特開 2024-171112 表示装置およびその製造方法

(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】P2024171112

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】表示装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20241204BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20241204BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20241204BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

H01L33/58

G09F9/33

G09F9/30 348A

G09F9/30 349Z

G09F9/00 338

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088003

(22)【出願日】2023-05-29

(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】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武政 健一

(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】磯野 大樹

【テーマコード（参考）】

5C094

5F142

5G435

【Ｆターム（参考）】

5C094AA10

5C094CA19

5C094ED01

5C094FA02

5C094FA04

5C094FB01

5C094FB15

5C094JA08

5F142AA02

5F142BA02

5F142BA32

5F142CA11

5F142CA13

5F142CB03

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD16

5F142CD17

5F142CD25

5F142CD44

5F142DB02

5F142DB14

5F142DB24

5F142FA32

5F142GA02

5G435AA03

5G435BB04

5G435CC09

5G435GG02

5G435KK05

(57)【要約】

【課題】表示装置の性能を向上させる。
【解決手段】表示装置は、第１面を備えている第１基板と、第１基板の第１面上に搭載されている複数のＬＥＤ素子２０と、を有している。複数のＬＥＤ素子２０のそれぞれは、第１基板の第１面と対向する面２０Ｂｂ、および面２０Ｂｂの反対側の面２０Ｂｆを備えている本体部と、本体部の面２０Ｂｂに設けられているアノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣと、本体部の面２０Ｂｆに接着されている、有機膜２０Ｆと、を有している。有機膜２０Ｆは、面２０Ｂｆと対向し、かつ、面２０Ｂｆに接着されている面２０Ｆｂと、面２０Ｆｂの反対側の面２０Ｆｆと、を備えている。有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆは、複数の窪み部を備えている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面を備えている第１基板と、
前記第１基板の前記第１面上に搭載されている複数の無機発光ダイオード素子と、
を有し、
前記複数の無機発光ダイオード素子のそれぞれは、
前記第１基板の前記第１面と対向する第２面、および前記第２面の反対側の第３面を備えている本体部と、
前記本体部の前記第２面に設けられている第１電極および第２電極と、
前記本体部の前記第３面に接着されている、第１有機膜と、
を有し、
前記第１有機膜は、前記第３面に接着されている第４面と、前記第４面の反対側の第５面と、を備え、
前記第１有機膜の前記第５面は、複数の窪み部を備えている、表示装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記複数の窪み部のそれぞれは、円錐形を成す、表示装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記第１有機膜は、ポリイミド樹脂から成る、表示装置。

【請求項4】

請求項３において、
前記第１有機膜の前記第４面の面積は、前記第３面の面積以上であり、
前記本体部の前記第３面の全体が、前記第１有機膜の前記第４面に接着されている、表示装置。

【請求項5】

請求項３において、
前記第１有機膜の前記第４面の面積と、前記第３面の面積と、は互いに等しい、表示装置。

【請求項6】

請求項３において、
前記第５面の平坦度は、前記第３面の平坦度よりも低い、表示装置。

【請求項7】

（ａ）第１面を備えている第１基板を準備する工程、
（ｂ）複数の無機発光ダイオード素子を準備する工程、
（ｃ）前記第１基板の前記第１面上に前記複数の無機発光ダイオード素子を搭載する工程、
を有し、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）素子形成用基板上に前記複数の無機発光ダイオード素子のそれぞれの本体部、第１電極、および第２電極を形成する工程と、
（ｂ２）前記素子形成用基板に形成された複数の前記本体部を第１転写用基板に転写する工程と、
（ｂ３）複数の前記本体部と、有機膜保持基板に保持された複数の第１有機膜と、をそれぞれ接着させる工程と、
（ｂ４）前記有機膜保持基板と前記複数の第１有機膜との接着界面を剥離させる工程と、
を含み、
前記本体部は、前記（ｃ）工程において前記第１基板の前記第１面と対向する第２面、および前記第２面の反対側の第３面を備え、
前記第１電極および前記第２電極のそれぞれは、前記（ｂ１）工程において前記本体部の前記第２面に形成され、
前記第１有機膜は、前記（ｂ３）工程において前記第３面に接着される第４面と、前記第４面の反対側の第５面と、を備え、
前記第１有機膜の前記第５面は、複数の窪み部を備えている、表示装置の製造方法。

【請求項8】

請求項７において、
前記複数の窪み部のそれぞれは、円錐形を成す、表示装置の製造方法。

【請求項9】

請求項８において、
前記第１有機膜は、ポリイミド樹脂から成る、表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０２０－１６７２５１号公報）には、転写用基板を用いたマイクロＬＥＤ表示装置の製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６７２５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発光素子として、複数のＬＥＤ素子（無機発光素子）を用いたマイクロＬＥＤ表示装置がある。本願発明者は、マイクロＬＥＤ表示装置のように、複数のＬＥＤ素子を用いた表示装置の性能を向上させる技術について検討している。

【0005】

本発明の目的は、表示装置の性能を向上させる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施の形態に係る表示装置は、第１面を備えている第１基板と、前記第１基板の前記第１面上に搭載されている複数の無機発光ダイオード素子と、を有している。前記複数の無機発光ダイオード素子のそれぞれは、前記第１基板の前記第１面と対向する第２面、および前記第２面の反対側の第３面を備えている本体部と、前記本体部の前記第２面に設けられている第１電極および第２電極と、前記本体部の前記第３面に接着されている、第１有機膜と、を有している。前記第１有機膜は、前記第３面に接着されている第４面と、前記第４面の反対側の第５面と、を備えている。前記第１有機膜の前記第５面は、複数の窪み部を備えている。

