KR20120138805A - 발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트, 액정 패널, 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법, 표시 장치의 구동 방법 및 액정 표시 장치 - Google Patents

발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트, 액정 패널, 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법, 표시 장치의 구동 방법 및 액정 표시 장치 Download PDF

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rod
electrode
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데츠 네기시
아키히데 시바타
겐지 고미야
후미요시 요시오카
히로시 이와타
아키라 다카하시
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

절연성 기판(720)의 직선 영역 S에 금속 배선(731)을 형성함과 함께, 금속 배선(731)에 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 금속 배선(732)을 형성한다. 봉형 구조 발광 소자(710A 내지 710D)의 n형의 반도체 코어(701)에 금속 배선(731)이 접속되고, p형의 반도체층(702)에 금속 배선(732)이 접속되어 있다. 절연성 기판(720)을 복수의 분할 기판으로 분할함으로써, 분할 기판 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)가 배치된 발광 장치를 복수 형성한다. 복수의 발광 소자 중, 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 원하는 발광량에 영향을 미치지 않는 봉형 구조 발광 소자(710)가 절연성 기판(720)의 절단 영역에 배치되고, 절단에 의해 파손된 봉형 구조 발광 소자(710)가 발광하지 않아도, 절단되어 있지 않은 다른 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)에 의해 발광이 행해진다.

Description

발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트, 액정 패널, 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법, 표시 장치의 구동 방법 및 액정 표시 장치 {LIGHT-EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD, LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, BACKLIGHT, LIQUID-CRYSTAL PANEL, DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD, DISPLAY DEVICE DRIVE METHOD AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트, 액정 패널, 표시 장치, 표시 장치의 제조 방법, 표시 장치의 구동 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 예를 들어 직하형의 백라이트를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 발광 장치로서는, 도 109에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(901)이 실장된 패키지 기판(900)에 1개(또는 수개)의 LED 칩(910)을 실장하고, LED 칩(910)의 n형 전극(905)과 p형 전극(906)을 본딩 와이어(911)에 의해 리드 프레임(901)에 각각 접속한 후, 반사판(921)으로 둘러싸인 LED 칩(910) 위에 형광체를 포함하는 수지(922)를 충전하고, 그 형광체를 포함하는 수지(922) 위에 투명 수지(923)를 더 충전한 것이 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 상기 LED 칩(910)은, 사파이어 기판(902) 위에 GaN으로 이루어지는 반도체층(903)이 적층되고, 그 반도체층(903)에 활성층(904)을 갖는다.
상기 발광 장치의 제조 방법에서는, 1개(또는 수개)의 LED 칩(910)을 패키지 기판(900) 위에 실장한 후의 배선 공정은, 1패키지에 대하여 각각 행하므로, 비용이 높아진다는 문제가 있다.
또한, 상기 1개(또는 수개)의 LED 칩이 탑재된 발광 장치에서는, LED 칩마다의 밝기의 변동이 그대로 발광 장치의 밝기의 변동으로 되기 때문에, 발광 장치의 수율이 나쁘다는 문제가 있다.
또한, 종래, 발광 장치로서는, 마쯔시따 덴꼬 기보 vol.53, No.1, 4 내지 9 페이지(비특허문헌 2)에 기재되어 있는 것이 있다.
도 110은, 상기 문헌의 발광 장치를 도시하는 사시도이다.
도 110에 있어서, 참조 부호 3015는, 패키징된 LED 칩이다.
도 110에 도시한 바와 같이, 이 발광 장치는, 각 패키징된 LED 칩(3015)을, 소정 위치에 배치하고, 원하는 광을 생성하게 되어 있다.
상기 발광 장치는, 각 패키징된 LED 칩(3015)을, 소정 위치에 복수개 배치하고 있기 때문에, 원하는 광의 출사광량을 얻을 수 있다는 이점을 갖는다.
그러나, 종래 기술에서는, 패키지 공정 및 실장 공정의 어떤 경우든, LED 칩(3015) 및 LED 패키지를 하나하나 개별로 조작하여 기판 위에 배치하고 있기 때문에, 패키지 비용 및 실장 비용이 높아진다는 문제가 있다.
또한, 종래, 표시 장치로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-353517호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있는 것이 있다. 이 표시 장치에서는, 복수의 LED(발광 다이오드) 칩이 2차원의 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 출사광이 청색인 LED 칩과, 출사광이 녹색인 LED 칩과, 출사광이 적색인 LED 칩이, 서로 다른 기판 위에 배치되어 있고, 이 3매의 기판을 사용하여 풀컬러 표시를 실현하고 있다.
또한, 상기 청색의 LED 칩은, 이 청색의 LED 칩을 탑재하는 기판 위의 전극(본딩 패드)과 와이어를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 이것과 마찬가지로, 상기 녹색의 LED 칩은, 이 녹색의 LED 칩을 탑재하는 기판 위의 전극과, 또한 상기 적색의 LED 칩은, 이 적색의 LED 칩을 탑재하는 기판 위의 전극과, 각각, 와이어를 통하여 전기적으로 간접 접속되어 있다.
그러나, 상기 종래의 표시 장치는, 각 LED 칩과 기판 위의 전극을 와이어를 통하여 전기적으로 접속하기 때문에, 이 와이어를 형성하는 와이어 본딩 공정이 필요해진다.
따라서, 상기 종래의 표시 장치에는, 와이어의 형성에 수반하여, 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다.
또한, 종래부터 액정 표시 장치는, 액정 패널과, 이 액정 패널을 조사하는 백라이트 장치를 갖고 있다.
상기 액정 패널은, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 갖고, 이 양쪽 기판은, 서로 평행하게 대향하여 배치되고, 이 양쪽 기판 사이에는, 액정이 충전되어 있다.
상기 백라이트 장치는, 상기 액정 패널의 바로 아래에 배치되고, 액정 패널의 기판과는 다른 기판과, 이 다른 기판에 배치된 발광 소자를 갖고 있었다(일본 특허 공개 제2009-181883호 공보: 특허문헌 2 참조).
그러나, 상기 종래의 액정 표시 장치에서는, 백라이트 장치의 기판은, 액정 패널의 기판과는 다른 기판을 사용하고 있었기 때문에, 백라이트 장치가 두꺼워져, 액정 표시 장치가 두꺼워진다는 문제가 있었다.
일본 특허 공개 제2002-353517호 공보 일본 특허 공개 제2009-181883호 공보
무라카미 겐 저, 「제13회 LED?LD용 반도체 패키지 기술의 변천」, Semiconductor FPD World, 프레스 저널사, 2009년 5월호, p.114 내지 117(도 5) 마쯔시따 덴꼬 기보 vol.53, No.1, 4 내지 9 페이지
따라서, 본 발명의 과제는, 동일 기판 위에 배치된 복수의 발광 소자를 일괄하여 배선함으로써 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있는 발광 장치의 제조 방법 및 그 발광 장치의 제조 방법에 의해 제조된 발광 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 하나의 과제는, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있는 조명 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 하나의 과제는, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있는 백라이트를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 하나의 과제는, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있는 액정 패널을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 패키지 비용 및 실장 비용을 억제할 수 있는 발광 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 저비용으로 제조할 수 있고, 고정밀의 표시가 가능한 표시 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 발광 소자에 의해 구성되는 백라이트부를 얇게 형성하여, 박형의 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제1 발명의 발광 장치의 제조 방법은,
동일 기판 위에 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 공정과,
상기 기판 위에 배치된 상기 복수의 발광 소자의 일부 또는 전부를 일괄하여 배선하는 배선 공정과,
상기 배치 공정과 상기 배선 공정 후, 상기 기판을 복수의 분할 기판으로 분할함으로써, 상기 분할 기판 위에 복수의 발광 소자가 배치된 발광 장치를 복수 형성하는 기판 분할 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 동일 기판 위에 배치된 복수의 발광 소자를 일괄하여 배선한 후, 기판을 복수의 분할 기판으로 분할하고, 분할 기판 위에 복수의 발광 소자가 배치된 발광 장치를 복수 형성함으로써, 배선 공정을 간략화하여 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, X％의 밝기 변동을 갖는 발광 소자를 n개 집합했을 때, 전체 밝기의 변동은, Y=X/√n[％]로 되므로, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 배치 공정에 있어서, 상기 동일 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 일괄하여 배치한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 배치 공정에 있어서, 동일 기판 위에 복수의 발광 소자를 일괄하여 배치함으로써, 배선 공정의 간략화와 아울러 제조 비용을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배선하기 위한 배선 패턴이 형성되고,
상기 기판 분할 공정에서의 상기 기판의 절단 영역에는 상기 배선 패턴이 형성되어 있지 않다.
상기 실시 형태에 따르면, 기판 위에 복수의 발광 소자를 배선하기 위하여 형성된 배선 패턴이, 기판 분할 공정에서의 기판의 절단 영역에 형성되어 있지 않음으로써, 절단 시에 도전성의 배선 부스러기가 흩어지는 일이 없어, 도전성의 배선 부스러기에 의한 단락 등의 문제를 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배선하기 위한 배선 패턴이 형성되고,
상기 기판의 절단 영역에, 상기 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 전기 접속에 영향을 미치지 않는 상기 배선 패턴이 형성되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 기판의 절단 영역에, 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 전기 접속에 영향을 미치지 않는 배선 패턴이 형성되어 있음으로써, 인접하는 분할 기판에 걸쳐 연속하여 배선 패턴을 형성할 수 있어, 배선 패턴 형성이 용이해짐과 함께, 기판 분할 시에 절단되어도 회로 동작에 문제가 발생하지 않는다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 기판 분할 공정에서의 상기 기판의 절단 영역에는 상기 발광 소자가 배치되어 있지 않다.
상기 실시 형태에 따르면, 기판 분할 공정에서의 기판의 절단 영역에 발광 소자를 배치하지 않음으로써, 절단에 의해 파손되는 발광 소자를 없애, 발광 소자를 유효하게 활용할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 복수의 발광 소자 중, 상기 기판의 절단 영역에는, 상기 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 원하는 발광량에 영향을 미치지 않는 발광 소자가 배치되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 복수의 발광 소자 중, 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 원하는 발광량에 영향을 미치지 않는 발광 소자가 기판의 절단 영역에 배치되어 있음으로써, 절단에 의해 파손된 발광 소자가 발광하지 않아도, 절단되어 있지 않은 다른 복수의 발광 소자에 의해 발광이 행해진다. 따라서, 배치 공정에 있어서 발광 소자가 기판의 절단 영역에 배치되지 않도록 고려할 필요가 없어져, 배치 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 배치 공정과 상기 배선 공정 후에 또한 상기 기판 분할 공정 전에, 상기 기판 위에 형광체를 도포하는 형광체 도포 공정과,
상기 형광체 도포 공정 후에 상기 기판 위에 보호막을 도포하는 보호막 도포 공정을 갖는다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 배치 공정과 배선 공정 후에 또한 기판 분할 공정 전에, 기판 위에 형광체를 도포하는 형광체 도포 공정과, 그 형광체 도포 공정 후에 상기 기판 위에 보호막을 도포하는 보호막 도포 공정을, 복수의 발광 소자가 배치된 1개의 기판에서 한번에 행함으로써, 종래 패키지마다 행하던 경우에 비하여 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 형광체 도포 공정에 있어서, 상기 형광체는 상기 복수의 발광 소자가 배치된 영역에 선택적으로 도포한다.
상기 실시 형태에 따르면, 복수의 발광 소자가 배치된 영역에 형광체를 선택적으로 도포함으로써, 재료비에서 큰 비율을 차지하는 형광체의 사용량을 저감시켜 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 분할 기판 각각에는 상기 발광 소자가 100개 이상 배치되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 분할 기판 각각에 발광 소자를 100개 이상 배치함으로써, 밝기 변동을 갖는 복수의 발광 소자를 집합했을 때의 전체 밝기의 변동을, 1개의 발광 소자의 밝기 편차의 1/10 이하로 저감시킬 수 있다.
통상, 발광 소자마다의 밝기 변동은, 순방향 전압(Vf)의 편차에 의해 50％에 달하는 경우도 있다. 종래는, 점등 시험에 의해 스펙을 벗어난 발광 소자를 배제하거나, 마찬가지의 밝기의 발광 소자로 그룹을 나누어 사용하거나 하였다. 그러나, X％의 밝기 변동을 갖는 발광 소자를 n개 집합했을 때, 전체 밝기의 변동은, Y=X/√n[％]로 된다. 즉, n=100일 때, 각각의 발광 소자가 50％의 변동을 갖고 있어도 전체 밝기의 변동은 1/10의 5％로 되어 스펙을 만족할 수 있다. 이에 의해, 각각의 발광 소자의 점등 시험이 불필요하게 되어, 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 기판 분할 공정에 있어서, 상기 기판을 적어도 2종류 이상의 형상이 상이한 상기 분할 기판으로 분할한다.
상기 실시 형태에 따르면, 기판 분할 공정에 있어서, 기판을 적어도 2종류 이상의 형상이 상이한 분할 기판으로 분할함으로써, 다양한 형태에 대응한 발광 장치를 용이하게 제공할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 공정은,
적어도 제1 전극 및 제2 전극을 실장면에 갖는 상기 기판을 제작하는 기판 제작 공정과,
상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 포함한 용액을 도포하는 도포 공정과,
적어도 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하여, 상기 복수의 발광 소자를 적어도 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 의해 규정되는 위치에 배열시키는 배열 공정을 포함한다.
상기 실시 형태에 따르면, 적어도 제1 전극 및 제2 전극을 실장면에 갖는 기판을 제작하고, 그 기판 위에 복수의 발광 소자를 포함한 액체를 도포한다. 그 후, 적어도 제1 전극과 제2 전극에 전압을 인가하고, 복수의 발광 소자를 적어도 제1 전극 및 제2 전극에 의해 규정되는 위치에 배열시킨다. 이에 의해, 상기 복수의 발광 소자를 기판 위의 소정의 위치에 용이하게 배열시킬 수 있다. 따라서, 종래와 같이 발광 다이오드를 하나하나 기판 위의 소정의 위치에 배치할 필요가 없어, 다수의 미세한 발광 다이오드를 고정밀도로 소정의 위치에 배치시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
적어도 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 복수의 발광 소자를 구동하기 위한 전극으로서 사용된다.
상기 실시 형태에 따르면, 적어도 제1 전극 및 제2 전극을, 복수의 발광 소자를 구동하기 위한 전극으로서 사용함으로써, 배선 공정을 간략화하여 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 복수의 발광 소자는, 봉형이며,
상기 복수의 발광 소자의 길이 방향이 상기 기판의 실장면에 대하여 평행해지도록, 상기 복수의 발광 소자가 상기 기판의 실장면 위에 배치되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 봉형의 복수의 발광 소자의 길이 방향이 기판의 실장면에 대하여 평행해지도록, 복수의 발광 소자를 기판의 실장면 위에 배치함으로써, 직경 방향에 대하여 축방향(길이 방향)의 길이의 비를 크게 할 수 있으므로, 발광 소자의 발광면의 면적이 동일 조건에서는 발광면이 평탄한 정사각형일 때보다도 기판측으로의 가로 방향의 열 유출이 효율적으로 행해져, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 봉형의 발광 소자는, 봉형의 코어를 동심상으로 둘러싸는 통 형상의 발광면을 갖는다.
상기 실시 형태에 따르면, 봉형의 발광 소자가, 봉형의 코어를 동심상으로 둘러싸는 통 형상의 발광면을 가짐으로써, 동일 체적으로 평탄한 발광면을 갖는 발광 소자에 비하여, 발광 소자 1개당 발광면의 면적이 증대하여, 소정의 밝기를 얻기 위한 발광 소자수를 삭감할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 봉형의 발광 소자는, 제1 도전형의 봉형의 반도체 코어와, 그 반도체 코어의 외주를 덮는 제2 도전형의 통 형상의 반도체층을 갖고,
상기 봉형의 발광 소자의 상기 반도체 코어의 일단부측이 노출되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 봉형의 발광 소자가, 제1 도전형의 봉형의 반도체 코어와, 그 반도체 코어의 외주를 덮는 제2 도전형의 통 형상의 반도체층을 갖고, 반도체 코어의 일단부측이 노출되어 있음으로써, 반도체 코어의 일단부측의 노출 부분에 한쪽의 전극을 접속하고, 반도체 코어의 타단부측의 반도체층에 전극을 접속하는 것이 가능하게 되어, 양단부에 전극을 이격하여 접속할 수 있고, 반도체층에 접속하는 전극과 반도체 코어의 노출 부분이 단락하는 것을 방지하므로, 배선을 용이하게 할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는,
상기 복수의 발광 소자는, 에피택셜 기판 위에 형성된 복수의 소자이며, 상기 에피택셜 기판 위로부터 상기 각 소자를 분리한 것이다.
상기 실시 형태에 따르면, 에피택셜 기판 위에 형성된 복수의 소자를 형성하고, 그 에피택셜 기판 위로부터 분리한 복수의 발광 소자를 사용함으로써, 발광 소자채 에피택셜 기판을 분단하여 사용하는 것에 비하여, 에피택셜 기판을 재이용할 수 있으므로, 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 제2 발명의 발광 장치에서는,
1개의 기판으로부터 분할된 분할 기판과,
상기 분할 기판에 배치된 복수의 발광 다이오드와,
상기 분할 기판 위에 소정의 간격을 두고 형성됨과 함께, 상기 복수의 발광 다이오드가 접속된 제1 전극과 제2 전극을 구비하고,
상기 복수의 발광 다이오드는, 상기 제1 전극에 애노드가 접속됨과 함께 상기 제2 전극에 캐소드가 접속된 발광 다이오드와, 상기 제1 전극에 캐소드가 접속됨과 함께 상기 제2 전극에 애노드가 접속된 발광 다이오드가 혼재되어 있으며,
교류 전원에 의해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 교류 전압을 인가하여 상기 복수의 발광 다이오드가 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 제1, 제2 전극간에 접속하는 복수의 발광 다이오드의 극성을 맞추어 배열할 필요가 없기 때문에, 제조 시에 복수의 발광 다이오드의 극성(방향)을 맞추는 공정이 불필요하게 되어 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 발광 다이오드의 극성(방향)을 식별하기 위해 발광 다이오드에 마크를 설정할 필요가 없어, 극성 식별을 위하여 발광 다이오드를 특별한 형상으로 할 필요가 없어지므로, 발광 다이오드의 제조 공정을 간략화할 수 있고, 제조 비용도 억제할 수 있다. 또한, 발광 다이오드의 크기가 작은 경우나 발광 다이오드의 개수가 많은 경우, 극성을 맞추어 발광 다이오드를 배열하는 것에 비하여, 상기 배치 공정을 특히 간략화할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 발광 장치에서는,
상기 분할 기판이 방열판 위에 형성되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 분할 기판을 방열판 위에 형성함으로써, 방열 효과가 더 향상된다.
또한, 제3 발명의 조명 장치에서는,
상기 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광 장치를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제4 발명의 백라이트에서는,
상기 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광 장치를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제5 발명의 액정 패널에서는,
상기 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광 장치를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제6 발명의 액정 패널에서는,
투명 기판과,
상기 투명 기판의 한쪽 면에 배치되고, 상기 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 배선에 접속된 복수의 발광 소자와,
상기 투명 기판의 다른 쪽 면에 형성된 복수의 박막 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 액정 패널 기판과 백라이트 기판을 하나로 한 투명 기판을 사용함으로써, 부품 비용과 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 보다 박형의 액정 패널을 얻을 수 있다.
또한, 제7 발명의 액정 패널에서는,
투명 기판과,
상기 투명 기판의 한쪽 면에 배치되고, 상기 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 배선에 접속된 복수의 발광 소자와,
상기 투명 기판의 다른 쪽 면에 형성된 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 컬러 필터와 백라이트 기판을 하나로 한 투명 기판을 사용함으로써, 부품 비용과 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 보다 박형의 액정 패널을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법은,
제1 전극과, 제2 전극을 갖는 제1 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
제1 액체와, 그 제1 액체 내에 위치하는 복수의 발광 소자를 갖는 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판 위에 위치시키는 소자 공급 공정과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하여, 상기 전압의 인가에 의해 생성되는 전기장에 기초하여 결정되는 미리 정해진 위치에, 2개 이상의 상기 발광 소자를 배열하는 소자 배열 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 하나하나의 발광 소자를 개별로 조작하지 않고, 한번의 처리로 복수의 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를 상기 제1 기판에 대하여 상대 이동시킨다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자가 제1 기판의 표면 가까이에서 액체의 흐름을 타고 이동하기 때문에, 발광 소자가 제1 전극과 제2 전극에 의해 규정되는 소정의 장소에 보다 단시간에 근접할 수 있다. 따라서, 발광 소자의 배열 시간을 단축할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 제1 기판과 대략 평행하게 제2 기판을 배치하는 제2 기판 배치 공정을 구비하고,
상기 소자 공급 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 충전한다.
상기 실시 형태에 따르면, 서로 대략 평행하게 배치된 제1 기판 및 제2 기판에 의해, 액체의 증발을 방지할 수 있기 때문에, 정밀도 좋고 또한 수율 높게 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 제2 기판은, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 대향하는 제3 전극을 갖고,
상기 소자 공급 공정 및 상기 소자 배열 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 상기 제1 전극과, 상기 제3 전극 사이에 전압을 인가한다.
상기 실시 형태에 따르면, 제1 전극과, 제3 전극 사이에 비대칭한 전압을 인가함으로써, 발광 소자를 제1 전극 방향 혹은 제3 전극 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 배열 시간을 단축할 수 있으며, 또한, 배열하지 않은 발광 소자를 신속히 회수하는 등이 가능하다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유동시킨다.
상기 실시 형태에 따르면, 제1 기판과, 제2 기판에 의해 소자 함유 액체의 유로를 규정할 수 있고, 액체의 증발을 방지할 수 있어, 기화에 기인하는 냉각에 의해 대류가 일어나는 것을 방지할 수 있기 때문에, 정밀도 좋고, 또한, 수율 높게 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자가, 제1 기판의 표면 가까이에서, 액체의 흐름을 타고 이동하기 때문에, 발광 소자가, 제1 전극과, 제2 전극에 의해 규정되는 소정의 장소에 접근하기 쉬워, 배열하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 제1 기판과, 제2 기판의 간극을 제1 기판 위의 장소와 상관없이 일정하게 함으로써, 액체의 유속을 제1 기판 위의 장소에 관계없이 일정하게 할 수 있기 때문에, 수율 높게 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 제1 및 제2 기판에 의해 규정되는 유로에 주입하는 액체의 양을 조정함으로써, 용이하게 액체의 유속을 바꿀 수 있기 때문에, 수율 높게 발광 소자를 소정의 장소에 배열시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 제1 전극의 표면 및 상기 제2 전극의 표면을, 절연막으로 덮는다.
상기 실시 형태에 따르면, 제1 및 제2 전극에 전류가 흐르지 않게 되기 때문에, 전압 강하를 매우 작게 할 수 있어, 배열의 수율을 향상시킬 수 있다. 제1 기판이, 대규모로 되고, 배열하는 발광 소자가 다수로 되면, 제1 및 제2 전극의 배선 길이가 길어져, 전압 강하가 현저해져, 배선의 미단에서 배열이 행해지지 않게 될 우려가 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 전류가 흐르지 않게 되기 때문에, 전기 화학 효과에 의해 전극이 용해되는 것을 방지할 수 있어, 단선이나 액체의 오염에 의한 배열 수율의 악화를 방지할 수 있다. 금속 전극이 전해액에 접촉한 상태에서, 전압을 전극 사이에 인가시키면, 금속이 전해액 중에 용출하는 경우가 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 제1 기판의 표면은, 상기 발광 소자의 표면의 재료와 동일한 재료로 이루어져 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 제1 기판의 표면에 고착하는 발광 소자를 감소시킬 수 있고, 배열 수율을 향상시킬 수 있다. 그것은, 발광 소자와, 제1 기판의 표면의 재료가 동일한 경우, 제타 포텐셜이 동일해져, 서로 반발하여, 발광 소자가 제1 기판의 표면에 고착하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 함유 액체는, 계면 활성제를 포함하고 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자끼리 응축, 혹은 발광 소자가, 절연막, 기판, 전극에 고착하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 각 발광 소자 중의 상이한 2점의 최장 거리는 50㎛ 이하이다.
상기 실시 형태에 따르면, 최대 치수가 50㎛ 이하인 발광 소자라도, 발광 소자의 개수와 상관없이 용이하게 소정의 장소에 배치할 수 있다. 재차 설명하면, 오히려 미세한 물체를 배열하는 것에 적합하다. 미소 치수의 발광 소자를 다수 배열함으로써, 면 조명 등에서의 밝기 불균일을 저감시킬 수 있는 점에서, 유효하다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 복수의 발광 소자 각각은, 봉형의 형상을 갖고 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자가 봉형이기 때문에, 발광 소자의 일단부를, 제1 전극 위에 고정할 수 있고, 발광 소자의 타단부를, 제2 전극에 고정할 수 있다. 따라서, 얼라인먼트 정밀도를 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 발광 소자는,
원기둥 형상의 제1 도전형의 제1 반도체층과,
상기 제1 반도체층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 양자 웰층과,
상기 양자 웰층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 제2 도전형의 제2 반도체층을 갖고 있다.
바꿔 말하면, 발광 소자는, n형 반도체-양자 웰-p형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있거나 또는, p형 반도체-양자 웰-n형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 봉형 발광 소자의 측면의 대략 전체면에 발광층을 형성할 수 있기 때문에, 봉형 발광 소자 1개당 발광 면적을 크게 할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 복수의 발광 소자 각각은, 봉형의 형상을 갖고,
상기 각 발광 소자의 연장 방향에 수직한 단면의 직경은 500nm보다도 크다.
상기 실시 형태에 따르면, 배열한 봉형 발광 소자의 강도를 크게 할 수 있어, 배열한 봉형 발광 소자가 구부러지지 않도록 할 수 있다. 따라서, 발광 소자 내의 응력을 작게 할 수 있어, 응력에 의한 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 발광 소자는,
원기둥 형상의 제1 도전형의 제1 반도체층과,
상기 제1 반도체층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 양자 웰층과,
상기 양자 웰층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 제2 도전형의 제2 반도체층을 갖고,
상기 각 발광 소자의 연장 방향에 수직한 단면의 직경은 500nm보다도 크다.
바꿔 말하면, 각 발광 소자는, 봉형의 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있으며, 또한, 각 발광 소자의 직경은 500nm보다도 크다.
상기 실시 형태에 따르면, 각 발광 소자의 광의 발광량을 충분한 것으로 할 수 있기 때문에, 1개의 전극쌍에 하나의 발광 소자만을 배열해도 충분한 발광 밀도를 얻을 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 복수의 발광 소자 중에서 상기 미리 정해진 위치에 배열하지 않은 발광 소자를 배출하는 소자 배출 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자를 회수할 수 있음과 함께, 다른 제1 기판에 배열할 수 있어, 발광 장치의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자가, 건조 후 등에 응축되어, 배선 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에, 상기 소자 배열 공정에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 인가한 전압보다도 높은 전압을 인가하고, 상기 미리 정해진 위치에 배열하고 있는 상기 발광 소자를, 그 미리 정해진 위치에 고정하는 소자 고정 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자를 소정의 위치에 고정할 수 있기 때문에, 얼라인먼트 정밀도를 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면, 액체의 흐름이 빨라진 경우에도 발광 소자가 이동하는 일이 없고, 또한, 액체를 제거할 때에도 발광 소자가 이동하는 일이 없기 때문에, 얼라인먼트 정밀도를 특히 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 기판의 표면을 건조하는 기판 건조 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 기판 건조 공정에 의해, 발광 소자를 전극 사이에 고정할 수 있다. 또한, 기판 건조 공정에 의해, 제1 기판의 표면에 보호막을 형성할 수 있어, 발광 소자를 보호할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 함유 액체의 표면 장력이 50mN/m 이하이다.
상기 실시 형태에 따르면,
제1 기판의 표면이, 표면 장력이 큰 액체에 의해 젖어 있는 상태에서 건조하면, 건조 중에 액체의 표면이 발광 소자에 접촉함으로써 발광 소자가 움직여, 얼라인먼트 어긋남이 일어나는 경우가 있다. 상기 실시 형태에 따르면, 표면 장력이 작은 액체를 사용하고 있기 때문에, 얼라인먼트 어긋남을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 함유 액체의 표면 장력이 30mN/m 이하이다.
상기 실시 형태에 따르면, 표면 장력이 50mN/m보다도 더 작은 액체를 사용하고 있기 때문에, 얼라인먼트 어긋남을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 공급 공정 후이면서 또한 상기 기판 건조 공정 전에, 상기 제1 액체를, 그 제1 액체보다도 표면 장력이 작은 제2 액체로 교체하는 액체 교체 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자의 배열 시에는, 표면 장력이 큰 액체(임의의 액체)를 사용할 수 있는 한편, 건조 시에, 표면 장력이 작은 액체를 사용할 수 있다. 따라서, 배열 시에 큰 정전 유도의 효과를 생성하는 액체를 사용할 수 있어, 발광 소자의 배열을 효율적으로 행할 수 있음과 함께, 건조 시에 표면 장력이 작은 액체를 사용할 수 있어, 발광 소자의 얼라인먼트 어긋남을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 각 발광 소자는, 그 발광 소자의 표면에, 제1 영역과, 제2 영역을 가짐과 함께, 상기 제1 영역과, 상기 제2 영역에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있고,
상기 제1 영역과, 상기 제1 전극을 도전체로 접속함과 함께, 상기 제2 영역과, 상기 제2 전극을 도전체로 접속하는 소자 접속 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자와 제1 전극을 도전체로 접속하고 있음과 함께, 발광 소자와 제2 전극을 도전체로 접속하고 있기 때문에, 제1 및 제2 전극과, 미소한 발광 소자의 전기 접속을 양호한 것으로 할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극과, 제2 전극 사이에, 전압을 인가하여 발광 장치를 발광시킬 때에, 전압이 발광 소자에 인가되지 않은 상태(오픈)로 되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 발광 소자는, 그 발광 소자의 표면에, 제1 영역과, 제2 영역을 가짐과 함께, 상기 제1 영역과, 상기 제2 영역에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있고,
상기 미리 정해진 위치에 배열되어 있는 상기 2개 이상의 발광 소자의 2개 이상의 상기 제1 영역에 접속하는 제4 전극과, 상기 미리 정해진 위치에 배열되어 있는 상기 2개 이상의 발광 소자의 2개 이상의 상기 제2 영역에 접속하는 제5 전극을 형성하는 추가 전극 형성 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 제4 전극과, 제5 전극에 전압을 인가함으로써, 발광 소자에 전압을 인가할 수 있고, 제1 전극과 제2 전극을 사용하지 않고, 발광 소자에 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자의 배열 시의 전극 구조(제1 전극 및 제2 전극)와 다른 구조의 배선(제4 전극 및 제5 전극)을 발광 소자에의 전압 인가에 사용할 수 있고, 전압 인가의 자유도를 크게 할 수 있어, 전압 인가가 용이해진다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 기판을 분단하는 기판 분단 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 한번의 발광 소자의 배열에 의해, 복수의 발광 소자가 소정의 장소에 배열한 복수의 기판을 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는,
상기 소자 배열 공정에서, 상기 제1 기판 위에, 1000개 이상의 상기 발광 소자를 배열한다.
상기 실시 형태에 따르면, 발광 소자의 검사를 위한 비용이 필요없어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, (1), 본 발명의 표시 장치는,
기판과,
상기 기판 위에, 일방향으로 연장되도록 형성된 복수의 제1 배선과,
상기 기판 위에, 타 방향으로 연장되도록 형성된 복수의 제2 배선과,
상기 기판 위에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 발광 소자를 구비하고,
상기 각 발광 소자의 일단부는 상기 복수의 제1 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 상기 각 발광 소자의 타단부는 상기 복수의 제2 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있고,
상기 각 발광 소자는, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 상기 발광 소자는, 원 형상, 타원 형상, 직사각 형상, 다각 형상 등의 단면을 갖고, 일직선상 또는 곡선상 등으로 연장되거나, 굴곡부를 갖거나 하는 것이어도 좋다.
또한, 상기 「폭」이란, 발광 소자에 있어서 가장 굵은 부분의 폭을 가리킨다.
상기 구성에 의하면, 상기 각 발광 소자의 일단부는 복수의 제1 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 각 발광 소자의 타단부는 복수의 제2 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있으므로, 상기 종래의 표시 장치에서 필요한 와이어가 불필요하다. 그 결과, 상기 종래의 표시 장치보다도 재료비 및 제조 공정을 삭감할 수 있어, 저비용으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 와이어가 불필요하게 되는 것에 수반하여, 본딩 패드도 불필요하게 되므로, 발광 소자끼리 사이에 본딩 패드를 배치하지 않아도 되므로, 발광 소자끼리의 간격을 좁게 할 수 있다. 그 위, 상기 각 발광 소자는, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이므로, 매우 작다. 따라서, 본 발명의 표시 장치는, 발광 소자를 포함하는 화소부를 매우 작게 할 수 있어, 고정밀의 표시가 가능하다.
또한, 상기 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이를 200㎛ 이하이므로, 제1 배선과 제2 배선 사이에 전압을 인가함으로써, 이 제1 배선과 제2 배선 사이에 발광 소자를 용이하게 배치할 수 있다.
상기 폭에 대한 길이의 비가 5 미만이거나, 그 비가 400을 초과하고 있거나, 그 길이가 200㎛를 초과하고 있거나 하면, 상기 전압의 인가를 행해도, 제1 배선과 제2 배선 사이에의 발광 소자의 배치가 곤란해진다.
또한, 상기 각 발광 소자의 길이를 0.5㎛ 이상으로 하므로, 발광 강도를 높게 하여, 원하는 발광 강도가 얻어진다.
상기 각 발광 소자의 길이를 0.5㎛ 미만으로 하면, 발광 강도가 낮아, 원하는 발광 강도가 얻어지지 않는다.
상기 종래의 표시 장치에서는, LED 칩끼리 사이에 본딩 패드가 개재하기 때문에, LED 칩끼리의 간격을 좁게 할 수 없어, 현실적으로 고정밀의 표시를 실현하는 것은 곤란했다.
