JP2022548433A - 多色ｌｅｄピクセル単位およびマイクロｌｅｄディスプレイパネル - Google Patents

多色ｌｅｄピクセル単位およびマイクロｌｅｄディスプレイパネル Download PDF

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Abstract

多色発光ピクセル単位は、基板と、基板上に形成された最下部導電層および最下部導電層の上に形成された最上部導電層と、最上部導電層と最下部導電層との間に形成された発光層とを含む。発光層は複数のマイクロギャップ構造を含む。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年９月１１日出願の米国特許出願第１６／５６７，１０３号に基づき、その優先権の利益を主張する。上述の出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、全体として、マイクロ発光ダイオードの技術分野に関し、より詳細には、多色ＬＥＤピクセル単位およびマイクロディスプレイパネルに関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、半導体ダイオードの一種であり、電気エネルギーを光エネルギーに変換することができる。従来の発光ダイオードは、一方向伝導性を有するＰ－Ｎ接合を含む。正バイアス下では、正孔はＰ領域からＮ領域へと流れ、電子はＮ領域からＰ領域へと流れ、Ｎ領域の電子とＰ領域の正孔との組み合わせによって、励起光の自然放射が生じる。電子および正孔は、異なる半導体材料では異なるエネルギー状態を有し、したがって、電子および正孔の組み合わせによって生じるエネルギーが異なる。エネルギーが高いほど、励起光の波長は短くなる。したがって、ＬＥＤは、紫外光から赤外光まで異なる波長の異なる光を放射することができ、それによって多色ＬＥＤが作成される。
白色光または別の色の光を放射する多色ＬＥＤは広い用途を有し、その大部分がディスプレイ分野である。従来のＬＥＤディスプレイパネルは、単色ＬＥＤを基板上で１つずつ組み立てることによって形成される。単色ＬＥＤを組み立てる方法は、金属ワイヤによってＬＥＤを接合すること、または金属接合プロセスもしくは別のプロセスによって、相互接続層を用いてＬＥＤの電極を接続することを含む。別の色のＬＥＤを組み立てるプロセスは、単色ＬＥＤを組み立てるプロセスが完了するまで実施されないので、プロセスが複雑になり、プロセスの困難性が増大し、生産コストが増加する。加えて、単一のＬＥＤを１つずつ組み立てるかまたは形成することによって製作される多色ディスプレイパネルは、消費電力が多く、輝度および色が減少する。
本開示の一態様によれば、多色発光ピクセル単位が提供される。多色発光ピクセル単位は、基板と、基板上に形成された最下部導電層および最下部導電層の上に形成された最上部導電層と、最上部導電層と最下部導電層との間に形成された発光層とを含む。発光層は複数のマイクロギャップ構造を含む。
本開示の別の態様によれば、マイクロディスプレイパネルが提供される。マイクロディスプレイパネルは、上述の多色発光ピクセル単位を含む。
本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位を示す断面図である。 本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位を示す断面図である。 本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位を示す断面図である。 本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位を示す上面図である。 本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１に示される多色発光ピクセル単位を製作する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、図６の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図６の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図６の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図６の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図６のステップＳ６０１の詳細を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図１１のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図６のステップＳ６０４の詳細を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、図２２のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２２のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２２のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、第１の電気コネクタを製作するプロセス中に形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、第１の電気コネクタを製作するプロセス中に形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、マイクロギャップ構造を有する多色発光ピクセル単位を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図３に示される多色発光ピクセル単位を製作する方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、図２９の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９の方法のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９のステップＳ７０１の詳細を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、３つのタイプの発光層に形成されるマイクロギャップ構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図２９のステップＳ７０５の詳細を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態による、図３７のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図３７のステップで形成される構造を示す断面図である。 本開示の一実施形態による、図３７のステップで形成される構造を示す断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を詳細に参照して、本開示の更なる理解を提供する。考察する特定の実施形態および添付図面は、本発明を作成し使用する特定の手法の単なる例示であり、本発明または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、図１～図４０と併せて、本開示の実施形態によって、本開示について更に記載する。全ての添付図面は非常に単純化した形態を採用しており、不正確な拡大縮小は、本開示の実施形態を便宜的かつ明確に説明する助けとするためにのみ使用されることが指摘されるべきである。
本明細書に開示する多色発光ピクセル単位は、１つのタイプの発光トランジスタ、または複数のタイプの発光トランジスタを少なくとも含む。各タイプの発光トランジスタは、上部導電層と、最下部導電層と、上部導電層と最下部導電層との間の発光層とを含む。発光トランジスタは全て、同じ上部導電層および同じ最下部導電層を共有する。発光層は、単一層または複数層であり得ることが注目されるべきである。同じ発光ダイオードの複数の発光層のうち２つの間に、中間層を配置することができる。多色発光ピクセル単位は、第１からＭ番目までのタイプの発光トランジスタを含むものと仮定される（Ｍは２以上の整数である）。第１からＭ番目までのタイプの発光トランジスタはそれぞれ、同じタイプの発光層を少なくとも含む。例えば、第１からＭ番目までのタイプの発光トランジスタはそれぞれ、第１のタイプの発光層を含む。第２からＭ番目までのタイプの発光層はいずれも、第１のタイプの発光層と異なる。マトリックス状に配置された複数の上述のピクセル単位を含むマイクロディスプレイパネルも、本開示で提供される。
いくつかの実施形態では、発光トランジスタは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ショットキー発光トランジスタなどのうち少なくとも１つであることができる。発光トランジスタの最上部導電層は、非限定的には透明導電層であり、発光トランジスタの最下部導電層は、非限定的には金属層である。以下、ＬＥＤを発光トランジスタの一例として使用するが、これは本開示の範囲を限定するものではない。当業者であれば、従来の技術的手段にしたがって、ＬＥＤを別の発光トランジスタに変更することができる。
