JP7410231B2 - ディスプレイ装置、電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、ディスプレイ装置、電子機器に関する。
ディスプレイ装置として、LCD(liquid crystal display)(たとえば特許文献1)とOLED(organic light emitting diode)(たとえば特許文献2)ディスプレイとが汎用されている。ところで、LCOS(liquidcrystal on silicon)ディスプレイのようなLCDは、フォームファクタ(form factor)が大きく、OLEDは、寿命が短いという短所がある。LCOSやOLEDと比較し、無機物基盤のLED(iLED)は、輝度、解像度、明暗比、寿命、多重深度(multi-depth)、フォームファクタ、色純度のような多様な側面において、比較的優位である。
特開2017-72774号公報 特開2017-22003号公報
本発明が解決しようとする課題は、高解像度の具現に適するディスプレイ装置を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、また、小サイズに製造され、輝度、解像度、明暗比、寿命、多重深度、フォームファクタ、色純度、電力効率のような多様な側面において、優秀な特性を有することができるディスプレイ装置を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、また、前記ディスプレイ装置に適用される電子機器を提供することである。
(1)一側面(aspect)によれば、無機物基盤の1つ以上の発光要素を含む第1層構造体と、前記1つ以上の発光要素と電気的に連結された1つ以上のトランジスタを含む第2層構造体と、前記1つ以上の発光要素で発せられた光のカラーを調節するための量子点基盤の色変換器を含む第3層構造体と、を備え、前記第1ないし第3層構造体は、いずれも1枚の基板上にモノリシック(monolithic)に備えられてモノリシック素子を構成前記第1層構造体及び第2層構造体を覆う絶縁層を含む、ディスプレイ装置が提供される。
(2)前記1つ以上の発光素子は、前記第1層構造体の厚み方向並んでいる垂直構造である。
(3)前記1つ以上の発光素子は、第1導電型半導体、活性層及び第2導電型半導体を含む。
(4)前記第1導電型半導体、前記活性層及び前記第2導電型半導体のうち、少なくとも1つは、GaN系の物質を含む。
(5)Siを含む基板をさらに含む。
(6)前記1つ以上のトランジスタは、それに対応する発光素子とオーバーラップされないように、前記第2層構造体の厚み方向と垂直方向に前記発光素子と離隔配置される。
(8)前記絶縁層は、実質的に平坦な表面を有する。
(9)前記第1層構造体と前記色変換器との間に配置されるYRF(yellow recycling film)をさらに含む。
(10)前記第3構造体は青色カラーフィルタをさらに含む。
(11)他の側面によれば、前記1つ以上の発光要素は、第1サブピクセルに対応する第1グループの青色発光要素、第2サブピクセルに対応する第2グループの青色発光要素、第3サブピクセルに対応する第3グループの青色発光要素を含み、前記色変換器は、前記第2サブピクセルに対応する青-緑(blue-to-green)色変換要素及び前記第3サブピクセルに対応する青-赤(blue-to-red)色変換要素を含む。
(12)前記色変換器は、前記第1サブピクセルに対応する光散乱要素をさらに含む。
(13)前記1つ以上の発光要素及び前記1つ以上のトランジスタを含むアクティブ領域、前記アクティブ領域に連結されたスキャンドライバ及び前記アクティブ領域に連結されたデータドライバをさらに含む。
(14)前記Siを含む基板をさらに含み、前記1つ以上の発光要素及び前記1つ以上のトランジスタを含むアクティブ領域、前記アクティブ領域に連結されたスキャンドライバ及び前記アクティブ領域に連結されたデータドライバをさらに含み、前記アクティブ領域、前記スキャンドライバ及び前記データドライバは、前記Siを含む基板にモノリシック(monolithic)に備えられる。
(15)映像信号処理部及び通信部をさらに含み、前記映像信号処理部及び前記通信部は、前記アクティブ領域、前記スキャンドライバ及び前記データドライバと共に、前記基板にモノリシック(monolithic)に備えられる。
(16)他の側面によれば、(1)ないし(15)のうち、いずれか1つに記載のディスプレイ装置を含む電子機器である。
(17)前記電子機器は、ウェアラブル(wearable)機器またはポータブル(portable)器機である。
(18)前記電子機器は、AR(augmented reality)ディスプレイ、VR(virtual reality)ディスプレイまたはプロジェクション(projection)ディスプレイである。
本発明によれば、高解像度を有し、輝度、解像度、明暗比、寿命、多重深度、フォームファクタ、色純度、電力効率といった多様な側面で優秀な特性を有するディスプレイ装置および電子機器を具現することができる。
一実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置を示す平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の単位領域を示す断面図である。 図3Aの実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の平面構造を例示的に示す平面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の単位領域を示す断面図である。 図4Aの実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の平面構造を例示的に示す平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素及び電極構造を示す断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の回路構成を示す回路図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の回路構成を示す回路図である。 一実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図である。 比較例によるディスプレイ装置について説明するための図面である。 他の比較例によるディスプレイ装置について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置を示す平面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置を示す平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法について説明するためのフローチャートである。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための断面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、カラー制御部材を形成する方法について説明するための断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、カラー制御部材を形成する方法について説明するための断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、カラー制御部材を形成する方法について説明するための断面図である。 一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、カラー制御部材を形成する方法について説明するための断面図である。
以下、一実施形態によるディスプレイ装置について、添付された図面を参照し、詳細に説明する。添付された図面に図示された層や領域の幅及び厚みは、明細書の明確性、及び説明の便宜性のために、若干誇張されてもいる。詳細な説明全体にわたって、同一参照番号は、同一構成要素を示す。
図1及び図2は、一実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図及び平面図である。
図1及び図2を参照すれば、基板SUB10上に、複数の発光要素LE10を含む発光要素アレイLA10、及び複数の発光要素LE10と電気的に連結された複数のトランジスタTR10を含むトランジスタアレイTA10が具備されてもよい。また、複数の発光要素LE10で発せられた光のカラーを調節するためのカラー制御部材CL10がさらに具備されてもよい。カラー制御部材CL10は、全体的に平坦な層構造(実質的に平坦な層構造)を有する。発光要素アレイLA10、トランジスタアレイTA10及びカラー制御部材CL10は、1枚の基板SUB10上にモノリシック(monolithic)に具備されてもよい。言い換えれば、発光要素アレイLA10、トランジスタアレイTA10及びカラー制御部材CL10は、他の基板から基板SUB10に転写(transfer)されることなしに、1枚の基板SUB10上にモノリシックに形成されたものでもある。
基板SUB10に対してトランジスタアレイTA10は、発光要素アレイLA10より高位置にも配置される。言い換えれば、発光要素アレイLA10は、トランジスタアレイTA10より基板SUB10にさらに近く配置され、トランジスタアレイTA10は、発光要素アレイLA10よりカラー制御部材CL10にさらに近くにも配置される。該ディスプレイ装置は、発光要素アレイLA10を含む第1層構造体(first layered structure)、及びトランジスタアレイTA10を含む第2層構造体(second layered structure)を具備することができ、該第2層構造体は、第1層構造体とカラー制御部材CL10との間にも配置される。
複数のトランジスタTR10それぞれは、それに対応する発光要素LE10とオーバーラップ(overlap)しないように、基板SUB10に平行な方向に離隔されても配置される。従って、発光要素LE10で発せられた光がトランジスタTR10によって妨害されず、カラー制御部材CL10にも照射される。しかし、トランジスタTR10の少なくとも一部が透明である場合、発光要素LE10は、それに対応するトランジスタTR10と、少なくとも部分的にオーバーラップする。
複数の発光要素LE10は、無機物基盤のLED(light emitting device)でもある。言い換えれば、複数の発光要素LE10それぞれは、無機物基盤の発光物質(半導体発光物質)を含んでもよい。例えば、該無機物基盤の発光物質は、III-V族系の半導体を含んでもよい。該III-V族系の半導体は、GaN系の半導体を含んでもよい。しかし、発光要素LE10の発光物質は、前述のところに限定されるものではなく、多様にも変化される。
