JP7208382B2 - 発光素子搭載基板およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子などの発光素子を搭載する発光素子搭載基板、およびそれを用いた表示装置に関する。
従来、マイクロＬＥＤ素子等の発光素子を搭載する発光素子搭載基板、およびその発光素子搭載基板を用いた、バックライト装置が不要な自発光型の表示装置が知られている。このような表示装置には、表示画質の向上のために、表示面における光量の増加、コントラストの向上などが要求されている。
発光素子は、例えば、出射面が複数あり、基板上に配置したときに、一定の方向に光を集中させるため、反射部材（リフレクタ）を用いる。反射部材は、例えば、特許文献１に記載されるように、基板内の平坦化層とその表面のバンク層とを利用して、形成されている。
特表２０１６－５２２５８５号公報
本開示の発光素子搭載基板は、絶縁性材料で構成される絶縁基板と、前記絶縁基板上に位置する、導電性材料で構成される電極層と、前記電極層上に位置する樹脂層であって、厚さ方向に貫通する貫通孔を有する樹脂層と、前記樹脂層の表面および前記貫通孔の内周面を被覆する被覆層であって、前記内周面を被覆する孔内部分の横方向の厚さが、前記表面から前記電極層にかけて漸次厚くなる被覆層と、少なくとも前記被覆層の前記孔内部分の表面および前記電極層の露出部分の表面にわたって位置する、導電性材料で構成される凹状の反射電極であって、底部に発光素子の搭載領域を有する反射電極と、を備える。
本開示の発光装置は、上記の発光素子搭載基板と、前記搭載領域に搭載された発光素子と、を備える。
本開示の表示装置は、上記の発光素子搭載基板であって、前記反射電極がマトリクス状に配置された画素部を構成する発光素子搭載基板と、前記搭載領域に搭載された発光素子であるマイクロＬＥＤ素子と、前記マイクロＬＥＤ素子を駆動させる駆動部と、を備える。
本開示の発光素子搭載基板の製造方法は、絶縁基板上に電極層を形成する工程と、前記電極層上に第１感光性樹脂を塗布し、露光および現像して、貫通孔を有する樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の表面および前記貫通孔内に第２感光性樹脂を塗布し、露光および現像して、前記貫通孔の内周面を被覆する孔内部分の横方向の厚さが、前記表面から前記電極層にかけて漸次厚くなる被覆層を形成する工程と、前記被覆層の前記孔内部分の表面および前記電極層の露出部分の表面にわたって位置する、凹状の反射電極を形成する工程と、を含む。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
発光素子搭載基板の構成を示す断面図である。 発光装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の発光装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の発光装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の発光装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の発光装置の構成を示す断面図である。 表示装置の構成を示す平面図である。 画素部の拡大平面図である。 表示装置の構成を示す断面図である。 表示装置の構成を示す裏面図である。
以下、本開示の発光素子搭載基板、発光装置および表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で参照する各図は、本実施の形態の発光素子搭載基板、発光装置および表示装置の主要な構成部材等を示している。従って、本実施の形態の発光素子搭載基板、発光装置および表示装置は、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。
図１は、発光素子搭載基板ＬＳの構成を示す断面図である。発光装置ＬＤ１（図２に示す）は、発光素子搭載基板ＬＳと、発光素子搭載基板ＬＳに搭載された発光素子６（図２に示す）とを備える。発光素子搭載基板ＬＳは、絶縁基板１と、電極層２と、樹脂層３と、被覆層４と、反射電極５と、を備える。なお、絶縁基板１と電極層２との間には、複数の絶縁層およびメタル層を備えていてもよい。このメタル層は、例えば、絶縁層を介して薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）のゲート電極と電極層２とを電気的に接続するものである。なお、ＴＦＴ（図示せず）は上記の複数の絶縁層の層間に配置されており、ゲート電極と、ソース部、チャネル部およびドレイン部を有する半導体層と、から成る。ＴＦＴは、ドレイン部が発光素子６のアノード電極（正電極）にスルーホール等の導電接続部材を介して電気的に接続されており、発光素子６の点灯、消灯を制御するスイッチ素子として機能する。電極層２は、例えばＴＦＴを介して発光素子６に正電圧（駆動電圧）を供給する正電圧電源層として機能する。
