JP7449280B2 - マイクロled素子基板および表示装置 - Google Patents

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Description

本開示は、マイクロLED(Light Emitting Diode)素子を備えるマイクロLED素子基板およびそれを用いた表示装置に関する。
従来技術の一例は、特許文献1に開示されている。
再公表特許WO2015/114721号公報
本開示のマイクロLED素子基板は、基板上に、前記基板の側から順に配線と絶縁層とマイクロLED素子が配置されるとともに、前記マイクロLED素子は、上方からみたときの平面視において前記配線に重なっているマイクロLED素子基板であって、前記マイクロLED素子は、その下面に平面視で離隔している正電極および負電極を有し、前記正電極は前記基板上に配置された正電極パッドおよび第1接続配線に電気的に接続され、前記負電極は前記基板上に配置された負電極パッドおよび第2接続配線に電気的に接続されており、前記配線は、平面視において、前記正電極および前記負電極を通るように延びており、前記絶縁層と前記マイクロLED素子との間の部位に、前記配線に沿う断面視において、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の少なくとも一部を横断する遮光層が、前記正電極および前記負電極に重ならない位置にあり、前記遮光層は、暗色系の色の樹脂層、無機絶縁層、または金属層から成り、上方からリペア処理のためのレーザ光を、前記第1接続配線および/または前記第2接続配線に照射し切断する際に前記レーザ光が前記配線に到達しないように遮光し、前記絶縁層と前記遮光層との間に熱拡散層が介在している。
本開示の表示装置は、上記本開示のマイクロLED素子基板を備える表示装置であって、前記基板は、前記マイクロLED素子を含む画素部が配置される配置面と、前記配置面と反対側の反対面と、側面と、を有しており、前記マイクロLED素子基板は、前記側面に配置された側面配線と、前記反対面の側に配置された駆動部と、を有しており、前記画素部の複数がマトリックス状に配置されており、前記マイクロLED素子は、前記側面配線を介して前記駆動部に接続される構成である。
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。
本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の1例を示すものであり、3原色のマイクロLED素子を備えた1つの画素部の平面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の1例を示すものであり、図1AのC1-C2線における矢視方向からみた断面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の他例を示すものであり、マイクロLED素子の直下に光散乱性または光反射性を有する遮光層を有する構成におけるレーザ光照射時の断面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の他例を示すものであり、マイクロLED素子の直下に光散乱性または光反射性を有する遮光層を有する構成における駆動時の断面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の他例を示すものであり、マイクロLED素子の直下に遮光層を有する構成の断面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の他例を示すものであり、マイクロLED素子の直下に遮光層および熱拡散層を有する構成の断面図である。 本開示のマイクロLED素子基板について実施の形態の他例を示すものであり、図4Aと同様の構成であり遮光層と熱拡散層との間に絶縁層がある構成の断面図である。 本開示の表示装置について実施の形態の1例を示すものであり、マイクロLED素子基板の反対面の側の平面図である。 本開示の表示装置が基礎とする構成の表示装置の1例を示すものであり、表示装置の基本構成のブロック回路図である。 本開示の表示装置が基礎とする構成の表示装置の1例を示すものであり、図6AのA1-A2線における断面図である。 図6A,図6Bの表示装置における1つの画素部の拡大平面図である。 図7Aと同様の構成の画素部であって3原色のマイクロLED素子を備えた画素部の回路図である。 本開示の表示装置が基礎とする構成の他の構成の表示装置における1つの画素部の拡大平面図である。 図8Aと同様の構成の画素部であって3原色のマイクロLED素子を備えた画素部の回路図である。 図8Bの構成の画素部の具体的構成を示すものであり、画素部の面図である。 図8Bの構成の画素部の具体的構成を示すものであり、図9AのB1-B2線における矢視方向からみた断面図である。
以下、本開示のマイクロLED素子基板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。但し、以下で参照する各図は、本実施の形態のマイクロLED素子基板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、本実施の形態のマイクロLED素子基板および表示装置は、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。
まず、図6A~図9Bを参考にして、本開示の表示装置が基礎とする構成の表示装置について説明する。
