JP2004079933A - Led display, and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2004079933A
JP2004079933A JP2002241559A JP2002241559A JP2004079933A JP 2004079933 A JP2004079933 A JP 2004079933A JP 2002241559 A JP2002241559 A JP 2002241559A JP 2002241559 A JP2002241559 A JP 2002241559A JP 2004079933 A JP2004079933 A JP 2004079933A
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green
red
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led display
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JP2002241559A
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Japanese (ja)
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Miyuki Masaki
正木 みゆき
Norihito Kawaguchi
河口 紀仁
Ichiro Nakamoto
中本 一朗
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED display having an environmental resistance and a high reliability, and the manufacturing method thereof wherein the lights of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) can be emitted at a very fine light emitting space smaller than 1 mm, and the light emitting intensities of the respective colors are made high, and further, an arbitrary color can be displayed. <P>SOLUTION: Light emitting layers 2R, 2G, 2B for emitting respectively the lights of red (R), green (G), and blue (B) are provided adjacently to each other at a fine pitch on a single substrate. Also, the light emitting regions of blue (B), green (G), and red (R) are set adjacently to each other at a fine pitch on a single substrate, and the light emitting layers (2R, 2G, 2B) for emitting the respective color lights are formed in the respective light emitting regions successively or at the same time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を発光して任意の色を表示するLEDディスプレイとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
LEDディスプレイの発光層は、従来、発光色によって異なる材料が用いられている。例えば、赤(R)はInGaAsやInGaP、緑(G)はGaP、InGaAsやInGaN、青(B)はInGaNである。そのため、従来のLEDディスプレイは、R、G、Bの発光色ごとにモールドされたLED素子を多数並べる方式で多色表示される。このようなLEDディスプレイは、例えば野外用大型ディスプレイとして既に実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のLEDディスプレイは、R、G、Bの発光色ごとにモールドされたLED素子を多数並べるため、高精細のディスプレイにできない問題点があった。
【0004】
この問題点を解決するために、図5に模式的に示すような3in1フルカラーLEDが実用化されている。この3in1フルカラーLEDは、リードフレーム上にRGB各色のLEDチップをそれぞれ1個ずつ計3個載せて周囲をエポキシで封止したマルチチップ型のランプである。それぞれのチップから放射される光はモールドレンズの中で混色され1つの色となって外に取り出される。各チップに流す電流を適当な比率に調整することで、赤、緑、青のチップから出る光の量を変えてフルカラーの色表現を行うことができる。
【0005】
図6は、上述した3in1フルカラーLEDを使ったLEDディスプレイの模式的斜視図である。この図に示すように、一枚のパネル上に3in1フルカラーLEDを縦横に多数配置することにより、平面状の大型LEDディスプレイを容易に構成することができる。
【0006】
しかし、3in1フルカラーLEDの大きさは、小さいものでも2〜3mmの巾があるため、発光間隔が1mm未満の高精細なLEDディスプレイは従来製造できなかった。
【0007】
一方、LED以外の面内発光デバイスとして、有機ELディスプレイや無機ELディスプレイも知られている。有機ELディスプレイは、携帯電話用、車載用として実用化されているが、マスク蒸着法で作製されるため、40μm以上の高精細は困難であり、また有機物であるため寿命が短く、かつ耐環境性が低い問題点がある。また、無機ELディスプレイは、信頼性の高い表示デバイスであり、航空機用、車載用として実用化されているが、Bの発光が弱いため表示可能な色が限られ、また駆動電圧が高い問題点がある。
