(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-12
(45)【発行日】2023-12-20
(54)【発明の名称】ディスプレイ装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
G09F 9/33 20060101AFI20231213BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20231213BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20231213BHJP
H01L 33/40 20100101ALI20231213BHJP
H01L 33/42 20100101ALI20231213BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20231213BHJP
H01L 33/14 20100101ALI20231213BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20231213BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20231213BHJP
H01L 29/786 20060101ALI20231213BHJP
H01L 21/20 20060101ALN20231213BHJP
【ＦＩ】
G09F9/33
G09F9/30 310
G09F9/30 338
G09F9/30 349Z
G09F9/00 338
H01L33/40 ZNM
H01L33/42
H01L33/50
H01L33/14
H01L33/00 L
H01L29/78 612Z
H01L29/78 626C
H01L21/20
【請求項の数】
36
(21)【出願番号】P 2019210340
(22)【出願日】2019-11-21
(65)【公開番号】P2020086461
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-10-19
(31)【優先権主張番号】10-2018-0148772
(32)【優先日】2018-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】崔 濬熙
(72)【発明者】
【氏名】姜 承鎭
(72)【発明者】
【氏名】孔 基毫
(72)【発明者】
【氏名】朴 正勳
(72)【発明者】
【氏名】朴 珍珠
(72)【発明者】
【氏名】韓 周憲
(72)【発明者】
【氏名】黄 京旭
【審査官】中村 直行
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１４２０２２（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０６６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９１３１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１１６８１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１２２３５４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｆ ９／００ － ９／４６
Ｈ０１Ｌ ３３／４０
Ｈ０１Ｌ ３３／４２
Ｈ０１Ｌ ３３／５０
Ｈ０１Ｌ ３３／１４
Ｈ０１Ｌ ３３／００
Ｈ０１Ｌ ２１／３３６
Ｈ０１Ｌ ２１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サブピクセル単位で電源を印加するように構成されたピクセル電極と、共通電極とを含み、サブピクセル別に光を発光するディスプレイ装置であって、支持基板と、
前記支持基板上に具備され、前記ピクセル電極に電源を印加する駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層上の、第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光層と、
前記支持基板と駆動層との間に備えられた結合層と、
前記発光層をサブピクセル単位で隔離させる隔離構造と、を含み、
前記駆動層と発光層とがモノリシック構造を有し、
前記隔離構造が前記第１半導体層から前記第２半導体層の一部深さまで備えられた、ディスプレイ装置。
【請求項2】
前記ピクセル電極が前記駆動層と前記発光層との間に具備されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項3】
前記共通電極が前記発光層上に具備されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項4】
前記支持基板は、シリコン基板、ガラス基板、サファイア基板、またはＳｉＯ２がコーティングされたシリコン基板を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項5】
前記駆動素子は、トランジスタ、薄膜トランジスタまたは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項6】
前記ピクセル電極が、前記活性層から発光した光を反射させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項7】
前記ピクセル電極が、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、またはそれらの合金を含むことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項8】
前記駆動層の前記隔離構造に対応する領域に、電流遮断層がさらに具備されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項9】
前記共通電極が透明電極によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項10】
前記共通電極が隣接するサブピクセル間に具備されたトレンチ構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項11】
前記トレンチ構造は、その底面が、前記活性層の前記第２半導体層に対向する面の延長線より上部に位置することを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置。
【請求項12】
前記第２半導体層に、微細パターン構造を具備したことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項13】
前記発光層から発光した光を、互いに異なるカラー光に変換する複数の色変換層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項14】
前記複数の色変換層間に、反射膜が具備された隔壁をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
【請求項15】
支持基板と、前記支持基板上に具備され、駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層に積層された第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含み、前記活性層からの光がサブピクセル単位に発光されるように隔離構造を有する発光層と、
前記第１半導体層と、前記サブピクセル単位で電気的に連結されるように設けられる第１電極と、
前記第２半導体層と電気的に連結されるように設けられる第２電極と、
前記支持基板と前記駆動層との間の、接着層またはダイレクトボンディング層と、を含み、
前記駆動層と発光層とがモノリシック構造を有し、
前記隔離構造が前記第１半導体層から前記第２半導体層の一部深さまで備えられた、ディスプレイ装置。
【請求項16】
前記第２電極が共通電極によって構成されたことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項17】
前記第２電極が透明電極によって構成され、第２半導体層を覆うように配置されたことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項18】
前記第２電極が不透明電極によって構成され、第２電極に、前記活性層から出た光が透過されるようにウィンドウ領域が具備されたことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項19】
前記第２電極が、隣接するサブピクセル間に具備されたトレンチ構造を含むことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項20】
