JP7221964B2 - ディスプレイ用ｌｅｄスタックを備えた発光素子およびこれを備えたディスプレイ装置 - Google Patents

ディスプレイ用ｌｅｄスタックを備えた発光素子およびこれを備えたディスプレイ装置 Download PDF

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Description

本発明の例示的な実施形態は、一般的に、ディスプレイ用発光素子およびディスプレイ装置に関し、より詳細には、積層構造を有するマイクロ発光素子およびこれを備えたディスプレイ装置に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ディスプレイ装置、車両ランプおよび一般照明のような多様な分野で無機光源として広く用いられてきた。発光ダイオードは既存の光源より寿命が長く、電力消費が少なくて応答時間が速いので、ＬＥＤが既存の光源を急速に代替している。
現在まで、従来のＬＥＤ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用いられてきた。しかし、最近は、発光ダイオードを用いてイメージを直接生成するＬＥＤディスプレイが開発されている。
ディスプレイ装置は、一般的に、青色、緑色および赤色光の混合により多様な色相を放出する。多様なイメージを生成するために、それぞれのピクセルは青色、緑色および赤色サブピクセル（ｓｕｂｐｉｘｅｌ）を備える。特定のピクセルの色相はサブピクセルの色相により決定され、このようなピクセルの組み合わせによってイメージが生成される。
ＬＥＤは、これに使用される材料によって多様な色相の光を放出可能なため、青色、緑色および赤色を放出する個々のＬＥＤチップはディスプレイ装置の２次元平面に配列される。しかし、１つのＬＥＤチップがそれぞれのサブピクセルを形成する場合、ディスプレイ装置を形成するのに必要なＬＥＤチップの数は数百万個を超えることがあるので、実装（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）工程に過度の時間が費やされる。
また、サブピクセルは２次元平面に配列されるので、青色、緑色および赤色光のためのサブピクセルを含む１つのピクセルが比較的大きい面積を占める。したがって、サブピクセルが限られた面積に形成できるように各サブピクセルの面積を減少させる必要がある。しかし、これは、発光面積の減少によって輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）を低下させるだけでなく、ＬＥＤチップを実装する工程における製造の複雑性を増加させることがある。
さらに、それぞれのサブピクセルの面積を減少させることは、ＬＥＤチップで発生した熱によってＬＥＤの発光効率を低下させることもある。
本背景技術の欄に開示された前記情報は単に本発明の概念の背景を理解するためのものであるので、従来の技術を構成しない情報を含むことができる。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、ピクセル面積を増加させることなく、それぞれのサブピクセルの面積を増加させることができる。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、製造中に回路基板上に発光素子を実装することに関連する時間の量を減少させることができる。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、電流分散を向上させるための１つ以上の構造を含む。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、熱放出（ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）を改善するための構造を含む。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、光効率を改善するためのメッシュ構造（ｍｅｓｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含む。
本発明の概念のさらなる特徴は以下の説明で記載され、部分的にはかかる説明から明らかになるか、本発明の概念の実施により学習されるであろう。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１ＬＥＤサブユニット（ｓｕｂ－ｕｎｉｔ）と、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続された電極パッドとを含み、電極パッドは、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ接続された第１、第２および第３電極パッドとを含み、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動されるように構成され、第１ＬＥＤサブユニットで発生した光は、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットを介して発光素子の外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤサブユニットで発生した光は、第３ＬＥＤサブユニットを介して発光素子の外部に放出されるように構成される。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色、緑色および青色光を放出するように構成された第１、第２および第３ＬＥＤスタック（ｓｔａｃｋ）を含んでもよい。
発光素子は、電極パッドと第１ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第１ＬＥＤサブユニットとオーミック接触（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）する第１反射電極を追加的に含んでもよく、この場合、共通電極パッドは、第１反射電極に接続されてもよい。
第１反射電極は、第１ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触するオーミック接触層と、オーミック接触層の少なくとも一部を覆う反射層とを含んでもよい。
第１反射電極は、複数の領域で第１ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触してもよい。
発光素子は、第２および第３ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極とを追加的に含んでもよく、この場合、共通電極パッドは、第２透明電極および第３透明電極に電気的に接続されてもよい。
発光素子は、第２透明電極の下面に接続された第１金属電流分散層（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と、第３透明電極の上面に接続された第３金属電流分散層とを追加的に含んでもよく、この場合、共通電極パッドは、第１金属電流分散層および第３金属電流分散層に接続されてもよい。
第１金属電流分散層および第３金属電流分散層それぞれは、共通電極パッドを接続するためのパッド領域と、パッド領域から延びる突出部とを有してもよい。
共通電極パッドは、第１金属電流分散層の上面および第３金属電流分散層の上面に接続されてもよい。
発光素子は、第３透明電極と第２ＬＥＤサブユニットとの間に配置される第１カラーフィルタを追加的に含んでもよく、この場合、第３金属電流分散層は、第１カラーフィルタと第２ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第１カラーフィルタを介して第３透明電極に接続されてもよい。
発光素子は、第１および第２ＬＥＤサブユニットの間に配置された第２カラーフィルタと、第２カラーフィルタと第１ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第２カラーフィルタを介して第２透明電極に接続される第２金属電流分散層とを追加的に含んでもよく、この場合、第２電極パッドは、第２金属電流分散層に接続されてもよい。
第２金属電流分散層は、第２電極パッドを接続するためのパッド領域と、パッド領域から延びる突出延長部とを有してもよい。
第１および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ第１導電型半導体層および第１導電型半導体層の一部領域上に配置された第２導電型半導体層を含むことができ、第１電極パッドおよび第３電極パッドは、それぞれ第１ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層および第３ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層に電気的に接続されてもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層上に配置された第１オーミック電極と、第３ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層上に配置された第３オーミック電極とを追加的に含んでもよく、この場合、第１電極パッドは、第１オーミック電極に接続され、第３電極パッドは、第３オーミック電極に接続されてもよい。
発光素子は、第３ＬＥＤサブユニットの下面に接続された基板を追加的に含んでもよい。
基板は、サファイア基板または窒化ガリウム基板であってもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットと電極パッドとの間に配置された上部絶縁層を追加的に含んでもよく、この場合、電極パッドは、上部絶縁層を介して第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続されてもよい。
上部絶縁層は、分布ブラッグ反射層（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、反射有機物質および遮光物質のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
発光素子は、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含むことができ、第１ＬＥＤサブユニットは、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出するように構成され、第２ＬＥＤサブユニットは、第１ＬＥＤサブユニットと異なる赤色、緑色および青色光のうちの１つを放出するように構成され、第３ＬＥＤサブユニットは、第１および第２ＬＥＤサブユニットと異なる緑色、赤色および緑色光のうちの１つを放出するように構成されてもよい。
ディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配列された複数の発光素子とを含むことができ、発光素子のうちの少なくとも１つは、例示的な実施例による発光素子を含むことができ、発光素子の電極パッドは、回路基板に電気的に接続され、発光素子は、当該第３ＬＥＤサブユニットに結合された基板を追加的に含んでもよく、基板は、互いに離隔してもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニット上に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニット上に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された電極パッドと、電極パッドの間に配置されたフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）とを含み、電極パッドは、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ接続された第１、第２および第３電極パッドとを含み、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動可能であり、第１ＬＥＤサブユニットで発生した光は、第２および第３ＬＥＤサブユニットを介して発光素子の外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤサブユニットで発生した光は、第３ＬＥＤサブユニットを介して外部に放出されるように構成されてもよい。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色、緑色および青色光を放出するように構成された第１、第２および第３ＬＥＤスタックを含んでもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層とオーミック接触する第１オーミック電極と、電極パッドと第１ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第１ＬＥＤサブユニットとオーミック接触する第１反射電極とを追加的に含んでもよく、この場合、第１電極パッドは、第１オーミック電極に電気的に接続され、共通電極パッドは、第１反射電極の下で第１反射電極に電気的に接続されてもよい。
第１反射電極は、第１ＬＥＤサブユニットの第２導電型半導体層とオーミック接触するオーミック接触層と、オーミック接触層の少なくとも一部を覆う反射層とを含んでもよい。
第１反射電極は、複数の領域で第１ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触してもよい。
発光素子は、第１および第２ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第２および第３ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第３透明電極と、第２透明電極および第３透明電極を第１反射電極に電気的に接続する共通コネクタ（ｃｏｍｍｏｎ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）とを追加的に含んでもよく、この場合、共通コネクタは、第１反射電極上に配置され、第１反射電極を介して共通電極パッドに電気的に接続されてもよい。
発光素子は、第２透明電極の下面に接続された第２金属電流拡散層と、第３透明電極の下面に接続された第３金属電流拡散層とを追加的に含んでもよく、この場合、共通コネクタは、第２透明電極および第２金属電流拡散層のうちの少なくとも１つ、および第３透明電極および第３金属電流拡散層のうちの少なくとも１つに接続されてもよい。
第２金属電流拡散層および第３金属電流拡散層のそれぞれは、共通コネクタを接続するためのパッド領域と、パッド領域から延びる突出部とを有してもよい。
共通コネクタは、第２金属電流拡散層の上面および第３金属電流拡散層の上面に接続されてもよい。
共通コネクタは、第２透明電極および第１反射電極を互いに電気的に接続するための第１共通コネクタと、第３透明電極および第１共通コネクタを互いに電気的に接続するための第２共通コネクタとを含んでもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットと第２透明電極との間に配置された第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤサブユニットと第３透明電極との間に配置された第２カラーフィルタとを追加的に含んでもよく、この場合、第２金属電流拡散層は、第１カラーフィルタと第１ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第１カラーフィルタを介して第２透明電極に接続され、第３金属電流拡散層は、第２カラーフィルタと第２ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第２カラーフィルタを介して第３透明電極に接続されてもよい。
発光素子は、第２ＬＥＤサブユニットおよび第２電極パッドを互いに電気的に接続するための第２コネクタと、第３ＬＥＤサブユニットおよび第３電極パッドを互いに電気的に接続するための第３コネクタとを追加的に含んでもよく、この場合、第２および第３ＬＥＤサブユニットのそれぞれは、第１導電型半導体層および第１導電型半導体層の下に配置された第２導電型半導体層を含むことができ、第２コネクタは、第２ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層に電気的に接続され、第３コネクタは、第３ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層に電気的に接続されてもよい。
第２コネクタおよび第３コネクタのうちの少なくとも１つは、第１導電型半導体層と接触してもよい。
発光素子は、第２ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層とオーミック接触する第２オーミック電極と、第３ＬＥＤサブユニットの第１導電型半導体層とオーミック接触する第３オーミック電極とを追加的に含んでもよく、この場合、第２コネクタは、第２オーミック電極に接続され、第３コネクタは、第３オーミック電極に接続されてもよい。
第２および第３コネクタは、それぞれ第２オーミック電極および第３オーミック電極の上面に接続されてもよい。
第３コネクタは、第２ＬＥＤサブユニットを貫通する下部コネクタと、第３ＬＥＤサブユニットを貫通して中間コネクタに接続される上部コネクタとを含むことができ、この場合、下部コネクタは、上部コネクタの接続のためのパッド領域を有する。
発光素子は、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層を追加的に含んでもよく、絶縁層は、分布ブラッグ反射層を含んでもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された接続パッドと、接続パッド上に配置され、第２および第３ＬＥＤサブユニットをそれぞれ接続パッドに電気的に接続するコネクタとを追加的に含んでもよく、この場合、第２電極パッドおよび第３電極パッドは、それぞれ接続パッドの下で接続パッドに接続されてもよい。
発光素子は、前記第２および第３ＬＥＤサブユニットを前記電極パッドに電気的に接続するコネクタを追加的に含んでもよく、この場合、コネクタは、電極パッドと異なる物質を含んでもよい。
ディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配列された複数の発光素子とを含むことができ、発光素子のうちの少なくとも１つは、例示的な実施例による発光素子を含むことができ、発光素子の電極パッドは、回路基板に電気的に接続されてもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１および第２ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、第２および第３ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第２透明電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つに接続された少なくとも１つの電流スプレッダ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｅｒ）と、第１基板上に配置された電極パッドと、第１基板を介して形成され、電極パッドを第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続する貫通ホールビア（ｔｈｒｏｕｇｈ－ｈｏｌｅ ｖｉａ）とを含むことができ、貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成されてもよい。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色光、緑色光および青色光を放出するように構成された第１、第２および第３ＬＥＤスタックを含んでもよい。
発光素子は、第１基板と第１ＬＥＤサブユニットとの間に介在した分布ブラッグ反射層を追加的に含んでもよい。
第１基板は、ＧａＡｓを含んでもよい。
発光素子は、第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板を追加的に含んでもよい。
第２基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよい。
第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動可能であり、第１ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第２ＬＥＤサブユニット、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成されてもよい。
電極パッドは、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ電気的に接続された第１電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドとを含んでもよい。
共通電極パッドは、複数の貫通ホールビアに電気的に接続されてもよい。
第２電極パッドは、第１基板および第１ＬＥＤサブユニットを介して形成された第１貫通ホールビアを介して第２ＬＥＤサブユニットに電気的に接続され、第３電極パッドは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成された第２貫通ホールビアを介して第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板と電気的に接続されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板を介して形成された第３貫通ホールビアを介して第１ＬＥＤサブユニットと電気的に接続されてもよい。
少なくとも１つの電流スプレッダは、第１ＬＥＤサブユニットに接続された第１電流スプレッダと、第２ＬＥＤサブユニットに接続された第２電流スプレッダと、第３ＬＥＤサブユニットに接続された第３電流スプレッダとを含むことができ、第１、第２および第３電流スプレッダは、それぞれ第１、第２および第３透明電極から分離されてもよい。
第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、複数の貫通ホールビアを介して第１、第２および第３透明電極に電気的に接続されてもよい。
第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、第１基板に接続されてもよい。
発光素子は、第３透明電極と第２透明電極との間に配置された第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤサブユニットと第１透明電極との間に配置された第２カラーフィルタとを追加的に含んでもよい。
第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を含んでもよい。
発光素子は、第１基板と電極パッドとの間に配置され、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層を含んでもよい。
少なくとも１つの電流スプレッダは、貫通ホールビアのうちの１つを少なくとも部分的に取り囲むボディと、ボディから外側に延びる突出部とを有してもよい。
ボディは、実質的に環状を有することができ、突出部は、ボディの直径より小さい幅を有してもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配列された複数の発光素子とを含み、発光素子のうちの少なくとも１つは、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１および第２ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、第２および第３ＬＥＤサブユニットの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第２透明電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つに接続された少なくとも１つの電流スプレッダと、第１基板上に配置された電極パッドと、第１基板を介して形成され、電極パッドを第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続する貫通ホールビアとを含み、貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成され、発光素子の電極パッドは、回路基板に電気的に接続されてもよい。
発光素子のそれぞれは、第３ＬＥＤサブユニットに結合された第２基板を追加的に含んでもよい。
例示的な実施例による発光素子は、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１基板上に配置された電極パッドと、第１基板を貫通して電極パッドを第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続する貫通ホールビアと、第１ＬＥＤサブユニット上に配置された熱交換要素とを含み、それぞれの熱交換要素は、その少なくとも一部分が第１電極の内側に配置されており、貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを貫通する。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色、緑色および青色光を放出するように構成された第１、第２および第３ＬＥＤスタックを含むことができ、熱交換要素は、ヒートパイプを含んでもよい。
発光素子は、第１基板と第１ＬＥＤサブユニットとの間に介在した分布ブラッグ反射層を含むことができ、この場合、熱交換要素は、分布ブラッグ反射層に配置されてもよい。
第１基板は、ＧａＡｓ基板であってもよい。
発光素子は、第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板を追加的に含んでもよい。
第２基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよい。
第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動可能であり、第１ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第２ＬＥＤサブユニット、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成されてもよい。
電極パッドは、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ電気的に接続された第１電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドとを含んでもよい。
共通電極パッドは、複数の貫通ホールビアに電気的に接続されてもよい。
第２電極パッドは、第１基板および第１ＬＥＤサブユニットを介して形成された貫通ホールビアを介して第２ＬＥＤサブユニットに電気的に接続され、第３電極パッドは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成された貫通ホールビアを介して第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板に電気的に接続され、熱交換要素は、共通電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドから電気的に絶縁されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板を貫通する貫通ホールビアを介して第１ＬＥＤサブユニットに電気的に接続され、熱交換要素は、共通電極パッドに電気的に接続され、第１電極パッドから電気的に絶縁されてもよい。
貫通ホールビアは、基板内で絶縁層によって基板から絶縁され、熱交換要素は、基板内で基板と接触してもよい。
貫通ホールビアおよび熱交換要素は、基板内で絶縁層によって基板から絶縁されてもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットと第１ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、第２ＬＥＤサブユニットと第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第２透明電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つに接続された少なくとも１つの電流スプレッダとを含む。
少なくとも１つの電流スプレッダは、第１ＬＥＤサブユニットに接続された第１電流スプレッダと、第２ＬＥＤサブユニットに接続された第２電流スプレッダと、第３ＬＥＤサブユニットに接続された第３電流スプレッダとを含むことができ、第１、第２および第３電流スプレッダは、それぞれ第１、第２および第３透明電極から分離されてもよい。
第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、貫通ホールビアを介して第１、第２および第３透明電極に電気的に接続されてもよい。
発光素子は、第３透明電極と第２透明電極との間に配置された第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤサブユニットと第１透明電極との間に配置された第２カラーフィルタとを追加的に含んでもよい。
発光素子は、第１基板と電極パッドとの間に介在し、第１～第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層を追加的に含んでもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、少なくとも一部分が第１基板の内側に配置された熱交換要素とを含み、熱交換要素は、第１ＬＥＤサブユニット上に配置されてもよい。
発光素子は、第１基板上に配置された電極パッドと、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電極パッドを電気的に接続するための貫通ホールビアとを追加的に含んでもよく、この場合、熱交換要素は、ヒートパイプを含む。
発光素子は、第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板を追加的に含んでもよく、この場合、第１基板は、ＧａＡｓ基板であってもよく、第２基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよい。
発光素子は、第１ＬＥＤサブユニットと第２ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、第２ＬＥＤサブユニットと第３ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、第２透明電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に配置され、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つに接続された少なくとも１つの電流スプレッダとを含んでもよい。
発光素子は、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含むことができ、第１ＬＥＤサブユニットは、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出するように構成され、第２ＬＥＤサブユニットは、第１ＬＥＤサブユニットと異なる赤色、緑色および青色光のうちの１つを放出するように構成され、第３ＬＥＤサブユニットは、第１および第２ＬＥＤサブユニットと異なる赤色、緑色および青色光のうちの１つを放出するように構成されてもよい。
ディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配列された複数の発光素子とを含むことができ、発光素子のうちの少なくとも１つは、例示的な実施例による発光素子を含んでもよい。
電極パッドは、回路基板に電気的に接続されてもよい。
発光素子のそれぞれは、第３ＬＥＤサブユニットに接続された第２基板を追加的に含んでもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットと第２ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１オーミック電極と、第２ＬＥＤサブユニットと第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２オーミック電極と、第２オーミック電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３オーミック電極と、第１電極上に配置された電極パッドと、第１基板を介して形成され、電極パッドを第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続する貫通ホールビアとを含み、貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成され、第１オーミック電極、第２オーミック電極および第３電極のうちの少なくとも１つは、メッシュ構造を有する。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色、緑色および青色光を放出するように構成された第１、第２および第３ＬＥＤスタックを含んでもよい。
発光素子は、第１基板と第１ＬＥＤサブユニットとの間に介在した分布ブラッグ反射層を追加的に含んでもよい。
第１基板は、ＧａＡｓ基板であってもよい。
発光素子は、第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板を追加的に含んでもよい。
第２基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよい。
第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動可能であり、第１ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第２ＬＥＤサブユニット、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤサブユニットから発生した光は、第３ＬＥＤサブユニットおよび第２基板を介して発光素子の外部に放出されるように構成されてもよい。
電極パッドは、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、第１ＬＥＤサブユニット、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ電気的に接続された第１電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドとを含んでもよい。
共通電極パッドは、複数の貫通ホールビアに電気的に接続されてもよい。
第２電極パッドは、第１基板および第１ＬＥＤサブユニットを介して形成された貫通ホールビアを介して第２ＬＥＤサブユニットに電気的に接続され、第３電極パッドは、第１基板、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットを介して形成された貫通ホールビアを介して第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板に電気的に接続されてもよい。
第１電極パッドは、第１基板を介して形成された貫通ホールビアを介して第１ＬＥＤサブユニットに電気的に接続されてもよい。
第１オーミック電極は、メッシュ構造を有し、Ａｕ－ＺｎまたはＡｕ－Ｂｅを含むことができ、第２オーミック電極は、メッシュ構造を有し、ＰｔまたはＲｈを含んでもよい。
第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、複数の貫通ホールビアを介して第１、第２および第３オーミック電極に電気的に接続されてもよい。
第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、第１基板に接続されてもよい。
発光素子は、第３オーミック電極と第２オーミック電極との間に配置された第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤサブユニットと第１オーミック電極との間に配置された第２カラーフィルタとを追加的に含んでもよい。
第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を含んでもよい。
発光素子は、第１基板と電極パッドとの間に配置され、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層を追加的に含んでもよい。
ディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配置された複数の発光素子とを含むことができ、発光素子のうちの少なくとも１つは、例示的な実施例による発光素子を含むことができ、この場合、電極パッドは、回路基板に電気的に接続されてもよい。
発光素子のそれぞれは、第３ＬＥＤサブユニットに接続された第２基板を追加的に含んでもよい。
例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子は、第１基板と、第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットと第２ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１オーミック電極と、第２ＬＥＤサブユニットと第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２オーミック電極と、第２オーミック電極と第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第２オーミック電極と、第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板とを含み、第１オーミック電極、第２オーミック電極および第３オーミック電極のうちの少なくとも１つは、メッシュ構造を有する。
第１基板は、ＧａＡｓ基板であってもよく、第２基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよい。
前述した一般的な説明および下記の詳細な説明はすべて例示的かつ説明的なものであって、請求された本発明のさらなる説明を提供するためのものであることを理解しなければならない。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、ピクセル面積を増加させることなく、それぞれのサブピクセルの面積を増加させることができる。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、製造中に回路基板上に発光素子を実装することに関連する時間の量を減少させることができる。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、電流分散を向上させるための１つ以上の構造を含む。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、熱放出を改善するための構造を含む。
本発明の原理およびいくつかの例示的な実施形態により構成された発光ダイオードおよびこのような発光ダイオード、例えば、マイクロＬＥＤを用いたディスプレイは、光効率を向上させるためのメッシュ構造を含む。
本発明のさらなる理解を提供するために含まれて本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の例示的な実施例を示し、以下の詳細な説明とともに本発明の概念を説明する役割をする。
例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の概略平面図である。 図１のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の概略平面図である。 図１５ＡのＡ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 図２７ＡのＡ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例による発光ダイオードスタック構造の平面図である。 図３５ＡのＡ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 他の例示的な実施例による発光素子の概略平面図である。 図３６ＡのＧ－Ｈ線に沿った概略断面図である。 図３６ＡのＩ－Ｊ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 図３８ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 図５２ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す概略平面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 図７０ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す断面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図である。 他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の断面図である。
以下の説明では、説明の目的のために、本発明の多様な例示的な実施例（ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）または実施形態（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）の完全な理解を提供するために数多い特定の細部事項が説明される。本願に使われる「実施例」および「実施形態」は、本願に開示された本発明の１つ以上の概念を利用した素子または方法の非制限的な例を示す相互入替可能な単語である。しかし、このような特定の細部事項なしに、または１つ以上の均等な配列体を用いて多様な例示的な実施例が実施できることが明確に分かる。他の例では、よく知られた構造および素子は、多様な例示的な実施例を不必要にあいまいにすることを避けるために、ブロック図の形態で示される。また、多様な例示的な実施例は異なってもよいが、排他的である必要はない。例えば、例示的な実施例の特定の形状、構成および特性が、本発明の概念を逸脱しない限度内で他の例示的な実施例で使用または実現可能である。