【0008】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を1mm未満の高精細な発光間隔で発光することができ、かつ各色の発光強度が高く任意の色を表示することができ、更に耐環境性があり信頼性が高いLEDディスプレイとその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する各発光層(2R,2G,2B)を形成した、ことを特徴とするLEDディスプレイが提供される。
【0010】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層(2R,2G,2B)は、互いに隣接して微細なピッチで配置されている。
【0011】
上記本発明の構成によれば、同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する各発光層(2R,2G,2B)が形成されているので、各発光層(2R,2G,2B)を、互いに隣接して微細なピッチで配置することにより、それぞれの各発光層(2R,2G,2B)の光が混色されて任意の色を表示することができる。
またこのピッチを1mm未満にすることにより、高精細な発光間隔で発光することができる。さらに、各発光層(2R,2G,2B)は同一基板に形成されている点以外は従来のLEDと同一であるので、各色の発光強度は高く任意の色を表示することができ、かつ耐環境性があり高い信頼性が得られる。
【0012】
また、本発明によれば、同一基板の表面に互いに隣接して微細なピッチで青(B)、緑(G)、赤(R)の発光領域を設定し、前記各色を発光する各発光層(2R,2G,2B)を前記発光領域に順次または同時に形成する、ことを特徴とするLEDディスプレイの製造方法が提供される。
【0013】
上記本発明の方法によれば、同一基板の表面に互いに隣接して微細なピッチで青(B)、緑(G)、赤(R)の発光領域を設定するので、このピッチを1mm未満にすることにより、高精細な発光間隔で発光させることができる。
また、前記B、G、Rの各色を発光する各発光層(2R,2G,2B)を前記発光領域に順次または同時に形成するので、各発光色に適した条件で同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層(2R,2G,2B)を形成できる。
【0014】
本発明の好ましい実施形態によれば、材料の選択成長、若しくは、選択ドープにより前記各発光層(2R,2G,2B)を形成する。
材料の選択成長により、選択的に結晶成長させる領域を、任意に設定することで、表示領域、表示形状を変化させることができる。
また選択ドープにより、ドーピング材料の選択、又は、成膜ガス濃度などを変えることで、同一基板内で多色の発光色を表示できるLEDディスプレイが可能になる。さらに、選択的にドーピングする領域を、任意に設定することで、表示領域、表示形状を変化させることができる。
【0015】
本発明の好ましい実施形態によれば、結晶成長用基板(1)を反応容器(6)内で所定の温度に保持し、反応容器内にIn,Ga,Nの前駆体を順次又は同時に供給し、MOCVD(有機金属気相成長法)またはMOMBE(有機金属分子ビームエピキタシー法)により、青(B)、緑(G)、赤(R)を発光するInGaNを同一基板の表面に順次または同時に成長させる。
【0016】
InGaN中のInのモル分率yを変化させて、InGa1−yNの発光色を、青(B)、緑(G)、赤(R)に選択できるので、各発光色に適した所定の温度と、In,Ga,Nの前駆体とその組成を選択して、最適の条件で同一基板の表面に青(B)、緑(G)、赤(R)を発光するInGaNを所定の発光領域に成長させることができる。
【0017】
また、基板表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分に、約400℃以上、約650℃未満の温度で、前記前駆体の組成を変えて、青(B)と緑(G)を発光するInGaNを異なる位置に成長させ、次いで、約400℃以上、約500℃未満の温度で、赤(R)を発光するInGaNを異なる位置に成長させるのがよい。
【0018】
この方法によれば、反応容器内にIn,Ga,Nの前駆体を順次又は同時に供給し、基板表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分にInGaNを成長させるので、高出力パルスレーザにより前駆体を照射部分で励起してその分子結合(N−H結合、C−アミン結合、等)を切断し、その部分にInGaNを成長させることができる。
【0019】
また、レーザ光を照射してInGaNを微小領域に成長させることができるので、In,Ga,Nの前駆体の比率を順次変更することにより、同一の基板上に赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を発光するLEDを微細なピッチで形成することができる。
【0020】
更に、約400℃以上、約650℃未満の温度で、前駆体の組成を変えて、青(B)と緑(G)を発光するInGaNを成長させた後、より低い温度で赤(R)を発光するInGaNを成長させるので、青(B)と緑(G)を発光するInGaNの熱分解を防止できる。
また、赤(R)を発光する赤色LEDを形成するために、約400℃以上、約500℃未満の温度で異なる位置に成長させるので、InGaN中のInのモル分率yを約0.7以上に高めても、基板の表面にInGa1−yNの半導体被膜が成長する過程でInGaNの熱分解を防止することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0022】
図1は、本発明によるLEDディスプレイの構成図である。この図に示すように、本発明によるLEDディスプレイは、同一基板1の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する発光層2R,2G,2Bを形成したものである。赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層2R,2G,2Bは、互いに隣接して微細なピッチで配置されている。この間隔は、1mm未満の細かい(微細な)ピッチであり、好ましくは、0.1mm(100μm)未満のピッチであるのがよい。
【0023】
図2は図1の主要部の構成図である。この例における各発光層2R,2G,2Bは、InGaN/InGaNダブルヘテロ構造のLEDである。この図に示すように各発光層2R,2G,2Bは、(Al,Ga,In)Nの混晶からなる。各発光層2R,2G,2Bは、InGaN(正確にはInGa1−yN)のInのモル分率yを調整することにより、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発色を発光するようになっている。
