CN101490828B - 安装方法及结构体、电子设备及其制造方法、发光二极管显示器及其制造方法 - Google Patents

安装方法及结构体、电子设备及其制造方法、发光二极管显示器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种安装方法，当在基板上安装诸如元件的物体，或者更具体地安装微小物体时，可以通过以下步骤以高位置精度容易且可靠地完成安装：在基板(11)上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层(12)；将元件保持层(12)中包括用于元件的安装区域的第一部分(12a)的粘度控制为使元件可自然移动的粘度，并将元件保持层(12)中第一部分(12a)外侧的第二部分(12b)的粘度控制为使元件不可自然移动的粘度；以及在将一个元件(13)安装在第一部分(12a)中之后，将第一部分(12a)的粘度控制为使元件(13)不可自然移动的粘度。

Description

安装方法及结构体、电子设备及其制造方法、发光二极管显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及安装方法、安装结构体、电子设备的制造方法、电子设备、发光二极管显示器的制造方法以及发光二极管显示器。
背景技术
从画面均一性的观点来看，通常要求显示器中每个像素的位置精度约为像素间距的1/100。因此，在通过在基板上安装诸如发光二极管的自发光元件而制造的显示器中，要求约1/100像素间距的安装位置的精度。例如，在具有40英寸对角线的全高清(HD)全色显示器中，由于屏幕水平方向上的像素数为1920且屏幕垂直方向上的像素数为1080，所以像素间距达到0.461mm且安装位置的要求精度达到±0.005mm(5μm)。在这种情况下，所要安装的发光元件的数量达到1920×1080×(用于构成一个像素的红(R)、绿(G)和蓝(B)三种颜色的发光元件的数量)，即，约2百万×(用于构成一个像素的R、G和B三种颜色的发光元件的数量)。为了在40英寸的基板上以±0.005mm的位置精度安装如此巨大数量的发光元件，要求开发非常高精度的安装装置。此外，当通过形成尺寸小于画面尺寸的发光元件阵列来制造大屏幕显示器并且在移动位置的同时在基板上顺序安装发光元件阵列(即，执行逐步安装)时，针对首先形成的发光元件阵列的间距差来要求安装位置的更高精度。例如，当间距差为±0.002mm时，要求安装位置精度为±0.003mm。从安装装置的成本和生产量的角度来看，造成相当大的困难。
已经提出了一种用于合成元件的制造方法，其中，在基板上形成凸起部，在凸起部上滴下液体粘合剂，使得该液体粘合剂由于表面张力而浸润扩张为半球状态，将构件置于液体粘合剂上，从而使接触角分布变均匀的力将作用于构件且对准构件，并且为了固定构件而向构件照射紫外线(参考JP-A-2005-14141)。然而，JP-A-2005-14141既没有公开也没有暗示包括以下特征的发明：形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层；将物体保持层中包括物体安装区域的第一部分的粘度控制为可使物体移动的粘度，并将物体保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为不能使物体移动的粘度；在第一部分中安装物体之后，将第一部分的粘度控制为使可使物体移动的粘度。
发明内容
不仅当安装发光元件时，而且通常当以微米级的位置精度安装微小物体时，会出现安装困难。
本发明试图解决的问题是提供一种安装方法以及具有根据该安装方法而安装在其中的物体的安装结构体，其中，当在基板上安装诸如元件的物体(尤其是微小物体)时，可以以高位置精度容易且可靠地安装物体。
本发明试图解决的另一问题是基于上述安装方法提供电子设备的制造方法以及电子设备。
本发明试图解决的又一问题是基于上述安装方法提供发光二极管显示器的制造方法以及发光二极管显示器。
为了解决上述问题，第一发明是安装方法，其特征在于，该安装方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层的步骤；
将物体保持层中包括用于物体的安装区域的第一部分的粘度控制为使物体移动的粘度、并将物体保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为不能使物体移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个物体的步骤；以及
在将物体安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度的步骤。
第二发明是安装结构体，其特征在于，通过执行至少以下步骤来制造安装结构体：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层的步骤；
将物体保持层中包括用于物体的安装区域的第一部分的粘度控制为使物体可移动的粘度、并将物体保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个物体的步骤；以及
在将物体安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度的步骤。
在第一和第二发明中，第一部分显示出使物体可移动的粘度的状态对应于第一部分具有使物体可自然移动的这种流动性的状态，而第二部分或第一部分显示出使物体不可移动的粘度的状态对应于第二部分或第一部分几乎不具有流动性(几乎硬化)且物体不能自然移动的状态。