複数のトランジスタTR10は、薄膜トランジスタ(TFT:thin film transistor)でもある。従って、トランジスタアレイTA10は、TFT基盤の駆動部であると言うことができる。複数のトランジスタTR10のチャネル層は、多結晶シリコン(poly-Si)または非晶質シリコン(a-Si)を含んでもよい。または、該チャネル層は、酸化物半導体(oxide semiconductor)、窒化物半導体(nitride semiconductor)及び酸窒化物半導体(oxynitride semiconductor)のうち少なくとも一つを含んでもよい。例えば、該チャネル層は、ZnO系半導体、SnO系半導体、InO系半導体、ZnON系半導体、ZnONF系半導体、ZnN系半導体及びZnNF系半導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。その場合、該チャネル層は、追加元素Xをさらに含んでもよい。該追加元素Xは、I族元素、II族元素、III族元素、IV族元素、V族元素、遷移金属元素及びランタン(Ln)系元素のうち少なくとも一つを含んでもよい。具体的な例として、該追加元素Xは、Li、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ga、Al、In、B、Si、Sn、Ge、Sb、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Sc、Hf、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuのうち少なくとも一つを含んでもよい。または、該追加元素Xは、VI族元素及びVII族元素のうち少なくとも一つを含んでもよい。具体的な例として、該追加元素Xは、F、Cl、Br、I、S及びSeのうち少なくとも一つを含んでもよい。該ZnO系半導体は、例えば、GaInZnO及びHfInZnOなどを含んでもよい。しかし、前述のチャネル層物質は、例示的なものであり、多様にも変化される。例えば、該チャネル層物質として、III-V族系の半導体(例えば、GaNなど)を使用したり、単結晶シリコンを使用したりすることもできる。また、該チャネル層物質として、有機半導体を使用することもできる。
カラー制御部材CL10は、量子点(QD:quantum dots)に基づいた色変換器(color converter)またはカラーフィルタ(color filter)を含んでもよい。該色変換器は、通過する光の色(波長)を変化させる役割が行うことができ、該カラーフィルタは、所定波長帯域を有する光を選択的に通過させる役割を行うことができる。該色変換器は、フォトレジスト(PR:photoresist)物質、所定の量子点及び光散乱剤を混合して構成することができる。該カラーフィルタも、複数の量子点で構成された量子点層を含んでもよい。該色変換器や該カラーフィルタに含まれた量子点は、コア部と殻部とを有するコア・シェル(core-shell)構造を有するか、あるいはシェル(殻部)がない粒子構造を有することができる。コア・シェル構造は、シングル・シェル(single-shell)またはマルチ・シェル(multi-shell)を有することができる。該マルチ・シェルは、例えば、ダブル・シェル(double-shell)でもある。該量子点は、例えば、II-VI族系半導体、III-V族系半導体、IV-VI族系半導体、IV族系半導体及びグラフェン量子点のうち少なくとも一つを含んでもよい。それぞれの量子点は、数十nm以下の直径、例えば、約10nm以下の直径を有することができる。該量子点の表面には、有機リガンド(organic ligand)や無機リガンド(inorganic ligand)が存在することができる。該色変換器や該カラーフィルタに含まれた量子点の物質、構成及び/または大きさによって、該色変換器や該カラーフィルタの特性が異なる。ここでは、カラー制御部材CL10が量子点を含む場合について説明したが、場合によっては、カラー制御部材CL10は、量子点を含まない他の構成を有することもできる。また、図示されていないが、カラー制御部材CL10の上面及び下面のうち少なくとも一つに、光学フィルムまたは光学フィルタをさらに具備させることができる。
本実施形態のディスプレイ装置は、複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)を含んでもよい。図1においては、3つの単位領域(SP1,SP2,SP3)を図示する。複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)のそれぞれは、サブピクセル領域に対応することができる。複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)のそれぞれは、1グループの発光要素LE10を含み、1グループの発光要素LE10に電気的に連結された少なくとも1つのトランジスタTR10を含んでもよい。1グループの発光要素LE10と、それに連結されたトランジスタTR10は、互いにオーバーラップされないように、基板SUB10に平行な方向に相互離隔しても配置される。複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)のうち少なくとも2つの領域において、カラー制御部材CL10は、互いに異なる構成を有する。そのために、カラー制御部材CL10は、互いに異なる複数のカラー制御領域を含んでもよい。カラー制御部材CL10は、パターン化された層構造を有する。
図1及び図2において、発光要素アレイLA10とカラー制御部材CL10とを合わせて1つの「RGB発光部」であると言うことができる。また、複数のトランジスタTR10は、トランジスタ基盤の「駆動部」を構成すると言うことができる。複数の発光要素LE10、複数のトランジスタTR10及びカラー制御部材CL10の具体的な構成、及びそれら間の連結関係は、図3Aないし図12を参照してさらに詳細に説明する。
図3Aは、一実施形態によるディスプレイ装置の単位領域を示す断面図である。図3Bは、図3Aに対応する平面図の一例である。
図3Aを参照すれば、基板SUB10-1上に、半導体層SL10が具備されてもよい。基板SUB10-1は、一般的な半導体素子工程で使用される多様な基板のうちのいずれか1枚でもある。例えば、基板SUB10-1は、サファイア(Al)のような絶縁体を含んでもよい。しかし、基板SUB10-1は、サファイア(Al)以外に、他の物質からも構成される。半導体層SL10は、例えば、n型半導体層でもあるが、場合によっては、p型半導体層でもある。半導体層SL10は、単層構造または多層構造を有することができる。半導体層SL10は、III-V族系のn型半導体、例えば、n-GaNを含んでもよい。
半導体層SL10上に、は少なくとも1つの開口を有するマスク層ML10が具備されてもよい。マスク層ML10の開口によって露出された半導体層SL10領域から、少なくとも1つの発光要素LE10aが形成されてもよい。1つの単位領域内に、複数の発光要素LE10aが具備され、それは、第1発光要素グループであると言うことができる。それぞれの発光要素LE10aは、上端の拡大図面に図示されているように、第1導電型半導体SC1、第2導電型半導体SC2、及びそれらの間の活性層AL1を含んでもよい。
複数の発光要素LE10aは、基板SUB10-1に垂直な構造を有する垂直型の発光構造体でもある。該垂直型の発光構造体は、例えば、ナノワイヤ(nanowire)形状を有する。垂直型の発光構造体である発光要素LE10aは、ナノピラ(nanopillar)形状の第1導電型半導体SC1と、その周囲を覆い包む活性層AL1及び第2導電型半導体SC2と、を含んでもよい。第1導電型半導体SC1は、半導体層SL10と連結されたコア部であり、活性層AL1及び第2導電型半導体SC2は、殻部であると言うことができる。従って、該垂直型の発光構造体は、コア・シェル構造を有すると言うことができる。
第1導電型半導体SC1は、n型であり、第2導電型半導体SC2は、p型であるか、あるいはその反対でもある。活性層AL1は、電子と正孔とが結合しながら光を放出する発光層を含んでもよい。第1導電型半導体SC1、活性層AL1及び第2導電型半導体SC2は、多様な変形構造を有することができる。例えば、第1導電型半導体SC1及び第2導電型半導体SC2は、多層構造を有することができる。活性層AL1は、量子ウェル層と障壁層とが1回以上相互に積層された構造を有する。このとき、該量子ウェル層は、単一量子ウェル(SQW:single quantum well)構造または多重量子ウェル(MQW:multi-quantum well)構造を有することができる。第1導電型半導体SC1、活性層AL1及び第2導電型半導体SC2のうち少なくとも一つは、III-V族系の半導体を含んでもよい。一例として、第1導電型半導体SC1は、n-GaN基盤の物質を含み、第2導電型半導体SC2は、p-GaN基盤の物質を含み、活性層AL1は、GaN基盤のMQW構造を有することができる。また、図示されていないが、発光要素LE10aは、超格子構造層(superlattice structure layer)をさらに含んでもよい。また、活性層AL1及び第2導電型半導体SC2のうち少なくとも一つは、それぞれの発光要素LE10a単位でパターニングされず、複数の発光要素LE10a領域をカバーするように連続した層構造を有することができる。その場合、複数の発光要素LE10aが電気的に互いに絶縁されず、連結された構造を有すると言うことができる。
複数の発光要素LE10aの第1領域とコンタクトされた第1電極E10が、マスク層ML10上に具備されてもよい。第1電極E10は、発光要素LE10aの第2導電型半導体SC2ともコンタクトされる。例えば、第1電極E10は、p型電極でもある。また、第1電極E10は、一種のアノードでもあり、透明な導電性物質からも形成される。
マスク層ML10上に、複数の発光要素LE10aを覆うか、あるいはその周囲領域を埋め込む第1絶縁層NL10が具備されてもよい。第1絶縁層NL10は、透明な物質から形成され、複数の発光要素LE10a及び第1電極E10をほとんど、または少なくとも部分的にカバーすることができる。第1絶縁層NL10は、発光要素LE10aのような高さ、または類似した高さを有する。発光要素LE10aの上部一部は、第1絶縁層NL10上に若干突出する。しかし、それは、例示的なものであり、場合によっては、突出しない。
