特表 2024-513721 マイクロＬＥＤ群およびマイクロＬＥＤアレイを用いたディスプレイ製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-27

(54)【発明の名称】マイクロＬＥＤ群およびマイクロＬＥＤアレイを用いたディスプレイ製造方法

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20240319BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20240319BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 338

G09F9/33

H01L33/00 L

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023557175

(86)(22)【出願日】2022-03-15

(85)【翻訳文提出日】2023-11-07

(86)【国際出願番号】 US2022020387

(87)【国際公開番号】W WO2022197705

(87)【国際公開日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】63/161,859

(32)【優先日】2021-03-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ホー，ガン

【テーマコード（参考）】

5C094

5F142

5G435

【Ｆターム（参考）】

5C094AA43

5C094BA25

5C094DA09

5C094DB06

5C094ED01

5F142BA32

5F142CB14

5F142CB23

5F142CD02

5F142DB24

5F142EA34

5G435AA17

5G435BB04

5G435KK05

(57)【要約】

マイクロＬＥＤの１つ以上のクラスタをディスプレイパネルに転送する方法は、２つ以上のマイクロＬＥＤを含む複数のマイクロＬＥＤクラスタを基板上に製造または装填することと、基板を第１の位置に位置決めすることとを含む。少なくとも第１のマイクロＬＥＤクラスタが、ディスプレイパネル上の少なくとも第１の電気コネクタと整列する。上記方法はさらに、第１のマイクロＬＥＤクラスタが第１の電気コネクタに接触するように、基板をディスプレイパネルに向けて下降させることと、第１のマイクロＬＥＤクラスタを基板から離すこととを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のマイクロＬＥＤクラスタを基板からディスプレイパネルに転送する方法であって、前記方法は、
前記複数のマイクロＬＥＤクラスタを前記基板上に製造または装填することを備え、各マイクロＬＥＤクラスタは２つ以上のマイクロＬＥＤを備え、前記方法はさらに、
前記基板を第１の位置に位置決めすることを備え、第１の複数のマイクロＬＥＤクラスタが、前記ディスプレイパネル上に配置された電気コネクタの第１のクラスタと整列し、前記方法はさらに、
前記第１のマイクロＬＥＤクラスタが前記第１の電気コネクタに接触するように、前記基板を前記ディスプレイパネルに近づけることと、
前記第１のマイクロＬＥＤクラスタを前記基板から離すこととを備える、方法。

【請求項2】

前記マイクロＬＥＤクラスタの各々は、第１の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤと、第２の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤとを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記マイクロＬＥＤクラスタの各々は、第３の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤをさらに備える、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記基板を前記ディスプレイパネルから遠ざけることと、
前記基板が第２の位置に位置決めされるように、前記基板を前記ディスプレイパネルに対して平行移動させることとをさらに備え、前記第２の位置は前記第１の位置と重なっておらず、さらに、
少なくとも第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタを、前記ディスプレイパネル上に配置された少なくとも第２の複数の電気コネクタと整列させることと、
前記第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタが前記第２の複数の電気コネクタに接触するように、前記基板を前記ディスプレイパネルに近づけることと、
前記第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタを前記基板から離すこととを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記マイクロＬＥＤクラスタの各々は集積回路をさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

複数のマイクロＬＥＤと集積回路とを備えるマイクロＬＥＤクラスタであって、前記集積回路は、前記複数のマイクロＬＥＤに電気的に結合される電気相互接続部を備える、マイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項7】

前記集積回路は前記複数のマイクロＬＥＤに接合される、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項8】

前記集積回路は前記複数のマイクロＬＥＤとモノリシックに形成される、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項9】

前記集積回路はディスプレイパネル上の電気回路に結合される、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項10】

前記集積回路はパッシブディスプレイパネルに結合される、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項11】

前記複数のマイクロＬＥＤに結合されるマイクロレンズをさらに備える、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【請求項12】

前記複数のマイクロＬＥＤに結合される複数のマイクロレンズをさらに備える、請求項６に記載のマイクロＬＥＤクラスタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年３月１６日に出願された米国仮特許出願連続番号第６３／１６１，８５９号から利益を得、上記出願の優先権を主張し、上記出願の全体が引用により援用される。

【0002】

技術分野
本開示の局面は、概して、さまざまなタイプのディスプレイおよび他のデバイスに使用される発光素子の構造などの発光構造と、発光構造の製造方法とに関する。

【背景技術】

【0003】

背景
よりよいユーザ体験を提供して新しい用途を可能にするために、ディスプレイにおける発光素子（たとえば画素）の数は増加し続けている。しかしながら、発光素子の数を増やすことは、設計および製造の両方の観点から困難である。発光素子を小型化することで、デバイスにおけるそのような発光素子の密度を高めることが可能となる。しかしながら、小さな発光素子を大量に高密度で製作する有効かつ効率的な技術は広く普及していない。たとえば、小さな発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造し、そのようなＬＥＤを性能およびサイズについての要求が厳しいますます高性能化するディスプレイアーキテクチャに組み込むことは、困難である。加えて、ディスプレイ用途の発光素子の発行特性の改善も必要である。

