JP2006301650A - 透明なledディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デバイスは、複数のLED光源2を備え、透明な下層1の上に堆積されて制御電子機器に接続された一連の導電性経路10,20によって個々に又はグループでアドレス可能である。LED光源は、半導体ウェーハを分割してパッケージなしで得られた要素であるダイスの形で一体化されていて、導電性経路の少なくとも一つは、遮られたストレッチ部を持っていて、ワイヤ・ボンディング作業により経路に接合された金属ワイヤのストレッチ部21で置換される。
【選択図】図1
Description
透明性は、SMDフォーマットでのLEDコンポーネントの寸法のために制限されている。目的がLEDの密度を増加させるかデバイスの寸法を小さくすることであるならば、それは特に重大で(critical)ある。
行を構成するワイヤの位置決め、及びパッドに接合する対応する作業に関するプロセスは、SMD技術に対する標準技術及び機械を用いて、入手可能でない。それにより、デバイス製造コストをアップさせる。
デバイス寸法が小さくなるならば、上記技術的なステップが複雑になって、製造歩留まりが低下する。
TCOの列に沿った絶縁されたパッドの形成は、経路を局所的に狭くして、その結果、直列抵抗を増大させ、アドレス可能な行の数を制限する。
ダイス(dice)(つまりパッケージで提供されない半導体)の形をしているLED光源を使用することで、光源の寸法を小さくして、ディスプレイの透明性を増大させること、及び、
グループのダイス間の電気的接続のためにワイヤ・ボンディング・プロセスを使用することによって、既知の技術の欠点を克服することができる。
1)透明な導電性酸化物(例えば、インジウム−酸化スズ(ITO))でコートされた(ガラス又はプラスチック)の下層を準備するステップと、
2)(写真平版プロセス又はレーザ切断プロセスによって)TCO10の列を分離するステップと、
3)各ダイに二つの金属パッドを形成するステップであって、その一方11が、少なくともTCOの各列のトップに少なくとも部分的にセットされ、その他方22が、行に対応する領域において、TCOの列とTCOの隣接した列との間にセットされるステップである。ここで、パッドの形成は、例えば、シャドーマスクの技術によって、又は金属の均一の蒸着及びその後の写真平版による削除によって得ることができる。このステップは、下層上に金属ボンドの良好な付着を保証するために必要である。
4)各金属パッド22の上にダイ2を選定して配置する(pick-and-place)ステップと、
5)電気及び熱の良導体である樹脂でダイ2をダイ接着する(die-attach)ステップと、
6)各ダイの上部電極と各金属パッド11との間をワイヤ・ボンディングするステップと、
7)各ダイの金属パッド22と、同じアドレス行に沿ったその後のダイの金属パッド22との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
8)透明樹脂(例えばシリコーン又はエポキシ樹脂)及び(ガラス又はプラスチック)の上層で保護コーティングを行うステップと、を備える。
1)透明な導電性酸化物(TCO;例えば、インジウム−スズ酸化物、ITO)でコーティングされた(ガラス又はプラスチックの)下層を準備するステップと、
2)(写真平版プロセス又はレーザ切断プロセスによって)TCO10の列を分離するステップと、
3)各LEDチップに対して3個の金属パッドを形成するステップであって、第一の金属パッド11がTCOの各列を少なくとも部分的に覆っていて、第二の金属パッド12及び第三の金属パッド22が行に対応する領域においてTCOの列とTCOの隣接した列との間にセットされていて、パッドの形成は、例えば、シャドーマスクの技術によって又は金属の均一の蒸着及びその後の写真平版による除去によって得ることができ、当該ステップは、下層の上に金属ボンドが良好に付着することを保証するために必要であるステップと、
4)各金属パッド12の上にダイを選定して配置する(pick-and-place)ステップと、
5)熱導電性樹脂でダイを取り付ける(die-attach)ステップと、
6)各ダイの全く同一のタイプの電極(例えばカソード)と各パッド11との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
7)別のタイプの電極(例えばアノード)と各パッド22との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
8)各LEDチップの金属パッド22と、同じアドレス行に沿った後のLEDチップの金属パッド22との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