絶縁基板１は、絶縁性材料で構成されるものであればよく、絶縁材料としては、例えば、ガラス材料、樹脂材料、セラミック材料等であってよい。絶縁基板１の形状は、矩形状、円形状、楕円形状、台形状等の種々の形状であってよい。電極層２は、絶縁基板１の第１面１ａ上に位置しており、導電性材料で構成される。電極層２は、単一の金属層であってもよく、複数の金属層が積層されていてもよい。電極層２の例としては、Ａｌ層，Ａｌ層／Ｔｉ層（Ａｌ層上にＴｉ層が積層された積層構造を示す。以下同じ），Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔｉ層，Ｍｏ層，Ｍｏ層／Ａｌ層／Ｍｏ層，Ｍｏ層／Ａｌ層／Ｍｏ層／ＩＴＯ層，Ｃｕ層，Ｃｒ層，Ｎｉ層，Ａｇ層などがあげられる。
樹脂層３は、電極層２上に位置しており、厚さ方向に貫通する貫通孔３０を有する。被覆層４は、樹脂層３の表面３ａおよび貫通孔３０の内周面３０ａを被覆するものである。被覆層４は、内周面３０ａを被覆する孔内部分４０の横方向（樹脂層３の厚さ方向と直交する方向）の厚さｔｙが、樹脂層３の表面３ａから電極層２にかけて漸次厚くなっている。上記の横方向とは、樹脂層３の厚さ方向と直交する方向であって、貫通孔３０の内周面３０ａの或る測定点から貫通孔３０の中心軸（厚さ方向に平行な方向に伸びる、貫通孔３０の中心を通る軸）に向かう方向である。
樹脂層３が有する貫通孔３０は、開口形状が、円形ならびに正方形および矩形などの多角形であってもよい。また、内周面３０ａの形状は、開口形状が円形の場合は、直円柱状であってもよく、円錐台状または逆円錐台状であってもよい。開口形状が、多角形の場合は、直多角形状であってもよく、多角錐台状または逆多角錐体状であってもよい。本実施形態の内周面３０ａの形状は、直四角柱である。
貫通孔３０の開口縁は、面取り加工（Ｃ面加工）されていてもよく、曲面状（Ｒ面状）であってもよい。これにより、被覆層４が、開口縁で角切れしてしまうことを抑制できる。電極層２の表面２ａは、樹脂層３によって覆われており、表面２ａの一部が貫通孔３０に臨んでいる。被覆層４は、樹脂層３の表面３ａを被覆するとともに、貫通孔３０の内周面３０ａを覆っている。被覆層４の孔内部分４０の横方向の厚さｔｙは、樹脂層３の表面３ａから電極層２にかけて、すなわち貫通孔３０の表面３ａ側の開口縁から電極層２側の開口縁にかけて漸次厚くなっている。被覆層４は、孔内部分４０における横方向の厚さｔｙが、電極層２側の開口縁で最も厚くなるが、貫通孔３０に臨む電極層２の表面２ａを全て覆うことはなく、電極層２の一部が露出するように被覆している。また、被覆層４は、樹脂層３の表面３ａを全て被覆する必要はなく、樹脂層３の表面３ａにおいては少なくとも貫通孔３０の開口縁の部位を被覆していればよい。
被覆層４の孔内部分４０の横方向の厚さｔｙが上記のように樹脂層３の表面３ａから電極層２にかけて漸次厚くなっている。被覆層４の孔内部分４０の表面は、擂鉢状等の傾斜面状であってもよい。被覆層４の孔内部分４０の表面は、例えば、椀状、放物曲面状などの曲面状であってもよく、図１に示すような内周面３０ａ側に凹んだ凹面状であってもよい。
反射電極５は、少なくとも被覆層４の孔内部分４０の表面および電極層２の露出部分の表面２ａにわたって位置している。反射電極５は、導電性材料で構成される凹状の電極である。反射電極５は、その底部に発光素子の搭載領域５ａを有している。
従来の反射部材は、発光素子から各方向に出射する光を反射するものではあるが、一定方向に光を取り出す取出し効率を向上させることは、特に考慮されていない。また、表示装置においては、コントラストの向上についても同様に考慮されていない。
反射電極５は、被覆層４の孔内部分４０において、凹面状の表面に一定の厚さで形成される。反射電極５の形状は、孔内部分４０の表面形状に沿ったものとなる。したがって、反射効率を向上させるために、反射電極５を所望の形状とする場合、被覆層４の孔内部分４０の表面形状を上記のように凹面状とすればよい。
反射電極５は、電極層２と電気的に接続されており、発光素子６から出射される光をその表面で反射する。搭載される発光素子６と電気的に接続することで、発光素子６と電極層２とが、反射電極５を介在して電気的に接続されている。
