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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-16
(45)【発行日】2023-10-24
(54)【発明の名称】マイクロLED表示装置
(51)【国際特許分類】
   G09F 9/30 20060101AFI20231017BHJP
   G09F 9/33 20060101ALI20231017BHJP
   H01L 33/62 20100101ALI20231017BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20231017BHJP
   H05K 3/34 20060101ALI20231017BHJP
【FI】
G09F9/30 330
G09F9/33
H01L33/62
H01L33/00 L
H05K3/34 512C
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2020170084
(22)【出願日】2020-10-07
(65)【公開番号】P2022061868
(43)【公開日】2022-04-19
【審査請求日】2023-01-10
(73)【特許権者】
【識別番号】501426046
【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】安達 勲
(72)【発明者】
【氏名】奥野 晴美
(72)【発明者】
【氏名】太田 貴之
【審査官】小野 博之
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-198145(JP,A)
【文献】特開2012-175066(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2020/0194515(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2017/0186740(US,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2020-0082629(KR,A)
【文献】韓国公開特許第10-2017-0031969(KR,A)
【文献】中国特許出願公開第111627953(CN,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09F 9/00-9/46
H01L 33/00-33/64
H05K 3/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向に延在する配線と該第1方向に交差する第2方向に延在する配線とが設けられた配線基板に複数のLED素子が実装されたマイクロLED表示装置であって、
前記第1方向に延在する配線に接続する端子の各々が、
第1領域と、
前記第1領域と間隔を空けて設けられた第2領域と、を備え、
前記第2方向に延在する配線が、前記第1領域と前記第2領域との間を通り、
前記第1方向に延在する配線に接続する端子及び前記第2方向に延在する配線に接続する端子の各々には、自己凝集半田によりLED素子の電極が接合されるマイクロLED表示装置。
【請求項2】
前記第2方向に延在する配線は、前記第1領域と前記第2領域との間では少なくとも上面の全部が難半田性材料により形成されている請求項1に記載のマイクロLED表示装置。
【請求項3】
前記第2方向に延在する配線は、銅と、前記難半田性材料と、により形成され、
前記難半田性材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン又はITOである請求項2に記載のマイクロLED表示装置。
【請求項4】
前記第1方向に延在する配線に接続する端子と前記第2方向に延在する配線に接続する端子との間には絶縁性の隔壁が設けられている請求項1から3のいずれか一項に記載のマイクロLED表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロLED(Light Emitting Diode)表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、マイクロLEDディスプレイと呼ばれる、マトリクス状に配置されたLED素子の発光を制御することで映像を表示するマイクロLED表示装置が注目されている。
このようなマイクロLED表示装置は、例えば、配線基板に設けられた、第1方向に延在する複数の縦配線と第2方向に延在する複数の横配線とで区画される画素領域にLED素子を自己凝集半田(SAP:self-assembly anisotropic conductive paste)により実装することで高精細化が実現される。
従来のマイクロLED表示装置では、縦配線と横配線とが短絡しないように、縦配線と横配線との配線交差部に絶縁層が設けられ、該配線交差部においていずれかの配線をブリッジ接続する構造としている。
【0003】
例えば、特許文献1の図12には、タッチ駆動電極110T上に絶縁膜110Iを配置し、絶縁膜110I上にブリッジ110Bを配置するブリッジ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第2020/194515号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の技術では、配線交差部に絶縁層を形成し、該交差部においていずれかの配線をブリッジさせる構造を形成するために工程数及びフォトマスク数が増加する。
【0006】
