(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの発光素子と、一つのバリア層とを含み、
前記発光素子にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接する前記マイクロＬＥＤ同士がギャップを有し全体に格子状溝を形成していて、かつ、前記マイクロＬＥＤの高さがＨを有し、
前記バリア層が上端部と下端部とを有し、前記上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、前記下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しく、前記下端部を前記格子状溝に充填した後の高さはＬを有し、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、前記上端部を前記下端部の上方に被せることによって、前記バリア層と前記マイクロＬＥＤとの間にギャップを有しないことを特徴とする、マイクロＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記発光素子を複数設ける場合、前記格子状溝が前記発光素子を並列に設置した隣接区域を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
真空のチャンバー内で実行されるマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法であって、
少なくとも一つの発光素子を提供することと、一つのバリア層を設置することとを含み、
前記チャンバー内の台座に配置された前記発光素子にマトリックス配列が２×２以上の複数の前記マイクロＬＥＤを設け、隣接する前記マイクロＬＥＤ同士がギャップを有し全体に格子状溝を形成していて、かつ、前記マイクロＬＥＤの高さがＨを有し、
前記バリア層を前記マイクロＬＥＤに設け、前記バリア層が上端部と下端部とを有し、前記上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、前記下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しく、
熱圧具を用いて直接または間接に前記バリア層に加圧させて変形させ、前記バリア層の前記下端部を前記格子状溝に流し、前記下端部を前記格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、前記上端部を前記下端部の上方に被せることによって、前記バリア層と前記マイクロＬＥＤとの間にギャップを残さないように製造することを特徴とする、マイクロＬＥＤ発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記バリア層は非透明部材を透明部材にドーピングして沈積した後、光透過率の異なる前記下端部及び前記上端部を形成することを特徴とする、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記非透明部材が光吸収または光反射の光学特性を有することを特徴とする、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記熱圧具と前記バリア層との間に緩衝層を設け、前記熱圧具が前記緩衝層を介して、間接的に前記バリア層に加圧することを特徴とする、請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記バリア層が載置シートに固着しており、前記熱圧具が加圧する際、前記載置シートがまず圧力を受け、間接的に前記バリア層を変形させることを特徴とする、請求項４に記載の製造方法。
【請求項８】
前記チャンバーの内部のプロセス温度がセ氏６０度より高いかまたは等しいことを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記熱圧具の加圧強度が５００ニュートンより大きいかまたは等しいことを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記発光素子を複数設ける場合、前記格子状溝が前記発光素子を並列に設置した隣接区域を含むことを特徴とする、請求項３に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記バリア層は非透明部材を透明部材にドーピングして沈積した後、光透過率の異なる前記下端部及び前記上端部を形成することを特徴とする、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記非透明部材が光吸収または光反射の光学特性を有することを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記熱圧具と前記バリア層との間に緩衝層を設け、前記熱圧具が前記緩衝層を介して、間接的に前記バリア層に加圧することを特徴とする、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記バリア層が載置シートに固着しており、前記熱圧具が加圧する際、前記載置シートがまず圧量を受け、間接的に前記バリア層を変形させることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記チャンバーの内部のプロセス温度がセ氏６０度より高いかまたは等しいことを特徴とする、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記熱圧具の加圧強度が５００ニュートンより大きいかまたは等しいことを特徴とする、請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
少なくとも一つの発光素子を提供することと、一つのバリア層を設けることと、を含み、
