(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、駆動信号により駆動されて光を放射する複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、
前記各発光素子上にそれぞれ位置決めされて形成された柱状の複数の第１のレンズ支柱と、前記各第１のレンズ支柱上にそれぞれ形成された２つ以上の第２のレンズ支柱と、前記各第１のレンズ支柱及び前記各第２のレンズ支柱を覆って頂部が２つ以上の曲面により形成された複数のレンズ部と、を有し、前記各発光素子から放射された前記光を前記各頂部によりそれぞれ収束するレンズアレイと、
前記基板上に設けられ、前記各発光素子を選択的に駆動する駆動回路と、
を備えたことを特徴とするディスプレイモジュール。
【請求項２】
複数の発光素子が配列された発光素子アレイを基板上に形成する工程と、
前記各発光素子上に、柱状の第１のレンズ支柱をそれぞれ形成する工程と、
前記第１のレンズ支柱及び前記基板上に、レンズ支柱材料を被着する工程と、
前記レンズ支柱材料に対し、フォトリソグラフィによるパターニング処理を施し、前記各第１のレンズ支柱上にそれぞれ複数の第２のレンズ支柱を形成する工程と、
前記複数の第２のレンズ支柱及び前記基板上に、レンズ部材料を被着する工程と、
前記レンズ部材料に熱処理を施し、前記レンズ部材料のみを軟化させて、前記各第１のレンズ支柱及び前記各第２のレンズ支柱の間を埋めることによって、前記各第２のレンズ支柱の頂部に曲面レンズをそれぞれ形成する工程と、
前記各曲面レンズに対し、フォトリソグラフィによるパターニング処理を施し、重合体レンズをそれぞれ形成する工程と、
前記各発光素子を駆動する駆動回路を、前記基板上に固定する工程と、
を有することを特徴とするディスプレイモジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のディスプレイモジュールを備え、前記レンズアレイからの出射光を表示することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１記載のディスプレイモジュールと、
前記レンズアレイからの出射光を所定箇所へ投影して表示させる光学系と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記所定箇所には、スクリーン、又はハーフミラーが設けられていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記所定箇所には、ホログラム光学素子が設けられていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイモジュール（以下、「ＤＭ」という。）及びその製造方法とＤＭを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自己発光素子として、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）、有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）、無機ＥＬ素子等があり、非自己発光型素子として、液晶等がある。
【０００３】
複数の自己発光素子が２次元マトリクス状に配置された自己発光素子アレイによる表示装置は、ライトバルブ式（例えば、液晶等）と比較して光損失が少ないために効率が高い。直視型の表示装置においては、バックライトを使用しないために軽量化や薄型化が可能である。又、ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」という。）、プロジェクタ、リアプロジェクション等の投射型表示装置において、液晶等の非自己発光型素子を映像素子に使用する場合は、光源が必要であるが、自己発光型の場合では映像素子自体が光源となるので、光源及び光学系を必要としない。従って、装置の小型化が可能となる。
【０００４】
例えば、表示倍率５倍のＨＵＤで発光素子アレイを用いる場合、発光素子の配光特性のうち光軸方向からの角度１０°〜２０°が利用可能角度であるのに対して、平面に配列された発光素子アレイの配光特性は、基本的にはランバーシアン分布である。この場合の光利用効率は、３％〜５％程度と極めて低いという問題がある。
【０００５】
光利用効率を高めるためには、発光素子アレイ上にマイクロレンズアレイを形成することで、配光特性の広がり角を狭め、ＨＵＤの利用可能角度に入射する光を増やそうとすることが考えられる。更に、発光素子アレイ上にオンチップマイクロレンズアレイを形成するため、ボンディングパッド上はレンズ材料を除去する必要がある。
【０００６】
発光素子アレイ上のオンチップマイクロレンズアレイの作成方法としては、例えば、下記の特許文献１に記載されているガラス成形型を利用して成形を行い、露光及び現像によりパターンニングを行う方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３２７１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の特許文献１に記載されたガラス成形型を用いてマイクロレンズアレイを形成し、このマイクロレンズアレイを自己発光素子アレイ上に転写してＤＭを製造する場合、転写時における自己発光素子アレイとマイクロレンズアレイとの位置合わせ精度を高くすることが難しい。その他、ガラス成形型の剥離性や、マイクロレンズアレイにおける光軸方向のギャップを確保するためにスペーサを形成しなければならないので、製造工程数が多くなるといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のうちの第１の発明のＤＭは、基板上に形成され、駆動信号により駆動されて光を放射する複数の発光素子が配列された発光素子アレイと、レンズアレイと、駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記レンズアレイは、各発光素子上にそれぞれ位置決めされて形成された柱状の複数の第１のレンズ支柱と、前記各第１のレンズ支柱上にそれぞれ形成された２つ以上の第２のレンズ支柱と、前記各第１のレンズ支柱及び前記各第２のレンズ支柱を覆って頂部が２つ以上の曲面により形成された複数のレンズ部とを有し、前記各発光素子から放射された前記光を前記各頂部によりそれぞれ収束するものである。又、前記駆動回路は、前記基板上に設けられ、前記各発光素子を選択的に駆動する回路である。
【００１４】
