JP2021056386A - Ｌｅｄ表示装置の製造方法及びｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小片バックプレーンの配置ずれによる表示品質の劣化を容易に防止する。【解決手段】紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップ３を実装した小片バックプレーン４を、小片バックプレーン４よりもサイズの大きい中継基板５上に複数配列するＬＥＤ表示装置の製造方法であって、中継基板５上に小片バックプレーン４を複数配列してＬＥＤアレイ基板１を形成し、感光性樹脂２９をパターニングすることによりＬＥＤアレイ基板１の少なくとも全表示領域を覆って形成され、ＬＥＤチップ３を内包し得る大きさを有すると共に、ＬＥＤチップ３の配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部１４を有する遮光部材２を形成し、遮光部材２の光三原色に対応した開口部１４内に、励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光レジストを充填して蛍光発光層１３を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、小片バックプレーンを複数配列して形成するＬＥＤ表示装置の製造方法に関し、特に、小片バックプレーンの配置ずれによる表示品質の劣化を容易に防止し得るようにしたＬＥＤ表示装置の製造方法及びＬＥＤ表示装置に係るものである。

従来のこの種のＬＥＤ表示装置の製造方法は、例えばＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤチップから成る画素をマトリクス状に配置して備え、画像描画面の部分として用いられる複数の画素タイル（小片バックプレーン）を組み合わせることにより大型の画像描画面を作製するものとなっている（例えば、特許文献１参照）。

このような複数の画素タイルを組み合わせることにより大型の画像描画面を作製する方法によれば、画素タイルの配置ずれによる隣接する画素の位置ずれが視認され、表示品質が劣化するという問題であった。

このような問題に対して、上記引用文献１に記載の発明は、画素タイルのランダムな配置ずれを、画素ずれの許容範囲内で意図的に生じさせて、画素の位置ずれの知覚を緩和させていた。

特表２０１８−５１０３８９号公報

しかし、このような従来のＬＥＤ表示装置の製造方法においては、画素タイルのランダムな配置ずれを、画素ずれの許容範囲内で意図的に生じさせるものであったので、製造が煩雑になり、容易でなかった。

そこで、本発明は、このような問題に対処し、小片バックプレーンの配置ずれによる表示品質の劣化を容易に防止し得るようにしたＬＥＤ表示装置の製造方法及びＬＥＤ表示装置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表示装置の製造方法は、紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップを実装した小片バックプレーンを、該小片バックプレーンよりもサイズの大きい配線基板上に複数配列するＬＥＤ表示装置の製造方法であって、前記配線基板上に前記小片バックプレーンを複数配列してＬＥＤアレイ基板を形成するステップと、感光性樹脂をパターニングすることにより前記ＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆って形成され、前記ＬＥＤチップを内包し得る大きさを有すると共に、前記ＬＥＤチップの配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部を有する遮光部材を形成するステップと、前記遮光部材の光三原色に対応した前記開口部内に、前記励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光レジストを充填して蛍光発光層を形成するステップと、を含むである。

また、本発明によるＬＥＤ表示装置は、紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップを実装した小片バックプレーンを、該小片バックプレーンよりもサイズの大きい配線基板上に複数配列したＬＥＤ表示装置であって、フォトリソグラフィーによりパターニングすることができ、加熱硬化する感光性熱硬化型接着剤から成る接着剤層により、縦横に交差するアノードライン及びカソードラインの交点に、該アノードライン及びカソードラインと導通させた状態で複数の前記ＬＥＤチップを接着して設けた前記小片バックプレーンを前記配線基板に複数配列したＬＥＤアレイ基板と、感光性樹脂をパターニングすることにより前記ＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆って形成され、前記ＬＥＤチップを内包し得る大きさを有して、前記ＬＥＤチップの配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部を有すると共に、光三原色に対応した前記開口部内に前記励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光発光層を設けた遮光部材と、を備えたものである。

本発明によれば、感光性樹脂をパターニングすることによりＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆って形成され、ＬＥＤチップを内包し得る大きさを有すると共に、ＬＥＤチップの配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部を有する遮光部材を形成した後、遮光部材の光三原色に対応した開口部内に、ＬＥＤチップから発する励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光レジストを充填して蛍光発光層を形成するものとしたことにより、小片バックプレーンの配置ずれが生じても、ＬＥＤチップを内包し、蛍光発光層を備えた開口部の大きさ及び配列ピッチは、設計で定められた値が維持される。したがって、ＬＥＤチップの位置ずれは視認されず、表示品質の劣化を防止することができる。

