特開 2022-145246 表示装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022145246

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】表示装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20220926BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20220926BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20220926BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 360

G09F9/30 349Z

G09F9/30 348A

G09F9/00 338

G09F9/00 346D

H01L33/62

H01L33/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021046568

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】武政 健一

【テーマコード（参考）】

5C094

5F142

5G435

【Ｆターム（参考）】

5C094AA42

5C094AA43

5C094BA03

5C094BA25

5C094CA19

5C094DB01

5C094ED20

5C094FB02

5C094FB15

5F142AA58

5F142AA82

5F142BA32

5F142CA11

5F142CB03

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD43

5F142CD44

5F142CD49

5F142DB24

5F142FA30

5F142FA34

5F142GA02

5G435BB04

5G435CC09

5G435EE41

5G435FF14

(57)【要約】

【課題】簡易な方法により、ＬＥＤ素子を回路基板に強固に接合すること。
【解決手段】表示装置の製造方法は、絶縁基板上にＬＥＤ素子を駆動する駆動回路を形成し、前記駆動回路の上に光吸収層を形成し、前記光吸収層を覆う絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に前記駆動回路と電気的に接続された接続電極を形成し、前記接続電極と前記ＬＥＤ素子の端子電極とが接するように前記ＬＥＤ素子を配置し、前記ＬＥＤ素子の半導体層を通してレーザー光を前記光吸収層に照射することにより、前記接続電極と前記端子電極とを接合することを含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板上にＬＥＤ素子を駆動する駆動回路を形成し、
前記駆動回路の上に光吸収層を形成し、
前記光吸収層を覆う絶縁層を形成し、
前記絶縁層の上に前記駆動回路と電気的に接続された接続電極を形成し、
前記接続電極と前記ＬＥＤ素子の端子電極とが接するように前記ＬＥＤ素子を配置し、
前記ＬＥＤ素子の半導体層を通してレーザー光を前記光吸収層に照射することにより、前記接続電極と前記端子電極とを接合することを含む、
表示装置の製造方法。

【請求項2】

前記レーザー光の照射により前記光吸収層を加熱し、
前記光吸収層で生じた熱を、前記絶縁層を介して前記接続電極及び前記端子電極に伝える、請求項１に記載の表示装置の製造方法。

【請求項3】

前記光吸収層は、タングステン、クロム、コバルト、モリブデン、チタン、亜鉛、ニッケル、又は、鉄を含む金属層である、請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。

【請求項4】

前記絶縁層は、酸化アルミニウム層である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。

【請求項5】

前記接続電極と前記端子電極とを接合することは、前記接続電極と前記端子電極との間に、両者の構成材料を含む合金層を形成することを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。

【請求項6】

前記光吸収層は、前記合金層よりも高い融点を有する、請求項５に記載の表示装置の製造方法。

【請求項7】

前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ₄レーザーから発する近赤外光である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。

【請求項8】

平面視において、前記接続電極は、前記光吸収層の一部と重畳するように形成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。

【請求項9】

絶縁基板の上に設けられた駆動回路と、
前記駆動回路の上に設けられた光吸収層と、
前記光吸収層を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられ、前記駆動回路と電気的に接続された接続電極と、
前記接続電極を介して前記駆動回路と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、
を含む、表示装置。

【請求項10】

前記光吸収層は、タングステン、クロム、コバルト、モリブデン、チタン、亜鉛、ニッケル、又は、鉄を含む金属層である、請求項８又は９に記載の表示装置。

【請求項11】

前記絶縁層は、酸化アルミニウム層である、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項12】

前記接続電極と前記ＬＥＤ素子の端子電極との間に、両者の構成材料を含む合金層を含む、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項13】

前記光吸収層は、前記合金層よりも高い融点を有する、請求項１２に記載の表示装置。

【請求項14】

平面視において、前記接続電極は、前記光吸収層の一部と重畳する、請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態は、表示装置及びその製造方法に関する。特にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を実装した表示装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、次世代の表示装置として、各画素に微小なＬＥＤ素子を実装したＬＥＤディスプレイの開発が進められている。通常、ＬＥＤディスプレイは、画素アレイを構成する回路基板上に、複数のＬＥＤ素子を実装した構造を有している。回路基板は、各画素に対応する位置に、ＬＥＤを発光させるための駆動回路を有する。これらの駆動回路は、それぞれ各ＬＥＤ素子と電気的に接続される。

【0003】

前述の駆動回路とＬＥＤ素子とは、接続電極を介して電気的に接続される。具体的には、駆動回路側に設けられた電極パッドとＬＥＤ素子側に設けられた電極パッドとが互いに電気的に接続される。例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子と回路基板とを接着層を用いて接合する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／００３１９７４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の従来技術のように、接着層を介在させてＬＥＤ素子と回路基板とを接着する場合は、強い振動によりＬＥＤ素子が回路基板から脱離することが懸念される。また、上述の従来技術のように接着層を用いて製造された最終製品は、回路基板とＬＥＤ素子との間に接着層が残存する。接着層は、回路基板の全面に設けられているため、回路を構成する半導体素子が接着層を構成する有機物等に含まれるアルカリ成分により汚染され、動作不良を起こすおそれがある。

