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技術 LEDバックライト装置及び液晶表示装置

出願人 株式会社沖データ株式会社沖デジタルイメージング
発明者 遠山広中村幸夫
出願日 2007年9月18日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2007-240423
公開日 2009年4月2日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-070756
状態 特許登録済
技術分野 LED素子のパッケージ 他類に属しない非携帯用照明装置、その系 液晶4(光学部材との組合せ) 非携帯用の照明装置またはそのシステム LED素子(パッケージ以外) 面状発光モジュール 発光ダイオード 液晶4(光学部材との組合せ) 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護
主要キーワード 最小個数 ホトリソエッチング技術 塩酸液 ホトリソエッチング 連結配線 アノードドライバ カソードドライバ 薄膜積層
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

第1の面にLED積層薄膜が固着され、第2の面に蛍光体を形成した透光性を備える第1の基板と、第1の面に反射層を形成した透光性を備える第2の基板とを対向して配置することによって、極めて薄く、発光光量を大きくすることができるようにする。

解決手段

透光性の第1の基板と、第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、透光性の第2の基板と、第2の基板の第1の面に形成された反射層とを有し、第2の基板の第1の面と対向する第2の面と、第1の基板の第1の面とを対向配置する。

概要

背景

従来、一般に、液晶表示装置は、光源から受けた光を液晶パネル照射し、該液晶パネルに配置された液晶配位位置選択的に変えて、液晶パネルを透過した光を用いて表示する構造になっている。

このような液晶表示装置の光源は、表示面に対して液晶パネルの裏側に位置することによってバックライトと呼ばれ、光源自体には冷陰極管半導体発光素子を用いたものが知られている。また、近年は、寿命が長く、消費電力も抑えられることから、半導体発光素子を用いたものが増えてきている。

ここで、前述された半導体発光素子としてLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)を用いて面光源装置としたものは、導光板又は拡散板と呼ばれる板状部材の端面からLEDで発生した光を導くとともに、入射光を板状部材の面に対して垂直方向反射拡散させることによって面状の光源としている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−232920号公報

概要

第1の面にLED積層薄膜が固着され、第2の面に蛍光体を形成した透光性を備える第1の基板と、第1の面に反射層を形成した透光性を備える第2の基板とを対向して配置することによって、極めて薄く、発光光量を大きくすることができるようにする。透光性の第1の基板と、第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、透光性の第2の基板と、第2の基板の第1の面に形成された反射層とを有し、第2の基板の第1の面と対向する第2の面と、第1の基板の第1の面とを対向配置する。

目的

本発明は、前記従来のバックライトの問題点を解決して、第1の面にLED積層薄膜が固着され、第2の面に蛍光体を形成した透光性を備える第1の基板と、第1の面に反射層を形成した透光性を備える第2の基板とを対向して配置することによって、極めて薄く、かつ、発光光量が大きいLEDバックライト装置及び該LEDバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

(a)透光性の第1の基板と、(b)エピタキシャル成長法によって無機材料pn接合デバイスとして積層形成され、前記第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、(c)該LED積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、(d)前記LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、(e)前記第1の基板の第1の面に形成され、前記アノードドライバICとLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバICとLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、(f)前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、(g)透光性の第2の基板と、(h)該第2の基板の第1の面に形成された反射層とを有し、(i)前記第2の基板の第1の面と対向する第2の面と、前記第1の基板の第1の面とを対向配置することを特徴とするLEDバックライト装置

請求項2

前記LED積層薄膜は、分子間力によって前記第1の基板の第1の面に固着され、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を発光する請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項3

前記蛍光体は、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を吸収すると、波長620〜710ナノメートルの赤色光を発光する蛍光体、波長500〜580ナノメートルの緑色光を発光する蛍光体、及び、波長450〜500ナノメートルの青色光を発光する蛍光体を混合して塗布することによって形成される請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項4

前記第1の基板の第1の面は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、平坦化されている請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項5

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板とは異なる母材に積層された犠牲層上に、エピタキシャル成長法によって無機材料がpn接合デバイスとして積層形成され、前記犠牲層をエッチング除去することによって前記母材から剥離され、前記第1の基板の第1の面に分子間力によって固着された後、エッチングによって複数に分割されることにより形成される請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項6

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板の第1の面に行列方向に間隔を空けて固着される請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項7

前記アノードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、前記カソードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線、及び、各列におけるLED積層薄膜を直列接続する連結配線を有する請求項1に記載のLEDバックライト装置。

