JP7388902B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態の一つは、表示装置とその製造方法に関する。

表示装置の一例として、基板上に配置される複数の画素のそれぞれに一つ、あるいは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配置されたＬＥＤ表示装置が知られている。ＬＥＤ表示装置は視認性の高い映像を表示でき、任意の大きさや形状の表示装置を形成できること、また、ＬＥＤは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と比較して信頼性が高いことから、新しいタイプの自発光型表示装置として期待されている（例えば特許文献１）。

米国特許出願公開第２０１８／０３４２６５４号公報

本発明に係る実施形態の一つは、ＬＥＤが実装され、高い輝度の表示が可能であり、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明に係る実施形態の一つは、上記表示装置の製造方法を提供することを課題の一つとする。

本発明の実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、基板、複数の画素、対向基板、および少なくとも一つのリブを備える。複数の画素は基板上に位置し、それぞれ発光ダイオードを有する。対向基板は複数の画素上に位置する。少なくとも一つのリブは基板と対向基板に挟まれ、複数の画素に含まれる複数の発光ダイオードの間の領域上に位置し、発光ダイオードの高さよりも大きな高さを有する。

本発明の実施形態の一つは表示装置を製造する方法である。この方法は、基板上に配線を形成すること、基板上に配線と電気的に接続される発光ダイオードを形成すること、開口を有する少なくとも一つのリブを対向基板上に形成すること、および発光ダイオードと開口が重なり、少なくとも一つのリブが基板と対向基板に挟まれるように、基板と対向基板を互いに固定することを含む。

本発明の実施形態の一つは表示装置を製造する方法である。この方法は、基板上に配線を形成すること、基板上に配線と電気的に接続される発光ダイオードを形成すること、ストライプ状あるいは島状に配置される複数のリブを対向基板上に形成すること、および発光ダイオードが互いに隣接するリブの間の領域と重なり、複数のリブが基板と対向基板に挟まれるように、基板と対向基板を互いに固定することを含む。

本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図と断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の製造方法を示す模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の製造方法を示す模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の製造方法を示す模式的断面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の製造方法を示す模式的断面図。

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本明細書及び請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである表示装置１００の構造について説明する。

１．全体構成
図１に表示装置１００の上面模式図を示す。表示装置１００は基板１０２を有し、基板１０２上にはパターニングされた種々の導電膜や絶縁膜が積層される。

基板１０２は可視光に対する透過率の高い材料を含み、後述するＬＥＤ１４０からの発光を透過するように構成される。より具体的には、基板１０２はガラスや石英、あるいはポリイミドやポリアミド、ポリエチレンテレフタレートやポリナフタレンテレフタレートなどのポリエステル、あるいは主鎖に芳香環を含むポリカルボナートなどの高分子から選択される材料を含む。基板１０２は可撓性を有してもよい。

基板１０２上にはパターニングされた導電膜、絶縁膜、半導体膜が適宜配置され、これにより、画素回路をそれぞれ有する複数の画素１０４、複数の画素１０４を駆動するための駆動回路（走査線駆動回路１０８、信号線駆動回路１１０）、駆動回路から各画素１０４へ電流を供給するための配線として機能する複数の第１配線１１２と第２配線１１４、画素１０４や駆動回路と接続される複数の端子（図示しない）などが構成される。複数の端子にはフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）などの回路基板１１６が接続され、電源や映像信号が回路基板１１６を介して図示しない外部回路から表示装置１００に供給される。第１配線１１２と第２配線１１４の交点、またはその近傍に画素１０４が設けられ、第１配線１１２と第２配線１１４を介して各画素１０４の画素回路に電流が供給される。これによって複数の画素１０４によって定義される表示領域１０６に画像が表示される。画素１０４の配列に制約はなく、図１などに示すストライプ配列でもよく、あるいはデルタ配列などを採用してもよい。ここで、画素１０４とは色情報を与える最小単位であり、ＬＥＤ１４０（後述）とそれを駆動するための画素回路を含む領域である。表示領域１０６とは、すべての画素１０４を囲む最小面積を有する一つの領域を指す。

表示装置１００はアクティブマトリクス型の表示装置でもよく、この場合、パターニングされた種々の導電膜や絶縁膜、半導体膜の積層体によって各画素に一つ、あるいは複数のトランジスタや容量素子を含む画素回路が形成される。この場合、第１配線１１２はトランジスタに走査信号を供給する走査信号線、第２配線１１４はトランジスタに信号電圧を供給する信号線に該当する。表示装置１００をパッシブ型の表示装置とする場合は、第１配線１１２はアノード線もしくはカソード線とも呼ばれ、同様に第２配線１１４はカソード線もしくはアノード線とも呼ばれる。さらに、走査線駆動回路１０８や信号線駆動回路１１０を設けなくてもよく、例えば第１配線１１２と第２配線１１４は回路基板１１６に接続されてもよい。

２．画素
図２（Ａ）に画素１０４の断面模式図を示す。各画素１０４にはＬＥＤ１４０が設けられる。以下、ＬＥＤ１４０とは電流駆動型の発光素子であり、インジウムやガリウム、アルミニウム、窒素、リンなどの１３族元素や１４族元素を含む化合物半導体の積層体１４２、およびこの積層体１４２と電気的に接続される一対の電極１４４、１４６で構成される。より具体的には、積層体１４２はｐ型の化合物半導体を含むｐ層、ｎ型の化合物半導体を含むｎ層、およびｐ層とｎ層が接することで形成されるｐｎ接合層を備え、一対の電極１４４、１４６がそれぞれｐ層とｎ層に接続される。一対の電極１４４、１４６から直流電流が積層体１４２に供給され、ｐ層とｎ層を介してキャリアが活性層に輸送される。活性層においてキャリアの再結合が生じ、再結合によって得られるエネルギーが光として取り出される。

