JP2022505212A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022505212000001
発光装置および発光装置を製造するための方法が提供される。発光装置の製造方法は、第１の基板の一方の表面上に複数の第１の発光セルおよび複数の第２の発光セルを形成するステップと、第１および第２の発光セルを第２の基板に対向させるステップと、第１の発光セルを第２の基板上に選択的に接合するステップと、第２の基板を、少なくとも２つの第１の発光セルを含む実装ユニットに切断するステップと、を含む。

Description

本発明の例示的な実施形態は一般に、発光装置に関し、より具体的には、複数の発光セルを含む発光装置に関する。
発光ダイオードは、無機光源として、表示装置、車載用ランプ、一般照明など様々な分野で広く利用されている。発光ダイオードは、従来の光源よりも寿命が長く、消費電力が少なく、応答速度が速いため、既存の光源に急速に置き換わりつつある。
通常、表示装置は、青色、緑色、赤色の混色を利用して様々な色を表示する。表示装置の各画素は、青色、緑色、および赤色のサブ画素を含み、特定の画素の色はこれらのサブ画素の色を通して決定され、画像は画素の組合せによって表示される。
発光ダイオードは、主に表示装置のバックライト光源として使用されてきた。しかし、近年、発光ダイオードを用いて画像を直接実現する次世代ディスプレイとしてマイクロＬＥＤディスプレイが開発されている。
本発明が解決しようとする課題は、色再現性に優れた発光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ウェハの捨てられる部分を最小化することができる発光装置の製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に限定されず、言及されていない別の課題は、下の記載から当業者に明確に理解することができるだろう。
解決しようとする課題を達成するために、例示的な実施形態による発光装置の製造法は、第１の基板の一方の表面上に複数の第１の発光セルおよび複数の第２の発光セルを形成するステップと、第１および第２の発光セルを第２の基板に対向させるステップと、第１の発光セルを第２の基板上に選択的に接合するステップと、第２の基板を少なくとも２つの第１の発光セルを含む実装ユニットに切断するステップと、を含む。
前記第１の発光セル間の面積を実質的に埋める遮光層を形成するステップをさらに含んでもよい。
本方法はさらに、第１の発光セルの上面を露出させる開口部を有する誘電体層を、第１の基板上の第１の発光セルと第２の発光セルとの間に形成するステップと、開口部を充填するための接合部を形成するステップと、接合部を貫通し、それぞれの第１の発光セルと電気的に接続されるパッドを形成するステップとをさらに含んでもよい。
また、第１の発光セルを第２の基板上に選択的に接合するステップは、第１の発光セル上に接合部を形成するステップと、第２基板と対向する第１の発光セルが配置された位置にレーザーリフトオフ工程を選択的に実行することによって、第１の発光セルを第１の基板から分離するステップと、分離された第１の発光セルを第２の基板上に接合部によって接合するステップとを含んでもよい。
隣接する第１の発光セルは第１の方向に第１の距離だけ離隔され、且つ第１の方向に垂直な第２の方向に第２の距離だけ離隔して配置され、隣接する第２の発光セルは第１の方向に第３の距離だけ離隔され、且つ第２の方向に第４の距離だけ離隔して配置され、１つの第２の発光セルは２つの隣接する第１の発光セルの間に配置されてもよい。
本方法は、実装ユニットで切断された第１の発光セルを実装基板に一旦実装するステップをさらに含んでもよい。
実装基板上には、複数の金属ボールが格子状に形成されてもよいる。
該方法は、第２の発光セルに対して、上記工程を繰り返すステップをさらに含んでもよい。
該方法は、第１の基板上の第１の発光セル上に接合部を選択的に形成するステップと、接合部が形成された第１の発光セルと第２の発光セルとが第３の基板に面するように第１の基板を裏返すステップと、第１の発光セルを第１の基板から分離するステップと、分離された第１の発光セルを第３の基板に接合部を介して接合するステップと、第３の基板を裏返し、第１の発光セルの一方の表面を第４の基板に接合するステップと、第３の基板を除去して接合部を露出させるステップと、各接合部を貫通して、第１の発光セルの各々と電気的に接続するパッドを形成するステップと、をさらに含んでもよい。
該方法は、第３の基板上の第１の発光セル間に遮光層を形成するステップをさらに含んでもよい。
別の例示的な実施形態による発光装置は、基板と、基板上に配置された少なくとも２つの発光セルと、少なくとも２つの発光セルの間に配置され、各発光セルの表面をそれぞれ露出させる開口部を有する遮光層と、開口部を満たし、発光セルと基板との間に配置される接合部と、を含む。
基板に対向する遮光層の一方の表面は、それぞれの接合部の一方の表面と同一平面上にあってもよい。
遮光層は、基板と接触し、接合部と基板との間に配置されてもよい。
２つの隣接する発光セル間の離隔距離は、各発光セルの限界寸法の約８～約１５倍であってもよい。
発光セルはそれぞれ、互いに垂直方向に積層された、第１の発光部、第２の発光部、及び第３の発光部、及び第１、第２、及び第３の発光部と電気的に接続された複数のパッドを含んでもよい。
該発光装置は、接合部を貫通してパッドと電気的に接続された貫通電極をさらに含んでもよい。
貫通電極の各々は、接合部の各々の内部に配置された第１の部分と、第１の部分から接合部の各々の上面上に延在する第２の部分とを含んでもよい。
第２の部分は、基板に対向する遮光層の一方の表面まで延在してもよい。
第２の部分は、遮光層内に延在してもよい。
基板は、貫通電極の第２の部分に対応する位置に配置された複数の基板パッドを含んでもよい。
前述した一般的な説明と、以下の詳細な説明とは、どちらも例示的及び説明的であり、特許請求される本発明のさらなる説明を提供するように意図されていることを理解されたい。
本実施形態に係る発光装置では、ウェハ上に密に形成された発光セルを複数の工程で選択的に個別化して所定の距離だけ離隔させることにより、発光セルを所望の目標距離に移動させることができる。このように、目標距離だけ離隔された発光セルを直接形成する場合と比較して、移送される発光セル間の所望の離隔距離を得るために浪費されるウェハの部分を減少させることができる。
また、各々が臨界寸法の小さい発光セルを、１個ずつではなく、少なくとも２個含む実装ユニットによって実装することにより、実装時に衝撃や損傷が発生することを防止することができ、効率的に発光セルを目標装置に実装することが可能である。
さらに、発光セル間に遮光層が配置されているため、発光セルから発生した光を遮蔽して色混合の発生を防止することができ、発光装置の色再現性を向上させることができる。
例示的な一実施形態による発光装置の概略平面図である。 例示的な実施形態による、図１ＡのＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による、図１ＡのＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光セルの概略平面図である。 図２ａのＡ－Ａ’及びＢ－Ｂ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光セルの概略平面図である。 図３ａのＡ－Ａ’及びＢ－Ｂ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光セルの概略平面図である。 図４ａのＡ－Ａ’で切断した断面図である。 図４ａのＢ－Ｂ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す上面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す上面図である。 