WO2021137654A1 - 발광 소자 및 그것을 갖는 led 디스플레이 장치 - Google Patents

발광 소자 및 그것을 갖는 led 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021137654A1
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led unit
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electrode
light
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PCT/KR2020/019485
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이정훈
이소라
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서울바이오시스주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting element and an LED display device having the same.
  • a light emitting diode is an inorganic light source and is used in various fields such as display devices, vehicle lamps, and general lighting. Light emitting diodes have long lifespan, low power consumption, and fast response speed, so they are rapidly replacing existing light sources.
  • a conventional light emitting diode has been mainly used as a backlight light source in a display device.
  • an LED display that directly implements an image using a light emitting diode has been developed.
  • Such an LED display is called a micro LED or a mini LED depending on the size of the light emitting device.
  • a display device generally implements various colors by using a mixed color of blue, green, and red.
  • the display device includes a plurality of pixels to implement various images, each pixel has blue, green, and red sub-pixels, a color of a specific pixel is determined through the colors of these sub-pixels, and a combination of these pixels.
  • the LED can emit light of various colors according to its material, so that individual light emitting elements emitting blue, green, and red are arranged on a two-dimensional plane to provide a display device.
  • individual light emitting elements emitting blue, green, and red are arranged on a two-dimensional plane to provide a display device.
  • the number of light emitting devices increases, and the mounting process takes a lot of time.
  • a stacked light emitting device is being studied. For example, by manufacturing a light emitting device in which a red LED, a blue LED, and a green LED are stacked, red, blue, and green light can be implemented using a single light emitting device. Accordingly, one pixel emitting red, blue, and green light can be provided by one light emitting element, so that the number of light emitting elements mounted in the display device can be reduced to 1/3 of the number of conventional light emitting elements. .
  • Exemplary embodiments provide a light emitting device of a novel structure suitable for an LED display device and an LED display device having the same.
  • Exemplary embodiments provide an LED display device capable of changing the order of stacked LEDs without being limited by the wavelength of light emitted from the LEDs.
  • Exemplary embodiments provide a light emitting element capable of forming electrodes without affecting the light emitting area of the LEDs and an LED display device having the same.
  • An exemplary embodiment provides a display device, the display device comprising: a display substrate; and a first LED unit including light emitting devices arranged on the upper surface of the display substrate, wherein at least one of the light emitting devices includes a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; and a third LED unit including a third light emitting stack, wherein the second LED unit is disposed between the first LED unit and the third LED unit, and each of the first to third light emitting stacks comprises a first a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, wherein the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer in the first to third light emitting stacks are disposed in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate are stacked
  • An exemplary embodiment provides a display device, the display device comprising: a display substrate; and a light emitting device arranged on an upper surface of the display substrate, wherein at least one of the light emitting devices comprises: a first LED unit including a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; a third LED unit comprising a third light emitting stack; a first adhesive layer bonding the first LED unit and the second LED unit; and a second adhesive layer coupling the second LED unit and the third LED unit, wherein the first to third LED units are coupled in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate.
  • An exemplary embodiment provides a light emitting device comprising: a first LED unit comprising a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; a third LED unit comprising a third light emitting stack; a first adhesive layer bonding the first LED unit and the second LED unit; a second adhesive layer bonding the second LED unit and the third LED unit; a first electrode electrically connected to the first LED unit; a second electrode electrically connected to the second LED unit; a third electrode electrically connected to the third LED unit; and a common electrode electrically connected to the first to third LED units, wherein the second electrode is electrically connected to the second LED unit at a side of the second LED unit.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 ;
  • FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module according to an embodiment.
  • 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • 17 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device according to an embodiment.
  • 19 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module according to an embodiment.
  • 20 is a schematic perspective view illustrating an LED display device according to an embodiment.
  • An exemplary embodiment provides a display device, the display device comprising: a display substrate; and a first LED unit including light emitting devices arranged on the upper surface of the display substrate, wherein at least one of the light emitting devices includes a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; and a third LED unit including a third light emitting stack, wherein the second LED unit is disposed between the first LED unit and the third LED unit, and each of the first to third light emitting stacks comprises a first a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, wherein the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer in the first to third light emitting stacks are disposed in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate are stacked
  • the semiconductor layers are stacked in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate, light emitted from the semiconductor layers may be emitted to the outside without having to pass through another light emitting stack. Accordingly, the order of stacking the first to third light emitting stacks is not limited to the wavelength of the emitted light.
  • each of the first to third light emitting stacks may further include an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer.
  • one of the first to third LED units may emit red light, another may emit green light, and the other may emit blue light.
  • the second LED unit may emit red light.
  • the second LED unit emitting red light cannot be disposed between the first and third LED units emitting light of shorter wavelength because blue light or green light is absorbed by the light emitting stack emitting red light.
  • the light emitted from the second LED unit may be emitted to the outside without passing through the first LED unit and the third LED unit, and thus, the second LED unit may be configured to emit red light.
  • the at least one light emitting device may further include a substrate disposed on the third LED unit side. Furthermore, the at least one light emitting device may further include a substrate disposed on the side of the first LED unit.
