(57)【要約】【課題】集積回路（ＩＣ）に関し、特に発光表示装置の製造に用いられる流体アセンブリの方法に関するものである。【解決手段】本発明は、発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法を提供する。発光基板は、上表面と当該上表面に形成された複数の井戸とを有する。各井戸は、第一電気インターフェイスを有する底表面を有する。また、発光素子の懸濁液を提供する。懸濁液は発光基板を横切って流れ、発光素子は井戸内で取得される。発光基板に対してアニールを行って、各発光素子と対応する井戸の第一電気インターフェイスを電気接続させる。基板または発光素子上の共晶はんだ界面金属及び熱アニール前にフラックスの使用が望ましい。発光素子は、その上表面（井戸の底表面に隣接する）に２つの電気接続部を有する表面実装型発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）であってもよい。【選択図】図６
2018061017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光表示装置の製造に用いられる流体アセンブリ方法であって、
上表面と、複数の行トレースと複数の列トレースによって形成されたマトリクスと、を備え、前記上表面には複数の井戸が形成され、各井戸は第一電気インターフェイスを有する底表面を備え、前記複数の行トレースと前記複数の列トレースは複数の行と列との交差点を形成し、各行と列との交差点は対応する前記井戸に関連付けられている発光基板を提供するステップと、
発光素子の液体懸濁液を提供するステップと、
前記液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップと、
前記発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップと、
前記発光基板をアニーリングするステップと、
前記アニーリングによって、各発光素子を対応する井戸の第一電気インターフェイスと電気接続させるステップと、を含むことを特徴とする発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２】
電気接続された各発光素子は、アニーリング後に基板上にカバー金属層を形成すること、導電トレースを付加すること、アニーリング後の基板に対するワイヤボンディングを行う必要がなく、各発光素子を第一電気インターフェイスに接続することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項３】
更に回転または非回転のブラシ、ワイパー、回転シリンダー、加圧流体および機械振動からなる群から選択された補助構造を用いて前記発光素子を配置するステップを含み、
前記発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップは、前記液体懸濁液または前記発光基板の上表面内の前記発光素子と前記補助構造とを係合することにより、前記発光素子を取得するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項４】
前記発光基板を提供するステップは、長さ及び幅を有する発光基板を提供するステップを含み、
前記液体懸濁液を前記発光基板の前記上表面を横切って流すステップは、前記液体懸濁液を前記発光基板の長さにわたって第一方向に第一速度で供給することを含み、
前記補助構造と係合するステップは、ブラシと係合することを含み、前記ブラシは回転軸および少なくとも前記発光基板の幅に等しいブラシの長さを有し、第一回目には、ブラシの長さを第一方向の発光基板の長さに沿って平行移動させ、第一回目に前記ブラシを平行移動させると同時に、ブラシを回転させて第一速度の第一ローカル分散を生成することを特徴とする請求項３に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項５】
前記補助構造と係合するステップは、
１２０〜３００回転／分（ＲＰＭ）の範囲の速度でブラシを回転させることと、
ブラシを毎秒３〜１０センチメートル（ｃｍ／ｓ）の範囲の速度で平行移動させることと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項６】
前記発光基板を提供するステップは、はんだが覆われた第一電気インターフェイスを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項７】
前記液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップにおいて、前記液体懸濁液内の前記発光素子の最大部分密度が０．３〜０．８単層の範囲内となることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項８】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは垂直発光素子を提供するステップを含み、前記垂直発光素子は第一電気接続部を有する底表面と第二電気接続部を有する底表面を有し、
前記発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップは、前記発光素子の底表面が対応する井戸の底表面を直接覆うように取得するステップを含み、
各発光素子と対応する井戸の第一電気インターフェイスとを電気接続するステップは、各発光素子の前記第一電気接続部と対応する井戸の第一電気インターフェイスとを電気接続することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項９】
各発光素子を電気接続するステップは、前記発光素子に外圧をかけることなく、各発光素子と対応する井戸の前記第一電気インターフェイスとを電気接続することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１０】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、前記底表面から延伸するポストを有する発光素子を提供するステップを含み、
前記液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップは、少なくとも部分的には前記発光素子のポスト上に生成されたトルクによって、前記発光基板の上表面を横切って前記発光素子を移動させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１１】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、前記底表面から延伸するポストを有する発光素子を提供するステップを含み、
前記発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップは、前記発光素子のポストによって表面配向を前記発光素子の第一電気接続部が前記井戸の底表面を直接覆うようにすることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１２】
前記発光基板を提供するステップは、各井戸が第一電気インターフェイスと第二電気インターフェイスを有する底表面を含むことを含み、
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、底表面及び上表面を有する表面実装発光素子を提供するステップを含み、前記表面実装発光素子は前記上表面に形成された第一電気接続部と第二電気接続部を有し、
前記発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップは、各表面実装発光素子の上表面が対応する井戸の底表面を覆うように取得するステップを含み、
