JP2008262993A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接するＬＥＤ素子間のクロストークを低減し、表示のコントラストを高める。
【解決手段】表示装置２１は、所定の波長域の光を透過する基板６１と、基板６１に２次元状に設けられた複数のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂとを備える。各ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、基板６１の一方の側に設けられた発光層６４を有する。各ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの発光層６４からの光に基づく光であって基板６１を透過した光に基づいて、表示光が生成される。基板６１における複数のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂのうちの隣り合う少なくとも２つのＬＥＤ素子間の位置に、光を反射又は阻止する面を形成するための溝６１ａが形成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を用いた表示装置に関するものである。

下記特許文献１には、基板に２次元状に設けられた複数のＬＥＤ素子を備えた表示装置（ディスプレイ）が、開示されている。この表示装置では、各ＬＥＤ素子は、紫外光を発する発光層と、前記紫外光により励起されて可視光を発する蛍光物質を含む蛍光層とを有している。各ＬＥＤ素子の蛍光層は、ＬＥＤ素子毎に、赤色光、緑色光及び青色光のいずれかを発するものが用いられ、フルカラー表示を行えるようになっている。

このような表示装置では、前記基板として所定の波長域の光を透過する基板を用い、前記各ＬＥＤ素子の前記発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光に基づいて表示光が生成されるように、構成することが考えられる。
特表平１１−５１０９６８号公報

しかしながら、ＬＥＤ素子を用いた表示装置において、各ＬＥＤ素子の前記発光層からの光に基づく光であって基板を透過した光に基づいて表示光が生成されるように、構成する場合、前記基板として何らの工夫もない通常の基板を用いると、各ＬＥＤ素子の発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光（例えば、発光層からの紫外光又はそれが蛍光層で変換された可視光）は、隣接するＬＥＤ素子の発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光と入り交じってクロストークが生じてしまい、表示のコントラストが低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、隣接するＬＥＤ素子間のクロストークを低減することができ、表示のコントラストを高めることができる表示装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による表示装置は、映像信号又はその他の表示制御信号に基づいてカラー表示又はモノクロ表示を行う表示装置であって、所定の波長域の光を透過する基板と、前記基板に２次元状に設けられた複数のＬＥＤ素子とを備え、前記各ＬＥＤ素子は、前記基板の一方の側に設けられた発光層を有し、前記各ＬＥＤ素子の前記発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光に基づいて、表示光が生成され、前記基板における前記複数のＬＥＤ素子のうちの隣り合う少なくとも２つのＬＥＤ素子間の位置に、光を反射又は阻止する面を形成するための溝が形成されたものである。

前記第１の態様において、各ＬＥＤ素子の前記発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光は、前記発光層からの光それ自体でもよいし、後述する第４の態様のように蛍光層を含む場合には、前記発光層からの光により励起された前記蛍光層から発した光でもよい。

本発明の第２の態様による表示装置は、前記第１の態様において、前記溝内が空であるものである。

本発明の第３の態様による表示装置は、前記第１の態様において、前記溝が光反射材料で埋め込まれるか、あるいは、前記溝の面に光反射材料が形成されたものである。

本発明の第４の態様による表示装置は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記複数のＬＥＤ素子のうちの少なくとも１つのＬＥＤ素子は、当該ＬＥＤ素子の前記発光層からの光により励起されて光を発する蛍光物質を含む蛍光層を有するものである。

本発明の第５の態様による表示装置は、第４の態様において、前記蛍光層は、前記基板の、当該ＬＥＤ素子の前記発光層とは反対側に、設けられたものである。

本発明の第６の態様による表示装置は、前記第４の態様において前記蛍光層は、当該ＬＥＤ素子の前記発光層と前記基板との間に、設けられたものである。

本発明の第７の態様による表示装置は、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記映像信号又は前記表示制御信号に基づいて前記複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路が搭載され前記複数のＬＥＤ素子と電気的に接続された回路基板を、備えたものである。

本発明によれば、隣接するＬＥＤ素子間のクロストークを低減することができ、表示のコントラストを高めることができる表示装置を提供することができる。

以下、本発明による表示装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態による表示装置２１を示す概略ブロック図である。