【0006】

本発明の課題の一つは、簡易な方法により、ＬＥＤ素子を回路基板に強固に接合することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態における表示装置の製造方法は、絶縁基板上にＬＥＤ素子を駆動する駆動回路を形成し、前記駆動回路の上に光吸収層を形成し、前記光吸収層を覆う絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に前記駆動回路と電気的に接続された接続電極を形成し、前記接続電極と前記ＬＥＤ素子の端子電極とが接するように前記ＬＥＤ素子を配置し、前記ＬＥＤ素子の半導体層を通してレーザー光を前記光吸収層に照射することにより、前記接続電極と前記端子電極とを接合することを含む。

【0008】

本発明の一実施形態における表示装置は、絶縁基板の上に設けられた駆動回路と、前記駆動回路の上に設けられた光吸収層と、前記光吸収層を覆う絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられ、前記駆動回路と電気的に接続された接続電極と、前記接続電極を介して前記駆動回路と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態の表示装置における概略の構成を示す平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態の表示装置における回路構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態の表示装置における画素回路の構成を示す回路図である。

【図4】本発明の第１実施形態の表示装置における画素の構成を示す断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示すフローチャート図である。

【図6】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図7】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図9】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図10】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図11】本発明の第１実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図12】第１実施形態の表示装置におけるＬＥＤ素子の近傍を拡大した平面図である。

【図13】比較例の表示装置におけるＬＥＤ素子の近傍を拡大した平面図である。

【図14】本発明の第２実施形態の表示装置における画素の構成を示す断面図である。

【図15】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示すフローチャート図である。

【図16】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図17】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図18】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図19】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図20】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【図21】本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができる。本発明は、以下に例示する実施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。しかしながら、図面は、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。

【0011】

本発明の実施形態を説明する際、基板からＬＥＤ素子に向かう方向を「上」とし、その逆の方向を「下」とする。ただし、「上に」又は「下に」という表現は、単に、各要素の上限関係を説明しているにすぎない。例えば、基板の上にＬＥＤ素子が配置されるという表現は、基板とＬＥＤ素子との間に他の部材が介在する場合も含む。さらに、「上に」又は「下に」という表現は、平面視において各要素が重畳する場合だけでなく、重畳しない場合をも含む。

【0012】

本明細書および特許請求の範囲において、ある一つの膜に対してエッチング等の加工処理を施すことにより形成された複数の要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）は、それぞれ異なる機能又は役割を有する要素として記載されることがある。これら複数の要素は、同一の層構造及び同一の材料で構成されたものであり、同一層にある要素として記載される。

【0013】

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示が無い限り、αはＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

【0014】

本発明の実施形態を説明する際、既に説明した要素と同様の機能を備えた要素については、同一の符号又は同一の符号にアルファベット等の記号を付して、説明を省略することがある。例えば、ある符号を付した要素が図面中に複数存在する場合、それぞれ「ａ」、「ｂ」等を符号に付して区別する場合がある。他方、それぞれの要素を区別する必要がない場合は、その要素を示す符号のみを用いて説明する。同様に、ある要素について、ＲＧＢの各色に区別して説明する必要がある場合は、その要素を示す符号の後に、Ｒ、Ｇ又はＢの記号を付して区別する場合がある。他方、その要素について、ＲＧＢの各色に区別して説明する必要がない場合は、その要素を示す符号のみを用いて説明する。

【0015】

＜第１実施形態＞
［表示装置の構成］
図１～図４を用いて、本発明の一実施形態の表示装置１０の構成について説明する。

【0016】

図１は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における概略の構成を示す平面図である。図１に示すように、表示装置１０は、回路基板１００、フレキシブルプリント回路基板１６０（ＦＰＣ１６０）、及びＩＣ素子１７０を有する。表示装置１０は表示領域１１２、周辺領域１１４、及び端子領域１１６に区分される。回路基板１００は、ＴＦＴ基板、バックプレーン基板、アレイ基板などと称されることもある。

【0017】

表示領域１１２は、ＬＥＤ素子２００を含む複数の画素１１０が行方向（Ｄ１方向）及び列方向（Ｄ２方向）に配置された領域である。具体的には、本実施形態では、ＬＥＤ素子２００Ｒを含む画素１１０Ｒ、ＬＥＤ素子２００Ｇを含む画素１１０Ｇ、及びＬＥＤ素子２００Ｂを含む画素１１０Ｂが配置される。表示領域１１２は、映像信号に応じた画像を表示する領域として機能する。

【0018】

周辺領域１１４は、表示領域１１２の周囲の領域である。周辺領域１１４には、各画素１１０に設けられた画素回路（図２に示す画素回路１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂ）を制御するためのドライバ回路（図２に示すデータドライバ回路１３０及びゲートドライバ回路１４０）が設けられた領域である。

【0019】

端子領域１１６は、前述のドライバ回路に接続された複数の配線が集約された領域である。フレキシブルプリント回路基板１６０は、端子領域１１６において複数の配線に電気的に接続される。外部装置（図示せず）から出力された映像信号（データ信号）又は制御信号は、フレキシブルプリント回路基板１６０に設けられた配線（図示せず）を介して、ＩＣ素子１７０に入力される。ＩＣ素子１７０は、映像信号に対して各種の信号処理を行ったり表示制御に必要な制御信号を生成したりする。ＩＣ素子１７０から出力された映像信号及び制御信号は、フレキシブルプリント回路基板１６０を介して、表示装置１０に入力される。

