(57)【要約】【課題】  本発明は、フリップチップ型発光ダイオード、サブマウント、発光ダイオード組立用基板の取り付けを工夫することにより、それぞれの信頼性の高い取り付けが可能な液晶表示パネル用バックライトを提供する。【解決手段】  液晶表示パネル用バックライトにおけるサブマウントは、赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードの共通電極とそれぞれの電極とを接続する配線が上面に形成されている。前記サブマウント状に取り付けられた発光ダイオードは、多層配線基板に少なくとも一列に配設された開口部に挿入されている。前記多層配線基板は、前記サブマウントを前記開口部の近傍の裏面に形成された接続電極により前記発光ダイオードの電極にそれぞれ接合している。光導電板は、前記発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することにより、液晶表示パネルの表面を明るくしている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトにおいて、
一対の電極とを備えた赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードと、
前記赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードの電極が上部に形成されている一対の配線に接続されているサブマウントと、
一列に配設された開口部に前記３色の発光ダイオードを挿入し、前記開口部の近傍の裏面に形成された接続電極と前記サブマウントに形成された配線とをそれぞれ接合する多層配線基板と、
前記発光ダイオードから発射された光を前記液晶表示パネルに向かって照射する導光板と、
から少なくとも構成されることを特徴とする液晶表示パネル用バックライト。
【請求項２】
前記発光ダイオードは、フリップチップ型発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項３】
前記導光板は、傾斜面を有し、その一端に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項４】
前記導光板は、逆山形状であり、その両端に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項５】
前記導光板は、ノコギリ刃状であり、前記導光板の凹部に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項６】
前記サブマウントは、上部に形成されたサブマウント配線と、共晶ハンダを介して前記フリップチップ型発光ダイオードの電極に、また、熱硬化性接着剤を介して前記多層配線基板の接続電極に、それぞれ接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項７】
前記多層配線基板の接続電極は、制御回路に接続され、電圧および／または電流を制御することにより色調が制御されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【請求項８】
前記多層配線基板は、フレキシブル多層配線基板であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された液晶表示パネル用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ型発光ダイオードを使用した液晶表示パネル用バックライトに関するものである。特に、本発明は、フリップチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントに形成されている配線との接続、あるいは発光ダイオード組立用基板との取り付けに対する信頼性を向上させた液晶表示パネル用バックライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平５−２６４９８８号公報に記載されたカラー液晶ディスプレイは、液晶セルの内部にカラーフィルタを内蔵せずに、光源としてリアルタイムに発光色を制御可能なバックライトを有し、前記発光色を時分割に切り換えると同時に、発光色に対応した画像をバックライトの発光色の変化に同期して切り換えるための手段を有している。
【０００３】
前記バックライトは、赤色発光体、緑色発光体、青色発光体を有し、前記各発光体を時分割により高速に切り換えることによって、残像効果を利用している。また、前記公報における他の実施例は、円形回転カラーフィルタを回転させて、残像効果を利用している。
【０００４】
さらに、他の従来例である特開２００４−５５５６３号公報に記載された液晶ディスプレイのバックライトは、３つの色からなる蛍光管を回転させている。その他、特開２００３−５７６４１号公報、あるいは特開２００３−２９２３５号公報に記載されているバックライトは、白色光を得るための工夫がなされている。
【０００５】
図５（イ）は小型液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図で、（ロ）は大型液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図である。図５（イ）において、液晶表示パネル５１は、その両側に蛍光管５２が配置され、導光板５３により液晶表示パネル５１側に光を導いている。
