WO2022185686A1 - 転写システム、転写位置決定装置、および転写方法 - Google Patents

転写システム、転写位置決定装置、および転写方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a transfer system and transfer method for transferring a light-emitting element such as an LED onto a wiring board or the like.
  • LED displays In LED displays, FHD (Full High Definition) panels have 1920 x 1080 LEDs, and 4K panels have 3840 x 2160 red, green, and blue LEDs arranged in a grid pattern and mounted at high density on a wiring board.
  • the LEDs of each color mounted on the wiring substrate at high density in this manner are so-called micro-LEDs having minute dimensions of, for example, about 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m. It is obtained through a process such as epitaxial growth of crystals, and is diced into chips having the above dimensions on a substrate. The LED chip thus formed is transferred from the growth substrate to the wiring substrate through one or more transfer steps. After that, the LED chip is fixed to the wiring board through a mounting process such as thermocompression bonding.
  • Such LED displays are required to emit light uniformly without unevenness.
  • due to the characteristics of the LED chips themselves there is considerable individual variation in the emission wavelength even when a large amount of LED chips are obtained from the same growth substrate.
  • a predetermined number or more of the LED chips that emit light at an emission wavelength greatly deviating from the emission wavelength of the mode value in the emission wavelength distribution are gathered.
  • the aggregated portion is visually recognized as unevenness by humans when the display emits light, and the display cannot be used as a product unless the LED chips in the area of unevenness are replaced.
  • the present invention aims to provide a transfer system, a transfer position determination device, and a transfer method for forming a display that does not cause unevenness while maintaining a high yield of light-emitting elements.
  • a transfer system of the present invention is a transfer system for transferring a plurality of light emitting elements held by a holding means onto a substrate to be transferred, wherein each of the light emitting elements held by the holding means and a light emission property measuring unit for measuring the light emission property of each of the light emitting devices, and based on the information on the light emission property of each of the light emitting devices on the holding means obtained by the light emission property measuring unit, transferability to each of the light emitting devices and/or a transfer position determination unit that creates transfer position information on the transfer substrate, and the light emitting element is transferred from the holding means to the transfer substrate based on the transfer position information created by the transfer position determination unit. and a transfer unit for transferring the .
  • the emission characteristic measurement unit measures the wavelength of fluorescence or phosphorescence emitted from the light emitting element by irradiating the light emitting element held by the holding means with an active energy ray. I hope it is.
  • the transfer section may transfer each of the light emitting elements on the holding means to the transferred substrate by laser lift-off.
  • the transfer section may transfer each of the light emitting elements on the holding means to the transferred substrate by thermocompression.
  • the transfer unit may transfer each of the light emitting elements on the holding means to the transferred substrate using ultrasonic waves.
  • the transfer position determination apparatus of the present invention provides a transfer position determining apparatus, in which a plurality of light emitting elements held by a holding means are transferred onto a substrate to be transferred. Based on the information of (1), information on whether or not transfer is possible and/or transfer position information on the substrate to be transferred is created for each of the light emitting elements.
  • a transfer method of the present invention is a transfer method for transferring a plurality of light emitting elements held by a holding means to a substrate to be transferred, wherein each of the light emitting elements in the state held by the holding means is a transfer method.
  • a transfer position determination step of creating transfer propriety and/or transfer position information on the transfer substrate; and based on the transfer position information created by the transfer position determination step, the and a transfer step of transferring the light emitting element.
  • this transfer method based on the information obtained by measuring the light emission characteristics of each light emitting element, information on whether or not transfer is possible and/or information on the transfer position on the substrate to be transferred is created for each light emitting element, A display that does not cause unevenness while maintaining a high yield of light-emitting elements by creating transfer position information so that even light-emitting elements with relatively different light-emitting characteristics can be used to form a display within a range that does not cause unevenness in the product. can be formed.
  • a display that does not cause unevenness can be formed by the transfer system, transfer position determination device, and transfer method of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the emission wavelength distribution of the light emitting elements on the holding means obtained by the wavelength measurement section of the transfer system and the result of grouping by the transfer position determination section;
  • FIG. 10 is a diagram showing light-emitting elements on the holding means reflecting grouping by the transfer position determining unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a transferred substrate on which a light emitting element is transferred reflecting transfer position information determined by a transfer position determination unit; It is a figure explaining the transcription
  • FIG. 10 is a diagram showing a result of grouping by a transfer position determination unit in another embodiment;
  • a transfer system 1 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the transfer system 1 of this embodiment has a transfer section 10 , a wavelength measurement section 20 , and a transfer position determination section 30 . transcribed to In addition, the arrangement (layout) of the light emitting elements 2 on the holding means 3 is not directly reflected on the layout on the substrate 4 to be transferred. is measured, and the transfer position determination unit 30 determines the transfer position of each light emitting element 2 on the substrate 4 to be transferred based on the obtained information of the emission wavelength of each light emitting element 2 . Based on this transfer position information, the transfer section 10 transfers each light emitting element 2 to the transferred substrate 4 .