本発明は、上記に鑑み、従来よりもマイクロLED表示装置の配線基板の作製工程を簡略にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、第1方向に延在する配線と該第1方向に交差する第2方向に延在する配線とが設けられた配線基板に複数のLED素子が実装されたマイクロLED表示装置であって、前記第1方向に延在する配線に接続する端子の各々が、第1領域と、前記第1領域と間隔を空けて設けられた第2領域と、を備え、前記第2方向に延在する配線が、前記第1領域と前記第2領域との間を通り、前記第1方向に延在する配線に接続する端子及び前記第2方向に延在する配線に接続する端子の各々には、自己凝集半田によりLED素子の電極が接合されるマイクロLED表示装置である。
【0008】
上記構成のマイクロLED表示装置において、前記第2方向に延在する配線は、前記第1領域と前記第2領域との間では少なくとも上面の全部が難半田性材料により形成されていることが好ましい。
【0009】
上記構成のマイクロLED表示装置において、前記第2方向に延在する配線は、銅と、前記難半田性材料と、により形成され、前記難半田性材料は、アルミニウム、チタン、モリブデン又はITO(Indium Tin Oxide)とするとよい。
【0010】
上記構成のマイクロLED表示装置において、前記第1方向に延在する配線に接続する端子と前記第2方向に延在する配線に接続する端子との間には絶縁性の隔壁が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、従来よりもマイクロLED表示装置の配線基板の作製工程を簡略にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は、実施形態1に係るマイクロLED表示装置の配線基板のブロック図である。
図2図2は、図1に示すマトリクス部のLED素子実装前における概略構成を示す上面図である。
図3図3は、実施形態1におけるLED素子実装前のサブ画素の構成を示す上面図である。
図4A図4Aは、図3のA1-A1’におけるLED素子実装後の断面図である。
図4B図4Bは、図3のA2-A2’におけるLED素子実装後の断面図である。
図5A図5Aは、図3のB1-B1’におけるLED素子実装後の断面図である。
図5B図5Bは、図3のB2-B2’におけるLED素子実装後の断面図である。
図6図6は、実施形態1におけるLED素子実装前のサブ画素の構成を示す他の例の上面図である。
図7図7は、図6のA-A’におけるLED素子実装後の断面図である。
図8図8は、図6のB-B’におけるLED素子実装後の断面図である。
図9図9は、実施形態2におけるLED素子実装前のサブ画素の構成を示す上面図である。
図10図10は、図9のA-A’におけるLED素子実装後の断面図である。
図11図11は、図9のB-B’におけるLED素子実装後の断面図である。
図12図12は、実施形態2におけるLED素子実装前のサブ画素の構成を示す他の例の上面図である。
図13図13は、図12のA-A’におけるLED素子実装後の断面図である。
図14図14は、図12のB-B’におけるLED素子実装後の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
【0014】
<実施形態>
図1は、本実施形態に係るマイクロLED表示装置1の配線基板10のブロック図である。
図1に示す配線基板10は、制御部11と、駆動部12と、駆動部13と、マトリクス部100と、を備える。
制御部11は、タイミングコントローラーを含み、タイミング同期信号及びデータ電流に基づいて、駆動部12及び駆動部13に各々制御信号を出力する。
駆動部12は、第2方向(以下、X方向とする)に延在する複数の配線を介してマトリクス部100に接続され、制御部11からの制御信号に基づいて、当該複数の配線に駆動信号を出力する。
駆動部13は、第2方向に交差する第1方向(以下、Y方向とする)に延在する複数の配線を介してマトリクス部100に接続され、制御部11からの制御信号に基づいて、当該複数の配線に駆動信号を出力する。
なお、制御部11、駆動部12及び駆動部13は、配線基板10の外部に設けられていてもよい。
【0015】
図2は、図1に示すマトリクス部100のLED素子実装前における概略構成を示す上面図である。
図2に示すマトリクス部100は、X方向に延在する配線101と、Y方向に延在する配線102と、マトリクス状に配列されたサブ画素110と、を備える。
X方向に延在する配線101は、図1に示す駆動部12に接続されている。
Y方向に延在する配線102は、図1に示す駆動部13に接続されている。
【0016】
図3は、本実施形態におけるLED素子実装前のサブ画素110の構成を示す上面図である。
図3に示すサブ画素110には、X方向に延在する配線101に接続するX方向端子111と、Y方向に延在する配線102に接続するY方向端子112と、X方向端子111とY方向端子112との間に配された隔壁113と、が設けられている。
【0017】
X方向端子111は、X方向に延在する配線101が拡大することにより形成されている。
Y方向端子112は、第1の領域112aと、第1の領域112aと間隔を空けて設けられた第2の領域112bと、を備える。
すなわち、Y方向端子112は、Y方向に交差する方向で分断されている。
X方向に延在する配線101は、Y方向端子112における第1の領域112aと第2の領域112bとの間を通ることで、X方向に連続的に設けられている。
【0018】
隔壁113は、LED素子実装時にX方向端子111とY方向端子112との間が短絡することを防止するために設けられた絶縁物である。
隔壁113は、無機材料又は有機材料により形成することができる。
無機材料としては、酸化シリコンを例示することができる。
有機材料としては、感光性のアクリル樹脂を例示することができる。
【0019】
なお、X方向に延在する配線101は、第1の領域112aと第2の領域112bの間に難半田性配線101aを含む。
難半田性配線101aは、X方向に延在する配線101の一部を形成し、少なくとも上面の全部が難半田付性材料で形成された配線である。
例えば、X方向に延在する配線101は銅により形成され、難半田性配線101aはアルミニウム、チタン、モリブデン又はITOにより形成される。
