JP2002368289A - 樹脂形成素子、画像表示装置及び照明装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発光素子を樹脂で被覆した脂形成素子を配列し
て形成される画像表示装置や照明装置の製造する際に、
製造コストや部品コストを発生させることなく、発光素
子からの光取り出し効率を増強し、視野角を拡大するこ
とができる樹脂形成素子、画像表示装置、照明装置、及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】樹脂形成素子の光取り出し面に凹凸を形成
し、その面における全反射の抑制や光散乱によって光取
り出し効率の増強及び視野角の拡大を増強する。凹凸の
形成が樹脂形成素子を一時保持用部材から剥離する際に
形成できるので、新たな製造コストや部品コストを発生
させることない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を樹脂層
で被覆してなる樹脂形成素子とそれを配列してなる画像
表示装置及び照明装置、更にその製造方法に関し、特に
発光素子で発生した光を該樹脂形成素子に形成される凹
凸で拡散させるタイプの樹脂形成素子とそれを配列して
なる画像表示装置及び照明装置、更にその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体発光素子の輝度を上げるためには
種々の方法が行なわれている。大きく分けて、素子自体
の入力電流に対する発光効率を高める方法と発生した光
を効率良く素子外部に取り出す光取り出し効率を高める
方法が挙げられる。前者は、結晶層を構成する材料、結
晶構造、結晶成長性の良し悪しやそれら結晶層の組み合
わせおよび製造プロセスに負うところが大きい。後者
は、素子の構造やその素子を装置基板に搭載したときの
構造による光の反射等を検討し発生した光をいかに減衰
させずに漏れなく素子外部に取り出すところが重要にな
る。

【０００３】発光効率を高める方法の一例として、窒化
ガリウム系化合物半導体を結晶層の材料として用いた外
形がピラミッド型の半導体発光素子が挙げられる。前記
素子では、素子自体の入力電流に対する発光効率を高め
ると同時に、素子内部の電極による光の多重反射を利用
して光取り出し効率の増強を実現している。

【０００４】特に光取出し効率を高める方法としては、
素子をパッケージングしたとき境界面で全反射される光
をパッケージ内の内部ミラーで再度反射させて外部に取
り出す方法や半導体発光素子から発生した光を角度調整
されたパッケージ内の内部ミラーで直接反射して外部に
取り出す方法などが採られている。例えば、結晶成長基
板に対して平行な面に結晶層を成長させたプレーナ型と
呼ばれる構造を有する半導体発光素子では、全反射によ
る光取り出し効率の低下を抑制するために、発生した光
をパッケージに含まれる外部ミラーによって反射し光取
り出し方向に揃える方法が採られる場合もある。

【０００５】一方、半導体発光素子を画像表示装置や照
明装置を構成する装置基板に配列する方法の一つとし
て、結晶成長基板上に密に形成された該素子を樹脂層が
形成された仮の基板に一旦保持し、該樹脂層と共に仮の
基板から分離された素子を装置基板上に配置する方法が
採られている。素子が樹脂層で被覆されることによっ
て、素子のハンドリングが容易となり、また、樹脂層に
よって素子が保護される利点がある。このとき、発光素
子を被覆する樹脂層の光取り出し面に相当する面は平坦
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
パッケージによる光取り出し効率の増強を図る方法で
は、パッケージの加工工程や追加の部品が必要となり、
製造コストや部品コストが増加してしまう。さらに、パ
ッケージを含む発光エレメントのサイズアップに繋が
る。

【０００７】また、上述のように発光素子をパッケージ
する方法で発光エレメントを製造する場合、工程の煩雑
化や部品数の増加によって発光エレメントの歩留まりの
低下が起こり、品質の低下を招く場合もある。特に、微
小化した発光素子を多数配列することによって画素ピッ
チを上げ、解像度の高い画像表示装置を製造する場合に
は、歩留まりの低下や品質の低下が顕著である。

【０００８】さらに、発光ユニットに複数の赤、緑、青
（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ：ＲＧＢ）の発光ダイ
オードを配置して成る画像表示装置や照明装置では、さ
らに自然色に近い鮮明な表示が望まれている。そのため
には、発光ダイオードの配列密度を高くする技術に合わ
せて、発光ユニットの混色性を高める技術が望まれてお
り、光拡散性を高めた発光素子の製造技術が必要とされ
ている。

【０００９】発光素子を樹脂層で被覆した構造を有する
樹脂形成素子を配列して成る画像表示装置や照明装置で
は、樹脂層に光透過性を有する材料を用いることで光を
素子外部に取り出すことは出来る。しかし、樹脂層の光
取り出し面が平坦である場合、発光素子で発生した光の
一部が光取出し面で全反射され光取り出し効率が低下す
る。、さらに、光拡散性が十分でなく、混色性の高い画
像表示装置や照明装置を製造することが困難であった。

