表示パネル及び投射型表示装置
【課題】放熱性等に優れた表示パネルと、これを用いた投射型表示装置を実現する。
【解決手段】表示パネルは、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その実装基板１０上に下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体プロセスで素子分離することによって得られた２次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。複数のＬＥＤ３１は、下地基板２０上に搭載されたアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣにより、選択的に駆動される。そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３と、これを用いた投射型表示装置を実現できる。
【解決手段】表示パネルは、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その実装基板１０上に下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体プロセスで素子分離することによって得られた２次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。複数のＬＥＤ３１は、下地基板２０上に搭載されたアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣにより、選択的に駆動される。そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３と、これを用いた投射型表示装置を実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネル及びこれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両、航空機等においては、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ために投射型表示装置の１つであるヘッドアップディスプレイ装置（Head-Up Display、以下「ＨＵＤ」という。）が使用されている。
【０００３】
例えば、車両に使用されるＨＵＤは、光源、液晶表示パネル、ダイクロイックミラー、ホログラムミラー等を有し、車内のインストルメントパネルの裏側に組み込まれる。そして、液晶表示パネルに表示された各種の情報を光源からの光によって、ダイクロイックミラー及びホログラムミラーで反射させた後、車両のウィンドシールドガラス（合わせガラス）の一部又は運転者の前方の所定位置に配設された反射層に表示させるようになっている。これにより、各種の情報を運転者の前方に虚像として表示することができ、運転者は視線を前方からそらすことなく各種の情報を視認することができる。
【０００４】
又、光源及び液晶表示パネルに代えて、有機電界発光素子である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。）をマトリクス配置した発光パネル（即ち、有機ＥＬパネル）を使用したＨＵＤも提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の有機ＥＬパネルのような表示パネルと、これを用いたＨＵＤのような投射型表示装置では、次のような課題があった。
【０００７】
従来の有機ＥＬパネルでは、上下２枚のガラス板で挟まれて樹脂で封止された構造をしているので、ＨＵＤに取り付けるためには、有機ＥＬパネルのガラス面をＨＵＤの筐体に直接接着して固定するか、あるいは、ブラケットに接着して固定した後、そのブラケットをＨＵＤの筐体に固定する必要がある。ところが、接着固定面は、有機ＥＬパネルのガラス面であるため、衝撃に弱く、筐体へ固定する際に簡単に破損してしまう。しかも、有機ＥＬパネルでは、ガラス基板を介してＨＵＤに固定されるため、熱伝導性が悪くて放熱性が良くないので、輝度劣化が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示パネルは、複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の内側面を含む表面が熱伝導層で覆われた第１の基板と、前記第１の基板の一方の面に設けられた第２の基板と、前記第２の基板の表面に形成された接合膜を介して接合された複数の薄膜半導体発光素子と、前記複数の薄膜半導体発光素子の各々を選択的に駆動することにより発光させて光学像を形成させる駆動回路とを備え、前記第２の基板の裏面は、前記第１の基板の一方の面に対し、熱伝導性部材により固着されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の投射型表示装置は、前記発明の表示パネルと、前記複数の薄膜半導体発光素子の発光により形成された前記光学像を投射する光学系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の基板に熱伝導層で覆われた複数の貫通孔が形成され、その第１の基板上に、熱伝導性部材により第２の基板が固着され、更に、その第２の基板上に、複数の薄膜半導体発光素子が接合されているので、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネルと、これを用いた投射型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施例１における図４の部分的な拡大図である。
【図２】図２は本発明の実施例１における投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【図３】図３は図２中の表示パネルの概略を示す構成図である。
【図４】図４は図３の表示パネルの回路構成を示す模式図である。
【図５】図５は図４中のアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣの構成を示す概略の回路図である。
【図６】図６は図１の表示パネルにおける製造方法の一例を示す製造・組み立て工程の断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例２の表示パネルにおける構成及び製造方法の一例を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の実施例３における他の投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
（実施例１の投射型表示装置の全体構成）
図２は、本発明の実施例１における投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【００１４】
この投射型表示装置１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２を有している。筐体２は、この上面に窓２ａ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２内の下部には、表示パネル３が配置されている。表示パネル３は、複数の薄膜半導体発光素子（例えば、発光ダイオード、以下「ＬＥＤ」という。）が２次元状に配列されたドットマトリクスＬＥＤ構造をなし、各種情報の光学像を出射する自発光型の表示パネルである。
【００１５】
表示パネル３の出射光面側の上部には、その表示パネル３から出射された光学像を投射する光学系（例えば、反射用平面鏡４及び拡大用凹面鏡５）が配置されている。平面鏡４は、表示パネル３から出射された光学像を所定方向（例えば、ほぼ水平方向）に反射するものであり、この平面鏡４の反射方向に凹面鏡５が配置されている。凹面鏡５は、平面鏡４からの反射光を拡大し、筐体２の窓２ａを通して上方のウィンドシールドガラス（Ｗ／Ｓ）６へ結像するものである。
【００１６】
この種の投射型表示装置１では、表示パネル３の表示面から出射された各種情報の光学像が、反射鏡４で反射されて凹面鏡５で拡大され、車両のウィンドシールドガラス６の一部に表示される。これにより、各種の情報を運転者７の前方に虚像８として表示することができ、運転者７は視線を前方からそらすことなく、各種の情報を視認することが可能な構成になっている。
【００１７】
