JP7389021B2 - 発光素子及びそれを有する表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は発光素子及びそれを有する表示装置に係る。
発光素子の中で発光ダイオードは無機光源として、表示装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な分野に多様に利用されている。発光ダイオードは寿命が長くて、消費電力が低く、応答速度が速い長所があるので、既存の光源を急速に代替している。
一方、従来の発光ダイオードは表示装置でバックライト光源として主に使用されてきた。しかし、最近、発光ダイオードを利用して直接イメージを具現する次世代表示装置としてマイクロＬＥＤが開発されている。
表示装置は一般的に青色、緑色、及び赤色の混合色を利用して多様な色を具現する。表示装置の各画素は青色、緑色、及び赤色のサブ画素を具備し、これらのサブ画素の色を通じて特定ピクセルの色が定まり、これらのピクセルの組合によってイメージが具現される。
マイクロＬＥＤ表示装置の場合、各サブ画素に対応してマイクロＬＥＤが配置され、したがって、１つの基板上に数多いマイクロＬＥＤが配置される必要がある。しかし、マイクロＬＥＤはそのサイズが２００マイクロメーター以下、さらに１００マイクロ以下のサイズで非常に小さく、このような小さいサイズによって多様な問題点が発生する。特に、小さいサイズの発光ダイオードをハンドリングすることが難しく、パネル上に発光ダイオードを実装することが容易ではなく、また、実装されたマイクロＬＥＤのうち不良のＬＥＤを良品のＬＥＤに交換することも難しい。
一方、発光ダイオードは一般的に紫外線又は青色光を放出し、蛍光体と組み合わせて緑色光及び赤色光を具現することができる。また、各色の純度を向上させるためにサブ画素毎に色フィルターが使用されるが、色フィルターもフィルター効率に差がある。したがって、同一な発光ダイオードを動作して同一な強さの光を放出しても青色サブ画素、緑色サブ画素、及び赤色サブ画素の光強さに差が発生する。このような差を克服するために各発光ダイオードの動作電流密度を変化させることができるが、電流密度の変化に応じる発光ダイオードの発光効率の減少が発生する。
本発明が解決しようとする課題は、実装及び交換が容易である発光ダイオード及びそれを有する表示装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、各サブ画素の発光ダイオードを最適の発光効率で動作させることができる発光ダイオード及びそれを有する表示装置を提供することにある。
本発明が解決しようとするその他の課題は、色純度及び色再現性が高い表示装置を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る発光素子は、各々第１導電形半導体層、活性層、及び第２導電形半導体層を含む第１発光セル、第２発光セル、及び第３発光セルと、前記第１乃至第３発光セルを独立的に駆動できるように前記第１乃至第３発光セルに電気的に接続されたパッドと、前記第２発光セルで放出された光の波長を変換する第２波長変換器と、前記第３発光セルで放出された光の波長を変換する第３波長変換器と、を含み、前記第３波長変換器は、前記第２波長変換器よりさらに長波長に光の波長を変換し、前記第２発光セルは、前記第１発光セルより大きい面積を有し、前記第３発光セルは、前記第２発光セルより大きい面積を有する。
本発明の一実施形態において、前記第１乃至第３発光セルは、青色光を放出し、前記第２波長変換器は、前記青色光を緑色光に変換し、前記第３波長変換器は、前記青色光を赤色光に変換することができる。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、各々前記第２波長変換器の光変換効率及び前記第３波長変換器の光変換効率に反比例してもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子は、前記第１発光セルで放出された光の波長を第１波長の光に変換する第１波長変換器をさらに含み、前記第１波長変換器は、前記第２波長変換器よりさらに短波長に光の波長を変換し、前記第１乃至第３発光セルは、紫外線を放出することができる。
本発明の一実施形態において、前記第１波長変換器は、紫外線を青色光に変換し、前記第２波長変換器は、前記紫外線を緑色光に変換し、前記第３波長変換器は、前記紫外線を赤色光に変換することができる。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、各々前記第１波長変換器に対する前記第２波長変換器の光変換効率比及び前記第３波長変換器の光変換効率比に反比例してもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子は、前記第１波長変換器上に配置された第１カラーフィルターと、前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルターと、前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルターと、をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、発光素子は、前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルターと、前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルターと、をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、発光素子は、前記第１乃至第３発光セルが配置された基板をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの高さは、前記隔壁の高さより低く、前記隔壁と前記第１発光セル乃至前記第３発光セルとの間距離は、１０μｍ乃至２０μｍであってもよい。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間に提供された前記隔壁は、互いに接続されてもよい。
本発明の一実施形態において、前記隔壁の幅は、前記基板から離れることに応じて増加してもよい。
本発明の一実施形態において、前記基板の平面上の面積の中で前記隔壁が占める面積の比は、０．５乃至０．９９であってもよい。
本発明の一実施形態において、前記隔壁の高さは、１５μｍ乃至１１５μｍであってもよい。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セルは、赤色光を出射し、前記第２発光セルは、緑色光を出射し、前記第３発光セルは、青色光を出射し、前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間の距離は、前記第１発光セルと前記第３発光セルとの間の距離と同一であってもよい。本発明の一実施形態において、前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間の距離は、前記第２発光セルと前記第３発光セルとの間の距離と異なってもよい。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルは、１つの発光素子内に提供され、一画素に提供された前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の距離は、前記一画素に提供された前記第１発光セル乃至前記第３発光セルと前記一画素と隣接する画素に提供された第１発光セル乃至第３発光セルの間の距離より短くてもよい。
本発明の一実施形態において、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルは、三角形状に配置されてもよく、又は前記第１発光セル乃至前記第３発光セルは、一字形状に配置されてもよい。
本発明の一実施形態において、前記第１乃至第３発光セルは、第１導電形半導体層を共有することができる。
本発明の一実施形態において、発光素子は、前記パッドの中で前記共有された第１導電形半導体層に電気的に接続されたパッドから延長する延長部をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、同一フィルム内に位置してもよい。
本発明の一実施形態において、前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、積層フィルム内に位置してもよく、前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、互いに異なる層内に位置してもよい。
本発明の一実施形態において、発光素子は、基板と、前記基板上に提供され、赤色光、緑色光、及び青色光を出射する第１発光セル、第２発光セル、及び第３発光セルと、前記第１発光セル乃至前記第３発光セル間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの高さは、前記隔壁の高さより低く、前記隔壁と前記第１発光セル乃至前記第３発光セルとの間の距離は、５μｍ以下であってもよい。
本発明の発光素子は、表示装置に採用されることができ、表示装置は、回路基板、及び前記回路基板上に配列された複数の画素を含み、前記複数の画素の各々は、先の一実施形態に係る発光素子である。
本発明の実施形態によれば、第１乃至第３発光セルを含んで互いに異なる色の光を放出するサブ画素を１つの発光ダイオード内に配置することができるので、実装及び交換が容易である発光ダイオードを提供することができる。さらに、第１乃至第３発光セルの面積を異ならせることによって、各サブ画素の発光セルを最適な発光効率で動作させることができる。
これに加えて、本発明の一実施形態によれば、色純度及び色再現性が高い表示装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置の平面図である。 図１のＰ１部分を示した拡大平面図である。 本発明の一実施形態による表示装置を示す構造図である。 サブ画素を示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。 サブ画素を示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。 図２に図示された表示装置において、１つの画素を示した平面図である。 図５ａのＩ－Ｉ’線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光セルを示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る画素を示した平面図である。 本発明の一実施形態に係る画素を示した平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子を説明するための概略的な平面図である。 図９の切り取り線Ａ－Ａに沿って取られた概略的な断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る発光素子を説明するための概略的な平面図である。 図１１の切り取り線Ｂ－Ｂに沿って取られた概略的な断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る画素を説明するための概略的な平面図である。 図１３の切り取り線Ｃ－Ｃに沿って取られた概略的な断面図である。 図１３の切り取り線Ｄ－Ｄに沿って取られた概略的な拡大断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る画素を説明するための概略的な平面図である。 図１６の切り取り線Ｅ－Ｅに沿って取られた概略的な断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る画素を説明するための概略的な断面図である。 波長変換器を含むフィルムを説明するための断面図である。 波長変換器を含むフィルムを説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置を示した斜視図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。次に紹介される実施形態は本発明が属する技術分野の通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするための例として提供されるものである。したがって、本発明は以下説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化してもよい。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は便宜のために誇張されて表現されることもある。また、１つの構成要素が他の構成要素の“上部に”又は“上に”あると記載された場合、各部分が他の部分の“すぐ上部”又は“すぐ上に”ある場合のみならず、各構成要素と他の構成要素との間にその他の構成要素が介在された場合も含む。明細書の全体に亘って同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
本発明の実施形態は光を出射する発光素子に関り、多様な装置で光源として使用されることができ、特に、表示装置に採用されて画素として機能させることができる。以下では先ず、表示装置を説明し、表示装置に採用された画素としての発光素子の実施形態を、図面を参照して順次に説明する。しかし、本発明の一実施形態に係る発光素子は表示装置のみに使用されるものではなく、必要によって他の装置にも光源として採用されてもよい。
図１は本発明の一実施形態に係る表示装置の平面図であり、図２は図１のＰ１部分を示した拡大平面図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係る表示装置１０は任意の視覚情報、例えばテキスト、ビデオ、写真、２次元、又は３次元映像等を表示する。
表示装置１０は多様な形状に提供されることができ、例えば長方形のような直線の辺を含む閉じた形態の多角形、曲線から成される辺を含む円、楕円等、直線と曲線から成される辺を含む半円、半楕円等の多様な形状に提供されることができる。本発明の一実施形態においては、前記表示装置が長方形状に提供された場合を図示した。
表示装置１０は映像を表示する複数の画素１００を有する。画素１００の各々は映像を表示する最小単位である。各画素１００は白色光及び／又はカラー光を出すことができる。各画素１００は１つのカラーを出す１つのサブ画素を含むこともできるが、互いに異なるカラーを組み合わせて白色光及び／又はカラー光を出すように互いに異なるサブ画素を複数含むこともできる。
各画素１００は発光素子で具現することができるので、以下で発光素子という用語は、１つの画素を具現するのに使用される点を考慮して、画素と実質的に同一な意味として使用される場合もある。