図１は、本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位１０００を示す断面図である。図１を参照すると、多色発光ピクセル単位１０００は、基板１００上に横並びで配置された第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２を少なくとも含む。第１のタイプのＬＥＤ０１の最上部および第２のタイプのＬＥＤ０２の最上部は同じ水平面にはない。第１のタイプのＬＥＤ０１のタイプは、第２のタイプのＬＥＤ０２のタイプとは異なる。本明細書では、図１に示されるように、第１のタイプのＬＥＤ０１の最上部は第２のタイプのＬＥＤ０２の最上部よりも低い。一実施形態によれば、第１のタイプのＬＥＤ０１は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択され、第２のタイプのＬＥＤ０２は、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択される。加えて、第１のタイプのＬＥＤ０１の発光面積のサイズは、第２のタイプのＬＥＤ０２の発光面積のサイズとは異なる。例えば、第１のタイプのＬＥＤ０１は赤色ＬＥＤであり、第２のタイプのＬＥＤ０２は緑色ＬＥＤであり、赤色ＬＥＤの発光面積のサイズは緑色ＬＥＤの発光面積のサイズとは異なる。更に、必要なことがある異なる色にしたがって、緑色ＬＥＤの発光面積は赤色ＬＥＤの発光面積よりも小さい面積であることができる。
加えて、絶縁構造０７が第１のタイプのＬＥＤと第２のタイプのＬＥＤとの間に配置される。図１に示される実施形態では、第１のタイプのＬＥＤ０１と第２のタイプのＬＥＤ０２との間の絶縁構造０７は絶縁トレンチである。多色発光ピクセル単位１０００は、第１の金属層と、第１のタイプの発光層と、第２の金属層と、第２のタイプの発光層とを含む。図１に示されるように、第１のタイプのＬＥＤ０１は、少なくとも、第１の金属層の第１のセグメント１０１－１、および第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を下から上の順で含む。第１の金属層の第１のセグメント１０１－１は、第１のタイプのＬＥＤ０１の最下部導電層を構成する。第２のタイプのＬＥＤ０２は、少なくとも、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－２を下から上の順で、ならびに第１の電気コネクタ２０３を含む。第１の金属層の第１のセグメント１０１－１および第１の金属層の第２のセグメント１０１－２は、基板１００と電気的に接続される。絶縁構造０７は、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１の金属層の第１のセグメント１０１－１を、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の金属層の第２のセグメント１０１－２から絶縁する。絶縁構造０７はまた、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２から絶縁する。加えて、製造プロセスを単純にするために、第２のタイプのＬＥＤ０２における第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、および第１の金属層の第２のセグメント１０１－２は、第１の電気コネクタ２０３によって互いに電気的に接続される。一実施形態によれば、第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２の側壁表面の一部または全体に取り付け、接触させることができる。あるいは、第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２における第２の金属層の第１のセグメント２０１－１および第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の表面のみに取り付け、接触させることができる。更にあるいは、第１の電気コネクタ２０３は、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、および第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁に取り付けられ接触する、導電性のサイドアームとして形成することができる。第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と第２の金属層の第１のセグメント２０１－１との間の電気コネクタ２０３は、曲線など、別の形状を有することができる。図１に示される実施形態では、第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２の側壁に取り付けられるので、第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２の側壁の表面形状に適応する。
図１を参照すると、最上部絶縁層０４および最上部透明導電層０５は、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、および第２のタイプのＬＥＤ０２における第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の上に配置される。最上部絶縁層０４は、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および露出した基板１００を被覆する。最上部絶縁層０４は、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の上面の部分を露出させる開口部を有する。最上部透明導電層０５は、最上部絶縁層０４を被覆し、最上部絶縁層０４の開口部内に形成され、それにより、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の露出した上面に、開口部を介して接触する。
基板１００は集積回路（ＩＣ）基板である。ＩＣ基板は、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１の金属層の第１のセグメント１０１－１および第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と電気的に接続される、相互接続層を含む。第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と接続されるので、第１の電気コネクタ２０３は基板１００の相互接続層と接続される。加えて、図１を参照すると、第１の電気コネクタ２０３の下部は基板１００まで延在して、相互接続層と接続する。本明細書では、ＩＣ基板は少なくとも駆動回路を含む。駆動回路は全てのＬＥＤを別個に制御する。
図２は、本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位２０００を示す断面図である。図２を参照すると、多色発光ピクセル単位２０００は、少なくとも、同じ基板１００上に配置された、第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３を含む。第３のタイプのＬＥＤ０３は、第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２とは異なる。本明細書では、第１のタイプのＬＥＤ０１は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択され、第２のタイプのＬＥＤ０２は、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択され、第３のタイプのＬＥＤ０３は、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択される。例えば、赤色ＬＥＤが第１のタイプのＬＥＤ０１として選択され、緑色ＬＥＤが第２のタイプのＬＥＤ０２として選択され、青色ＬＥＤが第３のタイプのＬＥＤ０３として選択される。図２を参照すると、第３のタイプのＬＥＤ０３の高さは、第１のタイプのＬＥＤ０１の高さとは異なる。更に、第１のタイプのＬＥＤ０１の高さは第２のタイプのＬＥＤ０２の高さとは異なるが、第２のタイプのＬＥＤ０２の高さは第３のタイプのＬＥＤ０３の高さと同じである。他の実施形態では、第３のタイプのＬＥＤ０３の高さ、第１のタイプのＬＥＤ０１の高さ、および第２のタイプのＬＥＤ０２の高さは、図３に示されるように、互いに異なることができる。
