(57)【要約】  発光ダイオードは、バックプレーンと、バックプレーンの前側に取り付けられた発光ダイオードのアレイと、バックプレーンの前側の上に位置し、発光ダイオードのアレイの横方向を取り囲む誘電マトリクス層と、発光ダイオードのアレイ内の発光ダイオードの前側表面に接触する透明導電層と、透明導電層と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層と、を含む。発光ダイオードのアレイ内の各発光ダイオードは、パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する。パターニングされたバス電極層は、少なくとも１つの光吸収導電層を含みうる。代わりに、または、追加して、パターニングされたバス電極層は、反射金属層を含みうる。
2021521632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックプレーンと、
前記バックプレーンの前側に取り付けられた発光ダイオードのアレイと、
前記バックプレーンの前記前側の上に位置し、前記発光ダイオードのアレイの横方向を取り囲む誘電マトリクス層と、
前記発光ダイオードの前側表面に接触する透明導電層と、
前記透明導電層と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層と、を含む発光デバイスであって、前記発光ダイオードのアレイ内の各発光ダイオードは、前記パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置することを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層よりも高い導電率を有することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層よりも高い光の吸収を提供する少なくとも１つの光吸収導電層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光吸収導電層は、可視光の９０％超を吸収することを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの光吸収導電層は、
金属層と、
前記金属層よりも高い可視光の吸収性を有する材料を含む光吸収層と、
のスタックを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光吸収導電層は、
銅層およびクロム層のスタック、
第１クロム層、銅層および第２クロム層のスタック、
金層およびクロム層のスタック、
アルミニウム層およびクロム層のスタック、および、
アルミニウム層およびモリブデン層のスタック
から選択されることを特徴とする請求項５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光吸収導電層は、少なくとも１つの金属層と、前記少なくとも１つの金属よりも可視光の高い光の吸収を提供する少なくとも１つの誘電材料層と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの誘電材料層は、樹脂に埋め込まれた金属酸化物材料を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの誘電材料層は、前記バックプレーンの前記前面に垂直な方向に沿って、入射光の減殺的干渉を誘起する位相整合誘電層を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層の前側表面の上に位置することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層の後側表面の上に位置することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記パターニングされたバス電極層は、可視光の５０％超を反射する反射金属層を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記反射金属層は、均一な厚さを有し、かつ、前記アレイの前記発光ダイオードの上面が前記バックプレーンに対するよりも、前記バックプレーンに対して近接する上面を有する平坦部を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記反射金属層は、前記アレイのそれぞれの前記発光ダイオードの側壁に接触し、前記アレイの前記発光ダイオードの上面を含む２次元平面と同じ平面内にある環状の上面を有する環状部をさらに含み、前記反射金属層の前記平坦部の上にあり、前記反射金属層の前記環状部によって横方向に区切られており、前記透明導電層の底面に接触する誘電充填材料層をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記透明導電層の底面が、前記反射金属層の環状の上面のアレイに接触することを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記パターニングされたバス電極層は、前記反射金属層と前記透明導電層との間に位置する少なくとも１つの光吸収導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１７】
前記パターニングされたバス電極層は、透明導電層の上に位置する少なくとも１つの光吸収導電層をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
バックプレーンの前側に発光ダイオードのアレイを取り付けることと、
前記バックプレーンの前記前側の上に、前記発光ダイオードのアレイを取り囲むように誘電マトリクス層を形成することと、
前記誘電マトリクス層を覆うように透明導電層およびパターニングされたバス電極層の組み合わせを形成することと、
を含む発光デバイスを形成する方法であって、
前記透明導電層は、前記発光ダイオードのアレイ内の発光ダイオードの前側表面の上に直接形成され、
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含み、
前記発光ダイオードのアレイ内の各発光ダイオードは、前記パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層よりも高い光の吸収を提供する少なくとも１つの光吸収導電層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パターニングされたバス電極層は、可視光の５０％超を反射する反射金属層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、すべての目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１８年４月６日に出願された米国非仮出願第１５／９４７，５７５号の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本発明は発光デバイスに関し、特に、多層バス電極を含む発光ダイオードアレイおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイスは、例えばラップトップまたはテレビに位置する液晶ディスプレイのバックライト、ＬＥＤビルボード、マイクロディスプレイなどの電子ディスプレイに使用される。発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）および光を放射するように構成される各種の他のタイプの電子デバイスを含む。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様によれば、バックプレーンと、前記バックプレーンの前側に取り付けられた発光ダイオードのアレイと、前記バックプレーンの前記前側の上に位置し、前記発光ダイオードのアレイの横方向を取り囲む誘電マトリクス層と、前記発光ダイオードの前側表面に接触する透明導電層と、前記透明導電層と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層と、を含み、前記発光ダイオードのアレイ内の各発光ダイオードは、前記パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する、発光デバイスが提供される。
【０００５】
本開示の別の態様によれば、バックプレーンの前側に発光ダイオードのアレイを取り付けることと、前記バックプレーンの前記前側の上に、前記発光ダイオードのアレイを取り囲むように誘電マトリクス層を形成することと、前記誘電マトリクス層を覆うように透明導電層およびパターニングされたバス電極層の組み合わせを形成することと、のステップを含み、
