JP4605207B2

JP4605207B2 - 素子転写方法

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Publication number: JP4605207B2
Application number: JP2007297078A
Authority: JP
Inventors: 正人土居; 勝寛友田; 秋彦渡辺; 豊治大畑
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: JP2008060608A

Description

本発明は、素子転写方法に関する。さらに詳しくは、素子を精度良く転写することができる素子転写方法に関する。

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る場合には、従来、液晶表示装置（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）のように基板上に直接素子を形成するか、あるいは発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）のように単体のＬＥＤパッケージを配列することが行われている。例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰの如き画像表示装置においては、素子分離ができないために、製造プロセスの当初から各素子はその画像表示装置の画素ピッチだけ間隔を空けて形成することが通常行われている。

一方、ＬＥＤディスプレイの場合には、ＬＥＤチップをダイシング後に取り出し、個別にワイヤーボンドもしくはフリップチップによるバンプ接続により外部電極に接続し、パッケージ化されることが行われている。この場合、パッケージ化の前もしくは後に画像表示装置としての画素ピッチに配列されるが、この画素ピッチは素子形成時の素子のピッチとは無関係とされる。

発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）は高価である為、１枚のウエハから数多くのＬＥＤチップを製造することによりＬＥＤを用いた画像表示装置を低コストにできる。すなわち、ＬＥＤチップの大きさを従来約３００μｍ角のものを数十μｍ角のＬＥＤチップにして、それを接続して画像表示装置を製造すれば画像表示装置の価格を下げることができる。

ところで、素子形成基板に形成された複数の素子を装置基板に再配列して所要の装置を製造する製造工程に関して、一時的に素子を保持する素子保持基板に形成された接着剤層に素子を転写した後、最終的な配置先である装置基板に転写することにより素子を配列する素子の配列方法が行われている。

素子保持基板から装置基板に素子を転写する際には、素子保持基板に仮固定された素子上に接着剤を滴下し、その後に装置基板を接着していた。この際、素子保持基板と装置基板とを接着した後に、素子保持基板と装置基板とを剥離するのであるが、接着剤によって強力に接着されている素子保持基板と装置基板とを剥離することは困難であった。特に、大きな面積の基板同士を張り合わせた場合には剥離の際に基板が損傷する可能性が高くなるという問題があった。さらに、素子が接着剤層に埋め込まれた状態で接着剤層を硬化するため、素子を装置基板上に転写した後に再度同一の装置基板上に素子を転写することが困難であった。

したがって本願発明は、素子を配列した基板から他の基板へ素子を転写する際に、素子の転写を行った後に容易に基板の剥離を行うことができ、基板が損傷する可能性を低減することが可能な素子転写方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本願発明の素子転写方法は、少なくとも２以上の第一の基板上にそれぞれ形成された仮接着層に、基板毎に異なる特性を有する素子を配列するステップを含む。また、第二の基板上に形成され、仮接着層よりも粘着力の大きい粘着層に、第一の基板のうちの一方の基板上の素子を埋入するステップと、仮接着層から素子を剥離し、素子を粘着層に埋入した状態で保持するステップを含む。
また、本発明の素子転写方法は、第二の基板上の粘着層に、他方の第一の基板上の素子を埋入し、さらに他方の第一の基板上の仮接着層から素子を剥離して、素子を粘着層に埋入した状態で保持することを繰り返すステップも含む。

粘着層に素子を埋入することにより第二の基板に対する素子の配列を保持するため、素子形状に依らずに粘着層内に素子を埋め込み、第二の基板上に実装することが可能となる。また、第一の基板と第二の基板とを接近させることで第一の基板上に配列された複数の素子を、一括して粘着層に埋入することができるため、第一の基板上での素子同士の配置状態を維持したまま同時に複数の素子を第二の基板に実装させることが可能である。粘着層を硬化する前に仮接着層から素子を剥離するため、第一の基板と第二の基板を引き離す際に要する力が小さくなり、第一の基板または第二の基板が破損する可能性を低減することが可能となる。

また粘着層に素子を埋入して保持した後に粘着層を硬化することで、粘着層の硬化前に素子が埋入された状態では、さらに素子を粘着層に埋入することができる。また、粘着層を硬化した後に粘着層上に第一の電気配線を形成し、粘着層の第一の電気配線が形成された面に第三の基板を貼り付け、第二の基板と粘着層とを剥離し、粘着層に前記素子まで到達する開口部を形成し、開口部に導電性材料を充填するとともに、粘着層上に第二の電気配線を形成することにより、素子の配列を維持したまま素子に電気配線を接続することができ、表示装置や電子機器の製造等において簡便に本発明の素子転写方法を用いることが出来る。