反射電極５を構成する導電性材料は、導電性および光反射性を有する材料であればよく、例えば、白銀色等の光反射性の表面を有する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、アルミニウム（Ａｌ）、銀等の単体の金属材料、またはアルミニウム（Ａｌ）－モリブデン（Ｍｏ）合金（ＡｌとＭｏとの合金であることを示す）、アルミニウム（Ａｌ）－銅（Ｃｕ）合金、アルミニウム（Ａｌ）－マンガン（Ｍｎ）合金、アルミニウム（Ａｌ）－ケイ素（Ｓｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）－マグネシウム（Ｍｇ）合金、アルミニウム（Ａｌ）－亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）－ニッケル（Ｎｉ）等のアルミニウム合金等の合金材料を用いることができる。反射電極５は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの薄膜形成法、メッキ法等によって、金属薄膜として形成することができる。また、反射電極５を保護する目的で、反射電極５は酸化珪素（ＳｉＯ2）等から成る透明絶縁層で覆われていてもよい。この場合、透明絶縁層は、反射電極５の傾斜部に配置されていてもよい。これにより、反射電極５が透明電極層８に接触し短絡することを防ぐこともできる。また、反射電極５の搭載領域５ａ（図２に示す）上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る透明導電層が配置されていてもよい。即ち、透明導電層上にハンダ、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等の導電性接続部材を介して発光素子６が搭載される。発光素子６は、導電性接続部材および透明導電層を介して反射電極５と電気的に接続する。搭載領域５ａ上に配置された透明導電層の端は、傾斜部に配置された透明絶縁層の上に乗り上げるような構成となる。
このように、凹状に形成された反射電極５は、搭載領域５ａ（図２に示す）に発光素子６が搭載された場合、その発光素子６から出射された光を一定方向に収束することができ、光の取り出し効率が向上する。
発光素子搭載基板ＬＳによれば、被覆層４が樹脂層３の表面および樹脂層３にある貫通孔３０の内周面３０ａを被覆するように形成されていることから、貫通孔３０の内周面３０ａを被覆する被覆層４の孔内部分４０の横方向の厚さが樹脂層３の表面３ａから電極層２にかけて漸次厚くなる、なだらかな椀状等の凹状の面を形成する。その結果、被覆層４の孔内部分４０の表面および電極層２の露出部分の表面にわたって位置する反射電極５が、底部から開口部に向かって、開口径が漸次大きくなる、なだらかな擂鉢状、椀状、放物曲面状等の凹状となる。このような形状の反射電極５によって、発光素子６から出射される光の取り出し効率が向上する。即ち、貫通孔３０が被覆層４の形状を誘導的に所望形成とするための型部として機能する。
反射電極５は、被覆層４の孔内部分４０の開口縁から被覆層４における樹脂層３の表面３ａの上方の部位まで延在する延在部を有していてもよい。この場合、透明充填層７（図２に記載）の内部で全反射を繰り返して透明充填層７の内部に閉じ込められた光の成分（全反射光成分ともいう）を延在部で上方に反射させて、外部に出射させることが容易になる。延在部は反射電極５の全周にわたって配置されていてもよく、この場合全反射光成分を外部に出射させる効果がより向上する。延在部の幅は、孔内部分４０に配置された反射電極５の平面視における最大幅の５％～３０％程度の大きさであってもよい。
また反射電極５は、被覆層４の表面の全面を覆っていてもよい。その場合、全反射光成分を外部に出射させる効果がさらに向上する。またこの場合、反射電極５の表面が粗面化されて光散乱性を有していてもよい。そうすると、反射電極５の表面で散乱された光はあらゆる方向に向かうことから、全反射光成分を外部に出射させる効果がさらに向上する。粗面化された反射電極５の表面は、算術平均粗さが５０μｍ以下であることがよく、より好適には１０μｍ以下であってもよい。反射電極５Ａの表面が平滑面となって光反射性が高まることを抑えるためには、反射電極５の表面の算術平均粗さは０．１μｍ以上であってもよい。
図２は、発光装置ＬＤ１の構成を示す断面図である。発光装置ＬＤ１は、上記の発光素子搭載基板ＬＳと、反射電極５の搭載領域５ａに搭載された発光素子６と、を備える。発光素子６は、例えば、ＬＥＤ素子であってもよく、半導体レーザ素子などであってもよい。発光素子６は、搭載領域５ａの側の第１電極６ａと、第１電極６ａ上に配置された発光層６ｂと、発光層６ｂ上に位置する第２電極６ｃを有している。第１電極６ａは、上記のとおり、反射電極５を介して電極層２と電気的に接続される。発光層６ｂは、側面に光を出射する出射面を有する層である。第１電極６ａは、発光層６ｂに正電位を供給する正電極であり、第２電極６ｃは、発光層６ｂに負電位を供給する負電極である。なお、第１電極６ａが負電極であり、第２電極６ｃが正電極であってもよい。発光層６ｂは、上面および側面に光を出射する出射面を有する層であってもよい。その場合、第２電極６ｃはＩＴＯ等の透明導電性材料から成る透明電極であってもよい。
