JP7349294B2 - Ｌｅｄモジュール及び表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップが実装されたＬＥＤモジュール及び当該ＬＥＤモジュールの構造を含む表示装置、並びにそれらの製造方法に関する。
マトリクス状に配列される画素にマイクロＬＥＤと呼ばれる微小な発光ダイオードが実装されたマイクロＬＥＤディスプレイが知られている。マイクロＬＥＤディスプレイは、画素が自発光型であるという点で有機エレクトロルミネセンス素子を用いた有機ＥＬディスプレイと共通する。しかし、有機ＥＬディスプレイは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が形成されたバックプレーンと呼ばれる基板に有機エレクトロルミネセンス素子を直接形成するのに対し、マイクロＬＥＤディスプレイは別基板に作製されたＬＥＤチップをバックプレーンに実装する点で相違している。
ＬＥＤチップは有機エレクトロルミネセンス素子と比べて発光効率が高いという利点を有するが、光が拡散して放射されるため正面（垂直方向）に放射される光の強度に限ってみるとそれほど高くないという問題点がある。本発明の一実施形態は、このような問題点を解決することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールは、下地面上に設けられた第１金属層と、第１金属層の上に配置されたＬＥＤチップと、を有する。第１金属層は、輪郭を形成する第１端部が下地面から離れ、ＬＥＤチップと重なる領域から第１端部にかけて湾曲している部分を含んでいる。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの製造方法は、下地面上に、輪郭を形成する第１端部を有する第１金属層を形成し、第１金属層を熱処理し、第１金属層の上にＬＥＤチップを配置することを含み、加熱処理は、熱処理により、第１金属層の第１端部が下地面から離れ、第１端部から内側にかけて湾曲している部分を形成することを含む。
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。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が、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視において、ベース部材に対してタッチセンサが設けられる側を「上」又は「上方」といい、「上」又は「上方」から見た面を「上面」又は「上面側」というものとし、その逆を「下」、「下方」、「下面」又は「下面側」というものとする。
本発明の一実施形態において、マイクロＬＥＤとは、チップサイズが数μｍ以上１００μｍ以下、ミニＬＥＤとは、チップサイズが１００μｍ以上のものをいう。本発明の一実施形態はいずれのサイズのＬＥＤも用いることができ、ＬＥＤモジュール及び表示装置の画素サイズに応じて使い分けることができる。
［第１実施形態］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの構成を示す。図１（Ａ）は、ＬＥＤモジュール１００ａの平面図を示し、図中Ａ１－Ａ２線に対応する断面構造を図１（Ｂ）に示す。以下の説明においては、この両図面を適宜参照する。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの構成を示す。図１（Ａ）は、ＬＥＤモジュール１００ａの平面図を示し、図中Ａ１－Ａ２線に対応する断面構造を図１（Ｂ）に示す。以下の説明においては、この両図面を適宜参照する。
ＬＥＤモジュール１００ａは、基材１０２の上に第１金属層１０６、ＬＥＤチップ１１４ａ、透明導電層１１８が積層された構造を有する。ＬＥＤチップ１１４ａは台座金属層とも呼ばれる第１金属層１０６の上に配置され、透明導電層１１８はＬＥＤチップ１１４ａの上に配置される。第１金属層１０６と透明導電層１１８との間には、ＬＥＤチップ１１４ａを埋設するように絶縁層１１６が設けられていてもよい。
