JP2005038776A - 導光板およびその製造方法、面発光装置、ならびに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学機器の薄型化を実現することが可能な導光板を提供する。
【解決手段】 透光性の導光板本体１の一側面１Ｓに複数のフリップチップＬＥＤ素子２が設けられた導光板１０を構成する。このフリップチップＬＥＤ素子２の厚さは従来の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の厚さよりも小さいため、このフリップチップＬＥＤ素子２の厚さに基づいて決定される導光板本体１の厚さは、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の厚さに基づいて決定される従来の導光板の厚さよりも小さくなる。したがって、フリップチップＬＥＤ素子２の薄型構造に基づいて導光板１０が薄型化されるため、この導光板１０を搭載した光学機器（例えば液晶表示装置）の薄型化を実現することが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、面発光する導光板およびその製造方法、その導光板を備えた面発光装置、ならびにその面発光装置を備えた液晶表示装置に関する。

近年、多様な表示機構を有する表示装置が知られており、中でも薄型化が可能な液晶表示装置が普及し始めている。この液晶表示装置は、液晶の駆動機構を利用して映像を表示するものであり、例えば、バックライト用光源として面発光装置を備えている。

図２３は、従来の液晶表示装置１００の斜視構成を表している。この液晶表示装置１００は、図２３に示したように、映像を表示する液晶表示パネル２００と、この液晶表示パネル２００に対向配置され、その液晶表示パネル２００に向けて面発光する面発光装置３００とを備えている。この面発光装置３００は、主に、面発光用の導光板３１０および光源３２０と、これらの導光板３１０および光源３２０を挟んで液晶表示パネル２００と反対側に配設された反射シート３３０と、導光板３１０および光源３２０と液晶表示パネル２００との間に配設されたプリズムシート３４０および光拡散シート３５０とを備えており、すなわち液晶表示パネル２００から遠い側から順に反射シート３３０、導光板３１０および光源３２０、プリズムシート３４０および光拡散シート３５０がこの順に積層された構成を有している。

光源３２０は、例えば、Ｌ字型の配線基板３２１の一面に複数の樹脂パッケージ型発光ダイオード（Light Emitting Diode）素子（以下、単に「ＬＥＤ素子」という。）３２２が配列実装された構成を有しており、一連の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２が導光板３１０の一側面３１０Ｓに対向するように配置されている。導光板３１０のうち、反射シート３３０と対向する側の面には、例えば、光の反射効率を向上させるための反射パターン（図示せず）が設けられている。なお、配線基板３２１の一端部には、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２に給電するための給電端子３２３が設けられている。

この液晶表示装置１００では、光源３２０の各樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２から発生した光が一側面３１０Ｓから導かれることにより導光板３１０が面発光すると、その面発光時の光が液晶表示パネル２００へ導かれるため、液晶表示パネル２００において液晶の駆動機構に伴う光の透過または非透過現象を利用して映像が再現される。

図２４および図２５は図２３に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の構成を拡大して表しており、図２４は斜視構成を示し、図２５は図２４に示した主要部のＸＹ面に沿った断面構成を示している。この樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２は、主に、リフレクタ機能を兼ねるモールド樹脂３０１により覆われ、両側に部分的に露出したアノード電極３０２およびカソード電極３０３と、このアノード電極３０２と電気的に接続されたベアチップＬＥＤ素子３０４と、モールド樹脂３０１内に埋設された透光性封止樹脂３０５とを含んで構成されており、矢印Ｙ１の方向へ光を出射するものである。このベアチップＬＥＤ素子３０４のｐ型電極層（図示せず）はワイヤ３０６Ａを介してアノード電極３０２にワイヤボンディングされており、ｎ型電極層（図示せず）はワイヤ３０６Ｂを介してカソード電極３０３にワイヤボンディングされている。なお、図２５では図示しないが、例えば、ベアチップＬＥＤ素子３０４または透光性封止樹脂３０５には、発光波長変換用の蛍光体、顔料または染料などが設けられる場合もある。

図２６は、図２５に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２を構成するベアチップＬＥＤ素子３０４およびその周辺構造の断面構成を拡大して表している。また、図２７および図２８は、ベアチップＬＥＤ素子３０４の実装手順を説明するためのものであり、図２６に対応した断面構成を示している。ベアチップＬＥＤ素子３０４は、図２６に示したように、給電用の配線基板３２４上にマウントされている。このベアチップＬＥＤ素子３０４は、主に、透光性基板３０４１と、発光化合物層３０４２と、この発光化合物層２０４２上に部分的に設けられた補助電極層３０４３とがこの順に積層された構成を有している。この補助電極層３０４３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透光性または半透光性材料により構成されている。このベアチップＬＥＤ素子３０４のうち、補助電極層３０４３上にｐ型電極層３０４４Ａが設けられており、発光化合物層３０４２の露出面上にｎ型電極層３０４４Ｂが設けられている。このｐ型電極層３０４４Ａは、配線基板３２４上に設けられた給電用の接続端子３２５Ａとワイヤ３０６Ａを介して接続された上で、さらに接続端子３２５Ａを介してアノード電極３０２（図２５参照）に接続されており、ｎ型電極層３０４４Ｂは、接続端子３２５Ａと共に配線基板３２４上に設けられた接続端子３２５Ｂとワイヤ３０６Ｂを介して接続された上で、さらに接続端子３２５Ｂを介してカソード電極３０３（図２５参照）に接続されている。なお、図２５では、配線基板３２４および接続端子３２５Ａ，３２５Ｂの図示を省略している。

