KR20190038365A - 발광 소자 및 그것을 갖는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 발광 소자는, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀; 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들; 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 제3 파장변환기는 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고, 제2 발광셀은 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며, 제3 발광셀은 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가진다.

Description

발광 소자 및 그것을 갖는 표시 장치{LIGHT EMITTING DEVICE FOR DISPLAY AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 소자 및 그것을 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
발광 소자 중 발광 다이오드는 무기 광원으로서, 표시 장치, 차량용 램프, 일반 조명과 같은 여러 분야에 다양하게 이용되고 있다. 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답속도가 빠른 장점이 있어 기존 광원을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 종래의 발광 다이오드는 표시 장치에서 백라이트 광원으로 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 발광 다이오드를 이용하여 직접 이미지를 구현하는 차세대 표시 장치로서 마이크로 LED가 개발되고 있다.
표시 장치는 일반적으로 청색, 녹색 및 적색의 혼합색을 이용하여 다양한 색상을 구현한다. 표시 장치의 각 화소는 청색, 녹색 및 적색의 서브 화소를 구비하며, 이들 서브 화소들의 색상을 통해 특정 픽셀의 색상이 정해지고, 이들 픽셀들의 조합에 의해 이미지가 구현된다.
마이크로 LED 표시 장치의 경우, 각 서브 화소에 대응하여 마이크로 LED가 배치되며, 이에 따라, 하나의 기판 상에 수많은 개수의 마이크로 LED가 배치될 필요가 있다. 그런데 마이크로 LED는 그 크기가 200 마이크로미터 이하 나아가 100 마이크로 이하의 크기로 대단히 작으며, 이러한 작은 크기로 인해 다양한 문제점이 발생된다. 특히, 작은 크기의 발광 다이오드를 핸들링하는 것이 어려워 패널 상에 발광 다이오드를 실장하는 것이 용이하지 않으며, 또한, 실장된 마이크로 LED들 중 불량 LED를 양품의 LED로 교체하는 것도 어렵다.
한편, 발광 다이오드는 일반적으로 자외선 또는 청색광을 방출하며, 형광체와 조합하여 녹색광 및 적색광을 구현할 수 있다. 또한, 각 색상의 순도를 향상시키기 위해 서브 화소마다 색 필터가 사용되는데, 색 필터도 필터 효율에 차이가 있다. 이에 따라, 동일한 발광 다이오드를 동작하여 동일한 세기의 광을 방출하더라도 청색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 적색 서브 화소의 광 세기에 차이가 발생된다. 이러한 차이를 극복하기 위해 각 발광 다이오드의 동작 전류 밀도를 변화시킬 수 있으나, 전류 밀도 변화에 따른 발광 다이오드의 발광 효율 감소가 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실장 및 교체가 용이한 발광 다이오드 및 그것을 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 각 서브 화소의 발광 다이오드들을 최적의 발광 효율로 동작할 수 있는 발광 다이오드 및 그것을 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 색순도 및 색재현성이 높은 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀; 상기 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들; 상기 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및 상기 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 상기 제3 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고, 상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며, 상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발광셀은 청색광을 방출하며, 상기 제2 파장변환기는 상기 청색광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제3 파장변환기는 상기 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율에 반비례할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 상기 제1 발광셀에서 방출된 광의 파장을 제1 파장의 광으로 변환하는 제1 파장변환기를 더 포함하되, 상기 제1 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 단파장으로 광의 파장을 변환하고, 상기 제1 내지 제3 발광셀은 자외선을 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파장변환기는 자외선을 청색광으로 변환하고, 상기 제2 파장변환기는 상기 자외선을 녹색광으로 변환하고, 상기 제3 파장변환기는 상기 자외선을 적색광으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제1 파장변환기에 대한 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율비 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율비에 반비례할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 상기 제1 파장변환기 상에 배치된 제1 컬러 필터; 상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 컬러 필터; 및 상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 컬러 필터; 및 상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 상기 제1 내지 제3 발광셀이 배치된 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이 각각에 제공되며, 상기 광을 비투과하는 격벽을 포함하고, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀의 높이는 상기 격벽의 높이보다 낮고, 상기 격벽과 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는 10㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이에 제공된 상기 격벽은 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽의 폭은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 평면상 면적 중 상기 격벽이 차지하는 면적의 비는 0.5 내지 0.99일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽의 높이는 15㎛ 내지 115㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀은 적색광을 출사하고, 상기 제2 발광셀은 녹색광을 출사하고, 상기 제3 발광셀은 청색광을 출사하고, 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀간 거리는 상기 제1 발광셀과 상기 제3 발광셀간 거리와 동일할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀간 거리는 상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀간 거리와 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 하나의 발광 소자 내에 제공되고, 일 화소에 제공된 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는, 상기 일 화소에 제공된 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀과 상기 일 화소와 인접한 화소에 제공된 제1 발광셀 내지 제3 발광셀간 거리보다 짧을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 삼각형 형태로 배치될 수 있으며, 또는 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 일자형 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발광셀은 제1 도전형 반도체층을 공유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 상기 패드들 중 상기 공유된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 패드에서 연장하는 연장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 동일 필름 내에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 적층 필름 내에 위치하되, 상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 서로 다른 층 내에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 제공되고, 적색광, 녹색광, 및 청색광을 출사하는 제1 발광셀, 제2 발광셀, 및 제3 발광셀; 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이 각각에 제공되며, 상기 광을 비투과하는 격벽을 포함하고, 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀의 높이는 상기 격벽의 높이보다 낮고, 상기 격벽과 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는 5㎛이하일 수 있다.
본 발명의 발광 소자는 표시 장치에 채용될 수 있으며, 표시 장치는 회로 기판, 및 상기 회로 기판 상에 배열된 복수의 화소를 포함하되, 상기 복수의 화소 각각은 앞의 일 실시예에 따른 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 내지 제3 발광셀을 포함하여 서로 다른 색상의 광을 방출하는 서브 화소들을 하나의 발광 다이오드 내에 배치할 수 있어 실장 및 교체가 용이한 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 제1 내지 제3 발광셀의 면적을 다르게 함으로써 각 서브 화소의 발광셀들을 최적의 발광 효율로 동작시킬 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 색순도 및 색재현성이 높은 표시 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 P1 부분을 도시한 확대 평면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타내는 구조도이다.
도 4a는 서브 화소를 나타내는 회로도로서, 패시브형 표시 장치를 구성하는 화소의 일례를 도시한 회로도이다.
도 4b는 서브 화소를 나타내는 회로도로서, 액티브형 표시 장치를 구성하는 화소의 일례를 도시한 회로도이다.
도 5a는 도 2에 도시된 표시 장치에 있어서, 하나의 화소를 도시한 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광셀을 도시한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 도시한 평면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10는 도 9의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 12는 도 11의 절취선 B-B를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 14은 도 13의 절취선 C-C를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 15은 도 13의 절취선 D-D를 따라 취해진 개략적인 확대 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 17는 도 16의 절취선 E-E를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 19a 및 도 19b는 파장변환기를 포함하는 필름을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 20는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 실시예는 광을 출사하는 발광 소자에 관한 것으로서, 다양한 장치에서 광원으로서 사용될 수 있으며, 특히, 표시 장치에 채용되어 화소로 기능할 수 있다. 이하에서는 먼저 표시 장치를 설명하고, 표시 장치에 채용된 화소로서의 발광 소자의 실시예를 도면을 참조하여 순차적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 표시 장치에만 사용되는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 장치에도 광원으로서 채용될 수 있음이 고려되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이며, 도 2는 도 1의 P1 부분을 도시한 확대 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시한다.
표시 장치(10)는 다양한 형상으로 제공될 수 있는 바, 직사각형과 같은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 상기 표시 장치가 직사각 형상으로 제공된 것을 도시하였다.
표시 장치(10)는 영상을 표시하는 복수의 화소들(100)을 갖는다. 화소들(100) 각각은 영상을 표시하는 최소 단위이다. 각 화소(100)는 백색광 및/또는 컬러광을 낼 수 있다. 각 화소(100)는 하나의 컬러를 내는 하나의 서브 화소를 포함할 수도 있으나, 서로 다른 컬러가 조합되어 백색광 및/또는 컬러광을 낼 수 있도록 서로 다른 서브 화소를 복수 개 포함할 수도 있다.
각 화소(100)는 발광 소자로 구현될 수 있는 바, 이하에서 발광 소자라는 용어는, 하나의 화소를 구현하는 데 사용될 수 있다는 점을 고려하여 화소와 실질적으로 동일한 의미로 사용되기도 한다.
본 실시예에 있어서, 각 화소(100)는 복수 개의 발광 셀, 또는 복수 개의 발광 셀과 발광 셀로부터의 광을 변환하기 위한 다른 구성요소로 구현되는 서브 화소들을 포함할 수 있다. 복수 개의 발광 셀은 예를 들어, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 화소는 녹색광을 출사하는 발광셀(G), 적색광을 출사하는 발광셀(R), 및 청색광을 출사하는 발광셀(B)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)는 녹색광을 출사하는 발광셀(G), 적색광을 출사하는 발광셀(R), 및 청색광을 출사하는 발광셀(B)에 대응할 수 있다. 그러나, 각 화소(100)가 포함할 수 있는 발광셀은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 화소(100)는 시안, 마젠타, 옐로우 광 등을 출사하는 발광셀을 포함할 수 도 있는 바, 각 화소가 녹색광을 출사하는 녹색 발광셀(G), 적색광을 출사하는 적색 발광셀(R), 및 청색광을 출사하는 청색 발광셀(B)를 포함할 수 있다.
화소들(100), 및/또는 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 행열 형상으로 배치된다. 여기서 화소들(100) 및/또는 발광셀들(111P, 113P, 115P)이 행열 형상으로 배열된다는 의미는 화소들(100) 및/또는 발광셀들(111P, 113P, 115P)이 행이나 열을 따라 정확히 일렬로 배열되는 경우만을 의미하는 것은 아니며, 전체적으로 행이나 열을 따라 배열되기는 하나, 지그재그 형상으로 배열되는 등 세부적인 위치는 바뀔 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타내는 구조도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는, 타이밍 제어부(350), 주사 구동부(310), 데이터 구동부(330), 배선부, 및 화소들을 포함한다. 여기서, 화소들이 복수 개의 발광셀들(111P, 113P, 115P)을 포함하는 경우, 각각의 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 개별적으로 배선부를 통해 주사 구동부(310), 데이터 구동부(330) 등에 연결된다.
타이밍 제어부(350)는 외부(일례로, 영상 데이터를 송신하는 시스템)로부터 표시 장치의 구동에 필요한 각종 제어신호 및 영상 데이터를 수신한다. 이러한 타이밍 제어부(350)는 수신한 영상 데이터를 재정렬하여 데이터 구동부(330)로 전송한다. 또한, 타이밍 제어부(350)는 주사 구동부(310) 및 데이터 구동부(330)의 구동에 필요한 주사 제어신호들 및 데이터 제어신호들을 생성하고, 생성된 주사 제어신호들 및 데이터 제어신호들을 각각 주사 구동부(310) 및 데이터 구동부(330)로 전송한다.
주사 구동부(310)는 타이밍 제어부(350)로부터 주사 제어신호를 공급받고, 이에 대응하여 주사신호를 생성한다.
데이터 구동부(330)는 타이밍 제어부(350)로부터 데이터 제어신호 및 영상 데이터를 공급받고, 이에 대응하여 데이터 신호를 생성한다.
배선부는 다수 개의 신호 배선들을 포함한다. 배선부는, 구체적으로, 주사 구동부(310)와 발광셀들(111P, 113P, 115P)을 연결하는 제1 배선들(130)과 데이터 구동부(330)와 발광셀들(111P, 113P, 115P)을 연결하는 제2 배선들(120)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 배선들(130)은 스캔 배선들일 수 있으며, 제2 배선들(120)은 데이터 배선들일 수 있는 바, 이하에서는 제1 배선을 스캔 배선으로 제2 배선을 데이터 배선으로 하여 설명한다. 이외에도, 배선부는 타이밍 제어부(350)와 주사 구동부(310), 타이밍 제어부(350)와 데이터 구동부(330), 또는 그 외 구성 요소들 사이를 연결하며 해당 신호를 전달하는 배선들을 더 포함한다.
