JP4182661B2 - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、画像表示装置全体で画素ピッチを略一定にすることができる画像表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイには、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイなどが知られている。また、画像を表示するための画像表示装置の一つとしては、発光ダイオードをアレイ状に配列させた構造の発光ダイオードアレイ型画像表示装置も知られている。この発光ダイオード型画像表示装置は、一般に、一画素を構成するサブ画素が赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードの何れかの発光ダイオードで構成され、各発光ダイオードを順次点滅させるように駆動することによりカラー表示が行われている。このとき、画素が所定の間隔でマトリクス状に配列され、画像表示が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像表示装置の大画面化を検討した場合、単位表示パネルを複数配置する手法が考えられるが、この場合、封止部の存在が画像品位を大きく低下させる要因となる。液晶ディスプレイでは、液晶材料が液状であり、表示パネルの周囲を封止された封止部が必要となる。また、有機ＥＬディスプレイの如き面発光型の発光部が平面上に形成されてなるディスプレイでは、発光部を形成する発光材料が外気の影響などを受け易いため、やはり封止する必要がある。
【０００４】
従って、これら封止の必要なディスプレイはディスプレイを作製する際に、分割して作製することが出来ず、大型ディスプレイを作製する際にはそれに伴って装置の大型化も必要となり、製造コストの増大を招いていた。さらに、非発光領域である封止部により、画像表示装置の表示面全体に対する発光領域の割合が低下することになる。
【０００５】
また、上記発光ダイオードアレイ型画像表示装置を大画面化する技術としては、精度よく発光素子が配置されたＬＥＤモジュールを形成し、これらのＬＥＤモジュール間の電気的接続が高い信頼性で行われる技術が開示されている。例えば、特開２０００−３４０８４７号公報に開示されているように、ＬＥＤが複数配置されたＬＥＤモジュールをモジュール実装用基台に実装し、そのモジュール実装用基台をさらにサイズの大きな基台に配設することによりディスプレイが形成されている。このとき、モジュール実装用基台には長手方向が略平行に設けられた複数の溝が形成されており、その溝にＬＥＤモジュールを配置することによりディスプレイが構成されている。
【０００６】
さらに、特開２０００−３４０８４７号公報では、ＬＥＤユニット実装用基台及びその製造方法では、発光素子が配列されたＬＥＤモジュールを実装し、且つ電気的接続が得られるような溝部が形成されたユニット基台を提供している。ここで、電気接続を得るための配線が形成される溝部は該ユニット基台の一方の面について該溝部が互いに略平行になるように形成され、他方の面にはその溝部と略垂直な向きに溝部を形成する構成を成しており、溝部はユニット基台の端部から他方の端部まで形成されている。しかし、上述の公開公報の方法では、溝部の存在により画像表示装置全体で画素ピッチを一定にすることは難しい。
【０００７】
また、ＬＥＤディスプレイでは、画像表示装置全体で画素ピッチを一定にするためには微小な光源を精度良く配置することが重要になる。発光ダイオードの如き点発光源を単位表示パネルに配置し、これら単位表示パネルをマトリクス状に配置する場合、ＬＥＤの駆動回路及びこれらのＬＥＤを駆動させるために単位表示パネル間を電気的に接続する配線が煩雑になると、接続不良が容易に発生するとともに、配線を配設するための領域を単位表示パネルに確保する必要となる。よって、単位表示パネル内の画素ピッチに比べ、各単位表示パネル間の画素ピッチが大きくなり、画像表示装置全体で画素ピッチを一定することが困難である。
【０００８】
また、従来のように発光部がプラスチックなどのケースに収められた発光ダイオードなどを複数配置して形成される画像表示装置では、製造工程上もＬＥＤモジュールに複雑で微小な配線を形成し、その配線を避けながらＬＥＤを所定の位置に配置することも困難であり、さらに、数百μｍの画素ピッチで発光ダイオードを配置し、高画質の画像表示装置を形成することも難しい。
【０００９】
一方、上述の公開公報には、発光ダイオードがセラミクス基台に配置されたＬＥＤモジュールが形成されており、画素ピッチを画像表示装置全体で略等しくすることが難しいことに加え、個々のＬＥＤモジュールのサイズ毎にセラミクス基台を作成することとなり、製造工程が煩雑になるだけでなく、所要のセラミクス基台の製造に要する時間も多大なものとなる。
【００１０】
よって、本発明は、大画面化が容易で、しかも品質の高い画像表示が可能である新規の画像表示装置を提供することを目的とする。更に、効率良く発光素子を単位表示パネルに配置することにより画像表示装置を作製することができる画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、樹脂に埋め込まれ、表面が平坦化された発光素子であって、前記平坦化された樹脂表面に形成された電極パッドに電気的に接続される発光素子と、電極パッドと電気的に接続される接続用パッドを有し、発光素子が画素として、配置される複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板とを備え、前記単位表示パネルが、前記基板上において、互いに密接して配置され、前記単位表示パネル内における画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間における画素ピッチが略等しいことを特徴とする。このとき、単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板上において、単位表示パネルが互いに密接して配置されることから、各単位パネル内の画素ピッチと、隣接して配置される単位表示パネル間の画素ピッチを略等しくすることができ、画像表示装置全体で画素ピッチを略一定にすることができる。
【００１２】
このとき、各単位表示パネルの接続端子が裏面に引き出されており、基板上には隣接する単位表示パネルの接続端子間を繋ぐ配線パターンが形成されている。よって、単位表示パネルに煩雑な配線を配設することなく各単位表示パネルが電気的に接続される。また、前記配線パターンは、前記接続端子に合わせて形成され、単位表示パネルを基板に配置すると同時に各単位表示パネルが電気的に接続される。
【００１３】
画像表示装置を構成する基板の表面に予め表示パネルを電気的に接続するための配線パターンが形成されていることにより、表示パネルを基板に配置すると同時に、表示パネルを互いに電気的に接続することができる。更に、微小な発光素子を用いることにより、表示パネル上の配線を配設する領域を確保することができる。
【００１４】
ここで、発光素子として窒化物半導体で形成された発光ダイオードを用いることにより微小な発光ダイオードにより高い輝度の画素を形成することもできる。よって、画像表示装置全体の輝度を高めることもできる。
【００１５】
また、本発明の画像表示装置は、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを接続するための配線パターンが形成された光透過膜と、前記光透過膜が貼着される基板とを備え、前記単位表示パネルが前記光透過膜上に配置されてなることを特徴とする。単位表示パネルを配置する基板に予め配線パターンが形成された光透過膜を貼着しておくことにより、基板に配線パターンを形成することなく、各単位表示パネルを電気的に接続することができる。
【００１６】
更に、本発明の画像表示装置の製造方法は、素子形成基板上に配列された発光素子を単位表示パネルに転写し、前記単位表示パネルを基板に配置して形成される画像表示装置の製造方法において、前記素子形成基板上に前記発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように前記発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された前記発光素子を更に離間して前記単位表示パネルに転写する第二転写工程を有し、前記第二転写工程においては、前記一時保持用部材の裏面側からのレーザー光の照射によるレーザーアブレーションと、真空吸引による素子吸着とにより、前記発光素子を一時保持用部材から剥離することを特徴とする。本発明の画像表示装置の製造方法によれば、微小な発光素子を効率良く単位表示パネルに配置した後、これら単位表示パネルを基板に配置することにより画像表示装置を作製することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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。
【００１８】
［第１の実施形態］
先ず、本発明の画像表示装置について説明する。本実施形態の画像表示装置は、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルが配列されてなり、各単位表示パネル内における画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間における画素ピッチとが略等しいことを特徴とする。
【００１９】
本実施形態では、発光素子として点光源である発光ダイオードを用いることができる。画像表示装置では、赤色、青色及び緑色などの３色にそれぞれ発光する発光ダイオードを用いることによりフルカラー表示を行うことができるが、これらの色に限定されず、カラー表示を行うために必要な３色の発光ダイオードを用いても良い。本実施形態では、特に、赤色、青色及び緑色に発光する発光ダイオードによりフルカラー表示が可能になる画像表示装置について説明する。これら発光ダイオードに適用なものとしては、例えば、高輝度を有するＧａＮ系発光ダイオードを用いることができる。ＧａＮ系発光ダイオードは、サファイア基板にバッファ層を介して形成したｎ型ＧａＮ層と、ＩｎＧａＮなどからなる活性層と、該活性層上に形成されたｐ型ＧａＮ層などからなる積層構造を有しており、ｎ型ＧａＮ層は成長阻害膜を開口した窓からの選択成長によりピラミッド形状に形成されるものであっても良く、特に、Ｓ面を傾斜面とするストライプ状や六角錐形状の成長層を有していても良い。
【００２０】
図１を用いて、更に詳しく発光ダイオードの構造について説明すると、ＧａＮ系半導体層からなる下地成長層１１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層１２が形成されている。尚、下地成長層１１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層１２はその絶縁膜を開口した部分にＭＯＣＶＤ法などにより形成される。このＧａＮ層１２は、成長時に使用されるサファイア基板の主面をＣ面とした場合にＳ面で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコンをドープした領域である。基板の主面に対して傾斜したＧａＮ層１２の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１２の基板の主面に対して傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層１３が形成されており、その外側にマグネシウムドープのＧａＮ層１４が形成される。このマグネシウムドープのＧａＮ層１４もクラッドとして機能する。さらに、ＧａＮ層１４上にｐ側電極１５を形成し、ｎ側電極１６を下地成長層１１上の絶縁膜を開口した領域に形成することでＧａＮ系発光ダイオードが形成される。また、これらピラミッド型の発光ダイオードに限定されず、Ｓ面に等価な傾斜結晶面を有し、これら結晶面が稜線方向に延在される形状であっても良い。
【００２１】
このような構造のＧａＮ系の発光ダイオードは、青色発光が可能な素子であって、特にレーザーアブレーションによって比較的容易にサファイア基板から剥離することが可能であり、レーザービームを選択的に照射することにより選択的な剥離が実現される。尚、ＧａＮ系の発光ダイオードとしては、平板上や帯状に活性層が形成される構造であっても良く、上端部にＣ面が形成された角錐構造であっても良い。また、他の窒化物系発光素子や化合物半導体素子であっても良い。また、これらの発光ダイオードに限定されることなく、点光源であれば良く、プレーナー型の発光ダイオードを用いることもできる。
【００２２】
ここで、発光ダイオードディスプレイの利点について説明する。画像表示装置に赤色、緑色及び青色の発光ダイオードを用いた場合、ＣＲＴの色再現範囲に比べて格段にその色再現範囲が広く、広い範囲に亘って色再現が可能になる。しかも、発光ダイオードの発光輝度は電流にほぼ比例するため、電流値又は電流パルス幅を変えることにより中間調表示を容易に行うこともできる。また、発光ダイオードの高速応答性から、動画表示にも十分対応することができる。さらに、発光ダイオードを用いた画像表示装置は、画面輝度が高く、耐久性に優れ、薄型で超大画面を構成できることから屋外で使用される大画面の画像表示装置として適用である。発光ダイオードを用いた画像表示装置の構成は、例えば１画素に赤色、緑色及び青色の三原色を割り当て、画素を二次元のアレイ状に配列し、これを駆動回路と一体化したモジュールとして単位表示パネルとし、これら単位表示パネルをマトリクス状に配置することにより形成される。この場合、配置する単位表示パネルの数を増やすだけで任意の大きさの画面を作ることができ、また、発光ダイオードの制御も単位表示パネル毎に容易に行うこともできる。また、発光ダイオードを樹脂などに埋め込むことにより、製造工程におけるハンドリグ性も向上させることもできる。画素ピッチを微細化した場合、点光源の特徴を生かし、精細な画像を表示することもでき、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイと比べ、大画面化には有利な画像表示装置である。
【００２３】
発光ダイオードを用いた画像表示装置は、三原色のＬＥＤに流す電流のバランスにより、明るさ、色を制御する方式であり、いわば直接変調方式と呼べるものである。これに対して、三原色ＬＥＤを液晶パネルのバックライトとして用いる方式のディスプレイもあり、モノクローム用液晶パネルの１画素でカラーの１画素を実現できる。即ち、実効的に液晶パネルの画素数を３倍に増やすことができるとともに、画素に赤、緑、青のカラーフィルターを設ける必要がなくなるため、製造コストの低減、透過率の向上を図ることが出来る。
【００２４】
次に、発光素子である発光ダイオードをパッケージングした各樹脂形成チップの構造について説明する。樹脂形成チップの模式的な斜視図、平面図を図２、図３に示す。樹脂形成チップ２１はその略中央に発光ダイオード２２が埋め込まれ、発光ダイオード２２が樹脂形成チップ２１を構成する樹脂２３に埋め込まれて構成されている。その大きさは、例えば、約１６０μｍ角、厚さ約４０μｍ程度である。このようなサイズの発光素子を用いることにより数百μｍピッチの画素を構成することが可能となる。また、樹脂形成チップ２１の表面には、各樹脂形成チップ２１に内包される発光ダイオード２２に電流を流すための略正方形の電極パッド２４ａ、２４ｂが樹脂形成チッ２１の中心に対して略点対称となる位置に設けられている。電極パッド２４ａ、２４ｂは、全面に電極パッド２４ａ、２４ｂの材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層が形成され後、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターニングすることにより形成される。これら電極パッド２４ａ、２４ｂは発光素子である発光ダイオード２２のｐ側電極とｎ側電極にそれぞれ接続されるように形成されており、必要な場合には樹脂２３にビアホールなどが形成された後、接続される。