ＬＥＤ１４０の発光色に制約はない。典型的な例として、三原色を構成する複数の赤色発光、緑色発光、青色発光のＬＥＤ１４０が表示装置１００に配置されるよう、各画素１０４に赤色発光、緑色発光、青色発光のＬＥＤ１４０のいずれかが一つ、あるいは複数配置される。一つの画素１０４に複数のＬＥＤ１４０を設ける場合には、各画素１０４内においてＬＥＤ１４０が同じ発光色を与えるようにＬＥＤ１４０を配置してもよい。

ＬＥＤ１４０の大きさや形状にも制約はない。基板１０２の主面と平行な面における大きさが数μｍ以上１００μｍ以下のＬＥＤはマイクロＬＥＤと呼ばれ、１００μｍ以上のＬＥＤはミニＬＥＤとも呼ばれる。本実施形態では任意の大きさのＬＥＤを用いることができ、画素１０４の大きさに応じてマイクロＬＥＤ、またはミニＬＥＤをＬＥＤ１４０として用いることができる。より具体的には、各ＬＥＤ１４０の基板１０２の主面と平行な面における形状は、一辺が１μｍ以上１００μｍ以下、５μｍ以上５０μｍ以下、あるいは１０μｍ以上２０μｍ以下の多角形でもよい。各ＬＥＤ１４０高さ、すなわち基板１０２の主面に垂直な方向における長さも１μｍ以上１００μｍ以下、５μｍ以上５０μｍ以下、あるいは１０μｍ以上２０μｍ以下の範囲で適宜設定される。

各画素１０４に設けられる画素回路の構成に制約はない。例えば図２（Ａ）に示すように、画素回路は、基板１０２を覆うパッシベーション膜１２０上に形成される第１配線１１２、第１配線１１２上に位置する第１の層間絶縁膜１２２上に設けられる第２配線１１４、第１配線１１２と第２配線１１４を覆う第２の層間絶縁膜１２４に設けられる開口においてそれぞれ第１配線１１２と第２配線１１４と電気的に接続される引出端子１２６、１２８などによって構成することができる。引出端子１２６、１２８の端部は保護絶縁膜１３０よって覆われていてもよい。パッシベーション膜１２０や第１の層間絶縁膜１２２、第２の層間絶縁膜１２４、保護絶縁膜１３０はそれぞれ酸化ケイ素や窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含む膜、あるいはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコン樹脂などの有機化合物を含む膜を一つ、あるいは複数含む膜である。第１の層間絶縁膜１２２は第１配線１１２と第２配線１１４の間を電気的に絶縁するために設けられる。

ＬＥＤ１４０の一対の電極１４４、１４６は、導電剤１３２によってそれぞれ引出端子１２６、１２８と電気的に接続される。導電剤１３２としては、例えば銀や銅、ニッケルなどの金属の粒子を含むペースト、あるいははんだなどを含むことができる。第１配線１１２や第２配線１１４から供給される電流は引出端子１２６、１２８と導電剤１３２を介して一対の電極１４４、１４６に供給される。なお、引出端子１２６、１２８は任意の構成であり、導電剤１３２を介して第１配線１１２と第２配線１１４をそれぞれ電極１４４、１４６に直接接続してもよい。

図２（Ａ）に示した例では、一対の電極１４４、１４６は積層体１４２に対して同じ側に配置されているが、図２（Ｂ）に示すように、一対の電極１４４、１４６は積層体１４２を挟持するように配置されていてもよい。この場合、例えばＬＥＤ１４０は封止膜１３６によって固定・封止され、一方の電極１４４が導電剤１３２によって第１配線１１２と電気的に接続される。他方の電極１４６は封止膜１３６から露出するように設けられ、封止膜１３６上に設けられる引出端子１２６（または１２８）に電気的に接続される。引出端子１２６はさらに、第２の層間絶縁膜１２４に設けられる開口を介して第２配線１１４と電気的に接続される。

表示装置１００にはさらに、基板１０２に対向する対向基板１５０が設けられていてもよい。対向基板１５０も基板１０２と同様、可視光を透過するように構成され、基板１０２で使用可能な材料を含むことができる。対向基板１５０は例えばカバーガラスとして基板１０２およびＬＥＤ１４０を保護する。また、図示しないが、例えば基板１０２とパッシベーション膜１２０の間に遮光膜、あるいは反射膜を設けてもよい。反射膜は基板１０２とパッシベーション膜１２０の間に設けられるに限らず、基板１０２とＬＥＤ１４０との間に設ければよい。これにより、ＬＥＤ１４０からの光を選択的に対向基板１５０側から取り出すことができる。

以下、基板１０２とＬＥＤ１４０、およびこれらの間に形成される種々の絶縁膜や配線を総じてバックプレーン１０１と記す。バックプレーン１０１によって表示装置１００の基本的な機能である表示機能が発現される。

３．リブ
表示装置１００にはさらに、ＬＥＤ１４０からの発光を効果的に取り出すために、少なくとも一つのリブ１６０が設けられる。リブは例えば柱状部材や壁状部材などの突出した形状を有している。リブ１６０の構造を表示装置１００の一部の模式的上面図（図３（Ａ））、および図３（Ａ）の鎖線Ａ－Ａ´に沿った断面の模式図（図３（Ｂ））に示す。見やすさを考慮し、図３（Ｂ）では画素回路や絶縁膜などの構成は図示されていない。