스캔 배선들(130)은 주사 구동부(310)에서 생성된 주사신호를 발광셀들(111P, 113P, 115P)로 제공한다. 데이터 구동부(330)에서 생성된 데이터 신호는 데이터 배선들(120)로 출력된다. 데이터 배선들(120)로 출력된 데이터 신호는 주사신호에 의해 선택된 수평 화소 라인의 발광셀들(111P, 113P, 115P)로 입력된다.
발광셀들(111P, 113P, 115P)은 스캔 배선들(130) 및 데이터 배선들(120)에 접속된다. 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 스캔 배선들(130)로부터 주사신호가 공급될 때 데이터 배선들(120)로부터 입력되는 데이터 신호에 대응하여 선택적으로 발광한다. 일례로, 각 프레임 기간 동안 각각의 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 입력받은 데이터 신호에 상응하는 휘도로 발광한다. 블랙 휘도에 상응하는 데이터 신호를 공급받은 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 해당 프레임 기간 동안 비발광함으로써 블랙을 표시한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 서브 화소들, 즉 발광셀들은 패시브형 또는 액티브형으로 구동될 수 있다. 표시 장치가 액티브형으로 구동되는 경우 표시 장치는 주사신호 및 데이터신호 외에도 제1 및 제2 서브 화소 전원을 더 공급받아 구동될 수 있다.
도 4a는 하나의 서브 화소를 나타내는 회로도로서, 패시브형 표시 장치를 구성하는 서브 화소의 일례를 도시한 회로도이다. 여기서, 서브 화소는 서브 화소들 중 하나, 예를 들어, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 중 하나일 수 있으며, 본 실시예에서는 제1 발광셀(111P)을 표시하였다.
도 4a를 참조하면, 제1 발광셀(111P)는 스캔 배선(130)과 데이터 배선(120) 사이에 접속되는 광원(LD)을 포함한다. 광원(LD)은 제1 및 제2 단자를 갖는 발광 다이오드일 수 있다. 제1 및 제2 단자는 발광셀 내 제1 전극(예컨대, 애노드)과 제2 전극(예컨대, 캐소드)에 각각 연결된다. 여기서, 제1 단자는 스캔 배선(130)에, 제2 단자는 데이터 배선(120)에 연결되거나, 또는 그 반대로 연결될 수 있다.
광원(LD)은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때, 인가된 전압의 크기에 상응하는 휘도로 발광한다. 즉, 스캔 배선(130)으로 인가되는 주사신호 및/또는 데이터 배선(120)으로 인가되는 데이터신호의 전압을 조절함에 의해 제1 광원(111P)의 발광을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원(LD)이 스캔 배선(130)과 데이터 배선(120) 사이에 하나만 연결된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광원(LD)은 스캔 배선(130)과 데이터 배선(120) 사이에 복수 개로 연결될 수 있으며, 이 때, 광원(LD)은 병렬 또는 직렬 연결될 수 있다.
도 4b는 제1 발광셀(111P)을 나타내는 회로도로서, 액티브형 표시 장치를 구성하는 서브 화소의 일례를 도시한 회로도이다. 표시 장치가 액티브형인 경우, 제1 발광셀(111P)는 주사신호 및 데이터신호 외에도 제1 및 제2 서브 화소전원(ELVDD, ELVSS)을 더 공급받아 구동될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 발광셀(111P)는 하나 이상의 광원(LD)과, 이에 접속되는 트랜지스터부(TFT)를 포함한다.
광원(LD)의 제1 전극은 트랜지스터부(TFT)를 경유하여 제1 서브 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 제2 전극은 제2 서브 화소전원(ELVSS)에 접속된다. 제1 서브 화소전원(ELVDD) 및 제2 서브 화소전원(ELVSS)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 일례로, 제2 서브 화소전원(ELVSS)은 제1 서브 화소전원(ELVDD)의 전위보다 발광셀의 문턱전압 이상 낮은 전위를 가질 수 있다. 이러한 광원 각각은 트랜지스터부(TFT)에 의해 제어되는 구동전류에 상응하는 휘도로 발광한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트랜지스터부(TFT)는 제1 및 제2 트랜지스터(M1, M2)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 다만, 트랜지스터부(TFT)의 구조가 도 4b에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다.
제1 트랜지스터(M1, 스위칭 트랜지스터)의 소스 전극은 데이터 배선(120)에 접속되고, 드레인 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 그리고, 제1 트랜지스터의 게이트 전극은 스캔 배선(130)에 접속된다. 이와 같은 제1 트랜지스터는, 스캔 배선(130)으로부터 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온될 수 있는 전압의 주사신호가 공급될 때 턴-온되어, 데이터 배선(120)과 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결한다. 이때, 데이터 배선(120)으로는 해당 프레임의 데이터신호가 공급되고, 이에 따라 제1 노드(N1)로 데이터신호가 전달된다. 제1 노드(N1)로 전달된 데이터신호는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다.
제2 트랜지스터(M2, 구동 트랜지스터)의 소스 전극은 제1 서브 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 드레인 전극은 발광셀의 제1 전극에 접속된다. 그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 발광셀로 공급되는 구동전류의 양을 제어한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 제1 서브 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 다른 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터신호에 대응하는 전압을 충전하고, 다음 프레임의 데이터신호가 공급될 때까지 충전된 전압을 유지한다.
편의상, 도 4b에서는 두 개의 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터부(TFT)를 도시하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 트랜지스터부(TFT)의 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터부는 더 많은 트랜지스터나 커패시터 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 제1 및 제2 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 및 배선들의 구체적인 구조를 도시하지는 않았으나, 제1 및 제2 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 및 배선들본 발명의 실시예에 따른 회로를 구현하는 한도 내에서 다양한 형태로 제공될 수 있다.
도 5a는 도 2에 도시된 표시 장치 중 하나의 화소를 도시한 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(210)과 기판(210) 상에 제공되고, 적색광, 녹색광, 및 청색광을 출사할 수 있는 제1 발광셀(111P), 제2 발광셀(113P), 및 제3 발광셀(115P)이 제공된다.
제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 사이 각각에는 광을 비투과시키는 격벽(220)이 제공된다. 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)의 높이는 격벽(220)의 높이보다 낮다.
아울러, 격벽(220)과 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)간 거리는 10㎛ 내지 20㎛ 이하이다.
아래 설명에서 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)는 모든 발광셀에 공통적으로 적용되는 내용에 대해서는 '발광셀'로 통칭될 수 있다.
아울러, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)의 묶음, 백색광을 만들 수 있는 최소 단위는 '화소' 또는 '발광 소자'이라고 지칭하고자 한다.
이하에서는 표시 장치에 포함된 각 구성 요소에 대하여 더 자세하게 살펴본다.
기판(210)은 화소(100)에 전원 및 신호를 제공할 수 있도록 배선부가 포함된 것일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 기판(210) 상에는 화소(100)와 연결되는 스캔 배선들과 데이터 배선들을 포함하는 배선부 및/또는 트랜지스터부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(210)은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 기판(210)이 인쇄 회로 기판으로 제공되는 경우, 인쇄 회로 기판에는 화소(100)에 연결되는 배선부가 제공될 수 있으며, 이에 더해 타이밍 제어부, 주사 구동부, 데이터 구동부 등의 회로가 실장될 수 있다.
인쇄 회로 기판은 배선부가 양면에 형성된 양면 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 이 경우, 배선부는 화소(100)와 전기적으로 연결되도록 인쇄 회로 기판의 상면에 제공된 패드부들(235a, 235b)과, 인쇄 회로 기판의 상하면을 관통하는 연결부(235ba, 235bb)를 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판의 하면에는 전극(231, 232) 또는 배선 등이 실장될 수 있으며, 화소(100)의 배선들은 패드부들(235a, 235b) 및 연결부(235ba, 235bb) 등을 통해 인쇄 회로 기판의 하면의 전극(231, 232) 및 배선 등에 연결될 수 있다.
그러나, 기판(210)은 인쇄 회로 기판 이외에도 화소(100)가 실장될 수 있는 것으로서 달리 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(210)은 유리, 석영, 플라스틱 등과 같은 절연 기판 상에 배선부를 형성한 것일 수도 있다. 이 경우, 타이밍 제어부, 주사 구동부, 데이터 구동부 등의 회로 등은 절연 기판 상에 직접 형성되거나, 별도의 인쇄 회로 기판 등에 제공된 후 절연 기판의 배선부에 연결될 수도 있다.
기판(210)은 단단한 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 가요성 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 휘어진, 또는 휘어질 수 있는 표시 장치로 구현되는 경우, 기판(210)이 가요성 재료로 이루어진 것이 유리할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(210)이 유리, 석영, 등과 같은 재료로 이루어지는 경우 유기 고분자 기판보다는 상대적으로 내열성이 높아 그 상면에 다양한 적층이 가능한 장점이 있다. 기판(210)이 유리나 석영 등과 같은 투명한 재료로 이루어지는 경우 전면이나 배면 발광 표시 장치를 제조하는 데 유리할 수 있다. 기판(210)이 유기 고분자나 유무기 복합재 등으로 이루어지는 경우 상대적으로 가요성이 높을 수 있으며 곡면 표시 장치를 제조하는 데 유리할 수 있다.
기판(210)에는 도전성 접착층을 사이에 두고 적어도 하나 이상의 화소(100)가 실장된다. 표시 장치에 있어서, 화소(100)는 기판(210)의 서브 화소 영역에 실장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소(100)는 제1 발광셀(111P), 제2 발광셀(113P), 및 제3 발광셀(115P)을 포함한다. 각 발광셀(111P, 113P, 115P)는 기판(210) 상에 평면 상에서 이격된 형태로 제공된다.
제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)는 서로 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)이 출사하는 광을 각각 제1 내지 제3 광이라고 하면, 제1 내지 제3 광은 서로 다른 파장 대역을 가질 수 있다. 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 제1 내지 제3 광은 각각 녹색, 적색, 및 청색의 파장 대역을 가질 수 있으며, 이때, 제1 내지 제3 발광셀들(111, 113, 115)은 녹색, 적색, 및 청색 발광 다이오드로 구현될 수 있다.
다만, 실시예에 따라, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 중 일부 또는 모두는 동일한 파장의 광을 출사할 수도 있다. 예를 들어, 제1 발광셀(111P)는 제1 파장의 광을 출사하고, 제2 발광셀(113P) 및 제3 발광셀(115P)는 제1 파장과는 상이나 서로 동일한 제2 파장의 광을 출사할 수 있다. 이 경우 제2 발광셀 또는 제3 발광셀(113P, 115P) 상에 파장변환기(250)이 제공될 수 있다. 파장변환기(250)은 발광셀로부터 출사된 광의 파장을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제2 발광셀(113P)로부터 출사된 자외선 또는 청색 파장 대역의 광은 파장변환기(250)을 투과하면서 적색 파장 대역의 광으로 파장이 변환될 수 있다. 이에 따라, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 중 일부 또는 모두로부터 동일한 파장의 광을 출사되어도, 사용자는 각 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 서로 다른 파장의 광이 출사된 것과 같이 시인할 수 있다.
각 발광셀(111P, 113P, 115P)는 기판(210) 상면에 제공된 패드부(235a, 235b)에 실장된다. 이때 상술한 바와 같이 발광셀(111P, 113P, 115P)와 패드부(235a, 235b) 사이에는 안정적인 전기적 연결을 담보하기 위하여 도전성 접착층이 제공될 수 있다. 도전성 접착층은 솔더 페이스트, 은 페이스트 등의 도전성 페이스트나 도전성 수지로 구성될 수 있다.
