JP2023528669A - 表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法 - Google Patents

表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法 Download PDF

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Abstract

本願は、表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法を提供する。表示パネルは複数のピクセルユニットを含み、各ピクセルユニットは少なくとも３つのカラーサブピクセルを含む。ピクセルユニットの全サブピクセルは、パッシベーション層によって１つのピクセルユニットにパッケージングされている。パッシベーション層でのパッケージングおよび移載がピクセルユニットごとに行われる。これにより、単一のサブピクセルを移載する場合と比較して、ピクセル移載回数が大幅に減り、移載プロセスにおける製品損傷の確率が低減するので、生産効率および製品歩留まりを改善するのに役立つ。さらに、各ピクセルユニットの全サブピクセルが、１つの電極を共有してよく、具体的には、ピクセルユニットのサブピクセルの一端がそれぞれ１つの第１電極に接続され、ピクセルユニットのサブピクセルの他端が１つの第２電極を共有する。これにより、表示パネルの総電極数を減らし、ピクセルユニットを駆動回路付き基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らし、プロセス効率を改善し、表示パネルの歩留まりも改善することが可能になる。

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０２０年６月１０日に中国国家知識産権局に出願された「ＤＩＳＰＬＡＹ ＰＡＮＥＬ， ＤＩＳＰＬＡＹ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ， ＡＮＤ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＳＰＬＡＹ ＰＡＮＥＬ（表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法）」と題する中国特許出願第２０２０１０５２２７９２．４号に基づく優先権を主張し、当該中国特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は表示装置技術の分野に関し、詳細には、表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法に関する。
表示技術の発展に伴い、数が増え続けるシナリオや装置において、ディスプレイが、表示機能を実装してヒューマン・コンピュータ・インタラクションを容易にするように構成されている。特にモバイル端末では、ディスプレイがほぼ不可欠な機器構成になっている。したがって、表示技術が常に発展を続けている。特にカラー表示技術では、様々な態様における性能が常に改善されており、まだ改善の余地が大いにある。
従来の表示技術では、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）技術およびＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）技術が成熟した技術に含まれている。ＬＣＤの表示モジュールの光路は複雑で、柔軟な曲げ加工を実現するのが難しく、カラー表示を実現するのに、カラーフィルムをバックライトモジュールと組み合わせて用いる必要がある。したがって、ＬＣＤの彩度が高いレベルに達するのは難しい。ＯＬＥＤの表示モジュールの場合、現時点でもまだ、ＯＬＥＤの解像度、効率、輝度、および耐用期間を向上させるのが難しいという問題がある。さらに、現時点で、ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）技術には、光の利用効率、輝度、応答速度、および信頼性に関して一定の利点があり、当業者からますます注目を集めているが、この技術にも問題がいくつかある。
本願は、表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法を提供し、ＬＥＤウェーハを準備するのにリソグラフィ装置を用いることで、カラー機能層を準備するため、ウェーハ上に高密度ピクセルを準備でき且つ生産コストを削減できるようになる。さらに、本解決手段では、ピクセル移載回数が大幅に減り、移載プロセスにおける製品損傷の確率が低減するので、これが生産効率および製品歩留まりを改善するのに役立つ。
第１態様によれば、本願は、表示パネルを提供する。表示パネルは複数のピクセルユニットを含み、各ピクセルユニットは少なくとも３つのカラーサブピクセルを含む。例えば、ピクセルユニットは、表示パネル上でカラー表示を実現するために、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および青色サブピクセルを含む、またはピクセルユニットは、表示パネルの輝度を向上させるのに役立つように、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセル、および白色サブピクセルを含んでよい。ピクセルユニットの全サブピクセルは、パッシベーション層によって１つのピクセルユニットにパッケージングされており、これにより、表示パネルを準備するときに、まずＬＥＤウェーハを準備し、次いでＬＥＤウェーハの表面にサブピクセルのカラー機能層を準備する。したがって、本解決手段では、ＬＥＤウェーハを準備するのにリソグラフィ装置を用いることで、カラー機能層を準備することが可能になる。この場合、ウェーハ上に高密度ピクセルを準備できるので、生産コストを削減できる。さらに、パッシベーション層でのパッケージングおよび移載がピクセルユニットごとに行われる。これにより、単一のサブピクセルを移載する場合と比較して、ピクセル移載回数が大幅に減り、移載プロセスにおける製品損傷の確率が低減し、これが生産効率および製品歩留まりを改善するのに役立つ。さらに、各ピクセルユニットの全サブピクセルが、１つの電極を共有してよく、具体的には、ピクセルユニットのサブピクセルの一端がそれぞれ１つの第１電極に接続され、ピクセルユニットのサブピクセルの他端が１つの第２電極を共有する。本解決手段では、パッケージングおよび移載がピクセルごとに行われるため、ピクセルユニットの全サブピクセルを共有電極付きの構造に設計することで、表示パネルの総電極数を減らし、ピクセルユニットを駆動回路付き基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らし、プロセス効率を改善し、表示パネルの歩留まりも改善することが可能である。さらに、電極を準備するためのコストも削減できる。
具体的には、ピクセルユニットを準備する場合、第１電極はＮ電極であってよく、第２電極はＰ電極であってよい。または、第１電極はＰ電極であり、第２電極はＮ電極である。これは、本願において具体的に限定されない。
サブピクセルを具体的に準備する場合、サブピクセルは少なくとも２つのサブサブピクセルを有してよく、少なくとも２つのサブサブピクセルは並列に配置され、具体的には、各サブピクセルの全サブサブピクセルは、同じグループのＮ電極およびＰ電極を共有する。したがって、サブピクセルの１つのサブサブピクセルが断線した場合でも、残りのサブサブピクセルは依然として動作可能であり、電圧が増加するため、サブピクセルの輝度はあまり変化しない。サブピクセルの１つのサブサブピクセルが短絡した場合、短絡したサブサブピクセルを人の手で断線させて開回路を形成できるため、サブピクセルは依然として正常に動作する。本解決手段では、サブピクセルの耐用期間および歩留まりの改善が可能であり、サブピクセルの修復率も増加するので、表示パネルのコストを削減し、ユーザ体験を向上させることができる。
ピクセルユニットのサブピクセルは、少なくとも赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルを含み、さらに青色サブピクセルおよび／または白色サブピクセルを含んでもよい。赤色サブピクセルは、サイズが小さい場合、発光効率が低いため、赤色サブピクセルの数を緑色サブピクセルの数より多くすることがある。例えば、サブピクセルは、２つの赤色サブピクセルと、１つの緑色サブピクセルと、１つの青色サブピクセルとを含んでよい。したがって、ピクセルユニットのサブピクセル全ての発光効率を安定させることができるので、表示パネルの彩度が向上する。
サブピクセル間の光混合を防ぐために、サブピクセル間に遮光隔壁を配置することがある。具体的には、アルミニウムの遮光隔壁をサブピクセルの周辺部に配置することがある。光を遮蔽することに加えて、アルミニウムの遮光隔壁には特定の光を反射する効果があるので、サブピクセルの輝度および発光効率を改善できる。