また、素子を粘着層に埋入する前に、第一の基板上に形成された仮接着層に素子を接触させ、素子を仮接着層に仮接着して第一の基板上に素子を配列することで、第一の基板上で素子を配列する際に何度も配列をやり直すことが可能であり、乱れのない素子の配列を行った後に素子を転写できる。

第一の基板上に形成された仮接着層の粘着力よりも、第二の基板上に形成された粘着層の粘着力が大とすることや、粘着層または仮接着層の粘着力を変化させ、仮接着層の粘着力よりも粘着層の粘着力を大とすることにより、粘着層と仮接着層との間の粘着力の相異に起因して、素子を粘着層に埋入させて第一の基板と第二の基板とを引き離すだけで、素子が粘着層に埋入された状態で素子を仮接着層から剥離することが可能となり、作業工程が簡便なものとなる。

粘着層に一方の素子が埋入された状態でさらに他方の素子を粘着層に埋入することにより、第一の基板の面積が小さい場合にも第二の基板を大型化して、第一の基板上に配置された素子を複数回にわたって第二の基板上に転写することができるため、大きな表示面積の表示装置を製造する場合にも本願発明の素子転写方法を用いることが可能となる。

このとき、一方の素子と他方の素子とを異なる特性を有する素子とすることで、同一の成長基板上には形成し得ない素子を第二の基板上に配列して保持させることがでる。このとき特性の異なる素子として赤・緑・青など異なる色の発光を行う発光ダイオードを第二の基板に配列することで、多色表示の表示装置を得ることもできる。また、基板上の異なる領域に一方の素子と他方の素子を埋入して保持することにより、素子を第一の基板に配列することが可能な面積が限定されている場合にも、第二の基板の面積を大きくして、粘着層の素子が埋入されていない領域に素子を追加して埋入して、大面積の基板上にも素子配列を行うことが可能となる。これは、特に大画面の表示装置を製造する場合に有用な素子転写方法となる。

また、上記課題を解決するために本願発明の表示装置は、第一の基板上に配列された素子を、第二の基板上に形成された粘着層に埋入し、前記第一の基板から前記素子を剥離して、前記素子を前記粘着層に埋入した状態で保持させて前記粘着層を硬化し、前記粘着層上に第一の電気配線を形成し、前記粘着層の前記第一の電気配線が形成された面に第三の基板を貼り付け、前記第二の基板と前記粘着層とを剥離し、前記粘着層に前記素子まで到達する開口部を形成して、前記開口部に導電性材料を充填するとともに、前記粘着層上に第二の電気配線を形成して得られることを特徴とする。

素子を粘着層に埋入する素子転写方法を用いて表示装置を得ることにより、素子の配列および電気配線の形成を良好に行うことができる。第一の電気配線と第二の電気配線とによって素子に電圧を印加して単純マトリクス駆動により表示を行うことで、既存の単純マトリクス駆動による表示装置と同様に画像の表示を行うことが可能である。

また、上記課題を解決するために本願発明の表示装置は、第一の基板上に配列された一方の素子を第二の基板上に形成された粘着層に埋入し、前記第一の基板から前記一方の素子を剥離して前記一方の素子を前記粘着層に埋入した状態で保持し、前記粘着層に一方の素子が埋入された状態で、さらに第一の基板上に配列された他方の素子を前記粘着層に埋入し、前記第一の基板から前記他方の素子を剥離して前記他方の素子を前記粘着層に埋入した状態で保持し、前記一方の素子および前記他方の素子を前記粘着層に埋入した状態で保持させて前記粘着層を硬化し、前記粘着層上に第一の電気配線を形成し、前記粘着層の前記第一の電気配線が形成された面に第三の基板を貼り付け、前記第二の基板と前記粘着層とを剥離し、前記粘着層に前記一方の素子または前記他方の素子をまで到達する開口部を形成して、前記開口部に導電性材料を充填するとともに、前記粘着層上に第二の電気配線を形成して得られることを特徴とする。

素子を粘着層に埋入する素子転写方法を用いて表示装置を得ることにより、素子の配列および電気配線の形成を行うことができる。粘着層に一方の素子が埋入された状態でさらに他方の素子を粘着層に埋入することにより、第二の基板を大型化して大きな表示面積の表示装置を得ることが容易になる。

