JP5740981B2 - 発光装置、照明装置および表示装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(発光装置)
3つの発光素子が薄い肉厚の樹脂で被われている例
2.変形例(発光装置)
樹脂の上面に曲面が設けられている例
樹脂の側面に凹凸が設けられている例
端子電極にバンプが設けられている例
樹脂の側面が金属で覆われている例
樹脂の上面が保護膜で覆われている例
発光素子の数が異なる例
発光素子の形状が異なる例
発光素子の電極位置が異なる例
発光素子の発光装置内でのレイアウトが異なる例
3.第2の実施の形態(表示装置)
表示画素に第1の実施の形態およびその変形例の発光装置が用いられている例
4.第3の実施の形態(照明装置)
光源に第1の実施の形態およびその変形例の発光装置が用いられている例
[構成]
まず、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置1について説明する。図1(A)は、発光装置1の概略構成の一例を斜視的に表したものである。図1(B)は、図1(A)の表示装置1のA−A矢視方向の断面構成の一例を表したものである。発光装置1は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素として好適に適用可能なものであり、複数の発光素子を薄い肉厚の樹脂で被った微小パッケージである。
発光装置1は、図1(A)に示したように、3つの発光素子10を備えている。各発光素子10は、所定の波長帯の光を上面から発する固体発光素子であり、具体的には、LEDチップである。LEDチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、成形した樹脂などで被われたパッケージタイプのものではないことを指している。LEDチップは、例えば、5μm以上、100mm以下のサイズとなっており、いわゆるマイクロLEDと呼ばれるものである。LEDチップの平面形状は、例えば、ほぼ正方形となっている。LEDチップは、薄片状となっており、LEDチップのアスペクト比(高さH2/幅W2)(図2参照)は、例えば、0.1以上、1未満となっている。
絶縁体20は、各発光素子10を、少なくとも当該発光素子10の側面側から囲むとともに保持するものである。絶縁体20は、例えば、ポリイミドなどの樹脂材料によって構成されている。絶縁体20は、各発光素子10の側面と、各発光素子10の上面のうち第1電極14の未形成領域に接して形成されている。絶縁体20は、各発光素子10の配列方向に延在する帯状の形状(例えば直方体形状)となっている。絶縁体20の高さは、各発光素子10の高さよりも高くなっており、絶縁体20の横幅は、各発光素子10の幅よりも広くなっている。絶縁体20自体のサイズは、例えば1mm以下となっている。絶縁体20は、薄片状となっている。絶縁体20のアスペクト比(最大高さ/最大横幅)は、発光装置1を転写する際に発光装置1が横にならない程度に小さくなっており、例えば、1/5以下となっている。
複数の端子電極30,40は、各発光素子10に1つずつ電気的に接続されている。各端子電極30は、第2電極15に1つずつ電気的に接続されており、各端子電極40は、第1電極14に1つずつ電気的に接続されている。各端子電極30は、絶縁体20の一方の長辺に形成されており、各端子電極40は、絶縁体20の他方の長辺に形成されている。
次に、本実施の形態の発光装置1の製造方法の一例について説明する。
次に、配線基板300上に形成された各発光装置1を、ディスプレイパネルや照明パネルなどに含まれる配線基板上に実装する方法の一例について説明する。
次に、本実施の形態の発光装置1の効果について説明する。
(第1変形例)
上記実施の形態では、絶縁体20の上面がほぼ平坦となっていたが、例えば、図15(A),(B)に示したように、各発光素子10の上面と対向する部分から各発光素子10の周縁に向かって負方向に傾斜する傾斜面20Dを有していてもよい。このようにした場合には、発光素子10から斜め方向の射出された光が傾斜面20Dで屈折透過しやすくなるので、光取り出し効率が向上する。
また、上記実施の形態およびその変形例では、絶縁体20の側面がほぼ平坦となっていたが、例えば、図16に示したように、凹凸面20Eとなっていてもよい。凹凸面20Eは、例えば、図16に示したように、縦方向に延在する帯状の複数の凸部が並列配置されたような形状となっていてもよいし、これとは異なる形状となっていてもよい。このようにした場合には、発光素子10から斜め方向の射出された光が凹凸面20Eで屈折透過しやすくなるので、光取り出し効率が向上する。
また、上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図17に示したように、各端子電極30,40の上面に、発光素子10の特性の計測時にカンチレバーを接触させるポイントとして、1つのバンプ70を設けてもよい。バンプ70は、例えば、Au(金)などの金属からなり、端子電極30,40と電気的に接続されている。このようにした場合には、配線層430や端子電極30,40がカンチレバーによって傷つく虞がなく、発光素子10の特性の測定によって、歩留まりが低下する虞がなくなる。なお、バンプ70は、例えば、図18に示したように、端子電極40の接続部41B上に設けられていてもよい。