【００１０】また、特定の結晶面を持った平坦な基板主
面にエピタキシャル成長によって結晶を成長させて作成
する半導体発光素子では、基板と結晶層の境界面は平坦
であり、基板と素子が接合していた素子側の面である結
晶層の下側の面が光の取り出し面になる場合には、発生
した光のうち全反射によって外部に取り出せない光も存
在し、光取り出し効率を上げることができない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂形成素子の
製造方法は、発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形成
素子を基板上に形成し、前記樹脂形成素子を前記基板か
ら分離すると同時に前記樹脂層に凹凸を形成することを
特徴とする。

【００１２】本発明の樹脂形成素子の製造方法によれ
ば、樹脂形成素子が形成された基板から樹脂形成素子を
分離すると同時に樹脂形成素子の基板との接着面の樹脂
層に凹凸を形成することができる。このとき、樹脂層は
ポリイミド等の光透過性を有する材料で形成されている
ことによって、樹脂形成素子外部に光を取り出すことが
でき、樹脂層に形成された凹凸によって且つ光取り出し
面における全反射の抑制することができる。さらに、凹
凸によって発生した光が散乱されることで光取り出し面
に対して広い範囲で光を取り出すことができる。

【００１３】また、光透過性を有する材料で形成された
基板を用いることによって、基板の裏側から樹脂形成素
子と基板の境界面にエネルギービームを照射し、前記接
着面に凹凸を形成することができる。このとき、基板上
に複数の樹脂形成素子が形成されている場合、選択的に
エネルギービームを照射することによって、基板上の特
定の位置に形成された樹脂形成素子を基板から分離する
と同時に前記樹脂形成素子に凹凸を形成することができ
る。さらに、樹脂形成素子と基板との接合面に対して照
射するエネルギービームの面積を変えることで、所望の
面積の凹凸領域を形成することができる。

【００１４】本発明の画像表示装置又は照明装置の製造
方法は、発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子
を基板上に形成し、前記樹脂形成素子を前記基板から分
離すると同時に前記樹脂層に凹凸を形成し、複数の前記
樹脂形成素子を基板上に配列することを特徴とする。

【００１５】この画像表示装置又は照明装置の製造方法
によれば、発光素子を被覆してなる樹脂形成素子を基板
に形成した後、画像表示装置又は照明装置の表示パネル
を構成する基板に前記樹脂形成素子を配置する工程にお
いて、基板上に形成された樹脂形成素子に選択的にエネ
ルギービームを照射することによって、表示パネルを構
成する基板上における素子間隔、若しくはその前工程に
おける転写先の素子配置間隔に合わせて樹脂形成素子を
基板から分離できると同時に樹脂形成素子毎に光取り出
し面に凹凸を形成することができる。この凹凸によっ
て、光拡散性を高めることができ、複数の発光素子から
なる表示パネルの混色性を高めることができる。さら
に、樹脂形成素子を基板から分離する工程と同時に凹凸
を形成することができることから、製造工程及び部品の
増加が発生しない。

【００１６】また、本発明は、上述の形状や材料で構成
される発光素子に限らず、発光素子が樹脂層で被覆され
る構造を有するいずれの樹脂形成素子に対しても好適な
製造方法である。さらに、該素子が複数個配列され、信
号に応じて各素子が発光するように構成された構造を有
する画像表示装置や照明装置の製造方法としても好適な
方法である。

【００１７】

【本発明の実施の形態】以下、本発明の樹脂形成素子の
製造方法及び画像表示装置、照明装置の製造方法につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】［第１の実施形態］先ず、発光素子を被覆
してなる樹脂形成素子の製造方法について説明する。樹
脂形成素子の供給源となる基板１に樹脂を塗布し樹脂層
２を形成し、その上に接着剤層３を形成する。このと
き、本実施形態では、樹脂層２と接着剤層３から成る二
層構造としたが、接着力の高い樹脂層による一層構造と
することもできる。基板１は光透過性を有する材料で構
成されていればよく、例えば、ガラス基板、石英ガラス
基板、サファイア基板などを用いることが出来る。樹脂
層２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出来る。接着剤層３としては、光透
過性を有する紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱
可塑性接着剤のいずれかから成る層を用いることが出来
る。本実施形態では、基板１として石英ガラス基板を用
い、樹脂層としてポリイミド膜２を約１μｍから３μｍ
の厚みで形成しておく。本実施形態におけるポリイミド
膜の厚みは一例であり、後述するレーザーアブレーショ
ンで消失しない程度であれば良い。図示しない素子形成
基板上に複数の発光素子４を密に形成し、図１に示すよ
うに、ポリイミド膜２と接着剤層３が積層された基板１
上に発光素子４が転写される。このとき、発光素子４の
光取り出し面が接着層３と接着する向きで発光素子４を
転写する。以下、基板１に転写された複数の発光素子４
のうちの一つについて説明を行う。

