一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

图像显示装置的制造方法以及图像显示装置与流程

2022-03-05 02:52:31 来源:中国专利 TAG:


1.本发明的实施方式涉及图像显示装置的制造方法以及图像显示装置。


背景技术:

2.期望实现高亮度、宽视角、高对比度、且低功耗的薄型图像显示装置。为了响应上述市场需求,正在开发利用自发光元件的显示装置。
3.作为自发光元件,期待出现使用精细发光元件即微型led的显示装置。作为使用微型led的显示装置的制造方法,已经介绍将单个形成的微型led依次转印到驱动电路的方法。然而,当随着成为全高清、4k、8k等高画质、微型led的元件数增多时,在单个形成大量的微型led并依次转印到形成有驱动电路等的基板的过程中,转印工序需要大量的时间。此外,可能会产生微型led与驱动电路等的连接不良等,出现成品率降低的问题。
4.已知如下的技术,即,在si基板上使包括发光层的半导体层生长,在半导体层形成电极后,使之与形成有驱动电路的电路基板贴合(例如专利文献1)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:(日本)特开2002-141492号公报


技术实现要素:

8.发明所要解决的技术问题
9.本发明的一个实施方式提供一种缩短发光元件的转印工序、提高成品率的图像显示装置的制造方法。
10.用于解决技术问题的技术方案
11.本发明的一个实施方式的图像显示装置的制造方法具有:准备使包括发光层的半导体层在第一基板上生长的第二基板的工序;准备第三基板的工序,所述第三基板包括:在透光性基板上形成的包括电路元件的电路、覆盖所述电路的第一绝缘膜、以及包括在所述第一绝缘膜上形成的具有光反射性的部分的导电层;使所述半导体层与所述第三基板贴合的工序;由所述半导体层形成发光元件的工序;形成覆盖所述导电层、所述发光元件及所述第一绝缘膜的第二绝缘膜的工序;形成贯通所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜的通孔的工序;经由所述通孔将所述发光元件与所述电路元件电连接的工序。所述发光元件设置在所述部分上。所述部分的外周在俯视下包括在所述部分上投影的所述发光元件的外周。
12.本发明的一个实施方式的图像显示装置具有:具有第一面的透光性基板;在所述第一面上设置的电路元件;与所述电路元件电连接的第一配线层;在所述第一面上覆盖所述电路元件及所述第一配线层的第一绝缘膜;包括在所述第一绝缘膜上设置的具有光反射性的部分的导电层;在所述部分上设置且与所述部分电连接的第一发光元件;覆盖所述第一发光元件的至少一部分、所述导电层及所述第一绝缘膜的第二绝缘膜;在所述第二绝缘膜上设置且与所述第一发光元件的包括与所述第一绝缘膜一侧的面对置的发光面在内的
面电连接的第二配线层;贯通所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜且电连接所述第一配线层及所述第二配线层的第一通孔。所述部分的外周在俯视下包括在所述部分上投影的所述第一发光元件的外周。
13.本发明的一个实施方式的图像显示装置具有:具有第一面且具有挠性的基板;在所述第一面上设置的电路元件;与所述电路元件电连接的第一配线层;在所述第一面上覆盖所述电路元件及所述第一配线层的第一绝缘膜;包括在所述第一绝缘膜上设置的具有光反射性的部分的导电层;在所述部分上设置且与所述部分电连接的第一发光元件;覆盖所述第一发光元件的至少一部分、所述导电层及所述第一绝缘膜的第二绝缘膜;设置在所述第二绝缘膜上且与所述第一发光元件的包括与所述第一绝缘膜一侧的面对置的发光面在内的面电连接的第二配线层;贯通所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜且电连接所述第一配线层及所述第二配线层的第一通孔。所述部分的外周在俯视下包括在所述部分上投影的所述第一发光元件的外周。
14.本发明的一个实施方式的图像显示装置具有:具有第一面的透光性基板;在所述第一面上设置的多个晶体管;与所述多个晶体管电连接的第一配线层;在所述第一面上覆盖所述多个晶体管及所述第一配线层的第一绝缘膜;包括在所述第一绝缘膜上设置的具有光反射性的部分的导电层;在所述部分上设置且与所述部分电连接的第一导电型的第一半导体层;在所述第一半导体层上设置的发光层;在所述发光层上设置且与所述第一导电型不同的第二导电型的第二半导体层;覆盖所述第一绝缘膜、所述发光层及所述第一半导体层且覆盖所述第二半导体层的至少一部分的第二绝缘膜;与对应于所述多个晶体管而从所述第二绝缘膜分别露出的、在所述第二半导体层的多个发光面上配设的透光性电极连接的第二配线层;贯通所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜且电连接所述第一配线层的配线及所述第二配线层的配线的多个通孔。所述部分的外周在俯视下包括在所述部分上投影的所述第一半导体层、所述发光层及所述第二半导体层的所有外周。
15.发明的效果
16.根据本发明的一个实施方式,能够实现一种缩短发光元件的转印工序、提高成品率的图像显示装置的制造方法。
附图说明
17.图1是例示第一实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
18.图2a是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的一部分的示意性剖视图。
19.图2b是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的一部分的示意性剖视图。
20.图3是例示第一实施方式的图像显示装置的示意性块图。
21.图4是例示第一实施方式的图像显示装置的一部分的示意性俯视图。
22.图5a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
23.图5b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
24.图6a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
25.图6b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
26.图6c是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
27.图7a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
28.图7b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
29.图8a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
30.图8b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
31.图9a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
32.图9b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
33.图10a是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
34.图10b是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
35.图11a是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
36.图11b是例示第一实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
37.图12是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性立体图。
38.图13是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
39.图14a是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
40.图14b是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
41.图14c是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
42.图14d是例示第一实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
43.图15是例示第二实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
44.图16a是例示第二实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
45.图16b是例示第二实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
46.图16c是例示第二实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
47.图17是例示第三实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
48.图18是例示第三实施方式的图像显示装置的示意性块图。
49.图19a是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
50.图19b是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
51.图20a是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
52.图20b是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
53.图21a是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
54.图21b是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
55.图21c是例示第三实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
56.图22是例示第四实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
57.图23a是例示第四实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
58.图23b是例示第四实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
59.图24是例示第五实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
60.图25a是例示第五实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
61.图25b是例示第五实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
62.图26a是例示第五实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
63.图26b是例示第五实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
64.图27是例示第五实施方式的变形例的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