反射電極５は、搭載領域５ａにおいて互いに絶縁された、一対の分割電極を有していてもよい。分割電極の一方を正電極とし、他方を負電極とすることができる。この場合、発光素子６の下面に、第１電極（正電極）６ａと第２電極（負電極）６ｃが離間して設けられている。第１電極６ａが分割電極の一方の正電極に接続され、第２電極６ｃが分割電極の他方の負電極に接続される。この場合、発光素子６の上面から光を放射させることができる。また、発光素子６の上面に第２電極６ｃがある場合には第２電極６ｃに接続される透明電極層８が存在するが、それが不要となる。
発光装置ＬＤ１は、反射電極５で囲まれた凹状空間に充填される透明充填層７と、透明充填層７の表面に設けられ、第２電極６ｃと電気的に接続される透明電極層８と、をさらに備える。透明充填層７は、反射電極５上に発光素子６が搭載された状態の凹状空間を充填し、発光素子６を封止して保護する。発光素子６の第２電極６ｃは、透明電極層８との接続のために透明充填層７で被覆されていない。透明充填層７は、凹状空間を充填するのに加えて、樹脂層３の表面３ａを被覆している被覆層４を覆っていてもよい。透明充填層７は、樹脂層３の表面３ａが露出している場合は、樹脂層３の表面３ａを覆っていてもよい。
透明充填層７の材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性を有する樹脂材料を用いることができる。
発光素子６の発光層６ｂは、ＩｎＧａＮ（屈折率２．５９）、ＡｌＧａＰ（屈折率３．４９）等の高屈折率材料から成ることから、発光層６ｂの屈折率をｎ１、発光層６ｂの周辺媒質である透明充填層７の屈折率をｎ２、空気の屈折率をｎ３（＝１）としたとき、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３であってもよい。この場合、発光層６ｂと透明充填層７との界面における光の全反射の臨界角を大きくすることができ、光の取り出し効率が高くなる。透明充填層７の屈折率が１．８以上である場合には臨界角は３０°以上とすることができる。透明充填層７の屈折率が２．０以上である場合には臨界角は３５°以上とすることができる。透明充填層７の屈折率が２．３以上である場合には臨界角は４０°以上とすることができる。
透明電極層８は、透明充填層７の表面に設けられており、さらに発光素子６の第２電極６ｃを覆って電気的に接続される。電極層２と透明電極層８とは、後述する駆動部などの回路に接続され、発光素子６に駆動電流が印加されて発光する。透明電極層８の材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、リン，ボロンを含むシリコン（Ｓｉ）等の導電性と透明性を有する材料を用いることができる。透明充填層７および透明電極層８の透明性は、少なくとも発光素子６から出射される波長の光に対する透明性であればよい。
発光素子６の発光層６ｂの側面（出射面）から出射された光は、透明充填層７内を進行し、反射電極５で反射され、透明電極層８を透過して外部に出射される。反射電極５の凹形状によって、透明充填層７内に閉じ込められる光が低減され、反射電極５で反射された光の進行方向が一定方向（上方向）に揃っており、光の取り出し効率が向上する。
発光装置ＬＤ１は、１個または複数個の発光素子６を搭載してもよい。複数個の発光素子６を搭載する場合、その発光色は同じであってもよく、異なっていてもよい。発光色が異なる場合には、これらを混色することによって、発光装置ＬＤ１は、種々の色の光を発光することが可能となる。例えば発光装置ＬＤ１は、赤色光を発光する発光素子６と、緑色光を発光する発光素子６と、青色光を発光する発光素子６と、を搭載してもよい。また、赤色光を発光する発光素子６と、緑色光を発光する発光素子６と、青色光を発光する発光素子６と、を含む画素部が複数個あり、それらが行列状に配置された表示装置を構成することもできる。
図３～図６は、他の実施形態の発光装置ＬＤ２～ＬＤ５の構成を示す断面図である。図３に示す発光装置ＬＤ２は、図２に示した発光装置ＬＤ１に、さらに平坦化樹脂層９を備える構成である。図２に示す発光装置ＬＤ１は、透明電極層８が、発光素子６の第２電極６ｃと接続するために、中央部分に凹みが生じる。平坦化樹脂層９は、この凹みを埋めて透明電極層８の表面全体を覆うことで、透明電極層８を保護するとともに、発光装置ＬＤ２の表面を平坦化することができる。発光装置ＬＤ２の表面が平坦化されることで、集光レンズ、集光レンズアレイ等の光学部材など他の部材をその表面に容易に配置することができる。
