JP3870807B2 - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、サブ画素数を減らすことができるとともに解像度を高めることができる高性能な画像表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量で薄型の画像表示装置として、種々の表示装置が開発されている。このような画像表示装置の主なカテゴリーとしては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた画像表示装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等がある。特に、発光ダイオードを配置して形成されるＬＥＤディスプレイは、それだけで画像表示装置とすることもできるが、液晶表示装置のバックライトとしても用いることもできる。
【０００３】
特に、互いに異なる色を発色する発光素子を配列し、順次発光させてフルカラー画像を表示させるフルカラーＬＥＤディスプレイについては、発光素子の配置、発光手順などの種々の技術が知られている。
【０００４】
例えば、特開平９−１９８００７号公報によれば、マトリクス状に配置される赤色発光画素、緑色発光画素及び青色発光画素の個数を１：２：１の比になるようにして形成された表示装置が開示されている。
【０００５】
また、特開平１１−１３３８８７号公報によれば、それぞれの画素に赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素が一つずつ配置されるように画素が構成されている。具体的には、１つの画素を１本目の走査電極のサブ画素Ｒ、Ｇと２本目の走査電極のサブ画素Ｒと３本目の走査電極のサブ画素Ｇ、Ｂとによって形成し、３つのサブ画素Ｒ、Ｇ、Ｂを一列に並べる場合に比べて画素ピッチを小さくし、その分表示密度を高める技術が開示されている。さらに、これらのサブ画素の点灯／非点灯の組み合わせにより時分割表示し、多色表示する技術も開示されている。
【０００６】
また、水平方向に赤色に発色する赤色サブ画素、緑色に発色する緑色サブ画素及び青色に発色する青色サブ画素が水平方向に順に配置され、それら水平方向に配置されたパターンと同じパターンで配置されたサブ画素が垂直方向にそれぞれ等しい間隔で配置されたインライン型の画像表示装置では、各画素には赤色、緑色及び青色に発色するサブ画素を一つずつ含まれるように構成される。よって、水平方向には、ＲＧＢを単位として同じサブ画素の配置で画素が構成され、垂直方向の同じ列には、同色に発色するサブ画素が配置されることになる。このようにサブ画素を配置してそれぞれのサブ画素を時分割で発光させることにより画像表示を行うことになる。このとき、同じ列に配置された同じ色に発色するサブ画素を点灯させ、順次サブ画素の列を点灯させていくことにより画像表示を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、一画素に赤色、緑色及び青色のサブ画素がそれぞれ一つずつ個別に含まれるように画素が構成されていた。そのため、サブ画素数は画素数の３倍以上必要であり、ＬＥＤディスプレイの光源である発光素子を並べる画像表示装置では、サブ画素を構成する発光素子数が多くなっていた。さらに、画像表示装置の小型化と解像度の向上を実現するために、画素間の距離を短縮し、高密度に発光素子を配置することが重要になり、それとともに発光素子の小型化以外に画質を落とすことなく部品点数を減らすことも重要になってきている。また、高い密度で多数の発光素子を配置して形成される画像表示装置では、全ての発光素子が正常に駆動されない場合も考えられ、高い信頼性で発光素子を駆動させて高画質の画像表示を行うことも重要になる。
【０００８】
一方、これまでのサブ画素の配置では、視感度が高い発光素子で構成されるサブ画素の位置によっては、表示させたい画素の位置と実際に画像を見る人の目が感じる画素の位置がずれてしまう場合もある。
【００１０】
よって、本発明は上述の問題に鑑み、一画素がＲ、Ｇ、Ｂの三色のサブ画素をそれぞれ個別に１つずつ含むように構成される場合に比べて少ないサブ画素で画素を構成し、画質を落とすことなくフルカラー表示を行うことができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、互いに異なる色に発色するサブ画素がマトリクス状に配列され、複数のサブ画素により各画素が構成される画像表示装置において、前記サブ画素のうち最も視感度が高い色を発色する第１のサブ画素が所定の間隔で配列されるとともに前記第１のサブ画素の間に他の色を発色する第２のサブ画素が配置され、各画素は前記第２のサブ画素を隣接する画素と共有し、かつ、各画素は隣接する画素間において前記第２のサブ画素が同時に発色しないように時分割で交互に発色することを特徴とする。本発明によれば、画素間でそれぞれのサブ画素を共有することによりサブ画素数を減少させるとともに高い密度で画素を形成することができ、高画質且つ部品点数を抑えることができる画像表示装置を提供することができる。更に、本発明は、水平方向に延在するように外光を遮光する遮光手段を設けることにより、画像表示面における光の反射を抑制することができ、屋外でも外光の影響を受けることなくコントラストが高い画像を表示することができる画像表示装置を提供することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本実施形態の画像表示装置は、互いに異なる色に発色するサブ画素がマトリクス状に配列され、複数のサブ画素により各画素が構成される画像表示装置において、前記色のうち最も視感度が高い色を発色する第１のサブ画素が所定の間隔で配列されるとともに前記第１のサブ画素の間に他の色を発色する第２のサブ画素が配置され、前記第２のサブ画素が隣接する画素に共有されるように各画素が構成されるとともに、各画素が時分割に表示されるように前記サブ画素が駆動されることを特徴とする。以下、図面を参照しながら本実施形態の画像表示装置について説明する。
【００１６】
図１は、画像表示装置を構成するサブ画素が発光素子を備えるディスプレイに関するレイアウトを示したレイアウト図であり、例えば、画素を構成するサブ画素はそれぞれ発光ダイオードを１つずつ含むように構成される。画像表示面の垂直水平方向に３画素分ずつ図示され、基板上に青色、緑色及び赤色にそれぞれ発色するサブ画素がマトリクス状に配列され、３色のサブ画素を一組として一画素が構成されている。各サブ画素は基板に配置されたそれぞれの発光素子と一対一に対応するように形成される。ここで、赤色、緑色及び青色に限定されず、３色をそれぞれ発色するサブ画素は、それら３色を混色することによりカラー表示を行うことができる組み合わせであれば良い。特に、光の三原色である赤色、緑色及び青色にそれぞれ発色するサブ画素を一組として画素を構成することにより、表示することができる色の範囲が広く、精細なフルカラー表示を行うことが可能である。
【００１７】
本実施形態の画像表示装置を構成する発光素子は、発光ダイオードに限定されず、半導体レーザー素子などの発光素子を配置してサブ画素が構成される画像表示装置とすることもできる。更に、発光ダイオードや半導体レーザー素子を用いた画像表示装置に限定されず、３色のサブ画素を一組として画素を構成する画像表示装置であれば良く、例えば、バックライトから発せられる単色光をカラーフィルターにより波長変換を行うことにより３色の光をそれぞれ発色するサブ画素からなる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、プラズマ放電を利用したプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）や、電界発光（ＥＬ）を利用したＥＬ素子により構成されるＥＬディスプレイ及びフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの面発光型画像表示装置にも用いることができる。
【００１８】
先ず、３色にそれぞれ発光する発光素子とそれらから構成される画素のレイアウトについて詳細に説明する。画像表示面の水平方向に、緑色に発光する緑色発光素子（図中Ｇで表示）がピッチＨで配置されている。これら緑色発光素子のピッチＨの間に青色発光素子（図中Ｂで表示）と赤色発光素子（図中Ｒで表示）が緑色発光素子を挟むように交互に配置される。このとき、青色発光素子及び赤色発光素子は、水平方向にそれぞれピッチＨの約２倍の間隔（Ｈ×２）で配置される。
【００１９】
更に、垂直方向には、同じ色に発光する発光素子がピッチＨで一列に配置され、緑色発光素子の列を挟むように赤色発光素子と青色発光素子の列が水平方向に交互に配列されていることになる。よって、水平方向に一定の規則で配置されるインライン型に配置された発光素子が垂直方向にも同じ発光素子の配置で配列されていることになる。このとき、これら青色、緑色及び赤色のうち最も視感度が高い緑色に発光する緑色発光素子は垂直水平方向にＨのピッチで配置されていることになる。
