(57)【要約】【課題】パッケージコストおよび実装コストを抑制できる発光装置の製造方法を提供すること。【解決手段】第１電極２５１と、第２電極２５２とを有する第１基板２５０を準備する基板準備工程を行った後、液体２５７と、その液体２５７内に位置する複数の発光素子２６０とを有する素子含有液体を、第１基板２５０上に位置させる素子供給工程を行う。その後、第１電極２５１と第２電極２５２とに電圧を印加して、二以上の発光素子２６０を、電圧の印加によって生成される電場に基づいて決定される予め定められた位置に、静電誘導により配列する素子配列工程を行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極とを有する第１基板を準備する基板準備工程と、
第１液体と、その第１液体内に位置する複数の発光素子とを有する素子含有液体を、上記第１基板上に位置させる素子供給工程と、
上記第１電極と上記第２電極とに電圧を印加して、上記電圧の印加によって生成される電場に基づいて決定される予め定められた位置に、二以上の上記発光素子を配列する素子配列工程と
を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程において、上記素子含有液体を上記第１基板に対して相対移動させることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置の製造方法において、
上記第１基板と略平行に第２基板を配置する第２基板配置工程を備え、
上記素子供給工程において、上記素子含有液体を、上記第１基板と上記第２基板との間に充填することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の発光装置の製造方法において、
上記第２基板は、上記第１電極および上記第２電極と対向する第３電極を有し、
上記素子供給工程および上記素子配列工程のうちの少なくとも一方の工程において、上記第１電極と、上記第３電極との間に電圧を印加することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程において、上記素子含有液体を、上記第１基板と上記第２基板との間に流動させることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記第１電極の表面および上記第２電極の表面を、絶縁膜で覆うことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記第１基板の表面は、上記発光素子の表面の材料と同じ材料からなっていることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子含有液体は、界面活性剤を含んでいることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記各発光素子中の異なる２点の最長距離は、５０μｍ以下であることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記複数の発光素子の夫々は、棒状の形状を有していることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の発光素子の製造方法において、
上記発光素子は、
円柱状の第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の外周面を覆うように配置された筒状の量子井戸層と、
上記量子井戸層の外周面を覆うように配置された筒状の第２導電型の第２半導体層と
を有していることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記複数の発光素子の夫々は、棒状の形状を有し、
上記各発光素子の延在方向に垂直な断面の直径は、５００ｎｍよりも大きいことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記発光素子は、
円柱状の第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の外周面を覆うように配置された筒状の量子井戸層と、
上記量子井戸層の外周面を覆うように配置された筒状の第２導電型の第２半導体層と
を有し、
上記各発光素子の延在方向に垂直な断面の直径は、５００ｎｍよりも大きいことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記複数の発光素子のうちで上記予め定められた位置に配列しなかった発光素子を排出する素子排出工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程の後に、上記第１電極と上記第２電極との間に、上記素子配列工程で上記第１電極と上記第２電極との間に印加した電圧よりも高い電圧を印加して、上記予め定められた位置に配列している上記発光素子を、その予め定められた位置に固定する素子固定工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程の後に、上記第１基板の表面を乾燥する基板乾燥工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子含有液体の表面張力が、５０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子含有液体の表面張力が、３０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子供給工程の後かつ上記基板乾燥工程の前に、上記第１液体を、その第１液体よりも表面張力が小さい第２液体に入れ替える液体入替工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記各発光素子は、その発光素子の表面に、第１領域と、第２領域とを有すると共に、上記第１領域と、上記第２領域とに電圧を印加されることにより発光するようになっており、
上記第１領域と、上記第１電極とを導電体で接続すると共に、上記第２領域と、上記第２電極とを導電体で接続する素子接続工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記発光素子は、その発光素子の表面に、第１領域と、第２領域とを有すると共に、上記第１領域と、上記第２領域とに電圧を印加されることにより発光するようになっており、
上記予め定められた位置に配列されている上記二以上の発光素子の二以上の上記第１領域に接続する第４電極と、上記予め定められた位置に配列されている上記二以上の発光素子の二以上の上記第２領域に接続する第５電極とを形成する追加電極形成工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項１から２１までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程の後に、上記第１基板を分断する基板分断工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２３】
請求項１から２２までのいずれか一項に記載の発光装置の製造方法において、
上記素子配列工程で、上記第１基板上に、１０００個以上の上記発光素子を配列することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光装置としては、パッケージングされたＬＥＤチップを複数備え、上記各パッケージングされたＬＥＤチップを、基板上の所定位置に実装したものがある。
【０００３】
ここで、上記パッケージングされたＬＥＤチップとしては、Semiconductor FPD World ２００９年５月号１１４〜１１７ページ プレスジャーナル社（非特許文献１）に記載されているものがある。
【０００４】
図４２は、上記文献のパッケージングされたＬＥＤチップを示す図である。
【０００５】
図４２において、２０００は、反射板を示し、２００１は、蛍光体を含む樹脂を示し、２００２は、金線を示し、２００３は、透明樹脂を示し、２００４は、ｐ型電極を示している。また、２００５は、ＧａＮ層を示し、２００６は、活性層を示し、２００７は、サファイア基板を示し、２００８は、ｎ型電極を示し、２００９は、金線を示している。また、２０１０は、リードフレームを示し、２０１１は、反射板を示し、２０１２は、パッケージ基板を示している。
【０００６】
また、上記発光装置としては、松下電工技報vol.５３,No.１,４〜９ページ（非特許文献２）に記載されているものがある。
【０００７】
図４３は、上記文献の発光装置を示す斜視図である。
【０００８】
図４３において、２０１５は、パッケージングされたＬＥＤチップである。
【０００９】
図４３に示すように、この発光装置は、各パッケージングされたＬＥＤチップ２０１５を、所定位置に配置して、所望の光を生成するようになっている。
【００１０】
上記発光装置は、各パッケージングされたＬＥＤチップ２０１５を、所定位置に複数個配置しているから、所望の光の出射光量を得ることができるという利点を有する。
【００１１】
しかし、従来技術では、パッケージ工程および実装工程のいずれにおいても、ＬＥＤチップ２０１５およびＬＥＤパッケージを１つ１つ個別に操作して基板上に配置しているから、パッケージコストおよび実装コストが高くつくという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Semiconductor FPD World ２００９年５月号１１４〜１１７ページ プレスジャーナル社
