JP6931390B2

JP6931390B2 - 表示装置、及びこのような装置を製造するための方法

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Publication number: JP6931390B2
Application number: JP2019519294A
Authority: JP
Inventors: マンドロン，トニー; ラシーヌ，ブノワ; テンプリエ，フランソワ
Original assignee: コミサリアアエナジーアトミックエオックスエナジーズオルタネティヴ
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: CN109844947A; FR3057995B1; WO2018073515A1; US10804326B2; KR20190070928A; CN109844947B; EP3529834A1; KR102453674B1; US20190280048A1; JP2019534473A; EP3529834B1; FR3057995A1

Description

本開示は、発光型表示装置の分野に関する。本開示はより具体的には、複数の発光ダイオードと、画像を表示するために発光ダイオードを個々に制御することができる電子回路とを備えたモノリシック発光型表示装置を提供することを目的とする。本開示は更に、このような装置を製造する方法を提供することを目的とする。本願はより具体的には、カラー画像表示装置の分野に関する。

複数の有機発光ダイオードと、画像を表示するために有機発光ダイオードを個々に制御することができる１つの制御回路とを備えた表示装置が既に提供されている。カラー画像を表示するために、このような装置は、異なる波長領域の光を発することができる有機発光ダイオードを備えてもよい。

このような装置の不利点は、特に有機発光ダイオードが高い輝度レベル、例えば10,000 cd/m²を超えて動作すべく設けられる場合、有機発光ダイオードの寿命が比較的短いことである。特に、長い寿命を有しながら、高い輝度レベルで緑色の光又は赤色の光を発することができる有機発光ダイオードの形成が知られているが、高い輝度レベルで青色の光を発して長い寿命を有することができる発光ダイオードを得るのは現在まで困難である。

複数の無機の窒化ガリウム発光ダイオードと、画像を表示するために窒化ガリウム発光ダイオードを個々に制御することができる１つの制御回路とを備えた表示装置が更に提供されている。窒化ガリウム発光ダイオードは実際、高い輝度レベルで光を発して長い寿命を有することができる。このような装置では、発光ダイオードは一般に全て同一の波長領域で、典型的には青色の光を発する。カラー画像の表示を可能にするために、赤色画素発光ダイオード及び緑色画素発光ダイオードは、発光ダイオードによって発せられる青色の光を赤色の光又は緑色の光に変換することができる、例えばリンから構成された色変換素子で覆われている。

このような装置の不利点として、特に体積及び／又は製造コストの観点からの色変換素子の形成に関連した制約がある。

公知の装置の不利点の全て又は一部を克服するカラー画像表示装置を提供することが望ましい。

従って、実施形態は、窒化ガリウム発光ダイオードを夫々有して第１の波長領域で光を発することができる複数の第１の画素と、有機発光ダイオードを夫々有して第２の波長領域で光を発することができる複数の第２の画素とを備えたモノリシック型の表示装置を提供する。

実施形態によれば、前記表示装置は、前記第１の画素及び第２の画素毎に金属接続パッドを第１の表面の側に有する一体化型の制御回路を備えており、前記第１の画素の発光ダイオード及び前記第２の画素の発光ダイオードは、前記制御回路の第１の表面の側に配置されており、前記第１の画素及び第２の画素毎に設けられた前記金属接続パッドに接続された第１の電極を夫々有している。

実施形態によれば、前記第１の画素及び前記第２の画素の各々の発光ダイオードは、前記制御回路と反対側の前記第１の電極の表面を覆う少なくとも１つの半導体層と、前記第１の電極と反対側の前記少なくとも１つの半導体層の表面を覆う第２の電極とを有している。

実施形態によれば、前記第１の画素の発光ダイオードの第２の電極及び前記第２の画素の発光ダイオードの第２の電極は相互に接続されている。

実施形態によれば、前記第１の画素の第２の電極及び前記第２の画素の第１の電極は、前記表示装置の同一の導電レベルに配置されている。

実施形態によれば、前記第２の画素の前記半導体層は、前記表示装置の全ての前記第２の画素に共通の連続した層であり、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びている。