  • the light emitting element 2 is a micro LED chip
  • the transfer substrate 4 is a circuit board for display. Red, green, and blue light-emitting elements 2 are arranged on the transferred substrate 4, and the number of arranged is 1920 ⁇ for each color when the transferred substrate 4 is a circuit board for FHD (Full High Definition) panel. 1,080, and 3,840 x 2,160 for a circuit board for a 4K panel.
  • FHD Full Definition
  • the holding means 3 may be a growth substrate that serves as a base for epitaxial growth of the LED chip, or may be an intermediate substrate in the case of completing the transfer of the light emitting element 2 from the growth substrate to the circuit board through multiple transfers. Also good.
  • the shape of the holding means 3 may be a wafer shape or a square plate shape.
  • a known form capable of causing laser ablation is applied to the form of holding the light emitting element 2 by the holding means 3 .
  • the horizontal directions that are perpendicular to each other are called the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the vertical direction is called the Z-axis direction.
  • the transfer unit 10 transfers the light emitting element 2 held by the holding means 3 to the transferred substrate 4 by utilizing laser lift-off.
  • a hand 14 and a placement section 15 are provided.
  • the back surface of the holding means 3 is suction-held by the suction hand 14 so that the surface (referred to as the surface) on which the light emitting element 2 is held is horizontal and downward.
  • the rear surface of the substrate 4 to be transferred is sucked and held by the mounting portion 15 so that the surface (referred to as the surface) onto which the light emitting elements 2 are transferred is horizontal and faces upward.
  • the holding means 3 and the transferred substrate 4 face each other vertically, and the holding means 3 is positioned on the upper side.
  • the laser light source 11 is a device that emits a single laser beam L1, and in this embodiment emits laser beams such as a YAG laser, a visible light laser, and an ultraviolet laser.
  • the galvanomirror 12 has two mirrors, and by controlling the positions and angles of these mirrors, incident light rays can be emitted in arbitrary directions.
  • a pulsed laser beam L1 emitted from the laser light source 11 passes through the galvanomirror 12 and the F ⁇ lens 13 and irradiates the holding means 3 held by the suction hand 14 . Then, the laser beam L1 irradiated onto the holding means 3 passes through the holding means 3 and reaches the interface between the holding means 3 and the light emitting element 2, causing laser ablation at this interface. By this laser ablation, the light-emitting element 2 is energized and separated from the holding means 3, and transferred to the transfer-receiving substrate 4 immediately below. In this description, separating the light-emitting element 2 from the holding means 3 by laser ablation is called laser lift-off.
  • the optical path of the laser beam L1 is controlled by the galvanomirror 12 so that it can irradiate an arbitrary position on the holding means 3.
  • the galvanomirror 12 By having the galvanomirror 12 in this way, the light-emitting element 2 at any position held by the holding means 3 can be laser lifted off.
  • the mounting section 15 is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving stage 16, and relatively moves the transferred substrate 4 in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the holding means 3.
  • the position control of the transferred substrate 4 by the moving stage 16 and the irradiation position control of the laser light L1 by the galvanomirror 12 the light emitting element 2 held by the holding means 3 at an arbitrary position can be moved to the transferred substrate. It is possible to transfer to any position on 4 .
  • the wavelength measurement unit 20 is an embodiment of the light emission characteristic measurement unit referred to in this description.
  • photoluminescence is used to measure the light emission wavelength, which is a kind of light emission characteristic of each light emitting element 2 on the holding means 3. It measures, and includes a laser light source 21 , a wavelength measuring device 22 , and a mounting section 23 .
  • the back surface of the holding unit 3 is sucked and held by the mounting unit 23 so that the surface (front surface) where the light emitting element 2 is held is horizontal and faces upward.
  • the laser light source 21 is a device that emits a single laser beam L2, and in this embodiment emits laser beams such as a YAG laser, a visible light laser, and an ultraviolet laser.
  • the above laser light is one embodiment of the active energy ray in the present invention, and in addition to laser light, the active energy ray includes electromagnetic waves, particle beams, quantum beams, elementary particle beams, and the like.
  • the wavelength measuring device 22 measures the wavelength of light incident on itself, and a known optical wavelength meter is applied.
  • the mounting section 23 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by a moving stage 24, and the holding means 3 can be moved relative to the laser light source 21 and the wavelength measuring device 22 in the X-axis direction and the Y-axis direction. move.
  • the holding means 3 By controlling the position of the holding means 3 by the moving stage 24, it is possible to measure the emission wavelength of the light emitting element 2 held by the holding means 3 at an arbitrary position.
  • This wavelength measuring unit 20 measures the emission wavelengths of all the light emitting elements 2 held by the holding means 3 .