将要安装在第一部分中的物体的数量通常为一个。在某些情况下，可以安装多个物体。物体可以是相同的类型或者也可以是不同的类型。考虑在第一部分中嵌入并安装一个物体的情况，由于第一部分具有流动性，所以物体周围的第一部分膨胀。此时，在基板表面的内部，如果物体的重心偏离第一部分的重心时，与基板表面平行的、与物体侧面接触的第一部分的表面张力分量的合力作用于物体。合力定位于第一部分的重心。合力用作驱动力，使得物体朝向第一部分的重心自动地(自然地)移动。因此，合力变小。在基板表面的内部，当物体的重心与第一部分的重心一致时，合力变成零，并且物体的移动停止。只要将物体嵌入并安装在第一部分中，物体的重心就可以自动定位于第一部分的重心。即，物体可以自发地与第一部分对准(自对准)。为了在较短的时间内实现自发对准，可证明下面的做法是有效的：在将物体安装在第一部分中之后，在将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度之前，降低第一部分的粘度。为了更有效地实现自发对准，当在第一部分中安装物体时，第一部分相对于物体的侧面(端面)的接触角应该优选等于或小于90°。具体地，当降低第一部分的粘度以在较短的时间内实现自发对准时，这种状态下第一部分相对于物体的侧面(端面)的接触角应该优选为等于或小于90°。为促进自发对准，可以向基板施加超声振动等。如果多个物体被嵌入并安装在第一部分中，则上述合力根据位置而作用于每个物体。在第一部分的重心周围自动(自然)地排列物体。在这种情况下，物体可以彼此相互接触并进入聚集状态。
例如，使物体可移动的第一部分的粘度在1Pa·s～10000Pa·s范围内。然而，本发明不仅限于该粘度。如果降低第一部分的粘度以在较短的时间内实现自发对准，则降低后的粘度例如在0.001Pa·s～10Pa·s范围内。然而，本发明不仅限于该粘度。作为基准，在室温下水的粘度为0.001Pa·s。
通常，第一部分被形成为被第二部分所围绕。如果在第一部分中嵌入并安装一个物体，则为了使物体在第一部分的重心处精确定位，第一部分的平面形状和物体的平面形状应该优选为彼此类似。第一部分的平面形状优选为旋转对称，或者更具体地，为圆形或等边多边形(等边三角形、正方形、五角形或六角形)，或者为变形圆或多边形。第一部分的平面形状也不必一定是旋转对称，也可以是线对称或点对称。另外，第一部分的平面形状可以不具有对称性。
图1示出了以下状态：在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层；将物体保持层中包括用于物体的安装区域的第一部分的粘度控制为使物体可移动的粘度，并将物体保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度；以及在第一部分中嵌入并安装至少一个物体。首先形成的物体保持层的厚度为t1，第一部分的面积为S1，物体的底面面积为S2，物体的高度为t2，并且安装在第一部分中的物体底面高度和物体保持层的表面高度之间的差为d。此时，优选地，从由第一部分的表面张力所产生的朝向第一部分的重心移动物体的足够大的力应该起作用的观点来看，应该建立1＜S1/S2＜100，更优选地建立1＜S1/S2＜10，或者更优选地建立1＜S1/S2＜5。如图2所示，嵌入第一部分的物体的那部分体积为S2·d，并且由于物体排出第一部分而在物体周围升高的第一部分的那部分体积也为S2·d。在图3中，由虚线表示的区域的体积被表示为(S1-S2)·(t2-d)。优选地，从由第一部分的表面张力所产生的朝向第一部分的重心移动物体的足够大的力应该起作用的观点来看，应该建立(S1-S2)·(t2-d)＞S2·d。当区域变形时，建立S1·d＜(S1-S2)·t2。
由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层基本上可以由任意材料制成，只要可以根据诸如光(具体地，紫外线)、辐射(X射线等)或电子束的照射、或者热、压力、电场或磁场的施加的任何方法控制其粘度即可。例如，可容易形成且其粘度可容易被控制的物体保持层为树脂层，或者更具体地为由光敏树脂、热固性树脂或热塑性树脂制成的层。作为光敏树脂，可以采用已知的光敏树脂。具体地，例如，可以采用其曝光部分由于光交联反应而变成弱可溶性的诸如聚肉桂酸乙烯酯(polycinnamic acid vinyl，聚乙烯醇肉桂酸酯)或聚乙烯-叠氮苄叉(polyvinyl azidobenzal)的化合物、其曝光部分由于光聚合反应变成弱可溶性的诸如丙烯酰胺的负性(negative)化合物、或者诸如o-重氮醌酚醛树脂的重氮醌基团通过光解作用制造羧酸并变得容易溶解的正性(positive)化合物。作为热固性树脂，可以采用已知的热固性树脂。具体地，例如，可以采用环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三氯氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚酰亚胺。作为热塑性树脂，可以采用已知的热塑性树脂。具体地，例如，可以采用聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚酰亚胺。例如，当采用由光敏树脂制成的树脂层时，在具有流动性的状态下形成树脂层之后，如果使光选择性地照射第二部分，则可以固化第二部分。此外，当采用由热固性树脂制成的树脂层时，在具有流动性的状态下形成树脂层之后，如果通过照射光来选择性地加热第二部分，则可以固化第二部分。当采用由热塑性树脂制成的树脂层时，在不具有流动性的状态下形成树脂层之后，如果通过照射光选择性地加热第一部分，则熔化第一部分以具有流动性。除上述材料以外，例如，其粘度可被控制的材料可以是压敏树脂层(例如，丙烯酸树脂层)、金属(单质金属或合金)或玻璃。