【００２５】
ここで、電極パッド２４ａ、２４ｂは樹脂形成チップ２１の表面側と裏面側にそれぞれ形成されているが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッド２４ａ、２４ｂの位置が平板上でずれているのは、最終的に配線と接続する際に、上側からコンタクトをとっても重ならないようにするためである。また、電極パッド２４ａ、２４ｂの形状は、略正方形状に限定されず、電気的接続を行う配線に合わせて他の形状とすることもできる。このような樹脂形成チップ２１を形成することにより、発光ダイオード２２の周囲の樹脂２３で被覆され平坦化され、精度良く電極パッド２４ａ、２４ｂを形成できる。更に、発光ダイオード２２に比べて広い領域に電極パッド２４ａ、２４ｂを延在することができるので、電極パッド２４ａ、２４ｂと駆動回路を容易に接続することもできる。
【００２６】
また、樹脂形成チップ２１は、略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ２１の形状は樹脂２３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各樹脂形成チップ２１を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することにより得られる形状である。
【００２７】
ここで、発光ダイオード２２は、絶縁性材料（例えばイミド材料やエポキシ材料）に埋め込まれた樹脂形成チップ２１の状態で取り扱われ、単位表示パネルに実装される。発光ダイオードのうち、赤色発光ダイオードは所謂プレーナー型の発光ダイオードであり、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードは、例えばＧａＮ系の発光ダイオードであり、サファイア基板上に結晶成長される素子である。このようなＧａＮ系の発光ダイオードでは、基板を透過するレーザー照射によりレーザーアブレーションが生じ、ＧａＮの窒素が気化する現象に伴ってサファイア基板とＧａＮ系の成長層の間の界面では膜剥がれが起こり、素子分離を容易なものとすることができるという特徴を有している。本実施形態の画像表示装置に好適な発光素子について説明を行ったが、本実施形態の画像表示装置はこれらの発光素子に限定されるものではない。
【００２８】
次に、発光ダイオードをその内部に有する樹脂形成チップが配列されて構成される単位表示パネルについて説明する。図４は、単位表示パネル４１の平面構造を示す平面構造図である。単位表示パネル４１は、発光素子である発光ダイオードを内包する樹脂形成チップと駆動回路を電気的に接続するための配線が形成されたユニット基板４２上に樹脂形成チップを配置して構成される。樹脂形成チップは、それぞれ赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードが内包された樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂであり、樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂがそれぞれサブ画素４８を構成するようにユニット基板４２に配置され、これら３つのサブ画素により一画素５０が構成される。
【００２９】
樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂと駆動回路を電気的に接続する配線として、図４では、パッシブマトリクス方式の駆動回路にあわせ、接地線４３と電源電圧線４４が配設されている。接地線４３と電源電圧線４４は、ユニット基板４２上に水平垂直方向に形成され、互いに略垂直に交差するように配設されるとともに、単位表示パネル４１の裏面に引き出されている。接地線４３と電源電圧線４４の交差部４６の近傍には、発光素子である発光ダイオードを内包する樹脂形成チップとコンタクトを取るための引き出し配線４７ａ、４７ｂと、これら引き出し線に繋がる接続用パッド４９ａ、４９ｂが形成され、接続用パッド４９ａ、４９ｂを介して、接地線４３と電源電圧線４４が樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂと接続される。このとき、樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇおよび４５Ｂはインライン型に配置され、３色のサブ画素で一画素５０が構成される。
【００３０】
次に、上記単位表示パネル４１をその実装先である全体基板７１（図示せず）上に配置した状態を示す平面構成図を図５に示す。単位表示パネル４１は基板７１の表面を埋め尽くすように互いに密接するように配置される。よって、全体基板７１の単位表示パネル４１の実装面は、隙間なく単位表示パネル４１で覆われることになり、各単位表示パネル４１の間で殆どギャップが生じることなく単位表示パネル４１を配置される。ここで、単位表示パネル４１は互いに密接するように全体基板７１に配置されることにより、単位表示パネル４１内の画素ピッチと各単位表示パネル４１間の画素ピッチを略等しくすることができる。尚、図５は、単位表示パネル４１の配置を示す概略構成を示す図であり、樹脂形成素子及びそれらを接続する配線などは示していない。
【００３１】
次に、全体基板７１に単位表示パネル４１が実装された際の接続状態を、さらに詳しく示した平面構造図を図６に示す。図６では、特に、４つの単位表示パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃ及び４１ｄの接触部を中心とし、それぞれの単位表示パネル４１に配設された接地線４３ａ、４３ｂ、４３ｃ及び４３ｄ、電源電圧線４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄ、樹脂形成素子４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂの位置関係を詳細に示した。先ず、単位表示パネル４１ａに形成された接地線４３ａは、Ｘ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｂに形成される接地線４３ｂと略一直線上に配置されている。このとき、予め各単位表示パネルは同一構造になるように構成されているので、単位表示パネルを密接するように配置することにより接地線４３ａと接地線４３ｂは同一直線上に配置されることになる。また、単位表示パネル４１ａ、４１ｂとＹ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｄ、４１ｃに形成された接地線４３ｄ、４３ｃも互いに同一直線上に配置される。よって、各単位表示パネルに形成された接地線はＸ方向に隣接して全体基板７１上に配置される単位表示パネルの接地線と一直線上に配置されることになる。また、単位表示パネル４１ａに形成された電源電圧線４４ａは、Ｙ方向に隣接して全体基板７１上に配置される単位表示パネル４１ｄに形成された電源電圧線４４ｄとＹ方向に関して一直線上に配置されるように形成されている。また、単位表示パネル４１ｂに形成されている電源電圧線４４ｂも、単位表示パネル４１ｂのＹ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｃに形成された電源電圧線４４ｃと一直線上に配置されるように形成されている。このように、全体基板７１上のＸ方向、Ｙ方向に殆ど隙間なく密接するように配置された単位表示パネルに形成された接地線と電源電圧線は、それぞれＸ方向、Ｙ方向に隣接して配置される単位表示パネルに形成された接地線、電源電圧線とそれぞれ一直線上に配置されるように形成されている。また、各樹脂形成素子４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂは、引き出し線４７ａ、４７ｂと接続用パッド４９ａ、４９ｂを介して電気的に接続されている。このとき、樹脂形成素子のｎ側電極とｐ側電極に接続された電極パッドが樹脂形成素子の上側と下側の異なる面に形成されている場合は、順次引き出し線４７ａ、４７ｂと接続すれば良い。また、樹脂形成素子の同じ面に電極パッドが形成されている場合には、樹脂形成素子を単位表示パネルに配置すると同時に両方の電極をそれぞれ接地線４３、電源電圧線４４と接続することができる。
【００３２】
次に、図７を用いて単位表示パネル４１が配置される全体基板７１について説明する。図７は、図６に示した領域に対応する全体基板７１の平面構造を示した平面構造図である。全体基板７１には、長手方向がＸ方向と平行な配線７２と、長手方向がＹ方向と平行な配線７３が形成されている。配線７２は、単位表示パネル４１が全体基板７１に配置された際に、各単位表示パネル４１に形成された接地線４３を電気的に接続するための配線として機能する。配線７２は、Ｘ方向に隣接して配置される単位表示パネルの接地線４３のそれぞれの間隔と略等しい長さにＸ方向に延在するように形成され、Ｘ方向には各単位表示パネル４１の接地線４３を繋ぐように所要の間隔で配設され、Ｙ方向については接地線４３のピッチに合わせて配設されている。よって、配線７２により、各単位表示パネルの接地線４３はＸ方向に互いに電気的に接続されることになる。配線７２のＹ方向の間隔は、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置した際の各単位表示パネル４１の接地線４３の間隔と略等しい間隔に形成されており、それぞれの接地線４３が配線７２の長手方向で接続されるように形成されている。配線７２のＸ方向の間隔は、単位表示パネル４１の接地線４３のＸ方向の接続が出来るように、単位表示パネル４１の境界付近に形成される。よって、そのＸ方向への間隔は、各単位表示パネル４１のＸ方向の幅と略等しい長さを有することになる。
【００３３】
配線７３は、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置した際の各単位表示パネル４１の電源電圧線４４を接続するように形成され、各電源電圧線４４を接続する配線として機能する。配線７３のＸ方向への間隔は、各単位表示パネル４１に形成されている電源電圧線４４と略等しい間隔に形成される。また、配線７３のＹ方向の長さは、各単位表示パネル４１の電源電圧線４４の間隔と略等しい間隔で形成され、単位表示パネル４１が全体基板７１に配置されることにより、Ｙ方向にほぼ一直線上に位置する各電源電圧線４４が電気的に接続されることになる。
【００３４】
配線７２、７３は、透明基板である全体基板７１上にフォトリソグラフィー技術などにより、各接地線４３、電源電圧線４４がパターンニングされて形成される。配線７２、７３は、Ａｌ、Ａｌ合金若しくはＡｌ合金と他の金属の積層膜で形成されることができる。また、Ｃｕ、Ｃｕ合金若しくはＣｕ合金と他の金属との積層膜を用いてもよい。このとき、各接地線４３、電源電圧線４４の間隔に合わせて配線７２，７３は配設されるので、配線として機能しない余分な配線がなく、配線を形成する材料を節約することができる。さらに、余分な配線が形成されていないので、接続不良を抑制することもできる。
【００３５】
また、全体基板７１に単位表示パネル４１を配置すると同時に、各接地線４３、電源電圧線４４を接続することにより、各接地線４３、電源電圧線４４を接続するための煩雑な配線や接続工程が不要となり、画像表示装置の製造工程を簡略化できるだけでなく、煩雑な配線に起因する接続不良の発生も抑制することもできる。更に、配線を形成する領域の制約を受けることなく、画素ピッチを調整することができる。
【００３６】
次に、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置して構成される画像表示装置の構造について説明する。図８は、画像表示装置の構造を示す平面構造図である。図８には、互いに密接するように全体基板７１に配置された単位表示パネル４１とこれら単位表示パネル４１に配置され、発光ダイオードを内包する樹脂形成素子のみを図示している。赤色、緑色及び青色にそれぞれ発光する発光ダイオードを内包する樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５ＢがＸ方向に繰り返し配置されるインライン型に配置され、三色が一組で一画素構成している。また、Ｙ方向には同じ列に、同色に発光する発光ダイオードを内包する樹脂形成素子がそれぞれ同じ素子間隔で配置されている。
【００３７】
ここで、本実施形態の画像表示装置では、発光ダイオードを内包する樹脂形成素子が配置された単位表示パネルをマトリクス状に密接するように全体基板に配置することにより形成される。よって、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイのように光を偏光させるための液晶材料や発光材料を封止するための封止部が不要となる。よって、本実施形態のような樹脂形成素子を配置してなる画像表示装置では、封止部が不要となり、画像表示装置を構成する単位表示パネル毎に発光素子を配置した後、これら単位表示パネルを配置することにより画像表示装置の表示面を形成することが可能となる。よって、画像表示装置の表示面を分割して作製したのち、これら単位表示パネルを配置することにより表示面全体を形成することができるので、不良が発生した場合には、不良箇所を有する単位表示パネルのみを交換すればよく、画像表示装置全体を同時に製造する場合に比較して、歩留まり良く画像表示装置を製造することが可能となる。
【００３８】
更に、封止部が不要になることにより、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードをそれぞれ内包する樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５Ｂの単位表示パネル内でのＸ方向の素子間隔Ｈ１と、隣接して配置される単位表示パネル間の樹脂形成素子の素子間隔Ｈ２を略等しい長さとすることができる。よって、これら３色の樹脂形成素子から構成される画素の画素ピッチを画像表示装置全体でほぼ等しくすることができる。更に、樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５ＢのＹ方向の素子間隔ついても、単位表示パネル４１内の素子間隔Ｖ１と、隣接する単位表示パネル４１間の樹脂形成素子Ｖ２の素子間隔Ｖ２をＸ方向と同様に略等しくすることができる。このとき、各単位表示パネル４１は全体基板７１に配置された際に、殆ど隙間なく密接して配置されるので単位表示パネル間の封止部による発光素子の素子間隔のずれが生じることがない。よって、単位表示パネルの端に配置される樹脂形成素子と単位表示パネルの側辺との間隔を単位表示パネル内に配置された間隔Ｈ１の略半分の大きさになるように樹脂形成素子を配列することにより、単位表示パネル４１を全体基板７１上に配置した際に、隣接する単位表示パネル４１の間の樹脂形成素子との素子間隔Ｈ２が、素子間隔Ｈ１と略等しくなる。また、Ｙ方向についても、封止部が不要になることにより、画像表示装置全体で一定の素子間隔で樹脂形成素子が配置された状態にすることができ、画素ピッチを略等しくすることができる。
【００３９】
