LEDバックライト装置及び液晶表示装置
【課題】熱伝導性が良好な基板に薄膜状のLEDを固着することによって、前記基板の背面から放熱することができ、極めて薄く、かつ、放熱性が良好になるようにする。
【解決手段】熱伝導性の第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、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、入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置される。
【解決手段】熱伝導性の第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、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、入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置される。
【発明の詳細な説明】
【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用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、LEDバックライト装置は、個別にモールドされた半導体発光素子としてのLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)素子を適当な距離を設けて複数個配置し、液晶パネルへの光出射面に拡散板を設け、均一な面発光を液晶パネルに提供する構造になっている。
【0003】
このようなLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置においては、赤色、緑色及び青色を含む原色発光可能なLED素子を複数連続して配列した線状光源と、前記LED素子間に配置される反射板と、前記LED素子及び反射板の光出射側に配設された光散乱させるための凹凸形成した拡散板とを備え、さらに、液晶パネルとの間にプリズムシート等の光学シートを設けることによって、大画面でも高輝度を達成することができるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2004−319458号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来のLEDバックライト装置においては、個別にモールドされたLED素子を適当な距離を設けて複数個配置し、ヒートパイプを配設して放熱しているため、LEDバックライト装置が厚くなり、該LEDバックライト装置を用いた液晶表示装置を薄型化することができなくなってしまう。
【0005】
本発明は、前記従来のLEDバックライト装置の問題点を解決して、熱伝導性が良好な基板に薄膜状のLEDを固着することによって、前記基板の背面から放熱することができ、極めて薄く、かつ、放熱性の良好なLEDバックライト装置及び該LEDバックライト装置を用いた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】
【0006】
そのために、本発明のLEDバックライト装置においては、熱伝導性の第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、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、入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、LEDバックライト装置は、熱伝導性が良好な基板に薄膜状のLEDが装着されている。これにより、前記基板の背面から放熱することができ、極めて薄くすることができ、かつ、放熱性を良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
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。
【0009】
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の斜視図、図3は本発明の第1の実施の形態における放熱板の斜視図、図4は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置の側断面図である。
【0010】
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。
【0011】
そして、前記LEDバックライト装置100は、第1の基板としての平板状の基板10と、該基板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とを有する。そして、該LED11は、該LED11の内で赤色に発光するLED11R、LED11の内で緑色に発光するLED11G及びLED11の内で青色に発光するLED11Bを有する。なお、LED11R、LED11G及びLED11Bを統括的に説明する場合には、LED11として説明する。
【0012】
また、前記基板10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、カソードドライバIC32には、各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。
【0013】
なお、前記基板10における前記第1の面と対向する第2の面であるLED11が固着された面と反対側の面、すなわち、裏面には、好ましくは、熱伝導性に優れた金属等から成る放熱板60が、熱伝導性接着剤50によって固着されている。
【0014】
ここで、前記基板10は、好ましくは、熱伝導性に優れた金属基板、シリコン基板若しくはセラミック基板、又は、熱伝導を考慮して設計されたFR4と呼ばれる耐然性ガラス基材エポキシ樹脂積層板等から成る配線基板である。そして、基板10の表面は、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、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとは、それぞれ、積層薄膜で構成された薄膜LEDであり、後述する工程によって別の基板から剥(はく)離され、前記基板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。
【0015】
また、赤色に発光する前記LED11Rは、アルミガリウム砒(ひ)素、インジュウムアルミガリウム砒素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LED11Rの材質は、波長620〜710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。また、緑色に発光する前記LED11Gは、アルミガリウムインジュウムリン、ガリウムリン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LED11Gの材質は、波長500〜580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。さらに、青色に発光する前記LED11Bは、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム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LED11Bの材質は、波長450〜500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。
【0016】
さらに、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。
【0017】
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、各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、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。
【0018】
また、前記LEDバックライト装置100は、第2の基板としての平板状の光拡散板40を有する。ここで、該光拡散板40は、透光性を有するプラスチック基板から成る。また、入射光を均一に拡散する機能を有しており、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等のポリマー材料によって形成されたものである。
【0019】
そして、前記基板10と光拡散板40とを、図1に示されるように、対向して配設することによって、LEDバックライト装置100を得ることができる。この場合、基板10のLED11を固着した面と、光拡散板40とが対向して配置されるように位置合わせして固定し、さらに、シリコーン樹脂等から成る熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板60を、前記基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0020】
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、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。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。
【0021】
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。
【0022】
次に、前記基板10上のLED11を形成する工程について説明する。
【0023】
図5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6は本発明の第1の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【0024】
図において、18はLED積層薄膜であり、細長い帯状又は短冊状の形状を備える。例えば、赤色に発光するLED11R用のLED積層薄膜18Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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。