前記第２電極の前記トレンチ構造が、前記活性層で側方に発光した光を反射させるように構成されたことを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
【請求項21】
前記第２電極の前記トレンチ構造は、その底が、前記活性層の前記第２半導体層に対向する面の延長線より上部に位置することを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ装置。
【請求項22】
前記隔離構造がイオン注入領域を含むことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項23】
前記発光層から発光した光を、互いに異なるカラー光に変換する複数の色変換層をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置。
【請求項24】
エピ基板上に第１半導体層を形成する段階と、前記第１半導体層上に活性層を形成する段階と、
前記活性層上に第２半導体層を形成する段階と、
前記活性層をサブピクセル単位に隔離させる段階と、
前記第２半導体層にサブピクセル単位で第１電極を形成する段階と、
前記第１電極に電気的に連結される駆動素子を含む駆動層を形成する段階と、
前記駆動層を支持基板に結合する段階と、
前記エピ基板を除去する段階と、
前記第１半導体層に第２電極を形成する段階と、を含むディスプレイ装置製造方法。
【請求項25】
前記活性層をサブピクセル単位に隔離させる段階は、イオン注入領域を形成する段階を含むことを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項26】
前記第１電極が光を反射させる反射材料によって形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項27】
前記支持基板に、前記駆動層をフュージョンボンディングまたはダイレクトボンディングを行うことを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項28】
前記第２電極が共通電極として形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項29】
前記第２電極が透明電極であり、前記第１半導体層を覆うように形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項30】
前記第２電極が不透明電極として形成され、前記第２電極に、前記活性層から出た光が透過されるように、ウィンドウ領域が形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項31】
前記第２電極が隣接するサブピクセル間に形成されたトレンチ構造を含むことを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項32】
前記第２電極の前記トレンチ構造が、前記活性層で側方に発光した光を反射させるように形成されることを特徴とする請求項３１に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項33】
前記第２電極の前記トレンチ構造は、その底が、前記活性層の前記第１半導体層に対向する面の延長線より上部に位置するように形成されることを特徴とする請求項３１に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項34】
前記活性層から発光した光を互いに異なるカラー光に変換する複数の色変換層を、前記サブピクセル単位に対応するように形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項35】
前記第１電極が前記活性層に対向するように形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【請求項36】
前記第１半導体層に、前記活性層に対応する位置に微細パターン構造を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高解像度ディスプレイ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ディスプレイ装置において、ＬＣＤ（liquid crystal display）やＯＬＥＤ（organic light emitting diode）ディスプレイなどが広く使用されている。また、最近では、マイクロＬＥＤ（micro light emitting diode）を利用し、高解像度ディスプレイ装置を作製する技術が脚光を浴びている。発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）は、低電力使用及び親環境的であるという長所がある。そのような長所のために、産業的な需要が増大している。
【0003】
マイクロＬＥＤディスプレイは、ＴＦＴやＣＭＯＳのような駆動部とＬＥＤとをそれぞれ作製した後、それらを接合して作製される。その場合、接合している間に、電気的連結部分に欠陥が発生することがあり、また、熱的ミスマッチによる接合不安定性が発生してしまい得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、高解像度ディスプレイ装置を提供することである。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、また、高解像度ディスプレイ装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
例示的な実施形態は、サブピクセル単位で電源を印加するように構成されたピクセル電極と、共通電極とを含み、サブピクセル別に光を発光するディスプレイ装置において、
支持基板と、
前記支持基板上に具備され、前記ピクセル電極に電源を印加する駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層上の、第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光層と、を含む。
支持基板と、
前記支持基板上に具備され、前記ピクセル電極に電源を印加する駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層上の、第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含む発光層と、を含む。
【0007】
前記支持基板と前記駆動層との間に結合層がさらに具備されてもよい。
【0008】
前記ピクセル電極が駆動層と発光層との間に具備されてもよい。
【0009】
前記共通電極が前記発光層上に具備されてもよい。
【0010】
前記支持基板は、シリコン基板、ガラス基板、サファイア基板、またはＳｉＯ２がコーティングされたシリコン基板を含んでもよい。
【0011】
前記駆動素子は、トランジスタ、薄膜トランジスタ、または高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含んでもよい。
【0012】
前記ピクセル電極が前記活性層から発光された光を反射させるようにも構成される。
【0013】
前記ピクセル電極が、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、またはそれらの合金を含んでもよい。
【0014】
前記発光層が、サブピクセル単位で発光構造を隔離させる隔離構造を含んでもよい。
【0015】
前記駆動層の前記隔離構造に対応する領域に電流遮断層がさらに具備されてもよい。
【0016】
前記共通電極が透明電極によっても構成される。
【0017】
前記共通電極が、隣接するサブピクセル間に具備されたトレンチ構造を含んでもよい。
【0018】
前記トレンチ構造は、その底面が前記活性層の第２半導体層に対向する面の延長線より上部に位置することができる。
【0019】
前記第２半導体層に微細パターン構造を具備することができる。
【0020】
前記発光層から発光した光を、互いに異なるカラー光に変換する複数の色変換層をさらに含んでもよい。
【0021】
前記複数の色変換層間に反射膜が具備された隔壁をさらに含んでもよい。
【0022】
例示的な実施形態によるディスプレイ装置は、
支持基板と、
前記支持基板上に具備され、駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層に積層された第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含み、前記活性層からの光がサブピクセル単位に発光されるように隔離構造を有する発光層と、
前記第１半導体層と、前記サブピクセル単位で電気的に連結されるように設けられる第１電極と、
前記第２半導体層と電気的に連結されるように設けられる第２電極と、を含む。
支持基板と、