前記アニーリングによって各発光素子が対応する井戸内の第一電気インターフェイスと電気接続するステップは、各表面実装発光素子の前記第一電気接続部を対応する井戸の第一電気インターフェイスに電気接続するステップと、各発光素子の前記第二電気接続部を対応する井戸の第二電気インターフェイスに電気接続するステップと、を含むこと特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１３】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、フラックスを含む懸濁液を提供することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１４】
さらに、前記発光素子を前記複数の井戸内で取得した後、前記発光基板に対してアニーリングする前に、発光素子によって充填された井戸にフラックス剤を充填するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１５】
さらに、前記発光素子を前記複数の井戸内で取得すると同時に、取得されていない発光素子を収集するステップを含み、
収集された前記発光素子は次の発光表示装置を製造するために使用されること特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１６】
対応する複数の発光素子の底表面を覆う複数の色修正構造を形成するステップを含むこと特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１７】
対応する複数の発光素子を覆う複数の光拡散器を形成するステップを含むこと特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１８】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、アルコール、ポリオール、ケトン、ハロカーボンおよび水らを組み合わせたものから選択される液体を提供することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項１９】
前記発光素子の前記液体懸濁液を提供するステップは、はんだで覆われた電気接続部をを有する発光素子を提供することを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２０】
発光表示装置の製造に用いられる流体アセンブリ方法であって、
上表面と、複数の行トレースと複数の列トレースによって形成されたマトリクスと、を備え、前記上表面には複数の井戸が形成され、前記井戸毎に第一電気インターフェイスを有する底表面が含まれ、前記複数の行トレースと前記複数の列トレースは複数の行と列との交差点を形成し、各行と列との交差点は対応する前記井戸に関連付けられている発光基板を提供するステップと、
第一種類の発光素子を有する第一液体懸濁液を提供するステップと、
前記第一液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップと、
前記第一種類の発光素子を前記複数の井戸内で取得するステップと、
第二種類の発光素子を有する第二液体懸濁液を提供するステップと、
前記第二液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップと、
前記発光基板の最終的なアニールを行うステップと、
最終的なアニーリングによって、発光素子を対応する井戸の第一電気インターフェイスに電気接続するステップと、を含むことを特徴とする発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２１】
さらに、最終アニーリングの前に、第三種類の表面実装発光素子を有する第三液体懸濁液を提供するステップと、
前記第三液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流れるステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２２】
前記発光基板を提供するステップは、第一直径を有する複数の円形井戸を提供するステップと、前記第一直径よりも小さい第二直径を有する複数の円形井戸を提供するステップと、を含み、
前記第一液体懸濁液を提供するステップは、前記第二直径より大きく、且つ前記第一直径より小さい第三直径の円形を有する第一種類の発光素子ディスクを提供するステップを含み、
前記第二液体懸濁液を提供するステップは、前記第二直径より小さい第四直径の円形状を有する第二種類の発光素子ディスクを提供するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２３】
前記発光基板を提供するステップは、第一形状を有する複数の井戸を提供するステップと、前記第一形状とは異なる第二形状を有する複数の井戸を提供するステップと、を含み、
前記第一液体懸濁液を提供するステップは、第一種類の発光素子を提供するステップを含み、前記第一種類の発光素子は第一形状の井戸を充填することができるが前記第二形状の井戸を充填することができない第三形状を有し、
前記第二液体懸濁液を提供するステップは、第二種類の発光素子を提供するステップを含み、前記第二種類の発光素子は前記第二形状の井戸を充填することができる第四形状を有すること特徴とする請求項２０に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２４】
前記第二液体懸濁液を流す前に、初期アニーリングを行うことを特徴とする請求項２０に記載の発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【請求項２５】
上表面と、第一形状を有する複数の井戸と、第一形状とは異なる第二形状を有する複数の井戸と、を備え、各井戸は第一電気インターフェイスを有する底表面を有し、複数の行トレースおよび複数の列トレースによって形成されたマトリクスを有し、前記複数の行トレースと前記複数の列トレースは複数の行と列との交差点を形成し、各行と列との交差点は対応する前記井戸に関連付けられている発光基板を提供するステップと、
前記第一形状の井戸を充填することができるが前記第二形状の井戸を充填することができない第三形状を有する第一種類の発光素子と、前記第二形状の井戸を充填することができるが前記第一形状の井戸を充填することができない第四形状を有する第二種類の発光素子とを含む液体懸濁液を提供するステップと、
前記液体懸濁液を前記発光基板の上表面を横切って流すステップと、
前記第一種類の発光素子を前記第一形状の井戸内で取得し、前記第二種類の発光素子を前記第二形状の井戸内で取得するステップと、
前記発光基板をアニーリングするステップと、
アニーリングによって、前記発光素子を対応する井戸の第一電気インターフェイスに電気接続するステップと、を含むことを特徴とする発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）に関し、特に発光表示装置の製造に用いられる流体アセンブリの方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細加工電子デバイス、オプトエレクトロニクスデバイス及びサブシステムのドナー基板・ウエハから、大画面の及び／又は非従来の基板に流体移動させることにより、電子デバイスとオプトエレクトロニクスデバイスの応用範囲を拡大させる新しい機会が提供されている。例えば、表示装置の画素サイズの発光ダイオード（ＬＥＤ）マイクロ構造、例えば、ロッド、フィンまたはディスクは、まず小型ウエハ上に製造され、次に大型パネルのガラス基板に移して、バックライトを必要としない直接発光表示装置を製造する。これらのＬＥＤマイクロ構造を移す従来の手段は、ピックアンドプレイスプロセスによるものである。しかし、何百万もの素子を含む表示装置では、このようなプロセスを完了させるまでに多くの時間を必要とするため、非効率的である。