また、上記実施の形態およびその変形例では、発光素子10Gの両脇の2つの切り欠き20Cと、発光素子10Bの両脇の2つの切り欠き20Cがそれぞれ、絶縁体20の四隅に設けられていたが、例えば、図19に示したように、絶縁体20の四隅から少し離れた場所に設けられていてもよい。また、この場合に、例えば、図20に示したように、各端子電極30,40の上面に、2つのバンプ70を設けてもよい。
また、上記実施の形態およびその変形例では、上側電極31,41は、絶縁体20の側面の一部だけを覆っていたが、例えば、図21に示したように、絶縁体20の側面のほとんどを覆うようにしてもよい。このとき、絶縁体20の側面は、上側電極31と上側電極41とを絶縁分離するための間隙43と、上側電極31同士を絶縁分離するための間隙44と、上側電極41同士を絶縁分離するための間隙45だけしか露出していない。このようにした場合には、発光素子10から斜め方向の射出された光が上側電極31,41で反射され、最終的には、絶縁体20の上面から射出されるようになる。その結果、正面輝度が向上する。
また、上記実施の形態およびその変形例では、発光素子10の上面には、絶縁体20や、上側電極31,41がそのまま露出していたが、例えば、図22に示したように、発光素子10の上面全体を覆う保護膜46が設けられていてもよい。保護膜46は、絶縁性の材料によって構成されている。保護膜46は、例えば、図22に示したように、上側電極31,41と対向する部分の一部に、カンチレバー接触用の開口46Aを有しており、さらに、上側電極31,41のうち配線層430との接続に用いる部分(具体的には突出部31A,41A)と対向する部分にも開口(または切り欠き)を有している。
また、上記実施の形態およびその変形例では、発光装置1は、3つの発光素子10を備えていたが、4つ以上の発光素子10を備えていてもよいし、例えば、図23(A),(B)に示したように、1つまたは2つの発光素子10を備えていてもよい。
また、上記実施の形態およびその変形例では、発光装置1(または絶縁体20)が直方体形状となっている場合が例示されていたが、他の形状となっていてもよい。例えば、発光装置1(または絶縁体20)が、図24に示したように、三角形状となっていたり、図25に示したように、六角形状となっていたりしてもよい。また、上記実施の形態およびその変形例では、複数の発光素子10が一列に配置されている場合が例示されていたが、他の並びになっていてもよい。例えば、図24,図25に示したように、3つの発光素子10が三角形の3つの角に対応する位置にそれぞれ1つずつ配置されていてもよい。さらに、例えば、図24に示したように、3つの発光素子10が三角形の3つの角に対応する位置にそれぞれ1つずつ配置されている場合に、発光装置1(または絶縁体20)が、その三角形と相似する形状(つまり三角形状)となっていてもよい。また、例えば、図25に示したように、3つの発光素子10が三角形の3つの角に対応する位置にそれぞれ1つずつ配置されている場合に、発光装置1(または絶縁体20)が、その三角形とは異なる形状(例えば六角形状)となっていてもよい。
また、上記実施の形態およびその変形例では、上面と下面に1つずつ電極を有する発光素子10が用いられていたが、下面だけに電極を有する発光素子が用いられていてもよい。そのような発光素子としては、例えば、図28(A),(B)に記載されているような発光素子80が挙げられる。
また、上記実施の形態およびその変形例では、複数の発光素子10または複数の発光素子80が一列に配列されていたが、行列状に配列されていてもよい。図31(A),(B)は、発光装置1において、複数の発光素子80が行列状に配列された様子の一例を表したものである。図31(A)は、発光装置1の上面構成の一例を表したものであり、図31(B)は、発光装置1の下面構成の一例を表したものである。
[構成]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る表示装置2について説明する。表示装置2は、上記実施の形態およびその変形例に係る発光装置1を表示画素として備えたものである。図32は、表示装置2の概略構成の一例を斜視的に表したものである。表示装置2は、いわゆるLEDディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素としてLEDが用いられたものである。表示装置2は、例えば、図32に示したように、表示パネル210と、表示パネル210を駆動する駆動回路(図示せず)とを備えている。
表示パネル210は、実装基板210−1と、透明基板210−2とを互いに重ね合わせたものである。透明基板210−2の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域210Aを有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域210Bを有している。
実装基板210−1の表面のうち表示領域210Aに対応する領域には、例えば、図33に示したように、複数のデータ配線211が所定の方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板210−1の表面のうち表示領域210Aに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線212がデータ配線211と交差(例えば直交)する方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。データ配線211およびスキャン配線212は、例えば、Cu(銅)などの導電性材料からなる。