このベアチップＬＥＤ素子３０４を配線基板３２４に実装する際には、まず、図２７に示したように、配線基板３２４上の接続端子３２５Ａ，３２５Ｂ間の領域に、その配線基板３２４に対して透光性基板３０４１が対向するようにベアチップＬＥＤ素子３０４を位置合わせする。続いて、図２８に示したように、ベアチップＬＥＤ素子３０４を配線基板３２４にダイボンディングすることによりマウントする。最後に、図２６に示したように、ワイヤ３０６Ａを使用してｐ型電極層３０４４Ａを接続端子３２５Ａにワイヤボンディングすると共に、ワイヤ３０６Ｂを使用してｎ型電極層３０４４Ｂを接続端子３２５Ｂにワイヤボンディングすることにより、ベアチップＬＥＤ素子３０４の実装が完了する。

図２５に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２は、例えば、図２９に示したように、上記したベアチップＬＥＤ素子３０４に代えて、フリップチップＬＥＤ素子３０７を含んで構成される場合もある。このフリップチップＬＥＤ素子３０７は、アノード電極３０２およびカソード電極３０３に面する側に電極層、すなわちｐ型電極層３０７１Ａおよびｎ型電極層３０７１Ｂを有しており、ワイヤボンディングを要するベアチップＬＥＤ素子３０４とは異なり、ｐ型電極層３０７１Ａおよびｎ型電極層３０７１Ｂがそれぞれアノード電極３０２およびカソード電極３０３に直接接合された構成を有している。なお、図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２に関する上記以外の構成は、図２５に示した場合と同様である。

図３０は、図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２のうちのフリップチップＬＥＤ素子３０７およびその周辺構造の断面構成を拡大して表している。このフリップチップＬＥＤ素子３０７は、図３０に示したように、上記したｐ型電極層３０７１Ａおよびｎ型電極層３０７１Ｂと、発光化合物層３０７２と、透光性基板３０７３とがこの順に積層された構成を有している。このフリップチップＬＥＤ素子３０７は、最下層として設けられたｐ型電極層３０７１Ａおよびｎ型電極層３０７１Ｂを通じて給電されることにより、矢印Ｙ１の方向へ光を出射する。

なお、液晶表示装置に関しては、既に多様な構成が知られている。具体的には、例えば、光源装置から発生した光が導光板へ入射する際の光の放射角を制御するために、光源装置または導光板に光放射角制御用の光学手段が設けられた液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６２９１３号公報

ところで、最近では、液晶表示装置を搭載した新たな光学機器、具体的にはデジタルスチルカメラやカメラ機能を備えた携帯電話機などが登場し、この種の光学機器の普及が急速に広まっている。この種の光学機器の開発分野では、使用時の取り扱いやすさを考慮して小型化、具体的には薄型化が進められており、これに伴って液晶表示装置の薄型化が要望されている。しかしながら、従来は、液晶表示装置の薄型化が要望されているにもかかわらず、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子を使用する上では既に物理的なサイズダウンが限界であるため、自ずと光学機器の薄型化にも限界が生じていた。このことから、光学機器の薄型化が急速に進行している今日の市場動向を考慮すれば、その光学機器の薄型化を実現することが可能な液晶表示装置の薄型化技術の確立は急務である。この場合には、さらに、液晶表示装置の量産性を確保するために、その液晶表示装置を容易かつ安定に製造することが可能な製造技術の確立も重要である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、光学機器の薄型化を実現することが可能な導光板およびその導光板を備えた面発光装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、上記した導光板を容易かつ安定に製造することが可能な導光板の製造方法を提供することにある。

さらに、本発明の第３の目的は、薄型化を実現することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係る導光板は、光を導いて面発光させるための導光板本体を備え、この導光板本体の一側面に光を発生させる光源が設けられているものである。

また、本発明に係る導光板の製造方法は、透光性樹脂を使用して導光板本体を形成する第１の工程と、この導光板本体の一側面に光源を形成する第２の工程とを含み、導光板本体の一側面に光源が設けられた導光板を製造するようにしたものである。

また、本発明に係る面発光装置は、光を発生させる光源とこの光源から発生した光を導いて面発光させるための導光板本体とを有する導光板を備え、光源が導光板本体の一側面に設けられているものである。

また、本発明に係る液晶表示装置は、光を発生させる光源とこの光源から発生した光を導いて面発光させるための導光板本体とを有する導光板を含んで構成された面発光装置を備え、光源が導光板本体の一側面に設けられているものである。