このとき、一方の素子と他方の素子とを異なる特性を有する素子とすることで、同一の成長基板上には形成し得ない素子を第二の基板上に配列して保持させることができる、異なる色の発光を行う発光ダイオードを配列することで多色表示の表示装置を得ることもできる。また、基板上の異なる領域に一方の素子と他方の素子を埋入して保持することにより、素子を第一の基板に配列することが可能な面積が限定されている場合にも、第二の基板の面積を大きくして、粘着層の素子が埋入されていない領域に素子を追加して埋入して、大面積の基板上にも素子配列を行うことが可能となる。

第一の電気配線と第二の電気配線とによって素子に電圧を印加して単純マトリクス駆動により表示を行うことで、既存の単純マトリクス駆動による表示装置と同様に画像の表示を行うことが可能である。また、一方の素子または他方の素子が、表示素子または駆動回路素子であるとし、駆動回路素子により表示素子に電圧を印加してアクティブマトリクス駆動により表示を行うことで、既存のアクティブマトリクス駆動による表示装置と同様に画像の表示を行うことが可能である。

本発明によれば、素子を配列した基板から他の基板へ素子を転写する際に、素子の転写を行った後に容易に基板の剥離を行うことができ、基板が損傷する可能性を低減することができる。

［第一の実施の形態］
以下、本願発明を適用した素子転写方法及び表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本願発明は、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。

図１に示すように、仮保持基板１上に仮接着層２を形成し、仮接着層２上に発光ダイオードである素子３を配列する。仮保持基板１は所要の剛性を有した基板であり、半導体基板、石英ガラス基板、プラスチック基板、金属基板などの種々の基板を用いることができる。仮接着層２は、仮保持基板１の取り扱い時に仮保持基板１上での素子３の位置が変位しない程度に、素子３を保持できる粘着力を有する材質により形成されている。また仮接着層２は、例えばシリコーン樹脂層によって形成されるが、シート状の接着剤層を貼り付けることや、接着剤層をスピンコート等により塗布することなどにより形成されてもよい。

素子３は、窒化ガリウムなどの窒化物半導体系の材料により構成される発光素子ダイオードであり、一例として活性層３ｂをｐクラッド層３ｐとｎクラッド層３ｎが挟んで構成されたダブルへテロ構造を有する。また、ここで示す素子３は略平板状であり、素子３の活性層、クラッド層は活性層及びクラッド層を成長させるサファイア基板の主面に平行な面で延在され、選択成長などにより窒化ガリウム結晶層などを積層させることにより形成される。図中では素子３の仮接着層２側がｐクラッド層３ｐである例を示しているが、仮接着層２側にｎクラッド層３ｎが位置するように配置してもよい。また、図では省略しているが、ｐクラッド層３ｐの表面には後述する電気配線と素子３との接触抵抗を低減するためのｐ電極が形成されており、同様にｎクラッド層３ｎの表面にはｎ電極が形成されている。

また、素子３はダブルへテロ構造である必要も発光ダイオードである必要もなく、微細加工された電子回路素子であってもよい。素子３の形状としては略平板状である必要はなく、六角錐形状などの種々の形状に形成されてよいが、仮接着層２と密着して効率的に保持されるためには仮接着層２と接する面は平坦であることが望ましい。また、仮接着層２上での素子３同士の配置間隔を図中では一定間隔として示しているが、一定間隔である必要はない。

仮接着層２上での素子３の配列は平面内での縦横方向に複数配列されたマトリクス状であり、図中の紙面に垂直方向にも等間隔に複数の素子３が配列されている。素子３が表示素子として機能する発光ダイオードであるため、マトリクス状に配列された素子３を単純マトリクス駆動によって駆動することで画像の表示を行うことが可能となる。

次に図２に示すように、粘着層５が形成された転写基板４を仮保持基板１と平行になるように配置する。転写基板４は、半導体基板、石英ガラス基板、プラスチック基板、金属基板などの種々の基板を用いることができる。粘着層５は加熱処理等の外的要因により硬化する可塑性の樹脂であり、シート状の樹脂を貼り付けることや、樹脂をスピンコート等により塗布することなどにより形成される。粘着層５は素子３を例えば完全に粘着層５内に埋め込むことができる程度の厚さを有しているとする。また、後工程で粘着層５を除去せずに表示装置の絶縁層として利用するためには絶縁性の材料を用いることが望ましい。

