JP2019078685A - Ｌｅｄチップの検査方法、その検査装置及びｌｅｄディスプレイの製造方法 - Google Patents

Ｌｅｄチップの検査方法、その検査装置及びｌｅｄディスプレイの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ウエハからＬＥＤチップを取り外すことなく良否の判定をし得るようにする。【解決手段】サファイア基板７に形成された複数のＬＥＤチップ６の検査方法であって、前記サファイア基板７上の複数の前記ＬＥＤチップ６の接点１０と、該接点１０に対応して検査用配線基板１１に設けられた複数の電極パッド１２とが合致するように前記サファイア基板７を前記検査用配線基板１１上に位置決め載置する第１ステップと、複数の前記ＬＥＤチップ６の前記接点１０と前記検査用配線基板１１の複数の前記電極パッド１２とを電気接続させる第２ステップと、前記検査用配線基板１１を介して複数の前記ＬＥＤチップ６に通電し、該ＬＥＤチップ６の良否を判定する第３ステップと、を行うものである。【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ（light emitting diode）チップの検査方法に関し、特にウエハからＬＥＤチップを取り外すことなく良否の判定をし得るようにするＬＥＤチップの検査方法、その検査装置及びＬＥＤディスプレイの製造方法に係るものである。
従来のＬＥＤディスプレイの製造方法は、サファイア基板上に形成された複数のＬＥＤチップを転写用基板に一時的に転写する工程と、吸着ヘッドにより吸引して転写用基板に転写された複数のＬＥＤチップから配線用基板の電極ピッチに合せて複数のＬＥＤチップを取り出す工程と、吸着ヘッドにより取り出された複数のＬＥＤチップを配線用基板に実装する工程と、を実施するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
さらに、上記特許文献１には、転写用基板に保持された状態でＬＥＤチップの検査を行うことが開示されている。
特開２００８−７７１００号公報
しかし、このような従来のＬＥＤディスプレイの製造方法において、サファイア基板から複数のＬＥＤチップを一時的に転写用基板に移してＬＥＤチップの検査をした後、良品のＬＥＤチップを吸着ヘッドで吸着して取り出し、これを配線用基板に実装するものであるため、製造工程が煩雑になるという問題がある。
また、従来のＬＥＤディスプレイの製造方法においては、ＬＥＤチップを配線用基板に実装する前にＬＥＤチップの検査を実施することができるので、不良な素子を早期に除去して歩留りを改善することができるものの、サファイア基板から転写用基板に一時的に移した後に検査を行うため、製造工程が煩雑であるという問題は解消されない。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ウエハからＬＥＤチップを取り外すことなく良否の判定をし得るようにするＬＥＤチップの検査方法、その検査装置及びＬＥＤディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によるＬＥＤチップの検査方法は、ウエハに形成された複数のＬＥＤチップの検査方法であって、前記ウエハ上の複数の前記ＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して配線基板に設けられた複数の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記配線基板上に位置決め載置する第１ステップと、複数の前記ＬＥＤチップの前記接点と前記配線基板の複数の前記電極パッドとを電気接続させる第２ステップと、前記配線基板を介して複数の前記ＬＥＤチップに通電し、該ＬＥＤチップの良否を判定する第３ステップと、を行うものである。
また、本発明によるＬＥＤチップの検査装置は、複数のＬＥＤチップを形成したウエハを保持するウエハ保持部と、前記ウエハ保持部に対向して配置され、複数の前記ＬＥＤチップの接点に対応して電極パッドを設けた配線基板を保持する配線基板保持部と、前記ウエハ上の複数の前記ＬＥＤチップの接点と前記配線基板に設けられた複数の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記配線基板に対して位置決めするアライメント手段と、前記ウエハ及び前記配線基板の少なくとも何れか一方を押圧して、複数の前記ＬＥＤチップの前記接点と前記配線基板の前記電極パッドとを電気接続させる押圧手段と、前記配線基板を介して複数の前記ＬＥＤチップに通電し、該ＬＥＤチップの良否を判定する判定装置と、を備えたものである。
さらに、本発明によるＬＥＤディスプレイの製造方法は、透明なウエハに形成された複数のマイクロＬＥＤチップを配線基板に実装するＬＥＤディスプレイの製造方法であって、前記ウエハ上の複数の前記マイクロＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して検査用配線基板に設けられた第１の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記検査用配線基板上に位置決め載置する第１ステップと、前記ウエハを押圧して複数の前記マイクロＬＥＤチップの前記接点と前記検査用配線基板の前記第１の電極パッドとを電気接続させる第２ステップと、前記検査用配線基板を介して複数の前記マイクロＬＥＤチップに通電し、該マイクロＬＥＤチップの良否を判別する第３ステップと、前記ウエハ上の複数の前記マイクロＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して配線基板に設けられた第２の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記配線基板上に位置決め載置する第４ステップと、前記ウエハ側からレーザ光を照射し、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップを前記ウエハから選択的にリフトオフして前記配線基板に実装する第５ステップと、を含むものである。
本発明によれば、ウエハからＬＥＤチップを取り外すことなくＬＥＤチップの良否の判定をすることができる。したがって、ＬＥＤディスプレイの製造工程が簡素化され、ＬＥＤディスプレイの製造コストを低減することができる。