【0024】
なお、本発明は図1及び図2に例示した構成に限定されず、同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する各発光層2R,2G,2Bが互いに隣接して微細なピッチで配置されている限りで、異なる構成のLEDディスプレイであってもよい。
【0025】
上述した本発明の構成によれば、同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する発光層2R,2G,2Bが、互いに隣接して微細なピッチで形成されているので、それぞれの各発光層2R,2G,2Bの光が混色されて任意の色を高精細な発光間隔で発光することができる。さらに、各発光層2R,2G,2Bは同一基板に形成されている点以外は従来のLEDと同一であるので、各色の発光強度は高く任意の色を表示することができ、かつ耐環境性があり高い信頼性が得られる。
【0026】
次ぎに本発明のLEDディスプレイの製造方法を説明する。
本発明の方法によれば、同一基板1の表面に互いに隣接して微細なピッチで青(B)、緑(G)、赤(R)の発光領域を設定し、前記各色を発光する発光層2R,2G,2Bを各発光領域に順次または同時に形成する。すなわち、LED発光可能な材料を、同一基板内の所望の領域に選択的に形成して、LEDディスプレイを作製する。
【0027】
各発光層2R,2G,2Bの形成は、材料の選択成長、若しくは、選択ドーピングによるのがよい。
【0028】
各発光層2R,2G,2Bを選択的に成長させる手段として、InGaNのような混晶材料の組成を制御する方法を適用することができる。すなわち、選択した領域毎に結晶成長させる組成を変えることでバンドギャップが変化し、これによって発光色が変化する。
【0029】
所望の領域毎に成長する組成を変える手段には、局所加熱、選択光照射などを用いながら反応ガス切り替えや濃度を制御すること、フォトリソグラフィーによってパターニングした金属薄膜を用いる手段などが適用できる。
【0030】
上述した材料の選択成長により、選択的に結晶成長させる領域を、任意に設定することで、表示領域、表示形状を変化させることができる。
【0031】
各発光層2R,2G,2Bを選択的にドーピングする手段として、例えばGaNのようなバンドギャップの広い材料にイオンドーピングして、特定の準位を形成させる手段を適用することができる。すなわち、選択した領域毎にドーピングするイオン種を変えることにより、形成される準位が変化し、それによって発光色が変化する。
【0032】
所望の領域にドーピングする手段には、イオンビームのスキャン、基板のスキャン、フォトリソグラフィーによるパターニングなどが適用できる。
【0033】
上述した選択ドープにより、ドーピング材料の選択、又は、成膜ガス濃度を変えることで、同一基板内で多色の発光色を表示できるLEDディスプレイが可能になる。さらに、選択的にドーピングする領域を、任意に設定することで、表示領域、表示形状を変化させることができる。
【0034】
【実施例】
図3は、本発明によるLEDディスプレイの製造する装置の模式図である。この図において、レーザコントローラー12により制御されたレーザ14a(例えばエキシマレーザ)により、レーザ光10を発生・放射する。このレーザ光10は、光学系14bとビームホモジナイザー14cを通り、ミラー14dで下向きに反射され、反応容器6に設けられた開口(図示せず)を通して、基板1の上面に照射される。基板1は、シリコン、SiC又はサファイアであるのがよい。
【0035】
レーザ光10は、ミラー14dの揺動又は光学系14bの移動により基板上を走査する。また、ステージコントローラー16により、基板1を二次元的に移動できるようになっている。更に、反応容器6(チャンバー)内はポンプ系15及びガス導入部17により所定のガス雰囲気にコントロールされる。
【0036】
図4は、図3の主要部の構成図である。この図において、基板1は反応容器6内で図示しない温度調節手段(例えばヒータ)によりInGaNが熱分解しない温度に保持される。また、反応容器6内にIn,Ga,Nの前駆体がガス導入部17より順次又は同時に供給される。InGaNが熱分解しない温度は、約400℃以上、約650℃未満であるのがよい。なお、約400℃未満ではInGaNの結晶ができにくく、約650℃以上では熱分解しやすくなる。
【0037】
上述した装置を用い、シリコン又はサファイアからなる基板1を反応容器6内で所定の温度に保持し、反応容器内にIn,Ga,Nの前駆体を順次又は同時に供給し、MOCVD(有機金属気相成長法)またはMOMBE(有機金属分子ビームエピキタシー法)により、青(B)、緑(G)、赤(R)を発光するInGaNを同一基板の表面に順次または同時に成長させる。
【0038】
また、基板表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分に、約400℃以上、約650℃未満の温度で、前駆体の組成を変えて、青(B)と緑(G)を発光するInGaNを異なる位置に成長させ、次いで、約400℃以上、約500℃未満の温度で、赤(R)を発光するInGaNを異なる位置に成長させる。
【0039】
Gaの前駆体には例えばTMG(トリメチルガリウム)、Inの前駆体には例えばTMI(トリメチルインジウム)、Nの前駆体には例えばアンモニア、N(ヒドラジン)及びTMNH(トリメチルアミン)を用いる。
【0040】
なおこれらの前駆体の組成は、成長させるInGa1−yN中の目的とするInのモル分率yに応じて変えるのがよい。例えば、Inのモル分率yを高くするためには、Inの前駆体のモル比を多くする。
【0041】
高出力パルスレーザには、例えば波長277nm以下のエキシマレーザを用いることにより、アンモニアを含む各種の前駆体を同一のパルスレーザで励起・分解してInGaNを成長させることができる。なお、波長277nm以上のエキシマレーザやYAGレーザ等であってもよい。YAGレーザの場合には、532nm、355nm、又は266nmの波長を用いることができる。
【0042】
基板1の表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分にInGaNを成長させる方法には、MOCVD(有機金属気相成長法)またはMOMBE(有機金属分子ビームエピキタシー法)を適用する。
【0043】
