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(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】P2022190832
(43)【公開日】2022-12-27
(54)【発明の名称】押圧治具および移載装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/30 20060101AFI20221220BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20221220BHJP
G09F 9/00 20060101ALN20221220BHJP
【ＦＩ】
G09F9/30 360
H01L33/00 L
G09F9/00 304B
G09F9/00 338
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021099290
(22)【出願日】2021-06-15
(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】磯野 大樹
(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
【テーマコード（参考）】
5C094
5F142
5G435
【Ｆターム（参考）】
5C094AA35
5C094BA03
5C094BA25
5C094GB01
5F142EA02
5F142EA34
5F142FA32
5F142GA02
5G435AA12
5G435AA17
5G435BB04
5G435KK05
5G435KK10
(57)【要約】
【課題】レーザ光の照射による温度上昇を抑制することができる押圧治具または移載装置を提供すること。
【解決手段】押圧治具は、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板に押圧する押圧治具であって、押圧治具は、ＬＥＤ素子に照射されるレーザ光を透過する板状部材と、板状部材を冷却する冷却部と、を含む。移載装置は、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板を載置するステージと、ＬＥＤ素子にレーザ光を照射するレーザ照射部と、レーザ光を透過する板状部材および板状部材を冷却する冷却部を含み、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を回路基板に押圧する押圧治具と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】押圧治具は、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板に押圧する押圧治具であって、押圧治具は、ＬＥＤ素子に照射されるレーザ光を透過する板状部材と、板状部材を冷却する冷却部と、を含む。移載装置は、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板を載置するステージと、ＬＥＤ素子にレーザ光を照射するレーザ照射部と、レーザ光を透過する板状部材および板状部材を冷却する冷却部を含み、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を回路基板に押圧する押圧治具と、を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を、前記ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板に押圧する押圧治具であって、前記押圧治具は、
前記ＬＥＤ素子に照射されるレーザ光を透過する板状部材と、
前記板状部材を冷却する冷却部と、を含む、押圧治具。
前記ＬＥＤ素子に照射されるレーザ光を透過する板状部材と、
前記板状部材を冷却する冷却部と、を含む、押圧治具。
【請求項2】
前記冷却部は、前記板状部材の周辺部に設けられている、請求項１に記載の押圧治具。
【請求項3】
前記冷却部は、ヒートシンクである、請求項１または請求項２に記載の押圧治具。
【請求項4】
前記冷却部は、水冷式である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の押圧治具。
【請求項5】
前記冷却部は、前記板状部材の内部に設けられている、請求項１に記載の押圧治具。
【請求項6】
前記板状部材は、石英ガラスである、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の押圧治具。
【請求項7】
ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板を載置するステージと、
前記ＬＥＤ素子にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光を透過する板状部材および前記板状部材を冷却する冷却部を含み、前記ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を前記回路基板に押圧する押圧治具と、を含む、移載装置。
前記ＬＥＤ素子にレーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記レーザ光を透過する板状部材および前記板状部材を冷却する冷却部を含み、前記ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を前記回路基板に押圧する押圧治具と、を含む、移載装置。
【請求項8】
前記冷却部は、前記板状部材の周辺部に設けられている、請求項７に記載の移載装置。
【請求項9】
前記冷却部は、ヒートシンクである、請求項７または請求項８に記載の移載装置。
【請求項10】
前記冷却部は、水冷式である、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の移載装置。
【請求項11】
前記冷却部は、前記板状部材の内部に設けられている、請求項７に記載の移載装置。
【請求項12】
