(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の光取出面を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子を、当該樹脂層を介して基板上に形成し、
エネルギービームの照射によって、前記樹脂形成素子を前記基板から分離すると同時に、前記発光素子の光取出面を被覆する前記樹脂層の表面に凹凸を形成する
樹脂形成素子の製造方法。
【請求項２】
前記基板上に複数の前記樹脂形成素子を形成し、選択的にエネルギービームを照射することによって当該基板上の特定の位置に形成された樹脂形成素子を当該基板から分離する
請求項１記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項３】
前記凹凸は前記樹脂形成素子と前記基板との境界面の一部若しくは全体に形成される
請求項１または２に記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項４】
前記エネルギービームは、エキシマレーザー光、ＹＡＧレーザー光のいずれかである
請求項１または２に記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂層は光透過性を有する
請求項１〜４の何れかに記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂層はポリイミドで形成される
請求項１〜５の何れかに記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項７】
前記基板は光透過性を有する
請求項１〜６の何れかに記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子は窒化物半導体材料により構成される
請求項１〜７の何れかに記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項９】
前記窒化物半導体材料はＧａＮ系材料である
請求項８記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項１０】
前記発光素子は尖頭部を有する構造若しくは平板状の構造を有する
請求項１記載の樹脂形成素子の製造方法。
【請求項１１】
発光素子の光取出面を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子を、当該樹脂層を介して基板上に形成し、
エネルギービームの照射によって、前記樹脂形成素子を前記基板から分離すると同時に、前記発光素子の光取出面を被覆する前記樹脂層の表面に凹凸を形成する
画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
複数の前記樹脂形成素子を他の基板上に配列する
請求項１１記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１３】
発光素子の光取出面を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子を、当該樹脂層を介して基板上に形成し、
エネルギービームの照射によって、前記樹脂形成素子を前記基板から分離すると同時に、前記発光素子の光取出面を被覆する前記樹脂層の表面に凹凸を形成する
照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子の製造方法と、この樹脂形成素子を配列してなる画像表示装置の製造方法及び照明装置の製造方法に関し、特に発光素子で発生した光を該樹脂形成素子に形成される凹凸で拡散させるタイプの樹脂形成素子の製造方法と、この樹脂形成素子を配列してなる画像表示装置及び照明装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体発光素子の輝度を上げるためには種々の方法が行なわれている。大きく分けて、素子自体の入力電流に対する発光効率を高める方法と発生した光を効率良く素子外部に取り出す光取り出し効率を高める方法が挙げられる。前者は、結晶層を構成する材料、結晶構造、結晶成長性の良し悪しやそれら結晶層の組み合わせおよび製造プロセスに負うところが大きい。後者は、素子の構造やその素子を装置基板に搭載したときの構造による光の反射等を検討し発生した光をいかに減衰させずに漏れなく素子外部に取り出すところが重要になる。
【０００３】
発光効率を高める方法の一例として、窒化ガリウム系化合物半導体を結晶層の材料として用いた外形がピラミッド型の半導体発光素子が挙げられる。前記素子では、素子自体の入力電流に対する発光効率を高めると同時に、素子内部の電極による光の多重反射を利用して光取り出し効率の増強を実現している。
【０００４】
特に光取出し効率を高める方法としては、素子をパッケージングしたとき境界面で全反射される光をパッケージ内の内部ミラーで再度反射させて外部に取り出す方法や半導体発光素子から発生した光を角度調整されたパッケージ内の内部ミラーで直接反射して外部に取り出す方法などが採られている。例えば、結晶成長基板に対して平行な面に結晶層を成長させたプレーナ型と呼ばれる構造を有する半導体発光素子では、全反射による光取り出し効率の低下を抑制するために、発生した光をパッケージに含まれる外部ミラーによって反射し光取り出し方向に揃える方法が採られる場合もある。
【０００５】
