WO2021049211A1 - 表示装置の製造方法、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
一つの実施形態によれば、実装基板と、実装基板の上に二次元配列して実装される複数の発光素子とを備え、複数の発光素子は、二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有する、表示装置の製造方法を提供する。表示装置の製造方法は、複数の発光素子を互いに分離して用意する工程;平板状の基材と、基材に二次元配列され、発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した開口部群とを備える配列ガイド部材を用意する工程;及び配列ガイド部材を水平に設置して、配列ガイド部材の開口部群に複数の発光素子を嵌め込み、複数の発光素子を開口部群の二次元配列に倣って整列させる整列工程;を含む。
Description
本発明の実施形態は、表示装置の製造方法、及び表示装置に関する。
自発光素子である発光ダイオード(LED)を用いたLED表示装置が知られている。近年では、より高精細化した表示装置として、マイクロLEDと称される微小な発光ダイオード素子を用いた表示装置(以下、マイクロLED表示装置と称する)が開発されている。
このマイクロLED表示装置は、従来の液晶表示ディスプレイや有機ELディスプレイと異なり、表示領域に、チップ状の多数のマイクロLEDが実装されている。そのため、この表示装置は、高精細化と大型化の両立が容易であり、次世代ディスプレイとして注目されている。マイクロLEDは、単結晶サファイアウェハ等の上に半導体プロセスを用いて集積形成される。
マイクロLED表示装置の製造では、微細なマイクロLEDを実装基板の上に実装する際、集積形成時のウェハの上での配列を利用して実装基板の上に転写する手法が採用されている。
しかしながら、上記実装手法では、ウェハから分離され分散された発光素子や、ウェハの上で実装基板の画素配列に適合しない配置にある発光素子を実装できない。
発光素子は肉眼では視認が困難なほど微細化され、実装基板の上には多数の発光素子が実装されている。そのため、互いに分離された発光素子を実装基板の上に効率的に実装するためには、発光素子の姿勢及び二次元配列を実装基板の画素配列に適合するように、予め精度よく整列させる技術が必要とされている。
発光素子は肉眼では視認が困難なほど微細化され、実装基板の上には多数の発光素子が実装されている。そのため、互いに分離された発光素子を実装基板の上に効率的に実装するためには、発光素子の姿勢及び二次元配列を実装基板の画素配列に適合するように、予め精度よく整列させる技術が必要とされている。
本実施形態は、発光素子を効率的に整列させ、実装基板の上に効率的に実装させ得る、表示装置の製造方法、及びその製造方法によって製造し得る表示装置を提供することを目的とする。
一実施形態に係る表示装置の製造方法は、実装基板と、実装基板の上に二次元配列して実装される複数の発光素子とを備え、複数の発光素子は、二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有する、表示装置の製造方法である。表示装置の製造方法は、複数の発光素子を互いに分離して用意する工程;平板状の基材と、基材に二次元配列され、発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した複数の開口部を有する開口部群とを備える、配列ガイド部材を用意する工程;及び配列ガイド部材を水平に設置して、当該配列ガイド部材の開口部群に複数の発光素子を嵌め込み、複数の発光素子を開口部群の二次元配列に倣って整列させる整列工程;を含む。
一実施形態に係る表示装置は、実装基板と、実装基板の上に二次元配列して実装される複数の発光素子とを備える。複数の発光素子は、二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有する。複数の発光素子は、第1色を呈する第1発光素子と、第2色を呈する第2発光素子と、第3色を呈する第3発光素子と含み、それらは互いに平面形状が異なる。
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の趣旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、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一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
本開示の一実施形態は、表示装置の製造方法に関する。以下、当該表示装置の製造方法を使用して製造できる、表示装置について説明する。ここでは表示装置が、自発光素子であるマイクロ発光ダイオード(以下、マイクロLEDと称する)を用いたマイクロLED表示装置であるとして説明する。
図1は、表示装置DSPの構成を概略的に示す斜視図である。図2は、図1のII-II線に沿う模式的な部分断面図である。図3は、図1の発光素子10の平面形状及び二次元配列を示す平面図である。