【0007】

他の実施の形態に係る表示装置の製造方法は、（ａ）第１面を備えている第１基板を準備する工程、（ｂ）複数の無機発光ダイオード素子を準備する工程、（ｃ）前記第１基板の前記第１面上に前記複数の無機発光ダイオード素子を搭載する工程を有している。前記（ｂ）工程は、（ｂ１）素子形成用基板上に前記複数の無機発光ダイオード素子のそれぞれの本体部、第１電極、および第２電極を形成する工程と、（ｂ２）前記素子形成用基板に形成された複数の前記本体部を第１転写用基板に転写する工程と、（ｂ３）複数の前記本体部と、有機膜保持基板に保持された複数の第１有機膜と、をそれぞれ接着させる工程と、（ｂ４）前記有機膜保持基板と前記複数の第１有機膜との接着界面を剥離させる工程と、を含んでいる。前記本体部は、前記（ｃ）工程において前記第１基板の前記第１面と対向する第２面、および前記第２面の反対側の第３面を備えている。前記第１電極および前記第２電極のそれぞれは、前記（ｂ１）工程において前記本体部の前記第２面に形成される。前記第１有機膜は、前記（ｂ３）工程において前記第３面に接着される第４面と、前記第４面の反対側の第５面と、を備えている。前記第１有機膜の前記第５面は、複数の窪み部を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態であるマイクロＬＥＤ表示装置の構成例を示す平面図である。

【図2】図１に示す画素周辺の回路の構成例を示す回路図である。

【図3】図１に示す表示装置の複数の画素のそれぞれに配置されるＬＥＤ素子の周辺構造の一例を示す透過拡大平面図である。

【図4】図３のＡ－Ａ線に沿った拡大断面図である。

【図5】図４に示すＬＥＤ素子の拡大断面図である。

【図6】図５に示す有機膜の一方の面の形状の一例を示す拡大斜視図である

【図7】図５に示すＬＥＤ素子で発生した光の進行方向を模式的に示す説明図である。

【図8】表示装置の製造方法の工程フローの一例を示す説明図である。

【図9】図８に示すＬＥＤ形成工程を示す断面図である。

【図10】図８に示す本体部ピック工程を示す断面図である。

【図11】図８に示す有機膜接着工程を示す断面図である。

【図12】図８に示す有機膜保持基板分離工程を示す断面図である。

【図13】図８に示すＬＥＤ素子保持工程を示す断面図である。

【図14】図８に示すＬＥＤ素子転写工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0010】

＜表示装置＞
まず、本実施の形態の表示装置であるマイクロＬＥＤ表示装置の構成例について説明する。図１は、一実施形態であるマイクロＬＥＤ表示装置の構成例を示す平面図である。図１では、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡとの境界、制御回路５、駆動回路６、および複数の画素ＰＩＸのそれぞれを二点鎖線で示している。図２は、図１に示す画素周辺の回路の構成例を示す回路図である。

【0011】

図１には、Ｘ方向およびＹ方向が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、互いに交差している。以下で説明する例においては、Ｘ方向はＹ方向に直交する。以下では、Ｘ方向およびＹ方向を含むＸ－Ｙ平面を表示装置の表示面に対して平行な面として説明する。以下の説明において、特に異なる意味で解釈すべきことを明示した場合を除き、「平面視」とは、Ｘ－Ｙ平面に対して平行な面を視た場合を意味する。また、後述するように、Ｘ－Ｙ平面に対する法線方向のことを「Ｚ方向」または厚さ方向として説明する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに交差する方向であり、より特定的には互いに直交する方向である。

【0012】

図１に示すように、本実施の形態の表示装置ＤＳＰ１は、表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡの周囲を枠状に囲む周辺領域ＰＦＡと、表示領域ＤＡ内に行列上に配列された複数の画素ＰＩＸと、を有している。また、表示装置ＤＳＰ１は、基板１０と、基板１０上に形成された制御回路５と、基板１０上に形成された駆動回路６と、を有している。基板１０はガラスまたは樹脂から成る。図４に示すように、基板１０は、面１０ｆおよび面１０ｆの反対側の面１０ｂを備えている。

【0013】

制御回路５は、表示装置ＤＳＰ１の表示機能の駆動を制御する制御回路である。例えば、制御回路５は、基板１０上に実装されたドライバＩＣ（Integrated Circuit）である。図１に示す例では、制御回路５は、基板１０が備える４辺のうち、一つの短辺に沿って配置されている。また、本実施の形態の例では、制御回路５は、複数の画素ＰＩＸに接続される配線（映像信号配線）ＶＬ（図２参照）を駆動する信号線駆動回路を含んでいる。ただし、制御回路５の位置および構成例は、図１に示す例には限定されず、種々の変形例がある。例えば、図１において、制御回路５として示す位置に、フレキシブル基板などの回路基板が接続され、上記したドライバＩＣは、回路基板上に搭載されている場合がある。また例えば、配線ＶＬを駆動する信号線駆動回路は、制御回路５とは別に形成されている場合がある。

【0014】

駆動回路６は、複数の画素ＰＩＸのうち、走査信号線ＧＬ（後述する図２参照）を駆動する回路を含む。また、駆動回路６は、複数の画素ＰＩＸのそれぞれに搭載されたＬＥＤ素子に基準電位を供給する回路を含む。駆動回路６は、制御回路５からの制御信号に基づいて、複数の走査信号線ＧＬを駆動する。図１に示す例では、駆動回路６は、基板１０が備える４辺のうち、二つの長辺のそれぞれに沿って配置されている。ただし、駆動回路６の位置および構成例は、図１に示す例には限定されず、種々の変形例がある。例えば、図１において、制御回路５として示す位置に、フレキシブル基板などの回路基板が接続され、上記した駆動回路６が回路基板上に搭載されている場合がある。

