特開 2022-187380 表示装置の製造方法

(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】P2022187380

(43)【公開日】2022-12-19

(54)【発明の名称】表示装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20221212BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20221212BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20221212BHJP

   B23K 26/066 20140101ALI20221212BHJP

   B23K 26/073 20060101ALI20221212BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20221212BHJP

   B23K 26/57 20140101ALI20221212BHJP

   B23K 26/21 20140101ALN20221212BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 338

G09F9/30 360

H01L33/00 H

B23K26/066

B23K26/073

B23K26/00 H

B23K26/57

B23K26/21 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095387

(22)【出願日】2021-06-07

(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】山田 一幸

(72)【発明者】

【氏名】浅田 圭介

(72)【発明者】

【氏名】武政 健一

(72)【発明者】

【氏名】磯野 大樹

【テーマコード（参考）】

4E168

5C094

5F142

5G435

【Ｆターム（参考）】

4E168AE05

4E168BA21

4E168BA89

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA24

4E168DA25

4E168EA19

4E168HA01

4E168JA11

5C094BA02

5C094BA25

5C094DB01

5C094GB01

5F142DB54

5F142EA02

5F142EA18

5F142FA32

5G435BB04

5G435CC09

5G435EE41

5G435KK05

(57)【要約】

【課題】遮光マスクを用いたレーザー光の照射プロセスを含む表示装置の製造方法において、レーザー光の回折を防ぐこと。
【解決手段】表示装置の製造方法は、複数のＬＥＤチップが設けられた第１基板を準備し、前記第１基板と第２基板との間に前記複数のＬＥＤチップが位置するように、前記複数のＬＥＤチップを前記第２基板の上に配置し、前記第１基板を保持する保持部材に固定された遮光マスクを介して、前記複数のＬＥＤチップのうちの一部にレーザー光を照射することを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のＬＥＤチップが設けられた第１基板を準備し、
前記第１基板と第２基板との間に前記複数のＬＥＤチップが位置するように、前記複数のＬＥＤチップを前記第２基板の上に配置し、
前記第１基板を保持する保持部材に固定された遮光マスクを介して、前記複数のＬＥＤチップのうちの一部にレーザー光を照射することを含む、
表示装置の製造方法。

【請求項2】

前記レーザー光は、前記保持部材を介して前記前記複数のＬＥＤチップのうちの一部に照射される、請求項１に記載の表示装置の製造方法。

【請求項3】

前記保持部材は、真空吸着により前記第１基板を保持し、前記遮光マスクは前記第１基板と前記保持部材との間に位置し、前記遮光マスクと前記第１基板との間には隙間を生じさせないようにする、請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。

【請求項4】

前記保持部材に前記第１基板を保持させたとき、平面視において、前記複数のＬＥＤチップは、前記保持部材に設けられた吸着孔と重畳しない、請求項３に記載の表示装置の製造方法。

【請求項5】

前記保持部材は、静電吸着により前記第１基板を保持し、前記遮光マスクは前記第１基板と前記保持部材との間に位置し、前記遮光マスクと前記第１基板との間には隙間を生じさせないようにする、請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。

【請求項6】

前記レーザー光の照射は、線状のレーザー光を前記遮光マスクに対して走査することを含む、請求項１乃至５のいずれか一項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、固体レーザーの基本波又は第２高調波である、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】

前記レーザー光は、近赤外光であり、
前記保持部材は、ガラス、石英、又はサファイアで構成される、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9】

前記レーザー光の照射により、前記第２基板の上の接続電極と、前記複数のＬＥＤチップのうちの一部における端子電極とを接合させる、請求項８に記載の表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態は、表示装置の製造方法に関する。特にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップを実装した表示装置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チップを実装したＬＥＤディスプレイの開発が進められている。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チップを実装した構造を有する。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チップと電気的に接続される。

【0003】

回路基板上に複数のＬＥＤチップを実装する方法には、様々な方法がある。例えば、支持基板に設けられたＬＥＤチップを回路基板に接着した後、支持基板のみを除去する方法が知られている。例えば、特許文献１には、遮光マスクを用いることにより、高いスループットで選択的にＬＥＤチップに対してレーザー光を照射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】米国特許第１００９６７４０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術のように、遮光マスクとレーザー光を照射する被対象物との間に隙間がある場合、遮光マスクの開口部においてレーザー光の回折が起こり、遮光マスクの裏側にもレーザー光が照射されてしまうおそれがある。レーザー光の回折は、レーザー光の波長が長くなるほど顕著になる。