多色発光ピクセル単位２０００では、第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２の構造は、多色発光ピクセル単位２０００の第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２の構造と同じであり、したがって、該構造の詳細な説明は繰り返さない。多色発光ピクセル単位２０００の第３のタイプのＬＥＤ０３は、少なくとも、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１を下から上の順で含み、第２の電気コネクタ３０３が、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３および第３の金属層の第１のセグメント３０１－１を接続する。多色発光ピクセル単位２０００はまた、第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３を被覆するとともに、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１の一部分、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の一部分、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１の一部分を露出させる開口部を有する、最上部絶縁層０４を含む。最上部電極層０５は、最上部絶縁層０４の上に形成され、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１に、最上部絶縁層０４の開口部を介して接触する。
図３は、本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位３０００を示す断面図である。図３を参照すると、多色発光ピクセル単位３０００では、第３のタイプのＬＥＤ０３の最上部は第２のタイプのＬＥＤ０２の最上部よりも高く、第１のタイプのＬＥＤの高さは第２のタイプのＬＥＤ０３とは異なる。
図４は、本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位４０００を示す上面図である。多色発光ピクセル単位４０００は、図２に示される多色発光ピクセル単位２０００、または図３に示される多色発光ピクセル単位３０００であることができる。図４は、３つのタイプのＬＥＤ０１、０２、および０３の配置をピクセル単位で示しているが、本開示は、マトリックスなどの他の配置も含む。本明細書では、第３のタイプのＬＥＤ０３の発光面積のサイズは、第１のタイプのＬＥＤ０１の発光面積のサイズと異なり、また第２のタイプのＬＥＤ０２の発光面積のサイズと異なる。例えば、第１のタイプのＬＥＤ０１は赤色ＬＥＤであり、第２のタイプのＬＥＤ０２は緑色ＬＥＤであり、第３のタイプのＬＥＤ０３は青色ＬＥＤである。第１、第２、および第３のタイプのＬＥＤ０１、０２、および０３それぞれの発光面積のサイズは、多色発光ピクセル単位４０００から放射させることが求められる光の色にしたがって決定することができる。白色光が求められる場合、赤色ＬＥＤの発光面積のサイズは緑色ＬＥＤの発光面積のサイズよりも大きく、青色ＬＥＤの発光面積のサイズは緑色ＬＥＤの発光面積のサイズよりも大きい。図４に示されるように、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの間の空間は青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとの間の空間よりも大きく、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとの間の空間は青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとの間の空間よりも大きいので、より良好な発光効果が達成される。
図３を参照すると、絶縁構造０７が、第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３のうち２つの間に配置される。絶縁構造は絶縁トレンチである。第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３は、第１の金属層１０１、第１のタイプの発光層１０２、第２の金属層２０１、第２のタイプの発光層２０２、第３の金属層３０１、および第３のタイプの発光層３０２から形成される。図３の第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２は、図２の第１のタイプのＬＥＤ０１および第２のタイプのＬＥＤ０２と同じである。具体的には、図３に示されるように、第１のタイプのＬＥＤ０１は、少なくとも、第１の金属層の第１のセグメント１０１－１、および第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を下から上の順で含む。第２のタイプのＬＥＤ０２は、少なくとも、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１を下から上の順で、ならびに第１の電気コネクタ２０３を含む。第３のタイプのＬＥＤ０３は、少なくとも、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１を下から上の順で、ならびに第２の電気コネクタ３０３を含む。図３に示されるように、第１の金属層の第１のセグメント１０１－１、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２、および第１の金属層の第３のセグメント１０１－３は、基板１００と電気的に接続される。第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の電気コネクタ２０３は、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１を、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と電気的に接続する。第３のタイプのＬＥＤ０３における第２の電気コネクタ３０３は、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１を、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２および第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と電気的に接続する。絶縁構造０７は、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１の金属層の第１のセグメント１０１－１を、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１の金属層の第２のセグメント１０１－２および第３のタイプのＬＥＤ０３における第１の金属層の第３のセグメント１０１－３から絶縁し、第１のタイプのＬＥＤ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２および第３のタイプのＬＥＤ０３における第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３から絶縁し、第２のタイプのＬＥＤ０２における第２の金属層の第１のセグメント２０１－１を、第３のタイプのＬＥＤ０３における第２の金属層の第２のセグメント２０１－２から絶縁し、第２のタイプのＬＥＤ０２における第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１を、第３のタイプのＬＥＤ０３における第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２から絶縁する。第１の電気コネクタ２０３は、第２のタイプのＬＥＤ０２における第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２を、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と接続するのに使用され、第２の電気コネクタ３０３は、第３のタイプのＬＥＤ０３における第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２および第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３を、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と接続するのに使用されることが、注目されるべきである。したがって、製造プロセスを単純にするために、図１と同じ手法で、第１の電気コネクタ２０３は更に、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２を第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と接続する。つまり、第２のタイプのＬＥＤ０２において、第１の電気コネクタ２０３は、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１および第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２を、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と接続する。第２の電気コネクタ３０３は更に、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２を第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と接続する。