JP4718504B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、プラスチック基板上に半導体薄膜素子を接合してなる表示装置に関する。
近年、表示装置の軽量化、薄型化の開発が進む中で、電子ペーパーに代表されるようなフレキシブル表示装置への必要性が高まっている。従来、薄型表示装置の基板としては、リジッドなガラス基板を用いることが主流であった。しかしながらガラス基板は、衝撃に弱く、割れ、ひびなどの損傷が発生しやすい。又、ガラス基板は、比重が大きいため装置全体が重くなってしまうなどのデメリットがあった。そこで、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いることにより、耐衝撃性の向上、装置全体の軽量化を図ることが進められている。
しかしながら、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いた表示装置では、プラスチック基板の熱伝導率が低く、放熱性が悪いために、安定した特性を得ることが難しく、信頼性に欠けるという解決すべき課題が残されていた。
特開２００６−２６９７１６号公報
プラスチック基板と、前記プラスチック基板の一方の表面に密着してマトリクス状に配置、形成される複数の放熱用電極と、前記表面に密着し各列にそれぞれ配される複数の放熱用電極を接続する各列毎の配線部とから成る放熱層と、前記各放熱用電極に接合される下側コンタクト層とその上方の上側コンタクト層との間に所定面積の発光領域を有する互いに分離配置された複数の半導体薄膜素子と、前記上側コンタクト層に接続される他の配線部とを備え、前記下側コンタクト層に接続される前記各列毎の配線部は、前記他の配線部に対し層間絶縁膜を介して上方で交差して露出する、ことを特徴とする表示装置。
本発明によれば、下側コンタクト層に接続される各列毎の配線部を他の配線部に対し上方で交差させて露出させたので、半導体薄膜素子の内部に発生する熱を効率よく放熱することが可能になり、長寿命、且つ、大出力で、信頼性の高い表示装置を実現できるという効果を得る。
以下、本発明の一実施形態を図を用いて詳細に説明する。
図１は、実施例１の表示装置の全体構造平面図である。
図に示すように、実施例１の表示装置１は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２がプラスチック基板１００上にマトリックス状に配列されている。更に、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線１０３に接続されている。
図に示すように、実施例１の表示装置１は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２がプラスチック基板１００上にマトリックス状に配列されている。更に、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線１０３に接続されている。
図２は、実施例１の表示装置の拡大平面図である。
図３は、実施例１の表示装置の断面拡大図である。
この図は、図２における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図２及び図３を用いて表示装置１及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
図３は、実施例１の表示装置の断面拡大図である。
この図は、図２における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図２及び図３を用いて表示装置１及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
図２に示すように表示装置１は、プラスチック基板１００と、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２と、縦配線１０３と、横配線１０４と、層間絶縁膜１０５と、接続配線（横）１０６とを備える。
プラスチック基板１００は、薄膜ＬＥＤ１０２を実装するための基板であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表される有機材料を用いた薄板である。有機材料としては、他にポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、あるいは、アラミドを用いてもよい。薄膜ＬＥＤ１０２は、プラスチック基板１００上に薄膜状に形成されるＭドット×ＮドットのＬＥＤである。縦配線１０３は、プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２のカソードを接続する導電薄膜である。この縦配線１０３は、金もしくはアルミニュウム、もしくは上記の金属材料とニッケル、チタンなどの金属材料がプラスチック基板１００上で薄膜積層された金属配線で、各薄膜ＬＥＤ１０２のカソードにそれぞれ電気的に接続されている。尚、本実施例では、縦配線１０３は、裏面電極１０７（図３）と一体化されている。
