JP7345469B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明の例示的な実施形態は、一般的に、発光ダイオードに関し、特に、次世代ディスプレイ用マイクロ発光ダイオード（「マイクロＬＥＤ」）およびこれを含む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、自動車ランプ、一般照明などのような広範囲な分野で無機光源として用いられてきた。発光ダイオードは長い寿命、低電力消費および迅速かつ速い応答によって既存の光源を急速に代替している。
典型的な発光ダイオードは、ディスプレイ装置においてバックライト光源として一般的に用いられてきた。しかし、最近、発光ダイオードから直接的にイメージを実現できる次世代ディスプレイとしてマイクロＬＥＤが開発されている。
一般的に、ディスプレイ装置は、青色、緑色および赤色の混合された色相を用いることにより多様な色相を実現する。このように、ディスプレイ装置の各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）は青色、緑色および赤色サブピクセルを含み、特定のピクセルの色相はこれらサブピクセルの色相により決定され、イメージはこれらピクセルの組み合わせによって実現される。
マイクロＬＥＤディスプレイにおいて、マイクロＬＥＤは各ピクセルに対応するように二次元平面上に配列され、そのため、多数のマイクロＬＥＤが、典型的には数百万または数千万個が１つの基板上に配置される必要がある。しかし、一般的に、約１０，０００μｍ２以下の表面積を有するマイクロＬＥＤの小さなフォームファクタは、ディスプレイ装置の製造中に多様な問題を引き起こすことがある。例えば、マイクロＬＥＤは取り扱いしにくく、そのため、特に、単一ディスプレイを作るために数百万個のマイクロＬＥＤを搬送しなければならない場合、マイクロＬＥＤをディスプレイパネル上に実装することが困難である。また、マイクロＬＥＤが一旦ディスプレイパネルに実装されると、欠陥があるマイクロＬＥＤを取り替えることが難しい。
さらに、サブピクセルが二次元平面上に配列されるため、青色、緑色および赤色サブピクセルを含む１つのピクセルによって占有される面積が比較的大きい。このように、限られた面積内にサブピクセルを配列することは、各サブピクセルの面積を減少させることを必要とし、その結果、発光面積の減少によってサブピクセルの明るさを低下させることがある。
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り、そのため、先行技術を含む場合がある。
本発明の原理およびいくつかの例示的な一実施形態により構成される発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、ピクセル領域の対応する表面積を増加させることなく、そしてディスプレイ特性を劣化させることなく、各ＬＥＤサブピクセルの発光面積を増加させることを目的の一つとする。
本発明の原理およびいくつかの例示的な一実施形態により構成される発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、サブピクセルの２つ以上が垂直に積層され、ディスプレイを実現するために必要な表面積を減少させるサブピクセル構造を有する。
本発明の原理およびいくつかの例示的な一実施形態により構成される発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、独立して駆動可能なサブピクセルを有する。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、マイクロＬＥＤとして構成される場合、特に有利である。例えば、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るマイクロＬＥＤは、ウエハレベルで複数個が同時に製造可能であり、そのため、マイクロＬＥＤを個別的に実装する必要性がなくなる。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、有利には、赤色ＬＥＤスタック（ｓｔａｃｋ）と基板との間で部分反射層を用い、そして／または、マイクロＬＥＤを用いたピクセルの各ＬＥＤスタックの明るさを制御するために、各ＬＥＤスタックの半導体層のバンドギャップを制御する。
本発明の概念のさらなる特徴は以下の説明で提示され、部分的にかかる説明から明らかになるか、または本発明の概念を実施することにより理解されるであろう。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオード（ＬＥＤ）スタックは、支持基板と、支持基板上に配置される第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニット上に配置される第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニット上に配置される第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サブユニットで発生する光を透過させ、第２ＬＥＤサブユニットで発生する光を反射させるように構成される第１カラーフィルタと、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１および第２ＬＥＤサブユニットで発生する光を透過させ、第３ＬＥＤサブユニットで発生する光を反射させるように構成される第２カラーフィルタとを含み、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、第１ＬＥＤサブユニットで発生する光を透過させるように構成され、第３ＬＥＤサブユニットは、第２ＬＥＤサブユニットで発生する光を透過させ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、第１、第２および第３ＬＥＤスタックをそれぞれ含んでもよい。
ＬＥＤスタックは、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。
第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、第１ＬＥＤサブユニットで発生する光をマイクロＬＥＤスタックの外部に透過させるように構成され、第３ＬＥＤサブユニットは、第２ＬＥＤサブユニットで発生する光をマイクロＬＥＤスタックの外部に透過させるように構成される。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックは、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ放出するように構成される。
第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタは、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタおよび帯域阻止フィルタのうちの１つ以上をそれぞれ含んでもよい。
第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタは、分布ブラッグ反射器（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に介在する第１ボンディング層（ｂｏｎｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と、第１ＬＥＤスタックと第１カラーフィルタとの間に介在する第２ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第２カラーフィルタとの間に介在する第３ボンディング層とをさらに含んでもよく、第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックで発生する光を透過させるように構成され、第３ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックおよび第２ＬＥＤスタックで発生する光を透過させるように構成される。
第１ボンディング層、第２ボンディング層および第３ボンディング層は、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜および透明導電性薄膜のうちの１つ以上を含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１ボンディング層と第１ＬＥＤスタックとの間に配置され、第１ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第１反射電極と、第１カラーフィルタと第２ＬＥＤスタックとの間に配置され、第２ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第２透明電極と、第２カラーフィルタと第３ＬＥＤスタックとの間に配置され、第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第３透明電極とをさらに含んでもよく、第２透明電極および第３透明電極は、第１ＬＥＤスタックで発生する光を外部に透過させるように構成され、第３透明電極は、第２ＬＥＤスタックで発生する光を外部に透過させるように構成される。
第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触可能であり、第３ボンディング層は、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触可能である。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に介在する第１ボンディング層と、第１カラーフィルタと第２ＬＥＤスタックとの間に介在する第２ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第２カラーフィルタとの間に介在する第３ボンディング層とをさらに含んでもよく、第２ボンディング層および第３ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックおよび第２ＬＥＤスタックで発生する光を透過させるように構成される。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１ボンディング層と第１ＬＥＤスタックとの間に配置され、第１ＬＥＤスタックのｎ型半導体層とオーミック接触する第１反射電極と、第１ＬＥＤスタックと第１カラーフィルタとの間に配置され、第１ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第１透明電極と、第２ＬＥＤスタックと第３ボンディング層との間に配置され、第２ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第２透明電極と、第２カラーフィルタと第３ＬＥＤスタックとの間に配置され、第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触する第３透明電極とをさらに含んでもよく、第１、第２および第３透明電極は、第１ＬＥＤスタックで発生する光を外部に透過させるように構成され、第３透明電極は、第２ＬＥＤスタックで発生する光を外部に透過させるように構成される。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第２ボンディング層と第２ＬＥＤスタックとの間に配置される第２反射電極をさらに含んでもよく、第２透明電極は、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層とオーミック接触する。
ディスプレイ装置は、支持基板上に配列される複数のピクセルを含んでもよく、ピクセルのうちの少なくともいくつかが、例示的な一実施形態によるＬＥＤスタックを含む。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックのそれぞれは、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層を含んでもよく、各ピクセルのｐ型半導体層は、共通配線に電気的に接続され、各ピクセルのｎ型半導体層は、互いに異なる配線に電気的に接続される。
共通配線は、データ配線を含んでもよく、異なる配線は、スキャン配線を含んでもよい。
ディスプレイ装置は、第１、第２および第３ＬＥＤスタックの側面を覆う下部絶縁層をさらに含んでもよく、下部絶縁層は、第１、第２および第３ＬＥＤスタックの一部分を露出させる開口部を含む。
下部絶縁層は、赤色光、緑色光および青色光を反射させるように構成される分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
ディスプレイ装置は、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に配置される反射電極をさらに含んでもよく、反射電極は、複数のピクセルの上部に連続的に配置される共通配線を含む。
ディスプレイ装置は、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に配置される複数の反射電極をさらに含んでもよく、各反射電極は、各ピクセル領域内に配置される。
第３ＬＥＤスタックは、その上部表面上に粗面化された表面（ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を有してもよい。
各ピクセルの第１、第２および第３ＬＥＤスタックは、独立して駆動可能である。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１表面および第２表面を有する第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの第１表面の一部分上に配置される第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの一部分上に配置される第３ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの第２表面上に配置される反射電極と、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サブユニットの上部表面とオーミック接触する第２透明電極と、第３ＬＥＤサブユニットの上部表面とオーミック接触する第３透明電極とを含み、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのそれぞれは、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を含み、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのｎ型半導体層のそれぞれは、反射電極に電気的に接続され、第１ＬＥＤサブユニットと、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る。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、第１、第２および第３ＬＥＤスタックをそれぞれ含んでもよい。
ＬＥＤピクセルは、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。
第１ＬＥＤスタック、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックは、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る。
第１ＬＥＤスタックで発生する光の第１部分は、第２ＬＥＤスタックを貫通せずに外部に放出されるように構成され、第１ＬＥＤスタックで発生する光の第２部分は、第２ＬＥＤスタックおよび第２透明電極を透過して外部に放出されるように構成され、第１ＬＥＤスタックで発生する光の第３部分は、第２ＬＥＤスタック、第２透明電極、第３ＬＥＤスタックおよび第３透明電極を透過して外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤスタックで発生する光の第１部分は、第３ＬＥＤスタックを貫通せずに外部に放出されるように構成され、第２ＬＥＤスタックで発生する光の第２部分は、第３ＬＥＤスタックおよび第３透明電極を透過することにより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スタックのｐ型半導体層のそれぞれは、対応するｎ型半導体層上に配置され、反射電極は、第１ＬＥＤスタックのｎ型半導体層とオーミック接触可能であり、第２透明電極および第３透明電極は、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とそれぞれオーミック接触可能である。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在する第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在する第２カラーフィルタとをさらに含んでもよく、第１カラーフィルタは、第１ＬＥＤスタックで発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタックで発生する光を反射させるように構成され、第２カラーフィルタは、第２ＬＥＤスタックで発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタックで発生する光を反射させるように構成される。
第１カラーフィルタは、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触可能であり、第２カラーフィルタは、第３ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触可能である。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１ＬＥＤスタックと第１カラーフィルタとの間に介在する第１ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第２カラーフィルタとの間に介在する第２ボンディング層とをさらに含んでもよく、第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックで発生する光を透過させるように構成され、第３ボンディング層は、第２ＬＥＤスタックで発生する光を透過させるように構成される。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１ＬＥＤスタックのｐ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、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触する第２オーミック電極と、第３ＬＥＤスタックのｎ型半導体層と接触する第３オーミック電極と、第２透明電極上に配置される第２電流拡散層と、第３透明電極上に配置される第３電流拡散層とをさらに含んでもよく、第２オーミック電極は、第３ＬＥＤスタックと重ならない第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層の一部分上に配置され、第２電流拡散層は、第２透明電極上に配置される。
第３オーミック電極および第３電流拡散層は、同一の材料を含んでもよい。
第２オーミック電極、第２電流拡散層、第３オーミック電極および第３電流拡散層は、同一の材料を含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１オーミック電極上に配置される第１電流拡散層をさらに含んでもよく、第１オーミック電極は、透明であり、第１、第２および第３電流拡散層は、同一の材料を含む。
ディスプレイ装置は、支持基板上に配列される複数のピクセルを含んでもよく、ピクセルのうちの少なくともいくつかが、例示的な一実施形態によるＬＥＤピクセルを含む。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層のそれぞれが互いに異なる配線に電気的に接続される。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１表面および第２表面を有する第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットの第１表面上に配置される第２ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニット上に配置される第３ＬＥＤサブユニットと、第２ＬＥＤサブユニットの第２側に配置され、第１ＬＥＤサブユニットとオーミック接触を形成する反射電極と、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サブユニットとオーミック接触を形成するオーミック電極とを含み、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、第１ＬＥＤサブユニットから発生する光を透過させるように構成され、第３ＬＥＤサブユニットは、第２ＬＥＤサブユニットから発生する光を透過させ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、第１、第２および第３ＬＥＤスタックをそれぞれ含んでもよい。
ＬＥＤスタックは、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。
反射電極とオーミック電極は、互いに異なる屈折率を有してもよい。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックは、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ放出するように構成される。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在し、第１ＬＥＤスタックから発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタックから発生する光を反射させるように構成される第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在し、第１および第２ＬＥＤスタックから発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタックから発生する光を反射させるように構成される第２カラーフィルタとをさらに含んでもよい。
第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタのそれぞれは、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタおよび帯域阻止フィルタのうちの１つ以上を含んでもよい。
第１および第２カラーフィルタのそれぞれは、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、支持基板と、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に介在する第１ボンディング層と、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在する第２ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在する第３ボンディング層とをさらに含んでもよく、第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックから発生する光を透過させるように構成され、第３ボンディング層は、第１および第２ＬＥＤスタックから発生する光を透過させるように構成される。
第１ボンディング層は、反射電極に隣接していてもよく、第２ボンディング層は、オーミック電極に隣接していてもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第２ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触を形成する第２透明電極と、第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触を形成する第３－ｐ透明電極とをさらに含んでもよい。
第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックのｎ型半導体層に隣接していてもよく、第３ボンディング層は、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層に隣接していてもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在し、第１ＬＥＤスタックから発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタックから発生する光を反射させるように構成される第１カラーフィルタと、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在し、第１および第２ＬＥＤスタックから発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタックから発生する光を反射させるように構成される第２カラーフィルタとをさらに含んでもよく、第１カラーフィルタが第２ボンディング層上に配置され、第２カラーフィルタが第３ボンディング層上に配置される。
ディスプレイ装置は、支持基板上に配列される複数のピクセルを含んでもよく、ピクセルのうちの少なくともいくつかが、例示的な一実施形態によるＬＥＤスタックを含む。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックのそれぞれは、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層を含んでもよく、第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層のそれぞれが共通配線に電気的に接続され、第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｎ型半導体層のそれぞれが互いに異なる配線に電気的に接続される。
共通配線は、データ配線を含んでもよく、異なる配線は、スキャン配線を含んでもよい。
ディスプレイ装置は、第１、第２および第３ＬＥＤスタックの側面を覆う下部絶縁層をさらに含んでもよく、下部絶縁層は、オーミック電極、反射電極、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックを露出させる開口部を含んでもよい。
下部絶縁層は、赤色、緑色および青色光を反射させるように構成される分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
反射電極は、共通配線を含んでもよく、複数のピクセルの上部に連続的に配置される。
反射電極は、各ピクセル領域内に配置される。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第１有色光を放出するように構成される第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニット上に配置され、第２有色光を放出するように構成される第２ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニットおよび第２ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つの上に配置され、第３有色光を放出するように構成される第３ＬＥＤサブユニットとを含み、第１ＬＥＤサブユニットは、第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットを介して光を放出するように構成され、第２ＬＥＤサブユニットは、第３ＬＥＤサブユニットを介して光を放出す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、第１、第２および第３ＬＥＤスタックをそれぞれ含んでもよい。
ＬＥＤスタックは、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。
第１有色光は、第２有色光より長い波長を有してもよく、第２有色光は、第３有色光より長い波長を有してもよい。
第１、第２および第３有色光は、それぞれ赤色光、緑色光および青色光であってもよい。
第１ＬＥＤスタックは、第２有色光の一部分がその上に入射する場合、光を発生するように構成され、第２ＬＥＤスタックは、第３有色光の一部分がその上に入射する場合、光を発生するように構成される。
外部に放出される第２有色光の光度は、第２有色光によって誘発される第１有色光の光度の少なくとも約１０倍であってもよく、外部に放出される第３有色光の光度は、第３有色光によって誘発される第２有色光の光度の約１０倍であってもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、支持基板と、第１ＬＥＤスタックと支持基板との間に介在し、第１ＬＥＤスタックとオーミック接触を形成する反射電極と、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在し、第１ＬＥＤスタックとオーミック接触を形成するオーミック電極とをさらに含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、支持基板と第１ＬＥＤスタックとの間に介在する第１ボンディング層と、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在する第２ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在する第３ボンディング層とをさらに含んでもよく、第２ボンディング層は、第１有色光を透過させるように構成され、第３ボンディング層は、第１有色光および第２有色光を透過させるように構成される。
第１ボンディング層は、反射電極に隣接していてもよく、第２ボンディング層は、オーミック電極に隣接していてもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤスタックは、第２ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触を形成する第２透明電極と、第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触を形成する第３透明電極とをさらに含んでもよい。
第２ボンディング層は、第１ＬＥＤスタックのｎ型半導体層に隣接していてもよく、第３ボンディング層は、第２ＬＥＤスタックのｎ型半導体層に隣接していてもよい。
ディスプレイ装置は、支持基板上に配列される複数のピクセルを含んでもよく、ピクセルのうちの少なくともいくつかが、例示的な一実施形態によるＬＥＤスタックを含む。
第１ＬＥＤスタックは、第１領域、第２領域および第３領域を有することができ、第１領域は、平面図で第２および第３ＬＥＤスタックと重ならなくてもよく、第２領域は、平面図で第２ＬＥＤスタックと重なりかつ第３ＬＥＤスタックと重ならなくてもよいし、第３領域は、平面図で第２および第３ＬＥＤスタックのすべてと重なってもよい。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックは、平面図で互いに実質的に同一の幅を有することができる。
第１ＬＥＤスタックの幅は、平面図で第２または第３ＬＥＤスタックより大きくてよい。
ディスプレイ装置は、第１、第２および第３ＬＥＤスタックの側面を覆う下部絶縁層をさらに含んでもよく、下部絶縁層は、オーミック電極、反射電極、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックを露出させる開口部を含む。
下部絶縁層は、赤色、緑色および青色光を反射させるように構成される分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックのそれぞれは、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層を含んでもよく、第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層のそれぞれが共通配線に電気的に接続され、第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｎ型半導体層のそれぞれが互いに異なる配線に電気的に接続される。
反射電極は、共通配線を含んでもよく、複数のピクセルの上部に連続的に配置される。
反射電極は、各ピクセル領域内に配置される。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックは、独立して駆動されるように構成される。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、基板と、基板上に配置される第１ＬＥＤサブユニットと、第１ＬＥＤサブユニット上に配置される第２ＬＥＤサブユニットと、第１および第２ＬＥＤサブユニットのうちの少なくとも１つの上に配置される第３ＬＥＤサブユニットと、基板内の複数のビアを含み、第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットのそれぞれが第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を含み、複数のビアのそれぞれは、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つに電気的に接続される。
第１、第２および第３ＬＥＤサブユニットは、第１、第２および第３ＬＥＤスタックをそれぞれ含んでもよい。
ＬＥＤピクセルは、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。
第１ＬＥＤスタック、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックは、互いに異なる波長を有する光を放出するように構成される。
第１ＬＥＤスタック、第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックは、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る。
基板は、ＧａＡｓ基板を含んでもよく、第１ＬＥＤスタックは、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を含む。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、基板と第１ＬＥＤスタックとの間に介在する分布ブラッグ反射器をさらに含んでもよく、分布ブラッグ反射器は、半導体層を含んでもよい。
分布ブラッグ反射器は、互いに交互に配置されるＡｌＡｓ層およびＡｌＧａＡｓ層を含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在する第１ボンディング層と、第２ＬＥＤスタックと第３ＬＥＤスタックとの間に介在する第２ボンディング層とをさらに含んでもよい。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、第１ボンディング層と第２ＬＥＤスタックとの間に介在し、第２ＬＥＤスタックとオーミック接触を形成する下部第２オーミック電極と、第２ボンディング層と第３ＬＥＤスタックとの間に介在し、第３ＬＥＤスタックとオーミック接触を形成する下部第３オーミック電極とをさらに含んでもよい。
下部第２オーミック電極および下部第３オーミック電極のそれぞれは、反射層を含んでもよい。
複数のビアは、第１、第２および第３ビアを含んでもよく、第１ビアは、第１ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層に電気的に接続され、第２ビアは、第２ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層に電気的に接続され、第３ビアは、第３ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層に電気的に接続される。
第１、第２および第３ＬＥＤスタックの第１導電型半導体層は、互いに電気的に接続される。
ディスプレイ用ＬＥＤは、第１ＬＥＤスタックの第１導電型半導体層と接触する上部第１オーミック電極と、第１ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層と接触する下部第１オーミック電極と、第２ＬＥＤスタックの第１導電型半導体層と接触する上部第２オーミック電極と、第２ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層と接触する下部第２オーミック電極と、第３ＬＥＤスタックの第１導電型半導体層と接触する上部第３オーミック電極と、第３ＬＥＤスタックの第２導電型半導体層と接触する下部第３オーミック電極とをさらに含んでもよく、第１、第２および第３ビアが下部第１オーミック電極、下部第２オーミック電極および下部第３オーミック電極にそれぞれ電気的に接続され、上部第１オーミック電極、上部第２オーミック電極および上部第３オーミック電極は、互いに電気的に接続される。
ディスプレイ用ＬＥＤピクセルは、基板の下部表面上に配置されるボンディングパッド（ｂｏｎｄｉｎｇ ｐａｄ）をさらに含んでもよく、複数のビアは、ボンディングパッドのそれぞれに接続される。
ボンディングパッドは、基板から絶縁される複数の第１ボンディングパッドと、基板に電気的に接続される１つ以上の第２ボンディングパッドとを含んでもよく、複数のビアは、複数の第１ボンディングパッドのそれぞれに電気的に接続される。
ディスプレイ装置は、回路基板と、回路基板上に配列される複数のピクセルとを含んでもよく、ピクセルのうちの少なくともいくつかが、例示的な一実施形態によるＬＥＤピクセルを含む。
回路基板は、パッシブ回路およびアクティブ回路のうちの１つ以上を含んでもよく、複数のビアは、回路基板に電気的に接続される。
基板は、複数のピクセルの上部に連続的に配置され、回路基板への電気的な接続により接地に接続される。