基本上，安装在第一部分中的物体基本上可以是任意一种物体。无论物体具有什么形状、尺寸、材料、功能或用途，并且无论物体是生物还是非生物，物体典型地是具有任意功能或用途的元件。例如，该元件是发光元件(发光二极管、半导体激光器、电致发光(EL)元件等)、光接收元件(光电二级管、CCD传感器、MOS传感器等)或电子元件(IC芯片等)。除半导体元件(发光元件、光接收元件、电子转移元件等)之外，元件还包括诸如压电元件、热电元件、光学元件(采用非线性光学晶体的二次谐波生成元件)、电介质元件(包括铁电元件)和超导元件的各种元件。安装在第一部分中的物体可以是微小部件或者是将在例如各种微机电系统(MEMS)(例如光学编码器)中所采用的元件。物体或元件的尺寸(芯片尺寸)不限于任意特定的尺寸。物体或元件通常是比较小的，或者更具体地具有例如小于等于1mm、例如小于等于300μm或例如小于等于100μm的尺寸。然而，尺寸不仅限于这些值。
安装在基板上的物体的数量可以是单个或多个。基于基板的用途或其功能来确定物体的数量、种类、配置及间隔。
当在基板上安装多个物体时，在与物体配置相对应的配置中，在物体保持层中形成第一部分。在这种情况下，优选地，第一部分之间的距离比物体保持层的厚度大0.1倍以上。物体的配置，即，第一部分的配置可以是规则的或不规则的。例如，可以将多个第一部分组成一组，并且可以循环重复这种组。在这种情况下，不同物体或元件可以安装在每组的多个第一部分中，或者相同的物体或元件可以安装在其中。具体地，例如，当通过在基板上安装多个发红光的发光二级管、多个发绿光的发光二级管和多个发蓝光的发光二级管来制造显示器等时，例如，将三个第一部分分为一组，并循环重复这种组。在这种情况下，在每组的三个第一部分中安装发红光的发光二级管、发绿光的发光二级管和发蓝光的发光二级管。
此外，在将被安装在基板上的所有物体分别被安装在第一部分中之后，物体可以整体地自动对准。在将被安装在基板上的所有物体被全部安装在第一部分中时，物体可以整体地自发对准。在分开并多次重复安装(逐步安装或逐步转移)将被安装在基板上的所有物体时，物体可以整体地自发对准。在将被安装在基板上的多种物体被安装在第一部分中时，物体可以整体地自发对准。
如果需要，则在物体被安装在第一部分中并将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度之后，可以实现将第一部分中至少包括物体的区域的粘度控制为使物体可移动的粘度的步骤。在这种情况下，例如，如果发现由于某种原因而使完成其安装的物体的位置偏离预定安装位置，则可以对位置进行微调，使得物体可以高精度地定位于预定安装位置。在这种情况下，选择粘度被控制为使物体可移动的粘度的第一部分中的区域，将生成使物体移动至预定安装位置的力。
此外，如果需要，则在执行物体被安装在由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层的第一部分中并将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度的步骤之后，可以重复执行以下步骤：在上述物体保持层上再次形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层；物体被安装在物体保持层的第一部分中；以及将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度。因此，可以立体地安装物体。
安装结构体基本上可以具有任意用途和功能，并且例如为发光二级管显示器、发光二级管背光、发光二级管照明装置、EL显示器或电子设备。
第三发明是电子设备的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将元件保持层中包括用于元件的安装区域的第一部分的粘度控制为使元件可移动的粘度、并将元件保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使元件不可移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个元件的步骤；以及
在将元件安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使元件不可移动的粘度的步骤。
第四发明为电子设备，其特征在于，通过至少执行以下步骤来制造电子设备：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将元件保持层中包括用于元件的安装区域的第一部分的粘度控制为使元件可移动的粘度、并将元件保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使元件不可移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个元件的步骤；以及
在将元件安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使物体不可移动的粘度的步骤。
电子设备基本上可以是任意的电子设备，并且可以是便携式的或固定的。具体实例为便携式移动电话、移动设备、机器人、个人计算机、车载设备和各种家用电器。
在第三和第四发明中，除上述内容以外，只要性质不矛盾，就可以用元件保持层、用于元件的安装区域和元件来分别代替物体保持层、用于物体的安装区域和物体。建立与第一发明和第二发明相对应的描述。
第五发明是发光二级管显示器的制造方法，该发光二级管显示器具有安装在基板上的多个发红光的发光二级管、多个发绿光的发光二级管和多个发蓝光的发光二级管，其特征在于，该制造方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将元件保持层中包括用于发光二极管的安装区域的第一部分的粘度控制为使发光二极管可移动的粘度、并将元件保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使发光二极管不可移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个发光二极管的步骤；以及
在将发光二极管安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使发光二极管不可移动的粘度的步骤。