これらの図に示すように、表示装置１００は、複数の開口１６０ａを有する少なくとも一つのリブ１６０を基板１０２と対向基板１５０の間に有する。リブ１６０は対向基板１５０側に固定される。したがって、リブ１６０は対向基板１５０と直接接する、あるいは対向基板１５０に後述する遮光膜１６６やオーバーコートなどの構造体が形成される場合には、これらの構造体の少なくとも一つと接する。リブ１６０は画素１０４、あるいはＬＥＤ１４０とは重ならないように設けられる。すなわち、複数の開口１６０ａが画素１０４、あるいはＬＥＤ１４０と重なるようにリブ１６０が構成され、リブ１６０は隣接する画素１０４のＬＥＤ１４０の間の領域上を延伸する。リブ１６０の高さはＬＥＤ１４０の高さよりも大きくなるように調整される。

リブ１６０を構成する材料に制約はなく、例えば高分子に例示される有機化合物が挙げられる。高分子としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、シリコン樹脂などが挙げられる。リブ１６０が有機化合物を含む場合、リブ１６０の屈折率が比較的高い方ことが好ましい。具体的には、屈折率が１．４０以上１．８０以下、１．４０以上１．７５以下、あるいは１．５０以上１．７５以下の材料を用いることが好ましい。屈折率の高い高分子としては、硫黄、ハロゲン、リンを含む高分子が挙げられる。硫黄を含む高分子としては、主鎖や側鎖にチオエーテル、スルホン、チオフェンなどの置換基を有する高分子が挙げられる。リンを含む高分子としては、主鎖や側鎖に亜リン酸基、リン酸基などが含まれる高分子、あるいはポリフォスファゼンなどが挙げられる。ハロゲンを含む高分子としては、臭素やヨウ素、塩素を置換基として有する高分子が挙げられる。これらの高分子は、分子間あるいは分子内で架橋していてもよい。

あるいはリブ１６０は、金属を含んでもよい。金属としては例えばアルミニウム、銅、銀、マグネシウム、チタン、モリブデン、タングステンなどが挙げられ、なかでも可視光に対する反射率の高いアルミニウム、またはアルミニウムを含む合金が好ましい。

あるいはリブ１６０は、上述した有機化合物を含み、かつ、リブ１６０の壁面を覆う金属膜を有していてもよい。金属膜に含まれる金属としては、上述した金属が例示される。

このような構成を有するリブ１６０を設けることで、ＬＥＤ１４０からの発光を効率よく取り出すことができる。この効果を図３（Ｂ）を用いて説明する。ＬＥＤ１４０からの光は活性層からほぼ等方的に射出されるため、必ずしもすべての射出光が光の取出し方向（図３（Ｂ）では対向基板１５０側）へ進むとは限らない。例えば対向基板１５０を直接照射する光のみならず、基板１０２の主面に対して斜めの方向などにも光が射出される（図３（Ｂ）の点線矢印参照）。しかしながらリブ１６０を設けることでリブ１６０の表面で射出光が反射するので、対向基板１５０に直接入射される光のみならず、主面の法線から斜めに射出した光も対向基板１５０側へ進行させることが可能となる。例えばリブ１６０が有機化合物を有する場合、有機化合物の屈折率とＬＥＤ１４０が存在する空間に充填される空気や不活性ガスの屈折率との差に起因して、リブ１６０の表面において光がフレネル反射する。リブ１６０が金属を有する、あるいはリブ１６０の表面が金属によって覆われている場合には、金属の高い反射率に起因してより効率よくＬＥＤ１４０からの光が反射する。その結果、効果的にＬＥＤ１４０からの発光を対向基板１５０に入射させることができ、各ＬＥＤ１４０の見かけ上の光取出し効率が増大する。このことは、輝度の高い画像を表示することを可能にすると同時に、表示装置１００の消費電力の低減に寄与する。

４．リブの形状と配置
リブ１６０の平面形状は図３（Ａ）に示した形状に限られない。図３（Ａ）に示すように、複数の開口１６０ａのそれぞれが、一つの画素１０４に含まれるＬＥＤ１４０と重なるようにリブ１６０を構成してもよく、あるいは図４（Ａ）に示すように一つの開口１６０ａに複数の画素１０４、あるいは複数の画素１０４に含まれる複数のＬＥＤ１４０が重なるようにリブ１６０を構成してもよい。図４（Ａ）に示す例では一つの開口１６０ａに三つの画素１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが重なるようにリブ１６０が構成される。この場合、三つの画素１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに配置されるＬＥＤ１４０の発光色は互いに異なってもよい。例えば画素１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにそれぞれ赤色、緑色、青色に発光するＬＥＤ１４０を配置することができる。

複数の開口１６０ａの面積や幅Ｗ、長さＬは表示領域１０６の全体で同一でも良く、あるいは表示領域１０６における位置によって異なってもよい。したがって図４（Ｂ）に示すように、開口１６０ａに配置される画素１０４の数が表示領域１０６の位置によって互いに異なってもよい。ここで、開口１６０ａの幅Ｗと長さＬはそれぞれ、第１配線１１２と第２配線１１４に平行な方向における開口１６０ａの長さ、または、第２配線１１４と第１配線１１２に平行な方向における開口１６０ａの長さである（図４（Ａ）参照）。