前記透明導電層は、前記発光ダイオードのアレイ内の発光ダイオードの前側表面の上に直接形成され、パターニングされたバス電極層は、前記透明導電層に電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含み、前記発光ダイオードのアレイ内の各発光ダイオードは、前記パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する、発光デバイスを形成する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の第１の実施形態による、バックプレーンの上に発光ダイオードのアレイを形成した後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。
【０００７】
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【０００８】
【図２Ａ】図２Ａは、本開示の第１の実施形態による、誘電マトリクス層の堆積および平坦化した後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。
【０００９】
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００１０】
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の第１の実施形態による、透明導電層の形成の後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。
【００１１】
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００１２】
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の第１の実施形態による、パターニングされたバス電極層としてパターニングされた光吸収導電層の形成の後の第１の例示的な構造の垂直断面図である。
【００１３】
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００１４】
【図５Ａ】図５Ａは、本開示の第１の実施形態による、第１の例示的な構造のための第１レイアウトの平面図である。
【００１５】
【図５Ｂ】図５Ｂは、本開示の第１の実施形態による、第１の例示的な構造のための第２レイアウトの平面図である。
【００１６】
【図５Ｃ】図５Ｃは、本開示の第１の実施形態による、第１の例示的な構造のための第３レイアウトの平面図である。
【００１７】
【図５Ｄ】図５Ｄは、本開示の第１の実施形態による、第１の例示的な構造のための第４レイアウトの平面図である。
【００１８】
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の第１の実施形態による、第１の例示的な光吸収導電層の垂直断面図である。
【００１９】
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の第１の実施形態による、第２の例示的な光吸収導電層の垂直断面図である。
【００２０】
【図６Ｃ】図６Ｃは、本開示の第１の実施形態による、第３の例示的な光吸収導電層の垂直断面図である。
【００２１】
【図６Ｄ】図６Ｄは、本開示の第１の実施形態による、第４の例示的な光吸収導電層の垂直断面図である。
【００２２】
【図７】図７は、本開示の第２の実施形態による、パターニングされた光吸収導電層および透明導電層の形成の後の第２の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２３】
【図８】図８は、本開示の第３の実施形態による、誘電マトリクス層を凹ませた後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２４】
【図９】図９は、本開示の第３の実施形態による、反射金属層の形成の後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２５】
【図１０】図１０は、本開示の第３の実施形態による、平坦化プロセスによって反射金属層の突出部を除去した後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２６】
【図１１】図１１は、本開示の第３実施形態による、誘電充填材料層の形成の後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２７】
【図１２】図１２は、本開示の第３の実施形態による、透明導電層の形成の後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２８】
【図１３Ａ】図１３Ａは、本開示の第３の実施形態による、パターニングされた光吸収導電層の形成の後の第３の例示的な構造の垂直断面図である。
【００２９】
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００３０】
【図１４Ａ】図１４Ａは、本開示の第４の実施形態による、パターニングされた光吸収導電層および透明導電層の形成の後の第４の例示的な構造の垂直断面図である。
【００３１】
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００３２】
【図１５】図１５は、本開示の第４の実施形態による、反射金属層および光吸収導電層のスタックの形成の後の第５の例示的な構造の垂直断面図である。
【００３３】
【図１６Ａ】図１６Ａは、本開示の第５の実施形態による、透明導電層の形成の後の第５の例示的な構造の垂直断面図である。
【００３４】
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【００３５】
【図１７Ａ】図１７Ａは、本開示の第６の実施形態による、パターニングされた反射金属層の形成の後の第６の例示的な構造の垂直断面図である。
【００３６】
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａの構造内の発光デバイスを含む領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
上述したように、本開示は、多層バス電極を有する発光ダイオードアレイ、および、その製造方法に関する。図面は、縮尺通りに描かれない。要素の重複がないことが明確に記載されているか、そうでないことが明示的に示されていない限り、要素の単一のインスタンスが書かれていても、要素の複数のインスタンスが複製されてもよい。例えば“第１”、“第２”、および“第３”などの序数は、単に同様の要素を識別するために用いられ、本開示の明細書および特許請求の範囲にわたって異なる序数が用いられてもよい。同じ参照番号は、同じ要素または同様の要素を指す。他の指示がない限り、同じ参照番号を有する要素は、同じ組成を有すると推定される。本明細書で用いられる場合、第２要素の“上”に位置する第１要素は、第２要素の表面の外側の上、または、第２要素の内側の上に位置しうる。本明細書で用いられる場合、第１要素の表面と第２要素の表面との間に物理的な接触が存在する場合、第１要素は、第２の要素の“上に直接”位置する。本明細書で用いられる場合、“層”は、厚さを有する領域を含む少なくとも１つの材料の連続した部分を指す。層は、均質な組成を有する１つの材料の部分からなってもよいし、または、異なる組成を有する複数の材料の部分を含んでいてもよい。
【００３８】
本明細書で用いられる場合、“導電材料”は、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を有する材料を指す。本明細書で用いられる場合、“絶縁材料”または“誘電材料”は、１．０×１０−６Ｓ／ｃｍよりも小さい導電率を有する材料を指す。本明細書で用いられる場合、“半導体の材料”は、１．０×１０−６Ｓ／ｃｍから１．０×１０５Ｓ／ｃｍまでの導電率を有する材料を指す。本明細書で用いられる場合、“金属材料”は、少なくとも１つの金属元素を含む導電材料を指す。導電率のすべての測定は、標準条件で行われる。
【００３９】
例えば、直視型ディスプレイなどディスプレイデバイスは、画素の規則的なアレイから形成されうる。各画素は、それぞれのピーク波長で光を放射するサブピクセルのセットを含みうる。例えば、画素は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、および、青色サブピクセルを含みうる。各サブピクセルは、特定の波長の光を発光する１つまたは複数の発光ダイオードを含みうる。色域内の色の任意の組み合わせが、各画素についてディスプレイ上に示されてもよいように、各画素は、バックプレーン回路によって駆動される。ディスプレイパネルは、ＬＥＤサブピクセルがバックプレーンの上に位置する接合パッドに、はんだ付けされるか、または、他の方法で電気的に取り付けられるプロセスによって形成されうる。接合パッドは、バックプレーン回路および他の駆動電子回路によって電気的に駆動される。
【００４０】
