JP7037278B2 - 表示デバイス - Google Patents

Description

本発明は、視覚を通じた表示を行う表示デバイスに関する。

視覚を通じた表示を行う表示体として、道路等の標識や、自動車等のナンバープレート、液晶表示パネルなどが広く用いられている。これらの表示体は、見るものの視認性を高めるための工夫が施されている。例えば、液晶表示パネルであればその構造や表示内容を工夫することで視認性を高め、道路標識は、夜間にライトによって全体を照明することにより視認性を高める構造が採用されている。具体的には、特許文献１には、液晶表示パネルの周端面を傾斜させることによりガラス基板の端部が光って見えることを防止し、表示品位の低下を防止する構造が提案されている。また、特許文献２には、道路標識の上部に照明装置を取り付け表示面全体に光を照射するとともに、災害発生時には標識への照射輝度を増加させる標識照明装置が開示されている。

特開２０１３－０６８８９５号公報 特開２０１６－１９６７７３号公報

しかしながら、液晶表示パネルは、一つ一つのピクセルの光強度が小さいため、視認性を高めるために表示内容を工夫しても、逆光時の視認性の低下は避け難い。また、道路標識は、通常、夜間に標識全体を照明しているが、光の反射や散乱のためにぼんやりとした表示になり、視認性を高めることは難しい。

本発明の目的は、見るものの視線をひきつけることにより、表示内容の視認性を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明の表示デバイスは、視覚を通じた表示を行う表示体と、表示体に対向するように配置された光透過性基材層と、光透過性基材層に搭載された複数のＬＥＤダイと、光透過性基材層の表面に設けられ、ＬＥＤダイに接合された配線パターンとを有する。光透過性基材層は、重ねて配置された複数層からなり、複数層それぞれにＬＥＤダイが搭載されるとともに、配線パターンが設けられている。配線パターンは、導電性粒子を電磁波によって焼結したものであり、ＬＥＤダイは、電磁波焼結により配線パターンに接合されている。

本発明の表示デバイスは、見るものの視線をひきつけることにより、表示内容の視認性を高めることができる。

第１の実施形態の表示デバイスの正面図であり、（ａ）は消灯時、（ｂ）は点灯時を示す。 図１のＡ－Ａ’断面図。 第１の実施形態の表示デバイスのＬＥＤダイの搭載面を変更した例の断面図。 第１の実施形態の表示デバイスのＬＥＤダイの別の配置例を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）第１の実施形態の表示デバイスのＬＥＤダイの別の配置例を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）第１の実施形態の表示デバイスのＬＥＤダイの別の配置例を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）第１の実施形態の表示デバイスの複数の層間を中間層で封止した例を示す断面図。 （ａ）～（ｄ）第１の実施形態の表示デバイスの配線パターンの製造工程を示す断面図。 第１の実施形態の配線パターンの空孔を示す断面図。 第２の実施形態の表示デバイスの正面図であり、（ａ）は消灯時、（ｂ）は点灯時を示す。 図１０のＢ－Ｂ’断面図。 （ａ）～（ｃ）第２の実施形態のＬＥＤダイと配線パターンの回路図。 図１０のＬＥＤダイの配置を面内方向にずらした場合のＢ－Ｂ’断面図。 第３の実施形態の表示デバイスの断面図。

本発明の一実施形態の表示デバイスについて図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の表示デバイスは、図１（ａ）、（ｂ）に正面図を、図２に断面図を示したように、視覚を通じた表示を行う表示体５と、表示体５に対向するように配置された光透過性基材層１と、光透過性基材層１に搭載された複数のＬＥＤダイ３と、光透過性基材層１の表面に設けられ、ＬＥＤダイ３に接合された配線パターン２とを備えて構成される。光透過性基材層１は、重ねて配置された複数層１ａ，１ｂ，１ｃからなり、複数層１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれにＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）が搭載されるとともに、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が設けられている。配線パターン２は、導電性粒子を電磁波によって焼結したものである。ＬＥＤダイ３は、電磁波焼結により配線パターン２に接合されている。なお、ここでいう電磁波とは、紫外光、可視光、赤外光、マイクロ波の波長域のものを含む。

このように、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を電磁波焼結した導電性粒子によって構成し、ＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を電磁波焼結により配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）に接合することにより、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の形成時、ならびに、ＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の接合時には、電磁波を集束して配線パターン形成箇所および接合箇所に照射すればよく、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の全面に熱を印加する必要が無い。このため、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の形成時および接合時の加熱領域が、集束された電磁波のスポット径程度と極めて局所的になる。局所的な熱は、周囲の光透過性基材層１に熱伝導させ、空気中に放熱することができる。よって、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の温度上昇を抑制しつつ、配線の幅に対する厚さの比（アスペクト比）の大きな配線パターン２を形成することができるため、配線パターンが表示体５を覆う面積が小さく、かつ、電気的に低抵抗の配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）にダメージを与えることなく形成することができる。また、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）に直接、ＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を接合することができる。