基材１０２は、ガラス基板、セラミック基板、プラスチック基板、可撓性を有するプラスチックフィルム、金属基板等が用いられる。図１（Ｂ）では示していないが、基材１０２と第１金属層１０６との間には、ＬＥＤチップ１１４ａの発光を制御する回路が設けられていてもよい。例えば、基材１０２と第１金属層１０６との間には、ＬＥＤチップ１１４ａと電気的に接続される薄膜トランジスタで形成された回路が設けられていてもよい。
第１金属層１０６は、基材１０２の上面に設けられる。平面視において、第１金属層１０６は所定の形状で形成される。例えば、第１金属層１０６は四角形状、又は四角形状よりも角数の多い多角形状で形成され、また、円形状に形成されていてもよい。このような第１金属層１０６は、外端から内側に向かって少なくとも一箇所の切欠き部１０８が形成されていてもよい。例えば、図１（Ａ）に示すように、第１金属層１０６は四角形状に形成され、四つの角部に切欠き部１０８が形成された形状を有していてもよい。
図１（Ｂ）に示すように、断面視において第１金属層１０６は、下地面１０４に接する領域と下地面１０４から離れた領域とを有する。すなわち、第１金属層１０６は、ＬＥＤチップ１１４ａと重なる領域において下地面１０４と接し、輪郭を形成する第１端部１１０が下地面１０４から離れた構造を有する。別言すれば、第１金属層１０６は、輪郭を形成する第１端部１１０が下地面１０４から離れて浮いている構造を有する。そして、第１金属層１０６は、ＬＥＤチップ１１４ａと重なる領域から第１端部１１０にかけて湾曲部１１２を含む。
なお、下地面１０４とは、第１金属層１０６の下地に当たる面である。第１金属層１０６が薄膜で形成される場合、下地面１０４は当該薄膜の被形成面となる。また、第１金属層１０６が金属箔で形成される場合、下地面１０４は当該金属箔の被着面となる。第１金属層１０６の基材１０２側を第１面１０とし、その裏面側を第２面２０とすると、下地面１０４は前述の湾曲部分を除き、第１金属層の第１面１０と最も近接する面である。
第１金属層１０６の第１端部１１０の高さは、ＬＥＤチップ１１４ａの下面より高く、上面より低い位置にある。別言すれば、第１金属層１０６の第１端部１１０はＬＥＤチップの下面と上面との間に位置している。第１金属層１０６の第１端部１１０が、このような位置に配置されることにより、透明導電層と接触しないようにすることができる。第１金属層１０６の湾曲部１１２は、上面に向かって徐々に高さが増すような連続する曲面形状を有していることが好ましい。
このような湾曲部１１２は、ＬＥＤチップ１１４ａの全周を囲むように設けられていることが好ましい形態となる。第１金属層１０６は、切欠き部１０８を有することにより、ＬＥＤチップ１１４ａの外周を囲むように均一な湾曲部１１２を形成することが容易となる。ただし、第１金属層１０６の内部応力により自発的に湾曲部１１２が形成される場合には、切欠き部１０８は必ずしも必要とならない。また、製造工程において、第１金属層１０６に熱応力が作用して第１端部１１０が下地面１０４から浮き上がるように湾曲部１１２が形成される場合にも、切欠き部１０８が省略される場合がある。
第１金属層１０６の湾曲部１１２は、後述されるように反射面として用いられるため、湾曲部１１２がＬＥＤチップ１１４ａを全周に亘って囲むことで、ＬＥＤチップ１１４ａからの出射光の指向性を高めることができる。このため、第１金属層１０６は、反射率の高い金属材料で形成されることが好ましい。例えば、第１金属層１０６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の少なくとも一種から選択された金属材料で形成されることが好ましい。
ＬＥＤチップ１１４ａは２端子型の素子であり、アノード又はｐ側電極、カソード又はｎ側電極と呼ばれる一対の電極を有する。例えば、ＬＥＤチップ１１４ａは、一方の面にアノードが設けられ、他方の面にカソードが設けられた構造を有する。ＬＥＤチップ１１４ａの形状は任意であり、例えば、立方体、直方体、四角錐台のような形状を有する。