上述のように配設された電源電圧線と信号線に接続された発光素子が順次発光し、画像を表示することができる。このとき、駆動回路と発光素子を電気的に接続する配線が、発光素子の素子間隔に合わせて形成されているので、配線による電気抵抗を最小限に抑えることができる。よって消費電力や発熱の増大を抑制することができ、画像表示装置全体の信頼性を高めることができる。また、画像表示装置を単位表示パネルに分割し、これら単位表示パネルを密接するように配置することにより封止部のない画像表示装置を作製することができるとともに、封止部による発光素子の素子間隔のずれをなくすことが可能となり、画像表示装置全体で一定の素子間隔で発光素子が配置されることになる。さらに、不良が発生した単位表示パネルのみを交換することにより、画像表示装置の不良を抑えることができ、歩留まり良く画像表示装置を作製できるとともに、素子間隔が画像表示装置全体で一定にすることができ、高画質の画像表示装置とすることができる。また、パッシブマトリクス方式の駆動方法に限定されず、アクティブマトリクス方式により画像表示を行っても良い。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを接続するための配線パターンが形成された光透過膜と、前記光透過膜が貼着される基板とを備え、前記単位表示パネルが前記光透過膜上に配置されてなることを特徴とする画像表示装置について説明する。
【００４１】
本実施形態の画像表示装置は、単位表示パネル間を電気的に接続する配線を光透過性膜であるフィルムに形成しておくことにより、単位表示パネルが配置される基板に直接配線を配設することなく、所要の配線が形成されたフィルムを基板に貼着することにより、単位表示パネルを前記フィルムが貼着された基板上に配置すると同時に、これら単位表示パネル間の電気的な接続を図ることができる画像表示装置である。以下、本実施形態の画像表示装置について、詳細に説明する。
【００４２】
図９に、本実施形態の画像表示装置の概略構造を表す斜視図を示す。本実施形態の画像表示装置は、基板９１上にフィルム９２を接着し、その上に単位表示パネル９３を配置して形成される。基板９１は、その上面が平坦な形状を有している。基板９１を構成する材料は、光透過性を有するものであれば良く、例えば、ガラス基板などを用いることができる。光透過性を有する基板を用いることにより、発光素子が配置されない基板の裏面から光を取り出すことができることにより、画像表示装置の構造に応じて、基板の表面又は裏面の光を取り出し易い面から光を取り出すことができる。
【００４３】
フィルム９２は、光透過性を有する材料で形成されており、基板９１に貼り付けられやすいように薄膜状に成型されている。光透過性を有する材料としては、例えば、イミド系の材料、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂等を用いることができる。イミド系の材料は、耐熱性も高いため、フィルム９２に配線９４、９５を形成する際に、高温に曝した場合でもフィルムの劣化が小さく、また、寸法の温度変化も小さいため配線９４、９５を精度良く形成することができる。フィルム９２には、配線９４、９５が単位表示パネル９３を互いに電気的に接続するような位置に形成される。フィルム９２は、基板９１とは別に作製し、配線９４、９５を配設しておくことができる。配線９４、９５が形成されたフィルム９２を基板９１の表面に接着して、基板９１とフィルム９２の積層構造を有する基台９６を構成することができる。このとき、基板９１とフィルム９２は光透過性を有する接着剤により接合される。フィルム９２に耐熱性の高い材料を用いた場合には、熱硬化により基板９１とフィルム９２を接合することもできるが、紫外線などを照射することによりフィルム９２と基板９１を接合することができる光硬化型の接着剤を用いても良い。このとき、フィルム９２、基板９１も両方が光透過性を有していることにより、これらの材料を透過する光を接合部に照射することにより簡便に接合を行うことが可能となる。
【００４４】
配線９４、９５は単位表示パネル９３を互いに電気的に接続させるための配線として機能する。配線９４、９５は、単位表示パネル９３が基板９１に接着されたフィルム９２に配置された際に、各単位表示パネル９３に配設された接続端子を接続するように形成される。このとき、配線９４、９５は、各単位表示パネル９３に配設された配線を接続する位置に形成される。単位表示パネル９３に配設された配線パターンに合わせて、予め配線９４、９５をフィルム９２に形成しておくことにより、基板９１にフィルム９２を貼り付けるだけで所要の単位表示パネルを配置することができる基台を形成することができる。よって、配線が形成されたフィルム９２と基板９１が別々に形成された後に、貼着して基台を構成することにより、基板９１に直接配線を配設する場合に比べて、単位表示パネルに配置された発光素子のサイズ、配置間隔に合わせて適用な配線形状や配線間隔を有する基台を形成することができ、基板９１に配線を形成する工程を省略することができる。更に、フィルム９２に形成する配線形状や配置間隔が様々のものを予め作製しておくことにより、実装する単位表示パネルに応じて汎用性のある基台を迅速に作製することが出来る。
【００４５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の画像表示装置を製造する際に適用な製造方法について説明する。本実施形態の画像表示装置の製造方法は、素子形成基板上に配列された発光素子を単位表示パネルに転写し、前記単位表示パネルを基板に配置して形成される画像表示装置の製造方法において、前記素子形成基板上に前記発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように前記発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された前記発光素子を更に離間して前記単位表示パネルに転写する第二転写工程を有し、前記第二転写工程においては、前記一時保持用部材の裏面側からのレーザ光の照射によるレーザアブレーションと、真空吸引による素子吸着とにより、前記発光素子を一時保持用部材から剥離することを特徴とする。このようにして、素子形成基板に作製された発光素子を樹脂で被覆した後、単位表示パネルに転写することにより、効率良く単位表示パネルを作製することができ、これら単位表示パネルを密接するように配置して画像表示装置全体を形成することができる。
【００４６】
上記画像表示装置の製造方法においては、微小な発光素子を素子形成基板上に高密度に形成した後、所定の間隔で発光素子を単位表示パネルに実装することができる。このとき、微小な発光素子を樹脂などに埋め込むことにより取り扱いを容易にすることができる。本実施形態の画像表示装置の製造方法において、発光素子は絶縁性材料によって微細な発光素子が大きく再形成され、ハンドリング性を格段に向上させることができる。そこで、この特徴を生かして発光素子を拡大転写し、画像表示装置を製造することが可能である。以下、二段階拡大転写法を例にして、本実施形態の画像表示装置の製造方法を説明する。
【００４７】
先ず、高集積度をもって素子形成基板に作成された発光素子を素子形成基板上で発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように一時保持用部材に転写し、次いで一時保持用部材に保持された前記素子をさらに離間して単位表示パネルを構成する基板に転写する二段階の拡大転写を行う。なお、本例では転写を２段階としているが、素子を離間して配置する拡大度に応じて転写を三段階やそれ以上の多段階とすることもできる。
【００４８】
更に、フルカラー表示を行うには、３色の発光素子により一画素を構成するように発光素子を配置する必要があるので、各色に発光する発光素子をそれぞれの素子形成基板で作製した後、それぞれを本実施形態で説明する素子の転写により単位表示パネルに配置し、単位表示パネルを作製することができる。更に、不良が発生した単位表示パネルのみ交換することにより画像表示装置を作製することができることにより歩留まりも良好となる。
【００４９】
次に、具体的に本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。図１０は二段階拡大転写法の基本的な工程を示す図である。まず、図１０の(a)に示す素子形成基板１００上に、例えば、発光ダイオードの如き発光素子１０２を密に形成する。発光素子を密に形成することで、各素子形成基板１００当たりに生成される発光素子の数を多くすることができ、製品コストを下げることができる。素子形成基板１００は、例えば、半導体ウエハ、ガラス基板、石英ガラス基板、サファイア基板、プラスチック基板などの種々素子形成可能な基板であるが、各発光素子１０２は素子形成基板１００上に直接形成したものであっても良く、他の基板上で形成されたものを配列したものであっても良い。
【００５０】
次に、図１０の(b)に示すように、素子形成基板１００から各発光素子１０２が図中破線で示す一時保持用部材１０１に転写され、この一時保持用部材１０１の上に各発光素子１０２が保持される。ここで、隣接する発光素子１０２は離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち、素子１０２はｘ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。このとき離間される距離は、特に限定されず、一例として後続の工程での樹脂部形成や電極パッドの形成を考慮した距離とすることができる。一時保持用部材１０１上に素子形成基板１００から転写した際に、素子形成基板１００上の全部の素子が離間されて転写されるようにすることができる。この場合には、一時保持用部材１０１のサイズはマトリクス状に配された発光素子１０２の数（ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ）に離間した距離を乗じたサイズ以上であれば良い。また、一時保持用部材１０１上に素子形成基板１００上の一部の発光素子が離間されて転写されるようにすることも可能である。
【００５１】
このような第一転写工程の後、図１０の(c)に示すように、一時保持用部材１０１上に存在する発光素子１０２は離間されていることから、素子周りの樹脂の被覆と電極パッドの形成が行われる。素子周りの樹脂の被覆は電極パッドを形成し易くし、次の第二転写工程での取り扱いを容易にするなどのために形成される。電極パッドの形成は、後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、その際に配線不良が生じないように比較的大き目のサイズに形成されるものである。尚、図１０の(c)には電極パッドは図示していない。各素子１０２の周りを樹脂１０３が覆うことで樹脂形成チップ１０４が形成される。また、１つの樹脂形成チップ１０４には、複数の素子１０２が含まれるように素子周りの樹脂の被覆を行うこともできる。
【００５２】
次に、図１０の(d)に示すように、第二転写工程が行われる。この第二転写工程では一時保持用部材１０１上でマトリクス状に配される発光素子１０２が樹脂形成チップ１０４ごと更に離間するように単位表示パネルを構成する基板１０５上に転写される。第二転写工程においても、隣接する発光素子１０２は樹脂形成チップ１０４ごと離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子１０２はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。第二転写工程によって配置された発光素子の位置が画像表示装置の最終製品のサブ画素に対応する位置であるとすると、当初の発光素子１０２間のピッチの略整数倍が第二転写工程によって配置された発光素子１０２のピッチとなる。ここで素子形成基板１００から一時保持用部材１０１での離間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材１０１から基板１０５での離間したピッチの拡大率をｍとすると、略整数倍の値ＥはＥ＝ｎ×ｍで表される。拡大率ｎ、ｍはそれぞれ整数であれば良い。
【００５３】
基板１０５上に樹脂形成チップ１０４ごと離間された各発光素子１０２には、配線が施される。この時、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながら配線がなされる。この配線は例えば発光素子１０２が発光ダイオードなどの発光素子の場合には、ｐ側電極、ｎ側電極への配線を含む。このように発光素子が形成された素子形成基板１００から画像表示装置若しくは画像表示装置を構成する単位表示パネルを構成する基板１０５に発光素子を拡大転写することにより、素子形成基板に高い密度で作製した発光素子を用いて容易に画像表示装置を製造することが可能となる。また、複数の色にそれぞれ発光する発光素子を単位表示パネルに配置する場合には、各発光色の発光素子毎に単位表示パネルへの転写の位置を移動させることにより、所定の素子間隔で各発光素子を配置することができる。
【００５４】
図１０に示した二段階拡大転写法においては、第一転写後の離間したスペースを利用して電極パッドや樹脂固めなどを行うことができ、そして第二転写後に配線が施されるが、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。従って、画像表示装置の歩留まりを向上させることができる。また、本例の二段階拡大転写法においては、素子間の距離を離間する工程が２工程であり、このような素子間の距離を離間する複数工程の拡大転写を行うことで、実際は転写回数を減らすこともできる。
【００５５】
次に、上記二段階拡大転写法において表示素子として用いられる樹脂形成チップ１０４について説明する。この樹脂形成チップ１０４は、略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ１０４の形状は樹脂１０３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各発光素子１０２を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することで得られる形状である。尚、本実施形態では、窒化物半導体を用いて形成される青色や緑色に発光するピラミッド型の発光ダイオードについて説明するが、赤色の発光ダイオードとして砒化ガリウム基板上に成長された砒化アルミニウムガリウム又は隣化インジウムアルミニウムガリウム系の半導体により形成されるプレーナー型の発光ダイオードにも本実施形態の転写方法を用いることができる。
【００５６】
略平板状の樹脂１０３の表面側と裏面側にはそれぞれ電極パッドが形成される。これら電極パッドの形成は全面に電極パッドの材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層を形成し、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターンニングすることで形成される。これら電極パッドは発光素子である素子１０２のｐ側電極とｎ側電極にそれぞれ接続するように形成されており、必要な場合には樹脂にビアホールなどが形成される。
【００５７】
ここで電極パッドは樹脂形成チップ１０４の表面側と裏面側にそれぞれ形成されるが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッドの位置を平板上ずらすことにより、最終的な配線形成時に上側からコンタクトをとっても重ならないようにすることができる。電極パッドの形状も正方形に限定されず他の形状にすることもできる。
【００５８】
このような樹脂形成チップ１０４を構成することで、発光素子１０２の周りが樹脂１０３で被覆され平坦化によって精度良く電極パッドを形成できるとともに発光素子１０２に比べて広い領域に電極パッドを延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、比較的大き目のサイズの電極パッドを利用した配線を行うことで、配線不良が未然に防止される。
【００５９】
次に、発光素子１０２を内包する樹脂形成チップ１０４の配列方法の具体的手法について説明する。先ず、図１１に示すように、素子形成基板１１１の主面上には発光素子として複数の発光ダイオード１１２がマトリクス状に形成されている。素子形成基板１１１の構成材料としてはサファイア基板などのように発光ダイオード１１２に照射するレーザの波長に対して透過率の高い材料が用いられる。発光ダイオード１１２にはｐ側電極などまでは形成されているが最終的な配線は未だなされておらず、素子間分離の溝１１２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード１１２は分離できる状態にある。この溝１１２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。このような素子形成基板１１１を一時保持用部材１１３に対峙させて選択的な転写を行う。