実施形態によれば、各第１の画素の第２の電極は、前記第２の画素の前記少なくとも１つの半導体層から局所的な絶縁層によって絶縁されている。

実施形態によれば、前記第２の画素の前記半導体層は、前記第２の画素の発光ダイオードのレベルのみに配置された連続していない層である。

別の実施形態は、第１の波長領域で光を発することができる複数の第１の画素と、第２の波長領域で光を発することができる複数の第２の画素とを備えたモノリシック型の表示装置を製造する方法であって、
a) 前記表示装置の前記第１の画素及び第２の画素毎に金属接続パッドを第１の表面に有する一体化型の制御回路を形成する工程、
b) 前記第１の画素毎に、前記第１の画素の金属接続パッドに接する第１の電極と、前記制御回路と反対側の前記第１の電極の表面を覆う少なくとも１つの半導体層とを有する窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体を前記制御回路の第１の表面に載置する工程、
c) 前記窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体を横方向に分離する空間を絶縁性充填材料で充填する工程、及び
d) 前記第１の画素毎に前記第１の電極と反対側の前記半導体層の表面を覆う第２の電極を、前記第２の画素毎に前記絶縁性充填材料を覆って前記第２の画素の金属接続パッドに接続された第１の電極を同一の導電レベルに形成する工程
を順次的に有することを特徴とする方法を提供する。

実施形態によれば、前記方法は、e) 工程d)の後に前記第２の画素毎に、前記制御回路と反対側の前記第２の画素の第１の電極の表面を覆う少なくとも１つの有機半導体層を成膜する工程を更に有する。

実施形態によれば、前記有機半導体層は、前記表示装置の全ての前記第２の画素に共通の連続した層であり、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びている。

実施形態によれば、前記方法は、工程d)と工程e)との間に、前記第１の画素の第２の電極を前記有機半導体層から絶縁する局所的な絶縁層を形成する工程を更に有する。

実施形態によれば、前記有機半導体層は、前記第２の画素の発光ダイオードのレベルのみに配置された連続していない層である。

実施形態によれば、前記方法は、工程e)の後に前記第２の画素毎に、前記第２の画素の第１の電極と反対側の前記有機半導体層の表面を覆う第２の電極を成膜する工程を更に有する。

実施形態によれば、前記第２の画素の第２の電極は、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びている連続した層を形成する。

前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない特定の実施形態について以下に詳細に説明する。

図1A、図1B、図1C及び図1Dは、カラー画像表示装置を製造する方法の実施形態を概略的に示す断面図である。カラー画像表示装置の実施形態を概略的に示す平面図である。カラー画像表示装置の別の実施形態を概略的に示す断面図である。

同一の要素は様々な図面において同一の参照番号で示されており、更に様々な図面は正しい縮尺で示されていない。明瞭化のために、記載された実施形態の理解に有用な工程及び要素のみが示され詳述されている。特に、有機発光ダイオードの活性積層体の様々な層の組成及び配置、並びに窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体の様々な層の組成及び配置は詳述されておらず、記載された実施形態は、有機発光ダイオード及び窒化ガリウム発光ダイオードの通常の活性積層体と適合する。更に、発光ダイオードを制御するための集積回路の形成は詳述されておらず、記載された実施形態は、このような制御回路の通常の構造及びこのような制御回路を製造する方法と適合する。

以下の記載では、「前」、「後ろ」などの絶対位置、若しくは「上方」、「下方」、「上側」、「下側」などの相対位置を限定する文言、又は「水平方向」、「垂直方向」などの方向を限定する文言を参照するとき、この文言は図1A、図1B、図1C、図1D又は図３の断面図の向きを指し、実際、記載された装置は異なって方向付けられてもよいと理解される。「約」、「実質的に」及び「の程度」という文言は、該当する値のプラスマイナス10％、好ましくはプラスマイナス５％の許容値を示すために本明細書に使用されている。

実施形態の態様によれば、モノリシック型カラー画像表示装置に、第１の波長領域の光、例えば青色の光（つまり、450 〜490 nmの範囲内の波長を有する青色の光）を発することができる無機窒化ガリウム発光ダイオードと、一又は複数の他の波長領域の光、例えば緑色の光（つまり、490 〜570 nmの範囲内の波長を有する緑色の光）及び赤色の光（つまり、600 〜700 nmの範囲内の波長を有する赤色の光）を発することができる有機発光ダイオードとが一体化されている。

