JP2002344011A - 表示素子及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子をモジュール化し、搬送や基体への
実装を容易なものとする。 【解決手段】 発光素子の少なくとも一部が絶縁性材料
に埋め込まれ、その駆動電極が絶縁性材料表面に引き出
し形成されている。このような表示素子が基体上に二次
元状に配列されて、表示装置が構成される。微細に形成
された発光素子を絶縁性材料に埋め込むことにより取り
扱い易い大きさに再形成するしモジュール化することに
より、製造コストが抑えられ、ハンドリング性が確保さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を絶縁性
材料に埋め込んでモジュール化した新規な表示素子に関
するものであり、さらには、かかる表示素子を二次元状
に配列した表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発光素子をマトリクス状に配列して画像
表示装置に組み上げる場合には、従来、液晶表示装置
（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディス
プレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）のよう
に基板上に直接素子を形成するか、あるいは発光ダイオ
ードディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）のように単体
のＬＥＤパッケージを配列することが行われている。例
えば、ＬＣＤ、ＰＤＰの如き画像表示装置においては、
素子分離ができないために、製造プロセスの当初から各
素子はその画像表示装置の画素ピッチだけ間隔を空けて
形成することが通常行われている。

【０００３】一方、ＬＥＤディスプレイの場合には、Ｌ
ＥＤチップをダイシング後に取り出し、個別にワイヤー
ボンドもしくはフリップチップによるバンプ接続により
外部電極に接続し、パッケージ化することが行われてい
る。発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）は高価で
ある為、１枚のウエハから数多くのＬＥＤチップを製造
することによりＬＥＤを用いた画像表示装置を低コスト
にできる。すなわち、ＬＥＤチップの大きさを従来約３
００μｍ角のものを数十μｍ角のＬＥＤチップにし、そ
れをパッケージ化して画像表示装置を製造すれば画像表
示装置の価格を下げることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来のＬ
ＥＤディスプレイでは、モジュール化された高価なＬＥ
Ｄパッケージを基体上に機械的に密に充填するように並
べた上で、各ＬＥＤパッケージの外部電極と基体上に形
成された電極とを結線するという方法を採用している。
このため、ＬＥＤのパッケージ化に多大な製造コストを
要するばかりか、その搬送や基体上への配置に非常に多
くの工数を要することになり、生産性や製造コストの点
で不利である。

【０００５】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、発光素子を多大な製造コストを
要することなくモジュール化することが可能で、しかも
その搬送や基体への実装も容易であるような構造を有す
る表示素子及び表示装置を提供することを目的とし、生
産性に優れ、製造コストを抑えることが可能な表示素子
及び表示装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の表示素子は、発光素子の少なくとも一部
が絶縁性材料に埋め込まれるとともに当該発光素子の駆
動電極が絶縁性材料表面に引き出し形成されてなること
を特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の表示装置は、発光素子の少
なくとも一部が絶縁性材料に埋め込まれるとともに当該
発光素子の駆動電極が絶縁性材料表面に引き出し形成さ
れてなる表示素子を複数備え、これら表示素子が基体上
に二次元状に配列されていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】上記のように、本願発明では、微細に形成
された発光素子を絶縁性材料に埋め込むことにより取り
扱い易い大きさに再形成しモジュール化しているので、
製造コストが極限まで抑えられ、それと同時にハンドリ
ング性が確保されるので、搬送なども容易である。ま
た、このモジュール化された表示素子の表面に発光素子
の駆動電極が引き出し形成されているので、基体上に形
成された電源線や信号線などを簡単にこれら駆動電極と
接続することができ、基体への実装も極めて容易であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した表示素子
及び表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００１０】＜表示素子の基本構造＞先ず、本発明の表
示素子１は、図１に示すように、発光素子２を絶縁性材
料（例えばイミド材料やエポキシ材料）３に埋め込み、
この絶縁性材料３の表面に駆動電極４ａ，４ｂを形成し
てなるものである。発光素子２は、一方向が収束形状と
なっており、先細り形状（例えば円錐形状や多角錐形
状）となっている先端部２ａが、上記絶縁性材料３から
露出しており、この部分（ｐ電極）で上記駆動電極４ａ
が接続されている。他方の駆動電極４ｂは、絶縁性材料
３に形成された開口部３ａを介して発光素子２の他方の
電極（ｎ電極）と接続されている。

【００１１】上記発光素子２はＧａＮ系の発光ダイオー
ドであり、たとえばサファイア基板上に結晶成長される
素子である。このようなＧａＮ系の発光ダイオードで
は、基板を透過するレーザ照射によってレーザアブレー
ションが生じ、ＧａＮの窒素が気化する現象にともなっ
てサファイア基板とＧａＮ系の成長層の間の界面で膜剥
がれが生じ、素子分離を容易なものにできる特徴を有し
ている。

【００１２】その構造については、図２（ａ）及び
（ｂ）に示すように、ＧａＮ系半導体層からなる下地成
長層１１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層１２
が形成されている。なお、下地成長層１１上には図示し
ない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層１２はその
絶縁膜を開口した部分にＭＯＣＶＤ法などによって形成
される。このＧａＮ層１２は、成長時に使用されるサフ
ァイア基板の主面をＣ面とした場合にＳ面（１−１０１
面）で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコン
をドープさせた領域である。このＧａＮ層１２の傾斜し
たＳ面の部分はダブルへテロ構造のクラッドとして機能
する。ＧａＮ層１２の傾斜したＳ面を覆うように活性層
であるＩｎＧａＮ層１３が形成されており、その外側に
マグネシウムドープのＧａＮ層１４が形成される。この
マグネシウムドープのＧａＮ層１４もクラッドとして機
能する。