（実施例１の表示パネルの構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、図２中の表示パネル３の概略を示す構成図であり、同図（ａ）は表示パネルの全体を示す平面図、及び、同図（ｂ）は同図（ａ）中の下地基板及びフレキシブルケーブルを削除した実装基板を示す平面図である。図４は、図３の表示パネルの回路構成を示す模式図である。更に、図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における図４の部分的な拡大図であり、同図（ａ）は平面図、及び同図（ｂ）は同図（ａ）中のＩ１−Ｉ２線断面図である。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、本実施例１の表示パネル３は、表示パネル構成部材を実装する第１の基板（例えば、平板状の実装基板）１０を有し、この実装基板１０上に、第２の基板（例えば、方形の下地基板）２０が固着されている。下地基板２０上には、複数のＬＥＤが２次元マトリクス状に配列されたＬＥＤアレイ３０が接合され、更に、このＬＥＤアレイ３０に対して離間して、ＬＥＤアレイ３０の第１配線（例えば、アノード配線）側を駆動する第１の駆動回路（例えば、アノードドライバ集積回路、以下「アノードドライバＩＣ」という。）４０と、ＬＥＤアレイ３０の第２配線（例えば、カソード配線）側を駆動する第２の駆動回路（例えば、カソードドライバＩＣ、以下「カソードドライバＩＣ」という。）５０とが、配設されている。実装基板１０上には、アノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０に接続された図示しない配線が形成され、この配線が、フレキブルケーブル６０を介して図示しない制御装置に接続されている。フレキシブルケーブル６０は、例えば、ポリイミド材料等で形成された薄膜状の基板の上に複数本の導電線を形成したものである。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、実装基板１０には、放熱性を向上するために、厚み方向である垂直方向に貫通した複数の貫通孔（例えば、ビアホール）１１が形成され、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２で覆われている。実装基板１０の表面及び裏面とビアホール１１内とに形成された熱伝導層１２は、相互に接続されている。表面及び裏面に形成された熱伝導層１２は、ＬＥＤから発熱する熱を横方向に均等に伝え、ビアホール１１内に形成された熱伝導層１２へその熱を伝える機能を有し、更に、ビアホール１１内に形成された熱伝導層１２が、垂直方向に熱を伝える機能を有している。
【００２０】
ここで、熱伝導層１２の下地に形成された実装基板１０は、熱伝導率の小さな基板（例えば、ガラスエポキシ基板等）により形成され、熱伝導層１２の熱を断熱している。熱伝導層１２は、例えば、銅めっき、あるいは、銅及びニッケル合金、金（Ａｕ）、パラジウム等のめっきにより形成されている。下地基板２０は、例えば、高抵抗シリコン基板、熱酸化膜が形成されたシリコン基板（即ち、熱酸化膜ｏｎシリコン基板）、あるいは、窒化シリコンが形成されたシリコン基板（即ち、窒化シリコンｏｎシリコン基板）等により形成されている。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、実装基板１０は、粘着性の放熱性シート又はビス等のねじ部材によって、放熱板７０、又はＨＵＤの筐体２あるいは図示しないインストルメントパネルに固定される。放熱板７０は、アルミニウム又は銅等で形成されたヒートシンクにより構成されている。
【００２２】
実装基板１０上の下地基板２０の表面には、反射膜２１が形成され、更に、この反射膜２１上に、接合層（例えば、平坦化膜）２２を介してＬＥＤアレイ３０が接合されている。反射膜２１は、例えば、厚みが２０ｎｍ〜ｌμｍのチタン、銀等からなる金属簿膜であり、下地基板２０上に蒸着法等によりパターン形成されている。平坦化膜２２は、例えば、厚みが２０〜１０００ｎｍであり、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜等で形成されている。この平坦化膜２２の表面は、表面粗さが２０〜１００ｎｍ以下となるように、平坦化されている。
【００２３】
図４及び図１（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ３０は、ＬＥＤ薄膜としてのＬＥＤ３１を複数有し、これらのＬＥＤ３１が行及び列を成すように２次元のマトリクス状に配列されている。ＬＥＤアレイ３０は、例えば、インジュウムアルミガリムリン、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム、インジュウムアルミガリウムリン、ガリウムリン等の材料から成る積層薄膜であって、ＬＥＤの発光構造であるヘテロ構造、ダブルヘテロ構造を備えるｐｎ接合デバイスであり、このＬＥＤアレイ３０が、複数のＬＥＤ３１に素子分離されてマトリクス状に配置されている。
【００２４】
各ＬＥＤ３１の第１の電極（例えば、アノード電極）には、アノード配線３２が接続されると共に、各ＬＥＤ３１の第２の電極（例えば、カソード電極）には、カソードコンタクト層３３を介してカソード配線３４が接続されている。アノード配線３２及びカソード配線３４の下には、ポリイミド材料、窒化シリコン等からなる絶縁膜３５が形成されており、アノード配線３２及びカソード配線３４がマトリクス結線構造になっていても、電気的に短絡しない構成になっている。そして、各ＬＥＤ３１は、アノード配線３２及びカソード配線３４を介して、ＬＥＤアレイ３０を駆動するアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０に接続されている。
【００２５】
図５は、図４中のアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０の構成を示す概略の回路図である。
【００２６】
アノードドライバＩＣ４０は、図示しない制御装置から供給される表示データ（例えば、発光する又は発光しないを意味する発光データ）ＤＡに応じて、ＬＥＤアレイ３０の各アノード配線３２に結線されているＬＥＤ３１の列に電流を供給する機能を有している。アノードドライバＩＣ４０は、例えば、図示しない制御装置からシリアル伝送により供給されるシリアル発光データＳＤＡを入力して、直並列変換したパラレル発光データＰＤＡを出力するシフトレジスタ４１を有し、この出力側に、ラッチ回路４２が接続されている。ラッチ回路４２は、シフトレジスタ４１から出力されたパラレル発光データＰＤＡをラッチする回路であり、この出力側に、駆動回路４３が接続されている。駆動回路４３は、ラッチ回路４２の出力信号を増幅する回路であり、この出力側に、複数のアノード配線３２が接続されている。
【００２７】
カソードドライバＩＣ５０は、図示しない制御装置から供給されるクロックＣＬＫ及びフレーム信号ＦＳに基づき、ＬＥＤアレイ３０の各カソード配線３４に接続されているＬＥＤ３１の行を走査する機能を有し、セレクト回路５１等で構成されている。
【００２８】
（実施例１の表示パネルの製造方法）
図６（ａ）〜（ｃ）は、図１の表示パネル３における製造方法の一例を示す製造・組み立て工程の断面図である。
【００２９】
先ず、図６（ａ）の製造工程において、熱伝導率の小さなガラスエポキシ基板等の実装基板１０を用意する。この実装基板１０には、複数のビアホール１１が形成されており、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２により覆われている。熱伝導層１２は、例えば、銅、あるいは、銅及びニッケル合金、金、パラジウム等により形成されている。このような実装基板１０上には、熱伝導性部材である接着剤１３が塗布される。接着剤１３としては、熱伝導性樹脂又は各種ペースト状の熱伝導性接着剤（例えば、放熱性に優れた銀（Ａｇ）ペースト又は金属粒子を含んだ樹脂）が使用される。
【００３０】
次に、図６（ｂ）の製造工程において、予めＬＥＤアレイ３０と下地基板２０とを生成しておく。ＬＥＤアレイ３０は、例えば、インジュウムアルミガリウム等の材料からなる結晶化された積層薄膜であって、ＬＥＤ３１の発光構造であるヘテロ構造、ダブルヘテロ構造を備えるｐｎ接合デバイスであり、図示しない別の単結晶基板（例えば、ガリウム砒素ウエハ、窒素ガリウムウエハ、サファイアウエハ、シリコンウエハ）上にてエピタキシャル成長させて積層した結晶化された薄膜を剥離したものである。このＬＥＤアレイ３０は複数のＬＥＤ３１に素子分離され、これらのＬＥＤ３１が二次元のマトリクス状に配置されている。
