JP2010114098A

JP2010114098A - バックライト装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP2010114098A
Application number: JP2010027823A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Toyama; 広遠山; Yukio Nakamura; 幸夫中村
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】ＬＥＤが固着された第１の基板のＬＥＤと反対側の面に対向するように入射光を均一に拡散する第２の基板を配設して、極めて薄く、発光光量を大きくする。
【解決手段】透光性の第１の基板と、ｐｎ接合デバイスとして積層形成され、第１の基板の第１の面に固着された積層薄膜発光素子と、積層薄膜発光素子に形成されたアノード電極及びカソード電極と、積層薄膜発光素子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の面に形成され、アノードドライバＩＣと積層薄膜発光素子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と積層薄膜発光素子のカソード電極とを接続するカソード配線と、透光性を有し、入射光を均一に拡散する機能を有する第２の基板とを有し、第１の基板における第１の面と対向する第２の面と、第２の基板とは密着配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置及び該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、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：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）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。

このようなバックライト装置を用いた液晶表示装置においては、液晶パネルの背面に設置されたプリズムシートと、該プリズムシートの背面に設置された第１の拡散板と、該第１の拡散板の背面に設置され、複数の白色ＬＥＤが搭載された基板と、該基板の背面に設置された外光を取り込むための第２の拡散板とを備え、白色ＬＥＤからの白色光を供給するとともに外光をも取り入れて液晶パネルを面的に照明す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２００２−３１１４１２号公報

しかしながら、前記従来の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ているため、バックライト装置が厚くなり、該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。

本発明は、前記従来のバックライト装置の問題点を解決して、ＬＥＤが固着された第１の基板の前記ＬＥＤと反対側の面に対向するように、入射光を均一に拡散する第２の基板を配設することによって、極めて薄く、かつ、発光光量が大きいバックライト装置及び該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、本発明のバックライト装置においては、透光性の第１の基板と、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の面に固着された積層薄膜発光素子と、該積層薄膜発光素子に形成されたアノード電極及びカソード電極と、前記積層薄膜発光素子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と積層薄膜発光素子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と積層薄膜発光素子のカソード電極とを接続するカソード配線と、透光性を有し、入射光を均一に拡散する機能を有する第２の基板とを有し、前記第１の基板における第１の面と対向する第２の面と、前記第２の基板とは密着配置される。

本発明によれば、バックライト装置は、ＬＥＤが固着された第１の基板の前記ＬＥＤと反対側の面に対向するように配設され、入射光を均一に拡散する第２の基板を有する。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。

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の斜視図である。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。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３の実施の形態におけるＬＥＤを透光性を有する光拡散板に形成した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側断面図である。本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの斜視図である。本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの配置を示す図である。本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの他の配置を示す図である。本発明の第４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４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。本発明の第４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。

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。

図において、１００は本実施の形態におけるバックライト装置としての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。

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における下側の面）、すなわち、表面上に固着された積層薄膜発光素子である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。

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。

さらに、ＬＥＤバックライト装置１００は、基板１０における第１の面と対向する第２の面、すなわち、裏面（図１における上側の面）に配設された第２の基板としての平板状の光拡散板４０と、基板１０の第１の面に固着されたＬＥＤ１１の全体を覆うように形成された保護膜１９と、該保護膜１９の表面（図１における下側の面）、すなわち、ＬＥＤ１１が固着された面と反対側の面に熱伝導性接着剤５０によって固着された放熱板６０とを有する。

ここで、前記基板１０は、好ましくは、透光性に優れた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。そして、基板１０の表面には、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。

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。

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。

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。

また、前記光拡散板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で形成したものである。なお、前記光拡散板４０は、基板１０のＬＥＤ１１を形成した面と対向する面に、対向して配置されるように位置合わせされて固定される。

そして、前記保護膜１９は、基板１０に形成したＬＥＤ１１とアノード電極１４及びカソード電極１５とをすべて覆うように、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によって形成される。なお、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１９の外側に配設されている。

さらに、前記保護膜１９上に、シリコーン樹脂などの熱伝導性を有する熱伝導性接着剤５０を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板６０が接着固定される。

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、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、前記基板１０上のＬＥＤ１１を形成する工程について説明する。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

この場合、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの発光に伴って発生した熱は、保護膜１９、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。

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。

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。

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の面に固着されたＬＥＤ１１の全体を覆うように保護膜１９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第２の保護膜２０が形成されている。

この場合、前記第１の実施の形態と同様に、基板１０上に形成した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をすべて覆うように、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によって保護膜１９を形成する。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１９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。

前記反射膜２４は、ＬＥＤ１１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、保護膜１９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。

また、前記第２の保護膜２０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、前記第１の実施の形態と同様に、前記第２の保護膜２０上に、シリコーン樹脂などの熱伝導性を有する熱伝導性接着剤５０を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板６０が接着固定される。