図５ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図６ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図７ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図８ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図９ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１０ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１１ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１２ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１３ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１４ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１５ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１６ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１７ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図である。 図１８ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。 他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。
本開示の構成および効果を十分に理解するために、本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。しかしながら、本開示は、本明細書に記載された実施形態に限定されず、様々な形態で実施されてもよく、様々な変更が追加されてもよい。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての用語は、当該技術分野における通常の知識を有する者に一般的に知られている意味で解釈されることができる。
以下、図面を参照して、本発明の様々な実施形態による発光装置を説明する。
図１ａは、例示的な実施形態による発光装置の概略平面図であり、図１ｂおよび図１ｃは、例示的な実施形態による、図１ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。
図１ａ～図１ｃを参照すると、発光装置は、実装基板ＭＳＵＢと、実装基板ＭＳＵＢの一方の表面に配置された複数の発光セルＬＥＤとを含んでもよい。図示された例示的な実施形態によれば、複数の発光セルＬＥＤは、２×２構成で配置された４つの発光セルＬＥＤを含む。しかしながら、本発明の概念は、特定の数の発光セルＬＥＤまたはその特定の配置に限定されない。例えば、複数の発光セルＬＥＤは、少なくとも２つの発光セルＬＥＤを含むことができる。別の例として、図１７ａ及び図１７ｂに示すように、複数の発光セルＬＥＤは、３×３構成で配置された９つの発光セルＬＥＤを含んでもよい。４または９個の複数の発光セルＬＥＤが実装工程中に一度に実装され得る実装ユニットを形成してもよく、この実装ユニットは、後により詳細に説明される。
複数の発光セルＬＥＤは、第１の方向ＤＲ１及び第１の方向ＤＲ１に垂直な第２の方向ＤＲ２において互いに離隔されるように配置され得る。より詳細には、複数の発光セルＬＥＤは、第１の方向ＤＲ１に第３の距離ＤＴ３だけ離隔されて配置され、且つ第２の方向ＤＲ２に第４の距離ＤＴ４だけ離隔されて配置され得る。例えば、第３の距離ＤＴ３と第４の距離ＤＴ４とは、互いに略同一であってもよい。別の例として、第３の距離ＤＴ３と第４の距離ＤＴ４とは、互いに異なっていてもよい。
例示的な実施形態によれば、第３の距離ＤＴ３及び第４の距離ＤＴ４のそれぞれは、１つの発光セルＬＥＤの限界寸法（ＣＤ）の約８～約１５倍であることができる。例えば、各発光セルＬＥＤが５０μｍ～８０μｍである場合、隣接する２つの発光セルＬＥＤの間の第３の距離ＤＴ３及び第４の距離ＤＴ４の各々は、約６５０μｍ～７００μｍであってもよい。
複数の発光セルＬＥＤの各々は、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３を含むことができる。例示的な一実施形態によれば、各発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３が垂直に積層された構造を有することができる。この場合、第３の発光部ＬＥ３は実装基板ＭＳＵＢに対向してもよく、第１の発光部ＬＥ１の一面が光取り出し面であってもよい。例示的な実施形態によれば、第１の発光部ＬＥ１から出射される光の波長は最も短く、第２の発光部ＬＥ２から出射される光の波長は第１の発光部ＬＥ１から放出される光の波長よりも長く、第３の発光部ＬＥ３から放出される光の波長よりも短くてもよい。第３の発光部ＬＥ３から出射される光の波長は、最も長くてもよい。例えば、第１の発光部ＬＥ１は青色光を発し、第２の発光部ＬＥ２は緑色光を発し、第３の発光部ＬＥ３は赤色光を発することができるが、本開示はこれに限定されない。例えば、他の実施形態によれば、第２の発光部ＬＥ２は、第１の発光部ＬＥ１より短い波長の光を出射してもよい。他の実施形態によると、発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３のうち少なくとも一つが互いに離隔して水平に配置された構造を有することができる。
各発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３とそれぞれ電気的に接続された複数のパッドＰＤを含み得る。例示的な一実施形態によれば、複数のパッドＰＤの各々は、第３の発光部ＬＥ３と実装基板ＭＳＵＢとの間に配置され得る。
発光装置は、発光セルＬＥＤの間に配置された遮光層ＬＳをさらに含み得る。遮光層ＬＳは、発光セルＬＥＤの外側の側壁を囲んでもよく、発光セルＬＥＤの間を実質的に充填することができる。本発明の一実施形態によれば、遮光層ＬＳは、発光セルＬＥＤをそれぞれ露出する開口部ＯＰを含むことができる。遮光層ＬＳは、絶縁特性および遮光特性を有する材料、例えば、フォトレジストまたはブラックマトリクスなどの材料を含むことができる。
遮光層ＬＳが隣接する発光セルＬＥＤの間に配置されるので、それぞれの発光セルＬＥＤから発せられる光は互いに影響を及ぼさない。これにより、混色を防止することができ、発光装置の色再現性を向上させることができる。一方、いくつかの例示的な実施形態では、必要に応じて遮光層ＬＳが省略されてもよい。
発光装置はさらに、発光セルＬＥＤのパッドＰＤを覆い、それぞれの第３の発光部ＬＥ３と実装基板ＭＳＵＢとの間で遮光層ＬＳの開口部ＯＰを実質的に充填する接合部ＢＤを含み得る。各接合部ＢＤの一面は、第３発光部ＬＥ３に接し、平面視で各発光セルＬＥＤと実質的に同一の大きさを有することができる。
各接合部ＢＤは、ポリマーを含み得る。例えば、接合部ＢＤは、フォトレジスト、エポキシ樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、ＰＡＥ（ポリアリーレンエーテル）系列のＦｌａｒｅ（登録商標）、ＭＳＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、フルオロポリマー、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルヘルケトン）、ＡＴＳＰ（芳香族熱硬化性ポリエステル）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデンクロライド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ワックスからなる群から選択された少なくとも１つを含むことができる。例えば、各接合部ＢＤは、約１００℃～約３００℃の温度で硬化される熱硬化性ポリマーを含むことができる。
発光装置は、各発光セルＬＥＤの複数のパッドＰＤと電気的に接続され、各接合部ＢＤを貫通する貫通パッドＶＰＤを含むことができる。貫通パッドＶＰＤの各々は、接合部ＢＤを貫通する第１の部分ＰＴ１と、第１の部分ＰＴ１から接合部ＢＤの一面に延びる第２の部分ＰＴ２とを含むことができる。