図３（Ａ）や図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示した例では、一つの表示装置１００は、複数の開口１６０ａを有する一つのリブ１６０を有するが、表示装置１００はストライプ状に配置される複数のリブ１６０を備えてもよい（図５（Ａ））。この場合、各リブ１６０は第１配線１１２と平行に配置してもよく、第２配線１１４と平行に配置してもよい。また、隣接するリブ１６０の間と重なる領域では、複数の画素１０４は一列（あるいは一行）に配置されてもよく（図５（Ａ））、複数列（あるいは複数行）に配置されていてもよい（図５（Ｂ））。さらに図５（Ｂ）に示すように、一対の隣接するリブ１６０の間と重なる領域に配置される画素１０４の列（あるいは行）の数は、他の一対の隣接するリブ１６０の間に配置される画素１０４の列（あるいは行）の数と異なってもよい。

あるいは図６（Ａ）に示すように、表示装置１００は島状に配置される複数のリブ１６０を備えてもよい。この場合、各リブ１６０は第１配線１１２または第２配線１１４と平行な方向に延伸するように形成される。隣接するリブ１６０の間と重なる領域に配置される画素１０４の数に制約はなく、図６（Ａ）に示すように第１配線１１２が延伸する方向において隣接するリブ１６０ｂと１６０ｃの間と重なる領域には、画素１０４は一つだけ配置されていてもよく、図示しないが複数の画素１０４が配置されていてもよい。同様に、第２配線１１４が延伸する方向に隣接するリブ１６０ｄと１６０ｅの間と重なる領域には、画素１０４は一つだけ配置されていてもよく、複数の画素１０４が配置されていてもよい。なお、図６（Ａ）では見やすさを考慮し、第１配線１１２と第２配線１１４はそれぞれ一本のみ図示されている。

あるいは図６（Ｂ）に示すように、複数の開口１６０ａがハニカム状に配置されるようにリブ１６０を構成してもよい。この場合、画素１０４に対してデルタ配列を適用することができる。

上述したように、リブ１６０が複数の開口１６０ａを有する場合（図３（Ａ）参照）、開口１６０ａの面積、長さＬ、または幅Ｗは表示装置１００の全体で一定でもよいが、基板１０２の中心と端部付近で互いに異なってもよい。例えば図７（Ａ）に示すように、基板１０２の中心における開口１６０ａの幅Ｗまたは長さＬは、基板１０２の端部側におけるそれらよりも小さくてもよい。あるいは図７（Ｂ）に示すように、基板１０２の中心における開口１６０ａの幅Ｗまたは長さＬは、基板１０２の端部側におけるそれらよりも大きくてもよい。また、幅Ｗまたは長さＬは、基板１０２の中心から端部に向かうに従って段階的に、あるいは連続的に増大または減少してもよい。このような構成を採用することで、リブ１６０の密度を表示領域１０６内で変化させることができる。

図示しないが、ストライプ状、あるいは島状に配置される複数のリブ１６０が表示装置１００に設けられる場合には、隣接するリブ１６０間の距離が基板１０２の中心と端部付近において異なってもよく、基板１０２の中心から端部に向かうに従って段階的に、あるいは連続的に増大または減少するようにリブ１６０を構成してもよい。

リブ１６０の断面形状、すなわち、基板１０２の主面に垂直な断面における形状にも制約はない。例えば図３（Ｂ）に示すように、基板１０２と対向基板１５０の間で同一、または実質的に同一の幅を有していてもよく、あるいは基板１０２から対向基板１５０に向かうにしたがって幅が減少する（図８（Ａ））、または増大する（図８（Ｂ））ようにリブ１６０を構成してもよい。あるいは図８（Ｃ）に示すように、断面の輪郭が曲面を有するようにリブ１６０を構成してもよい。

５．その他の構成
図９（Ａ）に示すように、表示装置１００は任意の構成としてシーリング材１６２を有してもよい。シーリング材１６２は基板１０２と対向基板１５０を固定し、これらの間の空間を密閉する機能を有し、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂を含む。上記空間には窒素やアルゴンなどの不活性ガス、または空気が封入される。シーリング材１６２を設けることで外部から酸素や水が表示装置１００の内部に侵入することを防ぐことができ、表示装置１００の信頼性をさらに向上させることができる。シーリング材１６２は、表示領域１０６を囲むように設けられる（図１０）。すなわち、複数の画素１０４とこれらに配置されるＬＥＤ１４０、およびリブ１６０を囲むように設けることができる。シーリング材１６２は走査線駆動回路１０８や信号線駆動回路１１０の一方、あるいは両者と重なるように設けてもよい。

シーリング材１６２を設ける場合には、リブ１６０は基板１０２から離隔するように設けることができる（図９（Ｂ））。基板１０２上に種々の絶縁膜（例えば図２（Ａ）や図２（Ｂ）に示したパッシベーション膜１２０や第１の層間絶縁膜１２２、第２の層間絶縁膜１２４、保護絶縁膜１３０など）を設ける場合、リブ１６０はこれらの絶縁膜のうち対向基板１５０に最も近い絶縁膜（以下、この絶縁膜を最上位絶縁膜と記す）から離隔するように設けることができる。この場合には、基板１０２と対向基板１５０との間の距離はシーリング材１６２によって維持、固定される。このような構成を採用することにより、後述するように基板１０２や対向基板１５０を湾曲させる際、リブ１６０に歪が発生せず、リブ１６０の破壊やこれに起因する表示装置１００への悪影響を防止することができる。