前記発光素子にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接する前記マイクロＬＥＤ同士がギャップを有し全体に格子状溝を形成し、かつ、前記マイクロＬＥＤの高さがＨを有し、
前記バリア層を前記格子状溝に設け、前記バリア層が上端部と下端部とを有し、スプレー方式によりまず前記下端部を形成した後、引き続きスプレー方式により前記下端部の上方に前記上端部を設け、前記上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、前記下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しく、前記下端部を前記格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、前記上端部を前記下端部の上方に被せることによって、前記バリア層と前記マイクロＬＥＤとの間にギャップを有しないことを特徴とする、マイクロＬＥＤ発光装置の製造方法。
【請求項１８】
前記発光素子を複数設ける場合、前記格子状溝が前記発光素子を並列に設置した隣接区域を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
少なくとも一つの発光素子を提供することと、一つのバリア層を設けることと、を含み、
前記発光素子にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接する前記マイクロＬＥＤ同士がギャップを有し全体に格子状溝を形成し、かつ、前記マイクロＬＥＤの高さがＨを有し、
前記バリア層を前記格子状溝に設け、前記バリア層が上端部と下端部とを有し、スプレー方式によりまず前記下端部を形成した後、引き続き前記上端部を前記下端部の上方に被せて圧着方式で固定させ、前記上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、前記下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しく、前記下端部を前記格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、前記上端部を前記下端部の上方に被せることによって、前記バリア層と前記マイクロＬＥＤとの間にギャップを有しないことを特徴とする、マイクロＬＥＤ発光装置の製造方法。
【請求項２０】
前記発光素子を複数設ける場合、前記格子状溝が前記発光素子を並列に設置した隣接区域を含むことを特徴とする、請求項１９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ＬＥＤ分野に関し、特にバリア層を高速にマイクロＬＥＤの間に設置できるほか、マイクロＬＥＤ同士の相互干渉を避けることができ、マイクロＬＥＤをパッケージした後全体の取り付け安定性が極めて良いマイクロＬＥＤ発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロＬＥＤ表示装置の技術は活発に発展する状態にある。マイクロＬＥＤ表示装置は従来の表示装置に比べてより高いコントラストと効果を提供することができ、優れた視覚効果を有する。マイクロＬＥＤ表示装置技術は、いわゆる一般のミリメートルクラスの従来型ＬＥＤサイズをナノメートル以下にダウンサイジングした上で、大量高速転送技術を適用してエピタキシャル基材に成長させたＲＧＢ三色のマイクロＬＥＤを表示基材に転写し、引き続いて、ＲＧＢ画素となるマイクロＬＥＤをアドレス付けして、これをもって、輝度を制御し、フルカラーの表示効果を制御する。ここで、部材の格子整合と、基材サイズの差があるため、エピタキシープロセスを完了した後、その数が百万ないし千万に及ぶマイクロＬＥＤを表示基材に転写させる必要がある。転写プロセスは合理的な時間で完了しなければならい制約があり、ピックアップと取り付けで要求される一回ごとの転写数と高精度の要求条件において、現時点では高度な大量高速転送技術がまだ確立されていない。よって、大量高速転送をいかにして効率的に実現するかがマイクロＬＥＤメーカーの主な技術研究テーマの一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開番号ＵＳ２０１５／０００８３８９Ａ１
【特許文献２】米国特許公開番号ＵＳ２０１７／０１３３５５８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来型の直下式または側光式ＬＥＤ表示装置において、各画素におけるＲＧＢまたはＲＧＧＢ等各種のダイス配列や画素間のギャップの設置は、光学的にダイスの出射色または画素同士で引き起こす相互干渉を避けなければならない。それと同時に、マイクロＬＥＤは小サイズ、高密度の集積特性を有するため、このように異なる光色間の干渉現象がさらにひどくなり、これを排除しなければならない。従来のやり方では、ＬＥＤサイズが比較的に大きく、画素距離も大きいことから、配設完了後のＬＥＤアレイに定量吐出プロセスによってバリア層を形成して、異なる光色間または隣接する画素同士の相互干渉を解消する。しかし、この種のやり方では、大きいサイズのＬＥＤにはなんとか実現できるが、マイクロＬＥＤになると、ＲＧＢのギャップや各画素同士のギャップが極めて小さいため、定量吐出プロセスによってバリア層を有効かつ正確に設置することは無理がある。
【０００５】