【０００６】
図５（ロ）において、液晶表示パネル５１′は、その下部に蛍光管５２が配置され、さらに、下部に設けられた導光板５４によって液晶表示パネル５１′側に光を導いている。
【特許文献１】特開平５−２６４９８８号公報
【特許文献２】特開２００４−５５５６３号公報
【特許文献３】特開２００３−５７６４１号公報
【特許文献４】特開２００３−２９２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記各特許文献および図５に記載された液晶表示パネル用バックライトは、蛍光管を使用したり、蛍光管やフィルタを回転させるという機械的な機構を使用しているため、複雑で故障し易いという問題があった。また、他の特許文献に記載された液晶表示パネル用バックライトは、時分割等の制御を必要とするため、制御が複雑になり、信頼性等に問題があった。
【０００８】
以上のような課題を解決するために、本出願人は、発光層からの光を電極の反対側の面から取り出すフリップチップ型発光ダイオードが、電極による光の遮りがないため、明るさが明るく、発光効率が良い点に着目して、液晶表示パネル用バックライトに応用することを考え出した。
【０００９】
本発明は、フリップチップ型発光ダイオード、サブマウント、発光ダイオード組立用基板の取り付けを工夫することにより、それぞれの信頼性の高い取り付けが可能な液晶表示パネル用バックライト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】
【００１０】
（第１発明）
第１発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、一対の電極とを備えた赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードと、前記赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードの電極が上部に形成されている一対の配線に接続されているサブマウントと、一列に配設された開口部に前記３色の発光ダイオードを挿入し、前記開口部の近傍の裏面に形成された接続電極と前記サブマウントに形成された配線とをそれぞれ接合する多層配線基板と、前記発光ダイオードから発射された光を前記液晶表示パネルに向かって照射する導光板とから少なくとも構成されることを特徴とする。
【００１１】
（第２発明）
第２発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明の発光ダイオードがフリップチップ型発光ダイオードであることを特徴とする。
【００１２】
（第３発明）
第３発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明または第２発明の導光板が傾斜面を有し、その一端に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする。
【００１３】
（第４発明）
第４発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明または第２発明の導光板が逆山形状であり、その両端に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする。
【００１４】
（第５発明）
第５発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明または第２発明の導光板がノコギリ刃状であり、前記導光板の凹部に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されて、前記フリップチップ型発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することを特徴とする。
【００１５】
（第６発明）
第６発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明から第５発明におけるサブマウントが、上部に形成されたサブマウント配線と、共晶ハンダを介して前記フリップチップ型発光ダイオードの電極に、また、熱硬化性接着剤を介して前記多層配線基板の接続電極に、それぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１６】
（第７発明）
第７発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明から第６発明における前記多層配線基板の接続電極が制御回路に接続され、電圧および／または電流を制御することにより色調が制御されることを特徴とする。
【００１７】
（第８発明）
第８発明の液晶表示パネルに用いる液晶表示パネル用バックライトは、第１発明から第７発明における多層配線基板がフレキシブル多層配線基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蛍光管に比べて寿命の長いフリップチップ型発光ダイオードを使用するとともに、回転等の機械的機構を使用しないため、従来のものと比較して小型で、かつ、寿命の長い液晶表示パネル用バックライトを得ることができた。