横配線１０４は、プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２のアノードを接続する導電薄膜である。この横配線１０４は、金もしくはアルミニュウム、もしくは上記の金属材料とニッケル、チタンなどの金属材料がプラスチック基板１００上で薄膜積層された金属配線で、各薄膜ＬＥＤ１０２のアノードにそれぞれ電気的に接続されている。
層間絶縁膜１０５は、縦配線１０３と、横配線１０４との間の層間絶縁を図るために積層される、例えば酸化シリコン等の絶縁薄膜である。接続配線（横）１０６は、後に説明する上側コンタクト層１０９（図３）と、横配線１０４とを接続する金もしくはアルミニュウム、もしくは上記の金属材料とニッケル、チタンなどの金属材料がプラスチック基板１００上で薄膜積層された金属配線である。
図３に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜１０５で覆われた薄膜ＬＥＤ１０２が裏面電極１０７を介してプラスチック基板１００上に積層されている。
裏面電極１０７は、薄膜ＬＥＤ１０２を発光させるための電界強度を上側コンタクト層１０９との間に印加するための電極であると共に、本発明では、薄膜ＬＥＤ１０２を発光させる際に発せられる熱量を効率よく放熱することを可能とする放熱用のメタル層である。尚、本実施例では、縦配線１０３（図２）と一体化されている。
即ち、薄膜ＬＥＤ１０２は、放熱層として形成された裏面電極１０７、例えばＡｕ、ＡｕＧｅＮｉ、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等のメタル層や、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ２およびＩｎ２Ｏ３等の透明電極層の表面に、水素結合による分子間力によって強固に接合されていることを特徴としている。なお、これらの放熱層は、公知の蒸着法、およびスパッタ法により形成されていることを特徴としている。そして熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましい。
上記のように、薄膜ＬＥＤ１０２と放熱層として形成された裏面電極１０７とは、水素結合による分子間力により強固に接合されていることを特徴とするため、薄膜ＬＥＤ１０２のボンディング面、およびボンディングされるプラスチック基板表面は、表面荒さ、即ち凹凸のピークと谷の典型的な高低差が約５ｎｍ以下となるように制御されていることが望ましい。
また、ボンディング力をより強固な状態にするために、それらのボンディング面は、エネルギー波、例えばプラズマ装置などによって洗浄、および活性化が行われていることが望ましい。また、活性剤を塗布することも、接合面を活性化する方法の一つである。
薄膜ＬＥＤ１０２は、複数個分を一体として短冊状に生成されたＬＥＤ薄膜が放熱層として形成された裏面電極１０７の表面に水素結合による分子間力により強固に接合された後、フォトリソエッチング法によって形成される。
上記ＬＥＤ薄膜は、公知の有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）、有機金属化学気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ法）、および分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などによって、ＧａＡｓ基板、サファイア基板、ＩｎＰ基板、ガラス基板、石英基板あるいはＳｉ基板上に犠牲層を介在させて成長させたものである。
ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ１０２）は、例えば５μｍ以下と非常に薄膜化することが可能であるため、非常にフレキシブル性に富んでいることを特徴としている。また、ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ１０２）は、液晶、有機ＥＬとは異なり、非常に高品質、高信頼性を有する材料として実績の高い、半導体エピタキシャル成長法により製作された材料を使用しているため、高品質、高信頼性を確保することができる材料であることを特徴としている。
ＬＥＤ薄膜は、選択的にエッチングが可能な犠牲層を設けるようにエピタキシャル成長されており、その犠牲層を選択的にエッチングすることによりＬＥＤ薄膜としてリフトオフ法を用いて形成されている。また、選択的に犠牲層をエッチングすることが困難な化合物半導体、例えばＧａＮ系のＬＥＤ素子などの場合には、薄膜化する手段の一つとして、基板裏面をグラインド処理する手段を用いることができる。この場合には、ＬＥＤ発光素子として必要となるエピタキシャル成長層を含む約５０μｍ以下の厚さとなるよう薄膜化し、そのＬＥＤ薄膜を発光素子として使用するとよい。フレキシブル基板上に形成されたＬＥＤ薄膜は、公知のホトリソグラフィー技術により薄膜ＬＥＤ１０２として配列形成される。
プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２は、横配線１０４と、縦配線１０３との間を順バイアス方向に電流を注入されることにより発光する。薄膜ＬＥＤ１０２は、例えば５μｍ以下とすることが可能であるため、フレキシブルに扱うことが可能であり、プラスチック基板１００上に形成した際においても、高品質、高信頼性を確保した発光素子として動作することを特徴としている。なお、薄膜ＬＥＤ１０２を動作させる際には、発光に寄与しない電力、あるいは放出光の吸収等により、多量の熱量が発生する。ここで、本発明により放熱層として形成された裏面電極１０７を介し、その発生した熱量が効率よく装置外へ放出される。
（効果）の説明
以上説明したように、放熱層として形成された裏面電極１０７をプラスチック基板１００と薄膜ＬＥＤ１０２との間に介在させることにより、薄膜ＬＥＤ１０２の内部に発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。したがって、長寿命、且つ、大出力で信頼性の高い薄膜ＬＥＤを用いた表示装置を実現できるという効果を得る。
以上説明したように、放熱層として形成された裏面電極１０７をプラスチック基板１００と薄膜ＬＥＤ１０２との間に介在させることにより、薄膜ＬＥＤ１０２の内部に発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。したがって、長寿命、且つ、大出力で信頼性の高い薄膜ＬＥＤを用いた表示装置を実現できるという効果を得る。
図４は、実施例２の拡大平面図である。
図５は、実施例２の表示装置の断面拡大図である。
この図は、図４における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図４及び図５を用いて表示装置２及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
尚、実施例２の表示装置の全体構造平面図は、上記図１と同様なので説明を省略する。
図５は、実施例２の表示装置の断面拡大図である。
この図は、図４における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図４及び図５を用いて表示装置２及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
尚、実施例２の表示装置の全体構造平面図は、上記図１と同様なので説明を省略する。
図４に示すように表示装置２は、プラスチック基板１００と、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２と、縦配線１０３と、横配線１０４と、層間絶縁膜２０４と、接続配線（横）１０６とを備える。以下に実施例１と相違する部分のみについて説明する。実施例１と同様の部分については実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。
層間絶縁膜２０４は、縦配線１０３と、横配線１０４との間の層間絶縁を図るために積層される、例えば酸化シリコン等の絶縁薄膜である。更に、本実施例では厚膜熱伝導層２０３（図５）を覆う絶縁薄膜でもある。
図５に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜２０４で覆われた薄膜ＬＥＤ１０２が、厚膜熱伝導層２０３を介して裏面電極１０７上に積層されている。
厚膜熱伝導層２０３は、薄膜ＬＥＤ１０２の発熱領域直下に設けられた５μｍから１００μｍ放熱メタル層である。この厚膜化する手法としては例えば、電解メッキ等があり、発熱領域の直下のみを局所的に厚膜化するようにパターニングすることも可能である。また電解メッキ材料としても、実施例１と同様に様々な材料があるが、こちらに関しても熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上の特性を有することが望ましい。
本実施例に示したプラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２も、実施例１と同様に、横配線１０４と、縦配線１０３との間を順バイアス方向に電流を注入することにより発光する。また、実施例１と同様に、ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ１０２）も例えば５μｍ以下とすることが可能であるため、フレキシブルに扱うことが可能であり、プラスチック基板１００上に形成した際においても、高品質、高信頼性を確保した発光素子として動作することを特徴としている。