  • the transfer position determination unit 30 is also referred to as a transfer position determination device in this description, and in this embodiment is a computer that controls the operations of the transfer unit 10 and the wavelength measurement unit 20 . has a program for creating transfer position information (transfer position information) of each light emitting element 2 on the transferred substrate 4 based on the information of the emission wavelength of each light emitting element 2 . Based on this transfer position information, the transfer section 10 transfers a predetermined light emitting element 2 on the holding means 3 to a predetermined position on the transfer substrate 4 .
  • FIG. 2 is a graph showing the distribution of emission wavelengths of the light emitting elements 2 on the holding means 3 obtained by the wavelength measuring section 20.
  • the horizontal axis is the emission wavelength
  • the vertical axis is the number of light emitting elements 2 that emit light at each emission wavelength (the number of elements).
  • this distribution is classified into two groups: Group A in a predetermined wavelength range including emission wavelengths having the mode value (mode value), and Group B, which is a group outside Group A.
  • the light-emitting elements 2 with emission wavelengths belonging to group A are called mode elements 2A
  • the light-emitting elements 2 with emission wavelengths belonging to group B are called non-mode elements 2B.
  • the boundary value between group A and group B is set so that the number of mode elements 2A is smaller than the number of non-mode elements 2B.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of the light emitting elements 2 on the holding means 3 reflecting the above grouping, and the non-mode elements 2B are hatched.
  • the transfer position determination unit 30 selects the non-mode element 2B based on the information on the light emission characteristics of each of the light emitting elements 2 on the holding means 3 within a range that does not cause unevenness in the display, which is the final product. Transfer position information is created so as to be arranged on the transferred substrate 4 .
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the transferred substrate 4 on which the light emitting element 2 has been transferred with the transfer position information determined by the transfer position determination unit 30 reflected.
  • transfer position information is created by the transfer position determination unit 30 so that the non-mode element 2B is preferentially used and transferred to the outer peripheral portion of the transfer substrate 4, and the holding means 3
  • the light emitting element 2 is transferred from the substrate 4 to the substrate 4 to be transferred.
  • the non-mode element 2B can also be used to form a display by effectively utilizing the outer peripheral portion where unevenness is less noticeable, and a display that does not generate unevenness while maintaining a high yield of light emitting elements. can be formed.
  • the emission wavelength which is the boundary between group A and group B in FIG. 2, in consideration of the emission wavelength distribution.
  • the emission wavelength range of 600 nm to 780 nm for red LEDs, 505 nm to 530 nm for green LEDs, and 470 to 485 nm for blue LEDs is group A
  • the emission wavelength range outside the range is group B.
  • the transfer position determination unit 30 calculates the arrangement of the mode element 2A and the non-mode element 2B based on this condition. Further, such a range of emission wavelengths may be automatically determined by the transfer position determining section 30 .
  • FIG. 5 is a flow chart explaining a transfer method using the transfer system of the above embodiment.
  • FIG. 5(a) is a flowchart showing a series of processes related to transfer of the light emitting element 2 from the holding means 3 to the transferred substrate 4.
  • FIG. 5(a) is a flowchart showing a series of processes related to transfer of the light emitting element 2 from the holding means 3 to the transferred substrate 4.
  • the holding means 3 is put into the wavelength measuring section 20 (step S1), and the emission wavelength of each light emitting element 2 on the holding means 3 is measured by the wavelength measuring section 20 (step S2).
  • the step of measuring the emission characteristics such as the emission wavelength of each light emitting element 2 held by the holding means 3 as in step S2 is referred to as the emission characteristics measurement step.
  • each light emitting element 2 is classified based on the information on the emission wavelength of each light emitting element 2 obtained in the above light emitting characteristic measurement step, and the transfer position on the transferred substrate 4 is determined. Specifically, a classification condition is set (step S3), and the transfer position determination unit 30 is operated so that the light emitting element 2 identified as the non-mode element 2B by this classification is arranged on the outer peripheral portion of the substrate 4 to be transferred. Transfer position information of each light emitting element 2 to the transferred substrate 4 is created (step S4). In this description, the step of creating transfer position information of each light emitting element 2 onto the transferred substrate 4 as in step S4 is called a transfer position determination step.
  • step S3 Details of the classification condition setting in step S3 are shown in FIG. 5(b).
  • a boundary value for distinguishing between group A and group B in FIG. 2 is set for each color light-emitting element 2 .
  • Boundary values for grouping (classifying) the light emitting elements 2 of each color are set (steps S11 and S12). , step S13).
  • the setting of this boundary value may be performed manually, or may be performed automatically by the transfer position determining section 30, for example.
  • the step of setting the classification condition is included in the series of processes, but this setting may be performed in advance at a stage prior to step S1.
  • step S4 After the transfer position information is created in step S4, the holding means 3 is taken out from the wavelength measuring section 20 and put into the transfer section 10. FIG. Also, the transferred substrate 4 is also put into the transfer section 10 (step S5). Finally, according to the transfer position information, the transfer unit 10 transfers the mode element 2A and the non-mode element 2B from the holding means 3 to the transferred substrate 4 (step S6).