第1絶縁層NL10上に、第1トランジスタTR10aが具備されてもよい。第1トランジスタTR10aは、第1チャネル層C1、第1ソース電極S1、第1ドレイン電極D1、第1ゲート電極G1及びゲート絶縁層GI1を含んでもよい。第1絶縁層NL10上に、第1チャネル層C1が具備され、第1チャネル層C1を覆うゲート絶縁層GI1が具備されてもよい。ゲート絶縁層GI1上に、第1チャネル層C1に対応する第1ゲート電極G1が具備されてもよい。第1ゲート電極G1両側に、第1チャネル層C1と電気的に連結された第1ソース電極S1及び第1ドレイン電極D1が具備されてもよい。ゲート絶縁層GI1上に、第1ゲート電極G1を覆う中間絶縁層(層間絶縁層)NL15が具備され、中間絶縁層NL15上に、第1チャネル層C1と電気的に連結された第1ソース電極S1及び第1ドレイン電極D1が具備されてもよい。
第1トランジスタTR10aは、複数の発光要素LE10aと電気的に連結される。第1トランジスタTR10aは、第1絶縁層NL10内に具備された第1導電プラグCP10を介して、第1電極E10とも連結される。第1導電プラグCP10は、中間絶縁層NL15、ゲート絶縁層GI1及び第1絶縁層NL10を貫通するようにも形成される。言い換えれば、中間絶縁層NL15、ゲート絶縁層GI1及び第1絶縁層NL10を貫通して第1電極E10を露出させる第1ホールH1が形成され、第1ホールH1内に、第1導電プラグCP10が具備されてもよい。第1導電プラグCP10は、第1ホールH1を、少なくとも部分的に充填することができる。第1導電プラグCP10は、第1ホールH1をほとんど充填するか、あるいは完全に充填することができる。
基板SUB10-1上に、第1トランジスタTR10aと、複数の発光要素LE10aと、を覆う透明な第2絶縁層NL20が具備されてもよい。第2絶縁層NL20の上面は、平坦な面であるか、あるいは実質的に平坦な面でもある。例えば、第2絶縁層NL20の上面は、CMP(chemical mechanical polishing)工程によって平坦化された面でもある。第2絶縁層NL20上に、複数の発光要素LE10aの第2領域と電気的に連結された第2電極E20が具備されてもよい。第2電極E20は、複数の発光要素LE10aの第1導電型半導体SC1と電気的に連結される。例えば、第2電極E20は、n型電極でもある。また、第2電極E20は、共通カソード(common cathode)であると言うことができる。第2電極E20は、透明な導電性物質から形成され、接地されるか、あるいは接地電極にも連結される。
第2電極E20は、第1絶縁層NL10及び第2絶縁層NL20を貫通するように形成された第2導電プラグCP20を介して、複数の発光要素LE10aとも連結される。第2絶縁層NL20、中間絶縁層NL15、ゲート絶縁層GI1、第1絶縁層NL10及びマスク層ML10を貫通して半導体層SL10を露出させる第2ホールH2が形成され、第2ホールH2内に、第2導電プラグCP20が具備されてもよい。第2導電プラグCP20は、第2ホールH2を、部分的にまたは完全に充填することができる。第2導電プラグCP20は、半導体層SL10を介して、複数の発光要素LE10aの第1導電型半導体SC1と電気的に連結される。
図3Bは、図3Aの実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の平面構造を例示的に示す平面図である。
図3Bを参照すれば、基板SUB10-1上に、所定方向、例えば、X軸方向に延長されたスキャンライン(scan line)SL1が具備されてもよい。スキャンラインSL1と交差する方向、例えば、Y軸方向に延長されたデータライン(data line)DL1、及び導電層である電源ライン(voltage source line)VL1が具備されてもよい。データラインDL1と第2方向(図示X軸方向)に延びる電源ラインVL1は、X軸方向に相互離隔しても配置される。データラインDL1と電源ラインVL1との間に、第1グループの発光要素LE10aが具備されてもよい。
電源ラインVL1と、複数の発光要素LE10aとの間に連結された第1トランジスタTR10aが具備されてもよい。スキャンラインSL1とデータラインDL1との交差部、あるいはその近傍に、第2トランジスタTR10bが具備されてもよい。また、電源ラインVL1と、第1トランジスタTR10a及び第2トランジスタTR10bとの間に連結されたキャパシタCT10がさらに具備されてもよい。
第1トランジスタTR10aは、第1チャネル層C1、第1ゲート電極G1、第1ソース電極S1及び第1ドレイン電極D1を含んでもよい。ここで、第1ソース電極S1は、電源ラインVL1から、それと垂直な方向に突出した部分でもある。第1ドレイン電極D1は、第1ソース電極S1と離隔して配置され、それらの間に、第1方向(図示Y軸方向)に延びる第1ゲート電極G1が配置される。第1トランジスタTR10aは、駆動(driving)トランジスタでもある。
第2トランジスタTR10bは、第2チャネル層C2、第2ゲート電極G2、第2ソース電極S2及び第2ドレイン電極D2を含んでもよい。第2ゲート電極G2は、スキャンラインSL1から、それと垂直な方向に突出した部分でもある。第2ソース電極S2は、データラインDL1から、それと垂直な方向に突出した部分でもある。第2ドレイン電極D2は、第2ソース電極S2と離隔して配置され、それらの間に、第2ゲート電極G2が配置される。第2トランジスタTR10bは、スイッチング(switching)トランジスタでもある。
キャパシタCT10は、第1導電体CD1及び第2導電体CD2を含み、それらの間に、絶縁層(誘電層)が具備されてもよい。第1導電体CD1は、第1ゲート電極G1及び第2ゲート電極G2と同一レベルに具備された層でもあり、第2ドレイン電極D2と電気的に連結される。また、第1導電体CD1は、第1ゲート電極G1とも連結される。第1導電体CD1と第1ゲート電極G1は、1つの折り曲げられた構造(例えば、┓形構造)を形成することができる。第2導電体CD2は、電源ラインVL1から、それと垂直な方向に突出した部分でもあり、第1導電体CD1上方へも延長される。
第1チャネル層C1及び第2チャネル層C2は、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンを含むか、あるいは酸化物半導体、窒化物半導体及び酸窒化物半導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。しかし、前述のチャネル層物質は、例示的なものであり、他の物質を使用することもできる。例えば、第1チャネル層C1及び第2チャネル層C2は、III-V族系の半導体(例えば、GaNなど)を含むか、単結晶シリコンを含むか、あるいは有機半導体を含んでもよい。
第1電極E10は、第1導電プラグCP10を介して、第1ドレイン電極D1にも連結される。第2電極E20は、第2導電プラグCP20を介して、半導体層SL10(図3A)にも連結される。第1電極E10は、複数の発光要素LE10aの第1領域に電気的に連結され、第2電極E20は、複数の発光要素LE10aの第2領域に電気的に連結されると言うことができる。一方、参照番号c11,c12は、第1チャネル層C1と、第1ソース電極S1及び第1ドレイン電極D1とを連結するコンタクト部を示し、参照番号c13,c14は、第2チャネル層C2と、第2ソース電極S2及び第2ドレイン電極D2とを連結するコンタクト部を示し、参照番号c15は、第1導電体CD1と第2ドレイン電極D2とを連結するコンタクト部を示す。
第1トランジスタTR10aは、n型トランジスタ(例えば、NMOS transistor)であるか、あるいはp型トランジスタ(例えば、PMOS transistor)でもあり、その種類によって、第1ソース電極S1及び第1ドレイン電極D1の役割は、入れ替わる。それと類似して、第2トランジスタTR10bは、n型トランジスタであるか、あるいはp型トランジスタでもあり、その種類によって、第2ソース電極S2及び第2ドレイン電極D2の役割は、入れ替わる。
図4Aは、他の実施形態によるディスプレイ装置の単位領域を示す断面図である。図4Bは、図4Aに対応する平面図の一例である。
図4A及び図4Bを参照すれば、本実施形態では、第2電極E22が、基板SUB10-2の下面(背面)に具備されてもよい。ここで、基板SUB10-2は、半導体基板であるか、あるいは導電性基板でもある。その場合、第2電極E22を基板SUB10-2の下面に具備させても、第2電極E22は、基板SUB10-2と半導体層SL10とを介して、複数の発光要素LE10aに電気的に連結される。第2電極E22は、透明な電極であってもよく、不透明な電極であってもよい。
本実施形態の基板SUB10-2は、例えば、Si基板でもある。Si基板は、Si(111)基板でもあり、必要によっては、所定の導電性不純物でもドーピングされる。しかし、基板SUB10-2の種類/物質は、前述のところに限定されるものではなく、多様にも変化される。図3Aの基板SUB10-1、または図4Aの基板SUB10-2として、サファイア(Al)基板、Si基板、SiC基板、非晶質AlN基板、Si-Al基板など多様な基板を使用することができる。図4A及び図4Bのように、第2電極E22を基板SUB10-2の下面に具備させる場合、その大きさを小さくすることができる。また、第2導電プラグCP20(図3A、図3B)を形成する必要がないために、工程が単純化される。場合によっては、第2電極E22を別途に形成せず、基板SUB10-2自体を電極(第2電極)として使用することもできる。
図4A及び図4Bにおいて、第2電極E22の位置/大きさ、及び第2導電プラグCP20(図3A、図3B)が形成されていない点を除いた残り構成は、図3A及び図3Bを参照して説明したところと同一であるか、あるいは類似している。
図3B及び図4Bにおいては、1つの単位領域において、1グループの発光要素LE10aが占める領域の面積は、2つのトランジスタTR10a,TR10bと、1つのキャパシタCT10とが占める領域の面積より相対的に狭く図示されているものの、実際の素子において、該領域の相対的な比率は、異なりもする。1つの単位領域(サブピクセル)において、1グループの発光要素LE10aとコンタクトされた第1電極E10の面積は、単位領域の約40%以上または約50%以上を占めることができる。実際の素子において、トランジスタTR10a,TR10bとキャパシタCT10は、図3B及び図4Bに図示されたところよりも小サイズに形成される。1つの単位領域に含まれた発光要素LE10aの個数は、約4個ほどであるか、あるいはそれ以上でもある。
図3A及び図4Aにおいては、第1電極E10が、複数の発光要素LE10aを全体的にカバーしている場合を図示して説明したが、複数の発光要素LE10aの一部、例えば、上部の終端部分は、第1電極E10によってカバーされないこともある。その一例が、図5に図示されている。
