TWI697035B - 發光元件與顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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小菅義隆
岩﨑洋佑
藤岡靖和
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Abstract

本發明是有效率地進行發光元件的排列及圖像顯示裝置的製造。紅色發光二極體包括分別發出紅色光的多個發光層、以及以當被附加電壓則在發光層中發出紅色光的方式與發光層接合的多個P層及N層，且為多個發光層與多個P層及N層於T方向上依次並列而接合者。當利用紅色LED製造圖像顯示裝置時，使紅色發光二極體散亂在配置於基板的上表面的導引構件的上表面。

Description

發光元件與顯示裝置及其製造方法
本發明是有關於一種發光元件與顯示裝置及發光元件及顯示裝置的製造方法。
利用發光二極體(Light Emitting Diode，LED)的圖像顯示裝置是將多個小型的發光二極體即所謂的微型發光二極體(以下，稱為微型LED)呈矩陣狀排列組合而成。先前，紅色、藍色及綠色的發光二極體由於基材及成膜於所述基材上的材料相互不同，因此難以利用半導體元件製造製程將該些三色的發光二極體形成於同一基材上。因此，當製造全彩(full color)的圖像顯示裝置時，必需在各別地製造該些三色的多個微型LED之後，各別地以規定的配置排列該些微型LED。作為其排列方法的一例，例如，已提出有引用文獻1。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-368282號公報
根據第1形態，提供一種發光元件，包括分別發出光的多個發光層、以及以當被附加電壓則在多個發光層中發出所述光 的方式與多個發光層接合的多個半導體層，且多個發光層與多個半導體層於規定方向上依次並列而接合。
根據第2形態，提供一種顯示裝置，包括第1形態的發光元件、以及形成有對所述發光層供給電力的配線且接合所述發光元件的基板。
根據第3形態，提供一種發光元件的製造方法，其是製造第1形態的發光元件的製造方法，包括如下的步驟：以形成所述發光元件的方式，使多個發光層與多個半導體層於所述規定方向上並列而接合；以及對經接合的所述發光元件於與所述規定方向上交叉的方向進行切開。
根據第4形態，提供一種顯示裝置的製造方法，其是製造第2形態的顯示裝置的製造方法，包括如下的步驟：使多個發光元件散亂在所述基板上；以及使散亂的發光元件與所述基板接合。
10B、40B、40B1:藍色LED(第2發光部)
10G、40G、40G1:綠色LED(第3發光部)
10R、10RA、11RA、40R、40R1:紅色LED(第1發光部)
11B、11G、11R:LED
12N:N層(第2層)
12NA、13N、14NA、16NA:N層
12N1:第1N層
12N2:第2N層
12P、12PA、12PB、13P1、13P2、14PA、14PB、16PA、16PB:P層
12P1、12P2:P層(第1層)
12R1、12R2、12RA、12RB、13R1、13R2、14BA、14BB、14B1、14B2、16GA、16GB、16G1、16G2:發光層
14N:N層(第4層)
14P1、14P2:P層(第3層)
16N:N層(第6層)
16P1、16P2:P層(第5層)
18、18A~18D:直線
20、20A~20C:圖像顯示裝置
22、22A~22C:基板
22a~22i:凹部
22Ca:抽吸孔
23、23B、23G、23R:區域
24、24A、24B、24C:控制部
26A~26I:端子部
28A~28I:配線
30:導引構件
30A:導引構件(第1導引構件)
30B:導引構件(第2導引構件)
32B、32G、32R、56:開口
42:LED單元
42A:LED單元(第2LED單元)
42B:LED單元(第3LED單元)
44:LED單元(第4LED單元)
46A~46D:間隔件部
46B1、46B2:藍色LED的晶圓(第2基板)
46G:綠色LED的晶圓(第3基板)
46R1、46R2:紅色LED的晶圓(第1基板)
48A~48D:基材/黏接劑
50:集合體
52:切斷部(開口)
54A~54D、58A~58D:傾斜部
60:驅動部
102、102A、104、106、106A、108、112、114、116、118、118A、120、122、124、124A、130、132、134、136、138、140:步驟
B1、B2:位置
B3:箭頭
T:方向
圖1(A)是表示第1實施形態的三色的微型LED的放大立體圖，圖1(B)是表示圖1(A)中的紅色的微型LED及其變形例的圖，圖1(C)是表示將圖1(A)的紅色的微型LED配置在基板上的狀態的放大剖面圖。
圖2(A)是表示所述實施形態的圖像顯示裝置的前視圖，圖2(B)是表示圖2(A)的圖像顯示裝置的一部分的放大圖。
圖3是表示所述實施形態的圖像顯示裝置的製造方法的一例的流程圖。
圖4(A)是表示在基板的上方配置有導引構件的狀態的立體圖，圖4(B)是表示將導引構件設置在基板的上表面的狀態的立體圖。
圖5(A)是表示在導引構件的上表面散佈著多個微型LED的狀態的立體圖，圖5(B)是表示將多個微型LED配置在基板的上表面的狀態的立體圖。
圖6(A)是表示自基板拆下導引構件的狀態的立體圖，圖6(B)是表示變形例的三色的微型LED的放大立體圖，圖6(C)是表示另一變形例的微型LED的放大立體圖。
圖7(A)是表示進而另一變形例的圖像顯示裝置的一部分的放大圖，圖7(B)是圖7(A)的橫剖面圖，圖7(C)是表示與圖7(B)相對應的另一變形例的橫剖面圖，圖7(D)是使用圖6(B)的微型LED的示例的與圖7(B)相對應的橫剖面圖。
圖8(A)、圖8(B)、圖8(C)及圖8(D)分別是表示第2實施形態的第1微型LED單元、第2微型LED單元、第3微型LED單元及第4微型LED單元的側視圖。
圖9(A)是表示使用第1微型LED單元的圖像顯示裝置的前視圖，圖9(B)是表示使用第2微型LED單元的圖像顯示裝置的前視圖。
圖10(A)是表示使用第4微型LED單元的圖像顯示裝置的 前視圖，圖10(B)是圖10(A)的一部分的放大剖面圖。
圖11是表示第2實施形態的圖像顯示裝置的製造方法的一例的流程圖。
圖12(A)是表示5片發光二極體用的晶圓的放大側視圖，圖12(B)是表示使5片晶圓黏合的狀態的放大側視圖。
圖13(A)是表示自5片晶圓分離出最下部的基材的狀態的放大側視圖，圖13(B)是表示已切出微型LED單元的狀態的放大側視圖。
圖14(A)是表示在基板的上方配置有第1導引構件的狀態的立體圖，圖14(B)是表示在第1導引構件的上表面散佈著多個微型LED單元的狀態的立體圖。
圖15(A)是表示在第1導引構件的多個開口上配置有微型LED單元的狀態的立體圖，圖15(B)是表示圖15(A)的圖像顯示裝置的一部分的放大平面圖，圖15(C)是表示圖15(B)的一部分的放大橫剖面圖。
圖16(A)是表示在第1導引構件的上方配置有第2導引構件，在所述上方散佈著多個微型LED單元的狀態的放大橫剖面圖，圖16(B)是表示多個微型LED單元的端部收納在第1導引構件的開口內的狀態的放大橫剖面圖。
圖17(A)是表示使第2導引構件相對於第1導引構件沿X方向相對移動的狀態的放大橫剖面圖，圖17(B)是表示在第1導引構件的開口內排列有多個微型LED單元的狀態的放大橫剖面 圖。
以下，參照圖1(A)~圖6(A)對第1實施形態進行說明。以下，將發光二極體亦簡稱為LED。