図１ｂを参照すると、例示的な実施形態による遮光層ＬＳの一面は、各接合部ＢＤの一面と同一平面上にあってもよい。実装基板ＭＳＵＢとは反対を向いている遮光層ＬＳの他方の面は、第１の発光部ＬＥ１の一方の表面と同一平表面上にあってもよい。したがって、発光セルＬＥＤの貫通パッドＶＰＤの第２の部分ＰＴ２及び実装パッドＭＰＤのそれぞれは、遮光層ＬＳと接合部ＢＤと実装基板ＭＳＵＢとの間で露出され得る。貫通パッドＶＰＤの第２部分ＰＴ２は、接合部ＢＤだけでなく、遮光層ＬＳの一面まで延長され得る。
図１ｃを参照すると、別の例示的な実施形態による遮光層ＬＳの一面は、実装基板ＭＳＵＢと接してもよい。発光セルＬＥＤの貫通パッドＶＰＤの第２の部分ＰＴ２および実装パッドＭＰＤは、遮光層ＬＳによって覆われてもよい。貫通パッドＶＰＤの各々の第２の部分ＰＴ２は、遮光層ＬＳ内に延長されることができる。
実装基板ＭＳＵＢは、プリント回路基板（ＰＣＢ）などのように回路が形成された基板を含んでもよい。
実装基板ＭＳＵＢは、貫通パッドＶＰＤに対応する位置に実装パッドＭＰＤを含むことができる。実装パッドＭＰＤは、ハンダボール（図示せず）などの材料によって貫通パッドＶＰＤと電気的に接続され得る。
貫通パッドＶＰＤの各々の第２の部分ＰＴ２は接合部ＢＤ及び／または遮光層ＬＳの一面に延長されるので、貫通パッドＶＰＤの配置及び延長する長さに応じて、多様な構造を有する実装パッドＭＰＤを含む実装基板ＭＳＵＢに発光セルＬＥＤを実装することができる。
以下、発光セルについてより詳細に説明する。
図２ａは例示的な実施形態による発光セルの概略平面図であり、図２ｂは、図２ａの発光セルをＡ－Ａ’およびＢ－Ｂ’で切断した断面図である。図３ａは例示的な実施形態による発光セルの概略平面図であり、図３ｂは、図３ａの発光セルをＡ－Ａ’およびＢ－Ｂ’で切断した断面図である。図４ａは例示的な実施形態による発光セルの概略平面図であり、図４ｂは図４ａの発光セルをＡ－Ａ’で切断した断面図であり、図４ｃは、図４ａの発光セルをＢ－Ｂ’で切断した断面図である。
図２ａ、図３ａ、図４ａ、図２ｂ、図３ｂ、図４ｂ及び図４ｃを参照すると、発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３を含み得る。
図示された実施形態によれば、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３は垂直に積層され得る。しかしながら、図示はされていないが、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３のうち少なくとも一つは同一平面上に水平に配置される場合がある。
第１の発光部ＬＥ１は、第１のｎ型半導体層１０２と、第１の活性層１０４と、第１のｐ型半導体層１０６と、第１のオーミック層１０８とを含んでもよい。第２の発光部ＬＥ２は、第２のｎ型半導体層２０２、第２の活性層２０４、第２のｐ型半導体層２０６、および第２のオーミック層２０８を含んでもよい。第３の発光部ＬＥ３は、第３のｐ型半導体層３０６、第３の活性層３０４、第３のｎ型半導体層３０２、および第３のオーミック層３０８を含んでもよい。
第１のｎ型半導体層１０２、第２のｎ型半導体層２０２、及び第３のｎ型半導体層３０２の各々は、Ｓｉドープ窒化ガリウム系半導体層であってもよい。第１のｐ型半導体層１０６、第２のｐ型半導体層２０６、及び第３のｐ型半導体層３０６の各々は、Ｍｇドープ窒化ガリウム系半導体層であってもよい。第１の活性層１０４、第２の活性層２０４、及び第３の活性層３０４の各々は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含んでもよく、その構成比率は、所望のピーク波長の光を発するように決定される。第１のオーミック層１０８、第２のオーミック層２０８、第３のオーミック層３０８の各々としては、ＳｎＯ、ＩｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることができる。
発光セルＬＥＤはさらに、第１のｎ型半導体層１０２と電気的に接続された第１パッドＰＤ１、第２のｎ型半導体層２０２と電気的に接続された第２パッドＰＤ２、第３のｎ型半導体層３０２と電気的に接続された第３パッドＰＤ３、および第１のオーミック層１０８、第２のオーミック層２０８、および第３のオーミック層３０８と電気的に共通に接続された共通パッドＣＰＤを含んでもよい。
図２ａ、図３ａ、図４ａ、図２ｂ、図３ｂ及び図４ｂは、共通パッドＣＰＤが第１のオーミック層１０８、第２のオーミック層２０８、及び第３のオーミック層３０８を共通に電気的に接続するものとして示されているが、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、共通パッドＣＰＤが第１のｎ型半導体層１０２、第２のｎ型半導体層２０２、及び第３のｎ型半導体層３０２を共通に電気的に接続することができる。一実施形態によると、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、および共通パッドＣＰＤのそれぞれは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＣｕからなる群から選択された少なくとも１つ、またはそれらの合金を含んでもよい。
図２ａ、図２ｂ、図３ａ及び図３ｂに示された一実施形態によると、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２及び第３の発光部ＬＥ３は互いに略同じサイズを有し、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２および第３の発光部ＬＥ３は互いに同一平面上に外側の側壁を有することができる。第１のｎ型半導体層１０２は第１のビア構造体ＶＡ１によって第１パッドＰＤ１と電気的に接続されてもよく、第２のｎ型半導体層２０２は第２のビア構造体ＶＡ２によって第２パッドＰＤ２と電気的に接続されてもよく、第３のｎ型半導体層３０２は第３のビア構造体ＶＡ３によって第３パッドＰＤ３と電気的に接続されてもよく、第１のオーミック層１０８は第４のビア構造体ＶＡ４によって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されてもよく、第２のオーミック層２０８は第５のビア構造体ＶＡ５によって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されてもよく、第３のオーミック層３０８は第６のビア構造体ＶＡ６によって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されてもよい。
図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃを参照する他の例示的な実施形態によれば、第１の発光部ＬＥ１は第２の発光部ＬＥ２より大きく、第２の発光部ＬＥ２は第３の発光部ＬＥ３より大きくてもよい。例えば、第１の発光部ＬＥ１は順次積層された第１のｎ型半導体層１０２、第１の活性層１０４、第１のｐ型半導体層１０６、及び第１のオーミック層１０８を含み、第２の発光部ＬＥ２は順次積層された第２のオーミック層２０８、第２のｐ型半導体層２０６、第２の活性層２０４、及び第２のｎ型半導体層２０２を含み、第３の発光部ＬＥ３は順次積層された第３のオーミック層３０８、第３のｐ型半導体層３０６、第３の活性層３０４及び第３のｎ型半導体層３０２を含む場合、第１の発光部ＬＥ１の第１のｎ型半導体層１０２及び第１のオーミック層１０８の各々は第２の発光部ＬＥ２及び第３の発光部ＬＥ３に露出されるように、第２の発光部ＬＥ２の第２のｎ型半導体層２０２及び第２のオーミック層２０８の各々は第３の発光部ＬＥ３に露出されるように、第３の発光部ＬＥ３の第３オーミック層３０８は第３のｐ型半導体層３０６、第３の活性層３０４、及び第３のｎ型半導体層３０２に露出されるように、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３がエッチングされてもよい。第１のｎ型半導体層１０２は第１の接触パターンＣＴ１および第１の延長パターンＥＬ１によって第１パッドＰＤ１と電気的に接続されてもよく、第２のｎ型半導体層２０２は第２の接触パターンＣＴ２および第２の延長パターンＥＬ２によって第２パッドＰＤ２と電気的に接続されてもよく、第３のｎ型半導体層３０２は第３の接触パターンＣＴ３および第３の延長パターンＥＬ３によって第３パッドＰＤ３と電気的に接続されてもよい。