LED模块以及包含LED模块的显示装置的制作方法

led模块以及包含led模块的显示装置
技术领域
1.本发明的一实施方式涉及发光二极管(led：light emitting diode)以 裸芯片的状态安装的led模块。本发明的一实施方式涉及由发光二极管形 成像素的显示装置的像素构造。


背景技术：

2.已知有在排列成矩阵状的像素中安装有被称作微型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 与使用有机电致发光元件的有机el显示器相同。但是，有机el显示器在 制作有薄膜晶体管(tft：thin film transistor)的被称作背板的基板上直 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 等上制作的led芯片安装在背板上这一点上不同。


技术实现要素：

3.发明要解决的课题
4.在微型led显示器中，微型led以面朝下的方式安装于背板。在微 型led的安装中，使用涂敷时具有流动性的导电性膏、焊料。此时，需要 精密地控制导电性膏、焊料的涂敷位置以及涂敷量。但是，由于微型led 芯片尺寸微小，因此电极间短路成为问题。
5.用来解决课题的手段
6.本发明的一实施方式的led模块具有：第一电极；与第一电极分离配 置的第二电极；第一电极上的第一凸块；第二电极上的第二凸块；设于第 一电极及第二电极之间的突起部；以及具有第一焊盘电极及第二焊盘电极 的led芯片。突起部具有绝缘性，led芯片以第一焊盘电极与第一电极对 置、第二焊盘电极与第二电极对置的方式配置，第一焊盘电极经由第一凸 块与第一电极连接，第二焊盘电极经由第二凸块与第二电极连接。
7.本发明的一实施方式的显示装置具有：设于形成像素的区域的第一电 极；与第一电极分离配置的第二电极；第一电极上的第一凸块；第二电极 上的第二凸块；设于第一电极及第二电极之间的突起部；以及具有第一焊 盘电极及第二焊盘电极的led芯片。突起部具有绝缘性，led芯片以第一 焊盘电极与第一电极对置、第二焊盘电极与第二电极对置的方式配置，第 一焊盘电极经由第一凸块与第一电极连接，第二焊盘电极经由第二凸块与 第二电极连接。
附图说明
8.图1a表示本发明的一实施方式的led模块的俯视图。
9.图1b表示本发明的一实施方式的led模块的剖面图。
10.图2表示例示led芯片的构造的立体图。
11.图3a表示本发明的一实施方式的led模块的剖面图。
12.图3b表示本发明的一实施方式的led模块的剖面图。
13.图4表示本发明的一实施方式的led模块的剖面构造。
14.图5a表示本发明的一实施方式的led模块的剖面图。
15.图5b表示本发明的一实施方式的led模块的剖面图。
16.图6表示本发明的一实施方式的显示装置的构成。
17.图7表示本发明的一实施方式的显示装置中的像素的剖面图。
18.附图标记说明
19.100
···
led模块，102
···
基板，104
···
led芯片，105
··· 绝缘表面，106
···
第一绝缘层，108
···
第一电极，110
···
第二电 极，112
···
第一凸块，114
···
第二凸块，116
···
第一焊盘电极， 118
···
第二焊盘电极，120
···
突起部，122
···
导电层，124
··· 绝缘膜，126
···
第二绝缘层，128
···
第三绝缘层，130
···
钝化层， 200
···
led，202
···
基板，204
···
缓冲层，206
···
n型层，208
··· 活性层，210
···
p型层，214
···
钝化层，300
···
显示装置，302
··· 像素，304
···
显示部，306
···
扫描信号线，308
···
数据信号线， 310
···
输入端子部
具体实施方式
20.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 以多种不同的方式实施，并不限定于以下例示的实施方式的记载内容来解 释。为了使说明更加明确，附图与实际的方式相比，有时示意地表示各部 的宽度、厚度、形状等，但只是一个例子，并不限定本发明的解释。另外， 在本说明书与各图中，有时对于与关于已经出现的图所述的要素相同的要 素标注相同的附图标记(或者在数字之后标注a、b等符号)，并适当省略 详细的说明。并且，对各要素标注的“第一”、“第二”的文字是为了区分各 要素而使用的方便的标识，只要没有特别的说明就不具有其他含义。
