JP2023530322A - 複数のユニットピクセルを有する発光モジュール、それを製造する方法、およびそれを有するディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

本開示の一実施例にかかる発光モジュールの製造方法は、回路基板上に複数のユニットピクセルを実装し、前記ユニットピクセルを覆うようにモールド材料を塗布し、前記モールド材料上にプレートを配置して前記プレートで前記モールド材料を加圧し、前記モールド材料を硬化させてモールド部を形成することを含む。

Description

例示的な実施例は、複数のユニットピクセルを有する発光モジュール、それを製造する方法、およびそれを有するディスプレイ装置に関するものであり、特に、ユニットピクセルを保護するためのモールド層を含む発光モジュールに関する。
発光素子は、無機光源である発光ダイオードを用いた半導体素子として、ディスプレイ装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な分野に多様に用いられている。発光ダイオードは、寿命が長く、且つ消費電力が低く、応答速度が速いという長所があるため、既存の光源を速い速度で置き換えている。
一方、従来の発光ダイオードは、ディスプレイ装置においてバックライト光源として主に使用されているが、近年、発光ダイオードを用いて直接イメージを具現するディスプレイ装置が開発されている。このようなディスプレイは、マイクロＬＥＤディスプレイとも呼ばれている。
ディスプレイ装置は、一般に、青色、緑色および赤色の混合色を用いて多様な色を具現する。ディスプレイ装置は、多様なイメージを具現するために複数のピクセルを含み、各ピクセルは、青色、緑色および赤色のサブピクセルを備える。これらサブピクセルの色を通じて特定ピクセルの色が決められ、これらピクセルの組合せによってイメージが具現される。
マイクロＬＥＤディスプレイの場合、各サブピクセルに対応してマイクロＬＥＤが二次元平面上に配列され、これによって一つの基板上に数多くの個数のマイクロＬＥＤが配置される必要がある。ところが、マイクロＬＥＤは、その大きさが例えば２００マイクロメートル以下、さらには１００マイクロメートル以下であって非常に小さく、このような小さいサイズに起因して、様々な問題が発生し得る。特に、小さい発光ダイオードを取り扱うことは難しいため、ディスプレイ基板上に発光ダイオードを直接実装することは容易ではない。
特に、ディスプレイ基板にマイクロＬＥＤを直接実装する場合、ディスプレイ装置の収率が低くなり、また、実装する間に発生した不良を治癒することは難しい。これにより、サブピクセルを一つのユニットピクセルに製作し、さらに、複数のユニットピクセルを一つの発光モジュールに統合し、このような発光モジュールをディスプレイ基板に実装する技術が用いられている。
図１は、従来技術にかかる複数のユニットピクセルを含む発光モジュールを説明するための概略的な断面図である。
図１を参照すると、発光モジュールは、回路基板１１、複数のユニットピクセル１００、第１のモールド部１３、第２のモールド部１５を含む。
回路基板１１は、ユニットピクセル１００に電力を供給するための回路を有する。また、回路基板１１は上面にユニットピクセル１００を実装するパッドを有し得、下面にディスプレイ基板に実装するためのパッドを有し得る。
ユニットピクセル１００は、複数のサブピクセルを含み、各サブピクセルはマイクロＬＥＤを含む。ユニットピクセル１００は、例えば、青色、緑色、および赤色光を放出するサブピクセルを含み得る。ユニットピクセル１００は、ソルダーのようなボンディング材を通じて回路基板１１にボンディングされ得る。
第１のモールド部１３は、ユニットピクセル１００の側面を覆う。第１のモールド部１３は、光を遮断するために光吸収剤を含む熱硬化樹脂、例えば、エポキシまたはシリコンで形成できる。
第２のモールド部１５は、ユニットピクセル１００および第１のモールド部１３を覆うことができる。第２のモールド部１５もまた、透明熱硬化樹脂、例えば、エポキシまたはシリコンで形成できる。
第１のモールド部１３が樹脂をディスペンシングして形成されることにより、図１に示したように、ユニットピクセル１００間の領域に凹部が形成されることを防ぐことが難しくなる。第１のモールド部１３に形成された凹部は、ユニットピクセル１００から放出される光を不均一にさせる。透明な第２のモールド部１５を用いて光放出面を平坦にすることはできるが、光吸収剤を含む第１のモールド部１３の表面が平坦ではないため、ユニットピクセル１００の位置によって光吸収に違いが生じて光が不均一に放出され得る。
また、第１のモールド部１３および第２のモールド部１５を熱硬化樹脂で形成することにより、第１および第２のモールド部１３，１５の硬度を高めることが困難となる。これより、ユニットピクセル１００を外力から保護することが難しい。
第１のモールド部１３を平坦に形成するために金型技術を用いることができるが、一般に金型技術は高温および高圧で用いられるため、ストレスによる損傷が生じやすく、離型等の問題が生じる。また、大量生産には適していない。
フィルムを付着して第１のモールド部１３を形成することもできるが、フィルムが浮きやすく、また、加圧工程によって凹凸等の不良が生じ得る。
例示的な実施例は、均一な発光面を有する発光モジュールおよびそれを製造する方法を提供する。
例示的な実施例は、相対的に高い硬度のモールド部を有する発光モジュールおよびそれを製造する方法を提供する。
例示的な実施例は、光吸収モールド部または透明モールド部を容易に具現することができ、大量生産に適した発光モジュールの製造方法を提供する。
例示的な実施例は、発光モジュールの製造方法を提供するが、この方法は、回路基板上に複数のユニットピクセルを実装し、前記ユニットピクセルを覆うようにモールド材料を塗布し、前記モールド材料上にプレートを配置して前記プレートで前記モールド材料を加圧し、前記モールド材料を硬化させてモールド部を形成することを含む。
例示的な実施例は、発光モジュールを提供するが、この発光モジュールは、回路基板；前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；前記ユニットピクセルを覆うモールド部；および前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含む。前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は、互いに並んでいる。
例示的な実施例は、ディスプレイ装置を提供するが、このディスプレイ装置は、ディスプレイ基板；および前記ディスプレイ基板上に整列された複数の発光モジュールを含み、前記発光モジュールは、それぞれ、回路基板；前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；前記ユニットピクセルを覆うモールド部；および前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含む。前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は、互いに並んでいる。
図１は、従来技術にかかる発光モジュールを説明するための概略的な断面図である。
図２Ａは、一実施例にかかるディスプレイ装置を説明するための概略的な平面図である。
図２Ｂは、図２Ａの切り取り線Ａ－Ａ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図３Ａは、一実施例にかかる発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。
図３Ｂは、図３Ａの切り取り線Ｂ－Ｂ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図４Ａは、一実施例にかかるユニットピクセルを説明するための概略的な平面図である。
図４Ｂは、図４Ａの切り取り線Ｃ－Ｃ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図５Ａは、一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な平面図である。
図５Ｂは、図５Ａの切り取り線Ｄ－Ｄ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図６Ａは、また別の実施例にかかるユニットピクセルを説明するための概略的な平面図である。
図６Ｂは、図６Ａの切り取り線Ｅ－Ｅ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図７Ａ～図７Ｆは、一実施例にかかる発光モジュールの製造方法を説明するための概略的な断面図であり、図７Ａは、ユニットピクセルを回路基板にボンディングすることを例示している。 図７Ｂは、前記回路基板の縁近くにダムを形成することを例示している。 図７Ｃは、予備モールド部を形成することを例示している。 図７Ｄは、前記予備モールド部上にプレートを配置することを例示している。 図７Ｅは、前記プレートを取り除きアンチグレア層を形成することを例示している。 図７Ｆは、前記ダムを含む回路基板の縁を切断して取り除くことを例示している。