【0015】

次に、図２を用いて画素ＰＩＸの回路構成例について説明する。なお、図２では、４個の画素ＰＩＸを代表的に取り上げて図示しているが、図１に示す複数の画素ＰＩＸのそれぞれが、図２に示す画素ＰＩＸと同様の回路を備えている。以下では、画素ＰＩＸが備えるスイッチ、およびＬＥＤ素子２０を含む回路について、画素回路と呼称する場合がある。画素回路は、制御回路５（図１参照）から供給される映像信号Ｖｓｇに応じてＬＥＤ素子２０の発光状態を制御する電圧信号方式の回路である。

【0016】

図２に示すように、画素ＰＩＸは、ＬＥＤ素子２０を備えている。ＬＥＤ素子２０は、上記したマイクロ発光ダイオードである。ＬＥＤ素子２０はアノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣを有している。ＬＥＤ素子２０のカソード電極２０ＥＣは、基準電位（固定電位）ＰＶＳが供給される配線ＶＳＬに接続されている。ＬＥＤ素子２０のアノード電極２０ＥＡは、配線３１を介してスイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＥＤと電気的に接続されている。

【0017】

画素ＰＩＸは、スイッチング素子ＳＷを備えている。スイッチング素子ＳＷは、制御信号Ｇｓに応答して画素回路と配線ＶＬとの接続状態（オンまたはオフの状態）を制御するトランジスタである。スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタである。スイッチング素子ＳＷがオン状態の時、画素回路には、配線ＶＬから映像信号Ｖｓｇが入力される。

【0018】

駆動回路６は、図示しないシフトレジスタ回路、出力バッファ回路等を含んでいる。駆動回路６は、制御回路５（図１参照）から伝送される水平走査スタートパルスに基づいてパルスを出力し、制御信号Ｇｓを出力する。

【0019】

複数の走査信号線ＧＬのそれぞれは、Ｘ方向に延びている。走査信号線ＧＬは、スイッチング素子ＳＷのゲート電極に接続されている。走査信号線ＧＬに制御信号Ｇｓが供給されると、スイッチング素子ＳＷがオン状態となり、ＬＥＤ素子２０に映像信号Ｖｓｇが供給される。

【0020】

＜ＬＥＤ素子の周辺構造＞
次に、図１に示す複数の画素ＰＩＸのそれぞれに配置されるＬＥＤ素子の周辺構造について説明する。図３は、図１に示す表示装置の複数の画素のそれぞれに配置されるＬＥＤ素子の周辺構造の一例を示す透過拡大平面図である。図３では、図４に示す無機絶縁層１４の図示を省略している。図３では、半導体層、電極、および走査信号線の輪郭を点線で示している。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った拡大断面図である。

【0021】

図３に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、画素ＰＩＸ１を含む複数の画素ＰＩＸ（図３に示す例では画素ＰＩＸ１、画素ＰＩＸ２、および画素ＰＩＸ３）を有している。複数の画素ＰＩＸのそれぞれは、スイッチング素子ＳＷと、ＬＥＤ素子（発光素子）２０と、配線３１と、配線３２と、を有している。

【0022】

なお、画素ＰＩＸ１，ＰＩＸ２，およびＰＩＸ３のそれぞれには、例えば赤、緑、および青のうち、いずれか一色の可視光を出射するＬＥＤ素子２０が搭載され、ＬＥＤ素子２０を駆動するスイッチング素子ＳＷが形成されている。画素ＰＩＸ１，ＰＩＸ２，およびＰＩＸ３のそれぞれが備えているＬＥＤ素子２０から出射される可視光の出力およびタイミングを制御することにより、カラー表示が可能となる。このように互いに異なる色の可視光を出射する複数の画素ＰＩＸを組み合わせる場合、各色用の画素ＰＩＸを副画素と呼び、複数の画素ＰＩＸのセットを画素と呼ぶ場合がある。本実施の形態では、上記副画素に相当する部分が画素ＰＩＸと呼ばれる。

【0023】

配線３１は、スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＥＤおよびＬＥＤ素子２０のアノード電極２０ＥＡのそれぞれに電気的に接続されている。配線３２は、スイッチング素子ＳＷのソース電極ＥＳに接続されている。図３に示す例では、配線３２は屈曲した構造を備え、一方の端部がスイッチング素子ＳＷのソース電極ＥＳに接続され、他方の端部は、配線ＶＬに接続されている。走査信号線ＧＬは、スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＥＧとして利用される。

【0024】

表示装置ＤＳＰ１は、Ｙ方向に沿って複数の画素ＰＩＸ（図２参照）に亘って延び、かつ、配線３２と電気的に接続される配線ＶＬと、Ｙ方向に交差（図３では直交）するＸ方向に沿って複数の画素ＰＩＸに亘って延び、かつ、ＬＥＤ素子２０のカソード電極２０ＥＣに電気的に接続された配線ＶＳＬと、を更に有している。なお、図３に示すレイアウトは、一例であって、種々の変形例がある。例えば、図３に対する変形例の一つとして、スイッチング素子ＳＷが図示しないゲート電極を有し、ゲート電極が走査信号線ＧＬと接続された構造であってもよい。この変形例では、走査信号線ＧＬが、半導体層５０と重ならない位置に配置される場合がある。

