KR101382354B1 - 전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및그 제조 방법 - Google Patents

전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

각종 소자에 설치된 접속부와 배선을 다수의 공수(工數)를 필요로 하지 않고 접속할 수 있는 구성을 가지는 전자기기를 제공한다.
본 발명의 전자기기는, 제1 배선(12)이 형성된 기체(基體; base)(11), 제2 배선(22)이 형성된 가요성(可撓性)을 가지는 필름(21), 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 소자(31)와, 접착제층(13)으로 구성되어 있으며, 각 소자(31)는, 제1 접속부가 제1 배선(12)과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선(22)과 접촉하고, 또한 필름(21)에 인장력이 가해진(인가된) 상태에서, 기체(11)와 필름(21) 사이에 끼워져 있으며, 나아가서는, 이 상태에서, 기체(11)와 필름(21)은 접착제층(13)에 의해서 접착되어 있다.
기체(실장용 기체), 제1 배선, 접착제층, 블랙 매트릭스층, 절연막, 볼록 렌즈, 필름(실장용 필름), 제2 배선, 소자(발광 다이오드), 제1 화합물 반도체층, 활성층.

Description

전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법{ELECTRONIC DEVICE, METHOD OF PRODUCING THE SAME, LIGHT-EMITTING DIODE DISPLAY UNIT, AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
미소한 소자를 표시 장치용 기판(基板; substrate)에 실장(實裝; mounting)함으로써 제조되는 전자기기가 많이 있으며, 그의 1예로서, 발광 다이오드 표시 장치를 들 수가 있다. 발광 다이오드 표시 장치에 있어서는, 적색 발광 다이오드가 적색 발광 부화소(副畵素)(서브 픽셀)로서 기능하고, 녹색 발광 다이오드가 녹색 발광 부화소로서 기능하고, 청색 발광 다이오드가 청색 발광 부화소로서 기능하고, 이들 3종류의 부화소의 발광 상태에 따라서 컬러 화상을 표시한다.
발광 다이오드 표시 장치는, 통상, 제1 방향으로 연장(延; extend)하는 복수의 제1 배선, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장하는 복수의 제2 배선과, 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 발광 다이오드로 구성되어 있다. 그리고, 제1 배선과 제2 배선이 중복(重複)되는 영역에 발광 다이오드가 배치되고, 각 발광 다이오드의 제1 접속부(한쪽의 전극)가 제1 배선과 접속되며, 제2 접속부(다른쪽의 전극)가 제2 배선과 접속되어 있다.
통상, 다수의 발광 다이오드를, 화합물 반도체 기판 등의 기판(이하, 소자 제조용 기판이라고 부르는 경우가 있다)에 어레이 모양(狀)으로 제작한다. 그리고, 이들 발광 다이오드의 각각을, 소자 제조용 기판으로부터 표시 장치용 기판으로 이동(예를 들면, 전사(轉寫))한다. 여기서, 소자 제조용 기판에 형성된 발광 다이오드는, n형의 도전형을 가지는 제1 화합물 반도체층, 활성층, p형의 도전형을 가지는 제2 화합물 반도체층이 순차(順次; sequentially) 형성되어 이루어진다. 또, 제2 화합물 반도체층 위에는 p측 전극이 형성되어 있으며, 제1 화합물 반도체층 위에는 n측 전극이 형성되어 있다.
예를 들면, 대각(對角 ; diagonal) 40인치의 풀 HD(High Definition) 고정세(高精細; high-fineness) 풀 컬러 표시 장치에서는, 화면의 수평 방향의 화소수가 1920, 화면의 수직 방향의 화소수가 1080이다. 따라서, 이 경우, 실장하는 발광 다이오드의 개수(個數)는, 1920×1080×(1화소를 구성하는데 요하는(필요한) 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드의 3종 발광 다이오드의 개수)이며, 약 600만개로 된다. 그러므로, 이와 같은 방대한 수의 발광 다이오드를 공칭(公稱; nominal) 40인치의 표시 장치용 기판에 실장하기 위한 방법으로서, 화면 사이즈보다도 작은 사이즈로 발광 다이오드를 어레이 모양으로 형성하고, 이 발광 다이 오드·어레이로부터 발광 다이오드를 표시 장치용 기판에 위치를 어 긋나게 하면서 순차 실장하는 방법, 즉 스텝 전사법(스텝 실장법)이 알려져 있다.
이와 같은 스텝 전사법이, 예를 들면 일본 특개(特開) 제2004-273596호 공보, 일본 특개 제2004-281630호 공보로 주지(周知; known)되어 있다. 이들 특허 공개 공보에 개시된 기술에 있어서는, 점착층(粘着層)이 표면에 형성된 표시 장치용 기판을 이용한다. 그리고, 기본적으로는, 소자 제조용 기판에 형성된 복수의 발광 다이오드로부터, 소정의 발광 다이오드를, 소자 제조용 기판으로부터 박리(剝離)한 상태에서 전사 기판에 전사하고, 그 다음에, 발광 다이오드가 부분적으로 돌출한 상태로 되도록 발광 다이오드를 전사 기판으로부터 표시 장치용 기판의 점착층에 매설(埋入; embed; 파묻음)시킨 후, 발광 다이오드를 롤러 등으로 점착층에 깊게 매설함으로써, 발광 다이오드를 표시 장치용 기판에 실장한다(예를 들면, 일본 특개 제2004-273596호 공보의 단락 번호 [0045]∼단락 번호 [0048]이나, 일본 특개 제2004-281630호 공보의 단락 번호 [0038] 및 단락 번호 [0046]을 참조).
발광 다이오드 표시 장치를 완성시키기 위해서는, 상술한 바와 같이, 발광 다이오드를, 소정의 간격, 피치로 표시 장치용 기판에 실장한다. 그리고, 그 후, 전면(全面)에 제1 절연층을 형성하고, 발광 다이오드의 한쪽 전극의 위쪽의 제1 절연층에 제1 개구부를 형성하고, 그(이러한) 한쪽 전극과 접속된 제1 배선을 제1 절연층 위에 형성한다. 다음에, 제1 배선을 포함하는 제1 절연층과 보존유지(保持; holding) 기판을, 접착제를 거쳐서 접합(貼合; bonding)한다. 그 후, 예를 들면 레이저·애블레이션법에 의거해서, 발광 다이오드를 표시 장치용 기판으로부터 박리하고, 전면에 제2 절연층을 형성한 후, 발광 다이오드의 다른쪽 전극의 위쪽의 제2 절연층에 제2 개구부를 형성하고, 그 다른쪽 전극과 접속된 제2 배선을 제2 절연층 위에 형성한다. 그리고, 제1 배선, 제2 배선을 구동 회로와 접속하는 것에 의해서, 종래의 발광 다이오드 표시 장치를 완성시킬 수가 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 제2004-273596호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개 제2004-281630호 공보
그런데, 이와 같은 발광 다이오드 표시 장치를 제조하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 한쪽 전극과 제1 배선과의 접속, 다른쪽 전극과 제2 배선과의 접속에 다수의 공수(工數)를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 각종 소자에 설치된 접속부와 배선을, 확실하게, 게다가, 비교적 용이하게, 나아가서는, 다수의 공수를 필요로 하지 않고 접속할 수 있는 구성, 구조를 가지는 전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자기기는,
(A) 제1 배선이 형성된 기체(基體; base),
(B) 제2 배선이 형성된, 가요성(可撓性)을 가지는 필름,
(C) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 소자와,
(D) 접착제층,
으로 구성된 전자기기로서,
각 소자는, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력이 가해진(인가된) 상태에서, 기체와 필름 사이에 협지되어 있으며,
나아가서는 이 상태에서, 기체와 필름은 접착제층에 의해서 접착(接着; bonding)되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 표시 장치는,
(A) 복수의 제1 배선이 형성된 기체,
(B) 복수의 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름,
(C) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 발광 다이오드와,
(D) 접착제층,
으로 구성된 발광 다이오드 표시 장치로서,
각 발광 다이오드는, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력이 가해진 상태에서, 기체와 필름 사이에 협지되어 있으며,　
나아가서는 이 상태에서, 기체와 필름은 접착제층에 의해서 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자기기의 제조 방법은,
(A’) 제1 배선 및, 접착제층이 형성된 기체,
(B’) 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름과,
(C’) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 소자
를 준비하고,
(a) 기체 위에서, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 되도록 각 소자를 배치한 후,
(b) 각 소자의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 기체와 필름 사이에 소자를 끼우고, 이 상태를 유지(維持; maintain)하면서, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법은,
(A’) 복수의 제1 배선 및, 접착제층이 형성된 기체,
(B’) 복수의 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름과,
(C’) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 발광 다이오드
를 준비하고,
(a) 기체위에서, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 되도록 각 발광 다이오드를 배치한 후,
(b) 각 발광 다이오드의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 기체와 필름 사이에 발광 다이오드를 끼우고, 이 상태를 유지하면서, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 복수의 소자 혹은 발광 다이오드(이하, 이들을 총칭해서, 소자 등이 라고 부르는 경우가 있다)가 형성된 소자 제조용 기판으로부터 소정의 소자 등을 중계(中繼; relay) 기판에 부착(付着; adhere)시킨 후, 중계 기판에 부착한 소자 등을 접착제층 위에 배치하고, 그 다음에, 각 소자 등을 제1 배선에 부딪치게함(突當; contact; 접촉시킴)으로써, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 하는 구성으로 할 수가 있다.
이상으로 설명한 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 발명의 전자기기 혹은 그 제조 방법에 있어서, 소자로서 발광 다이오드(LED)를 들 수가 있다. 그리고, 이상으로 설명한 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 발명의 전자기기 혹은 그 제조 방법, 또는 이상으로 설명한 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 발명의 발광 다이오드 표시 장치 혹은 그 제조 방법(이하, 단순히 본 발명이라고 총칭하는 경우가 있다)에 있어서, 필름과 대향하는 기체 내면(內面) 위로서, 소자 등이 배치되어 있지 않은 부분에는, 블랙 매트릭스층이 형성되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는, 블랙 매트릭스층과 기체 내면 사이에는 절연막이 형성되어 있는 구성으로 하는 것이 한층 바람직하다. 혹은 또, 이와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 있어서, 필름과 대향하는 기체 내면과는 반대측의 기체 외면(外面) 위로서, 소자 등으로부터의 광이 출사(出射; emit)하는 부분에는, 볼록 렌즈가 배설(配設;배치)되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또, 기체 내면 위에 블랙 매트릭스층을 형성하는 대신에, 기체 외면 위로서, 소자 등으로부터의 광이 출사하는 부분 이외의 부분에, 블랙 매트릭스층을 형성해도 좋다.
이상으로 설명한 바람직한 형태, 구성을 포함하는 본 발명에 있어서, 필름과 의 접합 전(前)의 제1 배선과 기체의 두께의 합계(기체의 총두께)를 t1, 필름과의 접합 후의 제1 배선과 기체의 두께의 합계를 t’1, 기체와의 접합 전의 제2 배선과 필름의 두께의 합계(필름의 총두께)를 t2, 기체와의 접합 후의 제2 배선과 필름의 두께의 합계를 t’2, 접합 전의 접착제층의 두께를 tAdh, 소자의 두께를 tD로 했을 때,
t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD　　(1)
을 만족시키는 구성으로 할 수가 있다. 단, t’1≤t1, t’2＜t2, tAdh＜tD이다. 나아가서는, t’1＜t’2로 하는 것이 바람직하다. 또한, 두께 t’1, t’2는, 소자와 접하는 부분 혹은 영역의 두께이다.
