JP2015501085A - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

表示装置（１）であって、放射を生成する目的で設けられている活性領域（２０）を有し、かつ複数のピクセル（２ａ，２ｂ）を形成している半導体積層体（２）、を備えた表示装置（１）、を開示する。さらに、本表示装置（１）はキャリア（５）を有し、活性領域（２０）は、第１の半導体層（２１）と第２の半導体層（２２）との間に配置されている。半導体積層体（２）は少なくとも１つの凹部（２５）を有し、この凹部（２５）は、キャリアの側の半導体積層体（２）の主面（２７）から、活性領域（２０）を貫いて、第１の半導体層（２１）の中に達しており、第１の半導体層（２１）に電気的に接触する目的で設けられている。キャリア（５）は、それぞれが少なくとも１つのピクセル（２ａ，２ｂ）を制御する目的で設けられている複数のスイッチ（５１）を有する。さらに、このような表示装置の製造方法も開示する。

Description

表示装置および表示装置の製造方法を提供する。

少数のピクセルを有するＬＥＤ表示装置は、多重化法（multiplexing method）によって駆動することができ、多重化法では、各ピクセルごとに行あたり１つのコンタクトと列あたり１つのコンタクトが使用され、コントローラに供給される。この方法では、ピクセルを１つずつしか駆動することができず、フリッカーの存在しない、表示装置の全体的な明るさを目的として、ピクセルの数が増大する場合、極めて高い電流がピクセルを流れる。

本発明の１つの目的は、高い解像度および高いリフレッシュレートで画像を生成することのできる表示装置を提供することである。さらに、表示装置を効率的かつ簡単に製造することのできる方法を提供する。

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。構造形態および有利な態様は、従属請求項の主題を構成する。

一実施形態によると、表示装置は半導体積層体を備えており、この半導体積層体は、放射を生成する目的で設けられている活性領域を備えており、複数のピクセルを形成している。さらに、本表示装置はキャリアを備えている。活性領域は、第１の半導体層と第２の半導体層との間に配置されており、第１の半導体層および第２の半導体層は、異なる導電型を備えていることが有利である。半導体積層体は、少なくとも１つの凹部を備えており、この凹部は、キャリアの側の半導体積層体の主面から、活性領域を貫いて、第１の半導体層の中まで達しており、第１の半導体層に電気的に接触する目的で設けられている。キャリアは、複数のスイッチを備えており、これらのスイッチそれぞれは、少なくとも１つのピクセルを制御する目的で設けられている。

各ピクセルに正確に１つのスイッチが関連付けられていることが好ましい。本表示装置の動作時、各ピクセルは、割り当てられているスイッチによって駆動することができる。したがって、動作時、複数のピクセルを同時に駆動することができ、特に、すべてのピクセルを同時に駆動することができる。

本表示装置の製造時、ピクセルは、共通の半導体積層体（すなわち半導体層）から形成されることが好ましく、すなわち、個々のピクセルの半導体層、特に、活性領域は、半導体ウェハ全体において横方向に発生する、製造に関連する変動（manufacturing-related variations）を除き、それぞれの材料組成およびそれぞれの層厚さに関して同じである。

好ましい実施形態においては、半導体積層体の成長基板が、完全に、または少なくとも部分的に除去されている、あるいは、全体的に、または少なくとも部分的に薄くされている。キャリアが半導体積層体を機械的に安定化させることができ、すなわち、この目的に成長基板はもはや必要ない。本表示装置には、成長基板がまったく存在しないことが好ましい。したがって、本表示装置の動作時に、隣り合うピクセルの間の光学的クロストークの危険性を低減することができる。しかしながら、これとは異なり、特定の残留厚さまで成長基板を単に薄くするだけでも十分であることがある。

好ましい一構造形態においては、本表示装置は、第１の接続層を備えており、この第１の接続層は、少なくとも１つの凹部において第１の半導体層に導電接続されている。第１の接続層は、半導体積層体とキャリアとの間に配置することができる。第１の半導体層には、キャリアの側の半導体積層体の面から、第１の接続層によって電気的に接触することができる。さらには、キャリアと半導体積層体との間に第２の接続層が配置されていることが好ましく、この第２の接続層は、部分的に第２の半導体層に導電接続されている。第２の接続層の少なくとも１つの導電接続された領域が、少なくとも１つの凹部を横方向に完全に囲んでいることが好ましい。第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方または少なくとも１つのサブ層は、動作時に活性領域において生成される放射に対して反射性であることが好ましい。活性領域において生成される放射に対する反射率は、少なくとも５０％、特に好ましくは少なくとも７０％であることが好ましい。

表示装置の上からの平面視において、第１の接続層と第２の接続層は重なっていることができる。さらに、第２の接続層は、その一部分を半導体積層体と第１の接続層との間に配置することができる。これに代えて、第１の接続層と第２の接続層を、重なることなく配置することができる。さらには、第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方は、単層構造または多層構造とすることができる。

特に、多層構造の場合、第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方は、ＴＣＯ（透明導電性酸化物）材料を含んでいることができる。

