JP2009231305A - Display and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特に、基板上に散布された複数の微粒子から構成される発光体を備えた表示装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a display device and a method for manufacturing the display device, and more particularly to a display device including a light emitter composed of a plurality of fine particles dispersed on a substrate and a method for manufacturing the display device.
発光効率が高く、低コストで大面積化できる発光素子および表示装置が、特許文献1に開示されている。
この特許文献1に記載された発光素子および表示装置は、図19の断面図に示すように、基板301上の一対の電極302 と304の間に発光層303を挟み、交流電源304で交流電圧を印加し、発光層303を発光させる。発光層303は、有機物からなるバインダ305に発光粒子306を分散させた構造を有している。樹脂中に分散させるだけなので、低コストで大面積化が容易である。図20は、発光層303に含まれる発光粒子306の断面構造を示す断面図である。この発光粒子306は、図20に示すように、球状の第1半導体部307(n型)と、該第1半導体部307の表面を被覆する第2半導体部308(p型)とを有した球状粒子であり、n 型半導体とp 型半導体とを層構造で有することで、電界をかけた際に電子と正孔の衝突が生じ効率の高い発光を得ることができる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 19, the light-emitting element and the display device described in
その他、本発明に関連し得る文献として、非特許文献1が挙げられる。
本発明者は、表示装置としての発光効率の向上および表示ムラの低下をさらに検討した。その結果、画素電極と対向電極との間に挟まれる粒子を、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有している結晶性半導体から構成することにより、当該粒子が球状である場合と比較して極めて高い発光効率を達成できることを見出し、本発明を完成させた。 The inventor further studied improvement in luminous efficiency and reduction in display unevenness as a display device. As a result, the particles sandwiched between the pixel electrode and the counter electrode are composed of a crystalline semiconductor having a polyhedral shape whose outer peripheral surface is composed of a plurality of flat crystal lattice planes. The inventors found that extremely high luminous efficiency can be achieved as compared with a certain case, and completed the present invention.
本発明の表示装置は、
基板と、
前記基板上に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の各々の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオードと、
前記複数の粒子状発光ダイオードを覆う対向電極と、
を備え、
前記複数の粒子状発光ダイオードの各々は、III族−V族窒化物からなる結晶性半導体からなり、
第1導電型の第1半導体、活性層、および第2導電型の第2半導体からなり、
前記活性層は前記第1半導体の周囲の一部に形成されており、
前記第2半導体は前記活性層の周囲を覆っており、
前記第1半導体は、前記画素電極と前記対向電極のいずれか一方と電気的に接続されており、
前記第2半導体は、前記画素電極と前記対向電極のいずれか他方と電気的に接続されており、
前記結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有している。
The display device of the present invention includes:
A substrate,
A plurality of pixel electrodes provided on the substrate;
A plurality of particulate light emitting diodes randomly distributed on each of the plurality of pixel electrodes;
A counter electrode covering the plurality of particulate light emitting diodes;
With
Each of the plurality of particulate light emitting diodes is made of a crystalline semiconductor made of a group III-V nitride,
A first conductive type first semiconductor, an active layer, and a second conductive type second semiconductor,
The active layer is formed in a part of the periphery of the first semiconductor;
The second semiconductor covers the periphery of the active layer;
The first semiconductor is electrically connected to either the pixel electrode or the counter electrode,
The second semiconductor is electrically connected to the other of the pixel electrode and the counter electrode,
The crystalline semiconductor has a polyhedral shape whose outer peripheral surface is composed of a plurality of flat crystal lattice planes.
本発明の表示装置の第1の製造方法は、
前記各々の複数の画素電極上に、前記複数の粒子状発光ダイオードをランダムに散布する工程(A)、
前記複数の粒子状発光ダイオードが散布された前記各々の複数の画素電極上に誘電体層を形成することによって、前記複数の粒子状発光ダイオードの一部を前記誘電体層に埋める工程(B)、
前記誘電体層に覆われていない各粒子状発光ダイオードの表面をエッチングして、前記第1半導体の一部を露出させる工程(C)、および
前記露出させた第1半導体上に対向電極を形成する工程(E)、
を順に有する。
The first manufacturing method of the display device of the present invention is as follows.
A step (A) of randomly dispersing the plurality of particulate light emitting diodes on each of the plurality of pixel electrodes;
(B) filling a part of the plurality of particulate light emitting diodes in the dielectric layer by forming a dielectric layer on each of the plurality of pixel electrodes dispersed with the plurality of particulate light emitting diodes; ,
Etching the surface of each particulate light emitting diode not covered with the dielectric layer to expose a part of the first semiconductor, and forming a counter electrode on the exposed first semiconductor Step (E),
In order.
本発明の表示装置の第2の製造方法は、
本表面に誘電体層が設けられたダミー基板の前記誘電体層中に前記粒子状発光ダイオードをランダムに散布して、前記誘電体層中に前記複数の粒子状発光ダイオードの一部を埋める工程(B1)と、
前記誘電体層に覆われていない各粒子状発光ダイオードの表面をエッチングして第1半導体を露出させる工程(B2)と、
露出した前記第1半導体上に画素電極を設け、前記画素電極と前記第1半導体を電気的に接続する工程(C2)と、
前記誘電体層から前記ダミー基板を剥離する剥離工程(D2)と、
剥離により露出した面側の粒子状発光ダイオードの第2半導体上に対向電極を形成し、前記対向電極と前記第2半導体とを電気的に接続させる工程(E1)と、
を順に有する。
The second manufacturing method of the display device of the present invention is as follows.
A step of filling the part of the plurality of particulate light emitting diodes in the dielectric layer by randomly dispersing the particulate light emitting diodes in the dielectric layer of the dummy substrate provided with a dielectric layer on the surface thereof (B1),
Etching the surface of each particulate light emitting diode not covered with the dielectric layer to expose the first semiconductor (B2);
Providing a pixel electrode on the exposed first semiconductor, and electrically connecting the pixel electrode and the first semiconductor (C2);
A peeling step (D2) for peeling the dummy substrate from the dielectric layer;
A step (E1) of forming a counter electrode on the second semiconductor of the particulate light emitting diode on the surface side exposed by peeling, and electrically connecting the counter electrode and the second semiconductor;
In order.
本発明の表示装置は、多数の粒子状発光ダイオードを画素電極上にばらまき、各々の粒子状発光ダイオードと電気的に接続された画素電極および対向電極からの電荷注入により発光する。このような、粒子状発光ダイオードを構成する結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有していることにより、従来技術の球状の発光素子と比べて格段の高効率化を実現できる。本発明の表示装置の製造方法は、多数の粒子状発光ダイオードと画素電極および対向電極との電気的な接続を、簡易な工程で実現し、電極から粒子状発光ダイオードへの電荷注入を容易にして、高効率かつ、低コストで表示ムラが少なく、大画面化が容易な表示装置を実現できる。 In the display device of the present invention, a large number of particulate light emitting diodes are dispersed on the pixel electrode, and light is emitted by charge injection from the pixel electrode and the counter electrode electrically connected to each particulate light emitting diode. Such a crystalline semiconductor constituting the particulate light emitting diode has a polyhedral shape whose outer peripheral surface is composed of a plurality of flat crystal lattice planes. High efficiency can be realized. The display device manufacturing method of the present invention realizes electrical connection between a large number of particulate light emitting diodes and pixel electrodes and counter electrodes in a simple process, facilitating charge injection from the electrodes to the particulate light emitting diodes. Thus, a display device that is highly efficient, low in cost, has little display unevenness, and can be easily enlarged is realized.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明の表示装置の画素を拡大した平面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an enlarged plan view of a pixel of a display device of the present invention.
図2は図1の平面図の一部を拡大した本発明の表示装置の断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the display device of the present invention in which a part of the plan view of FIG. 1 is enlarged.
図3は本発明に係る表示装置に用いられる粒子状発光ダイオードを得るための成膜装置のブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram of a film forming apparatus for obtaining a particulate light emitting diode used in a display device according to the present invention.
図4は、図3に示す成膜装置により作成した粒子状発光ダイオードの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the particulate light emitting diode produced by the film forming apparatus shown in FIG.
図5は本発明に係る表示装置の製造方法における各工程を表す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing each step in the method for manufacturing a display device according to the present invention.
図1、図2に示すように、本発明の表示装置は、基板30と、基板30上に設けられた複数の画素電極32と、複数の画素電極32の各々の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオード22と、複数の粒子状発光ダイオード22を覆う対向電極37とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the display device of the present invention is randomly distributed on the
複数の粒子状発光ダイオード22の各々は、III族−V族窒化物からなる結晶性半導体で構成されている。この結晶性半導体の外周面は、複数の平坦な結晶格子面からなる。
Each of the plurality of particulate
さらにこの結晶性半導体は、第1導電型の第1半導体21n(n型)、活性層21i、第2導電型の第2半導体22p(p型)からなる。活性層21iは第1半導体21nの周囲の一部に形成されている。第2半導体21pは活性層21iの周囲を覆っている。第1半導体21nは対向電極37と電気的に接続されている。第2半導体21pは、画素電極32と電気的に接続されている。
Further, the crystalline semiconductor includes a first conductive type
基板30としては、ガラスまたはプラスチック、または、表面に絶縁層を設けたステンレスなどの金属シートが使用可能である。基板30は、図1のように、TFT31を設けたアクティブマトリクス型基板としてもよい。
As the
複数の画素電極32は、第2半導体21pとオーミック接触できる材料からなる。一例を挙げれば、第2半導体21pがp型GaNである場合、画素電極32の材料はITOまたは金が好ましい。
The plurality of
粒子状発光ダイオードを覆う対向電極37の材料としては、第1半導体21nとオーミック接触する材料、例えば、Ti、Al、Ag、Hfなどを挙げることができる。対向電極37は、Ti/Alのように2層電極から構成されていても良い。画素電極32と対向電極37の少なくとも一方は、透明または半透明である。
Examples of the material of the
粒子状発光ダイオード22を構成するIII族-V族窒化物からなる結晶性半導体は、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウムおよびこれらの混晶からなる、単結晶または少数のグレインからなる多結晶である。
The crystalline semiconductor made of a group III-V nitride constituting the particulate
結晶性半導体の形状は多面体形状である。多面体を構成する複数の外周面は、研磨面のような人工的な面ではなく、平坦な結晶格子面で構成されている。例えば、図1、図2では、粒子状発光ダイオード22は、側面がm面、底面がC面からなる六角柱形状である。発光ダイオード22の形状は、これに限られず、例えば、台形状、六角錘状、テトラポット状であってもよい。ただし、多数の粒子状発光ダイオードの一部、もしくは、多面体の少数部位に、平坦な結晶格子面以外の部分があっても発光特性への影響は少ないので、外周面が平坦な結晶格子面で概ね、構成されていればよい。
The crystalline semiconductor has a polyhedral shape. A plurality of outer peripheral surfaces constituting the polyhedron are not artificial surfaces such as polished surfaces, but are formed by flat crystal lattice planes. For example, in FIG. 1 and FIG. 2, the particulate
さらに、後述する本発明の表示装置の製造方法により、微小な粒子状発光ダイオードをばら撒いて実装することにより、画素数が膨大でも簡易な工程で製造できる。 Furthermore, by manufacturing the display device of the present invention, which will be described later, by dispersing and mounting minute particulate light emitting diodes, it can be manufactured in a simple process even when the number of pixels is enormous.