さらなる技術的解決手段では、アルミニウムの遮光隔壁をサブピクセルの第１電極または第２電極に接続してもよい。アルミニウムの遮光隔壁は電線として機能するので、ピクセルユニットを準備すると、電線設計を簡略化できる。特に、ピクセルユニットの第１電極および第２電極が同じ面に配置される解決手段の場合、アルミニウムの遮光隔壁は、ピクセルユニットの厚さ方向を貫通する電線を代替的に置き替えることで、表示パネルにおけるＬＥＤの占有率を増やし、表示パネルの発光効率および表示効果を改善することが可能である。
ピクセルユニットは、ＬＥＤ層およびカラー機能層を含む。ＬＥＤ層は、連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含む。ピクセルユニットの隣り合ったサブピクセルでは、マルチ量子井戸層とＰ型領域層との間に遮光隔壁があり、ピクセルユニットのＮ型領域層は、一体型のＮ型領域層である。本解決手段では、ピクセルユニットの各サブピクセルはＮ電極を共有できる。Ｎ電極とＮ型領域層とを接続することで、Ｎ電極とＬＥＤとの連結構造を簡略化することが可能である。さらに、Ｎ電極はピクセルユニットのＮ型領域層の中央領域に接続されてよく、これにより、ピクセルユニットの電子がサブピクセルのエッジに流れにくくなるので、サブピクセルから電流が漏洩するリスクを減らすことができる。
あるいは、別の技術的解決手段において、ピクセルユニットの隣り合ったサブピクセルでは、マルチ量子井戸層とＮ型領域層との間に遮光隔壁があってよく、ピクセルユニットのＰ型領域層は一体型のＰ型領域層であってよい。本解決手段では、Ｐ電極が共有電極として機能し、前述した技術的解決手段と同様の技術的効果がある。詳細については、ここで説明しない。
ピクセルユニットは、ＬＥＤ層およびカラー機能層を含み、またＬＥＤ層の、カラー機能層から離れた面に反射層を含む。反射層は、ＬＥＤ層から反射層に放射された光をカラー機能層に反射して、光利用効率を改善できる。反射層は具体的には、第１の分布ブラッグ反射層でも、金属反射層でもよく、要件に従って特定の種類が設計されてよい。
第２の分布ブラッグ反射層がさらに、ＬＥＤ層の、カラー機能層と向かい合う面に設けられてよく、第２の分布ブラッグ反射層は、青色光を透過し、赤色光および緑色光を反射して、ピクセルユニットの光電変換効率を改善できる。
第２態様によれば、本願はさらに、表示装置を提供する。表示装置は、中間フレーム、リアハウジング、プリント回路基板、および前述した技術的解決手段のいずれか１つにおける表示パネルを含む。表示装置を具体的に取り付けるときに、プリント回路基板および表示パネルは中間フレームの２つの面に配置される。中間フレームは、プリント回路基板および表示パネルを支えるように構成されている。リアハウジングは、プリント回路基板の、中間フレームから離れた面に取り付けられ、具体的には中間フレームに固定されてよい。表示装置の表示パネルのピクセルユニットの全サブピクセルは、パッシベーション層によって１つのピクセルユニットにパッケージングされる。本解決手段では、ＬＥＤウェーハを準備するのにリソグラフィ装置を用いることで、ピクセルユニットのカラー機能層を準備することが可能になる。この場合、ウェーハ上に高密度ピクセルを準備できるので、生産コストを削減できる。さらに、パッシベーション層でのパッケージングおよび移載がピクセルユニットごとに行われる。これにより、移載効率が改善し、移載プロセスにおける製品損傷の確率が低減するので、表示装置の歩留まりおよびユーザ体験を改善することが可能となる。各ピクセルユニットの全サブピクセルは１つの電極を共有できるので、表示パネルの総電極数を減らすことができ、ピクセルユニットを駆動回路付き基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らすことができ、プロセス効率を改善でき、表示パネルおよび表示装置の歩留まりも改善できる。
第３態様によれば、本願はさらに、表示パネルの準備方法を提供する。この準備方法は以下に挙げる段階を含む。すなわち、ウェーハを準備する段階であって、ウェーハはＬＥＤ層を含む、準備する段階と、ＬＥＤ層の表面にカラー機能層を準備して、複数色のサブピクセルを形成する段階と、切削によってピクセルユニット間に隔壁を取得して、複数の独立したピクセルユニットを形成する段階であって、ピクセルユニットは少なくとも３色のサブピクセルを含む、形成する段階と、ピクセルユニットの外面にパッシベーション層を準備してピクセルユニットの各サブピクセルをパッケージングする段階と、パッシベーション層を有するピクセルユニットを駆動回路付き基板に移載して、表示パネルを形成する段階とを含む。
本解決手段における表示パネルの準備方法では、駆動回路付き基板への移載をピクセルユニットごとに行うことができるので、移載効率を改善でき、ピクセルユニット移載プロセスで引き起こされる損傷を減らすことができ、表示パネルの歩留まりを改善できる。
ウェーハを具体的に準備するときに、ＬＥＤ層を基板に形成してよく、次いで第１電極および第２電極を準備し、ＬＥＤ層を切削して独立した各ＬＥＤを形成し、続いて、隣り合ったＬＥＤ間の光混合を防ぐために、ＬＥＤ間に遮光隔壁を準備する。
ウェーハを準備した後に、ＬＥＤ層の表面にカラー機能層を準備する。この場合、ウェーハを準備する装置を用いて、カラー機能層を直接準備してよい。これは、準備されるサブピクセルの密度を向上させ、装置への投資を削減し、コストを削減するのに役立つ。
ウェーハを準備する段階はさらに、基板の表面にＬＥＤ層を準備する段階であって、ＬＥＤ層の、基板から離れた面が反射層である、準備する段階と、反射層の、基板から離れた表面に第１電極および第２電極を形成する段階とを含んでよい。
反射層をＬＥＤ層上に準備するので、ＬＥＤから放射された光が光放出側へと反射して、光利用効率を改善することが可能である。具体的には、反射層は、金属反射層でも第１の分布ブラッグ反射層でもよい。反射層として第１の分布ブラッグ反射層を選択した場合、短絡問題を考慮する必要がなく、製品信頼性が高い。
ウェーハを準備する段階はさらに、ＬＥＤ層の、カラー機能層と向かい合う面に第２の分布ブラッグ反射層を準備する段階を含んでよい。
本解決手段では、第２の分布ブラッグ反射層が、青色光を透過して赤色光および緑色光を反射することが可能であるため、ピクセルユニットの彩度を改善できる。
さらに、サブピクセルの耐用期間および信頼性を改善するために、ウェーハを準備する段階はさらに、各ＬＥＤの特定の位置にイオン注入プロセスを用いて絶縁層を準備する段階を含んでよく、これにより、ＬＥＤには少なくとも２つの並列したサブＬＥＤが形成される。本解決手段では、２つのサブＬＥＤが並列に接続される。この場合、サブピクセルの準備が完了すると、サブピクセルには少なくとも２つの並列したサブサブピクセルが形成され得る。したがって、１つのサブサブピクセルが断線または短絡した場合、サブピクセルの別のサブサブピクセルは動作状態を維持できるので、サブピクセルの動作信頼性および耐用期間を向上させることができる。
あるいは、少なくとも２つの並列したサブサブピクセルがサブピクセルに形成されるようにするために、ウェーハを準備する段階はさらに、各ＬＥＤの特定の位置で切削を行う段階を含んでよく、これにより、ＬＥＤには少なくとも２つの並列したサブＬＥＤが形成される。
表示パネルを準備するときに、隣り合ったサブピクセルの間にアルミニウムの遮光隔壁をさらに設けてよい。具体的な準備の際には、以下に挙げる段階が実施されてよい。すなわち、ウェーハを準備する段階は、ＬＥＤ層を切削して複数のＬＥＤを形成し、ＬＥＤ間にアルミニウムの光隔壁を準備する段階を含み、ＬＥＤ層の表面にカラー機能層を準備して、複数色のサブピクセルを形成する段階は、サブピクセル間にアルミニウムの遮光隔壁を準備する段階を含む。
本解決手段では、アルミニウムの遮光隔壁の表面は光反射率が高い。したがって、サブピクセルから放射された光がアルミニウムの遮光隔壁に達すると、より多くの光がサブピクセルに反射される。これは、サブピクセルの輝度および発光効率を向上させるのに役立つ。
アルミニウムの遮光隔壁は、サブピクセルの第１電極または第２電極に電気的に接続されてよい。アルミニウムの遮光隔壁は、導電線として機能する。これにより、ピクセルユニットを準備するときに配置される導電線の数を減らすことができるので、プロセスが簡略化されて、コストが削減される。特に、ピクセルユニットの第１電極および第２電極がサブピクセルの同じ面に配置される場合、第１電極および第２電極の一方を、ＬＥＤ層の厚さ方向を貫通する電線を用いてＬＥＤ層に接続する必要がある。具体的には、ＬＥＤ層の厚さ方向を貫通する電線に接続する必要がある電極に、アルミニウムの遮光隔壁を電気的に接続してよく、これにより、ＬＥＤ層を貫通する追加の導電線を準備する必要がなくなる。これは、表示パネルにおけるＬＥＤの占有率を増やすのに役立ち、また発光効率および表示効果を改善するのに役立つ。