本発明によるＬＥＤ表示装置の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の領域Ａの拡大平面図である。 図１の要部拡大断面図である。 小片バックプレーンの回路基板の一構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるカソードライン用レジストマスク形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるカソードラインのめっき工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるカソードラインの完成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造における層間絶縁層形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるアノードライン用レジストマスク形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるアノードラインのめっき工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図３の回路基板の製造におけるアノードライン完成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 小片バックプレーンの回路基板の構成の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるカソードライン用スルーホール形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるカソードラインのめっき工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるカソードライン完成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造における層間絶縁層形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるアノードライン用レジストマスク形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるアノードライン用スルーホール形成工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 図１１の回路基板の製造におけるアノードラインのめっき工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 上記回路基板へのＬＥＤチップ実装の前半工程を示す説明図である。 感光性熱硬化型接着剤の温度に対する粘度及び弾性率の関係を示すグラフである。 上記回路基板へのＬＥＤチップ実装の後半工程を示す説明図である。 小片バックプレーンを示す平面図である。 ＬＥＤアレイ基板用の中継基板を示す平面図である。 上記中継基板への小片バックプレーンの配列について示す説明図である。 ＬＥＤアレイ基板を示す平面図である。 遮光部材形成工程を示す説明図である。 ＬＥＤアレイ基板と遮光部材との組立の前半工程を示す説明図である。 ＬＥＤアレイ基板と遮光部材との組立の後半工程を示す説明図である。 蛍光色素の充填工程を示す説明図である。

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。図１は本発明によるＬＥＤ表示装置の一実施形態の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の領域Ｐの拡大平面図である。また、図２は図１の要部拡大断面図である。このＬＥＤ表示装置は、フルカラーの映像を表示するものであり、ＬＥＤアレイ基板１と、遮光部材２と、を備えて構成されている。

ＬＥＤアレイ基板１は、紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のマイクロＬＥＤチップ（以下、単に「ＬＥＤチップ」という）３を実装した小片バックプレーン４を、該小片バックプレーン４よりもサイズの大きい配線基板としての中継基板５上に複数配列したものである。なお、図１においては、小片バックプレーン４を２×２列で配置した場合を示しているが、これに限られない。また、上記ＬＥＤチップ３は、波長が例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの近紫外線を放射するものであっても、波長が例えば３８０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を放射するものであってもよい。

詳細には、上記小片バックプレーン４は、例えば、図３に示すように縦横に交差してアノードライン６及びカソードライン７を設けたＴＦＴ駆動基板及びフレキシブル基板等を含む回路基板８の、アノードライン６及びカソードライン７が交差する部分に夫々ＬＥＤチップ３を設けたものである。

より詳細には、小片バックプレーン４は、上記アノードライン６及びカソードライン７が交差する交点により区画される領域内に、図２に示すようにフォトリソグラフィーによりパターニングすることができ、加熱硬化する感光性熱硬化型接着剤から成る接着剤層９が設けられており、アノードライン６及びカソードライン７に夫々接続する電極パッド１０と、ＬＥＤチップ３のアノード電極及びカソード電極（以下、単に「電極１１」という）とを導通させた状態で、上記接着剤層９により複数のＬＥＤチップ３を接着して設けたものである。なお、図２において、符号１２は回路基板８の電極パッド１０上に設けられた金バンプ又ははんだバンプ、又は導電性フォトレジストをパターニングしたバンプ電極である。

また、上記中継基板５は、外部に設けたＬＥＤ駆動回路から小片バックプレーン４の各ＬＥＤチップ３に駆動信号を供給し得るように、小片バックプレーン４のアノードライン６及びカソードライン７と電気的に接続する引出配線３３を設けたものである（図２３を参照）。

上記ＬＥＤアレイ基板１の少なくとも全表示領域を覆って遮光部材２が設けられている。この遮光部材２は、ＬＥＤチップ３から放出される紫外又は青色波長帯の励起光及び該励起光によって後述の蛍光発光層１３が励起されて発光する蛍光を反射するもので、図１（ｂ）に示すようにＬＥＤチップ３を内包し得る大きさを有する開口部１４を、設計で定められたＬＥＤチップ３の配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に形成したものである。

詳細には、遮光部材２は、上記ＬＥＤアレイ基板１の少なくとも全表示領域を覆って塗布された透明な感光性樹脂２９をパターニングして上記開口部１４及び隔壁３０を形成した後、スパッタリング、蒸着又はめっき等の公知の成膜技術を使用して少なくとも上記開口部１４の内壁に上記励起光及び蛍光を反射する、例えばアルミニウムやニッケル等の遮光膜１５を形成したものである。遮光膜１５は、上記励起光及び蛍光の透過を遮断できる十分な、例えば、約５０ｎｍ以上、望ましくは約１００ｎｍ以上の厚みを有して成膜されている。これにより、隣接する開口部１４間の遮光壁１６に向かって蛍光発光層１３を透過した励起光をアルミニウム等の遮光膜１５で蛍光発光層１３の内側に効率よく反射させ、蛍光発光層１３の発光に利用することができ、蛍光発光層１３の発光効率を向上することができる。

また、上記透明な感光性樹脂２９の厚みは、遮光壁１６のトップ面の位置がＬＥＤアレイ基板１上に配置されたＬＥＤチップ３のトップ面の位置よりも高くなるように設定するのがよい。詳細には、上記感光性樹脂２９の厚みは、ＬＥＤチップ３のトップ面から遮光壁１６が約１０μｍ〜約４０μｍだけ突出するような厚みとするのがよい。なお、一実施例において、ＬＥＤアレイ基板１の上面からＬＥＤチップ３のトップ面までの高さは約１０μｍであるが、これに限定されない。

