JP2020092159A - マイクロled実装構造、マイクロledディスプレイ及びマイクロledディスプレイの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロLEDの電極と配線基板の電極部との接着及び導通を確実に行なえると共に、マイクロLEDと配線基板との接続を確実に行なえる手段を提供する。【解決手段】マイクロLED実装構造1は、予め定められた配列に従って配設された電極部7を片面に有する配線基板4と、電極部7の位置に対応して設けられ、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に電極部7と導通接続する電極31a、31bを有し、他方の面に発光した光を放出する光放出面32を有するマイクロLED3と、を備え、電極31a、31bと電極部7とは、導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤6を介して接着されており、マイクロLED3の周側面の一部又は全部が、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤8で囲まれて接着されており、マイクロLED3が第2の接着剤8を介して配線基板4に固定されている。【選択図】図2
Description
本発明は、マイクロLED(light emitting diode)を配線基板に実装するマイクロLED実装構造に関し、特にマイクロLEDの電極と配線基板の電極部との接着及び導通を確実に行なえると共に、マイクロLEDと配線基板との接続を確実に行なえるマイクロLED実装構造、そのマイクロLED実装構造を採用したマイクロLEDディスプレイ、及びマイクロLEDディスプレイの製造方法に係るものである。
従来、ミクロンオーダーのサイズからなるマイクロLEDを画素としたフラットパネルディスプレイの製造工程においては、サファイア等の基板上に形成されたマイクロLEDを基板から剥離し、配線基板へ接続する必要がある。そこで、配線基板へのマイクロLEDの接続を容易にするための構造としては、マイクロLEDの電極と配線基板上に形成された電極配線とを当接させて周囲を接着剤層で固めたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記接着剤層が絶縁性を有しているため、配線基板の電極配線とマイクロLEDの電極とを当接させて接着させる際、上記接着剤層が電極配線とマイクロLEDの電極との境界面に染み込む等の事象が発生した場合、導通が図られなくなるおそれがある。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、マイクロLEDの電極と配線基板の電極部との接着及び導通を確実に行なえると共に、マイクロLEDと配線基板との接続を確実に行なえるマイクロLED実装構造、そのマイクロLED実装構造を採用したマイクロLEDディスプレイ、及びそのマイクロ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、本発明によるマイクロLED実装構造は、予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板と、上記電極部の位置に対応して設けられ、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に上記電極部と導通接続する電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDと、を備え、上記マイクロLEDの電極と上記配線基板の電極部とは、導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤を介して接着されており、上記マイクロLEDの周側面の一部又は全部が、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤で囲まれて接着されており、上記マイクロLEDが上記第2の接着剤を介して上記配線基板に固定されているものである。
上記目的を達成するために、本発明によるマイクロLEDディスプレイは、フルカラー表示が可能なマイクロLEDディスプレイであって、予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板に、上記電極部の位置に対応して、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に上記配線基板の電極部と導通接続する電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDを実装したLEDアレイ基板と、上記LEDアレイ基板上に、上記マイクロLEDから放出される光によって励起されることにより、光の三原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)の対応色の蛍光に夫々波長変換する蛍光材を含む蛍光発光層を複数有する蛍光発光層アレイと、を備え、上記マイクロLEDの電極と上記配線基板の電極部とは、導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤を介して接着されており、上記マイクロLEDの周側面の一部又は全部が、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤で囲まれて接着されており、上記マイクロLEDが上記第2の接着剤を介して上記配線基板に固定されているものである。
上記目的を達成するために、本発明によるマイクロLEDディスプレイの製造方法は、フルカラー表示が可能なマイクロLEDディスプレイの製造方法であって、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDが予め定められた配列に従って表面に形成された透明基板に対して、上記電極上に導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤をパターニングして積層する工程と、上記透明基板の裏面からレーザ光を照射することにより、上記透明基板の表面と上記マイクロLEDとの接合状態を、上記レーザ光の照射前と比較して弱くするレーザ加工を行なう工程と、予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板に対して、上記マイクロLEDの周側面の一部又は全部を囲んで接着する、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤を、上記配線基板の電極部の周囲に空間を空けてパターニングして積層する工程と、上記透明基板上のマイクロLEDの電極と上記配線基板上の電極部とを、上記第1の接着剤を介して貼り合わせて加圧する工程と、上記第1の接着剤及び第2の接着剤を加熱により硬化させる工程と、上記マイクロLEDから上記透明基板を剥離して、上記マイクロLEDを上記配線基板に実装したLEDアレイ基板を形成する工程と、を含む。
