JP2002182580A - 素子の選択転写方法、画像表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

素子の選択転写方法、画像表示装置の製造方法及び液晶表示装置の製造方法

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JP2002182580A JP2000382759A JP2000382759A JP2002182580A JP 2002182580 A JP2002182580 A JP 2002182580A JP 2000382759 A JP2000382759 A JP 2000382759A JP 2000382759 A JP2000382759 A JP 2000382759A JP 2002182580 A JP2002182580 A JP 2002182580A
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喜行 柳澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】微細加工された素子を転写する際に、転写後も
位置合わせ精度が損なわれることもなく、転写の歩留ま
りも低下しないような素子の選択転写方法及び表示装置
の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】第一基板４１上に複数の発光ダイオード４
２や液晶表示のための薄膜トランジスタの如き素子を形
成した後、塑性変形によって素子を保持可能な素子保持
層（熱可塑性樹脂層４４）によって、複数の素子の内の
一部の素子を選択的に第一基板から剥離して第二基板４
３に各素子を選択的に転写する。選択転写に際して素子
が保持される位置が軟化した素子保持層の塑性変形によ
って正確に保持されるため、歩留まりを向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子など
の素子を基板上などに選択的に転写する素子の選択転写
方法、画像表示装置の製造方法並びに液晶表示装置の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、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、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
に基板上に素子を形成するか、或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ＬＥ
Ｄパッケージを配列することが行われている。従来のＬ
ＣＤ、ＰＤＰの如き画像表示装置においては、素子や画
素のピッチとその製造プロセスに関し、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。また、例えば特開平１１−２６７３３
号公報に記載される液晶表示装置においては、液晶制御
素子としての薄膜デバイスの製造時に使用した基板と製
品の実装時に使用する基板とを異ならせ、実装時に使用
する基板に対して薄膜デバイスを転写することが行われ
ている。
【０００３】一方ＬＥＤディスプレイの場合にはＬＥＤ
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、パッケージ化されることが行われてい
る。この場合、パッケージ化の前もしくは後に画像表示
装置としての画素ピッチに配列されるが、この画素ピッ
チは素子形成時の素子のピッチとは無関係とされる。
【０００４】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３００μｍ角のものを数十μｍ角のＬＥＤチップ
にして、それを接続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。
【０００５】そこで各素子を集積度高く形成し、各素子
を広い領域に転写などによって離間させながら移動さ
せ、画像表示装置などの比較的大きな表示装置を構成す
る技術が有り、例えば特開昭５６−１７３８５号公報に
記載される発光ダイオードを用いたディスプレイ装置の
製造方法や、米国特許No.５４３８２４１に記載される
薄膜転写法や、特開平１１-１４２８７８号に記載され
る表示用トランジスタアレイパネルの形成方法などの技
術が知られている。
【０００６】特開昭５６−１７３８５号公報に記載され
る発光ダイオードを用いたディスプレイ装置の製造方法
では、ダイシング前のＬＥＤウエーハが第１の粘着シー
トに貼り付けられ、同シート上でダイシングが行われ、
ダイシングされたＬＥＤペレットが第２の粘着シートへ
一括転写される。ダイシングされたＬＥＤペレットの
中、配線基板へ転写したいＬＥＤペレットのみに選択的
に導電ペーストをスクリーン印刷法により塗布する。第
２粘着シートごとＬＥＤペレットを基板の電極の位置に
合わせて貼り合わせ、選択的に固着させて剥離する。
Ｒ，Ｇ，Ｂの発光波長の異なるＬＥＤペレットが順次選
択転写する。
【０００７】米国特許No. ５４３８２４１では基板上に
密に形成した素子が粗に配置し直される転写方法が開示
されており、接着剤付きの伸縮性基板に素子を転写した
後、各素子の間隔と位置をモニターしながら伸縮性基板
がＸ方向とＹ方向に伸張される。そして伸張された基板
上の各素子が所要のディスプレイパネル上に転写され
る。また、特開平１１-１４２８７８号に記載される技
術では、第１の基板上の液晶表示部を構成する薄膜トラ
ンジスタが第２の基板上に全体転写され、次にその第２
の基板から選択的に画素ピッチに対応する第３の基板に
転写する技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが前述のような
技術では、次のような問題が生ずる。先ず、ＬＥＤペレ
ットに対して選択的に導電ペーストをスクリーン印刷法
により塗布する特開昭５６−１７３８５号公報に記載さ
れる技術では、ＬＥＤペレットの如き比較的大きな素子
に対しては有効であるが、現在の１００μｍ以下程度で
１５μｍから２５μｍ程度の素子サイズの微小な発光デ
バイス等に対してはスクリーン印刷の位置ずれが大き
く、適用自体非常に困難である。
【０００９】また、米国特許No. ５４３８２４１に記載
の基板上に密に形成したデバイスを粗に配置し直す転写
方法では、伸縮性基板の伸長時の不動点(支点)がデバイ
スチップの接着面のどの位置になるかによって、デバイ
ス位置が最小でチップサイズ(≧２０μm)だけずれると
いう本質的な問題を抱えている。そのために、デバイス
チップ毎の精密位置制御が不可欠になる。したがって、
少なくとも１μm程度の位置合わせ精度が必要な高精細
ＴＦＴアレイパネルの形成には、ＴＦＴデバイスチップ
毎の位置計測と制御を含む位置合わせに多大な時間を要
する。さらに、熱膨張係数の大きな樹脂フィルムへの転
写の場合には、位置決め前後の温度/応力変動によって
位置合わせ精度が損なわれ易い。以上の理由から、量産
技術として採用することには極めて大きな問題がある。
【００１０】また、特開平１１-１４２８７８号に記載
される技術では、転写対象の薄膜トランジスタ素子の部
分に選択的に紫外線が選択的に照射され、薄膜トランジ
スタ素子と転写元基板の間に形成されたＵＶ剥離樹脂の
接着力を低下させることが行われている。ところが、紫
外線の照射によってＵＶ剥離樹脂の接着力が低下するに
は時間がかかり、プロセス上のスループットの低下を招
き、また、十分は接着力の低下が得られないときでは、
転写の歩留まりも低下してしまうことになる。
【００１１】そこで、本発明は微細加工された素子を転
写する際に、転写後も位置合わせ精度が損なわれること
もなく、転写の歩留まりも低下しないような素子の選択
転写方法、画像表示装置の製造方法、及び液晶表示装置
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の素子の選択転写
方法は、第一基板上の複数の素子から一部の素子を選択
的に第二基板上に転写する素子の選択転写方法におい
て、前記第一基板上に複数の素子を形成する工程と、塑
性変形によって素子を保持可能な素子保持層を前記第二
基板の表面に形成する工程と、前記複数の素子の内の一
部の素子を選択的に前記第一基板から剥離する工程と、
前記素子保持層に前記剥離された素子を選択的に保持さ
せることで前記第二基板に前記素子を選択的に転写する
工程とを有することを特徴とする。
【００１３】上記方法によれば、素子保持層は保持する
素子が極めて微細な構造を有している場合であっても、
素子保持層の塑性変形に密着から確実に素子を保持する
ことができ、従って素子が確実に転写される。また、例
えば熱可塑性樹脂層などによって素子保持層を構成し、
レーザーなどの照射によって素子近傍に局所的にエネル
ギーを与えて処理することで、比較的に短時間での処理