【０００３】
例えば、ＬＥＤおよび集光式太陽電池のような電子デバイスの流体自己組立は、通常特許文献１に示されているように、溶融はんだキャピラリーインターフェイス（ｍｏｌｔｅｎ  ｓｏｌｄｅｒ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）による表面エネルギーの最小化により実現され、アセンブリの期間において同時に電極の機械的接続および電気的接続の両方を行うことができる。一方、例えば特許文献２に示されているように、電子デバイスは形状が適合する井戸構造において取得され、続いて電気的集積プロセスが行われる。
【０００４】
従来の流体アセンブリプロセスにおいて未だ解決されていない問題は、大規模な配置方法と、大画面上においてマイクロコンポーネントを駆動回路に集積すること、および欠陥のあるマイクロコンポーネントの修復に用いられる潜在的メカニズムに関連する。大規模な状況下において、従来の流体を井戸中にアセンブリして、マイクロコンポーネントを取得するのに用いられる最大速度と、高速アレイをアセンブリするのに用いられる最小配置速度を得るという二つの要件を満たすことが挑戦となっている。同様に、センチメートル以上の組立基板全体に、高収率のために必要なマイクロコンポーネントの配置方法および流速の均一性を実現することも非常に挑戦的なことである。
【０００５】
アセンブリされたマイクロコンポーネントの集積は、マイクロコンポーネント用のフォトリソグラフィによって形成された電極蒸着を介して実現される、または第一電気接続部をアセンブリの方法の一部とする位置の近くに、第二電気接続部を積層することによって行われてきた。しかし、流体をアセンブリした後の大基板におけるフォトリソグラフィは、基板表面上に残っているマイクロコンポーネントの汚染によって抑制されることがある。また、積層された上部接点において、表示装置の応用に用いられるマイクロコンポーネントへの十分な信頼性のある電気接続が実証されていない。
【０００６】
また、電気励起によるマイクロコンポーネントの欠陥に対する検出は、修復前に用いられる検査において、最も信頼性が高い効果的な方法である。上部接点電極を有するアセンブリされたマイクロコンポーネントは、少なくとも部分的に絶縁マトリクス内に保持される。このマトリクスから欠陥のあるマイクロコンポーネントを除去することを含む修復は、極めて困難である。また、欠陥を有するマイクロコンポーネントを補償するためにアレイに加えられた如何なる類似した集積されたマイクロコンポーネントは何れも、繰り返して電極接続を行うプロセスを必要とする。技術的な解決方法は恐らく存在するが、コストが高く、時間がかかり、信頼度が低いことが予想される。
【０００７】
最小限のプロセスステップにより、発光素子を表示装置基板に効果的に移すために、流体アセンブリプロセスを使用することができれば有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７７７４９２９号明細書
【特許文献２】米国特許第６３１６２７８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明で開示される流体アセンブリおよび配向方法は、各マイクロコンポーネントに対して高分散部分応力を使用する。応力の分散が大きいと速度の変動が大きくなり、取得に用いられる最大の組立速度が存在する限り、各要素の速度はその最大閾値を下回り、井戸に落ちる可能性がある。高分散の第二の利点は、大型（メートルスケール）基板上における構成要素の分布が比較的速いことである。井戸に一旦沈降すると、最大の応力は、組み立てられた構成要素が正しい向きから外れないようにするが、方向を誤った構成要素は外される。これにより、低コストで高速な組立方法が提供され、一時間に５６００万個を超える外付け組立速度を達成することが予想される。当該組立方法は、如何なる数量の基板にも適用できる一般的な方法であるが、特に井戸以外の表面形状が限定された低充填率、高面積アレイに最適である。
【００１０】
したがって、発光表示装置の製造に用いる流体アセンブリ方法を提供する。この方法は、上表面を有する発光基板と、この上表面に形成された複数の井戸と、を提供する。各井戸は、第一電気インターフェイスを有する底表面と、複数の行と列との交差点を形成する行トレースおよび列トレースを含むマトリクスを有する。各行と列との交差点は、対応する井戸に関連付けられている。また、発光素子の液体懸濁液を提供する。液体は、例えば、アルコール、ポリオール、ケトン、ハロカーボン、または水であってもよい。この方法は、発光基材の上表面を横切って懸濁液を流し、発光素子が井戸内で取得される。発光基板に対してアニールを行うことによって、各発光素子が対応する井戸の第一電気インターフェイスと電気接続が行われる。液体懸濁液は、はんだフラックスを含んでもよく、または、井戸内の発光素子を取得する前および後のいずれか、および基板をアニーリングする前の別のステップではんだフラックスを適用してもよい。付加処理プロセスによって、選択された井戸上に色修正剤および光拡散剤を形成することができる。
【００１１】
基板または発光素子の共晶はんだ界面金属及び熱アニール前にフラックスを使用することが望ましい。例えば、塩化ジメチルアンモニウムクロリド（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジエタノールアミンおよびグリセロール溶液をイソプロパノールに溶解してもよい。この溶液は、組立流体（懸濁液）として使用することができる。または、洗浄および蒸発によって組立流体を除去した後に導入することができる。
【００１２】
一方、発光素子は、上表面に２つの電気接続部（ＳＭＬＥＤの上表面が井戸内に面し、井戸の底表面に隣接する）を有する表面実装型発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）である。その後、発光素子と井戸の第一電気インターフェイスとの間の電気接続を行う。アニーリングの後に基板上にカバー金属層を形成すること、導電トレースを付加すること、アニーリング後の基板に対するワイヤボンディングを行う必要がない。さもなければ、発光素子が垂直ＬＥＤである場合（上表面に１つの電気接続部および底表面に１つの電気接続部を有する）、アニーリング後に恐らく追加で金属化プロセスが必要である。典型的には、発光素子が井戸内で取得されると、取得されていない発光素子は同時に回収され、その後の発光表示装置の製造のために再懸濁される。
【００１３】
一方、基板上に発光素子を配置するための補助構造が係合される。補助構造のいくつかの例として、ブラシ（回転または非回転）、ワイパー、回転シリンダー、加圧流体、および機械振動（例えば、音響または超音波）を含む。補助構造は、懸濁液内の発光素子または発光基板の上表面との接触または係合を介して、基板表面にわたる発光素子の分布を助ける。例えば、放射基板が長さおよび幅を有すると仮定すると、この方法は、放射基板の長さを横切る第一方向の第一速度で、発光基板の上表面を横切って懸濁液を流す。少なくとも発光基板の幅に等しい回転軸及びブラシの長さを有する補助構造ブラシは、ブラシの長さを第一方向の基板長さにわたって平行移動させる。第一回目にブラシを平行移動させると同時にブラシを回転させて、第一速度における第一ローカル分散を生成する。一方、ブラシの回転は、第一速度よりも大きな第一ローカル分散を生成する。本方法は、さらに、第一方向または反対方向にブラシ移動を繰り返してもよく、ブラシの回転は、第一速度よりも大きいかまたは小さい。ブラシは１２０〜３００回転／分（ＲＰＭ）の範囲の速度で回転し、毎秒３〜１０センチメートル（ｃｍ／ｓ）の範囲の速度で発光基板の上表面を横切って移動する。