本開示の実施形態において、多色（例えば、３色以上）直視型ディスプレイを製造する方法は、各画素において異なる色の光を発光する発光デバイスを使用することによって実行されてもよい。１つの実施形態において、ナノ構造（例えば、ナノワイヤ）またはバルク（例えば、プレーナ）ＬＥＤが、使用されてもよい。各ＬＥＤは、各ピクセルに青色、緑色および赤色のサブピクセルを形成するために、青色、緑色および赤色の発光活性領域をそれぞれ有してもよい。別の実施形態において、赤色発光サブピクセルを形成するために、ダウンコンバート要素（例えば、赤色発光蛍光体、染料または量子ドット）が、青色または緑色発光ＬＥＤを覆うように形成されうる。別の実施形態において、各サブピクセルの青色または緑色発光ナノワイヤＬＥＤは、例えば、有機または無機赤色発光平面ＬＥＤなどの赤色発光平面ＬＥＤと対になって、赤色発光サブピクセルを形成する。
【００４１】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、本開示の第１の実施形態による第１の例示的な構造は、バックプレーン４００と、例えば、はんだ層またははんだボール５０などのはんだ接点のアレイを通してバックプレーン４００の前側に取り付けられた発光ダイオード１０のアレイと、を含む。バックプレーン４００は、絶縁基板でありうるバックプレーン基板４１０を含む。バックプレーン４００に取り付けられた発光デバイス１０の動作を制御するための制御回路が、バックプレーン内に提供されてもよい。例えば、スイッチングデバイス４５０が、バックプレーン４００内に提供されうる。例示的な例において、スイッチングデバイス４５０は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）など電界効果トランジスタを含みうる。この場合、各電界効果トランジスタ４５０は、ゲート電極４２０、ゲート誘電体４３０、チャネル領域４４２、ソース領域４４６およびドレイン領域４４４を含んでいてもよい。図１Ａには逆スタガ型ＴＦＴ４５０が示されているが、例えば、逆コプレーナ型、トップゲートスタガ型およびトップゲートコプレーナ型ＴＦＴなど他のタイプのＴＦＴが、代わりに使用されうる。バックプレーン４００上の電気インタフェース（明示されていない）に電界効果トランジスタの種々の電気ノードを相互接続するために、種々の電気配線が提供されうる。ソース相互接続配線４５６およびドレイン相互接続配線４５４が示されている。追加の相互接続配線が、必要に応じて提供されてもよい。スイッチングデバイス４５０は、封止誘電体層４６５によって封止されうる。第１レベル金属相互接続構造４６０が、封止誘電体層４６５を通り、例えば、ドレイン領域４４４などそれぞれのスイッチングデバイス４５０のノードまで形成されうる。相互接続レベル誘電体層４７５が、封止誘電体層４６５を覆うように形成されうり、第２レベル金属相互接続構造４７０が、相互接続レベル誘電体層４７５を通り、第１レベル金属相互接続構造４６０の上に形成されうる。第２レベル金属相互接続構造４７０は、発光ダイオード１０のアレイを取り付けるための接合パッドのアレイを含みうる。
【００４２】
各発光ダイオード１０は、バックプレーン４００から離れる方向に沿った光を放射するように構成される任意のダイオードでありうり、バックプレーン４００に対向する少なくとも１つの接合パッドを備えうる。発光ダイオード１０の例示的な構成が図１Ｂに示されているが、発光ダイオード１０として他の構成もまた使用されうることを理解されたい。例えば、サファイア基板などの透明単結晶基板の上の、バッファ層２４および第１導電型のドーピングを有するドープ化合物半導体層２６（例えば、ｎドープＧａＮ層など）の順次の堆積によって、発光ダイオード１０が形成されてもよい。開口のアレイを備える成長マスク層４２が、ドープ化合物半導体層２６の上に形成されうる。選択的エピタキシャル堆積プロセスによって、ナノワイヤコア３２のアレイが、成長マスク層４２の開口を通り成長しうる。代わりに、ナノワイヤコア３２の代わりにナノピラミッドが成長してもよい。パターニングされた成長マスク層４２の開口を通して、実質的に垂直な側壁およびファセット先端部を有するナノワイヤコア３２を成長させる方法は、例えば、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６４，６３６号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６９，５７４号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第９，２８７，４４３号、および、Ｒｏｍａｎｏらの米国特許第９，２８１，４４２号に記載されており、これらの各々はＧｌｏ  ＡＢに譲渡されており、Ｓｅｉｆｅｒｔらの米国特許第８，３０９，４３９号は、ＱｕＮａｎｏ  Ａｂに譲渡されており、その全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４３】
活性シェル３４が、各ナノワイヤコア３２の上に形成される。活性シェル３４は、適切な電気的バイアスの適用時に、光を放射する少なくとも１つの半導体材料を含む。例えば、活性シェル３４は、それを横切る電気的バイアスの適用時に、光を放射する単一または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含みうる。例えば、量子井戸は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムバリア層の間に位置する窒化インジウムガリウムウェルを含んでいてもよい。代わりに、活性シェル３４が、ナノワイヤコア３２の表面上に成長させることができれば、発光ダイオードのアプリケーションのための任意の他の適切な半導体層または層のスタックを含むことができる。活性シェル３４内の全ての層のセットは、本明細書では活性層と呼ばれる。活性シェルは、青色光、緑色光、または、赤色光のような任意の色の光を放射してもよい。ナノワイヤコア３２の上に活性シェル３４を成長させる方法は、例えば、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６４，６３６号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第８，６６９，５７４号、Ｋｏｎｓｅｋらの米国特許第９，２８７，４４３号、およびＲｏｍａｎｏらの米国特許第９，２８１，４４２号に記載されており、これらの各々はＧｌｏ  ＡＢに譲渡されており、Ｓｅｉｆｅｒｔらの米国特許第８，３０９，４３９号は、ＱｕＮａｎｏ  Ａｂに譲渡されており、その全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。代わりの実施形態において、ナノワイヤコア３２および活性領域シェル３４の代わりに、平坦層（３２、３４）が形成されてもよい。
【００４４】
第２導電型の半導体材料層３６が、ナノワイヤ（３２、３４）の側壁およびファセット外面の上に形成される。第２導電型の半導体材料層３６は、第１導電型とは反対の第２導電型のドーピングを有するドープされた半導体材料を含む。例えば、第１導電型がｎ型である場合、そのとき第２導電型はｐ型である。第１導電型がｐ型である場合、そのとき第２導電型はｎ型である。
【００４５】
第２導電型の半導体材料層３６およびナノワイヤコア（３２、３４）のアセンブリは、個別の発光エリアを形成するようにパターニングされうる。例えば、透明導電酸化物層などの任意の透明導電層３８が、第２導電型の半導体材料層３６の水平方向に延在する部分を覆うように堆積され、パターニングされうる。透明導電酸化物層３８および第２導電型の半導体材料層３６を覆うように、任意の誘電材料層６０が堆積されてもよい。誘電材料層６０は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、誘電金属酸化物（例えば、酸化アルミニウムなど）、有機ケイ酸ガラス、または、それらの多孔質変形などの、透明誘電材料を含む。ナノワイヤ（３２、３４）のそれぞれのクラスタの上にある各領域の誘電材料層６０を通して、開口が形成されうる。導電反射層を堆積し、導電反射層（例えば、Ａｌおよび／またはＡｇ反射層）をパターニングすることによって、ナノワイヤ（３２、３４）の各クラスタを覆うように、および、透明導電層３８のそれぞれ、または、第２導電型の半導体材料層３６のそれぞれの上に、導電反射体８２が形成されうる。絶縁キャップ層７０が、導電反射体８２を覆うように形成されうる。それぞれの導電反射体８２の上にある絶縁キャップ層７０の各エリアを通して開口が形成されうり、開口の中および絶縁キャップ層７０を覆うように、接合パッド層（８４、８６）が形成されうる。ナノワイヤ（３２、３４）の各クラスタをナノワイヤ（３２、３４）の他のクラスタから分離するトレンチを形成するように、接合パッド層（８４、８６）、絶縁キャップ層７０、誘電材料層６０、成長マスク層４２、ドープ化合物半導体層２６およびバッファ層２４はパターニングされうる。