【００２０】
画素を構成する発光素子のうち最も視感度が高い色に発色する発光素子が、一画素を構成する３つの発光素子の中央に配置され、その他の色に発色する発光素子がその両側に配置され、これら３色の発光素子を一組として一画素が構成される。本実施形態においては、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子に発色するサブ画素を一組として画素が構成されることから、これら３色のうち最も視感度が高い緑色発光素子が水平方向に配列された３色のサブ画素の中央に位置することになる。ここで、水平方向に等間隔に配置された緑色発光素子の間に青色発光素子と赤色発光素子が交互に配置されており、水平方向に隣接する画素は、個別に赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を一つずつ備えるのではなく、互いに青色発光素子及び赤色発光素子を共有するように構成されることになる。
【００２１】
垂直方向については、上述のように緑色発光素子の両側に配置された赤色発光素子と青色発光素子を共有するように水平方向に配置される画素の配列と同じ配列になるように垂直方向に間隔Ｈで各発光素子が配置され、画素を構成する。このとき、同じ色に発色する発光素子は、垂直方向の同じ列に配置されるように配列され、垂直方向に各発光素子の間隔が略同じになるように配置される。
【００２２】
また、上記のように３色の発光素子を水平方向に配置し、それら発光素子のうち視感度が低い色を発光する発光素子を水平方向で隣接する画素で共有するような発光素子の配置に限定されず、隣接する行で赤色発光素子と青色発光素子を入れ替えた配列や、緑色発光素子の水平方向位置を隣接する行で略１／２Ｈずらした所謂デルタ配列や、上記のような水平方向の発光素子の配列と垂直方向の発光素子の配列を入れ替えた構成にしても良く、また、斜め方向に発光素子を共有するように画素を構成することもできる。
【００２３】
次に、上記の発光素子を時分割で発光させて画像表示を行う駆動動作について説明する。図１のように配置された発光素子のうち青色発光素子Ｂ１１、緑色発光素子Ｇ１１及び赤色発光素子Ｒ１１により画素１１が構成される。画素１１と水平方向に隣接する画素１２は、赤色発光素子Ｒ１１、緑色発光素子Ｇ１２及び青色発光素子Ｂ１３により構成される。このとき、画素１１と画素１２はそれぞれの画素の中央に緑色発光素子が配置され、赤色発光素子Ｒ１１を共有するように構成されている。また、画素１３は青色発光素子Ｂ１３、緑色発光素子Ｇ１３及び赤色発光素子Ｒ１３により構成され、画素１２と画素１３は青色発光素子Ｂ１３を共有するように構成されている。
【００２４】
先ず、１行に配置されている各画素について、従来の順次時分割発光において１画素を発光させていた時間を２分割し、つまり半分にし、それぞれその時間幅だけ当該画素を構成するサブ画素の発光素子を発光させる。画素１１は青色発光素子Ｂ１１、緑色発光素子Ｇ１１と赤色発光素子Ｒ１１を同時に発光させる。次に再び、赤色発光素子Ｒ１１を発光させ、それと同時に緑色発光素子Ｇ１２と青色発光素子Ｂ１３を発光させる。ここで、青色発光素子Ｂ１１、緑色発光素子Ｇ１１及び赤色発光素子Ｒ１１を発光させたところで、画素１１が表示されたことになる。このとき、画素１１に表示させたい色に合わせて各発光素子の発光時間を調整すれば良い。それに続いて、赤色発光素子Ｒ１１、緑色発光素子Ｇ１２及び青色発光素子Ｂ１３を画素１１と時分割で発光させることにより画素１２が表示されたことになる。ここまでで、画素１１と画素１２が時分割で表示され、且つそれぞれの画素を表示させる際に、赤色発光素子Ｒ１１が画素１１と画素１２のそれぞれに共用されていることになる。つまり、フルカラー表示に必要な３色のうち１色の発光素子を隣接する画素で共有して時分割で発光させることにより、発光素子を減らすことができるのである。
【００２５】
更に、画素１２を表示するために青色発光素子Ｂ１３を発光させた後、再度青色発光素子Ｂ１３を発光させ、それと同時に緑色発光素子Ｇ１３、赤色発光素子Ｒ１３を発光させることにより画素１３が表示される。画素１２と画素１３の両方の画素を表示する際に時分割で青色発光素子Ｂ１３を発光させることにより青色発光素子Ｂ１３が画素１２と画素１３の両方に共用されることになる。よって、画素１２と画素１３のそれぞれをフルカラー表示するために必要な３色の発光素子のうちの１色が一つの発光素子を時分割で発光させることにより減らすことができることになる。このように、隣接する画素間で赤色発光素子と青色発光素子を共用することにより、発光素子の数を減らすことが可能になる。
【００２６】
なお、画素１１と画素１３など奇数番目の画素は同時に発光することになり、画素１２と図示しない次の画素１４など偶数番目の画素は同時に発光することになる。また緑色発光素子Ｇは時分割発光させなくても良いが、その場合電流値を下げるなど赤色や青色発光とバランスを取る必要がある。また、周囲に配置される赤色発光素子Ｒ及び青色発光素子Ｂが時分割駆動されるタイミングに合わせて緑色発光素子Ｇのピーク輝度を減じると共に非時分割で駆動することにより、当該赤色発光素子Ｒ及び当該青色発光素子Ｂの輝度とのバランスをとり、これら発光素子で形成される画素を表示させることができる。このとき、当該緑色発光素子Ｇに供給される電流を低減することができるため、画像表示装置全体で消費される電力は変わらない。
【００２７】
このとき、垂直方向にも画素１１、画素１２及び画素１３と同じ配置により発光素子が配置されており、垂直方向に同じ色に発光素子が間隔Ｈで配置されている。よって、上述の画素１１、１２及び１３を構成する発光素子と同じ列に配置されている発光素子は、画素１１、１２及び１３を構成する発光素子と同様なタイミングで発光することになる。各行が従来と同様に順次時分割発光する他に、青色発光素子Ｂ１１を含む発光素子列Ｌ１から赤色発光素子Ｒ１３を含む発光素子列Ｌ７は水平方向に繰り返し時分割で発光し、画像表示が行われる。ここで、図１には、水平垂直方向に３画素ずつのみ示しているが、画像表示面全体について、水平方向に隣接する画素が発光素子を共用するように３色の発光素子が配置されている。
【００２８】
上述のようにして画像表示が行われるが、これら３色の発光素子のうち最も視感度が高い緑色の発光素子が水平垂直方向に同じ素子間隔Ｈで配置されているので、各画素の中心が緑色発光素子の位置となり、水平垂直方向にＨの間隔で画素が存在するように見えることにより均質な画像表示を行うことができる。
【００２９】
更に、本実施形態の画像表示装置は、画素を構成する発光素子が正常に点灯されない場合であっても、当該発光素子と同色に発光する発光素子を代わりに点灯させることにより、当該画素を表示することもできる。例えば、画素１２を形成する赤色発光素子Ｒ１１が正常に点灯されない場合には、当該赤色発光素子Ｒ１１の周囲に配置された赤色発光素子を赤色発光素子Ｒ１１が本来点灯されるタイミングで点灯させることにより画素１２をフルカラーで表示することができる。例えば、赤色発光素子Ｒ１１に隣接する画素１３を形成する赤色発光素子Ｒ１３を赤色発光素子Ｒ１１の代わりに点灯させればよい。隣接する画素を形成し同じ色に発光する発光素子を代わりに点灯させることにより、画質の低下を招くことなく画像表示を行うことができる。また、赤色発光素子Ｒに限定されず、青色発光素子Ｂが正常に点灯しない場合であっても、同様に当該青色発光素子Ｂの周囲に配置された青色発光素子Ｂを代わりに点灯させることにより問題なく画素を表示することができる。
【００３０】
上述のように配置され、時分割により駆動される各発光素子は、これらを駆動させるための駆動回路と電気的に接続するために基板上に配設された配線と接続される。図２に発光素子を配線が配設された基板上に配置したレイアウト図の一例を示す。図２に示した配線は、パッシブマトリクス型の素子駆動方式であり、アドレス線とデータ線の交差位置に対応するように各発光素子が配置されている。発光素子としては、例えば、透明樹脂で被覆され、実装時に取り扱いが容易とされる形状に形成される発光ダイオードを用いることができる。
【００３１】
本実施形態の画像表示装置では、配線用基板１の主面上に水平方向に延在された複数本のアドレス線ＡＤＤ０、ＡＤＤ１が形成され、更に図示しない層間絶縁膜を介して垂直方向に延在された複数本のデータ線ＤＬＲ１〜ＤＬＧ３が形成されている。配線用基板１は例えばガラス基板や、合成樹脂又は絶縁層で被覆された金属基板、或いはシリコン基板等の半導体製造に汎用な基板であり、アドレス線やデータ線を求められた精度で形成可能な基板であればどのような基板であっても良い。
【００３２】