패드부(235a, 235b)는 기판(210)을 관통하는 연결부(235ba, 235bb)에 의하여, 기판(210) 배면에 제공된 전극(231, 232)과 연결될 수 있다. 이때 전극(231, 232)은 공통 전극(231) 및 서브 화소 전극(232)을 포함할 수 있다. 화소(100)에 제공된 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)은 하나의 공통 전극(231)에 연결될 수 있다. 아울러, 서브 화소 전극(232)은 복수 개 제공될 수 있으며, 각각의 서브 화소 전극(232)은 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)와 1대1 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 화소(100)에 제공된 발광셀들(111P, 113P, 115P)을 동일한 공통 전극(231)에 연결함으로써, 배선 구조를 단순화할 수 있고, 표시 장치 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 복수 개의 발광셀들(111P, 113P, 115P)의 하나의 공통 전극(231)에 연결되는 때, 공통 전극(231)의 크기는 서브 화소 전극(232)에 비하여 상대적으로 클 수 있다.
공통 전극(231) 및 서브 화소 전극(232)은 표시 장치의 데이터 배선, 스캔 배선과 연결될 수 있다. 이에 따라, 공통 전극(231) 및 서브 화소 전극(232)을 통해 주사 신호 및 데이터 신호가 발광셀(111P, 113P, 115P)로 전달될 수 있다.
공통 전극(231)과 서브 화소 전극(232)은 서로 다른 형의 전극일 수 있다. 예컨대 공통 전극(231)이 p형 전극인 경우, 서브 화소 전극(232)은 n형 전극일 수 있고, 그 반대도 가능하다.
공통 전극(231)과 서브 화소 전극(232)의 크기는 발광셀의 제1 단자 및 제2 단자의 크기보다 클 수 있다.
기판(210) 상에는 격벽(220)이 제공된다. 이때, 격벽(220)은 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)사이사이 마다 제공된다.
격벽(220)은 서로 연결된 일체로 제공되거나, 서로 분리된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광셀(111P)와 제2 발광셀(113P) 사이에 제공된 격벽(220)과 제2 발광셀(113P)와 제3 발광셀(115P) 사이에 제공된 격벽은 서로 연결되어 있거나 분리되어 있을 수 있다.
이하에서는 각 발광셀(111P, 113P, 115P) 사이에 제공된 격벽(220)이 서로 연결된, 일체로 제공되는 경우를 예시로 하여 설명하고자 한다.
일체로 제공되는 격벽(220)은 각 화소(100) 마다 복수 개의 개구들(221, 222, 223)을 포함한다. 격벽(220)은 발광셀(111P, 113P, 115P)들이 상기 개구(221, 222, 223) 내에 제공되는 형태로 제공된다.
격벽(220)은 비도전성 재료로 이루어진 절연막으로서, 광을 투과시키지 않는 층이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽(220)은 광 흡수 물질로 이루어질 수 있다. 격벽(220)은 블랙으로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 표시 장치 등에 사용되는 차광부 재료로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 격벽(220)은 감광성 솔더 레지스트(PSR; photo solder resist)와 광흡수 물질이 혼합된 조성물로부터 형성될 수 있다. 감광성 솔더 레지스트와 광흡수 물질이 혼합된 조성물을 이용함으로써, 격벽(220) 형성 공정이 단순화될 수 있다. 구체적으로, 상온에서 조성물을 도포하고 광 경화함으로써, 가혹한 공정 조건 없이 격벽(220) 형성이 가능하다.
격벽(220)을 형성하기 위한 감광성 솔더 레지스트(PSR)로는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 감광성 솔더 레지스트는 감광성 유기 고분자를 포함할 수 있다. 감광성 유기 고분자는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리스티렌(Polystyrene), ABS 수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin), 메타크릴수지(Methacrylate resin), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리아세틸(Polyacetyl), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 변성 PPO 수지(Modified Polyphenylene Oxide), 폴리부티렌 테레프탈레이트(Polybutylen terephthalate), 폴리우레탄(Polyurethane), 페놀 수지(Phenolic resin), 우레아 수지(Urea resin), 멜라민 수지(Melamine resin) 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
아울러, 감광성 솔더 레지스트(PSR)의 광경화 반응을 돕기 위하여, 격벽(220)을 형성하기 위한 조성물에는 감광성 경화제가 더 포함될 수 있다. 다만, 상술한 물질 외에도 다양한 물질을 이용하여 격벽(220)을 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽(220)을 형성하기 위한 조성물은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS)과 카본 입자들(Carbon Particles)을 배합한 것일 수 있다.
격벽(220)은 광흡수 물질을 포함하는 바, 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 광 중 일부를 흡수할 수 있다. 구체적으로, 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 광 중 인접한 발광셀(111P, 113P, 115P)을 향하여 진행하는 광의 일부는 격벽(220)에서 흡수될 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 광이 불필요하게 혼색되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 광의 불필요한 혼색이 방지됨에 따라, 어떤 방향에서 표시 장치를 보아도 시인되는 광의 색 배합이 동일하다.
다만, 상술한 격벽(220)에 의한 광의 불필요한 혼색 방지는 하나의 화소(100)으로부터 출사된 복수의 광의 혼색을 완전히 차단한다는 의미는 아니다. 예컨대, 하나의 화소(100)가 복수 개의 발광셀(111P, 113P, 115P)을 포함하고 각 발광셀로부터 적색광, 청색광, 녹색광이 출사되는 경우, 적색광, 청색광, 녹색광은 혼색되어 사용자에게 백색광으로 시인될 수 있다. 격벽(220)은 광이 불필요하게 인접한 화소로부터의 광과 혼색되어, 표시 장치와 수직하지 않은 방향에서 표시 장치를 보았을 때, 백색광이 다른 색으로 시인되는 것을 방지하는 것이다.
이러한 불필요한 혼색 방지를 위하여, 격벽(220)의 높이는 발광셀(111P, 113P, 115P)의 높이보다 크다. 예컨대, 격벽(220)이 제2 높이(H2)를 갖고, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 중 어느 하나가 제1 높이(H1)를 갖는다고 했을 때, 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 크다.
이때 이때 제1 높이(H1)는 기판(210) 상면으로부터 발광셀(111P, 113P, 115P) 상면까지의 거리이다. 발광셀(111P, 113P, 115P) 상면에 요철이 제공되어 발광셀 상면이 굴곡져 있는 경우, 제1 높이(H1)는 기판(210) 상면으로부터 발광셀(111P, 113P, 115P) 상면의 요철 끝까지 거리일 수 있다.
제2 높이(H2)는 기판(210)과 격벽(220)이 접한 면으로부터 격벽(220) 상면까지의 거리를 의미한다. 아울러, 격벽(220)의 두께가 평면 상 위치에 따라 다른 경우, 제2 높이(H2)는 기판(210)과 격벽(220)이 접한 면으로부터 격벽(220) 상면까지의 거리의 평균일 수 있다.
제2 높이(H2)는 약 15㎛ 내지 약 115㎛일 수 있다. 상술한 수치 범위는 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 빛이 불필요하게 혼색되지 않도록 하기 위한 격벽(220)의 높이이다. 아울러, 제2 높이(H2)가 약 115㎛를 초과할 때, 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사되는 광량이 지나치게 줄어들거나, 표시 장치 전체의 두께가 지나치게 커질 우려가 있다. 또한, 제2 높이(H2)가 약 15㎛ 미만일 때는 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 광 사이에 불필요한 혼색이 발생할 수 있다. 화소(100)에 서로 다른 발광셀(111P, 113P, 115P)이 제공되는 경우, 제1 높이(H1)는 발광셀(111P, 113P, 115P) 별로 달라질 수 있다. 그러나, 이 경우에도 제2 높이(H2)는 제1 높이(H1)보다 큰 바, 어떤 발광셀(111P, 113P, 115P)의 제1 높이(H1)보다도 제2 높이(H2)가 크다.
발명의 일 실시예에 따르면 제2 높이(H2)와 제1 높이(H1)의 차는 0 초과 약 100㎛ 이하일 수 있다. 제2 높이(H2)와 제1 높이(H1)의 차가 약 100㎛보다 클 경우, 하나의 화소(100)으로부터 출사된 광의 혼합이 차단되고 백색광 구현이 어려울 수 있다.
화소(100)가 플립 칩(Flip chip)일 때, 제1 높이(H1)는 약 1약 10㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다. 이에 따라, 격벽(220)의 두께 또는 제2 높이(H2)가 상대적으로 작아질 수 있으며, 표시 장치 전체의 두께가 얇아질 수 있다.
발광셀(111P, 113P, 115P)이 제공되는 개구(221, 222, 223)의 폭은 발광셀(111P, 113P, 115P)에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 발광셀(111P, 113P, 115P)의 크기에 따라 개구(221, 222, 223)의 크기도 달라질 수 있다.
개구(221, 222, 223)의 폭은 발광셀(111P, 113P, 115P)의 폭보다 크다. 발광셀들(111P, 113P, 115P)은 개구(221, 222, 223)를 형성하는 격벽(220)의 측벽과 발광셀(111P, 113P, 115P)에 닿지 않도록 배치된다.
발광셀(111P, 113P, 115P)와 개구(221, 222, 223)의 측벽 사이의 거리는 약 약 10㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다. 상기 수치 범위는 격벽(220)이 발광셀(111P, 113P, 115P)들로부터 출사되는 광이 불필요하게 혼색되는 것을 방지하면서도, 개구(221, 222, 223)에 의해 오픈된 면적의 비율을 낮출 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 장치의 평면상 면적 중에서 격벽(220)이 차지하는 면적은 전체 면적의 약 50% 내지 약 99%일 수 있다. 격벽(220)이 차지하는 면적이 상대적으로 커짐에 따라, 표시 장치의 콘트라스트비가 향상될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 발광셀(111P, 113P, 115P)의 폭은 200㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어, 발광셀(111P, 113P, 115P)이 사각형 형태를 갖는 때, 사각형 한 변의 길이는 약 200㎛ 이하일 수 있다. 발광셀(111P, 113P, 115P)이 상술한 크기를 가짐에 따라, 동일한 면적에 상대적으로 더 많은 발광셀(111P, 113P, 115P)을 실장할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 해상도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광셀(111P, 113P, 115P) 상에 파장변환기(250)이 더 제공될 수 있다. 실시예에 따라 파장변환기(250)은 발광셀(111P, 113P, 115P) 중 일부 상에만 제공될 수 있다. 에컨대, 제2 발광셀(113P) 상에만 파장변환기(250)이 제공될 수 있다. 제2 발광셀(113P)에 제공된 파장변환기(250)은 제2 발광셀(113P)로부터 출사되는 광의 파장 대역을 변환한다. 파장변환기(250)을 거친 후의 광은 제2 발광셀(113P)로부터 출사되었을 때와 다른 색깔로 시인될 수 있다. 아울러, 파장변환기(250)을 거친 후 광의 파장은 파장변환기(250)이 제공되지 않는 제1 발광셀(111P) 또는 제3 발광셀(115P)로부터 출사된 광의 파장과 다를 수 있다. 파장변환기(250)은 특히 상대적으로 단파장의 광을 흡수한 후, 흡수한 광의 파장 보다 더 긴 파장의 광을 출사할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광셀(111P)로부터 청색광이 출사되고, 제3 발광셀(115P)로부터 녹색광이 출사되는 때, 제2 발광셀(113P)로부터 출사되어 파장변환기(250)을 거친 광은 적색광으로 시인될 수 있다. 이때 제2 발광셀(113P)로부터 출사된 광은 청색광, 녹색광, 또는 자외선 등일 수 있다. 청색광, 녹색광, 또는 자외선은 파장변환기(250)에서 적색광으로 변환된다.
파장변환기(250)은 형광체층(251) 및 컬러 필터(252)을 포함할 수 있다. 형광체층(251)과 컬러 필터(252) 모두 수광된 빛의 파장을 특정 파장 대역으로 변환하는 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 변환되어 출사되는 광의 파장 대역 폭에 있어서 형광체층(251)과 컬러 필터(252)는 차이를 나타낼 수 있다. 예컨대, 컬러 필터(252)는 양자점 물질을 포함할 수 있으며, 수광된 빛을 상대적으로 좁은 대역 폭의 광으로 변환할 수 있다. 이와 비교하여, 형광체층(251)은 수광된 빛을 상대적으로 넓은 대역 폭의 광으로 변환할 수 있다.