圖1(A)表示本實施形態的發出紅色光的發光二極體(以下，稱為紅色LED)10R、發出藍色光的發光二極體(以下，稱為藍色LED)10B及發出綠色光的發光二極體(以下，稱為綠色LED)10G。LED 10R、LED 10B、LED 10G的形狀分別是剖面形狀為正方形，高度(長度)高於剖面的邊的長度的長方體狀。作為一例，LED 10R、LED 10B、LED 10G的形狀是剖面的邊的長度為20μm~100μm左右，高度為其邊的長度的1.5倍~3倍左右。即，LED 10R、LED 10B、LED 10G分別為微型LED。此外，紅色LED 10R的剖面積最大，高度最低，藍色LED 10B的剖面積小於紅色LED 10R且高度高於紅色LED 10R，綠色LED 10G的剖面積最小，高度最高。再者，LED 10R、LED 10B、LED 10G只要形狀各不相同即可，其形狀為任意。以下，將LED 10R、LED 10B、LED 10G的高度(長度)的方向設為T方向而進行說明。
另外，紅色LED 10R(紅色的微型LED)是沿T方向依次積層第1P型半導體層(以下，稱為P層)12P1(第1半導體層)、第1發光層12R1、N型半導體層(以下，稱為N層)12N(第2半導體層)、第2發光層12R2及第2P層12P2(第1半導體層)而形成。P層12P1、P層12P2與N層12N的傳導形式不同。另外， 發光層12R1、發光層12R2亦可視為半導體層的一部分。另外，積層亦可稱為多次接合。在本實施形態中，T方向為發光層及半導體層的接合方向(積層方向)。
發光層12R1(12R2)中，自P層12P1(12P2)向N層12N依次積層有電洞(hole)密度低於P層12P1(12P2)的所謂的p層、電子密度低於N層12N的所謂的n-層。同樣地，藍色LED 10B(藍色的微型LED)是沿T方向依次積層第1P層14P1、第1發光層14B1、N層14N、第2發光層14B2及第2P層14P2而形成，綠色LED 10G(綠色的微型LED)是沿T方向依次積層第1P層16P1、第1發光層16G1、N層16N、第2發光層16G2及第2P層16P2而形成。
作為一例，紅色LED 10R是在包含磷化鎵(GaP)或砷化鎵(GaAs)的基材的表面，形成已添加鋅、氧等的磷化鎵(GaP(Zn、O))或砷化鋁鎵(GaAlAs)等的半導體層(P層、N層)及發光層而製造，藍色LED 10B是在包含藍寶石(sapphire)或碳化矽(SiC)的基材的表面，形成氮化銦鎵(InGaN)等的半導體層及發光層而製造，綠色LED 10G是在包含藍寶石或SiC的基材的表面，形成已添加氮等的磷化鎵(GaP(N))或InGaN等的半導體層及發光層而製造。如上所述，LED 10R與LED 10B、LED 10G的基材及半導體層、發光層的材料各不相同。另外，LED 10B、LED 10G亦存在基材及半導體層、發光層中的至少一者的材料各不相同的情況。再者，LED 10R、LED 10B、LED 10G的基材及半 導體層、發光層的材料為任意，LED 10R、LED 10B、LED 10G的基材及/或半導體層、發光層的材料亦可彼此相同。
如圖1(B)所示，紅色LED 10R中，P層12P1、P層12P2及N層12N分別對稱於在T方向上成為中心的直線18(線對稱)。以下，將對稱於在T方向上成為中心的直線18，亦簡稱為於T方向對稱。為了利用紅色LED 10R製造圖像顯示裝置(詳情後述)，如圖1(C)所示，在基板22上的導引構件30中設置紅色LED 10R，當經由配線28A、配線28C對P層12P1、P層12P2施加正的電壓，經由配線28B對N層12N施加負的電壓(或接地)時，則自紅色LED 10R的發光層12R1、發光層12R2在所有方向(包含側面方向)產生紅色光。此時，由於紅色LED 10R的寬闊的側面朝向顯示方向，故朝向顯示方向獲得充分的光強度。此外，由於兩個發光層12R1、發光層12R2同時發光，因此發光層的光強度為一個發光二極體的2倍。又，亦可藉由使施加至P層12P1、P層12P2的電壓不同，而控制自發光層12R1、發光層12R2輸出的紅色光的光強度的平衡。
此外，紅色LED 10R由於P層12P1、P層12P2及N層12N分別於T方向對稱，故即便使紅色LED 10R於T方向反轉地設置在基板22上，亦會在不變更配線28A~配線28C的圖案的情況下，進而在不變更施加至配線28A~配線28C的電壓的情況下，使紅色LED 10R與方向反轉之前同樣地發光。此現象在其他的LED 10B、LED 10G中亦同樣。因此，可有效率地進行在基板22 上的LED 10R、LED 10B、LED 10G的排列。
再者，紅色LED 10R中，發光層12R1、發光層12R2亦於T方向對稱。因此，即便於T方向反轉地設置紅色LED 10R，色調亦不發生變化。
另外，亦可取代紅色LED 10R，如圖1(B)所示，製造(使用)沿T方向依次將第1N層12N1、第1發光層12R1、P層12P、第2發光層12R2及第2N層12N2加以接合而形成的紅色LED 10RA。換言之，紅色LED 10RA是將紅色LED 10R的P層與N層加以調換的結構。紅色LED 10RA亦是N層12N1、N層12N2、發光層12R1、發光層12R2及P層12P分別於T方向對稱。因此，即便使紅色LED 10RA於T方向反轉而設置在基板22上，紅色LED 10RA亦與方向反轉之前同樣地發光。
接著，圖2(A)表示使用本實施形態的LED 10R、LED 10B、LED 10G(三色的微型LED)的全彩的圖像顯示裝置20。圖像顯示裝置20包括：顯示部，在大致長方形的包含絕緣體的基板22的上表面，呈矩陣狀排列而固定有紅色LED 10R、藍色LED 10B及綠色LED 10G；以及控制部24，對多個LED 10R、LED 10B、LED 10G的導通/斷開及光強度各別地進行控制。再者，在圖2(A)及以下參照的圖式中，為了便於說明，將LED 10R、LED 10B、LED 10G放大至頗大於實際的大小而表示。以下，分別沿基板22的長邊方向及短邊方向取X軸及Y軸而進行說明。在本實施形態中，作為一例，LED 10R、LED 10B、LED 10G的接合方向即T 方向成為與X軸平行的方向(X方向)。在本實施形態中，紅色LED 10R、藍色LED 10B及綠色LED 10G分別是沿與Y軸平行的直線在Y方向上以規定間距排列，在X方向上以規定間距排列著一行紅色LED 10R、一行藍色LED 10B及一行綠色LED 10G。LED 10R、LED 10B、LED 10G的X方向、Y方向上的排列的間距例如為100μm~200μm左右，LED 10R、LED 10B、LED 10G的X方向及Y方向上的排列數分別為1000左右。再者，LED 10R、LED 10B、LED 10G的排列為任意，亦可例如呈方格花紋狀排列LED 10R、LED 10B、LED 10G。
另外，如圖2(B)所示，在基板22的上表面的設置LED 10R、LED 10B、LED 10G的區域內，形成有用以對LED 10R、LED 10B、LED 10G的P層12P1、P層12P2、P層14P1、P層14P2及P層16P1、P層16P2(參照圖1(A))施加電壓的配線28A、配線28C、配線28D、配線28F、配線28G、配線28I以及用以對LED 10R、LED 10B、LED 10G的N層12N、N層14N及N層16N施加電壓的配線28B、配線28E、配線28H。另外，在配線28A~配線28I的與相對應的P層12P1等或N層12N等的接觸部上，形成有薄圓板狀的端子部26A、端子部26B、端子部26C、端子部26D、端子部26E、端子部26F、端子部26G、端子部26H、端子部26I。 端子部26A~端子部26I是由可藉由加熱而焊接的材料(例如焊錫等)形成於所對應的P層或N層。再者，配線28A~配線28I亦可由可焊接的材料形成。控制部24針對多個LED 10R、LED 10B、 LED 10G的每個，且針對各LED 10R、LED 10B、LED 10G內的兩個發光層的每個而各別地控制施加至配線28A~配線28I的電壓。由此，可利用顯示部全彩且高精細地顯示任意圖像。再者，亦可由導電性的黏接劑形成端子部26A~端子部26I(及配線28A~配線28I)。