図5を参照すれば、複数の発光要素LE10a上部の終端部分は、第1電極E11によってカバーされない。複数の発光要素LE10aを全体的に覆う電極物質層を形成した後、その一部を除去することにより、第1電極E11を得ることができる。複数の発光要素LE10aの上部領域が、第1電極E11によってカバーされない場合、複数の発光要素LE10aから上方へ放出される光の発光効率が改善される。第1電極E11の形態を除いた残り構成は、図3Aまたは図4Aを参照して説明したところと同一である。
図3B及び図4Bは、ディスプレイ装置の単位領域が、2T(transistor)-1C(capacitor)構成を有する場合を例示的に示す。その場合、一実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の回路構成は、図6に図示されている通りである。
図6は、一実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の回路構成を示す回路図である。
図6を参照すれば、スキャンラインSL11が具備され、スキャンラインSL11と交差するデータラインDL11及び電源ラインVL11が具備されてもよい。電源ラインVL11と、第1グループの発光要素L11との間に連結された第1トランジスタT11が具備されてもよい。スキャンラインSL11とデータラインDL11との交差部に具備された第2トランジスタT21が具備されてもよい。電源ラインVL11と、第1トランジスタT11及び第2トランジスタT21との間に連結されたキャパシタC11が具備されてもよい。スキャンラインSL11、データラインDL11、電源ラインVL11、発光要素L11、第1トランジスタT11、第2トランジスタT21及びキャパシタC11は、それぞれ図3BのスキャンラインSL1、データラインDL1、電源ラインVL1、発光要素LE10a、第1トランジスタTR10a、第2トランジスタTR10b及びキャパシタCT10に対応する。
他の実施形態によれば、ディスプレイ装置の単位領域は、3個以上のトランジスタと、1個以上のキャパシタとが組み合わされた構成を有することができる。例えば、図7に図示されているように、ディスプレイ装置の単位領域は、4T(transistor)-2C(capacitor)構成を有することができる。
図7は、他の実施形態によるディスプレイ装置の単位領域の回路構成を示す回路図である。
図7を参照すれば、スキャンラインSL12が具備され、スキャンラインSL12と交差するデータラインDL12及び電源ラインVL12が具備されてもよい。電源ラインVL12と、第1グループの発光要素L12との間に連結された第1トランジスタT12が具備されてもよい。スキャンラインSL12とデータラインDL12との交差部に具備された第2トランジスタT22が具備されてもよい。第2トランジスタT22と電源ラインVL12との間に連結された第3トランジスタT32が具備されてもよい。電源ラインVL12と第3トランジスタT32との間に連結された第1キャパシタC12が具備されてもよい。第1キャパシタC12と第3トランジスタT32との間に連結された第4トランジスタT42が具備されてもよい。第2トランジスタT22と第3トランジスタT32との間に連結された第2キャパシタC22が具備されてもよい。第4トランジスタT42のゲートに連結された第1追加配線LN12がさらに具備され、第1トランジスタT12のゲートに連結された第2追加配線LN22がさらに具備されてもよい。
図6及び図7を参照して説明した単位領域の回路構成は、例示的なものであり、多様にも変化される。場合によっては、ディスプレイ装置の単位領域は、4個以上のトランジスタ及び/または2個以上のキャパシタを含んでもよい。
図8は、一実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。
図8を参照すれば、発光要素LE11は、垂直型の発光構造体でもあり、該垂直型の発光構造体は、コア・シェル構造及びナノワイヤ形状を有する。垂直型の発光構造体である発光要素LE11は、ナノピラ形状の第1導電型半導体SC11と、その周囲を覆い包む活性層AL11及び第2導電型半導体SC21と、を含んでもよい。第1導電型半導体SC11は、コア部であり、活性層AL11及び第2導電型半導体SC21は、殻部であると言うことができる。第1導電型半導体SC11、活性層AL11及び第2導電型半導体SC21の物質/構成は、図3Aを参照して説明したところと同一であるか、あるいは類似している。一例として、第1導電型半導体SC11は、n-GaN基盤の物質を含み、第2導電型半導体SC21は、p-GaN基盤の物質を含み、活性層AL11は、GaN基盤のMQW構造を有する。
第1導電型半導体SC11の側面(垂直面)は、(10-10)のm-planeでもある。第1導電型半導体SC11の上部傾斜面は、(10-11)のs-plane、または(10-12)のr-planeでもある。このような結晶面を有する第1導電型半導体SC11の表面に、MQW構造を有する活性層AL11を形成することが発光特性改善に有利である。(10-10)のm-plane、(10-11)のs-plane、(10-12)のr-plane及び(0001)のc-plane以外に、他の結晶面に形成されたMQW構造としては、インジウム組成が変化し、ピークスペクトル(peak spectrum)の半値幅が大きくなり、色純度が低下するという問題が発生する。本実施形態の発光要素LE11を使用すれば、かような問題を抑制または防止することができる。本実施形態の発光要素LE11は、非極性(non-polar)コア・シェル構造を有すると言うことができる。
図9は、他の実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。
図9を参照すれば、発光要素LE12は、垂直型の発光構造体でもあり、該垂直型の発光構造体は、コア・シェル構造を有する。該垂直型の発光構造体は、ナノワイヤ構造とナノピラミッド(nanopyramid)構造が結合された形状を有することができる。例えば、第1導電型半導体SC12は、基板に垂直な第1部分P1、及び第1部分P1上に具備された第2部分P2を含んでもよい。ここで、第1部分P1は、第1幅を有することができ、第2部分P2は、前記第1幅より広い第2幅を有する。第1部分P1は、ナノワイヤ形状を有することができ、第2部分P2は、ナノピラミッド形状、またはそれと類似した形状を有することができる。第1部分P1は、約600nm以下、例えば、約100nm~500nmほどの幅を有することができ、約1μm以上の高さ(長さ)を有することができる。第2部分P2の表面(傾斜面)は、(10-11)のs-planeでもある。
発光要素LE12は、第1導電型半導体SC12の第2部分P2を覆い包む活性層AL12、及び活性層AL12を覆い包む第2導電型半導体SC22を含んでもよい。第1導電型半導体SC12の第2部分P2は、コア部でもあり、活性層AL12及び第2導電型半導体SC22は、殻部でもある。第1導電型半導体SC12、活性層AL12及び第2導電型半導体SC22のうち少なくとも一つは、III-V族系の半導体を含んでもよい。一例として、第1導電型半導体SC12は、n-GaN基盤の物質を含み、第2導電型半導体SC22は、p-GaN基盤の物質を含み、活性層AL12は、GaN基盤のMQW構造を有することができる。
本実施形態のように、狭い幅を有するナノワイヤ部を形成し(成長させ)、その上にナノピラミッド部を形成すれば(成長させれば)、ナノピラミッド部は、結晶学的で非常に優秀な特性を有することができる。幅が狭い第1部分P1が成長しながら、線欠陥(dislocation)など多様な欠陥が除去または抑制され、結果として、第2部分P2は、欠陥がないか、あるいはほとんどない優秀な結晶特性を有することができる。従って、第2部分P2上に形成される活性層AL12及び第2導電型半導体SC22も、優秀な結晶特性を有することができる。さらに、第2部分P2が、その表面に、(10-11)のs-planeを有する場合、発光特性改善にさらに有利である。本実施形態の発光要素LE12は、半極性(semi-polar)コア・シェル構造を有すると言うことができる。
図8及び図9のように、垂直型のナノ構造を有する発光要素LE11,LE12を使用すれば、高集積素子具現及び高解像度具現に有利である。
図10は、他の実施形態によるディスプレイ装置に適用される発光要素を示す断面図である。
図10を参照すれば、発光要素LE13は、メサ型(mesa-type)発光構造体を含んでもよい。メサ型発光構造体は、第1導電型半導体SC13、活性層AL13及び第2導電型半導体SC23を含んでもよい。第1導電型半導体SC13、活性層AL13及び第2導電型半導体SC23は、基板に平行な層構造を有する。第1導電型半導体SC13の少なくとも一部は、活性層AL13及び第2導電型半導体SC23より広幅を有し、横に突出した形態を有する。従って、第1導電型半導体SC13の突出部の上面は、活性層AL13及び第2導電型半導体SC23によってカバーされない。第1導電型半導体SC13、活性層AL13及び第2導電型半導体SC23それぞれの物質は、図3Aを参照して説明した第1導電型半導体SC1、活性層AL1及び第2導電型半導体SC2の物質と同一であるか、あるいは類似している。
発光要素LE13は、メサ型発光構造体の側面を覆うパッシベーション層PS13をさらに含んでもよい。パッシベーション層PS13は、p-GaN、SiO、Si、Alのような半導体や絶縁体からも形成される。該メサ型発光構造体は、エッチング方式によって形成されるために、活性層AL13の側面(エッチング面)が露出される場合、それにより、非発光表面再結合(non-radiative surface recombination)問題が発生してしまう。ピクセル(サブピクセル)の大きさが約60μm以下である高解像度具現のために、メサ型発光構造体の大きさが小さくなるほど、非発光表面再結合により、発光効率が急激に低下する。本実施形態においては、非発光表面再結合問題を抑制/防止するために、活性層AL13の側面をカバーするパッシベーション層PS13を使用することができる。
図11は、他の実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図である。本実施形態は、図1で変形されたものであり、カラー制御部材CL11の具体的な実施形態を示す。
図11を参照すれば、基板SUB10上に、複数の発光要素LE10を含む発光要素アレイLA10、複数の発光要素LE10と電気的に連結された複数のトランジスタTR10を含むトランジスタアレイTA10、及び複数の発光要素LE10で発せられた光のカラーを調節するためのカラー制御部材CL11が具備されてもよい。また、本実施形態のディスプレイ装置は、複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)にも区画される。複数の単位領域(SP1,SP2,SP3)のそれぞれは、サブピクセルに対応する。以下では、第1単位領域(SP1)を第1サブピクセルといい、第2単位領域(SP2)を第2サブピクセルといい、第3単位領域(SP3)を第3サブピクセルという。