一方、半導体発光素子を画像表示装置や照明装置を構成する装置基板に配列する方法の一つとして、結晶成長基板上に密に形成された該素子を樹脂層が形成された仮の基板に一旦保持し、該樹脂層と共に仮の基板から分離された素子を装置基板上に配置する方法が採られている。素子が樹脂層で被覆されることによって、素子のハンドリングが容易となり、また、樹脂層によって素子が保護される利点がある。このとき、発光素子を被覆する樹脂層の光取り出し面に相当する面は平坦である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようなパッケージによる光取り出し効率の増強を図る方法では、パッケージの加工工程や追加の部品が必要となり、製造コストや部品コストが増加してしまう。さらに、パッケージを含む発光エレメントのサイズアップに繋がる。
【０００７】
また、上述のように発光素子をパッケージする方法で発光エレメントを製造する場合、工程の煩雑化や部品数の増加によって発光エレメントの歩留まりの低下が起こり、品質の低下を招く場合もある。特に、微小化した発光素子を多数配列することによって画素ピッチを上げ、解像度の高い画像表示装置を製造する場合には、歩留まりの低下や品質の低下が顕著である。
【０００８】
さらに、発光ユニットに複数の赤、緑、青（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ：ＲＧＢ）の発光ダイオードを配置して成る画像表示装置や照明装置では、さらに自然色に近い鮮明な表示が望まれている。そのためには、発光ダイオードの配列密度を高くする技術に合わせて、発光ユニットの混色性を高める技術が望まれており、光拡散性を高めた発光素子の製造技術が必要とされている。
【０００９】
発光素子を樹脂層で被覆した構造を有する樹脂形成素子を配列して成る画像表示装置や照明装置では、樹脂層に光透過性を有する材料を用いることで光を素子外部に取り出すことは出来る。しかし、樹脂層の光取り出し面が平坦である場合、発光素子で発生した光の一部が光取出し面で全反射され光取り出し効率が低下する。、さらに、光拡散性が十分でなく、混色性の高い画像表示装置や照明装置を製造することが困難であった。
【００１０】
また、特定の結晶面を持った平坦な基板主面にエピタキシャル成長によって結晶を成長させて作成する半導体発光素子では、基板と結晶層の境界面は平坦であり、基板と素子が接合していた素子側の面である結晶層の下側の面が光の取り出し面になる場合には、発生した光のうち全反射によって外部に取り出せない光も存在し、光取り出し効率を上げることができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂形成素子の製造方法は、発光素子の光取出面を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子を、当該樹脂層を介して基板上に形成し、エネルギービームの照射によって、前記樹脂形成素子を前記基板から分離すると同時に、前記発光素子の光取出面を被覆する前記樹脂層の表面に凹凸を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の樹脂形成素子の製造方法によれば、樹脂形成素子が形成された基板から樹脂形成素子を分離すると同時に樹脂形成素子の基板との接着面の樹脂層に凹凸を形成することができる。このとき、樹脂層はポリイミド等の光透過性を有する材料で形成されていることによって、樹脂形成素子外部に光を取り出すことができ、樹脂層に形成された凹凸によって且つ光取り出し面における全反射の抑制することができる。さらに、凹凸によって発生した光が散乱されることで光取り出し面に対して広い範囲で光を取り出すことができる。
【００１３】
また、光透過性を有する材料で形成された基板を用いることによって、基板の裏側から樹脂形成素子と基板の境界面にエネルギービームを照射し、前記接着面に凹凸を形成することができる。このとき、基板上に複数の樹脂形成素子が形成されている場合、選択的にエネルギービームを照射することによって、基板上の特定の位置に形成された樹脂形成素子を基板から分離すると同時に前記樹脂形成素子に凹凸を形成することができる。さらに、樹脂形成素子と基板との接合面に対して照射するエネルギービームの面積を変えることで、所望の面積の凹凸領域を形成することができる。
【００１４】
本発明の画像表示装置又は照明装置の製造方法は、発光素子の光取出面を樹脂層で被覆してなる樹脂形成素子を、当該樹脂層を介して基板上に形成し、エネルギービームの照射によって、前記樹脂形成素子を前記基板から分離すると同時に、前記発光素子の光取出面を被覆する前記樹脂層の表面に凹凸を形成することを特徴とする。
【００１５】
この画像表示装置又は照明装置の製造方法によれば、発光素子を被覆してなる樹脂形成素子を基板に形成した後、画像表示装置又は照明装置の表示パネルを構成する基板に前記樹脂形成素子を配置する工程において、基板上に形成された樹脂形成素子に選択的にエネルギービームを照射することによって、表示パネルを構成する基板上における素子間隔、若しくはその前工程における転写先の素子配置間隔に合わせて樹脂形成素子を基板から分離できると同時に樹脂形成素子毎に光取り出し面に凹凸を形成することができる。この凹凸によって、光拡散性を高めることができ、複数の発光素子からなる表示パネルの混色性を高めることができる。さらに、樹脂形成素子を基板から分離する工程と同時に凹凸を形成することができることから、製造工程及び部品の増加が発生しない。