次に図３に示すように、転写基板４と仮保持基板１とを平行なまま接近させ、仮接着層２上に保持されている素子３を粘着層５に埋入する。このとき、図３に示したように、仮接着層２と粘着層５とが接するまで素子３を粘着層５に埋入して、素子３の仮接着層２と接する面と粘着層５の表面が略同一面となるようにする。

粘着層５に素子３を埋入することにより転写基板４に対する素子３の配列を保持するため、素子３の形状に依らずに粘着層５内に素子３を埋め込み、転写基板４上に実装することが可能となる。また、仮保持基板１と転写基板４とを接近させることで仮接着層２上に配列された複数の素子３を、一括して粘着層５に埋入することができるため、仮接着層２上での素子３同士の配置状態を維持したまま同時に複数の素子３を転写基板４に実装させることが可能である。

次に図４に示すように、仮接着層２から素子３を剥離して、素子３が粘着層５に埋入された状態で転写基板４上の位置を保持する。この際、仮接着層２が素子３を保持する粘着力よりも、埋入された素子３を保持する粘着層５の粘着力が大きくなるように粘着層５と仮接着層２を構成する材質を選択しておくことで、仮保持基板１と転写基板４とを引き離すだけで素子３を仮接着層２から剥離し、粘着層５に素子３を埋入した状態で保持することが可能となる。また、加熱や光照射などの環境変化によって粘着力が変化するように仮接着層２または粘着層５を構成する材質を選択して、素子３を粘着層５に埋入した後に仮接着層２の粘着力よりも粘着層５の粘着力が大きくなるように環境を変化させるとしてもよい。

粘着層５を硬化する前に仮接着層２から素子３を剥離するため、仮保持基板１と転写基板４とを引き離す際に必要な力が小さく、素子３を仮接着層２から剥離する際に仮保持基板１や転写基板４を破損する可能性が低くなる。特に、大画面の表示装置を製造する際には転写基板４の面積を大きくする必要があるため、転写基板４や仮保持基板１の破損を低減できることにより、製造コストの低減を図ることも可能となる。

次に図５に示すように、粘着層５に素子３が埋入されて保持された状態で粘着層５が硬化する様な外的要因、例えば加熱処理などを行って粘着層５の硬化を行い、粘着層５および素子３上に電気配線６を形成する。素子３と粘着層５が略同一面を構成しているので、粘着層５上にマスクを施して金属をスパッタする方法や、素子３および粘着層５上に金属層を形成した後にフォトリソグラフィーおよびエッチングを行う方法など、通常用いられる方法によって電気配線６を形成することが可能である。素子３の露出した面はｐクラッド層３ｐ上に形成されているｐ電極であるので、電気配線６は各素子のｐクラッド層３ｐと接続された配線となる。また、電気配線６は図中の紙面と垂直方向に延伸してストライプ状に形成され、マトリクス状に配されている素子３の走査配線として機能する。

次に図６に示すように、粘着層５の電気配線６が形成された面と接着剤層８とが接するように、接着剤層８が形成された支持基板７を粘着層５に貼り付ける。このとき、粘着層５上に形成された複数の電気配線６と接着剤層８とが接触するため、接着剤層８は絶縁性の材質を選択する。支持基板７の貼り付けをした後、図７に示すようにレーザを照射することによって転写基板４を粘着層５から剥離する。転写基板４と粘着層５の剥離を行うことにより、図に示すように、支持基板７上に接着剤層８が形成され、接着剤層８上に硬化した粘着層５が積層され、接着剤層８上に形成された電気配線６と粘着層５に埋入された複数の素子３とが接着剤層８と粘着層５の間に保持された状態となる。このとき、素子３は硬化した粘着層５から露出していないため、素子３のｎクラッド層３ｎに対して電気配線の形成が行えないことになる。

そこで図８に示すように、硬化した粘着層５にドライエッチング等により素子３のｎクラッド層３ｎまで到達する開口部であるコンタクトビア９を形成する。粘着層５にコンタクトビア９を開口することによって、素子３のｎクラッド層３ｎが粘着層５から露出し、電気配線の形成を行うことが可能になる。

次に図９に示すように、コンタクトビア９に金属を充填すると共に粘着層５上に電気配線１０を形成する。電気配線１０の形成には、粘着層５上にマスクを施して金属をスパッタする方法や、素子３および粘着層５上に金属層を形成した後にフォトリソグラフィーおよびエッチングを行う方法など、通常用いられる方法により形成することが可能である。コンタクトビア９から露出した素子３の面はｎクラッド層３ｎ上に形成されたｎ電極であるので、電気配線１０は各素子のｎクラッド層３ｎと接続された配線となる。また、電気配線１０は図中の紙面と水平方向に延伸してストライプ状に形成され、マトリクス状に配されている素子３の信号配線として機能する。

