JP2013171942A - 発光装置、ｌｅｄ装置、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素として単結晶半導体薄膜発光素子を用いて表示パネルを構成した場合、表示パネルの画素数が多くなると、半導体薄膜内の結晶欠陥、製造プロセスでの欠陥等の要因により、表示パネルとしての不良率が高くなる。
【解決手段】ＬＥＤアレイ基板５７と、この基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビア５３，５４と、表面上に形成された有機平坦化膜５８と、裏面側に形成されて貫通ビアと電気的に接続する裏面電極５５，５６と、平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の電極と前記貫通ビア５３，５４とを電気的に接続する配線６１，６２とを備え、貫通ビアの全て或いは一部が、それぞれ所定の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の電極と電気的に接続した構成のＬＥＤアレイ１２を用いて表示パネルを形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、単結晶薄膜半導体発光素子を用いた発光装置、ＬＥＤ装置、及び表示装置に関する。

従来、薄型表示装置として、ＬＥＤ等のバックライトにより照射された光を液晶パネル及び偏光板により遮断して画像を表示する液晶方式と、自己発光型のプラズマ方式がある。しかしながらこれらの方式では、輝度、コントラスト、動作速度、視野角、消費電力、小型化、高精細化などの点で課題が残されている。

これらの課題を解消する新たな表示方式として、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）を用いる方法や、単結晶発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いる方法が提案されている。これらの方式は、両方法共に自己発光型の発光素子を用いているため、輝度、コントラスト、動作速度、視野角、消費電力において優れており、液晶方式、プラズマ方式と比較して小型化、軽量化が期待される。

有機ＥＬ方式では、印刷技術による発光素子の形成が可能で、高精細の表示装置が可能となる。また、材料により発光波長を変更することが可能なことから、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の発光部を２次元に高精細に配列することによりフルカラーの表示装置が可能となる。しかしながら有機ＥＬでは、単結晶ＬＥＤと比較して発光効率が悪く、発光素子の寿命についても単結晶ＬＥＤに比べて劣るといった課題がある。

単結晶ＬＥＤ方式では、一般的に１画素当たり１つのＬＥＤモジュールを用いて表示装置を形成しており、それらを基板に実装してフルカラーの表示装置を形成した場合、有機ＥＬ方式と比較して高精細化の面で劣っていた。

以上の問題点を解消する一方法として、母材基板上に単結晶半導体薄膜層を形成し、母材基板から剥離し、別基板に単結晶半導体薄膜発光素子を張り付けることにより、表示装置を形成することが提案されている。各単結晶半導体薄膜発光素子は半導体製造プロセスで形成されるため、フォトリソ精度での高密度化が可能となる。また、発光素子が単結晶ＬＥＤであるため、優れた発光効率、高寿命を実現することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−５６４８８号公報（第５頁、図１）

しかしながら、上記した文献による従来の表示装置の構成では、画素数が増加すると１基板上に存在するＬＥＤの個数が増えることになるが、この個数増加に伴って、半導体薄膜内の結晶欠陥、製造プロセスでの欠陥等の要因により、表示パネルとしての不良率が高くなる。例えば、１つのＬＥＤの不良率が１０^−６であった場合、このＬＥＤによって画素数が１９２×１０８の表示パネルを構成した場合、表示パネルとしての不良率は約２．１％となり、更に、フルハイビジョン（画素数（１９２０×１０８０））の表示パネルを構成した場合、不良率が約８７．４％となってしまう。

本発明による発光装置は、
基板と、前記基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビアと、前記表面上に形成された平坦化層と、前記裏面側に形成されて前記貫通ビアと電気的に接続する裏面電極と、前記平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜発光素子と、前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と前記貫通ビアとを電気的に接続する配線とを備え、
前記貫通ビアの全て或いは一部が、それぞれ所定の前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と電気的に接続したことを特徴とする。

本発明による表示装置は、
基板と、前記基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビアと、前記表面上に形成された平坦化層と、前記裏面側に形成されて前記貫通ビアと電気的に接続する裏面電極と、前記平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜発光素子と、前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と前記貫通ビアとを電気的に接続する配線とを備え、
前記貫通ビアの全て或いは一部がそれぞれ所定の前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と電気的に接続した複数の発光装置と、前記複数の発光装置を格子状に複数配列して形成した表示パネルと、前記複数の発光装置の各裏面電極と電気的に接続された駆動端子を備えて前記表示パネルを駆動する駆動回路とを備え、
前記表示パネルの全ての前記単結晶半導体薄膜発光素子の配列ピッチを均一にしたことを特徴とする。