【0020】

［表示装置の回路構成］
図２は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における回路構成を示すブロック図である。図２に示すように、表示領域１１２には、各画素１１０に対応して、画素回路１２０が設けられている。本実施形態では、画素１１０Ｒ、画素１１０Ｇ及び画素１１０Ｂに対応して、それぞれ画素回路１２０Ｒ、画素回路１２０Ｇ及び画素回路１２０Ｂが設けられている。すなわち、表示領域１１２には、複数の画素回路１２０が、行方向（Ｄ１方向）及び列方向（Ｄ２方向）に配置されている。

【0021】

図３は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における画素回路１２０の構成を示す回路図である。画素回路１２０は、データ線１２１、ゲート線１２２、アノード電源線１２３及びカソード電源線１２４に囲まれた領域に配置される。本実施形態の画素回路１２０は、選択トランジスタ１２６、駆動トランジスタ１２７、保持容量１２８及びＬＥＤ１２９を含む。ＬＥＤ１２９は、図１に示したＬＥＤ素子２００に対応する。画素回路１２０のうち、ＬＥＤ１２９以外の回路要素は、回路基板１００に設けられた駆動回路１２５（図４参照）に相当する。つまり、回路基板１００に対してＬＥＤ素子２００を実装した状態で画素回路１２０が完成する。

【0022】

図３に示すように、選択トランジスタ１２６のソース電極、ゲート電極及びドレイン電極は、それぞれデータ線１２１、ゲート線１２２及び駆動トランジスタ１２７のゲート電極に接続される。駆動トランジスタ１２７のソース電極、ゲート電極及びドレイン電極は、それぞれアノード電源線１２３、選択トランジスタ１２６のドレイン電極及びＬＥＤ１２９に接続される。駆動トランジスタ１２７のゲート電極とドレイン電極との間には保持容量１２８が接続される。すなわち、保持容量１２８は、選択トランジスタ１２６のドレイン電極に接続される。ＬＥＤ１２９は、アノード及びカソードが、それぞれ駆動トランジスタ１２７のドレイン電極及びカソード電源線１２４に接続される。

【0023】

データ線１２１には、ＬＥＤ１２９の発光強度を決める階調信号が供給される。ゲート線１２２には、階調信号を書き込む選択トランジスタ１２６を選択するためのゲート信号が供給される。選択トランジスタ１２６がＯＮ状態になると、階調信号が保持容量１２８に蓄積される。その後、駆動トランジスタ１２７がＯＮ状態になると、階調信号に応じた駆動電流が駆動トランジスタ１２７を流れる。駆動トランジスタ１２７から出力された駆動電流がＬＥＤ１２９に入力されると、ＬＥＤ１２９が階調信号に応じた発光強度で発光する。

【0024】

再び図２を参照すると、表示領域１１２に対して列方向（Ｄ２方向）に隣接する位置には、データドライバ回路１３０が配置される。また、表示領域１１２に対して行方向（Ｄ１方向）に隣接する位置には、ゲートドライバ回路１４０が配置される。本実施形態では、表示領域１１２を両側に、２つのゲートドライバ回路１４０を設けているが、いずれか一方のみであってもよい。

【0025】

データドライバ回路１３０及びゲートドライバ回路１４０は、いずれも周辺領域１１４に配置されている。ただし、データドライバ回路１３０を配置する領域は周辺領域１１４に限られない。例えば、データドライバ回路１３０は、フレキシブルプリント回路基板１６０に配置されていてもよい。

【0026】

図３に示したデータ線１２１は、データドライバ回路１３０から列方向に延在し、各画素回路１２０における選択トランジスタ１２６のソース電極に接続される。ゲート線１２２は、ゲートドライバ回路１４０から方向に延在し、各画素回路１２０における選択トランジスタ１２６のゲート電極に接続される。

【0027】

端子領域１１６には、端子部１５０が配置されている。端子部１５０は、接続配線１５１を介してデータドライバ回路１３０と接続される。同様に、端子部１５０は、接続配線１５２を介してゲートドライバ回路１４０と接続される。さらに、端子部１５０は、フレキシブルプリント回路基板１６０と接続される。

【0028】

［画素の断面構造］
図４は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における画素１１０の構成を示す断面図である。画素１１０は、絶縁基板１１の上に設けられた駆動トランジスタ１２７を有する。絶縁基板１１としては、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板又は金属基板の上に絶縁層を設けた基板を用いることができる。絶縁基板１１として樹脂基板を用いた場合、表示装置１０に可撓性を付与することができる。

【0029】

駆動トランジスタ１２７は、半導体層１２、ゲート絶縁層１３及びゲート電極１４を含む。半導体層１２には、絶縁層１５を介してソース電極１６及びドレイン電極１７が接続される。図示は省略するが、ゲート電極１４は、図３に示した選択トランジスタ１２６のドレイン電極に接続される。