図８Ａ～図８Ｄは、また別の実施例にかかる発光モジュールの製造方法を説明するための概略的な断面図であり、図８Ａは、ユニットピクセルを回路基板にボンディングすることを例示している。 図８Ｂは、予備モールド部上にプレートを配置することを例示している。 図８Ｃは、アンチグレア層を形成することを例示している。 図８Ｄは、回路基板の縁を切断して取り除くことを例示している。
図９Ａは、一実施例にかかる連続的なダム構造を有する発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。
図９Ｂは、また別の実施例にかかる不連続的なダム構造を有する発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例を詳しく説明する。次に紹介する実施例は、本開示の属する技術分野の通常の技術者に本開示の思想が十分に伝わるようにするために例として提供するものである。よって、本開示は以下で説明する実施例に限定されるのではなく、他の形態に具体化することもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は便宜のために誇張して表現する場合もある。また、一つの構成要素が他の構成要素の「上部に」又は「上に」あると記載されている場合は、各部分が他の部分の「真上部」又は「真上に」ある場合だけでなく、各構成要素と他の構成要素間にまた別の構成要素が介在する場合も含む。明細書全体に亘って、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
例示的な実施例にかかる発光モジュールの製造方法は、回路基板上に複数のユニットピクセルを実装し、前記ユニットピクセルを覆うようにモールド材料を塗布し、前記モールド材料上にプレートを配置して前記プレートで前記モールド材料を加圧し、前記モールド材料を硬化させてモールド部を形成することを含む。
プレートを使用することにより、均一な上部面を有するモールド部を形成することができる。
前記方法は、前記モールド材料を塗布する前に前記回路基板上にダムを形成することをさらに含むことができる。ダムを使用することにより、モールド材料の損失を減らすことができ、モールド部の厚さを精密に制御することができる。
一実施例において、前記ダムは、前記ユニットピクセルを囲むように配置することができる。別の実施例において、前記ダムは前記回路基板の縁に沿って所定間隔で不連続的に配置されてドットライン状を形成することができる。
前記モールド材料は、紫外線を利用して硬化することができる。紫外線に硬化可能なモールド材料を採択することによって、高い硬度を有するモールド部を形成することができる。
前記モールド材料は、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系樹脂を含むことができる。
さらに、前記モールド材料は、光吸収剤または染料を含むことができる。
前記プレートは、下面にナノパターンまたはマイクロパターンを有し得る。これにより、前記モールド部の上面に対応するナノパターンまたはマイクロパターンを形成できる。
前記発光モジュールの製造方法は、前記モールド部上にアンチグレア層を形成することをさらに含むことができる。アンチグレア層を形成することにより、使用者の目の疲れを減らすことができる。
前記アンチグレア層は、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系樹脂と前記樹脂内に分散された微粒子を含み得る。
一実施例において、前記ユニットピクセルは、互いに同じ平面上に配列された少なくとも３つの発光素子を含むことができる。
別の実施例において、前記ユニットピクセルは、垂直方向に積層された第１のＬＥＤ積層、第２のＬＥＤ積層、および第３のＬＥＤ積層を含み得る。
さらに、前記の第２のＬＥＤ積層は、前記の第１のＬＥＤ積層と第３のＬＥＤ積層間に配置され、前記の第１および第３のＬＥＤ積層に比べて短波長の光を放出することができる。
前記ユニットピクセルは、リフロー工程によって前記回路基板上にボンディングされ得る。
また、前記ユニットピクセルは、それぞれ４つのパッドを含むことができる。
前記モールド部は、前記ユニットピクセルの上部および前記ユニットピクセル間の領域の上部で均一な上部面を有し得る。
前記発光モジュールの製造方法は、前記モールド部および前記回路基板を切断して前記ダムを取り除くことをさらに含み得る。
例示的な実施例にかかる発光モジュールは、回路基板；前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；前記ユニットピクセルを覆うモールド部；および前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含み、前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は、互いに並んでいる。
前記モールド部は、均一な物質で形成され、前記ユニットピクセルの上部および前記ユニットピクセル間の領域の上部で均一な上部面を有し得る。
例示的な実施例にかかるディスプレイ装置は、ディスプレイ基板；および前記ディスプレイ基板上に整列された複数の発光モジュールを含む。前記発光モジュールは、それぞれ、回路基板；前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；前記ユニットピクセルを覆うモールド部；および前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含む。前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は、互いに並んでいる。
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例をより詳しく説明する。
図２Ａは、本開示の一実施例にかかるディスプレイ装置を説明するための概略的な平面図であり、図２Ｂは、図２Ａの切り取り線Ａ－Ａ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ディスプレイ装置１００００は、パネル基板２１００および複数の発光モジュール１０００を含むことができる。
ディスプレイ装置１００００は、特に限定されるのではないが、マイクロＬＥＤ ＴＶ、スマートウォッチ、ＶＲヘッドセットのようなＶＲディスプレイ装置、又は拡張現実眼鏡のようなＡＲディスプレイ装置を含むことができる。
パネル基板２１００は、受動マトリックス駆動または能動マトリックス駆動のための回路を含み得る。一実施例において、パネル基板２１００は内部に配線および抵抗を含み得、別の実施例において、パネル基板２１００は、配線、トランジスタおよびキャパシタを含み得る。パネル基板２１００はまた、配置された回路に電気的に接続できるパッドを上面に有し得る。
一実施例において、複数の発光モジュール１０００がパネル基板２１００上に整列される。各発光モジュール１０００は、図３Ａに示したように、回路基板１００１および回路基板１００１上に配置された複数のユニットピクセル１００を含み得る。各ユニットピクセル１００は、複数の発光素子を含む。発光素子は、互いに異なる色相の光を放出し得る。
以下では、ディスプレイ装置１００００内に配置された発光モジュール１０００、発光モジュール１０００内に整列されたユニットピクセル１００、および発光素子の順にディスプレイ装置１００００の各構成要素を詳しく説明する。
図３Ａは、本開示の一実施例にかかる発光モジュール１０００を説明するための概略的な平面図であり、図３Ｂは、図３Ａの切り取り線Ｂ－Ｂ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、発光モジュール１０００は、回路基板１００１、および回路基板１００１上に配列されたユニットピクセル１００、ユニットピクセル１００を覆うモールド部１００３、およびアンチグレア層１００５をさらに含むことができる。
回路基板１００１は、パネル基板２１００とユニットピクセル１００を電気的に連結するための回路を有し得る。回路基板１００１内の回路は、多層構造で形成できる。回路基板１００１はまた、ユニットピクセル１００を受動マトリックス駆動方式で駆動するための受動回路または能動マトリックス駆動方式で駆動するための能動回路を含んでもよい。回路基板１００１は、表面に露出したパッドを有し得、ユニットピクセル１００はボンディング材を通じて回路基板１００１のパッドにボンディングできる。
ユニットピクセル１００は、回路基板１００１上に整列できる。ユニットピクセル１００は、図３Ａに示したように４×４行列で配列できるが、これに限定されるのではなく、２×２，３×３，５×５等の多様な行列で配列することができる。
ユニットピクセル１００は、ボンディング材によって回路基板１００１にボンディングされる。例えば、ボンディング材はソルダーでもよく、ソルダーペーストを回路基板１００１上のパッド上にスクリーンプリント等の技術を用いて配置した後、リフロー工程によってユニットピクセル１００と回路基板１００１をボンディングできる。ユニットピクセル１００の具体的な構成は、図４Ａおよび図４Ｂを参照して後で詳しく説明する。
モールド部１００３は、ユニットピクセル１００を覆う。モールド部１００３は、回路基板１００１の表面に接し、また、ユニットピクセル１００の上面を覆うことができる。また、モールド部１００３は平坦な上面を有し得る。特に、従来技術と異なりユニットピクセル１００間の領域上には凹部が形成されない。