本実施の形態による表示装置２１は、映像信号に応じたカラー画像を発光表示する表示装置として構成されている。本実施の形態による表示装置２１は、例えば、画面が１インチ以下のいわゆるマイクロディスプレイとして構成することも可能である。本実施の形態による表示装置２１は、図１に示すように、２次元状に配置された複数の単位画素３０と、単位画素３０の各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ（図１では図示せず。後述する図２及び図３参照。）を行毎に選択する垂直走査回路３２と、単位画素３０の各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを列毎に選択する水平走査回路３３と、外部から入力される映像信号を処理して当該映像信号に応じた画像表示がなされるように垂直走査回路３２及び水平走査回路３３を制御する映像信号処理回路３４とを有している。図１では、単位画素３０の数は３×３個とされているが、これに限定されるものではない。

本実施の形態では、単位画素３０におけるＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ以外の要素（後述する図２参照）、垂直走査回路３２、水平走査回路３３及び映像信号処理回路３４によって、ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを駆動する駆動回路３１が構成されている。

図２は、図１中の単位画素３０を示す回路図である。各単位画素３０は、赤色光を発光する赤色ＬＥＤ素子４１Ｒと、緑色光を発光する緑色ＬＥＤ素子４１Ｇと、青色光を発光する青色ＬＥＤ素子４１Ｂと、赤色ＬＥＤ素子４１Ｒの画素列を選択する赤色列選択スイッチ４２Ｒと、緑色ＬＥＤ素子４１Ｇの画素列を選択する緑色列選択スイッチ４２Ｇと、青色ＬＥＤ素子４１Ｂの画素列を選択する青色列選択スイッチ４２Ｂとを有している。列選択スイッチ４２Ｒ，４２Ｇ，４２ＢはＭＯＳトランジスタで構成されている。

全ての単位画素３０のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂのカソードは、接地線４３によって共通に接続されている。ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂのアノードは、対応する選択スイッチ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂのドレインにそれぞれ接続されている。赤色列選択スイッチ４２Ｒのソースは、水平ソース線４４Ｒによって画素行毎に共通に接続され、映像信号処理回路３４の制御下で作動する垂直走査回路３２から、赤色の輝度値に応じた大きさの電圧を駆動信号として受ける。緑色列選択スイッチ４２Ｇのソースは、水平ソース線４４Ｇによって画素行毎に共通に接続され、垂直走査回路３２から緑色の輝度値に応じた大きさの電圧を駆動信号として受ける。青色列選択スイッチ４２Ｂのソースは、水平ソース線４４Ｂによって画素行毎に共通に接続され、垂直走査回路３２から青色の輝度値に応じた大きさの電圧を駆動信号として受ける。

赤色列選択スイッチ４２Ｒのゲートは、垂直選択線４５Ｒによって画素列毎に共通に接続され、映像信号処理回路３４の制御下で作動する水平走査回路３３から、赤色の列選択信号を受ける。緑色列選択スイッチ４２Ｇのゲートは、垂直選択線４５Ｇによって画素列毎に共通に接続され、水平走査回路３３から、緑色の列選択信号を受ける。青色列選択スイッチ４２Ｂのゲートは、垂直選択線４５Ｂによって列毎に共通に接続され、水平走査回路３３から、青色の列選択信号を受ける。

再び図１を参照すると、映像信号処理回路３４は、外部から映像信号が入力されると、その映像信号に基づき各画素３０の各色の輝度を求めて、その値に対応する制御信号を、垂直走査回路３２及び水平走査回路３３にそれぞれ出力する。垂直走査回路３２及び水平走査回路３３は、所定のタイミングで上記制御信号に基づいて所定のタイミングで、画素列毎に各色の列選択スイッチ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂのオン信号（選択信号）、画素行毎に各色の水平ソース線４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂに輝度値に応じた大きさの電圧を出力する。このようにして、単位画素３０毎に輝度値に応じた大きさの電圧（ひいては電流）を各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂに印加して、単位画素３０毎に所望の色、輝度で発光させ、これにより、入力された映像信号が示す画像を発光表示させる。

図３は、本実施の形態で採用されている各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの配置を模式的に示す平面図である。図３において、「Ｒ」は赤色ＬＥＤ素子４１Ｒを示し、「Ｇ」は緑色ＬＥＤ素子４１Ｇを示し、「Ｂ」は青色ＬＥＤ素子４１Ｂを示している。図３においても、単位画素３０の数は３×３個とされている。これらの点は、後述する図４及び図５についても同様である。