本発明による発光装置を複数配置して表示パネルを形成することにより、この表示パネルの全単結晶半導体薄膜発光素子の配列ピッチを均一に形成することが可能となり、これにより、表示パネルとしての不良率を改善することが可能となる。

本発明による実施の形態１の表示装置の構成を概略的に示す要部構成である。 図１の概略的なＡ−Ａ断面図である。 実施の形態１における、ＬＥＤアレイの平面図である。 図３と同方向から透視したＬＥＤアレイの背面（裏面）の構成を示す裏面構成図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 単結晶半導体薄膜ＬＥＤの平面図である。 図６におけるＣ−Ｃ断面図である。 単結晶半導体薄膜ＬＥＤを配列したＬＥＤアレイの製造工程を示す製造工程図であり、（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ各製造工程を示している。 ＬＥＤアレイを格子状に配列して形成される表示パネルの、隣接する４つのＬＥＤアレイの配置関係を示す配置図である。 表示装置の回路図であり、ＬＥＤアレイに格子状に配列された単結晶半導体薄膜ＬＥＤをダイオード記号で表わしている。 本発明による実施の形態２のＬＥＤアレイの平面図である。 図１１のＤ−Ｄ断面図である。 本発明による実施の形態３のＬＥＤアレイの平面図である。 図１３のＥ−Ｅ断面図である。 別の実施例として、表示パネルに互いに異なる単結晶薄膜半導体ＬＥＤを列毎に順次繰り返し配列した構成図である。 比較例としてのＬＥＤアレイの説明に供する図であり、（ａ）は、その接続用パッドを配置した構成を示し、（ｂ）は、複数配列して構成した表示パネルを示している。

実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の表示装置の構成を概略的に示す要部構成であり、図２は、図１の概略的なＡ−Ａ断面図である。尚、図２で、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の構成については省いている。

これ等の図に示すように、表示装置１は、プリント基板等の実装基板１１と、所定の隙間を介して縦（矢印Ｙ方向）・横(矢印Ｘ方向)に格子状に複数の発光装置としてのＬＥＤアレイ１２を配列して実装基板１１上に配備される表示パネル１０、実装基板１１に備えられた駆動回路１４ａ，１４ｂ等を備えている。実装基板１１上には、駆動回路１４ａの駆動端子２０ａ（図１０参照）との接続のための縦配線群１５と駆動回路１４ｂの駆動端子２０ｂ（図１０参照）との接続のための横配線群１６とが、交差部において互いに電気的に接続しないように形成されている。

後述するように、各ＬＥＤアレイ１２には、縦にｍ行、横にｎ列（ここではｍ＝５、ｎ＝５の例を示している）、格子状に複数の単結晶半導体薄膜発光素子としての単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が形成され、後述するように、これらの単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０にそれぞれ形成された第１裏面電極５５（図４参照）が、例えば図２に示すように、縦配線群１５（ここでは５配線からなる）の縦配線１５_１〜１５_５に電気的に接続するようにマイクロバンプ法等により実装されている。同様に、これらの単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０にそれぞれ形成された第２裏面電極５６（図４参照）が、横配線群１６（５配線からなる）の横配線１６_１〜１６_５に電気的に接続するようにマイクロバンプ法等により実装されている。これにより、後述するように駆動回路１４ａ，１４ｂと各ＬＥＤアレイ１２の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０とが電気的に接続される。

図３は、縦にｍ行、横にｎ列（ここではｍ＝８、ｎ＝５の例を示している）、格子状に複数の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が形成されＬＥＤアレイ１２の平面図であり、図４は、図３と同方向から透視したＬＥＤアレイ１２の背面（裏面）の構成を示す裏面構成図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

