KR20200091870A - Led 적층을 가지는 디스플레이용 발광 소자 및 그것을 가지는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20200091870A
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채종현
이호준
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Abstract

디스플레이용 발광 소자는, 제1 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제2 LED 서브 유닛; 상기 제2 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제3 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 각각 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들; 및 상기 전극 패드들에 전기적으로 연결됨과 아울러 상기 제1 LED 서브 유닛에서 바깥측으로 연장된 리드 전극들을 포함한다.

Description

LED 적층을 가지는 디스플레이용 발광 소자 및 그것을 가지는 디스플레이 장치
본 발명의 실시예들은 디스플레이용 발광 소자 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, 적층 구조를 가지는 마이크로 발광 소자 및 그것을 가지는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 무기 광원으로서, 디스플레이, 차량용 램프, 일반 조명과 같은 여러 기술 분야에 다양하게 이용되고 있다. 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답속도가 빠른 장점이 있어 기존 광원을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 발광 다이오드는 디스플레이 장치에서 백라이트 광원으로 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 발광 다이오드를 이용하여 직접 이미지를 구현하는 마이크로 LED 디스플레이가 개발되고 있다.
디스플레이 장치는 일반적으로 청색, 녹색 및 적색의 혼합 색을 이용하여 다양한 색상을 구현한다. 디스플레이 장치는 다양한 이미지를 구현하기 위해 픽셀들을 포함하고, 각 픽셀은 청색, 녹색 및 적색에 대응하는 서브 픽셀들을 구비하며, 이들 서브 픽셀들의 색상을 통해 특정 픽셀의 색상이 정해지고, 이들 픽셀들의 조합에 의해 이미지가 디스플레이될 수 있다.
LED는 그 재료에 따라 다양한 색상의 광을 방출할 수 있어, 디스플레이 장치는 2차원 평면 상에 배열되어 청색, 녹색 및 적색광을 방출하는 개별 LED 칩들을 가질 수 있다. 그러나 각 서브 픽셀에 하나의 LED 칩이 제공될 경우, 디스플레이 장치를 형성하기 위해 실장되어야 하는 LED 칩의 개수가 수십만 또는 수백만 이상으로 많아져 실장 공정에 시간이 많이 소요되고 복잡해진다.
또한, 디스플레이 장치 내에서 서브 픽셀들을 2차원 평면상에 배열하기 때문에, 청색, 녹색 및 적색광을 위한 서브 픽셀들을 포함하는 하나의 픽셀에 대해 상대적으로 넓은 면적이 요구된다. 그러나 각 서브 픽셀의 발광 면적 감소는 서브 픽셀의 밝기를 손상시킨다.
더욱이, 마이크로-LED는 10000 um2 이하의 표면 면적을 갖는 매우 작은 크기를 가지며, 따라서, 이러한 작은 크기에 기인하여 다양한 문제가 생긴다. 예를 들어, LED들의 전기적 또는 광학 특성을 측정하는 동안 프로빙이 곤란하다.
본 배경 섹션에 개시된 상기 정보는 오로지 본 발명의 개념의 배경을 이해하기 위한 것이므로, 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 적층 구조는 픽셀 면적의 크기를 증가시키지 않으면서 각각의 서브픽셀의 발광 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 제조 동안 실장 공정 시간을 줄이는 간단한 구조를 갖는다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 발광 다이오드의 전기적 및 광학적 특성을 측정하는 동안 프로브 테스트가 쉽게 수행될 수 있는 구조를 갖는다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 그 위에 안정하게 배치된 임시 기판으로부터 쉽게 분리될 수 있는 구조를 가져 생산성을 향상시킨다.
본 발명의 개념의 추가적인 특징은 하기의 설명에서 기재될 것이고, 부분적으로는 이러한 설명으로부터 명백하게 되거나 본 발명의 개념의 실시를 통해 학습될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 소자는, 제1 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제2 LED 서브 유닛; 상기 제2 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제3 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 각각 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들 중 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들; 및 상기 전극 패드들에 전기적으로 연결됨과 아울러 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부 영역의 바깥측으로 연장된 리드 전극들을 포함한다.
상기 제1 LED 서브 유닛, 제2 LED 서브 유닛 및 제3 LED 서브 유닛은 독립적으로 구동 가능하며, 상기 제1 LED 서브 유닛에서 생성된 광은 상기 제2 LED 서브 유닛 및 상기 제3 LED 서브 유닛을 투과하여 발광 소자의 외부로 방출되도록 구성되고, 상기 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광은 상기 제3 LED 서브 유닛을 투과하여 발광 소자의 외부로 방출되도록 구성될 수 있다.
상기 제1 LED 서브 유닛, 제2 LED 서브 유닛, 및 제3 LED 서브 유닛은 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하도록 구성된 제1, 제2, 및 제3 LED 적층들을 포함할 수 있다.
상기 리드 전극들은 상기 제1 LED 서브 유닛의 바깥측에 배치된 본딩 패드들을 가질 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들을 덮는 투명 멤버를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 전극 패드들과 상기 리드 전극들 사이에 위치하는 하부 절연층을 더 포함할 수 있으며, 상기 리드 전극들은 상기 하부 절연층을 통해 상기 전극 패드들에 접속할 수 있다.
상기 하부 절연층은 투명 절연층, 백색 절연층, 및 흑색 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들을 덮는 투명 멤버를 더 포함할 수 있으며, 상기 하부 절연층은 상기 투명 멤버 하부에 배치될 수 있다.
상기 투명 멤버의 측면과 상기 하부 절연층의 측면은 서로 실질적으로 나란할 수 있다.
상기 전극 패드들은 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들에 공통으로 전기적으로 접속된 공통 전극 패드; 및 상기 제1 LED 서브 유닛, 제2 LED 서브 유닛 및 제3 LED 서브 유닛에 각각 전기적으로 접속된 제1, 제2, 및 제3 전극 패드들을 포함할 수 있으며, 상기 리드 전극들은 상기 공통 전극 패드에 전기적으로 연결된 공통 리드 전극, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 전극 패드들에 각각 전기적으로 연결된 제1, 제2, 및 제3 리드 전극들을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 오믹 전극; 및 상기 전극 패드들과 상기 제1 LED 서브 유닛 사이에 위치하여 상기 제1 LED 서브 유닛에 오믹 콘택하는 제1 반사 전극을 더 포함하고, 상기 제1 전극 패드는 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속하고, 상기 공통 전극 패드는 상기 제1 반사 전극의 하부에서 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 제1 반사 전극은 제1 LED 서브 유닛의 제2 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 오믹 콘택층 및 상기 오믹 콘택층을 덮는 반사층을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 LED 서브 유닛과 상기 제2 LED 서브 유닛 사이에 개재되며, 상기 제2 LED 서브 유닛의 하면에 오믹 콘택하는 제2 투명 전극; 상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제3 LED 서브 유닛 사이에 개재되며, 제3 LED 서브 유닛의 하면에 오믹 콘택하는 제3 투명 전극; 및 상기 제2 투명 전극 및 제3 투명 전극을 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 연결하는 공통 커넥터를 더 포함할 수 있으며, 상기 공통 커넥터는 상기 제1 반사 전극 상부에서 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 접속될 수 있으며, 상기 제1 반사 전극을 통해 상기 공통 전극 패드에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 공통 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제1 공통 커넥터, 상기 제2 투명 전극과 상기 제1 공통 커넥터를 전기적으로 연결하기 위한 제2 공통 커넥터 및 상기 제3 투명 전극과 상기 제3 공통 커넥터를 전기적으로 연결하기 위한 제3 공통 커넥터를 포함할 수 있으며, 상기 제1 공통 커넥터 및 제2 공통 커넥터는 각각 상기 제2 공통 커넥터 및 상기 제3 공통 커넥터의 접속을 위한 패드 영역을 가질 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 LED 서브 유닛과 상기 제2 투명 전극 사이에 배치된 제1 색 필터; 및 상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제3 투명 전극 사이에 배치된 제2 색 필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 색 필터는 제1 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 투과하고, 상기 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 반사하며, 상기 제2 색 필터는 상기 제1 및 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 투과하고, 상기 제3 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 반사한다.
상기 발광 소자는, 상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제2 전극 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제2 커넥터, 및 상기 제3 LED 서브 유닛과 상기 제3 전극 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제3 커넥터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되고, 상기 제3 커넥터는 상기 제3 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된다.
상기 제2 커넥터 및 제3 커넥터 중 적어도 하나는 상기 제1 도전형 반도체층에 직접 접촉할 수 있다.