また、配線パターン２部に使用するインク材料が吸収可能な電磁波の波長を選択し、かつ、光透過性基材層１は、その波長の電磁波を透過する特性のものを用いて電磁波を吸収しにくくすることで、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を形成する際に電磁波を集束させることなく照射し、光透過性基材層１全体に熱を印加せず、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の部分のみ加熱することも可能である。

このように、本実施形態では、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の全面を加熱する必要がないため、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の光透過性を損なうことなく、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を形成できるとともに、ＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を直接、光透過性基材層１の配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）にそれぞれ接合することができる。よって、本実施形態の光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、光透過性が高く、ＬＥＤダイ３を点灯させた場合には、その部分からＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の発する光を出射することができ、見るものの視線を、ＬＥＤダイ３の発する光の明るさと色により引き付けることができる。このような光透過性基材層１を表示体５に対向配置することにより、ＬＥＤダイ３が配置されている位置の表示体５の表示内容５ａの視認性を高めることができるとともに、見るものの視線を、ＬＥＤダイ３が配置されている位置の表示体５の表示内容５ａに誘導することができる。

しかも、本実施形態においては、重ねて配置された光透過性基材層１の複数層１ａ，１ｂ，１ｃにそれぞれＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを搭載しているため、見るものが表示体５を正面（法線方向）から見た場合には、光透過性基材層１の各層１ａ，１ｂ，１ｃのＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃが平面的に見え、見るものが光透過性基材層１を表示体５を斜め方向から見た場合には、表示体５が見えにくくなるが、各層１ａ，１ｂ，１ｃのＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃが厚み方向に異なる位置で発光しているのが見えることにより、立体的に見える。これにより、表示体５が見えにくくなる斜め方向から見た場合であっても、見るものの視線をひきつけることができ、表示体５の表示内容５ａに誘導することにより視認性を高めることができる。

図１の表示体５は、例えば、標識やナンバープレートや地図のように表示内容５ａを固定的に表示する構成である。複数のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、表示体５の表示内容５ａに対応する位置に配置されている。具体的には、図１（ａ）、図２の例では、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、表示内容５ａの輪郭に沿って間隔をあけて配置され、かつ、面内方向において互いに重ならないように配置されている。このようにＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを配置することにより、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの点灯時には、図１（ｂ）に示すように固定的な表示内容５ａの輪郭に沿って輝度が大きくなり輪郭を強調することができる。また、見るものが斜めから見た場合には、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの位置が厚み方向に異なることで立体的に見えることにより、視線をひきつけ、表示内容５ａを見るように注意を引くことができる。また、ＬＥＤダイ３の発光波長を選択することにより所望の発光色により表示内容５ａの輪郭を強調することができる。

複数の層１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれに搭載されたＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、層ごとに発光色を異ならせてもよい。

複数層１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれに設けられた配線パターン２ａ、２ｂ、２ｃは、表示体５を正面から見たときに重なり合うように配置されていることが望ましい。これにより、配線パターン２ａ，２ｂ，２ｃが表示体５を覆い隠す面積を小さくすることができるためである。

また、本実施形態では、光透過性基材層１（１ａ，１ｂ，１ｃ）上の配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）にＬＥＤダイ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を直接接合することができるため、ＬＥＤダイ３を予めサブマウント基板等に実装してパッケージ化したＬＥＤパッケージを光透過性基材層１に搭載する場合と比較して、表示体５をＬＥＤパッケージが覆い隠す面積を削減でき、また、薄型にすることができる。よって、ＬＥＤダイ３が、表示体５を覆い隠す面積を最小にすることができ、消灯時の表示内容５ａの視認性の低下を防ぐことができる。

また、配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）は、幅よりも厚さの方が大きいことが望ましい。これにより、配線パターン２が表示体５を覆う面積を小さくすることができるとともに、電気的に低抵抗にできる。

なお、図２の構成において、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの発光面は、それぞれが搭載されている光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃの側に向けられていてもよいし、表示体５側に向けられていてもよい。ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの発光面が、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃ側に向けられている場合には、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃから発せられた光は、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃを通って出射される。ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの発光面が表示体５側に向けられている場合には、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃから発せられた光は、表示体５の表面で反射され、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃを通って出射される。

