JP4887587B2

JP4887587B2 - 画像表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP4887587B2
Application number: JP2001266777A
Authority: JP
Inventors: 雄壱宮森
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003115613A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に発光部及び駆動回路部を配列した画像表示装置に関するものであり、さらにはその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子をマトリクス状に配列して画像表示装置に組み上げる場合には、従来、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）のように基板上に直接素子を形成するか、あるいは発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）のように単体のＬＥＤパッケージを配列することが行われている。例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰの如き画像表示装置においては、素子分離ができないために、製造プロセスの当初から各素子はその画像表示装置の画素ピッチだけ間隔を空けて形成することが通常行われている。
【０００３】
一方、ＬＥＤディスプレイの場合には、ＬＥＤチップをダイシング後に取り出し、個別にワイヤーボンドもしくはフリップチップによるバンプ接続により外部電極に接続し、パッケージ化されることが行われている。この場合、パッケージ化の前もしくは後に画像表示装置としての画素ピッチに配列されるが、この画素ピッチは素子形成時の素子のピッチとは無関係とされる。
【０００４】
発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）は高価である為、１枚のウエハから数多くのＬＥＤチップを製造することによりＬＥＤを用いた画像表示装置を低コストにできる。すなわち、ＬＥＤチップの大きさを従来約３００μｍ角のものを数十μｍ角のＬＥＤチップにして、それを接続して画像表示装置を製造すれば画像表示装置の価格を下げることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＥＤチップを配列してＬＥＤディスプレイを構成する場合、画素の縮小化が高精細化を図る上で課題となる。例えば、ＬＥＤと駆動回路部、さらには外部電気信号との電気的接続のためのスペースを確保する必要があるが、これは前記画素の縮小化の妨げになる。
【０００６】
例えば、ＬＥＤディスプレイを作製する場合、先ず基板上に第１配線層を形成し、接着剤層を成膜して赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ及び駆動回路を搭載した半導体素子を配列する。そして、これらを覆って膜厚が５０μｍ程度になるように絶縁膜を形成し、接続孔を開口した後、第２配線層を形成する。このとき、絶縁膜として例えばエポキシ樹脂を用い、接続孔を開口する方法としてレーザ加工を用い、第２配線層として例えばＡｌを用いる。各形成条件及び配線パターン形成方法の一例を以下に例示する。
【０００７】
エポキシ樹脂：５０μｍ厚塗布後、１５０℃で３０分間ベーク
接続孔開口：エキシマレーザ加工（波長２４８ｎｍ、４００ｍＪ）
配線層形成：スパッタ法、Ａｌ膜厚１μｍ
配線パターン形成：レジストパターニング法＋Ｈ_３ＰＯ_４エッチング
【０００８】
図５２は、従来のＬＥＤチップ及び駆動回路部の配列状態を示す平面図であり、図５３及び図５４は、従来の配線接続法を示す概略断面図である。図５３に示すように、基板２０１上に第１配線２０２を形成し、この第１配線層２０２を接着剤層２０３で覆った後、この上にＬＥＤチップ２０４及び駆動回路が形成された半導体素子を搭載する駆動回路装置２０５を配列する。ＬＥＤチップ２０４は、図５２に示すように、赤色ＬＥＤチップ２０４ａ、緑色ＬＥＤチップ２０４ｂ、青色ＬＥＤチップ２０４ｃを１組とし、これらを駆動する駆動回路装置２０５とともに、各画素を構成する。ＬＥＤチップ２０４及び駆動回路装置２０５を配列した後、図５４に示すように、絶縁膜層２０６で被覆し、この上に第２配線層２０７を形成する。第２配線層２０７とＬＥＤチップ１０４、駆動回路装置２０５との接続は、装置−第２配線間接続孔２０８ａを介して行い、第１配線層２０２と第２配線層２０７間の接続は、配線層間接続孔２０８ｂを介して行う。
【０００９】
しかしながら、上記方法において、ＬＥＤチップ２０４や駆動回路装置２０５と第１配線層２０２との間の電気的導通を得るためには、一旦第２配線層２０７を経由して行う必要があり、配線層間接続孔２０８ｂを配置するスペースを確保する必要がある。図５２に示すように、この配線層間接続孔２０８ｂを配置するためのスペース２０９は、画素の縮小化の妨げとなる。
【００１０】
また、ＬＥＤチップや駆動回路部の占有面積自体も画素の縮小化を図る上で問題である。例えば、ＬＥＤディスプレイにおける配列を考えた場合、基板上に１画素につき赤色ＬＥＤを含む赤色ＬＥＤ装置、緑色ＬＥＤを含む緑色ＬＥＤ装置、青色ＬＥＤを含む青色ＬＥＤ装置、さらには輝度や色調を調整するための回路を搭載した半導体装置を平面的に配列する。このようにして形成された画素を所望の数量だけ連続して配置し、ディスプレイの表示パネルを構成する。この際、画素の大きさは各装置の面積の和となるが、特に電流駆動方式による回路は縮小化に限界があることから、高精細化の妨げとなっている。
【００１１】
一方、上記ＬＥＤディスプレイに限らず、各種ディスプレイにおいては、発光を如何にして有効利用するかがディスプレイの高輝度化、低消費電力化を実現する上で重要な鍵となる。例えば、ＬＥＤディスプレイの場合、上記のように、基板上に接着剤を塗布して、赤色ＬＥＤ装置、緑色ＬＥＤ装置、青色ＬＥＤ装置、及びこれらを制御するＬＥＤ駆動回路を搭載した半導体装置を配置する。このとき、各ＬＥＤ装置と半導体装置は、ほぼ水平に配置されることになる。このように発光部であるＬＥＤ装置と半導体装置とが水平に配置される場合、各ＬＥＤ装置の発光が指向性を持たないために発光が広角に広がってしまい、ディスプレイとして見る場合に正面に向かう光量が低下してしまうという問題が生ずる。また、ＬＥＤ装置からの光により半導体装置の駆動回路が誤動作してしまう危険性もある。
【００１２】
各種ディスプレイの改良例としては、例えば特開２００１−１０９００８号公報に、配線の断面形状を三角形状などとし開口率を向上させたアクティブマトリックス型の液晶表示装置が開示されている。特開２０００−２５１６５５号公報には、気密容器内に位置する配線の断面形状を円弧状にして視野角を拡大したプラズマディスプレイなどの平面画像形成装置が開示されている。しかしながら、これら公報に記載される技術には、いずれも発光を積極的に正面に向かわせるという考えはなく、上記問題を解決するには至っていない。
【００１３】
本発明は、上述のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、画素サイズを縮小することができ、高精細化を実現し得る画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、画素サイズを固定した場合には発光領域の広面積化が可能で、高輝度化が可能な画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、駆動回路部を発光素子の発光領域から離間させることが可能で、回路動作の安定性を向上することが可能な画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
さらにまた、本発明は、発光部における発光を有効利用することが可能で、高輝度化、低消費電力化を実現し得る画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また、駆動回路の誤動作を防止することが可能で、信頼性を向上することが可能な画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とが配列されてなり、上記発光部を貫通するように設けられた接続孔を介して当該発光部の電極と上記配線層とが接続され、上記駆動回路部は、当該駆動回路部を貫通するように設けられた接続孔を介して上記配線層と接続されていることを特徴とするものである。また、本発明の画像表示装置は、配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とが配列されてなり、上記発光部を貫通するように設けられた接続孔を介して当該発光部の電極と上記配線層とが接続され、上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路が形成された回路形成面を有する半導体素子で構成され、上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面とが、上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して互いに反対方向を向くように配置されていることを特徴とするものである。