より詳細には、上記透明な感光性樹脂２９は、後述の蛍光発光層１３中の蛍光色素の充填率を上げるために、遮光壁１６の高さ対幅のアスペクト比が約１以上を可能とする材料が選択される。より好ましくは、上記アスペクト比が約３以上を可能とする高アスペクト材料であるのが望ましい。このような材料としては、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８ ３０００や、東京応化工業株式会社製のＴＭＭＲ Ｓ２０００シリーズ等のＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical System）用永久膜フォトレジストや、新日鉄住友化学株式会社製のＶ−２５９ＰＨＡシリーズ等がある。

なお、上記感光性樹脂２９は、一般的に、遮光壁１６の隣接する開口部１４間の幅（即ち遮光壁１６の線幅）、遮光壁１６の高さ及びアスペクト比のうち、少なくとも１つのパラメータに基づいて選択される。

上記遮光部材２の開口部１４内には、図２に示すように蛍光発光層１３が設けられている。この蛍光発光層１３は、ＬＥＤチップ３から放射される励起光によって励起されて対応色の蛍光に夫々波長変換するものであり、図１（ｂ）に示すように赤、緑、青の光三原色に対応させて各ＬＥＤチップ３上に並べて設けられた赤色蛍光発光層１３Ｒ、緑色蛍光発光層１３Ｇ及び青色蛍光発光層１３Ｂで、対応色の蛍光色素（顔料又は染料）を含有する蛍光発光レジストを充填したものである。なお、図１（ｂ）においては、各色対応の蛍光発光層１３を各ＬＥＤチップ３に個別に対応させて設けた場合を示しているが、開口部１４をストライプ状に形成して蛍光発光層１３をストライプ状に設けてもよい。

詳細には、上記蛍光発光層１３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とを混合、分散させたものである。なお、蛍光発光層１３を粒子径の大きい蛍光色素だけで構成してもよいが、この場合には、蛍光色素の充填率が低下し、励起光の表示面側への漏れ光が増してしまう。一方、蛍光発光層１３を粒子径の小さい蛍光色素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１３を粒子径の大きい蛍光色素を主体として粒子径の小さい蛍光色素を混合させた混合物で構成することにより、励起光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の混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素が５０〜９０Ｖｏｌ％に対して、粒子径の小さい蛍光色素は１０〜５０Ｖｏｌ％とするのが望ましい。

なお、本明細書において「上」は、ＬＥＤ表示装置の設置状態に関わらず、常に、表示パネルの表示面側を言う。

次に、このように構成されたＬＥＤ表示装置の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態は、ＬＥＤアレイ基板１とは別の透明基板２８に形成した遮光部材２をＬＥＤアレイ基板１に接着するもので、
１．ＬＥＤアレイ基板形成
２．遮光部材形成
３．遮光部材転写
４．蛍光発光層形成
の各ステップを含むものである。以下、各ステップについて説明する。

（１．ＬＥＤアレイ基板形成）
紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップ３を実装した小片バックプレーン４を、該小片バックプレーン４よりもサイズの大きい中継基板５上に複数配列してＬＥＤアレイ基板１が形成される。

ここでは先ず、小片バックプレーン４の形成について説明する。
（小片バックプレーンの形成）
小片バックプレーン４は、ＬＥＤアレイ基板１の画像表示領域が複数に分割されたうちの一領域の画像表示を分担するパネルであり、回路基板８の作成工程、ＬＥＤチップ３の実装工程を経て作成される。

（回路基板の作成）
回路基板８は、図３（ａ）に示すように、基材１７の表面にアノードライン６及びカソードライン７を縦横に交差させて設けたものであり、その交点により区画された領域内（画素内）にＬＥＤチップ３が配置されるパッシブマトリクス駆動方式のものである。なお、ＬＥＤチップ３は、アノードライン６及びカソードライン７から、上記画素内に引き出された配線（図２の電極パッド１０）上のバンプ電極１２と位置合わせされて配置される。また、バンプ電極１２は、上記電極パッド１０の先端部でＬＥＤチップ３の電極１１（アノード電極及びカソード電極）と電気的に接続される位置に形成される。そして、アノードライン６及びカソードライン７は共に、図３（ｂ），（ｃ）に示すように基材１７の端面を通って裏面まで延在している。

なお、回路基板８は、パッシブマトリクス駆動方式のものに限られず、アノードライン６及びカソードライン７の交点で区画された領域に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、又は駆動用ＩＣチップを備えたアクティブマトリクス駆動方式のものであってもよい。ここでは、一実施例としてパッシブマトリクス駆動方式のものについて説明する。

先ず、図４に示すように、板状の基材１７の全表面に例えばポジ型フォトレジストを一定の厚みに例えばディップコーティングした後、フォトリソグラフィーにより露光及び現像してカソードライン形成位置に開口１９Ａを有するレジストマスク１８Ａを形成する。図４（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。カソードライン７に対応する開口１９Ａは、基材１７の表面から図４（ｂ）の左右端面を通って裏面の折り返し配線形成領域まで導かれる。

