JP2012089572A - 発光装置および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20R同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている。また、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20G同士の共通の結晶軸の向きも互いに異なる方向を向いている。さらに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20B同士の共通の結晶軸の向きも互いに異なる方向を向いている。
【選択図】図4
Description
1.第1の実施の形態(発光装置)
3種類(3色)の発光素子が設けられている例
各種類(各色)の発光素子の結晶軸の向きが面内で揃っていない例
2.第1の実施の形態の変形例(発光装置)
2種類(2色)の発光素子が設けられている例
1種類(1色)の発光素子が設けられている例
3種類(3色)の発光素子のうち1種類(1色)の発光素子の
結晶軸の向きだけが面内で揃っていない例
3種類(3色)の発光素子のうち2種類(2色)の発光素子の
結晶軸の向きだけが面内で揃っていない例
2種類(2色)の発光素子だけが設けられている例
1種類(1色)の発光素子だけが設けられている例
3.第2の実施の形態(表示装置)
表示パネルに第1の実施の形態の発光装置が用いられている例
4.第2の実施の形態の変形例(表示装置)
上記第1の実施の形態の変形例と同様
5.第3の実施の形態(照明装置)
照明パネルに第1の実施の形態の発光装置が用いられている例
6.第3の実施の形態の変形例(照明装置)
上記第1の実施の形態の変形例と同様
[構成]
まず、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置1について説明する。図1は、発光装置1の平面構成の一例を表したものである。発光装置1は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる表示装置の表示パネルに好適に適用可能なものである。発光装置1は、図1に示したように、1枚の配線基板10と、この配線基板10上に行列状に実装された複数の発光素子20とを備えたものである。なお、図1では、配線基板10の各種配線が省略されている。
各発光素子20は、所定の波長帯の光を上面から発するチップ状の固体発光素子(半導体素子)であり、具体的には、LEDチップである。LEDチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、取り出し面を球面上に成形した樹脂などで被われたパッケージタイプのものではないことを指している。LEDチップは、例えば、5μm以上、100mm以下のサイズとなっており、いわゆるマイクロLEDと呼ばれるものである。LEDチップの平面形状は、例えば、ほぼ正方形となっている。LEDチップは、薄片状となっており、LEDチップのアスペクト比は、例えば、0.1以上、1未満となっている。
配線基板10は、例えば、図10(A)に示したように、支持基板11上に、一対のパッド電極12,13がマトリクス状(格子状)に配置されたものである。なお、一対のパッド電極12,13はハニカム状に配置されていてもよい。各発光素子20は、パッド電極13上に配置されている。従って、複数の発光素子20も、一対のパッド電極12,13と同様の配列となっており、具体的には、マトリクス状(格子状)またはハニカム状に配置されている。各発光素子20の電極25がパッド電極13に電気的に接続されており、各発光素子20の電極24がパッド電極12に電気的に接続されている。電極25とパッド電極13との接続には、例えば、半田が用いられており、電極24とパッド電極12との接続には、例えば、ワイヤビルドアップ配線が用いられている。
次に、本実施の形態の発光装置1の製造方法の一例について説明する。
まず、複数の発光素子120Rが形成されたウェハ500を用意する(図24)。このとき、各発光素子120Rの1つの結晶軸の向き(図中の矢印)が同一の方向を向いている。なお、図24には、各素子の座標が、結晶軸の向きを示す矢印とともに記載されている。次に、ウェハ500R上の全ての発光素子120Rを仮固定基板600に転写したのち、上述した方法と同様の方法を用いて発光素子20Rを形成する(図25)。仮固定用基板600は、例えば、透明基板(例えば石英基板またはサファイア基板)上に、未硬化の接着層が配置されたものである。なお、転写に伴い図25中の各素子の座標が図24中の座標を左右反転させた状態になっている。
まず、複数の発光素子120Rが形成されたウェハ300を用意したのち(図17)、仮固定基板400上に複数の発光素子20Rを形成する(図18)。次に、仮固定用基板400上の複数の発光素子20Rのうち特定の発光素子20R(図31中で丸で囲んだ素子)だけを配線基板10上の所定の領域a1内に転写する(図32)。例えば、特定の列(例えば図32において右から1,3,5,7列)に含まれる複数の発光素子20Rのうち6つの発光素子20ごとに1つずつ、配線基板10上に転写する。このとき、図32に示したように、各発光素子20Rを互い違いに、配線基板10上に転写する。次に、仮固定用基板400を180°回転させて、仮固定用基板400上の各発光素子20の結晶軸の向きを180°回転させたのち、仮固定用基板400上の複数の発光素子20Rのうち特定の発光素子20R(図33中で丸で囲んだ素子)だけを配線基板10上の所定の領域a1内に転写する(図34)。例えば、特定の列(例えば図33において右から1,3,5,7列)に含まれる複数の発光素子20Rのうち一部の発光素子20Rを互い違いに、配線基板10上に転写する。同様にして、配線基板10上の他の領域a2,a3,a4,…に対しても、発光素子20Rを転写する(図35)さらに、同様にして、配線基板10上に、発光素子20G,20Bを転写する(図36)。