第１のオーミック層１０８及び第２のオーミック層２０８は第４の接触パターンＣＴ４及び共通延長パターンＣＥＬによって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されることができ、第３のオーミック層３０８は、第５の接触パターンＣＴ５及び共通延長パターンＣＥＬによって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されることができる。第１の延長パターンＥＬ１、第２の延長パターンＥＬ２、第３の延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬの各々は、露出された第１のｎ型半導体層１０２の上部に延長され、実質的に平坦な上面を有することができる。第１の延長パターンＥＬ１は第１のビア構造体ＶＡ１によって第１パッドＰＤ１と電気的に接続され、第２の延長パターンＥＬ２は第２のビア構造体ＶＡ２によって第２パッドＰＤ２と電気的に接続され、第３の延長パターンＥＬ３は第３のビア構造体ＶＡ３によって第３パッドＰＤ３と電気的に接続され、共通延長パターンＣＥＬは共通ビア構造体ＣＶＡによって共通パッドＣＰＤと電気的に接続されることができる。第１のビア構造体ＶＡ１、第２のビア構造体ＶＡ２、第３のビア構造体ＶＡ３、および共通ビア構造体ＣＶＡは、平坦部から同じ高さに形成されることができるので、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、共通パッドＣＰＤとそれぞれより安定的に電気的に接続されることができる。一部の実施形態では、第１の延長パターンＥＬ１、第２の延長パターンＥＬ２、第３の延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬを選択的に省略することができる。
図２ａ、図３ａ、図４ａ、図２ｂ、図３ｂ、図４ｂ、及び図４ｃを参照すると、発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１と第２の発光部ＬＥ２との間に第１の発光部ＬＥ１と第２の発光部ＬＥ２とを接合する第１の接着部ＡＤ１と、第２の発光部ＬＥ２と第３の発光部ＬＥ３との間に第２の発光部ＬＥ２と第３の発光部ＬＥ３とを接合する第２の接着部ＡＤ２とをさらに含むことができる。第１の接着部ＡＤ１及び第２の接着部ＡＤ２はそれぞれ、絶縁性を有し、可視光を透過し、接着特性を有する材料を含み得る。第１の接着部ＡＤ１及び第２の接着部ＡＤ２はそれぞれ、ガラス、ポリマー、レジスト、またはポリイミドを含むことができる。例えば、第１の接着部ＡＤ１及び第２の接着部ＡＤ２のそれぞれは、ＳＯＧ、ＢＣＢ、ＨＳＱ、ＳＵ?８フォトレジストを含むことができる。
例示的な実施形態によれば、発光セルＬＥＤは、第１の発光部ＬＥ１と第２の発光部ＬＥ２との間に配置された第１のカラーフィルターＣＦ１と、第２の発光部ＬＥ２と第３の発光部ＬＥ３との間に配置された第２のカラーフィルターＣＦ２とをさらに含むことができる。第１カラーフィルターＣＦ１は、第２発光部ＬＥ２及び第３の発光部ＬＥ３から生成された光を通過させながら第１の発光部ＬＥ１から生成された光を反射することができ、第１の発光部ＬＥ１から生成された光が第２の発光部ＬＥ２及び第３の発光部ＬＥ３の各々に影響を及ぼさないようにする。第２のカラーフィルターＣＦ２は、第１の発光部ＬＥ１及び第２の発光部ＬＥ２の各々から発生した光を反射させながら、第３の発光部ＬＥ３から発生した光を透過させて、第１の発光部ＬＥ１及び第２の発光部ＬＥ２から発生した光が第３の発光部ＬＥ３に影響を及ぼさないようにすることができる。第１のカラーフィルターＣＦ１及び第２のカラーフィルターＣＦ２はそれぞれ、ＴｉＯ２とＳｉＯ２とが交互に積層された構造を有するＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を含むことができる。例えば、第２のカラーフィルターＣＦ２におけるＴｉＯ２及びＳｉＯ２の積層順序又は数は、第１のカラーフィルターＣＦ１におけるＴｉＯ２及びＳｉＯ２の積層順序又は数と異なってもよい。
発光セルＬＥＤはさらに、垂直方向に積層された第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３のそれぞれの外側側壁を取り囲む遮光層ＬＳを含み得る。遮光層ＬＳは、第１の発光部ＬＥ１の一方の表面を露出させる開口部ＯＰを含み得る。図１ａ、図１ｂ、および図１ｃを参照して上述したように、遮光層ＬＳは、例えばフォトレジスト及びブラックマトリクスのような絶縁特性および遮光特性を有する材料を含み得る。
発光セルＬＥＤはさらに、第３の発光部ＬＥ３上に第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、および共通パッドＣＰＤをそれぞれ覆い、遮光層ＬＳの開口部ＯＰを充填する接合部ＢＤを含み得る。例示的な実施形態によれば、接合部ＢＤは、ポリマーを含むことができる。例えば、接合部ＢＤは、フォトレジスト、エポキシ樹脂、ＢＣＢ、Ｆｌａｒｅ（登録商標）、ＭＳＳＱ、ＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、フルオロポリマー、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＡＴＳＰ、ＰＶＤＣ、ＬＣＰ、ワックスからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。例えば、各接合部ＢＤは、約１００℃～約３００℃の温度で硬化される熱硬化性ポリマーを含むことができる。
例示的な実施形態によれば、接合部ＢＤの上面は、遮光層ＬＳの一方の面と実質的に同一平面上にあってもよい。他方、遮光層ＬＳの一方の面に対向する他方の面は、第１の発光部ＬＥ１の一方の面と同一平面上にあってもよい。
発光セルＬＥＤは、接合部ＢＤを貫通して第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤと電気的に接続される第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、および第７パッドＰＤ７をさらに含むことができる。第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７は、それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＣｕからなる群から選択された少なくとも一つ、又はこれらの合金を含むことができる。
第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７の各々は、接合部ＢＤに配置される第１の部分ＰＴ１と、第１の部分ＰＴ１から接合部ＢＤの一面に延長される第２の部分ＰＴ２とを含むことができる。第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、第７パッドＰＤ７の配置および延長の長さは、発光セルＬＥＤが搭載される装置によって変更され得る。このようにして、発光セルＬＥＤを含む発光装置を種々の電子機器に適用することができる。
図２ａ及び図２ｂに示された例示的な実施形態によれば、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７の各々の第２の部分ＰＴ２は、接合部ＢＤ内に延長され得る。図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃに示される他の例示的な実施形態によれば、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７の各々の第２の部分ＰＴ２は、接合部ＢＤだけでなく遮光層ＬＳまで延長され得る。このように、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、第７パッドＰＤ７の配置および延長の長さは、発光セルＬＥＤが搭載される装置によって変更され得る。
以下、図１ａ及び図１ｂに示す発光装置の製造方法について説明する。