【0025】

図４に示すように、表示装置ＤＳＰ１は、ガラスまたは樹脂から成る基板１０と、基板１０上に積層された複数の絶縁層とを含む電子装置である。表示装置ＤＳＰ１が有する複数の絶縁層は、基板１０上に積層される無機絶縁層１１、無機絶縁層１２、無機絶縁層１３、および無機絶縁層１４を含む。基板１０は面１０ｆおよび面１０ｆの反対側の面１０ｂを有している。無機絶縁層１１，１２，１３、および１４のそれぞれは、基板１０の面１０ｆ上に積層されている。

【0026】

スイッチング素子ＳＷは、基板１０上に形成された無機絶縁層１２と、無機絶縁層１２上に形成された半導体層５０と、半導体層５０のドレイン領域に接続されたドレイン電極ＥＤと、半導体層５０のソース領域に接続されたソース電極ＥＳと、半導体層５０を覆う無機絶縁層１３と、を含んでいる。配線３１および配線３２のそれぞれは、例えば、チタンまたはチタン合金から成る導体層と、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る導体層と、の積層膜である。チタン層の間にアルミニウム層が挟まれた積層膜は、ＴＡＴ積層膜と呼ばれる。

【0027】

図４に示す例は、ゲート電極ＥＧが半導体層５０と基板１０との間にある、ボトムゲート方式の例である。ボトムゲート方式の場合、無機絶縁層１２のうち、ゲート電極ＥＧと半導体層５０との間にある部分がゲート絶縁層として機能する。また、無機絶縁層１２は、半導体層５０を形成するための下地層としても機能する。なお、ゲート電極ＥＧの位置は図４に示す例には限定されず、例えば変形例として後述するトップゲート方式であってもよい。

【0028】

無機絶縁層１１，１２，１３，および１４のそれぞれを構成する材料は特に限定されない。例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）などを例示することができる。また、半導体層５０は、例えばケイ素から成るシリコン膜にＰ型またはＮ型の導電型の不純物がドープされた半導体膜である。

【0029】

ソース電極ＥＳおよびドレイン電極ＥＤのそれぞれは、半導体層５０のソース領域およびドレイン領域のいずれか一方との電気的なコンタクトをとるためのコンタクトプラグである。コンタクトプラグの材料は、例えばタングステンなどを例示できる。なお、図４に対する変形例として、無機絶縁層１３に半導体層５０のソース領域およびドレイン領域を露出させるコンタクトホールが形成され、コンタクトホール内に配線３１の一部分および配線３２の一部分がそれぞれ埋め込まれている場合がある。この場合、配線３１および配線３２のうち、コンタクトホール内に埋め込まれた部分が半導体層５０に接触し、配線３１および配線３２と半導体層５０との接触界面をドレイン電極ＥＤおよびソース電極ＥＳと見做すことができる。

【0030】

基板１０と、基板１０上に積層されている複数の絶縁層（図４に示す例では、無機絶縁層１１，１２，１３、および１４）の積層体のことを基板ＳＵＢ１と定義する。基板ＳＵＢ１は、面ＳＵＢｆを有している。

【0031】

また、表示装置ＤＳＰ１は、複数のバンプ電極３３を備えている。バンプ電極３３は、基板１０上にＬＥＤ素子２０を実装するための端子である。このため、２個のバンプ電極３３のうちの一方は、ＬＥＤ素子２０のアノード電極２０ＥＡに接続され、他方はＬＥＤ素子２０のカソード電極２０ＥＣに接続されている。

【0032】

バンプ電極３３は、無機絶縁層１４に形成された開口部１４Ｈと重なる位置で配線３１に接続され、かつ、無機絶縁層１４から突出している。また、バンプ電極３３は、例えば、錫を含む半田から成る。あるいは、バンプ電極３３は、銅など、半田よりも電気伝導度が高い金属材料からなる金属層と、半田層との積層体である場合がある。

【0033】

＜ＬＥＤ素子＞
次に、図３および図４に示すＬＥＤ素子２０について説明する。図５は、図４に示すＬＥＤ素子の拡大断面図である。図６は、図５に示す有機膜の一方の面の形状の一例を示す拡大斜視図である。図７は、図５に示すＬＥＤ素子で発生した光の進行方向を模式的に示す説明図である。

【0034】

図３に示す複数のＬＥＤ素子２０のそれぞれは、図４に示すように、本体部２０Ｂと、透明な（言い換えれば可視光透過性の）有機膜２０Ｆと、アノード電極２０ＥＡと、カソード電極２０ＥＣと、を有している。

【0035】

ＬＥＤ素子２０の本体部２０Ｂは、基板ＳＵＢ１の面ＳＵＢｆと対向する面２０Ｂｂ、および面２０Ｂｂの反対側の面２０Ｂｆを備えている。アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣのそれぞれは、本体部２０Ｂの面２０Ｂｂに設けられている。有機膜２０Ｆは、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆに接着されている。有機膜２０Ｆは、面２０Ｂｆと対向し、かつ、面２０Ｂｆに接着されている面２０Ｆｂと、面２０Ｆｂの反対側の面２０Ｆｆと、を備えている。

【0036】

ＬＥＤ素子２０の詳細な構造は、例えば図５に例示されている。図５に示す例では、ＬＥＤ素子２０の本体部２０Ｂは、Ｎ型半導体層２４と、Ｎ型半導体層２４上に積層される活性層２５と、活性層２５上に積層されるＰ型半導体層２６と、無機絶縁膜であるパッシベーション膜２８と、を備えている。

