(57)【要約】【課題】発光ダイオードを使用する光源をスリム化する。また、液晶表示装置のバックライト取り付け工程を簡素化できるバックライト用光源を提供する。【解決手段】下面及び上面を有し、貫通口を有する基礎基板と、基礎基板の下面に形成されている配線と、基礎基板の上面に配置されている発光チップと、基礎基板の貫通口を通じて発光チップの電極と配線とを接続するプラグと、発光チップを覆い上面が平坦化されているバッファー層と、バッファー層の上に形成され、発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層とを備える光源を提供する。【選択図】図１１
2006210880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面及び上面を有し、貫通口を有する基礎基板と、
前記基礎基板の下面に形成されている配線と、
前記基礎基板の上面に配置されている発光チップと、
前記基礎基板の前記貫通口を通じて前記発光チップの電極と前記配線とを接続するプラグと、
前記発光チップを覆うバッファー層と、
前記バッファー層の上に形成され、前記発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層と、
を備える光源。
【請求項２】
前記基礎基板は、ＰＣＢ基板と前記ＰＣＢ基板上に配されている放熱基板とを有し、前記配線は、前記ＰＣＢ基板の下面に形成され、前記発光チップは、前記放熱基板の上面に設けられている請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記放熱基板は金属からなる請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記放熱基板上に形成され、前記発光チップの電極を前記放熱基板と絶縁するチップベース膜をさらに備える請求項２または３に記載の光源。
【請求項５】
前記チップベース膜は貫通口を有し、前記プラグは前記チップベース膜の貫通口を通じて前記発光チップの電極と接続されている請求項４に記載の光源。
【請求項６】
少なくとも前記放熱基板の貫通口内壁に形成され、前記プラグと前記放熱基板とを絶縁する貫通口被膜をさらに備える請求項２ないし５の何れかに記載の光源。
【請求項７】
前記光学層の前記光学パターンは陽刻されているレンズパターンである請求項１ないし６の何れかに記載の光源。
【請求項８】
前記レンズパターンは凸レンズパターンである請求項７に記載の光源。
【請求項９】
前記レンズパターンは凸レンズの中央に円錐形の穴が形成された形状を有する請求項７に記載の光源。
【請求項１０】
前記光学層の前記光学パターンはホログラフィックグレイティングパターンである請求項１ないし６の何れかに記載の光源。
【請求項１１】
前記放熱基板の上面には溝が形成され、前記発光チップは前記溝内部に配置されている請求項２ないし９の何れかに記載の光源。
【請求項１２】
前記放熱基板の上面に形成されている反射層をさらに備える請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記バッファー層と前記光学層との間に形成されている拡散層をさらに備える請求項１ないし１２の何れかに記載の光源。
【請求項１４】
前記基礎基板の側面に設けられている支持台と、
前記支持台上に配置されている拡散板と、
前記拡散板上に配置されている光学フィルムと、
をさらに備える請求項１ないし１２の何れかに記載の光源。
【請求項１５】
前記光学フィルムはＤＢＥＦとＢＥＦを含む請求項１４に記載の光源。
【請求項１６】
前記拡散板は前記支持台によって前記光学フィルムと所定距離だけ離隔している請求項１４または１５に記載の光源。
【請求項１７】
前記発光チップは前記プラグにフリップチップボンディングされている請求項１ないし１６の何れかに記載の光源。
【請求項１８】
前記発光チップの二つの電極は、前記プラグとワイヤーボンディングされている請求項１ないし１６の何れかに記載の光源。
【請求項１９】
前記発光チップの二つの電極は、積層構造を有する前記発光チップの最下層と最上層をなし、前記二つの電極のうちの一方の電極は、導電バンプを通じて一方の前記プラグと接続され、もう一方の電極は、他方の前記プラグとワイヤーボンディングされている請求項１ないし１６の何れかに記載の光源。
【請求項２０】
前記バッファー層は上面が平坦化されている請求項１ないし１３の何れかに記載の光源。
【請求項２１】
下面及び上面を有し、貫通口を有する基礎基板と、
前記基礎基板の下面に形成されている配線と、
前記基礎基板の上面に配置されている発光チップと、
前記基礎基板の前記貫通口を通じて前記発光チップの電極と前記配線とを接続するプラグと、
前記発光チップを覆っているバッファー層と、
前記バッファー層上に形成され、前記発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層と、
を有する複数の光源モジュールを備え、
前記複数の光源モジュールを行列状に配置した、
光源。
【請求項２２】
行列状に配置されている前記複数の光源モジュールを収容する枠をさらに備える請求項２１に記載の光源。