前記支持基板上に具備され、駆動素子を含む駆動層と、
前記駆動層に積層された第１半導体層、活性層及び第２半導体層を含み、前記活性層からの光がサブピクセル単位に発光されるように隔離構造を有する発光層と、
前記第１半導体層と、前記サブピクセル単位で電気的に連結されるように設けられる第１電極と、
前記第２半導体層と電気的に連結されるように設けられる第２電極と、を含む。
【0023】
前記第２電極が共通電極によって構成されてもよい。
【0024】
前記第２電極が透明電極によって構成され、第２半導体層を覆うように配置されてもよい。
【0025】
前記第２電極が不透明電極によって構成され、第２電極に前記活性層から出た光が透過されるようにウィンドウ領域が具備されてもよい。
【0026】
前記隔離構造がイオン注入領域を含んでもよい。
【0027】
例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法は、エピ基板上に第１半導体層を形成する段階と、
前記第１半導体層上に活性層を形成する段階と、
前記活性層上に第２半導体層を形成する段階と、
前記活性層をサブピクセル単位に隔離させる段階と、
前記第２半導体層に、サブピクセル単位で第１電極を形成する段階と、
前記第１電極に電気的に連結される駆動素子を含む駆動層を形成する段階と、
前記駆動層を支持基板に結合する段階と、
前記エピ基板を除去する段階と、
前記第１半導体層に第２電極を形成する段階と、を含む。
前記第１半導体層上に活性層を形成する段階と、
前記活性層上に第２半導体層を形成する段階と、
前記活性層をサブピクセル単位に隔離させる段階と、
前記第２半導体層に、サブピクセル単位で第１電極を形成する段階と、
前記第１電極に電気的に連結される駆動素子を含む駆動層を形成する段階と、
前記駆動層を支持基板に結合する段階と、
前記エピ基板を除去する段階と、
前記第１半導体層に第２電極を形成する段階と、を含む。
【0028】
前記活性層をサブピクセル単位に隔離させる段階は、イオン注入領域を形成する段階を含んでもよい。
【発明の効果】
【0029】
例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法により、駆動層と発光層とがモノリシックに形成され得る。また、例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法により、エピ基板を上部に来るように逆さにして製造するフリップ製造工程を介して、メサ構造のない垂直型電極構造を形成することができる。電極を形成するためのビアホールエッチング工程を減らし、製造工程を単純化させることができ、メサ構造がないために、該メサ構造による内部量子効率低下を防止することができる。また、第１電極と第２電極とのうち少なくとも一つが反射膜の役割を行うことにより、発光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】例示的な実施形態によるディスプレイ装置を概略的に示した図面である。
【図2】他の例示的な実施形態によるディスプレイ装置を図示した図面である。
【図5】他の実施形態によるディスプレイ装置を図示した図面である。
【図7】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図8】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図9】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図10】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図11】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図12】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図13】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図14】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図15】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図16】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を図示した図面である。
【図17】例示的な実施形態によるディスプレイ装置の透明電極を形成する方法を図示した図面である。
【図19】他の例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法を図示した図面である。
【図20】他の例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付された図面を参照し、多様な実施形態によるディスプレイ装置及びその製造方法について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜とのために誇張されていることがある。第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、該構成要素は、用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
【0032】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、図面において、各構成要素の大きさや厚みは、説明の明瞭性のために誇張されていることがある。また、所定の物質層が、基板上や他層上に存在すると説明されるとき、その物質層は、基板や他層に直接接しながら存在してもよいし、その間に、他の第３の層が存在してもよい。そして、以下の実施形態において、各層をなす物質は、例示的なものであるので、それ以外に他の物質が使用されてもよい。
【0033】
図１は、例示的な実施形態によるディスプレイ装置を概略的に図示した断面図である。図１を参照すれば、ディスプレイ装置１００は、複数のピクセルを含み、図１には、便宜上、１個のピクセルだけが例示的に図示されている。該ピクセルは、映像を表示する１つの単位とし得る。ピクセルそれぞれは、互いに異なる色相を発光するサブピクセルを含んでもよい。各サブピクセルからの色と、光量制御とにより、映像が表示される。例えば、ピクセルそれぞれは、第１サブピクセルＳＰ１、第２サブピクセルＳＰ２及び第３サブピクセルＳＰ３を含んでもよい。
【0034】
ディスプレイ装置１００は、支持基板１１０と、支持基板１１０に具備された駆動層１３０と、駆動層１３０に具備された発光層１４０とを含み得る。
【0035】
支持基板１１０は、その上に駆動層１３０を支持するための基板とし得る。支持基板１１０は、成長用基板ではない。例えば、支持基板１１０にはシリコン基板、ガラス基板、サファイア基板、ＳｉＯ２がコーティングされたシリコン基板などが使用される。しかし、それらは、ただ例示的なものであり、それら以外にも、支持基板１１０は、他の多様な材料が使用される。
【0036】
駆動層１３０は、発光層１４０を電気的に駆動するための駆動素子１３５を含み得る。駆動素子１３５は、例えば、トランジスタ、薄膜トランジスタまたは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含んでもよい。駆動層１３０は、少なくとも１層の絶縁層１３２をさらに含み得る。
【0037】
支持基板１１０と駆動層１３０との間に、結合層１２０が具備されてもよい。結合層１２０は、支持基板１１０に駆動層１３０を結合するためのものであり、例えば、接着層（adhesive layer）またはダイレクトボンディング層を含んでもよい。該接着層は、例えば、エポキシ、ＳＯＧ（spin on glass）またはＢＣＢ（benzocyclobutene）などを含んでもよい。該ダイレクトボンディング層は、例えば、プラズマ処理またはイオンビーム処理などによって形成され得る。結合層１２０は、支持基板１１０に駆動層１３０を物理的に結合するためのものであり、電気的な連結が必要ないボンディング方法により、支持基板１１０に駆動層１３０を結合させることができる。
【0038】
発光層１４０は、マイクロＬＥＤアレイ（micro light emitting diode array）を含み得る。発光層１４０は、順に積層された第１半導体層１４２、活性層１４３及び第２半導体層１４５を含み得る。
【0039】
第１半導体層１４２は、第１導電型の半導体を含んでもよい。例えば、第１半導体層１４２は、ｐ型半導体を含んでもよい。第１半導体層１４２は、ＩＩＩ－Ｖ族系のｐ型半導体、例えば、ｐ－ＧａＮを含んでもよい。第１半導体層１４２は、単層または多層の構造を有することができる。
【0040】