そして、実施例２では、発熱領域の直下に、厚膜化した厚膜熱伝導層２０３が設けられていることを特徴としているため、発熱量が集中する領域において、局所的に熱容量を大きくすることができる。したがって、実施例１と比較して、急激な温度変化にも対応可能であり、且つ、効率よく放熱することが可能となる。
（効果）の説明
薄膜ＬＥＤ１０２の発熱領域の直下に厚膜化した放熱用メタル層（厚膜熱伝導層２０３）を設けることにより、熱容量が大きくなり、急激な温度変化にも対応可能であり、さらに効率よく放熱することが出来るという効果を得る。
薄膜ＬＥＤ１０２の発熱領域の直下に厚膜化した放熱用メタル層（厚膜熱伝導層２０３）を設けることにより、熱容量が大きくなり、急激な温度変化にも対応可能であり、さらに効率よく放熱することが出来るという効果を得る。
図６は、実施例３の表示装置の全体構造平面図である。
図に示すように、実施例３の表示装置３は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２がプラスチック基板１００上に積層された、熱伝導層３１０、及び、平滑層３０１の上にマトリックス状に積層されている。又、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線１０３に接続されている。更に、表示装置３の周囲４辺には放熱用メタルフレーム３０３が積層されている。ここで、放熱用メタルフレーム３０３は、薄膜ＬＥＤ１０２が発生する熱を熱伝導層３１０を介して受け入れて、気中に放熱する放熱板である。
図に示すように、実施例３の表示装置３は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２がプラスチック基板１００上に積層された、熱伝導層３１０、及び、平滑層３０１の上にマトリックス状に積層されている。又、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線１０３に接続されている。更に、表示装置３の周囲４辺には放熱用メタルフレーム３０３が積層されている。ここで、放熱用メタルフレーム３０３は、薄膜ＬＥＤ１０２が発生する熱を熱伝導層３１０を介して受け入れて、気中に放熱する放熱板である。
図７は、実施例３の表示装置の拡大平面図である。
図８は、実施例３の表示装置の断面拡大図である（その１）。
この図は、図７における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図７及び図８を用いて表示装置３及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
図８は、実施例３の表示装置の断面拡大図である（その１）。
この図は、図７における薄膜ＬＥＤ１０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図７及び図８を用いて表示装置３及び薄膜ＬＥＤ１０２を詳細に説明する。
図７に示すように表示装置３は、プラスチック基板１００上に積層された熱伝導層３１０（図８）及び平滑層３０１の上にマトリックス状に積層されている半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ１０２と、縦配線３０５と、横配線１０４と、層間絶縁膜１０５と、接続配線（横）１０６と、接続配線（縦）３０８を備える。以下に実施例１と相違する部分のみについて説明する。実施例１と同様の部分については、実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。
熱伝導層３１０（図８）は、薄膜ＬＥＤ１０２で発生した熱を放熱させるためプラスチック基板１００上に積層された、例えばＡｕ、ＡｕＧｅＮｉ、Ａｌ、ＡｌＮｄ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等のメタル層であり公知の蒸着法、およびスパッタ法により形成されていることを特徴としている。そして熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましい。
平滑層３０１は、薄膜ＬＥＤ１０２のボンディング面の表面荒さ、即ち凹凸のピークと谷の典型的な高低差が約５ｎｍ以下となるように制御することを目的として積層された平滑コーティング層である。この平滑層３０１は薄膜ＬＥＤ１０２と熱伝導層３１０間の熱伝導を極力、遮断しないようにするために２μｍ以下に設定される。その材質は、通常、有機化合物材料、酸化物材料あるいは窒化物材料のいずれかが用いられることが望ましい。公知の化学気相成長法（ＣＶＤ法）、スピンコーティング、スリットコーティング、溶液中に浸漬することによるコーティングおよびスプレーコーティングにより形成される。