【0025】
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にエッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒素層の膜であり、母材16とLED積層薄膜18との間に形成される。
【0026】
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。
【0027】
次に、エピタキシャル成長させた積層薄膜であるLED11を母材16から剥離する工程について説明する。
【0028】
例えば、前記LEDバックライト装置100のLED11R、11G及び11Bの合算寸法が、一辺の長さが20ミリメートルの正方形であるとすると、各色のLED11を得るために、20ミリメートルよりも大きな長さで、かつ、20ミリメートルの1/3よりも大きな幅の短冊状に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、LED積層薄膜18を短冊状に形成する。
【0029】
その後、弗(ふっ)化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、剥離する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。
【0030】
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。
【0031】
ここで、前記基板10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LED積層薄膜18との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0032】
このような工程を、LED積層薄膜18に対して、繰り返し行う。これにより、図6に示されるように、複数列、例えば、3列のLED積層薄膜18R、18G及び18Bが基板10上に固着されて一体化される。
【0033】
続いて、基板10上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0034】
また、ここでは、LED積層薄膜18を短冊状に形成し、LED11R、11G及び11Bの合算寸法が一辺の長さが20ミリメートルの正方形となるようにした例について説明したが、合算寸法は20ミリメートルに限定されるものではなく、また、形状も長方形、多角形、円形、楕(だ)円形等いかなる形状であってもよい。さらに、各LED11を同じ寸法の短冊状のLED積層薄膜18で構成した例について説明したが、各色の配色や重み付けに応じて、それぞれ異なる寸法に構成してもよく、また、形状も三角形、正方形、多角形、円形、楕円形等いかなる形状であってもよい。
【0035】
また、LED11R、11G及び11Bを1個ずつ配設する例について説明したが、必要な輝度やLEDバックライト装置100のサイズに応じて、LED11R、11G及び11Bを複数個ずつ配設してもよいし、それに伴い、アノード配線12及びカソード配線13を必要数だけ配設してもよい。
【0036】
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。
【0037】
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、各色のLED11の発光の混合色が所望する白色になるように、各色でそれぞれ調整して、前記アノードドライバIC31の増幅回路から異なる電流値に設定された安定電流が各アノード配線12を介して各アノード電極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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介してLED11のカソード電極15から電流を吸い込み、各色のLED11R、11G及び11Bが点灯信号に応じて発光する。該LED11R、11G及び11Bの発光は、図1における矢印Aで示されるように、光拡散板40に入射し、各色が均一に拡散され、図1における矢印Bで示されるように、所望する白色光が光拡散板40から出射する。
【0038】
この場合、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0039】
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、非常に薄いLEDバックライト装置100を得ることができる。また、放熱板60を熱伝導性接着剤50によって基板10の裏面に接着固定するので、薄型で放熱性の優れたLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0040】
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。
【0041】
図7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である。
【0042】
本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、反射膜24を備え、LED11から放射された光を反射する。具体的には、基板10の第1の面上に反射膜24が形成され、さらに、該反射膜24の全体を覆うように保護膜25が形成されている。そして、該保護膜25の上にLED11、アノード電極14、カソード電極15、アノード配線12及びカソード配線13が形成されている。また、アノードドライバIC31及びカソードドライバIC32は、基板10上において保護膜25の外側に配設されている。なお、図において、アノード電極14、カソード電極15、アノード配線12、カソード配線13及びアノードドライバIC31の図示は省略されている。
【0043】
前記反射膜24は、LED11R、11G及び11Bの裏面から出射した各色の発光を反射するために設けられており、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が薄膜積層された金属膜を、基板10の表面に成膜してパターニングすることによって形成される。
【0044】
また、前記保護膜25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であり、前記反射膜24の上に形成される。そして、前記保護膜25の表面(図における上面)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面となっている。このように、保護膜25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、LED11との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0045】
そして、前記第1の実施の形態と同様にして母材16から剥離されたLED積層薄膜18R、18G及び18Bを、前記保護膜25の表面に押し付け、水素結合等の分子間力によって、保護膜25と固着して一体化する。
【0046】
続いて、該保護膜25上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0047】
さらに、前記第1の実施の形態と同様に、シリコン樹脂などの熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミ等の金属で形成した放熱板60を、基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0048】
なお、LEDバックライト装置100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。
【0049】
次に、本実施の形態におけるLEDバックライト装置100の動作について説明する。
【0050】
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、各色のLED11の発光の混合色が所望する白色になるように、各色でそれぞれ調整して、前記アノードドライバIC31の増幅回路から異なる電流値に設定された安定電流が各アノード配線12を介して各アノード電極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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介してLED11のカソード電極15から電流を吸い込み、各色のLED11R、11G及び11Bが点灯信号に応じて発光する。該LED11R、11G及び11Bの各裏面から出射した発光は、反射膜24で反射され、該LED11R、11G及び11Bの各表面から出射した発光と一緒に、図7における矢印Aで示されるように、光拡散板40に入射し、各色が均一に拡散され、図7における矢印Bで示されるように、所望する白色光が光拡散板40から出射する。
【0051】
この場合、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0052】
このように、本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、LED11の裏面に対向する反射膜24を有する。また、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を形成することができ、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。したがって、前記第1の実施の形態よりも高輝度な、薄型のLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0053】
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。
【0054】