第六发明是发光二级管显示器，该发光二级管显示器具有安装在基板上的多个发红光的发光二级管、多个发绿光的发光二级管和多个发蓝光的发光二级管，其特征在于，通过至少执行以下步骤来制造发光二极管显示器：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将元件保持层中包括用于发光二极管的安装区域的第一部分的粘度控制为使发光二极管可移动的粘度、并将元件保持层中第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使发光二极管不可移动的粘度的步骤；
在第一部分中安装至少一个发光二极管的步骤；以及
在将发光二极管安装在第一部分中之后，将第一部分的粘度控制为使发光二极管不可移动的粘度的步骤。
在第五发明和第六发明中，作为发红光的发光二级管、发绿光的发光二级管和发蓝光的发光二级管，可以采用例如应用III-V族氮化物化合物半导体的二极管。作为发红光的发光二级管，可以采用例如应用AlGaInP半导体的二级管。
在第五发明和第六发明中，除上述内容之外，只要性质不矛盾，就可以用元件保持层、用于发光二级管的安装区域和发光二级管分别代替物体保持层、用于物体的安装区域和物体。建立与第一发明和第二发明相对应的描述。
在具有上述构成的本发明中，当物体被安装在第一部分中时，如果物体的重心在基板表面内部偏离第一部分的重心，则与基板表面平行的第一部分的表面张力分量的合力作用于物体。该合力用作驱动力，使得物体朝向第一部分的重心移动。随着物体的重心接近第一部分的重心，该合力逐渐减小，并且当物体的重心与第一部分的重心一致时，其变成零。因此，一旦物体被安装在第一部分中，物体可以高精度地自动定位于第一部分的重心。即，物体可以自发地与第一部分对准。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的安装方法的截面图；
图2是用于说明根据本发明的安装方法的截面图；
图3是用于说明根据本发明的安装方法的截面图；
图4是用于说明根据本发明第一实施例的安装方法的截面图；
图5包括用于说明根据本发明第一实施例的安装方法的截面图和平面图；
图6包括用于说明根据本发明第一实施例的安装方法的截面图和平面图；
图7包括用于说明根据本发明第一实施例的安装方法的截面图和平面图；
图8包括示出微发光二级管根据本发明第一实施例的安装方法被安装在光敏树脂层中的状态以及自发对准微发光二级管的状态的附图替代照片；
图9包括示出在本发明的第二实施例中微发光二极管通过逐步转移(stepped transfer)被安装在光敏树脂层中的状态以及自发对准微发光二极管的状态的平面图；
图10是示出根据本发明第三实施例的微发光二级管的截面图；
图11包括用于说明根据本发明第四实施例的用于元件的安装方法的截面图；
图12包括用于说明根据本发明第四实施例的用于元件的安装方法的截面图；以及
图13是用于说明根据本发明第四实施例的用于元件的安装方法的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。在实施例的所有附图中，相同或对应的部件分配相同的参照数字。
首先，将描述根据本发明第一实施例的用于元件的安装方法。
图4～图7示出了根据第一实施例的用于元件的安装方法。
在第一实施例中，如图4所示，在基板11上首先形成由其粘度可被控制的材料所制成的元件保持层12。可以根据任意方法来形成物体保持层12。具体地，例如，可以通过例如涂覆(旋涂等)或印刷(接触印刷法、压印法、丝网印刷、凹印、胶印等)形成元件保持层。例如，元件保持层12由光敏树脂或热固化树脂制成。然而，本实施例不仅限于树脂。在刚刚形成元件保持层12之后，元件保持层12处于未固化状态，但是具有当元件被嵌入并安装在元件保持层12中时足够低而使元件移动的粘度，并且还具有流动性。
此后，如图5(A)所示，将元件保持层12中包括用于元件的安装区域的第一部分12a的粘度控制为可使将被安装的元件自然移动的粘度，并选择性地固化元件保持层12中第一部分12a外侧的第二部分12b的粘度，由此将其控制为不能使元件自然移动的粘度。例如，当元件保持层12由光敏树脂制成时，可以通过在根据所采用光敏树脂的曝光条件下将诸如紫外线的光或电子束选择性地照射第二部分12b，并由此曝光第二部分12b来实现固化。当元件保持层12由热固性树脂制成时，可以通过在根据所采用热固性树脂的曝光条件下将诸如紫外线的光或电子束选择性地照射第二部分12b，并由此将第二部分12b加热至等于或高于固化温度的温度来实现固化。图5(B)是示出该状态的平面图。如图5(B)所示，第一部分12a的平面形状为圆形。在图5中，仅示出了一个第一部分12a。当安装多个元件时，形成多个第一部分12a。
此后，如图6(A)所示，具有圆柱形状的元件13被嵌入并安装在元件保持层12的第一部分12a中。图6(B)是示出该状态的平面图。元件13应该仅被安装在第一部分12a的范围内。即使此时的安装精度较低，也不会存在问题。这里，假设元件13的重心C1与第一部分12a的重心C0偏离了Δ。当元件13被安装在第一部分12a中时，在反映元件13的重心C1偏离第一部分12a的重心C0的事实的同时，与基板表面平行的第一部分12a的表面张力分量显示出相对于元件13的重心C1的不对称分布。结果，与基板表面平行的表面张力的分量的合力F作用于元件13，使得元件13朝向第一部分12a的重心C0慢慢移动。随着元件13的重心C1接近第一部分12a的重心C0，合力F逐渐减少。在元件13的重心C1与第一部分12a的重心C0一致的时刻，合力F变成零，并且元件13的移动停止。在过去一定时间之后，如图7所示，元件13的重心C1与第一部分12a的重心C0一致。即，元件13自动地与第一部分12a的重心C0对准。通过第一部分12a的粘度、与基板表面平行的第一部分12a的表面张力分量的合力的大小、安装时元件13的重心C1与第一部分12a的重心C0偏离的大小Δ、元件13的质量和第一部分12a的温度来确定直到元件13的重心C1与第一部分12a的重心C0一致所需要的时间。为了缩短该时间，优选地，在通过以适当的温度加热基板11来保持固化第二部分12b的状态的同时，降低第一部分12a的粘度，使得元件13可以移动得更多。
