(57)【要約】【課題】発光ダイオードを用いたアレイ光源及びこれを含むバックライトユニットを提供する。【解決手段】本発明の一実施例による発光ダイオードを用いたアレイ光源は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記発光ダイオードが実装され、前記発光ダイオードの各々に信号を伝達するための配線が形成された配線基板と、を含むアレイ光源であって、前記配線基板は複数のサブレイヤを含み、前記配線は二つ以上の配線グループに分かれて、前記配線基板上で互いに異なるサブレイヤに分離形成されることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記発光ダイオードが実装され、前記発光ダイオードの各々に信号を伝達するための配線が形成される配線基板と、を含むアレイ光源であって、
前記配線基板は複数のサブレイヤを含み、前記配線は二つ以上の配線グループに分かれて、前記配線グループ別に、前記配線基板上で互いに異なるサブレイヤに分離形成されることを特徴とする発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項２】
前記配線は、前記発光ダイオードの出射光の色を基準にして複数の配線グループに分かれて、前記互いに異なるサブレイヤに分離形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項３】
前記二つ以上の配線グループのうち、前記配線基板の内層となるサブレイヤに形成された配線グループは、前記配線基板の表面に実装された前記発光ダイオードとビアホールを通して電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項４】
前記配線基板は、熱可塑性樹脂基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：polyethersulfone）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）、及び液晶高分子（liquid crystal polymer）の何れか一つまたはこれらの組み合せであることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂基板は、ガラス繊維が添加された熱可塑性樹脂で製作されることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項７】
前記配線基板は、バータイプ（bar type）で製作され、前記複数の発光ダイオードが前記配線基板に一列に配列されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いたアレイ光源。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の発光ダイオードを用いた複数のアレイ光源が隣接配置されて発光するように製作されるバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置に関するもので、より詳細には、発光ダイオードを用いたアレイ光源及びこれを含むバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）などのようなディスプレイ装置において、バックライト用光源として使用されてきた冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ、Cold Cathode Fluorescent Lamp）は水銀ガスを用いるため、環境汚染を誘発し易く、応答速度が遅く、色再現性が低いだけでなく、バックライトユニットの軽薄短小化にも適合ではないという短所がある。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、環境に優しく、数ナノ秒の応答速度で高速応答が可能であるので映像信号ストリームに効果的であり、インパルシブ駆動（impulsive driving）が可能である。また、発光ダイオードは、色再現性に優れるので、赤色、緑色、青色のＬＥＤの光量を調整して輝度、色温度などを自由に変更することができるし、それだけでなく、ＣＣＦＬの利用に比べて、バックライトユニットの軽薄短小化にも、より好適であるという長所を有しているので、最近、液晶表示装置などのバックライト用光源として積極的に採用されている。
【０００４】
しかし、発光ダイオードを用いた光源及びバックライトユニットにおいて、それを採用する液晶表示装置を、より小型化、薄型化し、製品競争力を確保するために、軽薄短小化する方法が今でも求められている。従来技術によれば、発光ダイオードの駆動のために形成される全ての配線が、配線基板の同一平面（同一レイヤ）上に配置されるため、基板のサイズを縮めることで、製作される光源及びバックライトユニットの全体サイズを小型化するには限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、軽量化、薄型化、小型化が可能な発光ダイオードを用いたアレイ光源及びバックライトユニットを提供することにその目的がある。
