JP4839533B2

JP4839533B2 - Image display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4839533B2
Application number: JP2001211275A
Authority: JP
Inventors: 雄壱宮森
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: JP2003031853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に発光素子（ＬＥＤ）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、これらＬＥＤと駆動回路部、さらには外部電気信号との電気的接続を如何にして行うかが大きな課題となる。また、ＬＥＤチップと駆動回路部（半導体素子）が混在することによるノイズの回避も課題である。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。
【０００６】
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
【０００７】
上記のような形成条件、配線パターン形成方法にしたがって各電気的接続を行う場合、層間膜である絶縁膜には、上層である第２配線層をパターニングする際のエッチング、現像、レジスト除去に耐え得るエッチング耐性が要求される。そのためには、樹脂からなる絶縁膜を成膜した後、十分にこれを硬化する必要があり、より高温でのベークが必要となる。しかしながら、上記絶縁膜には加熱温度に応じて応力が加わることになり、前記のような高温でのベークはＬＥＤチップや半導体素子の剥がれの原因となる。そこで、層間絶縁膜には熱膨張係数の小さな材料を選択することが望まれるが、同時に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を視認する際に妨げとならないような透明度も要求され、これら両者を満たす材料の選択は非常に難しい。
【０００８】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたものであり、層間絶縁膜を形成することによる不都合を解消することができ、ＬＥＤチップや半導体素子の剥がれが生ずることがなく、発光ダイオード（ＬＥＤチップ）の発光を妨げることのない配線構造を有する画像表示装置を提供することを目的とし、さらには、その製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、発光ダイオードの発光による回路（半導体素子）へのノイズ電流を低減することが可能な画像表示装置を提供することを目的とし、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、第１基板と、その主面を第１基板の主面に対向させて配置された透明な第２基板と、第１基板の前記第２基板に対向する側の主面上に配置された第１配線層と、回路形成面を第１基板に向かい合わせて第１配線層に接続された駆動回路装置と、を備える。
また、第１基板の第２基板に対向する主面上に選択的に形成された接着剤層と、接着剤層上に、発光面を駆動回路装置の回路形成面の向きとは反対の向きにして固定されたＬＥＤ装置を備える。
また、透明な第２基板の第１の基板に対向する主面上に形成された第２配線層と、ＬＥＤ装置及び第１配線層上に配置され、ＬＥＤ装置及び第１配線層を第２配線層に接続するバンプと、を備える。
そして、接着剤層の第２基板側の面から第２配線層までの間には、絶縁膜が形成されていないことを特徴とする。
【００１０】
上記構成においては、発光素子や駆動回路部を絶縁膜で覆うことなく、第２基板上の第２配線層とバンプ接続し、外部電気信号と接続するようにしている。したがって、絶縁膜を形成することによる応力の問題は解消され、発光素子や駆動回路部の剥がれが生ずることはない。また、透明度の問題も同時に解消され、発光素子を視認する際の妨げになることもない。
【００１１】
さらに、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るので、発光素子の発光光により回路に発生するノイズ電流も低減される。
【００１２】
【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。
【００１３】
画像表示装置は、図１に示すように、基板１上に赤色ＬＥＤ装置２、緑色ＬＥＤ装置３、青色ＬＥＤ装置４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２、緑色ＬＥＤ装置３、青色ＬＥＤ装置４と近接して配置することにより構成される。ここで、各ＬＥＤ装置や駆動回路装置と外部電気回路との接続は、例えば図２に示すように行うことが考えられる。すなわち、基板１１上に第１配線層１２を形成し、この上に接着剤層１３を介してＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５を配列固定する。そして、これらＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５を覆って絶縁膜１６を成膜し、この上に第２配線層１７を形成する。第２配線層１７は、接続孔１８を介してＬＥＤ装置１４や駆動回路装置１５の電極や、第１配線層１２と電気的に接続される。ただし、このような構成を採用した場合、絶縁膜１６の応力による剥離などが問題となる。そこで、本発明では、バンプによる接続を利用することにより、このような不都合を解消する。以下、バンプによる接続方法、接続構造について説明する。
【００１４】
先ず、図３に示すように、第１基板２１上に第１配線層２２を形成し、これを覆って接着剤層２３を形成した後、この上にＬＥＤ装置２４、駆動回路装置２５を配列固定するが、ここまでは図２に示す例と同様である。なお、ここでは簡略化のためＬＥＤ装置２４を１つのみとしているが、実際には赤色ＬＥＤ装置、緑色ＬＥＤ装置、青色ＬＥＤ装置の３つを１組にして配列する。また、本例では、ＬＥＤ装置２４は図中上方に向かって発光するような構成としている。
【００１５】
ＬＥＤ装置２４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２５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。
【００１６】
次いで、図４に示すように、第１配線層２２の電極取り出し部２２ａを露出させるように、接着剤層２３をレーザ加工などの手段により選択的に除去する。一方、図５に示すように、第２配線層２７が形成された第２基板２６を準備し、上記ＬＥＤ装置２４や駆動回路部２５の電極（図示は省略する。）、さらには第１配線層２２の電極取り出し部２２ａに対応した位置にバンプ２８を形成しておく。第２基板２６は、これを介して上記ＬＥＤ装置２４の発光を視認することになるため、透明基板とすることが好ましい。ただし、ＬＥＤ装置２４を図中下方に向かって発光するようにし、第１基板２１を透明基板としてこれを介してＬＥＤ装置２４の発光を視認するような構成を採用する場合には、第２基板２６は透明基板である必要はない。また、バンプ２８は、第２配線層２７とＬＥＤ装置２４や駆動回路部２５の電極、第１配線層２２の電極取り出し部２２ａとの電気的接続、機械的接続を図るものであり、例えば半田バンプが好適である。勿論、これに限らず、前記要件を満たすものであれば何れも使用することができる。
【００１７】
次に、先の第１基板２１上に第２基板２６を重ね合わせ、いわゆるバンプ接続を行う。このとき、当然のことながら、第１基板２１上のＬＥＤ装置２４，駆動回路部２５の電極や第１配線層２２の電極取り出し部２２ａと、第２基板２６上の第２配線層２７やバンプ２８が互いに対向するように、これら第１基板２１及び第２基板２６を対向させて重ね合わせる。この状態で第１基板２１と第２基板２６とを圧着すれば、図６に示すように、第２配線層２７とＬＥＤ装置２４の電極との間、第２配線層２７と駆動回路部２５の電極との間、第２配線層２７と第１配線層２２の電極取り出し部２２ａの間がそれぞれバンプ２８によって機械的に固定されると同時に電気的に接続される。
【００１８】
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、かかる構成を採用することにより、ＬＥＤ装置２４や駆動回路装置２５に加わる応力を抑えることが可能となる。したがって、これらＬＥＤ装置２４や駆動回路装置２５が剥がれるなどの不都合が生ずることはない。また、ＬＥＤ装置２４の発光光を劣化させることなく利用することが可能であり、高品質の画像表示が可能である。
【００１９】
上記の構成において、ＬＥＤ装置２４の発光面２４ａと駆動回路装置２５の回路形成面２５ａとが同じ方向になるように配列されていると、ＬＥＤ装置２４の発光が駆動回路装置２５の回路形成面２５ａ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２４の発光面２４ａと駆動回路装置２５の回路形成面２５ａ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２４の発光面２４ａと駆動回路装置２５の回路形成面２５ａとが互いに反対方向を向くように配置した例について説明する。
【００２０】
この場合には、先ず、図７に示すように、第１基板２１上に第１配線層２２を形成した後、駆動回路装置２５の回路形成面２５ａが第１基板２１と向かい合うように（回路形成面２５ａが図中下方を向くように）配置し、その電極２５ｂを第１配線層２２と接続する。次に、図８に示すように、ＬＥＤ装置２４の配列位置に接着剤層２３を選択的に形成し、この上にＬＥＤ装置２４を配置して固定する。このとき、ＬＥＤ装置２４の発光面２４ａは、図中上方であり、したがって駆動回路装置２５の回路形成面２５ａの向きとは反対である。
【００２１】
一方、図９に示すように、第２配線層２７が形成された第２基板２６を準備し、上記ＬＥＤ装置２４や第１配線層２２の電極取り出し部２２ａに対応した位置にバンプ２８を形成しておく。第２基板２６は、これを介して上記ＬＥＤ装置２４の発光を視認することになるため、透明基板とすることが好ましい。
【００２２】
次に、先の例と同様、第１基板２１上に第２基板２６を重ね合わせ、いわゆるバンプ接続を行う。第１基板２１上のＬＥＤ装置２４の電極や第１配線層２２の電極取り出し部２２ａと、第２基板２６上の第２配線層２７やバンプ２８が互いに対向するように、これら第１基板２１及び第２基板２６を対向させて重ね合わせることは、先に述べた通りである。この状態で第１基板２１と第２基板２６とを圧着すれば、図１０に示すように、第２配線層２７とＬＥＤ装置２４の電極との間、第２配線層２７と第１配線層２２の電極取り出し部２２ａの間がそれぞれバンプ２８によって機械的に固定されると同時に電気的に接続される。駆動回路装置２５の電極２５ｂは、第１配線層２２を介して第２配線層２７と電気的に接続されることになる。
【００２３】
本例では、ＬＥＤ装置２４の発光面２４ａと駆動回路装置２５の回路形成面２５ａ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２４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２４の発光が駆動回路装置２５の回路形成面２５ａ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。
【００２４】
次に、二段階拡大転写法による素子の配列を応用した画像表示装置の製造方法を例にして、本発明の画像表示装置及び画像表示装置の製造方法について説明する。最初に、二段階拡大転写法による素子の配列方法及び画像表示装置の製造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および画像表示装置の製造方法は、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。
【００２５】
図１１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１１の（ａ）に示す第一基板３０上に、例えば発光素子のような素子３２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３０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３２は第一基板３０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。
【００２６】
次に、図１１の（ｂ）に示すように、第一基板３０から各素子３２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３２が保持される。このとき、同時に素子３２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３２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３２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。
【００２７】
