特許 7522611 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-17

(45)【発行日】2024-07-25

(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 20060101AFI20240718BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 338

G09F9/33

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020144128

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039212

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-07-14

(73)【特許権者】

【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】浅田 圭介

(72)【発明者】

【氏名】武政 健一

【審査官】内村 駿介

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５１７２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５０９２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３１８１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０７８３２５４（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３７４７３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１４８４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２０１２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６０９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００８９９３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１６８７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５２４３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０９Ｆ ９／３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各画素に、ＬＥＤチップを駆動する駆動回路および当該駆動回路に接続された接続電極を有する第１基板を準備し、
前記第１基板の上に、前記接続電極を覆う水溶性粘着層を配置し、
前記水溶性粘着層に対し、各接続電極と各ＬＥＤチップとが向かい合うように複数のＬＥＤチップを有する第２基板を接着し、
加熱処理により、前記各接続電極と前記各ＬＥＤチップとを接合し、
水洗処理により、前記水溶性粘着層を除去することを含み、
前記接続電極は、各画素に少なくとも２つ配置され、
前記駆動回路を形成する際に、平坦化層の一部を除去することにより、少なくとも２つの前記接続電極の間に開口部を形成することを含む、
表示装置の製造方法。

【請求項2】

前記各接続電極と前記各ＬＥＤチップとを接合することは、前記接続電極と前記ＬＥＤチップの端子電極との間に、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に記載の表示装置の製造方法。

【請求項3】

前記加熱処理は、レーザー光の照射により行われる、請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。

【請求項4】

前記レーザー光は、赤外光または近赤外光である、請求項３に記載の表示装置の製造方法。

【請求項5】

前記加熱処理は、リフロー処理である、請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。

【請求項6】

前記加熱処理と前記水洗処理との間に、前記第２基板と前記複数のＬＥＤチップとを分離することを含む、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】

前記水溶性粘着層は、フラックス作用を有する樹脂またはフラックス剤を含む、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。

【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。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チップ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チップと電気的に接続される。

【0003】

前述の駆動回路とＬＥＤチップとは、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チップ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チップ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。この技術では、ＬＥＤチップと回路基板とが接着層により接着されている。そのため、ＬＥＤチップ側の電極パッドには、導電性の突起部が設けられている。この突起部が、接着層を貫通して回路基板側の電極パッドに接触することにより、ＬＥＤチップ側の電極パッドと回路基板側の電極パッドとが電気的に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】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】

特許文献１に記載された技術によって製造された最終製品は、回路基板とＬＥＤチップ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、接合前のＬＥＤチップの位置ずれを防ぎつつＬＥＤチップを回路基板に接合することにある。また、本発明の課題の他の一つは、実装前のＬＥＤチップの位置ずれ防止に用いた接着層を簡易な方法で除去することにある。

【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、各画素に、ＬＥＤチップを駆動する駆動回路および当該駆動回路に接続された接続電極を有する第１基板を準備し、前記第１基板の上に、前記接続電極を覆う水溶性粘着層を配置し、前記水溶性粘着層に対し、各接続電極と各ＬＥＤチップとが向かい合うように複数のＬＥＤチップを有する第２基板を接着し、加熱処理により、前記各接続電極と前記各ＬＥＤチップとを接合し、水洗処理により、前記水溶性粘着層を除去することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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9】本発明の第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10】本発明の第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11】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第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】本発明の第２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16】本発明の第２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17】本発明の第３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18】本発明の第４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19】本発明の第４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20】本発明の第４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。

【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」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、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」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。

【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。

【0012】

＜第１実施形態＞
［表示装置の製造方法］
図１は、本発明の一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。図２～図１０は、本発明の一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。以下、図１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２～図１０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。

【0013】

まず、図１のステップＳ１１において、各画素にＬＥＤチップを駆動する駆動回路１０２および当該駆動回路１０２に接続された接続電極１０３を有する回路基板１００を準備する。回路基板１００は、複数の画素に相当する領域を有する。図２に示すように、回路基板１００は、絶縁表面を有する支持基板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。支持基板１０１としては、例えば、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板また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。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。

