JP2021033240A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示面からの光取り出し効率の高い構造を有する表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凹部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凹部が、複数の第１凹部に沿って設けられている。また、表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凸部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凸部が、複数の第１凸部に沿って設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凹部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凹部が、複数の第１凹部に沿って設けられている。また、表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凸部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凸部が、複数の第１凸部に沿って設けられている。
【選択図】図１
Description
本発明は、表示装置、特にマイクロＬＥＤを用いた表示装置、および表示装置の作製方法に関する。
スマートフォン等の中小型ディスプレイにおいては、液晶やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたディスプレイが既に製品化されている。なかでも、自発光型素子であるＯＬＥＤを用いたＯＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイと比べて、高コントラストでバックライトが不要という利点を有する。しかしながら、ＯＬＥＤは有機化合物で構成されるため、有機化合物の劣化によってＯＬＥＤディスプレイの高信頼性を確保することが難しい。
一方、次世代ディスプレイとして、マトリクス状に配列された画素内に微小なマイクロＬＥＤを配置した、いわゆるマイクロＬＥＤディスプレイの開発が進められている。マイクロＬＥＤは、ＯＬＥＤと同様の自発光型素子であるが、ＯＬＥＤと異なり、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などを含む無機化合物で構成されるため、ＯＬＥＤディスプレイと比較すると、マイクロＬＥＤディスプレイは高信頼性を確保しやすい。さらに、マイクロＬＥＤは、発光効率が高く、高輝度にすることもできる。したがって、マイクロＬＥＤディスプレイは、高信頼性、高輝度、高コントラストの次世代ディスプレイとして期待されている。
マイクロＬＥＤは、一般的なＬＥＤと同様にサファイア等の基板の上に形成され、基板をダイシングすることによって個々のマイクロＬＥＤに分離される。上述したように、マイクロＬＥＤディスプレイでは、ディスプレイ基板の画素内にダイシングされたマイクロＬＥＤが配置される。
画素内に配置されたマイクロＬＥＤは、ディスプレイの表示面側であるマイクロＬＥＤの上面からだけでなく、マイクロＬＥＤの側面や下面からも光が出射される。上面だけでなく、側面や下面からの光も利用することができれば、マイクロＬＥＤディスプレイの発光効率を向上することができる。例えば、ＯＬＥＤでは、発光素子の下方に凹凸形状の反射層を設けて光取り出し効率を向上させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、マイクロＬＥＤは、高屈折率材料からなる層を多く含むため、マイクロＬＥＤの側面から出射される光も多い。そのため、マイクロＬＥＤの側面から出射される光を利用し、表示装置の表示面からの光取り出し効率を向上する必要がある。
本発明は、上記問題に鑑み、表示面からの光取り出し効率の高い構造を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凹部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凹部が、複数の第１凹部に沿って設けられている。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１凸部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２凸部が、複数の第１凸部に沿って設けられている。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板上の層間絶縁層と、層間絶縁層上の金属層と、金属層上の発光素子と、を含み、層間絶縁層は、複数の第１溝部を含み、金属層は、発光素子と接合する第１領域と、第１領域を囲む第２領域と、を含み、第２領域において、複数の第２溝部が、複数の第１溝部に沿って設けられている。
以下、本発明に係る各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態はあくまで一例にすぎず、当業者が、発明の主旨を保ちつつ適宜変更することによって容易に想到し得るものについても、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし、図示された形状はあくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
本明細書において「αはＡ、ＢまたはＣを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣのいずれかを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ〜Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