また、本発明の画像表示装置の製造方法は、配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とを配列した後、上記発光部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより発光部の電極と上記配線層とを電気的に接続すると共に、上記駆動回路部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより駆動回路部の電極と上記配線層とを電気的に接続することを特徴とするものである。また、本発明の画像表示装置の製造方法は、配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とを配列した後、上記発光部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより発光部の電極と上記配線層とを電気的に接続し、上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路を形成した半導体素子で構成し、
上記発光部及び上記駆動回路部は、上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面が上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して互いに反対方向を向くように配置することを特徴とする。
【００１６】
本発明では、発光部や駆動回路部に設けられた接続孔を介して直接基板上の配線層とこれらの間の電気的導通が図られる。したがって、配線層間接続孔を配置するスペースを確保する必要がなく、画素の縮小化が実現される。
【００１７】
また、本発明の画像表示装置は、基板上に発光部と駆動回路部とが配列されてなり、これら発光部と駆動回路部とが積層構造とされていることを特徴とするものである。さらに、本発明の画像表示装置の製造方法は、基板上に発光部と駆動回路部とを積層して実装することを特徴とするものである。
【００１８】
従来の配列では、画素サイズは駆動回路領域＋発光部領域で決まるが、上記構成とすることにより、画素サイズを駆動回路領域のみに減少させることが可能である。また、画素サイズを固定した場合には、発光部領域の面積を拡大することが可能であり、例えば高輝度化が実現される。また、上記接続孔による接続を併用することにより、画素サイズはさらに縮小化され、高精細化される。
【００１９】
さらに、上記いずれの画像表示装置においても、発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面とが互いに反対方向を向くように配置してもよい。発光部の発光面と駆動回路部の回路形成面とが互いに反対方向を向くように配置すれば、発光素子の発光光に起因して回路に発生するノイズ電流が低減される。
【００２０】
一方、上記高輝度化、低消費電力化を実現するという目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、基板上に発光部が配列されてなり、当該受光部の発光面側に配置される配線の側壁が傾斜面とされていることを特徴とするものである。また、本発明の画像表示装置の製造方法は、基板上に発光部を配列し、発光部の発光面側に配線を形成する画像表示装置の製造方法において、遮光帯膜厚がグラデーション化されたマスクを用いてレジストを露光し、これを現像することにより側壁が傾斜面とされたレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして金属層をエッチングし、側壁が傾斜面とされた配線を形成することを特徴とするものである。
【００２１】
発光部の発光面側に配置される配線の側壁を傾斜面とすることで、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光がこの傾斜面で反射され、ディスプレイ発光方向に向かうことになる。そのため、発光部からの光が有効利用され、高輝度化や低消費電力化が実現される。また、配線により妨げられていた視野方向の一部が有効になり、視野角も拡大される。
【００２２】
同様に、上記高輝度化、低消費電力化を実現するという目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とが配列されてなり、上記駆動回路部は、上記発光部に対して傾斜して配置されていることを特徴とするものである。また、本発明の画像表示装置の製造方法は、基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とを配列する画像表示装置の製造方法において、上記駆動回路部を上記発光部に対して傾斜して配置することを特徴とするものである。
【００２３】
駆動回路部を傾斜して配置することで、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光がこの駆動回路部で反射され、ディスプレイ発光方向に向かうことになる。そのため、発光部からの光が有効利用され、高輝度化や低消費電力化が実現される。また、特に駆動回路部の回路形成面が発光部の発光面と反対方向を向くように配置すれば、発光部からの光が駆動回路部の回路形成面に入射されることがなくなり、誤動作が防止される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像表示装置及び画像表示装置の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１乃至図５は、本発明を適用した画像表示装置を製造するプロセスの一例を示すものである。この例では、図１に示すように、先ず、基板１上に第１配線層２をパターン形成し、接着剤層３を被覆形成した後、ＬＥＤ装置４及び駆動回路装置５をこの上に配置する。本例では、ＬＥＤ装置４は図中上方に向かって発光するような構成である。なお、ここまでは、先に説明した従来例と同様である。ただし、従来例で必要であった配線層間接続孔開口用のスペースは設けない。
【００２６】
ＬＥＤ装置４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）単体であってもよいし、パッケージに収容されたものであってもよい。あるいは、樹脂などによってモールドされチップ部品化されていてもよい。駆動回路装置５には、例えば半導体基板（Ｓｉ基板）の表面に半導体回路形成技術を利用して回路を形成してなる半導体素子が用いられる。半導体素子も、いわゆるベアチップのまま用いてもよいし、パッケージに収容された状態、あるいは樹脂などによってモールドされチップ部品化された状態で用いてもよい。
【００２７】
次に、図２に示すように、上記ＬＥＤ装置４及び駆動回路装置５の電極４ａ、５ａに対応する位置に、当該電極に対応して第１配線層２の電極取り出し部２ａを露出させるよう接続孔６、７をそれぞれ形成する。これら接続孔６、７は、ＬＥＤ装置４及び駆動回路装置５、さらには接着剤層３を貫通するものであり、ＬＥＤ装置４及び駆動回路装置５については、例えばＲＩＥ法により形成することが可能である。接着剤層３は、レーザ加工法などにより除去することによって上記接続孔６ａ、６ｂを形成することができる。
【００２８】
次いで、ＣＶＤ法などにより絶縁膜を全面に成膜した後、異方性エッチングを行い、図３に示すように、上記接続孔６ａ、６ｂの内壁面を絶縁膜７で被覆する。この絶縁膜７は、不用意な短絡を防止することを目的に形成されるものである。
【００２９】
上記絶縁膜７を形成した後、図４に示すように、上記接続孔６ａ、６ｂを充填する形で導電材料８を形成する。導電材料８には、例えばＳｎＰｂ、金（Ａｕ）などを使用することができる。具体的には、例えば選択メッキ法により接続孔６ａ、６ｂ内を導電材料８で充填する。このとき、ＬＥＤ装置４や駆動回路部５の上面に露呈する導電材料８が上記ＬＥＤ装置４の電極４ａや駆動回路装置５の電極５ａと接触し、ＬＥＤ装置４の発光素子や駆動回路装置５の駆動回路が上記第１配線層２と電気的に接続されることになる。
【００３０】
最後に、図５に示すように、上記ＬＥＤ装置４や駆動回路装置５を覆って絶縁膜９を成膜した後、レーザ加工法によって当該絶縁膜９に接続孔９ａ、９ｂを開口し、第２配線層１０を形成する。上記接続孔９ａ、９ｂは、ＬＥＤ装置４の電極４ｂや駆動回路装置５の電極５ｂに対応して設けられ、これら電極４ｂ、５ｂは、これれら接続孔９ａ、９ｂを介して第２配線層１０と電気的に接続されることになる。
【００３１】
上記により製造される画像表示装置は、図６に示すように、基板１上に赤色ＬＥＤ装置４ａ、緑色ＬＥＤ装置４ｂ、青色ＬＥＤ装置４ｃを１組にして、これらをマトリクス状に配列するとともに、各画素のＬＥＤ装置を駆動するための駆動回路装置５を各組の赤色ＬＥＤ装置４ａ、緑色ＬＥＤ装置４ｂ、青色ＬＥＤ装置４ｃと近接して配置することにより構成される。ここで、配線層間を接続する接続孔を形成するための余分な領域（先の図４４におけるスペース１０９に相当する領域）を必要とせず、画素の精細化が可能である。
【００３２】