が可能となり、歩留まりの低下も防止できる。
【００１４】また、本発明の他の素子の転写転写方法に
おいては、第一基板上にそれぞれ尖頭部を有する複数の
素子を形成する工程と、該素子の尖頭部を保持可能な素
子保持層を第二基板の表面に形成する工程と、前記複数
の素子の内の一部の素子を選択的に前記第一基板から剥
離する工程と、前記素子保持層に前記剥離された素子を
それぞれ尖頭部側から選択的に保持させることで前記第
二基板に前記素子を選択的に転写する工程とを有するこ
とを特徴とする。
【００１５】この選択転写方法によれば、素子保持層は
素子の尖頭部を保持することになり、素子の尖頭部自体
は素子保持層に食い込んで密着するため、確実な素子の
転写が可能となる。また、素子の尖頭部を利用すること
で、単に平坦な素子を接着させる場合に比べて尖頭部側
面の広い面積が素子保持層は密着することになり、確実
な転写が実現され歩留まりも向上する。
【００１６】また、本発明の画像表示装置の製造方法に
おいては、第一基板上の複数の発光素子から一部の発光
素子を選択的に第二基板上に転写して画像表示装置を製
造する製造方法において、前記第一基板上に複数の発光
素子を形成する工程と、塑性変形によって発光素子を保
持可能な素子保持層を前記第二基板の表面に形成する工
程と、前記複数の発光素子の内の一部の発光素子を選択
的に前記第一基板から剥離する工程と、前記素子保持層
に前記剥離された発光素子を選択的に保持させることで
前記第二基板に前記発光素子を選択的に転写する工程と
を繰り返し、マトリクス状に配列される各画素を発光波
長の異なる発光素子を隣接させて構成することを特徴と
する。
【００１７】さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法
においては、第一基板上の複数の薄膜トランジスタ素子
から一部の薄膜トランジスタ素子を選択的に第二基板上
に転写して液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造
方法において、前記第一基板上に複数の薄膜トランジス
タ素子を形成する工程と、塑性変形によって薄膜トラン
ジスタ素子を保持可能な素子保持層を前記第二基板の表
面に形成する工程と、前記複数の薄膜トランジスタ素子
の内の一部の薄膜トランジスタ素子を選択的に前記第一
基板から剥離する工程と、前記素子保持層に前記剥離さ
れた薄膜トランジスタ素子を選択的に保持させることで
前記第二基板に前記薄膜トランジスタ素子を選択的に転
写する工程とを繰り返し、マトリクス状に配列される各
画素を制御する薄膜トランジスタ素子を各画素ごとに形
成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、初めに
本発明の素子の選択転写方法を適用した場合に低コスト
化などの利点を生ずる、素子間を離間して配置する拡大
転写方法に説明する。
【００１９】［選択転写の例］図１は選択転写による拡
大転写の一例を示す図である。この図１に示す選択転写
においては、マトリクス状に配列された素子の一部を間
引いて転写する間引き転写が行われる。間引き転写は転
写元の基板と転写先の基板（部材）を対峙させて選択的
に素子を転写することで行われるが、転写先の基板（部
材）を大きなサイズとすることで、転写元の基板上に有
る素子の全部を転写先の基板（部材）に移動させること
が可能である。
【００２０】図１は第一転写工程での拡大率３の場合の
例を示しており、第一基板１０を単位とすると第二基板
１１は３の二乗の９倍の面積を有する。このため転写元
の基板である第一基板１０上に有る素子１２の全部を転
写するために、全部で９回の転写が行われる。第一基板
１０上にマトリクス状に配される素子１２を３ｘ３のマ
トリクス単位毎に分けて、その中の１つの素子１２が第
二基板１１に順次転写されて最終的に全体の素子１２が
転写される。
【００２１】図１の（ａ）は第一基板１０上の素子１２
の中３ｘ３のマトリクス単位毎で第１番目の素子１２が
第二基板１１に転写されるところを模式的に示してお
り、図１の（ｂ）は３ｘ３のマトリクス単位毎で第２番
目の素子１２が第二基板１１に転写されるところを模式
的に示している。第２番目の転写では、第一基板１０の
第二基板１１に対するアライメント位置が図中垂直方向
にずれており、同様の間引き転写を繰り返すことで、素
子１２を離間させて配置することができる。また図１の
（ｃ）は３ｘ３のマトリクス単位毎で第８番目の素子１
２が第二基板１１に転写されるところを模式的に示して
おり、図１の（ｄ）は３ｘ３のマトリクス単位毎で第９
番目の素子１２が第二基板１１に転写されるところを模
式的に示している。この３ｘ３のマトリクス単位毎で第
９番目の素子１２が転写された時点で、第一基板１０に
は素子１２がなくなり、第二基板１１にはマトリクス状
に複数の素子１２が離間された形式で保持されることに
なる。
【００２２】［発光素子］図２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２の
（ａ）が素子断面図であり、図２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、
たとえばサファイヤ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ともなってサフ
ァイヤ基板と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。
【００２３】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。なお、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
ＧａＮ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ヤ基板の主面を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Ｇ
ａＮ層３２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３２の傾斜したＳ面
を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層３３が形成され
ており、その外側にマグネシュームドープのＧａＮ層３
４が形成される。このマグネシュームドープのＧａＮ層
３４もクラッドとして機能する。
【００２４】このような発光ダイオードには、ｐ電極３
５とｎ電極３６が形成されている。ｐ電極３５はマグネ
シュームドープのＧａＮ層３４上に形成されるＮｉ／Ｐ
ｔ／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。なお、下地成長層３
１の裏面側からｎ電極取り出しを行う場合は、ｎ電極３
６の形成は下地成長層３１の表面側には不要となる。
【００２５】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
ブレーションよって比較的簡単にサファイヤ基板から剥
離することができ、レーザー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。
【００２６】［発光素子の選択転写方法、その１］次
に、図３の(ａ)乃至（ｄ）を参照しながら、発光素子の
選択転写方法について説明する。発光素子としては図２
に示したようなＧａＮ系の発光ダイオードを用いてい
る。
【００２７】先ず、図３の(ａ)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
数μｍ乃至約１００μｍ、好ましくは約１０μｍ乃至３
０μｍ程度とすることができる。発光ダイオード４２は
図２に示したようにピラミッド型の結晶成長層から構成
される略六角錐形状の尖頭部４２ａを有している。発光
ダイオード４２は窒化物系半導体層であるＧａＮ系の材
料からなる。第一基板４１の構成材料としてはサファイ
ヤ基板などのように発光ダイオード４２に照射されるレ
ーザ光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、素子間分離の溝が形
成されていて、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を第二基板４３に
ほとんど当接する程度の距離を空けて対峙させて選択的
な転写を行う。
【００２８】転写に際して、図３の(ａ)に示すように、
第二基板４３の第一基板４１に対峙する面には接着剤層
である熱可塑性樹脂層４４が予め形成されている。ここ
で第二基板４３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、第二
基板４３上の熱可塑性樹脂層４４の例としては、例えば
ポリスルホン(Polysulfone)、アラミド、ポリカーボネ
ート、熱可塑性ポリイミドなどが挙げられ、接着性を高