【0004】

マイクロＬＥＤディスプレイ技術には、高スループットの画素転送技術が必要である。通常、赤、緑、および青の３原色を表すマイクロＬＥＤは、ディスプレイ基板に順次転送される。フルカラーディスプレイを提供するためにはマイクロＬＥＤを交互配置しなければならない。この手法に関連した問題として、低いスループット、複雑な製造プロセス、欠陥、整列誤差、「ピックアンドプレース（pick and place）」の信頼性、干渉問題、高いコスト、低い画質などがある。ＬＥＤベースのディスプレイの改善された製造方法を実現することが必要である。

【発明の概要】

【0005】

開示の概要
以下に、１つ以上の局面についての基本的な理解を提供するために、このような局面の簡単な概要を示す。この概要は、意図されているすべての局面の広範な概説ではなく、すべての局面の重要なまたは不可欠な要素を特定することを意図するものではなく、いずれかのまたはすべての局面の範囲を描写することを意図するものでもない。その目的は、１つ以上の局面のいくつかの概念を、後述するさらに詳細な説明の前置きとして、簡略化した形式で提示することである。

【0006】

マイクロＬＥＤの１つ以上のクラスタをディスプレイパネルに転送する方法が本明細書に開示されている。いくつかの実施形態において、上記方法は、２つ以上のマイクロＬＥＤを含む複数のマイクロＬＥＤクラスタを基板上に製造または装填することと、基板を第１の位置に位置決めすることとを含み得、少なくとも第１のマイクロＬＥＤクラスタが、ディスプレイパネル上の少なくとも第１の電気コネクタと整列し、上記方法はさらに、第１のマイクロＬＥＤクラスタが第１の電気コネクタに接触するように、基板をディスプレイパネルに向けて下降させることと、第１のマイクロＬＥＤクラスタを基板から離すこととを含み得る。

【0007】

集積駆動回路を有するマイクロＬＥＤクラスタも本明細書に開示されている。マイクロＬＥＤクラスタは、複数のマイクロＬＥＤを含み得る。集積駆動回路は、複数のマイクロＬＥＤのうちの１つ以上に電気的に結合するように構成された電気相互接続部を含み得る。

【0008】

添付の図面はいくつかの実現例を示しているに過ぎず、したがって範囲を限定するものと考えられるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】いくつかの実施形態に係る、ディスプレイシステムの正面図、およびディスプレイシステムの２つの詳細図である。

【図1B】いくつかの実施形態に係る、チップレットアセンブリの分解図である。

【図1C】いくつかの実施形態に係る、チップレットアセンブリの分解図である。

【図2】いくつかの実施形態に係る、光ステアリング光学素子を有するディスプレイシステムの側面図である。

【図3】いくつかの実施形態に係る、ＬＥＤ転送プロセスで起こり得る物理的干渉を示す図である。

【図4】いくつかの実施形態に係る、ピックアンドプレースＬＥＤ転送システムの側面図である。

【図5】いくつかの実施形態に係る、干渉緩和ＬＥＤ転送システムの側面図である。

【図6】いくつかの実施形態に係る、選択的なレーザ射出ＬＥＤ転送システムの側面図である。

【図7】いくつかの実施形態に係る、サブラクセル転送システムの側面図である。

【図8】いくつかの実施形態に係る、サブラクセル転送システムの側面図である。

【図9】いくつかの実施形態に係る、配置された電気接続部を有するディスプレイパネルの断面図である。

【図10】本明細書に開示されているいくつかの実施形態に係る、サブラクセルをディスプレイパネルに転送するためのステップを説明するプロセスフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

詳細な説明
以下、発明の実施形態が示される添付の図面を参照しながら本発明をより詳しく説明する。しかしながら、この発明は多くの異なる形態で具体化され得るものであって、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が詳細かつ完全であり、発明の範囲を当業者に十分に伝えるようにするために提供されている。図面において、層および領域のサイズおよび相対的なサイズは明確にするために誇張されている場合がある。

【0011】

第１、第２、第３などの用語は、本明細書ではさまざまな要素、構成要素、領域、層および／または部分を説明するために使用され得るが、これらの要素、構成要素、領域、層および／または部分はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するために使用されているに過ぎない。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、以下に記載される第１の要素、構成要素、領域、層または部分を第２の要素、構成要素、領域、層または部分と呼ぶことができる。