本実施の形態では、図３に示すように、各単位画素３０は行方向（左右方向）に並んだ各色１つずつ合計３つのＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂで構成されている。本実施の形態では、図３に示すように、同じ行の各単位画素３０における各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの並び順は同一であるが、列方向に隣り合う行の単位画素３０におけるＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの並び順がずれている。

もっとも、各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの配置は、図３に示す例に限定されるものではなく、例えば、図４に示す配置や図５に示す配置を採用してもよい。図４では、全ての単位画素３０における各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの並び順は同一とされている。図５では、各単位画素３０は、１つの赤色ＬＥＤ素子４１Ｒ、２つの緑色ＬＥＤ素子４１Ｇ及び１つの青色ＬＥＤ素子４１Ｂの、合計２×２個のＬＥＤ素子で構成されている。

図６は、本実施の形態による表示装置２１を示す概略断面図である。図７は、図６中のハイブリッド化されたチップ５１を拡大して示す概略拡大断面図である。図８は、図６及び図７に示すチップ５１を構成しているＬＥＤ基板５２の１つの単位画素３０の部分（その一部の要素のみ）を模式的に示す概略平面図である。図９は、図６及び図７に示すチップ５１を構成している駆動回路基板５３の、図８と対応する１つの単位画素３０の部分（その一部の要素のみ）を模式的に示す概略平面図である。なお、図８及び図９は、いずれも図７中の上側から見たものとなっているが、本来隠れ線とすべき線も実線で示している。なお、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面、図８中のＢ−Ｂ’線に沿った断面及び図９中のＣ−Ｃ’線に沿った断面は、１つの平面内に含まれるが、図６及び図７に示す断面は、その平面における断面を示している。

ＬＥＤ基板５２は、所定の波長域（本実施の形態では、可視領域）の光を透過する１枚のガラス基板等の基板（第２の基板）６１と、基板６１に設けられた全ての単位画素３０の各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂとから構成されている。

赤色ＬＥＤ素子４１Ｒは、図７及び図８に示すように、基板６１の下面側に基板６１側から順に積層された蛍光層６２Ｒ、ｎ型不純物層６３、発光層としての活性層６４及びｐ型不純物層６５と、電極６６，６７とから構成されている。ｎ型不純物層６３、活性層６４及びｐ型不純物層６５はそれぞれエピタキシャル成長層によって構成されている。ｎ型不純物層６３の一部の領域は、活性層６４及びｐ型不純物層６５によって覆われておらず、その領域に一方の電極６６が形成されている。他方の電極６７は、ｐ型不純物層６５上に形成されている。本実施の形態では、知られているように、各層６３〜６５の材料等は、活性層６４から紫外光が発せられるように設定されている。なお、実際には、知られているように、必要に応じて、各層６３〜６５は複数の層で構成されたり、バッファ層が追加されたりするが、その詳細な構造の図示及び説明は省略する。蛍光層６２Ｒは、当該ＬＥＤ素子４１Ｒの活性層６４からの紫外光により励起されて赤色光を発する蛍光物質（例えば、Ｃａ_{０．９５０}Ａｌ_２Ｓｉ_４Ｏ_{０．０７５}Ｎ_{７．９１７}：Ｅｕ_{０．０５０}やＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ等）を含有した透光性を有する樹脂（例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂）の層で構成されている。

緑色ＬＥＤ素子４１Ｇが赤色ＬＥＤ素子４１Ｒと異なる所は蛍光層６２Ｒに代えて蛍光層６２Ｇが形成されている点のみであり、青色ＬＥＤ素子４１Ｂが赤色ＬＥＤ素子４１Ｒと異なる所は蛍光層６２Ｒに代えて蛍光層６２Ｂが形成されている点のみであるので、それらの重複する説明は省略する。

蛍光層６２Ｇは、当該ＬＥＤ素子４１Ｇの活性層６４からの紫外光により励起されて緑色光を発する蛍光物質（例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌや（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ等）を含有した透光性を有する樹脂（例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂）の層で構成されている。

蛍光層６２Ｂは、当該ＬＥＤ素子４１Ｂの活性層６４からの紫外光により励起されて青色光を発する蛍光物質（例えば、ＢＡＭ：Ｅｕ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕや（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ等）を含有した透光性を有する樹脂（例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂）の層で構成されている。