上述した方法によれば、InGaN中のInのモル分率yを変化させて、InGa1−yNの発光色を、青(B)、緑(G)、赤(R)に選択できるので、各発光色に適した所定の温度と、In,Ga,Nの前駆体とその組成を選択して、最適の条件で同一基板の表面に青(B)、緑(G)、赤(R)を発光するInGaNを所定の発光領域に成長させることができる。
【0044】
また、反応容器内にIn,Ga,Nの前駆体を順次又は同時に供給し、基板表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分にInGaNを成長させるので、高出力パルスレーザにより前駆体を照射部分で励起してその分子結合(N−H結合、C−アミン結合、等)を切断し、その部分にInGaNを成長させることができる。
【0045】
また、レーザ光を照射してInGaNを微小領域に成長させることができるので、In,Ga,Nの前駆体の比率を順次変更することにより、同一の基板上に赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を発光するLEDを微細なピッチで形成することができる。
【0046】
更に、約400℃以上、約650℃未満の温度で、前駆体の組成を変えて、青(B)と緑(G)を発光するInGaNを成長させた後、より低い温度で赤(R)を発光するInGaNを成長させるので、青(B)と緑(G)を発光するInGaNの熱分解を防止できる。
また、赤(R)を発光する赤色LEDを形成するために、約400℃以上、約500℃未満の温度で異なる位置に成長させるので、InGaN中のInのモル分率yを約0.7以上に高めても、基板の表面にInGa1−yNの半導体被膜が成長する過程でInGaNの熱分解を防止することができる。
【0047】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0048】
【発明の効果】
上述したように、本発明のLEDディスプレイとその製造方法によれば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を1mm未満の高精細な発光間隔で発光することができ、かつ各色の発光強度が高く任意の色を表示することができ、更に耐環境性があり信頼性が高い、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるLEDディスプレイの構成図である。
【図2】図1の主要部の構成図である。
【図3】本発明によるLEDディスプレイの製造する装置の模式図である。
【図4】図3の主要部の構成図である。
【図5】従来の3in1フルカラーLEDの模式図である。
【図6】3in1フルカラーLEDを使ったLEDディスプレイの模式的斜視図である。
【符号の説明】
1 基板、2R,2G,2B 発光層、
6 反応容器、7 ヒータ、8 排気口、9 放射温度計
10 レーザ光、12 レーザーコントローラー、
14a エキシマレーザ、14b 光学系、
14c ビームホモジナイザー、14d ミラー、
15 ポンプ系、16 ステージコントローラー、
17 ガス導入部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an LED display that emits three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) to display an arbitrary color, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, different materials are used for the light emitting layer of the LED display depending on the emission color. For example, red (R) is InGaAs or InGaP, green (G) is GaP, InGaAs or InGaN, and blue (B) is InGaN. Therefore, the conventional LED display performs multi-color display by a method in which a large number of LED elements molded for each of R, G, and B emission colors are arranged. Such an LED display has already been put to practical use, for example, as a large outdoor display.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional LED display described above has a problem that a high-definition display cannot be provided because a large number of molded LED elements are arranged for each of R, G, and B emission colors.
[0004]
In order to solve this problem, a 3-in-1 full-color LED as schematically shown in FIG. 5 has been put to practical use. This 3-in-1 full-color LED is a multi-chip type lamp in which three LED chips of each color of RGB are mounted on a lead frame, and a total of three LED chips are sealed with epoxy. The light radiated from each chip is mixed in the molded lens and becomes one color and is taken out. By adjusting the current flowing through each chip to an appropriate ratio, the amount of light emitted from the red, green, and blue chips can be changed to perform full-color color expression.