또한, 상기 발광 소자는 폭에 대한 길이의 비가 5 이상이므로, 발광 소자가 봉형으로 된다. 이에 의해, 상기 발광 소자의 일단부에 전기적으로 직접 접속된 제1 배선의 부분부터, 이 발광 소자의 타단부에 전기적으로 직접 접속된 제2 배선의 부분까지의 거리를 크게 할 수 있다. 다른 표현으로 하면, 상기 발광 소자의 일단부에 형성되는 전기적인 콘택트부와, 이 발광 소자의 타단부에 형성되는 전기적인 콘택트부 사이의 거리를 길게 취할 수 있다. 그 결과, 상기 제1 배선 및 제2 배선의 형성 공정이 용이해지므로, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
이하, 상기 폭에 대한 길이의 비를 5 이상으로 하는 것에 의한 작용 효과에 대해서, 도 95, 도 96을 사용하여 보다 자세하게 설명한다.
우선, 도 95, 도 96의 발광 소자(1, 2)가 있다고 가정하자. 상기 발광 소자(1)는 상면이 정사각형(W1=L1)이고 두께가 H1, 체적이 V1=W1×L1×H1=W12×H1이다. 한편, 상기 발광 소자(2)는, 봉형이고, 두께 H2가 발광 소자(1)의 두께 H1과 동등하고, 폭 W2가 발광 소자(1)의 폭 W1보다 작고, 길이 L2가 발광 소자(1)의 길이 L1보다 크고, 체적 V2는 체적 V1과 동등하다고 하자. 이 경우, W2×L2=W1×L1이 성립한다. 그리고, 상기 발광 소자(1)의 체적 V1은 발광 소자(2)의 체적 V2와 동등하므로, 발광 소자(1)의 재료(예를 들어 고가의 GaN)는 발광 소자(2)의 재료의 비용과 동일하다.
상기 발광 소자(1, 2)를 2개의 배선에 전기적으로 접속하는 경우, 발광 소자(1)에서는 영역 A1, B1에 전기적인 콘택트부를 형성할 수 있는 한편, 발광 소자(2)에서는 영역 A2, B2에 전기적인 콘택트부를 형성할 수 있다. 상기 영역 A1, A2, B1, B2 각각에 전기적인 콘택트부를 형성했을 때, 발광 소자(1)의 전기적인 콘택트부간의 거리는 약 L1, 발광 소자(2)의 전기적인 콘택트부간의 거리는 약 L2로 된다. 이에 의해, 상기 발광 소자(1)에 관한 2개의 배선간의 거리에 비하여, 발광 소자(2)에 관한 2개의 배선간의 거리가 길어진다.
이와 같이, 상기 발광 소자(2)에 관한 2개의 배선간의 거리가 길어진다는 것은, 배선을 위한, 예를 들어 노광 장치는 저 스펙으로 충분하므로, 장치 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 배선간의 거리가 길어지면, 배선 불량이 일어나기 어려워지는 점에서, 수율의 향상 효과도 얻어진다. 또한, 상기 배선간의 거리를 10㎛ 이상으로 하면, 배선 프로세스에 잉크젯을 사용하는 것이 용이하게 되기 때문에, 롤 투 롤에 의한 저비용 프로세스를 적용하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 상기 발광 소자의 폭에 대한 발광 소자의 길이의 비를 5 이상으로 함으로써, 발광 소자가 봉형으로 되므로, 발광 소자의 재료 비용을 증가시키는 일이 없고, 장치 비용을 저감시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있고, 총 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
(2) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (1)의 표시 장치에 있어서,
상기 발광 소자는,
봉형의 제1 도전형 반도체와,
상기 제1 도전형 반도체의 일부를 동축형으로 덮는 제2 도전형 반도체를 갖고 있다.
여기서, 상기 「제1 도전형」이란, P형 또는 N형을 의미한다. 또한, 상기 「제2 도전형」이란, 제1 도전형이 P형인 경우에는 N형, N형인 경우에는 P형을 의미한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 제2 도전형 반도체가 봉형의 제1 도전형 반도체의 일부를 동축형으로 덮으므로, 발광 소자의 발광 면적이 넓어진다.
따라서, 상기 표시 장치의 휘도를 높일 수 있다.
(3) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (1) 또는 (2)의 표시 장치에 있어서,
상기 복수의 발광 소자는, 적색광을 출사하는 적색 발광 소자와, 녹색광을 출사하는 녹색 발광 소자와, 청색광을 출사하는 청색 발광 소자를 포함한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 복수의 발광 소자는, 적색광을 출사하는 적색 발광 소자와, 녹색광을 출사하는 녹색 발광 소자와, 청색광을 출사하는 청색 발광 소자를 포함하므로, 형광체를 사용하지 않고 풀컬러 표시가 가능하다.
또한, 상기 실시 형태의 표시 장치를, 예를 들어 액정 표시 장치의 백라이트에 사용함으로써, 액정 표시 장치로부터 컬러 필터를 없앨 수 있으므로, 액정 표시 장치의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태의 표시 장치를, 예를 들어 액정 표시 장치의 백라이트에 사용한 경우, 액정 표시 장치의 색 순도나 명도를 높일 수 있다.
(4) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (3)의 표시 장치에 있어서,
상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자에 동일한 전류를 흘렸을 때에, 상기 적색 발광 소자에 의한 적색광과, 상기 녹색 발광 소자에 의한 녹색광과, 상기 청색 발광 소자에 의한 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자 각각의 발광 면적이 조정되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자에 동일한 전류를 흘리고, 적색 발광 소자에 의한 적색광과, 녹색 발광 소자에 의한 녹색광과, 청색 발광 소자에 의한 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어진다.
만약 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자에 동일한 전류를 흘리고, 적색 발광 소자에 의한 적색광과, 녹색 발광 소자에 의한 녹색광과, 청색 발광 소자에 의한 청색광을 혼합해도 백색광이 얻어지지 않는 경우, 1개의 화소부에 의해 백색을 얻기 위해서는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자 각각에 흘리는 전류량을 조절해야 한다. 그 결과, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자를 구동하는 드라이버 회로가 복잡해진다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자 중, 발광 강도가 약한 발광 소자에는 큰 전류를 흘려야 하므로, 그 발광 강도가 약한 발광 소자의 수명이 짧아진다는 문제도 있다.
따라서, 상기 실시 형태의 표시 장치는, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자 각각에 흘리는 전류량을 조절하지 않아도 되므로, 간단한 드라이버 회로에 의해 백색광을 얻을 수 있음과 함께, 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자의 수명의 열화를 방지할 수 있다.
(5) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (1) 또는 (2)의 표시 장치에 있어서,
상기 복수의 발광 소자의 출사광이 입사하는 복수의 형광체를 구비하고,
상기 발광 소자의 출사광은 자외광이며,
상기 복수의 형광체는, 상기 자외광의 입사에 의해 적색광을 출사하는 적색 형광체와, 상기 자외광의 입사에 의해 녹색광을 출사하는 녹색 형광체와, 상기 자외광의 입사에 의해 청색광을 출사하는 청색 형광체를 포함한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 복수의 형광체는, 자외광의 입사에 의해 적색광을 출사하는 적색 형광체와, 자외광의 입사에 의해 녹색광을 출사하는 녹색 형광체와, 자외광의 입사에 의해 청색광을 출사하는 청색 형광체를 포함하므로, 자외광을 출사하는 발광 소자만으로 풀컬러 표시가 가능하다.
(6) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (5)의 표시 장치에 있어서,
상기 복수의 발광 소자에 동일한 전류를 흘렸을 때에, 상기 적색 형광체에 의한 상기 적색광과, 상기 녹색 형광체에 의한 상기 녹색광과, 상기 청색 형광체에 의한 상기 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 상기 복수의 발광 소자 각각의 발광 면적이 조정되어 있다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 복수의 발광 소자에 동일한 전류를 흘리고, 적색 형광체에 의한 적색광과, 녹색 형광체에 의한 녹색광과, 청색 형광체에 의한 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어진다.
만약 상기 복수의 발광 소자에 동일한 전류를 흘리고, 적색 형광체에 의한 적색광과, 녹색 형광체에 의한 녹색광과, 청색 형광체에 의한 청색광을 혼합해도 백색광이 얻어지지 않는 경우, 각 발광 소자에 흘리는 전류량을 조절해야 한다. 그 결과, 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 드라이버 회로가 복잡해진다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 상기 복수의 발광 소자 중, 발광 강도가 약한 발광 소자에는 큰 전류를 흘려야 하므로, 그 발광 강도가 약한 발광 소자의 수명이 짧아진다는 문제도 있다.
따라서, 상기 실시 형태의 표시 장치는, 각 발광 소자에 흘리는 전류량을 조절하지 않아도 되므로, 간단한 드라이버 회로에 의해 백색광을 얻을 수 있음과 함께, 복수의 발광 소자의 수명의 열화를 방지할 수 있다.
(7) 일 실시 형태의 표시 장치는,
상기 (1)부터 (6)까지의 표시 장치에 있어서,
상기 기판은 플렉시블 기판이다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 기판은 플렉시블 기판이므로, 기판의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
(8) 본 발명의 표시 장치의 제조 방법은,
기판 위에, 일 방향으로 연장되는 복수의 제1 배선을 형성하는 제1 배선 형성 공정과,
상기 복수의 제1 배선을 덮도록, 상기 기판 위에 절연막을 형성하는 절연막 형성 공정과,
상기 절연막의 일부를 제거함으로써, 복수의 개구부를 형성하고, 상기 각 개구부 내에서 상기 제1 배선의 일부를 노출시키는 노출 공정과,
상기 복수의 개구부가 형성된 절연막 위에, 타 방향으로 연장되는 복수의 제2 배선을 형성하고, 상기 각 개구부 내에 상기 제2 배선의 일부를 넣는 제2 배선 형성 공정과,
상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 복수의 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 도포 공정과,
상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 발광 소자의 일단부가 상기 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 발광 소자의 타단부가 상기 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 발광 소자를 배열하는 배열 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 제1 배선 및 제2 배선 위에, 복수의 발광 소자를 포함하는 액체를 도포한 후, 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가함으로써, 각 개구부 내의 제1 배선의 일부 위에 발광 소자의 일단부를 배치할 수 있음과 함께, 각 개구부 내의 제2 배선의 일부 위에 발광 소자의 타단부를 배치할 수 있으므로, 복수의 발광 소자를 하나씩 배치하지 않아도 되어, 복수의 발광 소자의 배치를 한번에 행할 수 있다.
(9) 일 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법은,
상기 (8)에 기재된 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 복수의 발광 소자는, 적색광을 출사하는 복수의 적색 발광 소자와, 녹색광을 출사하는 복수의 녹색 발광 소자와, 청색광을 출사하는 복수의 청색 발광 소자를 포함하고,
상기 복수의 개구부는, 상기 적색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 적색 발광 소자용 개구부와, 상기 녹색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 녹색 발광 소자용 개구부와, 상기 청색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 청색 발광 소자용 개구부를 포함하고,
상기 제1 배선의 일부는, 상기 적색 발광 소자용 개구부 내, 녹색 발광 소자용 개구부 내 및 청색 발광 소자용 개구부 내에서 노출되고,
상기 제2 배선의 일부는, 상기 적색 발광 소자용 개구부 내, 녹색 발광 소자용 개구부 내 및 청색 발광 소자용 개구부 내에 들어가고,
상기 도포 공정은,
상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 적색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정과,
상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 녹색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정과,
상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 청색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정을 갖고,
상기 배열 공정은,
상기 적색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 적색 발광 소자의 일단부가 상기 적색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 적색 발광 소자의 타단부가 상기 적색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 적색 발광 소자를 배열하는 과정과,
상기 녹색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 녹색 발광 소자의 일단부가 상기 녹색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 녹색 발광 소자의 타단부가 상기 녹색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 녹색 발광 소자를 배열하는 과정과,
상기 청색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 청색 발광 소자의 일단부가 상기 청색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 청색 발광 소자의 타단부가 상기 청색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 청색 발광 소자를 배열하는 과정을 갖는다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 적색 발광 소자에 대응하는 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가함으로써, 각 적색 발광 소자용 개구부 내의 제1 배선의 일부 위에 적색 발광 소자의 일단부를 배치할 수 있음과 함께, 각 적색 발광 소자용 개구부 내의 제2 배선의 일부 위에 적색 발광 소자의 타단부를 배치할 수 있으므로, 복수의 적색 발광 소자를 하나씩 배치하지 않아도 되어, 복수의 발광 소자의 배치를 한번에 행할 수 있다.
또한, 상기 녹색 발광 소자에 대응하는 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가함으로써, 각 녹색 발광 소자용 개구부 내의 제1 배선의 일부 위에 녹색 발광 소자의 일단부를 배치할 수 있음과 함께, 각 녹색 발광 소자용 개구부 내의 제2 배선의 일부 위에 녹색 발광 소자의 타단부를 배치할 수 있으므로, 복수의 녹색 발광 소자를 하나씩 배치하지 않아도 되어, 복수의 발광 소자의 배치를 한번에 행할 수 있다.
또한, 상기 청색 발광 소자에 대응하는 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가함으로써, 각 청색 발광 소자용 개구부 내의 제1 배선의 일부 위에 청색 발광 소자의 일단부를 배치할 수 있음과 함께, 각 청색 발광 소자용 개구부 내의 제2 배선의 일부 위에 청색 발광 소자의 타단부를 배치할 수 있으므로, 복수의 청색 발광 소자를 하나씩 배치하지 않아도 되어, 복수의 발광 소자의 배치를 한번에 행할 수 있다.
따라서, 상기 복수의 적색 발광 소자의 배열을 1회와, 복수의 녹색 발광 소자의 배열을 1회와, 복수의 청색 발광 소자의 배열을 1회 행하는 것만으로, 즉, 배열의 과정을 3회 행하는 것만으로, 복수의 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자를 각각 원하는 위치에 배치할 수 있다.
(10) 일 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법은,
상기 (8)에 기재된 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 발광 소자의 출사광은 자외광이며,
상기 복수의 개구부는, 복수의 적색 형광체용 개구부와, 복수의 녹색 형광체용 개구부와, 복수의 청색 형광체용 개구부를 포함하고,
상기 제1 배선의 일부는, 상기 적색 형광체용 개구부 내, 녹색 형광체용 개구부 내 및 청색 형광체용 개구부 내에서 노출되고,
상기 제2 배선의 일부는, 상기 적색 형광체용 개구부 내, 녹색 형광체용 개구부 내 및 청색 형광체용 개구부 내에 들어가고,
상기 자외광을 받아 적색광을 출사하는 적색 형광체를 상기 적색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 상기 자외광을 받아 녹색광을 출사하는 녹색 형광체를 상기 녹색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 상기 자외광을 받아 청색광을 출사하는 청색 형광체를 상기 청색 형광체용 개구부 내에 형성하는 형광체 형성 공정을 구비한다.
상기 실시 형태에 따르면, 상기 자외광을 받아 적색광을 출사하는 적색 형광체를 적색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 자외광을 받아 녹색광을 출사하는 녹색 형광체를 녹색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 자외광을 받아 청색광을 출사하는 청색 형광체를 청색 형광체용 개구부 내에 형성하므로, 자외광을 출사하는 발광 소자를 사용하여 풀컬러 표시가 가능하다.
또한, 상기 풀컬러 표시는, 발광 소자의 종류를 1종류로 할 수 있으므로, 저비용으로 실현 가능하다.
또한, 일 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법은,
상기 (8) 내지 (10)에 기재된 표시 장치의 제조 방법에 있어서는,
상기 각 발광 소자는, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이다.
(11) 본 발명의 표시 장치의 구동 방법은,
상기 (1)부터 (7)까지의 표시 장치에 표시를 행하게 하는 표시 장치의 구동 방법이며,
상기 제1 배선 및 제2 배선에 교류 전압을 인가하여, 상기 발광 소자를 발광시키는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 제1 배선 및 제2 배선에 교류 전압을 인가하여, 발광 소자를 발광시키므로, 제1 배선에 접속되는 복수 발광 소자의 일단부의 극성이 통일되어 있지 않아도, 복수의 발광 소자를 균일하게 발광시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 배선에 접속되는 복수 발광 소자의 일단부의 극성을 통일하기 위한 제어를 할 필요가 없기 때문에, 제조 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치는,
광을 투과하는 제1 기판과,
광을 투과하는 제2 기판과,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 충전되어 있는 액정과,
상기 제1 기판에 있어서의 상기 액정측과 반대측의 면에 배치되어 있는 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 이 명세서에서는, 예를 들어 상기 제1 기판은, TFT(박막 트랜지스터) 기판 또는 컬러 필터 기판의 한쪽 기판이며, 상기 제2 기판은, TFT 기판 또는 컬러 필터 기판의 다른 쪽 기판이다. 상기 TFT 기판에는, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다. 상기 컬러 필터 기판에는, 발광 소자로부터 발해진 광을 차단하는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고 또는 블랙 매트릭스 외에, 적색, 녹색 및 청색의 착색층이 형성되어 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 발광 소자는, 상기 제1 기판에 배치되어 있으므로, 발광 소자는, 액정 표시 장치를 구성하는 2매의 기판 중 한쪽 기판에 직접 형성되어 있다. 이로 인해, 종래의 백라이트 장치에서 필요한, 발광 소자를 배치하기 위한 기판이 불필요하게 된다.
따라서, 발광 소자에 의해 구성되는 백라이트부를 얇게 형성할 수 있어, 박형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는,
상기 발광 소자는,
봉형의 제1 도전형의 반도체 코어와,
상기 반도체 코어를 덮도록 형성된 제2 도전형의 반도체층을 갖고,
상기 발광 소자는, 상기 발광 소자의 축이 상기 제1 기판의 상기 면에 대략 평행해지도록, 상기 제1 기판에 배치되어 있다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 발광 소자는, 봉형 구조의 발광 소자이므로, 발광 소자로부터 발해진 광은, 발광 소자의 축을 중심으로 하여 360도 방향으로 조사된다. 이로 인해, 발광 소자를 제1 기판 위에 배치시키는 공정에 있어서, 상기 축을 중심으로 한 회전 방향을 제어할 필요가 없다. 따라서, 발광 소자의 배열을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 발광 소자는, 봉형 구조의 발광 소자이므로, 발광 소자의 체적당 발광 면적을 크게 할 수 있다. 이로 인해, 원하는 광량을 얻기 위한 발광 소자의 크기를 작게 하고, 발광 소자의 재료비를 저감시킬 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에는, 상기 발광 소자로부터 발해진 광이 통과하는 광 통과 영역이 형성되고, 상기 발광 소자는, 상기 제1 기판의 상기 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 광 통과 영역에 겹치는 위치에 배치되고, 상기 발광 소자는, 상기 광 통과 영역보다도 작다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 광 통과 영역에 겹치는 위치에, 이 광 통과 영역보다도 작은 상기 발광 소자를 배치하고 있으므로, 발광 소자로부터 발해진 광을 효율적으로 이용할 수 있다. 즉, 광 통과 영역에 겹치지 않는 위치에는 발광 소자를 배치하지 않음으로써, 표시에 기여하지 않는 광의 조사를 억제할 수 있어, 저소비 전력화가 도모된다.
또한, 1개의 광 통과 영역에 대하여 1개의 발광 소자를 배치할 수 있고, 발광 소자와 광 통과 영역의 위치 관계를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 백라이트의 광은 화소마다 일정하여, 휘도 변동은 발생하지 않는다. 이에 반하여, 종래의 백라이트 장치에서는, 발광 소자의 수량은, 액정 패널의 화소수에 대하여 일반적으로 적다. 이로 인해, 발광 소자의 위치와 화소의 위치의 관계는, 화소마다 상이하기 때문에, 발광 소자로부터의 광강도는 화소마다 상이하여, 백라이트의 광에 휘도 변동이 발생한다.
또한, 액정 패널을 형성하는 상기 제1 기판과 동일 기판 위에 발광 소자를 형성하고 있기 때문에, 상기 광 통과 영역에 맞추어, 제어성 높게 발광 소자를 배치할 수 있다. 즉, 광 통과 영역과 발광 소자의 얼라인먼트를 제어성 높게 행할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 발광 소자로부터 발해진 광을 상기 제1 기판측에 반사시키는 반사막을 갖는다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 발광 소자로부터 발해진 광을 상기 제1 기판측에 반사시키는 반사막을 가지므로, 발광 소자로부터 제1 기판의 액정측과 반대 방향으로 조사된 광을 효율적으로 액정을 향하여 반사시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자로부터 발해진 광을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 반사막은, 상기 발광 소자 위에 적층된 투명한 보호막 위에 적층되어 있다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 반사막은, 상기 발광 소자 위에 적층된 투명한 보호막 위에 적층되어 있으므로, 보호막의 막 두께 및 형상을 조정함으로써, 제1 기판 또는 제2 기판에 형성된 광 통과 영역에 낭비 없이 광을 조사할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 제1 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 제1 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있기 때문에, 발광 소자로부터 발해진 광은, TFT가 형성된 기판측으로부터 액정에 입사된다.
그리고, TFT가 형성되어 있는 기판의 측으로부터 광을 입사한다고 하는 점에서, 일반적인 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 그로 인해, 액정 표시 장치의 구성을 크게 바꾸지 않고 박형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 상기 제2 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
이 실시 형태의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 제2 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어 있기 때문에, 발광 소자로부터 발해진 광은, TFT가 형성된 기판과 반대의 기판측으로부터 액정에 입사된다.
그리고, 발광 소자와 TFT를 각각 다른 기판 위에 형성할 수 있기 때문에, 발광 소자를 배치하는 공정에 있어서, TFT에 손상을 끼치는 것을 방지할 수 있고 또는 TFT를 형성하는 공정에 있어서, 발광 소자에 손상을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트 및 액정 패널에 의하면, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 하나하나의 발광 소자를 개별로 조작하지 않고, 한번의 처리에 의해 복수의 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는, 발광 소자의 일단부를 제1 배선에 전기적으로 직접 접속함과 함께, 발광 소자의 타단부를 제2 배선에 전기적으로 직접 접속함으로써, 제1 배선 및 제2 배선과 발광 소자를 와이어로 전기적으로 접속하지 않아도 되므로, 저비용으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자의 일단부를 제1 배선에 전기적으로 직접 접속함과 함께, 발광 소자의 타단부를 제2 배선에 전기적으로 직접 접속함으로써, 본딩 패드도 불필요하게 되므로, 발광 소자끼리의 간격을 좁게 할 수 있다. 게다가, 상기 발광 소자는, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이므로, 매우 작다. 따라서, 본 발명의 표시 장치는, 각 화소부를 매우 작게 할 수 있어, 고정밀의 표시가 가능하다.
본 발명의 표시 장치의 제조 방법은, 제1 배선 및 제2 배선 위에, 복수의 발광 소자를 포함하는 액체를 도포한 후, 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가함으로써, 각 개구부 내의 제1 배선의 일부 위에 발광 소자의 일단부를 배치할 수 있음과 함께, 각 개구부 내의 제2 배선의 일부 위에 발광 소자의 타단부를 배치할 수 있으므로, 복수의 발광 소자를 하나씩 배치하지 않아도 되어, 복수의 발광 소자의 배치를 한번에 행할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 구동 방법은, 제1 배선 및 제2 배선에 교류 전압을 인가하여, 발광 소자를 발광시키므로, 제1 배선에 접속되는 복수 발광 소자의 일단부의 극성이 통일되어 있지 않아도, 복수의 발광 소자를 균일하게 발광시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 배선에 접속되는 복수 발광 소자의 일단부의 극성을 통일하기 위한 제어를 할 필요가 없기 때문에, 제조 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 발광 소자는, 상기 제1 기판에 배치되어 있으므로, 발광 소자에 의해 구성되는 백라이트부를 얇게 형성할 수 있어, 박형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명은, 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 충분히 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 설명을 위한 것뿐이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용되는 제1 발광 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 도 1에 이어지는 공정도이다.
도 3은 도 2에 이어지는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용되는 제2 발광 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 5는 도 4에 이어지는 공정도이다.
도 6은 도 5에 이어지는 공정도이다.
도 7은 도 6에 이어지는 공정도이다.
도 8은 도 7에 이어지는 공정도이다.
도 9는 도 8에 이어지는 공정도이다.
도 10은 도 9에 이어지는 공정도이다.
도 11은 도 10에 이어지는 공정도이다.
도 12는 도 11에 이어지는 공정도이다.
도 13은 도 12에 이어지는 공정도이다.
도 14는 도 13에 이어지는 공정도이다.
도 15는 도 14에 이어지는 공정도이다.
도 16은 도 15에 이어지는 공정도이다.
도 17은 도 16에 이어지는 공정도이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용하는 절연성 기판의 평면도이다.
도 19는 도 18의 XIX-XIX선에서 본 단면 모식도이다.
도 20은 상기 봉형 구조 발광 소자를 배열하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 21은 상기 봉형 구조 발광 소자를 배열할 때에 전극에 부여하는 전위를 설명하는 도면이다.
도 22는 상기 봉형 구조 발광 소자를 배열한 절연성 기판의 평면도이다.
도 23은 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 발광 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 24는 도 23에 이어지는 공정도이다.
도 25는 도 24에 이어지는 공정도이다.
도 26은 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 발광 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 27은 도 26에 이어지는 공정도이다.
도 28은 도 27에 이어지는 공정도이다.
도 29는 도 28에 이어지는 공정도이다.
도 30은 도 29에 이어지는 공정도이다.
도 31은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법의 기판 분할 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 본 발명의 제2 실시 형태의 조명 장치에 사용되는 발광 장치의 평면도이다.
도 33은 상기 발광 장치의 측면도이다.
도 34는 상기 발광 장치를 사용한 조명 장치의 일례로서의 LED 전구의 측면도이다.
도 35는 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치를 사용한 백라이트의 평면도이다.
도 36은 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치를 사용한 백라이트의 평면도이다.
도 37은 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치를 사용한 액정 패널의 평면도와 측면도이다.
도 38은 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 사용되는 봉형 구조 발광 소자의 측면도와 단부도이다.
도 39는 상기 발광 장치의 제조 방법의 봉형 구조 발광 소자를 포함하는 용액을 절연성 기판 위에 도포하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 40은 상기 절연성 기판 위에 도포된 용액을 러빙 처리하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 41은 러빙 처리된 절연성 기판을 건조하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 42는 상기 봉형 구조 발광 소자가 배열된 절연성 기판의 봉형 구조 발광 소자의 길이 방향에 대하여 직교하는 직선 영역을 에칭하여 p형의 반도체 코어의 일부를 노출시키는 공정을 도시하는 도면이다.
도 43은 상기 절연성 기판에 금속 배선을 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 44는 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치를 사용한 액정 패널의 측면도이다.
도 45는 제6 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서 사용하는 제1 기판의 평면도이다.
도 46은 도 1의 XII-XII선에서 본 단면 모식도이다.
도 47은 봉형 구조 발광 소자가 제1, 제2 전극 위에 배열하는 원리를 도시하는 도면이다.
도 48은 전기력선이 균일하지 않은 경우를 도시하는 도면이다.
도 49는 본 발명에서 사용 가능한 폭 0.5㎛ 내지 10㎛의 전극을 도시하는 도면이다.
도 50은 봉형 구조 발광 소자를 배열한 절연성 기판의 평면도이다.
도 51은 봉형 구조 발광 소자를 배열한 절연성 기판을 사용한 표시 장치를 도시하는 평면도이다.
도 52는 제7 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 53은 제8 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 54는 제9 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 55는 제9 실시 형태에 있어서, 제3 전극에 인가하는 전압의 예를 나타내는 도면이다.
도 56은 제9 실시 형태에 있어서, 제3 전극에 인가하는 전압의 예를 나타내는 도면이다.
도 57은 제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 58은 제11 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 59는 제12 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 60은 제15 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 61은 발광 소자가, 봉형 발광 소자가 아닌 경우의 문제점을 설명하는 모식도이다.
도 62는 발광 소자가, 봉형 발광 소자가 아닌 경우의 문제점을 설명하는 모식도이다.
도 63은 제16 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 64는 제17 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 65는 제18 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 66은 제18 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 67은 제19 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 68은 제19 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 69는 제20 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 70은 제20 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 71은 제21 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 72는 제21 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 73은 제22 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 74는 제22 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 75는 제23 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 76은 제23 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 77은 제24 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 78a는 세로 쌓기 구조를 갖는 봉형 발광 소자를 도시하는 모식도이다.
도 78b는 코어-쉘-쉘 구조를 갖는 봉형 발광 소자를 도시하는 모식도이다.
도 79a는 봉형 발광 소자의 직경이 500nm보다 작은 발광 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 79b는 봉형 발광 소자의 직경이 500nm보다 큰 발광 장치를 도시하는 모식도이다.
도 80은 본 발명에서 제조 가능한 발광 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 81은 봉형 발광 소자의 교차가 일어나는 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 82a는 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 일 불량 구조를 도시하는 모식도이다.
도 82b는 도 82a에 도시된 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
도 83a는 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 일 불량 구조를 도시하는 모식도이다.
도 83b는 도 83a에 도시된 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
도 84a는 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 일 불량 구조를 도시하는 모식도이다.
도 84b는 도 84a에 도시된 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
도 85는 유효한 봉형 발광 소자의 직경과 길이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 86은 본 발명의 제25 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 87은 본 발명의 제25 실시 형태의 봉형 적색 LED 소자의 개략 사시도이다.
도 88은 본 발명의 제25 실시 형태의 봉형 녹색 LED 소자의 개략 사시도이다.
도 89는 본 발명의 제25 실시 형태의 봉형 청색 LED 소자의 개략 사시도이다.
도 90a는 본 발명의 제25 실시 형태의 봉형 청색 LED 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 90b는 도 90a에 이어지는 봉형 청색 LED 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 90c는 도 90b에 이어지는 봉형 청색 LED 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 90d는 도 90c에 이어지는 봉형 청색 LED 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 90e는 도 90d에 이어지는 봉형 청색 LED 소자의 제조 방법의 공정도이다.
도 91a는 본 발명의 제25 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91b는 도 91a에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91c는 도 91b에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91d는 도 91c에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91e는 도 91d에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91f는 도 91d에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91g는 도 91f에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91h는 도 91g에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91i는 도 91h에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91j는 도 91h에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 91k는 도 91h에 이어지는 표시 장치의 제조 방법의 공정도이다.
도 92는 본 발명의 제26 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 93은 본 발명의 제27 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 94는 상기 제27 실시 형태의 표시 장치의 주요부의 모식 단면도이다.
도 95는 본 발명의 표시 장치의 일 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 96은 본 발명의 표시 장치의 일 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 97은 본 발명의 제28 실시 형태의 액정 표시 장치를 도시하는 간략 단면도이다.
도 98은 발광 소자의 사시도이다.
도 99a는 발광 소자의 제조 방법의 제1 공정을 도시하는 단면도이다.
도 99b는 발광 소자의 제조 방법의 제2 공정을 도시하는 단면도이다.
도 99c는 발광 소자의 제조 방법의 제3 공정을 도시하는 단면도이다.
도 99d는 발광 소자의 제조 방법의 제4 공정을 도시하는 단면도이다.
도 99e는 발광 소자의 제조 방법의 제5 공정을 도시하는 단면도이다.
도 100은 액정 표시 장치의 전극을 도시하는 평면도이다.
도 101은 발광 소자를 전극에 배열하는 방법을 나타냄과 함께 도 4의 A-A선에서 본 단면도이다.
도 102는 발광 소자를 전극에 배열한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 103은 발광 소자를 전극에 배열한 상태를 나타냄과 함께 도 6의 B-B선에서 본 단면도이다.
도 104는 발광 소자에 반사막을 형성한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 105는 비교예를 도시하는 단면도이다.
도 106은 본 발명의 제29 실시 형태의 액정 표시 장치를 도시하는 간략 단면도이다.
도 107은 본 발명의 제30 실시 형태의 액정 표시 장치를 도시하는 간략 단면도이다.
도 108은 발광 소자를 전극에 배열한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 109는 종래의 발광 장치의 단면도이다.
도 110은 종래의 발광 장치를 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법, 발광 장치, 조명 장치, 백라이트 및 액정 패널을 도시한 실시 형태에 의해 상세하게 설명한다. 이 실시 형태에서는, Si를 도프한 n형 GaN과 Mg를 도프한 p형 GaN을 발광 소자에 사용하지만, GaN에 도핑하는 불순물은 이에 한하지 않는다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태의 설명에서는, 우선, 발광 장치의 제조 방법 및 발광 장치에 사용되는 발광 소자로서, 다음의 (1)에 있어서 제1 발광 소자의 제조 방법(도 1 내지 도 3에 도시한다)에 대하여 설명함과 함께, (2)에 있어서 제2 발광 소자(도 4 내지 도 17에 도시한다)의 제조 방법에 대하여 설명하고, 또한, (3) 내지 (5)에 있어서 동일 기판 위로의 발광 소자의 배치 공정, 배선 공정에 대하여 설명한 후, (6)에 있어서 기판 분할 공정(도 31에 도시한다)을 설명한다.
(1) 제1 발광 소자의 제조 방법
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용되는 제1 발광 소자의 제조 방법의 공정도를 도시하고 있다. 이하에, 도 1 내지 도 3을 참조하여 제1 발광 소자의 제조 방법을 설명한다.
우선, 도 1에 도시한 바와 같이, n형 GaN 기판(20) 위에 n형 GaN층(1)을 형성한다. MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장) 장치를 사용하여, 봉형 n형 GaN을 결정 성장시킨다. 이 봉형의 n형 GaN층(1)은, 성장 온도를 700℃ 내지 800℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 트리메틸갈륨(TMG) 및 암모니아(NH3)를 사용하고, n형 불순물 공급용으로 실란(SiH4)을, 또한 캐리어 가스로서 수소(H2)를 공급함으로써, Si를 불순물로 한 n형 GaN층(1)을 성장시킬 수 있다. 한편, 저온(예를 들어 600℃ 또는 그 이하)이나 고온(예를 들어, 1000℃ 또는 그 이상)에서 GaN을 성장시키면, 저온의 경우, 형성되는 GaN이 상측 방향으로 치우친 성장을 하여 끝이 가는 형상으로 되고, 또한, 고온의 경우, 형성되는 GaN이 측방으로 치우친 성장을 하여 봉형이 아니라 박막 형상으로 된다.