ディスプレイ装置は、基板と回路基板との間に介在する複数の電極パッドをさらに含んでもよく、複数の電極パッドのうちの１つ以上が基板に電気的に接続され、複数のビアは、複数の電極パッドを介して回路基板に電気的に接続される。
前述した一般的な説明および以下の詳細な説明はすべて例示的かつ説明的であり、請求の範囲に記載の本発明に関するさらなる説明を提供するように意図されたものと理解されなければならない。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、ピクセル領域に対応する表面積を増加させることなく、そしてディスプレイ特性を劣化させることなく、各ＬＥＤサブピクセルの発光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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、サブピクセルの２つ以上が垂直に積層され、ディスプレイを実現するために必要な表面積を減少させるサブピクセル構造を有する。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、独立して駆動可能なサブピクセルを有する。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、マイクロＬＥＤとして構成される場合、特に有利である。例えば、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るマイクロＬＥＤは、ウエハレベルで複数個が同時に製造可能であり、そのため、マイクロＬＥＤを個別的に実装する必要性がなくなる。
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る発光ダイオードおよびこれを用いたディスプレイは、有利には、赤色ＬＥＤスタックと基板との間で部分反射層を用い、そして／または、マイクロＬＥＤを用いたピクセルの各ＬＥＤスタックの明るさを制御するために、各ＬＥＤスタックの半導体層のバンドギャップを制御する。
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、本発明の例示的な一実施形態を示し、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。
例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態による図４のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。 図５のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 図５のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 他の例示的な一実施形態によるピクセルの概略平面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態による図１６のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。 例示的な一実施形態による図１７のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図１７のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図１７のＣ－Ｃ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図１７のＤ－Ｄ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略断面図である。 さらに他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態による図３９のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。 図４０のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 図４０のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態による図４９のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。 例示的な一実施形態による図５０のＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図５０のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの断面図である。 は、例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の概略回路図である。 それぞれ例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の１つのピクセルの上面図である。 それぞれ例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の１つのピクセルの底面図である。 図５９ＡのＡ－Ａ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図５９ＡのＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図５９ＡのＣ－Ｃ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態による図５９ＡのＤ－Ｄ線に沿った概略断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置を製造する方法を示す断面図である。 他の例示的な一実施形態によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの断面図である。 例示的な一実施形態によるディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。 図７０のＧ－Ｇ線に沿った断面図である。 図７０のＨ－Ｈ線に沿った断面図である。
以下の説明において、説明の目的のために、本発明の多様な例示的な実施例または実施形態の完全な理解を提供するために多数の特定の細部事項が説明される。本明細書で使用される「実施例」および「実施形態」は、本明細書に開示された本発明の概念の１つ以上を利用するデバイス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、多様な例示的な実施例がこれら特定の細部事項を利用しなかったり、１つ以上の等価配列体を用いて実施できることが明確に理解される。他の例において、公知の構造およびデバイスは、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が互いに異なってもよいが、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、構成および特徴は、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変化する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部、構成要素、モジュール、層、膜、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「要素」と称される）は、本発明の概念を逸脱しない限度内で異なって組み合わされ、分離され、相互入替えられ、そして／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、一般的に隣接する要素間の境界を明確化するために提供される。このように、断面ハッチングまたは陰影の存在だけでなく不在も、明示されない限り、要素の特定の材料、材料特性、寸法、比率、例示された要素間の共通性および／または任意の他の特徴、属性、特性などに対する何らかの選好度または要求度を意味しない。また、添付した図面において、要素の大きさおよび相対的な大きさは、明確性および／または説明的な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つの連続して説明された工程は、実質的に同時に行われるか、または説明された順序と反対の順序で行われてもよい。さらに、同一の参照符号は、同一の要素を表す。
層のような要素が他の要素または層「上にあるか」、「それに連結される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」か、「それに結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」ものと言及される場合、前記要素は、直接的に他の要素または層上にあるか、それに連結されるか、それに結合されてもよく、または介在要素または層が存在してもよい。しかし、要素または層が他の要素または層「上に直接あるか」、「それに直接連結されるか」または「それに直接結合される」ものと言及される場合、介在要素または層が存在しない。このために、「連結された」という用語は、介在要素がある状態でまたはない状態で、物理的な、電気的なおよび／または流体的な連結を指す。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、互いに直角であってもよく、または互いに直角でない互いに異なる方向を示すことができる。本開示の目的のために、「Ｘ、ＹおよびＺのうちの１つ以上」および「Ｘ、ＹおよびＺからなるグループより選択された１つ以上」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみまたは、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として解釈できる。本明細書に使われる用語「および／または」は、関連するリストされた物品のうちの１つ以上の任意およびすべての組み合わせを含む。
本明細書では、たとえ、用語「第１」、「第２」などが多様な形態の要素を説明するために使われるが、これらの要素がこれらの用語によって限定されてはならない。これらの用語は、１つの要素を他の１つの要素と区別するために使われる。そのため、以下に述べる第１要素は、本開示の教示を逸脱しない範囲内で第２要素と名付けられてもよい。
「下に」、「の下に」、「真下に」、「下部の」、「上に」、「上部の」、「上方に」、「より高い」（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つの要素と他の要素との関係を説明するために、本明細書で使われる。空間的に相対的な用語は、図面に示された方位に付加して、使用、作動および／または製造中の装置の互いに異なる方位を含むように意図される。例えば、図面における装置をひっくり返すと、他の要素または特徴部「の下に」または「下に」として説明された要素は、他の要素または特徴部の「上に」配向されるであろう。そのため、「の下に」という例示的な用語は、上および下の方位をすべて含んでもよい。また、装置は異なって配向されてもよく（例えば、９０゜回転するか他の方位に配向されてもよく）、このように、本明細書で使われる空間的に相対的な叙述語は対応的に解釈できる。
本明細書で使われる専門用語は、特定の実施例を説明するためのものであり、限定的ではない。本明細書で使われる単数形態は、文脈上明らかに異なって指示しない限り、複数の形態をさらに含む。また、本明細書で使われる「備える」、「備えている」、「含む」および／または「含んでいる」という用語は、言及された特徴、整数、段階、作動、要素、構成要素および／またはそのグループの存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、段階、作動、要素、構成要素および／またはそのグループの存在または付加を排除しない。さらに、本明細書で使われる用語「実質的に」、「約」およびその他の類似する用語は、程度を示す用語ではない近似度を示す用語として使われ、このように、当業界における通常の知識を有する者によって認識可能な、測定された、計算された、そして／または提供された値の固有の偏差を説明するために使われる。
多様な例示的な実施例は、理想化された例示的な実施例および／または中間構造体の概略例示図である断面および／または分解例示図を参照して以下に説明される。このように、例えば、製造手法および／または公差の結果として例示図の形状からの変形が予想できる。そのため、本明細書に開示された例示的な実施例は、必ずしも特定の図示の領域の形状に限定されると解釈されてはならず、例えば、製造に起因して発生する形状における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本質的に概略的であってもよく、これら領域の形状はデバイスの領域の実形状を反映しなくてもよいし、このように、必ずしも限定的な意味を有するものとは意図されない。
別途に定義されない限り、本明細書で使われる（技術的または科学的な用語を含む）すべての用語は、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通常理解されるのと同じ意味を有する。通常使われる辞書で定義されたような用語は、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、本明細書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観点で解釈されてはならない。
本明細書で使われる、例示的な実施例による発光ダイオードスタックまたは発光ダイオードは、当業界で公知のように、約１０，０００μｍ２未満の表面積を有するマイクロＬＥＤを含んでもよい。他の例示的な実施例において、マイクロＬＥＤは、特定の応用例によって、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。
図１を参照すると、ディスプレイ用発光ダイオードスタック１００は、支持基板５１と、第１ＬＥＤスタック２３と、第２ＬＥＤスタック３３と、第３ＬＥＤスタック４３と、第１－ｐ反射電極２５と、第２－ｐ透明電極３５と、第３－ｐ透明電極４５と、第１カラーフィルタ３７と、第２カラーフィルタ４７と、第１ボンディング層５３と、第２ボンディング層５５と、第３ボンディング層５７とを含んでもよい。本明細書に開示された例示的な実施例のために用いられる発光ダイオードスタックは、マイクロＬＥＤ（またはマイクロＬＥＤスタック）を指す。
支持基板５１は、第１、第２および第３ＬＥＤ半導体スタック２３、３３および４３を支持する。支持基板５１は、その表面上にまたはその内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板５１は、例えば、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
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、それぞれｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、その間に介在する活性層とを含む。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いし、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系井戸層を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３は、ＧａＩｎＮ系井戸層を含んでもよい。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、発光ダイオードスタック１００がマイクロ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、その小さなフォームファクタによって、作動に不利な影響を及ぼすか、カラーフィルタを必要とすることなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の１つを放出することができる。
第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のそれぞれの頂部（ｔｏｐ）および底（ｂｏｔｔｏｍ）表面は、それぞれｎ型半導体層およびｐ型半導体層を含んでもよい。図１で、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のそれぞれの上部表面は、ｎ型半導体層を含むものと説明され、その下部表面は、ｐ型半導体層を含むものと説明される。第３ＬＥＤスタック４３の上部表面がｎ型であるので、粗面化された表面が化学的なエッチングにより第３ＬＥＤスタック４３の上部表面上に形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、ＬＥＤスタックのそれぞれの上部表面および下部表面の半導体タイプは反転してもよい。
第１ＬＥＤスタック２３は、支持基板５１に近接して配置され、第２ＬＥＤスタック３３は、第１ＬＥＤスタック２３上に配置され、第３ＬＥＤスタック４３は、第２ＬＥＤスタック３３上に配置される。第１ＬＥＤスタック２３が第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３より長い波長を有する光を放出するので、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光は、第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３を介して透過して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３が第３ＬＥＤスタック４３より長い波長を有する光を放出するので、第２ＬＥＤスタック３３で発生する光は、第３ＬＥＤスタック４３を介して透過して外部に放出される。
第１－ｐ反射電極２５は、第１ＬＥＤスタック２３のｐ型半導体層とオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック２３から発生する光を反射させてもよい。例えば、第１－ｐ反射電極２５は、Ａｕ－Ｔｉ、Ａｕ－Ｓｎなどを含んでもよい。また、第１－ｐ反射電極２５は、拡散バリア層を含んでもよい。
第２－ｐ透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３のｐ型半導体層とオーミック接触する。第２－ｐ透明電極３５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んでもよい。
第３－ｐ透明電極４５は、第３ＬＥＤスタック４３のｐ型半導体層とオーミック接触する。第３－ｐ透明電極４５は、赤色光、緑色光および青色光を透過する金属層または導電性酸化物層を含んでもよい。
第１－ｐ反射電極２５、第２－ｐ透明電極３５および第３－ｐ透明電極４５は、各ＬＥＤスタック２３、３３および４３のｐ型半導体層とオーミック接触し、電流拡散を助けることができる。
一方、第１カラーフィルタ３７は、第１ＬＥＤスタック２３と第２ＬＥＤスタック３３との間に配置される。加えて、第２カラーフィルタ４７は、第２ＬＥＤスタック３３と第３ＬＥＤスタック４３との間に配置される。第１カラーフィルタ３７は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタック３３で発生する光を反射させる。一方、第２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で発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタック４３で発生する光を反射させる。そのため、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光は、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で発生する光は、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で発生する光は、第１ＬＥＤスタック２３上に入射して損失することを防止することが可能であり、第３ＬＥＤスタック４３で発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３上に入射して損失することを防止することが可能である。例示的な実施例により、第１カラーフィルタ３７はさらに、第３ＬＥＤスタック４３で発生する光を反射させてもよい。
第１および第２カラーフィルタ３７および４７のそれぞれは、例えば、低周波領域（例えば、長波長領域）のみを通過させる低域通過フィルタ、所定の波長帯域のみ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みを遮断する帯域阻止フィルタであってもよい。特に、第１および第２カラーフィルタ３７および４７は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含んでもよい。分布ブラッグ反射器は、他の波長領域で光を透過させながら、特定の波長帯域（阻止帯域）で光を反射させてもよい。分布ブラッグ反射器は、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を交互に積層することにより形成可能である。また、分布ブラッグ反射器の阻止帯域は、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。低域通過フィルタおよび帯域通過フィルタも、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５３は、第１ＬＥＤスタック２３を支持基板５１と結合させる。図１に示すように、第１－ｐ反射電極２５は、第１ボンディング層５３と接触可能である。第１ボンディング層５３は、光透過性層または不透明層であってもよい。第１ボンディング層５３は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよい。
第２ボンディング層５５は、第２ＬＥＤスタック３３を第１ＬＥＤスタック２３に結合させる。図１に示すように、第２ボンディング層５５は、第１ＬＥＤスタック２３および第１カラーフィルタ３７と接触可能である。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、透明導電層が第１ＬＥＤスタック２３上にさらに配置されてもよい。第２ボンディング層５５は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を透過させる。第２ボンディング層５５は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよく、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
第３ボンディング層５７は、第３ＬＥＤスタック４３を第２ＬＥＤスタック３３に結合させる。図１に示すように、第３ボンディング層５７は、第２ＬＥＤスタック３３および第２カラーフィルタ４７と接触可能である。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、透明導電層が第２ＬＥＤスタック３３上にさらに配置されてもよい。第３ボンディング層５７は、第１ＬＥＤスタック２３および第２ＬＥＤスタック３３で発生する光を透過させる。第３ボンディング層５７は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよく、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
図２は、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。
図２を参照すると、まず、第１ＬＥＤスタック２３が第１基板２１上で成長し、第１－ｐ反射電極２５が第１ＬＥＤスタック２３上に形成される。
第１基板２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。また、第１ＬＥＤスタック２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層として形成され、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含む。第１－ｐ反射電極２５は、第１ＬＥＤスタック２３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
一方、第２ＬＥＤスタック３３が第２基板３１上で成長し、第２－ｐ透明電極３５および第１カラーフィルタ３７が第２ＬＥＤスタック３３上に形成される。第２ＬＥＤスタック３３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第２基板３１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２１とは異なる。ＧａＩｎＮの組成比は、第２ＬＥＤスタック３３が緑色光を放出するように決定されてもよい。第２－ｐ透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
また、第３ＬＥＤスタック４３が第３基板４１上で成長し、第３－ｐ透明電極４５および第２カラーフィルタ４７が第３ＬＥＤスタック４３上に形成される。第３ＬＥＤスタック４３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第３基板４１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２１とは異なる。ＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック４３が青色光を放出するように決定されてもよい。一方、第３－ｐ透明電極４５は、第３ＬＥＤスタック４３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
図２の第１カラーフィルタ３７および第２カラーフィルタ４７は、図１を参照して説明したものと同一であるので、重複を避けるために詳細な説明は省略する。
図１および図２を参照すると、第１ＬＥＤスタック２３が第１ボンディング層５３を介して支持基板５１にボンディングされる。第１ボンディング層５３は、支持基板５１上に予め配置されてもよく、第１－ｐ反射電極２５は、第１ボンディング層５３にボンディングされ、支持基板５１に面することができる。一方、第１基板２１は、化学的なエッチング手法を利用して第１ＬＥＤスタック２３から除去される。
その後、第２ＬＥＤスタック３３が第２ボンディング層５５を介して第１ＬＥＤスタック２３にボンディングされる。第１カラーフィルタ３７は、第２ボンディング層５５にボンディングされ、第１ＬＥＤスタック２３に面する。第２ボンディング層５５は、第１ＬＥＤスタック２３上に予め配置されてもよく、第１カラーフィルタ３７は、第２ボンディング層５５に面して第２ボンディング層５５にボンディングされるように配置される。一方、第２基板３１は、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用して第２ＬＥＤスタック３３から分離される。
その後、第３ＬＥＤスタック４３が第３ボンディング層５７を介して第２ＬＥＤスタック３３にボンディングされる。第２カラーフィルタ４７は、第３ボンディング層５７にボンディングされ、第２ＬＥＤスタック３３に面する。第３ボンディング層５７は、第２ＬＥＤスタック３３上に予め配置されてもよく、第２カラーフィルタ４７は、第３ボンディング層５７に面して第３ボンディング層５７にボンディングされるように配置される。一方、第３基板４１は、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用して第３ＬＥＤスタック４３から分離される。この方式により、図１に示すディスプレイ用発光ダイオードスタックが形成され、第３ＬＥＤスタック４３のｎ型半導体層が露出する。
例示的な実施例によるディスプレイ装置は、ピクセルユニット内で支持基板５１上に配置される第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のスタックをパターニングすることにより、そして、これらＬＥＤスタックをインターコネクション（ｉｎｔｅｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）により互いに接続することにより形成できる。以下、例示的な実施例によるディスプレイ装置を説明する。
図３は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。図４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５は、例示的な実施例による図４のディスプレイ装置の１つのピクセル領域の拡大平面図である。図６は、図５のＡ－Ａ線に沿った概略断面図であり、図７は、図５のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。
図３および図４を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、パッシブマトリクス方式で駆動されるように実現できる。
例えば、図１を参照して説明したディスプレイ用発光ダイオードスタックは、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３が垂直方向に積層され、そのため、１つのピクセルが３つの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含む構造を有する。ここで、第１発光ダイオードＲは、第１ＬＥＤスタック２３に対応し、第２発光ダイオードＧは、第２ＬＥＤスタック３３に対応し、第３発光ダイオードＢは、第３ＬＥＤスタック４３に対応する。
図３および図４で、１つのピクセルは、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含み、各発光ダイオードは、サブピクセルに対応する。第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、共通配線（例えば、データ配線）に接続され、そのカソードは、異なる配線（例えば、スキャン配線）に接続される。より具体的には、第１ピクセルにおいて、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、データ配線Ｖｄａｔａ１に共通に接続され、そのカソードは、スキャン配線Ｖｓｃａｎ１－１、Ｖｓｃａｎ１－２およびＶｓｃａｎ１－３にそれぞれ接続される。そのため、同一のピクセル内の発光ダイオードＲ、ＧおよびＢは、独立して駆動可能である。
また、発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのそれぞれは、パルス幅変調方式でまたは電流の強度を変更することにより駆動可能であり、それによって、各サブピクセルの輝度を調節する。
図４を参照すると、複数のピクセルは、図１を参照して説明したＬＥＤスタックをパターニングすることにより形成され、各ピクセルは、第１－ｐ反射電極２５およびインターコネクション配線７１、７３および７５に接続される。図３に示すように、第１－ｐ反射電極２５は、データ配線Ｖｄａｔａとして使用可能であり、インターコネクション配線７１、７３および７５は、スキャン配線として使用可能である。
ピクセルは、マトリクス状に配列され、各ピクセルの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、第１－ｐ反射電極２５に共通に接続され、そのカソードは、互いに離隔したインターコネクション配線７１、７３および７５にそれぞれ接続される。インターコネクション配線７１、７３および７５は、スキャン配線Ｖｓｃａｎとして使用可能である。
図４～図７を参照すると、各ピクセルにおいて、第１－ｐ反射電極２５の一部分、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面の一部分、第２－ｐ透明電極３５の一部分、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面の一部分、第３－ｐ透明電極４５の一部分、および第３ＬＥＤスタック４３の上部表面が外部に露出する。
第３ＬＥＤスタック４３は、その上部表面上に粗面化された表面４３ａを有してもよい。粗面化された表面４３ａは、第３ＬＥＤスタック４３の全体上部表面上に形成されるか、図６に示すように、その一部上に形成されてもよい。
第１絶縁層６１は、各ピクセルの側面を覆うことができる。第１絶縁層６１は、ＳｉＯ２のような光透過性材料で形成される。この場合、第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の全体上部表面を覆うことができる。代替的に、第１絶縁層６１は、分布ブラッグ反射器を含み、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３内で側面に向かって進行する光を反射させてもよい。この場合、第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面を少なくとも部分的に露出させる。
第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面を露出させる開口部６１ａと、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面を露出させる開口部６１ｂと、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面を露出させる開口部６１ｃ（図８Ｈによく示されている）と、第３－ｐ透明電極４５を露出させる開口部６１ｄと、第２－ｐ透明電極３５を露出させる開口部６１ｅと、第１－ｐ反射電極２５を露出させる開口部６１ｆとを含んでもよい。
インターコネクション配線７１およびインターコネクション配線７５は、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３近傍で支持基板５１上に形成され、第１絶縁層６１上に配置されて第１－ｐ反射電極２５から絶縁される。一方、コネクタ７７ａは、第３－ｐ透明電極４５を第１－ｐ反射電極２５に接続し、コネクタ７７ｂは、第２－ｐ透明電極３５を第１－ｐ反射電極２５に接続し、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、第１－ｐ反射電極２５に共通に接続される。
一方、コネクタ７１ａは、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面をインターコネクション配線７１に接続し、コネクタ７５ａは、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面をインターコネクション配線７５に接続する。
第２絶縁層８１は、インターコネクション配線７１および７３および第１絶縁層６１上に配置され、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面を覆うことができる。第２絶縁層８１は、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面の一部分を露出させる開口部８１ａを有してもよい。
インターコネクション配線７３は、第２絶縁層８１上に配置され、コネクタ７３ａは、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面をインターコネクション配線７３に接続することができる。コネクタ７３ａは、インターコネクション配線７５の上部にわたって通過してもよいし、第２絶縁層８１によってインターコネクション配線７５から絶縁される。
上述のように、例示的な実施例による各ピクセルの電極は、データ配線およびスキャン配線に接続される。特に、図４～図７は、インターコネクション配線７１および７５が第１絶縁層６１上に形成され、インターコネクション配線７３が第２絶縁層８１上に形成されることを示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、インターコネクション配線７１、７３および７５のそれぞれは、第１絶縁層６１上に形成され、第２絶縁層８１で覆われてもよく、第２絶縁層８１は、インターコネクション配線７３を露出させる開口部を有してもよい。この場合、コネクタ７３ａは、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面を第２絶縁層８１の開口部を介してインターコネクション配線７３に接続することができる。
一方、インターコネクション配線７１、７３および７５が支持基板５１内に形成され、コネクタ７１ａ、７３ａおよび７５ａは、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３の上部表面を第１絶縁層６１上のインターコネクション配線７１、７３および７５に接続することができる。
図８Ａ～図８Ｋは、例示的な実施例によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図である。
まず、図１に示す発光ダイオードスタック１００が提供される。
次に、図８Ａを参照すると、粗面化された表面４３ａが第３ＬＥＤスタック４３の上部表面上に形成される。粗面化された表面４３ａは、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面上で各ピクセル領域に対応するように形成される。粗面化された表面４３ａは、化学的なエッチング手法、例えば、光－増強化学的エッチング（ＰＥＣ）手法により形成される。
粗面化された表面４３ａは、さらにエッチングされる第３ＬＥＤスタック４３の領域を考慮して各ピクセル領域内で部分的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。粗面化された表面４３ａは、第３ＬＥＤスタック４３の全体上部表面にわたって形成されてもよい。
図８Ｂを参照すると、その後、第３ＬＥＤスタック４３の周辺領域が各ピクセル領域でエッチングされて第３－ｐ透明電極４５を露出させる。残留する第３ＬＥＤスタック４３は、長方形または正方形状を有してもよいし、複数の陥没部がその周縁に沿って形成される。