本明細書において、説明の便宜上、「上」または「上方」もしくは「下」または「下方」という語句を用いて説明するが、原則として、構造物が形成される基板を基準とし、基板から構造物に向かう方向を「上」または「上方」とする。逆に、構造物から基板に向かう方向を「下」または「下方」とする。したがって、基板上の発光素子という表現において、発光素子の基板側の面が下面となり、その反対側の面が上面となる。また、基板上の発光素子という表現においては、基板と発光素子との上下関係を説明しているに過ぎず、基板と発光素子との間に他の部材が配置されていてもよい。さらに、「上」または「上方」もしくは「下」または「下方」の語句は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、平面視において重畳する位置関係になくてもよい。
本明細書において、「表示装置」とは、発光素子を用いて映像を表示する装置を幅広く含むものであり、表示パネルや表示モジュールだけでなく、他の光学部材（例えば、偏光部材、バックライト、タッチパネル等）が取り付けられた装置も含むものとする。
以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。
＜第１実施形態＞
図１および図２を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置１０について説明する。
図１および図２を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置１０について説明する。
［表示装置１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の概略断面図である。具体的には、図１は、表示装置１０の画素を含むように切断された断面図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の概略断面図である。具体的には、図１は、表示装置１０の画素を含むように切断された断面図である。
図１に示すように、表示装置１０は、基板１００、第１配線層１１０、第２配線層１２０、第１絶縁層１３０、第２導電層１４０、第２絶縁層１５０、第１導電層１６０、層間絶縁層１７０、第１接続電極１８０、金属層１９０、発光素子２００、および第２接続電極２１０を含む。
基板１００上には、第１配線層１１０および第２配線層１２０が設けられている。第１配線層１１０および第２配線層１２０の上には、第１絶縁層１３０、第２導電層１４０、第２絶縁層１５０、および第１導電層１６０が順に積層されている。第１配線層１１０上では、第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０が開口され、第１導電層１６０は、第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０の開口を介して第１配線層１１０と電気的に接続されている。また、第２配線層１２０上では、第１絶縁層１３０が開口され、第２導電層１４０は、第１絶縁層１３０の開口を介して第２配線層１２０と電気的に接続されている。
また、第２絶縁層１５０および第１導電層１６０の上には、開口を含む層間絶縁層１７０が設けられている。層間絶縁層１７０の開口には第１接続電極１８０が設けられている。第１接続電極１８０は、層間絶縁層１７０の開口を介して第１導電層１６０と電気的に接続されている。第１接続電極１８０上には、金属層１９０が設けられている。金属層１９０は、第１接続電極１８０と電気的に接続されている。金属層１９０上には発光素子２００が設けられている。発光素子２００上には、第２接続電極２１０が設けられている。図示しないが、第２接続電極２１０は、第２配線層１２０と電気的に接続されている。なお、層間絶縁層１７０と第２接続電極２１０との間の空間内には、平坦化層２５０として有機樹脂が充填されていてもよい。
基板１００は、各層を支持することができる。基板１００として、例えば、ポリイミド基板、アクリル基板、シロキサン基板、またはフッ素樹脂基板などの樹脂を含み、可撓性を有するフレキシブル基板を用いることができる。基板１００の耐熱性を向上させるために、上記の樹脂に不純物を導入してもよい。基板１００が透明である必要はない場合は、基板１００の透明度が低下する不純物を用いることができる。一方、基板１００が可撓性を有する必要がない場合は、基板１００としてガラス基板、石英基板、およびサファイア基板など、透光性を有し、可撓性を有しない剛性基板を用いることができる。さらに、基板１００としてシリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板や、ステンレス基板などの導電性基板など、透光性を有さない基板を用いることができる。また、基板１００として、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜が成膜された基板を用いることもできる。
第１配線層１１０、第２配線層１２０、第１導電層１６０、第２導電層１４０、および第１接続電極１８０の各々は、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、およびこれらの合金または化合物を用いることができる。また、これらの金属材料を積層して、第１配線層１１０、第２配線層１２０、第１導電層１６０、第２導電層１４０、または第１接続電極１８０とすることもできる。
第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０の各々は、絶縁性材料を用いることができる。絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮｘＯｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）などの無機絶縁材料を用いることができる。ここで、ＳｉＯｘＮｙおよびＡｌＯｘＮｙは、酸素（Ｏ）よりも少ない量の窒素（Ｎ）を含有するシリコン化合物およびアルミニウム化合物である。また、ＳｉＮｘＯｙおよびＡｌＮｘＯｙは、窒素よりも少ない量の酸素を含有するシリコン化合物およびアルミニウム化合物である。また、第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０の各々は、上記のような無機絶縁材料だけでなく、有機絶縁材料を用いることもできる。有機絶縁材料として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはシロキサン樹脂などを用いることができる。第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０の各々は、無機絶縁材料および有機絶縁材料が各々単独で用いられてもよく、これらが積層されてもよい。