65.图28a是例示第五实施方式的变形例的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
66.图28b是例示第五实施方式的变形例的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
67.图29是例示像素led元件的特性的曲线图。
68.图30是例示第六实施方式的图像显示装置的块图。
69.图31是例示第六实施方式的变形例的图像显示装置的块图。
70.图32是示意性地例示第一~第五实施方式及上述变形例的图像显示装置的立体图。
具体实施方式
71.下面,参照附图,针对本发明的实施方式进行说明。
72.需要说明的是,附图为示意性或概念性附图,各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等不一定与实际情况相同。另外,即使是表示相同部分的情况下,有时也因附图而不同地表示相互的尺寸和比率。
73.需要说明的是,在本技术说明书与各图中,对于与已表示的图相关的所述部件相同的主要部件,使用相同的标记,适当省略详细的说明。
74.(第一实施方式)
75.图1是例示实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
76.图1示意性地表示本实施方式的图像显示装置的子像素20的结构。构成在图像显示装置中显示的图像的像素10由多个子像素20构成。
77.下面,有时使用xyz的三维坐标系进行说明。子像素20排列在二维平面上。使排列有子像素20的二维平面为xy平面。子像素20沿x轴向及y轴向进行排列。图1表示后面叙述的图4的a-a’线的向矢剖面,为将与xy平面垂直的多个平面的剖面连成一个的剖视图。在其它的附图中,也如图1所示,在与xy平面垂直的多个平面的剖视图中,未图示x轴及y轴,而是表示了与xy平面垂直的z轴。也就是说,在上述图中,将与z轴垂直的平面作为xy平面。
78.子像素20具有与xy平面大致平行的发光面153s。发光面153s主要向与xy平面正交的z轴的正方向发出光。
79.如图1所示,图像显示装置的子像素20具有:基板102、晶体管103、第一配线层110、第一层间绝缘膜112、发光元件150、第二层间绝缘膜156、导电层130、多个通孔161d、161k、以及第二配线层160。
80.在本实施方式中,形成包括晶体管103的电路元件的基板102为透光性基板,例如为玻璃基板。基板102具有第一面102a,在第一面102a上作为晶体管103而形成有薄膜晶体管(thin film transistor、tft)。发光元件150由在玻璃基板上形成的tft驱动。在大型玻璃基板上形成包括tft的电路元件的工艺为了制造液晶面板、有机el面板等而建立,具有可利用现有设备的优点。
81.子像素20还具有滤色片180。滤色片(波长转换部件)180经由透明薄膜粘接层188
而设置在表面树脂层170上。表面树脂层170在层间绝缘膜156及配线层160上进行设置。
82.晶体管103在基板102的第一面102a上形成的tft下层膜106上形成。tft下层膜106以在形成晶体管103时确保平坦性、并且在加热处理时保护晶体管103的tft沟道104免受污染等为目的进行设置。tft下层膜106例如为sio 2
等。
83.在基板102,除了发光元件150的驱动用晶体管103以外,还形成有其它的晶体管、电容等电路元件,由配线等构成电路101。例如,晶体管103对应于后面叙述的图3所示的驱动晶体管26,除此以外,选择晶体管24、电容28等是电路元件。
84.下面,电路101包括:tft沟道104、绝缘层105、绝缘膜108、通孔111s、111d、以及配线层110。包括基板102、tft下层膜106、电路101及层间绝缘膜112等其它结构主要部件在内,有时称为电路基板100。
85.晶体管103在该例子中为p沟道tft。晶体管103包括tft沟道104、以及栅极107。tft优选通过低温多晶硅(low temperature poly silicon、ltps)工艺形成。tft沟道104是在基板102上形成的多晶si的区域,通过激光照射使作为非晶si而形成的区域退火,由此而被多晶化、且被活性化。通过ltps工艺形成的tft具有足够高的移动度。
86.tft沟道104包括区域104s、104i、104d。区域104s、104i、104d都设置在tft下层膜106上。区域104i设置在区域104s、104d间。区域104s、104d掺杂有硼(b )或氟化硼离子(bf2 )等p型杂质,与通孔111s、111d欧姆连接。
87.栅极107经由绝缘层105,设置在tft沟道104上。绝缘层105为了使tft沟道104与栅极107绝缘、并且与邻接的其它电路元件绝缘而设置。当向栅极107施加比区域104s低的电位时,通过在区域104i形成沟道,能够控制在区域104s、104d间流动的电流。
88.绝缘层105例如为sio2。绝缘层105也可以根据覆盖的区域,为含有sio2、si3n4等的多层绝缘层。
89.栅极107例如为多晶si。栅极107的多晶si膜可以通过普通的cvd工艺来制造。
90.在该例子中,栅极107及绝缘层105由绝缘膜108覆盖。绝缘膜108例如为sio2、si3n4等。绝缘膜108用作为用于形成配线层110的平坦化膜。绝缘膜108例如是含有sio2、si3n4等的多层绝缘膜。
91.通孔111s、111d贯通绝缘膜108而设置。在绝缘膜108上形成有第一配线层(第一配线层)110。第一配线层110包括电位可不同的多条配线,包括配线110s、110d。在图1以后的剖视图的配线层中,为了标注标记,在配线层包括的一条配线旁边的位置表示该配线的标记。
92.通孔111s、111d分别设置在配线110s、110d与区域104s、104d之间,并将之电连接。
93.配线110s在该例子中,将晶体管103的源极区域即区域104s与后面叙述的图3所示的电源线3电连接。配线110d如后面所叙,经由通孔161d及配线160a,与发光元件150的发光面153s侧的p型半导体层153电连接。
94.配线层110及通孔111s、111d例如由al、al的合金、al与ti等的层压膜等形成。例如,在al与ti的层压膜上,在ti的薄膜上层压有al,进而在al上层压有ti。
95.在绝缘膜108及配线层110上设有层间绝缘膜112。层间绝缘膜(第一绝缘膜)112例如为psg(phosphorus silicon glass:磷硅玻璃)、bpsg(boron phosphorus silicon glass:硼磷硅玻璃)等有机绝缘膜。层间绝缘膜112为了在晶片键合中实现均匀的接合而设
置。层间绝缘膜112也用作为保护电路基板100的表面的保护膜。
96.导电层130设置在层间绝缘膜112上。导电层130包括光反射板(部分)130a。对每个子像素设置光反射板130a,上述多个光反射板130a彼此在导电层130上相互不连接。在该例子中,如后面所叙,多个光反射板130a经由通孔161k及配线160k,与接地线连接。
97.导电层130包括光反射板130a,由具有高导电率的材料形成。导电层130及光反射板130a例如含有ti、al、ti与sn的合金等。也可以含有cu、v等、或ag、pt等具有更高光反射性的贵金属。因为光反射板130a由上述具有高导电率的金属材料等形成,所以,以低电阻将发光元件150与电路101电连接。
98.光反射板130a的外周在xy平面俯视下包括将发光元件150从z轴上方进行投影时、即xy平面俯视下的外周。通过适当选择光反射板130a的材料,能够使发光元件150向下方的散射光向发光面153s侧反射,从而提高发光效率。
99.光反射板130a能够将发光元件150向下方的散射光向发光面153s侧反射,使之不会到达晶体管103。通过光反射板130a对发光元件150向下方的散射光进行遮挡,能够抑制光到达晶体管103,也能够防止晶体管103误操作。
100.发光元件150包括:n型半导体层(第一半导体层)151、发光层152、以及p型半导体层(第二半导体层)153。n型半导体层151、发光层152及p型半导体层153从层间绝缘膜112一侧向发光面153s一侧依次进行层压。
101.发光元件150在xy平面俯视下例如具有大致正方形或长方形状,但角部也可以为圆角。发光元件150在xy平面俯视下例如也可以具有椭圆形状、圆形状。通过适当选定俯视下的发光元件的形状、配置等,设计的自由度提高。
102.发光元件150例如适合使用in
x
alyga
1-x-y
n(0≦x、0≦y、x y<1)等氮化物半导体。本发明的一个实施方式的发光元件150为所谓的蓝色发光二极管,发光元件150发出的光的波长例如为467nm
±
20nm左右。发光元件150发出的光的波长也可以为410nm
±
20nm左右的蓝紫色光。发光元件150发出的光的波长不限于上述的值,也可以为适当的值。
103.第二层间绝缘膜156覆盖第一层间绝缘膜112、导电层130及发光元件150。层间绝缘膜156例如由透明的有机绝缘材料等形成。作为透明的树脂材料,可以使用sog(spin on glass:旋涂玻璃)等硅基树脂、酚醛清漆型酚醛基树脂等。层间绝缘膜156例如也可以为通过ald(atomic-layer-deposition:原子层沉积)、cvd形成的sio2膜等。层间绝缘膜156通过覆盖发光元件150、导电层130等,保护上述发光元件、导电层等免受灰尘、湿度等周围环境等的影响。层间绝缘膜156通过覆盖发光元件150、导电层130等,也具有使上述发光元件、导电层等与其它导电物绝缘的功能。层间绝缘膜156的表面只要具有可在层间绝缘膜156上形成配线层160程度的平坦性即可。
104.贯通第二层间绝缘膜156而设有通孔161k。通孔161k的一端与光反射板130a连接。
105.通孔161d贯通层间绝缘膜112、156而设置。通孔161d的一端与配线110d连接。
106.配线层160设置在层间绝缘膜156上。配线层160包括配线160a、160k。配线160a经由在层间绝缘膜156开口的接触孔,与p型半导体层153连接。也就是说,配线160a在包括发光面153s的面的一部分与p型半导体层153电连接。包括发光面153s的面及发光面153s例如处于同一平面。
107.配线160a与通孔161d的另一端连接。因此,p型半导体层153经由配线160a、通孔
161d及配线110d,与晶体管103的漏极即区域104d电连接。
108.配线160k与通孔161k的另一端连接。配线160k与后面叙述的图3所示的接地线4连接。因此,n型半导体层151经由光反射板130a、通孔161k及配线160k,与接地线4连接。
109.表面树脂层170覆盖第二层间绝缘膜156及第二配线层160。表面树脂层170为透明树脂,保护层间绝缘膜156及配线层160,并且提供用于粘接滤色片180的平坦化面。
110.滤色片180包括遮光部181与颜色转换部182。颜色转换部182根据发光面153s的形状,设置在发光元件150的发光面153s的正上方。在滤色片180中,颜色转换部182以外的部分为遮光部181。遮光部181为所谓的黑矩阵,减少因从邻接的颜色转换部182发出的光的混色等而产生的模糊,能够显示清晰的图像。
111.颜色转换部182为一层或两层。图1表示两层的部分。颜色转换部182为一层还是两层,取决于子像素20发出的光的颜色、即波长。在子像素20的发光色为红色或绿色的情况下,颜色转换部182优选为后面叙述的颜色转换层183及滤光层184两层。在子像素20的发光色为蓝色的情况下,优选为一层。
112.在颜色转换部182为两层的情况下,更接近发光元件150的第一层为颜色转换层183,第二层为滤光层184。也就是说,滤光层184层压在颜色转换层183上。
113.颜色转换层183是将发光元件150发出的光的波长转换为期望的波长的层。在为发出红色光的子像素20的情况下,将发光元件150的波长、467nm
±
20nm的光例如转换为630nm
±
20nm左右的波长的光。在为发出绿色光的子像素20的情况下,将发光元件150的波长、467nm
±
20nm的光例如转换为532nm
±