【００１９】発光素子４は、外形が略平板状の発光素子
であり、窒化物半導体、特にＧａＮ系材料を主な材料と
して形成されている。平板状の発光素子だけでなく、窒
化物半導体、特にＧａＮ系材料を主な材料とし、選択成
長によって形成される尖頭部を有する略六角錐状の発光
素子でも良い。また、尖頭部が形成されるまでに結晶層
を構成する材料の濃度を調整し、素子形成基板の主面に
対して傾斜した傾斜結晶面を持つ略六角錐台形状の発光
素子などであっても良い。また、上述の外形や、材料、
結晶面以外で構成される発光素子でも良い。

【００２０】また、金属を蒸着させた電極パッド５が発
光素子４に形成される。電極パッド５は接着層３との接
着面と反対側の発光素子４の面に形成される。これら電
極パッド５は全面に電極パッド５の材料となる金属や多
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ニングするこ
とで形成される。これら電極パッド５は発光素子４のｐ
電極とｎ電極にそれぞれ接続されるように形成されてい
る。本実施形態における電極パッド５の配置は一例であ
り、例えば、本実施形態のように電極パッドを光透過性
を有しない金属で形成した場合には、光取り出し領域を
避けて形成されていれば良く、また、電極パッドの材料
がＩＴＯなどの光透過性を有する材料で形成される場合
には、光取り出し領域に電極パッドを形成することがで
きる。

【００２１】次に、光透過性を有するポリイミドなどの
樹脂を塗布し、図２に示すように発光素子４を樹脂層６
で覆う。このとき、電極パッド５と外部回路とのコンタ
クトをとるための電極を形成するために電極パッド５の
表面は樹脂層６から露出した状態にしておく。

【００２２】次に、外部回路と電極パッド５のコンタク
トを容易にするために、図３に示すように電極７を形成
する。電極７は上述の電極パッド５と同様の方法で導電
層が形成され、フォトリソグラフィー技術により所要の
電極形状にパターニングすることで形成される。また、
電極パッド５、電極７に光透過性を有する材料（ＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ系など）を用いても良く、発光素子を転写す
る前に発光素子の光取り出し面にあらかじめ電極を形成
しておく場合は、透明電極を形成しても光取り出し面か
らの発光を遮ることがないので、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。

【００２３】次に、図４に示すように、その上に接着層
８を形成し、電極７を接着層８で覆い、さらに、その上
に樹脂層９を形成する。接着剤層８は光透過性を有する
紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱可塑性接着剤
のいずれかから成る層を用いることが出来る。また、樹
脂層９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出来る。次に、レーザービームの
照射やダイシングによって素子間の分離を行う。このと
き、図５に示すように、素子間を分離する素子分離溝１
１は基板１が露出する深さまで形成しておく。

【００２４】次に、発光素子４を樹脂層で被覆した樹脂
形成素子１０を基板１から剥離する工程について説明す
る。図６に示すように、基板１の樹脂形成素子１０が配
置されていない側から基板１に向けてエネルギービーム
を照射する。基板１は光透過性を有する石英ガラスによ
って構成されていることから、エネルギービームは基板
１でほとんど吸収されることなく、樹脂形成素子１０と
基板１が接合している境界面に到達する。エネルギービ
ームは、例えば、エキシマレーザー光やＹＡＧレーザー
光を用いることが出来る。樹脂形成素子１０を形成して
いる樹脂層のうち境界面を形成しているポリイミド膜２
にエネルギービームは到達し、ポリイミド膜２はレーザ
ーアブレーションによって分子結合鎖が切断され、基板
１と樹脂層２の接着力が低下する。この結果、図７に示
すように、樹脂形成素子１０は吸着装置１２による真空
チャックなどの機械的手段によって基板１から容易に分
離することができる。このとき、分子結合鎖が切断され
たことで、樹脂層２の基板１との接着面であった樹脂層
２の表面に微小な凹凸からなる領域が形成される。

【００２５】微小な凹凸はエネルギービームが照射され
た領域に形成され、図８に示すように、基板１から樹脂
形成素子１０を容易に剥離できる程度の範囲に形成する
ことができ、さらに、照射するエネルギービームの条件
を調整することによって、凹凸を形成する面積や形状を
調整することができる。また、樹脂形成素子１０と基板
１との接着面全体にエネルギービームを照射し凹凸を形
成しても良い。