図２は、一対の電極が発光層を挟む垂直構造型のＬＥＤチップ１１４ａの接続構造を示す。ＬＥＤチップ１１４ａは、ｎ型層１２６、発光層１２８、ｐ型層１３０が積層された構造を有する。ＬＥＤチップ１１４ａは図示されないＧａＡｓ等の半導体ウエハーで形成され、その上に図示されないバッファ層を介して窒化ガリウム系の化合物半導体で形成されるｎ型層１２６が形成される。発光層１２８は、窒化ガリウム系の化合物半導体で量子井戸構造が形成され、ｐ型層１３０は窒化ガリウム系の化合物半導体で形成される。ｎ型層１２６側にはｎ型側電極１２４が設けられ、ｐ型層１３０側にはｐ型側電極１３２が設けられる。ＬＥＤチップ１１４ａは、ｎ型側電極１２４が第１金属層１０６と、導電性ペースト又は半田等の導電性部材１３４で電気的に接続され、ｐ型側電極１３２が透明導電層１１８と直接接するようにして電気的に接続される。
ＬＥＤチップ１１４ａは、第１金属層１０６と透明導電層１１８との間に発光閾値電圧以上の電圧が印加されると発光層１２８から光が放射される。ＬＥＤチップ１１４ａから放射される光は指向性が弱く、正面（図２中に示すＤ１方向）のみならず、広い立体角をもって横方向へも放射される。本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａは、このようなＬＥＤチップ１１４ａの発光特性に対し、第１金属層１０６の第１端部１１０が下地面１０４から離れて設けられ、湾曲部１１２を有することにより横方向に放射された光をＤ１方向に反射することができる。このような作用により、ＬＥＤモジュール１００ａは、ＬＥＤチップ１１４ａから放射される光の指向性を高め、光の有効利用を図ることができる。
なお、図２は、ｎ型側電極１２４が第１金属層１０６と電気的に接続され、ｐ型側電極１３２が透明導電層１１８と接続される構成を示すが、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａはこれに限定されず、その逆の接続構造を有していてもよい。すなわち、ｐ型側電極１３２が第１金属層１０６と電気的に接続され、ｎ型側電極１２４が透明導電層１１８と接続される構成を有していてもよい。
図１（Ｂ）に示すように、第１金属層１０６及びＬＥＤチップ１１４ａは、絶縁層１１６に埋設される。第１金属層１０６の第１端部１１０及び湾曲部１１２は、下地面１０４から離れているので、第１面１０及び第２面２０の両面が絶縁層１１６と接している。このように、第１金属層１０６は、第１端部１１０及び湾曲部１１２が下地面１０４から離れた形状を有していても、絶縁層１１６の中に埋め込まれることで、その形状を安定して維持することができる。
絶縁層１１６は透光性を有していることが好ましく、アクリル、ポリイミド、エポキシ、シリコーン等の絶縁性を有する樹脂材料で形成される。絶縁層１１６は、アクリル、ポリイミド、エポキシ等の絶縁性を有する樹脂材料の前駆体を含む樹脂組成物を塗布し、熱エネルギー又は光エネルギーを作用させて硬化することで形成される。樹脂組成物は流動性を有するので、塗布した後でレベリングすることで、第１金属層１０６の湾曲部１１２を埋め込んだ状態で上面を平坦化することができる。このように、絶縁層１１６は平坦化膜としての機能を有し、第１金属層１０６の第１端部１１０がＬＥＤチップ１１４ａの上面より突出しないように設けられることで、透明導電層１１８と接触しないようにすることができる。
絶縁層１１６は、ＬＥＤチップ１１４ａの上面（詳細には、図２で示すｐ型側電極１３２）が露出するように設けられる。透明導電層１１８は、絶縁層１１６の上に設けられ、ＬＥＤチップ１１４ａと電気的に接続されるように形成される。
本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａは、ＬＥＤチップ１１４ａの一方の電極（ｎ型側電極又はｐ型側電極）と電気的に接続される第１金属層１０６に湾曲部１１２が設けられた構造を有する。そして、第１金属層１０６を電極としてのみ用いるのではなく、反射面としての機能を有するように湾曲部１１２を設けることで、ＬＥＤチップ１１４ａから放射される光の指向性を高めることができる。
［第２実施形態］