次に、図５に示すように、無電解めっきして上記レジストマスク１８Ａの開口１９Ａに銅やニッケル等の導電性金属膜を形成する。そして、図６に示すように有機溶剤又は剥離液によりレジストマスク１８Ａを除去し洗浄することにより、基材１７上にカソードライン７が形成される。なお、図６（ｂ）において符号２０Ａは後述の中継基板５に設けられたカソードライン７の引出配線３３に接続する折り返し配線である。

続いて、図７に示すように、カソードライン７が形成された基材１７表面に、例えば感光性ポリイミドの溶液を塗布した後、フォトリソグラフィーにより露光及び現像して、次工程で形成するアノードライン６と交差するカソードライン７上の部分にポリイミドの層間絶縁膜２１を形成する。

次に、図８に示すように、基材１７の全表面に例えばポジ型フォトレジストを一定の厚みに例えばディップコーティングした後、フォトリソグラフィーにより露光及び現像してアノードライン形成位置に開口１９Ｂを有するレジストマスク１８Ｂを形成する。図８（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図で、図８（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。アノードライン６に対応する開口１９Ｂは、基材１７表面から図８（ｃ）の左右端面を通って裏面の折り返し配線形成領域まで導かれる。

次いで、図９に示すように、無電解めっきして上記レジストマスク１８Ｂの開口１９Ｂに銅やニッケル等の導電性金属膜を形成する。そして、図１０に示すように有機溶剤又は剥離液によりレジストマスク１８Ｂを除去し、洗浄することにより、基材１７上にアノードライン６が形成され、回路基板８が完成する。なお、図１０（ｃ）において符号２０Ｂは後述の中継基板５に設けられたアノードライン６の引出配線３３に接続する折り返し配線である。

図１１は回路基板８の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。図３に示す回路基板８と相違する部分は、アノードライン６及びカソードライン７を基材１７の端面を経由して裏面の折り返し配線２０Ａ，２０Ｂまで導くものではなく、基材１７を貫通させて設けたスルーホール２２Ａ，２２Ｂを介して表面のアノードライン６及びカソードライン７と裏面のランド２３Ａ，２３Ｂとを電気的に接続するものである。なお、スルーホール２２Ａ，２２Ｂの内面には、例えば銅がめっき形成されている。

図１１に示す回路基板８は、次のようにして形成することができる。
先ず、図４，５に示すレジストマスク１８Ａの形成と同様にして、基材１７の表面のカソードライン形成位置に開口１９Ａを有し、裏面の折り返し配線形成位置にランド形成用の開口２４Ａを有するレジストマスク１８Ａを形成する。なお、図１１に示す回路基板８の変形例においては、基材１７の端面には開口１９Ａが形成されない。

次に、図１２に示すように、カソードライン形成用の開口１９Ａの端部領域に、例えばドリルやレーザ光の照射により基材１７を貫通させて表面の開口１９Ａと裏面の開口２４Ａとを繋ぐスルーホール２２Ａを形成する。そして、図１３に示すように、無電解めっきして基材１７の表面のレジストマスク１８Ａの開口１９Ａ、スルーホール２２Ａの内面及び基材１７の裏面のランド形成用の開口２４Ａに銅やニッケル等の導電性金属膜を形成する。そして、図１４に示すように有機溶剤又は剥離液によりレジストマスク１８Ａを除去し、洗浄することにより、基材１７上にカソードライン７が形成され、回路基板８が完成する。なお、図１４においてランド２３Ａは、後述の中継基板５に設けられたカソードライン７の引出配線３３に電気的に接続するためのものである。

続いて、図１５に示すように、カソードライン７が形成された基材１７の表面に、例えば感光性ポリイミドの溶液を塗布した後、フォトリソグラフィーにより露光及び現像して、次工程で形成するアノードライン６と交差するカソードライン７上の部分にポリイミドの層間絶縁膜２１を形成する。

次に、図１６に示すように、基材１７の全表面に例えばポジ型フォトレジストを一定の厚みに例えばディップコーティングした後、フォトリソグラフィーにより露光及び現像し、基材１７の表面のアノードライン形成位置に開口１９Ｂを有し、裏面の折り返し配線形成位置にランド形成用の開口２４Ｂを有するレジストマスク１８Ｂを形成する。

次いで、図１７に示すように、アノードライン形成用の開口１９Ｂの端部領域に、例えばドリルやレーザ光の照射により基材１７を貫通させて開口１９Ｂと開口２４Ｂとを繋ぐスルーホール２２Ｂを形成する。そして、図１８に示すように、無電解めっきして基材１７の表面のレジストマスク１８Ｂの開口１９Ｂ、スルーホール２２Ｂの内面及び基材１７の裏面のランド形成部の開口２４Ｂに銅やニッケル等の導電性金属膜を形成し、アノードライン６を形成する。そして、有機溶剤又は剥離液によりレジストマスク１８Ｂを除去し、洗浄することにより、基材１７上にアノードライン６及びカソードライン７を備えた図１１に示す回路基板８が完成する。なお、図１８においてランド２３Ｂは、後述の中継基板５に設けられたアノードライン６の引出配線３３に電気的に接続するものである。

