WO2021005902A1 - Ｌｅｄモジュール及びｌｅｄモジュールを含む表示装置 - Google Patents

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electrode
groove
chip
led
led module
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PCT/JP2020/020728
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山田　一幸
圭介 浅田
大樹 磯野
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株式会社ジャパンディスプレイ
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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to the structure of an LED module in which a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) is mounted in a bare chip state.
  • LED Light Emitting Diode
  • One embodiment of the present invention relates to the structure of a display device in which pixels are composed of light emitting diodes.
  • a micro LED display in which minute light emitting diodes called micro LEDs are mounted on pixels arranged in a matrix is known.
  • the micro LED display is common to an organic EL display using an organic electroluminescence element in that the pixels are self-luminous.
  • an organic EL display directly forms an organic electroluminescence element on a substrate called a back plane on which a thin film transistor (TFT) is formed
  • a micro LED display is an LED formed on a sapphire substrate or the like. The difference is that the chip is taken out and mounted on a board called a backplane.
  • the micro LED is mounted on the substrate by a so-called flip chip connection.
  • a conductive paste or solder paste that is fluid at the time of coating is used. At this time, it is necessary to precisely control the supply position and supply amount of the conductive paste and the solder paste.
  • the chip size of the micro LED is very small, it is difficult to control the micro LED. If the supply amount of the conductive paste or the solder paste is too small, conduction failure occurs, and if it is too large, it causes a short circuit defect.
  • the LED module according to the embodiment of the present invention includes a first electrode provided on an insulating surface, a second electrode adjacent to the first electrode, and a first electrode and a second electrode on the insulating surface. It has a groove provided between the two electrodes and one LED chip arranged on the first electrode and the second electrode, and the LED chip has a first electrode, a second electrode, and a conductive member. It is connected via.
  • the display device includes a first electrode provided on an insulating surface forming pixels, a second electrode adjacent to the first electrode, and a first electrode on the insulating surface. It has a groove provided between the second electrode and an LED chip connected to the first electrode and the second electrode, and the LED chip is a conductive member with the first electrode and the second electrode. The groove is overlapped with the LED chip.
  • the plan view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the perspective view which illustrates the structure of the LED chip is shown.
  • the structure of the LED module according to one embodiment of the present invention is shown, and a state in which a conductive member is dropped on an electrode provided on a protrusion is shown.
  • the structure of the LED module according to the embodiment of the present invention is shown, and the state in which the LED chip is placed on the electrode on which the conductive member is dropped is shown.
  • the plan view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the plan view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the plan view of the LED module which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • An aspect of the LED module according to an embodiment of the present invention is shown.
  • the configuration of the display device according to one embodiment of the present invention is shown.
  • the cross-sectional view of the pixel in the display device which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the pixel in the display device which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the pixel in the display device which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • the cross-sectional view of the pixel in the display device which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
  • a member or region when a member or region is “above (or below)” another member or region, it is directly above (or directly below) the other member or region unless otherwise specified. Not only in some cases, but also in the case of being above (or below) the other member or region, that is, including the case where another component is included above (or below) the other member or region. ..
  • the LED chip is assumed to be “above” or “above” the substrate when the substrate is used as a reference, and the substrate is when the LED chip is used as a reference. Is “below” or “below” the LED chip.
  • the micro LED means a chip size of several ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less
  • the mini LED means a chip size of 100 ⁇ m or more.
  • any size LED can be used. It can be used properly according to the pixel size of the LED module and the display device.
  • FIGS. 1A and 1B The structure of the LED module 100a according to the embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. 1A shows a schematic plan view of the LED module 100a
  • FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view corresponding to the lines A1-B1.
  • the LED module 100a has a structure in which the LED chip 110 is mounted on the first electrode 108a and the second electrode 108b provided on the insulating surface 105.
  • wiring connected to the LED chip 110 may be formed on the substrate 102, or a circuit for controlling light emission of the LED chip 110 is formed by a thin film transistor. May be good.
  • the insulating surface 105 is formed by a substrate 102 having an insulating property. Alternatively, it may be formed by a first insulating layer 104 provided on the substrate 102.
  • the insulating substrate 102 include a glass substrate or a flexible resin substrate, and examples of the first insulating layer 104 include an inorganic insulating film formed of a resin material such as polyimide or acrylic, silicon oxide, or the like. Will be done.
  • the insulating surface 105 has a substantially flat surface, and includes a region in which the groove 106 is provided.
  • the groove 106 is defined as a region of the insulating surface 105 whose height is lower than the surface in contact with the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the groove portion 106 is a region in which a concave groove is formed with respect to the insulating surface 105, and the bottom surface of the groove is located at a position lower than that of the insulating surface 105.
  • the groove 106 is formed by removing the groove 106 from the surface of the insulating surface 105 by a predetermined depth.
  • the groove 106 is formed by removing the surface of the substrate 102 over a predetermined width and a predetermined depth.
  • the groove 106 is formed by removing the surface of the first insulating layer 104 over a predetermined width and a predetermined depth. ..
  • FIG. 1B shows one aspect of the groove 106, in which the first insulating layer 104 is removed with a predetermined width and a predetermined depth to expose the upper surface of the substrate 102.
  • the groove 106 may be formed by removing a part of the region of the first insulating layer 104 as shown, or may be formed by removing a part of the first insulating layer 104 (not shown). It may be formed by being made. Further, the groove portion 106 may be formed by removing the entire corresponding region of the first insulating layer 104 and removing a part of the corresponding region of the substrate 102.
  • the cross-sectional shape of the groove 106 has a rectangular shape, a frustum shape, a cone shape, a semicircular shape, and a semi-elliptical shape. Further, the groove portion 106 may have a shape as one continuous groove, or may have a shape as a dotted line discontinuous groove.
  • the size of the groove 106 (the volume of the space defined by the width and the depth) flows when the conductive member is attached on the first electrode 108a and the second electrode 108b and the LED chip 110 is mounted. It is preferable that the conductive member 114c that has flowed out flows into the groove 106 so that the first electrode 108a and the second electrode 108b do not conduct with each other by the conductive member 114c that has flowed out.
  • the depth of the groove 106 is such that when the conductive member on the first electrode 108a and the second electrode 108b flows out, the conductive member 114c flowing into the groove 106 flows out to the first electrode 108a. It is preferable that the electrode has a size that separates it from the conductive member on the second electrode 108b.
  • the groove 106 preferably has a depth of, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are arranged apart from each other on the insulating surface 105.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are arranged so as to have a distance equal to or narrower than the pair of electrodes provided with the LED chip 110.
  • the groove 106 is arranged adjacent to the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the groove 106 is preferably arranged between the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b have substantially the same height because they are provided on the insulating surface 105.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are arranged at positions higher than the bottom portion of the groove portion 106. It can also be considered that a step portion formed by the groove portion 106 is interposed between the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the material forming the first electrode 108a and the second electrode 108b is not limited, but a conductive material having fluidity at the time of coating or dropping and a material having good wettability are selected.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are, for example, gold (Au), copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), It is formed of a metal material such as tungsten (W) or an alloy thereof. Further, it may be formed of a conductive oxide material such as indium tin oxide (ITO).
  • the LED chip 110 is a two-terminal type element, and has a first chip electrode 112a and a second chip electrode 112b so that so-called flip chip mounting is possible.
  • the LED chip 110 has a first chip electrode 112a and a second chip electrode 112b on the surface side facing the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the first chip electrode 112a and the second chip electrode 112b are electrodes for causing the LED chip 110 to emit light, and one is also called an n-side electrode and the other is also called a p-side electrode.
  • the first chip electrode 112a and the second chip electrode 112b are preferably formed by using a metal material and have a metal surface such as gold (Au) or silver (Ag).
  • the LED chip 110 is fixed to the first electrode 108a and the second electrode 108b by the first conductive member 114a and the second conductive member 114b.
  • a first conductive member 114a is provided between the first chip electrode 112a and the first electrode 108a, and a second conductivity is provided between the second chip electrode 112b and the second electrode 108b.
