JP2009245780A - Panel module - Google Patents

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正彦 中溝
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a panel module of an LED backlight close to a linear light source, thin and with little brightness unevenness, by forming LEDs directly on a glass substrate by the use of semiconductor manufacturing technology. <P>SOLUTION: The panel module with a sidelight system backlight using LEDs 13 as a light source includes thin-film type LEDs 13 directly formed on the glass substrate 11 constituting the panel module with the use of the semiconductor manufacturing process. The LEDs 13 are sealed with resin 48. The LEDs 13 are formed so as to surround a display part on a backside glass surface contrary to a face where TFTs of a TFT substrate constituting the panel module are formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パネルモジュールに関し、特にLCD(液晶表示)パネルモジュールのサイドライト方式バックライトに関する。   The present invention relates to a panel module, and more particularly to a sidelight type backlight of an LCD (liquid crystal display) panel module.

LCDパネルのバックライトの光源としては従来蛍光管が用いられてきた。しかし蛍光管の実装には蛍光管自体と駆動のためのインバータが必要となり、LCDパネルモジュールの薄型化には限界があった。そこでLCDパネルモジュールの薄型化技術として、バックライトの光源としてLED(発光ダイオード)を用いたパネルモジュールが実用化されている。例えば下記特許文献1には、サイドライト方式のLEDバックライトを採用しパネルの薄型化を図る技術が開示されている。
図5、図6は下記特許文献1に記載の従来のサイドライト方式バックライトの構成図と断面図である。光源用基板51にLED13を一定間隔で配列して構成される光源と、その光源の横に配置された導光板35とを備え、導光板35の表面(発光面)51は発光面で、裏面22及び側面は遮光面である。裏面22には反射フィルム34が貼着されている。光源10から出力される光は導光板35を通り、発光面51、拡散板36を通ってLCDパネルへと入射される。この構造によると、バックライトには最低光源基板51の高さ分の厚みが必要となる。
Conventionally, a fluorescent tube has been used as a light source for a backlight of an LCD panel. However, mounting the fluorescent tube requires the fluorescent tube itself and an inverter for driving, and there has been a limit to reducing the thickness of the LCD panel module. Therefore, as a technology for thinning the LCD panel module, a panel module using an LED (light emitting diode) as a light source of a backlight has been put into practical use. For example, Patent Document 1 below discloses a technique for reducing the thickness of a panel by employing a sidelight type LED backlight.
5 and 6 are a configuration diagram and a sectional view of a conventional sidelight type backlight described in Patent Document 1 below. A light source configured by arranging the LEDs 13 on the light source substrate 51 at regular intervals, and a light guide plate 35 disposed beside the light source, the front surface (light emitting surface) 51 of the light guide plate 35 is a light emitting surface, and the back surface 22 and side surfaces are light shielding surfaces. A reflective film 34 is attached to the back surface 22. The light output from the light source 10 passes through the light guide plate 35, enters the LCD panel through the light emitting surface 51 and the diffusion plate 36. According to this structure, the backlight needs to have a thickness corresponding to the height of the minimum light source substrate 51.

また白色の発光を得るために赤色、緑色、青色(RGB)の3色のLEDを用いる方法に関しては、製造工程や製造コストが増加するという欠点と、3つのLEDは発光色により駆動電圧が異なるために各色発光LEDの特性を合致させにくく色変化が大きいという欠点がある。このため所望の白色を発生させることが難しいという問題点もあり、例えば下記特許文献2にはこの問題の解決のために、青色LEDと蛍光体を用いて白色光源を得る技術が開示されている。
特開平6−3527号公報 特開平10−97200号公報
In addition, regarding the method of using red, green, and blue (RGB) LEDs in order to obtain white light emission, the drive voltage of the three LEDs differs depending on the light emission color, and the disadvantage that the manufacturing process and manufacturing cost increase. For this reason, there is a drawback that it is difficult to match the characteristics of each color light emitting LED and the color change is large. For this reason, there is also a problem that it is difficult to generate a desired white color. For example, Patent Document 2 below discloses a technique for obtaining a white light source using a blue LED and a phosphor to solve this problem. .
JP-A-6-3527 JP-A-10-97200