（ＬＥＤチップの実装）
次に、回路基板８上に複数のＬＥＤチップ３が実装される。先ず、図１９（ａ）に示すように、回路基板８上に、例えばインクジェット装置やスピンコーター等を使用して感光性熱硬化型接着剤２５を所定の厚みで均一に塗布する。具体的には、感光性熱硬化型接着剤２５の厚みは、回路基板８に実装されるＬＥＤチップ３の光放出面の高さ位置よりも低くなるように設定されるのが望ましい。これにより、複数のＬＥＤチップ３が設けられたキャリア基板としてのサファイア基板２６に感光性熱硬化型接着剤２５が接着するのを防止することができる。

なお、上記感光性熱硬化型接着剤２５は、フォトリソグラフィー技術によりパターニングが可能であり、光硬化後は、図２０に示すように室温（２５℃）と硬化温度（約１８０℃）との間に粘性及び弾性率が最低となる特異温度Ｔｂを有している。この場合、上記感光性熱硬化型接着剤２５は、図２０の特異温度Ｔｂを境として低温側の領域Ｉは可逆性、高温側の領域IIは不可逆性の性質を持つものである。本実施形態においては、感光性熱硬化型接着剤２５は、上記特異温度Ｔｂ（例えば１１０℃）で弾性率が０．０５ＭＰａ〜０．１ＭＰａであり、ＬＥＤチップ３の形状に合せて変形すると共に、弾性把持力によりＬＥＤチップ３をモールドすることができるものである。

次に、図１９（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術により、上記感光性熱硬化型接着剤２５をパターニングし、ＬＥＤチップ３が実装される複数のＬＥＤチップ実装部に、少なくとも回路基板８のバンプ電極１２に対応する開口部１４を設けた接着剤層９を形成する。なお、図１９（ｂ）においては、開口部１４がＬＥＤチップ３の外形形状に対応した形状を有するものである場合を示しているが、開口部１４は少なくともバンプ電極１２上の対応部分に形成されていればよい。

次いで、図１９（ｃ）に示すように、サファイア基板２６の一面に形成された複数のＬＥＤチップ３が夫々、回路基板８の複数のＬＥＤチップ実装部の接着剤層９上に位置付けられる。この位置付けは、具体的には、回路基板８に設けられたアライメントマーク２７とサファイア基板２６に設けられたアライメントマーク２７とをアライメントカメラにより撮影し、両アライメントマーク２７が合致又は所定の位置関係を成すようにアライメントして実行される。アライメントは、一部のＬＥＤチップ３と回路基板８の配線パターンとを使用したり、又は回路基板８のＴＥＧ（Test Element Group）とＬＥＤ側のＴＥＧとを使用したりして行ってもよく、公知の技術を適用することができる。

続いて、図１９（ｄ）に示すように、ＬＥＤチップ３と回路基板８とを相対的に近接移動してＬＥＤチップ３を接着剤層９にプリボンディングした後、接着剤層９を図２０に示す特異温度Ｔｂ（例えば１１０℃）の温度領域に保持して低弾性とした状態で、図１９（ｅ）に示すように、相対的に図中の矢印方向に加圧し、ＬＥＤチップ３の電極１１と回路基板８のバンプ電極１２とを電気的に接触させる。

次いで、図２１（ａ）に示すように、接着剤層９（感光性熱硬化型接着剤２５）を加熱硬化させてＬＥＤチップ３を回路基板８に接着固定する。具体的には、上記導通状態を維持してＬＥＤチップ３を保持した状態で、接着剤層９を１８０℃で９０分間、２００℃で６０分間又は２３０℃で３０分間の何れかで加熱硬化し、ＬＥＤチップ３を回路基板８に接着固定する。

そして、図２１（ｂ）に示すように、上記サファイア基板２６を透過してサファイア基板２６とＬＥＤチップ３との界面に紫外線のレーザ光Ｌを照射し、ＬＥＤチップ３をサファイア基板２６からレーザリフトオフする。この場合、各ＬＥＤチップ３に対してレーザ光Ｌを個別に照射して剥離してもよく、ライン状のレーザ光Ｌをその長軸と交差する方向に移動しながら、複数個のＬＥＤチップ３をまとめて剥離してもよい。これにより、図２１（ｃ）に示すように、回路基板８へのＬＥＤチップ３の実装工程が終了し、図２２に示す小片バックプレーン４が形成される。

（小片バックプレーンと中継基板との組立工程）
上述のようにして小片バックプレーン４が形成されると、複数の小片バックプレーン４を中継基板５上に配列する組立工程が実施される。ここで、中継基板５は、図２３に示すように、小片バックプレーン４のアノードライン６及びカソードライン７と外部の駆動回路とを電気的に接続する引出配線３３を設けたものであり、プリント配線基板又はガラス基板である。なお、引出配線３３には、予め半田が盛られている。

先ず、一対のアライメントカメラで中継配線の表面を観察しながら、該アライメントカメラに対応して中継基板５の例えば隅角部に設けられた一対のアライメントマーク２７がアライメントカメラの視野中心に合致するように中継基板５を基板面に平行な２次元平面内を移動すると共に、基板面に垂直な中心軸周りに回動させてアライメントを実施し、中継基板５の中心を抽出する。そして、図２４に示すように、この中心を２次元座標（ＸＹ座標）の原点Ｏに設定する。

