(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の基板上に、能動素子、動作状態にする能動素子を選択する選択回路、選択された能動素子にデータ信号を入力するデータ信号回路が搭載されて成る平面機能デバイスであって、
上記能動素子と上記選択回路およびデータ信号回路を構成する素子とのうち、少なくとも上記能動素子が形成されると共に、当該素子の種類に固有の形状を有するマイクロチップを備えて、
上記基板上には、予め配線が配設されると共に、所定位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状を有して上記マイクロチップが嵌合する凹部が形成されており、
上記基板上の凹部に上記マイクロチップが嵌合されることによって、上記基板上の所定位置に上記マイクロチップに形成された素子が搭載されていることを特徴とする平面機能デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の平面機能デバイスにおいて、
上記マイクロチップは、シリコンウェハあるいはガラス基板上に微細加工技術によって凝縮作成されると共に、１０μm以上且つ５００μm以下の大きさで分離されて特定の形状に整形されていることを特徴とする平面機能デバイス。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の平面機能デバイスにおいて、
上記能動素子は、光スイッチトランジスタであることを特徴とする平面機能デバイス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の平面機能デバイスの製造方法であって、
上記少なくとも能動素子が形成されたマイクロチップの上記基板上への搭載は、
上記基板のマイクロチップ搭載位置に対応した位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状の凹部を有するトレイにおける上記凹部に、上記マイクロチップを予め嵌合させ、
上記マイクロチップを嵌合したトレイを上記基板に対向させて、上記トレイ上のマイクロチップを上記基板上に移載することによって行うことを特微とする平面機能デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の平面機能デバイスの製造方法において、
上記トレイは真空チャックを備えており、上記凹部に嵌合されたマイクロチップは、上記真空チャックによって固定されることを特徴とする平面機能デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４あるいは請求項５に記載の平面機能デバイスの製造方法において、
上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップの上記基板への移載は、押圧部材によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧することによって行うことを特徴とする平面機能デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項４あるいは請求項５に記載の平面機能デバイスの製造方法において、
上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップの上記基板への移載は、流体圧によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧することによって行うことを特徴とする平面機能デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７の何れか一つに記載の平面機能デバイスの製造方法において、
上記基板上における上記マイクロチップの搭載位置には、上記マイクロチップの形状と同じ形状を有して上記マイクロチップが嵌合される上記凹部が形成されており、
上記トレイから上記マイクロチップへの上記基板への移載は、上記基板上の凹部に上記マイクロチップを嵌合させることによって行うことを特徴とする平面機能デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、能動素子,動作状態にする能動素子を選択する選択回路および選択された能動素子にデータ信号を入力するデータ信号回路が基板上に設けられて成る平面機能デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、能動素子,動作状態にする能動素子を選択する選択回路および選択された能動素子に記録データ信号やＡＶ(オーディオ・ビデオ)信号等のデータ信号を入力するデータ信号回路が、平面の基板上に設けられて成る平面機能デバイスとして、メモリカードやＴＦＴ(薄膜トランジスタ)液晶表示装置等がある。
【０００３】
このＴＦＴ液晶表示装置は、基板上にＴＦＴをマトリックス状に配列し、ＴＦＴの配列行を選択回路によって選択してオンし、この選択行に配列されたオン状態のＴＦＴのソース電極にデータ信号回路によって画像データ信号を入力し、上記オン状態のＴＦＴのドレイン電極に接続された画素電極に表示用電圧を印加して、液晶の配向状態を変化させて当該液晶を透過する光量を制御することによって表示を行う。
【０００４】