図1は、第1方向Xと、第1方向Xに垂直な第2方向Yと、第1方向X及び第2方向Yに垂直な第3方向Zによって規定される三次元空間を示している。なお、第1方向X及び第2方向Yは、互いに直交しているが、90°以外の角度で交差していてもよい。また、本実施形態においては、第3方向Zを上と定義し、第3方向Zと反対側の方向を下と定義する。なお、「第1部材の上の第2部材」及び「第1部材の下の第2部材」とした場合、第2部材は、第1部材に接していてもよく、第1部材から離れて位置していてもよい。
表示装置DSPは、実装基板ARと、実装基板ARの上に実装される複数の発光素子10と、を備えている。図1では、表示装置DSPの表示面、すなわち光出射面が上方を向き、背面が下方を向くよう示している。
図1に示すように、実装基板ARは、例えば矩形状を有している。実装基板ARの主面は、第1方向Xと第2方向Yとにより規定されるX-Y平面に平行である。実装基板ARの厚さ方向は、第3方向Zに相当する。実装基板ARの上には、複数の発光素子10が、二次元配列して実装されている。
図2に示すように、実装基板ARの上面には、各々の発光素子10に応じて、一対の第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2が形成されている。一対の第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2は、実装基板ARの上で発光素子10と同様に二次元配列されて、配置されている。実装基板ARは、他に、絶縁基板、絶縁基板の上に形成される各種配線層、各々の発光素子10に応じて画素回路(駆動トランジスタ等の各種スイッチング素子や、各種容量等を含む)等を備えている。実装基板ARのこれらの詳細な構成については、説明を省略する。
各発光素子10は、第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2の上に跨って実装されている。発光素子10は、発光層11と、発光層11の下側に配置される第1電極12及び第2電極13とを備えている。第1電極12は、第1配線電極SE1の上に配置され、電気的に接続されている。第2電極13は、第2配線電極SE2の上に配置され、電気的に接続されている。一対の第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2は、発光素子10の実装領域として機能している。
発光素子10は、実装基板ARに接続される側の面である実装面P1、及び光が出射される側の面である主発光面P2を有している。より正確には、発光素子10では、実装面P1側を含め全方位へと光が出射される。主発光面P2は、表示装置DSPとして用いる場合の主要な光が出射される面である。本実施形態において、第1電極12及び第2電極13を備える面が実装面P1である。
複数の発光素子10は、二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有している。図3に示すように、本実施形態において、発光素子10は、長方形状の概形寸法を有している。発光素子は、幅W、長さL、及び厚さT(図示せず)(厚さT<長さL,幅W)の寸法を有する。発光素子10は、長方形(幅W<長さL)の4つの角部のうち1つの角部を非線対称の三角形に切り欠いた平面形状を有している。複数の発光素子10は、実装基板ARの上に第1方向Xに間隔dXを置いて配列され、かつ第2方向Yに間隔dYを置いて配列されている。各発光素子10は、実装基板ARの上において、切り欠き部15を右上に向ける姿勢で整列されている。
上述する非回転対称性とは、二次元配列の平面(X-Y平面)に垂直な軸線(第3方向Zと平行な軸線、例えば中心点P)で1回転させた形状は、360°回転させたときのみ元の形状と一致して、他の角度回転させたときは一致しないことを意味する。換言すると、発光素子10の平面形状は、一回回転対称性のみを有している。上述する非線対称性とは、二次元配列の平面(X-Y平面)に平行な線分(例えば第1方向X及び第2方向Yに沿う各中心線CL1,CL2)のいずれを軸線としても、その軸線に対して線対称ではないことを意味する。換言すると、発光素子10の平面形状は、実装面P1及び主発光面P2を互いに上下反転しても元の形状と一致しない。
発光素子10は、上述するようにマイクロLEDチップであり、フリップチップ型マイクロLEDとも称される。発光素子10の面積は、幅W×長さLで定義される。この面積は、例えば25μm2以上10000μm2以下である。幅W,長さLは、例えば5μm以上300μm以下である。発光層11は、P/N接合層を備えている。発光素子10は、第1電極12側を正とし、第2電極13側を負として、第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2を介して電流を供給する。そのとき、発光素子10では、P/N接合層が発光して、所望の表示が得られる。
(表示装置DSPの製造方法)
以下、図面を参照して一実施形態に係る表示装置DSPの製造方法について説明する。
図4は、一実施形態に係る表示装置の製造方法を示すフローチャートである。図5は、一実施形態に係る表示装置の製造方法に使用する、発光素子の整列装置を概略的に示す斜視図である。図6は、整列工程を順に示す模式的な部分断面図である。図7は、実装工程を順に示す模式的な部分断面図である。
以下、図面を参照して一実施形態に係る表示装置DSPの製造方法について説明する。