이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, n형 GaN층(1) 위에 InGaN 양자 웰층(2)을 성장시킨다. 양자 웰층(2)은, 발광 파장에 따라 설정 온도를 750℃로 하고, 캐리어 가스에 질소(N2), 성장 가스에 TMG 및 NH3, 트리메틸인듐(TMI)을 공급함으로써, n형 GaN층(1) 위에 p형 InGaN으로 이루어지는 양자 웰층(2)을 형성할 수 있다. 또한, 이 양자 웰층은, InGaN층과 p형 GaN층 사이에 전자 블록층으로서 p형 AlGaN층을 넣어도 좋다. 또한, GaN의 장벽층과 InGaN의 양자 웰층을 교대로 적층한 다중 양자 웰 구조이어도 좋다.
이어서, InGaN 양자 웰층(2) 위에 p형 GaN층(3)을 형성한다. 이 p형 GaN층(3)은, 설정 온도를 800℃로 하고, 성장 가스로서 TMG 및 NH3을 사용하고, p형 불순물 공급용으로 Cp2Mg를 사용함으로써 p형 GaN층(3)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, n형 GaN층(1)과 양자 웰층(2)과 p형 GaN층(3)으로 이루어지는 복수의 봉형 구조 발광 소자(10)를, IPA 등의 용액 중에서 초음파 진동을 가함으로써 복수의 봉형 구조 발광 소자(10)를 기판으로부터 분리한다.
상기 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용되는 제1 발광 소자의 제조 방법에서는, 에피택셜 기판인 n형 GaN 기판(20) 위에 형성된 복수의 소자를 형성하고, 그 n형 GaN 기판(20) 위로부터 분리한 복수의 봉형 구조 발광 소자(10)를 사용함으로써, 발광 소자채 기판을 분단하여 사용하는 것에 비하여, n형 GaN 기판(20)을 재이용할 수 있으므로, 비용을 저감시킬 수 있다.
이 실시 형태에서는, 봉형의 발광 소자로서 봉형 구조 발광 소자(10)를 사용했지만, 봉형의 발광 소자는 이에 한정하지 않고, 예를 들어 n형 GaN 기판 위에 성장 구멍을 갖는 성장 마스크나 금속종 등을 사용하여 복수의 봉형의 발광 소자를 성장시킨 후, 기판으로부터 분리한 것이어도 좋다.
상기 제1 실시 형태에서는, 봉형의 발광 소자를 사용했지만, 본 발명의 발광 소자는 이에 한정하지 않고, 원 형상, 타원 형상, 정사각 형상, 직사각 형상, 다각 형상 등의 평탄한 발광면을 갖고, 그 발광면이 기판에 대하여 평행해지도록 실장면 위에 배치되는 형태의 발광 소자이어도 좋다.
(2) 제2 발광 소자의 제조 방법
또한, 도 4 내지 도 17은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치에 사용되는 제2 발광 소자의 제조 방법을 순서대로 도시하는 공정도이다.
이 제2 실시 형태에서는, 우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 준비한 사파이어 기판(101)을 세정한다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(101) 위에 n형 GaN막(102)을 성막한다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, n형 GaN막(102) 위에 마스크층(103)을 데포지션에 의해 형성한다. 이 마스크층(103)은, 예를 들어 SiN 또는 SiO2로 제작된다.
이어서, 상기 마스크층(103) 위에 레지스트층(105)을 도포하고, 노광 및 현상(디벨롭먼트)을 행하고, 또한, 건식 에칭을 행하여, 도 7에 도시한 바와 같이 레지스트층(105) 및 마스크층(103)에 구멍(105A, 103A)을 형성한다. 이 구멍(105A, 103A)에 의해, n형 GaN막(102)의 일부(102A)가 노출되어 있다. 상기 마스크층(103)이 성장 마스크로 되고, 마스크층(103)에 형성된 구멍(103A)이 성장 구멍으로 된다.
이어서, 촉매 금속 형성 공정에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 레지스트층(105) 위 및 구멍(103A)에 노출된 n형 GaN막(102)의 일부(102A) 위에 촉매 금속(106)을 증착(데포지션)시킨다. 이 촉매 금속(106)으로서는, 예를 들어 Ni, Fe 등을 채용할 수 있다.
이어서, 리프트 오프에 의해, 레지스트층(105) 및 레지스트층(105) 위의 촉매 금속(106)을 제거하여, 도 9에 도시한 바와 같이, n형 GaN막(102)의 일부(102A) 위의 촉매 금속(106)을 남기고, 이어서, 세정을 행한다.
이어서, 반도체 코어 형성 공정에 있어서, 도 10에 도시한 바와 같이, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장) 장치를 사용하여, n형 GaN을 결정 성장시켜 촉매 금속(106)의 존재 하에서 단면이 거의 육각형인 봉형의 반도체 코어(107)를 형성한다. 이 봉형의 반도체 코어(107)는, 예를 들어 길이 25㎛로 성장시킨다. 성장 온도를 800℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 트리메틸갈륨(TMG) 및 암모니아(NH3)를 사용하고, n형 불순물 공급용으로 실란(SiH4)을, 또한 캐리어 가스로서 수소(H2)를 공급함으로써, Si를 불순물로 한 n형 GaN의 반도체 코어(107)를 성장시킬 수 있다. 여기서, n형 GaN은, 육방정계의 결정 성장이 되고, 사파이어 기판(101) 표면에 대하여 수직 방향을 c축방향으로 하여 성장시킴으로써, 육각기둥 형상의 반도체 코어가 얻어진다. 성장 방향이나 성장 온도 등의 성장 조건에 의존하지만, 성장시키는 반도체 코어의 직경이 수십nm 내지 수백nm 정도인 작은 경우에 단면이 거의 원형에 가까운 형상으로 되기 쉬운 경향이 있고, 직경이 0.5㎛ 정도 내지 수㎛로 커지면 단면이 거의 육각형으로 성장시키는 것이 용이해지는 경향이 있다.
상기 레지스트층(105)의 구멍(105A), 마스크층(103)의 구멍(103A)을 복수개 형성하고, 이 복수개의 구멍(105A, 103A)에 노출된 복수 개소의 n형 GaN막(102)의 일부(102A)에 촉매 금속(106)을 형성하고, 복수개의 봉형의 반도체 코어(107)를 형성한다.
이어서, 도 11에 도시한 바와 같이, MOCVD에 의해 n형 GaN으로 이루어지는 반도체 코어(107) 및 마스크층(103)을 덮도록 p형 InGaN으로 이루어지는 양자 웰층(108)을 성막한다. 이 양자 웰층(108)은, 발광 파장에 따라 설정 온도를 750℃로 하고, 캐리어 가스에 질소(N2), 성장 가스에 TMG 및 NH3, 트리메틸인듐(TMI)을 공급함으로써, n형 GaN의 반도체 코어(107) 위 및 마스크층(103) 위에 p형 InGaN으로 이루어지는 양자 웰층(108)을 형성할 수 있다. 또한, 이 양자 웰층은, InGaN층과 p형 GaN층 사이에 전자 블록층으로서 p형 AlGaN층을 넣어도 좋다. 또한, GaN의 장벽층과 InGaN의 양자 웰층을 교대로 적층한 다중 양자 웰 구조이어도 좋다.
이어서, 반도체층 형성 공정에 있어서, 도 11에 도시한 바와 같이, MOCVD에 의해, 양자 웰층(108)의 전체면에 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110)을 형성한다. 이 반도체층(110)은, 설정 온도를 900℃로 하고, 성장 가스로서 TMG 및 NH3를 사용하고, p형 불순물 공급용으로 Cp2Mg를 사용함으로써 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110)을 형성할 수 있다.
상기 MOCVD에 의한 양자 웰층(108) 및 반도체층(110)의 성장에 있어서, 촉매 금속(106)을 부착한 상태에서 성막하므로, 반도체 코어(107)의 측면(107B)을 덮는 부분의 성장 속도에 비하여, 촉매 금속(106)과 반도체 코어(107)의 선단면(107A) 사이의 부분의 성장 속도가 빨라, 예를 들어 10 내지 100배로 된다. 구체적 일례로서, 촉매 금속(106)이 부착된 개소의 GaN의 성장 속도가 50 내지 100㎛/시인 데 반하여, 촉매 금속이 부착되어 있지 않은 부분의 GaN의 성장 속도는 1 내지 2㎛/시로 된다. 따라서, 양자 웰층(108), 반도체층(110)은, 그 선단부(108A, 110A)의 막 두께가, 측면부(108B, 110B)의 막 두께에 비하여 두꺼워진다.
이어서, 도 12에 도시한 바와 같이, 촉매 금속 제거 공정에 있어서, 반도체 코어(107) 위의 촉매 금속(106)을 에칭에 의해 제거한 후에 세정을 행하고, 어닐에 의해 반도체층(110)을 활성으로 한다. 여기서, 상기 반도체 코어(107)의 선단면(107A)을 덮는 양자 웰층(108), 반도체층(110)의 선단부(108A, 110A)의 두께가 반도체 코어(107)의 측면(107B)을 덮는 양자 웰층(108), 반도체층(110)의 측면부(108B, 110B)의 두께보다도 두꺼우므로, 금속 제거면의 데미지나 결함이 PN 접합에 악영향을 미치기 어려워진다. 또한, 에칭 시에 반도체 코어(107)가 반도체층(110)으로부터 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 도 13에 도시한 바와 같이, p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110)의 전체면에 도전막(111)을 형성한다. 이 도전막(111)의 재질은, 폴리실리콘, ITO(주석 첨가 산화인듐) 등을 채용할 수 있다. 이 도전막(111)의 막 두께는 예를 들어 200nm로 한다. 그리고, 상기 도전막(111)을 성막한 후, 500℃ 내지 600℃에서 열처리를 행함으로써, p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110)과 도전막(111)의 콘택트 저항을 내릴 수 있다. 또한, 도전막(111)은, 이에 한하지 않고, 예를 들어 두께 5nm의 Ag/Ni 또는 Au/Ni의 반투명의 적층 금속막 등을 사용해도 좋다. 이 적층 금속막의 성막에는 증착법 혹은 스퍼터법을 사용할 수 있다. 또한, 보다 도전층의 저항을 내리기 위해서, ITO에 의한 도전막 위에 Ag/Ni 또는 Au/Ni의 적층 금속막을 적층해도 좋다.
이어서, 도 14에 도시한 바와 같이, 건식 에칭의 RIE(반응성 이온 에칭)에 의해, 반도체 코어(107) 위 및 마스크층(103) 위에서 가로 방향으로 연장되는 부분의 도전막(111)을 제거한다. 또한, 상기 RIE에 의해, 반도체 코어(107)의 선단면(107A) 위를 덮는 반도체층(110)의 선단부(110A)를 어느 두께만큼 제거한다. 또한, 상기 RIE에 의해, 마스크층(103) 위에서 도전막(111)을 초과하여 가로 방향으로 연장되는 영역의 반도체층(110)을 제거한다. 또한, 상기 RIE에 의해, 마스크층(103) 위에서 도전막(111)을 초과하여 가로 방향으로 연장되는 영역의 양자 웰층(108)을 제거한다.
상술한 바와 같이, 상기 RIE 전에는, 양자 웰층(108)의 선단부(108A)의 막 두께는, 측면부(108B)의 막 두께에 비하여 충분히 두껍고, 반도체층(110)의 선단부(110A)의 막 두께가 측면부(110B)의 막 두께에 비하여 충분히 두꺼우므로, 상기 RIE 후에, 선단부에서 반도체 코어(107)가 노출되는 일은 없다. 따라서, 상기 RIE에 의해, 반도체 코어(107)의 선단면을 덮는 양자 웰층(108), 반도체층(110)과, 반도체 코어(107)의 측면을 덮는 양자 웰층(108), 반도체층(110), 도전막(111)이 남는다.
이어서, 도 15에 도시한 바와 같이, 에칭에 의해, 마스크층(103)(도 14에 도시한다)을 제거한다. 이 마스크층(103)이 산화실리콘(SiO2)으로 구성되어 있는 경우, 불산(HF)을 포함한 용액을 사용함으로써, 용이하게 반도체 코어(107) 및 반도체 코어(107)를 덮는 반도체층(110), 도전막(111)의 부분에 영향을 주지 않고 마스크층(103)을 에칭할 수 있다. 또한, CF4를 사용한 건식 에칭에 의해, 용이하게 반도체 코어(107) 및 반도체 코어(107)를 덮는 반도체층(110), 도전막(111)의 부분에 영향을 주지 않고 마스크층(103)을 에칭할 수 있다. 이에 의해, 반도체 코어(107)는, 사파이어 기판(101)측의 노출 부분(107C)의 외주면이 노출된다.
이어서, 도 16에 도시한 바와 같이, RIE(반응성 이온 에칭)에 의해, 하지 n형 GaN막(102)을 에칭하여, 사파이어 기판(101) 표면을 노출시킨다. 이에 의해, 반도체 코어(107)에 이어지는 n형 GaN으로 이루어지는 단차부(102B)가 형성된다. 여기서, 선단면(107A) 위의 반도체층(110)과 양자 웰층(108)의 두께가 하지 n형 GaN막(102)의 두께에 비하여 충분히 두꺼워지도록 하고 있으므로, 상기 RIE에 의해, 반도체 코어(107)의 선단면(107A)이 노출되지 않도록 할 수 있다.
이에 의해, 상기 n형 GaN으로 이루어지는 반도체 코어(107)와 p형 InGaN으로 이루어지는 양자 웰층(108)과 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110) 및 도전막(111), n형 GaN으로 이루어지는 단차부(102B)로 구성되는 봉형 구조의 발광 소자가 사파이어 기판(101) 위에 형성된다.
이어서, 분리 공정에 있어서, 이소프로필알코올(IPA) 수용액 중에 기판을 침지하고, 초음파(예를 들어 수십 KHz)를 사용하여 하지 기판(사파이어 기판(101))을 기판 평면을 따라 진동시킴으로써, 하지 기판 위에 세워 형성하는 반도체 코어(107)를 절곡하도록, 양자 웰층(108)과 반도체층(110), 도전막(111)에 덮인 반도체 코어(107)에 대하여 응력이 작용하고, 도 17에 도시한 바와 같이, 양자 웰층(108)과 반도체층(110), 도전막(111)에 덮인 반도체 코어(107)가 하지 기판으로부터 분리된다.
이렇게 해서, 하지 기판으로부터 분리된 미세한 봉형 구조 발광 소자(100)를 제조할 수 있다.
또한, 상기 반도체 코어(107)를 초음파를 사용하여 기판으로부터 분리했지만, 이에 한정하지 않고, 절단 공구를 사용하여 반도체 코어를 기판으로부터 기계적으로 절곡함으로써 분리해도 좋다. 이 경우, 간단한 방법으로 기판 위에 형성된 미세한 복수의 봉형 구조 발광 소자를 단시간에 분리할 수 있다.
또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(100)는, 반도체층(110)이 반도체 코어(107)의 외주면으로부터 반경 방향 외향으로 결정 성장하여, 직경 방향의 성장 거리가 짧고 또한 결함이 외향으로 릴리프되기 때문에, 결정 결함이 적은 반도체층(110)에 의해 반도체 코어(107)를 덮을 수 있다. 따라서, 특성이 양호한 봉형 구조 발광 소자를 실현할 수 있다.
이 발광 소자의 제조 방법에 의하면, 하지 기판으로부터 분리된 미세한 봉형 구조 발광 소자(100)를 제조할 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(101)을 재이용할 수 있다. 또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(100)는, 사용하는 반도체의 양을 적게 할 수 있어, 발광 소자를 사용한 장치의 박형화와 경량화가 가능하게 됨과 함께, 반도체층(110)으로 덮인 반도체 코어(107)의 전체 둘레로부터 광이 방출됨으로써 발광 영역이 넓어지므로, 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 발광 장치, 백라이트, 조명 장치 및 표시 장치 등을 실현할 수 있다. 또한, 도 16에 도시한 바와 같이, RIE(반응성 이온 에칭)에 의해, 하지 n형 GaN막(102)을 에칭하여 단차부(102B)를 형성했지만, 이 하지 n형 GaN막(102)의 에칭을 생략하여 단차부(102B)가 없는 하지 n형 GaN막(102)으로부터 반도체 코어(107)를 분리하여, 단차부(102B)를 갖지 않는 봉형 구조 발광 소자를 제작해도 좋다.
여기서, 봉형 구조 발광 소자(100)의 직경을 1㎛, 길이를 25㎛로 하고 있으므로, 1개당 봉형 구조 발광 소자(100)의 발광 면적, 즉 양자 웰층(108)의 면적은, 대략 (25×π×(0.5)2㎛2-(노출 부분(107C)의 외주 면적))로 된다.
또한, 봉형 구조 발광 소자(100)가, 봉형의 반도체 코어(107)를 동심상으로 둘러싸는 통 형상의 발광면(양자 웰층(108))을 가짐으로써, 동일 체적으로 평탄한 발광면을 갖는 발광 소자에 비하여, 봉형 구조 발광 소자(100)의 1개당 발광면의 면적이 증대하여, 소정의 밝기를 얻기 위한 발광 소자수를 삭감할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 봉형 구조 발광 소자(100)가, p형의 봉형의 반도체 코어(107)와, 그 반도체 코어(107)의 외주를 덮는 n형의 통 형상의 반도체층(110)을 갖고, 반도체 코어(107)의 일단부측이 노출되어 있음으로써, 반도체 코어(107)의 일단부측의 노출 부분(107C)에 한쪽의 전극을 접속하고, 반도체 코어(107)의 타단부측의 도전막(111)에 전극을 접속하는 것이 가능하게 되어, 양단부에 전극을 이격하여 접속할 수 있고, 도전막(111)에 접속하는 전극과 반도체 코어(107)의 노출 부분(107C)이 단락하는 것을 방지하므로, 배선을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 반도체 코어(107)의 노출 부분(107C)과 반도체층(110)에 덮인 피복 부분 각각의 단면은 육각 형상에 한정하는 것은 아니고, 다른 다각형이나 원형의 단면 형상이어도 좋고, 또한, 반도체 코어의 노출 부분과 피복 부분이 다른 단면 형상이어도 좋다.
또한, 이 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에 의하면, n형의 반도체 코어(107)의 선단면(107A)뿐만 아니라 측면(107B)에도 p형의 반도체층(110)을 형성하므로, pn 접합의 면적을 크게 할 수 있어, 발광 면적을 크게 할 수 있고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 촉매 금속(106)을 사용하여 n형의 반도체 코어(107)를 형성하므로, n형의 반도체 코어(107)의 성장 속도를 신속하게 할 수 있다. 이로 인해, 반도체 코어(107)를 종래에 비해 단시간에 길게 할 수 있고, n형의 반도체 코어(107)의 길이와 비례 관계로 되는 발광 면적을 한층 크게 할 수 있다. 또한, 상기 n형의 반도체 코어(107)의 선단면(107A) 및 측면이 p형의 반도체층(110)으로 덮이므로, p형의 반도체층(110)을 위한 전극이 n형의 반도체 코어(107)에 단락하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에 의하면, 촉매 금속(106)을 남긴 상태에서 p형의 양자 웰층(108), p형의 반도체층(110)을 형성하므로, n형의 반도체 코어(107)의 형성과 p형의 양자 웰층(108), p형의 반도체층(110)의 형성을 동일 제조 장치 내에서 연속하여 행할 수 있다. 따라서, 공정 삭감, 제조 시간의 단축을 할 수 있다. 또한, 상기 n형의 반도체 코어(107)를 형성 후, 이 반도체 코어(107)를 제조 장치 외부로 꺼낼 필요가 없으므로, n형의 반도체 코어(107)의 표면에 오염물이 부착되지 않도록 할 수 있어, 소자 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 n형의 반도체 코어(107)의 형성과 p형의 양자 웰층(108), p형의 반도체층(110)의 형성을 연속하여 행할 수 있으므로, 큰 온도 변화나 성장의 정지등을 피하여 결정성을 개선할 수 있어, 소자 특성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 n형의 반도체 코어(107)를 형성한 직후에 촉매 금속(106)을 제거하는 에칭을 행하지 않음으로써, n형의 반도체 코어(107)의 표면(즉, p형의 반도체층(110)과의 계면)에의 손상을 없앨 수 있어, 소자 특성을 개선할 수 있다.
또한, 이 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판(101) 위에 촉매 금속(106)을 부착한 상태에서 n형의 반도체 코어(107)와 p형의 반도체층(110)을 순서대로 형성하므로, 촉매 금속(106)에 접하는 부분의 성장 속도가 촉매 금속(106)에 접하지 않는 부분의 성장 속도에 비하여 특히(예를 들어 10 내지 100배) 빨라진다. 따라서, 치수의 종횡비가 높은 발광 소자를 제작할 수 있다. 이 제2 실시 형태에서는, 일례로서, 봉형 구조 발광 소자(100)의 직경을 1㎛, 길이를 25㎛로 하고 있다. 또한, 상기 촉매 금속(106) 하에서 n형의 반도체 코어(107)와 p형의 반도체층(110)을 연속하여 적층할 수 있으므로, PN 접합부의 결함을 적게 할 수 있다.
또한, 이 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에 의하면, 마스크층(103)을 제거하여, 반도체 코어(107)의 사파이어 기판(101)측의 노출 부분(107C)을 노출시키므로, 반도체층(110)의 에칭량을 적게 할 수 있다. 또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(100)는, 반도체 코어(107)에 이어지는 n형 GaN으로 이루어지는 단차부(102B)에 의해, 반도체 코어(107)에 대하여 용이하게 콘택트를 취할 수 있다. 또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(100)는, 양자 웰층(108)에 의해 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 사파이어 기판(101) 위에 n형 GaN막(102)을 성막했지만, 사파이어 기판(101) 위에 n형 GaN막(102)을 성막하는 공정을 없애고, 사파이어 기판(101) 위에 직접 마스크층(103)을 형성해도 좋다. 또한, 상기 촉매 금속 제거 공정에 있어서, 반도체 코어(107) 위의 촉매 금속(106)을 에칭에 의해 제거했지만, 이 촉매 금속 제거 공정을 없애고, 촉매 금속(106)을 남긴 채로 도전막(111)을 형성해도 좋다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, RIE에 의해, 도전막(111), p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(110), 양자 웰층(108)을 에칭했지만, 이 RIE에 의한 에칭 공정을 없애고, 다음 마스크층(103)을 제거하는 공정에 있어서, 각 층을 일제히 리프트 오프에 의해 마스크층(103)을 제거해도 좋다.
또한, 상기 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, MOCVD 장치를 사용하여 반도체 코어(107)를 결정 성장시켰지만, MBE(분자선 에피택셜) 장치 등의 다른 결정 성장 장치를 사용하여 반도체 코어를 형성해도 좋다. 또한, 성장 구멍을 갖는 성장 마스크를 사용하여 반도체 코어를 기판 위에 결정 성장시켰지만, 기판 위에 금속종을 배치하고, 금속종으로부터 반도체 코어를 결정 성장시켜도 좋다.
또한, 상기 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 반도체층(110)에 덮인 반도체 코어(107)를, 초음파를 사용하여 사파이어 기판(101)으로부터 분리했지만, 이에 한정하지 않고, 절단 공구를 사용하여 반도체 코어를 기판으로부터 기계적으로 절곡하여 분리해도 좋다. 이 경우, 간단한 방법으로 기판 위에 형성된 미세한 복수의 봉형 구조 발광 소자를 단시간에 분리할 수 있다.
(3) 발광 소자의 배치 공정
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 사용하는 절연성 기판의 평면도를 도시하고 있다. 또한, 이 발광 장치에 사용되는 봉형 구조 발광 소자는, 도 3에 도시하는 봉형 구조 발광 소자(10) 또는 도 17에 도시하는 봉형 구조 발광 소자(100) 중 어느 하나를 사용하고 있지만, 다른 봉형의 발광 소자를 사용해도 좋다.
이 제1 실시 형태의 발광 장치에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 우선, 기판 제작 공정에 있어서, 실장면에, 제1, 제2 전극 및 배선 패턴의 일례로서의 금속 전극(201, 202)을 형성한 절연성 기판(200)을 제작한다. 절연성 기판(200)은 유리, 세라믹, 산화알루미늄, 수지와 같은 절연체 또는 실리콘과 같은 반도체 표면에 실리콘 산화막을 형성하고, 표면이 절연성을 갖는 기판이다. 유리 기판을 사용하는 경우는, 표면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 같은 하지 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 금속 전극(201, 202)은, 인쇄 기술을 이용하여 원하는 전극 형상으로 형성하고 있다. 또한, 금속막 및 감광체막을 균일하게 적층하고, 원하는 전극 패턴을 노광하고, 에칭하여 형성해도 좋다.
도 18에서는 생략되어 있지만, 금속 전극(201, 202)에는 외부로부터 전위를 부여되도록, 패드를 형성하고 있다.
이어서, 배열 공정에 있어서, 금속 전극(201, 202)이 대향하는 부분(배열 영역)에 봉형 구조 발광 소자를 배열한다. 도 18에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 봉형 구조 발광 소자를 배열하는 배열 영역을 9×3개로 하고 있지만, 실제는 100개 이상의 임의의 개수의 배열 영역으로 한다.
상기 기판 제작 공정과 도포 공정 및 배열 공정에서, 기판 위에 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 공정을 구성하고 있다.
도 19는 도 18의 XIX-XIX선에서 본 단면 모식도이다.
우선, 도포 공정에 있어서, 도 19에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(200) 위에 봉형 구조 발광 소자(210)를 포함한 이소프로필알코올(IPA)(211)을 얇게 도포한다. IPA(211) 이외에, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 그들의 혼합물이어도 좋다. 혹은, IPA(211)는, 다른 유기물로 이루어지는 액체, 물 등을 사용할 수 있다.
단, 액체를 통하여 금속 전극(201, 202) 사이에 큰 전류가 흐르면, 금속 전극(201, 202) 사이에 원하는 전압차를 인가할 수 없게 되어 버린다. 그러한 경우에는, 금속 전극(201, 202)을 덮도록, 절연성 기판(200) 표면 전체에 10nm 내지 30nm 정도의 절연막을 코팅하면 된다.
봉형 구조 발광 소자(210)를 포함하는 IPA(211)를 도포하는 두께는, 다음에 봉형 구조 발광 소자(210)를 배열하는 공정에서, 봉형 구조 발광 소자(210)를 배열할 수 있도록, 액체 중에서 봉형 구조 발광 소자(210)를 이동할 수 있는 두께이다. 따라서, IPA(211)를 도포하는 두께는, 봉형 구조 발광 소자(210)의 굵기 이상이며, 예를 들어 수㎛ 내지 수mm이다. 도포하는 두께는 지나치게 얇으면, 봉형 구조 발광 소자(210)가 이동하기 어려워지고, 지나치게 두꺼우면, 액체를 건조하는 시간이 길어진다. 또한, IPA의 양에 대하여, 봉형 구조 발광 소자(210)의 양은, 1×104개/㎤ 내지 1×107개/㎤가 바람직하다.
봉형 구조 발광 소자(210)를 포함하는 IPA(211)를 도포하기 위해, 봉형 구조 발광 소자(210)를 배열시키는 금속 전극의 외측 주위에 프레임을 형성하고, 그 범위 내에 봉형 구조 발광 소자(210)를 포함하는 IPA(211)를 원하는 두께로 되도록 충전해도 좋다. 그러나, 봉형 구조 발광 소자(210)를 포함하는 IPA(211)가 점성을 갖는 경우는, 프레임을 필요로 하지 않고, 원하는 두께로 도포하는 것이 가능하다.
IPA나 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 또는 그들의 혼합물, 혹은, 다른 유기물로 이루어지는 액체 또는 물 등의 액체는, 봉형 구조 발광 소자(210)의 배열 공정을 위해서는 점성이 낮을수록 바람직하고, 또한 가열에 의해 증발되기 쉬운 편이 바람직하다.
이어서, 금속 전극(201, 202) 사이에 전위차를 부여한다. 이 제1 실시 형태에서는, 1V의 전위차로 하는 것이 적당했다. 금속 전극(201, 202)의 전위차는, 0.1 내지 10V를 인가할 수 있지만, 0.1V 이하에서는 봉형 구조 발광 소자(210)의 배열이 나빠지고, 10V 이상에서는 금속 전극간의 절연이 문제가 되기 시작한다. 따라서, 1 내지 5V가 바람직하고, 나아가 1V 정도로 하는 것이 바람직하다.
도 20은 상기 봉형 구조 발광 소자(210)가 금속 전극(201, 202) 위에 배열하는 원리를 도시하고 있다. 도 20에 도시한 바와 같이, 금속 전극(201)에 전위 VL을 인가하고, 금속 전극(202)에 전위 VR(VL<VR)을 인가하면, 금속 전극(201)에는 음전하가 유기되고, 금속 전극(202)에는 양전하가 유기된다. 거기에 봉형 구조 발광 소자(210)가 접근하면, 봉형 구조 발광 소자(210)에 있어서, 금속 전극(201)에 가까운 측에 양전하가 유기되고, 금속 전극(202)에 가까운 측에 음전하가 유기된다. 이 봉형 구조 발광 소자(210)에 전하가 유기되는 것은 정전 유도에 의한다. 즉, 전계 중에 놓인 봉형 구조 발광 소자(210)는, 내부의 전계가 0으로 될 때까지 표면에 전하가 유기되는 것에 의한다. 그 결과, 각 전극과 봉형 구조 발광 소자(210) 사이에 정전력에 의해 인력이 작용하여, 봉형 구조 발광 소자(210)는, 금속 전극(201, 202) 사이에 발생하는 전기력선을 따름과 함께, 각 봉형 구조 발광 소자(210)에 유기된 전하가 거의 동등하므로, 전하에 의한 반발력에 의해, 거의 등간격으로 일정 방향으로 규칙적으로 배열된다. 그러나, 예를 들어 도 17에 도시하는 봉형 구조 발광 소자(100)에서는, 반도체층(110)에 덮인 반도체 코어(107)의 노출 부분측의 방향은 일정하게 되지 않고, 랜덤하게 된다.
이상과 같이, 봉형 구조 발광 소자(210)가 금속 전극(201, 202) 사이에 발생한 외부 전기장에 의해, 봉형 구조 발광 소자(210)에 전하를 발생시켜, 전하의 인력에 의해 금속 전극(201, 202)에 봉형 구조 발광 소자(210)를 흡착시키므로, 봉형 구조 발광 소자(210)의 크기는, 액체 중에서 이동 가능한 크기인 것이 필요하다. 따라서, 봉형 구조 발광 소자(210)의 크기는, 액체의 도포량(두께)에 따라 변화한다. 액체의 도포량이 적은 경우는, 봉형 구조 발광 소자(210)는 나노 오더 사이즈이어야 하지만, 액체의 도포량이 많은 경우는, 마이크로 오더 사이즈이어도 상관없다.
봉형 구조 발광 소자(210)가 전기적으로 중성이 아니고, 양 또는 음으로 대전하고 있는 경우에는, 금속 전극(201, 202) 사이에 정적인 전위차(DC)를 부여하는 것만으로는, 봉형 구조 발광 소자(210)를 안정되게 배열할 수 없다. 예를 들어, 봉형 구조 발광 소자(210)가 순수한 양으로 대전한 경우는, 양전하가 유기되어 있는 금속 전극(202)과의 인력이 상대적으로 약해진다. 그로 인해, 봉형 구조 발광 소자(210)의 배열이 비대상으로 된다.
그러한 경우에는, 도 21에 도시한 바와 같이, 금속 전극(201, 202) 사이에 AC 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 도 21에 있어서는, 금속 전극(202)에 기준 전위를, 금속 전극(201)에는 진폭 VPPL/2의 AC 전압을 인가하고 있다. 이와 같이 함으로써, 봉형 구조 발광 소자(210)가 대전하고 있는 경우에도, 배열을 대상으로 유지할 수 있다. 또한, 이 경우의 금속 전극(202)에 부여하는 교류 전압의 주파수는, 10Hz 내지 1MHz로 하는 것이 바람직하고, 50Hz 내지 1kHz로 하는 것이 가장 배열이 안정되어, 보다 바람직하다. 또한, 금속 전극(201, 202) 사이에 인가하는 AC 전압은, 정현파에 한하지 않고, 구형파, 삼각파, 톱니파 등, 주기적으로 변동하는 것이면 된다. 또한, VPPL은 1V 정도로 하는 것이 바람직했다.
이어서, 금속 전극(201, 202) 위에 봉형 구조 발광 소자(210)를 배열시킨 후, 절연성 기판(200)을 가열함으로써, 액체를 증발시켜 건조시키고, 봉형 구조 발광 소자(210)를 금속 전극(201, 202) 사이의 전기력선을 따라 등간격으로 배열시켜 고착시킨다.
도 22는 상기 봉형 구조 발광 소자(210)를 배치한 절연성 기판(200)의 평면도를 도시하고 있다. 또한, 도 22에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여 봉형 구조 발광 소자(210)의 수를 적게 하고 있지만, 실제는 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자(210)가 동일한 절연성 기판(200) 위에 배치되어 있다.
도 22에 도시하는 봉형 구조 발광 소자(210)를 배치한 절연성 기판(200)을, 액정 표시 장치 등의 백라이트에 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 백라이트를 실현할 수 있다. 또한, 이 봉형 구조 발광 소자(210)를 배치한 절연성 기판(200)을 조명 장치로서 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 조명 장치를 실현할 수 있다.
상기 봉형 구조 발광 소자(210)의 pn의 극성은, 한쪽으로 맞추어져 있지 않고, 랜덤하게 배열되어 있다. 이로 인해, 구동 시는 교류 전압에 의해 구동되어, 상이한 극성의 봉형 구조 발광 소자(210)가 교대로 발광하게 된다.
