JP5961148B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
従来のLEDチップを用いた発光装置では、LEDチップをダイボンドで電極を上向きにして接着し、ワイヤボンディングでLEDチップの電極と基板の配線とを接続し、基板に実装することがなされている。これ以外に、LEDチップの電極を下側におき、下側の電極と基板の配線を導電性材料で接続するフリップチップ方法を用いて基板に実装することがなされている。この場合、LEDチップと基板の配線の位置を調整する必要がある。
そこで、LEDチップを位置決めすることなく、実装する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献2では、ダイオードが溶媒に分散したダイオードインクを、塗布法を用いて塗布し、ダイオードを導電層に設けることが記載されている。さらには、ダイオードインクを、例えば、LEDベースの照明装置、または他の可撓性シートに印刷できることが記載されている。なお、ダイオードインクは、実質的に化学的に不活性な複数の粒子が含まれる。
また、上記特許文献2では、ダイオードを、略六角柱状の特殊な形状に加工する必要があり、製造工程が煩雑になり、しかも製造コストが嵩むという問題点がある。
図1は、本発明の実施形態の発光装置の製造方法を示すフローチャートである。図2(a)〜(c)は、本発明の実施形態の発光装置に用いられるLEDチップの製造方法を工程順に示す模式的斜視図である。
以下、本実施形態の発光装置の製造方法について具体的に説明する。
ステップS10では、図2(a)に示すように、まず、LEDチップ(図2(a)では図示せず)が複数形成されたLEDウエハ10(基材)を用意する。
導電層11は、導電性を有するものであれば、その構成は特に限定されるものではなく、例えば、ITO、ZnO、またはAgナノ粒子もしくはAgナノワイヤを含有する導電体等で構成することができる。これ以外に導電層11は、異方性導電性接着剤で構成してもよい。なお、導電層11は透明であることが好ましいが、表面10a側および裏面10b側のうち、少なくとも一方が不透明であってもよい。
図2(c)に示すLEDチップ14には、各上部電極16aと下部電極16bと略同じ大きさに導電部材12が設けられている。
また、塗布液のLEDチップ14の含有量は、LEDチップ14の基板に対する面積率等に応じた量である。
以下、図7に示す発光装置の製造に用いられる製造装置40について説明する。
製造装置40は、ロールツーロール方式の装置であり、導電層32が形成された第1の基板30をロール状の巻回する回転軸42aと、導電層36が形成された第2の基板34をロール状の巻回する回転軸44と、塗布部46と、第1の基板30に第2の基板34を積層し、かつ加圧、加熱処理するローラ対48と、第2の基板34と第1の基板30とが積層されて加圧、加熱処理された積層体39をロール状に巻き取る巻取軸42bとを有する。
塗布部46は、第1の基板30の導電層32上に上述の塗布液を塗布し、塗布膜20を形成するものである。塗布液19の塗布には、例えば、スリットコーティング、バーコーティング、またはスクリーン印刷法が用いられる。
ローラ対48では、加圧、加熱処理時に、ローラ48aに対するローラ48bの圧力を初期段階から徐々に高くすることにより、LEDチップ14に搬送方向Fの力を与えて、LEDチップ14の上部電極16aが導電層32、36と向き合うようにすることができる。
また、ローラ48aに対するローラ48bの周速を初期段階から徐々に速くすることによっても、LEDチップ14に搬送方向Fの力を与えて、LEDチップ14の上部電極16aが導電層32、36と向き合うようにすることができる。加圧と加熱のローラを複数設置することで、この制御はより高精度にすることができる。
巻き取った状態で、ある程度の圧力がかかっているので、更に加熱することで、密着を更に高めることも可能である。
また、塗布膜20の形成に際して、その表面20a(図3参照)をならして、LEDチップ14の向きを、LEDチップ14の下部電極16bが導電層32と向き合うようにしてもよい。これにより、LEDチップ14の電極が、導電層32、36と向き合わない状態になることが抑制される。
これにより、LEDチップ14の積層方向Cに対する向きに応じて上部電極16aおよび下部電極16bが導電層32、36と電気的に接続され、かつ第2の基板34と第1の基板30の間にLEDチップ14の周囲を囲む樹脂層38が形成されて積層体39が得られる。積層体39が巻取軸42bにロール状に巻き取られる。
電源部52は導電層32、36を介してLEDチップ14に電圧を印加するものであり、直流電圧または交流電圧を発生することができる。制御部54により、電源部52で直流電圧または交流電圧を発生させて、LEDチップ14に直流電圧または交流電圧を印加する。これにより、第1の基板30および第2の基板34から光Lを出射させることができる。
しかも、導電部材12を上部電極16aと下部電極16bと略同じ大きさにすることにより、LEDチップ14から出射する光のうち、導電部材12に吸収される光の量が小さくなり、LEDチップ14から出射する光を有効に利用することができる。
また、本実施形態の製造方法では、塗布液を作製し、これを塗布する方法としたが、これに限定されるものではなく、絶縁性接着剤を塗布し、その上にLEDチップを散布し、その後、LEDチップ14を覆うようにして再度、絶縁性接着剤を塗布してもよい。
また、LEDチップ14において、上部電極16aと下部電極16bの極性は、一方がプラス極で、他方がマイナス極であれば、特に限定されるものではない。上部電極16aと下部電極16bは、透明であっても不透明であってもよい。不透明な場合、光はLEDチップ14の側面側から出射される。また、LEDチップ14が出射する光の波長は特に限定されるものではない。
LEDチップ14の形状は、直方体でなくても、六角柱、八角柱といった形状でもかまわない。そのとき、幅とは、もっとも短い対角をYとする。
LEDチップ14に設けられる導電部材12については、塗布した際に、LEDチップ14の上部電極16a、下部電極16bを導電層32、36に対向しやすくするために、導電部材12の幅方向の長さを上記幅Yよりも長くしてもよい。