【非特許文献２】松下電工技報vol.５３,No.１,４〜９ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の課題は、パッケージコストおよび実装コストを抑制できる発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の発光装置の製造方法は、
第１電極と、第２電極とを有する第１基板を準備する基板準備工程と、
第１液体と、その第１液体内に位置する複数の発光素子とを有する素子含有液体を、上記第１基板上に位置させる素子供給工程と、
上記第１電極と上記第２電極とに電圧を印加して、上記電圧の印加によって生成される電場に基づいて決定される予め定められた位置に、二以上の上記発光素子を配列する素子配列工程と
を備えることを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、１つ１つの発光素子を個別に操作することなく、一度の処理で複数の発光素子を所定の場所に配列できるから、製造コストを削減することができる。
【００１６】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程において、上記素子含有液体を上記第１基板に対して相対移動させる。
【００１７】
上記実施形態によれば、発光素子が第１基板の表面近くで液体の流れに乗って移動するから、発光素子が第１電極と第２電極で規定される所定の場所により短時間で近づくことができる。したがって、発光素子の配列時間を短縮することができる。
【００１８】
また、一実施形態では、
上記第１基板と略平行に第２基板を配置する第２基板配置工程を備え、
上記素子供給工程において、上記素子含有液体を、上記第１基板と上記第２基板との間に充填する。
【００１９】
上記実施形態によれば、互いに略平行に配置された第１基板および第２基板によって、液体の蒸発を防ぐことができるから、精度良くかつ歩留まり良く、発光素子を、所定の場所に配列することができる。
【００２０】
また、一実施形態では、
上記第２基板は、上記第１電極および上記第２電極と対向する第３電極を有し、
上記素子供給工程および上記素子配列工程のうちの少なくとも一方の工程において、上記第１電極と、上記第３電極との間に電圧を印加する。
【００２１】
上記実施形態によれば、第１電極と、第３電極との間に非対称な電圧を印加することによって、発光素子を第１電極方向あるいは第３電極方向に移動させることができる。したがって、配列時間を短縮することができ、かつ、配列しなかった発光素子を迅速に回収等できる。
【００２２】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程において、上記素子含有液体を、上記第１基板と上記第２基板との間に流動させる。
【００２３】
上記実施形態によれば、第１基板と、第２基板により素子含有液体の流路を規定できて、液体の蒸発を防ぐことができ、気化に起因する冷却により対流が起こることを防ぐことができるから、精度良く、また、歩留まり良く、発光素子を所定の場所に配列することができる。
【００２４】
また、上記実施形態によれば、発光素子が、第１基板の表面近くで、液体の流れに乗って移動するから、発光素子が、第１電極と、第２電極で規定される所定の場所に、近付き易く、配列する時間を短縮することができる。
【００２５】
また、上記実施形態によれば、第１基板と、第２基板との隙間を第１基板上の場所によらず一定にすることで、液体の流速を第１基板上の場所にかかわらず一定にすることができるから、歩留まり良く、発光素子を所定の場所に配列することができる。
【００２６】
また、上記実施形態によれば、第１および第２基板により規定される流路に注入する液体の量を調整することにより、容易に液体の流速を変えることができるから、歩留まり良く発光素子を所定の場所に配列させることができる。
【００２７】
また、一実施形態では、
上記第１電極の表面および上記第２電極の表面を、絶縁膜で覆う。
【００２８】
上記実施形態によれば、第１および第２電極に電流が流れなくなるから、電圧降下を非常に小さくすることができて、配列の歩留まりを向上させることができる。第１基板が、大規模になり、配列する発光素子が多数になると、第１および第２電極の配線長が長くなり、電圧降下が顕著になり、配線の未端で配列が行われなくなる恐れがあるのである。
【００２９】
また、上記実施形態によれば、第１電極と第２電極との間に、電流が流れなくなるから、電気化学効果によって電極が溶解するのを防ぐことができ、断線や液体の汚染による配列歩留まりの悪化を防ぐことができる。金属電極が、電解液に接触した状態で、電圧が電極間に印加させると、金属が電解液中に溶け出すことがあるのである。
【００３０】
また、一実施形態では、
上記第１基板の表面は、上記発光素子の表面の材料と同じ材料からなっている。
【００３１】
上記実施形態によれば、第１基板の表面に固着する発光素子を減少させることができて、配列歩留まりを向上させることができる。というのは、発光素子と、第１基板の表面の材料とが同一である場合、ゼータポテンシャルが同じになり、互いに反発し、発光素子が第１基板の表面に固着することを防止することができるからである。
【００３２】
また、一実施形態では、
上記素子含有液体は、界面活性剤を含んでいる。
【００３３】
上記実施形態によれば、発光素子同士が凝縮、あるいは、発光素子が、絶縁膜、基板、電極に固着することを防止することができる。
【００３４】
また、一実施形態では、
上記各発光素子中の異なる２点の最長距離は、５０μｍ以下である。
【００３５】
上記実施形態によれば、最大寸法が５０μｍ以下の発光素子であっても、発光素子の個数によらず容易に所定の場所に配置することができる。更に述べると、むしろ微細な物体を配列するのに向いている。微小寸法の発光素子を多数配列することによって、面照明等での明るさむらを低減することができる点で、有効である。
【００３６】
また、一実施形態では、
上記複数の発光素子の夫々は、棒状の形状を有している。
【００３７】
上記実施形態によれば、発光素子が、棒状であるから、発光素子の一端を、第１電極上に固定でき、発光素子の他端を、第２電極に固定できる。したがって、アラインメント精度を優れたものにすることができる。
【００３８】
また、一実施形態では、
上記発光素子は、
円柱状の第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の外周面を覆うように配置された筒状の量子井戸層と、
上記量子井戸層の外周面を覆うように配置された筒状の第２導電型の第２半導体層と
を有している。
【００３９】
言い換えれば、発光素子は、ｎ型半導体−量子井戸−ｐ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしているか、または、ｐ型半導体−量子井戸−ｎ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしている。
【００４０】
上記実施形態によれば、棒状発光素子の側面の略全面に発光層を形成できるから、棒状発光素子一個あたりの発光面積を大きくすることができる。
【００４１】
また、一実施形態では、
上記複数の発光素子の夫々は、棒状の形状を有し、
上記各発光素子の延在方向に垂直な断面の直径は、５００ｎｍよりも大きい。
【００４２】
上記実施形態によれば、配列した棒状発光素子の強度を大きくすることができて、配列した棒状発光素子が曲がらないようにすることができる。したがって、発光素子内の応力を小さくすることができて、応力による発光効率の低下を抑制することができる。
【００４３】
また、一実施形態では、
上記発光素子は、
円柱状の第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の外周面を覆うように配置された筒状の量子井戸層と、
上記量子井戸層の外周面を覆うように配置された筒状の第２導電型の第２半導体層と
を有し、
上記各発光素子の延在方向に垂直な断面の直径は、５００ｎｍよりも大きい。
【００４４】
言い換えれば、各発光素子は、棒状のコア-シェル-シェル構造をしており、かつ、各発光素子の直径は、５００ｎｍよりも大きい。
【００４５】
上記実施形態によれば、各発光素子の光の発光量を十分なものにすることができるから、１つの電極対に一つの発光素子のみを配列しても、十分な発光密度を得ることができる。
【００４６】
また、一実施形態では、
上記複数の発光素子のうちで上記予め定められた位置に配列しなかった発光素子を排出する素子排出工程を備える。
【００４７】
上記実施形態によれば、所定の場所に配列しなかった発光素子を回収できると共に、別の第１基板に配列することができ、発光装置の製造コストを低減できる。
【００４８】
また、上記実施形態によれば、所定の場所に配列しなかった発光素子が、乾燥後等に凝縮して、配線不良を起こすことを防止できる。
【００４９】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程の後に、上記第１電極と上記第２電極との間に、上記素子配列工程で上記第１電極と上記第２電極との間に印加した電圧よりも高い電圧を印加して、上記予め定められた位置に配列している上記発光素子を、その予め定められた位置に固定する素子固定工程を備える。
【００５０】
上記実施形態によれば、発光素子を、所定の位置に固定できるから、アラインメント精度を優れたものにすることができる。
【００５１】
また、上記実施形態によれば、液体の流れが速くなった場合でも発光素子が移動することがなく、また、液体を除去する際にも、発光素子が移動することがないから、アラインメント精度を格段に優れたものにすることができる。
