JP2008218099A - Ｌｅｄバックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】第１の面にＬＥＤ積層薄膜が固着された透光性を備える基板の第２の面に蛍光体を形成することによって、極めて薄く、かつ、発光光量が大きくすることができるようにする。
【解決手段】透光性の基板と、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を有する。
【選択図】図１
【解決手段】透光性の基板と、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を有する。
【選択図】図１
Description
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。
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に照射し、液晶パネルに配置された液晶の配位を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や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に反射、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
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、導光板の構造が複雑になってしまう。
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た透光性を備える基板の第２の面に蛍光体を形成することによって、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用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
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を有する。
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た透光性を備える基板の第２の面に蛍光体を形成する。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。
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。
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の面側から観た斜視図、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２の面側から観た斜視図である。
図において、１００は本実施の形態におけるＬＥＤバックライト装置であり、図示されない液晶表示装置に用いられ、該液晶表示装置の表示面に対して液晶パネルの裏側に配設されて光源として機能する。
そして、前記ＬＥＤバックライト装置１００は、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、前記基板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とを有する。また、前記基板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、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、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。
ここで、前記基板１０は透光性を有する石英基板又はガラス基板から成る。また、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、前記基板１０の表面に塗布されたものである。
なお、蛍光体３０は、赤に発光する蛍光体、例えば、Ｙ2 Ｏ3 ：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とを混合して得ることができる。
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。
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、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。
前記ＬＥＤ１１は、近紫外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。
そして、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る。これにより、ＬＥＤ１１が、矢印Ａで示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤ１１に対向する蛍光体３０は、矢印Ｂで示されるように、白の光を発光する。
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。
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。
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。
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。
次に、ＬＥＤ１１を形成する工程について説明する。
図４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５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。
本実施の形態において、ＬＥＤ１１は、積層薄膜であり、矩（く）形の平板状の形状を備え、基板１０上に一体的に付着される。そして、前記ＬＥＤ１１は、近紫外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。
また、１７は犠牲層であり、前記ＬＥＤ１１を母材１６から剥離させるため、後述す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（ひ）素層の膜であり、母材１６とＬＥＤ１１との間に形成される。
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、ＬＥＤ１１を構成する材質をエピタキシャル成長させる。
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。
例えば、ＬＥＤ１１の形状が一辺の長さが２０ミリメータの正方形であるとすると、まず、それよりも大きな幅及び長さの積層簿膜を形成する。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上の積層簿膜であるＬＥＤ１１を正方形に形成する。
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ＬＥＤ１１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、ＬＥＤ１１が母材１６から剥離する。
そして、剥離されたＬＥＤ１１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ＬＥＤ１１とを固着して一体化する。
ここで、前記基板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。これにより、図５に示されるように、正方形のＬＥＤ１１が基板１０上に固着されて一体化される。
続いて、基板１０上に一体化されたＬＥＤ１１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。
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。
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、ＬＥＤ１１が発光する。
このように、点灯信号に応じてＬＥＤ１１が、図１における矢印Ａで示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤ１１に対向して配設されている蛍光体３０は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、図１における矢印Ｂで示されるように、白の光を放射する。そして、該光は、ＬＥＤバックライト装置１００に対向して配設されている図示されない液晶パネルを裏側から照射する。
なお、蛍光体３０の酸化や劣化を防止するために、ＬＥＤバックライト装置１００と液晶パネルとの間の空間を不活性ガス雰囲気としたり、ほぼ真空にしたりしてもよい。
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の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、ＬＥＤバックライト装置１００を超薄型にすることができる。
また、ＬＥＤ素子自体は高輝度で低消費電力な発光デバイスとしてよく知られており、実績もあることより、このようなＬＥＤ素子を光源として用いることができるので、従来の有機ＥＬのような発光デバイスでは達成することができない明るさを期待することができる。
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。