図4は、一実施形態に係る表示装置の製造方法を示すフローチャートである。図5は、一実施形態に係る表示装置の製造方法に使用する、発光素子の整列装置を概略的に示す斜視図である。図6は、整列工程を順に示す模式的な部分断面図である。図7は、実装工程を順に示す模式的な部分断面図である。
まず、複数の発光素子10を互いに分離して用意する(S1工程)。
以下、上述する発光素子10を多結晶サファイア基板の上に集積形成する手順について説明する。まず、絶縁基材層となる単結晶サファイア基板(ウェハ)を用意する。次に、単結晶サファイア基板の上に低温及び高温のバッファ層を形成した後、第2導電型クラッド層、活性層、第1導電型クラッド層を常法により積層させて、発光層を形成する。当該積層によって、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードが形成される。次に、常法により、第2導電型クラッド層に電気的に接続するようにn型電極(第1電極)が形成され、第1導電型クラッド層に電気的に接続するようにp型電極(第2電極)が形成される。次に、フォトリソグラフィー等の半導体プロセスによってサファイア基板が露出する位置まで各発光素子10を分離する分離溝と、切り欠き部とを形成する。また、上記分離溝と切り欠き部は、フォトリソグラフィーに替えて、ダイシングプロセスを使用して形成してもよい。更に、上記分断溝と切り欠き部は、上記フォトリソグラフィーとダイシングプロセスとを組み合わせて形成してもよい。以上の工程によって、発光素子10を、サファイア基板(ウェハ)の上に集積形成できる。
以下、上述する発光素子10を多結晶サファイア基板の上に集積形成する手順について説明する。まず、絶縁基材層となる単結晶サファイア基板(ウェハ)を用意する。次に、単結晶サファイア基板の上に低温及び高温のバッファ層を形成した後、第2導電型クラッド層、活性層、第1導電型クラッド層を常法により積層させて、発光層を形成する。当該積層によって、ダブルヘテロ構造の発光ダイオードが形成される。次に、常法により、第2導電型クラッド層に電気的に接続するようにn型電極(第1電極)が形成され、第1導電型クラッド層に電気的に接続するようにp型電極(第2電極)が形成される。次に、フォトリソグラフィー等の半導体プロセスによってサファイア基板が露出する位置まで各発光素子10を分離する分離溝と、切り欠き部とを形成する。また、上記分離溝と切り欠き部は、フォトリソグラフィーに替えて、ダイシングプロセスを使用して形成してもよい。更に、上記分断溝と切り欠き部は、上記フォトリソグラフィーとダイシングプロセスとを組み合わせて形成してもよい。以上の工程によって、発光素子10を、サファイア基板(ウェハ)の上に集積形成できる。
次に、サファイア基板の上に集積形成された複数の発光素子10を、サファイア基板から分離させる。当該分離する方法としては、レーザーリフトオフ等の手法を使用できる。当該手法では、まず分離する発光素子10に対して、エキシマレーザー等の高出力パルスレーザを、サファイア基板側から照射する。上記レーザー照射によって、サファイア基板と結晶層である第2導電型クラッド層の界面近傍で、例えば窒化ガリウム層が分解され、当該界面の結合力が弱くなって分離することができる。
本実施形態において、分離して用意する複数の発光素子10は、サファイア基板等の絶縁基材層を含まないものが使用される。このような構成では、発光素子10が、硬質な絶縁基材層を含まないことで、発光素子10の上述する平面形状を半導体プロセス等の微細加工技術によって容易に形成できる。また、発光素子10の厚さTを薄くできるため、表示装置DSPの厚さを薄くでき好ましい。
なお、分離して用意する複数の発光素子10としては、従来使用できず廃棄されているウェハから分離され分散されている発光素子や、集積形成されたウェハの上で実装基板ARの画素配列に適合しない位置にある発光素子を使用できる。
次に、配列ガイド部材21を用意する(S2工程)。
図5に示すように、配列ガイド部材21は、基材と、基材に二次元配列され貫通した複数の開口部を有する開口部群OPとを備えている。配列ガイド部材21は、水平に設置して、当該配列ガイド部材21の開口部群OPに複数の発光素子10をそれぞれ嵌め込み、複数の発光素子10を開口部群OPの二次元配列に倣って整列させることができるように構成されている。
図5に示すように、配列ガイド部材21は、基材と、基材に二次元配列され貫通した複数の開口部を有する開口部群OPとを備えている。配列ガイド部材21は、水平に設置して、当該配列ガイド部材21の開口部群OPに複数の発光素子10をそれぞれ嵌め込み、複数の発光素子10を開口部群OPの二次元配列に倣って整列させることができるように構成されている。
基材は、平板状であって、例えば矩形状の外形形状を有している。基材の厚さは、好ましくは、整列させる発光素子10の厚さTと同等である。基材は、水平配置したとき上に位置する上面と下に位置する下面とを有している。基材が例えばシリコン、酸化シリコン等の材料である場合、微細な開口部群OPはフォトリソグラフィー等の半導体プロセスによって形成することができる。