第２の発明のＤＭの製造方法は、複数の発光素子が配列された発光素子アレイを基板上に形成する工程と、前記各発光素子上に、柱状の第１のレンズ支柱をそれぞれ形成する工程と、前記第１のレンズ支柱及び前記基板上に、レンズ支柱材料を被着する工程と、前記レンズ支柱材料に対し、フォトリソグラフィによるパターニング処理を施し、前記各第１のレンズ支柱上にそれぞれ複数の第２のレンズ支柱を形成する工程と、前記複数の第２のレンズ支柱及び前記基板上に、レンズ部材料を被着する工程と、前記レンズ部材料に熱処理を施し、前記レンズ部材料のみを軟化させて、前記各第１のレンズ支柱及び前記各第２のレンズ支柱の間を埋めることによって、前記各第２のレンズ支柱の頂部に曲面レンズをそれぞれ形成する工程と、前記各曲面レンズに対し、フォトリソグラフィによるパターニング処理を施し、重合体レンズをそれぞれ形成する工程と、前記各発光素子を駆動する駆動回路を、前記基板上に固定する工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明の表示装置は、前記第１又は第２の発明のＤＭを備え、前記レンズアレイからの出射光を表示することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明の表示装置は、前記第１又は第２の発明のＤＭと、前記レンズアレイからの出射光を所定箇所へ投影して表示させる光学系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明のＤＭ、及び第２の発明のＤＭの製造方法によれば、発光素子上に第１のレンズ支柱を形成し、更に、第１のレンズ支柱上に２つ以上の第２のレンズ支柱を形成し、この第１及び第２のレンズ支柱をレンズ部で覆ってレンズアレイを形成しているので、特別な装置を必要としない簡単な方法を用いてレンズアレイを形成することができる。更に、レンズアレイが、２つ以上の頂部を有する曲面により形成された複数のレンズ部を有するので、発光素子の光軸とレンズアレイにおけるレンズの光軸とを任意に調整でき、ＤＭの光利用効率を高めることができる。
【００１９】
第３及び第４の発明の表示装置によれば、光利用効率の良いＤＭを用いているので、光利用効率の良い表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１−１】図１−１は本発明の実施例１における図２中のＤＭの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図１−２】図１−２は本発明の実施例１における図２中のＤＭの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１におけるＤＭの全体を示す斜視図である。
【図３】図３は図２中のＤＭの等価回路を示す回路図である。
【図４】図４は本発明の実施例１における発光素子アレイチップを示す拡大平面図である。
【図５】図５は図４中の１画素の構造を示すＩ１−Ｉ２線拡大断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例２における発光素子アレイチップを示す拡大平面図である。
【図７】図７は図６中の１画素の構造を示すＩ３−Ｉ４線拡大断面図である。
【図８−１】図８−１は本発明の実施例２における図２中のＤＭの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図８−２】図８−２は本発明の実施例２における図２中のＤＭの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図９】図９は本発明の実施例２の変形例を示す発光素子アレイチップの拡大平面図である。
【図１０】図１０は図９中の１画素の構造を示す拡大平面図である。
【図１１】図１１は図１０中の１画素の構造を示すＩ５−Ｉ６線拡大断面図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例２の他の変形例を示す発光素子アレイチップの拡大平面図である。
【図１３】図１３は図１２中のＩ７−Ｉ８線拡大断面図及びＩ９−Ｉ１０線拡大断面図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例３における投射型表示装置を示す概略の構成図である。
【図１５】図１５は本発明の実施例４における前面投射型表示装置を示す概略の構成図である。
【図１６】図１６は本発明の実施例５における背面投射表示装置を示す概略の構成図である。
【図１７】図１７は本発明の実施例６における表示装置を示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２２】
（実施例１のＤＭの構成）
図２は、本発明の実施例１におけるＤＭ１０の全体を示す外観の斜視図である。
【００２３】
ＤＭ１０は、基板１１を有している。基板１１は、例えば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＺｎＯ等の半導体基板、ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミック基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、Ｃｕ，Ａｌ等の金属基板、プラスチック基板等で構成されている。基板１１の表面には、図示しない配線パターン及びＬＥＤマイクロディスプレイ（以下、「ＬＭＤ」という。）１２が形成されている。ＬＭＤは、複数の薄膜半導体発光素子（例えば、「ＬＥＤ」）等により構成されている。更に、個々の薄膜半導体発光素子上には、図示しないマイクロレンズが形成されており、これらの複数のマイクロレンズにより、マイクロレンズアレイが構成されている。基板１１が導電性材料の場合、基板表面と配線パターンとの間及び基板表面と複数の薄膜半導体発光素子との間には、絶縁層が形成されている。
【００２４】
基板１１上には、ＬＭＤ１２を駆動するための駆動回路１３と、フラット型フレキシブルケーブル１４とが固定されている。ＬＭＤ１２と駆動回路１３とは、図示しない配線パターンにより相互に接続されている。駆動回路１３の基板１１側には、バンプ形成された端子があり、例えばフェイスダウンで異方性導電樹脂（ＡＣＦ）を用いて圧着することで、基板１１上に形成された図示しない配線パターンと電気的に接続される。
【００２５】
フラット型フレキシブルケーブル１４と駆動回路１３とは、基板１１上に形成された図示しない配線パターンにより相互に接続されている。フラット型フレキシブルケーブル１４と配線パターンとは、例えば、異方性導電樹脂（ＡＣＦ）を用いて圧着することにより、電気的に接続されている。
【００２６】
基板１１の裏側には、図示しないヒートシンクや金属筐体が取り付けられている。基板１１の裏側とヒートシンクや金属筐体との間には、図示しない絶縁性の放熱シートが設けられ、ＬＭＤ１２や駆動回路１３からの熱を効率よく放熱するようになっている。
【００２７】