なお、Y方向に延在する配線102は、X方向に延在する配線101の難半田性配線101a以外の部分と同様に、銅により形成することができる。
【0020】
このようなマトリクス部100を含む配線基板は、絶縁性基板上に導電性材料膜を形成してパターン形成することで配線101及び配線102を形成し、その後、難半田性材料膜を形成してパターン形成することで難半田性配線101aを形成し、その後、絶縁性材料膜を形成してパターン形成することで隔壁113を形成することによって作製される。
このようにして作製したマトリクス部100を含む配線基板にLED素子200が実装される。
【0021】
図4Aは、図3のA1-A1’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図4Bは、図3のA2-A2’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図5Aは、図3のB1-B1’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図5Bは、図3のB2-B2’におけるLED素子200実装後の断面図である。
LED素子200は、互いに絶縁された第1のLED電極201及び第2のLED電極202を備える。
第1のLED電極201は、第1の接合部211を介してX方向端子111に接続されている。
第2のLED電極202は、第2の接合部212aを介してY方向端子112の第1の領域112aに接続され、第2の接合部212bを介してY方向端子112の第2の領域112bに接続されている。
すなわち、Y方向に延在する配線102は、第1の領域112aと第2の領域112bの間において、第2のLED電極202、第2の接合部212a及び第2の接合部212bによって、ブリッジ接続されている。
【0022】
第1の接合部211、第2の接合部212a及び第2の接合部212bは、自己凝集半田によって形成する。
第1の接合部211、第2の接合部212a及び第2の接合部212bは、熱硬化性樹脂中に、銅又はスズ等を含む半田合金材料からなる複数の半田粒子を均一に分散させたペースト状の材料をX方向端子111及びY方向端子112に塗布し、ペースト状の材料に第1のLED電極201及び第2のLED電極202を重ねることにより形成される。
ここで、複数の半田粒子を含むペースト状の材料の塗布は、スクリーン印刷法により行ってもよいし、メッシュマスクを用いた印刷法により行ってもよいし、インクジェット法により行ってもよい。
【0023】
そして、半田粒子を含むペースト状の材料が塗布されたX方向端子111及びY方向端子112には、所定の精度で位置合わせされた第1のLED電極201及び第2のLED電極202を含むLED素子200が密着される。
ここでは、異方性導電膜による接合法と同様の熱圧着装置が用いられ、サブ画素110とLED素子200とが互いに接近する方向に、所定の温度及び時間で加圧される。
ここで、加熱とともに加圧する場合には、加圧は、例えば150℃まで加熱して150℃で15分間行う。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱前に加圧してもよい。
このように加熱して加圧されると、熱硬化性樹脂及び複数の半田粒子は溶融し、溶融した複数の半田粒子は凝集しつつ、X方向端子111及び第1のLED電極201、並びにY方向端子112及び第2のLED電極202に引き寄せられていく。
そして、最終的には、自己凝集して金属結合した半田によって、X方向端子111と第1のLED電極201との間には第1の接合部211が形成され、Y方向端子112と第2のLED電極202との間には第2の接合部212a及び第2の接合部212bが形成される。
また、配線基板10とLED素子200との間には溶融した熱硬化性樹脂が集まり、配線基板10とLED素子200とが熱圧着により接着されて放冷される。
【0024】
このようにして、X方向端子111と第1のLED電極201とが、第1の接合部211によって選択的に金属結合されることで電気的に接続され、Y方向端子112と第2のLED電極202とが、第2の接合部212a,212bによって選択的に金属結合されることで電気的に接続される。
また、配線基板10とLED素子200とは、X方向端子111と第1の接合部211との間の金属結合と、第1のLED電極201と第1の接合部211との間の金属結合と、Y方向端子112と第2の接合部212a,212bとの間の金属結合と、第2のLED電極202と第2の接合部212a,212bとの間の金属結合と、熱硬化性樹脂による接着と、により、機械的に接合される。
このように、自己凝集半田を用いることで、接合を高精度に行うことができるため、高精細なマイクロLED表示装置を実現することができ、実装工程を簡略化することができる。
【0025】
なお、このような自己凝集半田としては、例えば、商品名「リフロー実装異方性導電ペーストエポウェル APシリーズ」(積水化学工業株式会社製)又は商品名「Low-Temperature-Curable conductive」(日立化成株式会社製)等を用いることができる。
【0026】
なお、本実施形態において、難半田性配線101a上にも隔壁114が設けられていてもよい。
図6は、本実施形態におけるLED素子実装前のサブ画素110Aの構成を示す他の例の上面図である。
図6に示すサブ画素110Aは、図3に示すサブ画素110に対して、難半田性配線101a上に隔壁114が設けられた点が異なり、その他の構成は図3に示すサブ画素110と同じである。
【0027】
図7は、図6のA-A’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図8は、図6のB-B’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図7,8に示すように、第1の領域112aと第2の領域112bとの間に設けられた隔壁114によれば、第2の接合部212aと第2の接合部212bとの間の短絡を防止することができる。