【００４６】
透明単結晶基板の上にある構造の横方向に分離された各部分は、発光ダイオード１０を構成する。はんだボール５０が、接合パッド層（８４、８６）がパターニングされた部分である各デバイス側接合パッドに取り付けられうる。透明単結晶基板と、それに取り付けられた発光ダイオードのアレイと、のアセンブリは、上下反転され、バックプレーン４００を覆うように配される。バックプレーン４００に取り付けるために必要な発光ダイオード１０の上のはんだボール５０は、その上にある発光ダイオード１０がバックプレーンに接合されるようにリフローされうる。はんだボール５０上へのバックプレーン４００を通るまたはＬＥＤ１０を通る赤外レーザビームの照射によってはんだボールを加熱することによって、または、はんだボール５０の溶融温度を超えるファーネスまたは同様の加熱装置にてデバイスをアニールすることによって、リフローが実施されてもよい。転送される必要がない発光ダイオードの下にあるはんだボール５０は、赤外レーザビームによって照射されない、または、ファーネスのアニール温度よりも高い融点を備える組成を有する。
【００４７】
バッファ層２４の取り付けられた発光ダイオード１０の上にある部分は、透明単結晶基板を通して、例えば、紫外または可視光レーザビームなどの、ハイパワーレーザビームによって順次照射される。したがって、バックプレーン４００にはんだ付けされた各発光ダイオード１０は、レーザ照射によって透明単結晶基板から分離されうる。図１Ａおよび１Ｂの第１の例示的な構造が、このようにして提供されうる。
【００４８】
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、発光ダイオード１０のアレイの間のバックプレーン４００を覆うように、平坦化可能な誘電材料層が堆積される。平坦化可能な誘電材料層は、例えば、アンドープケイ酸塩ガラス、ドープケイ酸塩ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス、リンケイ酸ガラス、または、ホウリンケイ酸ガラスなど）、または、流動性酸化物（ＦＯＸ）などの酸化シリコン系材料、シリコーン、または、例えば、樹脂などの有機材料でありうる。スピンコート、または、化学気相堆積（例えば、準常圧化学気相堆積またはプラズマエンハンスド化学気相堆積など）によって、平坦化可能な誘電材料は堆積されうる。
【００４９】
平坦化可能な誘電材料は、スピンコートによって堆積された場合、自己平坦化されるか、または、その後、例えば、化学機械平坦化（ＣＭＰ）によって平坦化されうる。バッファ層２４の何れの部分が発光ダイオード中に存在する場合、ドープ化合物半導体層２６の上面が、平坦化プロセス後に物理的に露出するように、バッファ層２４の残りの部分は、平坦化プロセス中に除去されうる。平坦化可能な誘電材料層の残りの連続した部分は、本明細書において誘電マトリクス層１１０と呼ばれる。誘電マトリクス層１１０は、発光ダイオード１０のアレイを埋め込む。誘電マトリクス層１１０の上面は、発光ダイオード１０の上面と同一平面上でありうる。誘電マトリクス層１１０は、バックプレーン４００の前側の上に位置し、発光ダイオード１０のアレイの横方向を取り囲む。
【００５０】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、透明導電層１２０が、発光ダイオード１０の上面すなわち前側表面の上に直接形成されうる。透明導電層１２０は、例えば、酸化インジウムスズ、または、アルミニウムドープ酸化亜鉛などの透明導電材料を含みうる。透明導電層１２０は、発光ダイオード１０のアレイのエリア全体にわたって延在する連続材料層として堆積されうる。透明導電層１２０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、例えば、１００ｎｍから３００ｎｍまでなど、２０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲でありうる。透明導電層１２０は、発光ダイオード１０のアレイの共通電極（例えば、カソードなど）として機能しうる。透明導電層１２０は、デバイスのためのバス電極の一部を形成する。
【００５１】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、少なくとも１つの材料層の堆積およびパターニングによって、透明導電層１２０の上面を覆うように、光吸収導電層１４０が形成される。光吸収導電層１４０は、透明導電層１２０よりも高い吸収性を有する。本明細書で用いられる場合、“光吸収導電層”は、少なくとも１つの導電材料を含み、可視光（すなわち、４００ｎｍと８００ｎｍとの間の波長を有する放射線）の９０％超を吸収する層を指す。本明細書で用いられる場合、光の吸収または光の反射は、４００ｎｍから８００ｎｍまでの波長範囲、すなわち可視スペクトル内のみで吸収または反射される入射光エネルギのパーセンテージによって測定する。少なくとも１つの導電材料の各々は、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を有する。光吸収導電層１４０は、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を提供し、かつ、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する単一の材料層を含んでいてもよいし、または、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を提供する１つ以上の材料層、および、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する１つ以上の異なる材料層のような複数の材料層を含んでいてもよい。光吸収導電層１４０は、透明導電層１２０よりも導電性が高い。例えば、光吸収導電層１４０は、透明導電層１２０よりも、例えば、５０％から３００％など、少なくとも２５％高い導電率を有する。
【００５２】
例えば、少なくとも１つの材料層が、透明導電層１２０を覆うように堆積されうり、フォトレジスト層が、少なくとも１つの材料層を覆うように塗布されうる。露光および現像によって、フォトレジスト層はリソグラフィパターンニングされうり、エッチングマスクとしてパターニングされたフォトレジスト層を使用して、少なくとも１つの材料層の材料をエッチングするためのエッチングプロセスが行われうる。化学エッチングは、光吸収導電層１４０の少なくとも１つの材料層の材料をエッチングするために選択されうる。少なくとも１つの材料層が複数の材料層を含む場合、異なる化学エッチングのシリーズを使用して、複数の材料層が順次エッチングされてもよい。エッチングプロセスは、少なくとも１つの材料層を通る開口のアレイを形成しうる。パターニングされた光吸収導電層１４０は、発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０のための共通電極として機能するバス電極の一部を形成する、パターニングされたバス電極層である。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。バス電極は、光吸収導電層１４０および透明導電層１２０の組み合わせを含む。
【００５３】
図５Ａ〜５Ｄは、発光ダイオード１０と、光吸収導電層１４０、すなわち、パターニングされたバス電極層と、の第１から第４レイアウトを示す。光吸収導電層１４０は、透明導電層１２０と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含む。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０は、光吸収導電層１４０、すなわち、パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置しうる。１つの実施形態において、パターニングされたバス電極層内の各開口の外縁は、その中に横方向に囲まれるそれぞれの発光ダイオード１０の外縁から外側に横方向にオフセットされうる。
【００５４】
一般に、本開示の実施形態のパターニングされたバス電極層は、コントラスト比を増加させるために入射する周囲光からの反射を低減しうり、透明導電層１２０のより高い抵抗を補償しうり、ＩＲドロップを低減または防止する。パターニングされたバス電極層の開口の形状は、単一の発光ダイオード１０のみを露出するように（図５Ａおよび５Ｃの構成のように）、または、１列の発光ダイオード１０を露出するように（図５Ｂおよび５Ｄの構成のように）選択されうる。代わりに、パターニングされたバス電極層の開口の形状は、異なるピーク波長で光を放射するサブピクセルのセットを含むみうる単一のピクセルを構成する発光ダイオード１０のグループを露出するように選択されうる。パターニングされたバス電極層は、少なくとも１つの導電材料層を含み、発光ダイオード１０の上面よりも高い光の吸収を提供する。ＬＥＤ１０は、図５Ａおよび５Ｂに示されるように、行および列の矩形グリッド内に配されていてもよく、または、ＬＥＤ１０は、図５Ｃおよび５Ｄに示されるように、ＬＥＤが行または列方向に配されているが、列または行方向の他方において互いにオフセットされている千鳥状の構成を有していてもよい。