本開示の表示装置が基礎とする構成の表示装置として、マイクロLED素子を備えるマイクロLED素子基板、及びそのマイクロLED素子基板を用いた、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。そのような表示装置の基本構成のブロック回路図を図6Aに示す。また、図6AのA1-A2線における断面図を図6Bに示す。表示装置は、ガラス基板等の基板1と、基板1上の所定の方向(例えば、行方向)に配置された走査信号線2と、走査信号線2と交差させて所定の方向と交差する方向(例えば、列方向)に配置された発光制御信号線3と、走査信号線2と発光制御信号線3によって区分けされた画素部(Pmn)15の複数から構成された有効領域(画素領域)11と、絶縁層上に配置された複数の発光素子14と、を有する構成である。有効領域11の周辺の額縁部1g(図6に示す)を小さくするために、走査信号線2及び発光制御信号線3は、基板1の側面に配置された側面配線30(図6Aに示す)を介して基板1の裏面にある裏面配線9に接続され、裏面配線9は、基板1の裏面に設置されたIC,LSI等の駆動素子等の駆動部6に接続される構成とする場合がある。この場合、表示装置は基板1の裏面にある駆動部6によって表示が駆動制御される。駆動部6は、例えば、基板1の裏面側にCOG(Chip On Glass)方式等の手段によって搭載される。
それぞれの画素部(Pmn)15には、発光領域(Lmn)にあるマイクロLED素子(LDmn)14の発光、非発光、発光強度等を制御するための発光制御部22が配置されている。発光制御部22は、マイクロLED素子14のそれぞれに発光信号を入力するためのスイッチ素子としての薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)12(図7Aに示す)と、発光制御信号(発光制御信号線3を伝達する信号)のレベル(電圧)に応じた、正電圧(アノード電圧:3~5V程度)と負電圧(カソード電圧:-3V~0V程度)の電位差(発光信号)からマイクロLED素子14を電流駆動するための駆動素子としてのTFT13(図7Aに示す)と、を含む。TFT13のゲート電極とソース電極とを接続する接続線上には容量素子が配置されており、容量素子はTFT13のゲート電極に入力された発光制御信号の電圧を次の書き換えまでの期間(1フレームの期間)保持する保持容量として機能する。
マイクロLED素子14は、有効領域11に配設された絶縁層31(図6Bに示す)を貫通するスルーホール等の貫通導体23a,23b(図7Aに示す)を介して、発光制御部22、正電圧入力線16、負電圧入力線17に電気的に接続されている。即ち、マイクロLED素子14の正電極は、基板1上に配置された正電極パッド、貫通導体23a及び発光制御部22を介して正電圧入力線16に接続されており、マイクロLED素子14の負電極は、基板1上に配置された負電極パッド、貫通導体23bを介して負電圧入力線17に接続されている。
また表示装置は、平面視において、有効領域11と基板1の端との間に表示に寄与しない額縁部1g(図6Aに示す)があり、この額縁部1gに発光制御信号線駆動回路、走査信号線駆動回路等が配置される場合がある。
また、図7Bに示すように、1つの画素部(PRGB11)15aに、赤色光を発光する赤色のマイクロLED素子(LDR11)14Rと、緑色光を発光する緑色のマイクロLED素子(LDG11)14Gと、青色光を発光する青色のマイクロLED素子(LDB11)14Bと、が含まれており、多数の画素部15aがマトリックス状に配置されることによってカラー表示が可能な表示装置を構成し得る。この場合、画素部15aをできるだけ小さくして高精細、高解像度の表示装置とするために、赤色のマイクロLED素子14Rと緑色のマイクロLED素子14Gと青色のマイクロLED素子14Bの下方に、絶縁層を介して発光制御部22r,22g,22bを配置する構成とする場合がある。さらに、赤色のマイクロLED素子14R等の下方に、絶縁層を介して、正電圧入力線16および負電圧入力線17が配置されており、正電圧入力線16および負電圧入力線17の少なくとも一方が赤色のマイクロLED素子14R等に平面視で重なっている構成とする場合がある。図7Bの場合、負電圧入力線17が赤色のマイクロLED素子14Rと青色のマイクロLED素子14Bに平面視で重なっているが、配線構造によっては、発光制御部22r,22g,22bを構成する配線、赤色のマイクロLED素子14R等と発光制御部22r等とを接続する配線が、赤色のマイクロLED素子14R等と重なる場合もある。
なお、図7Bにおいて、赤色のマイクロLED素子14Rは発光制御信号線3Rによって発光強度が制御され、緑色のマイクロLED素子14Gは発光制御信号線3Gによって発光強度が制御され、青色のマイクロLED素子14Bは発光制御信号線3Bによって発光強度が制御される。赤色のマイクロLED素子14Rは、貫通導体23ar,23brを介して、発光制御部22r、正電圧入力線16、負電圧入力線17に電気的に接続されている。緑色のマイクロLED素子14Gは、貫通導体23ag,23bgを介して、発光制御部22g、正電圧入力線16、負電圧入力線17に電気的に接続されている。青色のマイクロLED素子14Bは、貫通導体23ab,23bbを介して、発光制御部22b、正電圧入力線16、負電圧入力線17に電気的に接続されている。
図8Aおよび図8Bは、発光制御部22(22r,22g,22b)がマイクロLED素子14(14R,14G,14B)よりも基板1上の中央側に配置されている構成を示す。図8Bに示すように、1つの画素部(PRGB11)15bに、赤色のマイクロLED素子14Rと、緑色のマイクロLED素子14Gと、青色のマイクロLED素子14Bと、が含まれており、多数の画素部15bがマトリックス状に配置されることによってカラー表示が可能な表示装置を構成し得る。この場合、図7Bの場合と同様の目的で、赤色のマイクロLED素子14R等の下方に、絶縁層を介して発光制御部22r等を配置する構成とする場合がある。さらに、赤色のマイクロLED素子14R等の下方に、絶縁層を介して、正電圧入力線16および負電圧入力線17が配置されており、正電圧入力線16および負電圧入力線17の少なくとも一方が赤色のマイクロLED素子14R等に平面視で重なっている構成とする場合がある。図8Bの場合、正電圧入力線16が赤色のマイクロLED素子14Rと青色のマイクロLED素子14Bに平面視で重なっているが、配線構造によっては、発光制御部22r等を構成する配線、赤色のマイクロLED素子14R等と発光制御部22r等とを接続する配線が、赤色のマイクロLED素子14R等と重なる場合もある。