  • Member 114b is provided.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are not short-circuited (in other words, the first chip electrode 112a and the second chip electrode 112b are not short-circuited).
  • the conductive member 114a of 1 and the conductive member 114b of the second are required to be provided in a separated state.
  • a conductive paste is used for the first conductive member 114a and the second conductive member 114b.
  • a silver paste, a carbon paste, a paste in which silver and carbon are mixed, or the like is used.
  • solder paste may be used as the first conductive member 114a and the second conductive member 114b.
  • the conductive paste has fluidity and is cured by dropping on an object and then firing or simply drying. The conductive paste needs to be precisely dropped onto each of the first electrode 108a and the second electrode 108b. If the amount of the conductive paste dropped is too large, it will spread and cause a short circuit between the electrodes. On the other hand, if the amount of the conductive paste dropped is too small, conduction failure will occur, and the force for fixing the LED chip 110 (adhesive force) will decrease, causing a problem of peeling off.
  • the conductive paste or the solder paste is attached to the first electrode 108a and the second electrode 108b and then the LED chip 110 is placed on the conductive paste, the conductive paste is pressed and spreads in the lateral direction. At this time, if the amount of the conductive paste or the solder paste adhered is too large, the spread of the conductive paste or the solder paste becomes large, which may cause a short circuit between the first chip electrode 112a and the second chip electrode 112b. Therefore, precise control of the supply amount of the conductive paste is required. However, since the LED chip 110 has a very small size, it is very difficult to control the supply amount of the conductive paste or the solder paste, and precise control also causes a decrease in the productivity of the LED module 100a.
  • FIG. 2 shows an example of the structure of the LED chip 110.
  • the LED110 chip is formed of a gallium nitride-based compound semiconductor and a buffer layer 204 formed of gallium nitride or the like on a substrate using a semiconductor wafer such as GaAs or a substrate 202 formed of an insulating material such as sapphire.
  • the size of the LED chip 110 is a so-called micro LED, and has a vertical width L of 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, a horizontal width W of 20 ⁇ m to 40 ⁇ m, and a height H of about 150 ⁇ m. Therefore, the distance between the first chip electrode 112a and the second chip electrode 112b is 10 ⁇ m or less.
  • the size of the LED chip 110 is not limited to the micro LED as described above, and may be a size called a so-called mini LED.
  • the LED module 100a is short-circuited between the electrodes because the groove 106 is provided adjacent to the first electrode 108a and the second electrode 108b that form a contact with the LED chip 110.
  • the first electrode 108a and the second electrode 108b are not provided on the flat insulating surface 105, but are provided so that the groove 106 is interposed between them.
  • FIG. 3A shows a state in which the first conductive member 114a and the second conductive member 114b are attached on the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the first conductive member 114a and the second conductive member 114b are fluid and adhere to the first electrode 108a and the second electrode 108b with a predetermined thickness.
  • the first conductive member 114a and the second conductive member 114b are the LED chips.
  • the outflowing conductive member 114c flows into the groove 106 adjacent to the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the conductive member 114c that has flowed into the groove 106 is separated from the first conductive member 114a on the first electrode 108a and the second conductive member 114b on the second electrode 108b.
  • the conductive member 114c that has flowed into the groove 106 has a first conductive member 114a on the first electrode 108a and a second on the second electrode 108b due to the step formed by the groove 106. It is cut off from the conductive member 114b and remains in an isolated state. As a result, the first conductive member 114a and the second conductive member 114b are prevented from conducting each other through the outflowing conductive member 114c, and a short circuit between the electrodes of the LED chip 110 is prevented. It becomes.
  • a plurality of grooves may be provided.
  • the first groove portion 106a and the second groove portion 106b are interposed between the first electrode 108a and the second electrode 108b. May be good. It is preferable that the first groove portion 106a and the second groove portion 106b are provided so as to separate the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the conductive member 114c flowing out from the first electrode 108a and the second electrode 108b can be reliably collected. Thereby, a short circuit between the electrodes of the LED chip 110 can be prevented.
  • the first groove portion 106a and the second groove portion 106b do not have to have the same width and depth, and may have different shapes and sizes from each other.
  • the groove portion 106 may be provided not only between the first electrode 108a and the second electrode 108b but also in another region.
  • the third groove 106c and the fourth The groove 106d may be arranged.
  • the third groove portion 106c is provided so as to sandwich the first electrode 108a together with the first groove portion 106a
  • the fourth groove portion 106d is provided so as to sandwich the second electrode 108b together with the second groove portion 106b.
  • the first groove portion 106a and the second groove portion 106b may have a U-shape or a C-shape in a plan view, and the first electrode 108a may be formed. And may be provided so as to surround the second electrode 108b.
  • the groove 106 so as to sandwich or surround the first electrode 108a and the second electrode 108b in this way, the conductive member flowing out from the first electrode 108a and the second electrode 108b is surely secured. Can be collected in.
  • the groove 106 is provided on the surface on which the LED chip 110 is mounted so as to be interposed between the first electrode 108a and the second electrode 108b or so as to be adjacent to each other. Therefore, it is possible to prevent a short circuit between the electrodes due to the outflow of the conductive member 114. As a result, the occurrence of short-circuit defects in the LED module 100a can be prevented, and the yield at the time of manufacturing can be improved. Further, even when the conductive member 114 (the first conductive member 114a, the second conductive member 114b) is migrated after the LED module 100a is manufactured, the LED chip is formed by the groove 106 because the step is formed. It is possible to prevent the generation of short-circuit defects in 110.
  • FIG. 6A shows the LED module 100b according to this embodiment.
  • the LED module 100b includes a liquid-repellent insulating surface 107.
  • the liquid-repellent insulating surface 107 is formed, for example, by modifying the surface of the first insulating layer 104 to be liquid-repellent.
  • the surface of the first insulating layer 104 formed of a resin material such as polyimide, acrylic or epoxy, or an inorganic insulating material such as silicon oxide is plasma-treated with a fluorine-based gas to provide a liquid-repellent surface. Can be formed.
  • the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) can be formed by laser processing or the like after modifying the first insulating layer 104 to be liquid repellent.
  • the surface of the first insulating layer 104 becomes liquid-repellent, and the portions of the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) can be made relatively liquid-friendly.
  • the first insulating layer 104 is made of silicon oxide, the silicon oxide film is liable, so that the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) is liable.
  • the modified surface can be made liquid repellent.
  • FIG. 6B shows an LED module 100c in which a liquid-repellent layer 109 is provided on the surface of the first insulating layer 104.
  • the liquid-repellent layer 109 is formed of a fluororesin material.
  • a fluororesin material such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy alkane), FEP (perfluoroethylene propene copolymer) can be used.
  • the liquid-repellent layer 109 is formed on the surface of the first insulating layer 104.
  • the groove portion 106 (first groove portion 106a, second groove portion 106b) can be formed by laser processing or the like after the liquid-repellent layer 109 is formed on the first insulating layer 104.
  • the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) can be formed while leaving the liquid-repellent layer 109 on the surface of the first insulating layer 104.
  • the portions of the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) can be made relatively liquid-friendly with respect to the surface of the liquid-repellent layer 109.
  • the silicon oxide film is liable, so that the groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) is liable.
  • the surface of the liquid-repellent layer 109 can be made liquid-repellent.
  • the conductive member 114c flowing out from the surfaces of the first electrode 108a and the second electrode 108b is formed on the insulating surface. It can be made to flow into the groove portion 106 without remaining. As a result, it is possible to prevent the occurrence of short-circuit defects in the LED module 100a, and it is possible to improve the yield during manufacturing. Further, even when the conductive member 114 (the first conductive member 114a, the second conductive member 114b) is migrated after the LED module 100a is manufactured, the LED chip is formed by the groove 106 because the step is formed. It is possible to prevent the generation of short-circuit defects in 110.
  • This embodiment shows one aspect of an LED module in which a plurality of LED chips are arranged on a substrate and connected by wiring.
  • FIG. 7 shows the LED module 100d according to this embodiment.
  • the LED module 100d has a configuration in which a plurality of LED chips 110 are mounted on a substrate 102.