前記板状部材は、石英ガラスである、請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の移載装置。
【請求項13】
さらに、前記押圧治具と前記素子基板との間に、パターニングされた遮光マスクを含む、請求項７乃至請求項１２のいずれか一項に記載の移載装置。
【請求項14】
前記レーザ照射部は、波長の異なる２種類の前記レーザ光を照射する、請求項７乃至請求項１３のいずれか一項に記載の移載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一実施形態は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を移載する移載装置に関する。また、本発明の一実施形態は、移載装置で用いられる押圧治具に関する。
【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素子を実装したマイクロＬＥＤディスプレイの開発が進められている。マイクロＬＥＤディスプレイは、画素回路が形成された回路基板に複数のＬＥＤ素子が実装された構造を有する。
【0003】
回路基板にマイクロＬＥＤ素子を実装する方法には、様々な方法がある。例えば、マイクロＬＥＤ素子が設けられた素子基板と回路基板とを密着し、レーザ光を照射してマイクロＬＥＤ素子を素子基板から回路基板に移載する、いわゆるレーザリフトオフ法と呼ばれる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【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】
特許文献１には、レーザリフトオフの際に遮光マスクを用いてレーザ光を照射しているが、レーザ光を遮光マスクが吸収し、遮光マスクの温度が上昇する問題があった。また、遮光マスクだけでなく、素子基板および回路基板もレーザ光を吸収し、マイクロＬＥＤ素子の熱によるダメージを受ける問題もあった。
【0006】
本発明の一実施形態は、ＬＥＤ素子のレーザリフトオフにおいて、レーザ光の照射による温度上昇を抑制することができる移載装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一実施形態は、レーザ光の照射による温度上昇を抑制することができる押圧治具を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係る押圧治具は、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板に押圧する押圧治具であって、押圧治具は、ＬＥＤ素子に照射されるレーザ光を透過する板状部材と、板状部材を冷却する冷却部と、を含む。
【0008】
また、本発明の一実施形態に係る移載装置は、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板を載置するステージと、ＬＥＤ素子にレーザ光を照射するレーザ照射部と、レーザ光を透過する板状部材および板状部材を冷却する冷却部を含み、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板を回路基板に押圧する押圧治具と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る移載装置の模式図である。
【図2A】本発明の一実施形態に係る移載装置の押圧治具の模式的な斜視図である。
【図2B】本発明の一実施形態に係る移載装置の押圧治具の模式的な平面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示すフローチャート図である。
【図4A】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4B】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4C】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4D】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4E】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4F】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図4G】本発明の一実施形態に係る移載装置を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る移載装置を利用して製造される表示装置の概略の構成を示す平面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る移載装置を利用して製造される表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る移載装置を利用して製造される表示装置の画素回路の構成を示す回路図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る移載装置を利用して製造される表示装置の画素の構成を示す断面図である。
【図9A】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な斜視図である。
【図9B】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な断面図である。
【図10A】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な斜視図である。
【図10B】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な断面図である。
【図11A】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な斜視図である。
【図11B】本発明の一実施形態に係る押圧治具の模式的な断面図である。