상기 제2 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제2 하부 커넥터 및 상기 제2 LED 서브 유닛을 관통하는 제2 상부 커넥터를 포함하고, 상기 제3 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 하부 커넥터, 상기 제2 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 중간 커넥터 및 상기 제3 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 상부 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제2 및 제3 LED 서브 유닛들을 상기 전극 패드들에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터들을 더 포함할 수 있으며, 상기 커넥터들 및 전극 패드들은 서로 다른 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 회로 기판; 및 상기 회로 기판 상에 정렬된 복수의 발광 소자들을 포함하며, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는 제1 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제2 LED 서브 유닛; 상기 제2 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제3 LED 서브 유닛; 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 각각 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들 중 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들; 및 상기 전극 패드들에 전기적으로 연결됨과 아울러 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부 영역의 바깥측으로 연장된 리드 전극들을 포함하고, 상기 발광 소자의 전극 패드들이 상기 회로 기판에 전기적으로 접속된다.
일 실시예에 따른 디스플레이용 발광 소자 제조 방법은, 지지 기판을 제공하고, 상기 지지 기판 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 멤브레인을 형성하고, 상기 지지 기판 상에 분리 영역을 갖는 발광 다이오드 적층체를 형성하되, 상기 발광 다이오드 적층체는 제1 LED 서브 유닛, 제2 LED 서브 유닛 및 제3 LED 서브 유닛을 포함하고, 상기 희생층을 제거하고, 상기 발광 다이오드 적층체 및 상기 멤브레인을 상기 지지 기판으로부터 분리하는 것을 포함한다.
상기 발광 소자 제조 방법은, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 희생층을 노출시키는 제1 개구부들을 형성하는 것을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 개구부들은 상기 멤브레인의 제1 부분에 의해 이격될 수 있고, 상기 멤브레인의 제1 부분은 상기 발광 다이오드 적층체의 분리 영역과 중첩할 수 있다.
상기 멤브레인의 제1 부분은 상기 제1 LED 서브 유닛을 상기 지지 기판에 본딩하기 전에 또는 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들에 상기 분리 영역을 형성한 후에 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드 적층체는 상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 적층들 중 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 발광 소자 제조 방법은, 상기 지지 기판으로부터 분리된 발광 다이오드 적층체의 상기 전극 패드들 하부에 하부 절연층을 형성하고, 상기 하부 절연층을 패터닝하여 상기 전극 패드들을 노출시키는 제2 개구부들을 형성하고, 상기 제2 개구부들을 통해 상기 전극 패드들 각각에 연결되는 리드 전극들을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 개구부들은 평면도에서 보아 상기 발광 다이오드 적층체를 실질적으로 둘러쌀 수 있다.
상기 멤브레인 형성 단계는 상기 발광 다이오드 적층체에 중첩하는 중앙부 및 상기 발광 다이오드 적층체에 중첩하지 않는 외측부를 형성하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 제1 부분은 상기 중앙부와 상기 외측부 사이에 배치되고, 상기 멤브레인의 제1 부분은 상기 희생층이 제거된 후 상기 중앙부와 상기 외측부를 연결할 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것으로서, 청구된 본 발명의 추가 설명을 제공하기 위한 것임을 이해하여야 한다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 적층 구조체들은 픽셀 면적의 크기를 증가시키지 않고 각 서브 픽셀의 발광 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 제조 동안 실장 공정 시간을 줄이는 간략화된 구조를 갖는다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 발광 다이오드의 전기적 및 광학적 특성을 측정하는 동안 프로브 테스트가 쉽게 수행될 수 있는 구조를 갖는다.
본 발명의 원리 및 몇몇의 예시적인 구현예에 따라 구성된 발광 다이오드 및 이러한 발광 다이오드, 예를 들어 마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 그 위에 안정하게 배치된 임시 기판으로부터 쉽게 분리될 수 있는 구조를 가져 생산성을 향상시킨다.
본 발명의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고, 이하의 상세한 설명과 함께 본 발명의 개념을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 발광 소자의 개략적인 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 개략적인 단면도이다.
도 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 8a, 8b, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 10a, 10b, 11, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b, 21a, 21b, 22, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f, 23g, 23h, 23i는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이용 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도들 및 단면도들이다.
도 24a, 24b, 24c 및 24d는 일 실시예에 따라 임시 지지 기판을 제작하는 방법을 예시하는 개략적인 단면도들이다.
도 25a, 25b, 25c 및 25d는 또 다른 실시예에 따라 임시 지지 기판을 제작하는 방법을 예시하는 개략적인 단면도들이다.
하기의 설명에서는, 설명의 목적을 위하여, 본 발명의 다양한 예시적인 실시예(embodiment) 또는 구현예(implementation)의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 본원에 사용되는 "실시예"및 "구현예"는 본원에 개시된 본 발명의 하나 이상의 개념을 이용한 소자 또는 방법의 비제한적인 예를 나타내는 상호교환 가능한 단어이다. 그러나, 이러한 특정 세부 사항 없이 또는 하나 이상의 균등한 배열체를 이용하여 다양한 예시적인 실시예가 실시될 수 있음이 명백히 알 수 있다. 다른 예에서는, 잘 알려진 구조 및 소자는 다양한 예시적인 실시예를 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 블록도 형태로 도시된다. 또한, 다양한 예시적인 실시예는 상이할 수 있지만, 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 예시적인 실시예의 특정 형상, 구성 및 특성이 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 한도 내에서 다른 예시적인 실시예에서 사용 또는 구현될 수 있다.
달리 명시되지 않는 한, 도시된 예시적인 실시예는 본 발명의 개념이 실제로 구현될 수 있는 몇몇 방식의 다양한 세부 사항의 예시적인 특징을 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, 달리 명시되지 않는 한, 다양한 실시예의 특징, 구성 요소, 모듈, 층, 필름, 패널, 영역 및/또는 양상 등(이하, 개별적으로 또는 집합 적으로 "구성요소"로 지칭됨)은 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 한도 내에서 달리 조합, 분리, 교환 및/또는 재배열될 수 있다.
첨부된 도면에서 단면 해칭 및/또는 음영의 사용은 일반적으로 인접한 구성요소 사이의 경계를 명확하게 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 단면 해칭 또는 음영의 존재 또는 부재는 명시하지 않는 한, 특정 재료, 재료 특성, 치수, 비율, 예시된 구성요소 사이의 공통성 및/또는 그 구성요소의 임의의 다른 특성, 속성, 성질 등에 대한 임의의 선호도 또는 요건을 의미하거나 나타내지 않는다. 또한, 첨부 도면에서, 구성요소의 크기 및 상대적 크기는 명확성 및/또는 설명의 목적을 위해 과장될 수 있다. 예시적인 실시예가 다르게 구현될 수 있는 경우, 특정 공정 순서는 설명된 순서와 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 2개의 연속적으로 기재된 공정은 실질적으로 동시에 수행되거나 기재된 순서와 반대의 순서로 수행될 수 있다. 또한, 동일한 도면 부호는 동일 구성요소를 나타낸다.
층과 같은 구성요소가 또 다른 구성요소 또는 층 "상"에 위치하거나 "그에 연결"되거나 또는 "그에 결합"된 것으로 언급되는 경우, 이는 그 다른 구성요소 또는 층 상에 직접 위치하거나 그에 직접 연결되거나 결합될 수 있거나, 또는 그 사이에 개재되는 구성요소 또는 층이 존재할 수 있다. 그러나, 구성 요소 또는 층이 또 다른 구성요소 또는 층 "상에 직접 위치"하거나 "그에 직접 연결"되거나 또는 "그에 직접 결합"된 것으로 언급되는 경우, 그 사이에 개재되는 구성요소 또는 층이 존재하지 않는다. 이를 위해, "연결된"이라는 용어는 개재되는 구성요소가 있거나 없는 물리적, 전기적 및/또는 유체 연결을 의미할 수 있다. 또한, D1 축, D2 축 및 D3 축은 x, y 및 z 축과 같은 직교 좌표계의 3개의 축으로 제한되지 않고, 더욱 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, D1 축, D2 축 및 D3 축은 서로 직교할 수 있거나, 또는 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 나타낼 수 있다. 본 개시의 목적 상, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나" 및 "X, Y 및 Z로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나"는 X 단독, Y 단독, Z 단독, 또는 예를 들어, XYZ, XYY, YZ 및 ZZ와 같은, X, Y 및 Z 중 둘 이상의 임의의 조합으로 해석될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "및/또는"은 관련된 열거 항목 중 하나 이상의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
"제1", "제2" 등의 용어가 본원에서 다양한 유형의 구성요소를 기재하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 구성요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다. 이들 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 구성요소는 본 개시의 교시를 벗어나지 않는 한도 내에서 제2 구성요소로 지칭될 수 있다.