以上が本発明を適用した画像表示装置及びその製造方法の基本的な構成例であるが、上記の構成において、ＬＥＤ装置４の発光面４Ａと駆動回路装置５の回路形成面５Ａとが同じ方向になるように配列されていると、ＬＥＤ装置４の発光が駆動回路装置５の回路形成面５Ａに入り込み、これが原因で回路にノイズ電流が発生する虞れがある。これを回避するには、ＬＥＤ装置４の発光面４Ａと駆動回路装置５の回路形成面５Ａとが互いに反対方向を向くように配置すればよい。そこで次に、ＬＥＤ装置４の発光面４Ａと駆動回路装置５の回路形成面５Ａとが互いに反対方向を向くように配置した例について図７乃至図１１を参照して説明する。
【００３３】
図７に示すように、基板１１上に第１配線層１２及び接着剤層１３を形成し、ＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５を配置するところまでは、先の例と同様である。ただし、ＬＥＤ装置１４は発光面１４Ａが図中上方向を向くように配置し、駆動回路装置１５は回路形成面１５Ａが図中下方を向くように配置する。そして、駆動回路部１５の電極１５ａは、バンプ１６を介して第１配線層１２と接続しておく。
【００３４】
次に、図８に示すように、接続孔１７ａ、１７ｂを形成する。接続孔１７ａ、１７ｂは、ＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５については例えばＲＩＥ法により形成し、接着剤層１３についてはレーザ加工法により除去することにより開口形成する。ここで、接続孔１７ａは、ＬＥＤ装置１４及び接着剤層１３を貫通し、第１配線層１２の電極取り出し部１２ａが露呈するように形成されている。接続孔１７ｂは、駆動回路装置１５を貫通し、電極１５ｂが露呈するように形成されている。
【００３５】
次いで、ＣＶＤ法などにより絶縁膜を全面に成膜した後、異方性エッチングを行い、図９に示すように、上記接続孔１７ａ、１７ｂの内壁面を絶縁膜１８で被覆する。絶縁膜１８を形成した後、図１０に示すように、上記接続孔１７ａ、１７ｂを充填する形で導電材料１９を形成する。導電材料１９には、例えばＳｎＰｂや金（Ａｕ）などを使用することができる。具体的には、例えば選択メッキ法により接続孔１７ａ、１７ｂ内を導電材料１９で充填する。このとき、ＬＥＤ装置１４の上面に露呈する導電材料１９が上記ＬＥＤ装置１４の電極１４ａと接触し、ＬＥＤ装置１４の発光素子が上記第１配線層１２と電気的に接続されることになる。また、接続孔１７ｂに充填される導電材料１９は、駆動回路装置１５の裏面側電極として機能することになる。
【００３６】
最後に、図１１に示すように、上記ＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５を覆って絶縁膜２０を成膜した後、レーザ加工法によって当該絶縁膜２０に接続孔２０ａ、２０ｂを開口し、第２配線層２１を形成する。上記接続孔２０ａ、２０ｂは、ＬＥＤ装置１４の電極１４ｂや駆動回路装置１５の電極１５ｂ（裏面側電極として機能する導電材料１９）に対応して設けられ、これら電極１４ｂ、１５ｂは、これれら接続孔２０ａ、２０ｂを介して第２配線層２１と電気的に接続されることになる。
【００３７】
本例では、ＬＥＤ装置１４の発光面１４Ａと駆動回路装置１５の回路形成面１５Ａとが互いに反対方向を向くように配置されており、ＬＥＤ装置１４の発光による影響を回避することが可能である。例えば、ＬＥＤ装置１４の発光が駆動回路装置１５の回路形成面１５Ａに入り込むのを抑えることができ、これが原因で回路に発生するノイズ電流を低減することができる。
【００３８】
次に、駆動回路装置上に重ねてＬＥＤ装置を配置することにより、ＬＥＤ装置分の面積を削減することが可能な画像表示装置及びその製造方法について図１２乃至図１４を参照して説明する。
【００３９】
先ず、図１２に示すように、基板３１上に第１配線層３２をパターン形成し、第１絶縁膜３３を被覆形成した後、駆動回路装置３４をこの上に配置する。次いで、図１３に示すように、駆動回路装置３４及び第１絶縁膜３３を貫通する接続孔３５ａ、３５ｂを形成する。これら接続孔３５ａ、３５ｂは、駆動回路装置３５については例えばＲＩＥ法により、第１絶縁膜３３についてはレーザ加工法などにより除去することによって形成する。ここで、接続孔３５ａは、駆動回路装置３４の電極３４ａと第１配線層３２とを接続し、接続孔３５ｂは、駆動回路装置３４の上面に形成された中間電極３４ｃと接続される。中間電極３４ｃは、後述のＬＥＤ装置の電極と第１配線層３２とを接続するために設けられるものである。これら接続孔３５ａ、３５ｂは、駆動回路装置３４の面積内に形成されており、この上に上記電極３４ａや中間電極３４ｃなどが形成されているので、駆動回路装置３４の大きさを越えることなく駆動回路装置３４の回路を外部電気信号と接続することが可能である。
【００４０】
続いて、第２絶縁膜３６を形成し第２配線層３７を形成した後、図１４に示すように、第３絶縁膜３８を形成しＬＥＤ装置３９を当該第３絶縁膜３８上に配置し、配線を施す。このとき、ＬＥＤ装置３９と駆動回路装置３４とは重なり合うように配置し、駆動回路装置３４の投影面積内にＬＥＤ装置３９が入るような積層構造とする。
【００４１】
配線については、先ず、図１３に示すように、第２絶縁膜３６に接続孔３６ａを形成し、上記駆動回路装置３４の電極３４ｂと第２配線層３７とを接続する。ＬＥＤ装置３９と第２配線層３７の接続は、図１４に示すように、ＬＥＤ装置３９及び第３絶縁膜３８を貫通する接続孔４０ａを介して行う。すなわち、ＬＥＤ装置３９及び第３絶縁膜３８を貫通する接続孔４０ａを形成し、この接続孔に充填される導電材料をＬＥＤ装置３９の電極３９ａ及び第２配線層３７の電極取り出し部と接続することで、これら電極３９ａと電極取り出し部との電気的接続を図る。ＬＥＤ装置３９の他方の電極３９ｂは、第３絶縁膜３８、第２絶縁膜３６を貫通する接続孔４０ｂを介して上記駆動回路装置３４上の中間電極３４ｃと接続され、さらに接続孔３５ｂを介して第１配線層３２と接続される。
【００４２】
上記により作製される画像表示装置は、駆動回路装置３４の面積を越えることなく画素を形成することが可能であり、高精細化が可能である。図１５は、本例における駆動回路装置３４とＬＥＤ装置３９の配置状態を示すものである。赤色ＬＥＤ装置３９ａ、緑色ＬＥＤ装置３９ｂ、青色ＬＥＤ装置３９ｃは、いずれも駆動回路装置３４の面積内に入っており、先の図６に示す配列の場合、画素サイズが駆動回路領域＋発光領域であったものが、本例では駆動回路領域のみに縮小されている。
【００４３】
上記構成の画像表示装置においても、ＬＥＤ装置３９の発光面３９Ａと駆動回路装置３４の回路形成面３４Ａとが互いに反対方向を向くように配置し、ＬＥＤ装置３９の発光による影響を回避することが可能である。図１６乃至図１８を参照して、かかる構造の画像表示装置について説明する。
【００４４】
本例では、基板４１上に第１配線層４２を形成した後、図１６に示すように、駆動回路装置４３を回路形成面４３Ａが図中下方を向くように配置し、半田ボール４４などを用いて駆動回路装置４３の電極４３ａ、４３ｃと第１配線層４２とを接続する。次に、図１７に示すように、第１絶縁膜４５を形成し、この上に第２配線層４６を形成する。駆動回路装置４３の電極４３ｂ、４３ｃと第２配線層４６との接続は、接続孔４７ａ、４７ｂを介して行う。接続孔４７ａ、４７ｂは、駆動回路装置４３及び第１絶縁膜４５を貫通するように設けられている。
【００４５】
続いて、図１８に示すように、第２絶縁膜４８を形成し、この上にＬＥＤ装置４９を配置する。このとき、ＬＥＤ装置４９の発光面４９Ａは、図中上方に向くように配置する。
【００４６】
ＬＥＤ装置４９と第２配線層４６の接続は、図１８に示すように、ＬＥＤ装置４９及び第２絶縁膜４８を貫通する接続孔５０ａを介して行う。すなわち、ＬＥＤ装置４９及び第２絶縁膜４８を貫通する接続孔５０ａを形成し、この接続孔に充填される導電材料をＬＥＤ装置４の電極４９ａ及び第２配線層４６の電極取り出し部と接続することで、これら電極４９ａと電極取り出し部との電気的接続を図る。ＬＥＤ装置４９の他方の電極４９ｂは、第２絶縁膜４８、第１絶縁膜４５を貫通する接続孔５０ｂを介して上記駆動回路装置４３上の第２配線層４６と接続され、さらに接続孔４７ｂ、電極４３ｃ、半田ボール４４を介して第１配線層４２と接続される。
【００４７】
本例においても、ＬＥＤ装置４９の発光面４９Ａと駆動回路装置４３の回路形成面４３Ａとが互いに反対方向を向くように配置されており、ＬＥＤ装置４９の発光による影響を回避することが可能である。例えば、ＬＥＤ装置４９の発光が駆動回路装置４３の回路形成面４３Ａに入り込むのを抑えることができ、これに起因して回路に発生するノイズ電流を低減することができる。
【００４８】
ところで、上記各例の画像表示装置においては、ＬＥＤ装置が最上部に配置され、ＬＥＤは図中上方に向かって発光する。このとき、ビアホールが光の反射に寄与し、発光効率が向上する。このことについて、図１９及び図２０を使って説明する。
【００４９】
図１９及び図２０に詳細な構造を示すように、最上部に配置されたＬＥＤ装置においては、ＬＥＤ（発光部）５１のｎ電極５１ａ、ｐ電極５１ｂのいずれもが、絶縁膜５２を貫通して形成されるビアホール５３、５４を介して配線５５、５６と電気的に接続される。ここで、ビアホール５３、５４に充填される金属は、反射率が高く、鏡面として作用する。その結果、ＬＥＤ５１の横方向への発光も前方に反射され、画像表示に有効に利用される。この構造については、後ほど詳述する。
【００５０】