【0030】

ソース電極１６及びドレイン電極１７と同一の層には、配線１８が設けられている。配線１８は、図３に示したアノード電源線１２３として機能する。そのため、ソース電極１６及び配線１８は、平坦化層１９の上に設けられた接続配線２０によって電気的に接続される。平坦化層１９は、ポリイミド、アクリル等の樹脂材料を用いた透明な樹脂層である。接続配線２０は、ＩＴＯなどの金属酸化物材料を用いた透明導電層である。ただし、この例に限らず、接続配線２０として、その他の金属材料を用いることもできる。

【0031】

接続配線２０の上には、窒化シリコン等で構成された絶縁層２１が設けられる。絶縁層２１の上には、アノード電極２２及びカソード電極２３が設けられる。アノード電極２２及びカソード電極２３は、金属材料で構成される。アノード電極２２は、平坦化層１９及び絶縁層２１に設けられた開口を介してドレイン電極１７に接続される。アノード電極２２及びカソード電極２３が形成された時点で、駆動回路１２５が完成する。図４では図示を省略するが、駆動トランジスタ１２７以外にも、選択トランジスタ１２６及び保持容量１２８が形成されている。

【0032】

アノード電極２２及びカソード電極２３は、それぞれ平坦化層２４を介して実装パッド２５ａ及び２５ｂに接続される。実装パッド２５ａは、駆動トランジスタ１２７とＬＥＤ素子２００とを電気的に接続する中間層として機能する。実装パッド２５ｂは、ＬＥＤ素子２００とカソード電極２３とを電気的に接続する中間層として機能する。

【0033】

本実施形態では、実装パッド２５とともに、光吸収層２６を形成する。光吸収層２６は、レーザー光を吸収して熱エネルギーに変換するための層として機能する。後述するように、光吸収層２６は、レーザー光を吸収して生成した熱エネルギーを放射するため、レーザー光の照射により接続電極１０３と端子電極２０３とを溶融接合する際に利用される。

【0034】

光吸収層２６は、後述するＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を透過する光の波長において、相対的に高い吸収率を示す材料で構成されることが望ましい。本実施形態では、半導体層２０２として、近赤外光を透過する窒化ガリウムを含む半導体材料を用いるため、レーザー光として、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ₄レーザーから発する光（波長：約１０６４ｎｍ）を用いる。そのため、光吸収層２６は、１．０μｍ以上１．５μｍ以下の波長における光の吸収率が２０％以上（好ましくは、３０％以上）であることが望ましい。このような材料としては、タングステン、クロム、コバルト、モリブデン、チタン、亜鉛、ニッケル、又は、鉄を含む金属材料（合金材料を含む）を用いることができる。特に、タングステンは、１．０μｍ付近の波長における近赤外光の吸収率が３０％以上であることから光吸収層２６として好適である。これらの材料を用いた金属層は、単層で用いてもよいし、２種類以上の金属層を積層してもよい。また、金属材料に限らず、光吸収層２６を構成する材料としては、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を用いることも可能である。

【0035】

本実施形態では、実装パッド２５及び光吸収層２６を同一プロセスにより形成する。すなわち、実装パッド２５及び光吸収層２６は、同一材料を用いて同一層に形成される。実装パッド２５及び光吸収層２６は、タングステンを含む金属層で構成される。図４に示すように、光吸収層２６は、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２の直下に配置される。具体的には、光吸収層２６は、接続電極１０３ａと接続電極１０３ｂとの間に配置される。このとき、平面視において、光吸収層２６は、接続電極１０３ａと接続電極１０３ｂとに重畳することが望ましい。これにより、光吸収層２６に赤外光を照射した際、光吸収層２６から接続電極１０３ａ及び１０３ｂへの熱伝導の効率を向上させることができる。ただし、この例に限らず、光吸収層２６は、接続電極１０３と重畳していなくてもよい。

【0036】

実装パッド２５及び光吸収層２６の上には、絶縁層２７が設けられる。絶縁層２７は、接続電極１０３と光吸収層２６とを絶縁分離する役割を有するとともに、光吸収層２６から放射された熱エネルギーを接続電極１０３に伝達する役割を有する。そのため、絶縁層２７としては、熱伝導率の高い絶縁材料を用いることが好ましい。例えば、絶縁層２７の熱伝導率は、室温における熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上（好ましくは、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上）であることが望ましい。また、絶縁層２７は、光吸収層２６に照射される赤外光を通過させる必要があるため、赤外光の透過率も高いことが望ましい。

【0037】

上記事情に鑑み、本実施形態では、絶縁層２７として、酸化アルミニウム（サファイアも含む）又は窒化シリコンを用いる。特に、酸化アルミニウムは、赤外光の透過率が高く、熱伝導性に優れているため、後述する赤外光の照射による接続電極１０３と端子電極２０３との溶融接合の際に効率よく熱を伝達することができる。

【0038】

絶縁層２７は、実装パッド２５及び光吸収層２６に起因する凹凸を緩和する役平坦化層として機能してもよい。この場合、絶縁層２７は、実装パッド２５及び光吸収層２６の膜厚に比べて十分に厚い膜厚を有することが好ましい。

【0039】

絶縁層２７の上には、接続電極１０３ａ及び接続電極１０３ｂが設けられる。接続電極１０３ａ及び１０３ｂは、それぞれ絶縁層２７に設けられた開口部を介して実装パッド２５ａ及び２５ｂに接続される。本実施形態では、接続電極１０３として、錫（Ｓｎ）で構成される電極を配置する。