【００１４】
一方、発光素子（表面実装型または垂直型）は、底表面から延伸するポストを備えて製造される。次に、液体懸濁液が基板の上表面を横切って流れるにつれて、発光素子は発光素子のポスト上に生成されたトルクによって、少なくとも部分的に移動する。最も重要なのは、底表面から延伸するポストは表面配向を助け、並びに井戸の底表面の真上を発光素子の上表面が直接カバーするため、これらのポストは、発光素子が井戸の中で取得されるのを支持することである。
【００１５】
以下は、上述した方法の詳細および異なる形状の発光素子を発光基板に移す方法を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法のフローチャートである。
【図２Ａ】例えば、図１のステップ１０２において、一例の発光基板の部分断面図である。
【図２Ｂ】例えば、図１のステップ１０２において、一例の発光基板の部分平面図である。
【図３】図１のステップ１０４からステップ１０８を実施した際の、各方面の部分断面図である。
【図４Ａ】例えば、表面実装発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）の一例を示す断面図である。
【図４Ｂ】例えば、表面実装発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）の一例を示す平面図である。
【図５】ブラシ補助構造の一例を示す立体斜視図である。
【図６】発光基板がポストを備えた発光素子によって占められた部分断面図である。
【図７】発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法の第一変形例のフローチャートである。
【図８】図７に示した方法をサポートする第一実施例の平面図である。
【図９】図７に示した方法をサポートする第二実施例の平面図である。
【図１０】発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法の第二変形例のフローチャートである。
【図１１Ａ】例えば、図１のステップ１０２において、発光基板の別例の一部を示した断面図である。
【図１１Ｂ】例えば、図１のステップ１０２において、発光基板の別例の一部を示した平面図である。
【図１２Ａ】発光素子のポストの発光素子表面の配向方向における機能を示す部分断面図である。
【図１２Ｂ】発光素子のポストの発光素子表面の配向方向における機能を示す部分断面図である。
【図１３Ａ】取得速度が発光素子の流体アセンブリに与える影響を示す部分断面図である。
【図１３Ｂ】取得速度が発光素子の流体アセンブリに与える影響を示す部分断面図である。
【図１３Ｃ】取得速度が発光素子の流体アセンブリに与える影響を示す部分断面図である。
【図１４】アセンブリ工程において、流体アセンブリ懸濁液の抗力が発光素子の速度に対する影響を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、具体的な実施形態を図面と合わせて、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法のフローチャートである。説明を明確にするために、本発明では、各ステップに番号を付けて説明を行うが、番号の順番がステップの順番を決めるものではない。また、これらステップの一部は実行しなかったり、並行して行ったり、または、厳密に前後の順次を守らなくてもよい。一般的には、当該方法の各ステップは付けられた番号の順番によって行われる。当該方法はステップ１００から開始する。ステップ１０２において発光基板が提供される。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ、例えば、図１のステップ１０２において、一例の発光基板の部分断面図と平面図である。発光基板２００は、一つの上表面２０２及びこの上表面２０２に形成された第一複数の井戸２０４（図に示す井戸２０４−０〜２０４−２）を備える。基本的に、基板の上表面２０２は略平であり、第一複数の井戸２０４は、唯一流体アセンブリの表面形状の特徴に影響する。各第一複数の井戸２０４は第一電気インターフェイス２０８を有する底表面２０６を含み、必要に応じて溶接剤によって第一電気インターフェイス２０８を覆うことができる。図面には第一電気インターフェイス２０８−０〜第一電気インターフェイス２０８−２が示されている。一般的に、発光基板２００は透明であり、ガラス基板及び当該ガラス基板を覆う誘電材料を含む多層構造（図示せず）であってもよく、前記複数の井戸はこの誘電材料の中に形成される。発光基板２００はさらに、複数の行トレース２１０と複数の列トレース２１２を有するマトリクスを含む。これら行トレース２１０と列トレース２１２は複数の行と列との交差点２１４を形成する。図には、列トレース２１２−０〜２１２−３及び行と列との交差点２１４―０〜２１４−３が示されている。各行と列との交差点２１４は、対応する井戸２０４と互いに関連する。例えば、行と列との交差点２１４―０と井戸２０４−０は互いに関連する。行トレース２１０と列トレース２１２は簡単な受動型のマトリクスを形成することができ、必要に応じて発光素子を発光させたり、または、同じ目的として用いる主動型のマトリクスの一部を形成したりすることができる。主動型のマトリクスの詳細は後述する。故に、本願の図面には、行、列及び電気接点間の接続に関する詳細な内容は示していない。
【００２０】
図１１Ａ及び図１１Ｂはそれぞれ、例えば、図１のステップ１０２において、発光基板の別例の一部を示した断面図と平面図である。ここで、前記発光素子は図４Ａ及び図４Ｂで詳細に示す表面実装発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）である。後述するが、前記ＳＭＬＥＤは上表面上に二つの電気接続部が形成されており、当該上表面は井戸の底表面２０６と対向する面である。したがって、井戸の底表面２０６には二つの電気インターフェイスが形成されており、それぞれ第一電気インターフェイス２０８−０〜２０８−２及び第二電気インターフェイス２０９−０〜２０９−２である。ここで、発光基板２００は、行トレースと列トレースを有する受動的マトリクスに形成され、必要に応じて前記複数のＳＭＬＥＤを発光させる。図に示したように、行トレース２１０は井戸２０４−０〜２０４−２の第一電気インターフェイス（２０８−０〜２０８−２）と接続され、列トレース２１２−０〜２１２−２はそれぞれ井戸２０４−０〜２０４−２の第二電気インターフェイス（２０９−０〜２０９−２）と接続される。
【００２１】
図１を再度参照すると、ステップ１０４において、発光素子の液体懸濁液を提供する。ステップ１０６において、前記懸濁液を前記発光基板の上表面に流す。ステップ１０４における液体は、アルコール類、ポリオール類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類または水等複数種類の中の一つである。ステップ１０８において、前記複数の井戸の中で発光素子を取得する。一方、ステップ１０４において、フラックスを含む発光素子の液体懸濁液を提供する。または、前記複数の井戸の中で発光素子を取得した（ステップ１０８）後、基板に対してアニーリングする（ステップ１１０）前に、ステップ１０９ａにおいて、フラックスを発光素子が入っている井戸中に充填する。
【００２２】