本実施形態において、開口部群OPの各開口部の上面側からみる平面形状は、主発光面P2側からみる発光素子10の平面形状と相似形状を有している。具体的には、開口部群OPの各開口部は上述する発光素子10の平面形状と同様に、長方形の4つの角部のうち、1つの角部を非線対称の三角形状に切り欠いた平面形状を有している。本実施形態において、上面側からみる開口部群OPの各開口部の姿勢は、実装基板ARの上の発光素子10の姿勢と一致している。具体的には、開口部群OPの各開口部は、実装基板ARの上の発光素子10の姿勢と同様に、切り欠き部15を右上に向ける姿勢で整列されている。開口部群OPの各開口部は、上述する発光素子10の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法を有している。開口部群OPの各開口部の平面面積は、例えば、発光素子10の平面面積と比較して、僅かに大きく形成され、好ましくは1%~10%大きく形成されている。
本実施形態において、開口部群OPの各開口部は、その中心点が実装基板ARの上の発光素子10の二次元配列と同様に、第1方向Xに間隔dXを置いて配列され、かつ第2方向Yに間隔dYを置いて配列されている。すなわち、開口部群OPの各開口部の二次元配列は、実装基板ARの上の発光素子10の二次元配列と一致している。
次に、用意された配列ガイド部材21を、水平に設置する(S3工程)。
本実施形態において、配列ガイド部材21は、水平に配置される整列板22の上に配置されている。整列板22は、平板状であって、配列ガイド部材21の下面に開口部群OPを覆って配置されている。整列板22は、配列ガイド部材21と同じ寸法の矩形状の外形形状を有している。
本実施形態において、配列ガイド部材21は、水平に配置される整列板22の上に配置されている。整列板22は、平板状であって、配列ガイド部材21の下面に開口部群OPを覆って配置されている。整列板22は、配列ガイド部材21と同じ寸法の矩形状の外形形状を有している。
本実施形態において、配列ガイド部材21及び整列板22は、互いの位置がずれないように固定具23で固定されている。固定具23は、例えば配列ガイド部材21及び整列板22の外縁を挟持して固定する部材である。本実施形態において、配列ガイド部材21は、当該部材を微細に振動及び揺動させ得る、振動手段及び揺動手段24に接続されている。配列ガイド部材21及び整列板22は、一体として、振動手段及び揺動手段24よって共に振動及び揺動されるように構成されている。
次に、配列ガイド部材21の開口部群OPに複数の発光素子10をそれぞれ嵌め込み、複数の発光素子10を開口部群OPの二次元配列に倣って整列させる(S4工程)。
図6の(a),(b),(c)を参照して、整列工程を説明する。
まず、図6の(a)に示すように、水平に設置した配列ガイド部材21及び整列板22の上であって、配列ガイド部材21の上面に互いに分離された複数の発光素子10を載置する。
まず、図6の(a)に示すように、水平に設置した配列ガイド部材21及び整列板22の上であって、配列ガイド部材21の上面に互いに分離された複数の発光素子10を載置する。
次に、図6の(b)に示すように、当該配列ガイド部材21及び整列板22を振動手段及び揺動手段24によって揺動及び振動させ、複数の発光素子10を配列ガイド部材21の上で移動及び回転させる。上記移動及び回転によって、複数の発光素子10が、開口部群OPの各開口部の二次元配列及び姿勢に合致したとき、図6の(c)に示すように、複数の発光素子10が開口部群OPにそれぞれ嵌め込まれる。本実施形態では、各発光素子10は、各開口部群OP内に実装面P1側を下側に向けて嵌め込まれる。
具体的には、各発光素子10は、当該平面において発光素子10が開口部群OPの開口部と一致する角度の姿勢でのみ、発光素子10は開口部群OPの開口部に嵌め込まれる。これは、各発光素子10は、平面に垂直な軸線に対して非回転対称性の平面形状を有しているためである。また、各発光素子10は、発光素子10の実装面P1が下側である姿勢でのみ、発光素子10は開口部群OPの開口部に嵌め込まれる。これは、各発光素子1は、平面に平行な軸線に対して非線対称性な平面形状であるためである。更に、発光素子10は、開口部群OPの複数の開口部にそれぞれ嵌め込まれて、配列ガイド部材21の開口部の二次元配列に倣って整列板22の上に整列される。
次に、整列された複数の前記発光素子10を、その整列を保持したまま、実装基板ARの上に実装する(S5工程)。
図7の(d),(e),(f),(g)を参照して、実装工程を説明する。
まず、図7の(d)に示すように、整列板22の上から配列ガイド部材21を取り外して、かつ転写板30を用意する。転写板30は、発光素子10をその整列を保持したまま転写するための仮基板である。転写板30の基材31の表面には、粘着材層32が塗布されている。
図7の(d),(e),(f),(g)を参照して、実装工程を説明する。
まず、図7の(d)に示すように、整列板22の上から配列ガイド部材21を取り外して、かつ転写板30を用意する。転写板30は、発光素子10をその整列を保持したまま転写するための仮基板である。転写板30の基材31の表面には、粘着材層32が塗布されている。
続いて、同図7の(d)に示すように、転写板30の粘着材層32表面を、整列された発光素子10の主発光面P2に圧着して粘着材層32表面に各発光素子10の主発光面P2側が粘着させ保持させる。この操作により、複数の発光素子10がその整列を保持したまま転写板30に対して転写される。