接続層の一方が、ピクセルの共通の電気コンタクトを形成することができ、例えば、第１の接続層が第１の半導体層の共通の電気コンタクトを形成し、ピクセルの第２の半導体層それぞれを第２の接続層によってスイッチの１つに導電接続することができる、または、この逆の構造とすることができる。複数のピクセル、特に、すべてのピクセルの共通の電気コンタクトを使用することで、ピクセルに要求されるコンタクトの総数を減らすことができる。

バリエーションの一構造形態においては、活性領域は、複数のピクセルにわたり、特に、すべてのピクセルにわたり、連続的に延在する。したがって、活性領域は連続的な構造であり、少なくとも１つの凹部によってのみ穿孔されている。したがって、個々のピクセルの活性領域を分割する追加の製造ステップを省くことができる。

バリエーションの代替構造形態においては、活性領域は複数のセグメントに細分割されており、セグメントそれぞれが１つのピクセルを形成している。

隣り合うピクセルの間の細分割は、それぞれ、例えば少なくとも活性領域を分割する溝によって行うことができる。特に、溝は、半導体積層体全体を分割することができる。

これに代えて、第１の半導体層のみに溝を形成することもでき、すなわち、溝は活性領域を分割しない。このような溝は、活性領域が分割されることなくピクセル間の光学的分離を改善することができる。

製造時、セグメントは共通の半導体積層体から形成される。したがって、セグメントの半導体積層体の組成および層厚さは、エピタキシャルに堆積させるときの製造に関連する変動を除いて同じである。

セグメントに細分割することによって、隣り合うピクセル間の電荷キャリア注入の分離を簡単な方法で達成することができる。

一構造形態においては、少なくとも１つの凹部は、セグメントの周囲の少なくとも一部分に沿って延在している。特に、凹部は、セグメントを完全に囲んでいることができる。凹部によって、個々のピクセルに、それぞれの周囲に沿って、特に、それぞれの周囲全体に沿って、例えば第１の接続層によって電気的に接触することができる。第１の接続層は、隣り合うピクセルの間、凹部の領域に配置することができ、例えば格子の形をとることができる。第１の接続層は、特に、セグメントの第１の半導体層の共通の電気コンタクトを形成している。

さらなる一発展形態においては、少なくとも１つのセグメントの側面、特に、複数またはすべてのセグメントの側面が、本表示装置の放射出口面に平行に、または実質的に平行に（例えば最大で１０゜の角度で）延在する突起部を備えており、この突起部において第１の半導体層が電気的に接触されている。特に、突起部の領域において、第１の接続層が第１の半導体層に隣接している。

さらなる構造形態においては、１つのピクセルの第１の半導体層が、隣接するピクセルの第２の半導体層に導電接続されている。したがって、これらの隣接するピクセルは、互いに電気的に直列に接続されている。

さらなる好ましい一発展形態においては、スイッチは、一方の側においてピクセルの第１の半導体層に導電接続されており、もう一方の側においてピクセルの第２の半導体層に導電接続されている。したがって、関連するピクセルをスイッチによって電気的にバイパスすることができる。したがって、１つまたは複数のピクセルが電気的に直列に接続されている場合でも、個々のピクセルを個別に駆動することができる。直列に接続されたピクセルそれぞれが、電気的にバイパスするためのスイッチを備えていることが好ましい。

凹部の数は、特に、本表示装置の意図された用途と個々のピクセルの大きさとに応じて、広い範囲内で変化させることができる。特に、第１の半導体層がすべてのピクセルにわたり連続的に延在する構造においては、表示装置全体においてただ１つの凹部で十分なことがある。個々のピクセルの間に凹部が格子状に形成される場合にも、１つの凹部で十分である。しかしながら、横方向（すなわち半導体積層体２の半導体層の主延在面に延びる方向）において電流を均一に入力するためには、第１の半導体層の横方向導電率の関数として複数の凹部が設けられることが好ましい。凹部の数は、少なくともピクセルの数と同じであることが好ましい。このことは、第１の半導体層が第１の接続層を介してスイッチに接続されている構造と、第１の接続層が複数のピクセルにわたり連続的に延在する構造の両方にあてはまる。特に、個々のピクセルの横方向範囲が比較的大きい場合、ピクセルあたり２つ以上の凹部も有利であり得る。したがって、横方向において均一に電荷キャリアをピクセルの活性領域に注入することが単純化される。

好ましい構造形態においては、キャリアとは反対側の半導体積層体の面に、放射変換要素が配置されている。放射変換要素は、活性領域において生成される、第１のピーク波長を有する放射の少なくとも一部分を、第１のピーク波長とは異なる第２のピーク波長を有する第２の放射に変換する目的で設けられることが好ましい。

放射変換要素は、複数のピクセルにわたり、特に、すべてのピクセルにわたり連続的に延在していることができる。これに代えて、放射変換要素は、それぞれが少なくとも１つのピクセルに関連付けられている複数のセグメントを備えていることができる。例えば、３つ以上のピクセルを１つのカラートリプレット（colour triplet）に結合することができ、カラートリプレットは、赤色スペクトル領域、緑色スペクトル領域、および青色スペクトル領域の放射を生成する目的で設けられる。このような表示装置は、静止画または動画のフルカラー再生に適している。