【００１９】
本発明によれば、赤色、緑色、青色の３色を同時または選択的に電圧等を印加することにより、液晶表示パネルにおけるカラーフィルタを省略することができる。また、前記３色のフリップチップ型発光ダイオードが設けられたサブマウントの数を選択するだけで、液晶表示パネルの大きさにあったバックライトとすることができる。
【００２０】
本発明によれば、フリップチップ型発光ダイオードの電極とサブマウントの配線とを共晶ハンダを用いて接続するため、前記ハンダが広がって隣の配線と短絡するのを防止することができる。
【００２１】
本発明によれば、サブマウントの配線と、フリップチップ型発光ダイオードの電極との接続を共晶ハンダとし、発光ダイオード組立用基板の接続電極と、サブマウントの配線との接続を融点が共晶ハンダより低い導電性熱硬化性接着剤とすることで、前記導電性熱硬化性接着剤を熱硬化させる際に、共晶ハンダによる接続部分が溶融して離れることがない。
【００２２】
本発明によれば、三色からなるフリップチップ型発光ダイオードが列状に配置されるとともに、制御回路による電圧および／または電流を制御することにより、液晶表示パネル用バックライトに適した色調を出すことができる。
【００２３】
本発明によれば、フリップチップ型発光ダイオードの取り付けに多層発光ダイオード組立用基板を用いることにより、薄く作製できるとともに、前記発光ダイオードの寿命が長いので、液晶表示パネル用バックライトとして最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１発明）
第１発明は、液晶表示パネルに用いられる液晶表示パネル用バックライトに関するものである。前記液晶表示パネル用バックライトにおけるサブマウントは、赤色、緑色、青色の３色からなる発光ダイオードの一対の電極とを接続する配線が上面に形成されている。前記サブマウント状に取り付けられた発光ダイオードは、多層配線基板に少なくとも一列に配設された開口部に挿入されている。
【００２５】
前記多層配線基板は、前記サブマウントを前記開口部の近傍の裏面に形成された接続電極により前記発光ダイオードの電極にそれぞれ接合している。導光板は、前記発光ダイオードの光を前記液晶表示パネルに向かって照射することにより、液晶表示パネルの表面を明るくしている。
【００２６】
（第２発明）
第２発明は、発光ダイオードとして、フリップチップ型発光ダイオードを使用することにより、光を電極の反対側の面から取り出すことができるため、電極による光の遮りがなく、明るさが明るく、発光効率が良い。
【００２７】
（第３発明）
第３発明は、液晶表示パネルの全面の明るさを均等に明るくするために、少なくとも一組のフリップチップ型発光ダイオードの光を傾斜面を有する導光板により反射させ、その光を前記液晶表示パネルに向かって照射している。
【００２８】
（第４発明）
第４発明は、前記導光板を逆山形状にし、その両端に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されている。前記少なくとも一組のフリップチップ型発光ダイオードの光は、前記導光板の傾斜部分に照射された後、方向を変えて、前記液晶層に向かって照射される。第４発明は、前記導光板を介することにより、液晶表示パネル全体を均等に明るくすることができる。
【００２９】
（第５発明）
第５発明は、前記導光板をノコギリ刃状にし、前記導光板の凹部に前記フリップチップ型発光ダイオードの電極がそれぞれ接合された多層配線基板が配置されている。前記複数組のフリップチップ型発光ダイオードの光は、前記ノコギリ刃状の傾斜部分に照射された後、方向を変えて、前記液晶表示パネルに向かって照射される。第５発明は、複数の多層配線基板を配置することができるため、比較的広い液晶表示パネルに対して全体を均等に明るくすることができる。
【００３０】
（第６発明）
第６発明は、前記発光ダイオードの電極とサブマウントの配線とが、共晶ハンダにより、前記サブマウントの配線と前記多層配線基板の接続電極とが、熱硬化性樹脂により、それぞれ接続されている。前記共晶ハンダと前記熱硬化性樹脂は、それぞれ融点が異なるため、前記発光ダイオードの電極とサブマウントの配線との接続、および前記サブマウントの配線と前記多層配線基板の接続電極との接続が容易で、かつ高い信頼性を持たせることができる。
【００３１】
（第７発明）
第７発明は、一つのサブマウントに備えられた赤色、緑色、青色の３つのフリップチップ型発光ダイオードが配置される。また、前記３つのフリップチップ型発光ダイオードは、前記多層配線基板の接続電極に接続されているとともに、制御回路に接続され、電圧および／または電流を制御することにより所望の色調が制御される。
【００３２】
（第８発明）
第８発明は、前記サブマウントがフレキシブル多層配線基板に接続されている。前記フレキシブル多層配線基板は、厚さが薄いので、液晶表示パネルを小型化することができる。
【実施例１】
【００３３】
