LED模块及包含LED模块的显示装置的制作方法

led模块及包含led模块的显示装置
技术领域
1.本发明的一个实施方式涉及以裸芯片的状态安装有发光二极管(led：light emitting diode)的led模块的构造。本发明的一个实施方式涉及由发光二极管构成像素的显示装置的构造。


背景技术：

2.已知有在排列成矩阵状的像素中安装有被称为微型led的微小的发光二极管的微型led显示器。微型led显示器在像素为自发光型这一点上与使用了有机电致发光元件的有机el显示器是共通的。但是，有机el显示器是在制作出薄膜晶体管(tft：thin film transistor)的被称为背板的基板上直接形成有机电致发光元件，与此相对，微型led显示器在将在蓝宝石基板等上制作出的led芯片安装于背板这一点上不同。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：美国专利申请公开第2018/0145236号说明书


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.在微型led显示器中，微型led以面朝下的方式安装在背板上。微型led的安装中，使用在涂敷时具有流动性的导电性膏或焊料。此时，需要精密地控制导电性膏、焊料的涂敷位置及涂敷量。但是，微型led由于芯片尺寸微小，因此电极间短路成为问题。
8.用于解决技术问题的手段
9.本发明的一个实施方式所涉及的led模块具有：第一突起部，设置于绝缘表面；第二突起部，与该第一突起部相邻；第一电极，设置于第一突起部；第二电极，设置于第二突起部；以及led芯片，配置于第一突起部及第二突起部的上表面，led芯片经由导电性部件而与所述第一电极及所述第二电极连接，第一突起部及第二突起部为具有1μm以上且50μm以下的高度的绝缘材料。
10.本发明的一个实施方式所涉及的显示装置具有：第一突起部，在形成像素的区域的绝缘表面设置；第二突起部，与第一突起部相邻；第一电极，设置于第一突起部；第二电极，设置于第二突起部；以及led芯片，配置于第一突起部及第二突起部的上表面，led芯片经由导电性部件而与第一电极和第二电极连接，第一突起部及第二突起部是具有1μm以上且50μm以下的高度的绝缘材料。
附图说明
11.图1a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
12.图1b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
13.图2是例示led芯片的构造的立体图。
14.图3a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的构造，表示在设置于突起部之上的电极上滴下导电性部件后的状态。
15.图3b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的构造，表示在滴下了导电性部件的电极之上载置有led芯片的状态。
16.图4a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
17.图4b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
18.图5a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
19.图5b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
20.图6a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
21.图6b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
22.图7a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
23.图7b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
24.图8a表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的俯视图。
25.图8b表示本发明的一个实施方式所涉及的led模块的剖视图。
26.图9表示本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的结构。
27.图10表示本发明的一个实施方式所涉及的显示装置中的像素的剖视图。
28.图11表示本发明的一个实施方式所涉及的显示装置中的像素的剖视图。
29.图12表示本发明的一个实施方式所涉及的显示装置中的像素的剖视图。
具体实施方式