図8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9は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの斜視図、図10は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの配置を示す図、図11は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの他の配置を示す図である。
【0055】
本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、第1の基板としての平板状の基板10と、該基板10上に固着されたLED積層薄膜としてのLED11とを有する。そして、該LED11は、該LED11の内で赤色に発光するLED11R1、LED11R2及びLED11R3、LED11の内で緑色に発光するLED11G1、LED11G2及びLED11G3、並びに、LED11の内で青色に発光するLED11B1、LED11B2及びLED11B3を有する。
【0056】
なお、LED11R1、LED11R2、LED11R3、LED11G1、LED11G2、LED11G3、LED11B1、LED11B2及びLED11B3を統括的に説明する場合にはLED11として説明し、LED11R1、LED11R2及びLED11R3を統括的に説明する場合にはLED11Rとして説明し、LED11G1、LED11G2及びLED11G3を統括的に説明する場合にはLED11Gとして説明し、LED11B1、LED11B2及びLED11B3を統括的に説明する場合にはLED11Bとして説明する。
【0057】
また、前記LED11の数は、任意に設定することができるが、ここでは、図示の都合上、9個であるものとして説明する。また、LED11の配列の仕方も任意に設定することができるが、ここでは、格子状に配列されたアレイとなっているものとして説明する。すなわち、図9及び10に示される例において、LED11は、3列3行の正方格子状に等間隔に配列されている。
【0058】
そして、各列には赤色に発光するLED11R、緑色に発光するLED11G及び青色に発光するLED11Bが1個ずつ含まれ、かつ、直列に接続されるように結線されている。この場合、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。
【0059】
なお、前記基板10の裏面、すなわち、LED11が固着された面と反対側の面には、好ましくは、熱伝導性に優れた金属等から成る放熱板60が、熱伝導性接着剤50によって固着されている。
【0060】
ここで、前記基板10は、好ましくは、熱伝導性に優れた金属基板、シリコン基板若しくはセラミック基板、又は、熱伝導を考慮して設計されたFR4と呼ばれる耐然性ガラス基材エポキシ樹脂積層板等から成る配線基板である。そして、基板10の表面は、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化されている。そして、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとは、それぞれ、積層薄膜で構成された薄膜LEDであり、後述する工程によって別の基板から剥離され、前記基板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。
【0061】
また、赤色に発光する前記LED11Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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LED11Rの材質は、波長620〜710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。また、緑色に発光する前記LED11Gは、アルミガリウムインジュウムリン、ガリウムリン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LED11Gの材質は、波長500〜580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。さらに、青色に発光する前記LED11Bは、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム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LED11Bの材質は、波長450〜500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。
【0062】
さらに、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。
【0063】
そして、アノード配線12及びカソード配線13並びに連結配線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とを薄膜積層して形成された金属配線であり、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するようにアノード電極14及びカソード電極15にそれぞれ接続されている。
【0064】
例えば、図10に示されるように、ライン状に並んだLED11R1、11G1及び11B1から成るLED11の列では、LED11R1のアノード電極14にアノード配線12が接続され、LED11R1のカソード電極15とLED11G1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11G1のカソード電極15とLED11B1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11B1のカソード電極15とカソード配線13が接続され、LED11R1、11G1及び11B1が電気的に直列接続されている。同様に、LED11の他の列においても、ライン状に並んだ各色のLED11G2、11B2及び11R2、並びに、LED11B3、11R3及び11G3を1個ずつ電気的に直列接続している。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。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及びカソード配線13並びに連結配線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に各々接続される。
【0065】
図9及び10に示される例では、総計9個のLED11が3列3行の正方格子状に等間隔に配列されているが、LEDバックライト装置100に要求される輝度やLEDバックライト装置100のサイズに応じて、LED11の数や配列を適宜変更することができる。例えば、図11に示されるように、総計12個のLED11を、3個のLED11から成るトライアングル状の島を4つ形成するように配列することもできる。
【0066】
この場合、トライアングル状に配列されたLED11R1、11G1及び11B1の組み合わせにおいて、LED11R1のアノード電極14にアノード配線12が接続され、LED11R1のカソード電極15とLED11G1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11G1のカソード電極15とLED11B1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11B1のカソード電極15とカソード配線13が接続され、LED11R1、11G1及び11B1が電気的に直列接続されている。同様に、他の3つの組み合わせにおいても、トライアングル状に配列されたLED11R、11G及び11Bが1個ずつ電気的に直列接続されている。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。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及びカソード配線13並びに連結配線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に各々接続されている。
【0067】
また、前記LEDバックライト装置100は、第2の基板としての平板状の光拡散板40を有する。ここで、該光拡散板40は、透光性を有するプラスチック基板から成る。また、入射光を均一に拡散する機能を有しており、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマー材料によって形成されたものである。
【0068】
そして、前記基板10と光拡散板40とを、図8に示されるように、対向して配設することによって、LEDバックライト装置100を得ることができる。この場合、基板10のLED11を固着した面と、光拡散板40とが対向して配置されるように位置合わせして固定し、さらに、シリコーン樹脂等から成る熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板60を、前記基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0069】
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、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。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。
【0070】
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。
【0071】
次に、前記基板10上のLED11を形成する工程について説明する。
【0072】
図12は本発明の第3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13は本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第1の図、図14は本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第2の図である。
【0073】
