显示面板、其制造方法和显示设备的制作方法

专利名称：显示面板、其制造方法和显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示面板、其制造方法以及使用所述显示面板的显示设备。
背景技术：
已知存在自发光型的发光元件，诸如发光二极管(LED)、有机电致发光(EL)元件、 无机EL元件等。此外，已知存在非自发光型的元件，诸如液晶显示器(IXD)。通过在矩阵中布置多个自发光型的发光元件来构成自发光型的发光元件阵列。使 用自发光型发光元件阵列的显示设备比诸如LCD之类的光阀型显示设备呈现出较少的光 损失以及较高的效率。特别地是，由于可以消除背光，所以使用自发光型发光元件阵列的直 观型显示设备可以变轻且变薄。使用非自发光型发光元件的投射型显示设备需要独立的光源，所述投射型显示设 备诸如抬头显示器(HUD)、投射仪或背投系统。相比之下，使用自发光型发光元件的投射型 显示设备不需要这种独立的光源，由此在尺寸上可以是紧凑的。在这方面，例如在显示放大倍数为5的HUD中，在HUD上以在相对于光轴10_20度 的角范围内的入射角入射的光是可用的。然而，其中在平面上布置发光元件的自发光型发 光元件阵列具有基本上呈现朗伯(Lambe rt)分布的光分布。因此，使用自发光型发光元件 阵列的HUD具有3-5%那么低的光使用效率。为了增强光使用效率，可以想象在发光元件阵列上形成微透镜阵列由此缩窄光分 布的广度(spread)，即由此增加在HUD上以在上述角范围内的入射角入射的光量。专利文献号1公开了一种用于在发光元件阵列上形成微透镜阵列的方法。在专利 文献号1所公开的方法中，紫外光固化树脂(即，透镜材料)被填入由玻璃制成的压模凹面 中，然后在所述压模上覆盖其上形成有发光元件的晶片，使得所述发光元件面向填有所述 透镜材料的凹面。此外，隔离物(spacer)被固定到压模的无效区域。隔离物接触晶片以便 确定微透镜的厚度。专利文献号1 日本已公开专利公开号2006-327182。然而，在上述方法中，很难准确地把晶片和压模相互对准。此外，由于必须在压模 上提供隔离物，所以增加了制造步骤的次数。

发明内容
本发明旨在提供一种显示面板、其制造方法和显示设备，其中发光元件阵列和透 镜阵列依照简单方式彼此相互准确地对准。本发明提供了一种显示面板，包括基底；发光元件阵列，包括在所述基底上提供的多个发光元件，所述发光元件被驱动信 号驱动以便发光；透镜阵列，用于聚焦由所述发光元件发射的光，和在所述基底上提供的驱动电路，用于驱动所述发光元件，
其中所述透镜阵列包括在所述发光元件上形成的多个透镜柱，和多个透镜部分，被形成为覆盖所述透镜柱并且具有弯曲的透镜表面。由于在发光元件上形成透镜柱，并且透镜部分形成为覆盖所述透镜柱，所以可以 把透镜元件(即，所述透镜柱和透镜部分)与所述发光元件准确地对准。此外，可以在不要 求专用设备的情况下依照简单的方式形成透镜阵列。此外，可以任意地调整透镜的曲率和厚度。本发明还提供了一种显示面板的制造方法，包括步骤在基底上形成发光元件阵列，所述发光元件阵列包括多个发光元件，所述发光元 件被驱动信号驱动以便发光；使用光刻胶在所述发光元件上形成透镜-柱-材料层；执行光刻过程以便把所述透镜-柱-材料层形成为在所述发光元件上的多个透镜 柱；使用干膜抗蚀剂在所述透镜柱上层压透镜-部分-材料层使得在所述透镜柱之间 留下间隙；执行热处理以便使所述透镜-部分-材料层被软化并填入所述间隙中，使得所述 透镜-部分-材料层具有对应于透镜部分的透镜形状；其中所述透镜部分和透镜柱构成用 于聚焦由所述发光元件发射的光的透镜阵列，并且在所述基底上安装用于驱动所述发光元件的驱动电路。本发明还提供了 一种包括上述显示面板的显示设备。根据以下给出的详细描述，本发明的进一步应用范围将变得更加清楚。然而应当 理解，由于根据此详细描述在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对那些本领域技术 人员来说变得显而易见，所以这些详细描述和具体实施例虽然用于表示本发明的优选实施 例，但是其只是以例示形式给出。


在附图中图1是示出使用依照本发明第一实施例的发光元件阵列的显示面板的透视图；图2是示出在图1中所示出的显示面板的一部分的平面图；图3是示出在图1中所示出的显示面板的等效电路的电路图；图4是示出在图3中所示出的阳极驱动器IC和阴极驱动器IC的电路图；图5是示出在图1中所示出的发光元件阵列芯片的像素的部分平面图；图6A是在图5中所示出的一个像素的放大视图；图6B和6C是分别沿线6B-6B和线6C-6C获取的剖视图；图7A到7F是用于图示依照本发明第一实施例的发光元件阵列芯片的制造过程的 剖视图；图8是用于示出本发明第一实施例的发光元件阵列芯片的另一配置例子的剖视 图；图9A到9F是用于图示依照本发明第二实施例的发光元件阵列芯片的制造过程的