活性層１４３は、第１半導体層１４２の上面に設けられ得る。活性層１４３は、電子と正孔とが結合する際に光を発生させることができる。活性層１４３は、多重量子井戸（ＭＱＷ：multi-quantum well）または単一量子井戸（ＳＱＷ：single-quantum well）の構造を有することができる。活性層１４３は、ＩＩＩ－Ｖ族系の半導体、例えば、ＧａＮを含んでもよい。
【0041】
第２半導体層１４５は、活性層１４３の上面に設けられ得る。第２半導体層１４５は、例えば、ｎ型半導体を含んでもよい。第２半導体層１４５は、ｐ型半導体を含んでもよい。第２半導体層１４５は、ＩＩＩ－Ｖ族系のｎ型半導体、例えば、ｎ－ＧａＮを含んでもよい。第２半導体層１４５は、単層または多層の構造を有することができる。
【0042】
発光層１４０は、活性層１４３からの光が、サブピクセル単位に発光されるように、隔離構造１４７を有することができる。言い換えれば、発光層１４０は、隣接するサブピクセル間に、隔離構造１４７を有することができる。隔離構造１４７は、例えば、イオン注入領域とし得る。ここで、該イオンは、例えば、窒素（Ｎ）イオン、ボロン（Ｂ）イオン、アルゴン（Ａｒ）イオンまたはリン（Ｐ）イオンなどを含み得る。イオン注入領域においては、電流が注入されないので、光が発光されず、隔離構造１４７をイオン注入領域として構成する場合、メサ構造なしに、発光層１４０を形成することができる。言い換えれば、隔離構造１４７により、発光層１４０が、エッチング工程なしに、マイクロ発光素子アレイ構造を具現することができる。エッチング工程を利用しないので、小サイズのサブピクセルを作製可能で高解像度マイクロ発光素子アレイが作製可能である。
【0043】
第１半導体層１４２に電気的に連結される第１電極１４１が具備され、第２半導体層１４５に電気的に連結される第２電極１４６が具備され得る。第１電極１４１がピクセル電極であり、第２電極１４６が共通電極であるとし得る。第１半導体層１４２及び第２半導体層１４５がそれぞれｐ型半導体及びｎ型半導体を含む場合、第１電極１４１及び第２電極１４６は、それぞれｐ型電極及びｎ型電極とし得る。駆動素子１３５が第１電極１４１に電気的に連結され、駆動素子１３５により、第１電極１４１に対して、電源をオン・オフ制御することができる。それにより、駆動素子１３５は、複数のサブピクセル（ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３）のうち、所望する少なくとも１つのサブピクセルを選択的に駆動させることができる。
【0044】
第１電極１４１は、活性層１４３から発光され、下向きに出た光を反射させるように、反射材料を含んでもよい。第１電極１４１は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、またはそれらの合金などを含んでもよい。第２電極１４６は、透明電極または不透明電極によって形成され得る。該透明電極は、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＺｎＯ、ＩＺＯ（indium zinc oxide）またはＩＧＺＯなどを含んでもよい。第２電極１４６が透明電極として形成される場合、第２電極１４６は、第２半導体層１４５の全体を覆うように配置されてもよい。第２電極１４６が不透明電極である場合、活性層１４３から発光した光が透過されるように、ウィンドウ領域１４９をさらに含むとし得る。
【0045】
発光層１４０の上には、活性層１４３から放出される光により、互いに異なるカラー光を放出する複数の色変換層（１５１，１５２，１５３）が具備され得る。活性層１４３は、例えば、青色光を発光することができる。しかし、活性層１４３から発光される光は、それに限定されるものではなく、色変換層（１５１，１５２，１５３）を励起することができる光であるならば、他の波長の光も可能である。複数の色変換層（１５１，１５２，１５３）は、サブピクセル（ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３）に対応して設けられ得る。複数の色変換層（１５１，１５２，１５３）は、例えば、青色変換層、緑色変換層及び赤色変換層を含んでもよい。青色変換層１５１は、青色サブピクセルに、緑色変換層１５２は、緑色サブピクセルに、赤色変換層１５３は、赤色サブピクセルに対応して具備され得る。
【0046】
青色変換層１５１は、青色光を発光させる物質を含み、あるいは活性層１４３から発光した青色光を通過させる透過層であるとし得る。
【0047】
活性層１４３から青色光が発光される場合、青色変換層１５１は、活性層１４３から放出される光を透過させ、外部に放出することができる。青色変換層１５１は、透過特性にすぐれるフォトレジストや光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0048】
緑色変換層１５２は、活性層１４３から放出される光を、緑色光に変化させて放出することができる。緑色変換層１５２は、例えば、青色光によって励起され、緑色光を放出する所定サイズの量子ドット（ＱＤ：quantum dots）を含んでもよい。該量子ドットは、コア部と殻部とを有するコア・シェル（core-shell）構造を有することができ、またシェルがない粒子構造を有することもできる。該コア・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）とし得る。
【0049】
該量子ドットは、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の量子ドット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、該量子ドットは、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｓ及びＩｎＰのうち少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。各量子ドットは、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。また、緑色変換層１５２は、活性層１４３から放出される光によって励起され、緑色光を放出する蛍光体（phosphor）を含んでもよい。一方、緑色変換層１５２は、透過特性にすぐれるフォトレジストや、緑色光を均一に放出させる光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0050】
赤色変換層１５３は、活性層１４３から放出される青色光を赤色光に変化させて放出することができる。赤色変換層１５３は、青色光によって励起され、赤色光を放出する所定サイズの量子ドットを含んでもよい。また、赤色変換層１５３は、活性層１４３から放出される青色光（Ｂ）によって励起され、赤色光を放出する蛍光体を含んでもよい。一方、赤色変換層１５３は、フォトレジストや光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0051】
一方、青色変換層１５１、緑色変換層１５２及び赤色変換層１５３の間には、隔壁１５０が具備され得る。隔壁１５０の側面に、反射膜１５５がさらに具備され、各色変換層で変換されて出る光の取り出し効率を高めることができる。または、隔壁１５０が、光吸収のためのブラックマトリックス（black matrix）によって構成されることも可能である。該ブラックマトリックスは、青色変換層１５１、緑色変換層１５２及び赤色変換層１５３の間のクロストーク（crosstalk）を防止し、コントラスト（contrast）を向上させることもできる。
【0052】
前述のような構造において、例えば、青色サブピクセルに対応する駆動素子１３５が駆動し、青色サブピクセルに対応する第１電極１４１と、共通電極である第２電極１４６との間に所定電圧が印加されると、青色変換層１５１の下に位置する活性層１４３から、例えば、青色光が放出され、そして、光が青色変換層１５１に入射されると、青色変換層１５１は、青色光を外部に放出する。また、例えば、緑色サブピクセルに対応する駆動素子１３５が駆動し、緑色サブピクセルに対応する第１電極１４１と第２電極１４６との間に所定電圧が印加されると、緑色変換層１５２の下に位置する活性層１４３から青色光が放出され、そして、そのように放出される青色光が緑色変換層１５２に入射されると、緑色変換層１５２は、緑色光を外部に放出する。
【0053】
そして、例えば、赤色サブピクセルに対応する駆動素子１３５が駆動し、赤色サブピクセルに対応する第１電極１４１と第２電極１４６との間に所定電圧が印加されると、赤色変換層１５３の下に位置する活性層１４３から青色光が放出され、そして、そのように放出される青色光は、赤色変換層１５３を透過して外部に放出される。
【0054】
本実施形態によれば、光効率が向上した高解像度のディスプレイ装置を具現することができる。既存には、ディスプレイ装置を具現するために、駆動層と発光層とをそれぞれ作製し、前述の駆動層と発光層とを結合することが必要である。その場合、当該の駆動層と発光層との電気的結合が容易ではなく、解像度を高めるために、サブピクセルのサイズを縮小させる場合、当該の駆動層と発光層とのアライメントは、エラー率が高くなる。それに比べ、本実施形態においては、駆動層と発光層とがモノリシックに作製されるので、駆動層と発光層との電気的連結特性にすぐれ、発光層の隔離構造により、サブピクセルサイズを小さくし、解像度を高めることができる。