本発明によるマイクロLED実装構造によれば、上記マイクロLEDの電極と上記配線基板の電極部とが導電性を有する上記第1の接着剤を介して接着される。これにより、上記マイクロLEDの電極と上記配線基板の電極部との接着及び導通を確実に行なうことができる。また、本発明によるマイクロLED実装構造によれば、絶縁性を有する上記第2の接着剤が上記第1の接着剤を積層した上記電極を含むマイクロLEDの周側面の一部又は全部を囲んで接着するので、上記マイクロLEDを上記第2の接着剤を介して上記配線基板に確実に固定させて接続することができる。
また、本発明によるマイクロLEDディスプレイによれば、本発明によるマイクロLED実装構造を含むので、上記マイクロLEDの電極と上記配線基板の電極部との接着及び導通を確実に行なうことができると共に、上記マイクロLEDを上記第2の接着剤を介して上記配線基板に確実に固定させて接続することができる。
さらに、本発明によるマイクロLEDディスプレイの製造方法によれば、本発明によるマイクロLED実装構造を含むマイクロLEDディスプレイを製造することができる。
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。
[マイクロLEDディスプレイ]
図1は、本発明によるマイクロLEDディスプレイの実施形態を模式的に示す平面図である。このマイクロLEDディスプレイは、マイクロLEDとRGB蛍光体とを組み合わせて、フルカラー表示が可能なデバイスであって、LEDアレイ基板1と蛍光発光層アレイ2とを備えて成る。なお、本発明によるマイクロLEDディスプレイは、フラットディスプレイやフレキシブルディスプレイに適用可能である。このマイクロLEDディスプレイが、例えばフラットディスプレイに適用される場合、図1において、他の構成要素として、例えば保護ガラスの図示が省略されている。
[マイクロLEDディスプレイ]
図1は、本発明によるマイクロLEDディスプレイの実施形態を模式的に示す平面図である。このマイクロLEDディスプレイは、マイクロLEDとRGB蛍光体とを組み合わせて、フルカラー表示が可能なデバイスであって、LEDアレイ基板1と蛍光発光層アレイ2とを備えて成る。なお、本発明によるマイクロLEDディスプレイは、フラットディスプレイやフレキシブルディスプレイに適用可能である。このマイクロLEDディスプレイが、例えばフラットディスプレイに適用される場合、図1において、他の構成要素として、例えば保護ガラスの図示が省略されている。
LEDアレイ基板1は、マイクロLED3(以下、単に「LED3」という)を個別に発光させるものであって、図1に示すようにマトリクス状に配置された複数のLED3と、LED3を駆動する配線基板4とを含む。
蛍光発光層アレイ2は、LED3から放出された光(励起光)によって励起されて、光の三原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)の対応色の蛍光に夫々波長変換する蛍光材を含む蛍光発光層を複数有するものである。蛍光発光層アレイ2は、複数の蛍光発光層11をマトリクス状に配置している。
本実施形態では、説明の便宜上、1画素に相当する3つのLED3と、各々のLED3上に設けられた蛍光材層11R、11G、11Bを含む1つの蛍光発光層11との組み合わせを1つのセル21とする。つまり、LEDアレイ基板1と蛍光発光層アレイ2とを組み合わせることにより、セル21の単位で取り扱うことができる。これにより、マイクロLEDディスプレイは、フルカラー表示を実現するための複数のセル21がマトリクス状に配置されたことになる。図1では、説明をわかりやすくするため、セル21が4行5列で配置されている。
蛍光発光層11は、赤色の蛍光色素を充填した蛍光材層11R、緑色の蛍光色素を充填した蛍光材層11G、青色の蛍光色素を充填した蛍光材層11Bを有している。これらの蛍光色素は、RGB蛍光体の一例である。
本実施形態においては、例えば、短波長の光を発光するLED3とRGB蛍光体とを組み合わせてフルカラー表示を実現する方式を採用する。そのため、LED3は、特定のスペクトルを有する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。具体的には、LED3は、紫外光発光ダイオード(UV−LED)であって、波長が例えば200nm〜380nmの近紫外線を発光するLEDである。また、LED3は、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。波長が例えば200nm〜380nmの近紫外線や波長が例えば380nm〜500nmの青色光は、特定のスペクトルを有する光の一例に相当する。
図2は、本発明によるマイクロLED実装構造を示す説明図である。ここで、LEDアレイ基板1は、本発明によるマイクロLED実装構造の一例である。図2(a)は、図1に示す破線R1で囲まれた領域において、LEDアレイ基板1のA−A線断面図を示している。また、図2(b)は、図1に示す破線R1で囲まれた領域において、LEDアレイ基板1のB−B線断面図を示している。図2(c)は、図2(a)に示す破線R2で囲まれているLEDアレイ基板1の要部拡大図であり、図2(d)は、図2(b)に示す破線R3で囲まれているLEDアレイ基板1の要部拡大図である。
LEDアレイ基板1は、図2(a)〜(d)に示すとおり、ベース基板5上に配線基板4を有し、配線基板4上にLED3が接続され、さらに平坦化膜9が積層された構造を有している。そして、配線基板4とLED3とは、後述する第1の接着剤6及び第2の接着剤8により、機械的な接続及び電気的な接続が良好に実現されている。
LED3は、図2(d)に示すとおり、レーザリフトオフ用の剥離層、発光層等の複数の階層を含む化合物半導体30を有している。LED3は、化合物半導体30において、一方の面上の予め定められた位置に発光用のLED電極31a、31bを有し、他方の面に光源(発光層)からの光を放出する光放出面32が形成されている。
レーザリフトオフは、例えば、サファイア基板の一方の面に形成されたLEDに対して、サファイア基板の他方の面からパルス発振によるレーザ光を照射し、各々のLEDをサファイア基板から剥離させる手段である。具体的には、レーザリフトオフでは、剥離させたい箇所の界面領域(例えば剥離層)にレーザ光をフォーカスして照射することによって、例えばGaNの窒素が気化する現象に伴って、界面領域でLEDがサファイア基板から剥離される。レーザリフトオフを行なう装置(図示省略)によって、レーザリフトオフを行なう場合、例えば、固体UV(Ultra Violet:紫外線)領域のYAGレーザ発振器により、第4高調波(FHG:Fourth-Harmonic Generation)である波長266nmのピコ秒パルスレーザを使用することが好ましい。
但し、本実施形態では、レーザリフトオフを行なう装置を利用して、レーザパワー、レーザ光の照射領域、パルス照射に基づく照射回数等のパラメータを調節することによって、サファイア等の透明基板であるウエハ10(図6参照)をLED3から剥離させるのではなく、ウエハ10をLED3からは剥がれやすくしている点を特徴としている。詳細は、図9〜図11を用いて後述する。