まず、複数の発光素子120Rが形成されたウェハ700を用意する(図37)。このとき、各発光素子120Rの1つの結晶軸の向き(図中の矢印)が同一の方向を向いている。なお、図37には、各素子の座標が、結晶軸の向きを示す矢印とともに記載されている。次に、ウェハ700R上の全ての発光素子120Rを仮固定基板800に転写したのち、上述した方法と同様の方法を用いて発光素子20Rを形成する(図38)。仮固定用基板800は、例えば、透明基板(例えば石英基板またはサファイア基板)上に、未硬化の接着層が配置されたものである。なお、転写に伴い図38中の各素子の座標が図37中の座標を左右反転させた状態になっている。
本実施の形態では、共通の配線基板10上に行列状に実装された各発光素子20Rの結晶軸の向きが全て同じ方向を向いておらず、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20R同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている。また、共通の配線基板10上に行列状に実装された各発光素子20Gの結晶軸の向きが全て同じ方向を向いておらず、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20G同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている。さらに、共通の配線基板10上に行列状に実装された各発光素子20Bの結晶軸の向きが全て同じ方向を向いておらず、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子20B同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている。
上記実施の形態では、全ての色のLEDの結晶軸の向きが面内で揃わないようにしていたが、例えば、3色のLEDのうち1色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。また、例えば、3色のLEDのうち2色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDと緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、赤色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。
[構成]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置2について説明する。表示装置2は、例えば、上記実施の形態に係る1つの発光装置1が表示パネル全面に配置されたものである。なお、表示装置2は、上記実施の形態に係る複数の発光装置1が、表示パネル全面にマトリクス状(格子状)またはハニカム状に配置されたものであってもよい。
表示パネル210は、実装基板210−1と、透明基板210−2とを互いに重ね合わせたものである。透明基板210−2の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域210Aを有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域210Bを有している。
図45は、実装基板210−1の透明基板210−2側の表面のうち表示領域210Aに対応する領域のレイアウトの一例を表したものである。実装基板210−1の表面のうち表示領域210Aに対応する領域には、例えば、図45に示したように、複数のデータ配線14が列方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板210−1の表面のうち表示領域210Aに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線15がデータ配線14と交差(例えば直交)する方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。
透明基板210−2は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板などからなる。透明基板210−2において、実装基板210−1側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示領域210Aとの対向領域全体に渡って設けられていてもよいし、表示画素16との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、発光素子20から発せられた光が当該粗面に入射したときに入射光を散乱させる程度に細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチングなどによって作製可能である。
駆動回路は、映像信号に基づいて複数の表示画素16を駆動するものである。駆動回路は、例えば、表示画素16に接続されたデータ配線14を駆動するデータドライバと、表示画素16に接続されたスキャン配線15を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。駆動回路は、例えば、実装基板210−1上に実装されていてもよいし、表示パネル210とは別体で設けられ、かつ配線(図示せず)を介して実装基板210−1と接続されていてもよい。
次に、表示パネル210の製造方法の一例について説明する。
本実施の形態では、発光素子20が駆動回路によって、データ配線14およびスキャン配線15を介して駆動(例えば単純マトリクス駆動)される。これにより、データ配線14とスキャン配線15との交差部分近傍に設けられた発光素子20に順次、電流が供給され、表示領域210Aに画像が表示される。
上記第2の実施の形態では、全ての色のLEDの結晶軸の向きが面内で揃わないようにしていたが、例えば、3色のLEDのうち1色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。また、例えば、3色のLEDのうち2色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDと緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、赤色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。