  • the substrate 102 has an insulating surface, and a first electrode 108a and a second electrode 108b are provided according to a position where the LED chip 110 is mounted. Further, a groove 106 (first groove 106a, second groove 106b) is formed between the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the LED chip 110 has a first chip electrode 112a and a second chip electrode 112b, and is connected to the first electrode 108a and the second electrode 108b via a conductive member (not shown).
  • first wiring 130 is connected to the plurality of first electrodes 108a, and the second wiring 132 is connected to the plurality of second electrodes 108b.
  • the first wire 130 is connected to the first terminal 134, and the second wire 132 is connected to the second terminal 136.
  • the LED module 100d is in the forward direction so that the potential of the second terminal 136 is higher than that of the first terminal 134.
  • the LED chip 110 is biased in the forward direction and emits light.
  • Such an LED module 100d can be used as a surface light source.
  • the number of LED chips 110 is not limited to the number shown in the drawing, and the LED chips 110 may be mounted on the substrate 102 at a higher density.
  • the configurations of the first electrode 108a and the second electrode 108b provided on the substrate 102 and the groove portion 106 apply to any of the configurations shown in the first embodiment and the second embodiment. be able to.
  • the LED module 100d shown in FIG. 7 is a circuit in which a plurality of LED chips 110 are connected in parallel. In this circuit, each LED chip can be uniformly fermented, but when one LED chip is short-circuited, the current is concentrated in the short-circuited portion, the current does not flow to the other LED chips, and lighting failure occurs.
  • the groove portion 106 is provided in the mounting portion of the LED chip 110 according to the present embodiment, it is possible to effectively prevent the generation of short-circuit defects. Thereby, the reliability of the LED module 110d can be improved.
  • This embodiment shows a display device having the structure of the LED module shown in the first embodiment and the second embodiment.
  • FIG. 8 shows the configuration of the display device 300 according to the present embodiment.
  • the display device 300 has a display unit 304 in which a plurality of pixels 302 are arranged in a matrix on the substrate 102.
  • the LED chip 110 is mounted on the pixel 302.
  • the display unit 304 may be equipped with LED chips 110 having different emitted lights depending on each pixel. For example, an LED chip that emits red light, an LED chip that emits green light, and an LED chip that emits blue light may be appropriately mounted. Further, an LED chip that emits white light may be mounted on each pixel as a color filter type display device, or an LED chip that emits blue or ultraviolet light may be mounted on each pixel as a quantum dot display device. Good.
  • a scanning signal line 306 for inputting a scanning signal to the pixel 302 and a data signal line 308 for inputting a video signal are arranged outside the display unit 304.
  • the scanning signal line 306 and the data signal line 308 are arranged so as to intersect each other.
  • An input terminal portion 310a of the scanning signal line 306 and an input terminal portion 310b of the data signal line 308 are provided on the peripheral portion of the substrate 102.
  • a driver IC for driving the pixels 302 may be mounted on the substrate 102.
  • FIG. 9 shows an example of the cross-sectional structure of the pixel 302a shown in FIG.
  • the first insulating layer 104, the second insulating layer 116, and the third insulating layer 118 are laminated from the substrate 102 side, and the first insulating layer 118 is formed on the insulating surface formed by the third insulating layer 118.
  • It has a structure in which an electrode 108a and a second electrode 108b are provided.
  • the scanning signal line 306 is provided between the first insulating layer 104 and the second insulating layer 116, and the data signal line 308 is provided between the second insulating layer 116 and the third insulating layer 118.
  • the display unit 304 is provided with a second insulating layer 116 between the scanning signal line 306 and the data signal line 308, so that the display unit 304 can be arranged so as to intersect the two signal lines.
  • the first electrode 108a is connected to the scanning signal line 306 via a contact hole 120a penetrating the third insulating layer 118 and the second insulating layer 116.
  • the second electrode 108b is provided so as to overlap the contact hole 120b penetrating the third insulating layer 118, and is connected to the data signal line 308.
  • a passivation layer 122 may be further provided on the upper layer side of the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the passivation layer 122 is provided with an opening at a portion where the first electrode 108a and the second electrode 108b are connected to the LED chip 110.
  • the LED chip 110 is arranged on the first electrode 108a and the second electrode 108b.
  • the first chip electrode 112a is connected to the first electrode 108a via the first conductive member 114a
  • the second chip electrode 112b is connected to the second electrode 108b via the second conductive member 114b. Is connected with.
  • the pixel 302a is provided with a groove 106 between the first electrode 108a and the second electrode 108b. In this way, the groove 106 is formed by partially removing the insulating layer formed on the substrate 102. When several insulating layers are laminated on the substrate 102, the groove 106 may be formed by removing all of the plurality of laminated insulating layers, or by removing some of the layers. You may.
  • the groove 106 is formed by removing the third insulating layer 118, the second insulating layer 116, and the first insulating layer 104.
  • the passivation layer 122 may be provided in the groove portion 106.
  • the groove 106 is formed between the first electrode 108a and the second electrode 108b, so that the first conductive member 114a and the second conductive member 114b flow laterally. Also has a structure that prevents short circuits between the electrodes of the LED chip 110. In other words, by having the groove portion 106 that divides the flat surface between the first electrode 108a and the second electrode 108b in the pixel 302a, the flow of the flowing out conductive member 114c on the plane is hindered. However, it is possible to prevent a short circuit of the LED chip 110.
  • FIG. 8 shows an example of a passive matrix type display device
  • the present embodiment is not limited to this, and is also applied to an active matrix type display device in which light emission of individual pixels is controlled by a pixel circuit using transistors. You can also do it.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another form of the pixel.
  • the groove 106 is formed by a step formed by providing an insulating layer along the surface of a structure formed in a predetermined pattern.
  • the pixel 302b has a first structure 124a and a second structure 124b between the first insulating layer 104 and the second insulating layer 116.
  • the first structure 124a and the second structure 124b have a form as two distinct structures in a cross-sectional view.
  • the first structure 124a is provided in a region overlapping the first electrode 108a
  • the second structure 124b is provided in a region overlapping the second electrode 108b.
  • the second insulating layer 116 is provided along the side surfaces and the upper surface of the first structure 124a and the second structure 124b.
  • the upper surface of the second insulating layer 116 has a height difference between a region in contact with the first structure 124a and the second structure 124b and a region in contact with the first insulating layer 104.
  • the second insulating layer 116 has a region between the first structure 124a and the second structure 124b, based on the region on the upper surface of the first structure 124a and the second structure 124b. It becomes a recessed region, and is substantially a region where the groove 106 is formed.
  • the groove portion 106 formed in this way can increase the depth of the groove by increasing the film thickness of the first structure 124a and the second structure 124b. Further, as shown in FIG. 10, a third structure 124c that overlaps with the first structure 124a is provided on the second insulating layer 116, and a fourth structure 124d that overlaps with the second structure 124b is provided. The depth of the groove 106 can be increased by providing the above.
  • the structure 124 can be formed by using a metal material, a semiconductor material, and an insulating material.
  • the first structure 124a and the second structure 124b are provided on the same layer as the scanning signal line 306, they can be formed by a metal film forming the wiring.
  • the first structure 124a and the second structure 124b are formed by an aluminum (Al) film or a laminated body in which titanium (Ti) films are laminated on the lower layer side and the upper layer side of the aluminum (Al) film. be able to.
  • the third structure 124c and the fourth structure 124d are provided on the same layer as the data signal line 308, they can be similarly formed by a metal film (or a laminate of metal films).
  • the groove portion 106 can be formed not only by partially removing the insulating layer but also by providing a pair of structures so as to be embedded in the insulating layer.
  • the groove 106 in the present embodiment also has the same effect as that in the fourth embodiment. That is, in the pixel 302b, the groove 106 is formed between the first electrode 108a and the second electrode 108b, and the structure 124 (first structure 124a, second structure 124b, third structure 124c, By forming the fourth structure 124d) and the insulating layer (second insulating layer 116, third insulating layer 118), the first conductive member 114a and the second conductive member 114b are laterally arranged.