つまり、第３のタイプのＬＥＤ０３において、第２の電気コネクタ３０３は、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２、および第２の金属層の第２のセグメント２０１－２を、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と接続する。あるいは、第２の電気コネクタ３０３は更に、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２および第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３を、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と接続する。つまり、第３のタイプのＬＥＤ０３において、第２の電気コネクタ３０３は、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２、および第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３を、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と接続する。加えて、第１の電気コネクタ２０３の下部および第２の電気コネクタ３０３の下部は、基板１００に別個に直接接触し、それによって製造プロセスが単純になる。第１の電気コネクタ２０３および第２の電気コネクタ３０３の材料は、導電性金属で形成されることが注目されるべきである。一実施形態では、第２の電気コネクタ３０３は、第３のタイプのＬＥＤ０３の側壁表面に取り付けられ接触する。
一実施形態では、第１のタイプの発光層は赤色発光層であり、第２のタイプの発光層は緑色発光層であり、第３のタイプの発光層は青色発光層であり、第１のタイプのＬＥＤ０１は赤色ＬＥＤ０１であり、第２のタイプのＬＥＤ０２は緑色ＬＥＤ０２であり、第３のタイプのＬＥＤ０３は青色ＬＥＤ０３である。赤色ＬＥＤ０１では、最上部透明導電層０５と第１の金属層の第１のセグメント１０１－１との間に印加される電圧は、赤色発光層の第１のセグメント１０２－１に印加される。結果として、赤色ＬＥＤ０１における赤色発光層の第１のセグメント１０２－１は赤色光を放射する。緑色ＬＥＤ０２では、第１の電気コネクタ２０３が、赤色発光層の第２のセグメント１０２－２を第１の金属層の第２のセグメント１０１－２と電気的に接続することによって、最上部透明導電層０５と第１の金属層の第２のセグメント１０１－２との間に印加される電圧が、緑色発光層の第１のセグメント２０２－１のみに印加される。結果として、緑色ＬＥＤ０２における緑色発光層の第１のセグメント２０２－１のみが緑色光を放射し、緑色ＬＥＤ０２における赤色発光層の第２のセグメント１０２－２は光を放射しない。第３のタイプのＬＥＤ０３では、第２の電気コネクタ３０３が、赤色発光層の第３のセグメント１０２－３および緑色発光層の第２のセグメント２０２－２を、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３と電気的に接続することによって、最上部透明導電層０５と第１の金属層の第３のセグメント１０１－３との間に印加される電圧が、青色発光層の第１のセグメント３０２－１のみに印加される。結果として、青色ＬＥＤ０３における青色発光層の第１のセグメント３０２－１のみが青色光を放射し、青色ＬＥＤ０３における赤色発光層の第３のセグメント１０２－３および緑色発光層の第２のセグメント２０２－２は光を放射しない。
図３を再び参照すると、最上部絶縁層０４および最上部透明導電層０５は、第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３の上に配置される。最上部絶縁層０４は、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１、および露出した基板１００を被覆する。開口部が最上部絶縁層０４に配置されて、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１の上面の部分を露出させる。最上部透明導電層０５は、最上部絶縁層０４を被覆し、最上部絶縁層０４の開口部内に形成され、それにより、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１の露出した上面、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の露出した上面、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１の露出した上面に接触する。
少なくとも３つのタイプのＬＥＤを有する多色発光ピクセル単位３０００における基板１００の詳細な説明は、図１の説明に対応しており、本明細書では繰り返さない。ＩＣ基板１００の相互接続層は、第１のタイプのＬＥＤ０１、第２のタイプのＬＥＤ０２、および第３のタイプのＬＥＤ０３に電気的に接続されることが注目されるべきである。ＩＣ基板１００の駆動回路は全てのＬＥＤを別個に制御する。
図１～図４の多色発光ピクセル単位１０００～４０００では、発光層１０２、２０２、および３０２のうち１つまたは複数はマイクロギャップ構造を有することができる。例えば、図１に示される多色発光ピクセル単位１０００では、第１のタイプの発光層１０２がマイクロギャップ構造を有することができ、または第２のタイプの発光層２０２がマイクロギャップ構造を有することができ、または第１のタイプの発光層１０２および第２のタイプの発光層２０２の両方がマイクロギャップ構造を有することができる。別の例として、図３に示される多色発光ピクセル単位３０００では、第１のタイプの発光層１０２がマイクロギャップ構造を有することができ、または第２のタイプの発光層２０２がマイクロギャップ構造を有することができ、または第３のタイプの発光層３０２がマイクロギャップ構造を有することができ、または第１のタイプの発光層１０２および第２のタイプの発光層２０２の両方がマイクロギャップ構造を有することができ、または第２のタイプの発光層２０２および第３のタイプの発光層３０２の両方がマイクロギャップ構造を有することができ、または第１のタイプの発光層１０２および第３のタイプの発光層３０２の両方がマイクロギャップ構造を有することができ、または第１のタイプの発光層１０２、第２のタイプの発光層２０２、および第３のタイプの発光層３０２の全てがマイクロギャップ構造を有することができる。本明細書では、図１～図３に示される多色発光ピクセル単位１０００～３０００におけるマイクロギャップ構造はそれぞれ、非限定的には、エアギャップであることができる。エアギャップは封止される。好ましくは、発光層の発光効率に影響を及ぼすことなく、発光層内の応力を解放し、発光層が湾曲するのを回避するように、エアギャップの断面寸法は２ｎｍ以下である。ここで、エアギャップの断面寸法は、エアギャップの断面の直径、またはエアギャップの断面の長さもしくは幅であることができる。
図５は、本開示の一実施形態による多色発光ピクセル単位５０００を示す断面図である。図５に示されるように、第１のタイプの発光層１０２、第２のタイプの発光層２０２、および第３のタイプの発光層３０２はそれぞれ、複数のマイクロギャップ構造０６を有することができる。マイクロギャップ構造０６はそれぞれ、基板１００に直交する方向に沿って延在し、第１のタイプの発光層１０２、第２のタイプの発光層２０２、または第３のタイプの発光層３０２など、対応する発光層を貫通する。一実施形態において複数の発光層が使用される場合、マイクロギャップ構造０６は、少なくとも１つの発光層に、好ましくは最上部発光層に配置される。
図５を引き続き参照すると、マイクロギャップ構造０６は、複数の発光層において互い違いにされる。つまり、第１のタイプの発光層１０２におけるマイクロギャップ構造０６は、第２のタイプの発光層２０２におけるマイクロギャップ構造０６と垂直方向で位置合わせされず、第２のタイプの発光層２０２におけるマイクロギャップ構造０６は、第３のタイプの発光層３０２におけるマイクロギャップ構造０６と垂直方向で位置合わせされない。第２のタイプのＬＥＤ０２および第３のタイプのＬＥＤ０３それぞれにおいて、第１のタイプの発光層１０２におけるマイクロギャップ構造は、第１のタイプの発光層１０２の上にある第２の金属層２０１と下にある第１の金属層１０１との間で絶縁され封止される。第３のタイプのＬＥＤ０３では、第２のタイプの発光層２０２におけるマイクロギャップ構造０６は、第２の発光層２０２の上にある第３の金属層３０１と下にある第２の金属層２０１との間で絶縁され封止され、第３のタイプの発光層３０２におけるマイクロギャップ構造０６は、第３のタイプの発光層３０２の上にある最上部絶縁層０４と下にある第３の金属層３０１との間で絶縁され封止される。
同様に、本開示の別の実施形態における、第１からＭ番目までのタイプのＬＥＤを含む多色発光ピクセル単位では、Ｍ番目のタイプのＬＥＤはＭ個の発光層を有し、金属層が各発光層の下に配置される（Ｍは２以上の正の整数）。第１からＭ番目までのタイプのＬＥＤそれぞれにおいて、最上部導電層（上部導電層として）が最上部発光層の上に配置されるので、最上部発光層におけるマイクロギャップ構造を、最上部導電層と最上部発光層の下にある金属層との間で絶縁し封止することができる。全ての発光層におけるマイクロギャップ構造は、関連する発光層の上および下にそれぞれ位置する金属層の間で絶縁され封止される。