20nm左右的波长的光。
114.滤光层184阻挡未被颜色转换层183进行颜色转换而残存的发蓝色光的波长分量。
115.在子像素20发出的光的颜色为蓝色的情况下,子像素20可以经由颜色转换层183输出光,也可以不经由颜色转换层183而直接输出光。在发光元件150发出的光的波长为467nm
±
20nm左右的情况下,子像素20也可以不经由颜色转换层183而输出光。在发光元件150发出的光的波长为410nm
±
20nm的情况下,为了将输出的光的波长转换为467nm
±
20nm左右,优选设置一层颜色转换层183。
116.即使在为蓝色的子像素20的情况下,子像素20也可以具有滤光层184。通过在蓝色的子像素20设置滤光层184,抑制在发光元件150的表面产生的微小的外部光反射。
117.(变形例)
118.针对子像素的结构的变形例进行说明。
119.图2a及图2b是分别例示本实施方式的图像显示装置的变形例的一部分的示意性剖视图。
120.在图2a以后的子像素的剖视图中,为了避免复杂化,未图示表面树脂层170及滤色片180。在以后的附图中,在未特殊说明的情况下,在第二层间绝缘膜156、256及第二配线层160上设有表面树脂层170及滤色片180等。针对后面叙述的其它实施方式及其变形例的情况也是相同的。
121.在图2a及图2b的情况下,子像素20a、20b与上述第一实施方式的情况的不同之处在于发光元件150与配线160a1、160a2的连接方法。对于相同的结构主要部件,使用相同的标记,适当省略详细的说明。
122.如图2a所示,子像素20a包括发光元件150a、以及配线160a1。在该变形例中,发光
元件150a的至少一部分、第一层间绝缘膜112及导电层130被第二层间绝缘膜(第二绝缘膜)256覆盖。第二层间绝缘膜256优选为白色树脂。白色树脂即层间绝缘膜256对发光元件150a的横向的射出光、因滤色片180的界面等而产生的回光进行反射,能够实际上提高发光元件150a的发光效率。
123.第二层间绝缘膜256也可以为黑色树脂。通过使层间绝缘膜256为黑色树脂,能够抑制光在子像素20a内的散射,更有效地抑制杂散光。杂散光被抑制的图像显示装置能够显示更清晰的图像。
124.第二层间绝缘膜256具有开口158。开口158通过除去发光元件150a上方的层间绝缘膜256的一部分而形成。配线160a1延伸至在开口158露出的p型半导体层153a,与p型半导体层153a连接。配线160a1与图1的配线160a的情况相同,与通孔161d连接,p型半导体层153a经由配线160a1、通孔161d及配线110d,与晶体管103的漏极连接。
125.p型半导体层153a具有通过开口158而露出的发光面153s。发光面153s是p型半导体层153a的面之中与相接于发光层152的面对置的面。发光面153s优选进行粗糙面加工。发光元件150a在使发光面153s为粗糙面的情况下,能够提高光的取出效率。
126.如图2b所示,在子像素20b中,透光性电极159a、159k分别设置在配线160a2、160k上。透光性电极159a延伸至开口的p型半导体层153a的发光面153s。透光性电极159a遍及发光面153s上进行设置。透光性电极159a将配线160a2与p型半导体层153a电连接。配线160a2与图1的配线160a的情况相同,与通孔161d连接,p型半导体层153a经由透光性电极159a、配线160a1、通孔161d及配线110d,与晶体管103的漏极连接。
127.通过在发光面153s上设置透光性电极159a,能够增大透光性电极159a与p型半导体层153a的连接面积,并能够提高发光效率。在使发光面153s为粗糙面的情况下,能够使发光面153s与透光性电极159a的连接面积增大,并能够降低接触电阻。
128.在本实施方式中,可以包括上述所示的子像素20、20a、20b的任一结构。
129.图3是例示本实施方式的图像显示装置的示意性块图。
130.如图3所示,本实施方式的图像显示装置1具有显示区域2。在显示区域2排列有子像素20。子像素20例如排列为格子状。例如,子像素20沿x轴排列有n个,沿y轴排列有m个。
131.像素10包括发出不同颜色的光的多个子像素20。子像素20r发出红色光。子像素20g发出绿色光。子像素20b发出蓝色光。通过三种子像素20r、20g、20b以期望的亮度进行发光,能够确定一个像素10的发光色及亮度。
132.一个像素10包括三个子像素20r、20g、20b,子像素20r、20g、20b例如如图3所示的例子,在x轴上排列为直线状。各像素10可以将相同颜色的子像素排列在相同的列,也可以如该例子所示,在每列排列不同颜色的子像素。
133.图像显示装置1还具有电源线3及接地线4。电源线3及接地线4沿子像素20的排列,布线为格子状。电源线3及接地线4与各子像素20电连接,从在电源端子3a与gnd端子4a之间连接的直流电源向各子像素20供给电力。电源端子3a及gnd端子4a分别设置在电源线3及接地线4的端部,与在显示区域2的外部设置的直流电源电路连接。电源端子3a以gnd端子4a为基准,供给正电压。
134.图像显示装置1还具有扫描线6及信号线8。扫描线6在与x轴平行的方向上布线。也就是说,扫描线6沿子像素20的行方向的排列进行布线。信号线8在与y轴平行的方向上布
线。也就是说,信号线8沿子像素20的列方向的排列进行布线。
135.图像显示装置1还具有行选择电路5及信号电压输出电路7。行选择电路5及信号电压输出电路7沿显示区域2的外缘进行设置。行选择电路5沿显示区域2的外缘的y轴向进行设置。行选择电路5经由扫描线6,与各列的子像素20电连接,向各子像素20供给选择信号。
136.信号电压输出电路7沿显示区域2的外缘的x轴向进行设置。信号电压输出电路7经由信号线8,与各行的子像素20电连接,向各子像素20供给信号电压。
137.子像素20包括:发光元件22、选择晶体管24、驱动晶体管26、以及电容28。在图3中,有时将选择晶体管24表示为t1,将驱动晶体管26表示为t2,将电容28表示为cm。
138.发光元件22与驱动晶体管26串联连接。在本实施方式中,驱动晶体管26为p沟道tft,在驱动晶体管26的主电极即漏极连接有与发光元件22的p型半导体层连接的阳极电极。发光元件22及驱动晶体管26的串联电路连接在电源线3与接地线4之间。驱动晶体管26对应于图1等的晶体管103,发光元件22对应于图1等的发光元件150、150a。根据向驱动晶体管26的栅极-源极间施加的电压,确定向发光元件22流动的电流,发光元件22以对应于流动的电流的亮度来发光。
139.选择晶体管24经由主电极,连接在驱动晶体管26的栅极电极与信号线8之间。选择晶体管24的栅极电极与扫描线6连接。在驱动晶体管26的栅极电极与接地线3之间连接有电容28。
140.行选择电路5从m行的子像素20的排列中选择一行,向扫描线6供给选择信号。信号电压输出电路7向选择的行的各子像素20供给具有需要的模拟电压值的信号电压。向被选择的行的子像素20的驱动晶体管26的栅极-源极间施加信号电压。信号电压由电容28保持。驱动晶体管26将对应于信号电压的电流向发光元件22流动。发光元件22以对应于在发光元件22中流动的电流的亮度来发光。
141.行选择电路5依次切换选择的行,供给选择信号。也就是说,行选择电路5对子像素20所排列的行进行扫描。向依次扫描的子像素20的发光元件22流动对应于信号电压的电流并发光。各像素10以由rgb各颜色的子像素20发出的发光色及亮度确定的发光色及亮度来发光,在显示区域2显示图像。
142.图4是例示本实施方式的图像显示装置的一部分的示意性俯视图。
143.在本实施方式中,如在图1中的说明,发光元件150(在图3中为发光元件22)与驱动用晶体管103(在图3中为驱动晶体管26)在z轴向上层压,通过通孔161d将发光元件150的阳极电极与驱动用晶体管103的漏极电连接。另外,通过图1所示的通孔161k,将发光元件150的阴极电极与图3所示的接地线4电连接。
144.在图4的上部示意性地表示第i层的俯视图,在下部示意性地表示第ii层的俯视图。在图4中,将第i层记为“i”,将第二层记为“ii”。第i层是形成有发光元件150的层。即,第i层在图1中表示比第一层间绝缘膜112更靠近z轴正侧的主要部件。主要部件是n型半导体层151至第二配线层160的层。在图4中,未图示有第二层间绝缘膜156。
145.第ii层在图1中表示比tft下层膜106更靠近z轴正侧的主要部件,主要部件是晶体管103至第一层间绝缘膜112的层。在图4中,未图示有基板102、绝缘层105、绝缘膜108及第一层间绝缘膜112。
146.图1的剖视图是在第i层及第ii层各自以一点划线的折线表示的aa’线的向矢剖
面。
147.如图4所示,发光元件150在光反射板130a与图1所示的通孔161k连接。通孔161k经由接触孔161k1,与配线160k连接。
148.发光元件150经由在p型半导体层153设置的接触孔162a,与配线160a连接,配线160a经由接触孔161d1,与通孔161d连接。
149.贯通两个层间绝缘膜112、156的通孔161d在图上以两点划线示意性地进行表示。
150.通孔161d经由在第一层间绝缘膜112设置的接触孔161d2,与配线110d连接。配线110d经由在绝缘膜108开口的接触孔111c1,与图1所示的通孔111d连接,并与晶体管103的漏极连接。
151.这样,通过贯通层间绝缘膜112、156的通孔161d,能够将在不同的层即第i层及第ii层分别形成的发光元件150与配线110d电连接,并将发光元件150与晶体管103电连接。
152.利用图4,对光反射板130a将发光元件150向下方的散射光向发光面153s侧反射的情况下的光反射板130a及发光元件150的配置进行说明。
153.光反射板130a是在xy平面俯视下具有x轴向的长度l2及y轴向的长度w2的方形。另一方面,发光元件150具有在xy平面俯视下具有x轴向的长度l1及y轴向的长度w1的方形的底面。
154.设定各部的长度,使l2>l1、w2>w1。光反射板130a设置在发光元件150的正下方,光反射板130a的外周包括发光元件150的外周。只要光反射板130a的外周包括发光元件150的外周即可,根据电路基板100上的设计等,可以使光反射板130a的形状为适当的任意的形状,而不限于方形的情况。
155.发光元件150向上方发光,并且存在向下方发出的光、在层间绝缘膜112与表面树脂层170的界面的反射光、散射光等。因为导电层130包括具有光反射性的光反射板130a,所以发光元件150向下方的散射光被光反射板130a向上方反射。因此,从发光元件150射出的光向发光面153s侧的配光的比例增大,发光元件150的实际上的发光效率提高。另外,通过这样设定光反射板130a,抑制光到达发光元件150的下方,所以,即使在将电路元件配置在发光元件150的正下方附近的情况下,也能够减少光对电路元件的影响。
156.导电层130不限于由光反射板130a与接地线4连接的情况,也可以根据电路结构、电路设计,与电源线3的电位等其它的电位连接。
157.针对本实施方式的图像显示装置1的制造方法进行说明。
158.图5a~图9b是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法及其变形例的示意性剖视图。
159.如图5a所示,在本实施方式的图像显示装置1的制造方法中,准备半导体生长基板(第二基板)1194。半导体生长基板1194具有在晶体生长用基板(第一基板)1001上生长的半导体层1150。晶体生长用基板1001例如为si基板、蓝宝石基板等。优选使用si基板。
160.在半导体生长基板1194中,p型半导体层1153、发光层1152及n型半导体层1151在晶体生长用基板1001上,从晶体生长用基板1001侧依次进行层压。半导体层1150的生长例如可以利用气相生长法(chemical vapor deposition、cvd法),适合利用金属有机气相生长法(metal organic chemical vapor deposition、mocvd法)。半导体层1150例如为in
x
alyga
1-x-y
n(0≦x、0≦y、x y<1)等。