【００１３】このような発光ダイオードには、上記駆動
電極４ａ，４ｂと接続されるｐ電極１５とｎ電極１６が
形成されている。ｐ電極１５はマグネシウムドープのＧ
ａＮ層１４上に形成されるＮｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ
（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成さ
れる。ｎ電極１６は前述の図示しない絶縁膜を開口した
部分でＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着し
て形成される。なお、下地成長層１１の裏面側からｎ電
極取り出しを行う場合は、ｎ電極１６の形成は下地成長
層１１の表面側には不要となる。

【００１４】このような構造のＧａＮ系の発光ダイオー
ドは、青色発光も可能な素子であって、特にレーザアブ
レーションよって比較的簡単にサファイア基板から剥離
することができ、レーザビームを選択的に照射すること
で選択的な剥離が実現される。なお、ＧａＮ系の発光ダ
イオードとしては、平板上や帯状に活性層が形成される
構造であっても良く、上端部にＣ面が形成された角錐構
造のものであっても良い。また、他の窒化物系発光素子
や化合物半導体素子などであっても良い。

【００１５】以上が本発明の表示素子の基本的な構造で
あるが、上記のような構成を採用することにより、発光
素子２が微細な形状であるにも関わらず、表示素子１と
しては取り扱いが容易な大きさとなる。発光素子２自体
が微細であるということは、発光素子２のコスト低減に
繋がる。また、上記駆動電極４ａ，４ｂは、発光素子２
の大きさによって制約されず、次工程の再配線に対して
も十分な大きさの電極として形成することができる。

【００１６】＜表示装置の構成例＞上記のように絶縁性
材料３によってモジュール化された表示素子１を基体上
に二次元状に配列することにより表示装置を構成するこ
とができる。図３は、上記表示素子１を基体５上に配列
した表示装置の一例を示すものである。基体５は、透明
材料、例えばガラスなどからなるものであり、その表面
には表示素子１を固定するためのダイボンディング材６
及び電極７が形成されており、各表示素子１は、これら
ダイボンディング材６によって基体５上に二次元状に配
列固定されている。

【００１７】また、上記表示素子１は、絶縁層８によっ
て覆われており、例えば駆動電極４ａは、この絶縁層８
に形成された開口部８ａ，８ｂを介して配線層９によっ
て基体５上の電極７と接続されている。ここで、上記駆
動電極４ａの高さは、表示素子１の厚さ分だけ嵩上げさ
れており、この上に形成される絶縁層８の厚さは表示素
子１が無い部分の厚さ（例えば電極７上の絶縁層８の厚
さ）よりも薄い。したがって、駆動電極４ａに対応して
設けられる開口部８ａは、浅いビアホールでよく、駆動
電極４ａが微小面積を有する場合にも良好な接続状態を
確保することが可能である。一方、電極７に対応して形
成される開口部８ｂは、前記開口部８ａに比べて深いビ
アホールとする必要があるが、基体５上に形成される電
極７大きさは上記駆動電極４ａに比べて大きく設定する
ことができ、これに対応して開口部８ｂの径を大きくし
てアスペクト比を下げ、やはり良好な接続状態を確保す
ることが可能である。

【００１８】上記構成の表示装置では、発光素子２の発
光は、基体５側から見ることになる。すなわち、上記基
体５がこの表示装置の前面パネルとなる。このとき、上
記発光素子２が、円錐形状や多角錐形状とされた先端部
２ａを有するために、特に付加的な装置を用いなくとも
その発光は前面に集中され、表示装置前方の明るさを確
保することが可能である。なお、発光素子２の発光は、
ダイボンディング材６を透過することになるが、このダ
イボンディング材６は極めて薄く、その妨げになること
はない。勿論、ダイボンディング材６を透明材料で形成
すれば、より一層発光の減衰を抑えることができる。一
方、上記絶縁層８は、発光素子２の背面側に位置するこ
とになるので、その光透過性は考慮する必要がない。極
端な場合、絶縁層８は光透過性が無くともよい。したが
って、絶縁層８に使用する材料の選択の幅が広がる。

【００１９】以上のように、本発明の表示素子、表示装
置においては、高価な発光素子（例えばＬＥＤ）を例え
ば２０μｍ角、乃至は５μｍ角以下というような微細に
形成し、この微細な発光素子をイミド材料、エポキシ材
料などのプラスチック材料（絶縁性材料）で包み込み、
発光素子の高さでチップ部品化して大きく再形成してい
る。この状態にした上で発光素子のｐ，ｎ両電極に接続
した電極を絶縁性材料上に引き出すようにしているの
で、微細化した発光素子のハンドリング性を確保し、併
せて電源線や信号線などとの接続も容易に実現すること
ができる。

【００２０】＜２段階拡大転写法による表示装置の製造
＞上記の通り、本発明の表示素子は、絶縁性材料によっ
て微細な発光素子が大きく再形成され、ハンドリング性
が格段に向上している。そこで、この特徴を生かして発
光素子を拡大転写し、図３に示すような表示装置を製造
することが可能である。以下、二段階拡大転写法を例に
して、表示装置の製造方法を説明する。

【００２１】本例では、先ず、高集積度をもって第一基
板上に作成された素子を第一基板上で素子が配列された
状態よりは離間した状態となるように一時保持用部材に
転写し、次いで一時保持用部材に保持された前記素子を
さらに離間して第二基板上に転写する二段階の拡大転写
を行う。なお、本例では転写を２段階としているが、素
子を離間して配置する拡大度に応じて転写を三段階やそ
れ以上の多段階とすることもできる。

【００２２】図４は二段階拡大転写法の基本的な工程を
示す図である。まず、図４の(a)に示す第一基板２０上
に、例えば発光素子のような素子２２を密に形成する。
素子を密に形成することで、各基板当たりに生成される
素子の数を多くすることができ、製品コストを下げるこ
とができる。第一基板２０は例えば半導体ウエハ、ガラ
ス基板、石英ガラス基板、サファイア基板、プラスチッ
ク基板などの種々素子形成可能な基板であるが、各素子
２２は第一基板２０上に直接形成したものであっても良
く、他の基板上で形成されたものを配列したものであっ
ても良い。