ＤＭ１０内の駆動回路１３は、フラット型フレキシブルケーブル１４を介して、図示しない外部の制御回路と電気的に接続されている。フラット型フレキシブルケーブル１４は、ＤＭ１０内の駆動回路１３と図示しない外部の制御回路とを接続する代表例にすぎず、ＤＭ１０内の駆動回路１３と図示しない外部の制御回路との接続は、フラット型フレキシブルケーブル１４に限定されるものではない。
【００２８】
（ＤＭの等価回路）
図３は、図２中のＤＭ１０の等価回路を示す回路図である。
【００２９】
ＤＭ１０は、パッシブ型ｍ行ｋ列ＬＥＤドットマトリックスにより構成されたＬＭＤ１２と、駆動回路１３とを備えている。駆動回路１３は、表示制御手段１３ａと、アノードドライバ１３ｂと、カソードドライバ１３ｃと、カソードドライバ３３２ｄとを有している。表示制御手段１３ａ、アノードドライバ１３ｂ、及びカソードドライバ１３ｃ，１３ｄは、一体化されていることが望ましい。
【００３０】
ＬＭＤ１２は、パッシブ型ｍ行ｋ列ＬＥＤドットマトリックスにより構成されている。ＬＭＤ１２において、列方向には、ｋ本のアノード配線３２が並列に配置され、これらと交差する方向には、ｍ本のカソード配線３３が並列に配置されている。
【００３１】
ｋ本のアノード配線３２とｍ本のカソード配線３３との交差箇所に、ｍ×ｋ個のＬＥＤ３１（１，１）〜（ｍ，ｋ）が接続されている。なお、ＬＥＤ３１に付された添え字（ｍ，ｋ）は、行方向のｍ番目、列方向のｋ番目のＬＥＤ３１を表している。
【００３２】
これらのｋ本のアノード配線３２は、アノードドライバ１３ｂに接続されている。ｍ本のカソード配線３３は、隣接したカソード配線３３とは異なるカソード接続配線３３ａ，３３ｂに接続されている。奇数番目のカソード配線３３は、ｍ／２本のカソード配線３３ａを介して、カソードドライバ１３ｃと接続されている。又、偶数番目のカソード配線３３は、ｍ／２本のカソード配線３３ｂを介して、カソードドライバ１３ｄと接続されている。
【００３３】
表示制御手段１３ａは、図示しない外部の制御回路等から与えられる表示データ等を解析し、その表示データをＬＭＤ１２上の所定の位置に表示させるためのマトリックスデータに変換する。すなわち、表示する画像データが、各マトリクスの交点で与えられるＬＥＤ３１の画素単位のドットデータとした場合、そのドット座標を与えるアノード駆動信号とカソード駆動信号とを発生する。又、上記のような各フレーム単位での駆動や、駆動比（デューティ）制御も行う。
【００３４】
表示制御手段１３ａは、例えば、所定の演算機能を有するプロセッサや複合論理回路と、前記プロセッサ等が外部の制御回路等とのデータの授受を行うためのバッファと、外部の制御回路等からのデータを記憶するための記憶回路と、制御回路へのタイミング信号、表示タイミング信号や記憶回路等への読み出し書き込みタイミング信号等を与えるタイミング信号発生回路（発振回路）と、記憶回路からの読み出しや、あるいはこれを加工することにより得られた表示データを駆動信号として出力する駆動信号出力回路と、外部から与えられる表示機能や制御コマンド等を格納する各種レジスタ等と、により構成することができる。
【００３５】
アノードドライバ１３ｂは、表示制御手段１３ａから供給されるアノード駆動信号（例えば、発光する又は発光しないを意味する発光データ）に応じて、ＬＭＤ１２の各アノード配線３２に接続されているＬＥＤ３１の列に電流を供給する機能を有している。
【００３６】
アノードドライバ１３ｂは、例えば、アノード駆動信号を入力して、直並列変換したパラレル発光データを出力するシフトレジスタを有し、この出力側に、ラッチ回路が接続されている。ラッチ回路は、シフトレジスタから出力されたパラレル発光データをラッチする回路であり、この出力側に、定電流回路が接続されている。ラッチ回路の出力と出力イネーブル信号により、定電流回路から所望の電流を供給する。この定電流回路の出力側に、複数のアノード配線３２が接続されている。
【００３７】
カソードドライバ１３ｃ，１３ｄは、表示制御手段１３ａから供給されるカソード駆動信号に基づき、各カソード配線３３に接続されているＬＥＤ３１の行を走査する機能を有し、例えば、セレクタ回路等で構成されている。
【００３８】
（実施例１のレンズ付き発光素子の構造）
図４は、本発明の実施例１における発光素子アレイチップを示す拡大平面図である。
【００３９】
この図４では、図２中のＬＭＤ１２におけるＤＭ１０の４×４マトリックス画素の部分的な平面が示されている。ＬＭＤ１２は、基板１１上に形成された薄膜半導体発光素子である複数のＬＥＤ３１と、このＬＥＤ３１上に位置決めされて形成された光収束用の複数のレンズ（例えば、マイクロレンズ）１５とを有している。更に、基板１１上には、行方向（横方向）に形成された帯状のカソード配線３３と、層間絶縁膜４２によりカソード配線３３と絶縁して列方向（縦方向）に形成された帯状のアノード配線３２とを有している。マイクロレンズ１５の形状は、円形であって個々のレンズが分離されているが、隅の丸い方形や、画素内が埋まるような形状でもよい。
【００４０】
図５は、図４中の１画素の構造を示すＩ１−Ｉ２線拡大断面図である。
基板１１上には、平滑化層４３を介して、ほぼ方形のＬＥＤ３１が接合されている。ＬＥＤ３１は、例えば、平滑化層４３上に接合されたＮ型半導体層４４と、発光領域４５とを有している。発光領域４５には、活性層４５ａが形成され、その表面に、Ｐ型半導体層４５ｐ等が形成されている。平滑化層４３上において、帯状のカソード配線３３は、Ｎ型半導体層４４のＮコンタクト部４４ｎまで延長されてオーミック接触している。
【００４１】
発光領域４５の周辺は、絶縁膜４６により覆われている。絶縁膜４６上には、層間絶縁膜４２を介して帯状のアノード配線３２の層が列方向（縦方向）に形成されている。アノード配線３２は、発光領域４５のＰ型半導体層４５ｐと、Ｐ型半導体層４５ｐとの接触箇所であるＰコンタクト部３２ｐで、オーミック接触している。
【００４２】
このＬＭＤ１２の構造では、例えば、図示しない成長基板上に薄膜半導体のＬＥＤ３１を形成し、このＬＥＤ３１を剥離して基板１１へ接合し、この基板１１側でＬＥＤドットマトリックス構造を形成する。基板１１とＬＥＤ３１の界面には、絶縁層となる平滑化層４３が形成されている。これにより、各画素のＬＥＤ３１を電気的に分離することができ、マトリックス構造を形成することが可能となる。ＬＥＤ３１上には、マイクロレンズ１５が形成されている。
【００４３】
（実施例１のＤＭの構成）
図１−１（ａ）〜（ｄ）及び図１−２（ｅ）〜（ｈ）は、本発明の実施例１における図２中のＤＭ１０の製造工程を示す模式的な断面図である。
【００４４】
図１−２（ｈ）に示すように、ＤＭ１０は、基板１１上に複数のＬＥＤ３１がマトリックス状に配置されたＬＭＤ１２を有している。ＬＭＤ１２における各ＬＥＤ３１上にマイクロレンズ１５が形成され、このマイクロレンズ１５によって、マイクロレンズアレイ２０が形成されている。
【００４５】