【請求項２３】
前記光源モジュールの間を電気的に接続するモジュール間の配線をさらに備える請求項２１または２２に記載の光源。
【請求項２４】
前記バッファー層の上面は平坦化されている請求項２１ないし２３の何れかに記載の光源。
【請求項２５】
下面及び上面を有し、貫通口を有するＰＣＢと、前記ＰＣＢの下面に形成されている配線と、下面及び上面を有し、前記ＰＣＢの上面に下面が付着され、前記貫通口とつながる貫通口を有する放熱基板と、前記放熱基板の上面に配置されている発光チップと、前記ＰＣＢ及び前記放熱基板の前記貫通口を通じて前記発光チップの電極と前記配線とを接続するプラグと、前記発光チップを覆っているバッファー層と、前記バッファー層の上に形成され、前記発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層とを備える光源、
前記光源上に配置され、二つのパネルの間に挿入されている液晶層を備える液晶パネルと、
を備える液晶表示装置。
【請求項２６】
前記液晶パネルの両側に配置されている二つの偏光板をさらに備える請求項２５に記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
前記光源と前記液晶パネルとの間に配置されている光学フィルムをさらに備える請求項２５または２６に記載の液晶表示装置。
【請求項２８】
前記バッファー層の上面は平坦化されている請求項２５ないし２７の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを使用する２次元光源に関し、特に、液晶表示装置のバックライトとして使用できる２次元光源（面光源）及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのモニターやＴＶなどに用いられる表示装置は、自ら発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）、真空蛍光表示装置（ＶＦＤ）、電界発光素子（ＦＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）などと、自ら発光できず、別途の光源を必要とする液晶表示装置（ＬＣＤ）などがある。
【０００３】
一般の液晶表示装置は、電界生成電極が備えられた二つの表示板と、その間に入っている誘電率異方性を有する液晶層とを備える。電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、電圧を変化させてこの電場の強さを調節し、これによって液晶層を通過する光の透過率を調節し、所望の画像を得る。
【０００４】
この時の光は、別途設けられた人工光源が提供する光であるか、自然光であり得る。
液晶表示装置用の人工光源、つまりバックライト装置は、光源としてＣＣＦＬ（cold cathode fluorescent lamp）やＥＥＦＬ（external electrode fluorescent）のような複数個の蛍光ランプを利用したり、複数個の発光ダイオードを利用する。
【０００５】
この中で、発光ダイオードは水銀を使用しないため親環境的であり、機構的に安定し、寿命が長いという長所を有しており、次世代バックライト装置の光源として注目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、発光ダイオードの場合、光が狭い領域に集中して発散する傾向があるので、これを面光源に適用するためには、光を広い領域に均一に分散させることが要求され、そのため多様な光学フィルムを要し、ある程度の空間が必要である。
【０００７】
光学フィルムの付着は、液晶表示装置の製造工程を複雑化し、光分散に必要とされる空間は、液晶表示装置のスリム化を妨げる要因になる。
本発明が目的とする技術的課題は、発光ダイオードを使用する光源をスリム化することである。
【０００８】
本発明の他の技術的課題は、液晶表示装置のバックライト取り付け工程を簡素化できるバックライト用光源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような技術的課題を構成するために本発明では、下面及び上面を有し、貫通口を有する基礎基板と、基礎基板の下面に形成されている配線と、基礎基板の上面に配置されている発光チップと、基礎基板の貫通口を通じて発光チップの電極と配線とを接続するプラグと、発光チップを覆っているバッファー層と、バッファー層の上に形成され、発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層とを備える２次元光源を提供する。
【００１０】
基礎基板は、ＰＣＢ基板とＰＣＢ基板の上に付着されている放熱基板とを有し、配線は、ＰＣＢ基板の下面に形成され、発光チップは、放熱基板の上面に配置され、放熱基板は金属からなることができる。
【００１１】
また、放熱基板上に形成され、発光チップの電極を放熱基板と絶縁するチップベース膜をさらに有することができ、チップベース膜は貫通口を有し、プラグは、チップベース膜の貫通口を通じて発光チップの電極と接続することができる。少なくとも放熱基板の貫通口内壁に形成され、プラグと放熱基板とを絶縁する貫通口被膜をさらに有することができる。