【００２６】ポリイミド膜２にエネルギービームを照射
し、レーザーアブレーションによって基板１と樹脂形成
素子１０が分離できる程度に凹凸を形成することができ
る。ポリイミド膜２の膜厚はレーザーアブレーションに
よってすべての分子結合鎖が切断されない程度であれば
良く、本実施形態の場合、一例として、約１μｍから３
μｍの範囲の厚さでポリイミド膜２が形成されていれば
良い。

【００２７】面Ｓはレーザーアブレーションによってポ
リイミド膜２に形成された微小な凹凸によって形成さ
れ、面Ｓによって発光素子４から発生する光Ｌの全反射
が抑制される。さらに、光Ｌは微小な凹凸によってラン
ダムに屈折、拡散されて素子外部に取り出される。面Ｓ
に形成された微小な凹凸によって、光取り出し面が平坦
である場合に比べ、全反射が抑制され、且つ光取り出し
面に対して広範囲の角度で光Ｌを取り出すことができ
る。

【００２８】[第２の実施形態]本発明の樹脂層で被覆さ
れた発光素子を有し、基板から分離されると同時に前記
樹脂層に凹凸が形成される複数の樹脂形成素子を配列し
てなる画像表示装置の製造方法について説明する。先
ず、本実施形態の発光素子の構造について説明する。図
９に本実施形態で使用される素子の一例としての発光素
子の構造を示す。図９の（ａ）が素子断面図であり、図
９の（ｂ）が平面図である。この発光素子はＧａＮ系の
発光ダイオードであり、例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ー光の照射によって
レーザーアブレーションが生じ、ＧａＮの窒素が気化す
る現象に伴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、基板と素子の分離を容易なも
のにできる特徴を有している。

【００２９】まず、その構造については、ＧａＮ系半導
体層からなる下地成長層３１上に選択成長された六角錐
形状のＧａＮ層３２が形成されている。尚、下地成長層
３１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧ
ａＮ層３２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３２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Ｇａ
Ｎ層３２の傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎ
ＧａＮ層３３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３４が形成される。このマグネシウ
ムドープのＧａＮ層３４はクラッド層として機能する。

【００３０】この発光ダイオードには、ｐ電極３５とｎ
電極３６が形成される。ｐ電極３５はマグネシウムドー
プのＧａＮ層３４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３６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。尚、本実施形態では、下地成長
層３１の裏面側に光取出し面を避けてｎ電極を形成し、
ｎ電極３６の形成は下地成長層３１の表面には不用とな
る。

【００３１】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、特にレーザーア
ブレーションに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、レーザー光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、本実施形態の発
光ダイオードでは、発生した光のほとんどがＧａＮ層３
２から下地成長層３１を通じて下側から素子外部取り出
される。また、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。

【００３２】次に、発光素子を形成する基板から発光素
子を分離し、樹脂層で被覆する工程について説明する。
図１０に示すように、第一基板４１の主面上には複数の
発光ダイオード４２がマトリクス状に形成されている。
発光ダイオード４２の大きさは約２０μｍ程度とするこ
とができる。第一基板４１は、発光ダイオード４２を形
成する結晶層を成長させる基板である。第一基板４１は
基板に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層を形成
しえるものであれば特に限定されず、種々のものを使用
できる。本実施形態で用いる第一基板４１は、光透過性
を有するサファイア基板であり、発光ダイオード４２に
照射するレーザー光の波長に対し透過率の高い材料が用
いられる。また、第一基板４１は窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）系化合物半導体の材料を成長させる場合に多く利用
されているＣ面を主面としている。このＣ面は５乃至６
度の範囲で傾いた面方位を含むものである。発光ダイオ
ード４２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４２ｇが
形成されており、個々の発光ダイオード４２は分離でき
る状態にある。この溝４２ｇ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４１を一時保
持用部材４３に向かい合わせ、選択的な転写を行う。

【００３３】一時保持用部材４３の第一基板４１に向か
う面には剥離層４４と接着剤層４５が二層になって形成
されている。ここで、一時保持用部材４３の例として
は、ガラス基板、石英ガラス基板などを用いることがで
き、一時保持用部材４３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。一例としては、一時保持用部材４３
として石英ガラス基板を用い、剥離層４４としてポリイ
ミド膜を約１μｍから３μｍの膜厚に形成後、接着剤層
４５としてのＵＶ硬化型接着剤を約２０μｍ厚で塗布す
る。

【００３４】一時保持用部材４３の接着剤層４５は、硬
化した領域４５ｓと未硬化領域４５ｙが混在するように
調整され、未硬化領域４５ｙに選択転写にかかる発光ダ
イオード４２が位置するように位置合わせされる。硬化
した領域４５ｓと未硬化領域４５ｙ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４２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４２を第一基板４１からレーザー
アブレーションを利用して剥離する。ＧａＮ系の発光ダ
イオード４２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
るレーザー光としてはエキシマレーザー光、高調波ＹＡ
Ｇレーザー光などが用いられる。