各発光素子の位置は、アドレス線ＡＤＤ０、ＡＤＤ１とデータ線ＤＬＲ１〜ＤＬＧ３の交差位置に対応した位置になっている。このとき、緑色発光素子ＤＧ１１、ＤＧ１２及びＤＧ１３の水平方向のそれぞれの素子間隔Ｈと、垂直方向のそれぞれの素子間隔が同じ距離になるようにＨのピッチでアドレス線が配設されている。更に、赤色発光素子ＤＲと青色発光素子ＤＢを駆動回路と電気的に接続するデータ線ＤＬＲとＤＬＢはデータ線ＤＬＧの間に一本ずつ交互に配設される。このとき、データ線ＤＬＲとＤＬＢそれぞれの間隔は、緑色発光素子の水平垂直の素子間隔Ｈの略２倍（Ｈ×２）の間隔とされる。各発光素子は導電性の接続線１１、１２によりそれぞれアドレス線とデータ線に接続される。
【００３３】
アドレス線ＡＤＤ０、ＡＤＤ１は導電性の優れた金属材料層や半導体材料層と金属材料層の組み合わせ等により形成され、その線幅は図２に示すように発光素子のサイズＭに比較して広い幅にすることができる。よって、順次画素を走査して所要の画像を出力させる場合のアドレス線自体の抵抗による遅れを極力低減することができる。このアドレス線ＡＤＤ０、ＡＤＤ１は水平方向に延長されており、各画素当り１本のアドレス線が通過する。従って、水平方向に隣接する画素同士では共通のアドレス線が選択的に用いられる。
【００３４】
データ線ＤＬＲ１〜ＤＬＧ３は、アドレス線と同様に、導電性に優れた金属材料や半導体材料層と金属材料層の組み合わせ等により形成され、その線幅は図２に示すように配線用基板１の専有面積の約半分程度を占めるように形成することもできる。これらデータ線ＤＬＲ１〜ＤＬＧ３は垂直方向に延長されており、各画素当り発光素子の数に応じて３本のデータ線が使用されている。ここで、赤色発光素子と青色発光素子が隣接する画素に共用されることから、画素にそれぞれ個別に赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を配置する場合に比べて、データ線の数も減らすことができる。例えば、図中左上の赤色発光素子ＤＲ１１、緑色発光素子ＤＧ１１、及び青色発光素子ＤＢ１１から一画素が構成され、データ線ＤＬＲ１〜ＤＬＧ３も発光色毎に設けられているが、青色発光素子ＤＢ１１、ＤＧ１２及びＤＲ１３からなる画素では、データ線ＤＬＢ１、ＤＬＧ２及びＤＬＲ３がデータ線として用いられ、垂直方向に隣接する画素の同じ発光色の発光素子の間では共通のデータ線が利用される。
【００３５】
一方、本実施形態の画像表示装置では、垂直方向の画素ピッチがＨであり、水平方向の緑色発光素子のピッチも同じくＨである。例えば、このピッチは、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲に設定することもできる。これは、動画用（テレビジョン受像機、ビデオ機器、ゲーム機器）や情報用（例えばコンピューター用）の画像表示装置としては、対角サイズで３０ｃｍから１５０ｃｍのものが適当であり、その画素数がＲＧＢを合わせて１画素とした場合で概ね３０万画素から２００万画素程度のものが実用上望ましく、また、人間の視覚特性からも、直視型の画像表示装置として画素ピッチを０．１ｍｍ（個人用高精細表示）から１ｍｍ（数人用動画表示）とすることが好ましいためである。更に、本実施形態の画像表示装置を屋外用の大画面表示に使用する場合には、１０ｍｍ程度のピッチにすることもでき、これまでの数ｍｍサイズの発光素子に比べて、微小な発光素子を用いることにより素子間隔を大きくとることができ、素子間に配設される配線の引き回しを容易に行うことができる。
【００３６】
本実施形態の発光素子は自発光型の発光素子である発光ダイオードを用いることができる。例えば、青色及び緑色の発光ダイオード用としてサファイア基板上に成長された窒化ガリウム系のダブルへテロ構造多層結晶を用いることができる。これら青色及びに緑色に発光する発光ダイオードはサファイア基板のようにその主面が略Ｃ面である基板から選択成長により結晶成長され、当該基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する半導体層から形成されることができる。更に、傾斜結晶面がＳ面と同等な結晶面であるような窒化物半導体層から形成される場合には、高品質の発光ダイオードとすることもできる。また、赤色の発光ダイオードとして砒化ガリウム基板上に成長された砒化アルミニウムガリウム又は隣化インジウムアルミニウムガリウム系のダブルへテロ構造多層結晶を用いることができる。発光ダイオードは互いに波長を異ならせた３色の発光素子の組からなる画素を構成するが、異なる波長の組は赤、緑、青に限定されず、他の色の組であっても良い。
【００３７】
これらの発光ダイオードは、例えば、それぞれ略正方形の形状を有し、非パッケージ状態のまま或いは微小パッケージ状態（例えば１ｍｍサイズ以下程度）のまま実装されるチップ構造を有している。発光ダイオードの詳細な層構造については図示しないが、それぞれ発光ダイオードの平面形状は略正方形であり、その略正方形の発光ダイオードチップを実装することで、発光ダイオードのマトリクス状の配列が構成される。
【００３８】
略正方形の各発光ダイオードのサイズは、例えば、その一辺が５μｍから１００μｍ程度のサイズとすることができる。このような微小サイズを以って配線用基板に実装される発光ダイオードとして、各発光ダイオードは微小パッケージ状態又は非パッケージ状態のまま配線用基板に実装される。
【００３９】
微小サイズのまま実装される各発光ダイオードは、上述の如きサイズを有しており、素子形成用基板上に形成され、その後チップ毎に分離されて非パッケージ状態又は微小パッケージ状態を以って実装されるものである。ここで、非パッケージ状態とは、樹脂形成などのダイオードチップの外側を覆うような処理を施していない状態を指す。また、微小パッケージ状態とは薄い肉厚の樹脂などに被覆された状態であるが、通常のパッケージサイズよりも小さいサイズ（例えば１ｍｍ以下程度のもの）に収まっている状態を指す。本実施形態の画像表示装置に用いられる発光ダイオードはパッケージがない分又はパッケージが微小な分だけ微細なサイズで配線用基板上に実装される。
【００４０】
各発光ダイオードはアドレス線に接続した電極パッド部を介して電気的にアドレス線に接続され、同様に、データ線に接続した電極パッド部を介して電気的にデータ線に接続される。各発光ダイオードはこれら電極パッド部を介して電気的にアドレス線及びデータ線に接続され時分割の方式で駆動される。
【００４１】
また、このような駆動方式に限定されず、例えば、アクティブマトリクス駆動方式により、画像表示期間を時間的に分割し、駆動させる発光素子にこの分割した時間単位で順次電圧を印加することにより発光素子を駆動することもできる。更に、発光素子毎に電流保持回路を接続することにより、発光素子の発光時間を長く保つことができ、画像全体の輝度を高くすることもできる。このとき、特に本実施形態で用いられる発光素子は微小なサイズであるので、基板上に煩雑な配線や多数の駆動用の素子を配置するためのスペースを十分に確保することができる。
【００４２】
［第２の実施形態］
本実施形態の画像表示装置は、互いに異なる色に発色するサブ画素がマトリクス状に配列され、複数のサブ画素により各画素が構成される画像表示装置において、前記色のうち最も視感度が高い色を発色する第１のサブ画素が所定の間隔で配列されるとともに前記第１のサブ画素の間に他の色を発色する第２のサブ画素が配置され、前記第２のサブ画素が、隣接する画素に共有されるように各画素が構成されるとともに、各画素が時分割で表示されるようにこれらサブ画素が駆動されるとともに、外光を遮光する遮光手段が配設されていることを特徴とする。
【００４３】
本実施形態の画像表示装置は、画素の間に遮光手段が配設されていることにより、画像表示面により外光が反射されることなく、特に屋外用画像表示装置に適用な画像表示装置である。よって、微細な発光素子を配置し、高いコントラストの画像表示を行うことができるとともに、屋外で使用した場合に表示した画像が見ににくくなることがなく、高い品質の画像表示を行うことができる。
【００４４】
図３に示すように、本実施形態の画像表示装置の水平方向について、図示しない配線が配設された基板４２上に緑色に発色するサブ画素を構成する緑色発光素子３１（図中Ｇで表示）が間隔Ｈで配置されている。これら緑色発光素子３１の間に青色に発光する青色発光素子３２（図中Ｂで表示）と赤色に発光する赤色発光素子３３（図中Ｒで表示）が交互に配置される。このとき、赤色発光素子３３と青色発光素子３２は、水平方向にそれぞれ間隔Ｈの２倍の間隔で配置されている。
【００４５】
更に、垂直方向には、同じ色に発色する発光素子が間隔Ｈで配置されており、垂直方向に同一色に発色するサブ画素が列状に配列されていることになる。ここで、これら３色の中で最も視感度が高い緑色発光素子３１は水平垂直方向に間隔Ｈで配置されることになる。よって、水平方向について緑色発光素子３１の間に交互に青色発光素子３２と赤色発光素子３３が配置され、垂直方向には同じ色に発色する発光素子が配置され、画像表示装置を構成することになる。
【００４６】