縦配線３０５は、プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２のカソードを接続する導電薄膜である。この縦配線３０５は、金もしくはアルミニュウム、もしくは上記の金属材料とニッケル、チタンなどの金属材料がプラスチック基板１００上で薄膜積層された金属配線で、各薄膜ＬＥＤ１０２のアノードにそれぞれ電気的に接続されている。但し、本実施例では、縦配線３０５は、薄膜ＬＥＤ１０２のカソードと直接接続せず、接続配線（縦）３０８を介して接続されている。
図８に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜１０５で覆われた薄膜ＬＥＤ１０２が、プラスチック基板１００上に積層された熱伝導層３０２及び平滑層３０１の上に積層される。又、縦配線３０５が、薄膜ＬＥＤ１０２の下側コンタクト層１１３と直接接続せず、接続配線（縦）３０８を介して接続されている。
本実施例に示す、プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ１０２も、実施例１および実施例２に示した素子同様、アノード、カソード、配線間を順バイアス方向に電流を注入することにより発光する。また、ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ１０２）は例えば５μｍ以下とすることが可能であるため、フレキシブルに扱うことが可能であり、プラスチック基板１００上に形成した際においても、高品質、高信頼性を確保した発光素子として動作することを特徴としている。
また、実施例１及び実施例２と同様に、薄膜ＬＥＤ１０２の裏面に熱伝導層３１０を形成しているため、薄膜ＬＥＤ１０２を動作させた際に発生する熱量を効率よく放熱することができる。なお、本実施例では平滑層３０１を熱伝導層３１０の上にコーティングすることにより、実施例１および実施例２で提案した機能に加え、表面平滑性を改善し、強固なボンディング性を得ることができる。
（効果）の説明
上記、実施例１および実施例２において薄膜ＬＥＤ１０２を放熱層（裏面電極１０７）、および厚膜化したメタル層（厚膜熱伝導層２０３）上に直接接合することにより、薄膜ＬＥＤ１０２から発せられる熱量は、これらの層を介し、効率的に放熱することができた。しかしながら、これらの層の表面荒さを前述したように５ｎｍ以下に調整するためには、成膜条件、成膜装置等に細心の注意を払う必要があり、それらの膜質に求められる品質が非常に制限されていた。本実施例によれば、平滑層３０１を裏面電極１０７にコーティングすることにより、実施例１の効果に加えて、表面荒さを５ｎｍ以下に容易に調整することが出来るため、熱伝導層３１０上に、薄膜ＬＥＤ１０２強固に接合することが出来るという効果を得る。
上記、実施例１および実施例２において薄膜ＬＥＤ１０２を放熱層（裏面電極１０７）、および厚膜化したメタル層（厚膜熱伝導層２０３）上に直接接合することにより、薄膜ＬＥＤ１０２から発せられる熱量は、これらの層を介し、効率的に放熱することができた。しかしながら、これらの層の表面荒さを前述したように５ｎｍ以下に調整するためには、成膜条件、成膜装置等に細心の注意を払う必要があり、それらの膜質に求められる品質が非常に制限されていた。本実施例によれば、平滑層３０１を裏面電極１０７にコーティングすることにより、実施例１の効果に加えて、表面荒さを５ｎｍ以下に容易に調整することが出来るため、熱伝導層３１０上に、薄膜ＬＥＤ１０２強固に接合することが出来るという効果を得る。
本実施例の拡張例について以下に説明する。
図９は、実施例３の表示装置の断面拡大図（その２）である。
上記、実施例３の表示装置３は、実施例１の表示装置１の裏面電極１０７（図３）と薄膜ＬＥＤ１０２（図３）との間に平滑層を設けたが、本拡張例では、実施例２の表示装置２の厚膜熱伝導層２０３（図５）と薄膜ＬＥＤ１０２（図５）との間に平滑層を設けた場合である。この場合においても、厚膜熱伝導層２０３（図５）上にコーティングすることにより、容易に、表面荒さを５ｎｍ以下に調整することが出来るという効果を得る。その結果、厚膜熱伝導層２０３（図５）上に、薄膜ＬＥＤ１０２（図５）を強固に接合することが出来るという効果を得る。
図９は、実施例３の表示装置の断面拡大図（その２）である。
上記、実施例３の表示装置３は、実施例１の表示装置１の裏面電極１０７（図３）と薄膜ＬＥＤ１０２（図３）との間に平滑層を設けたが、本拡張例では、実施例２の表示装置２の厚膜熱伝導層２０３（図５）と薄膜ＬＥＤ１０２（図５）との間に平滑層を設けた場合である。この場合においても、厚膜熱伝導層２０３（図５）上にコーティングすることにより、容易に、表面荒さを５ｎｍ以下に調整することが出来るという効果を得る。その結果、厚膜熱伝導層２０３（図５）上に、薄膜ＬＥＤ１０２（図５）を強固に接合することが出来るという効果を得る。
図１０は、実施例４の表示装置の全体構造平面図である。