別途に明示されない限り、図示の例示的な実施例は、本発明の概念が実際に実現できるいくつかの方式の多様な細部事項の例示的な特徴を提供するものと理解されなければならない。そのため、別途に明示されない限り、多様な実施例の特徴、構成要素、モジュール、層、フィルム、パネル、領域および／または態様など（以下、個別的または集合的に「構成要素」と称される）は、本発明の概念から逸脱しない限度内で異なって組み合わせ、分離、入替および／または再配列される。
添付した図面における断面ハッチングおよび／または陰影の使用は、一般的に隣接した構成要素間の境界を明確化するために提供される。したがって、断面ハッチングまたは陰影の存在または不在は、明示しない限り、特定の材料、材料特性、寸法、比率、例示された構成要素間の共通性および／またはその構成要素の任意の他の特性、属性、性質などに対する任意の選好度または要件を意味しない。また、添付図面において、構成要素の大きさおよび相対的な大きさは、明確性および／または説明の目的のために誇張されることがある。例示的な実施例が異なって実現可能な場合、特定の工程順序は説明された順序と異なって行われてもよい。例えば、２つの連続して記載された工程は、実質的に同時に行われるか、記載された順序と反対の順序で行われてもよい。さらに、同一の図面符号は、同一の構成要素を表す。
層のような構成要素が他の構成要素または層「上」に位置するか、「それに接続」されるか、または「それに結合」されたものと言及される場合、これは、その他の構成要素または層上に直接位置するか、それに直接接続されるか、結合されるか、またはその間に介在する構成要素または層が存在してもよい。しかし、構成要素または層が他の構成要素または層「上に直接位置」するか、「それに直接接続」されるか、または「それに直接結合」されたものと言及される場合、その間に介在する構成要素または層が存在しない。このために、「接続された」という用語は、介在する構成要素があるかない物理的、電気的および／または流体接続を意味することができる。また、Ｄ１軸、Ｄ２軸およびＤ３軸は、ｘ、ｙおよびｚ軸のような直交座標系の３つの軸に限定されず、より広い意味で解釈できる。例えば、Ｄ１軸、Ｄ２軸およびＤ３軸は、互いに直交するか、または互いに直交しない互いに異なる方向を示すことができる。本開示の目的上、「Ｘ、ＹおよびＺのうちの少なくとも１つ」および「Ｘ、ＹおよびＺからなる群より選択された少なくとも１つ」は、Ｘ単独、Ｙ単独、Ｚ単独、または例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺおよびＺＺのような、Ｘ、ＹおよびＺのうちの２つ以上の任意の組み合わせであると解釈できる。本願で使われる用語「および／または」は、関連するリストされた項目のうちの１つ以上の任意の組み合わせおよびすべての組み合わせを含む。
「第１」、「第２」などの用語が本願で多様な類型の構成要素を記載するために使われるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されてはならない。これらの用語は、１つの構成要素を他の構成要素と区別するために使われる。したがって、以下に述べる第１構成要素は、本開示の教示を逸脱しない限度内で第２構成要素と名付けられてもよい。
「下に」（ｂｅｎｅａｔｈ）、「の下に」（ｂｅｌｏｗ）、「真下に」（ｕｎｄｅｒ）、「下部の」（ｌｏｗｅｒ）、「上に」（ａｂｏｖｅ）、「上部の」（ｕｐｐｅｒ）、「上方に」（ｏｖｅｒ）、「より高い」（ｈｉｇｈｅｒ）、（例えば、「側壁」におけるように）「側部」などのような空間的に相対的な用語は、説明的な目的のために、そして、それによって、図面に示されるような１つの構成要素と他の構成要素との関係を説明するために、本願で使われる。空間的に相対的な用語は、図面に示した方向以外にも、使用、作動および／または製造中に装置の異なる方向を含む意図がある。例えば、図面における装置をひっくり返す場合、他の構成要素または特徴部「の下に」または「下」にあるものと記載された構成要素は、その他の構成要素または特徴部の「上」を向くようになる。したがって、「の下に」という例示的な用語は、上および下の方向をすべて含むことができる。また、装置は異なって配向されてもよい（例えば、９０度または他の方向に回転してもよい）ので、本願で使われる空間的に相対的な用語はこれによって解釈できる。
本願で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものであり、制限しようとする意図があるわけではない。本願で使われる単数形態である「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに異なって示さない限り、複数形態を含む意図がある。また、本明細書で使われる用語「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）、「備えている」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）および／または「含んでいる」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）は、言及された特徴、整数、段階、操作、構成要素、成分および／またはこれらのグループの存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、段階、操作、構成要素、成分および／またはこれらのグループの存在または付加を排除しない。また、本願で使われる用語「実質的に」、「約」および他の類似の用語は、程度の用語でない近似値の用語として使われるので、当業者にとって認識できる測定された値、計算された値および／または提供された値固有の偏差を考慮するために使われることに留意する。
理想的な例示的な実施例および／または中間構造の概略図である断面および／または分解例示図を参照して多様な例示的な実施例が本願に説明される。したがって、例えば、製造技術および／または許容誤差の結果として示された形状からの変形が予想できる。したがって、本願に開示された例示的な実施例は、図示の特定の領域形状に必ずしも制限されると解釈されてはならず、例えば、製造に起因する形状の偏差を含むと解釈されなければならない。この方式により、図面に示された領域は事実上概略的であってもよく、これら領域の形状は素子の領域の実形状を反映しなくてもよいので、必ずしも制限しようとする意図があるわけではない。
別途に定義されない限り、本願に使われたすべての用語（技術的および科学的な用語を含む）は、本開示の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使われる予め定義されている用語は、関連技術の脈絡でその意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本願で明示的に定義されない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されてはならない。
以下、図面を参照して例示的な実施例を詳細に説明する。本願で使用されるもので、例示的な実施例による発光素子または発光ダイオードは、当業界で知られているように、表面積が約１０，０００μｍ２未満のマイクロＬＥＤを含むことができる。他の例示的な実施例において、マイクロＬＥＤは、特定の用途によって、約４，０００μｍ２未満、または約２，５００μｍ２未満の表面積を有することができる。また、発光素子は、フリップボンディング（ｆｌｉｐ ｂｏｎｄｉｎｇ）のような多様な構成で実装できるので、本発明の概念は、第１、第２および第３ＬＥＤスタックの特定の積層順序に限定されない。
図１は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。
図１を参照すれば、ディスプレイ装置は、回路基板１０１と、複数の発光素子１００とを含む。
回路基板１０１は、パッシブマトリクス駆動またはアクティブマトリクス駆動のための回路を含むことができる。１つの例示的な実施例において、回路基板１０１は、配線と、これに配置されたレジスタ（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）とを含むことができる。他の例示的な実施例において、回路基板１０１は、配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。また、回路基板１０１は、これに配置された回路への電気的接続を可能にするために、その上面に配置されたパッドを有してもよい。
回路基板１０１上には複数の発光素子１００が配列されている。それぞれの発光素子１００は、１つのピクセルを構成することができる。発光素子１００は、回路基板１０１に電気的に接続された電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄを有する。発光素子１００は、その上面に配置された基板４１を含んでもよい。発光素子１００は、互いに離隔しているので、発光素子１００の上面に配置された基板４１も、互いに離隔している。
図２Ａおよび図２Ｂを参照して、例示的な実施例による発光素子１００の構成を詳細に説明する。図２Ａは、例示的な実施例による発光素子１００の概略平面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ線に沿った断面図である。電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、発光素子１００の上面に配列されたものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、発光素子１００は、回路基板１０１上にフリップボンディングされ、この場合、電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、発光素子１００の下面に配列される。
図２Ａおよび図２Ｂを参照すれば、発光素子１００は、基板４１、電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄ、第１ＬＥＤスタック（ｓｔａｃｋ）２３、第２ＬＥＤスタック３３、第３ＬＥＤスタック４３、絶縁層２５、保護層２９、第１反射電極２６、第２透明電極３５、第３透明電極４５、第１および第３オーミック電極２８および４８、第２－１電流分散層３６、第２－２電流分散層３８、第３電流分散層４６、第１カラーフィルタ４７、第２カラーフィルタ６７、第１ボンディング層４９、平坦化層３９、第２ボンディング層６９および上部絶縁層７１を含む。
基板４１は、ＬＥＤスタック２３、３３および４３を支持することができる。基板４１は、第３ＬＥＤスタック４３が成長する成長基板であってもよい。例えば、基板４１は、サファイア基板または窒化ガリウム基板、特に、パターニングされたサファイア基板であってもよい。第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３は、第３ＬＥＤスタック４３、第２ＬＥＤスタック３３および第１ＬＥＤスタック２３の順に基板４１上に配列される。１つの基板４１上に単一の第３ＬＥＤスタックが配置可能なため、発光素子１００は、単一ピクセルの単一チップ構造を有することができる。いくつかの例示的な実施例において、基板４１は省略可能であり、第３ＬＥＤスタック４３の下面が露出してもよい。この場合、表面テクスチャリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって第３ＬＥＤスタック４３の下面に粗い表面が形成される。
第１ＬＥＤスタック２３、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３は、第１導電型半導体層２３ａ、３３ａおよび４３ａと、第２導電型半導体層２３ｂ、３３ｂおよび４３ｂと、第１導電型半導体層２３ａ、３３ａおよび４３ａと第２導電型半導体層２３ｂ、３３ｂおよび４３ｂとの間にそれぞれ介在した活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
例示的な実施例によれば、ＬＥＤスタックは、基板４１により近く配置されるほど、より短い波長を有する光を放出することができる。例えば、第１ＬＥＤスタック２３は、赤色光を放出する無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック３３は、緑色光を放出する無機発光ダイオードであってもよく、第３ＬＥＤスタック４３は、青色光を放出する無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック２３は、ＧａＩｎＰ系井戸層を含むことができ、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３は、ＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。発光素子１００が、当業界で知られているように、約１０，０００μｍ２未満、または他の例示的な実施例において約４，０００μｍ２または２，５００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック２３は、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出することができ、第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３は、マイクロＬＥＤの小さなフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）によって、作動に悪影響を及ぼすことなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の光を放出することができる。
それぞれのＬＥＤスタック２３、３３および４３の第１導電型半導体層２３ａ、３３ａおよび４３ａは、ｎ型半導体層であってもよく、それぞれのＬＥＤスタック２３、３３および４３の第２導電型半導体層２３ｂ、３３ｂおよび４３ｂは、ｐ型半導体層であってもよい。図示の例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック２３の上面は、ｐ型半導体層２３ｂであってもよく、第２ＬＥＤスタック３３の上面は、ｎ型半導体層３３ａであってもよく、第３ＬＥＤスタック４３の上面は、ｐ型半導体層４３ｂであってもよい。より具体的には、半導体層の順序は、第２ＬＥＤスタック３３でのみ逆転可能である。例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック２３および第３ＬＥＤスタック４３は、光抽出効率を向上させるために、テクスチャ表面（ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を備えた第１導電型半導体層２３ａおよび４３ａをそれぞれ有することができる。いくつかの例示的な実施例において、第２ＬＥＤスタック３３も、テクスチャ表面を有する第１導電型半導体層３３ａを有することができるが、第１導電型半導体層３３ａが第２導電型半導体層３３ｂより基板４１からより遠く配置されるため、表面テクスチャリングからの影響は大きくない。特に、第２ＬＥＤスタック３３が緑色光を放出する場合、その緑色光は、赤色光または青色光より可視性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）がより高い。したがって、第１ＬＥＤスタック２３および第３ＬＥＤスタック４３は、第２ＬＥＤスタック３３よりも高い発光効率を有するように形成される。この方式により、第２ＬＥＤスタック３３より第１ＬＥＤスタック２３および第３ＬＥＤスタック４３に表面テクスチャリングをより多く適用することにより、赤色光、緑色光および青色光の光度は互いに実質的に均一に調節可能である。
また、第１ＬＥＤスタック２３および第３ＬＥＤスタック４３において、第２導電型半導体層２３ｂおよび４３ｂは、第１導電型半導体層２３ａおよび４３ａの一部領域上に配置され、したがって、第１導電型半導体層２３ａおよび４３ａが部分的に露出する。そうでなければ、第２ＬＥＤスタック３３の場合、第１導電型半導体層３３ａおよび第２導電型半導体層３３ｂは、互いに完全に重なっていてもよい。
第１ＬＥＤスタック２３は、基板４１から離隔して配置され、第２ＬＥＤスタック３３は、第１ＬＥＤスタック２３の下に配置され、第３ＬＥＤスタック４３は、第２ＬＥＤスタック３３の下に配置される。例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック２３は、第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３より波長が長い光を放出するので、第１および第３ＬＥＤスタック２３で発生した光は、第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３および基板４１を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３は、第３ＬＥＤスタック４３より波長が長い光を放出するので、第２ＬＥＤスタック３３で発生した光は、第３ＬＥＤスタック４３および基板４１を介して外部に放出される。
絶縁層２５は、第１ＬＥＤスタック２３上に配置され、第１ＬＥＤスタック２３の第２導電型半導体層２３ｂを露出させる少なくとも１つの開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有する。絶縁層２５は、第１ＬＥＤスタック２３上に分布した複数の開口部を有してもよい。絶縁層２５は、第１ＬＥＤスタック２３より低い屈折率を有する透明絶縁層であってもよい。
第１反射電極２６は、第１ＬＥＤスタック２３の第２導電型半導体層２３ｂとオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック２３で発生した光を基板４１に向かって反射させる。第１反射電極２６は、絶縁層２５上に配置され、絶縁層２５の開口部を介して第１ＬＥＤスタック２３に接続される。
第１反射電極２６は、オーミック接触層２６ａと、反射層２６ｂとを含むことができる。オーミック接触層２６ａは、第２導電型半導体層２３ｂ、例えば、ｐ型半導体層と部分的に接触する。オーミック接触層２６ａは、限られた面積に形成され、オーミック接触層２６ａによる光吸収を防止することができる。オーミック接触層２６ａは、絶縁層２５の開口部で露出した第２導電型半導体層２３ｂ上に形成される。互いに離隔したオーミック接触層２６ａは、第２導電型半導体層２３ｂでの電流分散を助けるために第１ＬＥＤスタック２３の様々な領域に形成される。オーミック接触層２６ａは、透明な導電性酸化物またはＡｕ（Ｚｎ）またはＡｕ（Ｂｅ）のようなＡｕ合金で形成される。
反射層２６ｂは、オーミック接触層２６ａおよび絶縁層２５を覆う。反射層２６ｂが絶縁層２５を覆うので、比較的高い屈折率を有する第１ＬＥＤスタック２３、絶縁層２５および比較的低い屈折率を有する反射層２６ｂの積層構造によって全方向反射層（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が形成できる。反射層２６ｂは、Ａｌ、ＡｇまたはＡｕのような反射性金属層を含むことができる。また、反射層２６ｂは、反射性金属層の接着力を向上させるために、反射金属層の上面および下面でＴｉ、Ｔａ、ＮｉまたはＣｒのような接着金属層を含むことができる。Ａｕは、赤色光に対する高い反射率および青色または緑色光に対する低い反射率によって第１ＬＥＤスタック２３に形成された反射層２６ｂに特に好適である。反射層２６ｂは、第１ＬＥＤスタック２３の面積の５０％以上をカバーすることができ、いくつかの例示的な実施例において、光効率を改善するために、第１ＬＥＤスタック２３の大部分をカバーすることができる。
オーミック接触層２６ａおよび反射層２６ｂは、Ａｕを含む金属層で形成される。反射層２６ｂは、第１ＬＥＤスタック２３で発生した光、例えば、赤色光に対する反射率が高い金属層で形成される。反射層２６ｂは、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３で発生した光、例えば、緑色光または青色光に対して低い反射率を有してもよい。したがって、反射層２６ｂは、第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３で発生して反射層２６ｂに入射する光を吸収して光干渉を低減または防止することができる。
第１オーミック電極２８は、露出した第１導電型半導体層２３ａ上に配置され、第１導電型半導体層２３ａとオーミック接触する。第１オーミック電極２８は、Ａｕを含む金属層で形成されてもよい。
保護層２９は、第１反射電極２６を覆うことにより第１反射電極２６を保護することができる。しかし、保護層２９は、第１オーミック電極２８を露出させてもよい。
第２透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３の第２導電型半導体層３３ｂとオーミック接触する。第２透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３と第３ＬＥＤスタック４３との間で第２ＬＥＤスタック３３の下面と接触可能である。第２透明電極３５は、赤色光および緑色光を通過させる金属層または導電性酸化物層で形成される。
第３透明電極４５は、第３ＬＥＤスタック４３の第２導電型半導体層４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極４５は、第２ＬＥＤスタック３３と第３ＬＥＤスタック４３との間に配置され、第３ＬＥＤスタック４３の上面と接触可能である。第３透明電極４５は、赤色光および緑色光を通過させる金属層または導電性酸化物層で形成される。また、第３透明電極４５は、青色光を通過させることもできる。第２透明電極３５および第３透明電極４５は、電流分散を助けるためにそれぞれのＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触可能である。第２および第３透明電極３５および４５に使用される導電性酸化物層の例としては、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどがあり得る。
第１カラーフィルタ４７は、第３透明電極４５と第２ＬＥＤスタック３３との間に配置され、第２カラーフィルタ６７は、第２ＬＥＤスタック３３と第１ＬＥＤスタック２３との間に配置される。第１カラーフィルタ４７は、第１および第２ＬＥＤスタック２３および３３で発生した光を透過させ、第３ＬＥＤスタック４３で発生した光を反射することができる。第２カラーフィルタ６７は、第１ＬＥＤスタック２３で発生した光を透過させ、第２ＬＥＤスタック３３で発生した光を反射することができる。したがって、第１ＬＥＤスタック２３で発生した光は、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３で発生した光は、第３ＬＥＤスタック４３を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３で発生した光が第１ＬＥＤスタック２３に入射することにより損失することが防止されるか、第３ＬＥＤスタック４３で発生した光が第２ＬＥＤスタック３３に入射することにより損失することが防止されることが可能である。
いくつかの例示的な実施例において、第２カラーフィルタ６７は、第３ＬＥＤスタック４３で発生した光を反射することができる。
第１および第２カラーフィルタ４７および６７は、例えば、低周波範囲、すなわち長波長帯域のみを通過させる低周波通過フィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）、または所定の波長帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）、または所定の波長帯域のみを遮断する帯域阻止フィルタ（ｂａｎｄ ｓｔｏｐ ｆｉｌｔｅｒ）であってもよい。特に、第１および第２カラーフィルタ４７および６７は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能であり、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。特に、第１および第２カラーフィルタ４７および６７は、分布ブラッグ反射層（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ））を含むことができる。分布ブラッグ反射層の阻止帯域は、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の厚さを調節することにより制御可能である。また、低周波通過フィルタおよび帯域通過フィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。
第２－１電流分散層３６は、第２透明電極３５の下面に配置される。第２－１電流分散層３６は、第２透明電極３５を介して第２ＬＥＤスタック３３の第２導電型半導体層３３ｂに電気的に接続される。
第２－２電流分散層３８は、第２カラーフィルタ６７上に配置され、第２カラーフィルタ６７を貫通して第２ＬＥＤスタック３３の第１導電型半導体層３３ａに電気的に接続される。第２カラーフィルタ６７は、第２ＬＥＤスタック３３を露出させる開口部を有してもよく、第２－２電流分散層３８は、第２カラーフィルタ６７の開口部を介して第２ＬＥＤスタック３３に接続される。
第３電流分散層４６は、第１カラーフィルタ４７上に配置され、第１カラーフィルタ４７を貫通して第３ＬＥＤスタック４３の第２導電型半導体層４３ｂに接続される。第１カラーフィルタ４７は、第３ＬＥＤスタック４３を露出させる開口部を有してもよく、第３電流分散層４６は、第１カラーフィルタ４７の開口部を介して第３ＬＥＤスタック４３に接続される。
電流分散層３６、３８および４６は、電流分散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を助けるために金属層で形成される。例えば、第２－１電流分散層３６は、パッド領域３６ａと、パッド領域３６ａから延びる延長部３６ｂとを含むことができる（図４Ａ参照）。第２－２電流分散層３８は、パッド領域３８ａと、パッド領域３８ａから延びる延長部３８ｂとを含み、第３電流分散層４６は、パッド領域４６ａと、パッド領域４６ａから延びる延長部４６ｂとを含む。パッド領域３６ａ、３８ａおよび４６ａは、電極パッド８１ｄ、８１ｂが接続可能な領域であり、延長部３６ｂ、３８ｂおよび４６ｂは、電流分散を助けることができる。延長部３６ｂ、３８ｂおよび４６ｂは、第２および第３スタック３３および４３に電流が均一に分散できるように多様な形態に形成可能である。
平坦化層３９は、第２ＬＥＤスタック３３の下の第２－１電流分散層３６を覆い、平坦な表面を提供する。平坦化層３９は、透明層で形成され、ＳｉＯ２、スピンオンガラス（ＳＯＧ）などで形成される。
第１ボンディング層４９は、第２ＬＥＤスタック３３を第３ＬＥＤスタック４３に結合させる。第１ボンディング層４９は、第１カラーフィルタ４７を覆って平坦化層３９にボンディングされる。また、平坦化層３９も、ボンディング層として使用できる。例えば、第１ボンディング層４９および平坦化層３９は、透明な有機層または透明な無機層であってもよく、互いにボンディングされてもよい。有機層の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などがあり、無機層の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどがある。有機層は、高真空および高圧でボンディングされ、無機層は、例えば、化学機械研磨工程により表面を平坦化した後、プラズマなどを用いて表面エネルギーが低くなると高真空下でボンディングされてもよい。
第２ボンディング層６９は、第２ＬＥＤスタック３３を第１ＬＥＤスタック２３に結合させる。図示のように、第２ボンディング層６９は、第２カラーフィルタ６７および第２－２電流分散層３８を覆うことができる。第２ボンディング層６９は、第１ＬＥＤスタック２３と接触可能であるが、これに限定されるものではない。いくつかの例示的な実施例において、他の平坦化層が第１ＬＥＤスタック２３の下面上に配置され、第２ボンディング層６９は、該他の平坦化層にボンディングされてもよい。第２ボンディング層６９および他の平坦化層は、前述した第１ボンディング層４９および平坦化層３９の材料と同一の材料で形成されてもよい。
上部絶縁層７１は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３の側面および上部領域を覆う。上部絶縁層７１は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳＯＧなどで形成される。いくつかの例示的な実施例において、上部絶縁層７１は、隣接した発光素子との光干渉を防止するために光反射物質または遮光物質を含むことができる。例えば、上部絶縁層７１は、赤色光、緑色光および青色光を反射する分布ブラッグ反射層を含むか、反射性金属層または高反射有機層が蒸着されたＳｉＯ２層を含むことができる。そうでなければ、上部絶縁層７１は、例えば、遮光物質としてブラックエポキシを含んでもよい。遮光物質は、発光素子間の光干渉を防止し、イメージのコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増加させることができる。
上部絶縁層７１は、第１オーミック電極２８、第１反射電極２６、第３オーミック電極４８、第２－１電流分散層３６、第２－２電流分散層３８および第３電流分散層４６を露出させる開口部を有する。
電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、第１ＬＥＤスタック２３上に配置され、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３に電気的に接続される。電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、上部絶縁層７１上に配置され、上部絶縁層７１の開口部を介して露出した第１オーミック電極２８、第１反射電極２６、第３オーミック電極４８、第２－１電流分散層３６、第２－２電流分散層３８および第３電流分散層４６に接続される。
例えば、第１電極パッド８１ａは、上部絶縁層７１の開口部を介して第１オーミック電極２８に接続される。第１電極パッド８１ａは、第１ＬＥＤスタック２３の第１導電型半導体層２３ａに電気的に接続される。
第２電極パッド８１ｂは、上部絶縁層７１の開口部を介して第２－２電流分散層３８に接続される。第２電極パッド８１ｂは、第２ＬＥＤスタック３３の第１導電型半導体層３３ａに電気的に接続される。
第３電極パッド８１ｃは、上部絶縁層７１の開口部を介して第３オーミック電極４８に接続され、第３ＬＥＤスタック４３の第１導電型半導体層４３ａに電気的に接続される。
共通電極パッド８１ｄは、開口部を介して第２－１電流分散層３６、第３電流分散層４６および第１反射電極２６に共通に接続される。共通電極パッド８１ｄは、第１ＬＥＤスタック２３の第２導電性半導体層２３ｂ、第２ＬＥＤスタック３３の第２導電性半導体層３３ｂおよび第３ＬＥＤスタック４３の第２導電性半導体層４３ｂに共通に電気的に接続される。
図２に示すように、共通電極パッド８１ｄは、第３電流分散層４６の上面および第２－１電流分散層３６の上面に接続される。このように、第２－１電流分散層３６は、実質的に環状を有してもよく、共通電極パッド８１ｄは、第２－１電流分散層３６の中央領域を介して第３電流分散層４６に接続される。
図示の例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック２３は、電極パッド８１ｄおよび８１ａに電気的に接続され、第２ＬＥＤスタック３３は、電極パッド８１ｄおよび８１ｂに電気的に接続され、第３ＬＥＤスタック４３は、電極パッド８１ｄおよび８１ｃに電気的に接続される。このように、第１ＬＥＤスタック２３、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３のアノードは、電極パッド８１ｄに共通に電気的に接続され、第１ＬＥＤスタック２３、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３のカソードは、第１、第２および第３電極パッド８１ａ、８１ｂおよび８１ｃにそれぞれ電気的に接続される。この方式により、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３は、独立して駆動可能である。
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂは、例示的な実施例による発光素子１００の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図において、それぞれの平面図は、図１の平面図に対応して示されており、それぞれの断面図（図４Ｂを除く）は、当該平面図のＡ－Ａ線に沿って切り取ったものである。図４Ｂは、図４ＡのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
図３Ａおよび図３Ｂを参照すれば、第１基板２１上に第１ＬＥＤスタック２３を成長させる。第１基板２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタックは、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、第１導電型半導体層２３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２３ｂとを含む。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
絶縁層２５を第１ＬＥＤスタック２３上に形成し、絶縁層２５をパターニングして開口部を形成することができる。例えば、ＳｉＯ２を第１ＬＥＤスタック２３上に形成し、フォトレジストをＳｉＯ２に塗布した後、フォトリソグラフィーおよび現像を利用してフォトレジストパターンを形成する。次いで、フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いてＳｉＯ２をパターニングして開口部を有する絶縁層２５を形成することができる。
次いで、絶縁層２５の開口部にオーミック接触層２６ａを形成する。オーミック接触層２６ａは、リフトオフ（ｌｉｆｔ－ｏｆｆ）技術などにより形成できる。オーミック接触層２６ａが形成された後、オーミック接触層２６ａおよび絶縁層２５を覆う反射層２６ｂを形成する。反射層２６ｂは、例えば、Ａｕで形成され、リフトオフ技術などを用いて形成できる。第１反射電極２６は、オーミック接触層２６ａと、反射層２６ｂとによって形成される。
第１反射電極２６は、図示のように、１つの長方形の発光素子領域から４つの角部が除去された形状を有してもよい。オーミック接触層２６ａは、第１反射電極２６の下面で広く分布できる。図３Ａおよび図３Ｂは、１つの発光素子領域を示しているが、複数の発光素子領域が基板２１上に提供され、第１反射電極２６がそれぞれの発光素子領域に形成されてもよい。
保護層２９は、第１反射電極２６を覆うことができる。保護層２９は、外部環境から第１反射電極２６を保護することができる。保護層２９は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳＯＧなどで形成される。
次に、保護層２９および第２導電型半導体層２３ｂをエッチングして第１導電型半導体層２３ａを露出させ、露出した第１導電型半導体層２３ａ上に第１オーミック接触層２８を形成する。第１オーミック電極２８は、第１導電型半導体層２３ａとオーミック接触する。
図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、第２ＬＥＤスタック３３を第２基板３１上に成長させ、第２ＬＥＤスタック３３上に第２透明電極３５を形成する。第２ＬＥＤスタック３３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、第１導電型半導体層３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層３３ｂとを含むことができる。活性層は、ＧａＩｎＮ井戸層を含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第２基板３１は、窒化ガリウム系半導体層が成長できる基板であり、第１基板２１と異なってもよい。ＧａＩｎＮ井戸層の組成比は、第２ＬＥＤスタック３３が、例えば、緑色光を放出できるように決定されてもよい。第２透明電極３５は、第２導電型半導体層３３ｂとオーミック接触する。
第２透明電極３５上に第２－１電流分散層３６を形成する。第２－１電流分散層３６は、金属層で形成される。第２－１電流分散層３６は、パッド領域３６ａと、延長部３６ｂとを含むことができる。パッド領域３６ａは、実質的に環状を有し、第２透明電極３５を露出させる開口部３６ｈを有することができる。延長部３６ｂは、パッド領域３６ａから延び、図示のように、実質的に対角線方向に延びてもよいが、これに限定されるものではない。延長部３６ｂは、多様な形状を有してもよい。図４Ａおよび図４Ｂが１つの発光素子領域を示しているが、複数の発光素子領域が基板３１上に提供され、それぞれの発光素子領域に第２－１電流分散層３６が形成されてもよい。
第２－１電流分散層３６および第２透明電極３５を覆う平坦化層３９を形成する。平坦化層３９は、第２－１電流分散層３６上に平坦な表面を提供する。平坦化層３９は、透光性ＳＯＧなどで形成され、平坦化層３９は、ボンディング層として使用できる。
図５Ａおよび５Ｂを参照すれば、第３ＬＥＤスタック４３を第３基板４１上に成長させ、第３ＬＥＤスタック４３上に第３透明電極４５および第１カラーフィルタ４７を形成する。第３ＬＥＤスタック４３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、第１導電型半導体層４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層４３ｂとを含むことができる。また、活性層は、ＧａＩｎＮ井戸層を含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第３基板４１は、窒化ガリウム系半導体層が成長できる基板であり、第１基板２１と異なってもよい。ＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック４３が、例えば、青色光を放出するように決定されてもよい。第３透明電極４５は、第２導電型半導体層４３ｂとオーミック接触する。
第１カラーフィルタ４７は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
第１カラーフィルタ４７をパターニングして第３透明電極４５を露出させる開口部４７ａ、４７ｂおよび４７ｃを形成することができる。また、開口部４７ａで露出した第３透明電極４５および第２導電型半導体層４３ｂを順次にパターニングして第１導電型半導体層４３ａを露出させてもよい。
露出した第１導電型半導体層４３ａ上に第３オーミック電極４８を形成し、第３電流分散層４６を形成する。第３電流分散層４６は、開口部４７ｂおよび４７ｃを介して第３透明電極４５と接触する。第３電流分散層４６は、パッド領域４６ａと、延長部４６ｂとを含むことができる。パッド領域４６ａは、開口部４７ｂを介して第３透明電極４５と接触可能であり、延長部４６ｂは、開口部４７ｃを介して第３透明電極４６と接触可能である。第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８は、金属のような同一の材料を含んでもよい。
第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８上に平坦化層または第１ボンディング層４９を形成する。第１ボンディング層４９は、透光性ＳＯＧで形成される。
図６Ａおよび図６Ｂを参照すれば、図３Ａおよび図３Ｂの第１ＬＥＤスタック２３をキャリア基板上にボンディングする。第１ＬＥＤスタック２３は、接着層５３を介してキャリア基板５１にボンディングされてもよい。特に、保護層２９は、キャリア基板５１と向かい合うように配置される。次いで、基板２１を第１ＬＥＤスタック２３から除去する。このように、第１導電型半導体層２３ａが露出する。光抽出効率を向上させるために、露出した第１導電型半導体層２３ａの表面がテクスチャリングされてもよい。
以下、上記の工程により製造された第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３を結合させ、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３をパターニングすることにより発光素子を製造する工程を説明する。
図７Ａおよび図７Ｂを参照すれば、図５Ａおよび図５Ｂの第２ＬＥＤスタック３３を第３ＬＥＤスタック４３上にボンディングする。
第１ボンディング層４９および平坦化層３９を互いに向かい合うように配置して第３電流分散層４６と第２－１電流分散層３６を整列させる。特に、第２－１電流分散層３６のパッド領域３６ａの中央部分を第３電流分散層４６のパッド領域４６ａ上に整列する。
次に、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような技術により第２基板３１を第２ＬＥＤスタック３３から除去する。このように、第２ＬＥＤスタック３３の第１導電型半導体層３３ａが上から露出する。例示的な実施例において、露出した第１導電型半導体層３３ａの表面はテクスチャリングされてもよい。
図８Ａおよび図８Ｂを参照すれば、露出した第１導電型半導体層３３ａ上に第２カラーフィルタ６７を形成する。第２カラーフィルタ６７は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
次に、第２カラーフィルタ６７をパターニングして第２ＬＥＤスタック３３を露出させる開口部を形成し、第２カラーフィルタ６７上に第２－２電流分散層３８を形成する。第２－２電流分散層３８は、それぞれの発光素子領域に対応して形成され、パッド領域３８ａと、パッド領域３８ａから延びる延長部３８ｂとを含む。延長部３８ｂの特定の形状は特に限定されず、第２ＬＥＤスタック３３での電流分散のための多様な形状を有してもよい。