【0037】

Ｎ型半導体層２４は、アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣに共通の下地層として形成され、アノード電極２０ＥＡ側に活性層２５およびＰ型半導体層２６が積層されている。アノード電極２０ＥＡ側では、Ｐ型半導体層２６上に透明電極層２７ａが形成されている。アノード電極２０ＥＡ側の透明電極層２７ａおよびカソード電極２０ＥＣ側のＮ型半導体層２４は、無機絶縁膜であるパッシベーション膜２８に覆われている。

【0038】

パッシベーション膜２８には、アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣを形成する箇所に開口部が形成されている。各開口部にはシード層２７ｂを介して金属電極層２７ｃが積層されている。アノード電極２０ＥＡは、透明電極層２７ａ、シード層２７ｂおよび金属電極層２７ｃの積層体である。一方、カソード電極２０ＥＣは、Ｎ型半導体層２４上に積層されるシード層２７ｂおよび金属電極層２７ｃの積層体である。Ｎ型半導体層２４と基板ＳＳ１との間には、例えば窒化ガリウムから成るバッファ層２９が形成されている。

【0039】

なお、図５では、有機膜２０ＦとＮ型半導体層２４との間にバッファ層２９が残っている例を図示している。ただし、ＬＥＤ素子２０の製造工程において、バッファ層２９は、レーザ照射されることにより改質され、除去される場合がある。この場合、有機膜２０ＦとＮ型半導体層２４との間にバッファ層２９が残存せず、有機膜２０Ｆの面２０ＦｂがＮ型半導体層２４に接着されている場合がある。

【0040】

また、図５および図６に示すように、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆは、複数の窪み部２０Ｄを備えている。図６に示す例では、複数の窪み部２０Ｄは格子状に整列されている。詳しくは、複数の窪み部２０Ｄは、千鳥格子状に整列されている。

【0041】

図７に示すように、有機膜２０Ｆの窪み部２０Ｄは、ＬＥＤ素子２０の発光層から出射された光２０Ｌ１のうちの一部を屈折させることにより、ＬＥＤ素子２０の厚さ方向であるＺ方向に進行する出射光２０Ｌ２の成分を増大させる光学素子としての機能を有している。Ｚ方向は、ＬＥＤ素子２０の本体部２０Ｂの面２０Ｂｂの法線方向と一致する。

【0042】

本実施の形態のように、ＬＥＤ素子２０から出射される光のうち、Ｚ方向に進行する出射光２０Ｌ２の成分を多くできれば、表示用の光として活用できる光の量を増大させることができる。この結果、表示装置の輝度を向上させることができる。言い換えれば、要求される輝度を得るために必要な電力を低減することができる。

【0043】

図６に示すように、複数の窪み部２０Ｄのそれぞれは、円錐形を成す。図７に示すように、光２０Ｌ１のうちの一部を屈折させることにより、Ｚ方向に進行する出射光２０Ｌ２の成分を増大させる光学素子としての機能を発揮できれば、窪み部２０Ｄの形状は円錐形には限定されず、種々の変形例が適用できる。ただし、本願発明者の検討によれば、窪み部２０Ｄの形状が円錐形であることが特に好ましい。

【0044】

有機膜２０Ｆは、金属膜や金属酸化膜などの無機膜と比較して加工が容易である。このため、有機膜２０Ｆに形成された複数の窪み部２０Ｄの形状（例えば、図６に示す円錐の高さ、底面の半径、あるいは、側面の傾斜角度等）は、屈折の特性を考慮して最適な形状に加工し易い。

【0045】

本実施の形態の例では、有機膜２０Ｆはポリイミド樹脂から成る。ポリイミド樹脂の可視光に対する屈折率は、ＬＥＤ素子２０の本体部２０Ｂの可視光に対する屈折率に近い値に調整し易い。例えば、本実施の形態の場合、ポリイミド樹脂から成る有機膜２０Ｆの屈折率は、空気の屈折率より大きく、かつ、窒化ガリウム膜（例えば図５に示すバッファ層２９）の屈折率よりも低い。より詳しくは、有機膜２０Ｆと窒化ガリウム膜との屈折率の差は、有機膜２０Ｆと空気との屈折率の差よりも小さい。このため、光学的な理由から有機膜２０Ｆはポリイミド樹脂から成ることが好ましい。また、加工の容易性という観点において、有機膜２０Ｆはポリイミド樹脂から成ることが特に好ましい。

【0046】

ところで、図５に示す例の場合、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆは、粗面化処理が施されていない。このため、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆの平坦度は、複数の窪み部２０Ｄが形成されている面２０Ｂｆの平坦度よりも低い。ただし、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂと本体部２０Ｂの面２０Ｂｆとの接着強度を向上させる観点から、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆに粗面化処理が施されている場合がある。この場合でも、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆの平坦度は、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆの平坦度以下であることが好ましい。

【0047】

上記したように、有機膜２０Ｆは、光学素子として機能する。このため、表示装置ＤＳＰ１（図４参照）の輝度を向上させる観点からは、図７に示す光２０Ｌ１の多くが、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆを経由することが好ましい。本実施の形態の場合、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂの面積は、面２０Ｂｆの面積以上である。また、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆの全体が、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂに接着されている。これにより、本体部２０Ｂ、有機膜２０Ｆの順で経由して、面２０Ｆｆから出射される光２０Ｌ１の量を最大化させることができる。

【0048】

ただし、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂの面積が、面２０Ｂｆの面積よりも大きい場合、有機膜２０Ｆの一部が本体部２０Ｂから図３に示すＸ－Ｙ平面に沿った方向に突出する。突出する部分の体積が大きくなると、例えば製造工程中に有機膜２０Ｆに外力が印加された時に、面２０Ｆｂと面２０Ｂｆとの接着界面が剥離する場合がある。面２０Ｆｂと面２０Ｂｆとの接着界面の剥離を抑制する観点からは、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂの面積と、面２０Ｂｆの面積と、が同程度であることが好ましい。