30.以下，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明能够以多种不同的形态实施，并不限定地解释为以下例示的实施方式的记载内容。为了使说明更加明确，与实际的形态相比，附图有时示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等，但终究是一例，并不限定本发明的解释。另外，在本说明书和各图中，对于与关于已出现的图已经在前面叙述过的要素相同的要素，标注相同的附图标记(或在数字之后标注了a、b等的附图标记)，有时适当省略详细的说明。进而，对于各要素标注了“第一”、“第二”的文字是为了区别各要素而使用的方便的标识，只要没有特别的说明，就不具有这以上的意思。
31.在本说明书中，某个部件或区域位于其他部件或区域之“上(或下)”的情况，只要没有特别的限定，则其不仅包括位于其他部件或区域的正上方(或正下方)的情况，也包括位于其他部件或区域的上方(或下方)的情况，即，也包括在其他部件或区域的上方(或下方)在中间包含有其他构成要素的情况。另外，在以下的说明中，只要没有特别否定，则在剖视时，在以基板为基准时，led芯片位于基板之“上”或“上方”，在以led芯片为基准时，基板位于led芯片之“下”或“下方”。
32.在本发明中，所谓微型led，是指芯片尺寸为几μm以上且100μm以下，迷你led是指芯片尺寸为100μm以上的led，但本发明的一个实施方式也能够使用任意尺寸的led，能够根据led模块及显示装置的像素尺寸而区分使用。
33.[第一实施方式]
[0034]
图1a及图1b表示了本发明的一个实施方式所涉及的led模块100a的构造。图1a表示led模块100a的示意性俯视图，图1b表示与a1-a2线对应的示意性剖视图。
[0035]
led模块100a具有在设置于绝缘表面105的第一突起部106a及第二突起部106b之上安装有led芯片110的构造。绝缘表面105可以由具有绝缘性的基板形成，或者也可以由设置于基板102上的第一绝缘层104形成。虽然在图1a及图1b中没有表示，但在基板102上可以形成与led芯片110连接的布线，也可以由薄膜晶体管形成对led芯片110的发光进行控制的电路。
[0036]
绝缘表面105具有大致平坦的面。第一突起部106a及第二突起部106b以从大致平坦的绝缘表面105突出的方式设置。第一突起部106a及第二突起部106b由绝缘材料形成。例如，第一突起部106a及第二突起部106b使用聚酰亚胺、丙烯酸等树脂材料、氧化硅等无机绝缘材料形成。另外，第一突起部106a及第二突起部106b也可以通过由金属材料形成的芯部分和将其表面覆盖的绝缘膜形成。
[0037]
第一突起部106a与第二突起部106b在绝缘表面105上分离而配置。另外，第一突起部106a与第二突起部106b未必需要被区别为明确分离的2个区域，但优选如图1a和图1b所示那样至少在与led芯片110重叠的区域中以在第一突起部106a及第二突起部106b之间形成空隙的方式分离。第一突起部106a与第二突起部106b如后述那样以具有与led芯片110所具备的一对电极间隔匹配的间隔的方式配置。
[0038]
第一突起部106a及第二突起部106b具有立体的形状，具有如四棱锥台、圆锥台那样在上表面具有平面的锥台状的形状。从第一突起部106a及第二突起部106b的绝缘表面105到上表面的高度优选的是，具有在第一突起部106a及第二突起部106b之上涂敷有导电性部件时，在突起部的上表面与绝缘表面之间该导电性部件所分离的高度。为了发现这样的状态，第一突起部106a及第二突起部106b的高度例如优选具有1μm～50μm、更优选为5μm～10μm的高度。
[0039]
第一突起部106a及第二突起部106b的高度可以相同，也可以不同。换言之，优选高度被调节为当led芯片110被配置于第一突起部106a及第二突起部106b之上时成为水平。
[0040]
在第一突起部106a的上表面设置第一电极108a，在第二突起部106b的上表面设置第二电极108b。第一电极108a及第二电极108b分别设置于第一突起部106a及第二突起部106b之上，从而配置在比绝缘表面105高的位置。第一电极108a与第二电极108b通过第一突起部106a与第二突起部106b之间的间隙而被分离。形成第一电极108a及第二电极108b的材料没有限定，但选择在涂敷或滴下时具有流动性的导电性材料和润湿性良好的材料。第一电极108a及第二电极108b例如由金(au)、铜(cu)、银(ag)、锡(sn)、铝(al)等导电性材料形成。
[0041]
led芯片110是2端子型的元件，具有第一焊盘电极112a和第二焊盘电极112b以便能够进行所谓的倒装芯片安装。例如，led芯片110在与第一电极108a及第二电极108b相对置的面侧设置有第一焊盘电极112a及第二焊盘电极112b。第一焊盘电极112a及第二焊盘电极112b是用于使led芯片110发光的电极，一方被称为n侧电极，另一方被称为p侧电极。第一焊盘电极112a及第二焊盘电极112b优选使用金属材料形成，并具有金(au)、银(ag)等金属表面。
