(57)【要約】  マイクロ発光素子であって転写材料層とマイクロ発光ダイオードとを含む。転写材料層は、少なくともマイクロ発光ダイオードのトップ面又はサイド面を覆うように設けられ、転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とを有する。転写状態では、転写材料層は軟質材である。安定状態では、マイクロ発光ダイオードが転写材料層の凹みに配置されている。凹みは、その深さが０.１〜５μｍである。転写材料層はマイクロ発光ダイオードへの押圧力が提供され、転写工程でのマイクロ発光ダイオードの配列が緩くなったり離脱したりする問題点を解消することができる。マイクロ発光ダイオードの歩留まり特にマストランスファーの歩留まりを向上することができる。
2021510233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材料層とマイクロ発光ダイオードとを含むマイクロ発光素子であって、
前記転写材料層は、少なくとも前記マイクロ発光ダイオードのトップ面とサイド面を覆い、
前記転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とに分けられ、
前記転写状態において前記転写材料層は軟質材であり、
前記安定状態において前記マイクロ発光ダイオードは前記転写材料層の凹みに配置されていることを特徴とするマイクロ発光素子。
【請求項２】
前記マイクロ発光ダイオードは、前記凹みによる押圧によって発生するクランプ力を受けることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項３】
前記転写材料層の材料は、ＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項４】
前記凹みは、平滑な陥入開口を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項５】
前記凹みの深さが０.１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項６】
前記凹みの深さが０.５〜１.５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項７】
前記マイクロ発光素子は更に、前記転写材料層の前記マイクロ発光ダイオードから離れた一側に設けられた犠牲層を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項８】
前記犠牲層の前記転写材料層から離れた一側には、光透過性または光不透過性のフレームが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ発光素子。
【請求項９】
前記犠牲層の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項７に記載のマイクロ発光素子。
【請求項１０】
前記マイクロ発光ダイオードは、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のマイクロ発光素子。
【請求項１１】
前記転写材料層には、光不透過性材料が用いられ、前記光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含むことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のマイクロ発光素子。
【請求項１２】
前記マイクロ発光ダイオードの前記トップ面に対応する位置にある前記転写材料層には、光射出孔が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ発光素子。
【請求項１３】
転写材料層と複数のマイクロ発光ダイオードを含むマイクロ発光素子アレイであって、
前記転写材料層は、少なくとも前記マイクロ発光ダイオードのトップ面、又は、サイド面を覆い、
前記転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とを有し、
前記転写状態では、前記転写材料層は軟質材であり、
前記安定状態では、前記マイクロ発光ダイオードが前記転写材料層の凹みに配置されていることを特徴とするマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１４】
前記マイクロ発光ダイオードは、前記凹みによる押圧によって発生するクランプ力を受けることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１５】
前記転写材料層の材料は、ＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１６】
前記凹みは、平滑な陥入開口を有することを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１７】
前記凹みの深さが０.１〜５μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１８】
前記凹みの深さが０.５〜１.５μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項１９】