【００３５】このレーザー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４２はＧ
ａＮ層と第一基板４１の界面で分離し、反対側の接着剤
層４５にｐ電極を突き刺すようにして転写される。レー
ザー光が照射されない領域の他の発光ダイオード４２に
ついては、対応する接着剤層４５の部分が硬化した領域
４５ｓであり、レーザー光も照射されていないために一
時保持用部材４３側に転写されることはない。なお、図
１０では１つの発光ダイオード４２だけが選択的にレー
ザー光を照射されているが、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４２はレーザー光が
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４２は第一基板４１に配列され
ている時よりも離間して一時保持用部材４３上に配列さ
れる。

【００３６】発光ダイオード４２は一時保持用部材４３
の接着剤４５に保持された状態で発光ダイオード４２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４２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１１に示すように電極パ
ッド４６を形成すれば、電極パッド４６は発光ダイオー
ド４２の裏面と電気的に接続される。

【００３７】接着剤層４５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し、ＵＶオゾン照射に
て洗浄する。且つ、レーザー光にて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４１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
溶液若しくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パ
ッド４６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４６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系等）若し
くはＡｌ／Ｃｕ等の材料を用いる。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遮ることが
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。

【００３８】次に、第１の一時保持用部材４３から第２
の一時保持用部材４７に発光ダイオード４２を転写する
工程を説明する。発光ダイオード４２の転写先である第
２の一時保持用部材４７上には剥離層４８と転写される
発光ダイオード４２と剥離層４８が形成される。剥離層
４８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）、ポリイミドなどの光透過性を有
する樹脂を用いて作成することができる。第２の一時保
持用部材４７は一例としてガラス基板を用いることがで
きる。

【００３９】このような剥離層４８を形成した一時保持
部材４７に一時保持用部材４３を向かい合わせ、接着剤
層４５を剥離層４８に密着させる。この状態のままで、
一時保持部材４３と剥離層４４を分離するために、図１
２に示すように、剥離層４４が形成されている面の反対
側から一時保持部材４３にエキシマレーザー光を照射す
る。このとき、一時保持部材４３に対して、剥離層４４
が形成されている面の裏面からエキシマレーザー光を照
射する。一時保持部材４３はガラス基板であることか
ら、エキシマレーザー光が一時保持部材４３でほとんど
吸収されることなく、剥離層４４と一時保持部材４３と
の界面近傍に照射され、レーザーアブレーションが起こ
る。その結果、図１３に示すように、剥離層４４と一時
保持部材４３の接着力が低下し、一時保持部材４３のみ
が発光ダイオード４２を含み剥離層４４を最上部の層と
する構造の部分から分離される。これにより、各発光ダ
イオード４２は第２の一時保持部材４７側に転写され
る。

【００４０】このとき、剥離層４４は十分な膜厚を有し
ているので、一時保持部材４３を透過してきたエキシマ
レーザー光のエネルギーをすべて吸収する。よって、剥
離層４４の下側の層にエキシマレーザー光が到達するこ
とはなく、接着剤層４５又は剥離層４８に変質は起こら
ない。

【００４１】図１４は一時保持用部材４３から発光ダイ
オード４２を第２の一時保持用部材４７に転写して、ア
ノード電極（ｐ電極）側のビアホール５０を形成した
後、アノード側電極パッド４９を形成し、樹脂からなる
接着剤層４５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５１が形成され、発光ダ
イオード４２は素子毎に区分けされたものとなり、一時
保持用部材４７に接着された状態の樹脂形成素子１００
が所要の形状を成す。素子分離溝５１はマトリクス状の
各発光ダイオード４２を分離するために、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５１の底部では第２の一時保持用部材４７の表面
が臨む。

【００４２】発光ダイオード４２のアノード側電極パッ
ド４９を形成し、素子分離溝５１を形成する工程を更に
詳しく説明する。このプロセスの一例として、第二の一
時保持用部材４７の表面を酸素プラズマで発光ダイオー
ド４２の表面が露出してくるまでエッチングする。ま
ず、ビアホール５０の形成はエキシマレーザー光、高調
波ＹＡＧレーザー光、炭酸ガスレーザー光を用いること
ができる。このとき、ビアホールは例えば約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通
常のブレードを用いたダイシング、２０μｍ以下の幅の
狭い切り込みが必要なときにはレーザー光を用いたレー
ザーによる加工を行う。レーザー光としては、エキシマ
レーザー光、高調波ＹＡＧレーザー光、炭酸ガスレーザ
ー光等を用いることができる。その切りこみ幅は画像表
示装置の画素内の樹脂からなる接着剤層４５で覆われた
発光ダイオード４２の大きさに依存する。一例として、
エキシマレーザーにて幅約４０μｍの溝加工を行い、樹
脂形成素子１００が所要の形状を成す。