このような第一転写工程の後、図１１の（ｃ）に示すように、一時保持用部材３１上に存在する素子３２は離間されていることから、各素子３２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１１の（ｃ）には電極パッドは図示していない。樹脂３３で固められた各素子３２に電極パッドを形成することで樹脂形成チップ３４が形成される。素子３２は平面上、樹脂形成チップ３４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。
【００２８】
次に、図１１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３１上でマトリクス状に配される素子３２が樹脂形成チップ３４ごと更に離間するように第二基板３５上に転写される。第二転写工程においても、隣接する素子３２は樹脂形成チップ３４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３２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３２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３２のピッチとなる。ここで第一基板３０から一時保持用部材３１での離間したピッチの拡大率をｎとし、一時保持用部材３１から第二基板３５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。
【００２９】
第二基板３５上に樹脂形成チップ３４ごと離間された各素子３２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３２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。
【００３０】
図１１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３０から一時保持用部材３１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３１から第二基板３５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。
【００３１】
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１２及び図１３を参照して説明する。樹脂形成チップ３４は、離間して配置されている素子３２の周りを樹脂３３で固めたものであり、このような樹脂形成チップ３４は、一時保持用部材から第二基板に素子３２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３４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３４の形状は樹脂３３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３２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。
【００３２】
略平板状の樹脂３３の表面側と裏面側にはそれぞれ電極パッド３６，３７が形成される。これら電極パッド３６，３７の形成は全面に電極パッド３６，３７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３６，３７は発光素子である素子３２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３３にビアホールなどが形成される。
【００３３】
ここで電極パッド３６，３７は樹脂形成チップ３４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３６，３７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３６，３７の形状も正方形に限定されず他の形状としても良い。
【００３４】
このような樹脂形成チップ３４を構成することで、素子３２の周りが樹脂３３で被覆され平坦化によって精度良く電極パッド３６，３７を形成できるとともに素子３２に比べて広い領域に電極パッド３６，３７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３６，３７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。
【００３５】
次に、図１４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１４の（ａ）が素子断面図であり、図１４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。
【００３６】
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４１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層４２が形成されている。なお、下地成長層４１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層４２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４２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４２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４２の傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層４３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４４が形成される。このマグネシウムドープのＧａＮ層４４もクラッドとして機能する。
【００３７】
このような発光ダイオードには、ｐ電極４５とｎ電極４６が形成されている。ｐ電極４５はマグネシウムドープのＧａＮ層４４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４６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４１の裏面側からｎ電極取り出しを行う場合は、ｎ電極４６の形成は下地成長層４１の表面側には不要となる。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、図１１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１４に示したＧａＮ系の発光ダイオードを用いている。先ず、図１５に示すように、第一基板５１の主面上には複数の発光ダイオード５２が密な状態で形成されている。発光ダイオード５２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５１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５２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５２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５２ｇが形成されていて、個々の発光ダイオード５２は分離できる状態にある。この溝５２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。
【００４０】
次いで、第一基板５１上の発光ダイオード５２を第１の一時保持用部材５３上に転写する。ここで第１の一時保持用部材５３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５３の表面には、離型層として機能する剥離層５４が形成されている。剥離層５４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。
【００４１】
転写に際しては、図１５に示すように、第一基板５１上に発光ダイオード５２を覆うに足る接着剤（例えば紫外線硬化型の接着剤）５５を塗布し、発光ダイオード５２で支持されるように第１の一時保持用部材５３を重ね合わせる。この状態で、図１６に示すように第１の一時保持用部材５３の裏面側から接着剤５５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５３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５５を速やかに硬化する。
【００４２】
接着剤５５を硬化した後、図１７に示すように、発光ダイオード５２に対しレーザを第一基板５１の裏面から照射し、当該発光ダイオード５２を第一基板５１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５２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５２は第一基板５１の界面で分離し、一時保持用部材５３上に接着剤５５に埋め込まれた状態で転写される。
【００４３】
図１８は、上記剥離により第一基板５１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５１から剥離しており、その剥離面にＧａ５６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１９に示すように、Ｇａ５６を除去する。さらに、図２０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５５を切断してダイシング溝５７を形成し、発光ダイオード５２毎にダイシングした後、発光ダイオード５２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５５で覆われた発光ダイオード５２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。
【００４４】
発光ダイオード５２を選択分離するには、先ず、図２１に示すように、清浄化した発光ダイオード５２上にＵＶ接着剤５８を塗布し、この上に第２の一時保持用部材５９を重ねる。この第２の一時保持用部材５９も、先の第１の一時保持用部材５３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５９の表面にもポリイミドなどからなる剥離層６０を形成しておく。
【００４５】
次いで、図２２に示すように、転写対象となる発光ダイオード５２ａに対応した位置にのみ第１の一時保持用部材５３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５２ａを第１の一時保持用部材５３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５２ａに対応した位置に、第２の一時保持用部材５９の裏面側から紫外線（ＵＶ）を照射してＵＶ露光を行い、この部分のＵＶ接着剤５８を硬化する。その後、第２の一時保持用部材５９を第１の一時保持用部材５３から引き剥がすと、図２３に示すように、上記転写対象となる発光ダイオード５２ａのみが選択的に分離され、第２の一時保持用部材５９上に転写される。
【００４６】
上記選択分離後、図２４に示すように、転写された発光ダイオード５２を覆って樹脂を塗布し、樹脂層６１を形成する。さらに、図２５に示すように、酸素プラズマなどにより樹脂層６１の厚さを削減し、図２６に示すように、発光ダイオード５２に対応した位置にレーザの照射によりビアホール６２を形成する。ビアホール６２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６２は例えば約３〜７μｍの径を開けることになる。
【００４７】
次に、上記ビアホール６２を介して発光ダイオード５２のｐ電極と接続されるアノード側電極パッド６３を形成する。このアノード側電極パッド６３は、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。図２７は、発光ダイオード５２を第２の一時保持用部材５９に転写して、アノード電極（ｐ電極）側のビアホール６２を形成した後、アノード側電極パッド６３を形成した状態を示している。
【００４８】
上記アノード側電極パッド６３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６４への転写を行う。第３の一時保持用部材６４も、例えば石英ガラスなどからなる。転写に際しては、図２８に示すように、アノード側電極パッド６３を形成した発光ダイオード５２、さらには樹脂層６１上に接着剤６５を塗布し、この上に第３の一時保持用部材６４を貼り合せる。この状態で第２の一時保持用部材５９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５９と、当該第２の一時保持用部材５９上に形成されたポリイミドからなる剥離層６０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６０上に形成されている発光ダイオード５２や樹脂層６１は、第３の一時保持用部材６４上に転写される。図２９は、第２の一時保持用部材５９を分離した状態を示すものである。