[0042]
led芯片110通过第一导电性部件114a及第二导电性部件114b被固定在第一突起部106a及第二突起部106b之上。在第一焊盘电极112a与第一电极108a之间设置第一导电性部件114a，在第二焊盘电极112b与第二电极108b之间设置第二导电性部件114b。第一导电
性部件114a与第二导电性部件114b以第一焊盘电极112a与第二焊盘电极112b不短路的方式相互分离地设置。
[0043]
第一导电性部件114a及第二导电性部件114b使用导电性膏。作为导电膏，可使用银膏、碳膏、银与碳混合而成的膏等。另外，作为第一导电性部件114a及第二导电性部件114b，也可以使用焊料膏。导电膏具有流动性，在滴下到对象物上之后，通过烧结或单纯地干燥而固化。导电膏需要精密地滴下到第一电极108a及第二电极108b各自之上。若导电性膏的滴下量过多，则会导致扩展，成为电极间的短路的原因。另一方面，若导电性膏的滴下量过少，则会产生导通不良，固定led芯片110的力(附着力)降低而剥落会成为问题。
[0044]
另外，在向第一电极108a及第二电极108b滴下导电性膏或焊料膏之后，若在其上设置led芯片110，则导电性膏被按压而在横向上扩展。此时，若导电性膏或焊料膏的滴下量过多，则导电性膏或焊料膏的扩展变大，可能成为第一焊盘电极112a与第二焊盘电极112b之间发生短路的原因。因此，导电性膏的滴下量要求精密的控制。但是，由于led芯片110为微小的尺寸，因此导电性膏或焊料膏的滴下量的控制增加了困难性。
[0045]
图2中表示了led芯片110的构造的一例。led110芯片具有以下构造：在使用了gaas等半导体晶片的基板、或者由蓝宝石等绝缘材料形成的基板202之上设置有由氮化镓等形成的缓冲层204、由氮化镓系的化合物半导体形成的n型层206、由氮化镓系的化合物半导体形成量子阱构造的活性层208、由氮化镓系的化合物半导体形成的p型层210、钝化层214、第一焊盘电极112a、第二焊盘电极112b。led芯片110的尺寸被称为所谓的微型led，具有纵宽l为10μm～20μm、横宽w为20μm～40μm、高度h为150μm左右的尺寸。因此，第一焊盘电极112a与第二焊盘电极112b的间隔为10μm以下。但是，led110的尺寸并不限定于微型led，也可以是被称为所谓迷你led的led。
[0046]
相对于这样的微小构造，本实施方式所涉及的led模块100a具有以下构造：通过将与led芯片110形成接触的第一电极108a及第二电极108b设置于在剖视时能够被区分为2个区域的突起部106(第一突起部106a、第二突起部106b)之上，从而防止电极间的短路。即，led模块100具有以下构造：第一电极108a与第二电极108b不是排列设置于平坦的绝缘表面105上，而是在两电极间夹着台阶部，从而即使在第一导电性部件114a与第二导电性部件114b在横向上扩展的情况下，也不易短路。
[0047]
图3a表示在第一电极108a及第二电极108b之上滴下了第一导电性部件114a及第二导电性部件114b的状态。第一导电性部件114a及第二导电性部件114b具有流动性，并且以规定的厚度设置于第一电极108a及第二电极108b之上。若在该状态下将led芯片110载置在第一电极108a及第二电极108b之上，则如图3b所示，第一导电性部件114a及第二导电性部件114b以被led芯片110按压而厚度减少的量在横向上扩展。在该情况下，led模块110a具有以下构造：因为具有由第一突起部106a及第二突起部106b形成的台阶，所以流动的导电性部件114c通过由突起部形成的台阶而引起与第一导电性部件114a和第二导电性部件114b的中断，防止第一电极108a和第二电极108b导通。
[0048]
另外，第一突起部106a和第二突起部106b的高度也可以与led芯片110的形状相应地适当调整。例如，如图4a及图4b所示，在led芯片110中第一焊盘电极112a与第二焊盘电极112b的高度不同的情况下，能够使第一突起部106a的高度比第二突起部106b的高度大。由此，能够水平地安装led芯片110，并且防止电极间的短路。
[0049]
这样，根据本实施方式，在安装led芯片110的面上设置突起部106(第一突起部106a、第二突起部106b)，并在其上使用导电性部件114(第一导电性部件114a、第二导电性部件114b)而使led芯片110粘接，从而能够防止电极间的短路。由此，能够防止led模块100a的短路缺陷的产生，能够提高制造时的成品率。另外，在led模块100a的制造后，即使导电性部件114(第一导电性部件114a、第二导电性部件114b)发生了迁移的情况下，通过由突起部106(第一突起部106a、第二突起部106b)形成台阶，也能够防止led芯片110中的短路缺陷的生成。