ウェーハを準備する段階はさらに、ＬＥＤ層を準備する段階であって、ＬＥＤ層は、連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含む、準備する段階と、Ｎ型領域層およびマルチ量子井戸層を切削する段階とを含んでよい。本解決手段では、Ｐ型領域層が一体型のＰ型領域層として保持されてよい。本解決手段では、ピクセルユニットがＰ型電極を共有してよく、Ｐ型電極はＰ型領域層に接続されてよい。これにより、Ｐ電極の準備が容易になる。さらに、Ｐ電極はＰ型領域層の中央部に電気的に接続されてよく、これにより、ピクセルユニットの電子がサブピクセルのエッジに流れにくくなるので、サブピクセルから電流が漏洩するリスクを低減できる。
あるいは、同じ考えに基づいて、ウェーハを準備する段階はさらに、ＬＥＤ層を準備する段階であって、ＬＥＤ層は連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含む、準備する段階と、Ｐ型領域層およびマルチ量子井戸層を切削して、Ｎ型領域層を一体型のＮ型領域層として保持する段階とを含んでよい。
ピクセルユニットのサブピクセルは、少なくとも赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルを含み、さらに青色サブピクセルおよび／または白色サブピクセルを含んでもよい。赤色サブピクセルは、サイズが小さい場合には発光効率が低いので、赤色サブピクセルの数を緑色サブピクセルの数より多くすることがある。例えば、サブピクセルは、２つの赤色サブピクセルと、１つの緑色サブピクセルと、１つの青色サブピクセルとを含んでよい。したがって、ピクセルユニットの全サブピクセルの発光効率を安定させることができるので、表示パネルの彩度が向上する。
各ピクセルユニットの全サブピクセルが、１つの電極を共有してよく、具体的には、ピクセルユニットのサブピクセルの一端がそれぞれ１つの第１電極に接続され、ピクセルユニットのサブピクセルの他端が１つの第２電極を共有する。本解決手段では、パッケージングおよび移載がピクセルごとに行われるため、ピクセルユニットの全サブピクセルを共有電極付きの構造に設計することで、表示パネルの総電極数を減らし、ピクセルユニットを駆動回路で基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らし、プロセス効率を改善し、表示パネルの歩留まりも改善することが可能である。さらに、電極を準備するためのコストも削減できる。
本願の一実施形態による表示装置の構造の概略図である。
本願の一実施形態による表示パネルの部分的構造の概略図である。
本願の一実施形態によるサブピクセルの構造の概略図である。
本願の一実施形態による１つのサブピクセルの２つのサブサブピクセルの回路接続の図である。
本願の一実施形態によるピクセルユニットの構造の概略図である。
本願の一実施形態によるピクセルユニットの断面構造の概略図である。
本願の一実施形態による発光ダイオード層の断面構造の概略図である。
本願の一実施形態によるピクセルユニットの別の断面構造の概略図である。
本願の一実施形態による、表示パネルの準備方法の概略フローチャートである。
本願の一実施形態によるウェーハ準備プロセスの概略図である。
本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。 本願の一実施形態による表示パネル準備プロセスにおける構造の概略図である。
本願の一実施形態による発光ダイオードの断面構造の概略図である。
本願の一実施形態による発光ダイオードの別の断面構造の概略図である。
本願の一実施形態による発光ダイオードの構造の概略図である。
本願の一実施形態によるピクセルユニットの構造の概略図である。
参照番号は以下のとおりである。
１００：表示装置、２００：表示パネル、３００：中間フレーム、４００：リアハウジング、５００：プリント回路基板、１０：ピクセルユニット、１１：サブピクセル、１１１，サブサブピクセル、１１１１：第１サブサブピクセル、１１１２：第２サブサブピクセル、１１２：赤色サブピクセル、１１３：緑色サブピクセル、１１４：青色サブピクセル、１２：パッシベーション層、１３：第１電極、１４：第２電極、１５：Ｎ型領域層、１６：マルチ量子井戸層、１７：Ｐ型領域層、１８：遮光隔壁、１８１：アルミニウムの遮光隔壁、１９：ＬＥＤ層、１９１：発光機能層、１９２：第１の分布ブラッグ反射層、１９３：第２の分布ブラッグ反射層、１９０：カラー機能層、２１：発光ダイオード層、２１１：バッファ層、２１２：ＧａＮ層、２１３：Ｎ型ドープのＧａＮ層、２１４：マルチ量子井戸層、２１５：Ｐ型ＡｌＧａＮ層、２１６：Ｐ型ドープのＧａＮ層、２１７：透明電極、２１８：発光ダイオード、２１９：第１遮光隔壁、２１１０：カラー機能層、２１１１：第２遮光隔壁、２１１２：第１の分布ブラッグ反射層、２１１３：第２の分布ブラッグ反射層、２１１４：Ｎ型領域層、２１１５：Ｐ型領域層、２１１６：アルミニウムの遮光隔壁、２１１７：オーミックコンタクト層、２１１８：絶縁層、２２：第１電極、２３：第２電極、２４：ピクセルユニット、２５：パッシベーション層、３０：基板、４０：トレイ、５０：接着剤。
本願の目的、技術的解決手段、および利点をより明確にするために、以下ではさらに、添付図面を参照しながら本願を詳細に説明する。
本願の実施形態で提供される表示パネルを理解しやすくするために、以下ではまず、表示パネルの応用シナリオを説明する。
本願の実施形態で提供される表示パネルは、表示機能を備えた任意の表示装置に用いられてよい。表示装置は、一般的なモバイル端末（例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、または電子書籍リーダ）でも、別の電子表示装置（例えば、ノートブックコンピュータ、テレビ、またはデバイスディスプレイ）でもよい。表示技術の発展と共に、人々は表示パネルの表示効果および準備コストにますます注意を払うようになっている。ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）技術には、光の利用効率、輝度、応答速度、および信頼性に関して一定の利点があり、ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ技術は当技術分野でますます関心が高まっている。従来技術では、まずＬＥＤボードを準備する場合があり、次いでＬＥＤボードの表面に色変換材料層を準備してカラー表示パネルを準備する。本解決手段には、ＬＥＤを色変換材料層で覆う技術が主に２つあり、それぞれ、インクジェット印刷およびリソグラフィである。従来のインクジェットプリンタの精度に基づいて実現され得るピクセル密度は、概ね２００ｐｐｉである。これでは、現在の携帯型電子製品（例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、またはタブレットコンピュータ）の表示要件を満たすことはほとんどできない。しかしながら、リソグラフィプロセスを用いる場合、高価なリソグラフィ装置を設ける必要がある。結果として、大きな投資が必要となり効率が低い。
前述した従来技術の問題に基づいて、本願は、表示パネル、表示装置、および表示パネルの準備方法を提供し、表示パネルのピクセル密度を向上させ、生産コストを削減し、生産効率および製品歩留まりを改善する。
以下の実施形態で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明することを意図したものに過ぎず、本願を限定することを意図したものではない。本願の本明細書および添付した特許請求の範囲で用いる単数形の「ｏｎｅ」、「ａ」、および「ｔｈｉｓ」という用語は、文脈上特に明確に定められていない限り、「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つまたは複数）」などの表現を含むことも意図されている。
本明細書の「一実施形態」または「いくつかの実施形態」などへの言及は、本願の１つまたは複数の実施形態が、その実施形態を参照して説明される特定の特徴、構造、または特質を含むことを意味している。したがって、本明細書の様々な箇所に現れる「一実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、「いくつかの他の実施形態において」、および「他の実施形態において」などの記述は、必ずしも同じ実施形態への言及を意味しているわけではない。その代わりに、そのような記述は、別のやり方で特に強調されない限り、「実施形態の１つまたは複数であって、その全てではない」ことを意味している。「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、「ｈａｖｅ（有する）」という用語およびその変形は全て、別のやり方で特に強調されない限り、「～を含むが、それに限定されない」ことを意味している。