"밑에"(beneath), "아래에"(below), "바로 밑에"(under), "하부의"(lower), "위에"(above), "상부의"(upper), "상방에"(over), "보다 높은"(higher), (예를 들어, "측벽"에서와 같이) "측부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 설명적인 목적을 위해 그리고, 그에 의해, 도면에 도시된 바와 같은 하나의 구성요소와 다른 구성요소(들)와의 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 나타낸 방향 외에도 사용, 작동 및/또는 제조 동안 장치의 상이한 방향을 포함하는 의도가 있다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집히는 경우, 다른 구성요소 또는 특징부의 "아래에" 또는 "밑"에 있는 것으로 기재된 구성요소는 그 다른 구성요소 또는 특징부의 "위"를 향하게 된다. 따라서, "아래에"라는 예시적인 용어는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 또한, 장치는 다르게 배향될 수 있으므로(예를 들어, 90도 또는 다른 방향으로 회전될 수 있음), 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 용어는 이에 따라 해석될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며 제한하려는 의도가 있는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 단수 형태인 "a," "an," 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한, 복수 형태를 포함하는 의도가 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하다"(comprises), "포함하는"(comprising), "포함한다"(includes) 및/또는 "포함하는"(including)은 언급된 특징, 정수, 단계, 조작, 구성요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 조작, 구성요소, 성분 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다. 또한, 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로", "약" 및 다른 유사한 용어는 정도의 용어가 아닌 근사치의 용어로 사용되므로, 당업자에 의해 인식될 수 있는 측정된 값, 계산된 값 및/또는 제공된 값의 고유한 편차를 고려하기 위해 사용된다는 점에 유의한다.
이상적인 예시적인 실시예 및/또는 중간 구조의 개략도인 단면 및/또는 분해 예시도를 참조하여 다양한 예시적인 실시예가 본원에 설명된다. 따라서, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용 오차의 결과로서 도시된 형상으로부터의 변형이 예상될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 예시적인 실시예는 도시된 특정 영역 형상으로 반드시 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하고, 예를 들어 제조에 기인한 형상의 편차를 포함하는 것으로 해석되어야 된다. 이러한 방식으로, 도면에 도시된 영역은 사실상 개략적일 수 있고, 이들 영역의 형상은 소자의 영역의 실제 형상을 반영하지 않을 수 있으므로, 반드시 제한하려는 의도가 있는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 용어(기술적 및 과학적인 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 바과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에서 정의 된 것과 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서의 그의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들이 상세하게 설명된다. 본원에서 사용되는 것으로, 예시적인 실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 다이오드는 당업계에 알려진 바와 같이 표면적이 약 10,000 μm2 미만인 마이크로 LED를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 마이크로 LED는 특정 용도에 따라 약 4,000 μm2 미만, 또는 약 2,500 μm2 미만의 표면적을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치는 회로 기판(101) 및 그 위에 배치된 복수의 발광 소자들(200)을 포함한다.
회로 기판(101)은 수동 매트릭스 구동 또는 능동 매트릭스 구동을 위한 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 회로 기판(101)은 내부에 배선 및 저항을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 회로 기판(101)은 배선, 트랜지스터들 및 커패시터들을 포함할 수 있다. 회로 기판(101)은 또한 내부에 배치된 회로에 전기적 접속을 허용하기 위한 패드들을 상면에 가질 수 있다.
복수의 발광 소자들(200)이 회로 기판(101) 상에 정렬된다. 각각의 발광 소자(200)는 하나의 픽셀을 구성할 수 있다. 발광 소자(200)는 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d), 발광 다이오드 적층체(100) 및 몰딩부을 가지며, 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)이 회로 기판(101)에 전기적으로 접속된다. 발광 소자들(200)은 회로 기판(101) 상에 배치되며 서로 이격된다.
각 발광 소자(200)는 발광 다이오드 적층체(100)를 포함하며, 각 발광 다이오드 적층체(100)는 하면에 전극 패드들을 가진다. 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)은 각각 전극 패드들에 접속된다.
도 2a는 일 실시예에 따른 발광 소자(200)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 대각선 방향으로 취해진 개략적인 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(200)는 발광 다이오드 적층체(100), 하부 절연층(177), 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d) 및 투명 멤버(175)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드 적층체(100)는 제1 내지 제3 LED 적층들을 포함할 수 있으며, 전극 패드들이 제1 내지 제3 LED 적층들에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2b에서 2개의 전극 패드들(51c, 51d)이 도시되나, 도 5a에 도시한 바와 같이, 전극 패드들(51a 및 51b)이 또한 발광 다이오드 적층체(100)의 아래 부분에 배치될 수 있다. 발광 다이오드 적층체(100)의 구조에 대해서는 뒤에서 더 상세하게 설명된다.
몰딩부(175)는 발광 다이오드 적층체(100)의 측면 및 상면을 덮는다. 몰딩부(175)는 투명 수지나 글래스 등으로 형성될 수 있으며, 발광 다이오드 적층체(100)에서 방출된 광에 투명하다.
하부 절연층(177)이 몰딩부(175) 하부에 배치될 수 있다. 하부 절연층(177)은 투명 절연층으로 형성될 수 있으나, 본 발명 개념이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하부 절연층(177)은 백색 절연층 또는 흑색 절연층을 포함하여 광을 반사시키거나 흡수할 수 있다. 투명 절연층의 예로는 SU8, 폴리이미드(polyimide) 또는 페닐렌(penylene) 등을 들 수 있고, 백색 절연층의 예로는 백색 PSR(photo sensitive resist)을 들 수 있으며, 흑색 절연층의 예로는 흑색 에폭시를 들 수 있다.
하부 절연층(177)은 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)과 발광 다이오드 적층체(100) 사이에 배치되며, 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)을 노출시키는 개구부들을 가진다.
리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)은 하부 절연층(177)의 개구부들을 통해 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)에 접속할 수 있다. 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)은 발광 다이오드 적층체(100)의 하부 영역으로부터 외부로 연장된다. 특히, 리드 전극들(190a, 190b, 190c, 190d)은 각각 발광 다이오드 적층체(100)의 하부 영역의 바깥쪽에 본딩 패드를 가질 수 있으며, 본딩 패드들이 도 1의 회로 기판(101)에 본딩될 수 있다.
도 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 8a, 8b, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 10a, 10b, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b, 20a, 20b, 21a, 21b, 22, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f, 23g, 23h, 및 23i는 예시적인 실시예들에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도들 및 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 기판(21) 상에 제1 LED 적층(23)이 성장된다. 제1 기판(21)은 예컨대 GaAs 기판일 수 있다. 제1 LED 적층(23)은 AlGaInP 계열의 반도체층들로 형성될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(23a), 활성층 및 제2 도전형 반도체층(23b)을 포함한다. 여기서, 제1 도전형은 n형일 수 있고, 제2 도전형은 p형일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(23b)을 부분적으로 제거하여 제1 도전형 반도체층(23a)을 노출시킨다. 도 3a 및 도 3b에 하나의 발광 소자 영역이 도시되지만, 기판(21)은 복수의 발광 소자 영역을 포함할 수 있으며, 각 발광 소자 영역에서 제1 도전형 반도체층(23a)이 노출될 수 있다.
그 후, 제2 도전형 반도체층(23b) 상에 오믹 콘택층(26a)이 형성되고, 오믹 콘택층(26a)을 덮는 반사층(26b)이 형성된다. 오믹 콘택층(26a) 및 반사층(26b)은 예컨대, 리프트 오프 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 오믹 콘택층(26a) 및 반사층(26b)에 의해 제1 반사 전극(26)이 형성된다.
다른 실시예에 있어서, 개구부들을 갖는 절연층이 형성되고, 절연층의 개구부들 내에 오믹 콘택층(26a)이 형성될 수 있으며, 오믹 콘택층(26a) 및 절연층(25)을 덮는 반사층(26b)이 형성될 수도 있다.