【００４９】
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３０に示すＯ_２プラズマ処理により上記剥離層６０や余分な樹脂層６１を除去し、発光ダイオード５２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５２は一時保持用部材６４の接着剤６５によって保持された状態で、発光ダイオード５２の裏面がｎ電極側（カソード電極側）になっていて、図３１に示すように電極パッド６６を形成すれば、電極パッド６６は発光ダイオード５２の裏面と電気的に接続される。その後、電極パッド６６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６６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５２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６６を形成する際に、先に形成したアノード側電極パッド６３と接続される引き出し電極６３ａ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６３ａは、上記樹脂層６１にビア６１ａを形成し、上記電極パッド６６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。
【００５０】
次に、上記樹脂層６１や接着剤６５によって固められた発光ダイオード５２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３２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６１及び接着剤６５を第３の一時保持用部材６４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５２は所定の大きさの樹脂形成チップとして切り出され、後述の実装工程へと移行される。
【００５１】
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５２（樹脂形成チップ）が第３の一時保持用部材６４から剥離される。図３３は、第３の一時保持用部材６４上に配列している発光ダイオード５２を吸着装置６７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６８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５２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６８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６８の奥には吸着チャンバ６９が形成されており、この吸着チャンバ６９を負圧に制御することで発光ダイオード５２の吸着が可能になる。発光ダイオード５２はこの段階で樹脂層６１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６７による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００５２】
上記発光ダイオード５２の剥離に際しては、上記吸着装置６７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６４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６４と接着剤６５の界面で剥離が生ずる。
【００５３】
図３４は発光ダイオード５２を第二基板７１に転写するところを示した図である。第二基板７１は、配線層７２を有する配線基板であり、発光ダイオード５２を装着する際に第二基板７１にあらかじめ接着剤層７３が塗布されており、その発光ダイオード５２下面の接着剤層７３を硬化させ、発光ダイオード５２を第二基板７１に固着して配列させることができる。この装着時には、吸着装置６７の吸着チャンバ６９が圧力の高い状態となり、吸着装置６７と発光ダイオード５２との吸着による結合状態は解放される。接着剤層７３はＵＶ硬化型接着剤、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤などによって構成することができる。第二基板７１上で発光ダイオード５２が配置される位置は、一時保持用部材６４上での配列よりも離間したものとなる。接着剤層７３の樹脂を硬化させるエネルギーは第二基板７１の裏面から供給される。ＵＶ硬化型接着剤の場合はＵＶ照射装置にて、熱硬化性接着剤の場合は赤外線加熱などによって発光ダイオード５２の下面のみ硬化させ、熱可塑性接着剤場合は、赤外線やレーザの照射によって接着剤を溶融させ接着を行う。
【００５４】
図３５は、他の色の発光ダイオード７４を第二基板７１に配列させるプロセスを示す図である。図３３で用いた吸着装置６７をそのまま使用して、第二基板７１にマウントする位置をその色の位置にずらすだけでマウントすると、画素としてのピッチは一定のまま複数色からなる画素を形成できる。ここで、発光ダイオード５２と発光ダイオード７４は必ずしも同じ形状でなくとも良い。図３５では、赤色の発光ダイオード７４が六角錐のＧａＮ層を有しない構造とされ、他の発光ダイオード５２とその形状が異なっているが、この段階では各発光ダイオード５２、７４は既に樹脂形成チップとして樹脂層６１、接着剤６５で覆われており、素子構造の違いにもかかわらず同一の取り扱いが実現される。
【００５５】
このように画素に対応して発光ダイオードを配列し、駆動トランジスタなどを含む半導体素子（図示は省略する。）を駆動回路部として配列した後、配線層が形成された透明基板を重ね、バンプ接続を行う。バンプ接続するには、図３６に示すように、接着剤層７３を選択的に除去し、第二基板７１上の配線層７２の取り出し電極部７２ａを露呈させる。次いで、図３７に示すように、配線層８２を形成した透明基板８１を重ね、バンプ接続を行う。上記透明基板８１上の配線層８２には、上記発光ダイオード５２，７４や駆動回路部の電極、さらには第二基板７１上の配線層７２の取り出し電極部７２ａに対応して半田バンプ８３が形成されており、これを圧着することで機械的に固定されるとともに電気的に接続される。
【００５６】
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。
【００５７】
【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、発光素子や駆動回路部を覆う絶縁膜が必要ないことから、絶縁膜に起因する不都合を解消することができる。具体的には、絶縁膜の応力による剥がれを解消することができ、発光素子や駆動回路部の剥がれの問題を解決することができる。また、透明度の問題も同時に解消することができ、発光素子を視認する際に妨げになることもない。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。
【００５８】
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バンプ接続という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よれば、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、効率よく離間して再配置することができ、したがって精度の高い画像表示装置を生産性良く製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】絶縁膜を形成した場合の接続例を示す概略断面図である。
【図３】本発明を適用した画像表示装置の製造工程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４】電極取り出し部の開口工程を示す概略断面図である。
【図５】第２配線層上へのバンプ形成工程を示す概略断面図である。
【図６】バンプによる接続工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明を適用した画像表示装置の製造工程の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８】ＬＥＤ装置の配列工程を示す概略断面図である。
【図９】第２配線層上へのバンプ形成工程を示す概略断面図である。
【図１０】バンプによる接続工程を示す概略断面図である。
【図１１】素子の配列方法を示す模式図である。
【図１２】樹脂形成チップの概略斜視図である。
【図１３】樹脂形成チップの概略平面図である。
【図１４】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１５】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１６】ＵＶ接着剤硬化工程を示す概略断面図である。
【図１７】レーザアブレーション工程を示す概略断面図である。
【図１８】第一基板の分離工程を示す概略断面図である。
【図１９】Ｇａ除去工程を示す概略断面図である。
【図２０】素子分離溝形成工程を示す概略断面図である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】樹脂による埋め込み工程を示す概略断面図である。
【図２５】樹脂層厚削減工程を示す概略断面図である。
【図２６】ビア形成工程を示す概略断面図である。
【図２７】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２８】レーザアブレーション工程を示す概略断面図である。
【図２９】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３０】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３１】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３２】レーザダイシング工程を示す概略断面図である。
【図３３】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３４】第二基板への転写工程を示す概略断面図である。
【図３５】他の発光ダイオードの転写工程を示す概略断面図である。
【図３６】取り出し電極部の開口工程を示す概略断面図である。
【図３７】バンプ接続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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device in which a light emitting element (LED) and a drive circuit unit are arranged on a substrate, and further relates to a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
When light emitting elements are arranged in a matrix and assembled into an image display device, the elements are conventionally directly mounted on a substrate such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display panel (PDP). Forming or arranging a single LED package such as a light emitting diode display (LED display) is performed. For example, in an image display device such as an LCD or PDP, since elements cannot be separated, each element is usually formed at an interval of the pixel pitch of the image display device from the beginning of the manufacturing process.
[0003]
On the other hand, in the case of an LED display, LED chips are taken out after dicing, and individually connected to external electrodes by wire bonding or bump connection by flip chip, and packaged. In this case, the pixels are arranged at a pixel pitch as an image display device before or after packaging, but this pixel pitch is independent of the element pitch at the time of element formation.