파장변환기(141) 상에는 적색 컬러 필터(143)이 더 제공될 수 있다. 컬러 필터(143)은 생략될 수도 있으며, 컬러 필터(143)이 제공되는 경우 한 층 더 고순도의 컬러를 구현할 수 있다.
형광체층(251)은 개구(222) 내부를 채우는 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 발광셀(113P)로부터 출사된 빛은 사용자의 눈에 시인되기 전에 형광체층(251)을 거칠 수 있다.
형광체층(251)은 PDMS(polydimethylsiloxane), PI(polyimide), PMMA(poly(methyl 2-methylpropenoate))가 세라믹 등의 투명 또는 반투명 바인더와 함께 혼합된 형태로 제공될 수 있다.
컬러 필터(252)는 발광셀(113P)와 이격된 형태로 제공될 수 있다. 컬러 필터(252)의 폭은 개구(222)의 폭보다 클 수 있다. 이에 따라, 컬러 필터 층(252)의 일부는 격벽(220)과 평면상에서 중첩할 수 있다. 컬러 필터 층(252)가 상기와 같은 형태를 가짐에 따라, 발광셀(113P)로부터 출사된 광이 컬러 필터(252)을 거치지 않고 사용자에게 시인되는 것을 방지하는 동시에 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
컬러 필터(252)는 광의 색 순도를 높일 수 있다. 구체적으로, 컬러 필터(252)는 형광체층(251)에 의해 완전히 변환되지 않은 청색광이나 자외선광을 차단할 수 있다. 또한, 인접한 제1 및 제3 발광셀(111P, 115P)로부터의 광을 차단함으로써 제2 발광셀(113P)로부터 출사되는 광의 혼색을 방지한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파장변환기(250)에 형광체층(251) 및 컬러 필터(252)가 제공됨에 따라, 색 순도를 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광셀(111P, 115P) 및 격벽(220) 상에는 보호층(240)이 제공될 수 있다. 보호층(240)은 파장변환기(250)이 제공되지 않은 개구(221, 223) 내부를 채우며, 격벽(220) 표면을 덮는 형태로 제공된다.
보호층(240)은 광학적으로 투명하다. 이에 따라, 발광셀(111P, 115P)로부터 출사되거나 파장변환기(250)을 거쳐 출사된 광은 보호층(240)을 투과하더라도 광학적 특성이 유지될 수 있다. 보호층(240)은 광학적으로 투명한 물질로 형성될 수 있다. 보호층(240)은 에폭시, 폴리실록산, 또는 포토레지스트 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리실록산 재료로는 PDMS(polydimethylsiloxane)을 들 수 있다. 그러나, 보호층(240)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, HSSQ(Hydrogen Silsesquioxane), MSSQ(Methyksilsesquioxane), 폴리이미드, 디비닐실록산(Divinyl Siloxane), DVS-BCS(bis-Benzocyclobutane), PFCB(Perfluorocyclobutane), PAE(Polyarylene Ether) 등과 같은 재료가 사용될 수도 있다.
보호층(240)의 두께는 기판(210) 표시 장치 전체 두께를 고려하여 결정할 수 있다. 예컨대, 보호층(240)은 기판(210) 배면으로부터 보호층(240) 상면까지의 거리가 약 1mm이하가 되도록 제공될 수 있다. 보호층(240)을 상술한 정도의 두께로 제공함에 따라, 보호층(240) 아래의 발광셀(111P, 115P)을 보호하는 동시에 표시 장치를 박형화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광셀을 도시한 단면도이며, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)로는 플립칩 타입의 발광 다이오드가 채용될 수 있는 바, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 타입의 발광셀을 간략하게 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 발광셀은 제1 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 중 어느 하나일 수 있으며, 본 실시예에서는 제1 발광셀(111P)을 예로서 설명하며, 하기한 도면에서는 발광셀(111)로 지칭한다.
도 6을 참조하면, 발광셀(111)는 제1 도전형 반도체층(1110), 활성층(1112), 제2 도전형 반도체층(1114), 제1 콘택층(1116), 제2 콘택층(1118), 절연층(1120), 제1 단자(1122), 및 제2 단자(1124)를 포함한다.
제1 도전형 반도체층(1110), 활성층(1112), 및 제2 도전형 반도체층(1114)은 반도체층으로 총칭할 수 있다. 반도체층의 종류는 발광셀이 출사하는 빛의 파장에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 녹색 광을 방출하는 발광셀의 경우, 반도체층은 인듐 갈륨 질화물(InGaN), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 인화물(GaP), 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(AlGaInP), 및 알루미늄 갈륨 인화물(AlGaP)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 적색 광을 방출하는 발광셀의 경우, 반도체층은 갈륨 비소(aluminum gallium arsenide, AlGaAs), 갈륨 비소 인화물(gallium arsenide phosphide, GaAsP), 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(aluminum gallium indium phosphide, AlGaInP), 및 갈륨 인화물(gallium phosphide, GaP)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 청색 광을 방출하는 발광셀의 경우, 반도체층은 갈륨 질화물(GaN), 인듐 갈륨 질화물(InGaN), 및 아연 셀렌화물(zinc selenide, ZnSe)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(1110)과 제2 도전형 반도체층(1114)은 서로 반대 극성을 띤다. 예를 들어, 제1 도전형이 n형인 경우, 제2 도전형은 p이며, 제2 도전형이 p형인 경우, 제2 도전형은 n형이 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 반도체층(1110)이 n형 반도체층(1110)이고, 제2 반도체층(1114)이 p형 반도체층(1114)일 수 있다. 이하에서는 n형 반도체층(1110), 활성층(1112), 및 p형 반도체층(1114)이 순차적으로 형성된 것을 일 예로 설명한다.
n형 반도체층(1110), 활성층(1112) 및 p형 반도체층(1114)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 질화물계 반도체, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체로 형성될 수 있다. n형 반도체층(1110), 활성층(1112) 및 p형 반도체층(1114)은 금속유기화학 기상 성장법(MOCVD)과 같은 공지의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, n형 반도체층(1110)은 n형 불순물 (예를 들어, Si, Ge, Sn)을 포함하고, p형 반도체층(1114)은 p형 불순물(예를 들어, Mg, Sr, Ba)을 포함한다. 일 실시예에서, n형 반도체층(1110)은 도펀트로서 Si를 포함하는 GaN 또는 AlGaN을 포함할 수 있고, p형 반도체층(1114)은 도펀트로서 Mg을 포함하는 GaN 또는 AlGaN을 포함할 수 있다.
도면에서 n형 반도체층(1110) 및 p형 반도체층(1114)이 각각 단일층인 것으로 도시하지만, 이들 층들은 다중층일 수 있으며, 또한 초격자층을 포함할 수도 있다. 활성층(1112)은 단일양자우물 구조 또는 다중양자우물 구조를 포함할 수 있고, 원하는 파장을 방출하도록 질화물계 반도체의 조성비가 조절된다. 예를 들어, 활성층(1112)은 청색광 또는 자외선을 방출할 수 있다.
활성층(1112) 및 제2 도전형 반도체층(1114)이 제공되지 않은 제1 도전형 반도체층(1110) 상에는 제1 콘택층(1116)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(1114) 상에는 제2 콘택층(1118)이 배치된다.
제1 및/또는 제2 콘택층(1116, 1118)은 단일 층, 또는 다중 층 금속으로 이루어질 수 있다. 제1 및/또는 제2 콘택층(1116, 1118)의 재료로는 Al, Ti, Cr, Ni, Au 등의 금속 및 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.
제1 및 제2 콘택층(1116, 1118) 상에는 절연층(1120)이 제공되며, 절연층(1120) 상에는 제1 콘택층(1116)과 컨택홀을 통해 연결된 제1 단자(1122)와, 제2 콘택층(1118)과 컨택홀을 통해 연결된 제2 단자(1124)가 제공된다.
제1 단자(1122)는 제2 도전성 접착층(163)을 통해 제1 연결 전극(121)과 제2 연결 전극(123) 중 하나에 연결되고, 제2 단자(1124)는 제2 도전성 접착층(163)을 통해 제1 연결 전극(121)과 제2 연결 전극(123) 중 나머지 하나에 연결될 수 있다.
제1 및/또는 제2 단자(1122, 1124)는 단일 층, 또는 다중 층 금속으로 이루어질 수 있다. 제1 및/또는 제2 단자(1122, 1124)의 재료로는 Al, Ti, Cr, Ni, Au 등의 금속 및 이들의 합금 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광셀이 간단히 도면과 함께 설명되었으나, 발광셀은 상술한 층 이외에도 부가적인 기능을 갖는 층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광을 반사하는 반사층, 특정 구성 요소를 절연하기 위한 추가 절연층, 솔더의 확산을 방지하는 솔더 방지층, 등 다양한 층이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(1110) 또는 n형 반도체층(1110)의 표면은 요철을 포함할 수 있다. 즉, 발광셀(111)에서 광이 출사되는 면에 요철이 포함될 수 있다. 상기 요철이 제공됨으로써, 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 요철은 다각 피라미드, 반구, 랜덤하게 배치되되 거칠기를 갖는 면 등의 다양한 형태로 제공될 수 있다.
상술한 예시 외에도 플립칩 타입의 발광셀(111)를 형성함에 있어, 다양한 형태로 메사를 형성할 수 있으며, 제1 및 제2 콘택층(1116, 1118)이나 제1 및 제2 단자(1122, 1124)의 위치나 형상 또한 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 발광셀(111)는 버티컬 또는 수직형 발광셀일 수 있다. 발광셀(111)가 수직형 발광셀인 때에도, 제1 도전형 반도체층(1110), 활성층(1112), 및 제2 도전형 반도체층(1114)은 순차적으로 적층된 형태로 제공될 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층(1110), 활성층(1112), 및 제2 도전형 반도체층(1114)에 관한 사항은 플립칩 타입 발광셀(111)에 관한 설명에서 서술한 바와 같다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 비투과층은 복수 개의 개구를 포함하고, 개구 각각에는 하나의 발광셀이 제공된다. 아울러, 동일한 화소 내에 제공된 발광셀들간 거리는 서로 다른 발광셀 화소 내에 제공된 발광셀들간 거리보다 짧다.
개구 내에 발광셀이 제공되었을 때, 발광셀과 개구 측벽간 거리는 개구간 거리에 비하여 상대적으로 작은 바, 이하에서는 서로 다른 개구 간의 거리를 기준으로 서술하고자 한다. 다만, 이하에서 개구 간 거리에 대하여 서술한 사항은 발광셀간 거리에 대한 내용에 동일하게 적용될 수 있다. 광 비투과층 측벽과 발광셀간 거리는 2㎛ 이하로 좁혀질 수 있는 바, 상대적으로 매우 짧은 거리이기 때문이다.
각각의 화소(110, 110', 110'')에는 제1 내지 제3 발광셀이 제공된다. 제1 발광셀은 제1 파장의 빛을 출사하며, 제2 발광셀은 제1 파장과 상이한 제2 파장의 광을 출사한다. 아울러, 제3 발광셀은 제1 파장과 상이한 제3 파장의 광을 출사한다. 따라서, 경우에 따라 제2 파장과 제3 파장은 동일할 수 있으며, 이 경우 제2 발광셀 또는 제3 발광셀 중 적어도 하나 상에는 파장변환기가 제공된다.
도 7a를 참고하면, 제1 화소(100)와 제2 화소(110') 및 제3 화소(110”) 각각에는 제1 발광셀(221, 221', 221''), 제2 발광셀(222, 222', 222''), 및 제3 발광셀(223, 223, 223'')가 제공될 수 있으며 각 화소(110, 110', 110'')은 삼각형을 이루는 형태로 배치될 수 있다.