如上所述，在元件13定位于第一部分12a的重心C0的状态下，固化第一部分12a。例如，当元件保持层12由光敏树脂制成时，可以通过将光照射于第一部分12a以曝光第一部分12a来实现固化。当元件保持层12由热固性树脂制成时，可以通过将光照射于第一部分12a从而以等于或高于固化温度的温度加热第一部分12a来实现固化。结果，元件13稳固锁定在固化第一部分12a的重心C0，从而完成安装。
如上所述，根据第一实施例，元件13可以自动且容易地以高位置精度自发地与第一部分12a的重心C0对准。例如，即使要求所完成元件13表现的位置精度为±1.5μm，但元件13的安装位置的初始精度也可以与±7μm一样低。因此，当在相同的基板上形成多个元件13时，由安装装置所提供的形成位置的精度或安装位置的精度都可以很低。由于处理成本的降低，所以可以实现元件13制造成本的降低和安装装置成本的降低。此外，当在基板11上安装多个元件13时，如果在处于未固化状态或者例如为未固化树脂的元件保持层12中嵌入并安装元件13，则由于元件13具有相互聚集的性质，所以担心元件13的位置精度会比通过安装装置的安装位置的精度更差。在第一实施例中，由于一个元件13被嵌入并安装在元件保持层12中处于未固化状态的第一部分12a中，所以基本上可以防止元件13的聚集。
(实例)
采用玻璃基板作为基板11，并如下所述在玻璃基板上安装具有圆柱形的、直径为20μm且高度为12μm的微发光二级管作为元件13。
首先，使用薄膜金属等在玻璃基板上的预定位置预先形成对准标记。
此后，通过执行旋涂在玻璃基板上涂覆并形成3.5μm厚度的光敏树脂层作为元件保持层12。
此后，诸如接触对准器或步进器(缩小的投影曝光装置)的曝光装置用于将每个对准标记作为基准以150μm×150μm的间距向玻璃基板上除30μm直径的区域(第一部分12a)之外的光敏树脂层的区域照射紫外线。因此，光敏树脂层被曝光。此时，相对于对准标记的位置精度为±1μm。因此，30μm直径的圆形第一部分12a外侧的第二部分12b被固化(暂时固化)。
另一方面，如下所述形成微发光二级管。首先，在通过使用已知技术在蓝宝石基板上顺序生长构成发光二级管结构的n型GaN层、活性层和p型GaN层之后，以截锥形对这些层进行图样化，并顺序形成p侧电极、端面保护层等以形成微发光二级管阵列。此后，根据包括将蓝宝石基板的p侧电极侧通过其与另一基板之间的暂时粘合层而固定至另一基板的步骤以及从蓝宝石基板的背侧选择性地照射例如由受激准分子激光器发射的激光束的步骤的已知激光选择转印方法，以150μm×150μm的间距在具有形成于其上的弱粘性硅橡胶的中继基板上安装微发光二级管阵列(例如，参考JP-A-2002-311858、JP-A-2002-314052、JP-A-2004-273596和JP-A-2004-281630)。微发光二级管具有直径为20μm且高度为12μm的圆柱形状。所安装微发光二级管的相对位置的精度为±2μm。
此后，通过将形成在玻璃基板上的每个对准标记作为基准，每个微发光二级管均从中继基板被嵌入并安装在玻璃基板上光敏树脂层的直径为30μm的圆形第一部分12a中。这时，相对于对准标记的安装位置精度为±7μm。在这种状态下，第一部分12a的粘度低到约1Pa·s～约10000Pa·s的范围内，并且第一部分12a具有充分的流动性。图8(A)示出了这种状态的光学显微照片。在图8(A)中，标注为“φ30μm的未固化区域”的圆形部分表示第一部分12a，并且标注为“LEDφ20μm”的圆表示微发光二级管。如图8(A)所示，微发光二级管的重心显著偏离第一部分12a的重心。
此后，具有安装在第一部分12a中的微发光二级管的玻璃基板被加热至80℃。由于加热的原因，在保持固化第二部分12b的状态的同时，第一部分12a的粘度大大降低到0.001Pa·s～10Pa·s的范围并且其流动性大大增加。这时，安装在每个第一部分12a中的微发光二极管朝向第一部分12a的重心移动。在从加热至80℃开始过去三分钟之后，微发光二极管的重心几乎与第一部分12a的重心一致。因此，可以实现自发对准以将±7μm的位置精度改善为±1.5μm。图8(B)示出了这种状态的光学显微照片。
此后，使用紫外线对光敏树脂层进行完全曝光，并完全固化第一部分12a和第二部分12b。因此，微发光二极管被稳固地锁定在第一部分12a中。
接下来，将描述本发明的第二实施例。
在第二实施例中，将描述使用第一实施例的安装方法通过将发红光的微发光二级管、发绿光的微发光二级管和发蓝光的微发光二级管安装在基板11上来制造微发光二极管显示器的方法。
首先，使用薄膜金属等在诸如玻璃基板的透明基板11上的预定位置预先形成对准标记。
此后，通过执行旋涂等在基板11上形成光敏树脂层作为由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层12。例如，光敏树脂层的厚度为3.5μm。
此后，诸如接触对准器或步进器的曝光装置用于将每个对准标记作为基准以150μm×150μm间距向除35μm直径的区域(第一部分12a)之外的区域照射紫外线以曝光光敏树脂层。此时，相对于对准标记的位置精度为±1μm。
此后，为了以150μm×150μm的间距在具有形成于其上的弱粘性硅橡胶的中继基板上安装具有圆柱形的直径为20μm且高度为12μm的微发光二极管，执行激光选择转印等。这时，微发光二级管的相对位置精度为±2μm。因此，在一个中继基板上安装每种颜色为160×120＝19200个的微发光二极管。制造其上安装有红色、绿色和蓝色中的每一种颜色的微发光二极管的16个中继基板来为每种颜色做准备。