9)透明樹脂(例えばシリコーン又はエポキシ樹脂)及び上層(ガラス又はプラスチック)で保護コーティングするステップと、
に置換される。
2 ダイ
10 経路(列)
11 金属パッド
14 絶縁層
20 経路(行)
21 ワイヤ(ストレッチ部)
22 金属パッド(ストレッチ部)
31 セグメント
32 セグメント
33 セグメント
34 セグメント
35 交差
36 ミクロの刻み付け
Claims (45)
- 背景に重ね合わされた情報をディスプレイするための透明デバイスであって、前記デバイスは、複数のLED光源(2)を備えて、透明な下層(1)の上に堆積されるとともに制御電子機器に接続された一連の導電性経路(10、20)によって個々に又はグループでアドレス可能であり、
i)前記LED光源(2)は、チップ・オン・ボードタイプの技術により前記透明な下層(1)の上に、半導体ウェーハを分割してパッケージなしで得られた要素であるダイスの形で一体化され、
ii)前記導電性経路の少なくとも一つは、遮られたストレッチ部を持って、またワイヤ・ボンディングの作業による前記経路に接合された金属ワイヤのストレッチ部(21)と置換されることを特徴とする、ディスプレイ用透明デバイス。 - 前記LED光源がマトリックス状に配置され、各LEDは、前記行と前記列との間に適切な電位差の印加によって個々にアドレス可能であるように、行(20)と列(10)との間の交叉のポイントに位置決めされていることを特徴とする、請求項1記載のデバイス。
- 前記行(20)又は前記列(10)は、電子的に連続してアドレスされることを特徴とする、請求項2記載のデバイス。
- 前記アレイの前記列(10)は、導電性経路によって構成され、前記下層の上に堆積され、 前記アレイの前記行(20)は、導電性経路のストレッチ部(22)の交替によって構成され、前記列(10)の間に配置された領域に対応する位置にある前記透明な下層の上に堆積され、
金属ワイヤのストレッチ部(21)の端が導電性経路の前記ストレッチ部(22)の端に物理的に接続されるように、金属ワイヤのストレッチ部(21)は、ワイヤ・ボンディング技術を用いて、堆積されることを特徴とする、請求項2記載のデバイス。 - 前記導電性経路(10)が、前記下層上に堆積された透明な導電性酸化物(TCO)によって構成されることを特徴とする、請求項4記載のデバイス。
- 導電性経路の前記ストレッチ部(22)が、前記下層上に堆積された透明な導電性酸化物(TCO)によって構成されることを特徴とする、請求項4記載のデバイス。
- 前記導電性経路(10)が、前記下層上に堆積された金属層によって構成されることを特徴とする、請求項4記載のデバイス。
- 導電性経路の前記ストレッチ部(22)が、前記下層上に堆積された金属層によって構成されることを特徴とする、請求項4記載のデバイス。
- ダイスの形をしている前記LED光源(2)は、電極がダイの対向面に配置された垂直方向の電極のタイプであることを特徴とする、請求項1乃至8のうちのいずれかの一つに記載のデバイス。
- 下層に面するダイの表面上にある電極は、導電性樹脂によるダイ接着の作業により前記導電性経路のうちの一つに電気的に接続される一方、対向面上にある電極は、ワイヤ接合作業によって接合された金属ワイヤ(13)のストレッチ部で他の導電性経路に電気的に接続されることを特徴とする、請求項9記載のデバイス。
- ダイスの形をしている前記LED光源(2)は、電極がダイの同じ面上に配置された水平方向の電極を備えたタイプのものであることを特徴とする、請求項1乃至10のうちのいずれかの一つに記載のデバイス。
- 両方の電極が各導電性経路に対して金属ワイヤ(13'、13'')のストレッチ部で電気的に接続され、金属ワイヤの前記ストレッチ部がワイヤ接合作業によって接合されていることを特徴とする、請求項11記載のデバイス。
- 熱的に導電性樹脂によるダイ接着作業によって導電性パッドにダイが接合されることを特徴とする、請求項11又は12に記載のデバイス。
- TCO(10、22)の前記経路上では、ボンディングの付着を改善するために金属ワイヤの前記ストレッチ部が接合されるポイントに対応する領域に金属パッドが堆積されることを特徴とする、請求項5又は6に記載のデバイス。
- TCOの前記経路上では、ダイがダイ接着作業によって接合されるポイントに対応する領域に金属パッドが堆積されることを特徴とする、請求項5又は6に記載のデバイス。
- 金属ワイヤの(21)のストレッチ部が前記導電性経路(10)と電気的に接触することを防止する機能を有する絶縁材料の層(14)が、少なくとも前記列(10)の少なくとも一部に堆積されていることを特徴とする、請求項4記載のデバイス。
- ダイ及びワイヤ・ボンディングによりダイ上に作られた電気的接触部を保護する機能を持った透明樹脂層が、ダイの形をしている前記LED光源(2)の上に堆積されていることを特徴とする、請求項1乃至16のうちのいずれかの一つに記載のデバイス。