なお、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、図２のように、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃの表示体５側の表面に搭載される構成に限られるものではなく、図３のように、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃの外部側（表示体５とは逆側）の表面に配置してもよい。この場合も、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの発光面は、光透過性基材層１側に向けられていてもよいし、表示体５側に向けられていてもよい。また、ＬＥＤダイ３を保護するために、光透過性基材層１のＬＥＤダイ３の上に、保護層を配置することも可能である。

また、本実施形態では、ＬＥＤダイ３と配線パターンとの接合を、電磁波焼結により行っているため、光透過性基材層１が湾曲した場合の歪応力が加わっても接合部が破断や剥離を生じにくく、耐久性を高めることができる。

また、配線パターン２がＬＥＤダイ３の発光時の発熱を熱伝導して効率よく光透過性基材層１に伝導することができるため、ＬＥＤダイ２の放熱性能を高めることができる。

なお、図２、図３では、すべての配線パターン２ａ，２ｂ，２ｃを、光透過性基材層１ａ，１ｂ，１ｃのＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの搭載面に形成した例を示しているが、配線パターン２ａ，２ｂ，２ｃの一部は、光透過性基材層１の逆側に面に配置してもよい。

また、上述した図２の構成では、各層１ａ，１ｂ、１ｃに配置されたＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、面内方向で互いに重ならないように配置したが、図４のように、互いに重なるように配置してもよい。この場合、各層１ａ，１ｂ、１ｃに配置されたＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれの発光色として赤、緑、青などの異なる色の組み合わせになるように配置してもよい。この場合には、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの全てを点灯させた位置は、白色光となり、ＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃのうちの一つまたは二つを点灯させた位置は、それぞれの単色または混色となるため、異なる色で表示内容５ａの輪郭を強調することができる。

また、図４の配置に限られるものではなく、図５（ａ）のように、光透過性基材層１が２層１ａ，１ｂのみからなる場合に、それぞれＬＥＤダイ３ａ、３ｂとして発光色が赤と青のものを、面内方向に重なるように配置することも可能である。また、図５（ｂ）のように、光透過性基材層１が３層１ａ，１ｂ、１ｃからなる場合に、それぞれＬＥＤダイ３ａ、３ｂ、３ｃとして、発光色が緑、赤、青のものを用い、面内方向に交互にずれるように配置することも可能である。

また、図６（ａ），（ｂ）のように、図５（ａ），（ｂ）と同様のＬＥＤダイ３の配置を一つの発光色のＬＥＤダイ３で構成してもよい。

図４、図５（ａ）のように、面内方向に異なる発光色のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ（および３ｃ）が重なるように配置した場合、発光色の混色性を高めることができる。また、図５（ｂ）のように、異なる発光色のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを面内方向にＬＥＤダイ３の素子外形サイズ以上ずらして搭載した場合には、重なり合うことでロスする光が少なく、しかも混色性の良い発光色を得る事が可能になる。また、図６（ｂ）のように、同じ発光色のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを素子外形サイズ以上ずらして搭載すると、大きな輝度が得られ、視認性をより向上させた表示デバイスが実現可能となる。

また、光透過性基材層１を構成する複数層の間の空間を、液体または樹脂等の中間層７によって封止してもよい。図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ），（ｂ）の構成を、中間層７によって封止した構成例を図７（ａ），（ｂ）に示す。中間層７としては、少なくともＬＥＤダイ３が発する光に対して光透過性であって、表示体５の視認の妨げにならない色のもの（例えばエポキシやシリコーンなど）を用いる。表示体５が発光する場合には、表示体５の発光色を透過するものを用いる。中間層７を配置することにより、光透過性基材層１の剛性を高めることができるとともに、中間層７の屈折率を適切に設計することにより、表示体５が発光する構成である場合に、その光取り出し効率を向上させることができる。また、中間層７として、光透過樹脂（エポキシやシリコーンなど）に、酸化チタンやガラスなど光を反射する物質を添加し、ＬＥＤダイ３の発する光の散乱性を高めることも可能である。逆に、光取り出し効率を下げたい領域については、中間層７にカーボンブラックなどの光を遮光する物質を添加することも可能である。

上述してきた構成において、光透過性基材層１は、光を透過する基板であることが望ましく、その材質としては、ガラス、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドなどを用いることができる。光透過性基材層１の厚さは、一例として２５～１００μｍである。