【００１２】
光学層の光学パターンは陽刻されることができ、レンズパターンは凸レンズパターンとすることができ、また、レンズパターンは凸レンズの中央に円錐形の穴（溝）が形成されることができる。光学層の光学パターンは、ホログラフィックグレイティングパターンとすることができる。放熱基板の上面に溝を形成して、発光チップを溝の内部に配置することができる。
【００１３】
放熱基板の上面に形成される反射層をさらに有することができ、また、バッファー層と光学層との間に形成される拡散層をさらに有することができる。
基礎基板の側面に設置されている支持台と、支持台上に配置されている拡散板と、拡散板上に配置されている光学フィルムとをさらに有することができ、光学フィルムはＤＢＥＦ（double brightness enhanced film）とＢＥＦ（brightness enhanced film）を含むことができる。
【００１４】
また、発光チップは、プラグにフリップチップボンディングされることができ、別の構成では、発光チップの二つの電極は、プラグとワイヤーボンディングされることができ、また、別の構成では、発光チップの二つの電極は、積層構造を有する発光チップの最下層と最上層をなし、二つの電極のうちの一方は導電バンプを通じて一方のプラグと接続され、もう一方は他方のプラグとワイヤーボンディングされることができる。バッファー層の上面は平坦化されることができる。
【００１５】
また、本発明の光源は、下面及び上面を有し、貫通口を有する基礎基板と、基礎基板の下面に形成されている配線と、基礎基板の上面に配置されている発光チップと、基礎基板の貫通口を通じて発光チップの電極と配線を接続するプラグと、発光チップを覆い上面が平坦化されているバッファー層と、バッファー層の上に形成され、発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層とを有する複数の２次元光源モジュールを備える。複数の２次元光源モジュールは、行列状に配置されることができ、光源は、行列状に配置されている複数の２次元光源モジュールを収容する枠組をさらに備えることができ、また、２次元光源モジュールの間を電気的に接続するモジュール間の配線をさらに有することができる。バッファー層の上面は平坦化されることができる。
【００１６】
また、本発明は、下面及び上面を有し、貫通口を有するＰＣＢと、ＰＣＢの下面に形成されている配線と、下面及び上面を有し、ＰＣＢの上面に下面が付着され貫通口を有する放熱基板と、放熱基板の上面に配置されている発光チップと、ＰＣＢ及び放熱基板の貫通口を通じて発光チップの電極と配線とを接続するプラグと、発光チップを覆い上面が平坦化されているバッファー層と、バッファー層の上に形成され、発光チップと対応する位置に形成されている光学パターンを有する光学層とを有する２次元光源を備え、かつ、２次元光源上に配置され、二つのパネルと二つのパネルの間に挿入されている液晶層を有する液晶パネルを備える液晶表示装置を提供する。
【００１７】
この液晶表示装置は、液晶パネルの両側に配置されている二つの偏光板をさらに備えることができ、また、２次元光源と液晶パネルの間に配置されている光学フィルムをさらに備えることができる。バッファー層の上面は平坦化されることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光ダイオードチップをベアチップ状態で基礎基板上に実装し、その上に光学層を積層して２次元（面）光源を製造することによって、光源のスリム化が実現され、このような光学系と発光チップが一体化した光源を用いることによって、バックライトの組立工程を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。
図面は、各種の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似の部分については同じ参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の「上に」あるとする時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。
【００２０】
まず、本発明の実施形態に係る表示装置用光源について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図であり、図３は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【００２１】
図１に示したように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００及びこれに接続されたゲート駆動部４００とデータ駆動部５００、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部８００、液晶表示板組立体３００に光を照射する光源部９１０、光源部９１０を制御する光源駆動部９２０、及びこれらを制御する信号制御部６００を備える。
【００２２】