図８Ｃを参照すると、その後、露出した第３－ｐ透明電極４５が第３ＬＥＤスタック４３内に形成された１つの陥没部に対応するその一部を除いて除去されて、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面を露出させる。第２ＬＥＤスタック３３の上部表面は、第３ＬＥＤスタック４５の周囲で、そして第３－ｐ透明電極４５が残留する陥没部以外の第３ＬＥＤスタック４３の他の陥没部内で露出する。
図８Ｄを参照すると、露出した第２ＬＥＤスタック３３は、第３ＬＥＤスタック４３のもう１つの陥没部に対応するその一部を除いて除去されて、第２－ｐ透明電極３５を露出させる。
図８Ｅを参照すると、その後、露出した第２－ｐ透明電極３５が第３ＬＥＤスタック４３のさらに他の１つの陥没部に対応するその一部を除いて除去されて、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面を露出させる。そのため、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面は、第３ＬＥＤスタック４３の周囲で露出し、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面はさらに、第３ＬＥＤスタック４３の陥没部のうちの１つ以上で露出する。
図８Ｆを参照すると、露出した第１ＬＥＤスタック２３は、第３ＬＥＤスタック４３のさらに他の１つの陥没部に対応するその一部を除いて除去されて、第１－ｐ反射電極２５を露出させる。第１－ｐ反射電極２５は、第３ＬＥＤスタック４３の周囲で露出する。
図８Ｇを参照すると、第１－ｐ反射電極２５は、支持基板５１が露出できるように、線形インターコネクション配線を形成するためにパターニングされる。第１－ｐ反射電極２５は、図４に示すように、列を作って配列されるピクセルを互いに接続することができる。
図８Ｈを参照すると、第１絶縁層６１（図６および図７参照）がピクセルを覆うように形成される。特に、第１絶縁層６１は、第１－ｐ反射電極２５を覆いかつ、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３の側面を覆う。加えて、第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面を少なくとも部分的に覆うことができる。第１絶縁層６１がＳｉＯ２層のような透明層であれば、第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の全体上部表面を覆うことができる。代替的に、第１絶縁層６１が分布ブラッグ反射器を含むと、第１絶縁層６１は、光が外部に放出できるように、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面の少なくとも一部分を露出させてもよい。
一方、第１絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３を露出させる開口部６１ａと、第２ＬＥＤスタック３３を露出させる開口部６１ｂと、第１ＬＥＤスタック２３を露出させる開口部６１ｃと、第３－ｐ透明電極４５を露出させる開口部６１ｄと、第２－ｐ透明電極３５を露出させる開口部６１ｅと、第１－ｐ反射電極２５を露出させる開口部６１ｆとを含んでもよい。第１－ｐ反射電極２５を露出させる２つ以上の開口部６１ｆが形成されてもよい。
図８Ｉを参照すると、その後、インターコネクション配線７１および７５およびコネクタ７１ａ、７５ａ、７７ａおよび７７ｂがリフトオフ手法などを利用して形成される。インターコネクション配線７１および７５は、第１絶縁層６１によって第１－ｐ反射電極２５から絶縁される。コネクタ７１ａは、第３ＬＥＤスタック４３をインターコネクション配線７１に電気的に接続し、コネクタ７５ａは、第１ＬＥＤスタック２３をインターコネクション配線７５に電気的に接続する。一方、コネクタ７７ａは、第３－ｐ透明電極４５を第１－ｐ反射電極２５に電気的に接続し、コネクタ７７ｂは、第２－ｐ透明電極３５を第１－ｐ反射電極２５に電気的に接続する。
図８Ｊを参照すると、その後、第２絶縁層８１（図６および図７参照）がインターコネクション配線７１および７５およびコネクタ７１ａ、７５ａ、７７ａおよび７７ｂを覆う。第２絶縁層８１も、第３ＬＥＤスタック４３の全体上部表面を覆うことができる。一方、第２絶縁層８１は、第２ＬＥＤスタック３３の上部表面を露出させる開口部８１ａを有する。第２絶縁層８１は、例えば、シリコン酸化物膜またはシリコン窒化物膜で形成され、また、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。第２絶縁層８１が分布ブラッグ反射器を含むと、第２絶縁層６１は、第３ＬＥＤスタック４３の上部表面を少なくとも部分的に露出させて、光を外部に放出させることができる。
図８Ｋを参照すると、その後、インターコネクション配線７３およびコネクタ７３ａがリフトオフ手法などにより形成される。インターコネクション配線７３は、第２絶縁層８１上に配置され、第１－ｐ反射電極２５およびインターコネクション配線７１および７５から絶縁される。コネクタ７３ａは、第２ＬＥＤスタック３３およびインターコネクション配線７３を電気的に接続する。コネクタ７３ａは、インターコネクション配線７５の上部を横切ることができ、第２絶縁層８１によってインターコネクション配線７５から絶縁される。
この方式により、図５に示すピクセル領域が形成される。また、図４に示すように、複数のピクセルが支持基板５１上に形成されてもよいし、これらのピクセルは、第１－ｐ反射電極２５およびインターコネクション配線７１、７３および７５によって互いに接続されてパッシブマトリクス方式で駆動可能である。
上記のように、パッシブマトリクス方式で駆動されるディスプレイ装置の製造方法を例示的な実施例により説明した。しかし、本発明の概念が上記の特定の製造方法に限定されるものではなく、パッシブマトリクス方式で駆動されるディスプレイ装置が、図１に示す発光ダイオードスタックを用いて多様な方式で製造できる。例えば、インターコネクション配線７３が第２絶縁層８１上に形成されるものと説明したが、インターコネクション配線７３は、インターコネクション配線７１および７５とともに第１絶縁層６１上に形成されてもよいし、コネクタ７３ａは、第２絶縁層８１上に形成されて第２ＬＥＤスタック３３をインターコネクション配線７３に接続することができる。また、インターコネクション配線７１、７３および７５は、支持基板５１内に設けられてもよい。
図９は、他の例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。図３～図８を参照して説明したディスプレイ装置がパッシブマトリクス方式で駆動されるように構成されるが、図示の実施例によるディスプレイ装置は、アクティブマトリクス駆動のためのものである。
図９を参照すると、例示的な実施例による駆動回路は、２つ以上のトランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタを含む。電源が選択配線Ｖｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に接続され、データ電圧がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３に印加される場合、電圧は対応する発光ダイオードに印加される。また、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて対応するキャパシタに電荷が充電される。トランジスタＴｒ２は、キャパシタの充電電圧によってターンオン状態を保持することができ、そのため、選択配線Ｖｒｏｗ１への電源供給が遮断されても、キャパシタの電圧が保持可能であり、電圧が発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３に印加される。さらに、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３を介して流れる電流がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて変更可能である。電流は電流供給源Ｖｄｄを介して常に供給可能なため、光が連続的に放出できる。
トランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタは、支持基板５１内に形成される。例えば、シリコン基板上に形成された薄膜トランジスタがアクティブマトリクス駆動のために使用できる。
発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２およびＬＥＤ３は、１つのピクセル内に積層された第１、第２および第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３に対応することができる。第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３のアノードは、トランジスタＴｒ２に接続され、そのカソードは、接地に接続される。
図９がアクティブマトリクス駆動のためのディスプレイ装置の駆動回路を示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、他の回路が使用されてもよい。また、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３のアノードが互いに異なるトランジスタＴｒ２に接続されるものと説明され、そのカソードが接地に接続されるものと説明されるが、代替的に、発光ダイオードのアノードは、電流供給源Ｖｄｄに接続され、そのカソードは、互いに異なるトランジスタに接続されてもよい。
図１０は、他の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。以下、支持基板１５１上に配列される複数のピクセルのうちの１つのピクセルについて説明する。
図１０を参照すると、例示的な実施例によるピクセルは、支持基板１５１がトランジスタおよびキャパシタを含む薄膜トランジスタパネルであり、第１－ｐ反射電極２５が第１ＬＥＤスタック２３の下部領域内に画定されることを除けば、図４～図７を参照して説明したピクセルと概ね類似している。
第３ＬＥＤスタック４３のカソードは、コネクタ１７１ａを介して支持基板１５１に接続される。例えば、図９に示すように、第３ＬＥＤスタック４３（例えば、ＬＥＤ３）のカソードは、支持基板１５１に電気的に接続され、接地に接続される。第２ＬＥＤスタック３３（例えば、ＬＥＤ２）および第１ＬＥＤスタック２３（例えば、ＬＥＤ１）のカソードも、それぞれコネクタ１７３ａおよび１７５ａを介して支持基板１５１に接続され、接地に接続される。
一方、第１－ｐ反射電極２５は、支持基板１５１内に設けられるトランジスタＴｒ２（図９参照）に接続される。第３－ｐ透明電極４５および第２－ｐ透明電極３５も、それぞれコネクタ１７１ｂおよび１７３ｂを介して支持基板１５１内に設けられるトランジスタＴｒ２（図９参照）に接続される。
上記のように、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３を接続することにより、図９に示すようなアクティブマトリクス駆動のための回路が構成される。
図１０がアクティブマトリクス駆動のためのディスプレイ装置のピクセルを示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、アクティブマトリクス駆動のための多様な回路に多様な変形が加えられてもよい。
一方、図１を再度参照すると、第１－ｐ反射電極２５、第２－ｐ透明電極３５および第３－ｐ透明電極４５が第１ＬＥＤスタック２３、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３のｐ型半導体層とそれぞれオーミック接触するものと説明されるが、ｎ型半導体層にはオーミック接触層が別途設けられない。これは、ピクセルの大きさが２００μｍ以下と小さい場合、ｎ型半導体層に別途のオーミック接触層を形成しなくても、電流拡散（ｃｕｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）における困難が少ないからである。しかし、電流拡散のために、必要であれば、透明電極層が各ＬＥＤスタックのｎ型半導体層上にさらに配置されてもよい。
第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３は、多様な構成によって互いにボンディングされてもよい。
図１１は、さらに他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。
図１１を参照すると、発光ダイオードスタック１０１は、図１の発光ダイオードスタック１００と同様に、支持基板５１と、第１ＬＥＤスタック２３と、第２ＬＥＤスタック３３と、第３ＬＥＤスタック４３と、第２－ｐ透明電極３５と、第３－ｐ透明電極４５と、第１カラーフィルタ１３７と、第２カラーフィルタ４７、第１ボンディング層１５３と、第２ボンディング層１５５と、第３ボンディング層１５７とを含んでもよい。発光ダイオードスタック１０１は、第１－ｎ反射電極１２９と、第１－ｐ透明電極１２５と、第２－ｎ透明電極１３９とをさらに含んでもよい。
支持基板５１は、半導体スタック２３、３３および４３を支持する。支持基板５１は、その表面上にまたはその内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板５１は、例えば、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
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、図１を参照して説明したものと類似しているので、その詳細な説明は重複を避けるために省略される。発光ダイオードスタック１０１は、第１ＬＥＤスタック２３および第２ＬＥＤスタック３３の下部表面がｎ型であり、その上部表面がｐ型であるという点において、図１のそれとは異なる。第３ＬＥＤスタック４３の下部表面は、ｐ型であり、その上部表面は、ｎ型であり、これは図１のそれと実質的に同一である。
第１ＬＥＤスタック２３の上部表面がｐ型であるので、第１－ｐ透明電極１２５は、第１ＬＥＤスタック２３の上部表面とオーミック接触する。第１－ｐ透明電極１２５は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光、例えば、赤色光を透過させる。
第１－ｎ反射電極１２９は、第１ＬＥＤスタック２３の下部表面とオーミック接触する。第１－ｎ反射電極１２９は、第１ＬＥＤスタック２３とオーミック接触し、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を反射させる。第１－ｎ反射電極１２９は、例えば、Ａｕ－Ｔｉ、Ａｕ－Ｓｎなどで形成される。また、第１－ｎ反射電極１２９は、拡散バリア層を含んでもよい。
第２－ｐ透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３のｐ型半導体層とオーミック接触する。第２ＬＥＤスタック３３の上部表面がｐ型であるので、第２－ｐ透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３上に配置される。第２－ｐ透明電極３５は、赤色光および緑色光に透過性である金属層または導電性酸化物層で形成される。
第２－ｎ透明電極１３９は、第２ＬＥＤスタック３３の下部表面とオーミック接触する。第２－ｎ透明電極１３９も、赤色光および緑色光に透過性である金属層または導電性酸化物層で形成される。第２－ｎ透明電極１３９は、第２ＬＥＤスタック３３をパターニングすることにより部分的に露出して、第２ＬＥＤスタック３３のｎ型半導体層への電気的な接続のための接続端子を提供する。
第３－ｐ透明電極４５は、第３ＬＥＤスタック４３のｐ型半導体層とオーミック接触する。第３－ｐ透明電極４５は、赤色光、緑色光および青色光に透過性である金属層または導電性酸化物層で形成される。
第１カラーフィルタ１３７は、第１ＬＥＤスタック２３と第２ＬＥＤスタック３３との間に配置される。また、第２カラーフィルタ４７は、第２ＬＥＤスタック３３と第３ＬＥＤスタック４３との間に配置される。第１カラーフィルタ１３７は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタック３３で発生する光を反射させる。第２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で発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタック４３で発生する光を反射させる。そのため、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光は、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で発生する光は、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で発生する光が第１ＬＥＤスタック２３上に入射して損失するのを防止し、または第３ＬＥＤスタック４３で発生する光が第２ＬＥＤスタック３３上に入射して損失するのを防止することができる。
いくつかの例示的な実施例により、第１カラーフィルタ１３７は、第３ＬＥＤスタック４３で発生する光を反射させてもよい。
第１および第２カラーフィルタ１３７および４７のそれぞれは、例えば、低周波領域、すなわち長波長領域のみを通過させる低域通過フィルタ、所定の波長帯域のみ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みを遮断する帯域阻止フィルタであってもよい。特に、第１および第２カラーフィルタ１３７および４７は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含む帯域阻止フィルタであってもよい。分布ブラッグ反射器は、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、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２を交互に積層することにより形成可能である。また、分布ブラッグ反射器の阻止帯域は、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。低域通過フィルタおよび帯域通過フィルタも、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１５３は、第１ＬＥＤスタック２３を支持基板５１に結合する。図１１に示すように、第１－ｎ反射電極１２９は、第１ボンディング層１５３と接触可能である。第１ボンディング層１５３は、光透過性であるか、不透明であってもよい。第１ボンディング層１５３は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよい。
第２ボンディング層１５５は、第２ＬＥＤスタック３３を第１ＬＥＤスタック２３に結合する。図１１に示すように、第２ボンディング層１５５は、第１カラーフィルタ１３７上に配置され、第２－ｎ透明電極１３９と接触可能である。第２ボンディング層１５５は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を透過させる。第２ボンディング層１５５は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよく、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
第３ボンディング層１５７は、第３ＬＥＤスタック４３を第２ＬＥＤスタック３３に結合する。図１１に示すように、第３ボンディング層１５７は、第２－ｐ透明電極３５と接触可能であり、第２カラーフィルタ４７と接触可能である。第３ボンディング層１５７は、第１ＬＥＤスタック２３および第２ＬＥＤスタック３３で発生する光を透過させる。第３ボンディング層１５７は、例えば、透明無機絶縁膜、透明有機絶縁膜または透明導電性薄膜であってもよく、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
図１２Ａ～図１２Ｆは、さらに他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの製造方法を示す概略断面図である。
図１２Ａを参照すると、第３ＬＥＤスタック４３が第３基板４１上に成長し、第３－ｐ透明電極４５および第２カラーフィルタ４７が第３ＬＥＤスタック４３上に形成される。第３ＬＥＤスタック４３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第３基板４１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板、例えば、サファイア基板である。ＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック４３が青色光を放出するように決定されてもよい。第３－ｐ透明電極４５は、第３ＬＥＤスタック４３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
図１２Ｂを参照すると、第２ＬＥＤスタック３３が第２基板３１上に成長し、第２－ｐ透明電極３５が第２ＬＥＤスタック３３上に形成される。第２ＬＥＤスタック３３は、窒化ガリウム系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第２基板３１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板であり、第３基板４１と同一であってもよい。ＧａＩｎＮの組成比は、第２ＬＥＤスタック３３が緑色光を放出するように決定されてもよい。第２－ｐ透明電極３５は、第２ＬＥＤスタック３３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
第３ボンディング層１５７は、第２カラーフィルタ４７上に設けられ、第２基板３１は、第２基板３１の第２－ｐ透明電極３５が第３ボンディング層１５７と接触するように配置される。第３ボンディング層１５７は、例えば、スピンオンガラスで形成されてもよい。この方式により、第２ＬＥＤスタック３３が第３ＬＥＤスタック４３にボンディングされる。
図１２Ｃを参照すると、その後、第２基板３１が第２ＬＥＤスタック３３から分離される。第２基板３１は、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用することにより第２ＬＥＤスタック３３から分離される。第２基板３１が分離されることにより、第２ＬＥＤスタック３３が露出する。その後、第２－ｎ透明電極１３９が露出した第２ＬＥＤスタック３３上に形成される。第２－ｎ透明電極１３９は、金属または導電性酸化物層で形成される。例示的な実施例により、第２－ｎ透明電極１３９は省略可能である。
図１２Ｄを参照すると、第１ＬＥＤスタック２３が第１基板２１上に成長し、第１－ｐ透明電極１２５が第１ＬＥＤスタック２３上に形成され、第１カラーフィルタ１３７が第１－ｐ透明電極１２５上に形成される。
第１基板２１は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。また、第１ＬＥＤスタック２３は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含む。第１－ｐ透明電極１２５は、第１ＬＥＤスタック２３のｐ型半導体層とオーミック接触する。
第１カラーフィルタ１３７は、図１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ボンディング層１５５は、第２－ｎ透明電極１３９上に設けられ、第１基板２１は、第１基板２１の第１カラーフィルタ１３７が第２ボンディング層１５５と接触するように配置される。第２ボンディング層１５５は、例えば、スピンオンガラスで形成されてもよい。そのため、第１ＬＥＤスタック２３は、第２ＬＥＤスタック３３にボンディングされる。
図１２Ｅを参照すると、第１ＬＥＤスタック２３が第２ＬＥＤスタック３３上にボンディングされた後、第１基板２１は、化学的エッチング手法を利用して第１ＬＥＤスタック２３から除去される。そのため、第１ＬＥＤスタック２３が露出する。
図１２Ｆを参照すると、第１－ｎ反射電極１２９が露出した第１ＬＥＤスタック２３上に形成される。第１－ｎ反射電極１２９は、第１ＬＥＤスタック２３で発生する光を反射させる金属層を含む。その後、第１ボンディング層１５３が第１－ｎ反射電極１２９上に配置され、支持基板５１がその上でボンディングされる。その後、第３基板４１がレーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用することにより第３ＬＥＤスタック４３から分離される。この方式により、第３ＬＥＤスタック４３のｎ型半導体層が図１１に示すように露出するディスプレイ用発光ダイオードスタック１０１が提供可能である。
ディスプレイ装置は、ピクセルユニット内で支持基板５１上に配置される第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３を含む発光ダイオードスタック１０１をパターニングすることにより、そしてインターコネクション配線によって第１～第３ＬＥＤスタック２２、３３および４３を接続することにより形成される。
例示的な実施例により、複数のピクセルがディスプレイ用発光ダイオードスタック１００または１０１を用いることによりウエハレベルで形成され、これは発光ダイオードを個別的に実装する工程を省くことができる。また、第１～第３ＬＥＤスタック２３、３３および４３が垂直に積層された構造を有するので、サブピクセルの面積が限られたピクセル面積内で確保できる。加えて、第１ＬＥＤスタック２３、第２ＬＥＤスタック３３および第３ＬＥＤスタック４３で発生する光が第２および第３ＬＥＤスタック３３および４３を介して透過して外部に放出されるので、光損失を減少させることが可能である。
図１３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り、図１４は、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの概略断面図である。
図１３を参照すると、ディスプレイ装置２００は、支持基板２５１と、支持基板２５１上に配列される複数のピクセル２０とを含む。各ピクセル２０は、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢを含む。
図１４を参照すると、支持基板２５１は、ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を支持する。支持基板２５１は、表面上にまたは内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板２５１は、例えば、ガラス基板、サファイア基板、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
第１サブピクセルＲは、第１ＬＥＤスタック２２３を含み、第２サブピクセルＧは、第２ＬＥＤスタック２３３を含み、第３サブピクセルＢは、第３ＬＥＤスタック２４３を含む。第１サブピクセルＲは、第１ＬＥＤスタック２２３内で光を放出するように構成され、第２サブピクセルＧは、第２ＬＥＤスタック２３３内で光を放出するように構成され、第３サブピクセルＢは、第３ＬＥＤスタック２４３内で光を放出するように構成される。第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３は、互いに独立して駆動可能である。
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、垂直方向に積層されて互いに重なる。特に、第２ＬＥＤスタック２３３は、第１ＬＥＤスタック２２３の部分的な領域上に配置される。第２ＬＥＤスタック２３３は、第１ＬＥＤスタック２２３上で一側に面して形成される。また、第３ＬＥＤスタック２４３は、第２ＬＥＤスタック２３３の部分的な領域上に配置され、第２ＬＥＤスタック２３３上で一側に面して形成される。図１４は、第３ＬＥＤスタック２４３が第２ＬＥＤスタック２３３の右側に隣接して配置されることを示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第２ＬＥＤスタック２３３の左側に面して隣接して配置されてもよい。
第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光Ｒの一部分は、第２ＬＥＤスタック２３３で覆われない領域から放出され、光Ｒの他の一部分は、第２ＬＥＤスタック２３３を介して放出され、残りの他の一部分は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３それぞれを介して放出される。第２ＬＥＤスタック２３３で発生する光Ｇの一部分は、第３ＬＥＤスタック２４３で覆われない領域から放出され、残りの他の一部分は、第３ＬＥＤスタック２４３を介して放出される。第３ＬＥＤスタック２４３で発生する光Ｂは、その頂部表面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）を介して放出される。
一般的に、第１ＬＥＤスタック２２３において、第２ＬＥＤスタック２３３で覆われた領域は光損失が生じることがあり、そのため、単位面積あたりにより高い光度を有する光が第２ＬＥＤスタック２３３で覆われない領域から放出される。このように、第１ＬＥＤスタック２２３において第２ＬＥＤスタック２３３で覆われた領域の面積および第２ＬＥＤスタック２３３で覆われない領域の面積は、第１ＬＥＤスタック２２３から放出される光の光度を制御するために調節可能である。同じく、第２ＬＥＤスタック２３３において第３ＬＥＤスタック２４３で覆われた領域の面積および第３ＬＥＤスタック２４３で覆われない領域の面積は、第２ＬＥＤスタック２３３から放出される光の光度を制御するために調節可能である。
例えば、第１ＬＥＤスタック２２３が赤色光を放出し、第２ＬＥＤスタック２３３が緑色光を放出し、第３ＬＥＤスタック２４３が青色光を放出する場合、緑色光が高い可視性を有するため、緑色光の光度を減少させる必要があり得る。その理由から、第３ＬＥＤスタック２４３で覆われない第２ＬＥＤスタック２３３の領域の面積が第３ＬＥＤスタック２４３の面積より小さくてよい。加えて、赤色光は低い可視性を有するため、赤色光の光度を増加させる必要があり得る。その理由から、第２ＬＥＤスタック２３３で覆われない第１ＬＥＤスタック２２３の領域の面積が第３ＬＥＤスタック２４３の面積より大きくてよい。
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、それぞれｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、その間に介在する活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３は、互いに異なる活性層を含んでもよく、そのため、互いに異なる波長で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いし、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。このために、第１ＬＥＤスタック２２３は、ＧａＩｎＰ系井戸層を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３は、ＧａＩｎＮ系井戸層を含んでもよい。
図１５は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。
図１５を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、パッシブマトリクス方式で駆動されるように実現できる。図１３および図１４を参照して説明しているように、１つのピクセルは、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢを含む。第１サブピクセルＲの第１ＬＥＤスタック２２３は、第１波長で光を放出し、第２サブピクセルＧの第２ＬＥＤスタック２３３は、第２波長で光を放出し、第３サブピクセルＢの第３ＬＥＤスタック２４３は、第３波長で光を放出する。第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢのカソードは、共通配線、例えば、データ配線Ｖｄａｔａ（２２５）に接続され、そのアノードは、異なる配線、例えば、スキャン配線Ｖｓｃａｎ（２７１、２７３および２７５）に接続される。
より具体的には、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢのカソードは、データ配線Ｖｄａｔａ１に共通に接続され、そのアノードは、スキャン配線Ｖｓｃａｎ１－１、Ｖｓｃａｎ１－２およびＶｓｃａｎ１－３に接続される。そのため、同一のピクセル内のサブピクセルＲ、ＧおよびＢは、個別的に駆動できる。
また、ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３のそれぞれは、パルス幅変調方式でまたは電流の強度を変更することにより駆動可能であり、それによって、各サブピクセルの輝度を調節する。さらに、第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３の面積と、ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３が図１４に示すように重ならない領域の面積とを調節することにより、輝度を調節することが可能である。
図１６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。ディスプレイ装置２００Ａは、図１５の回路図により、支持基板２５１上に整列される複数のピクセル２０Ａを含む。図１７は、図１６のディスプレイ装置の１つのピクセル２０Ａ領域の拡大平面図である。図１８Ａ～図１８Ｄは、図１７のＡ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－ＣおよびＤ－Ｄ線に沿った概略断面図である。
図１６、１７、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃおよび１８Ｄを参照すると、ディスプレイ装置２００Ａは、支持基板２５１と、支持基板２５１上に配置される複数のピクセル２０Ａとを含んでもよい。各ピクセル２０Ａは、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢを含む。さらに具体的には、ピクセル２０Ａは、第１ＬＥＤスタック２２３と、第２ＬＥＤスタック２３３と、第３ＬＥＤスタック２４３と、反射電極２２５と、第１オーミック電極２２９と、第２透明電極２３６と、第２オーミック電極２３７と、第２電流拡散層２３９と、第３透明電極２４６と、第３オーミック電極２４７と、第３電流拡散層２４９と、第１カラーフィルタ２３５と、第２カラーフィルタ２４５と、第１ボンディング層２５３と、第２ボンディング層２５５と、第３ボンディング層２５７と、絶縁層２２７と、下部絶縁層２６１と、上部絶縁層２６３と、インターコネクション配線２７１、２７３および２７５と、コネクタ２７１ａ、２７３ａ、２７５ａ、２７７ａおよび２７７ｂとを含む。
各サブピクセルＲ、ＧおよびＢは、反射電極２２５およびインターコネクション配線２７１、２７３および２７５に接続される。図１５に示すように、反射電極２２５は、データ配線Ｖｄａｔａとして使用可能であり、インターコネクション配線２７１、２７３および２７５は、スキャン配線Ｖｓｃａｎとして使用可能である。
図１６に示すように、ピクセル２０Ａは、マトリクス状に配列され、各ピクセル２０ＡのサブピクセルＲ、ＧおよびＢのカソードは、反射電極２２５に共通に接続され、そのアノードは、互いに離隔するインターコネクション配線２７１、２７３および２７５にそれぞれ接続される。コネクタ２７１ａ、２７３ａおよび２７５ａは、インターコネクション配線２７１、２７３および２７５をサブピクセルＲ、ＧおよびＢとそれぞれ接続することができる。
支持基板２５１は、ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を支持する。支持基板２５１は、その表面上にまたはその内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板２５１は、例えば、ガラス基板、サファイア基板、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
第１ＬＥＤスタック２２３は、第１導電型半導体層２２３ａおよび第２導電型半導体層２２３ｂを含み、第２ＬＥＤスタック２３３は、第１導電型半導体層２３３ａおよび第２導電型半導体層２３３ｂを含み、第３ＬＥＤスタック２４３は、第１導電型半導体層２４３ａおよび第２導電型半導体層２４３ｂを含む。加えて、たとえ図示しないものの、活性層が第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てもよい。
例示的な実施例により、第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａは、それぞれｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層２２３ｂ、２３３ｂおよび２４３ｂは、それぞれｐ型半導体層である。粗面化された表面が表面テクスチャリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって第１導電型半導体層２２３ａ、２３３ａおよび２４３ａの１つ以上の上に形成される。
第１ＬＥＤスタック２２３は、支持基板２５１に近接して配置され、第２ＬＥＤスタック２３３は、第１ＬＥＤスタック２２３上に配置され、第３ＬＥＤスタック２４３は、第２ＬＥＤスタック２３３上に配置される。また、第２ＬＥＤスタック２３３は、第１ＬＥＤスタック２２３上の部分的な領域上に配置され、そのため、第１ＬＥＤスタック２２３は、第２ＬＥＤスタック２３３と部分的に重なる。加えて、第３ＬＥＤスタック２４３は、第２ＬＥＤスタック２３３の部分的な領域上に配置され、そのため、第２ＬＥＤスタック２３３は、第３ＬＥＤスタック２４３と部分的に重なる。このように、第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光の少なくとも一部分は、第２および第３ＬＥＤスタック２３３および２４３を貫通せずに外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック２３３で発生する光の少なくとも一部分は、第３ＬＥＤスタック２４３を貫通せずに外部に放出される。