上記の画像表示装置においては、ＬＥＤ装置をマトリクス状に配列する必要があるが、そのための１つの手法として例えば発光素子であるＬＥＤを拡大転写により再配列する方法が挙げられる。そこで次に、二段階拡大転写法による素子の配列方法について説明する。
【００５１】
最初に、二段階拡大転写法による素子の配列方法の基本的な構成について説明する。二段階拡大転写法による素子の配列方法は、高集積度をもって第一基板上に作成された素子を第一基板上で素子が配列された状態よりは離間した状態となるように一時保持用部材に転写し、次いで一時保持用部材に保持された前記素子をさらに離間して第二基板上に転写する二段階の拡大転写を行う。なお、本例では転写を２段階としているが、素子を離間して配置する拡大度に応じて転写を三段階やそれ以上の多段階とすることもできる。
【００５２】
図２１はそれぞれ二段階拡大転写法の基本的な工程を示す図である。まず、図２１の（ａ）に示す第一基板６０上に、例えば発光素子のような素子６２を密に形成する。素子を密に形成することで、各基板当たりに生成される素子の数を多くすることができ、製品コストを下げることができる。第一基板６０は例えば半導体ウエハ、ガラス基板、石英ガラス基板、サファイア基板、プラスチック基板などの種々素子形成可能な基板であるが、各素子６２は第一基板６０上に直接形成したものであっても良く、他の基板上で形成されたものを配列したものであっても良い。
【００５３】
次に、図２１の（ｂ）に示すように、第一基板６０から各素子６２が一時保持用部材に転写され、この一時保持用部材の上に各素子６２が保持される。このとき、同時に素子６２毎に素子周りの樹脂の被覆を行う。素子周りの樹脂の被覆は電極パッドを形成し易くし、転写工程での取り扱いを容易にするなどのために形成される。なお、隣接する素子６２は例えば複数の一時保持用部材間での転写などにより選択分離を行うことにより、最終的には一時保持用部材上で離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子６２はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写される。このとき離間される距離は、特に限定されず、一例として後続の工程での樹脂部形成や電極パッドの形成を考慮した距離とすることができる。
【００５４】
このような第一転写工程の後、図２１の（ｃ）に示すように、一時保持用部材６１上に存在する素子６２は離間されていることから、各素子６２毎に電極パッドの形成が行われる。電極パッドの形成は、後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、その際に配線不良が生じないように比較的大き目のサイズに形成されるものである。なお、図２１の（ｃ）には電極パッドは図示していない。樹脂６３で固められた各素子６２に電極パッドを形成することで樹脂形成チップ６４が形成される。素子６２は平面上、樹脂形成チップ６４の略中央に位置するが、一方の辺や角側に偏った位置に存在するものであっても良い。
【００５５】
次に、図２１の（ｄ）に示すように、第二転写工程が行われる。この第二転写工程では一時保持用部材６１上でマトリクス状に配される素子６２が樹脂形成チップ６４ごと更に離間するように第二基板６５上に転写される。第二転写工程においても、隣接する素子６２は樹脂形成チップ６４ごと離間され、図示のようにマトリクス状に配される。すなわち素子６２はｘ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写されるが、ｘ方向に垂直なｙ方向にもそれぞれ素子の間を広げるように転写される。第二転写工程によって配置された素子の位置が画像表示装置などの最終製品の画素に対応する位置であるとすると、当初の素子６２間のピッチの略整数倍が第二転写工程によって配置された素子６２のピッチとなる。ここで第一基板６０から一時保持用部材６１での離間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材６１から第二基板６５での離間したピッチの拡大率をｍとすると、略整数倍の値ＥはＥ＝ｎ×ｍで表される。
【００５６】
第二基板６５上に樹脂形成チップ６４ごと離間された各素子６２には、配線が施される。この時、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。この配線は例えば素子６２が発光ダイオードなどの発光素子の場合には、ｐ電極、ｎ電極への配線を含み、液晶制御素子の場合は、選択信号線、電圧線や、配向電極膜などの配線等を含む。
【００５７】
図２１に示した二段階拡大転写法においては、第一転写後の離間したスペースを利用して電極パッドの形成などを行うことができ、そして第二転写後に配線が施されるが、先に形成した電極パッド等を利用して接続不良を極力抑えながらの配線がなされる。従って、画像表示装置の歩留まりを向上させることができる。また、本例の二段階拡大転写法においては、素子間の距離を離間する工程が２工程であり、このような素子間の距離を離間する複数工程の拡大転写を行うことで、実際は転写回数が減ることになる。すなわち、例えば、ここで第一基板６０から一時保持用部材６１での離間したピッチの拡大率を２（ｎ＝２）とし、一時保持用部材６１から第二基板６５での離間したピッチの拡大率を２（ｍ＝２）とすると、仮に一度の転写で拡大した範囲に転写しようとしたときでは、最終拡大率が２×２の４倍で、その二乗の１６回の転写すなわち第一基板のアライメントを１６回行う必要が生ずるが、本例の二段階拡大転写法では、アライメントの回数は第一転写工程での拡大率２の二乗の４回と第二転写工程での拡大率２の二乗の４回を単純に加えただけの計８回で済むことになる。即ち、同じ転写倍率を意図する場合においては、（ｎ＋ｍ）^２＝ｎ^２＋２ｎｍ＋ｍ^２であることから、必ず２ｎｍ回だけ転写回数を減らすことができることになる。従って、製造工程も回数分だけ時間や経費の節約となり、特に拡大率の大きい場合に有益となる。
【００５８】
上記第二転写工程においては、発光素子は樹脂形成チップとして取り扱われ、一時保持用部材上から第二基板にそれぞれ転写されるが、この樹脂形成チップについて図２２及び図２３を参照して説明する。上記各例においては、この樹脂形成チップをＬＥＤ装置として配列することになる。樹脂形成チップ６４は、離間して配置されている素子６２の周りを樹脂６３で固めたものであり、このような樹脂形成チップ６４は、一時保持用部材から第二基板に素子６２を転写する場合に使用できるものである。樹脂形成チップ６４は略平板上でその主たる面が略正方形状とされる。この樹脂形成チップ６４の形状は樹脂６３を固めて形成された形状であり、具体的には未硬化の樹脂を各素子６２を含むように全面に塗布し、これを硬化した後で縁の部分をダイシング等で切断することで得られる形状である。
【００５９】
略平板状の樹脂６３の表面側と裏面側にはそれぞれ電極パッド６６，６７が形成される。これら電極パッド６６，６７の形成は全面に電極パッド６６，６７の材料となる金属層や多結晶シリコン層などの導電層を形成し、フォトリソグラフィー技術により所要の電極形状にパターンニングすることで形成される。これら電極パッド６６，６７は発光素子である素子６２のｐ電極とｎ電極にそれぞれ接続するように形成されており、必要な場合には樹脂６３にビアホールなどが形成される。
【００６０】
ここで電極パッド６６，６７は樹脂形成チップ６４の表面側と裏面側にそれぞれ形成されているが、一方の面に両方の電極パッドを形成することも可能であり、例えば薄膜トランジスタの場合ではソース、ゲート、ドレインの３つの電極があるため、電極パッドを３つ或いはそれ以上形成しても良い。電極パッド６６，６７の位置が平板上ずれているのは、最終的な配線形成時に上側からコンタクトをとっても重ならないようにするためである。電極パッド６６，６７の形状も正方形に限定されず他の形状としても良い。
【００６１】
このような樹脂形成チップ６４を構成することで、素子６２の周りが樹脂６３で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド６６，６７を形成できるとともに素子６２に比べて広い領域に電極パッド６６，６７を延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。後述するように、最終的な配線が続く第二転写工程の後に行われるため、比較的大き目のサイズの電極パッド６６，６７を利用した配線を行うことで、配線不良が未然に防止される。
【００６２】
次に、図２４に本例の二段階拡大転写法で使用される素子の一例としての発光素子の構造を示す。図２４の（ａ）が素子断面図であり、図２４の（ｂ）が平面図である。この発光素子はＧａＮ系の発光ダイオードであり、たとえばサファイア基板上に結晶成長される素子である。このようなＧａＮ系の発光ダイオードでは、基板を透過するレーザ照射によってレーザアブレーションが生じ、ＧａＮの窒素が気化する現象にともなってサファイア基板とＧａＮ系の成長層の間の界面で膜剥がれが生じ、素子分離を容易なものにできる特徴を有している。
【００６３】