【００３１】
下地基板２０としては、高抵抗シリコン基板、あるいは、厚み２０ｎｍ〜２μｍの熱酸化膜又は窒化アルミニュウムを形成したシリコン基板等を使用する。この下地基板２０上には、反射膜２１が形成されている。反射膜２１は、厚みが２０ｎｍ〜ｌμｍのチタン、銀等からなる金属簿膜であり、下地基板２０上に蒸着法等によりパターン形成されている。
【００３２】
このような反射膜２１の上に、平坦化膜２２を形成し、この平坦化膜２２上に、別の単結晶基板から剥離したＬＥＤアレイ３０を接合する。この際、ＬＥＤアレイ３０は、水素結合等の分子間力により、平坦化膜２２上に接合される。
【００３３】
なお、ＬＥＤアレイ３０は、図示しない別の単結晶基板上で積層した薄膜を複数のＬＥＤ素子（発光素子）が形成可能な大きな面積で（例えば、短冊状に）剥離し、平坦化膜２２上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ３１に素子分離してもよい。あるいは、別の単結晶基板上で積層した薄膜をＬＥＤ３１の行又は列に相当する面積で剥離し、平坦化膜２２上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ３１に素子分離してもよい。あるいは、別の単結晶基板上で積層した薄膜を個々のＬＥＤ３１に相当する面積で剥離し、平坦化膜２２上に接合してもよい。
【００３４】
このようにして接合されたＬＥＤアレイ３０の全面に、ポリイミド材料、窒化シリコン等からなる絶縁膜３５を形成し、フォトリソエッチング法により、ＬＥＤ３１のカソードコンタクト層３３箇所及びカソード電極箇所の前記絶縁膜３５を除去する。全面に、金もしくはアルミニュウム、又は、金もしくはアルミニュウムとニッケル、チタン等の金属薄膜を形成し、フォトリソエッチング法により、その金属薄膜を選択的にエッチングしてカソード配線３４を形成し、カソードコンタクト層３３と接合する。同様に、ＬＥＤ３１のアノード端子箇所を除いて、前記と同様の絶縁膜３５を選択的に形成した後、前記と同様の金属薄膜を選択的に形成してアノード配線３２を形成する。これにより、カソード配線３４及びアノード配線３２は、ＬＥＤ３１のカソード端子及びアノード端子にそれぞれ接続され、マトリクス結線構造が形成される。
【００３５】
そして、ＬＥＤアレイ３０が接合された下地基板２０を、実装基板１０上の接着剤１３に押圧すれば、この接着剤１３により、下地基板２０が実装基板１０に接着され、表示パネル３の製造が終了する。
【００３６】
その後、図６（ｃ）の組み立て工程において、実装基板１０の裏面を、粘着性の放熱性シート又はビス等のねじ部材によって、アルミニウム又は銅等で形成されたヒートシンク用の放熱板７０に固定し、図２中の筐体２内に装着すれば、投射型表示装置１であるＨＵＤの組み立てが終了する。
【００３７】
（実施例１の投射型表示装置の動作）
図２の投射型表示装置１であるＨＵＤにおいて、表示すべき情報が図示しない制御装置に入力されると、この制御装置が、その表示すべき情報に応じて、シリアル発光データＳＤＡを図５のアノードドライバＩＣ４０に供給する。
【００３８】
すると、ＬＥＤアレイ３０の第１行目に含まれるＬＥＤ３１の各々について、シリアル発光データＳＤＡが、アノードドライバＩＣ４０内のシフトレジスタ４１に順次格納される。シフトレジスタ４１に格納されたシリアル発光データＳＤＡは、このシフトレジスタ４１によりパラレル発光データＰＤＡに変換された後、ラッチ回路４２に格納される。ラッチ回路４２の出力信号は駆動回路４３で増幅され、この駆動回路４３から定電流が出力され、アノード配線３２を経由して各ＬＥＤ３１のアノード端子に供給される。
【００３９】
この時、図示しない制御装置から出力されたクロックＣＬＫ及びフレーム信号ＦＳが、カソードドライバＩＣ５０に入力されると、このカソードドライバＩＣ５０内のセレクト回路５１により、ＬＥＤアレイ３０の第１行目のカソード配線３４が選択される。そのため、ＬＥＤアレイ３０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の各々がシリアル発光データＳＤＡに応じて発光動作する。
【００４０】
このような発光動作がカソード配線３４の数（即ち、ＬＥＤアレイ３０の行数分）だけ複数回繰り返され、１画面分の光学像である画像が表示される。つまり、表示パネル３は、表示すべき情報を含む１画面分の画像を発光する。
【００４１】
表示パネル３の発光によって出射された光は、図２中の平面鏡４で反射されて凹面鏡５によって拡大された後、ウィンドシールドガラス６に照射される。すると、運転者７の視線におけるウィンドシールドガラス６の前方に、表示パネル３が発光した画像の虚像８が表示される。これにより、運転者７は、視線を前方からそらすことなく、表示パネル３が発光した画像に含まれる情報を視認することができる。
【００４２】
（実施例１の効果）
本実施例１の表示パネル３によれば、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その実装基板１０上に下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体製造工程（プロセス）で素子分離することによって得られた２次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３と、これを用いた投射型表示装置１であるＨＵＤを提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
（実施例２の構成・製造方法）
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２の表示パネル３Ａにおける構成及び製造方法の一例を示す断面図であり、実施例１を示す図６中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４４】
本実施例２の表示パネル３Ａでは、実施例１の表示パネル３における接着剤１３に代えて、熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１を有する実装基板１０の表面の一部に、金属（例えば、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）等）のマイクロバンプ１４が複数形成され、更に、各ビアホール１１内に、熱伝導材である金属ピン（例えば、銅又はアルミニュウム等で形成された熱伝導ピン）１５がそれぞれ埋め込まれて、放熱特性を更に向上させた構成になっている。実装基板１０内のマイクロバンプ１４の領域上には、実施例１と同様の下地基板２０が形成され、この下地基板２０上に、実施例１と同様のＬＥＤアレイ３０とアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０が固着されている。
【００４５】
更に、本実施例２では、実施例１とは異なり、下地基板２０の裏面全体に金属（例えば、Ａｕ）の金属膜２４が形成され、この金属膜２４と、実装基板１０上のマイクロバンプ１４とが、Ａｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等により接続される構成になっている。実装基板１０は、実施例１と同様に、例えば、ガラスエポキシ基板等により形成され、この上に、アノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０と接続するための配線が形成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４６】
本実施例２における表示パネル３Ａの製造方法では、先ず、図７（ａ）の製造工程において、実施例１と同様に、熱伝導率の小さなガラスエポキシ基板等の実装基板１０を用意する。この実装基板１０には、実施例１と同様に、複数のビアホール１１が形成されており、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２により覆われている。実施例１とは異なり、複数のビアホール１１内には、銅、アルミニュウム等で形成された熱伝導ピン１５がそれぞれ埋め込まれ、更に、実装基板１０上の一部には、複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４が形成されている。