接著，參照圖3的流程圖，對本實施形態的LED 10R、LED 10B、LED 10G(微型LED)及圖像顯示裝置20的製造方法的一例進行說明。為了所述製造，使用未圖示的薄膜形成裝置、光阻(resist)劑的塗佈機/顯影機(coater/developer)、使遮罩圖案轉印曝光至基材的表面的光阻劑的曝光裝置、蝕刻裝置、檢查裝置及切割(dicing)裝置等。
首先，在圖3的步驟102中，利用半導體元件製造製程，在用以製造LED 10R、LED 10B、LED 10G的圓板狀的三種基材(未圖示)的表面分別積層P層、發光層、N層、發光層及P層而製造3種晶圓。繼而，在步驟104中，自LED 10R、LED 10B、LED 10G用的晶圓分別藉由蝕刻等而分離(去除)基材部，且藉由切割裝置而自各色用的晶圓分別切出多個LED 10R、LED 10B、LED 10G。由此，製造多個紅色LED 10R、藍色LED 10B及綠色LED 10G。
另外，在步驟106中，如圖4(A)所示，製造圖像顯示裝置20的基板22及導引構件30。在基板22的上表面的配置LED 10R、LED 10B、LED 10G的區域23R、區域23B、區域23G (例如以基板22的X方向及Y方向上的端部為基準而預先規定有位置)內，分別形成有配線28A~配線28I及端子部26A~端子部26I等(參照圖2(B))。此外，亦製造控制部24。導引構件30是大致與基板22相同的大小，在導引構件30上，以與圖2(A)的LED 10R、LED 10B、LED 10G的排列相同的排列，呈矩陣狀形成有可收容紅色LED 10R的長方形的開口32R、可收容藍色LED 10B的長方形的開口32B及可收容綠色LED 10G的長方形的開口32G。開口32R、開口32B、開口32G是形成得稍大於所對應的LED 10R、LED 10B、LED 10G的側面的形狀。在本實施形態中，LED 10R、LED 10B、LED 10G由於形狀逐漸變得細長，故當將LED 10R、LED 10B、LED 10G配置成側面與基板22相接時，在開口32R、開口32B及開口32G中分別僅可收容紅色LED 10R、藍色LED 10B及綠色LED 10G。
亦可僅在將LED 10R、LED 10B、LED 10G排列於基板22上時使用導引構件30，當排列結束後拆下導引構件30時，導引構件30亦可例如由金屬(鋁等)或陶瓷等形成。另一方面，在仍然使導引構件30安裝在基板22的情況下，導引構件30亦可由合成樹脂等形成。開口32R、開口32B、開口32G的周邊的導引構件30的厚度是剖面積最小的綠色LED 10G的剖面的邊的長度左右。
繼而，在步驟108中，以導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G與基板22的配置LED 10R、LED 10B、LED 10G 的區域23R、區域23B、區域23G相向的方式，相對於基板22進行導引構件30的定位，且如圖4(B)所示，在基板22的上表面配置導引構件30。此時導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G的長邊方向與X方向平行。當在排列LED 10R、LED 10B、LED 10G之後自基板22拆下導引構件30時，導引構件30亦可例如藉由未圖示的支持構件，與基板22隔開微小的間隔而保持。另外，在仍然使導引構件30安裝在基板22的情況下，亦可藉由黏接等而將導引構件30固定在基板22。再者，步驟102、步驟104的LED 10R等的製造步驟及步驟106、步驟108的基板等的製造步驟亦可實質上並列進行。
在其次的步驟112中，如圖5(A)所示，利用使未圖示的收容多個LED 10R、LED 10B、LED 10G的貯藏器(stocker)傾斜等的方法，使多個LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂(散佈)在配置於基板22上的導引構件30的上表面。其結果為，如圖5(B)所示，紅色LED 10R、藍色LED 10B及綠色LED 10G分別以其側面與基板22相接的方式收容在導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G。在接著的步驟114中，去除位於導引構件30的上表面而未收容於開口32R、開口32B、開口32G的LED 10R、LED 10B、LED 10G。再者，所述步驟114亦可如後所述將LED 10R、LED 10B、LED 10G固定在基板22之後進行。繼而，在步驟116中，利用未圖示的檢查裝置，檢查在導引構件30的全部的開口32R、開口32B、開口32G是否收容有所對應的LED 10R、LED 10B、LED 10G。繼而，當存在未收容LED 10R、LED 10B、LED 10G的開口32R、開口32B、開口32G時，重覆步驟112、步驟114，直至在全部的開口32R、開口32B、開口32G收容LED 10R、LED 10B、LED 10G為止。
繼而，當在全部的開口32R、開口32B、開口32G收容有LED 10R、LED 10B、LED 10G時，轉移至步驟118，自底部對基板22進行加熱。此時，亦可利用未圖示的具有柔軟性的構件，對LED 10R、LED 10B、LED 10G的上部朝向基板22側施力。由此，圖2(B)所示的基板22的端子部26A~端子部26I(及配線28A~配線28I)焊接至所對應的LED 10R、LED 10B、LED 10G的P層或N層，LED 10R、LED 10B、LED 10G分別以P層及N層與相對應的配線28A~配線28I等電性導通的狀態，固定在基板22的上表面。其後，在步驟120中，判定是否去除導引構件30，當去除導引構件30時轉移至步驟122，如圖6(A)所示，自基板22拆下導引構件30。其後，在步驟124中，進行覆蓋LED 10R、LED 10B、LED 10G的護罩玻璃(cover glass)的設置等，藉此製造圖像顯示裝置20。當不去除導引構件30時，動作自步驟120轉移至步驟124。再者，當利用導電性的黏接劑形成有端子部26A~端子部26I(及配線28A~配線28I)時，可省略步驟118的基板22的加熱步驟。
如上所述在本實施形態中，藉由使多個LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在導引構件30的上表面，可在基板22的上表 面以所需的配置來有效率地排列3種LED 10R、LED 10B、LED 10G。此時，LED 10R、LED 10B、LED 10G由於P層12P1、P層12P2等及N層12N等(半導體層)於T方向對稱，故即使相對於導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G於T方向(X方向)反轉地收容有LED 10R、LED 10B、LED 10G，亦可在不變更施加至配線28A~配線28I的電壓的情況下，使LED 10R、LED 10B、LED 10G以同樣的方式發光。因此，可更有效率地製造圖像顯示裝置20。