[0004]
Since LEDs (light emitting diodes), which are light emitting elements, are expensive, an image display device using LEDs can be manufactured at low cost by manufacturing a large number of LED chips from a single wafer. That is, if an LED chip having a size of about 300 μm square is changed to an LED chip of several tens μm square and connected to manufacture an image display apparatus, the price of the image display apparatus can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When an LED display is configured by arranging LED chips, how to perform electrical connection between the LED and the drive circuit unit and further with an external electric signal is a big problem. Another problem is avoiding noise due to the mixture of LED chips and drive circuit portions (semiconductor elements). For example, when producing an LED display, first, a first wiring layer is formed on a substrate, an adhesive layer is formed, and a semiconductor element mounted with a red LED chip, a green LED chip, a blue LED chip, and a drive circuit is arranged. To do. Then, an insulating film is formed so as to cover these and have a film thickness of about 50 μm, and after opening a connection hole, a second wiring layer is formed. At this time, for example, an epoxy resin is used as the insulating film, laser processing is used as a method for opening the connection holes, and Al is used as the second wiring layer. An example of each forming condition and wiring pattern forming method is illustrated below.
[0006]
Epoxy resin: 50 μm thick, then baked at 150 ° C. for 30 minutes
Connection hole opening: Excimer laser processing (wavelength 248nm, 400mJ)
Wiring layer formation: Sputter method, Al film thickness 1μm
Wiring pattern formation: resist patterning method + H₃PO₄etching
[0007]
When each electrical connection is performed in accordance with the formation conditions and the wiring pattern forming method as described above, the insulating film that is an interlayer film can withstand etching, development, and resist removal when patterning the second wiring layer that is an upper layer. The required etching resistance is required. For that purpose, after forming an insulating film made of resin, it is necessary to sufficiently cure it, and baking at a higher temperature is required. However, stress is applied to the insulating film according to the heating temperature, and baking at a high temperature as described above causes peeling of the LED chip and the semiconductor element. Therefore, it is desirable to select a material having a small thermal expansion coefficient for the interlayer insulating film, but at the same time, transparency that does not hinder the visual recognition of the light emitting diode (LED) is also required. Selection is very difficult.
[0008]
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, can eliminate the disadvantages caused by forming the interlayer insulating film, and does not cause the LED chip or the semiconductor element to peel off. An object of the present invention is to provide an image display device having a wiring structure that does not prevent light emission of the LED chip), and further to provide a manufacturing method thereof. Another object of the present invention is to provide an image display device capable of reducing noise current to a circuit (semiconductor element) due to light emission of a light emitting diode, and to provide a manufacturing method thereof.
[0009]
  In order to achieve the above-described object, an image display device according to the present invention includes a first substrate, a transparent second substrate disposed with its main surface facing the main surface of the first substrate, and the first substrate. A first wiring layer disposed on a main surface facing the second substrate; and a drive circuit device connected to the first wiring layer with a circuit formation surface facing the first substrate..
  MaAn adhesive layer selectively formed on the main surface of the first substrate facing the second substrate, and a light emitting surface on the adhesive layer in a direction opposite to the direction of the circuit forming surface of the drive circuit device A fixed LED device is provided.
  The second wiring layer formed on the main surface of the transparent second substrate facing the first substrate, the LED device, and the first wiring layer are disposed on the LED device and the first wiring layer. And a bump connected to the wiring layer.
  An insulating film is not formed between the surface of the adhesive layer on the second substrate side and the second wiring layer.
[0010]
  In the above configuration, without covering the light emitting element and the drive circuit unit with an insulating film,Second substrateupperSecond wiring layerAnd bump connection to connect to external electrical signals. Accordingly, the problem of stress due to the formation of the insulating film is eliminated, and the light emitting element and the driving circuit portion do not peel off. It also eliminates transparency issues.AndThere is no hindrance when viewing the light emitting element.
[0011]
  Further, the light emitting surface of the light emitting element and the circuit forming surface of the drive circuit section are arranged in opposite directions.BecauseThe noise current generated in the circuit by the light emitted from the light emitting element is also reduced.The
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image display device to which the present invention is applied and a method for manufacturing the image display device will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
As shown in FIG. 1, the image display device includes a red LED device 2, a green LED device 3, and a blue LED device 4 on a substrate 1, arranged in a matrix, and an LED device for each pixel. The drive circuit device 5 for driving the LED is arranged in close proximity to each set of the red LED device 2, the green LED device 3, and the blue LED device 4. Here, it is conceivable to connect each LED device or drive circuit device to an external electric circuit, for example, as shown in FIG. That is, the first wiring layer 12 is formed on the substrate 11, and the LED device 14 and the drive circuit device 15 are arranged and fixed thereon via the adhesive layer 13. Then, an insulating film 16 is formed so as to cover the LED device 14 and the drive circuit device 15, and a second wiring layer 17 is formed thereon. The second wiring layer 17 is electrically connected to the electrodes of the LED device 14 and the drive circuit device 15 and the first wiring layer 12 through the connection holes 18. However, when such a configuration is adopted, peeling due to stress of the insulating film 16 becomes a problem. Therefore, in the present invention, such inconvenience is solved by using connection by bumps. Hereinafter, a connection method using bumps and a connection structure will be described.
[0014]
First, as shown in FIG. 3, the first wiring layer 22 is formed on the first substrate 21, the adhesive layer 23 is formed so as to cover it, and then the LED device 24 and the drive circuit device 25 are arranged thereon. Although it fixes, it is the same as that of the example shown in FIG. Here, for simplification, only one LED device 24 is provided, but actually, a red LED device, a green LED device, and a blue LED device are arranged in one set. In this example, the LED device 24 is configured to emit light upward in the drawing.
[0015]
The LED device 24 may be a light emitting diode (LED) alone or may be housed in a package. Alternatively, it may be molded into a chip component by resin or the like. For the drive circuit device 25, for example, a semiconductor element formed by forming a circuit on the surface of a semiconductor substrate (Si substrate) using a semiconductor circuit forming technique is used. The semiconductor element may also be used as it is as a so-called bare chip, or may be used in a state of being housed in a package, or in a state of being molded with a resin or the like into a chip component.
[0016]
Next, as shown in FIG. 4, the adhesive layer 23 is selectively removed by means such as laser processing so that the electrode lead-out portion 22 a of the first wiring layer 22 is exposed. On the other hand, as shown in FIG. 5, a second substrate 26 on which the second wiring layer 27 is formed is prepared, and the electrodes (not shown) of the LED device 24 and the drive circuit unit 25, and further the first wiring. A bump 28 is formed at a position corresponding to the electrode lead-out portion 22a of the layer 22. Since the 2nd board | substrate 26 will visually recognize the light emission of the said LED apparatus 24 through this, it is preferable to set it as a transparent board | substrate. However, when adopting a configuration in which the LED device 24 emits light downward in the drawing and the first substrate 21 is used as a transparent substrate and the light emission of the LED device 24 is visually recognized through this, the second substrate is used. 26 need not be a transparent substrate. The bumps 28 are used for electrical connection and mechanical connection between the second wiring layer 27 and the electrodes of the LED device 24 and the drive circuit unit 25 and the electrode extraction unit 22a of the first wiring layer 22, for example, soldering. Bumps are preferred. Of course, the present invention is not limited to this, and any material that satisfies the above requirements can be used.
[0017]
Next, the second substrate 26 is overlaid on the first substrate 21, and so-called bump connection is performed. At this time, as a matter of course, the LED device 24 on the first substrate 21, the electrode of the drive circuit unit 25, the electrode extraction unit 22 a of the first wiring layer 22, the second wiring layer 27 on the second substrate 26, and the bumps The first substrate 21 and the second substrate 26 are overlapped with each other so that 28 faces each other. If the first substrate 21 and the second substrate 26 are pressure-bonded in this state, as shown in FIG. 6, the second wiring layer 27 and the drive circuit unit 25 are provided between the second wiring layer 27 and the electrode of the LED device 24. The second wiring layer 27 and the electrode lead-out portion 22a of the first wiring layer 22 are mechanically fixed by the bumps 28 and electrically connected at the same time.