請求項8

(a)透光性の第1の基板と、(b)エピタキシャル成長法によって無機材料がpn接合デバイスとして積層形成され、前記第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、(c)該LED積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、(d)前記LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、(e)前記第1の基板の第1の面に形成され、前記アノードドライバICとLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバICとLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、(f)前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、(g)第2の基板と、(h)該第2の基板の第1の面の、前記第1の基板の第1の面に形成される前記LED積層薄膜と所定の距離だけ離れた周囲部分の位置に対向する位置に、傾斜を有する突起部を形成し、該突起部を含む表面全体に固着された反射層とを有し、(i)前記第1の基板の第1の面と、前記第2の基板の第1の面とを対向配置することを特徴とするLEDバックライト装置。

請求項9

前記LED積層薄膜は、分子間力によって前記第1の基板の第1の面に固着され、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を発光する請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項10

前記蛍光体は、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を吸収すると、波長620〜710ナノメートルの赤色光を発光する蛍光体、波長500〜580ナノメートルの緑色光を発光する蛍光体、及び、波長450〜500ナノメートルの青色光を発光する蛍光体を混合して塗布することによって形成される請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項11

前記第1の基板の第1の面は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、平坦化されている請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項12

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板とは異なる母材に積層された犠牲層上に、エピタキシャル成長法によって無機材料がpn接合デバイスとして積層形成され、前記犠牲層をエッチング除去することによって前記母材から剥離され、前記第1の基板の第1の面に分子間力によって固着された後、エッチングによって複数に分割されることにより形成される請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項13

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板の第1の面に行列方向に間隔を空けて固着される請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項14

前記アノードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、前記カソードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線、及び、各列におけるLED積層薄膜を直列接続する連結配線を有する請求項8に記載のLEDバックライト装置。

請求項15

(a)透光性の第1の基板と、(b)エピタキシャル成長法によって無機材料がpn接合デバイスとして積層形成され、前記第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、(c)該LED積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、(d)前記LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、(e)前記第1の基板の第1の面に形成され、前記アノードドライバICとLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバICとLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、(f)前記LED積層薄膜と所定の距離だけ離れた周囲部分の前記第1の基板の第1の位置に、反射材で形成された傾斜を有する突起部分と、(g)前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、(h)透光性の第2の基板と、(i)前記第1の基板の第1の面に形成された反射層とを有し、(j)前記第2の基板の第1の面と対向する第2の面と、前記第1の基板の第1の面とを対向配置することを特徴とするLEDバックライト装置。

請求項16

前記第2の基板の第1の面の、前記第1の基板の第1の面に形成される前記LED積層薄膜と所定の距離だけ離れた周囲部分の位置に対向する位置に、傾斜を有する凹部を形成し、該凹部を含む表面全体に固着させる請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項17

前記LED積層薄膜は、分子間力によって前記第1の基板の第1の面に固着され、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を発光する請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項18

前記蛍光体は、波長300〜450ナノメートルである近紫外光又は紫外光を吸収すると、波長620〜710ナノメートルの赤色光を発光する蛍光体、波長500〜580ナノメートルの緑色光を発光する蛍光体、及び、波長450〜500ナノメートルの青色光を発光する蛍光体を混合して塗布することによって形成される請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項19

前記第1の基板の第1の面は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、平坦化されている請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項20

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板とは異なる母材に積層された犠牲層上に、エピタキシャル成長法によって無機材料がpn接合デバイスとして積層形成され、前記犠牲層をエッチング除去することによって前記母材から剥離され、前記第1の基板の第1の面に分子間力によって固着された後、エッチングによって複数に分割されることにより形成される請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項21

前記LED積層薄膜は、前記第1の基板の第1の面に行列方向に間隔を空けて固着される請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項22

前記アノードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、前記カソードドライバICと各列における一端に位置するLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線、及び、各列におけるLED積層薄膜を直列接続する連結配線を有する請求項15に記載のLEDバックライト装置。

請求項23

請求項1〜22のいずれか1項に記載のLEDバックライト装置と、液晶パネルとを有することを特徴とする液晶表示装置

技術分野

0001

本発明は、LEDバックライト装置、及び、該LEDバックライト装置を有する液晶表示装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、一般に、液晶表示装置は、光源から受けた光を液晶パネル照射し、該液晶パネルに配置された液晶配位位置選択的に変えて、液晶パネルを透過した光を用いて表示する構造になっている。

0003

このような液晶表示装置の光源は、表示面に対して液晶パネルの裏側に位置することによってバックライトと呼ばれ、光源自体には冷陰極管半導体発光素子を用いたものが知られている。また、近年は、寿命が長く、消費電力も抑えられることから、半導体発光素子を用いたものが増えてきている。

