(57)【要約】【課題】簡易な製造工程で優れた光拡散性を発揮でき、点光源の発光光を好適に分散させることで発光素子の微小化を可能とするフラットパネルディスプレイの製造方法を提供する。【解決手段】基板１１上にＬＥＤ素子１２をマトリックス状に配列する工程と、基板およびＬＥＤ素子上に層間絶縁層１４を形成する工程と、層間絶縁層上にＬＥＤ素子に電気的に接続される配線層１６を形成する工程と、層間絶縁層および配線層上にカルド型ポリマーを塗布して光拡散層１７を成膜する工程と、硬化前の光拡散層を含む基板を成膜工程の気圧に対して低圧環境下に保持する工程と、を有する。【選択図】  図２
2004184754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に点状発光素子がマトリックス状に設けられたフラットパネルディスプレイの製造方法において、
前記点状発光素子を直接的または間接的に被覆するように圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を成膜する工程と、
前記硬化前の光拡散層を含む基板を、前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持する工程と、を有することを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項２】
前記圧力膨縮性樹脂がカルド型ポリマーであることを特徴とする請求項１記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項３】
基板上に点状発光素子をマトリックス状に配列する工程と、前記基板および前記点状発光素子上に層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層上に前記点状発光素子に電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記層間絶縁層および前記配線層上に圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を成膜する工程と、前記硬化前の光拡散層を含む基板を前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持する工程と、を有するフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項４】
基板上に点状発光素子をマトリックス状に配列する工程と、前記基板および前記点状発光素子上に絶縁性を有する圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を形成する工程と、前記光拡散層上に前記点状発光素子に電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記硬化前の光拡散層を含む基板を前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持するする工程と、を有するフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項５】
前記圧力膨縮性樹脂がカルド型ポリマーであることを特徴とする請求項４記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項６】
前記点状発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項４または５記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、発光ダイオードディスプレイ、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなど、いわゆる点光源をマトリックス状に配列してなるフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。
【従来の技術】
この種のフラットパネルディスプレイは、高性能でコンパクトなディスプレイを実現し得るものとして期待されている。特に、発光効率に優れたＬＥＤディスプレイでは、赤、緑、青それぞれのパッケージングされたＬＥＤを二次元的にアレイにして並べることで、高輝度、高コントラストのディスプレイが実現でき、たとえば各種電子機器の表示装置や野外での大画面のフルカラーディスプレイとして用いることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光効率が高い点光源を用いた場合には光源の微小化が可能であるものの、このように発光領域面積を微小にすると、ディスプレイを近くで見たときに光源が点状に見えるので、かえって画像が粗くなってしまうといった問題がある。
【０００４】
このため、点光源からの発光光を適当に拡散させることが検討されている。たとえば、特許文献１では、ガラスや樹脂などの光透過性シートに、微細な光透過性ビーズを分散させた光吸収性バインダを塗布して乾燥させることで、ディスプレイからの発光光を拡散させるための光拡散シートを得ることが開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１により得られる光拡散シートは製造工程が多工程になるとともに、微細ビーズを均一に分散させる工程管理が困難である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９８２０５号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、簡易な製造工程で優れた光拡散性を発揮でき、点光源の発光光を好適に分散させることで発光素子の微小化を可能とするフラットパネルディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。