【００５２】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程の後に、上記第１基板の表面を乾燥する基板乾燥工程を備える。
【００５３】
上記実施形態によれば、基板乾燥工程によって、発光素子を電極間に固定できる。また、基板乾燥工程によって、第１基板の表面に保護膜を形成することができて、発光素子を保護することができる。
【００５４】
また、一実施形態では、
上記素子含有液体の表面張力が、５０ｍＮ／ｍ以下である。
【００５５】
上記実施形態によれば、
第１基板の表面が、表面張力の大きな液体で濡れている状態で乾燥すると、乾燥中に液体の表面が発光素子に触れることにより発光素子が動き、アラインメントずれが起きることがある。上記実施形態によれば、表面張力が小さな液体を使用しているから、アラインメントずれを防ぐことができる。
【００５６】
また、一実施形態では、
上記素子含有液体の表面張力が、３０ｍＮ／ｍ以下である。
【００５７】
上記実施形態によれば、表面張力が５０ｍＮ／ｍよりも更に小さい液体を使用しているから、アラインメントずれを確実に防ぐことができる。
【００５８】
また、一実施形態では、
上記素子供給工程の後かつ上記基板乾燥工程の前に、上記第１液体を、その第１液体よりも表面張力が小さい第２液体に入れ替える液体入替工程を備える。
【００５９】
上記実施形態によれば、発光素子の配列時には、表面張力の大きな液体（任意の液体）を使用できる一方、乾燥時に、表面張力の小さい液体を使用できる。したがって、配列時に大きな静電誘導の効果を生成する液体を使用できて、発光素子の配列を効率的に行うことができると共に、乾燥時に表面張力の小さい液体を使用できて、発光素子のアラインメントずれを防ぐことができる。
【００６０】
また、一実施形態では、
上記各発光素子は、その発光素子の表面に、第１領域と、第２領域とを有すると共に、上記第１領域と、上記第２領域とに電圧を印加されることにより発光するようになっており、
上記第１領域と、上記第１電極とを導電体で接続すると共に、上記第２領域と、上記第２電極とを導電体で接続する素子接続工程を備える。
【００６１】
上記実施形態によれば、発光素子と第１電極とを導電体で接続していると共に、発光素子と第２電極とを導電体で接続しているから、第１および第２電極と、微小な発光素子との電気接続を良好なものにすることができる。したがって、上記第１電極と、第２電極との間に、電圧を印加して発光装置を発光させる時に、電圧が発光素子にかからない状態（オープン）になることを確実に防止することができる。
【００６２】
また、一実施形態では、
上記発光素子は、その発光素子の表面に、第１領域と、第２領域とを有すると共に、上記第１領域と、上記第２領域とに電圧を印加されることにより発光するようになっており、
上記予め定められた位置に配列されている上記二以上の発光素子の二以上の上記第１領域に接続する第４電極と、上記予め定められた位置に配列されている上記二以上の発光素子の二以上の上記第２領域に接続する第５電極とを形成する追加電極形成工程を備える。
【００６３】
上記実施形態によれば、第４電極と、第５電極に電圧を印加することで、発光素子に電圧を印加することができて、第１電極と第２電極を使用せずに、発光素子に電圧を印加する事ができる。したがって、上記発光素子の配列時の電極構造（第１電極および第２電極）と異なる構造の配線（第４電極および第５電極）を発光素子への電圧印加に使用することができて、電圧印加の自由度を大きくすることができ、電圧印加が容易になる。
【００６４】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程の後に、上記第１基板を分断する基板分断工程を備える。
【００６５】
上記実施形態によれば、一度の発光素子の配列で、複数の発光素子が所定の場所に配列した複数の基板を形成することができるから、製造コストを削減できる。
【００６６】
また、一実施形態では、
上記素子配列工程で、上記第１基板上に、１０００個以上の上記発光素子を配列する。
【００６７】
上記実施形態によれば、発光素子の検査のためのコストが必要なくて、製造コストを削減できる。
【発明の効果】
【００６８】
本発明の発光装置の製造方法によれば、１つ１つの発光素子を個別に操作することなく、一度の処理で複数の発光素子を所定の場所に配列できるから、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態の発光装置の製造方法で使用する第１基板の平面図である。
【図２】図１のXII−XII線から見た断面模式図である。
【図３】棒状構造発光素子が第１,第２電極上に配列する原理を示す図である。
【図４】電気力線が一様ではない場合を示す図である。
【図５】本発明で使用可能な幅０．５μｍ〜１０μｍの電極を示す図である。
【図６】棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板の平面図である。
【図７】棒状構造発光素子を配列した絶縁性基板を用いた表示装置の平面図を示している。
【図８】第２実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図９】第３実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】第４実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１１】第４実施形態において、第３電極に印加する電圧の例を示す図である。
【図１２】第４実施形態において、第３電極に印加する電圧の例を示す図である。
【図１３】第５実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１４】第６実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１５】第７実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１６】第１０実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図１７】発光素子が、棒状発光素子でない場合の問題点を説明する模式図である。
【図１８】発光素子が、棒状発光素子でない場合の問題点を説明する模式図である。
【図１９】第１１実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２０】第１２実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２１】第１３実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２２】第１３実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２３】第１４実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２４】第１４実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２５】第１５実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２６】第１５実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２７】第１６実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２８】第１６実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図２９】第１７実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３０】第１７実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３１】第１８実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３２】第１８実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３３】第１９実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３４Ａ】縦積み構造を有する棒状発光素子を示す模式図である。
【図３４Ｂ】コア−シェル−シェル構造を有する棒状発光素子を示す模式図である。
【図３５Ａ】棒状発光素子の直径が５００ｎｍより小さい発光装置の一例を示す模式図である。
【図３５Ｂ】棒状発光素子の直径が５００ｎｍより大きい発光装置を示す模式図である。
【図３６】この発明で製造可能な発光装置の構造を示す図である。
【図３７】棒状発光素子の交差が起きるメカニズムを説明するための図である。
【図３８Ａ】棒状発光素子が原因となる一不良構造を示す模式図である。
【図３８Ｂ】図３８Ａに示す不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【図３９Ａ】棒状発光素子が原因となる一不良構造を示す模式図である。
【図３９Ｂ】図３９Ａに示す不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【図４０Ａ】棒状発光素子が原因となる一不良構造を示す模式図である。