図３は、図１のステップ１０４からステップ１０８までを実施した際の、各方面の部分断面図である。液体懸濁液３００は発光素子３０２を含み、その中で、一部の発光素子３０２は井戸２０４の中で取得され、発光素子は少なくとも一つの第一電気接続部３０４を有する。また、図には発光素子の第二電気接続部３０６が示されている。第一電気接続部３０４及び第二電気接続部３０６は、発光素子３０２の上表面３０８上に形成される。同様に、各井戸の底表面２０６には一つの第二電気インターフェイス３１０が形成される。
【００２３】
図１を再度参照すると、ステップ１１０にて発光基板に対してアニーリングを行う。アニーリングにより、ステップ１１２において各発光素子は対応する井戸の第一電気インターフェイスと接続される。上述のように、井戸の第一電気インターフェイスは溶接剤によって覆われてもよい。または、発光素子上の一つ電気接続部または複数の電気接続部は溶接剤によって覆われてもよい。利用する溶接剤を熔化するために、前記アニーリングは十分に高い温度で行う。
【００２４】
基板または発光素子に共晶はんだ界面金属を使用することと、熱アニーリング前にフラックスを使用することは必須である。原子濃度（ａｔ％）を使用した際、Ａｕ２８／Ｇｅ６２共晶はんだの融点（ＭＰ）は３６１℃であり、Ｉｎ４９／Ｓｎ５１共晶はんだの融点は１２０℃である。純粋なインジウムの融点は１５６℃であるが、圧力がない状態ではボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）できないという欠点がある。フラックスは、イソプロピルアルコール、有機酸、またはロジン系流体の内のジメチルアンモニウムクロリド（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジエタノールアミン、グリセロール溶液に溶解することができる。前記溶液は組立流体（懸濁液）として使用してもよいし、または、洗浄及び蒸発によって組立流体を取り除いた後に導入してもよい。
【００２５】
図４Ａ及び図４Ｂのそれぞれは、表面実装発光ダイオード（ＳＭＬＥＤ）の一例を示す断面図及び平面図であるが、図３に示したような発光素子、例えばＳＭＬＥＤであってもよい。このＳＭＬＥＤ３０２は、ｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントを有する第一半導体層４０２を含む。第二半導体層４０４中には第一半導体層４０２に利用されていないドーパントが含まれている。多重量子井戸（ＭＱＷ）層４０６は第一半導体層４０２と第二半導体層４０４との間に位置する。通常、ＭＱＷ層４０６は図示されていない一系列の量子井戸層（代表的には５層であり、例えば、図示されていないが、５ｎｍの窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）と９ｎｍのｎ型ＧａＮ（ｎ−ＧａＮ）が交互に設置されたもの）である。また、前記ＭＱＷ層とｐ型半導体層との間に窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）電子ブロック層（図示せず）を設置してもよい。外層は約２００ｎｍの厚さのｐ型ＧａＮ（Ｍｇ型）であってもよい。ＭＱＷにおいて、インジウム含有量が高い場合、高輝度の青色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤを形成することができる。第一半導体層と第二半導体層として最も実用的な材料は、青色または緑色の光を発光させることができる窒化ガリウム（ＧａＮ）、或いは赤色の光を発光させることができるアルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）である。
【００２６】
一方、第一電気接続部３０４は環状に設置され、第二半導体層４０４は円盤状であり、そのエッジ部分は環状の第一電気接続部３０４下方に位置する。第二電気接続部３０６は、環状の第一電気接続部３０４のエッジ内に形成され、第一半導体層４０２とＭＱＷ層４０６は第二電気接続部３０６の下方に積層される。環状の第一電気接続部３０４のエッジと第二電気接続部３０６との間にはトレンチが形成され、このトレンチ内には電気絶縁体４０８が埋め込まれている。前記ＳＭＬＥＤの詳細は、Ｓｃｈｕｅｌｅ等の発明者が発明した、名称「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＷＩＴＨ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＭＯＵＮＴ  ＥＭＭＩＳＩＶＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ」である、出願日が２０１７年１月１９日付の米国出願（出願番号１５／４１０００１号）にて提供されているので、ここでは、当該特許出願を参考文献として援用する。ＳＭＬＥＤを利用する場合、ステップ１１２中の各発光素子と第一電気インターフェイスとの間の電気接続は、カバー金属層を形成すること、導電トレースを付加する（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅｓ）こと、アニーリング後の基板に対するワイヤボンディングを行う必要がなく、また、発光素子に外部の圧力をかけて各発光素子に第一電気インターフェイスと電気接続を行う必要もない。一方、ＳＭＬＥＤはアライメント及び配向に用いるポスト４１０を含む。
【００２７】
より明確には、ステップ１０２において、井戸を有する発光基板を提供し、井戸の底表面上には第一電気インターフェイスと第二電気インターフェイスを備える。受動型マトリクス（ＰＭ）を用いる場合、前記行トレースと列トレースは、第一電気インターフェイスと第二電気インターフェイスに接続される。主動型マトリクス（ＡＭ）を用いる場合、前記行トレースと列トレースは、井戸毎に対応する駆動回路の駆動に用いられ、当該駆動回路の出力端は前記第一電気インターフェイスに接続される。また、ＡＭを用いる場合、前記発光基板中の配線マトリクス（ｔｈｅ  ｍａｔｒｉｘ  ｏｆ  ｔｒａｃｅｓ）はさらに直流電源を各駆動回路に接続させる配線を含む。また、前記発光基板はさらに各井戸に接続される第二電気インターフェイスの電気インターフェイス基準電圧ネットワークを含む。このＡＭ及びＰＭの実施に関するより詳細な内容は、米国特許出願第１５／４１０００１号にて提供されている。
【００２８】
次に、ステップ１０４において、表面実装発光素子（例えば、ＳＭＬＥＤ）を含む液体懸濁液を提供する。この表面実装発光素子は一つの底表面と一つの上表面を備え、当該上表面上には第一電気接続部と第二電気接続部が形成されている。ステップ１０８において、発光素子を井戸の中から取得することは、各表面実装発光素子の上表面が直接対応する井戸の底表面を覆うように取得することを含む。アニーリング処理（ステップ１１２）によって、各発光素子の第一電気接続部とそれに対応する井戸の第一電気インターフェイスとを電気接続させることは、各表面実装発光素子の第一電気接続部とそれに対応する井戸の第一電気インターフェイスとを電気接続すること、及び各表面実装発光素子の第二電気接続部とそれに対応する井戸の第二電気インターフェイスとを電気接続することを含む。
【００２９】