如上所述，本實施形態的紅色LED 10R(微型LED)是如下的發光元件：包括分別發出紅色光的多個發光層12R1、發光層12R2以及以當被附加電壓則在發光層12R1、發光層12R2中發出紅色光的方式與發光層12R1、發光層12R2接合的多個P層12P1、P層12P2(第1半導體層)及N層12N(第2半導體層)，且多個發光層12R1、發光層12R2與多個P層12P1、P層12P2及N層12N(半導體層)於T方向(接合方向)上依次並列而接合。另外，藍色LED 10B及綠色LED 10G亦是同樣的發光元件。
當利用LED 10R、LED 10B、LED 10G製造圖像顯示裝置20時，僅藉由使LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在例如基板22上的導引構件30的上表面，即可將LED 10R、LED 10B、LED 10G收容在導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G，使LED 10R、LED 10B、LED 10G有效率地排列成所需的配置。 再者，例如當紅色LED 10R的P層12P1、P層12P2及N層12N (半導體層)於T方向不對稱時，亦可將紅色LED 10R設置在基板22上之後，例如藉由控制部24來檢測所述紅色LED 10R的電流所流動的方向(P層12P1、P層12P2及N層12N的排列狀態)，且基於所述檢測結果變更供給至紅色LED 10R的電壓。
另外，本實施形態的圖像顯示裝置20包括LED 10R、LED 10B、LED 10G以及形成有對該些發光層12R1、發光層12R2、發光層14B1、發光層14B2、發光層16G1、發光層16G2供給電力的配線28A~配線28I且接合LED 10R、LED 10B、LED 10G的基板22。圖像顯示裝置20可高精度且有效率地進行在基板22上的LED 10R、LED 10B、LED 10G的排列，故可有效率地進行製造。
另外，本實施形態的紅色LED 10R的製造方法包括：步驟102，以形成紅色LED 10R的方式，將發光層12R1、發光層12R2與P層12P1、P層12P2及N層12N於T方向上並列地加以接合而製造晶圓；以及步驟104，對包含經接合的紅色LED 10R的晶圓，於與T方向上正交的方向進行切開。根據所述製造方法，可有效率地製造具有多個發光層12R1、發光層12R2的紅色LED 10R。
另外，本實施形態的圖像顯示裝置20的製造方法包括：步驟112，使多個LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在基板22上；以及步驟118，藉由利用加熱的焊接而將經散亂的LED 10R、LED 10B、LED 10G與基板22加以接合。根據所述製造方法，可 藉由LED 10R、LED 10B、LED 10G的散亂而有效率地以所需的配置來排列LED 10R、LED 10B、LED 10G，故可有效率地製造圖像顯示裝置20。
再者，在所述實施形態中可進行如下所述的變形。
首先，在所述實施形態中，在使LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在導引構件30(基板22)的上表面時，亦可利用離子產生器(ionizer)(未圖示)對LED 10R、LED 10B、LED 10G進行除電。由此，可防止LED 10R、LED 10B、LED 10G附著在導引構件30的開口32R、開口32B、開口32G以外的區域。
另外，在所述實施形態中，LED 10R、LED 10B、LED 10G的發光層12R1、發光層12R2等為兩層，P層12P1、P層12P2及N層12N的半導體層為3層，但亦可將發光層設為3層以上。當將發光層設為3層以上的N層(N為3以上的整數)時，半導體層的層數亦可設為(N+1)層以上。當將發光層的層數設為N層(N為4以上的偶數)時，半導體層的層數亦可設為(N+1)層。另外，當將發光層的層數設為N層(N為3以上的奇數及/或4以上的偶數)時，所述半導體層為(N+1)層以上。
另外，LED 10R、LED 10B、LED 10G為長方體狀，但亦可如圖6(B)所示，製造圓柱狀的紅色LED 11R、藍色LED 11B及綠色LED 11G。例如紅色LED 11R是沿T方向依次積層P層13P1、發光層13R1、N層13N、發光層13R2及P層13P2而形成。LED 11R、LED 11B、LED 11G亦是半導體層於T方向對稱，故可 獲得與所述實施形態同樣的效果。另外，作為一例，綠色LED 11G的剖面積最大且高度最低，藍色LED 11B的剖面積最小且高度最高，紅色LED 11R的剖面積為中間，高度亦為中間。如上所述，LED 11R、LED 11B、LED 11G的形狀各不相同，故當在基板22上排列LED 11R、LED 11B、LED 11G時，可藉由使用與導引構件30同樣的具有可收容LED 11R、LED 11B、LED 11G的開口的導引構件，來將LED 11R、LED 11B、LED 11G有效率地排列成所需的配置。此外，如圖6(C)所示，亦可製造剖面形狀為正六邊形的稜柱狀的紅色LED 11RA。另外，亦可製造剖面形狀為任意的多邊形的微型LED。
另外，在所述實施形態中，使LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在導引構件30的上表面。與此相對，如與圖2(B)相對應的圖7(A)所示，亦可在基板22的上表面的設置LED 10R、LED 10B、LED 10G的區域內，形成有分別可設置LED 10R、LED 10B、LED 10G的凹部22a、凹部22b、凹部22c。圖7(B)是圖7(A)的橫剖面圖，如圖7(B)所示，在凹部22a、凹部22b、凹部22c內，分別在與LED 10R、LED 10B、LED 10G的P層及N層相向的位置形成有端子部26A~端子部26I，端子部26A~端子部26I經由配線28A等而連接於圖2(A)的控制部24。在所述變形例中，在凹部22a、凹部22b及凹部22c內分別僅可收容LED 10R、LED 10B及LED 10G，故當使多個LED 10R、LED 10B、LED 10G散亂在基板22的上表面時，在凹部22a、凹部22b及凹部22c 內分別僅收容LED 10R、LED 10B及LED 10G。因此，可不使用導引構件30，而在基板22的上表面以所需的配置來有效率地排列LED 10R、LED 10B、LED 10G。
在所述變形例中，LED 10R、LED 10B、LED 10G分別以側面與基板22相接的方式配置在凹部22a、凹部22b及凹部22c內。因此，可利用自LED 10R、LED 10B、LED 10G的側面釋放的充分的光強度的光來顯示圖像。另外，如圖7(C)所示，亦可在基板22的上表面設置凹部22d、凹部22e、凹部22f，所述凹部22d、凹部22e、凹部22f可分別以長邊方向(T方向)與所述基板22的上表面垂直的方式收容LED 10R、LED 10B、LED 10G。 再者，在圖7(C)中，圖示為自基板22的上表面突出地收容有LED 10R、LED 10B、LED 10G，但亦可設為配合LED 10R、LED 10B、LED 10G的長邊方向的長度，設定凹部22d、凹部22e、凹部22f的Z方向上的長度(深度)。另外，當設定凹部22d、凹部22e、凹部22f的Z方向上的長度(深度)時，亦可不以LED 10R、LED 10B、LED 10G的發光層均發光的方式設定，只要以LED 10R、LED 10B、LED 10G的發光層之中與基板相接的發光層的數量在LED 10R、LED 10B、LED 10G中為相同的方式設定即可。 再者，當LED 10R、LED 10B、LED 10G的徑向上的長度短於凹部22d、凹部22e、凹部22f的徑向上的長度時，例如，LED 10G及凹部22d存在將LED 10G插入至不應收容的凹部22d內的情況。但是，此時，例如由於徑向上的長度大不相同，故凹部22d 內的LED 10G與基板22相接的可能性低，LED 10G不發光。另外，即使在凹部22d內插入有LED 10G，由於徑向上的長度大不相同，故LED 10G亦會自凹部22d脫落。因此，即使在不應收容的凹部(例如凹部22d)收容有徑向上的長度不同的LED(例如10G)，LED亦大體不可能發光。
