(57)【要約】【課題】  ＬＥＤディスプレイの製造の低コスト化と容易化を図ることができる混合色発光ダイオード装置及びこれを製造する方法を提供する。【解決手段】  混合色発光ダイオード（ＬＥＤ）装置(100)は、基板(102)上にＬＥＤ（104-134）のピクセル化されたアレイを形成し（304）、ついで、ＬＥＤ（104-134）の少なくともいくつかの上に蛍光体（136-158）を配置することにより製造することができる。蛍光体（136-158）は、前記ＬＥＤによって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換するべく選定されている。ＬＥＤ（104-134）は、基板(102)上にリソグラフによって印刷することができ、蛍光体（136-158）は、ＬＥＤ（104-134）上にリソグラフによって印刷することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたＬＥＤのピクセル化されたアレイと、
前記ＬＥＤの少なくともいくつかの上に配置され、前記ＬＥＤによって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換する複数の蛍光体と、
を備えることを特徴とする混合色発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記ピクセル化されたアレイは、材料組成と光放射の色が公称的に同一であるＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤは、青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記蛍光体は、前記青色ＬＥＤのいくつかによって放射される光を２つの異なる色の中の１つに変換することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記蛍光体は、前記青色ＬＥＤの約２５％によって放射された光を赤色光に変換し、
前記蛍光体は、前記青色ＬＥＤの約５０％によって放射された光を緑色光に変換することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤは、近紫外ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記蛍光体は、前記紫外ＬＥＤのいくつかによって放射される光を３つの異なる色の中の１つに変換することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
混合色発光ダイオード装置を製造する方法であって、
基板上にＬＥＤのピクセル化されたアレイを形成するステップと、
前記ＬＥＤの少なくともいくつかの上に、前記ＬＥＤによって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換するべく選定されている蛍光体を配置するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記ピクセル化されたアレイは、
基板上にＬＥＤレイヤ構造を堆積させるステップと、
前記ＬＥＤレイヤ構造の１つ又は複数のレイヤの一部を選択的にエッチングし、これにより、前記ＬＥＤのピクセル化されたアレイを形成するステップと、
によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択的なエッチングは、エッチングする領域をフォトリソグラフによって定義することにより実行されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合色発光ダイオード装置及びこれを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直視型の混合色（例：赤、緑、及び青（ＲＧＢ））ディスプレイは、多くの場合に、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）と液晶技術の組み合わせを使用して形成されている。別の選択肢は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を使用して、ディスプレイを形成する方法である。即ち、ピクセル化した様式で、異なる色（例：ＲＧＢ）の複数のＬＥＤを基板上に配列可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、共通基板に数百万個の異なる色（例：ＲＧＢ）のＬＥＤを正しく配置して付着させることが困難であるため、このような異なる色のＬＥＤを使用するディスプレイの形成は、その高製造コストが阻害要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施例においては、混合色ＬＥＤ装置は、基板と、この基板上に形成されたＬＥＤのピクセル化されたアレイと、これらのＬＥＤの中の少なくともいくつかの上に配置された複数の蛍光体と、を有している。これらの蛍光体は、ＬＥＤによって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換する。