そして、上記ＴＦＴ液晶表示装置においては、上記基板上に画素用ＴＦＴを成膜プロセスによって直接形成して作成される。または、上記画素用ＴＦＴとこの画素用ＴＦＴマトリクスの周辺に上記選択回路やデータ信号回路の一部を成膜プロセスによって直接形成して作成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＴＦＴ液晶表示装置等の平面機能デバイスには、以下のような問題がある。すなわち、上記ＴＦＴ液晶表示装置においては、上記画素用ＴＦＴおよび選択回路やデータ信号回路の一部を、成膜プロセスによって大きな面積の基板上に直接形成している。そのため、上記ＴＦＴ液晶表示装置の形成に、上記基板の大きさに合わせた大きな真空装置,エッチング装置および露光用装置等の装置と、上記大型の各装置内のクリーン環境を維持するための膨大なエネルギーとを、必要とするという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、基板の大きさに合わせた大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等を必要とはせず、生産に関わるエネルギーを大幅に削減できる平面機能デバイス、及び、その製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、平面状の基板上に,能動素子,動作状態にする能動素子を選択する選択回路,選択された能動素子にデータ信号を入力するデータ信号回路が搭載されて成る平面機能デバイスであって、上記能動素子と上記選択回路およびデータ信号回路を構成する素子とのうち,少なくとも上記能動素子が形成されると共に,当該素子の種類に固有の形状を有するマイクロチップを備えて、上記基板上には予め配線が配設されると共に,所定位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状を有して上記マイクロチップが嵌合する凹部が形成されており、上記基板上の凹部に上記マイクロチップが嵌合されることによって、上記基板上の所定位置に上記マイクロチップに形成された素子が搭載されていることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、予め配線が配設されている平面状の基板上の所定位置に、マイクロチップ状に形成された能動素子や選択回路およびデータ信号回路を構成する素子が搭載されて、平面機能デバイスが形成される。したがって、上記基板上に上記能動素子や素子を成膜プロセスによって直接形成する必要がなく、上記基板の大きさに合わせた大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等を必要とはしない。
【０００９】
さらに、上記基板上の所定位置に形成されている凹部は、上記マイクロチップの形状と同じ形状を有している。したがって、上記マイクロチップを、上記基板上に穿たれた上記凹部に嵌合するだけで、上記基板に対する上記マイクロチップ状の素子の位置決めと方向決めとが容易に行われる。
【００１０】
また、上記第１の発明の平面機能デバイスは、上記マイクロチップを、シリコンウェハあるいはガラス基板上に微細加工技術によって凝縮作成すると共に、１０μm以上且つ５００μm以下の大きさで分離して特定の形状に整形することが望ましい。
【００１１】
上記構成によれば、上記マイクロチップは、微細加工技術によって凝縮作成された後に、１０μm以上且つ５００μm以下の大きさで分離して得られる。したがって、大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等を必要とはしない。さらに、上記マイクロチップは、特定の形状に整形されるので、この形状を利用することによって、上記基板上における上記マイクロチップの搭載位置決めおよび搭載方向決めが容易に行われる。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明の平面機能デバイスの製造方法であって、上記少なくとも能動素子が形成されたマイクロチップの上記基板上への搭載は、上記基板のマイクロチップ搭載位置に対応した位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状の凹部を有するトレイにおける上記凹部に,上記マイクロチップを予め嵌合させ、上記マイクロチップを嵌合したトレイを上記基板に対向させて,上記トレイ上のマイクロチップを上記基板上に移載することによって行うことを特微としている。
【００１３】
上記構成によれば、上記基板上への上記マイクロチップの搭載は、上記マイクロチップを一旦トレイの凹部に嵌合し、上記トレイ上のマイクロチップを上記基板上に移載することによって行われる。したがって、上記基板に対して複数のマイクロチップが一括して、且つ、上記マイクロチップ状の素子の位置および方向が決められて搭載される。
【００１４】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイに真空チャックを備え、上記凹部に嵌合されたマイクロチップを上記真空チャックによって固定することが望ましい。
【００１５】
上記構成によれば、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップは真空チャックによって固定されるため、上記各マイクロチップは上記トレイの凹部に確実固定される。したがって、上記トレイの向きに制限がなくなり、上記トレイから基板への上記マイクロチップの移載動作に対する制約が少なくなる。