또한, 상기 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 독립된 전위가 각각 부여되는 2개의 금속 전극(201, 202)을 단위로 하는 배열 영역이 형성된 절연성 기판(200)을 제작하고, 그 절연성 기판(200) 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(210)를 포함한 액체를 도포한다. 그 후, 2개의 금속 전극(201, 202)에 독립된 전압을 각각 인가하고, 미세한 봉형 구조 발광 소자(210)를 2개의 금속 전극(201, 202)에 의해 규정되는 위치에 배열시킨다. 이에 의해, 상기 봉형 구조 발광 소자(210)를 소정의 절연성 기판(200) 위에 용이하게 배치시킬 수 있다.
따라서, 종래와 같이 발광 다이오드를 하나하나 기판 위의 소정의 위치에 배치할 필요가 없어, 다수의 미세한 발광 다이오드를 고정밀도로 소정의 위치에 배치시킬 수 있다.
이 발광 장치의 제조 방법에 의해, 발광 시의 온도 상승을 억제하면서 발광을 분산시킴으로써, 밝기의 변동이 적고 또한 장수명화와 고효율화가 가능한 발광 장치를 제조할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치의 제조 방법에서는, 사용하는 반도체의 양을 적게 할 수 있다. 또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(210)는, 반도체층으로 덮인 반도체 코어의 측면 전체로부터 광이 방출됨으로써 발광 영역이 넓어지므로, 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치에서는, 절연성 기판(200)의 실장면 위에 복수의 발광 소자를 대략 균등하게 분산하여 배치함으로써, 발광에 의해 발광 소자에 발생한 열의 가로 방향으로의 유출이 효율적으로 행해지기 때문에, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다.
또한, 복수의 봉형 구조 발광 소자(210)의 길이 방향이 절연성 기판(200)의 실장면에 대하여 평행해지도록, 봉형 구조 발광 소자(210)를 절연성 기판(200)의 실장면 위에 배치함으로써, 직경 방향에 대하여 축방향(길이 방향)의 길이의 비를 크게 할 수 있으므로, 발광면의 면적이 동일 조건에서는 발광면이 정사각형일 때보다도 절연성 기판(200)으로의 가로 방향의 열 유출이 효율적으로 행해지고, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다. 또한, 이 발광 장치의 제조 방법은, 전극간에 전압을 인가하는 것에 의한 물체의 분극을 이용하고 있기 때문에, 봉형 구조 발광 소자의 양단부를 분극시키는 데 편리하여, 봉형 구조 발광 소자에 대하여 잘 맞는다.
또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(210)는, 발광 다이오드이며, 금속 전극(201)(제1 전극)에 애노드가 접속됨과 함께 금속 전극(202)(제2 전극)에 캐소드가 접속된 발광 다이오드와, 금속 전극(201)(제1 전극)에 캐소드가 접속됨과 함께 금속 전극(202)(제2 전극)에 애노드가 접속된 발광 다이오드가 혼재하여 절연성 기판(200) 위에 배치되게 된다. 그리고, 이 발광 장치에서는, 교류 전원에 의해 금속 전극(201)(제1 전극)과 금속 전극(202)(제2 전극) 사이에 교류 전압을 인가하여 복수의 발광 다이오드를 구동함으로써, 다수의 발광 다이오드에 대하여 애노드와 캐소드의 방향을 맞추어 배치할 필요가 없어, 배치 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 적어도 금속 전극(201)(제1 전극) 및 금속 전극(202)(제2 전극)을, 복수의 봉형 구조 발광 소자(210)를 구동하기 위한 전극으로서 사용함으로써, 배선 공정을 간략화하여 비용을 삭감할 수 있다.
도 18 내지 도 22에 도시하는 발광 장치의 제조 방법에서는, 봉형 구조 발광 소자를 사용했지만, 발광 소자는 이에 한정하지 않고, 원 형상, 타원 형상, 정사각 형상, 직사각 형상, 다각 형상 등의 평탄한 발광면을 갖고, 그 발광면이 기판에 대하여 평행해지도록 실장면 위에 배치되는 형태의 발광 소자이어도 좋다. 그러나, 이 발광 장치의 제조 방법에서는, 전극간에 전압을 인가하는 것에 의한 물체의 분극을 이용하므로, 분극시키는 데 바람직한 봉형의 발광 소자가 바람직하다.
(4) 배선 공정
도 23 내지 도 25는 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 발광 장치의 제조 방법의 공정도를 도시하고 있다. 또한, 이 발광 장치의 제조 방법은, 봉형 구조 발광 소자를 동일 기판의 실장면 위에 100개 이상 배치하는 것이다. 이 발광 장치의 제조 방법에 사용하는 봉형 구조 발광 소자는, 제1 도전형의 봉형의 반도체 코어와, 그 반도체 코어의 외주를 덮는 제2 도전형의 통 형상의 반도체층을 갖고, 봉형의 발광 소자의 반도체 코어의 일단부측이 노출되어 있는 것이면 된다.
이 발광 장치의 제조 방법에서는, 도 23에 도시한 바와 같이, 우선, 기판 제작 공정에 있어서, 실장면에 제1, 제2 전극 및 배선 패턴의 일례로서의 금속 전극(301, 302)을 형성한 절연성 기판(300)을 제작한다.
이어서, 배치 공정에 있어서, 절연성 기판(300) 위에 길이 방향이 절연성 기판(300)의 실장면에 대하여 평행해지도록 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자(310)를 배치시킨다. 이 배치 공정에서는, 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법과 마찬가지의 방법을 사용하여, 금속 전극(301, 302) 위에 액체 중의 봉형 구조 발광 소자(310)를 배열시킨 후, 절연성 기판(300)을 가열함으로써, 액체를 증발시켜 건조시키고, 봉형 구조 발광 소자(310)를 금속 전극(301, 302) 사이의 전기력선을 따라 등간격으로 배열시켜 고착시킨다.
상기 봉형 구조 발광 소자(310)는, 봉형의 n형 GaN으로 이루어지는 반도체 코어(311)와, 상기 반도체 코어(311)의 일단부측의 부분을 덮지 않고 노출 부분(311a)으로 하도록, 반도체 코어(311)의 노출 부분(311a) 이외의 피복 부분(311b)을 덮는 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(312)을 구비하고 있다. 상기 봉형 구조 발광 소자(310)의 일단부측의 노출 부분(311a)을 금속 전극(301)에 접속함과 함께, 봉형 구조 발광 소자(310)의 타단부측의 반도체층(312)을 금속 전극(302)에 접속한다.
이어서, 배선 공정에 있어서, 도 24에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(300) 위에 층간 절연막(303)을 형성하고, 그 층간 절연막(303)을 패터닝하여 금속 전극(301) 위와 금속 전극(302) 위에 콘택트 홀(303a)을 각각 형성한다.
이어서, 도 25에 도시한 바와 같이, 2개의 콘택트 홀(303a)을 매립하도록 금속 배선(304, 305)을 형성한다.
이와 같이 하여, 절연성 기판(300)의 실장면 위에 배치된 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자(310)를 일괄하여 배치함과 함께, 복수의 봉형 구조 발광 소자(310)에 금속 배선(304, 305)을 일괄하여 접속할 수 있다. 또한, 도 23 내지 도 25에서는, 봉형 구조 발광 소자(310)의 중앙부가 절연성 기판(300)으로부터 뜬 상태로 도시되어 있지만, 실제는, 봉형 구조 발광 소자(310)는, 도 18 내지 도 22에 도시하는 봉형 구조 발광 소자의 배치 방법에 있어서의 IPA 수용액의 건조 시에, 절연성 기판(300) 표면과 봉형 구조 발광 소자(310)의 간극의 액적이 증발에 의해 축소될 때에 발생하는 스틱션에 의해 중앙 부분이 휘어 절연성 기판(300) 위에 접하고 있다. 또한, 봉형 발광 소자(310)가 직접 절연성 기판(300) 위에 접하지 않는 경우에도, 층간 절연막(303)을 개재하여 절연성 기판(300)과 접하게 된다.
또한, 봉형 구조 발광 소자(310)의 중앙 부분과 절연성 기판(300) 사이에, 봉형 구조 발광 소자(310)를 지지하도록 금속부를 설치하고, 봉형 구조 발광 소자(310)의 중앙 부분이 금속부를 개재하여 절연성 기판(300)에 접하도록 해도 좋다.
상기 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 종래와 같이 발광 다이오드를 하나하나 기판 위의 소정의 위치에 배치할 필요가 없어, 다수의 미세한 발광 다이오드를 고정밀도로 소정의 위치에 배치시킬 수 있고, 발광 시의 온도 상승을 억제하면서 발광을 분산시킴으로써, 밝기의 변동이 적고 또한 장수명화와 고효율화가 가능한 발광 장치를 제조할 수 있다.
상기 발광 장치에서는, 절연성 기판(300)의 실장면 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(310)를 대략 균등하게 분산하여 배치함으로써, 발광에 의해 발광 소자에 발생한 열의 기판측으로의 가로 방향의 유출이 효율적으로 행해지기 때문에, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다.
또한, 복수의 봉형 구조 발광 소자(310)의 길이 방향이 절연성 기판(300)의 실장면에 대하여 평행해지도록, 봉형 구조 발광 소자(310)를 절연성 기판(300)의 실장면 위에 배치함으로써, 직경 방향에 대하여 축방향(길이 방향)의 길이의 비를 크게 할 수 있으므로, 발광면의 면적이 동일 조건에서는 발광면이 정사각형일 때보다도 절연성 기판(300)측으로의 가로 방향의 열 유출이 효율적으로 행해지고, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다.
또한, 상기 복수의 봉형 구조 발광 소자(310)는, 노출 부분(311a)이 애노드, 피복 부분(311b)이 캐소드의 발광 다이오드이며, 금속 전극(301)(제1 전극)에 애노드가 접속됨과 함께 금속 전극(302)(제2 전극)에 캐소드가 접속된 발광 다이오드와, 금속 전극(301)(제1 전극)에 캐소드가 접속됨과 함께 금속 전극(302)(제2 전극)에 애노드가 접속된 발광 다이오드가 혼재하여 절연성 기판(300) 위에 배치되게 된다. 그리고, 이 발광 장치에서는, 교류 전원에 의해 금속 전극(301)(제1 전극)과 금속 전극(302)(제2 전극) 사이에 교류 전압을 인가하여 복수의 발광 다이오드를 구동함으로써, 다수의 발광 다이오드에 대하여 애노드와 캐소드의 방향을 맞추어 배치할 필요가 없어, 배치 공정을 간략화할 수 있다.
(5) 다른 발광 장치의 제조 방법
도 26 내지 도 30은 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 발광 장치의 제조 방법의 공정도를 도시하고 있다. 또한, 도 26 내지 도 30에서는, 발광 장치의 일부만을 도시하고 있고, 이 발광 장치의 제조 방법은, 봉형 구조 발광 소자를 동일 기판의 실장면 위에 100개 이상 배치하는 것이다. 이 발광 장치의 제조 방법에 사용하는 봉형 구조 발광 소자는, 제1 도전형의 봉형의 반도체 코어와, 그 반도체 코어의 외주를 덮는 제2 도전형의 통 형상의 반도체층을 갖고, 봉형의 발광 소자의 반도체 코어의 일단부측이 노출되어 있는 것이면 된다.
이 발광 장치의 제조 방법에서는, 도 26의 단면도 및 도 27의 평면도에 도시한 바와 같이, 우선, 기판 제작 공정에 있어서, 실장면에 제1, 제2 전극 및 배선 패턴의 일례로서의 금속 전극(401, 402)이 형성된 절연성 기판(400)을 제작한다.
이어서, 배치 공정에 있어서, 절연성 기판(400) 위에 길이 방향이 절연성 기판(400)의 실장면에 대하여 평행해지도록 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 배치한다. 이 배치 공정에서는, 도 18 내지 도 22에 도시하는 발광 장치의 제조 방법과 마찬가지의 방법을 사용하여, 금속 전극(401, 402) 위에 액체 중의 봉형 구조 발광 소자(410)를 배열시킨 후, 절연성 기판(400)을 가열함으로써, 액체를 증발시켜 건조시키고, 봉형 구조 발광 소자(410)를 금속 전극(401, 402) 사이의 전기력선을 따라 등간격으로 배치시킨다.
상기 봉형 구조 발광 소자(410)는, 봉형의 n형 GaN으로 이루어지는 반도체 코어(411)와, 상기 반도체 코어(411)의 일단부측의 부분을 덮지 않고 노출 부분(411a)으로 하도록, 반도체 코어(411)의 노출 부분(411a) 이외의 피복 부분(411b)을 덮는 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(412)을 구비하고 있다. 상기 봉형 구조 발광 소자(410)의 일단부측의 노출 부분(411a)을 금속 전극(401)이 도전성 접착제 등의 금속 잉크로 이루어지는 접착부(403)에 의해 접속함과 함께, 봉형 구조 발광 소자(410)의 타단부측의 반도체층(412)을 금속 전극(402)에 도전성 접착제 등의 금속 잉크로 이루어지는 접착부(404)에 의해 접속한다. 여기서, 금속 잉크는, 잉크젯법 등에 의해 절연성 기판(400) 위의 소정의 개소에 도포한다.
이어서, 도 28의 평면도 및 도 29의 단면도에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(400) 위의 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)가 배치된 영역에 형광체(420)를 선택적으로 도포한다(형광체 도포 공정). 여기서, 형광체는, 잉크젯법 등에 의해 절연성 기판(400) 위의 소정의 영역에 도포한다. 또한, 절연성 기판(400) 위의 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)가 배치된 영역에, 형광체를 포함하는 투명 수지를 선택적으로 도포해도 좋다.
이어서, 도 30에 도시한 바와 같이, 형광체(420)의 도포 후에, 절연성 기판(400) 위에 투명 수지로 이루어지는 보호막(421)을 형성한다.
이와 같이 하여, 절연성 기판(400)의 실장면 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 일괄하여 배치함과 함께, 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)에 금속 배선을 일괄하여 접속할 수 있다.
이어서, 절연성 기판(400) 위에 형광체(420)를 도포하는 형광체 도포 공정과, 그 형광체 도포 공정 후에 절연성 기판(400) 위에 보호막(421)을 도포하는 보호막 도포 공정을, 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)가 배치된 1개의 절연성 기판(400)에서 한번에 행한다. 이에 의해, 종래 패키지마다 행하고 있던 경우에 비하여 제조 비용을 대폭 저감시킬 수 있다.
(6) 기판 분할 공정
이어서, 본 발명의 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법의 기판 분할 공정을 도 31에 의해 설명한다. 이 기판 분할 공정에서는, 도 26 내지 도 30에 도시하는 공정에 의해 제작된 절연성 기판(400)을 사용했지만, 도 18 내지 도 22에 도시하는 공정에 의해 제작된 절연성 기판(200)이나, 도 23 내지 도 25에 도시하는 공정에 의해 제작된 절연성 기판(300)을 사용해도 좋다.
도 31의 평면도에 도시한 바와 같이, 기판 분할 공정에 있어서, 절연성 기판(400)을 형상이 상이한 복수의 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E)으로 분할한다. 여기서, 복수의 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E) 각각은, 본 발명의 발광 장치이며, 봉형 구조 발광 소자(410)가 100개 이상 갖도록, 절연성 기판(400)으로부터 분할된다. 상기 분할 기판(430A)은 정사각 형상, 분할 기판(430B)은 분할 기판(430A)보다도 큰 정사각 형상, 분할 기판(430C)은 분할 기판(430B)보다도 큰 정사각 형상, 분할 기판(430D)은 원 형상, 분할 기판(430E)은 직각삼각 형상을 하고 있다.
상기 기판 분할 공정에 있어서, 형상이 상이한 복수의 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E)으로 절연성 기판(400)을 분할함으로써, 다양한 형태에 대응한 발광 장치를 용이하게 제공할 수 있다.
또한, 절연성 기판(400) 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 배선하기 위하여 형성된 배선 패턴을, 기판 분할 공정에서의 기판 절단 영역에 형성하지 않음으로써, 절단 시에 도전성의 배선 부스러기가 흩어지는 일이 없어, 도전성의 배선 부스러기에 의한 단락 등의 문제를 방지할 수 있다.
혹은, 절연성 기판(400)의 절단 영역에, 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 전기 접속에 영향을 미치지 않는 배선 패턴을 형성함으로써, 인접하는 분할 기판에 걸쳐 연속하여 배선 패턴을 형성할 수 있어, 배선 패턴 형성이 용이해짐과 함께, 기판 분할 시에 절단되어도 회로 동작에 문제가 발생하는 일이 없다.
또한, 기판 분할 공정에서의 절연성 기판(400)의 절단 영역에 봉형 구조 발광 소자(410)를 배치하지 않음으로써, 절단에 의해 파손되는 봉형 구조 발광 소자(410)를 없애고, 봉형 구조 발광 소자(410)를 유효하게 활용할 수 있다.
이 발광 장치의 제조 방법에서는, 도 26, 도 29, 도 30에서는, 봉형 구조 발광 소자(410)의 중앙부가 절연성 기판(400)으로부터 뜬 상태로 도시되어 있지만, 실제는, 봉형 구조 발광 소자(410)는, 제1 실시 형태의 봉형 구조 발광 소자의 배치 방법에 있어서의 IPA 수용액의 건조 시에, 절연성 기판(400) 표면과 봉형 구조 발광 소자(410)의 간극의 액적이 증발에 의해 축소될 때에 발생하는 스틱션에 의해 중앙 부분이 휘어져 절연성 기판(400) 위에 접하고 있다. 또한, 봉형 발광 소자(410)가 직접 절연성 기판(400) 위에 접하지 않는 경우에도, 형광체를 개재하여 절연성 기판(400)과 접하게 된다.
또한, 봉형 구조 발광 소자(410)의 중앙 부분과 절연성 기판(400) 사이에, 봉형 구조 발광 소자(410)를 지지하도록 금속부를 설치하고, 봉형 구조 발광 소자(410)의 중앙 부분이 금속부를 개재하여 절연성 기판(400)에 접하도록 해도 좋다.
상기 구성의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 동일한 절연성 기판(400) 위에 배치된 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 일괄하여 배선한 후, 절연성 기판(400)을 복수의 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E)으로 분할하고, 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E) 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)가 배치된 발광 장치를 복수 형성함으로써, 배선 공정을 간략화하여 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 배치 공정에 있어서, 동일 절연성 기판(400) 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 일괄하여 배치함으로써, 배선 공정의 간략화와 아울러 제조 비용을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 분할 기판(430A, 430B, 430C, 430D, 430E) 각각에 봉형 구조 발광 소자(410)를 100개 이상 배치함으로써, 밝기 변동을 갖는 복수의 발광 소자를 집합했을 때의 전체 밝기의 변동을, 1개의 발광 소자의 밝기 편차의 1/10 이하로 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 봉형 구조 발광 소자(410)는, 노출 부분(411a)이 애노드, 피복 부분(411b)이 캐소드의 발광 다이오드이며, 금속 전극(401)(제1 전극)에 애노드가 접속됨과 함께 금속 전극(402)(제2 전극)에 캐소드가 접속된 발광 다이오드와, 금속 전극(401)(제1 전극)에 캐소드가 접속됨과 함께 금속 전극(402)(제2 전극)에 애노드가 접속된 발광 다이오드가 혼재하여 절연성 기판(400) 위에 배치되게 된다. 그리고, 이 발광 장치에서는, 교류 전원에 의해 금속 전극(401)(제1 전극)과 금속 전극(402)(제2 전극) 사이에 교류 전압을 인가하여 복수의 발광 다이오드를 구동함으로써, 다수의 발광 다이오드에 대하여 애노드와 캐소드의 방향을 맞추어 배치할 필요가 없어, 배치 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치의 제조 방법에 있어서, 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 절연성 기판(400) 위에 배치시키는 배치 공정 후, 기판 분할 공정에 있어서 절연성 기판(400)을, 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자(410)가 각각 배치된 복수의 분할 기판(430)으로 분할함으로써, 각 공정을 유동하는 기판수를 적게 하여 대폭 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 종래와 같이 발광 소자를 하나하나 기판 위의 소정의 위치에 배치할 필요가 없어, 다수의 미세한 발광 소자를 고정밀도로 소정의 위치에 배치시킬 수 있고, 발광 시의 온도 상승을 억제하면서 발광을 분산시킴으로써, 밝기의 변동이 적고 또한 장수명화와 고효율화가 가능한 발광 장치를 제조할 수 있다.
상기 발광 장치에서는, 절연성 기판(400)의 실장면 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 대략 균등하게 분산하여 배치함으로써, 발광에 의해 봉형 구조 발광 소자(410)에 발생한 열의 기판측으로의 가로 방향의 유출이 효율적으로 행해지기 때문에, 발광 시의 온도 상승이 더 억제되어, 보다 장수명화, 고효율화가 도모된다.
또한, 절연성 기판(400) 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)를 배치한 후, 절연성 기판(400) 위의 복수의 봉형 구조 발광 소자(410)가 배치된 영역에 형광체(420)를 선택적으로 도포함으로써, 재료비에서 큰 비율을 차지하는 형광체의 사용량을 저감시켜 비용을 삭감할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 32는 본 발명의 제2 실시 형태의 조명 장치에 사용되는 발광 장치의 평면도를 도시하고, 도 33은 상기 발광 장치의 측면도를 도시하고 있다.
이 제2 실시 형태의 조명 장치에 사용되는 발광 장치(500)는, 도 32, 도 33에 도시한 바와 같이, 정사각 형상의 방열판(501) 위에 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자(도시하지 않음)가 배치된 원 형상의 절연성 기판(502)이 실장되어 있다. 여기서, 원 형상의 절연성 기판(502)은, 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 사용하여 제조된 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자가 배치된 분할 기판이다.
도 34는 도 32, 도 33에 도시하는 발광 장치(500)를 사용한 조명 장치의 일례로서의 LED 전구(510)의 측면도를 도시하고 있다. 이 LED 전구(510)는, 도 34에 도시한 바와 같이, 외부의 소켓에 끼워 상용 전원에 접속하기 위한 전원 접속부로서의 구금 부재(511)와, 그 구금 부재(511)에 일단부가 접속되고, 타단부가 서서히 직경 확장되는 원추 형상의 방열부(512)와, 방열부(512)의 타단부측을 덮는 투광부(513)를 구비하고 있다. 상기 방열부(512) 내에, 절연성 기판(502)을 투광부(513)측을 향하여 발광 장치(500)를 배치하고 있다. 이 발광 장치(500)는, 상기 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의해 제조된 것을 사용하고 있다.
상기 구성의 조명 장치에 의하면, 발광 장치(500)를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 32, 도 33에 도시하는 발광 장치(500)를 사용함으로써, 밝기의 변동이 적고 또한 장수명화와 고효율화가 도모되는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 복수의 봉형 구조 발광 소자가 배치된 절연성 기판(502)을 방열판(501) 위에 형성함으로써, 방열 효과가 더 향상된다.
(제3 실시 형태)
도 35는 본 발명의 제3 실시 형태의 발광 장치를 사용한 백라이트의 평면도를 도시하고 있다.
이 제3 실시 형태의 백라이트(600)는, 도 35에 도시한 바와 같이, 방열판의 일례로서의 직사각 형상의 지지 기판(601) 위에 복수의 발광 장치(602)가 서로 소정의 간격을 두고 격자 형상으로 실장되어 있다. 여기서, 발광 장치(602)는, 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 사용하여 제조된 100개 이상의 봉형 구조 발광 소자가 배치된 분할 기판이다.
상기 구성의 백라이트(600)에 의하면, 발광 장치(602)를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 장치(602)를 사용함으로써, 밝기의 변동이 적고 또한 장수명화와 고효율화가 도모되는 백라이트를 실현할 수 있다.
또한, 상기 발광 장치(602)를 지지 기판(601) 위에 형성함으로써, 방열 효과가 더 향상된다.
(제4 실시 형태)
도 36은 본 발명의 제4 실시 형태의 발광 장치를 사용한 백라이트의 평면도를 도시하고 있다.
이 제4 실시 형태의 백라이트(610)는, 도 36에 도시한 바와 같이, 방열판의 일례로서의 직사각 형상의 지지 기판(611) 위에 1개의 큰 발광 장치(612)가 실장되어 있다. 이 발광 장치(612)는, 상기 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의해 제조된 것을 사용하고 있다.
상기 구성의 백라이트(610)에 의하면, 발광 장치(612)를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 발광 장치(612)를 지지 기판(611) 위에 형성함으로써, 방열 효과가 더 향상된다.
(제5 실시 형태)
도 37은 본 발명의 제5 실시 형태의 발광 장치를 사용한 액정 패널의 평면도와 측면도를 도시하고 있다.
이 제5 실시 형태의 액정 패널(620)은, 도 37에 도시한 바와 같이, 방열판의 일례로서의 직사각 형상의 투명 기판(622)의 한쪽 면에, 제1, 제2 전극 및 배선 패턴의 일례로서의 금속 전극(도시하지 않음)이 형성되고, 그 금속 전극에 접속된 복수의 발광 소자(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 금속 전극과 발광 소자로 이루어지는 발광 부분(621)과, 투명 기판(622)으로 1개의 큰 발광 장치를 형성하고 있다. 또한, 투명 기판(622)의 다른 쪽 면에, 도시하지 않은 화소 전극과 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터)가 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 투명 기판(622)의 타방측에 소정의 간격을 두고 액정 밀봉판(624)이 배치되고, 액정 밀봉판(624)과 투명 기판(622) 사이에 액정(623)을 밀봉하고 있다.
통상의 액정 패널은, 액정 구동 기판과 백라이트는 분리되어 있고, 백라이트의 광량 불균일이나 발열 등의 문제에 의해, 도광관이나 방열 소자를 사용함으로써 비용이 상승하거나, 액정 패널이 두꺼워지거나 하고 있었다. 이에 반하여, 상기 구성의 액정 패널(620)에 의하면, 종래의 발광 소자 1개로부터 얻어지는 광량에 대하여 복수의 발광 소자로 구성되어 있으므로, 광량 불균일이나 발열의 문제가 없으므로, 도광관이나 방열 소자를 필요로 하지 않는다. 따라서, 액정 패널이 크게 분단된 분할 기판인 발광 장치가 액정을 갖는 면과 반대측에 배치되고, 직접 액정 기판으로서 사용함으로써, 저비용이면서 또한 박형의 액정 패널을 얻을 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 액정 패널(620)에 의하면, 발광 부분(621)이 투명 기판(622)으로 이루어지는 발광 장치를 사용함으로써, 제조 비용을 저감시킬 수 있고, 특성 변동을 작게 하여 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 패널 기판과 백라이트 기판을 하나로 한 투명 기판(622)을 사용함으로써, 부품 비용과 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 보다 박형의 액정 패널을 실현할 수 있다.
또한, 투명 기판과, 그 투명 기판의 한쪽 면에 배치되고, 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 배선에 접속된 복수의 발광 소자와, 상기 투명 기판의 다른 쪽 면에 형성된 컬러 필터를 구비한 액정 패널에 본 발명을 적용해도 좋다.
예를 들어, 이러한 구성예의 액정 패널(820)을 도 44에 도시하고 있다. 도 44의 측면도에 도시한 바와 같이, 방열판의 일례로서의 직사각 형상의 투명 기판(822)의 한쪽 면에, 제1, 제2 전극 및 배선 패턴의 일례로서의 금속 전극(도시하지 않음)이 형성되고, 그 금속 전극에 접속된 복수의 발광 소자(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 금속 전극과 발광 소자로 이루어지는 발광 부분(821)과, 투명 기판(822)으로 1개의 큰 발광 장치를 형성하고 있다. 또한, 투명 기판(822)의 다른 쪽 면에, 컬러 필터(823)가 형성되고, 컬러 필터(823) 위에 보호막(824)이 형성되어 있다. 그리고, 투명 기판(822)의 타방측에 소정의 간격을 두고 유리 기판(827)이 배치되고, 유리 기판(827)과 투명 기판(822) 사이에 액정(825)을 밀봉하고 있다. 상기 유리 기판(827)의 액정(825)에 대향하는 면에, 도시하지 않은 화소 전극과 TFT(826)가 매트릭스 형상으로 형성되어 있다.
이 액정 패널에서는, 컬러 필터와 백라이트 기판을 하나로 한 투명 기판을 사용함으로써, 부품 비용과 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 보다 박형의 액정 패널을 실현할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 발광 다이오드를 발광 소자로서 사용한 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 조명 장치, 백라이트 및 액정 패널에 대하여 설명했지만, 본 발명의 발광 소자는 발광 다이오드에 한하지 않고, 반도체 레이저, 유기 EL(Electro Luminescence: 일렉트로 루미네센스), 무기 EL(진성 EL) 등의 발광 소자를 사용한 발광 장치, 발광 장치의 제조 방법, 조명 장치, 백라이트 및 액정 패널에 본 발명을 적용해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 제1, 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 반도체 코어 및 반도체층에, GaN을 모재로 하는 반도체를 사용했지만, GaAs, AlGaAs, GaAsP, InGaN, AlGaN, GaP, ZnSe, AlGaInP 등을 모재로 하는 반도체를 사용한 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다. 또한, 반도체 코어를 n형으로 하고, 반도체층을 p형으로 했지만, 도전형이 반대인 봉형 구조 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 단면이 육각형인 봉형의 반도체 코어를 갖는 봉형 구조 발광 소자에 대하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 단면이 원형이나 타원인 봉형이어도 좋고, 단면이 다른 다각 형상인 봉형의 반도체 코어를 갖는 봉형 구조 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, 봉형 구조 발광 소자의 직경을 1㎛로 하고 길이를 10㎛ 내지 30㎛의 마이크로 오더 사이즈로 했지만, 직경 또는 길이 중 적어도 직경이 1㎛ 미만인 나노 오더 사이즈의 소자이어도 좋다. 상기 봉형 구조 발광 소자의 반도체 코어의 직경은 500nm 이상 또한 100㎛ 이하가 바람직하고, 수십nm 내지 수백nm의 봉형 구조 발광 소자에 비하여 반도체 코어의 직경의 변동을 억제할 수 있어, 발광 면적, 즉 발광 특성의 변동을 저감할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 봉형 구조 발광 소자의 발광 면적의 하한을 규정한다면, 3.14×10-3㎛2이다(직경 1nm, 길이 1㎛의 봉형의 반도체 코어의 외주에 통 형상으로 발광면을 형성했을 때의 면적). 또는, 발광 소자가 정사각형의 판상이면, 1변이 56nm이다. 어느 형상의 발광 소자든 그 이하의 크기는 형성이 곤란하다. 또한, 동일 기판의 실장면 위에 배치하는 발광 소자의 개수의 상한을 규정하기로 하면, 1억개이며, 더 이상은 수율을 유지하면서 배치시키는 것이 곤란하다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 제2 발광 소자의 제조 방법에서는, MOCVD 장치를 사용하여 반도체 코어나 캡층을 결정 성장시키고 있지만, MBE(분자선 에피택셜) 장치 등의 다른 결정 성장 장치를 사용하여 반도체 코어나 캡층을 형성해도 좋다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는, 전극간에 전압을 인가하는 것에 의한 봉형의 발광 소자의 분극을 이용하여, 봉형의 발광 소자를 기판 위에 배치하여 전극간에 접속했지만, 동일 기판 위에 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 방법이나, 기판 위에 배치된 복수의 발광 소자의 일부 또는 전부를 일괄하여 배선하는 배선 방법은 이에 한정하지 않고, 다른 방법을 사용해도 좋다.
예를 들어, 도 38은 본 발명의 다른 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 사용되는 봉형 구조 발광 소자의 측면도와 단면도를 도시하고, 도 39 내지 도 43은 상기 발광 장치의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 도시하고 있다. 또한, 도 39 내지 도 43에서는, 발광 장치의 일부만을 나타내고 있으며, 이 발광 장치의 제조 방법은, 봉형 구조 발광 소자를 동일 기판의 실장면 위에 100개 이상 배치하는 것이다.
이 봉형 구조 발광 소자(710)는, 도 38에 도시한 바와 같이, n형 GaN으로 이루어지는 단면이 거의 원형인 봉형의 반도체 코어(701)와, 그 반도체 코어(701)의 외주를 덮는 원통 형상인 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(702)을 갖는다. 상기 반도체 코어(701)는, 양측의 단부면만이 노출되어 있다. 이때, 반도체 코어(701)와 반도체층(702) 사이에 양자 웰층을 갖고 있어도 좋다.
우선, 이러한 봉형 구조 발광 소자(710)를 포함하는 용액을 도 39에 도시한 바와 같이 절연성 기판(720) 위에 도포한다.
이어서, 도 40에 도시한 바와 같이, 러빙 장치(721)를 사용하여, 절연성 기판(720) 위에 도포된 용액(주로 봉형 구조 발광 소자(710))을 기판측에 문지르는 러빙 처리를 행함으로써, 봉형 구조 발광 소자(710)의 길이 방향이 동일한 방향을 향하도록, 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)를 배열한다.
이어서, 도 41에 도시한 바와 같이, 러빙 처리된 절연성 기판(720)을 건조한다.
이어서, 도 42에 도시한 바와 같이, 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)가 배치된 절연성 기판(720)의 봉형 구조 발광 소자(710)의 길이 방향에 대하여 직교하는 직선 영역 S를 에칭하여, 직선 영역 S가 겹치는 봉형 구조 발광 소자(710)의 반도체 코어(701)의 일부를 노출시킨다. 이에 의해, 일부의 봉형 구조 발광 소자(710)는, n형의 반도체 코어(701)가 노출된 노출 부분(710a)과, p형의 반도체층(702)에 피복된 피복 부분(710b)을 갖는다.
그리고, 도 43에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(720)의 직선 영역 S에 금속 배선(731)을 형성함과 함께, 금속 배선(731)에 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 금속 배선(732)을 형성한다.
이에 의해, 금속 배선(731)은, 복수의 봉형 구조 발광 소자(710) 중 일부의 n형의 반도체 코어(701)에 접속되고, 금속 배선(732)은, 복수의 봉형 구조 발광 소자(710) 중 일부의 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(702)에 접속된다. 그리고, 예를 들어 도 43에서는, 4개의 봉형 구조 발광 소자(710A 내지 710D)의 n형의 반도체 코어(701)에 금속 배선(731)이 접속되고, p형의 반도체층(702)에 금속 배선(732)이 접속되어 있다. 따라서, p형의 반도체층(702)측으로부터 n형의 반도체 코어(701)측에 전류가 흐르도록, 금속 배선(731)과 금속 배선(732) 사이에 전압을 인가함으로써, 4개의 봉형 구조 발광 소자(710A 내지 710D)가 발광한다.