配線パターン２は、導電性粒子を含むインクを電磁波によって焼結させたものである。導電性粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅなどの導電性金属および導電性金属酸化物のうちの１つ以上を用いることができる。電磁波による焼結を効率的に行うため、導電性粒子を含むインクの電磁波吸収特性を高める事が望ましく、導電性粒子の一部または全部がナノサイズ形状となっていることが望ましい。含まれる粒子サイズは一例として１０～１５０ｎｍである。

ＬＥＤダイ３としては、視認性向上に適した所望の波長の光を発するものを用いる。

＜第１の表示デバイスの製造方法＞
つぎに、第１の実施形態の表示デバイスの製造方法を説明する。まず、光透過性基材層１に配線パターン２を形成し、ＬＥＤダイ３を接合する工程を図８（ａ）～（ｄ）を用いて説明する。ここでは、電磁波として光を用いる例について説明する。

まず、図８（ａ）のように、導電性粒子と絶縁材料とが分散された溶液（インク）、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性粒子が分散された溶液を、光透過性基材層１の表面に所望の形状で塗布する。塗布方法は、インクジェット、ディスペンス、フレキソ、グラビア、グラビアオフセット、スクリーン印刷手法などの方法を用いる事が可能である。これにより、光透過性基材層１の表面に、絶縁材料で被覆された導電性粒子の膜２１を形成する。必要に応じて膜２１を加熱し、溶媒を蒸発させて乾燥させる。膜２１内には、導電性ナノ粒子が分散され、導電性ナノ粒子の周囲は絶縁材料で覆われた状態である。よって、本工程では、絶縁材料で完全に導電性ナノ粒子を覆っている場合には膜２１は非導電性であるが、絶縁材料で覆わない部分も有する場合には導電性を有する。すなわち絶縁材料の種類、添加量によって導電性をコントロール可能となる。なお、膜２１の形状は、形成すべき配線パターン２の形状になるように塗布してもよいし、一様な膜であってもよい。一様な膜である場合、配線パターン２以外の領域は、後工程で除去する。

形成した未焼結の膜２１の微粒子を焼結させるため、電磁波を照射することで局所的に配線部のみ加熱し、微粒子を焼結させる。電磁波は、フラッシュランプの様な光のパルス波、レーザー光の様な連続波、マイクロ波の様な長波長の電磁波を用いることができる。ここでは、まず、図８（ｂ）のように、ＬＥＤダイ３を、その電極３１ａが膜２１に接触するように、未焼結の配線パターン２に搭載する。つぎに、図８（ｃ）、（ｄ）のように、光透過性基材層１を透過させて光束１２を膜２１に照射する。この方法では、例えば配線パターン２の形成と、発光素子３０と配線パターン２との接続とを、光束１２の照射により同時にまたは連続して行うことができる。具体的には、図８（ｃ）のように、光透過性基材層１の、膜２１が形成されていない側から光束１２を電極３１と光透過性基材層１の間の領域に照射して、膜２１の導電性粒子を光焼結し、電極接続領域となる配線パターン２を形成する。さらに、図８（ｄ）のように、光束１２を照射し、他の配線パターン２も形成する。形成順序は、他の配線パターンを形成した後にＬＥＤダイ３の電極接続領域となる配線パターン２を形成しても良い。

また、配線パターン２形成後、配線パターン２と電極３１ａの間に未焼結の導電性粒子含有インクをさらに塗布し、ＬＥＤダイ３の電極３１ａを搭載した後、さらに光束１２を照射することで電極接続領域を形成することも可能である。

膜２１の光束１２が照射された領域は、導電性粒子が光のエネルギーを吸収して温度が上昇する。これにより、導電性粒子は、その粒子を構成する材料のバルクの融点よりも低い温度で溶融するとともに、導電性粒子の温度上昇に伴い、周囲の絶縁材料層は多くが蒸発し、一部が残存した場合でも軟化する。そのため、溶融した導電性ナノ粒子は、隣接する粒子と直接融合するか、もしくは、軟化した絶縁材料層を突き破って隣接する粒子と融合する。これにより、導電性粒子同士が焼結され、光透過性基材層１の上面に導電性の配線パターン２が形成される。このとき、溶融した導電性粒子は、光透過性基材層１に固着する。特に、光透過性基材層１の膜２１が形成されていない側の面から光束１２を照射することにより、光透過性基材層１と配線パターン２の界面の固着強度を高めることができる。