それに加えて、大量高速転送技術は、エピタキシャル基材に凹溝のような構造を直接形成して、ＲＧＢ  ＬＥＤのピックアップと転写に提供する。図１に、米国特許公開番号ＵＳ２０１５／０００８３８９Ａ１（特許文献１）で開示された安定型キャビティ及びその安定構造を示す。それにおいては、マイクロＬＥＤ１０５を直接に安定型キャビティ側壁１４７と、開放空間１７７に転写し、安定型キャビティの機能により各マイクロＬＥＤ１０５の位置を限定する。いずれか一つのマイクロＬＥＤ１０５の安定構造１５２の接着力が失われても、マイクロＬＥＤ１０５は依然として、安定型キャビティ側壁１４７に構成された安定型キャビティ内部に保持され、隣接する素子のピックアップに影響しない。しかしながら、かかる仕切り構造が表示基材ではなく、エピタキシャル基材に設けられており、かつ、同じ概念を表示基材に適用すると、仕切り構造が側壁１４７と、開放空間１７７と、マイクロＬＥＤとの間になお大きなギャップを残してしまい、遮光効果がよくない。さらに、直接に表示基材に仕切り構造を予めに設けておき、ピックアップした後に転写とアドレス付けする場合、マイクロＬＥＤを取り付ける凹溝構造のサイズをマイクロＬＥＤのサイズに近づけることによって、耐光性効果を向上させられるものの、位置照準が難しくなり、転写不良が生じる。これに対して、転写の良品率を向上する目的で、表示基材において、まず凹溝を設けて、マイクロＬＥＤの転写取り付けに提供した場合、転写プロセスが容易に行えるように凹溝の開口部を大きく設けることになるが、このやり方では光阻止効果を効率よく実現できない。さらに、マイクロＬＥＤのその後のパッケージプロセスにおいて、凹溝を予めに設けてバリア層を形成するやり方は、パッケージした後のマイクロＬＥＤの安定性が劣る。
【０００６】
さらに、大量高速転写手法において、ピックアップ及び取り付け方式で組み立てるときには機械や工具の精度や移動速度の問題が生じてしまい、１分間で百万個に及ぶマイクロ素子を取り付けるまでの効果の実現は難しい。前述したハードルを解消するため、流体組み立て技術が採用されている。その一例として、米国特許公開番号ＵＳ２０１７／０１３３５５８Ａ１（特許文献２）には、図２に示すように、マイクロＬＥＤの流体組み立て構造が開示されており、懸濁液３００が矢印方向に沿って流れ、マイクロＬＥＤ３０２を基材２００に設けたホール２０４に落とし込んでいる。しかし、ホール２０４と、基材２００とは組み立て成形されているものの、この種の構造にも前述した転写の利便性と、光阻止効果を兼ね合わせることができない課題が残る。すなわち、開口部を大きくすれば転写も便利だが、光阻止効果は良くない。一方、開口部を小さくすれば、光阻止効果は良くなるが、転写失敗になりかねない。さらに、パッケージ後のマイクロＬＥＤの安定性という観点からみれば、このやり方でも前述公知技術と同じ欠点が残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、かかる産業において長年蓄積した経験に基づき、本願のマイクロＬＥＤ発光装置及びその製造方法を考案した。これより開示されるプロセス方法によれば、高速、かつ、効率よくバリア層を設置することができ、本願の方法に基づいて仕上げられるマイクロＬＥＤ発光装置の構造安定性は極めてよいのみならず、マイクロＬＥＤアレイに設けられるバリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを有することもない。よって、同じ画素内のＲＧＢダイスと、隣接する画素間の発光素子が互いに干渉せず、かつ、複数の発光素子によって形成されるマイクロＬＥＤ表示装置でも、本願のプロセス方法によって発光素子の接続線が有効に遮られ、表示装置の表示品質を大幅に向上することができる。
【０００８】
本発明の一目的は、高速にマイクロＬＥＤの間において、バリア層を形成する製造方法及び本案の方法を用いて製造する発光装置を提供する。バリア層を各マイクロＬＥＤの間に充填し、バリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを残さずに、発光素子をもって仕上げることで、表示装置に優れた表示品質の効果を有する。前述目的を達成するため、本発明は、少なくとも一つの発光素子と、一つのバリア層とを含むマイクロＬＥＤ発光装置を提供する。発光素子にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接するマイクロＬＥＤ同士がギャップを有し全体に格子状溝を形成していて、かつ、マイクロＬＥＤの高さがＨである。バリア層が上端部と下端部を有し、そのうち、上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部を格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。上端部を下端部の上方に被せることによって、バリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを有しない。バリア層と、マイクロＬＥＤとの間にギャップがないため、耐光性効果が大きく向上し、かつ、パッケージ後の全体の安定性が極めてよく、マイクロＬＥＤまたはバリア層の脱落が発生しない。
【０００９】
好ましくは、発光素子を複数設ける場合、格子状溝は発光素子を並列に設置した隣接区域を含む。表示領域を拡大するとき、複数の発光素子を継ぎ合わせる場合は本案の技術手段を適用して、隣接区域にある接続ワイヤーを被覆することによって、表示装置の表示品質が大幅に向上される。
【００１０】
発光素子を一つまたは複数設置する場合、好ましくは、バリア層が圧力を受けると変形する特性を持ち、バリア層が非透明部材を透明部材にドーピングして沈積した後、光透過率の異なる下端部及び上端部を形成する。もし、二種以上の同質または異質複合材により形成するバリア層の場合は、粘性と流動性の差異がバリア層を格子状溝内部に圧着する際に、接着不足により複合材の剥がれ等の不具合が生じるが、本案の技術手段を適用すれば、このような問題は避けられる。発光素子を一つまたは複数設置する場合、好ましくは前述した非透明部材に光吸収または光反射の光学特性を持たせることで、耐光性の向上効果がある。
【００１１】
一実施例において、発光素子を一つまたは複数設置する場合、透明部材としてＰＭＭＡを選択する。また、マイクロＬＥＤの高さが１３０μｍより小さいかまたは等しいことが好ましく、このような微小サイズ条件であっても、本発明はなおバリア層をマイクロＬＥＤの間にうまく設置できる。