【0049】

本実施の形態の場合、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂの面積と、面２０Ｂｆの面積と、は互いに等しい。この場合、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆのほぼ全体が、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂに接着されている。また、仮に、製造工程上の位置精度等の影響により、面２０Ｆｂと面２０Ｂｆとの位置が完全に一致していない場合でも、有機膜２０Ｆのうち、本体部２０Ｂから突出している部分の体積は、実効上無視できる程度に小さくすることができる。

【0050】

＜表示装置の製造方法＞
次に、図３に示す表示装置ＤＳＰ１の製造方法を代表例として、本実施の形態の表示装置の製造方法について説明する。図８は、表示装置の製造方法の工程フローの一例を示す説明図である。

【0051】

図８に示すように、本実施の形態の表示装置の製造方法は、基板準備工程と、ＬＥＤ素子準備工程と、ＬＥＤ素子保持工程と、ＬＥＤ素子転写工程と、を含んでいる。ＬＥＤ素子準備工程は、ＬＥＤ形成工程と、本体部ピック工程と、有機膜接着工程と、有機膜保持基板分離工程と、を含んでいる。以下、図８に示す各工程について説明する。

【0052】

図８に示す基板準備工程では、図４に示す基板ＳＵＢ１を準備する。基板ＳＵＢ１の構造は、既に説明した通りなので、重複する説明は省略する。本工程で準備する基板ＳＵＢ１は、図４に示すＬＥＤ素子２０が搭載される前の状態である。したがって、バンプ電極３３は、基板ＳＵＢ１の面ＳＵＢｆ上に突出した状態である。

【0053】

図８に示すＬＥＤ素子準備工程に含まれるＬＥＤ形成工程では、図９に示すように、基板ＳＳ１の面ＳＳ１ｆ上に、図５を用いて説明したＬＥＤ素子２０の本体部２０Ｂ、アノード電極２０ＥＡ、およびカソード電極２０ＥＣを形成する。基板ＳＳ１は、ＬＥＤ素子を形成するための素子形成用基板であって、例えば、サファイアから成るサファイア基板である。図９は、図８に示すＬＥＤ形成工程を示す断面図である。

【0054】

本体部２０Ｂは、基板ＳＳ１の面ＳＳ１ｆと対向する面２０Ｂｆと、面２０Ｂｆの反対側の面２０Ｂｂと、を有している。アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣのそれぞれは、面２０Ｂｂに形成される。

【0055】

本工程では、図５を用いて説明したバッファ層２９、Ｎ型半導体層２４、活性層２５、Ｐ型半導体層２６、透明電極層２７ａおよびパッシベーション膜２８が順に積層される。パッシベーション膜２８には開口部が形成され、開口部上にシード層２７ｂおよび金属電極層２７ｃが成膜される。

【0056】

また、本工程では、一つの基板ＳＳ１上に複数の本体部２０Ｂが一括して形成される。アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣが形成された後、基板ＳＳ１上に積層されている積層膜は、複数の部分に個片化される（ダイシング工程、または個片化工程と呼ぶ）。このような製造方法の場合、複数の本体部２０Ｂを一括して形成することができるので、製造効率が向上する。

【0057】

次に、図８に示すＬＥＤ素子準備工程に含まれる本体部ピック工程では、図１０に示すように、複数の本体部２０Ｂのうちの一部または全部を転写用基板ＴＳ１に転写する。図１０は、図８に示す本体部ピック工程を示す断面図である。図１０に示す例では、５個の本体部２０Ｂのうちの一部（３個）を転写している状態を示している。

【0058】

このように、複数の本体部２０Ｂのうちの一部を転写するのは、例えば以下の理由による。第１の理由は、基板ＳＳ１に形成された複数の本体部２０Ｂの配列ピッチと、図３に示す基板ＳＵＢ１に搭載される複数のＬＥＤ素子２０の配列ピッチとが異なるからである。

【0059】

第２の理由は、以下である。すなわち、表示装置ＤＳＰ１には、例えば青色用、赤色用、および緑色用など、複数種類のＬＥＤ素子２０が搭載される。一方、基板ＳＳ１に一括して形成される複数の本体部２０Ｂのそれぞれは、同一種類である方が好ましい。このため、異なる種類のＬＥＤ素子２０が互いに隣り合うように搭載するためには、本工程において、複数の本体部２０Ｂのうちの一部をピックアップすることが好ましい。

【0060】

ただし、本工程で転写基板ＴＳ１に転写される本体部２０Ｂの数は、図１０に示す数には限定されず、種々の変形例がある。例えば、本実施の形態に対する変形例として、複数の本体部２０Ｂの全てを本工程でピックアップする場合がある。

【0061】

本工程では、図５に示すバッファ層２９にレーザを照射することにより改質し、改質されたバッファ層を選択的にピックアップする、レーザリフトアップ法を用いることができる。

【0062】

図１０に示す転写用基板ＴＳ１は、例えばガラスから成るガラス基板である。転写用基板ＴＳ１は、面ＴＳ１ｂを有している。転写用基板ＴＳ１の面ＴＳ１ｂ上には、保持層ＨＬ１が形成されている。保持層ＨＬ１は、例えば、弾性変形可能な有機膜から成り、転写用基板ＴＳ１の面ＴＳ１ｂの全体を覆うように形成されている。保持層ＨＬ１は、転写用基板ＴＳ１の面ＴＳ１ｂと対向する面ＨＬ１ｆ、および面ＨＬ１ｆの反対側の面ＨＬ１ｂを有している。少なくとも面ＨＬ１ｂ、または、保持層ＨＬ１の全体は、粘着性材料から成り、本体部２０Ｂを粘着保持することが可能である。