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、図１４のＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３の材料と実質的に同一の材料を含んでもよいので、その詳細な説明は重複を避けるために省略される。
反射電極２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３の下部表面、さらに具体的には、第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触する。反射電極２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３から放出される光を反射させるための反射層を含む。反射電極２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３の実質的に全体下部表面と重なってもよい。また、反射電極２２５は、複数のピクセル２０Ａに共通に接続され、データ配線Ｖｄａｔａとして使用される。
反射電極２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３の第２導電型半導体層２２３ｂとオーミック接触を形成する材料層で形成され、また、第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光、例えば、赤色光を反射させる反射層をさらに含んでもよい。
反射電極２２５は、オーミック反射層を含んでもよく、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金、Ａｕ－Ｇｅ合金などで形成される。これらの合金は、赤色領域内の光に対して高い反射率を有し、第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触を形成する。
第１オーミック電極２２９は、第１サブピクセルＲの第２導電型半導体層２２３ｂとオーミック接触する。第１オーミック電極２２９は、例えば、Ａｕ－Ｚｎ合金、Ａｕ－Ｂｅ合金などで形成される。第１オーミック電極２２９は、パッド領域および延長部を含んでもよい。図１８Ｂに示すように、コネクタ２７５ａは、第１オーミック電極２２９のパッド領域に接続される。第１オーミック電極２２９は、第２ＬＥＤスタック２３３から離隔可能である。
第２オーミック電極２３７は、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａとオーミック接触する。第２オーミック電極２３７は、第１導電型半導体層２３３ａ上に配置される。例えば、第１導電型半導体層２３３ａ上に配置される第２導電型半導体層２３３ｂおよび活性層は、部分的に除去されて第１導電型半導体層２３３ａを露出させてもよく、第２オーミック電極２３７は、露出した第１導電型半導体層２３３ａ上に配置される。
図１８Ｃに示すように、コネクタ２７７ｂは、第２オーミック電極２３７を反射電極２２５に電気的に接続することができる。第２オーミック電極２３７は、第３ＬＥＤスタック２４３から離隔可能である。
第２透明電極２３６は、第２ＬＥＤスタック２３３の上部表面上で第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２３６は、第２導電型半導体層２３３ｂの実質的に全体領域を覆うことができる。このように、第２透明電極２３６は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３の間に介在しかつ、平面図で第３ＬＥＤスタック２４３を取り囲んでもよい。第２透明電極２３６は、透明酸化物層または透明金属層で形成される。
例示的な実施例による第２透明電極２３６は、支持基板２５１から相対的にさらに離隔する、第２ＬＥＤスタック２３３の上部表面側上に配置される。この方式により、第２透明電極２３６は、第２ＬＥＤスタック２３３の成長基板が除去された後に第２ＬＥＤスタック２３３上に形成される。このように、第２透明電極２３６は、成長基板の除去中に損傷することが防止される。
第２電流拡散層２３９は、第２透明電極２３６上に配置され、第２透明電極２３６を介して第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２３９は、第３ＬＥＤスタック２４３から離隔可能である。第２電流拡散層２３９は、図１７に示すように、パッド領域および延長部を含んでもよく、コネクタ２７３ａは、第２電流拡散層２３９のパッド領域に接続される。
第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９は、同一の工程中に同一の材料層で併せて形成される。したがって、第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９は、実質的に同一の層構造を有することができる。
第３オーミック電極２４７は、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａとオーミック接触する。第３オーミック電極２４７は、第１導電型半導体層２４３ａ上に配置される。例えば、第１導電型半導体層２４３ａ上に配置される第２導電型半導体層２４３ｂおよび活性層は、部分的に除去されて第１導電型半導体層２４３ａを露出させてもよく、第３オーミック電極２４７は、露出した第１導電型半導体層２４３ａ上に配置される。図１８Ｄに示すように、コネクタ２７７ａは、第３オーミック電極２４７を反射電極２２５に電気的に接続することができる。
第３透明電極２４６は、第３ＬＥＤスタック２４３の第２導電型半導体層２４３ｂとオーミック接触可能である。第３透明電極２４６は、第２導電型半導体層２４３ｂの実質的に全体領域を覆うことができる。第３透明電極２４６は、透明酸化物層または透明金属層で形成される。
例示的な実施例による第３透明電極２４６は、支持基板２５１から相対的にさらに離隔する、第３ＬＥＤスタック２４３の上部表面側上に配置される。この方式により、第３透明電極２４６は、第３ＬＥＤスタック２４３の成長基板が除去された後に第３ＬＥＤスタック２４３上に形成される。そのため、第３透明電極２４６は、成長基板の除去中に損傷することが防止される。
第３電流拡散層２４９は、第３透明電極２４６上に配置され、第３透明電極２４６を介して第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、パッド領域および延長部を含んでもよく、図１８Ｄに示すように、コネクタ２７１ａは、第３電流拡散層２４９のパッド領域に接続される。
第１オーミック電極２２９、第２電流拡散層２３９および第３電流拡散層２４６のそれぞれは、各ＬＥＤスタック内での電流拡散を助けるための延長部を含んでもよい。
第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、同一の工程中に同一の材料層で併せて形成される。したがって、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、実質的に同一の層構造を有することができる。また、第２オーミック電極２３７、第２電流拡散層２３９、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、すべて同一の工程で形成可能であり、実質的に同一の層構造を有することができる。
第１カラーフィルタ２３５は、第１ＬＥＤスタック２２３と第２ＬＥＤスタック２３３との間に配置される。加えて、第２カラーフィルタ２４５は、第２ＬＥＤスタック２３３と第３ＬＥＤスタック２４３との間に配置される。第１カラーフィルタ２３５は、第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光を透過させ、第２ＬＥＤスタック２３３で発生する光を反射させる。一方、第２カラーフィルタ２４５は、第１および第２ＬＥＤスタック２２３および２３３で発生する光を透過させ、第３ＬＥＤスタック２４３で発生する光を反射させる。そのため、第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光は、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で発生する光は、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で発生する光が第１ＬＥＤスタック２２３上に入射して損失するか、第３ＬＥＤスタック２４３で発生する光が第２ＬＥＤスタック２３３上に入射して損失するのを防止することが可能である。
いくつかの例示的な実施例により、第１カラーフィルタ２３７は、第３ＬＥＤスタック２４３で発生する光を反射させてもよい。
第１および第２カラーフィルタ２３５および２４５のそれぞれは、例えば、低周波領域、すなわち長波長領域のみを通過させる低域通過フィルタ、所定の波長帯域のみ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みを遮断する帯域阻止フィルタであってもよい。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る。例えば、第１および第２カラーフィルタ２３５および２４５は、ＴｉＯ２とＳｉＯ２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２３５および２４５は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含んでもよい。分布ブラッグ反射器の阻止帯域は、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。低域通過フィルタおよび帯域通過フィルタも、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２５３は、第１ＬＥＤスタック２２３を支持基板２５１に結合する。反射電極２２５は、第１ボンディング層２５３と接触可能である。第１ボンディング層２５３は、光透過性であるか、不透過性であってもよい。第１ボンディング層２５３は、有機材料層または無機材料層で形成されてもよい。有機層の例は、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ：ＢＣＢ）などを含んでもよい。無機層の例は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどを含んでもよい。有機材料層は、高真空および高圧でボンディングされてもよい。無機材料層は、例えば、化学機械研磨工程により表面－平坦化され、その後、表面エネルギーがプラズマなどを用いて制御可能であり、無機材料層は、表面エネルギーを用いて高真空でボンディングされてもよい。特に、第１ボンディング層２５３におけるように、黒色エポキシのような、光を吸収する接着層を用いることにより、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。第１ボンディング層２５３はさらに、スピンオンガラスで形成されてもよい。
第２ボンディング層２５５は、第１ＬＥＤスタック２２３を第２ＬＥＤスタック２３３に結合する。第２ボンディング層２５５は、第１ＬＥＤスタック２２３と第１カラーフィルタ２３５との間に配置される。第２ボンディング層２５５は、第１ＬＥＤスタック２２３で発生する光を透過させることができ、第１ボンディング層２５３に関連して上述した光透過性ボンディング材料で形成されてもよい。
絶縁層２２７は、第２ボンディング層２５５と第１ＬＥＤスタック２２３との間に介在してもよい。絶縁層２２７は、第２導電型半導体層２２３ｂと接触可能である。絶縁層２２７は、例えば、ＳｉＯ２で形成され、それによって、第２ボンディング層２５５のボンディング強度を向上させることができる。
第３ボンディング層２５７は、第２ＬＥＤスタック２３３を第３ＬＥＤスタック２４３に結合する。第３ボンディング層２５７は、第２ＬＥＤスタック２３３と第２カラーフィルタ２４５との間に配置され、第２ＬＥＤスタック２３３と第２カラーフィルタ２４５とをボンディングすることができる。第３ボンディング層２５７は、第１および第２ＬＥＤスタック２２３および２３３で発生する光を透過させることができ、第１ボンディング層２５３に関連して上述した光透過性ボンディング材料で形成されてもよい。
下部絶縁層２６１は、第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３を覆うことができる。特に、下部絶縁層２６１は、第１ＬＥＤスタック２２３の周囲で露出した反射電極２２５を覆う。一方、下部絶縁層２６１は、電気的な接続経路を提供するための開口部を有してもよい。
上部絶縁層２６３は、下部絶縁層２６１を覆う。上部絶縁層２６３も、電気的な接続経路を提供するための開口部を有してもよい。
下部絶縁層２６１および上部絶縁層２６３は、絶縁性を有する限り、特に限定されず、例えば、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。
図１６および図１７に示すように、インターコネクション配線２７１、２７３および２７５は、平面図で露出した反射電極２２５と直交するように配列される。インターコネクション配線２７１およびインターコネクション配線２７５は、上部絶縁層２６３上に配置され、コネクタ２７１ａおよび２７５ａを介して第３電流拡散層２４９および第１オーミック電極２２９にそれぞれ接続される。このために、上部絶縁層２６３および下部絶縁層２６１は、第３オーミック電極２４７および第１オーミック電極２２９を露出させる開口部を有してもよい。
インターコネクション配線２７３は、下部絶縁層２６１上に配置され、反射電極２２５から絶縁される。インターコネクション配線２７３は、下部絶縁層２６１と上部絶縁層２６３との間に配置され、コネクタ２７３ａを介して第２電流拡散層２３９に接続される。このために、下部絶縁層２６１は、第２電流拡散層２３９を露出させる開口部を有する。
コネクタ２７７ａおよび２７７ｂは、下部絶縁層２６１と上部絶縁層２６３との間にそれぞれ配置される。このように、第３オーミック電極２４７および第２オーミック電極２３７は、反射電極２２５に電気的に接続される。このために、下部絶縁層２６１は、第３オーミック電極２４７および第２オーミック電極２３７を露出させる開口部を有してもよい。
インターコネクション配線２７１およびインターコネクション配線２７３は、上部絶縁層２６３によって互いに絶縁され、そのため、インターコネクション配線２７１および２７３は、垂直方向に互いに重なるように配列される。
図１６～図１８のディスプレイ装置２００Ａは、各ピクセルの電極がデータ配線およびスキャン配線に接続される構造を有する。特に、図１６のインターコネクション配線２７１および２７５は、上部絶縁層２６３上に配置され、インターコネクション配線２７３は、下部絶縁層２６１と上部絶縁層２６３との間に配置される。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、インターコネクション配線２７１および２７５がインターコネクション配線２７３とともに下部絶縁層２６１上に形成され、上部絶縁層２６３で覆われてもよいし、コネクタ２７１ａおよび２７５ａは、上部絶縁層２６３上に形成されてもよい。
以下、上述した例示的な実施例によるディスプレイ装置２００Ａの製造方法を説明する。
図１９Ａ～図３３は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の製造方法を示す概略平面図および断面図である。図１９Ａ～図３３で、多様な断面図は、対応する平面図のＡ－Ａ線に沿ったものである。
図１９Ａおよび図１９Ｂを参照すると、第１ＬＥＤスタック２２３が第１基板２１上に成長する。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。
絶縁層２２７が第１ＬＥＤスタック２２３上に形成される。絶縁層２２７は、第２導電型半導体層２２３ｂを露出させる開口部を有するようにパターニングされる。絶縁層２２７は、親水性材料層、例えば、ＳｉＯ２で形成される。例示的な実施例により、絶縁層２２７は省略可能である。
第１オーミック電極２２９は、絶縁層２２７の開口部内に形成される。第１オーミック電極２２９は、例えば、Ａｕ－Ｚｎ合金、Ａｕ－Ｂｅ合金などで形成される。第１オーミック電極２２９は、パッド領域および延長部を有するように形成される。第１オーミック電極２２９は、リフトオフ手法により形成され、各ピクセル領域内に形成される。第１オーミック電極２２９は、図１９Ａに示すように、ピクセル領域の一側に面して配置される。
次に、図２０Ａを参照すると、予備基板３２１ａがボンディング層３２３ａを介して第１ＬＥＤスタック２２３に付着する。予備基板３２１ａは特に限定されず、第１ＬＥＤスタック２２３を支持可能な任意の基板であってもよい。一方、第１基板２２１が化学的なエッチング手法を利用して第１ＬＥＤスタック２２３から除去されて、第１ＬＥＤスタック２２３の第１導電型半導体層２２３ａを露出させる。第１導電型半導体層２２３ａの露出した表面は、表面テクスチャリングによって粗面化される。
反射電極２２５が露出した第１ＬＥＤスタック２２３上に形成される。反射電極２２５は、例えば、Ａｕ－Ｔｅ合金、Ａｕ－Ｇｅ合金などで形成される。反射電極２２５は、リフトオフ手法を利用して形成され、特定の形状を有するようにパターニングされる。例えば、反射電極２２５は、複数のピクセルを縦方向に接続する形状を有するようにパターニングされる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、反射電極２２５は、第１ＬＥＤスタック２２３の実質的に全体表面上にパターニングなしに形成され、その後、後の段階でパターニングされる。反射電極２２５は、ｎ型半導体層であり得る、第１ＬＥＤスタック２２３の第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触可能である。
図２０Ｂを参照すると、支持基板２５１が第１ボンディング層２５３を介して第１ＬＥＤスタック２２３にボンディングされる。第１ＬＥＤスタック２２３上の反射電極２２５は、支持基板２５１にボンディングされるために、支持基板２５１に面するように配置される。そのため、第１ボンディング層２５３は、反射電極２２５および第１導電型半導体層２２３ａと接触可能である。
支持基板２５１がボンディングされた後、予備基板３２１ａおよびボンディング層３２３ａが除去可能である。そのため、絶縁層２２７および第１オーミック電極２２９が露出してもよい。
図２１Ａを参照すると、第２ＬＥＤスタック２３３が第２基板３１上に成長する。第２ＬＥＤスタック２３３は、窒化ガリウム半導体層で形成され、第１導電型半導体層２３３ａ、ＧａＩｎＮ井戸層および第２導電型半導体層２３３ｂを含んでもよい。第２基板３１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２１とは異なってもよい。ＧａＩｎＮの組成比は、第２ＬＥＤスタック２３３が緑色光を放出するように決定されてもよい。
図２１Ｂを参照すると、予備基板３２１ｂがボンディング層３２３ｂを介して第２ＬＥＤスタック２３３上に付着する。予備基板３２１ｂは特に限定されず、第２ＬＥＤスタック２３３を支持可能な任意の基板であってもよい。
図２１Ｃを参照すると、その後、第２基板２３１が除去される。第２基板３１は、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用することにより第２ＬＥＤスタック２３３から分離されて、第２ＬＥＤスタック２３３の第１導電型半導体層２３３ａを露出させてもよい。第１導電型半導体層２３３ａの露出した表面は、表面テクスチャリングによって粗面化される。
第１カラーフィルタ２３５が露出した第１導電型半導体層２３３ａ上に形成される。第１カラーフィルタ２３５は、第１導電型半導体層２３３ａと接触可能である。第１カラーフィルタ２３５の材料は、図１８Ａのそれと実質的に同一であり、重複を避けるためにその詳細な説明は省略する。
図２２Ａを参照すると、第３ＬＥＤスタック２４３が第３基板４１上に成長する。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、ＧａＩｎＮ井戸層および第２導電型半導体層２４３ｂを含んでもよい。第３基板４１は、窒化ガリウム系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２１とは異なってもよい。ＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック２４３が青色光を放出するように決定されてもよい。
図２２Ｂを参照すると、予備基板３２１ｃがボンディング層３２３ｃを介して第３ＬＥＤスタック２４３上に付着する。予備基板３２１ｃは特に限定されず、第３ＬＥＤスタック２４３を支持可能な任意の基板であってもよい。
図２２Ｃを参照すると、その後、第３基板４１が除去される。第３基板４１は、レーザリフトオフ、化学的リフトオフなどのような手法を利用することにより第３ＬＥＤスタック２４３から分離されて、第３ＬＥＤスタック２４３の第１導電型半導体層２４３ａを露出させてもよい。第１導電型半導体層２４３ａの露出した表面は、表面テクスチャリングによって粗面化される。
第２カラーフィルタ２４５が露出した第１導電型半導体層２４３ａ上に形成される。第２カラーフィルタ２４５は、第１導電型半導体層２４３ａと接触可能である。第２カラーフィルタ２４５の材料は、図１８Ａのそれ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。
一方、第１ＬＥＤスタック２２３、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３が互いに異なる基板上に成長するので、ＬＥＤスタックの形成順序は特に限定されない。
図２３Ａおよび図２３Ｂを参照すると、まず、図２１Ｃの第２ＬＥＤスタック２３３が第２ボンディング層２５５を介して、図２０Ｂの露出した絶縁層２２７および第１オーミック電極２２９にボンディングされる。
第１カラーフィルタ２３５が支持基板２５１に面するように配置され、第２ボンディング層２５５を介して絶縁層２２７にボンディングされてもよい。第２ボンディング層２５５は、光透過性材料で形成される。
後続して、予備基板３２１ｂおよびボンディング層３２３ｂが除去されて第２導電型半導体層２３３ｂを露出させ、第２透明電極２３６が露出した第２導電型半導体層２３３ｂ上に形成される。第２透明電極２３６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２３６は、第２導電型半導体層２３３ｂの実質的に全体領域を覆うことができる。
第２基板３１が第２ＬＥＤスタック２３３から除去された後に第２透明電極２３６が形成されるので、第２透明電極２３６は、第２基板３１の除去工程中に損傷することが防止可能である。
図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、図２２Ｃの第３ＬＥＤスタック２４３は、第３ボンディング層２５７を介して、第２透明電極２３６がその上に形成された、第２ＬＥＤスタック２３３にボンディングされる。
第２カラーフィルタ２４５は、第２ＬＥＤスタック２３３に面するように配置され、第３ボンディング層２５７を介して第２透明電極２３６にボンディングされてもよい。第３ボンディング層２５７は、光透過性材料で形成される。
後続して、予備基板３２１ｃおよびボンディング層３２３ｃが除去されて第２導電型半導体層２４３ｂを露出させ、第３透明電極２４６が露出した第２導電型半導体層２４３ｂ上に形成される。第３透明電極２４６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２４６は、第２導電型半導体層２４３ｂの実質的に全体領域を覆うことができる。
図２５Ａおよび図２５Ｂを参照すると、第３透明電極２４６、第２導電型半導体層２４３ｂおよび活性層が各ピクセル領域で第１導電型半導体層２４３ａを露出させるようにパターニングされる。第３透明電極２４６は、第３サブピクセル領域内に画定された状態で残留してもよいし、図２５Ａに示すようなリセス部を含んでもよい。
その後、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９が第３透明電極２４６および第１導電型半導体層２４３ａ上にそれぞれ形成される。第３オーミック電極２４７は、リセス部内に形成される。第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、同一の工程中に同一の材料層で形成され、そのため、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、実質的に同一の構造を有することができる。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、別途の工程で形成されてもよい。例えば、第３透明電極２４６がパターニングされる前に第３電流拡散層２４９が形成され、第１導電型半導体層２４３ａが露出した後に第３オーミック電極２４７が形成されるか、またはその逆であってもよい。また、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９は、後述のように、第２電流拡散層２３９とともに形成されてもよい。
図２６Ａおよび図２６Ｂを参照すると、第１導電型半導体層２４３ａ、第２カラーフィルタ２４５および第３ボンディング層２５７を順次にパターニングすることにより、第２透明電極２３６が露出する。この方式により、第３サブピクセル領域Ｂが画定され、第２透明電極２３６は、第３サブピクセル領域Ｂの周囲で露出する。
図２７Ａおよび図２７Ｂを参照すると、第２透明電極２３６、第２導電型半導体層２３３ｂおよび活性層がパターニングされて、第１導電型半導体層２３３ａを露出させる。第２透明電極２３６は、第２サブピクセル領域内に画定された状態で残留してもよいし、図２７Ａに示すようなリセス部を含んでもよい。
その後、第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９が第２透明電極２３６および第１導電型半導体層２３３ａ上にそれぞれ形成される。第２オーミック電極２３７は、リセス部内に形成される。第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９は、同一の工程中に同一の材料層で形成され、そのため、第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９は、実質的に同一の構造を有することができる。
また、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９も、同一の工程中に同一の材料層を用いて第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９とともに形成されてもよい。
しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第２オーミック電極２３７および第２電流拡散層２３９は、別途の工程で形成されてもよい。例えば、第２透明電極２３６がパターニングされる前に第２電流拡散層２３９が先に形成され、第１導電型半導体層２３３ａが露出した後に第２オーミック電極２３７が形成されるか、またはその逆であってもよい。
図２８Ａおよび図２８Ｂを参照すると、第１導電型半導体層２３３ａ、第１カラーフィルタ２３５、第２ボンディング層２５５および絶縁層２２７を順次にパターニングすることにより、第２透明電極２３ｂが露出する。この方式により、第２サブピクセル領域Ｇが画定され、第２導電型半導体層２２３ｂが第２サブピクセル領域Ｇの周囲で露出する。また、第１オーミック電極２２９が第２ＬＥＤスタック２３３の外側上で露出し、第２ＬＥＤスタック２３３は、第３ＬＥＤスタック２４３と部分的に重なる。特に、第３ＬＥＤスタック２４３は、第２ＬＥＤスタック２３３の領域内で画定されるように配置される。
図２９Ａおよび図２９Ｂを参照すると、第１ＬＥＤスタック２２３がパターニングされて、第１サブピクセルＲ領域とは異なる部分で第１ＬＥＤスタック２２３を除去する。一方、第１オーミック電極２２９が第１サブピクセルＲ領域内に残留してもよい。第１ＬＥＤスタック２２３は、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３と部分的に重なる。特に、第２ＬＥＤスタック２３３および第３ＬＥＤスタック２４３は、第１ＬＥＤスタック２２３の領域内で画定されるように配置される。
一方、第１ＬＥＤスタック２２３をパターニングすることにより、反射電極２２５が露出し、第１ボンディング層２５３の表面も部分的に露出してもよい。他の例示的な実施例により、絶縁層が第１ボンディング層２５３上に配置され、そのため、第１ボンディング層２５３よりは絶縁層が露出してもよい。
例示的な実施例により、第１オーミック電極２２９、第２電流拡散層２３９および第３電流拡散層２４９のそれぞれがパッド領域および延長部を含んでもよく、延長部は、露出した反射電極２２５の長手方向に沿って延びてもよい。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。
図３０Ａおよび図３０Ｂを参照すると、その後、下部絶縁層２６１が形成され、第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３、反射電極２２５および第１ボンディング層２５３を覆う。第２透明電極２３６および第３透明電極２４６も、下部絶縁層２６１によって覆われてもよい。下部絶縁層２６１がパターニングされて、第１オーミック電極２２９、第２オーミック電極２３７、第２電流拡散層２３９、第３オーミック電極２４７、第３電流拡散層２４９および反射電極２２５を露出させる開口部を形成することができる。
図３１を参照すると、インターコネクション配線２７３およびコネクタ２７３ａ、２７７ａおよび２７７ｂが下部絶縁層２６１上に形成される。コネクタ２７３ａは、第２電流拡散層２３９をインターコネクション配線２７３に接続し、コネクタ２７７ａは、第３オーミック電極２４７を反射電極２２５に接続し、コネクタ２７７ｂは、第２オーミック電極２３７を反射電極２２５に接続する。図３１のＡ－Ａ線に沿った断面図は、図３０Ｂと同一である。
図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すると、その後、上部絶縁層２６３が形成され、インターコネクション配線２７３およびコネクタ２７３ａ、２７７ａおよび２７７ｂを覆う。上部絶縁層２６３がパターニングされて、第１オーミック電極２２９および第３電流拡散層２４９のパッド領域を露出させてもよい。
図３３を参照すると、その後、インターコネクション配線２７１および２７５およびコネクタ２７１ａおよび２７５ａが上部絶縁層２６３上に形成される。コネクタ２７１ａは、インターコネクション配線２７１を第３電流拡散層２４９に接続し、コネクタ２７５ａは、インターコネクション配線２７５を第１オーミック電極２２９に接続する。
このように、図１６および図１７を参照して説明したディスプレイ装置２００Ａが製造される。
図３４は、他の例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略断面図である。
図３４を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、透明電極２２６が第１ＬＥＤスタック２２３の上部表面上に配置され、第１電流拡散層２２９が透明電極２２６上に配置されることを除けば、図１６および図１７のディスプレイ装置と実質的に類似している。特に、透明電極２２６が第１導電型半導体層２２３ａ上に配置されて第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触する。透明電極２２６は、第１ＬＥＤスタック２２３の実質的に全体上部表面を覆うことができ、そのため、第１ＬＥＤスタック２２３と第２ＬＥＤスタック２３３の外側だけでなく、第２ＬＥＤスタック２３３の間に介在してもよい。
透明電極２２６は、図１９Ａを参照して説明した絶縁層２２７を形成する前に、第２導電型半導体層２２３ｂの領域の大部分を覆うように形成されてもよい。また、絶縁層２２７は省略可能である。一方、第１電流拡散層２２９は、透明電極２２６の真上に形成される。代替的に、第１電流拡散層２２９は、図２８Ａおよび図２８Ｂを参照して説明しているように、第１導電型半導体層２３３ａ、第１カラーフィルタ２３５、第２ボンディング層２５５および絶縁層２２７がパターニングされて、透明電極２２６を露出させることにより、第２サブピクセルＧ領域を形成した後に、形成されてもよい。
この方式により、第１電流拡散層２２９が透明電極２２６を形成することにより、第１導電型半導体層２２３ａとオーミック接触する必要がないので、第１電流拡散層２２９は、第２電流拡散層２３９または第３電流拡散層２４９とともに同一の材料層で形成される。そのため、第１電流拡散層２２９も、第２オーミック電極２３７、第２電流拡散層２３９、第３オーミック電極２４７および第３電流拡散層２４９を形成する場合、同一の工程中に同一の材料層で併せて形成されてもよい。
一方、図３４のディスプレイ装置がパッシブマトリクス駆動方式で駆動されるピクセルを含むものと説明するが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、ピクセルは、アクティブマトリクス駆動方式で駆動可能である。
図３５は、さらに他の例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。ここで、ディスプレイ装置の回路図は、アクティブマトリクス方式で駆動される。
図３５を参照すると、例示的な実施例による駆動回路は、２つ以上のトランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタを含む。電源が選択配線Ｖｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に接続され、データ電圧がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３に印加される場合、電圧が対応する発光ダイオードに印加される。また、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて対応するキャパシタに電荷が充電される。トランジスタＴｒ２は、キャパシタの充電電圧によってターンオン状態を保持することができ、そのため、選択配線Ｖｒｏｗ１への電源供給が遮断されても、キャパシタの電圧は保持可能であり、電圧が発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３に印加される。さらに、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３を介して流れる電流は、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて変更可能である。電流は電流供給源Ｖｄｄを介して常に供給可能なため、光が連続的に放出できる。
トランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタは、支持基板２５１内に形成される。支持基板２５１はさらに、その表面上にコンタクトパッドを有してトランジスタをキャパシタに接続することができる。加えて、選択配線およびデータ配線が支持基板２５１内にまたは上に設けられ、そのため、前記のインターコネクション配線２７１、２７３および２７５は省略可能である。
発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３は、１つのピクセル内において、第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３にそれぞれ対応することができる。第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３のアノードは、トランジスタＴｒ２に接続され、そのカソードは、接地に接続される。第１オーミック電極２２９、第２電流拡散層２３９および第３電流拡散層２４９は、トランジスタＴｒ２に接続されるコネクタを介して支持基板２５１上の接続パッドにそれぞれ接続され、反射電極２２５は、支持基板２５１の接続パッドに接続されて接地に接続される。
第１～第３ＬＥＤスタック２２３、２３３および２４３は、反射電極２２５に共通に接続されて接地に接続される。また、反射電極２２５は、２つ以上のピクセルまたはすべてのピクセルに連続的に配置される。そのため、反射電極２２５は、ディスプレイ装置においてすべてのＬＥＤスタックに共通に接続される。この方式により、アクティブマトリクス駆動回路のノイズが、反射電極２２５をピクセルと基板２５１との間に配置することにより除去可能である。
図３５が例示的な実施例によるアクティブマトリクス用回路図を示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、他の回路も使用されてもよい。
例示的な実施例によれば、複数のピクセルがウエハボンディング（ｗａｆｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いることによりウエハレベル（ｗａｆｅｒ ｌｅｖｅｌ）で形成され、そのため、ディスプレイ装置は、発光ダイオードを個別的に実装せずに形成される。
図３６は、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。
図３６を参照すると、発光ダイオードスタック１０００は、支持基板１５１０と、第１ＬＥＤスタック１２３０と、第２ＬＥＤスタック１３３０と、第３ＬＥＤスタック１４３０と、反射電極１２５０と、オーミック電極（ｏｈｍｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２９０と、第２－ｐ透明電極１３５０と、第３－ｐ透明電極１４５０と、絶縁層１２７０と、第１カラーフィルタ１３７０と、第２カラーフィルタ１４７０と、第１ボンディング層１５３０と、第２ボンディング層１５５０と、第３ボンディング層１５７０とを含む。また、第１ＬＥＤスタック１２３０は、オーミック接触（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）のためのオーミック接触部分１２３０ａを含んでもよい。
支持基板１５１０は、半導体スタック１２３０、１３３０および１４３０を支持する。支持基板１５１０は、その表面上にまたはその内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板１５１０は、例えば、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