그리고, 기판 분할 공정에 있어서, 절연성 기판(720)을 복수의 분할 기판으로 분할함으로써, 분할 기판 위에 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)가 배치된 발광 장치를 복수 형성한다.
이와 같이 하여, 복수의 발광 소자 중, 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 원하는 발광량에 영향을 미치지 않는 봉형 구조 발광 소자(710)가 절연성 기판(720)의 절단 영역에 배치되고, 절단에 의해 파손된 봉형 구조 발광 소자(710)가 발광하지 않아도, 절단되어 있지 않은 다른 복수의 봉형 구조 발광 소자(710)에 의해 발광이 행해지므로, 배치 공정에 있어서 봉형 구조 발광 소자(710)가 절연성 기판(720)의 절단 영역에 배치되지 않도록 고려할 필요가 없어져, 배치 공정을 간략화할 수 있다. 여기서, 「원하는 발광량」이란, 발광 장치에 요구되는 스펙 중 하나이다.
본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이하는, 한층 더한 실시 형태의 상세한 설명이다. 또한, 이하의 제6 내지 24 실시 형태 및 그 변형예에서, 소자 함유 액체란, 액체와, 그 액체 내에 위치하는 복수의 발광 소자를 갖는 물질을 가리킨다. 또한, 소정의 위치(장소)란, 미리 정해진 위치(장소)이다.
(제6 실시 형태)
우선, 기판 준비 공정을 행한다. 이 기판 준비 공정에서는, 평면도를 이하의 도 45에 도시하는 제1 기판으로서의 절연성 기판(1050)을 준비한다.
도 45에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(1050)은, 그 표면에, 금속제의 제1 전극(1051)과, 금속제의 제2 전극(1052)을 갖고 있다. 상기 절연성 기판(1050)은 유리, 세라믹, 산화알루미늄, 수지와 같은 절연체 또는 실리콘과 같은 반도체 표면에 실리콘 산화막을 형성하고, 표면이 절연성을 갖는 기판이다. 여기서, 유리 기판을 사용하는 경우는, 표면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 같은 하지 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 전극(1051, 1052)은, 인쇄 기술을 이용하여 원하는 전극 형상으로 형성하고 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극(1051, 1052)은, 예를 들어 금속막 및 감광체막을 균일하게 적층하고, 원하는 전극 패턴을 노광하고, 에칭하여 형성해도 좋다.
도 45에서는 생략되어 있지만, 제1 및 제2 전극(1051, 1052)에는, 외부로부터 전위를 설정할 수 있도록 패드를 형성하고 있다. 이 제1 및 제2 전극(1051, 1052)이 대향하는 부분(배열 영역)에 봉형 구조 발광 소자를 배열한다. 도 45에서는, 봉형 구조 발광 소자를 배열하는 배열 영역이 2×2개 배열되어 있지만, 임의의 개수를 배열해도 좋다.
도 46은, 도 45의 XII-XII선에서 본 단면 모식도이다.
이어서, 소자 공급 공정을 행한다. 소자 공급 공정에서는, 도 46에 도시한 바와 같이, 절연성 기판(1050) 위에 액체의 일례로서의 이소프로필알코올(IPA)(1061)과, 그 IPA(1061) 중에 위치하는 발광 소자의 일례로서의 봉형 구조 발광 소자(1060)를 갖는 소자 함유 액체를 얇게 도포한다. 액체로서는, IPA(1061) 이외에, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 그들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 혹은, 액체로서는, IPA(1061) 이외의 다른 유기물로 이루어지는 액체, 물 등을 사용할 수 있다.
단, 액체를 통하여 제1 및 제2 전극(1051, 1052) 사이에 큰 전류가 흘러 버리면, 제1 및 제2 전극(1051, 1052) 사이에 원하는 전압차를 인가할 수 없게 되어 버린다. 그러한 경우에는, 제1 및 제2 전극(1051, 1052)을 덮도록, 절연성 기판(1050)의 표면 전체에, 10nm 내지 300nm 정도의 절연막을 코팅하면 된다.
봉형 구조 발광 소자(1060)를 포함하는 IPA(1061)를 도포하는 두께는, 다음에 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열하는 공정에서, 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열할 수 있도록, 액체 중에서 봉형 구조 발광 소자(1060)를 이동할 수 있는 두께이다. 따라서, IPA(1061)를 도포하는 두께는, 봉형 구조 발광 소자(1060)의 굵기 이상이며, 예를 들어 수㎛ 내지 수mm이다. 도포하는 두께는 지나치게 얇으면, 봉형 구조 발광 소자(1060)가 이동하기 어려워지고, 지나치게 두꺼우면, 건조를 행하는 경우에 액체를 건조하는 시간이 길어진다. 또한, IPA의 양에 대하여, 봉형 구조 발광 소자(1060)의 양은, 1×104개/㎤ 내지 1×107개/㎤가 바람직하다.
봉형 구조 발광 소자(1060)를 포함하는 IPA(1061)를 도포하기 위해서, 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열시키는 금속 전극의 외측 주위에 프레임을 형성하고, 그 범위 내에 봉형 구조 발광 소자(1060)를 포함하는 IPA(1061)를 원하는 두께로 되도록 충전해도 좋다. 그러나, 봉형 구조 발광 소자(1060)를 포함하는 IPA(1061)가 점성을 갖는 경우는, 프레임을 필요로 하지 않고, 원하는 두께로 도포하는 것이 가능하다.
이어서, 소자 배열 공정을 행한다. 이 소자 배열 공정에서는, 제1 전극(51)과, 제2 전극(52) 사이에 교류 전압을 인가한다. 이 제6 실시 형태에서는, 1V, 5KHz의 교류로 하는 것이 적당했다. 제1, 제2 전극(51, 52)의 교류 전압은, 0.1 내지 10V를 인가할 수 있지만, 0.1V 이하에서는 봉형 구조 발광 소자(1060)의 배열이 나빠지고, 10V 이상에서는, 제1과 제2 전극간에 소자가 응집한다. 따라서, 0.5 내지 5V가 바람직하고, 나아가 1V 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 교류 주파수는 1Hz 내지 10MHz를 사용할 수 있지만, 1Hz 이하에서는 배열 변동이 커지고, 10MHz 이상에서는 전극에 원하는 전압을 인가하는 것이 어려워진다. 따라서, 10Hz 내지 1MHz가 바람직하고, 또 100Hz 내지 1KHz가 바람직하다. 또한, 제1, 제2 전극(1051, 1052) 사이에 인가하는 AC 전압은, 정현파에 한하지 않고, 구형파, 삼각파, 톱니파 등, 주기적으로 변동하는 것이면 된다.
도 47은 상기 봉형 구조 발광 소자(60)가 제1, 제2 전극(1051, 1052) 위에 배열하는 원리를 도시하고 있다. 도 47에 도시한 바와 같이, 제1 전극(1051)에 전위 VL을 인가하고, 제2 전극(1052)에 전위 VR(VL<VR)을 인가하면, 제1 전극(1051)에는 음전하가 유기되고, 제2 전극(1052)에는 양전하가 유기된다. 따라서 봉형 구조 발광 소자(1060)가 접근하면, 봉형 구조 발광 소자(1060)에 있어서, 제1 전극(1051)에 가까운 측에 양전하가 유기되고, 제2 전극(1052)에 가까운 측에 음전하가 유기된다. 이 봉형 구조 발광 소자(1060)에 전하가 유기되는 것은 정전 유도에 의한다. 즉, 전계 중에 놓인 봉형 구조 발광 소자(1060)는, 내부의 전계가 0으로 될 때까지 표면에 전하가 유기되는 것에 의한다. 그 결과, 각 전극과 봉형 구조 발광 소자(1060) 사이에 정전력에 의해 인력이 작용하여, 봉형 구조 발광 소자(1060)는, 제1, 제2 전극(1051, 1052) 사이에 발생하는 전기력선을 따른다.
또한, 도 48과 같이 전기력선이 균일하지 않은 경우, 유전 영동에 의해, 봉형 발광 소자(1060)는 전극 방향으로 끌어 당길 수 있다. 정전력과 유전 영동의 양쪽 혹은 어느 한쪽의 힘에 의해, 봉형 발광 소자는 전극에 접근한다. 또한, 각 봉형 구조 발광 소자(1060)에 유기된 전하가 거의 동등하므로, 전하에 의한 반발력에 의해, 거의 등간격으로 일정 방향으로 규칙적으로 배열한다. 또한, 도 48에 있어서, 참조 부호 1070은, 미소 발광 소자를 나타내고, 참조 부호 1071은, 액체를 나타내고, 참조 부호 1072는, 균일하지 않은 전계를 나타내고, 참조 부호 1073은, 제2 전극을 나타내고, 참조 부호 1074는, 제1 전극을 나타내고, 참조 부호 1075는, 제1 기판을 나타낸다.
또한 도 49와 같이 폭 0.5㎛ 내지 10㎛의 전극을 사용하면 각 전극간에 1개씩 봉형 발광 소자를 배열할 수 있다. 또한, 도 49에 있어서는, a가 전극의 폭에 상당하고, a가 0.5㎛ 내지 10㎛의 범위에 들어가게 된다.
이상과 같이, 봉형 구조 발광 소자(1060)가 제1, 제2 전극(1051, 1052) 사이에 발생한 외부 전기장에 의해, 제1, 제2 전극(1051, 1052)에 봉형 구조 발광 소자(1060)를 흡착시키므로, 봉형 구조 발광 소자(1060)의 크기는, 액체 중에서 이동 가능한 크기인 것이 필요하다. 따라서, 액체의 도포량(두께)은 봉형 발광 소자의 직경보다도 크게 할 필요가 있다.
도 50은 상기 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열한 절연성 기판(1050)의 평면도를 도시하고 있다. 이 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열한 절연성 기판(1050)을, 액정 표시 장치 등의 백라이트에 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 백라이트를 실현할 수 있다. 또한, 이 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열한 절연성 기판(1050)을 발광 장치로서 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 발광 장치를 실현할 수 있다.
도 51은 상기 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열한 절연성 기판(1050)을 사용한 표시 장치의 평면도를 도시하고 있다. 도 51에 도시한 바와 같이, 표시 장치(1100)는, 절연성 기판(1110) 위에 표시부(1101), 논리 회로부(1102), 논리 회로부(1103), 논리 회로부(1104) 및 논리 회로부(1105)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 상기 표시부(1101)에는, 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 봉형 구조 발광 소자(1060)를 배열하고 있다.
상기 제6 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 하나하나의 발광 소자를 개별로 조작하지 않고, 한번의 처리에 의해 복수의 발광 소자를 소정의 장소에 배열할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
(제7 실시 형태)
도 52는, 제7 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 도 52에 있어서, 화살표 A는, 액체(1257)의 흐름을 나타내고 있다.
제7 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(1260)를 포함하는 소자 함유 액체를, 제1 기판(1250)에 대하여 상대적으로 유동시키는 점만이, 제6 실시 형태와 상이하다.
상기 발광 소자(1260)를 포함하는 소자 함유 액체를, 제1 기판(1250)에 대하여 상대적으로 유동시키는 방법으로서는, 예를 들어, 소자 함유 액체에 압력을 가하거나, 제1 기판(1250)을 경사지게 하거나, 소자 함유 액체에 바람을 분사하는 등의 방법이 있고, 소자 함유 액체에 속도 성분을 부여하는 방법이면, 어떠한 방법이어도 좋다.
상기 제7 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자(1260)가 제1 기판(1250)의 표면 가까이에서 액체의 흐름을 타고 이동하기 때문에, 발광 소자(1260)가 제1 전극(1251)과 제2 전극(1252)으로 규정되는 소정의 장소에 의해 단시간에 접근할 수 있다. 따라서, 발광 소자(1260)의 배열 시간을 단축할 수 있다.
(제8 실시 형태)
도 53은, 제8 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제8 실시 형태에서는, 기판 준비 공정 후에, 제1 기판(1350)과 대략 평행하게 제2 기판(1380)을 배치하는 제2 기판 배치 공정을 행하고, 그 후의 소자 공급 공정에 있어서, 제1 기판(1350)과, 제2 기판(1380)의 간극에 발광 소자 함유 액체를 충전하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
상기 제8 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 서로 대략 평행하게 배치된 제1 기판(1350) 및 제2 기판(1380)에 의해, 액체의 증발을 방지할 수 있기 때문에, 정밀도 좋고 또한 수율 높게 발광 소자(1360)를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
(제9 실시 형태)
도 54는, 제9 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제9 실시 형태에서는, 제2 기판(1480)이, 제1 기판(1450)의 제1 및 제2 전극(1451, 1452)과 대향하는 제3 전극(1453)을 갖고, 소자 공급 공정 및 소자 배열 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 제1 전극(1451)과 제2 전극(1452) 중 적어도 한쪽과, 제3 전극(1453) 사이에 전압을 인가하는 점이, 제8 실시 형태와 상이하다.
발광 소자(1460)를 소정의 장소에 배열하기 위해서는, 제1 기판(1450) 부근에 있을 필요가 있다. 여기서, 통상은, 발광 소자(1460)를 중력으로 낙하시켜, 소정 위치에 배열한다. 제9 실시 형태에 따르면, 전압을 인가하여, 발광 소자(1460)를, 제1 기판(1450)측으로 이동시킬 수 있기 때문에, 신속하게 발광 소자(1460)를 제1 기판(1450) 부근으로 이동시킬 수 있어, 발광 소자(1460)의 배열을 신속히 행할 수 있다.
또한, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자(1460)는, 재이용을 위해서나 또는 배선 불량의 방지를 위하여 회수할 필요가 있다. 여기서, 이러한 액체 중에서 부유하고 있는 발광 소자(1460)는, 제1 기판(1450)과 제2 기판(1480)의 중간 부근으로 이동시킴으로써, 신속하게 제1 기판(1450) 위로부터 배출할 수 있다. 즉, 도 54의 유속을 나타내는 그래프에 의해, 제1 기판(1450)과, 제2 기판(1480)의 중간 근처의 액체의 유속이 높기 때문에, 배열하지 않은 발광 소자(1460)를, 제1 전극(1451)과 제3 전극(1453) 사이에 인가하는 교류 전압에 의해, 상기 중간 위치로 이동시킴으로써, 그 부유하고 있는 발광 소자(1460)를 효율적으로 회수할 수 있는 것이다.
도 55 및 도 56은, 제3 전극(1453)에 인가하는 전압의 예를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 55는, 제3 전극의 전압(하부 전극측으로 이동)을 나타내고, 상세하게는, 액체 중에 부유하고 있는 발광 소자(1460)를, 제1 전극(1451)(하부 전극)측으로 이동시킬 때에, 제3 전극(1453)에 인가하는 전압이다. 또한, 도 56은, 제3 전극의 전압(상부 전극측으로 이동)을 나타내고, 상세하게는, 액체 중에 부유하고 있는 발광 소자(1460)를, 제3 전극(1453)(상부 전극)측으로 이동시킬 때에, 제3 전극(1453)에 인가하는 전압이다.
상기 제9 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 전극(하부 전극)(1450)과, 제3 전극(상부 전극)(1480) 사이에, 도 55, 도 56에 도시한 바와 같은 비대칭한 전압을 인가함으로써, 발광 소자(1460)를 제1 전극(1451) 방향 혹은 제3 전극(1453) 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 배열 시간을 단축할 수 있으며, 또한, 배열하지 않은 발광 소자(1460)를 신속히 회수하는 등이 가능하다.
(제10 실시 형태)
도 57은, 제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제10 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에 있어서, 발광 소자를 포함하는 액체인 소자 함유 액체가, 제1 기판과, 제2 기판 사이를, 도 57에 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 제1 전극(1551)측으로부터 제2 전극(1552)측으로 유동하는 것이 제8 실시 형태와 상이하다.
제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 기판(1550)과, 제2 기판(1580)에 의해 소자 함유 액체의 유로를 규정할 수 있고, 액체의 증발을 방지할 수 있어, 기화에 기인하는 냉각에 의해 대류가 일어나는 것을 방지할 수 있기 때문에, 정밀도 좋고, 또한, 수율 높게 발광 소자(1560)를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
또한, 상기 제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자(1560)가 제1 기판(1550)의 표면 가까이에서, 액체의 흐름을 타고 이동하기 때문에, 발광 소자(1560)가, 제1 전극(1551)과, 제2 전극(1552)으로 규정되는 소정의 장소에 접근하기 쉬워, 배열하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 기판(1550)과, 제2 기판(1580)의 간극을 제1 기판(1550) 위의 장소와 상관없이 일정하게 함으로써, 액체의 유속을 제1 기판(1550) 위의 장소에 관계없이 일정하게 할 수 있기 때문에, 수율 높게 발광 소자(1560)를 소정의 장소에 배열할 수 있다.
또한, 상기 제10 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 및 제2 기판(1550, 1580)에 의해 규정되는 유로에 주입하는 액체의 양을 조정함으로써, 용이하게 액체의 유속을 바꿀 수 있기 때문에, 수율 높게 발광 소자를 소정의 장소에 배열시킬 수 있다.
(제11 실시 형태)
도 58은, 제11 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제11 실시 형태는, 제1 및 제2 전극(1651, 1652)의 표면이, 절연막(1677)으로 덮여 있는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
제11 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 및 제2 전극(1651, 1652)에 전류가 흐르지 않게 되기 때문에, 전압 강하를 매우 작게 할 수 있어, 배열의 수율을 향상시킬 수 있다. 제1 기판(1650)이, 대규모로 되고, 배열하는 발광 소자가 다수로 되면, 제1 및 제2 전극(1651, 1652)의 배선 길이가 길어져, 전압 강하가 현저해져, 배선의 말단에서 배열이 행해지지 않게 될 우려가 있다.
또한, 상기 제11 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 전류가 흐르지 않게 되기 때문에, 전기 화학 효과에 의해 전극이 용해되는 것을 방지할 수 있어, 단선이나 액체의 오염에 의한 배열 수율의 악화를 방지할 수 있다. 금속 전극(1651, 1652)이 전해액에 접촉한 상태에서, 전압을 전극(1651, 1652) 사이에 인가시키면, 금속이 전해액 중에 용출하는 경우가 있다.
(제12 실시 형태)
도 59는, 제12 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제12 실시 형태는, 제1 기판(1750)의 표면(1777)이, 발광 소자(1760)의 표면의 재료와 동일한 재료로 이루어져 있는 점이, 제1 기판(1150)의 표면의 재료에 관한 제한이 없는 제6 실시 형태와 상이하다.
상기 제12 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제1 기판(1750)의 표면(1777)에 고착하는 발광 소자(1760)를 감소시킬 수 있어, 배열 수율을 향상시킬 수 있다. 이는, 발광 소자(1760)와, 제1 기판(1750)의 표면(1777)의 재료가 동일한 경우, 제타 포텐셜이 동일해져, 서로 반발하여, 발광 소자(1760)가 제1 기판(1750)의 표면(1777)에 고착하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
(제13 실시 형태)
제13 실시 형태는, 액체가, 계면 활성제를 포함하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
계면 활성제의 혼입에 의해, 발광 장치의 응축을 방지할 수 있다. 그것은, 발광 소자의 표면에 오염이나 그 밖의 이유에 의해, 발광 소자와 상이한 재료가 부착되어 있는 경우, 각각의 제타 포텐셜이 저하되거나 정부가 바뀌기 때문에, 응축이 일어나기 쉽다. 또한, 발광 소자 표면과, 기판이나 전극 표면의 재료가 상이한 경우, 제타 포텐셜이 상이하여, 응축이 일어나기 쉬운 경우가 있다. 계면 활성제를 액체에 혼입함으로써, 응축을 억제할 수 있다.
따라서, 상기 제13 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자끼리, 혹은 발광 소자와, 절연막, 기판, 전극이 응축되는 것을 방지할 수 있다.
(제14 실시 형태)
제14 실시 형태에서는, 발광 소자의 최장 부분의 치수가 50㎛ 이하인 점이, 발광 소자의 최장 부분의 치수에 제한이 없는 제6 실시 형태와 상이하다.
하나하나 발광 소자를 조작하고, 패키징하는 경우, 발광 소자의 크기가 100㎛ 이하로 되면 급속하게 비용이 증대한다.
미소한 것을 배열한 경우, 필요해지는 얼라인먼트 정밀도가 높아지기 때문이다. 또한, 일정한 광량을 얻기 위한 발광 소자의 개수(배열하는 개수)가 많아지기 때문이다. 또한, 미세한 발광 소자가, 강도가 약하여, 취급이 어렵기 때문이다.
본 발명에 따르면, 최대 치수가 50㎛ 이하인 발광 소자라도, 발광 소자의 개수와 상관없이 용이하게 소정의 장소에 배치할 수 있다. 다시 설명하면, 오히려 미세한 물체를 배열하는 데 적합하다.
미소 치수의 발광 소자를 다수 배열함으로써, 면 조명 등에서의 밝기 불균일을 저감시킬 수 있는 점에서, 유효하다.
(제15 실시 형태)
도 60, 도 61, 도 62는, 제15 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제15 실시 형태에서는, 발광 소자(2060)가, 봉형의 형상을 갖는 점이, 발광 소자의 형상에 제한이 없는 제6 실시 형태와 상이하다.
도 60의 조감도에 도시한 바와 같이, 발광 소자(2060)가 봉형인 경우, 발광 소자(2060)의 일단부를, 제1 전극(2051) 위에 고정할 수 있고, 발광 소자(2060)의 타단부를, 제2 전극(2052)에 고정할 수 있다. 따라서, 얼라인먼트 정밀도를 우수한 것으로 할 수 있다. 봉형의 발광 소자(2060)의 경우, 봉형의 발광 소자(2060)의 양단부에 양전하와 음전하가 유기되기 때문에, 분극에 의해 효율적으로 미세 발광체의 방향을 맞추려고 하는 모멘트가 발생한다. 따라서, 방향을 포함한 배열 위치를 고정밀도로 정할 수 있어, 실제로 고정밀도로 배열할 수 있는 것이다.
또한, 정사각형의 발광 소자가 박형 발광 소자인 경우, 도 61의 조감도에 도시한 바와 같이, 발광 소자(2070)가, 제1 전극(2071)과, 제2 전극(2072) 사이에, 비스듬히 배열되는 경우가 있다. 또한, 도 62의 조감도에 도시한 바와 같이, 발광 소자(2080)가, 제1 전극(2081)과, 제2 전극(2082) 사이에, 어긋나게 배열되는 경우가 있다. 이와 같이, 발광 소자가 봉형이 아닌 경우, 얼라인먼트 정밀도가 나빠지는 경우가 있다.
(제16 실시 형태)
도 63은, 제16 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 도 63에 있어서, 화살표 C, D는, 발광 소자(2170)의 배출 방향을 나타내고 있다.
제16 실시 형태에서는, 소자 함유 액체 내의 복수의 발광 소자(2160) 중에서 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자(2170)를 배출하는 소자 배출 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
제16 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(2160)를, 제1 기판(2150)에 있어서 제1 전극(2151)과 제2 전극(2152)이 상대하는 장소에 배열한 후, 소자 배출 공정을 행한다.
그리고, 소자 배출 공정에서는, 봉형 발광 소자를 함유하지 않는 액체를 흘려, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자를 제1 기판(2150) 위로부터 배출한다.
상기 제16 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자(2170)를 회수할 수 있음과 함께, 다른 제1 기판에 배열할 수 있어, 발광 장치의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 제16 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자(2170)가 건조된 후 등에 응축되어, 배선 불량을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
(제17 실시 형태)
도 64은, 제17 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제17 실시 형태는, 소자 배열 공정 후에 소자 고정 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
상세하게는, 제17 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(2260)를 제1 기판(2250)의 제1 전극(2251)과, 제2 전극(2252)이 상대하는 장소에 배열한다.
그 후, 소자 고정 공정에서, 제1 기판(2250)의 제1 전극(2251)과 제2 전극(2252) 사이에, 소자 배열 공정에서, 제1 전극(2251)과 제2 전극(2252) 사이에 인가한 전압보다도 높은 전압을 인가하여, 미리 정해진 위치에 배열하고 있는 발광 소자(2260)를, 그 미리 정해진 위치에 고정한다.
상기 제17 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자(2260)를 소정의 위치에 고정할 수 있기 때문에, 얼라인먼트 정밀도를 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 제17 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 액체(2257)의 흐름이 빨라진 경우에도 발광 소자(2260)가 이동하는 일이 없고, 또한, 액체(2257)를 제거할 때에도, 발광 소자(2260)가 이동하는 일이 없기 때문에, 얼라인먼트 정밀도를 특히 우수한 것으로 할 수 있다.
(제18 실시 형태)
도 65, 도 66은, 제18 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제18 실시 형태에서는, 소자 배열 공정 후에, 제1 기판의 표면을 건조하는 기판 건조 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
상세하게는, 제18 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(2360)를, 제1 기판(2350)의 제1 전극(2351)과, 제2 전극(2352)이 상대하는 장소에 배열한다.
그 후, 기판 건조 공정에서, 도 65에 도시한 바와 같이, 액체를 제거한 후, 도 66에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2350)에 있어서 젖은 표면을 건조한다. 건조는, 상온에서 행해도 좋고, 또한, 50 내지 200℃ 정도에서 행해도 좋다.
상기 제18 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 기판 건조 공정에 의해, 발광 소자(1360)를 전극 사이에 고정할 수 있다.
또한, 상기 제18 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 기판 건조 공정에 의해, 제1 기판(2250)의 표면에 보호막을 형성할 수 있어, 발광 소자(2260)를 보호할 수 있다.
(제19 실시 형태)
도 67, 도 68은, 제19 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제19 실시 형태에서는, 소자 함유 액체의 표면 장력이 50mN/m 이하인 것이, 소자 함유 액체의 표면 장력에 제한이 없는 제18 실시 형태와 상이하다.
상세하게는, 제19 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(2460)를 제1 기판(2450)의 제1 전극(2451)과, 제2 전극(2452)이 상대하는 장소에 배열한다.
그 후, 기판 건조 공정에서, 도 67에 도시한 바와 같이, 액체를 제거한 후, 도 68에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2450)에 있어서 젖은 표면을 건조한다. 건조는, 상온에서 행해도 좋고, 또한, 50 내지 200℃ 정도에서 행해도 좋다.
제1 기판(2450)의 표면이, 표면 장력이 큰 액체에 의해 젖어 있는 상태에서 건조하면, 건조 중에 액체의 표면이 발광 소자에 접촉함으로써 발광 소자(2460)가 움직여, 얼라인먼트 어긋남이 일어나는 경우가 있다. 표면 장력이 작은 액체(50mN/m 이하, 보다 바람직하게는 30mN/m 이하)를 사용함으로써, 얼라인먼트 어긋남을 방지할 수 있다.
(제20 실시 형태)
도 69, 도 70은, 제20 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제20 실시 형태에서는, 소자 공급 공정 후이면서 또한 기판 건조 공정 전에, 제1 액체를, 그 제1 액체보다도 표면 장력이 작은 제2 액체로 교체하는 액체 교체 공정을 구비하는 점이, 제18 실시 형태와 상이하다.
또한, 여기서, 제1 액체란, 소자 배열 공정에 있어서, 발광 소자(2560)를 배열하고 있을 때에, 발광 소자(2560)를 감싸고 있던 액체이다. 따라서, 상기 제6 내지 19 실시 형태에서, 액체라고 칭하고 있던 것은, 모두 제1 액체를 의미한다.
제20 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 발광 소자(2560)를, 제1 기판(2550)의 제1 전극(2551)과, 제2 전극(2552)이 상대하는 장소에 배열한 후, 액체 교체 공정을 행한다.
이 액체 교체 공정에서는, 제2 액체를 계속하여 흘림으로써, 제1 액체를, 제1 액체보다도 표면 장력이 작은 제2 액체(2588)로 교체한다. 그 후, 도 69에 도시한 바와 같이, 제2 액체(2588)를 제거한 후, 도 70에 도시한 바와 같이, 기판 건조 공정에서, 제1 기판(2550)의 표면을 건조하여, 제2 액체(2588)를 완전히 제거하게 되어 있다.
상기 제20 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자(2560)의 배열 시에는, 표면 장력이 큰 액체(임의의 액체)를 사용할 수 있는 한편, 건조 시에, 표면 장력이 작은 액체를 사용할 수 있다. 따라서, 배열 시에 큰 정전 유도 혹은 유전 영동의 효과를 생성하고, 또한 발광 소자가 응축되지 않는 액체를 사용할 수 있어, 발광 소자(2560)의 배열을 효율적으로 행할 수 있음과 함께, 건조 시에 표면 장력이 작은 액체를 사용할 수 있어, 발광 소자(2560)의 얼라인먼트 어긋남을 방지할 수 있다.
(제21 실시 형태)
도 71, 도 72는, 제21 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 또한, 도 71, 도 72에 있어서, 참조 부호 2650은, 제1 기판을 나타내고 있다.
제21 실시 형태는, 소자 접속 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
제21 실시 형태에 있어서, 발광 소자(2660)는, 그 표면에, 제1 영역(2670)과, 제2 영역(2671)을 가짐과 함께, 제1 영역(2670)과, 제2 영역(2671)에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있다.
또한, 도 71의 단면도 및 도 72의 조감도에 도시한 바와 같이, 소자 접속 공정에서는, 상기 제1 영역(2670)과, 제1 전극(2651)을 도전체(2680)로 접속함과 함께, 제2 영역(2671)과, 제2 전극(2652)을 도전체(2681)로 접속하게 되어 있다.
상기 제21 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자(2660)와 제1 전극(2651)을 도전체(2680)로 접속하고 있음과 함께, 발광 소자(2660)와 제2 전극(2652)을 도전체(2681)로 접속하고 있기 때문에, 제1 및 제2 전극(2651, 2652)과, 미소한 발광 소자(2660)의 전기 접속을 양호한 것으로 할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극(2651)과, 제2 전극(2652) 사이에, 전압을 인가하여 발광 장치를 발광시킬 때에, 전압이 발광 소자(2660)에 인가되지 않은 상태(오픈)로 되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
(제22 실시 형태)
도 73, 도 74은, 제22 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
또한, 도 73, 도 74에 있어서, 제3 전극이 존재하지 않는 것은, 변형예로서, 제1 기판(2750)에 대략 평행하게 배치되는 제2 기판 및 그 제2 기판 위에 위치하는 제3 전극이 존재하는 경우가 있기 때문이다. 또한, 도 73에 있어서, 참조 번호 2790, 2791, 2792는, 층간막을 나타낸다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 74의 조감도에 있어서는, 상기 층간막의 도시를 생략하고 있다.
제22 실시 형태는, 추가 전극 형성 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
제22 실시 형태에 있어서, 발광 소자(2760)는, 그 표면에, 제1 영역(2770)과, 제2 영역(2771)을 가짐과 함께, 제1 영역(2770)과, 제2 영역(2771)에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있다.
도 74의 조감도에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 발광 소자(2760)가 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.
추가 전극 형성 공정에서는, 도 73의 단면도 및 도 74의 조감도에 도시한 바와 같이, 모든 봉형 발광 소자(2760)의 모든 제1 영역(2770)에 전기 접속하는 제4 전극(2780)을 형성함과 함께, 모든 봉형 발광 소자(2760)의 모든 제2 영역(2771)에 전기 접속하는 제5 전극(2781)을 형성한다.
상기 제22 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 제4 전극(2780)과, 제5 전극(2781)에 전압을 인가함으로써, 발광 소자(2760)에 전압을 인가할 수 있어, 제1 전극(2751)과 제2 전극(2752)을 사용하지 않고, 발광 소자(2760)에 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자(2760)의 배열 시의 전극 구조(제1 전극(2751) 및 제2 전극(2752))와 다른 구조의 배선(제4 전극(2780) 및 제5 전극(2781))을 발광 소자(2760)에의 전압 인가에 사용할 수 있고, 전압 인가의 자유도를 크게 할 수 있어, 전압 인가가 용이해진다.
(제23 실시 형태)
도 75, 도 76은, 제23 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제23 실시 형태는, 소자 배열 공정 후에, 기판 분단 공정을 구비하는 점이, 제6 실시 형태와 상이하다.
제23 실시 형태에서는, 도 75에 도시한 바와 같이, 소자 배열 공정에서, 다수의 발광 소자(예를 들어, 봉형 발광 소자나, 봉형의 미소 발광 소자) (2860)를, 큰 제1 기판(2850)에 매트릭스 형상으로 배열한다. 그 후, 기판 분단 공정에서, 도 76에 도시한 바와 같이, 제1 기판(2850)을 분단하여, 복수의 발광 소자(2860)가 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 제1 기판(2870 내지 2875)을 형성한다. 또한, 기판의 분단의 수는, 6에 한하지 않고, 2 이상의 자연수이면 어떤 수라도 좋다.
상기 제23 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 한번의 발광 소자(2860)의 배열에 의해, 복수의 발광 소자(2860)가 소정의 장소에 배열한 복수의 제1 기판(2870 내지 2875)을 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
(제24 실시 형태)
도 77은, 제24 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
제24 실시 형태에서는, 소자 배열 공정에서, 기판(2950) 위에 1000 이상의 발광 소자(예를 들어, 봉형 발광 소자나, 봉형의 미소 발광 소자)(2960)를 배열하는 점이, 소자 배열 공정에서, 기판에 배열하는 발광 소자의 수에 제한이 없는 제6 실시 형태와 상이하다.
하나의 발광 소자(2960)가 발광하는 광의 광량은, 발광 장치 전체의 광량과 비교하여 작다. 상기 제24 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 배열되는 발광 소자(2960)의 수가 1000 이상이기 때문에, 고장나 있는 발광 소자(2960)가 있던 경우에도, 발광 장치는 양품으로서 판단된다. 따라서, 불량 발광 소자가 있어도 발광 장치가 양품으로 되기 때문에, 발광 소자(2960)의 검사가 불필요해져, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
예를 들어, 불량률이 1％인 종래의 발광 소자가 있어, 그들을 패키징하고, 10개의 패키지를 사용하여 발광 소자로 한 경우, 약 10개의 발광 장치에 1개의 비율로 불량 발광 소자가 포함되어, 광량이 양품의 90％로 된다. 광량 90％를 불량이라 하면, 발광 장치의 수율은 90％로 되기 때문에, 발광 소자의 검사가 필요하게 된다.