次に、図7の(e)に示すように、実装基板ARを用意する。この実装基板ARには、各種の配線層(図示せず)や画素回路(図示せず)、第1配線電極SE1、及び第2配線電極SE2等が予め形成されている。上述するように、実装基板ARの上面に配置される、一対の第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2は、発光素子10の実装領域として機能する。第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2には、予め接合用導電材が形成されている。次に、同図7の(e)に示すように、転写板30から実装基板ARの第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2の上に、各々の第1電極12及び第2電極13の位置を整合させて配置する。
続いて、図7の(f)に示すように、転写板30の上の発光素子10の実装面P1を実装基板ARの上の整合した位置に圧着させる。その後、同図7の(f)に示すように実装する発光素子10に接着した粘着材層32にレーザー照射し、粘着材層32を破壊して転写板30を各発光素子10から取り外す。これによって、複数の発光素子10は、転写板30の上の整列を保持したままに実装基板ARの上に転写され、実装される(図7の(g))。
この実装工程を、全ての画素(全ての実装基板ARの上の実装領域)に対して繰り返して行うことによって、実装基板ARの上に発光素子10が二次元配列される表示装置DSPを製造できる。
この実装工程を、全ての画素(全ての実装基板ARの上の実装領域)に対して繰り返して行うことによって、実装基板ARの上に発光素子10が二次元配列される表示装置DSPを製造できる。
本実施形態に係る表示装置DSPの製造方法においては、複数の発光素子10を予め所定の平面形状に形成しているため、その姿勢及び二次元配列を配列ガイド部材21によって整列させることができる。上述する発光素子10は、それと相似形状で僅かに大きい寸法の平面形状の複数の開口部を有する開口部群OPに対して所定の姿勢及び二次元配列でのみ嵌め込まれる。そのため、微細な寸法の多数の発光素子10を精度よく整列でき、発光素子10の実装基板ARの上への転写、実装を効率化できる。従って、本実施形態によれば、表示装置DSPを効率的に製造でき、製造コストを低下した表示装置DSPが提供できる。
更に、本実施形態に係る表示装置DSPの製造方法によれば、互いに分離した複数の発光素子10を効率よく整列させることができる。そのため、従来使用できず廃棄されている、集積形成されたウェハから分離され分散されている発光素子や、集積形成されたウェハの上で実装基板ARの画素配列に適合しない位置にある発光素子を再利用して、表示装置DSPを製造することができる。その結果、表示装置DSPの製造コストを更に低下できる。
更に、本実施形態に係る表示装置DSPの製造方法によれば、整列工程において、当該配列ガイド部材を揺動及び振動させ、複数の発光素子10を移動及び回転させる。これによって、複数の発光素子10を開口部群OPに効率的に嵌め込ませることができる。その結果、複数の発光素子10を、配列ガイド部材21によって、効率的に整列させることができる。
更に、本実施形態に係る表示装置DSPの製造方法によれば、整列工程において、発光素子10を第1電極12及び第2電極13を備える実装面P1側を下にして整列させている。そのため、整列工程に次ぐ実装工程において、転写板30で発光素子10の主発光面P2側を保持できるため、それと反対側の実装面P1を実装基板ARの上に実装させることができる。その結果、実装工程において、発光素子10の上下面を反転する操作なしに実装することができ、発光素子10の実装基板ARの上への実装を更に効率化できる。
なお、上記実施形態では、配列ガイド部材21の開口部群OPの複数の開口部と二次元配列が実装基板ARの上の発光素子10の二次元配列と一致している例を示して説明したが、これに限定されない。開口部群OPの複数の開口部の二次元配列は、実装基板ARの上の発光素子10の二次元配列と比較して、第1方向X及び/又は第2方向Yに所定の倍率で拡大又は縮小されてもよい。例えば、配列ガイド部材21の開口部群OPの複数の開口部の二次元配列を上述するように縮小して密に配置することで、配列ガイド部材21の寸法を小さくできるため好ましい。配列ガイド部材21の開口部群OPの複数の開口部を密に配置すると、上述する整列工程で、複数の発光素子10が開口部群OPの複数の開口部にそれぞれ嵌め込まれる確率が増加する。その結果、整列工程を更に効率化できる。その場合、実装工程では、整列工程で密に整列された複数の発光素子10の二次元配列を所定の倍率に拡大して実装する操作が必要になる。
なお、上記実施形態では、図8の(a)に示すように、発光素子10は長方形の4つの角部のうち1つの角部を非線対称の三角形状に切り欠いた平面形状を有するものを示して説明した。しかしながら、発光素子10の形状は、これに限定されず、上述する非回転対称性及び非線対称性を有していればよい。発光素子10は、三角形状以外の切り欠き部を有してもよい。例えば、発光素子10は、図8の(b)に示すように、長方形の4つの角部のうち1つの角部を長方形状に切り欠いた平面形状を有してもよい。また発光素子10は、2つ以上の切り欠き部を有してもよい。例えば、発光素子10は、図8の(c)に示すように、長方形の4つの角部のうち1つの角部が三角形状に切り欠かれ、他の1つの角部が長方形状に切り欠かれる平面形状を有してもよい。また、発光素子の概略形状は、長方形以外の形状であってよく、三角形状等の他の多角形状や、円形状等であってもよい。
(他の実施形態に係る表示装置の製造方法)