図において、18はLED積層薄膜であり、矩(く)形の平板状の形状を備える。例えば、赤色に発光するLED11R用のLED積層薄膜18Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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。
【0074】
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、剥離エッチング液にエッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒素層の膜であり、母材16とLED積層薄膜18との間に形成される。
【0075】
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。
【0076】
次に、エピタキシャル成長させた積層薄膜であるLED11を母材16から剥離する工程について説明する。
【0077】
例えば、前記LEDバックライト装置100の各LED11の寸法を、一辺の長さが2ミリメートルの正方形であるとすると、それよりも大きな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酸過水等を用いて、LED積層薄膜18を正方形に形成する。
【0078】
その後、弗化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、剥離するLED積層薄膜18が形成された母材16を浸漬させる。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。
【0079】
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。
【0080】
ここで、前記基板10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LED積層薄膜18との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0081】
このような工程を、LED積層薄膜18に対して、繰り返し行う。これにより、図13又は14に示されるように、複数列、例えば、3列3行の正方格子状又はトライアングル状の島を4つ形成するように、LED積層薄膜18R1、18R2、18R3及び18R4と、LED積層薄膜18G1、18G2、18G3及び18G4と、LED積層薄膜18B1、18B2、18B3及び18B4とが基板10上に固着されて一体化される。
【0082】
続いて、基板10上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0083】
また、ここでは、LED積層薄膜18を一辺の長さが2ミリメートルの正方形となるようにした例について説明したが、寸法は2ミリメートルに限定されるものではなく、各色の配色や重み付けに応じてそれぞれ異なる寸法に構成してもよく、また、形状も三角形、正方形、多角形、円形、楕円形等いかなる形状であってもよい。
【0084】
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。
【0085】
まず、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するように接続した3個のLED11の組み合わせに対して、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。すると、該アノードドライバIC31の定電流回路、増幅回路等の回路からアノード配線12を介して、安定電流が各組み合わせの1番目の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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介して各組み合わせの3番目のLED11のカソード電極15から電流を吸い込む。これにより、それぞれ、各色1個ずつ直列に接続された3個のLED11を介して、アノードドライバIC31からカソードドライバIC32に電流が流れ、各色のLED11が点灯信号に応じて発光する。
【0086】
この場合、すべての組み合わせにおいて、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するように接続しているため、LED11単体のばらつきを無視すれば、3色の異なる基本特性のLED11をすべて同じ供給電圧及び電流条件で動作させることができる。
【0087】
また、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0088】
このように、本実施の形態においては、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続した組み合わせが複数個構成されるように、LED11が配列されている。そして、前記第1の実施の形態と同様に、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を形成することができる。したがって、前記第1の実施の形態よりも簡単な回路構成でありながら、大型で高輝度な、薄型のLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0089】
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】
【0090】
【図1】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。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるLEDの斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における放熱板の斜視図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】本発明の第1の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの斜視図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの配置を示す図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの他の配置を示す図である。
【図12】本発明の第3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。
【図13】本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第1の図である。
【図14】本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第2の図である。
【符号の説明】
【0091】
10 基板
11、11R、11R1、11R2、11R3、11G、11G1、11G2、11G3、11B、11B1、11B2、11B3 LED
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
18、18R、18R1、18R2、18R3、18G、18G1、18G2、18G3、18B、18B1、18B2、18B3 LED積層薄膜
21 連結配線
24 反射膜
25 保護膜
31 アノードドライバIC
32 カソードドライバIC
40 光拡散板
60 放熱板
100 LEDバックライト装置
200 液晶パネル
【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用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、LEDバックライト装置は、個別にモールドされた半導体発光素子としてのLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)素子を適当な距離を設けて複数個配置し、液晶パネルへの光出射面に拡散板を設け、均一な面発光を液晶パネルに提供する構造になっている。
【0003】
このようなLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置においては、赤色、緑色及び青色を含む原色発光可能なLED素子を複数連続して配列した線状光源と、前記LED素子間に配置される反射板と、前記LED素子及び反射板の光出射側に配設された光散乱させるための凹凸形成した拡散板とを備え、さらに、液晶パネルとの間にプリズムシート等の光学シートを設けることによって、大画面でも高輝度を達成することができるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2004−319458号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来のLEDバックライト装置においては、個別にモールドされたLED素子を適当な距離を設けて複数個配置し、ヒートパイプを配設して放熱しているため、LEDバックライト装置が厚くなり、該LEDバックライト装置を用いた液晶表示装置を薄型化することができなくなってしまう。
【0005】
本発明は、前記従来のLEDバックライト装置の問題点を解決して、熱伝導性が良好な基板に薄膜状のLEDを固着することによって、前記基板の背面から放熱することができ、極めて薄く、かつ、放熱性の良好なLEDバックライト装置及び該LEDバックライト装置を用いた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】
【0006】
そのために、本発明のLEDバックライト装置においては、熱伝導性の第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、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、入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、LEDバックライト装置は、熱伝導性が良好な基板に薄膜状のLEDが装着されている。これにより、前記基板の背面から放熱することができ、極めて薄くすることができ、かつ、放熱性を良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