【００１６】
また、本発明は、上述の形状や材料で構成される発光素子に限らず、発光素子が樹脂層で被覆される構造を有するいずれの樹脂形成素子に対しても好適な製造方法である。さらに、該素子が複数個配列され、信号に応じて各素子が発光するように構成された構造を有する画像表示装置や照明装置の製造方法としても好適な方法である。
【００１７】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂形成素子の製造方法及び画像表示装置、照明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。
【００１８】
［第１の実施形態］
先ず、発光素子を被覆してなる樹脂形成素子の製造方法について説明する。樹脂形成素子の供給源となる基板１に樹脂を塗布し樹脂層２を形成し、その上に接着剤層３を形成する。このとき、本実施形態では、樹脂層２と接着剤層３から成る二層構造としたが、接着力の高い樹脂層による一層構造とすることもできる。基板１は光透過性を有する材料で構成されていればよく、例えば、ガラス基板、石英ガラス基板、サファイア基板などを用いることが出来る。樹脂層２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出来る。接着剤層３としては、光透過性を有する紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかから成る層を用いることが出来る。本実施形態では、基板１として石英ガラス基板を用い、樹脂層としてポリイミド膜２を約１μｍから３μｍの厚みで形成しておく。本実施形態におけるポリイミド膜の厚みは一例であり、後述するレーザーアブレーションで消失しない程度であれば良い。図示しない素子形成基板上に複数の発光素子４を密に形成し、図１に示すように、ポリイミド膜２と接着剤層３が積層された基板１上に発光素子４が転写される。このとき、発光素子４の光取り出し面が接着層３と接着する向きで発光素子４を転写する。以下、基板１に転写された複数の発光素子４のうちの一つについて説明を行う。
【００１９】
発光素子４は、外形が略平板状の発光素子であり、窒化物半導体、特にＧａＮ系材料を主な材料として形成されている。平板状の発光素子だけでなく、窒化物半導体、特にＧａＮ系材料を主な材料とし、選択成長によって形成される尖頭部を有する略六角錐状の発光素子でも良い。また、尖頭部が形成されるまでに結晶層を構成する材料の濃度を調整し、素子形成基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を持つ略六角錐台形状の発光素子などであっても良い。また、上述の外形や、材料、結晶面以外で構成される発光素子でも良い。
【００２０】
また、金属を蒸着させた電極パッド５が発光素子４に形成される。電極パッド５は接着層３との接着面と反対側の発光素子４の面に形成される。これら電極パッド５は全面に電極パッド５の材料となる金属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ニングすることで形成される。これら電極パッド５は発光素子４のｐ電極とｎ電極にそれぞれ接続されるように形成されている。本実施形態における電極パッド５の配置は一例であり、例えば、本実施形態のように電極パッドを光透過性を有しない金属で形成した場合には、光取り出し領域を避けて形成されていれば良く、また、電極パッドの材料がＩＴＯなどの光透過性を有する材料で形成される場合には、光取り出し領域に電極パッドを形成することができる。
【００２１】
次に、光透過性を有するポリイミドなどの樹脂を塗布し、図２に示すように発光素子４を樹脂層６で覆う。このとき、電極パッド５と外部回路とのコンタクトをとるための電極を形成するために電極パッド５の表面は樹脂層６から露出した状態にしておく。
【００２２】
次に、外部回路と電極パッド５のコンタクトを容易にするために、図３に示すように電極７を形成する。電極７は上述の電極パッド５と同様の方法で導電層が形成され、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ニングすることで形成される。また、電極パッド５、電極７に光透過性を有する材料（ＩＴＯ、ＺｎＯ系など）を用いても良く、発光素子を転写する前に発光素子の光取り出し面にあらかじめ電極を形成しておく場合は、透明電極を形成しても光取り出し面からの発光を遮ることがないので、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。
【００２３】
次に、図４に示すように、その上に接着層８を形成し、電極７を接着層８で覆い、さらに、その上に樹脂層９を形成する。接着剤層８は光透過性を有する紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱可塑性接着剤のいずれかから成る層を用いることが出来る。また、樹脂層９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出来る。次に、レーザービームの照射やダイシングによって素子間の分離を行う。このとき、図５に示すように、素子間を分離する素子分離溝１１は基板１が露出する深さまで形成しておく。
【００２４】