図５に示すように、ＬＥＤアレイ１２の基板としてのＬＥＤアレイ基板５７は、ここでは厚さＴ１（ここでは４００μｍ）のＳｉであり、その上面には膜厚Ｔ２（ここでは２μｍ）の平坦化層としての有機平坦化膜５８が形成され、更に有機平坦化膜５８の上面には、膜厚３μｍ、１００μｍ四方の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が、図３に示すように、縦（矢印Ｙ１方向）・横（矢印Ｘ１方向）に格子状に、互いに所定のピッチＰ（ここでは１５０μｍ）を保って、複数配置されている。従って、ここでは隣接する単結晶半導体ＬＥＤ５０間には５０μｍの隙間が形成される。

ＬＥＤアレイ基板５７及び有機平坦化膜５８には、これらを貫通する直径Ｄ１（ここでは２０μｍ）のＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等の導体からなる貫通ビア５３、５４が、図３に示すように、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と重ならないように、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０とは異なる領域に形成されている。

図３に示すように、２次元に格子状に配列された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を有するＬＥＤアレイ１２には、矢印Ｘ１方向において、各列の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０にそれぞれ隣接して配置され、矢印Ｙ１方向に延在するｎ（ｎ＝５）本の第１配線６１と、矢印Ｙ１方向において、各行の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０にそれぞれ隣接して配置され、矢印Ｘ１方向に延在するｍ（ｍ＝８）本の第２配線６２とが互いに電気的に絶縁された状態で格子状に形成されている。

各第１配線６１には、対応する行の各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０に形成された後述する第１の電極としてのアノード電極２３と電気的に接続するための分岐配線６１ａが形成され、また各第２配線６２には、対応する列の各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０に形成された後述する第２の電極としてのカソード電極２４と電気的に接続するための分岐配線６２ａが形成されている。

矢印Ｘ１方向に配列されたｎ（ｎ＝５）個の第１貫通ビア５３は、ここでは、各第１配線６１の一方の端部（矢印Ｙ１方向の端部）近傍と交差する位置に形成され、対応する第１配線６１、更には対応する列の各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０のアノード電極２３と、図４、図５に示すように、ＬＥＤアレイ１２の背面（裏面）に、対応してここでは連続的に形成されたＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等の第２裏面電極５５とを電気的に接続している。

同様に、矢印Ｙ１方向に配列されたｍ（ｍ＝８）個の第２貫通ビア５４は、ここでは、各第２配線６２の一方の端部（矢印Ｘ１とは反対方向の端部）近傍と交差する位置に配置され、対応する第２配線６２、更には対応する行の各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０のカソード電極２４と、図４に示すようにＬＥＤアレイ１２の背面（裏面）に、対応してここでは連続的に形成されたＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等の第２裏面電極５６とを電気的に接続している。

従って、ここでは、第１配線６１、第２配線６２、第１貫通ビア５３、及び第２貫通ビア５４の多くは、隣接する単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０間の隙間（ここでは５０μｍ）を利用して形成されている。

図６は、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の平面図であり、図７は、図６におけるＣ−Ｃ断面図である。

同図に示すように、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０は、１００μｍ四方のカソード層２２上に、Ｌ字状のカソード電極２４と５０μｍ四方の発光部２１が形成されており、この発光部２１は、カソード層２２上に、下から順にＮクラッド層３１、活性層３２、Ｐクラッド層３３、そしてアノード電極２３を積層して形成している。このアノード電極２３は、Ｐクラッド層３３上において島状に形成されている。

発光部２１において、アノード電極２３からカソード層２２までの膜厚Ｔ３は、例えばここでは２μｍに形成され、アノード電極２３からカソード電極２４に電流を流すことにより、活性層３２が発光する構成となっている。

図８は、縦にｍ行、横にｎ列（ここではｍ＝４、ｎ＝４の例を示している）、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を配列したＬＥＤアレイ１２の製造工程を示す製造工程図である。この製造工程図を参照しながら、ＬＥＤアレイ１２の製造工程について、以下に説明する。

まず同図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等の単結晶半導体薄膜層１５０を、ＧａＡｓ、Ｓｉ、サファイア、ＧａＮ、ＺｎＯ等の母材基板１０１上に犠牲層１０２を挟んで、有機金属化学気相成長結晶成長（ＭＯＣＶＤ法）等により形成した後に、同図（ｂ）に示すように、単結晶半導体薄膜層１５０をウェットエッチング法又はドライエッチング法により、島状に且つ犠牲層１０２を露出するように、分離エッチングする。