粒子状発光ダイオード22は、図2のように、画素電極32の上に、ITOや金などの導電性固着層34で固定され、画素電極32と第2導電型(p型)の第2半導体21pとが電気的に接続している。
As shown in FIG. 2, the particulate
さらに、誘電体層35と絶縁層36を挟んで、第1導電型(n型)の第1半導体21nが対向電極37と電気的に接続している。
Further, the first conductive type (n-type)
TFT31は、ゲート電極31gとソース電極31sを介して供給される信号により制御される。TFT31を介して映像情報に応じた電流が画素電極32と対向電極31の間に印加され、活性層21iで電子とホールが再結合して発光する。
The
第1半導体21n、第2半導体21pは、活性層21iは、通常の発光ダイオードと同様の、発光効率の高いバンド構造や導電性に設定できる。例えば、第1半導体21nはSiをドープしたn型GaN、第2半導体21pはMgをドープしたp型GaN,活性層21iはノンドープGaNとInxGa(1-x)N(0<x<1)を積層した多重量子井戸(MQW)構造からなる。
In the
活性層21iは表示装置の発光層として機能するので、可視光発光または紫外線発光するバンドギャップが1.9eV以上がよく、活性層の組成を変えて、RGB3原色を表示してもよいし、蛍光体による色変換を用いてもよい。TFT31は図1では1個であるが、発光ダイオードは輝度が電流値に比例するので、有機ELで採用されているカレントコピアなどの複数トランジスタによる定電流駆動を採用できる。また、アクティブマトリクス型ではなく、より低コストで作成できる単純マトリクス型や、単純なセグメント表示の場合でもよい。
Since the
粒子状発光ダイオード22を構成する結晶性半導体は、ミラー指数が{0001}、{1−100}、{1−101}のいずれか2種類以上の平坦な結晶格子面を含むことが好ましい。後述する実施例からも理解されるように、これらの指数面からなる多面体結晶は、高効率で高輝度の発光が得られる。
The crystalline semiconductor constituting the particulate light-emitting
これらの中でも、結晶性半導体が、{1−100}面を側面とする縦長の六角柱形状の粒子であることが好ましい。 Among these, the crystalline semiconductor is preferably a vertically long hexagonal columnar particle having a {1-100} plane as a side surface.
このとき、欠陥密度が非常に低い無極性面{1−100}面(m面)が表面の多くを占め、高効率で発光する。このような側面が底面より長い六角柱形状では、六角柱は、図1、2のように倒れて、六角柱形状の側面(第2半導体21p)が画素電極32と接する確率が高くなり、ほぼ必ずm面が発光することになり、発光波長のばらつきが抑制され、無極性面の効果により、長波長でも効率の高い発光が得られる。
At this time, the nonpolar plane {1-100} plane (m plane) having a very low defect density occupies most of the surface and emits light with high efficiency. In such a hexagonal column shape whose side surface is longer than the bottom surface, the hexagonal column is tilted as shown in FIGS. 1 and 2, and the probability that the side surface (
粒子状発光ダイオード22を構成する結晶性半導体が、単結晶の芯粒子の表面にIII族−V族窒化物をヘテロエピタキシャル成長させた粒子であり、結晶性半導体の膜厚が1ミクロン以上であってもよい。このような構成の結晶性半導体は、転位密度の低いIII族−V族窒化物の膜が得られて、発光効率が高まる。
The crystalline semiconductor composing the particulate
芯粒子は、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、ベータ酸化ガリウムからなる群から選択された少なくとも一種の材料から形成されていてもよい。これらの材料からなる芯粒子は、III族―V族窒化物の結晶成長に適した物性を持つ。芯粒子の形状が、略球形もしくは角の丸まった多面体の酸化アルミニウムであってもよい。このような芯粒子は、単結晶粒子が低コストで作成でき、その表面には欠陥の少ない結晶性半導体膜を形成できる。 The core particle may be formed of at least one material selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon carbide, aluminum oxide, zinc oxide, and beta gallium oxide. Core particles made of these materials have physical properties suitable for group III-V nitride crystal growth. The shape of the core particles may be a substantially spherical or polyhedral aluminum oxide with rounded corners. As such core particles, single crystal particles can be produced at low cost, and a crystalline semiconductor film with few defects can be formed on the surface thereof.
本発明の表示装置は、図2のように、複数の粒子状発光ダイオード22の第2半導体21pを含む部分が、誘電体層35に埋まっており、第1半導体21nの一部が誘電体層35から突出し、かつ対向電極37と電気的に接続されていてもよい。後述する本発明の表示装置の製造方法によって、多数の微小な粒子状発光ダイオード22を一括して実装することが可能となる。すなわち、印刷などの塗布により簡便な工法で形成した誘電体層35により、多数の粒子状発光ダイオード22を固定すると共に個々の発光ダイオード22を絶縁し、かつ第1半導体21nを露出させるときのマスクの役割を果たすことができる。
In the display device of the present invention, as shown in FIG. 2, a part of the plurality of particulate
誘電体層35は、粒子状発光ダイオード22から放射された光によって励起されることによって、この光の波長とは異なる波長の光を発する蛍光体を含んでもよい。これにより、誘電体層35は、前述の機能にさらに光変換の機能を併せ持つことができる。
The
本発明の表示装置における粒子状発光ダイオード22のピーク発光波長の標準偏差をσnmとするとき、各画素電極上に位置する粒子状発光ダイオード22の個数nが16σ2よりも大きいことが好ましい。
When the standard deviation of the peak emission wavelength of the particulate
個々の粒子状発光ダイオードの特性はバラツキが大きいが、一つの画素に多数の発光ダイオード(粒子状発光ダイオード)が分散されて各粒子状発光ダイオードが発光するため、発光色が均一化される。 The characteristics of individual particulate light emitting diodes vary widely, but since a large number of light emitting diodes (particulate light emitting diodes) are dispersed in one pixel and each particulate light emitting diode emits light, the emission color is made uniform.
25個程度の粒子状発光ダイオード数が1画素内に分散されていれば、色のばらつきは目立たないレベルに抑えることが可能である。これについては実験例において詳述する。 If the number of particulate light emitting diodes of about 25 is dispersed in one pixel, the color variation can be suppressed to an inconspicuous level. This will be described in detail in an experimental example.
1画素内に配されたすべての粒子状発光ダイオードが発光するとは限らず、非点灯不良が発生する可能性もあるため、1画素当たり25個以上の粒子状発光ダイオードを散布することが好ましい。ただし、非点灯不良が無視できない割合で発生する場合は、個数nが16σ2を十分に超えるように散布することが好ましい。 Since not all of the particulate light emitting diodes arranged in one pixel emit light and a non-lighting failure may occur, it is preferable to disperse 25 or more particulate light emitting diodes per pixel. However, when the non-lighting failure occurs at a rate that cannot be ignored, it is preferable to spray so that the number n sufficiently exceeds 16σ 2 .
このようにして色むらを均一化できれば、輝度むらは駆動条件で補正できる。点灯の個数が多少ばらついても、あらかじめ画像のばらつきをカメラなどで測定し、ばらつきデータを参照して駆動条件を補正すれば、輝度むらをほとんど見えなくすることができ、非点灯不良が多少あっても問題はない。 If the color unevenness can be made uniform in this way, the brightness unevenness can be corrected under the driving conditions. Even if the number of lights varies slightly, if you measure the image variation in advance with a camera, etc., and correct the drive conditions with reference to the variation data, you can make the luminance unevenness almost invisible, and there are some non-lighting defects. There is no problem.
テレビ画像などを表示するディスプレイの画素サイズは、家庭用の大型テレビで0.5mm程度である。このため、1つの画素内に25個以上の粒子状発光ダイオードを配置するためには、粒子状発光ダイオードの大きさは100μm以下でなければならず、不規則配置するためには粒子径と同程度の隙間が必要なので、50μm以上−60μm以下がさらに望ましい。 The pixel size of a display for displaying a television image or the like is about 0.5 mm for a large domestic television. For this reason, in order to arrange 25 or more particulate light emitting diodes in one pixel, the size of the particulate light emitting diodes must be 100 μm or less. Since a gap of a certain degree is required, 50 μm or more and −60 μm or less are more desirable.