【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、回路基板から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」または「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、回路基板の上にＬＥＤ素子が配置されるという表現は、回路基板と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」または「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、同一の符号また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または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。
【0013】
＜第１実施形態＞
［１．移載装置１０の構成］
図１～図２Ｂを参照して、本発明の一実施形態に係る移載装置１０について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０の模式図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る移載装置１０の押圧治具２００の模式的な斜視図および平面図である。
［１．移載装置１０の構成］
図１～図２Ｂを参照して、本発明の一実施形態に係る移載装置１０について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０の模式図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る移載装置１０の押圧治具２００の模式的な斜視図および平面図である。
【0014】
図１に示すように、移載装置１０は、ステージ１００、押圧治具２００、レーザ照射部３００、および遮光マスク４００を含む。押圧治具２００は、ステージ１００の上方に配置されている。また、レーザ照射部３００は、押圧治具２００の上方に配置されている。但し、レーザ照射部３００の配置はこれに限られない。レーザ照射部３００は、押圧治具２００の上方からレーザ光を照射することができる構成であればよい。遮光マスク４００は、ステージ１００と押圧治具２００との間に配置されている。
【0015】
ステージ１００は、ＬＥＤ素子を駆動する画素回路が設けられた回路基板９００を支持する。そのため、ステージ１００は、回路基板９００を載置するための平坦面を有する。例えば、回路基板９００は、ガラス基板または可撓性を有する樹脂基板である。ガラス基板または樹脂基板上には複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって画素回路が形成されており、回路基板９００は、ＴＦＴ基板９００と言い換えてもよい。詳細は後述するが、ＬＥＤ素子を移載するときには、回路基板９００上に、ＬＥＤ素子が設けられた素子基板８００が載置される。
【0016】
押圧治具２００は、素子基板８００のＬＥＤ素子がステージ１００上の回路基板９００と密着するように、素子基板８００を押圧する。より具体的には、押圧治具２００は、素子基板８００上に遮光マスク４００を配置した後に、遮光マスク４００を介して素子基板８００を押圧し、保持することができる。押圧治具２００は、外力が加えられることによって素子基板８００を押圧してもよい。また、押圧治具２００は、押圧力を検出することができるように、圧力センサを具備していてもよい。
【0017】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、押圧治具２００は、板状部材２１０およびヒートシンク２２０を含む。板状部材２１０は、レーザ照射部３００から照射される所定の波長のレーザ光を透過する。板状部材２１０として、例えば、石英ガラスなどを用いることができる。ヒートシンク２２０は、板状部材２１０の周辺部において、板状部材２１０と接して設けられている。換言すると、ヒートシンク２２０は、レーザ光が照射される透過領域２３０の周囲に設けられている。ヒートシンク２２０は、板状部材２１０の熱を吸収し、または放熱することができる。すなわち、ヒートシンク２２０は、板状部材２１０を冷却する冷却部として機能することができる。ヒートシンク２２０として、例えば、アルミニウム、鉄、もしくは銅などの金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金材料など、熱伝導率の高い金属材料を用いることができる。
【0018】
ヒートシンク２２０は、複数の突起（フィン）を有する。図２Ａに示すヒートシンク２２０のフィンの形状は平板状であるが、フィンの形状はこれに限られない。フィンは、ヒートシンク２２０の表面積が大きくなる形状であればよい。例えば、フィンの形状は、剣山状または蛇腹状であってもよい。
【0019】
ヒートシンク２２０には、ファンが設置されていてもよい。ファンを回転させてヒートシンク２２０の周囲の空気を対流させることにより、ヒートシンク２２０の放熱の効率が向上する。
【0020】
レーザ照射部３００は、押圧治具２００の透過領域２３０を介してＬＥＤ素子にレーザ光を照射する。レーザ照射部３００は、波長の異なる２種類のレーザ光を照射することができる。詳細は後述するが、レーザ照射部３００は、赤外領域または近赤外領域に波長を有する第１レーザ光と、紫外領域に波長を有する第２レーザ光を照射することができる。第１レーザ光の光源として、ＹＡＧレーザまたはＹＶＯ４レーザなどの固体レーザを用いることができる。また、第２レーザ光の光源として、ＹＡＧレーザもしくはＹＶＯ４レーザなどの固体レーザ、またはエキシマレーザなどを用いることができる。
【0021】
レーザ照射部３００は、レーザ光を走査して複数のＬＥＤ素子に照射してもよく、レーザ光を複数に分割して同時に複数のＬＥＤ素子に照射してもよい。また、レーザ照射部３００は、レーザ光を線状または矩形上に形成して同時に複数のＬＥＤ素子に照射してもよい。
【0022】