0004

ここで、前述された半導体発光素子としてLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)を用いて面光源装置としたものは、導光板又は拡散板と呼ばれる板状部材の端面からLEDで発生した光を導くとともに、入射光を板状部材の面に対して垂直方向反射拡散させることによって面状の光源としている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−232920号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、前記従来のバックライトにおいては、導光板又は拡散板の内部で拡散される光が、入射位置から遠くなるに従って反射し、拡散することによって減衰してしまうので、面全体に均一な光量を得るためには、導光板又は拡散板の構造が複雑になってしまう。

0006

本発明は、前記従来のバックライトの問題点を解決して、第1の面にLED積層薄膜が固着され、第2の面に蛍光体を形成した透光性を備える第1の基板と、第1の面に反射層を形成した透光性を備える第2の基板とを対向して配置することによって、極めて薄く、かつ、発光光量が大きいLEDバックライト装置及び該LEDバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

そのために、本発明のLEDバックライト装置においては、透光性の第1の基板と、エピタキシャル成長法によって無機材料pn接合デバイスとして積層形成され、前記第1の基板の第1の面に固着されたLED積層薄膜と、該LED積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、前記LED積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバIC及びカソードドライバICと、前記第1の基板の第1の面に形成され、前記アノードドライバICとLED積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバICとLED積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面に形成された蛍光体と、透光性の第2の基板と、該第2の基板の第1の面に形成された反射層とを有し、前記第2の基板の第1の面と対向する第2の面と、前記第1の基板の第1の面とを対向配置する。

発明の効果

0008

本発明によれば、LEDバックライト装置は、第1の面にLED積層薄膜が固着され、第2の面に蛍光体が固着された透光性を備える第1の基板と、第1の面に反射層が形成された透光性を備える第2の基板を対向配置する。これにより、極めて薄くすることができ、かつ、発光光量を大きくすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

0010

図1は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図、図2は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図、図3は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第2の面から観た斜視図、図4は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図、図5は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置の側断面図である。

0011

図において、100は本実施の形態におけるLEDバックライト装置、200は本実施の形態における液晶パネルであり、全体で液晶表示装置を構成している。前記LEDバックライト装置100は、前記液晶表示装置の表示面に対して液晶パネル200の裏側に配設されて光源として機能する。

0012

そして、前記LEDバックライト装置100は、平板状の第1の基板としての基板10と、基板10の第1の面(図1における上側の面)、すなわち、表面上に固着されたLED積層薄膜としてのLED11と、基板10の第2の面(図1における下側の面)、すなわち、裏面上に固着された蛍光体30とを有し、かつ、平板状の第2の基板としての基板40と、基板40の第1の面(図4における上側の面)、すなわち、表面上の全面に固着された反射層41とを有する。そして、基板10の第1の面と、基板40の第2の面(図4における下側の面)、すなわち、裏面とが対向配置されている。複数のLED11は、図2に示されるように、基板10の第1の面に配列されてアレイとなっており、LED11の数及び配列の仕方は任意に設定することができるが、ここでは、図示の都合上、3行3列正方格子状に等間隔に9個を配設したものとして説明する。

0013

また、基板10の表面上には、LED11を駆動するためのアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32が配設されている。そして、アノードドライバIC31には、各列の中で最もアノードドライバIC31に近接したLED11のアノード電極14に接続されるアノード配線12の一端が接続される。また、カソードドライバIC32には、各列の中で最もアノードドライバIC31から離間したLED11のカソード電極15に接続されるカソード配線13の一端が接続されている。さらに、各列において隣接するLED11のアノード電極14とカソード電極15とは連結配線21によって接続されている。すなわち、LED11は連結配線21を介して各列毎に直列接続され、各列の両端に位置するLED11のアノード電極14及びカソード電極15はアノード配線12及びカソード配線13を介してアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続されている。

0014

ここで、基板10及び基板40は、透光性を有する石英基板若しくはガラス基板、又は、透光性を有するアクリル等の樹脂基板から成る。また、反射層41は、近紫外光又は紫外光を反射する真空蒸着法メッキ法等によって形成された金属膜(例えば、アルミニウム膜)又は多層反射膜から成る。さらに、30は、近紫外線又は紫外線の光が照射されることによって白に発光する蛍光体であり、基板10の表面に塗布されたものである。

0015

なお、蛍光体30は、近紫外線又は紫外線の光が照射されることによって赤に発光する蛍光体、例えば、Y2 O2 :Eu又は(Y、Gd)BO3 :Euと、緑に発光する蛍光体、例えば、LaPO4 :Ce、Tb又はZn2 SiO:Mnと、青に発光する蛍光体、例えば、(Sr、Ca、Ba、Mg)5 (PO4 )3 Cl:Eu又はBaMgAl10O17:Euとを混合し、透光性を有するシリコーン系樹脂から成る封止材中撹拌かくはん)して、塗布、乾燥することによって得ることができる。

