(57)【要約】【課題】本発明は直下方式バックライト装置の面光源に関する。【解決手段】本発明の直下方式バックライト装置は、基板と、上記基板の表面に形成された配線パターンと、上記配線パターンに電気的に連結されるよう装着された複数の発光素子と、各々の上記発光素子を間隔を置いて連続して囲むよう上記発光素子より低い高さで形成された複数の非伝導性側壁と、各々の上記発光素子を封止するよう上記側壁の内側にドーム状で形成された封止部とを含む。このように、発光素子がチップオンボード（Ｃｈｉｐ-ｏｎ-Ｂｏａｒｄ）方式で基板に装着される。【選択図】図４
2008021650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成された配線パターンと、
前記配線パターンに電気的に連結されるよう装着された複数の発光素子と、
前記発光素子を間隔を置いて連続して囲むよう前記発光素子より低い高さで形成された複数の非伝導性側壁と、
各々の前記発光素子を封止するよう前記側壁の内側にドーム状で形成された封止部と、
を含むことを特徴とする直下方式バックライト装置。
【請求項２】
前記配線パターンは、前記基板の前記発光素子が装着された一面に形成され前記発光素子と電気的に連結された上部端子、前記基板の前記一面の反対側の他面に形成された下部端子、および前記上部および下部端子を連結するよう前記基板を貫通して形成された内部連結部を含むことを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項３】
前記発光素子は、ワイヤボンディング方式で前記配線パターンに電気的に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項４】
前記発光素子は、フリップチップボンディング方式で前記配線パターンに電気的に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項５】
前記封止部の上端とその周りに形成された不透明層または光拡散層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項６】
前記側壁は、複数の被覆層からなることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項７】
前記側壁の幅は、前記封止部の直径の１．５乃至３％であることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項８】
前記側壁の高さは、前記封止部の直径の１乃至１．５％であることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項９】
前記側壁は、外壁が内壁側に傾いて上側に行くほど幅が減少することを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１０】
前記封止部の高さは、前記封止部の直径の２５乃至３５％であることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１１】
前記封止部の高さは、前記封止部の直径の１／３であることを特徴とする請求項１０に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１２】
前記発光素子は、一つの前記側壁の内側に２つ以上実装されることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１３】
前記封止部は、透明樹脂または蛍光体が混合された透明樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１４】
前記封止部は、一部が透明樹脂からなり、前記一部を除く残りの部分は蛍光体が混合された透明樹脂からなり、
前記透明樹脂からなる前記一部と、蛍光体が混合された透明樹脂からなる前記残りの部分が混在するよう配列されることを特徴とする請求項１に記載の直下方式バックライト装置。
【請求項１５】
基板と、
前記基板の表面に形成された配線パターンと、
前記配線パターンに電気的に連結されるよう装着された複数の発光素子と、
各々の前記発光素子の周囲を取り囲む側壁と、
各々の前記発光素子を封止するよう前記側壁の内側にドーム状で形成された封止部と、
を含むことを特徴とするバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直下方式バックライト装置の面光源に関するものであって、さらに具体的には、発光素子からなる単位面光源をチップオンボード（Ｃｈｉｐ-ｏｎ-Ｂｏａｒｄ）方式で基板に装着することにより、工程を簡素かつ容易に製造できる直下方式バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器産業の発展に伴い、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が次世代ディスプレイ装置として注目されている。上記ＬＣＤは自ら光を発生させないため、通常、ＬＣＤパネルの裏側に光を発生するバックライト装置を備える。