なお、上述のように、膜２１の光束１２の照射を受けた領域の導電性粒子は、光を照射することにより温度が上昇し、この熱は、導電性粒子の焼結に用いられるとともに、周囲の膜２１、光透過性基材層１に伝導し、放熱される。よって、膜２１のうち光束１２の照射を受けた領域のみ、もしくは、その光束１２の照射を受けた領域とその近傍領域のみが、導電性粒子が焼結される温度に到達し、その外側領域の膜２１や光透過性基材層１の温度は、それらを構成する材料を溶融させたり変質させたりする温度には到達しない。すなわち、本実施形態では、膜２１の一部領域のみに光束１２を照射することにより、光透過性基材層１の温度上昇を抑制することができ、光透過性基材層１の光焼結による変形や歪、白濁等の変質を防止することができる。また、光透過性基材層１がフレキシブルである場合にはそのフレキシブル性を維持することができる。

図８（ｃ）、（ｄ）の工程では、形成される配線パターン２が多孔質（ポーラス）となるように形成することが望ましい。すなわち、図９に示すように、隣接する導電性粒子同士は、全体が完全に溶融して混ざりあうのではなく、接触する界面で焼結され、焼結後の導電性粒子間の少なくとも一部に空孔４０ａを形成するような温度で光焼結することが望ましい。例えば、光束１２として、レーザー光を用い、通過する光透過性基材層１を溶融させない程度の照射強度で膜２１に照射することにより、光束１２が照射された膜２１の領域に短時間に比較的大きなエネルギーを投入でき、導電性粒子を加熱して溶融させ焼結できるとともに、レーザー光の光束１２の照射を停止することにより、周囲の膜２１や光透過性基材層１への熱伝導により速やかに冷却することができるため、多孔質の配線パターンを形成することができる。言い換えると、膜２１をレーザー光の光束１２で焼結するときに、膜２１が適切な温度になるように、光束１２の照射強度を調節することで、多孔質の配線パターン２を形成できる。具体例としては、光透過性基材層１として、延伸されたポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム（融点２５０℃程度、耐熱温度１５０℃程度）を用い、光透過性基材層１の形状が維持されるようにレーザー光の光束１２の強度を調整して光透過性基材層１の裏面から膜２１に照射し、膜２１の導電性粒子を焼結した場合、多孔質の配線パターン２を形成することができる。

配線パターン２が多孔質である場合には、上述したように、配線パターン２自体が追随性（可撓性）を有するため、フレキシブルな光透過性基材層１を変形させた場合にも、それに伴って配線パターン２が追随するため、配線パターン２が光透過性基材層１からはがれにくく、ひび割れ等も生じにくい。よって、断線の生じにくい、フレキシブルな基板を提供することができる。

なお、図８（ｃ）、（ｄ）の工程において、膜２１へ照射する際の光束１２の形状は、マスクを通過させることにより配線パターン２の形状に整形してから照射してもよいし、照射スポットが円形や矩形の光束１２を走査させて配線パターン２を描いてもよい。

以上の工程により、配線パターン２とＬＥＤダイ３が搭載された光透過性基材層１の一つの層（例えば１ａ）を形成できる。これを必要な複数層１ａ，１ｂ（および１ｃ）についてそれぞれ繰り返す。

この光透過性基材層１の複数層１ａ，１ｂ（および１ｃ）を重ねて、図２等のように表示体５に対向させて配置することにより、本実施形態の表示デバイスを製造することができる。

中間層７を配置せず、光透過性基材層１の複数層１ａ，１ｂ，１ｃの間を空気層とする場合には、例えば、光透過性基材層１側と表示体５の周辺部とを接着剤を用いて貼り合わせを行うことで固定することができる。また、接着材を介在させたくない場合には、嵌合などの手法により光透過性基材層１と表示体５とを固定することも可能である。

中間層７として、光透過樹脂を配置する場合、光透過性基材層１の複数層１ａ，１ｂ，１ｃの間の空間に、光透過樹脂を所望の方法で充填してから貼り合わせる方法や、複数層を所定の間隔をあけて配置した後、空いている隙間から毛細管現象で樹脂を充填する方法や、真空注入技術により樹脂充填を行う方法を用いることが可能である。注入後は必要に応じで、樹脂を所望の方法で硬化させる。なお、複数層１ａ，１ｂ，１ｃの層間ごとに中間層の材料を変えてもよい。

図８の製造工程において、光束１２は、光透過性基材層１の膜２１が設けられている側の面から照射することももちろん可能である。この場合、ＬＥＤダイ３を搭載する電極の接続部分には使用できないが、他の配線パターン部は焼結できるため、電極接続部と配線パターン形成の工程をパラレルに実施することも可能である。

なお、照射する光束１２の波長は、膜２１に含まれる導電性粒子に吸収される波長を用いる。照射する光は、紫外、可視、赤外いずれの光であってもよいし、マイクロ波であってもよい。例えば導電性粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いた場合、４００～６００ｎｍの可視光を用いることができる。