[構成]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る照明装置3について説明する。照明装置3は、上記実施の形態に係る発光装置1が照明パネル全面に配置されたものである。なお、照明装置3は、上記実施の形態に係る複数の発光装置1が、表示パネル全面にマトリクス状(格子状)またはハニカム状に配置されたものであってもよい。
照明パネル330は、実装基板330−1と、透明基板330−2とを互いに重ね合わせたものである。透明基板330−2の表面が、照明光が出力される面となっており、中央部分に照明領域330Aを有している。
駆動回路は、複数の照明画素17を駆動するものである。駆動回路は、例えば、照明画素17に接続されたデータ配線14を駆動するデータドライバと、照明画素17に接続されたスキャン配線15を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。駆動回路は、例えば、実装基板330−1上に実装されていてもよいし、照明パネル330とは別体で設けられていてもよい。
次に、照明パネル330の製造方法の一例について説明する。
本実施の形態では、発光素子20が駆動回路によって、データ配線14およびスキャン配線15によって駆動される。これにより、データ配線14とスキャン配線15との交差部分近傍に設けられた発光素子20に電流が供給され、照明領域330Aから照明光が出力される。
上記第3の実施の形態では、全ての色のLEDの結晶軸の向きが面内で揃わないようにしていたが、例えば、3色のLEDのうち1色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。また、例えば、3色のLEDのうち2色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。例えば、赤色のLEDと緑色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、赤色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよいし、緑色のLEDと青色のLEDの結晶軸の向きだけが面内で揃わないようにしてもよい。
Claims (24)
- 共通の配線基板上に行列状に実装された複数の第1の発光素子を備え、
各第1の発光素子は、単結晶からなる半導体積層構造を有し、かつ所定の波長帯の光を発するチップ状の半導体素子であり、
前記複数の第1の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第1の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第1の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
発光装置。 - 前記結晶軸の向きは、前記結晶軸を矢印で表したときに、その矢印を平面上に投影したときの、その矢印の向きである
請求項1に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第1の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第1の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに90°±5°の範囲内または180°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項2に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第1の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第1の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに90°または180°異なる方向を向いている
請求項3に記載の発光装置。 - 前記配線基板上に、前記複数の第1の発光素子と共に行列状に実装された複数の第2の発光素子を備え、
各第2の発光素子は、単結晶からなる半導体積層構造を有し、かつ前記第1の発光素子とは異なる波長帯の光を発するチップ状の半導体素子であり、
前記複数の第2の発光素子のうち前記所定の領域内に属する複数の第2の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第2の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記複数の第2の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第2の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第2の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに90°±5°の範囲内または180°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項5に記載の発光装置。 - 前記複数の第2の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第2の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第2の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに90°または180°異なる方向を向いている
請求項6に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第1の列および第2の列に着目したときに、前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項8に記載の発光装置。 - 前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°異なる方向を向いている
請求項9に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第1の列および第2の列に着目したときに、前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いており、