[0018]
The above is the basic configuration example of the image display device to which the present invention is applied and the manufacturing method thereof. By adopting such a configuration, it is possible to suppress the stress applied to the LED device 24 and the drive circuit device 25. . Accordingly, there is no inconvenience that the LED device 24 and the drive circuit device 25 are peeled off. Further, the LED device 24 can be used without deteriorating the emitted light, and high-quality image display is possible.
[0019]
In the above configuration, if the light emitting surface 24a of the LED device 24 and the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25 are arranged in the same direction, the light emission of the LED device 24 emits light from the circuit forming surface of the drive circuit device 25. There is a possibility that noise current may be generated in the circuit due to this. In order to avoid this, the light emitting surface 24a of the LED device 24 and the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25 may be arranged so as to face in opposite directions. Next, an example in which the light emitting surface 24a of the LED device 24 and the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25 are arranged so as to face in opposite directions will be described.
[0020]
In this case, first, as shown in FIG. 7, after the first wiring layer 22 is formed on the first substrate 21, the circuit formation surface 25a of the drive circuit device 25 faces the first substrate 21 (circuit). The electrode 25b is connected to the first wiring layer 22 so that the formation surface 25a faces downward in the figure. Next, as shown in FIG. 8, an adhesive layer 23 is selectively formed at the arrangement position of the LED device 24, and the LED device 24 is arranged and fixed thereon. At this time, the light emitting surface 24a of the LED device 24 is on the upper side in the figure, and thus is opposite to the direction of the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25.
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 9, a second substrate 26 on which the second wiring layer 27 is formed is prepared, and bumps 28 are formed at positions corresponding to the LED device 24 and the electrode extraction portion 22 a of the first wiring layer 22. Keep it. Since the 2nd board | substrate 26 will visually recognize the light emission of the said LED apparatus 24 through this, it is preferable to set it as a transparent board | substrate.
[0022]
Next, as in the previous example, the second substrate 26 is overlaid on the first substrate 21 to perform so-called bump connection. The first substrate 21 is arranged such that the electrode of the LED device 24 on the first substrate 21 and the electrode lead-out portion 22a of the first wiring layer 22 and the second wiring layer 27 and the bump 28 on the second substrate 26 face each other. As described above, the second substrate 26 and the second substrate 26 are overlapped with each other. If the first substrate 21 and the second substrate 26 are pressure-bonded in this state, the second wiring layer 27 and the first wiring layer are interposed between the second wiring layer 27 and the electrode of the LED device 24 as shown in FIG. The two electrode lead-out portions 22a are mechanically fixed by the bumps 28 and are simultaneously electrically connected. The electrode 25 b of the drive circuit device 25 is electrically connected to the second wiring layer 27 through the first wiring layer 22.
[0023]
In this example, the light emitting surface 24a of the LED device 24 and the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25 are arranged so as to face in opposite directions, and it is possible to avoid the influence of light emission of the LED device 24. . For example, light emission of the LED device 24 can be prevented from entering the circuit forming surface 25a of the drive circuit device 25, and noise current generated in the circuit due to this can be reduced.
[0024]
Next, the image display device and the method for manufacturing the image display device of the present invention will be described by taking as an example a method for manufacturing an image display device to which an element arrangement by the two-stage expansion transfer method is applied. First, a basic configuration of an element arrangement method by the two-stage expansion transfer method and an image display device manufacturing method will be described. The element arraying method and the image display apparatus manufacturing method by the two-stage enlargement transfer method include a state in which elements formed on the first substrate with a high degree of integration are separated from the state in which the elements are arrayed on the first substrate. Then, the image is transferred to the temporary holding member, and then the two-stage enlarged transfer is performed in which the element held on the temporary holding member is further separated and transferred onto the second substrate. In this example, the transfer is performed in two stages. However, the transfer can be performed in three or more stages depending on the degree of enlargement in which the elements are spaced apart.
[0025]
FIG. 11 is a diagram showing the basic steps of the two-stage enlarged transfer method. First, elements 32 such as light emitting elements are densely formed on the first substrate 30 shown in FIG. By forming the elements densely, the number of elements generated per substrate can be increased, and the product cost can be reduced. The first substrate 30 is a substrate capable of forming various elements such as a semiconductor wafer, a glass substrate, a quartz glass substrate, a sapphire substrate, and a plastic substrate, but each element 32 is formed directly on the first substrate 30. Alternatively, it may be an array of those formed on another substrate.
[0026]
Next, as shown in FIG. 11B, each element 32 is transferred from the first substrate 30 to the temporary holding member, and each element 32 is held on the temporary holding member. At this time, the resin around each element 32 is simultaneously coated with the resin. The resin coating around the element is formed to facilitate the formation of an electrode pad and facilitate the handling in the transfer process. The adjacent elements 32 are finally separated on the temporary holding member by performing selective separation by, for example, transfer between a plurality of temporary holding members, and arranged in a matrix as illustrated. . That is, the element 32 is transferred so as to extend between the elements in the x direction, but is also transferred so as to extend between the elements in the y direction perpendicular to the x direction. The distance that is separated at this time is not particularly limited, and can be a distance that takes into consideration the formation of the resin portion and the formation of the electrode pad in the subsequent process as an example.
[0027]
After such a first transfer step, as shown in FIG. 11C, since the elements 32 existing on the temporary holding member 31 are separated from each other, the electrode pad is formed for each element 32. Done. As will be described later, since the electrode pad is formed after the second transfer step in which the final wiring is continued, the electrode pad is formed in a relatively large size so that no wiring defect occurs at that time. Note that the electrode pads are not shown in FIG. A resin-forming chip 34 is formed by forming an electrode pad on each element 32 solidified with the resin 33. The element 32 is located at the approximate center of the resin-formed chip 34 on a plane, but may be present at a position deviated toward one side or corner.
[0028]
Next, as shown in FIG. 11D, the second transfer process is performed. In the second transfer step, the elements 32 arranged in a matrix on the temporary holding member 31 are transferred onto the second substrate 35 so as to be further separated from each other with the resin forming chip 34. Also in the second transfer step, the adjacent elements 32 are separated from each other with the resin forming chip 34 and arranged in a matrix as shown in the figure. That is, the element 32 is transferred so as to extend between the elements in the x direction, but is also transferred so as to extend between the elements in the y direction perpendicular to the x direction. If the position of the element arranged in the second transfer process is a position corresponding to the pixel of the final product such as an image display device, an approximately integer multiple of the pitch between the original elements 32 is arranged in the second transfer process. The pitch of the elements 32 is obtained. Here, assuming that the enlargement ratio of the pitch separated from the first substrate 30 by the temporary holding member 31 is n, and the enlargement ratio of the spaced pitch from the temporary holding member 31 to the second substrate 35 is m, it is substantially an integer multiple. The value E is expressed by E = n × m.
[0029]
Wiring is applied to each element 32 spaced apart from the resin-formed chip 34 on the second substrate 35. At this time, wiring is performed while suppressing connection failure as much as possible by using the previously formed electrode pad or the like. For example, when the element 32 is a light emitting element such as a light emitting diode, the wiring includes wiring to the p electrode and the n electrode, and when the element 32 is a liquid crystal control element, wiring such as a selection signal line, a voltage line, and an alignment electrode film Etc.