5剖视图；图10是示出使用第一或第二实施例的显示面板的依照本发明第三实施例的投射 型显示设备的示意图；图11是用于示出使用第一或第二实施例的显示面板的依照本发明第四实施例的 前投射型显示设备的示意图；图12是示出使用第一或第二实施例的显示面板的依照本发明第五实施例的背投 射型显示设备的示意图，和图13是用于示出使用第一或第二实施例的显示面板的依照本发明第六实施例的 背投射型显示设备的示意图。
具体实施例方式以下，将参考附图描述本发明的实施例。附图只用于解释目的而并非是限制本发 明的范围。第一实施例[显示面板的配置]图1是示出使用依照本发明第一实施例的发光元件阵列的显示面板1的透视图。如图1所示，依照第一实施例的显示面板1包括用于安装半导体芯片的基底 (substrate)(更特别地是，板上芯片基底)10。以下，板上芯片基底10被称为“COB 10”。 COB 10由玻璃环氧树脂基底、氧化铝基底、氮化铝(AlN)基底、金属基底、金属芯基底等形 成。在COB 10上形成未示出的布线图案等。发光元件阵列芯片20、阳极驱动器集成电路(IC)50和阴极驱动器集成电路 (IC)60-1和60-2被固定到COB 10的表面(S卩，安装表面)上。发光元件阵列芯片20由 多个薄膜半导体发光元件(例如，LED)形成。阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和 60-2用于驱动发光元件阵列芯片20。发光元件阵列芯片20、阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和60_2经由在 COB 10上未示出的布线图案彼此电连接。在这方面，如果阳极驱动器IC 50和阴极驱动器 IC 60-1和60-2使用金属线彼此电连接，那么阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和 60-2使用银膏、树脂等被结合(附着)到COB 10上。盖71经由隔离物70被安装到COB 10以便保护阳极驱动器IC 50和阴极驱动器 IC 60-1和60-2。隔离物70采用框架形式，并且具有比从COB 10的安装表面到金属线的 顶部的高度更厚的厚度。盖71具有对应于发光元件阵列芯片20的显示部分。盖71的显 示部分优选由具有80%或更高可见光透射率的材料(例如，玻璃、丙烯酸树脂或聚碳酸酯 树脂)形成。盖71具有在显示部分周围的外围部分。盖71的外围部分优选由不透明材料 形成，或者优选被施加有涂层以便把透射率减少到0. 或更低的可见光。因为盖71的外 围部分的透射率被减少到0. 或更低，所以防止从发光元件阵列芯片20发射并且由金属 线、阳极驱动器IC 50或阴极驱动器IC 60-1或60-2反射的光被发射到外面(即，防止进 入图像)。热沉(heat sink)和金属外壳(未示出)被固定到COB 10的背面上。此外，为了 有效地释放由发光元件阵列芯片20产生的热，在COB 10的背面和热沉或金属外壳之间提供具有绝缘性能的放热膏或放热片(未示出)。COB 10和隔离物70可以使用树脂等彼此结合。隔离物70和盖71可以使用树脂 等彼此结合。还可以在COB 10、隔离物70和盖71上形成螺杆-通孔，并且使用穿过所述螺 杆-通孔并且在所述热沉或金属外壳上啮合螺纹孔的螺杆彼此固定COB 10、隔离物70和盖 71。作为选择，可以彼此整体地形成COB 10和隔离物70。可以彼此整体地形成隔离物70 和盖71。显示面板1的发光元件阵列芯片20、阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和 60-2经由扁平型软电缆72被电连接到未示出的控制部件。尽管在CIB 10上提供一个阳 极驱动器IC 50和两个阴极驱动器IC 60-1和60-2，不过取决于电路结构也可以只提供一 个阴极驱动器IC。此外，可以依照除在图1中所示出的方式之外的方式布置阳极驱动器IC 和阴极驱动器IC。图2是在图1中所示出的显示面板1的平面图。在图2中，省略了显示面板1的 一部分。在发光元件阵列芯片20周围提供多个阳极布线35和多个阴极布线37。阳极布 线35和阴极布线37被连接到诸如线结合焊盘(pad)之类的多个焊盘部分39。阳极布线 35经由焊盘部分39被电连接到阳极驱动器IC 50。阴极布线37经由焊盘部分39被电连 接到阴极驱动器IC 60-1和60-2。在发光元件阵列芯片20的发光元件的节距(pitch)不同于焊盘部分39的节距的 情况下，以与发光元件相同的节距在发光元件阵列芯片20上提供进一步的焊盘部分，并且 使用如图2所示倾斜延伸的连接线把它们连接到所述焊盘部分39。