【0040】

接続電極１０３ａ及び１０３ｂの上には、ＬＥＤ素子２００が配置される。ＬＥＤ素子２００は、半導体層２０２、端子電極２０３ａ及び端子電極２０３ｂを含む。半導体層２０２は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層を含む光電変換層として機能する。本実施形態では、窒化ガリウムを含む半導体材料を用いて半導体層２０２を構成しているが、この例に限られるものではない。

【0041】

本実施形態では、図３に示すように、ＬＥＤ素子２００のアノードが、駆動トランジスタ１２７に接続される。したがって、端子電極２０３ａは、半導体層２０２のうちｐ型半導体層に接続されるとともに、接続電極１０３ａに接続される。また、端子電極２０３ｂは、半導体層２０２のうちｎ型半導体層に接続されるとともに、接続電極１０３ｂに接続される。

【0042】

本実施形態において、端子電極２０３は、金（Ａｕ）で構成される電極である。後述するように、接続電極１０３と端子電極２０３とはレーザー光照射による溶融接合により接合される。そのため、接続電極１０３と端子電極２０３との間には、図示しない合金層（錫と金とを含む共晶合金）が存在する。このように、接続電極１０３と端子電極２０３とは合金層が形成される温度まで加熱されるため、光吸収層２６は、合金層よりも高い融点を有する。

【0043】

ＬＥＤ素子２００は、図３に示した回路図において、ＬＥＤ１２９に相当する。具体的には、ＬＥＤ素子２００の端子電極２０３ａは、駆動トランジスタ１２７のドレイン電極１７に接続されたアノード電極２２に接続される。ＬＥＤ素子２００の端子電極２０３ｂは、カソード電極２３に接続される。カソード電極２３は、図３に示したカソード電源線１２４と電気的に接続される。

【0044】

以上の構造を有する本実施形態の表示装置１０は、ＬＥＤ素子２００が赤外光照射による溶融接合により強固に実装されているため、衝撃等に対する耐性が高いという利点を有する。

【0045】

［表示装置の製造方法］
図５は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における製造方法を示すフローチャート図である。図６～図１１は、本発明の第１実施形態の表示装置１０における製造方法を示す断面図である。以下、図５を用いて表示装置１０の製造方法について説明する。その際、図６～図１１を用いて各製造プロセスにおける断面構造について説明する。

【0046】

まず、図５のステップＳ１１において、絶縁基板１１の上にＬＥＤ素子２００を駆動する駆動回路１２５を形成する。図６は、図５のステップＳ１１に対応する断面構造を示している。絶縁基板１１としては、例えば、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板又は金属基板を用いることができる。図６では図示を省略しているが、本実施形態の駆動回路１２５は、駆動トランジスタ１２７のほか、選択トランジスタ１２６及び保持容量１２８を含む。ただし、駆動回路１２５の構成は、この例に限らず、必要に応じて他の回路要素を含んでもよい。

【0047】

駆動回路１２５は、通常の薄膜形成技術を用いて形成することができるため、駆動回路１２５の具体的な製造プロセスについての説明は省略する。絶縁基板１１の上に駆動回路１２５を形成したら、平坦化層２４を形成して駆動回路１２５に起因する起伏を平坦化する。

【0048】

次に、図５のステップＳ１２において、駆動回路１２５の上（具体的には、駆動回路１２５を覆う平坦化層２４の上）に、実装パッド２５ａ、実装パッド２５ｂ及び光吸収層２６を形成する。図７は、図５のステップＳ１２に対応する断面構造を示している。図示は省略するが、実装パッド２５ａ及び２５ｂは、図４に示したように、それぞれアノード電極２２及びカソード電極２３に接続されている。

【0049】

本実施形態において、実装パッド２５及び光吸収層２６は、駆動回路１２５を覆う平坦化層２４の上に、同一材料を用いて同一プロセスにより形成する。本実施形態では、構成材料として、タングステンを用いる。そのため、実装パッド２５及び光吸収層２６は、タングステンを材料とする同一層の金属層で構成される。本実施形態では、スパッタ法により、実装パッド２５ａ、実装パッド２５ｂ及び光吸収層２６を形成する。

【0050】

次に、図５のステップＳ１３において、光吸収層２６を覆う絶縁層２７を形成する。図８は、図５のステップＳ１３に対応する断面構造を示している。絶縁層２７は、後に形成される接続電極１０３と、光吸収層２６とを絶縁分離するための層である。本実施形態では、絶縁層２７として、酸化アルミニウムで構成される絶縁層を用いる。酸化アルミニウムで構成される絶縁層は、例えば、スパッタ法で形成することができる。

【0051】

次に、図５のステップＳ１４において、絶縁層２７の上に駆動回路１２５と電気的に接続された接続電極１０３ａ及び接続電極１０３ｂを形成する。図９は、図５のステップＳ１４に対応する断面構造を示している。本実施形態では、接続電極１０３の構成材料として錫（Ｓｎ）を用いる。ただし、この例に限らず、後述するＬＥＤ素子２００の端子電極２０３との間で共晶合金を形成し得る他の金属材料を用いてもよい。例えば、接続電極１０３及び端子電極２０３は、共に錫（Ｓｎ）で構成されていてもよい。接続電極１０３の厚さは、０．２μｍ以上５μｍ以下（好ましくは、１μｍ以上３μｍ以下）の範囲内で決めればよい。