0016

ここで、前記赤に発光する蛍光体は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を照射することによって波長620〜710ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。また、前記緑に発光する蛍光体は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を照射することによって波長500〜580ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。さらに、前記青に発光する蛍光体は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を照射することによって波長450〜500ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。さらに、前記蛍光体の塗布方法も前記蛍光体の形態に応じて任意好適に選択することができ、前記材質及び方法に限定されるものではない。

0017

また、基板10の第1の面は、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、表面精度が数十ナノメートル以下となるように平坦(たん)化されている。そして、LED11は、後述する工程によって別の基板から剥(はく)離され、基板10上に水素結合等の分子間力によって固着され、一体化されている。

0018

前記LED11は、近紫外発光又は紫外発光する薄膜LEDであって、窒化ガリウム若しくは窒化インジュウムガリウム、又は、窒化アルミガリウム若しくは窒化アルミ等の無機材料をエピタキシャル成長させて形成した、ヘテロ構造又はダブルヘテロ構造を備える積層薄膜である。なお、前記LED11の材質は、近紫外光又は紫外光の帯域、好ましくは、波長300〜450ナノメートルに発光域を有するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。

0019

そして、各LED11と蛍光体30とは、基板10の第1の面上と第2の面上とにおいて、互いに対向するように配設され、かつ、各LED11と反射層41とは、基板10の第1の面上と基板40の第2の面上とにおいて、互いに対向するように配設される。

0020

これにより、各LED11を中央にして、基板10及び40をそれぞれ介して、前記蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置される。そのため、図1に示されるように、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、蛍光体30を照射する。また、前記LED11から基板40方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。

0021

したがって、各LED11が、その両面から、それぞれ、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、前記LED11及び反射層41に対向する蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層41で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受け、矢印Bで示されるように、白色の光を発光する。

0022

また、アノード電極14及びカソード電極15は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケルチタン等の金属材料とを薄膜積層して形成された金属電極であり、各LED11のアノード及びカソードにそれぞれ接続されている。

0023

そして、アノード配線12及びカソード配線13は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料とを薄膜積層して形成された金属配線であり、LED11のアノード電極14及びカソード電極15にそれぞれ接続されている。なお、アノード配線12は一端がアノードドライバIC31に接続され、カソード配線13は一端がカソードドライバIC32に接続されているので、これにより、LED11のアノード電極14及びカソード電極15は、アノード配線12及びカソード配線13を介してアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続される。

0024

前記アノードドライバIC31は、点灯信号に応じてLED11に電流を供給する機能を有し、例えば、シフトレジスタ回路ラッチ回路定電流回路増幅回路等の回路集積されている。そして、LED11のアノード電極14に接続されたアノード配線12は、アノードドライバIC31の駆動素子に接続されている。図に示される例においては、アノードドライバIC31が基板10上に実装されているが、アノードドライバIC31は、必ずしも基板10上に実装される必要はなく、図示されない他の配線基板等の上に配設されていてもよい。

0025

また、前記カソードドライバIC32は、LED11からの電流を吸い込む機能を有し、トランジスタ等のスイッチ回路が集積されている。そして、LED11のカソード電極15に接続されたカソード配線13がカソードドライバIC32に接続されている。図に示される例においては、カソードドライバIC32が基板10上に実装されているが、カソードドライバIC32は、必ずしも基板10上に実装される必要はなく、図示されない他の配線基板等の上に配設されていてもよい。

0026

次に、LED11を形成する工程について説明する。

0027

図6は本発明の第1の実施の形態におけるLEDの積層薄膜を剥離する工程を示す図、図7は本発明の第1の実施の形態における保護膜にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図、図8は本発明の第1の実施の形態におけるLEDを複数に分割する工程を示す図である。

0028

図において、18はLED積層薄膜であり、細長帯状又は短冊状の形状を備え、後述されるように、基板10上に一体的に付着された後、複数に分割されてLED11となる。そして、前記LED積層薄膜18は、近紫外発光又は紫外発光する薄膜であり、窒化ガリウム若しくは窒化インジュウムガリウム、又は、窒化アルミガリウム若しくは窒化アルミ等の複数層から成り、ヘテロ構造又はダブルヘテロ構造を備える積層薄膜である。

0029

また、17は犠牲層であり、前記LED積層薄膜18を母材16から剥離させるため、後述される剥離エッチング液エッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒(ひ)素層の膜であり、母材16とLED積層薄膜18との間に形成される。