次に、本発明の表示装置の製造方法を図3から図5を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the display device of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図4の粒子状発光ダイオードの断面(六角柱の底面に平行な面)のような、複数の粒子状発光ダイオード22を用意する。このような粒子状発光ダイオード22は、例えば、図3のような成膜装置を用いて作成され得る。複数の画素電極32を有する基板30を用意する。そして、図5に示す、以下の工程(A)〜(E)を順に行う。各々の複数の画素電極32上に、複数の粒子状発光ダイオード22をランダムに散布する工程(A)(図5(a))。複数の粒子状発光ダイオード22が散布された各々の複数の画素電極32上に誘電体層35を形成することによって、複数の粒子状発光ダイオード22の一部を誘電体層25に埋める工程(B)(図5(b))。誘電体層35に覆われていない各粒子状発光ダイオード22の表面をエッチングして、第1半導体21nの一部を露出させる工程(C)(図5(c))。露出させた第1半導体21n上に対向電極37を形成する工程(D)(図5(e))。
First, a plurality of particulate
多数の粒子状発光ダイオード22を用意する方法は、例えば、図3の成膜装置のブロック図に示すような流動床法による結晶成長により作成できる。
A method of preparing a large number of particulate
以下、流動床法による結晶成長を説明する。 Hereinafter, crystal growth by the fluidized bed method will be described.
図3に示される装置は、内部に多孔質プレート61が配置された反応炉60と、反応炉60を加熱するためのヒーター62とを備えている。多孔質プレートの素材は、反応温度に耐え、GaNなどの反応生成物が付き難い材料が好ましく、例えば石英や窒化珪素がよい。搬送ガスである水素または窒素を流す配管64aおよび反応ガスであるアンモニアを蓄えるボンベ64bは、マスフロー65を介して反応炉60および気化器63a、63bに並列的に接続されている。気化器63a、63bでは、結晶成長に用いられるトリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインジウム(TMIn)などの有機金属(MO)原料が気化され、マスフロー65を介して送られてきた水素ガスまたは窒素ガスなどと混合された後、マスフロー66を介して反応炉60に供給される。
The apparatus shown in FIG. 3 includes a
このような装置を用いる流動床法では、反応炉60内の多孔質プレート61の上に多数の芯粒子67からなる粉体を置いた後、多孔質プレート61の裏からガスを流して粉体を流動化させる。そして、ヒーター62で反応炉60および粉体を加熱することにより、粉体とガスとを反応させて芯粒子67の表面を反応生成物で被覆する。この流動床法は、例えば化学工業論文集、第22巻、第2号、412頁から414頁、千葉繁生ら、「流動層CVD法によるSi3N4微粒子のAlN被覆」に記載されている。芯粒子67は、分散性のよい単結晶の微粒子がよく、粒径があまりに小さいと凝集して分離できなくなるので0.1ミクロン以上が好ましい。材質としては、酸化アルミニウム(アルミナまたはサファイア)、窒化ガリウム、炭化珪素、酸化亜鉛、ベータ酸化ガリウムなど、窒化ガリウムの基板として使えるものから選べる。アルミナ微粒子を芯粒子として作成する場合の詳細を以下に述べる。
In the fluidized bed method using such an apparatus, a powder consisting of a large number of
乾燥したアルミナ微粒子からなる芯粒子67の表面に、図4の断面図に示すような粒子状発光ダイオード22を作成する。具体的には、まず、初めに、反応炉温度を1100度として水素ガスのみを数分流して、アルミナ粒子の表面を清浄化する。反応炉の温度を510℃に下げて、水素ガスを搬送ガスとして用いてトリメチルガリウム、トリメチルアルミとアンモニアを反応させ、AlGaNのバッファ層21a(厚さ25nm)を形成する。続いて、炉の温度を1000〜1100℃に上昇して、トリメチルガリウムにシランを混ぜてSiをドープした第1半導体(n型GaN層)21nを結晶成長させる。さらに搬送ガスを窒素に変えて、温度を800度程度に下げ、アンドープGaNと、トリメチルガリウムにトリメチルインジウムを混ぜてInxGa(1-x)N{0<x<1}(以下ではInGaNと略記)を交互に数nm毎に成膜して量子井戸層を3層の多重量子井戸層(MQW)からなる活性層21iを形成する。MQW層の上に、ビスシクロペンタディエニルマグネシウム(Cp2Mg)を混ぜたトリメチルガリウムとアンモニアを反応させて第2半導体(p型GaN層)21pを400nm程度成長させ、窒素中で800℃でアニールすることで、粒子状発光ダイオード22を作成する。なお、MOとアンモニアの比率(III/V比)や、InGaNを成膜時のTMGaとTMInの比率は、一般的なGaN系MOCVDの条件とほぼ同様である。MQWとp層の厚みは概ね一定であるが、最初に成長するn層の作成条件によって、粒子の大きさや形が変えられる。流動床により作成した粒子状発光ダイオードの集合体にはばらつきがあるので、沈降法などの分級手段で、形状や大きさを均一化しておく。
A particulate light-emitting
なお、芯粒子の周りに結晶成長をさせる方法として本実施の形態で用いた流動床法は、多量の微粒子を均一に一括処理できるので好ましいが、芯粒子の周りに有機金属などの原料ガスと、反応を促進する熱などのエネルギーを供給できる方法であれば、他の方法でも構わない。例えば、粒子の浮上法を、静電浮遊法や磁場による浮遊法、プラズマ中での帯電を用いて浮遊させるなどの方法にしてもよいし、粒子を加熱板上で移動させたり、攪拌しながら、MOCVDを行う方法も可能である。気相成長ではなく、GaNの成長に検討されているナトリウムフラックス法などの液相成長でも、芯粒子を原料融液中に浮遊させて微粒子上への結晶成長させる方法も可能である。 Note that the fluidized bed method used in the present embodiment as a method for crystal growth around the core particles is preferable because a large amount of fine particles can be uniformly and collectively processed. Any other method may be used as long as it can supply energy such as heat for promoting the reaction. For example, the particle levitation method may be an electrostatic levitation method, a magnetic field levitation method, a method of levitation using charging in plasma, or the particles may be moved on a heating plate or stirred. A method of performing MOCVD is also possible. In addition to vapor phase growth, liquid phase growth such as the sodium flux method, which has been studied for GaN growth, can also be performed by suspending core particles in the raw material melt and growing crystals on the fine particles.
次に、工程AからEの詳細例を、図5により説明する。 Next, a detailed example of steps A to E will be described with reference to FIG.
本発明の表示装置の画素を拡大した平面図である図1および図5(a)〜(d)の工程図を参照しながら、粒子状発光ダイオード22を基板上に実装する方法を説明する。
A method of mounting the particulate
まず、図1および図5(a)に示す、アモルファスシリコンのTFT31と、例えばITOから形成される画素電極32とが形成されたガラス基板30を用意する。ガラス基板30には、画素電極32を取り囲む土手(リッジ)33がアクリル系感光性樹脂によって形成されている。画素ピッチは、例えば縦480μm×横160μmであり、リッジ33の高さは例えば10μmに設定され得る。リッジ33に囲まれた画素電極32上に、例えばハリマ化成(株)などから発売されている金のナノ粒子を分散したペーストを滴下して乾燥し、厚さ30nmの導電性固着層34を形成しておく。金ナノペーストを用いる代わりに、仕事関数が近いITOナノペーストを用いてもよい。この導電性固着層34上に、前述の流動床法による結晶成長で作成した、多数の粒子状発光ダイオード22を、チャンバー内で窒素ガスなどでブローし、自然落下させると、図1のよう画素電極32上にランダムに散布される(図5(a))。溶媒中に粒子状発光ダイオード22を分散した溶液を作成し、印刷やインクジェットなどの手法で、リッジ33内にこの溶液を塗布し、溶媒を揮発させるという方法で散布してもよい。その後、加熱すれば、導電性固着層134の金ナノ粒子が融解し、粒子状発光ダイオード122における最表層である第2半導体(p型GaN)21pと融着し、画素電極32と第2半導体21pとが電気的に接続される。
First, a
図1は、上記のプロセスによって作製された表示装置における1画素の平面図であり、図中の点線部の断面が図5に相当する。図1では、TFT31に接続されたソース配線31sおよびゲート配線31gが記載されている。図1からわかるように、粒子状発光ダイオード22の位置は不規則である。
FIG. 1 is a plan view of one pixel in a display device manufactured by the above-described process, and a cross-section at a dotted line in the drawing corresponds to FIG. In FIG. 1, a
次に、図5(b)に示すように例えばエポキシ系の透明樹脂材料のスピンコートを行い、この材料からなる誘電体層35を形成する。このとき、誘電体層35中にSiAlON系などの青色励起で緑や赤に発光する蛍光体を分散することにより、InGaNの青色以外に、緑、赤の発光を得てフルカラー化を実現することもできるし、白色化を行うことも可能である。あるいは、インジウムの組成を増やした緑色や、GaAlAsの赤色などの他の色の発光を示す粒子状発光ダイオードを用いることにより、RGBの画素を塗り分けてフルカラー化することや、高演色性の白色とすることも可能である。RGB画素の塗り分けは、液晶のカラーフィルタの製造と同様の方法を応用できる。例えば、各々の発光色の粒子状発光ダイオードを溶媒中に分散させた3種の溶液を作成し、対応する画素上に印刷などで塗布したり、粒子状発光ダイオードを担持したドライフィルムによる転写法なども使える。
Next, as shown in FIG. 5B, for example, an epoxy-based transparent resin material is spin-coated, and a
誘電体層35は、樹脂以外に無機誘電体のペーストを塗布することによって形成されてもよい。例えば、酸化チタンやジルコニアのナノ粒子を分散したペーストを塗布乾燥することができる。この場合、酸化チタンおよびジルコニアの屈折率がそれぞれ2.7および2.2であるため、GaNの屈折率2.5に近く、樹脂(屈折率:1.6〜1.7)を用いて誘電体層36を形成した場合によりも、光取り出し効率が向上すると考えられる。
The
図5(c)で、誘電体層35を乾燥、硬化させた後、酸素アッシャーにより、粒子状発光ダイオード22の表面上に薄く付着した樹脂を除去する。誘電体層35から露出している粒子状発光ダイオード22の表面を第1半導体(n型GaN)21nに達するまでエッチングする。エッチングは、GaN系デバイスで用いられる通常のドライエッチングでよい。例えばCH4、H2、Ar、N2を比率が5:15:3:3となるように混合したガスを用いたプラズマエッチによって行うことができる。
In FIG. 5C, after the
次に、例えばアクリル系レジスト材料からなる絶縁層136を膜厚2ミクロンの設定でスピンコートすると、突出している粒子状発光ダイオード122の上部は薄くなる。絶縁層136の表面を短時間の露光と現像、および酸素アッシャーで削ると、第2半導体21pは絶縁層136によって埋まり、第1半導体21nは露出した図5(d)の状態になる。最後に図5(e)のように、例えばTi/Alの2層電極(Ti厚:20nm、Al厚:200nm)からなる対向電極37(n電極)を形成する。絶縁層136は第2半導体21pと対向電極37を絶縁し、対向電極37(n電極)から第2半導体21p(p層)への電流リークを防ぐ。
Next, when the insulating layer 136 made of, for example, an acrylic resist material is spin-coated at a thickness of 2 microns, the protruding upper part of the particulate
以上のような製造方法によれば、従来のように発光ダイオードを一つずつ実装するような手間を省けるため、膨大な数の微小な粒子状発光ダイオードを大画面における多数の画素電極上に実装することも容易になり、実装コストを激減させることが可能である。 According to the manufacturing method as described above, a large number of minute particulate light emitting diodes are mounted on a large number of pixel electrodes on a large screen in order to save the trouble of mounting the light emitting diodes one by one as in the past. This also makes it easy to reduce the mounting cost.