本発明によるＬＥＤチップの検査装置の一実施形態を模式的に示す概要図である。 複数のマイクロＬＥＤチップが形成されたウエハを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部拡大断面図である。 上記検査装置に使用される検査用配線基板の第１の電極パッドに形成される弾性突起部を説明する断面図であり、（ａ）は一実施例を示し、（ｂ）は他の実施例を示す。 本発明によるＬＥＤチップの検査方法について示す説明図である。 上記ＬＥＤチップの検査方法を使用して製造されるＬＥＤディスプレイの第１の実施形態を模式的に示す平面図である。 図５の要部拡大断面図である。 上記ＬＥＤディスプレイのＬＥＤアレイ基板の一構成例を示す要部拡大断面図である。 上記ＬＥＤアレイ基板の製造の第１の実施例を示す工程図である。 上記ＬＥＤアレイ基板における配線基板の一構成例を示す要部拡大断面図である。 上記ＬＥＤアレイ基板の製造の第２の実施例を示す工程図である。 上記ＬＥＤディスプレイの蛍光発光層アレイの製造について説明図する工程図である。 上記ＬＥＤアレイ基板と上記蛍光発光層アレイとの組立工程を示す説明図である。 上記ＬＥＤディスプレイの第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。 上記ＬＥＤディスプレイの第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。 上記ＬＥＤディスプレイの第４の実施形態を模式的に示す平面図である。 上記第４の実施形態に使用する表示用配線基板及び各色対応のサファイア基板を示す平面図であり、（ａ）が表示用配線基板で、（ｂ）が各色対応のサファイア基板である。 上記第４の実施形態の製造における１回目のリフトオフを示す説明図であり、（ａ）は表示用配線基板上への各色対応のサファイア基板の配置状態を示し、（ｂ）はリフトオフ後の表示用配線基板上のＬＥＤチップ列を示し、（ｃ）はリフトオフ後の各色対応のサファイア基板を示す。 上記第４の実施形態の製造における２回目のリフトオフを示す説明図であり、（ａ）は表示用配線基板上への各色対応のサファイア基板の配置状態を示し、（ｂ）はリフトオフ後の表示用配線基板上のＬＥＤチップ列を示し、（ｃ）はリフトオフ後の各色対応のサファイア基板を示す。 上記第４の実施形態の製造における３回目のリフトオフを示す説明図であり、（ａ）は表示用配線基板上への各色対応のサファイア基板の配置状態を示し、（ｂ）はリフトオフ後の表示用配線基板上のＬＥＤチップ列を示す。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるＬＥＤチップの検査装置の一実施形態を模式的に示す概要図である。このＬＥＤチップの検査装置は、複数のＬＥＤチップをウエハから取り外すことなく検査可能とするもので、ウエハ保持部１と、配線基板保持部２と、アライメント手段３と、押圧手段４と、判定装置５と、を備えて構成されている。
上記ウエハ保持部１は、図２（ａ）に示すように、複数のマイクロＬＥＤチップ６を一定の配列ピッチ（例えば、ＬＥＤディスプレイの画素ピッチと同じ配列ピッチ）でマトリクス状に形成したウエハを保持するものであり、例えばウエハとしてのサファイア基板７の上記マイクロＬＥＤチップ６が形成された表面とは反対側の裏面の周縁部を吸引できるように、吸引孔を形成した透明部材８と、該透明部材８のサファイア基板７側とは反対側の裏面に配置され、上記サファイア基板７のマイクロＬＥＤチップ６の形成領域を撮影するＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサ９と、を備えて構成されている。なお、サファイア基板７には、所定位置に基板設置の基準となる基準面（例えば、ノッチを付けた面）が設けられており、検査及びディスプレイの製造工程中、サファイア基板７を常に同じ向きに設置できるようになっている。ウエハはサファイア基板７に限られず、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の可視光を透過する透明な基板であってもよい。
上記ウエハ保持部１に対向して配線基板保持部２が設けられている。この配線基板保持部２は、サファイア基板７上に形成された複数のマイクロＬＥＤチップ６の光取り出し面６ａとは反対側の接点１０（図２（ｂ）を参照）に対応して、複数の第１の電極パッド１２（図３を参照）を設けた検査用配線基板１１を保持するものであり、複数の吸引孔を設けて検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２を設けた表面とは反対側の裏面を吸着して保持できるようになっている。
上記ウエハ保持部１を上記配線基板保持部２の上面に対して平行（水平）に２次元方向に移動及び回動可能にアライメント手段３が設けられている。このアライメント手段３は、サファイア基板７に形成されたアライメントマークと検査用配線基板１１に形成されたアライメントマークとを図示省略の撮像カメラにより確認しながら、サファイア基板７上の複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１に設けられた複数の第１の電極パッド１２とが合致するようにサファイア基板７を検査用配線基板１１に対して位置決めするためのものであり、上記撮像カメラによる撮影画像を処理して上記二つのアライメントマークが所定の位置関係となるように自動的にアライメントが実施されるものである。又は、手動によりアライメントが実施されるものであってもよい。
上記ウエハ保持部１を垂直方向に移動可能に押圧手段４が設けられている。この押圧手段４は、上記ウエハ保持部１を垂直方向に押し下げて、複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２とを電気接続させるものであり、図示省略の圧力センサを備えてマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２との間に所定の押圧力が付与されるようになっている。なお、配線基板保持部２を移動可能に押圧手段４が設けられていてもよいが、以下の説明においては、ウエハ保持部１側を押圧するように押圧手段４が設けられている場合について述べる。
この場合、図３に示すように、上記検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２上には、導電性の第１の弾性突起部１３がパターニング形成されているため、マイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２との電気接続は、上記第１の弾性突起部１３の弾性変形により行われる。したがって、サファイア基板７上の複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の複数の第１の電極パッド１２とを均等に接触させることができる。これにより、接触不良によるマイクロＬＥＤチップ６の不良判定を防止することができる。