0030

さらに、母材16は、例えば、ガリウム砒素若しくは窒化ガリウム、又は、サファイヤ等の材質から成り、前記母材16上に、MOCVD法等の気相成長法によって、LED積層薄膜18を構成する材質をエピタキシャル成長させる。

0031

次に、エピタキシャル成長させたLED積層薄膜18を母材16から剥離する工程について説明する。

0032

例えば、各LED11の形状が一辺の長さが2ミリメートル正方形であるとすると、2ミリメートル以上の幅を備え、かつ、LEDアレイの1列分の長さ、すなわち、3つのLED11から成る1列の長さ以上の長さを備える短冊状のLED積層薄膜18を形成する。この場合、半導体プロセスで広く用いられているホトリソエッチング技術を用い、エッチング液としては燐(りん)酸過水等を用いて、母材16上のLED積層薄膜18を短冊形に形成する。

0033

その後、弗(ふっ)化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、前記LED積層薄膜18が形成された母材16を浸漬(しんし)させる。これにより、犠牲層17がエッチングされ、LED積層薄膜18が母材16から剥離する。

0034

そして、剥離されたLED積層薄膜18を表面が平坦化された基板10の第1の面上に押し付け、水素結合等の分子間力によって、基板10とLED積層薄膜18とを固着して一体化する。

0035

ここで、基板10の第1の面の最表面は、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は酸化シリコン膜等の無機絶縁膜が形成され、好ましくは、表面精度が数十ナノメートル以下の凹凸のない平坦化された表面となっている。このように、基板10の第1の面の最表面を凹凸のない平坦化された面とすることによって、前記LED11との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。

0036

このような工程を繰り返し行うことによって、図7に示されるように、複数列、例えば、3列のLED積層薄膜18が基板10の第1の面に固着されて一体化される。

0037

続いて、基板10の第1の面上に一体化された各LED積層薄膜18を、例えば、エッチング液として燐酸過水を用いたホトリソエッチング法によって複数に分割し、LED素子を形成する。本実施の形態においては、各LED積層薄膜18を3つずつのLED素子に分割するものとする。

0038

これにより、図8に示されるように、基板10の第1の面上に、LED11が3列3行の正方格子状に等間隔に配列されたLEDアレイを得ることができる。

0039

続いて、各LED11のアノード及びカソードに接続されるアノード電極14及びカソード電極15、並びに、各アノード電極14及びカソード電極15に接続されるアノード配線12及びカソード配線13並びに連結配線21を、真空蒸着、ホトリソエッチング法又はリフトオフ法によって形成する。なお、アノード電極14及びカソード電極15は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料を薄膜積層して形成された金属電極である。また、アノード配線12、カソード配線13及び連結配線21は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料を薄膜積層して形成された金属配線である。これにより、各LED11のアノード電極14及びカソード電極15は、アノード配線12、カソード配線13及び連結配線21を介してアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続される。

0040

次に、前記構成のLEDバックライト装置100の動作について説明する。

0041

まず、図示されないパーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された点灯信号がアノードドライバIC31に入力されると、該アノードドライバIC31の増幅回路から定電流がアノード配線12を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31に近接したLED11のアノード電極14に供給される。そして、前記点灯信号がカソードドライバIC32に入力されると、該カソードドライバIC32が、大容量のスイッチ回路によって接続されたカソード配線13を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31から離間したLED11のカソード電極15から電流を吸い込むように動作する。

0042

これにより、各列において、連結配線21によって直列接続されているLED11に電流が流れ、各LED11が発光する。

0043

このように、点灯信号に応じてLED11が波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、前記LED11を中央にして、基板10及び40をそれぞれ介して、前記蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置されているので、図1に示されるように、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、直接蛍光体30を照射し、各LED11から基板40方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。したがって、各LED11が、その両面から、それぞれ、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、前記LED11及び反射層41に対向する蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層41で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受けて励起され、矢印Bで示されるように、白色の光を放射する。

0044

そして、該光は、図5に示されるように、LEDバックライト装置100に対向して配設されている液晶パネル200を裏側から照射する。

0045

なお、本実施の形態においては、各列におけるLED11を直列接続した場合について説明したが、各行におけるLED11を直列接続してもよいし、斜め方向に並んだLED11を直列接続してもよい。また、該LED11を直列接続の最小個数となる1個で、個々に駆動してもよいし、さらに、各列、各行、斜め方向等、色々な配置で直列接続したものを組み合わせてもよい。

0046

また、LED11が固着される基板10の第1の面と、基板40の第2の面を対向配置して固定する際に、基板10及び40の間に透光性の高いシリコーン系樹脂等を充填てん)し、脱泡後、乾燥、固定してもよい。