【００４３】次に、発光ダイオード４２を内部に形成し
た樹脂形成素子１００を第２の一時保持用部材４７から
剥離すると同時に樹脂層４８に凹凸を形成する工程を説
明する。まず、図１５に示すように、樹脂形成素子１０
０を第２の一時保持用基板４７から分離し、移設するた
めの吸着孔５５に位置合わせする。吸着孔５５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、樹
脂形成素子１００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に開口され、一括で約
３００個を吸着できる。このときの吸着孔５５の部材は
例えば、Ｎｉ電鋳により作成したもの、若しくはＳＵＳ
等の金属板５２をエッチングで穴加工したものが使用さ
れている。

【００４４】次に、図１６に示すように、吸着孔５５に
位置合わせされた樹脂形成素子１００と第２の一時保持
用部材４７の界面近傍に向けてエネルギービームを照射
する。エネルギービームは第２の一時保持部材４７に対
して樹脂形成素子１００が接着されている面の反対側か
ら照射する。このとき、第２の一時保持部材４７は光透
過性を有するガラス基板であることから、第２の一時保
持部材４７によってエネルギービームはほとんど吸収さ
れることがなく、樹脂形成素子１００と保持部材４７の
界面近傍の剥離層４８に照射される。エネルギービーム
が照射された剥離層４８はレーザーアブレーションによ
って、一時保持部材４７との接着力が低下する。

【００４５】本実施形態では、吸着孔５５を密閉するよ
うに吸着孔５５の縁部と樹脂形成素子１００を隙間なく
密着させているが、樹脂形成素子１００を吸着孔５５の
縁部から僅かに隙間を空けて保持し、吸着チャンバを負
圧に制御し、樹脂形成素子１００と一時保持用部材４７
の接着力が低下した後、樹脂形成素子１００を吸着孔５
５に吸着させるようにしても良い。

【００４６】このとき、剥離層４８の一時保持部材４７
との界面近傍には凹凸が形成され、樹脂形成素子１００
を一時保持用部材４７から剥離した際に、前述の界面近
傍の剥離層４８にはレーザーアブレーションによって生
じた凹凸部１０１によって、平坦でない粗い面が形成さ
れていることになる。本実施形態では、エネルギービー
ムとしてエキシマレーザー光を用いたが、他にもＹＡＧ
レーザー光などを用いることができる。

【００４７】更に、凹凸部１０１が形成される剥離層４
８は発光ダイオード４２から発生する光を取り出す面に
相当することから、発光ダイオード４２で発生した光が
剥離層４８の凹凸部１０１によって全反射が抑制され、
光取り出し面が平坦な場合に比較して光取り出し効率を
増強でき、且つ光散乱によって広い範囲の角度で素子外
部に光を取り出すことができる。

【００４８】次に、樹脂形成素子１００と保持部材４７
の接着力が低下した状態で、吸着孔５５に繋がる吸着チ
ャンバ５４を負圧に制御することで発光ダイオード４２
の吸着が可能になる。次に、機械的手段を用いて発光ダ
イオード４２が第二の一時保持用部材４７から剥離され
る。図１７は、第二の一時保持用部材４７上に配列して
ある発光ダイオード４２を吸着装置５３でピックアップ
するところを示した図である。発光ダイオード４２はこ
の段階で樹脂からなる接着剤層４５で覆われており、樹
脂形成素子１００の下面は保持部材４７から剥離された
面には多数の凹凸部１０１が形成され粗い面とされてい
る。吸着孔５５との密着する面は略平坦化されており、
吸着装置５３による選択的な吸着を容易に進めることが
できる。

【００４９】図１８は樹脂形成素子１００を画像表示装
置を構成する装置基板である第二基板６０に転写すると
ころを示した図である。第二基板にはガラス基板などの
ような光透過性を有する材料を用いる。第二基板６０に
樹脂形成素子１００を装着する際、第二基板６０にあら
かじめ接着剤層５６を塗布しておき、発光ダイオード４
２を装着する接着剤層５６の領域を硬化させ、発光ダイ
オード４２を第二基板６０に固着して配列させる。この
装着時には、吸着装置５３の吸着チャック５４が正の圧
力の高い状態、つまり、樹脂形成素子１００を吸着孔５
５から離脱させる向きの力が作用するような圧力とな
り、吸着装置５３と発光ダイオード４２との吸着による
結合状態は解放される。ここで、接着剤層５６は熱硬化
性接着剤、熱可塑性接着剤などによって構成されてい
る。発光ダイオード４２が配置される位置は、一時保持
用部材４３、４７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５６の樹脂を硬化させるエネルギ
ー（レーザー光７３）は第二基板６０の裏面から供給さ
れる。