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。
【0009】
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の斜視図、図3は本発明の第1の実施の形態における放熱板の斜視図、図4は本発明の第1の実施の形態におけるLEDバックライト装置を用いた液晶表示装置の側断面図である。
【0010】
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。
【0011】
そして、前記LEDバックライト装置100は、第1の基板としての平板状の基板10と、該基板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とを有する。そして、該LED11は、該LED11の内で赤色に発光するLED11R、LED11の内で緑色に発光するLED11G及びLED11の内で青色に発光するLED11Bを有する。なお、LED11R、LED11G及びLED11Bを統括的に説明する場合には、LED11として説明する。
【0012】
また、前記基板10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、カソードドライバIC32には、各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。
【0013】
なお、前記基板10における前記第1の面と対向する第2の面であるLED11が固着された面と反対側の面、すなわち、裏面には、好ましくは、熱伝導性に優れた金属等から成る放熱板60が、熱伝導性接着剤50によって固着されている。
【0014】
ここで、前記基板10は、好ましくは、熱伝導性に優れた金属基板、シリコン基板若しくはセラミック基板、又は、熱伝導を考慮して設計されたFR4と呼ばれる耐然性ガラス基材エポキシ樹脂積層板等から成る配線基板である。そして、基板10の表面は、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、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとは、それぞれ、積層薄膜で構成された薄膜LEDであり、後述する工程によって別の基板から剥(はく)離され、前記基板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。
【0015】
また、赤色に発光する前記LED11Rは、アルミガリウム砒(ひ)素、インジュウムアルミガリウム砒素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LED11Rの材質は、波長620〜710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。また、緑色に発光する前記LED11Gは、アルミガリウムインジュウムリン、ガリウムリン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LED11Gの材質は、波長500〜580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。さらに、青色に発光する前記LED11Bは、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム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LED11Bの材質は、波長450〜500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。
【0016】
さらに、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。
【0017】
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、各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、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。
【0018】
また、前記LEDバックライト装置100は、第2の基板としての平板状の光拡散板40を有する。ここで、該光拡散板40は、透光性を有するプラスチック基板から成る。また、入射光を均一に拡散する機能を有しており、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等のポリマー材料によって形成されたものである。
【0019】
そして、前記基板10と光拡散板40とを、図1に示されるように、対向して配設することによって、LEDバックライト装置100を得ることができる。この場合、基板10のLED11を固着した面と、光拡散板40とが対向して配置されるように位置合わせして固定し、さらに、シリコーン樹脂等から成る熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板60を、前記基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0020】
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、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。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。
【0021】
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。
【0022】
次に、前記基板10上のLED11を形成する工程について説明する。
【0023】
図5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6は本発明の第1の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【0024】
図において、18はLED積層薄膜であり、細長い帯状又は短冊状の形状を備える。例えば、赤色に発光するLED11R用のLED積層薄膜18Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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。
【0025】
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にエッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒素層の膜であり、母材16とLED積層薄膜18との間に形成される。
【0026】
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。
【0027】
次に、エピタキシャル成長させた積層薄膜であるLED11を母材16から剥離する工程について説明する。
【0028】
例えば、前記LEDバックライト装置100のLED11R、11G及び11Bの合算寸法が、一辺の長さが20ミリメートルの正方形であるとすると、各色のLED11を得るために、20ミリメートルよりも大きな長さで、かつ、20ミリメートルの1/3よりも大きな幅の短冊状に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、LED積層薄膜18を短冊状に形成する。
【0029】
その後、弗(ふっ)化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、剥離する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。
【0030】
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。
【0031】
ここで、前記基板10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LED積層薄膜18との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0032】
このような工程を、LED積層薄膜18に対して、繰り返し行う。これにより、図6に示されるように、複数列、例えば、3列のLED積層薄膜18R、18G及び18Bが基板10上に固着されて一体化される。
【0033】
続いて、基板10上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0034】
また、ここでは、LED積層薄膜18を短冊状に形成し、LED11R、11G及び11Bの合算寸法が一辺の長さが20ミリメートルの正方形となるようにした例について説明したが、合算寸法は20ミリメートルに限定されるものではなく、また、形状も長方形、多角形、円形、楕(だ)円形等いかなる形状であってもよい。さらに、各LED11を同じ寸法の短冊状のLED積層薄膜18で構成した例について説明したが、各色の配色や重み付けに応じて、それぞれ異なる寸法に構成してもよく、また、形状も三角形、正方形、多角形、円形、楕円形等いかなる形状であってもよい。
【0035】
また、LED11R、11G及び11Bを1個ずつ配設する例について説明したが、必要な輝度やLEDバックライト装置100のサイズに応じて、LED11R、11G及び11Bを複数個ずつ配設してもよいし、それに伴い、アノード配線12及びカソード配線13を必要数だけ配設してもよい。
【0036】
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。
【0037】