【図４０Ｂ】図４０Ａに示す不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【図４１】有効な棒状発光素子の直径と長さとの関係を示す図である。
【図４２】パッケージングされた従来のＬＥＤチップを示す図である。
【図４３】従来の発光装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００７１】
尚、以下の実施形態で、素子含有液体とは、液体と、その液体内に位置する複数の発光素子とを有する物質をさす。また、所定の位置（場所）とは、予め定められた位置（場所）のことである。
【００７２】
（第１実施形態）
先ず、基板準備工程を行う。この基板準備工程では、平面図を以下の図１に示す第１基板としての絶縁性基板５０を準備する。
【００７３】
図１に示すように、絶縁性基板５０は、その表面に、金属製の第１電極５１と、金属製の第２電極５２とを有している。上記絶縁性基板５０はガラス、セラミック、酸化アルミニウム、樹脂のような絶縁体、またはシリコンのような半導体表面にシリコン酸化膜を形成し、表面が絶縁性を有するような基板である。ここで、ガラス基板を用いる場合は、表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜のような下地絶縁膜を形成するのが望ましい。
【００７４】
上記第１および第２電極５１,５２は、印刷技術を利用して所望の電極形状に形成している。なお、上記第１および第２電極５１,５２は、例えば、金属膜および感光体膜を一様に積層し、所望の電極パターンを露光し、エッチングして形成してもよい。
【００７５】
図１では省略されているが、第１および第２電極５１,５２には、外部から電位を設定できるように、パッドを形成している。この第１および第２電極５１,５２が対向する部分(配列領域)に棒状構造発光素子を配列する。図１では、棒状構造発光素子を配列する配列領域が２×２個配列されているが、任意の個数を配列してよい。
【００７６】
図２は、図１のXII−XII線から見た断面模式図である。
【００７７】
次に、素子供給工程を行う。素子供給工程では、図２に示すように、絶縁性基板５０上に、液体の一例としてのイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)６１と、そのＩＰＡ６１中に位置する発光素子の一例としての棒状構造発光素子６０とを有する素子含有液体を、薄く塗布する。液体としては、ＩＰＡ６１の他に、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン、またはそれらの混合物等を使用することができる。あるいは、液体としては、ＩＰＡ６１以外の他の有機物からなる液体、水などを使用することができる。
【００７８】
ただし、液体を通じて第１および第２電極５１,５２間に大きな電流が流れてしまうと、第１および第２電極５１,５２間に所望の電圧差を印加できなくなってしまう。そのような場合には、第１および第２電極５１,５２を覆うように、絶縁性基板５０の表面全体に、１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の絶縁膜をコーティングすればよい。
【００７９】
棒状構造発光素子６０を含むＩＰＡ６１を塗布する厚さは、次に棒状構造発光素子６０を配列する工程で、棒状構造発光素子６０が配列できるよう、液体中で棒状構造発光素子６０が移動できる厚さである。したがって、ＩＰＡ６１を塗布する厚さは、棒状構造発光素子６０の太さ以上であり、例えば、数μｍ〜数ｍｍである。塗布する厚さは薄すぎると、棒状構造発光素子６０が移動し難くなり、厚すぎると、乾燥を行う場合に液体を乾燥する時間が長くなる。また、ＩＰＡの量に対して、棒状構造発光素子６０の量は、１×１０4本／ｃｍ3〜１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
【００８０】
棒状構造発光素子６０を含むＩＰＡ６１を塗布するために、棒状構造発光素子６０を配列させる金属電極の外周囲に枠を形成し、その枠内に棒状構造発光素子６０を含むＩＰＡ６１を所望の厚さになるように充填してもよい。しかしながら、棒状構造発光素子６０を含むＩＰＡ６１が粘性を有する場合は、枠を必要とせずに、所望の厚さに塗布することが可能である。
【００８１】
次に、素子配列工程を行う。この素子配列工程では、第１電極５１と、第２電極５２との間に交流電圧を印加する。この第１実施形態では、１Ｖ、５ＫＨｚの交流とするのが適当であった。第１,第２電極５１,５２の交流電圧は、０．１〜１０Ｖを印加することができるが、０．１Ｖ以下では棒状構造発光素子６０の配列が悪くなり、１０Ｖ以上では、第１と第２電極間に素子が凝集する。したがって、０．５〜５Ｖが好ましく、更には１Ｖ程度とするのが好ましい。また、交流周波数は１Ｈｚ〜１０ＭＨｚを使用することができるが、１Ｈｚ以下では配列ばらつきが大きくなり、１０ＭＨｚ以上では電極に所望の電圧を印加することが難しくなる。したがって、１０Ｈｚ〜１ＭＨｚが好ましいく、更には１００Ｈｚ〜１ＫＨｚが好ましい。さらに、第１,第２電極５１,５２間に印加するＡＣ電圧は、正弦波に限らず、矩形波、三角波、ノコギリ波など、周期的に変動するものであればよい。
【００８２】
図３は、上記棒状構造発光素子６０が第１,第２電極５１,５２上に配列する原理を示している。図３に示すように、第１電極５１に電位ＶLを印加し、第２電極５２に電位ＶR(ＶL＜ＶR)を印加すると、第１電極５１には負電荷が誘起され、第２電極５２には正電荷が誘起される。そこに棒状構造発光素子６０が接近すると、棒状構造発光素子６０において、第１電極５１に近い側に正電荷が誘起され、第２電極５２に近い側に負電荷が誘起される。この棒状構造発光素子６０に電荷が誘起されるのは静電誘導による。すなわち、電界中に置かれた棒状構造発光素子６０は、内部の電界が０となるまで表面に電荷が誘起されることによる。その結果、各電極と棒状構造発光素子６０との間に静電力により引力が働き、棒状構造発光素子６０は、第１,第２電極５１,５２間に生じる電気力線に沿う。
【００８３】
また、図４のように電気力線が一様ではない場合、誘電泳動により、棒状発光素子６０は電極方向に引き寄せられる。静電力と誘電泳動の両方あるいはどちらか一方の力により、棒状発光素子は電極に近づく。また、各棒状構造発光素子６０に誘起された電荷がほぼ等しいので、電荷による反発力により、ほぼ等間隔に一定方向に規則正しく配列する。尚、図４において、７０は、微小発光素子を示し、７１は、液体を示し、７２は、一様でない電界を示し、７３は、第２電極を示し、７４は、第１電極を示し、７５は、第１基板を示す。
【００８４】
また図５のように幅０．５μｍ〜１０μｍの電極を用いると各電極間に１本ずつ棒状発光素子を配列することができる。尚、図５においては、ａが電極の幅に相当し、ａが０．５μｍ〜１０μｍの範囲に収まることになる。
【００８５】
以上のように、棒状構造発光素子６０が第１，第２電極５１,５２間に発生した外部電場により、第１,第２電極５１,５２に棒状構造発光素子６０を吸着させるので、棒状構造発光素子６０の大きさは、液体中で移動可能な大きさであることが必要である。したがって、液体の塗布量（厚さ）は棒状発光素子の直径よりも大きくする必要がある。
【００８６】
図６は、上記棒状構造発光素子６０を配列した絶縁性基板５０の平面図を示している。この棒状構造発光素子６０を配列した絶縁性基板５０を、液晶表示装置などのバックライトに用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力なバックライトを実現することができる。また、この棒状構造発光素子６０を配列した絶縁性基板５０を発光装置として用いることにより、薄型化と軽量化が可能でかつ発光効率が高く省電力な発光装置を実現することができる。
【００８７】
図７は、上記棒状構造発光素子６０を配列した絶縁性基板５０を用いた表示装置の平面図を示している。図７に示すように、表示装置１００は、絶縁性基板１１０上に、表示部１０１、論理回路部１０２、論理回路部１０３、論理回路部１０４および論理回路部１０５を備える構成となっている。上記表示部１０１には、マトリックス状に配置された画素に棒状構造発光素子６０を配列している。
【００８８】
上記第１実施形態の発光装置の製造方法によれば、一つ一つの発光素子を個別に操作することなく、一度の処理で複数の発光素子を所定の場所に配列できるから、製造コストを削減することができる。
【００８９】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。尚、図８において、矢印Ａは、液体２５７の流れを示している。
【００９０】
第２実施形態では、素子配列工程で、発光素子２６０を含む素子含有液体を、第１基板２５０に対して相対的に流動させる点のみが、第１実施形態と異なる。
【００９１】
上記発光素子２６０を含む素子含有液体を、第１基板２５０に対して相対的に流動させる方法としては、例えば、素子含有液体に圧力をかけたり、第１基板２５０を傾斜させたり、素子含有液体に風を吹き付ける等の方法があり、素子含有液体に速度成分を与える方法であれば、いかなる方法でも良い。
【００９２】
上記第２実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子２６０が第１基板２５０の表面近くで液体の流れに乗って移動するから、発光素子２６０が第１電極２５１と第２電極２５２で規定される所定の場所により短時間で近づくことができる。したがって、発光素子２６０の配列時間を短縮することができる。
【００９３】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【００９４】