【００５０】第二基板６０の裏面からレーザー光７３を
照射し、転写する樹脂形成チップ（発光ダイオード４２
及び接着剤層４５）に対応する部分の接着剤層５６のみ
を加熱する。これにより、接着剤層５６が熱可塑性接着
剤の場合には、その部分の接着剤層５６が軟化し、その
後、冷却硬化することにより樹脂形成チップが第二基板
６０上に固着される。同様に、接着剤層５６が熱硬化性
接着剤の場合にも、レーザー光７３が照射された部分の
接着剤層５６のみが硬化し、樹脂形成素子１００が第二
基板６０上に固着される。

【００５１】また、第二基板６０上にシャドウマスクと
しても機能する電極層５７を配設し、この電極層５７を
レーザー光７３を照射することにより加熱し、間接的に
接着剤層５６を加熱するようにしても良い。特に、電極
層５７の画面側の表面すなわち当該画像表示装置を見る
人がいる側の面に黒クロム層５８を形成すれば、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５８でのエネルギー吸収率を高くして、選択的に照
射されるレーザー光７３によって接着剤層５６を効率的
に加熱するようにすることができる。

【００５２】図１９はＲＧＢの３色の発光ダイオード４
２、６１、６２をそれぞれ内包する樹脂形成素子を第二
基板６０に配列させ絶縁層５９を塗布した状態を示す図
である。図１５乃至図１８で用いた吸着装置５３をその
まま使用して、第二基板６０にマウントする位置をその
色の位置にずらすだけで、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５９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。発光ダイオード４２、６
１、６２は必ずしも同じ形状でなくとも良い。図１９で
は、赤色の発光ダイオード６１は六角錐のＧａＮ層を有
しない構造とされ、他の発光ダイオード４２、６２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
ドは既に樹脂形成素子として樹脂からなる接着剤層４５
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。また、前述の工程によって、各
樹脂形成素子の光取出し面には微小な凹凸による粗い面
が形成されている。

【００５３】図２０は配線形成工程を示す図である。絶
縁層５９に開口部６５、６６、６７、６８、６９、７０
を形成し、発光ダイオード４２、６１、６２のアノー
ド、カソードの電極パッドと第二基板６０の配線用の電
極層５７を接続する配線６３、６４、７１を形成した図
である。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４２、６１、６２の電極パッド４６、
４９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。この
ときビアホールは約６０μｍ角の電極パッド４６、４９
に対し、約φ２０μｍのものを形成できる。また、ビア
ホール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
の深さがあるのでレーザーのパルス数で制御し、最適な
深さを開口する。その後、保護層を配線上に形成し、画
素表示装置のパネルは完成する。このときの保護層は絶
縁層５９と透明エポキシ接着剤などの同様の材料が使用
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。

【００５４】以上の工程によって、光取出し効率が高
く、且つ光散乱の効果による視野角の大きい画像表示装
置が完成する。

【００５５】

【発明の効果】本発明の樹脂形成素子、画像表示装置及
び照明装置とその製造方法によれば、光取り出し面であ
る樹脂層の表面に凹凸をを形成することによって、発光
素子から発生した光のうち全反射によって外部に取り出
すことが出来なかった光を取り出すことができるように
なり、さらに、凹凸による光拡散によって、光取り出し
面に対して広範囲の角度で光を取り出すことが出来る。
また、本発明の樹脂形成素子を多数配列することによっ
て、光取り出し効率が高く、且つの大きい画像表示装置
及び照明装置を製造することができる。

【００５６】さらに、本発明の樹脂形成素子、画像表示
装置及び照明装置とその製造方法によれば、画像表示装
置や照明装置を構成する装置基板に樹脂形成素子を配列
する工程の中で、一時的に樹脂形成素子を転写する基板
から該樹脂形成素子を剥離すると同時に凹凸を形成する
ことができるので、新たな工程や設備投資等の製造コス
トが発生しない。また、樹脂形成素子の構造に対して部
品追加等の変更が不要なため、部品コストが発生しな
い。よって、工程を煩雑にすることなく、且つコストア
ップもすることなく高品位の画像表示装置や照明装置を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における発光素子の転写工程を示す工程断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における樹脂層を形成する工程を示す工程断面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における電極を形成する工程を示す工程断面図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における樹脂層を形成する工程を示す工程断面図で
ある。

【図５】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における素子分離溝を形成する工程を示す工程断面
図である。

【図６】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程におけるエネルギービームを照射する工程を示す工
程断面図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造
工程における樹脂形成素子を剥離する工程を示す工程断
面図である。