【００４７】
複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４の形成では、例えば、リフトオフプロセスにより、Ａｕ、Ｃｕ等を蒸着又はスパッタして直径２〜１０μｍ、高さ１〜５μｍ、バンプ周期１０μｍのバンプを形成する。
【００４８】
次に、図７（ｂ）の製造工程において、実施例１と同様に、予めＬＥＤアレイ３０と下地基板２０とを生成しておく。下地基板２０の表面には、実施例１と同様に、反射膜２１を形成するが、本実施例２では、下地基板２０の裏面全面に、例えば、厚さ０．２〜５μｍのＡｕを蒸着又はスパッタして金属膜２４を形成する。反射膜２１上には、実施例１と同様に、平坦化膜２２を形成し、この平坦化膜２２上に、別の基板から剥離したＬＥＤアレイ３０を、水素結合等の分子間力によって接合する。
【００４９】
このようにして接合されたＬＥＤアレイ３０上には、実施例１と同様に、カソードコンタクト層３３及びカソード配線３４と、アノード配線３２とを形成し、これらのカソード配線３４及びアノード配線３２が、ＬＥＤ３１のカソード端子及びアノード端子にそれぞれ接続されたマトリクス結線構造を形成する。
【００５０】
そして、アルゴン、窒素、酸素等のプラズマ処理により、複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４と下地基板２０の裏面のＡｕの金属膜２４とを活性化した後、両者を接触させ、１５０〜３００℃でアニール処理を実施することにより、複数のマイクロバンプ１４と金属膜２４とを、Ａｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等で接続すれば、表示パネル３Ａの製造が終了する。
【００５１】
その後、図７（ｃ）の組み立て工程において、実施例１と同様に、実装基板１０の裏面をヒートシンク用の放熱板７０に固定し、図２中の筐体２内に装着すれば、投射型表示装置１であるＨＵＤの組み立てが終了する。
【００５２】
（実施例２の投射型表示装置の動作）
本実施例２の投射型表示装置１であるＨＵＤでは、実施例１と同様に動作する。
【００５３】
（実施例２の効果）
本実施例２の表示パネル３Ａによれば、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その各ビアホール１１内に熱伝導ピン１５が埋め込まれると共に、その実装基板１０上に複数のマイクロバンプ１４が形成され、その実装基板１０上に、金属膜２４を介して下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体プロセスで素子分離することによって得られた次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。
【００５４】
そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３Ａと、これを用いた投射型表示装置１であるＨＵＤを提供することができる。更に、実装基板１０と下地基板２０とがＡｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等で接続され、ＬＥＤアレイ３０からの発熱を実装基板裏面に逃がすことができるので、より放熱性に優れ、輝度ばらつきが無く、輝度低下が小さい表示パネル３Ａ及び投射型表示装置１であるＨＵＤを実現できる。
【実施例３】
【００５５】
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例３における他の投射型表示装置の全体を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は前面投射型表示装置の構成図、及び、同図（ｂ）は背面投射型表示装置の構成図である。
【００５６】
図８（ａ）の前面投射型表示装置７０は、前面投射型プロジェクタであり、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを備え、この表示パネル３又は３Ａから出射された光学像が、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上に表示される構成になっている。
【００５７】
又、図８（ｂ）の背面投射型表示装置８０は、背面投射型プロジェクタであり、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを備え、この表示パネル３又は３Ａから出射された光学像が、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上に表示される構成になっている。
【００５８】
このような投射型表示装置７０，８０によれば、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを用いているので、実施例１の投射型表示装置１とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００５９】
（変形例）
本発明は、上記実施例１〜３に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００６０】
（ａ） 実施例１の実装基板１０におけるビアホール１１内に熱伝導ピン１５を埋め込んでもよい。これにより、実施例１の放熱性をより向上できる。
【００６１】
（ｂ） 実施例１、２の表示パネル３，３Ａは、図示以外の構成や製造方法に変更してもよい。例えば、ＬＥＤアレイ３０に代えて、複数のＥＬ素子を有するＥＬアレイを用いて表示パネルを構成しても、実施例１〜３とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
（ｃ） 本発明の表示パネルは、実施例１〜３に示した投射型表示装置の形態に限られず、例えば、投影光学系を用いない直視型表示装置にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 投射型表示装置
３，３Ａ 表示パネル
４ 平面鏡
５ 凹面鏡
６ ウィンドシールドガラス
１０ 実装基板
１１ ビアホール
１２ 熱伝導層
１４ マイクロバンプ
１５ 熱伝導ピン
２０ 下地基板
２１ 反射膜
２２ 平坦化膜
３０ ＬＥＤアレイ
３１ ＬＥＤ
４０ アノードドライバＩＣ
５０ カソードドライバＩＣ
７０ 前面投射型表示装置
８０ 背面投射型表示装置
７１，８１ 投影レンズ
８２ 反射鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネル及びこれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両、航空機等においては、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ために投射型表示装置の１つであるヘッドアップディスプレイ装置（Head-Up Display、以下「ＨＵＤ」という。）が使用されている。
【０００３】
例えば、車両に使用されるＨＵＤは、光源、液晶表示パネル、ダイクロイックミラー、ホログラムミラー等を有し、車内のインストルメントパネルの裏側に組み込まれる。そして、液晶表示パネルに表示された各種の情報を光源からの光によって、ダイクロイックミラー及びホログラムミラーで反射させた後、車両のウィンドシールドガラス（合わせガラス）の一部又は運転者の前方の所定位置に配設された反射層に表示させるようになっている。これにより、各種の情報を運転者の前方に虚像として表示することができ、運転者は視線を前方からそらすことなく各種の情報を視認することができる。
【０００４】
又、光源及び液晶表示パネルに代えて、有機電界発光素子である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。）をマトリクス配置した発光パネル（即ち、有機ＥＬパネル）を使用したＨＵＤも提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の有機ＥＬパネルのような表示パネルと、これを用いたＨＵＤのような投射型表示装置では、次のような課題があった。
【０００７】