在发光元件的节距与焊 盘部分39的节距相同的情况下，并不要求连接线倾斜地延伸。图3是在图1中所示出的显示面板1的等效电路的电路图。显示面板1的发光元件阵列芯片20由“m”行和“k”列的无源矩阵型LED点矩阵 构成。阳极布线35在行方向上彼此平行布置，并且阳极布线35的数目(S卩，列数)被表 示为“k”。阴极布线37在列方向上彼此平行布置，并且阴极布线37的数目(即，行数)被 表示为“m”。在阳极布线35和阴极布线37之间的交叉点设置LED 31(1,1)到31(m，k)。 LED31的数目对应于mXk。在这方面，LED 31 (m, k)表明在第m行和第k列之间的交叉点 设置的LED 31。阳极布线35分别具有阳极布线电阻ra，并且连接到阳极驱动器IC 50。阴 极布线37分别具有阴极布线电阻rc，并且被连接到阴极驱动器IC 60-1和60_2。图4是用于示意地示出在图3中所示出的阳极驱动器IC 50和和阴极驱动器IC 60-1和60-2的电路图。驱动器IC 50具有用于根据从未示出的控制部件所发送的显示数据DA来使电流 流过被连接到阳极布线35的LED 31的列的功能。显示数据Da例如是发光数据，即用于发 光或不发光的指令。阳极驱动器IC 50包括移位寄存器51。移位寄存器51接收从未示出 的控制部件经由串行传输发送的串行发光数据SDA，执行串并行转换，并且输出并行发光数 据PDA。阳极驱动器IC 50进一步包括被连接到移位寄存器51的输出侧的锁存电路52。锁 存电路52具有用于锁存由移位寄存器51所输出的并行发光数据PDA的功能。阳极驱动器 IC 50进一步包括被连接到锁存电路52的输出侧的驱动电路53。驱动电路53具有用于放大锁存电路52的输出信号的功能。阳极布线35被连接到驱动电路53的输出侧。阴极驱动器IC 60-1和60-2具有用于根据从未示出的控制部件发送的时钟信号 CLK和帧信号FS来扫描被连接到阴极布线37的LED31的行的功能。阴极驱动器IC 60-1 和60-2包括选择器电路61等。图5是用于示出在图1中所示出的发光元件阵列芯片20的4X4矩阵的像素的部 分平面图。图6A是在图5中所示出的像素之一的放大视图。图6B和6C是分别沿在图6A 中所示出的线6B-6B和线6C-6C获取的剖视图。发光阵列元件芯片20包括基底21 (图6B)以及在所述基底21上提供的发光元件 阵列30。发光元件阵列30具有作为在矩阵中布置的薄膜半导体发光元件的LED 31。发光 元件阵列30进一步包括在相应的LED 31上提供且对准的透镜阵列(在此例子中，微透镜 阵列)40。微透镜阵列40被提供用于聚焦由光LED 31所发射的光。如图6A到6C所示，每个LED 31具有大体上为矩形的形状(从上面看)，并且经 由平面化层22被固定到基底21上。每个LED 31例如包括被结合到平面化层22上的N型 半导体层32，并且进一步包括在N型半导体层32上形成的用于发射光的发光区33。发光 区33具有大体上为矩形的形状(从上面看)，并且包括P型半导体层33a等。在平面化层 22上，以带形形成阴极布线37以便在每个发光区33附近在行方向上(水平地)延伸。阴 极布线37与N型半导体层32的端部3 欧姆接触。每个发光区33的周边用绝缘膜34覆 盖。经由厚绝缘膜36在绝缘膜34上形成阳极布线35。阳极布线35以带形形成并且在列 方向上(垂直地)延伸。阳极布线35与发光区33的P型半导体层33a欧姆接触。例如通过在母基底(未示出)上形成薄膜半导体的LED 31，从所述母基底中分离 LED 31，并且把所述LED 31结合到基底21上以便形成LED点矩阵来获得半导体发光元件 阵列30。为此，在基底21和LED31之间形成平面化层22 (作为绝缘层)。平面化层22把 各LED 31(像素)电绝缘，以便形成矩阵结构。如图5所示，微透镜阵列40包括在依照矩阵布置的LED 31上形成的多个微透镜。 每个微透镜具有大体上为矩形的形状(从上面看)，如图6所示其拐角是圆形的。然而，微 透镜可以具有充满像素的圆形形状或其它形状。例如，微透镜阵列40的微透镜具有基本上垂直于基底21的表面的光轴。[发光元件阵列芯片的配置]图7A到7F是用于图示依照本发明第一实施例的发光元件阵列芯片20的制造过 程的剖视图。如图7F所示，发光元件阵列芯片20包括发光元件阵列30，所述发光元件阵列30 包括在基底21上依照矩阵布置的LED 31。在发光元件阵列30上除预定区域(即，无效区 域)49之外形成微透镜阵列40。无效区域49是其中例如提供了被连接到阳极布线35和阴 极布线37 (图2)的焊盘部分39的开口。微透镜阵列40包括多个柱状透镜柱41和被形成为覆盖透镜柱41的多个透镜部 分42，所述柱状透镜柱41的纵断面(被包括光轴的平面切割)均具有梯形形状。