上述した方法で素子３の転写および電気配線６および電気配線１０の形成をおこなうことで、支持基板７上に接着剤層８が形成され、接着剤層８上に硬化した粘着層５が積層され、接着剤層８上に形成された電気配線６と粘着層５に埋入された複数の素子３とが接着剤層８と粘着層５の間に保持され、粘着層５に形成されたコンタクトビア９が金属で充填されて、粘着層５上に電気配線１０が形成された素子３の配列が得られる。支持基板７上にマトリクス状に配置された素子３は発光ダイオードであり、電気配線６は素子３のｐクラッド層３ｐに接続されたストライプ状の走査配線であり、電気配線１０は素子３のｎクラッド層３ｎに接続されたストライプ状の信号配線であるため、図９に示された素子の配列により、単純マトリクス駆動により表示を行うことが可能な表示装置が得られる。

本願発明の素子転写方法において、仮保持基板１上に形成された仮接着層２に素子３を配列して図１に示した状態とする方法の一例を以下に説明する。

素子３はサファイア基板上にマトリクス状に配列されるように形成された窒化ガリウムなどの窒化物半導体系の材料により発光素子ダイオードとして構成される。素子３は略平板状であり、素子３の活性層、クラッド層は活性層及びクラッド層を成長させるサファイア基板の主面と平行な面で延在され、選択成長などにより窒化ガリウム結晶層などを積層させることにより形成される。

素子３は、個々の素子ごとに分離されてサファイア基板上に形成されており、個々の素子ごとに分離するに際しては、例えば、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などにより分離可能である。本例では、素子３は略平板状の形状を有するが、サファイア基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶層を有する素子でも良く、素子３が、例えばサファイア基板の主面に対して傾斜した面と平行な結晶面を有する活性層及びクラッド層からなる素子である場合には、素子を覆うように樹脂で被覆されたチップ状として転写することもできる。

続いて、素子３を仮接着層２に接着した状態で、サファイア基板から素子３を分離する。サファイア基板から素子３を分離するに際しては、エキシマレーザやＹＡＧレーザなどのレーザ光をサファイア基板の裏面から照射して、素子３とサファイア基板との界面にレーザアブレーションを生じさせる。レーザアブレーションとは、照射光を吸収した固定材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断されることをいい、主に固定材料全部又は一部が溶融、蒸発、気化などの相変化を生じる現象として現れる。このレーザアブレーションにより素子３とサファイア基板との界面ではＧａＮ系材料が金属Ｇａと窒素とに分解してガスが発生する。このため比較的簡単に素子３を剥離することができる。照射されるレーザ光としては、特に短波長域で高出力であることから、エキシマレーザを用いることが好ましく、瞬時での処理が可能であり、素子３の剥離を迅速に行うことができる。

上述したレーザアブレーションを用いて成長基板であるサファイア基板から仮保持基板１上に素子３配列することにより、成長基板上では素子３同士の間隔が非常に密接に配列されていても、選択的に素子３にレーザを照射して成長基板から剥離することで、素子３同士の間隔を大きくした状態で仮保持基板１上に配置を行うことが可能である。

素子３を粘着層５に埋入する素子転写方法を用いて表示装置を得ることにより、素子３の配列および電気配線６および電気配線１０の形成を行うことができる。電気配線６と電気配線１０とによって素子３に電圧を印加して単純マトリクス駆動により表示を行うことで、既存の単純マトリクス駆動による表示装置と同様に画像の表示を行うことが可能である。

［第二の実施の形態］
次に、本願発明の他の実施の形態を以下に図面を用いて説明する。本実施の形態は、上述した第一の実施の形態のうち、素子を粘着層に埋入する工程を変化させた素子の転写方法であり、他の工程は第一の実施の形態と同様であるために説明を省略する。

仮保持基板２１上に形成された仮接着層２２上に素子２３を配列し、粘着層２５が形成された転写基板２４を仮保持基板２１と平行になるように配置した後に、仮保持基板２１と転写基板２４とを接近させていく。第一の実施の形態では仮接着層と粘着層とが接触するまで仮保持基板と転写基板を接近させて、素子と粘着層の表面が略同一面となるまで素子を粘着層に埋入したが、本実施の形態では図１０に示すように、仮接着層２２と粘着層２５とが接触せずに、素子２３が部分的に粘着層２５に埋入した状態となるまで仮保持基板２１と転写基板２４とを接近させる。