第１ＬＥＤスタック１２３０、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０のそれぞれは、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、その間に介在する活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造（ｍｕｌｔｉ－ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有してもよい。
例えば、第１ＬＥＤスタック１２３０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１３３０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いし、第３ＬＥＤスタック１４３０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１２３０は、ＧａＩｎＰ系井戸層（ＧａＩｎＰ－ｂａｓｅｄ ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０のそれぞれは、ＧａＩｎＮ系井戸層（ＧａＩｎＮ－ｂａｓｅｄ ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）を含んでもよい。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、発光ダイオードスタック１０００がマイクロＬＥＤを含む場合、第１ＬＥＤスタック１２３０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１３３０および１４３０は、その小さなフォームファクタによって、作動に不利な影響を及ぼすか、カラーフィルタを必要とすることなく、赤色、緑色および青色光のうちの他の１つを放出することができる。
また、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０のそれぞれの両面は、それぞれｎ型半導体層およびｐ型半導体層である。図示の例示的な実施例において、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０のそれぞれは、ｎ型上部表面およびｐ型下部表面を有する。第３ＬＥＤスタック１４３０がｎ型上部表面を有するため、粗面化された表面（ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）が第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面上に化学的エッチングにより形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、それぞれのＬＥＤスタックの上部および下部表面の半導体タイプは、代替的に配列されてもよい。
第１ＬＥＤスタック１２３０は、支持基板１５１０近傍に配置され、第２ＬＥＤスタック１３３０は、第１ＬＥＤスタック１２３０上に配置され、第３ＬＥＤスタック１４３０は、第２ＬＥＤスタック１３３０上に配置される。第１ＬＥＤスタック１２３０が第２および第３ＬＥＤスタック１３３０および１４３０より長い波長を有する光を放出するので、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光は、第２および第３ＬＥＤスタック１３３０および１４３０を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック１３３０が第３ＬＥＤスタック１４３０より長い波長を有する光を放出するので、第２ＬＥＤスタック１３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック１４３０を介して外部に放出される。
反射電極１２５０は、第１ＬＥＤスタック１２３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成し、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光を反射させる。例えば、反射電極１２５０は、オーミック接触層１２５０ａと、反射層１２５０ｂとを含んでもよい。
オーミック接触層１２５０ａは、第１ＬＥＤスタック１２３０のｐ型半導体層と部分的に接触する。オーミック接触層１２５０ａによる光の吸収を防止するために、オーミック接触層１２５０ａがｐ型半導体層と接触する領域は、ｐ型半導体層の全体面積の５０％を超えなくてもよい。反射層１２５０ｂは、オーミック接触層１２５０ａおよび絶縁層１２７０を覆う。図３６に示すように、反射層１２５０ｂは、実質的に全体オーミック接触層１２５０ａを覆うことができるが、これに限定されるものではない。代替的に、反射層１２５０ｂは、オーミック接触層１２５０ａの一部分を覆うことができる。
反射層１２５０ｂが絶縁層１２７０を覆うので、比較的高い屈折率を有する第１ＬＥＤスタック１２３０と、比較的低い屈折率を有する絶縁層１２７０および反射層１２５０ｂの積層構造によって全方向反射器（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が形成される。反射層１２５０ｂは、第１ＬＥＤスタック１２３０の面積の５０％以上または第１ＬＥＤスタック１２３０の大部分を覆い、それによって発光効率を向上させることができる。
オーミック接触層１２５０ａおよび反射層１２５０ｂは、金（Ａｕ）を含み得る金属層であってもよい。反射層１２５０ｂは、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光、例えば、赤色光に対して比較的高い反射率を有する金属で形成される。他方、反射層１２５０ｂは、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０から発生する光、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する金属で形成され、第２および第３ＬＥＤスタック１３３０および１４３０から発生して支持基板１５１０に向かって進行する光の干渉を減少させることができる。
絶縁層１２７０は、支持基板１５１０と第１ＬＥＤスタック１２３０との間に介在し、第１ＬＥＤスタック１２３０を露出させる開口部を有する。オーミック接触層１２５０ａは、絶縁層１２７０の開口部内で第１ＬＥＤスタック１２３０に接続される。
オーミック電極１２９０は、第１ＬＥＤスタック１２３０の上部表面上に配置される。オーミック電極１２９０のオーミック接触抵抗を減少させるために、オーミック接触部分１２３０ａは、第１ＬＥＤスタック１２３０の上部表面から突出してもよい。オーミック電極１２９０は、オーミック接触部分１２３０ａ上に配置される。
第２－ｐ透明電極１３５０は、第２ＬＥＤスタック１３３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第２－ｐ透明電極１３５０は、赤色光および緑色光に透過性である金属層または導電性酸化物層を含んでもよい。
第３－ｐ透明電極１４５０は、第３ＬＥＤスタック１４３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第３－ｐ透明電極１４５０は、赤色光、緑色光および青色光に透過性である金属層または導電性酸化物層を含んでもよい。
反射電極１２５０、第２－ｐ透明電極１３５０および第３－ｐ透明電極１４５０は、対応するＬＥＤスタックのｐ型半導体層とのオーミック接触による電流拡散を助けることができる。
第１カラーフィルタ１３７０は、第１ＬＥＤスタック１２３０と第２ＬＥＤスタック１３３０との間に介在してもよい。第２カラーフィルタ１４７０は、第２ＬＥＤスタック１３３０と第３ＬＥＤスタック１４３０との間に介在してもよい。第１カラーフィルタ１３７０は、第２ＬＥＤスタック１３３０から発生する光を反射させながら、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光を透過させる。第２カラーフィルタ１４７０は、第３ＬＥＤスタック１４３０から発生する光を反射させながら、第１および第２ＬＥＤスタック１２３０および１３３０から発生する光を透過させる。このように、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック１３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック１４３０を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック１３３０から発生する光は、第１ＬＥＤスタック１２３０に流入することが防止可能であり、第３ＬＥＤスタック１４３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック１３３０に流入することが防止可能であり、それによって、光損失を防止する。
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１３７０は、第３ＬＥＤスタック１４３０から発生する光を反射させてもよい。
第１および第２カラーフィルタ１３７０および１４７０は、例えば、低周波数帯域で、すなわち長波長帯域で、光を透過させる低域通過フィルタ、所定の波長帯域で光を透過させる帯域通過フィルタ、または所定の波長帯域で光の通過を防止する帯域阻止フィルタであってもよい。特に、第１および第２カラーフィルタ１３７０および１４７０のそれぞれは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含んでもよい。分布ブラッグ反射器は、互いに異なる屈折率を有する絶縁層、例えば、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２を交互に積層することにより形成可能である。また、分布ブラッグ反射器の阻止帯域は、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。低域通過フィルタおよび帯域通過フィルタも、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１５３０は、第１ＬＥＤスタック１２３０を支持基板１５１０に結合する。図３６に示すように、反射電極１２５０は、第１ボンディング層１５３０に隣接していてもよい。第１ボンディング層１５３０は、光透過性または不透明層であってもよい。
第２ボンディング層１５５０は、第２ＬＥＤスタック１３３０を第１ＬＥＤスタック１２３０に結合する。図３６に示すように、第２ボンディング層１５５０は、第１ＬＥＤスタック１２３０および第１カラーフィルタ１３７０に隣接していてもよい。オーミック電極１２９０は、第２ボンディング層１５５０によって覆われてもよい。第２ボンディング層１５５０は、第１ＬＥＤスタック１２３０から発生する光を透過させる。第２ボンディング層１５５０は、例えば、光透過性スピンオンガラス（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ ｓｐｉｎ－ｏｎ－ｇｌａｓｓ）で形成されてもよい。
第３ボンディング層１５７０は、第３ＬＥＤスタック１４３０を第２ＬＥＤスタック１３３０に結合する。図３６に示すように、第３ボンディング層１５７０は、第２ＬＥＤスタック１３３０および第２カラーフィルタ１４７０に隣接していてもよい。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、透明導電層が第２ＬＥＤスタック１３３０上に配置されてもよい。第３ボンディング層１５７０は、第１ＬＥＤスタック１２３０および第２ＬＥＤスタック１３３０から発生する光を透過させる。第３ボンディング層１５７０は、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
図３７Ａ、図３７Ｂ、図３７Ｃ、図３７Ｄおよび図３７Ｅは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。
図３７Ａを参照すると、第１ＬＥＤスタック１２３０が第１基板１２１０上に成長する。第１基板１２１０は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック１２３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含む。
絶縁層１２７０が第１ＬＥＤスタック１２３０上に形成され、開口部を形成するようにパターニングされる。例えば、ＳｉＯ２層が第１ＬＥＤスタック１２３０上に形成され、フォトレジストがＳｉＯ２層上に蒸着され、フォトレジストパターンを形成するようにフォトリソグラフィーおよび現像（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）が続く。その後、ＳｉＯ２層がエッチングマスクとして用いられるフォトレジストパターンを介してパターニングされ、それによって、絶縁層１２７０を形成する。
その後、オーミック接触層１２５０ａが絶縁層１２７０の開口部内に形成される。オーミック接触層１２５０ａは、リフトオフ工程などにより形成される。オーミック接触層１２５０ａが形成された後に、反射層１２５０ｂがオーミック接触層１２５０ａおよび絶縁層１２７０を覆うように形成される。反射層１２５０ｂは、リフトオフ工程などにより形成される。反射層１２５０ｂは、図３７Ａに示すように、オーミック接触層１２５０ａの一部分またはその全体を覆うことができる。オーミック接触層１２５０ａおよび反射層１２５０ｂは、反射電極１２５０を形成する。
反射電極１２５０は、第１ＬＥＤスタック１２３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成するので、以下、第１－ｐ反射電極１２５０として称される。
図３７Ｂを参照すると、第２ＬＥＤスタック１３３０が第２基板１３１０上に成長し、第２－ｐ透明電極１３５０および第１カラーフィルタ１３７０が第２ＬＥＤスタック１３３０上に形成される。第２ＬＥＤスタック１３３０は、ＧａＮ系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第２基板１３１０は、ＧａＮ系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板１２１０とは異なる。第２ＬＥＤスタック１３３０のためのＧａＩｎＮの組成比は、第２ＬＥＤスタック１３３０が緑色光を放出するように決定されてもよい。第２－ｐ透明電極１３５０は、第２ＬＥＤスタック１３３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。
図３７Ｃを参照すると、第３ＬＥＤスタック１４３０が第３基板１４１０上に成長し、第３－ｐ透明電極１４５０および第２カラーフィルタ１４７０が第３ＬＥＤスタック１４３０上に形成される。第３ＬＥＤスタック１４３０は、ＧａＮ系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第３基板１４１０は、ＧａＮ系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板１２１０とは異なる。第３ＬＥＤスタック１４３０のためのＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック１４３０が青色光を放出するように決定されてもよい。第３－ｐ透明電極１４５０は、第３ＬＥＤスタック１４３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。
第１カラーフィルタ１３７０および第２カラーフィルタ１４７０は、図３６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繰り返しの説明は省略される。
このように、第１ＬＥＤスタック１２３０、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０は、互いに異なる基板上に成長してもよいし、その形成順序は特定の順序に限定されない。
図３７Ｄを参照すると、第１ＬＥＤスタック１２３０が第１ボンディング層１５３０を介して支持基板１５１０に結合される。第１ボンディング層１５３０は、支持基板１５１０上に予め形成されてもよく、反射電極１２５０は、支持基板１５１０に面するように第１ボンディング層１５３０にボンディングされてもよい。第１基板１２１０は、化学的エッチングなどにより第１ＬＥＤスタック１２３０から除去される。したがって、第１ＬＥＤスタック１２３０のｎ型半導体層の上部表面が露出する。
その後、オーミック電極１２９０が第１ＬＥＤスタック１２３０の露出する領域に形成される。オーミック電極１２９０のオーミック接触抵抗を減少させるために、オーミック電極１２９０は熱処理が施される。オーミック電極１２９０は、ピクセル領域に対応するようにそれぞれのピクセル領域に形成される。
図３７Ｅを参照すると、第２ＬＥＤスタック１３３０は、第２ボンディング層１５５０を介して、オーミック電極１２９０がその上部に形成される第１ＬＥＤスタック１２３０に結合される。第１カラーフィルタ１３７０は、第１ＬＥＤスタック１２３０に面するように第２ボンディング層１５５０にボンディングされる。第２ボンディング層１５５０は、第１カラーフィルタ１３７０が第２ボンディング層１５５０に面して第２ボンディング層１５５０にボンディングできるように、第１ＬＥＤスタック１２３０上に予め形成されてもよい。第２基板１３１０は、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフ工程により第２ＬＥＤスタック１３３０から分離される。
その後、図３６および図３７Ｃを参照すると、第３ＬＥＤスタック１４３０は、第３ボンディング層１５７０を介して第２ＬＥＤスタック１３３０に結合される。第２カラーフィルタ１４７０は、第２ＬＥＤスタック１３３０に面するように第３ボンディング層１５７０にボンディングされる。第３ボンディング層１５７０は、第２カラーフィルタ１４７０が第３ボンディング層１５７０に面して第３ボンディング層１５７０にボンディングできるように、第２ＬＥＤスタック１３３０上に予め配置されてもよい。第３基板１４１０は、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフ工程により第３ＬＥＤスタック１４３０から分離される。このように、ディスプレイ用発光ダイオードスタックが図３６に示すように形成され、外部に露出する第３ＬＥＤスタック１４３０のｎ型半導体層を有する。
例示的な実施例によるディスプレイ装置は、ピクセルユニット内で支持基板１５１０上の第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０のスタックをパターニングすることにより設けられ、次いで、第１～第３ＬＥＤスタックがインターコネクションにより互いに接続される。以下、例示的な実施例によるディスプレイ装置を説明する。
図３８は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図であり、図３９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３８および図３９を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、パッシブマトリクス方式（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｍａｎｎｅｒ）で動作できる。
例えば、図３６のディスプレイ用発光ダイオードスタックが垂直方向に積層された第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０を含むので、１つのピクセルは、３つの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含んでもよい。第１発光ダイオードＲは、第１ＬＥＤスタック１２３０に対応することができ、第２発光ダイオードＧは、第２ＬＥＤスタック１３３０に対応することができ、第３発光ダイオードＢは、第３ＬＥＤスタック１４３０に対応することができる。
図３８および図３９で、１つのピクセルは、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含み、そのそれぞれは、サブピクセルに対応する。第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、共通配線、例えば、データ配線に接続され、そのカソードは、異なる配線、例えば、スキャン配線に接続される。より具体的には、第１ピクセルにおいて、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、データ配線Ｖｄａｔａ１に共通に接続され、そのカソードは、スキャン配線Ｖｓｃａｎ１－１、Ｖｓｃａｎ１－２およびＶｓｃａｎ１－３にそれぞれ接続される。このように、各ピクセルにおいて発光ダイオードＲ、ＧおよびＢは、独立して駆動可能である。
また、発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのそれぞれは、パルス幅変調によってまたは電流の大きさを変更することにより駆動可能であり、それによって、各サブピクセルの明るさを制御する。
図３９を参照すると、複数のピクセルが図３６の発光ダイオードスタック１０００をパターニングすることにより形成され、各ピクセルは、反射電極１２５０およびインターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０に接続される。図３８に示すように、反射電極１２５０は、データ配線Ｖｄａｔａとして使用可能であり、インターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０は、スキャン配線として形成可能である。
ピクセルは、各ピクセルの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードが反射電極１２５０に共通に接続され、そのカソードが互いに分離されたインターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０に接続される、マトリクス状に配列される。ここで、インターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０は、スキャン配線Ｖｓｃａｎとして使用可能である。
図４０は、図３９のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図であり、図４１は、図４０のＡ－Ａ線に沿った概略断面図であり、図４２は、図４０のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。
図３９、図４０、図４１および図４２を参照すると、各ピクセルにおいて、反射電極１２５０の一部分、第１ＬＥＤスタック１２３０の上部表面上に形成されるオーミック電極１２９０（図４３Ｈ参照）、第２－ｐ透明電極１３５０の一部分（さらに図４３Ｈ参照）、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面の一部分（図４３Ｊ参照）、第３－ｐ透明電極１４５０の一部分（図４３Ｈ参照）、および第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面が外部に露出する。
第３ＬＥＤスタック１４３０は、その上部表面上で粗面化された表面１４３０ａを有してもよい。粗面化された表面１４３０ａは、図４１に示すように、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面の全体上部に形成されるか、またはそのいくつかの領域に形成される。
下部絶縁層１６１０は、各ピクセルの側面を覆うことができる。下部絶縁層１６１０は、ＳｉＯ２のような光透過性材料で形成される。この場合、下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の全体上部表面を覆うことができる。代替的に、下部絶縁層１６１０は、分布ブラッグ反射器を含み、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０の側面に向かって進行する光を反射させてもよい。この場合、下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面を部分的に露出させる。
下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面を露出させる開口部１６１０ａと、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面を露出させる開口部１６１０ｂと、第１ＬＥＤスタック１２３０のオーミック電極１２９０を露出させる開口部１６１０ｃ（図４３Ｈ参照）と、第３－ｐ透明電極１４５０を露出させる開口部１６１０ｄと、第２－ｐ透明電極１３５０を露出させる開口部１６１０ｅと、第１－ｐ反射電極１２５０を露出させる開口部１６１０ｆとを含んでもよい。
インターコネクション配線１７１０および１７５０は、支持基板１５１０上で第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０近傍に形成され、第１－ｐ反射電極１２５０から絶縁されるように下部絶縁層１６１０上に配置される。接続部分１７７０ａは、第３－ｐ透明電極１４５０を反射電極１２５０に接続し、接続部分１７７０ｂは、第２－ｐ透明電極１３５０を反射電極１２５０に接続して、第１ＬＥＤスタック１２３０、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０のアノードが反射電極１２５０に共通に接続される。
接続部分１７１０ａは、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面をインターコネクション配線１７１０に接続し、接続部分１７５０ａは、第１ＬＥＤスタック１２３０のオーミック電極１２９０をインターコネクション配線１７５０に接続する。
上部絶縁層１８１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面を覆うようにインターコネクション配線１７１０および１７３０および下部絶縁層１６１０上に配置される。上部絶縁層１８１０は、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面を部分的に露出する開口部１８１０ａを有してもよい。
インターコネクション配線１７３０は、上部絶縁層１８１０上に配置され、接続部分１７３０ａは、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面をインターコネクション配線１７３０に接続することができる。接続部分１７３０ａは、インターコネクション配線１７５０の上部部分を貫通することができ、上部絶縁層１８１０によってインターコネクション配線１７５０から絶縁される。
図示の例示的な実施例による各ピクセルの電極がデータ配線およびスキャン配線に接続されるものと説明されるが、多様な実施形態が可能である。また、インターコネクション配線１７１０および１７５０が下部絶縁層１６１０上に形成され、インターコネクション配線１７３０が上部絶縁層１８１０上に形成されるものと説明されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、インターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０のそれぞれは、下部絶縁層１６１０上に形成され、インターコネクション配線１７３０を露出させるための開口部を有し得る上部絶縁層１８１０によって覆われてもよい。この構造において、接続部分１７３０ａは、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面を上部絶縁層１８１０の開口部を介してインターコネクション配線１７３０に接続することができる。
代替的に、インターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０は、支持基板１５１０の内部に形成され、下部絶縁層１６１０上の接続部分１７１０ａ、１７３０ａおよび１７５０ａは、オーミック電極１２９０、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面および第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面をインターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０に接続することができる。
図４３Ａ～図４３Ｋは、例示的な実施例による図４０のピクセルを含むディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。
まず、図３６を参照して説明した発光ダイオードスタック１０００が用意される。
その後、図４３Ａを参照すると、粗面化された表面１４３０ａが第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面上に形成される。粗面化された表面１４３０ａは、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面上に形成され、各ピクセル領域に対応することができる。粗面化された表面１４３０ａは、化学的エッチング、例えば、光－増強化学的エッチング（ｐｈｏｔｏ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＰＥＣ）などにより形成される。
粗面化された表面１４３０ａは、後続の工程でエッチングされる第３ＬＥＤスタック１４３０の領域を考慮して各ピクセル領域内に部分的に形成されてもよいが、これに限定されるものではない。代替的に、粗面化された表面１４３０ａは、第３ＬＥＤスタック１４３０の全体上部表面上部に形成されてもよい。
図４３Ｂを参照すると、各ピクセルにおいて第３ＬＥＤスタック１４３０の周辺領域がエッチングによって除去されて、第３－ｐ透明電極１４５０を露出させる。図４３Ｂに示すように、第３ＬＥＤスタック１４３０は、長方形状または正方形状を有するように残留してもよい。第３ＬＥＤスタック１４３０は、その周縁に沿って複数の陥没部を有してもよい。
図４３Ｃを参照すると、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック１４３０の１つの陥没部以外の領域で露出した第３－ｐ透明電極１４５０を除去することにより露出する。したがって、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック１４３０の周囲で、そして第３－ｐ透明電極１４５０が内部に部分的に残留する陥没部を除いた他の陥没部で露出する。
図４３Ｄを参照すると、第２－ｐ透明電極１３５０が第３ＬＥＤスタック１４３０の他の１つの陥没部以外の領域で露出した第２ＬＥＤスタック１３３０を除去することにより露出する。
図４３Ｅを参照すると、オーミック電極１２９０は、第３ＬＥＤスタック１４３０のさらに他の１つの陥没部以外の領域で露出した第２－ｐ透明電極１３５０を除去することにより、第１ＬＥＤスタック１２３０の上部表面とともに露出する。この場合、オーミック電極１２９０は、１つの陥没部で露出してもよい。したがって、第１ＬＥＤスタック１２３０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック１４３０の周囲で露出し、オーミック電極１２９０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック１４３０内に形成された陥没部のうちの１つ以上内で露出する。
図４３Ｆを参照すると、反射電極１２５０は、１つの陥没部内で露出したオーミック電極１２９０以外の第１ＬＥＤスタック１２３０の露出した部分を除去することにより露出する。反射電極１２５０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の周囲で露出する。
図４３Ｇを参照すると、線形インターコネクション配線が反射電極１２５０をパターニングすることにより形成される。ここで、支持基板１５１０が露出してもよい。反射電極１２５０は、マトリクスに配列されたピクセルのうちの１つの行（ｒｏｗ）内に配列されたピクセルを互いに接続することができる（図３９参照）。
図４３Ｈを参照すると、下部絶縁層１６１０（図４１および図４２参照）は、ピクセルを覆うように形成される。下部絶縁層１６１０は、反射電極１２５０および第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０の側面を覆う。また、下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面を少なくとも部分的に覆うことができる。下部絶縁層１６１０がＳｉＯ２層のような透明層であれば、下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０の全体上部表面を覆うことができる。代替的に、下部絶縁層１６１０が分布ブラッグ反射器を含む場合、下部絶縁層１６１０は、光が外部に放出できるように、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面を少なくとも部分的に露出させてもよい。
下部絶縁層１６１０は、第３ＬＥＤスタック１４３０を露出させる開口部１６１０ａと、第２ＬＥＤスタック１３３０を露出させる開口部１６１０ｂと、オーミック電極１２９０を露出させる開口部１６１０ｃと、第３－ｐ透明電極１４５０を露出させる開口部１６１０ｄと、第２－ｐ透明電極１３５０を露出させる開口部１６１０ｅと、反射電極１２５０を露出させる開口部１６１０ｆとを含んでもよい。１つ以上の開口部１６１０ｆが反射電極１２５０を露出させるように形成される。
図４３Ｉを参照すると、インターコネクション配線１７１０および１７５０および接続部分１７１０ａ、１７５０ａ、１７７０ａおよび１７７０ｂが形成される。これらは、リフトオフ工程などにより形成される。インターコネクション配線１７１０および１７５０は、下部絶縁層１６１０によって反射電極１２５０から絶縁される。接続部分１７１０ａは、第３ＬＥＤスタック１４３０をインターコネクション配線１７１０に電気的に接続し、接続部分１７５０ａは、第１ＬＥＤスタック１２３０がインターコネクション配線１７５０に電気的に接続されるように、オーミック電極１２９０をインターコネクション配線１７５０に電気的に接続する。接続部分１７７０ａは、第３－ｐ透明電極１４５０を第１－ｐ反射電極１２５０に電気的に接続し、接続部分１７７０ｂは、第２－ｐ透明電極１３５０を第１－ｐ反射電極１２５０に電気的に接続する。
図４３Ｊを参照すると、上部絶縁層１８１０（図４１および図４２参照）は、インターコネクション配線１７１０および１７５０および接続部分１７１０ａ、１７５０ａ、１７７０ａおよび１７７０ｂを覆う。上部絶縁層１８１０はさらに、第３ＬＥＤスタック１４３０の全体上部表面を覆うことができる。上部絶縁層１８１０は、第２ＬＥＤスタック１３３０の上部表面を露出させる開口部１８１０ａを有する。上部絶縁層１８１０は、例えば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成され、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。上部絶縁層１８１０が分布ブラッグ反射器を含む場合、上部絶縁層１８１０は、光が外部に放出できるように、第３ＬＥＤスタック１４３０の上部表面の少なくとも一部を露出させてもよい。
図４３Ｋを参照すると、インターコネクション配線１７３０および接続部分１７３０ａが形成される。インターコネクション配線１７５０および接続部分１７５０ａがリフトオフ工程などにより形成される。インターコネクション配線１７３０は、上部絶縁層１８１０上に配置され、反射電極１２５０およびインターコネクション配線１７１０および１７５０から絶縁される。接続部分１７３０ａは、第２ＬＥＤスタック１３３０をインターコネクション配線１７３０に電気的に接続する。接続部分１７３０ａは、インターコネクション配線１７５０の上部部分を貫通することができ、上部絶縁層１８１０によってインターコネクション配線１７５０から絶縁される。
このように、図４０に示すようなピクセル領域が形成される。また、図３９に示すように、複数のピクセルが支持基板１５１０上に形成され、パッシブマトリクス方式で動作するように反射電極１２５０とインターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０によって互いに接続される。
上記のディスプレイ装置がパッシブマトリクス方式で動作するように構成されるものと説明されたが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。より具体的には、いくつかの例示的な実施例によるディスプレイ装置は、図３６に示す発光ダイオードスタックを用いてパッシブマトリクス方式で動作するように多様な方式で製造できる。
例えば、インターコネクション配線１７３０が上部絶縁層１８１０上に形成されるものとして示されるが、インターコネクション配線１７３０は、下部絶縁層１６１０上でインターコネクション配線１７１０および１７５０とともに形成され、接続部分１７３０ａは、第２ＬＥＤスタック１３３０をインターコネクション配線１７３０に接続するように上部絶縁層１８１０上に形成される。代替的に、インターコネクション配線１７１０、１７３０および１７５０は、支持基板１５１０の内部に配置されてもよい。
図４４は、他の例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。図示の例示的な実施例によるディスプレイ装置は、アクティブマトリクス方式で駆動可能である。