一方、図２に示したように、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を構造的に見れば、表示部３３０とバックライト部３４０を有する液晶モジュール３５０と、液晶モジュール３５０を収納し固定する前面シャーシ３６１、後面シャーシ３６２、モールドフレーム３６３、３６４を備える。
【００２３】
表示部３３０は、液晶表示板組立体３００と、これに取り付けられたゲートテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）４１０及びデータＴＣＰ５１０、及びＴＣＰ４１０、５１０に接続されているゲート印刷回路基板（ＰＣＢ）４５０及びデータＰＣＢ５５０を備える。
【００２４】
液晶表示板組立体３００は、図２及び図３に示したように、構造的には、下部表示板１００及び上部表示板２００と、その間に入っている液晶層３とを有し、図１及び図３に示したように、等価回路的には、複数の表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍと、これに接続されほぼ行列状に配列された複数の画素とを有する。
【００２５】
表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍは下部表示板１００に備えられ、ゲート信号（走査信号とも言う）を伝達する複数のゲート線Ｇ１−Ｇｎと、データ信号を伝達するデータ線Ｄ１−Ｄｍを有する。ゲート線Ｇ１−Ｇｎはほぼ行方向に延びて互いにほぼ平行であり、データ線Ｄ１−Ｄｍはほぼ列方向に延びて互いにほぼ平行である。
【００２６】
各画素は、表示信号線Ｇ１−Ｇｎ、Ｄ１−Ｄｍに接続されたスイッチング素子Ｑと、これに接続された液晶キャパシタＣＬＣ及びストレージキャパシタＣＳＴを有する。ストレージキャパシタＣＳＴは必要に応じて省略できる。
【００２７】
薄膜トランジスタなどのスイッチング素子Ｑは、下部表示板１００に備えられ、三端子素子として、その制御端子はゲート線Ｇ１−Ｇｎに接続され、入力端子はデータ線Ｄ１−Ｄｍに接続され、出力端子は、液晶キャパシタＣＬＣ及びストレージキャパシタＣＳＴに接続されている。
【００２８】
液晶キャパシタＣＬＣは、下部表示板１００の画素電極１９０と上部表示板２００の共通（コモン）電極２７０とを二つの端子とし、二つの電極１９０、２７０の間の液晶層３は誘電体として機能する。画素電極１９０はスイッチング素子Ｑに接続され、共通電極２７０は上部表示板２００の全面に形成されて共通（コモン）電圧Ｖcomの印加を受ける。図３に示す構成とは異なって、共通電極２７０が下部表示板１００に具備される場合もあり、その場合は、二つの電極１９０、２７０のうちの少なくとも一つが線形または棒形に作られる。
【００２９】
液晶キャパシタＣＬＣの補助的な役割を果たすストレージキャパシタＣＳＴは、下部表示板１００に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９０とが絶縁体を介在して重畳してなり、この別個の信号線には共通電圧Ｖcomなどの定められた電圧が印加される。しかし、ストレージキャパシタＣＳＴは、画素電極１９０が絶縁体を媒介としてすぐ上の前段ゲート線と重畳してなることもできる。
【００３０】
一方、色表示を実現するために、各画素が三原色のうちの一つを固有に表示したり（空間分割）、各画素が時間によって交互に三原色を表示するようにし（時間分割）、これら三原色の空間的、時間的な作用によって所望の色相が認識されるようにする。図３は、空間分割の一例として、各画素が画素電極１９０に対応する上部表示板２００の領域に赤色、緑色、または青色のカラーフィルタ２３０を備えている様子を示す。図３の構成とは異なって、カラーフィルタ２３０は、下部表示板１００の画素電極１９０の上または下に形成することもできる。
【００３１】
図２で、バックライト部３４０は、液晶表示板組立体３００の下部に配置され、複数の発光ダイオードチップ（図示せず）を内蔵し、レンズパターン３４４などの光学パターンが形成されているレンズ層を有する２次元光源体３４１、複数の光学シート３４３、並びに２次元光源体３４１及び光学シート３４３を収納するモールドフレーム３６４を有する。
【００３２】
光源として用いられる発光ダイオード（ＬＥＤ）チップとしては、白色光を発光する白色発光ダイオードチップを使用したり、赤色、緑色及び青色発光ダイオードチップを混合配置して使用することができる。あるいは、白色発光ダイオードチップを基本とし、赤色発光ダイオードチップなどを補助的に使用することもできる。
【００３３】
図２に示したレンズパターン３４４は３列に配置されているが、その数は要求される輝度と液晶表示装置の画面の大きさなどに応じて増減できる。
液晶表示板組立体３００の二つの表示板１００、２００の外側面には、２次元光源体３４１から発する光を偏光する偏光子１１、２１が付着されている。
【００３４】
図１及び図２を参照すると、階調電圧生成部８００はデータＰＣＢ５５０に備えられ、画素の透過率に関する二組の複数階調電圧を生成する。そのうちの一組は共通電圧Ｖcomに対しプラスの値を有し、もう一組はマイナスの値を有する。
【００３５】