오믹 콘택층(26a)은 예를 들어 Au-Zn 합금 또는 Au-Be 합금 등으로 형성될 수 있다. 반사층(26b)은 Al, Ag 또는 Au 등의 반사 금속층을 포함할 수 있다. 또한, 반사층(26b)은 반사 금속층의 접착력을 향상시키기 위해 반사 금속층의 상하면에 Ti, Ta, Ni, Cr 등의 접착 금속층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, Au는 적색광에 대한 반사율이 높고, 청색이나 녹색에 대한 반사율이 낮기 때문에, 제1 LED 적층(23)에 형성되는 반사층(26b)으로 사용될 수 있다. 반사층(26b)은 오믹 콘택층(26a)보다 넓은 면적을 점유하며, 발광 소자 면적의 50% 이상을 커버할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 반사층(26b)는 대부분의 영역을 커버하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 반사 전극(26)은 도시한 바와 같이, 직사각형 형상의 하나의 발광 소자 영역에서 세 모서리 부분이 제거된 형상을 가질 수 있다. 오믹 콘택층(26a)은 나머지 하나의 모서리 부분에 부분적으로 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명 개념이 이에 한정되는 것은 아니며, 오믹 콘택층(26a)은 발광 소자 영역에 걸쳐 넓게 분포될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 하나의 발광 소자 영역을 도시하지만, 기판(21) 상에 복수의 발광 소자 영역들이 제공될 수 있으며, 각 발광 소자 영역에 제1 반사 전극(26)이 형성된다.
노출된 제1 도전형 반도체층(23a) 상에 오믹 전극(28)이 형성된다. 오믹 전극(28)은 제1 도전형 반도체층(23a)에 오믹 콘택하며, 제2 도전형 반도체층(23b)으로부터 절연된다. 도 3A 및 도 3B에서 하나의 오믹 전극(26)을 도시하지만, 복수의 오믹 전극들(28)이 기판(21) 상에서 복수의 발광 소자 영역들에 형성된다. 오믹 전극(28)은 예컨대 Au-Te 합금 또는 Au-Ge 합금 등으로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 이어서, 절연층(29)이 제1 반사 전극(26) 및 오믹 전극(28)상에 형성된다. 절연층(29)은 오믹 전극(28) 및 제1 반사 전극(26)을 각각 노출시키는 개구부들(29a 29d) 및 제1 LED 적층(23)을 노출시키는 개구부들(29b, 29c)을 가진다. 절연층(29)은 예를 들어 SiO2, Si3N4 또는 SOG 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광 투과성 또는 광 불투광성 재료를 포함할 수도 있다. 개구부들(29a, 29b, 29c, 29d)는 각각 발광 소자 영역의 네 모서리 부분에 인접하여 배치될 수 있다.
개구부들(29b, 29c)을 통해 제1 LED 적층의 제2 도전형 반도체층(23b)이 노출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(23b)이 미리 부분적으로 제거될 수 있으며, 따라서, 제1 도전형 반도체층(23a)이 개구부들(29b, 29c)을 통해 노출될 수도 있다. 또 다른 예로서, 제1 LED 적층(23) 상에 연결 패드들이 형성되고, 개구부들(29b, 29c)을 통해 연결 패드들이 노출될 수도 있다. 연결 패드들은 오믹 전극(28) 또는 제1 반사 전극(26)을 형성할 때, 함께 형성될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 제1 LED 적층(23) 상에 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)이 형성된다. 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)은 절연층(29) 상에 형성된다. 이하에서, 전극 패드들(51a, 51b, 51c)는 각각 제1, 제2 및 제3 전극 패드로 지칭되고, 전극 패드(51d)는 공통 전극 패드로 지칭된다.
제1 전극 패드(51a)는 개구부(29a)를 통해 오믹 전극(28)에 접속하고, 제2 및 제3 전극 패드들(51b, 51c)는 각각 개구부(29b, 29c)를 통해 노출된 제1 LED 적층(23)에 접속할 수 있다. 공통 전극 패드(51d)는 개구부(29d)를 통해 제1 반사 전극(26)에 접속한다.
도 6을 참조하면, 제2 기판(31) 상에 제2 LED 적층(33)이 성장되고, 제2 LED 적층(33) 상에 제2 투명 전극(35)이 형성된다. 제2 LED 적층(33)은 질화갈륨 계열의 반도체층들로 형성될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(33a), 활성층(도시하지 않음) 및 제2 도전형 반도체층(33b)을 포함할 수 있다. 활성층은 GaInN 우물층을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 도전형은 n형일 수 있고, 제2 도전형은 p형일 수 있다.
제2 기판(31)은 질화갈륨 계열의 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판으로 제1 기판(21)과 다를 수 있다. 제2 LED 적층(33)은 예컨대 녹색광을 발하도록 GaInN 우물층의 조성비가 정해질 수 있다. 제2 투명 전극(35)은 제2 도전형 반도체층(33b)에 오믹 콘택한다.
제2 투명 전극(35)은 예컨대 적색광에 투명한 금속층 또는 도전성 산화물층으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 제2 투명 전극(35)은 또한 녹색광에 투명할 수 있다.
제2 투명 전극(35) 상에 제1 색 필터(37)가 형성된다. 제1 색 필터(37)는 제1 LED 적층(23)에서 생성된 광을 투과시키고, 제2 LED 적층(33)에서 생성된 광을 반사시킨다. 제1 색 필터(37)는 낮은 주파수 영역, 예컨대, 장파장 영역만 통과시키는 저역 통과 필터(low pass filter), 정해진 파장 대역만 통과시키는 밴드 패스 필터(band pass filter) 또는 정해진 파장 대역만 차단하는 밴드 스탑 필터(band stop filter)일 수 있다. 특히, 제1 색 필터(37)는 굴절률이 서로 다른 절연층을 교대로 적층하여 형성될 수 있다. 예를 들어, TiO2와 SiO2, Ta2O5와 SiO2, Nb2O5와 SiO2, HfO2와 SiO2 또는 ZrO2와 SiO2를 교대로 적층할 수 있다. 특히, 제1 색 필터(37)는 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 분포 브래그 반사기의 스탑 밴드는 TiO2와 SiO2의 두께를 조절하여 제어될 수 있다. 상기 저역 투과 필터 및 밴드 패스 필터 또한 굴절률이 서로 다른 절연층을 교대로 적층하여 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제3 기판(41) 상에 제3 LED 적층(43)이 성장되고, 제3 LED 적층(43) 상에 제3 투명 전극(45) 및 제2 색 필터(47)가 형성된다. 제3 LED 적층(43)은 질화갈륨 계열의 반도체층들로 형성될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(43a), 활성층, 및 제2 도전형 반도체층(43b)을 포함한다. 활성층은 또한 GaInN 우물층을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 도전형은 n형일 수 있고, 제2 도전형은 p형일 수 있다.
제3 기판(41)은 질화갈륨 계열의 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판으로 제1 기판(21)과 다를 수 있다. 제3 LED 적층(43)은 예컨대 청색광을 발하도록 GaInN의 조성비가 정해질 수 있다. 제3 투명 전극(45)은 제2 도전형 반도체층(43b)에 오믹 콘택한다.
제3 투명 전극(45)은 예를 들어, 적색광 및 녹색광에 투명한 금속층 또는 도전성 산화물층으로 형성될 수 있다. 제2 및 제3 투명 전극(35, 45)에 사용되는 도전성 산화물층의 예로는 SnO2, InO2, ITO, ZnO, IZO 등을 들 수 있다.
제2 색 필터(47)는 제1 및 제2 LED 적층(23, 33)에서 생성된 광을 투과시키고, 제3 LED 적층(43)에서 생성된 광을 반사시킨다. 제2 색 필터(47)는 굴절률이 서로 다른 절연층을 교대로 적층하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, TiO2와 SiO2를 교대로 적층하여 형성될 수 있다. 특히, 제2 색 필터(47)는 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 분포 브래그 반사기의 스탑 밴드는 TiO2와 SiO2의 두께를 조절하여 제어될 수 있다. 상기 저역 투과 필터 및 밴드 패스 필터 또한 굴절률이 서로 다른 절연층을 교대로 적층하여 형성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)을 지지하기 위한 임시 지지 기판(151)이 제공된다. 임시 지지 기판(151)은 표면에 앵커(151a)를 가질 수 있으며, 보호층(153), 희생층(155) 및 멤브레인(157)을 가질 수 있다.