複数のピクセルを有する表示装置を製造する方法においては、放射を生成する目的で設けられる活性領域を備えた半導体積層体を形成する。各ピクセルのためのランドを半導体積層体の上に形成する。複数のスイッチを有するキャリアを形成する。ランドが各スイッチに関連付けられるように、半導体積層体をキャリアに対して位置決めする。ランドとスイッチの間に導電接続を形成する。半導体積層体の成長基板を、完全に、または部分的に除去する。

本方法は、必ずしも上に記載した順序で実行する必要はない。

成長基板の除去は、ランドとスイッチの間の導電接続を形成した後に行うことが好ましい。したがって、この場合、成長基板の除去は、表示装置のピクセルがキャリアの対応するスイッチにすでに接続された時点でのみ行う。

これに代えて、成長基板以外の、中間キャリアとしての役割を果たす補助キャリアの上に、半導体積層体を形成することもできる。補助キャリアは、半導体積層体にキャリアを固定してキャリアが半導体積層体を機械的に安定化させる役割を担うまで、この役割を果たすことができる。半導体積層体をキャリアに固定した時点で、補助キャリアを除去することができる。

さらには、複数の表示装置の製造を、ウェハアセンブリにおいて同時に行うことが好ましく、複数の表示装置は、例えばソーイングによって、またはレーザ分離法によって、ウェハアセンブリを個片化することによって作製される。表示装置への個片化は、ランドとスイッチの間の導電接続を形成した後にのみ、特に好ましくは、半導体積層体の成長基板を除去した後にのみ、行うことが好ましい。

上述した方法は、前述した表示装置を製造するのに特に適している。したがって、表示装置に関連して記載されている特徴は、本方法にもあてはまり、逆も同様である。

以下では図面を参照しながら例示的な実施形態について説明する。さらなる特徴、構造形態、および有利な態様は、以下の説明から明らかになるであろう。

表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の例示的な実施形態の概略断面図である。 表示装置の製造方法の例示的な実施形態を、断面図として概略的に示した中間ステップを使用して示している。 表示装置の製造方法の例示的な実施形態を、断面図として概略的に示した中間ステップを使用して示している。 表示装置の製造方法の例示的な実施形態を、断面図として概略的に示した中間ステップを使用して示している。 表示装置の製造方法の例示的な実施形態を、断面図として概略的に示した中間ステップを使用して示している。

図面において、同じ要素、類似する要素、または同じ機能の要素には、同じ参照数字を付してある。

図面と、図面に示した要素の互いに対するサイズの比は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、便宜上、または深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張した大きな縮尺で示してあることがある。

図１は、表示装置１の第１の例示的な実施形態の概略断面図である。この表示装置は、互いに隣り合って配置された、特に、行列状に配置された複数のピクセルを備えている。図を簡潔にするため、表示装置のうち第１のピクセル２ａおよび第２のピクセル２ｂを含む部分を図に示してある。

表示装置１は、半導体積層体２を備えている。半導体積層体は、放射を生成する目的で設けられている活性領域２０を備えており、半導体積層体の領域は、垂直方向には主面２７と放射出口面２９との間に延在している。活性領域は、第１の導電型の第１の半導体層２１と、第１の導電型とは異なる第２の導電型の第２の半導体層２２との間に配置されている。例えば、第１の半導体層がｎ型導電性であり、第２の半導体層がｐ型導電性である、またはこの逆とすることができる。半導体積層体２には、複数の凹部２５が形成されており、これらの凹部は、主面から第２の半導体層２２および活性領域２０を貫いて第１の半導体層２１の中に達している。

活性領域２０は、可視スペクトル領域、紫外スペクトル領域、または赤外スペクトル領域における放射を生成する目的で設けることができる。特に、活性領域は、量子井戸構造（例えば多重量子井戸構造）を備えていることができる。

半導体積層体２、特に、活性領域２０は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を含んでいることが好ましい。この半導体材料は、特に、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎからなる群からの少なくとも１種類のＩＩＩ族元素と、Ｎ、Ｐ、Ａｓからなる群からの少なくとも１種類のＶ族元素とを含んでいることができる。

ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料は、紫外スペクトル領域（Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ）から、可視スペクトル領域（特に青色〜緑色の放射の場合のＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、または特に黄色〜赤色の放射の場合のＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ）、さらには赤外スペクトル領域（Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ａｓ）における放射を生成する目的に、特に適している。各場合において、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１が成り立ち、特に、ｘ≠１、ｙ≠１、ｘ≠０、ｙ≠０の少なくとも１つである。特に上記の材料系からのＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を使用することで、放射の生成における高い内部量子効率をさらに達成することができる。

さらに、表示装置１は、半導体積層体２が上に配置されて固定されているキャリア５を備えている。キャリア５には、複数のスイッチ５１が組み込まれており、これらのスイッチ５１は、例えば、個々のトランジスタの形をとる、または複数のトランジスタおよびキャパシタを有する回路の形をとることができる。半導体積層体２の側のキャリア５の主面５０においては、接触領域５４がスイッチ５１のそれぞれに関連付けられており、この接触領域は、半導体積層体のピクセル２ａ，２ｂとの電気的接続を目的として設けられている。主面５０における隣り合う接触領域５４の間それぞれには、接触領域５４を互いに電気的に分離する絶縁領域５３が形成されている。さらに、キャリア５にはフィードライン５２が形成されており、このフィードライン５２を介して、表示装置のピクセルを電気制御回路によって駆動することができる。