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、各ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂにおいて、ｎ型不純物層６３、活性層６４、ｐ型不純物層６５及び電極６６，６７が、全体として、当該ＬＥＤ素子を構成するＬＥＤ構成層（ただし、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは除く。）７０となっており、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂはそれぞれ、ＬＥＤ構成層７０と基板６１との間に配置されている。

図１及び図２に示す回路のうちＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ以外の部分である駆動回路３１が、周知の半導体プロセス技術を用いて、１つの駆動回路基板５３に搭載されている。本実施の形態では、駆動回路基板５３としてシリコン基板が用いられている。駆動回路基板５３は、図７乃至図９に示すように、バンプ７１，７２によってＬＥＤ基板５２の各ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの電極６６，６７と電気的に接続されている。チップ５１は、バンプ７１，７２によって互いに接合されたＬＥＤ基板５２及び駆動回路基板５３によって構成されている。

前述した赤色列選択スイッチ４２Ｒは、駆動回路基板５３に形成された所定の拡散層によるソース及びドレイン（図示せず）と、その両者間の領域の上に配置されたゲート電極７３（図９参照）とからなるＭＯＳトランジスタとして、構成されている。前記ソースは、水平ソース線４４Ｒに接続された配線パターンに接続されている。前記ドレインは、その上に形成されバンプ７１により接続された電極７４と接続されている。ゲート電極７３は、配線パターンによって垂直選択線４５Ｒに接続されている。これらの点は、緑色列選択スイッチ４２Ｇ及び青色列選択スイッチ４２Ｂについても同様である。なお、接地線４３は、ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと接続するための電極を兼ねている。なお、図７において、７５はシリコン酸化膜等の絶縁膜である。

図７に示すように、赤色ＬＥＤ素子４１Ｒのアノードと赤色列選択スイッチ４２Ｒのドレインとが、電極６７，７４間に設けられたバンプ７２によって電気的に接続されている。また、赤色ＬＥＤ素子４１Ｒのカソードと接地線４３とが、電極６６と接地線４３との間に設けられたバンプ７１によって電気的に接続されている。同様に、ＬＥＤ素子４１Ｇ，４１Ｂのアノードと選択スイッチ４２Ｇ，４２Ｂのドレインとが各バンプ７２によってそれぞれ電気的に接続され、ＬＥＤ素子４１Ｇ，４２Ｂのカソードと接地線４３とが各バンプ７１によってそれぞれ電気的に接続されている。バンプ７１，７２は、例えば、銅や金などで構成される。

赤色ＬＥＤ素子４１Ｒでは、電極６６，６７間に電流が流されると、活性層６４から紫外光が発する。赤色ＬＥＤ素子４１Ｒでは、蛍光層６２Ｒが活性層６４からの紫外光により励起されて赤色光を発し、この赤色光が基板６１を透過して上方へ出射して表示光を生成する。緑色ＬＥＤ素子４１Ｇでは、蛍光層６２Ｇが活性層６４からの紫外光により励起されて緑色光を発し、この緑色光が基板６１を透過して上方へ出射して表示光を生成する。青色ＬＥＤ素子４１Ｇでは、蛍光層６２Ｂが活性層６４からの紫外光により励起されて青色光を発し、この青色光が基板６１を透過して上方へ出射して表示光を生成する。

本実施の形態では、図７に示すように、基板６１における隣り合うＬＥＤ素子間の位置に溝６１ａが形成されている。この溝６１ａは、基板６１の表面に対してほぼ垂直に形成されている。

ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂから発した光は、上方のみならず種々の方向へ進行しようとする。したがって、溝６１ａがないとすれば、各ＬＥＤ素子の蛍光層から発した光は隣接するＬＥＤ素子の蛍光層から発した光と入り交じってクロストークが生ずる。これに対し、基板６１に溝６１ａが形成されているので、溝６１ａの面で光が全反射するため、１つのＬＥＤ素子の蛍光層から発した光の放射される方向がある程度集約されて方向性が定まる。このため、隣接する蛍光層から発光した光が交わるクロストークを抑制でき、コントラストの高い表示が可能となる。なお、溝６１ａ内は空のままでもよいが、溝６１ａを金属などの光反射材料を埋め込んだりあるいは溝６１ａの面に蒸着等により形成しても、同様のクロストーク抑制効果を得ることができる。また、溝６１ａ内に光吸収材料などを埋め込むなどによって、溝６１ａの面を、光を阻止する面としてもよい。この場合には、光の利用効率は低下するものの、やはりクロストーク抑制効果を得ることができる。