【００１２】
好ましくは、発光素子を一つまたは複数設置する場合、バリア層の下端部と、上端部とが順を追って、スプレー方式によって設置される。または、バリア層の下端部をスプレー方式で設置した後、引き続き上端部を下端部の上方に被せて、圧着方式で固設する。しかし、いずれの固設方式を用いても、バリア層をすばやく形成できるとともに、パッケージ後の構造安定性と、遮光効果を大幅に向上できる。
【００１３】
さらに、前述のマイクロＬＥＤ発光装置を製造するために、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法が提供される。真空状態のチャンバーでプロセスを行うものである。ステップ１では、少なくとも一つの発光素子を提供し、発光素子にマトリックス配列が２×２以上複数のマイクロＬＥＤを設け、発光素子をチャンバーの台座に設け、隣接するマイクロＬＥＤ同士にギャップを設けて、全体に格子状溝を形成する。バリア層をマイクロＬＥＤ上に取り付け、バリア層が上端部と下端部とを有し、上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいか等しい。ステップ２では、熱圧具を用いて、直接または間接にバリア層に加圧して変形させて、バリア層の下端部を格子状溝の内部に流し込み、下端部を格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。上端部を下端部の上方に被せることによって、バリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを有しない。これにより、バリア層を素早く設けることができ、しかも、このプロセス方法を用いて獲得した製品の構造安定性は極めて良く、マイクロＬＥＤまたはバリア層の脱落が発生しない。
【００１４】
好ましくは、発光素子を複数設ける場合、格子状溝が発光素子を並列に隣接する区域を含む。表示領域を拡大するとき、複数の発光素子を継ぎ合わせる場合は本案の技術手段を適用して、隣接区域にある接続ワイヤーを被覆することによって、表示装置の表示品質が大幅に向上される。
【００１５】
好ましくは、発光素子を一つまたは複数設置する場合、バリア層が非透明部材を透明部材にドーピングし、光透過率の異なる下端部と、上端部とを形成する。もし、二種以上の同質または異質複合材より形成するバリア層の場合は、粘性と流動性の差異がバリア層を格子状溝内部に圧着する際に、接着不足により複合材が剥がれる等の不具合が生じるが、本案の技術手段を適用すれば、このような問題は避けられる。
【００１６】
発光素子を一つまたは複数設置する場合、好ましくは前述した非透明部材に光吸収または光反射の光学特性を持たせることで、耐光性の向上効果がある。発光素子を一つまたは複数設置する場合、好ましくは熱圧具と、バリア層との間に緩衝層を設けて、熱圧具が緩衝層を介して間接的にバリア層を加圧する。または、バリア層を載置シートに固着させて、熱圧具で加圧するとき、載置シートがまず圧力を受け、バリア層を間接的に変形させる。これにより、圧着後のバリア層の流動性を向上し、圧着後のバリア層も破損しにくくなる。
【００１７】
発光素子を一つまたは複数設置する場合、好ましくはチャンバー内部におけるプロセス温度がセ氏６０度より大きいかまたは等しい。熱圧具の加圧強度は例えば、５００ニュートンがより大きいかまたは等しいにすることが良い。
【００１８】
マイクロＬＥＤ発光装置を製造するため、本発明によりもう一つのマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法が提供される。当該製造方法は、少なくとも一つの発光素子と、一つのバリア層と、を含み、発光素子にマトリックス配列が２×２以上複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接するマイクロＬＥＤ間にギャップを有し、全体に格子状溝を形成する。マイクロＬＥＤの高さがＨである。バリア層が上端部と下端部とを有し、下端部はスプレー方式を用いて形成し、引き続き、下端部の上にスプレー方式を用いて、上端部を形成する。上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部を格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。かかる上端部を下端部の上方に被せることによって、バリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを有しない。発光素子を複数設ける場合、格子状溝は発光素子を並列に設置した隣接区域を含む。
【００１９】
前述したマイクロＬＥＤ発光装置を製造するため、本発明によりもう一種のマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法が提供される。当該製造方法は、少なくとも一つの発光素子を提供することと、一つのバリア層を格子状溝に設けることと、を含む。発光素子にマトリックス配列が２×２以上複数のマイクロＬＥＤを設け、隣接するマイクロＬＥＤ同士にギャップを有し全体に格子状溝を形成する。バリア層を格子状溝の上に設け、バリア層が上端部と下端部とを有し、下端部はスプレー方式を用いて形成し、引き続き、下端部の上にスプレー方式を用いて、上端部を形成する。上端部の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部を格子状溝に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。上端部を下端部の上方に被せることによって、バリア層とマイクロＬＥＤとの間にギャップを有しない。発光素子を複数設ける場合、格子状溝が発光素子を並列に隣接する区域を含ませる。
【発明の効果】