モールド部１００３は、紫外線硬化樹脂を用いて形成することができる。紫外線硬化樹脂を用いることにより、熱硬化樹脂に比べてモールド部１００３の硬度を高めることができる。モールド部１００３は、例えば、ＤＦＳＲ（ｄｒｙ－Ｆｉｌｍ ｔｙｐｅ ｓｏｌｄｅｒ ｒｅｓｉｓｔ）、ＰＳＲ（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ ｓｏｌｄｅｒ ｒｅｓｉｓｔ）、またはＢＭ（ｂｌａｃｋ ｍａｔｅｒｉａｌ）等で形成できる。モールド部１００３は、ユニットピクセル１００間の光干渉を防止してディスプレイ装置１００００のコントラストを向上させることができる。モールド部１００３の形成方法については、後で詳しく説明する。
アンチグレア層１００５は、モールド部１００３を覆うことができる。アンチグレア層１００５は、光反射を防止して使用者の目が疲れないようにさせることができる。アンチグレア層１００５は、例えば、シリカ、メラミン、アクリル等の微粒子を硬化樹脂と混合してインク化し、モールド部１００３の表面にコーティングして形成することができ、紫外線を用いて硬化できる。
本実施例において、ユニットピクセル１００が発光モジュール１０００に形成され、複数の発光モジュール１０００がパネル基板２１００上に実装されることにより、ディスプレイ装置１００００が提供され得る。これにより、ディスプレイ装置１００００の工程収率が向上し得る。
図４Ａは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセル１００を説明するための概略的な平面図であり、図４Ｂは、図４Ａの切り取り線Ｃ－Ｃ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、ユニットピクセル１００は、透明基板１２１、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、表面層１２２、光遮断層１２３、接着層１２５、段差調節層１２７、接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄ、および絶縁物質層１３１を含み得る。
ユニットピクセル１００は、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを含んで一つのピクセルを提供する。第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、互いに異なる色相の光を放出し、これらはそれぞれサブピクセルに対応する。
透明基板１２１は、ＰＥＴ、ガラス基板、クォーツ、サファイア基板等の光透過性基板である。透明基板１２１は、発光モジュール１０００の光放出面に配置され、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出された光は、透明基板１２１を通じて外部に放出される。透明基板１２１は、上面および下面を有し得る。透明基板１２１は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対面する面、つまり、上面に凹凸パターン１２１ｐを含み得る。凹凸パターン１２１ｐは、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出された光を散乱させて指向角を増加させる。また、互いに異なる指向角特性を有する発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出された光が前記凹凸パターン１２１ｐによって均一な指向角に放出されるようにすることができる。これにより、見る角度によって色差が発生することを防止できる。
凹凸パターン１２１ｐは、規則的でもよく、不規則的でもよい。凹凸パターン１２１ｐは、例えば、３μｍのピッチ、２．８μｍの直径、および１．８μｍの高さを有し得る。凹凸パターン１２１ｐは、一般的にパターニングされたサファイア基板に適用されるパターンになり得るが、これに限定されるのではない。
透明基板１２１はまた、反射防止コーティングを含み得、またはアンチグレア層を含んだり、グレア防止処理できる。透明基板１２１は、例えば、５０μｍ～３００μｍの厚さを有し得る。
透明基板１２１が光放出面に配置されるため、透明基板１２１は回路を含まない。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、回路を含んでもよい。
一方、一つの透明基板１２１に一つのユニットピクセル１００が形成されたことを図示するが、一つの透明基板１２１に複数のユニットピクセル１００が形成されてもよい。
表面層１２２は、透明基板１２１の凹凸パターン１２１ｐを覆う。表面層１２２は、凹凸パターン１２１ｐの形状に沿って形成できる。表面層１２２は、その上に形成される光遮断層１２３および接着層１２５の接着力を向上させることができる。例えば、表面層１２２は、シリコン酸化膜で形成できる。表面層１２２は、透明基板１２１の種類によって省略されてもよい。
光遮断層１２３は、透明基板１２１の上面上に形成される。光遮断層１２３は、表面層１２２に接し得る。光遮断層１２３は、カーボンブラックのように光を吸収する吸収物質を含み得る。光吸収物質は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃで生成された光が、透明基板１２１と発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間の領域で側面側に漏れることを防止し、ディスプレイ装置のコントラストを向上させる。
光遮断層１２３は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃで生成された光が透明基板１２１に入射するように光の進行経路のための窓１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃを有し得、このために透明基板１２１上で透明基板１２１を露出するようにパターニングできる。窓１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃの幅は、発光素子の幅よりも狭くなり得るが、これに限定されるのではなく、発光素子の幅よりも大きかったり同じになってもよい。
光遮断層１２３の窓１２３ａはまた、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの整列位置を定義する。よって、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの整列位置を定義するための別途の整列マーカーを省略してもよい。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを整列するための位置を提供するために整列マーカーが透明基板１２１上に、または光遮断層１２３や接着層１２５上に提供されてもよい。
接着層１２５は、透明基板１２１上に付着する。接着層１２５は、光遮断層１２３を覆うことができる。接着層１２５は、透明基板１２１の全面上に付着できるが、これに限定されるのではなく、透明基板１２１の縁近くの領域を露出するように一部領域に付着してもよい。接着層１２５は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを透明基板１２１に付着するために使用される。接着層１２５は、光遮断層１２３に形成された窓１２３ａを埋めることができる。
接着層１２５は、光透過性層で形成でき、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出された光を透過させる。接着層１２５は、有機接着剤を用いて形成できる。例えば、接着層１２５は透明エポキシを用いて形成できる。また、接着層１２５は光を拡散させるために、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＯ等の拡散物質（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を含むことができる。光拡散物質は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが光放出面から観察されることを防ぐ。
一方、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが透明基板１２１上に配置される。第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、接着層１２５によって透明基板１２１に付着され得る。第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、光遮断層１２３の窓１２３ａに対応して配置できる。光遮断層１２３が省略された場合、整列マーカーが発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの整列位置を提供するために追加され得る。