図１は、本願の一実施形態による表示装置の構造の概略図である。特定の種類の表示装置を限定しているわけではなく、本表示装置は、一般的なモバイル端末、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、または電子書籍でも、別の電子表示装置、例えば、ノートブックコンピュータ、テレビ、またはデバイスディスプレイでもよい。表示装置１００は、表示パネル２００、中間フレーム３００、リアハウジング４００、およびプリント回路基板５００を含む。表示パネル２００はプリント回路基板５００に電気的に接続されており、表示パネル２００およびプリント回路基板５００は、中間フレーム３００の２つの面に配置されている。中間フレーム３００は、プリント回路基板および表示パネルを支えるように構成されている。リアハウジング４００は、プリント回路基板５００の、中間フレーム３００から離れた面に配置されている、または中間フレーム３００に固定されてもよい。具体的には、表示パネル２００はｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）表示パネル２００であってよい。図２は、本願の一実施形態による表示パネルの部分的構造の概略図である。図２に示すように、表示パネル２００は、複数のピクセルユニット１０を含み、各ピクセルユニット１０は、少なくとも３色のサブピクセル１１を含む。具体的には、ピクセルユニット１０は、赤色サブピクセル１１２、緑色サブピクセル１１３、および青色サブピクセル１１４を含んでもよく、ピクセルユニット１０は、ピクセルユニット１０の輝度を向上させるために、赤色サブピクセル１１２、緑色サブピクセル１１３、青色サブピクセル１１４、および白色サブピクセルを含んでもよい。少なくとも３色のサブピクセル１１は、パッシベーション層１２によって１つのピクセルユニット１０にパッケージングされている。この場合、表示パネル２００を準備するときに、ＬＥＤウェーハをまず準備してよく、次いで表示パネル２００でカラー表示を実現するために、ＬＥＤウェーハの表面にサブピクセル１１のカラー機能層を準備する。例えば、カラー機能層は光変換材料層を含む。したがって、本解決手段では、ＬＥＤウェーハを準備するのにリソグラフィ装置を用いることで、カラー機能層を準備することが可能になる。この場合、ウェーハ上に高密度ピクセルを準備することができ、表示パネルのカラー機能層を製造するのに追加の装置を準備する必要がなく、これが生産コストを削減するのに役立つ。さらに、パッシベーション層１２でのパッケージングおよび移載がピクセルユニット１０ごとに行われる。これにより、単一のサブピクセル１１を移載する場合と比較して、ピクセル移載回数が大幅に減り、移載プロセスにおける製品損傷の確率が低減し、これが生産効率および製品歩留まりを改善するのに役立つ。
各表示パネル２００では、ピクセルユニット１０のサブピクセル１１が同じ方式で配置されても、異なる方式で配置されてもよい。これは、本願において具体的に限定されない。図２に示すように、ピクセルユニット１０のサブピクセル１１は異なる方式で配置されている。光変換材料層の材料も要件に従って選択されてよく、例えば、量子ドット材料、蛍光粉末、または有機蛍光染料であってもよい。これも、本願において具体的に限定されない。
図３は、本願の一実施形態によるサブピクセルの構造の概略図である。サブピクセル１１の耐用期間および歩留まりを改善し、表示パネル２００の表示信頼性および表示パネル２００の耐用期間を向上させるために、本願の本実施形態のサブピクセル１１は、少なくとも２つのサブサブピクセル１１１を含んでよい。少なくとも２つのサブサブピクセル１１１は並列に配置されている。図３は、図４と組み合わせて一例として用いられる。図４は、本願の一実施形態による２つのサブサブピクセル１１１の回路接続の図である。特定の実施形態において、サブピクセル１１は、第１サブサブピクセル１１１１および第２サブサブピクセル１１１２を含み、さらに第１電極１３および第２電極１４を含んでよい。第１サブサブピクセル１１１１および第２サブサブピクセル１１１２は、第１電極１３と第２電極１４との間に並列に接続されている。したがって、本解決手段では、サブピクセル１１が点灯できない確率を低減させることができる。
第１サブサブピクセル１１１１が断線した場合、第２サブサブピクセル１１１２は、第１電極１３と第２電極１４の間にまだ接続されているため、動作状態を維持できる。さらに、第２サブサブピクセル１１１２の電力が２倍になり得るので、輝度が増加する。したがって、サブピクセル１１の輝度も保証できるので、サブピクセル１１は正常に動作する。第１サブサブピクセル１１１１が短絡した場合、レーザを用いて、第１サブサブピクセル１１１１が配置されている回路を切断できるため、第１サブサブピクセル１１１１が断線する。したがって、第２サブサブピクセル１１１２は、まだ動作状態を維持できる。さらに、第２サブサブピクセル１１１２の電力が２倍になり得るので、輝度が増加する。したがって、サブピクセル１１の輝度を保証できるので、サブピクセル１１は正常に動作する。したがって、本解決手段では、サブピクセル１１の耐用期間および歩留まりが改善され、修復率が高いので、表示パネル２００のコストを削減できる。表示装置１００の耐用期間およびユーザ体験も、改善が可能である。
図５は、本願の一実施形態によるピクセルユニットの構造の概略図である。図５に示すように、ピクセルユニット１０は第１電極１３および第２電極１４を含み、第１電極１３および第２電極１４はサブピクセル１１の同じ面に配置されてよい。各ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１はさらに、１つの電極を共有するように設計されてよい。具体的には、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１の一端が１つの第２電極１４を共有し、サブピクセル１１の他端がそれぞれ、１つの第１電極１３に接続される。本解決手段では、最終的な切削および最終的な移載がピクセルユニット１０ごとに行われるため、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１は、１つの第２電極１４を共有できる。これにより、表示パネル２００の総電極数を減らし、ピクセルユニット１０を駆動回路付き基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らすのに役立つことが可能になる。したがって、プロセス効率を改善でき、また溶接する際に生じる欠陥を減らすことができる。さらに、電極を準備するためのコストも削減できる。
特定の実施形態において、第１電極１３はＰ電極であってよく、第２電極１４はＮ電極であってよい、または第１電極１３はＮ電極であり、第２電極１４はＰ電極である。これは、本願において具体的に限定されない。
なおも、図５を参照されたい。ピクセルユニット１０は、少なくとも赤色サブピクセル１１２、緑色サブピクセル１１３、および青色サブピクセル１１４を含む。赤色サブピクセル１１２は、サイズが小さい場合、発光効率が低いため、赤色サブピクセル１１２の数が緑色サブピクセル１１３の数より多く、緑色サブピクセル１１３の数は青色サブピクセル１１４の数と等しくてよい。例えば、図５に示す実施形態では、ピクセルユニット１０は２つの赤色サブピクセル１１２と、１つの緑色サブピクセル１１３と、１つの青色サブピクセル１１４とを含んでよい。サイズが小さい赤色サブピクセル１１２の発光効率が緑色サブピクセル１１３または青色サブピクセル１１４の発光効率より低いため、赤色サブピクセル１１２の数を増やして彩度を向上させてよく、これにより、異なる色のサブピクセル１１の効率が安定する。
本願の本実施形態では、サブピクセル１１の周辺部に遮光隔壁１８がある。これにより、隣り合ったサブピクセル１１の間の光混合を防ぐことができ、サブピクセル１１同士の絶縁も実現できるので、サブピクセル１１の独立性が保たれる。具体的には、遮光隔壁１８の材料を特に限定することはないが、この材料は例えば、ポリマー材料、金属、または金属化合物であってもよい。遮光隔壁１８の材料は、遮光特性があるだけでよい。
図６は、本願の一実施形態によるピクセルユニットの断面構造の概略図である。サブピクセル１１の周辺部にはアルミニウムの遮光隔壁１８１があり、アルミニウムの遮光隔壁１８１の表面は光反射率が高い。したがって、サブピクセル１１から放射された光がアルミニウムの遮光隔壁１８１に達すると、より多くの光がサブピクセル１１に反射される。これは、サブピクセル１１の輝度および発光効率を向上させるのに役立つ。具体的には、サブピクセル１１は、ＬＥＤ層１９およびカラー機能層１９０を含んでよい。ＬＥＤ層１９は主に、特定の輝度を持った光を生成する。ＬＥＤ層１９の表面に配置されたカラー機能層１９０は、表示パネル２００のカラー表示を実現するために、ＬＥＤ層１９の光をカラー光に変換できる。アルミニウムの遮光隔壁１８１は、ＬＥＤ層１９の輝度を向上させることができ、カラー機能層１９０の光変換効率も高めることができるので、サブピクセル１１の輝度および発光効率を向上させて、表示パネル２００の表示効果を改善する。