粘着層２５に素子２３を部分的に埋入した後に、図１１に示すように、仮接着層２２から素子２３を剥離して、素子２３が粘着層２５に埋入された状態で転写基板２４上の位置を保持する。この際、仮接着層２２が素子２３を保持する粘着力よりも、埋入された素子２３を保持する粘着層２５の粘着力が大きくなるように粘着層２５と仮接着層２２を構成する材質を選択しておくことで、仮保持基板２１と転写基板２４とを引き離すだけで素子２３を仮接着層２２から剥離し、粘着層２５に素子２３を埋入した状態で保持することが可能となる。また、加熱や光照射などの環境変化によって粘着力が変化するように仮接着層２２または粘着層２５を構成する材質を選択して、素子２３を粘着層２５に埋入した後に仮接着層２２の粘着力よりも粘着層２５の粘着力が大きくなるように環境を変化させるとしてもよい。

仮接着層２２と粘着層２５とを接触させずに仮接着層２２から素子２３を剥離するため、仮保持基板２１と転写基板２４とを引き離す際に必要な力が小さく、素子２３を仮接着層２２から剥離する際に仮保持基板２１や転写基板２４を破損する可能性が低くなる。特に、大画面の表示装置を製造する際には転写基板２４の面積を大きくする必要があるため、転写基板２４や仮保持基板２１の破損を低減できることにより、製造コストの低減を図ることも可能となる。

次に図１２に示すように、粘着層２５に部分的に埋入して粘着層２５から部分的に突出した状態の素子２３を、ローラー等で粘着層２５に更に深く埋入し、素子２３と粘着層２５の表面が略同一面となるまで素子２３を粘着層２５に埋入して粘着層２５に保持させる。

その後は第一の実施の形態と同様にして、粘着層２５に素子２３が埋入されて保持された状態で粘着層２５が硬化する様な外的要因、例えば加熱処理などを行って粘着層２５の硬化を行い、粘着層２５および素子２３上に電気配線を形成し、粘着層２５の電気配線が形成された面と接着剤層とが接するように、接着剤層が形成された支持基板を粘着層２５に貼り付ける。支持基板の貼り付けをした後、レーザを照射することによって転写基板２４を粘着層２５から剥離する。

次に、硬化した粘着層２５にドライエッチング等により素子２３まで到達する開口部であるコンタクトビアを形成し、コンタクトビアに金属を充填すると共に粘着層２５上に電気配線を形成する。素子２３および電気配線の配列と電気的な接続構造により、第一の実施の形態と同様に単純マトリクス駆動により表示を行う表示装置を得ることができる。

［第三の実施の形態］
次に、本願発明の他の実施の形態を以下に図面を用いて説明する。本実施の形態は、上述した第一の実施の形態のうち、素子を粘着層に埋入する工程を複数回繰り返して行う素子の転写方法であり、他の工程は第一の実施の形態と同様であるために説明を省略する。

図１３は本実施の形態において素子３３Ｒを粘着層３５に埋入する工程を示した図である。素子３３Ｒは赤色を発光する発光ダイオードである。仮保持基板上に形成された仮接着層上に素子３３Ｒを配列し、粘着層３５が形成された転写基板３４を仮保持基板と平行になるように配置した後に、仮保持基板と転写基板３４とを接近させて、粘着層３５に素子３３Ｒを埋入する。仮接着層から素子３３Ｒを剥離して、図１３（ａ）に示すように素子３３Ｒが粘着層３５に埋入された状態で転写基板３４上の位置を保持する。

その後図１３（ｂ）に示すように、緑色を発光する発光ダイオードである素子３３Ｇを再度図１乃至図４に示した手順で素子３３Ｒに隣接する位置に埋入し、その後さらに、図１３（ｃ）青色を発光する発光ダイオードである素子３３Ｂを素子３３Ｇに隣接する位置に埋入する。

複数種類の素子を粘着層３５に埋入した後に、第一の実施の形態と同様にして、粘着層３５に素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが埋入されて保持された状態で粘着層３５が硬化する様な外的要因、例えば加熱処理などを行って粘着層３５の硬化を行い、粘着層３５および素子３３上に電気配線を形成し、粘着層３５の電気配線が形成された面と接着剤層とが接するように、接着剤層が形成された支持基板を粘着層３５に貼り付ける。支持基板の貼り付けをした後、レーザを照射することによって転写基板３４を粘着層３５から剥離する。