【0055】
例示的な実施形態によるディスプレイ装置は、隣接するサブピクセル間に、隔離構造１４７が具備されているので、第１電極から注入される電流が、隣接するサブピクセルに広がることが防止される。また、サブピクセル分離のためのメサエッチング工程がないので、ディスプレイ装置の内部量子効率が向上する。また、駆動層１３０が発光層１４０下に配置されるので、発光面積が拡大され、従って、発光効率が向上する。
【0056】
図２は、例示的な実施形態によるディスプレイ装置を図示したものである。
【0057】
ディスプレイ装置２００は、第１サブピクセルＳＰ１、第２サブピクセルＳＰ２及び第３サブピクセルＳＰ３を含んでもよい。第１サブピクセルＳＰ１、第２サブピクセルＳＰ２及び第３サブピクセルＳＰ３は、それぞれ異なるカラー光を発光することができる。ディスプレイ装置２００は、支持基板２１０と、支持基板２１０に具備された駆動層２３０、駆動層２３０に具備された発光層２４０を含み得る。
【0058】
支持基板２１０は、成長用基板ではなく、その上に駆動層１３０を支持するための基板とし得る。例えば、基板２１０としては、シリコン基板、ガラス基板、サファイア基板、またはＳｉ０２がコーティングされたシリコン基板などが使用される。しかし、それらは、ただ例示的なものであり、それら以外にも、基板２１０は、他の多様な材料が使用される。
【0059】
駆動層２３０は、発光層２４０をサブピクセル別に電気的に駆動するための駆動素子２３５を含み得る。駆動素子２３５は、例えば、トランジスタ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）または高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含んでもよい。例えば、駆動素子２３５は、ゲート電極Ｇ、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄを含み得る。駆動層２３０は、少なくとも１層の絶縁層をさらに含み得る。例えば、少なくとも１層の絶縁層は、第１絶縁層２３１と第２絶縁層２３２を含んでもよい。第１絶縁層２３１は、例えば、ゲート酸化物とし得る。駆動層２３０と発光層２４０との間に、第３絶縁層２３７がさらに具備されてもよい。
【0060】
支持基板２１０と駆動層２３０との間に、結合層２２０が具備されてもよい。結合層２２０は、支持基板２１０に駆動層２３０を結合するためのものであり、例えば、接着層またはダイレクトボンディング層を含んでもよい。結合層２２０は、支持基板２１０に駆動層２３０を物理的に結合するためのものであり、電気的な連結が必要ないボンディング方法により、支持基板２１０に駆動層２３０を結合させることができる。結合層２２０は、例えば、ボンディング過程において、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとを覆うことができる。
【0061】
発光層２４０は、マイクロ発光素子アレイ、例えば、マイクロＬＥＤアレイを含み得る。発光層２４０は、順に積層された第１半導体層２４２、活性層２４３及び第２半導体層２４５を含み得る。
【0062】
第１半導体層２４２は、第１導電型の半導体を含み得る。例えば、第１半導体層２４２は、ｐ型半導体を含んでもよい。第１半導体層２４２は、ＩＩＩ－Ｖ族系のｐ型半導体、例えば、ｐ－ＧａＮを含んでもよい。第１半導体層２４２は、単層または多層の構造を有することができる。
【0063】
活性層２４３は、第１半導体層２４２の上面に設けられ得る。活性層２４３は、電子と正孔とが結合する際に、光を発生させることができる。活性層２４３は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造または単一量子井戸（ＳＱＷ）構造を有することができる。活性層２４３は、ＩＩＩ－Ｖ族系の半導体、例えば、ＧａＮを含んでもよい。活性層２４３は、二次元薄膜構造を含むか、あるいはロッド（rod）構造またはピラミッド（pyramid）構造の三次元構造を含んでもよい。
【0064】
第２半導体層２４５は、活性層２４３の上面に設けられ得る。第２半導体層２４５は、例えば、ｎ型半導体を含んでもよい。第２半導体層２４５は、ＩＩＩ－Ｖ族系のｎ型半導体、例えば、ｎ－ＧａＮを含んでもよい。第２半導体層２４５は、単層または多層の構造を有することができる。
【0065】
発光層２４０は、例えば、無機物系のマイクロＬＥＤを含み得る。マイクロＬＥＤは、各サブピクセルごとに具備され得る。発光層２４０は、活性層２４３からの光がサブピクセル単位に発光されるように、隔離構造２４７を有することができる。言い換えれば、発光層２４０は、隣接するサブピクセル間に、隔離構造２４７を有することができる。隔離構造２４７により、マイクロＬＥＤ構造が離隔されて配列され得る。隔離構造２４７は、例えば、イオン注入領域とし得る。該イオン注入領域には、電流が注入されないので、光が発光されない。該イオン注入領域は、例えば、窒素イオン、ボロンイオンのようなイオンの注入によって形成され、絶縁性を有することができる。該イオン注入領域には、例えば、イオンがおよそ１０１２～１０２０ions／ｃｍ２ドーズ量に注入され得る。しかし、それは、一例に過ぎず、それに限定されるものではない。
【0066】
第１半導体層２４２に電気的に連結される第１電極２４１が具備され、第２半導体層２４５に電気的に連結される第２電極２４６が具備され得る。第１電極２４１がピクセル電極であり、第２電極２４６が共通電極であるとし得る。第１半導体層２４２及び第２半導体層２４５がそれぞれｐ型半導体及びｎ型半導体を含む場合、第１電極２４１及び第２電極２４６は、それぞれｐ型電極及びｎ型電極とし得る。駆動素子２３５が第１電極２４１に電気的に連結され、駆動素子２３５により、第１電極２４１に対し、電源をオン・オフ制御することができる。それにより、駆動素子２３５は、複数のサブピクセル（ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３）のうち所望する少なくとも１つのサブピクセルを選択的に駆動させることができる。
【0067】
第１電極２４１は、活性層２４３から発光されて下向きに出た光を反射させるように、反射材料を含んでもよい。第１電極２４１は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、あるいはそれらの合金を含んでもよい。第１電極２４１は、ピクセル電極であり、サブピクセルを独立して駆動することができる。第１電極２４１は、互いに離隔されて配置され、活性層２４３に対向して配置され得る。第１電極２４１の両側端部に、電流遮断層（current blocking layer）２４４がさらに具備されてもよい。電流遮断層２４４は、隣接した他のサブピクセル領域に電流が漏れることを防止することができる。電流遮断層２４４は、例えば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物によって形成され得る。電流遮断層２４４は、隔離構造２４７の下面と、第１電極２４１との間に具備され得る。電流遮断層２４４は、隔離構造２４７の下部に対応するように配置され得る。
【0068】
駆動層２３０と発光層２４０との間に、絶縁層２３７がさらに具備されてもよい。絶縁層２３７に、駆動素子２３５と第１電極２４１とが電気的に連結されるように、ビアホール２３８がさらに具備されてもよい。
【0069】
第２電極２４６は、透明電極または不透明電極によって形成され得る。該透明電極は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯまたはＩＧＺＯなどを含んでもよい。第２電極２４６が透明電極によって形成される場合、第２電極２４６は、第２半導体層２４５の全体を覆うように配置されてもよい。それについては、後述する。第２電極２４６が不透明電極である場合、活性層２４３から発光した光が透過されるように、ウィンドウ領域２４９をさらに含むとし得る。ウィンドウ領域２４９は、活性層２４３に対応する位置に具備され得る。
【0070】
第２半導体層２４５は、微小パターン構造２４８を含んでもよい。微小パターン構造２４８は、光取り出し効率を高めることができる。微細パターン構造２４８は、活性層２４３に対応する領域に具備され得る。
【0071】
隔離構造２４７は、第１半導体層２４２から所定厚を有して具備され得る。隔離構造２４７は、第１電極２４１により、第１半導体層２４２に電流が注入されることを防ぐことができるほどの厚みを有することができる。第１電極２４１から第１半導体層２４２に注入される電流が、サブピクセル単位で制御される必要があり、第２半導体層２４５については、電流が全体的に注入されてもよいので、隔離構造２４７が、第２半導体層２４５の上部まで至らなくてもよい。例えば、隔離構造２４７は、第１半導体層２４２と活性層２４３との厚み和と同じであるか、あるいはそれより厚い厚みを有することができる。または、隔離構造２４７は、第１半導体層２４２から第２半導体層２４５まで隔離させる厚みを有することも可能である。