第2半導体21pと対向電極37とが絶縁され、対向電極37(n電極)から第2半導体21p(p層)への電流リークが防がれる限り、図5(d)の工程、すなわち、絶縁層136を形成する工程は、必ずしも必要ではない。
As long as the
この場合、対向電極37は、第2の基板(図5では図示なし)に予め形成されていることが好ましい。すなわち、対向電極37が予め形成されている第2基板を、誘電体層114から露出している第1半導体21nに上に配置して、対向電極37と第1半導体21nとを電気的に接続することが好ましい。
In this case, the
図9を参照しながら、本発明による表示装置の制御回路について説明する。 The control circuit of the display device according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の表示装置は、上記の製造方法で作成した表示パネルから構成された表示部90を備えている。表示部90は、具体的には、図1に示される画素が行および列(マトリクス)状に複数個配列された構成を有している。各画素のTFTを介して粒子状発光ダイオード(図1の参照符号「22」で示される要素)に電圧が印加され、アクティブマトリクス駆動が実行される。
The display device according to the present embodiment includes a
表示のための駆動回路は、走査信号をゲート線へ供給するゲートドライバ91と、ソース線へ画像信号を供給するソースドライバ92とを含んでおり、その動作は制御回路93によって制御される。すなわち、制御回路93は、VRAM94から画像データを含むデータを読み出し、走査信号、画像信号、およびタイミング信号をゲートドライバ91およびソースドライバ92に供給し、表示部90に画像を表示させる。
The driving circuit for display includes a
画像信号としては、発光ダイオードからなる発光装置の電流−輝度特性が線形特性ではないので、中間調の表現は、電流値で制御するよりも、駆動電流を一定にし、パルス幅を変えるパルス幅変調が好ましい。具体的には、プラズマディスプレイで用いられているサブフィールド駆動を応用するとよい。60ヘルツの各フレームを長さの異なるサブフレームに分け、各サブフレームでの点灯、非点灯をTFTのオンオフで制御することで、合計の発光時間を制御すればよい。もちろん、パネルの均一性が高まって電流−輝度特性の制御性が向上すれば、電流値とパルス幅変調の複合化を行ってもよい。 As the image signal, the current-brightness characteristic of the light-emitting device composed of light-emitting diodes is not a linear characteristic, so the halftone expression is a pulse width modulation that makes the drive current constant and changes the pulse width rather than controlling it with the current value. Is preferred. Specifically, subfield driving used in plasma displays may be applied. The total light emission time may be controlled by dividing each frame of 60 Hz into subframes having different lengths and controlling lighting and non-lighting in each subframe by turning on and off the TFTs. Of course, if the uniformity of the panel is improved and the controllability of the current-luminance characteristics is improved, the current value and the pulse width modulation may be combined.
(実施の形態2)
次に、本発明の表示装置の第2の製造方法について、図6、図7を用いて説明する。図6は、本発明の表示装置の第2の製造方法の工程図、図7は、図6に対応する単純マトリクス型の本発明の表示装置の平面図である。
(Embodiment 2)
Next, a second manufacturing method of the display device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a process diagram of the second manufacturing method of the display device of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of the simple matrix type display device of the present invention corresponding to FIG.
本発明の表示装置の第2の製造方法は、以下の工程(B1)から(E1)を含む。 The second manufacturing method of the display device of the present invention includes the following steps (B1) to (E1).
工程(B1)は、表面に誘電体層が設けられたダミー基板113の誘電体層114中に粒子状発光ダイオード22をランダムに散布して、誘電体層114中に複数の粒子状発光ダイオード22の一部を埋める工程である(図6(a))。
In the step (B1), the particulate
工程(B2)は、誘電体層に覆われていない各粒子状発光ダイオードの表面をエッチングして第1半導体を露出させる工程である(図6(b))。 Step (B2) is a step of etching the surface of each particulate light-emitting diode that is not covered with the dielectric layer to expose the first semiconductor (FIG. 6B).
工程(C1)は,第2半導体21pを埋める絶縁層115を誘電体層114の上に形成する工程(図6(c))である。なお、後述するが、この工程(C1)は必ずしも必要ではない。
Step (C1) is a step (FIG. 6C) for forming the insulating
工程(C2)は、露出した前記第1半導体21n上に画素電極116を設け、画素電極116と第1半導体21nを電気的に接続する工程である(図6(d))。
Step (C2) is a step of providing the
工程(D1)は、ダミー基板113上の誘電体層114側の面に、基板118を貼付する工程である(図6(e))。
Step (D1) is a step of attaching the
工程(D2)は、誘電体層114からダミー基板113を剥離する剥離工程である(図6(f))。
Step (D2) is a peeling step for peeling the
そして、工程(E1)は、剥離により露出した面側の粒子状発光ダイオード22の第2半導体21p上に対向電極119を形成し、対向電極119と第2半導体21pとを電気的に接続させる工程(図6(g))である。
In the step (E1), the
以上の工程の前に、粒子状発光ダイオード22を用意するが、その作成方法は、実施の形態1の製造方法の場合と同様でよい。
Prior to the above steps, the particulate
工程(B1)のダミー基板113は、PETやポリイミド他の剥離し易く、かつ誘電体層114を塗布可能なフィルム素材が望ましい。誘電体層114は、例えば、発光ダイオードの封止に用いられるような透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが使用可能である。エポキシ樹脂等の溶液を塗布して、乾燥させる前に、発光ダイオード22を噴霧により散布すれば図6(a)のように誘電体層114中に、粒子状発光ダイオード22の一部が埋まる。溶媒に溶かしたエポキシ樹脂溶液中に粒子状発光ダイオード22を混ぜて、ダミー基板113上に塗布して乾燥させてもよい。このとき、誘電体層114は固形分濃度に応じた膜厚となり、酸素アッシャーなどで粒子状発光ダイオード22上の薄い皮膜を除去すれば、粒子状発光ダイオード22の一部が誘電体層114に埋まる状態にできる。工程(B2)は実施の形態1と同じように、エッチングで第1半導体21nを露出させる(図6(b))。
The
さらに、図6(c)の工程(C1)では、絶縁性の高い樹脂材料をスピンコートなどで塗布して第2半導体21pを埋める絶縁層115を形成する。酸素アッシャーなどで粒子状発光ダイオード上の薄い皮膜を除去すると、第1半導体21nのみ露出する。
Further, in step (C1) of FIG. 6C, a highly insulating resin material is applied by spin coating or the like to form the insulating
次の工程(C2)において、図6(d)のように、画素電極116をスパッタや蒸着などで直接形成し、通常の微細加工によりパターニングして、図7のようにストライプ状の列電極とする。画素電極の材料は、第1半導体21nとオーミック接触する金属が望ましく、Ti、Al、Ag、Hfなどが使用でき、Ti/Alのように2層電極としてもよい。次に、図6(e)の工程(D1)では、画素電極116の上に接着層117で基板118をダミー基板側に接着する。基板118はガラス、樹脂フィルム、板状プラスチックや、絶縁層をコートした金属フィルムなどが使えるが、工程(B1)以降は、百数十度の低温で処理できるので、PETなどの低コストで薄型軽量の汎用プラスチックが使える。駆動回路との実装を容易にするために、基板118の端には引き出し電極120を形成しておき、画素電極116と導電ペーストなどで導通させておいてもよい。
In the next step (C2), as shown in FIG. 6 (d), the
図6(d)と異なる方法として、画素電極116を形成した基板を、導電性の接着層117を用いて接着しても良い。この場合、導電性の接着層117が画素電極116と粒子状発光ダイオード21nおよび絶縁層115の間に挟まる。導電性の接着層117としては無溶剤の銀ペーストなどが使用可能である。
As a method different from that shown in FIG. 6D, the substrate on which the
この場合、第2半導体21pと対向電極37とが絶縁され、画素電極116(n電極)から第2半導体21p(p層)への電流リークが防がれる限り、図6(d)の工程、すなわち、絶縁層116を形成する工程(C1)は、必ずしも必要ではない。
In this case, as long as the
図6(f)の工程(D2)では、ダミー基板113を端から丁寧に剥がして、剥離面側の第2半導体21pを露出させる。このとき、第2半導体21pの表面が清浄にするために、剥離面側の誘電体層114の表面を酸素アッシャーなどで少し除去することが好ましい。工程(E1)では、対向電極119をスパッタ、蒸着などで形成する(図6(g))。
In the step (D2) of FIG. 6F, the
そして、図7のように、画素電極116と直交する行電極となるように対向電極119を加工することで、画素電極116と対向電極119が交差する単純マトリクスパネルが完成する。
Then, as shown in FIG. 7, by processing the
対向電極119は、第2半導体21pとオーミック接触する金属が好ましく、例えば、ITOやNi/Auが使用可能である。画素電極116と対向電極119のいずれかは透明または半透明でなければならないので、ITOを用いるか、金属電極を薄くするかがよい。
The
長期信頼性を確保するため、シリコーン樹脂などで封止層121を対向電極119(p電極)の上に塗布することが好ましい。これらの電極に、図7のように列ドライバー122と行ドライバー123を接続し、画素電極(列電極)116と対向電極(行電極)119との間にパルス電圧を印加し、線順次走査で駆動すれば、画像表示が得られる。
In order to ensure long-term reliability, it is preferable to apply the
図7の平面図は、簡単の為に3行2列のパネルを描いているが、多数の粒子状発光ダイオードから高輝度の発光が得られるので、単純マトリクス駆動でも高デューティー比の駆動による高精細表示が可能である。 Although the plan view of FIG. 7 depicts a panel of 3 rows and 2 columns for simplicity, high luminance light emission can be obtained from a large number of particulate light emitting diodes. Fine display is possible.