更に、前記転写材料層の前記マイクロ発光ダイオードから離れた一側に設けられた犠牲層を含むことを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２０】
前記犠牲層は、透明材であることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２１】
前記犠牲層の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１９に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２２】
前記転写材料層には、光不透過性材料が用いられ、前記光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含むことを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２３】
前記マイクロ発光ダイオードの前記トップ面に対応する位置にある前記転写材料層には、光射出孔が設けられていることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２４】
前記マイクロ発光ダイオードは、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２５】
隣接する前記マイクロ発光ダイオード間の前記転写材料層の前記マイクロ発光ダイオードから離れた一面は、遮光層を有することを特徴とする請求項１３〜２１の何れか１項に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２６】
前記遮光層は、モザイク状に前記転写材料層内に設けられていることを特徴とする請求項２５に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２７】
前記遮光層は、反射性または光吸収性を有することを特徴とする請求項２５に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２８】
前記遮光層は、金属または非金属を含むことを特徴とする請求項２５に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項２９】
前記マイクロ発光素子アレイは、前記マイクロ発光ダイオードの一側に前記マイクロ発光ダイオードと接合される接合基板を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項３０】
前記マイクロ発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードまたはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ発光素子アレイ。
【請求項３１】
（１）フレームを用意するステップと、
（２）前記フレームに犠牲層を設けるステップと、
（３）前記犠牲層の表面に転写材料層を設け、前記転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とを有し、少なくとも前記転写状態において前記転写材料層は軟質材であるステップと、
（４）前記転写材料層を用いて前記マイクロ発光ダイオードアレイを転写し、前記マイクロ発光ダイオードによる押圧により前記転写材料層が陥没し、凹みを形成し、その深さは０.１〜５μｍであり、前記マイクロ発光ダイオードが前記転写材料層の前記凹みに挟み込まれることによりマイクロ発光素子アレイを得るステップとを
有することを特徴とするマイクロ発光素子アレイの製造方法。
【請求項３２】
前記凹みの深さが０.５〜１.５μｍであることを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
【請求項３３】
前記ステップ（４）で得られた前記マイクロ発光素子アレイが基板に接合されるステップ（５）を更に含むことを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
【請求項３４】
前記ステップ（５）の後に、前記犠牲層と前記フレームとを除去することを特徴とする請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３５】
前記ステップ（２）の後で且つ前記ステップ（３）の前に、前記犠牲層の前記フレームから離れた表面に分散して遮光層が設けられ、前記遮光層は隣接する前記マイクロ発光ダイオード間の前記犠牲層に対応する位置に分布していることを特徴とする請求項３１〜３４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項３６】
前記ステップ（３）では前記転写材料層は、光不透過性材料が用いられ、前記光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含むことを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
【請求項３７】
前記ステップ（４）の後に、前記転写材料層に対する孔開け工程を少なくとも含み、前記マイクロ発光ダイオードに近い領域の前記転写材料層の一部を除去し、前記マイクロ発光ダイオードのトップ面の一部、又は、全部を露出させるようにすることを特徴とする請求項３６に記載の製造方法。
【請求項３８】