【０００６】
本発明の他の目的は、発光強度、発光効率を大きく高めることができる発光ダイオードを用いたアレイ光源及びバックライトユニットを提供することである。
【０００７】
本発明のまた他の目的は、光源及びバックライトを製作する際に、設計上の柔軟性及びデザイン上の柔軟性を、より拡大できる発光ダイオードを用いたアレイ光源及びバックライトユニットを提供することである。
【０００８】
本発明以外の目的は、下記の説明により容易く理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記発光ダイオードが実装され、前記発光ダイオードの各々に信号を伝達するための配線が形成されている配線基板と、を含むアレイ光源であって、前記配線基板は複数のサブレイヤを含み、前記配線は二つ以上の配線グループに分かれて、前記配線基板上で互いに異なるサブレイヤに分離形成されることを特徴とする発光ダイオードを用いたアレイ光源が提供される。
【００１０】
ここで、前記配線は、前記発光ダイオードの出射光の色を基準にして複数の配線グループに分かれて、前記互いに異なるサブレイヤに分離形成されることができる。
【００１１】
ここで、前記二つ以上の配線グループのうち、前記配線基板の内層となるサブレイヤに形成される配線グループは、前記配線基板の表面に実装されている前記発光ダイオードとビアホールを通して電気的に接続することができる。
【００１２】
ここで、前記配線基板としては熱可塑性樹脂基板を使用することができる。前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：polyethersulfone）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）、及び液晶高分子（liquid crystal polymer）の何れか一つまたはこれらの組み合せであればよい。
【００１３】
ここで、前記熱可塑性樹脂基板は、ガラス繊維が添加された熱可塑性樹脂から製作され得る。
【００１４】
ここで、前記配線基板はバータイプで製作され、前記複数の発光ダイオードは前記配線基板に一列に配列されればよい。
【００１５】
本発明の他の実施形態によれば、前記発光ダイオードを用いた複数のアレイ光源が隣接配置されて発光するように製作されるバックライトユニットが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例による発光ダイオードを用いたアレイ光源及びバックライトユニットによれば、軽量化、薄型化、小型化が可能であり、発光強度、発光効率を大きく高めることができる。
【００１７】
また、本発明の実施例によれば、光源及びバックライトを製作する際に、設計上の柔軟性及びデザイン上の柔軟性を、より拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１９】
「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いることに過ぎなく、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。例えば、本発明の権利範囲内における第１構成要素は第２構成要素であると命名されることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素であると命名されることができる。「及び」／「または」という用語は、複数の関連のある記載項目の組合または複数の関連のある記載項目のうち何れかの項目を含む。
【００２０】
ある構成要素が他の構成要素に「連結」あるいは「接続」されていると記載された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもでき、中間に他の構成要素が存在することもできると理解しなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」あるいは「直接接続」されていると記載された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解しなければならない。
【００２１】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００２２】
他に定義しない限り、技術的または科学的用語を含んで、ここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる予め定義しているような用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有すると解釈すべきで、本願で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的意味に解釈しない。