光を照射していない膜２１の領域がある場合は、焼結が生じないため、この後の工程で除去してもよい。例えば、有機溶媒等を用いて膜２１を除去することが可能である。また、追加して光を照射したり、加熱をしたりすることによって、膜２１を焼結させることもできる。

配線パターン２を形成する工程で用いる導電性微粒子を含むインクとは、１μｍ以下のナノサイズ導電性粒子と絶縁材料とが分散された溶液、もしくは、絶縁材料層で被覆された導電性粒子が分散された溶液である。導電性粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅなどの導電性金属および導電性金属酸化物のうちの１つ以上を用いることができる。導電性粒子の粒子径は、１μｍ未満のナノ粒子のみであってもよいし、１μｍ未満のナノ粒子と１μｍ以上のマイクロ粒子とが混合されていてもよい。溶液の溶媒は、有機溶媒や水を用いる。溶媒には、分散性を向上させる添加剤（ポリマー成分等）を添加し、また固着力を向上させるために樹脂成分（エポキシやシリコーン、ウレタンなど）を添加しても良い。

膜２１に少なくとも含有される絶縁材料、または、膜２１の導電性粒子を被覆する絶縁材料としては、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、および、アクリル樹脂などの有機材料、ならびに、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などの無機材料、また有機と無機のハイブリット材料のうちの１以上を用いることができる。また、膜２１において導電性粒子を被覆する絶縁材料層の厚みは導電性のコントロールによって異なるが、例えば絶縁性を有する場合は１ｎｍ～１０μｍ程度であることが好ましい。

配線パターン２の大きさは、例えば１μｍ以上、厚みは、１ｎｍ～５０μｍ程度に形成することが可能である。また、配線パターン２の電気抵抗値は、１０^－４Ω／ｃｍ^２以下であることが望ましく、特に、１０^－６Ω／ｃｍ^２オーダー以下の低抵抗であることが望ましい。

ＬＥＤダイ３を保護するために、ＬＥＤダイ３を覆うように、もしくは、ＬＥＤダイ３と所定の間隔をあけて保護層を設けることも可能である。保護層としてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の光透過性の樹脂材料を用いることが望ましい。

また、ＬＥＤダイ３および配線パターン２を搭載した光透過性基材層１は、表示体５と接着・接合させることで一体化したデバイスとすることが可能となる。接着・接合方法として、シート状の接着剤、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の接着成分を含む樹脂材料、またネジ止めやカシメ、フックなどでの嵌合方法などがある。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の表示デバイスについて、図１０（ａ）、（ｂ）、図１１を用いて説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の表示デバイスの正面図、図１１は、Ｂ－Ｂ’断面図である。

本実施形態では、光透過性基材層１の複数層１ａ，１ｂ，１ｃ上のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、間隔をあけて縦横に配列して（マトリクス状に）配置されている。これにより、所望の位置のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを発光させることにより、所望の位置の表示体５の表示内容の視認性を向上させることができる。よって、表示体５としては、固定的な表示を行うものに限られず、液晶表示装置やＥＬ表示装置のように、画素がマトリクス状に並べられ、所望の内容を逐次表示する二次元ディスプレイを表示体５として用いることができる。例えば、カーナビゲーションシステムを表示体５として好適に用いることができる。また、ショーウインドウやショーケースの展示物（図１０（ａ），（ｂ）では宝石）を表示体５ａとして用い、ショーウインドウやショーケース全体を表示デバイスとすることも可能である。この場合、光透過性基材層１は、ショーウインドウまたはショーケースの正面の透明体の外側面または内側面に配置される。

光透過性基材層１の各層１ａ，１ｂ，１ｃのマトリクス状に配置された複数のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの任意のＬＥＤダイ３のみを発光させるために、配線パターン２は、縦方向の配線パターン２－１と、横方向の配線パターン２－２とを含む。一例として、層１ａの場合、縦方向の配線パターン２ａ－１と横方向の配線パターン２ａ－２とが交差する位置あるいはその近傍にＬＥＤダイ３ａが配置され、複数のＬＥＤダイ３ａに個別に電流を供給可能である。例えば、図１１のように、縦方向の配線パターン２ａ－１および横方向の配線パターン２ａ－２は、一方が層１ａの一側の面に主に配置し、他方が層１ａの他側の面に主に配置する。層１ａのＬＥＤダイ３ａの搭載面とは逆側の面に配置されている配線パターン２ａ－２は、層１ａに設けられたビア２ａ－３を通って、ＬＥＤダイ３ａの近傍に引き出され、ＬＥＤダイ３ａの電極３１ａに接続される。層１ａのＬＥＤダイ３ａの搭載面側に配置されている配線パターン２ａ－１は、直接ＬＥＤダイ３ａのもう一方の電極３１ａに接続される。これにより、図１２のようなマトリクス回路を構成することができ、ＬＥＤダイ３ａを個別点灯させることができる。