詳細には、上記第１の弾性突起部１３は、図３（ａ）に示すように、表面に金やアルミニウム等の良導電性の導電体膜１４を被着させた樹脂製の柱状突起１５や、図３（ｂ）に示すように、フォトレジストに銀等の導電性微粒子を添加した導電性フォトレジスト又は導電性高分子を含む導電性フォトレジストで形成した柱状突起１５である。
上記検査用配線基板１１と上記イメージセンサ９とに電気的に接続して判定装置５が設けられている。この判定装置５は、検査用配線基板１１を介して複数のマイクロＬＥＤチップ６に通電し、該マイクロＬＥＤチップ６の良否を判定するものであり、マイクロＬＥＤチップ６への通電中に上記イメージセンサ９によりマイクロＬＥＤチップ６の点灯及び不点灯、輝度及び発光波長を検出し、各マイクロＬＥＤチップ６の良否を判定すると共に、不良品のマイクロＬＥＤチップ６の位置座標又は番地を記憶するようになっている。
次に、このように構成された検査装置を用いたＬＥＤチップの検査方法について説明する。
先ず、複数のマイクロＬＥＤチップ６が設けられたサファイア基板７が、その裏面を吸着されてウエハ保持部１に保持される。この場合、サファイア基板７は、縁部に例えばノッチが設けられた基準面を基準として所定の向きに設置される。
次に、複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０に対応して複数の第１の電極パッド１２を設けた検査用配線基板１１が、その裏面を吸着されて配線基板保持部２に保持される。
以下、本発明によるＬＥＤチップの検査方法について図４を参照して説明する。
先ず、第１ステップとして、図４（ａ）に示すように、アライメント手段３を起動して、撮像カメラによりサファイア基板７に形成されたアライメントマークと検査用配線基板１１に形成されたアライメントマークとを観察しながら、両アライメントマークが一定の位置関係となるようにウエハ保持部１を水平方向に２次元移動及び回動させてアライメントが実施される。これにより、複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の複数の第１の電極パッド１２とが合致する。
次に、第２ステップとして、図４（ｂ）に要部を拡大して示すように、押圧手段４を起動してウエハ保持部１を垂直下方に移動させて、サファイア基板７に押圧力を付与する。このとき、例えば押圧手段４に圧力センサを備えることにより、過不足ない一定の押圧力をサファイア基板７に付与することができる。こうして、複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の複数の第１の電極パッド１２とが互いに電気接続する。この場合、第１の電極パッド１２上には、導電性の第１の弾性突起部１３が設けられているため、マイクロＬＥＤチップ６の接点１０と検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２とが第１の弾性突起部１３を介して弾性的に接触する。したがって、サファイア基板７に形成された全てのマイクロＬＥＤチップ６の接点１０を検査用配線基板１１の第１の電極パッド１２に均等に電気接続させることができる。
続いて、第３ステップとして、図４（ｃ）に示すように、判定装置５から検査用配線基板１１を介して全てのマイクロＬＥＤチップ６に通電され、マイクロＬＥＤチップ６が点灯される。マイクロＬＥＤチップ６の点灯状態は、サファイア基板７及びウエハ保持部１の透明部材８を透過してイメージセンサ９により撮影される。そして、その撮影画像に基づいて判定装置５で良否判定が行われる。例えば、マイクロＬＥＤチップ６の点灯輝度が所定の基準値以上であり、発光波長が所定の波長帯域内にあるときには良品と判定され、点灯輝度が上記基準値を下回っているとき、不点灯のとき、及び発光波長のずれが許容範囲を超えているときには不良品と判定される。そして、この不良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６のサファイア基板７上の位置座標又は番地が記憶される。こうして、マイクロＬＥＤチップ６の検査が終了する。
図５は上述のＬＥＤチップの検査方法を使用して製造されるＬＥＤディスプレイの第１の実施形態を模式的に示す平面図であり、図６は図５の要部拡大断面図である。このＬＥＤディスプレイは、カラー映像を表示するもので、ＬＥＤアレイ基板１６と、蛍光発光層アレイ１７と、を備えて構成されている。
上記ＬＥＤアレイ基板１６は、図５に示すように複数のマイクロＬＥＤチップ６をマトリクス状に配置して備えたものであり、外部に設けた駆動回路から映像信号を各マイクロＬＥＤチップ６に供給し、各マイクロＬＥＤチップ６を個別にオン及びオフ駆動して点灯及び消灯させるための配線を設けたＴＦＴ駆動基板及びフレキシブル基板等を含む表示用配線基板１８上に、上記複数のマイクロＬＥＤチップ６を配置した構造を有するものである。
詳細には、上記表示用配線基板１８には、各マイクロＬＥＤチップ６の設置位置に、図７に示すようにマイクロＬＥＤチップ６の接点１０に対応させて第２の電極パッド１９が設けられている。なお、各第２の電極パッド１９は、図示省略の配線により外部の駆動回路に繋がっている。
上記表示用配線基板１８上には、図６に示すように複数のマイクロＬＥＤチップ６が設けられている。このマイクロＬＥＤチップ６は、紫外から青色波長帯の光を発光するものであり、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料として製造される。なお、波長が例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの近紫外線を発光するＬＥＤであっても、波長が例えば３８０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を発光するＬＥＤであってもよい。
詳細には、図７に示すように、マイクロＬＥＤチップ６は、表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９上にパターニング形成された導電性の第２の弾性突起部２０を介してマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と上記第２の電極パッド１９とが電気接続されるようになっている。