図1A、図1B、図1C及び図1Dは、このような装置を製造する方法の実施形態の連続的な工程を概略的に示す断面図である。図1A、図1B、図1C及び図1Dは、より具体的には装置の３つの画素Ｂ，Ｒ，Ｇの形成を示し、各画素は発光ダイオードを有して、３つの異なる波長帯域で夫々光を発することができる。例として、画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇは、青色の光、赤色の光及び緑色の光を夫々発することができる。実際、表示装置は、複数の同一又は同様の画素Ｂ、複数の同一又は同様の画素Ｒ及び複数の同一又は同様の画素Ｇを備えてもよく、各タイプの画素Ｂ，Ｒ，Ｇは、装置の実質的に表面全体に亘って、例えばアレイ配置で規則的に分散してもよい。

図1Aは、半導体基板111 、例えばシリコン基板の内側及び最上部に既に形成されて一体化された制御回路110 を概略的に示している。この例では、制御回路110 は、発光ダイオードを流れる電流及び／又は発光ダイオードに印加される電圧を制御可能とすべく、画素の発光ダイオードの電極の一方（アノード又はカソード）に接続されるように構成された金属接続パッド113 を装置の画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇ毎に制御回路110 の上面側に有している。制御回路は、例えば、画素毎に設けられた金属パッド113 に接続された画素毎に、画素発光ダイオードを流れる電流及び／又は画素発光ダイオードに印加される電圧の制御を可能にする一又は複数のトランジスタを有する基本制御セルを有している。制御回路110 は、例えばCMOS技術で形成されている。金属パッド113 は、絶縁材料114 、例えば酸化シリコンに横方向で囲まれ得るため、制御回路110 は、金属パッド113 及び絶縁領域114 が交互に配置された実質的に平坦な上面を有している。以下に更に詳細に説明するように、発光ダイオードの（金属パッド113 に接続されていない）他の電極上の接点が、例えば制御回路110 の周縁領域に制御回路110 の（図面に示されていない）一又は複数の接続パッドを介して合わせて設けられてもよい。

図1Aは、装置の画素Ｂの各接続パッド113 上に窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体を載置する工程をより具体的に示す。この例では、制御回路上に載置された活性積層体は、接続パッド113 の表面から以下の順番に、例えば金属で形成された導電層121 、Ｐ型にドープされた窒化ガリウム層123 、発光層125 及びＮ型にドープされた窒化ガリウム層127 を有する垂直積層体である。発光層125 は、例えば一又は複数の発光層の積層体によって形成されており、各発光層は、例えばGaN 、InN 、InGaN 、AlGaN 、AlN 、AlInGaN 、GaP 、AlGaP 、AlInGaP 又はこれらの材料の一若しくは複数の組み合わせから構成された量子井戸を形成している。変形例として、発光層125 は、例えば残留ドナー濃度が10¹⁵〜10¹⁸ atoms/cm³の範囲内であり、例えば10¹⁷atoms/cm³程度である真性の、つまり非意図的にドープされた窒化ガリウム層であってもよい。この例では、発光層125 の上面が窒化ガリウム層127 の下面に接し、発光層125 の下面が窒化ガリウム層123 の上面に接し、窒化ガリウム層123 の下面が導電層121 の上面に接し、導電層121 の下面が金属パッド113 の上面に接する。導電層121 は、画素Ｂの発光ダイオードのアノード電極を形成し、窒化ガリウム層123 及び窒化ガリウム層127 は夫々発光ダイオードの半導体のアノード層及びカソード層を形成する。変形例として、制御回路110 上に載置された積層体が導電層121 を含まないことが可能であり、この場合、積層体の半導体層123 は制御回路の金属パッド113 と直接接するため、金属パッド113 は画素Ｂの発光ダイオードのアノード電極を形成する。

図示された例では、図1Aの工程で制御回路110 上に載置された積層体は、画素Ｂの発光ダイオードの上部電極（本例ではカソード電極）、つまり、窒化ガリウム層123 と反対側の窒化ガリウム層127 の表面を覆う電極を有していない。この上部電極を実際には、画素Ｒ及び画素Ｇの発光ダイオードの下部電極と同時的に後の工程で成膜する。