本実施形態において、複数の発光要素LE10は、いずれも青色(blue)発光要素、例えば、blue-LEDでもある。その場合、カラー制御部材CL11は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうちのいずれか一つ、例えば、第2サブピクセルSP2に対応する領域に、青緑(blue-to-green)色変換要素CC1を含んでもよい。また、カラー制御部材CL11は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうち他の一つ、例えば、第3サブピクセルSP3に対応する領域に、青赤(blue-to-red)色変換要素CC2を含んでもよい。また、カラー制御部材CL11は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうち他の一つ、例えば、第1サブピクセルSP1に対応する領域に、光散乱要素LS1をさらに含んでもよい。青緑色変換要素CC1は、フォトレジスト(PR)、第1量子点(QD)及び光散乱剤を含み、青赤色変換要素CC2は、フォトレジスト(PR)、第2量子点(QD)及び光散乱剤を含んでもよい。該光散乱要素LS1は、フォトレジスト(PR)と光散乱剤とを含んでもよい。カラー制御部材CL11は、青緑色変換要素CC1,青赤色変換要素CC2及び光散乱要素LS1の間に、ブラックマトリックス(black matrix)パターンBMを含んでもよい。ブラックマトリックスパターンBMは、一種の隔壁のような役割を行うことができる。
結果として、第1サブピクセルSP1は、青色(B)サブピクセルでもあり、第2サブピクセルSP2は、緑色(G)サブピクセルでもあり、第3サブピクセルSP3は、赤色(R)サブピクセルでもある。従って、R/G/Bを利用して、フルカラー(full color)ディスプレイを具現することができる。
本実施形態のディスプレイ装置は、カラー制御部材CL11上に、青緑色変換要素CC1及び青赤色変換要素CC2を覆うBCF(blue cut filter)FT11をさらに含んでもよい。BCF FT11は、青色波長(約400~500nm)は、通過させず(例えば、反射させ)、青色以外の波長帯域だけ通過させる役割を行うことができる。従って、第2サブピクセルSP2及び第3サブピクセルSP3の領域においては、BCF FT11により、青緑色変換要素CC1,青赤色変換要素CC2と反応しない青色光の放出がさらに確実に遮断される。
また、ディスプレイ装置は、カラー制御部材CL11と発光要素アレイLA10との間に具備されたYRF(yellow recycling film)FL11をさらに含んでもよい。YRF FL11は、トランジスタアレイTA10上に具備され、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3領域にわたって全体的に形成される。YRF FL11は、青色波長は通過させ、緑色波長及び赤色波長は、反射させる役割を行うことができる。例えば、YRF FL11は、約500nm以下の波長帯域は、透過させ、約500~790nm位の波長帯域は、反射させる役割を行うことができる。従って、複数の発光要素LE10で発せられた青色光は、YRF FL11を通過し、光散乱要素LS1、青緑色変換要素CC1及び青赤色変換要素CC2に照射される。また、青緑色変換要素CC1及び青赤色変換要素CC2から下方へ放出される緑色光及び赤色光はYRF FL11によって反射され、上方へ放出される。YRF FL11により、光効率が改善される。
BCF FT11及びYRF FL11のうち少なくとも一つは、例えば、DBR(distributed Bragg reflector)構造に形成することができる。屈折率が異なる2つの物質層(誘電体)を反復積層するが、該物質層の厚み及び積層数を調節することにより、所望波長帯域だけ通過させるか、あるいは反射させるDBR構造を作ることができ、それを、BCF FT11またはYRF FL11に適用することができる。例えば、SiO層とTiO層とをλ/4条件(ここで、λは、光の波長)で反復積層することができ、層厚及び積層数を調節し、所望波長帯域の反射率または透過率を高めることができる。該DBR構造は、周知であり、それに係わる詳細な説明は、排除する。また、BCF FT11及びYRF FL11のうち少なくとも一つは、DBR構造ではない他の構造、例えば、HCG(high-contrast grating)構造を有することもできる。それ以外にも、BCF FT11及びYRF FL11の構成は、多様にも変化される。
YRF FL11及びBCF FT11それぞれは、実質的に平坦な層構造を有することができる。それらの間に存在するカラー制御部材CL11も、実質的に平坦な層構造を有することができる。YRF FL11及びBCF FT11が実質的に平坦な層構造を有するということは、それらの有効な領域において、高さ偏差(段差)が約20nm以内、あるいは約10nm以内、あるいは約5nm以内ということを意味する。それは、カラー制御部材CL11についても、同様である。YRF FL11及びBCF FT11が平坦な層構造を有する場合、優秀な特性具現に有利である。特に、YRF FL11及びBCF FT11を、DBR構造のような多層構造で形成する場合、それらが平坦な層構造を有するとき、目的とする特性が良好に具現される。それと類似し、カラー制御部材CL11が平坦な層構造を有する場合、優秀なカラー制御特性を具現するのに有利である。本願の実施形態全般において、カラー制御部材、及びその上下に具備される光学フィルム/フィルタは、平坦な層構造を有することができ、従って、優秀な特性を具現するのに有利である。
YRF FL11は、第1波長帯域の光は透過させ、第2波長帯域の光は反射させる機能を有する第1光学フィルムであり、BCF FT11は、YRF FL11が透過させる第1波長帯域の光は遮断し、YRF FL11が反射させる第2波長帯域の光は透過させる第2光学フィルムであると言うことができる。
図12は、他の実施形態によるディスプレイ装置を示す断面図である。
図12を参照すれば、複数の発光要素LE10は、いずれも白色(white)発光要素、例えば、white-LEDでもある。その場合、カラー制御部材CL12は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうちのいずれか一つ、例えば、第1サブピクセルSP1に対応する領域に、青色カラーフィルタCF1を含んでもよい。また、カラー制御部材CL12は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうち他の一つ、例えば、第2サブピクセルSP2に対応する領域に緑色(green)カラーフィルタCF2を含んでもよい。また、カラー制御部材CL12は、第1サブピクセルSP1ないし第3サブピクセルSP3のうち他の一つ、例えば、第3サブピクセルSP3に対応する領域に赤色(red)カラーフィルタCF3を含んでもよい。青色カラーフィルタCF1は、青色光を選択的に透過させる役割を行うことができ、それと類似し、緑色カラーフィルタCF2及び赤色カラーフィルタCF3は、それぞれ緑色光及び赤色光を選択的に透過させる役割を行うことができる。カラーフィルタCF1~CF3の間及びその周囲には、ブラックマトリックスパターンBMが具備されてもよい。
図11においては、青色発光要素を使用する場合、RGBを具現するためのカラー制御部材CL11の構成及び組み合わせについて説明し、図12においては、白色発光要素を使用する場合、RGBを具現するためのカラー制御部材CL12の構成及び組み合わせについて説明した。しかし、図11及び図12を参照して説明したところは、例示的なものであり、多様にも変化される。複数の発光要素で発生される光のカラーは、異なり、カラー制御部材によるサブピクセルの配列方式や組み合わせ方式は、多様にも変化される。
図13は、比較例によるディスプレイ装置について説明するための図面である。
図13を参照すれば、比較例によれば、赤色(R)サブピクセル、緑色(G)サブピクセル及び青色(B)サブピクセルそれぞれを、TFTアレイ基板上に転写(transfer)することができる。転写工程を進めるために、高解像度具現が困難であり、工程が困難であるという問題がある。約250μmほどのピクセル解像度が予想される。
図14は、他の比較例によるディスプレイ装置について説明するための図面である。
図14を参照すれば、第1基板(ウェーハ)上に、RGBピクセルを形成した後、RGBピクセル単位で、TFTアレイ基板上に転写することができる。この比較例も、基本的には、転写工程を使用するので、高解像度具現が困難である。
本願の実施形態においては、発光要素アレイLA10、トランジスタアレイTA10及びカラー制御部材CL10を、1枚の基板SUB10上にモノリシックに具備させることができる。従って、転写工程なしに、高解像度を有するディスプレイ装置を容易に製造することができる。例えば、100PPI(pixels per inch)以上の高い解像度を有するディスプレイ装置を容易に具現することができる。発光要素アレイLA10を、ナノサイズの無機物基盤の発光要素で構成することができるために、小サイズでも、輝度、解像度、明暗比、寿命、多重深度、フォームファクタ、色純度、電力効率のような多様な側面において、優秀な特性を有するディスプレイ装置を具現することができる。
図15は、他の実施形態によるディスプレイ装置を示す平面図である。
図15を参照すれば、ディスプレイ装置は、基板SUB100上に具備されたアクティブ領域AA10を含んでもよい。アクティブ領域AA10は、発光要素アレイ、トランジスタアレイ及びカラー制御部材を含んでもよい。基板SUB100及びアクティブ領域AA10は、図1、図11及び図12などを参照して説明した構造を有することができる。一例として、基板SUB100は、図1の基板SUB10に対応し、アクティブ領域AA10は、図1の発光要素アレイLA10、トランジスタアレイTA10及びカラー制御部材CL10を含んでもよい。
本実施形態のディスプレイ装置は、アクティブ領域AA10に連結されたスキャンドライバ(scan driver)(SD10)及びデータドライバ(data driver)DD10をさらに含んでもよい。スキャンドライバSD10及びデータドライバDD10は、アクティブ領域AA10と共に、基板SUB100上にモノリシックに具備されてもよい。1枚の基板SUB100上に、アクティブ領域AA10、スキャンドライバSD10及びデータドライバDD10をモノリシックに形成することができるために、ディスプレイ装置の全体的な構造及びシステムが単純化され、製造工程も、単純化される。