透镜部分 42具有球形上表面(即，弯曲的透镜表面)。微透镜阵列40被配置为聚焦由LED 31所发 射的光。透镜柱41可以采用其横截面形状(被与基底21平行的平面切割)是圆形的圆形截顶锥(truncated cone)的形式，或者采用其横截面形状是多边形的多边形截顶锥的形 式。[发光元件阵列芯片的制造过程]接下来，将参考图7A到7F描述发光元件阵列芯片20的制造过程。〈发光元件阵列的形成〉在图7A所示出的过程中，准备用于安装发光元件阵列芯片20的基底21。基底21 可以由半导体基底、陶瓷基底、玻璃环氧树脂基底、金属基底或塑料基底形成，所述半导体 基底由Si、GaAs, GaP, InP, GaN, ZnO等组成，所述陶瓷基底由A1N、Al2O3等组成，所述金属 基底由Cu、Al等组成。

然后，在基底21上形成发光元件阵列30。如参考图5到6C所描述，发光元件阵列 30包括依照矩阵布置的LED 31。此外，在基底21上形成阳极布线35、阴极布线37和焊盘 部分39 (参见图2)。LED 31例如由外延生长的LED形成，所述LED由诸如AlN、GaN、InN、InP、GaP、AlP、 AlAs、GaAs或InAs (或其混合晶体)之类的III-V族化合物半导体材料或诸如ZnO、ZnSe 或CdS之类的II-VI族化合物半导体材料组成。作为选择，可以使用基于有机的材料。LED 31的电极、阳极布线35、阴极布线37和焊盘部分39例如由基于Au的金属布 线、基于A 1的金属布线形成，所述基于Au的金属布线由Au、Tu/P t/Au、Ti/Au、AuGeN i/ Au、AuGe/N i/Au 等组成，所述基于 Al 的金属布线由 Al、Ni/Al、Ni/Al Nd、Ni/AlSi Cu,Ti/ Al等组成。作为选择，可以使用基于氧化物的透明电极。〈透镜-柱-材料层的形成>在图7B所示出的过程中，在基底21上形成透镜-柱-材料层41a达预定厚度。此 夕卜，如果必要的话，透镜-柱-材料层41a被进行预曝光烘烤。透镜-柱-材料层41a优选由化学放大负型厚膜光刻胶或DFR(干膜抗蚀剂)形 成，所述DFR由基于环氧的树脂或基于丙烯的树脂组成。就确保在基底21的整个表面上的均勻性而言，优选使用层压机在基底21上层压 透镜-柱-材料层41a (DFR)。优选还使用喷涂方法在基底21上涂覆透镜-柱-材料层 41a(光刻胶)。DFR是蚀刻膜抗蚀剂并且例如通过涂覆光刻胶树脂以便在基膜上形成光刻胶层、 干燥所述光刻胶层并且把保护膜层压到所述光刻胶层上来形成。DFR具有三层结构，在基膜 和保护膜之间夹有光刻胶层，所述基膜和保护膜均具有20-25 μ m的厚度。所述基膜优选由 双轴伸展的PET(聚对苯二甲酸乙二酯(poly ethylene ter印hthalate))膜形成，其是平 且透明的并且具有极好的紫外线透射率。保护膜优选由LDPE(低密度聚乙烯)膜形成，其 具有从基于丙烯的树脂的光刻胶层适当释放的能力并且具有低白点(fish eye)的高平坦 度。如通常所知，在层压DFR之前把保护膜与光刻胶层分离(剥离)，并且在层压DFR 之后把基膜与光刻胶层分离。<透镜柱的形成>在图7C所示出的步骤中，使用光刻过程对透镜-柱-材料层41a图案化以便以预 定间隔在LED 31上形成透镜柱41。每个透镜柱41的纵断面是梯形的。如果使用步进器( st印per)(即，简化投射曝光装置)来暴光透镜-柱-材料层41a，那么依照从将形成透镜 柱41的位置向上移动(shift)投射透镜的焦点位置的方式执行曝光来形成梯形形状的透 镜柱41。优选地是，就形成接近于半球形状的透镜形状而言，每个透镜柱41的侧表面相对 于垂直方向的倾斜角很大。〈透镜_部分-材料层的层压〉在图7D所示出的过程中，使用层压机在基底21的透镜柱41上层压透镜-部 分_材料层42a以便在基底21和透镜-部分-材料层42a之间留下空洞。透镜-部分-材料层42a优选由化学放大负型厚DFR形成，所述DFR由基于环氧 的树脂或基于丙烯的树脂组成。在这方面，透镜_部分_材料层42a和透镜-柱-材料层 41a可以由光透射特性彼此相同的相同材料形成，或者可以由光透射特性彼此不同的不同 材料形成。更具体地是，如图7D所示，在基底21的透镜柱41上层压透镜-部分-材料层42a 之后，透镜_部分_材料层42a侵入在透镜柱41之间的空间，以便在柱41之间并且在透 镜_部分_材料层42a之下形成间隙43。这通过在预定温度把层压机室内的气压减少到预 定气压来达到。优选地是，就形成间隙43而言，透镜-部分-材料层42a的厚度T2比透镜 柱41的高度Tl更薄(SP，T2<T1)。〈用于软化的热处理〉透镜-柱-材料层41a和透镜-部分-材料层42a由负型光刻胶组成，并且使用光 刻过程图案化，所述光刻过程包括层压(或涂覆)、预曝光烘烤(如果必要的话)、曝光、曝 光后烘烤和显影。