【００２３】次に図４の(b)に示すように、第一基板２
０から各素子２２が図中破線で示す一時保持用部材２１
に転写され、この一時保持用部材２１の上に各素子２２
が保持される。ここで隣接する素子２２は離間され、図
示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子２２
はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写され
るが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ素子の間を広
げるように転写される。このとき離間される距離は、特
に限定されず、一例として後続の工程での樹脂部形成や
電極パッドの形成を考慮した距離とすることができる。
一時保持用部材２１上に第一基板２０から転写した際に
第一基板２０上の全部の素子が離間されて転写されるよ
うにすることができる。この場合には、一時保持用部材
２１のサイズはマトリクス状に配された素子１２の数
（ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ）に離間した距離を乗じた
サイズ以上であれば良い。また、一時保持用部材２１上
に第一基板２０上の一部の素子が離間されて転写される
ようにすることも可能である。

【００２４】このような第一転写工程の後、図４の(c)
に示すように、一時保持用部材２１上に存在する素子２
２は離間されていることから、各素子２２毎に素子周り
の樹脂の被覆と電極パッドの形成が行われる。素子周り
の樹脂の被覆は電極パッドを形成し易くし、次の第二転
写工程での取り扱いを容易にするなどのために形成され
る。電極パッドの形成は、後述するように、最終的な配
線が続く第二転写工程の後に行われるため、その際に配
線不良が生じないように比較的大き目のサイズに形成さ
れるものである。なお、図４の(c)には電極パッドは図
示していない。各素子２２の周りを樹脂２３が覆うこと
で樹脂形成チップ２４（本発明の表示素子に相当す
る。）が形成される。素子２２は平面上、樹脂形成チッ
プ２４の略中央に位置するが、一方の辺や角側に偏った
位置に存在するものであっても良い。

【００２５】次に、図４の(d)に示すように、第二転写
工程が行われる。この第二転写工程では一時保持用部材
２１上でマトリクス状に配される素子２２が樹脂形成チ
ップ２４ごと更に離間するように第二基板２５上に転写
される。

【００２６】第二転写工程においても、隣接する素子２
２は樹脂形成チップ２４ごと離間され、図示のようにマ
トリクス状に配される。すなわち素子２２はｘ方向にも
それぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向
に垂直なｙ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転
写される。第二転写工程のよって配置された素子の位置
が画像表示装置などの最終製品の画素に対応する位置で
あるとすると、当初の素子２２間のピッチの略整数倍が
第二転写工程によって配置された素子２２のピッチとな
る。ここで第一基板２０から一時保持用部材２１での離
間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材２１か
ら第二基板２５での離間したピッチの拡大率をｍとする
と、略整数倍の値ＥはＥ＝ｎｘｍであらわされる。拡大
率ｎ、ｍはそれぞれ整数であっても良く、整数でなくと
もＥが整数となる組み合わせ（例えばｎ＝2.4でｍ＝5）
であれば良い。

【００２７】第二基板２５上に樹脂形成チップ２４ごと
離間された各素子２２には、配線が施される。この時、
先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑
えながらの配線がなされる。この配線は例えば素子２２
が発光ダイオードなどの発光素子の場合には、ｐ電極、
ｎ電極への配線を含み、液晶制御素子の場合は、選択信
号線、電圧線や、配向電極膜などの配線等を含む。

【００２８】図４に示した二段階拡大転写法において
は、第一転写後の離間したスペースを利用して電極パッ
ドや樹脂固めなどを行うことができ、そして第二転写後
に配線が施されるが、先に形成した電極パッド等を利用
して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。従っ
て、画像表示装置の歩留まりを向上させることができ
る。また、本例の二段階拡大転写法においては、素子間
の距離を離間する工程が２工程であり、このような素子
間の距離を離間する複数工程の拡大転写を行うことで、
実際は転写回数が減ることになる。すなわち、例えば、
ここで第一基板２０から一時保持用部材２１での離間し
たピッチの拡大率を２（ｎ＝２）とし、一時保持用部材
２１から第二基板２５での離間したピッチの拡大率を２
（ｍ＝２）とすると、仮に一度の転写で拡大した範囲に
転写しようとしたときでは、最終拡大率が２×２の４倍
で、その二乗の１６回の転写すなわち第一基板のアライ
メントを１６回行う必要が生ずるが、本例の二段階拡大
転写法では、アライメントの回数は第一転写工程での拡
大率２の二乗の４回と第二転写工程での拡大率２の二乗
の４回を単純に加えただけの計８回で済むことになる。
即ち、同じ転写倍率を意図する場合においては、（ｎ＋
ｍ）^２＝ｎ^２＋２ｎｍ＋ｍ^２であることから、必ず２ｎ
ｍ回だけ転写回数を減らすことができることになる。従
って、製造工程も回数分だけ時間や経費の節約となり、
特に拡大率の大きい場合に有益となる。

【００２９】次に、上記二段階拡大転写法において表示
素子として用いられる樹脂形成チップ２４について説明
する。この樹脂形成チップ２４は、基本的な構造は図１
に示す表示素子と同様であるが、一方の電極パッドが発
光素子の底面側に形成されている点が異なる。具体的に
は、図５及び図６に示すように、樹脂形成チップ２４は
略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹
脂形成チップ２４の形状は樹脂２３を固めて形成された
形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各素子２２を含
むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分を
ダイシング等で切断することで得られる形状である。

【００３０】略平板状の樹脂２３の表面側と裏面側には
それぞれ電極パッド２６，２７が形成される。これら電
極パッド２６，２７の形成は全面に電極パッド２６，２
７の材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層
を形成し、フォトリソグラフィー技術により所要の電極
形状にパターンニングすることで形成される。これら電
極パッド２６，２７は発光素子である素子２２のｐ電極
とｎ電極にそれぞれ接続するように形成されており、必
要な場合には樹脂２３にビアホールなどが形成される。

