JP4385481B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びその作製方法に関し、特に発光ダイオード素子を用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な技術の発達により、大量の情報データを処理することが可能となり、これに伴い、大量な画像情報を処理及び表示可能なフルカラー表示装置に対する要求が高まっている。このような表示装置の一つとして発光ダイオード（Light-emitting diode、以下ＬＥＤと呼ぶ）素子を利用したものがある。即ち、高輝度低電圧で駆動可能なＬＥＤ素子をマトリクス状など所望の形状に配置し、個々のＬＥＤ素子をそれぞれ駆動させることにより、所望の画像が得られる表示装置を作ることができる。そして、特開昭５６−１７３８号公報、特開平５−５３５１１号公報、特開平７−３３５９４２号公報、特開平９−１９７９７９号公報、特開平１０−２２５２９号公報、ＪＰ８３０６９６１号公報、ＪＰ７３３５９４２号公報、ＪＰ７１２９０９７号公報、ＪＰ６２３２４５６号公報、ＪＰ６０４５６６０号公報等に記載されているように、ＬＥＤ素子をマトリクス状に配置した多くの表示装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような表示装置を製造する工程においては、大画面上にＬＥＤを１個ずつ実装配線することが必要となるが、この工程には非常に多くの時間を要し、製造歩留まりも低くなるという問題がある。
【０００４】
また、ＬＥＤ表示装置を作製する際に、ＬＥＤ素子の発光面側から取り出す電極に配線された導線は、例えばＬＥＤ素子が形成されているウエハや他の電極と接触して誤動作を引き起こす可能性がある。そこで、へき開する前に酸化物等の絶縁膜を成膜し、リフトオフで電極に窓あけすることで、配線された導線との接触を防ぐことができる。これらの酸化膜は、蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着（chemical vapor deposition：以下、ＣＶＤと呼ぶ。）法等の方法で成膜することができるが、蒸着法やスパッタリング法では、ｐｎ接合の露出しているＬＥＤ素子の側面に十分成膜できないため、絶縁が十分でない。また、ＣＶＤ法では、ＬＥＤ素子の側面にも成膜されるが、リフトオフのために電極上に残っているレジストの側面にまで成膜されるため、リフトオフができなくなる。また、何れの成膜法でもハンドリングを考慮すると、成膜後にへき開を行わなければならないため、へき開の際に部分的に剥がれるという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて創案されたものであり、ＬＥＤ素子の実装及び電極配線が容易で生産効率が良く、高画質画像が表示可能な表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る表示装置は、複数の発光ダイオード素子が直線状に配列形成された棒状基板を基本単位とし、第１の支持基板に当該棒状基板がその幅方向に複数配列されることにより、上記発光ダイオード素子がマトリクス状に配列された小ユニットと、上記第１の支持基板が実装される第２の支持基板を有し、上記小ユニットがマトリクス状に配列された中ユニットと、上記第２の支持基板が実装される第３の支持基板を有し、上記中ユニットがマトリクス状に配列されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る表示装置は、基本単位としての複数の発光ダイオード素子が直線状に配列形成された棒状基板が、当該棒状基板がその幅方向に複数配列されることにより発光ダイオード素子がマトリクス状に配列されている。
【０００８】
したがって、本発明に係る表示装置は、発光ダイオード素子の実装工数及び電極の配線数が大幅に削減されるため生産効率の優れたものとなり、また、視認性の良い高画質画像を表示することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１３】
図１は、本発明を適用したＬＥＤ表示装置の構造を示した部分縦断面図である。ＬＥＤ表示装置は、第１の基板１と、第１の基板１上に実装されたＬＥＤ素子の中ユニット２（以下中ユニット２と呼ぶ。）と、中ユニット２上に実装されたＬＥＤ素子の小ユニット３（以下、小ユニット３と呼ぶ。）とを備えて構成される。
【００１４】
第１の基板１は、中ユニット２を実装するためのものであり、絶縁性を有する材料より構成されている。第１の基板１に用いる材料としては、具体的には、樹脂等を用いることができる。第１の基板１には、所定の数の中ユニット２を実装できるように構成されており、例えば縦３個×横３個の９個の中ユニット２を実装できるように構成される。第１の基板１の底部上面の各中ユニット２が実装される部分は、中ユニット２の下部と嵌合する形状とされており、また、後述する中ユニット２に設けられた位置決めピンポスト４を嵌合させる位置決め孔が設けられている。そして、中ユニット２同士が隣り合う部分には、中ユニット２同士を離間させ、かつ固定するための隔壁５が設けられている。また、各中ユニット２が実装される部分の中心部には、後述する中ユニット２の固定ボルト６を貫通させる固定ボルト孔７が設けられている。中ユニット２は、第１の基板１に実装された際、固定ボルト６を固定ボルト孔７に貫通させ、かつ、ナット８により第１の基板１に固定される。一方、第１の基板１の外周部には、中ユニット２を固定するための外周壁９が設けられている。したがって、上記のような構成とすることにより、中ユニット２は、第１の基板１に確実に固定される。
【００１５】
中ユニット１は、小ユニット３を実装するためのものであり、小ユニット３と、第２の基板１０と、ドライバチップ１１と、支持ケース１２とを備えて構成される。そして、中ユニット２は、所定の数の小ユニット３を実装できるように構成されており、例えば縦３個×横３個の９個の中ユニット２を実装できるように構成される。図２は、中ユニット２の構成を示す縦断面図である。
【００１６】
第２の基板１０は、小ユニット３を実装するためのものであり、絶縁性を有する材料より構成される。この第２の基板１０に用いる材料としては、具体的には、ガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。第２の基板１０の表面、即ち小ユニット３が実装される側の主面には、例えば図３に示すように金電極によるパターンが印刷されており、また、所定の位置にスルーホール１３が設けられており、これらにより実装された小ユニット３と後述するドライバチップ１１とが電気的に接続される。
【００１７】
ドライバチップ１１は、ＬＥＤ素子を駆動するためのものであり、第２の基板１０の裏面、即ち小ユニット３が実装される側と反対側の主面に配置される。このように、中ユニット２毎に専用のドライバチップ１１を配置して所定の数量のＬＥＤ表示を独立して制御することにより、システムクロック周波数を低くすることが可能となる。
【００１８】
また、ドライバチップ１１を用いる代わりに第２の基板１０の裏面、即ち小ユニット３が実装される側と反対側の主面に、例えば図４に示すようにコネクタ取り付け用の電極パターンを形成し、コネクタを取り付け、別途配置したドライブ回路に接続するような構造としても良い。
【００１９】