サブ画素はこれら３色の発光素子のそれぞれにより構成され、各画素は、赤色発光素子３３、緑色発光素子３１及び青色発光素子３２を一組として構成される。このとき、水平方向について、緑色発光素子３１の間に青色発光素子３２と赤色発光素子３３が交互に配置されており、赤色発光素子３３、緑色発光素子３１及び青色発光素子３２を一組として一画素が構成され、水平方向に隣接する画素は互いに青色発光素子３２若しくは赤色発光素子３３を共有するように構成される。ここで、画素を構成する発光素子のうち最も視感度が高い色に発光する発光素子が一画素を構成する３つの発光素子の中央に配置され、その他の色に発色するサブ画素がその両側に配置され、一画素が構成される。本実施形態においては、赤色、緑色及び青色に発光する発光素子を一組として画素が構成されることから、これら３色のうち最も視感度が高い緑色発光素子が３色の発光素子の配列の中央に配置されることになる。垂直方向については、上述のように水平方向に隣接する画素間でサブ画素を共有するように配置された発光素子と同色の発光素子が垂直方向に配列される。このとき、同色に発色する発光素子は、垂直方向の同じ列に配置されるように配列され、発光素子の垂直方向の間隔が全ての列で略同じ間隔で配置される。ここで、最も視感度が高い緑色発光素子は、水平垂直方向で同じ間隔Ｈになるように配置されることになる。
【００４７】
これらの発光素子を時分割で発光させることにより、画素が個別に赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を備える場合に比べ、少ない発光素子で高品質の画像表示を行うことが可能である。具体的には、青色発光素子又は赤色発光素子を水平方向に隣接する画素で共有し、時分割で発光させることにより隣接する画素の両方の画像表示に用いることができる。
【００４８】
更に、本実施形態の画像表示装置は、水平方向に延在するように外光を遮光する遮光手段を配設することにより、屋外でも高い品質の画像表示を行うことができる。遮光手段としては、例えば、遮光板を設ければ良く、垂直方向に配置された発光素子間隔が水平方向に配置された発光素子間隔の略２倍と広い事を利用しそこに所要の高さの遮光板を設けることにより、垂直視野角を狭めることなく外光を遮光することが可能になる。また発光素子が遮光板に遮られ始めても赤色緑色青色の３色が同時に暗くなるため色の変化は生じない。
【００４９】
図４に本実施形態の画像表示装置の概略断面構造図を示す。先ず、発光素子が図４の紙面に垂直な方向に配置されている。発光素子４３の垂直方向のピッチの間には、外光を遮蔽するための遮光板４１手段が配設されている。これらの遮光手段は、図４の紙面に垂直な方向に配置された発光素子に平行に延在するように配設されており、発光素子４３が配置されている画像表示面の端部から他方の端部にかけて延在するように配設されている。ここで、屋外で画像表示装置を用いて画像表示を行う場合、一般には、画像表示装置の上方から照明光若しくは自然光が照射される場合が多いので、各画素の上側にのみ遮光手段を配設することでコントラストを低下させることなく画像表示をおこなうことができる。ここで、遮光板は、光透過性を有しない材料で構成される。
【００５０】
また、サブ画素を構成する発光素子には、例えば発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオードのサイズは従来のパッケージが数ミリ程度のものに比べて、５μｍから１００μｍ程度の微小素子サイズに成形することができるので、水平方向の発光素子間隔及び垂直方向の画素列間隔も十分にとることもできる。例えば、垂直方向の発光素子の間隔Ｖを１ｃｍ程度にすることも可能であり、遮光するために十分な遮光板を配設することができる。また、遮光手段の高さは、発光素子のコントラストが低下しない程度に画像表示面における反射を抑えることができれば良い。このとき、赤色、緑色及び青色のうち最も視感度が高い緑色発光素子の水平方向の素子間隔Ｈと垂直方向の素子間隔Ｖを等しくしておくことにより、水平垂直方向に等間隔で画素が配置されているようにみえるので、画質を良好なものとすることができる。
【００５１】
また、本実施形態に用いる発光素子は、発光素子としての発光ダイオードは、例えば、青色及び緑色の発光ダイオード用としてサファイア基板上に成長された窒化ガリウム系のダブルへテロ構造多層結晶を用いることができる。これら青色及びに緑色に発光する発光ダイオードはサファイア基板のようにその主面が略Ｃ面である基板から選択成長により結晶成長され、当該基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する半導体層から形成されることができる。更に、傾斜結晶面がＳ面と同等な結晶面であるような窒化物半導体層から形成される場合には、高品質の発光ダイオードとすることもできる。また、赤色の発光ダイオード用として砒化ガリウム基板上に成長された砒化アルミニウムガリウム又は隣化インジウムアルミニウムガリウム系のダブルへテロ構造多層結晶を用いることができる。
【００５２】
発光素子のサイズは、５μｍから１００μｍ程度にすることができ、更にこれらの発光素子の輝度、信頼性を十分に有していることから水平方向の発光素子の間隔も垂直方向と同程度にとることができる。故に、画素を構成する３色の発光素子のなかで最も視感度が高い光を発光する発光素子を垂直水平方向ともに略同じ間隔で配置しておくことにより画素が垂直水平方向について略等しい間隔で配置されていることになり、これらの画素が表示面に垂直水平方向に等間隔で配置されているように見えることになる。
【００５３】
よって、本実施形態の画像表示装置を用いるにより、屋外において画像表示面による外光の反射を抑制することができ、且つ、発光効率の高い発光ダイオードを用いることにより高い画質の画像表示を行うことができる。更に、隣接する画素で発光素子を共有し、時分割にて発光素子を発光させることにより少ない発光素子で高い画質の画像表示をすることも可能である。
【００５４】
［第３の実施形態］
本実施形態の画像表示装置は、互いに異なる色を発色するサブ画素が形成された単位パネルをマトリクス状に配置して形成される画像表示装置において、特定色に発色するサブ画素が一つ内側画素ないし隣接する単位パネル画素間で共有され、前記特定色に発色するサブ画素を時分割で駆動させることを特徴とする。
【００５５】
サブ画素を構成する発光素子が配置された単位パネルを装置基板上にマトリクス状に配置することにより、画像表示装置が形成される。このとき、各単位パネルには、装置基板に配置されるとともに発光素子を発光させるための駆動回路と電気的に接続されるように図示しない配線が設けられている。また、画像表示装置を単位パネルの如き単位パネルを配置して形成することにより、画像表示装置全体が一つの単位パネルになるように形成する場合に比べて、不具合が生じた単位パネルのみを交換するだけで不具合を修復することができ、製造工程における歩留まりを向上させることができる。また、大画面の画像表示装置を作製する場合においても、分割して作製した単位パネルを複数枚位置すれば所望のサイズの画像表示装置を作製することができる。
【００５６】
図５に示すように、本実施形態の画像表示装置は、画素がマトリクス状に配置された単位パネルを装置基板にマトリクス状に配置することにより形成される。サブ画素はそれぞれ赤色発光素子（図中Ｒで表示）、緑色発光素子（図中Ｇで表示）及び青色発光素子（図中Ｂで表示）から構成され、これら発光素子がマトリクス状に配置される。水平方向には、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子が順に配置されており、これら３つの発光素子を一組として１画素が構成される。また、垂直方向には、同色に発光する発光素子が同じ間隔で配置され、垂直方向には同色の発光素子が配置された発光素子列が形成されている。
【００５７】
このとき、単位パネル５１の水平方向の端には、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を一組とするように発光素子が配置されず、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１のみが配置され、１画素を構成する青色発光素子が間引かれている。また、垂直方向にそれぞれ同色に発光する発光素子が同じ間隔で配置されている。
【００５８】
一方、単位パネル５１と隣接するように配置される単位パネル５２では、単位パネル５１に隣接する側の端に、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の３つの発光素子が一組となるように画素が構成され、同様に水平方向に 赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の順にそれぞれ３色の発光素子を一組として画素が構成されるように各発光色の発光素子が配置される。ここで、単位パネル５２の単位パネル５１と隣接しない端には、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の３つの発光素子を一組として画素を構成するのではなく、赤色発光素子と緑色発光素子のみは配置され、単位パネル５１の単位パネル５２に隣接する端に配置された発光素子の配置と同様な配置により発光素子が配置される。また、垂直方向には、それぞれ同色に発光する発光素子が、同じ間隔で配置されている。