[0005]
FIG. 6 is a schematic perspective view of an LED display using the above-described 3-in-1 full-color LED. As shown in this figure, by arranging a large number of 3-in-1 full-color LEDs vertically and horizontally on a single panel, a large planar LED display can be easily configured.
[0006]
However, since the size of the 3-in-1 full-color LED has a width of 2 to 3 mm even if it is small, a high-definition LED display with a light emission interval of less than 1 mm could not be manufactured conventionally.
[0007]
On the other hand, organic EL displays and inorganic EL displays are also known as in-plane light emitting devices other than LEDs. Organic EL displays have been put to practical use for mobile phones and in-vehicles. However, since they are manufactured by a mask evaporation method, it is difficult to achieve a high definition of 40 μm or more. There is a problem that is low. Further, the inorganic EL display is a highly reliable display device and has been put to practical use for aircraft and in-vehicle use. However, the displayable color is limited due to weak B light emission, and the driving voltage is high. There is.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to emit light of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) at a high-definition light emission interval of less than 1 mm, and to provide an arbitrary light with a high light emission intensity of each color. It is an object of the present invention to provide an LED display capable of displaying colors and having high environmental resistance and high reliability, and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an LED display is provided in which light-emitting layers (2R, 2G, 2B) that respectively emit red (R), green (G), and blue (B) are formed on the surface of the same substrate. Is provided.
[0010]
According to a preferred embodiment of the present invention, the red (R), green (G), and blue (B) light emitting layers (2R, 2G, 2B) are arranged at a fine pitch adjacent to each other. .
[0011]
According to the configuration of the present invention, since the light emitting layers (2R, 2G, 2B) that respectively emit red (R), green (G), and blue (B) are formed on the surface of the same substrate, By arranging the light emitting layers (2R, 2G, 2B) at a fine pitch adjacent to each other, light of each light emitting layer (2R, 2G, 2B) can be mixed to display an arbitrary color. it can.
By setting the pitch to less than 1 mm, light can be emitted at a high-definition light emission interval. Further, since each light emitting layer (2R, 2G, 2B) is the same as a conventional LED except that it is formed on the same substrate, the light emission intensity of each color is high, and any color can be displayed, and the resistance to light can be improved. Environmentally friendly and high reliability can be obtained.
[0012]
Further, according to the present invention, blue (B), green (G), and red (R) light-emitting regions are set at a fine pitch adjacent to each other on the surface of the same substrate, and each light-emitting layer that emits each of the colors is provided. (2R, 2G, 2B) is sequentially or simultaneously formed in the light emitting region.
[0013]
According to the method of the present invention, the blue (B), green (G), and red (R) light-emitting regions are set at a fine pitch adjacent to each other on the surface of the same substrate. By doing so, it is possible to emit light at high light emission intervals.
Further, since the respective light emitting layers (2R, 2G, 2B) for emitting the respective colors of B, G, and R are sequentially or simultaneously formed in the light emitting area, the red ( R), green (G), and blue (B) light emitting layers (2R, 2G, 2B) can be formed.
[0014]
According to a preferred embodiment of the present invention, the respective light emitting layers (2R, 2G, 2B) are formed by selective growth of a material or selective doping.
The display region and the display shape can be changed by arbitrarily setting the region where the crystal is selectively grown by the selective growth of the material.
Further, by selective doping, by selecting a doping material or changing a film forming gas concentration, an LED display capable of displaying multiple luminescent colors within the same substrate becomes possible. Furthermore, the display region and the display shape can be changed by arbitrarily setting the region to be selectively doped.
[0015]
According to a preferred embodiment of the present invention, the substrate for crystal growth (1) is maintained at a predetermined temperature in the reaction vessel (6), and the precursors of In, Ga, and N are sequentially or simultaneously supplied into the reaction vessel. , MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) or MOMBE (metal organic molecular beam epitaxy), InGaN emitting blue (B), green (G), and red (R) is sequentially or sequentially formed on the surface of the same substrate. Grow at the same time.
[0016]
The emission color of In y Ga 1-y N can be selected from blue (B), green (G), and red (R) by changing the mole fraction y of In in InGaN. The predetermined temperature, the precursors of In, Ga, and N and the composition thereof are selected, and InGaN emitting blue (B), green (G), and red (R) is formed on the surface of the same substrate under optimal conditions. It can be grown in a predetermined light emitting region.
[0017]
Further, the surface of the substrate is irradiated with a high-power pulsed laser, and the irradiated portion is heated at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C. by changing the composition of the precursor to form blue (B) and green (G). The emitting InGaN may be grown at different locations, and then the red (R) emitting InGaN may be grown at different locations at a temperature greater than or equal to about 400 ° C. and less than about 500 ° C.