本実施例では、単純マトリクスの表示装置を例示したが、基板118としてTFTを設けた基板を用いた場合には、アクティブマトリクス型表示装置も同様に作成できる。本実施の形態の場合、第1半導体21n上と電気的に接続するのは、画素電極116でもよいし、対向電極119でもよい。
In this embodiment, a simple matrix display device is illustrated, but when a substrate provided with TFTs is used as the
(実施例)
まず、芯粒子として、住友化学(株)のアルミナの微粒子スミコランダム(登録商標)の粒径約3μmの粉末を入手した。このアルミナ微粒子は、気相化学反応により作成されたフィラー用途で用いられる微粒子で、分散性の良い単結晶微粒子であるが、5500円/Kgの市場価格で、これを2インチウェハーに敷き詰めたなら、0.13円/枚に相当し、サファイアウェハーの数万分の1の低コストとなる。このような大きな価格差は、直径の大きな結晶ほど、結晶成長に時間が掛かるという物理的、工業的な理由に由来するものと言える。図10は、この芯粒子1のSEM(走査型電子顕微鏡)写真であるが、角が丸まった多面体形状で、略球形である。
(Example)
First, as a core particle, an alumina fine particle Sumicorundum (registered trademark) powder of about 3 μm was obtained from Sumitomo Chemical Co., Ltd. These alumina fine particles are fine particles used for fillers made by gas phase chemical reaction and are single crystal fine particles with good dispersibility. If this is spread on a 2 inch wafer at a market price of 5500 yen / kg, , Equivalent to 0.13 yen / sheet, which is a low cost of tens of thousands of sapphire wafers. It can be said that such a large price difference is derived from a physical and industrial reason that a crystal having a larger diameter takes longer to grow. FIG. 10 is a SEM (scanning electron microscope) photograph of the
始めに、芯粒子の粉末を、燐酸に1分浸漬し、純水で繰り返しリンスした後、遠心分離で粉末を取り出し、真空乾燥機で乾燥した。この洗浄で図1の芯粒子の形状が保たれていることはSEMで確認した。 First, the core particle powder was immersed in phosphoric acid for 1 minute and rinsed repeatedly with pure water, and then the powder was taken out by centrifugation and dried in a vacuum dryer. It was confirmed by SEM that the shape of the core particles in FIG. 1 was maintained by this washing.
次に、この粒子の表面に、実施の形態1に記載の手順で、窒化ガリウム(GaN)を成長させた。 Next, gallium nitride (GaN) was grown on the surface of the particles by the procedure described in the first embodiment.
芯粒子上のバッファ層に、510℃で厚さ約25nmのAlGaNを形成した。次に温度を1050℃にし、Siドープのn型GaN層を形成した。ドープ濃度や膜厚の条件を変えて、大きさや形状の異なる結晶を作成した。 AlGaN having a thickness of about 25 nm was formed at 510 ° C. in the buffer layer on the core particle. Next, the temperature was raised to 1050 ° C. to form a Si-doped n-type GaN layer. Crystals having different sizes and shapes were prepared by changing the conditions of the dope concentration and the film thickness.
次に、炉の温度を790℃に下げ、搬送ガスを窒素にして、アンドープGaNを7nm、In0.15Ga0.85Nを3nmを交互に3層の積層して、MQWからなる活性層を形成した。そして、再び1100℃として、搬送ガスを水素に戻して、Mgドープのp型GaNを400nm成長させた。なお、膜厚やインジウム濃度は面方位によって異なるので、事前実験で得たC面上の数値を目安として成膜時間やガス組成などの条件を設定した。 Next, the furnace temperature was lowered to 790 ° C., the carrier gas was changed to nitrogen, and an undoped GaN layer of 7 nm and an In 0.15 Ga 0.85 N layer of 3 nm were alternately stacked to form an active layer made of MQW. The carrier gas was returned to hydrogen again at 1100 ° C., and Mg-doped p-type GaN was grown to 400 nm. Since the film thickness and the indium concentration differ depending on the plane orientation, conditions such as the film formation time and the gas composition were set based on the numerical values on the C plane obtained in a prior experiment.
このとき、得られた半導体結晶は反応条件(時間、ガス流量、ドープ濃度など)やばらつきなどで、異なった結晶形状の粒子であった。その形状と発光特性の関係を調べるために、p層(第2半導体)をつける前のInGaNのMWQ層(活性層)まで成長させた結晶粒子を取り出し、SEM観察とCLによる発光特性を観察した。 At this time, the obtained semiconductor crystals were particles having different crystal shapes depending on reaction conditions (time, gas flow rate, dope concentration, etc.) and variations. In order to investigate the relationship between the shape and the emission characteristics, crystal grains grown to the InGaN MWQ layer (active layer) before attaching the p layer (second semiconductor) were taken out, and the emission characteristics by SEM observation and CL were observed. .
図11はMQW層まで成長した多数の結晶粒子のSEM写真の1例であるが、大きさや形の異なる多数の結晶が見える。 FIG. 11 is an example of an SEM photograph of a large number of crystal grains grown up to the MQW layer, and a large number of crystals having different sizes and shapes can be seen.
このような結晶粒子のうち、形状が大きく異なる結晶粒子のSEM写真を図12、図13に示す。 Of such crystal particles, SEM photographs of crystal particles having greatly different shapes are shown in FIGS.
図12の粒子2は、代表的な形状の結晶で、図12(a)は上から見た写真で、図12(b)は斜め横から見た写真である。図12(a)の白矢印10の長さが10ミクロンを示すが、粒子は直径が短軸で20ミクロン、長軸で40ミクロン程度の台形状の多面体であることが分かる。EBSD(電子線後方散乱回折)などにより面方位を調べたところ、六角形の面3はC面{0001}、側面4から7はC面に垂直なm面{1−100}、C面となす角度が62度の傾斜した面であった8,9は{1−101}であった。このように、いずれの面もミラー指数の絶対値が1以下の平坦な結晶格子面であり、芯粒子とは全く異なる(非相似)形状の単結晶の多面体状結晶ができていた。
The
一方、図13は、特許文献1と同様に、芯粒子の上にほぼ均一な薄い膜が付いた、球形に近いGaN結晶粒子であり、比較例である。
図13の粒子11は、図1の芯粒子1と近い直径を有する。しかし、この粒子11にはInGaNの膜が付いていることがX線マイクロ分析により確認された。
図12と図13の粒子に、同じ電流密度の電子ビームを照射し、CL発光を測定した発光特性を図14と図15に示す。横軸に波長、縦軸に発光強度を表わす。
On the other hand, FIG. 13 shows a GaN crystal particle close to a spherical shape with a substantially uniform thin film on the core particle, as in
The
FIG. 14 and FIG. 15 show emission characteristics obtained by irradiating the particles of FIGS. 12 and 13 with an electron beam having the same current density and measuring CL emission. The horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents emission intensity.