図５ａ、図５ｂ、および図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１ａ、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、図１５ａ、図１６ａ、図１７ａ、及び図１８ａは例示的な実施形態による発光装置の製造方法を示す平面図であり、図５ｃ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂ、図１０ｂ、図１１ｂ、図１２ｂ、図１３ｂ、図１４ｂ、図１５ｂ、図１６ｂ、図１７ｂ、及び図１８ｂは、図５ｂ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１ａ、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、図１５ａ、図１６ａ図１７ａ、及び図１８ａの発光装置をＡ－Ａ’で切断した断面図である。図５ｂは、図５ａのＢの拡大した平面図である。
図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃを参照すると、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３をそれぞれ含む複数の発光セルが、第１の基板１００上に形成され得る。
第１の基板１００は、窒化ガリウム系半導体層を成長させることができ、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、またはシリコンを含むことができる。また、基板１００は可撓性基板であっても、回路を含む基板であってもよい。
図５ａに示す例示的な実施形態によれば、第１の基板１００は、平坦領域ＦＺを有する円形ウェハＷＦを使用することができる。しかしながら、本発明の概念はこれに限定されず、第１の基板１００は、切り欠きを有する円形ウェハまたは四角形のウェハを使用することができる。
第１の基板１００上に、第１のｎ型半導体層１０２、第１の活性層１０４、および第１のｐ型半導体層１０６を、ＭＯＣＶＤ（金属有機化学気相蒸着法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）、ＨＶＰＥ（水素化物気相成長法）、およびＭＯＣ（金属有機塩化物）などの成長法を用いて順次形成し、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）または物理蒸着法（ＰＶＤ）工程を介して第１のｐ型半導体層１０６上に第１のオーミック層１０８を形成することによって、第１の発光部ＬＥ１を形成することができる。ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ、およびＭＯＣなどの成長法を用いて、第２の基板（図示せず）上に第２のｎ型半導体層、第２の活性層２０４、および第２のｐ型半導体層２０６を順次形成し、ＣＶＤまたはＰＶＤ工程を介して第２のｐ型半導体層２０６上に第２のオーミック層２０８を形成することによって、第２の発光部ＬＥ２を形成することができる。ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ、およびＭＯＣなどの成長法を用いて、第３の基板（図示せず）上に第３のｎ型半導体層３０２、第３の活性層３０４、および第３のｐ型半導体層３０６を順次形成し、ＣＶＤまたはＰＶＤ工程を介して第３のｐ型半導体層３０６上に第３のオーミック層３０８を形成することによって、第３の発光部ＬＥ３を形成することができる。
第２の発光部ＬＥ２は、第１の接着部ＡＤ１を用いて第１の発光部ＬＥ１上に接着され、第２の基板は、例えば、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）処理によって除去される。第３の発光部ＬＥ３は、第２の接着部ＡＤ２を用いて第２の発光部ＬＥ２上に接着され、第３の基板は、例えば、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）またはケミカルリフトオフ（ＣＬＯ）処理によって除去される。
図２ａ及び図２ｂを参照して上述した発光セルＬＥＤを例に説明すると、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２及び第３の発光部ＬＥ３にビアホールを形成することにより、第１のｎ型半導体層１０２と電気的に接続された第１のビア構造体ＶＡ１、第２のｎ型半導体層２０２と電気的に接続された第２のビア構造体ＶＡ２、第３のｎ型半導体層３０２と電気的に接続された第３のビア構造体ＶＡ３、第１のオーミック層１０８と電気的に接続された第４のビア構造体ＶＡ、第２のオーミック層２０８と電気的に接続された第５のビア構造体ＶＡ５、及び第３のオーミック層３０８と電気的に接続された第６のビア構造体ＶＡ６を形成することができる。次に、第１のビア構造体ＶＡ１と電気的に接続された第１パッドＰＤ１、第２のビア構造体ＶＡ２と電気的に接続された第２パッドＰＤ２、第３のビア構造体ＶＡ３と電気的に接続された第３パッドＰＤ３、及び第４のビア構造体ＶＡ４、第５のビア構造体ＶＡ５、及び第６のビア構造体ＶＡ６と電気的に共通に接続された共通パッドＣＰＤをそれぞれ形成することができる。
発光セルＬＥＤのそれぞれは、第１の方向ＤＲ１に第１の距離ＤＴ１だけ離隔されてもよく、第２の方向ＤＲ２に第２の距離ＤＴ２だけ離隔されてもよい。例えば、第１の距離ＤＴ１と第２の距離ＤＴ２とは略同一であってもよい。
以下、説明を簡略化するために、図５ａおよび図５ｂに示すように９×９配列を有する発光セルについて説明する。以下では、９×９の発光セル（ＬＥＤ）を基準に説明する。
図６ａ及び図６ｂを参照すると、複数の発光セルＬＥＤが形成された第１の基板１００上に、発光セルＬＥＤを覆う接合層ＢＤＬを形成することができる。接合層ＢＤＬは、各発光セルＬＥＤの第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤを覆うように形成される。
例示的な実施形態によれば、接合層ＢＤＬは、第１のポリマーを含むことができる。例えば、接合層ＢＤＬは、フォトレジスト、エポキシ樹脂、ＢＣＢ、Ｆｌａｒｅ（登録商標）、ＭＳＳＱ、ＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、フルオロポリマー、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＡＴＳＰ、ＰＶＤＣ、ＬＣＰ、ワックスからなる群から選択される少なくとも一つを含むことができる。例えば、接合部ＢＤの各々は、約１００℃～約３００℃の温度で硬化される熱硬化性ポリマーを含むことができる。別の例として、接合層ＢＤＬは、着脱可能な特性を有することができる。
図７ａ及び図７ｂを参照すれば、接合層ＢＤＬ上に対象となる発光セルＬＥＤを選択的に覆う第１のマスクパターンＭＳ１を形成することができる。
第１のマスクパターンＭＳ１によってマスクされる発光セルＬＥＤは、最終的に発光セルＬＥＤが搭載される装置に適するように、所望の離隔距離に調整されることができる。例えば、第１のマスクパターンＭＳ１によってマスクされた発光セルＬＥＤと第１の方向ＤＲ１に隣接する２つの発光セルＬＥＤとは、第１の距離ＤＴ１よりも大きい第３の距離ＤＴ３だけ離隔されてもよい。第１のマスクパターンＭＳ１によってマスクされた発光セルＬＥＤと第２の方向に隣接する２つの発光セルＬＥＤは、第２の距離ＤＴ２よりも大きい第４の距離ＤＴ４だけ離隔されていてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、第３の距離ＤＴ３および第４の距離ＤＴ４が互いに同じであってもよい。例示的な実施形態によれば、第３の距離ＤＴ３および第４の距離ＤＴ４の各々は、マスクされた発光セルＬＥＤの各々の限界寸法（ＣＤ）の約８～約１５倍であることができる。
図示された例示的な実施形態によれば、第１のマスクパターンＭＳ１によってマスクされた発光セルＬＥＤと第１の方向ＤＲ１および第２の方向ＤＲ２において隣接する２つの発光セルＬＥＤを選択しないことによって、離隔距離が調節されると説明する。しかしながら、本発明の概念は、これに限定されるものではない。
以下、説明を簡易にするために、第１のマスクパターンＭＳ１によってマスクされた発光セルＬＥＤを第１の発光セルＬＥＤ１とする。
図８ａ及び図８ｂを参照すると、第１のマスクパターンＭＳ１をエッチングマスクとして用いて接合層ＢＤＬをエッチングすることによって、接合部ＢＤが第１の発光セルＬＥＤ１上に形成されてもよい。図９ａ及び図９ｂを参照すると、接合部ＢＤを形成した後、第１マスクパターンＭＳ１を除去することができる。