図に示すように、実施例４の表示装置４は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ４０２がプラスチック基板１００上にマトリックス状に配列されている。更に、複数の薄膜ＬＥＤ４０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線４０３に接続されている。
図に示すように、実施例４の表示装置４は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ４０２がプラスチック基板１００上にマトリックス状に配列されている。更に、複数の薄膜ＬＥＤ４０２の同一の列のアノード電極が接続用パット１０８を有する横配線１０４に接続され、複数の薄膜ＬＥＤ１０２の同一の行のカソード電極が接続用パット１０８を有する縦配線４０３に接続されている。
図１１は、実施例４の表示装置の拡大平面図である。
図に示すように表示装置４は、プラスチック基板１００と、半導体装置としての薄膜ＬＥＤ４０２と、縦配線４０３と、横配線１０４と、層間絶縁膜１０５と、接続配線（横）１０６とを備える。
図に示すように表示装置４は、プラスチック基板１００と、半導体装置としての薄膜ＬＥＤ４０２と、縦配線４０３と、横配線１０４と、層間絶縁膜１０５と、接続配線（横）１０６とを備える。
図１２は、実施例４の表示装置の断面拡大図（その１）である。
この図は、図１１における薄膜ＬＥＤ４０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図１１及び図１２を用いて表示装置４及び薄膜ＬＥＤ４０２を詳細に説明する。
この図は、図１１における薄膜ＬＥＤ４０２を含むＡ−Ａ断面矢視図である。
図１１及び図１２を用いて表示装置４及び薄膜ＬＥＤ４０２を詳細に説明する。
図１１に示すように、表示装置４は、プラスチック基板１００と、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ４０２と、縦配線４０３と、横配線１０４と、層間絶縁膜１０５と、接続配線（横）１０６とを備える。以下に実施例１から実施例３と相違する部分のみについて説明する。実施例１から実施例３と同様の部分については実施例１から実施例３と同一の符号を付して説明を省略する。
縦配線４０３は、プラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ４０２のカソードを接続する導電薄膜である。この縦配線４０３は、金もしくはアルミニュウム、もしくは上記の金属材料とニッケル、チタンなどの金属材料がプラスチック基板１００上で薄膜積層された金属配線で、各薄膜ＬＥＤ４０２のカソードにそれぞれ電気的に接続されている。但し、本実施例では、縦配線４０３は、薄膜ＬＥＤ４０２のカソードと直接接続せず、熱伝導層および接続配線４０８（図１２）を介して接続されている。
図１２に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜１０５及び熱伝導層および接続配線４０８で覆われた薄膜ＬＥＤ４０２が、プラスチック基板１００上に積層されている。
熱伝導層および接続配線４０８は、薄膜ＬＥＤ４０２の全体を表面側から覆う薄膜メタル層である。薄膜メタル層は、アノード電極、あるいはカソード電極の冗長パターンから形成されることができ、また両電極からは完全に分離されたパターンとして形成することも可能である。また、該薄膜メタル層は、公知の蒸着法、あるいはスパッタ法により形成することが可能であり、アノード電極、あるいはカソード電極を形成する際に、同時に形成することも可能である。該薄膜メタル層においても、放熱特性を考慮して熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましい。
上記のような形態を用いることにより、薄膜ＬＥＤ４０２の表面側からの放熱特性が改善されていることから、実施例１から実施例３に掲載した薄膜ＬＥＤ４０２の素子構造のように薄膜ＬＥＤ４０２とプラスチック基板１００との間に放熱層を設けることなく、放熱特性を改善することができる。また、実施例１から実施例３で説明したように、薄膜ＬＥＤ４０２とプラスチック基板１００との間に放熱層を複合的に設けることにより、更に放熱特性改善した素子構造とすることができる。
本実施例に示したプラスチック基板１００上に形成された薄膜ＬＥＤ４０２も、実施例１から実施例３に示した素子同様、カソード、アノード配線間を順バイアス方向に電流を注入することにより発光する。また、ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ４０２）は例えば５μｍ以下とすることが可能であるため、フレキシブルに扱うことが可能であり、プラスチック基板上に形成した際においても、高品質、高信頼性を確保した発光素子として動作することを特徴としている。
（効果）の説明