尚、ここでは、この分離エッチングの段階で、各島状部分には、すでに図６、図７で説明した発光部２１、アノード電極２３、及びカソード電極２４等が形成されているものとする。従って、以後、この島状部分を単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と称す。

次に、同図（ｃ）に示すように、母材基板１０１及び単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０に対し、犠牲層１０２を選択的にエッチングすることにより、各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を母材基板１０１から剥離する。次に、同図（ｄ）に示すように、母材基板１０１から剥離した各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０をＬＥＤアレイ基板５７の所定位置に対峙させ、ＬＥＤアレイ基板５７上に形成された有機平坦化膜５８に分子間力よって張り付ける。尚、このとき、ＬＥＤアレイ基板５７に形成された貫通ビア５３，５４と各単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０とが互いに重ならないように、各配置関係が予め考慮されているものである。

この際、ＬＥＤアレイ基板５７の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が張られる領域は、有機素材の有機平坦化膜５８により、５ｎｍ以下の平坦化が行なわれている。単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を張り合わせた後に、前記したような横配線６１及び縦配線６２（図３参照）を形成することにより、同図（ｅ）に示すようにＬＥＤアレイ１２を形成する。

尚、ここでは、分離エッチングを行う段階で、単結晶半導体薄膜層１５０に発光部２１、アノード電極２３、及びカソード電極２４等が形成されているものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、単結晶半導体薄膜層１５０をＬＥＤアレイ基板５７に張り合わせた後に、これらの発光部２１、アノード電極２３、及びカソード電極２４等を形成するようにしてもよい。

図９は、以上のようにして製造されたＬＥＤアレイ１２（ここでは、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を、縦にｍ行、横にｎ列（ｍ＝５、ｎ＝５）、配列した例を示している）を格子状に配列して形成される表示パネル１０の、隣接する４つのＬＥＤアレイ１２の配置関係を示す配置図である。

同図に示すように、各ＬＥＤアレイ１２における、矢印Ｘ方向の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の配列ピッチＰＸ１と、同方向における隣接するＬＥＤ１２の隣接する単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０間の距離ＰＸ２とが同一となるように配置し、同様にして、各ＬＥＤ１２における、矢印Ｙ方向の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の配列ピッチＰＹ１と、同方向における隣接するＬＥＤ１２の隣接する単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０間の距離ＰＹ２とが同一となるように配置している。

このように、隣接するＬＥＤアレイ１２を、各ＬＥＤアレイ１２の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の配列ピッチに合わせて複数配置することにより、配置されたＬＥＤアレイ１２によって構成される表示パネル１０の全ての単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が、縦・横において所定のピッチで配列されることになる。

図９に示す各ＬＥＤアレイ１２における、第１配線６１、第２配線６２、第１貫通ビア５３、及び第２貫通ビア５４は、例えば、図３で説明したように形成されており、図３に示すＬＥＤアレイ１２を、ｍ＝５、ｎ＝５（例えば点線で示す位置で分離して単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を５列、５行に配列）で構成し、同図の矢印Ｘ１、Ｙ１方向を、図９の矢印Ｘ、Ｙ方向に合わせて４つ配置した構成とみなすことができる。

図１に示す表示装置１の表示パネル１０は、以上のような構成のＬＥＤアレイ１２を、縦（矢印Ｙ方向）にＭ（Ｍ＝４）行、横(矢印Ｘ方向)にＮ（Ｎ＝７）列、上記した所定の間隔を介して格子状に配列したものである。

従って図２に示すように、縦配線群１５の各配線１５_１〜１５_５は、それぞれ対応する列に配置されたＬＥＤアレイ１２の第１裏面電極５５と電気的に接続し、同様に、横配線群１６の各配線１６_１〜１６_５は、それぞれ対応する行に配置されたＬＥＤアレイ１２の第２裏面電極５６と電気的に接続する。

これにより、実装基板１１上に配置された表示パネル１０の全てのＬＥＤアレイ１２の全ての単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０は、同じ列に配置された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の全てのアノード電極２３（図３）が縦配線群１５の対応する配線によって駆動回路１４ａの対応する駆動端子２０ａ（図１０）に電気的に接続し、また同じ行に配置された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の全てのカソード電極２４（図３）が横配線群１６の対応する配線によって駆動回路１４ｂの対応する駆動端子２０ｂ（図１０）に電気的に接続する。