【０００５】
別の実施例においては、混合色ＬＥＤ装置を製造する方法は、（１）基板上にＬＥＤのピクセル化されたアレイを形成するステップと、これらのＬＥＤの中の少なくともいくつかの上に蛍光体を配置するステップ（これらの蛍光体は、ＬＥＤによって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換するべく選定されている）と、を有している。
【０００６】
その他の実施例についても開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の例示用の現時点における好適な実施例が添付図面に示されている。
【０００８】
ＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイの製造費用が（ＬＥＤディスプレイと比べて）低い理由の１つは、ＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイの場合には、電気的要素と着色要素を別個に製造した後に、１つに接合している点にある。即ち、ＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイのＴＦＴを第１基板（通常は、シリコンである）上に形成すると共に、ＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイのカラーフィルタを第２基板（通常は、ガラスである）上に形成する。次いで、これら２つの基板をアライメントし、サンドイッチ様のアセンブリプロセスによって、その他のディスプレイコンポーネントと接合するのである。尚、このディスプレイのＴＦＴは、リソグラフ印刷プロセスを使用して基板上に形成されることが多い。
【０００９】
一方、このようなＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイとは対照的に、ＬＥＤディスプレイの場合には、電気的コンポーネントと着色コンポーネントが統合されている。即ち、ＬＥＤの製造に使用する材料（電気的要素）により、そのＬＥＤから放射される光の色が決定される。この結果、ＬＥＤから放射される光の色は固定されており、又、この結果、ＬＥＤディスプレイ内の所与の位置から放射される光の色も固定されている。このため、ＲＧＢのＬＥＤディスプレイの場合には、それぞれが異なるタイプの材料を使用して形成された赤色、緑色、及び青色ＬＥＤのピクセル化されたアレイを共通基板上に形成することが必要となる。そして、この共通基板上における異なるタイプのデバイスの一体製造という要件が、ＬＥＤディスプレイの製造を困難なものにしてきたのである。
【００１０】
図１及び図２は、混合色ＬＥＤ装置１００を示しており、基板１０２（例：シリコンなどの材料のウエハ又はダイ）上に、ＬＥＤ１０４〜１３４のピクセル化されたアレイを形成している（図３の参照符号３０２）。次いで、ＬＥＤの少なくともいくつか１０４〜１１８、１２８〜１３４の上に、複数の蛍光体１３６〜１５８を配置し３０４、この結果、これらの蛍光体１３６〜１５８が、ＬＥＤ１０４〜１１８、１２８〜１３４によって放射される光を１つ又は複数の異なる色に変換するようになっている。
【００１１】
一例として、この装置１００のＬＥＤ１０４〜１３４は、材料組成と光放射の色が公称的に同一であってよく、これらは、一例として、青色又は近紫外ＬＥＤであってよい。尚、当技術分野において周知のように、このようなタイプのＬＥＤは、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）合金を使用して形成可能である。
【００１２】
ＬＥＤのピクセル化されたアレイ１０４〜１３４は、基板１０２上にＬＥＤレイヤ構造を堆積させることによって形成可能である。一実施例においては、このＬＥＤレイヤ構造は、上部及び下部金属化レイヤによって挟持されたいくつかの活性半導体レイヤを有している。一例として、このＬＥＤレイヤ構造は、まず、基板１０２上に金属レイヤ４００（例：厚膜）を堆積させることにより、形成可能である（図４を参照されたい）。次いで、このレイヤ４００をフォトリソグラフによってパターニング及びエッチングして、個別の及び／又は相互接続された電気接点を形成する（或いは、図示のように、このレイヤを、すべてのＬＥＤ１０４〜１３４に共通のノード又は端子として使用することも可能であろう）。次いで、青色又は近紫外ＬＥＤ１０４〜１３４を形成するのに必要な不可欠のレイヤ５００を堆積させる（図５を参照されたい）。一実施例においては、このレイヤ５００は、蒸着によって成長させる。次いで、このレイヤ５００をフォトリソグラフによってパターニング及びエッチングして、活性ＬＥＤ領域１０４、１１２、１２０、１２８のアレイを形成する（図６を参照されたい）。この製造段階においては、これらの活性ＬＥＤ領域１０４、１１２、１２０、１２８のそれぞれは、境界線である「空間」によって包囲されている。任意選択により、これらの空間を酸化物７００、７０２、７０４（図７）によって充填し、平坦な表面を提供して、この上に第２金属レイヤ８００（図８）を堆積する。次いで、この第２金属レイヤ８００をフォトリソグラフによってパターニング及びエッチングして、活性ＬＥＤ領域１０４、１１２、１２０、１２８の個別のもの及び／又はグループ用の接点９００、９０２、９０４、９０６を形成する（図９を参照されたい）。