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、各色のLED11の発光の混合色が所望する白色になるように、各色でそれぞれ調整して、前記アノードドライバIC31の増幅回路から異なる電流値に設定された安定電流が各アノード配線12を介して各アノード電極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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介してLED11のカソード電極15から電流を吸い込み、各色のLED11R、11G及び11Bが点灯信号に応じて発光する。該LED11R、11G及び11Bの発光は、図1における矢印Aで示されるように、光拡散板40に入射し、各色が均一に拡散され、図1における矢印Bで示されるように、所望する白色光が光拡散板40から出射する。
【0038】
この場合、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0039】
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、非常に薄いLEDバックライト装置100を得ることができる。また、放熱板60を熱伝導性接着剤50によって基板10の裏面に接着固定するので、薄型で放熱性の優れたLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0040】
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。
【0041】
図7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である。
【0042】
本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、反射膜24を備え、LED11から放射された光を反射する。具体的には、基板10の第1の面上に反射膜24が形成され、さらに、該反射膜24の全体を覆うように保護膜25が形成されている。そして、該保護膜25の上にLED11、アノード電極14、カソード電極15、アノード配線12及びカソード配線13が形成されている。また、アノードドライバIC31及びカソードドライバIC32は、基板10上において保護膜25の外側に配設されている。なお、図において、アノード電極14、カソード電極15、アノード配線12、カソード配線13及びアノードドライバIC31の図示は省略されている。
【0043】
前記反射膜24は、LED11R、11G及び11Bの裏面から出射した各色の発光を反射するために設けられており、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が薄膜積層された金属膜を、基板10の表面に成膜してパターニングすることによって形成される。
【0044】
また、前記保護膜25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であり、前記反射膜24の上に形成される。そして、前記保護膜25の表面(図における上面)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面となっている。このように、保護膜25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、LED11との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0045】
そして、前記第1の実施の形態と同様にして母材16から剥離されたLED積層薄膜18R、18G及び18Bを、前記保護膜25の表面に押し付け、水素結合等の分子間力によって、保護膜25と固着して一体化する。
【0046】
続いて、該保護膜25上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0047】
さらに、前記第1の実施の形態と同様に、シリコン樹脂などの熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミ等の金属で形成した放熱板60を、基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0048】
なお、LEDバックライト装置100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。
【0049】
次に、本実施の形態におけるLEDバックライト装置100の動作について説明する。
【0050】
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、各色のLED11の発光の混合色が所望する白色になるように、各色でそれぞれ調整して、前記アノードドライバIC31の増幅回路から異なる電流値に設定された安定電流が各アノード配線12を介して各アノード電極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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介してLED11のカソード電極15から電流を吸い込み、各色のLED11R、11G及び11Bが点灯信号に応じて発光する。該LED11R、11G及び11Bの各裏面から出射した発光は、反射膜24で反射され、該LED11R、11G及び11Bの各表面から出射した発光と一緒に、図7における矢印Aで示されるように、光拡散板40に入射し、各色が均一に拡散され、図7における矢印Bで示されるように、所望する白色光が光拡散板40から出射する。
【0051】
この場合、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0052】
このように、本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、LED11の裏面に対向する反射膜24を有する。また、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を形成することができ、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。したがって、前記第1の実施の形態よりも高輝度な、薄型のLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0053】
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。
【0054】
図8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9は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの斜視図、図10は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの配置を示す図、図11は本発明の第3の実施の形態におけるLEDの他の配置を示す図である。
【0055】
本実施の形態において、LEDバックライト装置100は、第1の基板としての平板状の基板10と、該基板10上に固着されたLED積層薄膜としてのLED11とを有する。そして、該LED11は、該LED11の内で赤色に発光するLED11R1、LED11R2及びLED11R3、LED11の内で緑色に発光するLED11G1、LED11G2及びLED11G3、並びに、LED11の内で青色に発光するLED11B1、LED11B2及びLED11B3を有する。
【0056】
なお、LED11R1、LED11R2、LED11R3、LED11G1、LED11G2、LED11G3、LED11B1、LED11B2及びLED11B3を統括的に説明する場合にはLED11として説明し、LED11R1、LED11R2及びLED11R3を統括的に説明する場合にはLED11Rとして説明し、LED11G1、LED11G2及びLED11G3を統括的に説明する場合にはLED11Gとして説明し、LED11B1、LED11B2及びLED11B3を統括的に説明する場合にはLED11Bとして説明する。
【0057】
また、前記LED11の数は、任意に設定することができるが、ここでは、図示の都合上、9個であるものとして説明する。また、LED11の配列の仕方も任意に設定することができるが、ここでは、格子状に配列されたアレイとなっているものとして説明する。すなわち、図9及び10に示される例において、LED11は、3列3行の正方格子状に等間隔に配列されている。
【0058】
そして、各列には赤色に発光するLED11R、緑色に発光するLED11G及び青色に発光するLED11Bが1個ずつ含まれ、かつ、直列に接続されるように結線されている。この場合、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。
【0059】
なお、前記基板10の裏面、すなわち、LED11が固着された面と反対側の面には、好ましくは、熱伝導性に優れた金属等から成る放熱板60が、熱伝導性接着剤50によって固着されている。
【0060】
ここで、前記基板10は、好ましくは、熱伝導性に優れた金属基板、シリコン基板若しくはセラミック基板、又は、熱伝導を考慮して設計されたFR4と呼ばれる耐然性ガラス基材エポキシ樹脂積層板等から成る配線基板である。そして、基板10の表面は、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化されている。そして、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとは、それぞれ、積層薄膜で構成された薄膜LEDであり、後述する工程によって別の基板から剥離され、前記基板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。
【0061】
また、赤色に発光する前記LED11Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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LED11Rの材質は、波長620〜710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。また、緑色に発光する前記LED11Gは、アルミガリウムインジュウムリン、ガリウムリン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LED11Gの材質は、波長500〜580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。さらに、青色に発光する前記LED11Bは、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム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LED11Bの材質は、波長450〜500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。