めるために、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸
ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドな
どを用いたり若しくは配合したりしても良く、さらには
粘着性を付与するためにロジン、変性ロジン、粘着性ポ
リマー、テルペン、変性テルペン、炭化水素類、および
塩素化炭化水素などを調合するようにしても良い。ま
た、熱可塑性樹脂層４４の膜厚は、尖頭部４２ａの高さ
程度に設定される。熱可塑性樹脂層４４は未硬化であっ
ても良く逆に硬化していても良いが、発光ダイオード４
２の尖頭部４２ａが接した際に、その尖頭部４２ａを塑
性変形によって保持する程度の硬さを有していることが
好ましい。
【００２９】続いて、選択的なエネルギービームの照射
を行って、レーザーアブレーションを起こさせて発光ダ
イオード４２を第一基板４１から剥離する。このときの
エネルギービームとしては、エキシマレーザーやＹＡＧ
レーザーなどのレーザー光４５が使用される。レーザー
光４５はそのコヒーレントな特性から、十分に照射径を
絞ったサイズにすることができ、所要の走査によって必
要な発光ダイオード４２の裏面に選択的に照射させるこ
とができる。選択対象位置の発光ダイオード４２をレー
ザー光４５にて第一基板４１の裏面から照射して発光ダ
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。なお選択対象位置とは、図１の
ように順次移行していくものであり、所要回数に繰り返
しによって全面に展開される。ＧａＮ系の発光ダイオー
ド４２はサファイヤとの界面でレーザーアブレーション
を生じさせ金属のＧａと窒素に分解することから、比較
的簡単に剥離できる。なお、この際のレーザー光４５の
照射径は選択にかかる発光ダイオード４２の裏面を完全
に照射する程度の径である。
【００３０】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、図３の（ｂ）に
示すように反対側の熱可塑性樹脂層４４の表面に発光ダ
イオード４２の尖頭部４２ａすなわちｐ電極部分を突き
刺すようにして転写される。選択的なレーザー照射がな
されなかった発光ダイオード４２は、そのまま第一基板
４１上に残り、以降の選択転写時に転写される。なお、
図３の（ｂ）では２ピッチ分だけ離間した発光ダイオー
ド４２だけが選択的に転写されているが、必ずしも間引
きされる間隔は２ピッチ分でなくとも良い。このような
選択的な転写によっては発光ダイオード４２第一基板４
１上に配列されている時よりも離間して第二基板４３上
に配列される。
【００３１】次に、選択的な発光ダイオード４２の第一
基板４１から第二基板４３への転写を行ったところで、
図３の（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂層４４を更に
塑性変形させて各発光ダイオード４２を十分に圧着す
る。この圧着は、第二基板４３の熱可塑性樹脂層４４の
側から、加圧板４６を加圧することで行われる。この時
同時に、熱可塑性樹脂層４４を軟化させて尖頭部４２ａ
を有する発光ダイオード４２との接触面積を拡大させる
ため、熱可塑性樹脂層４４を加熱する。この加熱温度は
熱可塑性樹脂層４４の軟化温度程度となるに設定され
る。熱可塑性樹脂層４４の加熱は、加圧板４６にパルス
ヒート制御装置などの加熱手段を配設することで行って
も良く、第二基板４３を透過するような赤外線照射など
によって行っても良い。加圧板４６の表面には離型部材
４７が形成され、軟化した熱可塑性樹脂層４４と加圧板
４６が接着するような問題を未然に防止する。この離型
部材４７は平坦なテフロンコート層であり、加圧板４６
はモリブデンやチタンなどの材料によって構成すること
ができる。
【００３２】加圧板４６を第二基板４３から離すと、図
３の（ｄ）に示すように、テフロンコートされた離型部
材４７の表面で各発光ダイオードが熱可塑性樹脂層４４
と共に分離される。加圧及び加熱された熱可塑性樹脂層
４４と発光ダイオード４２は、平坦な離型部材４７の面
を反映してほぼ平坦な面を構成する。前述のように、熱
可塑性樹脂層４４の膜厚は尖頭部４２ａの高さ程度であ
るため、加圧板４６の側には溶融した熱可塑性樹脂層４
４が回り込むことはなく、発光ダイオード４２の平坦な
裏面４２ｂが現れる。当該転写工程に続く配線工程で
は、発光ダイオード４２の現れた平坦な裏面４２ｂに対
して配線を形成することもでき、裏面４２ｂは加圧及び
加熱された熱可塑性樹脂層４４の表面と同一面であるこ
とから、その配線層の形成やパターニングは容易なもの
となる。加圧板４６は、熱可塑性樹脂層４４が冷却して
硬化してから離される。
【００３３】上述の素子の選択転写方法においては、最
密状態で形成された発光ダイオード４２が第二基板４３
上に間引きによって離間して転写されることになる。こ
の時、熱可塑性樹脂層４４がその塑性変形によって発光
ダイオード４２の尖頭部４２ａに圧接して、確実に保持
される。また、レーザーなどの照射によって素子近傍に
局所的にエネルギーを与えて比較的に短時間での加熱処
理が施され、低コスト化を図ることができると共に保持
される位置も正確なため歩留まりの低下も防止できる。
また、発光ダイオード４２の第二基板４３への転写に
は、ＧａＮ系材料がサファイヤとの界面で金属のＧａと
窒素に分解することを利用して、比較的簡単に剥離でき
る。
【００３４】上述の素子の転写方法においては、素子と
して発光ダイオードの例について説明したが、本発明の
素子の転写方法に使用される素子として、他の発光素
子、液晶制御素子、光電変換素子、圧電素子、薄膜トラ
ンジスタ素子、薄膜ダイオード素子、抵抗素子、スイッ
チング素子、微小磁気素子、微小光学素子から選ばれた
素子若しくはその部分であっても良い。
【００３５】［発光素子の選択転写方法、その２］図３
の選択転写方法では、加圧板４６が使用され熱可塑性樹
脂層４４の加熱と加圧が行われたが、本例は加圧板を使
用せずに第二基板の裏面からレーザーを照射する例であ
る。
【００３６】先ず、図４の(ａ)に示すように、第一基板
５１の主面上には複数の発光ダイオード５２がマトリク
ス状に形成されている。発光ダイオード５２の大きさは
数μｍ乃至約１００μｍ、好ましくは約１０μｍ乃至３
０μｍ程度とすることができる。発光ダイオード５２は
図２に示したようにピラミッド型の結晶成長層から構成
される略六角錐形状の尖頭部５２ａを有している。発光
ダイオード５２は窒化物系半導体層であるＧａＮ系の材
料からなる。第一基板５１の構成材料としてはサファイ
ヤ基板などのように発光ダイオード５２に照射されるレ
ーザ光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５２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、素子間分離の溝が形
成されていて、個々の発光ダイオード５２は分離できる
状態にある。この溝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５１を第二基板５３に
ほとんど当接する程度の距離を空けて対峙させて選択的
な転写を行う。
【００３７】転写に際して、図４の(ａ)に示すように、
第二基板５３の第一基板５１に対峙する面には接着剤層
である熱可塑性樹脂層５４が予め形成されている。ここ
で第二基板５３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の光透過性基板を用いるこ
とができ、第二基板５３上の熱可塑性樹脂層５４の例と
しては、例えばポリスルホン(Polysulfone)、アラミ
ド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミドなどが挙げ
られ、接着性を高めるために、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミドなどを用いたり若しくは配合したりして
も良く、さらには粘着性を付与するためにロジン、変性
ロジン、粘着性ポリマー、テルペン、変性テルペン、炭
化水素類、および塩素化炭化水素などを調合するように
しても良い。また、熱可塑性樹脂層５４の膜厚は、尖頭
部５２ａの高さ程度に設定される。熱可塑性樹脂層５４
は第二基板５３に形成されている状態においては全面的
に硬化した状態である。ところが、転写に際して、図４
の(ａ)に示すように、レーザー光５５が選択転写にかか
る素子に対応した熱可塑性樹脂層５４の領域を軟化させ
るために照射される。すなわち光透過性の第二基板５３
をレーザー光５５が透過するように制御され、熱可塑性
樹脂層５４はそのレーザー光５５の照射された領域が選
択的に軟化する。このレーザー光５５は例えば赤外波長
にかかるレーザー光であり、レーザー光５５の照射部分
が局所的に加熱される。
【００３８】このようにレーザー光５５によって熱可塑