まず、その構造については、ＧａＮ系半導体層からなる下地成長層７１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層７２が形成されている。なお、下地成長層７１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層７２はその絶縁膜を開口した部分にＭＯＣＶＤ法などによって形成される。このＧａＮ層７２は、成長時に使用されるサファイア基板の主面をＣ面とした場合にＳ面（１−１０１面）で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコンをドープさせた領域である。このＧａＮ層７２の傾斜したＳ面の部分はダブルへテロ構造のクラッドとして機能する。ＧａＮ層７２の傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層７３が形成されており、その外側にマグネシウムドープのＧａＮ層７４が形成される。このマグネシウムドープのＧａＮ層７４もクラッドとして機能する。
【００６４】
このような発光ダイオードには、ｐ電極７５とｎ電極７６が形成されている。ｐ電極７５はマグネシウムドープのＧａＮ層７４上に形成されるＮｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。ｎ電極７６は前述の図示しない絶縁膜を開口した部分でＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。なお、下地成長層７１の裏面側からｎ電極取り出しを行う場合は、ｎ電極７６の形成は下地成長層７１の表面側には不要となる。
【００６５】
このような構造のＧａＮ系の発光ダイオードは、青色発光も可能な素子であって、特にレーザアブレーションよって比較的簡単にサファイア基板から剥離することができ、レーザビームを選択的に照射することで選択的な剥離が実現される。なお、ＧａＮ系の発光ダイオードとしては、平板上や帯状に活性層が形成される構造であっても良く、上端部にＣ面が形成された角錐構造のものであっても良い。また、他の窒化物系発光素子や化合物半導体素子などであっても良い。
【００６６】
次に、図２１に示す発光素子の配列方法を応用した画像表示装置の製造の具体的手法について説明する。発光素子は図２４に示したＧａＮ系の発光ダイオードを用いている。先ず、図２５に示すように、第一基板８１の主面上には複数の発光ダイオード８２が密な状態で形成されている。発光ダイオード８２の大きさは微小なものとすることができ、例えば一辺約２０μｍ程度とすることができる。第一基板８１の構成材料としてはサファイア基板などのように発光ダイオード８２に照射するレーザの波長に対して透過率の高い材料が用いられる。発光ダイオード８２にはｐ電極などまでは形成されているが最終的な配線は未だなされておらず、素子間分離の溝８２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード８２は分離できる状態にある。この溝８２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。
【００６７】
次いで、第一基板８１上の発光ダイオード８２を第１の一時保持用部材８３上に転写する。ここで第１の一時保持用部材８３の例としては、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、本例では石英ガラス基板を用いた。また、第１の一時保持用部材８３の表面には、離型層として機能する剥離層８４が形成されている。剥離層８４には、フッ素コート、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばポリビニルアルコール：ＰＶＡ）、ポリイミドなどを用いることができるが、ここではポリイミドを用いた。
【００６８】
転写に際しては、図２５に示すように、第一基板８１上に発光ダイオード８２を覆うに足る接着剤（例えば紫外線硬化型の接着剤）８５を塗布し、発光ダイオード８２で支持されるように第１の一時保持用部材８３を重ね合わせる。この状態で、図２６に示すように第１の一時保持用部材８３の裏面側から接着剤８５に紫外線（ＵＶ）を照射し、これを硬化する。第１の一時保持用部材８３は石英ガラス基板であり、上記紫外線はこれを透過して接着剤８５を速やかに硬化する。
【００６９】
接着剤８５を硬化した後、図２７に示すように、発光ダイオード８２に対しレーザを第一基板８１の裏面から照射し、当該発光ダイオード８２を第一基板８１からレーザアブレーションを利用して剥離する。ＧａＮ系の発光ダイオード８２はサファイアとの界面で金属のＧａと窒素に分解することから、比較的簡単に剥離できる。照射するレーザとしてはエキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザなどが用いられる。このレーザアブレーションを利用した剥離によって、発光ダイオード８２は第一基板８１の界面で分離し、一時保持用部材８３上の接着剤８５に埋め込まれた状態で転写される。
【００７０】
図２８は、上記剥離により第一基板８１を取り除いた状態を示すものである。このとき、レーザにてＧａＮ系発光ダイオードをサファイア基板からなる第一基板８１から剥離しており、その剥離面にＧａ８６が析出しているため、これをエッチングすることが必要である。そこで、ＮａＯＨ水溶液もしくは希硝酸などによりウエットエッチングを行い、図２９に示すように、Ｇａ８６を除去する。さらに、図３０に示すように、酸素プラズマ（Ｏ_２プラズマ）により表面を清浄化し、ダイシングにより接着剤８５を切断してダイシング溝８７を形成し、発光ダイオード８２毎にダイシングした後、発光ダイオード８２の選択分離を行なう。ダイシングプロセスは通常のブレードを用いたダイシング、２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要なときには上記レーザを用いたレーザによる加工を行う。その切り込み幅は画像表示装置の画素内の接着剤８５で覆われた発光ダイオード８２の大きさに依存するが、一例として、エキシマレーザにて溝加工を行い、チップの形状を形成する。
【００７１】
発光ダイオード８２を選択分離するには、先ず、図３１に示すように、清浄化した発光ダイオード８２上に熱可塑性接着剤８８を塗布し、この上に第２の一時保持用部材８９を重ねる。この第２の一時保持用部材８９も、先の第１の一時保持用部材８３と同様、ガラス基板、石英ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができ、本例では石英ガラス基板を用いた。また、この第２の一時保持用部材８９の表面にもポリイミドなどからなる剥離層９０を形成しておく。
【００７２】
次いで、図３２に示すように、転写対象となる発光ダイオード８２ａに対応した位置にのみ第１の一時保持用部材８３の裏面側からレーザを照射し、レーザアブレーショによりこの発光ダイオード８２ａを第１の一時保持用部材８３から剥離する。それと同時に、やはり転写対象となる発光ダイオード８２ａに対応した位置に、第２の一時保持用部材８９の裏面側から可視または赤外レーザ光を照射して、この部分の熱可塑性接着剤８８を溶融し硬化させる。その後、第２の一時保持用部材８９を第１の一時保持用部材８３から引き剥がすと、図３３に示すように、上記転写対象となる発光ダイオード８２ａのみが選択的に分離され、第２の一時保持用部材８９上に転写される。
【００７３】
上記選択分離後、図３４に示すように、転写された発光ダイオード８２を覆って樹脂を塗布し、樹脂層９１を形成する。さらに、図３５に示すように、酸素プラズマなどにより樹脂層９１の厚さを削減し、図３６に示すように、発光ダイオード８２に対応した位置にレーザの照射によりビアホール９２を形成する。ビアホール９２の形成には、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザなどを用いることができる。このとき、ビアホール９２は例えば約３〜７μｍの径を開けることになる。
【００７４】
次に、上記ビアホール９２を介して発光ダイオード８２のｐ電極と接続されるアノード側電極パッド９３を形成する。このアノード側電極パッド９３は、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。図３７は、発光ダイオード８２を第２の一時保持用部材８９に転写して、アノード電極（ｐ電極）側のビアホール９２を形成した後、アノード側電極パッド９３を形成した状態を示している。
【００７５】
上記アノード側電極パッド９３を形成した後、反対側の面にカソード側電極を形成するため、第３の一時保持用部材９４への転写を行う。第３の一時保持用部材９４も、例えば石英ガラスなどからなる。転写に際しては、図３８に示すように、アノード側電極パッド９３を形成した発光ダイオード８２、さらには樹脂層９１上に接着剤９５を塗布し、この上に第３の一時保持用部材９４を貼り合せる。この状態で第２の一時保持用部材８９の裏面側からレーザを照射すると、石英ガラスからなる第２の一時保持用部材８９と、当該第２の一時保持用部材８９上に形成されたポリイミドからなる剥離層９０の界面でレーザアブレーションによる剥離が起き、剥離層９０上に形成されている発光ダイオード８２や樹脂層９１は、第３の一時保持用部材９４上に転写される。図３９は、第２の一時保持用部材８９を分離した状態を示すものである。
【００７６】