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、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。

この場合、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの発光に伴って発生した熱は、保護膜１９、第２の保護膜２０、反射膜２４、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。

このように、本実施の形態においては、ＬＥＤバックライト装置１００は、ＬＥＤ１１を覆う保護膜１９の面上に形成された反射膜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。

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８は本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤを透光性を有する光拡散板に形成した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、第１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、透光性と入射光を均一に拡散する機能とを備える、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から成るものである。

そして、前記光拡散板４０の表面には、前記第１の実施の形態における基板１０の表面と同様に、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。この場合、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、前記第１の実施の形態で説明した工程と同様の工程によって、別の基板から剥離され、前記光拡散板４０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。

また、前記光拡散板４０の表面には、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が実装され、さらに、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も、前記第１の実施の形態で説明した工程と同様の工程によって形成される。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。

そして、前記光拡散板４０上に形成した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を覆うように、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によって保護膜１９を形成する。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１９の外側に配設されている。

さらに、前記第１の実施の形態と同様に、前記保護膜１９上に、シリコーン樹脂などの熱伝導性を有する熱伝導性接着剤５０を塗布したアルミニウム等の金属から成る放熱板６０が接着固定される。

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、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８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８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。

この場合、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの発光に伴って発生した熱は、保護膜１９、熱伝導性接着剤５０及び放熱板６０を介して拡散するため、光拡散板４０の温度は、ほとんど上昇しない。

このように、本実施の形態においては、ＬＥＤ１１が透光性を有する光拡散板４０の面上に直接形成される。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簡単な構成で、より軽く、より薄型のＬＥＤバックライト装置１００を提供することができる。

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９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１０は本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの斜視図、図１１は本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの配置を示す図、図１２は本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤの他の配置を示す図である。

本実施の形態において、ＬＥＤバックライト装置１００は、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。

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。

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１０及び１１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。

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。

さらに、ＬＥＤバックライト装置１００は、基板１０における第１の面と対向する第２の面、すなわち、裏面（図９における上側の面）に配設された第２の基板としての平板状の光拡散板４０と、基板１０の第１の面に固着されたＬＥＤ１１の全体を覆うように形成された保護膜１９と、該保護膜１９の表面（図９における下側の面）、すなわち、ＬＥＤ１１が固着された面と反対側の面に熱伝導性接着剤５０によって固着された放熱板６０とを有する。

ここで、前記基板１０は、好ましくは、透光性に優れた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。そして、基板１０の表面には、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。

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。

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。

例えば、図１１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。

図１０及び１１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１２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又は群を４つ形成するように配列することもできる。

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。

また、前記ＬＥＤバックライト装置１００は、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。

図１３は本発明の第４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１４は本発明の第４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１５は本発明の第４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。

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。

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。

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。

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。

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１４又は１５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。

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。

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。

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。

また、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの発光に伴って発生した熱は、保護膜１９、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。

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。

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。

本発明は、バックライト装置及び液晶表示装置に適用することができる。

１０基板
１１、１１Ｒ、１１Ｒ１、１１Ｒ２、１１Ｒ３、１１Ｇ、１１Ｇ１、１１Ｇ２、１１Ｇ３、１１Ｂ、１１Ｂ１、１１Ｂ２、１１Ｂ３ＬＥＤ
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
１９保護膜
２０第２の保護膜
２４反射膜
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
１００ＬＥＤバックライト装置
２００液晶パネル

Claims

（ａ）透光性の第１の基板と、
（ｂ）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の面に固着された積層薄膜発光素子と、
（ｃ）該積層薄膜発光素子に形成されたアノード電極及びカソード電極と、
（ｄ）前記積層薄膜発光素子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と積層薄膜発光素子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と積層薄膜発光素子のカソード電極とを接続するカソード配線と、
（ｆ）透光性を有し、入射光を均一に拡散する機能を有する第２の基板とを有し、
（ｇ）前記第１の基板における第１の面と対向する第２の面と、前記第２の基板とは密着配置されることを特徴とするバックライト装置。
前記積層薄膜発光素子は、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積層薄膜発光素子と、
波長５００〜５８０ナノメートルである緑色に発光する積層薄膜発光素子と、
波長４５０〜５００ナノメートルである青色に発光する積層薄膜発光素子とを含む請求項１に記載のバックライト装置。
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に記載のバックライト装置。
前記積層薄膜発光素子は、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に記載のバックライト装置。
前記第１の基板の積層薄膜発光素子を固着した第１の面に、前記積層薄膜発光素子を覆うように形成された絶縁性の第１の保護膜と、該第１の保護膜上に形成された反射膜と、該反射膜を覆うように形成された絶縁性の第２の保護膜とを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
前記第１の基板の積層薄膜発光素子を固着した第１の面に形成された絶縁性の保護膜と、該保護膜を介して配設された放熱板とを更に有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の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。