面図（ａ）、および、光源モジュール１０の間の接続を示す断面図（ｂ）である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に１Ｂ−１Ｂ線で示した位置における断面図である。光源モジュール１０では、ＬＥＤチップ１３〜１６として比較的低出力で小型のＬＥＤチップを用いることを想定している。このため、ＬＥＤ１個当たりの発熱量が小さく、裏面側に配置した支持体３ａを介して、ＬＥＤ１３〜１６が発生した熱を放熱することが可能である。従って、基板１１の裏面側にアルミニウムなどの金属製放熱板を直付けで貼り付ける必要がなく、裏面側を比較的容易に接続のために利用することができる。このため、光源モジュール１０では、入口側接続端子１９および出口側接続端子２０は裏面側に設けられている。入口側接続端子１９および出口側接続端子２０は、例えば電極パッドの形状に形成されている。

図１（ｂ）に示すように、１つの光源モジュール１０内の赤色ＬＥＤ１３同士は、配線基板１１の発光面に形成された配線パターン１２を介して直列に接続されている。図示は省略するが、緑色ＬＥＤ１４同士および１５同士、並びに青色ＬＥＤ１６同士についても同様である（なお、図１（ａ）では、配線パターン１２は図示省略されている。）。これらの配線パターン１２と入口側接続端子１９および出口側接続端子２０との電気的接続は、配線基板１１のスルーホールに設けられたスルーホールめっきや接続プラグなどの導電性部材１８によって形成されている。

図１に示す例では、１つの光源モジュール１０の出口側接続端子２０は、隣の光源モジュール１０の入口側接続端子１９に接続されている。このようにすると、ＬＥＤ１３〜１６の各ＬＥＤは、それぞれ、異なる光源モジュール１０の間でも、直列に接続されることになる。これとは異なり、入口側接続端子１９同士および出口側接続端子２０同士を接続すれば、並列接続とすることができる。

図１（ｂ）に示すように、隣り合う出口側接続端子２０と入口側接続端子１９との電気的接続は、裏面側に取り付けられたフラットケーブルやフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）や裏面接続コネクタなどの接続手段２１で行うことができる。図１（ｂ）には、ポリイミドからなるフレキシブル基板２１ａに配線パターンとして異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）２１ｂを配置したＦＰＣによる接続の例を示した。ＡＣＦ２１ｂを用いる場合には耐熱性が必要なため、ポリイミド基板２１ａを用いる。点線の枠内に付記した図は、接続手段２１を発光面側から見た平面図である。ＡＣＦ２１ｂを用いると、はんだ付けプロセスを必要とせず、クリーンで安価な接続を実現することができる。

ＬＥＤチップ１３〜１６が発生する熱は、光源モジュール１０の裏面側に配置された支持体３ａを介して放熱される。図１（ｂ）に示すように、支持体３ａの形状を、接続手段２１が設けられる位置の支持体３ａが欠除した形状にしておけば、接続手段２１が突出していても、欠除部３ｂ以外の領域で支持体３ａを光源モジュール１０の裏面に密着させることができる。従って、接続手段２１を裏面側に設けることによって、支持体３ａの放熱性能が著しく低下することはない。

とくに、ＡＣＦ２１ｂを用いたＦＰＣ接続では、コネクタとフラットケーブルを用いる接続や、フラットケーブルを用いてはんだ付けする接続に比べて、小さなスペースで効率的に接続を形成でき、支持体３ａに設ける欠徐部３ｂを小さくでき、放熱性を損なうことが少ない。この効果は、配線基板１１の端部近くにＬＥＤ１３〜１６が配置される場合にとくに有効である。配線基板１１の端部近くにＬＥＤがなく、欠徐部３ｂが大きくなっても放熱性に影響がでない場合には、安価なコネクタとフラットケーブルを用いる接続や、フラットケーブルを用いてはんだ付けする接続なども有効な接続方法である。

先にふれたように、光源モジュール１０で用いられるＬＥＤチップ１３〜１６は比較的低出力で小型のＬＥＤチップであり、チップ状のＬＥＤが配線基板１１に直付けで実装され、透明樹脂２２によって封止されている。