【0012】

「真下」、「下」、「下方」、「下の方」、「上」、「上方」などの空間的な相対用語は、本明細書では、図示されているようなある要素または特徴の別の要素または特徴との関係の説明を簡単にするために使用され得る。空間的な相対用語は、図示されている向きに加えて、装置の使用時または動作時のさまざまな向きを包含することを意図していることが理解されるであろう。たとえば、図の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」または「下の方」にあると記載されている要素。よって、「下」および「下の方」という例示的な用語は、上および下の両方の向きを包含し得る。装置はその他の方向に向けられてもよく（９０度回転されてもよく、またはその他の向きにされてもよく）、本明細書において使用する空間的な相対記述子はそれに応じて解釈される。加えて、ある層が２つの層「の間に」あると称される場合、この層はこれら２つの層の間の唯一の層であってもよく、または１つ以上の介在層がさらに存在してもよいことも理解されるであろう。

【0013】

本明細書において使用する専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、発明を限定することを意図するものではない。本明細書において使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明白に他の意味が記載されている場合を除いて、複数形も含むことを意図している。「備える」という用語は、本明細書において使用する場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが、さらに理解されるであろう。本明細書において使用する「および／または」という用語は、列挙された関連項目のうちの１つ以上のいずれかのおよびすべての組み合わせを含み、「／」と略記される場合がある。

【0014】

ある要素もしくは層が別の要素もしくは層の「上にある」、別の要素もしくは層に「接続される」、別の要素もしくは層に「結合される」、または別の要素もしくは層に「隣接している」と称される場合、ある要素もしくは層は、この他の要素もしくは層の上に直接あってもよく、この他の要素もしくは層に直接接続されてもよく、この他の要素もしくは層に直接連結されてもよく、またはこの他の要素もしくは層に直接隣接していてもよく、または介在する要素もしくは層が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素もしくは層の「上に直接ある」、別の要素もしくは層に「直接接続される」、別の要素もしくは層に「直接結合される」、または別の要素もしくは層に「直接隣接している」と称される場合、介在要素または層は存在しない。同様に、光を１つの要素「から」受けるまたは与えられる場合、この光をその要素から直接受けても与えられてもよく、または介在要素から受けても与えられてもよい。一方、光を１つの要素「から直接」受けるまたは与えられる場合、介在要素は存在しない。

【0015】

発明の実施形態は、発明の理想化された実施形態（および中間構造）の概略図である断面図を参照しながら本明細書に説明されている。そのため、たとえば製造技術および／または公差の結果として、図示の形状からの変動が予想される。したがって、発明の実施形態は、本明細書に図示されている領域の特定の形状に限定されるものと解釈されてはならず、たとえば製造に起因する形状の逸脱を含むものとする。したがって、図示されている領域は本質的に概略的なものであり、その形状は装置の領域の実際の形状を示すことを意図するものではなく、発明の範囲を限定することを意図するものではない。

【0016】

特に定義しない限り、本明細書において使用するすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、この発明が属する技術の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義されている用語などの用語は、関連技術および／または本明細書の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書において明白に定義されていない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことが、さらに理解されるであろう。

【0017】

マイクロＬＥＤディスプレイを組み込む製品は、従来のＬＥＤディスプレイを使用する同様の製品に比べて多くの利点を提供する。たとえば、マイクロＬＥＤ（ｍＬＥＤまたはμＬＥＤとも呼ばれる）は一般に、従来のディスプレイよりも高解像度で低エネルギ消費のディスプレイを提供し、これらの要因は、消費者が特定の製品を購入するという決断の中心となり得る。消費者の需要を満たしてマイクロＬＥＤディスプレイを組み込もうとする製品が増えるにつれて、ＬＥＤウェハ上のマイクロＬＥＤ密度の差を埋めてマイクロＬＥＤを使用するコスト効率のよいディスプレイを可能にするための新しい製造方法が必要とされている。赤色、緑色、および青色サブ画素を別々の重複するステップで転送するための多くのマルチパス転送プロセスが開発されている。フルカラー画素を生成するためには、赤色、緑色、および青色サブ画素を交互配置しなければならないため、エミッタの密度が制限され、別々の転送ステップ間で干渉問題が起こる可能性がある。このような干渉、およびそれに対処する既知の方法は、遅くなる可能性のある、かつ画質を低下させ得る欠陥または他の不正確さが生じるおそれがある、複雑な製造プロセスにつながる。