前記転写材料層を用いて前記マイクロ発光ダイオードアレイを転写するステップを有し、転写の方法にはインプリント加工またはピックアップ加工を含むことを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ発光装置の領域に関し、具体的にはマイクロ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＧＢ  ＬＥＤディスプレイアレイＭＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）構造では、転写材料の硬化または半硬化状態での接着性（例えばファンデルワールス力、磁気力）によって転写を行うが、転写力が十分ではないため、ＭＬＥＤの転写歩留まりが低下する。
【０００３】
一方、ＭＬＥＤの間隔が近いので、どのＭＬＥＤもその発散角度によって発光領域が重なり、クロストークという光の干渉現象を発生させ、即ち異なる色のＭＬＥＤの発光が互いに干渉し合い、色のばらつき、むらを招く。例えば中国特許出願公開第１３７８２９１号公報では従来の規格のＬＥＤサイドウォールによる遮断法が開示されているが、ＭＬＥＤ技術に不適用であるため、大規模量産に不向きである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記背景技術の問題点を解決するために、本発明は、転写材料層とマイクロ発光ダイオードとを含むマイクロ発光素子であって、前記転写材料層は、少なくとも前記マイクロ発光ダイオードのトップ面とサイド面を覆い、前記転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とに分けられるマイクロ発光素子を提供する。
【０００５】
転写状態において、転写材料層は軟質材である。
【０００６】
安定状態において、マイクロ発光ダイオードは転写材料層の凹みに配置されている。凹みは、その深さが０.１〜５μｍである。
【０００７】
本発明によれば、好ましくは、転写材料層の材料は、ＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂を含む。
【０００８】
本発明によれば、好ましくは、凹みには、柔軟性転写材料層への押圧によって形成された平滑な陥入開口が設けられている。
【０００９】
本発明によれば、好ましくは、凹みは、その深さが０.５〜１.５μｍである。
【００１０】
幾つかの実施例では、マイクロ発光素子は更に、転写材料層のマイクロ発光ダイオードから離れた一側に設けられた犠牲層を含んでいる。
【００１１】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、犠牲層の転写材料層から離れた一側には、光透過性または光不透過性のフレームが設けられている。
【００１２】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、前記犠牲層の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせである。これらの犠牲層材料はレーザにより除去されやすい。
【００１３】
他の幾つかの実施例では、転写材料層には、光不透過性材料が用いられ、光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含む。光不透過性材料の形状または構造によって発光の角度を設定することができる。
【００１４】
他の幾つかの実施例によれば、好ましくは、マイクロ発光ダイオードのトップ面に対応する位置にある転写材料層には、光射出孔が設けられている。これによってトップ面の発光またはトップ面の電気接続が可能な条件をなすことができる。
【００１５】
本発明によれば、好ましくは、マイクロ発光ダイオードは、マイクロ発光素子構造と発光の需要に応じて、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードより選んで用いることができる。
【００１６】
幾つかの光学応用の需要を満たすために、本発明は、転写材料層と複数のマイクロ発光ダイオードを含むマイクロ発光素子アレイであって、転写材料層は、少なくともマイクロ発光ダイオードのトップ面、又は、サイド面を覆い、転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とを有することを特徴とするマイクロ発光素子アレイをも提供する。
【００１７】
転写状態において転写材料層は軟質材である。
【００１８】
安定状態においてマイクロ発光ダイオードは転写材料層の凹みに配置されている。凹みは、その深さが０.１〜５μｍである。
【００１９】
本発明によれば、好ましくは、転写材料層の材料は、ＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂を含む。
【００２０】
本発明によれば、好ましくは、凹みには、柔軟性転写材料層への押圧によって形成された平滑な陥没開口が設けられている。
【００２１】
本発明によれば、好ましくは、凹みは、その深さが０.５〜１.５μｍである。
【００２２】
幾つかの実施例では、マイクロ発光素子アレイは更に、転写材料層のマイクロ発光ダイオードから離れた一側に設けられた犠牲層を含んでいる。