図１０は、以上のように構成された表示装置１の回路図であり、ＬＥＤアレイ１２に格子状に配列された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０をダイオード記号で表わしている。尚、ここでは、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を縦にｍ行、横にｎ列配列したＬＥＤアレイ１２を、更に縦にＭ行、横にＮ列配列した表示パネル１０を駆動する回路例を示している。

駆動回路１４ａの駆動端子２０ａに接続するａ_１〜ａ_ｎ・Ｎまでの（ｎ×Ｎ）本の縦配線は、それぞれ対応する列に配列された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０のアノード電極に接続され、駆動回路１４ｂの駆動端子２０ｂに接続するｂ_１〜ｂ_ｍ・Ｍまでの（ｍ×Ｍ）本の横配線は、それぞれ対応する行に配列された単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０のカソード電極に接続されている。例えば図１の表示装置１の場合、ＬＥＤアレイ１２が４行（Ｍ＝４）、７列（Ｎ＝７）配列されて表示パネルを構成し、各ＬＥＤアレイ１２には、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０が５列（ｍ＝５）、５行（ｎ＝５）配列され、縦配線ａ_１〜ａ_ｎ・Ｎの数（ｎ×Ｎ）が３５、横配線ｂ_１〜ｂ_ｍ・Ｍの数（ｍ×Ｍ）が２０となる。

以上のような回路構成において、例えば駆動回路１４ｂにおいて、横配線ｂ_１〜ｂ_ｍ・Ｍを順次グランドに接続する矢印方向のスキャン処理を繰り返し、これに同期して、駆動回路１４ａにて、縦配線ａ_１〜ａ_ｎ・Ｎの選択した配線に所定電圧を印加することによって、全ての単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０のうち、所望の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を順次発光させることにより、任意のパターンを、表示装置の表示パネルで表現することが可能となる。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤアレイ１２によれば、ＬＥＤアレイ基板５７に貫通ビア５３，５４を設けることにより、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０をＬＥＤアレイ基板５７の表面側の同一平面上に縦・横所定のピッチで配列し、他のＬＥＤアレイや駆動回路との接続のための端子をＬＥＤアレイ基板５７の裏面側に配列することができるため、このＬＥＤアレイ１２を複数配列して形成した表示パネル１０上の全単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０を、同一平面状に、縦・横所定のピッチで均一に配列することが可能となる。これにより、歩留まりが高いサイズでＬＥＤアレイを構成し、表示パネル１０を構成することにより、表示装置の歩留まりを向上させることが可能となる。

例えば、不良率が１０^−６の単結晶半導体薄膜ＬＥＤで、画素数が１９２（ｍ）×１０８（ｎ）のＬＥＤアレイを形成した場合、このＬＥＤアレイの不良率は約２．１％となるが、この段階で選択した良品のＬＥＤアレイのみを用いて更にフルハイビジョン（画素数（１９２０×１０８０））の表示パネルを構成した場合、この表示パネルの不良率も同程度に抑えることが可能となる。一方、同じ不良率の単結晶半導体薄膜ＬＥＤでそのままフルハイビジョンの表示パネルを構成した場合、前記したようにその不良率は、８７．４％となる。

図１６は、比較例としてのＬＥＤアレイ６０１の説明に供する図である。同図（ａ）は、ＬＥＤアレイ基板に貫通ビアを備えずに、ＬＥＤアレイ基板の表面側の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５５０が配列された同一平面上に、他のＬＥＤアレイや駆動回路との接続のための接続用パッド５１１，５１２を配置したＬＥＤアレイ６０１の構成を示している。同図（ｂ）は、このＬＥＤアレイ６０１を、複数（ここでは４つ）配列して構成した表示パネルを示している。同図（ｂ）に示すように、接続用パッド５１１，５１２がＬＥＤアレイ基板の表面側に形成されている表示パネルでは、これらの接続用パッドによって配列領域の制約を受けるため、表示パネルの複数のＬＥＤアレイ６０１の全単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５５０を、同一平面状に、縦・横所定のピッチで均一に配列することが不可能となる。