遮光マスク４００は、レーザ光を透過する領域（例えば、開口部）とレーザ光を遮光する領域とを含む。そのため、遮光マスク４００により、素子基板８００の所定のＬＥＤ素子のみにレーザ光が照射されるように調整することができる。
【0023】
なお、図示しないが、移載装置１０は、素子基板８００または回路基板９００をステージ１００上に搬送する搬送部を含んでいてもよい。また、移載装置１０は、素子基板８００と回路基板９００との位置を調整するアライメント部を含んでいてもよい。
【0024】
［２．移載装置１０によるＬＥＤ素子の移載方法］
図３～図４Ｇを参照して、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示すフローチャート図である。図４Ａ～図４Ｇは、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
図３～図４Ｇを参照して、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示すフローチャート図である。図４Ａ～図４Ｇは、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を用いたＬＥＤ素子の移載方法を示す模式的な断面図である。
【0025】
図３のステップＳ１００では、回路基板９００が、ステージ１００上に載置される（図４Ａ参照）。回路基板９００は、絶縁表面を有する支持基板９１０上に、各々がＬＥＤ素子を駆動する複数の画素回路９２０および画素回路９２０に接続された接続電極９３０が形成されている。支持基板９１０として、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板、または金属基板などを用いることができる。画素回路は、支持基板上に形成されたＴＦＴから形成される。接続電極９３０は、実装されるＬＥＤ素子の構造に対応して形成されている。接続電極９３０として、錫（Ｓｎ）などの導電性を有する金属材料を用いることができる。接続電極９３０の厚さは、０．２μｍ以上５μｍ以下、好ましくは、１μｍ以上３μｍ以下である。なお、回路基板９００の構造および画素回路９２０の詳細については、後述する。
【0026】
図３のステップＳ２００では、素子基板８００が、回路基板９００の接続電極９３０と素子基板８００のＬＥＤ素子８２０Ｒとが対向するように、回路基板９００上に載置される（図４Ｂ参照）。素子基板８００は、半導体基板８１０に、赤色に発光する複数のＬＥＤ素子８２０Ｒが設けられた基板である。半導体基板８１０として、サファイア基板などを用いることができる。ＬＥＤ素子８２０Ｒは、サファイア基板上に成長させた窒化ガリウムなどの半導体材料を含む。半導体材料は、発光色に応じて適宜決定すればよい。
【0027】
ＬＥＤ素子８２０Ｒの端子電極８３０Ｒは、複数の接続電極９３０のうち、赤色に対応する画素の接続電極９３０と重畳している。このとき、各接続電極９３０と各端子電極８３０Ｒとの間に、接着層（図示せず）を設けることにより、素子基板８００を仮に固定してもよい。
【0028】
なお、上記では、ＬＥＤ素子８２０Ｒが、半導体基板８１０上に設けられている構成を説明したが、ＬＥＤ素子８２０Ｒは、ガラス基板または樹脂基板に設けられていてもよい。すなわち、ガラス基板または樹脂基板をキャリア基板として、ＬＥＤ素子８２０Ｒを移載することもできる。
【0029】
図３のステップＳ３００では、遮光マスク４００が、素子基板８００上に配置される（図４Ｃ参照）。遮光マスク４００は、複数の開口部４００ａを有する。複数の開口部４００ａは、例えば、赤色に対応する画素、緑色に対応する画素、または青色に対応する画素のピッチ（画素間の間隔）に合わせて配置されている。図４Ｃでは、開口部４００ａが、ＬＥＤ素子８２０Ｒが配置される位置と重畳している。
【0030】
図３のステップＳ４００では、押圧治具２００が、遮光マスク４００上に配置され、遮光マスク４００を介して素子基板８００を押圧する（図４Ｄ参照）。これにより、ＬＥＤ素子８２０Ｒの端子電極８３０Ｒと接続電極９３０とを確実に密着させることができる。また、押圧治具２００の押圧により、押圧治具２００の板状部材２１０、遮光マスク４００、および素子基板８００が密着する。
【0031】
図３のステップＳ５００では、レーザ照射部３００が、第１レーザ光３１０をＬＥＤ素子８２０に照射し、接続電極９３０とＬＥＤ素子８２０Ｒとを一括して接合する（図４Ｅ参照）。このプロセスは、第１レーザ光３１０の照射により、接続電極９３０と端子電極８３０Ｒとを溶融接合させるプロセスである。なお、第１レーザ光３１０は、押圧治具２００の透過領域２３０および遮光マスク４００の開口部４００ａを透過し、ＬＥＤ素子８２０の端子電極８３０に照射される。
【0032】
上述したように、第１レーザ光３１０は、赤外領域または近赤外領域に波長を有し、端子電極８３０または接続電極９３０で吸収される。第１レーザ光３１０の照射により、接続電極９３０と端子電極８３０Ｒとの間に共晶合金で構成される合金層９４０が形成される。上述したとおり、接続電極９３０は、錫（Ｓｎ）で構成される。他方、端子電極８３０Ｒは、金（Ａｕ）で構成される。すなわち、合金層９４０として、Ｓｎ－Ａｕ共晶合金で構成された層が形成される。但し、接続電極９３０および端子電極８３０Ｒとしては、互いに共晶合金を形成し得る材料であれば、他の金属材料を用いてもよい。
【0033】
接続電極９３０と端子電極８３０Ｒとの間に共晶合金で構成された合金層９４０が形成されることにより、接続電極９３０と端子電極８３０Ｒとが合金層９４０を介して接合される。その結果、接続電極９３０に対して、強固にＬＥＤ素子８２０Ｒを実装することができる。
【0034】
図３のステップＳ６００では、レーザ照射部３００が、第２レーザ光３２０をＬＥＤ素子８２０に照射し、半導体基板８１０とＬＥＤ素子８２０Ｒとを一括して分離する（図４Ｆ参照）。このプロセスは、いわゆるレーザリフトオフプロセスである。具体的には、第２レーザ光３２０の照射により、半導体基板８１０と複数のＬＥＤ素子８２０Ｒとの境界部分を変性させ、半導体基板８１０から複数のＬＥＤ素子８２０Ｒを分離するプロセスである。
【0035】