【０００３】
このようなバックライト装置は、側面放出方式（ｅｄｇｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ）と直下方式（ｄｉｒｅｃｔ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）に分けられる。側面放出方式は、光源から出る光を側方に送った後に反射板や散乱パターンを用いて上側に光の経路を変えて液晶パネルに照明を提供する。これに対して、直下方式は液晶パネルの下部に光源を設け、この光源から側方に光を送った後に反射シートを用いて上側に光の経路を変えて液晶パネルに照明を提供することになる。
【０００４】
図１は、従来の技術による直下方式バックライト装置の一例を示した概略図である。
【０００５】
図１の装置１００は、直下方式バックライト装置１０４、平面光学素子１２０および表示素子１０２を含んでいる。直下方式バックライト装置１０４は、基板１０６とその上面に装着された複数の発光ダイオード１０８〜１１８からなる。
【０００６】
発光ダイオード１０８〜１１８から放出された光は、平面光学素子１２０の下部の拡散板１２２により平面光学素子１２０を通るうちに拡散された後、表示素子１０２にバックライト照明を提供する。
【０００７】
このようなバックライト装置１０４は、複数の発光ダイオード１０８〜１１８を一つずつ基板１０６に装着して面光源を形成すべきであるため、工程に多くの時間が所要され、それによって製造コストが上がるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は前述の従来技術の問題を解決するため成されたものであって、本発明の目的は、発光素子からなる単位面光源をチップオンボード方式で基板に装着することにより、工程を簡素かつ容易に製造できる直下方式バックライト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の本発明の目的を達成すべく、本発明は、基板と、上記基板の表面に形成された配線パターンと、上記配線パターンに電気的に連結されるよう装着された複数の発光素子と、上記発光素子を間隔を置いて連続して囲むよう上記発光素子より低い高さで形成された複数の非伝導性側壁と、各々の上記発光素子を封止するよう上記側壁の内側にドーム状で形成された封止部とを含む直下方式バックライト装置を提供することを特徴とする。
【００１０】
本発明の直下方式バックライト装置において、上記配線パターンは、上記基板の上記発光素子が装着された一面に形成され上記発光素子と電気的に連結された上部端子、上記基板の上記一面の反対側の他面に形成された下部端子、および上記上部および下部端子を連結するよう上記基板を貫通して形成された内部連結部を含むことが出来る。
【００１１】
本発明の直下方式バックライト装置において、上記発光素子は、ワイヤボンディング方式またはフリップチップボンディング方式で上記配線パターンに電気的に連結されることが出来る。
【００１２】
本発明の直下方式バックライト装置は、上記封止部の上端とその周りに形成された不透明層または光拡散層をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
上記側壁は、非伝導性材料からなる複数の被覆層からなり、上記非伝導性材料は白色絶縁ペイント（Ｗｈｉｔｅ  ｓｏｌｄｅｒ  ｐａｓｔｅ）または銀色絶縁クリーム（Ｓｉｌｖｅｒ  ｓｏｌｄｅｒ  ｃｒｅａｍ）で適用される。
【００１４】
上記側壁の幅は、上記封止部の直径の１．５乃至３％になるよう構成される。
【００１５】
尚、上記側壁の高さは上記封止部の直径の１乃至１.５％になるよう構成される。
【００１６】
本発明の直下方式バックライト装置において、上記側壁は外壁が内壁側に傾いて上側に行くほど厚さが減少することが出来る。
【００１７】
また上記封止部の高さは、上記封止部の直径の２５乃至３５％になるよう構成され、好ましくは封止部の直径の１／３になるよう構成される。
【００１８】
上記発光素子は、一つの側壁の内側に２つ以上実装される。
【００１９】
上記封止部は、透明樹脂または蛍光体が混合された透明樹脂からなる。
【００２０】
上記封止部は、一部が透明樹脂からなり、一部を除く残りの部分は蛍光体が混合された透明樹脂からなり、透明樹脂からなる一部と、蛍光体が混合された透明樹脂からなる残りの部分が混在するよう配列される。
【発明の効果】
【００２１】