あるいは図９（Ｃ）に示すように、基板１０２と対向基板１５０の間に充填剤１６４を形成してもよい。充填剤１６４は基板１０２と対向基板１５０を固定するとともにＬＥＤ１４０を覆い、ＬＥＤ１４０に対して外部から酸素や水が浸入することを防ぐ保護膜としての機能を有する。図示しないが、充填剤１６４とともにシーリング材１６２を設けてもよい。充填剤１６４に含まれる材料としては可視光に対して高い透過率を有する材料が好ましく、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリカルボナート、ポリエステルなどの高分子が挙げられる。好ましくは、充填剤１６４の屈折率がリブ１６０の屈折率よりも小さくなるよう、充填剤１６４を構成する材料が選択される。図示しないが、充填剤１６４にゼオライトやシリカゲルなどの乾燥剤、あるいは酸化チタンなどを含む光拡散粒子などが混合されていてもよい。

あるいは図１１（Ａ）に示すように、表示装置１００はリブ１６０と対向基板１５０の間に、リブ１６０と重なる遮光膜（ブラックマトリクス）１６６をさらに有してもよい。遮光膜１６６は可視光に対する透過性が低い材料を含む。例えば遮光膜１６６は、クロムやモリブデンなどの比較的光反射率の低い金属、あるいは樹脂材料と黒色またはそれに準ずる着色材との混合物を含むことができる。リブ１６０と遮光膜１６６は直接接してもよく、図示しないオーバーコートがリブ１６０と遮光膜１６６の間に設けられていてもよい。

あるいは図１１（Ｂ）に示すように、表示装置１００はＬＥＤ１４０と重なるカラーフィルタ１６８をすべての画素１０４、あるいは一部の画素１０４と重なるように設けてもよい。これにより、ＬＥＤ１４０から出射する光の色純度を向上させることができ、表示装置１００の色域を拡大することができる。

上述したように、本実施形態に係る表示装置１００では、ＬＥＤ１４０から出射される光のうち一部がリブ１６０の表面で反射し、反射光を対向基板１５０側へ集光させることができる。このため、ＬＥＤ１４０の見かけ上の発光効率が増大し、より高い輝度で映像を提供することができる。したがって、映像表示に必要とされる電流量の低減が可能であることから、低い消費電力の表示装置を提供することができ、さらに表示装置の信頼性を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、複数の画素１０４に設けられるＬＥＤ１４０からの発光のすべて、あるいは一部を基板１０２を介して取り出すように構成される表示装置２００について、その構造を説明する。第１実施形態で述べた構成と同一、あるいは類似する構成については説明を省略することがある。

図１２（Ａ）に断面模式図として示す表示装置２００は、ＬＥＤ１４０と対向基板１５０の間に反射膜１７０がさらに設けられている点で表示装置１００と異なる。反射膜１７０はＬＥＤ１４０と重なるように設けられる。反射膜１７０は、図１２（Ａ）に示すようにリブ１６０と対向基板１５０によって挟まれるように設けられてもよく、あるいは図１２（Ｂ）に示すように隣接するリブ１６０の間に選択的に設けられてもよい。また、図１２（Ｃ）に示すように、リブ１６０の側壁の全体、または一部をさらに覆うように反射膜１７０を形成してもよい。

反射膜１７０は可視光に対する反射率が高い材料を含むことが好ましく、このような材料としてはアルミニウムや銀、これらの金属の合金が挙げられる。反射膜１７０は単層でも良く、異なる金属を含む膜の積層でも良い。

反射膜１７０をすべての画素１０４上に形成することで、ＬＥＤ１４０から出射される光を反射膜１７０で反射させ、その結果、発光を効率よく基板１０２を介して取り出すことができる（図１２（Ａ）の点線矢印参照）。したがって、表示領域１０６において再現される映像を基板１０２を通して提供することが可能となり、所謂ボトムエミッション型の表示装置を構成することができる。

反射膜１７０は必ずしもすべての画素１０４に設ける必要ななく、一部の画素１０４に設けてもよい。具体的には図１３（Ａ）に示すように、一部の画素１０４ａから１０４ｃにのみ反射膜１７０を設け、他の画素１０４ｄから１０４ｆには反射膜１７０を設けなくてもよい。このような構成を採用することで、画素１０４ａから１０４ｃによって再現される映像を基板１０２側に、画素１０４ｄから１０４ｅによって再現される映像を対向基板１５０側に提供することができる。換言すると、所謂デュアルエミッション型の表示装置を構成することができる。このため、基板１０２側と対向基板１５０側に対し、それぞれ同一の映像を提供することも可能であり、あるいは互いに異なる映像を同時に提供することも可能である。

あるいは図１３（Ｂ）に示すように、各画素１０４に複数のＬＥＤ１４０を設け、各画素１０４内の一方のＬＥＤ１４０を覆うように反射膜１７０を設け、他のＬＥＤ１４０は反射膜１７０に覆われず、反射膜１７０から露出されるように表示装置２００を構成してもよい。この場合、反射膜１７０が設けられないＬＥＤ１４０と重なるように、基板１０２とパッシベーション膜１２０の間に遮光膜または反射膜を設けてもよい。このような構成を採用することで、同一の解像度を有する映像を基板１０２側と対向基板１５０側に提供することができる。