【0052】

接続電極１０３は、実装パッド２５の位置に合わせて形成される。具体的には、図５のステップＳ１３で絶縁層２７を形成した後、実装パッド２５ａ及び２５ｂに対応する位置において、絶縁層２７に、それぞれ開口部２８ａ及び開口部２８ｂを形成する。その後、絶縁層２７の上に、実装パッド２５と電気的に接続する接続電極１０３を形成する。このとき、接続電極１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれは、平面視において光吸収層２６と重畳するように形成することが望ましい。このような構造とした場合、後述するレーザー光の照射の際、光吸収層２６から接続電極１０３ａ及び１０３ｂへの熱伝導の効率を向上させることができる。

【0053】

次に、図５のステップＳ１５において、接続電極１０３とＬＥＤ素子２００の端子電極２０３とが接するようにＬＥＤ素子２００を配置する。図１０は、図５のステップＳ１５に対応する断面構造を示している。このとき、端子電極２０３ａは、接続電極１０３ａの上に位置し、端子電極２０３ｂは、接続電極１０３ｂの上に位置する。なお、図１０では、１つのＬＥＤ素子２００のみ図示しているが、実際には、各画素にＬＥＤ素子２００が配置されている。

【0054】

複数のＬＥＤ素子２００は、一括して接続電極１０３に対して位置合わせを行うことができる。例えば、サファイア基板等の半導体基板の上に、複数のＬＥＤ素子２００を画素ピッチに合わせて形成しておく。その後、複数のＬＥＤ素子２００と、各画素に設けられた複数の端子電極２０３とを一括して位置合わせすればよい。

【0055】

図１０に示すように、本実施形態では、駆動回路１２５に対向する面に２つの端子電極２０３ａ及び２０３ｂを有するフリップ素子型のＬＥＤ素子２００を実装する例について説明する。ただし、ＬＥＤ素子２００の形態は、この例に限られるものではない。例えば、ＬＥＤ素子２００は、駆動回路１２５に近い側にアノード電極（もしくはカソード電極）を有し、駆動回路１２５から遠い側にカソード電極（もしくはアノード電極）を有する構造であってもよい。すなわち、ＬＥＤ素子２００は、アノード電極とカソード電極との間に発光層を挟んだ構造を有するフェイスアップ型のＬＥＤ素子であってもよい。ＬＥＤ素子２００としてフェイスアップ型のＬＥＤ素子を用いる場合、接続電極１０３は、各画素に１つ設けられていればよい。

【0056】

図１０に示すＬＥＤ素子２００は、半導体基板（図示せず）の上に成長させた窒化ガリウムを含む半導体材料で構成された半導体層２０２を有する。本実施形態では、半導体基板としてサファイア基板を用いる。ただし、半導体基板を構成する材料とＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を構成する材料との組み合わせは、ＬＥＤ素子２００の発光色に応じて適宜決定すればよい。

【0057】

次に、図５のステップＳ１６において、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を通してレーザー光４０を光吸収層２６に照射することにより、接続電極１０３と端子電極２０３とを接合する。図１１は、図５のステップＳ１６に対応する断面構造を示している。本実施形態では、レーザー光４０として、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ₄レーザーから発する近赤外光（波長：約１０６４ｎｍ）を用いる。

【0058】

図１１に示すように、外部の光源から発したレーザー光４０は、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を通過して、光吸収層２６に照射される。本実施形態では、半導体層２０２が窒化ガリウム系の半導体材料であるため、近赤外光を透過する。他方、光吸収層２６は、近赤外光に対する吸収率が比較的高いタングステンを材料としているため、効率よくレーザー光４０を吸収して熱に変換する。

【0059】

光吸収層２６で発生した熱は、伝熱性に優れた絶縁層２７を介して接続電極１０３に伝達される。接続電極１０３に伝達された熱は、さらにＬＥＤ素子２００の端子電極２０３にも伝達される。つまり、光吸収層２６からの熱放射により、接続電極１０３と端子電極２０３との界面に十分な熱が伝わり、接続電極１０３と端子電極２０３とが溶融接合される。このとき、図示は省略するが、接続電極１０３と端子電極２０３との間には合金層（錫と金とを含む共晶合金）が形成される。本実施形態では、接続電極１０３と端子電極２０３との間に共晶合金で構成された合金層が形成されることにより、接続電極１０３と端子電極２０３とが強固に接合される。

【0060】

以上説明したとおり、本実施形態では、レーザー光を照射することにより、駆動回路１２５に接続された接続電極１０３とＬＥＤ素子２００の端子電極２０３とを溶融接合する。その際、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２の直下に配置された光吸収層２６が発熱源として用いられる。すなわち、半導体層２０２を通過して光吸収層２６に照射されたレーザー光は、光吸収層２６で熱に変換され、絶縁層２７を介して接続電極１０３に伝達される。