発光素子からなる単位面光源をチップオンボード方式で基板に装着することにより、バックライト装置を簡素かつ容易に製造することができ、それによって製造費用を低減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照してさらに詳しく説明する。図２は、本発明による直下方式バックライト装置１５０の斜視図である。また、図３は、直下方式バックライト装置１５０における単位面光源１００を示した平面図である。また、図４は、図３に示すＡ−Ａ'線に沿って単位面光源１００を切った断面図である。
【００２３】
図２から分かるように、本発明による直下方式バックライト装置１５０は、基板１０２に形成された複数の単位面光源１００で構成される。
【００２４】
各々の単位面光源１００は、図３および図４から分かるように、基板１０２の上面に配線パターンで形成された第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａと基板１０２の底辺に配線パターンで形成された第１下部端子１０４ｃおよび第２下部端子１０６ｃとを含み、第１上部端子１０４ａおよび第１下部端子１０４ｃは第１内部連結部１０４ｂにより相互連結され、第２上部端子１０６ａおよび第２下部端子１０６ｃは第２内部連結部１０６ｂにより相互連結される。第１内部連結部１０４ｂおよび第２内部連結部１０６ｂは好ましくは基板１０２を貫通するよう形成される。
【００２５】
第２上部端子１０６ａには発光素子１２０が装着され第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａと電気的に連結される。発光素子１２０は好ましくは発光ダイオードで、ワイヤ１２２により第１上部端子１０４ａと連結されている。発光素子１２０はまた、ワイヤ（図示せず）で第２上部端子１０６ａと連結されるか、またはソルダボールにより第２上部端子１０６ａと連結されることが出来る。
【００２６】
一方、発光素子１２０に電気を伝達するための手段として第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａ、第１下部端子１０４ｃおよび第２下部端子１０６ｃ、そして第１内部連結部１０４ｂおよび第２内部連結部１０６ｂを形成したが、内部連結部と下部端子を省略し、第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａのみで発光素子１２０に電気を伝達することも可能である。この場合、一対の第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａのうち、例えば第１上部端子１０４ａは、隣接した他の一対の第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａのうち第２上部端子１０６ａと電気的に連結される。
【００２７】
一方、発光素子１２０の周りには側壁１１０が形成されている。側壁１１０は、好ましくは一定幅Ｗと高さＨ２を有するリング状で、連続して一体で形成される。この際、側壁１１０は、第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａと接することになるため、これら間の短絡を防ぐため非伝導性材料で構成される。非伝導性材料の例として、絶縁ペイントの白色絶縁ペイントまたは銀色絶縁クリームで適用されることが好ましい。
【００２８】
側壁１１０の内側には、封止部１３０が上部半球またはドーム状で形成されている。封止部１３０は、発光素子１２０とワイヤ１２２を封止してこれらを外部環境から保護する。封止部１３０は透明度の高い樹脂を使用することが好ましく、さらに好ましくは、黄変などが無く弾性を維持する透明シリコンを用いることが出来る。
【００２９】
封止部１３０は、吐出器（図示せず）などを用いる樹脂吐出作業により形成されるが、吐出器のノズルから側壁１１０の内側に吐出された樹脂は、側壁１１０により塞がるために広がらず、図４に示すように一定高さＨ１でドームまたは上部半球上に膨らんで形成される。このように、樹脂吐出により封止部１３０を所望の形に形成してチップオンボード方式の単位面光源１００を容易に製造し、これにより直下方式バックライト装置１５０を簡素かつ容易に製造することが出来る。即ち従来のように個別の光源、即ち発光ダイオードパッケージを製造した後にこれを基板に一つずつ装着する厄介さを克服することが出来る。
【００３０】
この際、封止部１３０の高さＨ１が高くなると、光抽出効率を高めることが出来る長所はあるものの指向角が狭くなるという短所があり、逆に封止部１３０の高さＨ１が低くなると、指向角は広くなるが光抽出効率が低くなるという短所がある。従って、上記封止部１３０は、指向角と光抽出効率がバランス良く得られるよう、高さが直径の２５乃至３５％となる半球形上で形成されることが好ましく、さらに好ましくは高さが直径の１／３になるよう構成される。
【００３１】