【００３１】ここで電極パッド２６，２７は樹脂形成チ
ップ２４の表面側と裏面側にそれぞれ形成されている
が、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能
である。電極パッド２６，２７の位置が平板上ずれてい
るのは、最終的な配線形成時に上側からコンタクトをと
っても重ならないようにするためである。電極パッド２
６，２７の形状も正方形に限定されず他の形状としても
良い。

【００３２】このような樹脂形成チップ２４を構成する
ことで、素子２２の周りが樹脂２３で被覆され平坦化に
よって精度良く電極パッド２６，２７を形成できるとと
もに素子２２に比べて広い領域に電極パッド２６，２７
を延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進
める場合には取り扱いが容易になる。後述するように、
最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、
比較的大き目のサイズの電極パッド２６，２７を利用し
た配線を行うことで、配線不良が未然に防止される。

【００３３】次に、図７から図１３までを参照しなが
ら、図４に示す発光素子の配列方法の具体的手法につい
て説明する。先ず、図７に示すように、第一基板３１の
主面上には複数の発光ダイオード３２がマトリクス状に
形成されている。発光ダイオード３２の大きさは約２０
μｍ程度とすることができる。第一基板３１の構成材料
としてはサファイア基板などのように光ダイオード３２
に照射するレーザの波長の透過率の高い材料が用いられ
る。発光ダイオード３２にはｐ電極などまでは形成され
ているが最終的な配線は未だなされておらず、素子間分
離の溝３２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード
３２は分離できる状態にある。この溝３２ｇの形成は例
えば反応性イオンエッチングで行う。このような第一基
板３１を一時保持用部材３３に対峙させて図７に示すよ
うに選択的な転写を行う。

【００３４】一時保持用部材３３の第一基板３１に対峙
する面には剥離層３４と接着剤層３５が２層になって形
成されている。ここで一時保持用部材３３の例として
は、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板な
どを用いることができ、一時保持用部材３３上の剥離層
４４の例としては、フッ素コート、シリコーン樹脂、水
溶性接着剤（例えばポリビニルアルコール：ＰＶＡ）、
ポリイミドなどを用いることができる。また一時保持用
部材３３の接着剤層３５としては紫外線（ＵＶ）硬化型
接着剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかか
らなる層を用いることができる。一例としては、一時保
持用部材３３として石英ガラス基板を用い、剥離層３４
としてポリイミド膜４μｍを形成後、接着剤層３５とし
てのＵＶ硬化型接着剤を約２０μｍ厚で塗布する。

【００３５】一時保持用部材３３の接着剤層３５は、硬
化した領域３５ｓと未硬化領域３５ｙが混在するように
調整され、未硬化領域３５ｙに選択転写にかかる発光ダ
イオード３２が位置するように位置合わせされる。硬化
した領域３５ｓと未硬化領域３５ｙが混在するような調
整は、例えばＵＶ硬化型接着剤を露光機にて選択的に２
００μｍピッチでＵＶ露光し、発光ダイオード３２を転
写するところは未硬化でそれ以外は硬化させてある状態
にすればよい。このようなアライメントの後、転写対象
位置の発光ダイオード３２に対しレーザを第一基板３１
の裏面から照射し、当該発光ダイオード３２を第一基板
３１からレーザアブレーションを利用して剥離する。Ｇ
ａＮ系の発光ダイオード３２はサファイアとの界面で金
属のＧａと窒素に分解することから、比較的簡単に剥離
できる。照射するレーザとしてはエキシマレーザ、高調
波ＹＡＧレーザなどが用いられる。

【００３６】このレーザアブレーションを利用した剥離
によって、選択照射にかかる発光ダイオード３２はＧａ
Ｎ層と第一基板３１の界面で分離し、反対側の接着剤層
３５にｐ電極部分を突き刺すようにして転写される。他
のレーザが照射されない領域の発光ダイオード３２につ
いては、対応する接着剤層３５の部分が硬化した領域ｓ
であり、レーザも照射されていないために、一時保持用
部材３３側に転写されることはない。なお、図７では１
つの発光ダイオード３２だけが選択的にレーザ照射され
ているが、ｎピッチ分だけ離間した領域においても同様
に発光ダイオード３２はレーザ照射されているものとす
る。このような選択的な転写によっては発光ダイオード
３２第一基板３１上に配列されている時よりも離間して
一時保持用部材３３上に配列される。

【００３７】発光ダイオード３２は一時保持用部材３３
の接着剤層３５に保持された状態で、発光ダイオード３
２の裏面がｎ電極側（カソード電極側）になっていて、
発光ダイオード３２の裏面には樹脂（接着剤）がないよ
うに除去、洗浄されているため、図８に示すように電極
パッド３６を形成すれば、電極パッド３６は発光ダイオ
ード３２の裏面と電気的に接続される。

【００３８】接着剤層３５の洗浄の例としては酸素プラ
ズマで接着剤用樹脂をエッチング、ＵＶオゾン照射にて
洗浄する。かつ、レーザにてＧａＮ系発光ダイオードを
サファイア基板からなる第一基板３１から剥離したとき
には、その剥離面にＧａが析出しているため、そのＧａ
をエッチングすることが必要であり、ＮａＯＨ水溶液も
しくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パッド３
６をパターニングする。このときのカソード側の電極パ
ッドは約６０μｍ角とすることができる。電極パッド３
６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）もしくは
Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの材料を用いる。透明電極
の場合は発光ダイオードの裏面を大きく覆っても発光を
さえぎることがないので、パターニング精度が粗く、大
きな電極形成ができ、パターニングプロセスが容易にな
る。