層間絶縁層１７０は、層間絶縁層１７０の下方の層の段差を平坦にすることができる。層間絶縁層１７０の材料として、例えば、感光性アクリル樹脂または感光性ポリイミド樹脂などの感光性有機材料を用いることができる。また、第１絶縁層１３０および第２絶縁層１５０で用いる無機絶縁材料を用いることもできる。さらに、層間絶縁層１７０は積層構造とすることもできる。積層構造は、有機材料と無機絶縁材料との積層であってもよい。
金属層１９０は、発光素子２００からの発光を反射することができる。また、金属層１９０は、発光素子２００の電極と、第１接続電極１８０とを電気的に接続するため導電性を有する。金属層１９０の材料として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、または白金（Ｐｔ）などの高い反射率を有する金属材料を用いることが好ましい。なお、金属層１９０の材料として、第１配線層１１０、第２配線層１２０、第１導電層１６０、第２導電層１４０、および第１接続電極１８０で用いる金属材料を用いることもできる。
層間絶縁層１７０および金属層１９０の構成の詳細については、後述する。
発光素子２００は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）である。なお、発光ダイオードには、ミニＬＥＤまたはマイクロＬＥＤが含まれる。
発光素子２００は、表示装置１０の各画素に設けられるが、各画素には、赤色発光素子、緑色発光素子、および赤色発光素子のいずれか１つが設けられる。赤色発光素子の赤色発光、緑色発光素子の緑色発光、および青色発光素子の青色発光を組み合わせることで、表示装置１０は、フルカラー表示が可能となる。また、各画素の発光素子２００を白色発光素子とし、カラーフィルタを介して赤色発光、緑色発光、および青色発光を取り出すことでも、表示装置１０は、フルカラー表示が可能となる。さらに、各画素の発光素子２００を紫外発光素子とし、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を介して、赤色発光、緑色発光、および青色発光を取り出すことでも、表示装置１０は、フルカラー表示が可能となる。
表示装置１０において、複数の発光素子２００は、マトリクス状に配置されてもよく、千鳥状またはストライプ状に配置されていてもよい。
発光素子２００の構造は、電極が垂直方向に配置される垂直電極構造に限られない。発光素子２００の構造として、電極が水平方向に配置される水平電極構造も可能である。図１に示す発光素子２００は垂直電極構造を有し、発光素子２００の電極の一方が金属層１９０と電気的に接続し、発光素子２００の電極の他方が第２接続電極２１０と電気的に接続されている。
発光素子２００は、金属層１９０上に設けられるが、金属層１９０と発光素子２００とは、スズ（Ｓｎ）またはスズを含む合金などのはんだ、銀（Ａｇ）ペースト、もしくはＡＣＦなどの導電材料によって接合され、電気的に接続されている。
第２接続電極２１０は、発光素子２００からの発光を透過することができる。また、第２接続電極２１０は、導電性が高いことが好ましい。第２接続電極２１０の材料として、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電性酸化物を用いることができる。
続いて、図２を用いて、発光素子２００が設けられる領域における層間絶縁層１７０および金属層１９０の構成の詳細について説明する。
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図２Ａは、図１に示す破線で囲まれた領域１１を拡大した断面図である。また、図２Ｂは、図２Ａの領域１１に対応する平面図である。なお、図２Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図２Ａに示すように、層間絶縁層１７０には、層間絶縁層１７０の上面から窪んだ複数の第１凹部１７１が設けられている。金属層１９０は、層間絶縁層１７０の複数の第１凹部１７１を覆うように設けられ、複数の第１凹部１７１と重畳して複数の第２凹部１９１が設けられている。すなわち、金属層１９０は、発光素子２００と接合する第１領域１９０−１と、第１領域１９０−１の外側に位置する複数の第２凹部１９１が設けられた第２領域１９０−２とを含む。なお、図２Ｂに示すように、第２凹部１９１が設けられた第２領域１９０−２は、第１領域１９０−１を囲むように設けられている。
図２に示す金属層１９０の複数の第２凹部１９１は、発光素子２００を囲むようにマトリクス状に配置されているが、複数の第２凹部１９１の配置はこれに限られない。複数の第２凹部１９１の配置は、例えば、千鳥状にすることもできる。さらに、複数の第２凹部１９１の配置をランダムにすることもできる。
複数の第２凹部１９１がマトリクス状または千鳥状のように規則的に配置される場合、複数の第２凹部１９１のピッチ（隣接する２つの第２凹部間の距離）は、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。また、複数の第２凹部１９１のピッチは、発光素子２００から離れるにしたがって小さくすることもできる。すなわち、第２領域１９０−２の発光素子２００に近い領域では第２凹部１９１の密度が小さく、第２領域１９０−２の発光素子２００から遠い領域では第２凹部１９１の密度は大きくすることもできる。このようにすることで、発光素子２００の上面方向において、発光効率が向上する。