他の実施形態に係る表示装置の製造方法について説明する。以下、他の実施形態に係る表示装置の製造方法によって製造できる、表示装置について説明する。
他の実施形態に係る表示装置の製造方法について説明する。以下、他の実施形態に係る表示装置の製造方法によって製造できる、表示装置について説明する。
図9は、他の実施形態に係る表示装置の製造方法によって製造できる表示装置が備える複数の発光素子の平面形状及び二次元配列を模式的に示す平面図である。複数の発光素子10が、第1色を呈する第1発光素子10aと、第2色を呈する第2発光素子10bと、第3色を呈する第3発光素子10cと含み、それらが互いに平面形状が異なっている。一例では、第1色は赤色であり、第2色は緑色であり、第3色は青色である。
当該表示装置においては、第1発光素子10aは上述する図8の(a)と同様の平面形状を有し、第2発光素子10bは上述する図8の(b)と同様の平面形状を有し、第3発光素子10cは、図8の(c)と同様の平面形状を有している。例えば、発光素子10a,10b,10cの概略寸法である幅W,長さ,厚さTは、それぞれ同じである。発光素子10a,10b,10cは、それぞれ切り欠き部15a,15b,15cを右上に向ける姿勢で整列されている。発光素子10a,10b,10cは、上述する発光素子10の二次元配列に沿って、それぞれ第2方向Yに沿って並び、第1方向Xにこの順で交互に配列されている。
このような表示装置の製造方法では、上記配列ガイド部材を用意する工程では、第1発光素子10aと相似形状で僅かに大きい寸法の平面形状の複数の開口部を有する開口部群を備える第1配列ガイド部材と、第2発光素子10bと相似形状で僅かに大きい寸法の平面形状の複数の開口部を有する開口部群を備える第2配列ガイド部材と、第3発光素子10cと相似形状で僅かに大きい寸法の平面形状の複数の開口部を有する開口部群を備える第3配列ガイド部材とをそれぞれ用意することが好ましい。
第1発光素子10aは、第1配列ガイド部材の第1開口部群にそれぞれ嵌め込まれ、第2配列ガイド部材の第2開口部群,第3配列ガイド部材の第3開口部群にそれぞれ嵌め込まれないことが好ましい。第2発光素子10bは、第2配列ガイド部材の第2開口部群にそれぞれ嵌め込まれ、第1配列ガイド部材の第1開口部群,第3配列ガイド部材の第3開口部群にそれぞれ嵌め込まれないことが好ましい。第3発光素子10cは、第3配列ガイド部材の第3開口部群にそれぞれ嵌め込まれ、第1配列ガイド部材の第1開口部群,第2配列ガイド部材の第2開口部群にそれぞれ嵌め込まれないことが好ましい。
また、上記整列工程では、第1発光素子10aを第1配列ガイド部材によって整列させる第1整列工程と、第2発光素子10bを第2配列ガイド部材によって整列させる第2整列工程と、第3発光素子10cを第3配列ガイド部材によって整列させる第3整列工程とを含む、ことが好ましい。
更に、上記実装工程では、上記第1整列工程によって整列された第1発光素子10aを、整列を保持したまま実装基板の上に実装する第1実装工程と、上記第2整列工程によって整列された第2発光素子10bを、整列を保持したまま実装基板の上に実装する第2実装工程と、上記第3整列工程によって整列された第3発光素子10cを、整列を保持したまま実装基板の上に実装する第3実装工程と、を含むことが好ましい。
以下、他の実施形態に係る表示装置の製造方法について説明する。
まず、用意する互いに分離された発光素子としては、例えば、発光素子10a,10b,10cが混在しているものを使用できる(S1´工程)。
次に、第1配列ガイド部材を、整列板の上に水平に配置して固定する(S2´工程)。次に、上記複数の発光素子を第1配列ガイド部材の上に載置し(S3´工程)、第1配列ガイド部材によって、第1発光素子10aを整列板の上に整列させる(第1整列工程(S4´工程))。この際、発光素子10a,10b,10cは互いに平面形状が異なり、それと相似形状で僅かに大きい寸法の第1開口部群,第2開口部群,第3開口部群も互いに平面形状が異なるため、第1発光素子10aのみが選択的に第1配列ガイド部材によって整列させられる。次に、整列板の上の整列した第1発光素子10aを、整列を保持したまま転写板に転写して、実装基板の上の対応する実装領域に実装する(第1実装工程(S5´工程))。
まず、用意する互いに分離された発光素子としては、例えば、発光素子10a,10b,10cが混在しているものを使用できる(S1´工程)。
次に、第1配列ガイド部材を、整列板の上に水平に配置して固定する(S2´工程)。次に、上記複数の発光素子を第1配列ガイド部材の上に載置し(S3´工程)、第1配列ガイド部材によって、第1発光素子10aを整列板の上に整列させる(第1整列工程(S4´工程))。この際、発光素子10a,10b,10cは互いに平面形状が異なり、それと相似形状で僅かに大きい寸法の第1開口部群,第2開口部群,第3開口部群も互いに平面形状が異なるため、第1発光素子10aのみが選択的に第1配列ガイド部材によって整列させられる。次に、整列板の上の整列した第1発光素子10aを、整列を保持したまま転写板に転写して、実装基板の上の対応する実装領域に実装する(第1実装工程(S5´工程))。
次に、第1配列ガイド部材に代えて、第2配列ガイド部材を整列板の上に水平に配置して固定する(S2´工程)。次に、第1配列ガイド部材の上に残った複数の発光素子を第2配列ガイド部材の上に載置し(S3´工程)、第2配列ガイド部材によって第2発光素子10bを選択的に整列板の上に整列させる(第2整列工程(S4´工程))。次に、整列板の上の整列した第2発光素子10bを、整列を保持したまま転写板に転写して、実装基板ARの上の対応する実装領域に実装する(第2実装工程(S5´工程))。