カソード側電極の形成に際しては、上記の転写工程を経た後、図４０に示すＯ_２プラズマ処理により上記剥離層９０や余分な樹脂層９１を除去し、発光ダイオード８２のコンタクト半導体層（ｎ電極）を露出させる。発光ダイオード８２は一時保持用部材９４の接着剤９５によって保持された状態で、発光ダイオード８２の裏面がｎ電極側（カソード電極側）になっていて、図４１に示すように電極パッド９６を形成すれば、電極パッド９６は発光ダイオード８２の裏面と電気的に接続される。その後、電極パッド９６をパターニングする。このときのカソード側の電極パッドは、例えば約６０μｍ角とすることができる。電極パッド９６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）もしくはＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの材料を用いる。透明電極の場合は発光ダイオード８２の裏面を大きく覆っても発光をさえぎることがないので、パターニング精度が粗く、大きな電極形成ができ、パターニングプロセスが容易になる。なお、上記電極パッド９６を形成する際に、先に形成したアノード側電極パッド９３と接続される引き出し電極９３ａを形成するようにすれば、後述のバンプ接続が非常に容易なものとなる。この引き出し電極９３ａは、上記樹脂層９１にビア９１ａを形成し、上記電極パッド９６を形成する際に同時にパターニングすれば簡単に形成することができる。
【００７７】
次に、上記樹脂層９１や接着剤９５によって固められた発光ダイオード８２を個別に切り出し、上記樹脂形成チップの状態にする。切り出しは、例えばレーザダイシングにより行えばよい。図４２は、レーザダイシングによる切り出し工程を示すものである。レーザダイシングは、レーザのラインビームを照射することにより行われ、上記樹脂層９１及び接着剤９５を第３の一時保持用部材９４が露出するまで切断する。このレーザダイシングにより各発光ダイオード８２は所定の大きさの樹脂形成チップとして切り出され、ＬＥＤ装置として実装工程へと移行される。
【００７８】
実装工程では、機械的手段（真空吸引による素子吸着）とレーザアブレーションの組み合わせにより発光ダイオード８２（樹脂形成チップ）が第３の一時保持用部材９４から剥離される。図４３は、第３の一時保持用部材９４上に配列している発光ダイオード８２を吸着装置９７でピックアップするところを示した図である。このときの吸着孔９８は画像表示装置の画素ピッチにマトリクス状に開口していて、発光ダイオード８２を多数個、一括で吸着できるようになっている。このときの開口径は、例えば直径約１００μｍで６００μｍピッチのマトリクス状に開口されて、一括で約３００個を吸着できる。このときの吸着孔９８の部材は例えば、Ｎｉ電鋳により作製したもの、もしくはステンレス（ＳＵＳ）などの金属板をエッチングで穴加工したものが使用され、吸着孔９８の奥には吸着チャンバ９９が形成されており、この吸着チャンバ９９を負圧に制御することで発光ダイオード８２の吸着が可能になる。発光ダイオード８２はこの段階で樹脂層９１で覆われており、その上面は略平坦化されている。このために吸着装置９７による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００７９】
上記発光ダイオード８２の剥離に際しては、上記吸着装置９７による素子吸着と、レーザアブレーションによる樹脂形成チップの剥離を組み合わせ、剥離が円滑に進むようにしている。レーザアブレーションは、第３の一時保持用部材９４の裏面側からレーザを照射することにより行う。このレーザアブレーションによって、第３の一時保持用部材９４と接着剤９５の界面で剥離が生ずる。
【００８０】
上述のような発光素子の配列方法においては、一時保持用部材に発光ダイオードを保持させた時点で既に、素子間の距離が大きくされ、その広がった間隔を利用して比較的サイズの電極パッドなどを設けることが可能となる。それら比較的サイズの大きな電極パッドを利用した配線が行われるために、素子サイズに比較して最終的な装置のサイズが著しく大きな場合であっても容易に配線を形成できる。また、本例の発光素子の配列方法では、発光ダイオードの周囲が硬化した樹脂層で被覆され平坦化によって精度良く電極パッドを形成できるとともに素子に比べて広い領域に電極パッドを延在でき、次の第二転写工程での転写を吸着治具で進める場合には取り扱いが容易になる。
【００８１】
次に、ディスプレイの高輝度化、低消費電力化を実現し、誤動作を防止するために有効な画像表示装置の構造例について説明する。
【００８２】
図４４及び図４５は、かかる画像表示装置の一例を示すものである。この画像表示装置は、図４４及び図４５に示すように、接着剤層１０２が形成された基板１０１上に赤色ＬＥＤ装置１０３、緑色ＬＥＤ装置１０４、青色ＬＥＤ装置１０５をマトリックス状に配列してなるものである。基板１０１上には、水平方向の第１配線層１０６が形成されるとともに、絶縁層１０７を介して第２配線層がこれとは直交する方向に形成されている。第２配線層は、垂直方向に連続する配線１０８と短冊状の配線１０９とからなり、垂直方向に連続する配線１０８が上記ＬＥＤ装置１０３，１０４，１０５に設けられた一方の電極パッド１０３ａ，１０４ａ，１０５ａと接続されており、また、短冊状の配線１０９が他方の電極パッド１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂと第１配線層１０６を接続孔１１０を介して接続する形で形成されている。
【００８３】
本例において特徴的なのは、各ＬＥＤ装置１０３，１０４，１０５の発光面側に配される上記配線１０８，１０９の各ＬＥＤ装置１０３，１０４，１０５と向かい合う側壁１０８ａ，１０９ａが傾斜面とされていることである。本例では、各配線１０８，１０９は断面が三角形状とされ、上記各ＬＥＤ装置１０３，１０４，１０５と向かい合う側壁１０８ａ，１０９ａが傾斜面とされている。配線１０８，１０９の側壁１０８ａ，１０９ａを傾斜面とすることにより、発光素子１０３ｃ，１０４ｃ，１０５ｃから発光される光のうち、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光が、図４５に示すようにこの傾斜面１０８ａ，１０９ａで反射され、ディスプレイ発光方向に向かうことになる。その結果、発光素子１０３ｃ，１０４ｃ，１０５ｃの光が表示に有効利用され、高輝度化、低消費電力化が実現される。また、視野角も拡大される。具体的には、例えば配線１０８，１０９を側壁がほぼ垂直な通常の配線とした場合の視野角（図中、破線で示す。）に比べ、実線で示すように拡大される。
【００８４】
上記断面三角形状の配線１０８，１０９は、マスクの遮光帯膜厚をグラデーション化してレジストをパターニングすることにより容易に形成することができる。図４６は、この断面三角形状の配線１０８，１０９の形成プロセスを示すものである。形成に際しては、先ず、図４６（ａ）に示すように、基板１１１上に配線層となる金属膜１１２を成膜し、この上に均一にレジスト層１１３を塗布形成する。次いで、図４６（ｂ）に示すように、上記レジスト層１１３をマスク１１４を介して露光し、現像する。この時、マスク１１４の遮光帯膜厚をグラデーション化し、入射光がパターンの端部に向かうに連れて徐々に増加するように設計する。このマスク１１４を用いてレジスト層１１３を露光すると、レジスト層１１３の被感光厚が端部に行くにつれて徐々に厚くなり、これを現像すると、例えばポジ型レジストの場合、残存するパターンの厚さは端部に向かうに連れ次第に薄くなる。その結果、図４６（ｃ）に示すような断面三角形状のレジストパターン１１５が形成される。このレジストパターン１１５をマスクとして図４６（ｄ）に示すようにレジストと金属のエッチングレートがほぼ同等となるような条件で金属層１１２をエッチングすれば、図４６（ｅ）に示すように、断面三角形状の配線１１６が形成される。エッチング方法としては、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などを採用することができる。
【００８５】
上記のような、いわゆるハーフトーンマスクを用いる方法の他、デフォーカスによって膜厚に分布を持たせる技術を利用することも可能である。さらには、等方的なエッチングであるウエットエッチングを利用して傾斜面を形成することも可能である。図４７は、ウエットエッチングを利用して傾斜面を形成する方法を示すものである。ウエットエッチングを利用して傾斜面を形成する場合には、図４７に示すように、基板１２１上に金属層１２２を形成し、この上に所望のパターン形状よりも大きめのマスク１２３を形成する。そして、ウエットエッチングを進行させると、上記マスク１２３の開口部１２３ａを中心に等方的にエッチングが進行し、円弧状の傾斜面１２２ａが形成される。
【００８６】
配線１０８，１０９の形状は、上記三角形状に限らず、傾斜面を有する形状であればよく、例えば、図４８に示すように、断面台形状とすることも可能である。この台形状の配線も先の三角形状の配線と同様の方法により形成することができる。このように配線１０８，１０９の断面形状を台形状とし、側壁１０８ａ，１０９ａを傾斜面とすることにより、発光素子１０３ｃ，１０４ｃ，１０５ｃから発光される光のうち、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光が、図４８に示すようにこの傾斜面１０８ａ，１０９ａで反射され、ディスプレイ発光方向に向かうことになる。その結果、発光素子１０３ｃ，１０４ｃ，１０５ｃの光が表示に有効利用され、高輝度化、低消費電力化が実現される。また、視野角も拡大される。
【００８７】