図４４を参照すると、例示的な実施例による駆動回路は、２つ以上のトランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタを含む。電源が選択配線Ｖｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に接続され、電圧がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３に印加される場合、電圧は対応する発光ダイオードに印加される。また、対応するキャパシタは、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて充電される。トランジスタＴｒ２のターンオン状態がキャパシタの充電された電圧によって保持できるので、キャパシタの電圧は、選択配線Ｖｒｏｗ１に供給される電力が遮断される場合にも保持されて発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３に印加される。なお、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３内で流れる電流は、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて変化可能である。電流は、光が連続的に放出できるように、電流供給源Ｖｄｄを介して連続的に供給される。
トランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタは、支持基板１５１０の内部に形成される。例えば、シリコン基板上に形成された薄膜トランジスタは、アクティブマトリクス駆動のために使用できる。
発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３は、１つのピクセル内に積層された第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０にそれぞれ対応することができる。第１～第３ＬＥＤスタックのアノードは、トランジスタＴｒ２に接続され、そのカソードは、接地に接続される。
図４４が例示的な実施例によるアクティブマトリクス駆動のための回路を示すが、他の多様な類型の回路が使用できる。また、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３のアノードが互いに異なるトランジスタＴｒ２に接続されるものと説明され、そのカソードが接地に接続されるものと説明されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、発光ダイオードのアノードは、電流供給源Ｖｄｄに接続され、そのカソードは、互いに異なるトランジスタに接続されてもよい。
図４５は、他の例示的な実施例によるディスプレイ装置のピクセルの概略平面図である。本明細書で説明されるピクセルは、支持基板１５１１上に配列された複数のピクセルのうちの１つであってもよい。
図４５を参照すると、図示の例示的な実施例によるピクセルは、支持基板１５１１がトランジスタおよびキャパシタを含む薄膜トランジスタパネルであり、反射電極が第１ＬＥＤスタックの下部領域に配置されることを除けば、図３９～図４２を参照して説明したピクセルと実質的に類似している。
第３ＬＥＤスタックのカソードは、接続部分１７１１ａを介して支持基板１５１１に接続される。例えば、図４５に示すように、第３ＬＥＤスタックのカソードは、支持基板１５１１への電気的な接続により接地に接続される。第２ＬＥＤスタックおよび第１ＬＥＤスタックのカソードも、接続部分１７３１ａおよび１７５１ａを経由した支持基板１５１１への電気的な接続により接地に接続される。
反射電極は、支持基板１５１１の内部のトランジスタＴｒ２（図４４参照）に接続される。第３－ｐ透明電極および第２－ｐ透明電極はさらに、接続部分１７７１ａおよび１７３１ｂを介して支持基板１５１１の内部のトランジスタＴｒ２（図４４参照）に接続される。
この方式により、第１～第３ＬＥＤスタックは、互いに接続され、それによって、図４４に示すように、アクティブマトリクス駆動のための回路を構成する。
図４５が例示的な実施例によるアクティブマトリクス駆動のためのピクセルの電気的な接続を示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、ディスプレイ装置用回路は、多様な方式でのアクティブマトリクス駆動のための多様な回路に変形可能である。
また、図３６の反射電極１２５０、第２－ｐ透明電極１３５０および第３－ｐ透明電極１４５０が第１ＬＥＤスタック１２３０、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０のそれぞれの対応するｐ型半導体層とオーミック接触を形成するものと説明され、オーミック電極１２９０が第１ＬＥＤスタック１２３０のｎ型半導体層とオーミック接触を形成するが、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０のそれぞれのｎ型半導体層は、別途のオーミック接触層が設けられない。ピクセルが２００μｍ以下の小さな大きさを有する場合、ｎ型半導体層で別途のオーミック接触層の形成なくても、電流拡散（ｃｕｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）において困難が少ない。しかし、いくつかの実施例によれば、電流拡散を確保するために、ＬＥＤスタックのそれぞれのｎ型半導体層上に透明電極層が配置される。
また、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０がボンディング層１５３０、１５５０および１５７０を介して互いに結合されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０は、多様な順序で、そして多様な構造を用いて互いに接続される。
例示的な実施例によれば、ディスプレイ用発光ダイオードスタック１０００を用いてウエハレベルで複数のピクセルを形成することが可能なため、発光ダイオードの個別的な実装に対する必要性が省かれる。加えて、例示的な実施例による発光ダイオードスタックは、第１～第３ＬＥＤスタック１２３０、１３３０および１４３０が垂直方向に積層されて、限られたピクセル面積内でサブピクセル用面積を確保する構造を有する。さらに、例示的な実施例による発光ダイオードスタックは、第１ＬＥＤスタック１２３０、第２ＬＥＤスタック１３３０および第３ＬＥＤスタック１４３０から発生する光がそれを介して外部に放出されることを許容し、それによって、光損失を減少させる。
図４６は、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックの概略断面図である。
図４６を参照すると、発光ダイオードスタック２０００は、支持基板２５１０と、第１ＬＥＤスタック２２３０と、第２ＬＥＤスタック２３３０と、第３ＬＥＤスタック２４３０と、反射電極２２５０と、オーミック電極２２９０と、第２－ｐ透明電極２３５０と、第３－ｐ透明電極２４５０と、絶縁層２２７０と、第１ボンディング層２５３０と、第２ボンディング層２５５０と、第３ボンディング層２５７０とを含む。また、第１ＬＥＤスタック２２３０は、オーミック接触のためのオーミック接触部分２２３０ａを含んでもよい。
一般的に、第２ＬＥＤスタックから放出される光によって第１ＬＥＤスタックから光が発生し、第３ＬＥＤスタックから放出される光によって第２ＬＥＤスタックから光が発生することがある。このように、カラーフィルタが第２ＬＥＤスタックと第１ＬＥＤスタックとの間および第３ＬＥＤスタックと第２ＬＥＤスタックとの間に介在してもよい。
しかし、カラーフィルタが光の干渉を防止できるが、カラーフィルタを形成することは製造の複雑性を増加させる。例示的な実施例によるディスプレイ装置は、ＬＥＤスタックの間にカラーフィルタを配列せず、ＬＥＤスタックの間での二次光の発生を抑制することができる。
したがって、いくつかの例示的な実施例において、ＬＥＤスタック間の光の干渉は、ＬＥＤスタックそれぞれのバンドギャップを制御することにより減少可能であり、これは以下でより詳細に説明される。
支持基板２５１０は、半導体スタック２２３０、２３３０および２４３０を支持する。支持基板２５１０は、その表面上にまたはその内部に回路を含んでもよいが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。支持基板２５１０は、例えば、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、サファイア基板、パターニングされたサファイア基板、ガラス基板またはパターニングされたガラス基板を含んでもよい。
第１ＬＥＤスタック２２３０、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０のそれぞれは、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、その間に介在する活性層とを含む。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光Ｌ１は、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光Ｌ２より長い波長を有し、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光Ｌ２は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光Ｌ３より長い波長を有する。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、発光ダイオードスタックがマイクロＬＥＤを含む場合、第１、第２および第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４４０から発生する光は、その小さなフォームファクタによって、動作に不利な影響を及ぼすことなく、任意の波長範囲を有することができる。
第１ＬＥＤスタック２２３０は、赤色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック２３３０は、緑色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよいし、第３ＬＥＤスタック２４３０は、青色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよい。第１ＬＥＤスタック２２３０は、ＧａＩｎＰ系井戸層を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０のそれぞれは、ＧａＩｎＮ系井戸層を含んでもよい。
図４６の発光ダイオードスタック２０００が３つのＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０を含むものとして示されるが、本発明の概念は積層された特定の個数のＬＥＤスタックに限定されない。例えば、黄色光を放出するためのＬＥＤスタックが、第１ＬＥＤスタック２２３０と第２ＬＥＤスタック２３３０との間にさらに追加されてもよい。
第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のそれぞれの両面は、それぞれｎ型半導体層およびｐ型半導体層である。図４６で、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のそれぞれは、ｎ型上部表面およびｐ型下部表面を有するものと説明される。第３ＬＥＤスタック２４３０がｎ型上部表面を有するので、粗面化された表面が化学的エッチングなどにより第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面上に形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、それぞれのＬＥＤスタックの上部および下部表面の半導体タイプは、代替的に形成されてもよい。
第１ＬＥＤスタック２２３０は、支持基板２５１０近傍に配置され、第２ＬＥＤスタック２３３０は、第１ＬＥＤスタック２２３０上に配置され、第３ＬＥＤスタック２４３０は、第２ＬＥＤスタック上に配置される。第１ＬＥＤスタック２２３０が第２および第３ＬＥＤスタック２３３０および２４３０より長い波長を有する光を放出するので、第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光Ｌ１は、第２および第３ＬＥＤスタック２３３０および２４３０を介して外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック２３３０が第３ＬＥＤスタック２４３０より長い波長を有する光を放出するので、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光Ｌ２は、第３ＬＥＤスタック２４３０を介して外部に放出される。第３ＬＥＤスタック２４３０内で発生する光Ｌ３は、第３ＬＥＤスタック２４３０から直接外部に放出される。
例示的な実施例において、第１ＬＥＤスタック２２３０のｎ型半導体層は、第１ＬＥＤスタック２２３０の活性層のバンドギャップより広く、第２ＬＥＤスタック２３３０の活性層のバンドギャップより狭いバンドギャップを有してもよい。したがって、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光の一部分は、第１ＬＥＤスタック２２３０の活性層に到達する前に、第１ＬＥＤスタック２２３０のｎ型半導体層によって吸収できる。このように、第１ＬＥＤスタック２２３０の活性層内で発生する光の光度は、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光によって減少できる。
また、第２ＬＥＤスタック２３３０のｎ型半導体層は、第１ＬＥＤスタック２２３０および第２ＬＥＤスタック２３３０のそれぞれの活性層のバンドギャップより広く、第３ＬＥＤスタック２４３０の活性層のバンドギャップより狭いバンドギャップを有する。したがって、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光の一部分は、第２ＬＥＤスタック２３３０の活性層に到達する前に、第２ＬＥＤスタック２３３０のｎ型半導体層によって吸収できる。このように、第２ＬＥＤスタック２３３０または第１ＬＥＤスタック２２３０で発生する光の光度は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光によって減少できる。
第３ＬＥＤスタック２４３０のｐ型半導体層およびｎ型半導体層は、第１ＬＥＤスタック２２３０および第２ＬＥＤスタック２３３０の活性層より広いバンドギャップを有し、それによって、第１および第２ＬＥＤスタック２２３０および２３３０から発生する光をそれを介して透過させる。
例示的な実施例によれば、第１および第２ＬＥＤスタック２２３０および２３３０のｎ型半導体層またはｐ型半導体層のバンドギャップを調節することにより、ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０間の光の干渉を減少させることが可能であり、これはカラーフィルタのような他の構成要素に対する必要性を省くことができる。例えば、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生して外部に放出される光の光度は、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光によって第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光の光度の約１０倍以上であってもよい。同じく、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生して外部に放出される光の光度は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光によって誘発される第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光の光度の約１０倍以上であってもよい。この場合、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生して外部に放出される光の光度は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光によって誘発される第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光の光度の約１０倍以上であってもよい。したがって、光の干渉によって誘発される色不純（ｃｏｌｏｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）のないディスプレイ装置を実現することが可能である。
反射電極２２５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成し、第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光を反射させる。例えば、反射電極２２５０は、オーミック接触層２２５０ａと、反射層２２５０ｂとを含んでもよい。
オーミック接触層２２５０ａは、第１ＬＥＤスタック２２３０のｐ型半導体層と部分的に接触する。オーミック接触層２２５０ａによる光の吸収を防止するために、オーミック接触層２２５０ａがｐ型半導体層と接触する領域は、ｐ型半導体層の全体面積の約５０％を超えなくてもよい。反射層２２５０ｂは、オーミック接触層２２５０ａおよび絶縁層２２７０を覆う。図４６に示すように、反射層２２５０ｂは、実質的に全体オーミック接触層２２５０ａを覆うことができるが、これに限定されるものではない。代替的に、反射層２２５０ｂは、オーミック接触層２２５０ａの一部分を覆うことができる。
反射層２２５０ｂが絶縁層２２７０を覆うので、全方向反射器は、比較的高い屈折率を有する第１ＬＥＤスタック２２３０と比較的低い屈折率を有する絶縁層２２７０の積層構造、および反射層２２５０ｂによって形成される。反射層２２５０ｂは、第１ＬＥＤスタック２２３０の面積の約５０％以上または第１ＬＥＤスタック２２３０の大部分を覆うことができ、それによって、発光効率を向上させることができる。
オーミック接触層２２５０ａおよび反射層２２５０ｂは、金（Ａｕ）を含み得る金属層で形成される。反射層２２５０ｂは、第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光、例えば、赤色光に対して比較的高い反射率を有する金属を含んでもよい。他方、反射層２２５０ｂは、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光、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する金属を含み、第２および第３ＬＥＤスタック２３３０および２４３０から発生して支持基板２５１０に向かって進行する光の干渉を減少させることができる。
絶縁層２２７０は、支持基板２５１０と第１ＬＥＤスタック２２３０との間に介在し、第１ＬＥＤスタック２２３０を露出させる開口部を有する。オーミック接触層２２５０ａは、絶縁層２２７０の開口部内で第１ＬＥＤスタック２２３０に接続される。
オーミック電極２２９０は、第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面上に配置される。オーミック電極２２９０のオーミック接触抵抗を減少させるために、オーミック接触部分２２３０ａが第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面から突出してもよい。オーミック電極２２９０は、オーミック接触部分２２３０ａ上に配置される。
第２－ｐ透明電極２３５０は、第２ＬＥＤスタック２３３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第２－ｐ透明電極２３５０は、赤色光および緑色光に透過性である金属層または導電性酸化物層で形成される。
第３－ｐ透明電極２４５０は、第３ＬＥＤスタック２４３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第３－ｐ透明電極２４５０は、赤色光、緑色光および青色光に透過性である金属層または導電性酸化物層で形成される。
反射電極２２５０、第２－ｐ透明電極２３５０および第３－ｐ透明電極２４５０は、対応するＬＥＤスタックのｐ型半導体層とのオーミック接触により電流拡散を助けることができる。
第１ボンディング層２５３０は、第１ＬＥＤスタック２２３０を支持基板２５１０に結合する。図４６に示すように、反射電極２２５０は、第１ボンディング層２５３０に隣接していてもよい。第１ボンディング層２５３０は、光透過性または不透明層であってもよい。
第２ボンディング層２５５０は、第２ＬＥＤスタック２３３０を第１ＬＥＤスタック２２３０に結合する。図４６に示すように、第２ボンディング層２５５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０および第２－ｐ透明電極２３５０に隣接していてもよい。オーミック電極２２９０は、第２ボンディング層２５５０によって覆われてもよい。第２ボンディング層２５５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光を透過させる。第２ボンディング層２５５０は、光透過性ボンディング材料、例えば、光透過性有機ボンディング剤、または光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。光透過性有機ボンディング剤の例は、ＳＵ８、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などを含んでもよい。また、第２ＬＥＤスタック２３３０は、プラズマボンディングなどによって第１ＬＥＤスタック２２３０にボンディングされてもよい。
第３ボンディング層２５７０は、第３ＬＥＤスタック２４３０を第２ＬＥＤスタック２３３０に結合する。図４６に示すように、第３ボンディング層２５７０は、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３－ｐ透明電極２４５０に隣接していてもよい。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、透明導電層が第２ＬＥＤスタック２３３０上に配置されてもよい。第３ボンディング層２５７０は、第１ＬＥＤスタック２２３０および第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光を透過させ、例えば、光透過性スピンオンガラスで形成されてもよい。
第２ボンディング層２５５０および第３ボンディング層２５７０のそれぞれは、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光と第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光を透過させることができる。
図４７Ａ～図４７Ｅは、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードスタックを製造する方法を示す概略断面図である。
図４７Ａを参照すると、第１ＬＥＤスタック２２３０が第１基板２２１０上に成長する。第１基板２２１０は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック２２３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含む。いくつかの例示的な実施例において、ｎ型半導体層は、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光を吸収できるエネルギーバンドギャップを有してもよく、ｐ型半導体層は、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光を吸収できるエネルギーバンドギャップを有してもよい。
絶縁層２２７０は、第１ＬＥＤスタック２２３０上に形成され、その内部に開口部を形成するようにパターニングされる。例えば、ＳｉＯ２層が第１ＬＥＤスタック２２３０上に形成され、フォトレジストがＳｉＯ２層上に蒸着され、フォトレジストパターンを形成するようにフォトリソグラフィーおよび現像が続く。その後、ＳｉＯ２層がエッチングマスクとして用いられたフォトレジストパターンを介してパターニングされ、それによって、開口部を有する絶縁層２２７０を形成する。
その後、オーミック接触層２２５０ａが絶縁層２２７０の開口部内に形成される。オーミック接触層２２５０ａは、リフトオフ工程などにより形成される。オーミック接触層２２５０ａが形成された後に、反射層２２５０ｂがオーミック接触層２２５０ａおよび絶縁層２２７０を覆うように形成される。反射層２２５０ｂは、リフトオフ工程などにより形成される。反射層２２５０ｂは、オーミック接触層２２５０ａの一部分またはその全体を覆うことができる。オーミック接触層２２５０ａおよび反射層２２５０ｂは、反射電極２２５０を形成する。
反射電極２２５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成するので、以下、第１－ｐ反射電極２２５０と称される。
図４７Ｂを参照すると、第２ＬＥＤスタック２３３０が第２基板２３１０上に成長し、第２－ｐ透明電極２３５０が第２ＬＥＤスタック２３３０上に形成される。第２ＬＥＤスタック２３３０は、ＧａＮ系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第２基板２３１０は、ＧａＮ系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２２１０とは異なる。第２ＬＥＤスタック２３３０のためのＧａＩｎＮの組成比は、第２ＬＥＤスタック２３３０が緑色光を放出するように決定されてもよい。第２－ｐ透明電極２３５０は、第２ＬＥＤスタック２３３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第２ＬＥＤスタック２３３０は、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含んでもよい。いくつかの例示的な実施例において、第２ＬＥＤスタック２３３０のｎ型半導体層は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光を吸収できるエネルギーバンドギャップを有してもよく、第２ＬＥＤスタック２３３０のｐ型半導体層は、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光を吸収できるエネルギーバンドギャップを有してもよい。
図４７Ｃを参照すると、第３ＬＥＤスタック２４３０が第３基板２４１０上に成長し、第３－ｐ透明電極２４５０が第３ＬＥＤスタック２４３０上に形成される。第３ＬＥＤスタック２４３０は、ＧａＮ系半導体層で形成され、ＧａＩｎＮ井戸層を含んでもよい。第３基板２４１０は、ＧａＮ系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板２２１０とは異なる。第３ＬＥＤスタック２４３０のためのＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック２４３０が青色光を放出するように決定されてもよい。第３－ｐ透明電極２４５０は、第３ＬＥＤスタック２４３０のｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。
このように、第１ＬＥＤスタック２２３０、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０は、互いに異なる基板上に成長し、その形成順序は特定の順序に限定されない。
図４７Ｄを参照すると、第１ＬＥＤスタック２２３０が第１ボンディング層２５３０を介して支持基板２５１０に結合される。第１ボンディング層２５３０は、支持基板２５１０上に予め形成されてもよく、反射電極２２５０は、支持基板２５１０に面するように第１ボンディング層２５３０にボンディングされてもよい。第１基板２２１０は、化学的エッチングなどにより第１ＬＥＤスタック２２３０から除去される。したがって、第１ＬＥＤスタック２２３０のｎ型半導体層の上部表面が露出する。
その後、オーミック電極２２９０が第１ＬＥＤスタック２２３０の露出した領域内に形成される。オーミック電極２２９０のオーミック接触抵抗を減少させるために、オーミック電極２２９０は熱処理が施される。オーミック電極２２９０は、ピクセル領域に対応するように各ピクセル領域内に形成される。
図４７Ｅを参照すると、第２ＬＥＤスタック２３３０は、オーミック電極２２９０がその上に形成される第１ＬＥＤスタック２２３０に第２ボンディング層２５５０を介して結合される。第２－ｐ透明電極２３５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０に面するように第２ボンディング層２５５０にボンディングされる。第２ボンディング層２５５０は、第２－ｐ透明電極２３５０が第２ボンディング層２５５０に面して第２ボンディング層２５５０にボンディングできるように、第１ＬＥＤスタック２２３０上に予め形成されてもよい。第２基板２３１０は、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフ工程により第２ＬＥＤスタック２３３０から分離される。
その後、図４６および図４７Ｃを参照すると、第３ＬＥＤスタック２４３０が第３ボンディング層２５７０を介して第２ＬＥＤスタック２３３０に結合される。第３－ｐ透明電極２４５０は、第２ＬＥＤスタック２３３０に面するように第３ボンディング層２５７０にボンディングされる。第３ボンディング層２５７０は、第３－ｐ透明電極２４５０が第３ボンディング層２５７０に面して第３ボンディング層２５７０にボンディングできるように、第２ＬＥＤスタック２３３０上に予め形成されてもよい。第３基板２４１０は、レーザリフトオフまたは化学的リフトオフ工程により第３ＬＥＤスタック２４３０から分離される。このように、外部に露出した第３ＬＥＤスタック２４３０のｎ型半導体層を有する、図４６に示すような、ディスプレイ用発光ダイオードスタックが形成される。
ディスプレイ装置は、ピクセルユニット内で支持基板２５１０上に配置される第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のスタックをパターニングすることにより形成され、次いで、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０がインターコネクションにより互いに接続される。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、ディスプレイ装置は、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のスタックを個別ユニットに分割し、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０をプリント回路基板のような他の支持基板に伝達することにより製造できる。
図４８は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。図４９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４８および図４９を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、パッシブマトリクス方式で駆動されるように実現できる。
図４６に示すディスプレイ用発光ダイオードスタックは、垂直に積層された第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０を含む構造を有する。１つのピクセルが３つの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含むので、第１発光ダイオードＲは、第１ＬＥＤスタック２２３０に対応することができ、第２発光ダイオードＧは、第２ＬＥＤスタック２３３０に対応することができ、第３発光ダイオードＢは、第３ＬＥＤスタック２４３０に対応することができる。
図４８および図４９を参照すると、１つのピクセルは、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢを含み、そのそれぞれは、サブピクセルに対応することができる。第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、共通配線、例えば、データ配線に接続され、そのカソードは、異なる配線、例えば、スキャン配線に接続される。例えば、第１ピクセルにおいて、第１～第３発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードは、データ配線Ｖｄａｔａ１に共通に接続され、そのカソードは、スキャン配線Ｖｓｃａｎ１－１、Ｖｓｃａｎ１－２およびＶｓｃａｎ１－３にそれぞれ接続される。このように、各ピクセル内の発光ダイオードＲ、ＧおよびＢは、独立して駆動可能である。
また、発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのそれぞれは、パルス幅変調によってまたは電流の大きさを変更することにより駆動され、各サブピクセルの明るさを制御することができる。
図４９を参照すると、複数のピクセルが図４６のスタックをパターニングすることにより形成され、ピクセルのそれぞれは、反射電極２２５０およびインターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０に接続される。図４８に示すように、反射電極２２５０は、データ配線Ｖｄａｔａとして使用可能であり、インターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０は、スキャン配線として形成可能である。
ピクセルは、各ピクセルの発光ダイオードＲ、ＧおよびＢのアノードが反射電極２２５０に共通に接続され、そのカソードが互いに分離されたインターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０に接続される、マトリクス状に配列される。ここで、インターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０は、スキャン配線Ｖｓｃａｎとして使用可能である。
図５０は、図４９のディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図である。図５１は、図５０のＡ－Ａ線に沿った概略断面図であり、図５２は、図５０のＢ－Ｂ線に沿った概略断面図である。
図４９～図５２を参照すると、各ピクセルにおいて、反射電極２２５０の一部分、第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面上に形成されたオーミック電極２２９０（図５３Ｈ参照）、第２－ｐ透明電極２３５０の一部分（図５３Ｈ参照）、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面の一部分（図５３Ｊ参照）、第３－ｐ透明電極２４５０の一部分（図５３Ｈ参照）、および第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面が外部に露出する。
第３ＬＥＤスタック２４３０は、その上部表面上に粗面化された表面２４３０ａを有してもよい。粗面化された表面２４３０ａは、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面の全体上部に形成されるか、またはそのいくつかの領域に形成されてもよい。
下部絶縁層２６１０は、各ピクセルの側面を覆うことができる。下部絶縁層２６１０は、ＳｉＯ２のような光透過性材料で形成される。この場合、下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の実質的に全体上部表面を覆うことができる。代替的に、下部絶縁層２６１０は、分布ブラッグ反射器を含み、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０の側面に向かって進行する光を反射させてもよい。この場合、下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面を部分的に露出させてもよい。また、代替的に、下部絶縁層２６１０は、光を吸収する黒色系絶縁層（ｂｌａｃｋ－ｂａｓｅｄ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）であってもよい。さらに、電気的にフローティングされた金属反射層が下部絶縁層２６１０上にさらに形成され、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０の側面を介して放出される光を反射させてもよい。
下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面を露出させる開口部２６１０ａと、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面を露出させる開口部２６１０ｂと、第１ＬＥＤスタック２２３０のオーミック電極２２９０を露出させる開口部２６１０ｃ（図５３Ｈ参照）と、第３－ｐ透明電極２４５０を露出させる開口部２６１０ｄと、第２－ｐ透明電極２３５０を露出させる開口部２６１０ｅと、第１－ｐ反射電極２２５０を露出させる開口部２６１０ｆとを含んでもよい。
インターコネクション配線２７１０および２７５０は、支持基板２５１０上で第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０近傍に形成され、第１－ｐ反射電極２２５０から絶縁されるように下部絶縁層２６１０上に配置される。接続部分２７７０ａは、第３－ｐ透明電極２４５０を反射電極２２５０に接続し、接続部分２７７０ｂは、第２－ｐ透明電極２３５０を反射電極２２５０に接続して、第１ＬＥＤスタック２２３０、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０のアノードが反射電極２２５０に共通に接続される。
接続部分２７１０ａは、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面をインターコネクション配線２７１０に接続し、接続部分２７５０ａは、第１ＬＥＤスタック２２３０上のオーミック電極２２９０をインターコネクション配線２７５０に接続する。
上部絶縁層２８１０がインターコネクション配線２７１０および２７３０および下部絶縁層２６１０上に配置され、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面を覆うことができる。上部絶縁層２８１０は、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面を部分的に露出させる開口部２８１０ａを有してもよい。