次に、硬化した粘着層３５にドライエッチング等により素子３３まで到達する開口部であるコンタクトビアを形成し、コンタクトビアに金属を充填すると共に粘着層３５上に電気配線を形成する。素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂおよび電気配線の配列と電気的な接続構造により、赤・緑・青の発光を行う素子により一画素を構成する表示装置を得ることが可能である。

異なる特性を有する素子は、一般的に、同一の成長基板上に形成することが困難であり、そのために、異なる特性を有する素子を仮保持基板上に配列した後に粘着層３５に素子３３を埋入するのは困難である。粘着層３５を硬化する前に仮保持基板上に配列した素子３３の粘着層３５への埋入を繰り返して行うことにより、異なる特性を有する素子３３を転写基板３４上の同一面内に配列することが容易になる。また、粘着層３５に素子３３Ｒが埋入された状態で異なる特性の素子３３Ｇを粘着層３５に埋入することで、仮保持基板上に配列された素子３３Ｇと粘着層３５に埋入されている素子３３Ｒとの位置関係を調整する際に、素子３３Ｇと素子３３Ｒとが干渉して配列が乱れることを防止することができる。

また、素子３３としては発光ダイオードの他にも、受光素子や駆動回路素子などを用いることが出来るため、表示素子と受光素子を同一面内に混在させて配列することや、表示素子と駆動回路素子とを同一面内に混在させて配列することが容易に行える。

表示素子と駆動回路素子とを一画素中に混在させて素子の転写を行い、電気配線の形成を行うことにより、駆動回路素子に対して電気信号を送出して、駆動回路素子によって画素毎の発光を制御するアクティブマトリクス駆動の表示素子を得ることもできる。

［第四の実施の形態］
次に、本願発明の他の実施の形態を以下に図面を用いて説明する。本実施の形態は、上述した第一の実施の形態のうち、素子を粘着層に埋入する工程を複数回繰り返して行う素子の転写方法であり、他の工程は第一の実施の形態と同様であるために説明を省略する。

図１４は本実施の形態において素子４３を粘着層４５に埋入する工程を示した図である。仮保持基板上に形成された仮接着層上に素子４３を配列し、粘着層４５が形成された転写基板４４を仮保持基板と平行になるように配置した後に、仮保持基板と転写基板４４とを接近させて、粘着層４５に素子４３を埋入する。仮接着層から素子４３を剥離して、図１４（ａ）に示すように素子４３が粘着層４５に埋入された状態で転写基板４４上の位置を保持する。このとき、素子４３が埋入される領域は転写基板４４上での一部分であり、素子４３が埋入されていない粘着層４５の領域があるとする。

次に図１４（ｂ）および図１４（ｃ）に示すように、素子４３が埋入されていない粘着層４５の領域にさらに素子４３を追加して埋入する。複数回に分割して素子４３を粘着層４５に埋入した後に、第一の実施の形態と同様にして、粘着層４５に素子が埋入されて保持された状態で粘着層４５が硬化する様な外的要因、例えば加熱処理などを行って粘着層４５の硬化を行い、粘着層４５および素子４３上に電気配線を形成し、粘着層４５の電気配線が形成された面と接着剤層とが接するように、接着剤層が形成された支持基板を粘着層４５に貼り付ける。支持基板の貼り付けをした後、レーザを照射することによって転写基板４４を粘着層４５から剥離する。

次に、硬化した粘着層４５にドライエッチング等により素子４３まで到達する開口部であるコンタクトビアを形成し、コンタクトビアに金属を充填すると共に粘着層４５上に電気配線を形成する。素子４３および電気配線の配列と電気的な接続構造により、単純マトリクス駆動により表示を行うことが可能な表示装置が得られる。

粘着層４５に素子４３が埋入された状態で、素子４３が埋入されていない転写基板４４上の領域にさらに追加して素子４３を埋入して保持することにより、素子４３を仮保持基板に配列することが可能な面積が限定されている場合にも、転写基板４４の面積を大きくして、大面積の基板上にも素子配列を行うことが可能となる。これは、特に大画面の表示装置を製造する場合に有用な素子転写方法となる。

粘着層を硬化する前に仮接着層から素子を剥離するため、仮保持基板と転写基板とを引き離す際に必要な力が小さく、素子を仮接着層から剥離する際に仮保持基板や転写基板を破損する可能性が低くなる。特に、大画面の表示装置を製造する際には転写基板の面積を大きくする必要があるため、転写基板や仮保持基板の破損を低減できることにより、製造コストの低減を図ることも可能となる。