【００３９】上記電極パッド３６の形成の後、ダイシン
グプロセスにより発光ダイオード３２毎に硬化した接着
剤層３５を分断し、各発光ダイオード３２に対応した樹
脂形成チップとする。ここで、ダイシングプロセスは、
機械的手段を用いたダイシング、あるいはレーザビーム
を用いたレーザダイシングにより行う。ダイシングによ
る切り込み幅は画像表示装置の画素内の接着剤層３５で
覆われた発光ダイオード３２の大きさに依存するが、例
えば２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要なときに
は、上記レーザビームを用いたレーザによる加工を行う
ことが必要である。このとき、レーザビームとしては、
エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ
などを用いることができる。

【００４０】図９は一時保持用部材３４から発光ダイオ
ード３２を第二の一時保持用部材３７に転写して、アノ
ード電極（ｐ電極）側のビアホール４０を形成した後、
アノード側電極パッド３９を形成し、樹脂からなる接着
剤層３５をダイシングした状態を示している。このダイ
シングの結果、素子分離溝４１が形成され、発光ダイオ
ード３２は素子ごとに区分けされたものになる。素子分
離溝４１はマトリクス状の各発光ダイオード３２を分離
するため、平面パターンとしては縦横に延長された複数
の平行線からなる。素子分離溝４１の底部では第二の一
時保持用部材３７の表面が臨む。第二の一時保持用部材
３７は、一例としてプラスチック基板にＵＶ粘着材が塗
布してある、いわゆるダイシングシートであり、ＵＶが
照射されると粘着力が低下するものを利用できる。

【００４１】このプロセスの例として、接着剤層３５の
表面を酸素プラズマで発光ダイオード３２の表面が露出
してくるまでエッチングする。ビアホール４０の形成
は、やはりエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸
ガスレーザなどを用いて行う。このとき、ビアホールは
約３〜７μｍの径を開けることになる。アノード側電極
パッドはＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。ダイシング
プロセスは上記の通り、レーザビームを用いたダイシン
グにより行う。その切り込み幅は画像表示装置の画素内
の樹脂からなる接着剤層３５で覆われた発光ダイオード
３２の大きさに依存する。一例として、エキシマレーザ
にて幅約４０μｍの溝加工を行い、チップの形状を形成
する。

【００４２】次に、機械的手段を用いて発光ダイオード
３２が第二の一時保持用部材３７から剥離される。この
とき、第二の一時保持用部材３７上には剥離層３８が形
成されている。この剥離層３８は例えばフッ素コート、
シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）、ポリ
イミドなどを用いて作成することができる。このような
剥離層３８を形成した一時保持部材３７の裏面から例え
ばＹＡＧ第３高調波レーザを照射する。これにより、例
えば剥離層３８としてポリイミドを形成した場合では、
ポリイミドと石英基板の界面でポリイミドのアブレーシ
ョンにより剥離が発生して、各発光ダイオード３２は第
二の一時保持部材３７から上記機械的手段により容易に
剥離可能となる。

【００４３】図１０は、第二の一時保持用部材３７上に
配列している発光ダイオード３２を吸着装置４３でピッ
クアップするところを示した図である。このときの吸着
孔４５は画像表示装置の画素ピッチにマトリクス状に開
口していて、発光ダイオード３２を多数個、一括で吸着
できるようになっている。このときの開口径は、例えば
約φ１００μｍで６００μｍピッチのマトリクス状に開
口されて、一括で約３００個を吸着できる。このときの
吸着孔４５の部材は例えば、Ｎｉ電鋳により作製したも
の、もしくはステンレス（ＳＵＳ）などの金属板４２を
エッチングで穴加工したものが使用され、金属板４２の
吸着孔４５の奥には、吸着チャンバ４４が形成されてお
り、この吸着チャンバ４４を負圧に制御することで発光
ダイオード３２の吸着が可能になる。発光ダイオード３
２はこの段階で樹脂３３で覆われており、その上面は略
平坦化されており、このために吸着装置４３による選択
的な吸着を容易に進めることができる。

【００４４】図１１は発光ダイオード３２を第二基板５
０に転写するところを示した図である。第二基板５０に
装着する際に第二基板５０にあらかじめ接着剤層４６が
塗布されており、その発光ダイオード３２下面の接着剤
層４６を硬化させ、発光ダイオード３２を第二基板５０
に固着して配列させることができる。この装着時には、
吸着装置４３の吸着チャンバ４４が圧力の高い状態とな
り、吸着装置４３と発光ダイオード３２との吸着による
結合状態は解放される。接着剤層４６はＵＶ硬化型接着
剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤などによって構成
することができる。発光ダイオード３２が配置される位
置は、一時保持用部材３３、３７上での配列よりも離間
したものとなる。そのとき接着剤層４６の樹脂を硬化さ
せるエネルギーは第二基板５０の裏面から供給される。
ＵＶ硬化型接着剤の場合はＵＶ照射装置にて、熱硬化性
接着剤の場合はレーザにて発光ダイオード３２の下面の
み硬化させ、熱可塑性接着剤場合は、同様にレーザ照射
にて接着剤を溶融させ接着を行う。

【００４５】また、第二基板５０上にシャドウマスクと
しても機能する電極層４７を配設し、特に電極層４７の
画面側の表面すなわち当該表示装置を見る人がいる側の
面に黒クロム層４８を形成する。このようにすることで
画像のコントラストを向上させることができると共に、
黒クロム層４８でのエネルギー吸収率を高くして、選択
的に照射されるビーム６３によって接着剤層４６が早く
硬化するようにすることができる。この転写時のＵＶ照
射としては、ＵＶ硬化型接着剤の場合は約1000mJ/cm²を
照射する。