【0072】
本実施形態においては、活性層２４３から発光した光のうち、下に向かう光は、第１電極２４１によって反射されて上に向かい、活性層２４３からサイド方向に出た光は、隔離構造にメサ構造がないので、吸収されたり散乱されたりせずに、上に出ることができる。従って、発光効率が向上することができる。また、該隔離構造により、サブピクセルのサイズを小さくすることができるので、解像度を高めることができる。また、第２半導体層２４５に微小パターン構造２４８を具備し、外部量子効率を高めることができる。また、本実施形態は、第１電極２４１と第２電極２４６とが活性層２４３を基準に、上下に配置される縦型電極構造を有することができる。第２電極２４６が活性層２４３より上に配置され、ビアホール工程なしに、第２電極２４６を製造することができるので、メサ構造なしに、電極を形成することができる。
【0073】
図３は、図２に図示された構造に、色変換層が具備されたディスプレイ装置を図示したものである。図３において、図２の参照番号と同一参照番号を使用した構成要素は、図２で説明したところと実質的に同一機能と構成とを有するので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【0074】
ディスプレイ装置２００Ａは、支持基板２１０、駆動層２３０、発光層２４０、色変換層を含み得る。
【0075】
発光層２４０の上に、発光層２４０の活性層２４３から放出される光により、互いに異なるカラー光を放出する複数の色変換層（２５１，２５２，２５３）が具備され得る。活性層２４３は、例えば、青色光を発光することができる。しかし、それは、一例に過ぎず、色変換層（２５１，２５２，２５３）を励起することができる他の波長の光を発光することも可能である。複数の色変換層（２５１，２５２，２５３）は、各サブピクセル（ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３）に対応して設けられ得る。複数の色変換層（２５１，２５２，２５３）は、例えば、青色変換層、緑色変換層及び赤色変換層を含んでもよい。青色変換層２５１は、青色サブピクセルに、緑色変換層２５２は、緑色サブピクセルに、赤色変換層２５３は、赤色サブピクセルに対応する。
【0076】
青色変換層２５１は、例えば、青色光を発光させる物質を含み、あるいは活性層２４３から発光した青色光を通過させる透過層であるとし得る。
【0077】
青色変換層２５１は、活性層２４３から放出される青色光を透過させ、外部に放出することができる。青色変換層２５１は、透過特性にすぐれるフォトレジストや光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0078】
緑色変換層２５２は、活性層２４３から放出される青色光によって緑色光を放出することができる。緑色変換層２５２は、青色光によって励起されて緑色光を放出する所定サイズの量子ドット（ＱＤ）を含んでもよい。該量子ドットは、コア部と殻部とを有するコア・シェル構造を有することができ、また、シェルがない粒子構造を有することもできる。該コア・シェル構造は、シングル・シェルまたはマルチ・シェルを有することができる。マルチ・シェルは、例えば、ダブル・シェルとし得る。
【0079】
該量子ドットは、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の量子ドット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、該量子ドットは、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｓ及びＩｎＰのうち少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。各量子ドットは、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。また、緑色変換層２５２は、活性層２４３から放出される青色光によって励起されて緑色光を放出する蛍光体を含んでもよい。一方、緑色変換層２５２は、透過特性にすぐれるフォトレジストや、緑色光を均一に放出させる光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0080】
赤色変換層２５３は、活性層２４３から放出される青色光を赤色光に変化させて放出することができる。赤色変換層２５３は、青色光によって励起されて赤色光を放出する所定サイズの量子ドットを含んでもよい。また、赤色変換層２５３は、活性層２４３から放出される青色光によって励起されて赤色光を放出する蛍光体を含んでもよい。一方、赤色変換層２５３は、フォトレジストや光散乱剤をさらに含んでもよい。
【0081】
色変換層（２５１，２５２，２５３）が上部に行くほど幅が広くなる断面形状を有することができる。隣接する色変換層（２５１，２５２，２５３）との間には、隔壁２５０が具備され得る。隔壁２５０の側面に、反射膜２５５がさらに具備され、各色変換層で変換されて出る光の取り出し効率を高めることができる。または、隔壁２５０が、光吸収のためのブラックマトリックスによって構成されることも可能である。該ブラックマトリックスは、青色変換層２５１、緑色変換層２５２及び赤色変換層２５３の間のクロストークを防止し、コントラストを向上させることができる。
【0082】
発光層２４０の各サブピクセルから、例えば、青色光が放出され、該青色光により、各サブピクセルの色変換層から、対応するカラー光が出射される。第１電極２４１と第２電極２４６とに注入される電流量により、光量が制御され、各サブピクセルでの色変換層によってカラー光が出射されるので、カラー映像が表示される。サブピクセルのサイズを縮めても、隔離構造により、隣接するサブピクセルへの光漏れが減少されたり防止されたりして、ディスプレイ装置の解像度を高めることができる。
【0083】
図４は、図３と比較するとき、第２電極の構造が変更された例を図示する。図４を参照すれば、ディスプレイ装置２００Ｂにおいては、第２電極２４６Ｂが透明電極によって形成されるとし得る。第２電極２４６Ｂは、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯまたはＩＧＺＯなどを含んでもよい。第２電極２４６Ｂは、共通電極として、１枚の板状に具備されてもよい。第２電極２４６Ｂは、第２半導体層２４５全体を覆うように配置されてもよい。そのように、第２電極２４６Ｂを透明電極として具備する場合、光を透過させるウィンドウ領域が必要なく、製造工程が単純化される。
【0084】
図５は、他の実施形態によるディスプレイ装置を図示したものである。図５を参照すれば、ディスプレイ装置３００は、支持基板２１０、駆動層２３０、発光層２４０Ａを含み得る。図５において、図２と同一参照番号を使用する構成要素は、その構成及びその機能が実質的に同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0085】
発光層２４０Ａの第２半導体層２４５に、第２電極３４６が具備され得る。第２電極３４６が、第２半導体層２４５の隣接するサブピクセル間に位置したトレンチ構造を含んでもよい。サブピクセル領域において光が出る領域に、ウィンドウ領域３４９が具備されてもよい。第２電極３４６が隔離構造２４７まで延長されたトレンチ構造に形成され得る。第２電極３４６は、共通電極であり、ウィンドウ領域３４９を除いた領域において、１つの塊として連結され得る。第２電極３４６は、導電性物質を含み得る。または、第２電極３４６が、反射材料の導電性物質を含んでもよい。例えば、第２電極３４６は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、またはそれらの合金を含んでもよい。
【0086】
第２電極３４６が反射材料の導電性物質を含む場合、活性層２４３から側方向に向かう光を反射させ、対応するサブピクセルのウィンドウ領域３４９に出光させる。言い換えれば、第２電極３４６が、トレンチ構造で上下に長く配置され、側面反射膜の役割を行うことができる。
【0087】
隔離構造２４７の底面から、活性層２４３の上面までの厚みをｄ１とし、隔離構造２４７の底面から第２電極３４６のトレンチ構造の底面までの厚みをｄ２とするとき、第２電極３４６がｄ１＜ｄ２を満足するトレンチ構造を含んでもよい。ここで、該底面は、支持基板２１０に向かう面であり、該上面は、支持基板２１０と遠くなる面であるとし得る。言い換えれば、第２電極３４６のトレンチ構造は、その底面が、活性層２４３の第２半導体層２４５に対向する面の延長線より上部に位置することができる。
【0088】