図9Aおよび図9Bは、図8Bの具体的構成を示すものであり、図9Aは画素部15bの平面図、図9Bは図9AのB1-B2線における断面図である。図9Aに示すように、赤色のマイクロLED素子14Rの正電極は基板1上に配置された正電極パッド40arにハンダ、ACF(Anisotropic Conductive Film)等の導電性接続部材を介して接続され、赤色のマイクロLED素子14Rの負電極は基板1上に配置された負電極パッド40brに導電性接続部材を介して接続される。これにより、赤色のマイクロLED素子14Rが基板1上に搭載される。また、基板1上の赤色のマイクロLED素子14Rに隣接する部位には、赤色のマイクロLED素子14Rが不良となった場合、代替の赤色のマイクロLED素子14Rrを搭載するための正電極パッド41arおよび負電極パッド41brが配置されている。緑色のマイクロLED素子14Gの正電極は基板1上に配置された正電極パッド40agに導電性接続部材を介して接続され、緑色のマイクロLED素子14Gの負電極は基板1上に配置された負電極パッド40bgに導電性接続部材を介して接続される。これにより、緑色のマイクロLED素子14Gが基板1上に搭載される。また、基板1上の緑色のマイクロLED素子14Gに隣接する部位には、緑色のマイクロLED素子14Gが不良となった場合、代替の緑色のマイクロLED素子14Grを搭載するための正電極パッド41agおよび負電極パッド41bgが配置されている。青色のマイクロLED素子14Bの正電極は基板1上に配置された正電極パッド40abに導電性接続部材を介して接続され、青色のマイクロLED素子14Bの負電極は基板1上に配置された負電極パッド40bbに導電性接続部材を介して接続される。これにより、青色のマイクロLED素子14Bが基板1上に搭載される。また、基板1上の青色のマイクロLED素子14Bに隣接する部位には、青色のマイクロLED素子14Bが不良となった場合、代替の青色のマイクロLED素子14Brを搭載するための正電極パッド41abおよび負電極パッド41bbが配置されている。
図9Bに示すように、基板1上に、基板1の側から順に絶縁層51、正電圧入力線16、絶縁層52,53が積層されている。絶縁層51~53は、酸化珪素(SiO2),窒化珪素(Si34)等の無機絶縁層、アクリル系樹脂,ポリカーボネート等の有機絶縁層から成る。絶縁層53に設けられた開口における絶縁層52が露出した部位(開口の底面の部位)に、正電極パッド40arおよび負電極パッド40brが配置されている。正電極パッド40arおよび負電極パッド40brはそれぞれ、例えばMo層/Al層/Mo層(Mo層上にAl層、Mo層が順次積層された積層構造を示す)等から成る金属層と、それぞれの金属層を覆うITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電層と、から成る。赤色のマイクロLED素子14Rの正電極14Raが正電極パッド40arに接続され、負電極14Rbが負電極パッド40brに接続される。
また、他の本開示の表示装置が基礎とする構成として、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に絶縁層をはさんで形成された半導体層と、半導体層上に形成された一対のソース-ドレイン電極とで構成され、画素に配置された有機EL素子を駆動する駆動トランジスタと、を有する第1の画素回路と、第1の画素回路に隣接する第2の画素回路と、第2の画素回路の上方に形成され、第1の画素回路の駆動トランジスタの一対のソース-ドレイン電極のいずれかと電気的に接続された画素電極と、一対のソース-ドレイン電極のいずれかに電気的に接続され、画素電極の下方に設けられ、半導体層の少なくともチャネル領域の全ての領域を上方から覆うように形成されたトップメタル電極と、を備える画像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
図1A~図5は本実施の形態のマイクロLED素子基板を示すものである。図1Aおよび図1Bに付した参照符号を用いて、マイクロLED素子基板について説明する。マイクロLED素子基板は、基板1上に、基板1の側から順に配線60と、絶縁層としての第1絶縁層52と、マイクロLED素子14Rと、が配置されるとともに、マイクロLED素子14Rは配線60に重なっているマイクロLED素子基板であって、第1絶縁層52とマイクロLED素子14Rとの間の部位に、マイクロLED素子14Rの直下にある配線60の少なくとも一部を横断する遮光層61(61R)が、正電極14Raおよび負電極14Rbに重ならない位置にある構成である。上記の構成により以下の効果を奏する。マイクロLED素子14Rが、接続不良が生じた、欠陥品であった等の原因によって、所望の発光強度が得られない、点灯しないといった不良の状態となった場合、レーザ光LRによってマイクロLED素子14Rの正電極14Raに接続される接続配線40al(例えば、図1Bの符号Dで示す、貫通導体23arと正電極パッド40arとの間の部位)および/または負電極14Rbに接続される接続配線40bl(例えば、図1Bの符号Eで示す、貫通導体23brと負電極パッド40brとの間の部位)を切断するときに、レーザ光LRが配線60に到達して配線60を誤って破損する、配線60を誤って切断するという事態が生じることを防ぐことができる。また、レーザ光LRの熱によって配線60と第1絶縁層52との界面に剥離が生じ、その結果、基板1の最表面の平坦性が劣化するという事態が生じることを防ぐことができる。
配線60は、正電圧入力線16、負電圧入力線17、あるいはマイクロLED素子14Rに電気的に接続される駆動配線等である。