本発明に係る導光板では、導光板本体の一側面に光源が設けられているため、その導光板本体の厚さが光源の厚さに基づいて決定される。これにより、例えば、従来の光源よりも薄型の光源を使用して導光板本体を構成すれば、その薄型の光源の厚さに基づいて決定される導光板本体の厚さは従来の光源の厚さに基づいて決定される導光板の厚さよりも小さくなる。

また、本発明に係る導光板の製造方法では、導光板を製造するために、既存の成形技術および接合技術のみを使用し、新規かつ煩雑な加工技術を使用しない。

また、本発明に係る面発光装置では、本発明の導光板を備えるため、その導光板の薄型化に基づいて面発光装置全体が薄型化される。

また、本発明に係る液晶表示装置では、本発明の面発光装置を備えるため、その面発光装置の薄型化に基づいて液晶表示装置全体が薄型化される。

本発明に係る導光板によれば、例えば、薄型の光源を使用することにより、その薄型の光源に基づいて導光板本体が薄型化されるため、導光板全体が薄型化される。したがって、この導光板を搭載した光学機器の薄型化を実現することができる。

また、本発明に係る導光板の製造方法によれば、既存の成形技術および接合技術のみを使用して導光板を再現性よく形成することが可能なため、その導光板を容易かつ安定に製造することができる。

また、本発明に係る面発光装置によれば、導光板の薄型化に基づいて装置全体が薄型化される。したがって、この面発光装置を搭載した光学機器の薄型化を実現することができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、面発光装置の薄型化に基づいて装置全体が薄型化されるため、薄型化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る導光板の構成について説明する。図１〜図３は導光板１０の構成を表しており、図１は斜視構成、図２は平面構成、図３は側面構成をそれぞれ示している。

この導光板１０は、例えば液晶表示装置などの光学機器に搭載されるものであり、図１〜図３に示したように、光を導いて面発光させるための導光板本体１を備え、この導光板本体１の一側面１Ｓに、光を発生させる光源としての複数のフリップチップＬＥＤ素子２が設けられた構成を有している。なお、図１〜図３では、複数のフリップチップＬＥＤ素子２として、例えば、３つのフリップチップＬＥＤ素子２Ａ，２Ｂ，２Ｃが設けられている場合を示している。

導光板本体１は、図１〜図３に示したように、実質的に導光板１０の主要部を構成するものであり、例えば、透光性の樹脂材料により構成されている。この導光板本体１の一側面１Ｓには、例えば、フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを埋め込むための３つの窪み１Ｋが所定の間隔ごとに設けられている。なお、窪み１Ｋの設置個数は必ずしも３つに限らず、フリップチップＬＥＤ素子２の設置個数に応じて自由に変更可能である。

フリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）は、面発光用の光の発生源であり、フリップチップボンディングを使用して配線基板（図１〜図３では図示せず。後述する図９参照。）に実装可能な特徴的な構成を有するＬＥＤ素子である。このフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃは、図１〜図３に示したように、導光板本体１に面する側と反対側（すなわち配線基板に面する側）にｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂを有しており、導光板本体１の一側面１Ｓに設けられた窪み１Ｋにｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂが露出するように埋設されている。このフリップチップＬＥＤ素子２の詳細な構成については後述する。なお、フリップチップＬＥＤ素子２の設置個数は必ずしも３個に限らず、自由に変更可能である。

次に、図１〜図４を参照して、フリップチップＬＥＤ素子２の詳細な構成について説明する。図４はフリップチップＬＥＤ素子２の断面構成を拡大して表しており、図１〜図３に示したＸＹ面に沿った断面を示している。

フリップチップＬＥＤ素子２は、例えば、図４に示したように、上記したｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂと、例えば量子井戸構造を有する窒化物半導体を含んで構成された発光化合物層２２と、例えばサファイアや炭化珪素（ＳｉＣ）などにより構成された透光性基板２３とがこの順に積層された積層構造を含んで構成されており、矢印Ｙ２の方向へ光を出射させるものである。すなわち、フリップチップＬＥＤ素子２では、発光化合物層２２の下面にｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂが設けられている。

次に、図１〜図４を参照して、導光板１０の面発光機構について説明する。この導光板１０では、図１〜図３に示したように、図示しない配線基板からｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂを通じて一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに給電されると、図４に示したように、各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃの発光化合物層２２から発生した光が矢印Ｙ２の方向へ出射されて導光板本体１へ導かれる。これにより、導光板本体１が面発光する。

次に、図１〜図６を参照して、導光板１０の製造方法について説明する。図５および図６は導光板１０の製造工程を説明するためのものであり、いずれも図１に対応した斜視構成を示している。

導光板１０を製造する際には、まず、例えば、図５に示したように、金型などの成形道具を使用して透光性樹脂を成形することにより、一側面１Ｓに所定の間隔ごとに３つの窪み１Ｋが設けられた導光板本体１を形成する。