支持ケース１２は、ドライバチップ１１等を保護し、かつ、中ユニット２を第１の基板１に精度良実装するためのものであり、第２の基板１０の側面及び下部を覆うように構成される。支持ケース１２の下部には、ユニットの位置を識別するためのユニット位置識別電極１４や、電源１５や信号バスライン１６等が設けられている。また、支持ケース１２の下部中央部には、中ユニット２を第１の基板１に固定するための固定ボルト６が設けられている。この固定ボルト６を用いることにより、中ユニット２は、確実に第１の基板１に固定される。また、支持ケース１２の下部外周部には、上述した第１の基板１に設けられた位置決め孔と嵌合する位置決めピンポスト４が設けられている。中ユニット２は、この位置決めピンポスト４と第１の基板１に設けられた位置決め孔とを嵌合させることにより精度良く、かつ簡便に第１の基板１上の所定の位置に配置されることとなり、品質、生産性ともに優れたものとなる。
【００２０】
小ユニット３は、ＬＥＤ棒状基板を実装するためのものであり、ＬＥＤ棒状基板と、第３の基板とを備えて構成される。
【００２１】
ここで、ＬＥＤ棒状基板とは、図５、図６に示すように、ＬＥＤ素子が、当該ＬＥＤ素子の結晶成長に用いた基板上に、直線状に複数配置された棒状の基板をいう。図５は、ＬＥＤ棒状基板の平面図であり、図６は、ＬＥＤ棒状基板の部分拡大斜視図である。ここで、ＬＥＤ棒状基板の裏面、即ちＬＥＤ素子が形成された側と反対の主面には、ＬＥＤ棒状基板上の素子全てに共通の共通ｎ電極が設けられている。このように、ＬＥＤ棒状基板１６上のＬＥＤ素子全てに共通のｎ電極を形成することにより複雑な配線を要せず簡便な配線構造を取ることができる。また、ＬＥＤ素子１個ずつに配線が施されていないため、配線の電気的接続の信頼性の高いものとなる。
【００２２】
第３の基板１７は、小ユニット３を実装するためのものであり、絶縁性を有する材料より構成される。この第３の基板１７に用いる材料としては、具体的には、ガラスエポキシセラミックス樹脂等を用いることができる。
【００２３】
第３の基板１７は、図７、図８に示すように所定の数のＬＥＤ棒状基板１６を実装できるように構成されており、例えば縦１本×横３０本の計３０本のＬＥＤ棒状基板１６を実装できるように構成される。第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装する側の主面の各ＬＥＤ棒状基板１６が実装される部分には、図９に示すようにＬＥＤ棒状基板１６を実装するためにＬＥＤ棒状基板１６の幅と略等しい幅を有する案内溝２０が形成されている。そして、ＬＥＤ棒状基板１６は、導電性を有する接続手段２２を用いて当該案内溝２０に実装されている。
【００２４】
ここで、案内溝２０の深さは、上述した導電性を有する接続手段２２、例えば粘着性フィルムの厚みとＬＥＤ棒状基板１６の厚みの合計よりも浅く、かつ接続手段２２の厚みよりも深く設定される。案内溝２０の深さが、接続手段２２の厚みとＬＥＤ棒状基板１６の厚みの合計よりも深い場合には、ＬＥＤ素子１９上に形成された後述するｐ電極の導通が取れなくなる、若しくはｐ電極の導通を取ることが困難になる虞があるためである。また、案内溝２０の深さが導電性を有する接続手段２２の厚みよりも浅い場合には、ＬＥＤ棒状基板１６を実装した際に接続手段２２が案内溝２０からはみ出してしまい隣接するＬＥＤ素子１９と導通してしまう虞があるためである。
【００２５】
そして、図１０に示すように案内溝２０の底部には、ＬＥＤ素子１９を駆動するためのｎ電極端子２１が案内溝２０の形状に沿って形成されており、当該ｎ電極端子２１上にＬＥＤ棒状基板１６が実装される。
これにより、ＬＥＤ棒状基板１６の裏面、即ちＬＥＤ素子１９が形成された側と反対の主面に設けられた共通のｎ電極と、案内溝２０上に設けられたｎ電極端子２１とは導電性を有する接続手段２２を介して導通することとなる。即ち、各ＬＥＤ素子１９と第３の基板１７とが導通することとなる。
【００２６】
また、各ｎ電極端子２１の所定の位置には、第３の基板１７も貫通するスルーホール２３が形成されている。スルーホール２３を形成することにより第３の基板１７の裏面、即ち第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装する面と反対側の主面においてｎ電極の電気的接続を一括して取ることができる。これにより、ＬＥＤ素子１９の１つずつに配線を施してｎ電極の電気的接続を取る場合に比べて信頼性に優れたものとされる。このスルーホール２３は、一つのＬＥＤ棒状基板１６に付き１個形成されれば良いが、より電気的接続の信頼性を高めるために複数個形成しても良い。
【００２７】
また、ＬＥＤ棒状基板１６同士が隣り合う部分には、ＬＥＤ棒状基板１６の長手方向の側面に沿って、ＬＥＤ棒状基板１６同士を離間させ、かつ固定するための隔壁２４が設けられている。そして、この隔壁２４は、所定の数のＬＥＤ棒状基板１６置きに、例えばＬＥＤ棒状基板１６３本置きに幅の広い隔壁２５とされ、各幅の広い隔壁２５の間に位置する隔壁は幅の狭い隔壁２６とされる。また、幅の広い隔壁２５上には、それぞれｐ電極端子２７が形成され、図１１に示すように各ｐ電極端子２７と各ｐ電極端子２７間に挟まれたＬＥＤ素子１９とをワイヤで接続することにより、各ＬＥＤ棒状基板１６のｐ電極の電気的接続が行われている。
【００２８】
また、本発明においては、小ユニット３の第１の変形例として、図１２、図１３に示すように、導電性材料によりｐ電極配線３０を形成した透明基板２９をＬＥＤ棒状基板１６を実装した第３の基板１７上に載置してｐ電極の電気的接続を行う構造としても良い。ここで、本明細書においては、透明基板２９とは可視光が透過可能な基板を意味する。図１２は、小ユニット３の第１の変形例の平面図であり、図１３は、図１２のＸ₁−Ｘ₂における縦断面図である。即ち、第１の変形例は、ＬＥＤ棒状基板１６が実装された第３の基板上１７に、導電性材料により直線状のｐ電極配線３０を一主面上に形成した透明基板２９が載置された構造とされる。このとき、幅の広い隔壁２５上及び各ＬＥＤ棒状基板１６上には、各ｐ電極端子２７が形成されており、当該ｐ電極端子２７は、ＬＥＤ棒状基板１６の幅方向に一直線に並ぶように形成されている。そして、これらのｐ電極端子２７上にｐ電極配線３０が接するように透明基板２９が載置されている。こうした構造とすることにより、各ＬＥＤ棒状基板１６のｐ電極端子２７は、透明基板２９上に形成されたｐ電極配線３０により電気的に接続されることとなる。そして、ＬＥＤ素子１９上に載置する基板として透明基板２９を用いることにより、ＬＥＤ素子１９からの発光を妨げることなく、良好な状態で取り出すことができる。
【００２９】
また、更に小ユニット３の第２の変形例として、図１４、図１５に示すように上述した第一の変形例において、透明基板２９の代わりに不透明基板３１を使用して、ＬＥＤ素子１９上の部分に光取り出し窓３２を設けた構造としても良い。ここで、本明細書においては、不透明基板３１とは、可視光が透過不可能な基板を意味する。図１４は、小ユニット３の第２の変形例の平面図であり、図１５は、図１４のＸ₃−Ｘ₄における縦断面図である。即ち、第２の変形例は、ＬＥＤ棒状基板１６が実装された第３の基板１７上に、導電性材料により直線状のｐ電極配線３０を形成した不透明基板３１が載置された構造とされる。このとき、幅の広い隔壁２５上及び各ＬＥＤ棒状基板１６上には、各ｐ電極が形成されており、当該ｐ電極は、ＬＥＤ棒状基板１６の幅方向に一直線に並ぶように形成されている。そして、これらのｐ電極上に導電性の接続手段２２を介してｐ電極配線３０が接するように不透明基板３２が載置される。更に、不透明基板３１は、ＬＥＤ素子１９に重畳する所定の部分に光取り出し窓３２を設けた構造とされる。こうした構造とすることにより、各ＬＥＤ棒状基板１６のｐ電極は、不透明基板３１に形成されたｐ電極配線３０により電気的に接続されることとなる。そして、不透明基板３１には、光取り出し窓３２を設けてあるため、透明基板を用いなくてもＬＥＤ素子１９からの発光を光取り出し窓３２により良好な状態で取り出すことができる。
【００３０】