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの製造方法について説明する。図３（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの製造方法を示す。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの製造方法について説明する。図３（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの製造方法を示す。
図３（Ａ）に示すように、基材１０２の上に第１金属層１０６が形成される。第１金属層１０６は下地面１０４と接するように形成さる。第１金属層１０６は、スパッタリング法、真空蒸着法（電子ビーム蒸着法）等の薄膜作製技術を用いて作製される。例えば、第１金属層１０６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の少なくとも一種から選択された金属のターゲットを用い、スパッタリング法で作製される。このような薄膜作製技術によると、金属膜は基材１０２の略全面に成膜されるため、第１金属層１０６は、金属膜が形成された後にフォトリソグラフィー等の工程によりマスクパターンが形成され、エッチングにより所定の形状（例えば、矩形状）に形成される。なお、この金属膜の加工工程において、図１（Ａ）に示すような切欠き部１０８が同時に形成されてもよい。
次に、図３（Ｂ）に示すように、第１金属層１０６を加熱する。第１金属層１０６は、加熱により膨張し、下地面１０４上で延伸し広がろうとする力（滑ろうとする力）が下地面１０４との界面に作用する。一方、第１金属層１０６と基材１０２との熱膨張係数は異なるため、両者の間には熱応力が発生する。このような熱力学的な現象は、例えば、第１金属層１０６を、レーザアニール又はフラッシュランプアニールにより瞬間的に加熱する処理を行う場合には顕著となる。
図３（Ｃ）は、第１金属層１０６の加熱後の冷却過程を示す。冷却過程では、第１金属層１０６は、下地面１０４上で延伸した状態から元の状態に戻ろうとする力が作用する。このような熱履歴により、図３（Ｄ）に示すように、第１金属層１０６を、第１端部１１０から剥離して湾曲部１１２を形成するように形状を変化させることができる。第１金属層１０６が湾曲することによる第１端部１１０の高さは、ＬＥＤチップ１１４ａの下面より高く、上面より低い位置にあるように形成する。
このような、加熱及びその後の冷却による第１金属層１０６の変形加工は、図３（Ａ）に示す成膜の段階で、第１金属層１０６の内部応力が引張応力を有するように形成しておくことで、より効果的に行うことができる。第１金属層１０６の内部応力が引張応力を有するようにするには、成膜条件を調整することで実現することができる。例えば、スパッタリングによる成膜時に、膜中にアルゴン（Ａｒ）等のスパッタガスが含まれるようにしておき、その後、熱処理によって膜中に含まれるアルゴン（Ａｒ）を放出させることで、第１金属層１０６に引張応力を付与することができる。
第１金属層１０６に湾曲部１１２を形成した後、ＬＥＤチップ１１４ａを実装し、絶縁層１１６で埋め込み、透明導電層１１８を形成することで、図１（Ｂ）に示すようなＬＥＤモジュール１００ａを作製することができる。
本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１４ａの台座として設ける第１金属層１０６に対し、熱処理を加えることで部分的に剥離を生じさせ、光反射面として利用する湾曲部１１２を形成することができる。本実施形態で示す製造工程によれば、複雑な工程、又は追加的な工程を必要とせず、加熱と冷却の工程を管理するだけで光反射面として用いることのできる湾曲部１１２を有する第１金属層１０６を形成することができる。これにより、放射光の指向性が高いＬＥＤモジュール１００ａの生産性を高めることができる。
［第３実施形態］
本実施形態は、第２実施形態とは異なるＬＥＤモジュール１００ａの製造方法について示す。以下においては、第２実施形態と異なる部分について説明する。
本実施形態は、第２実施形態とは異なるＬＥＤモジュール１００ａの製造方法について示す。以下においては、第２実施形態と異なる部分について説明する。