マイクロレンズアレイ２０の外周部には、ディスプレイ表示に寄与しないダミーマイクロレンズ２４が形成されている。図１−２では、ダミーマイクロレンズ２４がマイクロレンズアレイ２０の外周に１個のみ形成されているが、複数個でもよい。又、ダミーマイクロレンズ２４は、形成しなくてもよい。
【００４６】
ＬＭＤ領域外２５は、パッド領域であり、例えば、駆動回路１３のバンプ接続のためのパッド領域、フラット型フレキシブルケーブル１４と配線パターンとの接続のためのパッド領域、ＬＭＤ発光試験用のパッド領域、カソード接続配線、アノード接続配線等のために、ダミーマイクロレンズ２４が形成される領域を除いて、マイクロレンズ及びレンズ材料が除去されている。
【００４７】
マイクロレンズアレイ２０は、各ＬＥＤ３１上に位置決めされて形成された複数の縦断面がほぼ方形の柱状の第１のレンズ支柱２１と、この各第１のレンズ支柱２１上に形成された第２のレンズ支柱（例えば、上部曲面形状レンズ支柱）２２と、各第１のレンズ支柱２１及び各第２のレンズ支柱２２を覆って頂部が曲面状に形成された複数のレンズ部２３とを有し、各ＬＥＤ３１から出射された光を収束する構成になっている。
【００４８】
このような構成のＤＭ１０における製造方法の工程例（１）〜（８）を、図１−１（ａ）〜（ｄ）及び図１−２（ｅ）〜（ｈ）を参照しつつ、以下説明する。
【００４９】
（実施例１のＤＭの製造方法）
（１）  図１−１（ａ）のＬＥＤ素子アレイ形成工程
【００５０】
図１−１（ａ）の工程において、デバイス搭載用の基板１１を用意する。基板１１は、例えば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＺｎＯ等の半導体基板、ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミック基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、Ｃｕ，Ａｌ等の金属基板、プラスチック基板等を使用できる。
【００５１】
基板１１上に、図３及び図４に示すような複数のＬＥＤ３１がマトリックス状に配置されたＬＭＤ１２を形成すると共に、図３に示すようなアノード配線３２、カソード配線３３、及びパッド領域２５を形成する。
【００５２】
ＬＥＤ３１としては、例えば、ＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＮ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＡｌＰ，ＡｌＡｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体材料やその混晶半導体材料でエピタキシャル成長されたもの、ＺｎＯ，ＺｎＳｅ，ＣｄＳ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体材料でエピタキシャル成長されたもの、或いは有機系材料で形成されたもの等がある。
【００５３】
ＬＥＤ３１の電極、アノード配線３２、カソード電極３３、図示しない各接続配線、図示しない各パッド領域等の配線材料は、例えば、Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ａｕ，ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ，ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ，Ａｕ系メタル配線、或いはＡｌ，Ｎｉ／Ａｌ，Ｎｉ／ＡｌＮｄ，Ｎｉ／ＡｌＳｉＣｕ，Ｔｉ／Ａｌ等のＡｌ系メタル配線を使用できる。更に、酸化物系の透明電極を用いることもできる。
【００５４】
（２）  図１−１（ｂ）の第１のレンズ支柱形成工程
図１−１（ｂ）の工程において、基板１１上に、レンズ支柱１２の材料である図示しないレジストを所定の厚みで形成し、必要に応じて露光前熱処理を行う。基板面内の均一性を確保するため、ドライフィルムレジスト（以下「ＤＦＲ」という。）を用いてラミネート（貼合装置）による転写、又は、スプレーコート法による塗布により形成することが望ましい。
【００５５】
レンズ支柱２１の材料は、エプキシ系，シリコーン系，フッ素系樹脂、又はアクリル系樹脂のネガタイプ化学増幅型の厚膜レジスト又はＤＲＦが望ましい。
【００５６】
ＤＦＲは、フィルム状のエッチングレジストであり、例えば、ベースフィルム上に塗布したフォトレジスト層を乾燥後、保護フィルムをフォトレジスト層にラミネートして形成されている。このＤＦＲは、フィルム状に加工した感光性樹脂を、厚さ２０〜２５μｍのベースフィルムと保護フィルムの間に挟み込んだ三層構造になっている。ベースフィルムは、紫外線（ＵＶ）透過性に優れ、高透明で平坦な二軸延伸ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが適している。又、保護フィルムは、フォトレジスト層に対して、適度の離型性を有し、低フィッシュアイで平面性の良好なＬＤＰＥフィルムを使用することが好ましい。
【００５７】
次に、フォトリソ工程により、図示しないレジストをパターンニングし、図１−１（ｂ）に示す各ＬＥＤ３１に対応した位置に、所定間隔隔てて縦断面がほぼ方形である柱状のレンズ支柱２１を形成する。
【００５８】
（３）  図１−１（ｃ）の曲面レンズ支柱形成のためのＤＦＲの中空転写工程
図１−１（ｃ）の工程において、レンズ支柱部の材料であるＤＦＲをレンズ支柱２１上及び基板１１上に、中空構造になるように転写（以下、これを「中空転写」という。）する。
【００５９】
レンズ支柱部の材料としては、エポキシ系又はアクリル系樹脂のネガタイプ化学増幅型の厚膜ＤＦＲが好ましい。なお、レンズ支柱材料及びレンズ部材料には、同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。
【００６０】
詳しくは、図１−１（ｃ）に示すように、中空転写後、各レンズ支柱２１間に、中空構造曲面レンズ支柱材料（露光前の曲面レンズ支柱）２３ａが入り込み、その下の部分に曲面レンズ支柱形成空隙１７が形成されるように行う。例えば、ラミネータにより、ラミネート室を減圧し、所定の温度及び圧力で行う。
【００６１】
（４）  図１−１（ｄ）の曲面レンズ支柱形成のための熱処理工程
本実施例１におけるレンズ支柱材料及び曲面レンズ部材料は、ネガ型レジストであり、塗布又は転写、露光前熱処理、露光、露光後熱処理、及び現像からなるフォトリソ工程により、パターンニングされる。フォトリソ工程において、露光、露光後熱処理、及び現像の工程を経た前記ネガ型レジスト（これを「重合体材料」という。）は、重合体となる。そのため、露光、露光後熱処理、及び現像の工程を経ていない前記ネガ型レジスト（これを「前駆体材料」という。）と比較すると、重合体材料の方が分子同土の結合が強くなる。従って、前駆体材料と重合体材料とでは軟化温度点が異なり、前駆体材料の方が低温で軟化する。