続いて、図６に示したように、図４に示したフリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）を使用し、導光板本体１に設けられた窪み１Ｋにｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極２１Ｂ層が露出するように各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを挿入装着することにより、一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを窪み１Ｋに埋設する。この際には、例えば、具体的には図示しないが、窪み１ＫへのフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃの挿入装着性を安定化するために、透光性接着剤や液状の透光性樹脂（例えば熱硬化樹脂、常温硬化樹脂または紫外線硬化樹脂）をあらかじめフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃまたは窪み１Ｋの内部に塗布しておき、それらのフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを窪み１Ｋへ挿入装着したのちに透光性接着剤や透光性樹脂を乾燥または硬化させることにより接合するようにしてもよい。これにより、図１〜図３に示したように、導光板本体１の一側面１ＳにフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃが設けられた導光板１０が完成する。

なお、上記した導光板１０は、例えば、一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに給電可能とするために、以下の手順を経て、給電用の配線基板に接合される。図７〜図９は導光板１０の接合工程を説明するためのものであり、いずれも図２に示した平面構成に対応する断面構成を示している。

導光板１０を接合する際には、図７に示したように、上記した製造工程を経て導光板１０を製造したのち、例えば、まず、図８に示したように、各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃのｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極２１Ｂ層に導電性接着剤４０を塗布し、導光板１０を給電用の配線基板５０と対向させる。この導電接着剤４０としては、例えば、銀ペーストを使用するのが好ましい。この配線基板５０は、導光板１０と対向する側の一面５０Ｓに、一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに一括して給電するための配線パターン（図示せず）が設けられたものである。こののち、導光板１０の一側面１Ｓを配線基板５０の一面５０Ｓに押圧することにより、図９に示したように、導電性接着剤４０を介して各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃのｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂを配線基板５０に接合させる。これにより、配線基板５０から一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに給電可能となり、導光板１０の接合が完了する。

本実施の形態に係る導光板１０では、導光板本体１の一側面１Ｓに複数のフリップチップＬＥＤ素子２が設けられた構成を有するようにしたので、上記「背景技術」の項において説明した従来の導光板３１０（図２３参照）と比較して、以下の理由により、この導光板１０を搭載した光学機器の薄型化を実現することができる。

図１０および図１１は図２３に示した従来の導光板３１０の問題点を説明するためのものであり、図１０は導光板３１０および樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の側面構成を拡大して示し、図１１は図１０に示した場合において導光板３１０を薄型化した場合の側面構成を拡大して示している。また、図１２は図１〜図３に示した導光板１０の利点を説明するためのものであり、図１０および図１１に対応する側面構成を示している。

従来の導光板３１０では、図１０に示したように、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の光出射面３２２Ｅから出射された光Ｌを一側面３１０Ｓから導光板３１０へ導くために、その導光板３１０の厚さ（すなわち一側面３１０Ｓの高さ）Ｔ１は樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の厚さ（すなわち光出射面３２２Ｅの高さ）Ｈ１に基づいて設計されており、具体的には、厚さＴ１は厚さＨ１と等しくなるように設計されている（Ｔ１＝Ｈ１）。この場合には、厚さＴ１を厚さＨ１に等しくすることにより、光出射面３２２Ｅから出射された光Ｌの大部分が一側面３１０Ｓへ導かれるため、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２から導光板３１０へ導かれる光Ｌの誘導ロスが減少し、すなわち光Ｌの誘導効率が向上する。しかしながら、従来の導光板３１０では、この導光板３１０を搭載した光学機器全体の薄型化を図ることを目的として、図１１に示したように、導光板３１０の厚さＴ１を薄くし、すなわち厚さＴ１が樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の厚さＨ１よりも小さくなるようにすると（Ｔ１＜Ｈ１）、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の光出射面３２２Ｅから出射された光Ｌのうち、一側面３１０Ｓを通じて導光板３１０へ導かれない光Ｌの割合が大きくなり、すなわち導光板３１０へ導かれる光Ｌの誘導効率が減少するため、光学機器の薄型化を図る上で輝度（面発光強度）が低下してしまう。