【0006】

本発明の課題の一つは、遮光マスクを用いたレーザー光の照射プロセスを含む表示装置の製造方法において、レーザー光の回折を防ぐことにある。

【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、複数のＬＥＤチップが設けられた第１基板を準備し、前記第１基板と第２基板との間に前記複数のＬＥＤチップが位置するように、前記複数のＬＥＤチップを前記第２基板の上に配置し、前記第１基板を保持する保持部材に固定された遮光マスクを介して、前記複数のＬＥＤチップのうちの一部にレーザー光を照射することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態における表示装置の製造方法を示すフローチャート図である。

【図2】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図3】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図4】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図5】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図6】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図7】第１実施形態における表示装置の製造方法を示す断面図である。

【図8】第１実施形態の表示装置の製造方法において使用されるレーザー処理装置の構成を示す図である。

【図9】レーザー処理装置を用いてレーザー光の照射プロセスを行っている様子を示す図である。

【図10】第１実施形態の表示装置の製造方法において使用されるレーザー処理装置における第２ワークユニットの構成を示す図である。

【図11】第１実施形態における表示装置の概略の構成を示す平面図である。

【図12】第１実施形態に係る表示装置の回路構成を示すブロック図である。

【図13】第１実施形態に係る表示装置の画素回路の構成を示す回路図である。

【図14】第１実施形態に係る表示装置の画素の構成を示す断面図である。

【図15】第２実施形態の表示装置の製造方法において使用されるレーザー処理装置における第２ワークユニットの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

本発明の実施形態を説明する際、基板からＬＥＤチップに向かう方向を「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チップが配置されるという表現は、基板とＬＥＤチップ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。

【0011】

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。また、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。ただし、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。

【0012】

＜第１実施形態＞
［表示装置の製造方法］
図１は、第１実施形態における表示装置１０の製造方法を示すフローチャート図である。具体的には、図１は、素子基板２００に形成された複数のＬＥＤチップ２０２を回路基板１００に転写する処理を示している。図２～図５は、第１実施形態における表示装置１０の製造方法を示す断面図である。ここでは、図１を用いて、ＲＧＢ各色のＬＥＤチップ２０２を回路基板１００に転写するまでのプロセスについて説明する。その際、図２～図５を用いて各プロセスの具体例について説明する。

【0013】

まず、図１のステップＳ１１において、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを有する素子基板２００を準備する（図２参照）。複数のＬＥＤチップ２０２Ｒは、赤色に発光するＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ２０２Ｒは、半導体基板２０１の上に半導体層を成長させて形成することができる。半導体基板２０１としては、例えばサファイア基板を用いることができる。また、半導体層としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させることができる。ただし、この例に限らず、例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板等の他の半導体基板の上で成長させた半導体層（例えば、ＩｎＧａＡｌＰ層）を用いてＬＥＤチップ２０２Ｒを形成してもよい。この場合、ＬＥＤチップ２０２Ｒを形成した他の半導体基板を、半導体基板２０１に接着して用いてもよい。

【0014】

次に、図１のステップＳ１２において、素子基板２００と回路基板１００との間に複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが位置するように、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを回路基板１００の上に配置する（図３参照）。具体的には、回路基板１００の上に、接続電極１０３と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとが向かい合うように、素子基板２００を配置する。このとき、各ＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒと接続電極１０３とが接するように、回路基板１００と素子基板２００とを位置合わせする。端子電極２０３Ｒと接続電極１０３との間には、接着性を有する物質を設けてもよい。

【0015】

回路基板１００は、複数の画素に相当する領域を有する。図３に示すように、回路基板１００は、絶縁表面を有する基板１０１の上に、各画素に対応してＬＥＤチップを駆動する駆動回路１０２を有する。基板１０１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。各駆動回路１０２は、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成される。回路基板１００は、アレイ基板やＴＦＴ基板などとも称される。各接続電極１０３は、各画素に配置され、それぞれ駆動回路１０２に接続される。回路基板１００の詳細な構造については、後述する。

【0016】

本実施形態では、基板１０１の上に、薄膜形成技術を用いて各駆動回路１０２及び各接続電極１０３を形成する例を示すが、この例に限られるものではない。例えば、第三者から既製品として基板１０１の上に駆動回路１０２が形成された基板（いわゆるアクティブマトリクス基板）を取得してもよい。この場合、取得した基板上に、接続電極１０３を形成すればよい。