通过曝光、曝光后烘烤和显影步骤，负型光刻胶被聚合。在聚合光刻胶的 分子之间的结合强度比非聚合光刻胶的分子(即，在曝光、曝光后烘烤和显影之前)更强。 非聚合光刻胶(即，前体材料)的软化温度低于聚合光刻胶的软化温度。在此状态中，透镜_部分_材料层42a尚未被聚合，但是(借助光刻过程图案化 的)透镜柱41被聚合。因此，执行热处理以便使透镜-部分-材料层42a被软化从而落入 间隙43中，而透镜柱41不会改变它们的形状。在一定温度下执行热处理以致软化透镜-部 分_材料层42a但是透镜柱41不会改变它们的形状。利用这种温度，向透镜_部分_材料层42a给予透镜形状(即，成微透镜的形式) 并且如图7E所示填充间隙43。具有透镜形状的透镜_部分_材料层42a被称作前体透镜 部分42b。透镜-部分-材料层42a的厚度和透镜柱41的厚度确定微透镜的形状和厚度， 由此优选选择其最优组合以便获得所想要的微透镜的曲率和厚度。〈透镜部分的形成〉在图7F所示出的步骤中，使用光刻过程(至少包括曝光、曝光后烘烤和显影)来 图案化前体透镜部分42b以便去除对应于焊盘部分39等的无效区域49。通过光刻过程，前 体透镜部分42b被聚合，并且形成聚合的透镜部分42。在此步骤中，如图8所示，还可以执 行图案化以便在邻近的微透镜之间形成裂缝S来分离邻近的微透镜。接下来，聚合的透镜部分42被烘烤，结果获得包括透镜柱41和透镜部分42的微 透镜阵列40。在这方面，如果在无效区域49上剩下残渣，那么可以通过使用氧气、氩等等离 子体处理来去除残渣。此后，阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和60_2 (图1和2)被固定到基底21上以便连接到焊盘部分39。[显示面 板的操作]接下来，将描述依照第一实施例的显示面板1 (图1到7F)的操作。当显示信息被输入到显示面板1的控制部件(未示出)时，控制部件向在图4中 所示出的阳极驱动器IC 50发送基于显示信息的串行发光数据SDA。然后，用于发光元件阵列30的第一行的LED 31的串行发光数据SDA被顺序地存 储在阳极驱动器IC 50的移位寄存器51中。在移位寄存器51中所存储的串行发光数据 SDA被移位寄存器51转换为并行发光数据PDA并且存储在锁存电路52中。锁存电路52的 输出信号被驱动电路53放大，并且从驱动电路53作为恒定电流输出以便经由阳极布线35 被提供到LED 31的阳极电极。在此状态中，当(从控制部件输出的)时钟信号CLK和帧信号FS被输入到阴极驱 动器IC 60-1和60-2时，阴极驱动器IC 60-1和60_2的选择器电路61选择第一行阴极布 线37。因此，驱动电流从阳极布线35被提供到第一行的LED 31。S卩，第一行的LED 31根 据串行发光数据SDA发光。由LED 31发射的光被在图7F中所示出的微透镜阵列40的微 透镜聚焦，并且被发射到外面。此发光过程按照阴极布线37的数目(即，行数)重复，并且从发光元件阵列芯片 20向外发射包含要显示的信息的图像光。[第一实施例的优点]依照第一实施例的显示面板1及其制造方法提供了以下优点。可以依照与常规的光刻过程类似的方式图案化微透镜阵列40。特别地是，通过在 LED 31上形成透镜柱41并且形成透镜部分42以便覆盖透镜柱41来形成微透镜阵列40。 因此，可以把微透镜与LED 31准确地对准。换句话说，可以增强微透镜和LED 31的定位精度。此外，可以在不要求专用设备的情况下依照简单的方式形成微透镜阵列40。此外，可以在不使用通常使用的模子(即，具有在专利文献号1中公开的隔离物的 压模)的情况下形成例如 ο μ m或更大厚度的微透镜阵列40。此外，可以任意地调整微透镜阵列40的微透镜的曲率和厚度。另外，在图7D的层压步骤中，透镜_部分_材料层42a侵入在邻近的透镜柱41之 间的间隙43，由此在前体透镜部分42b和透镜柱41之间产生强附着力。利用此附着力，在 图7E中所示出的热处理步骤中可以防止在透镜柱41和前体透镜部分42之间的破裂或剥 落，并且可以把间隙43中的气体平滑地释放到外部。第二实施例第二实施例的显示面板1在发光元件阵列芯片20(20A)的配置和制造方法方面不 同于第一实施例的显示面板1。第二实施例的显示面板1的其它组件与第一实施例的组件 相同。以下，将描述第二实施例的发光元件阵列芯片20A。[发光元件阵列芯片的配置]图9A到9F是用于图示第二实施例的发光元件阵列芯片20A的制造过程的剖视 图。向与第一实施例相同的组件分配相同的附图标记。如图9F所示，第二实施例的发光元件阵列芯片20A包括发光元件阵列30，发光元件阵列30包括在基底21上依照矩阵布置的多个LED 31，如在第一实施例中所描述。除预 定的无效区域49之外在发光元件阵列30上形成微透镜阵列40A。