また、この場合、図１６に示すように光取り出し窓３２に光拡散のために、光学レンズ３３や拡散板を設けた構造としても良い。このように、光取り出し窓３２に、光学レンズ３３や拡散板を設けた構造とすることによりＬＥＤ素子１９から発光された光の回折を防止することができ、より良好な状態で光を取り出ることが可能となるため、より良好な画像を得ることが可能となる。
【００３１】
また、更に小ユニット３の第３の変形例として、図１７、図１８に示すようにｐ電極配線３０として導電性材料よりなる棒状配線３４を、ＬＥＤ素子１９上に配した構造としても良い。図１７は、小ユニット３の第３の変形例の平面図であり、図１８は、図１７のＸ₅−Ｘ₆における縦断面図である。
【００３２】
即ち、幅の広い隔壁２５上及び各ＬＥＤ棒状基板１６上には、上記第１及び第２の変形例と同様にｐ電極端子２７が形成されており、当該ｐ電極端子２７は、ＬＥＤ棒状基板１６の幅方向に一直線に並ぶように形成されている。そして、これらのｐ電極端子２７を結ぶ直線上にｐ電極配線３０として導電性材料よりなる棒状配線３４を、当該棒状配線３４と各ｐ電極端子２７とが接するように配する。これにより、各ｐ電極端子２７間において電気的接続を取ることができる。そして、このとき、導電性材料よりなる棒状配線３４の両端には弾性体よりなる固定具３５が取り付けられており、この固定具３５の弾性力により棒状配線を第３の基板１７に固定する構造とされる。ここで、固定具３５としては、バネ等を好適に用いることができる。
【００３３】
以上のように構成されたＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ素子１９の結晶成長に使用した基板に所定の数のＬＥＤ素子１９をＬＥＤ素子１９の長手方向に並べてＬＥＤ棒状基板１６を形成される。そして、このＬＥＤ棒状基板１６を並べることにより小ユニット３を形成する。これにより、ＬＥＤ素子１９を１個ずつ並べる必要がないため、生産効率に優れたものとなる。
【００３４】
また、電極の配線に関しては、ｎ電極において、ＬＥＤ棒状基板１６の裏面、即ちＬＥＤ素子１９が形成された側と反対側に共通のｎ電極を設けるため、配線数が大幅に削減され、配線の構成が簡潔化され生産効率及び配線の信頼性に優れたものとなる。
【００３５】
そして、電極の配線をスルーホール２３を用いて各基板の裏面で電極の集約を行い、表示画面の表面には最小限の電極配線のみが存在する構造としているため、各ユニット間の境界が目立つことにより画像情報が表示できない等の不具合が発生することがなく、良好で、視認性の良い高画質の画像が表示可能となる。
【００３６】
以上のように構成されたＬＥＤ表示装置は、次にようにして作製することができる。
【００３７】
まず、分子線エピタキシャル成長（Molecular beam epitaxy、以下ＭＢＥと呼ぶ。）法等により、エピウエハを作製する。
【００３８】
次に、エピウエハ上に以下のような方法で、ＬＥＤ素子を作製し、ＬＥＤ棒状基板を作製する。
【００３９】
まず、エピウエハ上に電極パッドを形成する。上記エピウエハを洗浄し、カップリング剤等により前処理を施す。次に、エピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にスピンコーターでレジストを塗布し、電極パッドの大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行う。そして、現像後、例えばＴｉとＡｕとをそれぞれ膜厚１０ｎｍ及び２００ｎｍに蒸着法により成膜し、アセトンでリフトオフを行うことにより電極パッドを形成する。
【００４０】
次に、透明電極を形成する。上記電極パッドを形成したエピウエハを洗浄し、カップリング剤等により前処理を施す。次に、スピンコーターでエピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にレジストを塗布し、形成する透明電極の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行う。そして、現像後、例えばＡｕを膜厚１０ｎｍに蒸着法により成膜し、アセトンでリフトオフを行ことにより透明電極を形成する。
【００４１】
次に、素子分離を行う。透明電極を形成したエピウエハを洗浄し、カップリング剤等により前処理を施す。次に、スピンコーターでエピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にレジストを塗布し、形成するＬＥＤ素子の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行う。そして、現像後、例えばリン酸過酸化水素水混合液中でエッチングを行うことにより素子分離を行う。
【００４２】
次に、絶縁膜を形成する。素子分離を行ったエピウエハを洗浄し、カップリング剤等による前処理を施す。次に、スピンコーターでエピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にレジストを塗布し、形成する透明電極の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行う。そして、現像後、スパッタリング法により例えばＳｉＯ₂膜を膜厚２００ｎｍに成膜し、アセトンでリフトオフを行うことにより絶縁膜を形成する。
【００４３】
次に、エピウエハの裏面研磨を行う。絶縁膜を形成したエピウエハの電極パッド等を形成した側の表面に、保護膜としてスピンコーターでフォトレジストを塗布する。そして、研磨機等を用いてＬＥＤ素子１９の厚みが例えば１００μｍ程度になるまでエピウエハの裏面、即ち電極パッド等を形成した側と反対側の主面の研磨を行う。
【００４４】
次に、ｎ電極を形成する。裏面研磨を施したエピウエハの裏面、即ち研磨を施した側の主面に形成された酸化膜をウエットエッチング等により除去する。次に、エピウエハの表面、即ち上記電極パッド等を形成した側の表面に保護膜として形成したフォレジストをアセトン等により除去し、エピウエハの裏面、即ちウエットエッチングを施した側の主面に例えばＰｄ、ＡｕＧｅ合金、Ｔｉ、Ａｕをそれぞれ膜厚１０ｎｍ、１５０ｎｍ、５０ｎｍ、４００ｎｍ程度に蒸着法により成膜する。次に、合金化のために例えば水素を２４％程度含有する不活性ガス雰囲気中で１８０℃の温度において５分間の熱処理を施し、ｎ電極を形成する。
【００４５】
次に、へき開を行う。ｎ電極を形成したエピウエハに、けがき装置を用いて、ＬＥＤ素子１９の長手方向においてはＬＥＤ素子１９１個置きにけがき線を入れ、ＬＥＤ素子１９の幅方向においては、例えばＬＥＤ素子１０個置きにけがき線を入れてへき開を行い、図５に示すようなＬＥＤ棒状基板１６を作製する。
【００４６】
次に、ＬＥＤ素子１９の小ユニットを作製する。まず、絶縁性を有する材料を用いて、図１０に示すような第３の基板１７を作製する。この第３の基板１７に用いる材料としては、具体的には、ガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。
【００４７】
第３の基板１７を作製するには、まず、所定の厚みの基板材料を例えば縦１ｃｍ×横１ｃｍの大きさに切り出す。そして、第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装する側の主面に各ＬＥＤ棒状基板１６を実装するためにＬＥＤ棒状基板１６の幅と略等しい幅を有する案内溝２０、及び隣り合うＬＥＤ棒状基板１６同士を離間させ、かつ固定するための隔壁を実装されるＬＥＤ棒状基板１６の長手方向に沿って形成する。そして、案内溝２０の底部には、ＬＥＤ素子１９を駆動するためのｎ電極端子を案内溝２０の形状に沿って形成する。そして、各ｎ電極端子の所定の位置に、第３の基板１７も貫通するスルーホール２３を形成する。このようにスルーホール２３を形成することにより、第３の基板１７の裏面、即ち第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装する面と反対側の主面においてｎ電極の電気的接続を一括して取ることができる。これにより、ＬＥＤ素子１６の１つずつに配線を施してｎ電極の電気的接続を取る場合に比べて配線数を大幅に削減することができ、生産効率を特段に向上させることが可能となる。また、電気的接続の信頼性に優れたものとすることができる。このとき、スルーホール２３は、一つのＬＥＤ棒状基板１６に付き１個形成されれば良いが、より電気的接続の信頼性を高めるために複数個形成しても良い。また、スルーホール２３を用いることにより、簡便に第３の基板１７の裏面から中ユニットを経由してドライブ回路へ接続する構造を取ることができる。