161.如图5b所示,准备电路基板1100。电路基板(第三基板)1100包括在图1等中说明的电路101。在电路基板1100的第一层间绝缘膜(第一绝缘膜)112上形成导电层130。导电层130例如经由形成光反射板130a的位置开口的掩模,通过溅射等形成。
162.半导体生长基板1194使上下反转,与形成有导电层130的电路基板1100贴合。更详细地说,半导体生长基板1194的贴合面为n型半导体层1151的露出面。电路基板1100的贴合面为形成有导电层130的层间绝缘膜112的露出面及导电层130的面,使上述的面相对,使双方贴合。
163.在使两个基板贴合的晶片键合中,例如对两个基板进行加热并进行热压着,由此而使两个基板贴合。在进行加热压着时,也可以使用低熔点金属、低熔点合金。低熔点金属例如为sn、in等,低熔点合金例如可以为以zn、in、ga、sn、bi等为主分量的合金。
164.在晶片键合中,除了上述说明以外,也可以在利用化学机械抛光(chemical mechanical polishing、cmp)等使各基板的贴合面平坦的基础上,在真空中通过等离子体处理对贴合面进行清洁,并使之紧密接触。
165.图6a~图7b表示了与晶片键合工序相关的两种变形例。在晶片键合工序中,可以替代图5a及图5b的工序,而为图6a~图6c的工序。另外,也可以替代图5a及图5b的工序,而为图7a及图7b的工序。
166.在图6a~图6c中,在晶体生长用基板1001形成半导体层1150后,半导体层1150被转引到与晶体生长用基板1001不同的支承基板1190。
167.如图6a所示,准备半导体生长基板1294。在半导体生长基板1294中,半导体层1150在晶体生长用基板1001上,从晶体生长用基板1001一侧,按照n型半导体层1151、发光层1152及p型半导体层1153的顺序进行生长。
168.在晶体生长的初期,容易因晶格常数的不整合而产生晶体缺陷,这样的晶体呈现n型。因此,如该例子所示,从n型半导体层1151在晶体生长用基板1001进行层压具有在制造工艺上加大裕度、容易提高成品率这样的优点。
169.如图6b所示,在晶体生长用基板1001上形成半导体层1150后,将支承基板1190粘接在p型半导体层1153的露出面。支承基板1190例如由si、石英等形成。在将支承基板1190与半导体层1150粘接后,除去晶体生长用基板1001。晶体生长用基板1001的除去例如可以利用湿蚀刻、激光剥离。
170.如图6c所示,准备电路基板1100。半导体层1150经由n型半导体层1151的露出面,与形成有导电层130的电路基板1100贴合。之后,支承基板1190通过激光剥离等除去。
171.在图7a及图7b所示的例子中,在晶体生长用基板1001设有缓冲层1140后,将半导体层1150形成在缓冲层1140上。
172.如图7a所示,准备半导体生长基板1194a。在半导体生长基板1194a中,半导体层1150经由缓冲层1140,形成在晶体生长用基板1001上。半导体层1150的p型半导体层1153、发光层1152、n型半导体层1151在晶体生长用基板1001上,从晶体生长用基板1001侧依次进行层压。缓冲层1140在晶体生长用基板1001的一方的面形成。缓冲层1140适合使用aln等氮化物。经由缓冲层1140,使半导体层1150晶体生长,由此而能够缓和gan的晶体与晶体生长用基板1001的界面的不整合。
173.如图7b所示,准备电路基板1100。使半导体生长基板1194a上下反转,经由n型半导
体层1151的露出面,与形成有导电层130的电路基板1100贴合。在晶片键合后,晶体生长用基板1001通过激光剥离等除去。
174.在该例子中,因为在晶体生长用基板1001除去后残留有缓冲层1140,所以在以后的任一工序中,除去缓冲层1140。缓冲层1140的除去例如可以在形成发光元件150的工序之后进行,也可以在形成发光元件150之前进行。缓冲层1140的除去例如可以利用湿蚀刻等。
175.返回晶片键合后的制造工序继续进行说明。
176.如图8a所示,在通过晶片键合将形成有导电层130的电路基板1100与半导体层1150接合后,晶体生长用基板1001通过湿蚀刻、激光剥离等除去。
177.如图8b所示,半导体层1150通过蚀刻,成型为需要的形状。发光元件150的成型例如可以利用干蚀刻工艺,适合利用各方异性等离子体蚀刻(reactive ion etching、rie)。之后,覆盖第一层间绝缘膜112、导电层130及发光元件150,形成第二层间绝缘膜156。
178.如图9a所示,在第二层间绝缘膜156形成接触孔162a。形成贯通层间绝缘膜156的通路孔162k。形成贯通层间绝缘膜112、156的通路孔162d。接触孔、通路孔的形成例如可以利用rie等。需要说明的是,如上所述,层间绝缘膜156即使表面不具有平坦性,只要能够覆盖发光元件150即可。在第二层间绝缘膜156的表面不具有平坦性的情况下,因为能够减小通路孔162k、162d的深度,所以能够缩小各通路孔的开口径的尺寸,或谋求成品率的提高。
179.如图9b所示,通过向图9a所示的接触孔162a及通路孔162d、162k内填充导电材料,形成通孔161d,161k等。之后,形成第二配线层160,形成配线160a、160k。或者也可以向通路孔162d、162k内填充导电材料,在形成通孔161d、161k的同时,形成第二配线层160。
180.需要说明的是,如上所述,层间绝缘膜156可以通过覆盖发光元件150等,确保绝缘性。层间绝缘膜156的表面的平坦性只要是可在层间绝缘膜156上形成第二配线层160的程度即可,可以不进行平坦化工序。在不对层间绝缘膜156实施平坦化工序的情况下,除了能够减少工序数以外,还具有能够在形成发光元件150的位置以外的位置减小层间绝缘膜156的厚度的优点。在层间绝缘膜156的厚度较薄的位置,能够减小通路孔162k、162d的深度。通过减小通路孔的深度,能够遍及通路孔形成的深度,确保足够的开口径,所以容易确保由通孔形成的电连接。因此,能够抑制因电气特性的问题产生的成品率降低。
181.图10a及图10b是例示本实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
182.图10a及图10b表示用于形成图2a所示的子像素20a的制造工序。在本变形例中,在形成第二层间绝缘膜256(156)、形成通路孔之前,具有与第一实施方式的情况相同的工序。下面,作为在图9a的工序以后执行图10a及图10b的工序的情况进行说明。
183.如图10a所示,通过蚀刻在第二层间绝缘膜256形成开口158,使p型半导体层153a的发光面153s露出。蚀刻可以为湿蚀刻,也可以为干蚀刻。之后,为了提高发光效率,使露出的p型半导体层153a的发光面153s粗糙面化。
184.如图10b所示,包括开口158在内使配线层160成膜,通过光刻形成各配线160a1、160k。配线160a1与露出的p型半导体层153a的包括发光面153s在内的面连接而形成。
185.这样,形成变形例的子像素20a。
186.图11a及图11b是例示本实施方式的图像显示装置的变形例的制造方法的示意性剖视图。
187.图11a及图11b表示用于形成图2b所示的子像素20b的制造工序。在本变形例中,在形成开口158之前,具有与上述的变形例的情况相同的工序。因此,下面,作为在图10a以后执行图11a、图11b的工序的情况进行说明。
188.如图11a所示,在使p型半导体层153a的发光面153s露出而形成开口158后,使发光面153s粗糙面化。在形成贯通层间绝缘膜256的通孔161k的同时,或者形成通孔161k后,形成包括配线160a2、160k的配线层160。配线160a2未与包括发光面153s的面连接。
189.如图11b所示,形成覆盖配线层160、第二层间绝缘膜256及覆盖发光面153s的透光导电膜。透光导电膜适合使用ito膜、zno膜等。透光导电膜包括透光性电极159a、159k。透光性电极159a形成在配线160a2上,并且也形成在p型半导体层153a的发光面153s上。因此,配线160a2及p型半导体层153a电连接。优选透光性电极159a覆盖露出的发光面153s的整个面而设置,并与发光面153s连接。
190.这样,形成变形例的子像素20b。
191.子像素20以外的电路的一部分形成在电路基板1100中。例如图3所示的行选择电路5与驱动晶体管、选择晶体管等一起形成在电路基板1100中。也就是说,有时通过上述的制造工序同时组装行选择电路5。另一方面,信号电压输出电路7期望在利用通过精细加工而可高集成化的制造工艺制造的半导体器件中进行组装。信号电压输出电路7与cpu、其它的电路主要部件一起安装在其它的基板,例如在组装后面叙述的滤色片之前、或组装滤色片之后,与电路基板1100的配线相互连接。
192.例如电路基板1100包括由具有电路101的玻璃基板形成的基板102。基板102为大致方形。在电路基板1100形成有用于一个或多个图像显示装置的电路101。或者在更大画面尺寸等的情况下,也可以将用于构成一个图像显示装置的电路101分割为多个电路基板1100而形成,使分割的所有电路进行组合,构成一个图像显示装置。
193.在晶体生长用基板1001形成与晶体生长用基板1001具有大致相同尺寸的半导体层1150。例如晶体生长用基板1001可以为与方形的电路基板1100具有相同尺寸的方形。晶体生长用基板不限于与电路基板1100相同的形状、相似的形状,也可以为其它的形状。例如,晶体生长用基板1001也可以为具有包括在方形的电路基板1100形成的电路101那样的径的、大致圆形的晶片形状等。
194.图12是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的立体图。
195.如图12所示,准备多个半导体生长基板1194,也可以使在多个晶体生长用基板1001形成的半导体层1150与一个电路基板1100接合。
196.在电路基板1100上,在一块基板102例如格子状地配置有多个电路101。电路101包括一个图像显示装置1所需要的所有子像素20等。在邻接而配置的电路101之间设有划片槽宽度程度的间隔。在电路101的端部及端部附近未配置有电路元件等。
197.半导体层1150使其端部与晶体生长用基板1001的端部一致地形成。因此,通过使半导体生长基板1194的端部与电路101的端部一致地进行配置、接合,能够使接合后的半导体层1150的端部与电路101的端部一致。
198.在晶体生长用基板1001使半导体层1150生长时,在半导体层1150的端部及其附近,晶体品质容易降低。因此,通过使半导体层1150的端部与电路101的端部一致,能够使半导体生长基板1194上的半导体层1150的端部附近容易使晶体品质降低的区域不使用于图
像显示装置1的显示区域。需要说明的是,在此,晶体生长用基板1001的配置方法具有各种自由度。优选使半导体层1150的端部不触及(
かからない
)发光元件150地进行配置。
199.或者反之,也可以准备多个电路基板1100,将多个电路基板1100与在一个半导体生长基板1194的晶体生长用基板1001上形成的半导体层1150接合。
200.图13是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
201.需要说明的是,在图13中,为了避免复杂化,未图示电路基板100内的结构、层间绝缘膜112、通孔161d、161k、以及配线层160等。另外,图13表示了滤色片180等颜色转换部件的一部分。在图13中,将包括导电层130、发光元件150、层间绝缘膜156、表面树脂层170、以及未图示的通孔等的结构物称为发光电路部172。另外,将在电路基板100上设有发光电路部172的结构物称为结构体1192。
202.如图13所示,滤色片(波长转换部件)180在一方的面与结构体1192粘接。滤色片180的另一方的面与玻璃基板186粘接。在滤色片180的一方的面设有透明薄膜粘接层188,经由透明薄膜粘接层188,与结构体1192的发光电路部172一侧的面粘接。