従来の有機ＥＬパネルでは、上下２枚のガラス板で挟まれて樹脂で封止された構造をしているので、ＨＵＤに取り付けるためには、有機ＥＬパネルのガラス面をＨＵＤの筐体に直接接着して固定するか、あるいは、ブラケットに接着して固定した後、そのブラケットをＨＵＤの筐体に固定する必要がある。ところが、接着固定面は、有機ＥＬパネルのガラス面であるため、衝撃に弱く、筐体へ固定する際に簡単に破損してしまう。しかも、有機ＥＬパネルでは、ガラス基板を介してＨＵＤに固定されるため、熱伝導性が悪くて放熱性が良くないので、輝度劣化が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の表示パネルは、複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の内側面を含む表面が熱伝導層で覆われた第１の基板と、前記第１の基板の一方の面に設けられた第２の基板と、前記第２の基板の表面に形成された接合膜を介して接合された複数の薄膜半導体発光素子と、前記複数の薄膜半導体発光素子の各々を選択的に駆動することにより発光させて光学像を形成させる駆動回路とを備え、前記第２の基板の裏面は、前記第１の基板の一方の面に対し、熱伝導性部材により固着されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の投射型表示装置は、前記発明の表示パネルと、前記複数の薄膜半導体発光素子の発光により形成された前記光学像を投射する光学系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の基板に熱伝導層で覆われた複数の貫通孔が形成され、その第１の基板上に、熱伝導性部材により第２の基板が固着され、更に、その第２の基板上に、複数の薄膜半導体発光素子が接合されているので、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネルと、これを用いた投射型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施例１における図４の部分的な拡大図である。
【図２】図２は本発明の実施例１における投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【図３】図３は図２中の表示パネルの概略を示す構成図である。
【図４】図４は図３の表示パネルの回路構成を示す模式図である。
【図５】図５は図４中のアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣの構成を示す概略の回路図である。
【図６】図６は図１の表示パネルにおける製造方法の一例を示す製造・組み立て工程の断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例２の表示パネルにおける構成及び製造方法の一例を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の実施例３における他の投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
（実施例１の投射型表示装置の全体構成）
図２は、本発明の実施例１における投射型表示装置の全体を示す概略の構成図である。
【００１４】
この投射型表示装置１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２を有している。筐体２は、この上面に窓２ａ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２内の下部には、表示パネル３が配置されている。表示パネル３は、複数の薄膜半導体発光素子（例えば、発光ダイオード、以下「ＬＥＤ」という。）が２次元状に配列されたドットマトリクスＬＥＤ構造をなし、各種情報の光学像を出射する自発光型の表示パネルである。
【００１５】
表示パネル３の出射光面側の上部には、その表示パネル３から出射された光学像を投射する光学系（例えば、反射用平面鏡４及び拡大用凹面鏡５）が配置されている。平面鏡４は、表示パネル３から出射された光学像を所定方向（例えば、ほぼ水平方向）に反射するものであり、この平面鏡４の反射方向に凹面鏡５が配置されている。凹面鏡５は、平面鏡４からの反射光を拡大し、筐体２の窓２ａを通して上方のウィンドシールドガラス（Ｗ／Ｓ）６へ結像するものである。
【００１６】
この種の投射型表示装置１では、表示パネル３の表示面から出射された各種情報の光学像が、反射鏡４で反射されて凹面鏡５で拡大され、車両のウィンドシールドガラス６の一部に表示される。これにより、各種の情報を運転者７の前方に虚像８として表示することができ、運転者７は視線を前方からそらすことなく、各種の情報を視認することが可能な構成になっている。
【００１７】
（実施例１の表示パネルの構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、図２中の表示パネル３の概略を示す構成図であり、同図（ａ）は表示パネルの全体を示す平面図、及び、同図（ｂ）は同図（ａ）中の下地基板及びフレキシブルケーブルを削除した実装基板を示す平面図である。図４は、図３の表示パネルの回路構成を示す模式図である。更に、図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における図４の部分的な拡大図であり、同図（ａ）は平面図、及び同図（ｂ）は同図（ａ）中のＩ１−Ｉ２線断面図である。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、本実施例１の表示パネル３は、表示パネル構成部材を実装する第１の基板（例えば、平板状の実装基板）１０を有し、この実装基板１０上に、第２の基板（例えば、方形の下地基板）２０が固着されている。下地基板２０上には、複数のＬＥＤが２次元マトリクス状に配列されたＬＥＤアレイ３０が接合され、更に、このＬＥＤアレイ３０に対して離間して、ＬＥＤアレイ３０の第１配線（例えば、アノード配線）側を駆動する第１の駆動回路（例えば、アノードドライバ集積回路、以下「アノードドライバＩＣ」という。）４０と、ＬＥＤアレイ３０の第２配線（例えば、カソード配線）側を駆動する第２の駆動回路（例えば、カソードドライバＩＣ、以下「カソードドライバＩＣ」という。）５０とが、配設されている。実装基板１０上には、アノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０に接続された図示しない配線が形成され、この配線が、フレキブルケーブル６０を介して図示しない制御装置に接続されている。フレキシブルケーブル６０は、例えば、ポリイミド材料等で形成された薄膜状の基板の上に複数本の導電線を形成したものである。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、実装基板１０には、放熱性を向上するために、厚み方向である垂直方向に貫通した複数の貫通孔（例えば、ビアホール）１１が形成され、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２で覆われている。実装基板１０の表面及び裏面とビアホール１１内とに形成された熱伝導層１２は、相互に接続されている。表面及び裏面に形成された熱伝導層１２は、ＬＥＤから発熱する熱を横方向に均等に伝え、ビアホール１１内に形成された熱伝導層１２へその熱を伝える機能を有し、更に、ビアホール１１内に形成された熱伝導層１２が、垂直方向に熱を伝える機能を有している。
【００２０】
ここで、熱伝導層１２の下地に形成された実装基板１０は、熱伝導率の小さな基板（例えば、ガラスエポキシ基板等）により形成され、熱伝導層１２の熱を断熱している。熱伝導層１２は、例えば、銅めっき、あるいは、銅及びニッケル合金、金（Ａｕ）、パラジウム等のめっきにより形成されている。下地基板２０は、例えば、高抵抗シリコン基板、熱酸化膜が形成されたシリコン基板（即ち、熱酸化膜ｏｎシリコン基板）、あるいは、窒化シリコンが形成されたシリコン基板（即ち、窒化シリコンｏｎシリコン基板）等により形成されている。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、実装基板１０は、粘着性の放熱性シート又はビス等のねじ部材によって、放熱板７０、又はＨＵＤの筐体２あるいは図示しないインストルメントパネルに固定される。放熱板７０は、アルミニウム又は銅等で形成されたヒートシンクにより構成されている。
【００２２】