【0014】

本実施形態では、支持基板１０１の上に、薄膜形成技術を用いて各駆動回路１０２および各接続電極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支持基板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。また、本実施形態では、例えばフリップチップ型のＬＥＤチップ２０２（図１４参照）を実装する回路基板１００について説明する。ただし、ＬＥＤチップ２０２は、回路基板１００に対向する面に２つの電極を有するフリップチップ型の例に限られない。例えばＬＥＤチップ２０２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２０２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。

【0015】

本実施形態では、支持基板１０１の上に９つの接続電極１０３を配置した例を示しているが、本実施形態ではフリップチップ型のＬＥＤチップ２０２を実装するため、実際には、各画素に少なくとも２つの接続電極１０３が形成される。フリップチップ型のＬＥＤチップは、Ｎ型半導体に接続される端子電極およびＰ型半導体に接続される端子電極を有する。そのため、本実施形態では、各画素に１つのＬＥＤチップを配置するため、各画素に対して、少なくとも２つの接続電極１０３を配置する。ただし、ＬＥＤチップ２０２として上述のフェイスアップ型のＬＥＤチップを用いた場合には、支持基板１０１上に、各画素に対して１つの接続電極１０３が形成されていればよい。

【0016】

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。

【0017】

次に、図１のステップＳ１２において、図３に示すように、回路基板１００の上に接続電極１０３を覆う水溶性粘着層１０４を配置する。水溶性粘着層１０４は、粘着性を有する材料で構成される水溶性の層である。「粘着性を有する」とは、物質の接着および剥離が容易である特性を有することを意味する。すなわち、水溶性粘着層１０４に対して他の物質を接触させた場合、弱い力が加わっても他の物質を水溶性粘着層１０４の上に固定しておくことができる。しかしながら、さらに大きな力が加わると、他の物質を容易に水溶性粘着層１０４から剥離することができる。

【0018】

本実施形態では、水溶性粘着層１０４として、フラックス作用を有する樹脂またはフラックス剤を含む、シート状（もしくはフィルム状）の部材を用いる。本実施形態では、シート状の部材を用いる例を示したが、フラックス作用を有する樹脂またはフラックス剤を含む、液状（もしくはペースト状）の材料を塗布して水溶性粘着層１０４を形成してもよい。

【0019】

フラックス作用を有する水溶性の部材としては、例えば、国際公開第２０２０／１１６４０３号に記載された部材を用いることができる。また、水溶性粘着層１０４としては、フラックス作用を有する部材に限らず、例えば特開平５－２０９１６０号公報に記載された組成物で構成される部材を用いてもよい。さらに、水溶性粘着層１０４としては、例えば、重合禁止剤を含む水溶性の樹脂層を用いてもよい。樹脂材料に重合禁止剤を混合すると、樹脂を硬化させた場合に、重合が不十分になる。重合が不十分な樹脂層は、表面に粘着性を有するため、本実施形態の水溶性粘着層１０４として用いることができる。

【0020】

水溶性粘着層１０４としてフラックス作用を有する水溶性の部材を用いる場合、フラックス成分が接続電極１０３の表面に形成された酸化膜を除去する作用を奏する。そのため、接続電極１０３の表面を活性化させることが可能であり、後述する端子電極２０３との安定した接合を得ることができる。

【0021】

水溶性粘着層１０４の厚さは、例えば、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。後述するように、水溶性粘着層１０４は、ＬＥＤチップを仮止めするための層であり、水洗処理により消失する。したがって、水洗処理後に残る水溶性粘着層１０４の成分を減らすためには、５μｍを超えないようにすることが望ましい。また、水溶性粘着層１０４は、透明であることが好ましい。後述する接続電極１０３とＬＥＤチップ２０２との位置合わせの際、回路基板１００に配置された位置合わせ用のマーカーを視認しやすいからである。

【0022】

なお、図３では、水溶性粘着層１０４が複数の接続電極１０３の上面のみに接する態様を示しているが、このような態様は、一例にすぎない。例えば、各接続電極１０３の間隔が広い場合、又は、水溶性粘着層１０４の膜厚が薄い場合、シート状の水溶性粘着層１０４は、各接続電極１０３の間において支持基板１０１側に撓んだり、支持基板１０１（もしくは駆動回路１０２）に接したりする場合もあり得る。さらに、複数の接続電極１０３の上に水溶性粘着層１０４を配置する際に、水溶性粘着層１０４に圧力を加えることにより、各接続電極１０３の形状に沿うように水溶性粘着層１０４を変形させてもよい。