【0017】

また、本実施形態では、ＬＥＤチップ２０２Ｒとして、フリップチップ型のＬＥＤチップを例示して説明しているが、この例に限られるものではない。例えばＬＥＤチップ２０２Ｒは、回路基板１００に近い側にアノード電極（もしくはカソード電極）を有し、回路基板１００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チップ２０２Ｒは、アノード電極とカソード電極との発光層を挟んだ構造を有するフェイスアップ型のＬＥＤチップであってもよい。この場合、接続電極１０３は、画素ごとに１つ設けられていればよい。

【0018】

接続電極１０３は、例えば、導電性を有する金属材料で構成される。本実施形態では、金属材料として、錫（Ｓｎ）を用いる。ただし、この例に限らず、後述するＬＥＤチップ側の端子電極との間で共晶合金を形成し得る他の金属材料を用いることができる。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。

【0019】

次に、図１のステップＳ１３において、素子基板２００を保持する保持部材３０に固定された遮光マスク４０を介して、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒのうちの一部にレーザー光５０を照射する（図４参照）。図４に示すように、本実施形態では、遮光マスク４０を介したレーザー光５０の照射により、接続電極１０３と一部のＬＥＤチップ２０２Ｒとを一括して接合する。このプロセスは、レーザー光５０の照射により、接続電極１０３とＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒとを溶融接合させるプロセスである。

【0020】

レーザー光５０としては、半導体基板２０１及びＬＥＤチップ２０２Ｒに吸収されずに、接続電極１０３又は端子電極２０３Ｒで吸収されるレーザー光を選定する。本実施形態では、例えば、レーザー光５０として、近赤外光を用いることができる。レーザー光５０の光源としては、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ₄レーザーなどの固体レーザーを用いてもよい。すなわち、レーザー光５０は、前述の固体レーザーの基本波であってもよい。ただし、レーザー光５０は、ＬＥＤチップ２０２Ｒを構成する材料に応じて、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、近赤外光よりも短波長のレーザー光を吸収する半導体材料を用いる場合には、上述した固体レーザーの第２高調波であるグリーンレーザ（緑色光）を用いてもよい。

【0021】

レーザー光５０の照射により、接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとの間に共晶合金で構成される合金層（図示せず）が形成される。前述のとおり、本実施形態において、接続電極１０３は、錫（Ｓｎ）で構成される。他方、端子電極２０３Ｒは、金（Ａｕ）で構成される。すなわち、本実施形態では、合金層として、Ｓｎ－Ａｕ共晶合金で構成された層が形成される。接続電極１０３と端子電極２０３Ｒ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２０３Ｒとが合金層を介して強固に接合される。

【0022】

遮光マスク４０は、複数の開口部４０ａを有する。複数の開口部４０ａは、例えば、赤色に対応する画素、緑色に対応する画素又は青色に対応する画素の各ピッチ（画素間の間隔）に合わせて配置される。図４に示す例では、各開口部４０ａは、それぞれ赤色に対応する画素のピッチに合わせて配置される。すなわち、各開口部４０ａの位置は、ＬＥＤチップ２０２Ｒが配置される位置に対応する。

【0023】

前述のとおり、本実施形態の遮光マスク４０は、素子基板２００を保持する保持部材３０に固定されている。具体的には、図４に示すように、遮光マスク４０は、保持部材３０に対して接着されている。したがって、レーザー光５０は、保持部材３０及び遮光マスク４０を介して素子基板２００に照射される。そのため、本実施形態では、保持部材３０の材料として、上述した固体レーザーの基本波又は第２高調波を透過させる材料を用いる。例えば、保持部材３０は、ガラス、石英、又はサファイアで構成されていてもよい。保持部材３０及び遮光マスク４０については、後述する。

【0024】

本実施形態では、レーザー光５０として、複数の開口部４０ａを含む大きさの照射領域を有する矩形状のレーザー光を用いる。なお、レーザー光５０の照射領域が遮光マスク４０よりも狭い場合、レーザー光の照射領域を移動させながら複数回照射することにより、遮光マスク４０の全体に対してレーザー光５０を照射することができる。

【0025】

遮光マスク４０に照射されたレーザー光５０は、開口部４０ａの位置する部分のみ通過する。すなわち、遮光マスク４０を用いることにより、照射領域の広いレーザー光を用いつつ、選択的なレーザー照射を行うことが可能となる。本実施形態では、ＬＥＤチップ２０２Ｒが配置された位置に対して、選択的にレーザー光５０が照射される。つまり、本実施形態によれば、複数の接続電極１０３と複数のＬＥＤチップ２０２Ｒとの接合を一括して行うことができる。