  • the process of transferring the light emitting element 2 from the holding means 3 to the substrate 4 to be transferred based on the transfer position information obtained by the transfer position determination process like this step S6 is called a transfer process.
  • the transferred substrate 4 with the light emitting elements 2 transferred thereon so that the unevenness is not visually recognized is completed.
  • a post-process such as mounting may be performed, and an unevenness inspection may be performed in order to detect any defects.
  • FIG. 6 is a diagram showing the result of grouping by the transfer position determination unit 30 in another embodiment.
  • the grouping for the distribution of emission wavelengths of the light emitting elements 2 does not necessarily have to be two groups.
  • the light-emitting elements 2 on the holding means 3 are group D, which is a group of ranges including the most frequent emission wavelength, and group E, which is a group of emission wavelength ranges adjacent to the outside of group D, and group E. are classified into three groups, Group F, which is the group of emission wavelength ranges adjacent to the outside of the .
  • the transfer position determination unit 30 creates transfer position information so that only non-mode elements belonging to E are transferred. In this manner, the transfer position determination unit 30 may create information on not only the transfer position on the transfer substrate 4 but also whether or not the transfer is possible.
  • the yield is slightly lowered, the number of non-mode elements can be relatively reduced. can be easily formed.
  • the transfer system, transfer position determination device, and transfer method of the present invention are not limited to the forms described above, and may be of other forms within the scope of the present invention.
  • the light emission characteristics of the light emitting elements 2 measured by the light emission characteristic measuring unit are not limited to the light emission wavelength, and may be the light emission luminance of each light emitting element 2, for example.
  • the transfer method of the light emitting element 2 by the transfer unit 10 is not limited to laser lift-off, and other known methods may be used.
  • the light emitting element 2 may be transferred by so-called bonding using thermocompression bonding, ultrasonic waves, or the like.
  • transfer system 2 light emitting element 2A mode element 2B non-mode element 3 holding means 4 substrate to be transferred 10 transfer unit 11 laser light source 12 galvanomirror 13 F ⁇ lens 14 suction hand 15 placement unit 16 movement stage 20 wavelength measurement unit 21 laser light source 22 Wavelength measuring device 23 Mounting unit 24 Moving stage 30 Transfer position determining unit A Group B Group C Group D Group E Group L1 Laser light L2 Laser light L3 Emission light W Distance