0047

さらに、蛍光体30の酸化劣化を防止するために、LEDバックライト装置100と液晶パネル200との間の空間を不活性ガス雰囲気としてもよいし、ほぼ真空にしてもよい。

0048

このように、本実施の形態においては、半導体プロセスによってLED11、アノード配線12及びカソード配線13を透光性の基板10上に形成することができ、また、LED11とアノード配線12及びカソード配線13とを接続することができるので、超薄型で、大面積のLEDバックライト装置100を提供することができる。

0049

また、複数のLED11を所望の大きさ及び形状に形成して、基板10の表面の所望の位置に配設することができ、かつ、各LED11を中央にして、基板10及び40をそれぞれ介して、蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置されるので、LED11の形状及び位置を調整したり、基板10及び40の厚さを調整したりすることによって、明るさのばらつきを抑制することができ、かつ、LED11の表面及び裏面から発光した光を使用することができるので、全体的に明るくすることを期待することができる。

0050

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

0051

図9は本発明の第2の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図、図10は本発明の第2の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図である。

0052

本実施の形態において、LEDバックライト装置300は、平板状の第1の基板としての基板10と平板状の第2の基板としての基板50とを有する。基板10の第1の面には複数のLED11が配列されている。一方、基板50の第1の面には、傾斜面を備える突起が複数形成されており、突起の表面を含む第1の面全体に反射層51が固着されている。そして、図9に示されるように、基板10の第1の面と、基板50の第1の面とは対向配置されている。また、基板50の突起は、基板10の第1の面上の互いに隣接するLED11間の中央部付近と対向する位置に配置されており、突起の先端は、基板10の第1の面に当接されている。

0053

そして、各LED11と蛍光体30とは、基板10の第1の面上と第2の面上とにおいて、互いに対向するように配設され、かつ、各LED11と反射層51とは、基板10の第1の面と基板50の第1の面の平坦部とにおいて、互いに対向するように配設される。

0054

これにより、各LED11を中央にして、前記蛍光体30と基板50の第1の面の平坦部上の反射層51とがそれぞれ対向配置される。そのため、図9に示されるように、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、蛍光体30を照射する。また、前記LED11から基板50方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、基板50の第1の面の平坦部上の反射層51で反射されて蛍光体30を照射する。

0055

また、反射層51が固着された前記突起には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起の傾斜面上の反射層51で、前記傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて出射し、蛍光体30を照射する。

0056

なお、各LED11から出射される光、すなわち、矢印A、C及びDで示される光は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光である。

0057

そして、前記蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層51で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受け、矢印Bで示されるように、白色の光を発光する。

0058

なお、LEDバックライト装置300のその他の点の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

0059

次に、本実施の形態におけるLEDバックライト装置300の動作について説明する。

0060

まず、図示されないパーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された点灯信号がアノードドライバIC31に入力されると、該アノードドライバIC31の増幅回路から定電流がアノード配線12を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31に近接したLED11のアノード電極14に供給される。そして、前記点灯信号がカソードドライバIC32に入力されると、該カソードドライバIC32が、大容量のスイッチ回路によって接続されたカソード配線13を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31から離間したLED11のカソード電極15から電流を吸い込むように動作する。

0061

これにより、各列において、連結配線21によって直列接続されているLED11に電流が流れ、各LED11が発光する。

0062

このように、点灯信号に応じて各LED11が波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層51がそれぞれ対向配置されているので、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、直接蛍光体30を照射し、各LED11から基板50方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、反射層51で反射されて蛍光体30を照射する。さらに、反射層51が固着された前記突起には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起の傾斜面上の反射層51で、前記傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて蛍光体30を照射する。

0063

したがって、各LED11が、その両面及び側端面から、それぞれ、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層51で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受けて励起され、矢印Bで示されるように、白色の光を放射する。

0064

また、LED11が固着される基板10の第1の面と、基板50の第1の面とを対向配置し、かつ、反射層51が固着された突起の先端とLED11間の中央部付近の基板10の第1の面とを当接させて固定する際に、基板10及び50間に透光性の高いシリコーン系樹脂等を充填し、脱泡後、乾燥、固定してもよい。

0065

このように、本実施の形態においては、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層51がそれぞれ対向配置されるとともに、隣接するLED11間の中央部付近にその先端が当接され、かつ、反射層51が固着された突起には傾斜が設けてあるので、各LED11の表面及び裏面から出射する光だけでなく、各LED11の側端面から出射する光を前記突起上の反射層51で反射して、蛍光体30に供給することができる。これにより、更に明るく、低消費電力な超薄型で大面積のLEDバックライト装置を提供することができる。

0066

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1及び第2の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1及び第2の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

0067

図11は本発明の第3の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図、図12は本発明の第3の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図である。