【0026】

開口部４０ａの大きさ（面積）は、平面視において、接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとの接合が確実になされる程度の大きさであればよい。例えば、平面視における開口部４０ａの大きさは、ＬＥＤチップ２０２Ｒの大きさよりも小さくてもよい。また、開口部４０ａの大きさは、ＬＥＤチップ２０２Ｒの大きさと略同一、又は、ＬＥＤチップ２０２Ｒの大きさより若干大きくてもよい。

【0027】

なお、本実施形態では、レーザー光５０として照射領域が矩形状のレーザー光を用いる例を示したが、この例に限らず、照射領域が線状（細長い形状）のレーザー光を用いてもよい。この場合、線状のレーザー光を遮光マスク４０に対して走査することにより、遮光マスク４０の全体に対してレーザー光を照射することができる。

【0028】

レーザー光５０を照射した後、図５に示すように、レーザー光５０が照射された複数のＬＥＤチップ２０２Ｒに対し、選択的にレーザー光６０を照射する。本実施形態では、前述の保持部材３０及び遮光マスク４０をそのまま利用する例を示したが、この例に限られるものではなく、別の遮光マスクを用いてもよいし、遮光マスクを用いなくてもよい。

【0029】

図５に示すプロセスは、レーザー光６０の照射により、半導体基板２０１とＬＥＤチップ２０２Ｒａとを分離するプロセスであり、レーザーリフトオフと呼ばれる。レーザー光６０としては、半導体基板２０１に吸収されず、かつ、ＬＥＤチップ２０２Ｒａに吸収されるレーザー光を選定する。本実施形態では、レーザー光６０として、紫外光を用いる。レーザー光６０の光源としては、ＹＡＧレーザーもしくはＹＶＯ₄レーザーなどの固体レーザー、又は、エキシマレーザーを用いればよい。例えば、固体レーザーを用いる場合は、第２高調波又は第３高調波を用いることができる。ただし、レーザー光６０は、半導体基板２０１及びＬＥＤチップ２０２Ｒａを構成する材料に応じて、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、紫外光よりも長波長のレーザー光を吸収する半導体材料を用いる場合には、ブルーレーザ（青色光）又はグリーンレーザ（緑色光）を用いることも可能である。

【0030】

本実施形態では、レーザー光５０が照射されたＬＥＤチップ２０２Ｒに対して、選択的にレーザー光６０が照射される。その結果、ＬＥＤチップ２０２Ｒａの表層部分（半導体基板２０１との境界部分）が変性して、半導体基板２０１と各ＬＥＤチップ２０２Ｒａとを物理的に分離することができるようになる。

【0031】

レーザー光６０を照射した後、図６に示すように、素子基板２００を剥離する。素子基板２００は、物理的に剥離すればよい。この場合、図５に示すプロセスにおいてレーザー光６０が照射されていないＬＥＤチップ２０２Ｒは、素子基板２００に残存する。他方、図５に示すプロセスにおいてレーザー光６０が照射されたＬＥＤチップ２０２Ｒは、回路基板１００に強固に接合されているため、回路基板１００に残存する。

【0032】

以上のように、回路基板１００上に赤色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｒが実装される。緑色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｇ及び青色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｂについては、赤色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｒと同様の製造方法で回路基板１００上に実装することが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、各色のＬＥＤチップは、同じピッチで配列されている。そのため、前述の保持部材３０及び遮光マスク４０は、回路基板１００の位置を調整することにより、各色の各色のＬＥＤチップに対してレーザー光５０を照射する際に利用することができる。

【0033】

ここまで説明したプロセスを経て、図７に示すように、赤色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｒ、緑色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｇ及び青色に対応するＬＥＤチップ２０２Ｂが、それぞれ回路基板１００上の駆動回路１０２に接続される。

【0034】

［レーザー処理装置の構成］
本実施形態において、図１のステップＳ１３で使用するレーザー処理装置３００の構成について説明する。

【0035】

図８は、第１実施形態の表示装置１０の製造方法において使用されるレーザー処理装置３００の構成を示す図である。図８に示すように、レーザー処理装置３００は、レーザー発振器３０２、反射ミラー３０４、ビームエキスパンダ３０６、第１ワークユニット３０８、及び第２ワークユニット３１０を含む。ただし、レーザー処理装置３００の構成は、この例に限られるものではなく、反射ミラー３０４又はビームエキスパンダ３０６は省略されてもよいし、他の要素が追加されてもよい。