次に、発光素子４を樹脂層で被覆した樹脂形成素子１０を基板１から剥離する工程について説明する。図６に示すように、基板１の樹脂形成素子１０が配置されていない側から基板１に向けてエネルギービームを照射する。基板１は光透過性を有する石英ガラスによって構成されていることから、エネルギービームは基板１でほとんど吸収されることなく、樹脂形成素子１０と基板１が接合している境界面に到達する。エネルギービームは、例えば、エキシマレーザー光やＹＡＧレーザー光を用いることが出来る。樹脂形成素子１０を形成している樹脂層のうち境界面を形成しているポリイミド膜２にエネルギービームは到達し、ポリイミド膜２はレーザーアブレーションによって分子結合鎖が切断され、基板１と樹脂層２の接着力が低下する。この結果、図７に示すように、樹脂形成素子１０は吸着装置１２による真空チャックなどの機械的手段によって基板１から容易に分離することができる。このとき、分子結合鎖が切断されたことで、樹脂層２の基板１との接着面であった樹脂層２の表面に微小な凹凸からなる領域が形成される。
【００２５】
微小な凹凸はエネルギービームが照射された領域に形成され、図８に示すように、基板１から樹脂形成素子１０を容易に剥離できる程度の範囲に形成することができ、さらに、照射するエネルギービームの条件を調整することによって、凹凸を形成する面積や形状を調整することができる。また、樹脂形成素子１０と基板１との接着面全体にエネルギービームを照射し凹凸を形成しても良い。
【００２６】
ポリイミド膜２にエネルギービームを照射し、レーザーアブレーションによって基板１と樹脂形成素子１０が分離できる程度に凹凸を形成することができる。ポリイミド膜２の膜厚はレーザーアブレーションによってすべての分子結合鎖が切断されない程度であれば良く、本実施形態の場合、一例として、約１μｍから３μｍの範囲の厚さでポリイミド膜２が形成されていれば良い。
【００２７】
面Ｓはレーザーアブレーションによってポリイミド膜２に形成された微小な凹凸によって形成され、面Ｓによって発光素子４から発生する光Ｌの全反射が抑制される。さらに、光Ｌは微小な凹凸によってランダムに屈折、拡散されて素子外部に取り出される。面Ｓに形成された微小な凹凸によって、光取り出し面が平坦である場合に比べ、全反射が抑制され、且つ光取り出し面に対して広範囲の角度で光Ｌを取り出すことができる。
【００２８】
[第２の実施形態]
本発明の樹脂層で被覆された発光素子を有し、基板から分離されると同時に前記樹脂層に凹凸が形成される複数の樹脂形成素子を配列してなる画像表示装置の製造方法について説明する。先ず、本実施形態の発光素子の構造について説明する。図９に本実施形態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９の（ａ）が素子断面図であり、図９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、例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ー光の照射によってレーザーアブレーションが生じ、ＧａＮの窒素が気化する現象に伴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、基板と素子の分離を容易なものにできる特徴を有している。
【００２９】
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３１上に選択成長された六角錐形状のＧａＮ層３２が形成されている。尚、下地成長層３１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ層３２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３２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３２の傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層３３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３４が形成される。このマグネシウムドープのＧａＮ層３４はクラッド層として機能する。
【００３０】
この発光ダイオードには、ｐ電極３５とｎ電極３６が形成される。ｐ電極３５はマグネシウムドープのＧａＮ層３４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３６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。尚、本実施形態では、下地成長層３１の裏面側に光取出し面を避けてｎ電極を形成し、ｎ電極３６の形成は下地成長層３１の表面には不用となる。
【００３１】
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、特にレーザーアブレーションに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、レーザー光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、本実施形態の発光ダイオードでは、発生した光のほとんどがＧａＮ層３２から下地成長層３１を通じて下側から素子外部取り出される。また、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。
【００３２】