本実施の形態のマイクロLED素子基板において、基板1はガラス基板,プラスチック基板等の透光性基板であってもよく、あるいはセラミック基板,非透光性プラスチック基板,金属基板等の非透光性基板であってもよい。さらには、ガラス基板とプラスチック基板を積層した複合基板、ガラス基板とセラミック基板を積層した複合基板、ガラス基板と金属基板を積層した複合基板、その他上記の各種基板のうち異なる材質のものを複数積層した複合基板であってもよい。また基板1は、電気的に絶縁性の基板であるガラス基板,プラスチック基板,セラミック基板等が、配線が形成しやすい点でよい。また基板1の平面視形状は、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。
本実施の形態のマイクロLED素子基板に用いられるマイクロLED素子14Rは、バックライトが不要な自発光型のものであり、発光効率が高く長寿命である。そして、マイクロLED素子14Rは、図1Bに示すように、基板1側に正電極14Raおよび負電極14Rbが平面視で互いに離隔して配置されている横型のものである。横型のマイクロLED素子14Rは、平面視で正電極14Raと負電極14Rbとの間の中央部に発光部14RLがある。正電極14Raが基板1上に配置された正電極パッド40arにハンダ等の導電性接続部材を介して接続され、負電極14Rbが基板1上に配置された負電極パッド40brに導電性接続部材を介して接続される。
また、マイクロLED素子14Rは、基板1の配置面1a(図6Bに示す)の上に縦方向(配置面1aに垂直な方向)に搭載された縦型のものであってもよい。その場合、例えば配置面1aの側から正電極、発光層、負電極が積層された構造を有している。
マイクロLED素子14R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。
図1Aに示すように、1つの画素部(PRGB11)15bに、発光色が異なるマイクロLED素子14R,14G,14Bが配置されていてもよい。例えばマイクロLED素子14Rの発光色を赤色,橙色,赤橙色,赤紫色,紫色とし、マイクロLED素子14Gの発光色を緑色,黄緑色とし、マイクロLED素子14Bの発光色を青色とすることができる。これにより、マイクロLED素子基板を用いてカラー表示が可能な表示装置を作製することが容易になる。また、1つの画素部15bにマイクロLED素子14(以下、マイクロLED素子14R等を総称する場合、マイクロLED素子14という)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。
マイクロLED素子14Rに隣接して、マイクロLED素子14Rが発光不良、発光不能となった場合には、代替用としてのマイクロLED素子14Rrが配置される。マイクロLED素子14Rrは、その正電極が正電極パッド41arに接続され、負電極が負電極パッド41brに接続される。同様に、マイクロLED素子14Gに隣接して、マイクロLED素子14Gが発光不良、発光不能となった場合には、代替用としてのマイクロLED素子14Grが配置される。マイクロLED素子14Grは、その正電極が正電極パッド41agに接続され、負電極が負電極パッド41bgに接続される。同様に、マイクロLED素子14Bに隣接して、マイクロLED素子14Bが発光不良、発光不能となった場合には、代替用としてのマイクロLED素子14Brが配置される。マイクロLED素子14Brは、その正電極が正電極パッド41abに接続され、負電極が負電極パッド41bbに接続される。
配線60、正電極14Raおよび負電極14Rbは、例えばタンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),クロム(Cr),銀(Ag),銅(Cu)等の導体層から成る。また、配線60、正電極14Raおよび負電極14Rbは、Mo層/Al層/Mo層(Mo層上にAl層、Mo層が順次積層された積層構造を示す)等から成る金属層から構成されていてもよく、さらにはAl層,Al層/Ti層,Ti層/Al層/Ti層,Mo層,Mo層/Al層/Mo層,Ti層/Al層/Mo層,Mo層/Al層/Ti層,Cu層,Cr層,Ni層,Ag層等の金属層から構成されていてもよい。
正電極パッド40arおよび負電極パッド40brも、配線60、正電極14Raおよび負電極14Rbと同様の構成とすることができる。また、正電極パッド40arおよび負電極パッド40brは、インジウム錫酸化物(ITO)、インイジウム亜鉛酸化物(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)等の導電性材料であって透明性を有する材料から成る透明導電層によって覆われていてもよい。
画素部15bは、発光色の異なる複数のマイクロLED素子14R,14G,14B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14Rと発光色が緑色のマイクロLED素子14Gと発光色が青色のマイクロLED素子14Bとによって、カラーの階調表示が可能な一つの画素部を構成する。
1つの画素部15bに含まれる複数のマイクロLED素子14R,14G,14Bは平面視したときに1つの直線上に並ばない配置とされていることがよい。この場合、画素部15bの平面視におけるサイズが小さくなり、また画素部15b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。
画素部15bにおいて、マイクロLED素子14R,14G,14B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を含む発光制御部が配置されていてもよい。その場合、発光制御部は、マイクロLED素子14R,14G,14Bの下方に絶縁層を介して配置されていてもよい。その場合、画素部15bの平面視におけるサイズが小さくなり、また画素部15b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。