配線基板4は、例えば、フレキシブルプリント配線基板(FPC:Flexible Printed Circuits)であって、絶縁性を有するベースフィルム(例えば、ポリイミド)と、電気回路を形成した配線層とからなるフィルム状の基板である。配線基板4は、予め定められた配列に従って片面に配設された導通接続用のバンプ電極7を有する。なお、配線基板4には、外部に設けられた駆動回路(図示省略)から複数のLED3の夫々に点灯及び消灯の駆動電流を供給することができるように配線が設けられている。ベース基板5は、LED3を実装した配線基板4を支持するものであって、例えば、石英ガラス等の透明な基板である。
第1の接着剤6は、LED電極31a、31bと、バンプ電極7との接着及び導通を確実なものとするものである。第1の接着剤6は、各々のLED3のLED電極面上に積層され、導電性を有する熱硬化型の接着剤等を含む樹脂組成物である。
バンプ電極7は、電極部の一例であって、配線基板4上に設けられ、第1の接着剤6を介してLED3のLED電極31a、31b(図2(d)参照)と接続して導通可能となる電極である。そして、バンプ電極7は、例えば導電性を有し、加圧により弾性変形するものである。これにより、LED3のLED電極31a、31bと配線基板4との接続がより確実になる。
第2の接着剤8は、配線基板4上に設けられ、第1の接着剤6を積層したLED電極31a、31bを含むLED3の周側面の一部又は全部を囲んで接着するものであって、絶縁性を有する熱硬化型の接着剤等を含む樹脂組成物である。
平坦化膜9は、LED3の光放出面32を含む領域に積層されており、平板状に形成された膜である。平坦化膜9は、光放出面32から放出される光の射出角度に基づいて、光放出面32上の厚みが定められているものである。詳細は、図20、図23を用いて後述する。
そして、LEDアレイ基板1は、上述した構成において、LED3と配線基板4との接続に際して、各々のLED3を、第1の接着剤6を介してバンプ電極7に押し付けた状態で、第1の接着剤6及び第2の接着剤8を加熱により硬化させたものである。
すなわち、LED3のLED電極31a、31bと配線基板4のバンプ電極7とは、第1の接着剤6を介して接着されている。具体的には、後述するように、LED電極31aとバンプ電極7(図13に示すアノード電極7a)とは、第1の接着剤6を介して接着されている。また、LED電極31bとバンプ電極7(図13に示すカソード電極7b)とは、第1の接着剤6を介して接着されている。さらに、LED3の周側面の一部が、第2の接着剤8で囲まれて接着されており、各々のLED3が第2の接着剤8を介して配線基板4に固定されている。なお、LED3の周側面の全部が、第2の接着剤8で囲まれて接着されるようにしてもよい。
図3は、セルの一例を示す説明図である。図4は、図3に示すセルの詳細な説明図である。図3(a)は、図1に示すセル21の平面図を示し、図3(b)は、図3(a)に示すC−C線断面図である。なお、図3(b)において、セル21は配線基板4及びベース基板5を含まない。蛍光発光層11は、LED3の光放出面32から放出された光(励起光)によって、赤色、緑色、青色の蛍光色素(蛍光材の一例)がフルカラー表示を実現するための赤(R)、緑(G)、青(B)の蛍光に夫々波長変換するものである。具体的には、蛍光発光層11は、励起光によって、各蛍光材層11R、11G、11Bの蛍光色素が励起状態に遷移し、その後、基底状態に戻るときに、各蛍光材によって各々波長変換された赤(R)、緑(G)、青(B)の可視スペクトルに相当する蛍光を発光する。これらの蛍光材層11R、11G、11Bは反射膜13を表面に有する隔壁12で区画されている。
図4には、セル21のより詳細な構成が示されており、蛍光発光層11は、LEDアレイ基板1上に設けられている。ここで、蛍光発光層11の蛍光材層11Rは、レジスト膜中にミクロンサイズの粒子径の蛍光色素14aと、ナノサイズの粒子径の蛍光色素14bとを混合、分散させたものである。また、蛍光材層11Gは、蛍光材層11Rと同様、ミクロンサイズの粒子径の蛍光色素14cと、ナノサイズの粒子径の蛍光色素14dとを混合、分散させたものである。さらに、蛍光材層11Bは、蛍光材層11Rと同様、ミクロンサイズの粒子径の蛍光色素14eと、ナノサイズの粒子径の蛍光色素14fとを混合、分散させたものである。このように、粒子径の異なる蛍光色素を用いることにより、ナノサイズの粒子径の蛍光色素が、蛍光色素の充填率の低下による励起光の漏れ光を防ぐと共に、ミクロンサイズの粒子径の蛍光色素が発光効率を向上させることができる。
また、隔壁12は、遮光壁の一例であって、蛍光材層11R、11G、11Bを互いに隔てるものである。隔壁12は、例えば透明な感光性樹脂で形成されている。本実施形態では、例えば、蛍光材層11R内において、蛍光色素14bよりも粒子径が大きい蛍光色素14aの充填率を上げるためには、隔壁12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。蛍光材層11G、11Bも同様である。このような高アスペクト材料としては、一例として日本化薬株式会社製のSU−8 3000のフォトレジストがある。
隔壁12の表面には、図4に示すように、反射膜13が設けられている。この反射膜13は、励起光と蛍光FLとが隔壁12を透過して隣接する他の蛍光材層内に入射するのを防止するものである。この蛍光FLは、各蛍光材層11R、11G、11Bの各蛍光色素が励起光により励起されることにより、発光する。反射膜13は、励起光及び蛍光FLを十分に遮断できる厚みで形成されている。この場合、反射膜13としては、励起光及び蛍光FL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。
蛍光発光層11は、隔壁12に向かう励起光をアルミニウム等の反射膜13で反射させ、各蛍光材層11R、11G、11Bの発光に利用することができる。そのため、各蛍光材層11R、11G、11Bの発光効率は、向上する。但し、隔壁12の表面に被着される薄膜は、励起光及び蛍光FLを反射する反射膜13に限られず、励起光及び蛍光FLを吸収するものであってもよい。
以上、本発明のマイクロLEDディスプレイの構成について説明した。ここで、本発明によるマイクロLED実装構造によれば、各々のLED3のLED電極31a、31bとバンプ電極7とが導電性を有する第1の接着剤6を介して接続され、LED3の周側面の一部が、絶縁性を有する第2の接着剤で囲まれて接着されており、LED3がその第2の接着剤を介して配線基板4に固定されている。これにより、本発明によるマイクロLED実装構造は、LED3のLED電極31a、31bと配線基板4のバンプ電極7との接着及び導通を確実に行なうことができると共に、LED3を第2の接着剤を介して配線基板4に確実に固定させて接続することができる。つまり、本発明によるマイクロLED実装構造は、LED3と配線基板4との電気的及び機械的接続を確実に行なうことができる。
また、本発明のマイクロLEDディスプレイによれば、上記のマイクロLED実装構造としてLEDアレイ基板1を有するので、上記LED3と上記配線基板4との電気的及び機械的接続を確実に行なうことができる。そして、外部に設けられた駆動回路から駆動電流が配線基板4に供給されることにより、本発明のマイクロLEDディスプレイはフルカラー表示が可能となる。
[マイクロLEDディスプレイの製造方法]
次に、このように構成されたマイクロLEDディスプレイの製造方法について説明する。