次に、上記と同様にして小片バックプレーン４の中心位置を抽出する。
次いで、図２４に示すように、中継基板５の原点Ｏを基準にして予め定められた座標位置に小片バックプレーン４の中心Ｏ′が合致するように中継基板５上に小片バックプレーン４を順次配置する。そして、中継基板５を加熱して半田を溶融し、中継基板５の引出配線３３と小片バックプレーン４の折り返し配線２０Ａ，２０Ｂ又はランド２３Ａ，２３Ｂとを半田接続する。これにより、図２５に示すように中継基板５上に複数の小片バックプレーン４が配列されてＬＥＤアレイ基板１が製造される。

（２．遮光部材形成）
次に、図２６を参照して遮光部材形成ステップについて説明する。遮光部材２は、ＬＥＤアレイ基板１の少なくとも全表示領域を覆って形成され、ＬＥＤチップ３を内包し得る大きさを有すると共に、ＬＥＤチップ３の配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に形成された開口部１４を有するもので、透明な感光性樹脂２９をパターニングして上記開口部１４を形成した後、スパッタリング、蒸着又はめっき等の公知の成膜技術を使用して少なくとも上記開口部１４の内壁に上記励起光及び蛍光を反射する、例えばアルミニウムやニッケル等の遮光膜１５を形成するものである。

先ず、図２６（ａ）に示すように、少なくともＬＥＤアレイ基板１の全表示領域を覆う大きさの透明基板２８上に透明な感光性樹脂２９を塗布する。この場合、感光性樹脂２９の厚みは、後述のＬＥＤアレイ基板１と遮光部材２との組立工程終了後の遮光部材２のトップ面の位置がＬＥＤアレイ基板１上に配置されたＬＥＤチップ３のトップ面の位置よりも突出するように決めるのがよい。

具体的には、上記透明な感光性樹脂２９は、形成後の遮光部材２の高さがＬＥＤアレイ基板１の上面からＬＥＤチップ３のトップ面までの高さよりも約１０μｍ〜約４０μｍだけ高くなるような厚みで塗布される。因みに、実施例においては、ＬＥＤアレイ基板１の上面からＬＥＤチップ３のトップ面までの高さは、約１０μｍであるが、これに限定されない。

ここで使用する感光性樹脂２９は、高さ対幅のアスペクト比が約３以上を可能とする高アスペクト材料であり、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８ ３０００や、東京応化工業株式会社製のＴＭＭＲ Ｓ２０００シリーズ等のＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical System）用永久膜フォトレジスト等が好適である。これにより、遮光部材２の開口部１４内に充填される蛍光色素の充填量を十分に確保することができ、蛍光発光層１３の波長変換効率を向上することができる。したがって、高輝度な表示画面を実現することができる。

次に、図２６（ｂ）に示すように、フォトマスクを使用して感光性樹脂２９を露光及び現像し、ＬＥＤチップ３を取り囲むようにして、隣接する開口部１４を隔てる遮光壁１６の基材となる隔壁３０を、隣接する開口部１４との間の幅（即ち隔壁３０の線幅）が例えば約３μｍ〜約１５μｍの範囲内で、好ましくは約７μｍとなるように形成する。これにより、表示画面の高精細化を図ることができる。

次いで、図２６（ｃ）に示すように、スパッタリング、蒸着又は無電解めっきにより、上記隔壁３０の表面にＬＥＤチップ３から放射される励起光及び蛍光発光層１３が励起光によって励起されて発光する蛍光を反射する遮光膜１５として、例えばアルミニウム又はニッケル等の金属膜を設けて遮光壁１６（遮光部材２）を形成する。これにより、遮光部材形成工程が終了する。

遮光壁１６の遮光膜１５が励起光を反射する金属膜である場合には、遮光壁１６に向かって蛍光発光層１３を透過した励起光をアルミニウムやニッケル等の金属膜で蛍光発光層１３の内側に反射させ、蛍光発光層１３の発光に利用することができ、蛍光発光層１３の発光効率を向上することができる。

なお、図２６（ｃ）における遮光壁１６の形成が終了した後、さらに、遮光壁１６側から例えば可視領域又は紫外領域のレーザ光を照射し、遮光壁１６のトップ面及び遮光壁１６に囲まれた開口部１４内の透明基板２８の表面に被着した遮光膜１５を除去してもよい。この場合、遮光壁１６は、後述の遮光部材転写工程において接着剤３１を介してＬＥＤアレイ基板１に直接接合されるため、遮光壁１６（遮光部材２）とＬＥＤアレイ基板１との接合強度が増し、遮光部材２がＬＥＤアレイ基板１から剥離するおそれがない。

（３．遮光部材転写）
次に、図２７を参照して遮光部材２をＬＥＤアレイ基板１に転写するステップについて説明する。
先ず、図２７（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ基板１上のＬＥＤチップ３の周りに熱硬化型又はＵＶ硬化型の接着剤３１を塗布する。接着剤３１の塗布は、ディスペンサー装置又はインクジェット装置により行ってもよい。又は、感光性接着剤をＬＥＤアレイ基板１の少なくとも表示領域に塗布した後、フォトマスクを使用して露光及び現像し、ＬＥＤチップ３の周りに接着剤層を形成してもよい。