【００６０】
一時保持用部材１１３の素子形成基板１１１に対峙する面には剥離層１１４と接着剤層１１５が２層になって形成されている。ここで一時保持用部材１１３の例としては、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、一時保持用部材１１３上の剥離層１１４の例としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばポリビニルアルコール：ＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いることができる。また一時保持用部材１１３の接着剤層１１５としては紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかからなる層を用いることができる。
【００６１】
一時保持用部材１１３の接着剤層１１５は、硬化した領域１１５ｓと未硬化領域１１５ｙが混在するように調整され、未硬化領域１１５ｙに選択転写にかかる発光ダイオード１１２が位置するように位置合わせされる。硬化した領域１１５ｓと未硬化領域１１５ｙが混在するような調整は、例えばＵＶ硬化型接着剤を露光機にて選択的にＵＶ露光し、発光ダイオード１１２を転写するところは未硬化でそれ以外は硬化させてある状態にすればよい。このようなアライメントの後、転写対象位置の発光ダイオード１１２に対しレーザ１１６を素子形成基板１１１の裏面から照射し、当該発光ダイオード１１２を素子形成基板１１１からレーザアブレーションを利用して剥離する。ＧａＮ系の発光ダイオード１１２はサファイアとの界面で金属のＧａと窒素に分解することから、比較的簡単に剥離できる。照射するレーザとしてはエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザなどが用いられる。
【００６２】
このレーザアブレーションを利用した剥離によって、選択照射にかかる発光ダイオード１１２はＧａＮ層と素子形成基板１１１の界面で分離し、反対側の接着剤層１１５にｐ側電極部分を突き刺すようにして転写される。他のレーザが照射されない領域の発光ダイオード１１２については、対応する接着剤層１１５の部分が硬化した領域１１５ｓであり、レーザも照射されていないために、一時保持用部材１１３側に転写されることはない。
【００６３】
図１２に示すように、発光ダイオード１１２は一時保持用部材１１３の接着剤層１１５に保持された状態で、発光ダイオード１１２の裏面がｎ側電極側（カソード電極側）になっていて、発光ダイオード１１２の裏面には樹脂（接着剤）がないように除去、洗浄されているため、電極パッド１１６を形成すれば、電極パッド１１６は発光ダイオード１１２の裏面と電気的に接続される。
【００６４】
接着剤層１１５の洗浄の例としては酸素プラズマで接着剤用樹脂をエッチング、ＵＶオゾン照射にて洗浄する。かつ、レーザにてＧａＮ系発光ダイオードをサファイア基板からなる素子形成基板１１１から剥離したときには、その剥離面にＧａが析出しているため、そのＧａをエッチングすることが必要であり、ＮａＯＨ水溶液もしくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パッド１１６をパターニングする。電極パッド１１６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）もしくはＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの材料を用いることができる。透明電極の場合は発光ダイオードの裏面を大きく覆っても発光をさえぎることがないので、パターニング精度が粗く、大きな電極形成ができ、パターニングプロセスが容易になる。
【００６５】
上記電極パッド１１６の形成の後、ダイシングプロセスにより複数の発光ダイオード１１２を含む表示素子毎に硬化した接着剤層１１５を分断し、各発光ダイオード１１２に対応した樹脂形成チップとする。ここで、ダイシングプロセスは、機械的手段を用いたダイシング、あるいはレーザビームを用いたレーザダイシングにより行う。ダイシングによる切り込み幅は画像表示装置の画素内の接着剤層１１５で覆われた発光ダイオード１１２の大きさに依存するが、例えば２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要なときには、上記レーザビームを用いたレーザによる加工を行うことが必要である。このとき、レーザビームとしては、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザなどを用いることができる。
【００６６】
図１３は一時保持用部材１１４から発光ダイオード１１２を第二の一時保持用部材１１７に転写して、アノード電極（ｐ側電極）側のビアホール１２０を形成した後、アノード側電極パッド１１９を形成し、樹脂からなる接着剤層１１５をダイシングした状態を示している。このダイシングの結果、素子分離溝１２１が形成され、発光ダイオード１１２は複数の素子ごとに区分けされたものになる。素子分離溝１２１はマトリクス状の各発光ダイオード１１２群を分離するため、平面パターンとしては縦横に延長された複数の平行線からなる。素子分離溝１２１の底部では第二の一時保持用部材１１７の表面が臨む。第二の一時保持用部材１１７は、一例としてプラスチック基板にＵＶ粘着材１１８が塗布してある、いわゆるダイシングシートであり、ＵＶが照射されると粘着力が低下するものを利用できる。
【００６７】
尚、上記転写の際には、剥離層１１４を形成した一時保持部材１１３の裏面からエキシマレーザを照射する。これにより、例えば剥離層１１４としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード１１２は第二の一時保持部材１１７側に転写される。さらに、上記アノード電極パッド１１９の形成プロセスの例としては、接着剤層１１５の表面を酸素プラズマで発光ダイオード１１２表面のｐ側電極が露出してくるまでエッチングする。ビアホール１２０の形成はエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザを用いることができる。アノード側電極パッド１１９はＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。
【００６８】
次に、機械的手段を用いて複数の発光ダイオード１１２を含む樹脂形成チップが第二の一時保持用部材１１７から剥離される。このとき、第二の一時保持用部材１１７上には剥離層１１８が形成されている。この剥離層１１８は例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いて作成することができる。このような剥離層１１８を形成した一時保持部材１１７の裏面から例えばＹＡＧ第３高調波レーザを照射する。これにより、例えば剥離層１１８としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドと石英基板の界面でポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード１１２は第二の一時保持部材１１７から上記機械的手段により容易に剥離可能となる。
【００６９】
図１４は、第二の一時保持用部材１１７上に配列している発光ダイオード１１２を吸着装置１２３でピックアップするところを示した図である。樹脂形成チップとされた発光ダイオード１１２を吸着装置１２３でピックアップし、画像表示装置の単位表示パネルを構成する基板上に実装する。このときの吸着孔１２５はマトリクス状に開口していて、発光ダイオード１１２を多数個、一括で吸着できるようになっている。吸着孔１２５の部材は、例えば、Ｎｉ電鋳により作製したもの、もしくはステンレス（ＳＵＳ）などの金属板１２２をエッチングで穴加工したものが使用され、金属板１２２の吸着孔１２５の奥には、吸着チャンバ１２４が形成されており、この吸着チャンバ１２４を負圧に制御することで発光ダイオード１１２の吸着が可能になる。発光ダイオード１１２はこの段階で樹脂１１３で覆われており、その上面は略平坦化されており、このために吸着装置１２３による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００７０】
上述のような発光素子を内包する樹脂形成チップの配列方法においては、一時保持用部材１１３に発光ダイオード１１２を保持させた時点で既に、素子間の距離が大きくされ、その広がった間隔を利用して比較的サイズの電極パッド１１６、１１９などを設けることが可能となる。それら比較的サイズの大きな電極パッド１１６、１１９を利用した配線が行われるために、素子サイズに比較して最終的な装置のサイズが著しく大きな場合であっても容易に配線を形成できる。また、本実施形態の発光素子の配列方法では、発光ダイオード１１２の周囲が硬化した接着剤層１１５で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド１１６，１１９を形成できるとともに素子に比べて広い領域に電極パッド１１６，１１９を延在でき、次の転写などを吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。更に、異なる色に発光する発光素子毎に上述の転写工程を行うことにより、容易にサブ画素を構成する発光素子を所定の素子間隔で配置することが可能となる。これらの製造工程により作製された単位表示パネルを互いに密接するように配置することにより画像表示装置を効率良く製造することが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の画像表示装置によれば、単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板上において、単位表示パネルが互いに密接して配置されるので、単位表示パネル内の画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間の画素ピッチを略等しくすることができる。よって、画像表示装置全体で、画素ピッチを略等しくすることができ、均一で高画質の画像表示装置とすることができる。
【００７２】
単位表示パネルを実装する基板に、単位表示パネルに配設された接続端子に合わせて予め配線を配設しておくことにより、単位表示パネル側に煩雑な配線を配設する必要がなく、単位表示パネルが基板に実装されると同時に各発光素子と駆動回路を電気的に接続することができる。
【００７３】
また、単位表示パネル側に煩雑な配線を配設する必要がないため、接続不良などが抑制されるとともに、画素ピッチを調整するための領域を単位表示パネルに確保することが可能となる。
【００７４】
更に、直接基板に配線を配設することなく、別途フィルム等に配線を形成した後フィルムを基板に貼着することにより、所定の基板に多様な配線を迅速に配置することができ、基板への配線製造工程の製造条件による制約も殆ど受けることなく画像表示装置を製造することが可能になる。
【００７５】
また、素子形成基板から単位表示パネルへ発光素子を効率よく配置することにより、画像表示装置の製造工程全体の効率を高めることができ、製造コストを抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な発光ダイオードの構造を示す構造図あって、（ａ）は断面構造図、（ｂ）は平面構造図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な樹脂形成チップの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な樹脂形成チップの平面構造を示す平面構造図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルの平面構造の概略を示した平面構造図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルが配置された状態を示す配置図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルに配設される配線の位置関係を示す配線配置図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の画像表示装置を構成する単位表示パネルが配置される基板に配設された配線の配置図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の発光素子の配置を示す配置図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造方法の全体工程を示す全体工程図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の全体工程を示す全体工程図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の素子剥離工程示す断面工程図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の素子を保持する工程を示す断面工程図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップを分離する工程を示す断面工程図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップを吸着する工程を示す断面工程図である。
【符号の説明】
１１ 下地成長層
２２ 発光ダイオード
２３ 樹脂
２４ａ 電極パッド
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 単位表示パネル
４２ ユニット基板
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 接地線
４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ 電源電圧線
４５Ｒ、８５Ｒ 樹脂形成チップ
４５Ｇ、８５Ｇ 樹脂形成チップ
４５Ｂ、８５Ｂ 樹脂形成チップ
４６ 交差部
９１ 基板
９２ フィルム
９３ 単位表示パネル
９４ 配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、画像表示装置全体で画素ピッチを略一定にすることができる画像表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイには、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイなどが知られている。また、画像を表示するための画像表示装置の一つとしては、発光ダイオードをアレイ状に配列させた構造の発光ダイオードアレイ型画像表示装置も知られている。この発光ダイオード型画像表示装置は、一般に、一画素を構成するサブ画素が赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードの何れかの発光ダイオードで構成され、各発光ダイオードを順次点滅させるように駆動することによりカラー表示が行われている。このとき、画素が所定の間隔でマトリクス状に配列され、画像表示が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像表示装置の大画面化を検討した場合、単位表示パネルを複数配置する手法が考えられるが、この場合、封止部の存在が画像品位を大きく低下させる要因となる。液晶ディスプレイでは、液晶材料が液状であり、表示パネルの周囲を封止された封止部が必要となる。また、有機ＥＬディスプレイの如き面発光型の発光部が平面上に形成されてなるディスプレイでは、発光部を形成する発光材料が外気の影響などを受け易いため、やはり封止する必要がある。