再び図６を参照すると、本実施の形態による表示装置２１では、チップ５１が支持基板５４上に搭載され、チップ５１の駆動回路基板５３の所定の電極と支持基板５４上の電極５５との間がワイヤ５６によってワイヤボンドされ、ワイヤ５６の部分が樹脂５７により封止されている。

ＬＥＤ素子を有するチップは、図６中の基板６１に相当する透明基板を含めて全体を樹脂で封止するのが一般的である。一般的なチップでは、このようにしなければ、耐久性が悪化したり、ＬＥＤ発光層の屈折率が高いことに起因する光取り出し効率の低下を招いたりするからである。

しかし、本実施の形態による表示装置２１では、ＬＥＤ基板５２と駆動回路基板５３とをバンプ７１，７２によってハイブリッド化している。また、本実施の形態による表示装置２１では、図７に示すように、各ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂにおいて、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２ＢがそれぞれＬＥＤ構成層７０と基板６１との間に挟まれているので、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは、特別な保護膜等によって覆わなくても、外界に露出しない。したがって、本実施の形態によれば、特別な保護膜等で覆うことなく蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂに対する外界の影響を低減することができ、ひいては耐久性を高めることができる。また、基板６１の屈折率を空気の屈折率とＬＥＤ発光層の屈折率との中間程度の屈折率にすることにより、光取り出し効率の低下を抑制することが可能となる。したがって、本実施の形態では、チップ５１の全体を樹脂封止する必要はない。ただし、ワイヤ５６部分は機械的に弱いので、本実施の形態においては、ワイヤ５６の部分のみ樹脂５７にて封止しているのである。

もっとも、本発明では、例えば、チップ５１を図１０に示すようにパッケージ８１内に収容してもよい。このパッケージ８１は、パッケージ本体８１ａと表示窓を兼ねる封止蓋８１ｂとから構成され、いわゆるボールグリッドパッケージとなっている。パッケージ本体８１ａの底面に設けられた各半田ボールは８２は、図示しない経路で、駆動回路基板５３の電極にワイヤ８３でボンディングされた各電極８４と電気的に接続されている。

次に、本実施の形態による表示装置２１の製造方法の一例について、図１１乃至図１５を参照して説明する。図１１乃至図１３及び図１５は、この製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図である。図１４は、この製造方法の所定の工程を模式的に示す概略斜視図である。

まず、ＬＥＤ構成層７０のｎ型不純物層６３等をエピタキシャル成長させる基礎となる基板（第１の基板）９１を用意する。基板９１としては、例えば、サファイア基板又はＳｉＣ基板等が用いられる。次いで、基板９１上に、ＬＥＤ構成層７０を一括して製造すべき複数のチップ５１のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの分だけ形成する。すなわち、基板９１上に、ｎ型不純物層６３、活性層６４及びｐ型不純物層６５を順次エピタキシャル成長により形成し、活性層６４及びｐ型不純物層６５の不要領域をエッチングにより除去する。このとき、ｎ型不純物層６３は、基板９１上の全面に形成されたままとする。そして、電極６６，６７を金などによって形成し、エッチングにより所定形状にパターニングする。図１１（ａ）は、この状態を示している。

次に、ＬＥＤ構成層７０を保持し且つ機械的ダメージから保護するための基板（第３の基板）９２を、基板９１とは反対側のＬＥＤ構成層７０の表面に接合する。この接合は、一時的なものであり、後に剥離する。ここでは、熱可塑性ワックス９３により、基板１２をＬＥＤ構成層１０に接合する。次いで、基板９２が接合されたＬＥＤ構成層７０から基板９１を取り除く。図１１（ｂ）は、この状態を示している。