次に、第２ボンディング層６９が第２－２電流分散層３８および第２カラーフィルタ６７を覆う。第２ボンディング層６９は、透光性有機層または無機層であってもよい。このように、第２ＬＥＤスタック３３の上面に平坦面が提供されてもよい。
次に、図９Ａおよび図９Ｂを参照すれば、図６Ａおよび図６Ｂの第１ＬＥＤスタック２３を第２ＬＥＤスタック３３上にボンディングする。第１ＬＥＤスタック２３の露出した第１導電型半導体層２３ａが第２ボンディング層６９にボンディングされてもよい。そうでなければ、第１導電型半導体層２３ａ上に他の平坦化層が追加的に形成されてもよく、該他の平坦化層と第２ボンディング層６９とが互いにボンディングされてもよい。
次いで、キャリア基板５１および接着層５３を除去する。このように、保護層２９および第１オーミック電極２８が露出してもよい。
図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すれば、第１ＬＥＤスタック２３が第１反射電極２６の周囲に露出するように保護層２９および絶縁層２５をパターニングした後、第２－２電流分散層３８が露出するように第１ＬＥＤスタック２３および第２ボンディング層６９を順次にパターニングすることができる。また、第２カラーフィルタ６７が第１反射電極２６の周囲に露出してもよい。第２－２電流分散層３８のパッド領域３８ａおよび延長部３６ｂは、部分的に露出してもよい。
一方、発光素子領域の１つの角部分に第１オーミック電極２８が配置される第１導電型半導体層２３ａの一部が残っていてもよい。
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すれば、第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８が露出するように、第２カラーフィルタ６７、第２ＬＥＤスタック３３、第２透明電極３５、平坦化層３９、第１ボンディング層４９を順次にパターニングすることができる。また、第２－１電流分散層３６のパッド領域３６ａを露出させ、パッド領域３６ａの中心部を貫通する貫通ホールを形成する。
第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８を露出させる貫通ホールを形成することができる。発光素子領域の周縁部分で第２カラーフィルタ６７、第２ＬＥＤスタック３３、第２透明電極３５、平坦化層３９および第１ボンディング層４９を順次に除去し、第３透明電極４５および第３ＬＥＤスタック４３を除去して基板４１の上面が露出できるようにする。基板４１の露出した領域は、基板４１を複数の発光素子にダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）するためのダイシング領域であってもよい。
第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８が貫通ホールを介して露出するものと説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、第２カラーフィルタ６７、第２ＬＥＤスタック３３、第２透明電極３５、平坦化層３９、および第１反射電極２６の周囲に配置された第１ボンディング層４９が順次に除去されて、第３電流分散層４６および第３オーミック電極４８が第２ＬＥＤスタック３３の側面に隣接して配置されてもよい。
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すれば、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３の側面および上部領域を覆うように上部絶縁層７１を形成する。上部絶縁層７１は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳＯＧなどの単一層または多重層で形成されてもよい。そうでなければ、上部絶縁層７１は、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２を交互に蒸着することにより形成された分布ブラッグ反射層を含んでもよい。
次いで、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術を利用して上部絶縁層７１をパターニングして開口部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄおよび７１ｅを形成する。開口部７１ａは、第３電流分散層４６および第２－１電流分散層３６を露出させる。開口部７１ｂは、第１反射電極２６を露出させる。開口部７１ａおよび開口部７１ｂは、互いに隣接して配置される。また、第１反射電極２６は、複数の開口部７１によって露出してもよい。
開口部７１ｃは、第１オーミック電極２８を露出させ、開口部７１ｄは、第２－２電流分散層３８を露出させ、開口部７１ｅは、第３オーミック電極４８を露出させる。
上部絶縁層７１は、発光素子領域の周縁で除去可能である。このように、ダイシング領域で基板４１の上面が露出してもよい。
図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すれば、上部絶縁層７１上に電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄを形成する。電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、第１電極パッド８１ａ、第２電極パッド８１ｂ、第３電極パッド８１ｃと、共通電極パッド８１ｄとを含む。
共通電極パッド８１ｄは、開口部７１ａを介して第２－１電流分散層３６および第３電流分散層４６に接続され、開口部７１ｂを介して第１反射電極２６に接続される。このように、共通電極パッド８１ｄは、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のアノードで共通に電気的に接続される。
第１電極パッド８１ａは、開口部７１ｃを介して第１オーミック電極２８に接続され、第１ＬＥＤスタック２３のカソード、例えば、第１導電型半導体層２３ａに電気的に接続される。第２電極パッド８１ｂは、開口部７１ｄを介して第２－２電流分散層３８に接続され、第２ＬＥＤスタック３３のカソード、例えば、第１導電型半導体層３３ａに電気的に接続され、第３電極パッド８１ｃは、開口部７１ｅを介して第３オーミック電極４８に接続され、第３ＬＥＤスタック４３のカソード、例えば、第１導電型半導体層４３ａに電気的に接続される。
電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、互いに電気的に分離されるので、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のそれぞれは、２つの電極パッドに電気的に接続されて独立して駆動される。
次に、基板４１を複数の発光素子領域に分割することにより発光素子１００を形成することができる。図１３Ａに示すように、電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、それぞれの発光素子１００の４つの角に配置される。また、電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
基板４１が分割されたものと説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、基板４１が除去されて、露出した第１導電型半導体層４３ａの表面がテクスチャリングされてもよい。基板４１は、第１ＬＥＤスタック２３が第２ＬＥＤスタック３３にボンディングされた後に除去されるか、電極パッド８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄが形成された後に除去されてもよい。
例示的な実施例によれば、発光素子は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３を含み、この場合、ＬＥＤスタックのアノードは、共通に電気的に接続され、そのカソードは、独立して接続される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のアノードは、電極パッドに独立して接続され、そのカソードは、共通に電気的に接続されてもよい。
発光素子１００は、赤色、緑色および青色光を放出するための第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３、４３を含むので、ディスプレイ装置において単一ピクセルとして使用できる。図１を参照して説明されているように、回路基板１０１上に複数の発光素子１００を配置することによりディスプレイ装置が提供できる。発光素子１００は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３、４３を含むので、１つのピクセルにおいてサブピクセルの面積が増加できる。また、１つの発光素子１００を実装することにより第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３が実装可能なため、実装工程の数を減少させることができる。
図１を参照して説明されているように、回路基板１０１に実装された発光素子１００は、パッシブマトリクス方式またはアクティブマトリクス方式で駆動できる。
図１４は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。
図１４を参照すれば、ディスプレイ装置は、回路基板２０１と、複数の発光素子２００とを含む。
回路基板２０１は、パッシブマトリクス駆動またはアクティブマトリクス駆動のための回路を含むことができる。例示的な実施例において、回路基板２０１は、配線と、これに配置されたレジスタとを含むことができる。他の実施例において、回路基板２０１は、配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。回路基板２０１は、これに配置された回路への電気的接続を可能にするために、その上面に配置されたパッドを有することができる。
回路基板２０１上には複数の発光素子２００が配列される。それぞれの発光素子２００は、１つのピクセルを構成することができる。発光素子２００は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄを有し、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、回路基板２０１に電気的に接続される。発光素子２００は、回路基板２０１上に別途のチップとして配置され、互いに離隔する。それぞれの発光素子２００の上面は、ＬＥＤスタック２４３の表面、例えば、ｎ型半導体層の表面であってもよい。また、ＬＥＤスタック２４３の表面は、表面テクスチャリングによって形成された粗い表面を含んでもよい。しかし、いくつかの例示的な実施例では、ＬＥＤスタック２４３の表面は、透光性（ｌｉｇｈｔ－ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ）絶縁層で覆われてもよい。
発光素子２００の具体的な構成については、図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して詳細に説明する。また、図２７Ａおよび図２７Ｂの発光素子２０００または図３６Ａおよび図３６Ｂの発光素子２００１が、回路基板２０１上に発光素子２００の代わりに配列されてもよい。
図１５Ａは、例示的な実施例による発光素子２００の概略平面図であり、図１５Ｂは、図１５のＡ－Ｂ線に沿った断面図である。
図１５Ａおよび図１５Ｂを参照すれば、発光素子２００は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ、フィラー２５３、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３、第３ＬＥＤスタック２４３、絶縁層２２５、２２９、２６１および２７１、第１反射電極２２６、第２透明電極２３５、第３透明電極２４５、第１、第２および第３オーミック電極２２８ａ、２３８および２４８、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃ、第２電流拡散層２３６、第３電流拡散層２４６、第１カラーフィルタ２３７、第２カラーフィルタ２４７、第１ボンディング層２３９、第２ボンディング層２６９およびコネクタ２６８ｂ、２６８ｃ、２６８ｄ、２７８ｃおよび２７８ｄを含むことができる。
バンプパッド（または電極パッド）２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄおよびフィラー２５３は、第１ＬＥＤスタック２２３の下に配置され、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を支持する。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）などのような金属を含むことができる。いくつかの例示的な実施例において、バンプパッドの上面には多層半田バリア（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｒｒｉｅｒ）層が形成され、バンプパッドの表面には、半田濡れ性を向上させるために、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）表面層が形成される。フィラー２５３は、絶縁材料で形成される。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄおよびフィラー２５３は、支持構造として作用可能なため、別途の支持基板が省略されてもよい。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄの電気的接続については、以下に詳細に説明する。
ＬＥＤスタックは、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ上に第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３の順に配置される。第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３は、互いに順次に積層可能なため、発光素子２００は、単一ピクセルの単一チップ構造を有する。
第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３は、第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａと、第２導電型半導体層２２３ｂ、２３３ｂおよび２４３ｂと、第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａと第２導電型半導体層２２３ｂ、２３３ｂおよび２４３ｂとの間にそれぞれ介在した活性層とを含む。特に、活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。図示のように、第２導電型半導体層２２３ｂ、２３３ｂおよび２４３ｂは、第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａの一部領域の下にそれぞれ配置されるので、第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａの下面が部分的に露出する。
第１～第３ＬＥＤスタック２２２、２３３および２４３は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄにより近く配置されるほど、より長い波長を有する光を放出することができる。例えば、第１ＬＥＤスタック２２３は、赤色光を放出する無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック２３３は、緑色光を放出する無機発光ダイオードであってもよく、第３ＬＥＤスタック２４３は、青色光を放出する無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック２２３は、ＧａＩｎＰ系井戸層を含むことができ、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３は、ＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。発光素子２００は、当業界で知られているように、約１０，０００μｍ２未満、または他の例示的な実施例において約４，０００μｍ２または２，５００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック２２３は、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出することができ、第２および第３ＬＥＤスタック２３３および２４３は、マイクロＬＥＤの小さなフォームファクタによって、作動に悪影響を及ぼすことなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の光を放出することができる。
第１ＬＥＤスタック２２３は、第２および第３ＬＥＤスタック２３３および２４３より波長の長い光を放出可能なため、第１ＬＥＤスタック２２３で発生した光が第１および第３ＬＥＤスタック２３３および２４３および基板２４１を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック２３３は、第３ＬＥＤスタック２４３より波長の長い光を放出可能なため、第２ＬＥＤスタック２３３で発生した光は、第３ＬＥＤスタック２４３および基板２４１を介して外部に放出される。
また、それぞれのＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３の第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａは、ｎ型半導体層であってもよく、それぞれのＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３の第２導電型半導体層２２３ｂ、２３３ｂおよび２４３ｂは、ｐ型半導体層であってもよい。図示の例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック２２３の上面は、ｎ型半導体層２２３ｂであり、第２ＬＥＤスタック２３３の上面は、ｎ型半導体層２３３ａであり、第３ＬＥＤスタック２４３ｂの上面は、ｎ型半導体層２４３ｂである。例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３は、光抽出効率を向上させるために、テクスチャ表面を有する第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａ、２４３ａをそれぞれ有してもよい。しかし、第２ＬＥＤスタック２３３が緑色光を放出する場合、その緑色光は、赤色光または青色光より可視性が高いため、第１ＬＥＤスタック２２３および第３ＬＥＤスタック２４３の発光効率を第２ＬＥＤスタック２３３の発光効率より高くすることが好ましい。このように、第１ＬＥＤスタック２２３および第３ＬＥＤスタック２４３での表面テクスチャリングを第２ＬＥＤスタック２３３よりも多く適用することにより、赤色光、緑色光および青色光の光度を実質的に均一に調節することができる。
絶縁層２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３の下に配置され、第１ＬＥＤスタック２２３の第２導電型半導体層２２３ｂを露出させる少なくとも１つの開口部を有する。絶縁層２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３にわたって広く分布した複数の開口部を有してもよい。絶縁層２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３より屈折率が低い透明絶縁層であってもよい。
第１反射電極２２６は、第１ＬＥＤスタック２２３の第２導電型半導体層２２３ｂとオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック２２３で発生した光を第２ＬＥＤスタック２３３に向かって反射する。第１反射電極２２６は、絶縁層２２５上に配置され、絶縁層２２５の開口部を介して第１ＬＥＤスタック２２３に接続される。
第１反射電極２２６は、オーミック接触層２２６ａと、反射層２２６ｂとを含むことができる。オーミック接触層２２６ａは、第２導電型半導体層２２３ｂ、例えば、ｐ型半導体層と部分的に接触する。オーミック接触層２２６ａは、限られた面積に形成され、オーミック接触層２２６ａによる光吸収を防止することができる。オーミック接触層２２６ａは、絶縁層２２５の開口部で露出した第２導電型半導体層２２３ｂ上に形成される。オーミック接触層２２６ａは、絶縁層２２５の開口部で露出した第２導電型半導体層２２３ｂ上に形成される。互いに離隔したオーミック接触層２２６ａは、第２導電型半導体層２２３ｂでの電流分散を助けるために第１ＬＥＤスタック２２３上の複数の領域に形成される。オーミック接触層２２６ａは、透明な導電性酸化物またはＡｕ（Ｚｎ）またはＡｕ（Ｂｅ）のようなＡｕ合金で形成される。
反射層２２６ｂは、オーミック接触層２２６ａおよび絶縁層２２５を覆う。反射層２２６ｂが絶縁層２２５を覆うので、屈折率が比較的高い第１ＬＥＤスタック２２３、絶縁層２２５と、屈折率が比較的低い反射層２２６ｂとの積層構造によって全方向反射層が形成される。反射層２２６ｂは、Ａｌ、ＡｇまたはＡｕのような反射性金属層を含むことができる。また、反射層２２６ｂは、反射性金属層の接着力を向上させるために、反射性金属層の上面および下面でＴｉ、Ｔａ、ＮｉまたはＣｒのような接着金属層を含むことができる。Ａｕは、赤色光に対する高い反射率、および青色光または緑色光に対する低い反射率によって第１ＬＥＤスタック２２３に形成された反射層２２６ｂに特に好適である。反射層２２６ｂは、第１ＬＥＤスタック２２３の面積の５０％以上をカバーすることができ、いくつかの例示的な実施例では、光効率を改善するために、第１ＬＥＤスタック２２３の面積の大部分をカバーすることができる。
反射層２２６ｂは、第１ＬＥＤスタック２２３で発生した光、例えば、赤色光に対して高い反射率を有する金属層で形成される。反射層２２６ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３で発生した光、例えば、緑色光または青色光に対して比較的低い反射率を有してもよい。したがって、反射層２２６ｂは、第２および第３ＬＥＤスタック２３３および２４３で発生して反射層２２６ｂに入射する光を吸収して光干渉を減少させることができる。
第１オーミック電極２２８ａは、露出した第１導電型半導体層２２３ａ上に配置され、第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触する。第１オーミック電極２２８ａは、図１５Ｂに示すように、第１導電型半導体層２２３ａと第１バンプパッド２５１ａとの間に配置される。また、第１オーミック電極２２８ａは、Ａｕを含む金属層で形成される。
接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃは、第１反射電極２２６が形成される時に形成されてもよいが、本発明の概念はこれに限定されるものではない。例えば、接続パッド２２８ｂ、２２８ｃは、第１オーミック電極２２８ａが形成される時に併せて形成されるか、または上記で言及された工程とは別個の工程により形成されてもよい。
接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃは、第１反射電極２２６および第１オーミック電極２２８ａから電気的に絶縁される。例えば、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃは、絶縁層２２５の下に配置され、第１ＬＥＤスタック２２３から絶縁可能である。
絶縁層２２９は、第１反射電極２２６を覆ってバンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄから第１反射電極２２６を分離する。絶縁層２２９は、開口部２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃおよび２２９ｄを含む。開口部２２９ａは、第１オーミック電極２２８ａを露出させ、開口部２２９ｂは、接続パッド２２８ｂを露出させ、開口部２２９ｃは、接続パッド２９ｃを露出させ、開口部２２９ｄは、第１反射電極２２６を露出させる。
絶縁層２２９の材料は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳＯＧなどであってもよいが、これに限定されるものではなく、透光性または非透光性物質を含むことができる。
第２透明電極２３５は、第２ＬＥＤスタック２３３の第２導電型半導体層２３３ｂとオーミック接触する。図示のように、第２透明電極２３５は、第１ＬＥＤスタック２２３と第２ＬＥＤスタック２３３との間で第２ＬＥＤスタック２３３の下面と接触する。第２透明電極２３５は、赤色光を透過する金属層または導電性酸化物層で形成される。また、第２透明電極２３５は、緑色光を透過してもよい。
第３透明電極２４５は、第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極２４５は、第２ＬＥＤスタック２３３と第３ＬＥＤスタック２４３との間に配置され、第３ＬＥＤスタック２４３の下面と接触する。第３透明電極２４５は、赤色光および緑色光を透過する金属層または導電性酸化物層で形成される。また、第３透明電極２４５は、青色光を透過してもよい。第２透明電極２３５および第３透明電極２４５は、電流分散を助けるためにそれぞれのＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触可能である。第２および第３透明電極２３５および２４５に使用される導電性酸化物層の例としては、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどがあり得る。
第１カラーフィルタ２３７は、第２透明電極２３５と第１ＬＥＤスタック２２３との間に配置され、第２カラーフィルタ２４７は、第２ＬＥＤスタック２３３と第３ＬＥＤスタック２４３との間に配置される。第１カラーフィルタ２３７は、第１ＬＥＤスタック２２３で発生した光を透過させ、第２ＬＥＤスタック２３３で発生した光を反射させる。第２カラーフィルタ２４７は、第１ＬＥＤスタック２２３および第２ＬＥＤスタック２３３で発生した光を透過させ、第３ＬＥＤスタック２４３で発生した光を反射させる。したがって、第１ＬＥＤスタック２２３で発生した光は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック２３３で発生した光は、第３ＬＥＤスタック２４３を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック２３３で発生した光が第１ＬＥＤスタック２２３に入射して損失することが防止されるか、第３ＬＥＤスタック２４３で発生した光が第２ＬＥＤスタック２３３に入射して損失することが防止されることが可能である。
いくつかの例示的な実施例において、第１カラーフィルタ２３７は、第３ＬＥＤスタック２４３で発生した光を反射させてもよい。
第１および第２カラーフィルタ２３７および２４７は、例えば、低周波範囲、すなわち長波長帯域のみを通過させる低周波通過フィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）、または所定の波長帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）、または所定の波長帯域のみを遮断する帯域阻止フィルタ（ｂａｎｄ ｓｔｏｐ ｆｉｌｔｅｒ）であってもよい。特に、第１および第２カラーフィルタ２３７および２４７は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能であり、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２絶縁層、Ｎｂ２Ｏ５およびＳｉＯ２絶縁層、ＨｆＯ２およびＳｉＯ２絶縁層、またはＺｒＯ２およびＳｉＯ２絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。特に、第１および第２カラーフィルタ２３７および２４７は、分布ブラッグ反射層（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ））を含むことができる。分布ブラッグ反射層の阻止帯域は、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の厚さを調節することにより制御可能である。また、低周波通過フィルタおよび帯域通過フィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。
第２電流拡散層２３６は、第２透明電極２３５を介して第２ＬＥＤスタック２３３の第２導電型半導体層２３３ｂに電気的に接続される。第２電流拡散層２３６は、第１カラーフィルタ２３７の下面に配置され、第１カラーフィルタ２３７を介して第２透明電極２３５に接続される。第１カラーフィルタ２３７は、第２ＬＥＤスタック２３３を露出させる開口部を有してもよく、第２電流拡散層２３６は、第１カラーフィルタ２３７の開口部を介して第２透明電極２３５に接続される。
第２電流拡散層２３６は、パッド領域２３６ａと、パッド領域２３６ａから延びる延長部２３６ｂとを含むことができる（図１７Ａおよび図１１Ｂ参照）。また、パッド領域２３６ａは、中空部を含む実質的に環状を有してもよい。図１７Ａは、発光素子２００の対角線方向に延びる延長部２３６ｂを示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、延長部２３６ｂは、多様な形状を有してもよい。
第２電流拡散層２３６は、第２透明電極２３５より低い面抵抗（ｓｈｅｅｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する金属層で形成されることにより、第２ＬＥＤスタック２３３での電流分散を助ける。また、第２電流拡散層２３６は、第１カラーフィルタ２３７の下に配置され、第１カラーフィルタ２３７が第２ＬＥＤスタック２３３で発生して第２電流拡散層２３６に向かって進行する光を反射して光損失を防止するようにする。
第２オーミック電極２３８は、第１導電型半導体層２３３ａの露出した下面とオーミック接触する。第２オーミック電極２３８は、中空部を有する実質的に環状を有してもよい（図１７Ａ参照）。いくつかの例示的な実施例において、第２オーミック電極２３８は、電流分散のためのパッド領域とともに、延長部を含むことができる。第１カラーフィルタ２３７は、第２オーミック電極２３８周辺の第１導電型半導体層２３３ａを覆うことができる。
第３電流拡散層２４６は、第３透明電極２４５を介して第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２４３ｂに電気的に接続される。第３電流拡散層２４６は、第２カラーフィルタ２４７の下面に配置され、第２カラーフィルタ２４７を介して第３透明電極２４５に接続される。第２カラーフィルタ２４７は、第３ＬＥＤスタック２４３を露出させる開口部を有してもよく、第３電流拡散層２４６は、第２カラーフィルタ２４７の開口部を介して第３透明電極２４５に接続される。
第３電流拡散層２４６は、パッド領域２４６ａと、パッド領域２４６ａから延びる延長部２４６ｂとを含むことができる（図１８Ａおよび図１８Ｂ参照）。また、パッド領域２４６ａは、中空部を含む実質的に環状を有してもよい。図１８Ａは、発光素子２００の一側の周縁に沿って延長部２４６ｂが延びるものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、延長部２４６ｂは、多様な形状を有してもよい。
第３電流拡散層２４６は、第３透明電極２４５より面抵抗が低い金属層で形成され、第３ＬＥＤスタック２４３での電流分散を助ける。第３電流拡散層２４６は、第２カラーフィルタ２４７の下に配置され、第２カラーフィルタ２４７が第３ＬＥＤスタック２４３で発生して第３電流拡散層２４６に向かって進行する光を反射して光損失を防止するようにする。
第３オーミック電極２４８は、第１導電型半導体層２４３ａの露出した下面とオーミック接触する。第３オーミック電極２４８は、中空部を有する実質的に環状を有してもよい。いくつかの例示的な実施例において、第３オーミック電極２４８は、電流分散のためのパッド領域とともに、延長部を含むことができる。第２カラーフィルタ２４７は、第３オーミック電極２４８周辺の第１導電型半導体層２４３ａを覆うことができる。
第１ボンディング層２３９は、第２ＬＥＤスタック２３３を第１ＬＥＤスタック２２３に結合させる。第１ボンディング層２３９は、第１ＬＥＤスタック２２３および第１カラーフィルタ２３８を互いにボンディングさせてもよい。第１ボンディング層２３９は、透明な有機層で形成されるか、透明な無機層で形成されてもよい。有機層の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタアクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などが挙げられ、無機層の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどが挙げられる。有機層は、高真空および高圧でボンディングされ、無機層は、例えば、化学機械的研磨工程により表面を平坦化した後、プラズマなどを用いて表面エネルギーが調節される時、高真空下でボンディングされてもよい。
第２ボンディング層２６９は、第３ＬＥＤスタック２４３を第２ＬＥＤスタック２３３に結合させる。図示のように、第２ボンディング層２６９は、第２ＬＥＤスタック２３３および第２カラーフィルタ２４７を互いにボンディングさせてもよい。第２ボンディング層２６９は、第２ＬＥＤスタック２３３と接触可能であるが、これに限定されるものではない。図示のように、絶縁層が第２ＬＥＤスタック２３３上に配置され、第２ボンディング層２６９は、絶縁層２６１と接触してもよい。第２ボンディング層２６９は、透明な有機層または透明な無機層で形成される。
バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、絶縁層２２９の下に配置される。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、第１～第３バンプパッド２５１ａ、２５１ｂおよび２５１ｃと、共通バンプパッド２５１ｄとを含む。
第１バンプパッド２５１ａは、第１ＬＥＤスタック２２３の第１導電型半導体層２２３ａに電気的に接続される。第１バンプパッド２５１ａは、開口部２２９ａを介して第１オーミック電極２２８ａに接続される。
第２バンプパッド２５１ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａに電気的に接続される。第２バンプパッド２５１ｂは、開口部２２９ｂを介して接続パッド２２８ｂに接続される。
第３バンプパッド２５１ｃは、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａに電気的に接続される。第３バンプパッド２５１ｃは、開口部２２９ｃを介して接続パッド２２８ｃに接続される。
共通接続パッド２５１ｄは、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａに電気的に接続される。共通接続パッド２５１ｄは、開口部２２９ｄを介して第１反射電極２２６に接続される。
コネクタ２６８ｂ、２６８ｃ、２６８ｄ、２７８ｃおよび２７８ｄは、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３をバンプパッド２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄに電気的に接続するように配置される。
第２コネクタ２６８ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａを第２バンプパッド２５１ｂに電気的に接続する。第２コネクタ２６８ｂは、第２オーミック電極２３８の上面および接続パッド２２８ｂに接続される。第２コネクタ２６８ｂおよび第２バンプパッド２５１ｂは、接続パッド２２８ｂを挟んで接続パッド２２８ｂの上および下に配置され、接続パッド２２８ｂを介して互いに電気的に接続される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、接続パッド２２８は省略可能であり、第２コネクタ２６８ｂは、第２バンプパッド２５１ｂに直接接続されてもよい。しかし、第２バンプパッド２５１ｂおよび第２コネクタ２６８ｂは、別途の工程により形成されてもよく、互いに異なる物質を含むことができる。
第２コネクタ２６８ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａを貫通することができ、第１導電型半導体層２３３ａと接触可能である。第２コネクタ２６８ｂは、第２導電型半導体層２３３ｂから離隔し、第１ＬＥＤスタック２２３から絶縁される。このために、絶縁層２６１は、第２コネクタ２６８ｂが形成される貫通ホールの側壁を覆うことができる。
第３コネクタは、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａを第３バンプパッド２５１ｃに電気的に接続する。第３コネクタは、第３－１コネクタ２６８ｃと、第３－２コネクタ２７８ｃとを含むことができる。
第３－１コネクタ２６８ｃは、第１ＬＥＤスタック２２３および第２ＬＥＤスタック２３３を貫通して接続パッド２２８ｃに接続される。第３－１コネクタ２６８ｃは、第１ＬＥＤスタック２２３および第２ＬＥＤスタック２３３から絶縁され、このために、絶縁層２６１は、第１および第２ＬＥＤスタック２２３および２３３から第３－１コネクタ２６８ｃを絶縁させる。
例示的な実施例によれば、第３－１コネクタ２６８ｃは、第２ＬＥＤスタック２３３上でパッド領域を含むことができる。
第３－２コネクタ２７８ｃは、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａを貫通して第３オーミック電極２４８および第３－１コネクタ２６８ｃのパッド領域に接続される。第３－２コネクタ２７８ｃは、第３オーミック電極２４８の上面および第１導電型半導体層２４３ａと接触可能である。
共通コネクタ２６８ｄおよび２７８ｄは、第２ＬＥＤスタック２３３の第２導電型半導体層２３３ｂおよび第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２４３ｂを共通バンプパッド２５１ｄに電気的に接続する。
第１共通コネクタ２６８ｄは、第２透明電極２４５および第１反射電極２２６に接続され、共通バンプパッド２５１ｄに電気的に接続される。第１共通コネクタ２６８ｄは、第２電流拡散層２３６を貫通することができる。例えば、第２電流拡散層２３６が中空部を含む場合、第１共通コネクタ２６８ｄは、第２電流拡散層２３６の中空部を貫通することができる。図示の例示的な実施例において、第１共通コネクタ２６８ｄは、第２透明電極２３５に接続され、第２電流拡散層２３６から離隔するだけでなく、第２透明電極２３５を介して第２電流拡散層２３６に電気的に接続される。いくつかの例示的な実施例において、第１共通コネクタ２６８ｄは、第２電流拡散層２３６に直接接続されてもよい。例えば、第２電流拡散層２３６の上面は、第２透明電極２３５および第１カラーフィルタ２３７を介して露出してもよく、第１共通コネクタ２６８ｄは、第２電流拡散層２３６の露出した上面に接続される。
第１共通コネクタ２６８ｄは、第２共通コネクタ２７８ｄが接続可能なパッド領域を含むことができる。第１共通コネクタ２６８ｄのパッド領域は、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａ上に提供される。しかし、第１共通コネクタ２６８ｄは、第１導電型半導体層２３３ａから絶縁される必要があるので、絶縁層２６１は、第１共通コネクタ２６８ｄと第１導電型半導体層２３３ａとの間に介在してもよい。
第２共通コネクタ２７８ｄは、第３透明電極２４５および第１共通コネクタ２６８ｄに接続される。第２共通コネクタ２７８ｄは、第３ＬＥＤスタック２４３を貫通して第３透明電極２４５に接続されることにより、第３透明電極２４５の上面に接続される。第２共通コネクタ２７８ｄは、第１導電型半導体層２４３ａから絶縁され、このために、第２共通コネクタ２７８ｄと第１導電型半導体層２４３ａとの間に絶縁層２７１が介在してもよい。
第２共通コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６を貫通することができる。例えば、第３電流拡散層２４６が中空部を含む場合、第２共通コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６の中空部を貫通することができる。図示の例示的な実施例において、第２共通コネクタ２７８ｄは、第３透明電極２４５に接続され、第３電流拡散層２４６から離隔するだけではなく、第３透明電極２４５を介して第３電流拡散層２４６に電気的に接続される。いくつかの例示的な実施例において、第２共通コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６に直接接続される。例えば、第３電流拡散層２４６の上面は、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７を介して露出してもよく、第２共通コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６の露出した上面に直接接続されてもよい。
例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック２２３は、バンプパッド２５１ｄおよび２５１ａに電気的に接続され、第２ＬＥＤスタック２３３は、バンプパッド２５１ｄおよび２５１ｂに電気的に接続され、第３ＬＥＤスタック２４３は、バンプパッド２５１ｄおよび２５１ｃに電気的に接続される。このように、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３のアノードは、バンプパッド２５１ｄに共通に電気的に接続され、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３のカソードは、第１、第２および第３バンプパッド２５１ａ、２５１ｂおよび２５１ｃにそれぞれ電気的に接続される。この方式により、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３は、独立して駆動可能である。