[0018]
According to this method, the precursors of In, Ga, and N are sequentially or simultaneously supplied into the reaction vessel, and the substrate surface is irradiated with the high-power pulse laser to grow InGaN on the irradiated portion. As a result, the precursor can be excited at the irradiated portion to break its molecular bond (NH bond, C-amine bond, etc.), and InGaN can be grown at that portion.
[0019]
Further, since InGaN can be grown in a minute region by irradiating a laser beam, red (R) and green (G) can be formed on the same substrate by sequentially changing the ratio of the precursors of In, Ga, and N. ) And blue (B) can be formed at a fine pitch.
[0020]
Further, at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C., the composition of the precursor is changed to grow InGaN emitting blue (B) and green (G), and then red (R) at a lower temperature. Since InGaN that emits light is grown, thermal decomposition of InGaN that emits blue (B) and green (G) can be prevented.
In addition, in order to form a red LED that emits red (R), it is grown at different positions at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 500 ° C., so that the molar fraction y of In in InGaN is about 0.7. be increased to above, it is possible to prevent the thermal decomposition of InGaN in the process of semiconductor film of in y Ga 1-y N on the surface of the substrate grows.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in the respective drawings, and the duplicate description will be omitted.
[0022]
FIG. 1 is a configuration diagram of an LED display according to the present invention. As shown in this figure, the LED display according to the present invention has light emitting layers 2R, 2G, and 2B that respectively emit red (R), green (G), and blue (B) formed on the surface of the same substrate 1. is there. The red (R), green (G), and blue (B) light emitting layers 2R, 2G, and 2B are arranged at a fine pitch adjacent to each other. This interval is a fine (fine) pitch of less than 1 mm, and preferably a pitch of less than 0.1 mm (100 μm).
[0023]
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of FIG. Each light emitting layer 2R, 2G, 2B in this example is an LED having an InGaN / InGaN double hetero structure. As shown in this figure, each light emitting layer 2R, 2G, 2B is made of a mixed crystal of (Al, Ga, In) N. Each light-emitting layer 2R, 2G, 2B is, InGaN (precisely the In y Ga 1-y N) by adjusting the mole fraction y of In, red (R), green (G), and blue (B) Are emitted.
[0024]
Note that the present invention is not limited to the configurations illustrated in FIGS. 1 and 2, and the respective light emitting layers 2R, 2G, and 2B that emit red (R), green (G), and blue (B) respectively on the surface of the same substrate. May be different in configuration as long as they are arranged at a fine pitch adjacent to each other.
[0025]
According to the configuration of the present invention described above, the light-emitting layers 2R, 2G, and 2B that emit red (R), green (G), and blue (B), respectively, are arranged adjacent to each other at a fine pitch on the surface of the same substrate. The light from the respective light emitting layers 2R, 2G, and 2B can be mixed to emit an arbitrary color at a high-definition light emission interval. Furthermore, since each light emitting layer 2R, 2G, 2B is the same as the conventional LED except that it is formed on the same substrate, the light emission intensity of each color is high and any color can be displayed, and environmental resistance is high. And high reliability can be obtained.
[0026]
Next, a method for manufacturing the LED display of the present invention will be described.
According to the method of the present invention, blue (B), green (G), and red (R) light-emitting areas are set at a fine pitch adjacent to each other on the surface of the same substrate 1, and a light-emitting layer that emits each of the colors is provided. 2R, 2G, and 2B are sequentially or simultaneously formed in each light emitting region. That is, an LED display is manufactured by selectively forming a material capable of emitting LED light in a desired region in the same substrate.
[0027]
The formation of each of the light emitting layers 2R, 2G, and 2B is preferably performed by selective growth of a material or selective doping.
[0028]
As a means for selectively growing the light emitting layers 2R, 2G, and 2B, a method of controlling the composition of a mixed crystal material such as InGaN can be applied. In other words, the band gap changes by changing the composition for crystal growth for each selected region, thereby changing the emission color.
[0029]
As means for changing the composition grown for each desired region, switching of the reaction gas and control of the concentration while using local heating, selective light irradiation, or the like, means using a metal thin film patterned by photolithography, and the like can be applied.
[0030]
The display region and the display shape can be changed by arbitrarily setting the region where the crystal is selectively grown by the selective growth of the material described above.
[0031]
As a means for selectively doping each of the light emitting layers 2R, 2G, and 2B, a means for forming a specific level by ion doping a material having a wide band gap such as GaN, for example, can be applied. That is, by changing the ion species to be doped for each selected region, the formed level changes, thereby changing the emission color.