이때, 제1 화소(100) 내에 위치한 개구(221, 222, 223) 각각 사이의 최단 거리는 제1 화소(100) 내에 위치한 개구 중 하나와 다른 화소(110', 110'')에 위치한 개구 중 가장 인접한 개구까지의 최단 거리보다 짧다. 예를 들어, 제2 거리(D2) 및 제4 거리(D4)는 제1 거리(D1) 및 제3 거리(D3) 보다 작다. 이때, 제2 거리(D2)는 제1 개구(221)와 제3 개구(223)간 거리를 말하고, 제4 거리(D4)는 제2 개구(222)와 제3 개구(223)간 거리를 말한다. 아울러, 제1 거리(D1)는 제1 화소(100)의 제3 개구(223)와 제2 화소(110')의 제2 개구(222')간 거리를 말하고, 제3 거리(D3)는 제1 화소(100)의 제3 개구(223)와 제3 화소(110'')의 제1 개구(221'')간 거리를 말한다.
이에 따라, 제1 화소(100)에 위치한 개구(221, 222, 223)로부터 출사된 빛은 상대적으로 쉽게 혼합될 수 있으며, 이에 따라 순도 높은 백색광이 구현될 수 있다. 그러나, 서로 다른 화소인 제1 화소(100)와 제2 화소(110') 또는 제1 화소(110')과 제3 화소(110'')에서 출사된 광은 서로 혼색되지 않는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시 장치는 순도 높은 백색광을 출사할 수 있으면서도, 표시 장치를 보는 시야각에 따라 색이 달라지는 문제가 없다.
도 7b를 참고하면, 제1 화소(100)와 제2 화소(110') 및 제3 화소(110”) 각각에는 제1 발광셀(221, 221', 221''), 제2 발광셀(222, 222', 222''), 및 제3 발광셀(223, 223, 223'')가 배치된다. 각 화소(110, 110', 110”) 내의 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 일 방향을 따라 순차적으로 나란히 배치되고, 일 화소에 포함된 상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀간 거리 및 상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀간 거리는 서로 다른 상기 화소간 거리보다 작다.
예를 들어 각각의 화소(110, 110', 110'')에는 제1 발광셀(221, 221', 221''), 제2 발광셀(222, 222', 222''), 및 제3 발광셀(223, 223, 223'')가 순차적으로 나란하게 배치될 수 있다.
즉, 도 7b에서 제2 거리(D2) 및 제4 거리(D4)는 제1 거리(D1) 및 제3 거리(D3)보다 작다. 이때 제2 거리(D2)는 제2 화소(110')의 제1 개구(221')와 제2 개구(222')간 거리를 말하며, 제4 거리는 제2 화소(110')의 제2 개구(222')와 제3 개구(223')간 거리를 말한다. 아울러, 제1 거리(D1)는 제1 화소(100)의 제2 개구(222)와 제2 화소(110')의 제2 개구(222')간 거리를 말하며, 제3 거리(D3)는 제2 화소(110')의 제2 개구(222')와 제3 화소(110'')의 제2 개구(222'')간 거리를 말한다.
앞서 설명한 것과 같이, 개구간 거리에 비하여 개구를 형성하는 광 비투과층 측벽으로부터 발광셀까지의 거리는 상대적으로 작기 때문에, 개구간 거리에 관한 사항은 발광셀간 거리에 관한 사항에 동일하게 적용될 수 있다.
동일 화소 내에 제공된 개구 또는 발광셀간 거리가 서로 다른 화소 내에 제공된 개구 또는 발광셀간 거리보다 작기 때문에, 동일한 화소에 위치한 개구로부터 출사된 빛은 상대적으로 쉽게 혼합될 수 있으며, 이에 따라 순도 높은 백색광이 구현될 수 있다. 그러나, 서로 다른 화소인 제1 화소(100)와 제2 화소(110') 또는 제1 화소(110')과 제3 화소(110'')에서 출사된 광은 서로 혼색되지 않는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시 장치는 순도 높은 백색광을 출사할 수 있으면서도, 표시 장치를 보는 시야각에 따라 색이 달라지는 문제가 없다.
아울러, 동일한 화소 내에 제공된 발광셀간 거리는 발광셀이 출사하는 광의 종류에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 제1 발광셀이 적색광을 출사하고, 제2 발광셀이 녹색광을 출사하고, 제3 발광셀이 청색광을 출사하는 때에, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀간에는 아래와 같은 거리 관계가 성립할 수 있다.
먼저, 제1 발광셀과 제2 발광셀간 거리는 제1 발광셀과 제3 발광셀간 거리와 동일할 수 있다. 또한, 제1 발광셀과 제2 발광셀간 거리는 제2 발광셀과 제3 발광셀간 거리와 상이할 수 있다.
상술한 거리 관계는 서로 상이한 파장의 빛을 출사하는 발광셀별 특징을 고려한 것이다. 상술한 것과 같이 발광셀을 배치함으로써, 순도 높은 백색광을 형성하면서도 불필요한 혼색을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 구조를 갖는 표시 장치는 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 8a를 참고하면, 개구(221, 222, 223) 내에는 반사층(224)이 제공될 수 있다. 반사층은(224)은 개구(223)를 형성하는 격벽(220) 측벽을 덮는 형태로 제공된다. 아울러, 반사층(224)은 기판(210)의 일부를 덮는 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(224)의 기판(210)의 일부를 덮는 때에도, 반사층(224)과 발광셀(115P)는 접촉하지 않는다.
격벽(220) 측벽에 반사층(224)이 제공되는 때, 동일한 화소 내에 제공된 각 발광셀과 개구의 측벽간 거리는 약 5㎛ 미만일 수 있다. 이 경우 반사층(224)이 광을 반사하는 바, 발광셀로부터 출사된 빛이 격벽(220)을 투과할 우려가 없다.
반사층(224)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au) 등의 금속을 포함할 수 있다. 반사층(224)의 두께는 (뭐보다?) 상대적으로 얇다. 반사층(224)은 화학 증기 증착법(CVD), 플라즈마 화학 증착법(PECVD), 물리 기상 증착법(PVD), 원자층 증착법(ALD) 등을 이용하여 박막을 형성한 후 여러 가지 패터닝 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
도 8b를 참고하면, 보호층(240) 상에 차광부(260) 및 확산판(270)이 더 제공될 수 있다.
차광부(260)는 개구(221, 222, 223)와 평면상에서 중첩되지 않도록 제공될 수 있는 바, 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사되는 전체 광량에는 영향을 미치지 않는다. 차광부(260)는 블랙 광감성 레지스트로 이루어질 수 있다. 차광부(260)가 블랙 광감성 레지스트로 이루어지는 경우, 포토리소그래피를 이용한 패터닝이 용이하다. 그러나, 차광부(260)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 재료로 구성될 수 있다.
차광부(260)는 격벽(220)과 이격되어 제공되는데, 격벽(220)과 함께 발광셀로부터 출사된 빛이 불필요하게 혼색되는 것을 방지한다.
확산판(270)은 발광셀로부터 출사된 빛을 굴절시켜 확산시킨다. 이에 따라, 발광셀로부터 출사된 빛의 시야각이 더 커질 수 있다.
확산판(270)은 HSSQ(Hydrogen Silsesquioxane), MSSQ(Methyksilsesquioxane), 폴리이미드, 디비닐실록산(Divinyl Siloxane), DVS-BCS(bis-Benzocyclobutane), PFCB(Perfluorocyclobutane), PAE(Polyarylene Ether), PMMA(Polymethylmethacrylate), PDMS(Polydimethylsiloxane)과 같은 투명 고분자를 이용하여 형성할 수 있다.
도 8b를 참고하면, 개구(221, 222, 223)는 기판(210)으로부터 멀어질수록 폭이 커지는 형상을 갖는다. 구체적으로, 개구(221)의 하부 폭(W2)은 개구(221)의 상부 폭(W1)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 개구(221, 222, 223) 사이에 제공된 격벽(220)은 단면이 뒤집어진 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 격벽(220)의 폭은 기판(210)으로부터 멀어짐에 따라 증가할 수 있다.
개구(221, 222, 223)가 상술한 형상을 가짐에 따라, 발광셀(111P, 113P, 115P)로부터 출사된 광의 불필요한 혼색을 방지하는 동시에 더 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
도 8c에 따르면, 확산판(270) 상에 윈도우층(280)이 더 제공된다. 윈도우층(280)은 유리, 아크릴 등을 포함할 수 있으며, 광학적으로 투명하다. 따라서, 윈도우층(280)은 발광셀로부터 출사된 빛의 광학적 성질에 영향을 미치지 않는다. 아울러, 윈도우층(280)은 가요성(Flexibility)을 가질 수 있다.
윈도우층(280)은 발광셀 등을 보호하는 동시에, 지지체로 기능할 수 있다. 구체적으로, 격벽(220)은 윈도우층(280) 상에 지지될 수 있다.
아울러, 일 실시예에 따르면, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)는 윈도우층(280)에 지지된다. 윈도우층(280)에는 복수 개의 발광셀이 지지될 수 있는데, 하나의 윈도우층(280)에 1개 내지 100개의 발광셀이 지지될 수 있다. 따라서, 복수 개의 발광셀이 지지되어 있는 윈도우층(280) 여러 개를 기판(210)에 부착함으로써, 해상도가 높은 표시 장치를 쉽게 구현할 수 있다.
도 8d에 따르면, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P) 상에 파장변환기(250, 250', 250'')이 제공된다. 이때, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)는 모두 동일한 파장의 광을 출사할 수 있다. 아울러, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)의 반도체층은 알루미늄 갈륨 인듐 질화물(AlGaInN)을 포함할 수 있다.
제1 발광셀 내지 제3 발광셀(111P, 113P, 115P)이 동일한 파장의 광을 출사할 때, 각 발광셀 상에는 서로 다른 파장변환기(250, 250', 250'')이 제공된다. 이들 파장변환기(250, 250', 250'')은 발광셀로부터 출사된 빛을 수광하여 각기 다른 파장으로 변환한다. 이에 따라, 하나의 화소로부터 적색광, 청색광, 녹색광이 출사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상술한 제1 내지 제3 발광셀은 실장 및 교체가 용이하고 최적의 발광 효율로 동작할 수 있도록 다양한 형태로 구성이 달라질 수 있다. 이하의 실시예에 있어서, “제1”, “제2”, “제3” 등의 용어는 설명의 편의를 위해 상술한 실시예에서와 다른 구성 요소에 부여될 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(100)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 10는 도 9의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 9 및 도 10를 참조하면, 화소(100), 즉 발광 소자는 기판(21), 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b), 제3 발광셀(30c), 투명 전극층(31), 패드들(33a, 33b), 제1 파장변환기(51a), 제2 파장변환기(51b), 제3 파장변환기(51c), 제1 컬러 필터(53a), 제2 컬러 필터(53b), 제3 컬러 필터(53c) 및 격벽(55, 또는 격벽)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 또한, 상기 화소(100)는 서브 화소들(10B, 10G, 10R)을 포함하는데, 서브 화소들(10B, 10G, 10R)은 각각 발광셀(30a, 30b, 30c), 파장변환기(51a, 51b, 51c) 및 컬러 필터(53a, 53b, 53c)를 포함한다.