【００４８】
また、隔壁２４は、所定の数のＬＥＤ棒状基板１６置きに、例えばＬＥＤ棒状基板３本置きに幅の広い隔壁２５として形成し、各幅の広い隔壁２５の間に位置する隔壁は幅の狭い隔壁２６として形成する。そして、幅の広い隔壁２５上に、次のようにしてそれぞれｐ電極端子２７を形成する。
【００４９】
まず、所望のメタルマスクを用いて銅を１８μｍ蒸着する。
次に、同じマスクを用いてＮｉ、金をそれぞれ０．４μｍ、０．３μｍの膜厚に順次蒸着してｐ電極端子２７を形成する。また、ｐ電極端子２７は、幅の広い隔壁２５上に形成されたｐ電極端子２７とＬＥＤ素子１９上に形成されたｐ電極端子２７とを結ぶ直線が、ＬＥＤ素子１６の幅方向に平行となるように形成する。
【００５０】
そして、ｐ電極端子２７の所定の位置に、第３の基板１７も貫通するスルーホール２３を形成する。このようにスルーホール２３を形成することにより第３の基板１７の裏面、即ち第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装する面と反対側の主面においてｎ電極の電気的接続を一括して取ることができる。これにより、ＬＥＤ素子１９１つずつに配線を施してｎ電極の電気的接続を取る場合に比べて生産効率を特段に向上させることが可能となり、また、電気的接続の信頼性に優れたものとすることができる。このとき、スルーホール２３は、一つのＬＥＤ棒状基板１６に付き１個形成されれば良いが、より電気的接続の信頼性を高めるために複数個形成しても良い。また、スルーホール２３を用いることにより、簡便に第３の基板１７の裏面から中ユニットを経由してドライブ回路へ接続する構造を取ることができる。
【００５１】
次に、上記において作製したＬＥＤ棒状基板１６を導電性を有する接続手段２２を用いて第３の基板１７の案内溝２０に実装する。導電性を有する接続手段２２としては、例えば導電性粘着フィルム、銀ペースト、クリームはんだ等を好適に用いることができる。そして、第３の基板１７にＬＥＤ棒状基板１６を実装することでｎ電極の配線が完了する。
【００５２】
次にｐ電極の配線を行う。ｐ電極の配線を行うには、まず、図１９に示すように、幅の広い隔壁２５上に形成した隣り合うｐ電極端子２７同士をワイヤボンディングで配線を行う。
【００５３】
次に、図２０に示すようにその間にあるＬＥＤ素子１９上のｐ電極上に端針３６を用いてワイヤ２８を押し当て、所定の温度の加熱、ＬＥＤ棒状基板１６の壁開強度以下の加圧、及び所定の周波数の超音波の印加を同時に行うことによりワイヤ２８とＬＥＤ素子１９上のｐ電極端子１９とを接続することができる。ここで、加熱温度、加圧力、及び超音波の周波数は、ワイヤ２８及びＬＥＤ棒状基板１６の材質、寸法等により適宜設定されれば良い。更に、銀ペーストを用いて補強を行うことにより、より確実に接続することができる。
【００５４】
また、上述した小ユニット３の第１の変形例の場合は、以下のようにしてｐ電極の配線を行うことができる。
【００５５】
まず、第３の基板１７と略同寸法を有する透明基板２９の一主面上の所定の位置に、ｐ電極配線３０として例えば幅１００μ、ピッチ１．０ｍｍのＡｕストライプをリフトオフ法で形成する。ここで、透明基板２９としては、例えば透明ガラス基板等を好適に用いることができる。
【００５６】
次に、透明基板２９上にスピンコーターを用いてポジ型フォトレジストを例えば１０μｍ程度の膜厚に塗布し、所定の温度において熱処理を施す。その後、所望のパターンのフォトマスクを用いて露光し、現像を行う。ここで、透明基板２９として透明ガラス基板を用いる場合は、ガラスとＡｕとは密着性が悪いため、例えばＴｉ、Ｃｒ等を下地層として透明ガラス基板上に膜厚５ｎｍ程度に成膜し、当該下地層上にＡｕを電子ビーム蒸着法等により成膜することにより密着性を高めることができる。
【００５７】
次に、アセトン中でリフトオフを行うことによりＡｕストライプ、即ちｐ電極配線３０を形成することができる。
【００５８】
次に、透明基板２９上のＡｕストライプと、ＬＥＤ素子１９上の電極パッド及び第３の基板１７のｐ電極端子１９と接続すべき所定の部分にクリームはんだを配置する。そして、透明基板２９のＡｕストライプを形成した側の主面とＬＥＤ棒状基板１６とが対向するようにフリップチップボンダを用いて小ユニット基板に透明基板を載せ、リフローでこれらを接続する。
【００５９】
また、上述した小ユニットの第２の変形例の場合は、以下のようにしてｐ電極の配線を行うことができる。
【００６０】
まず、第１の変形例と同様にして、第３の基板１７と略同寸法を有する不透明基板３１の一主面に、ｐ電極配線３０として例えば幅１００μ、ピッチ１．０ｍｍのＡｕストライプをリフトオフ法で形成する。ここで、不透明基板３１としては、樹脂等を好適に用いることができる。
【００６１】
次に、不透明基板３１上にスピンコーターを用いてポジ型フォトレジストを例えば１０μｍ程度の膜厚に塗布し、所定の温度において熱処理を施す。その後、所望のパターンのフォトマスクを用いて露光し、現像を行う。
【００６２】
次に、アセトン中でリフトオフを行うことによりＡｕストライプ、即ちｐ電極配線を形成することができる。
【００６３】
次に、不透明基板３１上のＡｕストライプと、ＬＥＤ素子１９上の電極パッド及び第３の基板１７のｐ電極端子２７と接続すべき所定の部分にクリームはんだを配置する。そして、不透明基板３１のＡｕストライプを形成した側の主面とＬＥＤ棒状基板１６とが対向するようにフリップチップボンダを用いて小ユニット基板に不透明基板３１を載せ、リフローでこれらを接続する。
次に、不透明基板３１のＬＥＤ素子１９上の部分に光取り出し窓３２を形成する。光取り出し窓３２の形成は、所望の金型を用意して、射出成形することにより不透明基板のＬＥＤ素子上の部分に光取り出し窓を形成することができる。
そして、上記において形成した光取り出し窓３２に光学レンズ３３や拡散板を取り付けることで、より良好な状態でＬＥＤ素子１９からの光を取り出すことが可能となる。
また、上述した小ユニットの第３の変形例の場合は、以下のようにしてｐ電極配線を行うことができる。
【００６４】
即ち、幅の広い隔壁２５上及び各ＬＥＤ棒状基板１６上には、上記第１及び第２の変形例と同様にｐ電極端子２７が形成されており、当該ｐ電極端子２７は、幅の広い隔壁２５上に形成されたｐ電極端子２７とＬＥＤ素子１９上に形成されたｐ電極端子２７とを結ぶ直線がＬＥＤ素子１９の幅方向と平行となるように形成されている。そして、これらのｐ電極端子２７を結ぶ直線上にｐ電極配線３０として導電性材料よりなる棒状配線３４を、当該棒状配線３４と各ｐ電極端子２７とが接するように配する。これにより、各ｐ電極端子２７間において電気的接続を取ることができる。そして、このとき、導電性材料よりなる棒状配線３４の両端には弾性体よりなる固定具３５が取り付ける。そして、この固定具３５の弾性力により棒状配線３４と第３の基板にとの間に圧力を印加し、接触させて固定する構造とする。ここで、固定具３５としては、バネ等を好適に用いることができる。
【００６５】