特定の実施形態において、アルミニウムの遮光隔壁１８１は、サブピクセル１１の第１電極１３または第２電極１４に接続されてよい。本解決手段では、アルミニウムの遮光隔壁１８１は導電線として機能する。これにより、ピクセルユニット１０を準備するときに配置される導電線の数を減らすことができるので、プロセスが簡略化されて、コストが削減される。ピクセルユニット１０の第１電極１３および第２電極１４がサブピクセル１１の同じ面に配置される場合、第１電極１３および第２電極１４の一方を、ＬＥＤ層１９の厚さ方向を貫通する電線を用いてＬＥＤ層１９に接続する必要がある。具体的には、ＬＥＤ層１９の厚さ方向を貫通する電線に接続する必要がある電極に、アルミニウムの遮光隔壁１８１を電気的に接続してよく、これにより、ＬＥＤ層１９を貫通する追加の導電線を準備する必要がなくなる。これは、表示パネル２００におけるＬＥＤの占有率を増やすのに役立ち、また発光効率および表示効果を改善するのに役立つ。
これに加えて、図５に示すように、各ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１はさらに、１つの電極を共有するように設計されてよい。具体的には、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１の一端が１つの第２電極１４を共有し、サブピクセル１１の他端がそれぞれ、１つの第１電極１３に接続される。アルミニウムの遮光隔壁１８１を隣り合ったサブピクセル１１の間に配置する場合、アルミニウムの遮光隔壁１８１を第２電極１４に接続してよく、これにより、ピクセルユニット１０のサブピクセル１１の一端が１つの第２電極１４を共有するようになる。この場合、アルミニウムの遮光隔壁１８１はさらに、共有電極に接続するための電線として機能するため、追加の導電線を削減できる。
任意選択の一実施形態において、ＬＥＤ層１９は青色ＬＥＤ層でも、紫外線ＬＥＤ層でもよい。これは、本願において具体的に限定されない。ＬＥＤ層１９が青色ＬＥＤ層である場合、赤色サブピクセル１１２に対応するカラー機能層１９０には赤色光変換材料が設けられ、緑色サブピクセル１１３に対応するカラー機能層１９０には緑色光変換材料が設けられる。しかしながら、青色サブピクセル１１４に対応するカラー機能層１９０には、光変換材料を設ける必要はなく、カラー機能層１９０が全体的に良好な平坦性を有するように透明フィルム層が設けられるだけでよい。例えば、透明フィルム層は具体的には、シリコーンゲル層であってよい。
図７は、本願の一実施形態による発光ダイオード層の断面構造の概略図である。ピクセルユニット１０のＬＥＤ層１９は、連続して配置されたＮ型領域層１５、マルチ量子井戸層１６、およびＰ型領域層１７を含んでよく、隣り合ったサブピクセル１１の間には遮光隔壁がある。本解決手段において、遮光隔壁はＬＥＤ層１９に対してほぼ垂直の方向に延伸し、Ｐ型領域層１７およびマルチ量子井戸層１６を貫通してよく、これにより、隣り合ったサブピクセル１１のＰ型領域層１７の間で絶縁、遮光、および分離が実現され、隣り合ったマルチ量子井戸層１６の間で絶縁、遮光、および分離が実現される。ピクセルユニット１０のＮ型領域層１５は一体構造である。具体的には、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１のＮ型領域層１５は一体型の構造になっている。当然ながら、ピクセルユニットのＬＥＤ層１９を具体的に準備する場合、準備プロセスの観点から、遮光隔壁を用いてマルチ量子井戸層１６を確実に分離できるようにして、ＬＥＤの動作信頼性を改善するために、遮光隔壁はＮ型領域層１５に一定の深さまで延伸してよい。
本解決手段では、Ｎ電極は共有電極であってよく、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１は１つのＮ電極を共有する。ピクセルユニット１０のＮ型領域層１５は一体型の構造をしているので、Ｎ電極の準備を容易にすることができる。さらに、Ｎ電極はＮ型領域層１５の中央部に電気的に接続されてよく、これにより、ピクセルユニット１０の電子がサブピクセル１１のエッジに流れにくくなるので、サブピクセル１１から電流が漏洩するリスクを低減できる。
別の実施形態では代替的に、遮光隔壁はＬＥＤ層１９に対してほぼ垂直の方向に延伸し、Ｎ型領域層１５およびマルチ量子井戸層１６を貫通してよく、これにより、隣り合ったサブピクセル１１のＮ型領域層１５の間で絶縁、遮光、および分離が実現され、隣り合ったマルチ量子井戸層１６の間で絶縁、遮光、および分離が実現される。ピクセルユニット１０のＰ型領域層１７は一体構造である。具体的には、ピクセルユニット１０の全サブピクセル１１のＰ型領域層１７は一体型の構造になっている。同様に、ピクセルユニットのＬＥＤ層１９を具体的に準備する場合、準備プロセスの観点から、遮光隔壁を用いてマルチ量子井戸層１６を確実に分離できるようにして、ＬＥＤの動作信頼性を改善するために、遮光隔壁はＰ型領域層１７に一定の深さまで延伸してよい。本解決手段では、Ｐ電極は共有電極であり、技術的効果が前述の実施形態と同様である。詳細については、ここで説明しない。
図８は、本願の一実施形態によるピクセルユニットの別の断面構造の概略図である。ピクセルユニット１０は、ＬＥＤ層１９およびカラー機能層１９０を含む。ＬＥＤ層１９は、発光機能層１９１および第１の分布ブラッグ反射層１９２を含む。第１の分布ブラッグ反射層１９２は、発光機能層１９１の、カラー機能層から離れた面に配置されている、言い換えれば、ＬＥＤ層１９の、カラー機能層１９０から離れた面に配置されている。第１の分布ブラッグ反射層１９２は青色光を反射できるため、ＬＥＤの発光効率が改善される。第１の分布ブラッグ反射層１９２は、ＬＥＤの、カラー機能層から離れた面に反射層として設けられている。第１の分布ブラッグ反射層１９２は絶縁材料で作られているため短絡リスクが低く、これが表示パネルの信頼性を改善するのに役立つ。あるいは、反射層は金属反射層、例えば、アルミニウムで作られた反射層であってよい。これは、本願において具体的に限定されない。
第１の分布ブラッグ反射層１９２は、屈折率が異なる２つの材料（例えば、二酸化シリコンおよび二酸化チタン）で作られており、この２つの材料は連続して交互に重ね合わされている。各材料層の光学的厚さは、中心反射波長の１／４である。特定の波長範囲内の光が全て確実に反射されるようにするために、第１の分布ブラッグ反射層１９２は多層構造を含み、全厚さは５μｍ未満になるように制御される。
具体的には、前述した別の実施形態において、第２の分布ブラッグ反射層が、ＬＥＤ層１９の、カラー機能層１９０と向かい合う面に含まれる。言い換えれば、第２の分布ブラッグ反射層は、発光機能層１９１の、カラー機能層１９０と向かい合う面に配置されている。本解決手段では、第２の分布ブラッグ反射層１９３は、ピクセルユニット１０の光電変換効率を改善するために、青色光を透過し、赤色光および緑色光を反射することが可能である。第２の分布ブラッグ反射層１９３も、屈折率が異なる２つの材料（例えば、酸化ケイ素および酸化チタン）で作られており、この２つの材料は連続して交互に重ね合わされて、多層構造を形成する。
同じ発明概念に基づいて、本願はさらに、表示パネルの準備方法を提供する。図９は、本願の一実施形態による、表示パネルの準備方法の概略フローチャートである。表示パネル２００の準備方法は具体的には、以下に挙げる段階を含む。
段階Ｓ１０１：ウェーハ（ｗａｆｅｒ）を準備する。ウェーハはＬＥＤ層を含む。図１０は、本願の一実施形態によるウェーハ準備プロセスの概略図である。このプロセスは具体的に、以下に挙げる段階を含む。
段階Ｓ１０１１：図１１ａに示すように、基板３０の表面に発光ダイオード（ＬＥＤ）層２１を準備する。
基板３０はサファイア基板３０であってよい。サファイア基板３０はコストが低く、ＬＥＤ層２１を準備するための材料の格子に適合し、これにより、ＬＥＤ層２１の形成が容易になる。当然ながら、別の実施形態では、基板３０は代替的に、シリコン基板３０、炭化ケイ素基板３０、またはガラス基板３０であってもよい。これは、本願において限定されない。