これに対して、本実施の形態の導光板１０では、図１２に示したように、一側面１Ｓに設けられたフリップチップＬＥＤ素子２の厚さＨ２に基づいて導光板本体１の厚さＴ２が決定されるため、その導光板本体１の厚さＴ２は、図１０および図１１に示した導光板３１０の厚さＴ１よりも小さくなる（Ｔ２＜Ｔ１）。なぜなら、従来の導光板３１０の厚さＴ２を決定することとなる樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２は、図２５および図２９に示したように、実質的な発光源であるベアチップＬＥＤ素子３０４やフリップチップＬＥＤ素子３０７に加えて、モールド樹脂３０１や透光性封止樹脂３０５などの他の周辺部品を含む煩雑な構成を有しているのに対して、本実施の形態の導光板本体１の厚さＴ１を決定することとなるフリップチップＬＥＤ素子２は、それ単独で構成され、上記したモールド樹脂３０１や透光性封止樹脂３０５などの他の周辺部品を含まない簡略な構成を有しており、このフリップチップＬＥＤ素子２の厚さＨ２は樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子３２２の厚さＨ１よりも小さくなるため（Ｈ２＜Ｈ１）、その厚さＨ２に基づいて規定される導光板本体１の厚さＴ２もまた同様に、厚さＨ１に基づいて決定される導光板３１０の厚さＴ１よりも小さくなるからである（Ｔ２＜Ｔ１）。しかも、当然ながら、フリップチップＬＥＤ素子２から出射された光Ｌの大部分が導光板本体１へ導かれ、すなわち導光板本体１へ導かれる光Ｌの誘導効率が確保されるため、薄型化を図る上で輝度も確保される。したがって、本実施の形態の導光板１０では、輝度を確保しつつ、従来の導光板３１０よりも薄型化を図ることが可能になるため、結果として導光板１０を搭載した光学機器の薄型化を実現することができるのである。さらに、本実施の形態では、上記したモールド樹脂３０１や透光性封止樹脂３０５などの他の周辺部品を含まず、さらにモールド樹脂３０１や透光性封止樹脂３０５の取付工程も省けるため、導光板１０のコストダウンを図ることもできる。

特に、本実施の形態では、上記したように、導光板１０の光発生源としてフリップチップＬＥＤ素子２を使用するようにしたので、例えば、従来の電気的接続用のワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂを含むベアチップＬＥＤ素子３０４（図２６参照）を使用していた場合とは異なり、以下のの利点を得ることができる。

すなわち、従来のベアチップＬＥＤ素子３０４では、図２６に示したように、配線基板３２４に実装された状態においてワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂが剥き出しになるため、これらのワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂが意図せずに切断されるおそれがある。このワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂの切断原因としては、例えば、（１）ベアチップＬＥＤ素子３０４の実装時に配線基板３２４が湾曲したために伸びすぎたり、（２）実装後に他の構成部品を形成する際に、その形成処理の影響を受けたり、（３）実装後に光源３２０（図２３参照）を搬送した際に、その搬送時の揺れや振動等の影響を受けることなどが挙げられる。ワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂが切断すると、ベアチップＬＥＤ素子３０４が通電し得なくなるため、光源３２０が不良化してしまう。これに対して、本実施の形態のフリップチップＬＥＤ素子２では、ワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂを根本的に含んでいないため、上記したワイヤ３０６Ａ，３０６Ｂの切断に起因する不良発生が防止される。したがって、本実施の形態では、導光板１０の製造効率を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る導光板１０の製造方法では、透光性樹脂を使用して一側面１Ｓに複数の窪み１Ｋが設けられた導光板本体１を形成したのち、この導光板本体１の窪み１ＫにフリップチップＬＥＤ素子２を埋設することにより導光板１０を製造するようにしたので、新規かつ煩雑な加工技術を必要とせず、既存の成形技術および接合技術のみを使用して導光板１０を再現性よく形成することが可能になる。したがって、導光板１０を容易かつ安定に製造することができる。

なお、本実施の形態では、例えば、図４に示したように、光発生源としてフリップチップＬＥＤ素子２を使用した上で、このフリップチップＬＥＤ素子２から発生する光の色を青、赤、紫または緑などの単色に限らずに例えば白色や他の色に変換することが可能である。具体的には、例えば、発光波長を変換して所望の発光色を再現するための発光波長変換剤２４を使用することにより、図１３に示したように、発光波長変換剤２４を透光性基板２３上に層状に設けるようにしてもよいし、あるいは図１４に示したように、透光性基板２３上に設けた透光性樹脂層２５中に発光波長変換剤２４を分散させるようにしてもよい。この発光波長変換剤２４としては、例えば、発光波長を制御可能な特性を有する蛍光体、顔料または染料などが挙げられる。いずれの場合においても、発光波長変換剤２４を利用して所望の発光色を再現することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図１５は本実施の形態に係る導光板６０の構成を表しており、図１に対応する斜視構成を示している。なお、図１５では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の要素に同一の符号を付している。この導光板６０は、導光板本体１およびフリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）と共に、このフリップチップＬＥＤ素子２に接続された給電用の配線パターン３を新たに備えている点を除き、上記第１の実施の形態において説明した導光板１０と同様の構成を有している。