（１）本発明によれば、基板上に点状発光素子がマトリックス状に設けられたフラットパネルディスプレイの製造方法において、前記点状発光素子を直接的または間接的に被覆するように圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を成膜する工程と、前記硬化前の光拡散層を含む基板を、前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持する工程と、を有することを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法が提供される。
【０００８】
本発明では、点状発光素子を直接的または間接的に被覆するように圧力膨縮性樹脂を塗布し、この樹脂が硬化する前に基板を低圧環境下または高圧環境下に保持する。これにより、得られる光拡散層の表面に微細な凹凸が形成される。そして、この微細な凹凸によって点状発光素子からの発光光は適度に拡散することになり、発光素子を微小化しても画像が粗く見えてしまうことはない。特に、光拡散層を成膜して減圧環境下または増圧環境下に保持するだけで微細な凹凸が形成されるので、製造工程を著しく簡略化することができる。
【０００９】
本発明において、光拡散層を構成する圧力膨縮性樹脂は、点状発光素子を直接的に被覆するように塗布してもよく、または他の層を介して間接的に塗布してもよい。要するに、本発明の光拡散層の形成位置は、発光光が光拡散層を透過する位置に形成されていればよい。
【００１０】
本発明において、硬化前の光拡散層を含む基板を保持する気圧は、圧力膨縮性樹脂の成膜工程の気圧に対して低圧、高圧の何れでもよい。塗布時の気圧に対して圧力変動を生じさせると光拡散層の表面に凹凸が形成されることになる。
【００１１】
本発明に用いられる圧力膨縮性樹脂とは、圧力変動に応じて膨張または収縮する特性を有する樹脂であって、特に限定されないが、カルド型ポリマーを例示することができる。カルド型ポリマーとは、図５に示すように主鎖Ｍと嵩高い側鎖Ｓが一つの元素（これがカルド（ラテン語で蝶番の意）に相当する。）で繋がれた構造をもつ高分子の総称名である。こうしたカルド型ポリマーに代表される圧力膨縮性樹脂を低圧環境または高圧環境下に保持すると、表面に微細な凹凸が発現し、これを硬化させることで、或いは低圧環境または高圧環境下に保持しながら硬化させることで、表面に微細な凹凸を有する光拡散層を得ることができる。
【００１２】
圧力膨縮性樹脂を低圧または高圧環境に保持する場合、その気圧差および到達時間が重要となるが、用いる圧力膨縮性樹脂の特性や目的とする光拡散層の表面粗度により、これらの気圧差および到達時間を適宜決定することが好ましい。本発明の好ましい実施形態としては、大気圧下において圧力膨縮性樹脂を塗布し、大気圧から少なくとも１×１０−３Ｐａまで２分以内の排気速度で減圧する。これにより、光拡散層の表面には表面粗度が１μｍ〜１０μｍの微細な凹凸が形成される。
【００１３】
本発明の製造方法に係るフラットパネルディスプレイは、発光ダイオードディスプレイ、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなど、いわゆる点光源をマトリックス状に配列してなるフラットパネルディスプレイであれば全てに適用することができる。
（２）特に、発光ダイオードディスプレイなどのように発光効率に優れた点状発光素子では、発光素子を微小化したときに画像が粗く見えるといった問題が顕著になることから、以下の製造方法により製造することが好ましい。
【００１４】
すなわち、本発明の実施形態として、基板上に点状発光素子をマトリックス状に配列する工程と、前記基板および前記点状発光素子上に層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層上に前記点状発光素子に電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記層間絶縁層および前記配線層上に圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を成膜する工程と、前記硬化前の光拡散層を含む基板を前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持する工程と、を有するフラットパネルディスプレイの製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態として、基板上に点状発光素子をマトリックス状に配列する工程と、前記基板および前記点状発光素子上に絶縁性を有する圧力膨縮性樹脂を塗布して光拡散層を形成する工程と、前記光拡散層上に前記点状発光素子に電気的に接続される配線層を形成する工程と、前記硬化前の光拡散層を含む基板を前記成膜工程の気圧に対して低圧または高圧の環境下に保持するする工程と、を有するフラットパネルディスプレイの製造方法が提供される。
【００１６】
これら実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法において、前者の製造方法では配線層および層間絶縁層の上に圧力膨縮性樹脂からなる光拡散層を形成するのに対し、後者の製造方法では、点状発光素子と配線層とを絶縁するための層間絶縁層を光拡散層とするので、後者の製造方法の方がより製造工程が短くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示す工程図、図２は本発明の第１実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示すパネル断面図である。本例では点状発光素子として赤（Ｒ）、青（Ｂ）および緑（Ｇ）の発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう。）を用いたＬＥＤカラーディスプレイを例に挙げて本発明を説明する。
【００１９】
本例に係るＬＥＤカラーディスプレイ１の１単位を図２（Ｆ）に示すが、ガラスなどで構成される基板１１上に、赤、青および緑の３色の何れかのＬＥＤ１２と、このＬＥＤを駆動するための駆動回路素子１３とが接着剤などを用いて実装されている。３色のＬＥＤ１２は、この順序で縦横に配列され、基板１１全体としてＬＥＤ１２がマトリックス状に配列されている。１組の赤、青および緑のＬＥＤ１２およびこれらの駆動回路素子１３が実装された領域がディスプレイ１における１画素を構成する。