図5は、本発明に係るマイクロLEDディスプレイの製造方法の工程を示すフローチャートである。
次に、このように構成されたマイクロLEDディスプレイの製造方法について説明する。
図5は、本発明に係るマイクロLEDディスプレイの製造方法の工程を示すフローチャートである。
図6は、ウエハの一例を示す説明図である。(a)は、ウエハ10の平面図である。(b)は、(a)のD−D線断面図であり、(c)は、(a)のE−E線断面図である。本実施形態では、説明をわかりやすくするため、一方の面(表面)上に予め定められた間隔でマトリクス状(3行6列)に配置された複数のLED3を有するウエハ10を用いて、マイクロLEDディスプレイの製造方法について説明をする。なお、複数のLED3は、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等の結晶成長プロセスによりウエハ10の一方の面上に形成される。
図6において、LED3は、例えば、列方向(y方向)にはW1のピッチの間隔が設けられ、行方向(x方向)にはW2のピッチの間隔が設けられるように配置されている。W1とW2との比率P1(W2/W1)は、図6に示す配置では、例えば3程度が好ましい。そのため、例えば、W1のピッチは50μm、W2のピッチは150μmとしている。また、LED3のサイズは、一例として、縦(a)=50μm、横(b)=16μmとしている。また、高さ(h1)については、例えば数μm〜30μm程度のサイズを対象とすることができる。
(ウエハの加工)
図7は、ウエハの加工の工程を示すフローチャートである。ウエハの加工(工程S1)では、図7に示す工程S11から工程S14までの処理を行なう。ここで、ウエハの加工(工程S1)では、フォトマスク(図示省略)を使用したフォトリソグラフィー技術を適用して、ウエハ10に導電性及び感光性を有する熱硬化型の第1の接着剤6を塗布する。具体的には、ウエハの加工(工程S1)では、露光、現像によって、パターニングすることにより、LED電極31a、31b上に第1の接着剤6が積層される。以下、詳細を説明する。
図7は、ウエハの加工の工程を示すフローチャートである。ウエハの加工(工程S1)では、図7に示す工程S11から工程S14までの処理を行なう。ここで、ウエハの加工(工程S1)では、フォトマスク(図示省略)を使用したフォトリソグラフィー技術を適用して、ウエハ10に導電性及び感光性を有する熱硬化型の第1の接着剤6を塗布する。具体的には、ウエハの加工(工程S1)では、露光、現像によって、パターニングすることにより、LED電極31a、31b上に第1の接着剤6が積層される。以下、詳細を説明する。
第1の接着剤の塗布(工程S11)では、LED3を配置しているウエハ10の面上に第1の接着剤6を塗布する。第1の接着剤6は、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂に、導電材料と、接着材料と、感光剤とを配合した樹脂組成物である。第1の接着剤6は、加熱することにより接着機能を発現して硬化する樹脂組成物である。接着材料は、例えば熱硬化型のエポキシ系の樹脂であってもよい。
また、第1の接着剤6には、導電材料として、例えば、10nm〜1.0μm以下の範囲の粒子径から選択された微粒子のカーボンが配合され、導電性の機能が付加されたものである。本実施形態では、一例として、0.5μm〜1.0μm程度の微粒子のカーボンを用いている。
さらに、第1の接着剤6は、感光剤が配合されているため、紫外線によりパターニング形成が可能な感光性の機能が付加されたものである。すなわち、この第1の接着剤6は、フォトレジストとしても機能する。なお、絶縁性の熱硬化性樹脂自体が、接着機能を有する場合には、第1の接着剤6は、導電材料と感光剤とを配合した樹脂組成物であってよいし、さらに接着力を高めるために、接着材料を配合してもよい。
ここで、導電材料は、上記のカーボンに限られず、金属の微粒子を採用してもよい。金属の微粒子としては、例えば銀(Ag)であることが好ましい。但し、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)等、用途に応じて採用してもよい。そして、導電材料は、例えば、金属の粒子径が10nm程度の金属ナノ粒子から1.0μm以下の金属の微粒子までのうちから、適用可能なものを選択してもよい。
工程S11では、例えば、フォトリソグラフィー技術で使用されるスピンコータ(図示省略)を用いて、LED3を配置しているウエハ10の面上に第1の接着剤6を塗布する。スピンコータは、均一な塗布を実現するための装置である。具体的には、工程S11では、第1の接着剤6をフォトレジストとして、ウエハ10に滴下し、ウエハ10を予め定めた回転数、回転時間を設定することにより、ウエハ10の面上に第1の接着剤6が塗布される。なお、工程S11では、一定の膜厚に塗布する手段として、バーコーターを適用してもよい。そして、工程S11では、第1の接着剤6が塗布されたウエハ10を、ヒータ(図示省略)等の加熱手段により、プリベークする。プリベークの条件は、例えば、加熱温度を100℃とし、加熱時間を1分とする。
露光(工程S12)では、第1の接着剤6を塗布したウエハ10へ、フォトマスクを介して紫外(UV)光を照射する。現像(工程S13)では、ウエハ10を現像液へ浸して洗浄する。これにより、LED電極31a、31b上に第1の接着剤6が積層される。
図8は、LED電極上に第1の接着剤が積層された状態を示す説明図である。(a)は、ウエハ10の表面の平面図である。(b)は、(a)のF−F線断面図であり、(c)は、(a)のG−G線断面図である。LED電極31a、31b上に積層された第1の接着剤6の膜厚(h2)は、一例として、2μmとしている。
レーザ加工(工程S14)では、ウエハ10とLED3との界面に対して、ウエハ10の裏面からレーザ光Lをフォーカスして照射する。具体的には、工程S14では、ウエハ10の裏面からレーザ光Lを照射することにより、ウエハ10の表面に形成されたLED3の接合状態を、レーザ光Lの照射前と比較して弱くするレーザ加工を行なう。この場合、工程S14では、ウエハ10からLED3を剥離させるレーザリフトオフを実行するのではなく、LED3を剥がれやすい状態にする。ここで、剥がれやすい状態とは、LED3と接着している第2の接着剤8の接着力が、ウエハ10と接合しているLED3の接合状態における接着力よりも大きい状態を意味する。本実施形態においては、加圧した状態でウエハ10をレーザリフトオフして剥がすよりも、予めLED3を剥がれやすい状態にしておいて、ウエハ10を剥がすことが好ましい。つまり、後述するウエハの剥離(工程S8)で、昇降機構(図示省略)によりウエハ10を持ち上げることにより、ウエハ10を配線基板4から剥離する方が、比較結果から、LED3の接続不良による歩留りをより改善することができるためである。
図9〜図11は、レーザ加工の説明図である。図9において、(a)はウエハ10を裏面から見た平面図である。ここで、ウエハ10は透明であるため、LED3の光放出面32が見える状態になっている。また、図9において、(a)は、レーザ光Lが1つのLED3の光放出面32とウエハ10との境界にフォーカスして照射されている状態を模式的に図示している。図9(b)は(a)のH−H線断面図、(c)は(a)のI−I線断面図であって、レーザ照射の状態を示している。