キャリア５は、例えばシリコンキャリアの形をとることができ、スイッチ５１は、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）技術を使用して形成されている。さらに、キャリアは、スイッチ５１に加えて、表示装置１を駆動するためのさらなる電子部品（例えばシフトレジスタやプログラマブルロジックモジュール）を備えていることができる。

キャリア５は、ピクセル２ａ，２ｂの電気的駆動に加えて、半導体積層体２を機械的に安定化させる役割も果たす。半導体積層体を好ましくはエピタキシャルに堆積させるための成長基板は、この目的にはもはや必要なく、したがって、表示装置の製造中に除去することができる。

さらには、半導体積層体はキャリア５に熱伝導的に結合されており、したがって、動作時に発生する廃熱を、キャリアを介して効率的に放散させることができる。この結合を形成するのに好適な方法は、例えば、はんだ付け（例：はんだペーストを使用してのはんだ付け）、銀焼結、直接接合法、またはバンプを使用しての接触結合（機械的安定性を高めるためバンプの間にアンダーフィルを設けることができる）である。

半導体積層体２のピクセル２ａ，２ｂをキャリア５に電気的に接続するため、半導体積層体２とキャリア５との間に第１の接続層３１および第２の接続層３２が配置されている。第１の接続層３１は、凹部２５の中から外側に延在しており、第１の半導体層２１に電気的に接触する目的で設けられている。したがって、第２の接続層３２は、第２の半導体層２２に電気的に接触する目的で設けられており、第２の半導体層に直接隣接している。これらの接続層は金属であることが好ましく、さらには、活性領域２０において生成される放射に対して反射性であることが好ましい。例えば、銀は、可視スペクトル領域および紫外スペクトル領域において特に高い反射率を特徴とする。これに代えて、別の金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、ロジウム、またはパラジウム、あるいはこれらの材料の少なくとも１種類を含む金属合金（例：銀−パラジウム合金やＡｕ：Ｇｅ）を使用することもできる。

接続層３１，３２は、多層構造とすることもできる。多層構造の場合、接続層３１，３２のサブ層は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料（例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や亜鉛酸化物）を含んでいることもできる。

表示装置１の上からの平面視において、第１の接続層３１と第２の接続層３２は部分的に重なっている。したがって、第２の接続層３２は、比較的大きな領域において第２の半導体層２２に直接隣接していることができ、したがって、活性領域２０によってキャリア５の方に放出される放射の大部分を反射し、したがって、放射のこの部分は放射出口面２９を通じて出て行くことができる。図示した例示的な実施形態においては、第２の接続層３２は各ピクセル２ａ，２ｂのためのランド３５を形成しており、これらのランド３５は、対応するスイッチ５１の接触領域５４に接続されている。第１の半導体層２１は、第１の接続層３１によって連続的に電気的に接触されており、したがって、第１の接続層は、表示装置のすべてのピクセル２ａ，２ｂの共通のコンタクトを形成しており、フィードライン５２に直接接続されている。

共通のコンタクトは、一箇所または複数箇所においてフィードライン５２に接続する、または表示装置１の外に直接ガイドすることができる。

第１の接続層３１と第２の接続層３２との間には、第１の絶縁層４１（例えばシリコン酸化物層）が配置されている。この絶縁層は、第１の接続層３１と第２の接続層３２との間を電気的に絶縁する役割と、凹部２５の領域において第１の接続層を第２の半導体層２２および活性領域２０から電気的に絶縁する役割とを果たす。半導体積層体２、特に活性領域２０の側面は、第２の絶縁層４２によって覆われている。

表示装置１の動作時、スイッチ５１によって、ピクセル２ａ，２ｂを相互に独立して、特に同時に、動作させることができる。これにより、ピクセルが行および列において接触線を使用して接続されている構造とは異なり、ピクセルの数を増やすことができ、特定のリフレッシュレートにおけるピクセルあたりのスイッチング時間をこの目的のために短縮する必要はない。したがって、ピクセルの同じ明るさを達成するために、ピクセルを流れる電流を増大させる必要がない。

図示した例示的な実施形態においては、半導体積層体２は、複数のピクセル２ａ，２ｂにわたり連続的に延在している。したがって、活性領域２０は、連続的な領域の形をとる。この例示的な実施形態では、ピクセルの横方向範囲は、第２の接続層３２の横方向範囲によって実質的に決まる。

凹部２５の数は、ピクセルの大きさと、第１の半導体層の横方向導電率の関数として、広い範囲内で変化させることができる。したがって、図示した例示的な実施形態とは異なり、各ピクセルが、自身の凹部２５、または複数の自身の凹部２５を有する必要はない。代わりに、互いに隣り合って配置されている複数のピクセルが、共通の凹部２５を備えていることもできる。極端な場合、表示装置全体に対して１つの凹部で十分なことがある。

個々のピクセル２ａ，２ｂの縁部長さは、広い範囲内で変化させることができる。例えば、縁部長さは、１μｍ〜１ｍｍの範囲内（両端値を含む）とすることができる。例えば自動車のアダプティブフロントライティングシステム（ＡＦＳ）のピクセルヘッドライトを形成するためには、縁部長さは、例えば２０μｍ〜１５０μｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。投写型表示装置の場合、縁部長さは、１μｍ〜５μｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。