性樹脂層５４を選択的に照射したところで、図４の
（ｂ）に示すように、軟化した熱可塑性樹脂層５４の領
域に対応した領域に選択的なエネルギービームの照射を
行って、レーザーアブレーションを起こさせて発光ダイ
オード５２を第一基板５１から剥離する。エネルギービ
ームとしては、エキシマレーザーやＹＡＧレーザーなど
のレーザー光５７が使用される。レーザー光５７はその
コヒーレントな特性から、十分に照射径を絞ったサイズ
にすることができ、所要の走査によって必要な発光ダイ
オード５７の裏面に選択的に照射させることができる。
選択対象位置の発光ダイオード５２をレーザー光５７に
て第一基板５１の裏面から照射して発光ダイオード５２
を第一基板５１からレーザーアブレーションを利用して
剥離する。なお選択対象位置とは、図１のように順次移
行していくものであり、所要回数に繰り返しによって全
面に展開される。ＧａＮ系の発光ダイオード５２はサフ
ァイヤとの界面でレーザーアブレーションを生じさせ金
属のＧａと窒素に容易に分解することから、比較的簡単
に発光ダイオード５２を剥離できる。なお、この際のレ
ーザー光５７の照射径は選択にかかる発光ダイオード５
２の裏面を完全に照射する程度の径である。
【００３９】第一基板５１から剥離した発光ダイオード
５２は、熱可塑性樹脂層５４が既に軟化しているため
に、その熱可塑性樹脂層５４に先ず尖頭部５２ａが接触
し、次いで熱可塑性樹脂層５４が軟化しているままに尖
頭部５２ａの全斜面が該熱可塑性樹脂層５４に接着す
る。最終的には、図４の（ｃ）に示すように、発光ダイ
オード５２の尖頭部５２ａの頂点部分が第二基板５３に
当接するかその少し手前ぐらいのところまで行くよう
に、発光ダイオード５２は熱可塑性樹脂層５４に保持さ
れる。レーザー光５５の照射を止めることで、照射され
て軟化していた熱可塑性樹脂層５４は硬化し、その結
果、発光ダイオード５２は第二基板５３に所定の位置で
固着される。
【００４０】上述の素子の選択転写方法においては、最
密状態で形成された発光ダイオード５２が第二基板５３
上に間引きによって離間して転写されることになる。こ
の時、熱可塑性樹脂層５４がその塑性変形によって発光
ダイオード５２の尖頭部５２ａに圧接して、確実に保持
される。また、レーザーなどの照射によって素子近傍に
局所的にエネルギーを与えて比較的に短時間での加熱処
理が施され、低コスト化を図ることができると共に、発
光ダイオード５２の保持される位置も正確なため歩留ま
りの低下も防止できる。また、ＧａＮ系材料で形成され
る発光ダイオード５２の第二基板５３への転写には、Ｇ
ａＮ系材料がサファイヤとの界面で金属のＧａと窒素に
分解するレーザーアブレーションを利用して、比較的簡
単に剥離できる。
【００４１】［発光素子の選択転写方法、その３］本例
は図４に示した発光素子の選択転写方法の変形例であ
り、図５に示すように、第二基板と透過して照射される
レーザー光のスポットが小さくされ、発光ダイオードの
ｎ電極側を熱可塑性樹脂の外側に保持できる例である。
【００４２】先ず、図５の(ａ)に示すように、第一基板
６１の主面上には複数の発光ダイオード６２がマトリク
ス状に形成されている。前述の発光素子の選択転写方法
と同様に、発光ダイオード６２の大きさは数μｍ乃至約
１００μｍ、好ましくは約１０μｍ乃至３０μｍ程度と
することができる。発光ダイオード６２は図２に示した
ようにピラミッド型の結晶成長層から構成される略六角
錐形状の尖頭部６２ａを有している。発光ダイオード６
２は窒化物系半導体層であるＧａＮ系の材料からなる。
第一基板６１の構成材料としてはサファイヤ基板などの
ように発光ダイオード６２に照射されるレーザ光の波長
の透過率の高い材料が用いられる。発光ダイオード６２
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、素子間分離の溝が形成されてい
て、個々の発光ダイオード６２は分離できる状態にあ
る。この溝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６１を第二基板６３にほとんど
当接する程度の距離を空けて対峙させて選択的な転写を
行う。
【００４３】転写に際して、図５の(ａ)に示すように、
第二基板６３の第一基板６１に対峙する面には接着剤層
である熱可塑性樹脂層６４が予め形成されている。ここ
で第二基板６３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の光透過性基板を用いるこ
とができ、第二基板６３上の熱可塑性樹脂層６４の例と
しては、例えばポリスルホン(Polysulfone)、アラミ
ド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミドなどが挙げ
られ、接着性を高めるために、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミドなどを用いたり若しくは配合したりして
も良く、さらには粘着性を付与するためにロジン、変性
ロジン、粘着性ポリマー、テルペン、変性テルペン、炭
化水素類、および塩素化炭化水素などを調合するように
しても良い。熱可塑性樹脂層６４は第二基板６３に形成
されている状態においては全面的に硬化した状態である
が、転写に際して、図５の(ａ)に示すように、レーザー
光６５が選択転写にかかる素子に対応した熱可塑性樹脂
層６４の領域を軟化させるために照射される。すなわち
光透過性の第二基板６３をレーザー光６５が透過するよ
うに制御され、熱可塑性樹脂層６４はそのレーザー光６
５の照射された領域が選択的に軟化する。このレーザー
光６５は例えば赤外波長にかかるレーザー光であり、レ
ーザー光６５の照射部分が局所的に加熱される。特に、
本例においては、このレーザー光６５の照射されるスポ
ット径が、発光ダイオード６２の略六角錐形状の尖頭部
６２ａの基端部よりも小さいサイズとされる。このため
熱可塑性樹脂層６４の軟化した領域６４ｙは尖頭部６２
ａの基端部よりも小さい径となり、その周囲は硬化した
ままに維持される。
【００４４】このようにレーザー光６５によって熱可塑
性樹脂層６４を選択的に且つそのビーム径も小さく照射
したところで、図５の（ｂ）に示すように、軟化した熱
可塑性樹脂層６４の領域６４ｙに対応した領域に選択的
なエネルギービームの照射を行って、レーザーアブレー
ションを起こさせて発光ダイオード６２を第一基板６１
から剥離する。このレーザーアブレーションは前述の図
３や図４に示した工程と同様である。すなわちＧａＮ系
の発光ダイオード６２はサファイヤとの界面でレーザー
アブレーションを生じさせ金属のＧａと窒素に容易に分
解することから、比較的簡単に発光ダイオード６２を剥
離できる。なお、この際のレーザー光６７の照射径は選
択にかかる発光ダイオード６２の裏面を完全に照射する
程度の径である。
【００４５】第一基板６１から剥離した発光ダイオード
６２は、熱可塑性樹脂層６４が既に軟化しているため
に、その熱可塑性樹脂層６４に先ず尖頭部６２ａが接触
し、次いで熱可塑性樹脂層６４が軟化しているままに尖
頭部６２ａの斜面が該熱可塑性樹脂層６４に接着してい
く。ここで本例においては、熱可塑性樹脂層６４の軟化
した領域６４ｙは尖頭部６２ａの基端部よりも小さい径
であることから、尖頭部６２ａの斜面の途中が熱可塑性
樹脂層６４の小径の領域６４ｙの周囲の硬化した部分で
止まり、従って図５の（ｃ）に示すように、発光ダイオ
ード６２の下地成長層の部分は熱可塑性樹脂層６４の外
に置かれて、発光ダイオード６２は熱可塑性樹脂層６４
に保持されることになる。このように発光ダイオード６
２の裏面６２ｂが熱可塑性樹脂層６４に埋没せずに確実
に保持されるため、後の工程におけるｎ電極への配線は
技術的に容易な工程となる。
【００４６】上述の素子の選択転写方法においては、最
密状態で形成された発光ダイオード６２が第二基板６３
上に間引きによって離間して転写されることになる。こ
の時、熱可塑性樹脂層６４がその塑性変形によって発光
ダイオード６２の尖頭部６２ａに圧接して、確実に保持
される。また、レーザーなどの照射によって素子近傍に
局所的にエネルギーを与えて比較的に短時間での加熱処
理が施され、低コスト化を図ることができると共に、発
光ダイオード６２の保持される位置も正確なため歩留ま
りの低下も防止できる。また、ＧａＮ系材料で形成され
る発光ダイオード６２の第二基板６３への転写には、Ｇ
ａＮ系材料がサファイヤとの界面で金属のＧａと窒素に
分解するレーザーアブレーションを利用して、比較的簡
単に剥離できる。さらに、レーザー光６５の照射径を小
さくすることで、発光ダイオード６２の裏面６２ｂが熱
可塑性樹脂層６４に埋没せずに確実に保持されるため、
配線等を容易に進めることができる。
【００４７】[画像表示装置の製造方法]上述のような素
子の選択転写を繰り返すことで、画像表示装置の画面全
体に亘って素子を精密に配置させることが可能となる。
すなわち、上述のような素子の選択転写を繰り返すこと