図６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第１の面側から観た斜視図である。
本実施の形態において、ＬＥＤバックライト装置１００は、複数のＬＥＤ１１を有する。この場合、複数のＬＥＤ１１は、図７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いる。
なお、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７に示される例において、基板１０上のＬＥＤアレイは、３列３行の正方格子状に等間隔に配列されたＬＥＤ１１から構成されている。
そして、アノードドライバＩＣ３１に一端が接続されたアノード配線１２は、途中から複数（図に示される例において３本）の支線に分岐し、各支線はＬＥＤ１１の各列に沿って延在し、各列のＬＥＤ１１のアノード電極１４に接続されている。なお、各ＬＥＤ１１のアノード電極１４とアノード配線１２の支線とは、定電流素子２３を介して接続される。該定電流素子２３は、抵抗等から成り、基板１０上の各ＬＥＤ１１に近接した位置に実装される。そして、前記アノードドライバＩＣ３１は、点灯信号に応じてすべての定電流素子２３にＯＮ電圧を供給することができるとともに、すべてのＬＥＤ１１に電流を供給することができる大容量のスイッチ回路を備える。
また、カソードドライバＩＣ３２に一端が接続されたカソード配線１３は、途中から複数（図に示される例において３本）の支線に分岐し、各支線はＬＥＤ１１の各行に沿って延在し、各行のＬＥＤ１１のカソード電極１５に接続されている。そして、前記カソードドライバＩＣ３２は、すべてのＬＥＤ１１からの電流を吸い込むことができる大容量のスイッチ回路を備える。
なお、図に示される例においては、アノードドライバＩＣ３１及びカソードドライバＩＣ３２が基板１０上に実装されているが、アノードドライバＩＣ３１及びカソードドライバ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。
また、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。
次に、ＬＥＤ１１を形成する工程について説明する。
図８は本発明の第２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９は本発明の第２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１０は本発明の第２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。
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、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。
また、１７は、前記第１の実施の形態において説明したように、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積層簿膜１８との間に形成される。
さらに、母材１６は、前記第１の実施の形態において説明したように、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。
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。
例えば、各ＬＥＤ１１の形状が一辺の長さが２ミリメータの正方形であるとすると、２ミリメータ以上の幅を備え、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積層簿膜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、母材１６上のＬＥＤ積層簿膜１８を短冊形に形成する。
その後、弗化水素液、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。
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。
ここで、前記基板１０の第１の面の最表面は、前記第１の実施の形態において説明したように、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。
このような工程を繰返し行うことによって、図９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。
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１１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１１に分割するものとする。これにより、図１０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。
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。なお、アノード電極１４及びカソード電極１５は、前記第１の実施の形態において説明したように、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る。また、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る。これにより、各ＬＥＤ１１のアノード電極１４は、定電流素子２３及びアノード配線１２を介してアノードドライバＩＣ３１に接続され、また、各ＬＥＤ１１のカソード電極１５は、カソード配線１３を介してカソードドライバＩＣ３２に接続される。
また、ここでは、短冊状の形状のＬＥＤ積層薄膜１８を分割して正方形のＬＥＤ１１を形成する場合について説明したが、各ＬＥＤ１１の形状は、長方形、菱（ひし）形等、いかなる形状であってもよい。
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。
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のスイッチ回路は、アノード配線１２を介してすべての定電流素子２３にＯＮ電圧を供給するとともに、すべてのＬＥＤ１１に電流を供給する。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のスイッチ回路が、カソード配線１３を介してすべてのＬＥＤ１１から電流を吸い込むように動作する。これにより、すべてのＬＥＤ１１に電流が流れ、すべてのＬＥＤ１１が発光する。
このように、点灯信号に応じて各ＬＥＤ１１が、図６における矢印Ａで示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤ１１に対向して配設されている蛍光体３０は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、図６における矢印Ｂで示されるように、白の光を放射する。
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複数のＬＥＤ１１を透光性の基板１０の上に形成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。また、複数のＬＥＤ１１を所望の大きさ及び形状に形成して、所望の位置に配設することができるので、ＬＥＤ１１の大きさ、形状及び位置を調整することによって、明るさのばらつきを抑制することができる。
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。
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第１の面側から観た斜視図である。
本実施の形態においては、前記第２の実施の形態と比較して、アノードドライバＩＣ３１及びカソードドライバＩＣ３２と各ＬＥＤ１１のアノード電極１４及びカソード電極１５とを接続する配線が変更され、定電流素子２３が省略されている。
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。
そして、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、増幅回路等の回路が集積されている。また、前記カソードドライバＩＣ３２は、すべてのＬＥＤ１１からの電流を吸い込むことができる大容量のスイッチ回路を備える。
なお、図に示される例においては、アノードドライバＩＣ３１及びカソードドライバＩＣ３２が基板１０上に実装されているが、アノードドライバＩＣ３１及びカソードドライバ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。
また、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２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
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。
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。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。