ゲート駆動部４００は、集積回路（ＩＣ）チップの形態で各ゲートＴＣＰ４１０上に装着され、液晶表示板組立体３００のゲート線Ｇ１−Ｇｎに接続されて、外部からのゲートオン電圧（Ｖon）及びゲートオフ電圧（Ｖoff）の組み合わせからなるゲート信号をゲート線Ｇ１−Ｇｎに印加する。
【００３６】
データ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で各データＴＣＰ５１０上に装着され、液晶表示板組立体３００のデータ線Ｄ１−Ｄｍに接続されて、階調電圧生成部８００からの階調電圧の中から選択したデータ電圧をデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加する。
【００３７】
本発明の他の実施形態によれば、ゲート駆動部４００および／またはデータ駆動部５００は、ＩＣチップの形態で下部表示板１００上に装着されており、さらに他の実施形態によれば、下部表示板１００に他の素子と一緒に集積される。この二つの場合、ゲートＰＣＢ４５０および／またはゲートＴＣＰ４１０は省略できる。ゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００などの動作を制御する信号制御部６００は、データＰＣＢ５５０またはゲートＰＣＢ４５０に備えられる。
【００３８】
次に、このような液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
信号制御部６００は、外部のグラフィック制御部（図示せず）から入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ及びその表示を制御する入力制御信号、例えば垂直同期信号Ｖsyncと水平同期信号Ｈsync、メインクロックＭＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部６００は、入力映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと入力制御信号に基づき映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適切に処理し、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２などを生成した後、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部４００に送信し、データ制御信号ＣＯＮＴ２及び処理した映像信号ＤＡＴは、データ駆動部５００に送信する。
【００３９】
ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、フレームの開始を知らせる垂直同期開始信号ＳＴＶ、ゲートオン電圧（Ｖon）の出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ及びゲートオン電圧（Ｖon）の持続時間を限定する出力イネーブル信号OEなどを有する。
【００４０】
データ制御信号ＣＯＮＴ２は、映像データＤＡＴの転送開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨと、データ線Ｄ１−Ｄｍにデータ電圧の印加を指示するロード信号ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖcomに対するデータ電圧の極性（以下、共通電圧に対するデータ電圧の極性を略してデータ電圧の極性と言う）を反転する反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを有する。
【００４１】
データ駆動部５００は、信号制御部６００からのデータ制御信号ＣＯＮＴ２によって一つの行の画素に対する映像データＤＡＴを順次に受信してシフトさせ、階調電圧生成部８００からの階調電圧のうちの各映像データＤＡＴに対応する階調電圧を選択することによって、映像データＤＡＴを対応するデータ電圧に変換した後、これを対応するデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加する。
【００４２】
ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号ＣＯＮＴ１によってゲートオン電圧（Ｖon）をゲート線Ｇ１−Ｇｎに印加し、このゲート線Ｇ１−Ｇｎに接続されたスイッチング素子Ｑを導通させ、これによってデータ線Ｄ１−Ｄｍに印加されたデータ電圧が導通したスイッチング素子Ｑを通じて対応する画素に印加される。
【００４３】
画素に印加されたデータ電圧と共通電圧Ｖcomとの差は、液晶キャパシタＣＬＣの充電電圧、つまり画素電圧として現れる。液晶分子は、画素電圧の大きさに応じてその配列が異なる。
【００４４】
光源駆動部９２０は、光源部９１０に印加される電流を制御して光源部９１０を構成する発光ダイオードチップを点滅し、その明るさを制御する。
このような光源駆動部９２０の動作により、発光ダイオードチップから発光する光は、液晶層３を通過しながら液晶分子の配列によってその偏光が変化する。このような偏光の変化は、偏光子によって変化させられて光透過率の変化として現れる。
