JP2008141026A - 電子機器及びその製造方法、並びに、発光ダイオード表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電子機器は、第1の配線12が形成された基体11、第2の配線22が形成された可撓性を有するフィルム21、第1接続部及び第2接続部を備えた複数の素子31、並びに、接着剤層13から構成されており、各素子31は、第1接続部が第1の配線12と接触し、第2接続部が第2の配線22と接触し、且つ、フィルム21に引張り力が加えられた状態で、基体11とフィルム21との間に挟まれており、更には、この状態で、基体11とフィルム21とは接着剤層13によって接着されている。
【選択図】 図1
Description
(A)第1の配線が形成された基体、
(B)第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、
(C)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の素子、並びに、
(D)接着剤層、
から構成された電子機器であって、
各素子は、第1接続部が第1の配線と接触し、第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力が加えられた状態で、基体とフィルムとの間に挟まれており、
更には、この状態で、基体とフィルムとは接着剤層によって接着されていることを特徴とする。
(A)複数の第1の配線が形成された基体、
(B)複数の第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、
(C)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の発光ダイオード、並びに、
(D)接着剤層、
から構成された発光ダイオード表示装置であって、
各発光ダイオードは、第1接続部が第1の配線と接触し、第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力が加えられた状態で、基体とフィルムとの間に挟まれており、
更には、この状態で、基体とフィルムとは接着剤層によって接着されていることを特徴とする。
(A’)第1の配線、及び、接着剤層が形成された基体、
(B’)第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、並びに、
(C’)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の素子、
を準備し、
(a)基体上において、第1接続部が第1の配線と接触した状態となるように各素子を配置した後、
(b)各素子の第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力を加えた状態となるように、基体とフィルムとの間に素子を挟み、この状態を維持しつつ、基体とフィルムとを接着剤層によって接着する、
ことを特徴とする。
(A’)複数の第1の配線、及び、接着剤層が形成された基体、
(B’)複数の第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、並びに、
(C’)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の発光ダイオード、
を準備し、
(a)基体上において、第1接続部が第1の配線と接触した状態となるように各発光ダイオードを配置した後、
(b)各発光ダイオードの第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力を加えた状態となるように、基体とフィルムとの間に発光ダイオードを挟み、この状態を維持しつつ、基体とフィルムとを接着剤層によって接着する、
ことを特徴とする。
t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD (1)
を満足する構成とすることができる。但し、t’1≦t1,t’2<t2,tAdh<tDである。更には、t’1<t’2とすることが望ましい。尚、厚さt’1,t’2は、素子と接する部分あるいは領域の厚さである。
Δt=tD−tAdh
とすると、式(1)は、
t1+t2≒t’1+t’2+Δt (1’)
と変形することができる。即ち、実装用フィルムに引張り力が加えられた状態(引張り応力が存在している状態)で、実装用基体と実装用フィルムとが接着剤層によって接着されているときの、第1の配線の厚さを含む実装用基体の厚さt’1と、第2の配線の厚さを含む実装用フィルムの厚さt’2の合計が、第1の配線の厚さを含む元の実装用基体の総層t1と、第2の配線の厚さを含む元の実装用フィルムの総層t2の合計よりも、概ねΔtだけ薄くなるように、貼り合わせ後の実装用基体及び/又は実装用フィルムは変形していることが望ましい。尚、(t1+t2)の値と(t’1+t’2+Δt)の値とは概ね等しいが、より具体的には、
0.9≦(t1+t2/(t’1+t’2+Δt)≦1.1
であることを意味する。
(1)後の工程で分離することによって素子等を得るための素子中間物が素子製造用基板上に形成されて成る素子中間物構造体を、複数、準備し、次いで、
(2)複数の素子中間物構造体における素子中間物を仮固定用基板に仮固定した後、
(3)複数の素子中間物構造体を構成する素子製造用基板を素子中間物から除去し、その後、
(4)仮固定用基板に仮固定された素子中間物を分離することで複数の素子等を得た後、
(5)仮固定用基板に仮固定された複数の素子等を、実装用基体上に配置する、
といった工程を採用すればよい。
(5−1)仮固定用基板に仮固定された複数の所定の素子等を、中継基板に仮止めした後、