図４（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの製造方法を示す。図４（Ａ）は、下地面１０４に金属膜の付着力の異なる領域を形成する段階を示す。具体的には、下地面１０４に選択的に撥液性領域１３６を形成する。撥液性領域１３６は、第１金属層１０６が剥離して湾曲部１１２を形成する領域に合わせて形成する。撥液性領域１３６は、例えば、下地面１０４が無機絶縁膜である場合、フッ素プラズマ処理により形成することができる。また、下地面１０４としてフッ素樹脂膜を形成し、図４（Ａ）で示す撥液性領域１３６以外の領域をレーザ処理することで親液性表面を形成することで、金属膜の付着力が異なる領域を形成することができる。
なお、図４（Ａ）は、金属膜の剥離を生じさせる領域に合わせて撥液性領域１３６を形成する態様を示すが、これとは逆に金属膜を密着させる領域に合わせて親液性領域を形成するようにしてもよい。いずれにしても、本実施形態では、第１金属層１０６を剥離させ湾曲部１１２を形成する領域と、密着させる領域とで付着力が異なるように下地面１０４の前処理を行う工程が含まれる。
その後、スパッタリング等により第１金属層１０６を形成し、図４（Ｂ）に示すように、第１金属層１０６を加熱する処理を行い、図４（Ｃ）に示すように冷却工程を経ることで、図４（Ｄ）に示すように、湾曲部１１２を有する第１金属層１０６を形成することができる。
本実施形態によれば、第１金属層１０６の下地面１０４の表面状態が制御され、金属膜の付着力が低下する領域が形成されていることにより、より確実に湾曲部１１２を有する第１金属層１０６を形成することができ、これを用いてＬＥＤモジュール１００ａを作製することができる。本実施形態においては、第１金属層１０６を剥離させる範囲を、下地面１０４の付着力によって積極的に制御できるため、湾曲部１１２の範囲、大きさを意図的に制御することができる。
［第４実施形態］
本実施形態は、第１実施形態に対し、ＬＥＤチップの構造が異なっているＬＥＤモジュール１００ｂを示す。以下においては、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対し、ＬＥＤチップの構造が異なっているＬＥＤモジュール１００ｂを示す。以下においては、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｂを示す。図５（Ａ）はＬＥＤモジュール１００ｂの平面図を示し、Ｂ１－Ｂ２線に沿った断面構造を図５（Ｂ）に示す。
本実施形態において、ＬＥＤチップ１１４ｂは、一対の電極が一方の面側に並置された水平構造を有する。ＬＥＤチップ１１４ｂの下側には台座金属層としての第１金属層１０６ａ及び第１金属層１０６ｂが設けられる。第１金属層１０６ａと第１金属層１０６ｂとは物理的及び電気的に分離されているが、双方は光反射面として機能する。
ＬＥＤチップ１１４ｂのｎ型側電極１２４は第１金属層１０６ａと電気的に接続され、ｐ型側電極１３２は第１金属層１０６ｂと電気的に接続される。第１金属層１０６ａは湾曲部１１２ａを有し、第１端部１１０ａが下地面１０４から離れて設けられる。第１金属層１０６ｂも同様に湾曲部１１２ｂを有し、第１端部１１０ｂが下地面１０４から離れて設けられる。第１金属層１０６ａと第２金属層１２０ｂとは、概略線対称の構造を有していてもよい。
第１金属層１０６ａ、第１金属層１０６ｂ及びＬＥＤチップ１１４ｂが絶縁層１１６に埋設される構造は、第１実施形態と同様である。ＬＥＤチップ１１４ｂへの電圧の印加は、第１金属層１０６ａと第１金属層１０６ｂとによって行われるため、絶縁層１１６の上に透明導電層は設けられていない。
本実施形態において、ＬＥＤチップ１１４ｂから放射される光は、第１実施形態において図２に示す例と同様である。本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｂにおいても、第１金属層１０６ａ及び第１金属層１０６ｂが光反射面として機能するため、ＬＥＤチップ１１４ｂから放射される光の指向性を高めることができるという有利な効果を得ることができる。
［第５実施形態］
本実施形態は、第１実施形態に対し、第１金属層の構成が異なる一例を示す。以下においては、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