透明基板210−2は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板などからなる。透明基板210−2において、発光装置1側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示領域210Aとの対向領域全体に渡って設けられていてもよいし、表示画素213との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、発光素子10から発せられた光が当該粗面に入射したときに入射光を散乱させる程度に細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチングなどによって作製可能である。
駆動回路は、映像信号に基づいて複数の表示画素213を駆動するものである。駆動回路は、例えば、表示画素213に接続されたデータ配線211を駆動するデータドライバと、表示画素213に接続されたスキャン配線212を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。駆動回路は、例えば、実装基板210−1上に実装されていてもよいし、表示パネル210とは別体で設けられ、かつ配線(図示せず)を介して実装基板210−1と接続されていてもよい。
次に、表示パネル210の製造方法の一例について説明する。
本実施の形態では、発光装置1が駆動回路によって、単純マトリクス配置されたデータ配線211およびスキャン配線212を介して駆動(単純マトリクス駆動)される。これにより、データ配線211とスキャン配線212との交差部分近傍に設けられた発光装置1に順次、電流が供給され、表示領域210Aに画像が表示される。
第2の実施の形態では、発光装置1は3つの発光素子10を含んでいたが、3つ未満の発光素子10を含んでいてもよいし、4つ以上の発光素子10を含んでいてもよい。例えば、図35に示したように、発光装置1が1つの発光素子10だけを含んでいてもよい。
[構成]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る照明装置3について説明する。照明装置3は、上記実施の形態およびその変形例に係る発光装置1を光源として備えたものである。図38は、照明装置3の概略構成の一例を斜視的に表したものである。照明装置3は、いわゆるLED照明と呼ばれるものであり、光源としてLEDが用いられたものである。この照明装置3は、例えば、図38に示したように、照明パネル310と、照明パネル310を駆動する駆動回路(図示せず)とを備えている。
照明パネル310は、実装基板330−1と、透明基板330−2とを互いに重ね合わせたものである。透明基板330−2の表面が、照明光が出力される面となっており、中央部分に照明領域310Aを有している。
駆動回路は、複数の照明画素214を駆動するものである。駆動回路は、例えば、照明画素214に接続されたデータ配線211を駆動するデータドライバと、照明画素214に接続されたスキャン配線212を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。駆動回路は、例えば、実装基板330−1上に実装されていてもよいし、照明パネル310とは別体で設けられていてもよい。
次に、照明パネル310の製造方法の一例について説明する。
本実施の形態では、発光装置1が駆動回路によって、単純マトリクス配置されたデータ配線211およびスキャン配線212によって駆動される。これにより、データ配線211とスキャン配線212との交差部分近傍に設けられた発光装置1に電流が供給され、照明領域310Aから照明光が出力される。
Claims (13)
- 複数の電極を有する1または複数の発光素子と、
前記発光素子を、少なくとも当該発光素子の側面側から囲むチップ状の絶縁体と、
各電極に1つずつ電気的に接続され、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出する突出部を有する複数の端子電極と
を備え、
各端子電極は、前記突出部において互いに面接触する板状の第1端子電極および第2端子電極からなり、
前記第1端子電極は、前記絶縁体の上面および側面に沿って延在するか、または前記絶縁体の内部を延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記第2端子電極は、前記絶縁体の下面に沿って延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記発光素子は、第1導電型層、活性層および第2導電型層をこの順に含む積層構造を有し、さらに、前記複数の電極として、前記発光素子の上面側に形成されるとともに前記第2導電型層と電気的に接続された第1電極と、前記発光素子の下面側に形成されるとともに前記第1導電型層と電気的に接続された第2電極とを有し、
各端子電極のうち一部の端子電極は、前記第1電極と電気的に接続され、
