JP4114341B2 - 素子の実装方法、照明装置の製造方法及び画像表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子の実装方法、照明装置の製造方法、画像表示装置の製造方法に関し、特に素子をランダムに配置する素子の実装方法、及びこれを適用した照明装置の製造方法、画像表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、電子機器等においては、微細な素子、電子部品、電子デバイス、さらにはそれらをプラスチックのような絶縁体に埋め込んだ電子部品等を多数配列することにより構成されたものが広く用いられている。例えば、発光ダイオードディスプレイ(LEDディスプレイ)や発光ダイオード照明装置(LED照明装置)では、発光素子をマトリクス状に配列して画像表示装置に組み上げている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの電子機器を構成する場合には、LEDを数μm程度の誤差で実装することが要求されるため、微小な素子を用いて表示装置等を構成するうえではいかに少ない誤差で素子を実装するかが技術的な問題となっている。そして、従来、素子を実装する手法としては、例えば、図16(a)に示すようにベース基板101上の接着層102に素子103を配置し、図16(b)に示すように真空吸着ヘッド104を用いて素子102を取り出し、図16(c)に示すように他の基板105の接着層106上に置くことにより素子を実装する技術がある。しかしながら、このような方法で精度良く素子を配列するのには非常に手間が掛かるという問題がある。
【0004】
また、発光素子としては例えば窒素ガリウムを用いた発光素子等があるが、発光素子として窒素ガリウムを用いた発光素子を用いる場合、窒素をガリウム中に均一に配置するためにエピタキシャル成長により作製する。この場合、異なる部分から成長してきた分子同士の境界線で転位線が発生する。そして、この転位線では、キャリア、もしくはホールが停滞するため、半導体としての品質が低下してしまう。
【0005】
また、このような発光素子を、単体の発光ダイオード(LED:Light Emitted Diode、以下、LEDと称する。)や表示装置等において用いる場合には、十分な光量を得るためには少なくても数十μm程度の大きさを必要とする。しかしながら、気相成長させる場合、素子が成長するにつれて品質が悪くなる傾向があり、数十μm程度の大きさのLEDを得るのは歩留まりの問題からも高度な技術が必要とされ、製造が困難である。
【0006】
一方、比較的小さな大きさのLEDを用いて画像表示装置等を構成するには、発光量を稼ぐためにより多数のLEDを使用しなければならず、したがって、より多数のLEDを基板上に配列しなければならないため、製造に係る工数が増加してしまうという問題がある。
【0007】
また、LEDを用いた照明装置や画像表示装置では、画像の面積に対して発光点が小さいため、発光点から発光された光を分散させる必要がある。
【0008】
しかしながら、このような問題を解決して、十分な光量を有する画像表示装置を簡便に製造する方法は確立されていないのが現状である。
【0009】
そこで、本発明は、上述したような従来の実情に鑑みて創案されたものであり、簡便に素子の実装が可能である素子の実装方法、及び生産性に優れた照明装置の製造方法及び画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成する本発明に係る素子の実装方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である素子を落下させ、接着層上に素子を部分的に実装することを特徴とするものである。
【0011】
以上のような本発明に係る素子の実装方法では、基板上に素子を落下させることにより基板上に素子を部分的に実装するため、非常に簡単に且つ短時間で実装基板上に素子が実装される。
【0012】
また、以上のような目的を達成する本発明に係る照明装置の製造方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、接着層上に発光素子を部分的に実装することを特徴とするものである。
【0013】
以上のように構成された本発明に係る照明装置の製造方法では、規則性をもって基板上に発光素子を配列するのではなく、部分的に、任意な状態で発光素子を配置する。したがって、この照明装置の製造方法では、発光素子を整然と配列する必要がないため、従来の発光素子が所定のパターンで配列された照明装置の製造方法と比較して遙かに簡単、且つ短時間で照明装置が製造される。
【0014】
また、以上のような目的を達成する本発明に係る画像表示装置の製造方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、接着層上に発光素子を部分的に実装することを特徴とするものである。
【0015】
以上のような本発明に係る画像表示装置の製造方法では、規則性をもって基板上に発光素子を配列するのではなく、部分的に、任意な状態で発光素子を配置する。したがって、この画像表示装置の製造方法では、発光素子を整然と配列する必要がないため、従来の発光素子が所定のパターンで配列された画像表示装置の製造方法と比較して遙かに簡単、且つ短時間で画像表示装置が製造される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した素子の実装方法、照明装置及びその製造方法、画像表示装置及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。先ず、基本となる素子の実装方法について説明する。
【0017】
本発明に係る素子の実装方法は、実装基板上に複数の素子を実装する素子の実装方法であって、素子を流体中で自然落下させることにより当該素子を実装基板上にランダムに配置することを特徴とするものである。
【0018】
本発明においては、素子として、いわゆるピラミッド形の発光ダイオード(以下、ピラミッド型LEDと呼ぶ場合がある。)を用いることができる。以下、このピラミッド型LEDについて説明する。
【0019】
このLEDは、基板上に当該基板の主面に対して傾斜したS面または該S面に実質的に等価な面を有する結晶層を形成し、当該S面または当該S面に実質的に等価な面に平行な面内に延在する第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を前記結晶層に形成してなることを特徴とするものである。
【0020】
このLEDに用いられる基板は、後述のS面またはそのS面に等価な面を有する結晶層を形成し得るものであれば特に限定されず、種々のものを使用できる。例示すると、基板として用いることができるのは、サファイヤ(Al2O3、A面、R面、C面を含む。)SiC(6H、4H、3Cを含む。)GaN、Si、ZnS、ZnO、AlN、LiMgO、GaAs、MgAl2O4、InAlGaNなどからなる基板であり、好ましくはこれらの材料からなる六方晶系基板または立方晶系基板であり、より好ましくは六方晶系基板である。例えば、サファイヤ基板を用いる場合では、窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体の材料を成長させる場合に多く利用されているC面を主面としたサファイヤ基板を用いることができる。この場合の基板主面としてのC面は、5乃至6度の範囲で傾いた面方位を含むものである。
【0021】
この基板上に形成される結晶層は基板の主面に対して傾斜したS面または当該S面に実質的に等価な面を有している。この結晶層は後述のS面または当該S面に実質的に等価な面に平行な面に第1導電型層、活性層、及び第2導電型層からなる発光領域を形成可能な材料層であれば良く、特に限定されるものではないが、その中でもウルツ鉱型の結晶構造を有することが好ましい。
【0022】
このような結晶層としては、例えばIII族系化合物半導体やBeMgZnCdS系化合物半導体を用いることができ、更には窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体、窒化アルミニウム(AlN)系化合物半導体、窒化インジウム(InN)系化合物半導体、窒化インジウムガリウム(InGaN)系化合物半導体、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系化合物半導体を好ましくは形成することができ、特に窒化ガリウム系化合物半導体が好ましい。
【0023】