  • the conductive member 114c that has flowed out can prevent a short circuit between the electrodes of the LED chip 110. As a result, it is possible to hinder the flow of the conductive member on the plane and prevent the LED chip 110 from being short-circuited. Therefore, the amount of the conductive member supplied onto the first electrode 108a and the second electrode 108b. Even if the amount is excessive, a short circuit between the LED chips 110 can be prevented, and the productivity of the display device 300 and the yield can be improved.
  • the groove formed by the structure shown in the present embodiment can be combined with the structure of the groove formed by removing a part of the insulating layer shown in the first embodiment.
  • a configuration in which the surface of the insulating layer is a liquid-repellent surface as shown in the second embodiment can be appropriately combined.
  • the present embodiment shows an embodiment in which a sealing layer and a cover glass are further provided in the pixel structure shown in the fourth embodiment. In the following description, the parts different from the fourth embodiment will be described.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view showing another embodiment of the pixel 302a.
  • the pixel 302a structure shown in FIG. 11 has a structure in which a sealing layer 138 covering the LED chip 110 and a cover glass 140 arranged on the sealing layer 138 are added.
  • the sealing layer 138 has a function as a protective film for the LED chip 110 and at the same time as a flattening film for ensuring the flatness of the cover glass 140.
  • the concave groove 106 prevents a short circuit between the first electrode 108a and the second electrode 108b, and the LED chip 110 and the insulating surface 105 including the passion layer 122 By increasing the gap, the sealing layer 138 can easily flow directly under the LED chip 110.
  • the sealing layer 138 is also filled between the LED chip 110 and the insulating surface 105, and is in contact with the outflowing conductive member 114c particularly in the concave groove 106.
  • the gap between the LED chip 110 and the insulating surface 105 is relatively small, and when the sealing layer 138 is applied, the sealing layer 138 does not flow into this small gap, and the cover glass 140. There is a possibility that air bubbles may remain between the LED chip 110 and the insulating surface 105 after the LED chips are bonded together.
  • the concave groove 106 formed for preventing a short circuit can expand the gap between the LED chip 110 and the insulating surface 105, and the gap expansion makes it easier for the sealing layer 138 to flow directly under the LED chip 110 during coating, and the LED. It is also possible to suppress the generation of air bubbles directly under the chip 110.
  • the sealing layer 138 is uniformly filled and the cover glass 140 is provided flat. Is possible. In addition, it is possible to prevent deterioration of display characteristics in the display device.
  • the configurations of the sealing layer 138 and the cover glass 140 shown in the present embodiment can be similarly applied to the pixel structures shown in the first to third embodiments and the fifth embodiment. ..
  • Sealing layer 140 ... Cover glass, 202 ... Substrate, 204 ... Buffer layer, 206 ... n-type layer, 208 ... ⁇ ⁇ Active layer, 210 ⁇ ⁇ ⁇ p-type layer, 212 ⁇ ⁇ ⁇ transparent conductive layer, 214 ⁇ ⁇ ⁇ passion layer, 300 ⁇ ⁇ ⁇ display device, 302 ⁇ ⁇ ⁇ pixel, 304 ⁇ ⁇ ⁇ display unit, 306 ⁇ ⁇ Scanning signal line, 308 ⁇ ⁇ ⁇ Data signal line, 310 ⁇ ⁇ ⁇ Terminal

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Abstract

ＬＥＤモジュール（１００ａ）は、絶縁表面（１０５）に設けられた第１の電極（１０８ａ）と、第１の電極（１０８ａ）に隣接する第２の電極（１０８ｂ）と、絶縁表面（１０５）において、第１の電極（１０８ａ）と第２の電極（１０８ｂ）との間に設けられた溝部（１０６）と、第１の電極（１０８ａ）及び第２の電極（１０８ｂ）上に配置された一つのＬＥＤチップ（１１０）とを有し、ＬＥＤチップ（１１０）は第１の電極（１０８ａ）及び第２の電極（１０８ｂ）と導電性部材（１１４ａ、１１４ｂ）を介して接続されている。

Description

ＬＥＤモジュール及びＬＥＤモジュールを含む表示装置
　本発明の一実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）がベアチップの状態で実装されたＬＥＤモジュールの構造に関する。本発明の一実施形態は、発光ダイオードにより画素が構成された表示装置の構造に関する。
　マトリクス状に配列される画素にマイクロＬＥＤと呼ばれる微小な発光ダイオードが実装されたマイクロＬＥＤディスプレイが知られている。マイクロＬＥＤディスプレイは、画素が自発光型であるという点で有機エレクトロルミネセンス素子を用いた有機ＥＬディスプレイと共通する。しかし、有機ＥＬディスプレイが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が作製されたバックプレーンと呼ばれる基板に有機エレクトロルミネセンス素子を直接形成するのに対し、マイクロＬＥＤディスプレイはサファイア基板等に作製されたＬＥＤチップを取り出して、バックプレーンと呼ばれる基板に実装する点で相違する。
米国特許第９，９８０，３４１号明細書
　マイクロＬＥＤディスプレイでは、マイクロＬＥＤが所謂フリップチップ接続によって基板上に実装される。マイクロＬＥＤの実装には、塗布時に流動性のある導電性ペーストや半田ペーストが用いられる。このとき、導電性ペーストや半田ペーストの供給位置及び供給量を精密に制御する必要がある。しかし、マイクロＬＥＤはチップサイズが微小であるためその制御が難しく、導電性ペーストや半田ペーストの供給量が少なすぎると導通不良となり、多すぎると短絡欠陥の原因となることが問題となる。
　本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールは、絶縁表面に設けられた第１の電極と、第１の電極に隣接する第２の電極と、絶縁表面において、第１の電極と第２の電極との間に設けられた溝部と、第１の電極及び第２の電極上に配置された一つのＬＥＤチップとを有し、ＬＥＤチップは第１の電極及び第２の電極と導電性部材を介して接続されている。