次に、第2配列ガイド部材に代えて、第3配列ガイド部材を整列板の上に水平に配置して固定する(S2´工程)。次に、第2配列ガイド部材の上に残った複数の発光素子を第3配列ガイド部材の上に載置し(S3´工程)、第3配列ガイド部材によって第3発光素子10cを選択的に整列板の上に整列させる(第3整列工程(S4´工程))。次に、整列板の上の整列した第3発光素子10cを、整列を保持したまま転写板に転写して、実装基板ARの上の対応する実装領域に実装する(第3実装工程(S5´工程))。
他の実施形態に係る表示装置DSPの製造方法においては、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、このような構成では、実装する発光素子として、従来使用できず廃棄されている、集積形成されたウェハから分離され、発光素子10a,10b,10cが混在している発光素子を再利用して、表示装置DSPを製造することができる。その結果、表示装置DSPの製造コストを更に低下できる。
なお、上述する他の実施形態に係る表示装置の製造方法において、発光素子10a,10b,10cが混在したものを使用したが、それぞれ互いに選り分けられているものを使用してもよい。具体的には、発光素子10a,10b,10cは、それぞれの別の整列工程及び実装工程によって実装基板の上に実装されてもよい。また、発光素子10a,10b,10cとして切り欠き15の形状が異なるもので説明したが、例えば平面形状が異なるとは、その概略形状が互いに三角形状等の他の多角形状、円形状等であって大きく異なる構成であってもよい。また、発光素子10a,10b,10cは、例えば互いに相似形状であって平面面積のみ異なる構成でもよく、例えば、この順で平面面積が小さくなる構成であってもよい。このような構成では、発光素子10a,10b,10cの概略形状や平面面積の違いに対応する開口部群を有する配列ガイド部材で選り分けた後、各整列工程を行うことが好ましい。
また、上記実施形態で製造される表示装置は上述する例に限定されず、一部の部材が追加又は省略されていてもよい。例えば、実装基板の上に配置される第1配線電極及び第2配線電極の上には、絶縁層が形成されていてもよい。絶縁層には第1配線電極及び第2配線電極の一部が露出するように開口部が形成され、その露出部分に対して発光素子の第1電極及び第2電極が接続されていてもよい。また、実装基板の上には、複数の発光素子及び絶縁層を覆って平坦化する平坦化膜が形成されていてもよい。
更に、上記実施形態で製造される表示装置は、発光素子10がいわゆるフリップチップ型マイクロLEDである例を示して説明したがこれに限定されない。例えば、発光素子は、いわゆるフェイスアップ型マイクロLEDであってもよく、図10に示すような発光層11´の下側に配置される第1電極12´、及び発光層11´の上側に配置される第2電極13´を備えている発光素子10´であってもよい。
以下、図10に示す他の例に係る表示装置DSP´について説明する。図10は、表示装置の他の例を模式的に示す部分断面図である。発光素子10´は、上記発光素子10´と同様の平面形状及び外形寸法を有している。発光素子10´は、実装基板AR´の上で、発光素子10と同様に二次元配列され実装されている。発光素子10´は、第1配線電極SE1´の上に実装されている。実装基板AR´の上面には、各々の複数の発光素子10´に応じて、第1配線電極SE1´が形成されている。第1配線電極SE1´は、実装基板AR´の上で、第1配線電極SE1及び第2配線電極SE2と同様の二次元配列に配置されている。第1電極12´は、第1配線電極SE1´の上に配置され、電気的に接続されている。第1電極12´及び第2電極13´は、発光層11´を挟んで対向して配置されている。この発光素子10´では、第1電極12´を備える側が実装面P1、第2電極13´を備える側が主発光面P2として機能する。
実装基板ARの上に実装される複数の発光素子10´の間は、素子間絶縁膜PSによって充填されている。素子間絶縁膜PSの上面は、発光素子10´の第2電極13´が露出するように平坦化されている。素子間絶縁膜PS及び第2電極13´の上には、酸化インジウム等の透明導電性膜からなる対向電極CEが形成されている。対向電極CEは、複数の発光素子10´の第2電極13´を共通に接続している。発光素子10´は、第1電極12´側を正とし、第2電極13´側を負として、第1配線電極SE1及び対向電極CEを介して電流を供給すると、P/N接合層が発光して、所望の表示が得られる。
このような構成の表示装置DSP´でも、上記実施形態に係る表示装置DSPの製造方法と同様に製造できる。
このような構成の表示装置DSP´でも、上記実施形態に係る表示装置DSPの製造方法と同様に製造できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
DSP…表示装置、AR…実装基板、SE1…第1配線電極、SE2…第2配線電極、10…発光素子、11…発光層、12…第1電極、13…第2電極、15…切り欠き部、SE1…第1配線電極、SE2…第2配線電極、20…発光素子の整列装置、21…配列ガイド部材、OP…開口部群、22…整列板、23…固定具、24…振動手段(揺動手段)、30…転写板、CE…対向電極、P1…実装面、P2…主発光面