또한, 이하의 설명에서, 기체를 「실장용 기체」라고 부르고, 필름을 「실장용 필름」이라고 부르는 경우가 있다.
여기서,
Δt=tD-tAdh
로 하면, 식 (1)은,
t1+t2≒t’1+t’2+Δt　　(1’)
로 변형할 수가 있다. 즉, 실장용 필름에 인장력이 가해진 상태(인장 응력이 존재하고 있는 상태)에서, 실장용 기체와 실장용 필름이 접착제층에 의해서 접착되어 있을 때의, 제1 배선의 두께를 포함하는 실장용 기체의 두께 t’1과, 제2 배선의 두께를 포함하는 실장용 필름의 두께 t’2의 합계가, 제1 배선의 두께를 포함하는 원래(元)의 실장용 기체의 총층 t1과, 제2 배선의 두께를 포함하는 원래의 실장용 필름의 총층 t2의 합계보다도, 대체로(개략적으로) Δt만큼 얇아지도록, 접합한 후의 실장용 기체 및/또는 실장용 필름은 변형하고 있는 것이 바람직하다. 또한, (t1+t2)의 값과 (t’1+t’2+Δt)의 값은 대체로 동일하지만, 보다 구체적으로는,
0.9≤(t1+t2/(t’1+t’2+Δt)≤1.1
인 것을 의미한다.
그리고, 본 발명에 있어서는, 예를 들면 실장용 기체를 필름으로 구성했을 때, 실장용 필름과 실장용 기체를 구성하는 필름의 두께 및/또는 탄성률을 다르게 해서, t’1의 값 및 t’2의 값을 최적화하고, 변형이 크고 두꺼운 혹은 탄성률이 낮은 필름측 배선의 폭을 소자 등의 크기보다도 넓게 함으로써, 그 배선에 광취출(光取出; light extraction) 기능을 부여하는 구성(예를 들면, 광취출 미러를 겸용하는 구성)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 변형이 작고 얇은 혹은 탄성률이 높은 필름측 배선의 폭을 소자 등의 크기보다도 좁게 함으로써, 그 필름측으로부터 광을 출사시키는 것이 바람직하다.
각 소자 등의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 실장용 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 실장용 기체와 실장용 필름 사이에 소자 등을 끼울 때, 기포의 발생, 혼입(混入)을 방지하기 위해서, 예를 들면 진공 분위기에서 실장용 기체와 실장용 필름 사이에 소자 등을 끼우고, 혹은 또, 드라이 라미네이터를 이용해서 실장용 기체와 실장용 필름 사이에 소자 등을 끼우는 것이 바람직하다. 또, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착하는 방법으로서, 예를 들면 가열 수단을 구비한 적층 프레스 장치를 이용하는 방법, 가열 수단을 구비한 적층 롤러 장치를 이용하는 방법을 들 수가 있다.
본 발명의 전자기기 혹은 그 제조 방법에 있어서, 소자로서 발광 다이오드(LED) 이외에도, 반도체 레이저, 일렉트로루미네센스(전계 발광)(EL) 소자 등의 발광 소자；포토다이오드, CCD 센서, MOS 센서 등의 수광 소자；IC칩, LSI 칩 등의 전자 소자를 예시할 수가 있다. 혹은 또, 소자로서, 반도체 소자[발광 소자, 수광(受光) 소자, 전자 주행 소자 등]이외에, 압전(壓電) 소자, 초전(焦電) 소자, 광학 소자[비선형 광학 결정을 이용하는 제2차 고조파 발생 소자 등], 유전체 소자[강유전체 소자를 포함한다], 초전도 소자 등을 들 수도 있다. 나아가서는, 소자로서, 예를 들면 광 인코더 등의 각종 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 이용하는 미소한 부품 또는 요소를 들 수도 있다.
소자 등의 크기(예를 들면, 칩 사이즈)도 특별히 제한되지 않지만, 소자 등은, 전형적으로는 미소한 것이며, 구체적으로는, 예를 들면 1㎜ 이하, 혹은 예를 들면 0.3㎜ 이하, 혹은 예를 들면 0.1㎜ 이하의 크기의 것이다. 전자기기(혹은 발광 다이오드 표시 장치)를 구성하는 소자 등은 복수이며, 전자기기의 용도나 기능, 전자기기나 발광 다이오드 표시 장치에 요구되는 사양(仕樣; specification) 등에 따라서, 소자 등의 수, 종류, 실장(배치), 간격 등이 결정된다.
본 발명에 있어서, 실장용 필름으로서, 폴리에테르술폰(PES) 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 예시할 수 있다. 또, 실장용 기체로서, 상기한 각종 필름 이외에, 유리 기판, 유리 기판에 상기한 각종 필름이 접합된 것, 유리 기판 위에 폴리이미드 수지층, 아크릴 수지층, 폴리스틸렌 수지층, 실리콘 고무층이 형성된 것을 예시할 수 있다. 또, 유리 기판을 금속 기판이나 플라스틱 기판으로 치환(置換)해도 좋다.
본 발명의 발광 다이오드 표시 장치 혹은 그 제조 방법에 있어서, 복수의 제1 배선의 각각은, 전체로서, 띠모양(帶狀)이며, 제1 방향으로 연장하고 있으며, 복수의 제2 배선의 각각은, 전체로서, 띠모양이며, 제1 방향과는 다른 제2 방향(예를 들면, 제1 방향과 직교하는 방향)으로 연장하고 있다. 또, 전체로서 띠모양인 배선은, 띠모양으로 연장하는 줄기 배선(幹配線; main wiring) 및, 줄기 배선으로부터 연장하는 복수의 가지 배선(枝配線; branch wiring)으로 구성되어 있어도 좋다.
한편, 본 발명의 전자기기 혹은 그 제조 방법에 있어서, 제1 배선은, 복수의 배선으로 구성되고, 이들 복수의 배선의 각각은, 전체로서 제1 방향으로 연장하고 있으며, 제2 배선도, 복수의 배선으로 구성되며, 이들 복수의 배선의 각각은, 전체로서, 제1 방향과는 다른 제2 방향(예를 들면, 제1 방향과 직교하는 방향)으로 연장하고 있는 구성으로 할 수 있다. 혹은 또, 제1 배선은, 공통의 배선(코먼 전극)으로 이루어지고, 제2 배선은, 복수의 배선으로 구성되며, 이들 복수의 배선의 각 각은, 전체로서, 한 방향으로 연장하고 있는 구성으로 할 수 있다. 혹은 또, 제1 배선은, 복수의 배선으로 구성되며, 이들 복수의 배선의 각각은, 전체로서 한 방향으로 연장하고 있으며, 제2 배선은, 공통의 배선(코먼 전극)으로 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 혹은 또, 제1 배선은, 공통의 배선(코먼 전극)으로 이루어지며, 제2 배선도, 공통의 배선(코먼 전극)으로 이루어지는 구성으로 할 수가 있다. 또한, 배선은, 예를 들면 줄기 배선 및, 줄기 배선으로부터 연장하는 복수의 가지 배선으로 구성되어 있어도 좋다.
제1 배선, 제2 배선을 구성하는 재료로서, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr; 크로뮴), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta; 탄탈륨), 텅스텐(W), 티탄(Ti; 티타늄), 인듐(In), 주석(Sn) 등의 금속, 혹은 이들 금속 원소를 포함하는 합금, 이들 금속으로 이루어지는 도전성 입자(粒子), 이들 금속을 포함하는 합금의 도전성 입자를 들 수 있고, 이들 원소를 포함하는 층의 적층 구조로 할 수도 있다. 또, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스틸렌 술폰산[PEDOT/PSS]이라고 하는 유기 재료(도전성 고분자)를 들 수도 있다. 제1 배선, 제2 배선의 형성 방법으로서, 이들을 구성하는 재료에도 따르지만(의존하지만), 물리적 기상 성장법(PVD법)；MOCVD법을 포함하는 각종 화학적 기상 성장법(CVD법)；스핀 코팅법；스크린 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비어 인쇄법이라고 하는 각종 인쇄법；에어 닥터 코팅법, 블레이드코팅법, 로드 코팅법, 나이프 코팅법, 스퀴즈 코팅법, 리버스 롤 코팅법, 트랜스퍼 롤 코팅법, 그라비어 코팅법, 키스 코팅법, 캐스트 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬릿 오리피스 코팅법, 캘린더 코팅법, 침지법(浸漬法; immersion method)이라고 하는 각종 코팅법；스탬프법；리프트·오프법；섀도우 마스크법；전해 도금법이나 무전해 도금법 혹은 이들의 조합(組合; combination)이라고 하는 도금법；및, 스프레이법 중(內)의 어느 하나와, 필요에 따라서 패터닝 기술과의 조합을 들 수 있다. 또한, PVD법으로서, (a) 전자빔 가열법, 저항 가열법, 플래시 증착 등의 각종 진공 증착법, (b) 플라즈마 증착법, (c) 2극 스퍼터링법, 직류 스퍼터링법, 직류 마그네트론 스퍼터링법, 고주파 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법, 바이어스 스퍼터링법 등의 각종 스퍼터링법, (d) DC(direct current)법, RF법, 다음극법, 활성화 반응법, 전계 증착법, 고주파 이온 플레이팅법, 반응성 이온 플레이팅법 등의 각종 이온 플레이팅법을 들 수 있다. 제1 배선을 구성하는 재료와, 제2 배선을 구성하는 재료는, 동일해도 좋고, 달라도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 실장용 필름이 가요성을 가진다고 하는 것은, 실장용 필름에 인장력이 가해진 상태(인장 응력이 존재하고 있는 상태)에서, 실장용 기체와 실장용 필름 사이에 소자 등이 끼워져 있는 상태로 될 수 있을 정도로, 실장용 필름이 유연(柔)한 것을 의미한다. 또, 접착제층은 경우에 따라서는, 실장용 필름측에 설치되어 있어도 좋고, 실장용 필름측 및 실장용 기체측의 양쪽에 설치되어 있어도 좋다.
절연막을 구성하는 재료로서, 산화 규소계 재료, 질화 규소(SiNY), 금속 산화물 고유전 절연막으로 예시되는 무기계 절연 재료뿐만 아니라, 폴리메틸 메타크 릴레이트(PMMA)나, 폴리비닐페놀(PVP), 폴리비닐 알콜(PVA)로 예시되는 유기계 절연 재료를 들 수 있고, 이들의 조합을 이용할 수도 있다. 또한, 산화 규소계 재료로서, 산화 실리콘(SiOX), 산화질화 실리콘(SiON), SOG(스핀 온 글라스), 저유전율 SiOX계 재료(예를 들면, 폴리아릴 에테르, 시클로퍼플루오로카본 폴리머 및 벤조시클로부텐, 환상(環狀) 불소 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 불화 아릴 에테르, 불화 폴리이미드, 아몰퍼스 카본, 유기 SOG)를 예시할 수 있다. 절연막의 형성 방법으로서, 상술한 각종 PVD법；각종 CVD법；스핀 코팅법；상술한 각종 인쇄법；상술한 각종 코팅법；침지법；캐스팅법；및, 스프레이법 중의 어느것인가를 들 수가 있다.