図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、接合部ＢＤが形成された第１の発光セルＬＥＤ１と他の発光セルＬＥＤとが形成された第１基板１００を、第１の支持基板ＳＰＢ１に面するように、裏返すことができる。
第１の支持基板ＳＰＢ１は、発光セルＬＥＤを一時的に支持する基板であってもよい。したがって、第１の支持基板ＳＰＢ１の種類及び構造は特に限定されない。
第１の支持基板ＳＰＢ１は、第１の発光セルＬＥＤ１上に形成された接合部ＢＤ及び他の発光セルＬＥＤと対向することができる。第２のマスクパターンＭＳ２は、第１の基板１００上に配置される。第２のマスクパターンＭＳ２は、接合部ＢＤが形成された第１の発光セルＬＥＤ１に対応する第１の基板１００の一部を露出させる開口部を含むことができる。第２のマスクパターンＭＳ２の開口部を介して選択的にレーザーリフトオフ工程を行うことによって、接合部ＢＤが形成された第１の発光セルＬＥＤ１を第１の基板１００から選択的に分離することができる。このように、接合部ＢＤが形成された第１の発光セルＬＥＤ１は、第１の基板１００から分離され、接合部ＢＤによって第１の支持基板ＳＰＢ１上に接合される。
図１１ａ及び図１１ｂを参照すると、第１の発光セルＬＥＤ１は第１の方向ＤＲ１に第３の距離ＤＴ３だけ離隔され、且つ第２の方向ＤＲ２に第４の距離ＤＴ４だけ互いに離隔されながら、第１の支持基板ＳＰＢ１上に配置されてもよい。
図１２ａ及び図１２ｂを参照すると、第１の発光セルＬＥＤ１を除いた残りの発光セルＬＥＤは、第１の基板１００上に保持される。残りの発光セルＬＥＤは、第２の発光セルＬＥＤ２、第３の発光セルＬＥＤ３、第４の発光セルＬＥＤ４、第５の発光セルＬＥＤ５、第６の発光セルＬＥＤ６、第７の発光セルＬＥＤ７、第８の発光セルＬＥＤ８、及び第９の発光セルＬＥＤ９を含むことができる。ここで、「第２」、「第３」、「第４」、「第５」、「第６」、「第７」、「第８」、「第９」という用語は、発光セルＬＥＤが第１の基板１００から分離される順序を意味し、これらの発光セルＬＥＤは、構造及び特性の点で異なるわけではない。
図１３ａおよび図１３ｂを参照すると、第１の発光セルＬＥＤ１の間の領域を実質的に充填する遮光層ＬＳが、第１の支持基板ＳＰＢ１上に形成されてもよい。遮光層基板は、ブラックマトリクスまたはフォトレジストのように、絶縁性を有し、可視光を遮蔽する材料を含むことができる。
図１４ａ及び図１４ｂを参照すると、接着部ＡＡＤを用いて第２の支持基板ＳＰＢ２を発光セルＬＥＤの一面に付着させることができる。第２の支持基板ＳＰＢ２は、発光セルＬＥＤを一時的に支持する基板であってもよい。したがって、第２の支持基板ＳＰＢ２の種類及び構造は特に限定されない。
接着部ＡＡＤは、第２のポリマーを含むことができる。本発明の一実施形態によれば、第２のポリマーは、接合部ＢＤに含まれた第１のポリマーに対してエッチング液に対するエッチング選択性を有することができる。例えば、エッチング液によって、第２のポリマーはエッチングされ得るが、第１のポリマーはエッチングされない場合がある。別の例示的な実施形態によれば、第２のポリマーは、第１のポリマーとは異なる融点を有してもよい。例えば、３００℃で第２のポリマーは溶融してもよく、第１のポリマーは溶融しなくてもよい。
接着部ＡＡＤは、フォトレジスト、エポキシ樹脂、ＢＣＢ、Ｆｌａｒｅ（登録商標）、ＭＳＳＱ、ＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、フルオロポリマー、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＡＴＳＰ、ＰＶＤＣ、ＬＣＰ、ワックスからなる群から選択される少なくとも一つを含み得る。
続いて、第１の支持基板ＳＰＢ１を除去することができる。例えば、接合部ＢＤは着脱可能な接着材を含むので、接合部ＢＤから第１の支持基板ＳＰＢ１を除去することができる。第１の支持基板ＳＰＢ１を除去することにより、接合部ＢＤを露出させることができる。
図１５ａ及び図１５ｂを参照すると、接合部ＢＤを貫通して、各発光セルＬＥＤの第１パッドＰＤ１、第２のパッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤとそれぞれ電気的に接続される第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７が、それぞれ形成されてもよい。例えば、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７の各々は、接合部ＢＤ及び遮光層ＬＳ上に延在してもよい。他の例として、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７は、接合部ＢＤ上にのみ延在することができる。
図１６ａ及び図１７ａを参照すると、第２の支持基板ＳＰＢ２をウェハＷＦ単位で拡張して観察すると、図示されているように、第１の発光セルＬＥＤ１は、第２の支持基板ＳＰＢ２上に配置されてもよい。
第１の発光セルＬＥＤ１は、約５０μｍ～約８０μｍの限界寸法（ＣＤ）を有し、第１の発光セルＬＥＤ１の小ささ及び移送される第１の発光セルＬＥＤ１の個数が少ないため、第１の発光セルＬＥＤ１を目標の実装基板に１つずつ実装することは一般に困難である。そこで、数個の第１の発光セルＬＥＤ１を一度に実装するために、数個の第１の発光セルＬＥＤ１を含む実装ユニットＭＵを規定し、実装ユニットＭＵで第２の支持基板ＳＰＢ２を切断することができる。実装ユニットＭＵは、少なくとも２つの第１の発光セルＬＥＤ１を含むことができる。また、実装ユニットＭＵは、第１の発光セルＬＥＤ１の外側側壁を囲む遮光層ＬＳを含んでもよい。
例示的な一実施形態によれば、図１６ａ及び図１６ｂに示されるような、４つの第１の発光セルＬＥＤ１を一度に実装するように、２×２構成で配置された第１の発光セルＬＥＤ１を含む実装第２の支持基板ＳＰＢ２を切断することによって、一度に実装することができる実装ユニットＭＵを形成することができる。
別の例示的な実施形態によれば、図１７ａ及び図１７ｂに示されるように、９つの第１の発光セルＬＥＤ１を一度に実装するように、３×３構成で配置された第１の発光セルＬＥＤ１を含む第２の支持基板ＳＰＢ２を切断することによって、一度に実装することができる実装ユニットＭＵを形成することができる。
図１８ａおよび図１８ｂを参照すると、実装ユニットＭＵに切断された第２の支持基板ＳＰＢ２上に形成された第１の発光セルＬＥＤ１を、目標の実装基板ＭＳＵＢと対向するように、第２の支持基板ＳＰＢ２を裏返すことができる。実装基板ＭＳＵＢにおいては、第１の発光セルＬＥＤ１の各々の第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、および第７パッドＰＤ７にそれぞれ対応する位置に実装パッドＭＰＤが形成される。
実装基板ＭＳＵＢの実装パッドＭＰＤは、ハンダボール等を用いて第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、第７パッドＰＤ７と電気的に接続することができる。
続いて、第２の支持基板ＳＰＢ２を除去することができる。
本実施形態では、第１の発光セルは実装ユニットに切断されて実装基板に実装されるように説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）が形成された基板を使用することができる。ＢＧＡとしては、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕからなる群から選択された少なくとも１種を含む金属ボールを基板上に格子状に形成してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、このとき基板は回路を含むことができる。この場合、実装ユニットＭＵは、グリッド形状の金属ボールの位置にそれぞれ対応するように配置された第１の発光セルを含んでもよい。
このようにして、９×９の発光セルＬＥＤのうち、第１の発光セルＬＥＤ１を、目標の実装基板ＭＳＵＢに実装することができる。なお、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７のそれぞれの構造及び延長の長さは、実装基板ＭＳＵＢに応じて変更され得るので、様々な実装基板ＭＳＵＢに発光装置を適用することができる。また、第１の発光セルＬＥＤ１の間に遮光層ＬＳが形成され、隣接する第１の発光セルＬＥＤ１から発生する光を遮蔽するので、混色を防止して色再現性を向上させることができる。また、少なくとも２つの第１の発光セルＬＥＤ１を含む実装ユニットＭＵを定義し、実装ユニットＭＵで第１の発光セルＬＥＤ１を実装基板ＭＳＵＢに実装することにより、第１の発光セルＬＥＤ１を１つずつ実装する場合に比べて、限界寸法（ＣＤ）の小さな第１の発光セルＬＥＤ１を効率的かつ安定的に実装することができる。