此后，通过将基板11上的每个对准标记作为基准，微发光二极管从中继基板被嵌入并安装在玻璃基板上光敏树脂层的直径为35μm的圆形第一部分12a中。这时，相对于对准标记的安装位置精度为±7μm。在这种状态下，第一部分12a的粘度低到在约1Pa·s～约10000Pa·s的范围内，并且第一部分12a具有充分的流动性。使用4×4中继基板通过偏移光敏树脂层上的位置来重复执行转移(逐步转移)，并对红色、绿色和蓝色的三种颜色的微发光二极管进一步重复执行该转移。图9(A)示出了这种状态下的部分基板11。在图9(A)中，参考标号30表示发红光的微发光二极管，参考标号40表示发绿光的微发光二极管，参考标号50表示发蓝光的微发光二极管。
此后，具有安装在上述第一部分12a中的微发光二级管的玻璃基板被加热至80℃。由于加热的原因，在保持固化第二部分12b的状态的同时，第一部分12a的粘度大大降低到0.001Pa·s～10Pa·s的范围内并且其流动性大大增加。这时，安装在第一部分12a中的每个微发光二极管均朝向第一部分12a的重心移动。在从加热至80℃开始过去三分钟之后，微发光二极管的重心几乎与第一部分12a的重心一致。因此，实现了自发对准以将±7μm的位置精度改善为±1.5μm。此外，在这个时刻逐步转移边界消失。图9(B)示出了这种状态。
此后，为了完全固化第一部分12a和第二部分12b，使用紫外线对光敏树脂层进行完全曝光。因此，微发光二极管被稳固地锁定在第一部分12a中。
此后，对每个微发光二极管进行配线并由此连接至驱动IC。
如上所述，可以制造具有像素间距为150μm、微发光二级管的位置精度为±1.5μm、像素数量为640×RGB×480且对角线为4.7英寸的无源型微发光二级管显示器。
根据第二实施例，与第一实施例类似，发红光的微发光二级管30、发绿光的微发光二级管40和发蓝光的微发光二级管50可以以高位置精度而容易地排列在基板11上。因此，可以改善显示画面的均匀性。此外，当通过逐步转移制造尺寸大于诸如其上形成微发光二级管30、40和50的蓝宝石基板的生长基板的尺寸的微发光二极管显示器时，逐步转移边界可以消失。这有助于改善显示画面的均匀性。例如，即使当在完成显示器时要求微发光二极管30、40和50的位置精度为±1.5μm时，微发光二极管30、40和50的安装位置的原始精度也可以低到±7μm。因此，当在相同的基板上形成多个微发光二极管30、40和50时，形成位置精度或由安装装置提供的安装位置精度可以较低。因此，由于处理成本的降低，可以实现微发光二极管30、40和50的制造成本或安装装置成本的降低。最终，可以实现微发光二极管显示器制造成本的降低。
接下来，将描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，描述优选用在根据第二实施例的微发光二极管显示器中的微发光二极管。
图10示出了微发光二极管。
如图10所示，在微发光二极管中，通过n型半导体层61、n型半导体层上的活性层62以及活性层上的p型半导体层63来形成发光二极管结构。例如，n型半导体层61、活性层62和p型半导体层63总体上具有圆形平面形状。端面(侧面)64相对于n型半导体层61的底面倾斜角度θ。沿n型半导体层61、活性层62和p型半导体层63的直径方向的截面形状为梯形(θ＜90°)、矩形(θ＝90°)或倒梯形(θ＞90°)。例如，在p型半导体层63上形成圆形p侧电极65。例如，在n型半导体层61的底面的一部分上形成圆形n侧电极66。在n型半导体层61的底面上环绕n侧电极66形成透明绝缘层67。从n侧电极66和透明绝缘层67开始一直到端面64的高度中间形成绝缘层68，使其覆盖端面64。在绝缘层68上一直到高于p侧电极65的位置形成绝缘层69。在p侧电极65上的部分绝缘层69中形成接触通孔70。接触通孔70用于使配线与p侧电极65接触。
根据需要对应地选择n型半导体层61、活性层62和p型半导体层63所采用的半导体。具体地，例如，将选择GaN系半导体或者AlGaInP系半导体。
当微发光二极管例如为GaN系发光二极管时，下文将描述尺寸和材料的具体实例。n型半导体层61为n型GaN层，并且其厚度例如为2600nm。例如，活性层62的厚度为200nm。p型半导体层63为p型GaN层，并且其厚度例如为200nm。例如，活性层62具有由InGaN阱层和GaN势垒层组成的多量子阱(MQW)结构。当GaN系发光二极管发蓝光时，InGaN阱层的In组分例如为0.17。当GaN系发光二极管发绿光时，In组分例如为0.25。假设发光二极管结构的最大直径，即，n型GaN层61的底面直径为a，例如a表示20μm。当用作n型半导体层61的n型GaN层61的厚度为2600nm且用作活性层62和p型半导体层63的p型GaN层的厚度分别为200nm时，发光二极管结构的总厚度达到2600+200+200＝3000nm＝3μm。在这种情况下，假设发光二极管结构的总厚度(高度)为b，发光二极管结构的纵横比被表示为b/a＝3/20＝0.15。例如，θ为50°。例如，通过具有Ag/Pt/Au结构的金属多层膜形成p侧电极65。Ag膜的厚度例如为50nm，Pt膜的厚度例如为50nm，并且Au膜的厚度例如为2000nm。可通过由Ag制成的单层膜形成p侧电极65。例如，通过具有Ti/Pt/Au结构的金属层叠膜形成n侧电极66。Ti膜和Pt膜的每一个的厚度均为50nm，并且Au膜的厚度例如为2000nm。
在微发光二极管中，在操作期间从活性层62发出的光被端面64反射并从n型半导体层61的底面提取到外部，或者直接送至n型半导体61的底面并照原样提取到外部。
根据第三实施例，可以提供下面所述的各种优点。具体地，如对第二实施例的描述，由于可以以高位置精度排列微发光二极管，所以可以排除针对位置偏离要对微发光二极管执行的各种对策步骤。
具体地，传统上，不采用根据第二实施例的安装方法，而是改善由安装装置提供的精度以实现±5μm的位置精度。在第二实施例中，由于可以实现±1.5μm的位置精度，所以可以大大简化微发光二极管的构成及其制造方法。具体地，当位置精度为±5μm时，为了抑制由微发光二极管的位置偏离而引起的光提取效率的变化，必须将由ITO墨料等制成的透明电极用于发光面侧的n侧电极66的配线。在第三实施例中，由于位置精度可以设为±1.5μm，所以即使当采用可以容易形成的金属配线作为n侧电极66的配线时，也可以将提取效率的变化限制在可允许的范围之内。具体地，由于由ITO墨料等制成的透明电极不需要被用于n侧电极66的配线，所以可以容易形成n侧电极66的配线。