本実施形態は、第１実施形態に対し、第１金属層の構成が異なる一例を示す。以下においては、第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃを示す。図６（Ａ）はＬＥＤモジュール１００ｃの平面図を示し、Ｃ１－Ｃ２線に沿った断面構造を図６（Ｂ）に示す。
本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃは、下地面１０４と第１金属層１０６との間に第２金属層１２０を有する。第２金属層１２０は、一方の面が下地面１０４と接し、他方の面が第１金属層１０６の第１面１０と接している。第２金属層１２０は、ＬＥＤチップ１１４ａと重なる領域に配置される。平面視において、第２金属層１２０は第１金属層１０６より小さく、第２金属層１２０の輪郭を形成する第２端部１２２は、第１金属層１０６の第１端部１１０より内側に配置される。より具体的には、第２金属層１２０の輪郭を形成する第２端部１２２は、第１金属層１０６の湾曲部１１２よりも内側、又は湾曲部１１２の端（ＬＥＤチップ１１４ａ側の端）と重なる位置に設けられる。
第２金属層１２０は、第１金属層１０６に比べて下地面１０４に対する密着性が高い金属材料で形成される。具体的には、第１金属層１０６と第２金属層１２０とは、異なる金属材料で形成される。第１金属層１０６が、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の少なくとも一種から選択された金属材料で形成されるのに対し、第２金属層１２０は、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の少なくとも一種から選択された金属材料で形成される。
第１金属層１０６及び第２金属層１２０は、第１実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１１４ａに電圧を印加する電極として用いられる。第２金属層１２０は下地面１０４に対する密着性が高いため、ＬＥＤチップ１１４ａを基材１０２上に確実に実装することができる。これにより、ＬＥＤチップ１１４ａの基材１０２からの剥落を防止することができる。また、第１金属層１０６は、湾曲部１１２が第２金属層１２０と重ならないことにより、確実に湾曲部１１２を形成することができる。別言すれば、第２金属層１２０の大きさを変えることで（第２端部１２２の位置を変えるとで）、第１金属層１０６に形成される湾曲部１１２の範囲を調整することができる。
［第６実施形態］
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃの製造方法について説明する。図７（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃの製造方法を示す。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃの製造方法について説明する。図７（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃの製造方法を示す。
図７（Ａ）に示すように、基材１０２の上に第２金属層１２０、第１金属層１０６が形成される。具体的には、基材１０２の上に第２金属層１２０を先に形成し、その後、第２金属層１２０に重なるように第１金属層１０６を形成する。第２金属層１２０は、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の少なくとも一種から選択された金属材料の被膜をスパッタリング法、真空蒸着法（電子ビーム蒸着法）等の薄膜作製技術を用いて成膜し、下地面１０４上でパターニングすることで形成される。第１金属層１０６は、第２実施形態と同様にして形成される。