【0023】

次に、図１のステップＳ１３に先立って、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられたキャリア基板１９１（図６参照）を準備する。

【0024】

まず、図４に示すように、キャリア基板１８１の上に、赤色に発光する複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを有する素子基板２００を配置する。本実施形態では、キャリア基板１８１として、シリコンまたはアクリルで構成されたシート部材を用いる。キャリア基板１８１は、粘着性を有する。キャリア基板１８１の粘着力は、レーザー光の照射等により調整することが可能である。このようなキャリア基板１８１としては、公知のキャリア基板を用いることができる。

【0025】

図４に示す素子基板２００は、半導体基板２０１に、赤色に発光する複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられた基板である。本実施形態では、半導体基板２０１として、サファイア基板を用いるが、この例に限られるものではない。ＬＥＤチップ２０２Ｒは、サファイア基板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ている。半導体基板２０１を構成する材料とＬＥＤチップ２０２Ｒを構成する材料との組み合わせは、発光色に応じて適宜決定すればよい。

【0026】

各ＬＥＤチップ２０２Ｒは、端子電極２０３Ｒを含む。端子電極２０３Ｒは、ＬＥＤチップ２０２Ｒと、前述の複数の接続電極１０３とを電気的に接続するための端子として機能する。本実施形態では、フリップチップ型のＬＥＤを例示するため、実際には、１つのＬＥＤチップ２０２Ｒに対して２つの端子電極２０３Ｒが設けられている。本実施形態では、図４に示すように、各端子電極２０３Ｒがキャリア基板１８１の表面に接着される。

【0027】

キャリア基板１８１に対して素子基板２００を接着した後、図示しないレーザー光の照射により半導体基板２０１と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとを分離する。このプロセスは、レーザーリフトオフプロセスと呼ばれる。具体的には、レーザー光の照射により、半導体基板２０１と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとの境界部分を変性させ、半導体基板２０１から各ＬＥＤチップ２０２Ｒを分離する。この場合、レーザー光としては、半導体基板２０１に吸収されず、かつ、ＬＥＤチップ２０２Ｒに吸収されるレーザー光を選定する。レーザー光としては、例えば紫外光を用いることができるが、半導体基板２０１及び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ればよい。

【0028】

上記プロセスにより半導体基板２０１と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとを分離したら、次に、図５に示すように、キャリア基板１９１上に、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを有するキャリア基板１８１を接着する。本実施形態では、キャリア基板１９１として、シリコン材料で構成されたシート部材を用いる。キャリア基板１９１に対して各ＬＥＤチップ２０２Ｒを接着する前に、予めキャリア基板１８１の粘着力をレーザー光の照射等により弱めておくことが好ましい。キャリア基板１８１の粘着力を弱めておくことにより、各ＬＥＤチップ２０２Ｒからキャリア基板１８１を分離させやすくすることができる。

【0029】

キャリア基板１９１に各ＬＥＤチップ２０２Ｒを接着した後、キャリア基板１８１を剥がすことにより、キャリア基板１８１を除去する。キャリア基板１８１を除去することにより、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられたキャリア基板１９１を準備することができる。

【0030】

次に、図１のステップＳ１３において、水溶性粘着層１０４に対し、各接続電極１０３と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとが向かい合うように複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを有するキャリア基板１９１を接着する。具体的には、図６に示すように、水溶性粘着層１０４を介して各接続電極１０３と各端子電極２０３Ｒとが向かい合うように、水溶性粘着層１０４に対して各ＬＥＤチップ２０２Ｒが接着される。これにより、接続電極１０３の上に各ＬＥＤチップ２０２Ｒを仮止めすることができる。

【0031】

本実施形態では、説明を簡略にするため、接続電極１０３および端子電極２０３Ｒを１つずつしか図示していないが、実際には、１つのＬＥＤチップ２０２Ｒに対して、２つの接続電極１０３および端子電極２０３Ｒが設けられている。ただし、ＬＥＤチップ２０２Ｒとして上述のフェイスアップ型のＬＥＤチップを用いた場合、各画素に対して１つの接続電極１０３が設けられた構造であってもよい。