另外，如圖7(D)所示，當使用圖6(B)的圓柱狀的LED 11R、LED 11B、LED 11G時，亦可在基板22的上表面形成有分別可收容LED 11R、LED 11B、LED 11G的圓柱的側面狀的凹部22h、凹部22i、凹部22g。在所述例中，若使LED 11R、LED 11B、LED 11G散亂，則使LED 11R、LED 11B、LED 11G分別有效率地排列在基板22的凹部22h、凹部22i、凹部22g。
接著，參照圖8(A)~圖17(B)對第2實施形態進行說明。再者，在圖8(A)~圖17(B)中對與圖1(A)~圖6(A)相對應的部分標註相同的符號並省略其詳細說明。
圖8(A)表示本實施形態的將分別發出紅色光、藍色光及綠色光的多個微型LED加以結合的第1微型LED的單元(以下，稱為LED單元)42。LED單元42是將發出紅色光的第1發光二極體(以下，稱為紅色LED)40R(第1發光部)、發出藍色光的第1發光二極體(以下，稱為藍色LED)40B(第2發光部)、發出綠色光的第1發光二極體(以下，稱為綠色LED)40G(第3發光部)、第2綠色LED 40G1(第3發光部)、第2藍色LED 40B1(第2發光部)及第2紅色LED 40R1(第1發光部)，沿各LED的發 光層與半導體層的接合方向即T方向加以接合而成。紅色LED 40R是沿T方向依次積層P層12P1(第1層)、發光層12R1及N層12N(第2層)而形成，藍色LED 40B是沿T方向依次積層P層14P1(第3層)、發光層14B1及N層14N(第4層)而形成，綠色LED 40G是沿T方向依次積層P層16P1(第5層)、發光層16G1及N層16N(第6層)而形成。
另外，綠色LED 40G1、藍色LED 40B1及紅色LED 40R1是分別使綠色LED 40G、藍色LED 40B及紅色LED 40R於T方向反轉而成。在LED單元42中，綠色LED 40G、綠色LED 40G1(第3發光部)在綠色LED 40G1的N層16N(第2半導體層)與綠色LED 40G的發光層16G1之間具有N層16N(第2半導體層)。 在所述構成中，即使將綠色LED 40G、綠色LED 40G1配置在LED單元42的中央，亦可於T方向上對稱地配置綠色LED 40G、綠色LED 40G1的半導體層及發光層。
LED單元42是剖面形狀為正方形且沿T方向細長的長方體狀。另外，LED單元42中，P層12P1、P層14P1、P層16P1、P層16P1、P層14P1、P層12P1及N層12N、N層14N、N層16N、N層16N、N層14N、N層12N分別對稱於在T方向上成為中心的直線18A(線對稱)。此時，當為了利用LED單元42製造圖像顯示裝置，而將LED單元42設置在基板22A(參照圖9(A))上時，即便使LED單元42於T方向上反轉地設置在基板22上，亦會在不變更未圖示的配線圖案的情況下，進而在不變更施加至配 線的電壓的情況下，使LED單元42發出三色光。因此，可有效率地進行在基板22上的LED單元42的排列。
另外，在LED單元42中，紅色、藍色及綠色的發光層12R1、發光層14B1、發光層16G1、發光層16G1、發光層14B1、發光層12R1亦分別於T方向對稱。因此，即便於T方向上反轉地設置LED單元42，色調亦不發生變化。另外，在LED單元42的中央配置有綠色LED 40G、綠色LED 40G1。在紅色、藍色、綠色的光之中，綠色光(中心為555nm)相對視感度(relativevisibility)最高，因此藉由將綠色LED 40G、綠色LED 40G1配置在中央，而使中央變亮，亮度的平衡佳。但是，LED單元42可各別地控制供給至紅色LED 40R、紅色LED 40R1、藍色LED 40B、藍色LED 40B1及綠色LED 40G、綠色LED 40G1的電壓，可各別地控制紅色LED 40R、紅色LED 40R1、藍色LED 40B、藍色LED 40B1及綠色LED 40G、綠色LED 40G1的光強度，因此不一定必須將綠色LED 40G、綠色LED 40G1配置在中央。
接著，圖8(B)表示第2LED單元42A。LED單元42A是將第1紅色LED 10R、第1藍色LED 10B、綠色LED 10G、第2藍色LED 10B及第2紅色LED 10R沿T方向加以接合而成。但是，第2藍色LED 10B及第2紅色LED 10R分別相對於第1藍色LED 10B及第1紅色LED 10R沿T方向反轉。再者，紅色LED 10R及藍色LED 10B如第1實施形態中所說明，半導體層及發光層於T方向對稱，故第2藍色LED 10B及第2紅色LED 10R分別將兩 個P層及兩個發光層的符號加以調換。
LED單元42A中，P層12P1、P層12P2、…P層12P2、P層12P1及N層12N、…N層12N分別對稱於在T方向上成為中心的直線18B。此外，LED單元42A中，三色的發光層12R1、發光層12R2、發光層14B1、發光層14B2、發光層16G1、發光層16G2、發光層14B2、發光層14B1、發光層12R2、發光層12R1分別於T方向對稱。此時，當利用LED單元42A製造圖像顯示裝置時，即便使LED單元42A於T方向上反轉地設置在基板上，亦會在不變更未圖示的配線圖案的情況下，進而在不變更施加至配線的電壓的情況下，使LED單元42A發出三色光。因此，可有效率地進行在基板上的LED單元42A的排列。此外，色調不發生變化。
另外，圖8(C)表示第3LED單元42B。LED單元42B是將第1紅色LED 40R、第1藍色LED 40B、綠色LED 10G、第2藍色LED 40B1及第2紅色LED 40R1沿T方向加以接合而成。 LED單元42B亦是P層12P1、P層14P1、…P層14P1、P層12P1及N層12N、N層14N、…N層12N分別對稱於在T方向上成為中心的直線18C。此外，LED單元42B中，三色的發光層12R1、發光層14B1、發光層16G1、發光層16G2、發光層14B1、發光層12R1分別於T方向對稱。此時，當利用LED單元42B製造圖像顯示裝置時，即便使LED單元42B於T方向上反轉地設置在基板上，沒有變更未圖示的配線圖案的情況下，進而在不變更施加至 配線的電壓的情況下，使LED單元42B發出三色光。此外，色調不發生變化。
另外，圖8(D)表示第4LED單元44。LED單元44是將第1紅色LED 10R、間隔件(spacer)部46A、第1藍色LED 10B、間隔件部46B、綠色LED 10G、間隔件部46C、第2藍色LED 10B、間隔件部46D及第2紅色LED 10R沿T方向加以接合而成。具有彼此相同的結構且相同的大小的間隔件部46A~間隔件部46D例如是製造LED 10R、LED 10B、LED 10G時所使用的基材或其一部分，間隔件部46A~間隔件部46D是不產生光的部分(黑色部或所謂的黑色矩陣部)。另外，第2藍色LED 10B及第2紅色LED 10R是分別相對於第1藍色LED 10B及第1紅色LED 10R而調換了兩個P層及兩個發光層的符號。藍色LED 10B(第2發光部)是沿T方向依次並排著P層14P1(第3層)、發光層14B1、N層14N(第4層)、發光層14B2、P層14P2(第3層)的結構。 另外，藍色LED 10B在T方向上的一端側排列著P層14P1(第3層)、發光層14B1，在另一端側排列著發光層14B2、P層14P2(第3層)。LED單元44是剖面例如為20μm~100μm左右的寬度的正方形，高度(長度)為300μm~700μm左右的四稜柱狀。