で、マトリクス状に配列される各画素を発光波長の異な
る発光素子を隣接させた構成にすることができ、高解像
度でしかも拡大選択転写を利用してコストの削減が可能
な画像表示装置を製造できる。
【００４８】図６は最終的な画像表示装置に近い構造を
示す工程図となっていて、配線層の形成を行ったところ
の装置断面である。ＲＧＢの３色の発光ダイオード７
９、８１、８２は前述の第二基板４３、５３，６３から
さらにもう一段離間して転写されており、第三基板８０
上に配列されて絶縁層７４を塗布した後、配線を施した
ところを示している。赤色発光ダイオード８１は六角錐
のＧａＮ層を有しない構造とされ、他の青色発光ダイオ
ード７９、緑色発光ダイオード８２とその形状が異なっ
ている。絶縁層７４に開口部８５、８６、８７、８８、
８９、９０を形成し、発光ダイオード７９、８１、８２
のアノード、カソードの電極パッドと第三基板８０の配
線用の電極層７７を接続する配線８３、８４、９１を形
成した構造となっている。
【００４９】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７９、８１、８２の電極パッド７
６、７５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。
このときのビアホールは約６０μｍ角の電極パッド７
６、７５に対し、約φ２０μｍのものを形成できる。電
極層７７の下部には黒クロム層７８が形成されシャドウ
マスクとしても機能する。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、画像表示装置のパネル
は完成する。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して画像表示装置が完
成する。
【００５０】［薄膜トランジスタ素子の選択転写方法、
その１］次に、図７の(ａ)乃至（ｄ）を参照しながら、
薄膜トランジスタ素子の選択転写方法について説明す
る。薄膜トランジスタ素子は選択転写によって基板上に
配列させることで液晶表示装置として用いることが可能
である。
【００５１】先ず、図７の(ａ)に示すように、第一基板
１０１の主面上には複数の薄膜トランジスタ素子１０２
がマトリクス状に形成されている。薄膜トランジスタ素
子１０２はＳＯＩ構造を有し、多結晶シリコン若しくは
再結晶化されたシリコンからなる薄膜シリコン層にチャ
ネル領域が形成される電界効果型トランジスタである。
第一基板１０１の構成材料としてはガラス基板などのよ
うに薄膜トランジスタ素子１０２に照射されるレーザ光
の波長の透過率の高い材料が用いられる。薄膜トランジ
スタ素子１０２には最終的な配線は未だなされておら
ず、素子間分離の溝が形成されていて、個々の薄膜トラ
ンジスタ素子１０２は分離できる状態にある。この溝の
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１０１を第二基板１０３にほとんど当接する
程度の距離を空けて対峙させて選択的な転写を行う。な
お、各薄膜トランジスタ素子１０２の第一基板１０１の
主面側には、レーザー照射によってアブレーションを生
ずる非晶質シリコン膜や窒化膜などの剥離膜が形成され
る。
【００５２】転写に際して、図７の(ａ)に示すように、
第二基板１０３の第一基板１０１に対峙する面には接着
剤層である熱可塑性樹脂層１０４が予め形成されてい
る。ここで第二基板１０３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、第二基板１０３上の熱可塑性樹脂層１０４の例と
しては、例えばポリスルホン(Polysulfone)、アラミ
ド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミドなどが挙げ
られ、接着性を高めるために、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミドなどを用いたり若しくは配合したりして
も良く、さらには粘着性を付与するためにロジン、変性
ロジン、粘着性ポリマー、テルペン、変性テルペン、炭
化水素類、および塩素化炭化水素などを調合するように
しても良い。また、熱可塑性樹脂層１０４は未硬化であ
っても良く逆に硬化していても良いが、薄膜トランジス
タ素子１０２の表面部が接した際に、その表面部を塑性
変形によって保持する程度の硬さを有していることが好
ましい。
【００５３】続いて、選択的なエネルギービームの照射
を行って、前述の剥離膜にレーザーアブレーションを起
こさせて薄膜トランジスタ素子１０２を第一基板１０１
から剥離する。このときのエネルギービームとしては、
エキシマレーザーやＹＡＧレーザーなどのレーザー光１
０５が使用される。レーザー光１０５はそのコヒーレン
トな特性から、十分に照射径を絞ったサイズにすること
ができ、所要の走査によって必要な薄膜トランジスタ素
子１０２の裏面に選択的に照射させることができる。選
択対象位置の薄膜トランジスタ素子１０２をレーザー光
１０５にて第一基板１０１の裏面から照射して薄膜トラ
ンジスタ素子１０２を第一基板１０１からレーザーアブ
レーションを利用して剥離する。なお選択対象位置と
は、図１のように順次移行していくものであり、所要回
数に繰り返しによって全面に展開される。本例では、薄
膜トランジスタ素子１０２は第１基板１０１との界面の
剥離膜によってレーザーアブレーションが発生し、比較
的簡単に剥離できる。なお、この際のレーザー光１０５
の照射径は選択にかかる薄膜トランジスタ素子１０２の
裏面を完全に照射する程度の径である。
【００５４】このレーザーアブレーションを利用した剥
離によって、選択照射にかかる薄膜トランジスタ素子１
０２はその裏面と第一基板１０１の界面で分離し、図７
の（ｂ）に示すように反対側の熱可塑性樹脂層１０４の
表面に薄膜トランジスタ素子１０２の表面部が一部埋没
するようにして転写される。選択的なレーザー照射がな
されなかった薄膜トランジスタ素子１０２は、そのまま
第一基板１０１上に残り、以降の選択転写時に転写され
る。なお、図７の（ｂ）では２ピッチ分だけ離間した薄
膜トランジスタ素子１０２だけが選択的に転写されてい
るが、必ずしも間引きされる間隔は２ピッチ分でなくと
も良い。このような選択的な転写によっては薄膜トラン
ジスタ素子１０２第一基板１０１上に配列されている時
よりも離間して第二基板１０３上に配列される。
【００５５】次に、選択的な薄膜トランジスタ素子１０
２の第一基板１０１から第二基板１０３への転写を行っ
たところで、図７の（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂
層１０４を更に塑性変形させて各薄膜トランジスタ素子
１０２を十分に圧着する。この圧着は、第二基板１０３
の熱可塑性樹脂層１０４の側から、加圧板１０６を加圧
することで行われる。この時同時に、熱可塑性樹脂層１
０４を軟化させて薄膜トランジスタ素子１０２との接触
面積を拡大させるため、熱可塑性樹脂層１０４を加熱す
る。この加熱温度は熱可塑性樹脂層１０４の軟化温度程
度となるに設定される。熱可塑性樹脂層１０４の加熱
は、加圧板１０６にパルスヒート制御装置などの加熱手
段を配設することで行っても良く、第二基板１０３を透
過するような赤外線照射などによって行っても良い。加
圧板１０６の表面には離型部材１０７が形成され、軟化
した熱可塑性樹脂層１０４と加圧板１０６が接着するよ
うな問題を未然に防止する。この離型部材１０７は平坦
なテフロンコート層であり、加圧板１０６はモリブデン
やチタンなどの材料によって構成することができる。
【００５６】加圧板１０６を第二基板１０３から離す
と、図７の（ｄ）に示すように、テフロンコートされた
離型部材１０７の表面で各薄膜トランジスタ素子が熱可
塑性樹脂層１０４と共に分離される。加圧及び加熱され
た熱可塑性樹脂層１０４と薄膜トランジスタ素子１０２
は、平坦な離型部材１０７の面を反映してほぼ平坦な面
を構成する。前述のように、熱可塑性樹脂層１０４の膜
厚は素子の高さ程度であるため、加圧板１０６の側には
溶融した熱可塑性樹脂層１０４が回り込むことはなく、
薄膜トランジスタ素子１０２の平坦な裏面１０２ｂが現
れる。当該転写工程に続く配線工程では、薄膜トランジ
スタ素子１０２の現れた平坦な裏面１０２ｂに対して配
線を形成することもでき、裏面１０２ｂは加圧及び加熱
された熱可塑性樹脂層１０４の表面と同一面であること
から、その配線層の形成やパターニングは容易なものと
なる。加圧板１０６は、熱可塑性樹脂層１０４が冷却し
て硬化してから離される。
【００５７】上述の素子の選択転写方法においては、最
密状態で形成された薄膜トランジスタ素子１０２が第二
基板１０３上に間引きによって離間して転写されること
になる。この時、熱可塑性樹脂層１０４がその塑性変形
によって薄膜トランジスタ素子１０２の表面部に圧接し
て、確実に保持される。また、レーザーなどの照射によ