[0050]
[第二实施方式]
[0051]
本实施方式相对于第一实施方式所示的led模块，示出了突起部的构造不同的形态。在以下的说明中，对与第一实施方式不同的部分进行叙述。
[0052]
图5a及图5b表示本实施方式所涉及的led模块100b。在此，图5a表示led模块100b的俯视图，图5b表示沿着a3-a4线的剖视图。在本实施方式中，突起部106具有贯通孔116。贯通孔116以将突起部106的上表面到下表面贯通的方式设置。具体而言，在第一突起部106a设置第一贯通孔116a，在第二突起部106b设置第二贯通孔116b。第一电极108a以与第一贯通孔116a重叠的方式配置，第二电极108b以与第二贯通孔116b重叠的方式配置。
[0053]
设置于突起部之上的电极能够通过贯通孔与设置于基板侧的电路连接。例如，如图5a及图5b所示，在第一突起部106a被设置为与第一布线118a重叠且第二突起部106b被设置为与第二布线118b重叠时，第一电极108a经由第一贯通孔116a而与第一布线118a连接，第二电极108b经由第二贯通孔116b而与第二布线118b连接。
[0054]
这样，在突起部的下层侧设置布线或者电极的情况下，通过在突起部设置贯通孔，能够将在突起部的上表面设置的电极与下层侧的布线或者电极连接。在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，通过第一突起部106a和第二突起部106b，在第一电极108a与第二电极108b之间形成有台阶部，所以能够防止安装有led芯片110时的电极间的短路。
[0055]
[第三实施方式]
[0056]
本实施方式相对于第一实施方式所示的led模块，示出了设置于突起部的电极的构造不同的形态。在以下的说明中，对与第一实施方式不同的部分进行叙述。
[0057]
图6a及图6b表示本实施方式所涉及的led模块100c。在此，图6a表示led模块100c的俯视图，图6b表示沿着a5-a6线的剖视图。在本实施方式中，第一电极108a设置到第一突起部106a的上表面及侧面，第二电极108b设置到第二突起部106b的上表面及侧面。换言之，led模块100c具有以下构造：第一突起部106a以第一电极108a的一部分突起的方式与第一电极108a重叠设置，第二突起部106b以第二电极108b的一部分突起的方式与第二电极108b重叠设置。
[0058]
通过将第一电极108a及第二电极108b不仅设置于第一突起部106a及第二突起部106b各自的上表面部，还设置到侧面部，从而能够充分确保安装led芯片110所需的电极宽度。也可以设置使第一电极108a及第二电极108b的上表面露出并覆盖侧面的保护绝缘层120。通过设置保护绝缘层120，能够可靠地实现第一电极108a与第二电极108b的绝缘。
[0059]
led芯片110被设置为，与第一电极108a通过第一突起部106a而突出的部分以及第二电极108b通过第二突起部106b而突出的部分相接。在该情况下，第一导电性部件114a设置于第一电极108a的突出部分，第二导电性部件114b设置于第二电极108b的突出部分。在
本实施方式中，led模块100c也具有如下构造：因为第一导电性部件114a和第二导电性部件114b经由通过第一突起部106a与第二突起部106b形成的台阶部而设置，所以能够防止两者接触而导通。
[0060]
另外，第一突起部106a及第二突起部106b的侧面也可以倾斜。如图7a的俯视图及图7b的剖视图所示，第一突起部106a及第二突起部106b的截面形状具有梯形的形状，从而能够将第一电极108a及第二电极108b设置为在台阶部处不中断。虽然在图7b中未图示，但也可以在第一电极108a及第二电极108b的侧面设置保护绝缘层。
[0061]
在图6a及图6b、图7a及图7b所示的任一方式中均为第一导电性部件114a在第一电极108a所形成的突起部的上表面设置，且第二导电性部件114b在第二电极108b所形成的突起部的上表面设置。其结果，在第一导电性部件114a与第二导电性部件114b之间夹着台阶部。由此，能够防止安装led芯片110时的电极间的短路。
[0062]
另外，在本实施方式所示的结构中，能够适当组合第二实施方式所示的结构。即，相对于将突起部覆盖的电极的构造，也可以在突起部设置贯通孔。而且，也可以具有通过贯通孔而与下层侧的布线连接的构造。
[0063]
[第四实施方式]
[0064]
本实施方式相对于第三实施方式所示的led模块，示出了设置有第三突起部的形态。在以下的说明中，对与第三实施方式不同的部分进行叙述。
[0065]
图8a及图8b表示本实施方式所涉及的led模块100d。在此，图8a表示led模块100d的俯视图，图8b表示沿着a7-a8线的剖视图。