次に、発光素子を形成する基板から発光素子を分離し、樹脂層で被覆する工程について説明する。図１０に示すように、第一基板４１の主面上には複数の発光ダイオード４２がマトリクス状に形成されている。発光ダイオード４２の大きさは約２０μｍ程度とすることができる。第一基板４１は、発光ダイオード４２を形成する結晶層を成長させる基板である。第一基板４１は基板に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層を形成しえるものであれば特に限定されず、種々のものを使用できる。本実施形態で用いる第一基板４１は、光透過性を有するサファイア基板であり、発光ダイオード４２に照射するレーザー光の波長に対し透過率の高い材料が用いられる。また、第一基板４１は窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体の材料を成長させる場合に多く利用されているＣ面を主面としている。このＣ面は５乃至６度の範囲で傾いた面方位を含むものである。発光ダイオード４２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４２ｇが形成されており、個々の発光ダイオード４２は分離できる状態にある。この溝４２ｇの形成は例えば反応性イオンエッチングで行う。このような第一基板４１を一時保持用部材４３に向かい合わせ、選択的な転写を行う。
【００３３】
一時保持用部材４３の第一基板４１に向かう面には剥離層４４と接着剤層４５が二層になって形成されている。ここで、一時保持用部材４３の例としては、ガラス基板、石英ガラス基板などを用いることができ、一時保持用部材４３上の剥離層４４の例としては、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。一例としては、一時保持用部材４３として石英ガラス基板を用い、剥離層４４としてポリイミド膜を約１μｍから３μｍの膜厚に形成後、接着剤層４５としてのＵＶ硬化型接着剤を約２０μｍ厚で塗布する。
【００３４】
一時保持用部材４３の接着剤層４５は、硬化した領域４５ｓと未硬化領域４５ｙが混在するように調整され、未硬化領域４５ｙに選択転写にかかる発光ダイオード４２が位置するように位置合わせされる。硬化した領域４５ｓと未硬化領域４５ｙが混在するような調整は、例えばＵＶ硬化型接着剤を露光機にて選択的に２００μｍピッチでＵＶ露光し、発光ダイオード４２を転写するところは未硬化でそれ以外は硬化させてある状態にすればよい。このようなアライメントの後、転写対象位置の発光ダイオード４２を第一基板４１からレーザー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４２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。照射するレーザー光としてはエキシマレーザー光、高調波ＹＡＧレーザー光などが用いられる。
【００３５】
このレーザーアブレーションを利用した剥離によって、選択照射にかかる発光ダイオード４２はＧａＮ層と第一基板４１の界面で分離し、反対側の接着剤層４５にｐ電極を突き刺すようにして転写される。レーザー光が照射されない領域の他の発光ダイオード４２については、対応する接着剤層４５の部分が硬化した領域４５ｓであり、レーザー光も照射されていないために一時保持用部材４３側に転写されることはない。なお、図１０では１つの発光ダイオード４２だけが選択的にレーザー光を照射されているが、ｎピッチ分だけ離間した領域においても同様に発光ダイオード４２はレーザー光が照射されているものとする。このような選択的な転写によっては発光ダイオード４２は第一基板４１に配列されている時よりも離間して一時保持用部材４３上に配列される。
【００３６】
発光ダイオード４２は一時保持用部材４３の接着剤４５に保持された状態で発光ダイオード４２の裏面がｎ電極側（カソード電極側）になっていて、発光ダイオード４２の裏面には樹脂（接着剤）がないように除去、洗浄されているため、図１１に示すように電極パッド４６を形成すれば、電極パッド４６は発光ダイオード４２の裏面と電気的に接続される。
【００３７】
接着剤層４５の洗浄の例としては酸素プラズマで接着剤用樹脂をエッチングし、ＵＶオゾン照射にて洗浄する。且つ、レーザー光にて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４１から剥離したときには、その剥離面にＧａが析出しているため、そのＧａをエッチングすることが必要であり、ＮａＯＨ水溶液若しくは希硝酸で行うことになる。その後、電極パッド４６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約６０μｍ角とすることができる。電極パッド４６としては透明電極（ＩＴＯ、ＺｎＯ系等）若しくはＡｌ／Ｃｕ等の材料を用いる。透明電極の場合は発光ダイオードの裏面を大きく覆っても発光を遮ることがないので、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。
【００３８】
次に、第１の一時保持用部材４３から第２の一時保持用部材４７に発光ダイオード４２を転写する工程を説明する。発光ダイオード４２の転写先である第２の一時保持用部材４７上には剥離層４８と転写される発光ダイオード４２と剥離層４８が形成される。剥離層４８は例えばフッ素コート、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）、ポリイミドなどの光透過性を有する樹脂を用いて作成することができる。第２の一時保持用部材４７は一例としてガラス基板を用いることができる。