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２６Ａおよび図２６Ｂは、例示的な実施例による発光素子２００の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図において、それぞれの平面図は、図１４Ａの平面図に相当し、それぞれの断面図は、当該平面図の示された線に沿った断面図である。
図１６Ａおよび図１６Ｂを参照すれば、第１基板２２１上に第１ＬＥＤスタック２２３を成長させる。第１基板２２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック２２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、第１導電型半導体層２２３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２２３ｂとを含む。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
次に、第２導電型半導体層２２３ｂを部分的に除去して第１導電型半導体層２２３ａを露出させる。第１ＬＥＤスタック２２３上に絶縁層２２５を形成し、絶縁層２２５をパターニングすることにより開口部を形成することができる。例えば、ＳｉＯ２を第１ＬＥＤスタック２２３上に形成し、フォトレジストをＳｉＯ２に塗布し、フォトリソグラフィーおよび現像を利用してフォトレジストパターンを形成する。次いで、フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いてＳｉＯ２をパターニングして開口部を形成することができる。
次いで、絶縁層２２５のそれぞれの開口部にオーミック接触層２２６ａを形成することができる。オーミック接触層２２６ａは、リフトオフ技術などを利用して形成される。オーミック接触層２２６ａを形成した後、オーミック接触層２２６ａおよび絶縁層２２５を覆う反射層２２６ｂを形成する。反射層２２６ｂは、例えば、Ａｕで形成され、リフトオフ技術などを利用して形成される。第１反射電極２２６は、オーミック接触層２２６ａおよび反射層２２６ｂによって形成される。
第１反射電極２２６は、図示のように、１つの長方形の発光素子領域から３つの角部が除去された形状を有してもよい。また、オーミック接触層２２６ａは、第１反射電極２２６の下部に広く分布できる。図１６Ａが１つの発光素子領域を示しているが、複数の発光素子領域が基板２２１上に提供されてもよく、第１反射電極２２６がそれぞれの発光素子領域に形成される。
露出した第１導電型半導体層２２３ａ上に第１オーミック電極２２８ａを形成する。第１オーミック電極２２８ａは、第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触し、第２導電型半導体層２２３ｂから絶縁される。
接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃを絶縁層２２５上に形成することができる。接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃは、反射層２２６ｂとともに形成されるか、または第１オーミック電極２２８ａとともに形成されてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、別個の工程により形成されてもよい。
第１反射層２２６、第１オーミック電極２２８ａおよび接続パッド２２８ｃおよび２２８ｄ上に絶縁層２２９を形成する。絶縁層２２９は、第１オーミック電極２２８ａ、接続パッド２２８ｃおよび２２８ｄおよび第１反射電極２２６をそれぞれ露出させる開口部２２９ａ、２２９ｂ、２２９ｃおよび２２９ｄを有する。絶縁層２２９は、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳＯＧなどで形成される。
図１７Ａおよび図１７Ｂを参照すれば、第２基板２３１上に第２ＬＥＤスタック２３３を成長させ、第２ＬＥＤスタック２３３上に第２透明電極２３５を形成する。第２ＬＥＤスタック２３３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、第１導電型半導体層２３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２３３ｂとを含むことができる。活性層は、ＧａＩｎＮ井戸層を含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第２基板２３１は、窒化ガリウム系半導体層が成長できる基板であって、第１基板２２１と異なってもよい。ＧａＩｎＮ井戸層の組成比は、第２ＬＥＤスタック２３３が、例えば、緑色光を放出できるように決定されてもよい。第２透明電極２３５は、第２導電型半導体層２３３ｂとオーミック接触する。
第２透明電極２３５および第２導電型半導体層２３３ｂを部分的に除去して第１導電型半導体層２３３ａを露出させる。第１導電型半導体層２３３ａの露出領域は、第１導電型半導体層２２３ａの露出領域と重ならないように選択可能である。
第１カラーフィルタ２３７を第２透明電極２３５上に形成する。第１カラーフィルタ２３７は、露出した第１導電型半導体層２３３ａを覆うことができる。第１カラーフィルタ２３７を形成する物質は、図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
第１カラーフィルタ２３７をパターニングして、第２透明電極２３５を露出させる開口部と、第１導電型半導体層２３３ａを露出させる開口部とを形成する。
次に、第１カラーフィルタ２３７上に第２電流拡散層２３６を形成する。第２電流拡散層２３６は、金属層で形成される。第２電流拡散層２３６は、パッド領域２３６ａと、延長部２３６ｂとを含むことができる。パッド領域２３６ａは、実質的に環状に形成され、その中央に第１カラーフィルタ２３７を露出させる中空領域を有することができる。延長部２３６ｂは、パッド領域２３６ａから延び、第１カラーフィルタ２３７の開口部を介して露出した第２透明電極２３５に接続される。延長部２３６ｂは、実質的に対角線方向に延びてもよいが、これに限定されない。延長部２３６ｂは、多様な形状を有してもよい。図１７Ａが１つの発光素子領域を示しているが、複数の発光素子領域が基板２３１上に提供されてもよく、第２電流拡散層２３６がそれぞれの発光素子領域に形成される。
第１導電型半導体層２３３ａ上に第２オーミック電極２３８を形成する。第２オーミック電極２３８は、第１導電型半導体層２３３ａとオーミック接触し、例えば、Ｔｉ／Ａｌで形成される。第２オーミック電極２３８の側面は、第１カラーフィルタ２３７と接触可能なため、第２オーミック電極２３８と第１カラーフィルタ２３７との間の領域に光が漏れるのを防止することが可能である。また、第２オーミック電極２３８および第２電流拡散層２３６は、同一の工程により併せて形成されるか、別途の工程により互いに異なる物質を含むように形成されてもよい。
図１８Ａおよび図１８Ｂを参照すれば、第３基板２４１上に第３ＬＥＤスタック２４３を成長させ、第３ＬＥＤスタック２４３上に第３透明電極２４５を形成する。第３ＬＥＤスタック２４３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、第１導電型半導体層２４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２４３ｂとを含むことができる。また、活性層は、ＧａＩｎＮ井戸層を含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第３基板２４１は、窒化ガリウム系半導体層が成長できる基板であって、第１基板２２１と異なってもよい。ＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック２４３が、例えば、青色光を放出できるように決定されてもよい。第３透明電極２４５は、第２導電型半導体層２４３ｂとオーミック接触する。
第３透明電極２４５および第２導電性半導体層２４３ｂを部分的に除去して第１導電型半導体層２４３ａを露出させる。第１導電型半導体層２４３ａの露出領域は、第１導電型半導体層２２３ａおよび２３３ａの露出領域と重ならないように選択可能である。
第３透明電極２４５上に第２カラーフィルタ２４７を形成する。また、第２カラーフィルタ２４７は、露出した第１導電型半導体層２４３ａを覆うことができる。第２カラーフィルタ２４７を形成する物質は、図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
第２カラーフィルタ２４７は、第３透明電極２４５を露出させる開口部と、第１導電型半導体層２４３ａを露出させる開口部とを形成するようにパターニングされる。
次に、第２カラーフィルタ２４７上に第３電流拡散層２４６を形成する。第３電流拡散層２４６は、金属層で形成される。第３電流拡散層２４６は、パッド領域２４６ａと、延長部２４６ｂとを含むことができる。パッド領域２４６ａは、実質的に環状に形成され、その中央に第２カラーフィルタ２４７を露出させる中空領域を有することができる。発光素子２００の製造工程を単純化するために、第３電流拡散層２４６をパターニングする工程は、第３電流拡散層２４６に中空部を予め形成することにより後続の工程で省略可能である。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、パッド領域２４６ａは、中空部なしに形成されてもよく、中空部は、後の工程でパッド領域２４６ａをパターニングすることにより形成されてもよい。
延長部２４６ｂは、パッド領域２４６ａから延びてもよく、第２カラーフィルタ２４７の開口部を介して露出した第３透明電極２４５に接続される。延長部２４６ｂは、図示のように、実質的に周縁に沿って延びてもよいが、これに限定されるものではない。延長部２４６ｂは、多様な形状を有してもよい。図１８Ａが１つの発光素子領域を示しているが、複数の発光素子領域が基板２４１上に提供されてもよく、第３電流拡散層２４６がそれぞれの発光素子領域に形成される。
第１導電型半導体層２４３ａ上に第３オーミック電極２４８を形成する。第３オーミック電極２４８は、第１導電型半導体層２４３ａとオーミック接触し、例えば、Ｔｉ／Ａｌで形成される。第３オーミック電極２４８の側面は、第２カラーフィルタ２４７と接触可能なため、第３オーミック電極２４８と第２カラーフィルタ２４７との間の領域に光が漏れるのを防止することができる。第３オーミック電極２４８および第３電流拡散層２４６は、同一の工程により併せて形成されるか、別途の工程により互いに異なる物質を含むように形成されてもよい。
図１９Ａおよび図１９Ｂを参照すれば、図１６Ａおよび図１６Ｂの第１ＬＥＤスタック２２３上にバンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄを形成する。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、絶縁層２２９上に形成される。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、例えば、半田バリア層、ボディおよび表面層を含むことができる。半田バリア層は、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｒなどのうちの少なくとも１つを含む単一層または多重層で形成されてもよく、ボディは、Ｃｕに形成され、表面層は、ＡｕまたはＡｇで形成される。表面層は、半田濡れ性を向上させ、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄの接着を助けることができ、半田バリア層は、半田内でＳｎのような金属材料の拡散を防止して発光素子２００の信頼性を向上させることができる。
第１バンプパッド２５１ａは、開口部２２９ａを介して第１オーミック電極２２８ａに接続され、第２バンプパッド２５１ｂは、開口部２２９ｂを介して接続パッド２２８ｂに接続され、第３バンプパッド２５１ｃは、開口部を介して接続パッド２２８ｃに接続され、共通バンプパッド２５１ｄは、開口部２２９ｄを介して第１反射電極２２６に接続される。
フィラー２５３は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ間の領域を満たすことができる。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、基板２２１上にそれぞれの発光素子ごとに形成され、フィラー２５３は、これらのバンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ間の領域を満たす。
図２０Ａおよび図２０Ｂを参照すれば、次いで、第１ＬＥＤスタック２２３から基板２２１を除去する。図２０Ｂは、図１９Ｂの反転図（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｖｉｅｗ）を示す。バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄおよびフィラー２５３は、支持構造として作用することができ、基板２２１は、化学的エッチングなどにより第１ＬＥＤスタック２２３から除去可能である。したがって、第１導電型半導体層２２３ａが露出する。光抽出効率を向上させるために、露出した第１導電型半導体層２２３ａの表面がテクスチャリングされてもよい。
図２１Ａおよび図２１Ｂを参照すれば、第１ＬＥＤスタック２２３上に図１７Ａおよび図１７Ｂの第２ＬＥＤスタックをボンディングする。第１ＬＥＤスタック２２３および第１カラーフィルタ２３７上にボンディング物質層をそれぞれ形成し、互いにボンディングして第１ボンディング層２３９を形成する。
第２電流拡散層２３６およびバンプパッド２５１ｂおよび２５１ｄを互いに整列されるようにボンディングする。特に、第２電流拡散層２３６のパッド領域２３６ａの中央部分は、第１反射電極２２６上に位置するように整列され、第２オーミック電極２３８は、接続パッド２２８ｂ上に位置するように整列される。
次に、レーザリフトオフ技術、化学的リフトオフ技術などのような技術を利用して第２基板２３１を第２ＬＥＤスタック２３３から除去する。したがって、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａが上から露出する。いくつかの例示的な実施例では、露出した第１導電型半導体層２３３ａの表面が粗い表面を形成するようにテクスチャリングされる。
図２２Ａおよび図２２Ｂを参照すれば、次いで、第２ＬＥＤスタック２３３および第１ＬＥＤスタック２２３を貫通するホールｈ１、ｈ２およびｈ３を形成する。ホールｈ１およびホールｈ２は、第２ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２３５、第１カラーフィルタ２３７、第１ボンディング層２３９、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５を順次に貫通することができる。第２電流拡散層２３６に中空部が形成されない場合、ホールｈ１を形成する時、第２電流拡散層２３６をパターニングして中空部を形成する。一方、ホールｈ１は、第２透明電極２３５の上面を部分的に露出させてもよく、第１反射電極２２６の上面を露出させる。図２２Ａおよび図２２Ｂは、第２透明電極２３５の上面がホールｈ１によって露出するものとして示しているが、第２電流拡散層２３６の上面が露出してもよい。ホールｈ２は、接続パッド２２８ｃの上面を露出させる。
ホールｈ３は、第１導電型半導体層２３３ａを貫通して第２オーミック電極２３８の上面を露出させてもよく、第１ボンディング層２３９、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５を貫通して接続パッド２２８ｂを露出させてもよい。
図２３Ａおよび図２３Ｂを参照すれば、ホールｈ１、ｈ２およびｈ３の側壁を覆うように絶縁層２６１を形成することができる。また、絶縁層２６１が第２ＬＥＤスタック２３３の上面を覆うこともできる。
次に、コネクタ２６８ｂ、２６８ｃおよび２６８ｄを形成する。コネクタ２６８ｂは、露出した第２オーミック電極２３８を接続パッド２２８ｂに接続する。コネクタ２６８ｂは、第２オーミック電極２３８を接続パッド２２８ｂに接続する。また、コネクタ２６８ｂは、第１導電型半導体層２３３ａに接続される。コネクタ２６８ｂは、絶縁層２６１によって第１ＬＥＤスタック２２３から電気的に絶縁される。
コネクタ２６８ｃは、ホールｈ２を介して、露出した接続パッド２２８ｃに接続される。コネクタ２６８ｃは、絶縁層２６１によって第２ＬＥＤスタック２３３および第１ＬＥＤスタック２２３から電気的に絶縁される。コネクタ２６８ｃは、第２ＬＥＤスタック２３３上でパッド領域を有することができる。
コネクタ２６８ｄは、ホールｈ３を介して露出した第２透明電極２３５および第１反射電極２２６に接続され、第２透明電極２３５および第１反射電極２２６を互いに電気的に接続する。コネクタ２６８ｄは、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａおよび第１ＬＥＤスタック２２３の第１導電型半導体層２２３ａから絶縁される。他の例示的な実施例において、コネクタ２６８ｄは、第２電流拡散層２３６に接続される。また、コネクタ２６８ｄは、パッド領域を含んでもよい。
図２４Ａおよび図２４Ｂを参照すれば、図１８Ａおよび図１８Ｂの第３ＬＥＤスタック２４３を第２ＬＥＤスタック２３３上にボンディングする。
コネクタ２６８ｂ、２６８ｃおよび２６８ｄが形成された第２ＬＥＤスタック２３３上にはボンディング物質層が形成され、第２カラーフィルタ２４７上には他のボンディング物質層が形成される。第２ボンディング層２６９は、ボンディング物質層を互いにボンディングすることにより形成できる。また、第３基板２４１は、レーザリフトオフ技術、化学的リフトオフ技術などのような技術を利用して第３ＬＥＤスタック２４３から除去可能である。したがって、第１導電型半導体層２４３ａが露出してもよく、露出した第１導電型半導体層２４３ａの表面には表面テクスチャリングによって粗い表面が形成される。
また、第２ボンディング層２６９は、第２ＬＥＤスタック２３３の上面と接触可能であるが、図示のように、絶縁層２６１と接触してもよい。
図２５Ａおよび図２５Ｂを参照すれば、第３ＬＥＤスタック２４３を貫通するホールを形成してコネクタ２６８ｃおよび２６８ｄを露出させる。ホールは、第２ボンディング層２６９を貫通する。コネクタ２６８ｃを露出させるホールによって第３オーミック電極２４８の上面が露出し、コネクタ２６８ｄを露出させるホールによって第３透明電極２４５の上面が部分的に露出する。第３透明電極２４５の上面がコネクタ２６８ｄを露出させるホールによって露出するものと説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７が除去され、電流拡散層２４６の上面が露出してもよい。
図２６Ａおよび図２６Ｂを参照すれば、ホールの側壁を覆うように絶縁層２７１を形成することができる。絶縁層２７１は、第３ＬＥＤスタック２４３の上部面を覆うこともできる。
次に、コネクタ２７８ｃおよび２７８ｄを形成する。コネクタ-２７８ｃは、露出した第３オーミック電極２４８をコネクタ２６８ｃに接続する。コネクタ２７８ｃは、第３オーミック電極２４８およびコネクタ２６８ｃを互いに接続する。また、コネクタ２７８ｃは、第１導電型半導体層２４３ａに接続される。
コネクタ２７８ｄは、第３透明電極２４５およびコネクタ２６８ｄに接続される。したがって、第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２４３ｂは、共通バンプパッド２５１ｄに電気的に接続される。コネクタ２７８ｄは、絶縁層２７１によって第１導電型半導体層２４３ａから電気的に絶縁される。コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６の中空部を貫通することができる。他の例示的な実施例では、第３電流拡散層２４６の上面が露出してもよく、コネクタ２７８ｄは、第３電流拡散層２４６の上面に接続される。
次に、基板を発光素子領域に分割することにより発光素子２００を完成する。図２６Ａに示すように、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄがそれぞれの発光素子２００の４つの角に配置される。また、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念はこれに限定されるものではない。いくつかの例示的な実施例において、それぞれの発光素子の側面を覆う絶縁層が追加的に形成されてもよい。絶縁層は、光を反射するために形成された分布ブラッグ反射層、透明絶縁膜、または多層構造の反射性金属層または有機反射層を含むか、または光を遮断するためのブラックエポキシのような光吸収層を含むことができる。この方式により、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３から側面に向かう光は、ピクセル間の光干渉を防止するように反射または吸収できる。また、反射層を用いて側面に向かう光を反射させることにより光効率を向上させることができ、または光吸収層を用いて光を遮断することによりディスプレイ装置のコントラスト比を向上させることができる。
例示的な実施例によれば、発光素子は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を含み、このようなスタックのアノードは、共通に電気的に接続され、スタックのカソードは、独立して接続される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３のアノードは、バンプパッドに独立して接続され、そのカソードは、共通に電気的に接続されてもよい。
発光素子２００は、赤色、緑色および青色光を放出するための第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を含むことができるので、ディスプレイ装置において単一ピクセルとして使用できる。図１４を参照して説明されているように、回路基板２０１上に複数の発光素子２００を配列することによりディスプレイ装置が提供できる。発光素子２００は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を含むので、１つのピクセルでサブピクセルの面積が増加できる。また、１つの発光素子２００を実装することにより第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３が実装可能なため、実装工程の数を減少させることができる。
一方、図１４を参照して説明されているように、回路基板２０１に実装された発光素子２００は、パッシブマトリクス方式またはアクティブマトリクス方式で駆動できる。
図２７Ａおよび図２７Ｂは、例示的な実施例による発光素子２０００の概略平面図および断面図である。
図２７Ａおよび図２７Ｂを参照すれば、例示的な実施例による発光素子２０００は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ、フィラー２５３、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３、第３ＬＥＤスタック２４３、絶縁層２２５、２２９、２１６１および２１７１、第１反射電極２２６、第２透明電極２３５、第３透明電極２４５、第１オーミック電極２２８ａ、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃ、第２電流拡散層２３６、第３電流拡散層２４６、第１カラーフィルタ２３７、第２カラーフィルタ２４７、第１ボンディング層２１３９、第２ボンディング層２１６９、およびコネクタ２１６８ｂ、２１６８ｃ、２１６８ｄ、２１７８ｃおよび２１７８ｄを含むことができる。
図示の例示的な実施例による発光素子２０００は、第２オーミック電極２３８および第３オーミック電極２４８が省略されたことを除けば、前述した発光素子２００と実質的に類似している。このように、発光素子２００におけるものと同一または類似の項目の詳細な説明は重複を避けるために省略する。
第２ＬＥＤスタック２３３は、第１導電型半導体層２３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２３３ｂとを含む。第２導電型半導体層２３３ｂは、第１導電型半導体層２３３ａの実質的に下面全体を覆うことができるので、第１導電型半導体層２３３ａの下面が露出しない。第３ＬＥＤスタック２４３は、第１導電型半導体層２４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層２４３ｂとを含む。第２導電型半導体層２４３ｂは、第１導電型半導体層２４３ａの実質的に下面全体を覆うことができるので、第１導電型半導体層２４３ａの下面が露出しない。このように、発光素子２０００では、発光素子２００の第２オーミック電極２３８および第３オーミック電極２４８が省略される。
第１カラーフィルタ２３７は、予めパターニングされ、コネクタを互いに接続するための貫通ホールは、後で容易に形成できる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、貫通ホールは、第１カラーフィルタ２３７を貫通することができる。
コネクタ２１６８ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３の第１および第２導電型半導体層２３３ａおよび２３３ｂおよび第２透明電極２３５を貫通して接続パッド２２８ｂに接続される。コネクタ２１６８ｂは、第１導電型半導体層２３３ａの上面に接続される。
コネクタ２１６８ｃは、図１５Ｂのコネクタ２６８ｃと実質的に類似しているが、第１カラーフィルタ２３７は、予めパターニング可能なため、コネクタ２１６８ｃが形成されているホールの内壁に露出しない。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、コネクタ２１６８ｃは、ホールの内壁に露出してもよい。
コネクタ２１６８ｄは、第２電流拡散層２３６に接続され、第１反射電極２２６に接続される。コネクタ２１６８ｄは、第２透明電極２３５から離隔可能であり、第２電流拡散層２３６を介して第２透明電極２３５に電気的に接続される。コネクタ２１６８ｄは、第２ＬＥＤスタック２３３上でパッド領域を含むことができる。パッド領域は、第２ＬＥＤスタック２３３を貫通するホールに配置される。
絶縁層２１６１は、コネクタ２１６８ｂを第２ＬＥＤスタック２３３の第２導電型半導体層２３３ｂおよび第２透明電極２３５から絶縁させる。絶縁層２１６１は、コネクタ２１６８ｃを第１および第２ＬＥＤスタック２２３および２３３から電気的に絶縁させ、また、コネクタ２１６８ｄを第１ＬＥＤスタック２２３の第１導電型半導体層２２３ａから絶縁させる。
第１ボンディング層２１３９は、第１ＬＥＤスタック２２３および第１カラーフィルタ２３７を互いにボンディングすることができ、第２透明電極２３５の一部と接触してもよい。また、第２ボンディング層２１６９は、第２カラーフィルタ２４７および第３透明電極２４５と接触可能である。
コネクタ２１７８ｃは、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａに接続され、コネクタ２１６８ｃにも接続される。コネクタ２１７８ｃは、第１導電型半導体層２４３ａの上面に接続される。コネクタ２１７８ｃは、絶縁層２１７１によって第２導電型半導体層２４３ｂおよび第３透明電極２４５から絶縁される。
コネクタ２１７８ｄは、第３電流拡散層２４６およびコネクタ２１６８ｄを互いに接続する。コネクタ２１７８ｄの上面は、第３ＬＥＤスタック２４３上に位置してもよい。しかし、コネクタ２１７８ｄの上面の位置が必ずしもこれに限定されるものではなく、コネクタ２１７８ｄの上面は、第３ＬＥＤスタック２４３に形成されたホールに位置してもよい。
絶縁層２１７１は、第３ＬＥＤスタック２４３に形成されたホールの側壁を覆うことができ、コネクタ２１７８ｃを第２導電型半導体層２４３ｂおよび第３透明電極２４５から絶縁させる。また、絶縁層２１７１は、コネクタ２１７８ｄを第１導電型半導体層２４３ａから絶縁させることができる。
図２８Ａ、図２８Ｂ、図２９Ａ、図２９Ｂ、図３０Ａ、図３０Ｂ、図３１Ａ、図３１Ｂ、図３２Ａ、図３２Ｂ、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａおよび図３４Ｂは、例示的な実施例による発光素子２０００の製造方法を示す平面図および断面図である。
図２８Ａおよび図２８Ｂを参照すれば、第２基板２３１上に第２ＬＥＤスタック２３３を成長させ、第２ＬＥＤスタック２３３上に第２透明電極２３５を形成する。図示の例示的な実施例によれば、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して説明された第２透明電極２３５および第２導電型半導体層２３３ｂを部分的に除去する工程は省略される。
第２透明電極２３５上に第１カラーフィルタ２３７を形成する。第１カラーフィルタ２３７を形成する物質は、図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。次に、第１カラーフィルタ２３７をパターニングして第２透明電極２３５を露出させる。第２透明電極２３５を露出させる領域は、延長部２３６ｂが接続される領域を含むことができ、貫通ホールが形成される領域を含んでもよい。
次に、第１カラーフィルタ２３７上に第２電流拡散層２３６を形成する。第２電流拡散層２３６は、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
図２９Ａおよび図２９Ｂを参照すれば、第３基板２４１上に第３ＬＥＤスタック２４３を成長させ、第３ＬＥＤスタック２４３上に第３透明電極２４５を形成する。図示の例示的な実施例によれば、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して説明した第３透明電極２４５および第２導電型半導体層２４３ｂを部分的に除去する工程が省略される。
第３透明電極２４５上に第２カラーフィルタ２４７を形成する。第２カラーフィルタ２４７を形成する図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
第２カラーフィルタ２４７をパターニングして第３透明電極２４５を露出させる。第３透明電極２４５を露出させる領域は、延長部２４６ｂが接続される領域を含むことができ、貫通ホールが形成される領域を含んでもよい。
次に、第２カラーフィルタ２４７上に第３電流拡散層２４６を形成する。第３電流拡散層２４６は、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
図３０Ａおよび図３０Ｂを参照すれば、第１ＬＥＤスタック２２３上にバンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄを形成し、基板２２１を除去して第１ＬＥＤスタック２２３の上面を露出させる。表面テクスチャリングによって粗い表面が第１ＬＥＤスタック２２３の露出した上面に形成される。
次に、第１ボンディング層２１３９を用いて図２８Ａおよび２８Ｂの第２ＬＥＤスタック２３３を第１ＬＥＤスタック２２３にボンディングし、基板２３１を除去する。
図３１Ａおよび図３１Ｂを参照すれば、第２ＬＥＤスタック２３３および第１ＬＥＤスタック２２３を貫通するホールｈ１、ｈ２およびｈ３を形成する。また、ホールｈ１、ｈ２およびｈ３は、第１ボンディング層２１３９を貫通する。
ホールｈ１は、第２電流拡散層２３６を露出させ、また、第１反射層２２６を露出させる。第１ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２３５、第１カラーフィルタ２３７、第１ＬＥＤスタック２２３、絶縁層２２５などがホールｈ１の側壁に露出してもよい。
ホールｈ２は、接続パッド２２８ｃを露出させる。また、第２ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２３５、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５がホールｈ２の側壁に露出してもよい。第１カラーフィルタ２３７は、ホールｈ２から離隔可能であるが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１カラーフィルタ２３７は、ホールｈ２の側壁に露出してもよい。
ホールｈ３は、接続パッド２２８ｂを露出させる。また、そのホールの側壁に第２ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２３５、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５が露出してもよい。第１カラーフィルタ２３７は、ホールｈ３から離隔可能であるが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１カラーフィルタ２３７がホールｈ３の側壁に露出してもよい。
図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すれば、次いで、ホールｈ１、ｈ２およびｈ３の側壁を覆う絶縁層２１６１を形成する。また、絶縁層２１６１は、第２ＬＥＤスタック２３３の上面を覆うこともできる。
絶縁層２１６１は、第１反射電極２２６および接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃを露出させ、第２電流拡散層２３６を追加的に露出させる。
ホールｈ１、ｈ２およびｈ３にはコネクタ２１６８ｄ、２１６８ｃおよび２１６８ｂを形成する。コネクタ２１６８ｂは、第１導電型半導体層２３３ａに接続され、接続パッド２２８ｂに接続される。コネクタ２１６８ｃは、第２ＬＥＤスタック２３３から絶縁され、接続パッド２２８ｃに接続される。コネクタ２１６８ｄは、第２電流拡散層２３６に接続され、第１反射電極２２６に接続される。
次に、図３３Ａおよび図３３Ｂを参照すれば、第２ＬＥＤスタック２３３上に図２９Ａおよび図２９Ｂの第３ＬＥＤスタック２４３をボンディングし、基板２４１を除去する。第３ＬＥＤスタック２４３は、第２ボンディング層２１６９を介して第２ＬＥＤスタック２３３上にボンディングされてもよい。
図３４Ａおよび図３４Ｂを参照すれば、第２ＬＥＤスタック２４３を貫通してコネクタ２１６８ｃおよび２１６８ｄを露出させるホールを形成し、そのホールの側壁を覆う絶縁層２１７１を形成した後、コネクタ２１７８ｃおよび２１７８ｄを形成する。
コネクタ２１７８ｃは、第２導電型半導体層２４３ａの上面に接続され、コネクタ２１６８ｃのパッド領域に接続されてもよい。コネクタ２１６８ｃのパッド領域は、第３ＬＥＤスタック２４３を貫通するホールの幅より広くてよい。一方、コネクタ２１７８ｄは、第３電流拡散層２４６の上面に接続され、コネクタ２１６８ｄにも接続される。
次に、基板を発光素子領域に分割することにより発光素子２０００を完成する。図３４Ａに示すように、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、それぞれの発光素子２０００の４つの角に配置される。また、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。いくつかの例示的な実施例において、それぞれの発光素子の側面を覆う絶縁層が追加的に形成されてもよく、その絶縁層は、光を反射する反射層または光を吸収する吸収層を含むことができる。したがって、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３から側面に向かう光は、反射または吸収されてピクセル間の光干渉を遮断することができ、発光素子の光効率が向上したり、ディスプレイ装置のコントラスト比が向上することができる。
一方、貫通ホールを形成しコネクタを形成する工程は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３が互いにボンディングされる度に行われるものと説明される。しかし、コネクタを接続する工程は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３がボンディングされた後に行われてもよい。また、コネクタは、貫通ホールを用いて形成されるものと説明されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、発光素子の側面がエッチングされ、コネクタは、発光素子の側面に沿って形成されてもよい。
図３５Ａおよび図３５Ｂは、他の例示的な実施例による発光ダイオードスタック構造を示す平面図および断面図である。
例示的な実施例による発光ダイオードスタック構造は、ボンディングされる第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３を含み、これは、図３６Ａおよび図３６Ｂに示す発光素子２００１を形成するのに使用できる。
図３５Ａおよび図３５Ｂを参照すれば、発光ダイオードスタック構造は、バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄ、フィラー２５３、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３、第３ＬＥＤスタック２４３、絶縁層２２５および２２９、第１反射電極２２６、第２透明電極２３５、第３透明電極２４５、第１オーミック電極２２８ａ、第２オーミック電極２３８、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃ、第２電流拡散層２１３６、第３電流拡散層２１４６、第１カラーフィルタ２３７、第２カラーフィルタ２４７、第１ボンディング層２３９および第２ボンディング層２６９を含むことができる。図３５Ａが１つの発光素子領域のみを示しているが、複数の発光素子領域が互いに連続的に接続されてもよい。
バンプパッド２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃおよび２５１ｄおよびフィラー２５３から第２ＬＥＤスタック２３３までの構造は、図２１Ａおよび図２１Ｂの構造と実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
しかし、図２１Ａおよび図２１Ｂの第２電流拡散層２３６がパッド領域２３６ａに中空部を有するが、例示的な実施例による第２電流拡散層２１３６は、中空部に対する必要性を排除することができる。
また、第２オーミック電極２３８が第１導電型半導体層２３３ａの一部領域に形成されたものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、図３０Ａおよび図３０Ｂを参照して説明したように、第２オーミック電極２３８が省略される場合にもボンディングが行われてよい。
一方、図２１Ａ～図２２Ｂを再度参照すれば、第２ＬＥＤスタック２３３は、第１ＬＥＤスタック２２３上にボンディングされた後、貫通ホールｈ１、ｈ２およびｈ３が形成される。しかし、図示の例示的な実施例では、貫通ホールを形成する工程が省略され、第２ボンディング層２６９を用いて第３ＬＥＤスタック２４３が第２ＬＥＤスタック２３３上にボンディングされる。
図示の例示的な実施例による第３ＬＥＤスタック２４３、第２カラーフィルタおよび第３電流拡散層２１４６は、図２９Ａおよび図２９Ｂを参照して説明した方法により製造可能であり、第３ＬＥＤスタック２４３がボンディングされた後、基板２４１が除去される。しかし、第３電流拡散層２１４６は、図２４Ａに示す第３電流拡散層２４６とは異なり、中空部を必要としない。
また、第１導電型半導体層２４３ａで第３オーミック電極２４８が省略される場合、第３ＬＥＤスタック２４３が第２ＬＥＤスタック２３３にボンディングされるものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して説明されているように、第１導電型半導体層２４３ａの一部が露出してもよく、露出した第１導電型半導体層２４３ａ上に第３オーミック電極２４８が形成されてもよく、第３オーミック電極２４８が形成される時、第３ＬＥＤスタック２４３が第２ＬＥＤスタック２３３上にボンディングされてもよい。
したがって、図３５Ｂに示すような発光ダイオードスタック構造は、発光素子２００１を形成するために提供される。
図３６Ａは、発光素子２００１の平面図であり、図３６Ｂおよび図３６Ｃは、図３６ＡのＧ－Ｈ線およびＩ－Ｊ線に沿ってそれぞれ切り取った概略断面図である。
図３６Ａ、図３６Ｂおよび図３６Ｃを参照すれば、発光素子２００１のスタック構造は、図３５Ａおよび図３５Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。以下、パターニングによって形状が変化した絶縁層２２６１およびコネクタ２２７８ｂ、２２７８ｃおよび２２７８ｄを説明する。
第３電流拡散層２１４６を露出させるように、第３ＬＥＤスタック２４３、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７を部分的に除去し、第２オーミック電極２３８および第２電流拡散層２１３６を露出させるように、第２ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２４５および第１カラーフィルタ２３７を除去する。
また、第１ボンディング層２３９、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５を部分的に除去して接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃおよび第１反射電極２２６を露出させる。
さらに、絶縁層２２９またはフィラー２５３の上面を露出させることにより、発光素子を分割するためにダイシング領域に対してパターニングを行ってもよい。