【００２０】
以上をまとめると、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置及びその製造方法では、バリア層と、マイクロＬＥＤとの間にギャップを有しないため、全体の安定性が極めて高い。さらに、バリア層に２つの異なる光透過率構造を設けることによって、隣接するマイクロＬＥＤまたは画素の光線の相互干渉を確実に避けることができるとともに、発光効率を向上できる。さらに、従来のディスペンサー方式を用いるときのように時間がかかり、しかも、マイクロＬＥＤの間にバリア層を形成することが困難であるというような欠点とは異なり、本発明のプロセス方法によれば、効率が高いうえに、極小寸法のマイクロＬＥＤに適用すると、バリア層をより精確にマイクロＬＥＤの間に設けることができる。さらに、表示装置を継合わせて表示範囲を拡大するニーズにおいて、本発明の技術手段によれば、複数の配列後の発光素子の接続ワイヤーを遮ることができるため、表示装置の表示品質と全体の視覚効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】公知のマイクロＬＥＤ大量高速転写安定型キャビティと、安定構造を示す図である。
【図２】公知のマイクロＬＥＤが流体構造を大量高速転写構造とする概略図である。
【図３】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置の構造を示す図である。
【図４Ａ】本発明において、層を有しない特性のバリア層部材による圧着試験例を示す図（その一）である。
【図４Ｂ】本発明において、層を有しない特性のバリア層部材による圧着試験例を示す図（その二）である。
【図５Ａ】本発明の層を有する特性のバリア層を圧着する一好ましい実施例の概略図（その一）である。
【図５Ｂ】本発明の層を有する特性のバリア層を圧着する一好ましい実施例の概略図（その二）である。
【図６】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置製造方法における一好ましい実施例のフローを示す図である。
【図７Ａ】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置構造型の俯瞰概略図である。
【図７Ｂ】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置製造方法における一つの好ましい実施例の製造プロセスを示す図である。
【図８Ａ】本発明が大きいサイズ格子状溝のために設けるバリア層設置の一つの好ましい実施例を示す図である。
【図８Ｂ】本発明が小さいサイズ格子状溝のために設けるバリア層設置の一つの好ましい実施例を示す図である。
【図９Ａ】本発明のバリア層を圧着した後、格子状溝に充填する一つの好ましい実施例を示す図である（その一）である。
【図９Ｂ】本発明のバリア層を圧着した後、格子状溝に充填する一つの好ましい実施例を示す図である（その二）である。
【図１０】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置のもう一つの製造方法における一つの好ましい実施例のフローを示す図である。
【図１１】本発明のマイクロＬＥＤ発光装置の更にもう一つの製造方法における一つの好ましい実施例のフローを示す図である。
【図１２Ａ】本発明において、複数の発光素子を継ぎ合わせて、バリア層を設けない場合の概略図である。
【図１２Ｂ】本発明において、複数の発光素子を継ぎ合わせて、バリア層を設ける場合の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
当業者の方々の本発明内容のさらなる理解を図るため、以下に図面と合わせて説明する。そのうち、図または例示に説明する製造フロー、ステップ、条件、設備、環境、製品、部材、構造、画素組成、配列及びサイズ表現などは、本発明の実施例の技術的特徴の説明に過ぎず、本発明が記載された方法による実施のみに限定されることを意図していない。
【実施例】
【００２３】
図３と図７Ａに示す、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置の構造を示す図と、構造俯瞰の概略図を参照する。図に示すように、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置は、少なくとも１つの発光素子１０と、一つのバリア層１２と、を含む。発光素子１０にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤ１０１を設け、隣接するマイクロＬＥＤ１０１同士がギャップ１０３を有し全体に格子状溝１０５を形成していて、かつ、マイクロＬＥＤ１０１の高さがＨである。マイクロＬＥＤ１０１を利用して、表示装置が形成される。しかし、隣接するマイクロＬＥＤ１０１または隣接する画素ユニットとも光線の照射範囲が重なって、光出射効果が影響される可能性が残る。このような現象を軽減するため、本発明はさらにかかるバリア層１２を格子状溝１０５に設けることによって、隣接するマイクロＬＥＤ１０１の光出射後の相互干渉を避ける。通常、光を阻止する設計は一般として、非透光部材をマイクロＬＥＤ１０１の間に設ける。しかし、このようなやり方では、バリア層１２と、マイクロＬＥＤ１０１とを緊密に配置できない欠点を残して、パッケージ後の発光素子１０の安定性が劣り、ひいてはバリア層１２またはマイクロＬＥＤ１０１の離脱現象が引き起こされる。さらに、定量吐出方式には、バリア層１２がマイクロＬＥＤ１０１に対して高い位置に設置されるか、またはややともすれば、マイクロＬＥＤ１０１の光出射面に厚すぎるバリア層１２を形成してしまい、光出射効果に影響しかねない。そのような欠点を避けるため、本発明においては、かかるバリア層１２を上端部１２１と、下端部１２２を有し、上端部１２１の光透過率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部１２２の光透過率が３０％より小さいかまたは等しくする。