[0066]
如图8a及图8b所示，在第一突起部106a与第二突起部106b之间设置第三突起部106c。第三突起部106c以在第一突起部106a与第二突起部106b之间横穿的方式设置。通过具有这样的突起部的构造，即使在将第一电极108a和第二电极108b分别沿着第一突起部106a和第二突起部106b的表面设置的情况下，也能够可靠地将2个电极分离。另外，即使在第一导电性部件114a及第二导电性部件114b沿横向流动的情况下，第三突起部106c也作为防止该流动的隔断壁发挥功能，能够阻止向相邻的电极的流动。由此，能够可靠地防止第一电极108a与第二电极108b的短路。
[0067]
本实施方式不仅能够与第三实施方式组合实施，还能够与第一实施方式及第二实施方式适当组合来实施。
[0068]
[第五实施方式]
[0069]
本实施方式表示具有第一至第四实施方式所示的led模块的结构的显示装置。
[0070]
图9表示本实施方式所涉及的显示装置300的结构。显示装置300在基板102上具有以矩阵状排列有多个像素302a而成的显示部304。在显示部304配设有向像素302a输入扫描信号的扫描信号线306和输入影像信号的数据信号线308。扫描信号线306与数据信号线308以交叉的方式配设。在基板102的周缘部设置有扫描信号线306的输入端子部310a和数据信号线308的输入端子部310b。此外，虽然在图9中未图示，但也可以在基板102上安装驱动像素302a的驱动器ic。
[0071]
图10示出了像素302a的截面构造的一例。像素302a具有以下构造：从基板102侧起层叠第一绝缘层104、第二绝缘层122、第三绝缘层124，在由第三绝缘层126形成的绝缘表面之上设置有第一突起部106a及第二突起部106b。扫描信号线306设置于第一绝缘层104与第
二绝缘层122之间，数据信号线308设置于第二绝缘层122与第三绝缘层124之间。显示部304在扫描信号线306与数据信号线308之间设置第二绝缘层124，从而能够以交叉的方式配设2条信号线。
[0072]
第一电极108a以与沿着从第一突起部106a的上表面起倾斜的侧面而将第三绝缘层124及第二绝缘层122贯通的接触孔126a重叠的方式设置，并与扫描信号线306连接。第二电极108b以与沿着从第二突起部106b的上表面起倾斜的侧面而将第三绝缘层124贯通的接触孔126b重叠的方式设置，与数据信号线308连接。在第一电极108a及第二电极108b的上层侧也可以还设置有钝化层128。
[0073]
led芯片110配置在第一突起部106a及第二突起部106b之上。led芯片110的第一焊盘电极112a经由第一导电性部件114a与第一电极108a连接，第二焊盘电极112b经由第二导电性部件114b与第二电极108b连接。led芯片110设置于第一突起部106a及第二突起部106b上。显示部304具有以下构造：通过在第一电极108a与第二电极108b之间形成由第一突起部106a及第二突起部106b形成的台阶，即使第一导电性部件114a和第二导电性部件114b沿横向流动，也能够防止led芯片110的电极间的短路。换言之，通过在像素302之中具有第一突起部106a及第二突起部106b，能够对滴下第一导电性部件114a和第二导电性部件114b时的工序赋予余量，能够实现显示装置300的生产性的提高和成品率的提高。
[0074]
另外，也可以是，扫描信号线306以与第一突起部106a重叠的方式配置，数据信号线308以与第二突起部106b重叠的方式配置。在该情况下，第一电极108a经由设置于第一突起部106a的第一贯通孔116a而与扫描信号线306连接，第二电极108b经由设置于第二突起部106b的第二贯通孔116b而与数据信号线308连接。
[0075]
本实施方式中示出了第一电极108a和第二电极108b的构造应用了第三实施方式的结构，但不限于此，能够适当应用第一实施方式、第二实施方式、第四实施方式的结构。
[0076]
此外，本实施方式示出了由led模块构成无源矩阵型的像素的例子，但本实施方式并不限定于此，也能够应用于各个像素的发光通过基于晶体管的像素电路来控制的有源矩阵型的像素。
[0077]
[第六实施方式]
[0078]
本实施方式示出了在第五实施方式所示的像素的构造中还设置有密封层和保护玻璃的方式。在以下的说明中，对与第四实施方式不同的部分进行说明。
[0079]
在本实施方式中，显示装置300中的像素302如图12所示，具备密封层130和保护玻璃132。关于其他结构，与在第五实施方式中参照图10说明的结构相同。密封层130具有作为保护led芯片110的保护膜的功能，另外还具有作为用于与保护玻璃贴合的粘接层的功能，并且还具有作为平坦化层的功能，该平坦化层用于在保护玻璃132的贴合时使led芯片110的台阶平坦化。
[0080]