図1Aの工程で制御回路110 上に載置された窒化ガリウム発光ダイオードの積層体を、適した支持基板、例えばサファイア基板又はコランダム基板（不図示）上にエピタキシによって予め形成してもよい。より具体的には、窒化ガリウム層127 、発光層125 及び窒化ガリウム層123 を支持基板の表面からエピタキシによって連続的に形成してもよく、その後、導電層121 を、場合によっては支持基板と反対側の窒化ガリウム層123 の表面に成膜してもよい。次に支持基板を除去してもよく、その後、発光ダイオードを、例えば切り取りによって個別化してもよい。発光ダイオードを個々のチップに切断するために、粘着性の保持フィルムを、支持基板と反対側の活性積層体の表面の側に予め配置してもよい。発光ダイオードを個別化すると、発光ダイオードを制御回路110 上に一つずつ配置して図1Aの構造体を得ることができる。

変形例として、活性積層体が制御回路110 の表面全体を実質的に覆うように、活性積層体を個々の発光ダイオードに切断する前に活性積層体を制御回路110 の上面に一体で載置してもよい。次に活性積層体の支持基板を、例えば機械加工によって除去してもよく、その後、画素Ｒ及び画素Ｇに対向する活性積層体をエッチングによって局所的に除去し、センサの画素Ｂの上側の活性積層体の部分のみを保持して、図1Aの構造体を得てもよい。

図1Aの工程の終わりに、画素Ｂの発光ダイオードの活性部分が、制御回路110 の上面に配置された別個のパッド又はアイランドを形成する。パッド又はアイランドの厚さは、例えば0.1 〜１μｍの範囲内であり、例えば0.5 μｍ程度である。

図1Bは、図1Aの工程の終わりに得られた構造体の上面を平坦化する工程を示す。この工程中、画素Ｂの発光ダイオードの活性部分を横方向に分離する空間に絶縁性充填材料129 、例えば酸化シリコン又は樹脂を充填し、実質的に平坦な上面を有する構造体を得る。例として、画素Ｂの発光ダイオードの活性積層体の厚さより大きい厚さに亘って、画素Ｂの上側を含む構造体の上面全体に絶縁性充填材料129 をまず成膜し、その後、平坦化工程を、例えば化学機械研磨によって行い、この工程中、活性積層体の厚さと実質的に等しい厚さに亘って画素Ｂの発光ダイオードの活性積層体の周りのみに絶縁性充填材料を保持する。

図1Cは、装置の画素Ｂの無機発光ダイオードの上部電極131 、及び装置の画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードの下部電極133 を、例えば金属性の同一の導電レベルＭに同時的に形成する工程を示す。ここで導電レベルは、同時的に形成されて制御回路110 の上面と実質的に平行な同一の平均面に配置された導電性領域の集合体を意味する。

より具体的には、この工程中、画素発光ダイオードのカソード層127 の最上部にカソード層127 の上面に接して配置されたカソード電極131 を装置の各画素Ｂ上に更に形成する。この例では、カソード電極131 は、画素Ｂの発光ダイオードの上面の一部のみを覆っている。実際、図1A、図1B、図1C及び図1Dに関連して記載された装置は上面から光を発するように構成されているため、カソード電極131 は、画素Ｂの発光ダイオードの上面を完全に覆うべきではない。例として、カソード電極131 は、平面視で画素Ｂの発光ダイオードの周縁領域の全て又は一部に亘って延びている。

この工程中、例えば画素の接続パッド113 と垂直方向に一列に絶縁性充填層129 の上面に配置された下部電極133 を装置の各画素Ｒ及び各画素Ｇ上に更に形成する。下部電極133 は、例えば画素の（まだ形成されていない）有機発光ダイオードの表面全体に延びている。下部電極133 は、絶縁層129 を横切る、例えばタングステン又は銅で形成された導電性ビア135 を介して画素の下にある接続パッド113 に接続されている。ビア135 を、絶縁層129 を成膜した後であって、電極131, 133を形成する前に、詳述しない工程中に形成してもよい。接続パッド113 は、ビア135 を介して下部電極133 に電力を電気的に供給する機能を有することに注目すべきである。従って、変形例として、接続パッド113 の表面積は下部電極133 の表面積より小さくても大きくてもよく、及び／又は接続パッド113 は下部電極133 に対して（平面視で）偏移してもよい。