【００５５】
光吸収導電層１４０を構成する少なくとも１つの材料層のために種々の層スタックが使用されうる。図６Ａ〜６Ｄは、光吸収導電層１４０の、複数の材料層を含んでもよい、少なくとも１つの材料層のための種々の構成を示す。
【００５６】
図６Ａおよび６Ｂを参照すると、光吸収導電層１４０内の少なくとも１つの導電材料層は、金属層１４３を含みうる。例えば、光吸収導電層１４０は、金属層１４３と、金属よりも可視光の高い光の吸収を提供する光吸収層（１４５または１４７）と、のスタックを含みうる。光吸収層（１４５または１４７）は、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供しうる。
【００５７】
図６Ａを参照すると、少なくとも２つの導電材料層（１４１、１４３、１４５）が、導電経路を提供し、かつ、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供するように、少なくとも２つ、例えば、３つの導電性材料層（１４１、１４３、１４５）などを、第１の例示的な光吸収導電層１４０は含みうる。図６Ａの第１の例示的な光吸収導電層１４０は、下から上に、任意の導電バッファ層１４１、金属層１４３、および、導電金属材料を含む金属光吸収層１４５の垂直スタックを含む。任意の導電バッファ層１４１は、例えば、クロム層などの導電接着促進層でありうる。金属光吸収層１４５は、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する光吸収層である。例えば、銅層（金属層１４３として）およびクロム層（金属光吸収層１４５として）のスタック；第１クロム層、銅層（金属層１４３として）および第２クロム層（金属光吸収層１４５として）のスタック；金層（金属層１４３として）およびクロム層（金属光吸収層１４５として）のスタック；アルミニウム層（金属層１４３として）およびクロムまたはモリブデン層（金属光吸収層１４５として）のスタックから、光吸収導電層１４０のための少なくとも２つの導電材料層は選択されうる。層の各々のために、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、導電バッファ層１４１の厚さは、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲でありうり、金属層１４３の厚さは、０．５ミクロンから１０ミクロンまでの範囲でありうり、金属光吸収層１４５の厚さは、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲でありうる。
【００５８】
図６Ｂを参照すると、少なくとも１つの導電材料層（１４１、１４３）が導電経路を提供し、かつ、少なくとも１つの誘電材料層１４７が可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供するように、少なくとも１つの導電性材料層（１４１、１４３）および少なくとも１つの誘電材料層１４７を、第２の例示的な光吸収導電層１４０は含みうる。図６Ｂの第２の例示的な光吸収導電層１４０は、下から上に、任意の導電バッファ層１４１、金属層１４３、および、光吸収誘電材料を含む誘電光吸収層１４７の垂直スタックを含む。任意の導電バッファ層１４１は、例えば、クロム層などの導電接着促進層でありうる。誘電光吸収層１４７は、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する光吸収層である。１つの実施形態において、少なくとも１つの誘電材料層１４７は、樹脂に埋め込まれた金属酸化物材料を含む。例えば、誘電光吸収層１４７は、例えば、シリコーンまたは樹脂などの誘電マトリクス材料に埋め込まれた、例えば、酸化モリブデンまたは他の誘電金属酸化物などの“黒色”誘電材料を含みうる。層の各々のために、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、導電バッファ層１４１の厚さは、１０ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲でありうり、金属層１４３の厚さは、０．５ミクロンから１０ミクロンまでの範囲でありうり、誘電光吸収層１４７の厚さは、１００ｎｍから１０ミクロンまでの範囲でありうる。
【００５９】
図６Ｃおよび６Ｄを参照すると、光吸収導電層１４０内の少なくとも１つの導電材料層は、金属層１４２および光の吸収を提供する追加の材料層を含みうる。例えば、光吸収導電層１４０は、金属層１４２と、金属よりも可視光の高い光の吸収を提供する光吸収層｛（１４４、１４６）または（１４４、１４６、１４８）｝と、のスタックを含みうる。光吸収層｛（１４４、１４６）または（１４４、１４６、１４８）｝は、例えば、金属層１４２などの任意の反射層を覆うように配されたときに、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する、少なくとも１つの位相整合誘電層（１４４、１４８）を含みうる。
【００６０】
位相整合誘電層（１４４、１４８）は、例えば、金属層１４２の上面または位相変調金属層１４６の上面などの反射面の上に配置されると、光の入射する表面に垂直な方向に沿って、入射光の減殺的干渉を誘起する誘電層である。位相変調金属層１４６は、位相変調金属層１４６および隣接する反射層によって反射された光線が光の入射の側に減殺的干渉を生成するように、そこを通り伝搬する光の、光の経路の位相変化を誘起する厚さを有する金属層である。各位相整合誘電層（１４４、１４８）の前面は、バックプレーン４００の前面と平行であり、入射光の減殺的干渉は、バックプレーン４００の前面に垂直な方向に沿って発生し、バックプレーン４００とは反対を向く。
【００６１】
当技術分野で知られている種々のタイプの位相整合誘電体層が、本開示の光吸収導電層１４０内の位相整合誘電体層（１４４、１４８）に使用されてもよい。例えば、例示的な位相整合誘電層は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｙｏｎｇ−Ｈｅｅ  Ｌｅｅ，  “Ａ  Ｂｌａｃｋ  Ｍｅｔａｌ−ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ，”  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｋｏｒｅａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  Ｖｏｌ．  ５５，  Ｎｏ．  ２，  Ａｕｇｕｓｔ  ２００９，に記載されている。
【００６２】
図６Ｃを参照すると、第３の例示的な光吸収導電層１４０は、少なくとも１つの導電材料層として金属層１４２と、位相整合誘電（例えば、吸収）層１４４と、を含みうる。金属層１４２は、導電経路を提供する。光吸収層１４４は、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する。図６Ｃの第３の例示的な光吸収導電層１４０は、下から上に、任意の導電バッファ層（図示せず）、金属層１４２、および、第１位相整合誘電層１４４の垂直スタックを含む。任意の導電バッファ層は、例えば、クロム層などの導電接着促進層でありうる。金属層１４２は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、コバルト、または、任意の他の反射性の金属材料を含みうり、１００ｎｍから１０ミクロンまでの範囲の厚さを有しうる。第１位相整合誘電層１４４は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、または、誘電酸化物層でありうり、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、４０ｎｍから１２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
【００６３】