【0018】

図１Ａは、ソース（図示せず）からコンテンツデータ（たとえば、画像、映像、またはその両方に関連付けられたデータ）を受信するディスプレイ１００を含むディスプレイシステムを示す。一番右の円に示すディスプレイ１００の詳細図を参照すると、マイクロＬＥＤなどの複数の発光素子１３５がクラスタ１３０（本明細書では「サブラクセル（sub-raxel）」とも呼ばれる）に配置されており、クラスタ１３０はアレイ（すなわちクラスタ）１２０（本明細書では「ラクセル（raxel）」とも呼ばれる）にさらに配置されている。いくつかの実施形態では、サブラクセル１３０は、ディスプレイ１００内で使用される各色マイクロＬＥＤ１３５の少なくとも１つを含み得る。たとえば、各サブラクセル１３０は、赤色、緑色、および／または青色マイクロＬＥＤ１３５の１つ以上を含み得る。図１に示すサブラクセル１３０はマイクロＬＥＤ１３５の３×３アレイを有するとして示されており、その各々の３つは赤色、緑色、および青色エミッタであるが、本開示の範囲から逸脱することなく、他のサイズ、アスペクト比、およびマイクロＬＥＤ色の組成が可能である。

【0019】

左の円に示すディスプレイ１００の詳細図を参照すると、複数のラクセル１２０がラクセルアレイ（すなわちクラスタ）１２５に配置されている。ラクセルアレイ１２５内で、各ラクセルはピッチ１５０の間隔をおいて配置され得る。ピッチ１５０は、アレイ１２５の１つ以上の次元にわたって一定であってもよく、またはラクセルアレイ１２５の１つ以上の次元にわたって変化してもよい。加えて、ラクセル１２０は格子配置で示されているが、他の構成が可能である。たとえば、１つ以上の行または列が、１つ以上の隣接する行または列に対してオフセットまたはシフトされてもよい。

【0020】

図１Ａに示すラクセルアレイ１２５は矩形であり、ディスプレイ１００上でＭ×Ｎとして表されるサイズおよびアスペクト比を有する。本開示の範囲から逸脱することなく、ディスプレイの多くのサイズ、形状、およびアスペクト比が設計上の選択事項として選択され得る。

【0021】

図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、各サブラクセル１３０のマイクロＬＥＤ１３５は、サブラクセル内のすべてのマイクロＬＥＤが単一の基板１２２上に形成されるように、モノリシックに集積され得る。図１Ｂに示すように、サブラクセル１３０は、マイクロ集積回路（「マイクロＩＣ」）１３１などの集積駆動回路に電気的に結合されて「チップレット」１３６ａを形成し得る。あるいは、図１Ｃに示すように、複数のサブラクセルを含むラクセル１２０がマイクロＩＣ１３１に電気的に結合されてチップレット１３６ｂを形成してもよい。各マイクロＩＣ１３１は、各マイクロＩＣ１３１に電気的に結合されるラクセルまたはサブラクセル内のマイクロＬＥＤ１３５を駆動するために使用され得る電気相互接続部１３２を含み得る。相互接続部１３２はバックプレーン基板１３４によって支持される。いくつかの実施形態では、マイクロＩＣは、ラクセルまたはサブラクセルに接合される別個の構成要素であってもよい。あるいは、マイクロＩＣ１３１は、ラクセルまたはサブラクセルとマイクロＩＣとがモノリシックに集積されるように、ラクセルまたはサブラクセルとともに形成されてもよい。

【0022】

以下、ラクセルおよびサブラクセルをディスプレイパネルに転送する方法を図７および図８に関して説明する。チップレット１３６ａ，１３６ｂは同一または同様の方法を用いて転送され得る。チップレットを（すなわち、ラクセルまたはサブラクセルをマイクロＩＣとともに）受けるディスプレイパネルは、より少ないおよび／または簡略化された電気回路しか必要としない場合があり、サブラクセルとディスプレイパネルとの間の電気的接触密度の低下によって恩恵を受け得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイパネルは、アクティブマイクロＬＥＤドライバを有さないパッシブディスプレイパネルであってもよい。

【0023】

図２を参照すると、ディスプレイシステム２００の側面図が示されている。ディスプレイシステム２００は、上述のようにサブラクセル２３０にグループ分けされる赤色、緑色、および／または青色マイクロＬＥＤエミッタなどの発光素子２３５を含み、サブラクセルはラクセル２２０に配置されている。レンズまたはマイクロレンズなどの光ステアリング光学素子２６０が、ラクセル２２０のうちの１つ以上と関連付けられ得る。ラクセル２２０と対をなす光ステアリング光学素子２６０を含むアセンブリは、本明細書では「絵素」または「スーパーラクセル（super-raxel）」と呼ばれることがある。ラクセル２２０内の１つ以上の発光素子２３５からの光２７０は、光２７０の軌道または焦点が、光ステアリング光学素子２６０の特定の輪郭に対するスーパーラクセル内の発光素子の座標位置（たとえば、ｘ位置、ｙ位置）に基づいて予測可能な方法で変化するように、光ステアリング光学素子２６０と相互作用し得る。