レーザ照射を行なう場合、レーザ光Lとしては、例えば上記の第4高調波(266nm)のピコ秒パルスレーザを使用することが好ましい。但し、レーザ加工エネルギーは、ウエハ10からLED3を剥がれやすい状態にするため、例えば、LED3をレーザリフトオフする場合のエネルギーよりも弱く、かつ、複数ショットによって加工することが好ましい。具体的には、工程S14では、例えば、レーザリフトオフ時の1/2のエネルギーで20ショット程度照射するようにしてもよい。このレーザ加工により、LED3はウエハ10との界面のGaNが窒素と分離された後、再融着した状態となり、LED3とウエハ10との接着力が低下した状態となる。このとき、LED3は剥離されずにウエハ10上に残っている。図9において、ウエハ10がステージ(図示省略)上に載置され、ステップ移動によりそのウエハ10上のLED3が順番にレーザ照射される。
ここで、工程S14では、後述するウエハの剥離(工程S8)においてレーザ照射をしないでウエハ10を配線基板4から剥離できるようにするため、LED3における剥離層を改質している。説明の便宜上、改質された剥離層をGaNの再融着層という。ウエハ10に対するGaNの再融着層の接着力は、LED3の接合状態における接着力であって、例えば230kg/cm2以下であればよい。なお、GaNの再融着層の接着力は、100kg/cm2程度であることが好ましい。
図10、図11において、(a)は、図9(a)のH−H線断面図であり、(b)及び(c)は、図9(a)の破線で示す領域R4で囲まれた各々のLED3の光放出面32にレーザ照射を行なった場合について例示している。この場合、工程S14では、図10に示すとおり、1つのLED3の光放出面32に対して、投影マスクやスリットを用いて、光放出面32の上半面、下半面というように2回に分けてレーザ光Lを照射してもよい。図10では、ウエハ10をステップ移動させることにより、各々のLED3が順番にレーザ光Lに照射された状態を示している。
或いは、工程S14では、図11に示すとおり、1度にレーザ光Lを光放出面32の全面に照射しないようにして、投影マスク等で分割したレーザ光Lを各々のLED3に照射してもよい。図11では、ウエハ10をステップ移動させることにより、各々のLED3が順番にレーザ光Lに照射された状態を示している。以上より、ウエハの加工(工程S1)が終了し、配線基板の加工(工程S2)に移行する。
(配線基板の加工)
図12は、配線基板の加工の工程を示すフローチャートである。配線基板の加工(工程S2)では、図12に示す工程S21から工程S24までの処理を行なう。図13は、バンプ電極が形成された配線基板の一例を示す説明図である。(a)はバンプ電極7が形成された配線基板4の平面図である。(b)は(a)のJ−J線断面図であり、(c)は(a)のK−K線断面図である。(d)は、(b)の破線で示す領域R5を拡大した図である。配線基板4には、マトリクス状に配置される複数のLED3のLED電極31a、31bに対応させて複数の電極パッド4a(図13(d)参照)が設けられている。
図12は、配線基板の加工の工程を示すフローチャートである。配線基板の加工(工程S2)では、図12に示す工程S21から工程S24までの処理を行なう。図13は、バンプ電極が形成された配線基板の一例を示す説明図である。(a)はバンプ電極7が形成された配線基板4の平面図である。(b)は(a)のJ−J線断面図であり、(c)は(a)のK−K線断面図である。(d)は、(b)の破線で示す領域R5を拡大した図である。配線基板4には、マトリクス状に配置される複数のLED3のLED電極31a、31bに対応させて複数の電極パッド4a(図13(d)参照)が設けられている。
バンプ電極の形成(工程S21)では、電極パッド4a上に、導電性の弾性突起部71が形成される(図13(d)参照)。具体的には、工程S21では、配線基板4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、現像して電極パッド4a上に突起をパターニング形成する。工程S21では、上記突起及び電極パッド4a上に、金又はアルミニウム等の良導電性の導電体膜72をスパッタリングや蒸着等により成膜して導電性の弾性突起部71を形成する。
このようにして、弾性突起部71、導電体膜72及び電極パッド4aを含むバンプ電極7が形成される。バンプ電極7は、具体的には、LED電極31a、31bに対応して、アノード電極7a及びカソード電極7bで構成されている(図13(a)、(c)参照)。また、バンプ電極7は、一例として、高さ(h3)=4μm、直径(d)=10μmである(図13(d)参照)。
なお、弾性突起部71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突起であってもよい。この場合、工程S21では、配線基板4の上面の全面に導電性フォトレジストを所定の厚みで塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して電極パッド上に突起として、弾性突起部71がパターニング形成される。この場合、バンプ電極7は、導電性を有する弾性突起部71及び電極パッド4aで構成される。このように、バンプ電極7は、フォトリソグラフィープロセスを適用して形成することができるので、位置及び形状に高い精度を確保することができる。
次に、第2の接着剤の塗布(工程S22)では、バンプ電極7が形成された配線基板4上に第2の接着剤8を塗布する。第2の接着剤8は、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂に、接着材料と感光剤とを配合した樹脂組成物である。第2の接着剤8は、加熱することにより接着機能を発現して硬化する樹脂組成物である。但し、第2の接着剤8は、感光剤が配合されているため、紫外線によりパターニング形成が可能な感光性の機能が付加されたものである。すなわち、この第2の接着剤8は、フォトレジストとしても機能する。
工程S22では、第1の接着剤の塗布(工程S11)と同様にして、スピンコータを用いて、配線基板4上に第2の接着剤8を塗布する。工程S22では、第2の接着剤8が塗布された配線基板4を、ヒータ(図示省略)等の加熱手段により、プリベークする。プリベークの条件は、例えば、加熱温度を100℃とし、加熱時間を5分とする。
次に、露光(工程S23)では、第2の接着剤8を塗布した配線基板4へ、フォトマスクを介して紫外(UV)光を照射する。現像(工程S24)では、配線基板4を現像液へ浸して洗浄する。これにより、各々のバンプ電極7(アノード電極7a及びカソード電極7b)の周囲にフォトマスクにより予め定められた配列で区画された第2の接着剤8がパターニング形成される。
図14は、配線基板上に第2の接着剤が積層された状態を示す説明図である。(a)は、配線基板4の表面の平面図である。(b)は、(a)のL−L線断面図であり、(c)は、(a)のM−M線断面図である。図15は、第2の接着剤とバンプ電極との位置関係を示す説明図である。(a)は、図14(b)の破線で示す領域R6の要部(符号を付した箇所)を拡大した図である。(b)は、図14(a)の破線で示す領域R7を拡大した図である。(c)は、(b)の変形例である。