なお、このLEDにおいて、InGaN、AlGaN、GaNなどは必ずしも、3元混晶のみ、2元混晶のみの窒化物半導体を指すのではなく、例えばInGaNでは、InGaNの作用を変化させない範囲での微量のAl、その他の不純物を含んでいても良いことはいうまでもない。また、S面に実質的に等価な面とは、S面に対して5乃至6度の範囲で傾いた面方位を含むものである。
【0024】
この結晶層の成長方法としては、種々の気相成長法を挙げることができ、例えば有機金属化合物気相成長法(MOCVD(MOVPE)法)や分子線エピタキシー法(MBE法)などの気相成長法や、ハイドライド気相成長法(HVPE法)などを用いることができる。その中でもMOVPE法によると、迅速に結晶性の良いものが得られる。
【0025】
MOVPE法では、GaソースとしてTMG(トリメチルガリウム)、TEG(トリエチルガリウム)、AlソースとしてはTMA(トリメチルアルミニウム)、TEA(トリエチルアルミニウム)、Inソースとしては、TMI(トリメチルインジウム)、TEI(トリエチルインジウム)などのアルキル金属化合物が多く使用され、窒素源としてはアンモニア、ヒドラジンなどのガスが使用される。また、不純物ソースとしてはSiであればシランガス、Geであればゲルマンガス、MgであればCp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)、ZnであればDEZ(ジエチルジンク)などのガスが使用される。
【0026】
MOCVD法では、これらのガスを例えば600℃以上に加熱された基板の表面に供給して、ガスを分解することにより、InAlGaN系化合物半導体をエピタキシャル成長させることができる。
【0027】
結晶層を形成する前に、下地成長層を基板上に形成することが好ましい。この下地成長層は例えば窒化ガリウム層や窒化アルミ二ウム層からなり、下地成長層は低温バッファ層と高温バッファ層との組合せ或いはバッファ層と結晶種として機能する結晶種層との組合せからなる構造であっても良い。この下地成長層も結晶層と同様に、種々の気相成長法で形成することができ、例えば有機金属化合物気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシー法(MBE法)、ハイドライド気相成長法(HVPE法)などの気相成長法を用いることができる。
【0028】
結晶層の成長を低温バッファ層から始めるとマスク上にポリ結晶が析出しやすくなって、それが問題となる。そこで、結晶種層を含んでからその上に基板と異なる面を成長することで、さらに結晶性の良い結晶が成長できる。また、選択成長を用いて結晶成長を行うには結晶種層がないとバッファ層から形成する必要があるが、もしバッファ層から選択成長を行うと成長の阻害された成長しなくても良い部分に成長が起こりやすくなる。したがって、結晶種層を用いることで、成長が必要な領域に選択性良く結晶を成長させることができることになる。バッファ層は基板と窒化物半導体の格子不整合を緩和するという目的もある。したがって、窒化物半導体と格子定数の近い基板、格子定数が一致した基板を用いる場合にはバッファ層が形成されない場合もある。たとえば、SiC上にはAlNを低温にしないでバッファ層をつけることもあり、Si基板上にはAlN、GaNをやはり低温にしないでバッファ層として成長することもあり、それでも良質のGaNを形成できる。また、バッファ層を特に設けない構造であっても良く、 においては、結晶層は少なくともS面又はS面に実質的に等価な面を有する構造を有しているが、特に、結晶層はS面または該S面に実質的に等価な面が略六角錐形状の斜面をそれぞれ構成する構造であっても良く、或いは、S面または当該S面に実質的に等価な面が略六角錐台形状の斜面をそれぞれ構成する共にC面または当該C面に実質的に等価な面が前記略六角錐台形状の上平面部を構成する構造、いわゆる略六角錐台形状であっても良い。これら略六角錐形状や略六角錐台形状は、正確に六角錐であることを必要とせず、その中の幾つかの面が消失したようなものも含む。また、結晶層の結晶面間の稜線は必ずしも直線でなくとも良い。また、略六角錐形状や略六角錐台形状は直線状に延在された形状であっても良い。
【0029】
具体的な選択成長法としては、そのような選択成長は下地成長層の一部を選択的に除去することを利用して行われる、あるいは、選択的に前記下地成長層上にまたは前記下地成長層形成前に形成されたマスク層の開口された部分を利用して行われる。例えば、前記下地成長層がバッファ層と結晶種層とからなる場合、バッファ層上の結晶種層を点在する10μm径程度の小領域に細分化し、それぞれの部分からの結晶成長によってS面等を有する結晶層を形成することが可能である。
【0030】
例えば、細分化された結晶種層は、発光素子として分離するためのマージンを見込んで離間するように配列することができ、個々の小領域としては、帯状、格子状、円形状、正方形状、六角形状、三角形状、矩形状、菱形状およびこれらの変形形状などの形状にすることができる。下地成長層の上にマスク層を形成し、そのマスク層を選択的に開口して窓領域を形成することでも、選択成長が可能である。マスク層は例えば酸化シリコン層或いは窒化シリコン層によって構成することができる。前述のような略六角錐台形状や略六角錐形状が直線状に延在された形状である場合、一方向を長手方向とするような角錐台や角錐形状はマスク層の窓領域を帯状にしたり、結晶種層を帯状にしたりすることで可能である。
【0031】
選択成長を用いマスク層の窓領域を10μm程度の円形(或いは辺が1−100方向の六角形、または辺が11−20方向の六角形など)にすることでその約2倍程度の選択成長領域まで簡単に作製できる。またS面が基板と異なる方向であれば転位を曲げる効果、および転位を遮蔽する効果があるために、転位密度の低減にも役立つ。
【0032】
本発明者らの行った実験において、カソードルミネッセンスを用いて成長した六角錐台形状を観測してみると、S面の結晶は良質でありC+面に比較して発光効率が高くなっていることが示されている。特にInGaN活性層の成長温度は700〜800℃であるため、アンモニアの分解効率が低く、よりN種が必要とされる。またAFMで表面を見たところステップが揃ってInGaN取り込みに適した面が観測された。さらにその上、Mgドープ層の成長表面は一般にAFMレベルでの表面状態が悪いが、S面の成長によりこのMgドープ層も良い表面状態で成長し、しかもドーピング条件がかなり異なることがわかっている。
【0033】
また、顕微フォトルミネッセンスマッピングを行うと、0.5−1μm程度の分解能で測定することができるが、C+面の上に成長した通常の方法では、1μmピッチ程度のむらが存在し、選択成長でS面を得た試料については均一な結果が得られた。また、SEMで見た斜面の平坦性もC+ 面より滑らかに成っている。
【0034】
また、選択成長マスクを用いて選択成長する場合であって、選択マスク開口部の上だけに成長する際には横方向成長が存在しないため、マイクロチャネルエピタキシーを用いて横方向成長させ窓領域より拡大した形状にすることが可能である。このようなマイクロチャネルエピタキシーを用いて横方向成長をした方が貫通転位を避けやすくなり、転位が減ることがわかっている。またこのような横方向成長により発光領域も増大し、さらに電流の均一化、電流集中の回避、および電流密度の低減を図ることができる。
【0035】
この半導体発光素子は、S面または当該S面に実質的に等価な面に平行な面内に延在する第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を結晶層に形成する。第1導電型はp型又はn型のクラッド層であり、第2導電型はその反対の導電型である。例えばS面を構成する結晶層をシリコンドープの窒化ガリウム系化合物半導体層によって構成した場合では、n型クラッド層をシリコンドープの窒化ガリウム系化合物半導体層によって構成し、その上にInGaN層を活性層として形成し、さらにその上にp型クラッド層としてマグネシウムドープの窒化ガリウム系化合物半導体層を形成してダブルヘテロ構造をとることができる。活性層であるInGaN層をAlGaN層で挟む構造とすることも可能である。
【0036】
また、活性層は単一のバルク活性層で構成することも可能であるが、単一量子井戸(SQW)構造、二重量子井戸(DQW)構造、多重量子井戸(MQW)構造などの量子井戸構造を形成したものであっても良い。量子井戸構造には必要に応じて量子井戸の分離のために障壁層が併用される。活性層をInGaN層とした場合には、特に製造工程上も製造し易い構造となり、素子の発光特性を良くすることができる。さらにこのInGaN層は、窒素原子の脱離しにくい構造であるS面の上での成長では特に結晶化しやすくしかも結晶性も良くなり、発光効率を上げることができる。
【0037】