【0062】
さらに、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。
【0063】
そして、アノード配線12及びカソード配線13並びに連結配線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とを薄膜積層して形成された金属配線であり、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するようにアノード電極14及びカソード電極15にそれぞれ接続されている。
【0064】
例えば、図10に示されるように、ライン状に並んだLED11R1、11G1及び11B1から成るLED11の列では、LED11R1のアノード電極14にアノード配線12が接続され、LED11R1のカソード電極15とLED11G1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11G1のカソード電極15とLED11B1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11B1のカソード電極15とカソード配線13が接続され、LED11R1、11G1及び11B1が電気的に直列接続されている。同様に、LED11の他の列においても、ライン状に並んだ各色のLED11G2、11B2及び11R2、並びに、LED11B3、11R3及び11G3を1個ずつ電気的に直列接続している。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。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及びカソード配線13並びに連結配線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に各々接続される。
【0065】
図9及び10に示される例では、総計9個のLED11が3列3行の正方格子状に等間隔に配列されているが、LEDバックライト装置100に要求される輝度やLEDバックライト装置100のサイズに応じて、LED11の数や配列を適宜変更することができる。例えば、図11に示されるように、総計12個のLED11を、3個のLED11から成るトライアングル状の島を4つ形成するように配列することもできる。
【0066】
この場合、トライアングル状に配列されたLED11R1、11G1及び11B1の組み合わせにおいて、LED11R1のアノード電極14にアノード配線12が接続され、LED11R1のカソード電極15とLED11G1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11G1のカソード電極15とLED11B1のアノード電極14とが連結配線21で接続され、LED11B1のカソード電極15とカソード配線13が接続され、LED11R1、11G1及び11B1が電気的に直列接続されている。同様に、他の3つの組み合わせにおいても、トライアングル状に配列されたLED11R、11G及び11Bが1個ずつ電気的に直列接続されている。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。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及びカソード配線13並びに連結配線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に各々接続されている。
【0067】
また、前記LEDバックライト装置100は、第2の基板としての平板状の光拡散板40を有する。ここで、該光拡散板40は、透光性を有するプラスチック基板から成る。また、入射光を均一に拡散する機能を有しており、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリマー材料によって形成されたものである。
【0068】
そして、前記基板10と光拡散板40とを、図8に示されるように、対向して配設することによって、LEDバックライト装置100を得ることができる。この場合、基板10のLED11を固着した面と、光拡散板40とが対向して配置されるように位置合わせして固定し、さらに、シリコーン樹脂等から成る熱伝導性を有する熱伝導性接着剤50を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板60を、前記基板10のLED11を固着していない面に接着固定する。
【0069】
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、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。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。
【0070】
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。
【0071】
次に、前記基板10上のLED11を形成する工程について説明する。
【0072】
図12は本発明の第3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13は本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第1の図、図14は本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第2の図である。
【0073】
図において、18はLED積層薄膜であり、矩(く)形の平板状の形状を備える。例えば、赤色に発光するLED11R用のLED積層薄膜18Rは、アルミガリウム砒素、インジュウムアルミガリウム砒素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。
【0074】
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、剥離エッチング液にエッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒素層の膜であり、母材16とLED積層薄膜18との間に形成される。
【0075】
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。
【0076】
次に、エピタキシャル成長させた積層薄膜であるLED11を母材16から剥離する工程について説明する。
【0077】
例えば、前記LEDバックライト装置100の各LED11の寸法を、一辺の長さが2ミリメートルの正方形であるとすると、それよりも大きな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酸過水等を用いて、LED積層薄膜18を正方形に形成する。
【0078】
その後、弗化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、剥離するLED積層薄膜18が形成された母材16を浸漬させる。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。
【0079】
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。
【0080】
ここで、前記基板10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LED積層薄膜18との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【0081】
このような工程を、LED積層薄膜18に対して、繰り返し行う。これにより、図13又は14に示されるように、複数列、例えば、3列3行の正方格子状又はトライアングル状の島を4つ形成するように、LED積層薄膜18R1、18R2、18R3及び18R4と、LED積層薄膜18G1、18G2、18G3及び18G4と、LED積層薄膜18B1、18B2、18B3及び18B4とが基板10上に固着されて一体化される。
【0082】
続いて、基板10上に一体化された各LED積層薄膜18に、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、アノード電極14及びカソード電極15の接合部を形成する。さらに、LED11のアノード電極14及びカソード電極15、並びに、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を、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。さらに、基板10上にアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32を実装し、アノード配線12及びカソード配線13をアノードドライバIC31及びカソードドライバIC32に接続する。
【0083】
また、ここでは、LED積層薄膜18を一辺の長さが2ミリメートルの正方形となるようにした例について説明したが、寸法は2ミリメートルに限定されるものではなく、各色の配色や重み付けに応じてそれぞれ異なる寸法に構成してもよく、また、形状も三角形、正方形、多角形、円形、楕円形等いかなる形状であってもよい。
【0084】
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。
【0085】