同様に、光透過性基材層１の層１ｂ，１ｃについても、同様に構成し、図１２（ｂ）、（ｃ）のようなマトリクス回路を構成する。

なお、図１１のように、ここではＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃは、面内方向に重なり合うように配置されている。

このように、マトリクス状にＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを配置し、所望のＬＥＤダイ３３ａ，３ｂ，３ｃを選択的に点灯可能にすることにより、ショーウインドウまたはショーケンスにおいて、展示物（例えば宝石）５ａに視線を誘導するように、その位置のＬＥＤダイ３を点灯させることができる（図１０（ｂ））。このとき、ＬＥＤダイ３として複数の発光色のものを同一点に複数配置されているため、展示物の色や形に対応させてＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃの発光色（ここでは、赤と青）を選択することにより、さらに視認性を向上させることができる。

また、表示体５として、液晶パネルのような時々刻々と表示内容を変更可能な表示体を用いた場合には、表示内容５ａにおける強調すべき表示に対応する位置のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを点灯させることにより、視認性を向上させることができる。

また、複数層１ａ，１ｂ，１ｃのＬＥＤダイ３ａ、３ｂ、３ｃは、必ずしも面内方向に重なっていなくてもよく、図１３のように、ＬＥＤダイ３ａ、３ｂ、３ｃを面内方向に相互にずらしてマトリクスを配置してもよい。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態の表示デバイスについて、図１４を用いて説明する。図１４は、第３の実施形態の表示デバイスの断面図である。

第３の実施形態の表示デバイスは、表示体５として反射面５０と反射面５０を支持する透明体５１とを備えた鏡を用いる。なお、透明体５１は必ずしも備えなくてもよい。鏡に対向させて、第１の実施形態の複数のＬＥＤダイ３ａを備えた複数層の光透過性基材層１、もしくは、第２の実施形態のマトリクス状のＬＥＤダイ３ａ，３ｂ，３ｃを備えた複数層の光透過性基材層１が配置される。

また、反射面５０は完全反射を有する特性だけでなく、ハーフミラーの特性を有する構成にすることも可能である。

このような構造の表示デバイスは、鏡の像が投影される位置に対応するように、ＬＥＤダイ３を発光させることで、鏡の像の視認性を高めたり、像の特定領域を強調したりして視線を誘導することができる。特に、複数層１ａ，１ｂ等のＬＥＤダイ３ａ、３ｂ等が厚さ方向に異なる位置で多重発光することにより、立体的な発光により視線をひきつけることができるため、視認性が高まる。また、鏡の位置を認識しやすくすることも可能で、物にぶつかる衝突や追突することを防止することが出来る。

例えば、人間の顔を鏡（表示体）５に映し、特定の部位（例えば、額）の像の領域のＬＥＤダイ３ａ，３ｂを発光させることで、見る人の視線を特定の部位（額）に誘導することができる。

また例えば、反射ミラーを内蔵する車両用リアコンビランプ（テールランプ）の反射ミラー部やカバーにＬＥＤダイ３ａ，３ｂ等が配置された光透過性基材層１を配置することにより、本実施形態の表示デバイスを構成することができる。このリアコンビランプでは、例えば、急ブレーキを踏んだ場合に、ＬＥＤダイ３を発光させることにより、ＬＥＤダイ３の点光源だけなくミラー面の反射により発生する点光源により、通常のブレーキの場合よりも表示を強調することができ、後続車両の運転者による視認性を向上させることができるという効果が得られる。

１…光透過性基材層、１ａ，１ｂ，１ｃ…層、２（２ａ，２ｂ，２ｃ）…配線パターン、３（３ａ，３ｂ，３ｃ）…ＬＥＤダイ、５…表示体、５ａ…表示内容、７…中間層

Claims (15)