上記各例においては、発光面側に形成される配線の形状を工夫し、光をディスプレイ発光方向に向かわせるようにしているが、発光部を制御する駆動回路部を斜めに配置し、この駆動回路部での反射を利用して光をディスプレイ発光方向に向かわせるようにすることも可能である。そこで次に、この駆動回路部を斜めに配置した画像表示装置の構成例について説明する。
【００８８】
図４９は、本例における配列状態を示すものである。基板１３１上には、赤色ＬＥＤ装置１３２、緑色ＬＥＤ装置１３３、青色ＬＥＤ装置１３４が１組となって画素を構成しており、これらＬＥＤ装置１３２，１３３，１３４を制御するための駆動回路部１３５が隣接して配置されている。各ＬＥＤ装置１３２，１３３，１３４は、中央部にＬＥＤ１３２ａ，１３３ａ，１３４ａが配されており、これが画像信号に応じて選択的に発光する。また、駆動回路部１３５は、例えば半導体素子などからなるものであり、一方の面に駆動回路が形成され回路形成面とされている。
【００８９】
通常、上記ＬＥＤ装置１３２，１３３，１３４や駆動回路部１３５は、基板１３１の平坦面上に形成されるが、この場合、図５０に示すように、ＬＥＤ１３２ａ，１３３ａ，１３４ａの発光は、あらゆる方向に向かって照射される。本例では、図５０に示すように、駆動回路部１３５を接着固定するための接着剤層１３６を成形して傾斜面を形成し、この傾斜面に駆動回路部１３５を接着することでＬＥＤ装置１３２，１３３，１３４に対して斜めに配置している。この際、ＬＥＤ装置１３２，１３３，１３４は発光部であるＬＥＤ１３２ａ，１３３ａ，１３４ａが上面を向き、駆動回路部１３５は回路形成面１３５ａが下面を向くように配置し、且つ駆動回路部１３５の裏面１３５ｂを鏡面加工しておく。接着剤層１３６は、例えば図５１に示すように、金型１３７で簡単に成形することができ、傾斜面を形成することができる。
【００９０】
この例では、ＬＥＤ１３２ａ，１３３ａ，１３４ａを発光させた際、横方向への発光は鏡面加工された駆動回路部１３５の裏面１３５ｂで上面方向に反射される。このため、ディスプレイ面での輝度が大幅に向上する。また、ＬＥＤ１３２ａ，１３３ａ，１３４ａからの光が駆動回路部１３５の回路形成面１３５ａに入射することも防止され、駆動回路部１３５の誤動作の危険性が回避される。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の画像表示装置においては、画素を縮小化することができ、高精細なディスプレイを実現することが可能である。また、画素サイズを固定した場合には、発光領域の広面積化が可能であり、高輝度化が実現される。さらに、本発明の画像表示装置において、発光素子の発光面と駆動回路部の回路形成面とが互いに反対方向を向くように配置すれば、発光素子の発光光により回路に発生するノイズ電流を低減することも可能である。
【００９２】
本発明の画像表示装置の製造方法によれば、上記利点を有する画像表示装置を簡便な方法によって作製することができ、生産性、製造コストの点で有利である。また、本発明の画像表示装置の製造方法において、密な状態すなわち集積度を高くして微細加工を施して作成された発光素子を離間して再配置するようにすれば、大面積の画像表示装置を生産性良く製造することが可能である。
【００９３】
また、本発明の画像表示装置及びその製造方法において、発光部の発光面側に配置される配線の側壁を傾斜面とすることにより、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光をこの傾斜面で反射させ、ディスプレイ発光方向に向かわせることが可能である。これにより、発光部からの光を有効利用することが可能になり、高輝度化や低消費電力化を実現することが可能である。同時に、配線により妨げられていた視野方向の一部を有効にし、視野角を拡大することも可能である。
【００９４】
さらに、本発明の画像表示装置及びその製造方法において、駆動回路部を発光部に対して傾斜して配置することにより、これまで無駄になったり無関係な方向に散乱されていた光をこの駆動回路部で反射させ、ディスプレイ発光方向に向かわせることが可能である。そのため、発光部からの光を有効利用することができ、高輝度化や低消費電力化を実現することが可能である。特に駆動回路部の回路形成面が発光部の発光面と反対方向を向くように配置すれば、発光部からの光が駆動回路部の回路形成面に入射されることがなくなり、誤動作を防止することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の製造プロセスの一例を示すものであり、ＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列工程を示す概略断面図である。
【図２】接続孔形成工程を示す概略断面図である。
【図３】接続孔の内壁面を覆う絶縁膜の形成工程を示す概略断面図である。
【図４】選択メッキ法による導電材料充填工程を示す概略断面図である。
【図５】第２配線層形成工程を示す概略断面図である。
【図６】ＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列状態を示す概略平面図である。
【図７】画像表示装置の製造プロセスの他の例を示すものであり、ＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列工程を示す概略断面図である。
【図８】接続孔形成工程を示す概略断面図である。
【図９】接続孔の内壁面を覆う絶縁膜の形成工程を示す概略断面図である。
【図１０】選択メッキ法による導電材料充填工程を示す概略断面図である。
【図１１】第２配線層形成工程を示す概略断面図である。
【図１２】画像表示装置の製造プロセスのさらに他の例を示すものであり、駆動回路装置の実装工程を示す概略断面図である。
【図１３】第２配線層形成工程を示す概略断面図である。
【図１４】ＬＥＤ装置実装工程を示す概略断面図である。
【図１５】ＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列状態を示す概略平面図である。
【図１６】画像表示装置の製造プロセスのさらに他の例を示すものであり、駆動回路装置の実装工程を示す概略断面図である。
【図１７】第２配線層形成工程を示す概略断面図である。
【図１８】ＬＥＤ装置実装工程を示す概略断面図である。
【図１９】発光部近傍の電極構造を示す概略平面図である。
【図２０】発光部近傍の電極構造を示す概略断面図である。
【図２１】素子の配列方法を示す模式図である。
【図２２】樹脂形成チップの概略斜視図である。
【図２３】樹脂形成チップの概略平面図である。
【図２４】発光素子の一例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２５】第１の一時保持用部材の接合工程を示す概略断面図である。
【図２６】ＵＶ接着剤硬化工程を示す概略断面図である。
【図２７】レーザアブレーション工程を示す概略断面図である。
【図２８】第一基板の分離工程を示す概略断面図である。
【図２９】Ｇａ除去工程を示す概略断面図である。
【図３０】素子分離溝形成工程を示す概略断面図である。
【図３１】第２の一時保持用部材の接合工程を示す概略断面図である。
【図３２】選択的なレーザアブレーション及びＵＶ露光工程を示す概略断面図である。
【図３３】発光ダイオードの選択分離工程を示す概略断面図である。
【図３４】樹脂による埋め込み工程を示す概略断面図である。
【図３５】樹脂層厚削減工程を示す概略断面図である。
【図３６】ビア形成工程を示す概略断面図である。
【図３７】アノード側電極パッド形成工程を示す概略断面図である。
【図３８】レーザアブレーション工程を示す概略断面図である。
【図３９】第２の一時保持用部材の分離工程を示す概略断面図である。
【図４０】コンタクト半導体層露出工程を示す概略断面図である。
【図４１】カソード側電極パッド形成工程を示す概略断面図である。
【図４２】レーザダイシング工程を示す概略断面図である。
【図４３】吸着装置による選択的ピックアップ工程を示す概略断面図である。
【図４４】ＬＥＤ装置及び駆動回路部の配列状態及び配線形成状態の一例を示す概略平面図である。
【図４５】配線の断面形状を三角形状とした例を示す概略断面図である。
【図４６】断面三角形状の配線を形成する手法の一例を示す概略断面図であり、（ａ）はレジスト形成工程、（ｂ）は露光工程、（ｃ）は現像工程、（ｄ）は金属層エッチング工程、（ｅ）は配線形成状態を示す。
【図４７】ウエットエッチングにより傾斜面を形成する方法を示す概略断面図である。
【図４８】配線の断面形状を台形状とした例を示す概略断面図である。
【図４９】ＬＥＤ装置及び駆動回路部の配列状態の一例を示す概略平面図である。
【図５０】駆動回路部を斜めに配置した状態を示す概略断面図である。
【図５１】接着剤層に傾斜面を形成する方法を示す模式図である。
【図５２】従来のＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列状態の一例を示す概略平面図である。
【図５３】従来の配線形成工程を示すものであり、ＬＥＤ装置及び駆動回路装置の配列工程を示す概略断面図である。