絶縁層２２６１は、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３の側面および他の層を覆う。絶縁層２２６１は、第３電流拡散層２１４６、第２オーミック電極２３８、第２電流拡散層２１３６、第１反射電極２２６および接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃを露出させる開口部を有する。絶縁層２２６１は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などのような透光性物質の単一層または多重層で形成されてもよい。また、絶縁層２２６１は、第３ＬＥＤスタック２４３の実質的に上面全体を覆うことができる。さらに、絶縁層２２６１は、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３から放出された光を反射する分布ブラッグ反射層を含むことにより、発光素子２００１の側面から光が放出されるのを防止することができる。そうでなければ、絶縁層２２６１は、その上に形成された透明絶縁層および反射性金属層を含むか、または多層構造の有機反射層を含むことにより光を反射させるか、光を遮断するためにブラックエポキシのような光吸収層を含むことができる。絶縁層２２６１は、反射層または吸収層を含むことにより、ピクセル間の光干渉を防止し、ディスプレイ装置のコントラスト比を向上させることができる。絶縁層２２６１が反射層または吸収層を含む場合、絶縁層２２６１は、第３ＬＥＤスタック２４３の上面を露出させる開口部を有する。
コネクタ２２７８ｂ、２２７８ｃおよび２２７８ｄは、発光素子２００１の側面に沿って絶縁層２２６１上に配置される。図３６Ｂに示すように、コネクタ２２７８ｃは、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａを接続パッド２２８ｃに接続する。したがって、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａは、第３バンプパッド２５１ｃに電気的に接続される。コネクタ２２７８ｃは、第３ＬＥＤスタック２４３ａを接続パッド２２８ｃに直接接続することができる。この場合、コネクタ２２７８ｃは、電流分散のために第２ＬＥＤスタック２３３上に延長部を含むことができる。いくつかの例示的な実施例において、第３オーミック電極２４８が形成される時、コネクタ２２７８ｃは、第３オーミック電極２４８に接続される。この場合、第３オーミック電極２４８は、パッド領域とともに、延長部を含むことができる。
図３６Ｃを参照すれば、コネクタ２２７８ｂは、第２オーミック電極２３８を接続パッド２２８ｂに接続する。したがって、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａは、第２バンプパッド２５１ｂに電気的に接続される。いくつかの例示的な実施例において、第２オーミック電極２３８が省略される場合、コネクタ２２７８ｂは、第１導電型半導体層２３３ａに接続される。コネクタ２２７８ｃは、第３電流拡散層２１４６、第２電流拡散層２１３６および第１反射電極２２６に接続される。したがって、第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電性半導体層２４３ｂ、第２ＬＥＤスタック２３３の第２導電性半導体層２３３ａおよび第３ＬＥＤスタック２２３の第２導電性半導体層２２３ｂは、共通バンプパッド２５１ｄに共通に電気的に接続される。
図示の例示的な実施例において、１つのコネクタ２２７８ｄが第３電流拡散層２１４６、第２電流拡散層２１３６および第１反射電極２２６を互いに接続するものと説明されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、複数のコネクタが使用可能である。例えば、第３電流拡散層２１４６および第２電流拡散層２１３６は、１つのコネクタによって互いに接続され、第２電流拡散層２１３６および第１反射電極２２６は、他のコネクタによって互いに接続されてもよい。
発光素子２００１は、図３５Ａおよび図３５Ｂを参照して説明された発光ダイオードスタック構造をパターニングし、これを別個のユニットに分割することにより製造できる。
より具体的には、第３ＬＥＤスタック２４３、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７は、パターニングされ部分的に除去される。第３ＬＥＤスタック２４３、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７は、図３６Ｃに示すように、第３電流拡散層２１４６を露出させるように除去される。第３ＬＥＤスタック２４３、第３透明電極２４５および第２カラーフィルタ２４７は、発光素子を個別的に分割するためのダイシング領域から除去され、また、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃの上部領域の周辺部および第１反射電極２２６の上部領域の一部が除去される。一方、第３オーミック電極２４８が第３ＬＥＤスタック２４３上に形成される場合、第３オーミック電極２４８も露出する。
次に、第２ボンディング層２６９および第２ＬＥＤスタック２３３は、第２オーミック電極２３８を露出させるようにパターニングされる。また、第２透明電極２３５および第１カラーフィルタ２３７は、第２電流拡散層２１３６を露出させるように除去される。第２ボンディング層２６９、第２ＬＥＤスタック２３３、第２透明電極２３５および第１カラーフィルタ２３７は、発光素子を個別的に分割するためのダイシング領域から除去される。
次に、第１ボンディング層２３９、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５は、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃおよび第１反射電極２２６を露出させるようにパターニングされる。第１ボンディング層２３９、第１ＬＥＤスタック２２３および絶縁層２２５は、発光素子を個別的に分割するためのダイシング領域から除去される。
次に、発光素子の露出した側面を覆う絶縁２２６１が形成される。絶縁層２２６１は、フォトリソグラフィーおよびエッチング工程などを用いてパターニングされるので、第２および第３電流拡散層２１３６および２１４６、第２オーミック電極２３８、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃおよび第１反射電極２２６を露出させる開口部が形成される。
次に、露出している第２および第３電流拡散層２１３６および２１４６、第２オーミック電極２３８、接続パッド２２８ｂおよび２２８ｃおよび第１反射電極２２６を電気的に接続するために、コネクタ２２７８ｂ、２２７８ｃおよび２２７８ｄが形成される。
図３７は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。
図３７を参照すれば、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、回路基板３０１と、複数の発光素子３００とを含む。
回路基板３０１は、パッシブマトリクス駆動またはアクティブマトリクス駆動のための回路を含むことができる。１つの例示的な実施例において、回路基板３０１は、配線と、レジスタとを含むことができる。他の実施例において、回路基板３０１は、接続配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。また、回路基板３０１は、その内部で回路への電気的接続を可能にするために、その上面に配置された電極パッドを備えることができる。
発光素子３００は、回路基板３０１上に配列される。それぞれの発光素子３００は、１つのピクセルを構成することができる。発光素子３００は、回路基板３０１に電気的に接続された電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃおよび３７３ｄを含む。また、発光素子３００は、その上面で基板３４１を含むことができる。発光素子３００は、互いに分離されているので、発光素子３００の上面に配置された基板３４１も、互いに分離されている。
発光素子３００の細部事項を図３８Ａおよび図３８Ｂを参照して説明する。図３８Ａは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子３００の概略平面図であり、図３８Ｂは、図３８ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃおよび３７３ｄは、発光素子３００の上面に配置されるものとして示されているが、発光素子３００は、図３７の回路基板３０１上にフリップボンディング（ｆｌｉｐ－ｂｏｎｄｉｎｇ）され、電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃおよび３７３ｄは、下面に配置されてもよい。
図３８Ａおよび図３８Ｂを参照すれば、発光素子３００は、第１基板３２１、第２基板３４１、分布ブラッグ反射層３２２、第１ＬＥＤスタック３２３、第２ＬＥＤスタック３３３、第３ＬＥＤスタック３４３、第１透明電極３２５、第２透明電極３３５、第３透明電極３４５、オーミック電極３４６、第１電流スプレッダ３２８、第２電流スプレッダ３３８、第３電流スプレッダ３４８、第１カラーフィルタ３４７、第２カラーフィルタ３５７、第１ボンディング層３４９、第２ボンディング層３５９、下部絶縁層３６１、上部絶縁層３７１、オーミック電極３６１ａ、貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂ、および電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄを含むことができる。
第１基板３２１は、ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３を支持することができる。第１基板３２１は、第１ＬＥＤスタック３２３のための成長基板、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。特に、第１基板３２１は、導電性を有することができる。
第２基板３４１は、ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３を支持することができる。ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３は、第１基板３２１と第２基板３４１との間に配置される。第２基板３４１は、第３ＬＥＤスタック３４３のための成長基板であってもよい。例えば、第２基板３４１は、サファイア基板またはＧａＮ基板であってもよく、さらに具体的には、パターン化されたサファイア基板であってもよい。第１～第３ＬＥＤスタックは、第２基板３４１から第３ＬＥＤスタック３４３、第２ＬＥＤスタック３３３および第１ＬＥＤスタック３２３の順に第２基板３４１上に配置される。例示的な実施例において、単一の第３ＬＥＤスタック３４３は、単一の第２基板３４１上に配置される。第２ＬＥＤスタック３３３、第１ＬＥＤスタック３２３および第１基板３２１は、第３ＬＥＤスタック３４３上に配置される。発光素子３００は、単一ピクセルの単一チップ構造を有することができる。
他の例示的な実施例において、複数の第３ＬＥＤスタック３４３が単一の第２基板３４１上に配置される。第２ＬＥＤスタック３３３、第１ＬＥＤスタック３２３および第１基板３２１は、それぞれの第３ＬＥＤスタック３４３上に配置されることにより、発光素子３００は、複数のピクセルの単一チップ構造を有する。
いくつかの例示的な実施例において、第２基板３４１は省略可能であり、第３ＬＥＤスタック３４３の下面が露出してもよい。この場合、表面テクスチャリングによって粗い表面が第３ＬＥＤスタック３４３の下面に形成される。
第１ＬＥＤスタック３２３、第２ＬＥＤスタック３３３および第３ＬＥＤスタック３４３それぞれは、第１導電型半導体層３２３ａ、３３３ａおよび３４３ａと、第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂおよび３４３ｂと、これらの間にそれぞれ介在した活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
より短い波長を有する光を放出するＬＥＤスタックは、第２基板３４１により近く配置される。例えば、第１ＬＥＤスタック３２３は、赤色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック３３３は、緑色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第３ＬＥＤスタック３４３は、青色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック３２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系井戸層を含むことができ、第２ＬＥＤスタック３３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができ、第３ＬＥＤスタック３４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。発光素子３００が、当業界で知られているように、約１０，０００μｍ２未満、または他の例示的な実施例において約４，０００μｍ２または２，５００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック３２３は、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出することができ、第２および第３ＬＥＤスタック３３３および３４３は、マイクロＬＥＤの小さなフォームファクタによって、作動に悪影響を及ぼすことなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の光を放出することができる。
また、ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３それぞれの第１導電型半導体層３２３ａ、３３３ａおよび３４３ａは、ｎ型半導体層であってもよく、その第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂおよび３４３ｂは、ｐ型半導体層であってもよい。図示の例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック３２３の上面は、ｎ型半導体層３２３ａであり、第２ＬＥＤスタック３３３の上面は、ｎ型半導体層３３３ａであり、ＬＥＤスタック３４３の上面は、ｐ型半導体層３４３ｂである。特に、第３ＬＥＤスタック３４３の半導体層のみが、第１および第２ＬＥＤスタック３２３および３３３の半導体層と異なる順に積層される。第３ＬＥＤスタック３４３の第１導電型半導体層３４３ａは、光抽出効率を向上させるために表面テクスチャリングされてもよい。いくつかの例示的な実施例において、第２ＬＥＤスタック３３３の第１導電型半導体層３３３ａも表面テクスチャリングされてもよい。
第１ＬＥＤスタック３２３、第２ＬＥＤスタック３３３および第３ＬＥＤスタック３４３は、互いに重なるように積層され、実質的に同一の発光面積を有することができる。また、それぞれのＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３において、第１導電型半導体層３２３ａ、３３３ａおよび３４３ａは、第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂおよび３４３ｂと実質的に同一の面積を有することができる。特に、第１ＬＥＤスタック３２３および第２ＬＥＤスタック３３３のそれぞれにおいて、第１導電型半導体層３２３ａおよび３３３ａは、第２導電型半導体層３２３ｂおよび３３３ｂとそれぞれ完全に重なっていてもよい。第３ＬＥＤスタック３４３において、第１導電型半導体層３４３ａを露出させるために第２導電型半導体層３４３ｂにホールｈ５（図４５Ａ参照）が形成されるので、第１導電型半導体層３４３ａは、第２導電型半導体層３４３ｂよりやや大きい面積を有する。
第１ＬＥＤスタック３２３は、第２基板３４１から離隔して配置され、第２ＬＥＤスタック３３３は、第１ＬＥＤスタック３２３の下に配置され、第３ＬＥＤスタック３４３は、第２ＬＥＤスタック３３３の下に配置される。第１ＬＥＤスタック３２３は、第２および第３ＬＥＤスタック３３３および３４３よりも長い波長を有する光を放出するので、第１ＬＥＤスタック３２３から発生した光は、第２および第３ＬＥＤスタック３３３および３４３および第２基板３４１を通過した後に外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３３は、第３ＬＥＤスタック３４３より波長が長い光を放出するので、第２ＬＥＤスタック３３３で発生した光は、第２ＬＥＤスタック３４３および第２基板３４１を通過した後に外部に放出される。
分布ブラッグ反射層３２２が第１基板３２１と第１ＬＥＤスタック３２３との間に配置される。分布ブラッグ反射層３２２は、第１ＬＥＤスタック３２３から発生した光を反射させて、光が基板３２１による吸収により損失するのを防止する。例えば、分布ブラッグ反射層３２２は、ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ系半導体層を交互に積層することにより形成可能である。
第１透明電極３２５は、第１ＬＥＤスタック３２３と第２ＬＥＤスタック３３３との間に配置される。第１透明電極３２５は、第１ＬＥＤスタック３２３の第２導電型半導体層３２３ｂとオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック３２３から発生した光を透過させる。第１透明電極３２５は、金属層またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層などのような透明酸化物層を含むことができる。
第２透明電極３３５は、第２ＬＥＤスタック３３３の第２導電型半導体層３３３ｂとオーミック接触する。図示のように、第２透明電極３３５は、第２ＬＥＤスタック３３３と第３ＬＥＤスタック３４３との間で第２ＬＥＤスタック３３３の下面と接触する。第２透明電極３３５は、赤色光および緑色光を透過する金属層または導電性酸化物層を含むことができる。
第３透明電極３４５は、第３ＬＥＤスタック３４３の第２導電型半導体層３４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極３４５は、第２ＬＥＤスタック３３３と第３ＬＥＤスタック３４３との間に配置され、第３ＬＥＤスタック３４３の上面と接触する。第３透明電極３４５は、赤色光および緑色光を透過する金属層または導電性酸化物層を含むことができる。また、第３透明電極３４５は、青色光を透過してもよい。第２透明電極３３５および第３透明電極３４５のそれぞれは、電流拡散を助けるためにそれぞれのＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する。第２および第３透明電極３３５および３４５のための導電性酸化物層の例は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどを含むことができる。
第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３の第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂおよび３４３ｂで電流を拡散させるために第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８が配置される。図示のように、第１電流スプレッダ３２８は、第１透明電極３２５を介して露出した第２導電型半導体層３２３ｂ上に配置され、第２電流スプレッダ３３８は、第２透明電極３３５を介して露出した第２導電型半導体層３３３ｂ上に配置され、第３電流スプレッダ３４８は、第３透明電極３４５を介して露出した第２導電型半導体層３４３ｂ上に配置される。図３８Ａに示すように、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８のそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３それぞれの周縁に沿って配置される。また、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８のそれぞれは、それぞれのＬＥＤスタックの中心部を取り囲むように実質的に環状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、実質的に直線または曲線形状を有してもよい。さらに、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８はこれに限定されず、互いに重なるように配置されてもよい。
第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８は、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５から分離される。これによって、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８の側面と第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５との間にギャップ（ｇａｐ）が形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８のうちの少なくとも１つは、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５と接触可能である。
第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８は、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５より高い導電性を有する物質を含むことができる。このように、第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂおよび３４３ｂの広い領域にわたって電流が均一に拡散することができる。
オーミック電極３４６は、第１ＬＥＤスタック層３４３の第１導電型半導体層３４３ａとオーミック接触する。オーミック電極３４６は、第３透明電極３４５および第２導電型半導体層３４３ｂを介して露出した第１導電型半導体層３４３ａ上に配置される。オーミック電極３４６は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ／ＴｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉで形成される。エッチング工程中にオーミック電極３４６の表面が露出すると、オーミック電極３４６の表面にＮｉ層が形成され、エッチング停止層として機能することができる。オーミック電極３４６は、多様な形状に形成されてもよい。例示的な実施例において、オーミック電極３４６は、電流スプレッダとして機能するために実質的に細長い形状を有することができる。例示的な実施例において、オーミック電極３４６は省略可能である。
第１カラーフィルタ３４７は、第３透明電極３４５と第２ＬＥＤスタック３３３との間に配置され、
第２カラーフィルタ３５７は、第２ＬＥＤスタック３３３と第１ＬＥＤスタック３２３との間に配置される。第１カラーフィルタ３４７は、第１および第２ＬＥＤスタック３２３および３３３から発生した光を透過させながら、第３ＬＥＤスタック３４３から発生した光を反射させる。第２カラーフィルタ３５７は、第１ＬＥＤスタック３２３から発生した光を透過させながら、第２ＬＥＤスタック３３３から発生した光を反射させる。これによって、第１ＬＥＤスタック３２３から発生した光は、第２ＬＥＤスタック３３３および第３ＬＥＤスタック３４３を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３３から発生した光は、第３ＬＥＤスタック３４３を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３３から発生した光が第１ＬＥＤスタック３２３に入るのを防止するか、第３ＬＥＤスタック３４３から発生した光が第２ＬＥＤスタック３３３に入るのを防止することにより、光損失を防止することができる。
いくつかの例示的な実施例において、第２カラーフィルタ３５７は、第３ＬＥＤスタック３４３から発生した光を反射することができる。
第１および第２カラーフィルタ３４７および３５７は、例えば、低周波帯域、例えば長波長帯域の光を通過させる低周波通過フィルタ、所定の波長帯域の光を通過させる帯域通過フィルタ、または所定の波長帯域の光が通過するのを防止する帯域阻止フィルタを含む。特に、第１および第２カラーフィルタ３４７および３５７は、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２のような、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。特に、第１および第２カラーフィルタ３４７および３５７のそれぞれは、分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ）を含むことができる。また、分布ブラッグ反射層の阻止帯域は、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２層の厚さを調節することにより制御可能である。さらに、低周波通過フィルタおよび帯域通過フィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。
第１ボンディング層３４９は、第２ＬＥＤスタック３３３を第３ＬＥＤスタック３４３に結合させる。第１ボンディング層３４９は、第１カラーフィルタ３４７と第２透明電極３３５との間で第１カラーフィルタ３４７を第２透明電極３３５に結合させることができる。例えば、第１ボンディング層３４９は、透明な有機物質または透明な無機物質で形成される。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などが挙げられ、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどが挙げられる。より具体的には、第１ボンディング層３４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
第２ボンディング層３５９は、第２ＬＥＤスタック３３３を第１ＬＥＤスタック３２３に結合させる。図示のように、第２ボンディング層３５９は、第２カラーフィルタ３５７と第１透明電極３２５との間に配置される。第２ボンディング層３５９は、第１ボンディング層３４９と実質的に同一の物質で形成される。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５は、第１基板３２１を介して形成される。ホールｈ１は、第１基板３２１、分布ブラッグ反射層３２２および第１ＬＥＤスタック３２３を介して形成されて第１透明電極３２５を露出させてもよい。ホールｈ２は、第１基板３２１、分布ブラッグ反射層３２２、第１透明電極３２５、第２ボンディング層３５９および第２カラーフィルタ３５７を介して形成されて第２ＬＥＤスタック３３３の第１導電型半導体層３３３ａを露出させてもよい。
ホールｈ３は、第１基板３２１、分布ブラッグ反射層３２２、第１透明電極３２５、第２ボンディング層３５９および第２カラーフィルタ３５７および第２ＬＥＤスタック３３３を介して形成されて第２透明電極３３５を露出させてもよい。ホールｈ４は、第１基板３２１、分布ブラッグ反射層３２２、第１透明電極３２５、第２ボンディング層３５９、第２カラーフィルタ３５７、第２ＬＥＤスタック３３３、第２透明電極３３５、第１ボンディング層３４９および第１カラーフィルタ３４７を介して形成されて第３透明電極３４５を露出させてもよい。ホールｈ５は、第１基板３２１、分布ブラッグ反射層３２２、第１透明電極３２５、第２ボンディング層３５９、第２カラーフィルタ３５７、第２ＬＥＤスタック３３３、第２透明電極３３５、第１ボンディング層３４９および第１カラーフィルタ３４７を介して形成されてオーミック電極３４６を露出させてもよい。いくつかの例示的な実施例において、オーミック電極３４６が省略される場合、ホールｈ５によって第１導電型半導体層３４３ａが露出してもよい。
ホールｈ１、ｈ３およびｈ４は、互いに分離されて第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５を露出させるものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３電極３２５、３３５および３４５は、単一ホールを介して露出してもよい。
また、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５は、ホールｈ１、ｈ３およびｈ４を介して露出するものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８が露出してもよい。
下部絶縁層３６１は、第１基板３２１の上面を覆いかつ、第１基板３２１および第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３の側面を覆う。また、下部絶縁層３６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の側面を覆う。しかし、下部絶縁層３６１は、それぞれのホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の底面を露出させるようにパターニングされる。また、下部絶縁層３６１は、第１基板３２１の上面を露出させるようにパターニングされてもよい。
オーミック電極３６３ａは、第１基板３２１の上面とオーミック接触する。オーミック電極３６３ａは、下部絶縁層３６１をパターニングして露出する第１基板３２１の露出した領域に形成される。オーミック電極３６３ａは、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ｂおよび３６７ｂのそれぞれは、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５に接続され、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８にそれぞれ接続される。
貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５に配置される。貫通ホールビア３６３ｂは、ホールｈ１に配置され、第１透明電極３２５に接続される。貫通ホールビア３６５ａは、ホールｈ２に配置され、第１導電型半導体層３３３ａとオーミック接触可能である。貫通ホールビア３６５ｂは、ホールｈ３に配置され、第２透明電極３３５に電気的に接続される。貫通ホールビア３６７ａは、ホールｈ５に配置され、第１導電型半導体層３４３ａに電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア３６７ａは、ホールｈ５を介してオーミック電極３４５に電気的に接続される。貫通ホールビア３６７ｂは、ホールｈ４に配置され、第３透明電極３４５に接続される。貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ｂおよび３６７ｂは、第１～第３透明電極３２５、３３５および３４５に接続されるか、第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８にそれぞれ接続されてもよい。
上部絶縁層３７１は、下部絶縁層３６１およびオーミック電極３６３ａを覆う。上部絶縁層３７１は、第１基板３２１および第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３の側面で下部絶縁層３６１を覆うことができる。下部絶縁層３６１の上面は、上部絶縁層３７１で覆われてもよい。上部絶縁層３７１は、オーミック電極３６３ａを露出させるための開口部３７１ａを有することができ、貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａおよび３６７ｂを露出させるための開口部を有してもよい。
下部絶縁層３６１または上部絶縁層３７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されてもよいが、これに限定されるものではなく、例えば、下部絶縁層３６１または上部絶縁層３７１は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を積層することにより形成された分布ブラッグ反射層であってもよい。特に、上部絶縁層３７１は、光反射層または遮光層であってもよい。
電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄは、上部絶縁層３７１上に配置され、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３に電気的に接続される。例えば、第１電極パッド３７３ａは、上部絶縁層３７１の開口部３７１ａを介して露出したオーミック電極３６３ａに電気的に接続され、第２電極パッド３７３ｂは、上部絶縁層３７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア３６５ａに電気的に接続される。また、第３電極パッド３７３ｃは、上部絶縁層３７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア３６７ａに電気的に接続される。共通電極パッド３７３ｄは、貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ｂおよび３６７ｂに共通に電気的に接続される。
したがって、共通電極パッド３７３ｄは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３の第２導電型半導体層３２３ｂ、３３３ｂ、３４３ｂに共通に電気的に接続され、それぞれの電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３の第１導電型半導体層３２３ａ、３３３ａ、３４３ａにそれぞれ電気的に接続される。
図示の例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック３２３は、電極パッド３７３ｄおよび３７３ａに電気的に接続され、第２ＬＥＤスタック３３３は、電極パッド３７３ｄおよび３７３ｂに電気的に接続され、第３ＬＥＤスタック３４３は、電極パッド３７３ｄおよび３７３ｃに電気的に接続される。したがって、第１ＬＥＤスタック３２３、第２ＬＥＤスタック３３３および第３ＬＥＤスタック３４３のアノードは、電極パッド３７３ｄに共通に電気的に接続され、そのカソードは、第１～第３電極パッド３７３ａ、３７３ｂおよび３７３ｃにそれぞれ電気的に接続される。したがって、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３は、独立して駆動可能である。
図３９Ａ、図３９Ｂ、図４０Ａ、図４０Ｂ、図４１Ａ、図４１Ｂ、図４２、図４３、図４４、図４５Ａ、図４５Ｂ、図４６Ａ、図４６Ｂ、図４７Ａ、図４７Ｂ、図４８Ａ、図４８Ｂ、図４９Ａおよび図４９Ｂは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図において、それぞれの平面図は、図３８Ａに相当し、それぞれの断面図は、当該平面図のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図３９Ｂおよび図４０Ｂは、それぞれ図３９Ａおよび図４０ＡのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
図３９Ａおよび図３９Ｂを参照すれば、第１基板３２１上に第１ＬＥＤスタック３２３を成長させる。第１基板３２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック３２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層３２３ａと、活性層と、第２導電型半導体層３２３ｂとを含む。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。分布ブラッグ反射層３２２は、第１ＬＥＤスタック３２３の成長前に形成されてもよい。分布ブラッグ反射層３２２は、例えば、ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ層を繰り返し積層することにより形成されたスタック構造を有してもよい。
第２導電型半導体層３２３ｂ上に第１透明電極３２５を形成することができる。第１透明電極３２５は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明酸化物層、透明金属層などで形成される。
第１透明電極３２５は、第２導電型半導体層３２３ｂを露出させるための開口部を有するように形成され、その開口部には第１電流スプレッダ３２８が形成される。第１透明電極３２５は、例えば、第２導電型半導体層３２３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。第１透明電極３２５の開口部は、第１電流スプレッダ３２８が形成可能な領域を画定することができる。
図３９Ａは、第１電流スプレッダ３２８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第１電流スプレッダ３２８は、細長い線形または曲線形状のような多様な形状を有してもよい。第１電流スプレッダ３２８は、リフトオフ技術などにより形成され、その側面は、第１透明電極３２５から分離される。第１電流スプレッダ３２８は、第１透明電極３２５と同一または類似の厚さを有するように形成される。
図４０Ａおよび図４０Ｂを参照すれば、基板３３１上に第２ＬＥＤスタック３３３を成長させ、第２ＬＥＤスタック３３３上に第２透明電極３３５を形成する。第２ＬＥＤスタック３３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層３３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層３３３ｂとを含むことができる。基板３３１は、その上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、ＧａＡｓ基板またはＧａＰであるか、またはその上にＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、サファイア基板であってもよい。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。第２ＬＥＤスタック３３３のためのＡｌ、ＧａおよびＩｎの組成比は、第２ＬＥＤスタック３３３が、例えば、緑色光を放出できるように決定されてもよい。また、ＧａＰ基板が使用される場合、純粋なＧａＰ層または窒素（Ｎ）がドーピングされたＧａＰ層がＧａＰ上に形成されて緑色光を実現する。第２透明電極３３５は、第２導電型半導体層３３３ｂとオーミック接触可能である。第２透明電極３３５は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどのような金属層または導電性酸化物層で形成される。
第２透明電極３３５は、第２導電型半導体層３３３ｂを露出させるための開口部を有するように形成され、その開口部には第２電流スプレッダ３３８が形成される。第２透明電極３３５は、例えば、第２導電型半導体層３３３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。第２透明電極３３５の開口部は、第２電流スプレッダ３３８が形成される領域を画定することができる。
図４０Ａは、第２電流スプレッダ３３８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第２電流スプレッダ３３８は、実質的に細長い線形または曲線形状のような多様な形状を有してもよい。第２電流スプレッダ３３８は、リフトオフ技術などにより形成され、その側面は、第２透明電極３３５から分離される。第２電流スプレッダ３３８は、第２透明電極３３５と同一または類似の厚さを有するように形成される。
第２電流スプレッダ３３８は、第１電流スプレッダ３２８と同一の形状および大きさを有してもよいが、これに限定されるものではない。
図４１Ａおよび図４１Ｂを参照すれば、第３基板３４１上に第３ＬＥＤスタック３４３を成長させ、第３ＬＥＤスタック３４３上に第３透明電極３４５を形成する。第３ＬＥＤスタック３４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層３４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層３４３ｂとを含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第２基板３４１は、その上にＧａＮ系半導体層を成長させることができる基板であり、第１基板３２１と異なってもよい。第３ＬＥＤスタック３４３のためのＡｌＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック３４３が、例えば、青色光を放出するように決定される。第３透明電極３４５は、第２導電型半導体層３４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極３４５は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどのような導電性酸化物層で形成される。
第３透明電極３４５は、第１導電型半導体層３４３ａを露出させるための開口部と、第２導電型半導体層３４３ｂを露出させるための開口部とを有するように形成される。第１導電型半導体層３４３ａを露出させるための開口部は、オーミック電極３４６が形成可能な領域を画定することができ、第２導電型半導体層３４３ｂを露出させるための開口部は、第３電流スプレッダ３４８が形成可能な領域を画定することができる。
第３透明電極３４５は、例えば、第２導電型半導体層３４３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。次に、第２導電型半導体層３４３ｂを部分的にエッチングして第１導電型半導体層３４３ａを露出させ、第１導電型半導体層３４３ａの露出した領域にオーミック電極３４６を形成することができる。オーミック電極３４６は、金属層で形成され、第１導電型半導体層３４３ａとオーミック接触可能である。例えば、オーミック電極３４６は、Ｎｉ／Ａｕ／ＴｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉの多層構造で形成される。オーミック電極３４６は、第３透明電極３４５および第２導電型半導体層３４３ｂから電気的に分離される。