【０００４】
従って、これら封止の必要なディスプレイはディスプレイを作製する際に、分割して作製することが出来ず、大型ディスプレイを作製する際にはそれに伴って装置の大型化も必要となり、製造コストの増大を招いていた。さらに、非発光領域である封止部により、画像表示装置の表示面全体に対する発光領域の割合が低下することになる。
【０００５】
また、上記発光ダイオードアレイ型画像表示装置を大画面化する技術としては、精度よく発光素子が配置されたＬＥＤモジュールを形成し、これらのＬＥＤモジュール間の電気的接続が高い信頼性で行われる技術が開示されている。例えば、特開２０００−３４０８４７号公報に開示されているように、ＬＥＤが複数配置されたＬＥＤモジュールをモジュール実装用基台に実装し、そのモジュール実装用基台をさらにサイズの大きな基台に配設することによりディスプレイが形成されている。このとき、モジュール実装用基台には長手方向が略平行に設けられた複数の溝が形成されており、その溝にＬＥＤモジュールを配置することによりディスプレイが構成されている。
【０００６】
さらに、特開２０００−３４０８４７号公報では、ＬＥＤユニット実装用基台及びその製造方法では、発光素子が配列されたＬＥＤモジュールを実装し、且つ電気的接続が得られるような溝部が形成されたユニット基台を提供している。ここで、電気接続を得るための配線が形成される溝部は該ユニット基台の一方の面について該溝部が互いに略平行になるように形成され、他方の面にはその溝部と略垂直な向きに溝部を形成する構成を成しており、溝部はユニット基台の端部から他方の端部まで形成されている。しかし、上述の公開公報の方法では、溝部の存在により画像表示装置全体で画素ピッチを一定にすることは難しい。
【０００７】
また、ＬＥＤディスプレイでは、画像表示装置全体で画素ピッチを一定にするためには微小な光源を精度良く配置することが重要になる。発光ダイオードの如き点発光源を単位表示パネルに配置し、これら単位表示パネルをマトリクス状に配置する場合、ＬＥＤの駆動回路及びこれらのＬＥＤを駆動させるために単位表示パネル間を電気的に接続する配線が煩雑になると、接続不良が容易に発生するとともに、配線を配設するための領域を単位表示パネルに確保する必要となる。よって、単位表示パネル内の画素ピッチに比べ、各単位表示パネル間の画素ピッチが大きくなり、画像表示装置全体で画素ピッチを一定することが困難である。
【０００８】
また、従来のように発光部がプラスチックなどのケースに収められた発光ダイオードなどを複数配置して形成される画像表示装置では、製造工程上もＬＥＤモジュールに複雑で微小な配線を形成し、その配線を避けながらＬＥＤを所定の位置に配置することも困難であり、さらに、数百μｍの画素ピッチで発光ダイオードを配置し、高画質の画像表示装置を形成することも難しい。
【０００９】
一方、上述の公開公報には、発光ダイオードがセラミクス基台に配置されたＬＥＤモジュールが形成されており、画素ピッチを画像表示装置全体で略等しくすることが難しいことに加え、個々のＬＥＤモジュールのサイズ毎にセラミクス基台を作成することとなり、製造工程が煩雑になるだけでなく、所要のセラミクス基台の製造に要する時間も多大なものとなる。
【００１０】
よって、本発明は、大画面化が容易で、しかも品質の高い画像表示が可能である新規の画像表示装置を提供することを目的とする。更に、効率良く発光素子を単位表示パネルに配置することにより画像表示装置を作製することができる画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、樹脂に埋め込まれ、表面が平坦化された発光素子であって、前記平坦化された樹脂表面に形成された電極パッドに電気的に接続される発光素子と、電極パッドと電気的に接続される接続用パッドを有し、発光素子が画素として、配置される複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板とを備え、前記単位表示パネルが、前記基板上において、互いに密接して配置され、前記単位表示パネル内における画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間における画素ピッチが略等しいことを特徴とする。このとき、単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板上において、単位表示パネルが互いに密接して配置されることから、各単位パネル内の画素ピッチと、隣接して配置される単位表示パネル間の画素ピッチを略等しくすることができ、画像表示装置全体で画素ピッチを略一定にすることができる。
【００１２】
このとき、各単位表示パネルの接続端子が裏面に引き出されており、基板上には隣接する単位表示パネルの接続端子間を繋ぐ配線パターンが形成されている。よって、単位表示パネルに煩雑な配線を配設することなく各単位表示パネルが電気的に接続される。また、前記配線パターンは、前記接続端子に合わせて形成され、単位表示パネルを基板に配置すると同時に各単位表示パネルが電気的に接続される。
【００１３】
画像表示装置を構成する基板の表面に予め表示パネルを電気的に接続するための配線パターンが形成されていることにより、表示パネルを基板に配置すると同時に、表示パネルを互いに電気的に接続することができる。更に、微小な発光素子を用いることにより、表示パネル上の配線を配設する領域を確保することができる。
【００１４】
ここで、発光素子として窒化物半導体で形成された発光ダイオードを用いることにより微小な発光ダイオードにより高い輝度の画素を形成することもできる。よって、画像表示装置全体の輝度を高めることもできる。
【００１５】
また、本発明の画像表示装置は、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを接続するための配線パターンが形成された光透過膜と、前記光透過膜が貼着される基板とを備え、前記単位表示パネルが前記光透過膜上に配置されてなることを特徴とする。単位表示パネルを配置する基板に予め配線パターンが形成された光透過膜を貼着しておくことにより、基板に配線パターンを形成することなく、各単位表示パネルを電気的に接続することができる。
【００１６】
更に、本発明の画像表示装置の製造方法は、素子形成基板上に配列された発光素子を単位表示パネルに転写し、前記単位表示パネルを基板に配置して形成される画像表示装置の製造方法において、前記素子形成基板上に前記発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように前記発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された前記発光素子を更に離間して前記単位表示パネルに転写する第二転写工程を有し、前記第二転写工程においては、前記一時保持用部材の裏面側からのレーザー光の照射によるレーザーアブレーションと、真空吸引による素子吸着とにより、前記発光素子を一時保持用部材から剥離することを特徴とする。本発明の画像表示装置の製造方法によれば、微小な発光素子を効率良く単位表示パネルに配置した後、これら単位表示パネルを基板に配置することにより画像表示装置を作製することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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。
【００１８】
［第１の実施形態］
先ず、本発明の画像表示装置について説明する。本実施形態の画像表示装置は、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルが配列されてなり、各単位表示パネル内における画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間における画素ピッチとが略等しいことを特徴とする。
【００１９】
本実施形態では、発光素子として点光源である発光ダイオードを用いることができる。画像表示装置では、赤色、青色及び緑色などの３色にそれぞれ発光する発光ダイオードを用いることによりフルカラー表示を行うことができるが、これらの色に限定されず、カラー表示を行うために必要な３色の発光ダイオードを用いても良い。本実施形態では、特に、赤色、青色及び緑色に発光する発光ダイオードによりフルカラー表示が可能になる画像表示装置について説明する。これら発光ダイオードに適用なものとしては、例えば、高輝度を有するＧａＮ系発光ダイオードを用いることができる。ＧａＮ系発光ダイオードは、サファイア基板にバッファ層を介して形成したｎ型ＧａＮ層と、ＩｎＧａＮなどからなる活性層と、該活性層上に形成されたｐ型ＧａＮ層などからなる積層構造を有しており、ｎ型ＧａＮ層は成長阻害膜を開口した窓からの選択成長によりピラミッド形状に形成されるものであっても良く、特に、Ｓ面を傾斜面とするストライプ状や六角錐形状の成長層を有していても良い。
【００２０】
図１を用いて、更に詳しく発光ダイオードの構造について説明すると、ＧａＮ系半導体層からなる下地成長層１１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層１２が形成されている。尚、下地成長層１１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層１２はその絶縁膜を開口した部分にＭＯＣＶＤ法などにより形成される。このＧａＮ層１２は、成長時に使用されるサファイア基板の主面をＣ面とした場合にＳ面で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコンをドープした領域である。基板の主面に対して傾斜したＧａＮ層１２の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１２の基板の主面に対して傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層１３が形成されており、その外側にマグネシウムドープのＧａＮ層１４が形成される。このマグネシウムドープのＧａＮ層１４もクラッドとして機能する。さらに、ＧａＮ層１４上にｐ側電極１５を形成し、ｎ側電極１６を下地成長層１１上の絶縁膜を開口した領域に形成することでＧａＮ系発光ダイオードが形成される。また、これらピラミッド型の発光ダイオードに限定されず、Ｓ面に等価な傾斜結晶面を有し、これら結晶面が稜線方向に延在される形状であっても良い。
【００２１】
このような構造のＧａＮ系の発光ダイオードは、青色発光が可能な素子であって、特にレーザーアブレーションによって比較的容易にサファイア基板から剥離することが可能であり、レーザービームを選択的に照射することにより選択的な剥離が実現される。尚、ＧａＮ系の発光ダイオードとしては、平板上や帯状に活性層が形成される構造であっても良く、上端部にＣ面が形成された角錐構造であっても良い。また、他の窒化物系発光素子や化合物半導体素子であっても良い。また、これらの発光ダイオードに限定されることなく、点光源であれば良く、プレーナー型の発光ダイオードを用いることもできる。
【００２２】
ここで、発光ダイオードディスプレイの利点について説明する。画像表示装置に赤色、緑色及び青色の発光ダイオードを用いた場合、ＣＲＴの色再現範囲に比べて格段にその色再現範囲が広く、広い範囲に亘って色再現が可能になる。しかも、発光ダイオードの発光輝度は電流にほぼ比例するため、電流値又は電流パルス幅を変えることにより中間調表示を容易に行うこともできる。また、発光ダイオードの高速応答性から、動画表示にも十分対応することができる。さらに、発光ダイオードを用いた画像表示装置は、画面輝度が高く、耐久性に優れ、薄型で超大画面を構成できることから屋外で使用される大画面の画像表示装置として適用である。発光ダイオードを用いた画像表示装置の構成は、例えば１画素に赤色、緑色及び青色の三原色を割り当て、画素を二次元のアレイ状に配列し、これを駆動回路と一体化したモジュールとして単位表示パネルとし、これら単位表示パネルをマトリクス状に配置することにより形成される。この場合、配置する単位表示パネルの数を増やすだけで任意の大きさの画面を作ることができ、また、発光ダイオードの制御も単位表示パネル毎に容易に行うこともできる。また、発光ダイオードを樹脂などに埋め込むことにより、製造工程におけるハンドリグ性も向上させることもできる。画素ピッチを微細化した場合、点光源の特徴を生かし、精細な画像を表示することもでき、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイと比べ、大画面化には有利な画像表示装置である。
【００２３】
発光ダイオードを用いた画像表示装置は、三原色のＬＥＤに流す電流のバランスにより、明るさ、色を制御する方式であり、いわば直接変調方式と呼べるものである。これに対して、三原色ＬＥＤを液晶パネルのバックライトとして用いる方式のディスプレイもあり、モノクローム用液晶パネルの１画素でカラーの１画素を実現できる。即ち、実効的に液晶パネルの画素数を３倍に増やすことができるとともに、画素に赤、緑、青のカラーフィルターを設ける必要がなくなるため、製造コストの低減、透過率の向上を図ることが出来る。
【００２４】
次に、発光素子である発光ダイオードをパッケージングした各樹脂形成チップの構造について説明する。樹脂形成チップの模式的な斜視図、平面図を図２、図３に示す。樹脂形成チップ２１はその略中央に発光ダイオード２２が埋め込まれ、発光ダイオード２２が樹脂形成チップ２１を構成する樹脂２３に埋め込まれて構成されている。その大きさは、例えば、約１６０μｍ角、厚さ約４０μｍ程度である。このようなサイズの発光素子を用いることにより数百μｍピッチの画素を構成することが可能となる。また、樹脂形成チップ２１の表面には、各樹脂形成チップ２１に内包される発光ダイオード２２に電流を流すための略正方形の電極パッド２４ａ、２４ｂが樹脂形成チッ２１の中心に対して略点対称となる位置に設けられている。電極パッド２４ａ、２４ｂは、全面に電極パッド２４ａ、２４ｂの材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層が形成され後、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターニングすることにより形成される。これら電極パッド２４ａ、２４ｂは発光素子である発光ダイオード２２のｐ側電極とｎ側電極にそれぞれ接続されるように形成されており、必要な場合には樹脂２３にビアホールなどが形成された後、接続される。
【００２５】
ここで、電極パッド２４ａ、２４ｂは樹脂形成チップ２１の表面側と裏面側にそれぞれ形成されているが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッド２４ａ、２４ｂの位置が平板上でずれているのは、最終的に配線と接続する際に、上側からコンタクトをとっても重ならないようにするためである。また、電極パッド２４ａ、２４ｂの形状は、略正方形状に限定されず、電気的接続を行う配線に合わせて他の形状とすることもできる。このような樹脂形成チップ２１を形成することにより、発光ダイオード２２の周囲の樹脂２３で被覆され平坦化され、精度良く電極パッド２４ａ、２４ｂを形成できる。更に、発光ダイオード２２に比べて広い領域に電極パッド２４ａ、２４ｂを延在することができるので、電極パッド２４ａ、２４ｂと駆動回路を容易に接続することもできる。
【００２６】
また、樹脂形成チップ２１は、略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ２１の形状は樹脂２３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各樹脂形成チップ２１を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することにより得られる形状である。