203.滤色片180在该例子中,按照红色、绿色、蓝色的顺序,在x轴的正方向上排列有颜色转换部。对于红色,在第一层设有红色的颜色转换层183r,对于绿色,在第一层设有绿色的颜色转换层183g,在任意情况下都在第二层分别设有滤光层184。对于蓝色,设有单层的颜色转换层183b,也可以设有滤光层184。在各颜色转换部之间设有遮光部181。
204.使各颜色的颜色转换层183r、183g、183b的位置与发光元件150的位置对准,将滤色片180贴付在结构体1192。
205.图14a~图14d是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的变形例的示意性剖视图。
206.图14a~图14d表示了通过喷墨形成滤色片的方法。
207.如图14a所示,准备在电路基板1100贴付有发光电路部172的结构体1192。
208.如图14b所示,在结构体1192上形成遮光部181。遮光部181例如利用丝网印刷、光刻技术等来形成。
209.如图14c所示,对应于发光色的荧光体从喷墨喷嘴喷出,形成颜色转换层183。荧光体在未形成有遮光部181的区域着色。荧光体可以使用荧光涂料,该荧光涂料例如使用普通的荧光体材料、钙钛矿荧光体材料、量子点荧光体材料。在使用钙钛矿荧光体材料、量子点荧光体材料的情况下,能够实现各发光色,并且单色性增高,能够提高颜色再现性,因而优选之。在通过喷墨喷嘴描绘后,在适当的温度及时间内进行干燥处理。着色时涂膜的厚度设定得比遮光部181的厚度薄。
210.如上所述,对于发蓝色光的子像素,在未形成颜色转换部的情况下,未喷出荧光体。另外,对于发蓝色光的子像素,在形成蓝色的颜色转换层时,在颜色转换部可以为一层的情况下,优选蓝色的荧光体的涂膜厚度为与遮光部181a的厚度相同的程度。
211.如图14d所示,用于滤光层184的涂料从喷墨喷嘴喷出。涂料与荧光体183a的涂膜重合进行涂布。荧光体及涂料的涂膜的合计厚度为与遮光部181的厚度相同的程度。
212.针对本实施方式的图像显示装置1的效果进行说明。
213.在本实施方式的图像显示装置1的制造方法中,使包括用于形成发光元件150的发光层1152的半导体层1150与包括驱动发光元件150的晶体管103等电路元件的电路基板
1100贴合。之后,对半导体层1150进行蚀刻,形成发光元件150。因此,与在电路基板1100a单个转印被单片化的发光元件的情况相比,能够显著缩短转印发光元件的工序。
214.例如,在4k画质的图像显示装置中,子像素的数量超过2400万个,在8k画质的图像显示装置的情况下,子像素的数量超过9900万个。将如此大量的发光元件单个安装在电路基板上需要大量的时间,难以以现实的成本实现由微型led形成的图像显示装置。另外,单个安装大量的发光元件会因安装时的连接不良等而使成品率降低,进而不可避免地使成本上升。
215.与此相对,在本实施方式的图像显示装置1的制造方法中,因为在使半导体层1150单片化之前,将半导体层1150整体贴付在电路基板1100,所以,转印工序一次完成。
216.在电路基板上,通过蚀刻等直接形成发光元件后,通过形成通孔来将发光元件与电路基板1100内的电路元件电连接,所以,能够实现均匀的连接结构,并能够抑制成品率的降低。
217.此外,不必预先使半导体层1150单片化,或者在与电路元件对应的位置形成电极,而是以晶片量级贴付在电路基板1100,所以不需要进行调准。因此,能够在短时间内容易地进行贴付工序。因为在贴付时不需要进行调准,所以,也容易使发光元件150小型化,适合于高清晰化的显示器。
218.在本实施方式中,例如因为可以使在玻璃基板上形成的tft为电路基板1100,所以可以利用现有的平板制造工艺、设备。
219.在本实施方式的图像显示装置1中,子像素20、20a、20b具有导电层130。导电层130包括光反射板130a,发光元件150、150a设置在光反射板130a上。发光元件150、150a的发光面153s在与设有光反射板130a的层间绝缘膜112对置的一侧进行设置。因此,从发光元件150、150a向下方散射的光由光反射板130a进行反射,配光向发光面153s一侧。因此,发光元件150、150a的发光效率实际上提高。
220.因为光反射板130a能够对发光元件150、150a向下方的散射光进行遮挡,所以能够抑制光向位于发光元件150、150a的附近下方的电路元件照射,防止电路元件的误操作等。
221.光反射板130a具有导电性,与n型半导体层151欧姆连接。因此,能够利用在与发光元件150、150a的电连接中,能够减少发光面153s一侧的配线。
222.(第二实施方式)
223.图15是例示本实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
224.图15表示相当于图4的aa’线的位置的向矢剖面。
225.在本实施方式中,与上述其它实施方式的不同之处在于,在一个光反射板130a上设有多个发光元件150-1、150-2。对于与上述其它实施方式的情况相同的结构主要部件,使用相同的标记,适当省略详细的说明。
226.如图15所示,在本实施方式的图像显示装置的子像素220中,在具有导电性的光反射板130a上设有多个发光元件。在该例子中,多个发光元件为两个发光元件150-1、150-2。
227.发光元件150-1包括:n型半导体层151-1、发光层152-1及p型半导体层153-1。n型半导体层151-1、发光层152-1及p型半导体层153-1从层间绝缘膜112一侧向发光面153s1一侧依次进行层压。
228.发光元件150-2包括:n型半导体层151-2、发光层152-2及p型半导体层153-2。n型
半导体层151-2、发光层152-2及p型半导体层153-2也从层间绝缘膜112一侧向发光面153s2一侧依次进行层压。
229.两个发光元件150-1、150-2在xy平面俯视下的面积不同。下面,将xy平面俯视下的面积单纯称为面积。在该例子中,发光元件150-1的面积比发光元件150-2的面积小。发光元件的面积根据红、绿、蓝的子像素的发光色进行设定。发光元件150-1、150-2的面积根据视觉灵敏度、滤色片180的颜色转换部182的转换效率等适当地进行设定。
230.光反射板130a为了将发光元件150-1、150-2向下方的散射光向发光面153s1、153s2一侧进行反射、另外对向下方的散射进行遮挡而设置。光反射板130a的外周在xy平面俯视下包括两个发光元件150-1、150-2的外周。
231.光反射板130a具有导电性。光反射板130a与n型半导体层151-1、151-2欧姆连接。也就是说,发光元件150-1、150-2的阴极电极即n型半导体层151-1、151-2由光反射板130a相互电连接。
232.第一层间绝缘膜112、导电层130及发光元件150-1、150-2由第二层间绝缘膜256覆盖。第二层间绝缘膜256具有开口258-1、258-2,发光面153s1、153s2从开口258-1、258-2露出。
233.贯通层间绝缘膜256而设有通孔161k。通孔161k的一端与光反射板130a连接。通孔161k的另一端与配线160k连接。配线160k例如与图3所示的电路的接地线4连接。因此,发光元件150-1、150-2的阴极电极即n型半导体层151-1、151-2经由光反射板130a、通孔161k及配线160k,与接地线4电连接。
234.与上述其它实施方式的情况相同,通孔161d贯通层间绝缘膜112、256而设置,经由通孔161d,连接有配线110d、160a2-1。
235.遍及发光面153s1上而设有透光性电极159a1。透光性电极159a1也设置在配线160a2-1上。透光性电极159a1设置在发光面153s1与配线160a2-1之间,电连接p型半导体层153-1及配线160a2-1。因此,发光元件150-1的阳极电极即p型半导体层153-1经由透光性电极159a1、配线160a2-1、通孔161d及配线110d,与晶体管103的漏极电连接。
236.遍及发光元件150-2的发光面153s2上而设有透光性电极159a2。发光元件150-2是与基于发光元件150-2的子像素邻接的子像素的一部分。发光元件150-2与电连接晶体管103及发光元件150-1的情况相同,电连接与晶体管103不同的晶体管。
237.针对本实施方式的图像显示装置的制造方法进行说明。
238.图16a~图16c是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
239.在本实施方式中,使半导体层1150与形成有导电层130的电路基板1100贴合的工序与上述其它实施方式的情况相同。下面,从进行了图8a所示的处理之后的工序进行说明。
240.如图16a所示,半导体层1150利用rie等,成型为需要的形状,形成发光元件150-1、150-2。之后,覆盖第一层间绝缘膜112、导电层130及发光元件150-1、150-2,形成第二层间绝缘膜256。
241.如图16b所示,通路孔162k贯通第二层间绝缘膜256而形成。通路孔162d贯通层间绝缘膜112、256而形成。在形成通路孔162k及通路孔162d的同时,在层间绝缘膜156形成开口258-1、258-2,将发光面153s1、153s2露出。开口258-1、258-2的形成可以在形成通路孔162k及通路孔162d之前,也可以在形成通路孔162k及通路孔162d之后。
242.如图16c所示,向通路孔162d、162k内填充导电材料。之后、或者在填充通路孔等的同时形成第二配线层160。遍及发光面153s1上及配线160a2-1上而形成透光性电极159a1,电连接p型半导体层153-1及配线160a2-1。同时,遍及发光面153s2上而形成透光性电极159a2,透光性电极159a2与不同于晶体管103的用于其它驱动用晶体管的电极电连接。需要说明的是,在配线160k上也同时形成透光性电极159k。
243.以后,与其它实施方式的情况相同,形成滤色片。
244.这样,能够制造本实施方式的图像显示装置。
245.针对本实施方式的图像显示装置的效果进行说明。
246.在本实施方式中,也具有与上述其它实施方式的情况相同的效果。即,在使半导体层1150与电路基板1100贴合后,通过蚀刻形成单个的发光元件150-1、150-2,所以能够显著缩短发光元件的转印工序。
247.除了与上述其它实施方式相同的效果以外,还在本实施方式中,在导电层130的光反射板130a上设有多个发光元件150-1、150-2,将n型半导体层151-1、151-2彼此电连接。因此,因为多个发光元件150-1、150-2由光反射板130a电连接,所以能够减少发光面153s1、153s2侧配线的盘绕,提高电路的设计效率。
248.需要说明的是,在上述说明中,针对在一个光反射板130a设置两个发光元件150-1、150-2的例子进行了说明,但也可以在一个光反射板130a上设置三个以上的发光元件。如上所述,因为发光元件的面积可以根据发光色而改变,所以,通过适当设定在光反射板130a上设置的发光元件的数量及发光色,能够进一步提高设计效率。
249.(第三实施方式)
250.图17是例示本实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
251.在此,图17表示了相当于图4的aa’线的位置的向矢剖面。
252.在本实施方式中,与上述其它实施方式的不同之处在于发光元件350的结构以及驱动发光元件350的晶体管203的结构。另外,在该例子中,导电层330包括光反射板330a,光反射板330a的结构与上述其它实施方式不同。对于与上述其它实施方式的情况相同的结构主要部件,使用相同的标记,适当省略详细的说明。
253.如图17所示,本实施方式的图像显示装置的子像素320包括:晶体管203、发光元件350、以及光反射板330a。
254.晶体管203在该例子中为n沟道tft。晶体管203包括tft沟道204、以及栅极107。tft沟道204是在基板102的第一面102a上形成的多晶si的区域,通过激光照射使作为非晶si而形成的区域退火,由此而被多晶化、活性化。tft沟道204包括区域204s、204i、204d。区域204s、204i、204d都设置在tft下层膜106上。区域204i设置在区域204s、204d间。区域204s、204d掺杂有p等n型杂质,与通孔111s、111d欧姆连接。