さらに、ディスプレイ装置に電気的に連結された映像信号処理処置(image signal processor)(図示せず)がさらに具備されてもよい。該映像信号処理処置は、ディスプレイ装置と別途のチップ(chip)に具備され、それらは、電気的に相互連結される。該ディスプレイ装置と該映像信号処理処置との間に、映像信号が入出力される。
他の実施形態によれば、前述の映像信号処理処置を基板SUB100上に具備させることもできる。その一例が、図16に図示されている。
図16は、他の実施形態によるディスプレイ装置を示す平面図である。
図16を参照すれば、ディスプレイ装置は、基板SUB100上に具備された映像信号処理部ISP10をさらに含んでもよい。また、ディスプレイ装置は、基板SUB100上に具備された通信部(communication unit or communicator)CM10をさらに含んでもよい。映像信号処理部ISP10及び通信部CM10は、アクティブ領域AA10、スキャンドライバSD10及びデータドライバDD10と共に、基板SUB100にモノリシックに具備されてもよい。通信部CM10は、外部装置(図示せず)と信号を通信する役割を行うことができる。通信部CM10は、RF(radio frequency)信号受信部、アンテナ、ブルートゥース(登録商標)(Bluetooth(登録商標))装置、Wi-Fi(wireless fidelity)装置のうち少なくとも一つを含んでもよい。
図15及び図16を参照して説明したように、一実施形態によるディスプレイ装置は、ほとんど完全にモノリシック(almost fully monolithic)構成、または完全にモノリシック(fully monolithic)構成を有することができる。従って、ディスプレイ装置の全体的な構造及びシステムが単純化される。また、製造工程が単純化される。
以上で説明した一実施形態によるディスプレイ装置は、多様な機器、例えば、ウェアラブル(wearable)機器またはポータブル(portable)機器に有用に適用される。例えば、説明したディスプレイ装置は、めがね型ディスプレイ(glasses-type display)またはゴーグル型ディスプレイ(goggle-type display)のようなヘッド装着型ディスプレイ(HMD:head mounted display)に適用される。また、高解像度及び高輝度を有するマイクロディスプレイ(micro-display)が要求される拡張現実(AR:augmented reality)ディスプレイまたは仮想現実(VR:virtual reality)ディスプレイにも適用される。
マイクロディスプレイ装置は、約6インチ以下のサイズを有する。本願実施形態によるディスプレイ装置は、小サイズ/体積に容易に製造され、小サイズでも、高解像度及び高輝度性能を示すことができるので、ARまたはVRなどの具現のためのマイクロディスプレイに有用に適用され、二次元映像はもとより、三次元映像を具現するためのディスプレイ装置にも有用に適用される。さらに、LCOS(liquid crystal on silicon)ディスプレイより体積が小さいプロジェクション(projection)ディスプレイなどにも、説明したディスプレイ装置が適用される。
図17は、一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法について説明するためのフローチャートである。
図17を参照すれば、基板上に、複数の発光要素を含む発光要素アレイを形成することができる(S100段階)。複数の発光要素は、コア・シェル構造を有する垂直型の発光構造体(ナノ構造体)を含むか、あるいは側面にパッシベーション層を有するメサ型発光構造体を含んでもよい。
次に、基板上に、複数のトランジスタを含むトランジスタアレイを形成することができる(S200段階)。複数のトランジスタは、前記複数の発光要素と電気的に連結される薄膜トランジスタ(TFT)でもある。
次に、基板上に、カラー制御部材を形成することができる(S300段階)。該カラー制御部材は、複数の発光要素、及び複数のトランジスタ上に具備され、複数の発光要素で発せられた光のカラーを調節するための構成を有することができる。該カラー制御部材は、量子点(QD)に基づいた色変換器またはカラーフィルタを含んでもよい。
発光要素アレイ、トランジスタアレイ及びカラー制御部材は、1枚の基板上に、モノリシックにも形成される。転写工程がないために、ピクセルの大きさ、及びピクセル間の間隔を容易に縮めることができ、製造工程が単純化され、高解像度を有するディスプレイ装置を容易に製造することができる。
図18Aないし図22Bは、一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。図18Aないし図22Bにおいて、A図面は、断面図であり、B図面は、A図面に対応する平面図である。
図18A及び図18Bを参照すれば、基板100上に、半導体層200を形成することができる。基板100は、サファイア(Al)基板、Si基板、SiC基板、非晶質AlN基板、Si-Al基板など多様な基板のうちの1枚でもある。半導体層200は、例えば、n型半導体層でもあるが、場合によっては、p型半導体層でもある。半導体層200は、単層構造または多層構造を有することができる。半導体層200は、III-V族系のn型半導体、例えば、n-GaNを含んでもよい。
半導体層200上に、第1絶縁層210を形成することができ、第1絶縁層210上に、第2絶縁層220を形成することができる。第1絶縁層210と第2絶縁層220は、互いに異なる物質から形成することができる。一例として、第1絶縁層210は、シリコン窒化物から形成することができ、第2絶縁層220は、シリコン酸化物から形成することができる。しかし、それは、例示的なものであり、第1絶縁層210及び第2絶縁層220の物質は、多様にも変化される。第2絶縁層220の厚みは、第1絶縁層210の厚みより厚くなる。必要な場合、第2絶縁層220の表面部(上面部)に対するCMP工程を遂行することができる。
図19を参照すれば、第2絶縁層220及び第1絶縁層210の所定領域をエッチングし、半導体層200を露出させる複数のホールh1を形成することができ、複数のホールh1によって露出された半導体層200から、第1導電型半導体20を成長させることができる。従って、複数のホールh1内に、第1導電型半導体20が充填される。次に、第2絶縁層220を除去することができる。第2絶縁層220と第1絶縁層210とのエッチング選択比により、第2絶縁層220だけ選択的に除去することができる。その結果物が図20A及び図20Bに図示されている。
図20A及び図20Bを参照すれば、複数の第1導電型半導体20がアレイをなすようにも配列される。複数の第1導電型半導体20は、複数のグループに区画され、各グループは、少なくとも1つの第1導電型半導体20を含んでもよい。各グループに、複数の第1導電型半導体20が具備されてもよい。
図21A及び図21Bを参照すれば、それぞれの第1導電型半導体20を覆い包む活性層30を形成することができ、活性層30を覆い包む第2導電型半導体40を形成することができる。第1導電型半導体20は、n型であり、第2導電型半導体40は、p型であるか、あるいはその反対でもある。活性層30は、発光層を含んでもよい。活性層30は、単一量子ウェル(SQW)構造または多重量子ウェル(MQW)構造を有することができる。第1導電型半導体20、活性層30及び第2導電型半導体40のうち少なくとも一つは、III-V族系の半導体を含んでもよい。一例として、第1導電型半導体20は、n-GaN基盤の物質を含み、第2導電型半導体40は、p-GaN基盤の物質を含み、活性層30は、GaN基盤のMQW構造を有することができる。このとき、第1導電型半導体20、活性層30及び第2導電型半導体40は、エピタキシ(epitaxy)工程で形成することができる。それぞれの第1導電型半導体20と、それを覆い包む活性層30及び第2導電型半導体40は、1つの発光要素LE1を構成すると言うことができる。発光要素LE1は、図8を参照して説明した発光要素LE11に対応する。
複数の発光要素LE1がアレイをなすようにも形成される。複数の発光要素LE1は、複数のグループに区画され、各グループは、2以上の発光要素LE1を含んでもよい。各グループの発光要素LE1にコンタクトされた第1電極80を形成することができる。第1電極80は、透明な導電性物質から形成することができる。例えば、第1電極80は、ITO(indium tin oxide)のような透明導電性酸化物から形成することができる。
図22A及び図22Bを参照すれば、複数の発光要素LE1及び第1電極80を覆う第3絶縁層300を形成することができる。第1絶縁層210上に、複数の発光要素LE1及び第1電極80を覆う絶縁物質層を形成した後、絶縁物質層に対するCMP工程を進め、平坦な表面(実質的に平坦な表面)を有する第3絶縁層300を得ることができる。第3絶縁層300は、例えば、シリコン酸化物から形成することができるが、その物質は、異なりもする。第3絶縁層300の表面(上面)は、複数の発光要素LE1上に形成された第1電極80部分と同一であるか、あるいは類似した高さを有する。場合によっては、第1電極80端の一部分が、第3絶縁層300に対して若干突出することができる。または、第3絶縁層300が第1電極80を完全にカバーするように、第1電極80より高い高さを有することができる。
図23Aないし図26Bは、他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための図面である。図23Aないし図26Bにおいて、A図面は、断面図であり、B図面は、A図面に対応する平面図である。
図23A及び図23Bを参照すれば、基板101上に、半導体層201を形成することができる。基板101及び半導体層201は、図18を参照して説明した基板100及び半導体層200と同一であるか、あるいは類似している。半導体層201上に、第1絶縁層211を形成することができる。例えば、第1絶縁層211は、シリコン酸化物から形成することができるが、その物質は、それに限定されるものではない。また、第1絶縁層211は、単層構造に図示されているが、場合によっては、多層構造に形成することもできる。一例として、第1絶縁層211は、互いに異なる絶縁物質から構成された二重層構造を有する。その場合、第1絶縁層211は、順に積層されたシリコン窒化物層及びシリコン酸化物層を含んでもよい。
図24A及び図24Bを参照すれば、第1絶縁層211の所定領域をエッチングし、半導体層201を露出させる複数のホールh2を形成することができ、複数のホールh2によって露出された半導体層201から、第1導電型半導体21を成長させることができる。このとき、第1導電型半導体21は、ホールh2の高さ以上にも成長される。