【００５９】
これら３色の発光素子が時分割で発光することにより、３色の発光素子で構成される画素の表示が行われることになる。
【００６０】
ここで、単位パネル５２に隣接する単位パネル５１の端に配置された発光素子による画素の表示について詳細に説明する。単位パネル５１の端には赤色発光素子ＤＲ５１と緑色発光素子ＤＧ５１のみが配置されているので、その２つの発光素子のみではフルカラー表示ができる１画素を構成することはできない。
【００６１】
また、単位パネル５１の端から２番目の画素には赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の３色の発光素子が配置されているのでそれら３つの発光素子を一組してフルカラー表示ができる１画素を構成することができる。よって、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１を単位パネル５１の端から２番目の画素に配置された青色発光素子ＤＢ５０と一組とすることにより一画素とすることができる。そこで、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１及び青色発光素子ＤＢ５０により構成される画素５１と、赤色発光素子ＤＲ５０、緑色発光素子ＤＧ５０及び青色発光素子ＤＢ５０で構成される画素５０の駆動方法について説明する。
【００６２】
先ず、画素５０を構成する赤色発光素子ＤＲ５０、緑色発光素子ＤＧ５０及び青色発光素子ＤＢ５０を同次発光させ、画素５０を表示する。続いて、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１と青色発光素子ＤＢ５０を発光させる。画素５１を構成する青色発光素子として青色発光素子ＤＢ５０を用いることにより、画素５1の表示が可能となる。また端部以外の画素は時分割駆動する必要はないがその場合は電流値を下げバランスを取る必要がある。もちろん同電流値で時分割駆動しても良い。このとき、それぞれの発光素子を発光させる時間を調整することにより、各画素のフルカラー表示が可能となる。
【００６３】
このとき、画素５０と画素５１を構成する発光素子のうち、緑色発光素子が最も視感度が高い色に発光することにより、画素５０と画素５１はそれぞれ緑色発光素子ＤＧ５０、ＤＧ５１の位置が中心になるように見える。また、このとき、画素５１を構成する発光素子のうち赤色発光素子ＤＲ５１と緑色発光素子ＤＧ５１の素子間隔と、緑色発光素子ＤＧ５１と青色発光素子ＤＢ５０の素子間隔がことなるが、緑色発光素子の発光色に比べて青色発光素子の発光色は視感度が低いことにより、素子間隔が異なることに起因する画素のずれは殆ど気にならない。
【００６４】
更に、単位パネル５２の他方の端も同様に青色発光素子を配置することなく、隣接する単位パネルの端から２番目画素に配置された青色発光素子を共用することにより画素を構成することができる。発光素子が配置された単位パネルを配置して画像表示装置を形成する場合に、隣接する単位パネル間で発光素子を共用することにより、３色の発光素子を個別に配置して一画素を構成する場合に比べて単位パネル間隔を広げることが可能になり、画像表示に用いる発光素子の数を減らすことも可能になる。また、本実施形態では、水平方向に隣接する単位パネル間で発光素子を共用する場合について説明を行ったが、水平方向に３色の発光素子を順に配置する横インライン型の配置に限定されず、３色の発光素子を垂直方向に順に配置した縦インライン型の場合には、垂直方向に隣接して配置される単位パネル間で発光素子を共用することも可能である。更に、斜めインライン型の発光素子の配置でも隣接する単位パネル間で発光素子を共用し、時分割で発光させることにより画素の表示を行うこともできる。
【００６５】
ここで、別の例として単位パネル５１とそれに隣接して配置される単位パネル５２の隣接する端に配置された発光素子による画素の表示について詳細に説明する。単位パネル５１の端には赤色発光素子ＤＲ５１と緑色発光素子ＤＧ５１のみが配置されているので、その２つの発光素子のみではフルカラー表示ができる１画素を構成することはできない。また、単位パネル５２の端には赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の３色の発光素子が配置されているのでそれら３つの発光素子を一組してフルカラー表示ができる１画素を構成することができる。よって、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１を単位パネル５２の端に配置された青色発光素子ＤＢ５２と一組とすることにより一画素とすることができる。そこで、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１及び青色発光素子ＤＢ５２により構成される画素５３と、赤色発光素子ＤＲ５２、緑色発光素子ＤＧ５２及び青色発光素子ＤＢ５２で構成される画素５４の駆動方法について説明する。
【００６６】
先ず、画素５４を構成する赤色発光素子ＤＲ５２、緑色発光素子ＤＧ５２及び青色発光素子ＤＢ５２を同時発光させ、画素５２を表示する。続いて、赤色発光素子ＤＲ５１、緑色発光素子ＤＧ５１を同時発光させ、再び青色発光素子ＤＢ５２も同時発光させる。画素５３を構成する青色発光素子として青色発光素子ＤＢ５２を用いることにより、画素５３の表示が可能となる。このとき、それぞれの発光素子を発光させる時間を調整することにより、各画素のフルカラー表示が可能となる。
【００６７】
このとき、画素５３と画素５４を構成する発光素子のうち、緑色発光素子が最も視感度が高い色に発光することにより、画素５３と画素５４はそれぞれ緑色発光素子ＤＧ５１、ＤＧ５２の位置が中心になるように見える。また、このとき、画素５３を構成する発光素子のうち赤色発光素子ＤＲ５１と緑色発光素子ＤＧ５１の素子間隔と、緑色発光素子ＤＧ５１と青色発光素子ＤＢ５２の素子間隔がことなるが、緑色発光素子の発光色に比べて青色発光素子の発光色は視感度が低いことにより、素子間隔が異なることに起因する画素のずれは殆ど気にならない。
【００６８】
更に、単位パネル５２の他方の端も同様に青色発光素子を配置することなく、隣接する単位パネルの端に配置された青色発光素子を共用することにより画素を構成することができる。発光素子が配置された単位パネルを配置して画像表示装置を形成する場合に、隣接する単位パネル間で発光素子を共用することにより、３色の発光素子を個別に配置して一画素を構成する場合に比べて画像表示に用いる発光素子の数を減らすことが可能になる。また、本実施形態では、水平方向に隣接する単位パネル間で発光素子を共用する場合について説明を行ったが、水平方向に３色の発光素子を順に配置する横インライン型の配置に限定されず、３色の発光素子を垂直方向に順に配置した縦インライン型の場合には、垂直方向に隣接して配置される単位パネル間で発光素子を共用することも可能である。更に、斜めインライン型の発光素子の配置でも隣接する単位パネル間で発光素子を共用し、時分割で発光させることにより画素の表示を行うこともできる。また赤色青色サブ画素を共用し減じたタイプで端部の青色を省き１／４時分割しても良い。
【００６９】
［第４の実施形態］
次に、本発明の画像表示装置の製造に適用な画像表示装置の製造方法について説明する。本実施形態の画像表示装置の製造方法は、異なる色に発色する発光素子をマトリクス状に配置した画像表示装置の製造方法において、前記第一基板上で前記発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように前記発光素子を転写して一時保持用部材に該発光素子を保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された前記発光素子を更に離間して前記第二基板上に転写する第二転写工程を有し、前記第二転写工程においては、前記一時保持用部材の裏面側からのレーザ光の照射によるレーザアブレーションと、真空吸引による素子吸着とにより、前記発光素子を一時保持用部材から剥離することを特徴とする。
【００７０】
上記画像表示装置の製造方法にいては、微小な発光素子を素子形成基板上に高密度に形成した後、所定の間隔で発光素子を配線用基板に実装することができる。このとき、微小な発光素子を樹脂などに埋め込むことにより取り扱いを容易にすることもできる。本実施形態の画像表示装置の製造方法において、表示素子は絶縁性材料によって微細な発光素子が大きく再形成され、ハンドリング性を格段に向上させることもできる。そこで、この特徴を生かして発光素子を拡大転写し、画像表示装置を製造することが可能である。以下、二段階拡大転写法を例にして、表示装置の製造方法を説明する。