【００２３】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、犠牲層の転写材料層から離れた一側にはフレームが設けられている。光取出しの需要に応じて、光透過性または光不透過性のフレームを選んで用いる。
【００２４】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、犠牲層の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせを含む。
【００２５】
他の幾つかの実施例では、マイクロ発光ダイオードのトップ面に対応する位置にある転写材料層には、光射出孔が設けられている。
【００２６】
本発明によれば、好ましくは、マイクロ発光ダイオードは、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードより選んで用いることができる。
【００２７】
他の幾つかの実施例では、隣接するマイクロ発光ダイオードの間の転写材料層のマイクロ発光ダイオードから離れた一面には、光不透過性材料が設けられている。
【００２８】
他の幾つかの実施例によれば、好ましくは、光不透過性材料はモザイク状に転写材料層内に設けられている。
【００２９】
他の幾つかの実施例によれば、好ましくは、光不透過性材料は反射性または光吸収性の材料である。
【００３０】
他の幾つかの実施例によれば、好ましくは、金属または非金属を含む。
【００３１】
他の幾つかの実施例によれば、好ましくは、マイクロ発光素子アレイは、マイクロ発光ダイオードの一側にマイクロ発光ダイオードと接合される接合基板を含んでいる。
【００３２】
本発明によれば、好ましくは、マイクロ発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードまたはそれらの組み合わせを含む。これは、様々な色光の組み合わせの需要を満たしている。
【００３３】
本発明は、上記のマイクロ発光素子及びマイクロ発光素子アレイを基に更にマイクロ発光素子アレイの製造方法をも提供する。本発明に係る製造方法は、
【００３４】
（１）フレームを用意するステップ；
【００３５】
（２）フレームに犠牲層を設けるステップ；
【００３６】
（３）犠牲層の表面に転写材料層を設け、転写材料層は、少なくとも転写状態と安定状態とに分けられ、転写状態において転写材料層は軟質材であるステップ；及び
【００３７】
（４）転写材料層を用いてマイクロ発光ダイオードアレイを転写し、転写材料層はマイクロ発光ダイオードによる押圧により転写材料層が陥没し、凹みを形成し、その深さは０.１〜５μｍであり、マイクロ発光ダイオードが転写材料層の凹みに挟み込まれることによりマイクロ発光素子アレイを得るステップを含む。
【００３８】
本発明によれば、好ましくは、製造方法は、ステップ（４）で得られたマイクロ発光素子アレイが基板に接合されるステップ（５）を有する。
【００３９】
本発明によれば、好ましくは、凹みは、その深さが０.５〜１.５μｍである。
【００４０】
幾つかの実施例では、ステップ（５）の後で、犠牲層とフレームとを除去する。
【００４１】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、ステップ（２）の後で且つステップ（３）の前に、犠牲層のフレームから離れた表面に分散的に遮光層が設けられ、遮光層は隣接するマイクロ発光ダイオード間の犠牲層に対応する位置に分布している。
【００４２】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、ステップ（３）では転写材料層は、光不透過性材料が用いられ、光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含む。
【００４３】
幾つかの実施例によれば、好ましくは、ステップ（４）の後に、転写材料層に対する孔開け工程を少なくとも含み、マイクロ発光ダイオードに近い領域の転写材料層の一部を除去し、マイクロ発光ダイオードのトップ面の一部、又は、全部を露出させるようにする。
【００４４】
本発明によれば、好ましくは、転写材料層を用いてマイクロ発光ダイオードアレイを転写するステップを有し、転写の方法にはインプリント加工またはピックアップ加工を含む。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明において陳述するが、一部は明細書から明白なものであり、或いは本発明を実施することにより理解される。本発明の目的及びその他の利点は、明細書、特許請求の範囲、添付の図面により特に示される構造によって実現し獲得される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
図面は本発明のより一層の理解のために供するものであり、また明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例と共に本発明の解釈に用いられ得るが、本発明の限定するものではない。また、図面における数値は概要を示すにすぎず、比率に応じて描かれたものではない。
【図１】本発明に係る製造方法のステップ（１）〜（３）を示す図である。
【図２】本発明に係る製造方法のステップ（４）を示す図である。
【図３】本発明に係る製造方法のステップ（４）を示す図である。
【図４】本発明に係る製造方法のステップ（５）を示す図である。
【図５】本発明に係る製造方法のステップ（５）を示す図である。