次に、保護膜を形成する。ＬＥＤ棒状基板１６の実装とｐ電極の配線が施された小ユニット３を、小ユニット３と同形状であり、小ユニット３のＬＥＤ棒状基板１６が実装された側の主面以外を覆う構造とされた鋳型に挿入する。そして、小ユニット３のＬＥＤ棒状基板１６が実装された側の主面の表面のみに、保護膜材料を塗布し、硬化させることにより保護膜を形成する。鋳型の材料としては、アクリル等を好適に用いることができる。また、保護膜としては、絶縁性を有し、透明性を有し、また硬化収縮が少なく、かつ２００℃程度の耐熱性を有する材料を用いることができる。このような条件を満たすものとしては、エポキシ樹脂等を好適に用いることができる。そして、保護膜が硬化した後、鋳型を剥がすことにより小ユニット３のＬＥＤ棒状基板１６が実装された主面のみに保護膜を形成することができる。
【００６６】
次に、小ユニット３を中ユニット２に実装する。上記においてＬＥＤ棒状基板１６の実装、配線、保護膜形成が施された小ユニット３を第２の基板１０にリフローにより実装する。
【００６７】
第２の基板１０には予め、小ユニット３を実装する側の主面に図３に示すようなパターンを形成する。このパターンと小ユニット３の裏面、即ちＬＥＤ棒状基板１６を実装した面と反対側の面に引き出されたｎ電極及びｐ電極を接触されることにより小ユニット３と中ユニット２とを電気的に接続することができる。
【００６８】
また、第２の基板１０には、上記パターンに対応して、第２の基板１０の裏面、即ち小ユニット３が実装された側と反対側の主面に導通するスルーホール１３を形成する。スルーホール１３を形成することにより、第２の基板１０の表面、即ち小ユニットを実装した側の面と裏面、即ち小ユニット３を実装した側と反対側の面とを導通させることができる。
次に、第２の基板１０の小ユニット３を実装する側の主面上に例えばクリームはんだを配置し、フリップチップボンダで小ユニット３を中ユニット基板に実装する。そして、所定の温度例えば２００℃程度の温度で熱処理を施し、小ユニットと中ユニット２とを接続する。これにより、小ユニット３と中ユニット２とが電気的に接続される。
【００６９】
次に、第２の基板１０の裏面、即ち小ユニット３が実装された側と反対側の主面にドライバチップ１１を装着する。これにより、小ユニット３は、中ユニット２及び上述したスルーホール１３を介してドライバチップ１１と電気的に接続される。また、このとき、ドライバチップ１１を装着する代わりに、第２の基板１０の裏面、即ち小ユニット３を実装する側の主面とは反対側の主面に、図４に示すようなコネクタ取り付けの電極パターンを形成し、コネクタを取り付け、別途配置したドライブ回路に接続するような構造として作製しても良い。
【００７０】
次に、第２の基板１０の側面及び下部を覆うように支持ケース１２を装着する。そして、支持ケース１２の下部には、ユニットの位置を識別するためのユニット位置識別電極１４や、電源１５や信号バスライン１６等を設ける。
【００７１】
また、支持ケース１２の下部外周部には、第１の基板１に設けられた位置決め孔と嵌合する位置決めピンポスト４を形成する。
【００７２】
また、支持ケース１２の下部中央部には、中ユニット２を第１の基板１に固定するための固定ボルト６を設ける。この固定ボルト６を用いることにより、中ユニット２を確実に第１の基板１に固定することができる。
【００７３】
したがって、支持ケース１２を装着することにより、ドライバチップ１１等を保護し、かつ、中ユニット２を第１の基板１に簡便に精度良実装することができる。
【００７４】
次に、中ユニット３を第１の基板１に実装する。このとき、第１の基板１の所定の位置には、上述した位置決めピンポスト４と嵌合する位置決め孔を形成する。また、第１の基板１の各中ユニット２を実装する部分の中央部には、上述した固定ボルト６を貫通させる固定ボルト孔７を設ける。また、中ユニット２を実装した際、中ユニット２同士が隣り合う部分には、中ユニット２同士を離間させ、かつ固定するための隔壁５を形成する。一方、第１の基板１の外周部には、中ユニット２を固定するために外周壁９を設ける。
【００７５】
そして、中ユニット３に形成した位置決めピンポスト４と第１の基板１に設けた位置決め孔とを嵌合させることにより精度良く、かつ簡便に第１の基板１上の所定の位置に中ユニット３を実装することができる。また、このとき、固定ボルト６を固定ボルト孔７に貫通させ、かつ、ナット８により第１の基板１に固定することにより、中ユニット２を第１の基板１に確実に固定することができる。
【００７６】
以上により、大画面のＬＥＤ表示装置を作製することができる。
【００７７】
以上において得られるＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ素子の結晶成長に使用した基板に所定の数のＬＥＤ素子をＬＥＤ素子の長手方向に並べてＬＥＤ棒状基板を形成している。そして、このＬＥＤ棒状基板を並べることにより小ユニットを形成している。これにより、ＬＥＤ素子を１個ずつ並べる必要がないため、ＬＥＤ素子の実装を効率的に、かつ簡便に行うことが可能となる。
【００７８】
また、電極の配線に関しては、ｎ電極において、ＬＥＤ棒状基板の裏面、即ちＬＥＤ素子が形成された側と反対側に共通のｎ電極を設けるため、配線数を大幅に削減し、電極の配線を効率的に、かつ簡便に行うことができ、生産効率及び配線の信頼性を著しく向上させることが可能となる。
【００７９】
そして、電極の配線をスルーホールを用いて各基板の裏面で電極の集約を行い、表示画面の表面には最小限の電極配線のみが存在する構造としているため、各ユニット間の境界が目立つことにより画像情報が表示できない等の不具合の発生を防止することができ、良好で、視認性の良い高画質の画像が表示可能な表示装置を得ることができる。
【００８０】
また、上記においてはＬＥＤ素子のｐｎ接合部やＬＥＤ素子間等のショートを防ぐために、ＬＥＤ棒状基板を作製する工程中において、へき開を行う前にＬＥＤ素子上に絶縁膜を形成しているが、次のような手法により絶縁膜を形成し、ショートを防ぐこともできる。
【００８１】
まず、上記の製造方法においてＬＥＤ棒状基板１６を案内溝２０に実装し、ｎ電極の配線が終了した状態で、第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装した側の主面にフォトレジストをスピンコーターで塗布する。
【００８２】
次に、ＬＥＤ素子１９の電極パッド上を光ビームを用いて露光する。露光は、例えば図２１に示す光直接描画装置３７を用いてレーザビームにより電極上を直接描画することにより行うことができる。光直接描画装置３７について簡単に説明すると、光直接描画装置３７は、レーザビーム発信器３８と、ガルバノミラー３９と、ＸＹステージ４０とを備えて構成され、ＬＥＤ棒状基板１６は、ＸＹステージ４０上の所定の位置に固定される。レーザビーム発信器３７から発振されたレーザビームは、ガルバノミラー３９を介してＸＹステージ４０上に載置されたＬＥＤ棒状基板１６の所定の位置に照射され、露光が行われる。レーザビームのスキャンは、Ｘ方向、即ちＬＥＤ棒状基板１６の幅方向のスキャンは、ガルバノミラー３９により行い、Ｙ方向、即ちＬＥＤ棒状基板１６の長手方向のスキャンは、ＬＥＤ棒状基板１６を載置したＸＹステージ４０を移動させることにより行う。ここで、光ビームとしては、発振波長４１３ｎｍのＫｒレーザ等を好適に用いることができる。そして、所定の現像液により現像を行うことにより第３の基板のＬＥＤ棒状基板１６を実装した側の主面上に絶縁膜４１を形成する。
【００８３】
このようにして、第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装した側の主面上に絶縁膜４１を形成することにより、ＬＥＤ素子１９上での絶縁効果のみでなく、第３の基板１７のＬＥＤ棒状基板１６を実装した側の主面上の配線間の絶縁効果も得ることができる。