【００７１】
先ず、高集積度をもって第一基板上に作成された発光素子を第一基板上で発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように一時保持用部材に転写し、次いで一時保持用部材に保持された前記素子をさらに離間して第二基板上に転写する二段階の拡大転写を行う。なお、本例では転写を２段階としているが、素子を離間して配置する拡大度に応じて転写を三段階やそれ以上の多段階とすることもできる。
【００７２】
更に、異なる色に発光する発光素子を別々の第一基板上に形成しておき、それぞれの発光素子を所定の素子間隔に離間し、順次第二基板に転写することにより、異なる色に発光する発光素子を所定の素子間隔で配置することが可能となる。
【００７３】
また、以下の各図面においては、樹脂形成チップに含まれる発光素子（発光ダイオード）を１つのみ記載しているが、各樹脂形成チップ内に所定の素子間隔で複数の発光ダイオードを備えるように形成し、それぞれに画像表示を行うための配線と接続されるようにすることもできる。例えば、カラーＬＥＤディスプレイを構成する場合には、色毎に複数の発光ダイオードを備え、例えば３色×３個＝９個の発光ダイオードを備えることもできる。
【００７４】
図６は二段階拡大転写法の基本的な工程を示す図である。まず、図６の(a)に示す第一基板７０上に、発光素子７２を密に形成する。発光素子を密に形成することで、各基板当たりに生成される発光素子の数を多くすることができ、製品コストを下げることができる。第一基板７０は、例えば半導体ウエハ、ガラス基板、石英ガラス基板、サファイア基板、プラスチック基板などの種々素子形成可能な基板であるが、各発光素子７２は第一基板７０上に直接形成したものであっても良く、他の基板上で形成されたものを配列したものであっても良い。
【００７５】
次に図６の(b)に示すように、第一基板７０から各発光素子７２が図中破線で示す一時保持用部材７１に転写され、この一時保持用部材７１の上に各発光素子７２が保持される。ここで、隣接する発光素子７２は離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち、素子７２はｘ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。このとき離間される距離は、特に限定されず、一例として後続の工程での樹脂部形成や電極パッドの形成を考慮した距離とすることができる。一時保持用部材７１上に第一基板７０から転写した際に第一基板７０上の全部の素子が離間されて転写されるようにすることができる。この場合には、一時保持用部材７１のサイズはマトリクス状に配された発光素子７２の数（ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ）に離間した距離を乗じたサイズ以上であれば良い。また、一時保持用部材７１上に第一基板７０上の一部の発光素子が離間されて転写されるようにすることも可能である。
【００７６】
このような第一転写工程の後、図６の(c)に示すように、一時保持用部材７１上に存在する発光素子７２は離間されていることから、素子周りの樹脂の被覆と電極パッドの形成が行われる。素子周りの樹脂の被覆は電極パッドを形成し易くし、次の第二転写工程での取り扱いを容易にするなどのために形成される。電極パッドの形成は、後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、その際に配線不良が生じないように比較的大き目のサイズに形成されるものである。尚、図６の(c)には電極パッドは図示していない。各素子７２の周りを樹脂７３が覆うことで樹脂形成チップ７４が形成される。また、１つの樹脂形成チップ７４には、複数の素子７２が含まれるように素子周りの樹脂の被覆を行うこともできる。
【００７７】
次に、図６の(d)に示すように、第二転写工程が行われる。この第二転写工程では一時保持用部材７１上でマトリクス状に配される発光素子７２が樹脂形成チップ７４ごと更に離間するように第二基板７５上に転写される。第二転写工程においても、隣接する発光素子７２は樹脂形成チップ７４ごと離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子６２はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。第二転写工程によって配置された発光素子の位置が画像表示装置の最終製品のサブ画素に対応する位置であるとすると、当初の発光素子７２間のピッチの略整数倍が第二転写工程によって配置された発光素子７２のピッチとなる。ここで第一基板７０から一時保持用部材７１での離間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材７１から第二基板７５での離間したピッチの拡大率をｍとすると、略整数倍の値ＥはＥ＝ｎ×ｍで表される。拡大率ｎ、ｍはそれぞれ整数であれば良い。
【００７８】
第二基板７５上に樹脂形成チップ７４ごと離間された各発光素子７２には、配線が施される。この時、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながら配線がなされる。この配線は例えば発光素子７２が発光ダイオードなどの発光素子の場合には、ｐ電極、ｎ電極への配線を含む。このように発光素子が形成された第一基板７０から画像表示装置若しくは画像表示装置を構成する単位パネルに発光素子を拡大転写することにより、第一基板に高い密度で作製した発光素子を用いて容易に画像表示装置を製造することが可能となる。また、異なる色に発光する発光素子を画像表示装置の装置基板に配置する場合には、各発光色の発光する発光素子毎に装置基板や単位パネルへの転写の位置を移動させることにより、所定の素子間隔で各発光素子を配置することができる。
【００７９】
図６に示した二段階拡大転写法においては、第一転写後の離間したスペースを利用して電極パッドや樹脂固めなどを行うことができ、そして第二転写後に配線が施されるが、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。従って、画像表示装置の歩留まりを向上させることができる。また、本例の二段階拡大転写法においては、素子間の距離を離間する工程が２工程であり、このような素子間の距離を離間する複数工程の拡大転写を行うことで、実際は転写回数を減らすこともできる。
【００８０】
次に、上記二段階拡大転写法において表示素子として用いられる樹脂形成チップ７４について説明する。この樹脂形成チップ７４は、図７及び図８に示すように、樹脂形成チップ７４は略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ７４の形状は樹脂７３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各発光素子７２を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することで得られる形状である。尚、本実施形態では、窒化物半導体を用いて形成される青色や緑色に発光するピラミッド型の発光ダイオードについて説明するが、赤色の発光ダイオードとして砒化ガリウム基板上に成長された砒化アルミニウムガリウム又は隣化インジウムアルミニウムガリウム系の半導体により形成されるプレーナー型の発光ダイオードにも本実施形態の転写方法を用いることができる。
【００８１】
略平板状の樹脂７３の表面側と裏面側にはそれぞれ電極パッド７６，７７が形成される。これら電極パッド７６，７７の形成は全面に電極パッド７６，７７の材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層を形成し、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターンニングすることで形成される。これら電極パッド７６，７７は発光素子である素子７２のｐ電極とｎ電極にそれぞれ接続するように形成されており、必要な場合には樹脂７３にビアホールなどが形成される。
【００８２】
ここで電極パッド７６，７７は樹脂形成チップ７４の表面側と裏面側にそれぞれ形成されているが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッド７６，７７の位置が平板上ずれているのは、最終的な配線形成時に上側からコンタクトをとっても重ならないようにするためである。電極パッド７６，７７の形状も正方形に限定されず他の形状としても良い。
【００８３】