第２電極３４６が第２半導体層２４５に電流を注入するので、第２半導体層２４５を外れない範囲内の厚みを有することができる。そして、第２電極３４６が、トレンチ構造を有する場合、該トレンチ構造が、活性層２４３にまで達しないようにすることにより、活性層２４３を露出させず、光の内部量子効率低下を防止することができる。そのように、第２電極３４６がトレンチ構造を有するとき、第２半導体層２４５との接触面積が広く、電流注入効率を高まると共に、活性層２４３からの光の側面反射膜の役割を行うことができる。それにより、第２半導体層２４５のトレンチ構造により、内部量子効率と、取り出し効率とが向上し、外部量子効率が向上することができる。また、駆動層２３０が発光層２４０Ａの下に位置し、第２電極３４６が上に位置するので、第２電極３４６の構造を自由に変更することができ、光が出る領域を相対的に広く確保することができる。
【0089】
多様な実施形態において、第１電極２４１と第２電極３４６とが活性層２４３を基準に上下に配置される縦型電極構造を有することができる。
【0090】
図６は、図５に図示された構造に、色変換層が具備されたディスプレイ装置を図示したものである。図６において、図２及び図５の参照番号と同一参照番号を使用した構成要素は、図２及び図５で説明したところと実質的に同一の機能と構成とを有するので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【0091】
ディスプレイ装置３００Ａは、支持基板２１０、駆動層２３０、無機物系発光層２４０Ａ、色変換層を含み得る。
【0092】
発光層２４０Ａの上に、発光層２４０Ａの活性層２４３から放出される光により、互いに異なるカラー光を放出する複数の色変換層（３５１，３５２，３５３）が具備され得る。活性層２４３は、例えば、青色光を発光することができる。複数の色変換層（３５１，３５２，３５３）は、サブピクセル（ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３）に対応して設けられ得る。複数の色変換層（３５１，３５２，３５３）は、例えば、青色変換層、緑色変換層及び赤色変換層を含んでもよい。青色変換層３５１は、青色サブピクセルに、緑色変換層３５２は、緑色サブピクセルに、赤色変換層３５３は、赤色サブピクセルに対応する。
【0093】
第２半導体層２４５と色変換層（３５１，３５２，３５３）との間に保護層３４９がさらに具備されてもよい。そして、各色変換層（３５１，３５２，３５３）の間には、隔壁３５０が具備され得る。隔壁３５０の側面に、反射膜３５５が具備され、各色変換層で変換されて出る光の取り出し効率を高めることができる。または、隔壁３５０が、光吸収のためのブラックマトリックスによって構成されることも可能である。
【0094】
発光層２４０Ａの各サブピクセルから、例えば、青色光が放出され、青色光により、各サブピクセルの色変換層から、対応するカラー光が出射される。第１電極２４１と第２電極３４６とに注入される電流量によって光量が制御され、各サブピクセルでの色変換層によってカラー光が出射されるので、カラー映像が表示される。サブピクセルサイズを縮め、ディスプレイ装置の解像度を高めることができる。サブピクセルのサイズを縮めても、隔離構造により、隣接するサブピクセルへの光漏れが低減されたり防止されたりして、第２電極３４６のトレンチ構造によって側面光が反射し、出光効率を高めることができる。
【0095】
多様な実施形態によるディスプレイ装置は、イオン注入領域が発光層に垂直に形成されるので、電極から注入される電流が、隣接した領域のサブピクセルに広がることが防止される。サブピクセル領域の分離のためのメサエッチング工程がないので、エッチングされたエッジでの電流集中がなく、製造されたディスプレイ装置の発光効率が向上する。
【0096】
多様な実施形態によるディスプレイ装置は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（head up display）またはＶＲ（virtual reality）グラス、ＡＲ（augmented reality）グラスなどに適用され得る。それ以外にも、例示的な実施形態によるディスプレイ装置が多様な製品に適用され得る。
【0097】
次は、例示的な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。
【0098】
図７を参照すれば、エピ基板４１０に、第１半導体層４２０、第１層４２５、第２半導体層４２７を成長させることができる。エピ基板４１０は、例えば、シリコン基板またはサファイア基板とし得る。しかし、それらに限定されるものではなく、多様なエピ基板が使用される。第１半導体層４２０は、ｎ型半導体層を含み得る。しかし、場合によっては、第１半導体層４２０は、ｐ型半導体層を含んでもよい。例えば、第１半導体層４２０は、ｎ型ＧａＮを含んでもよい。第１層４２５は、活性層が形成される層であり、例えば、ＧａＮを含んでもよい。エピ基板４１０と第１半導体層４２０との間に、バッファ層４１５がさらに形成される。バッファ層４１５は、単層または多層の構造を含んでもよく、第１半導体層４２０が望ましく成長するよう一助となる。バッファ層４１５は、例えば、ＡｌＮを含んでもよい。バッファ層４１５と第１半導体層４２０との間に、アンドーピング半導体層（図示せず）、例えば、ｕ－ＧａＮをさらに含んでもよい。
【0099】
図７及び図８を参照すれば、マスク４２８を利用し、第１層４２５と第２半導体層４２７とに隔離構造４３０を形成することができる。マスク４２８は、例えば、イオン注入用マスクとし得る。例えば、第１層４２５と第２半導体層４２７との所定領域に、イオンを注入し、隔離構造４３０を形成することができる。該イオンは、例えば、窒素（Ｎ）イオン、ボロン（Ｂ）イオン、アルゴン（Ａｒ）イオンまたはリン（Ｐ）イオンなどを含んでもよい。しかし、該イオンは、それらに限定されるものではない。図８においては、隔離構造４３０が、第１層４２５と第２半導体層４２７とに形成される例を図示したが、隔離構造４３０の厚みは、多様に決定される。例えば、隔離構造４３０が、第２半導体層４２７から、第１半導体層４２０の一部深さまで形成されることも可能である。隔離構造４３０によって互いに離隔された活性層４２５ａと第２半導体層４２７ａとが形成される。互いに離隔された活性層４２５ａと第２半導体層４２７ａとがサブピクセル領域を限定することができる。隔離構造４３０により、マイクロ発光構造アレイ、例えば、マイクロＬＥＤアレイが形成される。
【0100】
そのように、イオン注入領域により、サブピクセルを電気的に分離する場合、欠陥が存在しうる活性層４２５ａのエッジ部分を、イオン注入を介して非活性化させることにより、活性層４２５ａ内部でのみ光放出を誘導することができる。また、イオン注入領域により、ピクセル（サブピクセル）を電気的に分離することにより、ローカルコントラスト（local contrast）低下を防止することができる。ローカルコントラスト低下は、ピクセル（サブピクセル）間の構造的な分離がなされない水平型メサフリー（mesa-free）構造のピクセル（サブピクセル）境界面において、光が意図しない隣接ピクセル（サブピクセル）に放出されることによって発生しうる。しかし、本実施形態においては、メサのない隔離構造により、隣接ピクセル（サブピクセル）への電流広がり（current spreading）を防止し、コントラストを向上させることができる。
【0101】
図９を参照すれば、隔離構造４３０上に、電流遮断層４３３を堆積させることができる。電流遮断層４３３は、フォトレジスト工程及びエッチング工程を介して形成され得る。電流遮断層４３３は、絶縁物質によって形成され得る。電流遮断層４３３は、以後に形成される第１電極を電気的に絶縁させることができる。電流遮断層４３３は、省略されてもよい。
【0102】
図１０を参照すれば、図９に図示された構造物に、導電性物質を堆積させ、エッチングを介してサブピクセル単位に離隔された第１電極４３５を形成することができる。第１電極４３５は、サブピクセル単位で動作するピクセル電極とし得る。第１電極４３５は、反射材料の導電性物質によって形成され得る。第１電極４３５は、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｒまたはＮｉ、またはそれらの合金を含んでもよい。第１電極４３５は、不透明電極とし得る。
【0103】
図１１を参照すれば、第１電極４３５を覆うように、第１絶縁層４３７を形成することができる。第１絶縁層４３７は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２などを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【0104】
図１２を参照すれば、第１絶縁層４３７をエッチングし、導電性物質を堆積させ、ビアホール４４０と電極パッド４４３とを形成することができる。ビアホール４４０は、第１電極４３５に接触することができる。
【0105】