金属層１９０の厚さは、例えば、０．２μｍ以上３μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下、さらに好ましくは０．７５μｍ以上１．５μｍ以下である。第２凹部１９１の深さ（金属層１９０の上面から第２凹部１９１の底面までの距離）および開口径は、層間絶縁層１７０の第１凹部１７１の形状だけでなく、金属層１９０の厚さによっても調節することができる。金属層１９０の厚さが小さい場合、第２凹部１９１の形状は、第１凹部１７１の形状に近くなる。一方、金属層１９０の厚さが大きい場合、第２凹部１９１の深さおよび開口径は小さくなる。また、金属層１９０の厚さが小さいと、金属層１９０の抵抗が高くなる。一方、金属層１９０の厚さが大きいと、金属層１９０の成膜および加工に時間を要するため、表示装置１０の製造タクトが長くなる。そのため、金属層１９０の厚さは、上記範囲であることが好ましい。
第２凹部１９１の深さは、例えば、０．２μｍ以上１０μｍ以下であり、金属層１９０の１／２以上の深さ、さらには金属層１９０の厚さよりも大きい深さであることが好ましい。また、第２凹部１９１の側面はテーパーを有していてもよい。すなわち、第２凹部１９１の側面は、金属層１９０の上面に対して垂直でなくてもよい。金属層１９０の上面と第２凹部１９１の側面とのなす角は、例えば、２０度以上９０度以下、好ましくは３０度以上８０度以下、さらに好ましくは３０度以上７０度以下である。
図２Ｂに示す第２凹部１９１の断面形状は円形であるが、第２凹部１９１の断面形状はこれに限られない。第２凹部１９１の断面形状は、楕円形または多角形とすることもできる。また、第２凹部の開口径は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。
図２Ｃは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的に、図２Ｃは、発光素子２００からの発光の光路および反射を示した部分拡大図である。
発光素子２００からの発光は、上面から出射される光Ｌ１だけでなく、側面から出射される光Ｌ２を含む。側面から出射される光Ｌ２は、金属層１９０で反射され、発光素子２００の上面方向に進む。ここでは、入射角と反射角とが等しい反射である。本実施形態に係る表示装置１０では、金属層１９０に第２凹部１９１が設けられ、入射角と反射角とを変えることができる。具体的には、金属層１９０の第２凹部１９１によって、反射角を入射角よりも大きくすることができる。そのため、第２凹部１９１が設けられていない金属層１９０に比べて、側面から出射される光Ｌ２が第２凹部１９１で反射されて、発光素子２００の上面方向に進む光Ｌ３が増加する。したがって、表示装置１０は、発光素子２００の上面方向において、発光効率が向上する。
以上、本実施形態の表示装置１０によれば、金属層１９０に第２凹部１９１が設けられていることにより、表示装置１０の発光素子２００の上面方向において発光効率が向上する。言い換えると、金属層１９０に第２凹部１９１によって、表示装置１０は、表示面からの光取り出し効率が向上する。また、金属層１９０の第２凹部１９１は、層間絶縁層１７０の第１凹部１７１に沿って設けられるため、別途第２凹部１９１を形成する必要がない。したがって、表示装置１０は、コストが抑制された表示装置となる。
表示装置１０は様々な変形、または修正が可能である。そこで、図３〜図５を用いて、表示装置１０の変形例である表示装置１０Ａ、表示装置１０Ｂ、および表示装置１０Ｃについて説明する。以下では、上述した表示装置１０と同様の構成については説明を省略し、主に、表示装置１０と異なる構成について説明する。なお、表示装置１０の変形例は、これらに限られない。
［変形例１］
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ａの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図３は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ａの領域１１Ａの部分拡大図である。なお、図３Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ａの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図３は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ａの領域１１Ａの部分拡大図である。なお、図３Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、表示装置１０Ａは、層間絶縁層１７０Ａ、金属層１９０Ａ、および発光素子２００を含む。層間絶縁層１７０Ａには、層間絶縁層１７０Ａの上面から突出した複数の第１凸部１７１Ａが設けられている。金属層１９０Ａは、層間絶縁層１７０Ａの複数の第１凸部１７１Ａを覆うように設けられ、複数の第１凸部１７１Ａと重畳して複数の第２凸部１９１Ａが設けられている。すなわち、金属層１９０Ａは、発光素子２００と接合する第１領域１９０Ａ−１と、第１領域１９０Ａ−１の外側に位置する複数の第２凸部１９１Ａが設けられた第２領域１９０Ａ−２とを含む。なお、図３Ｂに示すように、第２凸部１９１Ａが設けられた第２領域１９０Ａ−２は、第１領域１９０Ａ−１を囲むように設けられている。
第２凸部１９１Ａの高さ（金属層１９０Ａの上面から第２凸部１９１Ａの上面までの距離）は、例えば、０．２μｍ以上１０μｍ以下である。また第２凸部１９１Ａの高さは、金属層１９０の１／２以上、さらには金属層１９０の厚さより大きい高さであることが好ましい。また、第２凸部１９１Ａの側面はテーパーを有していてもよい。すなわち、第２凸部１９１Ａの側面は、金属層１９０Ａの上面に対して垂直でなくてもよい。金属層１９０Ａの上面と第２凸部１９１Ａの側面とのなす角は、例えば、２０度以上９０度以下、好ましくは３０度以上８０度以下、さらに好ましくは４０度以上７０度以下である。
第２凸部１９１Ａの断面形状は、円形、楕円形、または多角形とすることができる。また、第２凸部１９１Ａの直径（または一辺の長さ）は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。さらに、複数の第２凸部１９１Ａのピッチは、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。