図14(a)では、図3の粒子のCLの面3、面4、面8の各々に対応する発光特性を実線200、破線201、点線202で示し、見易いように、各々の発光特性を図14(b)、図14(c)、図14(d)にも示した。実線200には3つのピークがあるが、波長が370nm弱のピークは下地のGaNのバンド端発光ピークであり、420nm付近のピークが活性層のInGaNの発光ピークで、560nm弱のピークはイエローバンドと呼ばれる結晶欠陥などに由来するピークである。
In FIG. 14A, the emission characteristics corresponding to each of the
実線200、破線201、点線202のInGaNの発光ピーク波長は各々420nm、390nm、415nmにあり、強度は破線201(面4すなわちm面)、点線202(面8)、実線200(面3すわなちC面)の順に強く、45000から90000の強度値を示している。
The InGaN emission peak wavelengths of the
一方、比較例である図13の球状の粒子の発光を示す図15の実線203では、InGaNの発光ピークは405nmにあり、強度値は7000程度と、図14の発光特性の1/10程度の強度しかなかった。
On the other hand, in the
高輝度で発光する平坦な多面体状結晶として、図12以外にも、図16の結晶230のように六角錘に近い形の粒子や、図17の232,233のような六角柱のような結晶も作成できた。図16の粒子230は、六角錘形状の単結晶であり、六角形の底面230aがC面、側面230bがm面、斜面230cが(1−101)面であった。図17の粒子232、233は、六角柱状の単結晶で、六角柱の側面がm面、底面がC面であった。
As a flat polyhedral crystal that emits light with high brightness, in addition to FIG. 12, particles having a shape close to a hexagonal pyramid, such as
図12、図16,図17の多面体粒子と図13の球状粒子の、発光強度の違いは、CL発光だけでなく、He−Cdレーザー(波長325nm)で励起したPL発光でも同様の傾向を示した。また、多面体粒子のPL効率は、ウェハー上に形成した青色発光ダイオードの膜より強い発光が見られ、高い発光効率が得られた。特に、図17のような六角柱状の結晶は、図12のような台形または不定形の結晶と比べて2倍以上のPL強度が得られた。図17で分かるように、側面が底面より長い縦長の六角柱形状の結晶は、基板上にばら撒いたとき、m面を上にして倒れるので、励起光はm面に当り、m面が光ることになる。CL測定の結果が示すようにm面はC面より強い発光を示しており、側面が長い六角柱状の結晶が効率的に最も良いことと対応する。これらの多面体粒子のMQW層の上にp−GaNを形成した粒子状発光ダイオードを形成すれば、CLやPLの強度比と同様に、図13のような球状結晶より、図12、図16、図17の低指数面の多面体結晶の方が強いEL発光を示す。 The difference in emission intensity between the polyhedral particles of FIGS. 12, 16, and 17 and the spherical particles of FIG. 13 shows not only the CL emission but also the PL emission excited by a He-Cd laser (wavelength 325 nm). It was. The PL efficiency of the polyhedral particles was higher than that of the blue light-emitting diode film formed on the wafer, and high luminous efficiency was obtained. In particular, the hexagonal columnar crystal as shown in FIG. 17 has a PL intensity more than twice that of the trapezoidal or amorphous crystal as shown in FIG. As can be seen from FIG. 17, the vertically long hexagonal columnar crystal whose side surface is longer than the bottom surface falls on the substrate when it falls on the m surface, so that the excitation light hits the m surface and the m surface shines. It will be. As shown by the results of CL measurement, the m-plane shows stronger light emission than the C-plane, and this corresponds to the fact that hexagonal columnar crystals with long side faces are the best efficiently. If a particulate light emitting diode in which p-GaN is formed on the MQW layer of these polyhedral particles is formed, the spherical crystal as shown in FIG. The low index plane polyhedral crystal of FIG. 17 shows stronger EL emission.
このような実験結果から、本発明は、従来のような、球状粒子ではなく、平坦な結晶格子面が主たる構成面である多面体を形成する結晶に成長させることにより、高品質の結晶ができ、高効率の発光が可能であることを明らかにした。 From such experimental results, the present invention can produce a high-quality crystal by growing it into a crystal that forms a polyhedron whose main constituent surface is not a spherical particle, but a flat crystal lattice plane, It was clarified that high-efficiency light emission is possible.
なお、これらの結晶の内部に芯粒子であるアルミナが入っていることは、断面SEMやTEM観察で確認した。断面観察によると、芯粒子の周りに成長した結晶は、芯粒子表面上から1ミクロン程度までの範囲には微小なグレインが多数あるが、その外側は、非常に大きな単一または数個の単結晶に覆われており、転位欠陥が殆ど見当たらない高品質の膜であった。例えば、図12や、図17の結晶中には転位欠陥は1,2本しか存在しないことがTEMで観察されており、転位密度に換算すると106個/cm2程度以下であった。すなわち、芯粒子の表面に1ミクロン以上の膜厚で結晶成長させれば、活性層を形成する表面では、欠陥の非常に少ない良質の結晶粒子を得ることができると言える。 In addition, it was confirmed by cross-sectional SEM and TEM observation that alumina as core particles was contained inside these crystals. According to the cross-sectional observation, the crystal grown around the core particle has a large number of fine grains in the range of about 1 micron from the surface of the core particle, but the outside thereof is a very large single or several single particles. It was a high quality film that was covered with crystals and had few dislocation defects. For example, it has been observed by TEM that there are only one or two dislocation defects in the crystals of FIG. 12 and FIG. 17, and it is about 10 6 / cm 2 or less in terms of dislocation density. That is, it can be said that if crystal growth is performed on the surface of the core particle with a film thickness of 1 micron or more, good quality crystal particles with very few defects can be obtained on the surface on which the active layer is formed.
従来の、サファイアウェハー上のGaNは基板表面から極めて高密度の転位欠陥が発生し、転位は基板に垂直な方向に伸びていき、膜厚を数ミクロンの厚さにしても1010個/cm2程もある。ウェハーのような平面基板上の結晶成長と、本実施例のようにミクロンサイズのアルミナ粒子上の結晶成長では、結晶成長の様相に大きな相違が見られる。従って、芯粒子のサイズが大きくなり、例えばmmサイズの大きなアルミナ粒子上に結晶成長させるなら、その表面は微視的に見ると平面により近く、結晶成長の様相もウェハー上の場合に近いと考えられる。 Conventional, GaN on a sapphire wafer is extremely high dislocation density defect is generated from the substrate surface, the dislocations will extend in a direction perpendicular to the substrate, 10 to 10 even if the film thickness to a thickness of several microns / cm There are about two . There is a large difference in crystal growth between crystal growth on a planar substrate such as a wafer and crystal growth on micron-sized alumina particles as in this embodiment. Therefore, if the size of the core particle is increased, for example, when crystal growth is performed on alumina particles having a large mm size, the surface is closer to the plane when viewed microscopically, and the aspect of crystal growth is closer to that on the wafer. It is done.
このような、平坦な結晶格子面を外周面に持つ多面体形状の結晶性半導体からなる多数の粒子状発光ダイオードを、実施の形態2の図6の工程断面図に示す方法で、実装し発光させた。ただし、流動層で作成した粒子状発光ダイオードは大きさにばらつきがあるので、ばらつきが数ミクロン以下となるように事前に沈降法などの分級法により大きさを揃えている。 A number of such particulate light emitting diodes made of a polyhedral crystalline semiconductor having a flat crystal lattice plane on the outer peripheral surface are mounted and light-emitted by the method shown in the process cross-sectional view of FIG. 6 of the second embodiment. It was. However, since the size of the particulate light emitting diodes produced in the fluidized bed varies, the sizes are aligned in advance by a classification method such as a sedimentation method so that the variation is several microns or less.
基板は厚さ0.1mmのPETフィルムからなるダミー基板113上に信越化学工業(株)製の発光ダイオード封止用のシリコーン樹脂を塗布し、エポキシ樹脂からなる誘電体層(厚さ3μm)を形成した。
The substrate was coated with a silicone resin for sealing a light emitting diode manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. on a
次に、散布用チャンバー内において、粒子状発光ダイオード22の粉末を載せた皿に乾燥した窒素ガスをブローすることにより、舞い上がった粒子状発光ダイオード22をダミー基板113上に落下させ、粒子状発光ダイオード22を分散性よく誘電体層上に散布してから、ガラス板で軽く押さえつけてシリコーン樹脂層に埋め込ませ、150℃で加熱して誘電体層114を硬化させると、粒子状発光ダイオード22は下半分ほどが埋まった状態で固定された。
Next, the blown nitrogen gas is blown onto the dish on which the powder of the particulate
次に、ドライエッチング装置により、実施の形態に記載のガス種を用いて、誘電体層114から露出している粒子状発光ダイオード22の表面をn型GaN層21nに達するまでエッチングした。
Next, the surface of the particulate
そして、その上に、可視光ではほぼ透明なポジ型アクリル系レジスト樹脂の絶縁層115を膜厚2ミクロンの条件でスピンコートして乾燥した。この状態では粒子状発光ダイオード22の上にも薄くレジストが載っているので、露光時間が通常条件の1/5のアンダー露光を行い、現像すると、粒子状発光ダイオード22の表面が絶縁層115中から露出していることを顕微鏡で確認した。酸素アッシャーで粒子状発光ダイオード22の表面をクリーニングしてから、Ti/Al(Ti厚:20nm、Al厚:200nm)のn電極をスパッタによって成膜し、さらにストライプ状にパターニングした。
Then, an insulating
次に、図6(e)に示すように、粘着樹脂からなる接着層116を塗布した厚さ0.1mmのポリイミド樹脂の基板118を誘電体層114に接着した。このとき、ポリイミド基板の端に形成しておいた引出し電極120と画素電極116(n電極)を導電ペーストで導電させておいた。接着層による接着強度を加熱によって高めた後、ダミー基板113を剥離した。
Next, as shown in FIG. 6 (e), a
誘電体層114を粒子状発光ダイオード22の表面が露出するまで酸素プラズマによってエッチングした後、Ni/ITO(10nm/100nm)からなる対向電極119(p電極)をスパッタによって蒸着し、パターンニングした。こうして、図7に示す構成を得ることができ、引出し電極120と対向電極119(p電極)に直流電源の端子を接触させると、粒子状発光ダイオード112が発光した。
After the
対向電極119(p電極)は、金などの金属ペーストを塗布して形成することも可能であるが、蒸着やスパッタのような真空成膜の方が対向電極119(p電極)のコンタクト抵抗を低下させることが容易になる。 The counter electrode 119 (p electrode) can be formed by applying a metal paste such as gold, but the vacuum film formation such as vapor deposition or sputtering has a higher contact resistance of the counter electrode 119 (p electrode). It becomes easy to lower.