【0024】

発光素子２３５は制御モジュール（図示せず）によって駆動されて、発光素子２３５とバックプレーンとも呼ばれ得るディスプレイパネル２４０との間の電気的接続を介してオンまたはオフする。高品質画像を生成して満足のいく視聴体験をユーザに提供するために、発光素子２３５とディスプレイパネル２４０上の電気接続部との間の整列は正確でなければならない。ＬＥＤがバックプレーンに転送される従来のプロセスは一般に、時間がかかり、高コストであり、および／または複雑である。さらに、従来のＬＥＤ転送プロセスは、所与の領域内のバックプレーン上に異なる色のＬＥＤを実装するための複数の重複する転送ステップを含み、マイクロＬＥＤの小型サイズおよび高密度に対応できない場合がある。

【0025】

ＬＥＤをキャリア基板またはキャリアテープからディスプレイパネルに転送する方法および関連する課題を図３～図６に示す。図３を参照すると、複数のＬＥＤ３０４が配置された基板３０２を有する転送システム３００が示されている。基板３０２およびその上に配置された複数のＬＥＤ３０４は第１の次元に（すなわち、ページの左から右に）延びるとして示されているが、当業者であれば、基板およびその上のＬＥＤ３０４のアレイは第１の方向と直交する第２の次元に（すなわち、ページの中に／外に）も延び得ることを認識するであろう。

【0026】

ＬＥＤ３０４は、この例では緑色光などの同色光を発するように各々が構成されているマイクロＬＥＤ３０４ｇで構成され得る。当業者であれば、緑色マイクロＬＥＤはこの例で使用するために任意に選択されていること、および本概念を示すために緑色を赤色または青色などの任意のマイクロＬＥＤ色と交換できることを認識するであろう。

【0027】

マイクロＬＥＤ３０４ｇを、ディスプレイパネル３０８上の対応する電気コネクタ３０６ｇと整列させ、電気コネクタ３０６ｇに転送しなければならない。システム３００では、整列は一般に、基板３０２上に多数のマイクロＬＥＤ３０４ｇを互いに近接して設けることによって達成される。基板３０２およびマイクロＬＥＤ３０４ｇを下降させてディスプレイパネル３０８上の電気コネクタ３０６ｇに接触させると、マイクロＬＥＤ３０４ｇのうちの１つは一般に電気コネクタ３０６ｇの各々に十分近づき、電気コネクタ３０６ｇおよび／またはその上に配置された流動性金属３１０に付着して転送を完了する。

【0028】

たとえばマイクロＬＥＤ３０４ｒなどの１つ以上の以前に転送されたマイクロＬＥＤが、第２または第３の重複する転送ステップ時に、マイクロＬＥＤ３０４ｇなどの後続の色のマイクロＬＥＤの整列および／または転送に干渉する場合、課題が生じる。以前に配置されたマイクロＬＥＤ３０４ｒとマイクロＬＥＤ３０４ｇとの間の物理的干渉は、マイクロＬＥＤ３０４ｇが対応する電気コネクタ３０６ｇおよび／またはその上に配置された流動性金属３１０に接触するのを妨げ、それによって画素転送を妨げる可能性がある。

【0029】

このような物理的干渉を緩和するために、図４に示すシステム４００などのピックアンドプレースシステムが実現され得る。システム３００に関して述べたように、単色の複数のマイクロＬＥＤで基板を覆う代わりに、システム４００は、ピックアンドプレースハンドル４０２に依存して、マイクロＬＥＤ３０４ｇをディスプレイパネル３０８上に運び、整列させ、転送する。ハンドル４０２は、選択された間隔４１４で突起４１２を含み、突起の間の距離は単色の電気コネクタ３０６の間の距離に対応する。突起４１２の高さ（たとえば、突起がハンドル４０２から延びる距離）は、転送されるマイクロＬＥＤの高さに基づいて選択されてもよい。いくつかの実施形態では、突起４１２の高さは、ディスプレイパネル３０８上に配置されることになる最も背の高いマイクロＬＥＤの高さ以上であってもよい。このような突起４１２は、以前に転送されたマイクロＬＥＤ３０４ｒとこれから転送されるマイクロＬＥＤ３０４ｇとの間の物理的接触を軽減する。

【0030】

ピックアンドプレースシステム４００の１つの難点は、突起４１２と、マイクロＬＥＤ３０４ｇと、電気コネクタ３０６ｇとの間に高い整列精度が要求されることである。高精度整列は一般に時間がかかり、複雑な機器が必要であり得る。マイクロＬＥＤ３０４ｇがハンドル４０２の突起４１２の中心にない場合、および／またはハンドル４０２が対応する電気コネクタ３０６ｇと正確に整列していない場合、マイクロＬＥＤ３０４ｇは、電気コネクタ３０６ｇの中心からわずかに平行移動した位置に転送される場合があり、および／またはディスプレイパネル３０８に対して角度が付けられる場合がある。このような整列問題は、ディスプレイシステムの出力画像品質を低下させる可能性がある。