下部電極133 （及びひいては上部電極131 、上部電極131 は下部電極133 と同一の導電レベルＭで形成される）は、装置の上方部分からの光を反射する上面を有するように設けられていることが好ましい。このため、有機発光ダイオードによって下面に向かって発せられる光を上面に向かって反射することにより、装置の光効率を高めることができる。例として、下部電極133 は、銀、酸化スズ、アルミニウム、アルミニウム−銅合金又は透明な導電性酸化物（ZnO 、AZO 、ITO など）で形成された少なくとも１つの上層を有している。

ビア135 及び電極131, 133は、集積回路の製造に現在使用されているタイプの従来のフォトリソグラフィ法に応じて、例えばCMOS技術で形成されてもよい。

図1Cは、電極131, 133を形成した後の工程を更に示し、この工程中、例えば樹脂で形成された局所的な絶縁層137 を、金属被膜131 の上面全体に亘って且つ金属被膜131 の側面に成膜し、装置の（図1Cに示されていない）上層から金属被膜131 を絶縁する。しかしながら、絶縁層137 は、画素Ｒ及び画素Ｇの発光ダイオードの下部電極133 の上面の少なくとも一部に亘って延びていない。図示された例では、絶縁層137 は、各下部電極133 の周縁領域に亘って且つ各下部電極133 の側面に延びており、装置の近隣画素の発光ダイオード間の絶縁を補強して、後で有機半導体層を成膜するために下部電極133 によって形成された縁部を丸くする。局所的な絶縁層137 は、例えばレジストで形成されている。レジストを、例えばまず装置の上面全体に広げて、次に照射してエッチングし、所望の領域のみにレジストを保持する。

図1Dは、図1Cの工程の手順の終わりに得られた構造体の上面に亘って有機半導体層139 を成膜する工程を示す。有機半導体層139 は活性有機発光ダイオード層である。有機半導体層139 は、反対の導電型の有機半導体材料の混合物で形成された単一の層であってもよく、又は、反対の導電型の有機半導体材料の少なくとも２つの層の垂直積層体であってもよい。より一般に、電流が横切るときに光を発することができる一又は複数の有機半導体層のあらゆる積層体を使用してもよい。この例では、有機半導体層139 は、緑色の光及び赤色の光を同時的に発することができるように選択されている。変形例として、有機半導体層139 は、白色の光を発することができるように、つまり、青色の光、緑色の光及び赤色の光を同時的に発することができるように選択されている。有機半導体層139 は、図1Cの工程の手順の終わりに得られた構造体の実質的に上面全体に亘って連続的に延びている。特に、有機半導体層139 の下面は、装置の画素Ｒ及び画素Ｇの下部電極133 と電気的に接する。しかしながら、局所的な絶縁層137 によって、有機半導体層139 は装置の画素Ｂの上部電極131 と電気的に接することができない。下部電極133 及び有機半導体層139 を形成するために選択される材料に応じて、有機半導体層139 を成膜する前に、図1Cの工程の手順の終わりに得られた構造体の上面に亘って一又は複数の導電性整合層を成膜してもよいことに注目すべきである。

図1Dは、装置の画素Ｒ及び画素Ｇの上部電極に相当する導電層141 を有機半導体層139 の上面に亘って成膜する工程を更に示す。導電層141 を、導電レベルＭの上側にある導電レベルM+1 に形成する。導電層141 は装置の画素Ｒ及び画素Ｇの全てに共通する電極を形成する。この例では、導電層141 は、装置の実質的に上面全体に亘って延びている連続した層である。装置は、上面側で見られるように構成されており、上部電極層141 は、画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードと画素Ｂの無機発光ダイオードとによって発せられる光の大部分を伝送することができるように選択されている。例として、電極141 は、10nm未満の厚さを有する、例えば銀で形成された金属の電極、又は透明な導電性材料、例えばインジウムスズ酸化物で形成された電極である。実際、有機半導体層139 及び上部電極141 を形成するために選択される材料に応じて、導電層141 を成膜する前に、有機半導体層139 の上面に亘って一又は複数の導電性整合層を成膜してもよい。