本実施形態において、各画素１００は複数の発光セル、又は複数の発光セルと発光セルからの光を変換するための他の構成要素で具現されるサブ画素を含むことができる。複数の発光セルは、例えば第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐで具現されてもよい。
本発明の一実施形態において、各画素は緑色光を出射する発光セルＧ、赤色光を出射する発光セルＲ、及び青色光を出射する発光セルＢを含むことができ、第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは緑色光を出射する発光セルＧ、赤色光を出射する発光セルＲ、及び青色光を出射する発光セルＢに対応することができる。しかし、各画素１００が含むことができる発光セルはこれに限定されるものではない。例えば、各画素１００はシアン、マゼンタ、イエロー光等を出射する発光セルを含むこともでき、各画素が緑色光を出射する緑色発光セルＧ、赤色光を出射する赤色発光セルＲ、及び青色光を出射する青色発光セルＢを含むことができる。
画素１００、及び／又は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは行列状に配置される。ここで、画素１００及び／又は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが行列状に配列されたという意味は画素１００及び／又は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが行や列に沿って正確に一列に配列される場合のみを意味するものではなく、全体的に行や列に沿って配列されるが、ジグザグ形状に配列される等の細部的な位置は変わってもよい。
図３は本発明の一実施形態による表示装置を示す構造図である。
図３を参照すれば、本発明の一実施形態による表示装置１０は、タイミング制御部３５０、走査駆動部３１０、データ駆動部３３０、配線部、及び画素を含む。ここで、画素が複数の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを含む場合、各々の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは個別的に配線部を通じて走査駆動部３１０、データ駆動部３３０等に接続される。
タイミング制御部３５０は外部（一例として、映像データを送信するシステム）から表示装置を駆動するのに必要である各種制御信号及び映像データを受信する。このようなタイミング制御部３５０は受信した映像データを再整列してデータ駆動部３３０に伝送する。また、タイミング制御部３５０は走査駆動部３１０及びデータ駆動部３３０を駆動するのに必要である走査制御信号及びデータ制御信号を生成し、生成された走査制御信号及びデータ制御信号を各々走査駆動部３１０及びデータ駆動部３３０に伝送する。
走査駆動部３１０はタイミング制御部３５０から走査制御信号が供給され、これに対応して走査信号を生成する。
データ駆動部３３０はタイミング制御部３５０からデータ制御信号及び映像データが供給され、これに対応してデータ信号を生成する。
配線部は多数の信号配線を含む。配線部は、具体的に走査駆動部３１０と発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを接続する第１配線１３０とデータ駆動部３３０と発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを接続する第２配線１２０を含む。本発明の一実施形態において、第１配線１３０はスキャン配線であり、第２配線１２０はデータ配線であるので、以下では第１配線をスキャン配線とし、第２配線をデータ配線として説明する。このほかにも、配線部はタイミング制御部３５０と走査駆動部３１０、タイミング制御部３５０とデータ駆動部３３０、又はその他の構成要素の間を接続し、該当信号を伝達する配線をさらに含む。
スキャン配線１３０は走査駆動部３１０で生成された走査信号を発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに提供する。データ駆動部３３０で生成されたデータ信号はデータ配線１２０に出力される。データ配線１２０に出力されたデータ信号は走査信号によって選択された水平画素ラインの発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに入力される。
発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐはスキャン配線１３０及びデータ配線１２０に接続される。発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐはスキャン配線１３０から走査信号が供給される時、データ配線１２０から入力されるデータ信号に対応して選択的に発光する。一例として、各フレーム期間の間に各々の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは受信されたデータ信号に相応する輝度に発光する。ブラック輝度に相応するデータ信号が供給された発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは該当フレーム期間の間に発光しないことによってブラックを表示する。
本発明の一実施形態において、サブ画素、即ち発光セルはパッシブ型又はアクティブ型に駆動されることができる。表示装置がアクティブ型に駆動される場合、表示装置は走査信号及びデータ信号のほかにも第１及び第２サブ画素電源がさらに供給されて駆動されてもよい。
図４ａは１つのサブ画素を示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。ここで、サブ画素はサブ画素の中で１つ、例えば、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素の中で１つであり、本実施形態では第１発光セル１１１Ｐを示している。
図４ａを参照すれば、第１発光セル１１１Ｐはスキャン配線１３０とデータ配線１２０との間に接続される光源ＬＤを含む。光源ＬＤは第１及び第２端子を有する発光ダイオードである。第１及び第２端子は発光セル内の第１電極（例えば、アノード）と第２電極（例えば、カソード）に各々接続される。ここで、第１端子はスキャン配線１３０に、第２端子はデータ配線１２０に接続されるか、又はその反対に接続されてもよい。
光源ＬＤは、第１電極と第２電極との間に閾値電圧以上の電圧が印加される時、印加された電圧の大きさに相応する輝度で発光する。即ち、スキャン配線１３０に印加される走査信号及び／又はデータ配線１２０に印加されるデータ信号の電圧を調節することによって第１光源１１１Ｐの発光を制御することができる。
本発明の一実施形態において、光源ＬＤがスキャン配線１３０とデータ配線１２０との間に１つのみが接続された場合を図示したが、これに限定されるものではない。光源ＬＤはスキャン配線１３０とデータ配線１２０との間に複数に接続されてもよく、この時、光源ＬＤは並列又は直列接続されてもよい。
図４ｂは第１発光セル１１１Ｐを示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成するサブ画素の一例を示した回路図である。表示装置がアクティブ型である場合、第１発光セル１１１Ｐは走査信号及びデータ信号のほかにも第１及び第２サブ画素電源ＥＬＶＤＤ、ＥＬＶＳＳをさらに受信して駆動されてもよい。
図４ｂを参照すれば、第１発光セル１１１Ｐは１つ以上の光源ＬＤと、これに接続されるトランジスタ部ＴＦＴを含む。
光源ＬＤの第１電極はトランジスタ部ＴＦＴを経由して第１サブ画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、第２電極は第２サブ画素電源ＥＬＶＳＳに接続される。第１サブ画素電源ＥＬＶＤＤ及び第２サブ画素電源ＥＬＶＳＳは互いに異なる電位を有することができる。一例として、第２サブ画素電源ＥＬＶＳＳは第１サブ画素電源ＥＬＶＤＤの電位より発光セルの閾値電圧以上低い電位を有することができる。このような光源の各々はトランジスタ部ＴＦＴによって制御される駆動電流に相応する輝度で発光する。
本発明の一実施形態によれば、トランジスタ部ＴＦＴは第１及び第２トランジスタＭ１、Ｍ２とストレージキャパシタＣｓｔを含む。但し、トランジスタ部ＴＦＴの構造は図４ｂに図示された実施形態に限定されない。
第１トランジスタＭ１（スイッチングトランジスタ）のソース電極はデータ配線１２０に接続され、ドレーン電極は第１ノードＮ１に接続される。そして、第１トランジスタのゲート電極はスキャン配線１３０に接続される。このような第１トランジスタは、スキャン配線１３０から第１トランジスタＭ１をターンオンすることができる電圧の走査信号が供給される時、ターンオンされて、データ配線１２０と第１ノードＮ１を電気的に接続する。この時、データ配線１２０へは該当フレームのデータ信号が供給され、これにしたがって第１ノードＮ１にデータ信号が伝達される。第１ノードＮ１に伝達されたデータ信号はストレージキャパシタＣｓｔに充電される。
第２トランジスタＭ２（駆動トランジスタ）のソース電極は第１サブ画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、ドレーン電極は発光セルの第１電極に接続される。そして、第２トランジスタＭ２のゲート電極は第１ノードＮ１に接続される。このような第２トランジスタＭ２は第１ノードＮ１の電圧に対応して発光セルに供給される駆動電流の量を制御する。
ストレージキャパシタＣｓｔの一電極は第１サブ画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、他の電極は第１ノードＮ１に接続される。このようなストレージキャパシタＣｓｔは第１ノードＮ１に供給されるデータ信号に対応する電圧を充電し、次のフレームのデータ信号が供給される時まで充電された電圧を維持する。
便宜上、図４ｂでは２つのトランジスタを含むトランジスタ部ＴＦＴを図示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、トランジスタ部ＴＦＴの構造は多様に変更されて実施されてもよい。例えば、トランジスタ部はさらに多いトランジスタやキャパシタ等を含むことができる。また、本実施形態では第１及び第２トランジスタ、ストレージキャパシタ、及び配線の具体的な構造を図示しないが、第１及び第２トランジスタ、ストレージキャパシタ、及び配線は本発明の実施形態に係る回路を具現する限度内で多様な形態に提供されてもよい。
図５ａは図２に図示された表示装置の中で１つの画素を示した平面図であり、図５ｂは図５ａのＩ－Ｉ’線に沿う断面図である。
本発明の一実施形態によれば、基板２１０と基板２１０上に提供され、赤色光、緑色光、及び青色光を出射することができる第１発光セル１１１Ｐ、第２発光セル１１３Ｐ、及び第３発光セル１１５Ｐが提供される。
第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの間の各々には光を遮蔽する隔壁２２０が提供される。第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの高さは隔壁２２０の高さより低い。
さらに、隔壁２２０と第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐとの間の距離は１０μｍ乃至２０μｍ以下である。
以下の説明で、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐはすべての発光セルに共通に適用される内容に対しては‘発光セル’と通称される場合がある。
さらに、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの束、白色光を作ることができる最小単位は‘画素’又は‘発光素子’と称する。
以下では表示装置に含まれた各構成要素に対してさらに詳しく説明する。
基板２１０は画素１００に電源及び信号を提供できるように配線部が含まれたものである。
図示しないが、基板２１０上には画素１００と接続されるスキャン配線とデータ配線を含む配線部及び／又はトランジスタ部が形成されてもよい。
本発明の一実施形態において、基板２１０はプリント回路基板である。基板２１０がプリント回路基板で提供される場合、プリント回路基板には画素１００に接続される配線部が提供されてもよく、これに加えてタイミング制御部、走査駆動部、データ駆動部等の回路が実装されてもよい。
プリント回路基板は配線部が両面に形成された両面プリント回路基板であり、この場合、配線部は画素１００と電気的に接続されるようにプリント回路基板の上面に提供されたパッド部２３５ａ、２３５ｂと、プリント回路基板の上下面を貫通する接続部２３５ｂａ、２３５ｂｂを含むことができる。プリント回路基板の下面には電極２３１、２３２又は配線等が実装されることができ、画素１００の配線はパッド部２３５ａ、２３５ｂ及び接続部２３５ｂａ、２３５ｂｂ等を通じてプリント回路基板の下面の電極２３１、２３２及び配線等に接続される。
しかし、基板２１０はプリント回路基板以外にも画素１００が実装可能な異なるものとして提供されてもよい。例えば、基板２１０はガラス、石英、プラスチック等のような絶縁基板上に配線部を形成したものであってもよい。この場合、タイミング制御部、走査駆動部、データ駆動部等の回路等は絶縁基板上に直接形成されるか、或いは別のプリント回路基板等に提供された後、絶縁基板の配線部に接続されてもよい。
基板２１０は硬い材料で構成されるが、これに限定されるものではなく、可撓性材料で構成されてもよい。本発明の一実施形態に係る表示装置が曲がった、又は曲がることができる表示装置で具現される場合、基板２１０は可撓性材料で構成されたものが有利である。本発明の一実施形態において、基板２１０がガラス、石英等のような材料で構成される場合、有機高分子基板よりは相対的に耐熱性が高いので、その上面に多様な積層が可能な長所がある。基板２１０がガラスや石英等のような透明な材料で構成される場合、前面や背面発光表示装置を製造するのに有利である。基板２１０が有機高分子や有無機複合材等で構成される場合、相対的に可撓性が高いので、曲面表示装置を製造するのに有利である。
基板２１０には導電性接着層を介して少なくとも１つ以上の画素１００が実装される。表示装置において、画素１００は基板２１０のサブ画素領域に実装される。
本発明の一実施形態によれば、画素１００は第１発光セル１１１Ｐ、第２発光セル１１３Ｐ、及び第３発光セル１１５Ｐを含む。各発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは基板２１０上に平面上で離隔された形態に提供される。