【００１３】
尚、これらのレイヤは、そのＬＥＤレイヤ構造内のレイヤの数とタイプに応じて、個別に、又は同時に、パターニング及びエッチングすることができる。
【００１４】
この方法によるＬＥＤのパターニング及びエッチングは、個別のＬＥＤを基板上に配置して付着させる方法に比べ、費用効果の面において優れているのみならず、この方法によれば、ＬＥＤの良好なアライメントも提供される。
【００１５】
次いで、青色又は近紫外光を異なる色の光（例：赤色、緑色、及び（場合によっては）青色光）に変換する能力を有する蛍光体１３６〜１５８を、例えば、これらをＬＥＤ上にフォトリソグラフ印刷することにより、ＬＥＤ１０４〜１１８、１２８〜１３４のいくつか、又はすべての上に配置可能である（図１０参照）。この結果、青色又は近紫外ＬＥＤ１０４〜１３４のみのアレイを使用して、ＲＧＢディスプレイ（図１、図２、及び図１０）を形成することができる。
【００１６】
一実施例においては、青色光を緑色光に変換する蛍光体１３６〜１５０を、ディスプレイのＬＥＤの約５０％（１１２〜１１８、１２８〜１３４）の上に印刷し、青色光を赤色光に変換する蛍光体１５２〜１５８をディスプレイのＬＥＤの約２５％（１０４〜１１０）の上に印刷する。別の実施例においては、近紫外光を赤色光に変換する蛍光体をディスプレイのＬＥＤの約２５％の上に印刷し、近紫外光を緑色光に変換する蛍光体をディスプレイのＬＥＤの約５０％の上に印刷し、近紫外光を赤色光に変換する蛍光体をディスプレイのＬＥＤの約２５％の上に印刷する。これらの実施例においては、ディスプレイ内のそれぞれのピクセルは、４つのＬＥＤ（例：１０４、１１２、１２０、１２８）を有しており、（例えば、ＬＥＤの駆動電流を調節することによって）この色が混合され、単一の画像ピクセルの色が生成されることになる。
【００１７】
尚、以上においては、青色又は近紫外ＬＥＤのみを基板上に形成する例を提示しているが、その他の色のＬＥＤ（例：赤又は緑）を基板上に形成することも可能であろう。更には、複数のタイプの蛍光体をＬＥＤのいくつか又はすべての上に配置することもできよう。例えば、赤、緑、及び青色の波長の光を放射する蛍光体の混合物をＬＥＤ上に配置することにより、白色光を生成することができよう。
【００１８】
又、以上の開示内容の一部又はすべてに従って形成される装置は、必ずしもフルカラーディスプレイである必要はない。即ち、以上の開示内容を使用することにより、どのような形態の混合色ＬＥＤ装置（即ち、２色以上の色の光を混合して画像ピクセルの色を生成するディスプレイ）でも形成することが可能である。又、以上の開示内容を使用することにより、実用的な又は装飾的な装置を形成することも可能であろう。実用的な装置の模範的な例には、ランプやその他の光源、又はディスプレイのバックライトが含まれる。一方、装飾的な装置の模範的な例は、ムード照明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】模範的な混合色ＬＥＤ装置の平面図を提供している。
【図２】図１に示されているＬＥＤ装置の断面図を提供している。
【図３】図１及び図２に示されているものなどの混合色ＬＥＤ装置を製造する方法を示している。
【図４】基板上に金属レイヤを堆積させた状態を示す概念図である。
【図５】ＬＥＤを形成するのに必要なレイヤを堆積させた状態を示す概念図である。
【図６】活性ＬＥＤ領域のアレイを形成した状態を示す概念図である。
【図７】空間を酸化物によって充填した状態を示す概念図である。
【図８】第２金属レイヤを堆積した状態を示す概念図である。
【図９】接点を形成した状態を示す概念図である。
【図１０】蛍光体をＬＥＤ上に配置した状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００  混合色発光ダイオード（ＬＥＤ）装置
１０２  基板
１０４〜１３４  ＬＥＤ
１３６〜１５８  蛍光体
４００、５００、８００  ＬＥＤレイヤ構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006054470.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006054470.tif 000011
【図１０】
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