って素子近傍に局所的にエネルギーを与えて比較的に短
時間での加熱処理が施され、低コスト化を図ることがで
きると共に保持される位置も正確なため歩留まりの低下
も防止できる。また、薄膜トランジスタ素子１０２の第
二基板１０３への転写には、レーザーアブレーションを
利用して、比較的簡単に剥離できる。
【００５８】上述の素子の転写方法においては、素子と
して薄膜トランジスタ素子の例について説明したが、本
発明の素子の転写方法に使用される素子として、他の液
晶制御用素子、発光素子、光電変換素子、圧電素子、薄
膜トランジスタ素子、薄膜ダイオード素子、抵抗素子、
スイッチング素子、微小磁気素子、微小光学素子から選
ばれた素子若しくはその部分であっても良い。
【００５９】［薄膜トランジスタ素子の選択転写方法、
その２］図７の選択転写方法では、加圧板１０６が使用
され熱可塑性樹脂層１０４の加熱と加圧が行われたが、
本例は加圧板を使用せずに第二基板の裏面からレーザー
を照射する例である。
【００６０】先ず、図８の(ａ)に示すように、第一基板
１１１の主面上には複数の薄膜トランジスタ素子１１２
がマトリクス状に形成されている。薄膜トランジスタ素
子１１２はＳＯＩ構造を有し、多結晶シリコン若しくは
再結晶化されたシリコンからなる薄膜シリコン層にチャ
ネル領域が形成される電界効果型トランジスタである。
第一基板１１１の構成材料としてはガラス基板などのよ
うに薄膜トランジスタ素子１１２に照射されるレーザ光
の波長の透過率の高い材料が用いられる。薄膜トランジ
スタ素子１１２には最終的な配線は未だなされておら
ず、素子間分離の溝が形成されていて、個々の薄膜トラ
ンジスタ素子１１２は分離できる状態にある。この溝の
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１１１を第二基板１１３にほとんど当接する
程度の距離を空けて対峙させて選択的な転写を行う。な
お、各薄膜トランジスタ素子１１２の第一基板１１１の
主面側には、レーザー照射によってアブレーションを生
ずる非晶質シリコン膜や窒化膜などの剥離膜が形成され
る。
【００６１】転写に際して、図８の(ａ)に示すように、
第二基板１１３の第一基板１１１に対峙する面には接着
剤層である熱可塑性樹脂層１１４が予め形成されてい
る。ここで第二基板１１３の例としては、前述に第二基
板１０３と同様の材料により構成できる。熱可塑性樹脂
層１１４は第二基板１１３に形成されている状態におい
ては全面的に硬化した状態である。ところが、転写に際
して、図８の(ａ)に示すように、レーザー光１１５が選
択転写にかかる素子に対応した熱可塑性樹脂層１１４の
領域を軟化させるために照射される。すなわち光透過性
の第二基板１１３をレーザー光１１５が透過するように
制御され、熱可塑性樹脂層１１４はそのレーザー光１１
５の照射された領域が選択的に軟化する。このレーザー
光１１５は例えば赤外波長にかかるレーザー光であり、
レーザー光１１５の照射部分が局所的に加熱される。
【００６２】このようにレーザー光１１５によって熱可
塑性樹脂層１１４を選択的に照射したところで、図８の
（ｂ）に示すように、軟化した熱可塑性樹脂層１１４の
領域に対応した領域に選択的なエネルギービームの照射
を行って、レーザーアブレーションを起こさせて薄膜ト
ランジスタ素子１１２を第一基板１１１から剥離する。
エネルギービームとしては、エキシマレーザーやＹＡＧ
レーザーなどのレーザー光１１７が使用される。レーザ
ー光１１７はそのコヒーレントな特性から、十分に照射
径を絞ったサイズにすることができ、所要の走査によっ
て必要な薄膜トランジスタ素子１１７の裏面に選択的に
照射させることができる。選択対象位置の薄膜トランジ
スタ素子１１２をレーザー光１１７にて第一基板１１１
の裏面から照射して薄膜トランジスタ素子１１２を第一
基板１１１からレーザーアブレーションを利用して剥離
する。なお選択対象位置とは、図１のように順次移行し
ていくものであり、所要回数に繰り返しによって全面に
展開される。薄膜トランジスタ素子１１２は界面でレー
ザーアブレーションを生じ、比較的簡単に薄膜トランジ
スタ素子１１２を剥離できる。なお、この際のレーザー
光１１７の照射径は選択にかかる薄膜トランジスタ素子
１１２の裏面を完全に照射する程度の径である。
【００６３】第一基板１１１から剥離した薄膜トランジ
スタ素子１１２は、熱可塑性樹脂層１１４が既に軟化し
ているために、その熱可塑性樹脂層１１４に先ず表面部
が接触し、次いで熱可塑性樹脂層１１４が軟化している
ままに側面部が該熱可塑性樹脂層１１４に接着する。最
終的には、図８の（ｃ）に示すように、薄膜トランジス
タ素子１１２が第二基板１１３に当接するかその少し手
前ぐらいのところまで行くように、薄膜トランジスタ素
子１１２は熱可塑性樹脂層１１４に保持される。レーザ
ー光１１５の照射を止めることで、照射されて軟化して
いた熱可塑性樹脂層１１４は硬化し、その結果、薄膜ト
ランジスタ素子１１２は第二基板１１３に所定の位置で
固着される。
【００６４】上述の素子の選択転写方法においては、最
密状態で形成された薄膜トランジスタ素子１１２が第二
基板１１３上に間引きによって離間して転写されること
になる。この時、熱可塑性樹脂層１１４がその塑性変形
によって薄膜トランジスタ素子１１２の表面に圧接し
て、確実に保持される。また、レーザーなどの照射によ
って素子近傍に局所的にエネルギーを与えて比較的に短
時間での加熱処理が施され、低コスト化を図ることがで
きると共に、薄膜トランジスタ素子１１２の保持される
位置も正確なため歩留まりの低下も防止できる。また、
薄膜トランジスタ素子１１２の第二基板１１３への転写
には、レーザーアブレーションを利用して比較的簡単に
剥離できる。
【００６５】［薄膜トランジスタ素子の選択転写方法、
その３］本例は図８に示した薄膜トランジスタ素子の選
択転写方法の変形例であり、図９に示すように、第二基
板と透過して照射されるレーザー光のスポットが小さく
され、樹脂層の弾性によって薄膜トランジスタ素子が把
持される例である。
【００６６】先ず、図９の(ａ)に示すように、第一基板
１２１の主面上には複数の薄膜トランジスタ素子１２２
がマトリクス状に形成されている。薄膜トランジスタ素
子１２２はＳＯＩ構造を有し、多結晶シリコン若しくは
再結晶化されたシリコンからなる薄膜シリコン層にチャ
ネル領域が形成される電界効果型トランジスタである。
第一基板１２１の構成材料としてはガラス基板などのよ
うに薄膜トランジスタ素子１２２に照射されるレーザ光
の波長の透過率の高い材料が用いられる。薄膜トランジ
スタ素子１２２には最終的な配線は未だなされておら
ず、素子間分離の溝が形成されていて、個々の薄膜トラ
ンジスタ素子１２２は分離できる状態にある。この溝の
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１２１を第二基板１２３にほとんど当接する
程度の距離を空けて対峙させて選択的な転写を行う。な
お、各薄膜トランジスタ素子１２２の第一基板１２１の
主面側には、レーザー照射によってアブレーションを生
ずる非晶質シリコン膜や窒化膜などの剥離膜が形成され
る。
【００６７】転写に際して、図９の(ａ)に示すように、
第二基板１２３の第一基板１２１に対峙する面には接着
剤層である熱可塑性樹脂層１２４が予め形成されてい
る。ここで第二基板１２３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の光透過性基板
を用いることができ、第二基板１２３上の熱可塑性樹脂
層１２４の例としては、例えばポリスルホン(Polysulfo
ne)、アラミド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリイミ
ドなどが挙げられ、接着性を高めるために、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアミドなどを用いたり若しくは配
合したりしても良く、さらには粘着性を付与するために
ロジン、変性ロジン、粘着性ポリマー、テルペン、変性
テルペン、炭化水素類、および塩素化炭化水素などを調
合するようにしても良い。熱可塑性樹脂層１２４は第二
基板１２３に形成されている状態においては全面的に硬
化した状態であるが、転写に際して、図９の(ａ)に示す
ように、レーザー光１２５が選択転写にかかる素子に対
応した熱可塑性樹脂層１２４の領域を軟化させるために
照射される。すなわち光透過性の第二基板１２３をレー
ザー光１２５が透過するように制御され、熱可塑性樹脂
層１２４はそのレーザー光１２５の照射された領域が選
択的に軟化する。このレーザー光１２５は例えば赤外波
長にかかるレーザー光であり、レーザー光１２５の照射
部分が局所的に加熱される。特に、本例においては、こ
のレーザー光１２５の照射されるスポット径が、薄膜ト
ランジスタ素子１２２の素子サイズよりも小さいサイズ
とされる。このため熱可塑性樹脂層１２４の軟化した領