また、ＬＥＤの配置位置とその近傍以外の領域には、配線基板１１の表面を被覆するように、白色のソルダーレジスト層２３が設けられているのがよい。従来の配線基板では、緑色や黄色のソルダーレジストが塗布されているのが一般的であるが、白色のソルダーレジストを用いることによって、光の損失を最小限に抑えることができる。白色ソルダーレジストとしては、光を効率よく反射する高光反射性材料が含まれるものを用いる。高光反射性材料としては、例えば、微細な酸化チタン（ＴiＯ₂）微粒子や硫酸バリウム（ＢaＴiＯ₃）微粒子などの無機材料や、光散乱のための無数の孔を有する微細な多孔質アクリル樹脂微粒子やポリカーボネート樹脂微粒子などの有機材料が好適に用いられる。

この白色ソルダーレジスト層２３の上に反射シート４を配置する。この際、反射シート４は、ＬＥＤチップ１３〜１６を露出させるための開口部を除いて、切り欠き部や凹凸などのない一様な形状であるのがよい。光源モジュール１０では、図１（ｂ）から明らかなように、接続手段２１が裏面側に配置されているため、ＬＥＤチップ１３〜１６を配置した位置以外では、配線基板１１の発光面から突出して配置されているものがない。従って、ＬＥＤチップ１３〜１６を露出させるための開口部を除いて、配線基板１１の発光面全面に反射シート４を配置することができ、しかも、ゆがみやたわみなく、均一に配置することができる。この結果、反射シート４における光透過性や混色の不均一によって、出射光の輝度むらや色度むらが発生することや、光出射効率が低下することがない。

図４は、光源モジュール１０で用いられるＬＥＤチップの実装方法を説明する断面図である。赤色ＬＥＤ１３は、図４（ａ）に示す構造を有し、陽極３１は配線パターン１２のランド部１２ａに直付けされ、陰極３６はランド部１２ａにワイヤ配線３７で接続される。緑色ＬＥＤ１４、１５および青色ＬＥＤ１６は、図４（ｂ）または図４（ｃ）に示す構造を有し、図４（ｂ）に示すように、ワイヤ配線４７でフェイスアップ接続されるか、または、図４（ｃ）に示すように、はんだバンプ４８によってフリップチップ接続される。

以上に説明したように、光源モジュール１０では、配線基板１１の表面（発光面）上にＬＥＤチップ１３〜１６を実装し、反対側の裏面に入口側接続端子１９および出口側接続端子２０を設け、モジュール１０間の電気的接続は、接続手段２１を裏面側に配置して行う。この結果、接続手段２１によって輝度むらや色度むらが発生することがない。また、配線基板１１の発光面にはＬＥＤチップ１３〜１６以外の突出物が存在しないため、この面上に反射シート４を、容易に、ゆがみやたわみなく、均一に配置することができる。このため、反射シート４における光透過性や混色の不均一によって、輝度むらや色度むらが発生することがない。

光源モジュール１０のこのような特徴は、比較的低出力で小型のＬＥＤチップを配線基板１１に直付けする場合に特に効果的である。本発明によれば、小型で安価なチップ状のＬＥＤを多数、配線基板に直付けすることによって、輝度むらや色度むらの小さいＬＥＤ光源装置を形成することが可能になるので、薄型で低コストのＬＥＤ光源装置を提供することができる。また、この構成は、比較的低出力の小型発光ダイオードを多数配置することによって大きな光量を得ることができる。この際、ＬＥＤ１個当たりの発熱量は小さく、ＬＥＤが発生した熱は裏面側に配置した支持体３ａを介して放熱可能であり、放熱手段を簡易化できるので、この点からもコスト低下が可能になる。

本発明の光源モジュールおよび光源装置によれば、低コストで、輝度むらや色度むらの小さい、薄型の面光源を提供することができ、液晶表示装置など、発光装置を必要とする種々の機器の性能の向上などに寄与できる。