1. 視覚を通じた表示を行う表示体と、
   前記表示体に対向するように配置された光透過性基材層と、
   前記光透過性基材層に搭載された複数のＬＥＤダイと、
   前記光透過性基材層の表面に設けられ、前記ＬＥＤダイに接合された配線パターンとを有し、
   前記光透過性基材層は、空間を挟んで重ねて配置された複数層からなり、
   前記光透過性基材層の前記複数層のうち、隣り合う二つの層の間の前記空間は、中間層によって封止され、
   前記複数層それぞれに、前記ＬＥＤダイが搭載されるとともに前記配線パターンが設けられ、
   前記配線パターンは、導電性粒子を電磁波によって焼結したものであって、かつ、多孔質（ポーラス）であり、前記ＬＥＤダイは、電磁波焼結により前記配線パターンに接合され、
   前記中間層は、光透過性の液体または樹脂である
   ことを特徴とする表示デバイス。
2. 視覚を通じた表示を行う表示体と、
   前記表示体に対向するように配置された光透過性基材層と、
   前記光透過性基材層に搭載された複数のＬＥＤダイと、
   前記光透過性基材層の表面に設けられ、前記ＬＥＤダイに接合された配線パターンとを有し、
   前記光透過性基材層は、空間を挟んで重ねて配置された複数層からなり、
   前記光透過性基材層の前記複数層のうち、隣り合う二つの層の間の前記空間は、中間層によって封止され、
   前記複数層それぞれに、前記ＬＥＤダイが搭載されるとともに前記配線パターンが設けられ、
   前記配線パターンは、導電性粒子を電磁波によって焼結したものであり、前記ＬＥＤダイは、電磁波焼結により前記配線パターンに接合され、
   前記中間層は、光透過性の液体または樹脂であって、かつ、光散乱性を有する
   ことを特徴とする表示デバイス。
3. 視覚を通じた表示を行う表示体と、
   前記表示体に対向するように配置された光透過性基材層と、
   前記光透過性基材層に搭載された複数のＬＥＤダイと、
   前記光透過性基材層の表面に設けられ、前記ＬＥＤダイに接合された配線パターンとを有し、
   前記光透過性基材層は、空間を挟んで重ねて配置された複数層からなり、
   前記光透過性基材層の前記複数層のうち、隣り合う二つの層の間の前記空間は、中間層によって封止され、
   前記複数層それぞれに、前記ＬＥＤダイが搭載されるとともに前記配線パターンが設けられ、
   前記配線パターンは、導電性粒子を電磁波によって焼結したものであり、前記ＬＥＤダイは、電磁波焼結により前記配線パターンに接合され、
   前記中間層は、光透過性の液体または樹脂であって、かつ、光遮光性の領域を含む
   ことを特徴とする表示デバイス。
4. 請求項１に記載の表示デバイスであって、前記複数層それぞれに設けられた前記配線パターンは、前記表示体を正面から見たときに重なり合うように配置されていることを特徴とする表示デバイス。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記複数層それぞれに搭載された前記ＬＥＤダイは、前記層ごとに発光色が異なることを特徴とする表示デバイス。
6. 請求項５に記載の表示デバイスであって、前記層ごとに搭載された前記ＬＥＤダイは、前記表示体を正面から見たときに重なり合うように配置されていることを特徴とする表示デバイス。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記表示体は、表示内容を固定的に表示する構成であり、
   前記複数のＬＥＤダイは、前記表示体の表示内容に対応する位置に配置されていることを特徴とする表示デバイス。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記複数のＬＥＤダイは、間隔をあけて縦横に配列して配置されていることを特徴とする表示デバイス。
9. 請求項８に記載の表示デバイスであって、前記層ごとの前記配線パターンはそれぞれ、縦方向の配線パターンと、横方向の配線パターンとを含み、前記縦方向の配線パターンと横方向の配線パターンとが交差する位置あるいはその近傍に前記ＬＥＤダイが配置され、前記複数のＬＥＤダイに個別に電流を供給可能であることを特徴とする表示デバイス。
10. 請求項９に記載の表示デバイスであって、前記縦方向の配線パターンおよび横方向の配線パターンは、一方が前記層の一側の面に、他方が前記層の他側の面にそれぞれ配置されていることを特徴とする表示デバイス。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記配線パターンは、幅よりも厚さの方が大きいことを特徴とする表示デバイス。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記配線パターンは、前記光透過性基材層を構成する前記複数層の表面に直接固着していることを特徴とする表示デバイス。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記ＬＥＤダイは、発光面を前記表示体とは逆側に向けて前記光透過性基材層に搭載されていることを特徴とする表示デバイス。
14. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記ＬＥＤダイは、発光面を前記表示体に向けて前記光透過性基材層に搭載されていることを特徴とする表示デバイス。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の表示デバイスであって、前記表示体は、標識、ナンバープレート、２次元ディスプレイ、ミラー、および、ショーウインドウまたはショーケースの展示物、のいずれかであることを特徴とする表示デバイス。

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