本実施の形態のマイクロLED素子基板は、遮光層61Rは、マイクロLED素子14Rの直下にある配線60の全体を覆っていることがよい。この場合、広面積の遮光層61Rによって、レーザ光LRが配線60に到達して配線60を誤って破損する、配線60を誤って切断するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。また、レーザ光LRの熱によって配線60と第1絶縁層52との界面に剥離が生じ、その結果、基板1の最表面の平坦性が劣化するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。
また、遮光層61Rは、図1Aに示すように、平面視でマイクロLED素子14Rを覆っている、換言すると平面視でマイクロLED素子14Rを含んでいる、ことがよい。この場合、より広面積の遮光層61Rによって、レーザ光LRが配線60に到達して配線60を誤って破損する、配線60を誤って切断するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。また、レーザ光LRの熱によって配線60と第1絶縁層52との界面に剥離が生じ、その結果、基板1の最表面の平坦性が劣化するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。
なお、マイクロLED素子14Gの下方に遮光層61Gが配置され、マイクロLED素子14Bの下方に遮光層61Bが配置されていてもよい。遮光層61G,61Bは、遮光層61Rと同様の種々の実施の形態とし得る。
また本実施の形態のマイクロLED素子基板は、遮光層61Rは、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、遮光層61Rは、アクリル系樹脂,ポリカーボネート等の有機樹脂から成る樹脂層中に暗色系の色の顔料,染料,セラミック粒子,プラスチック粒子,金属粒子等を混入させる方法等によって、形成され得る。特に、YAGレーザ光等の高出力レーザ光に対する耐力の点では、顔料,セラミック粒子,金属粒子を50体積%以上含む樹脂層がよい。また、遮光層61Rは、SiO2,Si34等の無機の絶縁層中に、顔料,セラミック粒子,金属粒子を50体積%以上含ませたものであってもよい。
また遮光層61Rは、その少なくとも表面層をクロム(Cr)層,カーボン層,カーボンを含む層等とすることによっても、暗色系の色を呈するものとして形成し得る。例えば、遮光層61Rの下地層を、タンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu)等の金属光沢を有する導体層によって形成し、下地層上の表面層としてクロム(Cr)層,カーボン層,カーボンを含む層を形成してもよい。
また遮光層61Rは、タンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu)等から成る金属層等であってもよい。また遮光層61Rは、これらの材料から成る層を複数層積層した複合層であってもよい。例えば、遮光層61RはMo層/Al層/Mo層であってもよい。
また遮光層61Rは、上記の金属層等の導体層である場合、正電圧入力線16、負電圧入力線17の電源線等に接続されていてもよい。遮光層61Rが電源線に接続されている場合、電源線の面積が増大することから、電源電圧が安定化するという効果を奏する。さらに、遮光層61Rは、上記の金属層等の導体層である場合、正電圧入力線16、負電圧入力線17のうち接地電位である線(例えば、負電圧入力線17)に接続されていてもよい。この場合、接地電位が安定化する結果、電源電圧がより安定化するという効果を奏する。また遮光層61Rは、電源線等に接続されておらず、電気的にフローティング状態であってもよい。
遮光層61Rの厚みは、レーザ光LRの配線60に対する破損等の直接的影響、熱的影響等の間接的影響を効果的に抑えるためには、100nm~1000nm(1μm)程度であることがよい。より好適には、遮光層61Rの厚みは300nm~1000nm程度がよい。そして、遮光層61Rの厚みは配線60の厚み(50~200nm程度)よりも厚いことがよい。この場合、遮光層61Rは、レーザ光LRの配線60に対する破損等の直接的影響、熱的影響等の間接的影響をより効果的に抑えることができる。
また本実施の形態のマイクロLED素子基板は、図2Aおよび図2Bに示すように、遮光層61Rが光散乱性または光反射性を有していることがよい。この場合、図2Aのように、レーザ光LRを遮光層61RによってマイクロLED素子14R側に散乱または反射させることができるので、遮光性がより高い遮光層61Rとなる。また、図2Bに示すように、マイクロLED素子基板を備えた表示装置において、マイクロLED素子14Rの駆動時に、マイクロLED素子14Rの発光部14RLから放射された光LEを、遮光層61RによってマイクロLED素子14R側に散乱または反射させることができるので、表示画像の輝度が向上する、コントラストが向上するという効果も奏する。
光散乱性を有する遮光層61Rは、例えば、タンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu)等の金属光沢を有する導体層の表面を粗面化することによって形成し得る。この場合、遮光層61Rの表面の算術平均粗さが50μm以下であることがよく、より好適には1μm以上10μm以下であることがよい。遮光層61Rの表面を粗面化する方法としては、遮光層61R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、遮光層61R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、遮光層61R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。