LED單元44中，P層12P1、P層12P2、…P層12P1及N層12N、N層14N、…N層12N分別對稱於在T方向上成為中心的直線18D。此外，LED單元44中，三色的發光層12R1、發光層12R2、發光層14B1、發光層14B2、發光層16G1、發光層 16G2、發光層14B2、發光層14B1、發光層12R2、發光層12R1及間隔件部46A~間隔件部46D分別於T方向對稱。此時，當利用LED單元44製造圖像顯示裝置時，即便使LED單元44於T方向上反轉地設置在基板上，亦會在不變更未圖示的配線圖案的情況下，進而在不變更施加至配線的電壓的情況下，使LED單元44發出三色光。因此，可有效率地進行在基板上的LED單元44的排列。此外，色調不發生變化。
如上所述，LED單元42、LED單元42A、LED單元42B、LED單元44分別是剖面形狀為正方形且沿T方向細長的長方體狀。再者，亦可將LED單元42、LED單元42A、LED單元42B、LED單元44的外形設為細長的圓柱狀或細長的多稜柱狀。另外，LED單元42、LED單元42A、LED單元42B、LED單元44只要半導體層(P層、N層)及各色的發光層是於T方向上對稱地配置，所述半導體層(P層、N層)及各色的發光層的數量及配置即為任意。
圖9(A)表示分別利用本實施形態的LED單元42的全彩的圖像顯示裝置20A。圖9(B)表示分別利用本實施形態的LED單元42A的全彩的圖像顯示裝置20B。圖10(A)表示分別利用本實施形態的LED單元44的全彩的圖像顯示裝置20C。圖像顯示裝置20A、圖像顯示裝置20B、圖像顯示裝置20C包括：顯示部，分別在大致長方形的包含絕緣體的基板22A、基板22B、基板22C的上表面，呈矩陣狀排列並固定有LED單元42、LED單元42A、 LED單元44；以及控制部24A、控制部24B、控制部24C，對多個LED單元42、LED單元42A、LED單元44的導通/斷開及光強度各別地進行控制。再者，在圖9(A)、圖9(B)、圖10(A)及以下所參照的圖式中，為了便於說明，將LED單元42、LED單元42A、LED單元44放大至頗大於實際的大小而表示。以下，分別沿基板22A、基板22B、基板22C的長邊方向及短邊方向取X軸及Y軸而進行說明。在本實施形態中，作為一例，LED單元42、LED單元42A、LED單元44的接合方向即T方向成為X方向。
例如控制部24C亦可對各LED單元44內的有共計5個的LED 10R、LED 10B、LED 10G內的任意的LED的光強度各別地進行控制。控制部24A可分別對各LED單元42內的LED 40R、LED 40R1、LED 40G、LED 40G1、LED 40B、LED 40B1內的發光層的光強度各別地進行控制。
在本實施形態中，LED單元42、LED單元42A、LED單元44是分別沿與X軸平行的直線在X方向上以規定間距排列，在X方向上排列的兩行LED單元42、LED單元42A、LED單元44是在X方向上偏離半個間距而呈方格花紋狀配置。LED單元42、LED單元42A、LED單元44的X方向上的排列的間距例如是LED單元42、LED單元42A、LED單元44的X方向上的長度(高度)的1.1倍左右，LED單元42、LED單元42A、LED單元44的Y方向上的排列的間距例如是LED單元42、LED單元42A、LED單元44的剖面形狀的寬度的1.5倍~2倍左右。LED單元42、 LED單元42A、LED單元44的X方向及Y方向上的排列數分別為200及1000左右。再者，LED單元42、LED單元42A、LED單元44的排列及排列數為任意，例如亦可設為使在X方向上排列的一行LED單元42、LED單元42A、LED單元44直接在Y方向平行移動的狀態的排列。
另外，如圖10(B)所示，在圖像顯示裝置20C的基板22C的上表面的設置LED單元44的區域內，形成有用以對LED單元44的LED 10R、LED 10B、LED 10G、LED 10B、LED 10R的P層12P1、P層12P2、…P層12P1及N層12N、N層14N、…N層12N(參照圖8(D))施加電壓的配線28A~配線28I及配線28F~配線28A。另外，在配線28A~配線28I與相對應的LED 10R、LED 10B、LED 10G之間，形成有與圖2(B)的端子部26A~端子部26I同樣的包含可藉由加熱而焊接的材料或導電性的黏接劑的端子部(未圖示)。控制部24C針對多個LED單元44內的LED 10R、LED 10B、LED 10G內的兩個發光層的每個，各別地控制施加至配線28A~配線28I等的電壓。由此，可利用顯示部全彩且高精細地顯示任意圖像。同樣地，在圖像顯示裝置20A、圖像顯示裝置20B中，亦可利用顯示部全彩地顯示任意的圖像。
接著，參照圖11的流程圖，對本實施形態的LED單元44及圖像顯示裝置20C的製造方法的一例進行說明。為了所述製造，使用與第1實施形態同樣的製造裝置(未圖示)。再者，LED單元42、LED單元42A、LED單元42B及圖像顯示裝置20A、圖 像顯示裝置20B亦可藉由同樣的步驟而製造。
首先，在圖11的步驟102A中，利用半導體元件製造製程，在用以製造構成圖8(D)的LED單元44的3種LED 10R、LED 10B、LED 10G的圓板狀的3種基材48A、基材48B、基材48C的表面，如圖12(A)所示，分別沿T方向積層P層12PA、P層14PA、P層16PA、發光層12RA、發光層14BA、發光層16GA、N層12NA、N層14NA、N層16NA、發光層12RB、發光層14BB、發光層16GB及P層12PB、P層14PB、P層16PB。由此，製造紅色的微型LED用的兩片晶圓46R1、晶圓46R2(第1基板)、藍色的微型LED用的兩片晶圓46B1、晶圓46B2(第2基板)及綠色的微型LED用的一片晶圓46G(第3基板)。
繼而，在步驟130中，如圖12(B)所示，使5片晶圓46R1、晶圓46B1、晶圓46G、晶圓46B2、晶圓46R2經由絕緣性的黏接劑48A、黏接劑48B、黏接劑48C、黏接劑48D而黏合。 進而，在步驟132中，如圖13(A)所示，藉由蝕刻等而分離(去除)最下部的紅色LED用的晶圓46R1的基材48A，製造多個LED單元44的集合體50，並藉由切割裝置(未圖示)而切斷集合體50的虛線的切斷部52。由此，如圖13(B)所示，可製造積層有LED 10R、LED 10B、LED 10G及間隔件部46A~間隔件部46D的結構的多個LED單元44。晶圓46B1、晶圓46G、晶圓46B2、晶圓46R2的基材48B、基材48C、基材48B、基材48A的一部分分別成為間隔件部46A~間隔件部46D。根據所述LED單元44 的製造方法，可有效率地製造多層結構的LED單元44。
繼而，在步驟106A中，如圖14(A)所示，製造圖像顯示裝置20C的基板22C、第1導引構件30A及圖16(A)的第2導引構件30B。在基板22C的上表面的配置LED單元44的區域23(例如以基板22C的X方向及Y方向上的端部為基準而預先規定有位置)內，分別形成有配線28A~配線28I及端子部(參照圖10(B))。此外，亦製造控制部24C。導引構件30A具有大致與基板22C相同的大小，在導引構件30A上，以與圖10(A)的LED單元44的排列相同的排列，呈矩陣狀形成有可收容LED單元44的多個長方形的開口52。開口52形成得稍大於相對應的LED單元44的側面的形狀。