【００２７】
ここで、発光ダイオード２２は、絶縁性材料（例えばイミド材料やエポキシ材料）に埋め込まれた樹脂形成チップ２１の状態で取り扱われ、単位表示パネルに実装される。発光ダイオードのうち、赤色発光ダイオードは所謂プレーナー型の発光ダイオードであり、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードは、例えばＧａＮ系の発光ダイオードであり、サファイア基板上に結晶成長される素子である。このようなＧａＮ系の発光ダイオードでは、基板を透過するレーザー照射によりレーザーアブレーションが生じ、ＧａＮの窒素が気化する現象に伴ってサファイア基板とＧａＮ系の成長層の間の界面では膜剥がれが起こり、素子分離を容易なものとすることができるという特徴を有している。本実施形態の画像表示装置に好適な発光素子について説明を行ったが、本実施形態の画像表示装置はこれらの発光素子に限定されるものではない。
【００２８】
次に、発光ダイオードをその内部に有する樹脂形成チップが配列されて構成される単位表示パネルについて説明する。図４は、単位表示パネル４１の平面構造を示す平面構造図である。単位表示パネル４１は、発光素子である発光ダイオードを内包する樹脂形成チップと駆動回路を電気的に接続するための配線が形成されたユニット基板４２上に樹脂形成チップを配置して構成される。樹脂形成チップは、それぞれ赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードが内包された樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂであり、樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂがそれぞれサブ画素４８を構成するようにユニット基板４２に配置され、これら３つのサブ画素により一画素５０が構成される。
【００２９】
樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂと駆動回路を電気的に接続する配線として、図４では、パッシブマトリクス方式の駆動回路にあわせ、接地線４３と電源電圧線４４が配設されている。接地線４３と電源電圧線４４は、ユニット基板４２上に水平垂直方向に形成され、互いに略垂直に交差するように配設されるとともに、単位表示パネル４１の裏面に引き出されている。接地線４３と電源電圧線４４の交差部４６の近傍には、発光素子である発光ダイオードを内包する樹脂形成チップとコンタクトを取るための引き出し配線４７ａ、４７ｂと、これら引き出し線に繋がる接続用パッド４９ａ、４９ｂが形成され、接続用パッド４９ａ、４９ｂを介して、接地線４３と電源電圧線４４が樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂと接続される。このとき、樹脂形成チップ４５Ｒ、４５Ｇおよび４５Ｂはインライン型に配置され、３色のサブ画素で一画素５０が構成される。
【００３０】
次に、上記単位表示パネル４１をその実装先である全体基板７１（図示せず）上に配置した状態を示す平面構成図を図５に示す。単位表示パネル４１は基板７１の表面を埋め尽くすように互いに密接するように配置される。よって、全体基板７１の単位表示パネル４１の実装面は、隙間なく単位表示パネル４１で覆われることになり、各単位表示パネル４１の間で殆どギャップが生じることなく単位表示パネル４１を配置される。ここで、単位表示パネル４１は互いに密接するように全体基板７１に配置されることにより、単位表示パネル４１内の画素ピッチと各単位表示パネル４１間の画素ピッチを略等しくすることができる。尚、図５は、単位表示パネル４１の配置を示す概略構成を示す図であり、樹脂形成素子及びそれらを接続する配線などは示していない。
【００３１】
次に、全体基板７１に単位表示パネル４１が実装された際の接続状態を、さらに詳しく示した平面構造図を図６に示す。図６では、特に、４つの単位表示パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃ及び４１ｄの接触部を中心とし、それぞれの単位表示パネル４１に配設された接地線４３ａ、４３ｂ、４３ｃ及び４３ｄ、電源電圧線４４ａ、４４ｂ、４４ｃ及び４４ｄ、樹脂形成素子４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂの位置関係を詳細に示した。先ず、単位表示パネル４１ａに形成された接地線４３ａは、Ｘ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｂに形成される接地線４３ｂと略一直線上に配置されている。このとき、予め各単位表示パネルは同一構造になるように構成されているので、単位表示パネルを密接するように配置することにより接地線４３ａと接地線４３ｂは同一直線上に配置されることになる。また、単位表示パネル４１ａ、４１ｂとＹ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｄ、４１ｃに形成された接地線４３ｄ、４３ｃも互いに同一直線上に配置される。よって、各単位表示パネルに形成された接地線はＸ方向に隣接して全体基板７１上に配置される単位表示パネルの接地線と一直線上に配置されることになる。また、単位表示パネル４１ａに形成された電源電圧線４４ａは、Ｙ方向に隣接して全体基板７１上に配置される単位表示パネル４１ｄに形成された電源電圧線４４ｄとＹ方向に関して一直線上に配置されるように形成されている。また、単位表示パネル４１ｂに形成されている電源電圧線４４ｂも、単位表示パネル４１ｂのＹ方向に隣接して配置される単位表示パネル４１ｃに形成された電源電圧線４４ｃと一直線上に配置されるように形成されている。このように、全体基板７１上のＸ方向、Ｙ方向に殆ど隙間なく密接するように配置された単位表示パネルに形成された接地線と電源電圧線は、それぞれＸ方向、Ｙ方向に隣接して配置される単位表示パネルに形成された接地線、電源電圧線とそれぞれ一直線上に配置されるように形成されている。また、各樹脂形成素子４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂは、引き出し線４７ａ、４７ｂと接続用パッド４９ａ、４９ｂを介して電気的に接続されている。このとき、樹脂形成素子のｎ側電極とｐ側電極に接続された電極パッドが樹脂形成素子の上側と下側の異なる面に形成されている場合は、順次引き出し線４７ａ、４７ｂと接続すれば良い。また、樹脂形成素子の同じ面に電極パッドが形成されている場合には、樹脂形成素子を単位表示パネルに配置すると同時に両方の電極をそれぞれ接地線４３、電源電圧線４４と接続することができる。
【００３２】
次に、図７を用いて単位表示パネル４１が配置される全体基板７１について説明する。図７は、図６に示した領域に対応する全体基板７１の平面構造を示した平面構造図である。全体基板７１には、長手方向がＸ方向と平行な配線７２と、長手方向がＹ方向と平行な配線７３が形成されている。配線７２は、単位表示パネル４１が全体基板７１に配置された際に、各単位表示パネル４１に形成された接地線４３を電気的に接続するための配線として機能する。配線７２は、Ｘ方向に隣接して配置される単位表示パネルの接地線４３のそれぞれの間隔と略等しい長さにＸ方向に延在するように形成され、Ｘ方向には各単位表示パネル４１の接地線４３を繋ぐように所要の間隔で配設され、Ｙ方向については接地線４３のピッチに合わせて配設されている。よって、配線７２により、各単位表示パネルの接地線４３はＸ方向に互いに電気的に接続されることになる。配線７２のＹ方向の間隔は、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置した際の各単位表示パネル４１の接地線４３の間隔と略等しい間隔に形成されており、それぞれの接地線４３が配線７２の長手方向で接続されるように形成されている。配線７２のＸ方向の間隔は、単位表示パネル４１の接地線４３のＸ方向の接続が出来るように、単位表示パネル４１の境界付近に形成される。よって、そのＸ方向への間隔は、各単位表示パネル４１のＸ方向の幅と略等しい長さを有することになる。
【００３３】
配線７３は、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置した際の各単位表示パネル４１の電源電圧線４４を接続するように形成され、各電源電圧線４４を接続する配線として機能する。配線７３のＸ方向への間隔は、各単位表示パネル４１に形成されている電源電圧線４４と略等しい間隔に形成される。また、配線７３のＹ方向の長さは、各単位表示パネル４１の電源電圧線４４の間隔と略等しい間隔で形成され、単位表示パネル４１が全体基板７１に配置されることにより、Ｙ方向にほぼ一直線上に位置する各電源電圧線４４が電気的に接続されることになる。
【００３４】
配線７２、７３は、透明基板である全体基板７１上にフォトリソグラフィー技術などにより、各接地線４３、電源電圧線４４がパターンニングされて形成される。配線７２、７３は、Ａｌ、Ａｌ合金若しくはＡｌ合金と他の金属の積層膜で形成されることができる。また、Ｃｕ、Ｃｕ合金若しくはＣｕ合金と他の金属との積層膜を用いてもよい。このとき、各接地線４３、電源電圧線４４の間隔に合わせて配線７２，７３は配設されるので、配線として機能しない余分な配線がなく、配線を形成する材料を節約することができる。さらに、余分な配線が形成されていないので、接続不良を抑制することもできる。
【００３５】
また、全体基板７１に単位表示パネル４１を配置すると同時に、各接地線４３、電源電圧線４４を接続することにより、各接地線４３、電源電圧線４４を接続するための煩雑な配線や接続工程が不要となり、画像表示装置の製造工程を簡略化できるだけでなく、煩雑な配線に起因する接続不良の発生も抑制することもできる。更に、配線を形成する領域の制約を受けることなく、画素ピッチを調整することができる。
【００３６】
次に、単位表示パネル４１を全体基板７１に配置して構成される画像表示装置の構造について説明する。図８は、画像表示装置の構造を示す平面構造図である。図８には、互いに密接するように全体基板７１に配置された単位表示パネル４１とこれら単位表示パネル４１に配置され、発光ダイオードを内包する樹脂形成素子のみを図示している。赤色、緑色及び青色にそれぞれ発光する発光ダイオードを内包する樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５ＢがＸ方向に繰り返し配置されるインライン型に配置され、三色が一組で一画素構成している。また、Ｙ方向には同じ列に、同色に発光する発光ダイオードを内包する樹脂形成素子がそれぞれ同じ素子間隔で配置されている。
【００３７】
ここで、本実施形態の画像表示装置では、発光ダイオードを内包する樹脂形成素子が配置された単位表示パネルをマトリクス状に密接するように全体基板に配置することにより形成される。よって、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイのように光を偏光させるための液晶材料や発光材料を封止するための封止部が不要となる。よって、本実施形態のような樹脂形成素子を配置してなる画像表示装置では、封止部が不要となり、画像表示装置を構成する単位表示パネル毎に発光素子を配置した後、これら単位表示パネルを配置することにより画像表示装置の表示面を形成することが可能となる。よって、画像表示装置の表示面を分割して作製したのち、これら単位表示パネルを配置することにより表示面全体を形成することができるので、不良が発生した場合には、不良箇所を有する単位表示パネルのみを交換すればよく、画像表示装置全体を同時に製造する場合に比較して、歩留まり良く画像表示装置を製造することが可能となる。
【００３８】
更に、封止部が不要になることにより、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードをそれぞれ内包する樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５Ｂの単位表示パネル内でのＸ方向の素子間隔Ｈ１と、隣接して配置される単位表示パネル間の樹脂形成素子の素子間隔Ｈ２を略等しい長さとすることができる。よって、これら３色の樹脂形成素子から構成される画素の画素ピッチを画像表示装置全体でほぼ等しくすることができる。更に、樹脂形成素子８５Ｒ、８５Ｇ及び８５ＢのＹ方向の素子間隔ついても、単位表示パネル４１内の素子間隔Ｖ１と、隣接する単位表示パネル４１間の樹脂形成素子Ｖ２の素子間隔Ｖ２をＸ方向と同様に略等しくすることができる。このとき、各単位表示パネル４１は全体基板７１に配置された際に、殆ど隙間なく密接して配置されるので単位表示パネル間の封止部による発光素子の素子間隔のずれが生じることがない。よって、単位表示パネルの端に配置される樹脂形成素子と単位表示パネルの側辺との間隔を単位表示パネル内に配置された間隔Ｈ１の略半分の大きさになるように樹脂形成素子を配列することにより、単位表示パネル４１を全体基板７１上に配置した際に、隣接する単位表示パネル４１の間の樹脂形成素子との素子間隔Ｈ２が、素子間隔Ｈ１と略等しくなる。また、Ｙ方向についても、封止部が不要になることにより、画像表示装置全体で一定の素子間隔で樹脂形成素子が配置された状態にすることができ、画素ピッチを略等しくすることができる。
【００３９】
上述のように配設された電源電圧線と信号線に接続された発光素子が順次発光し、画像を表示することができる。このとき、駆動回路と発光素子を電気的に接続する配線が、発光素子の素子間隔に合わせて形成されているので、配線による電気抵抗を最小限に抑えることができる。よって消費電力や発熱の増大を抑制することができ、画像表示装置全体の信頼性を高めることができる。また、画像表示装置を単位表示パネルに分割し、これら単位表示パネルを密接するように配置することにより封止部のない画像表示装置を作製することができるとともに、封止部による発光素子の素子間隔のずれをなくすことが可能となり、画像表示装置全体で一定の素子間隔で発光素子が配置されることになる。さらに、不良が発生した単位表示パネルのみを交換することにより、画像表示装置の不良を抑えることができ、歩留まり良く画像表示装置を作製できるとともに、素子間隔が画像表示装置全体で一定にすることができ、高画質の画像表示装置とすることができる。また、パッシブマトリクス方式の駆動方法に限定されず、アクティブマトリクス方式により画像表示を行っても良い。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、発光素子を画素とする複数の単位表示パネルと、前記単位表示パネルを接続するための配線パターンが形成された光透過膜と、前記光透過膜が貼着される基板とを備え、前記単位表示パネルが前記光透過膜上に配置されてなることを特徴とする画像表示装置について説明する。
【００４１】
本実施形態の画像表示装置は、単位表示パネル間を電気的に接続する配線を光透過性膜であるフィルムに形成しておくことにより、単位表示パネルが配置される基板に直接配線を配設することなく、所要の配線が形成されたフィルムを基板に貼着することにより、単位表示パネルを前記フィルムが貼着された基板上に配置すると同時に、これら単位表示パネル間の電気的な接続を図ることができる画像表示装置である。以下、本実施形態の画像表示装置について、詳細に説明する。
【００４２】
図９に、本実施形態の画像表示装置の概略構造を表す斜視図を示す。本実施形態の画像表示装置は、基板９１上にフィルム９２を接着し、その上に単位表示パネル９３を配置して形成される。基板９１は、その上面が平坦な形状を有している。基板９１を構成する材料は、光透過性を有するものであれば良く、例えば、ガラス基板などを用いることができる。光透過性を有する基板を用いることにより、発光素子が配置されない基板の裏面から光を取り出すことができることにより、画像表示装置の構造に応じて、基板の表面又は裏面の光を取り出し易い面から光を取り出すことができる。