　本発明の一実施形態に係る表示装置は、画素を形成する絶縁表面に設けられた第１の電極と、第１の電極に隣接する第２の電極と、絶縁表面において、第１の電極と第２の電極との間に設けられた溝部と、第１の電極及び第２の電極に接続されたＬＥＤチップとを有し、ＬＥＤチップは第１の電極及び第２の電極と導電性部材を介して接続され、溝部はＬＥＤチップに重なっている。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図を示す。 ＬＥＤチップの構造を例示する斜視図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの構造を示し、突起部の上に設けられた電極に導電性部材を滴下した状態を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの構造を示し、導電性部材が滴下された電極の上にＬＥＤチップを載せた状態を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの断面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの平面図を示す。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュールの一態様を示す。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す。 本発明の一実施形態に係る表示装置における画素の断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る表示装置における画素の断面図を示す。 本発明の一実施形態に係る表示装置における画素の断面図を示す。
　以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
　本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視において、基板を基準としたときにＬＥＤチップは基板の「上」又は「上方」にあるものとし、ＬＥＤチップを基準としたときに基板はＬＥＤチップの「下」又は「下方」にあるものとする。
　本発明において、マイクロＬＥＤとは、チップサイズが数μｍ以上１００μｍ以下、ミニＬＥＤとは、チップサイズが１００μｍ以上のものをいうが、本発明の一実施形態ではいずれのサイズのＬＥＤも用いることが出来、ＬＥＤモジュール及び表示装置の画素サイズに応じて使い分けることができる。
［第１の実施形態］
　本発明の一実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ａの構造を図１Ａ及び図１Ｂに示す。図１ＡはＬＥＤモジュール１００ａの模式的な平面図を示し、図１ＢはＡ１－Ｂ１線に対応する模式的な断面図を示す。
　ＬＥＤモジュール１００ａは、絶縁表面１０５に設けられた第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上にＬＥＤチップ１１０が実装された構造を有する。図１Ａ及び図１Ｂには示されないが、基板１０２上にはＬＥＤチップ１１０と接続される配線が形成されていてもよいし、ＬＥＤチップ１１０の発光を制御する回路が薄膜トランジスタによって形成されていていてもよい。
　絶縁表面１０５は、絶縁性を有する基板１０２によって形成される。または、基板１０２上に設けられた第１の絶縁層１０４によって形成されてもよい。絶縁性を有する基板１０２としてはガラス基板又は可撓性のある樹脂基板が例示され、第１の絶縁層１０４としてはポリイミド、アクリル等の樹脂材料、酸化シリコンなどで形成される無機絶縁膜が例示される。
　絶縁表面１０５は略平坦な面を有し、その面内に溝部１０６が設けられた領域を含む。溝部１０６は、絶縁表面１０５における第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂと接する面より高さが低い領域として画定される。別言すれば、溝部１０６は、絶縁表面１０５に対して凹状の溝が形成された領域であり、溝の底面が絶縁表面１０５よりも低い位置にある。溝部１０６は、絶縁表面１０５の表面から所定の深さだけ除去されることにより形成される。例えば、絶縁表面１０５が絶縁性の基板１０２によって形成される場合、溝部１０６は、基板１０２の表面を所定の幅、所定の深さに亘って除去されることにより形成される。また、絶縁表面１０５が第１の絶縁層１０４によって形成される場合、溝部１０６は、第１の絶縁層１０４の表面を所定の幅及び所定の深さに亘って除去されることにより形成される。
　図１Ｂは、溝部１０６の一態様を示し、第１の絶縁層１０４が所定の幅で及び所定の深さで除去されて、基板１０２の上面が露出した形態を示す。溝部１０６は、図示されるように、第１の絶縁層１０４の一部の領域が全部除去されることによって形成されてもよいし、図示されないが、第１の絶縁層１０４の一部が除去されることによって形成されてもよい。また、溝部１０６は、第１の絶縁層１０４の該当する領域が全部除去され、基板１０２の該当する領域の一部が除去されることによっても形成されてもよい。
　溝部１０６の断面形状は、矩形、錐台状、錐形、半円形、半楕円形を有する。また、溝部１０６は、一つの連続する一つの溝としての形状を有していてもよいし、点線状に不連続する溝としての形状を有していてもよい。溝部１０６の大きさ（幅と深さによって規定される空間の体積）は、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上に導電性部材を付着させＬＥＤチップ１１０を実装したとき、流動して流れ出た導電性部材１１４ｃが溝部１０６に流れ込むことで、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとが流れ出た導電性部材１１４ｃによって導通しない程度の大きさを有していることが好ましい。すなわち、溝部１０６の深さは、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上の導電性部材が流動して流れ出たとき、溝部１０６に流れ込んだ導電性部材１１４ｃが、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上の導電性部材と分離する大きさを有していることが好ましい。このような状態を発現するために、溝部１０６は、少なくとも深さが、例えば、１μｍから２０μｍ、好ましくは５μｍから１０μｍの深さを有していることが好ましい。
　第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとは、絶縁表面１０５において離隔して配置される。例えば、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとは、ＬＥＤチップ１１０が備える一対の電極間隔と同じかそれより狭い間隔を有するように配置される。溝部１０６は、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに隣接して配置される。例えば、溝部１０６は、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂの間に配置されることが好ましい。
　第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂは、絶縁表面１０５に設けられることで略同一の高さを有する。一方、溝部１０６の底部を基準とした場合、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂは溝部１０６の底部より高い位置に配置されている。第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間には、溝部１０６によって形成される段差部が介在しているとみなすこともできる。
　第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂを形成する材料に限定はないが、塗布又は滴下時に流動性を有する導電性材料とぬれ性の良い材料が選択される。第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂは、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの金属材料又はそれらの合金で形成される。また、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性酸化物材料で形成されるものであってもよい。
　ＬＥＤチップ１１０は２端子型の素子であり、所謂フリップチップ実装が可能なように第１のチップ電極１１２ａ及び第２のチップ電極１１２ｂを有する。例えば、ＬＥＤチップ１１０は、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに対向する面側に、第１のチップ電極１１２ａ及び第２のチップ電極１１２ｂを有する。第１のチップ電極１１２ａ及び第２のチップ電極１１２ｂは、ＬＥＤチップ１１０を発光させるための電極であり、一方がｎ側電極、他方がｐ側電極とも呼ばれる。第１のチップ電極１１２ａ及び第２のチップ電極１１２ｂは、金属材料を用いて形成され、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属表面を有していることが好ましい。
　ＬＥＤチップ１１０は、第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂによって、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに固定される。第１のチップ電極１１２ａと第１の電極１０８ａとの間には第１の導電性部材１１４ａが設けられ、第２のチップ電極１１２ｂと第２の電極１０８ｂとの間には第２の導電性部材１１４ｂが設けられる。このとき、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間が短絡しないように（別言すれば、第１のチップ電極１１２ａと第２のチップ電極１１２ｂとが短絡しないように）、第１の導電性部材１１４ａと第２の導電性部材１１４ｂとは分離した状態で設けられることが求められる。
　第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂは、導電性ペーストが用いられる。導電ペーストとしては、銀ペースト、カーボンペースト、銀とカーボンが混合されたペースト等が用いられる。また、第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂとして、半田ペーストが用いられてもよい。導電ペーストは流動性を有し、対象物に滴下した後、焼成又は単に乾燥させることにより硬化する。導電ペーストは、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂのそれぞれの上に精密に滴下する必要がある。導電性ペーストの滴下量が多すぎると広がってしまい電極間のショートの原因となる。一方、導電性ペーストの滴下量が少なすぎると導通不良を生じさせ、ＬＥＤチップ１１０を固定する力（付着力）が低下して剥落することが問題となる。