以上のように、ＬＥＤアレイに貫通ビアを設けることによって、ＬＥＤアレイ基板の表面側から、接続パッド等の所定以上の面積を必要をする要素を排除できるため、表示パネルの複数のＬＥＤアレイの全単結晶半導体薄膜ＬＥＤを、同一平面状に、縦・横所定のピッチで均一に配列することができる。

実施の形態２．
図１１は、本発明による実施の形態２のＬＥＤアレイ２１２の平面図であり、図１２は、図１１のＤ−Ｄ断面図である。

このＬＥＤアレイを採用する表示装置が、前記した図１に示す実施の形態１の表示装置と主に異なる点は、ＬＥＤアレイ２１２の構成の一部である。従って、このＬＥＤアレイを採用する表示装置が、前記した実施の形態１の表示装置１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の表示装置の要部構成は、ＬＥＤアレイ２１２の構成以外において図１に示す実施の形態１の表示装置１の要部構成と共通するため、必要に応じて実施の形態１の図を参照する。

本実施の形態のＬＥＤアレイ２１２では、前記した実施の形態１のＬＥＤアレイ１２（図３参照）より単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の配列密度を高めた場合を想定し、ここでは１００μｍ四方の単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０をピッチＰ（＝１１５μｍ）で格子状に配列している。従って、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０間の隙間（＝１５μｍ）が第１貫通ビア２５４の直径Ｄ１（＝２０μｍ）よりも小さくなっている。

従って、本実施の形態では、図１２の断面図に示すように、第１貫通ビア２５３が第１配線６１と電気的に接続する部分を除いて、第１貫通ビア２５３上に有機平坦化膜５８を形成し、必然的に重なる第１貫通ビア２５３と単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と間に有機平坦化膜５８が介在するように、且つ単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の発光部２１（図６参照）が第１貫通ビア２５３と重ならないように構成している。

単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と第１貫通ビア２５３の配置関係について図１２の断面図を参照して説明したが、単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と第２貫通ビア２５４の配置関係も同様に、必然的に重なる第２貫通ビア２５４と単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０と間に有機平坦化膜５８が介在するように、且つ単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の発光部２１（図６参照）が第２貫通ビア２５４と重ならないように構成している。

以上のように構成されたＬＥＤアレイ２１２は、前記した実施の形態１でのＬＥＤアレイ１２と同様に、図１に示す表示装置の表示パネルとして実装基板１１上に配置されることによって、回路構成が図１０で示す構成となる。従って、ＬＥＤアレイ２１２を採用して構成する表示装置についてのここでの詳細な説明は省略する。尚、各単結晶半導体薄膜ＬＥＤにおいて、実際に発光に関与する発光部２１の下の構造が同一となるため、発光部下の構造による反射等の影響によって、発光状態がばらつくのを防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤアレイによれば、発光部が貫通ビアと重なるのをさけながら単結晶半導体薄膜ＬＥＤの集積度を上げることができるため、実施の形態１と同様の効果を得ることが出来るのに加え、発光品質（特に均一性）を保ちながら実施の形態１で説明したＬＥＤアレイより、より高精細化した表示装置を提供できる。

実施の形態３．
図１３は、本発明による実施の形態３のＬＥＤアレイ３１２の平面図であり、図１４は、図１３のＥ−Ｅ断面図である。

このＬＥＤアレイを採用する表示装置が、前記した図１に示す実施の形態１の表示装置と主に異なる点は、ＬＥＤアレイ３１２の構成の一部である。従って、このＬＥＤアレイを採用する表示装置が、前記した実施の形態１の表示装置１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の表示装置の要部構成は、ＬＥＤアレイ３１２の構成以外において図１に示す実施の形態１の表示装置１の要部構成と共通するため、必要に応じて実施の形態１の図を参照する。

本実施の形態のＬＥＤアレイ３１２では、前記した実施の形態２のＬＥＤアレイ２１２より単結晶半導体薄膜ＬＥＤ５０の配列密度を更に高めた場合を想定し、ここでは２５μｍ四方の発光部２１をピッチＰ（＝４０μｍ）で格子状に配列している。従って、発光部２１間の隙間（＝１５μｍ）が貫通ビア３５５の直径Ｄ１（＝２０μｍ）よりも小さくなっている。このような場合、必然的に発光部２１と貫通ビア３５５は、有機平坦化膜５８を介して重なることになる。