【0063】

本工程では、保持層ＨＬ１の面ＨＬ１ｂを本体部２０Ｂに形成されたアノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣに押し付けた状態で、複数の本体部２０Ｂのうちの一部または全部のバッファ層２９（図５参照）にレーザを照射して改質させる。その後、転写基板ＴＳ１と基板ＳＳ１との距離を離すことで、図１０に示すように、本体部２０Ｂを転写用基板ＴＳ１に転写することができる。

【0064】

次に、図８に示すＬＥＤ素子準備工程に含まれる有機膜接着工程では、図１１に示すように、複数の本体部２０Ｂのそれぞれの面２０Ｂｆに有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂを接着する。図１１は、図８に示す有機膜接着工程を示す断面図である。

【0065】

本工程で準備する有機膜保持基板６０は、面６０ｆと、面６０ｆ上に形成されている複数の有機膜２０Ｆを有している。複数の有機膜２０Ｆのそれぞれは互いに離間している。また、有機膜保持基板６０の面６０ｆには、複数の突起部６０Ｐが形成されている。複数の突起部６０Ｐのそれぞれは、図６に示す複数の窪み部２０Ｄに対応する形状を成す。本実施の形態の場合、複数の突起部６０Ｐのそれぞれは円錐形である。複数の有機膜２０Ｆは、複数の突起部６０Ｐを有する面６０ｆ上に形成されている。このため、有機膜２０Ｆのうち、面６０ｆと対向する面２０Ｆｆには、突起部６０Ｐの形状に倣って窪み部２０Ｄ（図６参照）が形成されている。

【0066】

本工程では、まず、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆと、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂとが互いに対向するように転写用基板ＴＳ１と有機膜保持基板６０との位置合わせを行う。次に、転写用基板ＴＳ１と有機膜保持基板６０との距離を近づけて、図１１に示すように、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆと、有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂとを接着させる。有機膜２０Ｆは、例えばポリイミド樹脂から成り、少なくとも面２０Ｆｂは粘着性を有している。

【0067】

次に、図８に示すＬＥＤ素子準備工程に含まれる有機膜保持基板分離工程では、図１２に示すように、有機膜保持基板６０側からレーザ光６１を照射することにより、有機膜保持基板６０の面６０ｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆとの接着界面を剥離させ、複数の有機膜２０Ｆのそれぞれと、有機膜保持基板６０とを分離させる。図１２は、図８に示す有機膜保持基板分離工程を示す断面図である。

【0068】

レーザ光６１は、レーザ光源６２から出射される。レーザ光６１が有機膜２０Ｆに照射されると、有機膜２０Ｆが急激に加熱されることにより膨張し、有機膜保持基板６０の面６０ｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆとの界面が剥離する。図１２に矢印を付して模式的に示すように、レーザ光６１を照射した状態でレーザ光源６２を連続的に移動させることにより、有機膜２０Ｆの熱膨張の影響が本体部２０Ｂと有機膜２０Ｆとの接着界面に影響を及ぼす前に、有機膜２０Ｆの温度を下げることができる。有機膜２０Ｆの温度が下がれば、有機膜２０Ｆは収縮し、図６を用いて説明した面２０Ｆｆが露出する。

【0069】

なお、本実施の形態では、転写用基板ＴＳ１に複数の本体部２０Ｂが保持された状態で有機膜保持基板６０の面６０ｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆとの界面を剥離させる方法を示している。ただし、変形例として、本工程の前に、転写基板ＴＳ１に形成された保持層ＨＬ１と本体部２０Ｂとを分離させる場合がある。この場合、本工程では、図１１に示す転写基板ＴＳ１とは別の転写基板に本体部２０Ｂおよび有機膜２０Ｆが転写される。

【0070】

以上の工程により、図８に示すＬＥＤ素子準備工程が完了する。すなわち、図５を用いて説明したように、アノード電極２０ＥＡ、カソード電極２０ＥＣ、本体部２０Ｂ、および有機膜２０Ｆを備えたＬＥＤ素子２０が得られる。

【0071】

次に、図８に示すＬＥＤ素子保持工程では、図１３に示すように、保持層ＨＬ１を介して転写用基板ＴＳ１に保持されている複数のＬＥＤ素子２０のそれぞれを転写用基板ＴＳ２に転写する。図１３は、図８に示すＬＥＤ素子保持工程を示す断面図である。

【0072】

図１３に示す転写用基板ＴＳ２は、例えばガラスから成るガラス基板である。転写用基板ＴＳ２は、面ＴＳ２ｂを有している。転写用基板ＴＳ２の面ＴＳ２ｂ上には、保持層ＨＬ２が形成されている。保持層ＨＬ２は、例えば、弾性変形可能な有機膜から成り、転写用基板ＴＳ２の面ＴＳ２ｂの全体を覆うように形成されている。保持層ＨＬ２は、転写用基板ＴＳ２の面ＴＳ２ｂと対向する面ＨＬ２ｆ、および面ＨＬ２ｆの反対側の面ＨＬ２ｂを有している。少なくとも面ＨＬ２ｂ、または、保持層ＨＬ２の全体は、粘着性材料から成り、本体部２０Ｂを粘着保持することが可能である。

【0073】

ただし、面ＨＬ２ｂの粘着保持力は、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂとの接着界面の接着強度よりも小さい。後述するＬＥＤ素子転写工程で、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂとの接着界面の剥離を防止するためである。