一方、ステップ１０４において、垂直型発光素子の液体懸濁液を提供する。この垂直型発光素子は、第一電気接続部を備える底表面と第二電気接続部を備える上表面を含む。ステップ１０８において、発光素子の底表面が直接対応する井戸の底表面を覆うように取得する。ステップ１１２において、各発光素子の第一電気接続部は対応する井戸の第一電気インターフェイスと接続される。また、ステップ１１２において、各発光素子の第一電気接続部を対応する井戸の第一電気インターフェイスと接続した後、ステップ１１４において、前記発光基板の上表面を覆う基準電圧界面層（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｌａｙｅｒ）を形成する。当該技術分野においては周知のように、このようなステップは、基板の上表面に分離層（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）を積層し、エッチングによってこの分離層を貫通するコンタクトホールを形成して、直後に形成される基準電圧界面層が第二電気接続部と電気接続できるようにする必要がある。ステップ１１６において、各垂直発光素子の第二電気接続部は基準電圧界面層と接続される。例えば、薄膜技術によって、前記発光基板の上表面に金属化相互接続が形成される。垂直発光素子を用いた受動型マトリクスの場合、前記のように、行／列マトリクスの一部（例えば、行トレース）はステップ１０２において提供され、並びに行／列マトリクスの一部（例えば、列トレース）はステップ１１４において提供される。
【００３０】
一方、ステップ１０７において、必要に応じて補助構造を用いて発光素子を配置する。前記補助構造は、例えば、ブラシ（回転ブラシまたは非回転ブラシ）、ワイパー、回転シリンダー、加圧流体、または機械振動であってもよい。前記「流体」は、気体であっても液体であってもよい。前記機械振動は音響振動と超音波振動を含む。次いで、ステップ１０８において、少なくとも補助構造が懸濁液内の発光素子と係合するか、または発光基板上表面と係合することによって、部分的に発光素子を取得する。
【００３１】
図５はブラシ補助構造の一例を示す立体斜視図である。図１及び図５に示したように、ステップ１０２において、長さ５００、幅５０２の発光基板２００を提供する。ステップ１０６において、発光基板２００の長さ５００にわたる第一方向５０４上に第一速度を有する懸濁液を提供する。次いで、ステップ１０７において、回転軸５０８及びブラシの長さ５１０を有するブラシ５０６を用いる。ブラシの長さ５１０は、少なくとも後述するサブステップ中の発光基板２００の幅５０２に等しい。ステップ１０７ａにおいて、第一回目は、ブラシ長さ５１０は、第一方向にて発光基板２００の長さ５００全体にわたって平行移動する。一方、ステップ１０７ａにおいて、ブラシは毎秒３〜１０センチメートル（ｃｍ／ｓ）の速度で平行移動する。第一回目でブラシは平行移動すると共に、ステップ１０７ｂにおいて、第一速度の第一ローカル分散が生じるようにブラシを回転させる。図に示すように、第一ローカル分散は第一速度よりも速い速度である。あるいは、第一ローカル分散は第一速度よりも遅い速度であってもよい。一方、ステップ１０７ｂは、１２０〜３００回転／分（ＰＲＭ）の範囲の速度でブラシを回転させる。本実施例において、基板表面におけるブラシの線速度（ｌｉｎｅａｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）は３５ｃｍ／ｓとなり、ブラシが懸濁液を押し流す前領域に低速取得領域（ｌｏｗ−ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｒｅｇｉｏｎ）が出現する。
【００３２】
例えば、補助構造として、５０ｍｍの外径を有し、７５マイクロメートルの直径を有するナイロンまたはポリプロピレンの剛毛によって形成された複数の３ｍｍタフト（Ｔｕｆｔ）により製造された円柱型ブラシを用いることができる。前記複数のタフトは緊密に積み重ねられたスパイラルパターンまたは双方向スパイラルパターンに配置することができる。中心点から中心点までのタフト間の距離は６ｍｍである。円柱型ブラシを説明するために前記のような具体的なサイズを提供したが、円柱型ブラシは無公害材料によって形成された剛毛を緊密に積み重ねて製造され、並びにマイクロコンポーネント及びキャリア流体（ｃａｒｒｉｅｒ  ｆｌｕｉｄ）と最適な相互作用を持つ。
【００３３】
具体例として、ブラシは基板の第一エッジから開始する。第一ステップにおいて、前記ブラシは基板の第二エッジに向かって移動し、反時計回りに回転してローカル分散を増やす。第二ステップにおいて、前記ブラシは前記第二エッジに近い箇所で停止する。回転方向は時計周りとなる。第三ステップにおいて、ブラシは引き続き第二エッジまで移動し、直後に反対側の第一エッジに向かって移動し、時計周りのまま回転する。第四ステップにおいて、前記ブラシは前記第一エッジに近い箇所で停止し、反対向きの反時計周りに回転する。第五ステップにおいて、前記ブラシは第一エッジまでの移動を完了する。必用に応じて、前記の各ステップを繰り返し行うことができる。
【００３４】
基板を一定の角度まで傾斜して設置すると、第一速度の流速は重力によって駆動することができる。流速は振動またはパルスであってもよい。また、懸濁液内の発光素子の速度は必ずしも液体の速度に等しいとは限らない。本発明において、第一速度は液体の速度を示す。
【００３５】
一方、前記懸濁液がイソプロピルアルコールである液体中に、高濃度で厚さが２〜８マイクロメートルである複数のＬＥＤを配置する。このＬＥＤの直径或いは最大の断面のサイズは２０〜１５０マイクロメートルである。基板の表面上には、厚さが薄いイソプロピルアルコールが存在し、ナイロンまたはポリプロピレンの剛毛を持つ水平軸ブラシが基板表面に近づきながら回転する。前記ブラシの長さは、平行移動してわたる際に、ブラシが基板全体を完全に覆うことができるよう基板の片側の長さと一致する。平行移動する際、最初に回転する際、液体懸濁液と接触している剛毛の線速度は平行移動と同じ方向であり、その速度もより速い。このような方法により、前記ブラシは基板全体の表面における発光素子を収集する。一般的に、各発光素子はその移動点から素早く移動し、比較的大きな初期速度（ブラシの線速度に近い）によって進み、再度表面に沈降する前にブラシから一定距離移動する。通常、このような沈降によってＬＥＤは井戸の中に組み立てられる。
【００３６】
図１３Ａ〜図１３Ｃは取得速度が発光素子の流体アセンブリに与える影響を示す部分断面図である。発光素子の速度（ＶＯ）が臨界取得速度（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）（ＶＣＲＩＴ）以上となる場合、発光素子３０２は十分に遅い速度で移動して井戸２０４の中で取得される。前記臨界取得速度は、取得井戸位置、流体力学と組み合わせて、発光素子と部分的な基板形状及び井戸に対する素子の初期位置等の条件に基づいて、速度の大きさが定義され、速度の大きさが大きい場合、発光素子は取得できず、速度の大きさが小さい場合、発光素子は取得することができる。決定的な要因としては、井戸の側壁と発光素子との間での相互作用が発光素子に抗力を与えるかどうかである。発光素子の主な部分が基板の上表面の平面以下まで沈降したとしても、発光素子のガイド側壁エッジが完全に基板の上表面の平面上にある場合、更なる流体液によって発光素子を井戸から追い出す。これとは逆に、発光素子の前エッジ部分が井戸の側壁に取得された場合、そのモメンタム（ｍｏｍｅｎｔｕｎ）は基板に移転され、発光素子は井戸の中に沈降することができる。発光素子に与える固定の下向きの力（流体力学の作用力は含まない）は、流体中にて発生する浮力とは反対の重力である。従って、ＶＣＲＩＴは流体密度、幾何学及び初期条件によって決定される。
【００３７】
前記臨界取得速度は二次元図により示されているが、実際には、発光素子が進むルートは井戸の中心を通過しない場合があるので、二次元図の内外に移動する構成要素を含むことができる。このため、比較的遠い井戸側壁に接続する前に発光素子が沈降することによって、発光素子を取得できるかが決定され、中心を通過するルートが発光素子が側壁に接続しない状況で採用できる最長ルートを示しているため、十分に遅い速度によって井戸の偏心に沿って進む発光素子を取得する必用がある。言い換えると、臨界取得速度の大きさは、井戸の中心に向かって進む発光素子の速度を示しており、組立の最大値（一レベル）を示す。具体的な実践において高生産量を実現するために、最小発光素子の速度はここで示したＶＣＲＩＴより大幅に低い。