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又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤアレイに対向して配設されている蛍光体３０は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、白の光を放射する。
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複数のＬＥＤ１１を透光性の基板１０の上に形成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。また、各列におけるＬＥＤ１１が直列接続されているので、定電流素子を設けなくとも、各ＬＥＤ１１に同じ電流値の電流を供給することができるので、ＬＥＤバックライト装置１００の構成を簡素化し、コストを低くすることができる。
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。
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。
図１２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である。
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から放射された近紫外又は紫外光を反射する。具体的には、基板１０の第１の面に固着されたＬＥＤ１１の全体を覆うように保護膜２５が配設され、さらに、該保護膜２５の上を覆う反射膜２４が配設されている。該反射膜２４は、ＬＥＤ１１から基板１０と反対側に向けて放射された近紫外若しくは紫外光を反射するとともに、図１２における矢印Ｃで示されるように、蛍光体３０及び該蛍光体３０の形成界面で反射した近紫外又は紫外光を反射するために配設される。
本実施の形態においては、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ＬＥＤ１１を、基板１０の第１の面に押し付け、水素結合等の分子間力によって、基板１０の第１の面とＬＥＤ１１とを固着して一体化する。
続いて、基板１０の第１の面上に一体化されたＬＥＤ１１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。また、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、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。
続いて、ＬＥＤ１１の全体を覆うように保護膜２５を形成する。該保護膜２５は、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は又は酸化シリコン膜等の無機絶縁膜である。さらに、前記保護膜２５の全体を覆うように反射膜２４を形成する。該反射膜２４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が薄膜積層された金属膜を基板１０及び保護膜２５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。
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。
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。
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、ＬＥＤ１１が発光する。
このように、点灯信号に応じてＬＥＤ１１が、図１２における矢印Ａで示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤ１１に対向して配設されている蛍光体３０は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、図１２における矢印Ｂで示されるように、白の光を放射する。
また、ＬＥＤ１１から基板１０と反対側に向けて放射された近紫外若しくは紫外光、又は、図１２における矢印Ｃで示されるように、蛍光体３０及び該蛍光体３０の形成界面で反射した近紫外若しくは紫外光は、反射膜２４によって反射され、蛍光体３０に入射する。そのため、蛍光体３０は、前記反射膜２４によって反射された近紫外又は紫外光によっても励起され、白の光を放射する。
このように、本実施の形態においては、基板１０第１の面に形成されたＬＥＤ１１の上に反射膜２４が配設されているので、高輝度で超薄型のＬＥＤバックライト装置１００を提供することができる。
なお、本実施の形態においては、ＬＥＤ１１が、第１の実施の形態で説明したように、単数である場合について説明したが、前記第２及び第３の実施の形態で説明したように、複数のＬＥＤ１１が配設されたものに適用することもできる。この場合、高輝度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。
また、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。
１０ 基板
１１ 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 ＬＥＤ積層薄膜
２１ 連結配線
２４ 反射膜
２５ 保護膜
３０ 蛍光体
３１ アノードドライバＩＣ
３２ カソードドライバＩＣ
１００ ＬＥＤバックライト装置
１１ 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 ＬＥＤ積層薄膜
２１ 連結配線
２４ 反射膜
２５ 保護膜
３０ 蛍光体
３１ アノードドライバＩＣ
３２ カソードドライバＩＣ
１００ ＬＥＤバックライト装置
Claims (13)
- （ａ）透光性の基板と、
（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を有することを特徴とするＬＥＤバックライト装置。 - 前記ＬＥＤ積層薄膜は、分子間力によって前記基板の第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。
- 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。
- 前記ＬＥＤ積層薄膜は、前記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、該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、前記基板の第１の面に分子間力によって固着される請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
- 前記基板の第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。
- （ａ）透光性の基板と、
（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、前記基板の第１の面に行列方向に間隔を空けて固着されたＬＥＤ積層薄膜と、
（ｃ）各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）前記基板の第１の面に形成され、前記アノードドライバＩＣと各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と各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を有することを特徴とするＬＥＤバックライト装置。 - 前記ＬＥＤ積層薄膜は、分子間力によって前記基板の第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６に記載のＬＥＤバックライト装置。
- 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６に記載のＬＥＤバックライト装置。
- 前記ＬＥＤ積層薄膜は、前記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、該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って形成される請求項６に記載のＬＥＤバックライト装置。
- 前記基板の第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６に記載のＬＥＤバックライト装置。
- （ａ）透光性の基板と、
（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、前記基板の第１の面に行列方向に間隔を空けて固着されたＬＥＤ積層薄膜と、
（ｃ）各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）前記基板の第１の面に形成され、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と、
（ｆ）前記基板の第１の面と対向する第２の面に形成された蛍光体とを有することを特徴とするＬＥＤバックライト装置。 - 前記基板の第１の面に固着されたＬＥＤ積層薄膜の上を覆うように形成された保護膜と、
該保護膜の上を覆うように形成され、前記蛍光体と対向する反射膜とを更に有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置。 - 請求項１〜１２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。
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