加えて、図１～図４の多色発光ピクセル単位１０００～４０００と同様に、本開示の別の実施形態による多色発光ピクセル単位は、第１のタイプのＬＥＤからＭ番目のタイプのＬＥＤまでを含む、複数のＬＥＤを含む。Ｍ番目のタイプのＬＥＤは、少なくとも、（Ｍ－１）番目のタイプのＬＥＤにおいて構築される全ての発光層および金属層と、Ｍ番目の発光層と、Ｍ番目の金属層とを含む。上記に基づいて、Ｍ番目のタイプのＬＥＤは、Ｍ番目の金属層、（Ｍ－１）番目の金属層、・・・、および第１の金属層に接続する、（Ｍ－１）番目の電気コネクタを有する。更に、（Ｍ－１）番目の電気コネクタは、Ｍ番目の金属層、（Ｍ－１）番目のタイプの発光層、（Ｍ－１）番目の金属層、・・・、第１のタイプの発光層、および第１の金属層に接続することができる。（Ｍ－１）番目の電気コネクタの配置については、図１の第１の電気コネクタ２０３に関する説明を参照することができる。第１から（Ｍ－１）番目までの電気コネクタは、第１からＭ番目までの金属層を接続し、第１から（Ｍ－１）番目までの電気コネクタは、基板および第１の金属層に直接接触することができる。本明細書では、第１のタイプのＬＥＤからＭ番目のタイプのＬＥＤまでには違いがある。加えて、全ての種類のＬＥＤを、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、紫色ＬＥＤ、またはシアン色ＬＥＤから選択することができる。本明細書では、異なる色のＬＥＤは、当業者には知られている可能性がある従来のＬＥＤであり、本明細書には記載しない。更に、第１のタイプのＬＥＤからＭ番目のタイプのＬＥＤまでは、同じ基板上で離隔される。最上部絶縁層は、基板の露出した表面および第１からＭ番目までのタイプのＬＥＤの露出した表面を被覆する。全てのタイプのＬＥＤの最上部絶縁層は自身の開口部を有し、透明導電層が、最上部絶縁層の表面を被覆するとともに開口部を埋め、開口部の下にある透明導電層が、全てのタイプのＬＥＤの最上部発光層に電気的に接触する。図４および図５を参照すると、Ｍ個のタイプのＬＥＤを有するピクセル単位では、第１からＭ番目までのタイプのＬＥＤの発光面積のサイズは互いに異なる。ピクセル単位におけるＬＥＤの配置によれば、第１のタイプのＬＥＤの発光面積のサイズは、他のタイプのＬＥＤの発光面積のサイズよりも大きい。任意に、第１のタイプのＬＥＤは、他のタイプのＬＥＤの発光面積よりも大きい発光面積を有する赤色ＬＥＤである。あるいは、他のタイプのＬＥＤは少なくとも、緑色ＬＥＤまたは青色ＬＥＤを含む。
多色マイクロディスプレイパネルも、本開示の一実施形態にしたがって提供される。マイクロディスプレイパネルは、マトリックス状に配置された複数の多色ピクセル単位を含む。本明細書の多色ピクセル単位は、上述したＬＥＤピクセル単位であることができる。
以下、図面と組み合わせて、多色発光ピクセル単位を製作する方法について以下に更に記載する。
図６は、本開示の一実施形態による、図１に示される多色発光ピクセル単位を製作する方法を示すフローチャートである。図７～図１０は、本開示の一実施形態による、図６に示されるステップで形成される構造を示す断面図である。図６を参照すると、図１に示されるような多色発光ピクセル単位を製作する方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ６０１で、図７を参照すると、第１の金属層１０１、第１のタイプの発光層１０２、第２の金属層２０１、および第２のタイプの発光層２０２を含むスタック構造が、基板１００上に下から上の順で形成される。換言すれば、第１のタイプの発光層１０２および第２のタイプの発光層２０２は基板１００上に下から上の順で積み重ねられる。第１の金属層１０１は第１のタイプの発光層１０２の下に形成される。第２の金属層２０１は第２のタイプの発光層２０２の下に形成される。第２の金属層２０１は、第１のタイプの発光層１０２と第２の発光層２０２との間に配置される。
より具体的には、基板１００は、非限定的にはＩＣ基板であることができる。
図１１は、本開示の一実施形態による、図６のステップＳ６０１の詳細を示すフローチャートである。図１２～図２１は、本開示の一実施形態による、図１１に示されるステップで形成される構造を示す断面図である。図１１を参照すると、ステップＳ６０１は更に、以下の具体的なステップを含む。
ステップＳ１０１で、図１２を参照すると、第１の金属接合層Ｍ０１が基板１００上に形成され、第１のタイプの発光層１０２が第１のベースＢ１上に形成され、第２の金属接合層Ｍ０２が第１のタイプの発光層１０２の上に形成される。
より具体的には、第１の金属接合層Ｍ０１は、非限定的には、蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着によって作成することができる。第１のベースＢ１の材料は、第１のタイプの発光層１０２にしたがって設計される。例えば、第１のベースＢ１は窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースであることができる。第１のタイプの発光層１０２は、非限定的には、第１のベースＢ１上にエピタキシャル成長によって形成することができる。第２の金属接合層Ｍ０２は、非限定的には、蒸着などの物理蒸着によって作成することができる。
ステップＳ１０２で、図１２と組み合わせて図１３を参照すると、第２の金属接合層Ｍ０２が第１の金属接合層Ｍ０１に面するように、第１のベースＢ１が上下反転され、次に第２の金属接合層Ｍ０２が第１の金属接合層Ｍ０１と接合されて、第１の金属層１０１が形成される。
ステップＳ１０３で、図１３と組み合わせて図１４を参照すると、第１のベースＢ１が除去される。
本明細書では、第１のベースＢ１が除去された後、図１５を参照すると、ステップＳ１０３は、第１のタイプの発光層１０２を薄型化することを更に含む。
加えて、一実施形態によれば、第１のベースＢ１が除去されるかまたは第１のタイプの発光層１０２が薄型化された後であって、第３の金属接合層が形成される前に、図１６を参照すると、ステップＳ１０３は、マイクロギャップ構造０６を第１のタイプの発光層１０２に形成することを更に含むことができる。マイクロギャップ構造０６は、非限定的には、フォトリソグラフィおよびエッチングによって形成される。フォトリソグラフィでは、マイクロギャップ構造０６の寸法にしたがってリソグラフィパターンが設計される。一実施形態によれば、マイクロギャップ構造パターンの断面寸法は２ｎｍ以下である。ここで、エアギャップの断面寸法は、エアギャップの断面の直径、またはエアギャップの断面の長さもしくは幅であることができる。
ステップＳ１０４で、図１７を参照すると、第３の金属接合層Ｍ０３が第１のタイプの発光層１０２上に形成され、第２のタイプの発光層２０２が第２のベースＢ２上に形成され、第４の金属接合層Ｍ０４が第２のタイプの発光層２０２の上に形成される。
ステップＳ１０５で、図１７と組み合わせて図１８を参照すると、第４の金属接合層Ｍ０４が第３の金属接合層Ｍ０３に面するように、第２のベースＢ２が上下反転され、第４の金属接合層Ｍ０４を第３の金属接合層Ｍ０３と接合して、第２の金属層２０１が形成される。
ステップＳ１０６で、図１８と組み合わせて図１９を参照すると、第２のベースＢ２が除去される。
本明細書では、第２のベースＢ２が除去された後、図２０を参照すると、ステップＳ１０６で、第２のタイプの発光層２０２が薄型化される。
一実施形態によれば、第２のベースＢ２が除去されるかまたは第２のタイプの発光層２０２が薄型化された後、図２１を参照すると、ステップＳ１０６で、マイクロギャップ構造０６が第２のタイプの発光層２０２に形成される。マイクロギャップ構造０６は、マイクロギャップ構造０６を第１のタイプの発光層１０２に形成するプロセスと同様のプロセスを使用して形成される。したがって、マイクロギャップ構造０６を第２のタイプの発光層２０２に形成するプロセスの説明は繰り返さない。
図６～図１０を再び参照して、本開示の実施形態によるステップＳ６０１の後のプロセスについて以下に更に記載する。
ステップＳ６０２で、図８を参照すると、第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１は、第１のタイプの発光層１０２の最上部の一部分が露出するまでパターニングされ、それにより、第２のタイプの発光層２０２によって第１のタイプの発光層１０２上に作られるステップ構造が形成される。
より具体的には、第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１をパターニングするプロセスは、フォトリソグラフィおよびプラズマエッチングによって実施することができる。第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１をパターニングするプロセスは、第１のタイプの発光層１０２の最上部をオーバーエッチングすることも含む。パターニングプロセスのパラメータは、本明細書では限定しない、実際の必要性にしたがって設定することができる。