インターコネクション配線２７３０は、上部絶縁層２８１０上に配置され、接続部分２７３０ａは、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面をインターコネクション配線２７３０に接続することができる。接続部分２７３０ａは、インターコネクション配線２７５０の上部部分を貫通することができ、上部絶縁層２８１０によってインターコネクション配線２７５０から絶縁される。
各ピクセルの電極がデータ配線およびスキャン配線に接続されるものと説明されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。また、インターコネクション配線２７１０および２７５０が下部絶縁層２６１０上に形成されるものと説明され、インターコネクション配線２７３０が上部絶縁層２８１０上に形成されるものと説明されたが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。例えば、すべてのインターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０が下部絶縁層２６１０上に形成され、インターコネクション配線２７３０を露出させる開口部を有し得る上部絶縁層２８１０によって覆われてもよい。この方式により、接続部分２７３０ａが第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面を上部絶縁層２８１０の開口部を介してインターコネクション配線２７３０に接続することができる。
代替的に、インターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０が支持基板２５１０の内部に形成されてもよく、下部絶縁層２６１０上の接続部分２７１０ａ、２７３０ａおよび２７５０ａは、オーミック電極２２９０、第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面および第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面をインターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０に接続することができる。
例示的な実施例によれば、第１ＬＥＤスタック２２３０から発生する光Ｌ１は、第２および第３ＬＥＤスタック２３３０および２４３０を介して外部に放出され、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光Ｌ２は、第３ＬＥＤスタック２４３０を介して外部に放出される。また、第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光Ｌ３の一部分は、第２ＬＥＤスタック２３３０に進入することができ、第２ＬＥＤスタック２３３０から発生する光Ｌ２の一部分は、第１ＬＥＤスタック２２３０に進入することができる。また、光Ｌ３によって第２ＬＥＤスタック２３３０から二次光が発生し、光Ｌ２によって第１ＬＥＤスタック２２３０から二次光が発生することがある。しかし、このような二次光は低い光度を有することができる。
図５３Ａ～図５３Ｋは、例示的な実施例によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図である。以下の説明は、図５０のピクセルを参照して与えられる。
まず、図４６に示す発光ダイオードスタック２０００が用意される。
図５３Ａを参照すると、粗面化された表面２４３０ａが第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面上に形成される。粗面化された表面２４３０ａは、各ピクセル領域に対応するように第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面上に形成される。粗面化された表面２４３０ａは、化学的エッチング、例えば、光－増強化学的エッチング（ＰＥＣ）などにより形成される。
粗面化された表面２４３０ａは、後続の工程でエッチングされる第３ＬＥＤスタック２４３０の領域を考慮して各ピクセル領域で部分的に形成されてもよいが、これに限定されるものではない。代替的に、粗面化された表面２４３０ａは、第３ＬＥＤスタック２４３０の全体上部表面上部に形成される。
図５３Ｂを参照すると、各ピクセルにおいて第３ＬＥＤスタック２４３０の周囲領域はエッチングによって除去されて、第３－ｐ透明電極２４５０を露出させる。図５３Ｂに示すように、第３ＬＥＤスタック２４３０は、長方形状または正方形状を有するように残留してもよい。第３ＬＥＤスタック２４３０は、その周縁に沿って形成された複数の陥没部を有してもよい。
図５３Ｃを参照すると、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面は、１つの陥没部以外の他の領域で露出した第３－ｐ透明電極２４５０を除去することにより露出する。したがって、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック２４３０の周囲で、そして第３－ｐ透明電極２４５０が部分的に残留する陥没部以外の他の陥没部で露出する。
図５３Ｄを参照すると、第２－ｐ透明電極２３５０は、１つの陥没部以外の領域で露出する第２ＬＥＤスタック２３３０を除去することにより露出する。
図５３Ｅを参照すると、オーミック電極２２９０は、１つの陥没部以外の領域で露出する第２－ｐ透明電極２３５０を除去することにより、第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面とともに露出する。ここで、オーミック電極２２９０は、１つの陥没部で露出してもよい。したがって、第１ＬＥＤスタック２２３０の上部表面が第３ＬＥＤスタック２４３０の周囲で露出し、オーミック電極２２９０の上部表面は、第３ＬＥＤスタック２４３０に形成される陥没部のうちの１つ以上で露出する。
図５３Ｆを参照すると、反射電極２２５０は、１つの陥没部以外の領域で第１ＬＥＤスタック２２３０の露出する部分を除去することにより露出する。このように、反射電極２２５０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の周囲で露出する。
図５３Ｇを参照すると、線形インターコネクション配線が反射電極２２５０をパターニングすることにより形成される。ここで、支持基板２５１０が露出してもよい。反射電極２２５０は、マトリクスに配列されるピクセルのうちの１つの行に配列されるピクセルを互いに接続することができる（図４９参照）。
図５３Ｈを参照すると、下部絶縁層２６１０（図５１および図５２参照）がピクセルを覆うように形成される。下部絶縁層２６１０は、反射電極２２５０、および第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０の側面を覆う。加えて、下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面を部分的に覆うことができる。下部絶縁層２６１０がＳｉＯ２層のような透明層であれば、下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の実質的に全体上部表面を覆うことができる。代替的に、下部絶縁層２６１０は、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。この場合、下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面を部分的に露出させて、光が外部に放出できるようにする。
下部絶縁層２６１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０を露出させる開口部２６１０ａと、第２ＬＥＤスタック２３３０を露出させる開口部２６１０ｂと、オーミック電極２２９０を露出させる開口部２６１０ｃと、第３－ｐ透明電極２４５０を露出させる開口部２６１０ｄと、第２－ｐ透明電極２３５０を露出させる開口部２６１０ｅと、反射電極２２５０を露出させる開口部２６１０ｆとを含んでもよい。反射電極２２５０を露出させる開口部２６１０ｆは、単数または複数で形成されてもよい。
図５３Ｉを参照すると、インターコネクション配線２７１０および２７５０および接続部分２７１０ａ、２７５０ａ、２７７０ａおよび２７７０ｂがリフトオフ工程などにより形成される。インターコネクション配線２７１０および２７５０は、下部絶縁層２６１０によって反射電極２２５０から絶縁される。接続部分２７１０ａは、第３ＬＥＤスタック２４３０をインターコネクション配線２７１０に電気的に接続し、接続部分２７５０ａは、オーミック電極２２９０をインターコネクション配線２７５０に電気的に接続して、第１ＬＥＤスタック２２３０がインターコネクション配線２７５０に電気的に接続される。接続部分２７７０ａは、第３－ｐ透明電極２４５０を第１－ｐ反射電極２２５０に電気的に接続し、接続部分２７７０ｂは、第２－ｐ透明電極２３５０を第１－ｐ反射電極２２５０に電気的に接続する。
図５３Ｊを参照すると、上部絶縁層２８１０（図５１および図５２参照）がインターコネクション配線２７１０および２７５０および接続部分２７１０ａ、２７５０ａ、２７７０ａおよび２７７０ｂを覆う。上部絶縁層２８１０はさらに、第３ＬＥＤスタック２４３０の実質的に全体上部表面を覆うことができる。上部絶縁層２８１０は、第２ＬＥＤスタック２３３０の上部表面を露出させる開口部２８１０ａを有する。上部絶縁層２８１０は、例えば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成され、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。上部絶縁層２８１０が分布ブラッグ反射器を含む場合、上部絶縁層２８１０は、第３ＬＥＤスタック２４３０の上部表面の少なくとも一部を露出させて、光が外部に放出できるようにする。
図５３Ｋを参照すると、インターコネクション配線２７３０および接続部分２７３０ａが形成される。インターコネクション配線２７５０および接続部分２７５０ａは、リフトオフ工程などにより形成される。インターコネクション配線２７３０は、上部絶縁層２８１０上に配置され、反射電極２２５０およびインターコネクション配線２７１０および２７５０から絶縁される。接続部分２７３０ａは、第２ＬＥＤスタック２３３０をインターコネクション配線２７３０に電気的に接続する。接続部分２７３０ａは、インターコネクション配線２７５０の上部部分を貫通することができ、上部絶縁層２８１０によってインターコネクション配線２７５０から絶縁される。
このように、図５０に示すピクセル領域が形成される。また、図４９に示すように、複数のピクセルが支持基板２５１０上に形成され、反射電極２２５０およびインターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０によって互いに接続されてパッシブマトリクス方式で作動できる。
上記の説明がパッシブマトリクス方式で動作できるディスプレイ装置を製造する方法を説明したが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。より具体的には、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、図４６に示す発光ダイオードスタックを用いてパッシブマトリクス方式で動作するように多様な方式で製造できる。
例えば、インターコネクション配線２７３０が上部絶縁層２８１０上に形成されるものと説明されるが、インターコネクション配線２７３０は、下部絶縁層２６１０上にインターコネクション配線２７１０および２７５０とともに形成されてもよいし、接続部分２７３０ａは、上部絶縁層２８１０上に形成されて第２ＬＥＤスタック２３３０をインターコネクション配線２７３０に接続することができる。代替的に、インターコネクション配線２７１０、２７３０および２７５０は、支持基板２５１０の内部に配置されてもよい。
図５４は、他の例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。図５４の回路図は、アクティブマトリクス方式で駆動されるディスプレイ装置に関する。
図５４を参照すると、例示的な実施例による駆動回路は、２つ以上のトランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタを含む。電源が選択配線Ｖｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に接続され、電圧がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３に印加される場合、電圧は対応する発光ダイオードに印加される。また、対応するキャパシタは、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて充電される。トランジスタＴｒ２のターンオン状態がキャパシタの充電された電圧によって保持できるので、キャパシタの電圧は、選択配線Ｖｒｏｗ１に供給される電力が遮断されても、保持されて発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３に印加される。また、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３内で流れる電流は、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて変更可能である。電流は電流供給源Ｖｄｄを介して連続的に供給され、そのため、光が連続的に放出できる。
トランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタは、支持基板２５１０の内部に形成される。例えば、シリコン基板上に形成された薄膜トランジスタがアクティブマトリクス駆動のために使用できる。
ここで、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３は、１つのピクセル内に積層された第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０にそれぞれ対応することができる。第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のアノードは、トランジスタＴｒ２に接続され、そのカソードは、接地に接続される。
たとえ図５４が例示的な実施例によるアクティブマトリクス駆動のための回路を示すが、他の類型の回路を多様に使用できる。加えて、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３のアノードは、互いに異なるトランジスタＴｒ２に接続されるものと説明され、そのカソードが接地に接続されるものと説明されるが、いくつかの例示的な実施例において、発光ダイオードのアノードは、電流供給源Ｖｄｄに接続され、そのカソードは、互いに異なるトランジスタに接続される。
図５５は、他の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。以下の説明は、支持基板２５１１上に配列される複数のピクセルのうちの１つのピクセルを参照して与えられる。
図５５を参照すると、例示的な実施例によるピクセルは、支持基板２５１１がトランジスタおよびキャパシタを含む薄膜トランジスタパネルであり、反射電極２２５０が第１ＬＥＤスタック２２３０の下部領域に配置されることを除けば、図４９～図５２を参照して説明されたピクセルと実質的に類似している。
第３ＬＥＤスタック２４３０のカソードは、接続部分２７１１ａを介して支持基板２５１１に接続される。例えば、図５４に示すように、第３ＬＥＤスタック２４３０のカソードは、支持基板２５１１への電気的な接続により接地に接続される。第２ＬＥＤスタック２３３０および第１ＬＥＤスタック２２３０のカソードはさらに、接続部分２７３１ａおよび２７５１ａを経由した支持基板２５１１への電気的な接続により接地に接続される。
反射電極は、支持基板２５１１の内部でトランジスタＴｒ２（図５４参照）に接続される。第３－ｐ透明電極および第２－ｐ透明電極はさらに、接続部分２７１１ｂおよび２７３１ｂを介して支持基板２５１１の内部でトランジスタＴｒ２（図５４参照）に接続される。
この方式により、第１～第３ＬＥＤスタックは、互いに接続され、それによって、図５４に示すように、アクティブマトリクス駆動のための回路を形成する。
たとえ図５５が例示的な実施例によるアクティブマトリクス駆動のための電気接続部を有するピクセルを示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、ディスプレイ装置用回路は、アクティブマトリクス駆動のための多様な回路に多様な方式で変形可能である。
また、図４６の反射電極２２５０、第２－ｐ透明電極２３５０および第３－ｐ透明電極２４５０は、第１ＬＥＤスタック２２３０、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０のそれぞれのｐ型半導体層とオーミック接触を形成するものと説明され、オーミック電極２２９０は、第１ＬＥＤスタック２２３０のｎ型半導体層とオーミック接触を形成するものと説明され、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０のそれぞれのｎ型半導体層は、別途のオーミック接触層が設けられない。ピクセルが２００μｍ以下の小さな大きさを有する場合、ｎ型半導体層内に別途のオーミック接触層を形成しなくても、電流拡散における困難が少ないが、いくつかの実施例により、電流拡散を確保するために、透明電極層がＬＥＤスタックのそれぞれのｎ型半導体層上に配置される。
同時に、図４６が第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０のボンディング層を経由した互いへの結合を示すが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０は、多様な順序で多様な構造を用いて互いに接続される。
例示的な実施例によれば、ディスプレイ用発光ダイオードスタック２０００を用いてウエハレベルで複数のピクセルを形成することが可能なため、発光ダイオードの個別的な実装に対する必要性が省かれる。また、例示的な実施例による発光ダイオードスタックは、第１～第３ＬＥＤスタック２２３０、２３３０および２４３０が垂直方向に積層された構造を有し、そのため、サブピクセルのための面積が限られたピクセル領域内で確保できる。さらに、例示的な実施例による発光ダイオードスタックは、第１ＬＥＤスタック２２３０、第２ＬＥＤスタック２３３０および第３ＬＥＤスタック２４３０から発生する光がそれを介して外部に放出されることを許容し、それによって、光損失を減少させる。
図５６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り、図５７は、例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの概略断面図である。
図５６および図５７を参照すると、ディスプレイ装置は、回路基板３５１０と、複数のピクセル３０００とを含む。ピクセル３０００のそれぞれは、基板３２１０と、基板３２１０上に配置された第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢとを含む。
回路基板３５１０は、パッシブ回路またはアクティブ回路を含んでもよい。パッシブ回路は、例えば、データ配線およびスキャン配線を含んでもよい。アクティブ回路は、例えば、トランジスタおよびキャパシタを含んでもよい。回路基板３５１０は、その表面上にまたはその内部に回路を有することができる。回路基板３５１０は、例えば、ガラス基板、サファイア基板、Ｓｉ基板またはＧｅ基板を含んでもよい。
基板３２１０は、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢを支持する。基板３２１０は、複数のピクセル３０００の上部で連続的であり、サブピクセルＲ、ＧおよびＢを回路基板３５１０に電気的に接続する。例えば、基板３２１０は、ＧａＡｓ基板であってもよい。
第１サブピクセルＲは、第１ＬＥＤスタック３２３０を含み、第２サブピクセルＧは、第２ＬＥＤスタック３３３０を含み、第３サブピクセルＢは、第３ＬＥＤスタック３４３０を含む。第１サブピクセルＲは、第１ＬＥＤスタック３２３０が光を放出することを許容するように構成され、第２サブピクセルＧは、第２ＬＥＤスタック３３３０が光を放出することを許容するように構成され、第３サブピクセルＢは、第３ＬＥＤスタック３４３０が光を放出することを許容するように構成される。第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０は、独立して駆動可能である。
第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０は、垂直方向に互いに重なるように積層される。ここで、図５７に示すように、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第１ＬＥＤスタック３２３０の一部分内に配置される。例えば、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第１ＬＥＤスタック３２３０上で一側に面して配置される。第３ＬＥＤスタック３４３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０の一部分内に配置される。例えば、第３ＬＥＤスタック３４３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０上で一側に面して配置される。図５７が第３ＬＥＤスタック３４３０が右側に面して配置されたことを示しているが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。代替的に、第３ＬＥＤスタック３４３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０の左側に面して配置されてもよい。
第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光Ｒは、第２ＬＥＤスタック３３３０によって覆われない領域を介して放出され、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光Ｇは、第３ＬＥＤスタック３４３０によって覆われない領域を介して放出される。より具体的には、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通せずに外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通せずに外部に放出される。
光Ｒが通過して放出される第１ＬＥＤスタック３２３０の領域、光Ｇが通過して放出される第２ＬＥＤスタック３３３０の領域、および第３ＬＥＤスタック３３４０の領域は、互いに異なる面積を有してもよいし、ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のそれぞれから放出される光の光度は、その面積を調節することにより調節可能である。
しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。代替的に、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０を貫通した後にまたは第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通した後に外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通した後に外部に放出される。
第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０のそれぞれは、第１導電型（例えば、ｎ型）半導体層と、第２導電型（例えば、ｐ型）半導体層と、その間に介在する活性層とを含んでもよい。活性層は、多重量子井戸構造を有してもよい。第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０は、互いに異なる波長を有する光を放出するために互いに異なる活性層を含んでもよい。例えば、第１ＬＥＤスタック３２３０は、赤色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよく、第２ＬＥＤスタック３３３０は、緑色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよいし、第３ＬＥＤスタック３４３０は、青色光を放出するように構成される無機発光ダイオードであってもよい。このために、第１ＬＥＤスタック３２３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系井戸層を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック３３３０は、ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含んでもよく、第３ＬＥＤスタック３４３０は、ＡｌＧａＩｎＮ系井戸層を含んでもよい。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０から発生する光の波長は変化可能である。例えば、第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０は、緑色光、赤色光および青色光をそれぞれ放出するか、または緑色光、青色光および赤色光をそれぞれ放出することができる。
また、分布ブラッグ反射器が基板３２１０と第１ＬＥＤスタック３２３０との間に介在し、基板３２１０による吸収による第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光の損失を防止することができる。例えば、ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ半導体層を互いに交互に積層するより形成される分布ブラッグ反射器がそれらの間に介在してもよい。
図５８は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の概略回路図である。
図５８を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、アクティブマトリクス方式で駆動可能である。このように、回路基板は、アクティブ回路を含んでもよい。
例えば、駆動回路は、２つ以上のトランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタを含んでもよい。電源が選択配線Ｖｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に接続され、電圧がデータ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３に印加される場合、電圧は対応する発光ダイオードに印加される。なお、対応するキャパシタは、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて充電される。トランジスタＴｒ２のターンオン状態がキャパシタの充電された電圧によって保持できるので、キャパシタの電圧は、選択配線Ｖｒｏｗ１に供給される電力が遮断される場合にも保持されて発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３に印加される。また、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３内で流れる電流は、データ配線Ｖｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３の値に応じて変更可能である。電流は電流供給源Ｖｄｄを介して連続的に供給され、そのため、光が連続的に放出できる。
トランジスタＴｒ１およびＴｒ２およびキャパシタは、支持基板３５１０の内部で形成される。ここで、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３は、１つのピクセル内に積層された第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０にそれぞれ対応することができる。第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のアノードは、トランジスタＴｒ２に接続され、そのカソードは、接地に接続される。第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のカソードは、例えば、接地に共通に接続される。
たとえ図５８が例示的な実施例によるアクティブマトリクス駆動のための回路を示すが、他の類型の回路がさらに使用されてもよい。また、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ３のアノードが異なるトランジスタＴｒ２に接続されるものと説明され、そのカソードが接地に接続されるものと説明されるが、いくつかの例示的な実施例において、発光ダイオードのアノードは、共通に接続され、そのカソードは、互いに異なるトランジスタに接続されてもよい。
たとえアクティブマトリクス駆動のためのアクティブ回路が説明されたが、本発明の概念がこれに限定されるものではなく、例示的な実施例によるピクセルは、パッシブマトリクス方式で駆動可能である。このように、回路基板３５１０は、その上に配列されたデータ配線およびスキャン配線を含んでもよく、サブピクセルのそれぞれは、データ配線およびスキャン配線に接続される。例示的な実施例において、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のアノードは、互いに異なるデータ配線に接続され、そのカソードは、スキャン配線に共通に接続される。他の例示的な実施例において、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のアノードは、互いに異なるスキャン配線に接続され、そのカソードは、共通にデータ配線に接続される。
また、ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０のそれぞれは、パルス幅変調によってまたは電流の大きさを変更することにより駆動可能であり、それによって、各サブピクセルの明るさを制御することができる。また、明るさは、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０の面積と、光Ｒ、ＧおよびＢが通過して放出されるＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０の領域の面積とを調節することにより調節可能である。例えば、低い可視性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を有する光を放出するＬＥＤスタック、例えば、第１ＬＥＤスタック３２３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０または第３ＬＥＤスタック３４３０より大きい面積を有し、そのため、同一の電流密度下でより高い光度を有する光を放出することができる。また、第２ＬＥＤスタック３３３０の面積が第３ＬＥＤスタック３４３０の面積より大きいので、第２ＬＥＤスタック３３３０は、同一の電流密度下で第３ＬＥＤスタック３４３０よりも高い光度を有する光を放出することができる。この方式により、光出力は、第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０の面積を調節することにより、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０から放出された光の可視性に基づいて調節可能である。
図５９Ａおよび図５９Ｂは、例示的な実施例によるディスプレイ装置の１つのピクセルの平面図および底面図であり、図６０Ａ、図６０Ｂ、図６０Ｃおよび図６０Ｄは、それぞれ図５９ＡのＡ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－ＣおよびＤ－Ｄ線に沿った概略断面図である。
ディスプレイ装置において、ピクセルは、回路基板３５１０上に配列され（図５６参照）、ピクセルのそれぞれは、基板３２１０と、サブピクセルＲ、ＧおよびＢとを含む。基板３２１０は、複数のピクセルの上部で連続的であり得る。以下、例示的な実施例によるピクセルの構成が説明される。
図５９Ａ、図５９Ｂ、図６０Ａ、図６０Ｂ、図６０Ｃおよび図６０Ｄを参照すると、ピクセルは、基板３２１０と、分布ブラッグ反射器３２２０と、絶縁層３２５０と、貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃと、第１ＬＥＤスタック３２３０と、第２ＬＥＤスタック３３３０と、第３ＬＥＤスタック３４３０と、第１－１オーミック電極３２９０ａと、第１－２オーミック電極３２９０ｂと、第２－１オーミック電極３３９０と、第２－２オーミック電極３３５０と、第３－１オーミック電極３４９０と、第３－２オーミック電極３４５０と、第１ボンディング層３５３０と、第２ボンディング層３５５０と、上部絶縁層３６１０と、コネクタ３７１０、３７２０および３７３０と、下部絶縁層３７５０と、電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂ、３７７０ｃおよび３７７０ｄとを含む。
サブピクセルＲ、ＧおよびＢのそれぞれは、ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０と、オーミック電極とを含む。また、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢのアノードは、電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂおよび３７７０ｃにそれぞれ電気的に接続され、そのカソードは、電極パッド３７７０ｄに電気的に接続され、それによって、第１～第３サブピクセルＲ、ＧおよびＢが独立して駆動されることを許容する。
基板３２１０は、ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０を支持する。基板３２１０は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層がその上に成長できる成長基板（ｇｒｏｗｔｈ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。特に、基板３２１０は、ｎ型導電性を示す半導体基板であってもよい。
第１ＬＥＤスタック３２３０は、第１導電型半導体層３２３０ａおよび第２導電型半導体層３２３０ｂを含み、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第１導電型半導体層３３３０ａおよび第２導電型半導体層３３３０ｂを含み、第３ＬＥＤスタック３４３０は、第１導電型半導体層３４３０ａおよび第２導電型半導体層３４３０ｂを含む。活性層が第１導電型半導体層３２３０ａ、３３３０ａまたは３４３０ａと第２導電型半導体層３２３０ｂ、３３３０ｂまたは３４３０ｂとの間に介在してもよい。
例示的な実施例によれば、第１導電型半導体層３２３０ａ、３３３０ａおよび３４３０ａのそれぞれは、ｎ型半導体層であってもよく、第２導電型半導体層３２３０ｂ、３３３０ｂおよび３４３０ｂのそれぞれは、ｐ型半導体層であってもよい。粗面化された表面が表面テクスチャリング（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって第１導電型半導体層３２３０ａ、３３３０ａおよび３４３０ａのそれぞれの上部表面上に形成される。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および第２導電型は、逆に変更可能である。
第１ＬＥＤスタック３２３０は、支持基板３５１０近傍に配置され、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第１ＬＥＤスタック３２３０上に配置され、第３ＬＥＤスタック３４３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０上に配置される。第２ＬＥＤスタック３３３０が第１ＬＥＤスタック３２３０上の一部領域に配置され、第１ＬＥＤスタック３２３０が第２ＬＥＤスタック３３３０と部分的に重なる。第３ＬＥＤスタック３４３０が第２ＬＥＤスタック３３３０上の一部領域に配置され、第２ＬＥＤスタック３３３０が第３ＬＥＤスタック３４３０と部分的に重なる。したがって、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２および第３ＬＥＤスタック３３３０および３４３０を貫通せずに外部に放出される。また、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通せずに外部に放出される。
第１ＬＥＤスタック３２３０、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０の材料は、図５７を参照して説明したものと実質的に同一であるので、その詳細な説明は重複を避けるために省略される。
分布ブラッグ反射器３２２０が基板３２１０と第１ＬＥＤスタック３２３０との間に介在する。分布ブラッグ反射器３２２０は、基板３２１０上に成長した半導体層を含んでもよい。例えば、分布ブラッグ反射器３２２０は、ＡｌＡｓ層およびＡｌＧａＡｓ層を交互に積層することにより形成可能である。分布ブラッグ反射器３２２０は、基板３２１０を第１ＬＥＤスタック３２３０の第１導電型半導体層３２３０ａに電気的に接続する半導体層を含んでもよい。
貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃが基板３２１０を介して形成される。貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃは、第１ＬＥＤスタック３２３０を貫通するように形成される。貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃは、導電性ペーストでまたはメッキによって形成される。