図１１ａに示すように、基板３０の表面にＬＥＤ層２１を準備する特定のプロセスが、基板３０の表面にバッファ層（ＧａＮバッファ、窒化ガリウムバッファ層）２１１を準備する段階を含んでよく、バッファ層２１１の厚さを１５ｎｍとしてよい。バッファ層２１１の、基板３０から離れた表面にＬＥＤ２１８を連続して成長させる。ここでは、以下のように一例として青色ＬＥＤを用いる。バッファ層２１１の、基板３０から離れた表面に、ＧａＮ層（ｕｎｄｏｐｅｄ ＧａＮ、ドーピングされていない窒化ガリウム層）２１２を３５０～５００℃で成長させ、ＧａＮ層２１２の厚さを具体的には２μｍとしてよく、成長プロセスにおいて大気圧を具体的には５００～７００ｍｂａｒ（５００～７００ｈＰａ）としてよく、Ｖ／ＩＩＩが２０００～５０００であり、成長速度が３～１５ｎｍ／ｍｉｎであり、Ｖ／ＩＩＩとは第３主族元素Ｇａに対する第５主族元素Ｎのモル比であり、成長速度とは所定の時間内に生成する物質の厚さの増加である。ＧａＮ層２１２の、バッファ層２１１から離れた表面に、Ｎ型ドープのＧａＮ層（Ｎ ｄｏｐｅｄ ＧａＮ、Ｎ型材料でドーピングした窒化ガリウム）２１３を４５０～５００℃で成長させ、Ｎ型ドープのＧａＮ層２１３の厚さを２μｍとしてよく、成長プロセスにおいて大気圧を具体的には２００～４００ｍｂａｒ（２００～４００ｈＰａ）としてよく、Ｖ／ＩＩＩが６０００～１００００であり、成長速度が０．５～８μｍ／ｈである。Ｎ型ドープのＧａＮ層２１３の、ＧａＮ層２１２から離れた表面に、マルチ量子井戸層（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）２１４を４００～５００℃で成長させ、マルチ量子井戸層２１４は、ＧａＮ（窒化ガリウム）とＩｎＧａＮ（窒化ガリウムインジウム）とを重ね合わせることにより形成される。マルチ量子井戸層２１４の具体的な数を限定することはないが、最上層および最下層の両方がＧａＮであり、隣り合った量子井戸が一方のＧａＮを再使用してよい。上記ＩｎＧａＮの厚さを３ｎｍとしてよく、上記ＧａＮの厚さを７ｎｍとしてよい。成長プロセスにおいて大気圧が２００～４００ｍｂａｒ（２００～４００ｈＰａ）であり、Ｖ／ＩＩＩが１２０００～３００００であり、成長速度が０．５～３μｍ／ｈである。マルチ量子井戸層２１４の、Ｎ型ドープのＧａＮ層２１３から離れた表面に、Ｐ型ＡｌＧａＮ層（Ｐ－ＡｌＧａＮ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｌｏｃｋ ｌａｙｅｒ、Ｐ型窒化ガリウムアルミニウムの電子阻止層）２１５を４００～５００℃で成長させ、Ｐ型ＡｌＧａＮ層２１５は、電子過電流を回避するための電子阻止層であり、発光効率を向上させる。Ｐ型ＡｌＧａＮ層２１５の厚さを８０ｎｍとしてよく、成長プロセスにおいて大気圧を５０～３００ｍｂａｒ（５０～３００ｈＰａ）としてよく、Ｖ／ＩＩＩを２０００～５０００としてよく、成長速度が０．５～２μｍ／ｈである。Ｐ型ＡｌＧａＮ層２１５の、マルチ量子井戸層２１４から離れた表面に、Ｐ型ドープのＧａＮ層（Ｐ ｄｏｐｅｄ ＧａＮ、Ｐ型材料でドーピングした窒化ガリウム）２１６を４００～５００℃で成長させ、厚さを１５０ｎｍとしてよく、成長プロセスにおいて大気圧が２００～４００ｍｂａｒ（２００～４００ｈＰａ）であり、Ｖ／ＩＩＩが６０００～１００００であり、成長速度が０．５～８μｍ／ｈである。透明電極の層２１７、例えば、酸化スズインジウムの薄膜が、蒸着プロセスを用いた蒸着によって、Ｐ型ドープのＧａＮ層２１６の、Ｐ型ＡｌＧａＮ層２１５から離れた表面に形成され、厚さを例えば１μｍとしてよい。
段階Ｓ１０１２：図１１ｂに示すように、ＬＥＤ層２１の、基板３０から離れた面に、ＬＥＤ層２１に電気的に接続される複数の第１電極２２および複数の第２電極２３を準備する。
本解決手段では、第１電極２２および第２電極２３は、ＬＥＤ層２１の同じ面に配置される。これは、フリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）構造である。この構造は、ＬＥＤ２１８の発光効率を改善し、第１電極２２および第２電極２３を駆動回路付き基板に接続するのに必要な電線の数を減らすのに役立つので、取り付けが容易になる。第１電極２２および第２電極２３の材料が、多元素合金金属（例えば、ＳｎＡｇ合金またはＮｉＰｔＡｕ合金）であってよい。これは、本願において具体的に限定されない。第１電極２２および第２電極２３を形成するために、特定の構造を持つマスクが、ＬＥＤ層２１の、基板３０から離れた面に配置されてよく、第１電極２２および第２電極２３は蒸着によって形成されてよい。
段階Ｓ１０１３：図１１ｃに示すように、ウェーハの、電極がある面をトレイ４０に固定し、基板３０を剥がす。
この段階の具体的な実現において、ウェーハは接着剤５０を用いてトレイ４０に接着してよく、また基板３０はレーザ切削プロセスを用いて剥がされてよい。
段階Ｓ１０１４：図１１ｄに示すように、ＬＥＤ層２１を切削して複数のＬＥＤ２１８を分離し、複数のＬＥＤ２１８を形成する。
具体的には、ＩＣＰプロセスを用いて複数のＬＥＤ２１８同士の間の領域をエッチングし、複数のＬＥＤ２１８を分離して、独立して駆動できる複数のＬＥＤ２１８を形成してよい。
段階Ｓ１０１５：図１１ｅに示すように、ＬＥＤ２１８同士の間に第１遮光隔壁２１９を準備して、隣り合ったＬＥＤ２１８の間で光を遮蔽する。
ＬＥＤ層２１を切削すると、ＬＥＤ２１８同士の間に間隙ができる。この間隙をスピンコーティングによって黒色フォトレジスト樹脂で充填してよく、次いでマスクを用いてＬＥＤ２１８同士の間の間隙領域内の黒色フォトレジスト樹脂を光硬化させ、次いで過剰な黒色フォトレジスト樹脂を取り除く。このように、第１遮光隔壁２１９を形成して、異なるＬＥＤ２１８同士の間の光拡散を防ぐことができる。第１遮光隔壁２１９を準備するための材料を限定することはないが、この材料は、例えば、ポリマー材料、金属、または金属化合物であってもよい。第１遮光隔壁２１９の材料は、遮光特性があるだけでよい。
段階Ｓ１０２：図１１ｆに示すように、ＬＥＤ層２１の表面にカラー機能層２１１０を準備して、複数色のサブピクセルを形成する。
具体的には、ＬＥＤ２１８の、第１電極２２から離れた面にカラー機能層２１１０を準備して、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および青色サブピクセルを形成してよい。
ＬＥＤ２１８を準備した後に、カラー機能層２１１０を直接準備してよいので、ウェーハを準備するためのリソグラフィ装置を用いることができる。これにより、コストを削減して装置への投資を減らすと共に、準備精度を向上させることができる。カラー機能層２１１０は、光変換材料層を含む。光変換材料層の材料を限定することはないが、この材料は、量子ドット材料、蛍光粉末、有機蛍光染料などであってもよい。具体的には、量子ドット材料を選択してよく、量子ドット材料の、ＬＥＤ２１８から離れた面にカラーフィルムがさらに設けられる。具体的には、量子ドット材料を用いて準備される光変換材料層の厚さを４μｍとしてよく、カラーフィルムの厚さを２μｍとしてよい。具体的なプロセスでは、赤色サブピクセルを一例として用いることで、光変換材料層を準備するプロセスを以下のとおりとしてよい。まず、赤色量子ドット材料のリソグラフィ接着剤をスピンコーティングでウェーハ全体の表面に塗布する。次いで、リソグラフィプレートを用いて（赤色サブピクセルに対応するＬＥＤ２１８の上の）必要な位置で感光性硬化を行う。最後に、赤色量子ドット材料の未硬化リソグラフィ接着剤を取り除く。同じプロセスで、赤色サブピクセルと同じプロセスを用いて、光変換材料層の、ＬＥＤ層２１から離れた面にカラーフィルムを準備してよい。
カラー機能層２１１０および各ＬＥＤ２１８に対応する領域同士の間には間隙がある。この間隙をスピンコーティングによって黒色フォトレジスト樹脂で充填してよく、次いでマスクを用いて間隙領域内の黒色フォトレジスト樹脂を光硬化させ、次いで過剰な黒色フォトレジスト樹脂を取り除く。このように、隣り合ったサブピクセルの間に第２遮光隔壁２１１１を形成して、異なるサブピクセル同士の間の光拡散を防ぐことができる。第２遮光隔壁２１１１を準備するための材料を限定することはないが、この材料は、例えば、ポリマー材料、金属、または金属化合物であってもよい。第２遮光隔壁２１１１の材料は、遮光特性があるだけでよい。
段階Ｓ１０３：切削によってピクセルユニット２４同士の間に隔壁を取得し、複数の独立したピクセルユニット２４を形成する。図１１ｇに示すように、ピクセルユニット２４は少なくとも３色のサブピクセルを含む。
ピクセルユニット２４は具体的には、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および青色サブピクセルを含んでもよく、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセル、および白色サブピクセルなどを含んでもよい。これは、本願において具体的に限定されない。ピクセルユニット２４ごとに切削が行われ、切削によって、独立したピクセルユニット２４が形成される。この場合、表示パネルを準備するときに、ピクセルユニット２４は駆動回路付きの基板に直接移載されてよく、各サブピクセルを別個に移載する必要がないので、移載回数を大幅に減らすことができる。具体的には、ドライエッチングプロセスと組み合わせてマスクを用いることで、ピクセルユニット２４が切削されてよい。
段階Ｓ１０４：図１１ｈに示すように、ピクセルユニット２４の外面にパッシベーション層２５を準備し、ピクセルユニット２４のサブピクセルをパッケージングする。
パッシベーション層２５は、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、プラズマ援用化学気相成長）方式でチップ表面に蒸着することにより得られるパッシベーション層２５であってよい。パッシベーション層２５の厚さは数百ナノメートルとしてよく、材料は無機パッシベーション材料（例えば、二酸化シリコンまたは窒化シリコン）であってよい。
段階Ｓ１０５：ピクセルユニット２４を駆動回路付きの基板に移載する。