図１３を参照すれば、第１絶縁層４３７上に第２絶縁層４４５を形成し、第２絶縁層４４５上にゲート電極４４６を形成することができる。そして、第２絶縁層４４５とゲート電極４４６との上に、第３絶縁層４４７を形成することができる。第２絶縁層４４５と第３絶縁層４４７とをエッチングし、ソース電極４４８とドレイン電極４４９とを形成することができる。ゲート電極４４６、ソース電極４４８、ドレイン電極４４９が駆動素子を構成することができる。ここでは、駆動素子の一例として、薄膜トランジスタを形成する方法について説明したものである。ソース電極４４８が電極パッド４４３に連結され、ドレイン電極４４９がビアホール４４０に連結され得る。それにより、駆動層４４４が形成される。
【0106】
図１４を参照すれば、図１３に図示された構造物を、エピ基板４１０が上部に来るように逆さにして、支持基板４５０に、第３絶縁層４４７が対向するように構造物を配置することができる。支持基板４５０は、図１３に図示された構造物を支持するための基板であり、例えば、支持基板４５０としては、シリコン基板、ガラス基板、サファイア基板、またはＳｉＯ２がコーティングされたシリコン基板が使用される。しかし、それは、単に例示的なものであり、それ以外にも、第３絶縁層４４７と結合しやすい多様な材料が使用される。支持基板４５０と第３絶縁層４４７は、結合層４５５によって結合され得る。結合層４５５は、例えば、接着層または直接ボンディング層などを含んでもよい。支持基板４５０は、電気的な連結が必要なく、構造物を支持するためのものであり、支持基板４５０と構造物は、物理的に単純接合によっても結合される。結合層４５５は、例えば、０．１ｎｍ～１０μｍ範囲の厚みを有することができる。
【0107】
構造物に支持基板４５０を結合した後、エピ基板４１０を除去することができる。エピ基板４１０は、例えば、レーザリフトオフ（laser lift off）法または研磨法などによって除去され得る。該研磨法は、ドライエッチング法と共に使用されてもよい。例えば、エピ基板４１０がサファイア基板である場合、レーザリフトオフ法によって、エピ基板４１０がシリコン基板である場合、研磨法によって除去され得る。
【0108】
そして、バッファ層４１５は、選択的に除去され得る。図１５においては、バッファ層４１５が除去された例を図示する。第１半導体層４２０をエッチングし、厚みを薄くすることができる。例えば、第１半導体層４２０は、０．５～３．０μｍ範囲の厚みを有することができる。
【0109】
図１６を参照すれば、第１半導体層４２０に、湿式エッチング工程により、微細パターン構造４６５を形成することができる。微細パターン構造４６５は、光が出る領域に対応して形成され得る。例えば、微細パターン構造４６５は、活性層４２５ａに対応する位置に形成され得る。微細パターン構造４６５は、光の取り出し効率を高めることができる。そして、第１半導体層４２０上に、第２電極４６０を形成することができる。第２電極４６０は、不透明電極に形成されてもよい。不透明電極である場合、光が出るように、第２電極４６０をエッチングし、ウィンドウ領域４６３を形成することができる。
【0110】
図１７は、図１６と異なり、第２電極４６０が透明電極によって形成された例を図示したものである。第２電極４６０は、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯまたはＩＧＺＯなどを含んでもよい。第２電極４６０が透明電極である場合には、第１半導体層４２０全体を覆うように配置されてもよい。該透明電極は、光がそのまま通過されるので、ウィンドウ領域が必要でない。第２電極４６０は、共通電極とすることができ、その構造が単純であって簡単に製造することができ、製造エラーを減らすことができる。また、薄膜トランジスタを含む駆動層が、活性層４２５ａの下に配置され、共通電極である第２電極４６０が活性層４２５ａの上に配置されるので、光が出光される領域を容易に確保することができる。また、第１電極４３５が活性層４２５ａの下に配置され、活性層４２５ａから下方に出る光を、第１電極４３５により、上部に反射させることにより、出光効率を高めることができる。
【0111】
図１８を参照すれば、第２電極４６０上に、複数の色変換層、例えば、第１色変換層４８１、第２色変換層４８２及び第３色変換層４８３を形成することができる。第１色変換層４８１、第２色変換層４８２及び第３色変換層４８３は、隔壁４７７によって分割され得る。第２電極４６０上に、隔壁層４７０を積層し、第１マスク（図示せず）を利用し、第１色変換層４８１用第１ホール４７１を形成し、第１ホール４７１に、第１色変換層４８１を堆積させることができる。第１色変換層４８１を堆積させる前に、第１ホール４７１の側壁に反射膜４７５をさらに形成することができる。次に、第２マスク（図示せず）を利用し、第２色変換層４８２用第２ホール４７２を形成し、第２ホール４７２に、第２色変換層４８２を堆積させることができる。第２色変換層４８２を堆積させる前に、第２ホール４７２の側壁に、反射膜４７５をさらに形成することができる。また、第３マスク（図示せず）を利用し、第３色変換層４８３用第２ホール４７３を形成し、第２ホール４７３に、第３色変換層４８３を堆積させることができる。第３色変換層４８３を堆積させる前に、第３ホール４７３の側壁に、反射膜４７５をさらに形成することができる。以上の過程を介して、隣接する色変換層間に隔壁４７７が形成される。
【0112】
次に、図１９は、トレンチ構造を有する第２電極４６７を形成する方法を図示したものである。図１５に図示された構造物において、第１半導体層４２０に、微細パターン構造４６５を形成し、第１半導体層４２０をエッチングし、トレンチ４６６を形成する。そして、第１半導体層４２０に対して導電性物質を堆積させ、そしてエッチングし、第２電極４６７とウィンドウ領域４６８とを形成することができる。第２電極４６７は、トレンチ構造を有することができ、例えば、第２電極４６７が隔離構造４３０に接触される深さを有することができる。第２電極４６７は、反射性物質及び導電性物質によって形成され、活性層４２５ａからサイド方向に発光した光を反射させる反射膜の役割も行うことができる。
【0113】
図２０を参照すれば、第２電極４６７上に、複数層の色変換層（４８１，４８２，４８３）が形成される。色変換層（４８１，４８２，４８３）の製造方法は、図１８を参照して説明したのと実質的に同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0114】
例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法により、駆動層と発光層とがモノリシックに形成され得る。また、例示的な実施形態によるディスプレイ製造方法により、エピ基板を上部に来るように逆さにして製造するフリップ製造工程を介して、メサ構造のない縦型電極構造を形成することができる。電極を形成するためのビアホールエッチング工程を減らし、製造工程を単純化させることができ、メサ構造がないために、メサ構造による内部量子効率低下を防止することができる。また、第１電極と第２電極とのうち少なくとも一つが反射膜の役割を行うことにより、発光効率を高めることができる。
【0115】
前述の実施形態は、例示的なものに過ぎず、当該技術分野の当業者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であろう。従って、例示的な実施形態による真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決められるものである。
【産業上の利用可能性】
【0116】
本発明の、ディスプレイ装置及びその製造方法は、例えば、表示関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【0117】
１１０，２１０，４５０ 支持基板
１２０，２２０，４５５ 結合層
１３０，２３０ 駆動層
１３５，２３５ 駆動素子
１４０，２４０ 発光層
１４１，２４１ 第１電極
１４２，２４２ 第１半導体層
１４３，２４３ 活性層
１４５，２４５ 第２半導体層
１４６，２４６，２４６Ｂ，３４６ 第２電極
１４７，２４７，４３０ 隔離構造
２４８，４６５ 微細パターン構造
１４９，２４９ ウィンドウ領域
１５０，２５０ 隔壁
１５１，１５２，１５３，２５１，２５２，２５３，３５１，３５２，３５３，４８１，４８２，４８３ 色変換層
１２０，２２０，４５５ 結合層
１３０，２３０ 駆動層
１３５，２３５ 駆動素子
１４０，２４０ 発光層
１４１，２４１ 第１電極
１４２，２４２ 第１半導体層
１４３，２４３ 活性層
１４５，２４５ 第２半導体層
１４６，２４６，２４６Ｂ，３４６ 第２電極
１４７，２４７，４３０ 隔離構造
２４８，４６５ 微細パターン構造
１４９，２４９ ウィンドウ領域
１５０，２５０ 隔壁
１５１，１５２，１５３，２５１，２５２，２５３，３５１，３５２，３５３，４８１，４８２，４８３ 色変換層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】