平坦化樹脂層９も透明性を有するので、平坦化樹脂層９の材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性を有する樹脂材料を用いることができる。透明充填層７と平坦化樹脂層９とは、同一種類の樹脂材料であってもよく、異なる種類の樹脂材料であってもよい。
発光層６ｂの屈折率をｎ１、発光層６ｂの周辺媒質である透明充填層７の屈折率をｎ２、透明充填層７の周辺媒質である平坦化樹脂層９の屈折率をｎ２ａ、空気の屈折率をｎ３（＝１）としたとき、ｎ１＞ｎ２＞ｎ２ａ＞ｎ３であってもよい。この場合、発光層６ｂと透明充填層７との界面における光の全反射の臨界角を大きくすることができ、また透明充填層７と平坦化樹脂層９との界面における光の全反射の臨界角を大きくすることができることから、光の取り出し効率が高くなる。
図４に示す発光装置ＬＤ３は、図２に示した発光装置ＬＤ１に、さらにレンズ状樹脂層１０を備える構成である。レンズ状樹脂層１０は、発光素子６上部の凹みを埋めるとともに凸レンズ状に形成されている。レンズ状樹脂層１０によって出射光が集光され、焦点において、スポット光が形成される。
レンズ状樹脂層１０も透明性を有するので、レンズ状樹脂層１０の材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明性を有する樹脂材料を用いることができる。透明充填層７とレンズ状樹脂層１０とは、同一種類の樹脂材料であってもよく、異なる種類の樹脂材料であってもよい。
図５に示す発光装置ＬＤ４は、図３に示した発光装置ＬＤ２の平坦化樹脂層９に、さらに光散乱粒子９ａが分散されている。光散乱粒子９ａは、平坦化樹脂層９内を進行する光を散乱させ、その散乱光が外部へと出射される。光散乱粒子９ａの材料としては、発光素子６から出射された光を吸収しにくい材料または光を吸収しない材料であって、平坦化樹脂層９の屈折率と異なる屈折率を有する透明材料、または表面が光反射性、光散乱性を有する不透明材料を用いることができる。光散乱粒子９ａの材料は、例えば、透明材料であれば、酸化シリコン（シリカ：ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ガラス、樹脂などを用いることができる。また光散乱粒子９ａの材料は、例えば、不透明材料であれば、アルミニウム、銀等の金属、ステンレススチール等の合金、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック等のセラミックなどを用いることができる。
主に散乱光が外部へと出射されることで、輝度むらを低減することができる。光散乱粒子９ａは、例えば、光散乱粒子９ａが分散された平坦化樹脂層９のヘイズ値が５～９０％程度となるように分散させればよい。
図６に示す発光装置ＬＤ５は、図２に示した発光装置ＬＤ１の反射電極５Ａの表面を粗面化したものである。粗面化された反射電極５Ａの表面は、算術平均粗さが５０μｍ以下であることがよく、より好適には１０μｍ以下であってもよい。反射電極５Ａの表面が平滑面となって光反射性が高まることを抑えるためには、反射電極５Ａの表面の算術平均粗さは０．１μｍ以上であってもよい。
反射電極５Ａの表面を粗面化する方法としては、反射電極５Ａの表面にドライエッチング法等のエッチング処理を施す方法、反射電極５をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成方法によって形成する際に、成膜時間、成膜温度等を制御することによって、反射電極５Ａ中に巨大単結晶粒子、巨大多結晶粒子等の粒子化構造を生成させる方法等が採用できる。または、被覆層４の孔内部分４０の表面を粗面化しておき、粗面化された表面上に反射電極５Ａを形成する。反射電極５Ａは、孔内部分４０の表面の凹凸に沿って形成され、反射電極５Ａの表面にもこの凹凸が反映され、粗面化された場合と同様の表面状態が得られる。
次に、表示装置について説明する。図７Ａは、表示装置ＤＳの構成を示す平面図である。図７Ｂは、画素部１５の拡大平面図である。図８は、図７ＢのＡ１－Ａ２線における表示装置ＤＳの断面図であり、図９は、表示装置ＤＳの構成を示す裏面図である。表示装置ＤＳは、マトリクス状に配置された反射電極５によって画素部１５が構成される発光素子搭載基板ＬＳと、搭載領域５ａに搭載された発光素子６であるマイクロＬＥＤ素子２０と、マイクロＬＥＤ素子２０を駆動させる駆動部６０と、を備える。反射電極５がマトリクス状に配置されており、その反射電極５の搭載領域５ａにマイクロＬＥＤ素子２０が搭載されることで、表示装置ＤＳとなる。
本実施形態では、１つの画素部１５に、３つのマイクロＬＥＤ素子２０が配置されている。３つのマイクロＬＥＤ素子２０は、赤色光を発光するマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ、緑色光を発光するマイクロＬＥＤ素子２０Ｇ、青色光を発光するマイクロＬＥＤ素子２０Ｂを含む。マイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのそれぞれのサイズは、平面視形状が矩形状のものである場合、一辺の長さが１μｍ程度以上１００μｍ程度以下であり、より具体的には３μｍ程度以上１０μｍ程度以下であるが、これらのサイズに限るものではない。