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Abstract

発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成することができる転写システム、転写位置決定装置、および転写方法を提供する。具体的には、保持手段３によって保持された複数の発光素子２を被転写基板４へ転写させる転写システム１であり、保持手段３に保持された状態の各々の発光素子２の発光特性を測定する発光特性測定部２０と、発光特性測定部２０によって得られた保持手段３上の各々の発光素子２の発光特性の情報をもとに、各々の発光素子２に対し転写可否および／または被転写基板４上の転写位置情報を作成する転写位置決定部３０と、転写位置決定部３０によって作成された転写位置情報をもとに、保持手段３から被転写基板４へ発光素子２を転写させる転写部１０と、を備える。

Description

転写システム、転写位置決定装置、および転写方法
　本発明は、ＬＥＤなどの発光素子を配線基板などに転写する、転写システムおよび転写方法に関する。
　近年、従来の液晶ディスプレイに代わる次世代表示方法として、ＬＥＤを使用したディスプレイの開発が進んでいる。ＬＥＤディスプレイでは、ＦＨＤ（Ｆｕｌｌ　Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）パネルで１９２０×１０８０個、４Ｋパネルでは３８４０×２１６０個もの赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤがそれぞれ格子状の配列にて配線基板に高密度に実装されている。
　このように配線基板へ高密度に実装される各色ＬＥＤは、たとえば約５０ｕｍ×５０ｕｍといった微小寸法を有する、いわゆるマイクロＬＥＤであり、特許文献１に示すようにサファイアなどの成長基板上に窒化ガリウムの結晶をエピタキシャル成長させる工程などを経て得られ、基板上で上記寸法のチップ状にダイシングされる。このように形成されたＬＥＤチップは、１回もしくは複数回の転写工程を経て成長基板から配線基板へ転写される。その後、熱圧着などの実装工程を経て、配線基板にＬＥＤチップが固定される。
特開２００２－１７０９９３号公報
　このようなＬＥＤディスプレイは、むらが無く均一に発光することが求められている。しかしながら、ＬＥＤチップ自体はその特性上、同一の成長基板から得られる多量のＬＥＤチップであっても発光波長には少なからず個体差がある。ここで、ＬＥＤチップが配線基板上に実装された状態において、発光波長の分布における最頻値（モード値）の発光波長から大きく外れた発光波長で発光するＬＥＤチップが所定数以上集合していた場合には、その集合部分はディスプレイの発光時に人間にはむらとして視認され、むら範囲のＬＥＤチップを交換しない限りそのディスプレイは製品として活用することができない。
　一方、最頻値の発光波長と所定長以上の差がある発光波長のＬＥＤチップを配線基板への転写には利用しないようにすることによって、むらの発生を軽減することは可能だが、この場合ＬＥＤチップの歩留まりが悪化するため、ＬＥＤディスプレイの製造コストが高くなってしまうという問題があった。
　本願発明は、上記問題点を鑑み、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成するための転写システム、転写位置決定装置、および転写方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために本発明の転写システムは、保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させる転写システムであり、前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子の発光特性を測定する発光特性測定部と、前記発光特性測定部によって得られた前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成する転写位置決定部と、前記転写位置決定部によって作成された転写位置情報をもとに、前記保持手段から前記被転写基板へ前記発光素子を転写させる転写部と、を備えることを特徴としている。
　この転写システムにより、各々の発光素子の発光特性を測定して得られた情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または被転写基板上の転写位置情報を作成することにより、製品にむらが生じない範囲で比較的発光特性に差がある発光素子もディスプレイの形成に用いるように転写位置情報の作成を行うことで、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成することができる。
　また、前記発光特性測定部は、前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子に活性エネルギー線を照射することにより前記発光素子から発光される蛍光や燐光の波長を測定する波長測定部であると良い。
　こうすることにより、保持手段上で各発光素子を結線することなく各発光素子の発光特性を容易に確認することができる。
　また、前記転写部は、レーザーリフトオフにより前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させても良い。
　また、前記転写部は、熱圧着により前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させても良い。
　また、前記転写部は、超音波により前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させても良い。
　また、上記課題を解決するために本発明の転写位置決定装置は、保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させるにあたり、前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成することを特徴としている。
　この転写位置決定装置により、各々の発光素子の発光特性を測定して得られた情報をもとに、各々の発光素子に対し転写可否および／または被転写基板上の転写位置情報を作成することにより、製品にむらが生じない範囲で比較的発光特性に差がある発光素子もディスプレイの形成に用いるように転写位置情報の作成を行うことで、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成するための情報を下流の工程に渡すことができる。