まず、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するように接続した3個のLED11の組み合わせに対して、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。すると、該アノードドライバIC31の定電流回路、増幅回路等の回路からアノード配線12を介して、安定電流が各組み合わせの1番目の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、スイッチ回路によって前記カソードドライバIC32がカソード配線13を介して各組み合わせの3番目のLED11のカソード電極15から電流を吸い込む。これにより、それぞれ、各色1個ずつ直列に接続された3個のLED11を介して、アノードドライバIC31からカソードドライバIC32に電流が流れ、各色のLED11が点灯信号に応じて発光する。
【0086】
この場合、すべての組み合わせにおいて、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続するように接続しているため、LED11単体のばらつきを無視すれば、3色の異なる基本特性のLED11をすべて同じ供給電圧及び電流条件で動作させることができる。
【0087】
また、LED11R、11G及び11Bの発光に伴って発生した熱は、基板10におけるLED11と反対側の面から、熱伝導性接着剤50及び放熱板60を介して拡散するため、基板10及び光拡散板40の温度は、ほとんど上昇しない。
【0088】
このように、本実施の形態においては、赤色に発光するLED11Rと、緑色に発光するLED11Gと、青色に発光するLED11Bとを1個ずつ直列接続した組み合わせが複数個構成されるように、LED11が配列されている。そして、前記第1の実施の形態と同様に、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を形成することができる。したがって、前記第1の実施の形態よりも簡単な回路構成でありながら、大型で高輝度な、薄型のLEDバックライト装置100を提供することができる。
【0089】
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】
【0090】
【図1】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。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるLEDの斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における放熱板の斜視図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】本発明の第1の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの斜視図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの配置を示す図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態におけるLEDの他の配置を示す図である。
【図12】本発明の第3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。
【図13】本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第1の図である。
【図14】本発明の第3の実施の形態における基板にLEDの積層薄膜を一体化する工程を示す第2の図である。
【符号の説明】
【0091】
10 基板
11、11R、11R1、11R2、11R3、11G、11G1、11G2、11G3、11B、11B1、11B2、11B3 LED
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
18、18R、18R1、18R2、18R3、18G、18G1、18G2、18G3、18B、18B1、18B2、18B3 LED積層薄膜
21 連結配線
24 反射膜
25 保護膜
31 アノードドライバIC
32 カソードドライバIC
40 光拡散板
60 放熱板
100 LEDバックライト装置
200 液晶パネル
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)熱伝導性の第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)入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、
(g)該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置され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620〜710ナノメートルである赤色に発光するLED積層薄膜と、
波長500〜580ナノメートルである緑色に発光するLED積層薄膜と、
波長450〜500ナノメートルである青色に発光するLED積層薄膜とを含む請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項3】
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4】
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5】
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6】
波長620〜710ナノメートルである赤色に発光するLED積層薄膜と、波長500〜580ナノメートルである緑色に発光するLED積層薄膜と、波長450〜500ナノメートルである青色に発光するLED積層薄膜との組み合わせから成るLED群における一端に位置するLED積層薄膜のアノード電極と前記アノードドライバICとを接続するアノード配線と、
前記LED群における一端に位置するLED積層薄膜のカソード電極と前記カソードドライバICとを接続するカソード配線と、
前記LED群におけるLED積層薄膜を直列接続する連結配線とを有する請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項7】
前記第1の基板の第1の面に形成された反射膜と、
該反射膜を覆うように形成され、平坦化された表面に前記LED積層薄膜が固着される有機絶縁膜又は無機絶縁膜とを有する請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項8】
前記第1の基板における前記第1の面と対向する面に配設された放熱板を更に有する請求項1〜7のいずれか1項に記載のLEDバックライト装置。
【請求項9】
請求項1〜8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。
【請求項1】
(a)熱伝導性の第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)入射光を均一に拡散する機能を備える透光性の第2の基板とを有し、
(g)該第2の基板と前記第1の基板の第1の面とが対向配置され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620〜710ナノメートルである赤色に発光するLED積層薄膜と、
波長500〜580ナノメートルである緑色に発光するLED積層薄膜と、
波長450〜500ナノメートルである青色に発光するLED積層薄膜とを含む請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項3】
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4】
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5】
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6】
波長620〜710ナノメートルである赤色に発光するLED積層薄膜と、波長500〜580ナノメートルである緑色に発光するLED積層薄膜と、波長450〜500ナノメートルである青色に発光するLED積層薄膜との組み合わせから成るLED群における一端に位置するLED積層薄膜のアノード電極と前記アノードドライバICとを接続するアノード配線と、
前記LED群における一端に位置するLED積層薄膜のカソード電極と前記カソードドライバICとを接続するカソード配線と、
前記LED群におけるLED積層薄膜を直列接続する連結配線とを有する請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項7】
前記第1の基板の第1の面に形成された反射膜と、
該反射膜を覆うように形成され、平坦化された表面に前記LED積層薄膜が固着される有機絶縁膜又は無機絶縁膜とを有する請求項1に記載のLEDバックライト装置。
【請求項8】
前記第1の基板における前記第1の面と対向する面に配設された放熱板を更に有する請求項1〜7のいずれか1項に記載のLEDバックライト装置。
【請求項9】
請求項1〜8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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2009−158125(P2009−158125A)
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−331693(P2007−331693)
【出願日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【出願人】(591044164)株式会社沖データ (2,444)
【出願人】(500002571)株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【出願人】(591044164)株式会社沖データ (2,444)
【出願人】(500002571)株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Fターム(参考)】
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