なお、窒化物半導体はノンドープでも結晶中にできる窒素空孔のためにn型となる性質があるが、通常Si、Ge、Seなどのドナー不純物を結晶成長中にドープすることで、キャリア濃度の好ましいn型とすることができる。また、窒化物半導体をp型とするには、結晶中にMg、Zn、C、Be、Ca、Baなどのアクセプター不純物をドープすることによって得られるが、高キャリア濃度のp層を得るためには、アクセプター不純物のドープ後、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気で400℃以上のアニーリングを行うことが好ましく、電子線照射などにより活性化する方法もあり、マイクロ波照射、光照射などで活性化する方法もある。
【0038】
これら第1導電型層、活性層、及び第2導電型層はS面または該S面に実質的に等価な面に平行な面内に延在されるが、このような面内への延在はS面等が形成されているところで続けて結晶成長させれば容易に行うことができる。結晶層が略六角錐形状や略六角錐台形状となり、各傾斜面がS面等とされる場合では、第1導電型層、活性層、及び第2導電型層からなる発光領域を全部又は一部のS面上に形成することができる。略六角錐台形状の場合には、基板主面に平行な上面上にも第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を形成できる。傾斜したS面を利用して発光させることで、平行平板では多重反射により光が減衰していくが、傾いた面があると光は多重反射の影響を免れて半導体の外にでることができるという利点がある。第1導電型層すなわちクラッド層はS面を構成する結晶層と同じ材料で同じ導電型とすることができ、S面を構成する結晶層を形成した後、連続的に濃度を調整しながら形成することもでき、また他の例として、S面の構成する結晶層の一部が第1導電型層として機能する構造であっても良い。
【0039】
この半導体発光素子では、傾斜したS面の結晶性の良さを利用して、発光効率を高めることができる。特に、結晶性が良いS面にのみ電流を注入すると、S面はInの取り込みも良く結晶性も良いので発光効率を高くすることができる。また、活性層の実質的なS面に平行な面内に延在する面積は該活性層を基板又は前記下地成長層の主面に投影した場合の面積より大きいものとすることができる。
【0040】
このように活性層の面積を大きなものとすることで、素子の発光する面積が大きくなり、それだけで電流密度を低減することができる。また、活性層の面積を大きくとることで、輝度飽和の低減に役立ち、これにより発光効率を上げることができる。
【0041】
六角錐形状の結晶層を考えた場合、S面の特に頂点近く部分がステップの状態が悪くなり、頂点部は発光効率が低くなっている。これは六角錐形状の素子では、それぞれの面のほぼ中心部分を中心に頂点側、側辺左側、側辺右側、底面側に4箇所に区分され、特に頂点側部分は最もステップの状態が波打っていて、頂上付近になると異常成長が起こりやすくなっているためである。これに対して、側辺側の二箇所はどちらもステップがほぼ直線状でしかもステップが密集しており極めて良好な成長状態になっており、また、底面に近い部分はやや波打つステップであるが、頂点側ほどの異常成長は起こっていない。
【0042】
そこで、この半導体発光素子では、活性層への電流注入は頂点近傍側で周囲側よりも低密度となるように制御することが可能である。このような頂点近傍側で低密度の電流を流すためには、電極を斜面の側部には形成するが、頂点部分では電極を形成しないような構造とする、或いは頂点部分に電極形成前に電流ブロック領域を形成する構造とすることができる。
【0043】
結晶層と第2導電型層には、それぞれ電極が形成される。接触抵抗を下げるために、コンタクト層を形成し、その後で電極をコンタクト層上に形成しても良い。これらの電極を蒸着法により形成する場合、p電極、n電極が結晶層とマスクの下に形成された結晶種層との双方についてしまうと短絡してしまうことがあり、それぞれ精度良く蒸着することが必要となる。
【0044】
この半導体発光素子は複数個を並べて画像表示装置や照明装置を構成することが可能である。各素子を3原色分揃え、走査可能に配列することで、S面を利用して電極面積を抑えることができるため、少ない面積でディスプレイとして利用できる。
【0045】
このようなピラミッド型LEDとして、図1に示すようなピラミッド型LED1を用いる。その構造については、GaN系半導体層からなる下地成長層2上に選択成長された六角錐形状のn層であるGaN層3が形成されている。下地成長層2上には絶縁膜4が存在し、六角錐形状のGaN層3はその絶縁膜4を開口した部分にMOCVD法などによって形成されている。このGaN層3は、成長時に使用されるサファイヤ基板の主面をC面とした場合にS面(1−101面)で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコンをドープさせた領域である。このGaN層3の傾斜したS面の部分はダブルへテロ構造のクラッドとして機能する。GaN層3の傾斜したS面を覆うように活性層であるInGaN層5が形成されており、その外側にp層であるマグネシウムドープのGaN層6が形成されている。このマグネシウムドープのGaN層6もクラッドとして機能する。そして、GaN層6の傾斜したS面を覆うようにp電極7が形成されている。p電極7はマグネシウムドープのGaN層6上に形成されるNi/Pt/AuまたはNi(Pd)/Pt/Auなどの金属材料を蒸着して形成されている。
【0046】
図2は、本発明に係る素子の実装方法を適用して上述したようなピラミッド型LED1を基板11に実装した状態を示す断面図である。図2に示すようにピラミッド型LED1を基板11上に実装するには、まず、図3に示すようにピラミッド型LED1を実装する基板11の主面上に例えば接着剤により接着層12を形成する。ここで、ピラミッド型LED1を実装する基板11は特に限定されるものではなく、使用用途等の諸条件により適宜選択することが可能である。また、接着層12も接着剤に限定されるものではなく、ピラミッド型LED1を基板に固定することができれば良く、種々の材料を用いることが可能である。接着層12を接着剤により構成する場合は、接着剤としては例えば熱可塑性樹脂等が好適である。そして、接着層12の厚みにも特に制限はない。
【0047】
次に、接着層12を形成した基板11を、接着層12が上となるように略平坦な場所に配し、さらにピラミッド型LED1を、図4に示すように当該基板11上であってピラミッド型LED1を実装する位置、すなわち接着層12を形成した位置に対応する所定の高さに配置する。そして、ピラミッド型LED1を基板11上に自然落下させる。このとき、ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させる。
【0048】
ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させると、落下初期においてピラミッド型LED1は、図5に示すように様々な方向を向いている。しかしながら、ピラミッド型LED1は直ぐに当該ピラミッド型LED1のC面が下になるように回転を始める。そして、ピラミッド型LED1は、図6に示すように基板に落下する直前までには、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態となっている。その結果、ピラミッド型LED1は、図7に示すように当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板11とが対向した状態で基板11上に落下する。そして、基板11上には接着層12が形成されているため、基板11上に落下したピラミッド型LED1は、落下した位置において接着層12により基板11に固定される。また、例えば接着層12として熱硬化性樹脂などを使用した場合には、接着層12に対して例えばレーザ加熱等により熱処理を施すことにより接着層12を硬化させてピラミッド型LED1を基板11上に固定することができる。このとき、ピラミッド型LED1は、何らかの規則性をもって基板11上に配列されるのではなく、図7に示すようにランダムに、任意な状態で基板11上に配置される。以上により、ピラミッド型LED1を基板11上にランダムに実装することができる。
【0049】