0068

本実施の形態において、LEDバックライト装置400は、平板状の第1の基板10と平板状の第2の基板40とを有する。そして、基板10の第1の面と、基板40の第2の面とが対向配置されている。なお、基板10の第1の面上には複数のLED11が配列され、基板40の第1の面の全面には反射層41が固着されている。さらに、基板10の第1の面上には、基板40に向けて突出するとともに、傾斜面を備える突起部19が複数形成されている。そして、該突起部19は、互いに隣接するLED11間の中央部付近に位置し、図11に示されるように、基板10及び40を対向配置させた状態で、前記突起部19の先端は、基板40の第2の面に当接する。なお、前記突起部19は反射材から成る。

0069

そして、各LED11と蛍光体30とは、基板10の第1の面上と第2の面上とにおいて、互いに対向するように配設され、かつ、各LED11と反射層41とは、基板10の第1の面と基板40の第2の面とにおいて、互いに対向するように配設される。

0070

これにより、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置される。そのため、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、蛍光体30を照射する。

0071

また、前記LED11から基板40方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、基板40の第1の面の反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。

0072

さらに、前記突起部19には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起部19の傾斜面で、該傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて出射し、基板40の第1の面の反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。

0073

なお、各LED11から出射される光、すなわち、矢印A、C及びDで示される光は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光である。

0074

そして、前記蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層41で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受け、矢印Bで示されるように、白色の光を発光する。

0075

なお、LEDバックライト装置400のその他の点の構成については、前記第1及び第2の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

0076

次に、本実施の形態におけるLEDバックライト装置400の動作について説明する。

0077

まず、図示されないパーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された点灯信号がアノードドライバIC31に入力されると、該アノードドライバIC31の増幅回路から定電流がアノード配線12を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31に近接したLED11のアノード電極14に供給される。そして、前記点灯信号がカソードドライバIC32に入力されると、該カソードドライバIC32が、大容量のスイッチ回路によって接続されたカソード配線13を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31から離間したLED11のカソード電極15から電流を吸い込むように動作する。

0078

これにより、各列において、連結配線21によって直列接続されているLED11に電流が流れ、各LED11が発光する。

0079

このように、点灯信号に応じて各LED11が波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置されているので、図11に示されるように、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、直接蛍光体30を照射し、各LED11から基板40方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。さらに、前記突起部19には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起部19の傾斜面で、該傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射された後、反射層41で反射されて蛍光体30を照射する。

0080

したがって、各LED11が、その両面及び側端面から、それぞれ、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層41で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受けて励起され、矢印Bで示されるように、白色の光を放射する。

0081

また、LED11が固着される基板10の第1の面と、基板40の第2の面とを対向配置し、かつ、前記突起部19の先端と基板40の第2の面とを当接させて固定する際に、基板10及び40間に透光性の高いシリコーン系樹脂等を充填し、脱泡後、乾燥、固定してもよい。

0082

このように、本実施の形態においては、各LED11を中央にして、蛍光体30及び反射層41がそれぞれ対向配置され、かつ、隣接するLED11間の中央部付近に形成された突起部19には傾斜が設けてあるので、各LED11の表面及び裏面から出射する光だけでなく、側端面から出射する光を前記突起部19で反射して、前記蛍光体30に供給することができる。これにより、更に明るく、低消費電力な超薄型で大面積のLEDバックライト装置を提供することができる。

0083

次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、第1〜第3の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1〜第3の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

0084

図13は本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図、図14は本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図、図15は本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図である。

0085

本実施の形態において、LEDバックライト装置500は、平板上の第1の基板としての基板10と、平板上の第2の基板としての基板60とをを有する。基板10の第1の面上には複数のLED11が配設され、さらに、図14に示されるように、傾斜面を備える突起部20が各LEDを取り囲むように形成されている。

0086

一方、基板60の第1の面には、その第2の面に向けて突出するとともに傾斜面を備える凹部62が複数形成されており、該凹部62の表面を含む第1の面の表面全体に反射層61が固着されている。そして、図13に示されるように、基板10の第1の面と基板60の第2の面(裏面)とが対向配置されている。また、凹部62は基板10の第1の面上の互いに隣接するLED11間の中央付近と対向する位置に配置され、突起部20の先端は基板60の第2の面に当接されている。ここで、突起部20は光(ここでは近紫外光又は紫外光)を反射する材料(例えば、アルミニウム)から成る。

0087

そして、各LED11と蛍光体30とは、基板10の第1の面上と第2の面上とにおいて、互いに対向するように配設され、かつ、各LED11と反射層61とは、基板10の第1の面と基板60の第2の面とにおいて、互いに対向するように配設される。