ステップＳ６０３では、図９を参照すると、プリセットされた第１のタイプの発光領域Ａ０１およびプリセットされた第２のタイプの発光領域Ａ０２にしたがって、第２のタイプの発光層２０２、第２の金属層２０１、第１のタイプの発光層１０２、および第１の金属層１０１がエッチングされて、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１のタイプの発光層１０２が第２のタイプの発光領域Ａ０２における第１のタイプの発光層１０２からセグメント化され、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１の金属層１０１が第２のタイプの発光領域Ａ０２における第１の金属層１０１からセグメント化される。ステップＳ６０３の結果として、第１の金属層の第１のセグメント１０１－１および第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を含む第１のタイプのＬＥＤ０１と、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、および第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－１を含む第２のタイプのＬＥＤ０２とが形成される。
本明細書では、第２のタイプの発光層２０２、第２の金属層２０１、第１のタイプの発光層１０２、および第１の金属層１０１をエッチングするプロセスは、フォトリソグラフィおよびエッチングによって実施される。エッチングのプロセスのパラメータは、実際の必要性にしたがって設定することができる。
一実施形態によれば、ステップＳ６０３の結果として、プリセットされたピクセル単位のアレイにしたがって、複数の多色発光ピクセル単位が互いにセグメント化される。このように、ピクセル単位および／またはピクセル単位のアレイの形の発光トランジスタを、１つのセグメント化ステップによって作成することができて、プロセスが単純になるとともに、生産コストが減少し、特に大規模生産が容易になる。
ステップＳ６０４で、図１０を参照すると、第２の金属層２０１の引出し電極として機能する共有の最上部電極層０５が、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１および第２のタイプの発光領域Ａ０２における第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の最上部上に形成される。
図２２は、本開示の一実施形態による、図６のステップＳ６０４の詳細を示すフローチャートである。図２３～図２５は、本開示の一実施形態による、図２２に示されるステップで形成される構造を示す断面図である。図２２を参照すると、ステップＳ６０４の具体的なプロセスは以下のステップを含む。
ステップＳ４０１では、図２３を参照すると、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の一部を露出させるように、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の一部が除去される。
ステップＳ４０２で、図２４を参照すると、第１の電気コネクタ２０３が、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の側壁および最上部、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁に形成される。
図２６～図２７は、本開示の一実施形態による、第１の電気コネクタ２０３を製作するステップで形成される構造を示す断面図である。ステップＳ４０２で、第１の電気コネクタ２０３は以下の具体的なステップによって形成される。
ステップＳ４０２１で、図２４と組み合わせて図２６を参照すると、第１の電気コネクタ２０３を有さない領域を遮蔽するようにマスクＹが形成され、それにより、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の最上部および側壁、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁を露出させる。
ステップＳ４０２２で、図２７を参照すると、ステップＳ４０２１を完了した後、導電性材料２０３’が基板１００上に堆積される。
ステップＳ４０２３で、図１０を再び参照すると、第１の電気コネクタ２０３を、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の最上部および側壁、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁に形成するように、マスクＹおよびマスクＹ上の導電性材料２０３’が除去される。
共有の最上部電極層０５を製作するプロセスについて、以下に更に記載する。
ステップＳ４０３で、図２５を参照すると、第１のタイプの発光領域Ａ０１、第２のタイプの発光領域Ａ０２、および露出した基板１００の表面を被覆する、絶縁層０４が形成される。絶縁層０４は、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、および第２のタイプの発光領域Ａ０２における第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１に開口部を有する。
ステップＳ４０４で、図１０を再び参照すると、ステップＳ４０３の後、例えば堆積によって、連続する共有の最上部電極層０５が基板１００全体の上に形成される。開口部に形成された共有の最上部電極層０５は、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、および第２のタイプの発光領域Ａ０２における第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１に接続される。
図２８は、本開示の一実施形態による、第１のタイプの発光層１０２および第２のタイプの発光層２０２にマイクロギャップ構造を有する多色発光ピクセル単位の構造を示している。
図２９は、本開示の一実施形態による、図３に示される多色発光ピクセル単位を製作する方法を示すフローチャートである。図３０～図３４は、本開示の一実施形態による、図６に示されるステップで形成される構造を示す断面図である。図２９を参照すると、図３に示されるような多色発光ピクセル単位３０００を製作する方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ７０１で、図３０を参照すると、第１の金属層１０１、第１のタイプの発光層１０２、第２の金属層２０１、第２のタイプの発光層２０２、第３の金属層３０１、および第３のタイプの発光層３０２を含むスタック構造が、基板１００上に下から上の順で形成される。換言すれば、第１のタイプの発光層１０２、第２のタイプの発光層２０２、および第３のタイプの発光層３０２は、基板１００上に下から上の順で積み重ねられる。第１の金属層１０１は第１のタイプの発光層１０２の下に形成される。第２の金属層２０１は第２のタイプの発光層２０２の下に形成される。第３の金属層３０１は第３のタイプの発光層３０２の下に形成される。第２の金属層２０１は、第１のタイプの発光層１０２と第２のタイプの発光層２０２との間に配置される。第３の金属層３０１は、第２のタイプの発光層２０２と第３のタイプの発光層３０２との間に配置される。
図３５は、本開示の一実施形態による、図２９のステップＳ７０１の詳細を示すフローチャートである。図３０と組み合わせて図３５を参照すると、ステップＳ７０１は更に以下のステップを含む。なお、この実施形態のステップＳ８０１～Ｓ８０９で形成される構造は、図面には示されていない。しかしながら、この実施形態のステップＳ８０１～８０９は、当業者であれば、上述の実施形態のステップＳ１０１～Ｓ１０９を参照して理解することができる。
ステップＳ８０１で、第１の金属接合層が基板１００上に形成され、第１のタイプの発光層１０２が第１のベース上に形成され、第２の金属接合層が第１のタイプの発光層１０２の最上部上に形成される。
より具体的には、第１の金属接合層は、非限定的には、蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着によって作成することができる。第１のベースの材料は、第１のタイプの発光層１０にしたがって設計される。例えば、第１のベースは窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースであることができる。第１のタイプの発光層１０２は、非限定的には、第１のベース上にエピタキシャル成長によって作ることができる。第２の金属接合層は、非限定的には、蒸着などの物理蒸着によって作成することができる。
ステップＳ８０２で、第２の金属接合層が第１の金属接合層に面するように、第１のベースが上下反転され、第２の金属接合層が第１の金属接合層と接合されて、第１の金属層１０１が形成される。
ステップＳ８０３で、第１のベースが除去される。
本明細書では、第１のベースが除去された後、ステップＳ８０３は、第１のタイプの発光層１０２を薄型化することを更に含むことができる。加えて、第１のベースが除去されるかまたは第１のタイプの発光層１０２が薄型化された後であって、第３の金属接合層が形成される前に、図３６を参照すると、ステップＳ８０３は、マイクロギャップ構造０６を第１のタイプの発光層１０２に形成することを更に含むことができる。マイクロギャップ構造０６は、非限定的には、フォトリソグラフィおよびエッチングによって形成される。フォトリソグラフィでは、マイクロギャップ構造０６の寸法にしたがってリソグラフィパターンが設計される。一実施形態によれば、マイクロギャップ構造パターンの断面寸法は２ｎｍ以下である。
ステップＳ８０４で、第３の金属接合層が第１のタイプの発光層１０２上に形成され、第２のタイプの発光層２０２が第２のベース上に形成され、第４の金属接合層が第２のタイプの発光層２０２の最上部上に形成される。