隣り合うピクセルの間の非発光空間は、０．５μｍ〜２０μｍの範囲内（両端値を含む）とすることができる。

ピクセル２ａ，２ｂとキャリア５の接触領域５４との間を結合するための特に好適な材料は、金属（例えば、金、銀、銅、またはニッケル）、あるいはこれらの材料の少なくとも１種類を含む金属合金（例えば金−錫、銅−銀−錫、インジウム−錫、ニッケル−錫）である。

図２に概略的に示した第２の例示的な実施形態は、図１に関連して説明した第１の例示的な実施形態と実質的に同じである。第１の例示的な実施形態とは異なる点として、第２の接続層３２が、表示装置１のすべてのピクセル２ａ，２ｂの共通のコンタクトを形成している。第１の接続層３１それぞれはランド３５を形成しており、ランド３５は、それぞれのピクセルに割り当てられているスイッチ５１に導電接続されている。

さらには、半導体積層体の放射出口面２９に放射変換要素６が形成されている。図示した例示的な実施形態においては、放射変換要素は、複数のセグメント６ａ，６ｂを備えた連続的な要素の形をとる。各ピクセルに正確に１つのセグメントが割り当てられる。隣り合うセグメントの間それぞれに、分離ウェブ６１が形成されている。分離ウェブによって、セグメント６ａ，６ｂを互いに光学的に絶縁することができる。このようにすることで、ピクセル２ａ，２ｂの間の光学的分離が向上する。

フルカラーの静止画または動画を再生することを目的とする表示装置の場合、相互に異なるピーク波長を持つ二次波長を有する放射を生成するようにセグメント６ａ，６ｂを設けることができる。例えば、３つのセグメント６ａ，６ｂが、赤色スペクトル領域、緑色スペクトル領域、および青色スペクトル領域の放射を生成するカラートリプレットを形成することができる。当然ながら、放射変換要素６を不連続な構造とし、互いに機械的に分離された個々のセグメントの形の放射変換要素をそれぞれのピクセル２ａ，２ｂに形成することも可能である。

放射変換要素６は、あらかじめ製造された形で放射出口面２９に固定する、または放射出口面の上に直接形成することができる。さらには、例えば、セラミック粒子、量子ドット、または有機分子によって、放射変換要素を形成することができる。これらは、マトリックス材料、例えばポリマーマトリックス材料（例：シリコーン、エポキシ、またはシリコーンおよびエポキシを含むハイブリッド材料）に埋め込むことができる。これに代えて、放射変換要素は、セラミック放射変換要素の形をとることもでき、この場合、放射を変換する目的で提供される粒子が、例えば焼結によって単独でセラミックを形成する、または、このような粒子がさらなる物質の支援下でセラミックに固められる。

ピクセルヘッドライトの場合、放射変換要素６のセグメント６ａ，６ｂを同じ構造とすることもできる。例えば、人の目に白色に見える光が放出されるように、活性領域２０において生成される青色の放射を黄色のスペクトル領域の二次放射に変換するセグメントを設けることができる。

図３に概略的に示した第３の例示的な実施形態は、図２に関連して説明した第２の例示的な実施形態と実質的に同じである。第２の例示的な実施形態とは異なり、隣り合うピクセル２ａ，２ｂが溝２６によって互いに隔てられている。溝は、放射出口面２９から、少なくとも活性領域を貫いて、好ましくは半導体積層体２全体を貫いて延びている。この溝によって、簡単な方法でピクセル２ａ，２ｂを互いに光学的かつ電気的に分離することができる。ピクセルを単に光学的に分離するためには、溝が放射出口面２９から、活性領域２０を分割せずに、第１の半導体層２１のみに達しているようにすることもできる。このような溝は、例えば図１に関連して説明した連続的な第１の半導体層２１において使用することもできる。

溝の側面は、第２の絶縁層４２によって覆われている。これらの溝２６は、充填材料によって満たさない、または満たすことができる。充填材料は、活性領域２０において生成される放射に対して透過性、吸収性、または反射性とすることができる。吸収性または反射性の充填材料では、隣り合うピクセルの間の光学的分離を向上させることができる。溝に適する透明または吸収性の充填材料の例は、誘電体材料（例えばポリマー材料）である。反射性の材料は、金属層の形をとる、または反射性粒子（例えばチタン酸化物）が埋め込まれたプラスチック材料の形をとることができる。充填材料として誘電体材料が使用されるときには、溝２６の側面における第２の絶縁層４２を省くこともできる。

図示した例示的な実施形態においては、放射変換要素６は、連続的な要素の形をとり、複数のピクセル２ａ，２ｂにわたり延在している。放射変換要素は、特に、一体構造とすることができる。当然ながら、図２に関連して説明したように具体化されている放射変換要素を使用することもできる。図２および図３に関連して説明した放射変換要素６は、一般的には、すべての例示的な実施形態に関連して説明した表示装置に適しているが、簡潔さのため、すべての例示的な実施形態においてこれらの放射変換要素を明示的には示していない。