従って、本実施の形態では、図１４の断面図に示すように、全ての発光部２１の下部に貫通ビア３５５が位置するように形成し、全ての第１配線６１と、各第１配線６１に対応する所定の貫通ビア３５５間には、これらを電気的に接続する貫通ビア接続配線３５７が有機平坦化膜５８に形成され、同じく、全ての第２配線６２と、各第２配線６２に対応する所定の貫通ビア３５５間には、これらを電気的に接続する貫通ビア接続配線３５７が有機平坦化膜５８に形成されている。尚、ここでは、第１配線６１、第２配線６２、及び貫通ビア接続配線３５７が配線に相当する。

例えば、第１配線６１は、図１３、図１４に示すように、矢印Ｙ１方向端部の行に配列された発光部下に形成された貫通ビア３５５に１つおきに接続され、他方で、図示しない反対方向端部の行に配列された発光部下に形成された貫通ビア３５５に残りの第１配線６１が１つおきに接続され、同様に、第２配線６２は、図１３に示すように、矢印Ｘ１と反対方向の端部の列に配列された発光部下に形成された貫通ビア３５５に１つおきに接続され、他方で、図示しない反対方向端部の列に配列された発光部下に形成された貫通ビア３５５に残りの第２配線６１が１つおきに接続されている。

図１４に示すように、ＬＥＤアレイ基板５７の裏面には絶縁層としての裏面絶縁膜３６０が形成されており、貫通ビア接続配線３５７によって、第１配線６１又は第２配線６２と接続されている貫通ビア３５５に対しては、裏面絶縁膜に穴をあけて第２裏面電極５６を形成している。

以上のように構成されたＬＥＤアレイ３１２は、前記した実施の形態１でのＬＥＤアレイ１２と同様に、図１に示す表示装置の表示パネルとして実装基板１１上に配置されることによって、回路構成が図１０で示す構成となる。従って、ＬＥＤアレイ３１２を採用して構成する表示装置についてのここでの詳細な説明は省略する。尚、各単結晶半導体薄膜ＬＥＤにおいて、実際に発光に関与する発光部の下の構造が同一となるため、発光部下の構造による反射等の影響によって、発光状態がばらつくのを防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤアレイによれば、発光部を貫通ビアと重ねることによって単結晶半導体薄膜ＬＥＤの集積度を上げることができるため、実施の形態１と同様の効果を得ることが出来るのに加え、発光品質（特に均一性）を保ちながら実施の形態２で説明したＬＥＤアレイより、より高精細化した表示装置を提供できる。

尚、前記した各実施の形態では、ＬＥＤアレイとして同一の単結晶半導体薄膜ＬＥＤを格子状に配列した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図１５に示すＬＥＤアレイ４１２のように、互いに異なる単結晶薄膜半導体ＬＥＤ５０１，５０２，５０３を列毎に順次繰り返し配列した構成としても良く、例えば単結晶薄膜半導体ＬＥＤ５０１の発光色をレッド、単結晶薄膜半導体ＬＥＤ５０２の発光色をグリーン、単結晶薄膜半導体ＬＥＤ５０３の発光色をブルーとすることによって、カラー表示が可能となる。

また、前記した各実施の形態では、発光素子としてＬＥＤを例にして説明したが、これに限定されるものではなく、例えばレーザーダイオードとしてもよい。更に前記した各実施の形態では、平坦化膜を有機膜で形成した例を示したが、これに限定されるものではなく無機の平坦化膜としても良いなど、種々の態様を取りえるものである。

１ 表示装置、 １０ 表示パネル、 １１ 実装基板、 １２ ＬＥＤアレイ、 １４a 駆動回路、 １４b 駆動回路、 １５ 縦配線群、 １６ 横配線群、 ２０ａ 駆動端子、 ２０ｂ 駆動端子、 ２１ 発光部、 ２２ カソード層、 ２３ アノード電極、 ２４ カソード電極、 ３１ Ｎクラッド層、 ３２ 活性層、 ３３ Ｐクラッド層、 ５０ 単結晶半導体薄膜ＬＥＤ、 ５３ 第１貫通ビア、 ５４ 第２貫通ビア、 ５５ 第１裏面電極、 ５６ 第２裏面電極、 ５７ ＬＥＤアレイ基板、 ５８ 有機平坦化膜、 ６１ 第１配線、 ６１ａ 分岐配線、 ６２ 第２配線、 ６２ａ 分岐配線、 １０１ 母材基板、 １０２ 犠牲層、 １５０ 単結晶半導体薄膜層、 ２１２ ＬＥＤアレイ、 ２５３ 第１貫通ビア、 ２５４ 第２貫通ビア、 ３１２ ＬＥＤアレイ、 ３５５ 貫通ビア、 ３５７ 貫通ビア接続配線、 ３６０ 裏面絶縁膜、 ４１２ ＬＥＤアレイ、 ５０１ 単結晶薄膜半導体ＬＥＤ、 ５０２ 単結晶薄膜半導体ＬＥＤ、 ５０３ 単結晶薄膜半導体ＬＥＤ。