【００１６】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップの上記基板への移載を、押圧部材によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧することによって行うことが望ましい。
【００１７】
上記構成によれば、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップが上記基板側へ積極的に押圧されて、上記トレイから基板への上記マイクロチップの移載が確実に行われる。
【００１８】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップの上記基板への移載を、流体圧によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧することによって行うことが望ましい。
【００１９】
上記構成によれば、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップが上記基板側へ積極的に押圧されて、上記トレイから基板への上記マイクロチップの移載が確実に行われる。その際における上記マイクロチップの押圧は流体圧によって行われる。したがって、上記流体が空気である場合には、上記真空チャックの空気径路を利用することが可能になる。
【００２０】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記基板上における上記マイクロチップの搭載位置に,上記マイクロチップの形状と同じ形状を有して上記マイクロチップが嵌合される上記凹部を形成し、上記トレイから上記マイクロチップへの上記基板への移載を,上記基板上の凹部に上記マイクロチップを嵌合させることによって行うことが望ましい。
【００２１】
上記構成によれば、上記基板上には上記マイクロチップが嵌合される凹部を形成しているので、上記マイクロチップの移載時における上記基板上のマイクロチップの位置と方向とが確実に決められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１〜図３は、本実施の形態の平面機能デバイスの製造方法を示す模式図である。本実施の形態においては、平面機能デバイスとしてＴＦＴ液晶表示装置を例に上げて説明する。
【００２３】
先ず、ＴＦＴ液晶表示装置における画素用ＴＦＴと、この画素用ＴＦＴの行を選択する選択回路およびこの選択された行の画素用ＴＦＴのソース電極に画像データ信号を供給するデータ信号回路を構成するＴＦＴや抵抗や容量等の一部の素子とを、図１に示すようにシリコンウェハ１(またはガラス基板)上に形成する。
【００２４】
近年、ＩＣ(集積回路)の分野において、微細化ルールの進展に伴って小さい面積に多数のトランジスタを作ることが可能になってきている。そこで、シリコンウェハ１上に、凝集形成が可能なＩＣプロセスによって、上記画素用ＴＦＴと選択回路および駆動回路を構成する一部の素子とを微小に形成する。こうすることによって、従来のごとく、液晶表示パネル用の大きな基板に、上記画素用ＴＦＴおよび素子を成膜プロセスによって直接形成する場合のように、上記基板の大きさに合わせた大きな真空装置,エッチング装置および露光装置等を必要とはしない。したがって、上記大型の装置を用いないことによるコスト削減と、上記大型の装置による生産に関わるエネルギーを大幅に削減できるのである。
【００２５】
次に、こうして、凝集形成が可能なＩＣプロセスによって微小に形成された上記画素用ＴＦＴや素子をダイシング等によって１０μm〜５００μmの大きさに分割して、上記画素用ＴＦＴや素子のマイクロチップ２を得る。この場合、マイクロチップ２には、後に液晶表示パネル用の基板に嵌合させるために、予め特殊な形状を施しておく。以下、上記マイクロチップ２は画素用ＴＦＴマイクロチップであり、その形状(外形)は台形であるとして説明する。尚、上記マイクロチップ２の形状は台形に限定されるものではなく、円形や矩形や多角形等の柱状あるいは球状であってもよい。その場合、上記基板に搭載する際の位置決めと方向決めとが容易な形状であり、マイクロチップ２に形成されている素子の種類に応じて異なる形状であることが望ましい。
【００２６】
次に、上記分割されたマイクロチップ２をトレイ３上における所定の位置に設置する。 図２に示すように、トレイ３の表面にはマイクロチップ２が嵌合可能なように、マイクロチップ２と同じ形状(台形)の穴４が配列されている。尚、本実施の形態におけるマイクロチップ２は、ＴＦＴ液晶表示装置の画素用ＴＦＴマイクロチップであるから、穴４の配列はマトリクス状の画素配列に対応してマトリクス状となる。その場合、画素用ＴＦＴマイクロチップ以外に選択回路およびデータ信号回路を構成する一部の素子のマイクロチップもトレイ３上に設置する場合には、マトリクス状に配列された台形の穴４の周囲に、素子マイクロチップ用の異なる形状の穴が配置されることになる。
【００２７】
尚、上記分割されたマイクロチップ２をトレイ３上における所定の位置に配置する方法に付いては、特に限定するものではない。例えば、分割されたマイクロチップ２を液体中に浮かせ、振動等を与えて浮動させてトレイ３の穴４の位置に配置することが考えられる。
【００２８】