以上のような工程により、半導体結晶の多面体の構成面である第2半導体21p(p層)を対向電極119(p電極)に、内部にある第1半導体(n層)を画素電極116(n電極)に導通させることができ、対向電極119(p電極)と画素電極116(n電極)に電圧を印加することで図18の電流電圧特性図の特性曲線240ような整流性が得られ、順方向電圧印加時に青紫色に発光した。
Through the steps as described above, the
閾値電圧は4ボルト弱で、7ボルト程度の印加電圧で、1万cd/m2を超える高輝度で発光した。粒子状発光ダイオード22の散布密度は、100個/mm2程度で、面積比で10%程度で発光が生じており、発光点での輝度は10万cd/m2を超えている換算になる。市販のInGaN−発光ダイオードと比べると若干電圧が高いが、これは電極のコンタクト抵抗の低減などの最適化により改善可能である。粒子状発光ダイオード22の極性を内と外で逆にしても良いが、p−GaNのアニールによる活性化を容易にするために第2半導体(p層)を外側にする方が好ましい。
The threshold voltage was less than 4 volts, and light was emitted with high luminance exceeding 10,000 cd / m 2 at an applied voltage of about 7 volts. The scattering density of the particulate
以上のように、本発明の発光装置は、多数の粒子状発光ダイオードを基板上にばらまいて一括して実装することにより、実装コストや基板コストを激減させ、発光ダイオードによる発光装置の最大の課題である低コスト化の課題を解決することが可能であり、このとき、粒子状発光ダイオードを構成する結晶性半導体が、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有していることにより、高輝度、高効率の発光装置を実現できるものである。また、低コストの単結晶微粒子を芯粒子として用いることで、ウェハーコストを激減させることができ、より低コスト化が可能になる。 As described above, the light emitting device according to the present invention has a large number of particulate light emitting diodes mounted on the substrate in a lump, thereby drastically reducing the mounting cost and the substrate cost. In this case, the crystalline semiconductor constituting the particulate light-emitting diode has a polyhedral shape whose outer peripheral surface is composed of a plurality of flat crystal lattice planes. Thus, a light emitting device with high luminance and high efficiency can be realized. Further, by using low-cost single crystal fine particles as core particles, the wafer cost can be drastically reduced, and the cost can be further reduced.
本実施形態の発光装置によれば、多数の発光ダイオード素子(粒子状発光ダイオード22)を低コストで作製し、大面積の基板上に簡易に実装できる。その結果、高効率、低コスト、均一性の高い表示装置や照明装置を量産することが可能になる。更に、粒子状発光ダイオードの実装に必要な温度は低く、基板としてガラス以外にプラスチック基板を用いてフレキシブルなシートディスプレイなど、薄くて軽い大画面ディスプレイを実現することも可能になる。本実施形態で使用する粒子状発光ダイオードは、無機材料から形成されているため、信頼性が高く、高度な防湿処理も不要である。また、熱に強いので、非常に高い輝度が得られ、必ずしもTFTは不可欠ではなく、単純マトリクス駆動により低コスト化も可能である。 According to the light emitting device of this embodiment, a large number of light emitting diode elements (particulate light emitting diodes 22) can be manufactured at low cost and can be easily mounted on a large-area substrate. As a result, high-efficiency, low-cost, highly uniform display devices and lighting devices can be mass-produced. Further, the temperature required for mounting the particulate light emitting diode is low, and it is possible to realize a thin and light large screen display such as a flexible sheet display using a plastic substrate in addition to glass. Since the particulate light-emitting diode used in the present embodiment is made of an inorganic material, it is highly reliable and does not require advanced moisture-proof treatment. Further, since it is resistant to heat, a very high luminance can be obtained, and TFTs are not always essential, and the cost can be reduced by simple matrix driving.
粒子状発光ダイオード22のサイズの下限値は、良質の結晶が得られる膜厚で規定できるが、また、誘電体層の塗布やエッチングなどのプロセス精度(0.1μm程度)にも応じて決定され得る。粒子状発光ダイオードがプロセス精度より十分大きくないと、電極との安定した接続を確保することが困難になる。例えば、絶縁層は、第1半導体と第2半導体とを絶縁しており、樹脂の耐圧を考慮すると1ミクロンは膜厚が必要で、粒子状発光ダイオードはその数倍以上の直径が好ましく、例えば3ミクロン程度以上であることが望ましい。
(実施例3)
発光ダイオードは特性がばらつき易く、大量生産されている市販の青色ダイオードでもばらつきは解消できておらず、ランク分けして販売されている。本発明の表示装置を大量生産した場合においても、個々の粒子状発光ダイオードの特性には、同様のばらつきが残ると想定される。そこで、一つの画素において、どの程度の数の粒子状発光ダイオードを発光させればよいかを、以下のようにシミュレーションによって求めた。
The lower limit of the size of the particulate light-emitting
Example 3
Light emitting diodes tend to vary in characteristics, and even commercially available blue diodes that are mass-produced have not been resolved, and are sold in different ranks. Even when the display device of the present invention is mass-produced, it is assumed that the same variation remains in the characteristics of the individual particulate light emitting diodes. Therefore, how many particulate light emitting diodes should be caused to emit light in one pixel was determined by simulation as follows.
図8は、シミュレーションの結果を示す特性グラフである。グラフ中の実線30は、
In0.22Ga0.78Nのピーク波長λiが467nmの青色発光ダイオードの発光スペクトルを示す。一点鎖線141および点線142は、いずれも、発光スペクトルの形はそのままで、ピーク波長λiを467nmからシフトさせた発光スペクトルを示している。発光スペクトルがシフトしたときの色差ΔE*abを求めた。色差は、二つの色の違いを定量的に表す量であり、均等色空間中の2点間の距離で表わされる。ただし、L*a*b*を求める基となる視感度係数のデータは0.5nm刻みしか求められていないので、0.5nm未満の刻みは内挿によって補間した。
FIG. 8 is a characteristic graph showing the result of the simulation. The
An emission spectrum of a blue light-emitting diode having a peak wavelength λi of In 0.22 Ga 0.78 N of 467 nm is shown. Both the alternate long and
以下の数1で表される、色差ΔE*abは、印刷物で用いられるCIE1976L*a*b*表色系において、人間が感じる色の違いを数値化した指標である。
The color difference ΔE * ab expressed by the
ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2 ・・・(数1)
この数1は、最もスタンダードな色差式として印刷物の色合わせの基準などに広く利用されている。印刷インキハンドブックによると、色差1.2以下が、並置比較の実用的許容差とされている。色差が1.2以下であれば、隣接する画素の色の違いが気にならないか、あるいは、許容される。この基準を発光ダイオードの発光色に当てはめて、ΔE*abを計算すると、図8の実線140に示される標準的な発光スペクトルに対して、ピーク波長λiが約0.5nmシフトすると、ΔE*abが1.2となる。現状の青色発光ダイオードでは、ピーク波長λiのばらつきは5nm程度あるため、許容色差をはるかに超えていることがわかる。従って、個々の発光ダイオードにおけるピーク波長のばらつきを均一化するためには、多数の粒子状発光ダイオードを各画素内に配置する必要がある。しかし、粒子状発光ダイオードの数を増やすことはコストの増加を招き、また画素サイズ拡大を必要とするため、適切な個数を決定することが極めて重要である。
ΔE * ab = [(ΔL * ) 2+ (Δa * ) 2+ (Δb * ) 2] 1/2 (Expression 1)
This
粒子状発光ダイオードの母集団の発光波長の分布が正規分布に従うと仮定し、発光ピーク波長の標準偏差をσnm、画素内に散布される粒子状発光ダイオードの個数をnとする。これらn個の粒子状発光ダイオード(母集団からのサンプル)の平均値をXa、母集団の平均値をμとするとき、平均値Xaがμ−cσ/n0.5以上μ+cσ/n0.5以下の範囲に入る確率は、c=約2のときに95%、c=2.58で99%となる。 Assuming that the emission wavelength distribution of the population of the particulate light emitting diodes follows a normal distribution, the standard deviation of the emission peak wavelength is σ nm, and the number of the particulate light emitting diodes scattered in the pixel is n. When the average value of these n particulate light emitting diodes (samples from the population) is Xa and the average value of the population is μ, the average value Xa is in the range of μ−cσ / n 0.5 or more and μ + cσ / n 0.5 or less. The probability of entering is 95% when c = 2, and 99% when c = 2.58.
ピーク波長λiのシフト量が許容色差に対応する±0.5nmの範囲内に95%の確率で含まれることを均一性の目安とすることができる。このことから、個数nは(cσ/0.5nm)2以上であればよいことになる。均一性の目安として、95%確率を想定するとc=2となり、n≧16σ2となる。青色発光ダイオードのばらつき(±2σ)が5nmとすると、σは1.25nmとなる。n≧16σ2に代入すると、n≧25となる。 It can be used as a standard of uniformity that the shift amount of the peak wavelength λi is included with a probability of 95% within a range of ± 0.5 nm corresponding to the allowable color difference. From this, the number n may be (cσ / 0.5 nm) 2 or more. As a measure of uniformity, assuming a 95% probability, c = 2 and n ≧ 16σ 2 . If the variation (± 2σ) of the blue light emitting diode is 5 nm, σ is 1.25 nm. Substituting for n ≧ 16σ 2 results in n ≧ 25.
従って、25個程度の粒子状発光ダイオード数が1画素内に分散されていれば、色のばらつきは目立たないレベルに抑えることが可能である。 Therefore, if the number of the particulate light emitting diodes of about 25 is dispersed in one pixel, the color variation can be suppressed to an inconspicuous level.
本発明の表示装置は、窒化ガリウムなどの無機発光ダイオードが有する高発光効率、低電圧、高耐久性などの利点を備え、かつ薄型、大画面化が容易である。このため、家庭用の大画面壁掛けテレビや、低消費電力、超軽量で曲げられるモバイルディスプレイなどの表示装置として利用され、信号機などにも利用され得る。 The display device of the present invention has advantages such as high light emission efficiency, low voltage, and high durability that an inorganic light emitting diode such as gallium nitride has, and is thin and easy to enlarge. For this reason, it is used as a display device for a home-use large-screen wall-mounted television, a low power consumption, ultra-lightweight mobile display, and can be used for a traffic light.