【００４５】
１水平周期（または１Ｈ）（水平同期信号Ｈsync、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期）が経過すると、データ駆動部５００とゲート駆動部４００は、次行の画素に対し同じ動作を繰り返す。このような方式で、１フレーム期間に全ゲート線Ｇ１−Ｇｎに対し順次にゲートオン電圧（Ｖon）を印加し、全画素にデータ電圧を印加する。１フレームが終了すれば次のフレームが開始され、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前のフレームでの極性と逆になるように、データ駆動部５００に印加される反転信号ＲＶＳの状態が制御される（フレーム反転）。ここでの構成として、１フレーム期間内でも反転信号ＲＶＳの特性によって、一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変化したり（行反転、ドット反転）、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることもあり得る（列反転、ドット反転）。
【００４６】
以下、本発明の一実施形態に係る光源部９１０、つまりバックライト装置を構成する２次元光源体３４１に対して図４を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【００４７】
本発明の実施形態に係る２次元光源は、下部ＰＣＢ基板１１０と上部放熱基板１２０の二重基板からなる基礎基板１１１、基礎基板１１１上に形成されているチップベース膜１６０、チップベース膜１６０上に位置する発光ダイオードチップ１３０、発光ダイオードチップ１３０を覆い上面が平坦化されているバッファー層１４０、バッファー層１４０上に形成されている光学層１５０を備えて構成される。
【００４８】
基礎基板１１１の下部を構成するＰＣＢ基板１１０は、その下面に発光ダイオードチップ１３０に電力を供給するための配線を始めとして、本発明の実施形態に係る２次元光源を駆動するための各種配線１８１、１８２を有する。
【００４９】
基礎基板１１１の上部を構成する放熱基板１２０は、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属からなり、その下面がＰＣＢ基板１１０の上面に付着されている。ここで放熱基板１２０は、金属の他の熱伝導性に優れた他の物質で形成しても良い。
【００５０】
基礎基板１１１には、ＰＣＢ基板１１０の下面から放熱基板１２０の上面を貫通する貫通口が形成され、貫通口内には発光ダイオードチップ１３０の電極と配線１８１、１８２を電気的に接続するためのプラグ１７１、１７２が形成されている。また、貫通口の内部表面には、プラグ１７１、１７２を放熱基板１２０から絶縁するための貫通口被膜１８０が形成されている。貫通口被膜１８０は、貫通口の内部全体に形成されている必要はないが、少なくとも、放熱基板１２０を通過する部分には形成されていることが好ましく、放熱基板１２０が絶縁物質で形成される場合は省略することもできる。
【００５１】
チップベース膜１６０は、絶縁物質で形成され、発光ダイオードチップ１３０と放熱基板１２０との間を絶縁する。チップベース膜１６０にも貫通口が形成され、この貫通口をプラグ１７１、１７２が貫通する。
【００５２】
チップベース膜１６０上に位置している発光ダイオードチップ１３０の陽電極及び陰電極は、フリップチップボンディング（flip chip bonding）、ワイヤーボンディング（wire bonding）などの方法でプラグ１７１、１７２と電気的に接続されている。これについては後述する。
【００５３】
バッファー層１４０は透明な樹脂などの物質からなり、発光ダイオードチップ１３０を覆って保護し、別途に製作されたフィルム形態の光学層１５０や他のフィルムの付着を容易にするために上面が平坦化されている。
【００５４】
光学層１５０は、発光ダイオードチップ１３０が発散する光を広い領域に均一に分散するための層であって、所定の形態のレンズが配列されているレンズフィルムである。ここでレンズは、発光ダイオードチップ１３０と対応する位置に配置されている。また、レンズは、発光ダイオードチップ１３０の表面の中心とレンズ表面の任意の地点とを連結する直線と、レンズの中心軸とが交差してなす鋭角が、レンズ表面の前記の任意の地点を通る法線と、レンズの中心軸とが交差してなす鋭角よりも、常に大きくなるようにレンズを形成することができる。このような条件を満たすことによって、発光ダイオードが発する光が光学層１５０を通過しながら広い領域に均一に分散される。
【００５５】
光学層１５０としては、レンズフィルムの他に、デジタル光学系を含む薄膜光学層や、ホログラフィックグレイティング層（holographic grating layer）などのような、種々の光学フィルムまたは層が用いられ得る。
【００５６】
以上のように、発光ダイオードチップ１３０をベアチップ（bare chip）状態で基礎基板上に実装し、その上に光学層１５０を積層して２次元（面）光源を製造することによって、光源をスリム化することができ、このような光学系と発光チップが一体化した光源を用いることで、バックライトの組立工程を簡素化することができる。