次に、図７（Ｂ）に示すように、第２金属層１２０と第１金属層１０６が積層された領域、及び第１金属層１０６が下地面１０４と接する領域を含む状態で、第１金属層１０６及び第２金属層１２０を加熱する。第１金属層１０６は、加熱により膨張し、延伸し、広がろうとする力（滑ろうとする力）が下地界面に作用する。第２金属層１２０も同様である。しかし、第１金属層１０６は、第２金属層１２０に比べて膨張係数が大きいため、加熱による変化が大きく現れる。例えば、第１金属層１０６としてアルミニウム（Ａｌ）の膨張係数が２３．８×１０-6／℃であるのに対し、第２金属層１２０を形成する金属材料として選択されるチタン（Ｔｉ）の膨張係数は８．５×１０-6／℃であり、モリブデン（Ｍｏ）は４．９×１０-6／℃であり、タングステンは４．３×１０-6／℃である。このような膨張係数の差により、第１金属層１０６は、第２金属層１２０に比べて膨張しやすく、加熱により延伸しようとする力が強く現れる。
図７（Ｃ）は、第１金属層１０６及び第２金属層の加熱後の冷却過程を示す。冷却過程で第１金属層１０６及び第２金属層１２０は延伸した状態から元の状態に戻ろうとする力が作用する。このような熱履歴により、図７（Ｄ）に示すように、第１金属層１０６は第１端部１１０から剥離して湾曲部１１２を形成するように形状を変化する。一方、第２金属層１２０は、加熱による変化が小さいため、剥離といった現象が発現せず、そのままの形状を保ったまま残存する。
本実施形態におけるように、ＬＥＤチップ１１４ａの台座金属となる金属層として、膨張係数の異なる２種類の金属を用い、膨張係数の大きい第１金属層１０６の下層側に、相対的に膨張係数の小さな第２金属層１２０を設けると共に、第２金属層１２０の外周端部が第１金属層１０６の外周端部より内側に位置するように配置することで、第１金属層１０６に形成される湾曲部１１２の幅を意図的に制御することができる。すなわち、ＬＥＤチップ１１４ａの台座として設ける第１金属層１０６及び第２金属層１２０に対し、熱処理を加えることで第２金属層１２０の形状をそのまま維持した状態で、第１金属層１０６を部分的に剥離させ、光反射面として利用する湾曲部１１２を形成することができる。本実施形態で示す製造工程によれば、第２金属層１２０を１層追加するだけでよく、複雑な工程、又は追加的な工程を必要とせず、加熱と冷却の工程を管理するだけで光反射面として用いることのできる湾曲部１１２を有する第１金属層１０６を、予め設計した寸法で形成することができる。これにより、放射光の指向性が高いＬＥＤモジュール１００ｃの生産性を高めることができる。
なお、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｃは、第３実施形態に係る構成と適宜組み合わせて実施することができる。例えば、下地面１０４において、第２金属層１２０が接する領域以外の領域に撥液性領域１３６を設けることで、より第１金属層１０６を剥離しやすいようにすることができ、湾曲部１１２を容易に形成することができる。
［第７実施形態］
本実施形態は、第１実施形態、第３実施形態、及び第５実施形態に示すＬＥＤモジュールの構成を有する表示装置を示す。
本実施形態は、第１実施形態、第３実施形態、及び第５実施形態に示すＬＥＤモジュールの構成を有する表示装置を示す。
図８は、本実施形態に係る表示装置３００の構成を示す。表示装置３００は、基材１０２に、画素３０２ａがマトリクス状に複数個配列された表示領域３０４を有する。表示領域３０４には、画素３０２ａに走査信号を入力する走査信号線３０６と、映像信号を入力するデータ信号線３０８が配設される。走査信号線３０６とデータ信号線３０８は交差するように配設される。基材１０２の周縁部には、走査信号線３０６の入力端子部３１０ａとデータ信号線３０８の入力端子部３１０ｂが設けられている。なお、図８では図示されないが、基材１０２上には、画素３０２ａを駆動するドライバＩＣが実装されていてもよい。
図９は、画素３０２ａの断面構造の一例を示す。画素３０２ａは、基材１０２側から第１絶縁層１３８、第２絶縁層１４０が積層され、第２絶縁層１４０で形成される下地面１０４の上に第１金属層１０６が設けられた構造を有する。走査信号線３０６は透明導電層１１８によって形成され、データ信号線３０８は第１絶縁層１３８と第２絶縁層１４０との間に設けられる。第１金属層１０６は、第２絶縁層１４０に形成されたコンタクトホールを介してデータ信号線３０８と接続される。ｎ型側電極１２４は、導電性部材１３４を介して第１金属層１０６と電気的に接続される。ｐ型側電極１３２は、透明導電層１１８によって形成された走査信号線３０６と電気的に接続される。