【００８４】
また、第３の基板１７上においてＬＥＤ棒状基板１６間の溝が絶縁膜４１で埋められるため、ＬＥＤ棒状基板１６の側面まで絶縁効果を得ることができるため、ＬＥＤ素子１９の、ｐｎ接合部ショートを防止することができる。
【００８５】
また、第３の基板１７上においてＬＥＤ棒状基板１６間の溝が絶縁膜４１で埋められるため、ｐ電極の配線を行う際に、スクリーン印刷による配線を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。なお、ｐ電極の配線は、ワイヤボンディングにより行っても良い。
【００８６】
また、光直接描画装置３７を用いて光ビームでの直接描画により露光を行うため、第３の基板１７上においてＬＥＤ棒状基板１６の位置ずれが生じている場合や、ＬＥＤ棒状基板１６の厚みにばらつきが生じている場合等においても影響を受けることなく、良好な精度で露光を行うことができ、生産歩留まりを著しく向上させることができる。
【００８７】
また、ＬＥＤ棒状基板１６の位置ずれや、ＬＥＤ棒状基板１６の厚みのばらつき等が少ない場合には、フォトマスクを用いて露光を行うことにより、短時間で効率良く露光を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【００８８】
したがって、上記の方法を用いることにより、生産歩留まり及び生産効率を向上させることが可能となる。
【００８９】
また、上記においては、光ビームを用いた直接描画により露光を行っているが、フォトマスクを用いて、フォトマスクを透過した光により露光を行うこともできる。
【００９０】
また、絶縁膜を分解するために必要な、十分に高いエネルギーを有する光ビームを絶縁膜に照射して絶縁膜を除去し、電極を絶縁膜から露出させることもできる。
【００９１】
【実施例】
以下、具体的な実施例を用いて説明する。
【００９２】
実施例１
上述した実施の形態に基づきＬＥＤ表示装置を作製した。
【００９３】
まず、ＭＢＥ法により下記に示すようなエピウエハを作製した。
基板：ＧａＡｓ（１００） Ｓｉドープ１〜２×１０¹⁸ｃｍ^-3
バッファ層：ＧａＡｓＳｉドープ １００〜２００ｎｍ
バッファ層：ＭＥエピタキシャル（Ｚｎ／Ｓｎ２５ピリオド）
バッファ層：ＺｎＳｅ：Ｃｌ １０ｎｍ 濃度１×１０¹⁸ 〜２×１０¹⁸
クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ：Ｃ ｌ１μｍ 濃度２×１０¹⁷ｃｍ^-3
ＭＱＷ活性層：ＺｎＣｄＳｅ３ＱＷ ２ｎｍアンドープ／ＺｎＳＳｅ
バリア層：アンドープ５ｎｍ程度２Ｗ
クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ：Ｎ ０．８ｎｍ 濃度５×１０¹⁷ｃｍ^-3
Ｎａ−Ｎｄ＝１×１０¹⁷ｃｍ^-3程度
コンタクト層：ＺｎＳＳｅ：Ｎ １５０ｎｍ 濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3
Ｎａ−Ｎｄ＝５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度
コンタクト層：ＺｎＳｅ：Ｎ １３０ｎｍ 濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3
Ｎａ−Ｎｄ＝１×１０¹⁷ｃｍ^-3程度
コンタクト層：ＺｎＳｅ：Ｎ ５ｎｍ／ＺｎＴｅ：Ｎ ５ｎｍ ＳＬグレード構造 濃度Ｎａ−Ｎｄは、上記ＺｎＮｄまたはＺｎＴｅと同じ
コンタクト層：ＺｎＴｅ：Ｎ ８ｎｍ 濃度１×１０¹⁹〜１×１０²⁰ｃｍ^-3
ｐ濃度＝２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度
上記において、活性層のＺｎＣｄＳｅの組成は、波長４６０〜５４０ｎｍ（２．６９５〜２．２９５ｅＶ）の発光波長に対応するように制御した。また、クラッド層であるＺｎＭｇＳＳｅのバンドギャップは、室温で２．８８ｅＶ程度であった。そして、コンタクト付近ではキャリア濃度を下げないように成長条件を適宜調整した。
【００９４】
次に、上記で作製したエピウエハに、以下のようなプロセスを用いてＬＥＤ素子を形成した。ＬＥＤ素子１つの形状は、１５０×９１０μｍ、電極パッドの大きさは１００×８６０μｍとし、図１に示すような６０×１７５μｍの窓を形成した。ＬＥＤ素子は、１枚のウエハ上において縦横両方向に並べた状態で複数個形成した。
【００９５】
電極パッド形成
上記エピウエハを洗浄し、カップリング剤により前処理を施した。次に、エピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にスピンコーターでレジストを塗布し、電極パッドの大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行った。そして、現像後、ＴｉとＡｕとをそれぞれ膜厚１０ｎｍ及び２００ｎｍに蒸着法により成膜し、アセトンでリフトオフを行い、電極パッドを形成した。
【００９６】
透明電極形成
次に、電極パッドを形成したエピウエハを洗浄し、カップリング剤により前処理を施した。そして、エピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にスピンコーターでレジストを塗布し、透明電極の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行った。そして、現像後、Ａｕを膜厚１０ｎｍに蒸着法により成膜し、アセトンでリフトオフを行ことにより透明電極を形成した。
【００９７】
素子分離
次に、透明電極を形成したエピウエハを洗浄し、カップリング剤等により前処理を施した。次に、スピンコーターでエピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にレジストを塗布し、作製するＬＥＤ素子の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行った。そして、現像後、リン酸過酸化水素水混合液中でエッチングを行うことにより素子分離を行った。
【００９８】
絶縁膜形成
次に、素子分離を行ったエピウエハを洗浄し、カップリング剤による前処理を施した。そして、スピンコーターでエピウエハのＬＥＤ素子を形成する側の主面にレジストを塗布し、形成する透明電極の大きさ及び形状に対応したフォトマスクを用いて露光、現像を行った。そして、現像後、スパッタリング法により膜厚２００ｎｍのＳｉＯ₂膜を成膜し、アセトンでリフトオフを行うことにより絶縁膜を形成した。
【００９９】
裏面研磨
次に、絶縁膜を形成したウエハの電極パッド等を形成した側の表面に、保護膜としてスピンコーターでフォトレジストを塗布した。そして、研磨機等を用いてＬＥＤ素子の厚みが１００μｍ程度になるまでエピウエハの裏面、即ち電極パッド等を形成した側と反対側の主面の研磨を行った。
【０１００】
ｎ電極の形成
次に、裏面研磨を施したエピウエハの裏面、即ち研磨を施した側の主面に形成された酸化膜をウエットエッチング等により除去した。そして、エピウエハの表面、即ち上記電極パッド等を形成した側の表面に保護膜として形成したフォレジストをアセトン等により除去し、エピウエハの裏面、即ちウエットエッチングを施した側の主面にＰｄ、ＡｕＧｅ合金、Ｔｉ、Ａｕをこの順でそれぞれ膜厚１０ｎｍ、１５０ｎｍ、５０ｎｍ、４００ｎｍに蒸着法により成膜した。更に、合金化のために水素を２４％程度含有する不活性ガス雰囲気中で１８０℃の温度において５分間の熱処理を施し、ｎ電極を形成した。
【０１０１】
へき開
次に、ｎ電極を形成したエピウエハに、けがき装置を用いて、ＬＥＤ素子の長手方向においてはＬＥＤ素子１個置きにけがき線を入れ、ＬＥＤ素子の幅方向においては、例えばＬＥＤ素子１０個置きにけがき線を入れてへき開を行い、図５に示すようなＬＥＤ棒状基板を作製した。