【0032】

表示装置が高精細になるほど、回路基板１００に設けられる画素数は増え、各画素のサイズは小さくなる。各画素のサイズが小さくなると、各画素に配置するＬＥＤチップ２０２Ｒのサイズも小さくなるため、ＬＥＤチップ２０２Ｒの搬送方法も難しくなる。したがって、接続電極１０３の上に直接的にＬＥＤチップ２０２Ｒを載せた場合、わずかな振動でＬＥＤチップ２０２Ｒの位置と接続電極１０３の位置とが合わなくなってしまうおそれがある。

【0033】

本実施形態では、そのような不具合を解消するために、接続電極１０３の上に水溶性粘着層１０４を設けている。すなわち、図６に示す例では、ＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒを水溶性粘着層１０４に接着することにより、振動によるＬＥＤチップ２０２Ｒの位置ずれを防ぐことができる。この場合、強固に接着する必要はなく、仮止めが可能な程度の接着力を確保できればよい。

【0034】

次に、図１のステップＳ１４において、図７に示すように、レーザー光４０を照射して加熱処理を行うことにより、接続電極１０３とＬＥＤチップ２０２Ｒとを接合する。このプロセスは、レーザー光４０の照射により、接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとを溶融接合させるプロセスである。

【0035】

レーザー光４０としては、キャリア基板１９１及びＬＥＤチップ２０２Ｒに吸収されずに、接続電極１０３または端子電極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４０として、赤外光または近赤外光を用いることができる。レーザー光４０の光源としては、ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ₄レーザーなどの固体レーザーを用いることができる。ただし、レーザー光４０は、ＬＥＤチップ２０２Ｒを構成する材料等に応じて、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、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、グリーンレーザー（緑色光）を用いることも可能である。

【0036】

レーザー光４０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１０５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１０５として、Ｓｎ－Ａｕ共晶合金で構成された層が形成される。ただし、接続電極１０３および端子電極２０３Ｒ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。例えば、接続電極１０３及び端子電極２０３Ｒが、共に錫（Ｓｎ）で構成されていてもよい。

【0037】

上述のレーザー光４０の照射により、接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとの間に存在していた水溶性粘着層１０４は消失する。このとき、水溶性粘着層１０４の成分は、炭素原子として共晶合金の中に分散する場合がある。すなわち、上述の合金層１０５の内部、合金層１０５の周囲、または、接続電極１０３の周囲には、接続電極１０３および端子電極２０３Ｒよりも高い濃度で炭素が存在する場合がある。例えば、接続電極１０３の面積が、端子電極２０３Ｒの面積よりも大きい場合、平面視において合金層１０５が形成された周囲の領域は、接続電極１０３の表面が露出する。その場合、露出した接続電極１０３の表面には、水溶性粘着層１０４の消失によって生じた炭素が端子電極２０３Ｒよりも高い濃度で存在する場合がある。この場合、露出した接続電極１０３の表面の炭素濃度は、接続電極１０３の裏面（支持基板１０１側の面）における炭素濃度よりも高い。

【0038】

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１０５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１０５を介して接合される。その結果、接続電極１０３に対して、強固にＬＥＤチップ２０２Ｒを実装することができる。各接続電極１０３と各ＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒとを接合したら、キャリア基板１９１を除去して図８に示す状態を得る。以上のプロセスを経て、図８に示すように、回路基板１００上に、赤色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｒを実装することができる。

【0039】

図８に示す状態を得た後、図１に示したステップＳ１３およびステップＳ１４を繰り返して、順次、緑色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｇおよび青色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｂを回路基板１００上に実装する。これらのプロセスを経て、図９に示す状態を得ることができる。図９に示す状態では、回路基板１００上に、赤色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｒ、緑色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｇ、及び青色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｂが実装されている。

【0040】

次に、図１のステップＳ１５において、水洗処理を行うことにより、水溶性粘着層１０４を除去する。このプロセスにより、各ＬＥＤチップ２０２の間に残っている水溶性粘着層１０４が一括して除去される。したがって、図１０に示すように、各ＬＥＤチップ２０２を実装した表示装置１０には、水溶性粘着層１０４が残らない。すなわち、本実施形態によれば、簡易な方法により、接合前のＬＥＤチップの位置ずれを防ぎことができる。また、本実施形態によれば、位置ずれの防止に用いた接着層を簡易な方法で除去することができ、回路を構成する半導体素子がアルカリ成分等により汚染されることを防ぐことができる。