【0036】

本実施形態のレーザー発振器３０２は、３価のネオジウムイオン（Ｎｄ³⁺）をＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ：Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₂）結晶に添加した固体材料を媒質とするＮｄ：ＹＡＧレーザーである。レーザー発振器３０２は、１０６４ｎｍの波長を有する基本波（近赤外光）を出力する。

【0037】

レーザー発振器３０２から出力されたレーザー光３２０ａは、反射ミラー３０４で光路が変更され、ビームエキスパンダ３０６に向かう。ビームエキスパンダ３０６は、入力されたコリメート光のビーム径を拡大するレンズ系で構成される。ビームエキスパンダ３０６を経由することにより、レーザー光３２０ａは、ビーム径（すなわち、照射範囲）が拡大されたレーザー光３２０ｂとして出力される。レーザー光３２０ｂは、図４に示したレーザー光５０に対応する。

【0038】

本実施形態では、レーザー光３２０ｂの照射範囲が第２ワークユニット３１０の面積よりも狭い場合について説明する。この場合、レーザー光３２０ｂの照射範囲を第２ワークユニット３１０に対して相対的に移動させることにより、被処理対象における処理が必要な領域をカバーすることができる。レーザー光３２０ｂの照射範囲を移動させるには、例えば、レーザー発振器３０２、反射ミラー３０４及びビームエキスパンダ３０６で構成される光学系を移動させてもよい。逆に、第１ワークユニット３０８及び第２ワークユニット３１０を移動させることにより、相対的にレーザー光３２０ｂの照射範囲を移動させてもよい。

【0039】

ビームエキスパンダ３０６から出力されたレーザー光３２０ｂは、第２ワークユニット３１０を介して、第１ワークユニット３０８と第２ワークユニット３１０との間に配置された被処理対象（図示せず）に照射される。本実施形態では、ＬＥＤチップ２０２（例えば、図４に示したＬＥＤチップ２０２Ｒ）が被処理対象である。

【0040】

第１ワークユニット３０８は、保持部材７０を含み、被処理対象を支持する基板等を保持する。本実施形態では、保持部材７０は、基板等を真空吸着により保持する機能を有する。保持部材７０を構成する材料に特に制限はなく、例えば、ガラス、石英、セラミックスなどを用いることができる。

【0041】

第２ワークユニット３１０は、保持部材３０及び遮光マスク４０を含み、被処理対象を支持する基板等を保持する。保持部材７０と同様に、保持部材３０は、基板等を真空吸着により保持する機能を有する。また、前述のとおり、遮光マスク４０は、保持部材３０に対して接着されている。換言すれば、保持部材３０と遮光マスク４０とは一体化された構造を有する。

【0042】

本実施形態において、保持部材３０は、レーザー光３２０ｂを透過する材料で構成される。本実施形態では、レーザー光３２０ｂとして近赤外光を用いるため、波長１．０μｍ前後の光を透過する機能を有することが望ましい。そのため、保持部材３０を構成する材料としては、例えば、ガラス、石英、又はサファイアなどを用いることができる。ただし、この例に限られるものではなく、保持部材３０を構成する材料は、使用するレーザー光の波長に応じて適宜選択することができる。

【0043】

遮光マスク４０は、複数の開口部４０ａを有し、複数の開口部４０ａを介して選択的にレーザー光３２０ｂを透過することができる。遮光マスク４０は、例えば、インバー等の金属材料で構成することができる。保持部材３０が、ガラス、石英又はサファイアなどの絶縁材料である場合、遮光マスク４０は、接着層等を介して保持部材３０に接着することができる。

【0044】

図９は、レーザー処理装置３００を用いてレーザー光３２０ｂの照射プロセスを行っている様子を示す図である。図９に示す照射プロセスは、図４に示したレーザー光５０の照射プロセスに相当する。

【0045】

図９に示すように、第１ワークユニット３０８の保持部材７０の上には、回路基板１００が真空吸着により保持される。第２ワークユニット３１０の保持部材３０の上には、遮光マスク４０を介して素子基板２００が真空吸着により保持される。そのため、遮光マスク４０と素子基板２００との間には隙間がなく、遮光マスク４０に対して素子基板２００が密着した状態となる。

【0046】

保持部材７０の上に回路基板１００を保持し、保持部材３０（厳密には遮光マスク３０）の上に素子基板２００を保持した状態で、回路基板１００と素子基板２００との位置合わせを行う。すなわち、図３に示したように、回路基板１００の接続電極１０３とＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒとが接するように、回路基板１００と素子基板２００とを配置する。