【００６２】
ＤＦＲの中空転写工程後、中空構造曲面レンズ支柱材料２２ａは前駆体材料であり、フォトリソ工程を経たレンズ支柱２２ｂは重合体材料である。
【００６３】
曲面形状をなす前駆体曲面レンズ支柱材料２２ｂの形状は、重合体であるレンズ支柱２１の形状を維持させ、レンズ支柱材料２２ａのみを軟化させて曲面レンズ支柱形成空隙１７部分に落ち込むことを利用する。そのため、熱処理の温度としては、前駆体曲面レンズ支柱材料が軟化し、レンズ支柱２１の形状が保持される温度を選択する。
【００６４】
以上より、中空構造曲面レンズ支柱材料２２ａに熱処理を施すことで、図１−１（ｄ）に示すように、曲面レンズ支柱形成空隙１７を埋めるように曲面形状をなす前駆体曲面レンズ２２ｂが形成される。ＤＦＲの厚みとレンズ支柱２１の厚みの関係が曲面形状や支柱厚みを決定する。更に、この厚みと曲面形状がレンズ部の形状を決定するパラメータの一つとなる。
【００６５】
（５）  図１−２（ｅ）の第２のレンズ支柱形成工程
図１−２（ｅ）の工程において、曲面形状となったレンズ支柱材料２２ｂに露光、露光後熱処理、現像を施すことで、縦断面が上部曲線形状であり、柱状の重合体である第２のレンズ支柱２２がパターニング形成される。第２のレンズ支柱２２は、ＬＥＤ素子及び第１のレンズ支柱２１に対応した位置の第１のレンズ支柱２１上に形成される。
【００６６】
（６）  図１−２（ｆ）のレンズ部形成のためのＤＦＲの中空転写工程
図１−２（ｆ）の工程において、レンズ部２３の材料であるＤＦＲを、第１のレンズ支柱２１、第２のレンズ支柱２２、及び基板１１上に中空転写する。
【００６７】
レンズ部の材料としては、エプキシ系、シリコーン系、フッ素系樹脂、又はアクリル系樹脂のネガタイプ化学増幅型の厚膜レジスト又はＤＲＦが望ましい。なお、第１のレンズ支柱２１の材料、第２のレンズ支柱２１の材料及びレンズ部２３の材料には、同じ材料を使用してもよく、異なる材料を用いてもよい。
【００６８】
詳しくは、図１−２（ｆ）に示すように、中空転写後、各第１のレンズ支柱２１、及び第２のレンズ支柱２２の間に、中空構造レンズ部材料（露光前のレンズ部）２３ａが入り込み、その下の部分にレンズ部形成空隙１８が形成されるように行う。例えば、ラミネータにより、ラミネート室を減圧し、所定の温度及び圧力で行う。
【００６９】
（７）  図１−２（ｇ）のレンズ部形成のための熱処理工程
図１−２（ｇ）の工程において、前駆体材料であるレンズ部２３ｂの形成は、重合体である第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の形状を維持させ、中空構造レンズ部材料２３ａのみを軟化し、第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の形状が保持される温度を選択する。
【００７０】
以上より、中空構造レンズ部材料２３ａに熱処理を施すことで、図１−２（ｇ）に示すように、レンズ部形成空隙１８を埋めるように、曲面形状をなす重合体のレンズ部２３ｂが形成される。
【００７１】
ＤＦＲの厚みと、第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の厚みと、第２のレンズ支柱２２の形状によってレンズ部２３の形状が決定される。従って、所望の曲率半径と光軸方向のギャップが得られる最適な厚みの組み合せや、第２のレンズ支柱２２の形状を選択する必要がある。
【００７２】
（８）  図１−２（ｈ）の最終工程
図１−２（ｈ）の工程において、マイクロレンズ形状となった前駆体レンズ２４ｂに露光、露光後熱処理、及び現像を施すことで、ＬＭＤ領域外２５及びマイクロレンズ２０の間の空隙１９が除去された重合体であるレンズ部２３が形成される。フォトリソ工程により空隙１９を除去したが、設計によっては除去しない構造を形成することも可能である。
【００７３】
次に、レンズ部２３にベーク処理を施すことによって、第１のレンズ支柱２１、第２のレンズ支柱２２、及びレンズ部２３からなる所望のマイクロレンズアレイ２０及びダミーマイクロレンズアレイ２４が得られる。なお、ＬＭＤ領域外２５における各パッド領域等の上に残渣が生じた場合は、酸素やアルゴン等によるプラズマ処理を施すことで除去できる。
【００７４】
（実施例１のＤＭの動作）
図１〜図５のＤＭ１０において、表示すべき情報が図３の表示制御手段１３ａに入力されると、表示制御手段１３ａは、その表示すべき情報に応じてアノードドライバ１３ｂにアノード駆動信号を供給する。すると、ＬＭＤ１２の第１行目に含まれるＬＥＤ３１の各々についての発光データが、アノードドライバ１３ｂ内のシフトレジスタに順次格納される。シフトレジスタに格納された発光データは、このシフトレジスタによりパラレル発光データに変換された後、ラッチ回路に格納される。ラッチ回路の出力信号と出力イネーブル信号により、定電流回路から所望の電流を、アノード配線３２を経由して各ＬＥＤ３１に供給する。
【００７５】
このとき、表示制御手段１３ａから供給されるカソード駆動信号が、カソードドライバ１３ｃ，１３ｄに入力されると、このカソードドライバ１３ｃ，１３ｄ内のセレクト回路により、ＬＭＤ１２の第１行目のカソード配線３３が選択される。そのため、ＬＭＤ１２の第１行目のアノード配線３２から第１行目に含まれるＬＥＤ３１に、駆動電流が供給され、第１行目に含まれるＬＥＤ３１の各々が、発光データに応じて発光動作し、光を放射する。
【００７６】
これらの各ＬＥＤ３１から放射された光は、図１−２（ｈ）のマイクロレンズアレイ２０における各レンズ部２３で収束されて外部へ出射される。
【００７７】
このような発光動作がカソード配線３３の数（即ち、ＬＥＤ３１の行数分）だけ複数繰り返され、表示すべき情報を含む１画素分の画像の光が出射される。
【００７８】
（実施例１の効果）
本実施例１のＤＭ１０及びこの製造方法によれば、次の（ａ）〜（ｈ）のような効果がある。
【００７９】
（ａ）  通常のフォトリソ工程と同様に、マイクロレンズアレイ２０のパターニングが可能である。特に、ＬＥＤ３１上に第１のレンズ支柱２１を形成し、この第１のレンズ支柱２１上に、第２のレンズ支柱２２を形成し、レンズ部２３で覆ってマイクロレンズアレイ２０を形成しているので、ＬＥＤ３１とマイクロレンズ１５との位置合わせ精度を高くすることができる。
【００８０】
（ｂ）  特別な装置を必要としない簡単な方法を用いて、マイクロレンズアレイ２０を形成することができる。
【００８１】
（ｃ）  従来のような成形型を用いることなく、レンズ厚みが例えば１０μｍ以上のレンズを形成できる。
【００８２】
（ｄ）  第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の設計により、レンズ形状の曲率と光軸方向のギャップを任意に調整可能である。
【００８３】