[0030]
In the two-stage enlarged transfer method shown in FIG. 11, the electrode pad can be formed using the spaced space after the first transfer, and the wiring is applied after the second transfer. Wiring is performed while using the formed electrode pads or the like to suppress connection failures as much as possible. Therefore, the yield of the image display device can be improved. Further, in the two-stage enlargement transfer method of this example, the process of separating the distance between the elements is two processes, and the number of times of transfer is actually increased by performing such multiple processes of separating the distance between the elements. Will be reduced. That is, for example, the expansion rate of the pitch from the first substrate 30 to the temporary holding member 31 is 2 (n = 2), and the pitch from the temporary holding member 31 to the second substrate 35 is increased. Assuming that the rate is 2 (m = 2), if an attempt is made to transfer to a range enlarged by one transfer, the final enlargement rate is 4 × 2 × 2, and the transfer of the square 16 times, that is, the first substrate However, in the two-stage enlargement transfer method of this example, the number of alignments is four times the square of the enlargement ratio 2 in the first transfer process and the enlargement ratio 2 in the second transfer process. A total of 8 times, which is simply the addition of 4 times the square, is sufficient. That is, if the same transfer magnification is intended, (n + m)²= N²+ 2nm + m²Therefore, the number of transfer times can be reduced by 2 nm. Therefore, the manufacturing process also saves time and money by the number of times, which is particularly useful when the enlargement rate is large.
[0031]
In the second transfer step, the light-emitting element is handled as a resin-formed chip and transferred onto the second substrate from the temporary holding member. The resin-formed chip will be described with reference to FIGS. 12 and 13. . The resin-formed chip 34 is obtained by hardening the periphery of the element 32 that is spaced apart with the resin 33. The resin-formed chip 34 transfers the element 32 from the temporary holding member to the second substrate. It can be used in some cases. The resin-formed chip 34 has a substantially flat shape on a substantially flat plate. The shape of the resin-forming chip 34 is a shape formed by solidifying the resin 33. Specifically, an uncured resin is applied to the entire surface so as to include each element 32, and after curing this, the edge portion is formed. Is a shape obtained by cutting the substrate by dicing or the like.
[0032]
Electrode pads 36 and 37 are formed on the front side and the back side of the substantially flat resin 33, respectively. The electrode pads 36 and 37 are formed by forming a conductive layer such as a metal layer or a polycrystalline silicon layer as a material of the electrode pads 36 and 37 on the entire surface, and patterning the electrode layer into a required electrode shape by photolithography. Is done. These electrode pads 36 and 37 are formed so as to be respectively connected to the p electrode and the n electrode of the element 32 which is a light emitting element, and a via hole or the like is formed in the resin 33 when necessary.
[0033]
Here, the electrode pads 36 and 37 are formed on the front surface side and the back surface side of the resin forming chip 34, respectively, but it is also possible to form both electrode pads on one surface. Since there are three electrodes, gate and drain, three or more electrode pads may be formed. The reason why the positions of the electrode pads 36 and 37 are shifted on the flat plate is to prevent the electrode pads 36 and 37 from overlapping even if contacts are made from the upper side when the final wiring is formed. The shape of the electrode pads 36 and 37 is not limited to a square, and may be other shapes.
[0034]
By constructing such a resin-formed chip 34, the periphery of the element 32 is covered with the resin 33, and the electrode pads 36 and 37 can be formed with high precision by flattening. When the transfer in the next second transfer step is advanced by a suction jig, the handling becomes easy. As will be described later, since the final wiring is performed after the second transfer step, the wiring failure is prevented by performing the wiring using the electrode pads 36 and 37 having a relatively large size.
[0035]
Next, FIG. 14 shows a structure of a light emitting element as an example of an element used in the two-stage enlarged transfer method of this example. FIG. 14A is an element cross-sectional view, and FIG. 14B is a plan view. This light-emitting element is a GaN-based light-emitting diode, for example, an element that is crystal-grown on a sapphire substrate. In such a GaN-based light emitting diode, laser ablation occurs due to laser irradiation that passes through the substrate, and film peeling occurs at the interface between the sapphire substrate and the GaN-based growth layer due to the phenomenon of nitrogen vaporization of GaN, It has a feature that element isolation can be made easy.
[0036]
First, with respect to the structure, a hexagonal pyramid-shaped GaN layer 42 selectively formed on an underlying growth layer 41 made of a GaN-based semiconductor layer is formed. Note that an insulating film (not shown) is present on the underlying growth layer 41, and the hexagonal pyramid-shaped GaN layer 42 is formed in the portion where the insulating film is opened by MOCVD or the like. The GaN layer 42 is a pyramidal growth layer covered with an S plane (1-101 plane) when the main surface of a sapphire substrate used during growth is a C plane, and is a region doped with silicon. is there. The inclined S-plane portion of the GaN layer 42 functions as a double heterostructure cladding. An InGaN layer 43, which is an active layer, is formed so as to cover the inclined S-plane of the GaN layer 42, and a magnesium-doped GaN layer 44 is formed outside the InGaN layer 43. This magnesium-doped GaN layer 44 also functions as a cladding.
[0037]
In such a light emitting diode, a p-electrode 45 and an n-electrode 46 are formed. The p-electrode 45 is formed by vapor-depositing a metal material such as Ni / Pt / Au or Ni (Pd) / Pt / Au formed on the magnesium-doped GaN layer 44. The n-electrode 46 is formed by vapor-depositing a metal material such as Ti / Al / Pt / Au at a portion where an insulating film (not shown) is opened. When the n electrode is taken out from the back surface side of the base growth layer 41, the formation of the n electrode 46 is not necessary on the surface side of the base growth layer 41.
[0038]
A GaN-based light emitting diode with such a structure is an element capable of emitting blue light, and can be peeled off from a sapphire substrate relatively easily by laser ablation, and is selected by selectively irradiating a laser beam. Exfoliation is realized. The GaN-based light emitting diode may have a structure in which an active layer is formed on a flat plate or in a strip shape, or may have a pyramid structure in which a C surface is formed at the upper end. Further, other nitride-based light emitting elements, compound semiconductor elements, and the like may be used.
[0039]
Next, a specific method for manufacturing an image display device to which the light emitting element arrangement method shown in FIG. 11 is applied will be described. As the light emitting element, the GaN-based light emitting diode shown in FIG. 14 is used. First, as shown in FIG. 15, a plurality of light emitting diodes 52 are densely formed on the main surface of the first substrate 51. The size of the light emitting diode 52 can be very small, for example, about 20 μm on a side. As the constituent material of the first substrate 51, a material having a high transmittance with respect to the wavelength of the laser irradiated to the light emitting diode 52, such as a sapphire substrate, is used. The light-emitting diode 52 is formed up to the p-electrode and the like, but the final wiring has not yet been made, and an inter-element isolation groove 52g is formed, so that the individual light-emitting diodes 52 can be separated. The groove 52g is formed by, for example, reactive ion etching.
[0040]
Next, the light emitting diode 52 on the first substrate 51 is transferred onto the first temporary holding member 53. Here, as an example of the first temporary holding member 53, a glass substrate, a quartz glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used. In this example, a quartz glass substrate is used. A release layer 54 that functions as a release layer is formed on the surface of the first temporary holding member 53. For the release layer 54, a fluorine coat, a silicone resin, a water-soluble adhesive (for example, polyvinyl alcohol: PVA), polyimide, or the like can be used. Here, polyimide is used.
[0041]
At the time of transfer, as shown in FIG. 15, an adhesive (for example, an ultraviolet curable adhesive) 55 sufficient to cover the light emitting diode 52 is applied on the first substrate 51, and the first substrate 51 is supported by the light emitting diode 52. One temporary holding member 53 is overlapped. In this state, as shown in FIG. 16, the adhesive 55 is irradiated with ultraviolet rays (UV) from the back surface side of the first temporary holding member 53 to be cured. The first temporary holding member 53 is a quartz glass substrate, and the ultraviolet rays pass through the first temporary holding member 53 to quickly cure the adhesive 55.
[0042]
After the adhesive 55 is cured, as shown in FIG. 17, the light emitting diode 52 is irradiated with a laser from the back surface of the first substrate 51, and the light emitting diode 52 is peeled off from the first substrate 51 using laser ablation. . Since the GaN-based light-emitting diode 52 is decomposed into metallic Ga and nitrogen at the interface with sapphire, it can be peeled off relatively easily. An excimer laser, a harmonic YAG laser, or the like is used as the laser for irradiation. The light emitting diode 52 is separated at the interface of the first substrate 51 by peeling using this laser ablation, and is transferred onto the temporary holding member 53 while being embedded in the adhesive 55.