【0047】

回路基板１００と素子基板２００との位置合わせが完了したら、図９に示すように、レーザー光３２０ｂの照射を行う。このとき、遮光マスク４０と素子基板２００とが密着しているため、複数の開口部４０ａを通過したレーザー光３２０ｂは、回折することなく素子基板２００に入射する。したがって、本実施形態によれば、レーザー光３２０ｂの回折を防ぎつつ、選択的にＬＥＤチップ２０２Ｒにレーザー光３２０ｂを照射することができる。

【0048】

ここで、素子基板２００を保持する第２ワークユニット３１０の構造について説明する。具体的には、第２ワークユニット３１０を構成する保持部材３０及び遮光マスク４０の構造について説明する。

【0049】

図１０は、第１実施形態の表示装置１０の製造方法において使用されるレーザー処理装置３００における第２ワークユニット３１０の構成を示す図である。具体的には、図１０は、被処理対象を保持する側から第２ワークユニット３１０を見た図に対応する。なお、図１０において、第２ワークユニット３１０の最前面には、遮光マスク４０が配置される。そのため、説明の便宜上、遮光マスク４０の一部の図示を省略している。

【0050】

図１０に示すように、保持部材３０の保持面３０ａは、処理領域３１及び吸着領域３２を有する。処理領域３１は、被処理対象である素子基板２００に対し、レーザー光３２０ｂを照射するための領域である。保持部材３０は、素子基板２００の半導体基板２０１を保持面３０ａに真空吸着させることにより、素子基板２００を保持する。このとき、素子基板２００に設けられた複数のＬＥＤチップ２０２は、いずれも処理領域３１の内側に収まるように構成される。すなわち、保持部材３０によって素子基板２００が保持されたとき、複数のＬＥＤチップ２０２は、処理領域３１と重畳する位置に配置される。

【0051】

吸着領域３２は、素子基板２００を真空吸着させるための領域である。図１０に示すように、保持部材３０は、吸着領域３２に複数の吸着孔３２ａを有する。つまり、吸着領域３２では、複数の吸着孔３２ａを用いて素子基板２００を吸着する。吸着領域３２は、処理領域３１を囲むように設けられる。換言すれば、保持部材３０によって素子基板２００が保持されたとき、複数のＬＥＤチップ２０２は、吸着領域３２と重畳しない。

【0052】

遮光マスク４０は、前述のとおり、複数の開口部４０ａを有する。図１０に示すように、複数の開口部４０ａは、処理領域３１の内側に配置される。また、遮光マスク４０は、複数の吸着孔４０ｂを有する。複数の吸着孔４０ｂは、吸着領域３２と重畳するように設けられる。すなわち、複数の吸着孔４０ｂは、複数の開口部４０ａを囲むように設けられる。このとき、保持部材３０に設けられた複数の吸着孔３２ａ及び遮光マスク４０に設けられた複数の吸着孔４０ｂは、少なくとも一部が重畳する。好ましくは、各吸着孔３２ａ及び各吸着孔４０ｂは、略一致する。このように、遮光マスク４０にも吸着孔４０ｂを設けることにより、保持部材３０は、遮光マスク４０を介して素子基板２００を吸着することができる。

【0053】

本実施形態では、吸着孔３２ａ及び吸着孔４０ｂの外形が円形である場合について例示したが、この例に限られるものではない。吸着孔３２ａ及び吸着孔４０ｂの外形は、多角形であってもよいし、楕円形であってもよい。また、吸着孔３２ａ及び吸着孔４０ｂは、孔状である必要はなく、溝状であってもよい。例えば、吸着孔３２ａ及び吸着孔４０ｂは、保持部材３０の同心円に沿った溝であってもよい。

【0054】

以上説明したとおり、本実施形態のレーザー処理装置３００は、保持部材３０と遮光マスク４０とが一体に構成された第２ワークユニット３１０を備え、保持部材３０を介して被処理対象にレーザー光３２０ｂを照射する構成を有する。本実施形態のレーザー処理装置３００を用いた場合、遮光マスク４０と被処理対象（本実施形態では、素子基板２００）との間に隙間が生じないため、遮光マスク４０の開口部４０ａを通過したレーザー光の回折を防ぐことが可能である。

【0055】

また、本実施形態では、レーザー発振器３０２から出力されたレーザー光３２０ａをビームエキスパンダ３０６で拡大して照射するため、一度に広範囲のレーザー光照射が可能である。したがって、本実施形態によれば、レーザー光の回折を防ぎつつ、高いスループットでレーザー光の照射プロセスを実施することができる。