第１金属層１０６は湾曲部１１２を有し、第１端部１１０の高さがＬＥＤチップ１１４ａの下面と上面ｔの間に配置される。ＬＥＤチップ１１４ａ及び第１金属層１０６は、平坦化膜として用いられる絶縁層１１６に埋設される。なお、ＬＥＤチップ及び台座金属としての第１金属層は、第３実施形態及び第５実施形態に係る構成を適用することもできる。このような表示装置３００は、第２実施形態、第３実施形態、第６実施形態で示される工程によって作製することができる。
本実施形態によれば、表示装置３００の個々の画素３０２に、ＬＥＤチップ１１４と、光反射面としての第１金属層１０６が設けられることにより、画素３０２かた出射される光の指向性を正面方向に強めることができる。それにより、表示装置３００のダイナミックレンジを高め、表示領域３０４を正視したときの画質を高めることができる。
なお、本実施形態は、ＬＥＤモジュールによってパッシブマトリクス型の画素が構成される例を示すが、本実施形態はこれに限定されず、個々の画素の発光がトランジスタによる画素回路で制御されるアクティブマトリクス型の画素に適用することもできる。
１００・・・ＬＥＤモジュール、１０２・・・基材、１０４・・・下地面、１０６・・・第１金属層、１０８・・・切欠き部、１１０・・・第１端部、１１２・・・湾曲部、１１４・・・ＬＥＤチップ、１１６・・・絶縁層、１１８・・・透明導電層、１２０・・・第２金属層、１２２・・・第２端部、１２４・・・ｎ型側電極、１２６・・・ｎ型層、１２８・・・発光層、１３０・・・ｐ型層、１３２・・・ｐ型側電極、１３４・・・導電性部材、１３６・・・撥液性領域、１３８・・・第１絶縁層、１４０・・・第２絶縁層、３００・・・表示装置、３０２・・・画素、３０４・・・表示領域、３０６・・・走査信号線、３０８・・・データ信号線、３１０・・・端子部、１０・・・第１面、２０・・・第２面
Claims (7)
- 下地面の上に設けられた第１金属層と、
前記第１金属層の上に配置されたＬＥＤチップと、
前記第１金属層及び前記ＬＥＤチップを埋め込む絶縁層と、
前記絶縁層の上の透光性を有する透明導電層と、を有し、
前記第１金属層は、
前記下地面側の第１面と前記第１面と反対側の第２面と、を有し、
輪郭を形成する第１端部が前記下地面から離れ、
前記ＬＥＤチップと重なる領域から前記第１端部にかけて湾曲している部分を含み、
前記湾曲している部分において前記第１面及び前記第２面が前記絶縁層と接し、
前記第１金属層は前記ＬＥＤチップと電気的に接続され、
前記透明導電層は前記ＬＥＤチップと電気的に接続されている
ＬＥＤモジュール。 - 前記第１金属層は、前記第１端部の高さが、前記ＬＥＤチップの下面と上面との間に位置している
請求項１に記載のＬＥＤモジュール。 - 前記第１金属層は、前記湾曲する部分が光反射面を形成する
請求項１又は２に記載のＬＥＤモジュール。 - 前記下地面と前記第１金属層との間に第２金属層を有し、
前記第２金属層の輪郭を形成する第２端部は、前記第１端部の内側に配置され、
前記第１金属層は、前記第１端部と前記第２端部との間の部分が湾曲している
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュール。 - 前記第１金属層は、平面視において矩形状であり、前記矩形状の４隅の角部が切り欠かれた形状を有する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュール。 - 前記第１金属層が、アルニウム、銅、銀、の少なくとも一種から選択された金属材料で形成され、
前記第２金属層が、チタン、モリブデン、タングステン、の少なくとも一種から選択された金属材料で形成されている
請求項４に記載のＬＥＤモジュール。 - 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＬＥＤモジュールの構造を画素に含む表示装置。
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