実装基板１０上の下地基板２０の表面には、反射膜２１が形成され、更に、この反射膜２１上に、接合層（例えば、平坦化膜）２２を介してＬＥＤアレイ３０が接合されている。反射膜２１は、例えば、厚みが２０ｎｍ〜ｌμｍのチタン、銀等からなる金属簿膜であり、下地基板２０上に蒸着法等によりパターン形成されている。平坦化膜２２は、例えば、厚みが２０〜１０００ｎｍであり、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜等で形成されている。この平坦化膜２２の表面は、表面粗さが２０〜１００ｎｍ以下となるように、平坦化されている。
【００２３】
図４及び図１（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ３０は、ＬＥＤ薄膜としてのＬＥＤ３１を複数有し、これらのＬＥＤ３１が行及び列を成すように２次元のマトリクス状に配列されている。ＬＥＤアレイ３０は、例えば、インジュウムアルミガリムリン、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム、インジュウムアルミガリウムリン、ガリウムリン等の材料から成る積層薄膜であって、ＬＥＤの発光構造であるヘテロ構造、ダブルヘテロ構造を備えるｐｎ接合デバイスであり、このＬＥＤアレイ３０が、複数のＬＥＤ３１に素子分離されてマトリクス状に配置されている。
【００２４】
各ＬＥＤ３１の第１の電極（例えば、アノード電極）には、アノード配線３２が接続されると共に、各ＬＥＤ３１の第２の電極（例えば、カソード電極）には、カソードコンタクト層３３を介してカソード配線３４が接続されている。アノード配線３２及びカソード配線３４の下には、ポリイミド材料、窒化シリコン等からなる絶縁膜３５が形成されており、アノード配線３２及びカソード配線３４がマトリクス結線構造になっていても、電気的に短絡しない構成になっている。そして、各ＬＥＤ３１は、アノード配線３２及びカソード配線３４を介して、ＬＥＤアレイ３０を駆動するアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０に接続されている。
【００２５】
図５は、図４中のアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０の構成を示す概略の回路図である。
【００２６】
アノードドライバＩＣ４０は、図示しない制御装置から供給される表示データ（例えば、発光する又は発光しないを意味する発光データ）ＤＡに応じて、ＬＥＤアレイ３０の各アノード配線３２に結線されているＬＥＤ３１の列に電流を供給する機能を有している。アノードドライバＩＣ４０は、例えば、図示しない制御装置からシリアル伝送により供給されるシリアル発光データＳＤＡを入力して、直並列変換したパラレル発光データＰＤＡを出力するシフトレジスタ４１を有し、この出力側に、ラッチ回路４２が接続されている。ラッチ回路４２は、シフトレジスタ４１から出力されたパラレル発光データＰＤＡをラッチする回路であり、この出力側に、駆動回路４３が接続されている。駆動回路４３は、ラッチ回路４２の出力信号を増幅する回路であり、この出力側に、複数のアノード配線３２が接続されている。
【００２７】
カソードドライバＩＣ５０は、図示しない制御装置から供給されるクロックＣＬＫ及びフレーム信号ＦＳに基づき、ＬＥＤアレイ３０の各カソード配線３４に接続されているＬＥＤ３１の行を走査する機能を有し、セレクト回路５１等で構成されている。
【００２８】
（実施例１の表示パネルの製造方法）
図６（ａ）〜（ｃ）は、図１の表示パネル３における製造方法の一例を示す製造・組み立て工程の断面図である。
【００２９】
先ず、図６（ａ）の製造工程において、熱伝導率の小さなガラスエポキシ基板等の実装基板１０を用意する。この実装基板１０には、複数のビアホール１１が形成されており、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２により覆われている。熱伝導層１２は、例えば、銅、あるいは、銅及びニッケル合金、金、パラジウム等により形成されている。このような実装基板１０上には、熱伝導性部材である接着剤１３が塗布される。接着剤１３としては、熱伝導性樹脂又は各種ペースト状の熱伝導性接着剤（例えば、放熱性に優れた銀（Ａｇ）ペースト又は金属粒子を含んだ樹脂）が使用される。
【００３０】
次に、図６（ｂ）の製造工程において、予めＬＥＤアレイ３０と下地基板２０とを生成しておく。ＬＥＤアレイ３０は、例えば、インジュウムアルミガリウム等の材料からなる結晶化された積層薄膜であって、ＬＥＤ３１の発光構造であるヘテロ構造、ダブルヘテロ構造を備えるｐｎ接合デバイスであり、図示しない別の単結晶基板（例えば、ガリウム砒素ウエハ、窒素ガリウムウエハ、サファイアウエハ、シリコンウエハ）上にてエピタキシャル成長させて積層した結晶化された薄膜を剥離したものである。このＬＥＤアレイ３０は複数のＬＥＤ３１に素子分離され、これらのＬＥＤ３１が二次元のマトリクス状に配置されている。
【００３１】
下地基板２０としては、高抵抗シリコン基板、あるいは、厚み２０ｎｍ〜２μｍの熱酸化膜又は窒化アルミニュウムを形成したシリコン基板等を使用する。この下地基板２０上には、反射膜２１が形成されている。反射膜２１は、厚みが２０ｎｍ〜ｌμｍのチタン、銀等からなる金属簿膜であり、下地基板２０上に蒸着法等によりパターン形成されている。
【００３２】
このような反射膜２１の上に、平坦化膜２２を形成し、この平坦化膜２２上に、別の単結晶基板から剥離したＬＥＤアレイ３０を接合する。この際、ＬＥＤアレイ３０は、水素結合等の分子間力により、平坦化膜２２上に接合される。
【００３３】
なお、ＬＥＤアレイ３０は、図示しない別の単結晶基板上で積層した薄膜を複数のＬＥＤ素子（発光素子）が形成可能な大きな面積で（例えば、短冊状に）剥離し、平坦化膜２２上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ３１に素子分離してもよい。あるいは、別の単結晶基板上で積層した薄膜をＬＥＤ３１の行又は列に相当する面積で剥離し、平坦化膜２２上に接合した後、フォトリソエッチング法によって複数のＬＥＤ３１に素子分離してもよい。あるいは、別の単結晶基板上で積層した薄膜を個々のＬＥＤ３１に相当する面積で剥離し、平坦化膜２２上に接合してもよい。
【００３４】
このようにして接合されたＬＥＤアレイ３０の全面に、ポリイミド材料、窒化シリコン等からなる絶縁膜３５を形成し、フォトリソエッチング法により、ＬＥＤ３１のカソードコンタクト層３３箇所及びカソード電極箇所の前記絶縁膜３５を除去する。全面に、金もしくはアルミニュウム、又は、金もしくはアルミニュウムとニッケル、チタン等の金属薄膜を形成し、フォトリソエッチング法により、その金属薄膜を選択的にエッチングしてカソード配線３４を形成し、カソードコンタクト層３３と接合する。同様に、ＬＥＤ３１のアノード端子箇所を除いて、前記と同様の絶縁膜３５を選択的に形成した後、前記と同様の金属薄膜を選択的に形成してアノード配線３２を形成する。これにより、カソード配線３４及びアノード配線３２は、ＬＥＤ３１のカソード端子及びアノード端子にそれぞれ接続され、マトリクス結線構造が形成される。
【００３５】
そして、ＬＥＤアレイ３０が接合された下地基板２０を、実装基板１０上の接着剤１３に押圧すれば、この接着剤１３により、下地基板２０が実装基板１０に接着され、表示パネル３の製造が終了する。
【００３６】
その後、図６（ｃ）の組み立て工程において、実装基板１０の裏面を、粘着性の放熱性シート又はビス等のねじ部材によって、アルミニウム又は銅等で形成されたヒートシンク用の放熱板７０に固定し、図２中の筐体２内に装着すれば、投射型表示装置１であるＨＵＤの組み立てが終了する。
【００３７】
（実施例１の投射型表示装置の動作）
図２の投射型表示装置１であるＨＵＤにおいて、表示すべき情報が図示しない制御装置に入力されると、この制御装置が、その表示すべき情報に応じて、シリアル発光データＳＤＡを図５のアノードドライバＩＣ４０に供給する。
【００３８】
すると、ＬＥＤアレイ３０の第１行目に含まれるＬＥＤ３１の各々について、シリアル発光データＳＤＡが、アノードドライバＩＣ４０内のシフトレジスタ４１に順次格納される。シフトレジスタ４１に格納されたシリアル発光データＳＤＡは、このシフトレジスタ４１によりパラレル発光データＰＤＡに変換された後、ラッチ回路４２に格納される。ラッチ回路４２の出力信号は駆動回路４３で増幅され、この駆動回路４３から定電流が出力され、アノード配線３２を経由して各ＬＥＤ３１のアノード端子に供給される。