【００２０】
ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３が実装された基板１１の表面には、ＬＥＤ１２，駆動回路素子１３との絶縁性を確保するための層間絶縁層１４が形成されている。この層間絶縁層１４は絶縁性を有するポリマーなどで構成することができる。
【００２１】
層間絶縁層１４の表面には、ＬＥＤ１２の接点および駆動回路素子１３の接点との電気的接続をとるための接続孔（ビアホール）１５を介して、配線層１６が形成されている。
【００２２】
接続孔１５は、層間絶縁層１４にレーザー光などを用いて小孔を形成するか、あるいはパターニングなどの手法により小孔を形成したのち、配線層１６を形成する際に同時に導体で埋められる。
【００２３】
配線層１６は、ＬＥＤ１２や駆動回路素子１３へ電力を供給したり、制御信号を送出するための配線パターンが形成されたものであり、導体をスパッタリングやパターニング等することにより形成される。
【００２４】
特に本例のディスプレイ１は、層間絶縁層１４および配線層１６の表面に、カルド型ポリマーからなる光拡散層１７が形成されている。この光拡散層１７の表面は、後述する本発明に係る製造方法によって、表面粗度が１μｍ〜１０μｍの微細な凹凸を有している。
【００２５】
次に本例のＬＥＤカラーディスプレイ１の製造方法について説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、ガラス製基板１１の上面にＬＥＤ１２と駆動回路素子１３とを接着剤などを用いてマトリックス状に実装する（ＬＥＤ実装工程１０１）。次いで、同図（Ｂ）に示すようにＬＥＤ１２および駆動回路素子１３が実装された基板１１の上面に、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３を覆うように絶縁性樹脂を塗布し、これを硬化させることで層間絶縁層１４を形成する（層間絶縁層形成工程１０２）。
【００２６】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、層間絶縁層１４の所定位置にレーザー光を用いて接続孔１５を開設し、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３の接点を露出させる（接続孔形成工程１０３）。
【００２７】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、層間絶縁層１４の表面の所定位置（配線パターンに相当する位置）および接続孔１５に対して、スパッタリングにより金属を蒸着させ、パターニングにより所定の配線パターンに形成する（配線層形成工程１０４）。これにより、接続孔１５が金属で埋まるとともに配線層１６が形成されて、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３と、配線層１６との電気的接続が行われる。
【００２８】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、配線層１６が形成された層間絶縁層１４の上面に、カルド型ポリマーをスピンコートなどで塗布し、光拡散層１７を成膜する（光拡散層成膜工程１０５）。この状態では、カルド型ポリマーは未硬化である。また、以上の工程は大気圧環境下において行われる。
【００２９】
上記光拡散層成膜工程１０５を終了したら、光拡散層１７を構成するカルド型ポリマーを硬化させる（光拡散層硬化工程１０６）。この硬化工程は、用いられるカルド型ポリマーが熱硬化型ポリマーである場合はそのポリマーの硬化に必要とされる熱量（温度×時間）を与え、用いられるカルド型ポリマーが光硬化型ポリマーである場合はそのポリマーの硬化に必要とされる光量（強度×時間）を与える。
【００３０】
最後に、光拡散層１７が硬化したら、同図（Ｅ）に示す状態の基板１１を真空装置（不図示）へ入れ、大気圧から少なくとも１×１０−３Ｐａまで、２分以内の排気速度で減圧し、この状態を所定時間維持する（減圧保持工程１０７）。この急速減圧により、同図（Ｆ）に示すように、未硬化の光拡散層１７の表面が収縮して微細な凹凸が発現することとなる。
【００３１】
以上の工程により得られるディスプレイ１では、光拡散層１７の表面に１μｍ〜１０μｍ程度の微細な凹凸が形成されているので、ＬＥＤ１２から発せられた発光光は、光拡散層１７を通過する際にこの微細な凹凸で拡散し、その結果、ＬＥＤ１２の点光源を視認する領域が大きくなる。したがって、ＬＥＤを微小化した場合、たとえばディスプレイを近くで見たとしても画像が粗く見えるといった従来の問題が解消される。
【００３２】
本発明者は、以上の工程にて製造されたＬＥＤディスプレイと、光拡散層１７を形成しない従来のＬＥＤディスプレイを作製し、光源の視認状態を目視にて評価したが、本例のＬＥＤディスプレイは画像が粗くなるといった不具合は全く見られず、同時に作製した従来のＬＥＤディスプレイに比べてきわめて良好であった。
【００３３】
第２実施形態
図３は本発明の第２実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示す工程図、図４は本発明の第２実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示すパネル断面図である。本例も点状発光素子として赤（Ｒ）、青（Ｂ）および緑（Ｇ）の発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう。）を用いたＬＥＤカラーディスプレイを例に挙げて本発明を説明する。
【００３４】
本例に係るＬＥＤカラーディスプレイ１の１単位を図４（Ｅ）に示すが、ガラスなどで構成される基板１１上に、赤、青および緑の３色の何れかのＬＥＤ１２と、このＬＥＤを駆動するための駆動回路素子１３とが接着剤などを用いて実装されている。３色のＬＥＤ１２は、この順序で縦横に配列され、基板１１全体としてＬＥＤ１２がマトリックス状に配列されている。１組の赤、青および緑のＬＥＤ１２およびこれらの駆動回路素子１３が実装された領域がディスプレイ１における１画素を構成する。