(5−2)中継基板に仮止めされた素子等を、実装用基体上に配置する、
工程から成る態様とすることができる。
(A)第1の配線12が形成された実装用基体11、
(B)第2の配線22が形成された、可撓性を有する実装用フィルム21、
(C)第1接続部35及び第2接続部36を備えた複数の素子31、並びに、
(D)接着剤層13’、
から構成されている。
(A)複数の第1の配線12が形成された実装用基体11、
(B)複数の第2の配線22が形成された、可撓性を有する実装用フィルム21、
(C)第1接続部35及び第2接続部36を備えた複数の発光ダイオード31、並びに、
(D)接着剤層13’、
から構成されている。
E’D≫E’1
E’1=E’2
EAdh≫P2
E’1≫P2
E’2≫P2
としたとき、貼り合わせ時に発光ダイオード31に加わる圧力P1は、以下の式(2)のとおりとなる。
P1=E’1×(tD−tAdh)/(t1+t2)+P2 (2)
ここで、
E’1 =5×109Pa(5GPa)
tD−tAdh=3μm
t1+t2 =110μm
P2 =1×106Pa(1MPa,約10kgf/cm2)
としたとき、
P1 =1.4×108Pa
となる。
E=T/ε
で表すことができる。例えば、同じ実効弾性率E’1=E’2を有するフィルムが発光ダイオード31を挟んだ状態で変形することによって生じる応力は、厚さ(t1+t2)、即ち、これらのフィルムが一体となったフィルムが変形して生じる応力と同じである。従って、フィルム変形による歪みの合計εは、変形量(tD−tAdh)を元の合計厚さ(t1+t2)で除した値、(tD−tAdh)/(t1+t2)となる。一方、上式のEは、フィルムの実行弾性率E’1で置き換えることができる。従って、同じ実効弾性率E’1=E’2を有するフィルムが上記εだけ歪みを生じたことによる応力Tは、
E’1×(tD−tAdh)/(t1+t2)
と表現され、発光ダイオード31に圧力P1は、(T+P2)で表されるので、上記式(2)が得られる。尚、配線12,22が存在していても、厚さの非常に薄い配線12,22は容易に塑性変形するので、弾性変形に対しては有意な影響を与えないと考えられる。
先ず、周知の方法で、後の工程で分離することによって発光ダイオード31を得るための素子中間物42が素子製造用基板41上に形成されて成る素子中間物構造体40を、準備する(製造する)(図4の(A)参照)。具体的には、例えば、公称口径2インチのサファイア基板から成る基板(素子製造用基板41)の上に、MOCVD法に基づき、n型の導電型を有する第1化合物半導体層32、活性層33、p型の導電型を有する第2化合物半導体層34を順次形成し、第2化合物半導体層34上に、更に、真空蒸着法にて第1接続部(p側電極35)を形成する。こうして、第1化合物半導体層32、活性層33、第2化合物半導体層34、p側電極35の積層構造から構成された素子中間物42が素子製造用基板41上に形成されて成る素子中間物構造体40を得ることができる。尚、図面においては、素子中間物42を1層で表している。
次に、1枚の素子中間物構造体40における素子中間物42を、仮固定用基板50に仮固定する。具体的には、表面に未硬化の接着剤から成る接着層51が形成されたガラス基板から成る仮固定用基板50を準備する。そして、素子中間物構造体40における素子中間物42(より具体的には、p側電極35)と接着層51とを貼り合わせ、接着層51を硬化させることで、仮固定用基板50に仮固定する(図4の(B)参照)。
その後、複数の素子中間物構造体40を構成する素子製造用基板41を素子中間物42から除去する(図4の(C)参照)。具体的には、素子中間物42(より具体的には、第1化合物半導体層32)と素子製造用基板41との界面に、素子製造用基板41を介してエキシマレーザを照射することで、レーザ・アブレーションが生じる結果、素子製造用基板41を素子中間物42から剥離することができる。
次いで、仮固定用基板50に仮固定された素子中間物42を分離することで、複数の発光ダイオード31を得る(図5の(A)参照)。具体的には、第2接続部(n側電極36)を第1化合物半導体層32上に形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、素子中間物42をエッチングすることで、複数の発光ダイオード31を得ることができる。発光ダイオード31を拡大した模式的な一部断面図を、図5の(C)に示す。発光ダイオード31は、アレイ状(2次元マトリクス状)に仮固定用基板50上に残される。発光ダイオード31の平面形状を、直径20μmの円形とした。
より具体的には、この[工程−140]にあっては、先ず、発光ダイオード31がアレイ状(2次元マトリクス状)に残された仮固定用基板50上の発光ダイオード31に、微粘着層61を押し当てる(図5の(B)及び図6の(A)参照)。中継基板60を構成する材料として、ガラス板、金属板、合金板、セラミックス板、半導体基板、プラスチック板を挙げることができる。また、中継基板60は、図示しない位置決め装置に保持されている。位置決め装置の作動によって、中継基板60と仮固定用基板50との位置関係を調整することができる。次いで、実装すべき発光ダイオード31に対して、仮固定用基板50の裏面側から、例えば、エキシマレーザを照射する(図6の(B)参照)。これによって、レーザ・アブレーションが生じ、エキシマレーザが照射された発光ダイオード31は、仮固定用基板50から剥離する。その後、中継基板60と発光ダイオード31との接触を解くと、仮固定用基板50から剥離した発光ダイオード31は、微粘着層61に付着した状態となる(図7の(A)参照)。