本発明の実施の形態に基づく光源モジュールの接続部近傍を示す平面図（ａ）、および光源モジュール間の接続を示す断面図（ｂ）である。 同、バックライト装置を組み込んだ液晶表示装置の構成を示す分解斜視図（ａ）、およびバックライト装置の断面図（ｂ）である。 同、バックライト装置の発光部の構成を示す概略説明図（ａ）および（ｂ）と、光源モジュールの構成を示す平面図（ｃ）である。 同、光源モジュールで用いられるＬＥＤチップの実装方法を説明する断面図である。 比較的低出力の小型ＬＥＤチップを配線基板上に直接実装した光源モジュールにおいて、従来と同様の配線構造を採用した場合に生じる問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

１…バックライト装置、２…筐体、３…発光部、３ａ…支持体、３ｂ…欠徐部、
４…反射シート、５…光拡散手段（光拡散板など）、６…光学フィルム積層体、
７…液晶パネル、８…フロントシャーシ、９…液晶表示装置、１０…光源モジュール、
１１…配線基板、１２…配線パターン、１２ａ…ランド部、１３…赤色ＬＥＤチップ、
１４、１５…緑色ＬＥＤチップ、１６…青色ＬＥＤチップ、１７…ＬＥＤユニット、
１８…導電性部材（スルーホールめっきや接続プラグなど）、１９…入口側接続端子、
２０…出口側接続端子、２１…接続手段、２１ａ…フレキシブル基板（ポリイミド）、
２１ｂ…異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）、２２…透明樹脂、
２３…白色ソルダーレジスト層、３１…陽極、３２…ＧaＡs基板、３３…ｐ型層、
３４…活性層、３５…ｎ型層、３６…陰極、３７…ワイヤ配線、４１…陽極、
４２…ｐ型層、４３…活性層、４４…ｎ型層、４５…サファイヤ基板、４６…陰極、
４７…ワイヤ配線、４８…はんだバンプ、１００…光源モジュール、１１１…配線基板、
１１９…入口側接続端子、１２０…出口側接続端子

Claims (10)

1. 配線基板の一方の面に１つ以上の発光ダイオードが実装された光源モジュールであって、その複数個が互いに電気的に接続されて光源装置の発光部を形成する光源モジュールにおいて、
   前記電気的接続を形成するための接続部が、前記配線基板の前記一方の面とは反対側 の面に配置されている
   ことを特徴とする、光源モジュール。
2. 前記発光ダイオード間の電気的接続が、前記配線基板の前記一方の面に形成された配線パターンによって形成され、この配線パターンと前記接続部との電気的接続が、前記配線基板のスルーホールに設けられた導電性部材によって形成されている、請求項１に記載した光源モジュール。
3. 前記光源モジュール間の前記電気的接続が、前記配線基板の前記反対側の面に取り付けられたフラットケーブル或いはフレキシブルプリント基板、及び／又は、裏面接続コネクタによって形成される、請求項１に記載した光源モジュール。
4. 前記発光ダイオードがチップ状の発光ダイオードであって、前記配線基板上で透明樹脂によって封止されている、請求項１に記載した光源モジュール。
5. 前記発光ダイオードの配置位置とその近傍以外の領域で前記一方の面を被覆する白色ソルダーレジスト層が設けられている、請求項１に記載した光源モジュール。
6. 近接して配置された赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードの三種の発光ダイオードによって、白色光を発生する発光ダイオードユニットが形成され、複数個の前記発光ダイオードユニットが配置されている、請求項１に記載した光源モジュール。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載した光源モジュールの複数個が配置された前記発光部と、この発光部に電流を供給する電源部とを有する、光源装置。
8. 前記複数個の光源モジュールが、これらの前記一方の面が同一平面上又は滑らかな曲面上に位置するように、配置されている、請求項７に記載した光源装置。
9. 前記複数個の光源モジュールが、これらの前記一方の面が前記同一平面上に位置するようにアレイ状又はマトリックス状に配置され、前記一方の面の側に光拡散手段が配置され、バックライト装置として構成されている、請求項８に記載した光源装置。
10. 前記発光ダイオードを露出させる開口部を有する反射シートが、前記一方の面に接して設けられている、請求項９に記載した光源装置。