また、マイクロＬＥＤ素子２０Ｒの発光色を赤色以外に橙色，赤橙色，赤紫色，紫色とし、マイクロＬＥＤ素子２０Ｇの発光色を緑色以外に黄緑色とすることもできる。また、１つの画素部１５にマイクロＬＥＤ素子が３つ以上ある場合、発光色が同じものを複数含んでいてもよい。また、１つの画素部１５に、１組のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、もう１組のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、の計６個のマイクロＬＥＤ素子２０を含んでいてもよい。この場合、一方の組が常時駆動され、他方の組が冗長的に設置されたものであってもよい。また、常時駆動される組と冗長的に設置された組とをスイッチなどによって切り替え可能な構成としてもよい。
画素部１５は、発光色の異なる複数のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを含んでいるが、これらは表示単位として機能する。例えば、カラー表示の表示装置の場合、発光色が赤色のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒと発光色が緑色のマイクロＬＥＤ素子２０Ｇと発光色が青色のマイクロＬＥＤ素子２０Ｂとによって、カラーの階調表示が可能な一つの画素部１５を構成する。
複数のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは平面視したときに一つの直線上に並ばない配置とされていてもよい。この場合、画素部１５の平面視におけるサイズが小さくなり、また画素部１５の平面視における形状をコンパクトな正方形状等とすることができる。その結果、表示装置等において画素密度が向上し、画素ムラも生じにくいことから、高画質な画像表示が可能となる。
本実施形態の表示装置ＤＳは、画素部１５の上に透明電極層８が配置されていてもよい。この透明電極層８を介して、電源電極パッド７０から負電位をマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのそれぞれの第２電極６ｃに、共通的に供給することができる。透明電極層８は複数の画素部１５にわたって配置されていてもよく、さらには全ての画素部１５にわたって配置されていてもよい。この場合、マイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂから放射された光を外部に容易に放射させることができる。
表示装置ＤＳにおいては、樹脂層３がブラックマトリクスとして機能し得る。樹脂層３は、遮光性を有するものであって、例えば、黒色，黒褐色，濃紺色等の暗色系の色を呈するものであってもよい。その場合、表示装置ＤＳの背景が黒色等の暗色系となることから、コントラストが高まり表示品質が向上する。樹脂層３の色を暗色系の色とする方法としては、樹脂層３中に、暗色系のセラミック粒子、暗色系のプラスチック粒子、暗色系の顔料、暗色系の染料等を混入させる方法等が採用できる。
表示装置ＤＳは、図８に示すように、絶縁基板１上に絶縁層１１～１６が順次積層されている。絶縁層１１～１６は、酸化珪素（ＳｉＯ２），窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等から成る。絶縁基板１と絶縁層１１との層間部にＴＦＴ２１が配置されている。ＴＦＴ２１の半導体層のソース部はソース電極２２に接続されており、ＴＦＴ２１の半導体層のドレイン部はドレイン電極２３に接続されている。ドレイン電極２３は、スルーホール２４と層間配線２５とスルーホール２６を介して電極層２に接続されている。
絶縁基板１は、第１面１ａと反対側の第２面１ｂと側面１ｓを有しており、側面１ｓには側面配線５０が配置され、第２面１ｂには駆動部６０が配置されている。複数のマイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、側面配線５０を介して駆動部６０に接続されている構成である。本実施形態の表示装置ＤＳは、複数のマイクロＬＥＤ素子２０を搭載した絶縁基板１の複数を、同じ面上において縦横に配置するとともにそれらの側面同士を接着材等によって結合（タイリング）させることによって、複合型かつ大型の表示装置、所謂マルチディスプレイを構成することができる。