次に、各発光ダイオード31の第2接続部であるn側電極36が第2の配線22と接触し、且つ、実装用フィルム21に引張り力を加えた状態(引張り応力が存在している状態)となるように、実装用基体11と実装用フィルム21との間に発光ダイオード31を挟み、この状態を維持しつつ、実装用基体11と実装用フィルム21とを接着剤層13によって接着する。具体的には、発光ダイオード31の第2接続部(n側電極36)が、実装用フィルム21に設けられた第2の配線22と接するように、真空雰囲気中で、実装用基体11を実装用フィルム21で覆う。そして、こうして得られた積層体を、積層プレス装置に搬入し、約1×106Pa(約10kgf/cm2)に圧力を加えた状態で、150゜Cにて1時間、加熱し、接着剤層13を硬化させる。こうして、実装用フィルム21に引張り力が加えられた状態(引張り応力が加わった状態)で、実装用基体11と実装用フィルム21とが接着剤層13’によって接着される。実装用フィルム21と実装用基体11を貼り合わせた状態を上から眺めた模式図を図3の(B)に示す。その後、実装用基体11及び実装用フィルム21を所定の寸法に切断し、第1の配線12、第2の配線22を駆動回路と適切な方法に基づき接続することによって、発光ダイオード表示装置あるいは電子機器を完成させることができる。
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、後の工程で分離することによって発光ダイオード31を得るための素子中間物42が素子製造用基板41上に形成されて成る素子中間物構造体40を、複数、準備する(製造する)(図4の(A)参照)。
次に、複数(2以上であり、具体的には、実施例2においては12×5=60枚)の素子中間物構造体40における素子中間物42を、仮固定用基板50に仮固定する。具体的には、表面に未硬化の接着剤から成る接着層51が形成されたガラス基板から成る仮固定用基板50を準備する。そして、素子製造用基板41の一部をダイシング法に基づき切断した後(外形形状は、図9の(A)参照)、素子中間物構造体40における素子中間物42(より具体的には、p側電極35)と接着層51とを貼り合わせ、接着層51を硬化させることで、仮固定用基板50に仮固定する(図9の(A)及び図4の(B)参照)。実施例2においては、仮固定用基板50のX方向に12枚、仮固定用基板50のY方向に5枚の合計60枚の素子中間物構造体40を、1枚の仮固定用基板50に仮固定する。素子中間物構造体40の仮固定のX方向のピッチX1、Y方向のピッチY1を概ね以下のとおりとした。
X1=48mm
Y1=64.8mm
その後、実施例1の[工程−120]と同様にして、複数の素子中間物構造体40を構成する素子製造用基板41を素子中間物42から除去する(図4の(C)参照)。尚、図9の(B)において、剥離された素子製造用基板41を点線で示した。
次いで、実施例1の[工程−130]と同様にして、仮固定用基板50に仮固定された素子中間物42を分離することで、複数の発光ダイオード31を得る(図9の(B)及び図5の(A)参照)。発光ダイオード31は、アレイ状(2次元マトリクス状)に仮固定用基板50上に残される。発光ダイオード31の平面形状を、直径15μmの円形とし、発光ダイオード31と発光ダイオード31との間のX方向のピッチ及びY方向のピッチを20μmとした。また、発光ダイオード31が設けられた領域の大きさを、X方向24mm、Y方向32.4mmとした。従って、1枚の素子製造用基板41当たり、X方向に1200個、Y方向に1620個の合計1944000個の発光ダイオード31が得られる。尚、図9の(B)においては、発光ダイオード31がアレイ状(2次元マトリクス状)に仮固定用基板50上に残された領域を、実線の矩形形状で示した。
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、先ず、発光ダイオード31がアレイ状(2次元マトリクス状)に残された仮固定用基板50上の発光ダイオード31に、微粘着層61を押し当てる(図5の(B)及び図6の(A)参照)。次いで、実装すべき発光ダイオード31に対して、仮固定用基板50の裏面側から、例えば、エキシマレーザを照射する(図6の(B)参照)。これによって、レーザ・アブレーションが生じ、エキシマレーザが照射された発光ダイオード31は、仮固定用基板50から剥離する。その後、中継基板60と発光ダイオード31との接触を解くと、仮固定用基板50から剥離した発光ダイオード31は、微粘着層61に付着した状態となる(図7の(A)参照)。尚、微粘着層61に2次元マトリクス状に付着した発光ダイオード31のピッチを300μm×300μmとした。
次に、実施例1の[工程−150]と同様にして、各発光ダイオード31の第2接続部であるn側電極36が第2の配線22と接触し、且つ、実装用フィルム21に引張り力を加えた状態(引張り応力が存在している状態)となるように、実装用基体11と実装用フィルム21との間に発光ダイオード31を挟み、この状態を維持しつつ、実装用基体11と実装用フィルム21とを接着剤層13’によって接着する。その後、実装用基体11及び実装用フィルム21を所定の寸法に切断し、第1の配線12、第2の配線22を駆動回路と適切な方法に基づき接続することによって、発光ダイオード表示装置あるいは電子機器を完成させることができる。
Claims (15)
- (A)第1の配線が形成された基体、
(B)第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、
(C)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の素子、並びに、
(D)接着剤層、
から構成された電子機器であって、
各素子は、第1接続部が第1の配線と接触し、第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力が加えられた状態で、基体とフィルムとの間に挟まれており、