【００２３】
以下、本発明を詳細に説明するに当たって、本発明の理解を容易にするために、先ず、図１から図３を参照して本発明に係る発光ダイオードを用いたアレイ光源について説明する。
【００２４】
図１は、発光ダイオードを用いたバータイプのアレイ光源の一例を示す分解斜視図であり、図２は、図１に示されたアレイ光源の側断面図である。
【００２５】
図１及び図２を参照すると、アレイ光源１００は、バータイプの配線基板１１０、複数の発光ダイオード１２０、反射部１３０、モルディング部１３５、及びレンズ１４０を含む。
【００２６】
配線基板１１０は、一方向に長く伸びたバータイプで製作される。配線基板１１０の一面１１１には、発光ダイオード１２０の各実装位置に対応して具備される複数のパッド１１２、及び、発光ダイオード１２０の駆動の際に必要とされる電気信号の伝達のために具備される配線（図示せず）が形成される。
【００２７】
ここで、配線は、発光ダイオード１２０との電気的接続が可能となるように、導電性物質などによる所定の回路パターンを用いて、配線基板１１０の任意の一面（図１での配線基板１１０の一面１１１）に実際に設けられるが、単に図面の便宜上、配線基板１１０の一面１１１上に形成された配線パターンに対する直接的な表示は省略する。これは後述する図３及び図４により明確に理解できよう。
【００２８】
複数の発光ダイオード１２０は、配線基板１１０の一面１１１に相互離隔して一列に配置される。発光ダイオード１２０は、配線基板１１０の一面１１１上に具備されたパッド１１２に直接載置して実装してもよく、図面に示すように、任意の媒介体（例えば、ベース１１５など）を介在して実装してもよい。ベース１１５として熱伝導性または放熱性に優れた物質を用いると、発光ダイオード１２０の動作の際に発生する熱を外部へ容易に放出することができ、この場合、ベース１１５は一種のヒットシンク（heat sink）として機能する。ここで、発光ダイオード１２０は、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングなどにより配線基板１１０上に実装されるが、これは本発明の核心特徴とは無関係な部分であり、公知技術に該当するので、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
反射部１３０は、配線基板１１０の縁に沿って位置し、発光ダイオード１２０から出射された各方向の光が上側方向に向かうようにする役割を担う。このため、反射部１３０には、発光ダイオード１２０の実装面を基準にして所定角度だけ傾いた傾斜面が具備され、これらの傾斜面により複数の発光ダイオード１２０が完全に囲まれる形態を有するように製作される。反射部１３０の各傾斜面には、光反射特性を有する物質がコーティングされるか、または反射板が取り付けられてもよく、このようにして、傾斜面の傾斜角に応じて出射光の角度が決まることになる。
【００３０】
モルディング部１３５は、発光ダイオード１２０を保護し、かつ、発光ダイオード１２０の実装のために用いられたボンディング手段（図示せず）が本来の形態をそのまま維持するように固定する役割をする。通常、モルディング部１３５は、エポキシモルディング化合物（ＥＭＣ：Epoxy Molding Compound）などのようなモルディング樹脂でモルディングされるが、前記モルディング樹脂と蛍光物質との混合樹脂でモルディングされる場合には、発光特性または発光効率をさらに増加させる機能もする。
【００３１】
レンズ１４０は、反射部１３０及びモルディング部１３５の上部に位置し、発光ダイオード１２０から生成された光を外部へ出射させる役割をする。このとき、レンズ１４０は、下部から入射された光を特定方向に屈折させることができる構造であれば、図１に示された形態以外にも多様な形態を有することができる。
【００３２】
図３は、本発明による発光ダイオードを用いたアレイ光源で採用する配線方式の比較対象となる他の配線方式の例を示す図面である。すなわち、図３は、従来技術による配線方式を示している。
【００３３】
図３を参照すると、バータイプの配線基板１１０の一面１１１には、複数の赤色ＬＥＤ１２１、緑色ＬＥＤ１２２、青色ＬＥＤ１２３が一列に配置されている。ここで、同色のＬＥＤ間は電気的に直列接続され、異色のＬＥＤ間は電気的に並列接続される。すなわち、赤色ＬＥＤ１２１相互間は赤色ＬＥＤ配線１５１を介して駆動部２２０の赤色駆動回路２２１に直列接続されており、緑色ＬＥＤ１２２相互間は緑色ＬＥＤ配線１５２を介して緑色駆動回路２２２に直列接続されており、青色ＬＥＤ１２３相互間は青色ＬＥＤ配線１５３を介して青色駆動回路２２３に直列接続されている。そして、赤色駆動回路２２１、緑色駆動回路２２２、青色駆動回路２２３の相互間は、一端子ずつだけ共通接地（common ground）処理されるので、異色のＬＥＤ間は並列接続することになる。上述した配線原理、すなわち、同色のＬＥＤ間の直列接続、及び、異色のＬＥＤ間の並列接続という配線原理は、本発明にも同じく適用可能である。しかし、従来技術に係る配線方式は、後述する本発明の配線方式に比して、下記のような問題点がある。