[0043]
FIG. 18 shows a state where the first substrate 51 is removed by the above-described peeling. At this time, the GaN-based light emitting diode is peeled off from the first substrate 51 made of a sapphire substrate with a laser, and Ga56 is deposited on the peeled surface, so that it is necessary to etch it. Therefore, wet etching is performed with an aqueous NaOH solution or dilute nitric acid to remove Ga56 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 20, oxygen plasma (O₂The surface is cleaned by plasma), the adhesive 55 is cut by dicing to form a dicing groove 57, and after dicing for each light emitting diode 52, the light emitting diode 52 is selectively separated. In the dicing process, dicing using a normal blade is performed, and when a narrow cut of 20 μm or less is required, processing using a laser using the laser is performed. The cut width depends on the size of the light-emitting diode 52 covered with the adhesive 55 in the pixel of the image display device. As an example, a groove shape is formed by an excimer laser to form a chip shape.
[0044]
In order to selectively separate the light-emitting diodes 52, first, as shown in FIG. 21, a UV adhesive 58 is applied on the cleaned light-emitting diodes 52, and a second temporary holding member 59 is overlaid thereon. Similarly to the first temporary holding member 53, the second temporary holding member 59 can be a glass substrate, a quartz glass substrate, a plastic substrate, or the like. In this example, a quartz glass substrate is used. A release layer 60 made of polyimide or the like is also formed on the surface of the second temporary holding member 59.
[0045]
Next, as shown in FIG. 22, only the position corresponding to the light-emitting diode 52a to be transferred is irradiated with laser from the back side of the first temporary holding member 53, and this light-emitting diode 52a is irradiated to the first by laser ablation. The temporary holding member 53 is peeled off. At the same time, UV exposure is performed by irradiating ultraviolet light (UV) from the back side of the second temporary holding member 59 to a position corresponding to the light emitting diode 52a to be transferred, and the UV adhesive 58 in this portion is removed. Harden. Thereafter, when the second temporary holding member 59 is peeled off from the first temporary holding member 53, only the light emitting diode 52a to be transferred is selectively separated as shown in FIG. It is transferred onto the temporary holding member 59.
[0046]
After the selective separation, as shown in FIG. 24, a resin is applied to cover the transferred light-emitting diode 52 to form a resin layer 61. Further, as shown in FIG. 25, the thickness of the resin layer 61 is reduced by oxygen plasma or the like, and via holes 62 are formed by laser irradiation at positions corresponding to the light emitting diodes 52 as shown in FIG. For the formation of the via hole 62, an excimer laser, a harmonic YAG laser, a carbon dioxide gas laser, or the like can be used. At this time, the via hole 62 has a diameter of about 3 to 7 μm, for example.
[0047]
Next, an anode side electrode pad 63 connected to the p electrode of the light emitting diode 52 through the via hole 62 is formed. This anode side electrode pad 63 is made of, for example, Ni / Pt / Au. FIG. 27 shows a state in which the anode side electrode pad 63 is formed after the light emitting diode 52 is transferred to the second temporary holding member 59 to form the via hole 62 on the anode electrode (p electrode) side.
[0048]
After the anode electrode pad 63 is formed, transfer to the third temporary holding member 64 is performed in order to form a cathode electrode on the opposite surface. The third temporary holding member 64 is also made of, for example, quartz glass. At the time of transfer, as shown in FIG. 28, an adhesive 65 is applied on the light emitting diode 52 on which the anode side electrode pad 63 is formed, and further on the resin layer 61, and a third temporary holding member 64 is pasted thereon. Match. When laser is irradiated from the back side of the second temporary holding member 59 in this state, the second temporary holding member 59 made of quartz glass and the polyimide formed on the second temporary holding member 59 are used. Separation due to laser ablation occurs at the interface of the peeling layer 60, and the light emitting diode 52 and the resin layer 61 formed on the peeling layer 60 are transferred onto the third temporary holding member 64. FIG. 29 shows a state where the second temporary holding member 59 is separated.
[0049]
In the formation of the cathode side electrode, the O shown in FIG.₂The peeling layer 60 and the excess resin layer 61 are removed by plasma treatment, and the contact semiconductor layer (n electrode) of the light emitting diode 52 is exposed. The light emitting diode 52 is held by the adhesive 65 of the temporary holding member 64, and the back surface of the light emitting diode 52 is on the n electrode side (cathode electrode side), and an electrode pad 66 is formed as shown in FIG. In this case, the electrode pad 66 is electrically connected to the back surface of the light emitting diode 52. Thereafter, the electrode pad 66 is patterned. The electrode pad on the cathode side at this time can be about 60 μm square, for example. As the electrode pad 66, a material such as a transparent electrode (ITO, ZnO, etc.) or Ti / Al / Pt / Au is used. In the case of a transparent electrode, even if the back surface of the light emitting diode 52 is largely covered, light emission is not interrupted, so that the patterning accuracy is rough, a large electrode can be formed, and the patterning process becomes easy. Note that, when the electrode pad 66 is formed, if the lead electrode 63a connected to the previously formed anode side electrode pad 63 is formed, bump connection described later becomes very easy. The lead electrode 63a can be easily formed by forming a via 61a in the resin layer 61 and patterning the electrode pad 66 at the same time.
[0050]
Next, the light emitting diodes 52 solidified by the resin layer 61 and the adhesive 65 are individually cut out to form the resin-formed chip. The cutting may be performed by laser dicing, for example. FIG. 32 shows a cutting process by laser dicing. Laser dicing is performed by irradiating a laser line beam, and the resin layer 61 and the adhesive 65 are cut until the third temporary holding member 64 is exposed. By this laser dicing, each light emitting diode 52 is cut out as a resin-formed chip of a predetermined size, and the process proceeds to a mounting process described later.
[0051]
In the mounting process, the light-emitting diode 52 (resin-formed chip) is peeled from the third temporary holding member 64 by a combination of mechanical means (element suction by vacuum suction) and laser ablation. FIG. 33 is a view showing a state in which the light emitting diodes 52 arranged on the third temporary holding member 64 are picked up by the suction device 67. The suction holes 68 at this time are opened in a matrix at the pixel pitch of the image display device so that a large number of light emitting diodes 52 can be sucked together. The opening diameter at this time is, for example, about 100 μm in diameter and opened in a matrix of 600 μm pitch, and about 300 pieces can be adsorbed collectively. The member of the suction hole 68 at this time is, for example, one produced by Ni electroforming, or one obtained by etching a metal plate such as stainless steel (SUS), and a suction chamber 69 is provided in the back of the suction hole 68. The light-emitting diode 52 can be adsorbed by controlling the adsorption chamber 69 to a negative pressure. The light emitting diode 52 is covered with the resin layer 61 at this stage, and its upper surface is substantially flattened. Therefore, selective adsorption by the adsorption device 67 can be easily advanced.
[0052]
When the light emitting diode 52 is peeled off, the device suction by the suction device 67 and the peeling of the resin-formed chip by laser ablation are combined so that the peeling proceeds smoothly. Laser ablation is performed by irradiating the laser from the back side of the third temporary holding member 64. By this laser ablation, peeling occurs at the interface between the third temporary holding member 64 and the adhesive 65.
[0053]
FIG. 34 is a view showing a state where the light emitting diode 52 is transferred to the second substrate 71. The second substrate 71 is a wiring substrate having a wiring layer 72, and an adhesive layer 73 is applied to the second substrate 71 in advance when the light emitting diode 52 is mounted, and the adhesive layer 73 on the lower surface of the light emitting diode 52. And the light emitting diodes 52 can be fixedly arranged on the second substrate 71. At the time of mounting, the adsorption chamber 69 of the adsorption device 67 is in a high pressure state, and the combined state by adsorption between the adsorption device 67 and the light emitting diode 52 is released. The adhesive layer 73 can be composed of a UV curable adhesive, a thermosetting adhesive, a thermoplastic adhesive, or the like. The position at which the light emitting diodes 52 are arranged on the second substrate 71 is farther than the arrangement on the temporary holding members 64. The energy for curing the resin of the adhesive layer 73 is supplied from the back surface of the second substrate 71. In the case of a UV curable adhesive, only the lower surface of the light emitting diode 52 is cured by infrared heating or the like in the case of a thermosetting adhesive, and in the case of a thermoplastic adhesive, the adhesive is irradiated by infrared rays or laser. Is melted and bonded.