LEDは点光源であり、LEDチップの実装密度には限界があることからバックライトとして用いた場合、線光源である蛍光管光源に比べ輝度ムラが発生しやすい問題がある。またLEDチップの実装にもパネルモジュールの一定の厚み増加が避けられない。   Since the LED is a point light source and the mounting density of the LED chip is limited, there is a problem that uneven brightness tends to occur when used as a backlight as compared with a fluorescent light source that is a line light source. In addition, a certain increase in the thickness of the panel module is inevitable for mounting LED chips.

そこで、本発明は、このような問題を解決するために、半導体製造技術を用いてガラス基板上にLEDを直接形成し、薄型でありかつ輝度ムラの少ない線光源に近いLEDバックライトのパネルモジュールを提供しようとするものである。   Therefore, in order to solve such a problem, the present invention directly forms an LED on a glass substrate by using a semiconductor manufacturing technique, and is a thin panel panel module of an LED backlight close to a linear light source with little luminance unevenness. Is to provide.

上記のような問題点を解決するために、本発明のパネルモジュールは、以下のような構成とし、特徴を有する。
LCDパネル向けのLEDを用いたサイドライト方式バックライトにおいて、LEDをガラス基板上に半導体製造プロセスを用いて直接形成することを特徴とする。
前記LEDは樹脂で封止されていることを特徴とする。
前記バックライトにおいて、LCDパネルのTFT基板側のTFTが形成された面の裏側ガラス面上に、LEDがディスプレイ部分の周囲を取り囲むように形成されることを特徴とする。
前記バックライトにおいて、RGB3色のLEDを組み合わせることによって白色光を作ることを特徴とする。
前記バックライトにおいて、青色LEDと蛍光体を用いることによって白色光を作ることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the panel module of the present invention has the following configuration and characteristics.
In a sidelight type backlight using LEDs for an LCD panel, the LEDs are directly formed on a glass substrate using a semiconductor manufacturing process.
The LED is sealed with a resin.
In the backlight, the LED is formed on the back glass surface of the surface of the LCD panel on which the TFT substrate is formed so as to surround the periphery of the display portion.
In the backlight, white light is produced by combining LEDs of RGB three colors.
In the backlight, white light is produced by using a blue LED and a phosphor.

上記構成を備えた本発明のパネルモジュールは、以下の効果を奏することができる。
LCDのガラス基板上に半導体製造技術を用いて薄膜型のLEDを形成し、それをバックライトとして用いることで、LED実装密度の向上と、総体積の大幅な削減が図れ、輝度ムラの減少とパネルモジュール及び液晶表示装置の薄型化を実現することが可能となる。
The panel module of the present invention having the above-described configuration can achieve the following effects.
By forming a thin-film LED on the glass substrate of the LCD using a semiconductor manufacturing technology and using it as a backlight, the LED mounting density can be improved, the total volume can be greatly reduced, and the luminance unevenness can be reduced. Thinning of the panel module and the liquid crystal display device can be realized.

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は、裏面から見た本発明のパネルモジュールのバックライト部分の構造図である。LCDガラス基板11内のディスプレイ部12のサイドにLED13を1〜複数の列状に配置している。LEDの数が増えるほど高い輝度を実現できる。微細加工技術を用いることにより、LEDチップを接着あるいはLED基板を実装する場合に比べ、高密度でLEDを配列することができる。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is a structural diagram of a backlight portion of the panel module of the present invention viewed from the back side. The LEDs 13 are arranged in one or more rows on the side of the display unit 12 in the LCD glass substrate 11. Higher brightness can be achieved as the number of LEDs increases. By using the microfabrication technology, the LEDs can be arranged at a higher density than when the LED chips are bonded or the LED substrate is mounted.