図14に示すとおり、バンプ電極7が押し付けられる前の状態において、第2の接着剤8が、空間を空けてバンプ電極7の周囲を囲んでいる。また、図15(a)に示すとおり、第2の接着剤8の高さ(h4)は、バンプ電極7の高さ(h3)よりも高くしている。第2の接着剤8の高さ(h4)とバンプ電極7の高さ(h3)との比率P2(h4/h3)は、例えば、1.5程度が好ましい。そのため、図15(a)では、一例として、バンプ電極7の高さ(h3)を4μm、第2の接着剤8の高さ(h4)を6μmとしている。これは、バンプ電極7が押し付けられたときに、第1の接着剤6も加圧により変形して、上記空間の隙間を埋めるようにするためである。こうすることで、バンプ電極7(アノード電極7a及びカソード電極7b)には、熱硬化前の第1の接着剤6が確実に接合される。
ここで、第2の接着剤8が、空間を空けてバンプ電極7の周囲を囲む場合、図15(b)に示すような形状の空間に限られず、図15(c)に示すような形状の空間にしてもよい。なお、本実施形態では、図5に示すウエハの加工(工程S1)と配線基板の加工(工程S2)とは、実行順序が入れ替わってもよい。
(位置合わせ)
図5に戻り、位置合わせ(工程S3)では、ウエハ10の表面と配線基板4の表面とを貼り合わせるに際し、位置合わせが可能な機構(図示省略)により、ウエハ10及び配線基板4に予め設けられたアライメントマーク(図示省略)を使用して。位置合わせを行なう。
図5に戻り、位置合わせ(工程S3)では、ウエハ10の表面と配線基板4の表面とを貼り合わせるに際し、位置合わせが可能な機構(図示省略)により、ウエハ10及び配線基板4に予め設けられたアライメントマーク(図示省略)を使用して。位置合わせを行なう。
図16は、図5に示す位置合わせから貼り合わせまでの工程を説明する工程図である。図17は、図5に示す加圧からウエハの剥離までの工程を説明する工程図である。図16(a)は、ウエハ10と配線基板4との位置合わせを示す図である。工程S3では、第1の接着剤6を介して、LED電極31aと配線基板4のアノード電極7aとが当接するように位置合わせされ、第1の接着剤6を介して、LED電極31bと配線基板4のカソード電極7bとが当接するように位置合わせされる。
(第1の加熱)
次に、第1の加熱(工程S4)では、第1の接着剤6と第2の接着剤8とを接着するため、ヒータH等の加熱手段を使用して加熱する。図16(b)は、第1の接着剤6と第2の接着剤8とをヒータHを使用して加熱している状態を例示している。
次に、第1の加熱(工程S4)では、第1の接着剤6と第2の接着剤8とを接着するため、ヒータH等の加熱手段を使用して加熱する。図16(b)は、第1の接着剤6と第2の接着剤8とをヒータHを使用して加熱している状態を例示している。
図18は、第1の接着剤及び第2の接着剤の粘度の温度特性を示すグラフである。図18は実験結果の概要を示している。横軸は温度(℃)、縦軸は粘度(Pa)の任意単位(arbitrary unit)を示している。本実施形態で使用する第1の接着剤6及び第2の接着剤8は、120℃ 程度で最も粘度が低くなる特性を有している。換言すると、第1の接着剤6及び第2の接着剤8は、熱硬化により常温で硬化した状態になるものの、熱可塑性及び熱硬化性を併せ持つ接着剤であってもよく、120℃及びその前後で最も柔らかくなる特性を有している。本実施形態では、第1の接着剤6及び第2の接着剤8が最も柔らかい状態で貼り合わせて加圧することが好ましい。そこで、第1の接着剤6及び第2の接着剤8を120℃ 程度に加熱した状態で、貼り合わせ(工程S5)に移行する。
(貼り合わせ)
貼り合わせ(工程S5)では、上述したアライメントマークに基づいて、ウエハ10と配線基板4とを貼り合わせる。図16(c)は、ウエハ10と配線基板4との貼り合わせを示す図である。工程S5では、第1の接着剤6及び第2の接着剤8が120℃ 程度に加熱された状態で、昇降機構(図示省略)によりウエハ10が下降し、配線基板4とウエハ10とが貼り合わされる。図16(c)は、詳細には、一方の第1の接着剤6と配線基板4のアノード電極7aとが当接し、他方の第1の接着剤6と配線基板4のカソード電極7bとが当接した状態を例示している。
貼り合わせ(工程S5)では、上述したアライメントマークに基づいて、ウエハ10と配線基板4とを貼り合わせる。図16(c)は、ウエハ10と配線基板4との貼り合わせを示す図である。工程S5では、第1の接着剤6及び第2の接着剤8が120℃ 程度に加熱された状態で、昇降機構(図示省略)によりウエハ10が下降し、配線基板4とウエハ10とが貼り合わされる。図16(c)は、詳細には、一方の第1の接着剤6と配線基板4のアノード電極7aとが当接し、他方の第1の接着剤6と配線基板4のカソード電極7bとが当接した状態を例示している。
(加圧)
次に、加圧(工程S6)では、さらに、昇降機構によりウエハ10が下降させて、ウエハ10を配線基板4に対して予め定めた圧力Pで加圧する。これにより、ウエハ10上のLED3のLED電極31a、31bと配線基板4上のバンプ電極7とを、第1の接着剤6を介して貼り合わせて加圧することになる。図17(a)は、ウエハ10を配線基板4に対して圧力Pで加圧した状態を示す図である。
次に、加圧(工程S6)では、さらに、昇降機構によりウエハ10が下降させて、ウエハ10を配線基板4に対して予め定めた圧力Pで加圧する。これにより、ウエハ10上のLED3のLED電極31a、31bと配線基板4上のバンプ電極7とを、第1の接着剤6を介して貼り合わせて加圧することになる。図17(a)は、ウエハ10を配線基板4に対して圧力Pで加圧した状態を示す図である。
(第2の加熱)
第2の加熱(工程S7)では、第1の接着剤6及び第2の接着剤8をさらに硬化させるために、ヒータHにより加熱する。工程S7では、例えば、硬化させる温度を230℃ として、加熱時間を30分に設定して第1の接着剤6及び第2の接着剤8を硬化させる、なお、これは一例であって、工程S7では、例えば、硬化させる温度を200℃ として、加熱時間を60分としてもよい。或いは、硬化させる温度を180℃ として、加熱時間を90分としてもよい。図17(b)は、第1の接着剤6と第2の接着剤8とをヒータHを使用してさらに加熱している状態を例示している。
第2の加熱(工程S7)では、第1の接着剤6及び第2の接着剤8をさらに硬化させるために、ヒータHにより加熱する。工程S7では、例えば、硬化させる温度を230℃ として、加熱時間を30分に設定して第1の接着剤6及び第2の接着剤8を硬化させる、なお、これは一例であって、工程S7では、例えば、硬化させる温度を200℃ として、加熱時間を60分としてもよい。或いは、硬化させる温度を180℃ として、加熱時間を90分としてもよい。図17(b)は、第1の接着剤6と第2の接着剤8とをヒータHを使用してさらに加熱している状態を例示している。
(ウエハの剥離)
ウエハの剥離(工程S8)では、貼り合わせたウエハ10と配線基板4とを冷却して常温(例えば25℃)に戻した後、昇降機構によりウエハ10を持ち上げて、そのウエハ10を配線基板4から剥離する。これにより、LED3が配線基板4に実装されることになる。
ウエハの剥離(工程S8)では、貼り合わせたウエハ10と配線基板4とを冷却して常温(例えば25℃)に戻した後、昇降機構によりウエハ10を持ち上げて、そのウエハ10を配線基板4から剥離する。これにより、LED3が配線基板4に実装されることになる。