さらには、図２に示した例示的な実施形態とは異なり、ピクセル２ａは、第１の半導体層２１に接触するための複数の凹部２５を備えている。

ピクセルあたり複数の凹部は、比較的大きなピクセル２ａ，２ｂを有する表示装置、例えば、ピクセルヘッドライトの表示装置において特に適している。

図４に示した例示的な実施形態は、図３に関連して説明した例示的な実施形態と実質的に同じである。図３の例示的な実施形態とは異なり、各ピクセル２ａ，２ｂそれぞれが正確に１つの凹部２５を有する。このようにすることで、個々のピクセルの大きさと、したがって隣り合うピクセルの間の中心距離とを最小にすることができる。このような表示装置１は、特に、投写型表示装置の光源として適している。

図５に示した第５の例示的な実施形態は、ここまでの例示的な実施形態とは異なる点として、特に、個々のピクセル２ａ，２ｂが互いに電気的に直列に接続されている、すなわち、ピクセル２ａの第１の半導体層２１が、接続層３１，３２を介して、隣のピクセル２ｂの第２の半導体層２２に導電接続されている。スイッチ５１は、一方の側において（例えばトランジスタのソース端子において）、第１の接続層３１を介して第１の半導体層２１に導電接続されており、他方の側において（例えばこのトランジスタのドレイン端子において）、第２の接続層３２を介して第２の半導体層２２に導電接続されている。したがって、スイッチが閉じた状態では、対応するピクセルは電気的に短絡し、したがって放射を放出しない。スイッチ５１が開いているときには、電荷キャリアがこのピクセルの活性領域２０に達し、そこで再結合して放射を放出する。言い換えれば、キャリア５の切り替え可能なバイパス機能が各ピクセルに関連付けられており、したがって、個々のピクセルが電気的に直列に接続されているにもかかわらず、個々のピクセル２ａ，２ｂをスイッチ５１によって個別に駆動することができる。このような相互接続によって、必要なフィードライン５２の数を減らすことができる。さらに、表示装置を流れる電流は、すべてのピクセルにおいて一定のままである。

図６は、表示装置の第６の例示的な実施形態を概略的に示している。この第６の例示的な実施形態は、図１に関連して説明した第１の例示的な実施形態と実質的に同じである。第１の例示的な実施形態とは異なり、各ピクセルの第１の半導体層２１それぞれが第１の接続層３１を介してスイッチ５１に電気的に接続されており、各ピクセルの第２の半導体層２２それぞれが第２の接続層３２を介してさらなるスイッチ５５に電気的に接続されている。したがって、各ピクセルに２つのスイッチが関連付けられている。したがって、この表示装置１は、ピクセルの共通のコンタクトを有さない。ピクセルには、完全に互いに独立して接触することができる。

図７は、表示装置の第７の例示的な実施形態を概略的に示している。この第７の例示的な実施形態は、図４に関連して説明した第４の例示的な実施形態と実質的に同じである。

第４の例示的な実施形態とは異なり、第１の接続層３１が、ピクセル２ａ，２ｂの第１の半導体層２１の共通の電気コンタクトを形成している。ピクセルの第２の半導体層２２それぞれは、第２の接続層によって、スイッチ５１の１つに導電接続されている。

凹部２５（この中で第１の接続層３１が第１の半導体層に導電接続されている）は、個々のピクセル２ａ，２ｂのそれぞれの周囲に沿って延びている。表示装置１を平面視において見たとき、凹部の中に配置されている第１の接続層は、隣り合うピクセルの間に延在している。したがって、第１の半導体層２１への電荷キャリアの注入を、個々のピクセルの周囲全体にわたり行うことができる。第１の接続層３１を活性領域２０および第２の半導体層２２から電気的に絶縁するため、絶縁層４１がセグメントの側面２０１を部分的に覆っている。

表示装置を平面視において見たとき、第１の半導体層２１に電気的に接触するための凹部２５と、ピクセル２ａ，２ｂの間に配置されている溝２６とが重なっている。したがって、電気的接触のための凹部を溝から横方向に間隔をおいて配置する必要がない。

さらには、第１の接続層３１は、格子状にピクセル２ａ，２ｂの間に延在している。したがって、隣り合うピクセル間の望ましくない光学クロストークが防止される、または少なくとも減少する。第１の接続層は、動作時に生成される放射に対して不透明である、特に、反射性である少なくとも１層の金属層を備えていることが有利である。

第１の接続層３１は、ピクセル２ａ，２ｂの側面２０１においてのみ、第１の半導体層２１に隣接している。放射出口面２９には第１の接続層３１が存在しない。したがって、放射出口面のシェーディングが防止される。これとは異なり、第１の接続層が、垂直方向に放射出口面まで延在し、放射出口面を部分的に覆うことができる。例えば、第１の接続層それぞれを、ピクセルの放射出口面の上に枠状に形成することができる。さらには、第１の接続層が放射透過性のサブ層を備えており、このサブ層が、放射出口面全体にわたり配置されており、凹部２５において、第１の接続層の、上述した放射に対して不透明なサブ層に隣接していることも可能である。したがって、第１の半導体層２１の大きな領域の電気的接触が単純化される。