一方、所定の波長域（本実施の形態では、可視領域）の光を透過するガラス基板等の基板（第２の基板）６１を用意し、基板６１上において、前述した蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを、各色のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂに対応する位置にそれぞれ形成する。図１１（ｃ）は、この状態を示している。なお、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを最終的に一部の領域のみに形成する手法自体は周知である。基板６１の表面にはパターニングされた層などによる凹凸がなく、また、基板６１としてエピタキシャル成長層形成などの高温処理を伴う工程を経ていないものを用いることができるので、基板６１には高温処理などによる湾曲などもない。したがって、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの厚さをより精度良く均一にすることができる。蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの厚さをより一層精度良く均一にするために、必要に応じて、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを塗布する前に基板６１を研磨して平坦化すること、及び／又は、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを形成した後に蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを研磨して平坦化することを行ってもよい。なお、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂは、例えば、シルクスクリーン印刷により形成してもよい。

次いで、図１１（ｂ）に示す状態のＬＥＤ構成層７０の下面と、図１１（ｃ）に示す状態の蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの上面とを接合する。本実施の形態では、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂがエポキシ樹脂又はシリコン樹脂などの接着性を有する樹脂を用いて構成されているので、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの接着性を利用して、ＬＥＤ構成層７０と蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂとを接合する。もっとも、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂとは別に、透光性を有する接着剤を用いてＬＥＤ構成層７０と蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂとを接合してもよい。その後、熱可塑性ワックス９３を除去することで、ＬＥＤ構成層７０から基板９２を剥離して取り除く。図１２（ａ）は、この状態を示している。

次いで、ドライエッチング等により、基板６１における隣り合うＬＥＤ素子間の位置に溝６１ａを形成する（図１２（ｂ））。

一方、駆動回路基板５３を周知の半導体プロセス技術を用いて準備する（図１２（ｃ））。ここでは、駆動回路基板５３は、例えば、一般的なＣＭＯＳプロセスによるＣＭＯＳ回路が配置されたものしている。そして、駆動用回路基板５３には、図１３（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと電気的に接続するためのバンプ７１，７２を形成しておく。

次に、図１２（ａ）に示す状態の基板と、バンプ７１，７２が形成された駆動回路基板５３とを、図１３（ａ）に示すように位置合わせする。図１４は、この位置合わせの様子を模式的に示している。図１４において、１０１は図１２（ａ）に示す状態の基板を示し、１０２はバンプ７１，７２が形成された駆動回路基板５３を示している。また、図１４において、１０１ａ，１０２ｂは、各基板１０１，１０２における１チップ分の領域をそれぞれ模式的に示している。

このような位置合わせを行い、電極６６，６７とバンプ７１，７２とをそれぞれ接合する。図１３（ｂ）は、この状態を示している。バンプによるこのような接合とこれによるハイブリッド化は、周知の技術である。

次いで、図１３（ｂ）に示す状態のハイブリッド化された基板を、ダイシングにより各チップ５１に分割させる。図１５は、この状態を示している。以上によって、一括して複数のチップ５１が完成する。

その後、ワイヤボンドや樹脂封止などの周知の工程を経て、図６に示す本実施の形態による表示装置２１が完成する。

本発明による表示装置２１によれば、前述したように、基板６１に溝６１ａが形成されているので、隣接する蛍光層から発光した光が交わるクロストークを抑制でき、コントラストの高い表示が可能となる。

［第２の実施の形態］

図１６は、本発明の第２の実施の形態による表示装置の、ハイブリッド化されたチップ１１１を拡大して示す概略拡大断面図であり、図７に対応している。図１６において、図７中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態による表示装置が前記第１の実施の形態による表示装置２１と異なる所は、以下に説明する点のみである。

本実施の形態では、図７に示すチップ５１に代えてチップ１１１が用いられている。チップ１１１がチップ５１と異なる所は、ＬＥＤ基板５２に代えてＬＥＤ基板１１２が用いられている点のみである。ＬＥＤ基板１１２がＬＥＤ基板５２と異なる所は、基板６１に代えて基板１１３が用いられている点と、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂが、基板１１３の、活性層６４とは反対側に設けられている点のみである。

本実施の形態では、基板１１３は、ＬＥＤ構成層７０のｎ型不純物層６３等をエピタキシャル成長させる基礎となる基板であり、例えばサファイア基板又はＳｉＣ基板等が用いられ、活性層６４からの紫外光を透過する。基板６１の溝６１ａと同様に、基板１１３における隣り合うＬＥＤ素子間の位置に溝１１３ａが形成されている。この溝１１３ａは、基板１１３の表面に対してほぼ垂直に形成されている。