複数の第２凸部１９１Ａのピッチは、発光素子２００から離れるにしたがって小さくすることもできる。すなわち、第２領域１９０Ａ−２の発光素子２００に近い領域では第２凸部１９１Ａの密度が小さく、第２領域１９０Ａ−２の発光素子２００から遠い領域では第２凸部１９１Ａの密度は大きくすることもできる。このようにすることで、発光素子２００の上面方向において、発光効率が向上する。
さらに、複数の第２凸部の高さを、発光素子２００から離れるにしたがって大きくすることもできる。このようにすることで、発光素子２００の上面方向において、さらに発光効率が向上する。
図３に示す表示装置１０Ａにおいても、発光素子２００の側面から出射される光が第２凸部１９１Ａで反射され、発光素子２００の上面方向に進む光が増加する。したがって、表示装置１０Ａは、発光素子２００の上面方向において、発光効率が増加する。
以上、変形例１の表示装置１０Ａによれば、金属層１９０Ａに第２凸部１９１Ａが設けられていることにより、表示装置１０Ａの発光素子２００の上面方向において発光効率が向上する。言い換えると、金属層１９０Ａに第２凸部１９１Ａによって、表示装置１０Ａは、表示面からの光取り出し効率が向上する。また、金属層１９０Ａの第２凸部１９１Ａは、層間絶縁層１７０Ａの第１凸部１７１Ａに沿って設けられるため、別途第２凸部１９１Ａを形成する必要がない。したがって、表示装置１０Ａは、コストが抑制された表示装置となる。
［変形例２］
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｂの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図４は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ｂの領域１１Ｂの部分拡大図である。なお、図４Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｂの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図４は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ｂの領域１１Ｂの部分拡大図である。なお、図４Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、表示装置１０Ｂは、層間絶縁層１７０Ｂ、金属層１９０Ｂ、および発光素子２００を含む。層間絶縁層１７０Ｂには、層間絶縁層１７０Ｂの上面から窪んだ複数の第１溝部１７１Ｂが設けられている。金属層１９０Ｂは、層間絶縁層１７０Ｂの複数の第１溝部１７１Ｂを覆うように設けられ、複数の第１溝部１７１Ｂと重畳して複数の第２溝部１９１Ｂが設けられている。すなわち、金属層１９０Ｂは、発光素子２００と接合する第１領域１９０Ｂ−１と、第１領域１９０Ｂ−１の外側に位置する複数の第２溝部１９１Ｂが設けられた第２領域１９０Ｂ−２とを含む。なお、図４Ｂに示すように、第２溝部１９１Ｂが設けられた第２領域１９０Ｂ−２は、第１領域１９０Ｂ−１を囲むように設けられている。
第２溝部１９１Ｂの深さ（金属層１９０Ｂの上面から第２溝部１９１Ｂの底面までの距離）は、例えば、０．２μｍ以上１０μｍ以下である。第２溝部１９１Ｂの深さは、金属層１９０Ｂの厚さの１／２以上の深さ、さらには金属層１９０Ｂの厚さよりも大きい深さであることが好ましい。また、第２溝部１９１Ｂの側面はテーパーを有していてもよい。すなわち、第２溝部１９１Ｂの側面は、金属層１９０Ｂの上面に対して垂直でなくてもよい。金属層１９０Ｂの上面と第２溝部１９１Ｂの側面とのなす角は、例えば、２０度以上９０度以下、好ましくは３０度以上８０度以下、さらに好ましくは４０度以上７０度以下である。
第２溝部１９１Ｂの底面の形状は、直線、または曲線であってもよく、角を含んでいてもよい。また、第２溝部１９１Ｂの幅は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。さらに、複数の第２溝部１９１Ｂのピッチは、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。
複数の第２溝部１９１Ｂのピッチは、発光素子２００から離れるにしたがって小さくすることもできる。すなわち、第２領域１９０Ｂ−２の発光素子２００に近い領域では第２溝部１９１Ｂの密度が小さく、第２領域１９０Ｂ−２の発光素子２００から遠い領域では第２溝部１９１Ｂの密度は大きくすることもできる。このようにすることで、発光素子２００の上面方向において、発光効率が向上する。
図４に示す表示装置１０Ｂにおいても、発光素子２００の側面から出射される光が第２溝部１９１Ｂで反射され、発光素子２００の上面方向に進む光が増加する。したがって、表示装置１０Ｂは、発光素子２００の上面方向において、発光効率が増加する。
以上、変形例２の表示装置１０Ｂによれば、金属層１９０Ｂに第２溝部１９１Ｂが設けられていることにより、表示装置１０Ｂの発光素子２００の上面方向において発光効率が向上する。言い換えると、金属層１９０Ｂに第２溝部１９１Ｂによって、表示装置１０Ｂは、表示面からの光取り出し効率が向上する。また、金属層１９０Ｂの第２溝部１９１Ｂは、層間絶縁層１７０Ｂの第１溝部１７１Ｂに沿って設けられるため、別途第２溝部１９１Ｂを形成する必要がない。したがって、表示装置１０Ｂは、コストが抑制された表示装置となる。
［変形例３］
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｃの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図５は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ｃの領域１１Ｃの部分拡大図である。なお、図５Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０Ｃの概略部分拡大図および概略平面図である。具体的には、図５は、図１に示す破線で囲まれた領域１１に対応する表示装置１０Ｃの領域１１Ｃの部分拡大図である。なお、図５Ｂでは、便宜上、発光素子２００上の第２接続電極２１０が省略されている。