【００３５】
ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３が実装された基板１１の表面には、ＬＥＤ１２，駆動回路素子１３との絶縁性を確保するために絶縁性を有する光拡散層１７が形成されている。この光拡散層１７は絶縁性を有するとともに、後述するように圧力膨縮性を有するポリマーで構成することができ、本例ではカルド型ポリマーで構成されている。この光拡散層１７の表面は、後述する本発明に係る製造方法によって、表面粗度が１μｍ〜１０μｍの微細な凹凸を有している。
【００３６】
光拡散層１７の表面には、ＬＥＤ１２の接点および駆動回路素子１３の接点との電気的接続をとるための接続孔（ビアホール）１５を介して、配線層１６が形成されている。
【００３７】
接続孔１５は、光拡散層１７にレーザー光などを用いて小孔を形成するか、あるいはパターニングなどの手法により小孔を形成したのち、配線層１６を形成する際に同時に導体で埋められる。
【００３８】
配線層１６は、ＬＥＤ１２や駆動回路素子１３へ電力を供給したり、制御信号を送出するための配線パターンが形成されたものであり、導体をスパッタリングやパターニング等することにより形成される。
【００３９】
次に本例のＬＥＤカラーディスプレイ１の製造方法について説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、ガラス製基板１１の上面にＬＥＤ１２と駆動回路素子１３とを接着剤などを用いてマトリックス状に実装する（ＬＥＤ実装工程２０１）。次いで、同図（Ｂ）に示すようにＬＥＤ１２および駆動回路素子１３が実装された基板１１の上面に、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３を覆うようにカルド型ポリマーをスピンコートなどで塗布し、光拡散層１７を成膜する（光拡散層成膜２０２）。この状態では、カルド型ポリマーは未硬化である。また、以上の工程は大気圧環境下において行われる。
【００４０】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、光拡散層１７の所定位置にレーザー光を用いて接続孔１５を開設し、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３の接点を露出させる（接続孔形成工程２０３）。
【００４１】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、光拡散層１７の表面の所定位置（配線パターンに相当する位置）および接続孔１５に対して、スパッタリングにより金属を蒸着させ、パターニングにより所定の配線パターンに形成する（配線層形成工程２０４）。これにより、接続孔１５が金属で埋まるとともに配線層１６が形成されて、ＬＥＤ１２および駆動回路素子１３と、配線層１６との電気的接続が行われる。
【００４２】
上記配線層形成工程２０４を終了したら、光拡散層１７を構成するカルド型ポリマーを硬化させる（光拡散層硬化工程２０５）。この硬化工程は、用いられるカルド型ポリマーが熱硬化型ポリマーである場合はそのポリマーの硬化に必要とされる熱量（温度×時間）を与え、用いられるカルド型ポリマーが光硬化型ポリマーである場合はそのポリマーの硬化に必要とされる光量（強度×時間）を与える。
【００４３】
最後に、光拡散層１７が硬化したら、同図（Ｄ）に示す状態の基板１１を真空装置（不図示）へ入れ、大気圧から少なくとも１×１０−３Ｐａまで、２分以内の排気速度で減圧し、この状態を所定時間維持する（減圧保持工程２０６）。この急速減圧により、同図（Ｅ）に示すように、未硬化の光拡散層１７の表面が収縮して微細な凹凸が発現することとなる。
【００４４】
以上の工程により得られるディスプレイ１では、光拡散層１７の表面に１μｍ〜１０μｍ程度の微細な凹凸が形成されているので、ＬＥＤ１２から発せられた発光光は、光拡散層１７を通過する際にこの微細な凹凸で拡散し、その結果、ＬＥＤ１２の点光源を視認する領域が大きくなる。したがって、ＬＥＤを微小化した場合、たとえばディスプレイを近くで見たとしても画像が粗く見えるといった従来の問題が解消される。
【００４５】
また、本例の製造方法は、上述した第１実施形態に比べて層間絶縁層形成工程を省略することができるので、より一層簡略な製造工程でＬＥＤフラットパネルディスプレイを得ることができる。
【００４６】
本発明者は、以上の工程にて製造されたＬＥＤディスプレイと、光拡散層１７を形成しない従来のＬＥＤディスプレイを作製し、光源の視認状態を目視にて評価したが、本例のＬＥＤディスプレイは画像が粗くなるといった不具合は全く見られず、同時に作製した従来のＬＥＤディスプレイに比べてきわめて良好であった。
【００４７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、簡易な製造工程で優れた光拡散性を発揮でき、点光源の発光光を好適に分散させることで発光素子の微小化を可能とするフラットパネルディスプレイの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示すパネル断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るフラットパネルディスプレイの製造方法を示すパネル断面図である。
【図５】本発明に係るカルド型ポリマーの分子構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１…フラットパネルディスプレイ
１１…基板
１２…ＬＥＤ素子（点状発光素子）
１３…駆動回路素子
１４…層間絶縁層
１５…接続孔
１６…配線層
１７…光拡散層
【図１】
2004184754.tif 000003
【図２】
2004184754.tif 000004
【図３】
2004184754.tif 000005
【図４】
2004184754.tif 000006
【図５】
2004184754.tif 000007