블랙 매트릭스층을 구성하는 재료로서, 카본, 금속 박막(예를 들면, 크롬, 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 등, 혹은, 이들의 합금), 금속 산화물(예를 들면, 산화 크롬), 금속 질화물(예를 들면, 질화 크롬), 내열성 유기 수지, 유리 페이스트, 검은색 안료나 은 등의 도전성 입자를 함유하는 유리 페이스트 등의 재료를 들 수 있다. 블랙 매트릭스층은, 예를 들면 진공 증착법이나 스퍼터링법과 에칭법의 조합, 진공 증착법이나 스퍼터링법, 스핀 코팅법과 리프트 오프법의 조합, 각종 인쇄법, 리소그래피 기술 등, 사용하는 재료에 의존해서 적당히 선택된 방법으로 형성할 수 있다. 또, 볼록 렌즈를 구성하는 재료로서, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 고무를 들 수 있고, 볼록 렌즈의 형성 방법(배치 방법)으로서, 리플로법, 포팅법, 임프린트법, 포토리소그래피법, 에칭법, 인쇄법을 들 수가 있다.
소자 등의 실장용 기체에의 구체적인 배치 방법, 소자 등의 접착제층 위에의 구체적인 배치 방법에 관해서는, 후술한다. 또, 전자기기에서의 복수의 소자의 실장용 기체에의 배치, 접착제층 위에의 배치는, 규칙적이어도 좋고, 불규칙해도 좋다. 한편, 발광 다이오드 표시 장치에서의 복수의 발광 다이오드의 실장용 기체에의 배치, 접착제층 위에의 배치는, 규칙적이다.
이상으로 설명한 바람직한 구성을 포함하는 본 발명에 있어서, 접착제층은 광(특히 자외선 등), 방사선(X선 등), 전자선 등이라고 하는 에너지선의 조사(照射)에 의해서 접착 기능을 발휘하는 재료, 열이나 압력 등을 가하는 것에 의해서 접착 기능을 발휘하는 재료 등, 어떤 방법에 의거해서 접착 기능을 발휘하는 재료인 한, 기본적으로는 어느 재료로 구성되어 있어도 좋다. 여기서, 용이하게 형성할 수 있고, 게다가 접착 기능을 발휘하는 재료로서, 수지계의 접착제층, 특히 감광성 접착제, 열경화성 접착제, 또는 열가소성 접착제를 들 수 있다. 감광성 접착제로서는 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 폴리피산(桂皮酸) 비닐이나 폴리비닐 아지도벤잘 등의 광가교(光架橋) 반응에 의해 노광부(露光部)가 난용성(難溶性; hardly soluble)으로 되고, 혹은 아크릴아미드 등의 광중합 반응에 의해 노광부가 난용성으로 되는 네가티브형의 것, o-퀴논디아지드노볼락 수지와 같은 퀴논디아지드기가 광분해에 의해 카르본산을 일으켜 이용성(易溶性; easily soluble)으로 되는 포지티브형의 것 등을 이용할 수 있다. 또, 열경화성 접착제로서 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드 수지 등을 이용할 수가 있다. 또한, 열가소성 접착제로서 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리 염화 비닐 수지, 폴리아미드 수지 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 감광성 접착제를 이용하는 경우, 접착제층에 광이나 자외선을 조사하는 것에 의해서, 접착제층에 접착 기능을 발휘시킬 수 있다. 또, 열경화성 접착제를 이용하는 경우, 핫 플레이트나 오븐, 열 프레스 장치, 열 롤러 등에 의해 가열하는 것에 의해서, 접착제층에 접착 기능을 발휘시킬 수 있다. 또한, 열가소성 접착제를 이용하는 경우, 광의 조사 등에 의해 접착제층의 일부분을 선택적으로 가열하는 것에 의해서 그 일부분을 용융(溶融)하고, 유동성을 갖게한 후, 냉각함으로써, 접착제층에 접착 기능을 발휘시킬 수 있다. 접착제층으로서 그밖에, 예를 들면 감압성(感壓性) 접착제층(예를 들면, 아크릴계 수지 등으로 이루어진다) 등이나, 형성한 것만으로(형성했을 뿐으로) 접착 기능을 가지는 것을 들 수도 있다.
전자기기로서, 예를 들면 발광 다이오드 표시 장치, 발광 다이오드를 이용한 백라이트, 발광 다이오드 조명 장치, EL 표시 장치를 들 수 있다. 전자기기는, 기본적으로는 어떠한 것이더라도 좋고, 휴대형인 것과 거치형(据置型)인 것의 쌍방을 포함하고, 구체예를 들면, 휴대 전화, 모바일 기기, 로봇, 퍼스널 컴퓨터, 차재(車載) 기기, 각종 가정 전기 제품 등이다. 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드로서, 예를 들면 질화물계 Ⅲ-V족 화합물 반도체를 이용한 것을 이용할 수 있고, 적색 발광 다이오드로서, 예를 들면 AlGaInP계 화합물 반도체를 이용한 것을 이용할 수도 있다.
GaInN계 발광 다이오드를 제조하기 위한 소자 제조용 기판으로서, 현재로서는, 공칭 2인치를 초과하는 대구경(大口徑)의 기판의 제조는 곤란하며, AlGaInP계 발광 다이오드를 제조하기 위한 소자 제조용 기판으로서, 현재로서는, 공칭 3인치를 초과하는 대구경 기판의 제조는 곤란하다. 따라서, 예를 들면 공칭 구경 2인치의 사파이어 기판을 소자 제조용 기판으로서 이용해서, 청색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드를 제조하고, 공칭 구경 3인치의 GaAs 기판을 소자 제조용 기판으로서 이용해서, 적색 발광 다이오드를 제조하고 있다. 그리고, 예를 들면 대각 26인치의 발광 다이오드 표시 장치를 제조하는 경우, 650㎜×550㎜ 크기의 표시 장치용 기판에, 청색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 적색 발광 다이오드를 실장할 필요가 있다.
그런데, 이와 같은 발광 다이오드 표시 장치를 제조하기 위해서는, 상술한 스텝 전사법을 이용하는 경우, 예를 들면 24×10×(3종류의 발광 다이오드)=720회나, 발광 다이오드를 소자 제조용 기판으로부터 실장용 기체로 이동(예를 들면 전사)시킬 필요가 있다. 또, 1회의 이동(전사)에 있어서, 복수의 발광 다이오드의 이동(전사)을 행한다. 이동 회수의 상세(詳細)에 대해서는, 나중에 설명한다. 따라서, 고정밀도(高精度)이고, 게다가 스루풋(throughput)이 높은 실장 장치가 필요하게 되며, 발광 다이오드 표시 장치의 제조 코스트의 증가를 초래할 뿐만 아니라, 발광 다이오드 표시 장치의 생산 그 자체를 곤란한 것으로 하고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 예를 들면
(1) 후(subsequent; 후속하는)공정에서 분리하는 것에 의해서 소자 등을 얻 기 위한 소자 중간물이 소자 제조용 기판 위에 형성되어 이루어지는 소자 중간물 구조체를, 복수, 준비하고, 그 다음에,
(2) 복수의 소자 중간물 구조체에서의 소자 중간물을 가고정용(假固定用) 기판에 가고정한 후,
(3) 복수의 소자 중간물 구조체를 구성하는 소자 제조용 기판을 소자 중간물로부터 제거하고, 그 후,
(4) 가고정용 기판에 가고정된 소자 중간물을 분리함으로써 복수의 소자 등을 얻은 후,
(5) 가고정용 기판에 가고정된 복수의 소자 등을, 실장용 기체 위에 배치한다고 하는 공정을 채용하면 좋다.
또한, 상기 공정 (5)는,
(5-1) 가고정용 기판에 가고정된 복수의 소정의 소자 등을, 중계 기판에 임시 고정(假止; 가고정)한 후,
(5-2) 중계 기판에 가고정된 소자 등을, 실장용 기체 위에 배치하는, 공정으로 이루어지는 양태(態樣)로 할 수가 있다.
가고정용 기판에 가고정된 복수의 소정의 소자 등을 중계 기판에 임시 고정하는 방법으로서, 예를 들면 중계 기판에 미점착층(微粘着層)을 형성해 두고, 소자 등을 이 미점착층에 부착시키는 방법을 들 수 있다. 중계 기판에 임시 고정된 소자 등을 실장용 기체 위에 배치하고, 혹은, 접착제층 위에 배치하는(이동 혹은 전사하는) 구체적인 방법에 대해서는, 후술한다.
그리고, 이 경우, 공정 (5-2)에서, 보다 구체적으로는, 중계 기판에 임시 고정된 소자 등을 접착제층 위에 배치(이동 혹은 전사)한 후, 소자 등을 제1 배선에 부딪치게(접촉하게) 하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
소자 중간물의 형태, 구성, 구조로서, 소자 등에 의존하지만, 예를 들면 박막모양(薄膜狀)을 예시할 수 있다. 또, 소자 제조용 기판은, 소자 등을 제조하는데 적합한 기판으로 하면 좋고, 소자가, 예를 들면 청색 발광 다이오드나 녹색 발광 다이오드인 경우, 소자 제조용 기판으로서 사파이어 기판을 들 수 있고, 예를 들면 적색 발광 다이오드인 경우, 소자 제조용 기판으로서 GaAs 기판을 들 수 있다. 즉, 소자 중간물은, 전자(前者)의 소자 제조용 기판을 이용하는 경우, GaInN계 화합물 반도체층의 적층체이며, 후자의 소자 제조용 기판을 이용하는 경우, AlGaInP계 화합물 반도체층의 적층체이다. 소자 중간물을 제조하는 방법은, 소자 등에 의존해서 결정하면 좋다. 소자 제조용 기판으로부터의 최종적인 소자 등의 취득수(取數; 얻어지는 수)나, 소자 중간물 구조체의 수는, 전자기기나 발광 다이오드 표시 장치를 구성하는 소자 등의 수로부터, 적당히 결정하면 좋다.
가고정용 기판이나 후술하는 지지(支持) 기판을 구성하는 재료로서, 유리판, 금속판, 합금판, 세라믹스판(ceramic plate), 플라스틱판을 들 수 있다. 복수의 가고정용 기판을 지지 기판에 고정하는 방법, 소자 중간물 구조체에서의 소자 중간물의 가고정용 기판에의 가고정 방법으로서, 접착제를 이용하는 방법, 금속 접합법(接合法; joining method), 반도체 접합법, 금속·반도체 접합법을 예시할 수 있다. 소자 제조용 기판을 소자 중간물로부터 제거하는 방법으로서, 레이저·애블레 이션법이나 가열법, 에칭법을 들 수 있고, 복수의 소자 중간물을 분리하는 방법으로서, 웨트 에칭법 혹은 드라이 에칭법, 레이저 조사법, 다이싱법을 예시할 수가 있다.