　また、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに導電性ペースト又は半田ペーストを付着させた後、その上にＬＥＤチップ１１０を載せると導電性ペーストが押圧されて横方向に広がる。このとき、導電性ペースト又は半田ペーストの付着量が多すぎると導電性ペースト又は半田ペーストの広がりが大きくなり、第１のチップ電極１１２ａと第２のチップ電極１１２ｂとが短絡する原因となり得る。このため、導電性ペーストの供給量に精密な制御が求められる。しかし、ＬＥＤチップ１１０は微小なサイズであることから、導電性ペースト又は半田ペーストの供給量の制御は非常に困難であり、精密な制御はＬＥＤモジュール１００ａの生産性を低下させる要因ともなる。
　図２にＬＥＤチップ１１０の構造の一例を示す。ＬＥＤ１１０チップはＧａＡｓ等の半導体ウエハーを用いた基板、又はサファイア等の絶縁材料で形成された基板２０２の上に窒化ガリウム等で形成されるバッファ層２０４、窒化ガリウム系の化合物半導体で形成されるｎ型層２０６、窒化ガリウム系の化合物半導体で量子井戸構造が形成される活性層２０８、窒化ガリウム系の化合物半導体で形成されるｐ型層２１０、パッシベーション層２１４、第１のチップ電極１１２ａ、第２のチップ電極１１２ｂが設けられた構造を有する。ＬＥＤチップ１１０のサイズは、所謂マイクロＬＥＤと呼ばれるものであって、縦幅Ｌが１０μｍから２０μｍ、横幅Ｗが２０μｍから４０μｍ、高さＨが１５０μｍ程度のサイズを有する。したがって、第１のチップ電極１１２ａと第２のチップ電極１１２ｂとの間隔は１０μｍ以下となる。なお、ＬＥＤチップ１１０のサイズは、上記のようなマイクロＬＥＤに限定されず、所謂ミニＬＥＤと呼ばれるサイズであってもよい。
　このような微小な構造に対し、ＬＥＤモジュール１００ａは、ＬＥＤチップ１１０とコンタクトを形成する第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに隣接して溝部１０６が設けられていることにより電極間の短絡を防止する構造を有している。すなわち、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとは、平坦な絶縁表面１０５に設けられているのではなく、溝部１０６が両者の間に介在するように設けられている。
　図３Ａは、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上に第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂを付着させた状態を示す。第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂは流動性を有すると共に、所定の厚みをもって第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上に付着される。
　この状態でＬＥＤチップ１１０を第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上に載せると、図３Ｂに示すように、第１の導電性部材１１４ａ及び第２の導電性部材１１４ｂは、ＬＥＤチップ１１０により押圧されて厚みが減少した分、横方向に広がり第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの外側に流出してしまう。このとき、流出した導電性部材１１４ｃは、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂに隣接する溝部１０６に流れ込む。溝部１０６に流れ込んだ導電性部材１１４ｃは、第１の電極１０８ａ上の第１の導電性部材１１４ａ及び第２の電極１０８ｂ上の第２の導電性部材１１４ｂと分離される。別言すれば、溝部１０６に流れ込んだ導電性部材１１４ｃは、溝部１０６によって形成される段差により、第１の電極１０８ａ上の第１の導電性部材１１４ａ及び第２の電極１０８ｂ上の第２の導電性部材１１４ｂと段切れをして孤立した状態で残存することとなる。その結果、第１の導電性部材１１４ａと第２の導電性部材１１４ｂとは、流出した導電性部材１１４ｃを介して導通することが防止され、ＬＥＤチップ１１０の電極間の短絡が防止されることとなる。
　なお、溝部は複数設けられていてもよい。例えば、図４Ａの平面図、及び図４Ｂの断面図に示すように、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂの間に第１の溝部１０６ａと第２の溝部１０６ｂとが介在していてもよい。第１の溝部１０６ａ及び第２の溝部１０６ｂは、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとを分断するように設けられていることが好ましい。溝部が複数設けられることにより、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂから流出した導電性部材１１４ｃを確実に捕集することができる。それにより、ＬＥＤチップ１１０の電極間の短絡を防止することができる。なお、第１の溝部１０６ａと第２の溝部１０６ｂとは、同じ幅と深さを有している必要がなく、相互に異なる形状及び大きさを有していてもよい。
　また、溝部１０６は、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂの間のみでなく、他の領域に設けられていてもよい。例えば、図５Ａの平面図に示すように、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間の第１の溝部１０６ａ及び第２の溝部１０６ｂに加え、第３の溝部１０６ｃ、第４の溝部１０６ｄが配置されてもよい。第３の溝部１０６ｃは、第１の溝部１０６ａと共に第１の電極１０８ａを挟むように設けられ、第４の溝部１０６ｄは、第２の溝部１０６ｂと共に第２の電極１０８ｂを挟むように設けられる。
　また、図５Ｂの平面図に示すように、第１の溝部１０６ａ及び第２の溝部１０６ｂは、平面視でＵ字型又はＣ字型の形状を有していてもよく、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの周りを囲むように設けられていてもよい。このように、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂを挟むように、又は囲むように溝部１０６を設けることで、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂから流出した導電性部材を確実に捕集することができる。特に、本構成によれば、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間の領域以外に流出した導電性部材を捕集することができ、隣接するＬＥＤチップとの短絡を防止することができる。このような構成により、ＬＥＤチップ１１０の短絡を防止することができる。
　このように、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１１０を実装する面に、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間に介在するように、又は隣接するように溝部１０６を設けることで、導電性部材１１４が流出することによる電極間の短絡を防止することができる。それにより、ＬＥＤモジュール１００ａの短絡欠陥の発生を防止することができ、製造時の歩留まりを向上させることができる。また、ＬＥＤモジュール１００ａの製造後に、導電性部材１１４（第１の導電性部材１１４ａ、第２の導電性部材１１４ｂ）がマイグレーションした場合でも、溝部１０６により段差が形成されていることで、ＬＥＤチップ１１０における短絡欠陥の生成を防止することができる。
［第２の実施形態］
　本実施形態は、第１の実施形態で示すＬＥＤモジュールに対し、絶縁表面の状態が異なる態様を示す。以下の説明では、第１の実施形態と相違する部分について述べる。
　図６Ａは、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｂを示す。本実施形態において、ＬＥＤモジュール１００ｂは撥液性を有する絶縁表面１０７を備える。撥液性を有する絶縁表面１０７は、例えば、第１の絶縁層１０４の表面を撥液性に改質することで形成される。例えば、ポリイミド、アクリル、エポキシ等の樹脂材料、又は酸化シリコンなどの無機絶縁材料で形成された第１の絶縁層１０４の表面を、フッ素系ガスを用いてプラズマ処理することで撥液性の表面を形成することができる。
　溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）は、第１の絶縁層１０４を撥液性に改質した後、レーザ加工等により形成することができる。これにより、第１の絶縁層１０４の表面は撥液性となり、溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）の部分は相対的に親液性にすることができる。例えば、第１の絶縁層１０４が酸化シリコンで形成されている場合、酸化シリコン膜は親液性であるので、溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）の部分を親液性とし、改質された表面を撥液性とすることができる。
　図６Ｂは、第１の絶縁層１０４の表面に撥液性層１０９が設けられたＬＥＤモジュール１００ｃを示す。撥液性層１０９はフッ素樹脂材料により形成される。フッ素樹脂としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）等の四フッ化エチレン系の樹脂材料を用いることができる。
　撥液性層１０９は、第１の絶縁層１０４の表面に形成される。溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）は、第１の絶縁層１０４に撥液性層１０９が形成された後、レーザ加工等により形成することができる。これにより、第１の絶縁層１０４の表面に撥液性層１０９を残存させつつ、溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）を形成することができる。これにより、撥液性層１０９の表面に対して、溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）の部分は相対的に親液性にすることができる。例えば、第１の絶縁層１０４が酸化シリコンで形成されている場合、酸化シリコン膜は親液性であるので、溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）の部分を親液性とし、撥液性層１０９の表面を撥液性にすることができる。