半導体製造技術を用いてLEDを形成する場合、基板上のLEDは一度のプロセスで同時に形成できることから、LEDの数は製造コストにほとんど関係しない。従って図2に示すように、ディスプレイ部を囲むようにLEDを配置すればさらに高輝度を得ることができるが、消費電力は比例して増加する。   When forming LEDs using semiconductor manufacturing technology, the number of LEDs has little to do with manufacturing cost because the LEDs on the substrate can be formed simultaneously in a single process. Therefore, as shown in FIG. 2, if the LEDs are arranged so as to surround the display unit, higher luminance can be obtained, but the power consumption increases in proportion.

以上の構造の採用により、従来型のLEDバックライトに比べて実装するLEDの間隔を狭くすることができ、蛍光管等の線光源に近い光源が実現できる。このことにより輝度ムラを減少させることができる。また、ガラス基板11の表面(反対側)にはTFT(薄膜トランジスタ)を形成することができる。   By adopting the above structure, it is possible to reduce the interval between the mounted LEDs as compared with the conventional LED backlight, and a light source close to a linear light source such as a fluorescent tube can be realized. As a result, luminance unevenness can be reduced. A TFT (thin film transistor) can be formed on the surface (opposite side) of the glass substrate 11.

図3は、図1の本発明のパネルモジュールのバックライト部分の直線14においての断面図である。図1におけるバックライトの奥側が図3において上側、図1におけるバックライトの手前側が図3において下側に対応する。
ガラス基板11上の片端にLED13が形成されている。LED13から発せられた光は、直接あるいはリフレクタ33で反射して導光板35へと入射する。導光板35へ入射した光は拡散板36、偏光板37を通りLCDパネルのガラス基板11へと導かれる。導光板の裏面と光の入射する以外の側面には反射フィルム34が設けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 14 of the backlight portion of the panel module of the present invention shown in FIG. The back side of the backlight in FIG. 1 corresponds to the upper side in FIG. 3, and the near side of the backlight in FIG. 1 corresponds to the lower side in FIG.
An LED 13 is formed on one end of the glass substrate 11. The light emitted from the LED 13 is incident on the light guide plate 35 directly or after being reflected by the reflector 33. The light incident on the light guide plate 35 is guided to the glass substrate 11 of the LCD panel through the diffusion plate 36 and the polarizing plate 37. A reflective film 34 is provided on the back surface of the light guide plate and the side surfaces other than the light incident.

次にガラス基板上へのLED形成について述べる。
図4は、本発明のパネルモジュールのバックライト部分における青色LEDの構造図である。LEDはガラス基板11上に形成する。以下にそのプロセスを示す。
まず、ガラス基板上にポリシリコン層41を生成し、次にこれを結晶化する。次に、シリコン層41の上にバッファ層42を形成する。次に、バッファ層42の上にn‐GaN層43を形成する。次に、n‐GaN層43の上に活性層(発光層)44を形成する。次に、活性層44の上にp‐GaN層45を形成する。次に、p側n側それぞれにコンタクト層46、47を形成する。最後に、LED全体を樹脂48で封止する。
LEDから白色の発光を得るために、封止する樹脂48には,青色光を吸収することで励起され,例えば黄色光あるいは赤色と緑色光を発光する蛍光体が含まれている。あるいは蛍光体は樹脂内ではなく、図3のリフレクタ33の内側に蛍光散乱層を設けることによっても同様の効果があり、白色光を得ることができる。
Next, LED formation on a glass substrate will be described.
FIG. 4 is a structural diagram of a blue LED in the backlight portion of the panel module of the present invention. The LED is formed on the glass substrate 11. The process is shown below.
First, a polysilicon layer 41 is formed on a glass substrate, and then this is crystallized. Next, the buffer layer 42 is formed on the silicon layer 41. Next, the n-GaN layer 43 is formed on the buffer layer 42. Next, an active layer (light emitting layer) 44 is formed on the n-GaN layer 43. Next, a p-GaN layer 45 is formed on the active layer 44. Next, contact layers 46 and 47 are formed on the p side and the n side, respectively. Finally, the entire LED is sealed with a resin 48.
In order to obtain white light emission from the LED, the sealing resin 48 includes a phosphor that is excited by absorbing blue light and emits, for example, yellow light or red and green light. Alternatively, the phosphor is not in the resin, but a similar effect can be obtained by providing a fluorescent scattering layer inside the reflector 33 in FIG. 3, and white light can be obtained.