図1Dは、特に有機半導体層139 内に空気又は湿気が侵入することを防ぐ機能を有する封止層143 を導電層141 の上面に亘って成膜する工程を更に示す。例として、封止層143 をALD （「原子層成膜法」）によって成膜する。封止層143 を、例えば酸化シリコン（SiO₂）又は酸化アルミニウム（Al₂O₃ ）で形成する。

図1Dは、画素Ｒ及び画素Ｇの各々の有機発光ダイオードの上側に、例えば着色樹脂で夫々で形成されたカラーフィルタ145R, 145Gを成膜する工程を更に示す。カラーフィルタ145Rは、下にある発光ダイオードによって発せられる光のスペクトルの第１の部分のみを伝送し、カラーフィルタ145Gは、下にある発光ダイオードによって発せられる光のスペクトルの（第１の部分とは異なる）第２の部分のみを伝送する。この例では、カラーフィルタ145Rは赤色の光のみを伝送し、カラーフィルタ145Gは緑色の光のみを伝送する。変形例として、各画素Ｂでは、無機発光ダイオードの最上部に、カラーフィルタ145R, 145Gの帯域幅とは異なる帯域幅を有する、例えば着色樹脂で形成されたカラーフィルタ（不図示）、例えば青色の光のみを伝送することができるフィルタが更に設けられている。フィルタを画素Ｂ上に設けることにより、例えば有機半導体層139 によって引き起こされて画素の無機発光ダイオードによって発せられる光の波長の起こり得る分散を補正することが可能になる。特定のフィルタを画素Ｂ上に設けることにより、画素Ｂの無機発光ダイオードと画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードとの起こり得る輝度差を補償することが更に可能になり得る。実際、制御回路110 を制御する基本セルは、好ましくは制御回路110 の形成を簡略化すべく全て同一である。この場合、画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇの発光ダイオードは実質的に同一の電源電圧を受ける。同一の電源電圧に関して、画素Ｂの無機発光ダイオードが画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードより高い輝度レベルで光を発する場合、カラーフィルタを画素Ｂ上に設けることにより、画素Ｂの輝度レベルを減衰させて画素Ｒ及び画素Ｇのレベルと同等のレベルにすることが可能になり得る。

従って、図1Dの工程の手順の終わりに得られた装置は、３つの異なる波長帯で夫々光を発することができる画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇを備えており、各画素Ｂは無機発光ダイオードを有しており、各画素Ｒ又は各画素Ｇは有機発光ダイオードを有している。

この例では、画素Ｒ及び画素Ｇの発光ダイオードの下部電極133 は有機発光ダイオードのアノード電極に相当し、上部電極141 は有機発光ダイオードのカソード電極に相当する。

図２は、図1Dの装置の画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇの配置の例を概略的に示す平面図である。図２では、画素は正方形によって図式化されている。更に各画素Ｂには、画素発光ダイオードの上部電極131 が、ハッチングされた正方形によって示されている。図２は、画素Ｒ及び画素Ｇの上部電極141 を破線の矩形によって更に示している。平面視で画素Ｂ、画素Ｒ及び画素Ｇは、例えば行及び列のアレイに配置されている。

装置の画素Ｂの上部電極131 は、電極131, 133と同時的に導電レベルＭで形成された（図1A、図1B、図1C及び図1Dに示されていない）導電性トラック201 のネットワークを介して互いに接続されている。画素Ｂの上部電極131 を覆う絶縁層137 （図1C及び図1D）は、導電性トラック201 の上面及び側面を更に覆っており、装置の有機半導体層139 （図1D）から導電性トラック201 のネットワークを絶縁する。

上部電極131 を相互に接続する導電性トラックのネットワーク201 は、画素アレイの外側で、例えば画素アレイの外周部で画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードに共通の上部電極141 に接続されている。このため、装置の全ての発光ダイオードの上部電極を相互に接続することが可能になり、各発光ダイオードの個々の制御を、制御回路110 の対応する接続パッド113 を介して下部電極121 又は下部電極133 によって行う。

上記の例では、有機発光ダイオードの下部電極層133 のみが画素化されており、有機半導体層139 及び上部電極層141 が連続した層であることに注目すべきである。

図３は、カラー画像表示装置の別の実施形態を概略的に示す部分的に簡略化された断面図である。

図３の装置は上記の装置とは主に、前述した装置の連続した有機半導体層139 が、図３の装置では装置の画素Ｒ及び画素Ｇの有機発光ダイオードのレベルのみに配置された連続していない有機半導体層339 と取り替えられている点で異なる。