上述したように、第２レーザ光３２０は紫外領域に波長を有し、ＬＥＤ素子８２０で吸収される。第２レーザ光３２０の照射により、ＬＥＤ素子８２０Ｒの表層部分（半導体基板８１０との境界部分）が変性して、半導体基板８１０とＬＥＤ素子８２０Ｒとが分離される。
【0036】
第２レーザ光３２０を照射した後、半導体基板８１０と各ＬＥＤ素子８２０Ｒとを分離する。以上のプロセスを経て、図４Ｇに示すように、回路基板９００上に、ＬＥＤ素子８２０Ｒを実装することができる。
【0037】
【0038】
ステップＳ５００における第１レーザ光３１０の照射およびステップＳ６００における第２レーザ光３２０の照射により、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度が上昇する場合がある。しかしながら、本実施形態では、押圧治具２００に冷却部（ヒートシンク２２０）が設けられ、押圧によって板状部材２１０、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００が密着されていることにより、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の熱が板状部材２１０に伝導され、ヒートシンク２２０が板状部材２１０に伝導された熱を吸収し、または放熱することができる。そのため、押圧治具２００は、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができる。したがって、押圧治具２００を含む移載装置１０では、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができるため、所定の位置に対するＬＥＤ素子８２０の移載の精度が向上する。また、ＬＥＤ素子８２０または回路基板９００への熱によるダメージを軽減することができる。
【0039】
【0040】
［３－１．表示装置２０の構成の概略］
図５は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の構成の概略を示す平面図である。図５に示すように、表示装置２０は、回路基板９００、フレキシブルプリント回路基板１０１０（ＦＰＣ１０１０）、およびＩＣチップ１０２０を有する。また、表示装置２０は、表示領域２０ａ、周辺領域２０ｂ、および端子領域２０ｃに区分される。
図５は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の構成の概略を示す平面図である。図５に示すように、表示装置２０は、回路基板９００、フレキシブルプリント回路基板１０１０（ＦＰＣ１０１０）、およびＩＣチップ１０２０を有する。また、表示装置２０は、表示領域２０ａ、周辺領域２０ｂ、および端子領域２０ｃに区分される。
【0041】
表示領域２０ａは、ＬＥＤ素子８２０を含む複数の画素が行方向（Ｄ１方向）および列方向（Ｄ２方向）に配置された領域である。具体的には、表示領域２０ａには、ＬＥＤ素子８２０Ｒを含む画素９５０Ｒ、ＬＥＤ素子８２０Ｇを含む画素９５０Ｇ、およびＬＥＤ素子８２０Ｂを含む画素９５０Ｂが配置されている。表示領域２０ａ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。
【0042】
周辺領域２０ｂは、表示領域２０ａの周囲の領域である。周辺領域２０ｂには、各画素９５０に設けられた画素回路９２０を制御するためのドライバ回路（図６に示すデータドライバ回路１０３０およびゲートドライバ回路１０４０）が設けられた領域である。
【0043】
端子領域２０ｃは、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１０１０は、端子領域２０ｃ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）または制御信号は、フレキシブルプリント回路基板１０１０に設けられた配線（図示せず）を介して、ＩＣチップ１０２０に入力される。ＩＣチップ１０２０は、映像信号に対して信号処理を行い、または表示制御に必要な制御信号を生成する。ＩＣチップ１０２０から出力された映像信号および制御信号は、フレキシブルプリント回路基板１０１０を介して、表示装置２０に入力される。
【0044】
［３－２．表示装置２０の回路構成］
図６は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の回路構成を示すブロック図である。図６に示すように、表示領域２０ａには、各画素９５０に対応して、複数の画素回路９２０が行方向（Ｄ１方向）および列方向（Ｄ２方向）に設けられている。すなわち、画素９５０Ｒ、画素９５０Ｇ、および画素９５０Ｂに対応して、それぞれ画素回路９２０Ｒ、画素回路９２０Ｇおよび画素回路９２０Ｂが設けられている。
図６は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の回路構成を示すブロック図である。図６に示すように、表示領域２０ａには、各画素９５０に対応して、複数の画素回路９２０が行方向（Ｄ１方向）および列方向（Ｄ２方向）に設けられている。すなわち、画素９５０Ｒ、画素９５０Ｇ、および画素９５０Ｂに対応して、それぞれ画素回路９２０Ｒ、画素回路９２０Ｇおよび画素回路９２０Ｂが設けられている。
【0045】
図７は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の画素回路９２０の構成を示す回路図である。画素回路９２０は、データ線９２１、ゲート線９２２、アノード電源線９２３およびカソード電源線９２４に囲まれた領域に配置されている。画素回路９２０は、選択トランジスタ９２６、駆動トランジスタ９２７、保持容量９２８およびＬＥＤ素子８２０を含む。画素回路９２０のうち、ＬＥＤ素子８２０以外の回路要素は、回路基板９００に設けられている。すなわち、回路基板９００にＬＥＤ素子８２０が実装されることにより画素回路９２０が完成する。但し、本明細書では、ＬＥＤ素子８２０を含まない回路構成を、便宜上、画素回路９２０として説明している場合がある。
【0046】