[0032]
Scanning of an ion beam, scanning of a substrate, patterning by photolithography, or the like can be applied to the means for doping a desired region.
[0033]
By the above-described selective doping, by selecting a doping material or changing a film forming gas concentration, it becomes possible to provide an LED display capable of displaying multiple luminescent colors within the same substrate. Furthermore, the display region and the display shape can be changed by arbitrarily setting the region to be selectively doped.
[0034]
【Example】
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for manufacturing an LED display according to the present invention. In this figure, a laser beam 10 is generated and emitted by a laser 14a (for example, an excimer laser) controlled by a laser controller 12. The laser beam 10 passes through the optical system 14b and the beam homogenizer 14c, is reflected downward by the mirror 14d, and is irradiated on the upper surface of the substrate 1 through an opening (not shown) provided in the reaction vessel 6. Substrate 1 may be silicon, SiC or sapphire.
[0035]
The laser beam 10 scans the substrate by swinging the mirror 14d or moving the optical system 14b. The stage controller 16 can move the substrate 1 two-dimensionally. Further, the inside of the reaction vessel 6 (chamber) is controlled to a predetermined gas atmosphere by a pump system 15 and a gas introduction unit 17.
[0036]
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of FIG. In this figure, the substrate 1 is maintained in a reaction vessel 6 at a temperature at which InGaN is not thermally decomposed by temperature control means (for example, a heater) not shown. Further, precursors of In, Ga, and N are supplied into the reaction vessel 6 sequentially or simultaneously from the gas introduction unit 17. The temperature at which InGaN does not thermally decompose may be about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C. If the temperature is lower than about 400 ° C., it is difficult to form an InGaN crystal.
[0037]
Using the above-described apparatus, the substrate 1 made of silicon or sapphire is maintained at a predetermined temperature in the reaction vessel 6, and In, Ga, and N precursors are sequentially or simultaneously supplied into the reaction vessel, and MOCVD (organic metal vapor) is performed. InGaN that emits blue (B), green (G), and red (R) is sequentially or simultaneously grown on the surface of the same substrate by a phase growth method) or MOMBE (organic metal molecular beam epitaxy method).
[0038]
The substrate surface is irradiated with a high-power pulsed laser, and the irradiated portion emits blue (B) and green (G) light at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C. by changing the composition of the precursor. InGaN is grown at different locations, and then, at temperatures above about 400 ° C. and less than about 500 ° C., InGaN emitting red (R) is grown at different locations.
[0039]
For example, TMG (trimethylgallium) is used as a Ga precursor, TMI (trimethylindium) is used as an In precursor, and ammonia, N 2 H 2 (hydrazine) and TMNH 2 (trimethylamine) are used as N precursors. .
[0040]
Note the composition of these precursors, it is preferable vary depending on the mole fraction y of In of interest in growing In y Ga 1-y N. For example, to increase the molar fraction y of In, the molar ratio of the In precursor is increased.
[0041]
For example, by using an excimer laser having a wavelength of 277 nm or less as a high-power pulse laser, various precursors including ammonia can be excited and decomposed by the same pulse laser to grow InGaN. Note that an excimer laser or a YAG laser having a wavelength of 277 nm or more may be used. In the case of a YAG laser, a wavelength of 532 nm, 355 nm, or 266 nm can be used.
[0042]
MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition) or MOMBE (metal-organic molecular beam epitaxy) is applied as a method of irradiating the surface of the substrate 1 with a high-power pulse laser and growing InGaN on the irradiated portion.
[0043]
According to the method described above, the emission color of In y Ga 1-y N can be selected from blue (B), green (G), and red (R) by changing the molar fraction y of In in InGaN. Therefore, a predetermined temperature suitable for each emission color, a precursor of In, Ga, and N and a composition thereof are selected, and blue (B), green (G), and red ( InGaN emitting R) can be grown in a predetermined light emitting region.
[0044]
In addition, precursors of In, Ga, and N are sequentially or simultaneously supplied into the reaction vessel, and the substrate surface is irradiated with a high-power pulse laser to grow InGaN on the irradiated portion. The molecular bond (NH bond, C-amine bond, etc.) can be cut off by excitation at the irradiated portion, and InGaN can be grown on that portion.
[0045]
Further, since InGaN can be grown in a minute region by irradiating a laser beam, red (R) and green (G) can be formed on the same substrate by sequentially changing the ratio of the precursors of In, Ga, and N. ) And blue (B) can be formed at a fine pitch.