配線パターン３は、フリップチップＬＥＤ素子２に給電するためのものであり、例えば、銀ペーストなどの導電性材料により構成されている。この配線パターン３は、例えば、一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを直列に接続させるための複数のパターン群の集合体として構成されており、具体的には、フリップチップＬＥＤ素子２Ａのｐ型電極層２１Ａに接続された給電端子パターン３１と、フリップチップＬＥＤ素子２Ａのｎ型電極層２１ＢとフリップチップＬＥＤ素子２Ｂのｐ型電極層２１Ａとの間を接続させる接続パターン３２と、フリップチップＬＥＤ素子２Ｂのｎ型電極層２１ＢとフリップチップＬＥＤ素子２Ｃのｐ型電極層２１Ａとの間を接続させる接続パターン３３と、フリップチップＬＥＤ素子２Ｃのｎ型電極層２１Ｂに接続された接続パターン３４と、この接続パターン３４と一体化され、給電端子パターン３１と並列するように配置された給電端子パターン３５とを含んで構成されている。これらのフリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）と配線パターン３（３１〜３５）との間の電気的な接続関係を模式的に表すと、図１６に示した通りとなる。なお、図１６では、フリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）および配線パターン３（３１〜３５）と共に、その配線パターン３を介してフリップチップＬＥＤ素子２に給電するための外部電源７０を示している。

この導光板６０では、図１６に示した外部電源７０から配線パターン３に給電され、すなわち図１５に示した給電端子パターン３１，３５および接続パターン３２〜３４に給電されると、ｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂを通じて各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに電流が流れる。これにより、各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃから発生した光が導光板本体１へ導かれるため、その導光板本体１が面発光する。

次に、図１５〜図１８を参照して、導光板６０の製造方法について説明する。図１７および図１８は導光板６０の製造工程を説明するためのものであり、いずれも図１５に示したＡ−Ａ線に沿った断面構成を示している。

導光板６０を製造する際には、図１５および図１６に示したように、まず、上記第１の実施の形態において図５および図６を参照して説明した手順を経て導光板本体１の窪み１ＫにフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを埋設したのち、複数のパターン群（給電端子パターン３１，３５、接続パターン３２〜３４）の集合体として配線パターン３を導光板本体１の一側面１Ｓにパターン印刷し、その配線パターン３を使用して一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを直列に接続させることにより、外部電源７０から各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃに給電可能にする。

この配線パターン３の形成工程を詳細に説明すれば、例えば、配線パターン３のうちの給電端子パターン３１，３５を形成する際には、図１７に示したように、導光板本体１の窪み１Ｋにフリップチップ素子２Ａを埋設したのち、図１８に示したように、フリップチップＬＥＤ素子２Ａのｐ型電極層２１Ａに接続されるように給電端子パターン３１をパターン印刷すると共に、ｎ型電極２１Ｂに接続されるように給電パターン３５をパターン印刷する。これにより、導光板６０が完成する。

本実施の形態に係る導光板６０では、導光板本体１およびフリップチップＬＥＤ素子２と共に配線パターン３を備えるようにしたので、上記第１の実施の形態と同様の作用により、その配線パターン３を新たに備えた場合においても、この導光板６０を搭載した光学機器の薄型化を実現することができる。

特に、本実施の形態では、給電用の配線パターン３を備えており、この配線パターン３を使用してフリップチップＬＥＤ素子２に直接給電することが可能なため、配線パターン３を備えていない上記第１の実施の形態の場合とは異なり、給電用の配線基板５０（図９参照）が不要になる。したがって、導光板６０の給電態様を簡略化してよりコストダウンを図ることができると共に、配線パターン３を使用して導光板６０に容易に給電することができる。

また、本実施の形態に係る導光板６０の製造方法では、配線パターン３を形成するためにパターン印刷技術を使用するようにしたので、パターン印刷技術以外の成膜技術などを使用する場合と比較して、その配線パターン３の形成効率が向上する。しかも、この場合には、上記したように配線基板５０が不要となり、その配線基板５０にフリップチップＬＥＤ素子２を接合する工程も不要となるため、煩雑かつ手間のかかる製造工程が減少する。したがって、本実施の形態では、導光板６０の量産性を向上させることができる。

なお、本実施の形態に係る導光板６０では、図１５に示したように、フリップチップＬＥＤ素子２に配線パターン３を接続した上で、例えば、図１９に示したように、さらに、配線パターン３に外部給電用のスプリング端子７１を設けるようにしてもよい。このスプリング端子７１は、例えば、クランク型の１組の端子７１Ａ，７１Ｂを含んで構成されており、これらの端子７１Ａ，７１Ｂはそれぞれ給電端子パターン３１，３５に接続されている。この場合には、スプリング端子７１を利用して導光板１０に容易に給電することができる。