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、表示装置１０Ｃは、層間絶縁層１７０Ｃ、金属層１９０Ｃ、および発光素子２００を含む。層間絶縁層１７０Ｃには、層間絶縁層１７０Ｃの上面から窪んだ複数の第１凹部１７１Ｃおよび層間絶縁層１７０Ｃの上面から突出した複数の第３凸部１７２Ｃが設けられている。金属層１９０Ｃは、層間絶縁層１７０Ｃの複数の第１凹部１７１Ｃおよび複数の第３凸部１７２Ｃを覆うように設けられ、複数の第１凹部１７１Ｃと重畳して複数の第２凹部１９１Ｃおよび複数の第３凸部１７２Ｃと重畳して複数の第４凸部１９２Ｃが設けられている。すなわち、金属層１９０Ｃは、発光素子２００と接合する第１領域１９０Ｃ−１と、第１領域１９０Ｃ−１の外側に位置する複数の第２凹部１９１Ｃが設けられた第２領域１９０Ｃ−２と、第２領域１９０Ｃ−２の外側に位置する複数の第４凸部１９２Ｃが設けられた第３領域１９０Ｃ−３とを含む。なお、図５Ｂに示すように、第２凹部１９１Ｃが設けられた第２領域１９０Ｃ−２は、第１領域１９０Ｃ−１を囲むように設けられ、第４凸部１９２Ｃが設けられた第３領域１９０Ｃ−３は、第２領域１９０Ｃ−２を囲むように設けられている。
第２凹部１９１Ｃの深さおよび第４凸部１９２Ｃの高さは、それぞれ、上述した第２凹部１９１の深さおよび第２凸部１９１Ａの高さと同様にすることができる。また、第２凹部１９１Ｃの側面および第４凸部１９２Ｃの側面はテーパーを有していてもよい。すなわち、第２凹部１９１Ｃの側面および第４凸部１９２Ｃは、金属層１９０Ｃの上面に対して垂直でなくてもよい。金属層１９０Ｃの上面と第２凹部１９１Ｃの側面または第４凸部１９２Ｃとのなす角は、それぞれ、上述した第２凹部１９１または第２凸部１９１Ａと同様とすることができる。
第２凹部１９１Ｃの断面形状および第４凸部１９２Ｃの断面形状も、それぞれ、上述した第２凹部１９１および第２凸部１９１Ａと同様とすることができる。また、第２凹部１９１Ｃの開口径および第４凸部１９２Ｃの直径も、上述した第２凹部１９１および第２凸部１９１Ａと同様とすることができる。さらに、複数の第２凹部１９１Ｃのピッチおよび複数の第４凸部１９２Ｃのピッチも、それぞれ、上述した第２凹部１９１および第２凸部１９１Ａと同様とすることができる。なお、複数の第４凸部１９２Ｃのピッチを、第２凹部１９１Ｃのピッチよりも小さくすることもできる。
図５に示す表示装置１０Ｃにおいても、発光素子２００の側面から出射される光が第２凹部１９１Ｃおよび第４凸部１９２Ｃで反射され、発光素子２００の上面方向に進む光が増加する。したがって、表示装置１０Ｃは、発光素子２００の上面方向において、発光効率が増加する。
以上、変形例３の表示装置１０Ｃによれば、金属層１９０Ｃに第２凹部１９１Ｃおよび第４凸部１９２Ｃが設けられていることにより、表示装置１０Ｃの発光素子２００の上面方向において発光効率が向上する。言い換えると、金属層１９０Ｃに第２凹部１９１Ｃによって、表示装置１０Ｃは、表示面からの光取り出し効率が向上する。また、金属層１９０Ｃの第２凹部１９１Ｃおよび第４凸部１９２Ｃは、それぞれ、層間絶縁層１７０Ｃの第１凹部１７１Ｃおよび第３凸部１７２Ｃに沿って設けられるため、別途第２凹部１９１Ｃおよび第４凸部１９２Ｃを形成する必要がない。したがって、表示装置１０Ｃは、コストが抑制された表示装置となる。
＜第２実施形態＞
図６を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法について説明する。
図６を用いて、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法について説明する。
図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法の各ステップにおける表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的には、図６Ａ〜図６Ｅは、作製方法の各ステップにおける図１に示す破線で囲まれた領域１１の部分拡大図である。なお、図６Ａ〜図６Ｅでは、層間絶縁層１７０より下方の層を省略している。層間絶縁層１７０より下方の層は、通常の方法で作製することができる。
まず、層間絶縁層１７０を形成する。層間絶縁層１７０の材料は、感光性アクリル樹脂または感光性ポリイミド樹脂などの感光性有機樹脂を用いることができる。層間絶縁層１７０は、スピンコート、スリットコート、印刷またはインクジェットなどによって形成することができる。次に、フォトマスク４００をマスクとして露光すると、層間絶縁層１７０は、フォトマスク４００が開口されている部分３１０が感光される（図６Ａ）。次に、層間絶縁層１７０を現像すると、層間絶縁層１７０の感光された部分に開口３２０が形成される（図６Ｂ）。次に、層間絶縁層１７０に熱を加えてリフロー処理を行うと、開口３２０の底面側が埋まり、開口３２０の上面側が埋まらないため、層間絶縁層１７０に第１凹部１７１が形成される（図６Ｃ）。次に、金属層１９０を成膜する。金属層１９０は、スパッタリングまたはＣＶＤなどによって成膜することができる。金属層１９０は、第１凹部１７１が形成された層間絶縁層１７０を覆うように成膜されるため、金属層１９０には、第１凹部１７１と重畳する第２凹部１９１が形成される（図６Ｄ）。次に、第２凹部１９１が形成されていない第１領域１９０−１上に、はんだ、銀ペースト、またはＡＣＦなどの接合材料２２０を塗布し、発光素子２００を接合する（図６Ｅ）。なお、接合の際に熱処理を行うことができる。
表示装置１０の作製における以降のステップは通常の方法で作製することができるため、ここでは説明を省略する。
以上、本実施形態の表示装置１０の作製方法によれば、層間絶縁層１７０に第１凹部１７１を形成し、第１凹部１７１を覆うように金属層１９０を成膜することにより、金属層１９０に第２凹部１９１を形成することができる。そのため、コストを増加させることなく、金属層１９０に第２凹部１９１を含む表示装置１０を作製することができる。