【0061】

ここで、図１２は、第１実施形態の表示装置１０におけるＬＥＤ素子２００の近傍を拡大した平面図である。図１２に示すように、本実施形態では、半導体層２０２の直下の光吸収層２６に当たるようにレーザー光４０を照射すれば済むため、レーザー光４０のスポット径を小さく設定することが可能である。つまり、本実施形態によれば、レーザー光４０のスポット径を小さくすることにより、レーザー光４０のエネルギー密度を上げることができ、効率よくレーザー光照射を行うことができる。また、光吸収層２６で受けた光エネルギーを効率よく熱に変換して接続電極１０３を加熱できるため、光エネルギーの損失を抑制することができる。

【0062】

これに対し、光吸収層２６を設けない比較例では、レーザー光４０の光エネルギーの損失が本実施形態に比べて大きい。例えば、図１３は、比較例の表示装置におけるＬＥＤ素子２００の近傍を拡大した平面図である。図１３に示すように、半導体層２０２の直下にはレーザー光（図示せず）を受け止める層がないため、照射されたレーザー光は、そのまま駆動回路１２５に到達する。この場合、駆動回路１２５に到達したレーザー光によって駆動トランジスタ１２７の半導体層１２に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0063】

また、レーザー光のスポット径を大きくしてＬＥＤ素子２００の全体が入るようにレーザー光を照射した場合、金（Ａｕ）で構成された端子電極２０３の表面でレーザー光が反射されてしまう。この場合、図１３において一点鎖線で示す領域３０ａ又は領域３０ｂが若干加熱されるにとどまり、接続電極１０３と端子電極２０３との接合部まで効率よく熱を伝えることが難しい。

【0064】

（変形例１）
本実施形態では、レーザー光４０として、近赤外光を用いる例を示したが、この例に限られるものではない。レーザー光４０は、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を構成する半導体材料等に応じて、適切な波長のレーザー光を選択することが可能である。例えば、レーザー光４０は、近赤外光よりも波長が長い赤外光であってもよい。また、レーザー光４０は、近赤外光よりも波長が短い可視光（例えばグリーンレーザー光）であってもよい。いずれのレーザー光を用いる場合であっても、使用するレーザー光４０の波長に合わせて、効率よくレーザー光４０を吸収できるように光吸収層２６の材料を選択することが望ましい。

【0065】

（変形例２）
第１実施形態では、光吸収層２６の材料として、タングステン等の金属材料を用いる例を示したが、光吸収層２６の材料は、上述の例に限られるものではな。例えば、光吸収層２６は、グラファイト、又は、カーボン（ダイヤモンドライクカーボンを含む）などの炭素含有層を用いてもよい。炭素含有層は、近赤外光の吸収率が非常に高く、近赤外光を効率的に熱エネルギーへと変換することができる。

【0066】

炭素含有層は、単層で用いてもよいが、他の金属層と炭素含有層とを積層して用いてもよい。例えば、タングステン、アルミニウム、クロム、コバルト、モリブデン、チタン、亜鉛、ニッケル、又は、鉄などの金属材料で構成された金属層の上に、炭素含有層を積層した構造としてもよい。この場合、光吸収層２６は、炭素含有層で赤外光を吸収して熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを金属層により接続電極１０３へ伝達することが可能である。

【0067】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なる画素構造を有する表示装置について説明する。具体的には、本実施形態の表示装置は、第１実施形態の表示装置１０とは画素１１０の構成が異なる。本実施形態では、第１実施形態と相違する部分について説明する。本実施形態の説明に用いる図面について、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0068】

［画素の断面構造］
図１４は、本発明の第２実施形態の表示装置における画素１１０ａの構成を示す断面図である。図１４に示すように、本実施形態では、接続電極１０３と同一層に光吸収層２６ａを設けている。具体的には、光吸収層２６ａは、接続電極１０３ａと接続電極１０３ｂとの間に、両者と短絡しないように配置される。したがって、本実施形態では、光吸収層２６ａから放射された熱が、絶縁層２７ａを介して接続電極１０３に伝達される。この場合、光吸収層２６ａと接続電極１０３との間の距離を十分短くすることにより、効率的に熱を伝達することができる。

【0069】

本実施形態では、光吸収層２６として酸化アルミニウムを含む材料を用いるが、第１実施形態で説明した他の金属材料を用いてもよい。ただし、光吸収層２６ａの材料としては、接続電極１０３よりも融点の高い材料を用いることが望ましい。そのため、本実施形態では、接続電極１０３とは別のプロセスで光吸収層２６ａを形成している。

【0070】

本実施形態の絶縁層２７ａは、第１実施形態とは異なる絶縁材料であってもよい。本実施形態の場合、光吸収層２６ａで発生した熱は、駆動回路１２５の方へ伝わらない方がよい。そのため、本実施形態の絶縁層２７ａの材料としては、熱伝導率が比較的低い絶縁材料（例えば、酸化シリコン等）を用いることが好ましい。

【0071】

［表示装置の製造方法］
図１５は、本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示すフローチャート図である。図１６～図２１は、本発明の第２実施形態の表示装置における製造方法を示す断面図である。以下、図１５を用いて本実施形態の表示装置の製造方法について説明する。その際、図１６～図２１を用いて各製造プロセスにおける断面構造について説明する。

【0072】

まず、図１５のステップＳ２１において、絶縁基板１１の上にＬＥＤ素子２００を駆動する駆動回路１２５を形成する。図１６は、図１５のステップＳ２１に対応する断面構造を示している。絶縁基板１１及び駆動トランジスタ１２７については、第１実施形態と同様である。絶縁基板１１の上に駆動回路１２５を形成したら、平坦化層２４を形成して駆動回路１２５に起因する起伏を平坦化する。