【0041】

［表示装置の構成］
図１１～図１４を用いて、本発明の一実施形態における表示装置１０の構成について説明する。

【0042】

図１１は、本発明の一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）、および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、および端子領域１１６に区分される。

【0043】

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）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、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、および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。

【0044】

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１４に示す画素回路１２０）を制御するためのドライバ回路（図１４に示すデータドライバ回路１３０およびゲートドライバ回路１４０）が設けられた領域である。

【0045】

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）または制御信号は、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および制御信号は、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。

【0046】

［表示装置１０の回路構成］
図１２は、本発明の一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および画素１１０Ｂに対応して、それぞれ画素回路１２０Ｒ、画素回路１２０Ｇおよび画素回路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）および列方向（Ｄ２方向）に配置されている。

【0047】

図１３は、本発明の一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およびカソード電源線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およびＬＥＤ１２９を含む。ＬＥＤ１２９は、図１１に示した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。

【0048】

図１３に示すように、選択トランジスタ１２６のソース電極、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれデータ線１２１、ゲート線１２２およ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、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれアノード電源線１２３、選択トランジスタ１２６のドレイン電極および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、アノードおよびカソードが、それぞれ駆動トランジスタ１２７のドレイン電極およびカソード電源線１２４に接続される。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

データドライバ回路１３０およ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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

［表示装置１０の断面構造］
図１４は、本発明の一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、ガラス基板また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。

【0055】

駆動トランジスタ１２７は、半導体層１２、ゲート絶縁層１３およびゲート電極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およびドレイン電極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。

【0056】

ソース電極１６およびドレイン電極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および配線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。

【0057】

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およびカソード電極２３が設けられる。本実施形態において、アノード電極２２およびカソード電極２３は、遮光性の金属材料からなる電極である。アノード電極２２は、平坦化層１９および絶縁層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。

【0058】

アノード電極２２およびカソード電極２３は、それぞれ平坦化層２４を介して実装パッド２５ａおよび２５ｂに接続される。実装パッド２５ａおよび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および２５ｂの上には、それぞれ接続電極１０３ａおよび１０３ｂが設けられる。接続電極１０３ａおよび１０３ｂは、それぞれ図１０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および１０３ｂとして、錫（Ｓｎ）で構成される電極を配置する。

【0059】

接続電極１０３ａおよび１０３ｂには、それぞれＬＥＤチップ２０２の端子電極２０３ａおよび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および２０３ｂは、金（Ａｕ）で構成される電極である。図７を用いて説明したとおり、接続電極１０３ａと端子電極２０３ａとの間には、図示しない合金層１０５が存在する。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なる方法で表示装置１０を製造する方法について説明する。具体的には、本実施形態の表示装置１０の製造方法は、各ＬＥＤチップ２０２と各接続電極１０３との接合にリフロー処理を用いる。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。

【0063】

図１５及び図１６は、本発明の第２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。

【0064】

まず、第１実施形態と同様のプロセスにより、回路基板１００を準備し、その後、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられたキャリア基板１９１を準備する。本実施形態では、各ＬＥＤチップ２０２Ｒの端子電極２０３Ｒに対し、予め接合部材２０４Ｒを設ける。接合部材２０４Ｒは、例えば、はんだ等の低融点金属で構成された部材である。

【0065】

本実施形態では、図１５に示すように、水溶性粘着層１０４に対して接合部材２０４Ｒを接着させる。つまり、各接続電極１０３と各端子電極２０３Ｒとが水溶性粘着層１０４及び接合部材２０４Ｒを介して向かい合う構成となる。これにより、接続電極１０３の上に各ＬＥＤチップ２０２Ｒを仮止めすることができる。

【0066】

次に、図１６に示すように、加熱処理を行うことにより、接続電極１０３とＬＥＤチップ２０２Ｒとを接合する。このプロセスは、サーマルアニールにより接合部材２０４Ｒを溶融させ、接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとを接合部材２０４Ｒを介して接合するリフロー処理である。これにより、接続電極１０３に対して、強固にＬＥＤチップ２０２Ｒを実装することができる。

【0067】

本実施形態のようにリフロー処理を用いて接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとを接合する場合、水溶性粘着層１０４は、フラックス作用を有する材料を含むことが望ましい。フラックス成分は、金属表面の酸化物を除去する効果を有する。そのため、接続電極１０３と接合部材２０４Ｒとの間にフラックス作用を有する水溶性粘着層１０４を有することにより、リフロー処理に際に、接続電極１０３又は端子電極２０３Ｒの表面に形成された酸化物を除去することができる。