在本實施形態中，作為一例，是設為使導引構件30仍然安裝在基板22。再者，亦可設為在安裝LED單元44後自基板22拆下導引構件30A。開口52的周邊的導引構件30A的厚度為LED單元44的剖面的邊的寬度左右。另外，在導引構件30A的鄰接的兩個開口52之間，如圖15(B)及圖15(C)所示，形成有朝向開口52在X方向逐漸降低的傾斜部54A、傾斜部54B以及朝向開口52在Y方向逐漸降低的傾斜部54C、傾斜部54D。藉由傾斜部54A~傾斜部54D，而將LED單元44順利地收容在開口52。
繼而，在步驟134中，在基板22C的配置LED單元44的區域23，以導引構件30A的開口52相向的方式，對基板22C進行導引構件30A的定位，且如圖14(B)所示，在基板22C的 上表面配置並固定導引構件30A。作為一例，當不使用後述第2導引構件30B時，與圖3的步驟112~步驟116同樣地，若如圖14(B)所示，在導引構件30A的上表面散佈多個LED單元44，則如圖15(A)所示，在導引構件30A的多個開口52內的基板22C的上表面，分別以LED單元44的側面與基板22C的上表面相接的方式配置LED單元44。如圖15(B)、圖15(C)所示，將位於位置B1及位置B2的LED單元44分別經由導引構件30A的傾斜部54A、傾斜部54B而順利地收容在所對應的開口52內。 其後，動作轉移至圖11的步驟118A。
此處，說明如下的情況：為了更有效率地使LED單元44收容在導引構件30A的開口52內，如圖16(A)所示，使用第2導引構件30B。在第2導引構件30B上，以與第1導引構件30A的多個開口52相同的排列，形成有在基板22C的上表面的法線方向上配置有長邊方向的LED單元44可穿過的多個開口56。 換言之，開口56的形狀是稍大於LED單元44的剖面形狀。另外，在第2導引構件30B的上表面的與開口56鄰接的區域內，亦形成有朝向開口56逐漸下降的傾斜部58A、傾斜部58B，在第2導引構件30B的底面(與基板22C相向的面)的與開口56鄰接的區域內，形成有小於傾斜部58A、傾斜部58B的傾斜部58C、傾斜部58D(亦可為倒角部)。
此時，在步驟136中，以第2導引構件30B的開口56的-X方向的端部與第1導引構件30A的開口52的-X方向的端部 大致一致的方式，且以第2導引構件30B的底面與基板22C的間隔稍小於LED單元44的高度的方式，相對於第1導引構件30A對第2導引構件30B進行定位。此時，使用使第2導引構件30B沿X方向、Y方向及基板22C的法線方向移動的驅動部60(未圖示)。
在接著的步驟138中，如圖16(A)所示，在配置於基板22C及第1導引構件30A的上方的第2導引構件30B的上表面，散佈多個LED單元44。其結果為，多個LED單元44經由第2導引構件30B的傾斜部58A、傾斜部58B而分別穿過開口56。如圖16(B)所示，已穿過開口56的LED單元44的端部分別與第1導引構件30A的開口52的-X方向的端部接觸。在所述狀態下，在步驟140中，藉由驅動部60而使第2導引構件30B相對於第1導引構件30A在以箭頭B3表示的+X方向相對移動。繼而，藉由第2導引構件30B的移動，而如圖17(A)所示，第1導引構件30A的開口52內的LED單元44分別沿順時針方向旋轉，最終如圖17(B)所示，將第1導引構件30A的開口52內的LED單元44分別以側面與基板22C接觸的姿勢收容在開口52內。由此，以所需的配置排列基板22C的上表面上的多個LED單元44。
在接著的步驟118A中，藉由自底面對基板22C進行加熱，而將基板22C的端子部(未圖示)(及圖10(B)的配線28A~配線28I)焊接至LED單元44的相對應的LED 10R、LED 10B、LED 10G的P層或N層，將LED單元44固定在基板22C的上表 面。其後，在步驟124A中，藉由去除第2導引構件30B，進行覆蓋LED單元44的護罩玻璃的設置等，而製造圖像顯示裝置20C。
如上所述在本實施形態中，藉由在第2導引構件30B的上表面散佈多個LED單元44，可在基板22C的上表面的第1導引構件30A的開口52內以所需的配置來有效率地排列LED單元44。此時，LED單元44由於P層12P1、P層12P2、…P層12P1及N層12N、N層14N、…N層12N於T方向對稱，故即便相對於導引構件30A的開口52在T方向(X方向)上反轉地收容有LED單元44，亦可在不變更施加至配線28A~配線28I的電壓的情況下，使LED單元44的LED 10R、LED 10B、LED 10G以相同的方式發光。因此，可更有效率地製造圖像顯示裝置20。
此外，LED單元44由於三色的發光層12R1、發光層12R2、…發光層12R1亦於T方向對稱，故即使相對於導引構件30A的開口52沿T方向反轉地收容有LED單元44，圖像顯示裝置20C的色調亦不發生變化。
如上所述，本實施形態的LED單元44是如下的發光元件：包括分別發出紅色光、藍色光或綠色光的多個發光層12R1、發光層12R2、發光層14B1、發光層14B2、發光層16G1、發光層16G2，以及以當被附加電壓則在發光層12R1、…發光層16G2中發光的方式與發光層12R1、…發光層16G2接合的多個P層12P1、P層12P2等及N層12N、N層14N等(半導體層)，且多個發光層12R1等與多個P層12P1等及N層12N等(半導體層)於T方向(接 合方向)上依次並列而接合。
當利用LED單元44製造圖像顯示裝置20C時，只要使LED單元44散亂在例如基板22C上的導引構件30A或導引構件30B的上表面，即可將LED單元44有效率地排列成所需的配置。 進而，LED單元44由於三色的發光層及半導體層分別於T方向對稱，故即便使LED單元44沿T方向反轉地設置在基板22C上，亦可在不變更配線等的情況下，使LED單元44以相同的色調發出三色光。
另外，本實施形態的圖像顯示裝置20C包括LED單元44及基板22C，所述基板22C上形成有對LED單元44的發光層12R1、發光層12R2等供給電力的配線28A~配線28I且接合LED單元44。圖像顯示裝置20C可有效率地進行基板22C上的LED單元44的排列，故可有效率地進行製造。
另外，本實施形態的LED單元44的製造方法包括：步驟102A，以分別形成三色的LED 10R、LED 10B、LED 10G的方式，將發光層12R1、發光層12R2等與P層12PA、P層12PB等及N層12NA等於T方向上並列地加以接合而製造紅色LED、藍色LED及綠色LED的晶圓46R1、晶圓46B1、晶圓46G；步驟130，使晶圓46R1、晶圓46B1、晶圓46G沿T方向並列地經由絕緣性的黏接劑48A、黏接劑48B而黏合；以及步驟132，對經黏合的晶圓46R1、晶圓46B1、晶圓46G於與T方向正交的方向上進行切開。根據所述製造方法，能夠有效率且高精度地製造多層三色的 LED單元44。
另外，本實施形態的圖像顯示裝置20C的製造方法包括：步驟138，使多個LED單元44散亂在基板22C上；以及步驟118A，藉由利用加熱的焊接，將散亂的LED單元44與基板22C加以接合。根據所述製造方法，可藉由LED單元44的散亂而以所需的配置有效率地排列LED單元44，故而可有效率地製造圖像顯示裝置20C。
再者，在所述實施形態中，可進行如下所述的變形。
首先，在所述實施形態中，LED單元44是發出三色光，但LED單元44亦可至少發出單色光。另外，LED單元44亦可具有發出白色光的微型LED。
另外，在所述實施形態中，亦可如圖10(B)中以虛線所示，在基板22C的設置LED單元44的區域內形成抽吸孔22Ca，當將LED單元44固定(焊接)至基板22C的端子部等時，藉由未圖示的真空泵，而經由抽吸孔22Ca吸附LED單元44。由此，可更穩定地將LED單元44固定在基板22C。
另外，在所述實施形態中，發光部為發光二極體，但發光部亦可為半導體雷射等。