본 발명의 전자기기 혹은 발광 다이오드 표시 장치에 있어서, 각 소자 등은, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력이 가해진 상태에서, 기체와 필름 사이에 끼워져 있으며, 나아가서는, 이 상태에서, 기체와 필름은 접착제층에 의해서 접착되어 있다. 또, 본 발명의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 각 소자 등의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 기체와 필름 사이에 소자 등을 끼우고, 이 상태를 유지하면서, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착한다. 따라서, 종래 기술과 같이, 소자 등을 표시 장치용 기판에 실장한 후에 배선을 형성할 필요가 없어지며, 소자 등을 표시 장치용 기판에 실장한 후의 배선의 형성이라고 하는 다수의 공수가 필요하게 되지 않고, 소자 등에 설치된 접속부를, 확실하게, 게다가 비교적 용이하게, 게다가 높은 신뢰성을 가지고 배선과 접속할 수가 있다.
또, 본 발명의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법의 바람직한 형태에 있어서는, 소자 중간물을 가고정용 기판에 가고정하고, 소자 제조용 기판을 소자 중간물로부터 제거한 후에, 가고정용 기판에 가고정된 복수의 소자 중간물을 분리해서, 소자 등을 얻는다. 따라서, 소자 등을 얻은 후의 상 태는, 소자 제조용 기판의 몇 배나 되는 크기(소자 제조용 기판의 매수분(枚數分)을 포함하는 크기)를 가지는 가고정용 기판을, 흡사(恰; 마치), 소자 제조용 기판으로 간주해서, 소자 등을 제조한 것과 등가 상태이다. 그 결과, 소자 제조용 기판으로부터 소자 등을 이동(예를 들면, 전사)시킬 필요가 없고, 가고정용 기판으로부터 실장용 기체에 소자 등을 이동(예를 들면, 전사)하는 회수를 줄일 수 있고, 소자 중간물을 분리해서 소자 등을 얻을 때, 분리한 후에 배열(竝)하는 것보다도, 높은 위치 정밀도를 달성할 수 있다. 따라서, 고정밀도이고, 게다가, 스루풋이 높은 실장 장치를 필요로 하지 않으며, 가고정용 기판으로부터 실장용 기체로 소자 등을 이동(예를 들면, 전사)할 수 있는 결과, 소자 등의 제조 코스트의 증가를 초래하는 일이 없고, 다수의 소자 등이 실장된 장치나 발광 다이오드 표시 장치의 생산 그 자체를 용이한 것으로 할 수가 있다.
또, 가고정용 기판에 가고정된 복수의 소자 중간물을 분리해서 소자 등을 얻으므로, 가고정용 기판에 남겨진 분리후의 소자 등의 위치 정밀도는, 소자 중간물을 분리하는 가공 정밀도에 의존하고, 소자 중간물을 가고정용 기판에 가고정할 때의 위치 정밀도에 의존하지 않는다. 따라서, 고정밀도이고, 게다가 스루풋이 높은 실장 장치를 필요로 하지 않고, 소자 제조용 기판으로부터 소자 중간물을 가고정용 기판으로 이동할 수가 있다.
이하, 도면을 참조해서, 실시예에 의거해서 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1은, 본 발명의 전자기기 및 그 제조 방법과, 발광 다이오드 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실시예 1에서는, 소자를 발광 다이오드로 한다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 「소자」라고 하는 용어 대신에 「발광 다이오드」라고 하는 용어를 이용하는 경우가 있다. 따라서, 이하의 설명에서, 「발광 다이오드」라고 하는 용어를 이용하는 경우, 원칙적으로 「소자」라고 하는 개념이 포함된다.
실시예 1의 전자기기 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 모식적인 일부 단면도(斷面圖)를 도 1의 (a)에 도시하고, 제1 배선 및 제2 배선의 레이아웃을 도 1의 (b)에 도시하고, 실장용 필름의 모식적인 일부 단면도를 도 2의 (a)에 도시하고, 실장용 기체의 모식적인 일부 단면도를 도 2의 (b)에 도시하고, 소자(발광 다이오드)(31)의 모식적인 단면도를 도 3의 (a)에 도시하고, 실장용 필름과 실장용 기체를 접합한 상태를 위에서부터 바라본 모식도를 도 3의 (b)에 도시한다. 실시예 1에 있어서는, 대각 13인치의 발광 다이오드 표시 장치를 제조한다. 그러므로, 300㎜×200㎜의 영역에, 1920×1080×(3종류의 발광 다이오드의 개수)의 수의 발광 다이오드를 실장한다.
실시예 1의 전자기기는,
(A) 제1 배선(12)이 형성된 실장용 기체(11),
(B) 제2 배선(22)이 형성된, 가요성을 가지는 실장용 필름(21),
(C) 제1 접속부(35)및 제2 접속부(36)를 구비한 복수의 소자(31)와,
(D) 접착제층(13’)
으로 구성되어 있다.
혹은 또, 실시예 1의 발광 다이오드 표시 장치는,
(A) 복수의 제1 배선(12)이 형성된 실장용 기체(11),
(B) 복수의 제2 배선(22)이 형성된, 가요성을 가지는 실장용 필름(21),
(C) 제1 접속부(35) 및 제2 접속부(36)를 구비한 복수의 발광 다이오드(31)와,
(D) 접착제층(13’)
으로 구성되어 있다.
그리고, 각 소자(발광 다이오드)(31)는, 제1 접속부(35)가 제1 배선(12)과 접촉하고, 제2 접속부(36)가 제2 배선(22)과 접촉하고, 또한 실장용 필름(21)에 인장력이 가해진 상태(인장 응력이 존재하고 있는 상태)에서, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21) 사이에 끼워져 있으며, 나아가서는 이 상태에서, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21)은 접착제층(13’)에 의해서 접착되어 있다. 또한, 미경화(未硬化)의 접착제층을 참조 번호(13)로 나타내고, 경화한 후의 접착제층을 참조 번호(13’)로 나타낸다.
실시예 1의 전자기기에 있어서는, 제1 배선(12)은, 복수의 배선으로 구성되고, 이들 복수의 배선의 각각은, 전체로서, 띠모양이며, 제1 방향으로 연장하고 있으며, 제2 배선(22)도, 복수의 배선으로 구성되고, 이들 복수의 배선의 각각은, 전체로서, 띠모양이며, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장하고 있다. 또한, 제1 배선(12)은, 띠모양으로 연장하는 줄기 배선(12A) 및, 줄기 배선(12A)으로부터 연 장하는 복수의 가지 배선(12B)으로 구성되어 있다.
도 2의 (b)에 모식적인 일부 단면도를 도시하는 바와 같이, 실장용 기체(11)는, 폭 300㎜, 공칭 두께 10㎛, 탄성률 2×109Pa(2GPa)의 PES 필름으로 이루어진다. 그리고, 실장용 필름(21)과 대향하는 실장용 기체(11)의 내면(11A) 위로서, 발광 다이오드(31)가 배치되어 있지 않은 부분(300㎜×200㎜의 직사각형(矩形; rectangular)의 영역)에는, 카본으로 이루어지는 블랙 매트릭스층(14)이 스크린 인쇄법에 의거해서 형성되어 있으며, 블랙 매트릭스층(14)과 실장용 기체(11)의 내면(11A) 사이의 300㎜×200㎜의 직사각형 영역에는, 두께 1㎛의 절연막(15)이 형성되어 있다. 또한, 하나의 발광 다이오드(31)를 배치하기 위해서, 블랙 매트릭스층(14)이 형성되어 있지 않은 실장용 기체(11)의 내면(11A) 부분의 외형 형상을, 직경 30㎛의 원형(圓形)으로 했다. 또한, 절연막(15) 위에는, 띠모양으로 연장하는 줄기 배선(12A) 및, 줄기 배선(12A)으로부터 연장하는 복수의 가지 배선(12B)으로 구성되고, 두께 0.5㎛의 알루미늄으로 이루어지며, 진공 증착법으로 형성된 제1 배선(12)이 설치되어 있다. 또, 줄기 배선(12A)의 개수는 1080개이며, 줄기 배선(12A)의 폭은 100㎛, 피치는 150㎛이며, 1개의 줄기 배선(12A)으로부터, 폭 2㎛, 피치 50㎛, 1920×3개의 가지 배선(12B)이 연장하고 있다. 또, 절연막(15) 및 제1 배선(12) 위에는, 열경화성 접착제로 이루어지며, 두께(tAdh) 2㎛의 접착제층(13)이, 스핀 코팅법으로 형성되어 있다. 또한, 접착제층(13)은 어떠한 방법에 의해서 형성해도 좋고, 도포법(스핀 코팅법 등) 이외에도, 예를 들면 인쇄법(컨택트 프린 트법, 임프린트법, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 오프셋 인쇄 등)에 의거해서 형성할 수 있다. 나아가서는, 실장용 필름(21)과 대향하는 실장용 기체(11)의 내면(11A)과는 반대측의 실장용 기체(11)의 외면(11B) 위로서, 발광 다이오드(31)로부터의 광이 출사하는 부분에는, 정면(正面) 휘도를 약 2배 정도로 높이기 위해서, 아크릴 수지로 이루어지며, 리플로법에 의거해서 형성된 볼록 렌즈(16)가 배설(배치)되어 있다.
　한편, 도 2의 (a)에 모식적인 일부 단면도를 도시하는 바와 같이, 실장용 필름(21)은, 폭 300㎜, 공칭 두께 100㎛, 탄성률 2×109Pa(2GPa)의 PES 필름으로 이루어진다. 그리고, 실장용 기체(11)와 대향하는 실장용 필름(21)의 내면(21A) 위에는, 알루미늄으로 이루어지며, 진공 증착법으로 형성된 제2 배선(22)이 설치되어 있다. 또한, 제2 배선(22)의 개수는 1920×3개이며, 폭은 40㎛, 피치는 50㎛, 두께 0.5㎛이다. 제2 배선(22)은, 광취출 미러를 겸용하고 있다.
발광 다이오드(31)의 모식적인 단면도를 도 3의 (a)에 도시한다. 이 발광 다이오드(31)는, n형 화합물 반도체로 이루어지는 제1 화합물 반도체층(32), 활성층(33), p형 화합물 반도체로 이루어지는 제2 화합물 반도체층(34)이, 순차, 적층되어서 이루어진다. 제1 화합물 반도체층(32), 활성층(33) 및, 제2 화합물 반도체층(34)은 전체로서 예를 들면 원형의 평면 형상을 가지고 있으며, 발광 다이오드(31)는 전체로서 절두 원추형(切頭圓錐形; truncated conical shape)이다. 제2 화합물 반도체층(34) 위에는, 예를 들면 원형의 제1 접속부(p측 전극)(35)가 형성 되어 있다. 한편, 제1 화합물 반도체층(32) 위에는, 예를 들면 원형의 제2 접속부(n측 전극)(36)가 형성되어 있다. 제1 화합물 반도체층(32), 활성층(33) 및, 제2 화합물 반도체층(34)을 구성하는 화합물 반도체는, 구체적으로는, 예를 들면 GaInN계 화합물 반도체나 AlGaInP계 화합물 반도체이다.