Claims (14)
- 実装基板と、前記実装基板の上に二次元配列して実装される複数の発光素子とを備え、複数の前記発光素子は、前記二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ前記二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有する、表示装置の製造方法であって、
複数の前記発光素子を互いに分離して用意する工程;
平板状の基材と、前記基材に二次元配列され、前記発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した複数の開口部を有する開口部群とを備える、配列ガイド部材を用意する工程;及び
前記配列ガイド部材を水平に設置して、当該配列ガイド部材の前記開口部群の前記複数の開口部に複数の前記発光素子をそれぞれ嵌め込み、複数の前記発光素子を前記開口部群の二次元配列に倣って整列させる整列工程;
を含む、表示装置の製造方法。 - 複数の前記発光素子は、それぞれ平板状のマイクロ発光ダイオードである、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記整列工程は、前記配列ガイド部材の上に複数の前記発光素子を載せ、当該配列ガイド部材を揺動及び振動させ、複数の前記発光素子を移動及び回転させることによって、複数の前記発光素子を前記開口部群に嵌め込ませる、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記整列工程では、前記配列ガイド部材の下面に前記開口部群を覆って配置される平板状の整列板を固定して配置し、かつ複数の前記発光素子を前記整列板の上に前記開口部群に倣って整列させる、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記整列された複数の前記発光素子を、その整列を保持したまま、前記実装基板の上に実装する実装工程を更に含む、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記実装工程は、前記整列された複数の前記発光素子を、転写板上にその整列を保持したまま転写後、前記転写板から前記実装基板の上に転写され実装される、請求項5に記載の表示装置の製造方法。
- 前記整列工程では、複数の前記発光素子の主発光面側を上に向けて整列させ、
前記実装工程では、前記発光素子の前記主発光面側を前記転写板で保持して、実装基板の上に転写して実装する、
請求項6に記載の表示装置の製造方法。 - 前記用意される複数の前記発光素子は、第1色を呈する第1発光素子と、第2色を呈する第2発光素子と、第3色を呈する第3発光素子と含み、それらは互いに平面形状が異なり、
前記用意する前記配列ガイド部材は、前記第1発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した複数の開口部を有する第1開口部群を備える第1配列ガイド部材と、前記第2発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した複数の開口部を有する第2開口部群を備える第2配列ガイド部材と、前記第3発光素子の平面形状と相似形状で僅かに大きい寸法の貫通した複数の開口部を有する第3開口部群を備える第3配列ガイド部材とを含み、
前記整列工程は、前記第1発光素子を前記第1配列ガイド部材によって前記第1開口部群の二次元配列に倣って整列させる第1整列工程と、前記第2発光素子を前記第2配列ガイド部材によって前記第2開口部群の二次元配列に倣って整列させる第2整列工程と、前記第3発光素子を前記第3配列ガイド部材によって前記第3開口部群の二次元配列に倣って整列させる第3整列工程とを含む、
請求項1に記載の表示装置の製造方法。 - 複数の前記発光素子は、それぞれ長方形の4つの角部のうち、1つの角部を切り欠いた平面形状を有する、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 実装基板と、前記実装基板の上に二次元配列して実装される複数の発光素子とを備え、
複数の前記発光素子は、前記二次元配列の平面に垂直な軸線に対して非回転対称性で、かつ前記二次元配列の平面に平行な軸線に対して非線対称性の平面形状を有し、
複数の前記発光素子は、第1色を呈する第1発光素子と、第2色を呈する第2発光素子と、第3色を呈する第3発光素子と含み、それらは互いに平面形状が異なる、
表示装置。 - 複数の前記発光素子は、それぞれ平板状のマイクロ発光ダイオードである、請求項10に記載の表示装置。
- 前記発光素子は、発光層、第1電極、及び第2電極を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記発光層の下側に配置される、
請求項10に記載の表示装置。 - 前記発光素子は、発光層、第1電極、及び第2電極を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記発光層を挟んで対向して配置される、
請求項10に記載の表示装置。 - 前記発光素子は、絶縁基材層を含まない、
請求項10に記載の表示装置。
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