上記において、ピラミッド型LED1が当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態で基板上に落下するか否かは、ピラミッド型LED1の大きさと、ピラミッド型LED1が散布された環境、すなわちピラミッド型LED1が自然落下する環境に依存する。例えば大気中において20μm以下の大きさの物質が音速以下の速度で動く場合には、大気は粘性流体として取り扱うことができる。そして、粘性流体中を落下した場合に、ピラミッド型LED1は、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態で基板上に落下する。したがって、20μm以下の大きさのピラミッド型LED1を、粘性流体として取り扱うことができる流体中において落下させることにより、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LEDのC面と基板とが対向した状態で基板11上に落下させることができる。このような粘性流体として取り扱うことができる流体は、気体でも良く、また液体でも良い。そして、具体的には、空気、すなわち大気の他に超純水や、不純物である固形物を含有しない液体を用いることができる。
【0050】
また、上記においてピラミッド型LED1は、当該ピラミッド型LED1の高さの略10倍以上の高さから落下させることが好ましい。ピラミッド型LED1を当該ピラミッド型LED1の高さの10倍以上の高さから自然落下させることにより、ピラミッド型LED1が、落下初期の様々な方向を向いた状態から回転して当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態になる時間を確保できる。これにより、ピラミッド型LED1を、確実に当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板11とが対向した状態となって基板11上に落下させることができる。
【0051】
また、上記において、基板11上に予め配線を形成しておいても良い。こうすることによりピラミッド型LED1の電気接続が簡単に行える。また、この配線を接着導電性接着剤により形成し、当該導電性接着剤によりピラミッド型LED1を基板に固定する構成としても良い。このような構成とすることにより、ピラミッド型LED1の電気接続と固定とを一括して行うことができる。
【0052】
また、例えば赤色、青色、緑色の三色の発光色からなるピラミッド型LED1を基板11上に配置する場合は、発光色ごとに上述した操作を繰り返して行えば良い。これにより、例えば赤色、青色、緑色の三色を備えたフルカラーの画素を構成することができる。
【0053】
以上のような素子の実装方法においては、基板11上に接着層12を形成してその上からピラミッド型LED1を散布、すなわち、自然落下させることで基板11上に素子を実装するため、非常に簡単にピラミッド型LED1を実装することができる。したがって、例えば真空吸着ヘッド等を用いてピラミッド型LED1を一個ずつ実装する場合等と比較して遙かに簡単、且つ短時間でピラミッド型LED1を実装することが可能とされている。したがって、この素子の実装方法は、効率良く素子を実装することが可能とされている。すなわち、この素子の実装方法は、作業効率の良好な、生産性に優れた方法であるといえる。
【0054】
また、この素子の実装方法では、接着層12上に落下しなかったピラミッド型LED1(図示せず)は基板11上に固定されることがなく、接着層12上に落下したピラミッド型LED1のみを基板11上に固定することが可能である。したがって、この素子の実装方法では、ピラミッド型LED1を基板11の所望の位置のみに部分的に実装することを非常に簡単に行うことができる。すなわち、ピラミッド型LED1を実装したい位置のみに部分的に接着層12を形成することにより、選択的なピラミッド型LED1の実装が簡単に実現される。そして、接着層12上に落下しなかったピラミッド型LED1は、固定されていないため、風圧で吹き飛ばす、液体で押し流す等の手段により基板11上から簡単に除去、回収することができ、再利用することが可能である。
【0055】
そして、この素子の実装方法では、ピラミッド型LED1の大きさが変化した場合においても、ピラミッド型LED1を散布する際の環境となる流体を選択し、その流体の粘度を制御することにより種々の大きさのピラミッド型LED1の実装に対応可能である。ただし、上述したようにピラミッド型LED1の大きさは、20μmを限度とする。
【0056】
また、上述した素子の実装方法の変形例として、例えばインクや揮発性溶剤等の液体中にピラミッド型LED1を分散させ、この液体を基板11上に塗布するような形態を取ることも可能である。この場合、ピラミッド型LED1を分散させる液体は、上記において説明した条件を満たすことが必要である。そして、塗布する前に液体を良く撹拌してピラミッド型LED1を液体中に良く分散させ、沈殿しないようにしておく。そして、この液体を基板11上の所定の位置に塗布することにより液体が上述した粘性流体の役割を果たし、上記と同様にしてピラミッド型LED1を基板11上に実装することができる。
【0057】
次に、上述した素子の実装方法を適用した本発明に係る照明装置及びその製造方法について説明する。図8は、本発明を適用して構成したLED照明装置の一構成例を示す発光面の要部断面図である。図8において1は基板22上に実装された複数個のピラミッド型LED1であり、接着層23により基板22に固定されている。そして、これらのピラミッド型LED1が透光性を有する材料で形成された容器24内に密封されてLEDモジュール21が構成され、このLEDモジュール21を複数個用いて発光面が形成され、LED照明装置が構成される。25はピラミッド型LED1と対向する容器24の上部に設けられたレンズであり、容器24と基板22とは、接着剤等により固定されている。26は容器24内に充填された水又はアルコールのような有機溶剤等から成る液体である。このような構成により、容器24内でピラミッド型LED1が液体24と直接接触して放熱するため、ピラミッド型LED1の発熱による温度の上昇を抑えることができる。その結果、基板22へのピラミッド型LED1の実装密度を大きくすることができるとともに、ピラミッド型LED1自体の発光効率も高めることができる。また、このLED照明装置では、ピラミッド型LED1として上述した素子の実装方法で説明したピラミッド型LED1を用いている。そして、ピラミッド型LED1は、基板22上に何らかの規則性をもって配列されているのではなく、ランダムに、任意な状態で基板22上に配置されている。さらに、このLED照明装置では、ピラミッド型LED1は、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板22とが対向した状態で基板22上に実装されている。
【0058】
以上のようなLED照明装置では、ピラミッド型LED1は規則性をもって基板22上に配列されているのではなく、ランダムに、任意な状態で基板22上に配置されている。したがって、このLED照明装置では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置する、すなわちピラミッド型LED1を配列する必要がないため、従来のLEDが所定のパターンで配列されたLED照明装置と比較して遙かに簡単、且つ短時間で製造することが可能とされている。したがって、このLED照明装置は、作業効率に優れた、生産性に優れたLED照明装置とされている。
【0059】
また、以上のようなLED照明装置では、ピラミッド型LED1は、常にC面が基板22と対向した状態で基板22上に実装されているため、極性が統一されており、品質が均一化されたLED照明装置とされている。
【0060】
また、以上のようなLED照明装置においては、ピラミッド型LED1の大きさは、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさとすることが好ましい。通常、LEDを用いて照明装置を構成する場合は、発光量を稼ぐためにできるだけ大きなLEDを用いることが好ましい。しかしながら、上述したピラミッド型LED1を例えば気相成長法により成長させて形成する場合には、素子が成長するにつれて品質が低下してしまう傾向がある。そして、このような素子を用いて照明装置を構成した場合には、照明装置の品質も良好なものとはならない。また、歩留まり等の問題もあり、数十μm程度の比較的大きなピラミッド型LED1を得ることは非常に困難である。一方、比較的小さな大きさのLEDを用いて照明装置を構成しようとした場合には、LEDの品質は良いが、発光量を稼ぐためにより多数のLEDを使用しなければならず、したがって、より多数のLEDを基板上に配列しなければならないため、製造に係る工数が増加してしまうという問題がある。
【0061】
しかしながら、本発明に係るLED照明装置では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置されておらず、ピラミッド型LED1がランダムに、任意の状態で配置された構成とされているため、すなわち、ピラミッド型LED1を配列させる必要がないため、使用するピラミッド型LED1の数量が多くなっても製造に係る工数が増加する等の問題が生じない。したがって、このLED照明装置では、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさのピラミッド型LED1を用いることにより、十分な光量を有し、高品質で且つ生産性に優れたLED照明装置を実現することができる。