第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは互いに異なる波長帯域の光を出射することができる。即ち、第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが出射する光を各々第１乃至第３光であるとすれば、第１乃至第３光は互いに異なる波長帯域を有することができる。本実施形態では、上述したように、第１乃至第３光は各々緑色、赤色、及び青色の波長帯域を有することができ、この時、第１乃至第３発光セル１１１、１１３、１１５は緑色、赤色、及び青色発光ダイオードで具現される。
但し、実施形態にしたがって、第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの中で一部又は全ては同一の波長の光を出射することもできる。例えば、第１発光セル１１１Ｐは第１波長の光を出射し、第２発光セル１１３Ｐ及び第３発光セル１１５Ｐは第１波長とは異なるか、又は互いに同一の第２波長の光を出射することができる。この場合、第２発光セル又は第３発光セル１１３Ｐ、１１５Ｐ上に波長変換器２５０が提供されてもよい。波長変換器２５０は発光セルから出射された光の波長を変換することができる。例えば、第２発光セル１１３Ｐから出射された紫外線又は青色波長帯域の光は波長変換器２５０を透過しながら、赤色波長帯域の光に波長が変換されてもよい。したがって、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの中で一部又は全てから同一の波長の光を出射されても、ユーザは各発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから互いに異なる波長の光が出射されたように視認することができる。
各発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは基板２１０上面に提供されたパッド部２３５ａ、２３５ｂに実装される。この時、上述したように発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐとパッド部２３５ａ、２３５ｂとの間には安定的な電気的接続を担保するために導電性接着層が提供されてもよい。導電性接着層はソルダペースト、銀ペースト等の導電性ペーストや導電性樹脂で構成されてもよい。
パッド部２３５ａ、２３５ｂは基板２１０を貫通する接続部２３５ｂａ、２３５ｂｂによって、基板２１０の背面に提供された電極２３１、２３２と接続される。この時、電極２３１、２３２は共通電極２３１及びサブ画素電極２３２を含むことができる。画素１００に提供された第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは１つの共通電極２３１に接続されてもよい。さらに、サブ画素電極２３２は複数提供されてもよく、各々のサブ画素電極２３２は第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐと１対１に対応してもよい。
本発明の一実施形態によれば、１つの画素１００に提供された発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを同一の共通電極２３１に接続することによって、配線構造を単純化することができ、表示装置の製造工程の効率を向上させることができる。複数の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが１つの共通電極２３１に接続される時、共通電極２３１のサイズはサブ画素電極２３２に比べて相対的に大きい。
共通電極２３１及びサブ画素電極２３２は表示装置のデータ配線、スキャン配線と接続されることができる。したがって、共通電極２３１及びサブ画素電極２３２を通じて走査信号及びデータ信号が発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに伝達される。
共通電極２３１とサブ画素電極２３２は互いに異なる型の電極である。例えば、共通電極２３１がｐ型電極である場合、サブ画素電極２３２はｎ型電極であり、その反対も可能である。
共通電極２３１とサブ画素電極２３２のサイズは発光セルの第１端子及び第２端子のサイズより大きくてもよい。
基板２１０上には隔壁２２０が提供される。この時、隔壁２２０は第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの間毎に提供される。
隔壁２２０は互いに接続されて一体に提供されるか、或いは互いに分離された形態に提供される。例えば、第１発光セル１１１Ｐと第２発光セル１１３Ｐとの間に提供された隔壁２２０と第２発光セル１１３Ｐと第３発光セル１１５Ｐとの間に提供された隔壁は互いに接続されてもよく、或いは分離されてもよい。
以下では各発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの間に提供された隔壁２２０が互いに接続された、一体に提供される場合を例示として説明する。
一体に提供される隔壁２２０は各画素１００に複数の開口２２１、２２２、２２３を含む。隔壁２２０は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが前記開口２２１、２２２、２２３内に提供されるように提供される。
隔壁２２０は非導電性材料で構成された絶縁膜であって、光を透過させない層である。本発明の一実施形態において、隔壁２２０は光吸収物質で構成されてもよい。隔壁２２０は黒色に提供されることができ、例えば、表示装置等に使用される遮光部材料で構成されることができる。
一実施形態によれば、隔壁２２０は感光性ソルダレジスト（ＰＳＲ；ｐｈｏｔｏ ｓｏｌｄｅｒ ｒｅｓｉｓｔ）と光吸収物質が混合された組成物から形成されてもよい。感光性ソルダレジストと光吸収物質が混合された組成物を利用することによって、隔壁２２０の形成工程を単純化することができる。具体的には、常温で組成物を塗布し、光硬化することによって、苛酷な工程条件無しで隔壁２２０の形成が可能である。
隔壁２２０を形成するための感光性ソルダレジストＰＳＲとしては多様な物質を使用することができる。例えば、感光性ソルダレジストは感光性有機高分子を含むことができる。感光性有機高分子はポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ＡＢＳ樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ－Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ－Ｓｔｙｒｅｎｅ ｒｅｓｉｎ）、メタクリル樹脂（Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリアセチル（Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、変性ＰＰＯ樹脂（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ）、ポリブチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、フェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ウレア樹脂（Ｕｒｅａ ｒｅｓｉｎ）、メラミン樹脂（Ｍｅｌａｍｉｎｅ ｒｅｓｉｎ）及びこれらの組み合わせの中から選択されたいずれか１つである。
さらに、感光性ソルダレジストＰＳＲの光硬化反応を助けるために、隔壁２２０を形成するための組成物には感光性硬化剤がさらに含まれてもよい。但し、上述した物質のほかにも多様な物質を利用して隔壁２２０を形成することができる。
また、本発明の一実施形態において、隔壁２２０を形成するための組成物はポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；ＰＤＭＳ）とカーボン粒子（Ｃａｒｂｏｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を配合したものである。
隔壁２２０は光吸収物質を含むので、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光の中の一部を吸収することができる。具体的には、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光の中で隣接する発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに向かって進行する光の一部は隔壁２２０で吸収される。したがって、互いに異なる発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光が不必要に混色されることを防止することができる。さらに、光の不必要な混色が防止されることによって、任意の方向から表示装置を見ても視認される光の色配合が同一である。
但し、上述した隔壁２２０による光の不必要な混色防止は１つの画素１００から出射された複数の光の混色を完全に遮断するという意味ではない。例えば、１つの画素１００が複数の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを含み、各発光セルから赤色光、青色光、緑色光が出射される場合、赤色光、青色光、緑色光は混色されてユーザに白色光で視認される。隔壁２２０は、光が不必要に隣接する画素からの光と混色されて、表示装置と垂直ではない方向から表示装置を見た時、白色光が他の色に視認されることを防止する。
このような不必要な混色防止のために、隔壁２２０の高さは発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの高さより高い。例えば、隔壁２２０が第２高さＨ２を有し、第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの中のいずれか１つが第１高さＨ１を有する時、第２高さＨ２は第１高さＨ１より高い。
この時、第１高さＨ１は基板２１０上面から発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐ上面までの距離である。発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの上面に凹凸が提供されて発光セル上面が曲がっている場合、第１高さＨ１は基板２１０の上面から発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの上面の凹凸の端までの距離である。
第２高さＨ２は基板２１０と隔壁２２０が接する面から隔壁２２０の上面までの距離を意味する。さらに、隔壁２２０の厚さが平面上の位置に応じて異なる場合、第２高さＨ２は基板２１０と隔壁２２０が接する面から隔壁２２０の上面までの距離の平均である。
第２高さＨ２は約１５μｍ乃至約１１５μｍである。上述した数値範囲は第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光が不必要に混色されないようにするための隔壁２２０の高さである。さらに、第２高さＨ２が約１１５μｍを超えた時、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射される光量が過度に低下するか、或いは表示装置全体の厚さが過度に大きくなる恐れがある。また、第２高さＨ２が約１５μｍ未満である時は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光の間に不必要な混色が発生する場合がある。画素１００に互いに異なる発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが提供される場合、第１高さＨ１は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐ毎に異なってもよい。しかし、この場合にも第２高さＨ２は第１高さＨ１より高いので、任意の発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの第１高さＨ１よりも第２高さＨ２が高い。
発明の一実施形態によれば、第２高さＨ２と第１高さＨ１の差は０よりも大きく、約１００μｍ以下である。第２高さＨ２と第１高さＨ１の差が約１００μｍより大きい場合、１つの画素１００から出射された光の混合が遮断され、白色光の具現が困難になる可能性がある。
画素１００がフリップチップ（Ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）である時、第１高さＨ１は約１０μｍ乃至約２０μｍである。したがって、隔壁２２０の厚さ又は第２高さＨ２が相対的に小さくなり、表示装置全体の厚さを薄くすることができる。
発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが提供される開口２２１、２２２、２２３の幅は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに応じて異なってもよい。例えば、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐのサイズに応じて開口２２１、２２２、２２３のサイズも異なってもよい。
開口２２１、２２２、２２３の幅は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの幅より大きい。発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは開口２２１、２２２、２２３を形成する隔壁２２０の側壁と発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐに触れないように配置される。
発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐと開口２２１、２２２、２２３の側壁との間の距離は約１０μｍ乃至約２０μｍである。前記数値範囲は隔壁２２０が発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射される光が不必要に混色されることを防止しながらも、開口２２１、２２２、２２３によってオープンされた面積の比率を下げることができる。本発明の一実施形態において、表示装置の平面上の面積の中で隔壁２２０が占める面積は全体面積の約５０％乃至約９９％である。隔壁２２０が占める面積が相対的に大きくなるにつれて、表示装置のコントラスト比を向上することができる。
発明の一実施形態によれば、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの幅は２００μｍ以下である。例えば、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが方形状を有する時、方形の一辺の長さは約２００μｍ以下である。発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが上述したサイズを有することによって、同一の面積に相対的にさらに多くの発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐを実装することができる。したがって、表示装置の解像度を向上することができる。