表示装置１００と同様、表示装置２００においてもＬＥＤ１４０から出射される光の一部はリブ１６０の表面で反射し、基板１０２または対向基板１５０から取り出される。したがって、高い効率と低い消費電力を有する表示装置を提供することができる。また、本実施形態の場合、例えば上述のマイクロＬＥＤという極めて微小な自発光素子が高密度で配置されるよう狭ピッチで実装するため、基板１０２側から見る使用者にとっても、対向基板１５０側から見る使用者にとっても違和感のない高精細の画像を提供することができる。さらに反射膜１７０を基板１０２の全面に設けない、所謂デュアルエミッション型とすることで、視認者が基板１０２側から見た際に対向基板１５０側の背景が透けて見え、また対向基板１５０側から見た際に基板１０２側の背景が透けて見え、透過型ディスプレイとしても高精細な映像を提供することもできる。

＜第３実施形態＞
本実施形態では、全体、あるいは一部が湾曲した形状を有する表示装置２０２について説明する。第１、第２実施形態で述べた構成と同一、あるいは類似する構成については説明を省略することがある。

第１実施形態で述べたように、基板１０２と対向基板１５０は高分子を含むことができるため、高分子を含む基板１０２と対向基板１５０を適度な厚さ（例えば０．５ｍｍから１０ｍｍ程度）の厚さで形成することで、表示装置１００に可撓性を付与することができる。

具体的には図１４（Ａ）の断面模式図に示すように、表示装置２０２の基板１０２と対向基板１５０は、全体が湾曲した形状を有することができる。この場合、基板１０２と対向基板１５０の曲率に制約はなく、全体にわたって同一、あるいは実質的に同一の曲率で表示装置２０２を湾曲してもよく、あるいは位置によって異なる曲率を有するように湾曲してもよい。したがって、表示装置２０２を設ける対象物の表面の形状に適合するように曲率を決定すればよい。このため、対象物の美観に対して大きな影響を与えることなく、対象物の表面に表示機能を付与することができる。

あるいは図１４（Ｂ）の断面模式図に示されるように、表示装置２０２は一部が湾曲し、平坦領域２０２ａと湾曲領域２０２ｂを併せ持つ立体形状を有してもよい。湾曲領域２０２ｂを形成する場所は任意であり、表示装置２０２の中央部に湾曲領域２０２ｂを形成してもよく、図１４（Ｂ）に示すように両端部に湾曲領域２０２ｂを形成してもよい。

表示装置２０２では、表示装置１００と同様、リブ１６０の一部、または全体が基板１０２または最上位絶縁膜から離隔するように設けることができる。例えば図１５（Ａ）に示すように、リブ１６０の全体が基板１０２または最上位絶縁膜から離隔するようにリブ１６０を設けてもよい。この場合、基板１０２と対向基板１５０間の空間に外部から酸素や水が浸入しないよう、シーリング材１６２をリブ１６０を囲むように設けることが好ましい。表示装置２０２の一部が湾曲した構造を有する場合には（図１５（Ｂ））、湾曲領域２０２ｂにおいてのみ基板１０２または最上位絶縁膜から離隔するようにリブ１６０を構成してもよい。

図１５（Ａ）や図１５（Ｂ）に示すように、基板１０２が対向基板１５０よりも内側に配置されるように表示装置２０２の一部または全体を湾曲させる場合、基板１０２の湾曲と同時に対向基板１５０に張力が印加されて引き伸ばされる。また、上述したようにリブ１６０は対向基板１５０と直接、あるいは対向基板１５０上に設けられる構造体のうち最も基板１０２に近い構造体と接するように設けられる。このため、リブ１６０が基板１０２または最上位絶縁膜に固定されている場合には、対向基板１５０の伸びによってリブ１６０に歪が生じ、リブ１６０、またはリブ１６０と接する構造体や最上位絶縁膜が破壊されることがある。これに対して、基板１０２や最上位絶縁膜と接しないようにリブ１６０を構成することで、湾曲させる領域において歪の発生を抑制することができるため、表示装置２０２に対する悪影響を防止することが可能となる。

あるいは、表示装置２０２の端部に湾曲領域２０２ｂを設ける場合には（図１４（Ｂ）参照）、第１実施形態で述べたように、平坦領域２０２ａにおける開口１６０ａの幅Ｗや長さＬ、あるいは隣接するリブ１６０間の距離は、湾曲領域２０２ｂにおけるこれらよりも小さくなるようにリブ１６０を構成してもよい（図７（Ａ）参照）。あるいは、開口１６０ａの幅Ｗや長さＬ、あるいは隣接するリブ１６０間の距離が基板１０２の中心から湾曲した端部に向かうに従って段階的にまたは連続的に大きくなるようにリブ１６０を構成してもよい。このようにリブ１６０を構成する場合、平坦領域２０２ａに位置する一つの開口１６０ａと重なる画素１０４の数は、湾曲領域２０２ｂに位置する一つの開口１６０ａと重なる画素１０４の数と異なり、前者が後者よりも小さい。このように表示装置２０２を構成することにより、リブ１６０が基板１０２または最上位絶縁膜と固定されている場合でも、リブ１６０に発生する歪を低減することができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態では、表示装置１００、２００、２０２の製造方法について説明する。第１から第３実施形態で述べた構成と同一、あるいは類似する構成については説明を省略することがある。

１．基板１０２
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示される、バックプレーン１０１を構成する第１配線１１２や第２配線１１４、引出端子１２６、１２８、パッシベーション膜１２０、第１の層間絶縁膜１２２、第２の層間絶縁膜１２４、保護絶縁膜１３０は公知の方法を適用して形成することができる。また、基板１０２上へのＬＥＤ１４０の配置や固定も公知の方法を適宜適用することで行うことができるので、説明を割愛する。