このような樹脂形成チップ７４を構成することで、発光素子７２の周りが樹脂７３で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド７６，７７を形成できるとともに発光素子７２に比べて広い領域に電極パッド７６，７７を延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、比較的大き目のサイズの電極パッド７６，７７を利用した配線を行うことで、配線不良が未然に防止される。
【００８４】
次に、発光素子７２を内包する樹脂形成チップ７４の配列方法の具体的手法について説明する。先ず、図９に示すように、第一基板８１の主面上には発光素子として複数の発光ダイオード８２がマトリクス状に形成されている。第一基板８１の構成材料としてはサファイア基板などのように発光ダイオード８２に照射するレーザの波長に対して透過率の高い材料が用いられる。発光ダイオード８２にはｐ電極などまでは形成されているが最終的な配線は未だなされておらず、素子間分離の溝８２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード８２は分離できる状態にある。この溝８２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。このような第一基板８１を一時保持用部材８３に対峙させて図９に示すように選択的な転写を行う。
【００８５】
一時保持用部材８３の第一基板８１に対峙する面には剥離層８４と接着剤層８５が２層になって形成されている。ここで一時保持用部材８３の例としては、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、一時保持用部材８３上の剥離層８４の例としては、フッ素コート、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばポリビニルアルコール：ＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いることができる。また一時保持用部材８３の接着剤層８５としては紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかからなる層を用いることができる。
【００８６】
一時保持用部材８３の接着剤層８５は、硬化した領域８５ｓと未硬化領域８５ｙが混在するように調整され、未硬化領域８５ｙに選択転写にかかる発光ダイオード８２が位置するように位置合わせされる。硬化した領域８５ｓと未硬化領域８５ｙが混在するような調整は、例えばＵＶ硬化型接着剤を露光機にて選択的にＵＶ露光し、発光ダイオード８２を転写するところは未硬化でそれ以外は硬化させてある状態にすればよい。このようなアライメントの後、転写対象位置の発光ダイオード８２に対しレーザ８６を第一基板８１の裏面から照射し、当該発光ダイオード８２を第一基板８１からレーザアブレーションを利用して剥離する。ＧａＮ系の発光ダイオード８２はサファイアとの界面で金属のＧａと窒素に分解することから、比較的簡単に剥離できる。照射するレーザとしてはエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザなどが用いられる。
【００８７】
このレーザアブレーションを利用した剥離によって、選択照射にかかる発光ダイオード８２はＧａＮ層と第一基板８１の界面で分離し、反対側の接着剤層８５にｐ電極部分を突き刺すようにして転写される。他のレーザが照射されない領域の発光ダイオード８２については、対応する接着剤層８５の部分が硬化した領域８５ｓであり、レーザも照射されていないために、一時保持用部材８３側に転写されることはない。
【００８８】
発光ダイオード８２は一時保持用部材８３の接着剤層８５に保持された状態で、発光ダイオード８２の裏面がｎ電極側（カソード電極側）になっていて、発光ダイオード８２の裏面には樹脂（接着剤）がないように除去、洗浄されているため、図１０に示すように電極パッド８６を形成すれば、電極パッド８６は発光ダイオード８２の裏面と電気的に接続される。
【００８９】
接着剤層８５の洗浄の例としては酸素プラズマで接着剤用樹脂をエッチング、ＵＶオゾン照射にて洗浄する。かつ、レーザにてＧａＮ系発光ダイオードをサファイア基板からなる第一基板８１から剥離したときには、その剥離面にＧａが析出しているため、そのＧａをエッチングすることが必要であり、ＮａＯＨ水溶液もしくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パッド８６をパターニングする。電極パッド８６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）もしくはＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの材料を用いることができる。透明電極の場合は発光ダイオードの裏面を大きく覆っても発光をさえぎることがないので、パターニング精度が粗く、大きな電極形成ができ、パターニングプロセスが容易になる。
【００９０】
上記電極パッド８６の形成の後、ダイシングプロセスにより複数の発光ダイオード８２を含む表示素子毎に硬化した接着剤層８５を分断し、各発光ダイオード８２に対応した樹脂形成チップとする。ここで、ダイシングプロセスは、機械的手段を用いたダイシング、あるいはレーザビームを用いたレーザダイシングにより行う。ダイシングによる切り込み幅は画像表示装置の画素内の接着剤層８５で覆われた発光ダイオード８２の大きさに依存するが、例えば２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要なときには、上記レーザビームを用いたレーザによる加工を行うことが必要である。このとき、レーザビームとしては、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザなどを用いることができる。
【００９１】
図１１は一時保持用部材８４から発光ダイオード８２を第二の一時保持用部材８７に転写して、アノード電極（ｐ電極）側のビアホール９０を形成した後、アノード側電極パッド８９を形成し、樹脂からなる接着剤層８５をダイシングした状態を示している。このダイシングの結果、素子分離溝９１が形成され、発光ダイオード８２は複数の素子ごとに区分けされたものになる。素子分離溝９１はマトリクス状の各発光ダイオード８２群を分離するため、平面パターンとしては縦横に延長された複数の平行線からなる。素子分離溝９１の底部では第二の一時保持用部材８７の表面が臨む。第二の一時保持用部材８７は、一例としてプラスチック基板にＵＶ粘着材が塗布してある、いわゆるダイシングシートであり、ＵＶが照射されると粘着力が低下するものを利用できる。
【００９２】
なお、上記転写の際には、剥離層８４を形成した一時保持部材８３の裏面からエキシマレーザを照射する。これにより、例えば剥離層８４としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード８２は第二の一時保持部材８７側に転写される。さらに、上記アノード電極パッド８９の形成プロセスの例としては、接着剤層８５の表面を酸素プラズマで発光ダイオード８２表面のｐ電極が露出してくるまでエッチングする。ビアホール９０の形成はエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザを用いることができる。アノード側電極パッド８９はＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。
【００９３】
次に、機械的手段を用いて複数の発光ダイオード８２を含む表示素子が第二の一時保持用部材８７から剥離される。このとき、第二の一時保持用部材８７上には剥離層８８が形成されている。この剥離層８８は例えばフッ素コート、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いて作成することができる。このような剥離層８８を形成した一時保持部材８７の裏面から例えばＹＡＧ第３高調波レーザを照射する。これにより、例えば剥離層８８としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドと石英基板の界面でポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード８２は第二の一時保持部材８７から上記機械的手段により容易に剥離可能となる。
【００９４】