図19は、ウエハが剥離されることにより形成されたLEDアレイ基板の説明図である。(a)は、LEDアレイ基板1の平面図である。(b)は、(a)のN−N線断面図であり、(c)は、(a)のO−O線断面図である。LEDアレイ基板1は、上述したとおり、マイクロLED実装構造の一例である。
(平坦化膜の形成)
平坦化膜の形成(工程S9)では、例えば、自動制御によるマイクロディスペンサー(図示省略)を使用して透明な絶縁性の感光性樹脂を図19に示すLEDアレイ基板1上に塗布する。そして、感光性樹脂に紫外(UV)光を照射して硬化することにより、平坦化膜9が形成される。つまり、LEDアレイ基板1上に平坦化膜9が積層される。この場合、全てのLED3が平坦化膜9で覆われる。本実施形態では、均一の高さになるように感光性樹脂を塗布するので、平板状の平坦化膜9が形成されることになる。
平坦化膜の形成(工程S9)では、例えば、自動制御によるマイクロディスペンサー(図示省略)を使用して透明な絶縁性の感光性樹脂を図19に示すLEDアレイ基板1上に塗布する。そして、感光性樹脂に紫外(UV)光を照射して硬化することにより、平坦化膜9が形成される。つまり、LEDアレイ基板1上に平坦化膜9が積層される。この場合、全てのLED3が平坦化膜9で覆われる。本実施形態では、均一の高さになるように感光性樹脂を塗布するので、平板状の平坦化膜9が形成されることになる。
図20は、平坦化膜が積層されたLEDアレイ基板の説明図である。(a)は、平坦化膜の形成されたLEDアレイ基板1の平面図である。(b)は、(a)のP−P線断面図であり、(c)は、(a)のQ−Q線断面図である。なお、図20(a)において、平坦化膜9は透明なため、各々のLED3の光放出面32が見える状態にある。なお、この平坦化膜9については、さらに図23を用いて後述する。
次に、蛍光発光層の形成について説明をする。
図21は、蛍光発光層の形成工程を示すフローチャートである。図22は、蛍光発光層の形成工程を説明する工程図である。蛍光発光層の形成(工程S10)では、図22に示す工程S31から工程S34までの処理を行なう。
図21は、蛍光発光層の形成工程を示すフローチャートである。図22は、蛍光発光層の形成工程を説明する工程図である。蛍光発光層の形成(工程S10)では、図22に示す工程S31から工程S34までの処理を行なう。
先ず、隔壁の形成(工程S31)では、平坦化膜9が形成されたLEDアレイ基板1上に隔壁12を形成する。図22(a)は、図20(b)に示すLEDアレイ基板1上に隔壁12を設けた状態を示している。工程S31では、例えば、隔壁12用の透明な感光性樹脂を塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して各蛍光材層11R、11G、11Bの形成位置(図22(d)参照)に対応させて、開口部12aを設ける。
そして、工程S31では、高さ対幅のアスペクト比が3以上の透明な隔壁12を1分間当たり20μm程度の高さで形成する。この場合、使用する感光性樹脂は、一例として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。
次に、反射膜の形成(工程S32)では、LEDアレイ基板1上に形成された隔壁12側から、スパッタリング等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反射膜13を所定の厚みに成膜する。なお、工程S32では、メッキにより、反射膜13を所定の厚みに成膜するようにしてもよい。図22(b)は、反射膜13を成膜した後の状態を示している。
続いて、反射膜のレーザ加工(工程S23)では、不要な反射膜13の除去を行なう。具体的には、工程S23では、反射膜13のレーザ加工に適したレーザ照射により、隔壁12によって囲まれた開口の上部を覆う反射膜13が除去される。また、工程S23では、このレーザ照射により、開口内の側面を除く領域にある反射膜13が除去される。この場合、例えば第2高調波(SHG:Second-Harmonic Generation)であるナノ秒レーザの波長532nm、第3高調波(THG:Third-Harmonic Generation)である波長355nm、第4高調波である波長266nmから選択したYAGレーザによるレーザ照射が行なわれる。そして、反射膜13のレーザ加工により、LEDアレイ基板1と接触している開口の底部に被着した反射膜13も除去される。図22(c)は、レーザ加工後の隔壁12に反射膜13が形成された状態を示している。
次に、蛍光材の充填(工程S34)では、RGBの蛍光材として、赤色の蛍光色素を赤色対応の開口に充填して蛍光材層11Rとし、緑色の蛍光色素を緑色対応の開口に充填して蛍光材層11Gとし、青色の蛍光色素を青色対応の開口に充填して蛍光材層11Bを形成する。具体的には、工程S34では、赤色の蛍光色素14を含有するレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像し、ベークすることにより、赤色に対応した開口に赤色の蛍光材層11R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14aと粒子径の小さい蛍光色素14bとを混合、分散させたものである。
工程S34では、上記の赤色に対応した開口に赤色の蛍光材層11Rを形成した手法を、同様に適用して、緑色に対応した開口に緑色の蛍光材層11Gを形成する。また、工程S34では、上記の赤色に対応した開口に赤色の蛍光材層11Rを形成した手法を、同様に適用して、青色に対応した開口に青色の蛍光材層11Bを形成する。
図22(d)は、RGBの蛍光材を充填した後の状態を示す図である。このようにして、蛍光材の充填(工程S34)では、図22(d)に示すように蛍光発光層11をLEDアレイ基板1上に形成できる。
ここで、上述した平坦化膜の形成(工程S9)では、平坦化膜9を積層する厚みが問題となる。図23は、平坦化膜の厚みが発光に及ぼす影響を示す説明図である。平坦化膜9の厚み(T)は、隔壁12の底面からLED3の光放出面32までの距離を示している。工程S9では、平坦化膜9の厚み(T)を持たないようにしてもよい場合や、所定の厚みを持たせた方が良い場合がある(図23(a)参照)。図23(a)は、図22(a)と同様、図20(a)のP−P線断面図に隔壁12が形成された状態を示している。
一方、図23(b)では、厚み(T)を図23(a)と比較して大きくしている。すなわち、平坦化膜9の厚み(T)によっては、LED3の光放出面32から放出される光が隣接する蛍光材層に入射することが起こり得る。この場合、例えば隣接する蛍光材層の真下に位置するLED3の発光をオフ(消灯)にしている場合、隣接する蛍光材層も蛍光FLを発光して混色を起こし得る(図23(b)参照)。そこで、平坦化膜9の厚み(T)は、最適化されることが望ましい。
図23(c)は、平坦化膜の厚み(T)の最適化を行なうための説明図である。平坦化膜9の厚み(T)は、隔壁12の幅D1、LED3の横幅D2、LED3の光放出面32から放出される光の射出角度(θ)を含むパラメータに依存して求まる。ここで、光放出面32から放出される光の射出角度(θ)とは、図23(c)の断面図において、光放出面32の水平線と光の射出方向を示す矢印Aのベクトルが交わる角度とする。すなわち、平坦化膜9は、光の射出角度(θ)に基づいて、光放出面32上の厚み(T)が定められている。