図７に示すように、選択トランジスタ９２６のソース電極、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれデータ線９２１、ゲート線９２２、および駆動トランジスタ９２７のゲート電極に接続される。駆動トランジスタ９２７のソース電極、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれアノード電源線９２３、選択トランジスタ９２６のドレイン電極およびＬＥＤ素子８２０に接続される。駆動トランジスタ９２７のゲート電極とドレイン電極との間には保持容量９２８が接続される。すなわち、保持容量９２８は、選択トランジスタ９２６のドレイン電極に接続される。ＬＥＤ素子８２０は、アノードおよびカソードが、それぞれ駆動トランジスタ９２７のドレイン電極およびカソード電源線９２４に接続される。
【0047】
データ線９２１には、ＬＥＤ素子８２０の発光強度を決める階調信号が供給される。ゲート線９２２には、階調信号を書き込む選択トランジスタ９２６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９２６がＯＮ状態になると、階調信号が保持容量９２８に蓄積される。その後、駆動トランジスタ９２７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９２７を流れる。駆動トランジスタ９２７から出力された駆動電流がＬＥＤ素子８２０に入力されると、ＬＥＤ素子８２０が階調信号に応じた発光強度で発光する。
【0048】
再び図６を参照すると、表示領域２０ａ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１０３０が配置される。また、表示領域２０ａ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１０４０が配置される。なお、図６では、表示領域２０ａを両側に、２つのゲートドライバ回路１０４０が設けられているが、いずれか一方の側のみであってもよい。
【0049】
データドライバ回路１０３０およびゲートドライバ回路１０４０は、いずれも周辺領域２０ｂに配置されている。但し、データドライバ回路１０３０を配置する領域は周辺領域２０ｂに限られない。例えば、データドライバ回路１０３０は、フレキシブルプリント回路基板１０１０に配置されていてもよい。
【0050】
図７に示したデータ線９２１は、データドライバ回路１０３０からＤ２方向に延在し、各画素回路９２０における選択トランジスタ９２６のソース電極に接続される。ゲート線９２２は、ゲートドライバ回路１０４０からＤ１方向に延在し、各画素回路９２０における選択トランジスタ９２６のゲート電極に接続される。
【0051】
端子領域２０ｃには、端子部１０５０が配置されている。端子部１０５０は、接続配線１０５１を介してデータドライバ回路１０３０と接続される。同様に、端子部１０５０は、接続配線１０５２を介してゲートドライバ回路１０４０と接続される。さらに、端子部１０５０は、フレキシブルプリント回路基板１０１０と接続される。
【0052】
［３－３．表示装置２０の断面構造］
図８は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の画素９５０の構成を示す断面図である。画素９５０は、支持基板９１０上に設けられた駆動トランジスタ９２７を有する。
図８は、本発明の一実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０の画素９５０の構成を示す断面図である。画素９５０は、支持基板９１０上に設けられた駆動トランジスタ９２７を有する。
【0053】
駆動トランジスタ９２７は、半導体層９２７ａ、ゲート絶縁層９２７ｂ、およびゲート電極９２７ｃを含む。半導体層９２７ａには、絶縁層９２７ｄを介してソース電極９２７ｅおよびドレイン電極９２７ｆが接続される。図示しないが、ゲート電極９２７ｃは、図７に示した選択トランジスタ９２６のドレイン電極に接続される。
【0054】
ソース電極９２７ｅおよびドレイン電極９２７ｆと同一の層には、配線９６１が設けられている。配線９６１は、図７に示したアノード電源線９２３として機能する。そのため、ソース電極９２７ｅおよび配線９６１は、平坦化層９６２の上に設けられた接続配線９６３によって電気的に接続される。平坦化層９６２は、ポリイミドまたはアクリルなどの樹脂材料を用いた透明な樹脂層である。接続配線９６３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９６３として、その他の金属材料を用いることもできる。
【0055】
接続配線９６３の上には、窒化シリコン等で構成された絶縁層９６４が設けられる。絶縁層９６４の上には、アノード電極９６５およびカソード電極９６６が設けられる。本実施形態において、アノード電極９６５およびカソード電極９６６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９６５は、平坦化層９６２および絶縁層９６４に設けられた開口を介してドレイン電極９２７ｆに接続される。
【0056】
アノード電極９６５およびカソード電極９６６は、それぞれ平坦化層９６７を介して実装パッド９６８ａおよび９６８ｂに接続される。実装パッド９６８ａおよび９６８ｂ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９６８ａおよび９６８ｂの上には、それぞれ接続電極９３０ａおよび９３０ｂが設けられる。接続電極９３０ａおよび９３０ｂは、図４Ａに示した接続電極９３０に対応する。すなわち、接続電極９３０ａおよび９３０ｂとして、錫（Ｓｎ）で構成される電極を配置する。
【0057】
接続電極９３０ａおよび９３０ｂには、それぞれ、ＬＥＤ素子８２０の端子電極８３０ａおよび８３０ｂが接合されている。上述したように、端子電極８３０ａおよび２０３ｂは、金（Ａｕ）で構成される電極である。また、図４Ｅを参照して説明したとおり、接続電極９３０ａと端子電極８３０ａとの間には、図示しない合金層（図４Ｅに示した合金層９４０）が存在する。
【0058】
図７に示したように、ＬＥＤ素子８２０の端子電極８３０ａは、駆動トランジスタ９２７のドレイン電極９２７ｆに接続されたアノード電極９６５に接続される。ＬＥＤ素子８２０の端子電極８３０ｂは、カソード電極９６６に接続される。カソード電極９６６は、図７に示したカソード電源線９２４と電気的に接続される。