また本実施の形態のマイクロLED素子基板は、遮光層61Rは、光反射性を有していることがよい。この場合、レーザ光LRをマイクロLED素子14R側に反射させることができるので、遮光性がより高い遮光層61Rとなる。また、マイクロLED素子基板を備えた表示装置において、マイクロLED素子14Rの駆動時に、表示画像の輝度が向上する、コントラストが向上するという効果も奏する。
光反射性を有する遮光層61Rは、タンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu)等の金属光沢を有する導体層の表面を平滑面とすることによって形成し得る。そのためには、遮光層61Rの表面の算術平均粗さが1μm以下であることがよく、より好適には0.1μm以下であることがよい。
また本実施の形態のマイクロLED素子基板は、図3に示すように、遮光層61RとマイクロLED素子14Rとの間に、他の絶縁層としての第2絶縁層54が介在しており、第1絶縁層52の厚みd1が第2絶縁層の厚みd2よりも厚いことがよい。即ち、遮光層61Rは配線60側よりマイクロLED素子14R側に近い方にある方がよい。この場合、レーザ光LRの照射によって生じた熱の配線60に対する影響を抑えることができる。その結果、レーザ光LRの熱によって配線60と第1絶縁層52との界面に剥離が生じ、基板1の最表面の平坦性が劣化する、という事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。また、遮光層61RよりもマイクロLED素子14Rに近い位置にある第2絶縁層54は、若干の遮光性、吸光性を有していてもよい。例えば、第2絶縁層54は、灰色,褐色,紺色等の若干の暗色系の色を呈するものであってもよい。その場合、遮光層61Rは、アクリル系樹脂,ポリカーボネート等の有機樹脂から成る樹脂層中に暗色系の色の顔料,染料,セラミック粒子,プラスチック粒子,金属粒子等を混入させる方法等によって、形成され得る。特に、YAGレーザ光等の高出力レーザ光に対する耐力の点では、顔料,セラミック粒子,金属粒子を含む樹脂層がよい。また、遮光層61Rは、SiO2,Si34等の無機の絶縁層中に、顔料,セラミック粒子,金属粒子を含ませたものであってもよい。
なお、第1絶縁層52は複数層の絶縁層が積層されたものであってもよく、第2絶縁層54も複数層の絶縁層が積層されたものであってもよい。
また本実施の形態のマイクロLED素子基板は、図4Aおよび図4Bに示すように、第1絶縁層52と遮光層61Rとの間に熱拡散層62が介在していることがよい。この場合、遮光層61Rの遮光性がより向上するとともに、レーザ光LRの照射によって生じた熱の配線60に対する影響をより抑えることができる。熱拡散層62は、遮光層61Rと同様の材料である、タンタル(Ta),タングステン(W),チタン(Ti),モリブデン(Mo),アルミニウム(Al),銀(Ag),銅(Cu)等の材料から成るとともに、遮光層61Rと同等以上の熱伝導率を有している材料から成ることがよい。
また図4Bに示すように、遮光層61Rと熱拡散層62との間に第3絶縁層56が介在していることがよい。この場合、レーザ光LRの照射によって生じた熱の配線60に対する影響をさらに抑えることができる。
第1絶縁層52、第2絶縁層54、第3絶縁層56は、酸化珪素(SiO2),窒化珪素(Si34)等の無機絶縁層、アクリル系樹脂,ポリカーボネート等の有機絶縁層から成る。レーザ光LRに対する耐力の点では、第1絶縁層52、第2絶縁層54、第3絶縁層56は、酸化珪素(SiO2),窒化珪素(Si34)等の無機絶縁層から成ることがよい。
本実施の形態の表示装置は、図5に示すように、上記本実施の形態のマイクロLED素子基板を備える表示装置であって、基板1は、マイクロLED素子14Rを含む画素部15bが配置される配置面1a(図6Bに示す)と、配置面1aと反対側の反対面1b(図6Bに示す)と、側面1s(図6Bに示す)と、を有しており、マイクロLED素子基板は、側面1sに配置された側面配線30と、反対面1bの側に配置された駆動部6と、を有しており、画素部15bの複数がマトリックス状に配置されており、マイクロLED素子14Rは、側面配線30を介して駆動部6に接続される構成である。この構成により以下の効果を奏する。マイクロLED素子14Rに不良が生じたとしても、配線60を損傷等することなくレーザ光LRによってリペア処理することができるので、長寿命な表示装置となる。また、駆動部6を基板1の反対面1bの側に配置しているので、額縁部1g(図6Aおよび図6Bに示す)を小さくすることができる。その結果、複数の表示装置をタイリングしてマルチディスプレイを構成したときに、表示装置間の継ぎ目が目立ちにくくなり、表示品質が高いものとなる。
駆動部6は、IC,LSI等の駆動素子をチップオングラス(Chip on Glass:COG)方式、チップオンフィルム(Chip on Film:COF)方式で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6は、ガラス基板から成る基板1の反対面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30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、加熱光硬化法等の方法によって形成され得る。また側面配線30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30が配置される基板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。
また、本実施の形態の表示装置は発光装置としても構成し得る。発光装置は、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、信号装置等として用いることができる。