図１２ａに戻ると、第２の発光セルＬＥＤ２、第３の発光セルＬＥＤ３、第４の発光セルＬＥＤ４、第５の発光セルＬＥＤ５、第６の発光セルＬＥＤ６、第７の発光セルＬＥＤ７、第８の発光セルＬＥＤ８、及び第９の発光セルＬＥＤ９は、第１の基板１００上に残存されている。第２の発光セルＬＥＤ２、第３の発光セルＬＥＤ３、第４の発光セルＬＥＤ４、第５の発光セルＬＥＤ５、第６の発光セルＬＥＤ６、第７の発光セルＬＥＤ７、第８の発光セルＬＥＤ８、及び第９の発光セルＬＥＤ９に図５ａ、図５ｂ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１ａ、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、図１５ａ、図１６ａ、図１７ａ、図１８ａ、図５ｃ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂ、図１０ｂ、図１１ｂ、図１２ｂ、図１３ｂ、図１４ｂ、図１５ｂ、図１５ｂ、図１６ｂ、図１７ｂ、図１８ｂに示す工程を順次適用することにより、ウェハＷＦ内の複数の発光セルＬＥＤを搭載対象とする実装基板ＭＳＵＢに実装することができる。
このように、第１の距離ＤＴ１及び第２の距離ＤＴ２で互いに密に形成された第１の発光セルＬＥＤ１、第２の発光セルＬＥＤ２、第３の発光セルＬＥＤ３、第４の発光セルＬＥＤ４、第５の発光セルＬＥＤ５、第６の発光セルＬＥＤ６、第７の発光セルＬＥＤ７、第８の発光セルＬＥＤ８、及び第９の発光セルＬＥＤ９は、９回の分離工程を経て、第３の距離ＤＴ３及び第４の距離ＤＴ４で離隔された発光セルＬＥＤに分離されることができる。より詳細には、第３の距離ＤＴ３及び第４の距離ＤＴ４だけ離隔された発光セルＬＥＤをウェハＷＦ上に直接形成する場合、発光セル間の離隔距離が増加することによってウェハＷＦの実質的な部分は無駄になる可能性がある。本実施形態によれば、発光セルＬＥＤを密に形成した後、上述したように、数回の分離工程を経て実装されるため、無駄になるウェハＷＦの部分を実質的に減少させることができる。
図１９～図２６は、本発明の他の実施形態による発光装置の製造方法を示す断面図である。
図１９を参照すると、複数の発光セルＬＥＤが、第１の基板１００上に形成され得る。
発光セルＬＥＤの各々は、第１の発光部ＬＥ１、第２の発光部ＬＥ２、及び第３の発光部ＬＥ３が垂直に積層された構造を有していてもよく、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤを有して形成され得る。第１の基板１００上に複数の発光セルＬＥＤを形成する工程は、図５ａ～図５ｃを参照して説明した工程と実質的に同一であるので、重複を避けるために説明は省略する。
複数の発光セルＬＥＤを覆う誘電体層ＤＬを形成することができる。誘電体層ＤＬの上面は、発光セルＬＥＤの上面よりも高くてもよい。
誘電体層ＤＬは、後に形成される接合層ＢＤＬに対してエッチング液に対するエッチング選択性を有する材料を含むことができる。例えば、誘電体層ＤＬは、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンのうちの少なくとも１つを含み得る。
図２０を参照すると、誘電体層ＤＬを選択的にエッチングすることによって、開口部ＯＰが、選択された第１の発光セルＬＥＤ１上に形成され得る。
図２１を参照すると、接合層ＢＤＬは開口部ＯＰを実質的に充填するために、誘電体層ＤＬ上に形成されてもよい。接合層ＢＤＬは、着脱可能なポリウレタンなどのポリマーを含むことができる。あるいは、ＳＯＧ、ＢＣＢ、ＨＳＱ、またはＳＵ?８フォトレジストを含んでもよい。
図２２を参照すると、誘電体層ＤＬの上面を露出させるために接合層ＢＤＬをエッチングすることによって、開口部ＯＰを実質的に充填する接合部ＢＤをそれぞれ形成してもよい。接合部ＢＤは、第１の発光セルＬＥＤ１上にのみ選択的に形成されることができる。
接合層ＢＤＬは上述のようにエッチングされるが、接合層ＢＤＬをエッチングするエッチング液に対するそのエッチング選択性のため、誘電体層ＤＬは実質的にエッチングされなくてもよい。
図２３を参照すれば、接合部ＢＤを貫通し、第１の発光セルＬＥＤ１のそれぞれの第１の発光セルＬＥＤ１の第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤとそれぞれ電気的に接続される、第４パッドＰＤ４、第５パッドＰＤ５、第６パッドＰＤ６、及び第７パッドＰＤ７、をそれぞれ形成することができる。
図２４を参照すると、誘電体層ＤＬを除去することができる。いくつかの例示的な実施形態では、誘電体層ＤＬを除去するための工程を省略することができる。
図２５及び図２６を参照すると、第１の基板１００を裏返すことによって、第１の発光セルＬＥＤ１は目標の基板に面することができる。図示された実施形態によれば、第１の基板１００を裏返すことによって、接合部ＢＤが形成された第１の発光セルＬＥＤ１が実装基板に対向することができる。
第１の基板１００上にマスクパターンＭＳを形成することができる。マスクパターンＭＳは、第１の発光セルＬＥＤ１に対応する位置に開口部ＯＰを含むことができる。開口部ＯＰを介して選択的レーザーリフトオフ工程を実行することによって、第１の発光セルＬＥＤ１を、第１の基板１００から分離することができる。分離された第１の発光セルＬＥＤ１は、接合部ＢＤによって実装基板に選択的に実装される。
続いて、発光セルＬＥＤ間の面積を実質的に充填する遮光層ＬＳを、図１ｃに示すように追加的に形成することができる。遮光層ＬＳは、第１の発光部ＬＥ１のそれぞれの一面と同一平表面上にある上部面を有することができる。また、遮光層ＬＳは、実装基板ＭＳＵＢと発光セルＬＥＤとの間を埋めることができる。
図２５において、第１の発光セルＬＥＤ１以外の他の発光セルＬＥＤ、は図１２ａ及び図１２ｂに示すように、第１の基板１００上に保持されており、図１９～図２６を参照して説明した方法を繰り返すことにより、目標の実装基板ＭＳＵＢに実装されることができる。
図５ａ、図５ｂ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ、図１１ａ、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、図１５ａ、図１６ａ、図１７ａ、図１８ａ、及び図５ｃ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂ、図１０ｂ、図１１ｂ、図１２ｂ、図１３ｂ、図１４ｂ、図１５ｂ、図１６ｂ、図１７ｂ、図１８ｂに図示された発光装置の製造方法は例に挙げて説明した。なお、図１ａ及び図１ｂに示す発光装置も、以下に説明する方法でほぼ同様に製造することができる。
発光セルは、第１の基板上に形成されてもよい。各発光セルの第１の表面は、第１パッド、第２パッド、第３パッド、及び共通パッドが露出される面であってもよい。第１の表面に対向する第２の表面は、第１の基板に接する面であってもよい。
第１の支持基板上に第１の接着部を形成することができる。第１の接着部は、第１のポリマーを含むことができる。第１の基板を裏返し、各発光セルの第１の表面が第１の接着部に対向するように第１の基板を配置した後、レーザーリフトオフ工程を行うことにより、発光セルを第１の基板から分離することができる。分離された発光セルは、第１の支持基板に転写することができる。第１の支持基板に転写された各発光セルの第１の表面は第１の支持基板に面し、各発光セルの第２表の面は、露出していてもよい。
第２の基板上に第２の接着部を形成することができる。第２接着部は、第２のポリマーを含むことができる。例えば、第２のポリマーは、第１のポリマーとはエッチング剤に対する溶解性の点で異なっていてもよい。別の例として、第２のポリマーは、第１のポリマーと融点が異なっていてもよい。