255.栅极107经由绝缘层105,设置在tft沟道204上。当向栅极107施加比区域204s高的电位时,通过在区域204i形成沟道,控制在区域204s、204d间流动的电流。
256.晶体管203的上部结构及配线层的结构与上述其它实施方式的情况相同。
257.光反射板330a设置在层间绝缘膜112上。发光元件350设置在光反射板330a上。在该例子中,光反射板330a遍及层间绝缘膜112上进行设置,用于邻接的子像素等其它子像素的发光元件也设置在相同的光反射板330a上。在该例子中,光反射板330a例如与后面叙述
的图18的电路所示的电源线3连接。也就是说,构成本实施方式的图像显示装置的各子像素320的发光元件350的阳极电极经由作为共享配线的光反射板330a,与电源线3电连接。
258.导电层330包括贯通孔331。在该例子中,贯通孔331设置在光反射板330a,对每个发光元件350进行设置。贯通孔331在与贯通层间绝缘膜112、256的通孔161d3的xy平面俯视下的位置对应的位置上进行设置。贯通孔331为了不接触通孔161d3而具有比通孔161d3的径大的径。在贯通通孔161d3的贯通孔331与通孔161d3之间填充有层间绝缘膜256的材质。
259.发光元件350包括:p型半导体层(第一半导体层)353、发光层352、以及n型半导体层(第二半导体层)351。p型半导体层353、发光层352以及n型半导体层351从电路基板100的第一层间绝缘膜112向发光面351s依次进行层压。发光元件350在xy平面俯视下例如形成为大致正方形或长方形状,但角部也可以为圆角。发光元件350在xy平面俯视下例如也可以具有椭圆形状、圆形状。通过适当选定俯视下的发光元件的形状、配置等,设计的自由度提高。
260.发光元件350可以为与上述其它实施方式的情况相同的材料。发光元件350例如发出467nm
±
20nm左右的蓝色光或410nm
±
20nm的波长的青紫色光。
261.第二层间绝缘膜(第二绝缘膜)256覆盖第一层间绝缘膜112及发光元件350。第二层间绝缘膜256具有开口358。开口358形成在发光元件350上,层间绝缘膜256未设置在发光元件350的发光面351s上。层间绝缘膜256为了将发光元件350发出的光进行反射并从开口358有效地射出,适合使用白色树脂,但也可以与上述其它实施方式的变形例的情况相同,为黑色树脂。
262.发光面351s是n型半导体层351的面之中与相接于发光层352的面对置的面。使发光面351s粗糙面化。
263.贯通层间绝缘膜112、256及光反射板330a而设有通孔161d3。通孔161d3的一端与配线110d连接。
264.配线层160设置在层间绝缘膜256上。配线层160包括配线160k3。贯通第二层间绝缘膜256的通孔161d3的一端与配线110d连接,通孔161d3的另一端与配线160k3连接。
265.在层间绝缘膜256的与发光元件350对应的位置上设有开口358。发光面351s从开口358露出。遍及露出的发光面351s上而设有透光性电极159k3。透光性电极159k3也设置在配线160k3上。透光性电极159k3设置在发光面351s与配线160k3之间,连接n型半导体层351及配线160k3。因此,n型半导体层351经由透光性电极159k3、配线160k3、通孔161d3及配线110d,与晶体管203的对应于漏极的区域104d电连接。
266.需要说明的是,对于发光元件350与配线160k3的连接,如在图1、图2a等中的说明,也可以不经由透光性电极159k3而与配线160k3直接连接。也可以使第二层间绝缘膜为透明树脂,不形成开口358而连接配线。对于上述情况,也可以省去粗糙面化工序。
267.在本实施方式的图像显示装置的子像素320中,在层间绝缘膜256及配线层160上设有表面树脂层170,并与上述其它实施方式的情况相同地形成有滤色片180等上部结构。
268.图18是例示本实施方式的图像显示装置的示意性块图。
269.如图18所示,本实施方式的图像显示装置301具有:显示区域2、行选择电路305及信号电压输出电路307。与上述其它实施方式的情况相同,在显示区域2上,例如在xy平面上格子状地排列有子像素320。
270.像素10与上述其它实施方式的情况相同地包括发出不同颜色的光的多个子像素
320。子像素320r发出红色光。子像素320g发出绿色光。子像素320b发出蓝色光。三种子像素320r、320g、320b以期望的亮度发光,由此来确定一个像素10的发光色及亮度。
271.一个像素10由三个子像素320r、320g、320b形成,子像素320r、320g、320b例如如该例子,在x轴上排列为直线状。各像素10可以将相同颜色的子像素排列在相同的列,也可以如该例子,在每列排列有不同颜色的子像素。
272.子像素320包括:发光元件322、选择晶体管324、驱动晶体管326、以及电容328。在图18中,将选择晶体管324表示为t1,将驱动晶体管326表示为t2,将电容328表示为cm。
273.在本实施方式中,发光元件322设置在电源线3侧,与发光元件322串联连接的驱动晶体管326设置在接地线4侧。也就是说,驱动晶体管326与比发光元件322低的电位侧连接。驱动晶体管326为n沟道晶体管。
274.在驱动晶体管326的栅极电极与信号线308之间连接有选择晶体管324。电容328连接在驱动晶体管326的栅极电极与接地线4之间。
275.行选择电路305及信号电压输出电路307为了驱动n沟道晶体管即驱动晶体管326,将极性与上述其它实施方式不同的信号电压向信号线308供给。
276.在本实施方式中,因为驱动晶体管326的极性为n沟道,所以信号电压的极性等与上述其它实施方式的情况不同。即,行选择电路305向扫描线306供给选择信号,以从m行的子像素320的排列中依次选择一行。信号电压输出电路307向被选择的行的各子像素320供给具有需要的模拟电压值的信号电压。被选择的行的子像素320的驱动晶体管326向发光元件322流有对应于信号电压的电流。发光元件322以对应于流动的电流的亮度进行发光。
277.针对本实施方式的图像显示装置的制造方法进行说明。
278.图19a~图21c是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
279.如图19a所示,在本实施方式中,使用半导体生长基板1294。在半导体生长基板1294中,半导体层1150在晶体生长用基板1001上,从晶体生长用基板1001一侧,按照n型半导体层1151、发光层1152及p型半导体层1153的顺序进行生长、层压。
280.在p型半导体层1153的与设有发光层1152的面对置的露出面形成金属层1130。金属层1130例如含有ti、al、ti与sn的合金等。也可以含有cu、v等、或ag、pt等具有高光反射性的贵金属。
281.通过在p型半导体层1153的面上形成金属层,能够由金属层1130保护p型半导体层1153,具有容易保管形成有金属层1130的半导体生长基板1294这样的优点。需要说明的是,通过在p型半导体层1153与金属层1130的界面形成使用了具有空穴注入性的材料的薄膜层,能够使所述发光元件350的驱动电压进一步降低。作为上述具有空穴注入性的材料,例如可以适合使用ito膜等。
282.如图19b所示,使在半导体生长基板1294设置的金属层1130的露出面与电路基板1100的第一层间绝缘膜112的开放面贴合。
283.在晶片键合工序中,如在第一实施方式的情况中的说明,也可以在将半导体生长基板转印到支承基板后,除去晶体生长用基板1001,在形成金属层1130后进行贴合。在该情况下,可以使用在晶体生长用基板1001上、从晶体生长用基板1001一侧、按照p型半导体层1153、发光层1152及n型半导体层1151的顺序生长、层压的半导体生长基板1194。对于半导体生长基板1194,已经关联图5a而进行了说明。在半导体生长基板1194的p型半导体层1153
的露出面形成金属层1130。
284.另外,也可以与在第一实施方式的情况中说明的情况相同,在晶体生长用基板1001,经由缓冲层而使半导体层1150生长。
285.金属层也可以设置在电路基板1100一侧。
286.在图20a及图20b中,针对在电路基板1100一侧也形成金属层1120的情况进行了表示。
287.如图20a所示,在准备的电路基板1100的层间绝缘膜112上形成金属层1120。
288.如图20b所示,形成有金属层1120的电路基板1100与形成有金属层1130的半导体生长基板1294贴合。在该变形例中,因为将金属层彼此接合,所以,通过在各金属层使用相同的金属材料,或为含有相同的金属材料的合金,能够更容易地进行晶片键合。需要说明的是,金属层只要在半导体生长基板1294侧及电路基板1100侧的至少一方设置即可。
289.如图21a所示,在晶片键合后,通过湿蚀刻或激光剥离等除去晶体生长用基板1001,半导体层1150通过各方异性蚀刻等进行蚀刻,形成发光元件250。在光反射板330a,在与配线110d对应的位置形成贯通孔331。第二层间绝缘膜256覆盖在导电层330、第一层间绝缘膜112及发光元件350上而形成。
290.如图21b所示,在第二层间绝缘膜256形成通路孔162d3。通路孔162d3的形成可以利用rie等。在xy平面俯视下,在层间绝缘膜256的与发光元件350对应的位置形成开口358。在该例子中,使通过开口358而露出的发光面351s粗糙面化。
291.如图21c所示,向通路孔162d3内填充导电材料。之后、或者在向通路孔内填充等的同时,形成第二配线层160,并形成配线160k3。在发光面351s上及配线160k3上形成透光性电极159k3,电连接n型半导体层351及配线160k3。
292.以后,与上述其它实施方式的情况相同地,形成覆盖层间绝缘膜256及配线层160的表面树脂层170,并形成滤色片等上部结构,之后,对每个图像显示装置301进行切割。这样,能够制造图像显示装置301。
293.光反射板330a不限于单一的情况,也可以在每个发光元件350或每隔多个发光元件350设为岛状,由导电层330包括的配线电连接多个光反射板330a。
294.需要说明的是,在上述说明中,对于与所有的子像素320对应的发光元件350,导电层330的光反射板330a与相同的电位连接,但例如也可以与不同的电源线3、也就是分离的电源电位连接。
295.针对本实施方式的图像显示装置301的效果进行说明。
296.在本实施方式中,也具有与上述其它实施方式的情况相同的效果。即,在使半导体层1150与电路基板1100贴合后,通过蚀刻形成单个的发光元件350,所以能够显著缩短发光元件的转印工序。
297.在本实施方式的图像显示装置中,除了上述其它实施方式的效果以外,还因为导电层330包括单一的光反射板330a,形成为只包括贯通孔331的简单的图案,所以,容易进行图案设计,能够缩短图像显示装置的开发周期等。
298.在本实施方式中,通过使n型半导体层351为发光面351s,能够更容易进行粗糙面化,通过将配线160k3与发光面351s连接,能够形成发光效率高的子像素。在使发光面为粗糙面化的情况下,进行了粗糙面化的半导体层的厚度较厚的一方能够进行更深的蚀刻,所
以能够增大连接面积。因为n型半导体层251容易低电阻化,并且能够不提高电阻值地形成得更厚,所以,具有可更深地进行蚀刻的优点。
299.(第四实施方式)
300.在本实施方式的图像显示装置中,替代玻璃基板而在具有挠性的基板上形成有晶体管等电路元件。其它方面则与上述其它实施方式的情况相同,对于相同的结构主要部件使用相同的标记,适当省略详细的说明。
301.图22是例示本实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
302.图22表示了相当于图4所示的aa’线的位置的向矢剖面。
303.如图22所示,本实施方式的图像显示装置具有子像素420。子像素420包括基板402。基板402包括第一面402a。晶体管103等电路元件设置在第一面402a上。在子像素420中,包括电路元件的上部结构形成在第一面402a上。