　本実施形態によれば、溝部が形成される以外の絶縁表面を撥液性とすることで、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの表面から流出した導電性部材１１４ｃは、絶縁表面に残存せず溝部１０６に流れ込むようにすることができる。これにより、ＬＥＤモジュール１００ａの短絡欠陥の発生を防止することができ、製造時の歩留まりを向上させることができる。また、ＬＥＤモジュール１００ａの製造後に、導電性部材１１４（第１の導電性部材１１４ａ、第２の導電性部材１１４ｂ）がマイグレーションした場合でも、溝部１０６により段差が形成されていることで、ＬＥＤチップ１１０における短絡欠陥の生成を防止することができる。
［第３の実施形態］
　本実施形態は、ＬＥＤチップが基板上に複数個配列され、配線で接続されたＬＥＤモジュールの一態様を示す。
　図７は、本実施形態に係るＬＥＤモジュール１００ｄを示す。ＬＥＤモジュール１００ｄは、基板１０２上に複数のＬＥＤチップ１１０が実装された構成を有する。基板１０２は絶縁表面を有し、ＬＥＤチップ１１０が実装される位置に合わせて第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂが設けられている。また、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間に溝部１０６（第１の溝部１０６ａ、第２の溝部１０６ｂ）が形成されている。ＬＥＤチップ１１０は、第１のチップ電極１１２ａ及び第２のチップ電極１１２ｂを有し、図示されない導電性部材を介して第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂと接続されている。また、第１の配線１３０は複数の第１の電極１０８ａと接続され、第２の配線１３２は複数の第２の電極１０８ｂと接続されている。第１の配線１３０は第１の端子１３４と接続され、第２の配線１３２は第２の端子１３６と接続される。
　ＬＥＤモジュール１００ｄは、第１の電極１０８ａがｎ型電極、第２の電極１０８ｂがｐ型電極である場合、第１の端子１３４に対して第２の端子１３６の電位が高くなるように順方向のバイアス電圧を印加することでＬＥＤチップ１１０は順方向にバイアスされ発光する。このようなＬＥＤモジュール１００ｄは、面光源として用いることができる。なお、ＬＥＤチップ１１０は図示される数に限定されず、さらに高密度に基板１０２上に実装されてもよい。
　本実施形態において、基板１０２に設けられる第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂと、溝部１０６の構成は、第１の実施形態及び第２の実施形態に示されるいずれかの構成を適用することができる。図７に示すＬＥＤモジュール１００ｄは、複数のＬＥＤチップ１１０を並列に接続した回路である。この回路では、各ＬＥＤチップを均一に発酵させることができる一方で、一つのＬＥＤチップが短絡すると短絡部分に電流が集中し、他のＬＥＤチップに電流が流れなくなり点灯不良が発生する。しかしながら、本実施形態に係るＬＥＤチップ１１０の実装部分には溝部１０６が設けられていることで、短絡欠陥の生成を効果的に防止することができる。それにより、ＬＥＤモジュール１１０ｄの信頼性を高めることができる。
［第４の実施形態］
　本実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態に示すＬＥＤモジュールの構成を有する表示装置を示す。
　図８は、本実施形態に係る表示装置３００の構成を示す。表示装置３００は、基板１０２上に、画素３０２がマトリクス状に複数個配列された表示部３０４を有する。画素３０２にはＬＥＤチップ１１０が実装される。表示部３０４には、各画素に応じて出射光の異なるＬＥＤチップ１１０が実装されてもよい。例えば、赤色光を出射するＬＥＤチップ、緑色を出射するＬＥＤチップ、青色を出射するＬＥＤチップが適宜実装されてもよい。また、カラーフィルタ方式の表示装置として白色光を出射するＬＥＤチップが各画素に実装されていてもよく、あるいは量子ドット表示装置として青色又は紫外線を出射するＬＥＤチップが各画素に実装されていてもよい。表示部３０４の外側には画素３０２に走査信号を入力する走査信号線３０６と、映像信号を入力するデータ信号線３０８が配設される。走査信号線３０６とデータ信号線３０８は交差するように配設される。基板１０２の周縁部には、走査信号線３０６の入力端子部３１０ａとデータ信号線３０８の入力端子部３１０ｂが設けられている。なお、図８では図示されないが、基板１０２上には、画素３０２を駆動するドライバＩＣが実装されていてもよい。
　図９は、図８に示す画素３０２ａの断面構造の一例を示す。画素３０２ａは、基板１０２側から第１の絶縁層１０４、第２の絶縁層１１６、第３の絶縁層１１８が積層され、第３の絶縁層１１８で形成される絶縁表面の上に第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂが設けられた構造を有する。走査信号線３０６は、第１の絶縁層１０４と第２の絶縁層１１６の間に設けられ、データ信号線３０８は第２の絶縁層１１６と第３の絶縁層１１８の間に設けられる。表示部３０４は、走査信号線３０６とデータ信号線３０８との間に第２の絶縁層１１６が設けられることで、２つの信号線を交差するように配設することが可能とされている。
　第１の電極１０８ａは、第３の絶縁層１１８及び第２の絶縁層１１６を貫通するコンタクトホール１２０ａを介して走査信号線３０６と接続される。第２の電極１０８ｂは、第３の絶縁層１１８を貫通するコンタクトホール１２０ｂに重なるように設けられ、データ信号線３０８と接続される。第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上層側には、さらにパッシベーション層１２２が設けられていてもよい。パッシベーション層１２２には、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂがＬＥＤチップ１１０と接続される部位に開口部が設けられている。
　ＬＥＤチップ１１０は、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂの上に配置される。第１のチップ電極１１２ａは、第１の導電性部材１１４ａを介して第１の電極１０８ａと接続され、第２のチップ電極１１２ｂは、第２の導電性部材１１４ｂを介して第２の電極１０８ｂと接続される。画素３０２ａは、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間に溝部１０６が設けられる。このように、溝部１０６は基板１０２上に形成される絶縁層を部分的に除去することにより形成される。基板１０２上に絶縁層が何層か積層される場合、溝部１０６は積層される複数の絶縁層のうち全ての層が除去されてもよいし、幾つかの層が除去されることによって形成されてもよい。溝部１０６は、第３の絶縁層１１８、第２の絶縁層１１６、及び第１の絶縁層１０４が除去されることによって形成される。溝部１０６にはパッシベーション層１２２が設けられていてもよい。
　画素３０２ａは、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間に溝部１０６が形成されることにより、第１の導電性部材１１４ａと第２の導電性部材１１４ｂが横方向に流動しても、ＬＥＤチップ１１０の電極間の短絡が防止される構造を有している。別言すれば、画素３０２ａの中に第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間の平坦面を分断する溝部１０６を有することで、流れ出た導電性部材１１４ｃの平面上の流動を阻害し、ＬＥＤチップ１１０の短絡を防止することができる。これにより、ＬＥＤチップの実装工程において、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂ上への導電性部材の供給量が過剰となっても、ＬＥＤチップ１１０間の短絡を防止することができ、表示装置３００の生産性の向上と歩留まりの向上を図ることができる。
　なお、図８はパッシブマトリクス型の表示装置の一例を示すが、本実施形態はこれに限定されず、個々の画素の発光がトランジスタによる画素回路で制御されるアクティブマトリクス型の表示装置にも適用することもできる。
［第５の実施形態］
　本実施形態は、第４の実施形態で示す画素の構造に対し、溝部の形態が異なる態様を示す。以下の説明では、第４の実施形態と相違する部分について説明する。
　図１０は、画素の他の一形態を示す断面図である。本実施形態において、溝部１０６は、絶縁層が所定のパターンで形成された構造体の表面に沿って設けられることで生成される段差によって形成される。具体的には、図１０に示すように、画素３０２ｂは、第１の絶縁層１０４と第２の絶縁層１１６との間に第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂを有する。第１の構造体１２４ａと第２の構造体１２４ｂとは、断面視において２つの区別される構造物としての形態を有する。第１の構造体１２４ａは第１の電極１０８ａと重なる領域に設けられ、第２の構造体１２４ｂは第２の電極１０８ｂと重なる領域に設けられる。第２の絶縁層１１６は、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂの側面及び上面に沿って設けられる。第２の絶縁層１１６の上面は、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂと接する領域と、第１の絶縁層１０４と接する領域とで高低差が生じる。第２の絶縁層１１６は、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂの上面の領域を基準とすれば、第１の構造体１２４ａと第２の構造体１２４ｂとの間の領域は窪んだ領域となり、実質的に溝部１０６が形成された領域となる。
　このように形成された溝部１０６は、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂの膜厚を大きくすることで溝の深さを大きくすることができる。また、図１０に示すように、第２の絶縁層１１６の上に、第１の構造体１２４ａと重なる第３の構造体１２４ｃを設け、第２の構造体１２４ｂに重なる第４の構造体１２４ｄを設けることで、溝部１０６の深さを大きくすることができる。