한편, 불량률이 1％인 발광 소자를 1000개 사용한 경우, 약 10개의 불량 발광 소자가 발광 장치에 포함되지만, 광량은, 모든 발광 소자가 양품인 경우의 99％로 되어, 양품으로 판정되기 때문에, 발광 소자의 검사가 필요 없어진다. 따라서, 발광 소자의 검사를 위한 비용이 필요 없어, 제조 비용을 삭감할 수 있는 것이다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 다른 실시 형태와 동일한 작용 효과는, 기재를 생략하고 있다. 그리고, 각 실시 형태에서 특유한 작용 효과만 기재하고 있다.
또한, 상기 설명한 제6 내지 24 실시 형태의 발명의 구성 중 2개 이상의 구성을 갖는 실시 형태가, 본 발명의 다른 실시 형태를 더 구성하는 것은 물론이다.
또한, 상술한 바와 같이, 발광 소자로서는, 봉형 구조 발광 소자를 사용할 수 있지만, 봉형 발광 소자는, 예를 들어 n형 GaN 기판 위에 성장 구멍을 갖는 성장 마스크나 금속종 등을 사용하여 복수의 봉형의 발광 소자를 성장시킨 후, 기판으로부터 분리함으로써 형성할 수 있다.
도 78a, 도 78b는, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법에서 사용할 수 있는 봉형 발광 소자를 도시하는 도면이며, 각 봉형 발광 소자의 중심축을 포함하는 모식 단면도이다.
도 78a는 세로 쌓기 구조를 갖는 봉형 발광 소자를 도시하고 있다. 이 봉형 발광 소자는, 봉형의 p형 반도체층(3111)과, 양자 웰층(3112)과, 봉형의 n형 반도체층(3113)을 세로 쌓기로 한 구조를 갖고 있다. 이 봉형 발광 소자의 발광 면적(3114)은, 봉형 발광 소자의 단부면의 반경을 r(도 78a 참조)로 했을 때, πr2로 표현된다. 2×πr2로 되지 않는 것은, 양자 웰층(3112)의 봉형 발광 소자의 연장 방향의 두께가 매우 얇아, 양자 웰층(3112)을 3차원이 아니라, 근사적으로 2차원의 평면으로서 파악하는 편이 정확하기 때문이다.
한편, 도 78b는, 코어-쉘-쉘 구조를 갖는 봉형 발광 소자를 도시하고 있다. 이 봉형 발광 소자는, 원기둥 형상의 형상(봉형의 형상)을 갖는 제1 도전형으로서의 n형의 제1 반도체층(3121)과, 제1 반도체층(3121)의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 양자 웰층(3122)과, 양자 웰층(3122)의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 제2 도전형으로서의 p형의 제2 반도체층(3123)을 갖고 있다.
바꿔 말하면, 이 봉형 발광 소자는, n형 반도체-양자 웰-p형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있다. 이 봉형 발광 소자의 발광 면적(3124)은, 양자 웰층(3122)의 외주면의 직경을 d로 하고, 봉형 발광 소자의 길이를 L로 했을 때, πdL로 표현된다.
따라서, 발광 소자로서, 도 78b에 도시하는 코어-쉘-쉘 구조를 갖는 봉형 발광 소자를 사용하면, 각 봉형 발광 소자의 측면의 대략 전체면에 발광층을 형성할 수 있기 때문에, 봉형 발광 소자 1개당 발광 면적을 크게 할 수 있다.
또한, 이 예에서는, 제1 도전형이 n인 한편, 제2 도전형이 p이고, 봉형 발광 소자가, n형 반도체-양자 웰-p형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있었지만, 이 발명에서는, 제1 도전형이 p인 한편, 제2 도전형이 n이고, 봉형 발광 소자가, p형 반도체-양자 웰-n형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
도 79a, 도 79b는, 봉형 발광 소자의 직경과, 봉형 발광 소자의 구부러짐의 관계를 도시하는 모식도이다.
상세하게는, 도 79a는, 봉형 발광 소자의 직경이 500nm보다 작은 발광 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
이 발광 장치는, 기판(3221)과, 그 기판(3221) 위에 형성된 제1 전극(3222) 및 제2 전극(3223)과, 봉형 발광 소자(3224)를 갖고, 봉형 발광 소자(3224)의 일단부는, 제1 전극(3222) 위에 접속되어 있는 한편, 봉형 발광 소자(3224)의 타단부는, 제2 전극(3223) 위에 접속되어 있다. 봉형 발광 소자(3224)의 직경이 500nm보다 작은 경우에는, 도 79a에 도시한 바와 같이, 봉형 발광 소자(3224)가 매우 구부러지기 쉬워져, 봉형 발광 소자(3224)의 구부러짐에 부수되는 응력이 발생한다. 그리고, 이 응력에 의해, 봉형 발광 소자(3224)의 발광 효율이 저하된다.
한편, 도 79b는 봉형 발광 소자의 직경이 500nm보다 큰 발광 장치를 도시하는 모식도이다.
이 발광 장치는, 기판(3251)과, 그 기판(3251) 위에 형성된 제1 전극(3252) 및 제2 전극(3253)과, 봉형 발광 소자(3254)를 갖고, 봉형 발광 소자(3254)의 일단부는, 제1 전극(3252) 위에 접속되어 있는 한편, 봉형 발광 소자(3254)의 타단부는, 제2 전극(3253) 위에 접속되어 있다. 봉형 발광 소자(3254)의 직경이 500nm보다 큰 경우에는, 도 79b에 도시한 바와 같이 봉형 발광 소자(3254)가 구부러지는 일이 없다. 따라서, 봉형 발광 소자(3254)의 구부러짐에 부수되는 발광량의 저하가 일어나는 일이 없어, 각 봉형 발광 소자(3254)로부터 기대만큼의 발광량을 취출할 수 있다.
도 80은, 본 발명에서 제조 가능한 발광 장치의 구조를 도시하는 모식도이다.
이 발광 장치는, 제1 전극(3322)과, 제2 전극(3323)과, 봉형 발광 소자(3324)를 갖고 있다. 상기 봉형 발광 소자(3324)는, n형 반도체-양자 웰-p형 반도체 혹은 p형 반도체-양자 웰-n형 반도체가 동축상에 형성된 코어-쉘-쉘 구조를 하고 있고, 직경이 500nm 이상으로 되어 있다.
상기 봉형 발광 소자(3324)의 일단부는, 봉형 발광 소자(3324)의 연장 방향의 치수가 a(이 실시 형태에서는, a=1.5㎛)인 콘택트(3326)에 의해, 제1 전극(3322) 위에 접속되는 한편, 봉형 발광 소자(3324)의 타단부는, 봉형 발광 소자(3324)의 연장 방향의 치수가 1.5㎛인 콘택트(3327)에 의해, 제2 전극(3323) 위에 접속되어 있다. 또한, 콘택트 영역의 봉형 발광 소자의 연장 방향의 치수는 1.5㎛에 한정되는 것은 아니고, 이것보다도 길어도 좋고, 짧아도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
코어-쉘-쉘 구조의 봉형 발광 소자(3324)의 1개의 발광 면적은 봉형 발광 소자의 길이를 L[㎛], 직경을 D[㎛]로 하고, 도 80에 도시한 바와 같이, 봉형 발광 소자의 양단부에 1.5[㎛]의 콘택트를 취하면, 콘택트부는 발광하지 않기 때문에, 양자 웰층의 외주면을, 봉형 발광 소자의 외주면과 근사적으로 동일시할 수 있는 것으로서, d≒D로부터,
발광 면적=(L-3)×πD[㎛2]
로 된다.
또한, 봉형 발광 소자는 1개의 전극 사이에 1개씩 배열하는 것이 바람직하다. 도 81에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 전극(3422, 3423) 사이에 2개 이상의 봉형 발광 소자(3424, 3425)를 배열하면, 도 81에 도시한 바와 같이, 봉형 발광 소자(3424, 3425)의 크로스가 빈번히 발생하여, 불량의 원인으로 되기 때문이다.
도 82a는 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 불량 구조를 도시하는 모식도이며, 도 82b는 그 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
상세하게는, 도 82a는 봉형 발광 소자(3524)가, 서로 대향하는 전극 사이에 배열하지 않고, 봉형 발광 소자(3524)의 일단부가 일 전극에 접속됨과 함께, 그 봉형 발광 소자(3524)의 타단부가, 그 일 전극에 대향하는 전극에, 그 대향하는 방향에 수직인 방향으로 인접하는 전극에 접속된 불량 구조를 도시하는 모식도이다. 이 불량 구조가 발생하면, 소정의 수의 봉형 발광 소자를 배열할 수 없게 되기 때문에, 소정의 광량을 얻을 수 없게 된다.
이 불량 구조는, 도 82b에 도시한 바와 같이, 상기 대향하는 방향에 수직인 방향으로 인접하는 전극간의 간격 b를, 0.5×봉형 발광 소자의 길이 이상 벌림으로써 피할 수 있다. 이와 같이 하면, 길이의 제약에 의해, 상기 대향하는 방향에 크로스하는 전극간의 접합이 곤란해지기 때문이다.
도 83a는, 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 다른 불량 구조를 도시하는 모식도이며, 도 83b는 그 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
상세하게는, 도 83a는, 봉형 발광 소자(3624)의 일단부가, 배열이 예정되는 한 쌍의 전극의 대향 방향에 수직인 방향으로 인접하는 전극 사이에 형성되는 오목부에 접속됨과 함께, 봉형 발광 소자(3624)의 일단부가, 그 오목부에 상기 대향 방향에 대향하는 오목부에 접속된 불량 구조를 도시하는 모식도이다. 또한, 도시하지는 않았지만, 그 외의 이러한 종류의 불량 구조로서는, 봉형 발광 소자의 일단부가, 오목부에 접속함과 함께, 봉형 발광 소자의 타단부가, 전극의 소정의 위치에 접속한 것도 있다. 이들 불량 구조는, 예정된 발광 위치에서의 발광을 저해하여, 발광의 휘도 불균일을 일으킨다.
이 불량 구조는, 도 83b에 도시한 바와 같이, 배열이 예정되는 한 쌍의 전극의 대향 방향에 수직인 방향으로 인접하는 전극 사이에 형성되는 오목부의 바닥끼리의 거리 c를, 1.5×봉형 발광 소자의 길이 이상으로 함으로써 피할 수 있다. 이와 같이 하면, 길이의 제약에 의해, 봉형 발광 소자가 오목부에 접속하는 것이 곤란해지기 때문이다.
도 84a는, 봉형 발광 소자가 원인으로 되는 다른 불량 구조를 도시하는 모식도이며, 도 84b는, 그 불량 구조를 방지할 수 있는 구조를 도시하는 모식도이다.
상세하게는, 도 84a는, 봉형 발광 소자(3724, 3725)가, 전극쌍이 상이한 열 사이에 배열한 불량 구조를 도시하는 모식도이다. 이 불량 구조가 발생하면, 소정의 발광량 및 소정의 광 출사 밀도의 균일성을 실현 불가능해진다.
이 불량 구조는, 도 84b에 도시한 바와 같이, 인접하는 전극쌍이 상이한 열 사이의 거리 e를 2.5×봉형 발광 소자의 길이 이상으로 함으로써 피할 수 있다. 봉형 발광 소자가 3개 이상 직렬로 배향하는 것은 거의 있을 수 없기 때문이다.
이들로부터, 봉형 발광 소자 1개가 점령하는 기판 면적 S는, 봉형 발광 소자의 길이를 L[㎛]이라 하면,
S≒0.5×L(1.5×L+2.5×L)=0.5L×4L[㎛2]
로 된다. 여기서부터 기판 면적당 발광 면적은,
(L-3)×πD/(0.5L×4L)[㎛2]
로 된다.
여기서, 1[lm(루멘)]의 발광당 2.0×105㎛2 이상의 기판 면적을 사용하면 비용이 올라가기 때문에, 2.0×105㎛2보다 작은 기판 면적에서, 1[lm]의 발광을 하는 것이 바람직하다. 또한, 봉형 발광 소자는, 통상 1[㎛2]의 발광 면적당 70×10-6[lm]의 밝기가 있기 때문에,
Figure pct00001
이 성립된다.
도 85는, 유효한 봉형 발광 소자의 직경과 길이의 관계를 도시하는 도면이며, 70×10-6×(L-3)×π×D/(0.5L×4L)=5.0×10-6의 DL 2차원 평면 위의 궤적을 도시하는 도면이다.
비용을 생산 베이스에 포함시키기 위해서는, 상술한 바와 같이 상기 수학식 1을 만족할 필요가 있고, 도 85에 있어서, 봉형 발광 소자의 직경은, 선 f보다도 클 필요가 있다. 따라서, 도 85에 도시한 바와 같이, 선 f는, 0.5[㎛](500[nm])보다도 큰 직경 D의 극소값을 갖고 있기 때문에, 봉형 발광 소자의 직경을 500nm 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 직경 D를 1[㎛] 이상으로 함으로써, 기판 면적당 발광을 크게 할 수 있어, 비용적 장점을 더 발휘할 수 있다.
이상, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법에서 사용할 수 있는 봉형 발광 소자에 관한 상세한 설명을 행했다. 그러나, 본 발명에서는, 발광 소자로서, 봉형 발광 소자 이외의 발광 소자를 사용해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 구체적으로는, 이 발명에서는, 원 형상, 타원 형상, 정사각 형상, 직사각 형상, 다각 형상 등의 평탄한 발광면을 갖고, 그 발광면이 기판에 대하여 평행해지도록 실장면 위에 배치되는 형태의 발광 소자를 사용해도 좋다.
(제25 실시 형태)
도 86은 본 발명의 제25 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다.
상기 표시 장치는, 절연성 플렉시블 기판(4001)과, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 형성되고, 절연성 플렉시블 기판(4001)의 가로 방향을 따라 연장되는 복수의 행배선(4002, 4002, …)과, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 형성되고, 절연성 플렉시블 기판(1)의 세로 방향을 따라 연장되는 복수의 열배선(4003, 4003, …)과, 복수의 행배선(4002, 4002, …)에 접속된 행구동 회로(4004)와, 복수의 열배선(4003, 4003, …)에 접속된 열구동 회로(4005)와, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 매트릭스 형상으로 배치된 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 구비하고 있다. 도 86에서는, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 각각, 2개밖에 도시되어 있지 않으나, 실제는 3개 이상 있다. 또한, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001)은 기판의 일례이다. 또한, 상기 행배선(4002)은 제1 배선의 일례이고, 열배선(4003)은 제2 배선의 일례이다. 그리고, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)는 적색 발광 소자의 일례이고, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)는 녹색 발광 소자의 일례이고, 봉형 청색 LED 소자(4006C)는 청색 발광 소자의 일례이다.
상기 절연성 플렉시블 기판(4001)으로서는, 예를 들어 플렉시블 세라믹 기판이나 플렉시블 유리 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001) 대신에, 유리, 세라믹, 산화알루미늄, 수지와 같은 절연체로 이루어지는 리지드 기판을 사용해도 좋다. 혹은, 실리콘과 같은 반도체 표면에 실리콘 산화막을 형성하고, 표면이 절연성을 갖는 기판을 사용해도 좋다. 유리 기판을 사용하는 경우는, 표면에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 같은 하지 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 각 행배선(4002)의 대부분은 절연막(4007)으로 덮여 있고, 이 절연막(4007) 위에 각 열배선(4003)의 대부분을 형성하고 있다. 상기 절연막(4007)은, 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A), 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C)를 갖고 있다. 상기 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내에는 봉형 적색 LED 소자(4006A)를, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내에는 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를, 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에는 봉형 청색 LED 소자(4006C)를, 각각 배치하고 있다. 즉, 상기 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A)는 적색의 화소부에, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B)는 녹색의 화소부에, 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C)는 청색의 화소부에, 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A)는 적색 발광 소자용 개구부의 일례이고, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B)는 녹색 발광 소자용 개구부의 일례이고, 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C)는 청색 발광 소자용 개구부의 일례이다.
상기 각 행배선(4002)은 절연막(4007)으로 대부분이 덮여 있고, 각 행배선(4002)의 단자부(4002a)가 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 들어 있다.
상기 각 열배선(4003)의 대부분은 절연막(4007) 위에 형성되어 있고, 각 열배선(4003)의 단자부(4003a)가 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 들어 있다.
상기 행구동 회로(4004) 및 열구동 회로(4005)는, 행배선(4002)과 열배선(4003) 사이에, 표시시키고 싶은 데이터에 따른 전류를 흘림으로써, 그 행배선(4002) 및 열배선(4003)에 대응하는 화소부를 구동한다.
상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 각각, 일단부가 복수의 행배선(4002, 4002, …) 중 1개의 단자부(4002a)에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 타단부가 복수의 열배선(4003, 4003, …) 중 1개의 단자부(4003a)에 전기적으로 직접 접속되어 있다. 이에 의해, 상기 행구동 회로(4004) 및 열구동 회로(4005)는, 복수의 행배선(4002, 4002, …) 및 열배선(4003, 4003, …)을 통하여, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)에 전류를 흘릴 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)에 전류를 흘리면, 봉형 적색 LED 소자(4006A)는 적색광을 출사하고, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)는 녹색광을 출사하고, 봉형 청색 LED 소자(4006C)는 청색광을 출사한다. 또한, 도 86에는 도시하고 있지 않으나, 단자부(4002a, 4003a) 위에는 도전성 접착제(4010)(도 91i, 도 91j, 도 91k)를 도포하고 있다.
도 87은 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 개략 사시도이다. 또한, 도 87에서는, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 탑재하기 전의 상태를 나타내고 있다.
상기 각 봉형 적색 LED 소자(4006A)는, 단면이 거의 원형인 봉형의 n형 GaAs(갈륨 비소)로 이루어지는 반도체 코어(4111A)와, 반도체 코어(4111A)의 일부의 외주면을 동축형으로 덮도록 형성된 p형 GaAs로 이루어지는 반도체 쉘(4112A)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 각 봉형 적색 LED 소자(4006A)는, 폭 R1에 대한 길이 L1의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이 L1이 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이다. 또한, 상기 반도체 코어(4111A)는 제1 도전형 반도체의 일례이며, 반도체 쉘(4112A)은 제2 도전형 반도체의 일례이다.
상기 반도체 코어(4111A)의 일단부측의 외주면 및 단부면은 반도체 쉘(4112A)로 덮여 있지만, 반도체 코어(4111A)의 타단부측의 외주면 및 단부면은 노출되어 있다.
상기 반도체 쉘(4112A)은 바닥을 구비한 원통 형상이며, 반도체 쉘(4112A)의 중심축은 반도체 코어(4111A)의 반도체 쉘(4112A)측의 단부의 중심축과 일치한다.
도 88은 상기 봉형 녹색 LED 소자(4006B)의 개략 사시도이다. 또한, 도 88에서는, 상기 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 탑재하기 전의 상태를 나타내고 있다.
상기 각 봉형 녹색 LED 소자(4006B)는, 단면이 거의 원형인 봉형의 n형 GaP(인화 갈륨)로 이루어지는 반도체 코어(4111B)와, 반도체 코어(4111B)의 일부의 외주면을 동축형으로 덮도록 형성된 p형 GaP로 이루어지는 반도체 쉘(4112B)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 각 봉형 녹색 LED 소자(4006B)는, 폭 R2에 대한 길이 L2의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이 L2가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이다. 또한, 상기 반도체 코어(4111B)는 제1 도전형 반도체의 일례이며, 반도체 쉘(4112B)은 제2 도전형 반도체의 일례이다.
상기 반도체 코어(4111B)의 일단부측의 외주면 및 단부면은 반도체 쉘(4112B)로 덮여 있지만, 반도체 코어(4111B)의 타단부측의 외주면 및 단부면은 노출되어 있다.
상기 반도체 쉘(4112B)은 바닥을 구비한 원통 형상이며, 반도체 쉘(4112B)의 중심축은 반도체 코어(4111B)의 반도체 쉘(4112B)측의 단부의 중심축과 일치한다.
도 89는 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 개략 사시도이다. 또한, 도 89에서는, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 탑재하기 전의 상태를 도시하고 있다.
상기 각 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 단면이 거의 원형인 봉형인 n형 GaN(질화갈륨)으로 이루어지는 반도체 코어(4111C)와, 반도체 코어(4111C)의 일부의 외주면을 동축형으로 덮도록 형성된 p형 GaN으로 이루어지는 반도체 쉘(4112C)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 각 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 폭 R3에 대한 길이 L3의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이 L3이 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이다. 또한, 상기 반도체 코어(4111C)는 제1 도전형 반도체의 일례이며, 반도체 쉘(4112C)은 제2 도전형 반도체의 일례이다.
상기 반도체 코어(4111C)의 일단부측의 외주면 및 단부면은 반도체 쉘(4112C)로 덮여 있지만, 반도체 코어(4111C)의 타단부측의 외주면 및 단부면은 노출되어 있다.
상기 반도체 쉘(4112C)은 바닥을 구비한 원통 형상이며, 반도체 쉘(4112C)의 중심축은 반도체 코어(4111C)의 반도체 쉘(4112C)측의 단부의 중심축과 일치한다.
상기 구성의 표시 장치에 의하면, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 각각, 일단부가 복수의 행배선(4002, 4002, …) 중 1개의 단자부(4002a)에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 타단부가 복수의 열배선(4003, 4003, …) 중 1개의 단자부(4003a)에 전기적으로 직접 접속되어 있으므로, 상기 종래(일본 특허 공개 제2002-353517호 공보)의 표시 장치에서 필요했던 와이어가 불필요하다. 그 결과, 상기 종래의 표시 장치보다도 재료비 및 제조 공정을 삭감할 수 있어, 저비용으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 와이어가 불필요하게 되는 것에 수반하여, 본딩 패드도 불필요하게 되므로, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 게다가, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)는, 폭 R1, R2, R3에 대한 길이 L1, L2, L3의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이 L1, L2, L3이 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이므로, 매우 작다. 따라서, 상기 표시 장치의 각 화소부를 매우 작게 할 수 있어, 고정밀의 표시가 가능하다.
또한, 상기 폭 R1, R2, R3에 대한 길이 L1, L2, L3의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이 L1, L2, L3을 200㎛ 이하이므로, 행배선(4002)과 열배선(4003) 사이에 전압을 인가함으로써, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 행배선(4002)과 열배선(4003) 사이에 용이하게 배치할 수 있다.
상기 폭 R1, R2, R3에 대한 길이 L1, L2, L3의 비가 5 미만이거나, 그 비가 400을 초과하고 있거나, 그 길이가 200㎛를 초과하고 있거나 하면, 상기 전압의 인가를 행해도, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 행배선(4002)과 열배선(4003) 사이에 배치하는 것은 곤란하다.
또한, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 길이 L1, L2, L3을 0.5㎛ 이상으로 하므로, 발광 강도를 높게 하여, 원하는 발광 강도가 얻어진다.
상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 길이 L1, L2, L3을 0.5㎛ 미만으로 하면, 발광 강도가 낮아, 원하는 발광 강도가 얻어지지 않는다.
또한, 상기 폭 R1, R2, R3에 대한 길이 L1, L2, L3의 비를 5 이상으로 하고 있음으로써, 행배선(4002)의 단자부(4002a)와 열배선(4003)의 단자부(4003a) 사이의 거리를 길게 취할 수 있으므로, 행배선(4002) 및 열배선(4003)을 위한, 예를 들어 노광 장치는 저 스펙이어도 되므로, 단자부(4003a)에의 단자부(4002a)의 단락이 일어나기 어렵다. 따라서, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 재료 비용을 증가시키지 않아, 장치 비용을 저감시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있고, 총 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 반도체 쉘(4112A, 4112B, 4112C)이 반도체 코어(4111A, 4111B, 4111C)의 일부를 동축형으로 덮으므로, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 각 발광 면적이 넓어진다. 따라서, 상기 LED 액정 표시 장치의 휘도를 높일 수 있다.
또한, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 배치하고 있으므로, 형광체를 사용하지 않고 풀컬러 표시가 가능하다.
또한, 본 제25 실시 형태의 표시 장치를, 액정 표시 장치 등의 백라이트에 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 백라이트를 실현할 수 있다.
또한, 본 제25 실시 형태의 표시 장치를 액정 표시 장치의 백라이트에 사용한 경우, 액정 표시 장치의 컬러 필터를 없앨 수 있어, 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 액정 표시 장치의 색 순도 및 명도를 높일 수 있다.
또한, 본 제25 실시 형태의 표시 장치를 조명 장치로서 사용함으로써, 박형화와 경량화가 가능하고 또한 발광 효율이 높아 전력이 절약되는 조명 장치를 실현할 수 있다. 이 경우, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001)에 탑재하는 발광 소자의 출사광의 색을 한 색으로 맞추어도 좋다.
또한, 상기 표시 장치에 절연성 플렉시블 기판(4001)을 사용하고 있으므로, 절연성 플렉시블 기판(4001)의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
이하, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 90a 내지 도 90e는, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 제조 방법을 나타내는 공정도이다. 본 제25 실시 형태에서는, Si(실리콘)을 도프한 n형 GaN과 Mg(마그네슘)을 도프한 p형 GaN을 사용하지만, GaN에 도핑하는 불순물은 이에 한하지 않는다.
우선, 도 90a에 도시한 바와 같이, n형 GaN으로 이루어지는 기판(4121) 위에 복수의 성장 구멍(4122a)(도 90a에서는 1개만 도시한다)을 갖는 마스크(4122)를 형성한다. 이 마스크(4122)의 재료로서는, SiO2(산화실리콘) 혹은 질화실리콘(Si3N4) 등 반도체 코어(4111C) 및 반도체 쉘(4112C)에 대하여 선택적으로 에칭 가능한 재료를 사용할 수 있다. 상기 성장 구멍(4122a)의 형성에는, 통상의 반도체 프로세스에 사용하는 공지의 리소그래피법과 건식 에칭법을 이용할 수 있다.
이어서, 도 90b에 도시한 바와 같이, 반도체 코어(4111C) 형성 공정에 있어서, 마스크(4122)의 성장 구멍(4122a)에 의해 노출된 기판(4121) 위에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장) 장치를 사용하여, n형 GaN을 결정 성장시켜 복수개의 봉형의 반도체 코어(4111C)(도 90b에서는 1개만 도시한다)를 형성한다. 이때, 성장 온도를 950℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 TMG(트리메틸갈륨) 및 NH3(암모니아)를 사용하여, n형 불순물 공급용으로 SiH4(실란)을, 또한 캐리어 가스로서 H2(수소)를 공급함으로써, Si를 불순물로 한 n형 GaN의 반도체 코어(4111C)를 성장시킬 수 있다. 이때, 성장하는 반도체 코어(4111C)의 직경은, 마스크(4122)의 성장 구멍(4122a)의 직경에 의해 정할 수 있다. 또한, n형 GaN은, 육방정계의 결정 성장이며, 기판(4121) 표면에 대하여 수직 방향을 c축방향으로 하여 성장시킴으로써, 육각기둥 형상의 반도체 코어(4111C)로 된다. 성장 방향이나 성장 온도 등의 성장 조건에 의존하지만, 성장시키는 반도체 코어(4111C)의 직경이 수십nm 내지 수백nm 정도인 작은 경우에 단면이 거의 원형에 가까운 형상으로 되기 쉬운 경향이 있고, 직경이 0.5㎛ 정도 내지 수㎛로 커지면 단면이 거의 육각형으로 성장시키는 것이 용이해지는 경향이 있다.
이어서, 도 90c에 도시한 바와 같이, 반도체층 형성 공정에 있어서, 봉형의 반도체 코어(4111C)를 덮도록 기판(4121)의 전체 표면 위에 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(4112C')을 형성한다. 형성 온도를 960℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 TMG 및 NH3를, p형 불순물 공급용으로 Cp2Mg(비스시클로펜타디에닐마그네슘)을 사용함으로써 마그네슘(Mg)을 불순물로 하는 p형 GaN을 성장시킬 수 있다.
이어서, 노출 공정에 있어서, 리프트 오프에 의해 마스크(4122)와 함께 반도체층(4112C')의 일부를 제거하고, 도 90d에 도시한 바와 같이, 반도체 코어(4111C)의 일부를 덮는 반도체 쉘(4112C)을 형성하고, 봉형의 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측의 단부의 외주면을 노출시킨다. 이 상태에서, 상기 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측과는 반대측의 단부면은, 반도체 쉘(4112C)에 의해 덮여 있다. 상기 마스크(4122)가 SiO2 혹은 Si3N4로 구성되어 있는 경우, HF(불산)을 포함한 용액을 사용함으로써, 반도체 코어(4111C) 및 반도체 코어(4111C)를 덮는 반도체층 부분(반도체 쉘(4112C)이 되는 부분)에 영향을 주지 않고 마스크(4122)를 용이하게 에칭할 수 있어, 마스크(4122)와 함께 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측의 단부의 외주면을 덮는 반도체층(4112C')의 일부를 리프트 오프에 의해 제거할 수 있다. 본 제25 실시 형태의 노출 공정에서는, 리프트 오프를 사용했지만 에칭에 의해, 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측의 단부의 외주면을 노출시켜도 좋다. 건식 에칭의 경우, CF4나 XeF2를 사용함으로써, 반도체 코어(4111C) 및 반도체 코어(4111C)를 덮는 반도체층 부분(반도체 쉘(4112C)이 되는 부분)에 영향을 주지 않고 마스크(4122)를 에칭할 수 있어, 마스크(4122)와 함께 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측의 단부의 외주면을 덮는 반도체층(4112C')의 일부를 제거할 수 있다.
이어서, 분리 공정에 있어서, IPA(이소프로필알코올) 용액 중에 기판(4121)을 침지하고, 초음파(예를 들어 수 10KHz)를 사용하여 기판(4121)을 기판 평면을 따라 진동시킴으로써, 기판(4121) 위에 세워 형성하는 반도체 코어(4111C)의 기판(4121)측에 가까운 밑부분을 절곡하도록, 일부가 반도체 쉘(4112C)에 덮인 반도체 코어(4111C)에 대하여 응력이 작용하여, 도 90e에 도시한 바와 같이, 일부가 반도체 쉘(4112C)에 덮인 반도체 코어(4111C)가 기판(4121)으로부터 분리된다.
이렇게 해서, 상기 기판(4121)으로부터 분리된 미세한 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 한번에 복수 제조할 수 있다.
그리고, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A) 및 봉형 녹색 LED 소자(4006B)도, 봉형 청색 LED 소자(4006C)와 마찬가지로 하여 한번에 복수 제조할 수 있다.
본 제25 실시 형태의 표시 장치는, 상술한 바와 같이 제조한 봉형 적색 LED 소자(4006A) 및 봉형 녹색 LED 소자(4006B)도, 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 사용하여 제조한다.
이하, 상기 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 91a에 도시한 바와 같이, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 기판의 세로 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 행배선(4002, 4002, …)을 배열한다. 여기에서는, 상기 행배선(2)은 인쇄 기술을 이용하여 원하는 형상으로 형성하고 있다. 또한, 금속막 및 감광체막을 균일하게 적층하고, 원하는 전극 패턴을 노광하고, 에칭하여, 행배선(4002)을 형성해도 좋다.
이어서, 도 91b에 도시한 바와 같이, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001)의 전체 표면 위에 절연막(4007)을 형성하고, 복수의 행배선(4002, 4002, …)의 전부를 절연막(4007)으로 덮는다.
이어서, 상기 절연막(4007)의 일부를 제거하고, 도 91c에 도시한 바와 같이, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 배치하기 위한 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A)와, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를 배치하기 위한 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B)와, 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 배치하기 위한 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C)를 형성한다. 이에 의해, 상기 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에서 행배선(4002)의 단자부(4002a)가 노출된다.
이어서, 도 91d에 도시한 바와 같이, 상기 절연막(4007) 위에 기판의 가로 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 열배선(4003, 4003, …)을 배열하고, 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 열배선(4003)의 단자부(4003a)를 넣는다. 여기에서는, 상기 열배선(4003)은 인쇄 기술을 이용하여 원하는 형상으로 형성하고 있다. 또한, 금속막 및 감광체막을 균일하게 적층하고, 원하는 전극 패턴을 노광하고, 에칭하여, 열배선(4003)을 형성해도 좋다.
이어서, 도 91e, 도 91f에 도시한 바와 같이, 상기 복수의 행배선(4002, 4002, …) 모두와, 단자부(4003a)가 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내에 들어 있는 열배선(4003)에 대하여, 교류 전원(4131)을 접속한다.
이어서, 도포 공정에 있어서, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함한 IPA 용액(4132)을 얇게 도포한다. 상기 IPA 용액(4132) 이외에, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 그들의 혼합물이어도 좋다. 혹은, IPA 용액(4132) 대신에, 다른 유기물로 이루어지는 액체, 물 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 IPA 용액(4132)은 액체의 일례이다.
단, 상기 행배선(4002)의 단자부(4002a)와 열배선(4003)의 단자부(4003a) 사이에 액체를 통하여 큰 전류가 흐르면, 행배선(4002)의 단자부(4002a)와 열배선(4003)의 단자부(4003a) 사이에 원하는 전압차를 인가할 수 없게 되어 버린다. 그러한 경우에는, 상기 행배선(4003) 및 열배선(4003)의 단자부(4003a)를 덮도록, 절연성 플렉시블 기판(4001)의 전체 표면 위에, 10nm 내지 30nm 정도의 절연막을 코팅하면 된다.
상기 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함하는 IPA 용액(4132)을 도포하는 두께는, 다음에 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 배열하는 공정에서, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 배열할 수 있도록, 액체 중에서 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 이동할 수 있는 두께이다. 따라서, 상기 IPA 용액(4132)을 도포하는 두께는, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 굵기(폭 R1) 이상이며, 예를 들어 수㎛ 내지 수mm이다. 도포하는 두께는 지나치게 얇으면, 봉형 적색 LED 소자(4006A)가 이동하기 어려워지고, 지나치게 두꺼우면, 액체를 건조하는 시간이 길어진다. 또한, IPA 용액(4132)의 양에 대하여, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 양은, 1×104개/㎤ 내지 1×107개/㎤가 바람직하다.