密封层130例如由丙烯酸等树脂形成，在led芯片110的安装后，例如通过狭缝涂敷法涂敷，在涂敷后粘贴保护玻璃并进行紫外线固化，由此进行粘接。在密封层130的涂敷时，在未设置本发明的一个实施方式所涉及的突起部106(106a、106b)的情况下，认为led芯片110的下表面(基板102侧)与led芯片110正下方的绝缘表面105(图12中作为最上绝缘膜的钝化层128的表面)与led芯片110的间隙变小。若该间隙小，则存在形成密封层130的流动性的组合物在制造时不流入间隙的问题。另外，存在气泡残留在间隙中的问题。假设气泡残留
在led芯片110的正下方，则担心从led芯片110向绝缘表面105发出的光发生漫反射，而损害显示特性。而且，存在气泡在密封层130内移动而在不期望的场所引起漫反射的问题。
[0081]
与此相对，本实施方式的像素302，通过设置有突起部106(106a、106b)，除了防止由导电性部件114的流动引起的短路以外，还能够使led芯片110正下方与绝缘表面105的间隙扩大，使形成密封层130的流动性的组合物容易流入，能够抑制如上述那样的气泡的产生。由此，能够防止显示装置中的显示特性的降低。另外，本实施方式所示的密封层130及保护玻璃132的结构可以适当组合第一～第四实施方式所示的结构来实施。
[0082]
附图标记说明
[0083]
100...led模块、102
···
基板、104
···
第一绝缘层、105
···
绝缘表面、106
···
突起部、108
···
电极、110
···
led芯片、112
···
焊盘电极、114
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导电性部件、116
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贯通孔、118
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布线、120
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保护绝缘层、122
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第二绝缘层、124
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第三绝缘层、126
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接触孔、128
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钝化层、130
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密封层、132
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保护玻璃、202
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基板、204
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缓冲层、206
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n型层、208
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活性层、210
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p型层、212
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透明导电层、214
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钝化层、300
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显示装置、302
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像素、304
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显示区域、306
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扫描信号线、308
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数据信号线、310
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端子部。