図１は本発明の実施例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードをサブマウントに取り付けた状態を説明するための概略図である。図１において、３色のフリップチップ型発光ダイオード１１１、１１２、１１３は、共通電極１１４と、他方の電極１１５、１１６、１１７にそれぞれ接続されて、サブマウント２４上に載置されている。
【００３４】
図２は本発明の実施例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードを取り付けたサブマウントを発光ダイオード組立用基板に取り付けた状態を説明するための概略図である。前記３色のフリップチップ型発光ダイオード１１１、１１２、１１３は、たとえば、下部に一対の電極１１４、１１５を備えており、半導体ウエハからなるサブマウント基板からダイシングにより切り出されてサブマウント２４となる。また、前記サブマウント基板は、ダイシングせずに連続のままでもよいが、可撓性がなくなり、面光源として利用できるだけである。
【００３５】
前記サブマウント２４は、必要に応じて、透明性および耐熱性に優れた部材を選択して、全体を覆うことができる。また、透明性および耐熱性に優れた部材は、エポキシ系樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂からなる。
【００３６】
前記サブマウント２４は、上面にエッチングまたはマスクを用いて蒸着パターンを成形する等により一対の配線２５が形成されている。また、前記サブマウント２４には、たとえば、シリコンからなる半導体ウエハ上に絶縁膜を形成し、その上に一対の配線２５が形成されている。
【００３７】
前記サブマウント２５は、熱伝導性が優れており、配線が成形できる部材であれば特に限定されないが、たとえば、シリコン基板の表面に酸化膜の絶縁層を形成したものが使用されている。前記絶縁膜上には、マスクを形成し、金を蒸着することによって配線２５が形成される。
【００３８】
共晶ハンダ２６は、前記サブマウント２４に形成されている配線２５上に蒸着法またはメッキ法等により形成される。さらに、前記のように作製された配線２５の厚さは、たとえば、１μｍから５μｍ程度で、共晶ハンダ２６の厚さは、たとえば、０．２μｍから０．５μｍ程度が好ましい。
【００３９】
前記共晶ハンダ２６の上には、フリップチップ型発光ダイオード１１の電極１１４、１１５が載置された後、図示されていない、リフロー炉を通過させる。前記フリップチップ型発光ダイオード１１の電極１１４、１１５とサブマウント２４の配線２５とは、前記共晶ハンダ２６を介して接続される。
【００４０】
発光ダイオード組立用基板２１は、図２に示されているように、開口部２２が穿設されているとともに、裏面における開口部２２の近傍に接続電極２０が設けられている。前記開口部２２には、前記フリップチップ型発光ダイオード１１が図２に示されているように挿入される。その際に、前記接続電極２０は、導電性熱硬化性接着剤２７を介して、前記サブマウント２４の配線２５に接続される。
【００４１】
前記発光ダイオード組立用基板２１は、表面の全面に渡って黒色膜部材２３が形成されている。前記黒色膜部材２３は、たとえば、絶縁性を有する四三酸化コバルト（Ｃｏ3 Ｏ4 ）からなり、フリップチップ型発光ダイオード１１を明りょうに照射することができる。
【００４２】
前記フリップチップ型発光ダイオード１１の電極１１４、１１５は、前記サブマウント２４の配線２５と、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、あるいは金−錫共晶ハンダペーストによって接続される。前記共晶ハンダ２６は、前記配線２５を接続する際に、フラックス等を予め塗布する。
【００４３】
前記フリップチップ型発光ダイオード１１には、赤色、緑色、青色等がある。前記フリップチップ型発光ダイオード１１は、赤色、緑色、青色を任意の位置に配置し、図示されていない、電源電圧を制御することにより、バックライトとしての色調等を変えることができる。
【００４４】
図２に示された発光ダイオード組立用基板２１は、フレキシブル配線基板とすることができる。前記フレキシブル配線基板には、前記同様に、接続電極２０が形成される。前記サブマウント２４の配線２５上には、導電性熱硬化性接着剤２７が載置された後、フレキシブル配線基板の接続電極２０側を下に向けて、所定の熱を加えることにより、機械的および電気的に接続される。
【００４５】
前記導電性熱硬化性接着剤２７は、たとえば、エポキシ系樹脂と銀粒子等を主成分とするものである。その後、必要に応じて、サブマウント２４は、放熱板に取り付けられる。
【００４６】
本実施例に使用した前記金−錫共晶ハンダペーストは、金８０重量％、錫２０重量％、フラックス（荒川化学製）とし、接着面積は、０．２３×０．２３μｍとした。試験試料１ないし１０の接着強度は、約８００ｇから９００ｇあった。
【００４７】
図３は本発明の実施例で、サブマウントを列状に接続した発光ダイオード組立用基板を説明するための図である。図３において、発光ダイオード組立用基板２１には、赤色、緑色、青色のフリップチップ型発光ダイオードが取り付けられているサブマウント２４が一列に取り付けられている。
【００４８】