발광 다이오드(31)가 예를 들면, GaN계 발광 다이오드인 경우, 각 부의 치수, 재료 등의 구체예를 들면, 이하와 같다. 즉, 제1 화합물 반도체층(32)은, 두께 2.6㎛의 n형 GaN층으로 이루어지며, 활성층(33)은, 두께가 예를 들면 0.2㎛이며, InGaN 우물층(井戶層; well layer)과 GaN 장벽층(障壁層; barrier layer)으로 이루어지는 다중 양자 우물(MQW; multiple quantum well) 구조를 가진다. 또, 제2 화합물 반도체층(34)은, 두께 0.2㎛의 p형 GaN층으로 이루어진다. 활성층(33)을 구성하는 InGaN 우물층의 In 조성은, GaN계 발광 다이오드가 청색 발광 다이오드인 경우에는, 예를 들면 0.17, 녹색 발광 다이오드인 경우는, 예를 들면 0.25이다. 또, 발광 다이오드(31)의 최대 지름, 즉 제2 화합물 반도체층(34)의 하면(下面)의 직경은 20㎛이며, 발광 다이오드(31)의 전체 두께(tD)는 5㎛이다. p측 전극(35)은, 예를 들면 Ag/Pt/Au 구조의 금속 다층막으로 이루어진다. p측 전극(35)을 Ag의 단층막으로 해도 좋다. n측 전극(36)은, 예를 들면 Ti/Pt/Au 구조의 금속 적층막으로 이루어진다. 이 발광 다이오드(31)에서, 동작시에 활성층(33)으로부터 발생하는 광은, 끝면(端面; end face)(37)으로부터 나온 광은, 제2 배선(22)에서 반사되어, 실장용 기체(11), 볼록 렌즈(16)를 거쳐서 외부로 취출된다.
발광 다이오드(31)의 면적을 SD, 면적 SD를 가지는 발광 다이오드(31) 단체(單體; single)에서의 실효 탄성률을 E’D, 접합시에 가압(加壓)되고 있을 때의 면적 SD의 실장용 기체(11)의 실효 탄성률을 E’1, 접합시에 압력 P2로 가압되고 있을 때의 면적 SD의 실장용 필름(21)의 실효 탄성률을 E’2, 접착제층(13)’의 탄성률을 EAdh, 접합시에 발광 다이오드(31)에 가해지는 압력을 P1로 한다. 그리고,
E’D≫E’1
E’1=E’2
EAdh≫P2
E’1≫P2
E’2≫P2
로 했을 때, 접합시에 발광 다이오드(31)에 가해지는 압력 P1은, 이하의 식 (2)와 같이 된다.
P1=E’1×(tD-tAdh)/(t1+t2)+P2　　(2)
여기서,
E’1 =5×109Pa(5GPa)
tD-tAdh=3㎛
t1+t2=110㎛
P2 =1×106Pa(1MPa, 약 10kgf/㎠)
로 했을 때,
P1 =1.4×108Pa
로 된다.
여기서, 응력을 T, 일그러짐(歪; strain)을 ε로 했을 때, 영율(Young's modulus) E는,
E=T/ε
로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 같은 실효 탄성률 E’1=E’2를 가지는 필름이 발광 다이오드(31)를 사이에 끼운 상태에서 변형하는 것에 의해서 생기는 응력은, 두께(t1+t2), 즉 이들 필름이 일체로 된 필름이 변형해서 생기는 응력과 같다. 따라서, 필름 변형에 의한 일그러짐의 합계 ε는, 변형량(tD-tAdh)을 원래의 합계 두께(t1+t2)로 나눈(除; divide) 값, (tD-tAdh)/(t1+t2)로 된다. 한편, 상기 식의 E는, 필름의 실행 탄성률 E’1로 치환할 수 있다. 따라서, 같은 실효 탄성률 E’1=E’2를 가지는 필름이 상기 ε만큼 일그러짐을 일으킨 것에 의한 응력 T는,
E’1×(tD-tAdh)/(t1+t2)
로 표현되고, 발광 다이오드(31)에 압력 P1은, (T+P2)로 나타내어지므로, 상기 식 (2)가 얻어진다. 또, 배선(12, 22)이 존재하고 있어도, 두께가 매우 얇은 배선(12, 22)은 용이하게 소성 변형하므로, 탄성 변형에 대해서는 의미 있는(有意; significant; 중대한) 영향을 부여하지 않는다고 생각된다.
즉, 각 발광 다이오드(31)에서, 제1 접속부(35)가 제1 배선(12)과 확실하게 접촉하고, 제2 접속부(36)가 제2 배선(22)과 확실하게 접촉하기 위한 중요한 팩터(factor)인 접합시에 발광 다이오드(31)에 가해지는 압력 P1은, 실장용 기체(11)의 실효 탄성률 E’1, 실장용 필름(21)의 실효 탄성률 E’2, 실장용 기체(11)의 총두께 t1, 실장용 필름(21)의 총두께 t2, 접착제층의 두께 tAdh, 발광 다이오드(31)의 두께 tD에 의존하고, 접합시에 실장용 필름(21)에 가해지는 압력 P2의 값 및 그 편차(variation)에는 영향을 받지 않는다. 따라서, 큰 면적이더라도, 균일한 하중을 소자(발광 다이오드(31)) 전체에 가할 수 있는 결과, 배선과 접속부 사이의 안정된 통전(通電)을 얻을 수가 있다.
이하, 실시예 1의 전자기기의 제조 방법, 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을, 소자 등의 모식적인 일부 끝면도인 도 4의 (a)∼(c), 도 5의 (a)∼(b), 도 6의 (a)∼(b), 도 7의 (a)∼(b), 도 8을 참조해서 설명한다. 또한, 도 7의 (b), 도 8에서의 실장용 기체(11)의 도시에 있어서는, 실장용 기체(11) 및 접착제층(13, 13’)만을 나타내고, 제1 배선(12), 블랙 매트릭스층(14), 절연막(15), 볼록 렌 즈(16)의 도시는 생략했다.
여기서, 실리콘 고무로 이루어지는 미점착층(61)이 형성된 중계 기판(60)을 준비한다(도 5의 (b) 참조). 또한, 블랙 매트릭스층(14)을 얼라인먼트 마크로서 이용한다.
[공정-100]
먼저, 주지의 방법으로, 후공정에서 분리하는 것에 의해서 발광 다이오드(31)를 얻기 위한 소자 중간물(42)이 소자 제조용 기판(41) 위에 형성되어 이루어지는 소자 중간물 구조체(40)를, 준비한다(제조한다)(도 4의 (a) 참조). 구체적으로는, 예를 들면 공칭 구경 2인치의 사파이어 기판으로 이루어지는 기판(소자 제조용 기판(41)) 위에, MOCVD법에 의거해서, n형의 도전형을 가지는 제1 화합물 반도체층(32), 활성층(33), p형 도전형을 가지는 제2 화합물 반도체층(34)을 순차 형성하고, 제2 화합물 반도체층(34) 위에, 또 진공 증착법으로 제1 접속부(p측 전극(35))를 형성한다. 이렇게 해서, 제1 화합물 반도체층(32), 활성층(33), 제2 화합물 반도체층(34), p측 전극(35)의 적층 구조로 구성된 소자 중간물(42)이 소자 제조용 기판(41) 위에 형성되어 이루어지는 소자 중간물 구조체(40)를 얻을 수 있다. 또한, 도면에서는, 소자 중간물(42)을 1층으로 나타내고 있다.
[공정-110]
다음에, 1매의 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)을, 가고정용 기판(50)에 가고정한다. 구체적으로는, 표면에 미경화 접착제로 이루어지는 접착층(51)이 형성된 유리 기판으로 이루어지는 가고정용 기판(50)을 준비한다. 그리 고, 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)(보다 구체적으로는, p측 전극(35))과 접착층(51)을 접합하고, 접착층(51)을 경화시킴으로써, 가고정용 기판(50)에 가고정한다(도 4의 (b) 참조).
[공정-120]
그 후, 복수의 소자 중간물 구조체(40)를 구성하는 소자 제조용 기판(41)을 소자 중간물(42)로부터 제거한다(도 4의 (c) 참조). 구체적으로는, 소자 중간물(42)(보다 구체적으로는, 제1 화합물 반도체층(32))과 소자 제조용 기판(41)과의 계면에, 소자 제조용 기판(41)을 거쳐서 엑시머 레이저를 조사함으로써, 레이저·애블레이션이 생기는 결과, 소자 제조용 기판(41)을 소자 중간물(42)로부터 박리 할 수가 있다.
[공정-130]
다음에, 가고정용 기판(50)에 가고정된 소자 중간물(42)을 분리함으로써, 복수의 발광 다이오드(31)를 얻는다(도 5의 (a) 참조). 구체적으로는, 제2 접속부(n측 전극(36))를 제1 화합물 반도체층(32) 위에 형성한 후, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의거해서, 소자 중간물(42)을 에칭함으로써, 복수의 발광 다이오드(31)를 얻을 수 있다. 발광 다이오드(31)를 확대한 모식적인 일부 단면도를, 도 5의 (c)에 도시한다. 발광 다이오드(31)는, 어레이 모양(2차원 매트릭스 모양)으로 가고정용 기판(50) 위에 남겨진다. 발광 다이오드(31)의 평면 형상을, 직경 20㎛의 원형으로 했다.
또한, 가고정용 기판(50)을 구성하는 재료로서, 유리 기판 이외에, 금속판, 합금판, 세라믹판, 플라스틱판을 들 수 있다. 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)의 가고정용 기판(50)에의 가고정 방법으로서, 접착제를 이용하는 방법 이외에, 금속 접합법, 반도체 접합법, 금속·반도체 접합법을 들 수 있다. 또, 소자 제조용 기판(41)을 소자 중간물(42)로부터 제거하는 방법으로서, 레이저·애블레이션법 이외에, 가열법, 에칭법을 들 수 있고, 복수의 소자 중간물(42)을 분리하는 방법으로서, 웨트 에칭법 혹은 드라이 에칭법, 레이저 조사법, 다이싱법을 예시할 수가 있다.
그 후, 가고정용 기판(50)에 가고정된 각 발광 다이오드(31)를, 이하의 방법에 의거해서, 실장용 기체(11) 위에서, 제1 접속부(35)가 제1 배선(12)과 접촉한 상태로 되도록 배치한다. 구체적으로는, 복수의 발광 다이오드(31)가 형성된 소자 제조용 기판(41)으로부터 소정의 발광 다이오드(31)를 중계 기판(60)에 부착시킨 후, 중계 기판(60)에 부착한 발광 다이오드(31)를 접착제층(13) 위에 배치하고, 그 다음에, 각 발광 다이오드(31)를 실장용 기체(11) 위에 배치해서, 제1 접속부(35)가 제1 배선(12)과 접촉한 상태로 한다.