【０１０２】
小ユニットの作製
図７に示すような縦１ｃｍ×横１ｃｍの小ユニット基板を作製し、上記において作製したＬＥＤ棒状基板を導電性粘着フィルムを用いて基板の案内溝に実装した。案内溝底部には、図１０に示すようにｎ電極端子を形成し、ｎ電極端子端部にスルーホールを形成した。そして、当該スルーホールから小ユニット基板の裏面、即ちＬＥＤ棒状基板を実装する側と反対側の主面のｎ電極端子へと導通させて、小ユニット基板の裏面から中ユニットを経由してドライバチップへと接続できる構造とした。また、ＬＥＤ棒状基板３本置きに幅の広い隔壁、及びｐ電極端子を形成し、各電極端子にスルーホールを形成した。そして、当該スルーホールから小ユニット基板の裏面、即ちＬＥＤ棒状基板を実装する側と反対側の主面に形成したｐ電極端子に導通させて、小ユニット裏面から中ユニットを経由してドライブ回路へ接続できる構造とした。
【０１０３】
小ユニットの実装及び配線
導電性粘着フィルムを用いて、小ユニット基板にＬＥＤ棒状基板を実装することで、ｎ電極の配線を完了した。
【０１０４】
ｐ電極の配線は、図１９に示すように、まず、隣り合う幅の広い隔壁上に形成したｐ電極端子同士をワイヤボンディングで配線を行った。そして、図２０に示すようにその間にあるＬＥＤ素子上のｐ電極端子上で、探針を用いてワイヤをｐ電極端子に押し当て、加熱、加重及び超音波を印加することによりワイヤとＬＥＤ素子上のｐ電極端子とを接続した。
【０１０５】
保護膜の形成
上記においてＬＥＤ素子の実装と電極の配線が施された小ユニットを、小ユニットのＬＥＤ棒状基板が実装された側の主面以外を覆う構造とされた小ユニットと略同形状のアクリル製の鋳型に挿入し、小ユニットのＬＥＤ棒状基板が実装された側の表面のみにエポキシ樹脂を塗布した。エポキシ樹脂が硬化した後、アクリル製の鋳型を剥がし、保護膜を形成した。
【０１０６】
中ユニットの作製
上記において保護膜を形成した小ユニットを中ユニット基板にリフローにより実装した。中ユニット基板のパターン上にクリームはんだを配置し、フリップチップボンダで小ユニットを中ユニット基板に実装し、約２００℃の温度で熱処理を施すことにより小ユニットを中ユニット基板に実装した。中ユニット基板には、裏面、即ち小ユニットを実装する側と反対側の主面にコネクタ取り付けの電極パターンが形成されており、ここからドライブ回路に接続する構造とした。
【０１０７】
中ユニットの実装
上記において作製した中ユニットを大ユニット基板に貼り合わせ、大画面ＬＥＤ表示装置を作製した。
【０１０８】
以上により作製した大画面ＬＥＤ表示装置を電流駆動により画像情報を表示させたところ、高輝度、高色品質の画像を得ることができた。
【０１０９】
以上において得られたＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ素子の結晶成長に使用した基板にＬＥＤ素子１０個をＬＥＤ素子の長手方向に並べてＬＥＤ棒状基板を形成している。そして、このＬＥＤ棒状基板を並べることにより小ユニットを形成している。これにより、ＬＥＤ素子を１個ずつ並べる必要がなくなりＬＥＤ素子の実装を効率的に、かつ簡便に行うことができた。また、電極の配線に関しても、ＬＥＤ棒状基板毎に行えば良く、ＬＥＤ素子１個ずつ配線する必要がないため、電極の配線を効率的に、かつ簡便に行うことができ、また、配線の信頼性も向上した。そして、電極の配線をスルーホールを用いて各基板の裏面で電極の集約を行い、表示画面の表面には最小限の電極配線のみが存在する構造としているため、各ユニット間の境界が目立つことにより画像情報が表示できない等の不具合は生じることなく、良好で、視認性の良い高画質の画像が表示可能な表示装置を得ることができた。
【０１１０】
実施例２
実施例１においてへき開により切り出したＬＥＤ棒状基板を、スピンコーターでポジ型フォトレジストを塗布し、図２１に示すような光直接描画装置を用いて露光を行った。
【０１１１】
光源には、発振波長が４１３ｎｍであるＫｒレーザを用いた。レーザビームのスキャンは、Ｘ方向、即ちＬＥＤ棒状基板の幅方向のスキャンは、ガルバノミラーにより行い、Ｙ方向、即ちＬＥＤ棒状基板の長手方向のスキャンは、ＬＥＤ棒状基板を載置したＸＹステージを移動させることにより行った。ＬＥＤ棒状基板上におけるレーザビームのパワーは、約０．１ｍＷ、レーザビームの径は、約１μｍとなるように光直接描画装置の光学系を調整した。
以上の条件により、ＬＥＤ棒状基板に形成された１０個のＬＥＤ素子の露光を行った。
【０１１２】
露光終了後、現像を行い、露出した電極に絶縁膜としてのフォトレジストがない状態ではＬＥＤ素子側面のｐｎ接合をショートしてしまう条件で銀ペーストを塗布し、１８０℃の熱処理を行うことにより硬化させた。
【０１１３】
以上により作製したＬＥＤ棒状基板の裏面、即ちＬＥＤ素子が形成された側と反対側の主面と、銀ペーストとの間に４Ｖの電圧を加え、電流を流したところ、ＬＥＤ素子からは、緑色の良好な発光を得ることができた。これにより、ＬＥＤ棒状基板のへき開後に、ＬＥＤ素子の表面にフォトレジストを塗布し、レーザビームで露光して電極を露出させることにより、ＬＥＤ素子の側面まで保護できるため、ＬＥＤ素子側面におけるｐｎ接合部のショートを防止することができるといえる。
【０１１４】
実施例３
まず、実施例１において作製したエピウエハを準備した。
【０１１５】
次に、それぞれのエピウエハより、ｎ電極の形成をする際にエピウエハの裏面、即ちウエットエッチングを施した側の主面にＰｄ、ＡｕＧｅ合金、Ｔｉ、Ａｕをこの順でそれぞれ膜厚１０ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍ、２００ｎｍに蒸着法により成膜したこと以外は、実施例１に示したプロセスにしたがって、ＬＥＤ素子を形成した。ＬＥＤ素子１つの形状は、１５０×９１０μｍ、電極パッドの大きさは１００×８６０μｍとし、図１に示すような６０×１７５μｍの窓を形成した。ＬＥＤ素子は、１枚のウエハ上において縦横両方向に並べた状態で複数個形成した。また、ＬＥＤ素子は、エピウエハ毎に、実施例１と同様の緑色発光を示すＬＥＤ素子と、ＺｎＣｄＳｅを活性層とする青色発光を示すＬＥＤ素子と、同様に作製したＡｌＧａＩｎｐを活性層とする赤色発光を示すＬＥＤ素子とを作製し、緑色発光用ウエハと、青色発光用ウエハと、赤色発光用ウエハの３種類のウエハを作製した。
【０１１６】
次に、実施例１と同様にしてそれぞれのウエハに対してへき開を行い、幅２００μｍ、長さ１０ｍｍ、厚み１００μｍのＬＥＤ棒状基板を作製した。
【０１１７】
次に、図２２に示すように小ユニット基板に、ＬＥＤ棒状基板の幅方向に、赤色用ＬＥＤ棒状基板４２、緑色用ＬＥＤ棒状基板４３、青色用ＬＥＤ棒状基板４４を導電性粘着フィルム４５を用いて緑色用ＬＥＤ棒状基板、青色用ＬＥＤ棒状基板、赤色用ＬＥＤ棒状基板の順でそれぞれ１０本ずつ実装した。
【０１１８】
次に、絶縁膜となるフォトレジストを小ユニット基板上にスピンコーターで塗布し、図２１に示す光直接描画装置を用いて実施例２と同様にして電極パッド上をレーザビームにより直接描画し、露光を行った。そして、露光終了後、現像を行い、絶縁膜を形成した。
【０１１９】
次に、絶縁膜が形成された小ユニット基板上に、ストライプ状のメタルマスクを用いたスクリーン印刷法によりｐ電極配線をＬＥＤ棒状基板の幅方向に隣接する小ユニット上のｐ電極同士を配線して小ユニットを作製した。
【０１２０】
次に、小ユニット９個を、縦３個、横３個のマトリクス状に貼り合わせることにより、フルカラー表示が可能な単純マトリクスＲＧＢ表示装置を作製した。
【０１２１】
以上により得られた単純マトリクスＲＧＢ表示装置を電流駆動により画像情報を表示させたところ、高輝度、高色品質の画像を得ることができた。