【0031】

図５は、図４に関して述べたものと同様の画素転送システム５００を示す。以前に転送された画素の上に延びる突起を有するピックアンドプレースハンドルを設ける代わりに、システム５００は、以前に配置されたマイクロＬＥＤ３０４ｒが転送プロセス時に整列することが予想される領域において、基板３０２上のマイクロＬＥＤ３０４ｇの間に空間を残すことによって機能する。したがって、これから転送されるマイクロＬＥＤ３０４ｇは、物理的に干渉されることなく対応する電気コネクタ３０６ｇに接触することができる。図３および図４に関して述べたような整列問題および転送プロセスの複雑さは、システム５００においても生じ得る。

【0032】

図６は、以前に転送されたマイクロＬＥＤ３０４ｒとこれから転送されるマイクロＬＥＤ３０４ｇとの間の物理的干渉を緩和するように構成された別の画素転送システム６００を示す。システム６００は、選択的なレーザ射出および／または真空中の重力落下に依存して、マイクロＬＥＤ３０４ｇとそれらに対応する電気コネクタ３０６ｇとの間に隙間が存在する間にマイクロＬＥＤ３０４ｇを基板３０２から離す。基板３０２は、以前に転送されたマイクロＬＥＤ３０４ｒの高さ以上の高さを有する隙間がマイクロＬＥＤ３０４ｇとそれらに対応する電気コネクタ３０６ｇとの間に存在するように位置決めされる。電気コネクタ３０６ｇと整列するマイクロＬＥＤ３０４ｇに静電転送力が付与され、マイクロＬＥＤ３０４ｇのうちの１つ以上が基板３０２から離れて落ち、対応する電気コネクタ３０６ｇに着地して、流動性金属３１０を介して付着する。マイクロＬＥＤの位置が落下中に変わる可能性があるため、このような転送方法は不正確な場合がある。

【0033】

図７は、複数色のマイクロＬＥＤクラスタをディスプレイパネルに転送するための、１ステップの、重複しない、直接接触アプローチを示す。転送システム７００は、ネイティブウェハまたはキャリアテープであり得る基板７０２を含み、この上にマイクロＬＥＤサブラクセル７１６などのマイクロＬＥＤのいくつかのクラスタが配置されている。いくつかの実施形態では、基板７０２は中間ハンドルまたはパネルを含み得る。次に、マイクロＬＥＤのクラスタが中間ハンドルまたはパネルからディスプレイ上に転送される。基板７０２がネイティブウェハである場合、サブラクセル７１６の各々は部分的に離され得る。各サブラクセル７１６は、２つ以上のマイクロＬＥＤ７０４を含み得る。示される例では、各サブラクセル７１６は、少なくとも１つの赤色、緑色、および青色マイクロＬＥＤ７０４ｒ，７０４ｇおよび７０４ｂをそれぞれ含む。当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、色の他の組み合わせおよび／または２，４，５，６，９もしくはそれ以上などの他の数のマイクロＬＥＤがマイクロＬＥＤサブラクセル７１６内に含まれ得ることを認識するであろう。

【0034】

たとえばサブラクセル７１６ａおよび７１６ｂなどの非隣接サブラクセル７１６の間の間隔７１４は、ディスプレイパネル７０８上の電気コネクタ７０６の間の距離に対応し得る。間隔７１４内で基板７０２に取り付けられたサブラクセルは除去され得ることが認識されるであろう。しかしながら、追加のサブラクセルを含み、基板７０２をより高密度に実装することで、後続の転送接触ステップ間の基板７０２の移動が少なくて済み得るので、より高速なマイクロＬＥＤ転送が容易になり得る。電気コネクタ７０６は複数の別個の流動性金属領域７１０を含み得、その各々が単一のマイクロＬＥＤ７０４に接触するように構成されている。

【0035】

図９を参照すると、電気コネクタ９０６を有するディスプレイパネルシステム９００の詳細図が示されている。コネクタ９０６は、コネクタ９０６の一例である。ディスプレイパネル７０８上の各電気コネクタ９０６は、電気絶縁材料９２２によって互いに絶縁される複数の金属領域９２０を含み得る。マイクロＬＥＤのクラスタ（たとえばサブラクセル）７１６と電気コネクタ９０６とが接触すると、これら２つの構成要素は、熱、圧力、および／または音波接合を用いて互いに接合され得る。この接合は、レーザおよび／または他のエネルギ源によって補助されてもよい。