【００４３】
フィルム９２は、光透過性を有する材料で形成されており、基板９１に貼り付けられやすいように薄膜状に成型されている。光透過性を有する材料としては、例えば、イミド系の材料、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂等を用いることができる。イミド系の材料は、耐熱性も高いため、フィルム９２に配線９４、９５を形成する際に、高温に曝した場合でもフィルムの劣化が小さく、また、寸法の温度変化も小さいため配線９４、９５を精度良く形成することができる。フィルム９２には、配線９４、９５が単位表示パネル９３を互いに電気的に接続するような位置に形成される。フィルム９２は、基板９１とは別に作製し、配線９４、９５を配設しておくことができる。配線９４、９５が形成されたフィルム９２を基板９１の表面に接着して、基板９１とフィルム９２の積層構造を有する基台９６を構成することができる。このとき、基板９１とフィルム９２は光透過性を有する接着剤により接合される。フィルム９２に耐熱性の高い材料を用いた場合には、熱硬化により基板９１とフィルム９２を接合することもできるが、紫外線などを照射することによりフィルム９２と基板９１を接合することができる光硬化型の接着剤を用いても良い。このとき、フィルム９２、基板９１も両方が光透過性を有していることにより、これらの材料を透過する光を接合部に照射することにより簡便に接合を行うことが可能となる。
【００４４】
配線９４、９５は単位表示パネル９３を互いに電気的に接続させるための配線として機能する。配線９４、９５は、単位表示パネル９３が基板９１に接着されたフィルム９２に配置された際に、各単位表示パネル９３に配設された接続端子を接続するように形成される。このとき、配線９４、９５は、各単位表示パネル９３に配設された配線を接続する位置に形成される。単位表示パネル９３に配設された配線パターンに合わせて、予め配線９４、９５をフィルム９２に形成しておくことにより、基板９１にフィルム９２を貼り付けるだけで所要の単位表示パネルを配置することができる基台を形成することができる。よって、配線が形成されたフィルム９２と基板９１が別々に形成された後に、貼着して基台を構成することにより、基板９１に直接配線を配設する場合に比べて、単位表示パネルに配置された発光素子のサイズ、配置間隔に合わせて適用な配線形状や配線間隔を有する基台を形成することができ、基板９１に配線を形成する工程を省略することができる。更に、フィルム９２に形成する配線形状や配置間隔が様々のものを予め作製しておくことにより、実装する単位表示パネルに応じて汎用性のある基台を迅速に作製することが出来る。
【００４５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の画像表示装置を製造する際に適用な製造方法について説明する。本実施形態の画像表示装置の製造方法は、素子形成基板上に配列された発光素子を単位表示パネルに転写し、前記単位表示パネルを基板に配置して形成される画像表示装置の製造方法において、前記素子形成基板上に前記発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように前記発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された前記発光素子を更に離間して前記単位表示パネルに転写する第二転写工程を有し、前記第二転写工程においては、前記一時保持用部材の裏面側からのレーザ光の照射によるレーザアブレーションと、真空吸引による素子吸着とにより、前記発光素子を一時保持用部材から剥離することを特徴とする。このようにして、素子形成基板に作製された発光素子を樹脂で被覆した後、単位表示パネルに転写することにより、効率良く単位表示パネルを作製することができ、これら単位表示パネルを密接するように配置して画像表示装置全体を形成することができる。
【００４６】
上記画像表示装置の製造方法においては、微小な発光素子を素子形成基板上に高密度に形成した後、所定の間隔で発光素子を単位表示パネルに実装することができる。このとき、微小な発光素子を樹脂などに埋め込むことにより取り扱いを容易にすることができる。本実施形態の画像表示装置の製造方法において、発光素子は絶縁性材料によって微細な発光素子が大きく再形成され、ハンドリング性を格段に向上させることができる。そこで、この特徴を生かして発光素子を拡大転写し、画像表示装置を製造することが可能である。以下、二段階拡大転写法を例にして、本実施形態の画像表示装置の製造方法を説明する。
【００４７】
先ず、高集積度をもって素子形成基板に作成された発光素子を素子形成基板上で発光素子が配列された状態よりは離間した状態となるように一時保持用部材に転写し、次いで一時保持用部材に保持された前記素子をさらに離間して単位表示パネルを構成する基板に転写する二段階の拡大転写を行う。なお、本例では転写を２段階としているが、素子を離間して配置する拡大度に応じて転写を三段階やそれ以上の多段階とすることもできる。
【００４８】
更に、フルカラー表示を行うには、３色の発光素子により一画素を構成するように発光素子を配置する必要があるので、各色に発光する発光素子をそれぞれの素子形成基板で作製した後、それぞれを本実施形態で説明する素子の転写により単位表示パネルに配置し、単位表示パネルを作製することができる。更に、不良が発生した単位表示パネルのみ交換することにより画像表示装置を作製することができることにより歩留まりも良好となる。
【００４９】
次に、具体的に本実施形態の画像表示装置の製造方法について説明する。図１０は二段階拡大転写法の基本的な工程を示す図である。まず、図１０の(a)に示す素子形成基板１００上に、例えば、発光ダイオードの如き発光素子１０２を密に形成する。発光素子を密に形成することで、各素子形成基板１００当たりに生成される発光素子の数を多くすることができ、製品コストを下げることができる。素子形成基板１００は、例えば、半導体ウエハ、ガラス基板、石英ガラス基板、サファイア基板、プラスチック基板などの種々素子形成可能な基板であるが、各発光素子１０２は素子形成基板１００上に直接形成したものであっても良く、他の基板上で形成されたものを配列したものであっても良い。
【００５０】
次に、図１０の(b)に示すように、素子形成基板１００から各発光素子１０２が図中破線で示す一時保持用部材１０１に転写され、この一時保持用部材１０１の上に各発光素子１０２が保持される。ここで、隣接する発光素子１０２は離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち、素子１０２はｘ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。このとき離間される距離は、特に限定されず、一例として後続の工程での樹脂部形成や電極パッドの形成を考慮した距離とすることができる。一時保持用部材１０１上に素子形成基板１００から転写した際に、素子形成基板１００上の全部の素子が離間されて転写されるようにすることができる。この場合には、一時保持用部材１０１のサイズはマトリクス状に配された発光素子１０２の数（ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ）に離間した距離を乗じたサイズ以上であれば良い。また、一時保持用部材１０１上に素子形成基板１００上の一部の発光素子が離間されて転写されるようにすることも可能である。
【００５１】
このような第一転写工程の後、図１０の(c)に示すように、一時保持用部材１０１上に存在する発光素子１０２は離間されていることから、素子周りの樹脂の被覆と電極パッドの形成が行われる。素子周りの樹脂の被覆は電極パッドを形成し易くし、次の第二転写工程での取り扱いを容易にするなどのために形成される。電極パッドの形成は、後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、その際に配線不良が生じないように比較的大き目のサイズに形成されるものである。尚、図１０の(c)には電極パッドは図示していない。各素子１０２の周りを樹脂１０３が覆うことで樹脂形成チップ１０４が形成される。また、１つの樹脂形成チップ１０４には、複数の素子１０２が含まれるように素子周りの樹脂の被覆を行うこともできる。
【００５２】
次に、図１０の(d)に示すように、第二転写工程が行われる。この第二転写工程では一時保持用部材１０１上でマトリクス状に配される発光素子１０２が樹脂形成チップ１０４ごと更に離間するように単位表示パネルを構成する基板１０５上に転写される。第二転写工程においても、隣接する発光素子１０２は樹脂形成チップ１０４ごと離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子１０２はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ発光素子の間を広げるように転写される。第二転写工程によって配置された発光素子の位置が画像表示装置の最終製品のサブ画素に対応する位置であるとすると、当初の発光素子１０２間のピッチの略整数倍が第二転写工程によって配置された発光素子１０２のピッチとなる。ここで素子形成基板１００から一時保持用部材１０１での離間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材１０１から基板１０５での離間したピッチの拡大率をｍとすると、略整数倍の値ＥはＥ＝ｎ×ｍで表される。拡大率ｎ、ｍはそれぞれ整数であれば良い。
【００５３】
基板１０５上に樹脂形成チップ１０４ごと離間された各発光素子１０２には、配線が施される。この時、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながら配線がなされる。この配線は例えば発光素子１０２が発光ダイオードなどの発光素子の場合には、ｐ側電極、ｎ側電極への配線を含む。このように発光素子が形成された素子形成基板１００から画像表示装置若しくは画像表示装置を構成する単位表示パネルを構成する基板１０５に発光素子を拡大転写することにより、素子形成基板に高い密度で作製した発光素子を用いて容易に画像表示装置を製造することが可能となる。また、複数の色にそれぞれ発光する発光素子を単位表示パネルに配置する場合には、各発光色の発光素子毎に単位表示パネルへの転写の位置を移動させることにより、所定の素子間隔で各発光素子を配置することができる。
【００５４】
図１０に示した二段階拡大転写法においては、第一転写後の離間したスペースを利用して電極パッドや樹脂固めなどを行うことができ、そして第二転写後に配線が施されるが、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。従って、画像表示装置の歩留まりを向上させることができる。また、本例の二段階拡大転写法においては、素子間の距離を離間する工程が２工程であり、このような素子間の距離を離間する複数工程の拡大転写を行うことで、実際は転写回数を減らすこともできる。
【００５５】
次に、上記二段階拡大転写法において表示素子として用いられる樹脂形成チップ１０４について説明する。この樹脂形成チップ１０４は、略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ１０４の形状は樹脂１０３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各発光素子１０２を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することで得られる形状である。尚、本実施形態では、窒化物半導体を用いて形成される青色や緑色に発光するピラミッド型の発光ダイオードについて説明するが、赤色の発光ダイオードとして砒化ガリウム基板上に成長された砒化アルミニウムガリウム又は隣化インジウムアルミニウムガリウム系の半導体により形成されるプレーナー型の発光ダイオードにも本実施形態の転写方法を用いることができる。
【００５６】
略平板状の樹脂１０３の表面側と裏面側にはそれぞれ電極パッドが形成される。これら電極パッドの形成は全面に電極パッドの材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層を形成し、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターンニングすることで形成される。これら電極パッドは発光素子である素子１０２のｐ側電極とｎ側電極にそれぞれ接続するように形成されており、必要な場合には樹脂にビアホールなどが形成される。
【００５７】
ここで電極パッドは樹脂形成チップ１０４の表面側と裏面側にそれぞれ形成されるが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッドの位置を平板上ずらすことにより、最終的な配線形成時に上側からコンタクトをとっても重ならないようにすることができる。電極パッドの形状も正方形に限定されず他の形状にすることもできる。
【００５８】
このような樹脂形成チップ１０４を構成することで、発光素子１０２の周りが樹脂１０３で被覆され平坦化によって精度良く電極パッドを形成できるとともに発光素子１０２に比べて広い領域に電極パッドを延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、比較的大き目のサイズの電極パッドを利用した配線を行うことで、配線不良が未然に防止される。
【００５９】
次に、発光素子１０２を内包する樹脂形成チップ１０４の配列方法の具体的手法について説明する。先ず、図１１に示すように、素子形成基板１１１の主面上には発光素子として複数の発光ダイオード１１２がマトリクス状に形成されている。素子形成基板１１１の構成材料としてはサファイア基板などのように発光ダイオード１１２に照射するレーザの波長に対して透過率の高い材料が用いられる。発光ダイオード１１２にはｐ側電極などまでは形成されているが最終的な配線は未だなされておらず、素子間分離の溝１１２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード１１２は分離できる状態にある。この溝１１２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。このような素子形成基板１１１を一時保持用部材１１３に対峙させて選択的な転写を行う。
【００６０】
一時保持用部材１１３の素子形成基板１１１に対峙する面には剥離層１１４と接着剤層１１５が２層になって形成されている。ここで一時保持用部材１１３の例としては、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、一時保持用部材１１３上の剥離層１１４の例としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばポリビニルアルコール：ＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いることができる。また一時保持用部材１１３の接着剤層１１５としては紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかからなる層を用いることができる。
【００６１】
一時保持用部材１１３の接着剤層１１５は、硬化した領域１１５ｓと未硬化領域１１５ｙが混在するように調整され、未硬化領域１１５ｙに選択転写にかかる発光ダイオード１１２が位置するように位置合わせされる。硬化した領域１１５ｓと未硬化領域１１５ｙが混在するような調整は、例えばＵＶ硬化型接着剤を露光機にて選択的にＵＶ露光し、発光ダイオード１１２を転写するところは未硬化でそれ以外は硬化させてある状態にすればよい。このようなアライメントの後、転写対象位置の発光ダイオード１１２に対しレーザ１１６を素子形成基板１１１の裏面から照射し、当該発光ダイオード１１２を素子形成基板１１１からレーザアブレーションを利用して剥離する。ＧａＮ系の発光ダイオード１１２はサファイアとの界面で金属のＧａと窒素に分解することから、比較的簡単に剥離できる。照射するレーザとしてはエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザなどが用いられる。