【0056】

［表示装置の構成］
図１１～図１４を用いて、本発明の第１実施形態における表示装置１０の構成について説明する。

【0057】

図１１は、第１実施形態における表示装置１０の概略の構成を示す平面図である。図１１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チップ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。

【0058】

表示領域１１２は、ＬＥＤチップ２０２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チップ２０２Ｒを含む画素１１０Ｒ、ＬＥＤチップ２０２Ｇを含む画素１１０Ｇ、及びＬＥＤチップ２０２Ｂ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。

【0059】

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１７に示す画素回路１２０）を制御するためのドライバ回路（図１６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。

【0060】

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チップ１７０に入力される。ＩＣチップ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チップ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。

【0061】

［表示装置１０の回路構成］
図１２は、第１実施形態に係る表示装置１０の回路構成を示すブロック図である。図１２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。

【0062】

図１３は、第１実施形態に係る表示装置１０の画素回路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１１に示した各ＬＥＤチップ２０２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１０２に相当する。つまり、回路基板１００に対してＬＥＤチップ２０２を実装した状態で画素回路１２０が完成する。

【0063】

図１３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。

【0064】

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。

【0065】

再び図１２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。

【0066】

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。

【0067】

図１３に示したデータ線１２１は、データドライバ回路１３０からＤ２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Ｄ１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。

【0068】

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。

【0069】

［表示装置１０の断面構造］
図１４は、第１実施形態に係る表示装置１０の画素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、ガラス基板又は樹脂基板の上に絶縁層を設けた基板を用いることができる。

【0070】

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１３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。

【0071】

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１３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。

【0072】

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。本実施形態において、アノード電極２２及びカソード電極２３は、ＩＴＯなどの金属酸化物材料を用いた透明導電層である。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。

【0073】

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及び２５ｂは、例えば、タンタル、タングステン等の金属材料で構成される。実装パッド２５ａ及び２５ｂの上には、それぞれ接続電極１０３ａ及び１０３ｂが設けられる。接続電極１０３ａ及び１０３ｂは、それぞれ図３に示した接続電極１０３に対応する。すなわち、本実施形態では、接続電極１０３ａ及び１０３ｂとして、錫（Ｓｎ）で構成される電極を配置する。

【0074】

接続電極１０３ａ及び１０３ｂには、それぞれＬＥＤチップ２０２の端子電極２０３ａ及び２０３ｂが接合されている。前述のとおり、本実施形態では、端子電極２０３ａ及び２０３ｂは、金（Ａｕ）で構成される電極である。

【0075】

ＬＥＤチップ２０２は、図１３に示した回路図において、ＬＥＤ１２９に相当する。すなわち、ＬＥＤチップ２０２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チップ２０２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１３に示したカソード電源線１２４と電気的に接続される。

【0076】

以上の構造を有する本実施形態の表示装置１０は、ＬＥＤチップ２０２がレーザー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。

【0077】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なる構造のレーザー処理装置３００を用いる例について説明する。具体的には、本実施形態のレーザー処理装置３００は、素子基板２００を静電吸着により保持する第２ワークユニット３２０を備える。なお、図面において、第１実施形態と同じ要素については、同じ符号を付して重複する説明を省略する。

【0078】

図１５は、第２実施形態の表示装置１０の製造方法において使用されるレーザー処理装置３００における第２ワークユニット３２０の構成を示す図である。具体的には、図１５は、被処理対象を保持する側から第２ワークユニット３２０を見た図に対応する。なお、図１０において、第２ワークユニット３２０の最前面には、遮光マスク４２が配置される。そのため、説明の便宜上、遮光マスク４２の一部の図示を省略している。

【0079】

図１５に示すように、保持部材３５は、処理領域３６及び吸着領域３７を有する。処理領域３６は、被処理対象である素子基板２００に対し、レーザー光３２０ｂ（図８参照）を照射するための領域である。保持部材３５は、素子基板２００の半導体基板２０１を保持面３５ａに静電吸着させることにより、素子基板２００を保持する。このとき、第１実施形態と同様に、素子基板２００に設けられた複数のＬＥＤチップ２０２は、いずれも処理領域３６の内側に収まるように構成される。また、第１実施形態と同様に、保持部材３５は、例えば、ガラス、石英、又はサファイアなどで構成される。