【0073】

次に、図１５のステップＳ２２において、駆動回路１２５の上（具体的には、駆動回路１２５を覆う平坦化層２４の上）に、実装パッド２５ａ及び実装パッド２５ｂを形成するとともに、絶縁層２７ａを形成する。図１７は、図１５のステップＳ２２に対応する断面構造を示している。図示は省略するが、実装パッド２５ａ及び２５ｂは、それぞれアノード電極２２及びカソード電極２３に接続されている。本実施形態において、絶縁層２７ａは、酸化シリコン層である。

【0074】

次に、図１５のステップＳ２３において、絶縁層２７ａの上に光吸収層２６ａを形成する。図１８は、図１５のステップＳ２３に対応する断面構造を示している。本実施形態では、光吸収層２６ａの構成材料として、酸化アルミニウムを用いる。光吸収層２６ａは、例えばスパッタ法により形成することができる。

【0075】

次に、図１５のステップＳ２４において、絶縁層２７ａの上に駆動回路１２５と電気的に接続された接続電極１０３ａ及び接続電極１０３ｂを形成する。図１９は、図１５のステップＳ２４に対応する断面構造を示している。第１実施形態と同様に、接続電極１０３は、実装パッド２５の位置に合わせて形成される。具体的には、実装パッド２５ａ及び２５ｂに対応する位置において、絶縁層２７ａにそれぞれ開口部２８ａ及び開口部２８ｂを形成する。その後、絶縁層２７ａの上に、実装パッド２５と電気的に接続する接続電極１０３を形成する。

【0076】

本実施形態では、接続電極１０３の構成材料として錫（Ｓｎ）を用いる。本実施形態では、接続電極１０３を光吸収層２６ａと同一層に形成する。具体的には、接続電極１０３は、接続電極１０３ａと接続電極１０３ｂとの間に光吸収層２６ａが位置するように形成される。

【0077】

次に、図１５のステップＳ２５において、接続電極１０３とＬＥＤ素子２００の端子電極２０３とが接するようにＬＥＤ素子２００を配置する。図２０は、図１５のステップＳ２５に対応する断面構造を示している。図１５のステップＳ２５に示すプロセスは、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0078】

次に、図１５のステップＳ２６において、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を通してレーザー光４０を光吸収層２６ａに照射することにより、接続電極１０３と端子電極２０３とを接合する。図２１は、図１５のステップＳ２６に対応する断面構造を示している。本実施形態では、レーザー光４０として、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ₄レーザーから発する近赤外光（波長：約１０６４ｎｍ）を用いる。

【0079】

図２１に示すように、外部の光源から発したレーザー光４０は、ＬＥＤ素子２００の半導体層２０２を通過して、光吸収層２６ａに照射される。本実施形態では、半導体層２０２が窒化ガリウム系の半導体材料であるため、近赤外光を透過する。他方、光吸収層２６は、近赤外光に対する吸収率が比較的高い酸化アルミニウムを含む材料を用いているため、効率よくレーザー光４０を吸収して熱に変換する。

【0080】

光吸収層２６ａで発生した熱は、絶縁層２７ａを介して同一層に配置された接続電極１０３に伝達される。接続電極１０３に伝達された熱は、さらにＬＥＤ素子２００の端子電極２０３にも伝達される。つまり、光吸収層２６ａからの熱放射により、接続電極１０３と端子電極２０３との界面に十分な熱が伝わり、接続電極１０３と端子電極２０３とが溶融接合される。したがって、第１実施形態と同様に、接続電極１０３と端子電極２０３との間に共晶合金で構成された合金層が形成されることにより、接続電極１０３と端子電極２０３とが強固に接合される。

【0081】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0082】

また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0083】

１０…表示装置、１１…絶縁基板、１２…半導体層、１３…ゲート絶縁層、１４…ゲート電極、１５…絶縁層、１６…ソース電極、１７…ドレイン電極、１８…配線、１９…平坦化層、２０…接続配線、２１…絶縁層、２２…アノード電極、２３…カソード電極、２４…平坦化層、２５ａ、２５ｂ…実装パッド、２６、２６ａ…光吸収層、２７、２７ａ…絶縁層、２８ａ、２８ｂ…開口部、３０ａ、３０ｂ…領域、４０…レーザー光、１００…回路基板、１２５…駆動回路、１０３ａ、１０３ｂ…接続電極、１１０、１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ…画素、１１２…表示領域、１１４…周辺領域、１１６…端子領域、１２０、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ…画素回路、１２１…データ線、１２２…ゲート線、１２３…アノード電源線、１２４…カソード電源線、１２６…選択トランジスタ、１２７…駆動トランジスタ、１２８…保持容量、１２９…ＬＥＤ、１３０…データドライバ回路、１４０…ゲートドライバ回路、１５０…端子部、１５１、１５２…接続配線、１６０…フレキシブルプリント回路基板、１７０…ＩＣ素子、２００、２００Ｒ、２００Ｇ、２００Ｂ…ＬＥＤ素子、２０２…半導体層、２０３ａ、２０３ｂ…端子電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】