【0062】
また、LEDモジュール21内においてピラミッド型LED1がランダムに配置されているため、LEDモジュール21内においては、多少の輝度むらが生じるが、各ピラミッド型LED1から照射される光は、レンズ25により適当に分散されてLEDモジュール21の外部へ照射されるため、略均一化された照射光が得られる。
【0063】
また、このLED照明装置では、ピラミッド型LED1の発光色は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。すなわち、発光色が白色のピラミッド型LED1のみを用いてLED照明装置を構成しても良く、また、赤色、青色、緑色等のピラミッド型LED1をそれぞれ単独で、もしくは任意の組合せで用いてLED照明装置を構成しても良い。
【0064】
また、このLED照明装置においては、上述した第1配線となる接着層23もしくは第2配線となる配線28に光透過性材料を用いることにより発光を効率よく取り出すことができるLED照明装置を構成することができる。
【0065】
以上のようなLED照明装置は、以下のようにして製造することができる。まず、図3に示すようにピラミッド型LED1を実装する基板22の主面上に導電性接着剤によりピラミッド型LED1の下側の配線である第1配線の機能を兼ねた接着層23を形成する。ここで、ピラミッド型LED1を実装する基板22の構成材料は特に限定されるものではなく、使用用途等の諸条件により適宜選択することが可能である。
【0066】
次に、接着層23を形成した基板22を、接着層23が上となるように略平坦な場所に配し、ピラミッド型LED1を、図3に示すように当該基板22上であってピラミッド型LED1を実装する位置、すなわち接着層23を形成した位置に対応する所定の高さに配置する。そして、ピラミッド型LED1を基板22上に自然落下させる。このとき、ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させる。
【0067】
ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させると、当該ピラミッド型LED1は、上述したように落下初期においては図5に示すように様々な方向を向いている。しかしながら、ピラミッド型LED1は直ぐに当該ピラミッド型LED1のC面が下になるように回転を始める。そして、ピラミッド型LED1は、図6に示すように基板22に落下する直前までには、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板22とが対向した状態となっている。その結果、ピラミッド型LED1は、図7に示すように当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態で基板22上に落下する。
【0068】
そして、基板22上には接着層23が形成されているため、基板22上に落下したピラミッド型LED1は、落下した位置において接着層23により基板22に固定される。このとき、ピラミッド型LED1は、何らかの規則性をもって基板22上に配列されるのではなく、図7に示すようにランダムに、任意な状態で基板22上に配置される。
【0069】
次に、接着層23におけるピラミッド型LED1に対応する部分にのみ例えば照射エネルギー0.2mJ/cm2、波長355nmのYAG3倍波を照射してアニールを施すことにより電気接続を行う。
【0070】
次に、図9に示すように基板22及びピラミッド型LED1上に粘度の低い絶縁性の樹脂27を塗布する。ここで、樹脂27として粘度の低い樹脂を用いることにより、確実にピラミッド型LED1を樹脂27で埋めることができる。そして、図10に示すようにその上から第2配線となるピラミッド型LED1の上側の配線28を形成することによりピラミッド型LED1の上面における電気接続を行う。ここで、配線間の幅は、大きさが最大であるピラミッド型LED1の大きさよりも大きくする。
【0071】
そして、図11に示すようにピラミッド型LED1をレンズ25が上部に設けられた容器24内に密封し、当該容器24内に水又はアルコールのような有機溶剤等から成る液体26を充填することによりLEDモジュール21を構成し、このLEDモジュール21を複数個用いてLED照明装置を構成する。
【0072】
以上のようなLED照明装置の製造方法においては、基板22上に接着層23を形成してその上からピラミッド型LED1を散布することで基板22上にピラミッド型LED1を実装するため、非常に簡単にピラミッド型LED1を実装することができる。すなわち、例えば真空吸着ヘッド等を用いて素子を一個ずつ実装する場合等と比較して遙かに簡単、且つ短時間で素子を実装することが可能とされている。したがって、このLED照明装置の製造方法では、効率良く照明装置を製造することが可能とされている。すなわち、このLED照明装置の製造方法は、作業効率の良好な、生産性に優れた方法であるといえる。
【0073】
また、このLED照明装置の製造方法では、接着層23上に落下しなかったピラミッド型LED1は基板22上に固定されることがなく、接着層23上に落下したピラミッド型LED1のみを基板22上に固定することが可能である。したがって、このLED照明装置の製造方法では、ピラミッド型LED1を基板22の所望の位置のみに部分的に実装することを非常に簡単に行うことができる。すなわち、ピラミッド型LED1を実装したい位置のみに部分的に接着層23を形成することにより、選択的な実装が簡単に実現される。そして、接着層23上に落下しなかったピラミッド型LED1は固定されていないため、風圧で吹き飛ばす、液体で押し流す等の手段により基板22上から簡単に除去、回収することができ、再利用することが可能である。
【0074】
そして、このLED照明装置の製造方法では、ピラミッド型LED1の大きさが変化した場合においても、ピラミッド型LED1を散布する際の環境となる流体を選択し、その流体の粘度を制御することにより種々の大きさのピラミッド型LED1の実装に対応可能である。すなわち、上記においては、ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させているが、ピラミッド型LED1を自然落下させる環境は上述した素子の実装方法と同様に粘性流体として取り扱うことができる流体中であれば良く、気体でも良く、また液体でも良い。そして、具体的には、空気、すなわち大気の他に超純水や、不純物である固形物を含有しない液体を用いることができる。ただし、上述したように素子の大きさは、20μmを限度とする。
【0075】
また、以上のようなLED照明装置の製造方法においては、ピラミッド型LED1としては、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さなピラミッド型LED1を用いることが好ましい。通常、LEDを用いて照明装置を構成する場合は、発光量を稼ぐためにできるだけ大きなLEDを用いることが好ましい。しかしながら、上述したピラミッド型LED1を例えば気相成長法により成長させて形成する場合には、素子が成長するにつれて品質が低下してしまう傾向がある。そして、このような素子を用いて照明装置を構成した場合には、照明装置の品質も良好なものとはならない。また、歩留まり等の問題もあり、数十μm程度の比較的大きなピラミッド型LED1を得ることは非常に困難である。一方、比較的小さな大きさのLEDを用いて照明装置を構成しようとした場合には、LEDの品質は良いが、発光量を稼ぐためにより多数のLEDを使用しなければならず、したがって、より多数のLEDを基板上に配列しなければならないため、製造に係る工数が増加してしまうという問題がある。
【0076】
しかしながら、本発明に係るLED照明装置の製造方法では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置する必要はなく、ピラミッド型LED1をランダムに、任意の状態で配置するため、すなわち、ピラミッド型LED1を配列させる必要がないため、使用するピラミッド型LED1の数量が多くなっても製造に係る工数が増加する等の問題が生じない。したがって、このLED照明装置の製造方法では、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさのピラミッド型LED1を用いることにより、十分な光量を有し、高品質で且つ生産性に優れたLED照明装置を簡単に製造することが可能とされている。