- 金属ワイヤの前記ストレッチ部(21)が、透明樹脂の保護材(1'')内に囲まれることを特徴とする、請求項1乃至17のうちのいずれかの一つに記載のデバイス。
- 透明樹脂の前記層(1'')が、前記導電性経路のターミナルが位置する下層の周辺領域を除いて、アレイのすべてに一様に堆積されることを特徴とする、請求項18記載のデバイス。
- 前記透明樹脂(1'')が経路の形で堆積され、前記経路の各々は、直列又は並列に電気的にアドレスした一群のダイスに接続されて、画像の全く同一のセグメントに属することを特徴とする、請求項18記載のデバイス。
- 堆積に続いて透明樹脂の前記層に形成された厚さの均一性のあらゆる欠如を除去する機能を持った透明な上層(1')が、透明樹脂の前記層(1'')の上に設けられていることを特徴とする、請求項19又は20に記載のデバイス。
- 請求項1記載の透明デバイスを製造するための方法であって、
i)ガラス又はプラスチックで作られて、透明な導電性酸化物(TCO)でコートされた下層(1)を準備するステップと、
ii)写真平版プロセス又はレーザ切断プロセスによってTCOの列(10)を分離するステップと、
iii)各ダイに二つの金属パッドを形成し、そのうちの一方(11)が、TCOの各列の上に少なくとも部分的に載せられて、そのうちの他方(22)が、前記行(20)に対応する領域において、TCOの前記列とTCOの隣接した列との間にセットされるステップと、
iv)各金属パッド(22)の上にダイを選定して配置するステップと、
v)電気的に熱的に導電性の樹脂でダイを接着するステップと、
vi)個々のダイの上部電極と各金属パッド(11)との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
vii)個々のダイの金属パッド(22)と、同じアドレス行(20)に沿った後のダイの金属パッド(22)との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
を備えることを特徴とする透明デバイスの製造方法。 - 請求項1記載の透明デバイスを製造するための方法であって、
i)ガラス又はプラスチックで作られて、透明な導電性酸化物(TCO)でコートされた下層(1)を準備するステップと、
ii)写真平版プロセス又はレーザ切断プロセスによりTCOの列(10)を分離するステップと、
iii)各ダイに三つの金属パッドを形成し、そのうちの第一のもの(11)が、TCOの各列の上に少なくとも部分的に載せられて、そのうちの第二のもの(12)及び第三のもの(13)が、前記行(20)に対応する領域において、TCOの前記列とTCOの隣接した列との間にセットされるステップと、
iv)各金属パッド(12)の上にダイ(2)を選定して配置するステップと、
v)熱的に導電性の樹脂でダイ(2)をダイ接着するステップと、
vi)個々のダイの全く同一のタイプの電極(例えばカソード)と各パッド(11)との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
vii)別のタイプの電極(例えばアノード)と各パッド(22)との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
viii)個々のLEDチップの金属パッド(22)と、同じアドレス行(20)に沿った後のLEDチップの金属パッド(22)との間でワイヤ・ボンディングするステップと、
を備えることを特徴とする透明デバイスの製造方法。 - 透明樹脂で保護コーティングを堆積するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項22又は23に記載の製造方法。
- 穴の空けられたマスクにより、シャドーマスク技術や、蒸着又はスパッタリングのようなPVD技術を用いることで、前記金属パッド(11、12、22)が堆積されることを特徴とする、請求項22又は23に記載の製造方法。
- 蒸着又はスパッタリングのようなPVD技術によって前記金属パッド(11、12、22)が堆積され、その後にマイクロリソグラフィック除去のプロセスが行われることを特徴とする、請求項25記載の製造方法。
- 前記LED光源はグループで配置され、カーブの、あるいは直線の、あるいは破線のセグメント(31、32、33、34)を形成するために、全く同一のグループに属するLEDが並列に電気的に接続されることを特徴とする、請求項1記載のデバイス。
- 前記セグメント(31、32、33、34)の各々は、一対の実質的に並列の経路によって構成され、そのうちの一方が、LEDの前記グループの一つの同じタイプの電極(例えばカソード)に電気的に接続され、そのうちの他方が別のタイプの電極(例えばアノード)に電気的に接続されることを特徴とする、請求項27に記載のデバイス。