ピクセルユニット２４ごとに駆動回路付き基板への移載を行うため、移載回数を大幅に減らすことができ、これが移載効率および製品歩留まりを改善するのに役立つ。
段階Ｓ１０１はさらに、反射層を準備するプロセスを含んでよい。具体的には、段階Ｓ１０１１において、蒸着プロセスを用いて、Ｐ型ドープのＧａＮ層２１６の、ＡｌＧａＮ層から離れた表面に、透明電極２１７の層を蒸着によって生成してよい。次いで、図１２に示すように、透明電極２１７の、Ｐ型ドープのＧａＮ層２１６から離れた表面に、反射層として第１の分布ブラッグ反射層２１１２を準備する。図１２は、本願の一実施形態による発光ダイオードの断面構造の概略図である。次いで段階Ｓ１０１２を行い、第１の分布ブラッグ反射層２１１２の、基板３０から離れた表面に、複数の第１電極２２および複数の第２電極２３を形成する。第１の分布ブラッグ反射層２１１２は青色光を反射できるため、ＬＥＤ２１８の発光効率が改善される。
具体的には、第１の分布ブラッグ反射層２１１２を準備するプロセスは、屈折率が異なる２つの材料（例えば、酸化ケイ素および酸化チタン）を連続して交互に重ね合わせることを含んでよく、各材料層の光学的厚さは、反射されることになる光の波長の１／４である。特定の波長範囲内の光が全て確実に反射されるようにするために、第１の分布ブラッグ反射層２１１２は多層構造を含み、全厚さは５μｍ未満になるように制御される。
あるいは、反射層は金属反射層、例えば、アルミニウムの反射層であってよい。金属反射層を準備するときに、金属反射層が短絡問題を引き起こさないように絶縁処理を行う必要がある。
さらなる実施形態では、段階Ｓ１０１において、ＬＥＤ層２１の、カラー機能層２１１０と向かい合う面に第２の分布ブラッグ反射層２１１３をさらに準備してよい。具体的には、段階Ｓ１０１３の後に、図１３に示すように、ＬＥＤ層２１の上に第２の分布ブラッグ反射層２１１３を準備してよい。図１３は、本願の一実施形態による発光ダイオードの別の断面構造の概略図である。本解決手段では、第２の分布ブラッグ反射層２１１３が、青色光を透過して赤色光および緑色光を反射することが可能であるため、ピクセルユニット２４の彩度を改善できる。第２の分布ブラッグ反射層２１１３の厚さは、約２．５μｍとしてよい。第２の分布ブラッグ反射層２１１３を準備するプロセスは、第１の分布ブラッグ反射層２１１２を準備するプロセスとほぼ同じである。本願では、詳細について改めて説明しない。
別の技術的解決手段では、図１３に示すように、第１の分布ブラッグ反射層２１１２と第２の分布ブラッグ反射層２１１３との間に、ＬＥＤ層２１の発光機能層が配置されてもよい。本解決手段では、ＬＥＤ２１８の発光効率が高い。
サブピクセルが少なくとも２つのサブサブピクセルを含み、少なくとも２つのサブサブピクセルが並列に配置されることを実現するために、段階Ｓ１０１でウェーハを準備するときに、イオン注入プロセスを用いて各ＬＥＤ２１８の特定の位置に絶縁層を準備できるので、各ＬＥＤ２１８に少なくとも２つの並列したサブＬＥＤ２１８が形成される。本解決手段では、イオン注入プロセスにおいて、絶縁特性を持つイオンをＬＥＤ２１８に注入して絶縁層を形成できる。例えば、ヘリウムイオンまたは窒素イオンをＬＥＤに注入して絶縁層を形成してよい。具体的には、絶縁層を準備するときに、まずマスクの、イオンを注入する必要がある部分を準備してよく、次いで特定のドーズ量のＨｅイオンを注入して、絶縁性および不活性が非常に高い絶縁層をＬＥＤ２１８に形成するので、絶縁層の２つの面にあるＬＥＤ２１８がサブＬＥＤ２１８となって並列に接続される。
別の実施形態では、各ＬＥＤ２１８の特定の位置で代替的に切削を行うことができるので、少なくとも２つの並列したサブＬＥＤ２１８が各ＬＥＤに形成される。切削段階は、段階Ｓ１０１４と同時に行われてもよい。
ピクセルユニット２４の第１電極２２および第２電極２３は、サブピクセルの同じ面に配置されてよい。各ピクセルユニット２４の全サブピクセルは、１つの電極を共有するように設計されてよい。具体的には、ピクセルユニット２４の全サブピクセルの一端が１つの第２電極２３を共有し、サブピクセルの他端がそれぞれ、１つの第１電極２２に接続される。本解決手段では、最終的な切削および最終的な移載がピクセルユニット２４ごとに行われるため、ピクセルユニット２４の全サブピクセルは、１つの第２電極２３を共有できる。これにより、表示パネルの総電極数を減らし、ピクセルユニット２４を駆動回路付き基板に移載するときに溶接させる必要がある電極の数を減らすのに役立つことが可能になる。したがって、プロセス効率を改善でき、また溶接する際に生じる欠陥を減らすことができる。電極を準備するためのコストも削減できる。
特定の実施形態において、第１電極２２はＰ電極であってよく、第２電極２３はＮ電極であってよい、または第１電極２２はＮ電極であり、第２電極２３はＰ電極である。これは、本願において具体的に限定されない。
ピクセルユニット２４は、少なくとも赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および青色サブピクセルを含む。赤色サブピクセルは、サイズが小さい場合、発光効率が低いため、赤色サブピクセルの数が緑色サブピクセルの数より多く、緑色サブピクセルの数は青色サブピクセルの数と等しくてよい。例えば、ピクセルユニットは２つの赤色サブピクセルと、１つの緑色サブピクセルと、１つの青色サブピクセルとを含んでよい。サイズが小さい赤色サブピクセルの発光効率が緑色サブピクセルまたは青色サブピクセルの発光効率より低いため、赤色サブピクセルの数を増やして彩度を向上させてよく、これにより、異なる色のサブピクセルの効率が安定する。
図１４は、本願の一実施形態による発光ダイオードの構造の概略図である。ＬＥＤ層２１は、連続して配置されたＮ型領域層２１１４、マルチ量子井戸層２１４、およびＰ型領域層２１１５を含む。ウェーハを準備する段階は、ＬＥＤ層２１を切削して複数のＬＥＤ２１８を形成する段階を含む。具体的には、マルチ量子井戸層２１４およびＰ型領域層２１１５が切削されてよく、Ｎ型領域層２１１４は一体型のＮ型領域層として保持される。この段階を具体的に行う場合、マルチ量子井戸層２１４を完全に切削できることを保証するために、Ｎ型領域層２１１４は一定の深さまで切削されてよく、こうすることで、隣り合ったＬＥＤ同士の干渉を防ぎ、ＬＥＤの動作信頼性を改善する。
本解決手段では、Ｎ電極は共有電極であってよく、ピクセルユニット２４の全サブピクセルは１つのＮ電極を共有する。ピクセルユニット２４のＮ型領域層２１１４は一体型の構造をしているので、Ｎ電極の準備を容易にすることができる。さらに、Ｎ電極はＮ型領域層２１１４の中央部に電気的に接続されてよく、これにより、ピクセルユニット２４の電子がサブピクセルのエッジに流れにくくなるので、サブピクセルから電流が漏洩するリスクを低減できる。
あるいは、同じ考えに基づいて、マルチ量子井戸層２１４およびＮ型領域層２１１４が切削されてよく、Ｐ型領域層２１１５は一体型のＰ型領域層として保持される。ここでは詳細について改めて説明しない。
図１５は、本願の一実施形態によるピクセルユニットの構造の概略図である。別の特定の実施形態において、サブピクセル間の隔壁はアルミニウムの遮光隔壁であってよい。この場合、段階Ｓ１０１でウェーハを準備するときに、ＬＥＤ層２１を切削して複数のＬＥＤ２１８を形成し、次いでＬＥＤ２１８同士の間にアルミニウムの遮光隔壁を準備する。具体的には、まずＬＥＤ層２１の表面にオーミックコンタクト層２１１７を準備してよく、次いでＬＥＤ層２１を切削して複数のＬＥＤ２１８を形成し、次いで各ＬＥＤ２１８の外面に絶縁層２１１８を準備して、絶縁層２１１８の表面にスルーホールを準備する。絶縁層２１１８の外面にアルミニウムの遮光隔壁２１１６を準備し、スルーホールおよびオーミックコンタクト層２１１７を介してＬＥＤ２１８の端部にアルミニウムの遮光隔壁２１１６を電気的に接続し、アルミニウムの遮光隔壁２１１６をエッチングして導電パターンを形成する。アルミニウムの遮光隔壁２１１６の外側にカラー機能層２１１０を準備し、さらにアルミニウムの遮光隔壁を仕上げて、サブピクセルのカラー機能層２１１０を分離する。次いで、ピクセルユニット２４の外面にパッシベーション層２５を準備し、パッケージングによってピクセルユニット２４を形成する。アルミニウムの遮光隔壁の表面は光反射率が高い。したがって、サブピクセルから放射された光がアルミニウムの遮光隔壁に達すると、より多くの光がサブピクセルに反射される。これは、サブピクセルの輝度および発光効率を向上させるのに役立つ。
さらに、ピクセルユニット２４の１つの面に第１電極２２および第２電極２３を準備してよく、アルミニウムの遮光隔壁を第１電極２２または第２電極２３に電気的に接続する。本解決手段では、アルミニウムの遮蔽隔壁は導電線として機能する。これにより、ピクセルユニット２４を準備するときに配置される導電線の数を減らすことができるので、プロセスが簡略化されて、コストが削減される。ピクセルユニット２４の第１電極２２および第２電極２３がサブピクセルの同じ面に配置される場合、第１電極２２および第２電極２３の一方を、ＬＥＤ層２１の厚さ方向を貫通する電線を用いてＬＥＤ層２１に接続する必要がある。具体的には、ＬＥＤ層２１の厚さ方向を貫通する電線に接続する必要がある電極に、アルミニウムの遮光隔壁を電気的に接続してよく、これにより、ＬＥＤ層２１を貫通する追加の導電線を準備する必要がなくなる。これは、表示パネルにおけるＬＥＤの占有率を増やすのに役立ち、また発光効率および表示効果を改善するのに役立つ。