本発明の一実施形態によれば、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐ上に波長変換器２５０がさらに提供されてもよい。実施形態において波長変換器２５０は発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの中の一部の上のみに提供されてもよい。例えば、第２発光セル１１３Ｐ上のみに波長変換器２５０を提供することができる。第２発光セル１１３Ｐに提供された波長変換器２５０は第２発光セル１１３Ｐから出射される光の波長帯域を変換する。波長変換器２５０を経た後の光は第２発光セル１１３Ｐから出射された時と異なる色に視認される。さらに、波長変換器２５０を経た後、光の波長は波長変換器２５０が提供されない第１発光セル１１１Ｐ又は第３発光セル１１５Ｐから出射された光の波長と異なる。波長変換器２５０は特に相対的に短波長の光を吸収した後、吸収した光の波長より長い波長の光を出射することができる。
例えば、第１発光セル１１１Ｐから青色光が出射され、第３発光セル１１５Ｐから緑色光が出射される時、第２発光セル１１３Ｐから出射されて波長変換器２５０を経た光は赤色光に視認されてもよい。この時、第２発光セル１１３Ｐから出射された光は青色光、緑色光、又は紫外線等である。青色光、緑色光、又は紫外線は波長変換器２５０で赤色光に変換される。
波長変換器２５０は蛍光体層２５１及びカラーフィルター２５２を含むことができる。蛍光体層２５１とカラーフィルター２５２が全て受光された光の波長を特定波長帯域に変換する機能を遂行する。本発明の一実施形態において、変換されて出射される光の波長帯域幅において蛍光体層２５１とカラーフィルター２５２は差を示すことができる。例えば、カラーフィルター２５２は量子ドット物質を含むことができ、受光された光を相対的に狭い帯域幅の光に変換することができる。これと比較して、蛍光体層２５１は受光された光を相対的に広い帯域幅の光に変換することができる。
波長変換器１４１上には赤色カラーフィルター１４３がさらに提供されてもよい。カラーフィルター１４３は省略されてもよく、カラーフィルター１４３が提供される場合、さらに高純度のカラーを具現することができる。
蛍光体層２５１は開口２２２の内部を満たす形態に提供されてもよい。したがって、発光セル１１３Ｐから出射された光はユーザの目に視認される前に蛍光体層２５１を経ることができる。
蛍光体層２５１はＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐｅｎｏａｔｅ）がセラミック等の透明又は半透明バインダーと共に混合された形態に提供されてもよい。
カラーフィルター２５２は発光セル１１３Ｐと離隔された形態に提供される。カラーフィルター２５２の幅は開口２２２の幅より大きい。したがって、カラーフィルター層２５２の一部は隔壁２２０と平面上で重畳する。カラーフィルター層２５２が前記のような形態を有することによって、発光セル１１３Ｐから出射された光がカラーフィルター２５２を経ることなくユーザに視認されることを防止すると同時に、構造的に安定性を向上させることができる。
カラーフィルター２５２は光の色純度を高くすることがきる。具体的には、カラーフィルター２５２は蛍光体層２５１によって完全に変換されない青色光や紫外線光を遮断することができる。また、隣接する第１及び第３発光セル１１１Ｐ、１１５Ｐからの光を遮断することによって第２発光セル１１３Ｐから出射される光の混色を防止する。したがって、本発明の一実施形態によれば、波長変換器２５０に蛍光体層２５１及びカラーフィルター２５２が提供されることによって、色純度をより向上させることができる。
本発明の一実施形態によれば、発光セル１１１Ｐ、１１５Ｐ及び隔壁２２０上には保護層２４０が提供される。保護層２４０は波長変換器２５０が提供されない開口２２１、２２３の内部を満たし、隔壁２２０表面を覆う形態に提供される。
保護層２４０は光学的に透明である。したがって、発光セル１１１Ｐ、１１５Ｐから出射されるか、或いは波長変換器２５０を経て出射された光は保護層２４０を透過しても光学的特性が維持される。保護層２４０は光学的に透明な物質で形成される。保護層２４０はエポキシ、ポリシロキサン、又はフォトレジスト等から形成されてもよい。例えば、ポリシロキサン材料としてはＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を挙げることができる。しかし、保護層２４０の材料はこれに限定されるものではなく、ＨＳＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ＭＳＳＱ（Ｍｅｔｈｙｋｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ポリイミド、ジビニルシロキサン（Ｄｉｖｉｎｙｌ Ｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＤＶＳ－ＢＣＳ（ｂｉｓ－Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、ＰＦＣＢ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、ＰＡＥ（Ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）等のような材料が使用されてもよい。
保護層２４０の厚さは基板２１０表示装置の全体厚さを考慮して決定することができる。例えば、保護層２４０は基板２１０背面から保護層２４０の上面までの距離が約１ｍｍ以下になるように提供されることができる。保護層２４０を上述した程度の厚さに提供することよって、保護層２４０下の発光セル１１１Ｐ、１１５Ｐを保護する同時に表示装置を薄型化することができる。
図６は本発明の一実施形態に係る発光セルを示した断面図であり、本発明の一実施形態において、第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐとしてはフリップチップタイプの発光ダイオードを採用することができるので、図６は本発明の一実施形態に係るフリップチップタイプの発光セルを簡略に示した断面図である。図６に図示された発光セルは第１乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの中でいずれか１つであり、本実施形態では第１発光セル１１１Ｐを例として説明し、図面では発光セル１１１であると称する。
図６を参照すれば、発光セル１１１は第１導電形半導体層１１１０、活性層１１１２、第２導電形半導体層１１１４、第１コンタクト層１１１６、第２コンタクト層１１１８、絶縁層１１２０、第１端子１１２２、及び第２端子１１２４を含む。
第１導電形半導体層１１１０、活性層１１１２、及び第２導電形半導体層１１１４は半導体層であると通称することができる。半導体層の種類は発光セルが出射する光の波長によって異なってもよい。一実施形態で、緑色光を放出する発光セルの場合、半導体層はインジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、ガリウム窒化物（ＧａＮ）、ガリウムリン化物（ＧａＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン化物（ＡｌＧａＩｎＰ）、及びアルミニウムガリウムリン化物（ＡｌＧａＰ）を含むことができる。一実施形態で、赤色光を放出する発光セルの場合、半導体層はガリウムヒ素（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ、ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン化物（ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン化物（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｉｎｄｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＡｌＧａＩｎＰ）、及びガリウムリン化物（ｇａｌｌｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＧａＰ）を含むことができる。一実施形態で、青色光を放出する発光セルの場合、半導体層はガリウム窒化物（ＧａＮ）、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、及び亜鉛セレン化物（ｚｉｎｃ ｓｅｌｅｎｉｄｅ、ＺｎＳｅ）を含むことができる。
第１導電形半導体層１１１０と第２導電形半導体層１１１４は互いに反対極性を帯びる。例えば、第１導電形がｎ型である場合、第２導電形はｐ型であり、第２導電形がｐ型である場合、第２導電形はｎ型になる。本発明の一実施形態では第１半導体層１１１０がｎ型半導体層１１１０であり、第２半導体層１１１４がｐ型半導体層１１１４である。以下ではｎ型半導体層１１１０、活性層１１１２、及びｐ型半導体層１１１４が順次形成されたことを一例として説明する。
ｎ型半導体層１１１０、活性層１１１２及びｐ型半導体層１１１４はＩＩＩ－Ｖ系列窒化物
系半導体、例えば、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｎのような窒化物系半導体から形成されることができる。ｎ型半導体層１１１０、活性層１１１２及びｐ型半導体層１１１４は金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）のような公知の方法を利用して形成されてもよい。また、ｎ型半導体層１１１０はｎ型不純物（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ）を含み、ｐ型半導体層１１１４はｐ型不純物（例えば、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ）を含む。一実施形態で、ｎ型半導体層１１１０はドーパントとしてＳｉを含むＧａＮ又はＡｌＧａＮを含むことができ、ｐ型半導体層１１１４はドーパントとしてＭｇを含むＧａＮ又はＡｌＧａＮを含むことができる。
図面でｎ型半導体層１１１０及びｐ型半導体層１１１４が各々単一層である場合を図示したが、これらの層は多重層であってもよく、また超格子層を含むこともできる。活性層１１１２は単一量子ウェル構造又は多重量子ウェル構造を含むことができ、所望の波長を放出するように窒化物系半導体の組成比が調節される。例えば、活性層１１１２は青色光又は紫外線を放出することができる。
活性層１１１２及び第２導電形半導体層１１１４が提供されない第１導電形半導体層１１１０上には第１コンタクト層１１１６が配置され、第２導電形半導体層１１１４上には第２コンタクト層１１１８が配置される。
第１及び／又は第２コンタクト層１１１６、１１１８は単一層、又は多重層の金属で構成されてもよい。第１及び／又は第２コンタクト層１１１６、１１１８の材料としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属及びこれらの合金等を使用することができる。
第１及び第２コンタクト層１１１６、１１１８上には絶縁層１１２０が提供され、絶縁層１１２０上には第１コンタクト層１１１６とコンタクトホールを通じて接続された第１端子１１２２と、第２コンタクト層１１１８とコンタクトホールを通じて接続された第２端子１１２４が提供される。
第１端子１１２２は第２導電性接着層１６３を通じて第１接続電極１２１と第２接続電極１２３の中の１つに接続され、第２端子１１２４は第２導電性接着層１６３を通じて第１接続電極１２１と第２接続電極１２３の中の残りの１つに接続されてもよい。
第１及び／又は第２端子１１２２、１１２４は単一層、又は多重層金属で構成されてもよい。第１及び／又は第２端子１１２２、１１２４の材料としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属及びこれらの合金等を使用することができる。
本発明の一実施形態において、発光セルが簡単に図面と共に説明されたが、発光セルは上述した層以外にも付加的な機能を有する層をさらに含むことができる。例えば、光を反射する反射層、特定の構成要素を絶縁するための追加絶縁層、ソルダの拡散を防止するソルダ防止層、等多様な層がさらに含まれてもよい。
本発明の一実施形態において、第１導電形半導体層１１１０又はｎ型半導体層１１１０の表面は凹凸を含むことができる。即ち、発光セル１１１の光が出射される面には凹凸を含むことができる。前記凹凸が提供されることによって、光抽出効率を向上させることができる。凹凸は多角ピラミッド、半球、ランダムに配置され、粗さを有する面等の多様な形態に提供されてもよい。
上述した例示のほかにもフリップチップタイプの発光セル１１１を形成することにおいて、多様な形態にメサを形成することができ、第１及び第２コンタクト層１１１６、１１１８や第１及び第２端子１１２２、１１２４の位置や形状もまた多様に変更されてもよいことは勿論である。
本発明の一実施形態によれば、発光セル１１１はバーチカル又は垂直型発光セルである。発光セル１１１が垂直型発光セルである時にも、第１導電形半導体層１１１０、活性層１１１２、及び第２導電形半導体層１１１４は順次積層された形態で提供することができる。この時、第１導電形半導体層１１１０、活性層１１１２、及び第２導電形半導体層１１１４に関する事項はフリップチップタイプの発光セル１１１に関する説明で述べたことと同一である。
図７ａ及び図７ｂは本発明の一実施形態に係る画素を示した平面図である。
本発明の一実施形態によれば、光非透過層は複数の開口を含み、開口の各々には１つの発光セルが提供される。さらに、同一の画素内に提供された発光セル間の距離は互いに異なる発光セル画素内に提供された発光セル間の距離より短い。
開口内に発光セルが提供されたとき、発光セルと開口側壁との間の距離は開口間の距離に比べて相対的に小さいので、以下では互いに異なる開口間の距離を基準に説明する。但し、以下で開口間の距離に対して述べた事項は発光セル間の距離に対する内容に同様に適用される。光非透過層側壁と発光セルとの間の距離は２μｍ以下と狭く、相対的に非常に短い距離であるためである。
各々の画素１１０、１１０’、１１０”には第１乃至第３発光セルが提供される。第１発光セルは第１波長の光を出射し、第２発光セルは第１波長と異なる第２波長の光を出射する。さらに、第３発光セルは第１波長と異なる第３波長の光を出射する。したがって、場合によっては第２波長と第３波長は同一であってもよく、この場合、第２発光セル又は第３発光セルの中の少なくとも１つの上には波長変換器が提供される。