【0068】

図１６に示すリフロー処理の後は、第１実施形態と同様に、図１５及び図１６に示した処理を繰り返して、順次、緑色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｇおよび青色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｂを実装する。各ＬＥＤチップ２０２Ｒ、２０２Ｇおよび２０２Ｂを実装したら、最後に水洗処理を行うことにより、水溶性粘着層１０４を除去する。このプロセスにより、各ＬＥＤチップ２０２の間に残っている水溶性粘着層１０４が一括して除去される。

【0069】

＜第３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画素を有する表示装置１０について説明する。具体的には、本実施形態の表示装置１０は、画素１１０ａにおいて、ＬＥＤチップ２０２の直下に開口部３０が形成されている。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。

【0070】

図１７は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の画素１１０ａの構成を示す断面図である。図１７に示すように、本実施形態の画素１１０ａは、ＬＥＤチップ２０２の下方において、平坦化層２４ａに開口部３０が形成されている。平坦化層２４ａの開口部３０は、側面及び底面が絶縁層２６で覆われている。絶縁層２６としては、例えば窒化シリコン等で構成される薄膜を用いることができる。絶縁層２６は、回路内部への水分等の侵入を防ぐパッシベーション層として機能する。

【0071】

平坦化層２４ａの開口部３０は、アノード電極２２と実装パッド２５ａとを接続するためのコンタクトホール３１ａ、及び、カソード電極２３と実装パッド２６ａとを接続するためのコンタクトホール３１ｂと同時に形成することができる。コンタクトホール３１ａ及び３１ｂの内側では、絶縁層２６にも開口部３２ａ及び３２ｂを形成する。開口部３２ａは、アノード電極２２と実装パッド２５ａとを電気的に接続するために設けられる。開口部３２ｂは、カソード電極２３と実装パッド２５ｂとを電気的に接続するために設けられる。ただし、この例に限らず、開口部３２ａ又は３２ｂは、コンタクトホール３１ａ又は３１ｂの全体を含むように設けられてもよい。

【0072】

他方、図１７に示すように、開口部３０の内側は、絶縁層２６がエッチングされずに残っている。すなわち、開口部３０の内側は、側面及び底面を絶縁層２６で覆うことにより、水分等の侵入を防ぐ構造となっている。

【0073】

以上のように、本実施形態の画素１１０ａは、ＬＥＤチップ２０２の下方、すなわち、接続電極１０３ａと接続電極１０３ｂとの間に開口部３０を有する。これにより、ＬＥＤチップ２０２の直下には、第１実施形態の表示装置１０における画素１１０よりも大きな空間が形成される。そのため、ＬＥＤチップ２０２を実装する際に用いた水溶性粘着層１０４を除去する際に、ＬＥＤチップ２０２の下方に水が到達しやすくなり、効率よく水溶性粘着層１０４を除去することができる。これにより、ＬＥＤチップ２０２と回路基板１００との間に水溶性粘着層１０４が残るという不具合を防ぐことができる。

【0074】

＜第４実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態とは異なる方法で表示装置１０を製造する方法について説明する。具体的には、本実施形態の表示装置１０の製造方法は、キャリア基板１９１に代えて、水溶性粘着シートで構成されるキャリア基板１９６を用いる。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。

【0075】

図１８～図２０は、本発明の第２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。

【0076】

まず、第１実施形態と同様のプロセスにより、回路基板１００を準備する。第１実施形態では、回路基板１００の上に各接続電極１０３を覆う水溶性粘着層１０４を配置したが、本実施形態では水溶性粘着層１０４を配置しなくてもよい。ただし、この例に限らず、第１実施形態と同様に、各接続電極１０３の上に水溶性粘着層１０４を配置してもよい。

【0077】

次に、第１実施形態において図４を用いて説明したプロセスにより、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられたキャリア基板１８１を準備する。キャリア基板１８１を準備したら、次に、図１８に示すように、キャリア基板１９６上に、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを有するキャリア基板１８１を接着する。本実施形態では、キャリア基板１９６として、水溶性粘着シート（水溶性粘着フィルムともいう）を用いる。水溶性粘着シートは、第１実施形態において説明した水溶性粘着層１０４と同一の材料をシート状に加工した部材である。すなわち、水溶性粘着シートで構成されたキャリア基板１９６は、水に溶けると共に、粘着性を有している。