【００６２】
このレーザアブレーションを利用した剥離によって、選択照射にかかる発光ダイオード１１２はＧａＮ層と素子形成基板１１１の界面で分離し、反対側の接着剤層１１５にｐ側電極部分を突き刺すようにして転写される。他のレーザが照射されない領域の発光ダイオード１１２については、対応する接着剤層１１５の部分が硬化した領域１１５ｓであり、レーザも照射されていないために、一時保持用部材１１３側に転写されることはない。
【００６３】
図１２に示すように、発光ダイオード１１２は一時保持用部材１１３の接着剤層１１５に保持された状態で、発光ダイオード１１２の裏面がｎ側電極側（カソード電極側）になっていて、発光ダイオード１１２の裏面には樹脂（接着剤）がないように除去、洗浄されているため、電極パッド１１６を形成すれば、電極パッド１１６は発光ダイオード１１２の裏面と電気的に接続される。
【００６４】
接着剤層１１５の洗浄の例としては酸素プラズマで接着剤用樹脂をエッチング、ＵＶオゾン照射にて洗浄する。かつ、レーザにてＧａＮ系発光ダイオードをサファイア基板からなる素子形成基板１１１から剥離したときには、その剥離面にＧａが析出しているため、そのＧａをエッチングすることが必要であり、ＮａＯＨ水溶液もしくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パッド１１６をパターニングする。電極パッド１１６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）もしくはＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの材料を用いることができる。透明電極の場合は発光ダイオードの裏面を大きく覆っても発光をさえぎることがないので、パターニング精度が粗く、大きな電極形成ができ、パターニングプロセスが容易になる。
【００６５】
上記電極パッド１１６の形成の後、ダイシングプロセスにより複数の発光ダイオード１１２を含む表示素子毎に硬化した接着剤層１１５を分断し、各発光ダイオード１１２に対応した樹脂形成チップとする。ここで、ダイシングプロセスは、機械的手段を用いたダイシング、あるいはレーザビームを用いたレーザダイシングにより行う。ダイシングによる切り込み幅は画像表示装置の画素内の接着剤層１１５で覆われた発光ダイオード１１２の大きさに依存するが、例えば２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要なときには、上記レーザビームを用いたレーザによる加工を行うことが必要である。このとき、レーザビームとしては、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザなどを用いることができる。
【００６６】
図１３は一時保持用部材１１４から発光ダイオード１１２を第二の一時保持用部材１１７に転写して、アノード電極（ｐ側電極）側のビアホール１２０を形成した後、アノード側電極パッド１１９を形成し、樹脂からなる接着剤層１１５をダイシングした状態を示している。このダイシングの結果、素子分離溝１２１が形成され、発光ダイオード１１２は複数の素子ごとに区分けされたものになる。素子分離溝１２１はマトリクス状の各発光ダイオード１１２群を分離するため、平面パターンとしては縦横に延長された複数の平行線からなる。素子分離溝１２１の底部では第二の一時保持用部材１１７の表面が臨む。第二の一時保持用部材１１７は、一例としてプラスチック基板にＵＶ粘着材１１８が塗布してある、いわゆるダイシングシートであり、ＵＶが照射されると粘着力が低下するものを利用できる。
【００６７】
尚、上記転写の際には、剥離層１１４を形成した一時保持部材１１３の裏面からエキシマレーザを照射する。これにより、例えば剥離層１１４としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード１１２は第二の一時保持部材１１７側に転写される。さらに、上記アノード電極パッド１１９の形成プロセスの例としては、接着剤層１１５の表面を酸素プラズマで発光ダイオード１１２表面のｐ側電極が露出してくるまでエッチングする。ビアホール１２０の形成はエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザを用いることができる。アノード側電極パッド１１９はＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。
【００６８】
次に、機械的手段を用いて複数の発光ダイオード１１２を含む樹脂形成チップが第二の一時保持用部材１１７から剥離される。このとき、第二の一時保持用部材１１７上には剥離層１１８が形成されている。この剥離層１１８は例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いて作成することができる。このような剥離層１１８を形成した一時保持部材１１７の裏面から例えばＹＡＧ第３高調波レーザを照射する。これにより、例えば剥離層１１８としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドと石英基板の界面でポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、各発光ダイオード１１２は第二の一時保持部材１１７から上記機械的手段により容易に剥離可能となる。
【００６９】
図１４は、第二の一時保持用部材１１７上に配列している発光ダイオード１１２を吸着装置１２３でピックアップするところを示した図である。樹脂形成チップとされた発光ダイオード１１２を吸着装置１２３でピックアップし、画像表示装置の単位表示パネルを構成する基板上に実装する。このときの吸着孔１２５はマトリクス状に開口していて、発光ダイオード１１２を多数個、一括で吸着できるようになっている。吸着孔１２５の部材は、例えば、Ｎｉ電鋳により作製したもの、もしくはステンレス（ＳＵＳ）などの金属板１２２をエッチングで穴加工したものが使用され、金属板１２２の吸着孔１２５の奥には、吸着チャンバ１２４が形成されており、この吸着チャンバ１２４を負圧に制御することで発光ダイオード１１２の吸着が可能になる。発光ダイオード１１２はこの段階で樹脂１１３で覆われており、その上面は略平坦化されており、このために吸着装置１２３による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００７０】
上述のような発光素子を内包する樹脂形成チップの配列方法においては、一時保持用部材１１３に発光ダイオード１１２を保持させた時点で既に、素子間の距離が大きくされ、その広がった間隔を利用して比較的サイズの電極パッド１１６、１１９などを設けることが可能となる。それら比較的サイズの大きな電極パッド１１６、１１９を利用した配線が行われるために、素子サイズに比較して最終的な装置のサイズが著しく大きな場合であっても容易に配線を形成できる。また、本実施形態の発光素子の配列方法では、発光ダイオード１１２の周囲が硬化した接着剤層１１５で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド１１６，１１９を形成できるとともに素子に比べて広い領域に電極パッド１１６，１１９を延在でき、次の転写などを吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。更に、異なる色に発光する発光素子毎に上述の転写工程を行うことにより、容易にサブ画素を構成する発光素子を所定の素子間隔で配置することが可能となる。これらの製造工程により作製された単位表示パネルを互いに密接するように配置することにより画像表示装置を効率良く製造することが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の画像表示装置によれば、単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板上において、単位表示パネルが互いに密接して配置されるので、単位表示パネル内の画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間の画素ピッチを略等しくすることができる。よって、画像表示装置全体で、画素ピッチを略等しくすることができ、均一で高画質の画像表示装置とすることができる。
【００７２】
単位表示パネルを実装する基板に、単位表示パネルに配設された接続端子に合わせて予め配線を配設しておくことにより、単位表示パネル側に煩雑な配線を配設する必要がなく、単位表示パネルが基板に実装されると同時に各発光素子と駆動回路を電気的に接続することができる。
【００７３】
また、単位表示パネル側に煩雑な配線を配設する必要がないため、接続不良などが抑制されるとともに、画素ピッチを調整するための領域を単位表示パネルに確保することが可能となる。
【００７４】
更に、直接基板に配線を配設することなく、別途フィルム等に配線を形成した後フィルムを基板に貼着することにより、所定の基板に多様な配線を迅速に配置することができ、基板への配線製造工程の製造条件による制約も殆ど受けることなく画像表示装置を製造することが可能になる。
【００７５】
また、素子形成基板から単位表示パネルへ発光素子を効率よく配置することにより、画像表示装置の製造工程全体の効率を高めることができ、製造コストを抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な発光ダイオードの構造を示す構造図あって、（ａ）は断面構造図、（ｂ）は平面構造図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な樹脂形成チップの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の画像表示装置に適用な樹脂形成チップの平面構造を示す平面構造図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルの平面構造の概略を示した平面構造図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルが配置された状態を示す配置図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の単位表示パネルに配設される配線の位置関係を示す配線配置図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の画像表示装置を構成する単位表示パネルが配置される基板に配設された配線の配置図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の発光素子の配置を示す配置図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造方法の全体工程を示す全体工程図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の全体工程を示す全体工程図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の素子剥離工程示す断面工程図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の素子を保持する工程を示す断面工程図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップを分離する工程を示す断面工程図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の画像表示装置の製造方法の樹脂形成チップを吸着する工程を示す断面工程図である。
【符号の説明】
１１ 下地成長層
２２ 発光ダイオード
２３ 樹脂
２４ａ 電極パッド
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 単位表示パネル
４２ ユニット基板
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 接地線
４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ 電源電圧線
４５Ｒ、８５Ｒ 樹脂形成チップ
４５Ｇ、８５Ｇ 樹脂形成チップ
４５Ｂ、８５Ｂ 樹脂形成チップ
４６ 交差部
９１ 基板
９２ フィルム
９３ 単位表示パネル
９４ 配線
Claims (13)
- 樹脂に埋め込まれ、表面が平坦化された発光素子であって、前記平坦化された樹脂表面に形成された電極パッドに電気的に接続される発光素子と、
前記電極パッドと電気的に接続される接続用パッドを有し、前記発光素子が画素として、配置される複数の単位表示パネルと、
前記単位表示パネルを互いに接続するための配線パターンが形成された基板とを備え、
前記単位表示パネルが、前記基板上において、互いに密接して配置され、
前記単位表示パネル内における画素ピッチと、隣接する単位表示パネル間における画素ピッチが略等しい
ことを特徴とする画像表示装置。 - 前記発光素子が、前記樹脂によって形成されるチップの略中央に埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。 - 前記各単位表示パネルの接続端子が裏面に引き出されており、
前記基板上には隣接する単位表示パネルの接続端子間を繋ぐ配線パターンが形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。 - 前記単位表示パネルは、前記基板上に配置されると同時に互いに電気的に接続されることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
- 前記単位表示パネルは、前記基板上にマトリクス状に配置されることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
- 前記配線パターンは、前記接続端子に合わせて形成されていることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
- 前記配線パターンは、Ａｌ、Ａｌ合金若しくはそれらの積層膜から形成されることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
- 前記配線パターンは、Ｃｕ、Ｃｕ合金若しくはそれらの積層膜から形成されることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
- 前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 前記発光素子は窒化物半導体により形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 前記基板は光透過性を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 前記発光素子はパッシブマトリクス方式若しくはアクティブマトリクス方式により駆動されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
- 前記発行素子を中心に略点対称となる位置に、電極パッドが形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
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