以上の開示内容から導出される技術的思想は、以下のとおりである:
マトリクス(行列)状に形成された複数の画素を有する表示装置であって、
前記表示装置は、基板(30)、複数の画素電極(32)、および対向電極(37)を有し、
各画素は、1つの前記画素電極(32)と、平面視において前記1つの画素電極と重なり合う部分の前記対向電極(37)と、複数の粒子状発光ダイオード(22)とを備え、
前記複数の粒子状発光ダイオード(22)は、前記1つの画素電極(32)の上にランダムに散布されており、
前記画素電極(32)と前記対向電極(37)との間に、前記複数の粒子状発光ダイオード(22)が挟まれており、
前記複数の粒子状発光ダイオード(22)の各々は、III族−V族窒化物からなる結晶性半導体からなり、
前記複数の粒子状発光ダイオード(22)の各々は、第1導電型の第1半導体(21n)、活性層(21i)、および第2導電型の第2半導体(21p)からなり、
前記活性層(21i)は前記第1半導体(21n)の周囲の一部に形成されており、
前記第2半導体(21p)は前記活性層(21i)の周囲を覆っており、
前記第1半導体(21n)は、前記画素電極(32)と前記対向電極(37)のいずれか一方と電気的に接続されており、
前記第2半導体は、前記画素電極(32)と前記対向電極(37)のいずれか他方と電気的に接続されており、
前記結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体からなる、表示装置。
The technical ideas derived from the above disclosure are as follows:
A display device having a plurality of pixels formed in a matrix,
The display device includes a substrate (30), a plurality of pixel electrodes (32), and a counter electrode (37).
Each pixel includes one pixel electrode (32), a portion of the counter electrode (37) overlapping the one pixel electrode in plan view, and a plurality of particulate light emitting diodes (22).
The plurality of particulate light emitting diodes (22) are randomly distributed on the one pixel electrode (32),
The plurality of particulate light emitting diodes (22) are sandwiched between the pixel electrode (32) and the counter electrode (37),
Each of the plurality of particulate light emitting diodes (22) is made of a crystalline semiconductor made of a group III-V nitride,
Each of the plurality of particulate light emitting diodes (22) includes a first conductive type first semiconductor (21n), an active layer (21i), and a second conductive type second semiconductor (21p),
The active layer (21i) is formed on a part of the periphery of the first semiconductor (21n),
The second semiconductor (21p) covers the periphery of the active layer (21i),
The first semiconductor (21n) is electrically connected to either the pixel electrode (32) or the counter electrode (37),
The second semiconductor is electrically connected to either the pixel electrode (32) or the counter electrode (37),
The display device, wherein the crystalline semiconductor is a polyhedron having an outer peripheral surface composed of a plurality of flat crystal lattice planes.
アクティブマトリクス駆動(図1)の場合、対向電極は一般的には1枚である。パッシブマトリクス駆動(図7)の場合、対向電極は、一般的には複数個存在する。この場合、各対向電極は、いずれも、帯状である。 In the case of active matrix driving (FIG. 1), there is generally one counter electrode. In the case of passive matrix driving (FIG. 7), there are generally a plurality of counter electrodes. In this case, each counter electrode has a strip shape.
21n・・・第1半導体
21i・・・活性層
21p・・・第2半導体
22 ・・・粒子状発光ダイオード
30 ・・・基板
31 ・・・TFT
32 ・・・画素電極
35 ・・・誘電体層
36 ・・・絶縁層
37 ・・・対向電極
67 ・・・芯粒子
113 ・・・ダミー基板
114 ・・・誘電体層
115 ・・・絶縁層
116 ・・・画素電極(n電極)
117 ・・・接着層
118 ・・・基板
119 ・・・対向電極(p電極)
201〜202 ・・・ 多面体形状の結晶粒子の発光特性
203 ・・・球状結晶粒子の発光特性
240 ・・・特性曲線
21n ...
32 ...
117: Adhesive layer 118: Substrate 119: Counter electrode (p electrode)
201-202 ... emission characteristics of
Claims (14)
前記基板上に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の各々の上にランダムに散布された複数の粒子状発光ダイオードと、
前記複数の粒子状発光ダイオードを覆う対向電極と、
を備え、
前記複数の粒子状発光ダイオードの各々は、III族−V族窒化物からなる結晶性半導体からなり、
前記複数の粒子状発光ダイオードの各々は、第1導電型の第1半導体、活性層、および第2導電型の第2半導体からなり、
前記活性層は前記第1半導体の周囲の一部に形成されており、
前記第2半導体は前記活性層の周囲を覆っており、
前記第1半導体は、前記画素電極と前記対向電極のいずれか一方と電気的に接続されており、
前記第2半導体は、前記画素電極と前記対向電極のいずれか他方と電気的に接続されており、
前記結晶性半導体は、外周面が複数の平坦な結晶格子面からなる多面体形状を有している、表示装置。 A substrate,
A plurality of pixel electrodes provided on the substrate;
A plurality of particulate light emitting diodes randomly distributed on each of the plurality of pixel electrodes;
A counter electrode covering the plurality of particulate light emitting diodes;
With
Each of the plurality of particulate light emitting diodes is made of a crystalline semiconductor made of a group III-V nitride,
Each of the plurality of particulate light emitting diodes includes a first conductivity type first semiconductor, an active layer, and a second conductivity type second semiconductor,
The active layer is formed in a part of the periphery of the first semiconductor;
The second semiconductor covers the periphery of the active layer;
The first semiconductor is electrically connected to either the pixel electrode or the counter electrode,
The second semiconductor is electrically connected to the other of the pixel electrode and the counter electrode,
The display device, wherein the crystalline semiconductor has a polyhedral shape whose outer peripheral surface is composed of a plurality of flat crystal lattice planes.
前記{1−100}面が、前記画素電極と電気的に接続されている、請求項1記載の表示装置。 The crystalline semiconductor has a {1-100} plane;
The display device according to claim 1, wherein the {1-100} plane is electrically connected to the pixel electrode.
前記第2半導体の一部分または全部が前記誘電体層に埋まっており、
前記第1半導体の一部分が前記誘電体層から突出し、かつ前記対向電極と電気的に接続されている、請求項1記載の表示装置。 Having a dielectric layer on the pixel electrode;
A part or all of the second semiconductor is embedded in the dielectric layer;
The display device according to claim 1, wherein a part of the first semiconductor protrudes from the dielectric layer and is electrically connected to the counter electrode.
前記基板と前記画素電極の間に接着層を有する請求項1に記載の表示装置。 The substrate is formed of plastic;
The display device according to claim 1, further comprising an adhesive layer between the substrate and the pixel electrode.
前記製造方法は、
前記各々の複数の画素電極上に、前記複数の粒子状発光ダイオードをランダムに散布する工程(A)、
前記複数の粒子状発光ダイオードが散布された前記各々の複数の画素電極上に誘電体層を形成することによって、前記複数の粒子状発光ダイオードの一部を前記誘電体層に埋める工程(B)、
前記誘電体層に覆われていない各粒子状発光ダイオードの表面をエッチングして、前記第1半導体の一部を露出させる工程(C)、および
前記露出させた第1半導体上に対向電極を形成する工程(D)、
を順に有する、表示装置の製造方法。 A manufacturing method of a display device according to claim 1,
The manufacturing method includes:
A step (A) of randomly dispersing the plurality of particulate light emitting diodes on each of the plurality of pixel electrodes;
(B) filling a part of the plurality of particulate light emitting diodes in the dielectric layer by forming a dielectric layer on each of the plurality of pixel electrodes dispersed with the plurality of particulate light emitting diodes; ,
Etching the surface of each particulate light emitting diode not covered with the dielectric layer to expose a part of the first semiconductor, and forming a counter electrode on the exposed first semiconductor Step (D) to perform,
A method for manufacturing a display device, comprising:
表面に誘電体層が設けられたダミー基板の前記誘電体層中に前記粒子状発光ダイオードをランダムに散布して、前記誘電体層中に前記複数の粒子状発光ダイオードの一部を埋める工程(B1)、
前記誘電体層に覆われていない各粒子状発光ダイオードの表面をエッチングして第1半導体を露出させる工程(B2)、
露出した前記第1半導体上に、画素電極と対向電極のいずれか一方の電極を設け、前記一方の電極と第1半導体を電気的に接続する工程(C2)、
前記ダミー基板上の前記誘電体層側の面に、基板を貼付する工程(D1)、
前記誘電体層から前記ダミー基板を剥離する剥離工程(D2)、および
剥離により露出した面側の粒子状発光ダイオードの第2半導体上に画素電極と対向電極の他方の電極を設け、前記他方の電極と前記第2半導体とを電気的に接続させる工程(E1)
を順に有する、表示装置の製造方法。 A manufacturing method of a display device according to claim 1,
A step of randomly dispersing the particulate light emitting diodes in the dielectric layer of the dummy substrate having a dielectric layer provided on a surface thereof, and burying a part of the plurality of particulate light emitting diodes in the dielectric layer ( B1),
Etching the surface of each particulate light emitting diode not covered with the dielectric layer to expose the first semiconductor (B2);
Providing either one of a pixel electrode and a counter electrode on the exposed first semiconductor, and electrically connecting the one electrode and the first semiconductor (C2);
A step (D1) of attaching a substrate to the surface on the dielectric layer side of the dummy substrate;
A peeling step (D2) for peeling the dummy substrate from the dielectric layer; and the other electrode of the pixel electrode and the counter electrode is provided on the second semiconductor of the particulate light emitting diode on the surface side exposed by the peeling, Electrically connecting the electrode and the second semiconductor (E1)
A method for manufacturing a display device, comprising:
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CN113039467A (en) * | 2018-11-30 | 2021-06-25 | Dic株式会社 | Color filter |
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-
2008
- 2008-03-19 JP JP2008070996A patent/JP2009231305A/en active Pending
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