より詳細には、上記第２の弾性突起部２０は、表面に金やアルミニウム等の良導電性の導電体膜を被着させた樹脂製の柱状突起や、フォトレジストに銀等の導電性微粒子を添加した導電性フォトレジスト又は導電性高分子を含む導電性フォトレジストで形成した柱状突起である。なお、図７においては、一例として第２の弾性突起部２０として表面に導電体膜２１を被着させた柱状突起２２を形成した場合を示しているが、第２の弾性突起部２０は導電性フォトレジストで形成したものであってもよい。
さらに、図７に示すように、マイクロＬＥＤチップ６は、表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９の周囲に設けられた接着剤層２３を介して表示用配線基板１８に接着固定されている。この場合、上記接着剤層２３は、露光及び現像によりパターニングが可能な感光性接着剤であるとよい。又は、アンダーフィル剤であっても、紫外線硬化型の接着剤であってもよい。また、上記感光性接着剤は、熱硬化型であっても、紫外線硬化型であってもよいが、以下の説明においては、熱硬化型の場合について述べる。
上記マイクロＬＥＤチップ６上には、図６に示すように蛍光発光層アレイ１７が設けられている。この蛍光発光層アレイ１７は、マイクロＬＥＤチップ６から放射される励起光Ｌによって励起されて対応色の蛍光ＦＬに夫々波長変換する複数の蛍光発光層２４を備えたものであり、赤色、緑色及び青色の各色対応の蛍光発光層２４が隔壁２７によって仕切られた状態で透明基板２５上に設けられている。なお、本明細書において「上」は、ＬＥＤディスプレイの設置状態に関わらず、常に、表示面側を言う。
詳細には、上記蛍光発光層２４は、レジスト膜中に数十ミクロンオーダーの粒子径の大きい蛍光色素２６ａと、数十ナノメートルオーダーの粒子径の小さい蛍光色素２６ｂとを混合、分散させたものである。なお、蛍光発光層２４を粒子径の大きい蛍光色素２６ａだけで構成してもよいが、この場合には、蛍光色素２６ａの充填率が低下し、励起光Ｌの表示面側への漏れ光が増してしまう。一方、蛍光発光層２４を粒子径の小さい蛍光色素２６ｂだけで構成した場合には、耐光性等の安定性が劣るという問題がある。したがって、上記のように蛍光発光層２４を粒子径の大きい蛍光色素２６ａを主体として粒子径の小さい蛍光色素２６ｂを混合させた混合物で構成することにより、励起光Ｌの表示面側への漏れ光を抑制すると共に、発光効率を向上させることができる。
この場合、粒子径の異なる蛍光色素２６の混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素２６ａが５０〜９０Ｖｏｌ％に対して、粒子径の小さい蛍光色素２６ｂは１０〜５０Ｖｏｌ％とするのが望ましい。なお、図５においては、各色対応の蛍光発光層２４をストライプ状に設けた場合について示しているが、各マイクロＬＥＤチップ６に個別に対応させて設けてもよい。
また、各色対応の蛍光発光層２４を取り囲んで設けられた隔壁２７は、各色対応の蛍光発光層２４を互いに隔てるものであり、透明な例えば感光性樹脂で形成されている。上記蛍光発光層２４中における粒子径の大きい蛍光色素２６ａの充填率を上げるためには、隔壁２７として高さ対幅のアスペクト比が３以上を可能とする高アスペクト材料を使用するのが望ましい。このような高アスペクト材料としては、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８ ３０００のフォトレジストがある。
上記隔壁２７の表面には、図６に示すように、金属膜２８が設けられている。この金属膜２８は、励起光Ｌ及び蛍光発光層２４が励起光Ｌにより励起されて発光した蛍光ＦＬが隔壁２７を透過して隣接する他の色の蛍光発光層２４の蛍光ＦＬと混色するのを防止するためのものであり、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを十分に遮断できる厚みで形成されている。この場合、金属膜２８としては、励起光Ｌを反射し易いアルミニウムやアルミ合金等の薄膜が好適である。これにより、隔壁２７に向かって蛍光発光層２４を透過した励起光Ｌをアルミニウム等の金属膜２８で蛍光発光層２４の内側に反射させ、蛍光発光層２４の発光に利用することができ、蛍光発光層２４の発光効率を向上することができる。なお、隔壁２７の表面に被着される薄膜は、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを反射する金属膜２８に限られず、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを吸収するものであってもよい。
次に、このように構成されたＬＥＤディスプレイの製造方法を説明する。
先ず、図８を参照してＬＥＤアレイ基板１６の製造の第１の実施例について説明する。
上述のようにしてマイクロＬＥＤチップ６の検査工程（第１ステップ〜第３ステップ）が終了し、良否判定された複数のマイクロＬＥＤチップ６は、サファイア基板７から取り外されることなく次のＬＥＤディスプレイの製造工程に回される。
ＬＥＤアレイ基板１６の製造工程の第４ステップにおいては、図８（ａ）に示すように、サファイア基板７上の複数のマイクロＬＥＤチップ６の接点１０と、該接点１０に対応して表示用配線基板１８に設けられた第２の電極パッド１９とが合致するようにサファイア基板７を表示用配線基板１８上に位置決めした後、図８（ｂ）に示すようにサファイア基板７が表示用配線基板１８上に載置される。詳細には、サファイア基板７に形成されたアライメントマークと表示用配線基板１８に形成されたアライメントマークとを図示省略の撮像カメラで観察しながら、両アライメントマークが所定の位置関係となるように、サファイア基板７側及び表示用配線基板１８側を互いに平行に相対移動及び回動させてアライメントが実施される。その後、サファイア基板７が表示用配線基板１８上に載置される。
ここで、表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９上には、図９に示すように、導電性の第２の弾性突起部２０が予め形成され、第２の電極パッド１９の周りには接着剤層２３が予め設けられている。
この場合、第２の弾性突起部２０は、表示用配線基板１８の上面の全面にフォトスペーサ用のレジストを塗布したのち、フォトマスクを使用して露光し、現像して第２の電極パッド１９上に柱状突起２２をパターニング形成したのち、上記柱状突起２２及び第２の電極パッド１９上に、互いに導通させた状態で金又はアルミニウム等の良導電性の導電体膜２１をスパッタリングや蒸着等により成膜して形成することができる。