도 9a 내지 도 9e는 일 실시예에 따른 임시 지지 기판(151)을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 10a 및 도 10b는 예시적인 실시예들에 따라 제조될 수 있는 임시 지지 기판(151)의 평면도들을 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 예컨대, 실리콘으로 형성될 수 있는 임시 지지 기판(151)의 표면을 식각하여 앵커(151a)를 형성한다. 앵커(151a)는 실질적으로 메쉬 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 임시 지지 기판(151)의 표면에 보호층(153)을 형성한다. 보호층(153)은 임시 지지 기판(151)의 표면을 덮는다. 보호층(153)은 그 위에 형성될 희생층(155)이 에천트에 의해 식각될 때, 임시 지지 기판(151) 표면이 식각되는 것을 방지한다. 따라서, 보호층(153)은 희생층(155)의 에천트에 대해 내성이 강한 물질층으로 형성된다.
도 9c를 참조하면, 보호층(153) 상에 희생층(155)을 형성하고, 앵커(151a)가 노출될 때까지 평탄화한다. 이에 따라, 앵커(151a)로 둘러싸인 제한된 영역 내에 희생층(155)이 배치된다. 희생층(155)은 예를 들어, 폴리 실리콘, SiO2, SiNx, 폴리머, Ti 또는 Ta 등으로 형성될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 이어서, 앵커(151a) 및 희생층(155)을 덮는 멤브레인(157)을 형성한다.
도 9e를 참조하면, 멤브레인(157)을 패터닝하여 희생층(155)을 노출시키는 개구부(157b)를 형성한다. 이 경우, 멤브레인(157)은 앵커(151a)에 의해 형상을 유지한다.
도 10a 및 도 10b에 도시되듯이, 발광 소자 영역에 배치된 멤브레인(157)은 퓨즈(157a)에 의해 앵커(151a)에 부착된 멤브레인(157)에 연결되어 유지될 수 있다.
퓨즈(157a)는 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 11a 내지 도 11f는 예시적인 실시예들에 따른 다양한 형상을 갖는 퓨즈들(157a)를 도시한다.
멤브레인(157) 내에 형성된 개구부(157b)는 에천트가 희생층(155)을 제거하도록 제공될 수 있는 통로로서 기능할 수 있다. 이 경우, 멤브레인(157)은 에천트에 내성을 가질 수 있으며, 희생층(155)을 제거하는 공정 동안 멤브레인은 형상을 유지할 수 있다. 예를 들어, 희생층(155)이 폴리 실리콘을 포함하는 경우, 에천트로 SF6 또는 XeF2 등이 사용될 수 있으며, 멤브레인은 SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있다. 또 다른 예에서, 희생층(155)이 SiO2로 형성된 경우, 에천트는 HF를 포함할 수 있으며, 멤브레인(157)은 Si나 SiNx로 형성될 수 있다. 또한, 희생층(155)이 SiNx로 형성된 경우, 에천트는 H2PO4를 포함할 수 있고, 멤브레인(157)은 SiO2 또는 Si로 형성될 수 있다. 한편, 희생층(155)이 폴리머로 형성된 경우, 에천트는 O2 또는 F2를 포함할 수 있으며, 멤브레인(157)은 Si, SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있다. 또한, 희생층(155)이 Ti 또는 Ta로 형성된 경우, 에천트는 SF6를 포함할 수 있으며, 멤브레인(157)은 Si, SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 임시 지지 기판(151) 상에서 퓨즈(157a)가 형성되는 것으로 설명하지만, 몇몇 실시예들에 있어서, 퓨즈(157a)는 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)을 모두 본딩한 후에 형성될 수도 있다.
이하에서, 임시 지지 기판(151) 상에 제1 내지 제3 LED 적층(23, 33, 43)을 본딩하여 발광 다이오드 적층체(100)를 형성하는 방법에 대해 설명한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)을 임시 지지 기판(151)에 본딩하여 제1 LED 적층(23)을 임시 지지 기판(151)에 결합한다. 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)은 제1 본딩층(53)을 통해 임시 지지 기판(151)에 본딩될 수 있다. 제1 본딩층(53)은 투명 유기물층으로 형성되거나, 투명 무기물층으로 형성될 수 있다. 유기층의 예로는 SU8, 폴리메틸메타아크릴레이트(poly(methylmethacrylate): PMMA), 폴리이미드, 파릴렌, 벤조시클로부틴(Benzocyclobutene:BCB) 등을 들 수 있으며, 무기물층의 예로는 Al2O3, SiO2, SiNx 등을 들 수 있다. 유기물층은 고진공 고압에서 본딩될 수 있으며, 무기물층들은 예컨대 화학기계적 연마 처리로 표면을 평탄화한 후, 플라즈마 등을 이용하여 표면 에너지를 조절하고, 이를 이용하여 고진공에서 본딩될 수 있다.
예를 들어, 본딩 물질층들을 각각 임시 지지 기판(151) 및 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d) 상에 배치하고 이들을 상호 결합하여 제1 본딩층(53)이 형성될 수 있다.
이어서, 기판(21)이 제1 LED 적층으로부터 제거된다. 기판(21)은 예컨대, 화학 식각을 통해 제1 LED 적층(23)으로부터 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(23a)이 노출된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 노출된 제1 도전형 반도체층(23a)의 표면이 텍스쳐링될 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 노출된 제1 LED 적층(23)을 패터닝하여 홀들(L1H2, L1H3, L1H4)이 형성된다. 홀(L1H2) 및 홀(L1H3)은 각각 전극 패드(51b, 51c)를 노출시키며, 홀(L1H4)은 제1 반사 전극(26)을 노출시킨다. 홀(L1H2, L1H3)이 전극 패드들(51b, 51c)을 노출하는 것으로 보이지만, 몇몇 실시예들에 있어서, 연결 패드들이 전극 패드들 상에 배치된 경우, 홀들(L1H2, L1H3)은 연결 패드들을 노출할 수 있다. 도 13a 및 도 13b는 홀(L1H4)을 통해 오믹 콘택층(26a)이 노출된 것을 도시하나, 몇몇 실시예들에 있어서, 반사층(26b)이 홀(L1H4)을 통해 노출될 수도 있다.
한편, 도 13a에 도시되듯이, 오믹 전극(28)의 상부에 배치된 제1 LED 적층(23)의 일부는 그대로 유지되며, 따라서, 오믹 전극(28)은 매립되어 노출되지 않는다. 또한, 제2 LED 적층(23)을 패터닝하는 동안 발광 소자 분리 영역(L1_ISO)에서도 제2 LED 적층(23)이 제거될 수 있으며, 이에 따라, 절연층(29) 또는 제1 본딩층(53)이 노출될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 발광 소자 분리 영역(L1_ISO)에서 절연층(29) 및 제1 본딩층(53)이 제거될 수도 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 상기 홀들(L1H2, L1H3, L1H4)의 측벽을 덮고 제1 도전형 반도체층(23a)의 상면을 적어도 부분적으로 덮는 절연층(61)이 형성된다. 절연층(61)은 SiO2 등으로 형성될 수 있다. 절연층(61)은 각 홀들 내에서 제1 반사 전극(26), 제2 전극 패드(51b) 및 제3 전극 패드(51c)를 노출시킨다.
이어서, 각 홀(L1H2, L1H3, L1H4) 내에 커넥터들(68b, 68c, 68d)이 형성된다. 이하에서, 상기 커넥터들(68b, 68c, 68d)은 각각 제2-1 커넥터, 제3-1 커넥터 및 제1 공통 커넥터로 지칭될 수 있다.
커넥터들(68b, 68c, 68d)은 각각 제2 전극 패드(51b), 제3 전극 패드(51c) 및 공통 전극 패드(51d)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제2-1 커넥터(68b)는 제2 전극 패드(51b)에 직접 접속할 수 있으며, 제3-1 커넥터(68c)는 제3 전극 패드(51c)에 직접 접속할 수 있고, 제1 공통 전극 패드(68d)는 제1 반사 전극(26)에 직접 접속할 수 있다. 커넥터들(68b, 68c, 68d)은 각각 제1 LED 적층(23)을 관통하도록 형성될 수 있다.
커넥터들(68b, 68c, 68d)은 제2 LED 적층(23) 상에 패드 영역들을 가질 수 있다. 다만, 커넥터들(68b, 68c, 68d)은 절연층(61)에 의해 제1 도전형 반도체층(23a)으로부터 절연된다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 제1 LED 적층(23) 상에 도 6에 도시된 제2 LED 적층(33)이 본딩된다. 제1 LED 적층(23) 및 제1 색 필터(37) 상에 각각 본딩 물질층들이 형성되고, 이들을 서로 마주보도록 배치하여 결합함으로써 제2 본딩층(55)이 형성될 수 있다. 제2 본딩층(55)은 또한 커넥터들(68b, 68c, 68d)에 접할 수 있다. 제2 본딩층(55)은 앞서 제1 본딩층(53)과 실질적으로 동일한 물질층으로 형성될 수 있다.