【００５７】
図５は、本発明の他の実施形態に係る、発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
図５の実施形態でも図４の実施形態と同様に、下部ＰＣＢ基板１１０と上部放熱基板１２０の二重基板からなる基礎基板１１１、基礎基板１１１上に形成されているチップベース膜１６０、チップベース膜１６０上に位置している発光ダイオードチップ１３０、発光ダイオードチップ１３０を覆い上面が平坦化されているバッファー層１４０、バッファー層１４０上に形成されている光学層１５０を備えて構成される。
【００５８】
図５の実施形態では、放熱基板１２０の上面に溝１２１が形成され、チップベース膜１６０と発光ダイオードチップ１３０とが溝１２１の底面に位置している。
このようにして、２次元光源を一層スリム化することができる。
【００５９】
図６は、本発明の他の実施形態に係る、発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
図６の実施形態は、図５の実施形態と比べると、バッファー層１４０と光学層１５０との間に拡散層３４３がさらに形成されている。
拡散層３４３は、発光ダイオードチップ１３０が発散する光を拡散し、２次元光源が発する面光の均一性を一層向上させる。
【００６０】
拡散層３４３の他に別の光学フィルムを追加することも、拡散層３４３を別の光学フィルムに換えることもできる。
図７は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【００６１】
図７の実施形態は、図５の実施形態と比べて、光学層１５０のレンズの形態が異なる。
図７の実施形態におけるレンズは、レンズ表面が次中央曲面１５１（光学層上に突出したレンズ表面の周囲側の面）と最中央曲面１５２（レンズ表面の中央側の面）とに分けられる。ここで次中央曲面１５１は、膨らむように突出しており、最中央曲面１５２は、次中央曲面１５１の中心部に円錐形の溝（穴）を構成している。さらに詳細には、次中央曲面１５１の形状は、発光ダイオードチップ１３０表面の中心から垂直方向に延びたレンズの軸を中心にして対称となることが好ましく、また、発光ダイオードチップ１３０表面の中心と次中央曲面１５１の任意の地点とを連結する直線と、レンズの中心軸（最中央曲面１５２の中心を通る軸）とが交差してなす鋭角が、次中央曲面１５１の前記の任意の地点を通る法線と、レンズの中心軸とが交差してなす鋭角より常に大きくなるようにレンズを形成することができる。また、最中央曲面１５２も、発光ダイオードチップ１３０表面の中心から垂直方向に延びたレンズの軸を中心にして対称をなすことが好ましい。また、レンズをなす誘電体の屈折率をｎ、最中央曲面１５２の任意の地点における接線であり且つレンズの中心軸と交差する接線が、レンズの中心軸となす角のうち内角（レンズを眺める方向の角度）をＡ１、発光ダイオードチップ１５２表面の中心と最中央曲面１５２の前記任意の地点とを連結する直線と、前記レンズの中心軸とがなす鋭角をＡ２とすると、
Ａ１＋Ａ２＜９０＋sin−１（１／ｎ）      （１）
を満たすように最中央曲面１５２を形成する。
【００６２】
レンズ表面をなす次中央曲面１５１と最中央曲面１５２がこのような条件を満たせば、発光ダイオードが発散する光が光学層１５０を通過しながら広い領域に均等に分散される。
【００６３】
図８は、本発明の他の実施形態に係る、発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
図８の実施形態は、図４乃至図７の実施形態に係る２次元光源のうちのいずれか一つの側面に支持台７１０を付着し、光学層１５０上に所定の空間を形成し、支持台７１０上に拡散板３４３及び光学フィルム３４２を配置する。ここで拡散板３４３は、光学フィルム３４２を支える支持板としての役割と、光を拡散する光学フィルムとしての役割を兼ねる。また、拡散板３４３上に位置する光学フィルム３４２としては、ＤＢＥＦ（double brightness enhanced film）、ＢＥＦ（brightness enhanced film）などが使用される。
【００６４】
図９乃至図１１は、本発明の実施形態に係る、２次元光源に使用される発光ダイオードの様々な構造を示す垂直断面図である。
図９に示す構成では、放熱基板１２０’上に反射膜１１２がコーティングされ、放熱基板１２０’溝内部の反射膜１１２上にチップベース膜１６０が形成され、貫通口を通じてチップベース膜１６０の上にまで延びているプラグ１７１、１７２のプラグヘッド１７３、１７４上に、発光ダイオードチップがフリップチップボンディングされている。
【００６５】
ここで、図面を参照すると、発光ダイオードチップは、絶縁基板１３１、絶縁基板１３１の下に形成されているｎ型半導体層１３２、ｎ型半導体層１３２の下に形成されている活性層１３３、活性層１３３の下に形成されているｐ型半導体層１３４、ｐ型半導体層１３４とｎ型半導体層１３２の下にそれぞれ形成されている二つの電極１３５、１３６を有し、二つの電極１３５、１３６は、導電性バンプ１７５、１７６を通じてプラグヘッド１７３、１７４と接続されている。このように、発光ダイオードチップを裏返したような状態で、導電性バンプ１７５、１７６を通じて直接接続する方式をフリップチップボンディングと言う。