詳細には、導電体膜２１を成膜する前に、フォトリソグラフィーにより第２の電極パッド１９上を除く周辺部分にレジスト層を形成し、導電体膜２１の成膜後に溶解液でレジスト層を溶解させると共に、レジスト層上の導電体膜２１をリフトオフする。
又は、第２の弾性突起部２０は、フォトレジストに銀等の導電性微粒子を添加した導電性フォトレジスト又は導電性高分子を含む導電性フォトレジストで形成した柱状突起あってもよい。この場合は、第２の弾性突起部２０は、配線基板１８の上面の全面に導電性フォトレジストを所定厚みで塗布したのち、フォトマスクを使用して露光し、現像して第２の電極パッド１９上に柱状突起としてパターニング形成される。なお、図９は、第２の弾性突起部２０が表面に導電体膜２１を被着させた樹脂製の柱状突起２２である場合について示している。
また、接着剤層２３は、表示用配線基板１８の上面の全面に感光性接着剤を塗布したのち、フォトマスクを使用して露光し、現像して第２の電極パッド１９上の感光性接着剤が除去されるようにパターニングして形成される。この場合、塗布される感光性接着剤の厚みは、図９に示すように表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９と第２の弾性突起部２０とを含む高さ寸法よりも大きくなるようにされている。
次に、第５ステップにおいては、図８（ｃ）に示すように、サファイア基板７側から例えば２５０ｎｍ〜３００ｎｍ波長のレーザ光２９を照射して良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６がサファイア基板７から選択的にリフトオフされ、表示用配線基板１８に実装される。
詳細には、レーザ光２９は、例えば図８（ｃ）において左から右に向かって順繰りにマイクロＬＥＤチップ６上に照射される。これにより、レーザアブレーションが生じ、マイクロＬＥＤチップ６のＧａＮ層の窒素が気化し、サファイア基板７からマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされる。
例えば、図８（ｃ）の中央に白抜きで示すように、不良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６ｂが存在する場合には、レーザアブレーションは、当該不良品のマイクロＬＥＤチップ６ｂを除く良品のマイクロＬＥＤチップ６に対してのみ実施される。これにより、表示用配線基板１８からサファイア基板７を離隔すると、図８（ｄ）に示すように、表示用配線基板１８には、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６が残り、不良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６ｂはサファイア基板７に付着した状態で取り除かれる。
その後、図８（ｅ）に示すように、不良品と判定され、リフトオフされなかったマイクロＬＥＤチップ６に対応した表示用配線基板１８上の抜け部分に良品の予備のマイクロＬＥＤチップ６ｃが供給される。そして、図８（ｆ）に示すように、平坦面を有する部材３０を介して複数のマイクロＬＥＤチップ６を一括して押圧すると共に、接着剤層２３を加熱硬化する。これにより、図７に示すように、各マイクロＬＥＤチップ６の接点１０と表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９とが電気接続され、接着剤層２３によりマイクロＬＥＤチップ６と表示用配線基板１８とが接合される。このようにして、ＬＥＤアレイ基板１６が製造される。
ここで、上記レーザアブレーションは、一本のレーザビームをサファイア基板７とマイクロＬＥＤチップ６の界面に集光させた状態で、サファイア基板７上をＸ，Ｙ方向にステップ移動しながら、不良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６を飛ばして良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６のみに照射して行うことができる。
又は、線状のスポットに整形されたレーザビームを一列に並んだ複数のマイクロＬＥＤチップ６に対して一括照射しながら、行方向にステップ移動して行ってもよい。又は、複数のマイクロＬＥＤチップ６に対応させて複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイを使用してレーザ光２９を複数ビームに分割し、複数のマイクロＬＥＤチップ６に一括照射させてもよい。これらの場合、不良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６を含む列又は特定領域には、レーザ光２９は照射されず、この列又は特定領域のマイクロＬＥＤチップ６はリフトオフされない。したがって、リフトオフ後、上記列又は特定領域に対応する表示用配線基板１８の抜け部分に複数の予備のマイクロＬＥＤチップ６が供給されることになる。
図１０は上記ＬＥＤアレイ基板の製造の第２の実施例を示す工程図である。第２の実施例によれば、図４に示すマイクロＬＥＤチップ６の検査が検査用配線基板１１に替えてＬＥＤアレイ基板１６の構成要素である表示用配線基板１８が使用される。したがって、マイクロＬＥＤチップ６の検査が終了すると、そのまま良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６のリフトオフが実施されることになる。以下、図１０を参照して詳細に説明する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、複数のマイクロＬＥＤチップ６を形成したサファイア基板７が表示用配線基板１８に対して位置決めされた後、図１０（ｂ）に示すようにサファイア基板７が下方に押圧される。これにより、図７に示すように、マイクロＬＥＤチップ６の接点１０と表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９とが第２の弾性突起部２０を介して電気接続される。
次に、図１０（ｃ）に示すように、表示用配線基板１８を介して複数のマイクロＬＥＤチップ６に通電され、マイクロＬＥＤチップ６の良否が判定される。
次いで、図１０（ｄ）に示すように、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６に対してサファイア基板７側からレーザ光２９が照射される。これにより、サファイア基板７を剥離すると、図１０（ｅ）に示すように、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされて表示用配線基板１８上に残る。