詳細には、先ず、隔壁12の幅D1、LED3の横幅D2が定められると、射出角度(θ)に基づいて定まる光の射出方向を示す矢印Aのベクトルが隣接する蛍光材層に入射しないようにするため、図23(a)に示すように平坦化膜の厚み(T)が求められる。したがって、上述したとおり、隔壁12の幅D1、LED3の横幅D2、LED3の光放出面32から放出される光の射出角度(θ)を含むパラメータに基づいて、平坦化膜9の厚み(T)を最適化することにより、上述した混色の問題を回避することができる。
以上より、本発明によるマイクロLEDディスプレイの製造方法によれば、上述したように本発明によるマイクロLED実装構造を含むマイクロLEDディスプレイを製造することができる。これにより、マイクロLEDディスプレイの製造段階におけるマイクロLEDの接続不良による歩留りを改善することができる。
なお、上記実施形態では、電極部としてバンプ電極7を採用したが、配線基板4の表面に電極部としてバンプのない電極配線を設けたものであってもよい。ここで、LED3のLED電極31a、31b(例えば、電極サイズが20μm×20μm以下の場合)に対しては、接着面が微小なため、半田による接合や異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を用いて接着することが困難であった。上記実施形態では、電極サイズが20μm×20μm以下の場合であっても、LED3に別途接着部を設けることなく、LED3のLED電極31a、31bと配線基板4のバンプ電極7との確実な接続が容易にできることを示した。つまり、上記実施形態では、電極面同士の接着とLED3の側面の接着を特徴とし、LED3のような微小なマイクロLEDに対しても安定した接続と強い接着力を得ることができる。
1…LEDアレイ基板(マイクロLED実装構造)
2…蛍光発光層アレイ
3…マイクロLED
4…配線基板
6…第1の接着剤
7…バンプ電極
8…第2の接着剤
9…平坦化膜
11…蛍光発光層
21…セル
31a、31b…LED電極
32…光放出面
2…蛍光発光層アレイ
3…マイクロLED
4…配線基板
6…第1の接着剤
7…バンプ電極
8…第2の接着剤
9…平坦化膜
11…蛍光発光層
21…セル
31a、31b…LED電極
32…光放出面
Claims (5)
- 予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板と、
前記電極部の位置に対応して設けられ、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に前記電極部と導通接続する電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDと、を備え、
前記マイクロLEDの電極と前記配線基板の電極部とは、導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤を介して接着されており、前記マイクロLEDの周側面の一部又は全部が、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤で囲まれて接着されており、前記マイクロLEDが前記第2の接着剤を介して前記配線基板に固定されていることを特徴とするマイクロLED実装構造。 - 前記配線基板の電極部は、加圧により弾性変形するバンプ電極であって、前記第2の接着剤が、空間を空けて前記バンプ電極の周囲を囲んでおり、該バンプ電極が押し付けられた状態で前記マイクロLEDの電極と前記配線基板の電極部とは前記第1の接着剤を介して接着されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロLED実装構造。
- 前記マイクロLEDの光放出面を含む領域には、平板状に形成された平坦化膜がさらに積層されており、
前記平坦化膜は、前記光放出面から放出される光の射出角度に基づいて、前記光放出面上の厚みが定められていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマイクロLED実装構造。 - フルカラー表示が可能なマイクロLEDディスプレイであって、
予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板に、前記電極部の位置に対応して、紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に前記配線基板の電極部と導通接続する電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDを実装したLEDアレイ基板と、
前記LEDアレイ基板上に、前記マイクロLEDから放出される光によって励起されることにより、光の三原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)の対応色の蛍光に夫々波長変換する蛍光材を含む蛍光発光層を複数有する蛍光発光層アレイと、を備え、
前記マイクロLEDの電極と前記配線基板の電極部とは、導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤を介して接着されており、前記マイクロLEDの周側面の一部又は全部が、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤で囲まれて接着されており、前記マイクロLEDが前記第2の接着剤を介して前記配線基板に固定されていることを特徴とするマイクロLEDディスプレイ。 - フルカラー表示が可能なマイクロLEDディスプレイの製造方法であって、
紫外から青色波長帯までのうちで特定のスペクトルを有する光を発光し、相対向する面の一方の面上に電極を有し、他方の面に光放出面を有するマイクロLEDが予め定められた配列に従って表面に形成された透明基板に対して、前記電極上に導電性を有する熱硬化型の第1の接着剤をパターニングして積層する工程と、
前記透明基板の裏面からレーザ光を照射することにより、前記透明基板の表面に形成された前記マイクロLEDの接合状態を、前記レーザ光の照射前と比較して弱くするレーザ加工を行なう工程と、
予め定められた配列に従って配設された電極部を片面に有する配線基板に対して、前記マイクロLEDの周側面の一部又は全部を囲んで接着する、絶縁性を有する熱硬化型の第2の接着剤を、前記配線基板の電極部の周囲に空間を空けてパターニングして積層する工程と、
前記透明基板上のマイクロLEDの電極と前記配線基板上の電極部とを、前記第1の接着剤を介して貼り合わせて加圧する工程と、
前記第1の接着剤及び第2の接着剤を加熱により硬化させる工程と、
前記マイクロLEDから前記透明基板を剥離して、前記マイクロLEDを前記配線基板に実装したLEDアレイ基板を形成する工程と、
を含むことを特徴とするマイクロLEDディスプレイの製造方法。
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