ステップＳ８０５で、第４の金属接合層が第３の金属接合層に面するように、第２のベースが上下反転され、次に第４の金属接合層が第３の金属接合層と接合されて、第２の金属層２０１が形成される。
ステップＳ８０６で、第２のベースが除去される。
本明細書では、第２のベースが除去された後、ステップＳ１０６は、第２のタイプの発光層２０２を薄型化することを更に含むことができる。加えて、第２のベースが除去されるかまたは第２のタイプの発光層２０２が薄型化された後、図３６を参照すると、ステップＳ１０６は、マイクロギャップ構造０６を第２のタイプの発光層２０２に形成することを更に含む。マイクロギャップ構造０６は、上述したマイクロギャップ構造０６を形成するプロセスと同様のプロセスを使用して形成することができる。したがって、マイクロギャップ構造０６を形成するプロセスの説明は繰り返さない。
ステップＳ８０７で、第５の金属接合層が第２のタイプの発光層２０２上に形成され、第３のタイプの発光層３０２が第３のベース上に形成され、第６の金属接合層が第３のタイプの発光層３０２の最上部上に形成される。
ステップＳ８０８で、第６の金属接合層が第５の金属接合層に面するように、第３のベースが上下反転され、次に第６の金属接合層が第５の金属接合層と接合されて、第３の金属層３０１が形成される。
ステップＳ８０９で、第３のベースが除去される。
本明細書では、第３のベースが除去された後、ステップＳ１０９は、第３のタイプの発光層３０２を薄型化することを更に含むことができる。加えて、第３のベースが除去されるかまたは第３のタイプの発光層３０２が薄型化された後、図３６を参照すると、ステップＳ１０９は、マイクロギャップ構造０６を第３のタイプの発光層３０２に形成することを更に含む。マイクロギャップ構造０６は、上述したマイクロギャップ構造０６を形成するプロセスと同様のプロセスを使用して形成することができる。したがって、マイクロギャップ構造０６を形成するプロセスの説明は繰り返さない。
図３６は、第１のタイプの発光層１０２、第２のタイプの発光層２０２、および第３のタイプの発光層３０２におけるマイクロギャップ構造を示している。
図３０～図３４を再び参照して、ステップＳ７０１の後のプロセスについて以下に更に記載する。
ステップＳ７０２で、図３１を参照すると、第３のタイプの発光層３０２および第３の金属層３０１は、第２のタイプの発光層２０２の最上部の一部分が露出するまでパターニングされ、それにより、第３のタイプの発光層３０２によって第２のタイプの発光層２０２上に作られるステップ構造が形成される。
より具体的には、ステップ構造は、第３のタイプの発光層３０２および第３の金属層３０１を含む。第３のタイプの発光層３０２および第３の金属層３０１をパターニングするプロセスは、第１のタイプの発光層１０２の最上部にオーバーエッチングを施すことも含む。
ステップＳ７０３で、図３２を参照すると、第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１は、第１のタイプの発光層２０２の最上部の一部分が露出するまで更にパターニングされ、それにより、第２のタイプの発光層２０２によって第１のタイプの発光層１０２上に作られるステップ構造が形成される。
より具体的には、ステップ構造は、第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１によって作られる。パターニングプロセスは、フォトリソグラフィおよびプラズマエッチングによって実施することができる。第２のタイプの発光層２０２および第２の金属層２０１をパターニングするプロセスは、第１のタイプの発光層１０２の最上部をオーバーエッチングすることも含む。パターニングプロセスのパラメータは、本明細書では限定しない、実際の必要性にしたがって設定することができる。
ステップＳ７０４で、図３３を参照すると、プリセットされた第１のタイプの発光領域Ａ０１、プリセットされた第２のタイプの発光領域Ａ０２、およびプリセットされた第３のタイプの発光領域Ａ０３にしたがって、第３のタイプの発光層３０２、第３の金属層３０１、第２のタイプの発光層２０２、第２の金属層２０１、第１のタイプの発光層１０２、および第１の金属層１０１がエッチングされて、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１のタイプの発光層１０２が、第２のタイプの発光領域Ａ０２における該第１のタイプの発光層から、また第３のタイプの発光領域Ａ０３における該第１のタイプの発光層からセグメント化され、第１のタイプの発光領域Ａ０１における第１の金属層１０１が、第２のタイプの発光領域Ａ０２における該第１の金属層から、また第３のタイプの発光領域Ａ０３における該第１の金属層からセグメント化され、第２のタイプの発光領域Ａ０２における第２のタイプの発光層２０２が第３のタイプの発光領域Ａ０３における該第２のタイプの発光層からセグメント化され、第２のタイプの発光領域Ａ０２における第２の金属層２０１が第３のタイプの発光領域Ａ０３における該第２の金属層からセグメント化される。ステップＳ７０４の結果として、第１の金属層の第１のセグメント１０１－１および第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１を含む第１のタイプのＬＥＤ０１と、第１の金属層の第２のセグメント１０１－２、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１、および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１を含む第２のタイプのＬＥＤ０２と、第１の金属層の第３のセグメント１０１－３、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１を含む第３のタイプのＬＥＤ０３とが形成される。
本明細書では、エッチングプロセスは、実際の必要性にしたがってパラメータを設定することができる、フォトリソグラフィおよびエッチングプロセスによって実施される。
一実施形態によれば、ステップＳ７０４の結果として、プリセットされたピクセル単位のアレイにしたがって、複数の多色発光ピクセル単位が互いにセグメント化される。したがって、ピクセル単位および／またはピクセル単位のアレイの形の発光トランジスタを、１つのセグメント化ステップによって作成することができて、プロセスが単純になるとともに、生産コストが減少し、特に大規模生産が容易になる。
ステップＳ７０５で、図３４を参照すると、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の引出し電極および第３の金属層の第１のセグメント３０１－１の引出し電極として機能する、共有の最上部電極層０５が、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１の最上部上に形成される。
図３７は、本開示の一実施形態による、図２９のステップＳ７０５の詳細を示すフローチャートである。図３８～図４０は、図３７に示されるステップで形成される構造を示す断面図である。図３７を参照すると、ステップＳ７０５は更に以下のステップを含む。
ステップＳ５０１で、図３８を参照すると、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の一部および第３の金属層の第１のセグメント３０１－１の一部を露出させるように、第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１の一部および第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１の一部が除去される。
ステップＳ５０２で、図３９を参照すると、第１の電気コネクタ２０３が、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の側壁および最上部、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁上に形成され、第２の電気コネクタ３０３が、第３のタイプの発光領域Ａ０３において、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１の最上部および側壁、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２の側壁、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２の側壁、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３の側壁、ならびに第１の金属層の第３のセグメント１０１－３の側壁上に形成される。
より具体的には、図３９を参照すると、第１の電気コネクタ２０３および第２の電気コネクタ３０３を製作するプロセスは、更に以下のステップを含む。なお、以下のステップＳ５０２１～Ｓ５０２３は図面には示されていないが、ステップＳ５０２１～Ｓ５０２３は、当業者であれば、上述の実施形態のステップＳ４０２１～Ｓ４０２３を参照して理解することができる。