図７ａを参考にすれば、第１画素１００と第２画素１１０’及び第３画素１１０”の各々には第１発光セル２２１、２２１’、２２１”、第２発光セル２２２、２２２’、２２２”、及び第３発光セル２２３、２２３、２２３”が提供され、各画素１１０、１１０’、１１０”は三角形をなす形態に配置される。
この時、第１画素１００内に位置した開口２２１、２２２、２２３の各々間の最短距離は第１画素１００内に位置した開口の中の１つと他の画素１１０’、１１０”に位置した開口の中で最も隣接する開口までの最短距離より短い。例えば、第２距離Ｄ２及び第４距離Ｄ４は第１距離Ｄ１及び第３距離Ｄ３より短い。この時、第２距離Ｄ２は第１開口２２１と第３開口２２３との間の距離を言い、第４距離Ｄ４は第２開口２２２と第３開口２２３との距離を言う。さらに、第１距離Ｄ１は第１画素１００の第３開口２２３と第２画素１１０’の第２開口２２２’との間の距離を言い、第３距離Ｄ３は第１画素１００の第３開口２２３と第３画素１１０”の第１開口２２１”との間の距離を言う。
したがって、第１画素１００に位置した開口２２１、２２２、２２３から出射された光は相対的に容易に混合され、したがって純度の高い白色光を具現することができる。しかし、互いに異なる画素である第１画素１００と第２画素１１０’又は第１画素１１０’と第３画素１１０”から出射された光は互いに混色されない。したがって、本発明に係る表示装置は純度の高い白色光を出射できつつも、表示装置を見る視野角に応じて色が変わる問題がない。
図７ｂを参考にすれば、第１画素１００と第２画素１１０’及び第３画素１１０”の各々には第１発光セル２２１、２２１’、２２１”、第２発光セル２２２、２２２’、２２２”、及び第３発光セル２２３、２２３、２２３”が配置される。各画素１１０、１１０’、１１０”内の第１発光セル乃至前記第３発光セルは一方向に沿って順次並べて配置され、一画素に含まれた前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間の距離及び前記第２発光セルと前記第３発光セルとの間の距離は互いに異なる前記画素間の距離より短い。
例えば、各々の画素１１０、１１０’、１１０”には第１発光セル２２１、２２１’、２２１”、第２発光セル２２２、２２２’、２２２”、及び第３発光セル２２３、２２３、２２３”が順次並べて配置される。
即ち、図７ｂで第２距離Ｄ２及び第４距離Ｄ４は第１距離Ｄ１及び第３距離Ｄ３より短い。この時、第２距離Ｄ２は第２画素１１０’の第１開口２２１’と第２開口２２２’との間の距離を言い、第４距離は第２画素１１０’の第２開口２２２’と第３開口２２３’との間の距離を言う。さらに、第１距離Ｄ１は第１画素１００の第２開口２２２と第２画素１１０’の第２開口２２２’との間の距離を言い、第３距離Ｄ３は第２画素１１０’の第２開口２２２’と第３画素１１０”の第２開口２２２”との間の距離を言う。
先に説明したように、開口間の距離に比べて開口を形成する光非透過層の側壁から発光セルまでの距離は相対的に短いため、開口間の距離に関する事項は発光セルの間の距離に関する事項と同様に適用される。
同一画素内に提供された開口又は発光セルの間の距離が互いに異なる画素内に提供された開口又は発光セル間の距離より短いため、同一の画素に位置した開口から出射された光は相対的に容易に混合され、したがって純度の高い白色光を具現することができる。しかし、互いに異なる画素である第１画素１００と第２画素１１０’又は第１画素１１０’と第３画素１１０”から出射された光は互いに混色されない。したがって、本発明に係る表示装置は純度の高い白色光を出射できつつも、表示装置を見る視野角に応じて色が変わる問題がない。
さらに、同一の画素内に提供された発光セル間の距離は発光セルが出射する光の種類に応じて異ならせてもよい。
具体的には、第１発光セルが赤色光を出射し、第２発光セルが緑色光を出射し、第３発光セルが青色光を出射するときに、第１発光セル乃至第３発光セルとの間には以下のような距離関係が成立してもよい。
先ず、第１発光セルと第２発光セルとの間の距離は第１発光セルと第３発光セルとの間の距離と同一であってもよい。また、第１発光セルと第２発光セルとの間の距離は第２発光セルと第３発光セルとの間の距離と異なってもよい。
上述した距離関係は互いに異なる波長の光を出射する発光セル別の特徴を考慮したものである。上述したように発光セルを配置することによって、純度の高い白色光を形成しつつも、不必要な混色を防止することができる。
本発明の一実施形態によれば、上述した構造を有する表示装置は本発明の概念から逸脱しない限度内で多様な形態に具現されてもよい。図８ａ乃至図８ｄは本発明の一実施形態に係る表示装置を示した断面図である。
図８ａを参照すれば、開口２２１、２２２、２２３内には反射層２２４が提供されてもよい。反射層２２４は開口２２３を形成する隔壁２２０の側壁を覆う形態に提供される。さらに、反射層２２４は基板２１０の一部を覆う形態に提供されてもよい。本発明の一実施形態において、反射層２２４の基板２１０の一部を覆うときにも、反射層２２４と発光セル１１５Ｐは接触しない。
隔壁２２０の側壁に反射層２２４が提供されるとき、同一の画素内に提供された各発光セルと開口の側壁との間の距離は約５μｍ未満である。この場合、反射層２２４が光を反射するので、発光セルから出射された光が隔壁２２０を透過するおそれがない。
反射層２２４は銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の金属を含むことができる。反射層２２４の厚さは相対的に薄い。反射層２２４は化学蒸気蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、原子層蒸着法（ＡＬＤ）等を利用して薄膜を形成した後、様々なパターニング方法を利用して形成することができる。
図８ｂを参照すれば、保護層２４０上に遮光部２６０及び拡散板２７０がさらに提供されてもよい。
遮光部２６０は開口２２１、２２２、２２３と平面上で重畳されないように提供されるので、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射される全体光量には影響を及ぼさない。遮光部２６０は黒色感光性レジストで構成されてもよい。遮光部２６０が黒色感光性レジストで構成される場合、フォトリソグラフィーを利用したパターニングが容易である。しかし、遮光部２６０の材料はこれに限定されることではなく、多様な材料で構成されてもよい。
遮光部２６０は隔壁２２０と離隔されて提供され、隔壁２２０と共に発光セルから出射された光が不必要に混色されることを防止する。
拡散板２７０は発光セルから出射された光を屈折させて拡散させる。したがって、発光セルから出射された光の視野角をさらに大きくすることができる。
拡散板２７０はＨＳＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ＭＳＳＱ（Ｍｅｔｈｙｋｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ポリイミド、ジビニルシロキサン（Ｄｉｖｉｎｙｌ Ｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＤＶＳ－ＢＣＳ（ｂｉｓ－Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、ＰＦＣＢ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）、ＰＡＥ（Ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）のような透明高分子を利用して形成することができる。
図８ｂを参照すれば、開口２２１、２２２、２２３は基板２１０から遠くなるほど、幅が大きくなる形状を有する。具体的には、開口２２１の下部幅Ｗ２は開口２２１の上部幅Ｗ１より小さい。したがって、開口２２１、２２２、２２３の間に提供された隔壁２２０は断面が裏返った台形状を有する。具体的には、隔壁２２０の幅は基板２１０から遠くなるにつれて増加する。
開口２２１、２２２、２２３が上述した形状を有することによって、発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐから出射された光の不必要な混色を防止すると同時にさらに広い視野角を確保することができる。
図８ｃによれば、拡散板２７０上にウインドー層２８０がさらに提供される。ウインドー層２８０はガラス、アクリル等を含むことができ、光学的に透明である。したがって、ウインドー層２８０は発光セルから出射された光の光学的性質に影響を及ぼさない。さらに、ウインドー層２８０は可撓性（Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有することができる。
ウインドー層２８０は発光セル等を保護すると同時に、支持体として機能することができる。具体的には、隔壁２２０はウインドー層２８０上に支持されてもよい。
さらに、一実施形態によれば、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐはウインドー層２８０に支持される。ウインドー層２８０は複数の発光セルを支持することができ、１つのウインドー層２８０は１つ乃至１００個の発光セルを支持することができる。したがって、複数の発光セルが支持されている複数のウインドー層２８０を基板２１０に接着させることによって、解像度が高い表示装置を容易に具現することができる。
図８ｄによれば、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐ上に波長変換器２５０、２５０’、２５０”が提供される。このとき、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐは全て同一の波長の光を出射することができる。さらに、第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐの半導体層はアルミニウムガリウムインジウム窒化物（ＡｌＧａＩｎＮ）を含むことができる。
第１発光セル乃至第３発光セル１１１Ｐ、１１３Ｐ、１１５Ｐが同一の波長の光を出射するとき、各発光セル上には互いに異なる波長変換器２５０、２５０’、２５０”が提供される。これらの波長変換器２５０、２５０’、２５０”は発光セルから出射された光を受光して互いに異なる波長に変換する。したがって、１つの画素から赤色光、青色光、緑色光を出射することができる。
本発明の一実施形態において、上述した第１乃至第３発光セルは実装及び交換が容易であり、最適の発光効率で動作できるように多様な形態に構成を変えることができる。以下の実施形態において、“第１”、“第２”、“第３”等の用語は説明の便宜のために上述した実施形態と異なる構成要素に付与される場合がある。
図９は本発明の一実施形態に係る画素１００を説明するための概略的な平面図であり、図１０は図９の切り取り線Ａ－Ａに沿って切り取られた概略的な断面図である。
図９及び図１０を参照すれば、画素１００、即ち発光素子は基板２１、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ、第３発光セル３０ｃ、透明電極層３１、パッド３３ａ、３３ｂ、第１波長変換器５１ａ、第２波長変換器５１ｂ、第３波長変換器５１ｃ、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ、第３カラーフィルター５３ｃ及び隔壁５５（又は隔壁）を含む。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは各々第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７を含む。また、前記画素１００はサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを含み、サブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは各々発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及びカラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む。
基板２１は窒化ガリウム系半導体層を成長させることができる基板であれば、特別に制限されない。基板２１の例としてはサファイア基板、窒化ガリウム基板、ＳｉＣ基板等、多様であり、パターニングされたサファイア基板である。基板２１は図９の平面図に示すように長方形又は正方形の外形を有していてもよいが、必ずこれに限定されるものではない。基板２１のサイズは要求される画素のサイズに応じて定めることができる。例えば、基板２１の長辺のサイズは４００μｍ以下であり、さらに１００μｍ以下である。
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに離隔されて配置される。図９に示したように、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに異なる面積を有する。第２発光セル３０ｂは第１発光セル３０ａより大きい面積を有し、第３発光セル３０ｃは第２発光セル３０ｂより大きい面積を有する。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積は波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの光変換効率を考慮して決定することができ、これに対しては後述する。
一方、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに隣接して配置されてもよい。即ち、第１発光セル３０ａは第２及び第３発光セル３０ｂ、３０ｃに隣接し、第２発光セル３０ｂは第１及び第３発光セル３０ａ、３０ｃに隣接し、第３発光セル３０ｃは第１発光セル及び第２発光セル３０ａ、３０ｂに隣接することができる。図９に示したように、第３発光セル３０ｃの長軸に沿って第１及び第２発光セル３０ａ、３０ｂが配列されることができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形態に多様に配列されてもよい。例えば、１つの発光セルが他の２つの発光セルの間に配置されてもよい。また、前記第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは長方形状を有していてもよいが、これに限定されるものではなく、多様な形状を有することができる。
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは各々第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７を含む。第１導電形半導体層２３は基板２１上に配置される。第１導電形半導体層２３は基板２１上で成長された層であって、不純物、例えばＳｉがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層である。