第１の支持基板を裏返し、各発光セルの第２の表面が第２の接着部に面するように第１の支持基板を配置した後、第１の接着部を除去することによって、発光セルを第１の支持基板から分離することができる。例えば、エッチング液は第１の接着部を溶解させてもよいが、第２の接着部を溶解させなくてもよい。別の例として、所定の温度で、第１の接着部は溶融してもよいが、第２の接着部は硬化してもよい。第２の支持基板に転写された各発光セルの第２の表面は第２の支持基板に面してもよく、各発光セルの第１の表面は露出されてもよい。つまり、各発光セルの第１パッド、第２パッド、第３パッド、及び共通パッドが露出されることができる。
以上の工程により、第１の発光セル上にのみ選択的に接合部を形成することができる。接合部の各々は、第３のポリマーを含むことができる。例えば、第３のポリマーは、第２のポリマーとはエッチング剤に対する溶解性の点で異なっていてもよい。別の例として、第３のポリマーは、第２のポリマーと融点が異なっていてもよい。
また、それぞれの接合部を貫通し、発光セルそれぞれの第１パッド、第２パッド、第３パッド、共通パッドと電気的に接続された第４パッド、第５パッド、第６パッド、第７パッドを形成してもよい。第１の発光セルの第１の表面は、第４パッド、第５パッド、第６パッド、及び第７パッドが露出された面であってもよい。
第３の支持基板を準備し、第２の支持基板を裏返すことによって、発光セルそれぞれの第１の表面が第３の支持基板に面するように第２の支持基板を配置した後、第１の発光セルを第２の支持基板から選択的に分離することができる。例えば、第１の発光セルを選択的に分離する工程において、第１の発光セルを除く他の発光セルをマスキングした後、エッチング液を用いて、第１の発光セルを接合している第２の接着部のみを選択的に溶解させることによって、第１の発光セルを第２の支持基板から分離することができる。エッチング液は、第２の接着部を選択的に溶解させることができる。また他の例として、第１の発光セルを選択的に分離する工程において、第１の発光セルが位置する第３の支持基板の部分に選択的に熱処理を施し、第１の発光セルを接合している第２の接合部を選択的に溶解させることにより、第１の発光セルを第２の支持基板から分離することができる。
このように、第３の支持基板から分離された第１の発光セルは次に、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、図１５ａ、図１６ａ、図１７ａ、図１８ａ及び図１２ｂ、図１３ｂ、図１４ｂ、図１５ｂ、図１６ｂ、図１７ｂ、図１８ｂを参照して上述した工程を介して実装基板に実装され得る。
以上、添付された図面を参照して、本明細書では特定の例示的な実施形態および実装形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形で実施されることがあることを理解できるだろう。したがって、以上で記述した実施形態では、すべての面で例示的なものであり限定的ではないと理解しなければならない。

Claims (20)

  1. 第１の基板の一面上に複数の第１の発光セルおよび複数の第２の発光セルを形成するステップと、
    前記第１の発光セルおよび前記第２の発光セルを第２の基板に対向させるステップと、
    前記第１の発光セルを前記第２の基板上に選択的に接合するステップと、
    前記第２の基板を、少なくとも２つの前記第１の発光セルを含む実装ユニットに切断するステップと、
    を含む、発光装置の製造方法。
  2. 前記第１の発光セルの間の領域を実質的に充填する遮光層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記第１の発光セルの上面を露出させる開口部を有する誘電体層を、前記第１の基板上の前記第１の発光セルと前記第２の発光セルとの間に形成するステップと、
    前記開口部を充填する接合部を形成するステップと、
    前記接合部を貫通し、それぞれの前記第１の発光セルと電気的に接続されるパッドを形成するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
  4. 前記第１の発光セルを前記第２の基板上に選択的に接合するステップは、
    前記第１の発光セル上に接合部を形成するステップと、
    前記第２の基板に対向する前記第１の発光セルが配置された前記第１の基板の部分でレーザーリフトオフ工程を選択的に実行することによって、前記第１の発光セルを前記第１の基板から分離するステップと、
    分離された前記第１の発光セルを前記接合部によって前記第２の基板上に接合するステップと、を含む、請求項１に記載の製造方法。
  5. 隣接する前記第１の発光セルは、第１の方向に第１の距離だけ離隔され、且つ第１の方向に垂直な第２の方向に第２の距離だけ離隔して形成されされ、
    隣接する前記第２の発光セルは、第１の方向に第３の距離だけ離隔され、且つ第２の方向に第４の距離だけ離隔して形成され、
    １つの前記第２の発光セルは２つの隣接する前記第１の発光セルの間に配置される、請求項１に記載の製造方法。
  6. 前記実装ユニットで切断された、前記第２の基板に含まれる前記第１の発光セルを、一度に実装基板に実装するステップをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
  7. 複数の金属ボールが前記実装基板に格子状に形成されている、請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記第２の発光セルに対して、前記工程を繰り返すステップをさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
  9. 接合部を前記第１の基板上の前記第１の発光セル上に選択的に形成するステップと、
    前記第１の基板を裏返し、前記接合部が形成された前記第１の発光セルと前記第２の発光セルとを第３の基板に対向させるステップと、
    前記第１の発光セルを前記第１の基板から分離するステップと、
    分離された前記第１の発光セルを、前記接合部を介して前記第３の基板に接合するステップと、
    前記第３の基板を裏返し、前記第１の発光セルの一方の表面を第４の基板に接合するステップと、
    前記第３の基板を除去して前記接合部を露出させるステップと、
    前記接合部を貫通して、前記第１発光セルと電気的に接続されるパッドを形成するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
  10. 前記第３の基板上に前記第１の発光セルの間を充填する遮光層を形成するステップをさらに含む、請求項９に記載の製造方法。
  11. 基板と、
    前記基板上に配置された少なくとも２つの発光セルと、
    前記少なくとも２つの発光セルの間を充填し、各発光セルの表面をそれぞれ露出させる開口部を有する遮光層と、
    前記開口部を充填し、前記発光セルと基板との間に配置された接合部と、
    を含む、発光装置。
  12. 前記基板に対向する前記遮光層の一方の表面は、前記接合部のそれぞれの一方の表面と同一平面上にある、請求項１１に記載の発光装置。
  13. 前記遮光層は前記基板と接触し、前記接合部と前記基板との間に配置される、請求項１１に記載の発光装置。
  14. ２つの隣接する前記発光セル間の離隔距離が、前記それぞれの発光セルの限界寸法の約８～１５倍である、請求項１１に記載の発光装置。
  15. 前記発光セルの各々は、互いに垂直に積層された第１の発光部、第２の発光部、及び第３の発光部と、前記第１、第２、及び第３の発光部と電気的に接続された複数のパッドと、を含む、請求項１１に記載の発光装置。
  16. 前記接合部を貫通し、前記パッドと電気的に接続された貫通電極をさらに含む、、請求項１５に記載の発光装置。
  17. 前記貫通電極の各々は、前記接合部の各々の内部に配置された第１の部分と、第１の部分から前記接合部の各々の上面上に延在する第２の部分と、を含む、請求項１６に記載の発光装置。
  18. 前記第２の部分は、前記遮光層の一方の表面まで延在する、請求項１７記載の発光装置。
  19. 前記第２の部分は、前記遮光層内に延在する、請求項１７に記載の発光装置。
  20. 前記基板は、前記貫通電極の前記第２の部分に対応する位置に配置された複数の基板パッドを含む、請求項１７に記載の発光装置。
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