【００３９】
このような剥離層４８を形成した一時保持部材４７に一時保持用部材４３を向かい合わせ、接着剤層４５を剥離層４８に密着させる。この状態のままで、一時保持部材４３と剥離層４４を分離するために、図１２に示すように、剥離層４４が形成されている面の反対側から一時保持部材４３にエキシマレーザー光を照射する。このとき、一時保持部材４３に対して、剥離層４４が形成されている面の裏面からエキシマレーザー光を照射する。一時保持部材４３はガラス基板であることから、エキシマレーザー光が一時保持部材４３でほとんど吸収されることなく、剥離層４４と一時保持部材４３との界面近傍に照射され、レーザーアブレーションが起こる。その結果、図１３に示すように、剥離層４４と一時保持部材４３の接着力が低下し、一時保持部材４３のみが発光ダイオード４２を含み剥離層４４を最上部の層とする構造の部分から分離される。これにより、各発光ダイオード４２は第２の一時保持部材４７側に転写される。
【００４０】
このとき、剥離層４４は十分な膜厚を有しているので、一時保持部材４３を透過してきたエキシマレーザー光のエネルギーをすべて吸収する。よって、剥離層４４の下側の層にエキシマレーザー光が到達することはなく、接着剤層４５又は剥離層４８に変質は起こらない。
【００４１】
図１４は一時保持用部材４３から発光ダイオード４２を第２の一時保持用部材４７に転写して、アノード電極（ｐ電極）側のビアホール５０を形成した後、アノード側電極パッド４９を形成し、樹脂からなる接着剤層４５をダイシングした状態を示している。このダイシングの結果、素子分離溝５１が形成され、発光ダイオード４２は素子毎に区分けされたものとなり、一時保持用部材４７に接着された状態の樹脂形成素子１００が所要の形状を成す。素子分離溝５１はマトリクス状の各発光ダイオード４２を分離するために、平面パターンとしては縦横に延長された複数の平行線からなる。素子分離溝５１の底部では第２の一時保持用部材４７の表面が臨む。
【００４２】
発光ダイオード４２のアノード側電極パッド４９を形成し、素子分離溝５１を形成する工程を更に詳しく説明する。このプロセスの一例として、第二の一時保持用部材４７の表面を酸素プラズマで発光ダイオード４２の表面が露出してくるまでエッチングする。まず、ビアホール５０の形成はエキシマレーザー光、高調波ＹＡＧレーザー光、炭酸ガスレーザー光を用いることができる。このとき、ビアホールは例えば約３〜７μｍの径を開けることになる。アノード側電極パッドはＮｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで形成する。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レーザー光を用いたレーザーによる加工を行う。レーザー光としては、エキシマレーザー光、高調波ＹＡＧレーザー光、炭酸ガスレーザー光等を用いることができる。その切りこみ幅は画像表示装置の画素内の樹脂からなる接着剤層４５で覆われた発光ダイオード４２の大きさに依存する。一例として、エキシマレーザーにて幅約４０μｍの溝加工を行い、樹脂形成素子１００が所要の形状を成す。
【００４３】
次に、発光ダイオード４２を内部に形成した樹脂形成素子１００を第２の一時保持用部材４７から剥離すると同時に樹脂層４８に凹凸を形成する工程を説明する。まず、図１５に示すように、樹脂形成素子１００を第２の一時保持用基板４７から分離し、移設するための吸着孔５５に位置合わせする。吸着孔５５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、樹脂形成素子１００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、例えば約φ１００μｍで６００μｍピッチのマトリクスに開口され、一括で約３００個を吸着できる。このときの吸着孔５５の部材は例えば、Ｎｉ電鋳により作成したもの、若しくはＳＵＳ等の金属板５２をエッチングで穴加工したものが使用されている。
【００４４】
次に、図１６に示すように、吸着孔５５に位置合わせされた樹脂形成素子１００と第２の一時保持用部材４７の界面近傍に向けてエネルギービームを照射する。エネルギービームは第２の一時保持部材４７に対して樹脂形成素子１００が接着されている面の反対側から照射する。このとき、第２の一時保持部材４７は光透過性を有するガラス基板であることから、第２の一時保持部材４７によってエネルギービームはほとんど吸収されることがなく、樹脂形成素子１００と保持部材４７の界面近傍の剥離層４８に照射される。エネルギービームが照射された剥離層４８はレーザーアブレーションによって、一時保持部材４７との接着力が低下する。
【００４５】
本実施形態では、吸着孔５５を密閉するように吸着孔５５の縁部と樹脂形成素子１００を隙間なく密着させているが、樹脂形成素子１００を吸着孔５５の縁部から僅かに隙間を空けて保持し、吸着チャンバを負圧に制御し、樹脂形成素子１００と一時保持用部材４７の接着力が低下した後、樹脂形成素子１００を吸着孔５５に吸着させるようにしても良い。
【００４６】
このとき、剥離層４８の一時保持部材４７との界面近傍には凹凸が形成され、樹脂形成素子１００を一時保持用部材４７から剥離した際に、前述の界面近傍の剥離層４８にはレーザーアブレーションによって生じた凹凸部１０１によって、平坦でない粗い面が形成されていることになる。本実施形態では、エネルギービームとしてエキシマレーザー光を用いたが、他にもＹＡＧレーザー光などを用いることができる。