図６Ｄを参照すると、第４の例示的な光吸収導電層１４０は、少なくとも１つの導電材料層として金属層１４２と、光吸収層（１４４、１４６、１４８）として第１位相整合誘電層１４４、位相変調金属層１４６および第２位相整合誘電層１４８の組み合わせと、を含みうる。金属層１４２は、導電経路を提供する。光吸収層（１４４、１４６、１４８）は、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する。図６Ｄの第４の例示的な光吸収導電層１４０は、下から上に、任意の導電バッファ層（図示せず）、金属層１４２、第１位相整合誘電層１４４、位相変調金属層１４６、および、第２位相整合（位相補償とも呼ばれうる）誘電層１４８の垂直スタックを含む。任意の導電バッファ層は、例えば、クロム層などの導電接着促進層でありうる。金属層１４２は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、コバルト、または、任意の他の反射性の金属材料を含みうり、１００ｎｍから１０ミクロンまでの範囲の厚さを有しうる。第１位相整合誘電層１４４は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、または、誘電酸化物層でありうり、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、４０ｎｍから１２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。位相変調金属層１４６は、例えば、クロム、モリブデン、または、タングステンなどの金属を含みうり、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、２ｎｍから１６ｎｍの範囲の厚さを有しうる。第２位相整合誘電層１４８は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、または、誘電酸化物層でありうり、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、４０ｎｍから１２０ｎｍの範囲の厚さを有しうる。
【００６４】
第１の例示的な構造において、パターニングされたバス電極層１４０は、透明導電層１２０の前側表面の上に位置する。一般に、パターニングされたバス電極層１４０は、透明導電層の形成の前または後に形成されてもよい。
【００６５】
図７を参照すると、パターニングされた光吸収導電層１４０および透明導電層１２０の形成の後の本開示の第２の実施形態による第２の例示的な構造が示されている。この場合、パターニングされた光吸収導電層１４０は、誘電マトリクス層１１０の上面の上に直接堆積およびパターニングされ、透明導電層１２０は、パターニングされた光吸収導電層１４０の上面の上に堆積される。パターニングされた光吸収導電層１４０は、透明導電層１２０に電気的に短絡されたパターニングされたバス電極層を構成する。したがって、パターニングされたバス電極層は、透明導電層１２０の後側表面の上に位置しうる。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０が、パターニングされたバス電極層を通るそれぞれの開口のエリア内に位置するように、パターニングされた光吸収導電層１４０は、その中に開口のアレイを含む。上述した任意のパターンが、パターニングされた光吸収導電層１４０に使用されうる。
【００６６】
図８を参照すると、図２Ａおよび２Ｂの第１の例示的な構造から、誘電マトリクス層１１０の上面を発光ダイオード１０の上面のそれぞれから凹ませることによって、本開示の第３の実施形態による第３の例示的な構造が派生しうる。発光ダイオード１０のドープ化合物半導体層２６の材料に対して、選択的に誘電マトリクス層１１０の材料をエッチングするエッチングプロセスが使用されてもよい。エッチングプロセスは、等方性エッチングプロセス、または、異方性エッチングプロセスでありうる。例えば、誘電マトリクス層１１０が酸化シリコン材料を含む場合、希フッ化水素酸を使用するウエットエッチングプロセスが、誘電マトリクス層１１０の上面を垂直方向に凹ませるために使用されてもよい。凹ませる深さは、凹ませる領域に後に形成される材料層の合計の厚さに適合するように選択されうる。例えば、凹ませる深さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１ミクロンから３０ミクロンまでの範囲であってもよい。
【００６７】
図９を参照すると、発光ダイオード１０のアレイおよび凹まされた誘電マトリクス層１１０を覆うように、任意の導電金属ライナ１５２および反射金属層１５０が、順次堆積されうる。導電金属ライナ１５２は、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、および／または、ＷＮなどの導電窒化金属材料を含みうり、反射金属層１５０中の金属の拡散を防止する拡散バリア層として機能する。導電金属ライナ１５２の水平部分の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、例えば、１０ｎｍから３０ｎｍまでなど、５ｎｍから１００ｎｍまでの範囲でありうる。反射金属層１５０は、可視光の５０％超を反射する金属材料を含む。反射金属層１５０は、透明導電層１２０よりも高い反射性を有する。例えば、反射金属層１５０は、例えば、金、銀、銅、または、アルミニウムなどの反射性の金属を含む。反射金属層１５０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３００ｎｍから３ミクロンまでの範囲でありうる。反射金属層１５０は、透明導電層１２０よりも導電性が高い。例えば、反射金属層１５０は、透明導電層１２０よりも、例えば、５０％から３００％など、少なくとも２５％高い導電率を有する。反射金属層１５０は、また、透明導電層１２０よりも高い反射率および低い透過率を有する。
【００６８】
図１０を参照すると、反射金属層１５０および任意の導電金属ライナ１５２の発光ダイオード１０の上面の上にある部分を除去するために、例えば、化学機械平坦化などの平坦化プロセスが行われうる。パターニングされた反射金属層１５０は、その中に自己整合された開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層である。したがって、パターニングされた導電金属ライナ１５２およびパターニングされた反射金属層１５０の層スタックは、その中に自己整合された開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層である。具体的には、パターニングされた導電金属ライナ１５２およびパターニングされた反射金属層１５０の層スタックの各開口は、発光ダイオード１０のそれぞれの外周に一致する。
【００６９】
パターニングされた反射金属層１５０は、均一な厚さを有し、かつ、誘電マトリクス層１１０の上面に接触する平坦部を含む。パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面から垂直方向に凹みうる。したがって、パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面がバックプレーン４００に対するよりも、バックプレーン４００に対して近接する上面を有しうる。
【００７０】
図１１を参照すると、平坦化可能な誘電充填材料が、発光ダイオード１０の間の反射金属層１５０を覆うように堆積されうる。平坦化可能な誘電材料は、例えば、アンドープケイ酸塩ガラス、ドープケイ酸塩ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス、リンケイ酸ガラス、または、ホウリンケイ酸ガラスなど）、または、流動性酸化物（ＦＯＸ）などの酸化シリコン系材料、シリコーン、または、例えば、樹脂などの有機材料でありうる。スピンコート、または、化学気相堆積（例えば、準常圧化学気相堆積またはプラズマエンハンスド化学気相堆積など）によって、平坦化可能な誘電材料は堆積されうる。平坦化可能な誘電材料は、スピンコートによって堆積された場合、自己平坦化されるか、または、その後、例えば、停止面として発光ダイオード１０の上面を使用して、化学機械平坦化（ＣＭＰ）によって平坦化されうる。平坦化可能な誘電材料の残りの連続した部分は、本明細書において誘電充填材料層１８０と呼ばれる。誘電充填材料層１８０は、発光ダイオード１０のアレイを埋め込む。誘電充填材料層１８０の上面は、発光ダイオード１０の上面と同一平面上でありうる。誘電充填材料層１８０は、バックプレーン４００の前側の上に位置し、発光ダイオード１０のアレイの横方向を取り囲み、誘電マトリクス層１１０がバックプレーン４００からよりも、バックプレーン４００から遠位にある。誘電充填材料層１８０は、光吸収材料、例えば、上述した樹脂層に配された酸化モリブデン粒子などの黒色材料であってもよい。
【００７１】
図１２参照すると、透明導電層１２０が、発光ダイオード１０の上面すなわち前側表面の上、および、誘電充填材料層１８０の上に直接形成されうる。透明導電層１２０の組成および厚さは、第１の実施形態と同じでありうる。透明導電層１２０は、反射金属層１５０と共に、発光ダイオード１０のアレイの共通電極（例えば、カソードなど）として機能しうる。透明導電層１２０と反射金属層１５０と（任意の導電金属ライナ１５２と）の組み合わせは、デバイスのためのバス電極を形成する。
【００７２】