粘着層を硬化する前に異なる特性を有する素子を粘着層に埋入することで、同一の成長基板上には形成し得ない素子を転写基板上に配列して保持させることができ、異なる色の発光を行う発光ダイオードを配列することで多色表示の表示装置を得ることもできる。また、素子として発光ダイオードのほかに受光素子を用いることや、駆動回路を用いることも可能である。

粘着層に素子が埋入された状態で、転写基板上の素子が埋入されていない領域にさらに追加して素子を埋入して保持することにより、素子を仮保持基板に配列することが可能な面積が限定されている場合にも、転写基板の面積を大きくして、大面積の基板上にも素子配列を行うことが可能となる。これは、特に大画面の表示装置を製造する場合に有用な素子転写方法となる。

素子転写方法の工程を示す断面図であり、仮保持基板上に素子が配列された様子を示すものである。粘着層が形成された転写基板を仮保持基板に平行に配置した様子を示す工程断面図である。仮保持基板と転写基板を接近させて粘着層に素子を埋入させた様子を示す工程断面図である。仮保持基板から素子を剥離して、素子を粘着層に埋入した状態で保持した様子を示す工程断面図である。粘着層上に電気配線を形成した様子を示す工程断面図である。接着剤層を形成した支持基板を素子と電気配線に接着した様子を示す工程断面図である。粘着層と転写基板を剥離した状態を示す工程断面図である。粘着層にコンタクトビアを開口した状態を示す工程断面図である。粘着層上に金属を積層してコンタクトビアを充填すると共に、電気配線を形成した状態を示す断面図である。本願発明の第二の実施の形態において、粘着層に素子が部分的に埋入する程度に仮保持基板と転写基板を接近させた状態を示す工程断面図である。素子が粘着層に部分的に埋入した状態で、仮保持基板から素子を剥離した様子を示す工程断面図である。粘着層から部分的に突出している素子を、さらに深く粘着層に埋入する様子を示す工程断面図である。本願発明の第三の実施の形態において、異なる特性を有する素子を粘着層に繰り返して埋入する様子を示す工程断面図である。本願発明の第四の実施の形態において、粘着層に素子が埋入された状態でさらに素子が埋入されていない領域に素子を追加して埋入する様子を示す工程断面図である。

符号の説明

１，２１仮保持基板
２，２２仮接着層
３，２３，３３，４３素子
４，２４，３４，４４転写基板
５，２５，３５，４５粘着層
６電気配線
７支持基板
８接着剤層
９コンタクトビア
１０電気配線

Claims

少なくとも２以上の第一の基板上にそれぞれ形成された仮接着層に、基板毎に異なる特性を有する素子を配列するステップと、
第二の基板上に形成され、前記仮接着層よりも粘着力の大きい粘着層に、前記第一の基板のうちの一方の基板上の素子を埋入するステップと、
前記仮接着層から前記素子を剥離し、前記素子を前記粘着層に埋入した状態で保持するステップと、
前記第二の基板上の前記粘着層に、他方の前記第一の基板上の素子を埋入し、さらに前記他方の第一の基板上の前記仮接着層から前記素子を剥離して、前記素子を前記粘着層に埋入した状態で保持することを繰り返すステップと、
を含む
素子転写方法。
前記粘着層に前記素子を埋入して保持した後に、前記粘着層を硬化する工程を有する請求項１記載の素子転写方法。
前記粘着層を硬化した後に、前記粘着層上に第一の電気配線を形成する工程を有する請求項２記載の素子転写方法。
前記粘着層上に前記第一の電気配線を形成した後に、前記粘着層の前記第一の電気配線が形成された面に第三の基板を貼り付ける工程を有する請求項３記載の素子転写方法。
前記粘着層の前記第一の電気配線が形成された面に前記第三の基板を貼り付けた後に、前記第二の基板と前記粘着層とを剥離する工程を有する請求項４記載の素子転写方法。
前記第二の基板と前記粘着層とを剥離した後に、前記粘着層に前記素子まで到達する開口部を形成する請求項５記載の素子転写方法。
前記開口部に導電性材料を充填するとともに、前記粘着層上に第二の電気配線を形成する工程を有する請求項６記載の素子転写方法。
前記粘着層または前記仮接着層の粘着力を変化させ、前記仮接着層の粘着力よりも前記粘着層の粘着力を大とする請求項１記載の素子転写方法。
前記粘着層は、絶縁性材料により形成される請求項１記載の素子転写方法。