【図５４】第２配線形成工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２１第１基板、２２第１配線層、２４ＬＥＤ装置、２５駆動回路装置、２６第２基板、２７第２配線層、２８バンプ、５１第一基板、５２発光ダイオード、５３，５９，６４一時保持用部材、５５接着剤、７１第二基板、７２，８２配線層、８１透明基板、８３半田バンプ、１０８，１０９配線、１０８ａ，１０９ａ側壁、１３５駆動回路部、１３５ａ回路形成面、１３６接着剤層、１３７金型

Claims

配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とが配列されてなり、上記発光部を貫通するように設けられた接続孔を介して当該発光部の電極と上記配線層とが接続され、
上記駆動回路部は、当該駆動回路部を貫通するように設けられた接続孔を介して上記配線層と接続されている
ことを特徴とする画像表示装置。
上記発光部はＬＥＤで構成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
上記発光部と上記駆動回路部とが積層構造とされていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
上記基板上に配線層が形成され、当該配線層が２層以上の多層構造とされていることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
基板上に、第１配線層、駆動回路部、発光部、第２配線層の順に積層されていることを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
基板上に、第１配線層、駆動回路部、第２配線層、発光部の順に積層されていることを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
上記発光部の発光面側に配置される配線の側壁が傾斜面とされていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
上記配線の断面形状が台形状であることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
上記配線の断面形状が三角形状であることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
上記配線の側壁が円弧状であることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
上記配線は金属又は合金からなることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
上記駆動回路部は、上記発光部に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路が形成された回路形成面を有する半導体素子で構成され、
上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面とが、上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して同じ方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路が形成された回路形成面を有する半導体素子で構成され、
上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面とが、上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して反対方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
上記駆動回路部の回路形成面とは反対側の面が鏡面加工されていることを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
上記駆動回路部は、画像表示装置を略鉛直に設置したときに下方に向かって傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とが配列されてなり、上記発光部を貫通するように設けられた接続孔を介して当該発光部の電極と上記配線層とが接続され、
上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路が形成された回路形成面を有する半導体素子で構成され、
上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面とが、上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して互いに反対方向を向くように配置されていることを特徴とする画像表示装置。
配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とを配列した後、
上記発光部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより発光部の電極と上記配線層とを電気的に接続すると共に、上記駆動回路部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより駆動回路部の電極と上記配線層とを電気的に接続する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
製造プロセスにおける配列状態よりは離間した状態となるように発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された発光素子をさらに離間して第１の基板上に転写する第二転写工程とにより、上記発光素子を基板上に配列し発光部とすることを特徴とする請求項１８記載の画像表示装置の製造方法。
上記発光部とこれを制御する駆動回路部とを積層して実装することを特徴とする請求項１８記載の画像表示装置の製造方法。
上記基板上に２層以上の多層構造を有する配線層を形成することを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置の製造方法。
基板上に、第１配線層、駆動回路部、発光部、第２配線層を順次積層形成することを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置の製造方法。
基板上に、第１配線層、駆動回路部、第２配線層、発光部を順次積層形成することを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置の製造方法。
上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路を形成した半導体素子で構成し、
上記発光部及び上記駆動回路部は、上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面が上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して互いに反対方向を向くように配置することを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置の製造方法。
製造プロセスにおける配列状態よりは離間した状態となるように発光素子を転写して一時保持用部材に保持させる第一転写工程と、前記一時保持用部材に保持された発光素子をさらに離間して第１の基板上に転写する第二転写工程とにより、上記発光素子を基板上に配列して発光部とすることを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置の製造方法。
前記発光部の発光面側に金属層を形成し、上記金属層上部に、遮光帯膜厚がグラデーション化されたマスクを用いて側壁が傾斜面とされたレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして上記金属層をエッチングし、側壁が傾斜面とされた配線を形成することを特徴とする請求項１８記載の画像表示装置の製造方法。
上記レジストパターンと金属層のエッチングレートが略々等しくなるような条件で上記エッチングを行うことを特徴とする請求項２６記載の画像表示装置の製造方法。
上記エッチングを反応性イオンエッチング法により行うことを特徴とする請求項２７記載の画像表示装置の製造方法。
上記駆動回路部を上記発光部に対して傾斜して配置することを特徴とする請求項１８記載の画像表示装置の製造方法。
上記基板上に傾斜面を有する接着剤層を形成し、この傾斜面上に上記駆動回路部を設置することを特徴とする請求項２９記載の画像表示装置の製造方法。
上記接着剤層を金型を用いて成形し、上記傾斜面を形成することを特徴とする請求項３０記載の画像表示装置の製造方法。
上記駆動回路部の回路形成面が接着剤層と対向するように駆動回路部を接着剤層に接着することを特徴とする請求項２９記載の画像表示装置の製造方法。
配線層が形成された基板上に発光部とこれを制御する駆動回路部とを配列した後、
上記発光部を貫通するように接続孔を形成し、この接続孔に導電材料を充填することにより発光部の電極と上記配線層とを電気的に接続し、
上記駆動回路部は、半導体基板表面に回路を形成した半導体素子で構成し、
上記発光部及び上記駆動回路部は、上記発光部の発光面と上記駆動回路部の回路形成面が上記発光部及び上記駆動回路部が形成された基板の面に対して互いに反対方向を向くように配置する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。