[0046]
Further, at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C., the composition of the precursor is changed to grow InGaN emitting blue (B) and green (G), and then red (R) at a lower temperature. Since InGaN that emits light is grown, thermal decomposition of InGaN that emits blue (B) and green (G) can be prevented.
In addition, in order to form a red LED that emits red (R), it is grown at different positions at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 500 ° C., so that the molar fraction y of In in InGaN is about 0.7. be increased to above, it is possible to prevent the thermal decomposition of InGaN in the process of semiconductor film of in y Ga 1-y N on the surface of the substrate grows.
[0047]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the LED display and the method of manufacturing the same of the present invention, it is possible to emit red (R), green (G), and blue (B) three primary colors at a high-definition emission interval of less than 1 mm. In addition, it has excellent effects such as high emission intensity of each color, display of any color, and environmental resistance and high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an LED display according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for manufacturing an LED display according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic view of a conventional 3-in-1 full-color LED.
FIG. 6 is a schematic perspective view of an LED display using a 3-in-1 full-color LED.
[Explanation of symbols]
1 substrate, 2R, 2G, 2B light emitting layer,
6 reaction vessel, 7 heater, 8 exhaust port, 9 radiation thermometer, 10 laser beam, 12 laser controller,
14a excimer laser, 14b optical system,
14c beam homogenizer, 14d mirror,
15 pump system, 16 stage controller,
17 Gas introduction section

Claims (6)

同一基板の表面に赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ発光する発光層(2R,2G,2B)を形成した、ことを特徴とするLEDディスプレイ。An LED display, wherein light-emitting layers (2R, 2G, 2B) that respectively emit red (R), green (G), and blue (B) are formed on a surface of the same substrate. 前記赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光層(2R,2G,2B)は、互いに隣接して微細なピッチで配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載のLEDディスプレイ。2. The device according to claim 1, wherein the red (R), green (G), and blue (B) light emitting layers (2R, 2G, 2B) are arranged at a fine pitch adjacent to each other. The LED display as described. 同一基板の表面に互いに隣接して微細なピッチで青(B)、緑(G)、赤(R)の発光領域を設定し、前記各色を発光する発光層(2R,2G,2B)を前記発光領域に順次または同時に形成する、ことを特徴とするLEDディスプレイの製造方法。Blue (B), green (G), and red (R) light-emitting areas are set at a fine pitch adjacent to each other on the surface of the same substrate, and the light-emitting layers (2R, 2G, 2B) that emit light of the respective colors are formed. A method for manufacturing an LED display, wherein the LED display is formed sequentially or simultaneously in a light emitting region. 材料の選択成長、若しくは、選択ドープにより前記各発光層(2R,2G,2B)を形成する、ことを特徴とする請求項3に記載のLEDディスプレイの製造方法。The method for manufacturing an LED display according to claim 3, wherein the light emitting layers (2R, 2G, 2B) are formed by selective growth or selective doping of a material. 結晶成長用基板(1)を反応容器(6)内で所定の温度に保持し、反応容器内にIn,Ga,Nの前駆体を順次又は同時に供給し、MOCVD(有機金属気相成長法)またはMOMBE(有機金属分子ビームエピキタシー法)により、青(B)、緑(G)、赤(R)を発光するInGaNを同一基板の表面に順次または同時に成長させる、ことを特徴とする請求項3に記載のLEDディスプレイの製造方法。The substrate for crystal growth (1) is maintained at a predetermined temperature in the reaction vessel (6), and precursors of In, Ga, and N are sequentially or simultaneously supplied into the reaction vessel, and MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) is performed. Alternatively, InGaN emitting blue (B), green (G), and red (R) is sequentially or simultaneously grown on the surface of the same substrate by MOMBE (organic metal molecular beam epitaxy method). Item 4. The method for manufacturing an LED display according to Item 3. 基板表面に高出力パルスレーザを照射させてその照射部分に、約400℃以上、約650℃未満の温度で、前記前駆体の組成を変えて、青(B)と緑(G)を発光するInGaNを異なる位置に成長させ、次いで、約400℃以上、約500℃未満の温度で、赤(R)を発光するInGaNを異なる位置に成長させる、ことを特徴とする請求項5に記載のLEDディスプレイの製造方法。The substrate surface is irradiated with a high-power pulse laser, and the irradiated portion emits blue (B) and green (G) light at a temperature of about 400 ° C. or more and less than about 650 ° C. by changing the composition of the precursor. The LED of claim 5, wherein the InGaN is grown at different locations, and then the red (R) emitting InGaN is grown at different locations at a temperature of about 400C or more and less than about 500C. Display manufacturing method.
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