[0054]
FIG. 35 is a diagram showing a process of arranging light emitting diodes 74 of other colors on the second substrate 71. If the suction device 67 used in FIG. 33 is used as it is and the mounting position of the second substrate 71 is simply shifted to the position of the color, pixels having a plurality of colors can be formed with the pixel pitch kept constant. . Here, the light emitting diode 52 and the light emitting diode 74 do not necessarily have the same shape. In FIG. 35, the red light-emitting diode 74 has a structure that does not have a hexagonal pyramid GaN layer, and the shape of the red light-emitting diode 74 is different from that of the other light-emitting diodes 52. Are covered with the resin layer 61 and the adhesive 65, and the same handling is realized regardless of the difference in the element structure.
[0055]
Thus, after arranging the light emitting diodes corresponding to the pixels and arranging the semiconductor elements (not shown) including the driving transistors as the driving circuit unit, the transparent substrate on which the wiring layer is formed is stacked and bump connection is made. I do. For bump connection, as shown in FIG. 36, the adhesive layer 73 is selectively removed to expose the lead-out electrode portion 72 a of the wiring layer 72 on the second substrate 71. Next, as shown in FIG. 37, the transparent substrate 81 on which the wiring layer 82 is formed is stacked, and bump connection is performed. Solder bumps 83 are formed on the wiring layer 82 on the transparent substrate 81 in correspondence with the electrodes of the light emitting diodes 52 and 74 and the drive circuit unit, and the extraction electrode unit 72 a of the wiring layer 72 on the second substrate 71. It is mechanically fixed and electrically connected by crimping it.
[0056]
In the arrangement method of the light emitting elements as described above, the distance between the elements is already increased when the light emitting diode is held by the temporary holding member, and a relatively sized electrode pad or the like is utilized by using the widened interval. Can be provided. Since wiring using these relatively large electrode pads is performed, wiring can be easily formed even when the final device size is significantly larger than the element size. Further, in the light emitting element arrangement method of this example, the periphery of the light emitting diode is covered with a cured resin layer, and the electrode pad can be formed with high accuracy by flattening, and the electrode pad can be extended over a wider area than the element. When the transfer in the second transfer step is advanced by an adsorption jig, the handling becomes easy.
[0057]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the image display device of the present invention does not require an insulating film that covers the light emitting element and the drive circuit portion, and thus can eliminate problems caused by the insulating film. Specifically, peeling due to stress of the insulating film can be eliminated, and the problem of peeling of the light emitting element and the driver circuit portion can be solved. In addition, the problem of transparency can be solved at the same time, and there is no hindrance when viewing the light emitting element. Furthermore, in the image display device of the present invention, if the light emitting surface of the light emitting element and the circuit forming surface of the drive circuit portion are arranged in opposite directions, the noise current generated in the circuit by the light emitted from the light emitting element is reduced. It is also possible to do.
[0058]
According to the method for manufacturing an image display device of the present invention, the image display device having the above advantages can be manufactured by a simple method called bump connection, which is advantageous in terms of productivity and manufacturing cost. Further, according to the manufacturing method of the image display device of the present invention, the light emitting elements created by performing microfabrication in a dense state, that is, with a high degree of integration, can be efficiently separated and rearranged. A highly accurate image display apparatus can be manufactured with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an arrangement state of an LED device and a drive circuit device.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a connection example when an insulating film is formed.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of an image display device to which the present invention is applied, and illustrating an array process of an LED device and a drive circuit device.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an opening process of an electrode extraction portion.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a bump forming step on a second wiring layer.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a connection process using bumps.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of the manufacturing process of the image display device to which the present invention is applied, and showing the mounting process of the drive circuit device.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an LED device arrangement step.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a bump forming step on a second wiring layer.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a connection process using bumps.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a method for arranging elements.
FIG. 12 is a schematic perspective view of a resin-formed chip.
FIG. 13 is a schematic plan view of a resin-formed chip.
14A and 14B are diagrams illustrating an example of a light-emitting element, in which FIG. 14A is a cross-sectional view, and FIG. 14B is a plan view.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a first temporary holding member joining step.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a UV adhesive curing step.
FIG. 17 is a schematic sectional view showing a laser ablation process.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a separation step of the first substrate.
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a Ga removing step.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an element isolation groove forming step.
FIG. 21 is a schematic sectional view showing a second temporary holding member joining step.
FIG. 22 is a schematic sectional view showing a selective laser ablation and UV exposure process.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a selective separation process of light emitting diodes.
FIG. 24 is a schematic sectional view showing a resin embedding step.
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a resin layer thickness reduction step.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing a via formation step.
FIG. 27 is a schematic sectional view showing an anode side electrode pad forming step.
FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a laser ablation process.
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing a separation step of the second temporary holding member.
FIG. 30 is a schematic cross-sectional view showing a contact semiconductor layer exposing step.
FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing a cathode-side electrode pad forming step.
FIG. 32 is a schematic sectional view showing a laser dicing process.
FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing a selective pickup process by the adsorption device.
FIG. 34 is a schematic cross-sectional view showing a transfer process to a second substrate.
FIG. 35 is a schematic cross-sectional view showing another light-emitting diode transfer step.
FIG. 36 is a schematic sectional view showing a step of opening the extraction electrode portion.
FIG. 37 is a schematic cross-sectional view showing a bump connection step.
[Explanation of symbols]
21 First substrate
22 First wiring layer
24 LED device
25 Drive circuit device
26 Second substrate
27 Second wiring layer
28 Bump
51 First board
52 Light Emitting Diode
53, 59, 64 Temporary holding member
55 Adhesive
71 Second board
72,82 wiring layer
81 Transparent substrate
83 Solder bump

Claims

A first substrate;
A transparent second substrate disposed with its main surface facing the main surface of the first substrate;
A first wiring layer disposed on a main surface of the first substrate facing the second substrate;
A drive circuit device connected to the first wiring layer with a circuit formation surface facing the first substrate;
An adhesive layer selectively formed on a main surface of the first substrate facing the second substrate;
An LED device fixed on the adhesive layer with a light emitting surface facing away from the direction of the circuit forming surface of the drive circuit device;
A second wiring layer formed on a main surface of the transparent second substrate facing the first substrate;
A bump disposed on the LED device and the first wiring layer and connecting the LED device and the first wiring layer to the second wiring layer;
And an insulating film is not formed between the surface of the adhesive layer on the second substrate side and the second wiring layer.

The image display device according to claim 1, wherein the drive circuit device is a semiconductor element in which a circuit is formed on a semiconductor substrate.

The image display device according to claim 1, wherein the bump is a solder bump.

The image display device according to claim 1, wherein the LED device is formed as a chip component from a resin.

Forming a first wiring layer on the main surface of the first substrate;
Disposing a drive circuit device on the first wiring with a circuit formation surface facing the first substrate, and connecting the first wiring and the drive circuit device;
An adhesive layer is selectively formed on the main surface of the first substrate, and the LED device is disposed on the adhesive layer with the light emitting surface facing away from the direction of the circuit forming surface of the drive circuit device. A step to fix to,
Preparing a transparent second substrate having a second wiring layer formed on a main surface, and forming bumps on the second wiring layer;
The main surface of the first substrate and the main surface of the second substrate are stacked facing each other, and the second wiring layer and the LED device, and the first wiring layer and the second wiring layer are formed by the bumps. Connecting, and
And an insulating film is not formed between the surface of the adhesive layer on the second substrate side and the second wiring layer.