그 후, 제2 기판(31)은 레이저 리프트 오프나 케미컬 리프트 오프 등의 기술을 사용하여 제2 LED 적층(33)으로부터 제거된다. 이에 따라, 제2 LED 적층(33)의 제1 도전형 반도체층(33a)이 노출된다. 노출된 제1 도전형 반도체층(33a)의 표면이 텍스쳐링되어 거칠어진 면이 형성될 수도 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 제2 LED 적층(33)을 관통하는 홀들(L2H2, L2H3, L2H4)을 형성한다. 홀들(L2H2, L2H3, L2H4)은 제2 LED 적층(33), 제2 투명 전극(35), 제1 색 필터(37), 제2 본딩층(55)을 관통할 수 있다. 홀들L2H2, L2H3, L2H4)에 의해 커넥터들(68b, 68c, 68d)이 노출된다. 또한, 홀(L2H4)은 제2 투명 전극(35)의 상면을 부분적으로 노출시킬 수 있다.
제2 LED 적층(33)의 일부는 발광 소자 분리 영역(L2_ISO)에서도 제거될 수 있으며, 이에 따라, 발광 소자 분리 영역(L2_ISO)에서 제2 본딩층(55)의 상면이 노출될 수 있다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 이어서, 절연층(71)을 형성하여 홀들(L2H2, L2H3, L2H4)의 측벽을 덮을 수 있다. 절연층(71)은 또한 제2 LED 적층(33)의 상면을 부분적으로 덮을 수 있다.
이어서, 커넥터들(78b, 78c, 78d)이 상기 홀들(L2H2, L2H3, L2H4) 내에 형성된다. 이하에서, 커넥터(78b)는 제2-2 커넥터, 커넥터(78c)는 제3-2 커넥터, 커넥터(78d)는 제2 공통 커넥터로 지칭될 수 있다. 이들 커넥터들(78b, 78c, 78d)은 제2 LED 적층(33)을 관통하도록 형성될 수 있다.
한편, 제2-2 커넥터(78b)는 제1 도전형 반도체층(33a)을 제2-1 커넥터(68b)에 전기적으로 연결한다. 도시한 바와 같이, 제2-2 커넥터(78b)는 제1 도전형 반도체층(33a)의 상면에 접속할 수 있다. 이를 위해, 절연층(71)은 제1 도전형 반도체층(33a)의 상면을 노출시킨다. 또한, 제2-2 커넥터(78b)는 제2-1 커넥터(68b)의 패드 영역에 접속할 수 있다. 제3-2 커넥터(78c)는 제3-1 커넥터(68c)에, 특히, 제3-1 커넥터(68c)의 패드 영역에 접속할 수 있다. 제3-2 커넥터(78c)는 절연층(71)에 의해 제2 LED 적층(33)으로부터 절연된다.
제2 공통 커넥터(78d)는 제1 공통 커넥터(68d)에 접속하며, 또한, 제2 투명 전극(35)에 접속하여 제2 도전형 반도체층(33b)에 전기적으로 연결된다. 제2 공통 커넥터(78d)는 제1 공통 커넥터(68d)의 패드 영역에 접속할 수 있다. 다만, 제2 공통 커넥터(78d)는 절연층(71)에 의해 제1 도전형 반도체층(33a)으로부터 절연된다.
한편, 제3-2 커넥터(78c) 및 제2 공통 커넥터(78d)는 각각 상단에 패드 영역을 가질 수 있다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 제2 LED 적층(33) 상에 도 7에 도시된 제3 LED 적층(43)이 본딩된다. 커넥터들(78b, 78c, 78d)이 형성된 제2 LED 적층(33) 상에 본딩 물질층이 형성되고, 제2 색 필터(47) 상에 본딩 물질층이 형성되며, 이들을 접합함으로써 제3 본딩층(57)이 형성될 수 있다. 제3 본딩층(57)은 제1 본딩층(53)과 실질적으로 동일한 물질층으로 형성될 수 있다.
제3 기판(41)은 레이저 리프트 오프나 케미컬 리프트 오프 기술을 이용하여 제3 LED 적층(43)으로부터 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(43a)이 노출되며, 노출된 제1 도전형 반도체층(43a) 표면에 표면 텍스쳐링에 의해 거칠어진 면이 형성될 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 제3 본딩층(57)은 제2 LED 적층(33)의 상면 및 측면에 접할 수도 있다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 이어서, 제3 LED 적층(43)을 관통하는 홀들(L3H3, L3H4)을 형성하여 커넥터들(78c, 78d)을 노출시킨다. 상기 홀들(L3H3, L3H4)은 제3 LED 적층(43), 제3 투명 전극(45), 제2 색 필터(47) 및 제3 본딩층(57)을 관통할 수 있다. 홀(L3H3)에 의해 커넥터(78c)가 노출되며, 홀(L3H4)에 의해 커넥터(78d)가 노출된다. 또한, 홀(L3H4)에 의해 제3 투명 전극(45)의 상면이 부분적으로 노출된다. 한편, 커넥터(78b)는 제3 LED 적층(43)으로 덮여 매립된다.
발광 소자 분리 영역에서 제3 LED 적층(43), 제3 투명 전극(45) 및 제2 색 필터(47)의 일부분들이 제거되고 제3 본딩층(57)이 노출될 수 있다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 이어서, 절연층(81)을 형성하여 홀들(L3H3, L3H4)의 측벽을 덮을 수 있다. 절연층(81)은 또한 제3 LED 적층(43)의 상면을 덮을 수도 있다.
이어서, 커넥터들(88c, 88d)이 형성된다. 이하에서, 커넥터(88c)는 제3-3 커넥터로도 지칭되며, 커넥터(88d)는 제3 공통 커넥터로도 지칭된다. 제3-3 커넥터(88c)는 제1 도전형 반도체층(43a)을 제3-2 커넥터(78c)에 연결한다. 제3-3 커넥터(88c)는 제1 도전형 반도체층(43a)의 상면에 접속할 수 있으며, 아울러, 제3-2 커넥터(78c)의 패드 영역에 접속할 수 있다.
제3 공통 커넥터(88d)는 제3 투명 전극(45)에 접속함과 아울러 제2 공통 커넥터(78d)에 접속할 수 있다. 이에 따라, 제3 LED 적층(43)의 제2 도전형 반도체층(43b)이 공통 전극 패드(51d)에 전기적으로 연결된다. 제3 공통 커넥터(88d)는 절연층(81)에 의해 제1 도전형 반도체층(43a)으로부터 절연된다.
도 21a 및 도 21b를 참조하면, 발광 소자 분리 영역에서 제3 본딩층(57), 제2 본딩층(55), 절연층(29) 및 제1 본딩층(53)의 일부분들이 차례로 제거되어 임시 지지 기판(151) 상의 멤브레인(157)이 노출된다. 노출된 멤브레인(157)은 희생층(155)을 노출시키는 개구부들(157b)을 가질 수 있으며, 앵커(151a)를 이용하여 멤브레인(157)을 유지하기 위한 퓨즈(157a)가 형성된 것일 수 있다. 임시 지지 기판(151) 상에서 멤브레인(157)이 패터닝되지 않은 경우, 발광 소자 분리 영역에서 본딩층들을 제거한 후에, 멤브레인(157)을 패터닝하여 개구부들(157b) 및 퓨즈(157a)를 형성할 수도 있다.
이어서, 멤브레인(157)의 개구부들(157b)을 통해 노출된 희생층(155)을 제거한다. 특히, 식각액을 이용하여 희생층(155)을 제거할 수 있으며, 이에 따라, 앵커(151a)로 둘러싸인 영역 내에서 희생층(155)이 제거되고, 멤브레인(157)은 엥커(151a)에 부착되어 엥커(151a)에 의해 지지된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 임시 지지 기판(151) 상에는 복수의 발광 다이오드 적층체(100)들이 배열되며, 이들이 멤브레인(157) 상에 부착된 형태로 유지된다.
이어서, 임시 지지 기판(151) 상에 배치된 발광 다이오드 적층체들(100)을 이용하여 발광 소자(200)를 제조하는 방법이 설명된다.