本実施形態では、発光素子として、LEDチップ14を例にして説明したが、これに限定されるものではく、無機発光素子または有機発光素子を用いることができ、例えば、無機ELチップまたは有機ELチップを用いることができる。
例えば、第1の基板30に対するLEDチップ14の面積率は、例えば、0.01〜90%であり、好ましくは0.1〜50%、更に好ましくは1〜30%である。
第1の基板30および第2の基板34は、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオタクチックポリスチレンン(SPS)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリスルホン(PSF)、ポリエステルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフィン、またはポリイミド(PI)等で構成することができる。このように基板に樹脂を用いた場合、上述のようにフレキシブルな構成にできる。なお、第1の基板30および第2の基板34は、ガラス基板で構成してもよい。
また、導電層32、36が全面を覆わず、一部抜けていることで、光が透過するようにしてもよい。また、発光素子20が充分な導電率を有する場合、導電層32、36がなくてもよい。
樹脂層38は、上述のように絶縁体で構成されるものであり、塗布液19の絶縁性接着剤等のバインダ等の組成に応じたものとなる。樹脂層38は、スペーサとなる粒子および光学特性を改善するための粒子等を有してもよい。なお、樹脂層38は、透明であることが好ましい。
図7(a)に示す発光装置50aでは、導電層60、62を短冊状のパターンに形成し、第1の基板30と第2の基板34とを、導電層60と導電層62とで直交する格子が構成されるように配置する。なお、導電層60が発光装置50の導電層36に対応し、導電層62が、発光装置50の導電層32に対応する。
導電層60は導電部61が配線66を介して、導電層62は導電部64が配線68を介して電源部52に接続されている。
第1の基板30と第2の基板34との積層方向C(図5参照)における導電層60の導電部61と導電層62の導電部64の間にあるLEDチップ14に電圧が印加されて発光する。発光装置50aでは、一般的にマトリクス駆動方式と呼ばれる方式を用いて、導電層60の導電部61と導電層62の導電部64の間、すなわち、導電部61と導電部64との交点にある任意の位置のLEDチップ14を発光させることができる。
発光装置50aでは、図7(b)に示すように、導電部61と導電部64との各交点Jに複数のLEDチップ14があることが好ましい。また、LEDチップ14の最長対角線の長さは、短絡の抑制の観点から導電層60間幅(導電部61間の領域63の幅)および導電層62間幅(導電部64間の領域65の幅)よりも短いことが好ましい。
なお、発光装置50aにおいても、LEDチップ14の積層方向Cに対する向きは揃っていても、向きが異なるものが混在していてもよい。LEDチップ14の積層方向Cに対する向きが全て揃っていれば直流電圧を印加し、向きが混在していれば交流電圧を印加する。
図8(a)に示す照明装置70は、発光装置50の第2の基板34上に散乱板72が配置され、発光装置50の第1の基板30の下面30bの下方に反射板74が配置されたものである。照明装置70では、LEDチップ14を発光させることにより、第2の基板34側に出射した光Lは散乱板72を透過して外部に出射し、第1の基板30側に出射した光Lは反射板74により、第2の基板34側に反射されて散乱板72から外部に出射する。散乱板72および反射板74は、公知のものを適宜用いることができる。また、散乱板を第2の基板34と、反射板を第1の基板30と兼ねてもよい。
さらには、発光装置50aを用いた場合、上述のように、導電部61と導電部64との各交点Jに複数の発光素子20があることが好ましい(図7(b)参照)。LEDチップ14の最長対角線の長さについても、上述のように短絡の抑制の観点から導電層60間幅および導電層62間幅よりも短いことが好ましい。
発光素子1個で画素を構成すると、この発光素子が不良になると画素表示ができなくなるのに対し、表示装置80は、複数個の発光素子で1画素となるように構成できるので、発光素子の不良が目立たなくなる。更に発光素子に不良が発生した画素の明るさを増すことにより、周辺画素と同一光量にできる。さらに、各画素毎に、TFT素子等で構成される公知の制御回路を配することで、より高い制御が可能となる。
11 導電層
12 導電部材
14 LEDチップ
16a 上部電極
16b 下部電極
20 塗布膜
30 第1の基板
32、36 導電層
34 第2の基板
38 樹脂層
40 製造装置
50、50a 発光装置
70 照明装置
80 表示装置
Claims (3)
- 対向する第1の電極と第2の電極とを備えた発光素子が複数形成された基材の両面に導電材を設け、前記基材から前記導電材と一緒に前記発光素子を切出し、前記第1の電極と前記第2の電極にそれぞれ前記第1の電極と前記第2の電極と略同じ大きさの導電部材が設けられた前記発光素子を得る工程と、
前記発光素子を、絶縁性を有するバインダに混ぜて塗布液を得て、前記塗布液を導電層が形成された第1の基板に塗布し、塗布層を形成する工程と、
前記第1の基板上に前記塗布層を挟むようにして、導電層が形成された第2の基板を積層する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板との積層方向に圧力を印加し、その状態で、所定の温度で所定の時間保持する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記導電部材は、透明である請求項1に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子は、無機発光素子または有機発光素子である請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
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