  • the light emitting devices may be spaced apart from each other by a black material. Accordingly, the contrast ratio of the light emitting devices can be improved.
  • the display substrate may include a plurality of light emitting device modules arranged in parallel to each other, wherein the light emitting device modules are each in which the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer are stacked. It may include a plurality of light emitting devices coupled to each other along the direction.
  • the light emitting devices in the light emitting device module may include a black material substrate.
  • the display device may further include a black material disposed in a region between the light emitting device modules.
  • the at least one light emitting element includes a first electrode electrically connected to the first LED unit, a second electrode electrically connected to the second LED unit, a third electrode electrically connected to the third LED unit, and the third electrode electrically connected to the third LED unit. It may further include a common electrode electrically connected in common to the first to third LED units.
  • first to third LED electrodes and the common electrode may be disposed between the at least one light emitting device and the display substrate.
  • the display device may further include a carrier substrate disposed between the display substrate and the at least one light emitting element, wherein the carrier substrate connects the first to third electrodes and the common electrode to connection pads of the display substrate. It may have connectors that electrically connect to the
  • An exemplary embodiment provides a display device, the display device comprising: a display substrate; and a light emitting device arranged on an upper surface of the display substrate, wherein at least one of the light emitting devices comprises: a first LED unit including a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; a third LED unit comprising a third light emitting stack; a first adhesive layer bonding the first LED unit and the second LED unit; and a second adhesive layer coupling the second LED unit and the third LED unit, wherein the first to third LED units are coupled in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate.
  • the light emitted from the first to third LED units may be emitted to the outside without passing through other LED units.
  • the second LED unit may emit red light.
  • An exemplary embodiment provides a light emitting device comprising: a first LED unit comprising a first light emitting stack; a second LED unit comprising a second light emitting stack; a third LED unit comprising a third light emitting stack; a first adhesive layer bonding the first LED unit and the second LED unit; a second adhesive layer bonding the second LED unit and the third LED unit; a first electrode electrically connected to the first LED unit; a second electrode electrically connected to the second LED unit; a third electrode electrically connected to the third LED unit; and a common electrode electrically connected to the first to third LED units, wherein the second electrode is electrically connected to the second LED unit at a side of the second LED unit.
  • the light emitting device may be mounted on the display substrate such that the first to third LED units are aligned in a horizontal direction with respect to the upper surface of the display substrate.
  • first electrode, the second electrode, the third electrode, and the common electrode may be disposed on the same side surface of the light emitting device.
  • the light emitting device may include: a first substrate coupled to the first LED unit; and a second substrate coupled to the second LED unit, wherein the first substrate and the second substrate include a through hole, and any one of the first electrode and the common electrode is the first substrate may be electrically connected to the first LED unit through a through hole of the , and any one of the third electrode and the common electrode may be electrically connected to the third LED unit through a through hole of the second substrate.
  • the light emitting device may further include a substrate disposed on the third LED unit side, and a portion of the third electrode may be disposed on a side surface of the substrate.
  • the first LED unit may further include a first reflective layer disposed on the first light emitting stack
  • the second LED unit may further include a second reflective layer disposed on the second light emitting stack.
  • the third LED unit may further include a third reflective layer and a fourth reflective layer disposed on both sides of the third light emitting stack.
  • the light emitting device includes: a first ohmic electrode interposed between the first light emitting stack and the first reflective layer; a second ohmic electrode interposed between the second light emitting stack and the second reflective layer; and a third ohmic electrode interposed between the third light emitting stack and the third reflective layer.
  • the first LED unit may further include a first contact electrode in ohmic contact with the first light emitting stack, wherein the second LED unit has a second contact in ohmic contact with the second light emitting stack.
  • An electrode may be further included, and the third LED unit may further include a third contact electrode in ohmic contact with the third light emitting stack.
  • at least one of the first to third light emitting stacks or at least one of the first to third contact electrodes may have irregularities.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an LED display device 1000 according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the cut-out line A-A' of FIG. 1
  • FIG. 3 is an embodiment according to an embodiment. It is a schematic perspective view for explaining a light emitting device.
  • the LED display device 1000 includes a display substrate 101 and a plurality of light emitting devices 100 .
  • LED display device 1000 may be a so-called micro-LED display device, a light emitting area of one sub-pixel 10,000um 2 or less, and further, 4,000um 2 or less, and further, can 1,000um 2 or less.
  • the display substrate 101 may include circuits connected to the light emitting devices 100 .
  • Connection pads 103 may be exposed on the display substrate 101 , and the light emitting devices 100 may be connected to the connection pads 103 .
  • the light emitting devices 100 may be aligned on the display substrate 101 .
  • the light emitting devices 100 may be arranged on the display substrate 101 in a matrix shape, and each light emitting device 100 may constitute one pixel.
  • the light emitting device 100 may include a first LED unit LEU1 , a second LED unit LEU2 , a third LED unit LEU3 , and adhesive layers 61 and 63 . Also, as illustrated in FIG. 3 , first to third electrodes 20e , 30e , and 40e and a common electrode 50e may be included.
  • the first LED unit LEU1 may emit light of a first color
  • the second LED unit LEU2 may emit light of a second color
  • the third LED unit LEU3 may emit light of a third color.