　また、上記課題を解決するために本発明の転写方法は、保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させる転写方法であり、前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子の発光特性を測定する発光特性測定工程と、前記発光特性測定工程によって得られた前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成する転写位置決定工程と、前記転写位置決定工程によって作成された転写位置情報をもとに、前記保持手段から前記被転写基板へ前記発光素子を転写させる転写工程と、を備えることを特徴としている。
　この転写方法により、各々の発光素子の発光特性を測定して得られた情報をもとに、各々の発光素子に対し転写可否および／または被転写基板上の転写位置情報を作成することにより、製品にむらが生じない範囲で比較的発光特性に差がある発光素子もディスプレイの形成に用いるように転写位置情報の作成を行うことで、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成することができる。
　本発明の転写システム、転写位置決定装置、および転写方法により、むらを発生させないディスプレイを形成することができる。
本発明の一実施形態における転写システムを説明する図である。 転写システムが有する波長測定部によって得られた保持手段上の発光素子の発光波長分布および転写位置決定部によるグループ分けの結果を示す図である。 転写位置決定部によるグループ分けを反映した保持手段上の発光素子を示す図である。 転写位置決定部により決定された転写位置情報が反映されて発光素子が転写された被転写基板の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における転写方法を説明する図である。 他の実施形態における転写位置決定部によるグループ分けの結果を示す図である。
　本発明の一実施形態における転写システム１について、図１を参照して説明する。
　本実施形態の転写システム１は、転写部１０、波長測定部２０、および転写位置決定部３０を有し、保持手段３によって保持されている複数の発光素子２を転写部１０によって被転写基板４へ転写する。また、保持手段３上での発光素子２の配置（レイアウト）をそのまま被転写基板４上のレイアウトに反映するわけでなく、波長測定部２０が保持手段３上での各発光素子２の発光波長を測定し、そこで得られた各発光素子２の発光波長の情報に基づいて、転写位置決定部３０が各発光素子２の被転写基板４上での転写位置を決定する。この転写位置情報に基づいて、転写部１０が各発光素子２を被転写基板４へ転写する。
　ここで、本実施形態では、発光素子２はマイクロＬＥＤチップであり、被転写基板４はディスプレイ用の回路基板である。被転写基板４には、赤色、緑色、青色の発光素子２が配置され、配置される個数は、被転写基板４がＦＨＤ（Ｆｕｌｌ　Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）パネル向けの回路基板であった場合は各色１９２０×１０８０個、４Ｋパネル向けの回路基板であった場合は３８４０×２１６０個にも及ぶ。
　また、保持手段３は、ＬＥＤチップをエピタキシャル成長させるベースとなる成長基板でも良く、また、複数回の転写を経て成長基板から回路基板への発光素子２の転写を完了させる場合の中間基板であっても良い。また、保持手段３の形状は、ウェハ状であっても良く、四角の板状であっても良い。また、保持手段３による発光素子２の保持形態は、本実施形態ではレーザーアブレーションを生じさせることが可能な公知の形態が適用されている。
　なお、本説明では、水平方向であり互いに直交する方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向と呼び、鉛直方向をＺ軸方向と呼ぶ。
　転写部１０は、本実施形態ではレーザーリフトオフを利用することによって保持手段３が保持する発光素子２を被転写基板４へ転写するものであり、レーザー光源１１、ガルバノミラー１２、Ｆθレンズ１３、吸着ハンド１４、および載置部１５を備える。
　この転写部１０内では、保持手段３は、発光素子２が保持されている面（表面とする）が水平かつ下向きとなるように、吸着ハンド１４によって裏面が吸着把持されている。また、被転写基板４は、発光素子２が転写される面（表面とする）が水平かつ上向きとなるように、載置部１５によって裏面が吸着把持されている。また、保持手段３と被転写基板４は上下に対向し、保持手段３の方が上側に位置する。
　レーザー光源１１は、１本のレーザー光Ｌ１を出射する装置であり、本実施形態ではＹＡＧレーザー、可視光レーザー、紫外線レーザーなどのレーザー光を出射する。
　ガルバノミラー１２は、２枚のミラーを有し、これらミラーの位置および角度を制御することにより、入射される光線を任意の方向へ出射させる。
　レーザー光源１１から発せられたパルス状のレーザー光Ｌ１は、ガルバノミラー１２およびＦθレンズ１３を経由し、吸着ハンド１４に把持された保持手段３に照射される。そして、保持手段３に照射されたレーザー光Ｌ１は、保持手段３を透過して保持手段３と発光素子２との界面に到達し、この界面においてレーザーアブレーションを生じさせる。このレーザーアブレーションにより、発光素子２は付勢されて保持手段３から分離し、直下の被転写基板４に転写される。なお、本説明では、このようにレーザーアブレーションによって保持手段３から発光素子２を分離させることをレーザーリフトオフと呼ぶ。
　ここで、レーザー光Ｌ１は、ガルバノミラー１２によって光路が制御され、保持手段３の任意の位置に照射可能となっている。このようにガルバノミラー１２を有することにより、保持手段３に保持された任意の位置の発光素子２をレーザーリフトオフさせることができる。
　また、載置部１５は移動ステージ１６によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能となっており、保持手段３に対して被転写基板４をＸ軸方向およびＹ軸方向に相対移動させる。この移動ステージ１６による被転写基板４の位置制御および上記のガルバノミラー１２によるレーザー光Ｌ１の照射位置制御を組み合わせることにより、保持手段３に保持されている任意の位置の発光素子２を被転写基板４上の任意の位置に転写することが可能である。
　波長測定部２０は本説明でいう発光特性測定部の一実施形態であって、本実施形態ではフォトルミネッセンスを利用して保持手段３上の各発光素子２の発光特性の一種である発光波長を測定するものであり、レーザー光源２１、波長測定器２２、および載置部２３を備える。