第１導電形半導体層２３上に活性層２５及び第２導電形半導体層２７が配置される。活性層２５は第１導電形半導体層２３と第２導電形半導体層２７との間に配置される。活性層２５及び第２導電形半導体層２７は第１導電形半導体層２３より小さい面積を有することができる。活性層２５及び第２導電形半導体層２７が部分的に除去されて第１導電形半導体層２３の一部が露出されてもよい。
活性層２５は単一量子ウェル構造又は多重量子ウェル構造を有することができる。活性層２５内でウェル層の組成及び厚さは生成される光の波長を決定する。特に、ウェル層の組成を調節することによって紫外線又は青色光を生成する活性層を提供することができる。本実施形態で、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの活性層２５は全て同一条件下で、同一基板２１上に成長させたことにより同一の組成及び厚さを有し、したがって同一の波長の光を放出する。
一方、第２導電形半導体層２７はｐ型不純物、例えばＭｇがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層である。第１導電形半導体層２３及び第２導電形半導体層２７は各々単一層であるが、これに限定されるものではなく、多重層であってもよく、超格子層を含んでもよい。第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７は金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）又はされることができるエピタキシー（ＭＢＥ）のような公知の方法を利用してチャンバー内で基板２１上に成長させて形成することができる。
透明電極層３１は第２導電形半導体層２７上に配置されて第２導電形半導体層２７にオーミック接触する。透明電極層３１は、例えばＮｉ／Ａｕ、ＩＴＯ又はＺｎＯを含むことができる。
一方、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に各々第１パッド３３ａ及び第２パッド３３ｂが配置される。第１パッド３３ａ及び第２パッド３３ｂは図９に示したように、基板２１の縁付近に配置されることができ、したがって、回路基板等に実装する時、ワイヤを接続しやすい。第１パッド３３ａは第１導電形半導体層２３に電気的に接続し、第１パッド３３ｂは第２導電形半導体層２７に電気的に接続する。第１パッド３３ａは第２導電形半導体層２７及び活性層２５が部分的に除去されて露出された第１導電形半導体層２３上に配置されてもよく、第２パッド３３ｂは透明電極層３１上に配置されてもよい。
第１波長変換器５１ａは第１発光セル３０ａの上部に配置され、第２波長変換器５１ｂは第２発光セル３０ｂの上部に配置され、第３波長変換器５１ｃは第３発光セル３０ｃの上部に配置される。第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは各々透明電極層３１上に位置することができる。
第１波長変換器５１ａは第１発光セル３０ａで放出される光の波長を変換し、第２波長変換器５１ｂは第２発光セル３０ｂで放出される光の波長を変換し、第３波長変換器５１ｃは第３発光セル３０ｃで放出される光の波長を変換する。ここで、第２波長変換器５１ｂは第１波長変換器５１ａよりさらに長波長に光を変換し、第３波長変換器５１ｃは第２波長変換器５１ｂよりさらに長波長に光を変換する。例えば、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは紫外線を放出することができ、第１波長変換器５１ａは紫外線を青色光に変換し、第２波長変換器５１ｂは紫外線を緑色光に変換し、第３波長変換器５１ｃは紫外線を赤色光に変換することができる。
一方、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ及び第３カラーフィルター５３ｃが各々第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ上に配置されて波長変換器で放出される光をフィルタリングする。例えば、第１カラーフィルター５３ａは青色光以外の光をフィルタリングし、第２カラーフィルター５３ｂは緑色光以外の光をフィルタリングし、第３カラーフィルター５３ｃは赤色光以外の光をフィルタリングする。前記第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを使用することによって青色光、緑色光及び赤色光の色純度を向上させることができる。
本実施形態で、前記活性層２５が紫外線を放出することを例として説明するが、前記活性層２５は青色光を放出することもできる。この場合、前記第１波長変換器５１ａは省略されてもよく、透明樹脂が第１波長変換器５１ａの代わりに配置されてもよい。一方、第２波長変換器５１ｂは青色光を緑色光に変換し、第３波長変換器５１ｃは青色光を赤色光に変換する。
一方、隔壁５５が第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの間に配置される。隔壁５５はまた、各発光セルを囲むことができる。隔壁５５はまた波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間にも配置されることができる。
隔壁５５は１つの発光セルで放出された光が他の発光セル側に進行することを遮断してサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの間の光干渉を防止する。隔壁５５は発光セルの間の領域を満たすことができるが、これに限定されるものではない。隔壁５５は光を反射させることができる白色樹脂又は感光性ソルダレジストで形成されてもよい。
本実施形態の画素は３つのサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを有し、これらのサブ画素が基板２１上に固定される。例えば、サブ画素１０Ｂは発光セル１０ａによって又は第１発光セル１０ａと第１波長変換器５１ａとの組み合わせによって青色光を具現し、サブ画素１０Ｇは第２発光セル１０Ｂと第２波長変換器５１ｂとの組み合わせによって緑色光を具現し、サブ画素１０Ｒは第３発光セル１０ｃと第３波長変換器５１ｃとの組み合わせによって赤色光を具現することができる。
本実施形態によれば、基板２１と共に３つのサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒが共に回路基板等に実装されてもよい。従来マイクロＬＥＤの場合、個別にサブ画素を実装するので、工程数が多く、実装工程を遂行しにくい。これに反して、本実施形態では１つの画素が３つのサブ画素を含んで１つの発光素子として具現されるので、発光素子のサイズがマイクロＬＥＤに比べて相対的にさらに大きくなり、したがって実装工程数が減り、実装が容易になる。
一方、本実施形態で第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに異なる面積を占有する。また、これらの発光セル上に配置される波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃも互いに異なる面積を占有する。発光セルの相対的な面積は波長変換器の光変換効率と密接に関連され、さらにカラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃの色フィルタリング効率も関連されてもよい。
波長変換器は一般的に蛍光体を含むことができる。例えば、ベータサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）は緑色光を放出するのに適しており、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ）系列の蛍光体は赤色光を放出するのに適している。
しかし、蛍光体はすべての青色光を緑色光又は赤色光に変換させるものではなく、各蛍光体にしたがって一定の光変換効率がある。特に、同一波長の紫外線又は青色光を赤色光に変換させる赤色蛍光体は緑色光に変換させる緑色蛍光体に比べて光変換効率が低い。さらに、赤色光は緑色光に比べて視感度も、また低い。したがって、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを同一面積に形成する場合、赤色光を具現するサブ画素１０Ｒの第３発光セル３０ｃは他のサブ画素１０Ｂ又は１０Ｇと同様の強さの感度を具現するためにさらに高い電流密度下で駆動されなければならない。緑色光を具現するサブ画素１０Ｇの第２発光セル３０ｂはまた第１発光セル３０ａよりさらに高い電流密度下で駆動されなければならない。即ち、通常的なイメージの具現のために必要である電流密度が発光セル毎に差があり、したがって、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを最適の発光効率条件に駆動できない問題が発生する。
本実施形態では、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積を異ならせて発光セルを駆動するための電流密度を同一であるか、或いは略同一にして、発光セルを最適の発光効率条件で駆動することができる。
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの相対的な面積は第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの相対的な光変換効率を考慮して決定される。波長変換器の光変換効率が小さいほど、対応する発光セルの面積を大きくする。
例えば、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが青色光を放出する場合、第１波長変換器５１ａは省略され、第１発光セル３０ａに対する第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの面積比は各々第２波長変換器５１ｂの光変換効率及び第３波長変換器５１ｃの光変換効率に反比例させることができる。特定の例では、第２波長変換器５１ｂがベータサイアロンを含み、第３波長変換器がＣＡＳＮを含む場合、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの相対的な面積比は１：２：７である。
また、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが紫外線を放出する場合、第１発光セル３０ａに対する第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの面積比は各々第１波長変換器５１ａに対する前記第２波長変換器５１ｂの光変換効率比及び第３波長変換器５１ｃの光変換効率比に反比例させることができる。
本実施形態において、波長変換器の光変換効率を考慮して発光セルの面積を決定することについて説明したが、第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃのフィルタリング効率が互いに異なる場合、これらの効率差をも考慮して発光セルの面積を決定することができる。
本実施形態によれば、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積を互いに異ならせてこれらの発光セルが同一の電流密度下で駆動されてもよい。したがって、発光セルを駆動する電流密度を最適条件に設定することができるので、発光効率を向上させることができる。
図１１は本発明のその他の実施形態に係る発光素子２００を説明するための概略的な平面図であり、図１２は図１１の切り取り線Ｂ－Ｂに沿って取られた概略的な断面図である。
図１１及び図１２を参照すれば、本実施形態に係る発光素子２００は図９及び図１０を参照して説明した発光素子１００と大体において同様であるが、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第１導電形半導体層２３を共有する点で差異がある。即ち、第１発光セル３０ａの第１導電形半導体層２３、第２発光セル３０ｂの第１導電形半導体層２３及び第３発光セル３０の第１導電形半導体層２３が互いに連続的に接続されている。
一方、第１パッド３３ａは共有された第１導電形半導体層２３上に形成され、したがって、先の実施形態と対比して第１パッド３３ａの数を減らすことができるので、発光面積を確保することができる。
さらに延長部３３ｃを第１パッド３３ａから延長することができる。延長部３３ｃは発光セル間の領域に延長することができる。延長部３３ｃは各発光セルを囲むように配置されてもよいが、図１１に示したように、各発光セルの一部の縁に配置されてもよい。特に、第２パッド３３ｂが発光セルの一角の付近に配置された場合、延長部は前記一角から離れている縁に隣接して配置されることができ、したがって、電流が発光セルの特定部分に集中することを防止して光効率を改善することができる。
図１３は本発明のその他の実施形態に係る発光素子３００を説明するための概略的な平面図であり、図１４は図１３の切り取り線Ｃ－Ｃに沿って切り取られた概略的な断面図であり、図１５は図１３の切り取り線Ｄ－Ｄに沿って切り取られた概略的な拡大断面図である。
図１３乃至図１５を参照すれば、本実施形態に係る発光素子３００は各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが垂直型構造を有する点で水平型構造の発光セルを有する発光素子１００又は２００と差異がある。
本実施形態に係る発光素子３００は支持基板１２１、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ、第３発光セル３０ｃ、反射防止層１３１、パッド１３３ｂ、第１波長変換器５１ａ、第２波長変換器５１ｂ、第３波長変換器５１ｃ、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ、第３カラーフィルター５３ｃ及び隔壁５５（又は隔壁）、第１絶縁層３５、第１電極３９、第２電極３６、第２絶縁層３７、保護金属層４１及びボンディング金属層４５を含むことができる。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは各々第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７を含む。また、前記発光素子３００はサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを含み、サブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは各々発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、及びカラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む。