本実施の形態のマイクロLED素子基板をリペアする場合、以下の方法等を採用することができる。図1Aに示すように、基板1上に、基板1の側から順に配線60と第1絶縁層52と第1マイクロLED素子14Rが配置されるとともに、配線60は第1マイクロLED素子14Rに重なっており、第1マイクロLED素子14Rは、平面視で離隔している正電極14Raおよび負電極14Rbを有しており、第1絶縁層52と第1マイクロLED素子14Rとの間の部位に、第1マイクロLED素子14Rの直下にある配線60の少なくとも一部を横断する遮光層61Rが、正電極14Raおよび負電極14Rbに重ならない位置にあるマイクロLED素子基板を準備し、次に、第1マイクロLED素子14Rが不良となった場合、第1マイクロLED素子14Rを基板1上から取り外し、第1マイクロLED素子14Rの正電極14Raに接続される接続配線40alおよび/または負極14Rbに接続される接続配線40blをレーザ光LRによって切断する際に、照射位置が遮光層61Rに重なる位置において切断し、次に、第2マイクロLED素子14Rrを基板1上に配置する。これにより、第1マイクロLED素子14Rに不良が生じたとしても、配線60を損傷等することなくレーザ光LRによってリペア処理することができるので、長寿命な表示装置等を作製することができる。
上記のリペア方法において、第1マイクロLED素子14Rは、基板1の側に平面視で互いに離隔している正電極14Raおよび負電極14Rbを有しており、第1マイクロLED素子14Rの正電極14Raに接続される接続配線40alおよび/または負極14Rbに接続される接続配線40blをレーザ光LRによって切断するときに、正電極14Raと負電極14Rbとの間の部位を切断することがよい。即ち、基板1上の平面視で第1マイクロLED素子14R以外の部位に、背景色を黒色等の暗色としてコントラストを向上させるためのブラックマトリックス層等の暗色層がある場合、暗色層が障害となって接続配線40a1,40blをレーザ光LRによって切断することが難くなるおそれがある。従って、接続配線40al,40blをレーザ光LRによって切断するときに、正電極14Raと負電極14Rbとの間の部位を切断する場合、上記の暗色層が障害となることがないため、容易に切断できる。
なお、本開示のマイクロLED素子基板、表示装置およびマイクロLED素子基板のリペア方法は、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。例えば、基板1が非透光性のものである場合、基板1は黒色、灰色等の色に着色されたガラス基板、摺りガラスから成るガラス基板であってもよい。
本開示は次の実施の形態が可能である。
本開示のマイクロLED素子基板は、基板上に、前記基板の側から順に配線と絶縁層とマイクロLED素子が配置されるとともに、前記マイクロLED素子は前記配線に重なっているマイクロLED素子基板であって、前記マイクロLED素子は、平面視で離隔している正電極および負電極を有しており、前記絶縁層と前記マイクロLED素子との間の部位に、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の少なくとも一部を横断する遮光層が、前記正電極および前記負電極に重ならない位置にある構成である。
本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の全体を覆っていてもよい。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、光散乱性を有していてもよい。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、光反射性を有していてもよい。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層と前記マイクロLED素子との間に他の絶縁層が介在しており、前記絶縁層の厚みが前記他の絶縁層の厚みよりも厚くてもよい。
本開示の表示装置は、上記本開示のマイクロLED素子基板を備える表示装置であって、前記基板は、前記マイクロLED素子を含む画素部が配置される配置面と、前記配置面と反対側の反対面と、側面と、を有しており、前記マイクロLED素子基板は、前記側面に配置された側面配線と、前記反対面の側に配置された駆動部と、を有しており、前記画素部の複数がマトリックス状に配置されており、前記マイクロLED素子は、前記側面配線を介して前記駆動部に接続される構成である。
本開示のマイクロLED素子基板は、基板上に、前記基板の側から順に配線と絶縁層とマイクロLED素子が配置されるとともに、前記マイクロLED素子は前記配線に重なっているマイクロLED素子基板であって、前記マイクロLED素子は、平面視で離隔している正電極および負電極を有しており、前記絶縁層と前記マイクロLED素子との間の部位に、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の少なくとも一部を横断する遮光層が、前記正電極および前記負電極に重ならない位置にある構成であることから、以下の効果を奏する。マイクロLED素子が、接続不良が生じた、欠陥品であった等の原因によって、所望の発光強度が得られない、点灯しないといった不良の状態となった場合、レーザ光によってマイクロLED素子の正電極に接続される接続配線および/または負電極に接続される接続配線を切断するときに、レーザ光が配線に到達して配線を誤って破損する、配線を誤って切断するという事態が生じることを防ぐことができる。また、レーザ光の熱によって配線と絶縁層との界面に剥離が生じ、その結果、基板上の最表面の平坦性が劣化するという事態が生じることを防ぐことができる。