この例示的な実施形態においては、表示装置１を平面視において見たとき、第１の接続層３１と第２の接続層３２が重なることなく延在している。したがって、これらの層の間の電気的絶縁は、単純な方法で達成することができる。しかしながら、これらの層が互いに電気的に絶縁されるならば、互いに重なる配置も考えられる。ピクセル２ａ，２ｂの側面２０１それぞれは、突起部２５１を有する。突起部の領域において、側面２０１は、放射出口面２９に平行に延在している。突起部の領域において、ピクセルの断面が急激に増大する。したがって、ピクセルの断面は、キャリア５の方に面する突起部の側において、キャリアとは反対の突起部の側よりも、少なくとも部分的に小さい。第１の接続層３１は、突起部の領域において第１の半導体層に隣接している。これにより、第１の半導体層２１の電気的接触の信頼性が高まる。突起部２５１は、凹部２５の基面（base surface）によって形成されている。突起部を有する構造とは異なり、ピクセル２ａ，２ｂの側面２０１が、放射出口面２９に対して斜めに、または垂直に、連続的に延在することもできる。したがって、凹部２５は、半導体積層体を完全に貫いて垂直方向に延びていることができ、したがって、凹部は、同時にピクセルの間の溝を形成している。

以下では、図４に関連して説明したように具体化されている表示装置の製造の例示的な実施形態について、図８Ａ〜図８Ｄに関連して説明する。

製造時、複数の表示装置１を、ウェハアセンブリにおいて互いに隣り合うように製造し、次いで、個々の表示装置に個片化することができる。簡潔さのため、各図面には、表示装置の一部分のみを示してある。

図８Ａに示したように、活性領域２０を有する半導体積層体２を、中間キャリア２８の上に形成し、活性領域２０は、放射を生成する目的で設けられており、第１の半導体層２１と第２の半導体層２２との間に配置されている。中間キャリアは、特に、半導体積層体の成長基板とすることができる。成長基板として適する材料の例は、半導体積層体２の材料に応じて、サファイア、シリコン、またはガリウムヒ素である。

これとは異なり、中間キャリアは、成長基板とは異なる補助キャリアとすることもできる。この場合、半導体積層体２の成長基板はすでに除去されている。

中間キャリア２８とは反対側の主面２７から開始して、複数の凹部２５を形成し、これらの凹部は、第２の半導体層２２および活性領域２０を貫いて第１の半導体層２１の中に達している。次いで、図８Ｂに示したように、あらかじめ製造された半導体積層体２の上、主面の上に、第１の接続層３１と第２の接続層３２を形成し、これらの接続層３１，３２は、それぞれ、第１の半導体層または第２の半導体層に電気的に接触することを目的として設けられる。この実施形態の場合、最初に、第２の接続層３２を形成する。次いで、第１の絶縁層４１を形成し、この第１の絶縁層４１は、第２の接続層３２と凹部２５の側面とを部分的に覆う。次いで、第１の接続層３１を形成し、この場合、第１の接続層３１が第２の接続層３２から完全に電気的に絶縁され、凹部２５の領域において第１の半導体層２１に隣接するように形成する。

さらに、複数のスイッチ５１が内部に設けられたキャリア５を形成する。キャリア５の主面５０における接触領域５４は、スイッチ５１のそれぞれに関連付けられる。

図示した例示的な実施形態においては、第１の接続層３１はランド３５を形成しており、ランド３５は、それぞれに対応するスイッチ５１との電気的接触を提供する役割を果たす。しかしながら、これとは異なり、図１に関連して説明したように、第２の接続層３２がランド３５を形成することもできる。

平面視においてランド３５と接触領域５４とが重なるように、半導体積層体２とキャリア５を互いに対して位置決めする。したがって、半導体積層体２とキャリア５との間の結合を形成するとき、機械的に安定的な導電性かつ熱伝導性の結合部が、ランド３５と接触領域５４との間に形成される。

半導体積層体とキャリア５との間の結合が形成された時点で、図８Ｃに示したように、中間キャリア２８（例えば成長基板）を除去することが可能である。中間キャリア、特に、成長基板の除去は、例えば、機械的に（研磨によって）、化学的に（例えばエッチングによって）、またはレーザリフトオフ（ＬＬＯ）法を使用して、行うことができる。

次いで、図８Ｄに示したように、溝２６によってピクセルを互いに隔てることができる。これとは異なり、半導体積層体をキャリア５に固定する前に、主面２７から溝２６を形成することもできる。図１に関連して説明した表示装置を製造するためには、溝の形成を省くことも可能である。

次いで、半導体積層体２、特に、活性領域２０の側面を、第２の絶縁層４２によって覆う。第２の絶縁層が十分に高い光透過性を示す場合、説明した例示的な実施形態とは異なり、第２の絶縁層が放射出口面２９を覆うこともできる。この場合、第２の絶縁層のパターニング形成（patterned application）は必要ない。仕上げステップとして、ウェハアセンブリから表示装置を、例えば、機械的に（例：ソーイングによって）、化学的に（例：湿式化学エッチングまたは乾式化学エッチングによって）、またはレーザ分離法を使用して、個片化することができる。