微透镜阵列40A具有不 同于微透镜阵列40的结构。 微透镜阵列40A包括在相应LED 31上形成的多个透镜柱41A。每个透镜柱41A具 有包括多个部分(作为柱部分)的分层结构，所述多个部分垂直地布置，即在垂直于基底21 的方向上布置。例如，每个透镜柱41A包括不同大小的两个部分(即，上和下部分)。微透 镜阵列40A进一步包括多个透镜部分42，所述透镜部分42被形成为覆盖透镜柱41A并且具 有球形上表面(即，弯曲的透镜表面)，如在第一实施例中所述。透镜部分42被配置为聚焦 由相应LED 31所发射的光。透镜柱41A包括在LED 31上形成的下透镜柱411和在下透镜柱411上形成的上 透镜柱412。下透镜柱411和上透镜柱412为柱状，其纵断面是矩形的。上透镜柱412的横 截面积小于下透镜柱411的横截面积。[发光元件阵列芯片的制造过程]将参考图9A到9F描述发光元件阵列芯片20A的制造过程。〈下透镜柱的形成〉在图9A所示出的步骤中，准备用于安装发光透镜阵列芯片20A的基底21，并且在 所述基底21上形成发光元件阵列30，如第一实施例所述。发光元件阵列30包括依照矩阵 布置的LED 31。此外，在基底21上形成阳极布线35和阴极布线37和焊盘部分39 (参见图 2)。然后，在基底21上形成下透镜-柱-材料层41 Ia达预定厚度。如果必要的话，对 下透镜-柱-材料层411a进行预曝光烘烤。下透镜-柱-材料层411a优选由如第一实施 例所述的光刻胶或DFR形成。就确保在基底21的整个表面上的均勻性而言，优选使用层压机在基底21上层压 下透镜-柱-材料层411a(DFR)。还优选使用喷涂方法在基底21上涂覆下透镜-柱-材料 层411a(光刻胶)。接下来，如图9B所示，使用光刻过程图案化下透镜-柱-材料层411a以便以预定 间隔在LED 31上形成下透镜柱411。下透镜柱411为柱状，其纵断面是矩形的。<上透镜-柱-材料层的层压〉在图9C中所示出的步骤中，在下透镜柱411上层压上透镜-柱-材料层412a。上 透镜-柱-材料层412a优选由DFR形成。在此步骤中，优选使用层压机层压上透镜_柱-材 料层412a (DFR)，使得在下透镜柱411之间以及在上透镜-柱-材料层412a之下形成间隙 413。〈上透镜柱的形成〉在图9D中所示出的步骤中，使用光刻过程图案化上透镜-柱-材料层412a以便 在下透镜柱411上分别形成上透镜柱412。执行图案化使得每个上透镜柱412具有小于下 透镜柱411的横截面积，并且每个上透镜柱412的纵断面是矩形的。上透镜柱412和下透镜柱411构成透镜柱41A。〈透镜_部分-材料层的层压〉在图9E中所示出的步骤中，在透镜柱41A上层压透镜-部分-材料层42a以便在邻近的透镜柱41A之间以及在透镜-部分-材料层42之下形成间隙43，如在第一实施例中 参考图7D所描述。透镜-部分-材料层42a优选由DFR形成。此外，对透镜-部分-材料层42a进行如参考第一实施例中的图7D所描述的热处 理，并且形成具有透镜形状(即微透镜的形式)的前体透镜部分。〈透镜部分的形成〉在图9F中所示出的步骤中，使用光刻过程图案化前体透镜部分以便去除无效区 域49，如在第一实施例中参考图7F所描述。通过光刻过程，前体透镜部分42b被聚合，使得 形成聚合的透镜部分42。在此步骤中，还可以执行图案化以便在邻近的微透镜之间形成裂 缝(参见图9)。接下来，对聚合的透镜部分42进行烘烤，结果获得包括透镜柱41A和透镜部分42 的微透镜阵列40。如在第一实施例中所描述，如果在无效区域49上剩下残渣，那么可以通 过使用氧气、氩等等离子体处理来去除残渣。此后，阳极驱动器IC 50和阴极驱动器IC 60-1和60_2 (图1和2)被固定到基底 21上以便连接到焊盘部分39。[显示面板的操作]第二实施例的显示面板1依照与第一实施例的显示面板1类似的方式操作。[优点]依照第二实施例的显示面板1及其制造方法基本上提供了与第一实施例相同的 优点。依照第二实施例的显示面板1及其制造方法进一步提供了以下优点。由于每个透镜柱41A被形成为包括多个层，所以可以形成大纵横比的微透镜。由于每个透镜柱41A被形成为包括多个层，所以每个透镜柱411的上表面区域小 于LED 31的节距。因此，相对大的量的透镜-部分-材料层42在热处理中侵入间隙43 (图 9E)。结果，可以形成透镜形状更接近于半球形的微透镜阵列40。此外，由于不要求透镜柱 41A的纵断面具有梯形形状，所以透镜柱41A的形成可以比第一实施例的更加简单。变式可以如下修改第二实施例。在第二实施例中，下透镜柱411和上透镜柱412的纵断面为矩形形状。然而，下透 镜柱411和上透镜柱412的纵断面也可以为梯形。