次に、図２７（ｂ）に示すように、遮光部材２を形成した透明基板２８の遮光部材２側をＬＥＤアレイ基板１のＬＥＤ配置面に対向させた状態で、各基板に予め形成された図示省略のアライメントマークを使用してＬＥＤアレイ基板１の各ＬＥＤチップ３が、遮光部材２の開口部１４内に収まるようにＬＥＤアレイ基板１と透明基板２８とをアライメントする。

次いで、図２７（ｃ）に示すように、透明基板２８を矢印方向に押圧して遮光壁１６の先端部をＬＥＤアレイ基板１の接着剤３１に密着させた状態で接着剤３１を硬化させて遮光壁１６をＬＥＤアレイ基板１に接合する。接着剤３１の硬化は、使用する接着剤３１の種類に応じて熱硬化又はＵＶ硬化若しくは熱及びＵＶを併用した硬化で行われる。

続いて、図２８（ａ）に示すように、透明基板２８側から、例えばＹＡＧレーザやエキシマレーザを使用して紫外領域の波長を有するレーザ光を、透明基板２８と遮光部材２との界面に照射し、この端面をアブレートする。このとき使用するレーザ光は、一方向に長軸を有するラインビームであり、透明基板２８と遮光部材２との界面に集光させた状態で、ラインビームの長軸に交差する方向にて透明基板２８の一方端から他方端に向かって移動される。

次に、図２８（ｂ）に示すように、透明基板２８が遮光部材２から矢印方向に剥離される。これにより、ＬＥＤアレイ基板１には、少なくとも開口部１４の内壁に遮光膜１５を被着させた遮光部材２が残ることになる。なお、剥離された透明基板２８の表面にて、遮光部材２の開口部１４に対応する部分には、遮光膜１５の一部が付着しており、透明基板２８の剥離に伴ってＬＥＤチップ３の上方から遮光膜１５が取り除かれる。このようにして、ＬＥＤアレイ基板１への遮光部材２の転写工程が終了する。

（４．蛍光発光層形成）
遮光部材２の光三原色に対応した開口部１４内に、ＬＥＤチップ３から放出される励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光発光レジストを充填して赤、緑及び青色蛍光発光層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが形成される。詳細には、図２９に示すように、遮光壁１６で囲まれた各色対応の開口部１４内に、対応色の蛍光色素（顔料又は染料）を含有する蛍光発光レジスト３２を例えばインクジェットにより充填した後、これを乾燥させて蛍光発光層１３を形成する。又はＬＥＤアレイ基板１の全面に蛍光発光レジスト３２を塗布した後、フォトマスクを使用して露光及び現像する工程を各色対応の蛍光発光レジスト３２に対して実行し、遮光壁１６で囲まれた各色対応の開口部１４内に対応色の蛍光発光層１３を形成してもよい。このようにして、図１に示すような、ＬＥＤ表示装置が完成する。

上記実施形態においては、遮光部材２を透明基板２８に形成した後にＬＥＤアレイ基板１に転写する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ＬＥＤアレイ基板１に遮光部材２を直接形成してもよい。この場合、遮光部材２は、ＬＥＤアレイ基板１上の少なくとも全表示領域を覆って塗布された透明な感光性樹脂２９をパターニングして複数のＬＥＤチップ３を内包する開口部１４を形成する第１ステップと、励起光及び蛍光を反射する遮光膜１５を、少なくとも開口部１４の内壁に設ける第２ステップと、を経て形成するとよい。

また、上記第２ステップは、開口部１４内を含む遮光部材２上に遮光膜１５を成膜した後、遮光部材２の上方からレーザ光を照射して遮光部材２のトップ面及び開口部１４内のＬＥＤチップ３のトップ面に被着した遮光膜１５を除去するとよい。

本発明は、上述したように、感光性樹脂２９をパターニングすることによりＬＥＤアレイ基板１の少なくとも全表示領域を覆って形成され、ＬＥＤチップ３を内包し得る大きさを有すると共に、ＬＥＤチップ３の配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に形成された開口部１４を有する遮光部材２を形成した後、遮光部材２の光三原色に対応した開口部１４内に、励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光発光レジスト３２を充填して蛍光発光層１３を形成するものである。したがって、小片バックプレーン４の配置ずれが生じても、ＬＥＤチップ３を内包し、蛍光発光層１３を備えた開口部１４の大きさ及び配列ピッチは、設計で定められた値が維持される。それ故、ＬＥＤチップ３の位置ずれは視認されず、表示品質の劣化を防止することができる。

上記実施形態は、本発明が理解及び実施できる程度に概略的に示したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲を逸脱しない限り種々に変更及び修正をすることができる。