第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、例えば、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子になり得る。第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃそれぞれの具体的な構成は、図５Ａおよび図５Ｂを参照して後で詳しく説明する。
第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、図４Ａに示したように、一列に配列できる。特に、透明基板１２１がサファイア基板の場合、サファイア基板は切断方向に沿って結晶面によりきれいな切断面（例えば、ｍ面）と、そうでない切断面（例えば、ａ面）を含むことができる。例えば、四角形状に切断される場合、両側二つの切断面（例えば、ｍ面）は結晶面に沿ってきれいに切断することができ、これら切断面に垂直に配置された別の二つの切断面（例えば、ａ面）はそうでない場合がある。この場合、サファイア基板１２１のきれいな切断面が発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの整列方向に並ぶことができる。例えば、図４Ａではきれいな切断面（例えば、ｍ面）が上下に配置され、別の二つの切断面（例えば、ａ面）が左右に配置され得る。
段差調節層１２７は、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを覆う。段差調節層１２７は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの電極パッドを露出させる開口部を有する。段差調節層１２７は、接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄが形成される面の高さを一定に調節して接触層を安全に形成できるように助ける。段差調節層１２７は、例えば、感光性ポリイミドで形成することができる。
段差調節層１２７は、接着層１２５の縁で囲まれた領域内に配置できるが、これに限定されるのではない。例えば、段差調節層１２７は、接着層１２５の縁を部分的に露出させるように形成することもできる。
第１～第４の接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄは、段差調節層１２７上に形成される。接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄは、段差調節層１２７の開口部を通じて第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの電極パッドに接続できる。
一実施例において、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、第１の接続層１２９ａは、第１の発光素子１０ａの第２の導電型半導体層に電気的に接続し、第２の接続層１２９ｂは、第２の発光素子１０ｂの第２の導電型半導体層に電気的に接続し、第３の接続層１２９ｃは、第３の発光素子１０ｃの第２の導電型半導体層に電気的に接続でき、第４の接続層１２９ｄは、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの第１の導電型半導体層に電気的に共通接続できる。第１～第４の接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄは、段差調節層１２７上に一緒に形成され得、例えば、Ａｕを含むことができる。
別の実施例において、第１の接続層１２９ａは、第１の発光素子１０ａの第１の導電型半導体層に電気的に接続し、第２の接続層１２９ｂは、第２の発光素子１０ｂの第１の導電型半導体層に電気的に接続し、第３の接続層１２９ｃは、第３の発光素子１０ｃの第１の導電型半導体層に電気的に接続することができ、第４の接続層１２９ｄは、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃの第２の導電型半導体層に電気的に共通接続できる。第１～第４の接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄは、段差調節層１２７上に一緒に形成できる。
絶縁物質層１３１は、段差調節層１２７よりも薄く形成できる。絶縁物質層１３１と段差調節層１２７の厚さの合計は、１μｍ以上５０μｍ以下になり得るが、これに限定されるのではない。
絶縁物質層１３１は、段差調節層１２７の側面および接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄを覆う。また、絶縁物質層１３１は、接着層１２５の一部を覆うことができる。絶縁物質層１３１は、接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄを露出させる開口部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを有し、これによって、ユニットピクセル１００のパッド領域が定義され得る。
一実施例において、絶縁物質層１３１は、半透明物質でもよく、有機または無機物質で形成できる。絶縁物質層１３１は、例えば、ポリイミドで形成できる。段差調節層１２７と一緒に絶縁物質層１３１がポリイミドで形成された場合、接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄは、パッド領域を除き、下部面、側面、および上部面が全てポリイミドで囲まれ得る。
一方、ユニットピクセル１００は、ソルダー等のボンディング材を用いて回路基板に実装することができ、ボンディング材は絶縁物質層１３１の開口部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄに露出された接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄと回路基板上のパッドをボンディングできる。
本実施例によると、ユニットピクセル１００は、別途のバンプを含まなくても、接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄがボンディングパッドとして使用される。しかし、本発明がこれに限定されるのではなく、絶縁物質層１３１の開口部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄを覆うボンディングパッドが形成されてもよい。一実施例において、第１～第４の接続層１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃ，１２９ｄの上部領域から外れて発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを部分的に覆うように形成することができる。
本実施例において、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが接着層１２５によって透明基板１２１に付着していることを説明するが、接着層１２５の代わりに別の結合器（ｃｏｕｐｌｅｒ）を用いて発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを透明基板１２１に結合してもよい。例えば、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃをスペーサーを用いて透明基板１２１に結合させることができ、よって、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃと透明基板１２１間の領域に気体または液体が満たされ得る。これら気体または液体によって発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出された光を透過させる光学層が形成できる。上で説明した接着層１２５も光学層の一例である。ここで、光学層は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃとは別の材料、例えば、気体、液体、または固体で形成され、よって、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内の半導体層の材料と区別される。
本実施例によると、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを同一平面上に配列したユニットピクセル１００が提供される。ユニットピクセル１００は、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを用いて多様な色相の光を具現できる。以下では、一実施例にかかる発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃについて詳しく説明する。
図５Ａは本開示の一実施例にかかる発光素子１０ａを説明するための概略的な平面図であり、図５Ｂは図５Ａの切り取り線Ｄ－Ｄ’に沿って切り取った概略的な断面図である。ここで、発光素子１０ａを例に挙げて説明するが、発光素子１０ｂ，１０ｃも大体似た構造を有するため、互いに重複する説明は省略する。
図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、発光素子１０ａは、第１の導電型半導体層２１、活性層２３、および第２の導電型半導体層２５を含む発光構造体、オーミック接触層２７、第１の接触パッド５３、第２の接触パッド５５、絶縁層５９、第１の電極パッド６１、および第２の電極パッド６３を含み得る。