　この波長測定部２０内では、保持手段３は、発光素子２が保持されている面（表面）が水平かつ上向きとなるように、載置部２３によって裏面が吸着把持されている。
　レーザー光源２１は、１本のレーザー光Ｌ２を出射する装置であり、本実施形態ではＹＡＧレーザー、可視光レーザー、紫外線レーザーなどのレーザー光を出射する。
　上記レーザー光は、本発明における活性エネルギー線の一実施形態であり、レーザー光以外に、活性エネルギー線は電磁波や粒子線、量子ビーム、素粒子ビーム等も含む。
　波長測定器２２は、自身に入射した光の波長を測定するものであり、公知の光波長計が適用される。
　保持手段３上の所定の位置の発光素子２にレーザー光Ｌ２が入射されると、発光素子２内の電子が励起される。この電子が基底状態に戻る際に蛍光や燐光といった放出光Ｌ３を放出する（いわゆるフォトルミネッセンス）。この放出光Ｌ３を波長測定器２２で取り込み、この放出光Ｌ３の波長を測定することにより、発光素子２を結線することなく所定の発光素子２の発光波長を測定することが可能である。
　また、載置部２３は移動ステージ２４によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能となっており、レーザー光源２１および波長測定器２２に対して保持手段３をＸ軸方向およびＹ軸方向に相対移動させる。この移動ステージ２４による保持手段３の位置制御により、保持手段３に保持されている任意の位置の発光素子２の発光波長を測定することが可能である。この波長測定部２０により、保持手段３が保持する全ての発光素子２の発光波長が測定される。
　転写位置決定部３０は本説明では転写位置決定装置とも呼び、本実施形態では転写部１０および波長測定部２０の動作を制御するコンピュータであって、波長測定部２０によって得られた保持手段３上の各発光素子２の発光波長の情報をもとに、各発光素子２の被転写基板４上の転写位置の情報（転写位置情報）を作成するプログラムを有する。この転写位置情報をもとに、転写部１０は保持手段３上の所定の発光素子２を被転写基板４上の所定の位置に転写する。
　次に、転写位置決定部３０による転写位置情報の作成プロセスを図２乃至４を用いて説明する。
　図２は、波長測定部２０によって得られた保持手段３上の発光素子２の発光波長の分布を示すグラフである。横軸は発光波長、縦軸は各発光波長で発光する発光素子２の個数（素子数）である。
　同一の成長基板からエピタキシャル成長した同一色の発光素子２であっても、発光波長には各発光素子２で多少の差があり、図２に示すような正規分布に似た分布が形成される。
　ここで、この分布に対して最頻値（モード値）をとる発光波長を含む所定の波長範囲のグループＡとグループＡより外側のグループであるグループＢと２つのグループに分類したとする。そして、グループＡに属する発光波長の発光素子２をモード素子２Ａ、グループＢに属する発光波長の発光素子２を非モード素子２Ｂと呼ぶ。このとき、モード素子２Ａの数の方が非モード素子２Ｂの数よりも少なくなるよう、グループＡとグループＢの境界値が設定されている。
　図３は、上記のグループ分けを反映したときの保持手段３上の発光素子２の配列の一例を示す図であり、非モード素子２Ｂにはハッチングをかけている。
　図３のように保持手段３上で非モード素子２Ｂが密集していた場合、仮に保持手段３上のこの配列の通り被転写基板４上に転写してしまうと、被転写基板４上の発光素子２を発光させたときに非モード素子２Ｂの集合とその周囲のモード素子２Ａとの間で色味の差が目立ち、むらとして視認されてしまうおそれがある。これに対し、本発明では転写位置決定部３０が保持手段３上の各々の発光素子２の発光特性の情報をもとに、最終製品であるディスプレイでむらが生じない範囲で非モード素子２Ｂを被転写基板４へ配置するよう、転写位置情報を作成する。
　図４は、転写位置決定部３０により決定された転写位置情報が反映されて発光素子２が転写された被転写基板４の一例を示す図である。
　ディスプレイの外周部は、人間の視覚上、中央部などと比較してむらが目立ちにくい。そこで図４に示す例では、被転写基板４の外周部には非モード素子２Ｂが優先的に利用、転写されるよう、転写位置決定部３０により転写位置情報が作成され、それに従って保持手段３から被転写基板４へ発光素子２が転写されている。
　このように、むらが目立ちにくい外周部が有効に活用されることにより、非モード素子２Ｂもディスプレイの形成に利用することが可能であり、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成することができる。
　ここで、本実施形態では、図２におけるグループＡとグループＢの境界となる発光波長は、発光波長の分布を鑑みて手動で設定することが可能となっている。たとえば、赤色ＬＥＤでは６００ｎｍ～７８０ｎｍ、緑色ＬＥＤでは５０５ｎｍ～５３０ｎｍ、青色ＬＥＤでは４７０～４８５ｎｍの発光波長の範囲をグループＡとし、その範囲から外れる発光波長の範囲をグループＢと手動で設定して、転写位置決定部３０はこの条件をもとにモード素子２Ａと非モード素子２Ｂの配置を計算する。また、このような発光波長の範囲は、転写位置決定部３０が自動で決定するようにしても良い。
　図５は、上記の実施形態の転写システムを用いた転写方法を説明するフロー図である。
　図５（ａ）は、保持手段３から被転写基板４への発光素子２の転写に関する一連のプロセスを示すフロー図である。
　まず、波長測定部２０へ保持手段３が投入され（ステップＳ１）、波長測定部２０にて保持手段３上の各発光素子２の発光波長が測定される（ステップＳ２）。なお、本説明ではこのステップＳ２のように保持手段３によって保持された状態の各発光素子２の発光波長といった発光特性を測定する工程を発光特性測定工程と呼ぶ。
　次に、上記発光特性測定工程で得られた各発光素子２の発光波長の情報をもとに各発光素子２の分類を行い、被転写基板４への転写位置を決定する。具体的には、分類の条件が設定され（ステップＳ３）、この分類によって非モード素子２Ｂと識別された発光素子２が被転写基板４の外周部に配置されるよう、転写位置決定部３０が各々の発光素子２の被転写基板４への転写位置情報を作成する（ステップＳ４）。なお、本説明ではこのステップＳ４のように各々の発光素子２の被転写基板４への転写位置情報を作成する工程を転写位置決定工程と呼ぶ。