【0036】

マイクロＬＥＤのクラスタ（たとえばサブラクセル）が電気コネクタに接合されると、クラスタ７１６は基板７０２から完全に離され得る。いくつかの実施形態では、レーザ、エラストマー、音波、または他のエネルギ源によって補助されて離されてもよい。次に、基板７０２をディスプレイパネル７０８から持ち上げて、図８に示すようにディスプレイパネル７０８上の新しい位置に平行移動させる。この新しい位置は、図７に示す第１の位置と実質的に重なっていない。依然として基板７０２に結合されている追加のクラスタ７１６が対応する電気コネクタ７０６上に転送されるように、基板７０２を新しい位置でディスプレイパネル７０８に向けて下降させる。注目すべきことに、各色のマイクロＬＥＤごとに複数の重複した転送ステップを必要とする代わりに、所与の基板領域または位置についてのすべてのマイクロＬＥＤの転送が１つのステップで行われるので、以前に転送されたマイクロＬＥＤとこれから転送されるマイクロＬＥＤとの間に物理的干渉がない。したがって、マイクロＬＥＤをディスプレイパネルに転送する前に複数のマイクロＬＥＤをともにパッケージ化することで、ディスプレイパネルの同一領域上での複数の転送ステップが不要になり、上記の物理的干渉がなくなる。転送ステップの数を減らし、物理的干渉をなくすことで、図７および図８に関して説明したような、単純で、高速な、コスト効率のよいプロセスを使用して、高品質な、良好に整列したマイクロＬＥＤディスプレイを作ることができる。

【0037】

この説明では、一例としてクラスタがサブラクセルに形成されるマイクロＬＥＤクラスタ７１６の転送を使用した。当業者であれば、同一の転送概念が、ラクセルに形成されたクラスタ７１６の基板からディスプレイへの転送に適用され得ることを理解するであろう。この場合、ラクセルは、前述のように複数のサブラクセルを含むと理解される。当業者であれば、同一の転送概念が、チップレットに形成されたクラスタ７１６の基板からディスプレイへの転送に適用され得ることを理解するであろう。この場合、チップレットは、前述のようにマイクロＩＣに電気的に接続された複数のラクセルを含むと理解される。

【0038】

図１０は、マイクロＬＥＤを基板からディスプレイパネルに転送する方法１０００のプロセスフロー図である。方法１０００は開始ステップ１００１から始まり、次にステップ１００２に進み、ステップ１００２は、複数のマイクロＬＥＤクラスタ（各マイクロＬＥＤクラスタは２つ以上のマイクロＬＥＤを含む）をキャリア基板上に製造または装填することを含み得る。ステップ１００４は、基板を第１の位置に位置決めすることを含み、少なくとも１つ以上の第１のマイクロＬＥＤクラスタが、ディスプレイパネル上の少なくとも１つ以上の第１の電気コネクタと整列する。次に、ステップ１００６において、少なくとも１つ以上の第１のマイクロＬＥＤクラスタが少なくとも１つ以上の第１の電気コネクタに接触するように、基板をディスプレイパネルに向けて下降させる。ステップ１００８は、少なくとも１つ以上の第１のマイクロＬＥＤクラスタを基板から離すことによって、少なくとも１つ以上の第１のマイクロＬＥＤクラスタをディスプレイパネルに転送することを含む。このステップでは、マイクロＬＥＤクラスタの転送は単一のマイクロＬＥＤクラスタに限定されず、２つ以上のマイクロＬＥＤクラスタの転送を含み得る。２つ以上のマイクロＬＥＤクラスタの転送は、ディスプレイの製造効率を高めて製造コストを下げることができる。次に、ステップ１０１０において、基板をディスプレイパネルから持ち上げてもよい。ステップ１０１２において、基板をディスプレイパネルに対して新しい位置に平行移動させてもよく、基板のこの新しい位置は、第１の位置または接触転送ステップが完了したその他の以前の位置と実質的に重なっていない。ステップ１０１４において、少なくとも１つ以上の第２のマイクロＬＥＤクラスタをディスプレイパネル上の少なくとも１つ以上の第２の電気コネクタと整列させ、次にステップ１０１６において、少なくとも１つ以上の第２のマイクロＬＥＤクラスタが少なくとも１つ以上の第２の電気コネクタに接触するように、基板をディスプレイパネルに向けて下降させる。ステップ１０１８において、少なくとも１つ以上の第２のマイクロＬＥＤクラスタを基板から離す。上述のように、このステップでは、マイクロＬＥＤクラスタの転送は単一のマイクロＬＥＤクラスタに限定されず、２つ以上のマイクロＬＥＤクラスタの転送を含み得る。２つ以上のマイクロＬＥＤクラスタの転送は、ディスプレイの製造効率を高めて製造コストを下げることができる。ステップ１０２０において、プロセスは、基板を持ち上げてディスプレイパネルに対して新しい（たとえば、第３のまたはそれ以上の）位置に平行移動させることで継続し得、この新しい位置はいずれの以前の位置とも実質的に重なっていない。プロセスはステップ１０２２において終了する。