図１２は、第二の一時保持用部材８７上に配列している発光ダイオード８２を吸着装置９３でピックアップするところを示した図である。樹脂形成チップとされた発光ダイオード８２を吸着装置９３でピックアップし、画像表示装置の装置基板若しくは単位パネルを構成する基板上に実装する。このときの吸着孔９５はマトリクス状に開口していて、発光ダイオード８２を多数個、一括で吸着できるようになっている。吸着孔５５の部材は、例えば、Ｎｉ電鋳により作製したもの、もしくはステンレス（ＳＵＳ）などの金属板９２をエッチングで穴加工したものが使用され、金属板９２の吸着孔９５の奥には、吸着チャンバ９４が形成されており、この吸着チャンバ９４を負圧に制御することで発光ダイオード８２の吸着が可能になる。発光ダイオード８２はこの段階で樹脂８３で覆われており、その上面は略平坦化されており、このために吸着装置９３による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００９５】
上述のような発光素子を内包する樹脂形成チップの配列方法においては、一時保持用部材８３に発光ダイオード８２を保持させた時点で既に、素子間の距離が大きくされ、その広がった間隔を利用して比較的サイズの電極パッド８６、８９などを設けることが可能となる。それら比較的サイズの大きな電極パッド８６、８９を利用した配線が行われるために、素子サイズに比較して最終的な装置のサイズが著しく大きな場合であっても容易に配線を形成できる。また、本例の発光素子の配列方法では、発光ダイオード８２の周囲が硬化した接着剤層８５で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド８６，８９を形成できるとともに素子に比べて広い領域に電極パッド８６，８９を延在でき、次の転写などを吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。更に、異なる色に発光する発光素子毎に上述の転写工程を行うことにより、容易にサブ画素を構成する発光素子を所定の素子間隔で配置することが可能となる。
【００９６】
【発明の効果】
画像表示装置を構成するサブ画素のうち、視感度が低い色に発色するサブ画素を画素間で共有し、時分割で発光させることによりそれぞれの画素に個別に３色のサブ画素を配置する場合に比べてサブ画素の数を減らすことができる。更に、画質を低下させることなく、サブ画素を減らすことができることにより部品点数を減らすことが可能になり、コストダウンにつながる。このとき、視感度が高い色に発色するサブ画素を画素の中心に配置し、且つ、水平垂直方向に等しい間隔で配置しておくことにより、水平垂直方向に等間隔で画素が配置されているように見える。
【００９７】
また、サブ画素が正常に駆動されない場合においても、当該サブ画素の周囲に配置され、当該サブ画素と同色に発色するサブ画素を駆動させることにより問題なく画素を表示することができる。更に、サブ画素間に遮光板を設けることにより、外光を遮光することができ、屋外においても高いコントラストの画像表示を行うことができる。
【００９８】
また、単位パネルをマトリクス状に配置して形成される画像表示装置について、単位パネルの端部に配置されるサブ画素を間引くことにより、単位パネルの端部にサブ画素が配置されない一定の領域を確保することができ、単位パネルの寸法ずれや熱膨張による寸法ずれを補正することが可能になる。更に、単位パネル間を接続するための配線を形成するスペースも確保することができる。
【００９９】
更に、発光素子を拡大転写し、この拡大転写を各発光色の発光素子毎に行うことにより、効率よく基板上に素子を配置することが可能になり、画像表示装置を容易に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像表示装置のサブ画素の配置を示した図であって、画像表示装置の平面構造を示した概略平面構造図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の配線の一例を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の遮光板の配置を示した図であって、画像表示装置の平面構造を示した概略平面構造図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の遮光板の配置を示した図であって、画像表示装置の断面構造を示した概略断面構造図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の隣接する単位パネルの近接部を示した図であって、画像表示装置の平面構造を示した概略平面構造図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の製造工程を示した製造工程フロー図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップの構造を示した概略透視斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップの構造を示した概略平面構造図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法のレーザ照射工程を示した工程断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の発光素子を保持する工程を示した工程断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の素子分離工程を示した工程断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の画像表示装置の製造方法の転写工程を示した工程断面図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３、５２、５３、５４ 画素
４１ 遮光板
４２ 基板
４３ 発光素子
５１、５２ 単位パネル
５５ 吸着孔
７０ 第一基板
７１ 一時保持用部材
７２ 発光素子
７３ 樹脂
７４ 樹脂形成チップ
７５ 第二基板
７６，７７ 電極パッド
８１ 第一基板
８３ 一時保持用部材
８４ 剥離層
８５ 接着剤層
８６、８９ 電極パッド
８７ 一時保持用部材
８８ 剥離層
９０ ビアホール
９１ 素子分離溝
９２ 金属板
９３ 吸着装置
９４ 吸着チャンバ
９５ 吸着孔

Claims (14)

1. 互いに異なる色に発色するサブ画素がマトリクス状に配列され、複数のサブ画素により各画素が構成される画像表示装置において、
   前記サブ画素のうち最も視感度が高い色を発色する第１のサブ画素が所定の間隔で配列されるとともに、前記第１のサブ画素の間に他の色を発色する第２のサブ画素が配置され、
   各画素は前記第２のサブ画素を隣接する画素と共有し、かつ、各画素は隣接する画素間において前記第２のサブ画素が同時に発色しないように時分割で交互に発色する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記互いに異なる色は３色であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記サブ画素はインライン型に配列されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記第１のサブ画素は緑色に発色することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. 前記第２のサブ画素は青色若しくは赤色に発色することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. 前記第１のサブ画素は水平方向及び垂直方向に略等しい間隔で配置されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
7. 前記第２のサブ画素は隣り合う行あるいは列で異なる色に配列されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
8. 前記第１のサブ画素は隣り合う行あるいは列の略中央位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
9. 前記サブ画素は発光素子を備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
10. 前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置。
11. 前記発光素子は窒化物半導体層により形成されることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置。
12. 前記窒化物半導体層はＳ面を有することを特徴とする請求項１１記載の画像表示装置。
13. 前記画素間に外光を遮光する遮光手段が配設されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
14. 前記遮光手段は水平方向に延在するように配設されることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。

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