상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함하는 IPA 용액(4132)을 도포하기 위해서, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 배열시키는 금속 전극의 외측 주위에 프레임을 형성하고, 그 범위 내에 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함하는 IPA 용액(4132)을 원하는 두께로 되도록 충전해도 좋다. 그러나, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함하는 IPA 용액(4132)이 점성을 갖는 경우는, 프레임을 필요로 하지 않아, 원하는 두께로 도포하는 것이 가능하다.
IPA나 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, …, 또는 그들의 혼합물, 혹은, 다른 유기물로 이루어지는 액체 또는 물 등의 액체는, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열 공정을 위해서는 점성이 낮을수록 바람직하고, 또한 가열에 의해 증발되기 쉬운 편이 바람직하다.
이어서, 상기 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 기준 전위를, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 소정의 진폭의 교류 전압을 인가한다. 이에 의해, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)가 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내에 들어간다. 이때, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 일단부는, 행배선(4002)의 단자부(4002a) 위에 배치되는 한편, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 타단부는, 열배선(4003)의 단자부(4003a) 위에 배치된다.
상기 교류 전압의 주파수는, 10Hz 내지 1MHz로 하는 것이 바람직하고, 50Hz 내지 1kHz로 하는 것이 가장 배열이 안정되어, 보다 바람직하다. 또한, 상기 교류 전압은, 정현파에 한하지 않고, 구형파, 삼각파, 톱니파 등, 주기적으로 변동하는 것이면 된다. 또한, 상기 진폭은 0.5V 정도로 하는 것이 바람직했다. 또한, 상기 교류 전원(4131) 대신 직류 전원을 사용해도 좋다.
이어서, 도 91g에 도시한 바와 같이, 상기 복수의 행배선(4002, 4002, …) 모두와, 단자부(4003a)가 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내에 들어 있는 열배선(4003)에 대하여, 교류 전원(4131)을 접속한다.
이어서, 도포 공정에 있어서, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를 포함한 IPA 용액(4133)을 얇게 도포한다. 상기 IPA 용액(4133) 대신 사용할 수 있는 용액은, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 경우와 동일하다. 또한, 상기 IPA 용액(4133)의 도포 두께도, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 경우와 동일하다. 즉, 상기 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를 포함한 IPA 용액(4133)의 도포는, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함한 IPA 용액(4132)의 도포와 마찬가지로 행할 수 있다. 또한, 상기 IPA 용액(4133)은 액체의 일례이다.
이어서, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열 시와 마찬가지로, 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 기준 전위를, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 소정의 진폭의 교류 전압을 인가한다. 이에 의해, 상기 봉형 녹색 LED 소자(4006B)가 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내에 들어간다. 이때, 상기 봉형 녹색 LED 소자(4006B)의 일단부는, 행배선(4002)의 단자부(4002a) 위에 배치되는 한편, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)의 타단부는, 열배선(4003)의 단자부(4003a) 위에 배치된다.
이어서, 도 91h에 도시한 바와 같이, 상기 복수의 행배선(4002, 4002, …) 모두와, 단자부(3a)가 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 들어 있는 열배선(4003)에 대하여, 교류 전원(4131)을 접속한다.
이어서, 도포 공정에 있어서, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 포함한 IPA 용액(4134)을 얇게 도포한다. 상기 IPA 용액(4134) 대신에 사용할 수 있는 용액은, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 경우와 동일하다. 또한, 상기 IPA 용액(4134)의 도포 두께도, 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 경우와 동일하다. 즉, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 포함한 IPA 용액(4134)의 도포는, 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함한 IPA 용액(4132)의 도포와 마찬가지로 행할 수 있다. 또한, 상기 IPA 용액(4134)은 액체의 일례이다.
이어서, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열 시와 마찬가지로, 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 기준 전위를, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 소정의 진폭의 교류 전압을 인가한다. 이에 의해, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)가 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 들어간다. 이때, 상기 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 일단부는, 행배선(4002)의 단자부(4002a) 위에 배치되는 한편, 봉형 청색 LED 소자(4006B)의 타단부는, 열배선(4003)의 단자부(4003a) 위에 배치된다.
이어서, 도 91I 내지 도 91k에 도시한 바와 같이, 상기 행배선(4002), 열배선(4003)의 단자부(4002a, 4003a) 위에 도전성 접착제(4010)를, 예를 들어 잉크젯으로 도포하고, 도전성 접착제(4010)를 건조시켜 경화시킨다. 이에 의해, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 일단부는, 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 고정되어, 행배선(4002)의 단자부(4002a)와 도통 상태로 된다. 또한, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 타단부는, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 고정되어, 열배선(4003)의 단자부(4003a)와 도통 상태로 된다. 즉, 상기 행배선(4002)의 단자부(4002a)에, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 일단부를 물리적 또한 전기적으로 직접 접속함과 함께, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 타단부를 물리적 또한 전기적으로 직접 접속한다.
이어서, 도 86에 도시한 바와 같이, 상기 행구동 회로(4004)에 복수의 행배선(4002, 4002, …)을 접속함과 함께, 열구동 회로(4005)에 복수의 열배선(4003, 4003, …)을 접속한다.
이와 같이, 상기 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 포함한 IPA 용액(4132)을 얇게 도포한 후, 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 기준 전위를, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 소정의 진폭의 교류 전압을 인가함으로써, 적색의 화소부에의 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열을 한번에 행할 수 있다. 따라서, 상기 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)를 1개씩 배열하는 작업이 불필요하고, 또한, 와이어 본딩 공정도 불필요하기 때문에, 제조 공정을 간단하게 하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 배열도, 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열과 마찬가지로 행하므로, 제조 공정을 더 간단하게 하고, 제조 비용을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 교류 전원(4131)에 의한 교류 전압의 인가를 3회 행하는 것만으로, 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 배열이 완료되므로, 제조 공정수를 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)가 매우 작지만, 행배선(4002)의 단자부(4002a)와 열배선(4003)의 단자부(4003a) 사이에 원하는 전압차를 인가하는 것만으로, 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내에 봉형 적색 LED 소자(4006A)를, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내에 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 봉형 청색 LED 소자(4006C)를 용이하게 넣을 수 있다. 따라서, 상기 복수의 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 배열은 용이하다.
상기 제25 실시 형태에서는, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자 등의 순서로 배열을 행하고 있었지만, 예를 들어 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 청색 LED 소자 등의 순서로 배열을 행해도 좋고, 혹은, 봉형 청색 LED 소자, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)를, 봉형 적색 LED 소자(4006A) 등의 순서로 배열을 행해도 좋다.
상기 제25 실시 형태에서는, 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자의 배열을 마친 후, 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에 도전성 접착제(4010)를 도포하고 있었지만, 예를 들어 봉형 적색 LED 소자(4006A)의 배열과, 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A) 내에의 도전성 접착제(4010)의 도포와, 봉형 녹색 LED 소자(4006B)의 배열과, 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B) 내에의 도전성 접착제(4010)의 도포와, 봉형 청색 LED 소자(4006C)의 배열과, 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C) 내에의 도전성 접착제(4010)의 도포를, 이 순서로 행하도록 해도 좋다.
상기 제25 실시 형태에서는, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B) 및 봉형 청색 LED 소자(4006C) 등의 3종류의 봉형 LED 소자를 탑재하고 있었지만, 1종류의 봉형 LED 소자를 탑재하도록 해도 좋다. 예를 들어, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 복수의 봉형 청색 LED 소자(4006C)만을 배열하도록 하거나, 적색, 녹색, 청색 이외의 색의 광을 출사하는 복수의 봉형 LED 소자를 배열하도록 해도 좋다.
또한, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 탑재하는 봉형 LED 소자의 종류를 4종류 이상으로 해도 좋다. 예를 들어, 상기 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 봉형 적색 LED 소자(4006A), 봉형 녹색 LED 소자(4006B), 봉형 청색 LED 소자(4006C) 및 봉형 황색 LED 소자의 4종류의 봉형 LED 소자를 탑재해도 좋다.
(제26 실시 형태)
도 92는 본 발명의 제26 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다. 또한, 도 92에 있어서, 도 86의 구성부와 동일 형상 또한 동일 명칭의 구성부는, 도 86의 구성부와 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 도 92에서는, 도 86과 마찬가지로, 단자부(4202a, 4203a) 위의 도전성 접착제(4010)의 도시를 생략하고 있다.
상기 표시 장치는, 복수의 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4208A, 4208A, …), 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4208B, 4208B, …) 및 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4208C, 4208C, …)가 형성된 절연막(4207)을 구비하고 있다.
상기 각 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4208A) 내에는 봉형 적색 LED 소자(4206A)를, 각 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4208B) 내에는 봉형 녹색 LED 소자(4206B)를, 각 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4208C) 내에는 봉형 청색 LED 소자(4206C)를, 각각 배치하고 있다. 상기 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)는, 각각, 일단부가 복수의 행배선(4202, 4202, …) 중 1개의 단자부(4202a)에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 타단부가 복수의 열배선(4203, 4203, …) 중 1개의 단자부(4203a)에 전기적으로 직접 접속되어 있다. 이에 의해, 상기 행구동 회로(4004) 및 열구동 회로(4005)는, 행배선(4202) 및 열배선(4203)을 통하여, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)에 전류를 흘릴 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)에 전류를 흘리면, 봉형 적색 LED 소자(4206A)는 적색광을 출사하고, 봉형 녹색 LED 소자(4206B)는 녹색광을 출사하고, 봉형 청색 LED 소자(4206C)는 청색광을 출사한다.
또한, 상기 제25 실시 형태와 마찬가지로, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)도, 각각, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이지만, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)의 각 발광 면적을 조정하고 있는 점이 상기 제25 실시 형태와는 상이하다.
보다 상세하게는, 상기 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)에 동일한 전류를 흘린 경우에, 봉형 적색 LED 소자(4206A)의 적색의 출사광과, 봉형 녹색 LED 소자(4206B)의 녹색의 출사광과, 봉형 청색 LED 소자(4206C)의 청색의 출사광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C) 각각의 발광 면적을 제조 시에 성장 시간 등으로 조정하고 있다. 여기에서는, 상기 봉형 청색 LED 소자(4206C), 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 등의 순으로 발광 강도가 컸으므로, 봉형 청색 LED 소자(4206C)의 발광 면적보다도 봉형 적색 LED 소자(4206A)의 발광 면적이 커지도록, 또한, 봉형 적색 LED 소자(4206A)의 발광 면적보다도 봉형 녹색 LED 소자(4206B)의 발광 면적이 커지도록, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)를 제조하고 있다.
또한, 상기 행배선(4202), 열배선(4203), 절연막(4207)은, 상기 제25 실시 형태의 행배선(4002), 열배선(4003), 절연막(4007)과 비하여, 형상만이 상이하다.
상기 구성의 표시 장치에 의하면, 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C)에 동일한 전류를 흘리고, 봉형 적색 LED 소자(4206A)에 의한 적색의 출사광과, 봉형 녹색 LED 소자(4206B)에 의한 녹색의 출사광과, 봉형 청색 LED 소자(4206C)에 의한 청색의 출사광을 혼합하면 백색광이 얻어진다.
따라서, 상기 백색광을 얻기 위한 제어는 간단하기 때문에, 행구동 회로(4004) 및 열구동 회로(4005)의 구성을 간단하게 할 수 있다.
또한, 상기 봉형 적색 LED 소자(4206A), 봉형 녹색 LED 소자(4206B) 및 봉형 청색 LED 소자(4206C) 중에서 가장 발광 강도가 작은 봉형 녹색 LED 소자(4206B)에 과잉의 전류를 흘리지 않아도, 백색광이 얻어지므로, 봉형 녹색 LED 소자(4206B)의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
(제27 실시 형태)
도 93은 본 발명의 제27 실시 형태의 표시 장치의 개략 구성도이다. 또한, 도 93에 있어서, 도 86의 구성부와 동일 형상 또한 동일 명칭의 구성부는, 도 86의 구성부와 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 도 93에서는, 도 86과 마찬가지로, 단자부(4002a, 4003a) 위의 도전성 접착제(4010)의 도시를 생략하고 있다.
상기 표시 장치는, 자외광을 출사하는 복수의 봉형 LED 소자(4306, 4306, …)를 구비하고 있다. 각 봉형 LED 소자(4306)는, 복수의 적색 형광체용 개구부(4308A, 4308A, …), 녹색 형광체용 개구부(4308B, 4308B, …) 및 청색 형광체용 개구부(4308C, 4308C, …) 각각 중에 배치되어 있다. 또한, 상기 봉형 LED 소자(4306)는 발광 소자의 일례이다.
상기 복수의 봉형 LED 소자(4306, 4306, …)는, 각각, 일단부가 복수의 행배선(4002, 4002, …) 중 1개의 단자부(4002a)에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 타단부가 복수의 열배선(4003, 4003, …) 중 1개의 단자부(4003a)에 전기적으로 직접 접속되어 있다. 이에 의해, 상기 행구동 회로(4004) 및 열구동 회로(4005)는, 행배선(4002) 및 열배선(4003)을 통하여, 봉형 LED 소자(4306)에 전류를 흘릴 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 제25 실시 형태와 마찬가지로, 각 봉형 LED 소자(4306)도, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이다.
상기 적색 형광체용 개구부(4308A) 내에는, 봉형 LED 소자(4306)로부터의 자외광을 받아 적색광을 출사하는 적색 형광체(4309A)를 배치하고 있다. 이 적색 형광체(4309A)는 적색 형광체용 개구부(4308A) 내의 봉형 LED 소자(4306)를 덮도록 형성되어 있다.
상기 녹색 형광체용 개구부(4308B) 내에는, 봉형 LED 소자(4306)로부터의 자외광을 받아 녹색광을 출사하는 녹색 형광체(4309B)를 배치하고 있다. 이 녹색 형광체(4309B)는 녹색 형광체용 개구부(4308B) 내의 봉형 LED 소자(4306)를 덮도록 형성되어 있다.
상기 청색 형광체용 개구부(4308C) 내에는, 봉형 LED 소자(4306)로부터의 자외광을 받아 청색광을 출사하는 청색 형광체(4309C)를 배치하고 있다. 이 청색 형광체(4309C)는 청색 형광체용 개구부(4308C) 내의 봉형 LED 소자(4306)를 덮도록 형성되어 있다.
도 94는 상기 표시 장치의 주요부의 모식 단면도이다.
상기 봉형 LED 소자(4306)는, 단면이 거의 원형인 봉형의 n형 InGaN(질화인듐갈륨)으로 이루어지는 반도체 코어(4311)와, 반도체 코어(4311)의 일부의 외주면을 동축형으로 덮도록 형성된 p형 InGaN으로 이루어지는 반도체 쉘(4312)을 구비하고 있다. 또한, 상기 반도체 코어(4311)는 제1 도전형 반도체의 일례이며, 반도체 쉘(4312)은 제2 도전형 반도체의 일례이다.
상기 반도체 코어(4311)의 일단부측의 외주면 및 단부면은 반도체 쉘(4312)로 덮여 있지만, 반도체 코어(4311)의 타단부측의 외주면 및 단부면은 노출되어 있다.
상기 반도체 쉘(4312)은 바닥을 구비한 원통 형상이며, 반도체 쉘(4312)의 중심축은 반도체 코어(4311)의 반도체 쉘(4312)측의 단부의 중심축과 일치한다.
또한, 상기 봉형 LED 소자(4306)의 일단부 패업 배선(4002)의 단자부(4002a)에 도전성 접착제(4010)로 고정되어 있는 한편, 봉형 LED 소자(4306)의 타단부는 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 도전성 접착제(4010)로 고정되어 있다. 이 고정에 의해, 봉형 LED 소자(4306)의 반도체 코어(4311)가 노출되어 있는 측의 단부의 중심축은, 봉형 LED 소자(4306)의 반도체 코어(4311)가 노출되어 있지 않은 측의 단부의 중심축보다도 절연성 플렉시블 기판(4001)측으로 치우쳐 있다.
또한, 도 93의 적색 형광체용 개구부(4308A), 녹색 형광체용 개구부(4308B) 및 청색 형광체용 개구부(4308C)는, 상기 제25 실시 형태의 봉형 적색 LED 소자용 개구부(4008A), 봉형 녹색 LED 소자용 개구부(4008B), 봉형 청색 LED 소자용 개구부(4008C)와 형상이 동일하고 명칭만 상이하다.
이하, 상기 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 상기 제25 실시 형태와 마찬가지의 방법으로, 절연성 플렉시블 기판(4001) 위에 복수의 행배선(4002, 4002, …), 복수의 열배선(4003, 4003, …) 및 절연막(4007)을 형성한 후, 복수의 봉형 LED 소자(4306)를 배열 및 고정한다. 이에 의해, 상기 각 봉형 LED 소자(4306)의 일단부가 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 전기적으로 직접 접속됨과 함께, 각 봉형 LED 소자(4306)의 타단부가 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 전기적으로 직접 접속된다.
이어서, 상기 적색 형광체용 개구부(4308A) 내에 적색 형광체(4309A)를 잉크젯법 등으로 형성하고, 적색 형광체용 개구부(4308A) 내의 봉형 LED 소자(4306)에 의한 자외광이 적색 형광체(4309A)에 입사하도록 한다.
이어서, 상기 녹색 형광체용 개구부(4308B) 내에 녹색 형광체(4309B)를 잉크젯법 등으로 형성하고, 녹색 형광체용 개구부(4308B) 내의 봉형 LED 소자(4306)에 의한 자외광이 녹색 형광체(4309B)에 입사하도록 한다.
이어서, 상기 청색 형광체용 개구부(4308C) 내에 청색 형광체(4309C)를 잉크젯법 등으로 형성하고, 청색 형광체용 개구부(4308C) 내의 봉형 LED 소자(4306)에 의한 자외광이 청색 형광체(4309C)에 입사하도록 한다.
이와 같이, 상기 제25 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 봉형 LED 소자(4306)를 포함한 IPA 용액을 얇게 도포한 후, 행배선(4002)의 단자부(4002a)에 기준 전위를, 열배선(4003)의 단자부(4003a)에 소정의 진폭의 교류 전압을 인가함으로써, 복수의 봉형 LED 소자(4306)의 배열을 한번에 행할 수 있다. 따라서, 상기 복수의 봉형 LED 소자(4306)를 1개씩 배열하는 작업이 불필요하고, 또한, 와이어 본딩 공정도 불필요하기 때문에, 제조 공정을 간단하게 하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 적색 형광체(4309A), 녹색 형광체(4309B) 및 청색 형광체(4309C)를 형성하므로, 자외광을 출사하는 발광 소자만으로 풀컬러 표시가 가능하다.
상기 제27 실시 형태에서는, 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체 등의 순으로 형성하고 있었지만, 예를 들어 녹색 형광체, 적색 형광체, 청색 형광체 등의 순으로 형성해도 좋고, 혹은, 청색 형광체, 녹색 형광체, 적색 형광체 등의 순 등으로 형성해도 좋다. 즉, 상기 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체의 형성의 순서는 상기 제27 실시 형태에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제27 실시 형태에 있어서, 제26 실시 형태와 같이, 복수의 봉형 LED 소자에 동일한 전류를 흘린 경우에, 적색 형광체에 의한 적색의 출사광과, 녹색 형광체에 의한 녹색의 출사광과, 청색 형광체에 의한 청색의 출사광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 각 봉형 LED 소자의 발광 면적을 조정해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시형 형태에 있어서, 행배선 및 열배선에 교류 전압을 인가하여, 봉형 적색 LED 소자 등을 발광시켜도 좋다. 반도체 코어의 노출측의 단부의 방향이 맞추어져 있지 않아도, 봉형 적색 LED 소자 등을 균일하게 발광시킬 수 있다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에서는, LED 소자를 발광 소자의 일례로서 사용한 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 설명했지만, 반도체 레이저, 유기 EL(Electro Luminescence: 일렉트로 루미네센스), 무기 EL(진성 EL) 등을 발광 소자로서 사용한 표시 장치 및 그 제조 방법에 본 발명을 적용해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에서는, 반도체 코어와 반도체 쉘에, GaAs, GaP, GaN, InGaN을 모재로 하는 반도체를 사용했지만, AlGaAs, GaAsP, InGaN, AlGaN, ZnSe, AlGaInP 등을 모재로 하는 반도체를 사용해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에서는, 반도체 코어를 n형으로 하고, 반도체 쉘을 p형으로 했지만, 반도체 코어를 p형으로 하고, 반도체 쉘을 n형으로 해도 좋다. 또한, 대략 원기둥 형상의 반도체 코어를 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 반도체 코어는, 단면이 타원인 봉형이어도 좋고, 단면이 삼각형 또는 육각형 등의 다각 형상인 봉형이어도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에서는, 반도체 쉘이 반도체 코어의 일단부면을 덮도록 하고 있었지만, 반도체 쉘이 반도체 코어의 일단부면을 덮지 않도록, 즉, 반도체 코어의 축방향의 양단부면이 노출되도록 해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에서는, 반도체 코어의 노출측의 단부의 둘레면과 반도체 쉘의 둘레면 사이에 단차가 발생하고 있었지만, 반도체 코어의 노출측의 단부의 둘레면이 반도체 쉘의 둘레면과 단차없이 이어지도록 해도 좋다. 즉, 반도체 코어의 노출측의 단부의 둘레면이 반도체 쉘의 둘레면과 대략 평탄해지도록 해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에 있어서, 반도체 코어와 반도체 쉘 사이에 양자 웰층이 개재하도록 해도 좋다.
상기 제25 내지 제27 실시 형태에 있어서, 행배선이 연장되는 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되도록 열배선을 형성하고 있었지만, 행배선이 연장되는 방향에 대하여 예각 또는 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되도록 열배선을 형성해도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 상기 제25 내지 제27 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 제25 내지 제27 실시 형태 및 그 변형예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 제25 내지 제27 실시 형태 및 그 변형예의 구성을 적절히 조합한 것을, 본 발명의 일 실시 형태로 해도 좋다.
(제28 실시 형태)
도 97은, 본 발명의 제28 실시 형태의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 97에 도시한 바와 같이, 이 액정 표시 장치는, 광을 투과하는 제1 기판(5001)과, 광을 투과하는 제2 기판(5002)을 갖는다. 제1 기판(5001)과 제2 기판(5002)은, 서로 평행하게 대향하여 배치되고, 이 양쪽 기판(5001, 5002) 사이에는, 액정(5003)이 충전되어 있다. 제1 기판(5001), 제2 기판(5002) 및 액정(5003)은, 액정 패널을 구성한다.
상기 제1 기판(5001)의 액정(5003)측(하측)의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 한다)(5004)가 형성되어 있다. 즉, 제1 기판(5001)은, TFT 기판이다.
상기 TFT(5004)는, 제1 기판(5001)측부터 순서대로 배치된 게이트 전극(5041), (아몰퍼스 실리콘 등으로 이루어진다) 반도체막(5042), 소스 전극(5043) 및 드레인 전극(5044)을 갖는다. 게이트 전극(5041)과 반도체막(5042) 사이에는, 질화실리콘 등으로 이루어지는 게이트 절연막(5045)이 형성되어 있다. 소스 전극(5043)과 드레인 전극(5044)은, 게이트 전극(5041) 하의 반도체막(5042)의 양측에 서로 이격하여 형성되어 있다. 드레인 전극(5044)은, 콘택트 홀을 개재하여 화소 전극(5046)에 접속되어 있다.
상기 TFT(5004)는, 게이트 전극(5041)으로부터 공급되는 주사 신호 전압에 의해 온/오프 제어된다. 또한, 소스 전극(5043)으로부터 공급되는 화상 표시 신호 전압은, 드레인 전극(5044)을 통하여 화소 전극(5046)에 공급된다.
상기 TFT(5004)는, 게이트 절연막(5045)의 하측에 형성된 절연막(5047)에 덮여 있다. 이 절연막(5047)은, 감광성 수지로 이루어지고, 소스 전극(5043)과 화소 전극(5046) 사이에 배치되어 양쪽 전극간을 절연한다. 화소 전극(5046)은, 화소 영역마다, 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 화소 전극(5046)은, 예를 들어 ITO(indium-tin oxide: 인듐산화주석) 등의 투명 도전체에 의해 형성되어 있다. 이 화소 전극(5046)의 하측에는 도시하지 않은 배향막이 형성되고, 액정(5003)이 이 배향막에 의해 소정의 방향으로 배향 규제된다.
상기 제1 기판(5001)에 있어서의 액정(5003)측과 반대측(상측)의 면에, 제1 편광막(5017)을 개재하여, 발광 소자(5010)가 배치되어 있다. 발광 소자(5010) 위에 투명한 보호막(5008)이 적층되고, 이 보호막(5008) 위에 반사막(5009)이 적층되어 있다.
상기 반사막(5009)은, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광을 제1 기판(5001)측에 반사시킨다. 이 반사막(5009)에 의해, 발광 소자(5010)로부터 제1 기판(5001)의 액정(5003)측과 반대 방향으로 조사된 광을 효율적으로 액정(5003)을 향하여 반사시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광을 효율적으로 이용할 수 있다.
상기 발광 소자(5010)는, 예를 들어 청색의 LED 발광 소자이며, 이 발광 소자(5010) 위에 황색의 형광을 발하는 형광체(5013)로 덮음으로써, 백색의 백라이트부를 구성한다. 상기 보호막(5008)은, 예를 들어 수지 등으로 이루어지고, 상기 반사막(5009)은, 예를 들어 알루미늄 등으로 이루어진다.
상기 발광 소자(5010)는, 봉형 구조의 발광 소자이며, 발광 소자(5010)의 축이 제1 기판(5001)의 상면에 대략 평행해지도록, 제1 기판(5001)에 배치되어 있다.
도 98에 도시한 바와 같이, 상기 발광 소자(5010)는, 봉형의 제1 도전형의 반도체 코어(5011)와, 반도체 코어(5011)를 덮도록 형성된 제2 도전형의 반도체층(5012)을 갖는다. 반도체 코어(5011)는, n형 GaN으로 이루어지고, 단면이 육각형인 봉형으로 형성되어 있다. 반도체층(5012)은, p형 GaN으로 이루어져 있다. 반도체 코어(5011)는, 일단부측의 외주면이 노출되는 노출 부분(5011a)이 형성되어 있다. 반도체 코어(5011)의 타단부측의 단부면은, 반도체층(5012)으로 덮여 있다.
상기 반도체 코어(5011)의 노출 부분(5011a)에 n측 전극(도 103의 제2 전극(5052))이 접속되고, 상기 반도체층(5012)에 p측 전극(도 103의 제1 전극(5051))이 접속되고, 반도체 코어(5011)의 외주면과 반도체층(5012의 내주면의 pn 접합부에서 전자와 정공의 재결합이 일어나도록 p측 전극으로부터 n측 전극으로 전류를 흘림으로써, pn 접합부로부터 광이 방출된다. 이 발광 소자(5010)에서는, 반도체층(5012)으로 덮인 반도체 코어(5011)의 전체 둘레로부터 광이 방출됨으로써 발광 영역이 넓어지므로, 발광 효율이 높다.
여기서, 상기 발광 소자(5010)란, 예를 들어 직경이 1㎛이고 길이 10㎛ 내지 30㎛의 마이크로 오더 사이즈나, 직경 또는 길이 중 적어도 직경이 1㎛ 미만인 나노 오더 사이즈의 소자이다.
상기 발광 소자(5010)로부터 발해진 광은, 발광 소자(5010)의 축을 중심으로 하여 360도 방향으로 조사된다. 이로 인해, 발광 소자(5010)를 제1 기판(5001) 위에 배치시키는 공정에 있어서, 상기 축을 중심으로 한 회전 방향을 제어할 필요가 없다. 따라서, 발광 소자(5010)의 배열을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 발광 소자(5010)는, 봉형 구조의 발광 소자이므로, 발광 소자(5010)의 체적당 발광 면적을 크게 할 수 있다. 이로 인해, 원하는 광량을 얻기 위한 발광 소자(5010)의 크기를 작게 하여, 발광 소자(5010)의 재료비를 저감시킬 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 비용을 저감시킬 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자(5010)의 제조 방법을 설명한다. 이 실시 형태에서는, Si를 도프한 n형 GaN과 Mg를 도프한 p형 GaN을 사용하지만, GaN에 도핑하는 불순물은 이에 한하지 않는다.
우선, 도 99a에 도시한 바와 같이, n형 GaN으로 이루어지는 기판(5021) 위에 성장 구멍(5022a)을 갖는 마스크(5022)를 형성한다. 마스크(5022)에는, 산화실리콘(SiO2) 혹은 질화실리콘(Si3N4) 등 반도체 코어 및 반도체층에 대하여 선택적으로 에칭 가능한 재료를 사용할 수 있다. 성장 구멍(5022a)의 형성은, 통상의 반도체 프로세스에 사용하는 공지의 리소그래피법과 건식 에칭법을 이용할 수 있다. 이때, 성장하는 반도체 코어의 직경은 상기 마스크(5022)의 성장 구멍(5022a)의 크기에 의존한다.
그 후, 도 99b에 도시한 바와 같이, 반도체 코어 형성 공정에 있어서, 마스크(5022)의 성장 구멍(5022a)에 의해 노출된 기판(5021) 위에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 기상 성장) 장치를 사용하여, n형 GaN을 결정 성장시켜 봉형의 반도체 코어(5011)를 형성한다. 성장 온도를 950℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 트리메틸갈륨(TMG) 및 암모니아(NH3)를 사용하고, n형 불순물 공급용으로 실란(SiH4)을, 또한 캐리어 가스로서 수소(H2)를 공급함으로써, Si를 불순물로 한 n형 GaN의 반도체 코어를 성장시킬 수 있다. 여기서, n형 GaN은, 육방정계의 결정 성장이 되고, 기판(5021) 표면에 대하여 수직 방향을 축방향으로 하여 성장시킴으로써, 육각기둥 형상의 반도체 코어가 얻어진다.
그 후, 도 99c에 도시한 바와 같이, 반도체층 형성 공정에 있어서, 봉형의 반도체 코어(5011)를 덮도록 마스크(5022) 전체면에 p형 GaN으로 이루어지는 반도체층(5012)을 형성한다. 형성 온도를 960℃ 정도로 설정하고, 성장 가스로서 트리메틸갈륨(TMG) 및 암모니아(NH3)를, p형 불순물 공급용으로 비스시클로펜타디에닐마그네슘(Cp2Mg)을 사용함으로써 마그네슘(Mg)을 불순물로 하는 p형 GaN을 성장시킬 수 있다.
그 후, 도 99d에 도시한 바와 같이, 노출 공정에 있어서, 리프트 오프에 의해 반도체 코어(5011)를 덮는 반도체층(5012)의 부분을 제외한 영역과 마스크(5022)를 제거하여, 봉형의 반도체 코어(5011)의 기판(5021)측에 기판측의 외주면을 노출시켜 노출 부분(5011a)을 형성한다. 이 상태에서, 상기 반도체 코어(5011)의 기판(5021)과 반대측의 단부면은, 반도체층(5012)에 의해 덮여 있다.
상기 마스크(5022)를 산화실리콘(SiO2) 혹은 질화실리콘(Si3N4)으로 구성하는 경우, 불산(HF)을 포함한 용액을 사용함으로써, 용이하게 반도체 코어(5011) 및 반도체 코어(5011)를 덮는 반도체층(5012) 부분에 영향을 주지 않고 마스크(5022)를 에칭할 수 있어, 마스크(5022)와 함께 반도체 코어(5011)를 덮는 반도체층(5012)의 부분을 제외한 영역을 리프트 오프에 의해 제거할 수 있다. 이 실시 형태의 노출 공정에서는, 리프트 오프를 사용했지만 에칭에 의해 반도체 코어(5011)의 일부를 노출시켜도 좋다. 건식 에칭의 경우, CF4나 XeF2를 사용함으로써, 용이하게 반도체 코어(5011) 및 반도체 코어(5011)를 덮는 반도체층(5012) 부분에 영향을 주지 않고 마스크(5022)를 에칭할 수 있어, 마스크(5022)와 함께 반도체 코어를 덮는 반도체층(5012)의 부분을 제외한 영역을 제거할 수 있다.
그 후, 분리 공정에 있어서, 이소프로필알코올(IPA) 수용액 중에 기판을 침지하고, 초음파(예를 들어 수십 KHz)를 사용하여 기판(5021)을 기판 평면을 따라 진동시킴으로써, 기판(5021) 위에 세워 형성하는 반도체 코어(5011)의 기판(5021)측에 가까운 밑부분을 절곡하도록, 반도체층(5012)에 덮인 반도체 코어(5011)에 대하여 응력이 작용하여, 도 99e에 도시한 바와 같이, 반도체층(5012)에 덮인 반도체 코어(5011)가 기판(5021)으로부터 분리된다.
이렇게 해서, 기판(5021)으로부터 분리된 미세한 봉형 구조의 발광 소자(5010)를 제조할 수 있다. 예를 들어, 직경이 1㎛이며, 길이가 10㎛인 발광 소자(5010)를 제조할 수 있다.
도 97에 도시한 바와 같이, 상기 제2 기판(5002)의 액정(5003)측(상측)의 면에는, 블랙 매트릭스(5005) 및 착색층(5006)이 형성되어 있다. 즉, 제2 기판(5002)은, 컬러 필터 기판이다.
상기 블랙 매트릭스(5005)는, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광을 차단한다. 이 블랙 매트릭스(5005)에 의해, 제1 기판(5001)의 TFT(5004)가 형성된 영역이 차광되도록 되어 있다.
상기 착색층(5006)은, 적색, 녹색, 청색 중 어느 1색으로 착색되어 있다. 화소마다, 적색, 녹색, 청색 중 어느 1색의 착색층(5006)이 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 수평 방향으로 적색, 녹색, 청색의 착색층(5006)이 순서대로 반복하여 배열되어 있다.