反射金属層１５０は、透明導電層１２０に電気的に短絡されたパターニングされたバス電極層として機能する。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０が、反射金属層１５０を通るそれぞれの開口のエリア内に位置するように、反射金属層１５０は、その中に開口のアレイを含む。透明導電層１２０の底面は、反射金属層１５０の環状の上面のアレイに接触する。各環状面は、発光ダイオード１０のそれぞれの周囲を導電金属ライナ１５２の厚さだけ横方向に離間させた内周と、均一なオフセット距離だけ内周から横方向にオフセットさせた外周と、を有する。したがって、反射金属層１５０と透明導電層１２０との間の各接触エリアは、均一な幅とほぼ環状の形状とを有しうる。
【００７３】
図１３Ａおよび１３Ｂを参照すると、少なくとも１つの材料層の堆積およびパターニングによって、透明導電層１２０の上面を覆うように、光吸収導電層１４０が、任意に形成されてもよい。光吸収導電層１４０の各構成要素層の材料の組成および厚さは、第１の実施形態と同じでありうる。さらに、上述した任意のパターンが、光吸収導電層１４０に使用されうる。したがって、光吸収導電層１４０は、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を提供し、かつ、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する単一の材料層を含んでいてもよいし、または、１．０×１０５Ｓ／ｃｍよりも大きい導電率を提供する１つ以上の材料層、および、可視光の９０％超、および／または、９５％超の吸収を提供する１つ以上の異なる材料層のような複数の材料層を含んでいてもよい。
【００７４】
任意の導電金属ライナ１５２、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の組み合わせは、透明導電層１２０に電気的に短絡されたパターニングされたバス電極として機能する。透明導電層１２０と光吸収導電層１４０と反射金属層１５０と（任意の導電金属ライナ１５２と）の組み合わせは、デバイスのためのバス電極を形成する。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０が、反射金属層１５０を通るそれぞれの開口のエリア内に位置するように、反射金属層１５０は、その中に開口のアレイを含む。さらに、発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０が、光吸収導電層１４０を通るそれぞれの開口のエリア内に位置するように、光吸収導電層１４０は、その中に開口のアレイを含む。透明導電層１２０の底面は、反射金属層１５０の環状の上面のアレイに接触する。各環状面は、発光ダイオード１０のそれぞれの周囲に一致する内周と、均一なオフセット距離だけ内周から横方向にオフセットさせた外周と、を有する。したがって、反射金属層１５０と透明導電層１２０との間の各接触エリアは、均一な幅とほぼ環状の形状とを有しうる。透明導電層の上面は、光吸収導電層１４０の底面に接触する。
【００７５】
図１４Ａおよび１４Ｂを参照すると、図９の第３の例示的な構造から反射金属層１５０の上面に直接、光吸収導電層１４０の材料層を堆積させることによって、本開示の第４の実施形態による第４の例示的な構造が派生しうる。図８のプロセスステップにおける誘電マトリクス層１１０を凹ませる深さは、任意の導電金属ライナ１５２、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の材料層のすべての厚さの合計に等しいか、または、合計よりも小さくなるように選択される。
【００７６】
光吸収導電層１４０、反射金属層１５０および任意の導電金属ライナ１５２の発光ダイオード１０の上面の上にある部分を除去するために、例えば、化学機械平坦化などの平坦化プロセスが行われうる。平坦化された光吸収導電層１４０は、その中に自己整合された開口を含む。平坦化された光吸収導電層１４０の各開口は、均一な横方向オフセット距離だけ発光ダイオード１０のそれぞれの周囲から横方向にオフセットする。平坦化された反射金属層１５０の各開口は、導電金属ライナ１５２の厚さだけ発光ダイオード１０のそれぞれの周囲から横方向にオフセットする。具体的には、パターニングされた導電金属ライナ１５２、パターニングされた反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の層スタックの各開口は、発光ダイオード１０のそれぞれの外周に一致する。したがって、発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０は、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する。
【００７７】
続いて、透明導電層１２０が、発光ダイオード１０、任意の導電金属ライナ１５２、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の物理的に露出した上面の上に直接形成されうる。透明導電層１２０の組成および厚さは、第１の実施形態と同じでありうる。透明導電層１２０は、任意の導電金属ライナ１５２、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０と共に、発光ダイオード１０のアレイの共通バス電極（例えば、カソードなど）として機能しうる。
【００７８】
パターニングされた反射金属層１５０は、均一な厚さを有し、かつ、誘電マトリクス層１１０の上面に接触する平坦部を含む。パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面から垂直方向に凹みうる。したがって、パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面がバックプレーン４００に対するよりも、バックプレーン４００に対して近接する上面を有しうる。パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、光吸収導電層１４０の底面に接触する。光吸収導電層１４０は、反射金属層１５０の上にあり、均一な厚さを有し、かつ、発光ダイオード１０の上面と同じ２次元平面内に上面を有する平坦部を含む。反射金属層１５０は、発光ダイオード１０のアレイのそれぞれの発光ダイオード１０の側壁に接触し、発光ダイオード１０の上面を含む２次元平面と同じ平面内にある環状の上面を有する環状部を含む。
【００７９】
パターニングされた導電金属ライナ１５２、パターニングされた反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の層スタックは、その中に自己整合された開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層である。パターニングされたバス電極層（１５２、１５０、１４０）は、透明導電層１２０と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含む。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０は、パターニングされたバス電極（１５２、１５０、１４０）を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する。いくつかの実施形態において、光吸収導電層１４０は、上述のように、例えば、任意の導電バッファ層１４１、金属層（１４３または１４３）および金属光吸収層１４５などの少なくとも１つの導電材料層を含みうる。光吸収導電層１４０は、上述のように、発光ダイオード１０の上面よりも高い光の吸収を提供する。
【００８０】
図１５を参照すると、第４の例示的な構造から、図８のプロセスステップにおける誘電マトリクス層１１０を凹ませる深さが、任意の導電金属ライナ１５２、反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の材料層のすべての厚さの合計よりも大きくなるようにプロセスパラメータを選択することによって、第５の例示的な構造が派生しうる。
【００８１】
図１６Ａおよび１６Ｂを参照すると、平坦化可能な誘電充填材料が、光吸収導電層１４０を覆うように堆積されうる。平坦化可能な誘電材料は、例えば、アンドープケイ酸塩ガラス、ドープケイ酸塩ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス、リンケイ酸ガラス、または、ホウリンケイ酸ガラスなど）、または、流動性酸化物（ＦＯＸ）などの酸化シリコン系材料、シリコーン、または、例えば、樹脂などの有機材料でありうる。スピンコート、または、化学気相堆積（例えば、準常圧化学気相堆積またはプラズマエンハンスド化学気相堆積など）によって、平坦化可能な誘電材料は堆積されうる。
【００８２】