上記トレイ３上における各穴４の位置には、穴４内の空気を真空引きするための排気孔５を設け、各穴４からの排気孔５に連通して穴４内の空気をトレイ３外の排気ポンプ７に導く連通管６が設けられている。つまり、トレイ３には真空チャックが設けられているのである。そして、上述のようにしてトレイ３の各穴４の位置にマイクロチップ２が配置されると、排気ポンプ７を駆動させて、真空チャック法によって各マイクロチップ２を穴４内に嵌合させて固定する。この場合に、マイクロチップ２を液体中に浮かせてトレイ３の穴４の位置に配置した場合には、トレイ３は穴４側の面を下向きにして設置されることになり、各マイクロチップ２は真空チャックによって上側に吸上げられて穴４内に収納されることになる。
【００２９】
次に、図３に示すように、上記トレイ３の穴４内に真空チャックによって固定されている多数のマイクロチップ２を、液晶表示パネル用の基板９に移載する。基板９上には、上記画素用ＴＦＴのゲート電極に接続される複数の並列したゲート配線１０と、ゲート配線１０と直交して上記画素用ＴＦＴのソース電極に接続される複数の並列したソース配線１１とが予め形成されている。そして、各ゲート配線１０と各ソース配線１１との交差位置における上記画素用ＴＦＴの搭載位置には、台形を有する画素用ＴＦＴマイクロチップ２が嵌合する台形の穴１２が設けられている。
【００３０】
そして、各マイクロチップ２を穴４内に収納したトレイ３が基板９上まで移動され、トレイ３の位置が調整されて、トレイ３上の穴４の位置が基板９上の穴１２の位置に合せられる。そうした後、排気ポンプ７を停止して真空を解除し、次に連通管６に高圧気体を供給する給気ポンプ８を駆動する。こうして、加圧気体によって各穴４内のマイクロチップ２を押圧して、基板９上の穴１２内にマイクロチップ２を移載し嵌合するのである。
【００３１】
尚、上記基板９上におけるゲート配線１０およびソース配線１１の穴１２の縁に掛る部分には、画素用ＴＦＴマイクロチップ２に形成されたゲート電極およびソース電極との重なり部を設ける。こうして、基板９上の穴１２内に画素用ＴＦＴマイクロチップ２を嵌合した際には、ゲート配線１０とゲート電極およびソース配線１１とソース電極が軽く接触するようにしている。そして、ゲート配線１０とゲート電極およびソース配線１１とソース電極の接触面を熱処理することによって、電気的にコンタクトを得るのである。
【００３２】
こうして、上記ゲート配線１０およびソース配線１１のみが予め形成された基板９上に、マイクロチップ状に形成された画素用ＴＦＴや駆動回路を構成する一部の素子が搭載され、電気的に接続されて、平面状のＴＦＴ液晶表示装置が得られるのである。
【００３３】
上述のように、本実施の形態においては、凝集形成が可能なＩＣプロセスによって微小に形成され上記画素用ＴＦＴや素子を、ダイシング等によって１０μm〜５００μmの大きさに分割して所定形状のマイクロチップ２を得る。そして、この分割されたマイクロチップ２をトレイ３上における上記所定形状の穴４に真空チャックによって嵌合固定し、液晶表示パネル用の基板９上における上記画素用ＴＦＴや素子の搭載位置に設けられた上記所定形状の穴１２に移載するようにしている。
【００３４】
こうして、凝集形成が可能なＩＣプロセスによって上記画素用ＴＦＴ等をシリコンウェハ１上に微小に形成することによって、液晶表示パネル用の大きな基板に成膜プロセス及び加工プロセスによって直接形成する場合のような大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等を省略することができる。したがって、その分だけコストを削減できる。また、上記大型の装置による生産に関わるエネルギーの大幅な削減が可能である。
【００３５】
その際に、上記マイクロチップ２の形状を所定形状とし、トレイ３にも上記所定形状の穴４を設け、さらに基板９上における上記画素用ＴＦＴや素子の搭載位置にも同じ形状の穴１２を設けている。したがって、１０μm〜５００μmの大きさに分割された微細のマイクロチップ２を基板９上の所定の位置に容易に且つ正しく搭載することができる。
【００３６】
また、上記トレイ３には真空チャックを設け、この真空チャック機能によってマイクロチップ２を穴４に嵌合固定するようにしている。したがって、トレイ３によるマイクロチップ２の基板９への移載動作を確実にできる。さらに、トレイ３によるマイクロチップ２の基板９への移載時には、上記真空チャックの配管を利用して高圧気体でマイクロチップ２を押圧するようにしている。したがって、上記移載動作をさらに確実にできる。
【００３７】
尚、上記実施の形態においては、上記トレイ３の穴４に嵌合固定されたマイクロチップ２を基板９へ移載する際に、給気ポンプ８によって連通管６に高圧気体を供給してマイクロチップ２を押圧するようにしている。しかしながら、マイクロチップ２の押圧機構はこれに限定されるものではない。
【００３８】
図４は、他の押圧機構を備えたトレイの例を示す。図４においては、トレイ１５の穴１６内の空気を真空引きするための排気孔１７を、穴１６が設けられていない側の裏面まで貫通させる。また、上記裏面側には、排気孔１７の配列位置に排気孔１７に沿って排気孔１７内に出入り可能なピン１８を配列しておく。そして、押圧時には、ピン１８を等の排気孔１７内に挿入させて穴１６内に嵌合固定されているマイクロチップ２を押し出すのである。尚、ピン１８はヘッド部を常時排気孔１７下端部に挿入されていても差し支えない。
【００３９】