【0039】

上記は本発明を例示するものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。この発明のいくつかの例示的な実施形態を説明したが、当業者であれば、この発明の新規な教示および利点から大きく逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に認識するであろう。

【0040】

特徴の組み合わせ
上述の特徴および以下に特許請求される特徴は、その範囲から逸脱することなくさまざまな方法で組み合わされてもよい。以下の列挙する例は、いくつかの可能な限定されない組み合わせを示す。

【0041】

（Ａ１）複数のマイクロＬＥＤクラスタを基板からディスプレイパネルに転送する方法は、上記複数のマイクロＬＥＤクラスタを上記基板上に製造または装填することを含み、各マイクロＬＥＤクラスタは２つ以上のマイクロＬＥＤを含み、上記方法はさらに、上記基板を第１の位置に位置決めすることを含み、第１の複数のマイクロＬＥＤクラスタが、上記ディスプレイパネル上に配置された電気コネクタの第１のクラスタと整列し、上記方法はさらに、上記第１のマイクロＬＥＤクラスタが上記第１の電気コネクタに接触するように、上記基板を上記ディスプレイパネルに近づけることと、上記第１のマイクロＬＥＤクラスタを上記基板から離すこととを含む。

【0042】

（Ａ２）（Ａ１）の実施形態において、上記マイクロＬＥＤクラスタの各々は、第１の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤと、第２の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤとを含む。

【0043】

（Ａ３）実施形態（Ａ１）または（Ａ２）のいずれか一方において、上記マイクロＬＥＤクラスタの各々は、第３の色を発するように構成されたマイクロＬＥＤをさらに含む。

【0044】

（Ａ４）実施形態（Ａ１）～（Ａ４）のうちのいずれか１つにおいて、上記方法はさらに、上記基板を上記ディスプレイパネルから遠ざけることと、上記基板が第２の位置に位置決めされるように、上記基板を上記ディスプレイパネルに対して平行移動させることとを含み、上記第２の位置は上記第１の位置と重なっておらず、上記方法はさらに、少なくとも第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタを、上記ディスプレイパネル上に配置された少なくとも第２の複数の電気コネクタと整列させることと、上記第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタが上記第２の複数の電気コネクタに接触するように、上記基板を上記ディスプレイパネルに近づけることと、上記第２の複数のマイクロＬＥＤクラスタを上記基板から離すこととを含む。

【0045】

（Ａ５）実施形態（Ａ１）～（Ａ５）のうちのいずれか１つにおいて、上記マイクロＬＥＤクラスタの各々は集積回路をさらに含む。

【0046】

（Ｂ１）複数のマイクロＬＥＤと集積回路とを含むマイクロＬＥＤクラスタは、上記複数のマイクロＬＥＤに電気的に結合される電気相互接続部を含む。

【0047】

（Ｂ２）（Ｂ１）の実施形態において、上記集積回路は上記複数のマイクロＬＥＤに接合される。

【0048】

（Ｂ３）実施形態（Ｂ１）または（Ｂ２）のいずれか一方において、上記集積回路は上記複数のマイクロＬＥＤとモノリシックに形成される。

【0049】

（Ｂ４）実施形態（Ｂ１）～（Ｂ４）のうちのいずれか１つにおいて、上記集積回路はディスプレイパネル上の電気回路に結合される。

【0050】

（Ｂ５）実施形態（Ｂ１）～（Ｂ５）のうちのいずれか１つにおいて、上記集積回路はパッシブディスプレイパネルに結合される。

【0051】

（Ｂ６）実施形態（Ｂ１）～（Ｂ６）のうちのいずれか１つは、上記複数のマイクロＬＥＤに結合されるマイクロレンズをさらに含む。

【0052】

（Ｂ７）実施形態（Ｂ１）～（Ｂ７）のうちのいずれか１つは、上記複数のマイクロＬＥＤに結合される複数のマイクロレンズをさらに含む。

【0053】

したがって、上記の説明および図面から多数の異なる実施形態が生じる。これらの実施形態のすべての組み合わせおよび下位組み合わせをそのまま説明および図示することは、過度に反復的であり不明瞭であることが理解されるであろう。そのため、図面を含む本明細書は、本明細書に記載されている実施形態のすべての組み合わせおよび下位組み合わせ、ならびにそれらを製造および使用する方法およびプロセスに関する完全な書面による説明を構成すると解釈されるものとし、そのような組み合わせまたは下位組み合わせに対する請求項を支持するものとする。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】