各端子電極のうち残りの端子電極は、前記第2電極と電気的に接続されている
発光装置。 - 各端子電極のうち前記第1電極と電気的に接続された端子電極の突出部が、前記絶縁体の特定の辺に配置され、
各端子電極のうち前記第2電極と電気的に接続された端子電極の突出部が、前記絶縁体の辺のうち前記特定の辺以外の辺に配置されている
請求項1に記載の発光装置。 - 当該発光装置は、複数の発光素子を備え、
各発光素子は、一列に配置されており、
前記絶縁体は、前記発光素子の配列方向に延在する帯状の形状となっており、
各突出部が、前記絶縁体の長辺に配置されている
請求項1に記載の発光装置。 - 各突出部は、1つの発光素子を間にして互いに対向する位置に配置されている
請求項3に記載の発光装置。 - 前記絶縁体は、各突出部に対応して切り欠きを有する
請求項3に記載の発光装置。 - 当該発光装置のアスペクト比(当該発光装置の厚さの最大値/当該発光装置の幅の最小値)は、1以下となっている
請求項5に記載の発光装置。 - 前記絶縁体は、各発光素子の上面のうち少なくとも外縁と、各発光素子の側面とを覆っており、各発光素子の上面と対向する部分から各発光素子の周縁に向かって負方向に傾斜する傾斜面を有する
請求項1に記載の発光装置。 - 前記発光素子は、当該発光素子の側面に、当該発光素子の断面が逆台形状となるような傾斜面を有する
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1電極および前記第2電極は、金属により構成されている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第2電極と前記第2端子電極との間に、前記第2電極および前記第2端子電極を互いに電気的に接続すると共に前記活性層から発せられた光を前記第2導電型層側に反射する金属部を備えた
請求項9に記載の発光装置。 - 前記第1端子電極は、前記絶縁体の上面および側面に沿って延在しており、かつ、前記絶縁体の上面と対向する部分にバンプを有する
請求項1に記載の発光装置。 - 基板上に実装された複数の発光装置を備え、
各発光装置は、
複数の電極を有する1または複数の発光素子と、
前記発光素子を、少なくとも当該発光素子の側面側から囲むチップ状の絶縁体と、
各電極に1つずつ電気的に接続され、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出する突出部を有する複数の端子電極と
を有し、
各端子電極は、前記突出部において互いに面接触する板状の第1端子電極および第2端子電極からなり、
前記第1端子電極は、前記絶縁体の上面および側面に沿って延在するか、または前記絶縁体の内部を延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記第2端子電極は、前記絶縁体の下面に沿って延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記発光素子は、第1導電型層、活性層および第2導電型層をこの順に含む積層構造を有し、さらに、前記複数の電極として、前記発光素子の上面側に形成されるとともに前記第2導電型層と電気的に接続された第1電極と、前記発光素子の下面側に形成されるとともに前記第1導電型層と電気的に接続された第2電極とを有し、
各端子電極のうち一部の端子電極は、前記第1電極と電気的に接続され、
各端子電極のうち残りの端子電極は、前記第2電極と電気的に接続され、
各突出部が、配線層を介して前記基板と電気的に接続されている
照明装置。 - 複数の画素を有する表示パネルと、
映像信号に基づいて前記複数の画素を駆動する駆動回路と
を備え、
前記表示パネルに含まれる複数の画素は、基板上に実装された複数の発光装置からなり、
各発光装置は、
複数の電極を有する1または複数の発光素子と、
前記発光素子を、少なくとも当該発光素子の側面側から囲むチップ状の絶縁体と、
各電極に1つずつ電気的に接続され、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出する突出部を有する複数の端子電極と
を有し、
各端子電極は、前記突出部において互いに面接触する板状の第1端子電極および第2端子電極からなり、
前記第1端子電極は、前記絶縁体の上面および側面に沿って延在するか、または前記絶縁体の内部を延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記第2端子電極は、前記絶縁体の下面に沿って延在し、かつ前記絶縁体の周縁において前記絶縁体から遠ざかる方向に突出して形成されており、
前記発光素子は、第1導電型層、活性層および第2導電型層をこの順に含む積層構造を有し、さらに、前記複数の電極として、前記発光素子の上面側に形成されるとともに前記第2導電型層と電気的に接続された第1電極と、前記発光素子の下面側に形成されるとともに前記第1導電型層と電気的に接続された第2電極とを有し、
各端子電極のうち一部の端子電極は、前記第1電極と電気的に接続され、
各端子電極のうち残りの端子電極は、前記第2電極と電気的に接続され、
各突出部が、配線層を介して前記基板と電気的に接続されている
表示装置。
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