[공정-140]
보다 구체적으로는, 이 [공정-140]에 있어서는, 먼저, 발광 다이오드(31)가 어레이 모양(2차원 매트릭스 모양)으로 남겨진 가고정용 기판(50) 위의 발광 다이오드(31)에, 미점착층(61)을 눌러 덮는다(押當; 바짝 댄다)(도 5의 (b) 및 도 6의(a) 참조). 중계 기판(60)을 구성하는 재료로서, 유리판, 금속판, 합금판, 세라믹스판, 반도체 기판, 플라스틱판을 들 수 있다. 또, 중계 기판(60)은, 도시하지 않은 위치결정 장치에 보존유지되어 있다. 위치결정 장치의 작동에 의해서, 중계 기판(60)과 가고정용 기판(50)과의 위치 관계를 조정할 수 있다. 그 다음에, 실장해야 할 발광 다이오드(31)에 대해서, 가고정용 기판(50)의 이면측으로부터, 예를 들면 엑시머 레이저를 조사한다(도 6의 (b) 참조). 이것에 의해서, 레이저·애블레이션이 생기고, 엑시머 레이저가 조사된 발광 다이오드(31)는, 가고정용 기판(50)으로부터 박리한다. 그 후, 중계 기판(60)과 발광 다이오드(31)와의 접촉을 풀면(해방시키면), 가고정용 기판(50)으로부터 박리한 발광 다이오드(31)는, 미점착층(61)에 부착한 상태로 된다(도 7의 (a) 참조).
그 다음에, 발광 다이오드(31)를 접착제층(13) 위에 배치(이동 혹은 전사)한다(도 7의 (b) 및 도 8 참조). 구체적으로는, 블랙 매트릭스층(14)을 얼라인먼트 마크로서 이용해서, 발광 다이오드(31)를 중계 기판(60)으로부터 실장용 기체(11)의 접착제층(13) 위에 배치한다. 발광 다이오드(31)는 미점착층(61)에 약하게 부착되어 있을 뿐이므로, 발광 다이오드(31)를 접착제층(13)과 접촉시킨(꽉누른(押付; press)) 상태에서 중계 기판(60)을 실장용 기체(11)로부터 떨어지는(離; 분리되는) 방향으로 이동시키면, 발광 다이오드(31)는 접착제층(13) 위에 남겨진다.
이와 같은 중계 기판(60)을 이용한 방식을, 편의상, 스텝 전사법이라고 부른다. 그리고, 이와 같은 스텝 전사법을 소망의(원하는) 회수, 반복(繰返)함으로써, 소망 개수의 발광 다이오드(31)가, 미점착층(61)에 2차원 매트릭스 모양으로 부착하고, 실장용 기체(11) 위에 전사된다. 구체적으로는, 실시예 1에 있어서는, 1회의 스텝 전사에서, 160×120개의 발광 다이오드(31)를, 미점착층(61)에 2차원 매트 릭스 모양으로 부착시켜서, 실장용 기체(11) 위에 전사한다. 따라서, (1920×1080)/(160×120)=108회의 스텝 전사법을 반복함으로써, 1920×1080개의 발광 다이오드(31)를, 실장용 기체(11) 위에 전사 할 수 있다. 그리고, 이상의 [공정-100]∼[공정-140]을 합계 3회, 반복함으로써, 소정 수의 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드를, 소정의 간격, 피치로 실장용 기체(11)에 실장할 수가 있다.
[공정-150]
다음에, 각 발광 다이오드(31)의 제2 접속부인 n측 전극(36)이 제2 배선(22)과 접촉하고, 또한 실장용 필름(21)에 인장력을 가한 상태(인장 응력이 존재하고 있는 상태)로 되도록, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21) 사이에 발광 다이오드(31)를 끼우고, 이 상태를 유지하면서, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21)을 접착제층(13)에 의해서 접착한다. 구체적으로는, 발광 다이오드(31)의 제2 접속부(n측 전극(36))가, 실장용 필름(21)에 설치된 제2 배선(22)과 접하도록, 진공 분위기중에서, 실장용 기체(11)를 실장용 필름(21)으로 덮는다(피복한다). 그리고, 이렇게 해서 얻어진 적층체를, 적층 프레스 장치에 반입(搬入)하고, 약 1×106Pa(약 10kgf/㎠)의 압력을 가한 상태에서, 150℃에서 1시간 가열하여, 접착제층(13)을 경화시킨다. 이렇게 해서, 실장용 필름(21)에 인장력이 가해진 상태(인장 응력이 가해진 상태)에서, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21)이 접착제층(13’)에 의해서 접착된다. 실장용 필름(21)과 실장용 기체(11)를 접합한 상태를 위에서부터 바라 본 모식도를 도 3의 (b)에 도시한다. 그 후, 실장용 기체(11) 및 실장용 필름(21)을 소정의 치수로 절단하고, 제1 배선(12), 제2 배선(22)를 구동 회로와 적절한 방법에 의거해서 접속하는 것에 의해서, 발광 다이오드 표시 장치 혹은 전자기기를 완성시킬 수가 있다.
또, 가고정용 기판(50) 위에 남겨진 발광 다이오드(31)는, 다음의 실장용 기체(11)에의 발광 다이오드(31)의 실장에 이용하면 좋다.
실시예 1에 있어서는, 종래 기술과 같이, 소자나 발광 다이오드를 표시 장치용 기판에 실장한 후에 배선을 형성할 필요가 없어지며, 소자나 발광 다이오드를 표시 장치용 기판에 실장한 후의 배선의 형성이라고 하는 다수의 공수가 필요하게 되지 않고, 소자나 발광 다이오드에 설치된 접속부를, 확실하게, 게다가, 비교적 용이하게, 게다가 높은 신뢰성을 가지고 배선과 접속할 수가 있다.
게다가, 실장용 기체(11)에 미소한 발광 다이오드(31)를 실장할 때, 발광 다이오드(31)가 불소망의(원하지 않는) 위치로 어긋나거나, 기울어져 버린다고 하는 현상이 생기는 일이 없이, 용이하게, 게다가 확실하게, 높은 위치 정밀도로 실장하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 실장 장치의 실장 위치 정밀도가 낮아도 되며, 프로세스 코스트의 저감에 의한 다수의 발광 다이오드(31)가 배열된 발광 다이오드 표시 장치의 제조 코스트의 저감이나, 실장 장치의 코스트의 저감을 도모할 수가 있다.
[실시예 2]
실시예 2는, 실시예 1의 변형이다. 실시예 2에서는, 실시예 1보다도, 스텝 전사의 회수를 극적으로(눈에 띄게) 감소시킬 수 있다. 실시예 2에 있어서는, 대각 26인치의 발광 다이오드 표시 장치를 제조한다. 그러므로, 650㎜×550㎜ 크기의 실장용 기체에, 1920×1080×(3종류의 발광 다이오드의 개수)의 수의 발광 다이오드를 실장한다. 이하, 실시예 2의 전자기기의 제조 방법, 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을, 소자 등의 모식적인 일부 끝면도인 도 4의 (a)∼(c), 도 5의 (a)∼(b), 도 6의 (a)∼(b), 도 7의 (a)∼(b), 도 8을 다시(재차) 참조해서 설명한다.
[공정-200]
먼저, 실시예 1의 [공정-100]과 마찬가지로 해서, 다음 공정에서 분리하는 것에 의해서 발광 다이오드(31)를 얻기 위한 소자 중간물(42)이 소자 제조용 기판(41) 위에 형성되어 이루어지는 소자 중간물 구조체(40)를, 복수, 준비한다(제조한다)(도 4의 (a) 참조).
[공정-210]
다음에, 복수(2이상이며, 구체적으로는, 실시예 2에서는 12×5=60매)의 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)을, 가고정용 기판(50)에 가고정한다. 구체적으로는, 표면에 미경화 접착제로 이루어지는 접착층(51)이 형성된 유리 기판으로 이루어지는 가고정용 기판(50)을 준비한다. 그리고, 소자 제조용 기판(41)의 일부를 다이싱법에 의거해서 절단한 후(외형 형상은, 도 9의 (a) 참조), 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)(보다 구체적으로는, p측 전극(35))과 접착층(51)을 접합하고, 접착층(51)을 경화시킴으로써, 가고정용 기판(50)에 가고정한 다(도 9의 (a) 및 도 4의 (b) 참조). 실시예 2에서는, 가고정용 기판(50)의 X방향으로 12매, 가고정용 기판(50)의 Y방향으로 5매인 합계 60매의 소자 중간물 구조체(40)를, 1매의 가고정용 기판(50)에 가고정한다. 소자 중간물 구조체(40)의 가고정의 X방향의 피치 X1, Y방향의 피치 Y1을 대체로 이하와 같이 했다.
X1=48㎜
Y1=64.8㎜
[공정-220]
그 후, 실시예 1의 [공정-120]과 마찬가지로 해서, 복수의 소자 중간물 구조체(40)를 구성하는 소자 제조용 기판(41)을 소자 중간물(42)로부터 제거한다(도 4의 (c) 참조). 또한, 도 9의 (b)에서, 박리된 소자 제조용 기판(41)을 점선으로 나타냈다.
[공정-230]
그 다음에, 실시예 1의 [공정-130]과 마찬가지로 해서, 가고정용 기판(50)에 가고정된 소자 중간물(42)을 분리함으로써, 복수의 발광 다이오드(31)를 얻는다(도 9의 (b) 및 도 5의 (a) 참조). 발광 다이오드(31)는, 어레이 모양(2차원 매트릭스 모양)으로 가고정용 기판(50) 위에 남겨진다. 발광 다이오드(31)의 평면 형상을, 직경 15㎛의 원형으로 하고, 발광 다이오드(31)와 발광 다이오드(31) 사이의 X방향의 피치 및 Y방향의 피치를 20㎛로 했다. 또, 발광 다이오드(31)가 설치된 영역의 크기를, X방향 24㎜, Y방향 32.4㎜로 했다. 따라서, 1매의 소자 제조용 기판(41) 당, X방향으로 1,200개, Y방향으로 1,620개인 합계 1,944,000개의 발광 다이오드(31)가 얻어진다. 또한, 도 9의 (b)에서는, 발광 다이오드(31)가 어레이 모양(2차원 매트릭스 모양)으로 가고정용 기판(50) 위에 남겨진 영역을, 실선(實線)의 직사각형 형상으로 나타냈다.
[공정-240]
그 후, 실시예 1의 [공정-140]과 마찬가지로 해서, 먼저, 발광 다이오드(31)가 어레이 모양(2차원 매트릭스 모양)으로 남겨진 가고정용 기판(50) 위의 발광 다이오드(31)에, 미점착층(61)을 눌러 덮는다(도 5의 (b) 및 도 6의 (a) 참조). 그 다음에, 실장해야 할 발광 다이오드(31)에 대해서, 가고정용 기판(50)의 이면측으로부터, 예를 들면 엑시머 레이저를 조사한다(도 6의 (b) 참조). 이것에 의해서, 레이저·애블레이션이 생기고, 엑시머 레이저가 조사된 발광 다이오드(31)는, 가고정용 기판(50)으로부터 박리한다. 그 후, 중계 기판(60)과 발광 다이오드(31)와의 접촉을 풀면, 가고정용 기판(50)으로부터 박리한 발광 다이오드(31)는, 미점착층(61)에 부착한 상태로 된다(도 7의 (a) 참조). 또한, 미점착층(61)에 2차원 매트릭스 모양으로 부착한 발광 다이오드(31)의 피치를 300㎛×300㎛로 했다.