さらに、下端部１２２を格子状溝１０５に充填した後の高さはＬ、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足するようにし、上端部１２１を下端部１２２の上方に被せていて、かつ、バリア層１２とマイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しないようにする。下端部１２２の光透過率が低いことを利用して、光線の相互干渉の阻止効果を達成する。さらに、上端部１２１の光透過率が良いことを利用して、下端部１２２を安定に設置することができ、パッケージ後の全体の構造安定性が向上される。ここで強調すべきことは、ここでいうパッケージとは、広い範囲でバリア層１２を固設したあとの製造プロセスであり、半導体製造工程、ＩＣチップまたはＬＥＤ製造プロセスにおける一つのプロセスに限らない。さらに、実験結果から、ＬＥＤ光源に指向性あるものの、ランベルト放射パターン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ）によれば、光の強度分布と、光照射の法線の夾角に対して、余弦関数が減衰する。一例として、最大の光強度がＬＥＤと垂直する表面の上方にある。しかし、夾角が６０度のとき、光強度が最大値の半分までに減衰される。したがって、その特性を利用し、減衰量が多すぎる光線には、全体の出効果の低下を避けるため、光効果をわざわざ阻止する必要はない。事実上、マイクロＬＥＤ１０１から出射した側面光を意図的に吸収しても、測定のとき、全体の光強度が影響され、表示装置の輝度を低下させる。よって、有効に阻止でき、かつ、側面光を適宜に利用して、光出射効果を補強することができ、かつ、マイクロＬＥＤ１０１最大の出光強度の垂直位置を遮たくない場合、すなわち、本発明の構造配置はこれらの要点に基づいて設置したものである。本発明はバリア層１２において、二層の異なる透光率の構造設計及びバリア層１２とマイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しないことから、パッケージ後全体の安定性を向上するとともに、光出射も影響されない。さらに、下端部１２２がマイクロＬＥＤ１０１の特定高さに対応して設けることによって、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、側面光の相互干渉をできる限り阻止できると共に、側面光を利用して、全体の光出射効果を補強できる。
【００２４】
続いて、マイクロＬＥＤ１０１の間において、バリア層１２を効率よく設置するため、本発明では圧縮後変形する部材をバリア層１２に設置する。すなわち、転写または配設完了後のマイクロＬＥＤ１０１に、バリア層１２部材をその上に覆った後、その後のプロセスチャンバーにて圧着し、バリア層１２部材が圧迫を受けてマイクロＬＥＤ１０１の間に充填させる。図４Ａと図４Ｂの、本発明が層を有しない特性のバリア層１２部材に対する圧着実験例を示す図（その一）、（その二）を合わせて参照する。ここに取り上げる実験例は、本発明の権利主張ではなく、あくまで本発明者の実験過程で発想した基礎の製造プロセス模型であり、その後はこの基礎の製造プロセス模型、パラメータまたは部材などの条件をそれぞれ調整して、全体の効果を向上して行く。図４Ａと図４Ｂに示す実験例は、かかるバリア層１２部材は少なくとも光線を阻止する物理特性を含む。換言すれば、圧着工程によって、バリア層１２をマイクロＬＥＤ１０１の間へ高速、かつ、密着させる。
【００２５】
さらに、マイクロＬＥＤ１０１の安定性強化のため、本発明は、その実験例をもとに、プロセス条件を図５Ａ、図５Ｂに示す構造に切り替える。図５Ａ、図５Ｂは、本発明の層を有する特性のバリア層１２部材を圧着する一好ましい実施例の概略図（その一）、（その二）を参照する。図示の通り、本実施例のプロセス概念は上下に層分けしたバリア層１２を設けて、上層、下層の異なる透光率の特性を利用し、圧着によって、下端部１２２をマイクロＬＥＤ１０１の間に充填し、上端部１２１を下端部１２２またはマイクロＬＥＤ１０１の上方に被せることによって、効果として、隣接するマイクロＬＥＤ１０１同士の相互干渉を確実に隔離し、かつ、光出射効果も影響されず、パッケージ後構造の保護及び安定効果を有する。
【００２６】
図６、図７Ｂと、図７Ａに示す、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法の一好ましい実施例のフロー図、製造プロセス図と、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置構造の俯瞰図を合わせて参照する。図示の通り、本発明よりバリア層１２を備えたマイクロＬＥＤ１の製造方法が提供される。製造プロセスはチャンバー２にて行われる。
【００２７】
＜ステップＳ０１＞
少なくとも１つの発光素子１０を提供する方法は、発光素子１０にマトリックス配列が２×２以上複数のマイクロＬＥＤ１０１を提供する。表示装置を発光源とした発光素子１０を例として、２×２規格ＲＧＧＢのマイクロＬＥＤ１０１を一つのユニットとする。このユニットをさらに拡張するか、またはＲＧＢをユニットとして２列以上に分布して設置場合も含まれる。続いて、発光素子１０をチャンバー２内部の台座２０に取り付けて、隣接するマイクロＬＥＤ１０１同士の間にギャップ１０３を残して、全体に格子状溝１０５を形成する。さらに、複数の発光素子１０を継ぎ合わせて設置する場合、格子状溝１０５の範囲が発光素子１０の隣接区域を含まれており、すなわち、各発光素子１０上のマイクロＬＥＤ１０１と隣接の発光素１０上のマイクロＬＥＤ１０１で形成するギャップも含む。この部分は図１２Ａも合わせて参照されたい。
【００２８】
＜ステップＳ０２＞