【図８】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の斜視
図である。

【図９】本発明の第２の実施形態の半導体発光素子の構
造を示す構造断面図（ａ）、構造平面図（ｂ）である。

【図１０】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における半導体発光素子を一時保持用部材に転写
する工程を示す工程断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における半導体発光素子のｎ電極を形成する工程
を示す工程断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程におけるエキシマレーザー照射する工程を示す工
程断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における一時保持用部材を剥離する工程を示す工
程断面図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における樹脂形成素子を形成する工程を示す工程
断面図である。

【図１５】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における吸着孔と樹脂形成素子の位置合わせを行
う工程を示す工程断面図である。

【図１６】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程におけるエネルギービームを照射する工程を示す
工程断面図である。

【図１７】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における樹脂形成素子を剥離する工程を示す工程
断面図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における樹脂形成素子を装置基板に固着する工程
を示す工程断面図である。

【図１９】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における樹脂形成素子を装置基板に配列する工程
を示す工程断面図である。

【図２０】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製
造工程における配線を形成する工程を示す工程断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ４ 発光素子 １０、１００ 樹脂形成素子 ４１ 第１基板 ４２ 発光ダイオード ４３、４７ 一時保持用部材 ６０ 第２基板 １０１凹凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 邦彦 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 大庭 央 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 AA10 AA43 AA44 BA25 CA19 DA14 DA15 FB15 5F041 AA03 CA40 CA46 CA65 CA74 DA01 DA43 FF01 FF11

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形成
   素子を基板上に形成し、前記樹脂形成素子を前記基板か
   ら分離するとともに前記樹脂層に凹凸を形成することを
   特徴とする樹脂形成素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記凹凸はエネルギービームを照射して形
   成されることを特徴とする請求項１記載の樹脂形成素子
   の製造方法。
3. 【請求項３】前記基板上に形成された複数の前記樹脂形
   成素子は選択的に前記エネルギービームを照射され、前
   記基板から分離されることを特徴とする請求項１記載の
   樹脂形成素子の製造方法。
4. 【請求項４】前記凹凸は前記樹脂形成素子と前記基板と
   の境界面の一部若しくは全体に形成されることを特徴と
   する請求項１記載の樹脂形成素子の製造方法。
5. 【請求項５】前記エネルギービームは、エキシマレーザ
   ー光、ＹＡＧレーザー光のいずれかであることを特徴と
   する請求項２記載の樹脂形成素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記樹脂層は光透過性を有することを特徴
   とする請求項１記載の樹脂形成素子の製造方法。
7. 【請求項７】前記樹脂層はポリイミドで形成されること
   を特徴とする請求項６記載の樹脂形成素子の製造方法。
8. 【請求項８】前記基板は光透過性を有することを特徴と
   する請求項１記載の樹脂形成素子の製造方法。
9. 【請求項９】前記発光素子は窒化物半導体材料により構
   成されることを特徴とする請求項１記載の樹脂形成素子
   の製造方法。
10. 【請求項１０】前記窒化物半導体材料はＧａＮ系材料で
    あることを特徴とする請求項９記載の樹脂形成素子の製
    造方法。
11. 【請求項１１】前記発光素子は尖頭部を有する構造若し
    くは平板状の構造を有することを特徴とする請求項１記
    載の樹脂形成素子の製造方法。
12. 【請求項１２】樹脂層で被覆された発光素子を有し、基
    板から分離されるとともに樹脂層に凹凸が形成されるこ
    とを特徴とする樹脂形成素子。
13. 【請求項１３】前記凹凸は前記樹脂層にエネルギービー
    ムを照射して形成されることを特徴とする請求項１２記
    載の樹脂形成素子。
14. 【請求項１４】発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形
    成素子を基板上に形成し、前記樹脂形成素子を前記基板
    から分離するとともに前記樹脂層に凹凸を形成し、複数
    の前記樹脂形成素子を基板上に配列することを特徴とす
    る画像表示装置の製造方法。
15. 【請求項１５】発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形
    成素子を基板上に形成し、前記樹脂形成素子を前記基板
    から分離するとともに前記樹脂層に凹凸を形成し、複数
    の前記樹脂形成素子を基板上に配列することを特徴とす
    る照明装置の製造方法。
16. 【請求項１６】樹脂層で被覆された発光素子を有し、基
    板から分離されるとともに前記樹脂層に凹凸が形成され
    る複数の樹脂形成素子を配列してなる画像表示装置。
17. 【請求項１７】樹脂層で被覆された発光素子を有し、基
    板から分離されるとともに前記樹脂層に凹凸が形成され
    る複数の樹脂形成素子を配列してなる照明装置。
18. 【請求項１８】前記凹凸はエネルギービームを照射して
    形成されることを特徴とする請求項１６記載の画像表示
    装置。
19. 【請求項１９】前記凹凸はエネルギービームを照射して
    形成されることを特徴とする請求項１７記載の画像表示
    装置。