【００４７】
更に、凹凸部１０１が形成される剥離層４８は発光ダイオード４２から発生する光を取り出す面に相当することから、発光ダイオード４２で発生した光が剥離層４８の凹凸部１０１によって全反射が抑制され、光取り出し面が平坦な場合に比較して光取り出し効率を増強でき、且つ光散乱によって広い範囲の角度で素子外部に光を取り出すことができる。
【００４８】
次に、樹脂形成素子１００と保持部材４７の接着力が低下した状態で、吸着孔５５に繋がる吸着チャンバ５４を負圧に制御することで発光ダイオード４２の吸着が可能になる。次に、機械的手段を用いて発光ダイオード４２が第二の一時保持用部材４７から剥離される。図１７は、第二の一時保持用部材４７上に配列してある発光ダイオード４２を吸着装置５３でピックアップするところを示した図である。発光ダイオード４２はこの段階で樹脂からなる接着剤層４５で覆われており、樹脂形成素子１００の下面は保持部材４７から剥離された面には多数の凹凸部１０１が形成され粗い面とされている。吸着孔５５との密着する面は略平坦化されており、吸着装置５３による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００４９】
図１８は樹脂形成素子１００を画像表示装置を構成する装置基板である第二基板６０に転写するところを示した図である。第二基板にはガラス基板などのような光透過性を有する材料を用いる。第二基板６０に樹脂形成素子１００を装着する際、第二基板６０にあらかじめ接着剤層５６を塗布しておき、発光ダイオード４２を装着する接着剤層５６の領域を硬化させ、発光ダイオード４２を第二基板６０に固着して配列させる。この装着時には、吸着装置５３の吸着チャック５４が正の圧力の高い状態、つまり、樹脂形成素子１００を吸着孔５５から離脱させる向きの力が作用するような圧力となり、吸着装置５３と発光ダイオード４２との吸着による結合状態は解放される。ここで、接着剤層５６は熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤などによって構成されている。発光ダイオード４２が配置される位置は、一時保持用部材４３、４７上での配列よりも離間したものとなる。そのとき接着剤層５６の樹脂を硬化させるエネルギー（レーザー光７３）は第二基板６０の裏面から供給される。
【００５０】
第二基板６０の裏面からレーザー光７３を照射し、転写する樹脂形成チップ（発光ダイオード４２及び接着剤層４５）に対応する部分の接着剤層５６のみを加熱する。これにより、接着剤層５６が熱可塑性接着剤の場合には、その部分の接着剤層５６が軟化し、その後、冷却硬化することにより樹脂形成チップが第二基板６０上に固着される。同様に、接着剤層５６が熱硬化性接着剤の場合にも、レーザー光７３が照射された部分の接着剤層５６のみが硬化し、樹脂形成素子１００が第二基板６０上に固着される。
【００５１】
また、第二基板６０上にシャドウマスクとしても機能する電極層５７を配設し、この電極層５７をレーザー光７３を照射することにより加熱し、間接的に接着剤層５６を加熱するようにしても良い。特に、電極層５７の画面側の表面すなわち当該画像表示装置を見る人がいる側の面に黒クロム層５８を形成すれば、画像のコントラストを向上させることができると共に、黒クロム層５８でのエネルギー吸収率を高くして、選択的に照射されるレーザー光７３によって接着剤層５６を効率的に加熱するようにすることができる。
【００５２】
図１９はＲＧＢの３色の発光ダイオード４２、６１、６２をそれぞれ内包する樹脂形成素子を第二基板６０に配列させ絶縁層５９を塗布した状態を示す図である。図１５乃至図１８で用いた吸着装置５３をそのまま使用して、第二基板６０にマウントする位置をその色の位置にずらすだけで、画素としてのピッチは一定のまま３色からなる画素を形成できる。絶縁層５９としては透明エポキシ接着剤、ＵＶ硬化型接着剤、ポリイミドなどを用いることができる。発光ダイオード４２、６１、６２は必ずしも同じ形状でなくとも良い。図１９では、赤色の発光ダイオード６１は六角錐のＧａＮ層を有しない構造とされ、他の発光ダイオード４２、６２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は既に樹脂形成素子として樹脂からなる接着剤層４５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。また、前述の工程によって、各樹脂形成素子の光取出し面には微小な凹凸による粗い面が形成されている。
【００５３】
図２０は配線形成工程を示す図である。絶縁層５９に開口部６５、６６、６７、６８、６９、７０を形成し、発光ダイオード４２、６１、６２のアノード、カソードの電極パッドと第二基板６０の配線用の電極層５７を接続する配線６３、６４、７１を形成した図である。このときに形成する開口部すなわちビアホールは発光ダイオード４２、６１、６２の電極パッド４６、４９の面積を大きくしているのでビアホール形状は大きく、ビアホールの位置精度も各発光ダイオードに直接形成するビアホールに比べて粗い精度で形成できる。このときビアホールは約６０μｍ角の電極パッド４６、４９に対し、約φ２０μｍのものを形成できる。また、ビアホールの深さは配線基板と接続するもの、アノード電極と接続するもの、カソード電極と接続するものの３種類の深さがあるのでレーザーのパルス数で制御し、最適な深さを開口する。その後、保護層を配線上に形成し、画素表示装置のパネルは完成する。このときの保護層は絶縁層５９と透明エポキシ接着剤などの同様の材料が使用できる。この保護層は加熱硬化し配線を完全に覆う。この後、パネル端部の配線からドライバーＩＣを接続して駆動パネルを製作することになる。