また白色光を得るもう1つの方法として、赤色、緑色、青色の3種類のLEDを用いる方法がある。この場合の製造方法としては、例えば、上記の製造プロセスおいて、バッファ層以降をそれぞれの色ごとに異なる化合物を形成することで実現できる。
以上の構造の採用により、液晶表示装置はLED実装に必要とする高さを削減でき、装置の薄型化が実現可能となる。
As another method for obtaining white light, there is a method using three kinds of LEDs of red, green and blue. The manufacturing method in this case can be realized, for example, by forming a different compound for each color after the buffer layer in the manufacturing process described above.
By adopting the above structure, the liquid crystal display device can reduce the height required for LED mounting, and the device can be thinned.

裏面から見た本発明のパネルモジュールのバックライト部分の構造図である。It is structural drawing of the backlight part of the panel module of this invention seen from the back surface. 高い輝度を得るためのパネルモジュールのバックライト部分の構造図である。It is a structural diagram of the backlight part of the panel module for obtaining high luminance. 本発明のパネルモジュールのバックライト部分の断面図である。It is sectional drawing of the backlight part of the panel module of this invention. 本発明におけるLEDの構造図である。It is a structural diagram of LED in this invention. 従来のサイドライト方式バックライトの構造図である。It is a structural diagram of a conventional sidelight type backlight. 従来のサイドライト方式バックライトの断面図である。It is sectional drawing of the conventional sidelight system backlight.

符号の説明Explanation of symbols

11 ガラス基板
13 LED
33 リフレクタ
34 反射フィルム
35 導光板
36 拡散板
37 偏光板
41 シリコン層
42 バッファ層
43 n‐GaN層
44 活性層
45 p‐GaN層
46、47 電極
48 樹脂
11 Glass substrate 13 LED
33 Reflector 34 Reflective film 35 Light guide plate 36 Diffusion plate 37 Polarizing plate 41 Silicon layer 42 Buffer layer 43 n-GaN layer 44 Active layer 45 p-GaN layer 46, 47 Electrode 48 Resin

Claims (5)

光源としてLEDを用いたサイドライト方式バックライトを備えたパネルモジュールにおいて、
パネルモジュールを構成するガラス基板上に半導体製造プロセスを用いて直接形成した薄膜型LEDを有することを特徴とするパネルモジュール。
In a panel module having a sidelight type backlight using an LED as a light source,
A panel module comprising a thin-film LED directly formed on a glass substrate constituting the panel module using a semiconductor manufacturing process.
前記LEDが樹脂で封止されている請求項1記載のパネルモジュール。   The panel module according to claim 1, wherein the LED is sealed with a resin. パネルモジュールを構成するTFT基板のTFTが形成された面の裏側ガラス面上に、前記LEDがディスプレイ部分の周囲を取り囲むように形成された請求項1又は2に記載のパネルモジュール。   The panel module according to claim 1, wherein the LED is formed so as to surround the periphery of the display portion on the back glass surface of the surface of the TFT substrate constituting the panel module on which the TFT is formed. RGB3色のLEDを組み合わせることによって白色光を作る請求項1〜3のいずれか1項に記載のパネルモジュール。   The panel module according to claim 1, wherein white light is produced by combining LEDs of three colors of RGB. 青色あるいは紫外線のLEDと蛍光体を用いることによって白色光を作る請求項1〜3のいずれか1項に記載のパネルモジュール。   The panel module according to claim 1, wherein white light is produced by using a blue or ultraviolet LED and a phosphor.
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