上記封止部１３０は、側壁１１０の高さが高くなるほど高く形成されることが出来る。例えば、上記側壁１１０が３０乃至４０μｍの高さと５ｍｍの内径を有するリング状で形成される場合、上記側壁１１０の内側に透明樹脂を吐出させたとき、上記封止部１３０は直径が５ｍｍで高さが直径の約１／４程度の１．２乃至１．３ｍｍになるよう形成される。これに対して、上記側壁１１０が５０乃至７０μｍの高さと５ｍｍの内径を有するリング状で形成される場合、上記側壁１１０の内側に透明樹脂を吐出させたとき、上記封止部１３０は直径５ｍｍで高さが直径の約１／３程度の１．６乃至１．７ｍｍになるよう形成される。この際、上記透明樹脂に蛍光体が混合される場合、上記封止部１３０の高さは約１０％増加する。
【００３２】
上記封止部１３０は、上記に述べた通り、高さが直径の１／３内外であるとき指向角と光抽出効率をバランス良く得ることが出来るため、上記側壁１１０の高さは上記封止部１３０の直径の１乃至１．５％になるよう構成されることが好ましい。
【００３３】
また、側壁１１０の幅Ｗが広すぎると、側壁１１０を形成するための製造コストが上昇し、側壁１１０の幅Ｗが狭すぎると、側壁１１０の内側に吐出された樹脂が側壁１１０の外側に流れ落ちる恐れがある。さらに、上記側壁１１０が高さより幅が狭く形成されると、上記側壁１１０の製造が非常に困難となる。従って、上記側壁１１０の幅Ｗは上記封止部１３０の直径の１.５乃至３％になるよう形成されることが好ましい。
【００３４】
従来の直下方式バックライト装置に適用される反射板は、下側に行くほど幅が広くなる方向に傾斜して形成され、発光素子が実装される区域が狭く形成されるため、一つの側壁の内側に複数の発光素子を実装することが困難であった。これに対して本発明に適用される側壁１１０は、高さが非常に低く、発光素子が実装される区域を最大限に広く確保することが出来るため、一つの側壁１１０の内側に２つ以上の発光素子１２０を実装することが可能となる。このように一つの側壁１１０の内側に２つ以上の発光素子１２０を実装すると、より高い輝度を得ることが出来るという長所がある。
【００３５】
また、上記側壁１１０の内側に形成される封止部１３０は、透明樹脂のみ吐出されることにより形成されることもでき、特定色座標を有する蛍光体が混合された透明樹脂が吐出されることにより形成されることも出来る。即ち、直下方式バックライト装置１５０は、使用者の選択によって透明な封止部１３０のみ適用されるよう構成されることもでき、蛍光体が混合された封止部１３０のみ適用されるよう構成されることもでき、透明な封止部１３０と蛍光体が混合された封止部１３０が混在するよう構成されることも出来る。この際、透明な封止部１３０と蛍光体が混合された封止部１３０の配列は、直下方式バックライト装置１５０の用途および特性によって自由に変えることが出来る。
【００３６】
図５には、本発明の他の実施形態による単位面光源１００ａが図４に対応する断面で図示される。本実施形態の単位面光源１００ａは、発光素子１２０がフリップチップ方式で装着されたことを除いては前述の単位面光源１００と実質的に同一である。図５において、発光素子１２０は複数のソルダボール１２４により第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａに電気的に連結される。
【００３７】
図６には本発明のさらに他の実施形態による単位面光源１００ｂが図４に対応する断面で図示される。本実施形態の単位面光源１００ｂは、封止部１３０の上端とその周りに不透明層１４０が形成されたことを除いては前述の単位面光源１００と実質的に同一である。
【００３８】
本実施形態において、不透明層１４０は発光素子１２０から出た光が直上方に進行することを遮断して上側に装着される液晶パネル１８０に非常に明るい光点（ｌｉｇｈｔ  ｓｐｏｔ）が形成されることを防ぐ。ここで、不透明層１４０は半透明および反射性を有する材料の層を含む意味として使用している。また、この不透明層１４０を光拡散層に代えても実質的に同一効果を得ることが出来る。
【００３９】
このような不透明層１４０は、封止部１３０の上端に、例えば、不透明材料を薄く塗布したり不透明膜を付着して形成することが出来る。
【００４０】
以下、側壁１１０をさらに詳しく説明する。図７は、側壁１１０の詳細図である。側壁１１０は、同じ幅を有する３つの層１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃからなる。これら層１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは個別の塗布または印刷作業により形成される。例えば、先ず、下層１１０ｃを塗布または印刷して硬化させた後、中間層１１０ｂを塗布または印刷する。中間層１１０ｂが硬化されると、上層１１０ａを最後に塗布または印刷して硬化させる。これら層１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの数は必要に応じて様々であるが、前述のような側壁１１０の厚さによって決まる。即ち、１回目の作業から得られる層の最大の厚さが材料と幅によって決まるため、側壁１１０の所望の厚さから層の数が決まる。側壁１１０の厚さを考慮した際、好ましい層の数は３乃至５個である。