第３実施形態では、基板準備工程の後に、第１基板３５０と略平行に第２基板３８０を配置する第２基板配置工程を行い、その後の素子供給工程において、第１基板３５０と、第２基板３８０との隙間に、発光素子含有液体を、充填する点が、第１実施形態と異なる。
【００９５】
上記第３実施形態の発光装置の製造方法によれば、互いに略平行に配置された第１基板３５０および第２基板３８０によって、液体の蒸発を防ぐことができるから、精度良くかつ歩留まり良く、発光素子３６０を、所定の場所に配列することができる。
【００９６】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【００９７】
第４実施形態では、第２基板４８０が、第１基板４５０の第１および第２電極４５１,４５２と対向する第３電極４５３を有し、素子供給工程および素子配列工程のうちの少なくとも一方の工程において、第１電極４５１と第２電極４５２の少なくとも一方と、第３電極４５３との間に電圧を印加する点が、第３実施形態と異なる。
【００９８】
発光素子４６０が所定の場所に配列するためには、第１基板４５０付近にある必要がある。ここで、通常は、発光素子４６０を重力で落下させて、所定位置に配列する。第４実施形態によれば、電圧を印加して、発光素子４６０を、第１基板４５０側に移動させることができるから、速やかに発光素子４６０を第１基板４５０付近に移動させることができて、発光素子４６０の配列を迅速に行うことができる。
【００９９】
また、所定の場所に配列しなかった発光素子４６０は、再利用のため又は配線不良の防止のため回収する必要がある。ここで、このような液体中で浮遊している発光素子４６０は、第１基板４５０と第２基板４８０の中間付近に移動させることにより、速やかに第１基板４５０上から排出することができる。すなわち、図１０の流速を示すグラフにより、第１基板４５０と、第２基板４８０の中間辺りの液体の流速が、高いから、配列しなかった発光素子４６０を、第１電極４５１と第３電極４５３との間に印加する交流電圧により、上記中間位置に移動させることで、その浮遊している発光素子４６０を、効率的に回収することができるのである。
【０１００】
図１１および図１２は、第３電極４５３に印加する電圧の例を示す図である。詳しくは、図１１は、液体中に浮遊している発光素子４６０を、第１電極４５１（下部電極）側に移動させる際に、第３電極４５３に印加する電圧である。また、図１２は、液体中に浮遊している発光素子４６０を、第３電極４５３（上部電極）側に移動させる際に、第３電極４５３に印加する電圧である。
【０１０１】
上記第４実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１電極（下部電極）４５０と、第３電極（上部電極）４８０間に、図１１,図１２に示すような非対称な電圧を印加することによって、発光素子４６０を第１電極４５１方向あるいは第３電極４５３方向に移動することができる。したがって、配列時間を短縮することができ、かつ、配列しなかった発光素子４６０を迅速に回収等できる。
【０１０２】
（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１０３】
第５実施形態では、素子配列工程において、発光素子を含む液体である素子含有液体が、第１基板と、第２基板との間を、図１３に矢印Ｂで示すように、第１電極５５１側から第２電極５５２側に流動することが第３実施形態と異なる。
【０１０４】
第５実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１基板５５０と、第２基板５８０により素子含有液体の流路を規定できて、液体の蒸発を防ぐことができ、気化に起因する冷却により対流が起こることを防ぐことができるから、精度良く、また、歩留まり良く、発光素子５６０を所定の場所に配列することができる。
【０１０５】
また、上記第５実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子５６０が、第１基板５５０の表面近くで、液体の流れに乗って移動するから、発光素子５６０が、第１電極５５１と、第２電極５５２で規定される所定の場所に、近付き易く、配列する時間を短縮することができる。
【０１０６】
また、上記第５実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１基板５５０と、第２基板５８０との隙間を第１基板５５０上の場所によらず一定にすることで、液体の流速を第１基板５５０上の場所にかかわらず一定にすることができるから、歩留まり良く、発光素子５６０を所定の場所に配列することができる。
【０１０７】
また、上記第５実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１および第２基板５５０,５８０により規定される流路に注入する液体の量を調整することにより、容易に液体の流速を変えることができるから、歩留まり良く発光素子を所定の場所に配列させることができる。
【０１０８】
（第６実施形態）
図１４は、第６実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１０９】
第６実施形態は、第１および第２電極６５１,６５２の表面が、絶縁膜６７７で覆われている点が、第１実施形態と異なる。
【０１１０】
第６実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１および第２電極６５１,６５２に電流が流れなくなるから、電圧降下を非常に小さくすることができて、配列の歩留まりを向上させることができる。第１基板６５０が、大規模になり、配列する発光素子が多数になると、第１および第２電極６５１,６５２の配線長が長くなり、電圧降下が顕著になり、配線の未端で配列が行われなくなる恐れがあるのである。
【０１１１】
また、上記第６実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１電極と第２電極との間に、電流が流れなくなるから、電気化学効果によって電極が溶解するのを防ぐことができ、断線や液体の汚染による配列歩留まりの悪化を防ぐことができる。金属電極６５１,６５２が、電解液に接触した状態で、電圧が電極６５１,６５２間に印加させると、金属が電解液中に溶け出すことがあるのである。
【０１１２】
（第７実施形態）
図１５は、第７実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１１３】
第７実施形態は、第１基板７５０の表面７７７が、発光素子７６０の表面の材料と同じ材料からなっている点が、第１基板１５０の表面の材料についての制限がない第１実施形態と異なる。
【０１１４】
上記第７実施形態の発光装置の製造方法によれば、第１基板７５０の表面７７７に固着する発光素子７６０を減少させることができて、配列歩留まりを向上させることができる。というのは、発光素子７６０と、第１基板７５０の表面７７７の材料とが同一である場合、ゼータポテンシャルが同じになり、互いに反発し、発光素子７６０が第１基板７５０の表面７７７に固着することを防止することができるからである。
【０１１５】
（第８実施形態）
第８実施形態は、液体が、界面活性剤を含む点が、第１実施形態と異なる。
【０１１６】
界面活性剤の混入によって、発光装置の凝縮を防止することができる。というのは、発光素子の表面に汚染やその他の理由により、発光素子と異なる材料が付着している場合、それぞれのゼータポテンシャルが低下したり正負が変わるため、凝縮が起こり易い。また、発光素子表面と、基板や電極表面の材料が異なる場合、ゼータポテンシャルが異なり、凝縮が起こり易い場合がある。界面活性剤を、液体に混入することにより、凝縮を抑制することができる。
【０１１７】
したがって、上記第８実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子同士、あるいは、発光素子と、絶縁膜、基板、電極とが、凝縮することを防止することができる。
【０１１８】
（第９実施形態）
第９実施形態では、発光素子の最長部分の寸法が、５０μｍ以下である点が、発光素子の最長部分の寸法に制限がない第１実施形態と異なる。
【０１１９】
一つ一つ発光素子を操作して、パッケージングする場合、発光素子の大きさが１００μｍ以下になると急速に、コストが増大する。
【０１２０】
微小のものを配列する場合、必要とされるアラインメント精度が上がるためである。また、一定の光量を得るための発光素子の個数（配列する個数）が多くなるためである。また、微細な発光素子が、強度が弱く、扱いが難しいからである。
【０１２１】
本発明によれば、最大寸法が５０μｍ以下の発光素子であっても、発光素子の個数によらず容易に所定の場所に配置することができる。更に述べると、むしろ微細な物体を配列するのに向いている。
【０１２２】
微小寸法の発光素子を多数配列することによって、面照明等での明るさむらを低減することができる点で、有効である。
【０１２３】
（第１０実施形態）
図１６,１７,１８は、第１０実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１２４】
第１０実施形態では、発光素子１０６０が、棒状の形状を有する点が、発光素子の形状に制限がない第１実施形態と異なる。
【０１２５】