此外，传统上，为了保护n型半导体层61、活性层62和p型半导体层63的端面64，通过树脂层覆盖端面64。如果在露出树脂层和端面64之间的界面的状态下对p侧电极65和n侧电极66进行配线，则由于树脂层和端面64之间较差的粘着，会发生短路或任意其他故障。因此，传统上，例如，必须将树脂层形成为覆盖整个端面64并进一步覆盖p侧电极65的足够厚度，并且必须在树脂层中形成将被用于使配线与端面接触的接触通孔或等价物，使得不会露出树脂层和端面64之间的界面。此时，当微发光二极管的位置精度为±5μm时，由于会露出树脂层和端面64之间的界面的担心，所以必须强加接触通孔的位置精度应当为±2μm且接触通孔的直径应当等于或小于6μm的这种严格限制。相反，根据第三实施例，例如，当微发光二极管的位置精度为±1.5μm时，例如，可以实现接触通孔的位置偏离为±3μm且接触通孔的直径等于或小于11μm的设计。可以非常容易地实现设计。
如上所述，当微发光二极管的位置精度为±5μm时，难以形成具有±2μm位置精度和6μm以下的通孔直径的接触通孔。作为选择结构，在p侧电极65上必须要形成突起。相反，根据第三实施例，由于微发光二极管的位置精度可以被设置为例如±1.5μm，所以可以容易地形成接触通孔。最终，可以排除突起形成步骤。
接下来，将描述根据本发明第四实施例的用于元件的安装方法。
图11～图13示出了根据第四实施例的用于元件的安装方法。
在第四实施例中，首先，与第一实施例类似，如图11(A)所示，元件13被安装在由其粘度可被控制的材料所制成的元件保持层12的第一部分12a中，并自发对准。此后，固化第一部分12a。
此后，如图11(B)所示，与第一实施例类似，形成第二元件保持层12以全部覆盖元件13和元件保持层12。
此后，如图12(A)所示，与第一实施例类似，将第二保持层12的第一部分12a的粘度控制为使将被安装的元件可自然移动的粘度，并选择性地固化元件保持层12的第二部分12b以具有使元件不可自然移动的粘度。在图12(A)中，第二保持层12的第一部分12a的位置与第一元件保持层12的第一部分12a的位置一致。然而，这些位置可以不互相一致。
此后，如图12(B)所示，元件14被嵌入并安装在第二元件保持层12的第一部分12a中。元件14可以是与元件13相同的类型或者可以是与元件13不同的类型。在过去一定时间之后，如图13所示，元件14自发地与第一部分12a对准。此后，固化第一部分12a。
如上所述，可以在两个步骤中排列元件13和元件14。
将上述处理重复执行期望的次数，从而可以在多个步骤中排列多个元件。
根据第四实施例，可以容易地获得以高位置精度三维地安装具有多个元件的安装结构体。
至此已经具体描述了本发明的实施例。本发明不限于上述实施例，而是可以基于本发明的技术思想进行各种改变。
例如，在第一至第三实施例中提出的数值、材料、构成、结构、形状、基板、原料和处理仅仅是实例。如果需要，可以采用不同数值、材料、构成、结构、形状、基板、原料和处理。
根据本发明，当在基板上安装诸如元件的物体，或者更具体地安装微小物体时，可以以高位置精度容易且可靠地完成安装。使用该安装方法，可以容易地实现各种高性能电子设备和高性能发光二极管显示器。

Claims (14)

1.一种安装方法，其特征在于，所述安装方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层的步骤；
将所述物体保持层中包括用于物体的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述物体可移动的粘度、并将所述物体保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个物体的步骤；以及
在将所述物体安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述物体的底面面积为S2，所述物体的高度为t2，以及在所述物体安装在所述第一部分中之后所述物体的底面高度与所述物体保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法进一步包括：在将所述物体安装在所述第一部分中之后，在将所述第一部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度之前降低所述第一部分的粘度的步骤。
3.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述第一部分被所述第二部分围绕。
4.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述第一部分的平面形状和所述物体的平面形状彼此类似。
5.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述第一部分的平面形状为旋转对称。
6.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述第一部分的平面形状为圆形或等边多边形。
7.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述物体保持层为树脂层。
8.根据权利要求7所述的安装方法，其特征在于，所述树脂层由光敏树脂、热固性树脂或热塑性树脂制成。
9.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述安装方法进一步包括：在将所述第一部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述物体可移动的粘度的步骤。