【0080】

吸着領域３７は、素子基板２００を静電吸着させるための領域である。図１５に示すように、保持部材３５の内部には、内部電極３７ａ及び３７ｂが設けられる。すなわち、平面視において、保持面３５ａのうち、内部電極３７ａ及び３７ｂと重畳する領域が、吸着領域３７に対応する。吸着領域３７は、処理領域３６を囲むように設けられる。つまり、保持部材３５によって素子基板２００が保持されたとき、複数のＬＥＤチップ２０２は、内部電極３７ａ及び３７ｂと重畳しないため、内部電極３７ａ及び３７ｂが、レーザー光３２０ｂの光路を塞ぐことはない。

【0081】

本実施形態では、例えば、内部電極３７ａに正の電圧を印加し、内部電極３７ｂに負の電圧を印加する。これにより、被処理対象の内部電荷が分極し、保持部材３５に吸着される。すなわち、本実施形態の第２ワークユニット３２０は、保持部材３５と被処理対象との間に生じた静電気力によって被処理対象（例えば、素子基板２００）を保持する。

【0082】

図１５に示すように、遮光マスク４２の複数の開口部４２ａは、処理領域３６の内側に配置される。すなわち、遮光マスク４２におけるマスクとして実効的に使用する部分は、処理領域３６の内側に位置する。本実施形態では、遮光マスク４２を金属膜で構成する。このとき、遮光マスク４２の膜厚が十分に薄ければ、保持部材３５と被処理対象との間に生じる静電気力にほとんど影響しない。本実施形態では、遮光マスク４２の膜厚を数ミクロン程度とすることにより、遮光マスク４２を介した静電吸着を可能としている。

【0083】

本実施形態では、内部電極３７ａ及び３７ｂの形状を平面視で半円形状とした場合について例示したが、この例に限られるものではない。内部電極３７ａ及び３７ｂの形状を平面視で多角形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。また、保持部材３５の内部に設ける電極の数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。

【0084】

以上説明したとおり、本実施形態のレーザー処理装置３００は、保持部材３５と遮光マスク４２とが一体に構成された第２ワークユニット３２０を備え、保持部材３５を介して被処理対象にレーザー光３２０ｂを照射する構成を有する。本実施形態のレーザー処理装置３００を用いた場合、遮光マスク４２と被処理対象（本実施形態では、素子基板２００）との間に隙間が生じないため、遮光マスク４２の開口部４２ａを通過したレーザー光の回折を防ぐことが可能である。

【0085】

＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、素子基板２００から直接的にＬＥＤチップ２０２を回路基板１００へ転写する例を示したが、この例に限られるものではない。具体的には、素子基板２００が有するＬＥＤチップ２０２を一旦キャリア基板に転写し、その後、キャリア基板から回路基板１００へ転写してもよい。この場合においても、各ＬＥＤチップ２０２の端子電極２０３と回路基板１００の接続電極１０３とを溶融接合する際に、第１実施形態及び第２実施形態で説明したレーザー処理装置３００を用いることができる。

【0086】

＜第４実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、保持部材の吸着力を用いて被処理対象（素子基板２００）を保持する例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、吸着に代えて、爪などにより機械的に保持する方法、又は、粘着剤や粘着シート等を用いて接着することにより保持する方法を用いてもよい。すなわち、保持部材は、レーザー光の照射プロセスの妨げにならない限り、いかなる方法で被処理対象を保持してもよい。

【0087】

＜第５実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、保持部材と遮光マスクとを別の部材とする例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、第２ワークユニットとして、保持部材と遮光マスクとを一体形成した構造体を用いてもよい。例えば、ガラス、石英、又はサファイア等で構成される保持部材の保持面に、黒色顔料又はカーボンブラックなどの黒色物質を添加することにより、遮光マスクとして機能する領域を形成してもよい。

【0088】

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。

【0089】

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】

【0090】

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、４０、４２…遮光マスク、４０ａ、４２ａ…開口部、３０、３５…保持部材、３０ａ、３５ａ…保持面、３１、３６…処理領域、３２、３７…吸着領域、３２ａ、４０ｂ…吸着孔、３７ａ、３７ｂ…内部電極、５０、６０…レーザー光、７０…保持部材、１００…回路基板、１０１…基板、１０２…駆動回路、１０３、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、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チップ、２００…素子基板、２０１…半導体基板、２０２、２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ…ＬＥＤチップ、２０３ａ、２０３ｂ、２０３Ｒ…端子電極、３００…レーザー処理装置、３０２…レーザー発振器、３０４…反射ミラー、３０６…ビームエキスパンダ、３０８…第１ワークユニット、３１０…第２ワークユニット、３２０ａ、３２０ｂ…レーザー光、

【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】