２．対向基板
リブ１６０は対向基板１５０上に形成される。リブ１６０が有機化合物を含む場合には、対向基板１５０上にインクジェット法や印刷法（スクリーン印刷法やグラビア印刷法）を用いて直接リブ１６０を形成してもよい。あるいは、有機化合物として光硬化性を有する樹脂１７２をインクジェット法や印刷法を用いて対向基板１５０のほぼ全面に塗布し、透光部１８０ａを有するフォトマスク１８０を介して露光を行い、引き続く現像を行ってリブ１６０を形成してもよい（図１６（Ａ）、図１６（Ｂ））。この場合には、感光性を有するフィルム状の樹脂を用い、これを対向基板１５０に貼り付けて樹脂１７２を形成してもよい。なお、リブ１６０を形成する前に、ケイ素含有無機化合物を含むパッシベーション膜を対向基板１５０上に形成し、その上に樹脂１７２を形成してもよい。

上述したようにリブ１６０の壁面に金属膜１６１を形成する場合には、例えば印刷法やスプレー法、あるいはインクジェット法などを利用し、リブ１６０が形成された対向基板１５０上に金属層１８４を形成する（図１６（Ｃ））。この時、コーヒーカップ現象により、リブ１６０に近づくに従って厚さが増大するように金属層１８４が形成される。その後、隣接するリブ１６０の間の領域と重なる開口を有するレジストマスク（図示しない）を形成し、エッチングあるいはアッシングなどによってレジストマスクから露出した金属層１８４を除去することで、リブ１６０の壁面に金属膜１６１を形成することができる（図１６（Ｄ））。あるいはレジストマスクを形成することなく金属層１８４に対してエッチングあるいはアッシングを行ってもよい。この場合、金属層１８４のうち厚さの小さい部分が除去され、リブ１６０の壁面に接する金属膜１６１を形成することができる。

リブ１６０が金属を含む場合には、例えば対向基板１５０に金属板を接合することにより、またはめっき法を利用して対向基板１５０上に金属膜を成長させることにより金属層１７４を形成し、その上にレジストマスク１８２を形成する。このレジストマスク１８２をマスクとして金属層１７４に対してエッチング、あるいはサンドブラスト加工を行い、レジストマスク１８２に覆われていない部分を除去することでリブ１６０を形成してもよい（図１７（Ａ））。

あるいは対向基板１５０上にシード層１７６を化学気相成長（ＣＶＤ）法やスパッタリング法を用いて形成し、シード層１７６上にマスク１７８を形成する（図１７（Ｂ））。シード層１７６はチタンやニッケル、クロム、銅、金などの金属を含むことができる。その後、シード層１７６に対して給電を行い、電解めっき法によってマスク１７８から露出されたシード層１７６上にリブ１６０を形成してもよい（図１７（Ｃ））。引き続きマスク１７８を除去し、リブ１６０の一部、およびリブ１６０から露出したシード層１７６をエッチングやアッシングにより除去する（図１７（Ｄ））。エッチングやアッシングは対向基板１５０、あるいは対向基板１５０上に設けられるパッシベーション膜などが露出するまで行えばよい。この時、電解めっきで形成されたリブ１６０の高さが減少するが、この減少量を考慮してマスク１７８の高さ、および電解めっきによって形成されるリブ１６０の高さを調整すればよい。この方法を用いる場合には、リブ１６０は残存するシード層１７６を含む構造体として認識することも可能である。

あるいは図１８（Ａ）に示すように、対向基板１５０上に、リブ１６０を形成する領域と重なる開口を有するレジストマスク１８２を形成し、その後ＣＶＤ法やスパッタリング法、蒸着法などを用いて金属層１８６を形成する（図１８（Ｂ））。金属層１８６はレジストマスク１８２の開口を埋め、かつレジストマスク１８２と重なるように形成される。その後エッチングによってレジストマスク１８２を除去することでレジストマスク１８２上に形成される金属層１８６が同時に除去される（リフトオフ）。その結果、残存する金属層１８６がリブ１６０として対向基板１５０上に形成される（図１８（Ｃ））。

反射膜１７０を設ける場合には（図１２（Ａ）参照）、印刷法やスプレー法、あるいはインクジェット法などを用い、リブ１６０が形成された対向基板１５０上に金属層１８４を形成し（図１６（Ｃ））、この金属層１８４を反射膜１７０として直接利用してもよい。あるいは、図示しないが、ＣＶＤ法やスパッタリング法、印刷法、インクジェット法などを用いて金属を含む反射膜１７０を対向基板１５０上に形成し、その後、反射膜１７０をレジストマスクで覆い、反射膜１７０をシード層１７６として用いて電解めっき法によりリブ１６０を形成してもよい（図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）参照）。

対向基板１５０に可撓性を有する材料を用いる場合には、例えばガラスや石英を含む支持基板（図示しない）に対向基板１５０を接合する、あるいは支持基板上に第１実施形態で例示した樹脂を塗布・硬化して対向基板１５０を形成する。その後、対向基板１５０上にリブ１６０を形成した後に支持基板を剥離して取り除くことで、可撓性を有する対向基板１５０とその上に設けられるリブ１６０が得られる。