（ｅ）  第１のレンズ支柱２１と第２のレンズ支柱２２との２段構造にしているので、縦横比（アスペクト比）の高いレンズを形成することができる。
【００８４】
（ｆ）  レンズ形成前に第２のレンズ支柱を形成することで、レンズ外周においても曲率の制御を安定させることができる。
【００８５】
（ｇ）  図１−１（ｃ）及び図１−２（ｆ）の中空転写工程では、各レンズ支柱２１，２２間に前駆体材料が入り込む構造になっているので、各レンズ支柱２１，２２との密着力が向上し、レンズ支柱２１，２２と前駆体材料との間に強固な密着力が生じる。この密着力により、その後の熱処理による曲面形状形成工程において、加熱された空隙により生じる破裂や、レンズ支柱と前駆体材料との剥がれを防止できると共に、空隙内の空気を円滑に外側に逃がすことが可能になる。
【００８６】
（ｈ）  第１のレンズ支柱２１と第２のレンズ支柱２２との２段構造にしているので、頂点付近が各ＬＥＤ３１間隔に比べて細くなり、中空構造前駆体レンズ部２３ａが熱により空隙１８の部分に落ち込む量が大きくなる。そのため、より半球に近いマイクロレンズ１５が形成可能である。更に、マイクロレンズ１５が半球に近い形状であっても、レンズ外周における曲率を安定に制御することができる。
【００８７】
（実施例１の変形例）
実施例１は、第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の２段構造であるが、図１−１（ｃ），（ｄ），１−２（ｅ）の工程を複数回繰り返すことにより、３段以上の多段構造としてもよい。多段構造にすることにより、レンズ曲率と光軸方向のギャップの調整が可能になるという効果がある。
【実施例２】
【００８８】
本発明の実施例２のＤＭ１０全体の外観及びＤＭ１０の等価回路は実施例１と同様であるので、その説明は割愛し、本実施例２の実施例１と異なる点について、以下説明する。
【００８９】
（実施例２のレンズ付き発光素子の構造）
図６は、本発明の実施例２における発光素子アレイチップを示す拡大平面図である。
【００９０】
この図６では、図２中のＬＭＤ１２におけるＤＭの４×４マトリックス画素の部分的な平面が示されている。ＬＭＤ１２は、基板１１上に形成された複数のＬＥＤ３１と、この各ＬＥＤ３１上に位置決めされた複数のマイクロレンズ１５とから構成されている。
【００９１】
ＬＥＤ１５は、ほぼ方形の発光領域４５を有しており、発光領域４５はＰコンタクト電極３２ｐによって図中上下２つの領域に分割されている。
【００９２】
図６に示すマイクロレンズ１５の形状は、ほぼ円形であり個々のレンズが分離されているが、隅の丸い方形や、画素内が埋まるような形状でも良い。発光領域４３の形状はほぼ方形であるが、長方形、楕円、隅の丸い方形や多角形であってもよい。
【００９３】
図７は、図６中の１画素の構造を示すＩ３−Ｉ４線拡大断面図である。
基板１１上には、平滑化層４３を介して、ほぼ方形のＬＥＤ素子３１が接合されている。平滑化層４３上において、帯状のカソード配線３３は、Ｎコンタクト電極３３ｎを有し、Ｎ型半導体層４４のＮコンタクト部４４ａでオーミック接触している。
【００９４】
発光領域４５は、Ｐコンタクト電極３２ｐによって図中左右の２つの領域に分割されている。図中左側の発光領域を左発光領域４５ｌとし、図中右側の発光領域を右側発光領域４５ｒとする。更に、図７において、発光領域４５の中心、左発光領域４５ｌの中心、及び右発光部４５ｒの中心のそれぞれには、中心線５０、中心線５０ｌ、及び中心線５０ｒを有している。マイクロレンズ１５は、中心線５０ｌを光軸中心とする曲面レンズの一部分１５ｌと、中心線５０ｒを光軸中心とする曲面レンズの一部分１５ｒとを有している。
【００９５】
（実施例２のＤＭの製造工程）
図８−１（ａ）〜（ｃ）及び図８−２（ｄ）〜（ｇ）は、本発明の実施例２における図２中のＤＭ１０の製造工程を示す模式的な断面図である。
【００９６】
本発明の実施例２のＤＭ１０における製造方法の工程例（１）〜（７）を、図８−１（ａ）〜（ｃ），図８−２（ｄ）〜（ｇ）を参照しつつ、以下説明する。
【００９７】
（１）〜（３）  図８−１（ａ）〜（ｃ）の工程
図８−１（ａ）〜（ｃ）の工程は、ＬＥＤ３１上にアノード配線が描かれている以外は、実施例１の図１−１（ａ）〜（ｃ）の工程と同じであるので、説明を割愛する。
【００９８】
（４）  図８−２（ｄ）の第２のレンズ支柱形成工程
図８−２（ｄ）は、第１のレンズ支柱２１上に、複数の第２のレンズ支柱（２２ｌ，２２ｒ）２２が形成された状態を示している。図８−１（ｃ）の工程において、第１のレンズ支柱２１及び基板１１上に空中転写されたＤＦＲを、フォトリソ工程により、パターニングする。
【００９９】
詳しくは、各第１のレンズ支柱２１上に、第１のレンズ支柱２１の中心から所定間隔だけ隔てた左側に第２のレンズ支柱２２ｌと、第１のレンズ支柱２１の中心から所定間隔だけ右側に第２のレンズ支柱２２ｒとを形成する。
【０１００】
第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２ｌ，２２ｒの位置及び横断面の大きさにより、レンズ部２３の高さや複数の曲面が結合したレンズ部２３の各曲率を任意に制御することが可能である。
【０１０１】
（５）  図８−２（ｅ）のレンズ部形成のためのＤＦＲの中空転写工程
図８−２（ｅ）の工程において、レンズ部２３の材料であるＤＦＲを第２のレンズ支柱２２ｌ，２２ｒ、及び基板１１上に中空転写する。
【０１０２】
詳しくは、図８−２（ｅ）に示すように、中空転写後、第２のレンズ支柱２２ｌ・２２ｒの間に、中空構造レンズ部材料（露光前のレンズ部）２３ａが入り込み、その下の部分に部分曲面レンズ部形成空隙１７が形成されるように行う。
【０１０３】
更に、複数の第２のレンズ支柱２２の間、及び各第１のレンズ支柱２１の間に、中空構造レンズ部材（露光前のレンズ部）２３ａが入り込み、その下の部分にレンズ部形成空隙１８が形成されるように行う。例えば、ラミネータにより、ラミネート室を減圧し、所定の温度及び圧力で行う。
【０１０４】
（６）  図８−２（ｆ）のレンズ部形成のための熱処理工程
図８−２（ｆ）の工程において、ＤＦＲの中空転写工程後、中空構造レンズ部材料２３ａは前駆体材料であり、フォトリソ工程を経た第１のレンズ支柱２１及び複数の第２のレンズ支柱２２は重合体材料である。
【０１０５】
曲面形状をなす前駆体レンズ部２３ｂの形状は、重合体である第１のレンズ支柱２１及び第２のレンズ支柱２２の形状を維持させ、中空構造レンズ部材料２３ａのみを軟化させて部分曲面レンズ部形成空隙１７及び曲面レンズ部形成空隙１８部分に落ち込むことを利用する。
【０１０６】
そのため、熱処理の温度としては、中空構造レンズ部材料２３ａが軟化し、第１のレンズ支柱２１及び複数の第２のレンズ支柱２２の形状が保持される温度を選択する。
【０１０７】