図１６の鳥瞰図に示すように、発光素子１０６０が、棒状である場合、発光素子１０６０の一端を、第１電極１０５１上に固定でき、発光素子１０６０の他端を、第２電極１０５２に固定できる。したがって、アラインメント精度を優れたものにすることができる。棒状の発光素子１０６０の場合、棒状の発光素子１０６０の両端に正電荷と負電荷とが誘起されるため、分極により効率的に微細発光体の向きを揃えようとするモーメントが発生する。したがって、向きを含めた配列位置を精度良く決めることが出来、実際精度良く配列することができるのである。
【０１２６】
尚、正方形の発光素子が、薄型発光素子である場合、図１７の鳥瞰図に示すように、発光素子１０７０が、第１電極１０７１と、第２電極１０７２との間に、斜めに配列される場合がある。また、図１８の鳥瞰図に示すように、発光素子１０８０が、第１電極１０８１と、第２電極１０８２との間に、ずれて配列される場合がある。このように、発光素子が、棒状でない場合、アラインメント精度が悪くなることがあるのである。
【０１２７】
（第１１実施形態）
図１９は、第１１実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。尚、図１９において、矢印Ｃ,Ｄは、発光素子１１７０の排出方向を示している。
【０１２８】
第１１実施形態では、素子含有液体中の複数の発光素子１１６０のうちで所定の場所に配列しなかった発光素子１１７０を、排出する素子排出工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１２９】
第１１実施形態では、素子配列工程で、発光素子１１６０を、第１基板１１５０において第１電極１１５１と第２電極１１５２とが相対する場所に配列した後、素子排出工程を行う。
【０１３０】
そして、素子排出工程では、棒状発光素子を含有しない液体を流して、所定の場所に配列しなかった発光素子を、第１基板１１５０上から排出する。
【０１３１】
上記第１１実施形態の発光装置の製造方法によれば、所定の場所に配列しなかった発光素子１１７０を回収できると共に、別の第１基板に配列することができ、発光装置の製造コストを低減できる。
【０１３２】
また、上記第１１実施形態の発光装置の製造方法によれば、所定の場所に配列しなかった発光素子１１７０が、乾燥後等に凝縮して、配線不良を起こすことを防止できる。
【０１３３】
（第１２実施形態）
図２０は、第１２実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１３４】
第１２実施形態は、素子配列工程の後に、素子固定工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１３５】
詳しくは、第１２実施形態では、素子配列工程で、発光素子１２６０を、第１基板１２５０の第１電極１２５１と、第２電極１２５２とが相対する場所に配列する。
【０１３６】
その後、素子固定工程で、第１基板１２５０の第１電極１２５１と第２電極１２５２との間に、素子配列工程で、第１電極１２５１と第２電極１２５２との間に印加した電圧よりも高い電圧を印加して、予め定められた位置に配列している発光素子１２６０を、その予め定められた位置に固定する。
【０１３７】
上記第１２実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子１２６０を、所定の位置に固定できるから、アラインメント精度を優れたものにすることができる。
【０１３８】
また、上記第１２実施形態の発光装置の製造方法によれば、液体１２５７の流れが速くなった場合でも発光素子１２６０が移動することがなく、また、液体１２５７を除去する際にも、発光素子１２６０が移動することがないから、アラインメント精度を格段に優れたものにすることができる。
【０１３９】
（第１３実施形態）
図２１、図２２は、第１３実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１４０】
第１３実施形態では、素子配列工程の後に、第１基板の表面を乾燥する基板乾燥工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１４１】
詳しくは、第１３実施形態では、素子配列工程で、発光素子１３６０を、第１基板１３５０の第１電極１３５１と、第２電極１３５２とが相対する場所に配列する。
【０１４２】
その後、基板乾燥工程で、図２１に示すように、液体を取り除いた後、図２２に示すように、第１基板１３５０において濡れた表面を乾燥する。乾燥は、常温で行っても良く、また、５０〜２００度程度で行っても良い。
【０１４３】
上記第１３実施形態の発光装置の製造方法によれば、基板乾燥工程によって、発光素子１３６０を電極間に固定できる。
【０１４４】
また、上記第１３実施形態の発光装置の製造方法によれば、基板乾燥工程によって、第１基板１２５０の表面に保護膜を形成することができて、発光素子１２６０を保護することができる。
【０１４５】
（第１４実施形態）
図２３、図２４は、第１４実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１４６】
第１４実施形態では、素子含有液体の表面張力が５０ｍＮ／ｍ以下であることが、素子含有液体の表面張力に制限がない第１３実施形態と異なる。
【０１４７】
詳しくは、第１４実施形態では、素子配列工程で、発光素子１４６０を、第１基板１４５０の第１電極１４５１と、第２電極１４５２とが相対する場所に配列する。
【０１４８】
その後、基板乾燥工程で、図２３に示すように、液体を取り除いた後、図２４に示すように、第１基板１４５０において濡れた表面を乾燥する。乾燥は、常温で行っても良く、また、５０〜２００度程度で行っても良い。
【０１４９】
第１基板１４５０の表面が、表面張力の大きな液体で濡れている状態で乾燥すると、乾燥中に液体の表面が発光素子に触れることにより発光素子１４６０が動き、アラインメントずれが起きることがある。表面張力が小さな液体（５０ｍＮ／ｍ以下、より好ましくは３０ｍＮ／ｍ以下）を使用することにより、アラインメントずれを防ぐことができる。
【０１５０】
（第１５実施形態）
図２５、図２６は、第１５実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１５１】
第１５実施形態では、素子供給工程の後かつ基板乾燥工程の前に、第１液体を、その第１液体よりも表面張力が小さい第２液体に入れ替える液体入替工程を備える点が、第１３実施形態と異なる。
【０１５２】
尚、ここで、第１液体とは、素子配列工程において、発光素子１５６０を配列している時に、発光素子１５６０を取り囲んでいた液体である。したがって、上記第１〜１４実施形態で、液体と称していたものは、全て、第１液体のことになる。
【０１５３】
第１５実施形態では、素子配列工程で、発光素子１５６０を、第１基板１５５０の第１電極１５５１と、第２電極１５５２とが相対する場所に配列した後、液体入替工程を行う。
【０１５４】
この液体入替工程では、第２液体を流し続けることにより、第１液体を、第１液体よりも表面張力が小さい第２液体１５８８に入れ替える。その後、図２５に示すように、第２液体１５８８を取り除いた後、図２６に示すように、基板乾燥工程で、第１基板１５５０の表面を乾燥して、第２液体１５８８を完全に除去するようになっている。
【０１５５】
上記第１５実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子１５６０の配列時には、表面張力の大きな液体（任意の液体）を使用できる一方、乾燥時に、表面張力の小さい液体を使用できる。したがって、配列時に大きな静電誘導あるいは誘電泳動の効果を生成し、かつ、発光素子が凝縮しない液体を使用できて、発光素子１５６０の配列を効率的に行うことができると共に、乾燥時に表面張力の小さい液体を使用できて、発光素子１５６０のアラインメントずれを防ぐことができる。
【０１５６】
（第１６実施形態）
図２７、図２８は、第１６実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。尚、図２７、図２８において、１６５０は、第１基板を示している。
【０１５７】
第１６実施形態は、素子接続工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１５８】
第１６実施形態において、発光素子１６６０は、その表面に、第１領域１６７０と、第２領域１６７１とを有すると共に、第１領域１６７０と、第２領域１６７１とに電圧を印加されることにより発光するようになっている。
【０１５９】
また、図２７の断面図および図２８の鳥瞰図に示すように、素子接続工程では、上記第１領域１６７０と、第１電極１６５１とを導電体１６８０で接続すると共に、第２領域１６７１と、第２電極１６５２とを導電体１６８１で接続するようになっている。
【０１６０】
上記第１６実施形態の発光装置の製造方法によれば、発光素子１６６０と第１電極１６５１とを導電体１６８０で接続していると共に、発光素子１６６０と第２電極１６５２とを導電体１６８１で接続しているから、第１および第２電極１６５１,１６５２と、微小な発光素子１６６０との電気接続を良好なものにすることができる。したがって、上記第１電極１６５１と、第２電極１６５２との間に、電圧を印加して発光装置を発光させる時に、電圧が発光素子１６６０にかからない状態（オープン）になることを確実に防止することができる。
【０１６１】
（第１７実施形態）
図２９、図３０は、第１７実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１６２】