尚、上記各実施の形態においては、ＴＦＴ液晶表示装置の画素用ＴＦＴや素子をマイクロチップ２状に形成する場合を例に説明したが、他にマイクロチップ２状に形成する素子として光スイッチトランジスタ等が考えられる。また、この発明が適用可能な基板は、上記各実施の形態において使用されたシリコンウェハやガラス基板に限定されるものではなく、プラスチックやメタル等の材質および透明や不透明等の状態は全く問わない。
【００４０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の平面機能デバイスは、平面状の基板上には予め配線が配設されており、この基板にマイクロチップ状に形成された能動素子や選択回路およびデータ信号回路を構成する素子を搭載して構成されるので、上記能動素子や素子を上記基板上に成膜プロセスによって直接形成する必要がない。
【００４１】
したがって、上記基板の大きさに合わせた大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等を必要とはせず、コストダウンを図ることができる。さらに、上記大型の装置による生産に関わるエネルギーを大幅に削減できる。
【００４２】
その際に、上記マイクロチップは、形成された素子の種類に固有の形状を有している。一方、上記基板上の所定位置には、上記マイクロチップの形状と同じ形状を有して上記マイクロチップが嵌合する凹部が形成されている。そして、上記基板上の凹部に上記マイクロチップを嵌合することによって、上記基板上の所定位置に上記マイクロチップに形成された素子が搭載される。したがって、上記マイクロチップを、上記基板上に穿たれた上記凹部に嵌合するだけで、上記基板に対する上記マイクロチップ上の素子の位置決めと方向決めとを容易に行うことができるのである。
【００４３】
また、上記第１の発明の平面機能デバイスは、上記マイクロチップを、微細加工技術によって凝縮作成した後、１０μm以上且つ５００μm以下の大きさで分離して得るようにすれば、大型の真空装置,エッチング装置および露光装置等は必要なくなる。さらに、上記マイクロチップを、特定の形状に整形すれば、この形状を利用して、上記基板上における上記マイクロチップの位置および方向を容易に決めることができる。
【００４４】
また、第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記基板上への上記マイクロチップの搭載を、上記基板のマイクロチップ搭載位置に対応した位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状の凹部を有するトレイを用い、上記凹部に上記マイクロチップが嵌合されたトレイを上記基板に対向させて、上記トレイ上のマイクロチップを上記基板上に移載するので、上記基板に対して複数のマイクロチップを一括して、且つ、上記マイクロチップ状の素子の位置および方向を決めて搭載することができる。
【００４５】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップを真空チャックによって固定すれば、上記各マイクロチップを上記トレイの凹部に確実に固定することができる。したがって、上記トレイの向きに制限がなくなり、上記トレイから基板への上記マイクロチップの移載動作に対する制約を少なくできる。
【００４６】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップを上記基板へ移載する際に、押圧部材によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧すれば、上記マイクロチップの移載を確実に行うことができる。
【００４７】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記トレイの凹部に嵌合されたマイクロチップを上記基板へ移載する際に、流体圧によって上記マイクロチップを上記トレイ側から押圧すれば、マイクロチップの移載を確実に行うことができる。さらに、上記流体が空気である場合には、上記真空チャックの空気径路を利用できる。
【００４８】
また、上記第２の発明の平面機能デバイスの製造方法は、上記基板上における上記マイクロチップの搭載位置に上記マイクロチップの形状と同じ形状を有する上記凹部を形成し、上記トレイから基板へ上記マイクロチップを移載する際に、上記マイクロチップを上記基板の凹部に嵌合させれば、上記基板上のマイクロチップの位置と方向とを確実に決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の平面機能デバイスに用いるマイクロチップ形成の説明図である。
【図２】  トレイの外観を示す図である。
【図３】  図２に示すトレイに嵌合されたマイクロチップの基板への移載の説明図である。
【図４】  図２とは異なる押圧機構を備えたトレイの外観図である。
【符号の説明】
１…シリコンウェハ、
２…マイクロチップ、                ３,１５…トレイ、
４,１２,１６…穴、                  ５,１７…排気孔、
６…連通管、                        ７…排気ポンプ、
８…給気ポンプ、                    ９…基板、
１０…ゲート配線、                  １１…ソース配線、
１８…ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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