第２導電型半導体層３４３ｂの露出領域には第３電流スプレッダ３４８を形成する。図４１Ａは、第３電流スプレッダ３４８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第３電流スプレッダ３４８は、実質的に細長い線形または曲線形状のような多様な形状を有してもよい。第３電流スプレッダ３４８は、リフトオフ技術などにより形成され、その側面は、第３透明電極３４５から分離される。第３電流スプレッダ３４８は、第３透明電極３４５と同一または類似の厚さを有するように形成される。
第３電流スプレッダ３４８は、第１または第２電流スプレッダ３２８または３３８と実質的に同一の形状および大きさを有してもよいが、これに限定されない。
次に、第２透明電極３４５上に第１カラーフィルタ３４７を形成する。第１カラーフィルタ３４７は、図３８Ａおよび図３８Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
図４２を参照すれば、図４１Ａおよび図４１Ｂの第３ＬＥＤスタック３４３上に図４０Ａおよび図４０Ｂの第２ＬＥＤスタック３３３を形成し、それから第２基板３３１を除去する。
第１カラーフィルタ３４７を第２透明電極３３５に互いに向かい合うようにボンディングする。例えば、第１カラーフィルタ３４７および第２透明電極３３５上にボンディング物質層を形成することができ、互いにボンディングして第１ボンディング層３４９を形成することができる。ボンディング物質層は、透明な有機物質層または透明な無機物質層であってもよい。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などが挙げられ、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどが挙げられる。より具体的には、第１ボンディング層３４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
また、第２電流スプレッダ３３８は、第３電流スプレッダ３４８と重なるように配置されてもよいが、これに限定されない。
その後、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフにより第２ＬＥＤスタック３３３から基板３３１を除去することができる。このように、第２ＬＥＤスタック３３３の第１導電型半導体層３３３ａの上面が露出する。第１導電型半導体層３３３ａの露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図４３を参照すれば、第２ＬＥＤスタック３３３上に第２カラーフィルタ３５７を形成する。第２カラーフィルタ３５７は、異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能であり、図３８Ａおよび図３８Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
次に、図４４を参照すれば、図３９の第１ＬＥＤスタック３２３を第２ＬＥＤスタック３３３にボンディングする。第２カラーフィルタ３５７は、第１透明電極３２５に互いに向かい合うようにボンディングされてもよい。例えば、第２カラーフィルタ３５７および第１透明電極３２５上にボンディング物質層を形成し、互いにボンディングして第２ボンディング層３５９を形成することができる。そのボンディング物質層は、第１ボンディング層３４９を参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
一方、第１スプレッダ３２８は、第２または第３電流スプレッダ３３８または３４８と重なるように配置されてもよいが、これに限定されない。
図４５Ａおよび図４５Ｂを参照すれば、第１基板３２１を介してホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５を形成し、素子領域を画定する分離トレンチも形成して第１基板３４１を露出させる。
ホールｈ１は、第１透明電極３２５を露出させ、ホールｈ２は、第１導電型半導体層３３３ａを露出させ、ホールｈ３は、第２透明電極３３５を露出させ、ホールｈ４は、第３透明電極３４５を露出させ、ホールｈ５は、オーミック電極３４６を露出させる。ホールｈ５がオーミック電極３４６を露出させる場合、オーミック電極３４６の上面は、エッチング防止層、例えば、Ｎｉ層を含むことができる。例示的な実施例において、ホールｈ１、ｈ３およびｈ４は、それぞれ第１～第３電流スプレッダ３２８、３３８および３４８を露出させてもよい。また、ホールｈ５は、第１導電型半導体層３４３ａを露出させてもよい。
分離トレンチは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３および３４３それぞれの周辺に沿って第２基板３４１を露出させてもよい。図４５Ｂは、分離トレンチが第２基板３４１を露出させるように形成されるものとして示しているが、いくつかの例示的な実施例では、分離トレンチは、第１導電型半導体層３４３ａを露出させるように形成されてもよい。ホールｈ５は、エッチング技術などにより分離トレンチとともに形成されてもよいが、これに限定されない。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５および分離トレンチは、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術により形成可能であり、形成順序は特に限定されない。例えば、より浅いホールがより深いホールの前に形成されるか、その逆であってもよい。分離トレンチは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の形成後または前に形成されてもよい。そうでなければ、分離トレンチは、前述のように、ホールｈ５とともに形成されてもよい。
図４６Ａおよび図４６Ｂを参照すれば、第１基板３２１上に下部絶縁層３６１を形成する。下部絶縁層３６１は、第１基板３２１の側面、および分離トレンチを介して露出した第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３の側面を覆うことができる。
また、下部絶縁層３６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の側面を覆うこともできる。下部絶縁層３６１は、それぞれのホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の底面を露出させるようにパターニングされる。
下部絶縁層３６１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されてもよいが、これに限定されるものではない。下部絶縁層３６１は、分布ブラッグ反射層であってもよい。
次に、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５に貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂを形成する。貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂは、電気メッキなどにより形成される。例えば、まずホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の内部にシード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）を形成することができ、そのシード層を用いて銅でメッキすることにより貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂを形成することができる。シード層は、例えば、Ｎｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｃｕで形成される。
図４７Ａおよび図４７Ｂを参照すれば、下部絶縁層３６１をパターニングして第１基板３２１の上部面を露出させてもよい。下部絶縁層３６１をパターニングして第１基板３２１の上面を露出させる工程は、下部絶縁層３６１をパターニングしてホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の底面を露出させる時に行われる。
第１基板３２１の上面の相当部分、例えば、発光素子の面積の少なくとも半分が露出してもよい。
この後、第１基板３２１の露出した上面にオーミック電極３６３ａを形成する。オーミック電極３６３ａは、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金のような導電層で形成され、第１基板３２１とオーミック接触可能である。
図４７Ａに示すように、貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂからオーミック電極３６３ａを分離する。
図４８Ａおよび図４８Ｂを参照すれば、下部絶縁層３６１およびオーミック電極３６３ａを覆うように上部絶縁層３７１を形成する。上部絶縁層３７１は、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３および第１基板３２１の側面で下部絶縁層３６１を覆うこともできる。上部絶縁層３７１は、オーミック電極３６３ａを露出させる開口部３７１ａとともに、貫通ホールビア３６３ｂ、３６５ａ、３６５ｂ、３６７ａ、３６７ｂを露出させる開口部を形成するようにパターニングされる。
上部絶縁層３７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のような透明な酸化物層で形成されてもよいが、これに限定されない。例えば、上部絶縁層３７１は、光反射絶縁層、例えば、分布ブラッグ反射層または光吸収層のような遮光層であってもよい。
図４９Ａおよび図４９Ｂを参照すれば、上部絶縁層３７１上に電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄを形成する。電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄは、第１～第３電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃと、共通電極パッド３７３ｄとを含むことができる。
第１電極パッド３７３ａは、上部絶縁層３７１の開口部３７１ａを介して露出したオーミック電極３６３ａに接続され、第２電極パッド３７３ｂは、貫通ホールビア３６５ａに接続され、第３電極パッド３７３ｃは、貫通ホールビア３６７ａに接続される。共通電極パッド３７３ｄは、貫通ホールビア（３６３ｂ、３６５ｂ、３６７ｂ）に共通に接続される。
電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄは、互いに電気的に分離されているので、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３のそれぞれは、２つの電極パッドに電気的に接続されて独立して駆動される。
その後、第２基板３４１をそれぞれの発光素子のための領域に分割して発光素子３００を完成する。図４９Ａに示すように、電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄは、それぞれの発光素子３００の４つの角に配置される。電極パッド３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
第２基板３４１は分割されるものと説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、第２基板３４１が除去可能である。この場合、第１導電型半導体層３４３の露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図５０Ａおよび図５０Ｂは、それぞれ他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図および断面図である。
図５０Ａおよび図５０Ｂを参照すれば、例示的な実施例による発光素子３０２は、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３のアノードが第１～第３電極パッド３１７３ａ、３１７３ｂ、３１７３ｃに独立して接続され、そのカソードが共通電極パッド３１７３ｄに電気的に接続されることを除き、図３８Ａおよび図３８Ｂを参照して説明された発光素子３００と実質的に類似している。
より具体的には、第１電極パッド３１７３ａは、貫通ホールビア３１６３ｂを介して第１透明電極３２５に電気的に接続され、第２電極パッド３１７３ｂは、貫通ホールビア３１６５ｂを介して第２透明電極３３５に電気的に接続され、第３電極パッド３１７３ｃは、貫通ホールビア３１６７ｂを介して第３透明電極３４５に電気的に接続される。共通電極パッド３１７３ｄは、上部絶縁層３７１の開口部３７１ａを介して露出したオーミック電極３１６３ａに電気的に接続され、また、貫通ホールビア３１６５ａ、３１６７ａを介して第２ＬＥＤスタック３３３および第３ＬＥＤスタック３４５の第１導電型半導体層３３３ａおよび３４３ａに電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア３１６５ａは、第１導電型半導体層３３３ａに接続され、貫通ホールビア３１７５ａは、第１導電型半導体層３４３ａとオーミック接触するオーミック電極３４６に接続される。
例示的な実施例による発光素子３００、３０２は、それぞれ赤色、緑色および青色光を放出する第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３を含むので、ディスプレイ装置において１つのピクセルとして使用できる。図３７に説明されているように、ディスプレイ装置は、回路基板３０１上に複数の発光素子３００または３０２を配列することにより実現できる。発光素子３００、３０２のそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３を含むので、１つのピクセルにおいてサブピクセルの面積を増加させることができる。また、第１～第３ＬＥＤスタック３２３、３３３、３４３は、１つの発光素子を実装することにより回路基板上に実装可能なため、実装工程の数を減少させることができる。
図３７に説明されているように、回路基板３０１に実装された発光素子は、パッシブマトリクスまたはアクティブマトリクス駆動方式で駆動できる。
図５１は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。
図５１を参照すれば、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、回路基板４０１と、複数の発光素子４００とを含む。
回路基板４０１は、パッシブマトリクス駆動またはアクティブマトリクス駆動のための回路を含むことができる。例示的な実施例において、回路基板４０１は、接続配線と、レジスタとを含むことができる。他の例示的な実施例において、回路基板４０１は、接続配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。また、回路基板４０１は、その内部で回路への電気的接続を可能にするために、その上面に配置された電極パッドを有することができる。
発光素子４００は、回路基板４０１上に配列される。それぞれの発光素子４００は、１つのピクセルを構成することができる。発光素子４００は、回路基板４０１に電気的に接続された電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄを含むことができる。また、発光素子４００は、その上面に配置された基板４４１を含むことができる。発光素子４００は、互いに分離されているので、発光素子４００の上面に配置された基板４４１も、互いに分離されている。
発光素子４００の細部事項を図５２Ａおよび図５２Ｂを参照して説明する。図５２Ａは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子４００の概略平面図であり、図５２Ｂは、図５２ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、発光素子の上面に配置されるものとして図示および説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、発光素子４００は、回路基板４０１上にフリップボンディングされ、この場合、電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、その下面に配置されてもよい。
図５２Ａおよび図５２Ｂを参照すれば、発光素子４００は、第１基板４２１、第２基板４４１、分布ブラッグ反射層４２２、第１ＬＥＤスタック４２３、第２ＬＥＤスタック４３３、第３ＬＥＤスタック４４３、第１透明電極４２５、第２透明電極４３５、第３透明電極４４５、オーミック電極４４６、第１電流スプレッダ４２８、第２電流スプレッダ４３８、第３電流スプレッダ４４８、第１カラーフィルタ４４７、第２カラーフィルタ４５７、第１ボンディング層４４９、第２ボンディング層４５９、下部絶縁層４６１、上部絶縁層４７１、オーミック電極４６３ａ、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂ、ヒートパイプ４６９、および電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよびおよび４７３ｄを含むことができる。
第１基板４２１は、ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３を支持することができる。第１基板４２１は、第１ＬＥＤスタック４２３を成長させるための成長基板、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。特に、第１基板４２１は、導電性を有することができる。
第２基板４４１は、ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３を支持することができる。ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３は、第１基板４２１と第２基板４４１との間に配置される。第２基板４４１は、第３ＬＥＤスタック４４３を成長させるための成長基板であってもよい。例えば、第２基板４４１は、サファイア基板またはＧａＮ基板、より具体的には、パターニングされたサファイア基板であってもよい。第１～第３ＬＥＤスタックは、第２基板４４１から第３ＬＥＤスタック４４３、第２ＬＥＤスタック４３３および第１ＬＥＤスタック４２３の順に第２基板４４１上に配置される。例示的な実施例において、単一の第３ＬＥＤスタックが単一の第２基板４４１上に配置される。第２ＬＥＤスタック４３３、第１ＬＥＤスタック４２３および第１基板４２１は、第３ＬＥＤスタック４４３上に配置される。したがって、発光素子４００は、単一ピクセルの単一チップ構造を有することができる。
他の例示的な実施例において、複数の第３ＬＥＤスタック４４３が単一の第２基板４４１上に配置されてもよい。第２ＬＥＤスタック４３３、第１ＬＥＤスタック４２３および第１基板４２１は、それぞれの第３ＬＥＤスタック４４３上に配置されることにより、発光素子４００は、複数のピクセルの単一チップ構造を有する。
いくつかの例示的な実施例において、第２基板４４１は省略可能であり、第３ＬＥＤスタック４４３の下面が露出してもよい。この場合、表面テクスチャリングによって粗い表面が第３ＬＥＤスタック４４３の下面に形成される。
第１ＬＥＤスタック４２３、第２ＬＥＤスタック４３３および第３ＬＥＤスタック４４３のそれぞれは、第１導電型半導体層４２３ａ、４３３ａおよび４４３ａと、第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂと、これらの間にそれぞれ介在した活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
ＬＥＤスタックは、第２基板４４１により近く配置されるほど、波長がより短い光を放出することができる。例えば、第１ＬＥＤスタック４２３は、赤色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック４３３は、緑色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第３ＬＥＤスタック４４３は、青色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック４２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系井戸層を含むことができ、第２ＬＥＤスタック４３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができ、第３ＬＥＤスタック４４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。発光素子４００が、当業界で知られているように、約１０，０００μｍ２未満、または他の例示的な実施例において約４，０００μｍ２または２，５００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック４２３は、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出することができ、第２および第３ＬＥＤスタック４３３および４４３は、マイクロＬＥＤの小さなフォームファクタによって、作動に悪影響を及ぼすことなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の光を放出することができる。
また、それぞれのＬＥＤスタック４２３、４３３、４４３の第１導電型半導体層４２３ａ、４３３ａおよび４４３ａは、ｎ型半導体層であってもよく、その第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂは、ｐ型半導体層であってもよい。図示の例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック４２３の上面は、ｎ型半導体層４２３ａであり、第２ＬＥＤスタック４３３の上面は、ｎ型半導体層４３３ａであり、第３ＬＥＤスタック４４３の上面は、ｐ型半導体層４４３ｂである。特に、第３ＬＥＤスタック４４３の半導体層のみが第１および第２ＬＥＤスタック４２３および４３３の半導体層と異なる順に積層される。第３ＬＥＤスタック４４３の第１導電型半導体層４４３ａは、表面テクスチャリングされて光抽出効率を向上させることができる。いくつかの例示的な実施例において、第２ＬＥＤスタック４３３の第１導電型半導体層４３３ａは表面テクスチャリングされてもよい。
第１ＬＥＤスタック４２３、第２ＬＥＤスタック４３３および第３ＬＥＤスタック４４３は、互いに重なるように積層され、実質的に同一の発光面積を有することができる。また、それぞれのＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３において、第１導電型半導体層４２３ａ、４３３ａおよび４４３ａは、それぞれ第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂと実質的に同一の面積を有することができる。特に、例示的な実施例による第１ＬＥＤスタック４２３および第２ＬＥＤスタック４３３のそれぞれにおいて、第１導電型半導体層４２３ａまたは４３３ａは、第２導電型半導体層４２３ｂまたは４３３ｂと完全に重なっていてもよい。第３ＬＥＤスタック４４３において、第１導電型半導体層４４３ａを露出させるために第２導電型半導体層４４３ｂ上にホールｈ５が形成されるので、第１導電型半導体層４４３ａは、第２導電型半導体層４４３ｂよりやや大きい面積を有する。
第１ＬＥＤスタック４２３は、第２基板４４１と離隔して配置され、第２ＬＥＤスタック４３３は、第１ＬＥＤスタック４２３の下に配置され、第３ＬＥＤスタック４４３は、第２ＬＥＤスタック４３３の下に配置される。第１ＬＥＤスタック４２３が第２および第３ＬＥＤスタック４３３および４４３よりも長い波長を有する光を放出可能なため、第１ＬＥＤスタック４２３から発生した光は、第１および第３ＬＥＤスタック４３３および４４３および第２基板４４１を通過した後に外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック４３３は、第３ＬＥＤスタック４４３より長い波長の光を放出可能なため、第２ＬＥＤスタック４３３から発生した光は、第３ＬＥＤスタック４４３および第２基板４４１を通過した後に外部に放出される。
分布ブラッグ反射層４２２は、第１基板４２１と第１ＬＥＤスタック４２３との間に配置される。分布ブラッグ反射層４２２は、第１ＬＥＤスタック４２３から発生した光を反射させて、光が基板４２１による吸収により損失するのを防止する。例えば、分布ブラッグ反射層４２２は、ＡｌＡｓ系およびＡｌＧａＡｓ系半導体層を交互に積層することにより形成可能である。
第１透明電極４２５は、第１ＬＥＤスタック４２３と第２ＬＥＤスタック４３３との間に配置される。第１透明電極４２５は、第１ＬＥＤスタック４２３の第２導電型半導体層４２３ｂとオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック４２３から発生した光を透過させる。第１透明電極４２５は、金属層またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層などのような透明酸化物層を含むことができる。
第２透明電極４３５は、第２ＬＥＤスタック４３３の第２導電型半導体層４３３ｂとオーミック接触する。図示のように、第２透明電極４３５は、第２ＬＥＤスタック４３３と第３ＬＥＤスタック４４３との間で第２ＬＥＤスタック４３３の下面と接触する。第２透明電極４３５は、赤色光および緑色光を透過する金属層または導電性酸化物層を含むことができる。
第３透明電極４４５は、第３ＬＥＤスタック４４３の第２導電型半導体層４４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極４４５は、第２ＬＥＤスタック４３３と第３ＬＥＤスタック４４３との間に配置され、第３ＬＥＤスタック４４３の上面と接触する。第３透明電極４４５は、赤色光および緑色光を透過する金属層または導電性酸化物層を含むことができる。また、第３透明電極４４５は、青色光を透過してもよい。第２透明電極４３５および第３透明電極４４５のそれぞれは、電流拡散を助けるためにそれぞれのＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する。第２および第３透明電極４３５および４４５のための導電性酸化物層の例は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどを含むことができる。
第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８は、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３の第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂで電流を拡散させるために配置される。図示のように、第１電流スプレッダ４２８は、第１透明電極４２５を介して露出した第２導電型半導体層４２３ｂ上に配置され、第２電流スプレッダ４３８は、第２透明電極４３５を介して露出した第２導電型半導体層４３３ｂ上に配置され、第３電流スプレッダ４４８は、第３透明電極４４５を介して露出した第２導電型半導体層４４３ｂ上に配置される。図５２Ａに示すように、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８のそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３それぞれの周縁に沿って配置される。また、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８のそれぞれは、それぞれのＬＥＤスタックの中心を取り囲むように実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、電流スプレッダは、実質的に細長い線形または曲線形のような多様な形状を有してもよい。さらに、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８は、互いに重なるように配置されてもよいが、これに限定されるものではない。
第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８は、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５から分離される。これによって、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８の側面と第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５との間にギャップが形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８のうちの少なくとも１つは、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５と接触可能である。
第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８は、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５より高い導電性を有する物質で形成可能なため、電流は、第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂの広い領域にわたって均一に拡散することができる。
オーミック電極４４６は、第１ＬＥＤスタック層４４３の第１導電型半導体層４４３ａとオーミック接触する。オーミック電極４４６は、第３透明電極４４５および第２導電型半導体層４４３ｂを介して露出した第１導電型半導体層４４３ａ上に配置される。オーミック電極４４６は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ／ＴｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉで形成される。エッチング工程でオーミック電極４４６の表面が露出すると、エッチング停止層として機能するためのＮｉ層がオーミック電極４４６の表面に形成される。オーミック電極４４６は、多様な形状を有するように形成され、特に、電流スプレッダとして機能するために実質的に細長い形状に形成される。いくつかの例示的な実施例において、オーミック電極４４６は省略可能である。
第１カラーフィルタ４４７は、第３透明電極４４５と第２ＬＥＤスタック４３３との間に配置され、第２カラーフィルタ４５７は、第２ＬＥＤスタック４３３と第１ＬＥＤスタック４２３との間に配置される。第１カラーフィルタ４４７は、第１および第２ＬＥＤスタック４２３および４３３から発生した光を透過させながら、第３ＬＥＤスタック４４３から発生した光を反射させる。第２カラーフィルタ４５７は、第１ＬＥＤスタック４２３から発生した光を透過させながら、第２ＬＥＤスタック４３３から発生した光を反射させる。したがって、第１ＬＥＤスタック４２３から発生した光は、第２ＬＥＤスタック４３３および第３ＬＥＤスタックを介して外部に放出される。第２ＬＥＤスタック４３３から発生した光は、第３ＬＥＤスタック４４３を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック４３３から発生した光が第１ＬＥＤスタック４２３に入るのを防止するか、第３ＬＥＤスタック４４３から発生した光が第２ＬＥＤスタック４３３に入るのを防止することにより、光損失を防止することができる。
いくつかの例示的な実施例において、第２カラーフィルタ４５７は、第３ＬＥＤスタック４４３から発生した光を反射することができる。
第１および第２カラーフィルタ４４７および４５７は、例えば、低周波帯域、例えば長波長帯域の光を通過させる低周波通過フィルタ、所定の波長帯域の光を通過させる帯域通過フィルタ、または所定の波長帯域の光が通過するのを防止する帯域阻止フィルタを含むことができる。特に、第１および第２カラーフィルタ４４７および４５７のそれぞれは、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２のような、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。特に、第１および第２カラーフィルタ４４７および４５７のそれぞれは、分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ）を含むことができる。また、分布ブラッグ反射層の阻止帯域は、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２層の厚さを調節することにより制御可能である。さらに、低周波通過フィルタおよび帯域通過フィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。
第１ボンディング層４４９は、第２ＬＥＤスタック４３３を第３ＬＥＤスタック４４３に結合させる。第１ボンディング層４４９は、第１カラーフィルタ４４７と第２透明電極４３５との間で第１カラーフィルタ４４７を第２透明電極４３５に結合させることができる。例えば、第１ボンディング層４４９は、透明な有機物質または透明な無機物質で形成される。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などが挙げられ、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどが挙げられる。より具体的には、第１ボンディング層４４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
第２ボンディング層４５９は、第２ＬＥＤスタック４３３を第１ＬＥＤスタック４２３に結合させる。図示のように、第２ボンディング層４５９は、第２カラーフィルタ４５７と第１透明電極４２５との間に配置される。第２ボンディング層４５９は、第１ボンディング層４４９と実質的に同一の物質で形成される。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５は、第１基板４２１を介して形成される。ホールｈ１は、第１透明電極４２５を露出させるように、第１基板４２１、分布ブラッグ反射層４２２および第１ＬＥＤスタック４２３を介して形成される。ホールｈ２は、第１基板４２１、分布ブラッグ反射層４２２、第１透明電極４２５、第２ボンディング層４５９および第２カラーフィルタ４５７を介して形成されて第２ＬＥＤスタック４３３の第１導電型半導体層４３３ａを露出させてもよい。
ホールｈ３は、第１基板４２１、分布ブラッグ反射層４２２、第１透明電極４２５、第２ボンディング層４５９および第２カラーフィルタ４５７および第２ＬＥＤスタック４３３を介して形成されて第２透明電極４３５を露出させてもよい。ホールｈ４は、第１基板４２１、分布ブラッグ反射層４２２、第１透明電極４２５、第２ボンディング層４５９、第２カラーフィルタ４５７、第２ＬＥＤスタック４３３、第２透明電極４３５、第１ボンディング層４４９および第１カラーフィルタ４４７を介して形成されて第３透明電極４４５を露出させてもよい。また、ホールｈ５は、第１基板４２１、分布ブラッグ反射層４２２、第１透明電極４２５、第２ボンディング層４５９、第２カラーフィルタ４５７、第２ＬＥＤスタック４３３、第２透明電極４３５、第１ボンディング層４４９および第１カラーフィルタ４４７を介して形成されてオーミック電極４４６を露出させてもよい。いくつかの例示的な実施例において、オーミック電極４４６が省略される場合、第１導電型半導体層４４３ａは、ホールｈ５によって露出してもよい。
ホールｈ１、ｈ３およびｈ４は、互いに分離されて第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５を露出させるものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５は、単一ホールを介して露出してもよい。
また、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５は、ホールｈ１、ｈ３およびｈ４を介して露出するものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８が露出してもよい。
下部絶縁層４６１は、第１基板４２１の上部面を覆いかつ、第１基板４２１および第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３の側面を覆う。また、下部絶縁層４６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の側面を覆う。しかし、下部絶縁層４６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５それぞれの底面を露出させるようにパターニングされてもよい。また、下部絶縁層４６１は、第１基板４２１の上面を露出させるようにパターニングされてもよい。
オーミック電極４６３ａは、第１基板４２１の上面とオーミック接触する。オーミック電極４６３ａは、下部絶縁層４６１をパターニングすることにより露出した第１基板４２１の露出領域に形成できる。オーミック電極４６３ａは、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ｂおよび４６７ｂは、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５に接続され、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８に接続される。
貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５に配置される。貫通ホールビア４６３ｂは、ホールｈ１に配置され、第１透明電極４２５に接続される。貫通ホールビア４６５ａは、ホールｈ２に配置され、第１導電型半導体層４３３ａとオーミック接触可能である。貫通ホールビア４６５ｂは、ホールｈ３に配置され、第２透明電極４３５に電気的に接続される。貫通ホールビア４６７ａは、ホールｈ５に配置され、第１導電型半導体層４４３ａに電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア４６７ａは、ホールｈ５を介してオーミック電極４４５に電気的に接続される。貫通ホールビア４６７ｂは、ホールｈ４に配置され、第３透明電極４４５に接続される。貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ｂおよび４６７ｂは、第１～第３透明電極４２５、４３５および４４５に接続されるか、第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８に接続されてもよい。
貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂは、下部絶縁層４６１によってホールの内側で基板４２１から分離および絶縁される。貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂは、基板４２１を貫通することができ、分布ブラッグ反射層４２２を貫通することもできる。
それぞれのヒートパイプ４６９の少なくとも一部は、基板４２１の内側に配置される。特に、ヒートパイプ４６９は、第１ＬＥＤスタック４２３上に配置され、分布ブラッグ反射層４２２上に配置される。ヒートパイプ４６９は、分布ブラッグ反射層４２２と接触するか、分布ブラッグ反射層４２２から分離されてもよい。ヒートパイプ４６９が分布ブラッグ反射層４２２上に配置されることにより、分布ブラッグ反射層４２２は、ヒートパイプ４６９によって損傷しないことがあり、したがって、ヒートパイプ４６９による分布ブラッグ反射層４２２の反射率の減少が防止できる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、分布ブラッグ反射層４２２内にヒートパイプ４６９の一部が配置される。
図５２Ｂに示すように、ヒートパイプ４６９は、オーミック電極４６３ａに接続される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、ヒートパイプ４６９は、オーミック電極４６３ａから分離される。また、ヒートパイプ４６９の上面は、基板４２１の上面と実質的に同一の高さであってもよいが、いくつかの例示的な実施例では、ヒートパイプ４６９の上面は、基板４２１の上面上に突出してもよい。
上部絶縁層４７１は、下部絶縁層４６１およびオーミック電極４６３ａを覆う。上部絶縁層４７１は、第１基板４２１および第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３の側面で下部絶縁層４６１を覆うことができる。下部絶縁層４６１の上面は、上部絶縁層４７１によって覆われてもよい。上部絶縁層４７１は、オーミック電極４６３ａを露出させるための開口部４７１ａを有することができ、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂを露出させるための開口部を有してもよい。
上部絶縁層４７１は、ヒートパイプ４６９の上部を覆うことができるが、いくつかの例示的な実施例では、上部絶縁層４７１は、ヒートパイプ４６９の上面を露出させてもよい。
下部絶縁層４６１または上部絶縁層４７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されるが、これに限定されるものではない。例えば、下部絶縁層４６１または上部絶縁層４７１は、異なる屈折率を有する絶縁層を積層することにより形成された分布ブラッグ反射層であってもよい。特に、上部絶縁層４７１は、光反射層または遮光層であってもよい。
電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、上部絶縁層４７１上に配置され、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３に電気的に接続される。例えば、第１電極パッド４７３ａは、上部絶縁層４７１の開口部４７１ａを介して露出したオーミック電極４６３ａに電気的に接続され、第２電極パッド４７３ｂは、上部絶縁層４７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア４６５ａに電気的に接続される。また、第３電極パッド４７３ｃは、上部絶縁層４７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア４６７ａに電気的に接続される。共通電極パッド４７３ｄは、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ｂおよび４６７ｂに共通に電気的に接続される。