10.一种安装结构体，其特征在于，通过至少执行以下步骤来制造所述安装结构体：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的物体保持层的步骤；
将所述物体保持层中包括用于物体的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述物体可移动的粘度、并将所述物体保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个物体的步骤；以及
在将所述物体安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述物体不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述物体的底面面积为S2，所述物体的高度为t2，以及在所述物体安装在所述第一部分中之后所述物体的底面高度与所述物体保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
11.一种电子设备的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将所述元件保持层中包括用于元件的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述元件可移动的粘度、并将所述元件保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述元件不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个元件的步骤；以及
在将所述元件安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述元件不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述元件的底面面积为S2，所述元件的高度为t2，以及在所述元件安装在所述第一部分中之后所述元件的底面高度与所述元件保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备通过执行至少以下步骤来制造：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将所述元件保持层中包括用于元件的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述元件可移动的粘度、并将所述元件保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述元件不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个元件的步骤；以及
在将所述元件安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述元件不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述元件的底面面积为S2，所述元件的高度为t2，以及在所述元件安装在所述第一部分中之后所述元件的底面高度与所述元件保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
13.一种发光二极管显示器的制造方法，所述发光二极管显示器具有安装在基板上的多个发红光的发光二级管、多个发绿光的发光二级管和多个发蓝光的发光二级管，其特征在于，所述制造方法包括：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将所述元件保持层中包括用于发光二极管的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述发光二极管可移动的粘度、并将所述元件保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述发光二极管不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个发光二极管的步骤；以及
在将所述发光二极管安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述发光二极管不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述发光二极管的底面面积为S2，所述发光二极管的高度为t2，以及在所述发光二极管安装在所述第一部分中之后所述发光二极管的底面高度与所述元件保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
14.一种发光二极管显示器，具有安装在基板上的多个发红光的发光二级管、多个发绿光的发光二级管和多个发蓝光的发光二级管，其特征在于，所述发光二极管显示器通过执行至少以下步骤来制造：
在基板上形成由其粘度可被控制的材料制成的元件保持层的步骤；
将所述元件保持层中包括用于发光二极管的安装区域的第一部分的粘度控制为使所述发光二极管可移动的粘度、并将所述元件保持层中所述第一部分外侧的第二部分的粘度控制为使所述发光二极管不可移动的粘度的步骤；
在所述第一部分中安装一个发光二极管的步骤；以及
在将所述发光二极管安装在所述第一部分中之后，将所述第一部分的粘度控制为使所述发光二极管不可移动的粘度的步骤，其中
假设所述第一部分的面积为S1，所述发光二极管的底面面积为S2，所述发光二极管的高度为t2，以及在所述发光二极管安装在所述第一部分中之后所述发光二极管的底面高度与所述元件保持层的表面高度之间的差为d，建立1＜S1/S2＜100以及S1·d＜(S1-S2)·t2。
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