【0059】
なお、図８では、フリップチップ型のＬＥＤ素子８２０を示したが、ＬＥＤ素子８２０として、フェイスアップ型を用いることもできる。
【0060】
本実施形態に係る移載装置１０を利用して製造される表示装置２０は、押圧治具２００の押圧によってＬＥＤ素子８２０が強固に実装されるとともに、押圧治具２００の冷却によってＬＥＤ素子８２０または回路基板９００の熱ダメージが軽減される。
【0061】
＜第２実施形態＞
図９Ａおよび図９Ｂを参照して、移載装置１０の押圧治具２００と異なる押圧治具２００Ａについて説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ａの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図９Ｂは、図９Ａに示すＡ１－Ａ２線に沿って切断された押圧治具２００Ａの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ａの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
図９Ａおよび図９Ｂを参照して、移載装置１０の押圧治具２００と異なる押圧治具２００Ａについて説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ａの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図９Ｂは、図９Ａに示すＡ１－Ａ２線に沿って切断された押圧治具２００Ａの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ａの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0062】
図９Ａに示すように、押圧治具２００Ａは、板状部材２１０およびヒートシンク２２０Ａを含む。ヒートシンク２２０Ａは、板状部材２１０の周辺部において、板状部材２１０と接して設けられている。また、ヒートシンク２２０Ａは、液体が供給される入口孔２２１Ａおよび液体が排出される出口孔２２２Ａを含む。ヒートシンク２２０が空冷式であるのに対し、ヒートシンク２２０Ａは水冷式である。すなわち、押圧治具２００Ａでは、図９Ｂに示すように、ヒートシンク２２０Ａ内に流路２２３Ａが設けられおり、入口孔２２１Ａから供給された液体は、流路２２３Ａを流れ、出口孔２２２Ａから排出される。
【0063】
なお、ヒートシンク２２０Ａに供給される液体は、例えば、水であるが、これに限られない。ヒートシンク２２０Ａに供給される液体は、フッ素系の冷媒であってもよい。また、ヒートシンク２２０Ａに供給される液体は、チラーまたはポンプを用いて循環されていてもよい。
【0064】
押圧治具２００Ａでは、ヒートシンク２２０Ａ内を流れる液体が、ヒートシンク２２０Ａと接する板状部材２１０の熱を吸収することができる。すなわち、本実施形態では、押圧治具２００Ａに冷却部（ヒートシンク２２０Ａ）が設けられていることにより、レーザ光の照射によって遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００で生じた熱が板状部材２１０に伝導され、ヒートシンク２２０Ａが板状部材２１０に伝導された熱を吸収し、または放熱することができる。そのため、押圧治具２００Ａは、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができる。したがって、押圧治具２００Ａを用いて素子基板８００から回路基板９００にＬＥＤ素子８２０を移載すれば、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができるため、所定の位置に対するＬＥＤ素子８２０の移載の精度が向上する。また、ＬＥＤ素子８２０または回路基板９００への熱によるダメージを軽減することができる。
【0065】
＜第３実施形態＞
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、別の押圧治具２００Ｂについて説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ｂの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図１０Ｂは、図１０Ａに示すＢ１－Ｂ２線に沿って切断された押圧治具２００Ｂの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ｂの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、別の押圧治具２００Ｂについて説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ｂの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図１０Ｂは、図１０Ａに示すＢ１－Ｂ２線に沿って切断された押圧治具２００Ｂの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ｂの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0066】
図１０Ａに示すように、押圧治具２００Ｂは、板状部材２１０およびヒートシンク２２０Ｂを含む。ヒートシンク２２０Ｂは、板状部材２１０の周辺部において、板状部材２１０と接して設けられている。図１０Ｂに示すように、ヒートシンク２２０Ｂは、板状部材２１０の周辺部において、上面および下面だけでなく、側面にも接して設けられている。すなわち、ヒートシンク２２０Ｂは、板状部材２１０と接する面積が大きいため、板状部材２１０からヒートシンク２２０Ｂへの熱伝導も大きくなる。
【0067】