第1導電型半導体21は、ホールh2内に具備された第1部分21Aと、ホールh2上方へ突出した第2部分21Bと、を含んでもよい。第2部分21Bは、第1部分21Aから上方へ成長されたものでもある。第1部分21Aは、ナノワイヤ形状を有することができ、第2部分21Bは、ナノピラミッド形状、またはそれと類似した形状を有する。
図25A及び図25Bを参照すれば、それぞれの第1導電型半導体21の第2部分21Bを覆い包む活性層31を形成することができ、活性層31を覆い包む第2導電型半導体41を形成することができる。第1導電型半導体21、活性層31及び第2導電型半導体41それぞれの物質は、図21を参照して説明した第1導電型半導体20、活性層30及び第2導電型半導体40の物質と同一であるか、あるいは類似している。それぞれの第1導電型半導体21と、それを覆い包む活性層31及び第2導電型半導体41は、1つの発光要素LE2を構成すると言うことができる。発光要素LE2は、図9を参照して説明した発光要素LE12に対応する。
複数の発光要素LE2がアレイをなすようにも形成される。複数の発光要素LE2は、複数のグループに区画され、それぞれのグループは、2以上の発光要素LE2を含んでもよい。各グループの発光要素LE2にコンタクトされた第1電極81を形成することができる。
図26A及び図26Bを参照すれば、複数の発光要素LE2及び第1電極81を覆う第2絶縁層301を形成することができる。第1絶縁層211上に、複数の発光要素LE2及び第1電極81を覆う絶縁物質層を形成した後、絶縁物質層に対するCMP工程を進め、平坦な表面(実質的に平坦な表面)を有する第2絶縁層301を得ることができる。第2絶縁層301の表面(上面)は、複数の発光要素LE2上部の第1電極81部分と同一であるか、あるいは類似した高さを有する。第2絶縁層301は、例えば、シリコン酸化物から形成することができるが、その物質は、異なりもする。
図27ないし図30は、他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、複数の発光要素を形成する方法について説明するための断面図である。
図27を参照すれば、基板102上に、半導体層202を形成することができる。半導体層202上に、第1導電型半導体22L、活性層32L及び第2導電型半導体42Lを順に形成することができる。第1導電型半導体22L、活性層32L及び第2導電型半導体42Lは、半導体層202と平行な層構造を有する。
図28を参照すれば、第2導電型半導体42L、活性層32L及び第1導電型半導体22Lをパターニングし、複数のメサ型発光要素LE3を形成することができる。参照番号(22,32,42)は、パターニングされた第1導電型半導体、パターニングされた活性層及びパターニングされた第2導電型半導体を示す。
次に、メサ型発光要素LE3の側面を覆うパッシベーション層62を形成することができる。パッシベーション層62は、p-GaN、SiO、Si、Alのような半導体や絶縁体から形成することができる。活性層32の側面をカバーするパッシベーション層62により、非発光表面再結合問題が抑制または防止される。側面に、パッシベーション層62を有するメサ型発光要素LE3は、図10を参照して説明した発光要素LE13に対応する。
図29を参照すれば、第2導電型半導体42にコンタクトされた第1電極82を形成することができる。第1電極82は、透明な導電性物質から形成することができ、発光要素LE3の一側に延長されるように形成することができる。
図30を参照すれば、複数の発光要素LE3及び第1電極82を覆う絶縁層302を形成することができる。絶縁層302の形成方法は、図26の第2絶縁層301の形成方法と類似している。
本実施形態において、第1電極82の形状や形成範囲は、異なりもし、場合によっては、第1電極82を形成しないこともある。第1電極82を形成しない場合、後続工程において、第2導電型半導体42に直接コンタクトされた導電プラグプラグ(図示せず)を形成することができる。
図18Aないし図22B、図A23ないし図26B、及び図27ないし図30を参照して説明した複数の発光要素の形成方法において、少なくとも2つの発光要素が互いにつながった(連続した)構造を有することもできる。例えば、図21A及び図21Bにおいて、活性層30及び第2導電型半導体40は、それぞれの発光要素LE1単位でパターニングされず、複数の発光要素LE1領域をカバーするように連続した層構造を有することができる。それと類似し、図25A及び図25Bにおいて、活性層31及び第2導電型半導体41は、複数の発光要素LE2領域をカバーするように連続した層構造を有することができる。また、図28のメサ型発光要素LE3の場合、第1導電型半導体22は、複数の発光要素LE3領域を連結するように連続した層構造を有することができる。例えば、図27の第1導電型半導体22Lをパターニングしないか、あるいはその上部一部だけパターニング(エッチング)し、連続した層構造を有する第1導電型半導体上に、パターニングされた活性層32、及びパターニングされた第2導電型半導体42を形成することができる。その場合、半導体層202は、形成しない。
図31ないし図35は、一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。
図31を参照すれば、図22Bにおいて、1つの単位領域に該当する領域が設けられる。従って、第1グループの発光要素LE1及びそれを覆う第1電極80が具備され、第1グループの発光要素LE1及び第1電極80をカバーする第3絶縁層300が具備されてもよい。
図32を参照すれば、第3絶縁層300上に、第1チャネル層401及び第2チャネル層402を形成することができる。第1チャネル層401及び第2チャネル層402は、第1電極80と離隔しても配置される。第1チャネル層401及び第2チャネル層402は、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンを含むか、あるいは酸化物半導体、窒化物半導体及び酸窒化物半導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。しかし、前述のチャネル層物質は、例示的なものであり、他の物質を使用することもできる。例えば、第1チャネル層401及び第2チャネル層402は、III-V族系の半導体(例えば、GaNなど)を含むか、単結晶シリコンを含むか、あるいは有機半導体を含んでもよい。
図33を参照すれば、第3絶縁層300(図32)上に、第1チャネル層401及び第2チャネル層402を覆う第4絶縁層450を形成することができる。第4絶縁層450は、ゲート絶縁層でもある。次に、第4絶縁層450上に、第1導電ラインパターン500を形成することができる。第1導電ラインパターン500は、スキャンライン501、第1ゲート電極503、第2ゲート電極502及び第1導電体504を含んでもよい。第1ゲート電極503は、第1チャネル層401上に配置され、第2ゲート電極502は、第2チャネル層402上にも配置される。第2ゲート電極502は、スキャンライン501から、それと垂直な方向に突出した部分でもある。第1導電体504は、第2チャネル層402横に配置され、第1ゲート電極503とも連結される。第1導電体504と第1ゲート電極503は、1つの折り曲げられた構造(例えば、┓形構造)をなすことができる。
図34を参照すれば、第4絶縁層450(図33)上に、第1導電ラインパターン500を覆う第5絶縁層550を形成することができる。第5絶縁層550上に、第2導電ラインパターン600を形成することができる。第2導電ラインパターン600は、データライン601、電源ライン604、第1ソース電極605、第1ドレイン電極606、第2ソース電極602、第2ドレイン電極603及び第2導電体607を含んでもよい。データライン601、電源ライン604、第1ソース電極605、第1ドレイン電極606、第2ソース電極602、第2ドレイン電極603及び第2導電体607の配置関係は、図3Bを参照して説明したところと同一である。
第1ドレイン電極606は、第1導電プラグCP10を介して、第1電極80にも連結される。第1導電プラグCP10は、ビアホール内に具備されてもよい。一方、参照番号c11,c12は、第1チャネル層401と、第1ソース電極605及び第1ドレイン電極606とを連結するコンタクト部を示し、参照番号c13,c14は、第2チャネル層402と、第2ソース電極602及び第2ドレイン電極603とを連結するコンタクト部を示し、参照番号c15は、第1導電体504と第2ドレイン電極603とを連結するコンタクト部を示す。
図35を参照すれば、第5絶縁層550(図34)上に、第2導電ラインパターン600を覆う第6絶縁層650を形成することができる。第2導電ラインパターン600を覆う絶縁物質層を形成した後、CMP工程を進め、平坦な表面(実質的に平坦な表面)を有する第6絶縁層650を得ることができる。第6絶縁層650が、実質的に平坦な表面を有するということは、その表面の高さ偏差(段差)が、約20nm以内、約10nm以内または約5nm以内ということを意味する。第6絶縁層650上に、第2電極700を形成することができる。第2電極700は、第2導電プラグCP20を介して、発光要素LE1と電気的に連結される。第2電極700及び第2導電プラグCP20は、図3A及び図3Bの第2電極E20及び第2導電プラグCP20に対応する。
図36及び図37は、他の実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、トランジスタアレイを形成する方法について説明するための平面図である。
図36を参照すれば、図34と同一構造の素子部を形成することができる。本実施形態において、基板の物質は、半導体であるか、または導電体でもある。そして、基板上に、複数の発光要素、及び複数のトランジスタを覆う第6絶縁層650を形成することができる。
図37を参照すれば、基板の下面(背面)に、第2電極710を形成することができる。第2電極710は、基板を介して、発光要素LE1と電気的に連結される。第2電極710は、図4A及び図4Bの第2電極E22に対応する。
図38ないし図41は、一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法において、カラー制御部材を形成する方法について説明するための断面図である。
図38を参照すれば、基板SUB10上に、複数の発光要素LE10を含む発光要素アレイLA10、及び複数のトランジスタTR10を含むトランジスタアレイTA10が具備されてもよい。基板SUB10、発光要素アレイLA10及びトランジスタアレイTA10は、図1を参照して説明したところと同一である。本実施形態において、複数の発光要素LE10は、青色発光要素(例えば、blue-LED)でもある。
図39を参照すれば、発光要素アレイLA10及びトランジスタアレイTA10上に、第1光学フィルムFL11を形成することができる。第1光学フィルムFL11は、例えば、YRF(yellow recycling film)でもある。該YRFは、青色波長は通過させ、緑色波長及び赤色波長は、反射させる役割を行うことができる。