　ステップＳ３における分類条件設定の詳細を図５（ｂ）に示す。この工程では、図２におけるグループＡとグループＢとを識別する境界値が各色の発光素子２に対して設定される。本実施形態では発光素子２は赤色素子、緑色素子、青色素子の３種類があり、それぞれの色の発光素子２に対してグループ分け（分類）の境界値が設定される（ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３）。この境界値の設定は手動で行われても良く、また、たとえば転写位置決定部３０が自動で行っても良い。また、本実施形態では一連のプロセスの中にこの分類条件設定の工程が組まれているが、ステップＳ１よりも前の段階で予めこの設定が行われていても良い。
　図５（ａ）のフローの説明に戻る。ステップＳ４で転写位置情報が作成された後、保持手段３は波長測定部２０から取り出され、転写部１０へ投入される。また、被転写基板４も転写部１０へ投入される（ステップＳ５）。そして最後に、転写位置情報に従って転写部１０は保持手段３から被転写基板４へモード素子２Ａ、非モード素子２Ｂを転写させる（ステップＳ６）。本説明では、このステップＳ６のように転写位置決定工程によって得られた転写位置情報をもとに、保持手段３から被転写基板４へ発光素子２を転写させる工程を転写工程と呼ぶ。
　この転写工程が完了することにより、むらが視認されることが無いように発光素子２が転写された被転写基板４が完成する。この後は実装などの後工程に移っても良く、また、万が一の不具合を検出するためにむら検査が実施されても良い。
　図６は、他の実施形態における転写位置決定部３０によるグループ分けの結果を示す図である。
　発光素子２の発光波長の分布に対するグループ分けは、必ずしも２グループでなくとも良い。本実施形態では、保持手段３上の発光素子２は、最頻値の発光波長を含む範囲のグループであるグループＤ、グループＤの外側に隣接する発光波長範囲のグループであるグループＥ、グループＥの外側に隣接する発光波長範囲のグループであるグループＦの３つのグループに分類されている。
　そして、発光素子２を被転写基板４に転写する際、発光波長の最頻値から最も離れた波長範囲のグループであるグループＦに属する発光素子２を除いて、グループＤに属するモード素子とグループＥに属する非モード素子のみを転写するよう、転写位置決定部３０は転写位置情報を作成する。このように、転写位置決定部３０は被転写基板４への転写位置のみならず転写可否も情報として作成しても良い。
　こうすることにより、歩留まりは若干低くなるものの、非モード素子の数を比較的少なくすることができるため、むらが生じないように非モード素子群が配置された転写位置情報を転写位置決定部３０が容易に形成できる。
　以上の転写システム、転写位置決定装置、および転写方法により、発光素子の歩留まりを高く維持しつつむらを発生させないディスプレイを形成することが可能である。
　ここで、本発明の転写システム、転写位置決定装置、および転写方法は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、発光特性測定部によって測定する発光素子２の発光特性は、発光波長に限らず、たとえば各々の発光素子２の発光輝度などを測定しても良い。
　また、転写部１０による発光素子２の転写手法は、レーザーリフトオフに限らず他の公知の手法が用いられても良い。たとえば、熱圧着や超音波などを利用した、いわゆるボンディングにより発光素子２を転写しても良い。
　１　転写システム
　２　発光素子
　２Ａ　モード素子
　２Ｂ　非モード素子
　３　保持手段
　４　被転写基板
　１０　転写部
　１１　レーザー光源
　１２　ガルバノミラー
　１３　Ｆθレンズ
　１４　吸着ハンド
　１５　載置部
　１６　移動ステージ
　２０　波長測定部
　２１　レーザー光源
　２２　波長測定器
　２３　載置部
　２４　移動ステージ
　３０　転写位置決定部
　Ａ　グループ
　Ｂ　グループ
　Ｃ　グループ
　Ｄ　グループ
　Ｅ　グループ
　Ｌ１　レーザー光
　Ｌ２　レーザー光
　Ｌ３　放出光
　Ｗ　距離

Claims (7)

  1. 　保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させる転写システムであり、
    　前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子の発光特性を測定する発光特性測定部と、
    　前記発光特性測定部によって得られた前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成する転写位置決定部と、
    　前記転写位置決定部によって作成された転写位置情報をもとに、前記保持手段から前記被転写基板へ前記発光素子を転写させる転写部と、
    を備えることを特徴とする、転写システム。
  2. 　前記発光特性測定部は、前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子に活性エネルギー線を照射することにより前記発光素子から発光される蛍光や燐光の波長を測定する波長測定部であることを特徴とする、請求項１に記載の転写システム。
  3. 　前記転写部は、レーザーリフトオフにより前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載の転写システム。
  4. 　前記転写部は、熱圧着により前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載の転写システム。
  5. 　前記転写部は、超音波により前記保持手段上の各々の前記発光素子を前記被転写基板へ転写させることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載の転写システム。
  6. 　保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させるにあたり、前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成することを特徴とする、転写位置決定装置。
  7. 　保持手段によって保持された複数の発光素子を被転写基板へ転写させる転写方法であり、
    　前記保持手段に保持された状態の各々の前記発光素子の発光特性を測定する発光特性測定工程と、
    　前記発光特性測定工程によって得られた前記保持手段上の各々の前記発光素子の発光特性の情報をもとに、各々の前記発光素子に対し転写可否および／または前記被転写基板上の転写位置情報を作成する転写位置決定工程と、
    　前記転写位置決定工程によって作成された転写位置情報をもとに、前記保持手段から前記被転写基板へ前記発光素子を転写させる転写工程と、
    を備えることを特徴とする、転写方法。
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