域１２４ｙは薄膜トランジスタ素子１２２の素子サイズ
よりも小さい径となり、その周囲は硬化したままに維持
される。
【００６８】このようにレーザー光１２５によって熱可
塑性樹脂層１２４を選択的に且つそのビーム径も小さく
照射したところで、図９の（ｂ）に示すように、軟化し
た熱可塑性樹脂層１２４の領域１２４ｙに対応した領域
に選択的なエネルギービームの照射を行って、レーザー
アブレーションを起こさせて薄膜トランジスタ素子１２
２を第一基板１２１から剥離する。このレーザーアブレ
ーションは前述の図７や図８に示した工程と同様であ
る。すなわち薄膜トランジスタ素子１２２は第一基板１
２１との界面でレーザーアブレーションを生じさせ比較
的簡単に薄膜トランジスタ素子１２２を剥離できる。な
お、この際のレーザー光１２７の照射径は選択にかかる
薄膜トランジスタ素子１２２の裏面を完全に照射する程
度の径である。
【００６９】第一基板１２１から剥離した薄膜トランジ
スタ素子１２２は、熱可塑性樹脂層１２４が既に軟化し
ているために、その熱可塑性樹脂層１２４に先ず表面部
が接触し、次いで熱可塑性樹脂層１２４が軟化している
ままに該熱可塑性樹脂層１２４に接着していく。ここで
本例においては、熱可塑性樹脂層１２４の軟化した領域
１２４ｙは薄膜トランジスタ素子１２２の素子サイズよ
りも小さい径であることから、薄膜トランジスタ素子１
２２の側面が熱可塑性樹脂層１２４の小径の領域１２４
ｙの周囲の硬化した部分で止まり、従って図９の（ｃ）
に示すように、薄膜トランジスタ素子１２２の絶縁領域
部分は熱可塑性樹脂層１２４の外に置かれて、薄膜トラ
ンジスタ素子１２２自体は熱可塑性樹脂層１２４に保持
されることになる。このように薄膜トランジスタ素子１
２２の裏面１２２ｂが熱可塑性樹脂層１２４に埋没せず
に確実に保持されるため、後の工程における配線は技術
的に容易な工程となる。
【００７０】上述の薄膜トランジスタ素子の選択転写方
法においては、最密状態で形成された薄膜トランジスタ
素子１２２が第二基板１２３上に間引きによって離間し
て転写されることになる。この時、熱可塑性樹脂層１２
４がその塑性変形によって薄膜トランジスタ素子１２２
の表面部に圧接して、確実に保持される。また、レーザ
ーなどの照射によって素子近傍に局所的にエネルギーを
与えて比較的に短時間での加熱処理が施され、低コスト
化を図ることができると共に、薄膜トランジスタ素子１
２２の保持される位置も正確なため歩留まりの低下も防
止できる。また、薄膜トランジスタ素子１２２の第二基
板１２３への転写には、レーザーアブレーションを利用
して比較的簡単に剥離できる。さらに、レーザー光１２
５の照射径を小さくすることで、薄膜トランジスタ素子
１２２の裏面１２２ｂが熱可塑性樹脂層１２４に埋没せ
ずに確実に保持されるため、配線等を容易に進めること
ができる。
【００７１】［液晶表示装置の製造方法の例］上述のよ
うな素子の選択転写を繰り返すことで、液晶表示装置の
画面全体に亘って素子を精密に配置させることが可能と
なる。すなわち、上述のような薄膜トランジスタ素子の
選択転写を繰り返すことで、マトリクス状に配列される
各画素を各画素ごとに薄膜トランジスタ素子が配された
構成にすることができ、高解像度でしかも拡大選択転写
を利用してコストの削減が可能な液晶表示装置を製造で
きる。
【００７２】図１０は最終的な液晶表示装置に近い構造
を示す工程図となっていて、配線層の形成を行ったとこ
ろの装置断面である。各薄膜トランジスタ素子１３２を
画素ピッチに合わせて第二基板１３８上に転写した後、
図１０に示すように、層間絶縁膜１４０が各薄膜トラン
ジスタ素子１３２上に形成され、その層間絶縁膜１４０
に所要の窓部や配線部を形成した後、透明なＩＴＯなど
によって構成される画素電極１４１が各画素ごとに形成
され、その上に配向膜１４２が形成される。これと平行
して、透明対向基板１４６上にＩＴＯ膜などによる共通
電極１４５が形成され、その上に配向膜１４４が形成さ
れる。最後に、所要の空隙を持って第二基板１３８上と
透明対向基板１４６上を対向させ、第二基板１３８上と
透明対向基板１４６の間に液晶１４３を注入して液晶表
示装置を完成する。これにより、当初高密度に製造され
た薄膜トランジスタ素子が最終的な基板上では離間して
配置される拡大選択転写を利用し、大幅なコストの削減
が可能な液晶表示装置を製造できる。なお、本実施例に
おいては、液晶表示装置において転写される素子を薄膜
トランジスタ素子としているが、転写される素子や素子
の部分は駆動用のトランジスタ素子や、電極の一部、画
素電極などの他の素子や素子の部分であっても良い。
【００７３】
【発明の効果】上述の本発明の素子の選択転写方法及び
画像表示装置の製造方法によれば、最密状態で形成され
た素子が第二基板上に離間して転写されることになり、
最終製品としての画像表示装置の製造コストを下げるこ
とが可能となり、熱可塑性樹脂層がその塑性変形によっ
て発光ダイオードの尖頭部等に圧接して、素子を確実に
保持することができる。従って、選択転写に際して素子
が保持される位置が正確に保持されるため、歩留まりを
向上させることができる。
【００７４】また、レーザーなどの照射によって素子近
傍に局所的にエネルギーを与えて比較的に短時間での加
熱処理が施され、低コスト化を図ることができる。ま
た、ＧａＮ系材料で形成される発光ダイオードの第二基
板への転写には、ＧａＮ系材料がサファイヤとの界面で
金属のＧａと窒素に分解するレーザーアブレーションを
利用して、比較的簡単な剥離が実現され、更なる画像表
示装置の製造コスト削減に寄与できる。更にレーザービ
ームの照射径を調整することで、ｎ電極側を熱可塑性樹
脂層に埋没させないように制御することもできる。
【００７５】上述の本発明の素子の選択転写方法及び画
像表示装置の製造方法によれば、最密状態で形成された
素子として、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジス
タ素子が第二基板上に離間して転写されることになり、
最終製品としての画像表示装置の製造コストを下げるこ
とが可能となる。また、選択転写に際して薄膜トランジ
スタ素子が保持される位置が正確に保持されるため、歩
留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の間引き転写による素子の選択転写方法
を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の素子の選択転写方法に用い
られる発光素子の例を示す図であって、（ａ）断面図と
（ｂ）平面図である。
【図３】本発明の実施形態の発光素子の選択転写方法
（その１）を示す工程断面図であって、(ａ)はレーザー
光の照射工程、（ｂ）は熱可塑性樹脂層による発光ダイ
オードの保持工程、（ｃ）は加圧板による加圧加熱工
程、（ｄ）は加圧板の分離工程をそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施形態の発光素子の選択転写方法
（その２）を示す工程断面図であって、(ａ)は熱可塑性
樹脂層の軟化工程、（ｂ）はレーザー光の照射による発
光ダイオードの剥離工程、（ｃ）は熱可塑性樹脂層によ
る発光ダイオードの保持工程をそれぞれ示す。
【図５】本発明の実施形態の発光素子の選択転写方法
（その３）を示す工程断面図であって、(ａ)は径小のレ
ーザー光による熱可塑性樹脂層の軟化工程、（ｂ）はレ
ーザー光の照射による発光ダイオードの剥離工程、
（ｃ）は熱可塑性樹脂層による発光ダイオードの保持工
程をそれぞれ示す。
【図６】本発明の実施形態の画像表示装置の製造方法に
おける配線形成工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施形態の薄膜トランジスタ素子の選
択転写方法（その１）を示す工程断面図であって、(ａ)
はレーザー光の照射工程、（ｂ）は熱可塑性樹脂層によ
る薄膜トランジスタ素子の保持工程、（ｃ）は加圧板に
よる加圧加熱工程、（ｄ）は加圧板の分離工程をそれぞ
れ示す。
【図８】本発明の実施形態の薄膜トランジスタ素子の選
択転写方法（その２）を示す工程断面図であって、(ａ)
は熱可塑性樹脂層の軟化工程、（ｂ）はレーザー光の照
射による薄膜トランジスタ素子の剥離工程、（ｃ）は熱
可塑性樹脂層による薄膜トランジスタ素子の保持工程を
それぞれ示す。
【図９】本発明の実施形態の薄膜トランジスタ素子の選
択転写方法（その３）を示す工程断面図であって、(ａ)
は径小のレーザー光による熱可塑性樹脂層の軟化工程、
（ｂ）はレーザー光の照射による薄膜トランジスタ素子
の剥離工程、（ｃ）は熱可塑性樹脂層による薄膜トラン
ジスタ素子の保持工程をそれぞれ示す。
【図１０】本発明の実施形態の液晶表示装置の製造方法
における組み立て工程を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１０、４１、５１、６１、１０１、１１１，１２１ 第