10R:紅色LED
12N:N層(第2層)
12P1、12P2:P層(第1層)
12R1、12R2:發光層
22:基板
28A~28C:配線
30:導引構件

Claims (23)

  1. 一種發光元件，包括：發光層，包含發出相互不同的波長的光的第1發光層及第2發光層；以及多個半導體層，以當被附加電壓則在所述發光層中發出所述光的方式與所述發光層接合；且多個所述半導體層包含傳導形式相互不同的第1半導體層及第2半導體層，所述第1半導體層及所述第2半導體層於規定方向上，以夾者所述第1發光層的方式設置，多個所述半導體層包含傳導形式相互不同的第3半導體層及第4半導體層，所述第3半導體層及所述第4半導體層於規定方向上，以夾者所述第2發光層的方式設置，所述發光層與多個所述半導體層於所述規定方向上，依所述第1半導體層、所述第1發光層、所述第2半導體層、所述第3半導體層、所述第2發光層、所述第4半導體層、所述第2發光層、所述第3半導體層、所述第2半導體層、所述第1發光層、所述第1半導體層的順序並列接合而形成發光部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中多個所述半導體層的數量多於所述發光層的數量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中多個所述半導體層的數量較所述發光層的數量多一個。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的發光 元件，其中所述發光部於所述規定方向上，依所述第1半導體層、所述第1發光層、所述第2半導體層、所述第3半導體層、所述第2發光層、所述第4半導體層、所述第4半導體層、所述第2發光層、所述第3半導體層、所述第2半導體層、所述第1發光層、所述第1半導體層的順序，將多個所述半導體層與所述發光層並列而接合。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的發光元件，其中所述發光層包含發出與所述第1發光層及所述第2發光層不同的波長的光的第3發光層，所述第1發光層、所述第2發光層及所述第3發光層是於所述規定方向上對稱地排列。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的發光元件，其中所述發光部根據在所對應的所述發光層中發出的所述光的顏色，而大小不同。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的發光元件，其中所述第1發光層或所述第2發光層中的至少一者是具有圓形或多邊形的底面及所述規定方向的高度的圓柱或多邊稜柱。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光元件，其中所述第1發光層或所述第2發光層中的至少一者根據在所對 應發出的所述光的波長，所述底面或所述高度的至少一者不同。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的發光元件，其中所述第2發光層包含發出綠色的波長的光的綠色發光層，且所述綠色發光層於所述規定方向上排列在中心。
  10. 一種顯示裝置，包括：如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的發光元件；以及基板，形成對所述發光層供給電力的配線，且接合所述發光元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示裝置，包括：導引部，將所述發光元件引導至將所述發光元件與所述配線加以連接的規定位置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的顯示裝置，其中所述導引部是以所述發光元件的側面與所述基板接觸的方式而形成。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的顯示裝置，其中所述導引部是以所述發光元件的底面與所述基板接觸的方式而形成。
  14. 一種發光元件的製造方法，製造如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的發光元件，所述發光元件的製造方法包括如下的步驟： 以形成所述發光元件的方式，使所述發光層與多個所述半導體層於所述規定方向上並列而接合；以及對已接合的所述發光層與多個所述半導體層，於與所述規定方向交叉的方向進行切開。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的發光元件的製造方法，其中所述發光層包含發出相互不同的波長的光的第1發光層、第2發光層及第3發光層，所述半導體層分別包含與所述第1發光層、所述第2發光層及所述第3發光層接合的多個層，所述接合包括如下的步驟：將所述第1發光層、所述第2發光層及所述第3發光層與相對應的所述半導體層的層加以接合而製造形成有第1發光部、第2發光部及第3發光部的第1基板、第2基板及第3基板；以及使所述第1基板、所述第2基板及所述第3基板於所述規定方向上並列而經由絕緣性的黏接劑黏合。
  16. 一種顯示裝置的製造方法，製造如申請專利範圍第10項至第13項中任一項所述的顯示裝置，所述顯示裝置的製造方法包括如下的步驟：使多個所述發光元件散亂在所述基板上；以及將散亂的所述發光元件與所述基板加以接合。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的顯示裝置的製造方法， 其中所述散亂包括如下的步驟：使具有相互不同的大小的多個所述發光元件散亂在所述基板上。
  18. 如申請專利範圍第16項或第17項所述的顯示裝置的製造方法，包括如下的步驟：在將所述發光元件與所述配線加以連接的規定位置，沿所述基板配置形成有能夠收容所述發光元件的多個開口的導引部，所述散亂包括如下的步驟：以在所述導引部的多個所述開口分別收容所述發光元件的方式，使多個所述發光元件散亂在所述導引部上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的顯示裝置的製造方法，其中所述散亂包括如下的步驟：以位於所述規定位置的所述發光元件不發生偏離的方式經由所述基板所具有的抽吸孔，將所述發光元件固定在所述基板上。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的顯示裝置的製造方法，其中所述導引部包括：第1導引部，以使所述發光元件的底面與所述基板接觸的方式對所述發光元件進行引導；以及可移動且形成有所述開口的第2導引部，將已利用所述第1導引部而使所述底面與所述基板相接觸的所述發光元件以所述側面與所述基板相接觸；且所述散亂包括如下的步驟： 經由所述第1導引部以使所述發光元件的所述底面與所述基板接觸的方式，將所述發光元件引導至所述第2導引部的所述開口；以及以使所述發光元件的所述側面與所述基板相接觸的方式，使所述第2導引部移動。
  21. 如申請專利範圍第18項所述的顯示裝置的製造方法，包括如下的步驟：將所述發光元件與所述基板加以接合後，自所述基板上去除所述導引部。
  22. 如申請專利範圍第16項或第17項所述的顯示裝置的製造方法，其中所述接合包括如下的步驟：藉由熱處理而使所述發光元件與所述基板接合。
  23. 如申請專利範圍第16項或第17項所述的顯示裝置的製造方法，其中所述散亂包括如下的步驟：使已藉由離子產生器除電的所述發光元件散亂在所述基板上。
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