【００３９】
この時、図示しない制御装置から出力されたクロックＣＬＫ及びフレーム信号ＦＳが、カソードドライバＩＣ５０に入力されると、このカソードドライバＩＣ５０内のセレクト回路５１により、ＬＥＤアレイ３０の第１行目のカソード配線３４が選択される。そのため、ＬＥＤアレイ３０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の各々がシリアル発光データＳＤＡに応じて発光動作する。
【００４０】
このような発光動作がカソード配線３４の数（即ち、ＬＥＤアレイ３０の行数分）だけ複数回繰り返され、１画面分の光学像である画像が表示される。つまり、表示パネル３は、表示すべき情報を含む１画面分の画像を発光する。
【００４１】
表示パネル３の発光によって出射された光は、図２中の平面鏡４で反射されて凹面鏡５によって拡大された後、ウィンドシールドガラス６に照射される。すると、運転者７の視線におけるウィンドシールドガラス６の前方に、表示パネル３が発光した画像の虚像８が表示される。これにより、運転者７は、視線を前方からそらすことなく、表示パネル３が発光した画像に含まれる情報を視認することができる。
【００４２】
（実施例１の効果）
本実施例１の表示パネル３によれば、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その実装基板１０上に下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体製造工程（プロセス）で素子分離することによって得られた２次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３と、これを用いた投射型表示装置１であるＨＵＤを提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
（実施例２の構成・製造方法）
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２の表示パネル３Ａにおける構成及び製造方法の一例を示す断面図であり、実施例１を示す図６中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４４】
本実施例２の表示パネル３Ａでは、実施例１の表示パネル３における接着剤１３に代えて、熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１を有する実装基板１０の表面の一部に、金属（例えば、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）等）のマイクロバンプ１４が複数形成され、更に、各ビアホール１１内に、熱伝導材である金属ピン（例えば、銅又はアルミニュウム等で形成された熱伝導ピン）１５がそれぞれ埋め込まれて、放熱特性を更に向上させた構成になっている。実装基板１０内のマイクロバンプ１４の領域上には、実施例１と同様の下地基板２０が形成され、この下地基板２０上に、実施例１と同様のＬＥＤアレイ３０とアノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０が固着されている。
【００４５】
更に、本実施例２では、実施例１とは異なり、下地基板２０の裏面全体に金属（例えば、Ａｕ）の金属膜２４が形成され、この金属膜２４と、実装基板１０上のマイクロバンプ１４とが、Ａｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等により接続される構成になっている。実装基板１０は、実施例１と同様に、例えば、ガラスエポキシ基板等により形成され、この上に、アノードドライバＩＣ４０及びカソードドライバＩＣ５０と接続するための配線が形成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４６】
本実施例２における表示パネル３Ａの製造方法では、先ず、図７（ａ）の製造工程において、実施例１と同様に、熱伝導率の小さなガラスエポキシ基板等の実装基板１０を用意する。この実装基板１０には、実施例１と同様に、複数のビアホール１１が形成されており、このビアホール１１内と実装基板１０の表面及び裏面とが、熱伝導層１２により覆われている。実施例１とは異なり、複数のビアホール１１内には、銅、アルミニュウム等で形成された熱伝導ピン１５がそれぞれ埋め込まれ、更に、実装基板１０上の一部には、複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４が形成されている。
【００４７】
複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４の形成では、例えば、リフトオフプロセスにより、Ａｕ、Ｃｕ等を蒸着又はスパッタして直径２〜１０μｍ、高さ１〜５μｍ、バンプ周期１０μｍのバンプを形成する。
【００４８】
次に、図７（ｂ）の製造工程において、実施例１と同様に、予めＬＥＤアレイ３０と下地基板２０とを生成しておく。下地基板２０の表面には、実施例１と同様に、反射膜２１を形成するが、本実施例２では、下地基板２０の裏面全面に、例えば、厚さ０．２〜５μｍのＡｕを蒸着又はスパッタして金属膜２４を形成する。反射膜２１上には、実施例１と同様に、平坦化膜２２を形成し、この平坦化膜２２上に、別の基板から剥離したＬＥＤアレイ３０を、水素結合等の分子間力によって接合する。
【００４９】
このようにして接合されたＬＥＤアレイ３０上には、実施例１と同様に、カソードコンタクト層３３及びカソード配線３４と、アノード配線３２とを形成し、これらのカソード配線３４及びアノード配線３２が、ＬＥＤ３１のカソード端子及びアノード端子にそれぞれ接続されたマトリクス結線構造を形成する。
【００５０】
そして、アルゴン、窒素、酸素等のプラズマ処理により、複数のＡｕ、Ｃｕ等のマイクロバンプ１４と下地基板２０の裏面のＡｕの金属膜２４とを活性化した後、両者を接触させ、１５０〜３００℃でアニール処理を実施することにより、複数のマイクロバンプ１４と金属膜２４とを、Ａｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等で接続すれば、表示パネル３Ａの製造が終了する。
【００５１】
その後、図７（ｃ）の組み立て工程において、実施例１と同様に、実装基板１０の裏面をヒートシンク用の放熱板７０に固定し、図２中の筐体２内に装着すれば、投射型表示装置１であるＨＵＤの組み立てが終了する。
【００５２】
（実施例２の投射型表示装置の動作）
本実施例２の投射型表示装置１であるＨＵＤでは、実施例１と同様に動作する。
【００５３】
（実施例２の効果）
本実施例２の表示パネル３Ａによれば、実装基板１０に熱伝導層１２で覆われた複数のビアホール１１が形成され、その各ビアホール１１内に熱伝導ピン１５が埋め込まれると共に、その実装基板１０上に複数のマイクロバンプ１４が形成され、その実装基板１０上に、金属膜２４を介して下地基板２０が実装され、更に、無機材料からなる積層薄膜のＬＥＤアレイ３０が接合され、このＬＥＤアレイ３０を半導体プロセスで素子分離することによって得られた次元マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ３１を有している。
【００５４】
そのため、構造が簡単で、組み立て時に破損することが無く、小型化が可能で、且つ放熱性に優れた表示パネル３Ａと、これを用いた投射型表示装置１であるＨＵＤを提供することができる。更に、実装基板１０と下地基板２０とがＡｕ−Ａｕ接合、Ａｕ−Ｃｕ接合等で接続され、ＬＥＤアレイ３０からの発熱を実装基板裏面に逃がすことができるので、より放熱性に優れ、輝度ばらつきが無く、輝度低下が小さい表示パネル３Ａ及び投射型表示装置１であるＨＵＤを実現できる。
【実施例３】
【００５５】
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例３における他の投射型表示装置の全体を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は前面投射型表示装置の構成図、及び、同図（ｂ）は背面投射型表示装置の構成図である。
【００５６】
図８（ａ）の前面投射型表示装置７０は、前面投射型プロジェクタであり、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを備え、この表示パネル３又は３Ａから出射された光学像が、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上に表示される構成になっている。