【0077】
また、以上のLED照明装置の製造方法では、使用するピラミッド型LED1の発光色は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。すなわち、発光色が白色のピラミッド型LED1のみを用いてLED照明装置を構成しても良く、また、赤色、青色、緑色等のピラミッド型LED1をそれぞれ単独で、もしくは任意の組合せで用いてLED照明装置を構成しても良い。そして、複数の発光色のピラミッド型LED1を用いてLED照明装置を構成する場合には、発光色ごとに上述した操作を繰り返すことによりピラミッド型LED1を実装すれば良い。
【0078】
次に、上述した素子の実装方法を適用した本発明に係る画像表示装置及びその製造方法について説明する。図12は、本発明を適用して構成したLED表示装置31の構成を示す斜視図である。LED表示装置31では、任意の複数個のパネルモジュール34(一例として4×4の16個構成)がタイリングされて構成された小ユニット32を、さらに任意の複数個(一例として3×3の9個構成)タイリングすることにより中ユニット33が構成されている。そして、この中ユニット33がさらに任意の複数個(一例として22×16の352個構成)タイリングされることにより表示パネルが構成され、薄型大画面のLED表示装置31が構成されている。
【0079】
また、このLED表示装置31では、図13に示すように1つのパネルモジュール34に任意の数のLEDが実装されて1画素を構成しており、当該パネルモジュール34内に実装するLEDとして上述した素子の実装方法で説明したピラミッド型LED1を用いている。そして、ピラミッド型LED1は、基板35上に何らかの規則性をもって配列されているのではなく、ランダムに、任意な状態で基板35上に配置されている。さらに、このLED表示装置31では、ピラミッド型LED1は、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板35とが対向した状態で基板35上に実装されている。
【0080】
以上のようなLED表示装置31では、ピラミッド型LED1は規則性をもって基板35上に配列されているのではなく、ランダムに、任意な状態で基板35上に配置されている。したがって、このLED表示装置31では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置する、すなわちピラミッド型LED1を配列する必要がないため、従来のLEDが所定のパターンで配列されたLED表示装置と比較して遙かに簡単、且つ短時間で製造することが可能とされている。したがって、このLED表示装置31は、作業効率に優れた、生産性に優れたLED表示装置とされている。
【0081】
また、以上のようなLED表示装置31では、ピラミッド型LED1は、常にC面が基板35と対向した状態で基板35上に実装されているため、極性が統一されており、品質が均一化されたLED表示装置とされている。
【0082】
また、以上のようなLED表示装置31においては、ピラミッド型LED1の大きさは、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさとすることが好ましい。通常、LEDを用いて画像表示装置を構成する場合は、発光量を稼ぐためにできるだけ大きなLEDを用いることが好ましい。しかしながら、上述したピラミッド型LED1を例えば気相成長法により成長させて形成する場合には、素子が成長するにつれて品質が低下してしまう傾向がある。そして、このような素子を用いて画像表示装置を構成した場合には、画像表示装置の品質も良好なものとはならない。また、歩留まり等の問題もあり、数十μm程度の比較的大きなピラミッド型LED1を得ることは非常に困難である。一方、比較的小さな大きさのLEDを用いて画像表示装置を構成しようとした場合には、LEDの品質は良いが、発光量を稼ぐためにより多数のLEDを使用しなければならず、したがって、より多数のLEDを基板上に配列しなければならないため、製造に係る工数が増加してしまうという問題がある。
【0083】
しかしながら、本発明に係るLED表示装置31では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置されておらず、ピラミッド型LED1がランダムに、任意の状態で配置された構成とされているため、すなわち、ピラミッド型LED1を配列させる必要がないため、使用するピラミッド型LED1の数量が多くなっても製造に係る工数が増加する等の問題が生じない。したがって、このLED表示装置31では、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさのピラミッド型LED1を用いることにより、十分な光量を有し、高品質で且つ生産性に優れたLED表示装置を実現することができる。
【0084】
また、このLED表示装置31では、各パネルモジュール34に実装されているピラミッド型LED1の数が異なる。すなわち、あるモジュールには4個のピラミッド型LED1が実装されているが、他のパネルモジュールには、1個しかピラミッド型LED1が実装されていないような状況が生じる。すなわち、このLED表示装置においては、1画素を1個のピラミッド型LED1により構成しても良く、また、1画素を複数のピラミッド型LED1により構成しても良い。
【0085】
この場合、パネルモジュール間で多少の輝度むらが生じる虞がある。しかしながら、LED表示装置31は定電流回路で駆動されるため、各パネルモジュールの消費電力は一定である。したがって、各パネルモジュールに実装されたピラミッド型LED1の数が少ないほどピラミッド型LED1には負荷が掛かるが、エネルギー的にはエネルギー消費効率が一定であれば各モジュールで同じ光量が得られるため、実用に際しては何ら支障はない。
【0086】
また、以上のLED表示装置31では、ピラミッド型LED1の発光色は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。すなわち、発光色が白色のピラミッド型LED1のみを用いてLED表示装置31を構成しても良く、また、赤色、青色、緑色等のピラミッド型LED1をそれぞれ単独で、または任意の組合せで、もしくはフルカラーで用いてLED表示装置31を構成しても良い。
【0087】
また、このLED表示装置においては、上述した第1配線となる接着層36もしくは第2配線となる配線38に光透過性材料を用いることにより発光を効率よく取り出すことができるLED表示装置を構成することができる。
【0088】
以上のようなLED表示装置31は、以下のようにして製造することができる。まず、図3に示すようにピラミッド型LED1を実装する基板35の主面上に導電性接着剤によりピラミッド型LED1の下側の配線である第1配線の機能を兼ねた接着層36を形成する。ここで、ピラミッド型LED1を実装する基板35の構成材料は特に限定されるものではなく、使用用途等の諸条件により適宜選択することが可能である。
【0089】
次に、接着層36を形成した基板35を、接着層36が上となるように略平坦な場所に配し、ピラミッド型LED1を、図4に示すように当該基板35上であって、ピラミッド型LED1を実装する位置、すなわち接着層36を形成した位置に対応する所定の高さに配置する。そして、ピラミッド型LED1を基板35上に自然落下させる。このとき、ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させる。
【0090】
ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させると、当該ピラミッド型LED1は、上述したように落下初期においては図5に示すように様々な方向を向いている。しかしながら、ピラミッド型LED1は直ぐに当該ピラミッド型LED1のC面が下になるように回転を始める。そして、ピラミッド型LED1は、図6に示すように基板に落下する直前までには、当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板35とが対向した状態となっている。その結果、ピラミッド型LED1は、図7に示すように当該ピラミッド型LED1のC面が下を向いた状態、すなわち、当該ピラミッド型LED1のC面と基板とが対向した状態で基板35上に落下する。そして、基板35上には接着層36が形成されているため、基板35上に落下したピラミッド型LED1は、落下した位置において接着層36により基板に固定される。このとき、ピラミッド型LED1は、何らかの規則性をもって基板35上に配列されるのではなく、図7に示すようにランダムに、任意な状態で基板35上に配置される。