支持基板１２１は化合物半導体層を成長させるための成長基板と区別され、既に成長させた化合物半導体層に接着させた２次基板である。前記支持基板５１は導電性基板、例えば金属基板又は半導体基板である。発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを形成するために第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７を先に説明した基板２１のような成長基板で成長させ、以後、支持基板１２１を接着させた後、成長基板はレーザーリフトオフ又はケミカルリフトオフ等のような剥離技術を利用して除去される。
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは先に説明した発光セルと大体において同様であるが、第１導電形半導体層２３側に光が放出されるように配置される。また、発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは第２導電形半導体層２７及び活性層２５を貫通して第１導電形半導体層２３を露出させる貫通ホール３０ｈ又はグルーブを有することができる。
第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７は先の実施形態で説明したものと同様であるので、重複を避けるために詳細な説明は省略する。
一方、第１導電形半導体層２３の表面にラフネスが形成されてもよく、反射防止層１３１がラフネスを覆ってもよい。反射防止層１３１はまた発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの側面を覆うこともできる。ラフネスは光強化化学蝕刻等の湿式蝕刻技術を利用して形成されてもよく、反射防止層１３１は原子層蒸着技術を利用して形成されてもよい。反射防止層１３１は、例えばＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2の層構造を有することができ、ラフネスの起伏に応じて形成されてもよい。
図１５に示したように、第１絶縁層３５が第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと支持基板１２１との間に位置する。第１絶縁層３５はまた貫通ホール３０ｈ内に露出される活性層２５の側面及び第２導電形半導体層２７の側面を覆うことができる。一方、絶縁層３５は第２導電形半導体層２７の下面を露出させる。
第１絶縁層３５はシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の単一層又は多重層であり、又は屈折率が互いに異なる絶縁層を反復積層した分布ブラッグ反射器を含むことができる。絶縁層３５が分布ブラッグ反射器を含む場合、絶縁層３５はまた分布ブラッグ反射器と第２導電形半導体層２７との間に界面層を含むことができる。前記絶縁層３５は、例えばＳｉＯ2、ＭｇＦ2、ＴｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5を含むことができ、一例として、ＳｉＯ2又はＭｇＦ2界面層上にＴｉＯ2／ＳｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2が反復積層された分布ブラッグ反射器を含むことができる。
第２電極３６はオーミック反射層３２及び障壁金属層３４を含むことができる。オーミック反射層３２は絶縁層３５の開口部を通じて露出した第２導電形半導体層２７にオーミックコンタクトする。オーミック反射層３２は絶縁層３５と接することができるが、示したようにオーミック反射層３２の縁が絶縁層３５から離隔されてもよい。オーミック反射層３２は、例えばＡｇのような反射層を含むことができ、Ｎｉ等のオーミックコンタクトのための金属層を含むことができる。オーミック反射層３２は第２導電形半導体層２７の下部領域内に限定されて位置する。
一方、障壁金属層３４はオーミック反射層３２と支持基板５１との間に位置し、オーミック反射層３２を覆う。障壁金属層３４はオーミック反射層３２の金属物質、例えばＡｇの移動を防止する。障壁金属層３４はオーミック反射層３２の側面を覆うこともあるが、図１５に示したように、オーミック反射層３２の側面が露出されるように障壁金属層３４がオーミック反射層３２上に配置されてもよい。オーミック反射層３２の側面を露出させることによって、オーミック反射層３２を相対的に広い領域に形成することができ、したがって接触抵抗を減らして順方向電圧を下げることができる。障壁金属層３５は、例えばＰｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｕ又はこれらの合金を含むことができる。
一方、障壁金属層３４はまた発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの陥入部の内側で絶縁層３５を覆うことができ、陥入部に形成されるパッド３３ｂに電気的に接続することができる。
第２絶縁層３７は障壁金属層３４の下で障壁金属層３４を覆う。第２絶縁層３７は障壁金属層３４の下面全体を覆うことができる。さらに、第２絶縁層３７は障壁金属層３４の側面が外部に露出することを防止するように障壁金属層３４の側面を覆うことができる。
第２絶縁層３７はシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜の単一層又は多重層であり、又は屈折率が互いに異なる絶縁層、例えばＳｉＯ2／ＴｉＯ2又はＳｉＯ2／Ｎｂ2Ｏ5を反復積層した分布ブラッグ反射器を含むことができる。前記第２絶縁層３７が分布ブラッグ反射器を含む場合、前記第２絶縁層３７はまた分布ブラッグ反射器と第１絶縁層３１との間に界面層を含むことができる。前記第１絶縁層３７は、例えばＳｉＯ2、ＭｇＦ2、ＴｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5を含むことができ、一例として、ＳｉＯ2又はＭｇＦ2界面層上にＴｉＯ2／ＳｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5／ＳｉＯ2が反復積層された分布ブラッグ反射器を含むことができる。
一方、第１電極３９は第２絶縁層３７と支持基板５１との間に位置し、第１絶縁層３５及び第２絶縁層３７を通じて第１導電形半導体層２３に電気的に接続する。第１電極３９は第２電極３４と支持基板５１との間に配置され、第１電極３９は貫通ホール３０ｈを通じて露出された第１導電形半導体層２３に接続することができる。さらに第１電極３９は第１絶縁層３５及び第２絶縁層３７によって活性層２５及び第２導電形半導体層２７から絶縁される。
第１電極３９は第１導電形半導体層２３にオーミックコンタクトするオーミック層を含むことができ、また、反射金属層を含むことができる。例えば、第１電極３９はＣｒ／Ａｕを含むことができ、さらにＴｉ／Ｎｉをさらに含むことができる。
一方、保護金属層４１が第１電極３９の下面を覆うことができる。保護金属層４１はボンディング金属層４５からＳｎ等の金属物質が拡散することを防止して第１電極３９を保護する。保護金属層４１は、例えばＡｕを含むことができ、Ｔｉ及びＮｉをさらに含むことができる。保護金属層４１は、例えばＴｉ／Ｎｉを複数回反復積層した後、Ａｕを積層して形成されてもよい。
一方、支持基板１２１は保護金属層４１上にボンディング金属層４５を通じてボンディングされる。ボンディング金属層４５は、例えばＡｕＳｎ又はＮｉＳｎを利用して形成されてもよい。これと異なり、支持基板１２１は、例えばめっき技術を使用して保護金属層４１上に形成されてもよい。前記支持基板１２１が導電性基板である場合、パッドの機能を遂行することができる。したがって、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１導電形半導体層２３が互いに電気的に接続され、支持基板１２１が共通電極として使用される。
一方、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは１つの角部分に第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７が除去された陥入部を有することができ、パッド１３３ｂの各々が陥入部内に配置されて障壁金属層３４に電気的に接続される。
第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３は各々第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に配置されてサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを構成する。
第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３に対しては先に図９及び図１０を参照して説明したことと同様であるので、重複を避けるために、詳細な説明は省略する。但し、先の実施形態では波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃが第２導電形半導体層２７側に配置されるが、本実施形態で発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが垂直型構造を有するので、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３は第１導電形半導体層２３側に配置される。
隔壁５５が発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの間の領域に配置され、また発光セルを囲むことができる。隔壁５５はまたパッド１３３ｂの側面を囲んでもよい。隔壁５５は先に説明したように光反射機能を有する白色樹脂又は感光性ソルダレジストである。
また、本実施形態において、第１発光セル乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに異なる面積を占有し、これに対しては図９及び図１０を参照して説明したことと同様であるので、詳細な説明を省略する。
図１６は本発明のその他の実施形態に係る発光素子４００を説明するための概略的な平面図であり、図１７は図１６の切り取り線Ｅ－Ｅに沿って切り取られた概略的な断面図である。本実施形態に係る発光素子４００はフリップ型構造を有する点で先の実施形態の発光素子と差異がある。
図１６及び図１７を参照すれば、本実施形態に係る発光素子４００は基板２１、第１乃至第３発光セル、オーミック反射層２３１、第１絶縁層２３３、パッド電極２３５ａ、２３５ｂ、第２絶縁層２３７、第１波長変換器５１ａ、第２波長変換器５１ｂ、第３波長変換器５１ｃ、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ、第３カラーフィルター５３ｃ及び隔壁５５（又は隔壁）を含むことができる。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは各々第１導電形半導体層２３、活性層２５、及び第２導電形半導体層２７を含む。また、前記発光素子４００はサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを含み、サブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは各々発光セル３０、波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、及びカラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む。
基板２１は図９及び図１０を参照して説明したことと同一であるので、詳細な説明は省略する。第１導電形半導体層２３、活性層２５及び第２導電形半導体層２７に対しても先の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
発光セルは基板２１の下部に配置され、発光セルは第２導電形半導体層２７及び活性層２５を通じて第１導電形半導体層２３が露出される。これらの発光セルの面積及び積層構造は先の実施形態に説明した第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと同様であるので、詳細な説明は省略する。
オーミック反射層２３１は各発光セルの第２導電形半導体層２７にオーミックコンタクトする。オーミック反射層２３１はオーミック層と反射層を含むことができ、例えばＮｉやＩＴＯのようなオーミック層及びＡｇやＡｌのような反射層を含むことができる。オーミック反射層２３１はまたＩＴＯのような透明酸化物層と反射層間にＳｉＯ2のような絶縁層を含むことができ、反射層は絶縁層を通じて透明酸化物層に接続することができる。
第１絶縁層２３３は発光セルを覆い、露出された第２導電形半導体層２７及び活性層２５の側面を覆う。第１絶縁層２３３は第１導電形半導体層２３及びオーミック反射層２３１を露出させる開口部を有する。第１絶縁層２３３はＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4のような単一層で形成されてもよいが、これに限定されるものではなく、多重層で形成されてもよい。特に、第１絶縁層２３３は分布ブラッグ反射器を含むこともできる。
第１パッド電極２３５ａ及び第２パッド電極２３５ｂが第１絶縁層２３３上に配置される。第１パッド電極２３５ａ及び第２パッド電極２３５ｂは各発光セル上に配置され、第１パッド電極２３５ａは第１導電形半導体層２３に電気的に接続し、第２パッド電極２３５ｂはオーミック反射層２３１に電気的に接続する。第１パッド電極２３５ａ及び第２パッド電極２３５ｂは同一工程で共に形成されることができ、したがって同一レベルに位置することができる。特定の実施形態で、第２パッド電極２３５ｂは省略されてもよい。
第２絶縁層２３７は第１及び第２パッド電極２３５ａ、２３５ｂを覆い、これらを露出させる開口部を有する。第２絶縁層２３７はＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4のような単一層で形成されてもよいが、これに限定されるものではなく、多重層で形成されてもよい。特に、第１絶縁層２３３は分布ブラッグ反射器を含むこともできる。
一方、第１及び第２バンプパッド２４３ａ、２４３ｂが各発光セル上に形成され、第２絶縁層２３７の開口部を通じて第１及び第２パッド電極２３５ａ、２３５ｂに接続される。具体的には、第１バンプパッド２４３ａは第１パッド電極２３５ａに接続し、第２バンプパッド２４３ｂは第２パッド電極２３５ｂに接続する。