【図６】本発明に係る転写材料層が光不透過性材料を用いたマイクロ発光素子アレイ構造を示す図である。
【図７】本発明に係る単一のマイクロ発光素子を示す図である。
【図８】本発明に係る転写材料層が光不透過性材料を用いた単一のマイクロ発光素子を示す図である。
【図９】本発明に係る転写材料層が必要以上に押圧された時にマイクロ発光ダイオードの整列が異常になった状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図中の各符号の表示は以下のとおりである。
１１０        フレーム              ２００      マイクロ発光ダイオード、
１２０        犠牲層                ２１０      発光拡張構造
１３０        転写材料層            ２２０      電極
１３１        凹み                  ３００      封止基板
１３２        穴
【００４８】
以下、図面を参照して本発明の幾つかの具体的な実施例の詳細について説明するが、本発明に係る保護的範囲は以下の実施例に関する記述及び説明に制限されない。
【００４９】
本発明に用いられる技術用語は具体的な実施方式を記述する目的で使われ、本発明に制限されないことを理解されたい。本発明において技術用語の「包含」、「含む」が使われているのは、記述の特徴、全体、ステップ、素子、及び／又は封止部材の存在を説明するためであって、一つ又は複数の他の特徴、全体、ステップ、素子、封止部材、及び／又はそれらの組み合わせの存在や増加を除外するのではないことを更に理解されたい。
【００５０】
特に定義されていない限り、本発明に用いられるあらゆる用語（技術的用語及び科学用語）は、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が通常理解される意味と同様の意味を持つことを理解されたい。そして、本発明において明確に定義するもの以外、本発明に使われる用語はこれらの用語が当該明細書の文脈と関わる分野の意味と一致する意味を有すること、且つ理想化したり正式過ぎる意味で捉えないようにすることを更に理解されたい。
【００５１】
現在のマイクロ発光素子のピックアップ手段は、真空吸引を用いてマイクロ発光ダイオードチップを吸着する手法、または、ファンデルワールス力を含む接着力でマイクロ発光ダイオードチップを吸着する手法が広く採用されているが、この２つの手法は、マイクロ発光ダイオードチップが小さいため、操作が難しく、転写歩留まりが良くない。従って、製造コストを抑制することが困難である。
【００５２】
以下、マイクロ発光素子アレイの製造方法を開示する。この製造方法は、マイクロ発光素子アレイの製造方法を含む以外、多くのマイクロ発光素子の転写過程において転写歩留まりが低い問題点を解決する技術方法をも含む。
【００５３】
図１を参照すると、ステップ（１）では、フレーム１１０を用意する。フレーム１１０は、光透過性材料又は光不透過性材料のどちらを用いてもよい。本実施例によれば、位置合わせの操作性を考慮すると、光透過性又は透明の材料が好ましく、例えばサファイア等を選んで用いる。回路性能を考慮すると、光不透過性の金属材を用いることも可能である。
【００５４】
ステップ（２）では、フレーム１１０に犠牲層１２０が形成される。本実施例では概ね有機金属気相成長法で一層の窒化ガリウム系有機物、例えば、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮの１つ又はそれ以上の組み合わせを用いて成長させる。有機金属気相成長法は、高い緻密性を有しており、且つ窒化ガリウム系材料は良好な光透過性を有し、マイクロ発光素子を転写する時に容易に位置合わせを行うことができる。また、良好な光透過性を有し広く採用されている犠牲層材料を選んでもよく、例えば光分解材料、化学分解材料を選ぶことができる。
【００５５】
ステップ（３）では、犠牲層１２０の表面に、転写材料層１３０が形成される。転写材料層１３０は少なくとも転写状態と安定状態とに分けられる。転写状態とは、主としてマイクロ発光ダイオード２００をピックアップする時の状態を指し、安定状態とは、主として転写材料層１３０の通常状態である。軟質材を選んだ場合、転写状態が即ち安定状態であり得る。重要なのは、転写状態では、転写材料層１３０が軟質材である点である。
【００５６】
本実施例によれば、数種類の選択可能な転写材料層１３０が用意される。例えばＢＣＢ樹脂、シリコーン、エポキシ樹脂、紫外硬化性樹脂などが用意される。
【００５７】
紫外硬化性樹脂を例とする場合、転写状態の場合、紫外硬化性樹脂は軟質材である。転写過程において、紫外硬化性樹脂をマイクロ発光ダイオードとのピックアップ部とし、紫外硬化性樹脂にマイクロ発光ダイオード２００に対する力を施すと、紫外硬化性樹脂にはマイクロ発光ダイオード２００の押圧によって凹みが形成され、一方、マイクロ発光ダイオード２００がこの凹みに入り込み、また紫外硬化性樹脂に押圧される。このように押圧によるクランプ力によってマイクロ発光ダイオード２００を転写させる。
【００５８】