【００４６】図１２はＲＧＢの３色の発光ダイオード３
２、５１、５２を第二基板５０に配列させ絶縁層４９を
塗布した状態を示す図である。図９および図１０で用い
た吸着装置４３をそのまま使用して、第二基板５０にマ
ウントする位置をその色の位置にずらすだけでマウント
すると、画素としてのピッチは一定のまま３色からなる
画素を形成できる。絶縁層４９としては透明エポキシ接
着剤、ＵＶ硬化型接着剤、ポリイミドなどを用いること
ができる。３色の発光ダイオード３２、５１、５２は必
ずしも同じ形状でなくとも良い。図１２では赤色の発光
ダイオード５１が六角錐のＧａＮ層を有しない構造とさ
れ、他の発光ダイオード３２、５２とその形状が異なっ
ているが、この段階では各発光ダイオード３２、５１、
５２は既に樹脂形成チップとして樹脂３３で覆われてお
り、素子構造の違いにもかかわらず同一の取り扱いが実
現される。

【００４７】次に、図１３に示すように、発光ダイオー
ド３２の電極パッド３６，３９や第二基板５０上の電極
層４７に対応して、これらを電気的に接続するために開
口部（ビアホール）５５、５６、５７、５８、５９、６
０を形成し、さらに配線を形成する。この開口部の形成
も例えばレーザビームを用いて行う。

【００４８】このときに形成する開口部すなわちビアホ
ールは、発光ダイオード３２、５１、５２の電極パッド
３６、３９の面積を大きくしているので、ビアホール形
状は大きく、ビアホールの位置精度も各発光ダイオード
に直接形成するビアホールに比べて粗い精度で形成でき
る。例えば、このときのビアホールは約６０μｍ角の電
極パッド３６、３９に対し、約φ２０μｍのものを形成
できる。また、ビアホールＨの深さは配線基板と接続す
るもの、アノード電極と接続するもの、カソード電極と
接続するものの３種類の深さがあるので、形成に当たっ
ては例えばレーザのパルス数でこれを制御し、最適な深
さを開口する。

【００４９】絶縁層４９に開口部５５、５６、５７、５
８、５９、６０を形成した後、発光ダイオード３２、５
１、５２のアノード、カソードの電極パッドと第二基板
５０の配線用の電極層４７を接続する配線５３、５４、
６１を形成する。その後、保護層を配線上に形成し、画
像表示装置のパネルは完成する。このときの保護層は図
１２の絶縁層４９と同様、透明エポキシ接着剤などの材
料が使用できる。この保護層は加熱硬化し配線を完全に
覆う。この後、パネル端部の配線からドライバーＩＣを
接続して駆動パネルを製作することになる。

【００５０】上述のような発光素子の配列方法において
は、一時保持用部材３３に発光ダイオード３２を保持さ
せた時点で既に、素子間の距離が大きくされ、その広が
った間隔を利用して比較的サイズの電極パッド３６、３
９などを設けることが可能となる。それら比較的サイズ
の大きな電極パッド３６、３９を利用した配線が行われ
るために、素子サイズに比較して最終的な装置のサイズ
が著しく大きな場合であっても容易に配線を形成でき
る。また、本例の発光素子の配列方法では、発光ダイオ
ード３２の周囲が硬化した接着剤層３５で被覆され平坦
化によって精度良く電極パッド３６，３９を形成できる
とともに素子に比べて広い領域に電極パッド３６，３９
を延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進
める場合には取り扱いが容易になる。

【００５１】＜変形例＞次に、本発明の表示素子、表示
装置の変形例について説明する。先ず、図１４は、複数
の発光素子を絶縁性材料に埋め込んだ表示素子の例を示
すものである。本例では、絶縁性材料７０中に、赤色に
発光する第１の発光素子７１、緑色に発光する第２の発
光素子７２、青色に発光する第３の発光素子７３がほぼ
等間隔で埋め込まれている。第１の発光素子７１は、い
わゆるプレーナ型の発光素子であるが、このように構造
の異なる発光素子が混在しても何ら差し支えない。各発
光素子７１，７２，７３には、それぞれ駆動電極７４，
７５，７６が接続されているが、本例では各発光素子７
１，７２，７３が先端部を含めて全て絶縁性材料７０中
に埋め込まれているので、各駆動電極７４，７５，７６
はいずれも絶縁性材料７０に設けられた開口部７０ａを
介して各発光素子７１，７２，７３と接続されている。

【００５２】図１に示した表示素子では、発光素子が１
つだけ埋め込まれていたが、本例のように、Ｒ（赤），
Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の発光素子を一組として、こ
れを一括して絶縁性材料に埋め込みモジュール化すれ
ば、より一層、発光素子の取り扱いが簡便なものとな
る。なお、上記複数の発光素子は、必ずしもＲ，Ｇ，Ｂ
の組み合わせでなくともよく、例えばＲ，Ｒ，ＲやＧ，
Ｇ，Ｇ、さらにはＢ，Ｂ，Ｂのように同色の発光素子を
複数組み合わせることも可能である。また、発光素子の
数も任意である。

【００５３】上記のように複数の発光素子を埋め込み形
成する場合の発展形として、線状の絶縁性材料に発光素
子を一列に配列し、これを走査線に対応させて基体上に
平行に配列することにより表示装置を構成することも可
能である。図１５は、この線状の絶縁性材料に発光素子
を一列に配列したものを表示素子として用い、これを順
次繰り出し供給して表示装置とするプロセスの一例を示
すものである。

【００５４】このプロセスにおいては、ロール８２に巻
き取られた線状の表示素子８１が順次繰り出され、図中
（ａ）位置に置かれた基板８３上に配列される。各表示
素子８１は、位置規制ピン８４によって互いの間隔が規
制され、したがって、基板８３上においては、複数の線
状の表示素子８１が等間隔で配列される。この間隔が走
査線の間隔ということになる。