【0028】
隔壁114は、隔壁113と同一材料で同一工程により形成すればよい。
なお、隔壁114は、隔壁113に連続して上面においてT字状又は十字形状となるように設けられていてもよい。
【0029】
なお、上述の説明において、第1の接合部211及び第2の接合部212a,212bは、自己凝集半田によって形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
配線基板とLED素子との接合は、自己凝集半田ではない半田により行ってもよい。
ただし、配線基板とLED素子との接合を自己凝集半田ではない半田により行う場合には、上述の隔壁114を設ける。
【0030】
なお、上述の説明におけるX方向端子111とY方向端子112との間に配された隔壁113は、第1の接合部211と第2の接合部212a及び第2の接合部212bの双方との間の絶縁性を確保することができるのであれば、設けられていなくてもよい。
【0031】
なお、上述の説明では、配線基板上にマトリクス状に配される素子としてLED素子を例示して本実施形態に係るマイクロLED表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
ミニLED表示装置も本発明に含まれる。
また、配線基板上にLED素子以外の素子がマトリクス状に配されるその他の装置も本発明に含まれる。
【0032】
なお、上述の説明では、隔壁113は、上面図においてY方向に延在した形状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、隔壁113の上面形状は特定のものに限定されるものではない。
【0033】
以上説明したように、本実施形態によれば、実装される素子の電極によりブリッジ接続を行うことで、ブリッジ接続を形成するための工程を省略することが可能となり、マトリクス状に素子が配置される配線基板の縦横の配線の短絡を防止可能な構造を簡略な作製工程で実現することができる。
【0034】
(実施形態2)
実施形態1では、配線の一部を難半田性配線により形成した形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態では、難半田性配線を用いない例について説明する。
【0035】
図9は、本実施形態におけるLED素子実装前のサブ画素110Bの構成を示す上面図である。
図9に示すサブ画素110Bは、配線101に代えて難半田性配線101aを含まない配線101Aが用いられ、サブ画素110において難半田性配線101aが配置される部分の配線101A上に配線101Aを覆う絶縁物115が設けられている点が図3に示すサブ画素110と異なり、その他の構成は図3に示すサブ画素110と同じである。
【0036】
図10は、図9のA-A’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図11は、図9のB-B’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図10,11に示すように、配線101A上の第1の領域112aと第2の領域112bとの間に設けられた絶縁物115によれば、配線101Aへの半田の付着を防止することができるとともに、第2の接合部212aと第2の接合部212bとの間の短絡を防止することができる。
【0037】
絶縁物115は、実施形態1の隔壁113及び隔壁114と同様に形成すればよい。
ただし、絶縁物115は、配線101Aへの半田の付着を防止するために、配線101AよりもY方向の幅を広くすることで、第1の領域112aと第2の領域112bとの間における配線101Aの全面を覆うように形成される。
【0038】
図12は、本実施形態におけるLED素子実装前のサブ画素110Cの構成を示す他の例の上面図である。
図12に示すサブ画素110Cは、絶縁物115に代えて、配線101Aを覆う絶縁物116が設けられた点が異なり、その他の構成は図10に示すサブ画素110Bと同じである。
【0039】
図13は、図12のA-A’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図14は、図12のB-B’におけるLED素子200実装後の断面図である。
図13,14に示すように、第1の領域112aと第2の領域112bとの間及びX方向端子111とY方向端子112との間に設けられた上面において十字形状の絶縁物116によれば、第2の接合部212aと第2の接合部212bとの間の短絡を防止することができるのみならず、実施形態1の隔壁113と同様に、第1の接合部211と第2の接合部212a又は第1の接合部211と第2の接合部212bとの間の短絡を防止することができる。
【0040】
絶縁物116は、実施形態1の隔壁113及び隔壁114と同様に形成すればよい。
また、絶縁物116の形状はX方向における短絡とY方向における短絡の双方を防止することができれば、図示する形状に限定されるものではない。
【0041】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、上述の構成に対して、構成要素の付加、削除又は転換を行った様々な変形例も含むものとする。
【符号の説明】
【0042】
10 配線基板
11 制御部
12,13 駆動部
100 マトリクス部
101,101A,102 配線
101a 難半田性配線
110,110A,110B,110C サブ画素
111 X方向端子
112 Y方向端子
112a 第1の領域
112b 第2の領域
113,114 隔壁
115,116 絶縁物
200 LED素子
201 第1のLED電極
202 第2のLED電極
211 第1の接合部
212a,212b 第2の接合部
図1
図2
図3
図4A
図4B
図5A
図5B
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14