駆動部６０は、画素部１５において、マイクロＬＥＤ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの発光、非発光、発光強度等を制御するための、スイッチ素子、制御素子としてのＴＦＴを含む。駆動部６０は、ＩＣ，ＬＳＩ等の駆動素子をチップオングラス方式で絶縁基板１に実装した構成のものでよいが、駆動素子を搭載した回路基板であってもよい。また、駆動部６０は、ガラス基板から成る絶縁基板１の第２面１ｂ上に、ＣＶＤ法等の薄膜形成方法によって直接的に形成されたＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）から成る半導体層を有するＴＦＴ等を備えた薄膜回路であってもよい。
側面配線５０は、銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），アルミニウム（Ａｌ），ステンレススチール等の導電性粒子、未硬化の樹脂成分、アルコール溶媒および水等を含む導電性ペーストを、加熱法、紫外線等の光照射によって硬化させる光硬化法、光硬化加熱法等の方法によって形成され得る。また側面配線５０は、メッキ法、蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成方法によっても形成され得る。また、側面配線５０が配置される絶縁基板１の側面１ｓの部位に溝があってもよい。その場合、導電性ペーストが側面１ｓの所望の部位である溝に配置されやすくなる。
次に、発光素子搭載基板の製造方法について説明する。まず、絶縁基板１上に電極層２を形成し、電極層２上に第１感光性樹脂を塗布する。この第１感光性樹脂を、露光および現像して、貫通孔３０を有する樹脂層３を形成する。第１感光性樹脂は、例えば、ネガ型感光性樹脂でもポジ型感光性樹脂でもよいが、本実施形態では、ネガ型感光性樹脂を用いる。ネガ型感光性樹脂を用いた場合は、マスクなどによって貫通孔３０に相当する部分を露光せず、それ以外の部分を露光して硬化させることで、現像後に貫通孔３０を有する樹脂層３を形成することができる。なお、ネガ型感光性樹脂は、露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残る感光性樹脂、即ち露光部分が硬化し現像後に残存する感光性樹脂である。ポジ型感光性樹脂は、露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部分が除去される感光性樹脂、即ち露光部分が軟化し現像後に除去される感光性樹脂である。
感光性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリアミドイミドをベースとしたもの等、例えば感光性ポリイミド、ポリオキサゾール等がある。ネガ型感光性樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、アルカリ可溶性樹脂と、光カチオン重合開始剤と、を含有してなるもの等がある。ポジ型感光性樹脂としては、ヒドロキシ基含有ポリアミドと、感光剤としてのナフトキノンジアジド誘導体と、を含有してなるもの等がある。現像液としては、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等がある。
このようにして得られた樹脂層３の表面３ａおよび貫通孔３０内に第２感光性樹脂を塗布し、露光および現像して、貫通孔３０の内周面３０ａを被覆する。第２感光性樹脂は、孔内部分４０の横方向の厚さが、表面３ａから電極層２にかけて漸次厚くなる被覆層４を形成する。第２感光性樹脂は、例えば、ポジ型感光性樹脂を用いることができる。貫通孔３０内の第２感光性樹脂に対して、露光量を適宜調節することにより、上記のような貫通孔３０内において、厚みが変化する孔内部分４０を形成することができる。露光量の調節は、貫通孔３０の部位の第２感光性樹脂が完全に貫通するのに必要な露光量（Ｌ１とする）と比較して少ない露光量、即ち少ない露光量をＬ２とすると、Ｌ２を０．３Ｌ１程度以上０．７Ｌ１程度以下の範囲内で調節して行う。そして露光範囲は、最小限の範囲として、貫通孔３０の部位の第２感光性樹脂の一部、例えば貫通孔３０の部位の第２感光性樹脂の中央部（貫通孔３０の部位の第２感光性樹脂全体の平面視での面積をＳとしたとき、０．５Ｓ程度）とする。露光範囲は、最大限の範囲として、貫通孔３０の部位の第２感光性樹脂の全体およびその周囲（１．５Ｓ程度）とする。この露光範囲は、貫通孔３０の深さおよび開口の大きさ、露光量の程度等を考慮して、所望の最適な範囲を設定することができる。