バリア層１２をマイクロＬＥＤ１０１に設ける。かかるバリア層１２が上端部１２１と下端部１２２とを有し、上端部１２１の光出射率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部１２２の光出射率が３０％より小さいかまたは等しい。前述の下端部１２２は光吸収または光反射特性を有する。一例として、光吸収する黒色部材を光吸収部材とし、銀色またはツヤ表面の部材を反射部材とする。たとえ、光吸収または光反射部材が完全吸収または完全反射できなくても、大幅な光吸収または大幅な光反射程度を実現できるものであれば、極めて光阻止効果のある部材に属し、本発明の請求範囲に含まれる。二種以上の同質または異質の複合部材を接着し形成するバリア層１２は、粘度と流動性等の差異がバリア層１２を圧着して、格子状溝１０５に流したとき、接着が悪いため複合部材分離などの欠点を有する。そのため、本発明の一実施例において、バリア層１２は非透明部材に透明部材をドーピングした後に沈積させて、光透過率の異なる下端部１２２と、上端部１２１を形成する。かかる一体化した２色構造を利用して圧着した場合、より良い流動効果を有し、同じ構造で圧着する場合は、部材分離の欠点を発生しない。
【００２９】
＜ステップＳ０３＞
熱圧具２１をバリア層１２へ直接または間接に加圧し変形させて、バリア層１２の下端部１２２を格子状溝１０５に流し、下端部１２２を格子状溝１０５に充填した後の高さＬがマイクロＬＥＤ１０１の高さＨに等しく、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈ（式１）を満足する。上端部１２１を下端部１２２の上方に被せることで、バリア層１２と、マイクロＬＥＤ１０１との間にギャップが残されない。図９Ａ、図９Ｂに示す、バリア層１２を格子状溝１０５に充填した様々な態様を参照する。図に示すように、この２つの例は下端部１２２が格子状溝１０５内部における高さは、マイクロＬＥＤ１０１の高さに低いか、またはやや低い。いずれの方式も、光線の相互干渉を阻止できると共に、光出射は影響されない。実際のマイクロＬＥＤ１０１構造において、側面に接続する基板は垂直設置でないため、本発明の圧着技術手段を適用すれば、バリア層１２を確実に格子状溝１０５へ充填し、充填後のバリア層１２と、マイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しない。
【００３０】
そのうち、下端部１２２は異なるマイクロＬＥＤ１０１の高さと、マイクロＬＥＤ１０１の設置ギャップ１０３によって決定される。上端部１２１の設置は圧着後にマイクロＬＥＤ１０１をわずかに覆えば良い。図８Ａ、図８Ｂ、本発明が異なるサイズ格子状溝のために設けるバリア層の一好ましい実施例図を参照する。これにより、格子状溝１０５は大小を問わず、マイクロＬＥＤ１０１の高さと、相互のギャップ１０３を予めに測定しておけば、これに基づいて、バリア層１２の下端部１２２の設置量をすばやく決定することができる。さらに、この製造プロセス方法を適用して、高速、かつ、バリア層１２を一括に設置できる。
【００３１】
一実施例において、前述方法を適用して製造するマイクロＬＥＤ発光装置１は、少なくとも一つの発光素子１０と、一つのバリア層１２とを含む。発光素子１０にマトリックス配列が２×２以上複数のマイクロＬＥＤ１０１を設置し、隣接するマイクロＬＥＤ１０１同士にギャップ１０３を有して、全体に格子状溝１０５を形成し、マイクロＬＥＤ１０１の高さはＨである。バリア層１２は上端部１２１と、下端部１２２とを有し、上端部１２１の光透過率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部１２２の光透過率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部１２２を格子状溝１０５に充填した後の高さはＬであり、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。上端部１２１を下端部１２２の上方に被せており、かつ、バリア層１２と、マイクロＬＥＤ１０１との間に、ギャップを有しない。前述製造方法の説明と同じく、バリア層１２の非透明部材が光吸収または光反射の化学的機能を有し、かかるバリア層１２が非透明部材を透明部材にドーピングして沈積させた後、透光率の異なる下端部１２２と上端部１２１を形成する。透明部材は例えばＰＭＭＡを選択しても良い。マイクロＬＥＤ１０１の高さは１３０μｍより小さいか、または等しい場合、本発明によれば、出射を遮ることはなく、バリア層１２を確実にマイクロＬＥＤ１０１の間に設けることができる。
【００３２】
好ましくは、発光素子１０を単独または複数設ける場合、本発明の製造方法に述べる熱圧具２１と、バリア層１２との間に緩衝層２２を設けて、熱圧具２１が緩衝層２２を介して、バリア層１２を加圧するか、またはバリア層１２を載置シート１３に固着させて、熱圧具２１を用いて加圧する際、まず載置シート１３で圧力を受けてからバリア層１２を変形させる。これにより、圧着後のバリア層１２の流動性を向上し、圧着後のバリア層１２は破損しにくい。一例として、シリコン部材を緩衝層２２に使用し、加圧するときはバリア層１２が圧力量を均一に受け持つことができる。載置シート１３は例えばＰＥＴ部材を選択して、透明のバリア層１２を被せて、マイクロＬＥＤ１０１全体に保護効果を形成する。真空状態のチャンバー２は少なくとも２００Ｐａをプロセス条件とし、チャンバー２内部のプロセス温度はセ氏６０度より高いか等しく、かつ、１分２０秒間以上維持する。熱圧具２１による加圧強度は、５００ニュートン以上または等し区することでより良い熱圧着の流動効果が得られる。
【００３３】
続いて、マイクロＬＥＤ１０１の間でバリア層１２を確実に設置するため、本発明においては、２つのマイクロＬＥＤ発光装置の製造方法が提供される。図１０と、図１１を参照する。
【００３４】
＜ステップＳ０４＞