１…ＬＥＤアレイ基板
２…遮光部材
３…ＬＥＤチップ
４…小片バックプレーン
５…中継基板（配線基板）
６…アノードライン
７…カソードライン
９…接着剤層
１０…電極パッド
１１…電極（ＬＥＤチップのアノード電極及びカソード電極）
１３…蛍光発光層
１４…開口部
１５…遮光膜
２５…感光性熱硬化型接着剤
２６…サファイア基板（キャリア基板）
２８…透明基板
２９…感光性樹脂
３３…引出配線

Claims (10)

1. 紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップを実装した小片バックプレーンを、該小片バックプレーンよりもサイズの大きい配線基板上に複数配列するＬＥＤ表示装置の製造方法であって、
   前記配線基板上に前記小片バックプレーンを複数配列してＬＥＤアレイ基板を形成するステップと、
   感光性樹脂をパターニングすることにより前記ＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆って形成され、前記ＬＥＤチップを内包し得る大きさを有すると共に、前記ＬＥＤチップの配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部を有する遮光部材を形成するステップと、
   前記遮光部材の光三原色に対応した前記開口部内に、前記励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光レジストを充填して蛍光発光層を形成するステップと、
   を含むことを特徴とするＬＥＤ表示装置の製造方法。
2. 前記小片バックプレーンは、
   フォトリソグラフィーによりパターニングすることができ、加熱硬化する感光性熱硬化型接着剤により、縦横に交差させて設けたアノードライン及びカソードラインの交点により区画される領域内で、少なくとも電極パッド上を除く部分に接着剤層を形成するステップと、
   前記電極パッドと前記ＬＥＤチップのアノード電極及びカソード電極との導通状態を維持しながら、前記接着剤層を介して透明なキャリア基板に形成された複数の前記ＬＥＤチップを接着するステップと、
   前記キャリア基板から複数の前記ＬＥＤチップを剥離ステップと、
   を経て形成されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
3. 前記キャリア基板は、サファイア基板であり、前記ＬＥＤチップの剥離は、サファイア基板からＬＥＤチップをレーザリフトオフすることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
4. 前記キャリア基板は、表面に粘着剤、接着剤及び接着フィルムのうち少なくとも何れか１つを設けたフィルムや透明基材であり、前記ＬＥＤチップの剥離は、前記キャリア基板に前記粘着剤、接着剤又は接着フィルムを介して転写されたＬＥＤチップを前記キャリア基板から剥離することを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
5. 前記遮光部材は、
   前記ＬＥＤアレイ基板上に塗布された透明な感光性樹脂をパターニングして複数の前記ＬＥＤチップを内包する開口部を形成するステップと、
   前記励起光及び蛍光を反射する遮光膜を少なくとも前記開口部の内壁に設けるステップと、
   を経て形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
6. 前記遮光部材は、
   前記ＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆う大きさの透明基板上に塗布された透明な感光性樹脂をパターニングして複数の前記ＬＥＤチップを内包する開口部を形成するステップと、
   前記励起光及び蛍光を反射する遮光膜を少なくとも前記開口部の内壁に設けるステップと、
   前記ＬＥＤアレイ基板と前記透明基板とをアライメントした後、前記ＬＥＤアレイ基板に前記遮光部材を接着するステップと、
   前記遮光部材を前記透明基板から剥離するステップと、
   を経て形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
7. 前記配線基板は、外部に設けたＬＥＤ駆動回路から前記小片バックプレーンの各ＬＥＤチップに駆動信号を供給し得るように、前記小片バックプレーンに交差させて設けられたアノードライン及びカソードラインと電気的に接続する引出配線を設けたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
8. 前記ＬＥＤアレイ基板の形成は、
   前記配線基板の中心を抽出するステップと、
   前記小片バックプレーンの中心を抽出するステップと、
   前記配線基板の前記中心を二次元座標の原点とし、予め定められた座標位置に前記小片バックプレーンの中心を合致させて配置するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示装置の製造方法。
9. 紫外又は青色波長帯の励起光を放出する複数のＬＥＤチップを実装した小片バックプレーンを、該小片バックプレーンよりもサイズの大きい配線基板上に複数配列したＬＥＤ表示装置であって、
   フォトリソグラフィーによりパターニングすることができ、加熱硬化する感光性熱硬化型接着剤から成る接着剤層により、縦横に交差するアノードライン及びカソードラインの交点により区画される領域内で、該アノードライン及びカソードラインと導通させた状態で複数の前記ＬＥＤチップを接着して設けた前記小片バックプレーンを前記配線基板に複数配列したＬＥＤアレイ基板と、
   感光性樹脂をパターニングすることにより前記ＬＥＤアレイ基板の少なくとも全表示領域を覆って形成され、前記ＬＥＤチップを内包し得る大きさを有し、前記ＬＥＤチップの配列ピッチと同じピッチでマトリクス状に配置された開口部を有すると共に、光三原色に対応した前記開口部内に前記励起光により励起されて対応色の蛍光を発光する蛍光発光層を設けた遮光部材と、
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ表示装置。
10. 前記配線基板は、外部に設けたＬＥＤ駆動回路から前記小片バックプレーンの各ＬＥＤチップに駆動信号を供給し得るように、前記小片バックプレーンの前記アノードライン及びカソードラインと電気的に接続する引出配線を設けたものであることを特徴とする請求項９記載のＬＥＤ表示装置。

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