【００３４】
従来の配線方式は、全ての配線を配線基板１１０の一平面、すなわち一つの同一平面上に配置・形成するため、配線基板１１０のサイズや面積の小型化に限界があった。これは、安定した信号伝達のためには、配線基板１１０の設計の際に、レイアウト設計規則（layout design rule）に従う最小仕様、例えば、断線を防止するために要求される最小線幅（minimum line width）、信号が異なっている隣接配線間の接線を防止するために要求される最小間隔（minimum spacing）などを守らなければならないからである。したがって、同一基板の面積に配置可能な配線数は制限されるので、基板に配置する配線数が増加するほど、これに比例して必要な基板の面積も増加することになる。
【００３５】
また、従来技術によれば、配線基板１１０としては、通常、強度に優れた特性を持つセラミック材質の基板を用いてきた。しかし、セラミック材質の基板は、強度に優れた特性は持っているが、反面、配線線幅及び基板厚さの縮小には多くの困難があった。
【００３６】
上述した理由のため、配線基板１１０の一平面上に必要な配線パターンの全てを配置、形成する従来の配線方式や、セラミック材質のような従来の基板材質により製作された光源、バックライトユニット、及びこれを含む液晶表示装置は、軽薄短小を指向する最近の傾向に適合しない。
【００３７】
上述した問題点を解決するために、以下に本発明の配線方式を詳細に説明する。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例に係る発光ダイオードを用いたアレイ光源及びその配線方式を説明するための図面である。
【００３９】
図４を参照すると、本発明の一実施例に係る発光ダイオードを用いたアレイ光源は、複数の発光ダイオード１２０と、発光ダイオード１２０が実装され、発光ダイオード１２０の各々に信号を伝達するための配線１５１，１５２，１５３が形成された配線基板１１０とを含む。ここで、配線基板１１０は、図１に示されたようにバータイプに製作されてもよく、複数の発光ダイオード１２０はバータイプの配線基板１１０の長手方向に沿って一列に配列されてもよい。
【００４０】
本発明の配線基板１１０は、複数のサブレイヤ（sub−layer）を有するように製作される。例えば、配線基板１１０は、図４に示すように、第１サブレイヤ１１０−１、第２サブレイヤ１１０−２、第３サブレイヤ１１０−３を有するように製作できる。このように配線基板１１０を複数のサブレイヤを有するように製作する理由は、発光ダイオード１２０と電気的に接続して信号を伝達するための配線を配線基板１１０に設ける際に、互いに異なる平面（すなわち、互いに異なるサブレイヤ）に分離配置するためである。
【００４１】
このため、発光ダイオード１２０の駆動のために配置される全ての配線は、複数の配線グループに分かれ、区分された配線グループ別に配線基板１１０の互いに異なるサブレイヤに分離配置される。このような配線グループ別に配線を分離配置するには次のような基準、方式が適用できる。
【００４２】
例えば、図４に示すように、複数の発光ダイオード１２０が各々一つ以上の赤色ＬＥＤ１２１、緑色ＬＥＤ１２２、青色ＬＥＤ１２３で構成されている場合、配線は発光ダイオード１２０の出射光の色を基準にして三つの配線グループに分かれて、配線基板１１０の互いに異なるサブレイヤに分離配置されられる。すなわち、第１配線グループの緑色ＬＥＤ配線１５２は第１サブレイヤ１１０−１上に、第２配線グループの赤色ＬＥＤ配線１５１は第２サブレイヤ１１０−２上に、第３配線グループである青色ＬＥＤ配線１５３は第３サブレイヤ１１０−３上に分離配置される方式がその一例である。この場合、配線グループ中、配線基板１１０の内層となるサブレイヤに配置された配線グループ（図４の赤色ＬＥＤ配線１５１、青色ＬＥＤ配線１５３参照）は、配線基板１１０の表面に実装された発光ダイオード１２０とは、それぞれビアホール１５１ａ，１５３ａを通して電気的に接続することができる。
【００４３】
但し、本発明の配線グループの分類方法としては、上述した色別分類基準以外にも他の分類基準が適用できることは勿論である。例えば、総配線数を基準にして、配線を同等に分離する方式などがある。また、色別分類基準においても、同色当たり二つ以上の配線小グループに分け、これらの小グループ間にもサブレイヤを別にして分離配置することもできるし、色別分類基準と配線数別分類基準とを混用することもできる。例えば、ベイヤーパターン（Bayer pattern）に応じて具備された緑色ＬＥＤの数、赤色ＬＥＤの数、青色ＬＥＤの数が２：１：１の比率を有する場合、緑色ＬＥＤ配線を一つの配線グループにし、赤色及び青色ＬＥＤ配線を他の一つの配線グループにして、二つのサブレイヤ上に分離配置することもできる。勿論、赤色及び青色ＬＥＤ配線を一つの配線グループとして分類しても、赤色ＬＥＤ配線と青色ＬＥＤ配線とは、同一サブレイヤ上では接線されないように配置しなくてはならない。