【００３８】
図１４は組立工程において、流体アセンブリ懸濁液の抗力が発光素子の速度に対する影響を示す部分断面図である。運搬体流体速度（Ｖ）が臨界取得体流体速度ＶＣＲＩＴより大きい場合、ブラシ５０６は、発光ディスク（ｅｍｉｓｓｉｖｅ  ｄｉｓｋ）を上方へと押し進めて、基板の上表面２０２から離れる。図に示したように、発光素子３０２上で作用する力は、恐らくブラシ５０６の平行速度１４００とブラシ５０６の回転速度１４０２との関数である。流体は乱流である可能性があり、発光素子の移動は、ある一定のレベル、全体の流体の流動（初期ブラシストロークを超える）とは独立して移動する。通常、ブラシ領域の付近には高密度の発光素子が存在し、発光素子は、流体の流動によって基板上で前に進みながら分散され抗力によって減速する。最終的には、前に進むブラシは発光素子に到達する前に表面に沈降されて井戸の中に入る。これにより、ブラシの初期速度は必然的に非常に高いが、発光素子３０２は減速し、且つ安定的にＶＣＲＩＴより低い速度となる。これはブラシ方法を採用した主な利点である。高速度の剛毛は、方向が不正確な発光ディスク抑えて、その前方に発光素子の高密度波（ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｗａｖｅ）を押し込み、ブラシの前でリセットする機会を与える。剛毛の速度（主にブラシの回転速度）は、配向発光ディスクに用いられるデトラップ力ウィンドウ（ｄｅｔｒａｐｐｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ  ｗｉｎｄｏｗ）によって選択され、ブラシの直線移動速度は、液体中の発光素子のセトリング時間によって選択される。このようにして、前記組立方法はＶＣＲＩＴによって制限された各発光組立速度を高速の全体表示部品組立速度から切り離す。
【００３９】
組み立ては、ほぼ一回では完了できないため、通常、複数回方向を変えて平行移動させながら回転させる必要がある。ただし、平行移動と回転は同時に方向を変える必要はない。基板表面上において、組み立てられていない部材の割合（即ち、井戸に入ってない）を減少させるために、先ず全ての組み立てられていない部材が組立領域へと導かれるまで、回転方向を変えると同時に、ブラシは前と同じ方向に沿って平行移動する。この際、ブラシの平行移動の方向も変わる。
【００４０】
一方、取得に用いられる沈降空間が多くの機会を持つことができるように、組み立てる際の発光素子の最大部分密度は約部材の０．３〜０．８単層とする。また、発光素子が取得された際、移動中のブラシの前の取得されていない（アライメントされていない）発光素子の量と余分線量の懸濁液流体を補充することができる。余分な部材にすることよってよい結果を得ることができ、具体的には、組立領域上方の懸濁液液体中の素子量が取得ポイントの量より少なくとも５０％以上とすることで、取得率の向上と組立時間の短縮を実現する。全ての位置（井戸）が正しい配向の発光素子によって占められた後、同じブラシ用具を用いて、異なる方法（例えば、統一した回転方向でブラシを基板領域を超える所まで平行移動させる）によって余分な組み立られていない素子を取り除く。取り除かれた素子は保存容器に収集して再利用する（ステップ１０９ａ及び１０９ｂ）。
【００４１】
このような方法を採用する要因として、部材の電気接続は、堆積された金属によって組立期間中または組立後に行うのではなく、発光素子−基板界面金属の共融溶融温度を超えるアニーリング期間中に行うことである。従来の方法には、フラックス（例えば、ＨＣＩ）を含んだ溶融はんだ組立用の水性懸濁液が用いられているが、当該方法は、はんだ接続部を徐々に溶解してしまうため、マイクロコンポーネントとの一貫性のある電気接続が困難である。本発明で使用するフラックスの初期濃度は十分低いため腐蝕性を持たず、アニーリング期間中に、先ず残留しているイソプロピルアルコールが揮発し、その後グリセロールが揮発する。各ステップにおいて、金属表面を洗浄して容易にバンディングきるよう、フラックスの濃度を増やして表面の酸化物および汚染物質を取り除く。ピックアップ−配置方法とは異なり、本実施形態において、コンポーネントインターフェイスに対して、任意の外部圧力をかけなくとも、良好な電気接続を実現できる。
【００４２】
一方、ステップ１０６において、発光素子が懸濁液内で流動され、発光基板の上表面で発光素子の体積百分率は液体より高くなる。関連する変更実施例のステップ１０６において、０．３〜０．８の単層範囲内で懸濁液を発光基板の表面に流して、懸濁液内の発光素子の最大の部分密度を生成する。
【００４３】
図６は発光基板がポストを備えた発光素子によって占められた部分断面図である。
【００４４】
図１及び図６を参考すると、ステップ１０４において、発光素子３０２の液体懸濁液を提供する。発光素子３０２は表面６０２から延伸するポスト６００を備える。本実施例において、前記発光素子は表面実装発光素子である。ステップ１０６において、発光素子のポスト６００上で生成されたトルクよって、少なくとも部分的に基板の上表面を横切って発光素子を移動させることによって液体懸濁液を流す。さらに、発光素子を井戸の中で取得するステップ（ステップ１０８）は、発光素子のポスト６００によって、表面実装発光素子の上表面３０８が直接井戸の底表面を覆うように表面配向させることを含む。
【００４５】
図１２Ａ及び図１２Ｂは発光素子のポストの発光素子表面の配向方向における機能を示す部分断面図である。流体アセンブリ期間において、液体流（矢印１２００で示される）により、牽引力（ｄｒａｇ  ｆｏｒｃｅｓ）が基板２００の表面を介して発光素子３０２のポスト６００上に与えられる。ポスト６００は発光素子の表面６０２から延伸しているため、牽引力はプレートダイオードの表面配向に非対称的な影響を有する。特に、牽引力は、反転された発光素子３０２を非反転向きに回転させる固定の回転点の周り（例えば、基板２００の表面と接続される発光素子のエッジ）にポジティブモーメントを生成させる。これとは逆に、液体流動によって非反転向きの発光素子３０２に与えられる牽引力は、主にポスト６００付近の摂動によるものであり、発光素子３０２上に与えられる力はネットモーメントを生成する。前記ネットモーメントは発光素子の前エッジ（即ち、矢印１２００方向に沿って進むエッジ）を押し下げて、発光素子を非反転方向へと安定させる。
【００４６】
井戸２０４において堆積された非反転配向の発光素子３０２（図１２Ａを参照）と、井戸２０４において反転配向に堆積された発光素子３０２（図１２Ｂを参照）との間には、同様の非対称な牽引力が生じる。図１２Ａに示すように、液体流によって引き起こされる発光素子３０２の右下コーナー付近の任意の力のモーメントは、表面６０２に加えられる力によって相殺され、井戸２０４内に堆積された発光素子を維持しようとするネットモーメントが生じる。図１２Ｂに示すように、発光素子３０２が井戸２０４内で反転されている場合、表面６０２は液体流からの持ち上げ力を生成する水中翼として、ネットポジティブモーメントが発光素子３０２の右側が井戸２０４の側面に接触するように作用する。このネットポジティブモーメントは、発光素子３０２を矢印１２０２によって示される方向に反転させる傾向にある。この結果、発光素子は井戸２０４から押し出され、液体流によって発光素子は別の下流の井戸に向けて、非反転向きに再堆積することができる。
【００４７】
一方、井戸内で発光素子を取得すると同時に（ステップ１０８）、ステップ１０９ｂにおいて、取得されていない発光素子を収集し、ステップ１０９ｃにおいて、後続の発光表示装置製造に用いるために収集した発光素子を再懸濁する。一方、ステップ１１８において、対応する複数の露出した発光素子の底表面を覆う複数の色修正構造（ｃｏｌｏｒ  ｍｏｄｉｆｉｅｒｓ）を形成する。あるいは、または加えて、ステップ１１８において、対応する複数の発光素子を覆う複数の光拡散器を形成する。