【００５５】各線状の表示素子８１は、図中これを拡大
して示すように、線状の絶縁性材料８１ａ中に発光素子
８１ｂを一列に埋め込んでなるものであり、発光素子８
１ｂを個々に取り扱う必要がない。したがって、表示装
置を組み立てる際に、効率を大幅に向上することが可能
である。なお、本例では、一列に配列される発光素子８
１ｂをＲ，Ｇ，Ｂの繰り返しとしているが、例えばＲ，
Ｒ，Ｒ・・・や、Ｇ，Ｇ，Ｇ・・・、Ｂ，Ｂ，Ｂ・・・
のように、表示素子８１毎に埋め込まれる発光素子８１
ｂの色を変え、３本を１セットにして表示装置を組み立
てることも可能である。

【００５６】この線状の表示素子８１は、例えば樹脂な
どの絶縁性材料を線状に押出し成形する際に、発光素子
を溶融した樹脂中に順次供給することにより形成するこ
とができる。あるいは、発光素子を含む樹脂材料を線状
に引き伸ばせば、含まれる発光素子が一列に配列する。
勿論、転写技術を応用して形成することも可能である。
なお、上記線状の表示素子８１は、断面円形、断面楕円
形、断面方形、断面矩形など、任意の断面形状とするこ
とが可能である。

【００５７】表示装置を組み立てるには、図中（ａ）位
置に順次基板８３を供給し、この上に上記線状の表示素
子８１を配列する。この状態で、接着剤供給手段８５よ
り基板８３上に接着剤８６を供給し、さらに押圧板８７
を押し付けてこれを硬化する。その結果、上記接着剤８
６が硬化され、各表示素子８１は基板８３の表面に固定
される。上記接着剤供給手段８５は、ノズル状のものな
ど、任意のものが使用可能であるが、基板８３上に均一
に接着剤８６を供給することを考えると、例えばカーテ
ンコータのようなものが好ましい。また、押圧板８７
は、接着剤８６がエポキシ系接着剤のような熱硬化性接
着剤の場合、加熱機構を有することが好ましい。

【００５８】上記接着剤８６が硬化した後、上記基板８
３を図中（ｂ）の位置に移動する。それと同時に、図中
（ａ）位置には新たな基板８３を置く。このとき、線状
の表示素子８１は図中（ｂ）位置に移動した基板８３に
よって引き出され、新たな基板８３上に連続的に供給さ
れる。図中（ｂ）位置の基板は、次のステップでは図中
（ｃ）位置に移動し、線状の表示素子８１を切断手段８
８によって切断することにより切り離される。切断した
表示素子８１の両端を切り揃え、表示パネルを完成す
る。

【００５９】上述のプロセスに従えば、発光素子８１を
個々に取り扱う必要がなく、連続的に基板８３上に供給
することが可能である。したがって、これを複数本並べ
て基板８３上に供給することで、ＬＥＤのような発光素
子を用いた表示装置の生産性を飛躍的に向上することが
可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、微細に形成された発光素子を絶縁性材料
に埋め込むことにより取り扱い易い大きさに再形成しモ
ジュール化しているので、製造コストを抑えながら、ハ
ンドリング性を確保することができる。例えば、表示素
子の搬送なども容易である。また、このモジュール化さ
れた表示素子の表面に発光素子の駆動電極が引き出し形
成されているので、基体上に形成された電源線や信号線
などを簡単にこれら駆動電極と接続することができ、基
体への実装も極めて容易なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁性材料に発光素子を埋め込んだ表示素子の
一例を示す概略断面図である。

【図２】発光素子の一例を示す図であって、（ａ）は断
面図、（ｂ）は平面図である。

【図３】モジュール化した表示素子を二次元状に配列し
た表示装置の一例を示す概略断面図である。

【図４】素子の配列方法を示す模式図である。

【図５】樹脂形成チップの概略斜視図である。

【図６】樹脂形成チップの概略平面図である。

【図７】第一転写工程を示す概略断面図である。

【図８】電極パッド形成工程を示す概略断面図である。

【図９】第二の一時保持用部材への転写後の電極パッド
形成工程及びダイシング工程を示す概略断面図である。

【図１０】吸着工程を示す概略断面図である。

【図１１】第二転写工程を示す概略断面図である。

【図１２】絶縁層の形成工程を示す概略断面図である。

【図１３】配線形成工程を示す概略断面図である。

【図１４】複数の発光素子を埋め込んだ表示素子の一例
を示す概略断面図である。

【図１５】線状の表示素子を使用して表示装置を作製す
るプロセスを説明する概略斜視図である。

【符号の説明】

２ 発光素子 ２ａ 先端部 ３ 絶縁性材料 ４ａ，４ｂ 駆動電極 ５ 基体 ７ 電極 ８ 絶縁層 ９ 配線層 ２４ 樹脂形成チップ ７０ 絶縁性材料 ７１，７２，７３ 発光素子 ７４，７５，７６ 駆動電極 ８１ 線状の表示素子 ８１ａ 絶縁性材料 ８１ｂ 発光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳澤 喜行 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 岩渕 寿章 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C094 AA43 AA47 AA48 BA12 BA25 CA19 DA01 DA12 DA13 DB01 DB02 DB04 EA04 EA07 EB02 FA01 FA02 FA04 FB02 FB12 FB14 FB15 GB01 GB10 5F041 AA42 CA04 CA23 CA34 CA40 CA46 CA67 CA77 CB36 DA13 DA20 DA44 DA82 DB08 5G435 AA06 AA14 AA17 BB04 CC09 CC12 EE41 HH12 HH13 HH14 KK05