21.在本说明书中，当某一部分件或者区域在其他部件或区域之“上(或者 下)”的情况下，只要没有特别的限定，其不仅包括位于其他部件或区域的 正上方(或者正下方)的情况，也包括位于其他部件或区域的上方(或者 下方)的情况，即也包括在与其他部件或区域的上方(或者下方)之间包 含其他构成要素的情况。另外，在以下的说明中，只要没有特别说明，在 剖视时，当以基板为基准时，led芯片位于基板的“上”或者“上方”，以led 芯片为基准时，基板位于led芯片的“下”或者“下方”。
22.在本发明中，微型led是指芯片尺寸为几μm以上且100μm以下的 led，迷你led是指芯片尺寸为100μm以上的led，但本发明的一实施 方式也能够使用任意尺寸的led，能够根据led模块以及显示装置的像素 尺寸区分使用。
23.[第一实施方式]
[0024]
图1a以及图1b示出了本发明的一实施方式的led模块100的构成。 图1a表示led模块100的俯视图，图1b表示与a1－a2线对应的剖面 图。
[0025]
led模块100具有在设于绝缘表面105的第一电极108和第二电极110 之上安装有led芯片104的构造。绝缘表面105由具有绝缘性的基板形成。 绝缘表面105也可以由设于基板102上的第一绝缘层106形成。虽然在图1 中未示出，但可以在基板上形成与led芯片104连接的布线，也可以形成 控制led芯片104的发光的电路。
[0026]
第一电极108以及第二电极110在绝缘表面105上分离配置。换言之， 第一电极108与第二电极110以电分离的状态配置。如后述那样，第一电 极108以及第二电极110以与led芯片104所设置的一对电极(第一焊盘 电极116、第二焊盘电极118)的间隔匹配的方式配置。
[0027]
形成第一电极108以及第二电极110的材料未被限定，但选择在涂敷 或者滴下时具有流动性的导电性材料和润湿性好的材料。第一电极108以 及第二电极110例如由金(au)、铜(cu)、银(ag)、锡(sn)、铝(al) 等导电性材料形成。第一电极108以及第二电极110以0.5μm～2μm、 0.8μm～1.5μm的厚度形成。另外，第一电极108以及第二电极110的间隔 是任意的，但在led芯片104为微型led的情况下，具有10μm以下的间 隔。
[0028]
led芯片104是2端子型的元件，具有第一焊盘电极116以及第二焊 盘电极118，以能够进行所谓的倒装芯片安装。例如，led芯片104在安 装于基板102时，在与第一电极108以及第二电极110对置的面上设置第 一焊盘电极116以及第二焊盘电极118。第一焊盘电极116以及第二焊盘电 极118的一方与p型半导体层连接，另一方与n型半导体层连接。根据这 样的连接方式，第一焊盘电极116以及第二焊盘电极118的一方也被称作p 电极，另一方也被称作n电极。为了使与具有流动性的导电性材料的润湿 性良好，第一焊盘电极116以及第二焊盘电极118使用金属材料形成，为 了使与具有流动性的导电性材料的润湿性良好，优选具有金(au)、银(ag) 等的金属表面。这样的第一焊盘电极116以及第二焊盘电极118以1μm～ 5μm左右的厚度形成。
[0029]
led芯片104使用第一凸块112以及第二凸块114安装于基板102上。 第一焊盘电极116与第一电极108由第一凸块112电连接，第二焊盘电极 118与第二电极110由第二凸块114电连接。
[0030]
第一凸块112以及第二凸块114由在初始状态(进行固化处理之前的 状态)下具有流动性的导电性材料形成。例如，作为第一凸块112以及第 二凸块114，使用导电性膏。作为导电膏，可以使用银膏、碳膏、混合了银 和碳的膏等。另外，作为第一凸块112以及第二凸块114，也可以如焊料膏 那样使用锡。例如，作为第一凸块112以及第二凸块114，也可以使用锡凸 块。第一凸块112以及第二凸块114在滴落到第一电极108以及第二电极 110的状态下，具有1μm～10μm左右的高度。