次に、第1光学フィルムFL11上に、ブラックマトリックスパターンBMを形成することができる。ブラックマトリックスパターンBMは、トランジスタTR10上側にも配置される。
図40を参照すれば、ブラックマトリックスパターンBMによって定義された空間内に、色変換要素CC1,CC2を形成することができる。例えば、第2サブピクセルSP2に対応する領域に、青緑(blue-to-green)色変換要素CC1を形成することができ、第3サブピクセルSP3に対応する領域に、青赤(blue-to-red)色変換要素CC2を形成することができる。また、第1サブピクセルSP1に対応する領域に、光散乱要素LS1を形成することができる。青緑色変換要素CC1は、フォトレジスト(PR)、第1量子点(QD)及び光散乱剤を含み、青赤色変換要素CC2は、フォトレジスト(PR)、第2量子点(QD)及び光散乱剤を含んでもよい。光散乱要素LS1は、フォトレジスト(PR)と光散乱剤とを含んでもよい。色変換要素CC1,CC2及び光散乱要素LS1は、既存の半導体工程で使用されるネガティブ(negative)フォトレジスト工程を利用して形成することができる。
図41を参照すれば、カラー制御部材CL11上に、第2光学フィルムFT11を形成することができる。第2光学フィルムFT11は、青緑色変換要素CC1及び青赤色変換要素CC2を覆うように形成され、光散乱要素LS1は、カバーしない。第2光学フィルムFT11は、BCF(blue cut filter)でもある。該BCFは、青色波長(約400~500nm)は、通過させず、青色以外の波長帯域だけを通過させる。
図41の装置は、図11の装置に対応する。もし複数の発光要素LE10が白色発光要素である場合、図12のようなカラー制御部材CL12を形成し、フルカラー(full color)ディスプレイを具現することができる。それ以外にも、サブピクセルの組み合わせ及び配列方式と、発光要素の発光カラーにより、カラー制御部材の構成及び形成方法は、多様に変化させることができる。
また、図31ないし図41においては、図22A及び図22Bの構造をベース構造にしてディスプレイ装置を製造する場合を図示して説明したが、図26A及び図26B、または図30の構造をベース構造にしてディスプレイ装置を製造することができる。このことは、当業者が容易に理解することができるであろう。したがって、それに係わる詳細な説明は省略する。
また、図15及び図16を参照して説明したように、1枚の基板上に、アクティブ領域、スキャンドライバ、データドライバ、映像信号処理部、通信部などをモノリシックに形成することができる。従って、一実施形態によるディスプレイ装置は、ほとんど完全にモノリシックな構成、または完全にモノリシックな構成を有することができる。
以上の説明において、多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、権利範囲を限定するものであるとするよりも、具体的な実施形態の例示として解釈されなければならない。例えば、当該技術分野で当業者であるならば、図1ないし図12を参照して説明した発光要素、発光要素アレイ、トランジスタ、トランジスタアレイ、トランジスタアレイを含む駆動部、及びカラー制御部材の構成、並びにそれら間の連結関係などは、多様に変形されるということを理解することができるであろう。具体的な例として、トランジスタは、トップゲート(top-gate)構造ではないボトムゲート(bottom-gate)構造を有することができ、発光要素は、一般的なLED構造を有することもでき、該発光要素、並びにそれに対応するトランジスタの相対的な位置及び連結関係も、異なりもするということを理解することができるであろう。また、図17ないし図41を参照して説明した発光要素製造方法、トランジスタ製造方法、カラー制御部材製造方法、及びそれらを適用したディスプレイ装置の製造方法は、多様に変化されるということを理解することができるであろう。同時に、一実施形態によるディスプレイ装置の適用分野も、多様に変化されるということを理解することができるであろう。従って、権利範囲は、説明された実施形態によって決められるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決められるものである。
本発明のディスプレイ装置および電子機器は、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
AA10 アクティブ領域、
AL1,AL11~AL13 活性層、
BM ブラックマトリックスパターン、
C1,C2 チャネル層、
c11~c15 コンタクト部、
CC1 青緑色変換要素、
CC2 青赤色変換要素、
CD1,CD2 導電体、
CL10~CL12 カラー制御部材、
CF1~CF3 カラーフィルタ、
CM10 通信部、
CP10 第1導電プラグ、
CP20 第2導電プラグ、
CT10 キャパシタ、
D1,D2 ドレイン電極、
DD10 データドライバ、
DL1 データライン、
E10,E11 第1電極、
E20,E22 第2電極、
FL11 YRF、
FT11 BCF、
G1,G2 ゲート電極、
GI1 ゲート絶縁層、
H1,H2 ホール、
ISP10 映像信号処理部、
LA10 発光要素アレイ、
LE10,LE10a 発光要素、
ML10 マスク層、
NL10 第1絶縁層、
NL15 中間絶縁層、
NL20 第2絶縁層、
P1 第1部分、
P2 第2部分、
PS13 パッシベーション層、
S1,S2 ソース電極、
SC1 第1導電型半導体、
SC2 第2導電型半導体、
SD10 スキャンドライバ、
SL1 スキャンライン、
SL10 半導体層、
SP1-SP3 単位領域、
SUB10,SUB10-1,SUB10-2 基板、
TA10 トランジスタアレイ、
TR10,TR10a,TR10b トランジスタ、
VL1 電源ライン。

Claims (17)

  1. 無機物基盤の1つ以上の発光要素を含む第1層構造体と、
    前記1つ以上の発光要素と電気的に連結された1つ以上のトランジスタを含む第2層構造体と、
    前記1つ以上の発光要素で発せられた光のカラーを調節するための量子点基盤の色変換器を含む第3層構造体と、を備え、
    前記第1ないし第3層構造体は、いずれも1枚の基板上にモノリシック(monolithic)に備えられてモノリシック素子を構成
    前記第1層構造体及び第2層構造体を覆う絶縁層を含む、ディスプレイ装置。
  2. 前記1つ以上の発光素子は、前記第1層構造体の厚み方向に並んでいる垂直構造である、請求項1に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記1つ以上の発光素子は、第1導電型半導体、活性層及び第2導電型半導体を含む、請求項1または2に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記第1導電型半導体、前記活性層及び前記第2導電型半導体のうち、少なくとも1つは、GaN系の物質を含む、請求項3に記載のディスプレイ装置。
  5. Siを含む基板をさらに含む、請求項1ないし4のうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  6. 前記1つ以上のトランジスタは、それに対応する発光素子とオーバーラップされないように、前記第2層構造体の厚み方向と垂直方向に前記発光素子と離隔配置される、請求項1ないし5のうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  7. 前記絶縁層は、実質的に平坦な表面を有する、請求項に記載のディスプレイ装置。
  8. 前記第1層構造体と前記色変換器との間に配置されるYRF(yellow recycling film)をさらに含む、請求項1ないしのうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  9. 前記第3構造体は青色カラーフィルタをさらに含む、請求項1ないしのうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  10. 前記1つ以上の発光要素は、第1サブピクセルに対応する第1グループの青色発光要素、第2サブピクセルに対応する第2グループの青色発光要素、第3サブピクセルに対応する第3グループの青色発光要素を含み、
    前記色変換器は、前記第2サブピクセルに対応する青-緑(blue-to-green)色変換要素及び前記第3サブピクセルに対応する青-赤(blue-to-red)色変換要素を含む、請求項1ないしのうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  11. 前記色変換器は、前記第1サブピクセルに対応する光散乱要素をさらに含む、請求項10に記載のディスプレイ装置。
  12. 前記1つ以上の発光要素及び前記1つ以上のトランジスタを含むアクティブ領域、前記アクティブ領域に連結されたスキャンドライバ及び前記アクティブ領域に連結されたデータドライバをさらに含む、請求項1ないし11のうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置。
  13. 前記Siを含む基板をさらに含み、
    前記1つ以上の発光要素及び前記1つ以上のトランジスタを含むアクティブ領域、前記アクティブ領域に連結されたスキャンドライバ及び前記アクティブ領域に連結されたデータドライバをさらに含み、
    前記アクティブ領域、前記スキャンドライバ及び前記データドライバは、前記Siを含む基板にモノリシック(monolithic)に備えられた、請求項に記載のディスプレイ装置。
  14. 映像信号処理部及び通信部をさらに含み、
    前記映像信号処理部及び前記通信部は、前記アクティブ領域、前記スキャンドライバ及び前記データドライバと共に、前記基板にモノリシック(monolithic)に備えられた、請求項12または13に記載のディスプレイ装置。
  15. 請求項1ないし14のうち、いずれか1項に記載のディスプレイ装置を含む電子機器。
  16. 前記電子機器は、ウェアラブル(wearable)機器またはポータブル(portable)器機である、請求項15に記載の電子機器。
  17. 前記電子機器は、AR(augmented reality)ディスプレイ、VR(virtual reality)ディスプレイまたはプロジェクション(projection)ディスプレイである、請求項15に記載の電子機器。
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