前記サブマウント２４の共通電極１１４は、他のサブマウント２４の共通電極と共通にして発光ダイオード組立用基板２１の下端部に共通電極３１１として設けられている。前記サブマウント２４の各色に設けられている電極１１５、１１６、１１７は、他のサブマウント２４における各電極と共通に接続された後、多層基板における電極３１３、３１４、３１５にそれぞれ接続されている。
【００４９】
本実施例における多層配線は、図３において、一点鎖線、二点鎖線等によって区別されているが、実際はスルーホールによって、所定の箇所が電気的に接続されている。
【００５０】
また、共通電極３１１および電極３１３、３１４、３１５には、図示されていない制御回路から電圧および／または電流が印加される。前記電極３１３、３１４、３１５に印加される電圧等により、前記発光ダイオード組立用基板２１に設けられたフリップチップ型発光ダイオードを一斉に点灯するとともに、白色に近い光が照射される。
【００５１】
前記赤色、緑色、青色の３つのフリップチップ型発光ダイオードに異なる電圧を印加することにより、色調の異なる液晶表示パネル用バックライトを得ることができる。また、前記制御回路は、前記赤色、緑色、青色の３つのフリップチップ型発光ダイオードに順次電圧を印加することにより、目の残像効果を利用した液晶表示パネルとすることもできる。
【実施例２】
【００５２】
図４（イ）から（ハ）は本発明の液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図で、（イ）は導光板がジグザグの例、（ロ）は導光板が傾斜している例、（ハ）は導光板が逆山形の例である。図４（イ）において、図３に示されている発光ダイオード組立用基板２１は、ジグザグに設けられた導光板４２の凹部に設けられている。前記発光ダイオード組立用基板２１に取り付けられているフリップチップ型発光ダイオードからの光は、導光板４２において、反射されて液晶表示パネル４１の裏面が明るくなるように照射する。
【００５３】
図４（ロ）において、発光ダイオード組立用基板２１に取り付けられているフリップチップ型発光ダイオードの光は、傾斜した導光板４３において、反射されて液晶表示パネル４１′の裏面が明るくなるように照射する。
【００５４】
前記発光ダイオード組立用基板２１は、図４（ハ）に示されているように、縦方向にして液晶表示パネル４１″の両端側に設けられている。前記発光ダイオード組立用基板２１に取り付けられているフリップチップ型発光ダイオードの光は、前記逆山形にした導光板４４において、反射されて液晶表示パネル４１″の裏面が明るくなるように照射する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明のフリップチップ型発光ダイオード、サブマウント、発光ダイオード組立用基板、電極、配線、共晶ハンダ等の材質は、公知または周知のものを使用することができる。
【００５６】
本発明のフリップチップ型発光ダイオードは、赤色、緑色、青色をサブマウント上に所望の形状に配置することができる。また、赤色、緑色、青色の３つの発光ダイオードは、電圧を制御することによりバックライトに適した色調に変化させることができる。
【００５７】
本発明の発光ダイオード組立用基板は、フレキシブル配線基板とすることにより、軽量、かつ、薄型のバックライトにすることができる。また、多層配線基板は、同様に、スルーホール等が省略されているが、公知または周知のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードをサブマウントに取り付けた状態を説明するための概略図である。（実施例１）
【図２】本発明の実施例で、赤色、緑色、青色の３つからなるフリップチップ型発光ダイオードを取り付けたサブマウントを発光ダイオード組立用基板に取り付けた状態を説明するための概略図である。
【図３】本発明の実施例で、サブマウントを列状に接続した発光ダイオード組立用基板を説明するための図である。
【図４】（イ）から（ハ）は本発明の液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図で、（イ）は導光板がジグザグの例、（ロ）は導光板が傾斜している例、（ハ）は導光板が逆山形の例である。（実施例２）
【図５】（イ）は小型液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図で、（ロ）は大型液晶表示パネル用バックライトを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１・・・フリップチップ型発光ダイオード
１１１・・・赤色フリップチップ型発光ダイオード
１１２・・・緑色フリップチップ型発光ダイオード
１１３・・・青色フリップチップ型発光ダイオード
１１４・・・共通電極
１１５、１１６、１１７・・・電極
２０・・・接続電極
２１・・・発光ダイオード組立用基板
２２・・・開口部
２３・・・黒色膜部材
２４・・・サブマウント
２５・・・配線
２６・・・共晶ハンダ
２７・・・導電性熱硬化性接着剤
４１・・・液晶表示パネル
４２、４３、４４・・・導光板
【図１】
2006039122.tif 000003
【図２】
2006039122.tif 000004
【図３】
2006039122.tif 000005
【図４】
2006039122.tif 000006
【図５】
2006039122.tif 000007