表示装置１０の作製方法は様々な変形、または修正が可能である。そこで、図７および図８を用いて、表示装置１０の作製方法の変形例について説明する。
＜変形例１＞
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法の各ステップにおける表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的には、図７Ａ〜図７Ｃは、作製方法の各ステップにおける図１に示す破線で囲まれた領域１１の部分拡大図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃでは、層間絶縁層１７０より下方の層を省略している。層間絶縁層１７０より下方の層は、通常の方法で作製することができる。
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法の各ステップにおける表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的には、図７Ａ〜図７Ｃは、作製方法の各ステップにおける図１に示す破線で囲まれた領域１１の部分拡大図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃでは、層間絶縁層１７０より下方の層を省略している。層間絶縁層１７０より下方の層は、通常の方法で作製することができる。
まず、第１層間絶縁層１７０−１および第２層間絶縁層１７０−２を形成する。第１層間絶縁層１７０−１の材料はアクリル樹脂またはポリイミド樹脂などの有機樹脂を、第２層間絶縁層の材料は感光性アクリル樹脂または感光性ポリイミド樹脂などの感光性有機樹脂を用いることができる。第１層間絶縁層１７０−１および第２層間絶縁層１７０−２は、スピンコート、スリットコート、印刷またはインクジェットなどによって形成することができる。次に、フォトマスク４００をマスクとして露光すると、第２層間絶縁層１７０−２は、フォトマスク４００が開口されている部分３３０が感光される（図７Ａ）。次に、第２層間絶縁層１７０−２を現像すると、第２層間絶縁層１７０−２の感光された部分に開口３４０が形成される（図７Ｂ）。次に、第２層間絶縁層１７０−２に熱を加えて、第１層間絶縁層１７０−１と第２層間絶縁層１７０−２との界面で材料を混合し、第１層間絶縁層１７０−１と第２層間絶縁層１７０−２とが一体化した層間絶縁層１７０が形成されるとともに、層間絶縁層１７０に第１凹部１７１が形成される（図７Ｃ）。
変形例１における表示装置１０の作製における以降のステップは、上述した作製方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
以上、変形例１の表示装置１０の作製方法によれば、第２層間絶縁層１７０−２の厚さによって第１凹部１７１の開口径および深さが決定されるため、金属層１９０の第２凹部１９１の開口径および深さを制御することができる。したがって、金属層１９０の第２凹部１９１を制御して形成することができる。
＜変形例２＞
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法の各ステップにおける表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的には、図８Ａおよび図８Ｂは、作製方法の各ステップにおける図１に示す破線で囲まれた領域１１の部分拡大図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂでは、層間絶縁層１７０より下方の層を省略している。層間絶縁層１７０より下方の層は、通常の方法で作製することができる。
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置１０の作製方法の各ステップにおける表示装置１０の概略部分拡大図である。具体的には、図８Ａおよび図８Ｂは、作製方法の各ステップにおける図１に示す破線で囲まれた領域１１の部分拡大図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂでは、層間絶縁層１７０より下方の層を省略している。層間絶縁層１７０より下方の層は、通常の方法で作製することができる。
まず、層間絶縁層１７０を形成する。層間絶縁層１７０の材料は、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。層間絶縁層１７０は、スパッタリングまたはＣＶＤなどによって形成することができる。次に、層間絶縁層１７０上にフォトレジスト３５０を塗布する。次に、フォトマスク４００をマスクとして露光すると、フォトレジスト３５０は、フォトマスク４００が開口されている部分３６０が感光される（図８Ａ）。なお、ここでは、フォトレジスト３５０がポジ型レジストとして説明したが、フォトレジスト３５０はネガ型レジストであってもよい。フォトレジスト３５０がネガ型レジストである場合は、感光された部分がエッチングによって残るため、フォトマスク４００の開口部は図８Ａの逆となる。
次に、フォトレジスト３５０を現像する。フォトレジスト３５０の感光された部分３６０に開口が形成される。次に、開口されたフォトレジスト３５０をマスクとして層間絶縁層１７０をエッチングする。エッチングは、ウェットエッチングであってもよく、ドライエッチングであってもよい。層間絶縁層１７０のエッチングにより、層間絶縁層１７０に第１凹部１７１が形成される（図８Ｂ）。次に、フォトレジスト３５０を剥離する。
変形例２における表示装置１０の作製における以降のステップは、上述した作製方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
以上、変形例２の表示装置１０の作製方法によれば、層間絶縁層１７０の材料が無機絶縁材料であっても、フォトリソグラフィーを用いて、層間絶縁層１７０に第１凹部１７１を形成することができる。第１凹部１７１を覆うように金属層１９０を成膜することにより、金属層１９０に第２凹部１９１を形成することができるため、コストを増加させることなく、金属層１９０に第２凹部１９１を含む表示装置１０を作製することができる。