あるいは、各ピクセルユニット２４の全サブピクセルは、１つの電極を共有するように設計されてよい。具体的には、ピクセルユニット２４の全サブピクセルの一端が１つの第２電極２３を共有し、サブピクセルの他端がそれぞれ１つの第１電極２２に接続される。アルミニウムの遮光隔壁を隣り合ったサブピクセルの間に配置する場合、アルミニウムの遮光隔壁を第２電極２３に接続してよく、これにより、ピクセルユニット２４のサブピクセルの一端が１つの第２電極２３を共有するようになる。この場合、アルミニウムの遮光隔壁はさらに、共有電極に接続するための電線として機能するため、追加の導電線を削減できる。
前述の説明は、単に本願の具体的な実装例に過ぎず、本願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本願において開示した技術的範囲内で当業者が容易に考え出す変形または置換はいずれも、本願の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本願の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

Claims (18)

  1. 複数のピクセルユニットを備える表示パネルであって、前記複数のピクセルユニットが少なくとも３つのカラーサブピクセルを有し、前記少なくとも３つのカラーサブピクセルがパッシベーション層によって１つのピクセルユニットにパッケージングされており、前記ピクセルユニットの前記少なくとも３つのカラーサブピクセルの一端がそれぞれ１つの第１電極に接続されており、前記ピクセルユニットの前記少なくとも３つのカラーサブピクセルの他端が１つの第２電極を共有している、表示パネル。
  2. 前記少なくとも３つのカラーサブピクセルのそれぞれが少なくとも２つのサブサブピクセルを含み、前記少なくとも２つのサブサブピクセルが並列に配置されている、請求項１に記載の表示パネル。
  3. 前記ピクセルユニットが少なくとも赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルを有し、赤色サブピクセルの数が緑色サブピクセルの数より多くてよい、請求項１または２に記載の表示パネル。
  4. 前記少なくとも３つのカラーサブピクセルの周辺部にアルミニウムの遮光隔壁が配置され得る、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示パネル。
  5. 前記アルミニウムの遮光隔壁が前記少なくとも３つのカラーサブピクセルの前記第１電極または前記第２電極に接続され得る、請求項４に記載の表示パネル。
  6. 前記ピクセルユニットがＬＥＤ層およびカラー機能層を有し、前記ＬＥＤ層が、連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含み、
    前記ピクセルユニットの隣り合ったサブピクセルにおいて、前記マルチ量子井戸層と前記Ｐ型領域層との間に遮光隔壁があり、前記ピクセルユニットの前記Ｎ型領域層が一体型のＮ型領域層である、または
    前記ピクセルユニットの隣り合ったサブピクセルにおいて、前記マルチ量子井戸層と前記Ｎ型領域層との間に遮光隔壁があり、前記ピクセルユニットの前記Ｐ型領域層が一体型のＰ型領域層であり得る、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の表示パネル。
  7. 前記ピクセルユニットがＬＥＤ層およびカラー機能層を有し、前記ＬＥＤ層の、前記カラー機能層から離れた面に反射層を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の表示パネル。
  8. 前記ピクセルユニットがＬＥＤ層およびカラー機能層を有し、前記ＬＥＤ層の、前記カラー機能層と向かい合う面に第２の分布ブラッグ反射層を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の表示パネル。
  9. 中間フレームと、リアハウジングと、プリント回路基板と、請求項１から８のいずれか一項に記載の表示パネルとを備える表示装置であって、
    前記中間フレームが、前記プリント回路基板および前記表示パネルを支えるように構成されており、前記プリント回路基板および前記表示パネルが前記中間フレームの２つの面に配置されており、前記リアハウジングが、前記プリント回路基板の、前記中間フレームから離れた面に取り付けられている、
    表示装置。
  10. ウェーハを準備する段階であって、前記ウェーハがＬＥＤ層を有する、準備する段階と、
    前記ＬＥＤ層の表面にカラー機能層を準備して、複数色のサブピクセルを形成する段階と、
    切削によってピクセルユニット間に隔壁を取得して、複数の独立したピクセルユニットを形成する段階であって、前記ピクセルユニットが少なくとも３色のサブピクセルを有する、形成する段階と、
    前記ピクセルユニットの外面にパッシベーション層を準備し、前記ピクセルユニットの各サブピクセルをパッケージングする段階と、
    前記パッシベーション層を有するピクセルユニットを駆動回路付き基板に移載する段階と
    を備える、表示パネルの準備方法。
  11. ウェーハを準備する前記段階が、
    前記基板の表面に前記ＬＥＤ層を準備する段階であって、前記ＬＥＤ層の、前記基板から離れた面が反射層である、準備する段階と、
    前記反射層の、前記基板から離れた表面に第１電極および第２電極を形成する段階と
    を有する、
    請求項１０に記載の表示パネルの準備方法。
  12. ウェーハを準備する前記段階が、
    前記ＬＥＤ層の、前記カラー機能層と向かい合う面に第２の分布ブラッグ反射層を準備する段階を有する、
    請求項１０または１１に記載の表示パネルの準備方法。
  13. ウェーハを準備する前記段階が、
    ＬＥＤに少なくとも２つの並列したサブＬＥＤが形成されるように、イオン注入プロセスを用いて、各ＬＥＤの特定の位置に絶縁層を準備する段階と、
    前記ＬＥＤに少なくとも２つの並列したサブＬＥＤが形成されるように、各ＬＥＤの特定の位置で切削を行う段階と
    を有する、
    請求項１０から１２のいずれか一項に記載の表示パネルの準備方法。
  14. ウェーハを準備する前記段階が、前記ＬＥＤ層を切削して複数のＬＥＤを形成し、ＬＥＤ間にアルミニウムの光隔壁を準備する段階を有し、
    前記ＬＥＤ層の表面にカラー機能層を準備して、複数色のサブピクセルを形成する前記段階が、サブピクセル間にアルミニウムの遮光隔壁を準備する段階を有する、
    請求項１０から１３のいずれか一項に記載の表示パネルの準備方法。
  15. 前記アルミニウムの遮光隔壁が前記サブピクセルの第１電極または第２電極に電気的に接続される、請求項１４に記載の表示パネルの準備方法。
  16. ウェーハを準備する前記段階が、
    前記ＬＥＤ層を準備する段階であって、前記ＬＥＤ層が、連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含む、準備する段階と、
    前記Ｎ型領域層および前記マルチ量子井戸層を切削する段階とを有する、または
    前記ＬＥＤ層を準備する段階であって、前記ＬＥＤ層が、連続して配置されたＮ型領域層、マルチ量子井戸層、およびＰ型領域層を含む、準備する段階と、
    前記Ｐ型領域層および前記マルチ量子井戸層を切削する段階とを有する、
    請求項１０から１５のいずれか一項に記載の表示パネルの準備方法。
  17. 前記ピクセルユニットが少なくとも赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルを有し、赤色サブピクセルの数が緑色サブピクセルの数より多くてよい、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の表示パネルの準備方法。
  18. 前記ピクセルユニットの前記サブピクセルの一端がそれぞれ１つの第１電極に接続され、前記ピクセルユニットの前記サブピクセルの他端が１つの第２電極を共有している、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の表示パネルの準備方法。
JP2022575831A 2020-06-10 2021-06-10 表示パネル、表示装置、および表示パネルの製造方法 Active JP7532731B2 (ja)

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