- 二つの異なったセグメントに属する経路は、別のセグメントの経路(10)を通ることを可能にするように前記セグメントのうちの一つの経路(20)を遮ることにより、及び、ワイヤ・ボンディング・プロセスで堆積された導電性ワイヤのストレッチ部(21)に前記経路(20)のストレッチ部(22)を結合することにより、前記セグメント(31、32、33、34)間の交差(35)のポイントに対応する領域において互いに電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項28記載のデバイス。
- 前記LED光源はグループで配置され、全く同一のグループに属するLEDは、カーブの、あるいは直線の、あるいは破線のセグメント(31、32、33、34)を形成するために直列に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1記載のデバイス。
- 二つの異なったセグメントに属する経路は、別のセグメントの経路(10)を通ることを可能にするように前記セグメントの一つの経路(20)を遮ることにより、及び、ワイヤ・ボンディング・プロセスで堆積された導電性ワイヤのストレッチ部(21)に前記経路(20)のストレッチ部(22)を結合することにより、前記セグメント(31、32、33、34)間の交差(35)のポイントに対応する領域において互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする、請求項30記載のデバイス。
- ユーザに見える光のポイントが、前記ダイスが電源オンになるときに、ユーザに見える光のセグメントによって接続されるように、下層(1)の表面にそして/又は上層(1')の表面において、隣接したダイスの間の接続ラインに対応する領域においてミクロの刻み付けの(36)が作られることを特徴とする、請求項1乃至31のうちのいずれかの一つに記載のデバイス。
- ユーザによって知覚された光の画像は、カーブの、あるいは直線の、あるいは破線のセグメントの分布として見えることを特徴とする、請求項32記載のデバイス。
- 前記ミクロの刻み付けが、前記接続ラインに対して垂直な軸を有する円柱レンズの形をしていることを特徴とする、請求項32記載のデバイス。
- 前記ミクロの刻み付けが、前記接続ラインに対して垂直な軸に沿って作られた溝の形をしていることを特徴とする、請求項32記載のデバイス。
- 前記ミクロの刻み付けが、回転対称を備えたマイクロレンズの形をしていて、各マイクロレンズが、前記下層(1)に対して垂直である対称軸を有するとともに、前記ダイスのうちの一つの中心を通ることを特徴とする、請求項32記載のデバイス。
- 運転者に表示された画像が少なくとも部分的に背景に重ね合わされていて、前記背景が車両のフロントガラスによって運転者に見えるように、車両のダッシュボードに設置されるように透明ディスプレイが設計されていることを特徴とする、請求項1乃至19及び請求項25乃至33のうちのいずれかの一つに記載の自動車用透明ディスプレイ。
- 前記ディスプレイが、自動車の前記フロントガラスに貼り付けられるように設計されていることを特徴とする、請求項1乃至19及び請求項25乃至33のうちのいずれかの一つに記載の透明ディスプレイ。
- 特に指示及び矢印でのナビゲーションに関する画像をユーザに表示するために、前記ディスプレイが用いられていることを特徴とする、請求項37又は38に記載の透明なディスプレイ。
- ダイスの形をしている前記LED光源(2)は、弧の3分より小さい角度で、ユーザの目に関して角度をなして分離されていることを特徴とする、請求項1乃至39のうちのいずれかの一つに記載のディスプレイ。
- 前記LED光源の輝度が、3000cd/m2以上であることを特徴とする、請求項1乃至40のうちのいずれかの一つに記載のディスプレイ。
- ディスプレイの透過率が60%以上であることを特徴とする、請求項1乃至41のうちのいずれかの一つに記載のディスプレイ。
- 請求項1乃至21又は請求項27乃至42のうちのいずれかの一つに記載のディスプレイを備え、運転者に表示された画像が少なくとも部分的に背景に重なり合っていて、背景が自動車のフロントガラスによって運転者に見えるように、ディスプレイが、フロントガラスに隣接した状態で自動車のダッシュボードに設置されていることを特徴とする自動車。
- 請求項1乃至21又は請求項27乃至42のうちのいずれかの一つに記載のディスプレイが、自動車のフロントガラスに貼り付けられることを特徴とする自動車。
- 特に指示及び矢印でのナビゲーションに関する画像をユーザに表示するために、前記ディスプレイが用いられていることを特徴とする、請求項43又は44に記載の自動車。
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