304.基板402具有挠性。基板402例如为聚酰亚胺树脂等。层间绝缘膜112、156和配线层110、160等根据基板402的挠性,优选由具有某种程度的弹性的材料形成。需要说明的是,弯曲时破坏风险最高的是具有最长配线长的配线层110。因此,期望对各种膜厚与膜质进行调整,以根据需要使也包括在表面和背面上添加的多个保护膜等在内的中立面为配线层110的位置。
305.在该例子中,在基板402上形成的晶体管103及发光元件150与第一实施方式的情况相同,例如适用图3的电路结构。当然也可以适用包括其它实施方式的电路结构在内的结构。
306.针对本实施方式的图像显示装置的制造方法进行说明。
307.图23a~图23b是例示本实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
308.如图23a所示,在本实施方式中,准备与上述其它实施方式的情况不同的电路基板(第三基板)4100。电路基板4100包括两层基板102、402。基板402(第四基板)设置在基板102的第一面102a上,例如涂布聚酰亚胺材料,进行烧制而形成。此外也可以在两层基板102、402之间隔着sinx等无机膜。tft下层膜106、电路101及层间绝缘膜112设置在基板402的第一面402a上。基板402的第一面402a是与设有基板102的面对置的面。
309.使准备的半导体生长基板1194的半导体层1150与上述电路基板4100贴合。之后,与上述其它实施方式的情况相同地形成发光元件150、层间绝缘膜156及第二配线层160,此外形成滤色片180等上部结构。例如适用与已说明的图5a~图14d对应的制造工序。
310.如图23b所示,从形成有滤色片等上部结构的结构体中除去基板102,形成新的电路基板4100a。基板102的除去例如可以利用激光剥离等。基板102的除去不限于上述时间点,也可以在其它适当的时间点进行。例如,也可以在晶片键合后、或滤色片形成前除去基板102。通过在更早的时间点除去基板102,能够减少制造工序中的裂纹和缺口等问题。
311.针对本实施方式的图像显示装置的效果进行说明。
312.因为基板402具有挠性,所以作为图像显示装置可进行弯曲加工,能够实现对曲面的贴付、对可穿戴终端等的利用等,而毫无不适感。
313.(第五实施方式)
314.在本实施方式中,通过在包括发光层的单一半导体层形成相当于多个发光元件的多个发光面,实现发光效率更高的图像显示装置。在下面的说明中,对于与上述其它实施方
式的情况相同的结构主要部件,使用相同的标记,适当省略详细的说明。
315.图24是例示本实施方式的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
316.图24的剖视图表示了xz平面的平行面的剖面。
317.如图24所示,图像显示装置具有子像素组520。子像素组520包括:晶体管103-1、103-2、第一配线层510、第一层间绝缘膜112、导电层530、半导体层550、第二层间绝缘膜556、第二配线层560、以及通孔561d1、561d2。
318.半导体层550包括两个发光面553s1、553s2,子像素组520实际上包括两个子像素。在本实施方式中,与上述其它实施方式的情况相同,通过将实际上包括两个子像素的子像素组520排列为格子状,形成显示区域。
319.晶体管103-1、103-2分别形成在tft沟道104-1、104-2。在该例子中,tft沟道104-1、104-2包括掺杂为p型的区域,在上述区域之间包括沟道区域。
320.在tft沟道104-1、104-2上形成绝缘层105,经由绝缘层105,分别形成有栅极107-1、107-2。栅极107-1、107-2为晶体管103-1、103-2的栅极。在该例子中,晶体管103-1、103-2为p沟道tft。
321.绝缘膜108覆盖在两个晶体管103-1、103-2上。在绝缘膜108上形成有第一配线层510。
322.在晶体管103-1的掺杂为p型的区域与配线层510之间设有通孔111s1、111d1。在晶体管103-2的掺杂为p型的区域与配线层510之间设有通孔111s2、111d2。
323.第一配线层510包括配线510s、510d1、510d2。配线510s经由通孔111s1、111s2,与晶体管103-1、103-2的对应于源极的区域电连接。配线510s例如与图3的电源线3连接。
324.配线510d1经由通孔111d1,与晶体管103-1的对应于漏极的区域连接。配线510d2经由通孔111d2,与晶体管103-2的对应于漏极的区域连接。
325.第一层间绝缘膜112覆盖晶体管103-1、103-2及配线层510。半导体层550设置在层间绝缘膜112上。单一的半导体层550设置在沿着x轴向配置的两个驱动用晶体管103-1、103-2之间。在第一层间绝缘膜112上形成有导电层530。
326.导电层530设置在半导体层550与第一层间绝缘膜112之间。导电层530包括具有导电性及光反射性的光反射板(部分)530a,半导体层550设置在光反射板530a上。在该例子中,光反射板530a例如与上述的图3的电路的接地线4连接。单一的半导体层550设置在沿x轴向配置的两个驱动用晶体管103-1、103-2之间。
327.半导体层550包括:n型半导体层(第一半导体层)551、发光层552、以及p型半导体层(第二半导体层)553。半导体层550从层间绝缘膜112一侧向发光面553s1、553s2一侧,按照n型半导体层551、发光层552及p型半导体层553的顺序进行层压。光反射板530a与n型半导体层551电连接。
328.第二层间绝缘膜(第二绝缘膜)556覆盖第一层间绝缘膜112、导电层530及半导体层550。层间绝缘膜556覆盖半导体层550的一部分。优选层间绝缘膜556除了半导体层550的发光面553s1、553s2以外,还覆盖p型半导体层553的面。层间绝缘膜556覆盖半导体层550的侧面。层间绝缘膜556优选为白色树脂。
329.半导体层550之中未被层间绝缘膜556覆盖的部分覆盖透光性电极559a1、559a2。透光性电极559a1、559a2在从层间绝缘膜556的开口558-1、558-2分别露出的p型半导体层
553的发光面553s1、553s2上进行设置。透光性电极559a1、559a2与p型半导体层553电连接。
330.通孔561d1、561d2贯通层间绝缘膜556、112而设置。通孔561d1、561d2的一端分别与配线510d1,510d2连接。
331.第二配线层560设置在层间绝缘膜556上。配线层560包括配线560a1、560a2。通孔561d1设置在配线510d1与配线560a1之间。通孔561d2设置在配线510d2与配线560a2之间。通孔561d1、561d2的另一端分别与配线560a1、560a2连接。
332.在配线560a1上设有透光性电极559a1,将配线560a1与透光性电极559a1电连接。透光性电极559a1延伸至开口558-1。透光性电极559a1遍及从开口558-1露出的发光面553s1整个面进行设置,经由发光面553s1,与p型半导体层553电连接。
333.在配线560a2上设有透光性电极559a2,将配线560a2与透光性电极559a2电连接。透光性电极559a2延伸至开口558-2。透光性电极559a2遍及从开口558-2露出的发光面553s2整个面进行设置,经由发光面553s2,与p型半导体层553电连接。
334.在开口558-1、558-2之间设有层间绝缘膜556。开口558-1、558-2设置在配线560a1、560a2之间。开口558-1、558-2在xy平面俯视下例如为正方形或长方形状。不限于方形,也可以为圆形、椭圆形或六边形等多边形。发光面553s1、553s2在xy平面俯视下也为正方形、长方形、及其它多边形、圆形等。发光面553s1、553s2的形状可以与开口558-1、558-2的形状相似,也可以为不同的形状。
335.如上所述,在从开口558-1、558-2露出的发光面553s1、553s2分别连接有各透光性电极559a1、559a2。当晶体管103-1导通时,经由配线560a1、通孔561d1及配线510d1,向透光性电极559a1注入空穴。当晶体管103-2导通时,经由配线560a2、通孔561d2及配线510d2,向透光性电极559a2注入空穴。另一方面,经由与接地线4连接的光反射板530a,向n型半导体层551注入电子。
336.晶体管103-1、103-2是邻接的子像素的驱动晶体管,依次进行驱动。因此,从两个晶体管103-1、103-2的任意一方注入的空穴向发光层552注入,从光反射板530a注入的电子向发光层552注入,从而进行发光。当晶体管103-1导通时,发光面553s1发光,当晶体管103-2导通时,发光面553s2发光。这样,发光层552的发光被局限是因为在半导体层550内,在与xy平面平行的方向上流动的漂移电流被p型半导体层553及n型半导体层551的电阻抑制。
337.针对本实施方式的图像显示装置的制造方法进行说明。
338.图25a~图26b是例示实施方式的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
339.如图25a所示,准备半导体生长基板1194a。半导体生长基板1194a在晶体生长用基板1001上,经由缓冲层1140,从晶体生长用基板1001侧,按照p型半导体层1153、发光层1152及n型半导体层1151的顺序进行层压。在半导体生长基板1194a的n型半导体层1151的露出面形成金属层1130。使形成有金属层1130的半导体生长基板1194a与准备的电路基板5100贴合。电路基板5100在由玻璃形成的基板102上形成有晶体管103-1、103-2、配线层510、层间绝缘膜112。需要说明的是,也可以不设置缓冲层1140而在半导体生长基板上使半导体层1150生长,这与上述第一实施方式等的情况相同。
340.对于半导体生长基板等的形成,与在上述其它实施方式及其变形例的情况中已经说明的情况相同,省略详细的说明。需要说明的是,对于电路基板5100,电路的结构也可以与上述其它实施方式的情况不同,但其它的几乎所有部分都与已说明的结构相同。下面,只
替代标记,适当省略详细的说明。
341.如图25b所示,在形成有金属层1130的半导体生长基板1194a及电路基板5100被晶片键合后,通过湿蚀刻、激光剥离等除去晶体生长用基板1001。
342.如图26a所示,除去图25b所示的缓冲层1140,对半导体层1150进行蚀刻,成型为半导体层550。也可以维持缓冲层1140,对半导体层1150进行蚀刻,之后除去后缓冲层1140。另外,也对金属层1130进行蚀刻,形成包括光反射板530a的导电层530。光反射板530a的外周在xy平面俯视下包括半导体层1150的外周而成型。
343.如图26b所示,在第一层间绝缘膜112及半导体层550上形成第二层间绝缘膜556。在层间绝缘膜556形成通孔561d1、561d2。此外形成配线层560,并形成配线560a1、560a2等。
344.之后,在配线560a1、560a2之间形成开口558-1、558-2。通过开口558-1、558-2而露出的p型半导体层的发光面553s1、553s2分别进行粗糙面化。之后,形成透光性电极559a1、559a2。
345.这样,形成具有共享两个发光面553s1、553s2的半导体层550的子像素组520。
346.在本实施例中,在一个半导体层550设有两个发光面553s1、553s2,但发光面的数量不限于两个,也可以将三个或者三个以上的发光面设置在一个半导体层550。作为一个例子,也可以由单一的半导体层550实现一列或两列的子像素。由此,如后面所叙,可以减少每个发光面的对发光没有帮助的复合电流,并且使实现更精细的发光元件的效果增大。
347.(变形例)
348.图27是例示本实施方式的变形例的图像显示装置的一部分的示意性剖视图。
349.在本变形例中,与上述第五实施方式的情况的不同之处在于,在发光层552上设有两个p型半导体层5553a1、5553a2。其它方面则与第五实施方式的情况相同。