したがって、共通電極パッド４７３ｄは、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３の第２導電型半導体層４２３ｂ、４３３ｂおよび４４３ｂに電気的に接続され、電極パッド４７３ａ、４７３ｂおよび４７３ｃのそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３の第１導電型半導体層４２３ａ、４３３ａおよび４４３ａにそれぞれ電気的に接続される。
図示の例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック４２３は、電極パッド４７３ｄおよび４７３ａに電気的に接続され、第２ＬＥＤスタック４３３は、電極パッド４７３ｄおよび４７３ｂに電気的に接続され、第３ＬＥＤスタック４４３は、電極パッド４７３ｄおよび４７３ｃに電気的に接続される。
このように、第１ＬＥＤスタック４２３、第２ＬＥＤスタック４３３および第３ＬＥＤスタック４４３のアノードは、電極パッド４７３ｄに電気的に接続され、そのカソードは、第１～第３電極パッド４７３ａ、４７３ｂおよび４７３ｃにそれぞれ電気的に接続される。これによって、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３は、独立して駆動可能である。
ヒートパイプ４６９は、オーミック電極４６３ａを介して第１電極パッド４７３ａに電気的に接続される。いくつかの例示的な実施例において、ヒートパイプ４６９の一部は、第１電極パッド４７３ａの下部領域に配置される。
図５３Ａ、図５３Ｂ、図５４Ａ、図５４Ｂ、図５５Ａ、図５５Ｂ、図５６、図５７、図５８、図５９Ａ、図５９Ｂ、図６０Ａ、図６０Ｂ、図６１Ａ、図６１Ｂ、図６２Ａ、図６２Ｂ、図６３Ａ、図６３Ｂ、図６４Ａ、図６４Ｂ、図６５Ａおよび図６５Ｂは、本開示の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図において、それぞれの平面図は、図５２Ａに相当し、それぞれの断面図は、当該平面図のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図５３Ｂおよび図５４Ｂは、それぞれ図５３Ａおよび図５４ＡのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
まず、図５３Ａおよび図５３Ｂを参照すれば、第１基板４２１上に第１ＬＥＤスタック４２３を成長させる。第１基板４２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。また、第１ＬＥＤスタック４２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層４２３ａと、活性層と、第２導電型半導体層４２３ｂとを含む。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。分布ブラッグ反射層４２２は、第１ＬＥＤスタック４２３の成長前に形成されてもよい。分布ブラッグ反射層４２２は、例えば、ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ層を繰り返し積層することにより形成されたスタック構造を有してもよい。
第２導電型半導体層４２３ｂ上に第１透明電極４２５を形成することができる。第１透明電極４２５は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明酸化物層、透明金属層などで形成される。
第１透明電極４２５は、第２導電型半導体層４２３ｂを露出させるための開口部を有するように形成され、その開口部内に第１電流スプレッダ４２８が形成される。第１透明電極４２５は、例えば、第２導電型半導体層４２３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。第１透明電極４２５の開口部は、第１電流スプレッダ４２８が形成可能な領域を画定することができる。
図５３Ａは、第１電流スプレッダ４２８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第１電流スプレッダ４２８は、実質的に細長い線形または曲線形のような多様な形状を有してもよい。第１電流スプレッダ４２８は、リフトオフ技術などにより形成可能であり、その側面は、第１透明電極４２５から分離される。第１電流スプレッダ４２８は、第１透明電極４２５と同一または類似の厚さを有するように形成できる。
図５４Ａおよび図５４Ｂを参照すれば、基板４３１上に第２ＬＥＤスタック４３３を成長させ、第２ＬＥＤスタック４３３上に第２透明電極４３５を形成する。第２ＬＥＤスタック４３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層４３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層４３３ｂとを含むことができる。基板４３１は、その上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、ＧａＡｓ基板またはＧａＰ基板、またはその上にＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、サファイア基板であってもよい。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。第２ＬＥＤスタック４３３のためのＡｌ、ＧａおよびＩｎの組成比は、第２ＬＥＤスタック４３３が、例えば、緑色光を放出できるように決定されてもよい。また、ＧａＰ基板が使用される場合、純粋なＧａＰ層または窒素（Ｎ）がドーピングされたＧａＰ層がＧａＰ上に形成されて緑色光を放出する。第２透明電極４３５は、第２導電型半導体層４３３ｂとオーミック接触する。第２透明電極４３５は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどのような金属層または導電性酸化物層で形成される。
第２透明電極４３５は、第２導電型半導体層４３３ｂを露出させるための開口部を有するように形成され、その開口部には第２電流スプレッダ４３８が形成される。第２透明電極４３５は、例えば、第２導電型半導体層４３３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。第２透明電極４３５の開口部は、第２電流スプレッダ４３８が形成可能な領域を画定することができる。
図５４Ａは、第２電流スプレッダ４３８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第２電流スプレッダ４３８は、実質的に細長い線形または曲線形のような多様な形状を有してもよい。第２電流スプレッダ４３８は、リフトオフ技術などにより形成可能であり、その側面は、第２透明電極４３５から分離される。第２電流スプレッダ４３８は、第２透明電極４３５と同一または類似の厚さを有するように形成できる。
第２電流スプレッダ４３８は、第１電流スプレッダ４２８と実質的に同一の形状および大きさを有することができるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
図５５Ａおよび図５５Ｂを参照すれば、第２基板４４１上に第３ＬＥＤスタック４４３を成長させ、第３ＬＥＤスタック４４３上に第３透明電極４４５を形成する。第３ＬＥＤスタック４４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層４４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層４４３ｂとを含むことができる。第１導電型は、ｎ型であってもよく、第２導電型は、ｐ型であってもよい。
第２基板４４１は、その上にＧａＮ系半導体層を成長させることができる基板であり、第１基板４２１と異なってもよい。第３ＬＥＤスタック４４３のためのＡｌＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック４４３が、例えば、青色光を放出するように決定される。第３透明電極４４５は、第２導電型半導体層４４３ｂとオーミック接触する。第３透明電極４４５は、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯなどのような導電性酸化物層で形成される。
第３透明電極４４５は、第１導電型半導体層４４３ａを露出させるための開口部と、第２導電型半導体層４４３ｂを露出させるための開口部とを有するように形成される。第１導電型半導体層４４３ａを露出させるための開口部は、オーミック電極４４６が形成可能な領域を画定することができ、第２導電型半導体層４４３ｂを露出させるための開口部は、第３電流スプレッダ４４８が形成可能な領域を画定することができる。
第３透明電極４４５は、例えば、第２導電型半導体層４４３ｂを露出させるための開口部を形成可能なフォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされる。次に、第２導電型半導体層４４３ｂを部分的にエッチングして第１導電型半導体層４４３ａを露出させ、第１導電型半導体層４４３ａの露出領域にオーミック電極４４６を形成することができる。オーミック電極４４６は、金属層で形成され、第１導電型半導体層４４３ａとオーミック接触可能である。例えば、オーミック電極４４６は、Ｎｉ／Ａｕ／ＴｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉの多層構造で形成される。オーミック電極４４６は、第３透明電極４４５および第２導電型半導体層４４３ｂから電気的に分離される。
第２導電型半導体層４４３ｂの露出領域には第３電流スプレッダ４４８を形成する。図５５Ａは、第３電流スプレッダ４４８が実質的に長方形状を有するものとして示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、第３電流スプレッダ４４８は、実質的に細長い線形または曲線形のような多様な形状を有してもよい。第３電流スプレッダ４４８は、リフトオフ技術などにより形成可能であり、その側面は、第３透明電極４４５から分離される。第３電流スプレッダ４４８は、第３透明電極４４５と同一または類似の厚さを有するように形成できる。
第３電流スプレッダ４４８は、第１または第２電流スプレッダ４２８または４３８と実質的に同一の形状および大きさを有することができるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
次に、第２透明電極４４５上に第１カラーフィルタ４４７を形成する。第１カラーフィルタ４４７は、図５２Ａおよび図５２Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
図５６を参照すれば、図５５Ａおよび図５５Ｂの第３ＬＥＤスタック４４３上に図５４Ａおよび図５４Ｂの第２ＬＥＤスタックをボンディングし、それから第２基板を除去する。
第１カラーフィルタ４４７を第２透明電極４３５に互いに向かい合うようにボンディングする。例えば、第１カラーフィルタ４４７および第２透明電極４３５上にボンディング物質層を形成することができ、互いにボンディングして第１ボンディング層４４９を形成する。ボンディング物質層は、例えば、透明有機物質層または透明無機物質層であってもよい。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などがあり得、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどがあり得る。より具体的には、第１ボンディング層４４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
第２電流スプレッダ４３８は、第３電流スプレッダ４４８と重なるように配置されてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
その後、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフにより基板４３１を第２ＬＥＤスタック４３３から除去することができる。このように、第２ＬＥＤスタック４３３の第１導電型半導体層４３３ａの上面が露出する。第１導電型半導体層４３３ａの露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図５７を参照すれば、第２ＬＥＤスタック４３３上に第２カラーフィルタ４５７を形成する。第２カラーフィルタ４５７は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能であり、図５２Ａおよび図５２Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
次いで、図５８を参照すれば、図５３Ａおよび図５３Ｂの第１ＬＥＤスタック４２３を第２ＬＥＤスタック４３３にボンディングする。第２カラーフィルタ４５７を第１透明電極４２５に互いに向かい合うようにボンディングすることができる。例えば、第２カラーフィルタ４５７および第１透明電極４２５上にボンディング物質層を形成し、互いにボンディングして第２ボンディング層４５９を形成することができる。ボンディング物質層は、第１ボンディング層４４９を参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
第１電流スプレッダ４２８は、第２または第３電流スプレッダ４３８、４４８と重なるように配置されてもよいが、本発明の概念が限定されるものではない。
図５９Ａおよび図５９Ｂを参照すれば、第１基板４２１を介してホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５を形成し、素子領域を画定する分離トレンチを形成して第１基板４４１を露出させる。
ホールｈ１は、第１透明電極４２５を露出させ、ホールｈ２は、第１導電型半導体層４３３ａを露出させ、ホールｈ３は、第２透明電極４３５を露出させ、ホールｈ４は、第３透明電極４４５を露出させ、ホールｈ５は、オーミック電極４４６を露出させる。ホールｈ５がオーミック電極４４６を露出させる場合、オーミック電極４４６の上面は、エッチング防止層、例えば、Ｎｉ層を含むことができる。例示的な実施例において、ホールｈ１、ｈ３およびｈ４は、それぞれ第１～第３電流スプレッダ４２８、４３８および４４８を露出させてもよい。また、ホールｈ５は、第１導電型半導体層４４３ａを露出させてもよい。
分離トレンチは、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３それぞれの周辺に沿って第２基板４４１を露出させてもよい。図示の例示的な実施例では、分離トレンチが第２基板４４１を露出させるように形成されたものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、分離トレンチが第１導電型半導体層４４３ａを露出させるように形成できる。ホールｈ５は、エッチング技術などにより分離トレンチとともに形成されてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５および分離トレンチは、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術により形成可能であり、特定の形成順序に限定されない。例えば、より浅いホールがより深いホールの前に形成されるか、その逆であってもよい。分離トレンチは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５を形成する前または後に形成されてもよい。そうでなければ、分離トレンチは、前述のように、ホールｈ５とともに形成されてもよい。
図６０Ａおよび図６０Ｂを参照すれば、第１基板４２１上に下部絶縁層４６１を形成する。下部絶縁層４６１は、第１基板４２１の側面、および分離トレンチを介して露出した第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３、４４３の側面を覆うことができる。
下部絶縁層４６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の側面を覆うこともできる。下部絶縁層４６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５それぞれの底面を露出させるようにパターニングされる。また、下部絶縁層４６１は、基板４２１の上面を露出させるようにパターニングされる。第１基板４２１は、例えば、発光素子の面積の半分を超える比較的広い領域にわたって露出してもよい。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の底面を露出させる工程および基板４２１の上面を露出させる工程は、同一の工程または別途の工程で行われてもよい。
下部絶縁層４６１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されてもよいが、これに限定されるものではない。下部絶縁層４６１は、分布ブラッグ反射層であってもよい。
図６１Ａおよび図６１Ｂを参照すれば、基板４２１にホールｈ６を形成する。ホールｈ６は、基板４２１を横切って配置される。ホールｈ６は、図６１Ｂに示すように、基板４２１を介して分布ブラッグ反射層４２２を露出させてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、ホールｈ６の底面は、基板４２１の内側に形成され、ホールｈ６が分布ブラッグ反射層４２２から分離されて分布ブラッグ反射層４２２上に配置されるようにしてもよい。他の例示的な実施例において、ホールｈ６は、分布ブラッグ反射層４２２内に延びてもよい。
図６２Ａおよび図６２Ｂを参照すれば、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の内側に貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂを形成し、ホールｈ６の内側にヒートパイプ４６９を形成する。貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂおよびヒートパイプ４６９は、電気メッキなどにより形成できる。例えば、まず、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５およびｈ６および貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂの内側にシード層が形成され、ヒートパイプ４６９は、シード層を用いて銅でメッキすることにより形成される。シード層は、例えば、Ｎｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｃｕで形成される。
図示の例示的な実施例において、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂは、下部絶縁層４６１によって基板４２１から分離される。しかし、ヒートパイプ４６９は、基板４２１の内側で基板４２１と接触可能である。これによって、ヒートパイプ４６９と基板４２１との間で熱交換が起こり、ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３で発生した熱が基板４２１および／または外部に容易に拡散することができる。
図６３Ａおよび図６３Ｂを参照すれば、第１基板４２１上にオーミック電極４６３ａを形成する。オーミック電極４６３ａは、下部絶縁層４６１をパターニングすることにより露出した第１基板４２１の露出領域に形成される。オーミック電極４６３ａは、第１基板４２１とオーミック接触する導電層で形成され、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。
図６３Ａに示すように、オーミック電極４６３ａは、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂから分離され、ヒートパイプ４６９を覆うことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、オーミック電極４６３ａは、ヒートパイプ４６９から分離される。
図６４Ａおよび図６４Ｂを参照すれば、下部絶縁層４６１およびオーミック電極４６３ａを覆うように上部絶縁層４７１を形成する。上部絶縁層４７１は、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３および第１基板４２１の側面で下部絶縁層４６１を覆うこともできる。上部絶縁層４７１は、オーミック電極４６３ａを露出させる開口部４７１ａとともに、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂ、４６７ａおよび４６７ｂを露出させる開口部を形成するようにパターニングされる。
上部絶縁層４７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のような透明な酸化物層で形成されてもよいが、これに限定されない。例えば、上部絶縁層４７１は、光反射絶縁層、例えば、分布ブラッグ反射層または光吸収層のような遮光層であってもよい。
図６５Ａおよび図６５Ｂを参照すれば、上部絶縁層４７１上に電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄを形成する。電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、第１～第３電極パッド４７３ａ、４７３ｂおよび４７３ｃと、共通電極パッド４７３ｄとを含むことができる。
第１電極パッド４７３ａは、上部絶縁層４７１の開口部４７１ａを介して露出したオーミック電極４６３ａに接続され、第２電極パッド４７３ｂは、貫通ホールビア４６５ａに接続され、第３電極パッド４７３ｃは、貫通ホールビア４６７ａに接続される。共通電極パッド４７３ｄは、貫通ホールビア４６３ｂ、４６５ｂ、４６７ｂに共通に接続される。
電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、互いに電気的に分離されているので、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３のそれぞれは、２つの電極パッドに電気的に接続されて独立して駆動される。
その後、第２基板４４１をそれぞれの発光素子のための領域に分割して発光素子４００を完成する。図６５Ａに示すように、電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、それぞれの発光素子４００の４つの角近傍に配置される。また、電極パッド４７３ａ、４７３ｂ、４７３ｃおよび４７３ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
第２基板４４１は、分割されたものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、第２基板４４１は除去可能である。この場合、第１導電型半導体層４４３の露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図６６Ａおよび図６６Ｂは、他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子４０２の概略平面図および断面図である。
図６６Ａおよび図６６Ｂを参照すれば、図示の例示的な実施例による発光素子４０２は、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３のアノードが第１～第３電極パッド４１７３ａ、４１７３ｂおよび４１７３ｃに独立に接続され、そのカソードが共通電極パッド４１７３ｄに電気的に接続されることを除き、図５２Ａおよび図５２Ｂを参照して説明した発光素子４００と一般的に類似している。
特に、第１電極パッド４１７３ａは、貫通ホールビア４１６３ｂを介して第１透明電極４２５に電気的に接続され、第２電極パッド４１７３ｂは、貫通ホールビア４１６５ｂを介して第２透明電極４３５に電気的に接続され、第３電極パッド４１７３ｃは、貫通ホールビア４１６７ｂを介して第３透明電極４４５に電気的に接続される。共通電極パッド４１７３ｄは、上部絶縁層４７１の開口部４７１ａを介して露出したオーミック電極４１６３ａに電気的に接続され、また、貫通ホールビア４１６５ａ、４１６７ａを介して第２ＬＥＤスタック４３３および第３ＬＥＤスタック４４５の第１導電型半導体層４３３ａおよび４４３ａに電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア４１６５ａは、第１導電型半導体層４３３ａに接続され、貫通ホールビア４１６７ａは、第１導電型半導体層４４３ａとオーミック接触するオーミック電極４４６に接続される。
ヒートパイプ４１６９は、図５２Ａおよび図５２Ｂを参照して説明されているように配置される。しかし、図示の例示的な実施例では、ヒートパイプ４１６９は、オーミック電極４１６３ａに接続されるので、共通電極パッド４１７３ｄに電気的に接続される。
図６７Ａおよび図６７Ｂは、それぞれ例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子４０３の概略平面図および断面図である。
図６７Ａおよび図６７Ｂを参照すれば、図示の例示的な実施例による発光素子４０３は、ヒートパイプ４２６９が下部絶縁層４６１によって基板４２１から絶縁されることを除き、図５２Ａおよび５２Ｂを参照して説明した発光素子４００と一般的に類似している。
より具体的には、下部絶縁層４６１は、貫通ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の側壁を覆い、ヒートパイプ４２６９が形成されたホールｈ６の側壁も覆う。また、下部絶縁層４６１は、ホールｈ６の底面を覆うこともできる。
また、ヒートパイプ４２６９は、オーミック電極４６３ａから分離される。したがって、ヒートパイプ４２６９は、基板４２１から電気的に分離される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、オーミック電極４６３ａがヒートパイプ４２６９を覆い、ヒートパイプ４２６９に接続されてもよい。
図６０Ａおよび図６０Ｂを再度参照すれば、ホールｈ６は、発光素子４００において下部絶縁層４６１を形成した後に形成される。しかし、図示の例示的な実施例によれば、ホールｈ６の内側で下部絶縁層４６１によってヒートパイプ４２６９が基板４２１から分離されるので、下部絶縁層４６１は、ホールｈ６の内側にも形成される。これによって、貫通ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５およびホールｈ６が形成された後、下部絶縁層４６１が形成される。例えば、貫通ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５およびホールｈ６が形成された後、貫通ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５およびホールｈ６の側壁は、下部絶縁層４６１で覆われる。次に、貫通ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の内側の下部絶縁層４６１をパターニングして開口部を形成する場合、ホールｈ６の底面に形成された下部絶縁層４６１は、例えば、マスクでホールｈ６を覆うことによりパターニングされないことがある。
図６８Ａおよび図６８Ｂは、他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子４０４の概略平面図および断面図である。
図６８Ａおよび図６８Ｂを参照すれば、図示の例示的な実施例による発光素子４０４は、ヒートパイプ３４６９が電極パッド４１７３ａ、４１７３ｂ、４１７３ｃおよび４１７３ｄの下に追加的に配置されることを除き、図６７Ａおよび図６７Ｂを参照して説明した発光素子４０３と一般的に類似している。
ヒートパイプ３４６９は、電極パッド４１７３ａ、４１７３ｂ、４１７３ｃおよび４１７３ｄに接続可能なため、熱がヒートパイプ３４６９および電極パッド４１７３ａ、４１７３ｂ、４１７３ｃおよび４１７３ｄを介して発光素子４０４の外部に急速に放出できる。
例示的な実施例による発光素子４００、４０２、４０３および４０４は、赤色、緑色および青色光をそれぞれ放出する第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３を含むので、ディスプレイ装置において１つのピクセルとして使用できる。図５１に示すように、ディスプレイ装置は、回路基板４０１上に複数の発光素子４００、４０２、４０３または４０４を配列することにより実現できる。発光素子４００、４０２、４０３および４０４のそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３を含むので、１つのピクセルにおいてサブピクセルの面積を増加させることが可能である。また、第１～第３ＬＥＤスタック４２３、４３３および４４３は、１つの発光素子を実装することにより回路基板に実装可能なため、実装工程の数を減少させることができる。
図５１に示すように、回路基板４０１に実装された発光素子は、パッシブマトリクスまたはアクティブマトリクス駆動方式で駆動できる。
図６９は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略平面図である。
図６９を参照すれば、例示的な実施例による表示装置は、回路基板５０１と、複数の発光素子５００とを含む。
回路基板５０１は、パッシブマトリクス駆動またはアクティブマトリクス駆動のための回路を含むことができる。例示的な実施例において、回路基板５０１は、接続配線と、レジスタとを含むことができる。他の例示的な実施例において、回路基板５０１は、接続配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。また、回路基板５０１は、その内部で回路への電気的接続を可能にするために、その上面に配置された電極パッドを有することができる。
発光素子５００は、回路基板５０１上に配列される。それぞれの発光素子５００は、１つのピクセルを構成することができる。発光素子５００は、回路基板５０１に電気的に接続された電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃ、５７３ｄを含む。また、発光素子５００は、その上面に基板５４１を含むことができる。発光素子５００は、互いに分離されているので、発光素子５００の上面に配置された基板５４１も、互いに分離されている。
発光素子５００の細部事項を図７０Ａおよび図７０Ｂを参照して説明する。図７０Ａは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の概略平面図であり、図７０Ｂは、図７０ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、発光素子５００の上面に配置されるものとして図示および説明されているが、いくつかの例示的な実施例では、発光素子５００は、図６９に示すように、回路基板５０１上にフリップボンディング可能なため、電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、その下面に配置されてもよい。
図７０Ａおよび図７０Ｂを参照すれば、発光素子５００は、第１基板５２１、第２基板５４１、分布ブラッグ反射層５２２、第１ＬＥＤスタック５２３、第２ＬＥＤスタック５３３、第３ＬＥＤスタック５４３、第１オーミック電極５２５、第２オーミック電極５３５、第３オーミック電極５４５、オーミック電極５４６、第１カラーフィルタ５４７、第２カラーフィルタ５５７、第１ボンディング層５４９、第２ボンディング層５５９、下部絶縁層５６１、上部絶縁層５７１、オーミック電極５６３ａ、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂ、および電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃ、５７３ｄを含むことができる。
第１基板５２１は、ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３を支持することができる。第１基板５２１は、第１ＬＥＤスタック５２３を成長させるための成長基板、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。特に、第１基板５２１は、導電性を有することができる。
第２基板５４１は、ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３を支持することができる。ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３は、第１基板５２１と第２基板５４１との間に配置される。第２基板５４１は、第３ＬＥＤスタック５４３を成長させるための成長基板であってもよい。例えば、第２基板５４１は、サファイア基板またはＧａＮ基板、特に、パターニングされたサファイア基板であってもよい。第１～第３ＬＥＤスタックは、第２基板５４１から第３ＬＥＤスタック５４３、第２ＬＥＤスタック５３３および第１ＬＥＤスタック５２３の順に第２基板５４１上に配置される。例示的な実施例において、単一の第３ＬＥＤスタック５４３は、単一の第２基板５４１上に配置される。第２ＬＥＤスタック５３３、第１ＬＥＤスタック５２３および第１基板５２１は、第３ＬＥＤスタック５４３上に配置される。したがって、発光素子５００は、単一ピクセルの単一チップ構造を有することができる。
他の例示的な実施例において、複数の第３ＬＥＤスタック５４３が単一の第２基板５４１上に配置されてもよい。第２ＬＥＤスタック５３３、第１ＬＥＤスタック５２３および第１基板５２１がそれぞれの第３ＬＥＤスタック５４３上に配置可能なため、発光素子５００は、複数のピクセルの単一チップ構造を有する。
いくつかの例示的な実施例において、第２基板５４１は省略可能であり、第３ＬＥＤスタック５４３の下面が露出してもよい。この場合、表面テクスチャリングによって粗い表面が第３ＬＥＤスタック５４３の下面に形成される。
第１ＬＥＤスタック５２３、第２ＬＥＤスタック５３３および第３ＬＥＤスタック５４３のそれぞれは、第１導電型半導体層５２３ａ、５３３ａおよび５４３ａと、第２導電型半導体層５２３ｂ、５３３ｂおよび５４３ｂと、これらの間に介在した活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
ＬＥＤスタックは、第２基板５４１により近く配置されるほど、波長がより短い光を放出することができる。例えば、第１ＬＥＤスタック５２３は、赤色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック５３３は、緑色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよく、第３ＬＥＤスタック５４３は、青色光を放出するように構成された無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック５２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系井戸層を含むことができ、第２ＬＥＤスタック５３３は、ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができ、第３ＬＥＤスタック５４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含むことができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。発光素子５００が、当業界で知られているように、約１０，０００μｍ２未満、または他の例示的な実施例において約４，０００μｍ２または２，５００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック５２３は、赤色、緑色および青色光のうちのいずれか１つを放出することができ、第２および第３ＬＥＤスタック５３３および５４３は、マイクロＬＥＤの小型フォームファクタによって、作動に悪影響を及ぼすことなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の光を放出することができる。
ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３それぞれの第１導電型半導体層５２３ａ、５３３ａおよび５４３ａは、ｎ型半導体層であってもよく、その第２導電型半導体層５２３ｂ、５３３ｂおよび５４３ｂは、ｐ型半導体層であってもよい。図示の例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック５２３の上面は、ｎ型半導体層５２３ａであり、第２ＬＥＤスタック５３３の上面は、ｎ型半導体層５３３ａであり、第３ＬＥＤスタック５４３の上面は、ｐ型半導体層５４３ｂである。より具体的には、第３ＬＥＤスタック５４３の半導体層のみが、第１および第２ＬＥＤスタック５２３および５３３の半導体層と異なる順に積層される。第３ＬＥＤスタック５４３の第１導電型半導体層５４３ａは、光抽出効率を向上させるために表面テクスチャリングされてもよい。いくつかの例示的な実施例において、第２ＬＥＤスタック５３３の第１導電型半導体層５３３ａも表面テクスチャリングされてもよい。
第１ＬＥＤスタック５２３、第２ＬＥＤスタック５３３および第３ＬＥＤスタック５４３は、互いに重なるように積層され、実質的に同一の発光面積を有することができる。また、ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３のそれぞれにおいて、第１導電型半導体層５２３ａ、５３３ａおよび５４３ａは、第２導電型半導体層５２３ｂ、５３３ｂ、５４３ｂと実質的に同一の面積を有することができる。特に、第１ＬＥＤスタック５２３および第２ＬＥＤスタック５３３のそれぞれにおいて、第１導電型半導体層５２３ａまたは５３３ａは、第２導電型半導体層５２３ｂおよび５３３ｂと完全に重なっていてもよい。第３ＬＥＤスタック５４３において、第１導電型半導体層５４３ａを露出させるように第２導電型半導体層５４３ｂ上にホールｈ５が形成されるので、第１導電型半導体層５４３ａは、第２導電型半導体層５４３ｂよりやや大きい面積を有する。
第１ＬＥＤスタック５２３は、第２基板５４１から離隔して配置され、第２ＬＥＤスタック５３３は、第１ＬＥＤスタック５２３の下に配置され、第３ＬＥＤスタック５４３は、第２ＬＥＤスタック５３３の下に配置される。第１ＬＥＤスタック５２３は、第２および第３ＬＥＤスタック５３３および５４３よりも長い波長の光を放出可能なため、第１ＬＥＤスタック５２３から発生した光は、第２および第３ＬＥＤスタック５３３および５４３および第２基板５４１を通過した後に外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック５３３は、第３ＬＥＤスタック５４３よりも長い波長の光を放出可能なため、第２ＬＥＤスタック５３３から発生した光は、第３ＬＥＤスタック５４３および第２基板５４１を通過した後に外部に放出される。
分布ブラッグ反射層５２２は、第１基板５２１と第１ＬＥＤスタック５２３との間に配置される。分布ブラッグ反射層５２２は、第１ＬＥＤスタック５２３から発生した光を反射させて、光が基板５２１による吸収により損失するのを防止する。例えば、分布ブラッグ反射層５２２は、ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ系半導体層を交互に積層することにより形成可能である。
第１オーミック電極５２５は、第１ＬＥＤスタック５２３と第２ＬＥＤスタック５３３との間に配置される。第１オーミック電極５２５は、第１ＬＥＤスタック５２３の第２導電型半導体層５２３ｂとオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック５２３から発生した光を透過させる。第１オーミック電極５２５は、メッシュ電極として形成される。例えば、第１オーミック電極５２５は、Ａｕ－ＺｎまたはＡｕ－Ｂｅ金属層で形成されたメッシュ電極を含むことができる。図７１Ｂに示すように、第１オーミック電極５２５は、パッド領域５２５ａを含むことができ、貫通ホールビア５６３ｂは、パッド領域５２５ａに接続される。
本願で使用される用語「メッシュ電極」は、互いに接続された配線およびその配線で取り囲まれた開口部上に形成可能なメッシュ形状を有する導体または導電性構造体を意味することができる。いくつかの例示的な実施例において、互いに接続された配線は、直線または曲線であってもよいが、これに限定されるものではない。また、配線は、互いに同一または異なる厚さを有してもよく、配線で取り囲まれた開口部は、互いに同一または異なる領域を有する面積を有してもよい。メッシュ電極は、一般的に平面図で規則的なパターンを形成することができるが、いくつかの例示的な実施例では、メッシュ電極によって形成されたパターンは不規則であり得る。第１オーミック電極５２５は、貫通ホールビア５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂが第１オーミック電極５２５と接触せずに通過する開口部を有してもよい。
第２オーミック電極５３５は、第２ＬＥＤスタック５３３の第２導電型半導体層５３３ｂとオーミック接触する。図示のように、第２オーミック電極５３５は、第２ＬＥＤスタック５３３と第３ＬＥＤスタック５４３との間で第２ＬＥＤスタック５３３の下面と接触する。第２オーミック電極５３５は、メッシュ電極として形成される。例えば、第２オーミック電極５３５は、ＰｔまたはＲｈを含むメッシュ電極を含むことができ、例えば、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔの多層構造を有してもよい。第２オーミック電極５３５は、貫通ホールビア５６５ｂを接続するためのパッド領域（図７２Ａの５３５ａ参照）を含むことができる。