如果在图9B中所示出的步骤中使用步 进器，那么具有梯形形状的下透镜柱411可以通过依照从将形成下透镜柱411的位置向上 移动投射透镜的焦点位置的方式暴光下透镜-柱形成层411a来形成。类似地，如果在图9D 中所示出的步骤中使用步进器，那么具有梯形形状的上透镜柱412可以通过依照从将形成 上透镜柱412的位置向上移动投射透镜的焦点位置的方式暴光上透镜_柱形成层412a来 形成。在第二实施例中，每个透镜柱41被形成为包括两层。然而，根据需要通过重复上述步骤，透镜柱41可以被形成为包括三层或更多层。利用这种结构，可以精细地调整微透 镜阵列40的微透镜的曲率和厚度。第三实施例图10是示出使用依照第一或第二实施例的显示面板1的依照本发明第三实施例的投射型显示设备80的示意图。投射型显示设备80例如是在车辆、飞行器等中提供的HUD (抬头显示器)。投射型 显示设备80被配置为显示各种信息，例如由诸如速度计或油量计之类的各种指示器输出 的信息、由导航系统输出的地图信息、由成像设备输出的图像信息等。投射型显示设备80 具有外壳81，所述外壳81在顶表面上具有窗口 81a。外壳81例如被安装到车辆的仪表面 板的背面。依照第一或第二实施例的显示面板1被安装到外壳81的下部。光学系统在显示面板1的发光侧上和在显示面板1的发光侧上方提供，并且投射 由所述显示面板1发射的光。例如，光学系统包括反射平面镜82和放大凹镜83。反射平面 镜82在预定方向上(例如基本上在水平方向上)反射由显示面板1发射的光。放大凹镜 83被设置在反射平面镜82的反射侧。放大凹镜83经由外壳80的窗口 81a将来自反射平 面镜82的光聚焦到挡风板84 ( S卩，平板玻璃)上，以便依照放大比例在挡风板84上形成图 像。接下来，将描述投射型显示设备80的操作。当投射型显示设备SO(HUD)的控制部件(未示出)接收要显示的信息时，所述控 制部件向显示面板1的阳极驱动器IC 50 (图4)提供基于显示信息的串行发光数据SDA， 并且向所述显示面板1的阴极驱动器IC 60-1和60-2 (图4)提供时钟信号CLK和帧信号 FS0借此，显示面板1的发光元件阵列30的LED 31发光，并且经由微透镜阵列40把光发 射到所述显示面板1的外面。

由显示面板1发射的光被反射平面镜82和凹镜83反射(图10)，并且入射到挡风 板84上以便在所述挡风板84的正面上形成虚像86。因此，驾驶员85可以看见在由显示设 备1发射的光所形成的图像中包含的各种信息，同时保持眼睛在正面。接下来，将描述第三实施例的优点。第三实施例的投射型显示设备80使用第一或第二实施例的显示面板1，由此由发 光元件阵列30发射的光分布广度被微透镜阵列40缩窄。换句话说，增强了由显示面板1 发射的光的方向性，由此增强了光使用效率。从而，即便从显示面板1的发射表面到图像投 射表面(即，挡风板84)的光路长度很长，由显示面板1发射的光也可以被有效地投射到图 像投射表面上。此外，作为投射型显示设备80的HUD可以结构简单并且尺寸紧凑。在本实施例中，光学系统包括改变光的方向并依照放大比例投射图像的放大凹镜 83和反射平面镜82。可是，光学系统的元件不限于这些反射镜。例如，还可以使用将来自 显示面板1的光分束的分束器或者半透明反射镜(half mirror)。进一步，还可以使用将特 定波长的光与由显示面板1发射的光分离的分光棱镜或分色镜。第四实施例图11是用于示出使用依照第一或第二实施例的显示面板1的依照本发明第四实 施例的前投射型显示设备90的示意图。前投射型显示设备90例如是正投影机。前投射型显示设备90包括第一或第二实 施例的显示面板1。由显示面板1发射的光经由诸如投射透镜之类的光学系统91被投射到 屏幕92上，使得依照放大比例在屏幕92上形成图像。第四实施例的前投射型显示设备90使用第一或第二实施例的显示面板1，由此基 本上提供了如在第三实施例中所描述的相同优点。
第五实 施例图12是示出使用依照第一或第二实施例的显示面板1的依照本发明第五实施例 的背投射型显示设备100的示意图。背投射型显示设备100例如是背投。背投射型显示设备100包括第一或第二实施 例的显示面板1，以及诸如投射透镜101和反射镜102之类的光学系统，反射镜102把由显 示面板1发射的光反射到屏幕103以便从背面依照放大比例在屏幕103上投射图像。第五实施例的背投射型显示设备100使用第一或第二实施例的显示面板1，由此 基本上提供了如在第三实施例中所描述的相同效果。第六实施例图13是用于示出使用依照第一或第二实施例的显示面板1的依照本发明第六实 施例的显示设备110的示意图。显示设备110例如是被安装到镜片上的头戴式显示器。显示设备110包括第一或 第二实施例的显示面板1以及用于容纳显示面板1的壳体111。目镜光学系统被固定到壳 体111上。目镜光学系统例如包括棱镜112和被固定到棱镜112下端的片状全息光学元件 113。