平坦化可能な誘電材料、光吸収導電層１４０、反射金属層１５０および導電金属ライナ１５２の発光ダイオード１０の上面の上にある部分を除去するために、例えば、化学機械平坦化などの平坦化プロセスが行われうる。平坦化可能な誘電材料の残りの連続した部分は、本明細書において誘電充填材料層１８０と呼ばれる。誘電充填材料層１８０は、発光ダイオード１０のアレイを埋め込む。誘電充填材料層１８０の上面は、発光ダイオード１０の上面と同一平面上でありうる。誘電充填材料層１８０は、バックプレーン４００の前側の上に位置し、発光ダイオード１０のアレイの横方向を取り囲み、誘電マトリクス層１１０がバックプレーン４００からよりも、バックプレーン４００から遠位にある。
【００８３】
平坦化された光吸収導電層１４０は、その中に自己整合された開口を含む。平坦化された光吸収導電層１４０の各開口は、均一な横方向オフセット距離だけ発光ダイオード１０のそれぞれの周囲から横方向にオフセットする。平坦化された反射金属層の各開口は、導電金属ライナ１５２の厚さだけ発光ダイオード１０のそれぞれの周囲から横方向にオフセットする。具体的には、パターニングされた導電金属ライナ１５２、パターニングされた反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の層スタックの各開口は、発光ダイオード１０のそれぞれの外周に一致する。したがって、発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０は、パターニングされた反射金属層１５０を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する。
【００８４】
透明導電層１２０は、発光ダイオード１０の上面すなわち前側表面の上、誘電充填材料層１８０の上、導電金属ライナ１５２のほぼ環状の面のアレイの上、反射金属層のほぼ環状な面のアレイの上、および、光吸収導電層１４０のほぼ環状の面のアレイの上に直接形成される。透明導電層１２０の組成および厚さは、第１の実施形態と同じでありうる。透明導電層１２０は、反射金属層１５０と共に、発光ダイオード１０のアレイの共通電極（例えば、カソードなど）として機能しうる。
【００８５】
パターニングされた反射金属層１５０は、均一な厚さを有し、かつ、誘電マトリクス層１１０の上面に接触する平坦部を含む。パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面から垂直方向に凹みうる。したがって、パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面がバックプレーン４００に対するよりも、バックプレーン４００に対して近接する上面を有しうる。パターニングされた反射金属層１５０の平坦部は、光吸収導電層１４０の底面に接触する。反射金属層１５０は、発光ダイオード１０のアレイのそれぞれの発光ダイオード１０の側壁に接触し、発光ダイオード１０の上面を含む２次元平面と同じ平面内にある環状の上面を有する環状部を含む。
【００８６】
光吸収導電層１４０は、均一な厚さを有し、かつ、反射金属層１５０の平坦部に接触する平坦部を含む。光吸収導電層１４０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面から垂直方向に凹みうる。したがって、光吸収導電層１４０の平坦部は、発光ダイオード１０の上面がバックプレーン４００に対するよりも、バックプレーン４００に対して近接する上面を有しうる。光吸収導電層１４０の平坦部は、誘電充填材料層１８０の底面に接触する。
【００８７】
誘電充填材料層１８０は、光吸収導電層１４０の上にあり、均一な厚さを有し、かつ、発光ダイオード１０の上面と同じ２次元平面内に上面を有する平坦部を含む。誘電充填材料層１８０は、反射金属層１５０の平坦部の上にあり、反射金属層１５０の環状部によって横方向に区切られており、透明導電層１２０の底面に接触する。
【００８８】
パターニングされた導電金属ライナ１５２、パターニングされた反射金属層１５０および光吸収導電層１４０の層スタックは、その中に自己整合された開口のアレイを含むパターニングされたバス電極層である。パターニングされたバス電極層（１５２、１５０、１４０）は、透明導電層１２０と電気的に短絡され、その中に開口のアレイを含む。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０は、パターニングされたバス電極（１５２、１５０、１４０）を通るそれぞれの開口のエリア内に位置する。いくつかの実施形態において、光吸収導電層１４０は、上述のように、例えば、任意の導電バッファ層１４１、金属層（１４３または１４３）および金属光吸収層１４５などの少なくとも１つの導電材料層を含みうる。光吸収導電層１４０は、上述のように、発光ダイオード１０の上面よりも高い光の吸収を提供する。
【００８９】
図１７Ａおよび１７Ｂを参照すると、図９の第３の例示的な構造から反射金属層１５０および導電金属ライナ１５２をパターニングすることによって、本開示の第６の実施形態による第６の例示的な構造が派生しうる。例えば、フォトレジスト層が、反射金属層１５０の上に塗布されうり、露光および現像によってリソグラフィパターニングされうる。エッチングマスクとしてパターニングされたフォトレジスト層を使用して、反射金属層１５０および導電金属ライナ１５２の材料をエッチングするためのエッチングプロセスが行われうる。等方性エッチングプロセス、または、異方性エッチングプロセスが使用されうる。エッチングプロセスは、ドープ化合物半導体材料層２６の材料に対して選択的でありうる。フォトレジスト層は、その後、例えば、アッシングによって除去されうる。パターニングされた反射金属層１５０の一部は、発光ダイオード１０の上面の端部に残る。しかしながら、発光ダイオード１０の上面の中央は、透明導電層１２０に接触するために、パターニングされた反射金属層１５０の開口に露出する。
【００９０】
パターニングされた反射金属層１５０および任意の導電金属ライナ１５２は、透明導電層１２０に電気的に短絡されたパターニングされたバス電極層（１５０、１５２）を構成する。発光ダイオード１０のアレイ内の各発光ダイオード１０が、パターニングされたバス電極層（１５０、１５２）を通るそれぞれの開口のエリア内に位置するように、パターニングされたバス電極層（１５０、１５２）は、その中に開口のアレイを含む。反射金属層１５０は、可視光の５０％超、および／または、８０％超、および／または、９０％超を反射する金属材料を含む。例えば、反射金属層１５０は、例えば、金、銀、銅、または、アルミニウムなどの反射性の金属を含む。反射金属層１５０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３００ｎｍから３ミクロンまでの範囲でありうる。
【００９１】
本開示の第６の実施形態による発光デバイスは、バックプレーン４００と、バックプレーン４００の前側に取り付けられた発光ダイオード１０のアレイと、バックプレーン４００の前側の上で発光ダイオード１０のアレイの横方向を取り囲むように位置する誘電マトリクス層１１０と、可視光の５０％超、および／または、８０％超、および／または、９０％超を反射し、その中に開口のアレイを含む反射金属層１５０と、を含みうる。１つの実施形態において、例えば、窒化シリコン層または酸化シリコン層などの透明不働態化層が、発光ダイオード１０の上面の上、および、反射金属層１５０の上面および側壁の上にコンフォーマルに直接形成されてもよい。代わりに、発光ダイオード１０の各々の頂部が、反射金属層１５０の開口部の側壁に自己整合するドープ化合物半導体材料層２６の不動態化された酸化表面を提供するために、酸化性雰囲気に物理的に曝されてもよい。
【００９２】
本開示の種々の例示的な構造は、隣接する対の発光ダイオード１０の間のエリアからの光の一部または完全な放射を防止し、したがって、発光ダイオード１０のアレイによって形成される画像の鮮明さを向上させる。光吸収層を使用する実施形態は、発光ダイオードのアレイのためのより暗い非反射バックグラウンド表面を提供し、それによって、発光ダイオード１０のアレイによって形成される画像のコントラストを向上させる。さらに、パターニングされた反射金属層１５０を使用する実施形態は、発光ダイオード１０の上部の横方向を取り囲む反射金属層１５０の環状部の側壁からの光の反射を提供し、それによって、各発光ダイオード１０からの光出力を増加させる。したがって、本開示の種々の実施形態は、液晶層を介在させることなく、ＬＥＤ１０の光が人間の観察者によって直接見られる、例えば、直視型ディスプレイデバイスなどの発光デバイスにおいて、画質向上を提供するために有利に使用されうる。
【００９３】
開示された実施形態の上述の説明は、任意の当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、以下の特許請求の範囲および本明細書に開示される原理および新たな特徴と一致した最も広い範囲が与えられるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【国際調査報告】
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