第３オーミック電極５４５は、第３ＬＥＤスタック５４３の第２導電型半導体層５４３ｂとオーミック接触する。第３オーミック電極５４５は、第２ＬＥＤスタック５３３と第３ＬＥＤスタック５４３との間に配置され、第３ＬＥＤスタック５４３の上面と接触する。例示的な実施例において、第３オーミック電極５４５は、赤色または緑色光を透過する金属層またはＺｎＯのような導電性酸化物層で形成される。第３オーミック電極５４５は、青色光を透過してもよい。他の例示的な実施例において、第３オーミック電極５４５は、メッシュ電極として形成されてもよい。例えば、第３オーミック電極５４５は、ＰｔまたはＲｈを含むメッシュ電極を含むことができ、例えば、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔの多層構造を有してもよい。第３オーミック電極５４５は、貫通ホールビア５６７ｂを接続するためのパッド領域（図７３Ａの５４５ａ参照）を含むことができる。
第１オーミック電極５２５、第２オーミック電極５３５および第３オーミック電極５４５それぞれは、電流拡散を助けるためにそれぞれのＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する。また、メッシュ電極は、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３から発生した光を透過させる開口部を含む。
第１カラーフィルタ５４７は、第３オーミック電極５４５と第２ＬＥＤスタック５３３との間に配置され、第２カラーフィルタ５５７は、第２ＬＥＤスタック５３３と第１ＬＥＤスタック５２３との間に配置される。第１カラーフィルタ５４７は、第１および第２ＬＥＤスタック５２３および５３３から発生した光を透過させながら、第３ＬＥＤスタック５４３から発生した光を反射させる。第２カラーフィルタ５５７は、第１ＬＥＤスタック５２３から発生した光を透過させながら、第２ＬＥＤスタック５３３から発生した光を反射させる。したがって、第１ＬＥＤスタック５２３から発生した光は、第２ＬＥＤスタック５３３および第３ＬＥＤスタック５４３を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック５３３から発生した光は、第３ＬＥＤスタック５４３を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック５３３から発生した光が第１ＬＥＤスタック５２３に入るか、第３ＬＥＤスタック５４３から発生した光が第２ＬＥＤスタック５３３に入るのを防止することにより、光損失を防止することができる。
いくつかの例示的な実施例において、第２カラーフィルタ５５７は、第３ＬＥＤスタック５４３から発生した光を反射することができる。
第１および第２カラーフィルタ５４７および５５７は、例えば、低周波帯域、例えば長波長帯域の光を通過させる低周波通過フィルタ、所定の波長帯域の光を通過させる帯域通過フィルタ、または所定の波長帯域の光が通過するのを防止する帯域阻止フィルタを含む。特に、第１および第２カラーフィルタ５４７および５５７は、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２のような、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。特に、第１および第２カラーフィルタ５４７および５５７のそれぞれは、分布ブラッグ反射層（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＤＢＲ））を含むことができる。また、分布ブラッグ反射層の停止帯域は、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２層の厚さを調節することにより制御可能である。さらに、低周波通過フィルタおよび帯域通過フィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能である。
第１ボンディング層５４９は、第２ＬＥＤスタック５３３を第３ＬＥＤスタック５４３に結合させる。第１ボンディング層５４９は、第１カラーフィルタ５４７と第２オーミック電極５３５との間で第１カラーフィルタ５４７を第２オーミック電極５３５に結合させることができる。例えば、第１ボンディング層５４９は、透明な有機物質または透明な無機物質で形成される。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などがあり得、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどがあり得る。より具体的には、第１ボンディング層５４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
第２ボンディング層５５９は、第２ＬＥＤスタック５３３を第１ＬＥＤスタック５２３に結合させる。図示のように、第２ボンディング層５５９は、第２カラーフィルタ５５７と第１オーミック電極５２５との間に配置される。第２ボンディング層５５９は、第１ボンディング層５４９と実質的に同一の物質で形成される。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５は、第１基板５２１を介して形成される。ホールｈ１は、第１基板５２１、分布ブラッグ反射層５２２および第１ＬＥＤスタック５２３を介して形成されて第１オーミック電極５２５を露出させてもよい。例えば、ホールｈ１は、パッド領域５２５ａを露出させてもよい。ホールｈ２は、第１基板５２１、分布ブラッグ反射層５２２、第１オーミック電極５２５、第２ボンディング層５５９および第２カラーフィルタ５５７を介して形成されて第２ＬＥＤスタック５３３の第１導電型半導体層５３３ａを露出させてもよい。
ホールｈ３は、第１基板５２１、分布ブラッグ反射層５２２、第１オーミック電極５２５、第２ボンディング層５５９、第２カラーフィルタ５５７および第２ＬＥＤスタック５３３を介して形成されて第２オーミック電極５３５を露出させてもよい。例えば、ホールｈ３は、パッド領域５３５ａを露出させてもよい。ホールｈ４は、第１基板５２１、分布ブラッグ反射層５２２、第１オーミック電極５２５、第２ボンディング層５５９、第２カラーフィルタ５５７、第２ＬＥＤスタック５３３、第２オーミック電極５３５、第１ボンディング層５４９および第１カラーフィルタ５４７を介して形成されて第３オーミック電極５４５を露出させてもよい。例えば、ホールｈ４は、パッド領域５４５ａを露出させてもよい。また、ホールｈ５は、第１基板５２１、分布ブラッグ反射層５２２、第１オーミック電極５２５、第２ボンディング層５５９、第２カラーフィルタ５５７、第２ＬＥＤスタック５３３、第２オーミック電極５３５、第１ボンディング層５４９および第１カラーフィルタ５４７を介して形成されてオーミック電極５４６を露出させてもよい。いくつかの例示的な実施例において、オーミック電極５４６が省略される場合、ホールｈ５によって第１導電型半導体層５４３ａが露出してもよい。
ホールｈ１、ｈ３およびｈ４は、互いに分離されて第１～第３オーミック電極５２５、５３５および５４５をそれぞれ露出させるものとして示されているが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３オーミック電極５２５、５３５および５４５は、単一ホールを介して露出してもよい。
下部絶縁層５６１は、第１基板５２１の上面を覆いかつ、第１基板５２１および第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３の側面を覆う。また、下部絶縁層５６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の側面を覆う。下部絶縁層５６１は、パターニングされてホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５それぞれの底面を露出させてもよい。さらに、下部絶縁層５６１は、パターニングされて第１基板５２１の上面を露出させてもよい。
オーミック電極５６３ａは、第１基板５２１の上面とオーミック接触する。オーミック電極５６３ａは、下部絶縁層５６１をパターニングすることにより露出した第１基板５２１の露出領域に形成される。オーミック電極５６３ａは、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。
貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５に配置される。貫通ホールビア５６３ｂは、ホールｈ１に配置され、第１オーミック電極５２５に電気的に接続される。貫通ホールビア５６５ａは、ホールｈ２に配置され、第１導電型半導体層５３３ａとオーミック接触可能である。貫通ホールビア５６５ｂは、ホールｈ３に配置され、第２オーミック電極５３５に電気的に接続される。貫通ホールビア５６７ａは、ホールｈ５に配置され、第１導電型半導体層５４３ａに電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア５６７ａは、ホールｈ５を介してオーミック電極５４６に電気的に接続される。貫通ホールビア５６７ｂは、ホールｈ４に配置され、第３オーミック電極５４５に接続される。貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ｂおよび５６７ｂは、第１～第３オーミック電極５２５、５３５および５４５にそれぞれ直接接続されてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、オーミック電極５２５、５３５および５４５のほかにも、電流拡散用電流スプレッダがオーミック電極とともに形成されてもよく、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ｂおよび５６７ｂは、電流スプレッダに直接接続されてもよい。電流スプレッダは、オーミック電極より導電性が高い金属物質で形成される。特に、第３オーミック電極５４５がＺｎＯのような透明電極で形成される場合、金属物質で形成された電流スプレッダが電流拡散を助けるために追加的に形成されてもよい。この場合、透明電極をパターニングして第２導電型半導体層５４３ｂを露出させた後、露出した第２導電型半導体層５４３ｂ上に電流スプレッダを形成することができる。電流スプレッダは、例えば、第２導電型半導体層５４３ｂの中央領域を取り囲むように実質的に線形、曲線形または環状のような多様な形状を有するように形成されてもよい。
上部絶縁層５７１は、下部絶縁層５６１を覆い、オーミック電極５６３ａを覆う。上部絶縁層５７１は、第１基板５２１および第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３の側面で下部絶縁層５６１を覆い、第１基板５２１上の下部絶縁層５６１を覆うことができる。上部絶縁層５７１は、オーミック電極５６３ａを露出させる開口部５７１ａを有することができ、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂを露出させる開口部を有してもよい。
下部絶縁層５６１または上部絶縁層５７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されてもよいが、これに限定されない。例えば、下部絶縁層５６１または上部絶縁層５７１は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を積層することにより形成された分布ブラッグ反射層であってもよい。特に、上部絶縁層５７１は、光反射層または遮光層であってもよい。
電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、上部絶縁層５７１上に配置され、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３に電気的に接続される。例えば、第１電極パッド５７３ａは、上部絶縁層５７１の開口部５７１ａを介して露出したオーミック電極５６３ａに電気的に接続され、第２電極パッド５７３ｂは、上部絶縁層５７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア５６５ａに電気的に接続される。第３電極パッド５７３ｃは、上部絶縁層５７１の開口部を介して露出した貫通ホールビア５６７ａに電気的に接続される。共通電極パッド５７３ｄは、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ｂ、５６７ｂに共通に電気的に接続される。
したがって、共通電極パッド５７３ｄは、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３の第２導電型半導体層５２３ｂ、５３３ｂおよび５４３ｂに共通に電気的に接続され、電極パッド５７３ａ、５７３ｂおよび５７３ｃのそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３の第１導電型半導体層５２３ａ、５３３ａおよび５４３ａにそれぞれ電気的に接続される。
例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック５２３は、電極パッド５７３ｄおよび５７３ａに電気的に接続され、第２ＬＥＤスタック５３３は、電極パッド５７３ｄおよび５７３ｂに電気的に接続され、第３ＬＥＤスタック５４３は、電極パッド５７３ｄおよび５７３ｃに電気的に接続される。このように、第１ＬＥＤスタック５２３、第２ＬＥＤスタック５３３および第３ＬＥＤスタック５４３のアノードは、電極パッド５７３ｄに共通に電気的に接続され、それらのカソードは、第１～第３電極パッド５７３ａ、５７３ｂおよび５７３ｃにそれぞれ電気的に接続される。したがって、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３は、独立して駆動可能である。
図７１Ａ、図７１Ｂ、図７２Ａ、図７２Ｂ、図７３Ａ、図７３Ｂ、図７４、図７５、図７６、図７７Ａ、図７７Ｂ、図７８Ａ、図７８Ｂ、図７９Ａ、図７９Ｂ、図８０Ａ、図８０Ｂ、図８１Ａおよび図８１Ｂは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光素子の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図において、それぞれの平面図は、図７０Ａに相当し、それぞれの断面図は、当該平面図のＡ－Ａ線に沿ったものである。図７１Ｂおよび７２Ｂは、それぞれ図７１Ａおよび図７２ＡのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
まず、図７１Ａおよび図７１Ｂを参照すれば、第１基板５２１上に第１ＬＥＤスタック５２３を成長させる。第１基板５２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック５２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層５２３ａと、活性層と、第２導電型半導体層５２３ｂとを含む。ここで、第１導電型半導体層５２３ａは、ｎ型であってもよく、第２導電型半導体層５２３ｂは、ｐ型であってもよい。分布ブラッグ反射層５２２は、第１ＬＥＤスタック５２３の成長前に形成される。分布ブラッグ反射層５２２は、例えば、ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ層を繰り返し積層することにより形成されたスタック構造を有してもよい。
第２導電型半導体層５２３ｂ上に第１オーミック電極５２５を形成することができる。第１オーミック電極５２５は、例えば、Ｅ－ビーム蒸発技術を利用してＡｕ－ＺｎまたはＡｕ－Ｂｅのようなオーミック金属層で形成される。オーミック金属層は、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされて、図７１Ａに示すように、開口部を有するメッシュ電極として形成される。また、第１オーミック電極５２５は、パッド領域５２５ａを有するように形成できる。
図７２Ａおよび７２Ｂを参照すれば、基板５３１上に第２ＬＥＤスタック５３３を成長させ、第２ＬＥＤスタック５３３上に第２オーミック電極５３５を形成する。第２ＬＥＤスタック５３３は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層５３３ａと、活性層と、第２導電型半導体層５３３ｂとを含むことができる。基板５３１は、例えば、その上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、ＧａＡｓ基板またはＧａＰ基板であるか、またはその上にＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を成長させることができる基板、例えば、サファイア基板であってもよい。第１導電型半導体層５３３ａは、ｎ型であってもよく、第２導電型半導体層５３３ｂは、ｐ型であってもよい。第２ＬＥＤスタック５３３のためのＡｌ、ＧａおよびＩｎの組成比は、第２ＬＥＤスタック５３３が、例えば、緑色光を放出できるように決定されてもよい。また、ＧａＰ基板が用いられる場合、純粋なＧａＰ層または窒素（Ｎ）がドーピングされたＧａＰ層が緑色光を発生するようにＧａＰ上に形成される。第２オーミック電極５３５は、第２導電型半導体層５３３ｂとオーミック接触する。例えば、第２オーミック電極５３５は、ＰｔまたはＲｈを含むことができ、例えば、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔで形成される。さらに、第２オーミック電極５３５は、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりメッシュ電極として形成されてもよく、パッド領域５３５ａを含むことができる。
図７３Ａおよび図７３Ｂを参照すれば、第３基板５４１上に第３ＬＥＤスタック５４３を成長させ、第３ＬＥＤスタック５４３上に第３オーミック電極５４５を形成する。第３ＬＥＤスタック５４３は、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を含むことができ、第１導電型半導体層５４３ａと、活性層と、第２導電型半導体層５４３ｂとを含むことができる。第１導電型半導体層５４３ａは、ｎ型であってもよく、第１導電型半導体層５４３ａは、ｐ型であってもよい。
第２基板５４１は、ＧａＮ系半導体層を成長させることができる基板であり、第１基板５２１と異なってもよい。第３ＬＥＤスタック５４３のためのＡｌＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック５４３が、例えば、青色光を放出するように決定される。第３オーミック電極５４５は、第２導電型半導体層５４３ｂとオーミック接触する。第３オーミック電極５４５は、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯなどのような導電性酸化物層で形成される。そうでなければ、第３オーミック電極５４５は、メッシュ電極で形成されてもよい。例えば、第３オーミック電極５４５は、ＰｔまたはＲｈを含むメッシュ電極で形成され、例えば、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔの多層構造を有してもよい。また、第３オーミック電極５４５は、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングされたメッシュ電極として形成されてもよく、パッド領域５４５ａを含むことができる。
第３オーミック電極５４５をパターニングして第２導電型半導体層５４３ｂを露出させるように開口部を形成した後、第２導電型半導体層５４３ｂを部分的にエッチングすることにより第１導電型半導体層５４３ａを露出させてもよい。次いで、第１導電型半導体層５４３ａの露出した領域にオーミック電極５４６を形成することができる。オーミック電極５４６は、第１導電型半導体層５４３ａとオーミック接触する金属層で形成される。例えば、オーミック電極５４６は、Ｎｉ／Ａｕ／ＴｉまたはＮｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｎｉの多層構造を有してもよい。しかし、オーミック電極５４６は、第３オーミック電極５４５および第２導電型半導体層５４３ｂから電気的に分離される。
いくつかの例示的な実施例において、電流拡散性能を向上させるために、電流スプレッダが第３オーミック電極５４５とともに形成される。より具体的には、第３オーミック電極５４５が導電性酸化物層で形成される時、その導電性酸化物層は、第２導電型半導体層５４３ｂを部分的に露出させるようにエッチングされ、第２導電型半導体層５４３ｂの露出した領域に高い導電性を有する金属層として電流スプレッダが追加的に形成されてもよい。
次いで、第２オーミック電極５４５上に第１カラーフィルタ５４７を形成する。第１カラーフィルタ５４７は、図７０Ａおよび図７０Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
図７４を参照すれば、図７３Ａおよび図７３Ｂの第３ＬＥＤスタック５４３上に図７２Ａおよび図７２Ｂの第２ＬＥＤスタック５３３をボンディングし、それから第２基板５３１を除去する。
第２オーミック電極５３５に第１カラーフィルタ５４７をボンディングする。例えば、第１カラーフィルタ５４７および第２オーミック電極５３５上にボンディング物質層を形成し、互いにボンディングして第１ボンディング層５４９を形成することができる。ボンディング物質層は、例えば、透明な有機物質層または透明な無機物質層であってもよい。有機物質の例としては、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などがあり得、無機物質の例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどがあり得る。より具体的には、第１ボンディング層５４９は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）で形成される。
その後、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフにより第２ＬＥＤスタック５３３から基板５３１を除去することができる。このように、第２ＬＥＤスタック５３３の第１導電型半導体層５３３ａの上面が露出する。例示的な実施例において、第１導電型半導体層５３３ａの露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図７５を参照すれば、第２ＬＥＤスタック５３３上に第２カラーフィルタ５５７を形成する。第２カラーフィルタ５５７は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を交互に積層することにより形成可能であり、図７０Ａおよび図７０Ｂを参照して説明したものと実質的に同一であるので、繰り返しを避けるためにその詳細な説明は省略する。
次いで、図７６を参照すれば、第２ＬＥＤスタック５３３に図７１の第１ＬＥＤスタック５２３をボンディングする。第２カラーフィルタ５５７を第１オーミック電極５２５に互いに向かい合うようにボンディングすることができる。例えば、第２カラーフィルタ５５７および第１オーミック電極５２５上にボンディング物質層を形成し、互いにボンディングして第２ボンディング層５５９を形成することができる。ボンディング物質層は、第１ボンディング層５４９を参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
図７７Ａおよび図７７Ｂを参照すれば、第１基板５２１を介してホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５を形成し、また、素子領域を画定する分離トレンチを形成して第１基板５４１を露出させる。
ホールｈ１は、第１オーミック電極５２５のパッド領域５２５ａを露出させてもよく、ホールｈ２は、第１導電型半導体層５３３ａを露出させてもよく、ホールｈ３は、第２オーミック電極５３５のパッド領域５３５ａを露出させてもよく、ホールｈ４は、第３オーミック電極５４５のパッド領域５４５ａを露出させてもよく、ホールｈ５は、オーミック電極５４６を露出させてもよい。ホールｈ５がオーミック電極５４６を露出させる場合、オーミック電極５４６の上面は、エッチング防止層、例えば、Ｎｉ層を含むことができる。
分離トレンチは、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３それぞれの周辺に沿って第２基板５４１を露出させてもよい。図７７Ａおよび図７７Ｂは、分離トレンチが第２基板５４１を露出させるように形成されるものとして示しているが、いくつかの例示的な実施例では、分離トレンチは、第１導電型半導体層５４３ａを露出させるように形成できる。ホールｈ５は、エッチング技術により分離トレンチとともに形成されてもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５および分離トレンチは、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術により形成されてもよく、特定の形成順序に限定されない。例えば、より浅いホールがより深いホールの前に形成されるか、その逆であってもよい。分離トレンチは、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５を形成する前または後に形成されてもよい。そうでなければ、分離トレンチは、前述のように、ホールｈ５とともに形成されてもよい。
図７８Ａおよび図７８Ｂを参照すれば、第１基板５２１上に下部絶縁層５６１を形成する。下部絶縁層５６１は、第１基板５２１の側面、および分離トレンチを介して露出した第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３の側面を覆うことができる。
また、下部絶縁層５６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の側面を覆うこともできる。下部絶縁層５６１は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５それぞれの底面を露出させるようにパターニングされる。
下部絶縁層５６１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成されてもよいが、これに限定されるものではない。下部絶縁層５６１は、分布ブラッグ反射層であってもよい。
次いで、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５に貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂを形成する。貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂは、電気メッキなどにより形成できる。例えば、まず、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５内にシード層を形成し、そのシード層を用いて銅でメッキして貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂを形成することができる。シード層は、例えば、Ｎｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｃｕで形成される。貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ｂおよび５６７ｂは、それぞれパッド領域５２５ａ、５３５ａおよび５４５ａに接続され、貫通ホールビア５６５ａおよび５６７ａは、それぞれ第１導電型半導体層５３３ａおよびオーミック電極５４６に接続される。
図７９Ａおよび図７９Ｂを参照すれば、下部絶縁層５６１をパターニングして第１基板５２１の上面を露出させてもよい。第１基板５２１の上面を露出させるように下部絶縁層５６１をパターニングする工程は、ホールｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４およびｈ５の底面を露出させるように下部絶縁層５６１をパターニングする時に行われる。
第１基板５２１の上面は、広い面積で露出してもよく、例えば、発光素子の面積の半分を超えてもよい。
その後、第１基板５２１の露出した上面にオーミック電極５６３ａを形成する。オーミック電極５６３ａは、導電層で形成され、第１基板５２１とオーミック接触可能である。オーミック電極５６３ａは、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金またはＡｕ－Ｇｅ合金を含むことができる。
図７９Ａに示すように、オーミック電極５６３ａは、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂから分離される。
図８０Ａおよび図８０Ｂを参照すれば、下部絶縁層５６１およびオーミック電極５６３ａを覆うように上部絶縁層５７１を形成する。また、上部絶縁層５７１は、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３および第１基板５２１の側面で下部絶縁層５６１を覆うこともできる。しかし、上部絶縁層５７１は、オーミック電極５６３ａを露出させる開口部５７１ａとともに、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ａ、５６５ｂ、５６７ａおよび５６７ｂを露出させる開口部を形成するようにパターニングされる。
上部絶縁層５７１は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のような透明な酸化物層で形成されてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、上部絶縁層５７１は、光反射絶縁層、例えば、分布ブラッグ反射層、または光吸収層のような遮光層であってもよい。
図８１Ａおよび図８１Ｂを参照すれば、上部絶縁層５７１上に電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄを形成する。電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、第１～第３電極パッド５７３ａ、５７３ｂおよび５７３ｃと、共通電極パッド５７３ｄとを含むことができる。
第１電極パッド５７３ａは、上部絶縁層５７１の開口部５７１ａを介して露出したオーミック電極５６３ａに接続され、第２電極パッド５７３ｂは、貫通ホールビア５６５ａに接続され、第３電極パッド５７３ｃは、貫通ホールビア５６７ａに接続される。共通電極パッド５７３ｄは、貫通ホールビア５６３ｂ、５６５ｂおよび５６７ｂに共通に接続される。
電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、互いに電気的に分離されているので、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３のそれぞれは、２つの電極パッドに電気的に接続されて独立して駆動される。
その後、第２基板５４１をそれぞれの発光素子のための領域に分割して発光素子５００を完成する。図８１Ａに示すように、電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、それぞれの発光素子５００の４つの角の周囲に配置される。また、電極パッド５７３ａ、５７３ｂ、５７３ｃおよび５７３ｄは、実質的に長方形状を有してもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
第２基板５４１は、分割されたものとして示されているが、いくつかの例示的な実施例では、第２基板５４１が除去可能である。この場合、第１導電型半導体層４３の露出した表面はテクスチャリングされてもよい。
図８２Ａおよび図８２Ｂは、他の例示的な実施例による発光素子５０２の概略平面図および断面図である。
図８２Ａおよび図８２Ｂを参照すれば、図示の例示的な実施例による発光素子５０２は、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３のアノードが第１～第３電極パッド５１７３ａ、５１７３ｂおよび５１７３ｃに接続され、そのカソードが共通電極パッド５１７３ｄに電気的に接続されることを除き、図７０Ａおよび図７０Ｂを参照して説明した発光素子５００と一般的に類似している。
より具体的には、第１電極パッド５１７３ａは、貫通ホールビア５１６３ｂを介して第１オーミック電極５２５のパッド領域５２５ａに電気的に接続され、第２電極パッド５１７３ｂは、貫通ホールビア５１６５ｂを介して第２オーミック電極５３５のパッド領域５３５ａに電気的に接続され、第３電極パッド５１７３ｃは、貫通ホールビア５１６７ｂを介して第３オーミック電極５４５のパッド領域５４５ａに電気的に接続される。共通電極パッド５１７３ｄは、上部絶縁層５７１の開口部５７１ａを介して露出したオーミック電極５１６３ａに電気的に接続され、貫通ホールビア５１６５ａおよび５１６７ａを介して第２ＬＥＤスタック５３３および第３ＬＥＤスタック５４５の第１導電型半導体層５３３ａおよび５４３ａにも電気的に接続される。例えば、貫通ホールビア５１６５ａは、第１導電型半導体層５３３ａに接続され、貫通ホールビア５１７５ａは、第１導電型半導体層５４３ａとオーミック接触するオーミック電極５４６に接続される。
例示的な実施例による発光素子５００、５０２のそれぞれは、赤色、緑色および青色光をそれぞれ放出可能な第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３を含むので、ディスプレイ装置において１つのピクセルとして使用できる。図６９に説明されているように、ディスプレイ装置は、回路基板５０１上に複数の発光素子５００または５０２を配列することにより実現できる。発光素子５００、５０２のそれぞれは、第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３を含むので、１つのピクセルにおいてサブピクセルの面積を増加させることができる。また、１つの発光素子を実装することにより回路基板５０１に第１～第３ＬＥＤスタック５２３、５３３および５４３を実装可能なため、実装工程の数を減少させることができる。
図６９に説明されているように、回路基板５０１に実装された発光素子は、パッシブマトリクスまたはアクティブマトリクス駆動方式で駆動できる。
特定の例示的な実施例および実施形態が本願で説明されたが、他の実施例および変形例がかかる説明から明らかになろう。したがって、本発明の概念はこのような実施例に限定されるものではなく、請求の範囲のより広い範囲および当業者に自明な多様な変形例および均等な配列体に限定される。

Claims (18)

  1. ディスプレイ用発光素子であって、
    第１基板と、
    第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、
    第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、
    第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、
    前記第１ＬＥＤサブユニットと前記第２ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、
    前記第２ＬＥＤサブユニット前記第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、
    前記第２透明電極と前記第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、
    前記第１基板上に配置された電極パッドと、
    前記電極パッドを前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続するように前記第１基板を介して形成された貫通ホールビアと、
    前記第１基板と前記電極パッドとの間に配置され、前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層と、を含み、
    前記貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、前記第１基板、前記第１ＬＥＤサブユニットおよび前記第２ＬＥＤサブユニットを介して形成されている、
    ディスプレイ用発光素子。
  2. 前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットは、それぞれ赤色光、緑色光および青色光を放出するように構成された第１ＬＥＤスタック、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックを含む、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第１基板と前記第１ＬＥＤサブユニットとの間に介在した分布ブラッグ反射層を追加的に含む、請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記第１基板が、ＧａＡｓを含む、請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記第３ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２基板を追加的に含む、請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記第２基板が、サファイア基板またはＧａＮ基板である、請求項５に記載の発光素子。
  7. 前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットは、独立して駆動可能であり、
    前記第１ＬＥＤサブユニットから発生した光は、前記第２ＬＥＤサブユニット、前記第３ＬＥＤサブユニットおよび前記第２基板を介して前記発光素子の外部に放出されるように構成され、
    前記第２ＬＥＤサブユニットから発生した光は、前記第３ＬＥＤサブユニットおよび前記第２基板を介して前記発光素子の外部に放出されるように構成される、請求項５に記載の発光素子。
  8. 前記電極パッドは、
    前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットに共通に電気的に接続された共通電極パッドと、
    前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットにそれぞれ電気的に接続された第１電極パッド、第２電極パッドおよび第３電極パッドとを含む、請求項１に記載の発光素子。
  9. 前記共通電極パッドは、複数の貫通ホールビアに電気的に接続される、請求項８に記載の発光素子。
  10. 前記第２電極パッドは、前記第１基板および前記第１ＬＥＤサブユニットを介して形成された第１貫通ホールビアを介して前記第２ＬＥＤサブユニットに電気的に接続され、
    前記第３電極パッドは、前記第１基板、前記第１ＬＥＤサブユニットおよび前記第２ＬＥＤサブユニットを介して形成された第２貫通ホールビアを介して前記第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続される、請求項８に記載の発光素子。
  11. 前記第１電極パッドは、前記第１基板に電気的に接続される、請求項１０に記載の発光素子。
  12. 前記第１電極パッドは、前記第１基板を介して形成された第３貫通ホールビアを介して前記第１ＬＥＤサブユニットに電気的に接続される、請求項１０に記載の発光素子。
  13. 第１基板上に配置された電極パッドのうちの１つは、複数の貫通ホールビアを介して前記第１透明電極、前記第２透明電極および前記第３透明電極に電気的に接続される、請求項１に記載の発光素子。
  14. 前記第１基板上に配置された前記電極パッドのうちの１つは、前記第１基板に接続される、請求項１に記載の発光素子。
  15. 前記第３透明電極と前記第２透明電極との間に配置された第１カラーフィルタと、
    前記第２ＬＥＤサブユニットと前記第１透明電極との間に配置された第２カラーフィルタとを追加的に含む、請求項１に記載の発光素子。
  16. 前記第１カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタは、互いに異なる屈折率を有する絶縁層を含む、請求項１５に記載の発光素子。
  17. 回路基板と、前記回路基板上に配列された複数の発光素子とを含むディスプレイ装置であって、
    前記発光素子のうちの少なくとも１つは、
    第１基板と、
    第１基板の下に配置された第１ＬＥＤサブユニットと、
    第１ＬＥＤサブユニットの下に配置された第２ＬＥＤサブユニットと、
    第２ＬＥＤサブユニットの下に配置された第３ＬＥＤサブユニットと、
    前記第１ＬＥＤサブユニットと前記第２ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第１ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第１透明電極と、
    前記第２ＬＥＤサブユニット前記第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第２ＬＥＤサブユニットの下面とオーミック接触する第２透明電極と、
    前記第２透明電極と前記第３ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第３ＬＥＤサブユニットの上面とオーミック接触する第３透明電極と、
    前記第１基板上に配置された電極パッドと、
    前記電極パッドを前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットに電気的に接続するように前記第１基板を介して形成された貫通ホールビアと、
    前記第１基板と前記電極パッドとの間に配置され、前記第１ＬＥＤサブユニット、前記第２ＬＥＤサブユニットおよび前記第３ＬＥＤサブユニットの側面を覆う絶縁層と、を含み、
    前記貫通ホールビアのうちの少なくとも１つは、前記第１基板、前記第１ＬＥＤサブユニットおよび前記第２ＬＥＤサブユニットを介して形成され、
    前記発光素子の前記電極パッドは、回路基板に電気的に接続されている、ディスプレイ装置。
  18. 前記発光素子のそれぞれは、前記第３ＬＥＤサブユニットに接続された第２基板を追加的に含む、請求項１７に記載のディスプレイ装置。
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