以上は、主に、フォトリソグラフィーを用いて層間絶縁層１７０に第１凹部１７１を形成する方法について説明したが、金型を用いて層間絶縁層１７０に第１凹部１７１を形成することもできる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：表示装置、 １１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ：領域、 １００ 基板、 １１０：第１配線層、 １２０：第２配線層、 １３０：第１絶縁層、 １４０：第２導電層、 １５０：第２絶縁層、 １６０：第１導電層、 １７０、１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ：層間絶縁層、 １７０−１：第１層間絶縁層、 １７０−２：第２層間絶縁層、 １７１：第１凹部、 １７１Ａ：第１凸部、 １７１Ｂ：第１溝部、 １７１Ｃ：第１凹部、 １７２Ｃ：第３凸部、 １８０：第１接続電極、 １９０：金属層、１９０Ａ、１９０Ｂ、１９０Ｃ １９０−１、１９０Ａ−１、１９０Ｂ−１、１９０Ｃ−１：第１領域、 １９０−２、１９０Ａ−２、１９０Ｂ−２、１９０Ｃ−２：第２領域、 １９０Ｃ−３：第３領域、 １９１：第２凹部、 １９１Ａ：第２凸部、 １９１Ｂ：第２溝部、 １９１Ｃ：第２凹部、 １９２Ｃ：第４凸部、 ２００：発光素子、 ２１０：第２接続電極、 ２２０：接合材料、 ２５０：平坦化層、３１０：部分、 ３２０：開口、 ３３０：部分、 ３４０：開口、 ３５０：フォトレジスト、 ３６０：部分、 ４００：フォトマスク
Claims (19)
- 基板と、
前記基板上の層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上の金属層と、
前記金属層上の発光素子と、を含み、
前記層間絶縁層は、複数の第１凹部を含み、
前記金属層は、前記発光素子と接合する第１領域と、前記第１領域を囲む第２領域と、を含み、
前記第２領域において、複数の第２凹部が、前記複数の第１凹部に沿って設けられている表示装置。 - 前記第２凹部の断面形状は、円形、楕円形、または多角形である請求項１に記載の表示装置。
- 前記第２凹部の開口径は、１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の表示装置。
- 前記複数の第２凹部のピッチは、１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数の第２凹部のピッチは、発光素子から離れるにしたがって小さくなる請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記層間絶縁層は、さらに、複数の第３凸部を含み、
前記金属層は、さらに、前記第２領域を囲む第３領域を含み、
前記第３領域において、複数の第４凸部が、前記複数の第３凸部に沿って設けられている請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の表示装置。 - 基板と、
前記基板上の層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上の金属層と、
前記金属層上の発光素子と、を含み、
前記層間絶縁層は、複数の第１凸部を含み、
前記金属層は、前記発光素子と接合する第１領域と、前記第１領域を囲む第２領域と、を含み、
前記第２領域において、複数の第２凸部が、前記複数の第１凸部に沿って設けられている表示装置。 - 前記第２凸部の断面形状は、円形、楕円形、または多角形である請求項７に記載の表示装置。
- 前記第２凸部の高さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下である請求項７または請求項８に記載の表示装置。
- 前記複数の第２凹部のピッチは、１μｍ以上１０μｍ以下である請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数の第２凸部の間のピッチは、発光素子から離れるにしたがって小さくなる請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数の第２凸部の高さは、発光素子から離れるにしたがって大きくなる請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の表示装置。
- 基板と、
前記基板上の層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上の金属層と、
前記金属層上の発光素子と、を含み、
前記層間絶縁層は、複数の第１溝部を含み、
前記金属層は、前記発光素子と接合する第１領域と、前記第１領域を囲む第２領域と、を含み、
前記第２領域において、複数の第２溝部が、前記複数の第１溝部に沿って設けられている表示装置。 - 前記第２溝部の側面は、テーパーを有する請求項１３に記載の表示装置。
- 前記第２溝部の深さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下である請求項１３または請求項１４に記載の表示装置。
- 前記複数の第２溝部のピッチは、発光素子から離れるにしたがって小さくなる請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記層間絶縁層の材料は、感光性有機樹脂である請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記層間絶縁層の材料は、無機絶縁材料である請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記発光素子は、マイクロＬＥＤである請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の表示装置。
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