赤色ＬＥＤ素子４１Ｒでは、電極６６，６７間に電流が流されると、活性層６４から紫外光が発し、この紫外光が基板１１３を透過して蛍光層６２Ｒに入射する。蛍光層６２Ｒは、この入射した紫外光により励起されて赤色光を発し、この赤色光が上方において表示光を生成する。

緑色ＬＥＤ素子４１Ｇでは、電極６６，６７間に電流が流されると、活性層６４から紫外光が発し、この紫外光が基板１１３を透過して蛍光層６２Ｇに入射する。蛍光層６２Ｇは、この入射した紫外光により励起されて緑色光を発し、この緑色光が上方において表示光を生成する。

青色ＬＥＤ素子４１Ｂでは、電極６６，６７間に電流が流されると、活性層６４から紫外光が発し、この紫外光が基板１１３を透過して蛍光層６２Ｂに入射する。蛍光層６２Ｂは、この入射した紫外光により励起されて青色光を発し、この青色光が上方において表示光を生成する。

ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの各活性層６４から発した紫外光は、上方のみならず種々の方向へ進行しようとする。したがって、溝１１３ａがないとすれば、各ＬＥＤ素子の活性層６４から発した紫外光は、隣接するＬＥＤ素子の活性層６４から発した紫外光と入り交じってクロストークが生ずる。例えば、赤色ＬＥＤ素子４１Ｒの活性層６４から発した紫外光が緑色ＬＥＤ素子４１Ｇの蛍光層６２Ｇにも入ってしまい、これにより緑色ＬＥＤ素子４１Ｇの蛍光層６２Ｇから緑色光が発してしまう。これに対し、基板１１３に溝１１３ａが形成されているので、溝１１３ａの面で紫外光が全反射するため、１つのＬＥＤ素子の活性層６４から発した紫外光の放射される方向がある程度集約されて方向性が定まる。このため、隣接する活性層６４から発光した紫外光が交わるクロストークを抑制でき、コントラストの高い表示が可能となる。なお、溝１１３ａ内は空のままでもよいが、溝１１３ａを金属などの光反射材料を埋め込んだりあるいは溝１１３ａの面に蒸着等により形成しても、同様のクロストーク抑制効果を得ることができる。また、溝１１３ａ内に光吸収材料などを埋め込むなどによって、溝１１３ａの面を光を阻止する面としてもよい。この場合には、光の利用効率は低下するものの、やはりクロストーク抑制効果を得ることができる。

なお、本実施の形態による表示装置では、チップ１１１以外の部分については、図６におけるチップ５１以外の部分と同様に構成してもよいが、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂが基板１１３ａの上面に形成されているので、図１０におけるチップ５１以外の部分と同様に構成することが好ましい。

次に、本実施の形態による表示装置の製造方法の一例について、図１７乃至図１９を参照して説明する。図１７乃至図１９は、この製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図である。

まず、ＬＥＤ構成層７０のｎ型不純物層６３等をエピタキシャル成長させる基礎となる基板１１３を用意する。基板１１３としては、例えば、サファイア基板又はＳｉＣ基板等が用いられる。次いで、基板１１３上に、ＬＥＤ構成層７０を一括して製造すべき複数のチップ１１１のＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの分だけ形成する。すなわち、基板１１３上に、ｎ型不純物層６３、活性層６４及びｐ型不純物層６５を順次エピタキシャル成長により形成し、活性層６４及びｐ型不純物層６５の不要領域をエッチングにより除去する。このとき、ｎ型不純物層６３は、基板９１上の全面に形成されたままとする。そして、電極６６，６７を金などによって形成し、エッチングにより所定形状にパターニングする。図１７（ａ）は、この状態を示している。

次いで、ドライエッチング等により、基板１１３における隣り合うＬＥＤ素子間の位置に溝１１３ａを形成する（図１７（ｂ））。

一方、駆動回路基板５３を周知の半導体プロセス技術を用いて準備する（図１７（ｃ））。ここでは、駆動回路基板５３は、例えば、一般的なＣＭＯＳプロセスによるＣＭＯＳ回路が配置されたものしている。そして、駆動用回路基板５３には、図１８（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと電気的に接続するためのバンプ７１，７２を形成しておく。