【0091】
次に、接着層36におけるピラミッド型LED1に対応する部分にのみ例えば照射エネルギー0.2mJ/cm2、波長355nmのYAG3倍波を照射してアニールを施すことにより電気接続を行う。
【0092】
次に、図14に示すように基板35及びピラミッド型LED1上に粘度の低い絶縁性の樹脂を塗布する。ここで、粘度の低い樹脂を用いることにより、確実にピラミッド型LED1を樹脂で埋めることができる。そして、図15に示すようにその上から第2配線であるピラミッド型LED1の上側の配線38を形成することによりピラミッド型LED1の上面における電気接続を行う。ここで、配線間の幅は、大きさが最大であるピラミッド型LED1の大きさよりも大きくする。以上のようにしてパネルモジュール34を構成し、このパネルモジュール34を複数個タイリングすることにより小ユニット32を構成し、小ユニット32を複数個タイリングすることにより中ユニット33を構成し、さらに中ユニット33を複数個タイリングすることによりLED表示装置31を構成する。
【0093】
以上のようなLED表示装置の製造方法においては、基板35上に接着層36を形成してその上からピラミッド型LED1を散布することで基板35上にピラミッド型LED1を実装するため、非常に簡単にピラミッド型LED1を実装することができる。すなわち、例えば真空吸着ヘッド等を用いて素子を一個ずつ実装する場合等と比較して遙かに簡単、且つ短時間で素子を実装することが可能とされている。したがって、このLED表示装置の製造方法では、効率良くLED表示装置を製造することが可能とされている。すなわち、このLED表示装置の製造方法は、作業効率の良好な、生産性に優れた方法であるといえる。
【0094】
また、このLED表示装置の製造方法では、接着層36上に落下しなかったピラミッド型LED1は基板35上に固定されることがなく、接着層36上に落下したピラミッド型LED1のみを基板35上に固定することが可能である。したがって、このLED表示装置の製造方法では、ピラミッド型LED1を基板35の所望の位置のみに部分的に実装することを非常に簡単に行うことができる。すなわち、ピラミッド型LED1を実装したい位置のみに部分的に接着層36を形成することにより、選択的な実装が簡単に実現される。そして、接着層36上に落下しなかったピラミッド型LED1は固定されていないため、風圧で吹き飛ばす、液体で押し流す等の手段により基板35上から簡単に除去、回収することができ、再利用することが可能である。
【0095】
そして、このLED表示装置の実装方法では、ピラミッド型LED1の大きさが変化した場合においても、ピラミッド型LED1を散布する際の環境となる流体を選択し、その流体の粘度を制御することにより種々の大きさのピラミッド型LED1の実装に対応可能である。すなわち、上記においては、ピラミッド型LED1を大気中において自然落下させているが、ピラミッド型LED1を自然落下させる環境は上述した素子の実装方法と同様に粘性流体として取り扱うことができる流体中であれば良く、気体でも良く、また液体でも良い。そして、具体的には、空気、すなわち大気の他に超純水や、不純物である固形物を含有しない液体を用いることができる。ただし、上述したように素子の大きさは、20μmを限度とする。
【0096】
また、以上のようなLED表示装置の製造方法においては、ピラミッド型LED1としては、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さなピラミッド型LED1を用いることが好ましい。通常、LEDを用いて画像表示装置を構成する場合は、発光量を稼ぐためにできるだけ大きなLEDを用いることが好ましい。しかしながら、上述したピラミッド型LED1を例えば気相成長法により成長させて形成する場合には、素子が成長するにつれて品質が低下してしまう傾向がある。そして、このような素子を用いて画像表示装置を構成した場合には、画像表示装置の品質も良好なものとはならない。また、歩留まり等の問題もあり、数十μm程度の比較的大きなピラミッド型LED1を得ることは非常に困難である。一方、比較的小さな大きさのLEDを用いて画像表示装置を構成しようとした場合には、LEDの品質は良いが、発光量を稼ぐためにより多数のLEDを使用しなければならず、したがって、より多数のLEDを基板上に配列しなければならないため、製造に係る工数が増加してしまうという問題がある。
【0097】
しかしながら、このLED表示装置の製造方法では、ピラミッド型LED1を整然と精度良く配置する必要はなく、ピラミッド型LED1をランダムに、任意の状態で配置するため、すなわち、ピラミッド型LED1を配列させる必要がないため、使用するピラミッド型LED1の数量が多くなっても製造に係る工数が増加する等の問題が生じない。したがって、このLED表示装置の製造方法では、サブミクロンから数ミクロン程度の比較的小さな大きさのピラミッド型LED1を用いることにより、十分な光量を有し、高品質で且つ生産性に優れたLED表示装置を簡単に製造することが可能とされている。
【0098】
また、以上のLED表示装置の製造方法では、使用するピラミッド型LED1の発光色は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。すなわち、発光色が白色のピラミッド型LED1のみを用いてLED表示装置31を構成しても良く、また、赤色、青色、緑色等のピラミッド型LED1をそれぞれ単独で、もしくは任意の組合せで用いてLED表示装置31を構成しても良い。そして、複数の発光色のピラミッド型LED1を用いてLED表示装置31を構成する場合には、発光色ごとに上述した操作を繰り返すことによりピラミッド型LED1を実装すれば良い。
【0099】
【発明の効果】
本発明に係る素子の実装方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である素子を落下させ、接着層上に素子を部分的に実装するものである。
【0100】
以上のような本発明に係る素子の実装方法では、基板上に素子を落下させることにより基板上に素子を部分的に実装するため、非常に簡単に且つ短時間で実装基板上に素子を実装することが可能とされる。
【0101】
また、本発明に係る照明装置の製造方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、接着層上に発光素子を部分的に実装するものである。
【0102】
以上のように構成された本発明に係る照明装置の製造方法では、規則性をもって基板上に発光素子を配列するのではなく、部分的に、任意な状態で発光素子を配置する。したがって、この照明装置の製造方法では、発光素子を整然と配列する必要がないため、従来の発光素子が所定のパターンで配列された照明装置の製造方法と比較して遙かに簡単、且つ短時間で照明装置を製造することが可能であり、効率良く照明装置を製造することが可能とされている。
【0103】
また、本発明に係る画像表示装置の製造方法は、基板上に接着層を形成し、略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、接着層上に発光素子を部分的に実装するものである。
【0104】
以上のような本発明に係る画像表示装置の製造方法では、規則性をもって基板上に発光素子を配列するのではなく、部分的に、任意な状態で発光素子を配置する。したがって、この画像表示装置の製造方法では、発光素子を整然と配列する必要がないため、従来の発光素子が所定のパターンで配列された画像表示装置の製造方法と比較して遙かに簡単、且つ短時間で画像表示装置を製造することが可能であり、効率良く画像表示装置を製造することが可能とされている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ピラミッド型LEDの一構成例を示す断面図である。
【図2】 ピラミッド型LEDを基板上に実装した状態を示す断面図である。
【図3】 基板の主面上に接着剤により接着層を形成した状態を示す断面図である。
【図4】 ピラミッド型LED基板上であって接着層を形成した位置に対応する所定の高さに配置した状態を示す図である。
【図5】 ピラミッド型LEDが自然落下する状態を示す図である。
【図6】 ピラミッド型LEDが自然落下する状態を示す図である。
【図7】 ピラミッド型LEDが基板上に落下した状態を示す図である。
【図8】 LED照明装置の一構成例を示す断面図である。
【図9】 LED照明装置の製造工程を説明する図であり、樹脂を塗布した状態を示す断面図である。
【図10】 LED照明装置の製造工程を説明する図であり、配線を形成した状態を示す断面図である。
【図11】 ピラミッド型LEDを容器内に密封した状態を示す断面図である。