図３の装置を形成する方法は、例えば図1A、図1B及び図1Cに関連して記載された工程と同一の工程を有する。

図３の装置を形成する方法は、図1Cの工程の手順の終わりに得られた構造体の上面に有機半導体層339 を成膜する工程を更に有する。有機半導体層339 は、装置の画素Ｒ及び画素Ｇのレベルのみに配置された連続していない層であり、特に装置の画素Ｂの上側に延びていない。より具体的には、有機半導体層339 は、各画素Ｒのレベルに画素の下部電極133 と電気的に接する部分339Rを有し、各画素Ｇのレベルに画素の下部電極133 と電気的に接する部分339Gを有する。有機半導体層339R及び有機半導体層339Gは異なる性質の活性有機発光ダイオード層である。より具体的には、各部分339Rは、電流を伝導するときに第１の波長領域で光を発することができ、各部分339Gは、電流を伝導するときに第１の波長領域とは異なる第２の波長領域で光を発することができる。例として、有機半導体層339Rは赤色の光のみを発することができるように選択されており、有機半導体層339Gは緑色の光のみを発することができるように選択されている。局所的な有機半導体層339R, 339Gを、例えばシルクスクリーニングによって、又はステンシルを用いて、又は有機半導体層を局所的に成膜するあらゆる他の方法によって成膜する。

その後、画素Ｒ及び画素Ｇに共通の上部電極141 を、前述した方法と同様に又は同一に成膜する。特に上部電極141 は、画素Ｂの上側を含む装置の実質的に表面全体に亘って延びている連続した電極であってもよい。その後、封止層143 を、装置の上面全体に、前述した方法と同一に又は同様に成膜することができる。

図３の例では、有機半導体層339 が装置の画素Ｂの上側に延びていないので、画素Ｂの上部電極131 の絶縁が不要であることに注目すべきである。従って、局所的な絶縁層137 を少なくとも画素Ｂの上部電極131 のレベルで省略してもよい。図３に示されているように、画素Ｒ及び画素Ｇの上部電極141 が画素Ｂの上側を含む装置の実質的に表面全体に亘って延びている場合、上部電極141 の下面が上部電極131 の上面に直接接するため、装置の全ての発光ダイオードの上部電極が相互に接続される。

画素Ｒ及び画素Ｇ夫々の発光波長に特に適合された半導体層339R, 339Gが設けられるため、図1Dの装置の画素Ｒ及び画素Ｇの最上部に設けられたカラーフィルタ145R, 145Gを図３の装置では省略してもよい。

実際、図３の実施形態は、画素がかなり大きいサイズ、例えば平面視で20μｍより大きく、好ましくは50μｍより大きい最小寸法を有する表示装置によく適合されている。図1Dの実施形態は、有機半導体層を局所的に成膜するのが困難な、画素が比較的小さなサイズ、例えば平面視で20μｍより小さく、好ましくは５μｍより小さい最小寸法を有する表示装置によく適合されている。

特定の実施形態が述べられている。様々な変更及び調整が当業者に想起される。特に、装置の各画素で、画素発光ダイオードの下部電極がアノード電極であり、画素発光ダイオードの上部電極がカソード電極である実施形態が記載されている。装置の発光ダイオードの極性を反転させることにより、実施形態を適合させることは当業者の技能の範囲内である。

更に、１つの無機画素タイプ（画素Ｂ）及び２つの有機画素タイプ（画素Ｒ及び画素Ｇ）を備えた表示装置の実施形態のみが記載されているが、記載された実施形態は、この特定の場合に限定されない。変形例として、表示装置は、窒化ガリウム発光ダイオードを夫々有して異なる波長領域で光を夫々発することができる複数のタイプの無機画素を備えてもよい。更に表示装置は、１つのタイプの有機画素、又は異なる波長領域で光を発することができる３以上のタイプの有機画素を備えてもよい。