以上説明したように、本実施例によれば、薄膜ＬＥＤ４０２を動作させた際に生じる熱量を、素子表面側に設けた熱伝導層および接続配線４０８を介して、効率よく放熱することが可能になるという効果を得る。又、熱伝導層および接続配線４０８は、アノード電極、あるいはカソード電極の冗長パターンとすることができ、さらには両電極とは電気的に分離したパターンとして形成することができる。したがって、アノード電極、あるいはカソード電極を形成する際に、同時に形成することが出来るという効果を得る。又、熱伝導層および接続配線４０８は、薄膜ＬＥＤ４０２の素子表面に形成することを特徴としているため、実施例１、実施例２及び実施例３とは異なり、プラスチック基板１００との接合強度を考慮せずに材料選定を行うことができるという効果を得る。更に、実施例１、実施例２及び実施例３に記載した形態と複合的に用いることにより、より一層放熱特性を改善することが出来るという効果を得る。
以上説明したように、本実施例によれば、薄膜ＬＥＤ４０２を動作させた際に生じる熱量を、素子表面側に設けた熱伝導層および接続配線４０８を介して、効率よく放熱することが可能になるという効果を得る。又、熱伝導層および接続配線４０８は、アノード電極、あるいはカソード電極の冗長パターンとすることができ、さらには両電極とは電気的に分離したパターンとして形成することができる。したがって、アノード電極、あるいはカソード電極を形成する際に、同時に形成することが出来るという効果を得る。又、熱伝導層および接続配線４０８は、薄膜ＬＥＤ４０２の素子表面に形成することを特徴としているため、実施例１、実施例２及び実施例３とは異なり、プラスチック基板１００との接合強度を考慮せずに材料選定を行うことができるという効果を得る。更に、実施例１、実施例２及び実施例３に記載した形態と複合的に用いることにより、より一層放熱特性を改善することが出来るという効果を得る。
本実施例の拡張例について以下に説明する。
図１３は、実施例４の表示装置の断面拡大図（その２）である。
上記、実施例４の表示装置４は、実施例３の表示装置３の薄膜ＬＥＤ１０２（図８）の素子表面側に熱伝導層および接続配線４０８を積層したが、本拡張例では、実施例１の表示装置１の薄膜ＬＥＤ１０２（図３）の素子表面側に熱伝導層４１５を積層した場合である。この場合においても、実施例４と同様の効果を得ることが出来る。
図１３は、実施例４の表示装置の断面拡大図（その２）である。
上記、実施例４の表示装置４は、実施例３の表示装置３の薄膜ＬＥＤ１０２（図８）の素子表面側に熱伝導層および接続配線４０８を積層したが、本拡張例では、実施例１の表示装置１の薄膜ＬＥＤ１０２（図３）の素子表面側に熱伝導層４１５を積層した場合である。この場合においても、実施例４と同様の効果を得ることが出来る。
図１４は、実施例５の表示装置の全体構造平面図である。
図に示すように、実施例５の表示装置５は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ５０２がプラスチック基板１００上に積層され、その後に、表示装置５の全面に亘ってパッシベーション膜５０３（後記）と、熱伝導層５０１とが積層されている。以下に実施例１から実施例４までと異なる部分のみについて説明する。実施例１から実施例４までと同様の部分には実施例１から実施例４までと同一の符号を付して説明を省略する。
図に示すように、実施例５の表示装置５は、複数の、半導体薄膜素子としての薄膜ＬＥＤ５０２がプラスチック基板１００上に積層され、その後に、表示装置５の全面に亘ってパッシベーション膜５０３（後記）と、熱伝導層５０１とが積層されている。以下に実施例１から実施例４までと異なる部分のみについて説明する。実施例１から実施例４までと同様の部分には実施例１から実施例４までと同一の符号を付して説明を省略する。
図１５は、実施例５の表示装置の断面拡大図である。
図に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜１０５と、パッシベーション膜５０３と、熱伝導層５０１とで覆われた薄膜ＬＥＤ５０２が、プラスチック基板１００上に積層される。
図に示すように、上側コンタクト層１０９と、上側クラッド層１１０と、活性層１１１と、下側クラッド層１１２と、下側コンタクト層１１３とが積層され、その側面斜面が層間絶縁膜１０５と、パッシベーション膜５０３と、熱伝導層５０１とで覆われた薄膜ＬＥＤ５０２が、プラスチック基板１００上に積層される。
パッシベーション膜５０３は、素子表面に形成される透明な酸化膜、または透明な窒化膜からなる絶縁層である。この膜は、その上層に用いる熱伝導率の高い熱伝導層５０１への熱伝導を極力、遮断しないようにしなければならない。そこで、該パッシベーション膜５０３の膜厚は５０００Ａ以下で形成されていることが望ましい。なお、該酸化膜、および窒化膜は例えば、公知のプラズマＣＶＤ法、あるいはスパッタ法により形成される。