露光に用いる光源および光の種類は、半導体レーザ（波長８３０ｎｍ、５３２ｎｍ、４８８ｎｍ、４０５ｎｍ等）、メタルハライドランプ、高圧水銀灯（ｇ線：波長４３６ｎｍ、ｈ線：波長４０５ｎｍ、ｉ線：波長３６５ｎｍ、ブロード：ｇ線、ｈ線、ｉ線の３波長）、エキシマレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ：波長２４８ｎｍ、ＡｒＦエキシマレーザ：波長１９３ｎｍ、Ｆ２エキシマレーザ：波長１５７ｎｍ）、極端紫外線（ＥＵＶ：波長１３．６ｎｍ）などがある。これらの光源および光のなかから最適な光源および光を適宜選択して用いることができる。
貫通孔３０内の第２感光性樹脂に対する不完全に調節された露光量によって、被覆層４となる軟化した第２感光性樹脂に粘性が生じる。その粘性により、貫通孔３０の内周面３０ａに沿って形成される、軟化した第２感光性樹脂のメニスカス（貫通孔３０の内周面３０ａとの相互作用によって形成される、軟化した第２感光性樹脂の液面の屈曲）の形状を、上記のなだらかな凹状の面とすることができる。
被覆層４の孔内部分４０の表面および電極層２の露出部分の表面にわたって位置する反射電極５を形成する。反射電極５は、上記の通り、例えば、スパッタリング法などによって形成することができる。このようにして、凹状の反射電極５を有する発光素子搭載基板ＬＳを製造することができる。
本実施形態の発光装置ＤＳは、画像形成装置等に用いられるプリンタヘッド、照明装置、看板装置、掲示装置等として用いることができる。本実施形態の発光素子搭載基板ＬＳおよびそれを用いた表示装置ＤＳは、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良を含んでいてもよい。
本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
１ 絶縁基板
１ａ 第１面
１ｂ 第２面
１ｓ 側面
２ 電極層
２ａ 表面
３ 樹脂層
３ａ 表面
４ 被覆層
５ 反射電極
５ａ 搭載領域
６ 発光素子
６ａ 第１電極
６ｂ 発光層
６ｃ 第２電極
６ｃＲ 第２電極
７ 透明充填層
８ 透明電極層
９ 平坦化樹脂層
９ａ 光散乱粒子
１０ レンズ状樹脂層
１５ 画素部
２０ マイクロＬＥＤ素子
２０Ｂ マイクロＬＥＤ素子
２０Ｇ マイクロＬＥＤ素子
２０Ｒ マイクロＬＥＤ素子
３０ 貫通孔
３０ａ 内周面
４０ 孔内部分
５０ 側面配線
６０ 駆動部
７０ 電源電極パッド

Claims (8)

  1. 絶縁性材料で構成される絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に位置する、導電性材料で構成される電極層と、
    前記電極層上に位置する樹脂層であって、厚さ方向に貫通する貫通孔を有する樹脂層と、
    前記樹脂層の、前記電極層と反対側の表面および前記貫通孔の内周面を被覆する被覆層であって、前記内周面を被覆する孔内部分の横方向の厚さが、前記表面から前記電極層にかけて漸次厚くなる被覆層と、
    少なくとも前記被覆層の前記孔内部分の表面および前記電極層の露出部分の表面にわたって位置する、導電性材料で構成される凹状の反射電極であって、底部に発光素子の搭載領域を有する反射電極と、を備える発光素子搭載基板。
  2. 前記樹脂層は、ネガ型感光性樹脂で構成され、前記被覆層は、ポジ型感光性樹脂で構成される、請求項１記載の発光素子搭載基板。
  3. 前記反射電極は、前記搭載領域において互いに絶縁された、一対の分割電極を有する、請求項１または２記載の発光素子搭載基板。
  4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の発光素子搭載基板と、
    前記搭載領域に搭載された発光素子と、を備える発光装置。
  5. 請求項１～３のいずれか１つに記載の発光素子搭載基板であって、マトリクス状に配置された前記反射電極によって画素部が構成される発光素子搭載基板と、
    前記搭載領域に搭載された発光素子であるマイクロＬＥＤ素子と、
    前記マイクロＬＥＤ素子を駆動させる駆動部と、を備える表示装置。
  6. 前記樹脂層は、遮光性を有する、請求項５記載の表示装置。
  7. 絶縁基板上に電極層を形成する工程と、
    前記電極層上に第１感光性樹脂を塗布し、露光および現像して、貫通孔を有する樹脂層を形成する工程と、
    前記樹脂層の表面および前記貫通孔内に第２感光性樹脂を塗布し、露光および現像して、前記貫通孔の内周面を被覆し、孔内部分の横方向の厚さが、前記表面から前記電極層にかけて漸次厚くなる被覆層を形成する工程と、
    前記被覆層の前記孔内部分の表面および前記電極層の露出部分の表面にわたって位置する、凹状の反射電極を形成する工程と、を含む、発光素子搭載基板の製造方法。
  8. 前記第１感光性樹脂は、ネガ型感光性樹脂であり、
    前記第２感光性樹脂は、ポジ型感光性樹脂である、請求項７記載の発光素子搭載基板の製造方法。
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