本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第16／60225 号明細書の優先権を主張している。

Claims

モノリシック型の表示装置であって、
窒化ガリウム発光ダイオードを夫々有して第１の波長領域で光を発することができる複数の第１の画素(B) 、及び有機発光ダイオードを夫々有して第２の波長領域で光を発することができる複数の第２の画素(R, G)と、
前記第１の画素(B) 及び第２の画素(R, G)毎に金属接続パッド(113) を第１の表面の側に有する一体化型の制御回路(110) と
を備えており、
前記第１の画素(B) の発光ダイオード及び前記第２の画素(R, G)の発光ダイオードは、前記制御回路(110) の第１の表面の側に配置されており、前記第１の画素及び第２の画素毎に設けられた前記金属接続パッド(113) に接続された第１の電極(121, 133)を夫々有しており、
前記第１の画素(B) 及び前記第２の画素(R, G)の各々の発光ダイオードは、前記制御回路(110) と反対側の前記第１の電極(121, 133)の表面を覆う少なくとも１つの半導体層(123, 125, 127, 139; 339R, 339G)と、前記第１の電極と反対側の前記少なくとも１つの半導体層の表面を覆う第２の電極(131, 141)とを有しており、前記第１の画素(B) の第２の電極(131) 及び前記第２の画素(R, G)の第１の電極(133) は前記表示装置の同一の導電レベル(M) に配置されていることを特徴とする表示装置。
前記第１の画素(B) の発光ダイオードの第２の電極(131) 及び前記第２の画素(R, G)の発光ダイオードの第２の電極(141) は相互に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第２の画素(R, G)の前記少なくとも１つの半導体層(139) は、前記表示装置の全ての前記第２の画素(R, G)に共通の連続した層であり、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
各第１の画素(B) の第２の電極(131) は、前記第２の画素(R, G)の前記少なくとも１つの半導体層(139) から局所的な絶縁層(137) によって絶縁されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記第２の画素(R, G)の前記少なくとも１つの半導体層(339R, 339G)は、前記第２の画素の発光ダイオードのレベルのみに配置された連続していない層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
第１の波長領域で光を発することができる複数の第１の画素(B) と、第２の波長領域で光を発することができる複数の第２の画素(R, G)とを備えたモノリシック型の表示装置を製造する方法であって、
a) 前記表示装置の前記第１の画素(B) 及び第２の画素(R, G)毎に金属接続パッド(113) を第１の表面に有する一体化型の制御回路(110) を形成する工程、
b) 前記第１の画素(B) 毎に、前記第１の画素の金属接続パッド(113) に接する第１の電極(121) と、前記制御回路(110) と反対側の前記第１の電極の表面を覆う少なくとも１つの半導体層(123, 125, 127) とを有する窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体を前記制御回路(110) の第１の表面に載置する工程、
c) 前記窒化ガリウム発光ダイオードの活性積層体を横方向に分離する空間を絶縁性充填材料(129) で充填する工程、及び
d) 前記第１の画素(B) 毎に前記第１の電極と反対側の前記少なくとも１つの半導体層(123; 125; 127) の表面を覆う第２の電極(131) を、前記第２の画素毎に前記絶縁性充填材料(129) を覆って前記第２の画素の金属接続パッド(113) に接続された第１の電極(133) を同一の導電レベル(M) に形成する工程
を順次的に有することを特徴とする方法。
e) 工程d)の後に前記第２の画素(R; G)毎に、前記制御回路(110) と反対側の前記第２の画素の第１の電極(133) の表面を覆う少なくとも１つの有機半導体層(139; 339R, 339G) を成膜する工程を更に有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記少なくとも１つの有機半導体層(139) は、前記表示装置の全ての前記第２の画素(R, G)に共通の連続した層であり、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
工程d)と工程e)との間に、前記第１の画素(B) の第２の電極(131) を前記少なくとも１つの有機半導体層(139) から絶縁する局所的な絶縁層(137) を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記少なくとも１つの有機半導体層(339R, 339G)は、前記第２の画素(R, G)の発光ダイオードのレベルのみに配置された連続していない層であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
工程e)の後に前記第２の画素毎に、前記第２の画素の第１の電極(133) と反対側の前記少なくとも１つの有機半導体層(139; 339R, 339G) の表面を覆う第２の電極(141) を成膜する工程を更に有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の方法。
前記第２の画素(R, G)の第２の電極(141) は、前記表示装置の実質的に表面全体に亘って延びている連続した層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。