【００６６】
次に、図１０に示す構成では、放熱基板１２０’上に反射膜１１２がコーティングされ、放熱基板１２０’の溝内部の反射膜１１２上にチップベース膜１６０が形成されており、貫通口を通じてチップベース膜１６０の上にまで延びているプラグ１７１、１７２のプラグヘッド１７３、１７４上に、発光ダイオードチップがワイヤーボンディングされている。
【００６７】
ここで、発光ダイオードチップは、絶縁基板１３１、絶縁基板１３１上に形成されているｎ型半導体層１３２、ｎ型半導体層１３２上に形成されている活性層１３３、活性層１３３上に形成されているｐ型半導体層１３４、ｐ型半導体層１３４とｎ型半導体層１３２の上にそれぞれ形成されている二つの電極１３５、１３６を有し、二つの電極１３５、１３６は、ワイヤー１７７、１７８を通じてプラグヘッド１７３、１７４と接続されている。このように、発光ダイオードチップの絶縁基板１３１をチップベース膜１６０と接触させ、ワイヤー１７７、１７８を通じて二つの電極１３５、１３６とプラグヘッド１７３、１７４を接続する方式をワイヤーボンディングと言う。
【００６８】
次に、図１１に示す構成では、放熱基板１２０’上に反射膜１１２がコーティングされ、放熱基板１２０’の溝内部の反射膜１１２上にチップベース膜１６０が形成され、貫通口を通じてチップベース膜１６０の上まで延びているプラグ１７１、１７２のプラグヘッド１７３、１７４上に発光ダイオードチップの電極を接続するものであるが、発光ダイオードチップの一方の電極３５１は導電性バンプ１７５を通じて接続され、他方の電極３５７はワイヤー１７８を通じてワイヤボンディング（wire bonding）されている。
【００６９】
ここで、発光ダイオードチップは、第１電極３５１、第１電極３５１上に形成されている導電性基板３５４、導電性基板３５４上に形成されているｎ型半導体３５５、ｎ型半導体層３５５上に形成されている活性層３５６、活性層３５６上に形成されている第２電極３５７を有し、第１電極３５１は、導電性バンプ１７５を通じてプラグヘッド１７３と接続され、第２電極３５７は、ワイヤー１７８を通じてプラグヘッド１７４と接続されている。
【００７０】
図１２は、本発明の他の実施形態に係る、発光ダイオードを使用する２次元光源の平面図であり、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
図１２及び図１３の実施形態は、図４乃至図１１を参照して説明した２次元光源をモジュール化して行列に配置することによって、液晶パネルの大型化に柔軟に対応できるようにしたものである。
【００７１】
２次元光源モジュール３４１の結合を補強するために、枠組３６４の内部に２次元光源モジュールを配置する。しかし、２次元光源モジュール自体に結合手段を備えることによって、枠組３６４を省略することもできる。
【００７２】
また、２次元光源モジュール３４１のＰＣＢ基板には、モジュールの間を接続する配線が形成されている。
本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものでなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の垂直断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る２次元光源に使用される発光ダイオードの構造の１つの実施形態を示す垂直断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る２次元光源に使用される発光ダイオードの構造の別の実施形態を示す垂直断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る２次元光源に使用される発光ダイオードの構造の更に別の実施形態を示す垂直断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを使用する２次元光源の平面図である。
【図１３】図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
３  液晶層
１１０  ＰＣＢ基板
１１１  基礎基板
１２０、１２０’  放熱基板
１４０  バッファー層
１６０  チップベース膜
１７１、１７２  プラグ
１９０  画素電極
２７０  共通電極
３００  液晶表示板組立体
３３０  表示部
３４０  バックライト部
３４２  拡散板
３４３  光学フィルム
３４４  レンズパターン
４００  ゲート駆動部
５００  データ駆動部
６００  信号制御部
７１０  支持台
８００  調電圧生成部
９１０  光源部
９２０  光源駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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