発光構造体、つまり、第１の導電型半導体層２１、活性層２３および第２の導電型半導体層２５は、基板上に成長し得る。前記基板は、窒化ガリウム基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板、サファイア基板、特に、パターニングされたサファイア基板等、半導体成長用として使用できる多様な基板でもよい。成長基板は、半導体層から機械的研磨、レーザーリフトオフ、ケミカルリフトオフ等の技術を用いて分離できる。但し、本発明がこれに限定されるのではなく、基板の一部が残留して第１の導電型半導体層２１の少なくとも一部を構成することもできる。
一実施例において、赤色光を放出する発光素子１０ａの場合、半導体層は、アルミニウムガリウムヒ化物（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ，ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン化物（ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ，ＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン化物（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｉｎｄｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ，ＡｌＧａＩｎＰ）、またはガリウムリン化物（ｇａｌｌｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ，ＧａＰ）を含み得る。
緑色光を放出する発光素子１０ｂの場合、半導体層は、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、ガリウム窒化物（ＧａＮ）、ガリウムリン化物（ＧａＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン化物（ＡｌＧａＩｎＰ）、またはアルミニウムガリウムリン化物（ＡｌＧａＰ）を含むことができる。
一実施例において、青色光を放出する発光素子１０ｃの場合、半導体層はガリウム窒化物（ＧａＮ）、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、または亜鉛セレン化物（ｚｉｎｃ ｓｅｌｅｎｉｄｅ，ＺｎＳｅ）を含み得る。
第１の導電型と第２の導電型は、互いに反対の極性であり、第１の導電型がｎ型の場合、第２の導電型はｐ型で、第１の導電型がｐ型の場合、第２の導電型はｎ型になる。
第１の導電型半導体層２１、活性層２３および第２の導電型半導体層２５は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）のような公知の方法を用いてチャンバー内で基板上に成長できる。また、第１の導電型半導体層２１は、ｎ型不純物（例えば、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ）を含み、第２の導電型半導体層２５は、ｐ型不純物（例えば、Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ）を含む。一実施例において、第１の導電型半導体層２１は、ドーパントとしてＳｉを含むＧａＮまたはＡｌＧａＮを含み得、第２の導電型半導体層２５は、ドーパントとしてＭｇを含むＧａＮまたはＡｌＧａＮを含み得る。
図面において、第１の導電型半導体層２１および第２の導電型半導体層２５がそれぞれ単一層であることを示しているが、これらの層は多重層でもよく、また、超格子層を含んでもよい。活性層２３は単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を含んでもよく、目的とする波長を放出するために窒化物系半導体の組成比を調節する。例えば、活性層２３は、青色光、緑色光、赤色光または紫外線を放出できる。
第２の導電型半導体層２５および活性層２３は、メサＭ構造を有し、第１の導電型半導体層２１上に配置できる。メサＭは、第２の導電型半導体層２５および活性層２３を含み、図５Ｂに示したように、第１の導電型半導体層２１の一部を含んでもよい。メサＭは、第１の導電型半導体層２１の一部領域上に位置し、メサＭの周囲に第１の導電型半導体層２１の上面が露出され得る。
本実施例において、メサＭはその周辺に第１の導電型半導体層２１を露出させるように形成される。別の実施例において、メサＭを貫通して第１の導電型半導体層２１を露出させる貫通ホールが形成されてもよい。
一方、前記の第１の導電型半導体層２１は、表面テクスチャリングによる凹凸パターン２１ｐを有し得る。凹凸パターン２１ｐは、第１の導電型半導体層２１の光放出面側に形成できる。表面テクスチャリングは、例えば、乾式または湿式エッチング工程を利用したパターニングによって行うことができる。
一実施例において、コーン形状の突出部を形成することができ、コーンの高さは２μｍ～３μｍ、コーンの間隔は１．５μｍ～２μｍ、コーンの底の直径は約３μｍ～約５μｍになり得る。コーンはまた、截頭型になり得、この場合、コーンの上面の直径は約２μｍ～３μｍになり得る。
別の実施例において、凹凸パターン２１ｐは、第１の凹凸パターンと第１の凹凸パターン上にさらに形成された第２の凹凸パターンを含み得る。第２の凹凸パターンは、第１の凹凸パターンに比べて微細な大きさに形成できる。
第１の導電型半導体層２１の表面に凹凸パターン２１ｐを形成することにより、内部全反射を減らして光抽出効率を増加させることができる。第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、全て第１の導電型半導体層に表面テクスチャリングを行うことができ、これによって、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃから放出する光の指向角を均一化できる。しかし、本発明がこれに限定されるのではなく、一部の発光素子は、凹凸パターン２１ｐを含まなく、平坦な面を有することもできる。
オーミック接触層２７は、第２の導電型半導体層２５上に配置されて第２の導電型半導体層２５にオーミック接触する。オーミック接触層２７は、単一層、または多重層に形成することができ、透明導電性酸化膜または金属膜で形成することができる。透明導電性酸化膜は、例えば、ＩＴＯまたはＺｎＯ等を例として挙げることができ、金属膜としては、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属およびこれらの合金を例として挙げることができる。
第１の接触パッド５３は、露出した第１の導電型半導体層２１上に配置される。第１の接触パッド５３は、第１の導電型半導体層２１にオーミック接触し得る。例えば、第１の接触パッド５３は、第１の導電型半導体層２１にオーミック接触するオーミック金属層で形成できる。第１の接触パッド５３のオーミック金属層は、第１の導電型半導体層２１の半導体材料に適合するように選定できる。第１の接触パッド５３は、省略してもよい。
第２の接触パッド５５は、オーミック接触層２７上に配置できる。第２の接触パッド５５は、オーミック接触層２７に電気的に接続する。第２の接触パッド５５は、省略することもできる。
絶縁層５９は、メサＭ、オーミック接触層２７、第１の接触パッド５３、および第２の接触パッド５５を覆う。絶縁層５９は、第１の接触パッド５３および第２の接触パッド５５を露出させる開口部５９ａ，５９ｂを有する。絶縁層５９は、単一層または多重層に形成できる。さらに、絶縁層５９は屈折率が互いに異なる絶縁層を積層した分布ブラッグ反射器を含むこともできる。例えば、分布ブラッグ反射器は、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＯＮ，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５から選ばれた少なくとも２種類の絶縁層を含み得る。
分布ブラッグ反射器は、活性層２３から放出される光を反射する。分布ブラッグ反射器は、活性層２３から放出される光のピーク波長を含んで相対的に広い波長範囲に亘って高い反射率を表し得、光の入射角を考慮して設計することができる。一実施例において、分布ブラッグ反射器は、異なる入射角で入射する光に比べて、入射角０度で入射する光に対してより高い反射率を有し得る。別の実施例において、分布ブラッグ反射器は、入射角０度で入射する光に比べて、異なる特定入射角で入射する光に対してより高い反射率を有し得る。例えば、分布ブラッグ反射器は、入射角０度で入射する光に比べて、入射角１０度で入射する光に対してより高い反射率を有し得る。
一方、青色発光素子１０ｃの発光構造体は、赤色発光素子１０ａおよび緑色発光素子１０ｂの発光構造体に比べて高い内部量子効率を有する。これにより、青色発光素子１０ｃは、赤色および緑色発光素子１０ａ，１０ｂに比べて高い光抽出効率を表すことができる。これによって、赤色光、緑色光、および青色光の色混合比率を適正に維持することが難しくなり得る。