熱伝導層５０１は、パッシベーション膜５０３上に積層される熱伝導率の高い膜である。例えばＩＴＯ、ＺｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３等の透明導電膜であること、また導電性を有する有機化合物材料であることを特徴とする。また例えばＡｕ、あるいはＡｌなどのメタル材料を、例えば１００Ａ以下に成膜することを特徴としている。これらの膜は、公知のスパッタ法、蒸着法、スピンコーティング、スリットコーティング、溶液中に浸漬することによるコーティングおよびスプレーコーティングにより形成することができる。
本実施例に示したプラスチック基板１００成された薄膜ＬＥＤ５０２も、実施例１から実施例４までに示した素子と同様に、カソード、アノード配線間を順バイアス方向に電流を注入することにより発光する。また、実施例１と同様、ＬＥＤ薄膜（薄膜ＬＥＤ５０２）は例えば５μｍ以下とすることが可能であるため、フレキシブルに扱うことが可能であり、プラスチック基板１００上に形成した際においても、高品質、高信頼性を確保した発光素子として動作することを特徴としている。
本実施例による素子構造では、素子表面全体を覆うように放熱用の層を設けているため、薄膜ＬＥＤ５０２を動作した際に発生する熱量を、高熱伝導率有する層（熱伝導層５０１）を介して放熱することができる。また、実施例１から実施例４に提案した素子構造を複合的に用いることにより、薄膜ＬＥＤ５０２の表面側と、裏面側から効率よく放熱することもできる。
（効果）の説明
以上説明したように本実施例によれば、薄膜ＬＥＤを動作させた際に生じる熱量を、素子表面側に設けた放熱用の高熱伝導率有する熱伝導層５０１を介して、効率よく放熱するので放熱効率が向上するという効果を得る。又、本実施例によれば、パッシベーション膜５０３を介して熱伝導層５０１を薄膜ＬＥＤ５０２に形成するのでパターニングすることなく、薄膜ＬＥＤ５０２の素子全体を覆うように形成することができるので製法が容易であるという効果を得る。
以上説明したように本実施例によれば、薄膜ＬＥＤを動作させた際に生じる熱量を、素子表面側に設けた放熱用の高熱伝導率有する熱伝導層５０１を介して、効率よく放熱するので放熱効率が向上するという効果を得る。又、本実施例によれば、パッシベーション膜５０３を介して熱伝導層５０１を薄膜ＬＥＤ５０２に形成するのでパターニングすることなく、薄膜ＬＥＤ５０２の素子全体を覆うように形成することができるので製法が容易であるという効果を得る。
上記実施例では、本発明を、薄膜ＬＥＤを用いた表示装置に適用させた場合に限定して説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。即ち、プラスチック基板上に積層できる半導体素子を構成要素とする、如何なる表示装置にも適用可能である。
１００ プラスチック基板
１０２ 薄膜ＬＥＤ
１０５ 層間絶縁膜
１０６ 接続配線（横）
１０７ 裏面電極
１０９ 上側コンタクト層
１１０ 上側クラッド層
１１１ 活性層
１１２ 下側クラッド層
１１３ 下側コンタクト層
１０２ 薄膜ＬＥＤ
１０５ 層間絶縁膜
１０６ 接続配線（横）
１０７ 裏面電極
１０９ 上側コンタクト層
１１０ 上側クラッド層
１１１ 活性層
１１２ 下側クラッド層
１１３ 下側コンタクト層
Claims (6)
- プラスチック基板と、
前記プラスチック基板の一方の表面に密着してマトリクス状に配置、形成される複数の放熱用電極と、前記表面に密着し各列にそれぞれ配される複数の放熱用電極を接続する各列毎の配線部とから成る放熱層と、
前記各放熱用電極に接合される下側コンタクト層とその上方の上側コンタクト層との間に所定面積の発光領域を有する互いに分離配置された複数の半導体薄膜素子と、
前記上側コンタクト層に接続される他の配線部とを備え、
前記下側コンタクト層に接続される前記各列毎の配線部は、前記他の配線部に対し層間絶縁膜を介して上方で交差して露出する、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記放熱層は、金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記放熱層は、透明導電膜により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記放熱層は、その前記半導体薄膜素子との接合部が厚膜化されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
- 前記半導体薄膜素子の前記上側コンタクト層が設けられた面の一部を覆い、前記半導体薄膜素子が発生する熱を前記放熱層へ伝える熱伝導層を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の表示装置。
- 前記熱伝導層は、前記上側コンタクト層と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
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