幾つかの実施例では、ＢＣＢ樹脂(Benzocyclobutene)を例とする場合、転写状態では、ＢＣＢ樹脂を加熱する。なお、この場合、加熱温度は１８０〜２５０℃、加熱時間は０.５〜２時間である。加熱後のＢＣＢ樹脂は、柔軟性のある半硬化素材になり、この状態のＢＣＢ樹脂は、転写材として用いられるのにふさわしい。ＢＣＢ樹脂の耐熱性により、製造工程においてシリコーンよりも優れた性能を有するが、シリコーンマイクロ発光素子アレイと封止基板３００を共晶させる時、共晶の高温により変形する可能性があり、マイクロ発光ダイオード２００を押圧すると、マイクロ発光ダイオード２００の配列の乱れを引き起こす。本実施例では、加熱時間が短すぎる、又は、温度が低すぎると、ＢＣＢ樹脂が適切な半硬化効果を得ることができず、加熱時間が長すぎる、又は、温度が高すぎると、逆に硬化し過ぎ、有効なクランプ力を得ることができず、転写過程において、マイクロ発光ダイオードがぶれやすくなる。
【００５９】
図２と図３を参照すると、ステップ（４）では、整列されたマイクロ発光ダイオードアレイを用意する。そして、転写材料層１３０を用いて複数のマイクロ発光ダイオード２００をまとめて転写する。転写材料層１３０がマイクロ発光ダイオード２００によって押圧されると陥没し凹み１３１が形成される。ＢＣＢ樹脂を転写材料層１３０とする例では、押圧力は０.０１〜０.５ｋｇ／ｍｍ２であることが好ましい。マイクロ発光ダイオード２００が転写材料層１３０の凹み１３１に挟み込まれている場合、凹み１３１の深さが０.１〜５μｍであり、好ましくは、凹み１３１の深さは０.５〜１.５μｍである。このようにして本発明に係るマイクロ発光素子アレイが得られる。
【００６０】
図４と図５を参照すると、ステップ（５）では、マイクロ発光素子アレイが封止基板３００に結合される。そして、犠牲層１２０とフレーム１１０とは化学分解又は物理分離によって除去される。本実施例ではＧａＮ犠牲層１２０を例に挙げ、レーザ光を用いて犠牲層１２０を除去すると共にフレーム１１０を剥離する。剥離を簡単に行うために、幾つかの実施手法においてパターン化された表面を有するフレーム１１０を用いることが可能である。
【００６１】
本実施例の実施過程では、光の需要を満たすために、例えばディスプレイに応用されるように、マイクロ発光ダイオード２００は複数種の波長を含む。ディスプレイにおいて一般的に使われているＲＧＢの画素の組み合わせは、赤色、緑色、青色の波長のマイクロ発光ダイオード２００を選んで用い、異なる波長のマイクロ発光ダイオード２００が隣接して配置されると共に、従来の課題におけるクロストークのような光干渉を解消するために、ステップ（２）の後、ステップ（３）の前では、犠牲層１２０のフレーム１１０から離れた表面に分散して遮光層１４０が設けられている。遮光層１４０は隣接するマイクロ発光ダイオード２００間の犠牲層１２０に対応する位置に分布している。ステップ（３）では、遮光層１４０を覆うように転写材料層１３０が形成される。本実施例によれば、遮光層１４０としては、光吸収材または反射材のどちらを選んでもよい。本実施例では、クロム（Ｃｒ）を遮光層１４０として用いる。
【００６２】
図６を参照すると、上記の遮光層１４０の代替手段として、ステップ（３）の転写材料層１３０は光不透過性材料を用いてもよい。光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含む。本実施例では、好ましくは、ＢＣＢ樹脂にＴｉＯ２をドーピングする。このように構成されると、転写材料層１３０の凹み１３１を用いて好ましい光射出経路を形成することができる。
【００６３】
幾つかの実施例では、ステップ（４）の後で、転写材料層１３０に孔開け工程を行い、マイクロ発光ダイオード２００に近い領域の転写材料層１３０の一部を除去するステップを有することが少なくとも必要となる。このようにマイクロ発光ダイオード２００のトップ面の一部または全部を露出させることによって、トップ面からの発光の需要を満足することができ、あるいはマイクロ発光ダイオード２００の露出した表面によって、転写材料層の反射マスク状構造を利用して、光取出し効果を高め、トップ面の回路接続の構造を選択することができる。
【００６４】
本実施例によれば、転写材料層１３０を用いて複数のマイクロ発光ダイオード２００を転写するステップを有し、転写にはインプリント加工またはピックアップ加工を含むことが予測される。
【００６５】
図７を参照すると、以下の一部の実施例では、転写材料層１３０と、マイクロ発光ダイオード２００と、を備え、転写材料層１３０は少なくともマイクロ発光ダイオード２００のトップ面、又は、サイド面を覆うように設けられ、転写材料層１３０は少なくとも転写状態と安定状態とに分けられるマイクロ発光素子を開示する。
【００６６】
転写状態において転写材料層１３０は軟質材である。
【００６７】
安定状態において、マイクロ発光ダイオード２００は転写材料層１３０の凹み１３１に配置されている。１つの好ましい実施条件において、マイクロ発光ダイオード２００は凹み１３１の中央に位置し、これは、凹み１３１のマイクロ発光ダイオード２００に対する押圧力が均一であることを意味する。凹み１３１はその深さが０.１〜５μｍであり、０.５〜１.５μｍであることが好ましい。
【００６８】
マイクロ発光ダイオード２００に対するクランプ力に類似する押圧機能を実現するために、転写材料層１３０はその材料選択範囲にＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂が含まれる。凹み１３１には、平滑な陥入開口が設けられている。この陥入開口はマイクロ発光ダイオード２００に対して押圧力を有する。
【００６９】