【００５７】
又、図８（ｂ）の背面投射型表示装置８０は、背面投射型プロジェクタであり、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを備え、この表示パネル３又は３Ａから出射された光学像が、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上に表示される構成になっている。
【００５８】
このような投射型表示装置７０，８０によれば、実施例１又は実施例２の表示パネル３又は３Ａを用いているので、実施例１の投射型表示装置１とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００５９】
（変形例）
本発明は、上記実施例１〜３に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
【００６０】
（ａ） 実施例１の実装基板１０におけるビアホール１１内に熱伝導ピン１５を埋め込んでもよい。これにより、実施例１の放熱性をより向上できる。
【００６１】
（ｂ） 実施例１、２の表示パネル３，３Ａは、図示以外の構成や製造方法に変更してもよい。例えば、ＬＥＤアレイ３０に代えて、複数のＥＬ素子を有するＥＬアレイを用いて表示パネルを構成しても、実施例１〜３とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
（ｃ） 本発明の表示パネルは、実施例１〜３に示した投射型表示装置の形態に限られず、例えば、投影光学系を用いない直視型表示装置にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 投射型表示装置
３，３Ａ 表示パネル
４ 平面鏡
５ 凹面鏡
６ ウィンドシールドガラス
１０ 実装基板
１１ ビアホール
１２ 熱伝導層
１４ マイクロバンプ
１５ 熱伝導ピン
２０ 下地基板
２１ 反射膜
２２ 平坦化膜
３０ ＬＥＤアレイ
３１ ＬＥＤ
４０ アノードドライバＩＣ
５０ カソードドライバＩＣ
７０ 前面投射型表示装置
８０ 背面投射型表示装置
７１，８１ 投影レンズ
８２ 反射鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の内側面を含む表面が熱伝導層で覆われた第１の基板と、
前記第１の基板の一方の面に設けられた第２の基板と、
前記第２の基板の表面に形成された接合膜を介して接合された複数の薄膜半導体発光素子と、
前記複数の薄膜半導体発光素子の各々を選択的に駆動することにより発光させて光学像を形成させる駆動回路とを備え、
前記第２の基板の裏面は、前記第１の基板の一方の面に対し、熱伝導性部材により固着されたことを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
前記接合膜は、分子間力により前記複数の薄膜半導体発光素子を接合する平坦化膜であることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項３】
前記第２の基板の表面には、反射膜を介して前記平坦化膜が形成されていることを特徴とする請求項２記載の表示パネル。
【請求項４】
前記熱伝導性部材は、熱伝導性樹脂又は熱伝導性接着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項５】
前記熱伝導性部材は、金属のマイクロバンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記貫通孔内には、熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項７】
前記第１の基板の他方の面側に接触させて設けられたヒートシンクを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記第１の基板は、ガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項９】
前記熱伝導層は、銅、銅・ニッケル合金、金、又はパラジウムのいずれか１つの金属膜であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記第２の基板は、高抵抗シリコン、熱酸化膜構造を含むシリコン、又は窒化アルミニュウム構造を含むシリコンのいずれか１つの基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１１】
前記熱伝導材は、銅又はアルミニュウムの金属ピンであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示パネルと、
前記複数の薄膜半導体発光素子の発光により形成された前記光学像を投射する光学系と、
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１】
複数の貫通孔を有し、前記貫通孔の内側面を含む表面が熱伝導層で覆われた第１の基板と、
前記第１の基板の一方の面に設けられた第２の基板と、
前記第２の基板の表面に形成された接合膜を介して接合された複数の薄膜半導体発光素子と、
前記複数の薄膜半導体発光素子の各々を選択的に駆動することにより発光させて光学像を形成させる駆動回路とを備え、
前記第２の基板の裏面は、前記第１の基板の一方の面に対し、熱伝導性部材により固着されたことを特徴とする表示パネル。
【請求項２】
前記接合膜は、分子間力により前記複数の薄膜半導体発光素子を接合する平坦化膜であることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項３】
前記第２の基板の表面には、反射膜を介して前記平坦化膜が形成されていることを特徴とする請求項２記載の表示パネル。
【請求項４】
前記熱伝導性部材は、熱伝導性樹脂又は熱伝導性接着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項５】
前記熱伝導性部材は、金属のマイクロバンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項６】
前記貫通孔内には、熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項７】
前記第１の基板の他方の面側に接触させて設けられたヒートシンクを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項８】
前記第１の基板は、ガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項９】
前記熱伝導層は、銅、銅・ニッケル合金、金、又はパラジウムのいずれか１つの金属膜であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１０】
前記第２の基板は、高抵抗シリコン、熱酸化膜構造を含むシリコン、又は窒化アルミニュウム構造を含むシリコンのいずれか１つの基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１１】
前記熱伝導材は、銅又はアルミニュウムの金属ピンであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示パネルと、
前記複数の薄膜半導体発光素子の発光により形成された前記光学像を投射する光学系と、
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１１３９８９（Ｐ２０１１−１１３９８９Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５９００（Ｐ２００９−２６５９００）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５００００２５７１）株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５００００２５７１）株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Ｆターム（参考）】
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