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビアと、
   前記表面上に形成された平坦化層と、
   前記裏面側に形成されて前記貫通ビアと電気的に接続する裏面電極と、
   前記平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜発光素子と、
   前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と前記貫通ビアとを電気的に接続する配線と
   を備え、
   前記貫通ビアの全て或いは一部が、それぞれ所定の前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と電気的に接続したことを特徴とする発光装置。
2. 前記貫通ビアは、前記表面の、前記単結晶半導体薄膜発光素子が固定された領域と異なる領域に形成され、前記平坦化層の表面まで貫通したことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記貫通ビアは、前記表面の、前記単結晶半導体薄膜発光素子の発光部が存在する領域と異なる領域に形成されたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 前記貫通ビアは、前記表面の、前記単結晶半導体薄膜発光素子の発光部が存在する全ての領域に対峙して形成され、前記裏面側において、前記単結晶半導体の電極に電気的に接続した前記貫通ビアのみに前記裏面電極が形成され、その他の前記貫通ビアは絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
5. 前記平坦化層上に２種類以上の単結晶半導体薄膜発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発光装置
6. 前記単結晶半導体発光素子は、前記平坦化層上に格子状にｍ（整数）行、ｎ（整数）列配列されてそれぞれが第１の電極と第２の電極を備え、
   前記配線は、
   それぞれが、同列に配置された各前記単結晶半導体発光素子の前記第１の電極と、対応する前記貫通ビアとを電気的に接続するｎ本の第１の配線と、
   それぞれが、同行に配置された各前記単結晶半導体発光素子の前記第２の電極と、対応する前記貫通ビアとを電気的に接続するｍ本の第２の配線と
   を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の発光装置。
7. 前記単結晶半導体発光素子は、母材基板上に犠牲層を介して形成され、該母材基板から剥離されたものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の発光装置。
8. 前記前記単結晶半導体発光素子は、表面の凹凸が５ｎｍ以下に平坦化された前記平坦化層上に分子間力により張り付けられたこをと特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の発光装置。
9. 基板と、
   前記基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビアと、
   前記表面上に形成された平坦化層と、
   前記裏面側に形成されて前記貫通ビアと電気的に接続する裏面電極と、
   前記平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜ＬＥＤと、
   前記単結晶半導体薄膜ＬＥＤの電極と前記貫通ビアとを電気的に接続する配線と
   を備え、
   前記貫通ビアの全て或いは一部が、それぞれ所定の前記単結晶半導体薄膜ＬＥＤの電極と電気的に接続したことを特徴とするＬＥＤ装置。
10. 基板と、
    前記基板の所定位置に、表面から裏面に亘って貫通して導体で形成された複数の貫通ビアと、
    前記表面上に形成された平坦化層と、
    前記裏面側に形成されて前記貫通ビアと電気的に接続する裏面電極と、
    前記平坦化層上に固定された複数の単結晶半導体薄膜発光素子と、
    前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と前記貫通ビアとを電気的に接続する配線と
    を備え、
    前記貫通ビアの全て或いは一部がそれぞれ所定の前記単結晶半導体薄膜発光素子の電極と電気的に接続した複数の発光装置と、
    前記複数の発光装置を格子状に複数配列して形成した表示パネルと、
    前記複数の発光装置の各裏面電極と電気的に接続された駆動端子を備えて前記表示パネルを駆動する駆動回路と
    を備え、前記表示パネルの全ての前記単結晶半導体薄膜発光素子の配列ピッチを均一にしたことを特徴とする表示装置。
    
    
    
    
    
    

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