バンプパッド２４３ａ、２４３ｂは先に説明した実施形態のパッドに比べて相対的に広い面積を占め、バンプパッド２４３ａ、２４３ｂの最大幅は少なくとも発光セルの最小幅の１／２を超えてもよい。バンプパッド２４３ａ、２４３ｂは示したように長方形状を有してもよいが、これに限定されるものではなく、円形又は楕円形状を有してもよい。バンプパッド２４３ａ、２４３ｂはＡｕ又はＡｕＳｎを含むことができる。
一方、バンプパッド２４３ａ、２４３ｂ以外にダミーバンプパッド２４３ｃが少なくとも１つの発光セル上に配置されてもよい。特に、発光セルは互いに異なる面積を有するので、相対的に広い面積を有する発光セルにダミーバンプパッド２４３ｃが配置される。ダミーバンプパッド２４３ｃは発光セルで生成された熱を放出するための放熱経路として利用することができるので、発光素子の光効率を向上させることができる。
支持部材２４５はバンプパッド２４３ａ、２４３ｂの側面を覆うことができる。支持部材２４５はまたダミーバンプパッド２４３ｃの側面を覆うこともできる。支持部材２４５は熱硬化性又は熱可塑性樹脂で形成されてもよい。
一方、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは発光セルに対向して基板２１上に配置される。第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは対応する発光セル上に配置される。また、第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃが各々第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ上に配置される。第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃは先に説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
一方、隔壁５５が波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間に位置していてもよい。隔壁５５は白色樹脂又は感光性ソルダレジストで形成されてもよい。先の実施形態において、隔壁５５が発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間に配置されることを説明したが、本実施形態において、隔壁５５は基板２１の上部に配置されるので、発光セル間の領域は隔壁５５が形成されない。代わりに、第１絶縁層２３３が分布ブラッグ反射器を含むか、或いは第１パッド電極２３５ａ及び／又は第２パッド電極２３５ｂが発光セルの側壁を覆うように配置されることによって、発光セル間の光干渉を防止することができる。
本実施形態によれば、フリップ型構造の発光セルを利用することによって、各発光セルの発光効率を改善することができる。また、本実施形態においても、発光セルは互いに異なる面積を有し、先に説明したように発光セルの面積が波長変換器の光変換効率を考慮して決定される。
図１８は本発明のその他の実施形態に係る発光素子５００を説明するための概略的な断面図である。
図１８を参照すれば、本実施形態に係る発光素子５００は図１６及び図１７を参照して説明した発光素子と大体において同様であるが、基板２１が省略されたことに差異がある。第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは基板２１上に配置される代わりに発光セル上に配置される。また、図１３乃至図１５を参照して説明したように、第１導電形半導体層２３の表面にラフネスが形成されてもよく、反射防止層が第１導電形半導体層２３の表面を覆ってもよい。
本実施形態において、発光セルは支持部材２４５によって支持されてもよい。
本実施形態によれば、基板２１を除去することによって、隣接するサブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒの間の光干渉を遮断することができる。
図１９ａ及び図１９ｂは波長変換器を含むフィルムを説明するための断面図である。
まず、図１９ａを参照すれば、先の実施形態において、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは互いに離隔されて個別的に発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に接着又は形成されるが、本実施形態において、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは１つのフィルム内で１つの層内に配列されている。波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間の領域には透明又は不透明樹脂１５１が配置される。
本実施形態において、発光セルが青色光を放出する場合、第１波長変換器５１ａは省略されてもよく、この場合、第１波長変換器５１ａの位置には透明樹脂１５１が位置してもよい。
図１９ｂを参照すれば、本実施形態に係るフィルムは様々な層の積層フィルムで、例えば第１層１５１ａは第１波長変換器５１ａを含み、第２層１５１ｂは第２波長変換器５１ｂを含み、第３層１５１ｃは第３波長変換器５１ｃを含むことができる。第１乃至第３層は各々透明樹脂１５１と波長変換器の組み合わせによって構成される。一方、発光セルが青色光を放出する場合、第１層１５１ａは省略されてもよい。
本実施形態において、幾つかの例を説明したが、他にも多様な構造のフィルムが使用されてもよい。
図２０は本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な平面図である。
図２０を参照すれば、本実施形態に係る表示装置は回路基板１５０と前記回路基板１５０上に配列された発光素子１００を含む。
発光素子１００は図９及び図１０を参照して説明した発光素子として第１乃至第３サブ画素１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを含み、パッド３３ａ、３３ｂを含む。
回路基板１５０は画素１００上のパッド３３ａ、３３ｂに電流を供給するための回路配線を有し、パッド３３ａ、３３ｂは回路基板１５０上の回路に電気的に接続される。例えば、パッド３３ａ、３３ｂはボンディングワイヤを利用して回路基板１５０に電気的に接続されてもよい。
本実施形態において、画素１００は３つのサブ画素を含み、これらのサブ画素は各々青色光、緑色光及び赤色光を具現することができる。したがって、各々の画素１００が１つの画素を構成し、これらの発光素子１００を利用してイメージを具現することができる。
本実施形態において、画素１００が回路基板１５０上に配列されたことを説明したが、発光素子２００、３００、４００又は５００が配列されてもよく、多様な発光素子が混合使用されてもよい。
また、発光セルの構造に対応してボンディングワイヤ以外にＡｕ－ＡｕボンディングやＡｕＳＮボンディングを利用して発光素子を回路基板に実装することもできる。
図２１は本発明の一実施形態に係る表示装置を示した斜視図である。
図２１によれば、本発明に係る表示装置１０００は複数のモジュールＤＭを含むことができる。各々のモジュールＤＭはサブ表示装置１００’及び支持体２００を含むことができる。サブ表示装置１００’には複数の画素が提供され、画素は先に述べたように複数の発光ダイオードを含む。各発光ダイオード内には赤色光を出射する赤色発光セル、青色光を出射する青色発光セル、緑色光を出射する緑色発光セルが１つの画素に提供されてもよい。サブ表示装置１００’にはこのような発光ダイオードが複数提供され、複数の画素は同一の支持体２００によって支持されてもよい。
表示装置１０００には複数のモジュールＤＭが提供され、表示装置１０００の大型化が可能である。
以上で、本発明の多様な実施形態に対して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、１つの実施形態に対して説明した事項や構成要素は本発明の技術的思想を逸脱しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

Claims (23)

  1. 各々第１導電形半導体層、活性層、及び第２導電形半導体層を含む第１発光セル、第２発光セル、及び第３発光セルと、
    前記第１乃至第３発光セルを独立的に駆動できるように前記第１乃至第３発光セルに電気的に接続されたパッドと、
    前記第２発光セルで放出された光の波長を変換する第２波長変換器と、
    前記第３発光セルで放出された光の波長を変換する第３波長変換器と、を含み、前記第３波長変換器は、前記第２波長変換器より長い波長に光の波長を変換すると共に、前記第２波長変換器より光変換効率が小さく、
    前記第２発光セルは、前記第１発光セルより大きい面積を有し、
    前記第３発光セル及び前記第３波長変換器は、それぞれ前記第２発光セル及び前記第２波長変換器より大きい面積を有する発光素子。
  2. 前記第１乃至第３発光セルは、青色光を放出し、
    前記第２波長変換器は、前記青色光を緑色光に変換し、
    前記第３波長変換器は、前記青色光を赤色光に変換する請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、各々前記第２波長変換器の光変換効率及び前記第３波長変換器の光変換効率に反比例する請求項２に記載の発光素子。
  4. 前記第１発光セルで放出された光の波長を第１波長の光に変換する第１波長変換器をさらに含み、前記第１波長変換器は、前記第２波長変換器よりさらに短波長に光の波長を変換すると共に、前記第２波長変換器より光変換効率が大きく、
    前記第１波長変換器は、前記第２波長変換器より小さい面積を有し、
    前記第１乃至第３発光セルは、紫外線を放出する請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記第１波長変換器は、紫外線を青色光に変換し、
    前記第２波長変換器は、前記紫外線を緑色光に変換し、
    前記第３波長変換器は、前記紫外線を赤色光に変換する請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、各々前記第１波長変換器に対する前記第２波長変換器の光変換効率比及び前記第３波長変換器の光変換効率比に反比例する請求項５に記載の発光素子。
  7. 前記第１波長変換器上に配置された第１カラーフィルターと、
    前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルターと、
    前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルターと、をさらに含む請求項４に記載の発光素子。
  8. 前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルターと、
    前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルターと、をさらに含む請求項１に記載の発光素子。
  9. 前記第１乃至第３発光セルが配置された基板をさらに含む請求項１に記載の発光素子。
  10. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、
    前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの高さは、前記隔壁の高さより低く、
    前記隔壁と前記第１発光セル乃至前記第３発光セルとの間の距離は、１０μｍ乃至２０μｍ以下である請求項１に記載の発光素子。
  11. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間に提供された前記隔壁は、互いに接続された一体である請求項１０に記載の発光素子。
  12. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、
    前記隔壁の幅は、前記基板から遠くなるにつれ、減少する請求項９に記載の発光素子。
  13. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、
    前記基板の平面上の面積の中で前記隔壁が占める面積の比は、０．５乃至０．９９である請求項９に記載の発光素子。
  14. 前記隔壁の高さは、１５μｍ乃至１１５μｍである請求項１０に記載の発光素子。
  15. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルは、三角形状に配置される請求項９に記載の発光素子。
  16. 前記第１発光セル乃至前記第３発光セルは、一字形状に配置される請求項９に記載の発光素子。
  17. 前記第１乃至第３発光セルは、第１導電形半導体層を共有する請求項９に記載の発光素子。
  18. 前記パッドの中で前記共有された第１導電形半導体層に電気的に接続されたパッドから延長する延長部をさらに含む請求項１７に記載の発光素子。
  19. 前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、同一フィルム内に位置する請求項１に記載の発光素子。
  20. 前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、積層フィルム内に位置し、
    前記第２波長変換器と前記第３波長変換器は、互いに異なる層内に位置する請求項１に記載の発光素子。
  21. 基板と、
    前記基板上に提供され、赤色光、緑色光、及び青色光を出射する第１発光セル、第２発光セル、及び第３発光セルと、
    前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の各々に提供され、前記光を遮蔽する隔壁を含み、
    前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの高さは、前記隔壁の高さより低く、
    前記隔壁と前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの間の距離は、５μｍ以下であり、
    前記隔壁は、前記第１発光セル乃至前記第３発光セルの各々を囲む複数の開口を含み、
    前記複数の開口のうち、少なくとも１つは、蛍光体層によって内部が満たされるとともに、前記蛍光体層で満たされていない残りの開口は、透明な保護層によって内部が満たされ、
    前記透明な保護層は、前記隔壁の上面及び前記蛍光体層を覆う発光素子。
  22. 前記蛍光体層の上に、前記開口の幅よりも大きい幅を有するカラーフィルターが設けられている、請求項２１に記載の発光素子。
  23. 回路基板と、
    前記回路基板上に配列された複数の画素と、を含み、
    前記複数の画素の各々は、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項の発光素子である表示装置。
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