[0031]
导电膏具有流动性，在向对象物滴下后，通过烧制或者仅干燥而固化。 在使用导电膏形成第一凸块112以及第二凸块114的情况下，需要分别对 第一电极108以及第二电极110精密地控制滴下的位置以及量。若导电性 膏的滴下量过多，则会扩展，成为电极间短路的原因。另一方面，若导电 性膏的滴下量过少，则产生导通不良，固定led芯片104的力(附着力) 降低而剥落成为问题。
[0032]
另外，在向第一电极108以及第二电极110滴下导电性膏或者焊料膏 之后，若在其上配置led芯片104并按压，则存在导电性膏横向扩展的现 象。若按压led芯片104的力过大，则导电性膏的扩展变大，邻接的导电 性膏彼此接触。而且，若导电性膏或者焊料膏的滴下量过多，则导电性膏 或者焊料膏的广展变大，成为第一电极108与第二电极110短路的原因。 在为了形成第一凸块112以及第二凸块114而使用导电性膏、焊料膏的情 况下，要求对滴下量进行精密的控制。但是，由于led芯片104是微小的 尺寸，因此难以精密地控制导电性膏、焊料膏的滴下量。
[0033]
在图2中，示出了led芯片200的一个例子。led芯片200具有如下 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116、第二焊盘电极118。led芯片200的尺寸被称作所谓的 微型led，具有纵向宽度l为10μm～20μm、横向宽度w为20μm～40μm、 高度h为150μm左右的尺寸。因而，第一焊盘电极116与第二焊盘电极118 的间隔为10μm以下。但是，led200的尺寸并不限定于微型led，也可以 是被称作所谓的迷你led的尺寸。
[0034]
对于这样的微小的构造，本实施方式的led模块100具有在led芯 片104与形成接触的第一电极108及第二电极110之间设有突起部120的 构造。突起部120在绝缘表面105上，以横穿第一电极108以及第二电极 110分离的区域的方式设置。突起部120具有绝缘性，具有上端位于比第一 电极108以及第二电极110的上表面高的位置的高度(厚度)。这样的突起 部120由绝缘材料形成。另外，突起部120也可以具有导电性材料的表面 被绝缘膜覆盖的形态。
[0035]
突起部120例如使用氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等无绝缘膜形成。 另外，突起部120也可以使用丙烯酸、环氧树脂等有机绝缘材料形成。
[0036]
通过设置突起部120，从而在第一电极108之上设置第一凸块112，并 且在第二电极110之上设置第二凸块114，当安装led芯片104时，第一 凸块112以及第二凸块114的一方或者两方流动，能够防止第一电极108 与第二电极110短路。换言之，在基板102上安装led芯片104时，即使 因按压而使第一凸块112以及第二凸块114沿横向流动，也能够通过突起 部120阻碍其流动而防止凸块彼此接触。
[0037]
如图3a所示，在将第一电极108的厚度设为t1(第二电极110也相 同)、将第一焊盘电极116的厚度设为t2(第二焊盘电极118也相同)、将 第一凸块112的厚度设为t3(第二凸块114也相同)、将突起部120的高 度设为l1的情况下，优选突起部120的高度l1比第一电极108的厚度t1 大。换言之，优选的是，第一电极108具有t1的厚度，突起部120的高度 l1比相当于厚度t1的高度大(l1＞t1)。通过具有这样的关系，能够使突 起部120的上端比第一电极108以及第二电极110的上表面突出，另外， 能够使突起部120的上端位于第一焊盘电极116以及第二焊盘电极118之 间的区域，如图所示，即使在第一凸块112以及第二凸块114流动了的情 况下，也能够防止短路。
[0038]