次に、図１７（ｂ）に示す状態の基板と、バンプ７１，７２が形成された駆動回路基板５３とを、図１８（ａ）に示すように位置合わせする。このような位置合わせを行い、電極６６，６７とバンプ７１，７２とをそれぞれ接合する。図１８（ｂ）は、この状態を示している。バンプによるこのような接合とこれによるハイブリッド化は、周知の技術である。

次いで、例えばシルクスクリーン印刷等により、基板１１３上に蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを形成する。図１９は、この状態を示している。

引き続いて、図１９に示す状態のハイブリッド化された基板を、ダイシングにより各チップ１１１に分割させる。以上によって、一括して複数のチップ１１１が完成する。その後、ワイヤボンドや樹脂封止などの周知の工程を経て、本実施の形態による表示装置が完成する。

本発明による表示装置によれば、前述したように、基板１１３に溝１１３ａが形成されているので、隣接する活性層６４から発光した紫外光が交わるクロストークを抑制でき、コントラストの高い表示が可能となる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、前記第１又は第２の実施の形態による表示装置において、各単位画素を赤色ＬＥＤ素子４１、緑色ＬＥＤ素子４１Ｇ及び青色ＬＥＤ素子４１Ｂのいずれかのみで構成すれば、モノクロ表示を行う表示装置とすることができる。また、例えば、前記第２の実施の形態による表示装置において、蛍光層６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂを取り除くとともに、各ＬＥＤ素子における活性層６４を、任意の所定色の可視光を発光する材料で構成することによっても、モノクロ表示を行う表示装置とすることができる。

本発明の第１の実施の形態による表示装置を示す概略ブロック図である。 図１中の単位画素を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態による表示装置のＬＥＤ素子の配置を示す図である。 ＬＥＤ素子の他の配置例を示す図である。 ＬＥＤ素子の更に他の配置例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による表示装置を示す概略断面図である。 図６中のチップを拡大して示す概略拡大断面図である。 図６及び図７に示すチップのＬＥＤ基板の１つの単位画素の部分を模式的に示す概略平面図である。 図６及び図７に示すチップの駆動回路基板の１つの単位画素の部分を模式的に示す概略平面図である。 本発明の第１の実施の形態による表示装置の変形例を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態による表示装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 図１１に引き続く工程を示す断面図である。 図１２に引き続く工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態による表示装置の製造方法の一工程を模式的に示す概略斜視図である。 図１３に引き続く工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態による表示装置の、ハイブリッド化されたチップを拡大して示す概略拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態による表示装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 図１７に引き続く工程を示す断面図である。 図１８に引き続く工程を示す断面図である。

符号の説明

２１ 表示装置
４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ ＬＥＤ素子
５１，１１１ チップ
５２，１１２ ＬＥＤ基板
５３ 駆動回路基板
６１，１１３ 基板
６１ａ，１１３ａ 溝
６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ 蛍光層
６４ 活性層（発光層）
７０ ＬＥＤ構成層

Claims (7)

1. 映像信号又はその他の表示制御信号に基づいてカラー表示又はモノクロ表示を行う表示装置であって、
   所定の波長域の光を透過する基板と、
   前記基板に２次元状に設けられた複数のＬＥＤ素子とを備え、
   前記各ＬＥＤ素子は、前記基板の一方の側に設けられた発光層を有し、
   前記各ＬＥＤ素子の前記発光層からの光に基づく光であって前記基板を透過した光に基づいて、表示光が生成され、
   前記基板における前記複数のＬＥＤ素子のうちの隣り合う少なくとも２つのＬＥＤ素子間の位置に、光を反射又は阻止する面を形成するための溝が形成されたことを特徴とする表示装置。
2. 前記溝内が空であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記溝が光反射材料で埋め込まれるか、あるいは、前記溝の面に光反射材料が形成されたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記複数のＬＥＤ素子のうちの少なくとも１つのＬＥＤ素子は、当該ＬＥＤ素子の前記発光層からの光により励起されて光を発する蛍光物質を含む蛍光層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記蛍光層は、前記基板の、当該ＬＥＤ素子の前記発光層とは反対側に、設けられたことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記蛍光層は、当該ＬＥＤ素子の前記発光層と前記基板との間に、設けられたことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
7. 前記映像信号又は前記表示制御信号に基づいて前記複数のＬＥＤ素子を駆動する駆動回路が搭載され前記複数のＬＥＤ素子と電気的に接続された回路基板を、備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置。

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