説明した方法を使用すると、表示装置の動作時にピクセル２ａ，２ｂを個別に駆動することができる表示装置を簡単かつ高い信頼性で製造することができる。このような表示装置では、個々のピクセルの動作時間を減少させることなくピクセルの数を増やすことができる。半導体積層体の良好な微細構造化能力（micro-structurability）のため、特に小さいピクセルと、ピクセル間の小さい間隔とを達成することが可能である。さらに、個々のピクセル２ａ，２ｂと対応するスイッチ５１との接続は、依然としてウェハアセンブリにおいて行うことができる。複数の表示装置の半導体積層体と、複数の表示装置のキャリアとを互いに結合した後に個片化する製造方法の代替として、複数の半導体チップ（これらの半導体チップそれぞれは複数のピクセル２ａ，２ｂを備えている）にすでに個片化された半導体積層体を、１つまたは複数の表示装置のキャリアの上に載せ、キャリアに導電接続することも可能である。

さらに、本表示装置は、特にコンパクトな設計を特徴とし、半導体積層体を機械的に安定化させるキャリアの中にスイッチがすでに組み込まれている。

ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

関連出願
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１１０５６８８８．３号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

Claims (17)

1. 表示装置（１）であって、
   放射を生成する目的で設けられている活性領域（２０）を有し、かつ複数のピクセル（２ａ，２ｂ）を形成している半導体積層体（２）と、
   キャリア（５）と、
   を備えており、
   − 前記活性領域（２０）が、第１の半導体層（２１）と第２の半導体層（２２）との間に配置されており、
   − 前記半導体積層体（２）が少なくとも１つの凹部（２５）を備えており、前記凹部（２５）が、前記キャリア（５）の側の前記半導体積層体（２）の主面（２７）から、前記活性領域（２０）を貫いて、前記第１の半導体層（２１）の中に達しており、前記第１の半導体層（２１）に電気的に接触する目的で設けられており、
   − 前記キャリア（５）が、それぞれが少なくとも１つのピクセル（２ａ，２ｂ）を制御する目的で設けられている複数のスイッチ（５１）を備えている、
   表示装置（１）。
2. 前記半導体積層体の成長基板（２８）が除去されており、前記キャリアが前記半導体積層体を機械的に安定化させる、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記少なくとも１つの凹部において前記第１の半導体層に導電接続されている第１の接続層（３１）と、前記第２の半導体層の一部分に導電接続されている第２の接続層（３２）とが、前記半導体積層体と前記キャリアとの間に配置されている、
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記表示装置の上からの平面視において、前記第１の接続層と前記第２の接続層とが重なっている、
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１の接続層が、前記ピクセルの前記第１の半導体層の共通の電気コンタクトを形成しており、前記ピクセルの前記第２の半導体層それぞれが、前記第２の接続層によって前記スイッチの１つに導電接続されている、またはこの逆である、
   請求項３または請求項４に記載の表示装置。
6. 前記活性領域が複数のピクセルにわたり連続的に延在している、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記活性領域が、それぞれがピクセルを形成している複数のセグメント（２０ａ，２０ｂ）に細分割されており、前記セグメントが共通の半導体積層体から形成されている、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の表示装置。
8. １つのピクセルの前記第１の半導体層が、隣接するピクセルの前記第２の半導体層に導電接続されている、
   請求項７に記載の表示装置。
9. 前記スイッチが、一方の側において前記ピクセルの前記第１の半導体層に導電接続されており、もう一方の側において前記ピクセルの前記第２の半導体層に導電接続されている、
   請求項８に記載の表示装置。
10. 前記少なくとも１つの凹部が、セグメントの周囲の少なくとも一部分に沿って延在している、
    請求項７に記載の表示装置。
11. 少なくとも１つのセグメントの側面（２０１）が、前記表示装置の放射出口面（２９）に平行に、または実質的に平行に延在する突起部（２５１）を備えており、前記突起部において前記第１の半導体層が電気的に接触されている、
    請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記キャリアとは反対側の前記半導体積層体の面に、放射変換要素（６）が配置されている、
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
13. 前記放射変換要素が、複数のピクセルにわたり連続的に延在している、
    請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記放射変換要素が複数のセグメント（６ａ，６ｂ）を備えており、前記複数のセグメント（６ａ，６ｂ）それぞれに少なくとも１つのピクセルが関連付けられている、
    請求項１２に記載の表示装置。
15. 複数のピクセル（２ａ，２ｂ）を有する表示装置（１）を製造する方法であって、
    ａ） 放射を生成する目的で設けられる活性領域（２０）を備えた半導体積層体（２）を形成するステップと、
    ｂ） 各ピクセル（２ａ，２ｂ）のためのランド（３５）を前記半導体積層体（２）の上に形成するステップと、
    ｃ） 複数のスイッチ（５１）を有するキャリア（５）を形成するステップと、
    ｄ） ランド（３５）が各スイッチ（５１）に関連付けられるように、前記半導体積層体（２）を前記キャリア（５）に対して位置決めするステップと、
    ｅ） 前記ランド（３５）と前記スイッチ（５１）の間に導電接続を形成するステップと、
    ｆ） 前記半導体積層体（２）の成長基板（２８）を除去するステップと、
    を有する、方法。
16. ステップｆ）がステップｅ）の後に実行される、
    請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載の表示装置が製造される、
    請求項１５または請求項１６に記載の方法。
    

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