【図12】 LED表示装置の一構成例を示す斜視図である。
【図13】 パネルモジュールを示す断面図である。
【図14】 LED表示装置の製造工程を説明する図であり、樹脂を塗布した状態を示す断面図である。
【図15】 LED表示装置の製造工程を説明する図であり、配線を形成した状態を示す断面図である。
【図16】 従来の素子の実装方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 ピラミッド型LED
11 基板
12 接着増
21 LEDモジュール
22 基板
23 接着層
27 樹脂
28 配線
31 LED表示装置
35 基板
36 接着層
37 樹脂
38 配線
Claims (51)
- 基板上に接着層を形成し、
略六角錐形状または略六角錐台形状である素子を落下させ、前記接着層上に前記素子を部分的に実装する
ことを特徴とする素子の実装方法。 - 前記素子は、第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を含む結晶層を有する
ことを特徴とする請求項1記載の素子の実装方法。 - 前記結晶層は、ウルツ鉱型の結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項2記載の素子の実装方法。 - 前記結晶層は、窒化物半導体からなる
ことを特徴とする請求項2記載の素子の実装方法。 - 前記窒化物半導体は、窒化ガリウム系半導体からなる
ことを特徴とする請求項4記載の素子の実装方法。 - 前記素子は、複数の発光色の発光素子からなる
ことを特徴とする請求項1記載の素子の実装方法。 - 前記発光色が、赤色、緑色、青色である
ことを特徴とする請求項6記載の素子の実装方法。 - 前記発光色毎に前記発光素子を配置する
ことを特徴とする請求項7記載の素子の実装方法。 - 前記基板上に配線を形成し、当該配線上に前記素子を配置する
ことを特徴とする請求項1記載の素子の実装方法。 - 前記配線を導電性接着剤により形成し、且つ当該導電性接着剤により前記素子を前記基板上に固定する
ことを特徴とする請求項9記載の素子の実装方法。 - 前記基板上に前記素子を配置後、前記導電性接着剤に対して熱処理を施す
ことを特徴とする請求項10記載の素子の実装方法。 - 前記素子の大きさが20μm以下である
ことを特徴とする請求項1記載の素子の実装方法。 - 前記素子を流体中で落下させる
ことを特徴とする請求項1記載の素子の実装方法。 - 前記流体が気体である
ことを特徴とする請求項13記載の素子の実装方法。 - 前記気体が空気である
ことを特徴とする請求項14記載の素子の実装方法。 - 前記流体が液体である
ことを特徴とする請求項13記載の素子の実装方法。 - 前記液体が超純水である
ことを特徴とする請求項16記載の素子の実装方法。 - 基板上に接着層を形成し、
略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、前記接着層上に前記発光素子を部分的に実装する
ことを特徴とする照明装置の製造方法。 - 前記発光素子は、第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を含む結晶層を有する
ことを特徴とする請求項18記載の照明装置の製造方法。 - 前記結晶層は、ウルツ鉱型の結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項19記載の照明装置の製造方法。 - 前記結晶層は、窒化物半導体からなる
ことを特徴とする請求項19記載の照明装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体は、窒化ガリウム系半導体からなる
ことを特徴とする請求項21記載の照明装置の製造方法。 - 前記発光素子は、複数の発光色の発光素子からなる
ことを特徴とする請求項18記載の照明装置の製造方法。 - 前記発光色が、赤色、緑色、青色である
ことを特徴とする請求項23記載の照明装置の製造方法。 - 前記発光色毎に前記発光素子を配置する
ことを特徴とする請求項24記載の照明装置の製造方法。 - 前記基板上に配線を形成し、当該配線上に前記発光素子を配置する
ことを特徴とする請求項18記載の照明装置の製造方法。 - 前記配線を導電性接着剤により形成し、且つ当該導電性接着剤により前記発光素子を前記基板上に固定する
ことを特徴とする請求項26記載の照明装置の製造方法。 - 前記基板上に前記発光素子を配置後、前記導電性接着剤に対して熱処理を施す
ことを特徴とする請求項27記載の照明装置の製造方法。 - 前記発光素子の大きさが20μm以下である
ことを特徴とする請求項18記載の照明装置の製造方法。 - 前記発光素子を流体中で落下させる
ことを特徴とする請求項18記載の照明装置の製造方法。 - 前記流体が気体である
ことを特徴とする請求項30記載の照明装置の製造方法。 - 前記気体が空気である
ことを特徴とする請求項31記載の照明装置の製造方法。 - 前記流体が液体である
ことを特徴とする請求項30記載の照明装置の製造方法。 - 前記液体が超純水である
ことを特徴とする請求項33記載の照明装置の製造方法。 - 基板上に接着層を形成し、
略六角錐形状または略六角錐台形状である発光素子を落下させ、前記接着層上に前記発光素子を部分的に実装する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。 - 前記発光素子は、第1導電型層、活性層、及び第2導電型層を含む結晶層を有する
ことを特徴とする請求項35記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記結晶層は、ウルツ鉱型の結晶構造を有する
ことを特徴とする請求項36記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記結晶層は、窒化物半導体からなる
ことを特徴とする請求項36記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記窒化物半導体は、窒化ガリウム系半導体からなる
ことを特徴とする請求項38記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記発光素子は、複数の発光色の発光素子からなる
ことを特徴とする請求項35記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記複数の発光色が、赤色、緑色、青色の発光色の発光素子のいずれか、または任意の組み合わせからなる
ことを特徴とする請求項40記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記発光色毎に前記発光素子を配置する
ことを特徴とする請求項41記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記基板上に配線を形成し、当該配線上に前記発光素子を配置する
ことを特徴とする請求項35記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記配線を導電性接着剤により形成し、且つ当該導電性接着剤により前記発光素子を前記基板上に固定する
ことを特徴とする請求項43記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記基板上に前記発光素子を配置後、前記導電性接着剤に対して熱処理を施す
ことを特徴とする請求項44記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記発光素子の大きさが20μm以下である
ことを特徴とする請求項35記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記発光素子を流体中で落下させる
ことを特徴とする請求項35記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記流体が気体である
ことを特徴とする請求項47記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記気体が空気である
ことを特徴とする請求項48記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記流体が液体である
ことを特徴とする請求項47記載の画像表示装置の製造方法。 - 前記液体が超純水である
ことを特徴とする請求項50記載の画像表示装置の製造方法。
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