기판(21)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판이면 특별히 제한되지 않는다. 기판(21)의 예로는 사파이어 기판, 질화갈륨 기판, SiC 기판 등 다양할 수 있으며, 패터닝된 사파이어 기판일 수 있다. 기판(21)은 도 9의 평면도에서 보듯이 직사각형 또는 정사각형의 외형을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(21)의 크기는 요구되는 화소의 크기에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 기판(21)의 긴 변의 크기는 400um 이하일 수 있으며, 나아가 100um 이하일 수도 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 이격되어 배치된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 다른 면적을 가진다. 제2 발광셀(30b)은 제1 발광셀(30a)보다 더 큰 면적을 가지며, 제3 발광셀(30c)은 제2 발광셀(30b)보다 더 큰 면적을 가진다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적은 파장변환기들(51a, 51b, 51c)의 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
한편, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 이웃하여 배치될 수 있다. 즉, 제1 발광셀(30a)은 제2 및 제3 발광셀(30b, 30c)에 이웃하고, 제2 발광셀(30b)은 제1 및 제3 발광셀(30a, 30c)에 이웃하며, 제3 발광셀(30c)은 제1 발광셀 및 제2 발광셀(30a, 30b)에 이웃할 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제3 발광셀(30c)의 장축을 따라 제1 및 제2 발광셀들(30a, 30b)이 배열될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태로 다양하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광셀이 다른 두 개의 발광셀들 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 직사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 상에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 상에서 성장된 층으로, 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23) 상에 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 배치된다. 활성층(25)은 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27) 사이에 배치된다. 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 제1 도전형 반도체층(23)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(23)의 일부가 노출될 수 있다.
활성층(25)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 활성층(25) 내에서 우물층의 조성 및 두께는 생성되는 광의 파장을 결정한다. 특히, 우물층의 조성을 조절함으로써 자외선 또는 청색광을 생성하는 활성층을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 활성층들(25)은 모두 동일 조건하에서 동일 기판(21) 상에서 성장된 것으로 동일 조성 및 두께를 가지며, 이에 따라 동일한 파장의 광을 방출한다.
한편, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 불순물, 예컨대 Mg이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 각각 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층일 수도 있으며, 초격자층을 포함할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 금속유기화학 기상 성장법(MOCVD) 또는 분자선 에피택시(MBE)와 같은 공지의 방법을 이용하여 챔버 내에서 기판(21) 상에 성장되어 형성될 수 있다.
투명 전극층(31)은 제2 도전형 반도체층(27) 상에 배치되어 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 접촉한다. 투명 전극층(31)은 예를 들어 Ni/Au, ITO 또는 ZnO를 포함할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 각각 제1 패드(33a) 및 제2 패드(33b)가 배치된다. 제1 패드들(33a) 및 제2 패드들(33b)은 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(21)의 가장자리 근처에 배치될 수 있으며, 이에 따라, 회로 기판 등에 실장할 때, 와이어를 연결하기 쉽다. 제1 패드(33a)는 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속하고, 제1 패드(33b)는 제2 도전형 반도체층(27)에 전기적으로 접속한다. 제1 패드(33a)는 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)이 부분적으로 제거되어 노출된 제1 도전형 반도체층(23) 상에 배치될 수 있으며, 제2 패드(33b)는 투명 전극층(31) 상에 배치될 수 있다.
제1 파장변환기(51a)는 제1 발광셀(30a) 상부에 배치되고, 제2 파장변환기(51b)는 제2 발광셀(30b) 상부에 배치되며, 제3 파장변환기(51c)는 제3 발광셀(30c) 상부에 배치된다. 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 각각 투명 전극층(31) 상에 위치할 수 있다.
제1 파장변환기(51a)는 제1 발광셀(30a)에서 방출되는 광의 파장을 변환하며, 제2 파장변환기(51b)는 제2 발광셀(30b)에서 방출되는 광의 파장을 변환하고 제3 파장변환기(51c)는 제3 발광셀(30c)에서 방출되는 광의 파장을 변환한다. 여기서, 제2 파장변환기(51b)는 제1 파장변환기(51a)보다 더 장파장으로 광을 변환하며, 제3 파장변환기(51c)는 제2 파장변환기(51b)보다 더 장파장으로 광을 변환한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)는 자외선을 방출할 수 있으며, 제1 파장변환기(51a)는 자외선을 청색광으로 변환하고, 제2 파장변환기(51b)는 자외선을 녹색광으로 변환하고, 제3 파장변환기(51c)는 자외선을 적색광으로 변환할 수 있다.
한편, 제1 컬러 필터(53a), 제2 컬러 필터(53b) 및 제3 컬러 필터(53c)가 각각 제1 내지 제3 파장변환기(51a, 51b, 51c) 상에 배치되어 파장변환기에서 방출되는 광을 필터링한다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(53a)는 청색광 이외의 광을 필터링하고, 제2 컬러 필터(53b)는 녹색광 이외의 광을 필터링하며, 제3 컬러 필터(53c)는 적색광 이외의 광을 필터링한다. 상기 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53c)를 사용함으로써 청색광, 녹색광 및 적색광의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 활성층(25)이 자외선을 방출하는 것을 예로 설명하지만, 상기 활성층(25)은 청색광을 방출할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 파장변환기(51a)는 생략될 수 있으며, 투명 수지가 제1 파장변환기(51a) 대신 배치될 수 있다. 한편, 제2 파장변환기(51b)는 청색광을 녹색광으로 변환하고, 제3 파장변환기(51c)는 청색광을 적색광으로 변환한다.
한편, 격벽(55)이 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c) 사이에 배치된다. 격벽(55)은 또한, 각 발광셀들을 둘러쌀 수 있다. 격벽(55)은 또한 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 사이에도 배치될 수 있다.
격벽(55)은 하나의 발광셀에서 방출된 광이 다른 발광셀측으로 진행하는 것을 차단하여 서브 화소들(10B, 10G, 10R)간의 광 간섭을 방지한다. 격벽(55)은 발광셀들 사이의 영역을 채울 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 격벽(55)은 광을 반사시킬 수 있는 백색 수지 또는 감광성 솔더 레지스트로 형성될 수 있다.
본 실시예의 화소는 3개의 서브 화소(10B, 10G, 10R)을 가지며, 이들 서브 화소가 기판(21) 상에 고정된다. 예를 들어, 서브 화소(10B)은 발광셀(10a)에 의해 또는 제1 발광셀(10a)와 제1 파장변환기(51a)의 조합에 의해 청색광을 구현하고, 서브 화소(10G)은 제2 발광셀(10b)와 제2 파장변환기(51b)의 조합에 의해 녹색광을 구현하며, 서브 화소(10R)은 제3 발광셀(10c)와 제3 파장변환기(51c)의 조합에 의해 적색광을 구현할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 기판(21)과 함께 3개의 서브 화소(10B, 10G, 10R)이 함께 회로 기판 등에 실장될 수 있다. 종래 마이크로 LED의 경우, 개별 서브 화소를 실장하기 때문에 공정 수가 많고 실장 공정을 수행하기 어렵다. 이에 반해, 본 실시예에서는 하나의 화소가 3개의 서브 화소들을 포함하여 하나의 발광 소자로 구현되기 때문에 발광 소자의 크기가 마이크로 LED에 비해 상대적으로 더 크게 되고 따라서 실장 공정 수가 줄고, 실장이 쉬워진다.
한편, 본 실시예에서 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 서로 다른 면적을 점유한다. 또한, 이들 발광셀들 상에 배치되는 파장변환기(51a, 51b, 51c)도 서로 다른 면적을 점유한다. 발광셀들의 상대적인 면적은 파장변환기들의 광 변환 효율과 밀접하게 관련되며, 나아가 컬러 필터들(53a, 53b, 53c)의 색 필터링 효율도 관련될 수 있다.
파장변환기들은 일반적으로 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베타 사이알론(SiAlON)은 녹색광을 방출하기에 적합하며, CASN (CaAlSiN) 계열의 형광체는 적색광을 방출하기에 적합하다.
그런데 형광체는 모든 청색광을 녹색광 또는 적색광으로 변환시키지 못하며 각 형광체에 따라 일정한 광 변환 효율이 있다. 특히, 동일 파장의 자외선 또는 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 형광체는 녹색광으로 변환시키는 녹색 형광체에 비해 광 변환 효율이 작다. 더욱이, 적색광은 녹색광에 비해 시감도 또한 낮다. 그러므로, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 동일 면적으로 형성할 경우, 적색광을 구현하는 서브 화소(10R)의 제3 발광셀(30c)은 다른 서브 화소들(10B 또는 10G)과 유사한 세기의 감도를 구현하기 위해 더 높은 전류 밀도하에서 구동되어야 한다. 녹색광을 구현하는 서브 화소(10G)의 제2 발광셀(30b) 또한 제1 발광셀(30a)보다 더 높은 전류 밀도하에서 구동되어야 한다. 즉, 통상적인 이미지 구현을 위해 필요한 전류 밀도가 각 발광셀마다 차이가 있으며, 이에 따라, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 최적의 발광 효율 조건으로 구동할 수 없는 문제가 발생한다.
본 실시에에서는, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적을 다르게 하여 발광셀들을 구동하기 위한 전류 밀도를 동일하거나 유사하게 하여 발광셀들을 최적의 발광 효율 조건을 구동할 수 있다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 상대적인 면적은 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)의 상대적인 광 변환 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 파장변환기의 광 변환 효율이 작을수록 대응하는 발광셀의 면적을 크게 한다.
예를 들어, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 청색광을 방출하는 경우, 제1 파장변환기(51a)는 생략되며, 제1 발광셀(30a)에 대한 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 면적비는 각각 제2 파장변환기(51b)의 광 변환 효율 및 제3 파장변환기(51c)의 광 변환 효율에 반비례할 수 있다. 특정 예에서, 제2 파장변환기(51b)가 베타 사이알론을 포함하고, 제3 파장변환기가 CASN을 포함할 경우, 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 상대적인 면적비는 1:2:7일 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 자외선을 방출하는 경우, 제1 발광셀(30a)에 대한 제2 발광셀(30b) 및 제3 발광셀(30c)의 면적비는 각각 제1 파장변환기(51a)에 대한 상기 제2 파장변환기(51b)의 광 변환 효율비 및 제3 파장변환기(51c)의 광 변환 효율비에 반비례할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 파장변환기들의 광 변환 효율을 고려하여 발광셀들의 면적을 결정하는 것에 대해 설명하지만, 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53c)의 필터링 효율이 서로 다를 경우, 이들의 효율 차이 또한 고려하여 발광셀들의 면적을 결정할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 면적을 서로 다르게 하여 이들 발광셀들이 동일한 전류 밀도하에서 구동될 수 있다. 따라서, 발광셀들을 구동하는 전류 밀도를 최적 조건으로 설정할 수 있어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(200)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 12는 도 11의 절취선 B-B를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(200)는 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한 발광 소자(100)와 대체로 유사하나, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 제1 도전형 반도체층(23)을 공유하는 점에서 차이가 있다. 즉, 제1 발광셀(30a)의 제1 도전형 반도체층(23), 제2 발광셀(30b)의 제1 도전형 반도체층(23) 및 제3 발광셀(30)의 제1 도전형 반도체층(23)이 서로 연속적으로 연결되어 있다.
한편, 제1 패드(33a)는 공유된 제1 도전형 반도체층(23) 상에 형성되며, 따라서, 앞의 실시예와 대비하여 제1 패드(33a)의 개수를 줄일 수 있어 발광 면적을 확보할 수 있다.
나아가, 연장부(33c)가 제1 패드(33a)로부터 연장할 수 있다. 연장부(33c)는 발광셀들 사이의 영역으로 연장할 수 있다. 연장부(33c)는 각 발광셀들을 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 발광셀의 일부 가장자리에 배치될 수도 있다. 특히, 제2 패드(33b)가 발광셀의 일 모서리 근처에 배치된 경우, 연장부는 상기 일 모서리로부터 떨어져 있는 가장자리들에 인접하여 배치될 수 있으며, 이에 따라, 전류가 발광셀의 특정 부분에 집중되는 것을 방지하여 광 효율을 개선할 수 있다.
도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(300)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 14은 도 13의 절취선 C-C를 따라 취해진 개략적인 단면도이고, 도 15은 도 13의 절취선 D-D를 따라 취해진 개략적인 확대 단면도이다.
도 13 내지 도 15을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(300)는 각 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 수직형 구조를 갖는 점에서 수평형 구조의 발광셀들을 갖는 발광 소자(100 또는 200)와 차이가 있다.