本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の全体を覆っている場合、広面積の遮光層によって、レーザ光が配線に到達して配線を誤って破損する、配線を誤って切断するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。また、レーザ光の熱によって配線と第1絶縁層との界面に剥離が生じ、その結果、基板上の最表面の平坦性が劣化するという事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、光散乱性を有している場合、レーザ光をマイクロLED素子側に散乱させることができるので、遮光性がより高い遮光層となる。また、マイクロLED素子基板を備えた表示装置において、マイクロLED素子の駆動時に、表示画像の輝度が向上する、コントラストが向上するという効果も奏する。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層は、光反射性を有している場合、レーザ光をマイクロLED素子側に反射させることができるので、遮光性がより高い遮光層となる。また、マイクロLED素子基板を備えた表示装置において、マイクロLED素子の駆動時に、表示画像の輝度が向上する、コントラストが向上するという効果も奏する。
また本開示のマイクロLED素子基板は、前記遮光層と前記マイクロLED素子との間に他の絶縁層が介在しており、前記他の絶縁層の厚みが前記絶縁層の厚みよりも厚い場合、レーザ光の照射によって生じた熱の配線に対する影響を抑えることができる。その結果、レーザ光の熱によって配線と絶縁層との界面に剥離が生じ、基板上の最表面の平坦性が劣化する、という事態が生じることをより効果的に防ぐことができる。
本開示の表示装置は、上記本開示のマイクロLED素子基板を備える表示装置であって、前記基板は、前記マイクロLED素子を含む画素部が配置される配置面と、前記配置面と反対側の反対面と、側面と、を有しており、前記マイクロLED素子基板は、前記側面に配置された側面配線と、前記反対面の側に配置された駆動部と、を有しており、前記画素部の複数がマトリックス状に配置されており、前記マイクロLED素子は、前記側面配線を介して前記駆動部に接続される構成であることから、以下の効果を奏する。マイクロLED素子に不良が生じたとしても、配線を損傷等することなくレーザ光によってリペア処理することができるので、長寿命な表示装置となる。また、駆動部を基板の反対面の側に配置しているので、額縁部を小さくすることができる。その結果、複数の表示装置をタイリングしてマルチディスプレイを構成したときに、表示装置間の継ぎ目が目立ちにくくなり、表示品質が高いものとなる。
本開示の表示装置は、各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、複合型かつ大型の表示装置(マルチディスプレイ)、自動車経路誘導システム(カーナビゲーションシステム)、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチなどがある。
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開示の範囲内のものである。
1 基板
1a 配置面
1b 反対面
1s 側面
6 駆動部
14B,14G マイクロLED素子
14R マイクロLED素子(第1マイクロLED素子)
14Ra 正電極
14Rb 負電極
14RL 発光部
14Rr 第2マイクロLED素子
15a,15b 画素部
30 側面配線
40al,40bl 接続配線
40ar 正電極パッド
40br 負電極パッド
52 絶縁層(第1絶縁層)
54 他の絶縁層(第2絶縁層)
60 配線
61,61B,61G,61R 遮光層

Claims (5)

  1. 基板上に、前記基板の側から順に配線と絶縁層とマイクロLED素子が配置されるとともに、前記マイクロLED素子は、上方からみたときの平面視において前記配線に重なっているマイクロLED素子基板であって、
    前記マイクロLED素子は、その下面に平面視で離隔している正電極および負電極を有し、前記正電極は前記基板上に配置された正電極パッドおよび第1接続配線に電気的に接続され、前記負電極は前記基板上に配置された負電極パッドおよび第2接続配線に電気的に接続されており、
    前記配線は、平面視において、前記正電極および前記負電極を通るように延びており、
    前記絶縁層と前記マイクロLED素子との間の部位に、前記配線に沿う断面視において、前記マイクロLED素子の直下にある前記配線の少なくとも一部を横断する遮光層が、前記正電極および前記負電極に重ならない位置にあり、
    前記遮光層は、暗色系の色の樹脂層、無機絶縁層、または金属層から成り、上方からリペア処理のためのレーザ光を、前記第1接続配線および/または前記第2接続配線に照射し切断する際に前記レーザ光が前記配線に到達しないように遮光し、
    前記絶縁層と前記遮光層との間に熱拡散層が介在しているマイクロLED素子基板。
  2. 前記遮光層は、光散乱性を有している請求項に記載のマイクロLED素子基板。
  3. 前記遮光層は、光反射性を有している請求項に記載のマイクロLED素子基板。
  4. 前記遮光層と前記マイクロLED素子との間に他の絶縁層が介在しており、
    前記絶縁層の厚みが前記他の絶縁層の厚みよりも厚い請求項1~のいずれか1項に記載のマイクロLED素子基板。
  5. 請求項1~のいずれか1項に記載のマイクロLED素子基板を備える表示装置であって、
    前記基板は、前記マイクロLED素子を含む画素部が配置される配置面と、前記配置面と反対側の反対面と、側面と、を有しており、
    前記マイクロLED素子基板は、前記側面に配置された側面配線と、前記反対面の側に配置された駆動部と、を有しており、
    前記画素部の複数がマトリックス状に配置されており、
    前記マイクロLED素子は、前記側面配線を介して前記駆動部に接続される表示装置。
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