続いて、図１０（ｆ）に示すように、平坦面を有する部材３０を介して全てのマイクロＬＥＤチップ６を一括して押圧すると共に、接着剤層２３を加熱硬化する。これにより、各マイクロＬＥＤチップ６の接点１０と表示用配線基板１８の第２の電極パッド１９とが電気接続され、接着剤層２３によりマイクロＬＥＤチップ６と表示用配線基板１８とが接合されて、ＬＥＤアレイ基板１６が完成する。
上記ＬＥＤアレイ基板１６の製造の第２の実施例によれば、上記第１の実施例のおける第４ステップを省略してマイクロＬＥＤチップ６の検査後直ちに、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップ６を選択的にリフトオフすることができ、ＬＥＤアレイ基板１６の製造工程がより簡素化される。
なお、以上の説明においては、全てのマイクロＬＥＤチップ６を一括して押圧し、表示用配線基板１８に接合する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、複数のマイクロＬＥＤチップ６の部分単位で行ってもよい。例えば、マイクロＬＥＤチップ６の数ライン毎に、「検査−リフトオフ−レーザによる局所加熱で接着剤を硬化」の動作を繰り返して行ってもよい。
次に、図１１を参照して蛍光発光層アレイ１７の形成について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、少なくとも近紫外から青色波長帯の光を透過する、例えばガラス基板又はアクリル樹脂等のプラスチック基板から成る透明基板２５上に隔壁２７用の透明な感光性樹脂を塗布したのち、フォトマスクを使用して露光し、現像して各蛍光発光層２４の形成位置に対応させて、例えば図５に示すようなストライプ状の開口３１を設け、高さ対幅のアスペクト比が３以上の透明な隔壁２７をｍｉｎ２０μｍ程度の高さで形成する。この場合、使用する感光性樹脂は、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８ ３０００等の高アスペクト材料が望ましい。
次いで、透明基板２５上に形成された隔壁２７側から、スパッタリング等の公知の成膜技術を適用して例えばアルミニウムやアルミ合金等の金属膜２８を所定の厚みに成膜する。成膜後、隔壁２７によって囲まれた開口３１の底部の透明基板２５に被着した金属膜２８は、レーザ照射により除去される。
又は、成膜前に上記開口３１の底部の透明基板２５表面にレジスト等を、例えばインクジェットにより数μｍの厚みで塗布し、金属膜２８を成膜したのちに、上記レジスト及びレジスト上の金属膜２８をリフトオフして除去してもよい。この場合、当然ながら、リフトオフに使用するレジストの溶解液としては、隔壁２７の樹脂を侵さない薬液が選択される。
次に、図１１（ｂ）に示すように、上記隔壁２７で囲まれた、例えば赤色に対応した複数の開口３１に、例えば赤色の蛍光色素２６を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布したのち、紫外線を照射して硬化させ、赤色蛍光発光層２４Ｒを形成する。又は、透明基板２５上を覆って赤色の蛍光色素２６を含有するレジストを塗布したのち、フォトマスクを使用して露光し、現像して、赤色に対応した複数の開口３１に赤色蛍光発光層２４Ｒを形成する。この場合、上記レジストは、粒子径の大きい蛍光色素２６ａと粒子径の小さい蛍光色素２６ｂとを混合、分散させたものであり、それらの混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素２６ａが５０〜９０Ｖｏｌ％に対して粒子径の小さい蛍光色素２６ｂが１０〜５０Ｖｏｌ％となっている。
同様にして、上記隔壁２７で囲まれた、例えば緑色に対応した複数の開口３１に、例えば緑色の蛍光色素２６を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布したのち、紫外線を照射して硬化させ、緑色蛍光発光層２４Ｇを形成する。又は、上記と同様にして透明基板２５の上面全面に塗布した緑色の蛍光色素２６を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、緑色に対応した複数の開口３１に緑色蛍光発光層２４Ｇを形成してもよい。
さらに同様にして、上記隔壁２７で囲まれた、例えば青色に対応した複数の開口３１に、例えば青色の蛍光色素２６を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布したのち、紫外線を照射して硬化させ、青色蛍光発光層２４Ｂを形成する。この場合も、上記と同様にして透明基板２５の上面全面に塗布した青色の蛍光色素２６を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、青色に対応した複数の開口３１に青色蛍光発光層２４Ｂを形成してもよい。
この場合、蛍光発光層アレイ１７の表示面側に外光の反射を防止する反射防止膜を設けるのがよい。さらには、隔壁２７の表示面側の金属膜２８上に、黒色塗料を塗布するとよい。これらの措置を施すことにより、表示面での外光の反射を低減することができ、コントラストの向上を図ることができる。
続いて、ＬＥＤアレイ基板１６と蛍光発光層アレイ１７との組立工程が実施される。
先ず、図１２（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ基板１６上に蛍光発光層アレイ１７が位置決め配置される。詳細には、ＬＥＤアレイ基板１６上に形成されたアライメントマークと、蛍光発光層アレイ１７上に形成されたアライメントマークとを使用して、蛍光発光層アレイ１７の各色対応の蛍光発光層２４がＬＥＤアレイ基板１６上の対応するマイクロＬＥＤチップ６上に位置するようにアライメントが実施される。
ＬＥＤアレイ基板１６と蛍光発光層アレイ１７とのアライメントが終了すると、図１２（ｂ）に示すようにＬＥＤアレイ基板１６と蛍光発光層アレイ１７とが図示省略の接着剤により接合されてＬＥＤディスプレイが完成する。
図１３は上記ＬＥＤディスプレイの第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。第１の実施形態においては、ＬＥＤディスプレイがＬＥＤアレイ基板１６と蛍光発光層アレイ１７とを備えて構成されている場合について説明したが、第２の実施形態は、図１３に示すように各色対応の蛍光発光層２４及び隔壁２７を上記ＬＥＤアレイ基板１６上に直接設ける構成としたものである。このような構成のＬＥＤディスプレイは、上述の蛍光発光層アレイ１７の形成工程をＬＥＤアレイ基板１６に対して行うことにより製造することができる。