赤色光、緑色光、および青色光の色混合比率を調節するために、発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに適用される分布ブラッグ反射器が互いに異なる反射率を有するように形成できる。例えば、青色発光素子１０ｃは、赤色および緑色発光素子１０ａ，１０ｃに比べて相対的に低い反射率を有する分布ブラッグ反射器を有し得る。例えば、青色発光素子１０ｃに形成される分布ブラッグ反射器は、活性層２３で生成される青色光に対して入射角０度で約９５％未満、さらに９０％未満の反射率を有し得、緑色発光素子１０ｂは緑色光に対して入射角０度で約９５％以上９９％以下の反射率を有し得、赤色発光素子１０ａは赤色光に対して入射角０度で９９％以上の反射率を有し得る。
一実施例において、赤色、緑色、および青色発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに適用される分布ブラッグ反射器は、大体似た厚さを有し得る。例えば、これら発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに適用された分布ブラッグ反射器間の厚さの差は、最も厚い分布ブラッグ反射器の厚さの１０％未満になり得る。分布ブラッグ反射器の厚さの差を小さくすることにより、赤色、緑色、および青色発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに適用される工程条件、例えば、絶縁層５９をパターニングする工程を同じように設定することができ、さらに、ユニットピクセル製造工程が複雑になることを防止することができる。さらに、赤色、緑色、および青色発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃに適用される分布ブラッグ反射器は、大体似た積層数を有してもよい。しかし、本発明がこれに限定されるのではない。
第１の電極パッド６１および第２の電極パッド６３は、絶縁層５９上に配置される。第１の電極パッド６１は、第１の接触パッド５３の上部からメサＭの上部に延長させることができ、第２の電極パッド６３は、メサＭ上部領域内に配置され得る。第１の電極パッド６１は、開口部５９ａを通じて第１の接触パッド５３に接続することができ、第２の電極パッド６３は、第２の接触パッド５５に電気的に接続できる。第１の電極パッド６１が直接第１の導電型半導体層２１にオーミック接触することもでき、この場合、第１の接触パッド５３は省略することができる。また、第２の接触パッド５５が省略された場合、第２の電極パッド６３はオーミック接触層２７に直接接続できる。
第１及び／又は第２の電極パッド６１，６３は、単一層、または多重層金属で形成できる。第１及び／又は第２の電極パッド６１，６３の材料としては、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属およびこれらの合金等が使用できる。
本開示の一実施例にかかる発光素子１０ａを図面と合わせて簡略に説明したが、発光素子１０ａは上述の層以外にも付加的な機能を有する層をさらに含んでもよい。例えば、光を反射する反射層、特定構成要素を絶縁するための追加絶縁層、ソルダーの拡散を防止するソルダー防止層等の多様な層がさらに含まれ得る。
また、フリップチップタイプの発光素子を形成するにおいて、多様な形態にメサを形成することができ、第１および第２の電極パッド６１，６３の位置や形状もまた、多様に変更できる。また、オーミック接触層２７は省略されてもよく、第２の接触パッド５５または第２の電極パッド６３が第２の導電型半導体層２５に直接接触してもよい。
本実施例において、第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃがフリップチップ構造であることを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるのではなく、水平型構造の発光素子を含んでもよい。
上で図４Ａおよび図４Ｂを参照して同一平面上に配列された第１～第３の発光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃを含むユニットピクセル１００について説明したが、本発明はこれに限定されるのではない。例えば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、および緑色ＬＥＤが互いに積層されてユニットピクセルを形成してもよい。以下で、積層型構造のユニットピクセル２００について説明する。
図６Ａは、また別の実施例にかかるユニットピクセル２００を説明するための概略的な平面図であり、図６Ｂは、図６Ａの切り取り線Ｅ－Ｅ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、本実施例にかかるユニットピクセル２００は、基板２０１、第１のＬＥＤ積層２１１、第２のＬＥＤ積層２１３、第３のＬＥＤ積層２１５、第１のボンディング層２２１、第２のボンディング層２２３、絶縁層２１７、およびボンディングパッド２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄを含み得る。
ユニットピクセル２００は、５００μｍ×５００μｍ以下の面積を有し得る。幾つかの別の形態において、ユニットピクセル２００は、５００μｍ×５００μｍ未満の面積、例えば、３００μｍ×３００μｍ以下、２００μｍ×２００μｍ以下、さらに、１００μｍ×１００μｍ以下の面積を有し得る。第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５を垂直方向に積層することにより、ユニットピクセル２００の外形の大きさを減らすことができる。
基板２０１は、光を透過させることができる透明基板になり得る。幾つかの実施例において、基板２０１は選択された特定波長の光を透過したり、特定波長の光の一部を透過するように形成することもできる。基板２０１は、半導体層を成長させるための成長基板になり得、例えば、第１のＬＥＤ積層２１１をエピタキシャル成長する際に使用した成長基板、例えばサファイア基板になり得る。基板２０１が成長基板やサファイア基板に限定されるのではなく、別の多様な透明基板を含み得る。例えば、基板２０１は、ガラス、クォーツ、有機ポリマー、または有機－無機複合材料を含み得、例えば、炭化シリコン（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）、またはシリコン基板になり得る。また、基板２０１は、凹凸を含み得、例えば、パターニングされたサファイア基板でもよい。基板２０１が凹凸を含むことにより、基板２０１に接する第１のＬＥＤ積層２１１で生成された光の抽出効率を増加させることができる。基板２０１の凹凸は、第２のＬＥＤ積層２１３または第３のＬＥＤ積層２１５に比べて第１のＬＥＤ積層２１１の光度を選択的に増加させるために採択することができる。一方、別の実施例において、基板２０１は取り除かれてもよい。基板２０１が取り除される場合、基板２０１は透明基板である必要はない。
第１、第２および第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５は、基板２０１に向かって光を放出するように構成される。よって、第３のＬＥＤ積層２１５から放出された光は、第１および第２のＬＥＤ積層２１１，２１３を通過することができる。一実施例によると、第１、第２、および第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５は、互いに異なるピーク波長の光を放出することができる。一実施例において、基板２０１から遠く離れたＬＥＤ積層が、基板２０１に近いＬＥＤ積層に比べてより長波長の光を放出することにより、光の損失を減らすことができる。例えば、第１のＬＥＤ積層２１１は、青色光を放出し、第２のＬＥＤ積層２１３は、緑色光を放出し、第３のＬＥＤ積層２１５は赤色光を放出することができる。
別の実施例において、第２のＬＥＤ積層２１３が第１のＬＥＤ積層２１１よりも短波長の光を放出することができる。これにより、相対的に短波長の光を放出する第２のＬＥＤ積層２１３の光度を減らし、相対的に長波長の光を放出する第１のＬＥＤ積層２１１の光度を増加させることができ、これを利用して、第１、第２および第３のＬＥＤ積層から放出される光の光度比率を調節することができる。例えば、第１のＬＥＤ積層２１１は緑色光を放出し、第２のＬＥＤ積層２１３は青色光を放出し、第３のＬＥＤ積層２１５は赤色光を放出するように構成できる。これにより、青色光の光度を相対的に減らし、緑色光の光度を相対的に増加させることができ、よって、赤色、緑色および青色の光度比率を、例えば、３：６：１に近づくように容易に調節できる。
第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層および第２の導電型半導体層を含む。第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層は、前述の図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明したものと似ているため、重複を避けるために詳しい説明は省略する。