また、本実施の形態では、図１５に示したように、給電端子パターン３１，３５および接続パターン３２〜３４の集合体として配線パターン３を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、配線パターン３の構成は自由に変更可能である。具体的には、例えば、図２０に示したように、一連のフリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃを並列に接続させるためのパターン群の集合体として配線パターン３を構成するようにしてもよい。この配線パターン３は、例えば、各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃのｐ型電極層２１Ａに接続された給電端子パターン３６と、各フリップチップＬＥＤ素子２Ａ〜２Ｃのｎ型電極層２１Ｂに接続された給電端子パターン３７との集合体として構成されている。これらのフリップチップＬＥＤ素子２（２Ａ〜２Ｃ）と配線パターン３（３６，３７）との間の電気的な接続関係を模式的に表すと、図２１に示した通りとなる。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。この場合には、例えば、具体的には図示はしないが、配線パターン３を構成する各パターン間の短絡防止の観点から絶縁処理が必要な場合には、各パターン間に絶縁塗料を塗布したり、あるいは粘着層を有する絶縁シート材を配するなどして、絶縁材料を介して各パターン間を電気的に分離するようにしてもよい。図２０に示した導光板６０に関する上記以外の構成は、図１５に示した場合と同様である。もちろん、上記した絶縁材料を介する各パターン間の電気的分離は、図２０に示した場合に限らず、図１５に示した場合にも適用可能である。

なお、本実施の形態に係る導光板６０に関する上記以外の構成、面発光機構、作用、効果および変形例、ならびに導光板６０の製造方法に関する上記以外の手順、作用および効果は、上記第１の実施の形態と同様である。

以上をもって、本発明の実施の形態に係る導光板およびその製造方法についての説明を終了する。

次に、図２２を参照して、本発明の導光板の適用例として、その導光板を備えた液晶表示光装置の構成について説明する。図２２は、液晶表示装置の斜視構成を表している。

この液晶表示装置は、例えば、図２２に示したように、主に、液晶の駆動機構を利用して所定の方向（映像表示方向Ｇ）へ映像を表示する液晶表示パネル８０と、映像表示方向Ｇと反対側において液晶表示パネル８０に対向配置されたバックライト光源としての面発光装置９０とを備えている。

液晶表示パネル８０は、主に、透明電極等の配線類が設けられた２枚のガラス基板の間に液晶が封入された構成を有している。

面発光装置９０は、上記第１の実施の形態において説明した導光板１０（導光板本体１，フリップチップＬＥＤ素子２）と共に、この導光板１０において面発光した光を液晶表示パネル８０へ向けて導くための光誘導部材として、光反射用の反射シート９１、集光用のプリズムシート９２および光拡散用の光拡散シート９３を含んで構成されており、液晶表示パネル８０に対して遠い側から順に、反射シート９１、導光板１０、プリズムシート９２および光拡散シート９３がこの順に積層された構成を有している。この導光板１０を構成する導光板本体１のうちの反射シート９１に対向する側の面には、例えば、光の反射効率を向上させるための反射パターン（図示せず）が設けられる場合がある。なお、図２２では、光誘導部材として反射シート９１、プリズムシート９２および光拡散シート９３の組み合わせを例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、光誘導部材の組み合わせは液晶表示装置の光学特性（例えば輝度等）に応じて自由に変更可能である。より具体的に言えば、例えば、光誘導部材は、上記した反射シート９１、プリズムシート９２および光拡散シート９３のうちのいくつかを省いたものであってもよい。

この液晶表示装置では、導光板１０のフリップチップＬＥＤ素子２から発生した光が導かれることにより導光板本体１が面発光すると、その面発光時の光が反射シート９１を経由せずにプリズムシート９２および光拡散シート９３を透過し、あるいは反射シート９１において反射したのちにプリズムシート９２および光拡散シート９３を透過することにより液晶表示パネル８０へ導かれる。これにより、液晶の駆動機構に伴う光の透過または非透過現象を利用して、液晶表示パネル８０から映像表示方向Ｇへ向けて映像が表示される。

この液晶表示装置では、本発明の導光板１０を備えるようにしたので、上記第１の実施の形態において説明した導光板１０が薄型化される利点に基づき、面発光装置９０全体が薄型化される。したがって、この面発光装置９０を搭載した光学機器の薄型化が実現されるため、液晶表示装置全体の薄型化を実現することができる。

なお、図２２に示した液晶表示装置では、上記第１の実施の形態において説明した導光板１０を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、その導光板１０に代えて、上記第２の実施の形態において説明した導光板６０を備えるようにしてもよい。この場合においても、導光板１０を備えた場合と同様の効果を得ることができる。

この液晶表示装置を構成する導光板１０，６０に関する上記以外の構成、面発光機構、作用、効果および変形例、ならびに製造方法に関する上記以外の手順、作用および効果は、上記各実施の形態と同様である。

以上、いくつかの実施の形態と共に適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態および適用例に限定されるものではなく、同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。具体的には、例えば、上記各実施の形態および適用例では、本発明を液晶表示装置に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、液晶表示装置以外の他の光学機器にも適用することが可能である。この「他の光学機器」としては、例えば、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）、デジタルスチルカメラまたはカメラ付きビデオレコーダなどの携帯用電子機器の操作スイッチキーや、ロゴや、自動車用計器類などが挙げられ、これらの各種光学機器のバックライト照明として本発明を応用可能である。