【０１２２】
また、小ユニット基板上においてＬＥＤ棒状基板間の溝が絶縁膜で埋められるため、ＬＥＤ棒状基板の側面まで絶縁効果を得ることができるため、ＬＥＤ素子の、ｐｎ接合部ショートを防止することができ、高品質の画像を得ることができた。
【０１２３】
また、小ユニット基板上においてＬＥＤ棒状基板間の溝が絶縁膜で埋められたため、ｐ電極の配線を行う際に、スクリーン印刷による配線を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができた。
【０１２４】
また、光直接描画装置を用いて光ビームでの直接描画により露光を行ったため、精度良良好な状態で露光を行うことができ、生産歩留まりを向上させることができた。
【０１２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る表示装置は、複数の発光ダイオード素子が直線状に配列形成された棒状基板を基本単位とし、当該棒状基板がその幅方向に複数配列されることにより、発光ダイオード素子がマトリクス状に配列される。
【０１２６】
したがって、本発明に係る表示装置は、発光ダイオード素子の実装工数及び電極の配線数が大幅に削減されるため生産効率に優れ、また、視認性の良い高画質画像を表示可能な高品質な表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＬＥＤ表示装置の構造を示した部分縦断面図である。
【図２】中ユニットの構成を示す縦断面図である。
【図３】第２の基板の中ユニットが実装される側の主面に印刷されたクリームはんだによるパターンの一例を示す図である。
【図４】第２の基板の中ユニットが実装される側と反対側の主面に印刷されたクリームはんだによるパターンの一例を示す図である。
【図５】ＬＥＤ棒状基板の平面図である。
【図６】ＬＥＤ棒状基板の斜視図である。
【図７】小ユニットの平面図である。
【図８】小ユニットの部分拡大図である。
【図９】小ユニットの要部断面図である。
【図１０】小ユニットの要部斜視図である。
【図１１】小ユニットの要部断面図である。
【図１２】小ユニットの第一の変形例の要部平面図である。
【図１３】小ユニットの第一の変形例の要部断面図である。
【図１４】小ユニットの第２の変形例の要部平面図である。
【図１５】小ユニットの第２の変形例の要部断面図である。
【図１６】小ユニットの第２の変形例の要部断面図である。
【図１７】小ユニットの第３の変形例の要部平面図である。
【図１８】小ユニットの第３の変形例の要部断面図である。
【図１９】幅の広い隔壁上のｐ電極端子同士をワイヤで接続した状態を示す図である。
【図２０】幅の広い隔壁上のｐ電極端子とＬＥＤ素子上のｐ電極端子をワイヤで接続した状態を示す図である。
【図２１】光直接描画装置の構成を示す概略構成図である。
【図２２】小ユニットに形成されたｐ電極端子をメタルマスクを用いたスクリーン印刷法により接続した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板、２ 中ユニット、３ 小ユニット、４ 位置決めピンポスト、５ 隔壁、６ 固定ボルト、７ 固定ボルト孔、８ ナット、９ 外周壁、１０ 第２の基板、１１ ドライバチップ、１２ 支持ケース、１３ スルーホール、１６ ＬＥＤ棒状基板、１７ 第３の基板、１８ 結晶成長に用いた基板、１９ ＬＥＤ素子、２０ 案内溝、２１ ｎ電極端子、２５ 幅の広い隔壁、２６ 幅の狭い隔壁、２７ ｐ電極端子、２８ ワイヤ、２９ 透明基板、３０ｐ電極配線、３１ 不透明基板、３２ 光取り出し窓、３３ 光学レンズ、３４ 棒状配線、３５ 固定具

Claims (13)

1. 複数の発光ダイオード素子が直線状に配列形成された棒状基板を基本単位とし、
   第１の支持基板に当該棒状基板がその幅方向に複数配列されることにより、上記発光ダイオード素子がマトリクス状に配列された小ユニットと、
   上記第１の支持基板が実装される第２の支持基板を有し、上記小ユニットがマトリクス状に配列された中ユニットと、
   上記第２の支持基板が実装される第３の支持基板を有し、上記中ユニットがマトリクス状に配列されていることを特徴とする表示装置。
2. 上記各棒状基板の裏面には、上記複数の発光ダイオード素子の共通電極が設けられており、上記第１の支持基板に載置することにより、上記第１の支持基板の上記棒状基板の載置面に設けられた電極と電気的に接続され、
   上記第１の支持基板の上記棒状基板の載置面に設けられた電極は、スルーホールにより上記第１の支持基板の裏面側に導出され、上記第２の支持基板に設けられた駆動回路と接続されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 上記第１の支持基板を１つの駆動単位とし、１つ若しくは複数の駆動単位毎に独立した駆動回路を備えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 上記第１の支持基板は、上記棒状基板の形状に対応し上記棒状基板の位置決めをする案内溝が形成され、
   上記案内溝の周囲に形成された上記第１の支持基板の凸部に電極が形成され、上記棒状基板上に形成された発光ダイオード素子の個別電極と接続されていることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 上記第１の支持基板の凸部に形成された電極と上記棒状基板上に形成された発光ダイオード素子の個別電極は、一主面上に電極配線が設けられた配線基盤を、当該電極配線と上記棒状基板の発光ダイオード素子が配列された側の主面とを対向させて上記棒状基板上に配置して接続されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 上記配線基盤は、可視光が透過可能であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 上記配線基盤は、可視光が透過不可能であり、上記発光ダイオード素子に重畳する所定の部分に、発光ダイオード素子が発した光を取り出すための光取り出し窓が設けられていることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
8. 上記光取り出し窓に、発光ダイオード素子が発した光を拡散させるための光学レンズが配されていることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 上記光取り出し窓に、発光ダイオード素子が発した光を拡散させるための拡散板が配されていることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
10. 上記第１の支持基板の凸部に形成された電極は、上記第１の支持基板の案内溝の裏面側に導出され、駆動回路と接続されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
11. 上記第１の支持基板の凸部に形成された電極は、スルーホールにより上記第１の支持基板の裏面に導出されていることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
12. 上記第１の支持基板の凸部に形成された電極と上記棒状基板上に形成された発光ダイオード素子の個別電極は、棒状配線を上記棒状基板の発光ダイオード素子が配列された側の主面と対向させて上記棒状基板上に配置して接続されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
13. 上記棒状配線は、両端に弾性体よりなる固定具を備え、当該固定具の弾性力により上記第１の支持基板に固定されることを特徴とする請求項１２記載の表示装置。

Images