突起部的高度l1优选具有比第一电极108的厚度t1与第一焊盘电极 116的厚度t2的合计大、且不与led芯片104相接的高度。另外，突起 部120的高度l1优选比相当于第一电极108的厚度t1的高度高、且比相 当于第一电极108的厚度t1、第一焊盘电极116的厚度t2以及第一凸块 112的厚度t3的合计厚度的高度低。通过使突起部120的高度l1满足这 种关系，能够防止与led芯片104的干扰，能够通过第一凸块112以及第 二凸块114将led芯片104更可靠地与第一电极108以及第二电极110电 连接。另外，通过使突起部120具有高度l1，还能够抑制安装led芯片 104时的偏移，即使在第一凸块112与第一电极108以及第二凸块114与第 二电极110的安装时产生一些位置偏移，突起部120也成为相对于第一凸 块108和第二凸块114的止挡件，能够抑制过度的位置偏移，防止led芯 片104的安装时的不良。
[0039]
作为其他方式，如图3b所示，突起部120的高度l1也可以具有上端 与led芯片104
相接的高度。通过突起部120具有这样的高度，能够防止 第一凸块112与第二凸块114短路，并且能够用作将led芯片104与基板 102的间隔保持为一定的间隔件。
[0040]
如图4所示，即使在led芯片104中第一焊盘电极116与第一焊盘电 极116的高度不同的情况下(在第一焊盘电极116与第一电极108的距离 d1比第二焊盘电极118与第二电极110的距离d2大的情况下)，如上述那 样，通过使突起部120的高度比第一电极108以及第二电极110的上表面 高，能够防止第一凸块112与第二凸块114流动而接触。
[0041]
与图1b所示的构成相同，突起部120也可以通过在第一绝缘层106 之上设置其他绝缘层而形成。另外，如图5a所示，突起部120也可以通过 在第一绝缘层106中选择性地蚀刻形成第一电极108以及第二电极110的 区域而形成。而且，如图5b所示，也可以通过以在第一绝缘层106上形成 导电层122并覆盖其导电层122的方式设置绝缘膜124来形成。
[0042]
[第二实施方式]
[0043]
本实施方式表示具有第一实施方式所示的led模块的构成的显示装 置。
[0044]
图6示出了本实施方式的显示装置300的构成。显示装置300具有在 基板102上以矩阵状排列有多个像素302a的显示部304。在显示部304中， 配设有向像素302a输入扫描信号的扫描信号线306、以及输入影像信号的 数据信号线308。扫描信号线306与数据信号线308交叉地配设。在基板 102的周缘部设有扫描信号线306的输入端子部310a和数据信号线308的 输入端子部310b。另外，虽然在图6中未图示，但也可以在基板102安装 驱动像素302a的驱动器ic。
[0045]
图7表示像素302a的剖面构造的一个例子。像素302a具有如下构造： 从基板102侧起层叠第一绝缘层106、第二绝缘层126、第三绝缘层128， 并在由第三绝缘层128形成的绝缘表面之上设有突起部120。扫描信号线 306设于第一绝缘层106与第二绝缘层126之间，数据信号线308设于第二 绝缘层126与第三绝缘层128之间。显示部304通过在扫描信号线306与 数据信号线308之间设置第二绝缘层126，能够以交叉的方式配设两个信号 线。
[0046]
第一电极108以与贯通第三绝缘层128以及第二绝缘层126的接触孔 重叠的方式设置，并与扫描信号线306连接。第二电极110以与贯通第三 绝缘层128的接触孔重叠的方式设置，并与数据信号线308连接。在第一 电极108以及第二电极110的上层侧也可以还设有钝化层130。
[0047]
在led芯片104中，第一焊盘电极116经由第一凸块112与第一电极 108连接，第二焊盘电极118经由第二凸块114与第二电极110连接。通过 在第一电极108与第二电极110之间设置突起部120，即使使第一凸块112 以及第二凸块114流动，也能够防止led芯片104的电极间的短路。换言 之，通过在像素302之中具有突起部120，能够对形成第一凸块112以及第 二凸块114时的工序赋予余量，能够实现显示装置300的生产性的提高与 成品率的提高。
[0048]
另外，本实施方式是表示由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，也可以应用于各个像素的发光由基于晶体管 的像素电路控制的有源矩阵型的像素。