更には、この状態で、基体とフィルムとは接着剤層によって接着されていることを特徴とする電子機器。 - 素子は発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- フィルムと対向する基体内面上であって、素子が配置されていない部分には、ブラックマトリクス層が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
- ブラックマトリクス層と基体内面との間には絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
- フィルムと対向する基体内面とは反対側の基体外面上であって、素子からの光が出射する部分には、凸レンズが配設されていることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
- フィルムとの貼り合わせ前の第1の配線と基体の厚さの合計をt1、フィルムとの貼り合わせ後の第1の配線と基体の厚さの合計をt’1、基体との貼り合わせ前の第2の配線とフィルムの厚さの合計をt2、基体との貼り合わせ後の第2の配線とフィルムの厚さの合計をt’2、貼り合わせ前の接着剤層の厚さをtAdh、素子の厚さをtDとしたとき、
t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD
(但し、t’1≦t1,t’2<t2,tAdh<tDである)を満足することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。 - (A)複数の第1の配線が形成された基体、
(B)複数の第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、
(C)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の発光ダイオード、並びに、
(D)接着剤層、
から構成された発光ダイオード表示装置であって、
各発光ダイオードは、第1接続部が第1の配線と接触し、第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力が加えられた状態で、基体とフィルムとの間に挟まれており、
更には、この状態で、基体とフィルムとは接着剤層によって接着されていることを特徴とする発光ダイオード表示装置。 - (A’)第1の配線、及び、接着剤層が形成された基体、
(B’)第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、並びに、
(C’)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の素子、
を準備し、
(a)基体上において、第1接続部が第1の配線と接触した状態となるように各素子を配置した後、
(b)各素子の第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力を加えた状態となるように、基体とフィルムとの間に素子を挟み、この状態を維持しつつ、基体とフィルムとを接着剤層によって接着する、
ことを特徴とする電子機器の製造方法。 - 複数の素子が形成された素子製造用基板から所定の素子を中継基板に付着させた後、中継基板に付着した素子を接着剤層の上に配置し、次いで、各素子を第1の配線に突き当てることで、第1接続部が第1の配線と接触した状態とすることを特徴とする請求項8に記載の電子機器の製造方法。
- 素子は発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項8に記載の電子機器の製造方法。
- フィルムと対向する基体内面上であって、素子が配置されていない部分には、ブラックマトリクス層が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の電子機器の製造方法。
- ブラックマトリクス層と基体内面との間には絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項11に記載の電子機器の製造方法。
- フィルムと対向する基体内面とは反対側の基体外面上であって、素子からの光が出射する部分には、凸レンズが配設されていることを特徴とする請求項10に記載の電子機器の製造方法。
- フィルムとの貼り合わせ前の第1の配線と基体の厚さの合計をt1、フィルムとの貼り合わせ後の第1の配線と基体の厚さの合計をt’1、基体との貼り合わせ前の第2の配線とフィルムの厚さの合計をt2、基体との貼り合わせ後の第2の配線とフィルムの厚さの合計をt’2、貼り合わせ前の接着剤層の厚さをtAdh、素子の厚さをtDとしたとき、
t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD
(但し、t’1≦t1,t’2<t2,tAdh<tDである)を満足することを特徴とする請求項8に記載の電子機器の製造方法。 - (A’)複数の第1の配線、及び、接着剤層が形成された基体、
(B’)複数の第2の配線が形成された、可撓性を有するフィルム、並びに、
(C’)第1接続部及び第2接続部を備えた複数の発光ダイオード、
を準備し、
(a)基体上において、第1接続部が第1の配線と接触した状態となるように各発光ダイオードを配置した後、
(b)各発光ダイオードの第2接続部が第2の配線と接触し、且つ、フィルムに引張り力を加えた状態となるように、基体とフィルムとの間に発光ダイオードを挟み、この状態を維持しつつ、基体とフィルムとを接着剤層によって接着する、
ことを特徴とする発光ダイオード表示装置の製造方法。
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