尚、図２９、図３０において、第３電極が、存在しないのは、変形例として、第１基板１７５０に略平行に配置される第２基板およびその第２基板上に位置する第３電極が存在する場合があるからである。また、図２９において、参照番号１７９０,１７９１,１７９２は、層間膜を示す。また、理解を容易にするため、図３０の鳥瞰図においては、上記層間膜の図示を省略している。
【０１６３】
第１７実施形態は、追加電極形成工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１６４】
第１７実施形態において、発光素子１７６０は、その表面に、第１領域１７７０と、第２領域１７７１とを有すると共に、第１領域１７７０と、第２領域１７７１とに電圧を印加されることにより発光するようになっている。
【０１６５】
図３０の鳥瞰図に示すように、この実施形態では、発光素子１７６０が、マトリックス状に配列されている。
【０１６６】
追加電極形成工程では、図２９の断面図および図３０の鳥瞰図に示すように、全ての棒状発光素子１７６０の全ての第１領域１７７０に電気接続する第４電極１７８０を形成すると共に、全ての棒状発光素子１７６０の全ての第２領域１７７１に電気接続する第５電極１７８１を形成する。
【０１６７】
上記第１７実施形態の発光装置の製造方法によれば、第４電極１７８０と、第５電極１７８１に電圧を印加することで、発光素子１７６０に電圧を印加することができて、第１電極１７５１と第２電極１７５２を使用せずに、発光素子１７６０に電圧を印加する事ができる。したがって、上記発光素子１７６０の配列時の電極構造（第１電極１７５１および第２電極１７５２）と異なる構造の配線（第４電極１７８０および第５電極１７８１）を発光素子１７６０への電圧印加に使用することができて、電圧印加の自由度を大きくすることができ、電圧印加が容易になる。
【０１６８】
（第１８実施形態）
図３１、図３２は、第１８実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１６９】
第１８実施形態は、素子配列工程の後に、基板分断工程を備える点が、第１実施形態と異なる。
【０１７０】
第１８実施形態では、図３１に示すように、素子配列工程で、多数の発光素子（例えば、棒状発光素子や、棒状の微小発光素子）１８６０を、大きな第１基板１８５０にマトリックス状に配列する。その後、基板分断工程で、図３２に示すように、第１基板１８５０を分断して、複数の発光素子１８６０がマトリックス状に配列された複数の第１基板１８７０〜１８７５を形成する。尚、基板の分断の数は、６に限らず、２以上の自然数であれば如何なる数でも良い。
【０１７１】
上記第１８実施形態の発光装置の製造方法によれば、一度の発光素子１８６０の配列で、複数の発光素子１８６０が所定の場所に配列した複数の第１基板１８７０〜１８７５を形成することができるから、製造コストを削減できる。
【０１７２】
（第１９実施形態）
図３３は、第１９実施形態の発光装置の製造方法を説明するための模式図である。
【０１７３】
第１９実施形態では、素子配列工程で、基板１９５０上に、１０００以上の発光素子（例えば、棒状発光素子や、棒状の微小発光素子）１９６０を配列する点が、素子配列工程で、基板に配列する発光素子の数に制限がない第１実施形態と異なる。
【０１７４】
一つの発光素子１９６０が発光する光の光量は、発光装置の全体の光量と比較して小さい。上記第１９実施形態の発光装置の製造方法によれば、配列される発光素子１９６０の数が１０００以上であるから、壊れている発光素子１９６０があった場合でも、発光装置は、良品として判断される。したがって、不良発光素子があっても発光装置が良品になるから、発光素子１９６０の検査が不要になり、製造コストを削減できる。
【０１７５】
例えば、不良率が１％の従来の発光素子があり、それらをパッケージングし、１０個のパッケージを用いて発光素子とした場合、およそ、１０個の発光装置に１個の割合で不良発光素子が含まれ、光量が良品の９０％になる。光量９０％を不良とすると、発光装置の歩留まりは、９０％になるから、発光素子の検査が必要になる。
【０１７６】
一方、不良率が１％の発光素子を１０００個使用した場合、およそ１０個の不良発光素子が発光装置に含まれるが、光量は、全ての発光素子が良品である場合の９９％になり、良品と判定されるため、発光素子の検査の必要がなくなる。したがって、発光素子の検査のためのコストが必要なくて、製造コストを削減できるのである。
【０１７７】
尚、上記各実施形態では、他の実施形態と同一の作用効果は、記載を省略している。そして、各実施形態で特有の作用効果のみ記載している。
【０１７８】
また、上記説明した第１〜１９実施形態の発明の構成のうちの２以上の構成を有する実施形態が、この発明の更なる他の実施形態を構成することは、勿論である。
【０１７９】
また、上述のように、発光素子としては、棒状構造発光素子を用いることができるが、棒状発光素子は、例えば、ｎ型ＧaＮ基板上に成長穴を有する成長マスクや金属種などを用いて複数の棒状の発光素子を成長させた後、基板から切り離すことにより、形成できる。
【０１８０】
図３４Ａ、Ｂは、この発明の発光装置の製造方法で使用できる棒状発光素子を示す図であり、各棒状発光素子の中心軸を含む模式断面図である。
【０１８１】
図３４Ａは、縦積み構造を有する棒状発光素子を示している。この棒状発光素子は、棒状のｐ型半導体層２１１１と、量子井戸層２１１２と、棒状のｎ型半導体層２１１３とを縦積みにした構造を有している。この棒状発光素子の発光面積２１１４は、棒状発光素子の端面の半径をｒ（図３４Ａ参照）としたとき、πｒ２と表される。２×πｒ２とならないのは、量子井戸層２１１２の棒状発光素子の延在方向の厚さが非常に薄くて、量子井戸層２１１２を３次元でなくて、近似的に２次元の平面としてとらえた方が正確であるからである。
【０１８２】
一方、図３４Ｂは、コア−シェル−シェル構造を有する棒状発光素子を示している。この棒状発光素子は、円柱状の形状（棒状の形状）を有する第１導電型としてのｎ型の第１半導体層２１２１と、第１半導体層２１２１の外周面を覆うように配置された筒状の量子井戸層２１２２と、量子井戸層２１２２の外周面を覆うように配置された筒状の第２導電型としてのｐ型の第２半導体層２１２３とを有している。
【０１８３】
言い換えれば、この棒状発光素子は、ｎ型半導体−量子井戸−ｐ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしている。この棒状発光素子の発光面積２１２４は、量子井戸層２１２２の外周面の直径をｄとし、棒状発光素子の長さをＬとしたとき、πｄＬと表される。
【０１８４】
したがって、発光素子として、図３４Ｂで示すコア−シェル−シェル構造を有する棒状発光素子を使用すると、各棒状発光素子の側面の略全面に発光層を形成できるから、棒状発光素子一個あたりの発光面積を大きくすることができる。
【０１８５】
尚、この例では、第１導電型がｎである一方、第２導電型がｐで、棒状発光素子が、ｎ型半導体−量子井戸−ｐ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしていたが、この発明では、第１導電型がｐである一方、第２導電型がｎで、棒状発光素子が、ｐ型半導体−量子井戸−ｎ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしていても良いことは言うまでもない。
【０１８６】
図３５は、棒状発光素子の直径と、棒状発光素子の曲がりとの関係を表す模式図である。
【０１８７】
詳しくは、図３５Ａは、棒状発光素子の直径が５００ｎｍより小さい発光装置の一例を示す模式図である。
【０１８８】
この発光装置は、基板２２２１と、その基板２２２１上に形成された第１電極２２２２および第２電極２２２３と、棒状発光素子２２２４とを有し、棒状発光素子２２２４の一端部は、第１電極２２２２上に接続されている一方、棒状発光素子２２２４の他端部は、第２電極２２２３上に接続されている。棒状発光素子２２２４の直径が５００ｎｍより小さい場合には、図３５Ａに示すように、棒状発光素子２２２４が非常に曲がり易くなり、棒状発光素子２２２４の曲がりに付随する応力が発生する。そして、この応力によって、棒状発光素子２２２４の発光効率が低下する。
【０１８９】
一方、図３５Ｂは、棒状発光素子の直径が５００ｎｍより大きい発光装置を示す模式図である。
【０１９０】
この発光装置は、基板２２５１と、その基板２２５１上に形成された第１電極２２５２および第２電極２２５３と、棒状発光素子２２５４とを有し、棒状発光素子２２５４の一端部は、第１電極２２５２上に接続されている一方、棒状発光素子２２５４の他端部は、第２電極２２５３上に接続されている。棒状発光素子２２５４の直径が５００ｎｍより大きい場合には、図３５Ｂに示すように、棒状発光素子２２５４が曲がることがない。したがって、棒状発光素子２２５４の曲がりに付随する発光量の低下が起こることがなく、各棒状発光素子２２５４から期待通りの発光量を取り出すことができる。
【０１９１】
図３６は、この発明で製造可能な発光装置の構造を示す模式図である。
【０１９２】
この発光装置は、第１電極２３２２と、第２電極２３２３と、棒状発光素子２３２４とを有している。上記棒状発光素子２３２４は、ｎ型半導体-量子井戸-ｐ型半導体あるいはｐ型半導体-量子井戸-ｎ型半導体が同軸上に形成されたコア-シェル-シェル構造をしていて、直径が５００ｎｍ以上になっている。
【０１９３】
上記棒状発光素子２３２４の一端部は、棒状発光素子２３２４の延在方向の寸法がａ（この実施形態では、ａ＝１．５μｍ）のコンタクト２３２６によって、第１電極２３２２上に接続される一方、棒状発光素子２３２４の他端部は、棒状発光素子２３２４の延在方向の寸法が１．５μｍのコンタクト２３２７によって、第２電極２３２３上に接続されている。尚、コンタクト領域の棒状発光素子の延在方向の寸法は、１．５μｍに限定されるものでなく、これよりも長くても良く、短くても良いことは、言うまでもない。