본 실시예에 따른 발광 소자(300)는 지지 기판(121), 제1 발광셀(30a), 제2 발광셀(30b), 제3 발광셀(30c), 반사 방지층(131), 패드들(133b), 제1 파장변환기(51a), 제2 파장변환기(51b), 제3 파장변환기(51c), 제1 컬러 필터(53a), 제2 컬러 필터(53b), 제3 컬러 필터(53c) 및 격벽(55, 또는 격벽), 제1 절연층(35), 제1 전극(39), 제2 전극(36), 제2 절연층(37), 보호 금속층(41) 및 본딩 금속층(45)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자(300)는 서브 화소들(10B, 10G, 10R)을 포함하는데, 서브 화소들(10B, 10G, 10R)은 각각 발광셀(30a, 30b, 30c), 파장변환기(51a, 51b, 51c) 및 컬러 필터(53a, 53b, 53c)를 포함한다.
지지 기판(121)은 화합물 반도체층들을 성장시키기 위한 성장기판과 구분되며, 이미 성장된 화합물 반도체층들에 부착된 2차 기판이다. 상기 지지기판(51)은 도전성 기판, 예컨대 금속 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 발광셀들(30a, 30b, 30c)을 형성하기 위해 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 앞서 설명한 기판(21)과 같은 성장 기판에서 성장되며, 이후 지지 기판(121)이 부착된 후, 성장 기판은 레이저 리프트 오프 또는 케미컬 리프트 오프 등과 같은 박리 기술을 이용하여 제거된다.
제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 앞서 설명한 발광셀들과 대체로 유사하나, 제1 도전형 반도체층(23)측으로 광이 방출되도록 배치된다. 또한, 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 관통홀(30h) 또는 그루브를 가질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 앞의 실시예에서 설명한 것과 유사하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제1 도전형 반도체층(23)의 표면에 러프니스가 형성될 수 있으며, 반사 방지층(131)이 러프니스를 덮을 수 있다. 반사 방지층(131)은 또한 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 측면을 덮을 수도 있다. 러프니스는 광 강화 화학 식각 등의 습식 식각 기술을 이용하여 형성될 수 있으며, 반사 방지층(131)은 원자층 증착 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 반사 방지층(131)은 예를 들어, SiO2/Al2O3/SiO2의 층 구조를 가질 수 있으며, 러프니스의 지형을 따라 형성될 수 있다.
도 15에 잘 보이듯이, 제1 절연층(35)이 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)과 지지 기판(121) 사이에 위치한다. 제1 절연층(35)은 또한 관통홀(30h) 내에 노출되는 활성층(25)의 측면 및 제2 도전형 반도체층(27)의 측면을 덮을 수 있다. 한편, 절연층(35)은 제2 도전형 반도체층(27)의 하면을 노출시킨다.
제1 절연층(35)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 또는 굴절률이 서로 다른 절연층들을 반복 적층한 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 절연층(35)이 분포 브래그 반사기를 포함하는 경우, 절연층(35)은 또한 분포 브래그 반사기와 제2 도전형 반도체층(27) 사이에 계면층을 포함할 수 있다. 상기 절연층(35)은 예컨대 SiO2, MgF2, TiO2 또는 Nb2O5를 포함할 수 있으며, 일 예로, SiO2 또는 MgF2 계면층 상에 TiO2/SiO2 또는 Nb2O5/SiO2가 반복 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다.
제2 전극(36)은 오믹 반사층(32) 및 장벽 금속층(34)을 포함할 수 있다. 오믹 반사층(32)은 절연층(35)의 개구부들을 통해 노출된 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 콘택한다. 오믹 반사층(32)은 절연층(35)과 접할 수 있으나, 도시한 바와 같이 오믹 반사층(32)의 가장자리가 절연층(35)으로부터 이격될 수 있다. 오믹 반사층(32)은 예컨대 Ag와 같은 반사층을 포함할 수 있으며, Ni 등의 오믹 콘택을 위한 금속층을 포함할 수 있다. 오믹 반사층(32)은 제2 도전형 반도체층(27)의 하부 영역 내에 한정되어 위치한다.
한편, 방벽 금속층(34)은 오믹 반사층(32)과 지지기판(51) 사이에 위치하며, 오믹 반사층(32)을 덮는다. 장벽 금속층(34)은 오믹 반사층(32)의 금속 물질, 예컨대 Ag의 이동을 방지한다. 장벽 금속층(34)은 오믹 반사층(32)의 측면을 덮을 수도 있으나, 도 15에 도시되듯이, 오믹 반사층(32)의 측면이 노출되도록 장벽 금속층(34)이 오믹 반사층(32) 상에 배치될 수도 있다. 오믹 반사층(32)의 측면을 노출시킴으로써 오믹 반사층(32)을 상대적으로 넓은 영역에 형성할 수 있으며, 따라서 접촉 저항을 줄여 순방향 전압을 낮출 수 있다. 장벽 금속층(35)은 예컨대, Pt, Ni, Ti, W, Au 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
한편, 장벽 금속층(34)은 또한 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 함입부 내측에서 절연층(35)을 덮을 수 있으며, 함입부에 형성되는 패드(33b)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 절연층(37)은 장벽 금속층(34) 아래에서 장벽 금속층(34)을 덮는다. 제2 절연층(37)은 장벽 금속층(34)의 하면 전체를 덮을 수 있다. 나아가, 제2 절연층(37)은 장벽 금속층(34)의 측면이 외부에 노출되는 것을 방지하도록 장벽 금속층(34)의 측면을 덮을 수 있다.
제2 절연층(37)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 또는 굴절률이 서로 다른 절연층들, 예컨대 SiO2/TiO2 또는 SiO2/Nb2O5를 반복 적층한 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 상기 제2 절연층(37)이 분포 브래그 반사기를 포함하는 경우, 상기 제2 절연층(37)은 또한 분포 브래그 반사기와 제1 절연층(31) 사이에 계면층을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(37)은 예컨대 SiO2, MgF2, TiO2 또는 Nb2O5를 포함할 수 있으며, 일 예로, SiO2 또는 MgF2 계면층 상에 TiO2/SiO2 또는 Nb2O5/SiO2가 반복 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다.
한편, 제1 전극(39)은 제2 절연층(37)과 지지기판(51) 사이에 위치하며, 제1 절연층(35) 및 제2 절연층(37)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속한다. 제1 전극(39)은 제2 전극(34)과 지지기판(51) 사이에 배치되며, 제1 전극(39)은 관통홀(30h)을 통해 노출된 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있다. 나아가, 제1 전극(39)은 제1 절연층(35) 및 제2 절연층(37)에 의해 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)으로부터 절연된다.
제1 전극(39)은 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹 콘택하는 오믹층을 포함할 수 있으며, 또한, 반사 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(39)은 Cr/Au을 포함할 수 있으며, 나아가, Ti/Ni을 더 포함할 수 있다.
한편, 보호 금속층(41)이 제1 전극(39) 하면을 덮을 수 있다. 보호 금속층(41)은 본딩 금속층(45)으로부터 Sn 등의 금속 물질이 확산되는 것을 방지하여 제1 전극(39)을 보호한다. 보호 금속층(41)은 예를 들어, Au를 포함할 수 있으며, Ti 및 Ni을 더 포함할 수 있다. 보호 금속층(41)은 예를 들어, Ti/Ni을 복수회 반복 적층한 후, Au를 적층하여 형성될 수 있다.
한편, 지지기판(121)은 보호 금속층(41) 상에 본딩 금속층(45)을 통해 본딩될 수 있다. 본딩 금속층(45)은 예컨대 AuSn 또는 NiSn을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 달리, 지지기판(121)은 예컨대 도금 기술을 사용하여 보호 금속층(41) 상에 형성될 수도 있다. 상기 지지기판(121)이 도전성 기판인 경우, 패드의 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)의 제1 도전형 반도체층들(23)이 서로 전기적으로 연결되며, 지지기판(121)이 공통 전극으로 사용된다.
한편, 각 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 하나의 모서리 부분에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 제거된 함입부를 가질 수 있으며, 패드들(133b)이 각각 이 함입부 내에 배치되어 장벽 금속층(34)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 및 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53)가 각각 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 배치되어 서브 화소들(10B, 10G, 10R)을 구성한다.
제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 및 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53)에 대해서는 앞서 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한 것과 유사하므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다. 다만, 앞의 실시예들에서 파장변환기들(51a, 51b, 51c)이 제2 도전형 반도체층(27) 측에 배치되나, 본 실시예에서 발광셀들(30a, 30b, 30c)이 수직형 구조를 가지므로, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 및 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53)는 제1 도전형 반도체층(23) 측에 배치된다.
격벽(55)이 발광셀들(30a, 30b, 30c) 사이의 영역에 배치되며, 또한, 발광셀들을 둘러쌀 수 있다. 격벽(55)은 또한 패드(133b)의 측면을 둘러쌀 수도 있다. 격벽(55)은 앞서 설명한 바와 같이 광 반사 기능을 갖는 백색 수지 또는 감광성 솔더 레지스트일 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 제1 발광셀 내지 제3 발광셀(30a, 30b, 30c)은 서로 다른 면적을 점유하며, 이에 대해서는 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(400)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 17는 도 16의 절취선 E-E를 따라 취해진 개략적인 단면도이다. 본 실시예에 따른 발광 소자(400)는 플립형 구조를 가지는 점에서 앞의 실시예들의 발광 소자와 차이가 있다.
도 16 및 도 17를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(400)는 기판(21), 제1 내지 제3 발광셀, 오믹 반사층(231), 제1 절연층(233), 패드전극들(235a, 235b), 제2 절연층(237), 제1 파장변환기(51a), 제2 파장변환기(51b), 제3 파장변환기(51c), 제1 컬러 필터(53a), 제2 컬러 필터(53b), 제3 컬러 필터(53c) 및 격벽(55, 또는 격벽)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)은 각각 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자(400)는 서브 화소들(10B, 10G, 10R)을 포함하는데, 서브 화소들(10B, 10G, 10R)은 각각 발광셀(30), 파장변환기(51a, 51b, 51c) 및 컬러 필터(53a, 53b, 53c)를 포함한다.
기판(21)은 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략한다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)에 대해서도 앞의 실시예들과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
발광셀들은 기판(21) 하부에 배치되며, 발광셀들은 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시킨다. 이들 발광셀들의 면적 및 적층 구조는 앞의 실시예들에 설명한 제1 내지 제3 발광셀들(30a, 30b, 30c)과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
오믹 반사층(231)은 각 발광셀의 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 콘택한다. 오믹 반사층(231)은 오믹층과 반사층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, Ni이나 ITO와 같은 오믹층 및 Ag나 Al과 같은 반사층을 포함할 수 있다. 오믹 반사층(231)은 또한 ITO와 같은 투명 산화물층과 반사층 사이에 SiO2와 같은 절연층을 포함할 수 있으며, 반사층은 절연층을 통해 투명 산화물층에 접속할 수 있다.
제1 절연층(233)은 발광셀들을 덮으며, 노출된 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)의 측면을 덮는다. 제1 절연층(233)은 제1 도전형 반도체층(23) 및 오믹 반사층(231)을 노출시키는 개구부들을 가진다. 제1 절연층(233)은 SiO2나 Si3N4와 같은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층으로 형성될 수도 있다. 특히, 제1 절연층(233)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제1 패드 전극(235a) 및 제2 패드 전극(235b)이 제1 절연층(233) 상에 배치된다. 제1 패드 전극(235a) 및 제2 패드 전극(235b)은 각 발광셀 상에 배치되며, 제1 패드 전극(235a)은 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속하고, 제2 패드 전극(235b)은 오믹 반사층(231)에 전기적으로 접속한다. 제1 패드 전극(235a) 및 제2 패드 전극(235b)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 따라서 동일 레벨에 위치할 수 있다. 특정 실시예에서, 제2 패드 전극(235b)은 생략될 수도 있다.