絶縁層３２５０は、貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃと基板３２１０および第１ＬＥＤスタック３２３０を介して形成された貫通ホールの内壁との間に配置され、第１ＬＥＤスタック３２３０と基板３２１０との間の短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）を防止する。
第１－１オーミック電極３３９０ａは、第１ＬＥＤスタック３２３０の第１導電型半導体層３２３０ａとオーミック接触を形成する。第１－１オーミック電極３２９０ａは、例えば、Ａｕ－ＴｅまたはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。
第１－１オーミック電極３２９０ａを形成するために、第２導電型半導体層３２３０ｂおよび活性層が第１導電型半導体層３２３０ａを露出させるように部分的に除去されてもよい。第１－１オーミック電極３２９０ａは、第２ＬＥＤスタック３３３０が配置された領域から離隔して配置される。また、第１－１オーミック電極３２９０は、パッド領域および延長部を含んでもよく、コネクタ３７１０は、図５９Ａに示すように、第１－１オーミック電極３２９０のパッド領域に接続される。
第１－２オーミック電極３３９０ｂは、第１ＬＥＤスタック３２３０の第２導電型半導体層３２３０ｂとオーミック接触を形成する。図５９Ａに示すように、第１－２オーミック電極３２９０ｂは、電流拡散を助けるために第１－１オーミック電極３２９０ａを部分的に取り囲むように形成される。第１－２オーミック電極３２９０ｂは、延長部を含まなくてもよい。第１－２オーミック電極３２９０ｂは、例えば、Ａｕ－ＺｎまたはＡｕ－Ｂｅ合金で形成される。また、第１－２オーミック電極３２９０ｂは、単一層または多重層構造を有してもよい。
第１－２オーミック電極３２９０ｂは、貫通ホールビア３２７０ａが第２導電型半導体層３２３０ｂに電気的に接続できるように貫通ホールビア３２７０ａに接続される。
第２－１オーミック電極３３９０は、第２ＬＥＤスタック３３３０の第１導電型半導体層３３３０ａとオーミック接触を形成する。第２－１オーミック電極３３９０はさらに、パッド領域および延長部を含んでもよい。図５９Ａに示すように、コネクタ３７１０は、第２－１オーミック電極３３９０を第１－１オーミック電極３２９０ａに電気的に接続することができる。第２－１オーミック電極３３９０は、第３ＬＥＤスタック３４３０が配置される領域から離隔して配置される。
第２－２オーミック電極３３５０は、第２ＬＥＤスタック３３３０の第２導電型半導体層３３３０ｂとオーミック接触を形成する。第２－２オーミック電極３３５０は、反射層３３５０ａと、バリア層３３５０ｂとを含んでもよい。反射層３３５０ａは、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光を反射させて、第２ＬＥＤスタック３３３０の発光効率を向上させる。バリア層３３５０ｂは、反射層３３５０ａを提供する接続パッドとして作用することができ、コネクタ３７２０に接続される。第２－２オーミック電極３３５０が本例示的な実施例で金属層を含むものと説明されるが、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２－２オーミック電極３３５０は、導電性酸化物半導体層のような透明導電性酸化物で形成されてもよい。
第３－１オーミック電極３４９０は、第３ＬＥＤスタック３４３０の第１導電型半導体層３４３０ａとオーミック接触を形成する。第３－１オーミック電極３４９０はさらに、パッド領域および延長部を含んでもよく、コネクタ３７１０は、図５９Ａに示すように、第３－１オーミック電極３４９０を第１－１オーミック電極３２９０ａに接続する。
第３－２オーミック電極３４５０は、第３ＬＥＤスタック３４３０の第２導電型半導体層３４３０ｂとオーミック接触を形成することができる。第３－２オーミック電極３４５０は、反射層３４５０ａと、バリア層３４５０ｂとを含んでもよい。反射層３４５０ａは、第３ＬＥＤスタック３４３０から発生する光を反射させて、第３ＬＥＤスタック３４３０の発光効率を向上させる。バリア層３４５０ｂは、反射層３４５０ａを提供する接続パッドとして作用することができ、コネクタ３７３０に接続される。第３－２オーミック電極３４５０が金属層を含むものと説明されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。代替的に、第３－２オーミック電極３４５０は、導電性酸化物半導体層のような透明導電性酸化物で形成されてもよい。
第１－２オーミック電極３２９０ｂ、第２－２オーミック電極３３５０および第３－２オーミック電極３４５０は、対応するＬＥＤスタックのｐ型半導体層とオーミック接触を形成して電流拡散を助けることができ、第１－１オーミック電極３２９０ａ、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３４９０は、対応するＬＥＤスタックのｎ型半導体層とオーミック接触を形成して電流拡散を助けることができる。
第１ボンディング層３５３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０を第１ＬＥＤスタック３２３０に結合する。図示のように、第２－２オーミック電極３３５０は、第１ボンディング層３５３０に隣接していてもよい。第１ボンディング層３５３０は、光透過性層または不透明層であってもよい。第１ボンディング層３５３０は、有機材料または無機材料で形成されてもよい。有機材料の例は、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）などを含んでもよく、無機材料の例は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘなどを含んでもよい。有機材料層は、高真空下でボンディングされてもよいし、無機材料層は、例えば、化学的機械的研磨により第１ボンディング層の表面を平坦化し、次いで、プラズマ処理により表面エネルギーを調整した後、高真空下でボンディングされてもよい。第１ボンディング層３５３０は、スピンオンガラスで形成されるか、またはＡｕＳｎなどで形成された金属ボンディング層であってもよい。金属ボンディング層のために、絶縁層が第１ＬＥＤスタック３２３０上に配置され、第１ＬＥＤスタック３２３０と金属ボンディング層との間に電気的な絶縁を確保することができる。また、反射層が第１ボンディング層３５３０と第１ＬＥＤスタック３２３０との間にさらに配置され、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光が第２ＬＥＤスタック３３３０に進入するのを防止することができる。
第２ボンディング層３５５０は、第２ＬＥＤスタック３３３０を第３ＬＥＤスタック３４３０に結合する。第２ボンディング層３５５０は、第２ＬＥＤスタック３３３０と第３－２オーミック電極３４５０との間に介在し、第２ＬＥＤスタック３３３０を第３－２オーミック電極３４５０にボンディングすることができる。第２ボンディング層３５５０は、第１ボンディング層３５３０と実質的に同一のボンディング材料で形成される。また、絶縁層および／または反射層が第２ＬＥＤスタック３３３０と第２ボンディング層３５５０との間にさらに配置されてもよい。
第１ボンディング層３５３０および第２ボンディング層３５５０が光透過性材料で形成され、第２－２オーミック電極３３５０および第３－２オーミック電極３４５０が透明酸化物材料で形成される場合、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光の一部は、第１ボンディング層３５３０および第２－２オーミック電極３３５０を貫通した後に第２ＬＥＤスタック３３３０を介して放出され、第２ボンディング層３５５０および第３－２オーミック電極３４５０を貫通した後に第３ＬＥＤスタック３４３０を介してさらに放出されてもよい。また、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光の一部は、第２ボンディング層３５５０および第３－２オーミック電極３４５０を貫通した後に第３ＬＥＤスタック３４３０を介して放出されてもよい。
この場合、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０を貫通する間、第２ＬＥＤスタック３３３０に吸収されることが防止されなければならない。このように、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０より小さいバンドギャップを有してもよく、そのため、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光より長い波長を有してもよい。
また、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光が第３ＬＥＤスタック３４３０を貫通する間、第３ＬＥＤスタック３４３０によって吸収されることを防止するために、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０から発生する光より長い波長を有してもよい。
第１ボンディング層３５３０と第２ボンディング層３５５０が不透明材料で形成される場合、反射層は、第１ＬＥＤスタック３２３０と第１ボンディング層３５３０との間および第２ＬＥＤスタック３３３０と第２ボンディング層３５５０との間にそれぞれ介在し、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生して第１ボンディング層３５３０に進入する光、および第２ＬＥＤスタック３３３０から発生して第２ボンディング層３５５０に進入する光を反射させる。反射した光は、第１ＬＥＤスタック３２３０および第２ＬＥＤスタック３３３０を介して放出される。
上部絶縁層３６１０は、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０を覆うことができる。特に、上部絶縁層３６１０は、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０の側面を覆うことができ、また、第１ＬＥＤスタック３２３０の側面を覆うことができる。
上部絶縁層３６１０は、第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃを露出させる開口部と、第２ＬＥＤスタック３３３０の第１導電型半導体層３３３０ａ、第３ＬＥＤスタック３４３０の第１導電型半導体層３４３０ａ、第２－２オーミック電極３３５０および第３－２オーミック電極３４５０を露出させる開口部とを有する。
上部絶縁層３６１０は、任意の絶縁物質、例えば、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。
コネクタ３７１０は、第１－１オーミック電極３２９０ａ、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３４９０を互いに電気的に接続する。コネクタ３７１０は、上部絶縁層３６１０上に形成され、第３ＬＥＤスタック３４３０の第２導電型半導体層３４３０ｂ、第２ＬＥＤスタック３３３０の第２導電型半導体層３３３０ｂおよび第１ＬＥＤスタック３２３０の第２導電型半導体層３２３０ｂから絶縁される。
コネクタ３７１０は、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３４９０と実質的に同一の材料で形成され、そのため、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３３９０とともに形成される。代替的に、コネクタ３７１０は、第２－１オーミック電極３３９０または第３－１オーミック電極３４９０とは異なる導電性材料で形成され、そのため、第２－１オーミック電極３３９０および／または第３－１オーミック電極３４９０とは異なる工程で別個に形成されてもよい。
コネクタ３７２０は、第２－１オーミック電極３３５０、例えば、バリア層３３５０ｂを第２貫通ホールビア３２７０ｂに電気的に接続することができる。コネクタ３７３０は、第３－１オーミック電極、例えば、バリア層３４５０ｂを第３貫通ホールビア３２７０ｃに電気的に接続する。コネクタ３７２０は、上部絶縁層３６１０によって第１ＬＥＤスタック３２３０から電気的に絶縁される。コネクタ３７３０は、上部絶縁層３６１０によって第２ＬＥＤスタック３３３０および第１ＬＥＤスタック３２３０から電気的に絶縁される。
コネクタ３７２０および３７３０は、同一の工程により併せて形成される。コネクタ３７２０および３７３０はさらに、コネクタ３７１０とともに形成される。また、コネクタ３７２０および３７３０は、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３４９０と実質的に同一の材料で形成され、ともに形成されてもよい。代替的に、コネクタ３７２０および３７３０は、第２－１オーミック電極３３９０または第３－１オーミック電極３４９０とは異なる導電性材料で形成され、そのため、第２－１オーミック電極３３９０および／または第３－１オーミック電極３４９０とは異なる工程により別個に形成されてもよい。
下部絶縁層３７５０は、基板３２１０の下部表面を覆う。下部絶縁層３７５０は、基板３２１０の下部側で第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃを露出させる開口部を含んでもよく、また、基板３２１０の下部表面を露出させる開口部を含んでもよい。
電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂ、３７７０ｃおよび３７７０ｄは、基板３２１０の下部表面上に配置される。電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂおよび３７７０ｃは、絶縁層３７５０の開口部を介して貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃに接続され、電極パッド３７７０ｄは、基板３２１０に接続される。
電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂおよび３７７０ｃは、各ピクセルの第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０にそれぞれ電気的に接続されるように、各ピクセルに設けられる。電極パッド３７７０ｄがさらに各ピクセルに設けられてもよいが、基板３２１０は、複数のピクセルの上部に連続的に配置され、これは各ピクセルに電極パッド３７７０ｄを提供する必要性を省くことができる。
電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂ、３７７０ｃおよび３７７０ｄは、回路基板３５１０にボンディングされ、それによって、ディスプレイ装置を提供する。
次に、例示的な実施例によるディスプレイ装置を製造する方法が説明される。
図６１Ａ～図６８Ｂは、例示的な実施例によるディスプレイ装置を製造する方法を示す概略平面図および断面図である。それぞれの断面図は、対応するそれぞれの平面図に示された線に沿ったものである。
図６１Ａおよび図６１Ｂを参照すると、第１ＬＥＤスタック３２３０が基板３２１０上に成長する。基板３２１０は、例えば、ＧａＡｓ基板であってもよい。第１ＬＥＤスタック３２３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層で形成され、第１導電型半導体層３２３０ａと、活性層と、第２導電型半導体層３２３０ｂとを含む。分布ブラッグ反射器３２２０は、第１ＬＥＤスタック３２３０の成長前に形成されてもよい。分布ブラッグ反射器３２２０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るスタック構造を有してもよい。
その後、溝がフォトリソグラフィーおよびエッチングにより第１ＬＥＤスタック３２３０および基板３２１０上に形成される。溝は、図６１Ｂに示すように、基板３２１０を貫通するように形成されるか、または基板３２１０内で所定の深さに形成されてもよい。
その後、絶縁層３２５０が溝の側壁を覆うように形成され、貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃが溝を満たすように形成される。貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃは、例えば、溝の側壁を覆う絶縁層を形成し、メッキにより溝を導電性材料層または導電性ペーストで満たし、化学機械的研磨により第１ＬＥＤスタック３２３０の上部表面から絶縁層および導電性材料層を除去することにより形成できる。
図６２Ａおよび図６２Ｂを参照すると、第２ＬＥＤスタック３３３０および第２－２オーミック電極３３５０が第１ボンディング層３５３０を介して第１ＬＥＤスタック３２３０に結合される。
第２ＬＥＤスタック３３３０が第２基板上に成長し、第２－２オーミック電極３３５０が第２ＬＥＤスタック３３３０上に形成される。第２ＬＥＤスタック３３３０は、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層で形成され、第１導電型半導体層３３３０ａと、活性層と、第２導電型半導体層３３３０ｂとを含んでもよい。第２基板は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層がその上に成長できる基板、例えば、ＧａＡｓ基板またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層がその上に成長できる基板、例えば、サファイア基板であってもよい。第２ＬＥＤスタック３３３０のためのＡｌ、ＧａおよびＩｎの組成比は、第２ＬＥＤスタック３３３０が緑色光を放出できるように決定されてもよい。第２－２オーミック電極３３５０は、第２導電型半導体層３３３０ｂ、例えば、ｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第２－２オーミック電極３３５０は、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光を反射させる反射層３３５０ａと、バリア層３３５０ｂとを含んでもよい。
第２－２オーミック電極３３５０は、第１ＬＥＤスタック３２３０に面するように配置され、第１ボンディング層３５３０によって第１ＬＥＤスタック３２３０に結合される。その後、第２基板は、化学的エッチングまたはレーザリフトオフにより、第１導電型半導体層３３３０ａを露出させるように第２ＬＥＤスタック３３３０から除去される。粗面化された表面が露出した第１導電型半導体層３３３０ａ上に表面テクスチャリングによって形成される。
例示的な実施例により、絶縁層および反射層は、第１ボンディング層３５３０の形成前に、第１ＬＥＤスタック３２３０上にさらに形成されてもよい。
図６３Ａおよび図６３Ｂを参照すると、第３ＬＥＤスタック３４３０および第３－２オーミック電極３４５０は、第２ボンディング層３５５０を介して第２ＬＥＤスタック３３３０に結合される。
第３ＬＥＤスタック３４３０は、第３基板上に成長し、第３－２オーミック電極３４５０は、第３ＬＥＤスタック３４３０上で形成される。第３ＬＥＤスタック３４３０は、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層で形成され、第１導電型半導体層３４３０ａと、活性層と、第２導電型半導体層３４３０ｂとを含んでもよい。第３基板は、ＧａＮ系半導体層がその上に成長できる基板であり、第１基板３２１０とは異なる。第３ＬＥＤスタック３４３０のためのＡｌＧａＩｎＮの組成比は、第３ＬＥＤスタック３４３０が青色光を放出できるように決定されてもよい。第３－２オーミック電極３４５０は、第２導電型半導体層３４３０ｂ、例えば、ｐ型半導体層とオーミック接触を形成する。第３－２オーミック電極３４５０は、第３ＬＥＤスタック３４３０から発生する光を反射させる反射層３４５０ａと、バリア層３４５０ｂとを含んでもよい。
第３－２オーミック電極３４５０は、第２ＬＥＤスタック３３３０に面するように配置され、第２ボンディング層３５５０によって第２ＬＥＤスタック３３３０に結合される。その後、第３基板は、化学的エッチングまたはレーザリフトオフにより、第１導電型半導体層３４３０ａを露出させるように第３ＬＥＤスタック３４３０から除去される。粗面化された表面が露出した第１導電型半導体層３４３０ａ上に表面テクスチャリングによって形成される。
例示的な実施例により、絶縁層および反射層が、第２ボンディング層３５５０の形成前に、第２ＬＥＤスタック３３３０上にさらに形成されてもよい。
図６４Ａおよび図６４Ｂを参照すると、それぞれのピクセル領域において、第３ＬＥＤスタック３４３０は、第３サブピクセルＢ以外の第３ＬＥＤスタック３４３０を除去するようにパターニングされる。第３サブピクセルＢの領域において、湾入部（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を介してバリア層３４５０ｂを露出させるように、第３ＬＥＤスタック３４３０上に湾入部が形成される。
その後、第３サブピクセルＢ以外の領域において、第３－２オーミック電極３４５０および第２ボンディング層３５５０が除去されて、第２ＬＥＤスタック３３３０を露出させる。このように、第３－２オーミック電極３４５０は、第３サブピクセルＢの領域近傍に制限的に配置される。
各ピクセル領域において、第２ＬＥＤスタック３３３０がパターニングされて、第２サブピクセルＧ以外の領域で第２ＬＥＤスタック３３３０を除去する。第２サブピクセルＧの領域において、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第３ＬＥＤスタック３４３０と部分的に重なる。
第２ＬＥＤスタック３３３０をパターニングすることにより、第２－２オーミック電極３３５０が露出する。第２ＬＥＤスタック３３３０は、湾入部を含んでもよく、第２－２オーミック電極３３５０、例えば、バリア層３３５０ｂが湾入部を介して露出してもよい。
その後、第２－２オーミック電極３３５０および第１ボンディング層３５３０が除去されて、第１ＬＥＤスタック３２３０を露出させる。このように、第２－２オーミック電極３３５０は、第２サブピクセルＧの領域近傍に配置される。他方、第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃはさらに、第１ＬＥＤスタック３２３０とともに露出する。
各ピクセル領域において、第１ＬＥＤスタック３２３０の第２導電型半導体層３２３０ｂをパターニングすることにより、第１導電型半導体層３２３０ａが露出する。図６４Ａに示すように、第１導電型半導体層３２３０ａは、延伸された形状に露出してもよいし、これに限定されるものではない。
また、ピクセル領域は、第１ＬＥＤスタック３２３０をパターニングすることにより互いに分割される。このように、第１サブピクセルＲの領域が形成される。ここで、分布ブラッグ反射器３２２０がさらに分割されてもよい。代替的に、分布ブラッグ反射器３２２０は、分割されずに複数のピクセルの上部に連続的に配置されてもよい。また、第１導電型半導体層３２３０ａも、複数のピクセルの上部に連続的に配置されてもよい。
図６５Ａおよび図６５Ｂを参照すると、第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第２－２オーミック電極３２９０ｂが第１ＬＥＤスタック３２３０上に形成される。第１－１オーミック電極３２９０ａは、例えば、露出した第１導電型半導体層３２３０ａ上でＡｕ－ＴｅまたはＡｕ－Ｇｅ合金で形成される。第１－２オーミック電極３２９０ｂは、例えば、第２導電型半導体層３２３０ｂ上でＡｕ－ＢｅまたはＡｕ－Ｚｎ合金で形成される。第１－２オーミック電極３２９０ｂは、第１－１オーミック電極３２９０ａの前に形成されるか、またはその逆であってもよい。第１－２オーミック電極３２９０ｂは、第１貫通ホールビア３２７０ａに接続される。他方、第１－１オーミック電極３２９０ａは、パッド領域と、パッド領域から第１貫通ホールビア３２７０ａに向かって延びる延長部とを含んでもよい。
電流拡散のために、第１－２オーミック電極３２９０ｂが第１－１オーミック電極３２９０ａを少なくとも部分的に取り囲むように配置される。たとえ第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第１－２オーミック電極３２９０ｂのそれぞれが図６５Ａで延伸された形状を有するものとして示されるが、本発明の概念がこれに限定されるものではない。代替的に、第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第１－２オーミック電極３２９０ｂのそれぞれは、例えば、円形状を有してもよい。
図６６Ａおよび図６６Ｂを参照すると、上部絶縁層３６１０が第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０を覆うように形成される。上部絶縁層３６１０は、第１－１オーミック電極３３９０ａおよび第１－２オーミック電極３２９０ｂを覆うことができる。上部絶縁層３６１０は、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０の側面および分布ブラッグ反射器３２２０の側面をさらに覆うことができる。
上部絶縁層３６１０は、第１－１オーミック電極３２９０ａを露出させる開口部３６１０ａと、バリア層３３５０ｂおよび３４５０ｂを露出させる開口部３６１０ｂおよび３６１０ｃと、第２および第３貫通ホールビア３２７０ｂおよび３２７０ｃを露出させる開口部３６１０ｄおよび３６１０ｅと、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０の第１導電型半導体層３３３０ａおよび３４３０ａを露出させる開口部３６１０ｆおよび３６１０ｇとを有することができる。
図６７Ａおよび図６７Ｂを参照すると、第２－１オーミック電極３３９０、第３－１オーミック電極３４９０およびコネクタ３７１０、３７２０および３７３０が形成される。第２－１オーミック電極３３９０は、第１導電型半導体層３３３０ａとオーミック接触を形成するように開口部３６１０ｆ内に形成され、第３－１オーミック電極３４９０は、第１導電型半導体層３４３０ａとオーミック接触を形成するように開口部３６１０ｇ内に形成される。
コネクタ３７１０は、第２－１オーミック電極３３９０および第３－１オーミック電極３４９０を第１－１オーミック電極３２９０ａに電気的に接続する。コネクタ３７１０は、例えば、開口部３６１０ａ内で露出する第１－１オーミック電極３２９０ａに接続される。コネクタ３７１０は、第２導電型半導体層３２３０ｂ、３３３０ｂおよび３４３０ｂから絶縁されるように上部絶縁層３６１０上に形成される。
コネクタ３７２０は、第２－２オーミック電極３３５０を第２貫通ホールビア３２７０ｂに電気的に接続し、コネクタ３７３０は、第３－２オーミック電極３４５０を第３貫通ホールビア３２７０ｃに電気的に接続する。コネクタ３７２０および３７３０は、上部絶縁層３６１０上に配置され、第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０に対する短絡を防止する。
第２－１オーミック電極３３９０、第３－１オーミック電極３４９０およびコネクタ３７１０、３７２０および３７３０は、同一の工程により実質的に同一の材料で形成される。しかし、本発明の概念がこれに限定されるものではない。代替的に、第２－１オーミック電極３３９０、第３－１オーミック電極３４９０およびコネクタ３７１０、３７２０および３７３０は、互いに異なる工程により互いに異なる材料で形成されてもよい。
その後、図６８Ａおよび図６８Ｂを参照すると、下部絶縁層３７５０が基板３２１０の下部表面上に形成される。下部絶縁層３７５０は、第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃを露出させる開口部を有し、また、基板３２１０の下部表面を露出させる開口部を有することができる。
電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂ、３７７０ｃおよび３７７０ｄは、下部絶縁層３７５０上に形成される。電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂおよび３７７０ｃは、第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃにそれぞれ接続され、電極パッド３７７０ｄは、基板３２１０に接続される。
したがって、電極パッド３７７０ａは、第１貫通ホールビア３２７０ａを介して第１ＬＥＤスタック３２３０の第２導電型半導体層３２３０ｂに電気的に接続され、電極パッド３７７０ｂは、第２貫通ホールビア３２７０ｂを介して第２ＬＥＤスタック３３３０の第２導電型半導体層３３３０ｂに電気的に接続され、電極パッド３７７０ｃは、第３貫通ホールビア３２７０ｃを介して第３ＬＥＤスタック３４３０の第２導電型半導体層３４３０ｂに電気的に接続される。第１～第３ＬＥＤスタック３２３０、３３３０および３４３０の第１導電型半導体層３２３０ａ、３３３０ａおよび３４３０ａは、共通に電極パッド３７７０ｄに電気的に接続される。
この方式により、例示的な実施例によるディスプレイ装置は、基板３２１０の電極パッド３７７０ａ、３７７０ｂ、３７７０ｃおよび３７７０ｄを、図５６に示す回路基板３５１０にボンディングすることにより形成できる。前述のように、回路基板３５１０は、アクティブ回路またはパッシブ回路を含んでもよく、これによって、ディスプレイ装置は、アクティブマトリクス方式またはパッシブマトリクス方式で駆動可能である。
図６９は、他の例示的な実施例によるディスプレイ用発光ダイオードピクセルの断面図である。
図６９を参照すると、例示的な実施例によるディスプレイ装置の発光ダイオードピクセル３００１は、第２ＬＥＤスタック３３３０が第１ＬＥＤスタック３２３０の大部分を覆い、第３ＬＥＤスタック３４３０が第２ＬＥＤスタック３３３０の大部分を覆うことを除けば、図５７のディスプレイ装置の発光ダイオードピクセル３０００と概ね類似している。この方式により、第１サブピクセルＲから発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０を実質的に貫通した後に外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０を実質的に貫通した後に外部に放出される。
第１ＬＥＤスタック３２３０は、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０より長い波長を有する光を放出するように、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０より狭いバンドギャップを有する活性層を含んでもよく、第２ＬＥＤスタック３３３０は、第３ＬＥＤスタック３４３０より長い波長を有する光を放出するように、第３ＬＥＤスタック３４３０より狭いバンドギャップを有する活性層を含んでもよい。
図７０は、例示的な実施例によるディスプレイ装置の１つのピクセルの拡大平面図であり、図７１Ａおよび図７１Ｂは、それぞれ図７０のＧ－ＧおよびＨ－Ｈ線に沿った断面図である。
図７０、図７１Ａおよび図７１Ｂを参照すると、例示的な実施例によるピクセルは、第２ＬＥＤスタック３３３０が第１ＬＥＤスタック３２３０の大部分を覆い、第３ＬＥＤスタック３４３０が第２ＬＥＤスタック３３３０の大部分を覆うことを除けば、図５９、図６０Ａ、図６０Ｂおよび図６０Ｃのピクセルと概ね類似している。第１～第３貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃは、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０の外部に配置される。
また、第１－１オーミック電極３２９０ａの一部分と第２－１オーミック電極３３９０の一部分は、第３ＬＥＤスタック３４３０の下に配置される。このように、第１－１オーミック電極３２９０ａは、第２ＬＥＤスタック３３３０が第１ＬＥＤスタック３２３０に結合される前に形成されてもよいし、第２－１オーミック電極３３９０はさらに、第３ＬＥＤスタック３４３０が第２ＬＥＤスタック３３３０に結合される前に形成されてもよい。
また、第１ＬＥＤスタック３２３０から発生する光は、第２ＬＥＤスタック３３３０および第３ＬＥＤスタック３４３０を実質的に貫通した後に外部に放出され、第２ＬＥＤスタック３３３０から発生する光は、第３ＬＥＤスタック３４３０を実質的に貫通した後に外部に放出される。したがって、第１ボンディング層３５３０および第２ボンディング層３５５０は、光透過性材料で形成され、第２－２オーミック電極３３５０および第３－２オーミック電極３４５０は、透明導電性で構成される。
他方、図７１Ａおよび図７１Ｂに示すように、湾入部（indentation）が第３－２オーミック電極３４５０を露出させるように第３ＬＥＤスタック３４３０上に形成され、湾入部が第２－２オーミック電極３３５０を露出させるように第３ＬＥＤスタック３４３０および第２ＬＥＤスタック３３３０上に連続的に形成されてもよい。第２－２オーミック電極３３５０および第３－２オーミック電極３４５０は、コネクタ３７２０および３７３０を介して第２貫通ホールビア３２７０ｂおよび第３貫通ホールビア３２７０ｃにそれぞれ電気的に接続される。
また、湾入部は、第２ＬＥＤスタック３３３０の第１導電型半導体層３３３０ａ上に形成された第２－１オーミック電極３３９０を露出させるように第３ＬＥＤスタック３４３０上に形成され、湾入部は、第１ＬＥＤスタック３２３０の第１導電型半導体層３２３０ａ上に形成された第１－１オーミック電極３２９０ａを露出させるように第３ＬＥＤスタック３４３０および第２ＬＥＤスタック３３３０上に連続的に形成される。コネクタ３７１０は、第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第２－１オーミック電極３３９０を第３－１オーミック電極３４９０に接続することができる。第３－１オーミック電極３４９０は、コネクタ３７１０とともに形成され、第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第２－１オーミック電極３３９０のパッド領域に接続される。
第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第２－１オーミック電極３３９０は、第３ＬＥＤスタック３４３０の下に部分的に配置されるが、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３ＬＥＤスタック３４３０の下に配置された第１－１オーミック電極３２９０ａおよび第２－１オーミック電極３３９０の部分は省略可能である。また、第２－１オーミック電極３３９０は省略可能であり、コネクタ３７１０は、第１導電型半導体層３３３０ａとオーミック接触を形成することができる。
例示的な実施例によれば、複数のピクセルがウエハボンディングによりウエハレベルで形成され、そのため、発光ダイオードを個別的に実装する工程が省かれるか、または実質的に減少できる。
また、貫通ホールビア３２７０ａ、３２７０ｂおよび３２７０ｃが基板３２１０内に形成され、電流経路として用いられるため、基板３２１０は除去する必要がない。したがって、第１ＬＥＤスタック３２３０の成長のために用いられる成長基板は、第１ＬＥＤスタック３２３０から除去されずに基板３２１０として使用可能である。
特定の例示的な実施例および実施形態が本明細書で説明されたが、他の実施例および変形例も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ず、当業界における通常の知識を有する者にとって自明なように、添付した請求の範囲のより広い範囲および多様な自明な変形例と等価の配列体に限定される。

Claims (7)

  1. 支持基板上に配列される複数のピクセルを備えるディスプレイ装置であって、
    前記ピクセルのうちの少なくともいくつかが、第１、第２および第３ディスプレイ用発光ダイオード（ＬＥＤ）スタックを備え、
    前記第１、第２および第３ＬＥＤスタックのそれぞれは、
    第１表面および第２表面を有する第１ＬＥＤサブユニットと、
    前記第１ＬＥＤサブユニットの第１表面上に配置される第２ＬＥＤサブユニットと、
    前記第２ＬＥＤサブユニット上に配置され、粗面化された表面を有する第３ＬＥＤサブユニットと、
    前記第１ＬＥＤサブユニットの前記第２表面側に配置され、前記第１ＬＥＤサブユニットとオーミック接触を形成する反射電極と、
    前記第１ＬＥＤサブユニットと第２ＬＥＤサブユニットとの間に介在し、前記第２ＬＥＤサブユニットと電気的な接触を形成するオーミック電極と、を備え、
    前記第２ＬＥＤサブユニットおよび第３ＬＥＤサブユニットは、前記第１ＬＥＤサブユニットから発生する第１の光を透過させるように構成され、
    前記第３ＬＥＤサブユニットは、前記第２ＬＥＤサブユニットから発生する第２の光を透過させるように構成され、
    前記粗面化された表面から前記第１の光が射出され、
    前記第１、第２および第３ＬＥＤスタックの側面を覆う下部絶縁層をさらに備え、
    前記下部絶縁層は、前記反射電極、前記第２ＬＥＤスタックおよび第３ＬＥＤスタックを露出させる開口部を備える、ディスプレイ装置。
  2. 前記第１、第２および第３ＬＥＤスタックのそれぞれがｐ型半導体層およびｎ型半導体層を備え、
    前記第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｐ型半導体層のそれぞれが共通配線に電気的に接続され、
    前記第１、第２および第３ＬＥＤスタックのｎ型半導体層のそれぞれが互いに異なる配線に電気的に接続される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記粗面化された表面は、前記第３ＬＥＤスタックの前記ｎ型半導体層に形成される、請求項２に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記共通配線は、データ配線を備え、前記異なる配線は、スキャン配線を備える、請求項３に記載のディスプレイ装置。
  5. 前記下部絶縁層は、赤色、緑色および青色光を反射させるように構成される分布ブラッグ反射器を備える、請求項１に記載のディスプレイ装置。
  6. 前記反射電極が共通配線を備え、複数のピクセルの下部に連続的に配置される、請求項２に記載のディスプレイ装置。
  7. 前記反射電極が各ピクセル領域内に配置される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
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