【００４８】
発光素子が２つの底部接続部（例えば、ＳＭＬＥＤ）を有する場合、アニーリング（ステップ１１０）が最終処理ステップであるが、色修正の統合およびパッシベーションは省略することができる。  垂直発光素子の場合は、電極が対向した表面上にあるので、発光素子の上表面には接続部が開口するようにパッシベーション層が堆積され、パターニングされた金属は発光素子への電気接続を実現する（ステップ１１４、１１６）。
【００４９】
図７は発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法の第一変形例のフローチャートである。この方法はステップ７００から始まる。ステップ７０２において、上表面を有する発光素子を提供し、当該上表面には複数の井戸が形成される。各井戸は第一電気インターフェイスを有する底表面を含み、前記基板は、複数の行トレースと複数の列トレースによって形成されたマトリクスを含む。各複数の行トレースと列トレースは複数の行と列との交差点を形成する。各行と列との交差点は、対応する井戸と関連付けられている。ステップ７０４において、第一種類の発光素子を有する第一液体懸濁液を提供する。ステップ７０６において、第一懸濁液は発光基板の上表面を横切って流れる。ステップ７０８において、第一種類の発光素子を井戸内で取得する。ステップ７１０は第二種類の発光素子を有する第二液体懸濁液を提供する。ステップ７１２において、第二懸濁液が発光基板の上表面を横切って流れる。ステップ７１４において、発光基板の最終的なアニーリングを行う。最終的なアニーリングによって、ステップ７１６おいて発光素子は対応する井戸の第一電気的インターフェイスと電気接続される。一方、第二懸濁液を流す前に、ステップ７０９において、既に井戸内で取得された第一種類の発光素子と電気インターフェイスに接続するための初期アニーリングを行う。製造方法の詳細に関しては、前記図１の説明から理解できるので、簡潔にするためにここでの説明は省略する。一方、ステップ７０８の後、且つステップ７１２の前に、第二種類の発光素子が取得される井戸が形成される。
【００５０】
一方、ステップ７１４においての最終アニーリングの前に、ステップ７１３ａにおいて、第三種類の表面実装発光素子を有する第三液体懸濁液を提供する。ステップ７１３ｂにおいて、第三懸濁液が発光基板の上表面を横切って流れる。図示されていないが、ステップ７１３ｂ後の付加ステップにおいて、第三種類の発光素子とこれらを取得した井戸の電気インターフェイスとを接続するために、第三種類の発光素子に対してアニーリングを行うことができる。  図示されていないが、本方法は、任意数の発光素子の種類に対応する、数量の異なる懸濁液に堆積するように拡張することができる。
【００５１】
図８は図７に示した方法をサポートする第一実施例の平面図である。ここで、ステップ７０２において、第一直径８０６を有する複数の円形井戸８０４と、第二直径８０２を有する複数の円形井戸８００を有する発光基板を提供する。第二直径８０２は第一直径８０６よりも小さい。  次に、ステップ７０４において、第一液体懸濁液は発光素子ディスク８１２を提供する。発光素子ディスク８１２は第二直径８０２より大きく、且つ第一直径８０６より小さい第三直径８１４を有する円形状である。ステップ７１０において、第二種類の発光素子ディスク８０８を含む第二液体懸濁液を提供する。第二種類の発光素子ディスク８０８は第二直径の８０２より小さい第四直径８１０を有する円形状である。
【００５２】
図９は図７に示した方法をサポートする第二実施例の平面図である。ここで、ステップ７０２において、第一形状９００を有する複数の井戸と第二形状９０２を有する複数の井戸を含む発光基板を提供する。第二形状９０２と第一形状９００は異なる。この実施例において、第一形状９００は正方形であり、第二形状は円形である。しかしながら、この方法は、特定の形状または形状の組み合わせに限定されない。ステップ７０４において、第一種類の発光素子を有する第一懸濁液を提供する。前記第一種類の発光素子は第三形状９０４を有し、第三形状９０４は第一形状９００の井戸を充填することができるが、第二形状９０２の井戸を充填することはできない。ステップ７１０において、第二種類の発光素子を有する第二液体懸濁液を提供する。この第二種類の発光素子は第四形状９０６を有し、第四形状９０６は第二形状９０２の井戸を充填することができる。一方、第四形状９０６を有する発光素子は第一形状９００の井戸を充填することができない。
【００５３】
図１０は、発光表示装置を製造する際の流体アセンブリ方法の第二変形例のフローチャートである。この方法は、ステップ１０００から始まる。ステップ１００２において発光基板を提供する。前記発光基板は、上表面と、第一形状を有する複数の井戸と、第一形状とは異なる第二形状を有する複数の井戸と、を有する。各井戸は、第一電気インターフェイスを有する底表面を含む。また、ステップ１００２において、複数の行トレースと複数の列トレースによって形成されるマトリクスを提供する。前記複数の行トレースと複数の列トレースは複数の行と列との交差点を形成し、各行と列との交差点は対応する井戸に関連付けられる。ステップ１００４において、第一形状の井戸を充填することができるが、第二形状の井戸を充填することができない第三形状を有する第一種類の発光素子を有する液体懸濁液を提供する。また、ステップ１００４における液体懸濁液は第二形状の井戸を充填することができるが、第一形状の井戸を充填することができない第四形状を有する第二種類の発光素子を含む。ステップ１００６において、懸濁液は発光基板の上表面を横切って流れる。ステップ１００８において、第一形状の井戸の第一種類の発光素子と、第二形状の井戸の第二種類の発光素子を取得する。ステップ１０１０において、発光基板に対してアニーリングを行う。このアニーリングによって、ステップ１０１２において発光素子は対応する井戸の第一電気インターフェイスと電気接続される。
【００５４】
本発明は表示装置の製造に用いる流体アセンブリプロセスを提供する。特定の材料、サイズおよび回路のレイアウトの例は、本発明を説明するために提示されている。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本分野の発明者は、本発明のその他の変形および実施例を想到することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２００  発光基板
２０２、３０８  上表面
２０４  井戸
２０８、２０８−０、２０８−１、２０８−２  第一電気インターフェイス
２０６  底表面
２１０  行トレース
２１２、２１２−０、２１２−１、２１２−２、２１２−３  列トレース
２１４  列と行との交差点
２０９−０、２０９−１、２０９−２、３１０  第二電気インターフェイス
３００  液体懸濁液
３０２  発光素子
３０４  第一電気接続部
３０６  第二電気接続部
４０２  第一半導体層
４０４  第二半導体層
４０６  多重量子井戸層
４０８  電気絶縁体
５００  長さ
５０２  幅
５０４  第一方向
５０６  ブラシ
５０８  回転軸
５１０  ブラシの長さ
１４００  水平速度
１４０２  回転速度
４１０、６００  ポスト
６０２  表面
８００、８０４  円形井戸
８０８、８１２  発光素子ディスク
８０６  第一直径
８０２  第二直径
８１４  第三直径
８１０  第四直径
９００  第一形状
９０２  第二形状
９０４  第三形状
９０６  第四形状
１２００、１２０２  矢印
１４００  平行速度
１４０２  回転速度
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2018061017000001.pdf