【００５４】
以上の工程によって、光取出し効率が高く、且つ光散乱の効果による視野角の大きい画像表示装置が完成する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の樹脂形成素子、画像表示装置及び照明装置とその製造方法によれば、光取り出し面である樹脂層の表面に凹凸をを形成することによって、発光素子から発生した光のうち全反射によって外部に取り出すことが出来なかった光を取り出すことができるようになり、さらに、凹凸による光拡散によって、光取り出し面に対して広範囲の角度で光を取り出すことが出来る。また、本発明の樹脂形成素子を多数配列することによって、光取り出し効率が高く、且つの大きい画像表示装置及び照明装置を製造することができる。
【００５６】
さらに、本発明の樹脂形成素子、画像表示装置及び照明装置とその製造方法によれば、画像表示装置や照明装置を構成する装置基板に樹脂形成素子を配列する工程の中で、一時的に樹脂形成素子を転写する基板から該樹脂形成素子を剥離すると同時に凹凸を形成することができるので、新たな工程や設備投資等の製造コストが発生しない。また、樹脂形成素子の構造に対して部品追加等の変更が不要なため、部品コストが発生しない。よって、工程を煩雑にすることなく、且つコストアップもすることなく高品位の画像表示装置や照明装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における発光素子の転写工程を示す工程断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における樹脂層を形成する工程を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における電極を形成する工程を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における樹脂層を形成する工程を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における素子分離溝を形成する工程を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程におけるエネルギービームを照射する工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の製造工程における樹脂形成素子を剥離する工程を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の樹脂形成素子の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の半導体発光素子の構造を示す構造断面図（ａ）、構造平面図（ｂ）である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における半導体発光素子を一時保持用部材に転写する工程を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における半導体発光素子のｎ電極を形成する工程を示す工程断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程におけるエキシマレーザー照射する工程を示す工程断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における一時保持用部材を剥離する工程を示す工程断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における樹脂形成素子を形成する工程を示す工程断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における吸着孔と樹脂形成素子の位置合わせを行う工程を示す工程断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程におけるエネルギービームを照射する工程を示す工程断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における樹脂形成素子を剥離する工程を示す工程断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における樹脂形成素子を装置基板に固着する工程を示す工程断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における樹脂形成素子を装置基板に配列する工程を示す工程断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態の画像表示装置の製造工程における配線を形成する工程を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１    基板
４    発光素子
１０、１００  樹脂形成素子
４１  第１基板
４２  発光ダイオード
４３、４７  一時保持用部材
６０  第２基板
１０１凹凸部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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