【0074】

本工程では、保持層ＨＬ１の面ＨＬ１ｂと、ＬＥＤ素子２０（詳しくは、アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣ）との接触界面を剥離させる。接触界面を剥離させる方法として、図１３ではレーザ光６１を照射する方法を例示している。本工程では、レーザ光源６２の動作が図１２を用いて説明した有機膜保持基板分離工程と相違する。すなわち、本工程の場合、図１３に示すように、レーザ光源６２を断続的に移動させて保持層ＨＬ１の面ＨＬ１ｂとＬＥＤ素子２０との接触界面を剥離させる。また、レーザ光源６２が移動している際には、レーザ光６１の照射は停止されている。

【0075】

保持層ＨＬ１は、転写用基板ＴＳ１の面ＴＳ１ｂの全体を覆うように形成されている。このため、仮に、本工程において、レーザ光６１の照射により、面ＴＳ１ｂと面ＨＬ１ｆとの接触界面の一部分が剥離したとしても、他の部分が接着されているので、保持層ＨＬ１の全体が剥離することを防止できる。

【0076】

図１３に示す例では、転写用基板ＴＳ１から転写用基板ＴＳ２にＬＥＤ素子２０を転写する方法として、レーザ光６１を照射する方法について説明した。ただし、転写用基板ＴＳ１から転写用基板ＴＳ２にＬＥＤ素子２０を転写する方法として、例えば、保持層ＨＬ２の接着強度と保持層ＨＬ１の接着強度の差を利用する方法を適用することができる。すなわち、図１３に示す例において、保持層ＨＬ２の接着強度が保持層ＨＬ１の接着強度よりも大きくなっている。この場合、レーザ光６１を照射しない状態で転写基板ＴＳ１と転写基板ＴＳ２とを引き離せば、相対的に接着強度が低い保持層ＨＬ１がＬＥＤ素子２０から剥離する。なお、この場合、本体部２０Ｂと有機膜２０Ｆとの接着強度は、少なくとも保持層ＨＬ１とＬＥＤ素子２０との接着強度よりも大きい必要がある。

【0077】

次に、図８に示すＬＥＤ素子転写工程では、図１４に示すように、保持層ＨＬ２を介して転写用基板ＴＳ２に保持されている複数のＬＥＤ素子２０のそれぞれを基板ＳＵＢ１に転写する。図１４は、図８に示すＬＥＤ素子転写工程を示す断面図である。

【0078】

本工程では、複数のＬＥＤ素子２０のそれぞれが有しているアノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣと、基板ＳＵＢ１上に形成されているバンプ電極３３とを接合した後、保持層ＨＬ２の面ＨＬ２ｂと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆの接着界面を剥離させる。保持層ＨＬ２の面ＨＬ２ｂと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆの接着界面の接着強度は、アノード電極２０ＥＡおよびカソード電極２０ＥＣとバンプ電極３３との接合強度よりも小さい。また、上記したように、面ＨＬ２ｂの粘着保持力（言い換えれば接着強度）は、本体部２０Ｂの面２０Ｂｆと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｂとの接着界面の接着強度よりも小さい。このため、バンプ電極３３を電極に接合した後、転写基板ＴＳ２を引き離すことにより、保持層ＨＬ２の面ＨＬ２ｂと有機膜２０Ｆの面２０Ｆｆの接着界面を剥離させることができる。

【0079】

以上の各工程により、図１から図４に示す表示装置ＤＳＰ１が得られる。

【0080】

以上、実施の形態および代表的な変形例について説明したが、上記した技術は、例示した変形例以外の種々の変形例に適用可能である。例えば、上記した変形例同士を組み合わせてもよい。

【0081】

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若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。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明は、表示装置や表示装置が組み込まれた電子機器に利用可能である。

【符号の説明】

【0083】

５ 制御回路
６ 駆動回路
１０，ＳＳ１，ＳＵＢ１ 基板
１０ｂ，１０ｆ，２０Ｂｂ，２０Ｂｆ，２０Ｆｂ，２０Ｆｆ，６０ｆ，ＨＬ１ｂ，ＨＬ１ｆ，ＨＬ２ｂ，ＨＬ２ｆ，ＳＵＢｆＴＳ１ｂ，ＴＳ２ｂ 面
１１，１２，１３，１４ 無機絶縁層
１４Ｈ 開口部
２０ ＬＥＤ素子（無機発光素子）
２０Ｂ 本体部
２０Ｄ 窪み部
２０ＥＡ アノード電極（電極）
２０ＥＣ カソード電極（電極）
２０Ｆ 有機膜
２０Ｌ１，Ｌ１ 光
２０Ｌ２ 出射光
２４ Ｎ型半導体層
２５ 活性層
２６ Ｐ型半導体層
２７ａ 透明電極層
２７ｂ シード層
２７ｃ 金属電極層
２８ パッシベーション膜
２９ バッファ層
３１，３２，３４，ＶＬ，ＶＳＬ 配線
３３ バンプ電極
５０ 半導体層
６０ 有機膜保持基板
ＤＡ 表示領域
ＤＳＰ１ 表示装置
ＥＤ ドレイン電極
ＥＧ ゲート電極
ＥＳ ソース電極
ＧＬ 走査信号線
Ｇｓ 制御信号
ＨＬ１，ＨＬ２ 保持層（ＬＥＤ素子保持層）
ＰＦＡ 周辺領域
ＰＩＸ，ＰＩＸ１，ＰＩＸ２，ＰＩＸ３ 画素
ＰＶＳ 基準電位（固定電位）
ＳＵＢ１ 基板
ＳＷ スイッチング素子
ＴＳ１，ＴＳ２ 転写用基板
Ｖｓｇ 映像信号

【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】