【００４１】
図８には、側壁１１０の変形例が図示される。上記側壁１１０は、白色絶縁ペイントや銀色絶縁クリームを数回にわたって塗布することにより、複数の被覆層になるよう形成されるが、塗布作業が繰り返されるにつれ、図８に図示された通り、自然に下層１１０ｃの幅が最も大きくて上層１１０ａの幅が最も小さく形成される。このように、上記側壁１１０が上に行くほど幅が狭くなるよう形成されると、より安定して第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａの上面に装着できるようになる。この際、側壁１１０の内壁が傾斜して形成されると、封止部１３０が側壁１１０に沿って外側に流れる恐れがあるため、上記側壁１１０の内壁は、第１上部端子１０４ａおよび第２上部端子１０６ａから垂直を成して外壁は上に行くほど内壁側に傾いた形で形成されることが好ましい。
【００４２】
図９は、本発明による直下方式バックライト装置を含む液晶表示装置の概略図である。
【００４３】
図９に図示した通り、本発明の直下方式バックライト装置１５０は、拡散板１６０、プリズムシート１７０および液晶パネル１８０などを含む液晶表示装置に用いられる。このように構成すると、バックライト装置１５０の単位面光源１００から放出された光は、拡散板１６０とプリズムシート１７０を通じて液晶パネル１８０にバックライト照明を提供することになる。
【００４４】
以上に説明した本発明の好ましい実施形態によれば、下記の直下方式バックライト装置の製造方法並びにバックライト装置を提供することができることは明らかである。すなわち、基板を準備する段階と、当該基板の表面に配線パターンを形成する段階と、形成した当該配線パターンに電気的に連結されるように複数の発光素子を装着する段階と、上記発光素子が間隔を置いて連続して囲まれるように当該発光素子より低い高さで複数の非伝導性側壁を形成する段階と、各々の上記発光素子を封止するように上記側壁の内側にドーム状の封止部を形成する段階とを含む直下方式バックライト装置の製造方法が提供される。また、基板と、当該基板の表面に形成された配線パターンと、当該配線パターンに電気的に連結されるよう装着された複数の発光素子と、各々の上記発光素子の周囲を取り囲む側壁と、各々の上記発光素子を封止するよう上記側壁の内側にドーム状で形成された封止部とを含むことを特徴とするバックライト装置が提供される。
【００４５】
上記では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野において通常の知識を有している者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正および変更出来ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の技術による直下方式バックライト装置の一例を示した概略図である。
【図２】本発明による直下方式バックライト装置１５０の斜視図である。
【図３】本発明による直下方式バックライト装置１５０における単位面光源１００を示した平面図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ'線に沿って単位面光源１００を切った断面図である。
【図５】本発明による単位面光源の他の実施形態を図４に対応する断面で示した図面である。
【図６】本発明による単位面光源のさらに他の実施形態を図４に対応する断面で示した図面である。
【図７】図４の側壁１１０の詳細図である。
【図８】図７の側壁１１０の変形例を示した断面図である。
【図９】本発明による直下方式バックライト装置を含む液晶表示装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  装置
１００、１００ａ、１００ｂ  単位面光源
１０２  基板
１０４ａ  第１上部端子
１０６ａ  第２上部端子
１０４ｂ  第１内部連結部
１０６ｂ  第２内部連結部
１０４ｃ  第１下部端子
１０６ｃ  第２下部端子
１１０  側壁
１２０  発光素子
１２２  ワイヤ
１２４  ソルダボール
１３０  封止部
１４０  不透明層
１５０  直下方式バックライト装置
１６０  拡散板
１７０  プリズムシート
１８０  液晶パネル
【図１】
2008021650.tif 000003
【図２】
2008021650.tif 000004
【図３】
2008021650.tif 000005
【図４】
2008021650.tif 000006
【図５】
2008021650.tif 000007
【図６】
2008021650.tif 000008
【図７】
2008021650.tif 000009
【図８】
2008021650.tif 000010
【図９】
2008021650.tif 000011