図１４は上記ＬＥＤディスプレイの第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。第３の実施形態においては、各色対応の蛍光発光層２４及び隔壁２７を覆って励起光Ｌを遮断する励起光カット層３２が設けられている。これにより、太陽光等の外光に含まれる上記励起光Ｌと同じ波長帯の光を選択的に反射又は吸収して、これらの光により上記各蛍光発光層２４が励起されて発光するのを防止し、色再現を向上することができる。
詳細には、励起光Ｌが紫外線の場合には、励起光カット層３２は、図１４に示すように各色対応の蛍光発光層２４及び隔壁２７を覆って設けられる。また、励起光Ｌが青色波長帯の光である場合には、励起光カット層３２は、青色蛍光発光層２４Ｂ上を除く蛍光発光層２４及び隔壁２７を覆って設けるのがよい。
なお、図１４は、一例として励起光カット層３２を図６に示すＬＥＤディスプレイの第１の実施形態に適用した場合について示しているが、図１３に示すＬＥＤディスプレイの第２の実施形態にも適用することができる。
図１５はＬＥＤディスプレイの第４の実施形態を模式的に示す平面図である。上記第１〜第３の実施形態と異なる点は、赤色、緑色及び青色のマイクロＬＥＤチップ６を配置したＬＥＤアレイ基板１６を備え、蛍光発光層アレイ１７を有しない構成としたものである。なお、図１５は、図が煩雑になるのを避けるためにマイクロＬＥＤチップ６ではなく赤色、緑色及び青色ＬＥＤチップ列３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとして示している。以下、図を参照してＬＥＤディスプレイの第４の実施形態の製造方法について説明する。
先ず、図１６（ａ）に示すように、表示用配線基板１８の表示領域が３の整数倍に区分けされる。ここでは、表示領域が３つの領域３３，３４，３５に区分けされている場合について説明する。
また、区分けされた領域３３，３４，３５に対応させて、図１６（ｂ）に示すように複数の赤色ＬＥＤチップ列３２Ｒを形成した赤色対応のサファイア基板７Ｒ、複数の緑色ＬＥＤチップ列３２Ｇを形成した緑色対応のサファイア基板７Ｇ及び複数の青色ＬＥＤチップ列３２Ｂを形成した青色対応のサファイア基板７Ｂが夫々準備される。なお、これらのサファイア基板７は、本発明のＬＥＤチップの検査方法により、マイクロＬＥＤチップ６の良否検査が実施済みのものである。ここでは、全てのマイクロＬＥＤチップ６が良品と判定されたものである場合について述べる。
図１７は１回目のリフトオフについて示す説明図である。
先ず、図１６（ａ）に示す表示用配線基板１８の領域３３に、図１７（ａ）に示すように赤色対応のサファイア基板７Ｒが位置決め載置される。そして、図１７（ａ）に矢印で示すように、赤色ＬＥＤ配置領域に対応する赤色ＬＥＤチップ列３２Ｒにレーザ光２９が照射される。これにより、図１７（ｂ）に示すように当該赤色ＬＥＤチップ列３２ＲのマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされて表示用配線基板１８上に残る。
同様にして、図１６（ａ）に示す表示用配線基板１８の領域３４に、図１７（ａ）に示すように緑色対応のサファイア基板７Ｇが載置され、領域３５に青色対応のサファイア基板７Ｂが載置される。そして、矢印で示すように、夫々、緑色ＬＥＤ配置領域に対応する緑色ＬＥＤチップ列３２Ｇ及び青色ＬＥＤ配置領域に対応する青色ＬＥＤチップ列３２Ｂにレーザ光２９が照射される。これにより、図１７（ｂ）に示すように当該緑色及び青色ＬＥＤチップ列３２Ｇ，３２ＢのマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされて表示用配線基板１８上に残る。
図１７（ｃ）は、１回目のリフトオフが実施された後の各色対応のサファイア基板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに残った赤色、緑色及び青色ＬＥＤチップ列３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを示す平面図である。これらの、サファイア基板７は、２回目のリフトオフに使用される。
図１８は２回目のリフトオフについて示す説明図である。
図１６（ａ）に示す表示用配線基板１８の領域３３に、図１８（ａ）に示すように青色対応のサファイア基板７Ｂが、領域３４に赤色対応のサファイア基板７Ｒが、領域３５に緑色対応のサファイア基板７Ｇが夫々位置決めして載置される。
そして、図１８（ａ）に矢印で示すように、夫々、青色、赤色及び緑色ＬＥＤ配置領域に対応する青色、赤色及び緑色ＬＥＤチップ列３２Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇにレーザ光２９が照射される。これにより、図１８（ｂ）に示すように当該青色、赤色及び緑色ＬＥＤチップ列３２Ｂ，３２Ｒ，３２ＧのマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされて表示用配線基板１８上に残る。
図１８（ｃ）は、２回目のリフトオフが実施された後の各色対応のサファイア基板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに残った赤色、緑色及び青色ＬＥＤチップ列３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを示す平面図である。これらの、サファイア基板７は、３回目のリフトオフに使用される。
図１９は３回目のリフトオフについて示す説明図である。
図１６（ａ）に示す表示用配線基板１８の領域３３に、図１９（ａ）に示すように緑色対応のサファイア基板７Ｇが、領域３４に青色対応のサファイア基板７Ｂが、領域３５に赤色対応のサファイア基板７Ｒが夫々位置決めして載置される。
そして、図１９（ａ）に矢印で示すように、夫々、緑色、青色及び赤色ＬＥＤ配置領域に対応する緑色、青色及び赤色ＬＥＤチップ列３２Ｇ，３２Ｂ，３２Ｒにレーザ光２９が照射される。これにより、図１９（ｂ）に示すように当該緑色、青色及び赤色ＬＥＤチップ列３２Ｇ，３２Ｂ，３２ＲのマイクロＬＥＤチップ６がリフトオフされて配線基板１８上に残る。これにより、表示用配線基板１８に各色対応のマイクロＬＥＤチップ６が漏れなく配置される。その後、図８（ｆ）に示すように、平坦面を有する部材３０を介して複数のマイクロＬＥＤチップ６を一括して押圧すると共に、接着剤層２３を加熱硬化することによりＬＥＤディスプレイが完成する。