【０１９４】
コア-シェル-シェル構造の棒状発光素子２３２４の１本の発光面積は棒状発光素子の長さをＬ［μｍ］、直径をＤ［μｍ］とし、図３６に示すように、棒状発光素子の両端に１．５［μｍ］のコンタクトをとると、コンタクト部は発光しないため、量子井戸層の外周面を、棒状発光素子の外周面と近似的に同視できるものとして、ｄ≒Ｄより、
発光面積＝（Ｌ−３）×πＤ [μｍ２]
となる。
【０１９５】
また、棒状発光素子は１つの電極間に１本ずつ配列することが望ましい。図３７に示すように、一対の電極２４２２,２４２３間に２本以上の棒状発光素子２４２４,２４２５を配列すると、図３７に示すように、棒状発光素子２４２４,２４２５のクロスが頻繁に発生し、不良の原因となるためである。
【０１９６】
図３８Ａは、棒状発光素子が原因となる不良構造を示す模式図であり、図３８Ｂは、その不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【０１９７】
詳しくは、図３８Ａは、棒状発光素子２５２４が、互いに対向する電極簡に配列せず、棒状発光素子２５２４の一端部が、一の電極に接続されると共に、その棒状発光素子２５２４の他端部が、その一の電極に対向する電極に、その対向する方向に垂直な方向に隣接する電極に接続された不良構造を示す模式図である。この不良構造が発生すると、所定の数の棒状発光素子を配列できなくなるから、所定の光量を得ることができなくなる。
【０１９８】
この不良構造は、図３８Ｂに示すように、上記対向する方向に垂直な方向に隣接する電極間の間隔ｂを、０．５×棒状発光素子の長さ以上空けることで回避できる。このようにすれば、長さの制約によって、上記対向する方向にクロスする電極間の接合が困難になるからである。
【０１９９】
図３９Ａは、棒状発光素子が原因となる他の不良構造を示す模式図であり、図３９Ｂは、その不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【０２００】
詳しくは、図３９Ａは、棒状発光素子２６２４の一端部が、配列が予定される対の電極の対向方向に垂直な方向に隣接する電極の間に形成される凹部に接続されると共に、棒状発光素子２６２４の一端部が、その凹部に上記対向方向に対向する凹部に接続された不良構造を示す模式図である。また、図示しないが、これ以外のこの種類の不良構造としては、棒状発光素子の一端部が、凹部に接続すると共に、棒状発光素子の他端部が、電極の所定の位置に接続したものもある。これらの不良構造は、予定された発光位置での発光を阻害し、発光の輝度ムラを引き起こす。
【０２０１】
この不良構造は、図３９Ｂに示すように、配列が予定される対の電極の対向方向に垂直な方向に隣接する電極の間に形成される凹部の底同士の距離ｃを、１．５×棒状発光素子の長さ以上にすることで回避できる。このようにすれば、長さの制約によって、棒状発光素子が、凹部に接続することが困難になるからである。
【０２０２】
図４０Ａは、棒状発光素子が原因となる他の不良構造を示す模式図であり、図４０Ｂは、その不良構造を防止できる構造を表す模式図である。
【０２０３】
詳しくは、図４０Ａは、棒状発光素子２７２４,２７２５が、電極対の異なる列の間に配列した不良構造を示す模式図である。この不良構造が発生すると、所定の発光量および所定の光出射密度の均一性を実現不可能になる。
【０２０４】
この不良構造は、図４０Ｂに示すように、隣接する電極対の異なる列の間の距離ｅを２．５×棒状発光素子の長さ以上にすることで回避できる。棒状発光素子が３個以上直列に配向することは殆どあり得ないからである。
【０２０５】
これらから、棒状発光素子１つが占領する基板面積Ｓは、棒状発光素子の長さをＬ［μｍ］とすると、
Ｓ≒０．５×Ｌ（１．５×Ｌ＋２．５×Ｌ）＝０．５Ｌ×４Ｌ［μｍ２］
となる。ここから基板面積あたりの発光面積は、
（Ｌ−３）×πＤ／（０．５Ｌ×４Ｌ）［μｍ２]
となる。
【０２０６】
ここで、１［ｌｍ（ルーメン）］の発光あたり２．０×１０５μｍ２以上の基板面積を使用するとコストが上がるため、２．０×１０５μｍ２より小さい基板面積で、１［ｌｍ］の発光をすることが望ましい。また、棒状発光素子は、通常、１［μｍ２］の発光面積あたり７０×１０−６［ｌｍ］の明るさがあるため、
７０×１０−６×（Ｌ−３）×π×Ｄ／（０．５Ｌ×４Ｌ）
≧１／（２．０×１０５）
＝５．０×１０−６・・・式（１）
が成り立つ。
【０２０７】
図４１は、有効な棒状発光素子の直径と長さとの関係を示す図であり、７０×１０−６×（Ｌ−３）×π×Ｄ／（０．５Ｌ×４Ｌ）＝５．０×１０−６のＤＬ２次元平面上の軌跡を表す図である。
【０２０８】
コストを生産ベースに載せるためには、上述のように、上記式（１）を満たす必要があり、図４１において、棒状発光素子の直径は、線ｆよりも大きい必要がある。したがって、図４１に示すように、線ｆは、０．５［μｍ］（５００［ｎｍ］）よりも大きい直径Ｄの極小値を有しているから、棒状発光素子の直径を、５００ｎｍ以上にする必要がある。また、直径Ｄを、１［μｍ］以上にすることにより、基板面積あたりの発光を大きくすることができ、さらにコストメリットをだすことができる。
【０２０９】
以上、本発明の発光装置の製造方法で用いることができる棒状発光素子についての詳しい説明を行った。しかしながら、この発明では、発光素子として、棒状発光素子以外の発光素子を使用しても良いことは、言うまでもない。具体的には、この発明では、円形状、楕円状、正方形状、矩形状、多角形状などの平坦な発光面を有し、その発光面が基板に対して平行になるように実装面上に配置される形態の発光素子を使用しても良い。
【符号の説明】
【０２１０】
５０  絶縁性基板
５１  第１電極
５２  第２電極
６０  棒状構造発光素子
６１  イソプロピルアルコール
２５０,３５０,４５０,５５０,６５０,７５０,１１５０,１２５０,１３５０,１４５０,１５５０,１６５０,１７５０,１８５０,１８７０,１８７１,１８７２,１８７３,１８７４,１８７５,１９５０  第１基板
２５１,４５１,５５１,６５１,７５１,１０５１,１０７１,１０８１,１１５１,１２５１,１３５１,１４５１,１５５１,１６５１,１７５１  第１電極
２５２,４５２,５５２,６５２,７５２,１０５２,１０７２,１０８２,１１５２,１２５２,１３５２,１４５２,１５５２,１６５２,１７５２  第２電極
２５７,３５７,４５７,５５７,６５７,７５７,１１５７,１２５７  液体
２６０,３６０,４６０,５６０,６６０,７６０,１０６０,１０７０,１０８０,１１６０,１２６０,１３６０,１４６０,１５６０,１６６０,１７６０,１８６０,１９６０  発光素子
３８０,４８０,５８０  第２基板
４５３  第３電極
６７７  絶縁膜
７７７  第１基板の表面
１１７０  所定の場所に配列しなかった発光素子
１５８８  第２液体
１６７０,１７７０  発光素子の第１領域
１６７１,１７７１  発光素子の第２領域
１６８０,１６８１  導電体
１７８０  第４電極
１７８１  第５電極
【図１】
2012004535.tif 000003
【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】
2012004535.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2012004535.tif 000012
【図１１】
2012004535.tif 000013
【図１２】
2012004535.tif 000014
【図１３】
2012004535.tif 000015
【図１４】
2012004535.tif 000016
【図１５】
2012004535.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2012004535.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2012004535.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2012004535.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2012004535.tif 000032
【図３１】
2012004535.tif 000033
【図３２】
2012004535.tif 000034
【図３３】
2012004535.tif 000035
【図３４Ａ】
2012004535.tif 000036
【図３４Ｂ】
2012004535.tif 000037
【図３５Ａ】
2012004535.tif 000038
【図３５Ｂ】
2012004535.tif 000039
【図３６】
2012004535.tif 000040
【図３７】
2012004535.tif 000041
【図３８Ａ】
2012004535.tif 000042
【図３８Ｂ】
2012004535.tif 000043
【図３９Ａ】
2012004535.tif 000044
【図３９Ｂ】
2012004535.tif 000045
【図４０Ａ】
2012004535.tif 000046
【図４０Ｂ】
2012004535.tif 000047
【図４１】
2012004535.tif 000048
【図４２】
2012004535.tif 000049
【図４３】
2012004535.tif 000050