ステップＳ５０２１で、第１の電気コネクタ２０３および第２の電気コネクタ３０３を有さない領域を遮蔽するように、基板１００上にマスクが形成され、それにより、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の最上部および側壁、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁を露出させ、第３のタイプの発光領域Ａ０３において、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１の最上部および側壁、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２の側壁、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２の側壁、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３の側壁、ならびに第１の金属層の第３のセグメント１０１－３の側壁を露出させる。
ステップＳ５０２２で、ステップＳ５０２１が完了した後、導電性材料が基板１００上に堆積される。
ステップＳ５０２３で、図３９を参照すると、マスクおよびマスク上の導電性材料が除去されて、第１の電気コネクタ２０３が、第２のタイプの発光領域Ａ０２において、第２の金属層の第１のセグメント２０１－１の最上部および側壁、第１のタイプの発光層の第２のセグメント１０２－２の側壁、ならびに第１の金属層の第２のセグメント１０１－２の側壁上に形成され、第２の電気コネクタ３０３が、第３のタイプの発光領域Ａ０３において、第３の金属層の第１のセグメント３０１－１の最上部および側壁、第２のタイプの発光層の第２のセグメント２０２－２の側壁、第２の金属層の第２のセグメント２０１－２の側壁、第１のタイプの発光層の第３のセグメント１０２－３の側壁、ならびに第１の金属層の第３のセグメント１０１－３の側壁上に形成される。
共有の最上部電極層０５を製作するプロセスについて、以下に更に記載する。
ステップＳ５０３で、図４０を参照すると、第１のタイプの発光領域Ａ０１、第２のタイプの発光領域Ａ０２、第３のタイプの発光領域Ａ０３、および露出した基板１００の表面を被覆する、絶縁層０４が形成される。絶縁層０４は、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２－１に開口部を有する。
ステップＳ５０４で、図３４を再び参照すると、ステップＳ５０３の後、連続する共有の最上部電極層０５が基板１００全体の上に形成される。開口部内に堆積された共有の最上部電極層０５は、第１のタイプの発光層の第１のセグメント１０２－１、第２のタイプの発光層の第１のセグメント２０２－１、および第３のタイプの発光層の第１のセグメント３０２に接続される。
上述したように、本開示の実施形態による多色発光ピクセル単位を製作する方法では、成膜プロセスを全てのタイプのＬＥＤで同時に実施することができるので、ＬＥＤを別個に作成することなく同時に作成することができ、それにより、多色発光ピクセル単位およびマイクロＬＥＤディスプレイパネルを製作するプロセスが単純になり、大規模生産が容易になる。本開示の実施形態による製作方法の結果として、異なるタイプのＬＥＤが互いに短い距離で同じ基板上に横並びで配置される。したがって、ＬＥＤおよびＬＥＤで作られるディスプレイパネルのサイズを低減することができる。例えば、各ＬＥＤのサイズは４０μｍ×４０μｍであることができる。加えて、異なるタイプのＬＥＤの最上部は同じ水平面にはない。つまり、異なるタイプのＬＥＤの高さは同じではないので、異なるタイプの発光層が異なるタイプのＬＥＤの最上部上に露出し、それによって、発光面積が確保されるとともに全てのＬＥＤの発光効率が改善され、様々なＬＥＤの統合が改善される。本開示の実施形態によるピクセル単位によって形成されるマイクロＬＥＤディスプレイパネルは、明瞭な画像表示および高解像度を有する。更に、電気コネクタはＭ番目のタイプのＬＥＤにおける全ての金属層を接続するので、Ｍ番目のタイプのＬＥＤにおける最上部発光層であるＭ番目のタイプの発光層が光を放射することができ、一方で他の発光層それぞれの両側に配設された金属層が互いに電気的に接続されるので、Ｍ番目のタイプのＬＥＤにおける他の発光層は短絡される。例えば、Ｍ番目のタイプのＬＥＤでは、第１のタイプの発光層の両側に配設された第１のタイプの金属層および第２のタイプの金属層が互いに電気的に接続されるので、第１のタイプの発光層は短絡され、第２のタイプの発光層の両側に配設された第２のタイプの金属層および第３のタイプの金属層が互いに電気的に接続されるので、第２のタイプの発光層は短絡され、その後も同様である。したがって、様々なタイプのＬＥＤが互いに影響を及ぼすことなく別個に光を放射する。更に、発光層のマイクロギャップは、発光層の発光効率に対する影響なしに、発光層の内部の応力を解放し、発光層の反りを回避することができ、それによって製品歩留まりが改善される。
本発明の好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に図示し記載してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書において形態および詳細が様々に変更されてもよいことが、当業者には理解されるであろう。

Claims (17)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成された最下部導電層、および前記最下部導電層の上に形成された最上部導電層と、
    前記最上部導電層と前記最下部導電層との間に形成された発光層とを備え、
    前記発光層が複数のマイクロギャップ構造を含む、多色発光ピクセル単位。
  2. 前記マイクロギャップ構造がそれぞれ前記基板に垂直な方向に沿って延在し、前記発光層を貫通する、請求項１に記載の多色発光ピクセル単位。
  3. 前記マイクロギャップ構造がそれぞれエアギャップである、請求項１に記載の多色発光ピクセル単位。
  4. 前記エアギャップそれぞれの断面寸法が２ｎｍ以下である、請求項３に記載の多色発光ピクセル単位。
  5. 前記マイクロギャップ構造がそれぞれ前記最上部導電層と前記最下部導電層との間で封止される、請求項１に記載の多色発光ピクセル単位。
  6. 前記発光層が第１の発光層であり、
    前記多色発光ピクセル単位が、
    前記第１の発光層と前記最下部導電層との間に形成された第２の発光層を更に含む、請求項１に記載の多色発光ピクセル単位。
  7. 前記第１の発光層に含まれる前記複数のマイクロギャップ構造が第１の複数のマイクロギャップ構造であり、
    前記第２の発光層が第２の複数のマイクロギャップ構造を含む、請求項６に記載の多色発光ピクセル単位。
  8. 前記第１の複数のマイクロギャップ構造が前記第２の複数のマイクロギャップ構造と垂直方向で位置合わせされない、請求項７に記載の多色発光ピクセル単位。
  9. 前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に形成された金属層と、
    前記第１の発光層と前記最上部導電層との間に形成された最上部絶縁層と、を更に備える、請求項７に記載の多色発光ピクセル単位。
  10. 前記第１の複数のマイクロギャップ構造が前記最上部絶縁層と前記金属層との間で封止され、
    前記第２の複数のマイクロギャップ構造が前記金属層と前記最下部導電層との間で封止された、請求項９に記載の多色発光ピクセル単位。
  11. 前記多色発光ピクセル単位が、
    前記第２の発光層と前記最下部導電層との間に形成された第３の発光層を更に含む、請求項６に記載の多色発光ピクセル単位。
  12. 前記第２の発光層および前記第３の発光層のうち少なくとも１つが複数のマイクロギャップ構造を含む、請求項１１に記載の多色発光ピクセル単位。
  13. 前記第１の発光層に含まれる前記複数のマイクロギャップ構造が第１の複数のマイクロギャップ構造であり、
    前記第２の発光層が第２の複数のマイクロギャップ構造を含み、
    前記第３の発光層が第３の複数のマイクロギャップ構造を含む、請求項１１に記載の多色発光ピクセル単位。
  14. 前記第１の複数のマイクロギャップ構造が前記第２の複数のマイクロギャップ構造と垂直方向で位置合わせされず、
    前記第２の複数のマイクロギャップ構造が前記第３の複数のマイクロギャップ構造と垂直方向で位置合わせされない、請求項１３に記載の多色発光ピクセル単位。
  15. 前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に形成された第１の金属層と、
    前記第２の発光層と前記第３の発光層との間に形成された第２の金属層と、
    前記第１の発光層と前記最上部導電層との間に形成された最上部絶縁層と、を更に備える、請求項１３に記載の多色発光ピクセル単位。
  16. 前記第１の複数のマイクロギャップ構造が前記最上部絶縁層と前記第１の金属層との間で封止され、
    前記第２の複数のマイクロギャップ構造が前記第１の金属層と前記第２の金属層との間で封止され、
    前記第３の複数のマイクロギャップ構造が前記第２の金属層と前記最下部導電層との間で封止された、請求項１５に記載の多色発光ピクセル単位。
  17. 請求項１に記載の前記多色発光ピクセル単位を備える、マイクロディスプレイパネル。
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