【0078】

キャリア基板１９６に各ＬＥＤチップ２０２Ｒを接着した後、キャリア基板１８１を剥がすことにより、キャリア基板１８１を除去する。キャリア基板１８１を除去することにより、複数のＬＥＤチップ２０２Ｒが設けられたキャリア基板１９６を準備することができる。

【0079】

次に、図１９に示すように、回路基板１００の上に、各接続電極１０３と各ＬＥＤチップ２０２Ｒとが向かい合うようにキャリア基板１９６を配置する。具体的には、各接続電極１０３と各端子電極２０３Ｒとが向かい合うように、回路基板１００上にキャリア基板１９６が配置される。

【0080】

このとき、図２０に示すように、回路基板１００の端部に対してキャリア基板１９６の端部１９６ａを接着する。これにより、キャリア基板１９６の位置が固定され、接続電極１０３の上に各ＬＥＤチップ２０２Ｒを仮止めすることができる。ただし、この例に限らず、キャリア基板１９６の端部１９６ａ以外の部分を接着してもよい。例えば、各接続電極１０３の間隔が十分に広い場合は、各接続電極１０３の間のスペースにキャリア基板１９６を接着することも可能である。

【0081】

回路基板１００に対してキャリア基板１９６を接着した後、第１実施形態において図７を用いて説明したプロセスと同様に、レーザー光を照射して接続電極１０３と端子電極２０３Ｒとを溶融接合する。これにより、回路基板１００上に複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを実装することができる。

【0082】

各ＬＥＤチップ２０２Ｒの実装が完了したら、水洗処理により、水溶性粘着シートで構成されるキャリア基板１９６を除去する。このように、本実施形態では、水溶性のキャリア基板１９６を複数のＬＥＤチップ２０２Ｒの移送に用いるため、水洗処理だけでキャリア基板１９６を除去することが可能である。したがって、キャリア基板１９６を除去する際に、回路基板１００及び各ＬＥＤチップ２０２Ｒに対して不要なストレスを与えることがない。

【0083】

以上のようなプロセスを経て回路基板１００上に複数のＬＥＤチップ２０２Ｒを実装したら、第１実施形態と同様に、図１８～図２０を用いて説明した処理を繰り返して、順次、緑色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｇおよび青色に発光するＬＥＤチップ２０２Ｂを実装する。本実施形態では、ＬＥＤチップ２０２ＧおよびＬＥＤチップ２０２Ｂを回路基板１００上に実装する際にもキャリア基板１９６として水溶性粘着シートを用いるため、水洗処理により、ＬＥＤチップ２０２ＧおよびＬＥＤチップ２０２Ｂとキャリア基板１９６とを容易に分離することができる。

【0084】

（変形例）
本実施形態では、キャリア基板１９６として、単体の水溶性粘着シートを用いた例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、キャリア基板１９６として、水溶性粘着シートと樹脂シートとを積層した基板を用いることも可能である。この場合、キャリア基板１９６の片面のみに粘着性をもたせることができるため、キャリア基板１９６に各ＬＥＤチップ２０２を接着した後、キャリア基板１９６の取り扱いが容易になるという利点がある。

【0085】

本変形例の場合、回路基板１００上に各ＬＥＤチップ２０２を実装した後、水洗処理を行うと水溶性粘着シートの部分は溶解するため、樹脂シートはリフトオフにより除去される。したがって、本変形例のキャリア基板１９６も、水洗処理により容易に除去することが可能である。

【0086】

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。

【0087】

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】

【0088】

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、３０…開口部、３１ａ、３１ｂ…コンタクトホール、３２ａ、３２ｂ…開口部、４０…レーザー光、１００…回路基板、１０１…支持基板、１０２…駆動回路、１０３、１０３ａ、１０３ｂ…接続電極、１０３ａ、１０３ｂ…接続電極、１０４…水溶性粘着層、１０５…合金層、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チップ、１８１、１９１、１９６…キャリア基板、２００…素子基板、２０１…半導体基板、２０２、２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ…ＬＥＤチップ、２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂ…端子電極、２０４Ｒ…接合部材、

【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】