第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５は、それぞれ互いに異なる成長基板で成長させた後、第１のボンディング層２２１および第２のボンディング層２２３を利用して互いにボンディングされる。
第１のボンディング層２２１は、第１のＬＥＤ積層２１１と第２のＬＥＤ積層２１３間に配置され、第２のボンディング層２２３は第２のＬＥＤ積層２１３および第３のＬＥＤ積層２１５間に配置される。第１および第２のボンディング層２２１，２２３は、光を透過させる非導電性物質を含み得る。例えば、第１および第２のボンディング層２２１，２２３は、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）を含み得、例えば、エポキシ、ポリイミド、ＳＵ８、スピン－オン－ガラス（ＳＯＧ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を含み得るが、これに制限されるのではない。
絶縁層２１７は、第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５を覆うことができる。絶縁層２１７は、第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５を外部環境から保護することができる。絶縁層２１７は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成できる。
ボンディングパッド２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄが絶縁層２１７上に配置できる。ボンディングパッド２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄは、第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５に電気的に連結される。第１～第４のボンディングパッド２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄは、多様な連結構造、例えば、ビアを通じて第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５に電気的に接続できる。
一実施例において、第１のボンディングパッド２３１ａは、第１のＬＥＤ積層２１１の第２の導電型半導体層に電気的に接続し、第２のボンディングパッド２３１ｂは、第２のＬＥＤ積層２１３の第２の導電型半導体層に電気的に接続し、第３のボンディングパッド２３１ｃは、第３のＬＥＤ積層２１５の第２の導電型半導体層に電気的に接続することができ、第４のボンディングパッド２３１ｄは、第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５の第１の導電型半導体層に共通して電気的に接続できる。
別の実施例において、第１のボンディングパッド２３１ａは、第１のＬＥＤ積層２１１の第１の導電型半導体層に電気的に接続し、第２のボンディングパッド２３１ｂは第２のＬＥＤ積層２１３の第１の導電型半導体層に電気的に接続し、第３のボンディングパッド２３１ｃは第３のＬＥＤ積層２１５の第１の導電型半導体層に電気的に接続でき、第４のボンディングパッド２３１ｄは第１～第３のＬＥＤ積層２１１，２１３，２１５の第２の導電型半導体層に共通して電気的に接続できる。
本実施例にかかるユニットピクセル２００は、上で説明したユニットピクセル１００に代わって発光モジュール１０００で製造することができる。
図７Ａ～図７Ｆは、一実施例にかかる発光モジュールの製造方法を説明するための概略的な断面図である。
図７Ａを参照すると、回路基板１００１上にユニットピクセル１００をボンディングする。ユニットピクセル１００は、一定の間隔で整列できる。ユニットピクセル１００は、例えば、リフロー工程を通じて回路基板１００１上にボンディングされ得る。本実施例において、ユニットピクセル１００が回路基板１００１上にボンディングされることを説明するが、ユニットピクセル２００がボンディングされてもよい。
図７Ｂを参照すると、回路基板１００１の縁近くにダム１００２が形成される。ダム１００２は、ユニットピクセル１００よりも高く形成できる。ダム１００２は、例えば、回路基板１００１の縁に沿ってユニットピクセル１００を囲むように形成できるが、これに限定されるのではない。例えば、互いに離隔された複数のダム１００２がドットライン形態で回路基板１００１の縁近くに互いに離隔されて配列されてもよく、または回路基板１００１に結合できる補助用器具、例えば、ジグ形態のダムでもよい。
図９Ａは、一実施例に従って連続的なダム構造を有する発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。幾つかの形態において、連続的なダム構造２００２は、回路基板１００１を囲む。図９Ｂは、また別の実施例に従って不連続的なダム構造を有する発光モジュールを説明するための概略的な平面図である。幾つかの別の形態において、不連続的なダム構造２２０２は、所定間隔で回路基板１００１を囲む。不連続的なダム構造２２０２は、ドットラインの形状を形成する。
ダム１００２は、変形が少なく、且つ応力が少ない光透明樹脂（ＯＣＲ）または光透明接着剤（ＯＣＡ）、またはＬＯＣＡ（ｌｉｑｕｉｄ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）等の材料で形成することができる。これらは、例えば、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系の高分子を含むことができる。
図７Ｃを参照すると、モールド材料を塗布して予備モールド部１００３を形成する。予備モールド部１００３は、モールド材料をディスペンシングして形成される。ダム１００２は、モールド材料が外に抜け出ることを防ぐ。モールド材料は、例えば、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系等の高分子を含むエポキシまたはシリコンでもよく、必要に応じて光吸収剤または染料を含んでもよい。モールド材料は透明でもよく、黒色、白色、または灰色でもよい。
予備モールド部１００３は、ユニットピクセル１００間の領域を埋めることができ、また、ユニットピクセル１００を覆うことができる。
図７Ｄを参照すると、プレート１１００を予備モールド部１００３上に配置し、圧力を加える。プレート１１００は、例えば、ガラス基板、クォーツ基板、またはアクリル基板でもよい。
プレート１１００は、ダム１００２に対して加圧でき、予備モールド部１００３は、プレート１１００によって形状が変形される。プレート１１００の下面は平らな面になり得、これによって、予備モールド部１００３は、平らな上面を有するように変形される。別の実施例において、プレート１１００は、下面にナノパターンまたはマイクロパターンを有することができ、よって、予備モールド部１００３は、プレート１１００のパターンに対応して凹凸を有するように変形することができる。
次いで、紫外線を照射してモールド材料を硬化させることができ、これによって、硬化されたモールド部１００３が形成できる。紫外線は、プレート１１００を通じて照射することができる。
図７Ｅを参照すると、プレート１１００を取り除き、露出したモールド部１００３の表面にアンチグレア層１００５を形成できる。アンチグレア層１００５は、スプレーコーティング技術を用いてコーティングできる。さらに、アンチグレア層１００５は紫外線を利用して硬化してもよい。
アンチグレア層１００５は、例えば、シリカ、メラミン、アクリル等の微粒子を含んで光を散乱させることにより、グレアを防止することができ、高い透過率を維持すると共に、表面の明瞭性および滑らかさを改善することができる。
アンチグレア層１００５は、例えば、アクリル系、シリコン系、ウレタン系等の高分子と一緒に、シリカ、メラミン、アクリル等の微粒子を含むことができる。粒子の密度、大きさ、アンチグレア層１００５の厚さ等を調節してグレア防止効果を調節できる。アンチグレア層１００５の厚さは、約１０μｍになり得る。
図７Ｆを参照すると、ダム１００２を含む回路基板１００１の縁を切断して取り除くことにより、発光モジュールが完成する。ダイシング、レーザーカット、ルーティング等の技術を用いて回路基板１００１、モールド部１００３、およびアンチグレア層１００５を切断することができる。これにより、回路基板１００１の側面、モールド部１００３の側面、およびアンチグレア層１００５の側面が互いに並び得る。
本実施例によると、プレート１１００を用いてモールド部１００３を形成するため、モールド部１００３の上部面がユニットピクセル１００の上部とユニットピクセル１００間の領域の上部で均一に形成される。よって、ユニットピクセル１００間に凹部が形成されることを防止できる。さらに、紫外線硬化樹脂を用いることにより、相対的に高い硬度を有するモールド部１００３を形成することができる。
図８Ａ～図８Ｄは、また別の実施例にかかる発光モジュールの製造方法を説明するための概略的な断面図である。
図８Ａを参照すると、回路基板１００１上にユニットピクセル１００をボンディングし、モールド材料を塗布して予備モールド部１００３ａを形成する。予備モールド部１００３ａは、モールド材料をディスペンシングして形成することができ、ユニットピクセル１００を覆うことができる。予備モールド部１００３ａを形成することは、上で図７Ａ～図７Ｃを参照して説明したものと似ているが、ダム１００２を形成せず、モールド材料を塗布することに違いがある。