그 다음에, 발광 다이오드(31)를 접착제층(13)에 배치(이동 혹은 전사)한다(도 7의 (b) 및 도 8 참조). 구체적으로는, 블랙 매트릭스층(14)을 얼라인먼트 마크로서 이용해서, 중계 기판(60)으로부터 발광 다이오드(31)를, 실장용 기체(11)의 접착제층(13) 위에 배치한다. 발광 다이오드(31)는 미점착층(61)에 약하게 부착되어 있을 뿐이므로, 발광 다이오드(31)를 접착제층(13)과 접촉시킨(꽉 누른) 상태에 서 중계 기판(60)을 실장용 기체(11)로부터 떨어지는 방향으로 이동시키면, 발광 다이오드(31)는 접착제층(13) 위에 남겨진다.
이 공정을, 제1회 째의 스텝 전사라고 부른다.
1매의 소자 제조용 기판(41)당, X방향으로 80개, Y방향으로 108개인 합계 8,640개의 발광 다이오드(31)를, 미점착층(61)에 2차원 매트릭스 모양으로 부착시켜서, 실장용 기체(11) 위에 전사한다. 또, 소자 제조용 기판(41)을 60매 사용하고 있으므로, 총계 518,400개의 발광 다이오드(31)가, 미점착층(61)에 2차원 매트릭스 모양으로 부착하고, 실장용 기체(11) 위에 전사된다. 이 상태를 모식적으로 도 10의 (a)에 도시한다. 또한, 도 10의 (a) 혹은 후술하는 도 10의 (b), 도 11의 (a) 및 (b)에서, 예를 들면, 「05, 06」이라고 하는 숫자는, 제5행, 제6열에 위치하는 소자 제조용 기판에 대응한 소자(발광 다이오드)(31)의 집합을 의미하고, 직사각형으로 둘러싸인 「1」부터 「4」까지의 숫자는, 제 몇 회째의 스텝 전사인지를 나타낸다. 나아가서는, 직사각형으로 둘러싸인 영역에, 1회의 스텝 전사에 의해서, 상술한 바와 같이 8,640개의 발광 다이오드(31)가 전사된다.
이 [공정-240]을 합계 4회 반복하고, 제2회째의 스텝 전사(도 10의 (b) 참조), 제3회째의 스텝 전사(도 11의 (a) 참조), 제4회째의 스텝 전사(도 11의 (b) 참조)를 실행한다. 또, 도 11의 (a)에서, 제4회째의 스텝 전사를 위한 영역에, 명확화를 목적으로 해서 사선(斜線)을 부가했다(그었다). 이렇게 해서, 4회의 스텝 전사를 행함으로써, 1,920×1,080개의 발광 다이오드(31)를 실장용 기체(11) 위에 전사할 수 있다. 또, [공정-200]∼[공정-230], 4회의 [공정-240]을, 재차, 반복하 고, 또 [공정-200]∼[공정-230], 4회의 [공정-240]을, 거듭 재차(再再度), 반복함으로써, 소정의 수의 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드를, 소정의 간격, 피치로 실장용 기체(11)에 실장할 수가 있다.
[공정-250]
다음에, 실시예 1의 [공정-150]과 마찬가지로 해서, 각 발광 다이오드(31)의 제2 접속부인 n측 전극(36)이 제2 배선(22)과 접촉하고, 또한 실장용 필름(21)에 인장력을 가한 상태(인장 응력이 존재하고 있는 상태)로 되도록, 실장용 기체(11)와 실장용 프레임(21) 사이에 발광 다이오드(31)를 끼우고, 이 상태를 유지하면서, 실장용 기체(11)와 실장용 필름(21)을 접착제층(13’)에 의해서 접착한다. 그 후, 실장용 기체(11) 및 실장용 필름(21)을 소정의 치수로 절단하고, 제1 배선(12), 제2 배선(22)을 구동 회로와 적절한 방법에 의거해서 접속하는 것에 의해서, 발광 다이오드 표시 장치 혹은 전자기기를 완성시킬 수가 있다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로, 가고정용 기판(50) 위에 남겨진 발광 다이오드(31)는, 다음 실장용 기체(11)에의 발광 다이오드(31)의 실장에 이용하면 좋다.
종래의 기술에 있어서는, 1회의 스텝 전사에서, 1매의 소자 제조용 기판으로부터, 예를 들면 80×108개의 발광 다이오드를 실장용 기체(11)에 전사하기로 한다. 이 경우, 1,920×1,080개의 발광 다이오드를 실장용 기체(11)에 전사하기 위해서는, 240회의 스텝 전사를 실행할 필요가 있으며, 3종류의 발광 다이오드를 소자 제조용 기판으로부터 표시 장치용 기판으로 이동(예를 들면, 전사)시키기 위해서는, 합계, 720회의 스텝 전사를 실행할 필요가 있다. 그런데, 이상과 같이, 실 시예 2에 의하면, 소자 중간물(42)을 가고정용 기판(50)에 가고정하고, 소자 제조용 기판(41)을 소자 중간물(42)로부터 제거한 후에, 가고정용 기판(50)에 가고정된 복수의 소자 중간물(42)을 분리해서, 발광 다이오드(31)를 얻는다. 따라서, 발광 다이오드(31)를 얻은 후의 상태는, 소자 제조용 기판(41)의 60배의 크기를 가지는 가고정용 기판(50)을, 흡사, 소자 제조용 기판으로 간주해서, 발광 다이오드(31)를 제조한 것과 등가의 상태이다. 그 결과, 4회의 스텝 전사로 1,920×1,080개의 발광 다이오드를 실장용 기체(11)에 전사할 수 있고, 높은 위치 정밀도를 가지고, 소자 중간물(42)을 분리해서 발광 다이오드(31)를 얻을 수 있다. 따라서, 고정밀도이고, 게다가 스루풋이 높은 실장 장치를 필요로 하지 않고, 가고정용 기판(50)으로부터 실장용 기체(11)로 발광 다이오드(31)를 이동(예를 들면, 전사)할 수 있는 결과, 발광 다이오드(31)의 제조 코스트의 증가를 초래하는 일이 없고, 다수의 발광 다이오드(31)가 실장된 장치나 발광 다이오드 표시 장치의 생산 그 자체를 용이한 것으로 할 수 있다. 또, 가고정용 기판(50)에 가고정된 복수의 소자 중간물(42)을 분리해서 발광 다이오드(31)를 얻으므로, 가고정용 기판(50)에 남겨진 분리후의 발광 다이오드(31)의 위치 정밀도는, 소자 중간물(42)을 분리하는 가공 정밀도에 의존하고, 소자 중간물(42)을 가고정용 기판(50)에 가고정할 때의 위치 정밀도에 의존하지 않는다. 따라서, 고정밀도이고, 게다가 스루풋이 높은 실장 장치를 필요로 하지 않고, 소자 제조용 기판(41)으로부터 소자 중간물(42)을 가고정용 기판(50)으로 이동할 수가 있다.
이와 같이, 실장용 기체(11) 위에 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를, 용이하게, 게다가 높은 위치 정밀도로 배열할 수 있으므로, 표시 장치 화면의 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 또, 스텝 전사법에 의거해서, 발광 다이오드가 형성된 소자 제조용 기판의 사이즈보다도 큰 사이즈의 발광 다이오드 표시 장치를 제조할 때에, 스텝 전사 경계를 소실시킬 수 있으므로, 이것에 의해서도 표시 장치 화면의 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 그리고, 프로세스 코스트의 저감에 의한 발광 다이오드 표시 장치의 제조 코스트의 저감이나 실장 장치의 코스트의 저감을 도모할 수가 있다.
[실시예 3]
실시예 3은, 실시예 2의 변형이다. 실시예 2에서는, 12×5=60매의 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)을, 가고정용 기판(50)에 가고정했다. 그리고, 실시예 2의 [공정-240]을 4회 반복함으로써, 1종류의 발광 다이오드를 소정의 간격, 피치로 실장용 기체(11)에 실장했다. 한편, 실시예 3에서는, 6×5=30매의 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)을, 가고정용 기판(50)에 가고정했다. 그리고, 실시예 2의 [공정-240]과 마찬가지 공정을 8회 반복함으로써, 1종류의 발광 다이오드를 소정의 간격, 피치로 실장용 기체(11)에 실장했다. 또한, 일반적으로는, M×N매의 소자 중간물 구조체(40)에 의거해서, 실시예 2의 [공정-240]을 α회 반복함으로써, 발광 다이오드(31)를 실장용 기체(11)에 실장할 수 있다고 한 경우, (M/m)×(N/n)매의 소자 중간물 구조체(40)에 의거해서, 실시예 2의 [공정-240]을 m×n×α회 반복함으로써, 발광 다이오드(31)를 실장용 기체(11)에 실장할 수 있다. 또한, M, N, m, n, (M/m), (N/n)은 정(正)의 정수(整數)이다.
실시예 3에서의 그 밖의 공정은, 실시예 2와 마찬가지로 할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 실시예 3에 있어서는, 실시예 2의 [공정-240]과 마찬가지 공정의 반복수(繰返數)가 많아지지만, 준비해야 할 소자 중간물 구조체(40)의 수를 적게 할 수가 있다고 하는 이점을 가진다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 의거해서 설명했지만, 본 발명은, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상(思想)에 의거하는 각종 변형이 가능하다. 예를 들면, 실시예에서 든(열거한) 수치, 재료, 구성, 구조, 형상, 각종 기판, 원료, 프로세스 등은 어디까지나 예시에 불과하고, 필요에 따라서, 이들과 다른 수치, 재료, 구성, 구조, 형상, 기판, 원료, 프로세스 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 실시예 2의 [공정-210]에서, 예를 들면 30매 혹은 15매의 소자 중간물 구조체(40)에서의 소자 중간물(42)을 가고정용 기판(50)에 가고정하고, 이와 같은 가고정용 기판(50)을 2매 혹은 4매, 지지기판에 고정해도 좋다.
전자기기의 구조에 따라서는, 제1 배선을, 공통의 배선(코먼 전극)으로 구성하고, 제2 배선에, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 제1 배선 혹은 제2 배선과 같은 구조를 채용해도 좋고, 혹은 또, 제1 배선에, 실시예 1에서 설명한 바와 같은 제1 배선 혹은 제2 배선과 같은 구조를 채용하고, 제2 배선을, 공통의 배선(코먼 전극)으로 이루어지는 구성으로 해도 좋고, 혹은 또, 제1 배선을, 공통의 배선(코먼 전극)으로 구성하고, 제2 배선도, 공통의 배선(코먼 전극)으로 구성해도 좋다. 또한, 공통의 배선은, 전자기기의 구조에 의존해서, 1매의 시트모양이어도 좋고, 복수의 시트모양 혹은 띠모양이어도 좋다. 소자(발광 다이오드)를 교류 구동하는 경 우에는, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉한 소자(발광 다이오드) 및, 제2 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제1 접속부가 제2 배선과 접촉한 소자(발광 다이오드)가 혼재(混在)해도 좋다. 또, 제2 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제1 접속부가 제2 배선과 접촉한 소자(발광 다이오드)에 있어서는, 제1 배선과 접촉하고 있는 제2 접속부를 「제1 접속부」라고 바꾸어 읽고(讀替), 제2 배선과 접촉하고 있는 제1 접속부를 「제2 접속부」라고 바꾸어 읽으면 좋다.