【００４４】
以上のように、本発明による配線分離方式を採用すると、配線基板１１０の同一平面内に全ての配線を配置した従来の配線方式に比して、配線基板１１０のサイズや、面積を減らすことができるという利点がある。したがって、これにより製作されたアレイ光源及びバックライトユニット、そしてこれを含む液晶表示装置の小型化に供することができ、このため、大型ディスプレイ装置は勿論、小型の携帯ディスプレイ装置、例えば、携帯電話、ＰＭＰ、ＵＭＰＣなどにも適切に適用できるという利点がある。
【００４５】
また、本発明の配線分離方式を採用すると、従来に比して素子配置空間に余裕が生じていて、より多い発光ダイオードを実装することができ、同一基板の面積を基準にしてもその発光強さまたは発光効率を大きく高めることができるという利点もある。
【００４６】
しかし、本発明に係る配線分離方式は、複数のサブレイヤを設けた配線基板１１０を必要とするため、基板の厚さが増加する可能性があり、これは最近の薄型化の傾向に向いていない側面もある。したがって、基板厚さの増加を防ぐために、本発明の一実施例では、配線基板１１０を熱可塑性樹脂を基盤にして製作している。
【００４７】
本発明の一実施例において、配線基板１１０の材質となる熱可塑性樹脂には、高機能性エンジニアリングプラスチックとして知られているポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：polyethersulfone）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）と、耐熱性及び強度に優れた液晶高分子（liquid crystal polymer）などがある。また、上述した熱可塑性樹脂の中の二つ以上の組み合せからなる物質を用いることもできる。また、物理的な剛性や弾性などの向上のために、上述した熱可塑性樹脂にガラス繊維（glass clothes）をさらに添加してもよく、放熱機能の向上のために、熱伝導性に優れたセラミックフィラーをさらに添加してもよい。
【００４８】
上述した熱可塑性樹脂を基盤にした基板は、従来配線基板として主に用いられたセラミック材質の基板に比して、多層にする際にも全体ユニット（アレイ光源、バックライトユニットまたはこれを含む液晶表示装置）の厚さが増加することなく、薄く製作できるため、薄型化に大きく供することができる。
【００４９】
以上のように、本発明の一実施例に係る配線分離方式に応じて製作された発光ダイオードを用いたアレイ光源について説明したが、本発明の他の実施例として、例えば、図４に示されたアレイ光源が、図５に示すように、複数隣接配置（図５の１００−１〜１００−８参照）されることにより、一つのバックライトユニット３００（図５の３００参照）を具現できることは言うまでもない。すなわち、バックライトユニットは、通常、その光源の位置に応じて、液晶パネルの側面に長いバータイプで位置して液晶パネルの全面に光を照射するエッジ型バックライトと、液晶パネルの下部に位置して液晶パネルとほぼ同じ面積を有する面光源として光を照射する直下型バックライト（図５参照）とに分けられることができ、本発明の一実施例に係るアレイ光源はエッジ型、直下型を問わずに適用できる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】発光ダイオードを用いたバータイプのアレイ光源の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示されたアレイ光源の側断面図である。
【図３】本発明による発光ダイオードを用いたアレイ光源で採用している配線方式の比較対象となる他の配線方式の例を示す図面である。
【図４】本発明の一実施例による発光ダイオードを用いたアレイ光源及びそれに採用された配線方式を説明するための図面である。
【図５】本発明によるアレイ光源を用いて製作されたバックライトユニットの一実施例を示す図面である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  アレイ光源
１１０  配線基板
１２０  発光ダイオード
１１０−１  第１サブレイヤ
１１０−２  第２サブレイヤ
１１０−３  第３サブレイヤ
１２１  赤色ＬＥＤ
１２２  緑色ＬＥＤ
１２３  青色ＬＥＤ
１５１  赤色ＬＥＤ配線
１５２  緑色ＬＥＤ配線
１５３  青色ＬＥＤ配線
【図１】
2009135402.tif 000003
【図２】
2009135402.tif 000004
【図３】
2009135402.tif 000005
【図４】
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【図５】
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