　構造体１２４（第１の構造体１２４ａ、第２の構造体１２４ｂ、第３の構造体１２４ｃ、第４の構造体１２４ｄ）は、絶縁層に覆われるため、これを形成する材質に限定はない。構造体１２４は、金属材料、半導体材料、絶縁材料を用いて形成することができる。例えば、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂは、走査信号線３０６と同じ層上に設けられるため、配線を形成する金属膜によって形成することができる。例えば、第１の構造体１２４ａ及び第２の構造体１２４ｂは、アルミニウム（Ａｌ）膜、又はアルミニウム（Ａｌ）膜の下層側及び上層側にチタン（Ｔｉ）膜が積層された積層体により形成することができる。また、第３の構造体１２４ｃ及び第４の構造体１２４ｄは、データ信号線３０８と同じ層上に設けられるため、同様に金属膜（又は金属膜の積層体）によって形成することができる。
　このように、溝部１０６は、絶縁層を部分的に除去することによって形成されるのみでなく、絶縁層の中に一対の構造体を埋設されるように設けることで形成することができる。本実施形態における溝部１０６によっても、第４の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、画素３０２ｂは、第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの間に溝部１０６が、構造体１２４（第１の構造体１２４ａ、第２の構造体１２４ｂ、第３の構造体１２４ｃ、第４の構造体１２４ｄ）と絶縁層（第２の絶縁層１１６、第３の絶縁層１１８）によって形成されることにより、第１の導電性部材１１４ａと第２の導電性部材１１４ｂが横方向に流動しても、流れ出た導電性部材１１４ｃによってＬＥＤチップ１１０の電極間の短絡が防止することができる。これにより、導電性部材の平面上の流動を阻害し、ＬＥＤチップ１１０の短絡を防止することが可能となるので、第１の電極１０８ａ及び第２の電極１０８ｂ上への導電性部材の供給量が過剰となっても、ＬＥＤチップ１１０間の短絡を防止することができ、表示装置３００の生産性の向上と歩留まりの向上を図ることができる。
　なお、本実施形態で示す構造体により形成される溝部に、第１の実施形態で示す絶縁層の一部を除去することで形成される溝部の構成を組み合わせることもできる。また、絶縁層の表面を、第２の実施形態で示すように撥液性表面とする構成を適宜組み合わせることもできる。
［第６の実施形態］
　本実施形態は、第４の実施形態で示す画素の構造において、封止層とカバーガラスがさらに設けられた態様を示す。以下の説明では、第４の実施形態と相違する部分について説明する。
　図１１は、画素３０２ａの他の一実施形態を示す断面図を示す。図１１に示す画素３０２ａ構造は、ＬＥＤチップ１１０を覆う封止層１３８と、封止層１３８上に配置されたカバーガラス１４０が追加された構造を有する。封止層１３８はＬＥＤチップ１１０の保護膜であると同時にカバーガラス１４０の平坦性を確保する平坦化膜としての機能を有する。図１１に示す画素３０２ａの構造において、凹状の溝部１０６が第１の電極１０８ａと第２の電極１０８ｂとの短絡を防止することの外、ＬＥＤチップ１１０とパッシベーション層１２２を含む絶縁表面１０５とのギャップを大きくできることで、封止層１３８がＬＥＤチップ１１０直下に流れ込みやすくすることが可能となる。
　図１１に示すように、封止層１３８はＬＥＤチップ１１０と絶縁表面１０５との間にも充填されており、特に凹状の溝１０６において、流出した導電性部材１１４ｃと接触している。凹状の溝部１０６が形成されていない場合、ＬＥＤチップ１１０と絶縁表面１０５とのギャップは比較的小さく、封止層１３８を塗布した際にこの小さなギャップに封止層１３８が流れ込まず、カバーガラス１４０を貼り合せ後にＬＥＤチップ１１０直下と絶縁表面１０５との間に気泡が残ったままとなる可能性がある。気泡が残ったままであると、ＬＥＤチップ１１０から基板１０２に向かう光が気泡により乱反射され発光特性を阻害してしまう可能性、また気泡そのものが封止層１３８内を移動して表示特性を悪化させてしまう可能性がある。短絡防止用として形成された凹状の溝部１０６はＬＥＤチップ１１０直下と絶縁表面１０５とのギャップを拡大することができ、ギャップ拡大により封止層１３８は塗布時にＬＥＤチップ１１０直下に流れ込みやすくなり、ＬＥＤチップ１１０直下における気泡の発生を抑制することもできる。
　このように、本実施形態によれば、凹状の溝部１０６を設けることにより、ＬＥＤチップ１１０の短絡を防止するだけでなく、封止層１３８を均一に充満させ、カバーガラス１４０を平坦に設けることが可能となる。また、表示装置における表示特性の低下を防止することができる。なお、本実施形態で示す封止層１３８及びカバーガラス１４０の構成は、第１乃至第３の実施形態、及び第５の実施形態で示す画素の構造に対しても同様に適用することができる。
１００・・・ＬＥＤモジュール、１０２・・・基板、１０４・・・第１の絶縁層、１０５・・・絶縁表面、１０６・・・溝部、１０７・・・撥液性を有する絶縁表面、１０８・・・電極、１０９・・・撥液性層、１１０・・・ＬＥＤチップ、１１２・・・パッド電極、１１４・・・導電性部材、１１６・・・第２の絶縁層、１１８・・・第３の絶縁層、１２０・・・コンタクトホール、１２２・・・パッシベーション層、１２４・・・構造体、１３０・・・第１の配線、１３２・・・第２の配線、１３４・・・第１の端子、１３６・・・第の２端子、１３８・・・封止層、１４０・・・カバーガラス、２０２・・・基板、２０４・・・バッファ層、２０６・・・ｎ型層、２０８・・・活性層、２１０・・・ｐ型層、２１２・・・透明導電層、２１４・・・パッシベーション層、３００・・・表示装置、３０２・・・画素、３０４・・・表示部、３０６・・・走査信号線、３０８・・・データ信号線、３１０・・・端子部
 

Claims (16)

  1. 　絶縁表面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に隣接する第２の電極と、
    　前記絶縁表面において、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた溝部と、
    　前記第１の電極及び前記第２の電極上に配置された一つのＬＥＤチップと、
    を有し、
    　前記ＬＥＤチップは前記第１の電極及び前記第２の電極と導電性部材を介して接続されている
    ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
  2. 　前記溝部が前記第１の電極と前記第２の電極との間に複数個配置されている、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  3. 　前記溝部は、前記第１の電極の少なくとも一辺に沿った第１の溝部と、前記第２の電極の少なくとも一辺に沿った第２の溝部と、を含む、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  4. 　前記溝部は、前記第１の電極を囲むＵ字型又はＣ字型の第１の溝と、前記第２の電極を囲むＵ字型又はＣ字型の溝と、を含む、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  5. 　前記絶縁表面は第１の絶縁層の表面によって形成され、前記溝部は前記第１の絶縁層が除去された領域である、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  6. 　前記絶縁表面は、前記第１の電極及び前記第２の電極と重なる領域、並びに前記溝部の領域、以外の領域が撥液性を有する、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  7. 　前記絶縁表面上に、
    　　前記第１の電極と重なる第１の構造体と、
    　　前記第２の電極と重なり前記第１の構造体と離隔されたた第２の構造体と、
    　　前記第１の構造体及び前記第２の構造体を覆う第２の絶縁層と、
    を有し、
    　前記溝部は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との間に位置している、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  8. 　前記ＬＥＤチップは、第１のチップ電極と、前記第１のチップ電極に隣接する第２のチップ電極と、を有し、
    　前記第１のチップ電極が前記第１の電極と、前記第２のチップ電極が前記第２のチップ電極と、前記導電性部材を介してそれぞれ接続されている、請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
  9. 　画素を形成する絶縁表面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に隣接する第２の電極と、
    　前記絶縁表面において、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた溝部と、
    　前記第１の電極及び前記第２の電極に接続された一つのＬＥＤチップと、
    を有し、
    　前記ＬＥＤチップは前記第１の電極及び前記第２の電極と導電性部材を介して接続され、
    　前記溝部は、前記ＬＥＤチップに重なる
    ことを特徴とする表示装置。
  10. 　前記溝部が前記第１の電極と前記第２の電極との間に複数個配置されている、請求項９に記載の表示装置。
  11. 　前記溝部は、前記第１の電極の少なくとも一辺に沿った第１の溝部と、前記第２の電極の少なくとも一辺に沿った第２の溝部と、を含む、請求項９に記載の表示装置。
  12. 　前記溝部は、前記第１の電極を囲むＵ字型又はＣ字型の第１の溝と、前記第２の電極を囲むＵ字型又はＣ字型の溝と、を含む、請求項９に記載の表示装置。
  13. 　前記絶縁表面は第１の絶縁層の表面によって形成され、前記溝部は前記第１の絶縁層が除去された領域である、請求項９に記載の表示装置。
  14. 　前記絶縁表面は、前記第１の電極及び前記第２の電極と重なる領域、並びに前記溝部の領域、以外の領域が撥液性を有する、請求項９に記載の表示装置。
  15. 　前記絶縁表面上に、
    　　前記第１の電極と重なる第１の構造体と、
    　　前記第２の電極と重なり前記第１の構造体と離隔されたた第２の構造体と、
    　　前記第１の構造体及び前記第２の構造体を覆う第２の絶縁層と、
    を有し、
    　前記溝部は、前記第１の構造体と前記第２の構造体との間に位置している、請求項９に記載の表示装置。
  16. 　前記ＬＥＤチップは、第１のチップ電極と、前記第１のチップ電極に隣接する第２のチップ電極と、を有し、
    　前記第１のチップ電極が前記第１の電極と、前記第２のチップ電極が前記第２のチップ電極と、前記導電性部材を介してそれぞれ接続されている、請求項９に記載の表示装置。
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