以上より、中空構造レンズ部材料２３ａに熱処理を施すことで、図８−２（ｆ）に示すように、部分曲面レンズ部空隙１７及び曲面レンズ部形成空隙１８を埋めるようにレンズ部２３の形状が形成される。レンズ部２３の１画素のレンズ１５の形状は、図７で示すように、中心線５０ｌを光軸中心とする曲面レンズ１５ｌと、中心線５０ｒを光軸中心とする曲面レンズ１５ｒとが結合した形状である。
【０１０８】
ＤＦＲの厚み、及び温度条件を変えることによって、レンズの高さや複数の曲面が結合した曲面レンズ部１５の各曲率を任意に制御することが可能である。
【０１０９】
（７）  図８−２（ｇ）の最終工程
図８−２（ｇ）の工程において、複数の曲面が結合した曲面レンズ形状となった前駆体レンズ部２３ｂに露光、露光後熱処理、及び現像を施すことで、ＬＭＤ領域外２５が除去された重合体であるレンズ２３が形成される。
【０１１０】
図８−２（ｇ）の工程においては各マイクロレンズ２０がパターニングされておりマイクロレンズ空隙１９が存在するが、隣接する各マイクロレンズ１５がつなげっている構成とすることも可能である。
【０１１１】
次に、ベーク処理を施すことによって、第１のレンズ支柱２１と複数の第２のレンズ支柱２２とレンズ部２３からなる所望のマイクロレンズアレイ２０、及びダミーマイクロレンズアレイ２４が得られる。なお、ＬＭＤ領域外２５における各パッド領域等の上に残渣が生じた場合は、酸素やアルゴン等によるプラズマ処理を施すことで除去できる。
【０１１２】
（実施例２のＤＭの動作）
実施例２のＤＭ２０は、図７に示したように、ＬＥＤ３１の発光領域４５がＰコンタクト電極３２ｐによって、２分されている。２分された発光領域４５のうち、左発光領域４５ｌの中心にある左発光領域中心軸５０ｌは単レンズ１５ｌの頂部を貫く形状であり、右発光領域４５ｒの中心にある右発光領域中心軸５０ｒは単レンズ１５ｒの頂部を貫く形状である。
【０１１３】
これらの各ＬＥＤ３１から放射された光は、左発光領域４５ｌと右発光領域４５ｒのそれぞれの中心と一致する光軸上にある複数のマイクロレンズ１５で収束されて外部へ出射される。
【０１１４】
（実施例２の効果）
本実施例２のＤＭ及びこの製造方法によれば、本実施例１と同様の効果に加え、次の（ｉ）〜（ｋ）のような効果がある。
【０１１５】
（ｉ）第２のレンズ支柱２２を複数形成することにより、複数の部分曲面が結合したレンズ２３を形成することができる。
【０１１６】
（ｊ）発光領域が複数に分離されている場合、分離した発光領域のそれぞれの光軸に頂部のあるレンズ１５を形成することができるため、光利用率の高いＤＭを提供できる。
【０１１７】
（ｋ）図８−２（ｅ）及び図８−２（ｆ）の中空転写工程では、各レンズ支柱間に前駆体材料が入り込む構造になっているので、各支柱との密着力が向上し、第１のレンズ支柱及び第２のレンズ支柱と、前駆体材料との強固な密着力が生ずる。この密着力により、その後の熱処理による曲面形状形成工程において、加熱された空隙により生じる破裂や、レンズ支柱と前駆体材料との剥がれを防止できると共に、空隙内の空気を円滑に外側に逃がすことが可能になる。
【０１１８】
（実施例２のＤＭ変形例の構造説明）
実施例２の図６〜図８において、ＬＥＤ３１が１個接続された場合について述べたが、２個以上のＬＥＤが直列に接続された場合も、同様の動作を行うことができる。
【０１１９】
図９は、本発明の実施例２の変形例を示す発光素子アレイチップの拡大平面図である。
この図９では、ＬＥＤ３１内に、ＬＥＤ３１−１と３１−２とが直列に接続されてＬＥＤ３１を構成する場合のＬＭＤ１２における４×４マトリックス画素を示す部分的な平面図である。ＬＥＤ３１が２個のＬＥＤが直列接続された点以外は、図６と同様である。
【０１２０】
図１０は、図９中の１画素の構造を示す拡大平面図である。
アノード配線３２から延長されたＰコンタクト電極３２ｐは絶縁層４６上に形成されＬＥＤ３１−１のＰ型半導体層４５ｐにオーミック接続される。ＬＥＤ３１−１のＮ型半導体層４４上には、オーミック接合されたＮコンタクト電極３３ｎが形成されている。ＬＥＤ３１−１とＬＥＤ３１−２は、ＬＥＤ３１−１のＮコンタクト電極３３ｎと、ＬＥＤ３１−２のＰコンタクト電極３２ｐとを、直列接続配線４７を介し接続することで、電気的に接続している。ＬＥＤ３１−２のＰコンタクト電極３２ｐとＰ型半導体層４５ｐとはオーミックに接合している。ＬＥＤ３１−２のＮ型半導体層４４上には、Ｎコンタクト電極３３ｎがオーミックに接合され、カソード配線３３へ接続されている。
【０１２１】
図１１は、図１０中の１画素を示すＩ５−Ｉ６線拡大断面図である。
基板１１上には、平滑化層４３を介して、ＬＥＤ３１−１及びＬＥＤ３１−２が接合されている。ＬＥＤ３１−１及びＬＥＤ３１−２は、例えば、平滑化層４３上に接合されたＮ型半導体層４４ｌ及び４４ｒと、活性層４５ａｌ及び４５ａｒを有し、表面にはＰ型半導体層４５ｐｌ及び４５ｐｒ等を有する。ＬＥＤ３１−１及び３１−２の周辺は、図示しない絶縁膜により覆われている。ＬＥＤ３１−２におけるＮ型半導体４４ｒは、Ｎコンタクト電極３３ｎａとオーミック接合され、カソード配線３３へ接続される。
【０１２２】
ＬＥＤ３１は、ＬＥＤ３１−１とＬＥＤ３１−２の２つの素子に分割されており、ＬＥＤ３１−１の発光領域の中心軸を発光領域中心軸５０−１とし、ＬＥＤ３１−２の発光領域の中心軸を発光領域中心軸５０−２とする。マイクロレンズ１５は、発光領域中心軸５０−１を光軸中心とする曲面レンズの一部分１５−１と、発光領域中心軸５０−２を光軸中心とする曲面レンズの一部分１５−２とを結合した形状である。
【０１２３】
実施例１と同様にして、発光データに応じて、ＬＥＤ３１−１及びＬＥＤ３２−２から光が放射される。放射された光は、マイクロレンズ１５の一部分１５−１及びマイクロレンズ１５の一部分１５−２でそれぞれ収束されて外部に出射される。
【０１２４】
（実施例２のＤＭの他の変形例の構造説明）
図１２は、本発明の実施例２の他の変形例を示す発光素子アレイチップの拡大平面図である。
【０１２５】
この図１２では、ＬＥＤ３１内に４個のＬＥＤが直列に接続された場合の、図２中のＬＭＤ２１における４×４マトリックス画素を示す部分的な平面が示されている。図１２において、ＬＥＤ素子３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び３１ｄが直列接続されている。ＬＥＤ３１ａはアノード配線に接続され、分割ＬＥＤ３１ｄはカソード配線に接続されている。
【０１２６】
図１３（ａ）は、図１２中のＩ７−Ｉ８線拡大断面図であり、図１３（ｂ）は、図１２中のＩ９−Ｉ１０線拡大断面図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のように、ＬＥＤ３１内の４つの各発光領域４５の中心にレンズの光軸が合う構造とすることにより、光を効率よく外部へ出射することができ、光利用率の高いマイクロレンズアレイを提供できる。
【実施例３】
【０１２７】
（実施例３の投射型表示装置の構成）