상기 착색층(5006) 위에는, 각 화소 공통의 대향 전극(5007)이 형성되어 있다. 이 대향 전극(5007)도, ITO 등의 투명 도전체에 의해 형성되어 있다. 또한, 대향 전극(5007)의 상측에는 도시하지 않은 배향막이 형성되고, 액정(5003)이 이 배향막에 의해 소정의 방향으로 배향 규제된다. 제2 기판(5002)의 하측의 면에는, 제2 편광막(5027)이 형성되어 있다.
상기 제2 기판(5002)에는, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광이 통과하는 광 통과 영역 Z가 형성되어 있다. 이 광 통과 영역 Z는, 블랙 매트릭스(5005)를 제외한 영역, 즉 착색층(5006)의 영역에 상당한다. 그리고, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광은, 광 통과 영역 Z를 통하여, 제2 편광막(5027)으로부터 외부에 출사한다.
상기 발광 소자(5010)는, 제1 기판(5001)의 상면에 직교하는 방향으로부터 보아, 광 통과 영역 Z에 겹치는 위치에 배치되고, 발광 소자(5010)는, 광 통과 영역 Z보다도 작다. 이로 인해, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광을 효율적으로 이용할 수 있다. 즉, 광 통과 영역 Z에 겹치지 않는 위치에는 발광 소자(5010)를 배치하지 않음으로써, 표시에 기여하지 않는 광의 조사를 억제할 수 있어, 저소비 전력화가 도모된다.
또한, 하나의 광 통과 영역 Z에 대하여 하나의 발광 소자(5010) 또는 복수의 발광 소자(5010)를 배치할 수 있고, 발광 소자(5010)와 광 통과 영역 Z의 위치 관계를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 발광 소자(5010)에 의해 구성되는 백라이트부의 광은 화소마다 일정하여, 휘도 변동은 발생하지 않는다. 이에 반하여, 종래의 백라이트 장치에서는, 발광 소자(5010)의 수량은, 액정 패널의 화소수에 대하여 일반적으로 적다. 이로 인해, 발광 소자(5010)의 위치와 화소의 위치의 관계는, 화소마다 상이하기 때문에, 발광 소자(5010)로부터의 광강도는 화소마다 상이하여, 백라이트의 광에 휘도 변동이 발생한다.
또한, 액정 패널을 형성하는 상기 제1 기판(5001)과 동일 기판 위에 발광 소자(5010)를 형성하고 있기 때문에, 상기 광 통과 영역 Z에 맞추어, 제어성 높게 발광 소자를 배치할 수 있다. 즉, 광 통과 영역 Z와 발광 소자(5010)의 얼라인먼트를 제어성 높게 행할 수 있다.
이어서, 상기 구성의 액정 표시 장치의 제작 방법에 대하여 설명한다.
우선, 제1 공정에 있어서, 예를 들어 본원 출원인의 출원한 일본 특허 공개 제2008-304538호 공보에 개시된 바와 같이 일반적으로 알려져 있는 통상의 공정에서, 액정 패널을 제작한다. 또한, 상세에 대해서는, 일본 특허 공개 제2008-304538호 공보와 동일하기 때문에, 생략한다.
즉, 도 97에 도시한 바와 같이, 제1 기판(5001)에, 게이트 전극(5041), 게이트 절연막(5045), 반도체막(5042), 소스 전극(5043), 드레인 전극(5044), 절연막(5047) 및 화소 전극(5046)을 형성하고, TFT(5004)를 형성한다. 제2 기판(5002)에, 블랙 매트릭스(5005), 착색층(5006) 및 대향 전극(5007)을 형성한다. 그리고, 제1 기판(5001)과 제2 기판(5002)을 맞대고, 제1 기판(5001)과 제2 기판(5002) 사이에 액정(5003)을 주입한다. 제1 기판(5001)의 액정(5003)측과 반대측의 면에, 제1 편광막(5017)을 형성하고, 제2 기판(5002)의 액정(5003)측과 반대측의 면에, 제2 편광막(5027)을 형성한다. 이와 같이 하여, 액정 패널을 제작한다.
그 후, 제2 공정에 있어서, 상기 액정 패널의 제1 기판(5001) 위에 백라이트부를 형성한다.
즉, 도 100에 도시한 바와 같이, 제1 기판(5001) 위에 형성한 제1 편광막(5017) 위에 제1 전극(5051) 및 제2 전극(5052)을 형성한다. 제1 전극(5051) 및 제2 전극(5052)은, 상기 액정 패널의 광 통과 영역 Z에 대응하는 위치에서, 제1 전극(5051)과 제2 전극(5052) 사이의 거리가 짧아지도록 형성된다. 이렇게 하면, 이하의 공정(발광 소자(5010)를 배치하는 공정)에서, 제1 전극(5051)과 제2 전극(5052) 사이에 교류 전압을 인가했을 때, 전극간의 거리가 짧은 부분에만, 발광 소자(5010)를 배치할 수 있다.
그리고, 본원 출원인이 출원한 일본 특허 공개 제2008-260073호 공보에 개시되는 방법으로, 발광 소자(5010)를 전극(5051, 5052)에 배열한다. 즉, 도 101에 도시한 바와 같이, 도 99a 내지 도 99e에 도시하는 방법으로 제작한 발광 소자(5010)를 이소프로필알코올(5061)에 포함시키고, 이 발광 소자(5010)를 포함한 이소프로필알코올(5061)을 제1 편광막(5017) 위에 얇게 도포한다. 그리고, 제1 전극(5051)과 제2 전극(5052) 사이에 교류 전압을 가하고, 도 102에 도시한 바와 같이, 발광 소자(5010)를 배열한다. 또한, 상세에 대해서는, 일본 특허 공개 제2008-260073호 공보와 동일하기 때문에, 생략한다.
그 후, 도 103에 도시한 바와 같이, 배열한 발광 소자(5010)의 양단부를 제1 전극(5051) 및 제2 전극(5052)에 접속한다. 이때, 발광 소자(5010)는, 도전성 접착제(5071)에 의해, 전극(5051, 5052)에 고정된다.
여기서, 상기 발광 소자(5010)는, 제1 전극(5051) 및 제2 전극(5052) 사이에 교류 전압을 인가함으로써 구동한다. 그로 인해, 이 전극(5051, 5052)에 대하여 발광 소자(5010)의 극성이 통일되어 있지 않아도, 복수의 발광 소자(5010)를 균일하게 발광시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자(5010)의 극성을 통일하기 위한 제어를 할 필요가 없기 때문에, 제조 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
그 후, 도 104에 도시한 바와 같이, 형광체(5013)를 잉크젯 방식 등에 의해 발광 소자(5010) 위에 형성한다. 이 형광체(5013)의 두께는, 예를 들어 10um 내지 200um 정도이다. 형광체(5013)는, 예를 들어 황색으로 착색되고, 청색으로 발광하는 발광 소자(5010)와 함께, 백색의 백라이트부를 형성한다.
그 후, 도 104에 도시한 바와 같이, 수지 등으로 이루어지는 투명한 보호막(5008)을 형성하고, 이 보호막(5008) 위에 알루미늄 등으로 이루어지는 반사막(5009)을 적층한다. 이 보호막(5008)의 막 두께 및 형상을 조정함으로써, 화살표의 광로에 도시한 바와 같이, 광 통과 영역 Z에 낭비 없이 광을 조사할 수 있다. 여기서, 비교예로서, 도 105에 도시한 바와 같이, 반사막(5009A)을 보호막(5008)에 적층하지 않고 제1 기판(5001)에 평행한 판상으로 형성하면, 화살표의 광로에 도시한 바와 같이, 광 통과 영역 Z에 발광 소자(5010)로부터 나온 광을 모으기 어려워진다. 즉, 광 통과 영역 Z 이외에도 광이 반사되게 되어, 광의 이용 효율이 나빠진다.
이와 같이 하여, 상기 액정 패널 위에 발광 소자(5010), 보호막(5008) 및 반사막(5009)으로 구성되는 백라이트부를 형성한다.
상기 구성의 액정 표시 장치에 의하면, 상기 발광 소자(5010)는, 상기 제1 기판(5001)에 배치되어 있으므로, 발광 소자(5010)는, 액정 표시 장치를 구성하는 2매의 기판 중 한쪽 기판에 직접 형성되어 있다. 이로 인해, 종래의 백라이트 장치에서 필요한, 발광 소자를 배치하기 위한 기판이 불필요하게 된다. 따라서, 발광 소자(5010)에 의해 구성되는 백라이트부를 얇게 형성할 수 있어, 박형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판(5001)의 상기 액정(5003)측의 면에, 스위칭 소자로서의 TFT(5004)가 형성되어 있기 때문에, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광은, TFT(5004)가 형성된 기판(5001)측으로부터 액정(5003)에 입사된다. TFT(5004)가 형성되어 있는 기판(5001)의 측으로부터 광을 입사한다고 하는 점에서, 일반적인 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 그로 인해, 액정 표시 장치의 구성을 크게 바꾸지 않고 박형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
(제29 실시 형태)
도 106은, 본 발명의 제29 실시 형태의 액정 표시 장치를 도시하고 있다. 상기 제28 실시 형태와 서로 다른 점을 설명하면 이 제29 실시 형태에서는, 제1 기판(5001)은, 컬러 필터 기판이며, 제2 기판(5002)은, TFT 기판이다. 또한, 이 제29 실시 형태에 있어서, 상기 제28 실시 형태와 동일한 부분에는, 동일한 참조 번호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
도 106에 도시한 바와 같이, 제1 기판(5001)의 액정(5003)측(하측)의 면에는, 블랙 매트릭스(5005) 및 착색층(5006)이 형성되어 있다. 이 착색층(5006)은, 광 통과 영역 Z를 형성한다. 이와 같이, 발광 소자(5010)는, 컬러 필터 기판과 동일한 기판 위에 형성되어 있다.
한편, 제2 기판(5002)의 액정(5003)측(상측)의 면에, 스위칭 소자로서의 TFT(5004)가 형성되어 있다. 이로 인해, 발광 소자(5010)로부터 발해진 광은, TFT(5004)가 형성된 기판(5002)과 반대의 기판(5001)측으로부터 액정에 입사된다. 그리고, 발광 소자(5010)와 TFT(5004)를 각각 별도의 기판 위에 형성할 수 있기 때문에, 발광 소자(5010)를 배치하는 공정에 있어서, TFT(5004)에 손상을 끼치는 것을 방지할 수 있고 또는 TFT(5004)를 형성하는 공정에 있어서, 발광 소자(5010)에 손상을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
(제30 실시 형태)
도 107은, 본 발명의 제30 실시 형태의 액정 표시 장치를 도시하고 있다. 상기 제28 실시 형태와 서로 다른 점을 설명하면 이 제30 실시 형태에서는, 발광 소자(5010A, 5010B, 5010C)가 3종류 존재하고, 도 97의 착색층(5006)이 존재하지 않는다. 또한, 이 제30 실시 형태에 있어서, 상기 제28 실시 형태와 동일한 부분에는, 동일한 참조 번호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
도 107에 도시한 바와 같이, 제1 발광 소자(5010A)는, 적색의 광을 발하고, 제2 발광 소자(5010B)는, 녹색의 광을 발하고, 제3 발광 소자(5010C)는, 청색의 광을 발한다. 이로 인해, 각 발광 소자(5010A, 5010B, 5010C)의 바로 아래의 광 통과 영역 Z에는, 착색층(5006)을 형성할 필요가 없다. 즉, 제2 기판(5002)의 액정(5003)측(상측)의 면에는, 블랙 매트릭스(5005)만이 형성되고, 제2 기판(5002)은, 차광의 기능을 갖는 필터 기판으로 된다.
그리고, 도 108에 도시한 바와 같이, 발광 소자(5010A, 5010B, 5010C)가 3종류 있기 때문에, 4개의 전극(5051A, 5052A, 5053A, 5054A)이 필요하게 된다. 즉, 각 발광 소자(5010A, 5010B, 5010C)의 일단부는, 제1 전극(5051A)에 접속되고, 제1 발광 소자(5010A)의 타단부는, 제2 전극(5052A)에 접속되고, 제2 발광 소자(5010B)의 타단부는, 제3 전극(5053A)에 접속되고, 제3 발광 소자(5010C)의 타단부는, 제4 전극(5054A)에 접속된다. 각 전극(5051A, 5052A, 5053A, 5054A)는, 구동 전극을 겸한다.
또한, 이 제30 실시 형태에서는, 상기 제28 실시 형태의 발광 소자를 3종류로 하고 또한 착색층을 생략했지만, 상기 제29 실시 형태의 발광 소자를 3종류로 하고 또한 착색층을 생략하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 내지 상기 제3 실시 형태 각각의 특징점을 다양하게 조합해도 좋다. 또한, 발광 소자로서, 상기 실시 형태에 기재하는, 소위 통 형상의 발광층을 갖는 발광 소자 이외에, 평면 형상의 발광층을 갖는 통상의 발광 소자를 사용해도 좋다.
또한, 상기 제28 내지 상기 제30 실시 형태에서는, 반도체 코어(5011)의 일단부측의 외주면이 노출된 노출 부분(5011a)을 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 반도체 코어의 양단부의 외주면이 노출된 노출 부분을 갖는 것이어도 좋고, 반도체 코어의 중앙 부분의 외주면이 노출된 노출 부분을 갖는 것이어도 좋다.
또한, 상기 제28 내지 상기 제30 실시 형태에서는, 반도체 코어(5011)와 반도체층(5012)에, GaN을 모재로 하는 반도체를 사용했지만, GaAs, AlGaAs, GaAsP, InGaN, AlGaN, GaP, ZnSe, AlGaInP 등을 모재로 하는 반도체를 사용한 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다. 또한, 반도체 코어를 n형으로 하고, 반도체층을 p형으로 했지만, 도전형이 역의 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다. 또한, 육각기둥 형상의 반도체 코어를 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 단면이 원형 또는 타원인 봉형이어도 좋고, 단면이 삼각형 등의 다른 다각 형상인 봉형의 반도체 코어를 갖는 발광 소자에 본 발명을 적용해도 좋다.
또한, 상기 제1 내지 30 실시 형태 중 2개 이상의 실시 형태를 포함한 발명이, 본 발명이 더하는 다른 실시 형태를 구성하는 것은 물론이다. 또한, 상기 제1 내지 30 실시 형태 및 그들 변형예 중 2개 이상의 구성을 포함한 발명이, 본 발명이 더하는 다른 실시 형태를 구성하는 것도 말할 필요도 없다.
1: n형 GaN층
2: 양자 웰층
3: p형 GaN층
20: n형 GaN 기판
10, 100: 봉형 구조 발광 소자
101: 사파이어 기판
102: n형 GaN막
103: 마스크층
105: 레지스트층
106: 촉매 금속
107: 반도체 코어
108: 양자 웰층
110: 반도체층
111: 도전막
200: 절연성 기판
201, 202: 금속 전극
210: 봉형 구조 발광 소자
211: IPA
300: 절연성 기판
301, 302: 금속 전극
303: 층간 절연막
304, 305: 금속 배선
310: 봉형 구조 발광 소자
311: 반도체 코어
311a: 노출 부분
311b: 피복 부분
312: 반도체층
400: 절연성 기판
410: 봉형 구조 발광 소자
401, 402: 금속 전극
403, 404: 접착부
411: 반도체 코어
411a: 노출 부분
411b: 피복 부분
412: 반도체층
420: 형광체
421: 보호막
430: 발광 장치
500: 발광 장치
510: LED 전구
511: 구금 부재
512: 방열부
513: 투광부
600: 백라이트
601: 지지 기판
602: 발광 장치
610: 백라이트
611: 지지 기판
612: 발광 장치
620: 액정 패널
621: 발광 부분
622: 투명 기판
623: 액정
624: 액정 밀봉판
701: 반도체 코어
702: 반도체층
710: 봉형 구조 발광 소자
720: 절연성 기판
721: 러빙 장치
731, 732: 금속 배선
820: 액정 패널
821: 발광 부분
822: 투명 기판
823: 컬러 필터
824: 보호막
825: 액정
826: TFT
827: 유리 기판
1050: 절연성 기판
1051: 제1 전극
1052: 제2 전극
1060: 봉형 구조 발광 소자
1061: 이소프로필알코올
1250, 1350, 1450, 1550, 1650, 1750, 2150, 2250, 2350, 2450, 2550, 2650, 2750, 2850, 2870, 2871, 2872, 2873, 2874, 2875, 2950: 제1 기판
1251, 1451, 1551, 1651, 1751, 2051, 2071, 2081, 2151, 2251, 2351, 2451, 2551, 2651, 2751: 제1 전극
1252, 1452, 1552, 1652, 1752, 2052, 2072, 2082, 2152, 2252, 2352, 2452, 2552, 2652, 2752: 제2 전극
1257, 1357, 1457, 1557, 1657, 1757, 2157, 2257: 액체
1260, 1360, 1460, 1560, 1660, 1760, 2060, 2070, 2080, 2160, 2260, 2360, 2460, 2560, 2660, 2760, 2860, 2960: 발광 소자
1380, 1480, 1580: 제2 기판
1453: 제3 전극
1677: 절연막
1777: 제1 기판의 표면
2170: 소정의 장소에 배열하지 않은 발광 소자
2588: 제 2액체
2670, 2770: 발광 소자의 제1 영역
2671, 2771: 발광 소자의 제2 영역
2680, 2681: 도전체
2780: 제4 전극
2781: 제5 전극
4001: 절연성 플렉시블 기판
4002: 행배선
4003: 열배선
4004: 행구동 회로
4005: 열구동 회로
4006A: 봉형 적색 LED 소자
4006B: 봉형 녹색 LED 소자
4006C: 봉형 청색 LED 소자
4007: 절연막
4008A: 봉형 적색 LED 소자용 개구부
4008B: 봉형 녹색 LED 소자용 개구부
4008C: 봉형 청색 LED 소자용 개구부
4010: 도전성 접착제
4111A, 4111B, 4111C, 4311: 반도체 코어
4112A, 4112B, 4112C, 4312: 반도체 쉘
4121: 기판
4122: 마스크
4131: 교류 전원
4132, 4133, 4134: IPA 용액
4308A: 적색 형광체용 개구부
4308B: 녹색 형광체용 개구부
4308C: 청색 형광체용 개구부
4306: 봉형 LED 소자
4309A: 적색 형광체
4309B: 녹색 형광체
4309C: 청색 형광체
5001: 제1 기판
5002: 제2 기판
5003: 액정
5004: TFT(박막 트랜지스터)
5005: 블랙 매트릭스
5006: 착색층
5008: 보호막
5009: 반사막
5010, 5010A, 5010B, 5010C: 발광 소자
5011: 반도체 코어
5011a: 노출 부분
5012: 반도체층
5013: 형광체
5051, 5052, 5051A, 5052A, 5053A, 5054A: 전극
Z: 광 통과 영역

Claims (64)

  1. 동일 기판 위에 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 공정과,
    상기 기판 위에 배치된 상기 복수의 발광 소자의 일부 또는 전부를 일괄하여 배선하는 배선 공정과,
    상기 배치 공정과 상기 배선 공정 후, 상기 기판을 복수의 분할 기판으로 분할함으로써, 상기 분할 기판 위에 복수의 발광 소자가 배치된 발광 장치를 복수 형성하는 기판 분할 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배치 공정에 있어서, 상기 동일 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 일괄하여 배치하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2에 있어서, 상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배선하기 위한 배선 패턴이 형성되고,
    상기 기판 분할 공정에서의 상기 기판의 절단 영역에는 상기 배선 패턴이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배선하기 위한 배선 패턴이 형성되고,
    상기 기판의 절단 영역에, 상기 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 전기 접속에 영향을 미치지 않는 상기 배선 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 분할 공정에서의 상기 기판의 절단 영역에는 상기 발광 소자가 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 중, 상기 기판의 절단 영역에는, 상기 기판 분할 공정에 있어서 절단되어도 원하는 발광량에 영향을 미치지 않는 발광 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치 공정과 상기 배선 공정 후에 또한 상기 기판 분할 공정 전에, 상기 기판 위에 형광체를 도포하는 형광체 도포 공정과,
    상기 형광체 도포 공정 후에 상기 기판 위에 보호막을 도포하는 보호막 도포 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 형광체 도포 공정에 있어서, 상기 형광체는 상기 복수의 발광 소자가 배치된 영역에 선택적으로 도포하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할 기판 각각에는 상기 발광 소자가 100개 이상 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 분할 공정에 있어서, 상기 기판을 적어도 2종류 이상의 형상이 상이한 상기 분할 기판으로 분할하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 배치하는 배치 공정은,
    적어도 제1 전극 및 제2 전극을 실장면에 갖는 상기 기판을 제작하는 기판 제작 공정과,
    상기 기판 위에 상기 복수의 발광 소자를 포함한 용액을 도포하는 도포 공정과,
    적어도 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하여, 상기 복수의 발광 소자를 적어도 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 의해 규정되는 위치에 배열시키는 배열 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 복수의 발광 소자를 구동하기 위한 전극으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 봉형이며,
    상기 복수의 발광 소자의 길이 방향이 상기 기판의 실장면에 대하여 평행해지도록, 상기 복수의 발광 소자가 상기 기판의 실장면 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 봉형의 발광 소자는, 봉형의 코어를 동심상으로 둘러싸는 통 형상의 발광면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 봉형의 발광 소자는, 제1 도전형의 봉형의 반도체 코어와, 그 반도체 코어의 외주를 덮는 제2 도전형의 통 형상의 반도체층을 갖고,
    상기 봉형의 발광 소자의 상기 반도체 코어의 일단부측이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 에피택셜 기판 위에 형성된 복수의 소자이며, 상기 에피택셜 기판 위로부터 상기 각 소자를 분리한 것인 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  17. 1개의 기판으로부터 분할된 분할 기판과,
    상기 분할 기판에 배치된 복수의 발광 다이오드와,
    상기 분할 기판 위에 소정의 간격을 두고 형성됨과 함께, 상기 복수의 발광 다이오드가 접속된 제1 전극과 제2 전극을 구비하고,
    상기 복수의 발광 다이오드는, 상기 제1 전극에 애노드가 접속됨과 함께 상기 제2 전극에 캐소드가 접속된 발광 다이오드와, 상기 제1 전극에 캐소드가 접속됨과 함께 상기 제2 전극에 애노드가 접속된 발광 다이오드가 혼재되어 있으며,
    교류 전원에 의해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 교류 전압을 인가하여 상기 복수의 발광 다이오드가 구동되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 분할 기판이 방열판 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 제17항 또는 제18에 기재된 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  20. 제17항 또는 제18에 기재된 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트.
  21. 제17항 또는 제18항에 기재된 발광 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  22. 투명 기판과,
    상기 투명 기판의 한쪽 면에 배치되고, 상기 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 배선에 접속된 복수의 발광 소자와,
    상기 투명 기판의 다른 쪽 면에 형성된 복수의 박막 트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  23. 투명 기판과,
    상기 투명 기판의 한쪽 면에 배치되고, 상기 투명 기판의 한쪽 면에 형성된 배선에 접속된 복수의 발광 소자와,
    상기 투명 기판의 다른 쪽 면에 형성된 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 패널.
  24. 제1 전극과, 제2 전극을 갖는 제1 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    제1 액체와, 그 제1 액체 내에 위치하는 복수의 발광 소자를 갖는 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판 위에 위치시키는 소자 공급 공정과,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하고, 상기 전압의 인가에 의해 생성되는 전기장에 기초하여 결정되는 미리 정해진 위치에, 2개 이상의 상기 발광 소자를 배열하는 소자 배열 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 소자 배열 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를 상기 제1 기판에 대하여 상대 이동시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 제1 기판과 대략 평행하게 제2 기판을 배치하는 제2 기판 배치 공정을 구비하고,
    상기 소자 공급 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 충전하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 기판은, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 대향하는 제3 전극을 갖고,
    상기 소자 공급 공정 및 상기 소자 배열 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 상기 제1 전극과, 상기 제3 전극 사이에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 소자 배열 공정에 있어서, 상기 소자 함유 액체를, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유동시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극의 표면 및 상기 제2 전극의 표면을, 절연막으로 덮는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판의 표면은, 상기 발광 소자의 표면의 재료와 동일한 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 함유 액체는, 계면 활성제를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 발광 소자 중의 상이한 2점의 최장거리는 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 각각은, 봉형의 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  34. 제24항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자는,
    원기둥 형상의 제1 도전형의 제1 반도체층과,
    상기 제1 반도체층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 양자 웰층과,
    상기 양자 웰층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 제2 도전형의 제2 반도체층을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  35. 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 각각은, 봉형의 형상을 갖고,
    상기 각 발광 소자의 연장 방향에 수직한 단면의 직경은 500nm보다도 큰 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  36. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자는,
    원기둥 형상의 제1 도전형의 제1 반도체층과,
    상기 제1 반도체층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 양자 웰층과,
    상기 양자 웰층의 외주면을 덮도록 배치된 통 형상의 제2 도전형의 제2 반도체층을 갖고,
    상기 각 발광 소자의 연장 방향에 수직한 단면의 직경은 500nm보다도 큰 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  37. 제24항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자 중에서 상기 미리 정해진 위치에 배열하지 않은 발광 소자를 배출하는 소자 배출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  38. 제24항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에, 상기 소자 배열 공정에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 인가한 전압보다도 높은 전압을 인가하고, 상기 미리 정해진 위치에 배열하고 있는 상기 발광 소자를, 그 미리 정해진 위치에 고정하는 소자 고정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  39. 제24항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 기판의 표면을 건조하는 기판 건조 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  40. 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 함유 액체의 표면 장력이 50mN/m 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  41. 제24항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 함유 액체의 표면 장력이 30mN/m 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  42. 제39항에 있어서, 상기 소자 공급 공정 후이면서 또한 상기 건조 공정 전에, 상기 제1 액체를, 그 제1 액체보다도 표면 장력이 작은 제2 액체로 교체하는 액체 교체 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  43. 제24항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 발광 소자는, 그 발광 소자의 표면에, 제1 영역과, 제2 영역을 가짐과 함께, 상기 제1 영역과, 상기 제2 영역에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있고,
    상기 제1 영역과, 상기 제1 전극을 도전체로 접속함과 함께, 상기 제2 영역과, 상기 제2 전극을 도전체로 접속하는 소자 접속 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  44. 제24항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자는, 그 발광 소자의 표면에, 제1 영역과, 제2 영역을 가짐과 함께, 상기 제1 영역과, 상기 제2 영역에 전압을 인가함으로써 발광하게 되어 있고,
    상기 미리 정해진 위치에 배열되어 있는 상기 2개 이상의 발광 소자의 2개 이상의 상기 제1 영역에 접속하는 제4 전극과, 상기 미리 정해진 위치에 배열되어 있는 상기 2개 이상의 발광 소자의 2개 이상의 상기 제2 영역에 접속하는 제5 전극을 형성하는 추가 전극 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  45. 제24항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 배열 공정 후에, 상기 제1 기판을 분단하는 기판 분단 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  46. 제24항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자 배열 공정에서, 상기 제1 기판 위에, 1000개 이상의 상기 발광 소자를 배열하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  47. 기판과,
    상기 기판 위에, 일방향으로 연장되도록 형성된 복수의 제1 배선과,
    상기 기판 위에, 타 방향으로 연장되도록 형성된 복수의 제2 배선과,
    상기 기판 위에 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 발광 소자를 구비하고,
    상기 각 발광 소자의 일단부는 상기 복수의 제1 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있음과 함께, 상기 각 발광 소자의 타단부는 상기 복수의 제2 배선 중 1개에 전기적으로 직접 접속되어 있고,
    상기 각 발광 소자는, 폭에 대한 길이의 비가 5 이상 또한 400 이하이며, 또한, 그 길이가 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  48. 제47항에 있어서, 상기 발광 소자는,
    봉형의 제1 도전형 반도체와,
    상기 제1 도전형 반도체의 일부를 동축형으로 덮는 제2 도전형 반도체를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  49. 제47항 또는 제48항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 적색광을 출사하는 적색 발광 소자와, 녹색광을 출사하는 녹색 발광 소자와, 청색광을 출사하는 청색 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자에 동일한 전류를 흘렸을 때에, 상기 적색 발광 소자에 의한 적색광과, 상기 녹색 발광 소자에 의한 녹색광과, 상기 청색 발광 소자에 의한 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 상기 적색 발광 소자, 녹색 발광 소자 및 청색 발광 소자 각각의 발광 면적이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  51. 제47항 또는 제48에 있어서, 상기 복수의 발광 소자의 출사광이 입사하는 복수의 형광체를 구비하고,
    상기 발광 소자의 출사광은 자외광이며,
    상기 복수의 형광체는, 상기 자외광의 입사에 의해 적색광을 출사하는 적색 형광체와, 상기 자외광의 입사에 의해 녹색광을 출사하는 녹색 형광체와, 상기 자외광의 입사에 의해 청색광을 출사하는 청색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  52. 제51항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자에 동일한 전류를 흘렸을 때에, 상기 적색 형광체에 의한 상기 적색광과, 상기 녹색 형광체에 의한 상기 녹색광과, 상기 청색 형광체에 의한 상기 청색광을 혼합하면 백색광이 얻어지도록, 상기 복수의 발광 소자 각각의 발광 면적이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  53. 제47 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 플렉시블 기판인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  54. 기판 위에, 일 방향으로 연장되는 복수의 제1 배선을 형성하는 제1 배선 형성 공정과,
    상기 복수의 제1 배선을 덮도록, 상기 기판 위에 절연막을 형성하는 절연막 형성 공정과,
    상기 절연막의 일부를 제거함으로써, 복수의 개구부를 형성하고, 상기 각 개구부 내에서 상기 제1 배선의 일부를 노출시키는 노출 공정과,
    상기 복수의 개구부가 형성된 절연막 위에, 타 방향으로 연장되는 복수의 제2 배선을 형성하고, 상기 각 개구부 내에 상기 제2 배선의 일부를 넣는 제2 배선 형성 공정과,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 복수의 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 도포 공정과,
    상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 발광 소자의 일단부가 상기 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 발광 소자의 타단부가 상기 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 발광 소자를 배열하는 배열 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 적색광을 출사하는 복수의 적색 발광 소자와, 녹색광을 출사하는 복수의 녹색 발광 소자와, 청색광을 출사하는 복수의 청색 발광 소자를 포함하고,
    상기 복수의 개구부는, 상기 적색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 적색 발광 소자용 개구부와, 상기 녹색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 녹색 발광 소자용 개구부와, 상기 청색 발광 소자를 배치하기 위한 복수의 청색 발광 소자용 개구부를 포함하고,
    상기 제1 배선의 일부는, 상기 적색 발광 소자용 개구부 내, 녹색 발광 소자용 개구부 내 및 청색 발광 소자용 개구부 내에서 노출되고,
    상기 제2 배선의 일부는, 상기 적색 발광 소자용 개구부 내, 녹색 발광 소자용 개구부 내 및 청색 발광 소자용 개구부 내에 들어가고,
    상기 도포 공정은,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 적색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정과,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 녹색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정과,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 위에, 상기 복수의 청색 발광 소자를 포함하는 액체를 도포하는 과정을 갖고,
    상기 배열 공정은,
    상기 적색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 적색 발광 소자의 일단부가 상기 적색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 적색 발광 소자의 타단부가 상기 적색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 적색 발광 소자를 배열하는 과정과,
    상기 녹색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 녹색 발광 소자의 일단부가 상기 녹색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 녹색 발광 소자의 타단부가 상기 녹색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 녹색 발광 소자를 배열하는 과정과,
    상기 청색 발광 소자에 대응하는 상기 제1 배선 및 제2 배선에 전압을 인가하고, 상기 청색 발광 소자의 일단부가 상기 청색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제1 배선의 일부 위에 위치하고, 또한, 상기 청색 발광 소자의 타단부가 상기 청색 발광 소자용 개구부 내의 상기 제2 배선의 일부 위에 위치하도록, 상기 복수의 청색 발광 소자를 배열하는 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  56. 제54항에 있어서, 상기 발광 소자의 출사광은 자외광이며,
    상기 복수의 개구부는, 복수의 적색 형광체용 개구부와, 복수의 녹색 형광체용 개구부와, 복수의 청색 형광체용 개구부를 포함하고,
    상기 제1 배선의 일부는, 상기 적색 형광체용 개구부 내, 녹색 형광체용 개구부 내 및 청색 형광체용 개구부 내에서 노출되고,
    상기 제2 배선의 일부는, 상기 적색 형광체용 개구부 내, 녹색 형광체용 개구부 내 및 청색 형광체용 개구부 내에 들어가고,
    상기 자외광을 받아 적색광을 출사하는 적색 형광체를 상기 적색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 상기 자외광을 받아 녹색광을 출사하는 녹색 형광체를 상기 녹색 형광체용 개구부 내에 형성하고, 상기 자외광을 받아 청색광을 출사하는 청색 형광체를 상기 청색 형광체용 개구부 내에 형성하는 형광체 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  57. 제47 내지 제53항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치에 표시를 행하게 하는 표시 장치의 구동 방법이며,
    상기 제1 배선 및 제2 배선에 교류 전압을 인가하여, 상기 발광 소자를 발광시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  58. 광을 투과하는 제1 기판과,
    광을 투과하는 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 충전되어 있는 액정과,
    상기 제1 기판에 있어서의 상기 액정측과 반대측의 면에 배치되어 있는 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  59. 제58항에 있어서, 상기 발광 소자는,
    봉형의 제1 도전형의 반도체 코어와,
    상기 반도체 코어를 덮도록 형성된 제2 도전형의 반도체층을 갖고,
    상기 발광 소자는, 상기 발광 소자의 축이 상기 제1 기판의 상기 면에 대략 평행해지도록, 상기 제1 기판에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  60. 제58항 또는 제59항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에는, 상기 발광 소자로부터 발해진 광이 통과하는 광 통과 영역이 형성되고,
    상기 발광 소자는, 상기 제1 기판의 상기 면에 직교하는 방향으로부터 보아, 상기 광 통과 영역에 겹치는 위치에 배치되고, 상기 발광 소자는, 상기 광 통과 영역보다도 작은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  61. 제58 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자로부터 발해진 광을 상기 제1 기판측에 반사시키는 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  62. 제61항에 있어서, 상기 반사막은, 상기 발광 소자 위에 적층된 투명한 보호막 위에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  63. 제58 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  64. 제58항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기판의 상기 액정측의 면에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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