予備モールド部１００３ａは、粘性によって流れ落ちるのに時間がかかり、よって、十分な量のモールド材料を塗布することにより、ユニットピクセル１００を覆うことができる。
図８Ｂを参照すると、プレート１１００を予備モールド部１００３ａ上に配置し、圧力を加える。プレート１１００は、例えば、ガラス基板、クォーツ基板、またはアクリル基板でもよい。
予備モールド部１００３ａは、プレート１１００によって形状が変形される。プレート１１００は、設定された高さまで下に下げることができ、よって、予備モールド部１００３ａを定められた厚さに変形させることができる。さらに、プレート１１００の下面は平らな面であり得、これにより、予備モールド部１００３ａは、平らな上面を有するように変形される。別の実施例において、プレート１１００は、下面にナノパターンまたはマイクロパターンを有し得、よって、予備モールド部１００３ａはプレート１１００のパターンに対応して凹凸を有するように変形できる。
次いで、紫外線を照射して予備モールド部を硬化させることができ、これにより、硬化されたモールド部１００３ａが形成できる。紫外線は、プレート１１００を通じて照射できる。
図８Ｃを参照すると、プレート１１００を取り除き、露出されたモールド部１００３ａの表面にアンチグレア層１００５を形成できる。アンチグレア層１００５については、図７Ｅを参照して説明した通りであり、詳しい説明は省略する。
図８Ｄを参照すると、回路基板１００１の縁を切断して取り除くことにより、発光モジュールが完成できる。ダイシング、レーザーカット、ルーティング等の技術を用いて回路基板１００１、モールド部１００３、およびアンチグレア層１００５を切断することができる。
以上で、本開示の多様な実施例について説明したが、本開示はこれら実施例に限定されるのではない。また、一つの実施例について説明した事項や構成要素は、本開示の技術的思想から外れない限り、別の実施例にも適用できる。
１０ａ 第１の発光素子
１０ｂ 第２の発光素子
１０ｃ 第３の発光素子
１１ 回路基板
１３ 第１のモールド部
１５ 第２のモールド部
２１ 第１の導電型半導体層
２１ｐ 凹凸パターン
２３ 活性層
２５ 第２の導電型半導体層
２７ オーミック接触層
５３ 第１の接触パッド
５５ 第２の接触パッド
５９ 絶縁層
５９ａ、５９ｂ 開口部
６１ 第１の電極パッド
６３ 第２の電極パッド
１００ ユニットピクセル
１２１ 透明基板
１２１ｐ 凹凸パターン
１２２ 表面層
１２３ 光遮断層
１２３ａ 窓
１２５ 接着層
１２７ 段差調節層
１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、１２９ｄ 接続層
１３１ 絶縁物質層
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ 開口部
２００ ユニットピクセル
２０１ 基板
２１１ 第１のＬＥＤ積層
２１３ 第２のＬＥＤ積層
２１５ 第３のＬＥＤ積層
２１７ 絶縁層
２２１ 第１のボンディング層
２２３ 第２のボンディング層
２３１ａ 第１のボンディングパッド
２３１ｂ 第２のボンディングパッド
２３１ｃ 第３のボンディングパッド
２３１ｄ 第４のボンディングパッド
１０００ 発光モジュール
１００１ 回路基板
１００２ ダム
１００３ モールド部
１００３ａ 予備モールド部
１００５ アンチグレア層
１１００ プレート
２００２ 連続的なダム構造
２１００ パネル基板
２２０２ 不連続的なダム構造
１００００ ディスプレイ装置

Claims (20)

  1. 回路基板上に複数のユニットピクセルを実装し、
    前記ユニットピクセルを覆うようにモールド材料を塗布し、
    前記モールド材料が、前記ユニットピクセルの上部および隣り合うユニットピクセル間の領域上で均一な上面を有するように、前記モールド材料上にプレートを配置して前記プレートで前記モールド材料を加圧し、
    前記モールド材料を硬化させてモールド部を形成し、
    前記回路基板の側面および前記モールド部の側面が互いに並ぶように、前記回路基板の縁および前記モールド部を切断して取り除くことを含む発光モジュールの製造方法。
  2. 前記モールド材料を塗布する前に前記回路基板上にダムを形成することをさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記ダムの形成は、前記ユニットピクセルを囲むように前記ダムを配置することをさらに含む、請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記ダムの形成は、前記回路基板の縁に沿ってドットライン形態で前記ダムを不連続的に配置することをさらに含む、請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記モールド材料の硬化は、紫外線を用いて前記モールド材料を硬化することをさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記モールド材料は、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系樹脂を含む、請求項５に記載の発光モジュールの製造方法。
  7. 前記モールド材料は、光吸収剤または染料を含む、請求項６に記載の発光モジュールの製造方法。
  8. 前記プレートの下面にナノパターンまたはマイクロパターンを形成することをさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  9. 前記モールド部上にアンチグレア層を形成することをさらに含み、
    前記回路基板の縁を切断および取り除くことは、前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面が互いに並ぶように前記アンチグレア層の縁を切断および取り除くことをさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  10. 前記アンチグレア層は、アクリル系、シリコン系、またはウレタン系の樹脂と前記樹脂内に分散された微粒子を含む、請求項９に記載の発光モジュールの製造方法。
  11. 前記ユニットピクセルは、互いに同一平面上に配列された少なくとも３つの発光素子を含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  12. 前記ユニットピクセルは、垂直方向に積層された第１のＬＥＤ積層、第２のＬＥＤ積層、および第３のＬＥＤ積層を含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  13. 前記ユニットピクセルをリフロー工程によって前記回路基板上にボンディングすることをさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  14. 前記モールド部および前記回路基板を切断することにより、前記ダムを取り除くことをさらに含む、請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。
  15. 回路基板；
    前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；
    前記ユニットピクセルを覆うモールド部；及び
    前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含み、
    前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は互いに並んでいる、発光モジュール。
  16. 前記モールド部は、均一な物質で形成され、前記ユニットピクセルの上部および隣り合うユニットピクセル間の領域の上部で均一な上部面を有する、請求項１５に記載の発光モジュール。
  17. 前記ユニットピクセルは、垂直方向に第１のＬＥＤ積層、第２のＬＥＤ積層、および第３のＬＥＤ積層を含み、
    前記の第２のＬＥＤ積層は、前記の第１のＬＥＤ積層と第３のＬＥＤ積層間に配置され、前記の第１および第３のＬＥＤ積層に比べて短波長の光を放出する、請求項１５に記載の発光モジュール。
  18. 前記ユニットピクセルのそれぞれは、４つのパッドを有する、請求項１５に記載の発光モジュール。
  19. ディスプレイ基板；及び
    前記ディスプレイ基板上に整列された複数の発光モジュールを含み、
    前記発光モジュールのそれぞれは、
    回路基板；
    前記回路基板上に実装されたユニットピクセル；
    前記ユニットピクセルを覆うモールド部；及び
    前記モールド部上に配置されたアンチグレア層を含み、
    前記回路基板の側面、前記モールド部の側面、および前記アンチグレア層の側面は、互いに並んでいる、ディスプレイ装置。
  20. 前記モールド部は、前記ユニットピクセルの上部および隣り合うユニットピクセル間の領域上部に均一な上部面を有する、請求項１９に記載のディスプレイ装置。
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