図１４は、実施例１又は２のＤＭ１０を用いた本発明の実施例３における投射型表示装置６０を示す概略の構成図である。
【０１２８】
この投射型表示装置６０は、例えば、ＨＵＤであり、車両、航空機等において、速度計、燃料計等の各種計器の表示情報、ナビゲーション装置の地図情報、撮影装置が取得した画像情報等の各種の情報を表示するものであり、筐体６１を有している。筐体６１は、この上面に窓６１ａが生成されており、例えば、車両内のインストルメントパネルの裏側に組み込まれている。筐体６１内の下部には、実施例１又は２のＤＭ１０が配置されている。
【０１２９】
ＤＭ１０の出射光面側の上部には、そのＤＭ１０から出射された画像の光を投射する光学系（例えば、反射用平面鏡６２及び拡大用凹面鏡６３）が配置されている。平面鏡６２は、ＤＭ１０から出射された画像の光を所定方向（例えば、ほぼ水平方向）に反射するものであり、この平面鏡６２の反射方向に凹面鏡６３が配置されている。凹面鏡６３は、平面鏡６２からの反射光を拡大し、筐体６１の窓６１ａを通して上方のウィンドシールドガラス（Ｗ／Ｓ）６４へ結像するものである。
【０１３０】
（実施例３の投射型表示装置の動作）
投射型表示装置６０であるＨＵＤにおいて、表示すべき情報がＤＭ１０中の図３の表示制御手段１３ａに入力されると、この表示制御手段１３ａが、その表示すべき情報に応じて、アノード駆動信号をＤＭ１０中の図３のアノードドライバ１３ｂに供給すると共に、カソード駆動信号を、ＤＭ１０中の図２のカソードドライバ１３ｃ，１３ｄに供給する。すると、ＤＭ１０中のＬＭＤ１２が発光し、マイクロレンズアレイ２０を通して、表示すべき情報を含む画像の光が出射される。
【０１３１】
ＤＭ１０の発光によって出射された光は、図１４中の平面鏡６２で反射されて凹面鏡６３によって拡大された後、ウィンドシールドガラス６４に照射される。すると、運転者６５の視線におけるウィンドシールドガラス６４の前方に、ＤＭ１０が発光した画像の虚像６６が表示される。これにより、運転者６５は、視線を前方からそらすことなく、ＤＭ１０が発光した画像に含まれる各種の情報を視認することができる。
【０１３２】
（実施例３の効果）
本実施例３の投射型表示装置６０によれば、実施例１又は２のＤＭ１０を使用しているので、ＬＭＤ１２で発光した光の配光特性の広がり角度がマイクロレンズアレイ２０で狭められ、指向性が改善されて光利用効率が向上する。そのため、ＤＭ１０の発光面から画像投射面までの光路長が長くなっても、ＤＭ１０から出射される画像の光を効率良く投射できる。しかも、構造が簡単で、小型化が可能な投射型表示装置６０としてのＨＵＤを実現できる。
【実施例４】
【０１３３】
図１５は、実施例１又は２のＤＭ１０を用いた本発明の実施例４における前面投射型表示装置を示す概略の構成図である。
【０１３４】
この前面投射型表示装置７０は、例えば、前面投射型プロジェクタであり、実施例１又は実施例２のＤＭ１０を備え、このＤＭ１０から出射された光が、光学系（例えば、投影レンズ）７１により拡大されて前面のスクリーン７２上に表示される。そのため、実施例３とほぼ同様の効果がある。
【実施例５】
【０１３５】
図１６は、実施例１又は２のＤＭ１０を用いた本発明の実施例５における背面投射型表示装置を示す概略の構成図である。
【０１３６】
この前面投射型表示装置８０は、例えば、背面投射型プロジェクタであり、実施例１又は２のＤＭ１０を備え、このＤＭ１０から出射された光が、光学系（例えば、投影レンズ８１及び反射鏡８２）により、拡大されて反射され、背面からスクリーン８３上に表示される。そのため、実施例３とほぼ同様の効果がある。
【実施例６】
【０１３７】
図１７は、実施例１又は２のＤＭ１０を用いた本発明の実施例６における表示装置を示す概略の構成図である。
【０１３８】
この表示装置９０は、例えば、眼鏡に装着されるヘッドマウントディスプレイであり、実施例１又は実施例２のＤＭ１０がケース９１に収容されている。ケース９１には、接眼光学系が取り付けられている。接眼光学系は、例えば、プリズム９２を有し、このプリズム９２の下端部に、シート状のホログラム光学素子９３が装着されている。
【０１３９】
この表示装置９０では、ＤＭ１０から出射された光が、プリズム９２の内部で全反射されながら下端部に設けられたホログラム光学素子９３へと導かれる。ホログラム光学素子９３は、光を干渉させ、使用者の目９４に虚像を結ばせる。これにより、使用者は、ＤＭ１０から出射された画像を観察することができ、実施例３とほぼ同様の効果がある。
【０１４０】
（実施例の他の変形例）
実施例１又は２のＤＭ１０は、図示以外の構成や製造方法に変更してもよい。例えば、発光素子にＬＥＤを用いて構成したが、このＬＥＤに代えて、有機系材料で形成されたＥＬ素子や、無機系材料で形成されてＥＬ素子等を用いてもよい。これにより、実施例１、２とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【０１４１】
実施例１又は２のＤＭ１０は、実施例３〜６で説明した形態に限定されず、例えば、マイクロレンズアレイ以外に投影光学系を用いない、所謂、直視型表示装置にも適用が可能である。この場合、指向性が高く、特定方向に向けて解像度の高い表示装置とすることができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１０    ＤＭ
１１    基板
１２    ＬＭＤ
１３    駆動回路
１３ａ  表示制御手段
１３ｂ  アノードドライバ
１３ｃ，１３ｄ  カソードドライバ
１４    フラット型フレキシブルケーブル
１５    マイクロレンズ
１７、１８、１９  レンズ支柱間空隙
２０    マイクロレンズアレイ
２１    第１のレンズ支柱
２２    第２のレンズ支柱
２３    レンズ部
２４    ダミーレンズアレイ
２５    ＬＭＤ領域外
３１    ＬＥＤ素子
３２    アノード配線
３２ｐ  Ｐコンタクト電極
３３    カソード配線
３３ｎ  Ｎコンタクト電極
４２    層間絶縁膜
４３    平滑化層
４４    Ｎ型半導体層
４４ｎ  Ｎコンタクト部
４５    発光領域
４５ａ  活性層
４５ｐ  Ｐ型半導体層
４６    絶縁層
５０，５０ｌ，５０ｒ，５０−１，５０−２，５０ａ，５０ｂ,５０ｃ，５０ｄ
マイクロレンズの中心線
６０    投射型表示装置
７０    前面投射型表示装置
８０    背面投射型表示装置
９０    表示装置
【図１−１】
0005643720.tif 000002
【図１−２】
0005643720.tif 000003
【図２】
0005643720.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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