0088

これにより、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層61がそれぞれ対向配置される。そのため、図13に示されるように、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、蛍光体30を照射する。また、前記LED11から基板60方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、基板60の第1の面の反射層61で反射されて蛍光体30を照射する。

0089

また、前記突起部20には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起部20の傾斜面で、該傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて出射し、基板60の第1の面の反射層61で反射されて蛍光体30を照射する。

0090

さらに、前記LED11から基板60方向に出射する光の一部は、矢印Eで示されるように、凹部62の傾斜面上の反射層61で、前記傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて出射し、蛍光体30を照射する。

0091

なお、各LED11から出射される光、すなわち、矢印A、C、D及びEで示される光は、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光である。

0092

そして、蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層61で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受け、矢印Bで示されるように、白色の光を発光する。

0093

なお、LEDバックライト装置500のその他の点の構成については、前記第1〜第3の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

0094

次に、本実施の形態におけるLEDバックライト装置500の動作について説明する。

0095

まず、図示されないパーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された点灯信号がアノードドライバIC31に入力されると、該アノードドライバIC31の増幅回路から定電流がアノード配線12を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31に近接したLED11のアノード電極14に供給される。そして、前記点灯信号がカソードドライバIC32に入力されると、該カソードドライバIC32が、大容量のスイッチ回路によって接続されたカソード配線13を介してLEDアレイの各列の中で最もアノードドライバIC31から離間したLED11のカソード電極15から電流を吸い込むように動作する。

0096

これにより、各列において、連結配線21によって直列接続されているLED11に電流が流れ、各LED11が発光する。

0097

このように、点灯信号に応じて各LED11が波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層61がそれぞれ対向配置されているので、各LED11から基板10方向に出射する光は、矢印Aで示されるように、直接蛍光体30を照射し、各LED11から基板60方向に出射する光は、矢印Cで示されるように、反射層61で反射されて蛍光体30を照射する。また、前記突起部20には傾斜が設けてあるので、各LED11の側端面から出射する光は、矢印Dで示されるように、前記突起部20の傾斜面で、該傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射された後、反射層61で反射されて蛍光体30を照射する。さらに、反射層61が固着された凹部62には傾斜が設けてあるので、各LED11から基板60方向に出射する光の一部は、矢印Eで示されるように、凹部62の傾斜面上の反射層61で、前記傾斜面の傾斜角度に応じた角度に反射されて出射し、蛍光体30を照射する。

0098

したがって、各LED11が、その両面及び側端面から、それぞれ、波長300〜450ナノメートルの近紫外光又は紫外光を発光すると、蛍光体30は、LED11から直接の、又は、反射層61で反射された近紫外光又は紫外光の照射を受けて励起され、矢印Bで示されるように、白色の光を放射する。

0099

また、LED11が固着される基板10の第1の面と、基板60の第2の面とを対向配置し、かつ、前記突起部20の先端と基板60の第2の面とを当接させて固定する際に、基板10及び60間に透光性の高いシリコーン系樹脂等を充填し、脱泡後、乾燥、固定してもよい。

0100

このように、本実施の形態においては、各LED11を中央にして、前記蛍光体30及び反射層61がそれぞれ対向配置され、かつ、各LED11を取り囲むように形成された突起部20には傾斜が設けてあり、さらに、反射層61が固着された凹部62には傾斜が設けてあるので、各LED11の表面及び裏面から出射する光だけでなく、側端面から出射する光を前記突起部20で反射し、さらに、一部の光を凹部62上の反射層61で反射して、前記蛍光体30に供給することができる。これにより、更に明るく、低消費電力な超薄型で大面積のLEDバックライト装置を提供することができる。

0101

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

図面の簡単な説明

0102

本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第2の面から観た斜視図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置の側断面図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDの積層薄膜を剥離する工程を示す図である。
本発明の第1の実施の形態における保護膜にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
本発明の第1の実施の形態におけるLEDを複数に分割する工程を示す図である。
本発明の第2の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図である。
本発明の第2の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図である。
本発明の第3の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図である。
本発明の第3の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図である。
本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の側断面図である。
本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第1の基板を第1の面から観た斜視図である。
本発明の第4の実施の形態におけるLEDバックライト装置の第2の基板を第1の面から観た斜視図である。

符号の説明

0103

10、40、50、60基板
11LED
12アノード配線
13カソード配線
14アノード電極
15カソード電極
16母材
17犠牲層
18LED積層薄膜
19、20突起部
21連結配線
30蛍光体
31アノードドライバIC
32カソードドライバIC
41、51、61反射層
62 凹部
100LEDバックライト装置
200 液晶パネル

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