350.如图27所示,本变形例的图像显示装置具有子像素组520a。子像素组520a包括半导体层550a。半导体层550a包括n型半导体层551、发光层552、以及p型半导体层5553a1、5553a2。n型半导体层551、发光层552、以及p型半导体层5553a1、5553a2从层间绝缘膜112向发光面5553s1、5553s2一侧依次进行层压。
351.p型半导体层5553a1、5553a2在发光层552上沿x轴向隔开进行配置。在p型半导体层5553a1、5553a2之间设有层间绝缘膜556,p型半导体层5553a1、5553a2被层间绝缘膜556分离。
352.p型半导体层5553a1、5553a2在xy平面俯视下具有大致相同的形状,该形状为大致正方形或长方形状,也可以为其它的多边形状、圆形等。
353.p型半导体层5553a1、5553a2分别具有发光面5553s1、5553s2。发光面5553s1、5553s2是通过开口558-1、558-2而分别露出的p型半导体层5553a1、5553a2的面。
354.发光面5553s1、5553s2在xy平面俯视下的形状与第五实施方式的情况的发光面的形状相同,具有大致相同的形状,具有大致正方形等的形状。发光面5553s1、5553s2的形状不限于本实施方式这样的方形,也可以为圆形、椭圆形或六边形等多边形。发光面5553s1、5553s2的形状可以与开口558-1、558-2的形状相似,也可以为不同的形状。
355.在发光面5553s1上设有透光性电极559a1。在发光面5553s2上也设有透光性电极559a2。经由与发光面5553s1连接的透光性电极559a1,p型半导体层5553a1与配线560a1连接。经由与发光面5553s2连接的透光性电极559a2,p型半导体层5553a2与配线560a2连接。
356.图28a及图28b是例示本变形例的图像显示装置的制造方法的示意性剖视图。
357.在本变形例中,在形成半导体层1150之前,采用与在第五实施方式的情况下图25a~图25b中说明的工序相同的工序。下面,针对之后的工序进行说明。
358.如图28a所示,在本变形例中,对缓冲层1140、n型半导体层1151、发光层1152及p型半导体层1153进行蚀刻,在形成发光层552及n型半导体层551后,进一步蚀刻,由此而形成两个p型半导体层5553a1、5553a2。缓冲层1140也可以在形成p型半导体层5553a1、5553a2后除去。
359.在图28a的情况下,p型半导体层5553a1、5553a2的蚀刻在到达发光层552时停止。p型半导体层5553a1、5553a2的蚀刻也可以进行至更深的位置。例如,用于形成p型半导体层5553a1、5553a2的蚀刻也可以进行至到达发光层552内、或n型半导体层551内的深度。在这样对p型半导体层进行深度蚀刻的情况下,后面叙述的p型半导体层的发光面5553s1、5553s2期望为距离被蚀刻的p型半导体层5553a1、5553a2的端部1μm以上的内侧。将通过蚀刻形成的p型半导体层5553a1、5553a2的端部的位置与发光面5553s1、5553s2分离,由此而能够抑制复合电流。
360.如图28b所示,形成覆盖层间绝缘膜112及半导体层550a的层间绝缘膜556,之后形成通孔561d1、561d2。此外形成配线层560,并形成配线560a1、560a2等。
361.在层间绝缘膜556分别形成开口558-1、558-2。通过开口558-1、558-2而露出的p型半导体层的发光面5553s1、5553s2分别进行粗糙面化。之后,形成透光性电极559a1、559a2。
362.这样,形成具有两个发光面5553s1、5553s2的子像素组520a。
363.本变形例的情况也与第五实施方式的情况相同,发光面的数量不限于两个,也可以将三个或者三个以上的发光面设置在一个半导体层550a。
364.针对本实施方式的图像显示装置的效果进行说明。
365.图29是例示像素led元件的特性的曲线图。
366.图29的纵轴表示发光效率[%]。横轴由相对值表示在像素led元件流动的电流的电流密度。
[0367]
如图29所示,在电流密度的相对值小于1.0的区域,像素led元件的发光效率大致恒定或单调递增。在电流密度的相对值大于1.0的区域,发光效率单调递减。也就是说,对于像素led元件,存在使发光效率最大的适当的电流密度。
[0368]
期待通过将电流密度抑制至可从发光元件获得充分亮度的程度,实现高效的图像显示装置。然而,图29表示在低电流密度下,随着电流密度的降低,发光效率趋于降低。
[0369]
如在上述其它实施方式中的说明,发光元件150、150a、150-1、150-2、350通过利用蚀刻等将包括发光层152、152-1、152-2、352的半导体层1150的整个层单个地分离而形成。此时,发光层152、152-1、152-2、352与n型半导体层151、151-1、151-2、351的接合面在端部露出。同样地,发光层152、152-1、152-2、352与p型半导体层153、153a、153-1、153-2、353的接合面在端部露出。
[0370]
在上述端部存在的情况下,电子及空穴在端部复合。另一方面,上述复合对发光没有贡献。在端部产生复合与在发光元件流动的电流几乎没有关系。可以认为复合是根据端部的有助于发光的接合面的长度而产生的。
[0371]
在使相同尺寸的立方体形状的两个发光元件发光的情况下,因为端部在每个发光
元件的四方形成,所以,在总计八个端部可以产生复合。
[0372]
与此相对,在本实施方式中,具有两个发光面的半导体层550、550a的端部为四个。开口558-1、558-2之间的区域中,电子和空穴的注入减少,几乎不会有助于发光,所以,有助于发光的端部可以认为是六个。这样,在本实施方式中,半导体层的端部的数量实际上减少,由此,减少对发光没有帮助的复合,复合电流的减少能够降低驱动电流。
[0373]
在为了高清晰度等而使子像素间的距离缩短这样的情况和电流密度比较高的情况等下,在第五实施方式的子像素组520中,发光面553s1、553s2的距离缩短。在该情况下,当共享p型半导体层553时,向邻接的发光面一侧注入的电子的一部分分流,未被驱动的一侧的发光面可能发出微光。在变形例中,因为p型半导体层5553a1、5553a2在每个发光面5553s1、5553s2分离,所以能够减少在未被驱动一侧的发光面发出微光。
[0374]
在本实施方式中,包括发光层的半导体层从第一层间绝缘膜112一侧,按照n型半导体层、发光层及p型半导体层的顺序进行层压,使p型半导体层的露出面粗糙面化,从提高发光效率的角度出发,优选之。也可以与上述其它实施方式的情况相同,替代n型半导体层与p型半导体层的层压顺序,按照p型半导体层、发光层及n型半导体层的顺序进行层压。
[0375]
在上述所有的实施方式和变形例中,发光元件层压的顺序可以根据上述适当的制造流程进行变更来应用。例如,对于第一实施方式的发光元件,可以从第一层间绝缘膜112向发光面,按照p型半导体层、发光层及n型半导体层的顺序进行层压。同样地,对于第三实施方式的发光元件,可以从第一层间绝缘膜112向发光面,按照n型半导体层、发光层及p型半导体层的顺序进行层压。
[0376]
(第六实施方式)
[0377]
上述图像显示装置作为具有适当的像素数的图像显示模块,例如可以为计算机用显示器、电视、智能手机这样的便携式终端、或汽车导航等。
[0378]
图30是例示本实施方式的图像显示装置的块图。
[0379]
图30表示了计算机用显示器的结构的主要部分。
[0380]
如图30所示,图像显示装置601具有图像显示模块602。图像显示模块602例如为具有上述第一实施方式的情况的结构的图像显示装置。图像显示模块602包括:排列有子像素20的显示区域2、行选择电路5及信号电压输出电路7。图像显示装置601也可以具有第二~第五实施方式的任一情况的结构。
[0381]
图像显示装置601还具有控制器670。控制器670输入由未图示的接口电路分离、生成的控制信号,相对于行选择电路5及信号电压输出电路7,控制各子像素的驱动及驱动顺序。
[0382]
(变形例)
[0383]
图31是例示本变形例的图像显示装置的块图。
[0384]
图31表示了高清晰薄型电视的结构。
[0385]
如图31所示,图像显示装置701具有图像显示模块702。图像显示模块702例如为具有上述第一实施方式的情况的结构的图像显示装置1。图像显示装置701具有控制器770、以及帧存储器780。控制器770基于由总线740供给的控制信号,控制显示区域2的各子像素的驱动顺序。帧存储器780存储一帧量的显示数据,用于平滑的运动图像再生等的处理。
[0386]
图像显示装置701具有i/o电路710。i/o电路710提供用于与外部的终端、装置等连
接的接口电路等。i/o电路710中例如包括连接外置硬盘装置等的usb接口、音频接口等。
[0387]
图像显示装置701具有接收部720及信号处理部730。接收部720连接天线722,从由天线722接收到的电波中分离、生成需要的信号。信号处理部730包括dsp(digital signal processor:数字信号处理器)、cpu(central processing unit:中央处理单元)等,由接收部720分离、生成的信号被信号处理部730,分离、生成为图像数据和音频数据等。
[0388]
通过使接收部720及信号处理部730为手机的用于发送/接收、wifi的gps接收器等高频通信模块,也可以形成为其它的图像显示装置。例如,具有适当的画面尺寸及分辨率的图像显示模块的图像显示装置可以为智能手机和汽车导航系统等便携式信息终端。
[0389]
本实施方式的情况的图像显示模块不限于第一实施方式的情况的图像显示装置的结构,也可以为其变形例和其它实施方式的情况。
[0390]
根据上述说明的实施方式,能够实现缩短发光元件的转印工序、提高成品率的图像显示装置的制造方法及图像显示装置。
[0391]
图32是示意性地例示第一~第五实施方式及上述变形例的图像显示装置的立体图。
[0392]
如图32所示,在基板102上设置具有大量子像素20的发光电路部172。图13所示的导电层130包括光反射板130a。光反射板130a在基板102上设置在各子像素20。在发光电路部172上设有滤色片180。需要说明的是,在第五实施方式中,包括电路基板100、发光电路部172及滤色片180的结构物为图像显示模块602、702,组装到图像显示装置601、701中。
[0393]
上面,说明了本发明的几个实施方式,但上述实施方式作为例子而被提及,并非旨在限定发明的范围。上述新的实施方式可以以其它各种方式来实施,在不脱离发明主旨的范围内,可以进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨内,并且包含在技术方案范围记载的发明及其等同的范围内。另外,各所述实施方式可以相互组合来实施。
[0394]
附图标记说明
[0395]
1,201,601,701 图像显示装置;2 显示区域;3 电源线;4 接地线;5,205 行选择电路;6,206 扫描线;7,207 信号电压输出电路;8,208 信号线;10 像素;20,20a,20b 子像素;22,222 发光元件;24,224 选择晶体管;26,226 驱动晶体管;28,228 电容;100 电路基板;101 电路;103,203,203-1,203-2 晶体管;104,204,204-1,204-2 tft沟道;105 绝缘层;107,107-1,107-2 栅极;108 绝缘膜;110 第一配线层;112 第一层间绝缘膜;150,250 发光元件;156,256,556 第二层间绝缘膜;159,159a,159k,459k 透光性电极;180 滤色片;560 配线层;520,520a 子像素组;1001 晶体生长用基板;1100,4100,4100a,5100 电路基板;1140 缓冲层;1150 半导体层;1190 支承基板;1192 结构体;1194,1294 半导体生长基板。
再多了解一些

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