リブ１６０を形成した後、リブ１６０やＬＥＤ１４０が基板１０２と対向基板１５０に挟まれるように基板１０２と対向基板１５０を互いに貼り合わせ、固定する（図１９）。シーリング材１６２を設ける場合には（図９（Ａ）参照）、基板１０２、または対向基板１５０上に感光性を有する樹脂を配置し、基板１０２と対向基板１５０を貼り合わせた状態で樹脂を露光・硬化することでシーリング材１６２を形成することができる。充填剤１６４を設ける場合も同様であり、基板１０２、または対向基板１５０上に感光性を有する樹脂を滴下し、基板１０２と対向基板１５０を貼り合わせた状態で樹脂を露光して硬化すればよい。

以上のプロセスにより、表示装置１００や２００、２０２を製造することができる。

上述したように、バックプレーン１０１を構成する種々の配線や絶縁膜、およびこれらの上に配置されるＬＥＤ１４０は、公知の方法を適用することで形成、配置することができる。したがって本発明の実施形態では、既存の製造設備を利用し、公知の技術を利用することで表示装置１００や２００、２０２を製造することができる。このことは、製造コストの低減に寄与する。

また、リブ１６０は基板１０２上ではなく対向基板１５０の上に形成され、その後基板１０２と対向基板１５０が固定される。したがって、リブ１６０の形成時において、基板１０２上に形成された配線や絶縁膜、ＬＥＤ１４０に対し、リブ１６０の形成条件は影響を与えない。換言すると、バックプレーン１０１を作製するためのプロセスを考慮することなくリブ１６０の形成方法や条件、材料などを選択・設定することができるため、製造プロセスを選択する自由度が高い点も本発明の実施形態の特徴である。また、リブ１６０の形状や配置が異なる場合でも、バックプレーン１０１は共通化できるため、例えば表示型式（ボトムエミッションかデュアルエミッション）の選択などもリブ１６０を適宜設計するだけで行うことが可能である。

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。

１００：表示装置、１０１：バックプレーン、１０２：基板、１０４：画素、１０４ａ：画素、１０４ｂ：画素、１０４ｃ：画素、１０４ｄ：画素、１０４ｅ：画素、１０４ｆ：画素、１０６：表示領域、１０８：走査線駆動回路、１１０：信号線駆動回路、１１２：第１配線、１１４：第２配線、１１６：回路基板、１２０：パッシベーション膜、１２２：第１の層間絶縁膜、１２４：第２の層間絶縁膜、１２６：引出端子、１２８：引出端子、１３０：保護絶縁膜、１３２：導電剤、１３６：封止膜、１４０：ＬＥＤ、１４２：積層体、１４４：電極、１４６：電極、１４８：共通電極、１５０：対向基板、１６０：リブ、１６０ａ：開口、１６０ｂ：リブ、１６０ｃ：リブ、１６０ｄ：リブ、１６２：シーリング材、１６４：充填剤、１６６：遮光膜、１６８：カラーフィルタ、１７０：反射膜、１７２：樹脂、１７４：金属層、１７６：シード層、１７８：マスク、１８０：フォトマスク、１８２：レジストマスク、１８４：金属層、１８６：金属層、２００：表示装置、２０２：表示装置、２０２ａ：平坦領域、２０２ｂ：湾曲領域

Claims (14)

1. 基板、
   前記基板上に位置し、それぞれ発光ダイオードを有する複数の画素、
   前記複数の画素上の対向基板、および
   前記対向基板に設けられ、前記複数の画素に含まれる複数の前記発光ダイオードの間の領域上に位置し、前記発光ダイオードの高さよりも大きな高さを有する少なくとも一つの柱状部材もしくは壁状部材であるリブを備え、
   前記少なくとも一つのリブは、前記複数の画素の前記発光ダイオードと重なる複数の開口を有し、
   前記複数の開口から選択される第１の開口と重なる前記画素の数は、前記複数の開口から選択される第２の開口と重なる前記画素の数と異なり、
   前記基板は一部が湾曲し、湾曲領域と平坦領域を有し、
   前記第１の開口と前記第２の開口は、それぞれ前記湾曲領域と前記平坦領域に位置する、表示装置。
2. 前記少なくとも一つのリブは、屈折率が１．４０以上１．８０以下の有機化合物を含む、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記少なくとも一つのリブは金属を含む、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記少なくとも一つのリブは、有機化合物、および前記有機化合物を覆う金属膜を含む、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記基板上に位置し、前記少なくとも一つのリブの下に位置する複数の絶縁膜をさらに含み、
   前記複数の絶縁膜の内前記対向基板に最も近い絶縁膜は、前記少なくとも一つのリブから離隔する、請求項１に記載の表示装置。
6. 前記複数の開口はハニカム状に配置される、請求項１に記載の表示装置。
7. 前記少なくとも一つのリブは、ストライプ状に配置される複数のリブを含む、請求項１に記載の表示装置。
8. 前記複数の画素の一部に含まれる前記発光ダイオードは、隣接する前記リブの間で複数列に配置される、請求項１に記載の表示装置。
9. 前記基板と前記対向基板の間に、前記少なくとも一つのリブと前記複数の画素を囲むシーリング材をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
10. 前記基板と前記対向基板の間に、前記複数の画素の前記発光ダイオードを覆う充填剤をさらに含む、請求項１に記載の表示装置。
11. 前記複数の画素の前記発光ダイオード上に反射膜をさらに備える、請求項１に記載の表
    示装置。
12. 前記複数の画素の一部の前記発光ダイオード上に反射膜をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
13. 前記少なくとも一つのリブと前記対向基板の間に遮光膜をさらに含む、請求項１に記載の表示装置。
14. 前記第１の開口と重なる前記画素の数は、前記第２の開口と重なる前記画素の数より小さい、請求項１に記載の表示装置。

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