前記複数の第2の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第3の列および第4の列に着目したときに、前記第3の列と前記第4の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
請求項5に記載の発光装置。 - 前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°±5°の範囲内で異なる方向を向いており、
前記第3の列と前記第4の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項11に記載の発光装置。 - 前記第1の列と前記第2の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°異なる方向を向いており、
前記第3の列と前記第4の列とにおいて、共通の結晶軸の向きが互いに180°異なる方向を向いている
請求項12に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第1の列および第2の列に着目したときに、前記第1の列および前記第2の列に含まれる全ての第1の発光素子の共通の結晶軸の面内レイアウトにおいて、互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに異なる方向を向いている
請求項2に記載の発光装置。 - 前記互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに90°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項14に記載の発光装置。 - 前記互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに90°異なる方向を向いている
請求項15に記載の発光装置。 - 前記複数の第1の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第1の列および第2の列に着目したときに、前記第1の列および前記第2の列に含まれる全ての第1の発光素子の共通の結晶軸の面内レイアウトにおいて、互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに異なる方向を向いており、
前記複数の第2の発光素子によって構成される行列のうち互いに近接する第3の列および第4の列に着目したときに、前記第3の列および前記第4の列に含まれる全ての第2の発光素子の共通の結晶軸の面内レイアウトにおいて、互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに異なる方向を向いている
請求項5に記載の発光装置。 - 前記互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに90°±5°の範囲内で異なる方向を向いている
請求項11に記載の発光装置。 - 前記互いに隣り合う結晶軸の向きは互いに90°異なる方向を向いている
請求項18に記載の発光装置。 - 各第1の発光素子および各第2の発光素子は、複数の電極を有し、
前記配線基板は、前記複数の電極のうち1つの電極に電気的に接続された第1配線と、前記複数の電極のうち他の電極に電気的に接続された第2配線とを有し、
前記第1配線および前記第2配線のレイアウトは、前記所定の領域内に属する全ての第1の発光素子および複数の第2の発光素子との関係で互いに等しくなっている部分を有する
請求項5に記載の発光装置。 - 共通の配線基板上に行列状に実装された複数の第1の発光素子を有する表示パネルと、
映像信号に基づいて前記複数の第1の発光素子を駆動する駆動回路と
を備え、
各第1の発光素子は、単結晶からなる半導体積層構造を有し、かつ所定の波長帯の光を発するチップ状の半導体素子であり、
前記複数の第1の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第1の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第1の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
表示装置。 - 前記配線基板上に、前記複数の第1の発光素子と共に行列状に実装された複数の第2の発光素子を備え、
各第2の発光素子は、単結晶からなる半導体積層構造を有し、かつ前記第1の発光素子とは異なる波長帯の光を発するチップ状の半導体素子であり、
前記複数の第2の発光素子のうち所定の領域内に属する複数の第2の発光素子に着目したときに、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する第2の発光素子同士の共通の結晶軸の向きが互いに異なる方向を向いている
請求項21に記載の表示装置。 - 各第1の発光素子および各第2の発光素子は、複数の電極を有し、
前記配線基板は、前記複数の電極のうち1つの電極に電気的に接続された第1配線と、前記複数の電極のうち他の電極に電気的に接続された第2配線とを有し、
前記第1配線および前記第2配線のレイアウトは、前記所定の領域内に属する全ての第1の発光素子および複数の第2の発光素子との関係で互いに等しくなっている部分を有する
請求項22に記載の表示装置。 - 前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は、列方向に交互に配置されており、
前記複数の第1の発光素子および前記複数の第2の発光素子のうち前記所定の領域内に属する複数の第1の発光素子および複数の第2の発光素子を、列方向において互いに近接する第1の発光素子および第2の発光素子ごとにグループ分けしたときに、一のグループから発せられる光の偏光成分と、他のグループから発せられる光の偏光成分とが互いに異なっている
請求項22に記載の表示装置。
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