제2 절연층(237)은 제1 및 제2 패드 전극들(235a, 235b)을 덮되, 이들을 노출시키는 개구부들을 가진다. 제2 절연층(237)은 SiO2나 Si3N4와 같은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층으로 형성될 수도 있다. 특히, 제1 절연층(233)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 범프 패드들(243a, 243b)이 각 발광셀 상에 형성되며, 제2 절연층(237)의 개구부들을 통해 제1 및 제2 패드전극들(235a, 235b)에 접속된다. 구체적으로, 제1 범프 패드(243a)는 제1 패드전극(235a)에 접속하며, 제2 범프 패드(243b)는 제2 패드 전극(235b)에 접속한다.
범프 패드들(243a, 243b)은 앞서 설명한 실시예들의 패드들에 비해 상대적으로 넓은 면적을 차지하는데, 범프 패드들(243a, 243b)의 최대 폭은 적어도 발광셀의 최소 폭의 1/2을 초과할 수 있다. 범프 패드들(243a, 243b)은 도시한 바와 같이 직사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형 또는 타원형 형상을 가질 수도 있다. 범프 패드들(243a, 243b)은 Au 또는 AuSn을 포함할 수 있다.
한편, 범프 패드들(243a, 243b) 이외에 더미 범프 패드(243c)가 적어도 하나의 발광셀 상에 배치될 수 있다. 특히, 발광셀들은 서로 다른 면적을 가지므로, 상대적으로 넓은 면적을 가지는 발광셀들에 더미 범프 패드(243c)가 배치될 수 있다. 더미 범프 패드(243c)는 발광셀들에서 생성된 열을 방출하기 위한 방열 통로로 이용될 수 있어 발광 소자의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
지지 부재(245)가 범프 패드들(243a, 243b)의 측면을 덮을 수 있다. 지지 부재(245)는 또한 더미 범프 패드(243c)의 측면을 덮을 수도 있다. 지지 부재(245)는 열경화성 또는 열가소성 수지로 형성될 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 발광셀들에 대향하여 기판(21) 상에 배치된다. 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 대응하는 발광셀들 상에 배치된다. 또한, 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53c)가 각각 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 상에 배치된다. 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 및 제1 내지 제3 컬러 필터(53a, 53b, 53c)는 앞서 설명한 것과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 격벽(55)이 파장변환기들(51a, 51b, 51c) 사이에 위치할 수 있다. 격벽(55)은 백색 수지 또는 감광성 솔더 레지스트로 형성될 수 있다. 앞의 실시예들에 있어서, 격벽(55)이 발광셀들(30a, 30b, 30c) 사이에 배치되는 것을 설명하였으나, 본 실시예에 있어서, 격벽(55)은 기판(21) 상부에 배치되므로, 발광셀들 사이의 영역은 격벽(55)이 형성되지 않는다. 대신에, 제1 절연층(233)이 분포 브래그 반사기를 포함하거나, 제1 패드 전극(235a) 및/또는 제2 패드 전극(235b)이 발광셀들의 측벽을 덮도록 배치됨으로써, 발광셀들 사이의 광 간섭을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 플립형 구조의 발광셀들을 이용함으로써 각 발광셀들의 발광 효율을 개선할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 발광셀들은 서로 다른 면적을 가지며, 앞서 설명한 바와 같이 발광셀들의 면적이 파장변환기의 광 변환 효율을 고려하여 결정된다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(500)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(500)는 도 16 및 도 17를 참조하여 설명한 발광 소자와 대체로 유사하나, 기판(21)이 생략된 것에 차이가 있다. 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 기판(21) 상에 배치되는 대신 발광셀들 상에 배치된다. 또한, 도 13 내지 도 15을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(23)의 표면에 러프니스가 형성될 수 있으며, 반사 방지층이 제1 도전형 반도체층(23)의 표면을 덮을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발광셀들은 지지 부재(245)에 의해 지지될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 기판(21)을 제거함으로써, 인접한 서브 화소들(10B, 10G, 10R) 사이의 광 간섭을 차단할 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 파장변환기를 포함하는 필름을 설명하기 위한 단면도들이다.
우선 도 19a를 참조하면, 앞의 실시예들에 있어서, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)은 서로 이격되어 개별적으로 발광셀들(30a, 30b, 30c) 상에 부착 또는 형성되나, 본 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 파장변환기들(51a, 51b, 51c)는 하나의 필름 내에서 하나의 층 내에 배열되어 있다. 파장변환기들(51a 51b, 51c) 사이의 영역에는 투명 또는 불투명 수지(151)가 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발광셀들이 청색광을 방출하는 경우, 제1 파장변환기(51a)는 생략될 수도 있으며, 이 경우, 제1 파장변환기(51a)의 위치에는 투명 수지(151)가 위치할 수 있다.
도 19b를 참조하면, 본 실시예에 따른 필름은 여러 층의 적층 필름으로, 예컨대, 제1 층(151a)은 제1 파장변환기(51a)를 포함하고, 제2 층(151b)는 제2 파장변환기(51b)를 포함하며, 제3 층(151c)은 제3 파장변환기(51c)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3층은 각각 투명 수지(151)와 파장변환기의 조합으로 구성될 수 있다. 한편, 발광셀들이 청색광을 방출하는 경우, 제1층(151a)은 생략될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 몇몇 예들을 설명하지만, 이외에도 다양한 구조의 필름이 사용될 수 있다.
도 20는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 20를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 회로기판(150)와 상기 회로기판(150) 상에 배열된 발광 소자(100)를 포함한다.
발광 소자(100)는 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한 발광 소자로 제1 내지 제3 서브 화소들(10B, 10G, 10R)을 포함하며, 패드들(33a, 33b)을 포함한다.
회로기판(150)는 화소(100) 상의 패드들(33a, 33b)에 전류를 공급하기 위한 회로 배선을 가지며, 패드들(33a, 33b)는 회로기판(150) 상의 회로에 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 패드들(33a, 33b)은 본딩 와이어를 이용하여 회로기판(150)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 화소(100)는 3개의 서브 화소를 포함하며, 이들 서브 화소는 각각 청색광, 녹색광 및 적색광을 구현할 수 있다. 따라서, 각각의 화소(100)가 하나의 화소를 구성하며, 이들 발광 소자(100)를 이용하여 이미지를 구현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 화소(100)가 회로기판(150) 상에 배열된 것으로 설명하지만, 발광 소자들(200, 300, 400 또는 500)이 배열될 수도 있으며, 다양한 발광 소자들이 혼합 사용될 수도 있다.
또한, 발광셀들의 구조에 대응하여 본딩 와이어 이외에 Au-Au 본딩이나 AuSN 본딩을 이용하여 발광 소자를 회로기판에 실장할 수도 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 21에 따르면, 본 발명에 따른 표시 장치(1000)는 복수 개의 모듈(DM)을 포함할 수 있다. 각각의 모듈(DM)은 서브 표시 장치(100') 및 지지체(200)를 포함할 수 있다. 서브 표시 장치(100')에는 복수 개의 화소가 제공되는데, 화소는 앞서 서술한 바와 같이 복수 개의 발광 다이오드를 포함한다. 각 발광 다이오드 내에는 적색광을 출사하는 적색 발광셀, 청색광을 출사하는 청색 발광셀, 녹색광을 출사하는 녹색 발광셀이 하나의 화소에 제공될 수 있다. 서브 표시 장치(100')에는 이러한 발광 다이오드가 복수 개 제공되는데, 복수 개의 화소는 동일한 지지체(200)에 의해 지지될 수 있다.
표시 장치(1000)에는 복수 개의 모듈(DM)이 제공되는 바, 표시 장치(1000) 대형화가 가능하다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀;
    상기 제1 내지 제3 발광셀들을 독립적으로 구동할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 발광셀들에 전기적으로 접속된 패드들;
    상기 제2 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제2 파장변환기; 및
    상기 제3 발광셀에서 방출된 광의 파장을 변환하는 제3 파장변환기를 포함하되, 상기 제3 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 장파장으로 광의 파장을 변환하고,
    상기 제2 발광셀은 상기 제1 발광셀보다 더 큰 면적을 가지며,
    상기 제3 발광셀은 상기 제2 발광셀보다 더 큰 면적을 가지는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀은 청색광을 방출하며,
    상기 제2 파장변환기는 상기 청색광을 녹색광으로 변환하고,
    상기 제3 파장변환기는 상기 청색광을 적색광으로 변환하는 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율에 반비례하는 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀에서 방출된 광의 파장을 제1 파장의 광으로 변환하는 제1 파장변환기를 더 포함하되, 상기 제1 파장변환기는 상기 제2 파장변환기보다 더 단파장으로 광의 파장을 변환하고,
    상기 제1 내지 제3 발광셀은 자외선을 방출하는 발광 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 파장변환기는 자외선을 청색광으로 변환하고,
    상기 제2 파장변환기는 상기 자외선을 녹색광으로 변환하고,
    상기 제3 파장변환기는 상기 자외선을 적색광으로 변환하는 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀에 대한 제2 발광셀 및 제3 발광셀의 면적비는 각각 상기 제1 파장변환기에 대한 상기 제2 파장변환기의 광 변환 효율비 및 상기 제3 파장변환기의 광 변환 효율비에 반비례하는 발광 소자.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 파장변환기 상에 배치된 제1 컬러 필터;
    상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 컬러 필터; 및
    상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 컬러 필터를 더 포함하는 발광 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 파장변환기 상에 배치된 제2 컬러 필터; 및
    상기 제3 파장변환기 상에 배치된 제3 컬러 필터를 더 포함하는 발광 소자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀이 배치된 기판을 더 포함하는 발광 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이 각각에 제공되며, 상기 광을 비투과하는 격벽을 포함하고,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀의 높이는 상기 격벽의 높이보다 낮고,
    상기 격벽과 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는 10㎛ 내지 20㎛ 이하인 발광 소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이에 제공된 상기 격벽은 서로 연결된 일체인 발광 소자.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 격벽의 폭은 상기 기판으로부터 멀어짐에 따라 증가하는 발광 소자.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 기판의 평면상 면적 중 상기 격벽이 차지하는 면적의 비는 0.5 내지 0.99인 발광 소자.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 격벽의 높이는 15㎛ 내지 115㎛인 발광 소자.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀은 적색광을 출사하고, 상기 제2 발광셀은 녹색광을 출사하고, 상기 제3 발광셀은 청색광을 출사하고,
    상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀간 거리는 상기 제1 발광셀과 상기 제3 발광셀간 거리와 동일한 발광 소자.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀과 상기 제2 발광셀간 거리는 상기 제2 발광셀과 상기 제3 발광셀간 거리와 상이한 발광 소자.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 하나의 발광 소자 내에 제공되고,
    일 화소에 제공된 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는, 상기 일 화소에 제공된 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀과 상기 일 화소와 인접한 화소에 제공된 제1 발광셀 내지 제3 발광셀간 거리보다 짧은 발광 소자.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 삼각형 형태로 배치되는 발광 소자.
  19. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀은 일자형 형태로 배치되는 발광 소자.
  20. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광셀은 제1 도전형 반도체층을 공유하는 발광 소자.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 패드들 중 상기 공유된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 패드에서 연장하는 연장부를 더 포함하는 발광 소자.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 동일 필름 내에 위치하는 발광 소자.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 적층 필름 내에 위치하되,
    상기 제2 파장변환기와 상기 제3 파장변환기는 서로 다른 층 내에 위치하는 발광 소자.
  24. 기판;
    상기 기판 상에 제공되고, 적색광, 녹색광, 및 청색광을 출사하는 제1 발광셀, 제2 발광셀, 및 제3 발광셀;
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀 사이 각각에 제공되며, 상기 광을 비투과하는 격벽을 포함하고,
    상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀의 높이는 상기 격벽의 높이보다 낮고,
    상기 격벽과 상기 제1 발광셀 내지 상기 제3 발광셀간 거리는 5㎛이하인 발광 소자.
  25. 회로 기판; 및
    상기 회로 기판 상에 배열된 복수의 화소를 포함하되,
    상기 복수의 화소 각각은 제1 항 내지 제24 항의 어느 한 항의 발광 소자인 표시 장치.
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