まず少なくとも一つの発光素子１０を提供する。発光素子１０にマトリックス配列が２×２以上の複数のマイクロＬＥＤ１０１を設け、隣接するマイクロＬＥＤ１０１同士にギャップ１０３を有しており、全体に格子状溝１０５を形成する。続いて、ステップＳ０５と、ステップＳ０６において、異なるバリア層１２の設置方式でもって、前述に説明した構造特徴を実現する。
【００３５】
＜ステップＳ０５＞
バリア層１２を格子状溝１０５に設け、バリア層１２が上端部１２１と、下端部１２２とを有する。まず、スプレー方式によって、下端部１２２を形成した後、さらに、スプレー方式により、下端部１２２の上方に上端部１２１を形成する。そのとき、上端部１２１の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部１２２を格子状溝１０５に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈ（式１）を満足する。上端部１２１を下端部１２２の上方に被せて、バリア層１２とマイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しない。
【００３６】
＜ステップＳ０６＞
バリア層１２を格子状溝１０５に設け、バリア層１２が上端部１２１と、下端部１２２とを有する。まず、スプレー方式によって、下端部１２２を形成した後、さらに、スプレー方式により、下端部１２２の上方に上端部１２１を形成する。そのうち、上端部１２１の透光率が８５％より大きいかまたは等しく、下端部の透光率が３０％より小さいかまたは等しい。下端部１２２を格子状溝１０５に充填した後の高さがＬを有し、かつ、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足する。上端部１２１を下端部１２２の上方に被せて、バリア層１２とマイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しない。スプレー方式を用いることによって、バリア層１２を確実に格子状溝１０５に付着させられる。よって、下端部１２２と、上端部１２１とを密着させた後には、部材の連続性によってパッケージ後の全体の安定性を確実に強化できる。
【００３７】
前述した各プロセス方法に基づき、一つの発光素子１０または複数の発光素子１０を継ぎ合わせることができる。そのうち、発光素子１０を複数設ける場合、格子状溝１０５が発光素子１０を並列設置した隣接区域を含む。図１２Ａと図１２Ｂに示す、本発明の複数の発光素子１０にバリア層を設けていない場合と、バリア層１０を設けた場合の概略図を合わせて参照する。図に示すように、図１２Ａの接続ワイヤー１４が発光素子１０を継ぎ合わせ設置した隣接区域に位置しており、本発明の製造方法によれば、継ぎ合わせワイヤー１４を合わせて遮って、表示装置の表示品質と美観性を兼ね合わせる。したがって、表示装置の大小を問わず、すべて確実に実施できる。
【００３８】
以上をまとめると、本発明のマイクロＬＥＤ発光装置１及びその製造方法のバリア層１２と、マイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しないため、全体の安定性が極めて高い。さらに、バリア層１２に２つの光透過率構造を設けることによって、隣接するマイクロＬＥＤ１０１または画素の光線の相互干渉を確実に避けることができる。総合すると、本発明はバリア層１２において、二層の異なる透光率の構造設計及びバリア層１２とマイクロＬＥＤ１０１との間にギャップを有しないことから、パッケージ後の全体の安定性を向上するとともに、光出射も影響されない。さらに、下端部１２２がマイクロＬＥＤ１０１の特定の高さに対応して設けることによって、関係式０．７Ｈ≦Ｌ≦１．２Ｈを満足し、側面光の相互干渉をできる限り阻止できると共に、側面光を利用して、全体の光出射効果を補強できる。さらに、従来のディスペンサー方式利用のように時間がかかって、しかも、マイクロＬＥＤ１０１の間にバリア層１２を形成することが困難であるといった欠点を有するものとは異なり、本発明のプロセス方法によれば、効率は高いうえ、極小寸法のマイクロＬＥＤ１０１に適用すると、バリア層１２をより精確にマイクロＬＥＤ１０１の間に設けることができる。さらに、表示装置を継合わせて表示範囲を拡大するニーズにおいて、本発明の技術手段によれば、複数の配列後の発光素子の接続ワイヤーを遮ることができるため、表示装置の表示品質と全体の視覚効果を向上できる。
【符号の説明】
【００３９】
Ｓ０１〜Ｓ０６  ステップ
１  マイクロＬＥＤ発光装置
１０  発光素子
１０１  マイクロＬＥＤ
１０３  ギャップ
１０５  格子状溝
１２  バリア層
１２１  上端部
１２２  下端部
１３  載置シート
１４  継合わせワイヤー
２  チャンバー
２０  台座
２１  熱圧具
２２  緩衝層
【図１】
0006953593.tif 000002
【図２】
0006953593.tif 000003
【図３】
0006953593.tif 000004
【図４Ａ】
0006953593.tif 000005
【図４Ｂ】
0006953593.tif 000006
【図５Ａ】
0006953593.tif 000007
【図５Ｂ】
0006953593.tif 000008
【図６】
0006953593.tif 000009
【図７Ａ】
0006953593.tif 000010
【図７Ｂ】
0006953593.tif 000011
【図８Ａ】
0006953593.tif 000012
【図８Ｂ】
0006953593.tif 000013
【図９Ａ】
0006953593.tif 000014
【図９Ｂ】
0006953593.tif 000015
【図１０】
0006953593.tif 000016
【図１１】
0006953593.tif 000017
【図１２Ａ】
0006953593.tif 000018
【図１２Ｂ】
0006953593.tif 000019