本発明に係る導光板およびその製造方法、ならびにその導光板を備えた面発光装置は、例えば液晶表示装置などの光学機器に適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る導光板の斜視構成を表す斜視図である。 図１に示した導光板の平面構成を表す平面図である。 図１に示した導光板の側面構成を表す側面図である。 フリップチップＬＥＤ素子の断面構成を拡大して表す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る導光板の製造工程のうちの一工程を説明するための斜視図である。 図５に続く工程を説明するための斜視図である。 フリップチップＬＥＤ素子の接合工程をのうちの一工程を説明するための平面図である。 図７に続く工程を説明するための平面図である。 図８に続く工程を説明するための平面図である。 従来の導光板に関する問題点を説明するための側面図である。 図１０に続いて従来の導光板の問題点を説明するための側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る導光板に関する利点を説明するための側面図である。 フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する変形例を説明するための断面図である。 フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する他の変形例を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る導光板の斜視構成を表す斜視図である。 図１５に示した導光板に関するフリップチップＬＥＤ素子と配線パターンとの電気的な接続関係を表す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る導光板の製造工程のうちの一工程を説明するための断面図である。 図１７に続く工程を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る導光板の構成に関する変形例を説明するための斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る導光板の構成に関する他の変形例を説明するための斜視図である。 図２０に示した導光板に関するフリップチップＬＥＤ素子と配線パターンとの電気的な接続関係を表す図である。 液晶表示装置の斜視構成を表す斜視図である。 従来の液晶表示装置の斜視構成を表す斜視図である。 従来の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の斜視構成を表す斜視図である。 図２４に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の断面構成を表す断面図である。 図２５に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子のうちのベアチップＬＥＤ素子およびその周辺構造の断面構成を拡大して表す断面図である。 図２６に示したベアチップＬＥＤ素子の実装手順を説明するための断面図である。 図２７に続く手順を説明するための断面図である。 従来の他の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の断面構成を表す断面図である。 図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子のうちのフリップチップＬＥＤ素子の断面構成を拡大して表す断面図である。

符号の説明

１…導光板本体、１Ｋ…窪み、１Ｓ…一側面、２（２Ａ〜２Ｃ）…フリップチップＬＥＤ素子、３…配線パターン、１０，６０…導光板、２１Ａ…ｐ型電極層、２１Ｂ…ｎ型電極層、２２…発光化合物層、２３…透光性基板、２４…発光波長変換剤、２５…透光性樹脂層、３１，３５〜３７…給電端子パターン、３２〜３４…接続パターン、４０…導電性接着剤、５０…配線基板、５０Ｓ…一面、７０…外部電源、７１…スプリング端子、７１Ａ，７１Ｂ…端子、８０…液晶表示パネル、９０…面発光装置、９１…反射シート、９２…プリズムシート、９３…光拡散シート、Ｇ…映像表示方向、Ｌ…光。

Claims (13)

1. 光を導いて面発光させるための導光板本体を備え、
   この導光板本体の一側面に、光を発生させる光源が設けられている
   ことを特徴とする導光板。
2. 前記光源として、発光層の下面に電極層が設けられたフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子を搭載し、
   その光源は、前記電極層を露出するように前記導光板本体に埋設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 前記発光層に、その発光層から発生する光の波長を変換するための発光波長変換剤が設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載の導光板。
4. 前記導光板本体の一側面に、前記光源に給電するための配線パターンが設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の導光板。
5. 前記配線パターンは、銀ペーストにより構成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の導光板。
6. 前記配線パターンは、給電用の給電端子パターンを含んで構成されており、
   この給電端子パターンに、外部から給電可能にするためのスプリング端子が設けられている
   ことを特徴とする請求項４記載の導光板。
7. 透光性樹脂を使用して、導光板本体を形成する第１の工程と、
   この導光板本体の一側面に、光源を形成する第２の工程と、を含み、
   前記導光板本体の一側面に前記光源が設けられた導光板を製造する
   ことを特徴とする導光板の製造方法。
8. 前記第２の工程において、前記光源として、発光層の下面に電極層が設けられたフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子を使用し、
   その光源を、前記電極層が露出するように前記導光板本体に埋設する
   ことを特徴とする請求項７記載の導光板の製造方法。
9. 前記発光層に、その発光層から発生する光の波長を変換するための発光波長変換剤を設ける
   ことを特徴とする請求項８記載の導光板の製造方法。
10. さらに、前記導光板本体の一側面に、前記光源に給電するための配線パターンを形成する第３の工程を含む
    ことを特徴とする請求項７記載の導光板の製造方法。
11. 前記第３の工程において、銀ペーストをパターン印刷することにより前記配線パターンを形成する
    ことを特徴とする請求項１０記載の導光板の製造方法。
12. 光を発生させる光源とこの光源から発生した光を導いて面発光させるための導光板本体とを有する導光板を備え、
    前記光源が前記導光板本体の一側面に設けられている
    ことを特徴とする面発光装置。
13. 光を発生させる光源とこの光源から発生した光を導いて面発光させるための導光板本体とを有する導光板を含んで構成された面発光装置を備え、
    前記光源が前記導光板本体の一側面に設けられている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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