우선, 도 23a 및 도 23b를 참조하면, 픽커(161)를 이용하여 일정한 간격으로 배치된 발광 다이오드 적층체들(100)을 임시 지지 기판(151)으로부터 분리하여 몰딩 기판(171)으로 이동한다. 몰딩 기판(171) 표면에 접착층(173)이 배치될 수 있으며, 발광 다이오드 적층체들(100)은 접착층(173)에 부착될 수 있다.
발광 다이오드 적층체(100)는 하면에 배치된 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)이 제1 본딩층(53)으로 덮이고, 제1 본딩층(53)에 멤브레인(157)이 부착된 상태로 몰딩 기판(171)에 부착될 수 있다.
이러한 방식에서, 발광 다이오드 적층체들(100)은 임시 지지 기판(151) 상에 배치된 발광 다이오드 적층체들(100)의 간격보다 상대적으로 넓은 간격으로 몰딩 기판(171) 상에 배열된다.
도 23c를 참조하면, 이어서, 몰딩 기판(171) 상에서 몰딩부(175)가 형성된다. 몰딩부(175)는 발광 다이오드 적층체들(100)을 덮어 몰딩한다. 몰딩부(175)는 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)에서 방출되는 광에 투명하다.
도 23d 및 도 23e를 참조하면, 몰딩부(175) 상에 캐리어 기판(181)이 부착되고, 몰딩 기판(171)이 제거된다. 이에 따라, 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)이 위쪽에 배치된 상태로 발광 다이오드 적층체들(100)이 캐리어 기판(181) 상에 배치된다. 캐리어 기판(181) 표면에 접착층(183)이 배치될 수 있으며, 몰딩부(175)가 접착층(183)에 부착될 수 있다.
도 23f를 참조하면, 이어서, 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)이 노출된다. 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d) 상에 배치된 제1 본딩층(53) 및 몰딩부(175)를 그라인딩 등을 이용하여 제거함으로써 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)이 노출될 수 있다.
도 23g를 참조하면, 이어서, 하부 절연층(177)이 형성된다. 하부 절연층(177)은 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)을 노출시키는 개구부들을 갖도록 패터닝된다. 하부 절연층(177)은 투명 절연층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하부 절연층(177)은 백색 또는 흑색 절연층일 수도 있다. 투명 절연층의 예로는 SU8, 폴리이미드(polyimide) 또는 페닐렌(penylene) 등을 들 수 있고, 백색 절연층의 예로는 백색 PSR(photo sensitive resist)을 들 수 있으며, 흑색 절연층의 예로는 흑색 에폭시를 들 수 있다.
도 23h를 참조하면, 이어서, 리드 전극들(190)이 형성된다. 도 2a 및 도 2bd에 도시되듯이, 리드 전극들(190)은 제1 내지 제3 리드 전극들(190a, 190b, 190c) 및 공통 리드 전극(190d)를 포함할 수 있으며, 이들은 각각 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)에 접속된다.
도 23i를 참조하면, 이어서, 하부 절연층(177)과 함께 몰딩부(175)를 다이싱하여 개별 발광 소자로 분리한다. 이에 따라, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 발광 소자(200)가 제공된다. 이 단계에서, 각 발광 소자(200)의 불량 유무를 판단하기 위해 리드 전극들(190)을 이용하여 프로브 테스트가 수행되고, 양품의 발광 소자들(200)이 선택될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예들에 있어서, 반사층 또는 광 차단층이 몰딩부(175)의 측벽을 덮도록 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 발광 소자(200)는 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)을 포함하며, 각 LED 적층의 애노드들은 전기적으로 공통 접속되고, 각 LED 적층의 캐소드들은 독립적으로 접속된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)의 애노드들이 전극 패드들에 독립적으로 접속되고, 캐소드들이 전기적으로 공통 접속될 수도 있다.
발광 소자(100)는 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)로부터 적색, 녹색 및 청색광을 발할 수 있으며, 따라서, 디스플레이 장치에서 하나의 픽셀로 사용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 회로 기판(101) 상에 복수의 발광 소자(200)를 포함할 수 있다. 발광 소자(200)가 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)을 포함하므로, 하나의 픽셀 내에서 서브 픽셀의 면적을 증가시킬 수 있다. 나아가, 하나의 발광 소자(200)를 실장함으로써 제1 내지 제3 LED 적층들(23, 33, 43)을 실장할 수 있어 실장 공정 수를 상당히 줄일 수 있다.
회로 기판(101) 상에 실장된 예시적인 실시예들에 따른 발광 소자들(200)은 수동 매트릭스 방식 또는 능동 매트릭스 방식으로 구동될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 발광 소자(200)는 위에서 설명된 것과 다른 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 임시 지지 기판(151)은 도 9a 내지 도 9e를 참조하여 설명한 것과 다르게 형성될 수 있으며, 임시 지지 기판(151)은 글래스 기판이나 사파이어 기판을 이용하여 형성될 수 있다.
도 24a 내지 도 24d는 일 실시예에 따른 글래스 기판을 이용하여 임시 지지 기판(251)을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 24a를 참조하면, 기판(251) 표면을 부분적으로 식각하여 앵커(251a)를 형성한다. 앵커(251a)는 도 9a를 참조하여 설명한 앵커(151a)와 실질적으로 유사하며, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
도 24b를 참조하면, 이어서, 희생층(155)이 형성된다. 기판(251) 표면을 덮는 희생층을 증착하고 이를 평탄화하여 앵커(251a) 표면을 노출시킬 수 있으며, 이에 따라, 희생층(155)이 앵커(251a)로 둘러싸인 제한된 영역 내에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 글래스 기판이 희생층(155)에 대해 상대적으로 큰 식각 선택비를 갖기 때문에 보호층(153)이 생략될 수 있다.
도 24c 및 도 24d를 참조하면, 이어서, 희생층(155) 및 앵커(251a)를 덮는 멤브레인(157)이 형성될 수 있으며, 멤브레인(157)이 패터닝되어 개구부들(157b) 및 퓨즈(157a)가 형성될 수 있다.
도 25a 내지 도 25d는 또 다른 실시예에 따라 사파이어 기판과 같이 강도가 높은 기판을 이용하여 임지 지지 기판(351)을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 25a를 참조하면, 기판(351) 상에 희생층(355)이 형성된다. 사파이어 기판은 일반적으로 패터닝하여 앵커를 형성하기 어려우므로, 예시적인 실시예에서, 사파이어 기판을 패터닝하는 것은 생략될 수 있다.
도 25b를 참조하면, 이어서, 희생층(355)을 패터닝하여 기판(351) 표면을 노출시킨다. 노출되는 기판(351) 표면이 앵커(351a)로서 기능할 수 있다. 따라서, 노출되는 표면은 도 9a에 도시된 바와 같은 앵커(151a) 형상을 가질 수 있으며, 희생층(355)은 앵커(351a)로 둘러싸일 수 있다.
도 25c를 참조하면, 희생층(355) 상에 멤브레인(357)이 형성된다. 멤브레인(357)은 희생층(355) 및 앵커(351a)를 덮으며, 앵커(351a)에 부착된다.
도 25d를 참조하면, 이어서, 멤브레인(357)이 패터닝되어 개구부들(357b)이 형성되며, 개구부들(357b) 사이에 퓨즈가 형성된다.
상기 임시 지지 기판들(251, 351)이 임시 지지 기판(151)을 대신하여 사용될 수 있으며, 실질적으로 동일한 공정을 거쳐 발광 소자(200)가 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광 소자(200)에서 제1 내지 제3 LED 적층(23, 33, 43)은 전극 패드들(51a, 51b, 51c, 51d)에 가까울수록 장파장의 광을 방출한다. 예를 들어, 제1 LED 적층(23)은 적색광을 발하는 무기 발광 다이오드일 수 있으며, 제2 LED 적층(33)은 녹색광을 발하는 무기 발광 다이오드이고, 제3 LED 적층(43)은 청색광을 발하는 무기 발광 다이오드일 수 있다. 제1 LED 적층(23)은 GaInP 계열의 우물층을 포함할 수 있으며, 제2 LED 적층(33) 및 제3 LED 적층(43)은 GaInN 계열의 우물층을 포함할 수 있다.