一基板 １１、４３、５３、６３ １０３、１１３、１２３ 第
二基板 １２ 素子 ４２、５２、６２、７９、８１、８２ 発光ダイオード １０２、１１２、１２２ 薄膜トランジスタ素子 ４４、５４、６４、１０４，１１４，１２４ 熱可塑性
樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 33/00 (72)発明者 大畑 豊治 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 土居 正人 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） 2H092 JA24 KA05 MA01 MA18 NA27 NA29 PA01 PA13 5F041 AA41 CA40 DA14 DA20 FF11 5F110 AA30 BB01 DD01 DD02 DD03 DD12 GG02 GG13 NN62 NN65 NN72 QQ16 QQ30 5G435 AA17 BB04 BB05 BB12 EE33 KK05

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一基板上の複数の素子から一部の素子
    を選択的に第二基板上に転写する素子の選択転写方法に
    おいて、前記第一基板上に複数の素子を形成する工程
    と、塑性変形によって素子を保持可能な素子保持層を前
    記第二基板の表面に形成する工程と、前記複数の素子の
    内の一部の素子を選択的に前記第一基板から剥離する工
    程と、前記素子保持層に前記剥離された素子を選択的に
    保持させることで前記第二基板に前記素子を選択的に転
    写する工程とを有することを特徴とする素子の選択転写
    方法。
  2. 【請求項２】 前記素子保持層は熱可塑性樹脂層により
    形成されることを特徴とする請求項１記載の素子の選択
    転写方法。
  3. 【請求項３】 前記熱可塑性樹脂層はエネルギービーム
    の照射によって加熱されることを特徴とする請求項２記
    載の素子の選択転写方法。
  4. 【請求項４】 前記エネルギービームはレーザービーム
    であることを特徴とする請求項３記載の素子の選択転写
    方法。
  5. 【請求項５】 前記エネルギービームの照射範囲は転写
    される素子の径よりも小さい範囲であることを特徴とす
    る請求項３記載の素子の選択転写方法。
  6. 【請求項６】 前記第二基板は光透過性の基板であり、
    前記熱可塑性樹脂層は前記第二基板を透過したエネルギ
    ービームの照射によって加熱されることを特徴とする請
    求項３記載の素子の選択転写方法。
  7. 【請求項７】 前記素子保持層に前記素子を選択的に保
    持させた後、前記素子の裏面側から加圧板によって各素
    子を前記第二基板に対して押圧することを特徴とする請
    求項１記載の素子の選択転写方法。
  8. 【請求項８】 前記加圧板の表面には離型部材が形成さ
    れていることを特徴とする請求項７記載の素子の選択転
    写方法。
  9. 【請求項９】 前記素子は発光素子、液晶制御素子、光
    電変換素子、圧電素子、薄膜トランジスタ素子、薄膜ダ
    イオード素子、抵抗素子、スイッチング素子、微小磁気
    素子、微小光学素子から選ばれた素子若しくはその部分
    であることを特徴とする請求項１記載の素子の選択転写
    方法。
  10. 【請求項１０】前記素子は尖頭部を有する半導体発光素
    子であり、前記尖頭部から前記素子保持層に圧着される
    ことを特徴とする請求項１記載の素子の選択転写方法。
  11. 【請求項１１】前記素子は尖頭部を有する半導体発光素
    子であり、前記半導体発光素子の前記尖頭部が形成され
    た側の裏面は略平坦面とされることを特徴とする請求項
    １記載の素子の選択転写方法。
  12. 【請求項１２】前記素子は窒化物半導体系素子であり、
    前記第一基板は光透過性の基板であり、前記素子の前記
    第一基板からの剥離は前記第一基板を透過したエネルギ
    ービームの照射によるアブレーションを利用することを
    特徴とする請求項１記載の素子の選択転写方法。
  13. 【請求項１３】 第一基板上にそれぞれ尖頭部を有する
    複数の素子を形成する工程と、該素子の尖頭部を保持可
    能な素子保持層を第二基板の表面に形成する工程と、前
    記複数の素子の内の一部の素子を選択的に前記第一基板
    から剥離する工程と、前記素子保持層に前記剥離された
    素子をそれぞれ尖頭部側から選択的に保持させることで
    前記第二基板に前記素子を選択的に転写する工程とを有
    することを特徴とする素子の選択転写方法。
  14. 【請求項１４】 前記素子保持層は熱可塑性樹脂層によ
    り形成されることを特徴とする請求項１３記載の素子の
    選択転写方法。
  15. 【請求項１５】 前記熱可塑性樹脂層はエネルギービー
    ムの照射によって加熱されることを特徴とする請求項１
    ４記載の素子の選択転写方法。
  16. 【請求項１６】 前記エネルギービームはレーザービー
    ムであることを特徴とする請求項１５記載の素子の選択
    転写方法。
  17. 【請求項１７】 前記エネルギービームの照射範囲は転
    写される素子の径よりも小さい範囲であることを特徴と
    する請求項１５記載の素子の選択転写方法。
  18. 【請求項１８】 前記第二基板は光透過性の基板であ
    り、前記熱可塑性樹脂層は前記第二基板を透過したエネ
    ルギービームの照射によって加熱されることを特徴とす
    る請求項１５記載の素子の選択転写方法。
  19. 【請求項１９】 前記素子保持層に前記素子を選択的に
    保持させた後、前記素子の裏面側から加圧板によって各
    素子を前記第二基板に対して押圧することを特徴とする
    請求項１記載の素子の選択転写方法。
  20. 【請求項２０】 前記加圧板の表面には離型部材が形成
    されていることを特徴とする請求項１９記載の素子の選
    択転写方法。
  21. 【請求項２１】 前記素子は半導体発光素子であること
    を特徴とする請求項１３記載の素子の選択転写方法。
  22. 【請求項２２】 前記素子は半導体発光素子であり、前
    記半導体発光素子の前記尖頭部が形成された側の裏面は
    略平坦面とされることを特徴とする請求項１３記載の素
    子の選択転写方法。
  23. 【請求項２３】 前記素子は窒化物半導体系素子であ
    り、前記第一基板は光透過性の基板であり、前記素子の
    前記第一基板からの剥離は前記第一基板を透過したエネ
    ルギービームの照射によるアブレーションを利用するこ
    とを特徴とする請求項１３記載の素子の選択転写方法。
  24. 【請求項２４】 第一基板上の複数の発光素子から一部
    の発光素子を選択的に第二基板上に転写して画像表示装
    置を製造する画像表示装置の製造方法において、前記第
    一基板上に複数の発光素子を形成する工程と、塑性変形
    によって発光素子を保持可能な素子保持層を前記第二基
    板の表面に形成する工程と、前記複数の発光素子の内の
    一部の発光素子を選択的に前記第一基板から剥離する工
    程と、前記素子保持層に前記剥離された発光素子を選択
    的に保持させることで前記第二基板に前記発光素子を選
    択的に転写する工程とを繰り返し、マトリクス状に配列
    される各画素を発光波長の異なる発光素子を隣接させて
    構成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
  25. 【請求項２５】 第一基板上の複数の薄膜トランジスタ
    素子から一部の薄膜トランジスタ素子を選択的に第二基
    板上に転写して液晶表示装置を製造する液晶表示装置の
    製造方法において、前記第一基板上に複数の薄膜トラン
    ジスタ素子を形成する工程と、塑性変形によって薄膜ト
    ランジスタ素子を保持可能な素子保持層を前記第二基板
    の表面に形成する工程と、前記複数の薄膜トランジスタ
    素子の内の一部の薄膜トランジスタ素子を選択的に前記
    第一基板から剥離する工程と、前記素子保持層に前記剥
    離された薄膜トランジスタ素子を選択的に保持させるこ
    とで前記第二基板に前記薄膜トランジスタ素子を選択的
    に転写する工程とを繰り返し、マトリクス状に配列され
    る各画素を制御する薄膜トランジスタ素子を各画素ごと
    に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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