실장용 기체 위에서, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 되도록 각 소자를 배치하는 방법도, 실시예에서 설명한 방법에 한정되지 않고, 전자기기에 따라서는, 예를 들면 디스펜서로 소자를 실장용 기체 위에 산포(散布; spraying; 살포)함으로써, 소자를 배치해도 좋고, 혹은 또, 로봇 등의 실장 장치를 이용해서 실장용 기체 위에 소자를 배치해도 좋다. 또, 본 발명의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 소위, 배치(batch) 방식뿐만 아니라, 실장용 기체를 롤모양의 필름으로 구성하고, 실장용 필름도 롤모양으로 해서 릴·투·릴(reel-to reel) 방식으로 실행하는 것도 가능하다. 나아가서는, 실시예에서는, 소자 등을 실장용 기체에 고정하는 접착제층과, 실장용 기체와 실장용 필름을 접합하는 접착제층을 겸용시켰지만, 소자 등을 실장용 기체에 고정하는 접착제층과, 실장용 기체와 실장용 필름을 접합하는 접착제층을, 다른 접착제층으로 해도 좋다. 경우에 따라서는, 노출(露出)한 제1 접속부나 제2 접속부에 대해서, 세정을 위해서, 예를 들면 Ar 플라즈마 처리를 실시해도 좋다.
또, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실장용 필름(21)의 내면(21A)에 적 절한 방법으로 오목볼록부(凹凸部; irregularities)를 만들고, 그 위에 제2 배선(22)을 형성하고, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실장용 필름(21)의 내면(21A)과 대향하는 절연막(15)의 내면에 적절한 방법으로 오목볼록부를 만들고, 그 위에 제1 배선(12)(보다 구체적으로는 가지 배선(12B))을 형성함으로써, 발광 다이오드(31)의 제2 접속부인 n측 전극(36)과 제2 배선(22)과의 접속, 제1 접속부인 p측 전극(35)과 제1 배선(12)과의 접속을 확실한 것으로 할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 실장용 필름(21)의 내면(21A)에 오목볼록부를 만들고, 그 위에 제2 배선(22)을 형성하는 것만으로도 좋고(즉, 실장용 필름(21)의 내면(21A)과 대향하는 절연막(15)의 내면에 오목볼록부를 만드는 것은 생략해도 좋고), 혹은 또, 제2 배선(22)을 형성해야 할 실장용 필름(21)의 내면(21A) 부분에만 오목볼록부를 만들거나, 제1 배선(12)을 형성해야 할 절연막(15)의 내면 부분에만 오목볼록를 만들어도 좋다. 나아가서는, 도 12의 (c) 및 (d)에 도시하는 바와 같이, 실장용 필름(21)의 내면(21A)에 오목볼록부를 만들기 위한 재료(21B)(수지나 금속으로 구성할 수 있다)를 배치하거나, 절연막(15)의 내면에 오목볼록부를 만들기 위한 재료(15B)(수지나 금속으로 구성할 수 있다)를 배치해도 좋다.
도 1의 (a) 및 (b)는 각각, 실시예 1의 전자기기 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 모식적인 일부 단면도(斷面圖) 및, 제1 배선과 제2 배선의 레이아웃을 도시하는 도면,
도 2의 (a) 및 (b)는 각각, 실시예 1에서의 실장용 필름의 모식적인 일부 단면도 및, 실장용 기체의 모식적인 일부 단면도,
도 3의 (a) 및 (b)는 각각, 소자(발광 다이오드)의 모식적인 단면도 및, 실장용 필름과 실장용 기체를 접합한 상태를 위에서부터 바라본 모식도,
도 4의 (a)∼(c)는, 실시예 1의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 일부 끝면도(端面圖),
도 5의 (a) 및 (b)는, 도 4의 (c)에 계속해서(이어서), 실시예 1의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 일부 끝면도이며, 도 5의 (c)는, [공정-130]에서 얻어진 발광 다이오드를 확대한 모식적인 일부 단면도,
도 6의 (a) 및 (b)는, 도 5의 (c)에 계속해서, 실시예 1의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 일부 끝면도,
도 7의 (a) 및 (b)는, 도 6의 (b)에 계속해서, 실시예 1의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 일부 끝면도,
도 8은, 도 7의 (b)에 계속해서, 실시예 1의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 일부 끝면도,
도 9의 (a) 및 (b)는, 실시예 2의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 평면도,
도 10의 (a) 및 (b)는, 도 9의 (b)에 계속해서, 실시예 2의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 평면도,
도 11의 (a) 및 (b)는, 도 10의 (b)에 계속해서, 실시예 2의 전자기기의 제조 방법 혹은 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 소자 등의 모식적인 평면도,
도 12의 (a), (c)와, (b) 와 (d)는 각각, 실시예 1의 변형예에서의 실장용 필름의 모식적인 일부 단면도 및, 실장용 기체의 모식적인 일부 단면도.
[부호의 설명]
11: 기체(실장용 기체), 12: 제1 배선, 13, 13’: 접착제층, 14: 블랙 매트릭스층, 15: 절연막, 16: 볼록 렌즈, 21: 필름(실장용 필름), 22: 제2 배선, 31: 소자(발광 다이오드), 32: 제1 화합물 반도체층, 33: 활성층, 34: 제2 화합물 반도체층, 35: 제1 접속부(p측 전극), 36: 제2 접속부(n측 전극), 37: 단면, 40: 소자 중간물 구조체, 41: 소자 제조용 기판, 42: 소자 중간물, 50: 가고정용 기판, 51: 접착층, 60: 중계 기판, 61: 미점착층.

Claims (15)

  1. (A) 제1 배선이 형성된 기체(基體; base)로서, 제1 배선은 띠모양(帶狀; strip shape)으로 각각 연장하는 복수의 줄기(幹; main) 배선과, 줄기 배선 각각으로부터 연장하는 복수의 가지(枝; branch) 배선을 포함하는, 기체,
    (B) 제2 배선이 형성된, 가요성(可撓性)을 가지는 필름,
    (C) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 소자,
    (D) 접착제층, 및
    (E) 필름과 대향하는 기체 내면 위로서, 소자가 배치되어 있지 않은 부분에 형성되어 있는 블랙 매트릭스층
    으로 구성된 전자기기로서,
    　각 소자는, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력이 가해진 상태에서, 기체와 필름 사이에 끼워져 있으며,
    또한, 이 상태에서, 기체와 필름은 접착제층에 의해서 접착(bonding)되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  2. 제1항에 있어서,
    소자는 발광 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    블랙 매트릭스층과 기체 내면 사이에는 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  5. 제2항에 있어서,
    필름과 대향하는 기체 내면과는 반대측의 기체 외면 위로서, 소자로부터의 광이 출사(出射; emit)하는 부분에는, 볼록 렌즈가 배설(配設; 배치)되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  6. 제1항에 있어서,
    필름과의 접합(貼合; bonding)전의 제1 배선과 기체의 두께의 합계를 t1, 필름과의 접합후의 제1 배선과 기체의 두께의 합계를 t’1, 기체와의 접합전의 제2 배선과 필름의 두께의 합계를 t2, 기체와의 접합후의 제2 배선과 필름의 두께의 합계를 t’2, 접합전의 접착제층의 두께를 tAdh, 소자의 두께를 tD로 했을 때,
    t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD
    (단, t’1≤t1, t’2＜t2, tAdh＜tD이다)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  7. (A) 복수의 제1 배선이 형성된 기체로서, 제1 배선은 띠모양으로 각각 연장하는 복수의 줄기 배선과, 줄기 배선 각각으로부터 연장하는 복수의 가지 배선을 포함하는, 기체,
    (B) 복수의 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름,
    (C) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 발광 다이오드,
    (D) 접착제층, 및
    (E) 필름과 대향하는 기체 내면 위로서, 소자가 배치되어 있지 않은 부분에 형성되어 있는 블랙 매트릭스층
    으로 구성된 발광 다이오드 표시 장치로서,
    각 발광 다이오드는, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉하고, 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력이 가해진 상태에서, 기체와 필름 사이에 끼워져 있으며,
    또한, 이 상태에서, 기체와 필름은 접착제층에 의해서 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 표시 장치.
  8. (A’) 제1 배선 및, 접착제층이 형성된 기체로서, 제1 배선은 띠모양으로 각각 연장하는 복수의 줄기 배선과, 줄기 배선 각각으로부터 연장하는 복수의 가지 배선을 포함하는, 기체,
    (B’) 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름,
    (C’) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 소자, 및
    (D') 필름과 대향하는 기체 내면 위로서, 소자가 배치되어 있지 않은 부분에 형성되어 있는 블랙 매트릭스층
    을 준비하고,
    (a) 기체 위에서, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 되도록 각 소자를 배치한 후,
    (b) 각 소자의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 기체와 필름 사이에 소자를 끼우고, 이 상태를 유지(維持; maintain)하면서, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착하는
    것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 소자가 형성된 소자 제조용 기판으로부터 소정의 소자를 중계(中繼) 기판에 부착(付着; adhere)시킨 후, 중계 기판에 부착한 소자를 접착제층 위에 배치하고, 그 다음에, 각 소자를 제1 배선과 부딪치게함(突當; contact; 접촉시킴)으로써, 제1 접속부를 제1 배선과 접촉한 상태로 하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    소자는 발광 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    블랙 매트릭스층과 기체 내면 사이에는 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    필름과 대향하는 기체 내면과는 반대측의 기체 외면 위로서, 소자로부터의 광이 출사하는 부분에는, 볼록 렌즈가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    필름과의 접합전의 제1 배선과 기체의 두께의 합계를 t1, 필름과의 접합후의 제1 배선과 기체의 두께의 합계를 t’1, 기체와의 접합전의 제2 배선과 필름의 두께의 합계를 t2, 기체와의 접합후의 제2 배선과 필름의 두께의 합계를 t’2, 접합전의 접착제층의 두께를 tAdh, 소자의 두께를 tD로 했을 때,
    t1+t2+tAdh≒t’1+t’2+tD
    (단, t’1≤t1, t’2＜t2, tAdh＜tD이다)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  15. (A’) 복수의 제1 배선 및, 접착제층이 형성된 기체로서, 제1 배선은 띠모양으로 각각 연장하는 복수의 줄기 배선과, 줄기 배선 각각으로부터 연장하는 복수의 가지 배선을 포함하는, 기체,
    (B’) 복수의 제2 배선이 형성된, 가요성을 가지는 필름,
    (C’) 제1 접속부 및 제2 접속부를 구비한 복수의 발광 다이오드, 및
    (D') 필름과 대향하는 기체 내면 위로서, 소자가 배치되어 있지 않은 부분에 형성되어 있는 블랙 매트릭스층
    을 준비하고,
    (a) 기체 위에서, 제1 접속부가 제1 배선과 접촉한 상태로 되도록 각 발광 다이오드를 배치한 후,
    (b) 각 발광 다이오드의 제2 접속부가 제2 배선과 접촉하고, 또한 필름에 인장력을 가한 상태로 되도록, 기체와 필름 사이에 발광 다이오드를 끼우고, 이 상태를 유지하면서, 기체와 필름을 접착제층에 의해서 접착하는
    것을 특징으로 하는 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
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