제1 LED 적층(23)은 제2 및 제3 LED 적층들(33, 43)에 비해 장파장의 광을 방출할 수 있으므로, 제1 LED 적층(23)에서 생성된 광은 제2 및 제3 LED 적층들(33, 43) 및 기판(41)을 투과하여 외부로 방출될 수 있다. 또한, 제2 LED 적층(33)은 제3 LED 적층(43)에 비해 장파장의 광을 방출할 수 있으므로, 제2 LED 적층(33)에서 생성된 광은 제3 LED 적층(43) 및 기판(41)을 투과하여 외부로 방출될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 있어서, 발광 소자가 당업계에 알려진 바와 같이 표면적이 약 10,000 μm2 미만, 또는 약 4,000 μm2 미만, 또는 약 2,500 μm2 미만인 마이크로 LED를 포함할 경우, 마이크로 LED의 작은 형상 크기에 기인하여 작동에 악영항을 주지 않으면서, 제1 LED 적층(23)은 적색, 녹색, 및 청색광 중 어느 하나를 방출할 수 있고, 제2 및 제3 LED 적층들(33, 43)은 적색, 녹색, 청색광 중 다른 하나를 방출할 수 있다.
한편, 제1 LED 적층(23), 제2 LED 적층(33) 및 제3 LED 적층(43)은 광 추출 효율을 향상시키도록 표면이 텍스쳐링된 제1 도전형 반도체층들(23a, 33a, 43a)을 가질 수 있다. 다만, 제2 LED 적층(33)이 녹색광을 발하는 경우, 녹색광은 적색광이나 청색광에 비해 시감도가 높기 때문에, 제2 LED 적층(33)의 발광 효율보다 제1 LED 적층(23) 및 제3 LED 적층(43)의 발광 효율을 높이는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 LED 적층(23) 및 제3 LED 적층(43)에 표면 텍스쳐링을 적용하여 광 추출 효율을 향상시키되, 제2 LED 적층(33)은 표면 텍스쳐링이 전혀 없거나 거의 없이 사용함으로써 적색광, 녹색광 및 청색광의 광도를 서로 실질적으로 균일하게 맞출 수 있다.
특정 예시적인 실시예 및 구현예가 본원에서 설명되었으나, 다른 실시예 및 변형예가 이러한 설명으로부터 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 개념은 이러한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 청구범위의 더욱 넓은 범위 및 당업자에게 명백하게 되는 다양한 변형예 및 균등한 배열체로 한정된다.

Claims (20)

  1. 제1 LED 서브 유닛;
    상기 제1 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제2 LED 서브 유닛;
    상기 제2 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제3 LED 서브 유닛;
    상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 각각 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들 중 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들; 및
    상기 전극 패드들에 전기적으로 연결됨과 아울러 상기 제1 LED 서브 유닛에서 바깥측으로 연장된 리드 전극들을 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 LED 서브 유닛, 제2 LED 서브 유닛 및 제3 LED 서브 유닛은 독립적으로 구동 가능하며,
    상기 제1 LED 서브 유닛에서 생성된 광은 상기 제2 LED 서브 유닛 및 상기 제3 LED 서브 유닛을 투과하여 외부로 방출되도록 구성되고,
    상기 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광은 상기 제3 LED 서브 유닛을 투과하여 외부로 방출되도록 구성된 디스플레이용 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 LED 서브 유닛들은 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하도록 구성된 제1, 제2, 및 제3 LED 적층을 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리드 전극들은 상기 제1 LED 서브 유닛의 바깥측에 본딩 패드들을 가지는 디스플레이용 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들을 봉지하는 투명 멤버를 더 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 패드들과 상기 리드 전극들 사이에 위치하는 하부 절연층을 더 포함하되,
    상기 리드 전극들은 상기 하부 절연층을 통해 상기 전극 패드들에 접속하는 디스플레이용 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부 절연층은 투명 절연층, 백색 절연층, 및 흑색 절연층 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들을 덮는 투명 멤버를 더 포함하되,
    상기 하부 절연층은 상기 투명 멤버의 하부에 배치된 디스플레이용 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 투명 멤버의 측면과 상기 하부 절연층의 측면은 서로 나란한 디스플레이용 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 패드들은 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛에 공통으로 전기적으로 접속된 공통 전극 패드; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛에 각각 접속된 제1, 제2, 및 제3 전극 패드들을 포함하고,
    상기 리드 전극들은 상기 공통 전극 패드에 전기적으로 연결된 공통 리드 전극, 및 상기 제1, 제2, 및 제3 전극 패드들에 각각 전기적으로 연결된 제1, 제2, 및 제3 리드 전극들을 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 오믹 전극; 및
    상기 전극 패드들과 상기 제1 LED 서브 유닛 사이에 위치하여 상기 제1 LED 서브 유닛에 오믹 콘택하는 제1 반사 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 전극 패드는 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속하고,
    상기 공통 전극 패드는 상기 제1 반사 전극의 하부에서 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 접속하는 디스플레이용 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 반사 전극은 제1 LED 서브 유닛의 제2 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 오믹 콘택층 및 상기 오믹 콘택층을 덮는 반사층을 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 LED 서브 유닛과 상기 제2 LED 서브 유닛 사이에 개재되며, 상기 제2 LED 서브 유닛의 하면에 오믹 콘택하는 제2 투명 전극;
    상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제3 LED 서브 유닛 사이에 개재되며, 제3 LED 서브 유닛의 하면에 오믹 콘택하는 제3 투명 전극; 및
    상기 제2 투명 전극 및 제3 투명 전극을 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 연결하는 공통 커넥터를 더 포함하되,
    상기 공통 커넥터는 상기 제1 반사 전극 상부에서 상기 제1 반사 전극에 전기적으로 접속되며, 상기 제1 반사 전극을 통해 상기 공통 전극 패드에 전기적으로 접속되는 디스플레이용 발광 소자.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 공통 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제1 공통 커넥터, 상기 제2 투명 전극과 상기 제1 공통 커넥터를 전기적으로 연결하기 위한 제2 공통 커넥터 및 상기 제3 투명 전극과 상기 제3 공통 커넥터를 전기적으로 연결하기 위한 제3 공통 커넥터를 포함하고,
    상기 제1 공통 커넥터 및 제2 공통 커넥터는 각각 상기 제2 공통 커넥터 및 상기 제3 공통 커넥터의 접속을 위한 패드 영역을 가지는 디스플레이용 발광 소자.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 LED 서브 유닛과 상기 제2 투명 전극 사이에 배치된 제1 색 필터;
    상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제3 투명 전극 사이에 배치된 제2 색 필터를 더 포함하고,
    상기 제1 색 필터는 제1 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 투과하고, 상기 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 반사하며,
    상기 제2 색 필터는 상기 제1 및 제2 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 투과하고, 상기 제3 LED 서브 유닛에서 생성된 광을 반사하는 디스플레이용 발광 소자.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 LED 서브 유닛과 상기 제2 전극 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제2 커넥터; 및
    상기 제3 LED 서브 유닛과 상기 제3 전극 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제3 커넥터를 더 포함하되,
    상기 제2 커넥터는 상기 제2 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되며,
    상기 제3 커넥터는 상기 제3 LED 서브 유닛의 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 디스플레이용 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 커넥터 및 제3 커넥터 중 적어도 하나는 상기 제1 도전형 반도체층에 직접 접촉하는 디스플레이용 발광 소자.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제2 하부 커넥터 및 상기 제2 LED 서브 유닛을 관통하는 제2 상부 커넥터를 포함하고,
    상기 제3 커넥터는 상기 제1 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 하부 커넥터, 상기 제2 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 하부 커넥터 및 상기 제3 LED 서브 유닛을 관통하는 제3 상부 커넥터를 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 및 제3 LED 서브 유닛들을 상기 전극 패드들에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터들을 더 포함하되,
    상기 커넥터들과 상기 전극 패드들은 서로 다른 재료를 포함하는 디스플레이용 발광 소자.
  20. 회로 기판; 및
    상기 회로 기판 상에 정렬된 복수의 발광 소자들을 포함하되,
    상기 발광 소자들 중 적어도 하나는,
    제1 LED 서브 유닛;
    상기 제1 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제2 LED 서브 유닛;
    상기 제2 LED 서브 유닛 상에 위치하는 제3 LED 서브 유닛;
    상기 제1 LED 서브 유닛의 하부에 배치되며, 각각 상기 제1, 제2, 및 제3 LED 서브 유닛들 중 적어도 하나에 전기적으로 연결된 전극 패드들; 및
    상기 전극 패드들에 전기적으로 연결됨과 아울러 상기 제1 LED 서브 유닛에서 바깥측으로 연장된 리드 전극들을 포함하고,
    상기 발광 소자의 전극 패드들이 상기 회로 기판에 전기적으로 접속된 디스플레이 장치.
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