マイクロ発光素子には更に転写材料層１３０のマイクロ発光ダイオード２００から離れた一側に設けられる犠牲層１２０を含むことができる。犠牲層１２０の転写材料層１３０から離れた一側には、光透過性または光不透過性のフレームが設けられている。犠牲層１２０とフレーム１１０を設けるのは、主には転写材料層１３０が比較的薄く、安定した支持力を十分に提供できない可能性があるためであり、封止基板３００に接合する前に犠牲層１２０とフレーム１１０を介して接合する必要があり、フレーム１１０によって支えられる。
【００７０】
本実施例によれば、犠牲層１２０の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせを含む。実際に応用する場合、犠牲層１２０は透明であり、除去又は分解しやすい材料を用いるのが好ましい。
【００７１】
図８を参照すると、実施例の変形として、転写材料層１３０には光不透過性材料が用いられる。光不透過性材料は少なくとも反射材または光吸収材を含む。マイクロ発光ダイオード２００のトップ面に対応する位置にある転写材料層１３０には、光取出し又は回路接続のための通し孔が設けられている。マイクロ発光ダイオード２００は、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードであるが、これらに制限されない。
【００７２】
図４〜図６を参照すると、マイクロ発光素子アレイに対する市場の要求を解決するために、本実施例は、マイクロ発光素子アレイであって、転写材料層１３０と複数のマイクロ発光ダイオード２００とを備え、転写材料層１３０は、少なくともマイクロ発光ダイオード２００のトップ面とサイド面を覆うように設けられ、転写材料層１３０は、少なくとも転写状態と安定状態とを有するように構成されるマイクロ発光素子アレイを提供する。
【００７３】
転写状態では、転写材料層１３０は軟質材である。
【００７４】
図９を参照すると、転写材料層１３０は必要以上に押圧され、凹み１３１の深さが深すぎれば、マイクロ発光ダイオード２００の一部が押圧されて回転することがある。これによって、マイクロ発光ダイオード２００の配列が乱れる。このため、安定状態において、マイクロ発光ダイオード２００は転写材料層１３０の凹み１３１に配置されている。凹み１３１の深さが０.１〜５μｍであれば、より高い転写歩留まりを実現することができる。本発明によれば、凹み１３１の深さは０.５〜１.５μｍであることがより好ましい。
【００７５】
転写材料層１３０の材料としては、ＢＣＢ樹脂、シリコーン又はエポキシ樹脂を含む。凹み１３１は、軟質転写材料層への押圧によって形成された平滑な陥没開口を含む。マイクロ発光素子アレイは更に転写材料層１３０のマイクロ発光ダイオード２００から離れた一側に設けられた犠牲層１２０を含んでいる。犠牲層１２０の転写材料層１３０から離れた一側にはフレーム１１０が設けられている。光取出しの需要に応じて、光透過性または光不透過性のフレーム１１０を選んで用いる。犠牲層１２０の材料は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＳｉＮ、ＧａＭｇＮのうち１つまたはそれ以上の組み合わせを含む。
【００７６】
他の実施変形では、マイクロ発光ダイオード２００のトップ面に対応する位置にある転写材料層１３０には、光射出穴１３２が設けられている。
【００７７】
マイクロ発光ダイオード２００は、異なる需要に応じて、フェイスアップ型マイクロ発光ダイオード、フリップ型マイクロ発光ダイオード、または垂直型マイクロ発光ダイオードを選ぶ。
【００７８】
他の幾つかの実施例では、隣接するマイクロ発光ダイオード２００の間の転写材料層１３０のマイクロ発光ダイオード２００から離れた一面は、光不透過性材料を有する。光不透過性材料はモザイク状に転写材料層１３０内に設けられるかまたは転写材料層１３０の表面に分布している。光不透過性材料は反射性または光吸収性の材料である。光不透過性材料は金属または非金属を含むことに制限されない。
【００７９】
封止部材としては、マイクロ素子アレイはマイクロ発光ダイオード２００の一側にマイクロ発光ダイオード２００と接合される接合基板３００を含んでいる。
【００８０】
例えば、ディスプレイのような複数種の画素の要求に応じるために、マイクロ発光ダイオードは赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード又はこれらの任意の組み合わせを含み、各色光元素の組み合わせを満たす。マイクロ発光ダイオードは全体的に発光拡張構造２１０とその電極２２０等の一連のチップ構造を含む。
【００８１】
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明の技術の分野における通常の知識を有する者でも本発明の原理から逸脱することなくいくらかの改善及び変更をすることができ、これらの改善及び変更をも本発明の保護の範囲としてみなすべきである。
【符号の説明】
【００８２】
１１０  フレーム
１２０  犠牲層
１３０  転写材料層
１３１  凹み
１３２  穴
１４０  遮光層
２００  マイクロ発光ダイオード
２１０  発光拡張構造
２２０  電極
３００  封止基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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