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子の少なくとも一部が絶縁性材料
   に埋め込まれるとともに当該発光素子の駆動電極が絶縁
   性材料表面に引き出し形成されてなることを特徴とする
   表示素子。
2. 【請求項２】 上記発光素子は、先細り形状となる先端
   部を有することを特徴とする請求項１記載の表示素子。
3. 【請求項３】 上記先端部は、円錐形状または多角錐形
   状であることを特徴とする請求項２記載の表示素子。
4. 【請求項４】 上記発光素子の先端部の少なくとも一部
   が絶縁性物質から露出しており、この露出した先端部に
   駆動電極が接続されていることを特徴とする請求項２記
   載の表示素子。
5. 【請求項５】 上記発光素子の先端部が絶縁性物質に埋
   め込まれており、絶縁性物質に形成された開口部を介し
   て上記駆動電極が発光素子の先端部と接続されているこ
   とを特徴とする請求項２記載の表示素子。
6. 【請求項６】 上記発光素子は、半導体素子であること
   を特徴とする請求項１記載の表示素子。
7. 【請求項７】 上記発光素子は、窒化物半導体を用いた
   半導体素子であることを特徴とする請求項６記載の表示
   装置。
8. 【請求項８】 上記発光素子は、半導体ＬＥＤ素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
9. 【請求項９】 上記絶縁性材料は、イミド材料及び／又
   はエポキシ材料を含むことを特徴とする請求項１記載の
   表示装置。
10. 【請求項１０】 複数の発光素子が絶縁性材料に埋め込
    まれていることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
11. 【請求項１１】 上記複数の発光素子は、赤色発光素
    子、緑色発光素子、及び青色発光素子を含むことを特徴
    とする請求項１０記載の表示素子。
12. 【請求項１２】 上記複数の発光素子は、線状の絶縁性
    材料に一列に配列されて埋め込まれていることを特徴と
    する請求項１０記載の表示素子。
13. 【請求項１３】 発光素子の少なくとも一部が絶縁性材
    料に埋め込まれるとともに当該発光素子の駆動電極が絶
    縁性材料表面に引き出し形成されてなる表示素子を複数
    備え、これら表示素子が基体上に二次元状に配列されて
    いることを特徴とする表示装置。
14. 【請求項１４】 上記発光素子は、先細り形状となる先
    端部を有することを特徴とする請求項１３記載の表示装
    置。
15. 【請求項１５】 上記先端部は、円錐形状または多角錐
    形状であることを特徴とする請求項１４記載の表示装
    置。
16. 【請求項１６】 上記発光素子の先端部の少なくとも一
    部が絶縁性物質から露出しており、この露出した先端部
    に駆動電極が接続されていることを特徴とする請求項１
    ４記載の表示装置。
17. 【請求項１７】 上記発光素子の先端部が絶縁性物質に
    埋め込まれており、絶縁性物質に形成された開口部を介
    して上記駆動電極が発光素子の先端部と接続されている
    ことを特徴とする請求項１４記載の表示装置。
18. 【請求項１８】 上記配列された表示素子が絶縁層によ
    り覆われ、この絶縁層に形成された開口部を介して上記
    駆動電極と接続される配線層が当該絶縁層上に形成され
    ていることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
19. 【請求項１９】 上記配線層は、上記絶縁層に形成され
    た開口部を介して基体上の電極と接続されていることを
    特徴とする請求項１８記載の表示装置。
20. 【請求項２０】 上記発光素子は、半導体素子であるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
21. 【請求項２１】 上記発光素子は、窒化物半導体を用い
    た半導体素子であることを特徴とする請求項２０記載の
    表示装置。
22. 【請求項２２】 上記発光素子は、半導体ＬＥＤ素子で
    あることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
23. 【請求項２３】 上記絶縁性材料は、イミド材料及び／
    又はエポキシ材料を含むことを特徴とする請求項１３記
    載の表示装置。
24. 【請求項２４】 各表示素子にそれぞれ複数の発光素子
    が埋め込まれていることを特徴とする請求項１３記載の
    表示装置。
25. 【請求項２５】 上記複数の発光素子は、赤色発光素
    子、緑色発光素子、及び青色発光素子を含むことを特徴
    とする請求項２４記載の表示装置。
26. 【請求項２６】 複数の発光素子が線状材料に一列に配
    列されて埋め込まれていることを特徴とする表示装置。
27. 【請求項２７】 上記線状材料が線状の絶縁性材料であ
    ることを特徴とする請求項２６記載の表示装置。
28. 【請求項２８】 上記複数の発光素子が一列に配列され
    て埋め込まれた線状材料が走査線に対応して互いに平行
    に複数本配列されていることを特徴とする請求項２６記
    載の表示装置。
29. 【請求項２９】 各線状材料に赤色発光素子、青色発光
    素子、緑色発光素子が順次埋め込まれていることを特徴
    とする請求項２８記載の表示装置。
30. 【請求項３０】 赤色発光素子が埋め込まれた第１の線
    状材料、青色発光素子が埋め込まれた第２の線状材料、
    緑色発光素子が埋め込まれた第３の線状材料が順次配列
    されていることを特徴とする請求項２８記載の表示装
    置。
31. 【請求項３１】 基板を供給する基板供給手段と、基板
    上に発光素子が一列に配列されて埋め込まれた線状材料
    を配列供給する線状材料供給手段と、上記線状材料を基
    板に固定するための接着剤を基板上に供給する接着剤供
    給手段と、上記線状材料を切断する切断機構とを有する
    ことを特徴とする表示装置製造装置。
32. 【請求項３２】 上記基板上に供給された接着剤を押し
    付ける押圧板を備えることを特徴とする請求項３１記載
    の表示装置製造装置。
33. 【請求項３３】 上記押圧板は加熱機構を有することを
    特徴とする請求項３２記載の表示装置製造装置。
34. 【請求項３４】 発光素子が一列に配列されて埋め込ま
    れた線状材料を供給して基板上にこれら線状材料を配列
    する工程と、基板上に接着剤を供給してこれを硬化し上
    記線状材料を基板に固定する工程と、連続する線状材料
    を切断する工程とを有することを特徴とする表示装置の
    製造方法。