本発明のＬＥＤディスプレイの製造方法によれば、サファイア基板７からマイクロＬＥＤチップ６を取り外すことなく良否の検査をすることができ、検査後は、良品のマイクロＬＥＤチップ６のみをリフトオフし、欠陥のあるマイクロＬＥＤチップ６は無駄に取り扱うことなく工程を進めることができるため、ＬＥＤディスプレイの製造効率を向上することができる。
１…ウエハ保持部
２…配線基板保持部
３…アライメント手段
４…押圧手段
５…判定装置
６…マイクロＬＥＤチップ（ＬＥＤチップ）
６ａ…不良品のマイクロＬＥＤチップ
６ｂ…予備のマイクロＬＥＤチップ
７…サファイア基板（ウエハ又は基板）
１０…接点
１１…検査用配線基板（配線基板）
１２…第１の電極パッド（電極パッド）
１３…第１の弾性突起部（弾性突起部）
１８…表示用配線基板（配線基板）
１９…第２の電極パッド（電極パッド）
２０…第２の弾性突起部（弾性突起部）
２３…接着剤層
２９…レーザ光

Claims (10)

  1. ウエハに形成された複数のＬＥＤ（light emitting diode）チップの検査方法であって、
    前記ウエハ上の複数の前記ＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して配線基板に設けられた複数の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記配線基板上に位置決め載置する第１ステップと、
    複数の前記ＬＥＤチップの前記接点と前記配線基板の複数の前記電極パッドとを電気接続させる第２ステップと、
    前記配線基板を介して複数の前記ＬＥＤチップに通電し、該ＬＥＤチップの良否を判定する第３ステップと、
    を行うことを特徴とするＬＥＤチップの検査方法。
  2. 前記ＬＥＤチップの前記接点と前記配線基板の前記電極パッドとの電気接続は、前記電極パッドに形成された導電性の弾性突起部を介して行われることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤチップの検査方法。
  3. 前記ＬＥＤチップは、透明なウエハに形成されたマイクロＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤチップの検査方法。
  4. 複数のＬＥＤチップを形成したウエハを保持するウエハ保持部と、
    前記ウエハ保持部に対向して配置され、複数の前記ＬＥＤチップの接点に対応して電極パッドを設けた配線基板を保持する配線基板保持部と、
    前記ウエハ上の複数の前記ＬＥＤチップの接点と前記配線基板に設けられた複数の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記配線基板に対して位置決めするアライメント手段と、
    前記ウエハ及び前記配線基板の少なくとも何れか一方を押圧して、複数の前記ＬＥＤチップの前記接点と前記配線基板の前記電極パッドとを電気接続させる押圧手段と、
    前記配線基板を介して複数の前記ＬＥＤチップに通電し、該ＬＥＤチップの良否を判定する判定装置と、
    を備えたＬＥＤチップの検査装置。
  5. 透明なウエハに形成された複数のマイクロＬＥＤチップを配線基板に実装するＬＥＤディスプレイの製造方法であって、
    前記ウエハ上の複数の前記マイクロＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して検査用配線基板に設けられた第１の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記検査用配線基板上に位置決め載置する第１ステップと、
    前記ウエハを押圧して複数の前記マイクロＬＥＤチップの前記接点と前記検査用配線基板の前記第１の電極パッドとを電気接続させる第２ステップと、
    前記検査用配線基板を介して複数の前記マイクロＬＥＤチップに通電し、該マイクロＬＥＤチップの良否を判別する第３ステップと、
    前記ウエハ上の複数の前記マイクロＬＥＤチップの接点と、該接点に対応して表示用配線基板に設けられた第２の電極パッドとが合致するように前記ウエハを前記表示用配線基板上に位置決め載置する第４ステップと、
    前記ウエハ側からレーザ光を照射し、良品と判定されたマイクロＬＥＤチップを前記ウエハから選択的にリフトオフして前記表示用配線基板に実装する第５ステップと、
    を含むことを特徴とするＬＥＤディスプレイの製造方法。
  6. 前記第２ステップにおいて、前記マイクロＬＥＤチップの前記接点と前記検査用配線基板の前記第１の電極パッドとの電気接続は、前記第１の電極パッドに形成された導電性の第１の弾性突起部を介して行われることを特徴とする請求項５記載のＬＥＤディスプレイの製造方法。
  7. 前記第５ステップは、不良と判定され、リフトオフされなかった前記マイクロＬＥＤチップに対応した前記表示用配線基板上の抜け部分に予備のマイクロＬＥＤチップを供給した後、前記マイクロＬＥＤチップを加圧して該マイクロＬＥＤチップの前記接点と前記表示用配線基板の前記第２の電極パッドとを電気接続させた状態で、前記表示用配線基板の前記第２の電極パッドの周囲に設けられた接着剤層を硬化させて前記マイクロＬＥＤチップを前記表示用配線基板に固定することを特徴とする請求項５又は６記載のＬＥＤディスプレイの製造方法。
  8. 前記マイクロＬＥＤチップの前記接点と前記表示用配線基板の前記第２の電極パッドとの電気接続は、前記第２の電極パッド上に形成された導電性の第２の弾性突起部を介して行われることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤディスプレイの製造方法。
  9. 前記接着剤層は、露光及び現像によりパターニングが可能な感光性接着剤であり、前記表示用配線基板に予め設けられていることを特徴とする請求項７又は８記載のＬＥＤディスプレイの製造方法。
  10. 前記検査用配線基板に替えて前記表示用配線基板が使用されると共に、前記第４ステップが省略されて前記第３ステップに次いで前記第５ステップが実施されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のＬＥＤディスプレイの製造方法。
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