本実施形態では、押圧治具２００Ｂに冷却部（ヒートシンク２２０Ｂ）が設けられていることにより、レーザ光の照射によって遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００で生じた熱が板状部材２１０に伝導され、ヒートシンク２２０Ｂが板状部材２１０に伝導された熱を吸収し、または放熱することができる。そのため、押圧治具２００Ｂは、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができる。したがって、押圧治具２００Ｂを用いて素子基板８００から回路基板９００にＬＥＤ素子８２０を移載すれば、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができるため、所定の位置に対するＬＥＤ素子８２０の移載の精度が向上する。また、ＬＥＤ素子８２０または回路基板９００への熱によるダメージを軽減することができる。
【0068】
＜第４実施形態＞
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して、さらに別の押圧治具２００Ｃについて説明する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ｃの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図１１Ｂは、図１１Ａに示すＣ１－Ｃ２線に沿って切断された押圧治具２００Ｃの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ｃの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して、さらに別の押圧治具２００Ｃについて説明する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る押圧治具２００Ｃの模式的な斜視図および断面図である。より具体的には、図１１Ｂは、図１１Ａに示すＣ１－Ｃ２線に沿って切断された押圧治具２００Ｃの断面図である。なお、以下では、押圧治具２００Ｃの構成が押圧治具２００の構成と同様であるとき、その説明を省略する場合がある。
【0069】
図１１Ａに示すように、押圧治具２００Ｃは、板状部材２１０Ｃを含む。板状部材２１０Ｃは、液体が供給される入口孔２１１Ｃおよび液体が排出される出口孔２１２Ｃを含む。すなわち、押圧治具２００Ｃでは、図１１Ｂに示すように、板状部材２１０Ｃ内に流路２１３Ｃが設けられており、入口孔２１１Ｃから供給された液体は、流路２１３Ｃを流れ、出口孔２１２Ｃから排出される。
【0070】
押圧治具２００Ｃでは、板状部材２１０Ｃ内を流れる液体が、板状部材２１０Ｃの熱を奪うことができる。そのため、本実施形態では、押圧治具２００Ｃの板状部材２１０Ｃの内部に冷却部が設けられていることにより、レーザ光の照射によって遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００で生じた熱が板状部材２１０Ｃに伝導され、板状部材２１０Ｃ内部の冷却部が伝導された熱を吸収し、または放熱することができる。そのため、押圧治具２００Ｃは、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができる。したがって、押圧治具２００Ｃを用いて素子基板８００から回路基板９００にＬＥＤ素子８２０を移載すれば、遮光マスク４００、素子基板８００、および回路基板９００の温度上昇を抑制することができるため、所定の位置に対するＬＥＤ素子８２０の移載の精度が向上する。また、ＬＥＤ素子８２０または回路基板９００への熱によるダメージを軽減することができる。
【0071】
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、または工程の追加、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。
【0072】
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、また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】
【0073】
１０：移載装置、 ２０：表示装置、 ２０ａ：表示領域、 ２０ｂ：周辺領域、 ２０ｃ：端子領域、 １００：ステージ、 ２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ：押圧治具、 ２１０、２１０Ｃ：板状部材、 ２１１Ｃ：入口孔、 ２１２Ｃ：出口孔、 ２１３Ｃ：流路、 ２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ：ヒートシンク、 ２２１Ａ：入口孔、 ２２２Ａ：出口孔、 ２２３Ａ：流路、 ２３０：透過領域、 ３００：レーザ照射部、 ３１０：第１レーザ光、 ３２０：第２レーザ光、 ４００：遮光マスク、 ４００ａ：開口部、 ８００：素子基板、 ８１０：半導体基板、 ８２０、８２０Ｂ、８２０Ｇ、８２０Ｒ：ＬＥＤ素子、 ８３０、８３０ａ、８３０ｂ、８３０Ｒ：端子電極、 ９００：回路基板、 ９１０：支持基板、 ９２０、９２０Ｂ、９２０Ｇ、９２０Ｒ：画素回路、 ９２１：データ線、 ９２２：ゲート線、 ９２３：アノード電源線、 ９２４：カソード電源線、 ９２６：選択トランジスタ、 ９２７：駆動トランジスタ、 ９２７ａ：半導体層、 ９２７ｂ：ゲート絶縁層、 ９２７ｃ：ゲート電極、 ９２７ｄ：絶縁層、 ９２７ｅ：ソース電極、 ９２７ｆ：ドレイン電極、 ９２８：保持容量、 ９３０：接続電極、 ９３０ａ：接続電極、 ９４０：合金層、 ９５０、９５０Ｂ、９５０Ｇ、９５０Ｒ：画素、 ９６１：配線、 ９６２：平坦化層、 ９６３：接続配線、 ９６４：絶縁層、 ９６５：アノード電極、 ９６６：カソード電極、 ９６７：平坦化層、 ９６８ａ、９６８ｂ：実装パッド、 １０１０：フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）、 １０２０：ＩＣチップ、 １０３０：データドライバ回路、 １０４０：ゲートドライバ回路、 １０５０：端子部、 １０５１：接続配線、 １０５２：接続配線
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】