由显示面板1发射的光入射到棱镜112上，在棱镜112内反射，并且到达在所述棱 镜112的下端提供的全息光学元件113。全息光学元件113导致光干涉并且形成可被用户 眼睛114看见的虚像。因此，用户能够观看由显示面板1发射的光所形成的图像。第六实施例的显示设备110使用第一或第二实施例的显示面板1，由此基本上提 供了如在第三实施例中所描述的相同效果。上述第一到第六实施例及其变式可以如下进一步修改。第一和第二实施例的显示面板1的配置和制造方法可以被修改为其它配置和制 造方法。更特别地是，尽管第一或第二实施例的半导体发光阵列30包括LED 31，不过LED 31可以被替换为由有机或无机材料形成的EL元件。这种修改基本上提供了与第一和第二 实施例相同的优点。此外，在不同于第三到第六实施例的其它显示设备中可以使用第一和第二实施例 的显示面板1。例如，第一和第二实施例的显示面板1可用于直视型显示设备，所述直视型 显示设备不使用除微透镜阵列之外的投射光学系统。在这种情况下，获得具有高方向性并 且在特定方向上具有高分辨率的显示设备。虽然已经详细地图示了本发明的优选实施例，不过显然在不脱离如以下权利要求 所述的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行修改和改进。
权利要求
1.一种显示面板，包括基底；发光元件阵列，其包括在所述基底上提供的多个发光元件，所述发光元件被驱动信号 驱动以便发光；透镜阵列，用于聚焦由所述发光元件发射的光；和在所述基底上提供的驱动电路，用于驱动所述发光元件，其中所述透镜阵列包括在所述发光元件上形成的多个透镜柱，以及多个透镜部分，被形成为覆盖所述透镜柱并且具有弯曲的透镜表面。
2.如权利要求1所述的显示面板，其中所述弯曲的透镜表面大体上是球形表面。
3.如权利要求1或2所述的显示面板，其中每个透镜柱具有当被垂直于所述基底的平 面切割时的梯形形状。
4.如权利要求1或2所述的显示面板，其中每个透镜柱具有分层结构，所述分层结构包 括在垂直于所述基底的方向上布置的多个柱部分。
5.如权利要求1或2所述的显示面板，其中彼此邻近的所述透镜阵列的透镜部分彼此 分离。
6.如权利要求1或2所述的显示面板，其中所述透镜柱和所述透镜部分由具有基本上 相同光透射特性的材料制成。
7.如权利要求1或2所述的显示面板，其中所述透镜柱和所述透镜部分由具有不同光 透射特性的材料制成。
8.如权利要求1或2所述的显示面板，其中形成所述透镜阵列以便暴露在那里形成焊 盘部分的部分，所述焊盘部分被形成为用于向所述发光元件提供所述驱动信号。
9. 一种显示面板的制造方法，包括步骤在基底上形成发光元件阵列，所述发光元件阵列包括多个发光元件，所述发光元件被 驱动信号驱动以便发光；在所述发光元件上形成透镜-柱-材料层；执行光刻过程以便把所述透镜-柱-材料层形成为在所述发光元件上的多个透镜柱； 使用干膜抗蚀剂在所述透镜柱上层压透镜-部分-材料层，使得在所述透镜柱之间留 下间隙；执行热处理以便使所述透镜-部分-材料层被软化并填入所述间隙中，使得所述透 镜-部分-材料层被给予对应于透镜部分的透镜形状，其中所述透镜部分和所述透镜柱构 成用于聚焦由所述发光元件发射的光的透镜阵列，并且 在所述基底上安装驱动电路以便驱动所述发光元件。
10.如权利要求9所述的制造方法，在执行所述热处理之后，进一步包括步骤使用光刻过程图案化具有透镜形状的所述透镜-部分-材料层以便形成开口，所述开 口用于在其中提供焊盘部分，其中所述焊盘部分用来向所述发光元件提供所述驱动信号。
11.如权利要求9或10所述的制造方法，其中所述透镜-柱-材料层由光刻胶组成，并 且所述透镜-柱-材料层的所述形成步骤包括在所述基底上涂覆所述光刻胶。
12.一种包括如权利要求1或2所述的显示面板的显示设备。
13.如权利要求12所述的显示设备，进一步包括光学系统，用于把由所述显示面板的 所述透镜阵列发射的光投射到预定部分上以便使用所述光显示图像。
14.如权利要求12所述的显示设备，其中所述预定部分是屏幕、半透明反射镜或全息 元件。
全文摘要
显示面板、其制造方法和显示设备。其中显示面板包括基底和发光元件阵列，所述发光元件阵列包括在所述基底上提供的多个发光元件。发光元件由驱动信号驱动以便发光。显示面板进一步包括用于聚焦由发光元件发射的光的透镜阵列和在所述基底上被提供用于驱动所述发光元件的驱动电路。透镜阵列包括在所述发光元件上形成的多个透镜柱以及被形成为用于覆盖透镜柱并且具有弯曲的透镜表面的多个透镜部分。
文档编号H01L27/15GK102129817SQ20101056267
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者藤田稔, 谷川兼一 申请人:日本冲信息株式会社