  • Lights of the first to third colors may be red, green, and blue lights, respectively, but their order may be reversed.
  • the light of the first color may be green light
  • the light of the second color may be red light
  • the light of the third color may be blue light.
  • the stacking order is limited by the wavelength of emitted light, but in the light emitting device of this embodiment, the wavelength of light emitted from the LED units LEU1, LEU2, and LEU3 does not limit the stacking order.
  • the first LED unit LEU1 emits red light
  • the second LED unit LEU2 emits green light
  • the third LED unit LEU3 emits blue light. It is described as emitting.
  • Each of the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer. These layers are placed perpendicular to the top surface of the display substrate 101 . That is, in the conventional stacked light emitting device, the semiconductor layers are stacked in the vertical direction (z direction), which is the direction in which light is emitted from the top surface of the display substrate, but in the light emitting device of this embodiment, the semiconductor layers are disposed in the horizontal direction (x direction) is stacked. Light is emitted in the z direction, where the x direction is generally perpendicular to the z direction.
  • the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer will be described in detail later with reference to FIG. 4 .
  • the first bonding layer 61 is disposed between the first LED unit LEU1 and the second LED unit LEU2 to couple them.
  • the second adhesive layer 63 is disposed between the second LED unit LEU2 and the third LEU unit LEU3 to couple them. That is, the first, second, and third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 are coupled to each other by the first and second adhesive layers 61 and 63 to constitute one light emitting device 100 .
  • One light emitting device 100 may include the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 to emit light of at least the first to third colors, thus providing one pixel. have.
  • the first and second adhesive layers 61 and 63 may include a non-conductive material that transmits light to the first and second adhesive layers 61 and 63 .
  • the first and second adhesive layers 61 , 63 may include, for example, an optically clear adhesive (OCA), for example, epoxy, polyimide, SU8, spin-on-glass (SOG), benzocyclo butene (BCB), but is not limited thereto.
  • OCA optically clear adhesive
  • the first and second adhesive layers 61 and 63 may be formed of an opaque material.
  • the first and second adhesive layers 61 and 63 may include a light absorbing material or a light reflecting material.
  • the first electrode 20e, the second electrode 30e, the third electrode 40e, and the common electrode 50e are formed to independently drive the first to third LED units LEU1, LEU2, and LEU3. do.
  • the first electrode 20e may be electrically connected to the anode electrode of the first LED unit LEU1
  • the second electrode 30e may be electrically connected to the anode electrode of the second LED unit LEU2.
  • the third electrode 40e may be electrically connected to the anode electrode of the third LED unit LEU3.
  • the common electrode 50e may be electrically connected to the cathode electrodes of the first, second, and third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 .
  • first to third electrodes 20e, 30e, and 40e are electrically connected to the cathode electrodes of the first to third LED units LEU1, LEU2, and LEU3, respectively, and the common electrode 50e ) may be commonly electrically connected to the anode electrodes of the first, second, and third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 .
  • the first electrode 20e may be electrically connected to the first LED unit LEU1 from the side of the first LED unit LEU1 .
  • the second electrode 30e may be electrically connected to the second LED unit LEU2 from the side of the second LED unit LEU2
  • the third electrode 40e is connected to the third from the side of the third LED unit LEU3 . It can be electrically connected to the LED unit LEU3.
  • the common electrode 50e may be disposed over side surfaces of the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 to be electrically connected to the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 .
  • a portion of the first electrode 20e may be disposed on the first adhesive layer 61 .
  • a portion of the second electrode 30e may be disposed on the second adhesive layer 63 to increase the area of the second electrode 30e.
  • the shapes of the electrodes 20e, 30e, 40e, and 50e are not particularly limited, and may vary, for example, in a rectangular shape, a circular shape, or a polygonal shape. Also, before the electrodes 20e, 30e, 40e, and 50e are formed, an insulating layer may be formed to partially expose the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 . The electrodes 20e, 30e, 40e, and 50e may be electrically connected to portions exposed by the insulating layer.
  • the first, second, and third electrodes 20e , 30e , 40e and the common electrode 50e may be bonded to the connection pads 103 on the display substrate 101 . Accordingly, the first, second, and third electrodes 20e , 30e , 40e and the common electrode 50e may be disposed between the light emitting device 100 and the display substrate 101 , and the first to third The LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 may emit light upward through opposite surfaces of the first to third electrodes 20e , 30e , and 40e .
  • the first LED unit LEU1 , the second LED unit LEU2 , and the third LED unit LEU3 are horizontally coupled to the upper surface of the display substrate 101 . Accordingly, since the light emitted from the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 do not interfere with each other, the stacking order of these units can be freely changed. Furthermore, since the first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 are closely coupled to each other, color mixing of light emitted from them is easy, and the area occupied by the light emitting device 100 on the display substrate 1000 . can be minimized so that the pixel size can be freely adjusted.
  • the light emitting device 100 may be provided from a light emitting stack structure in which first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 are stacked.
  • first to third LED units LEU1 , LEU2 , and LEU3 are stacked.
  • various light emitting stack structures will be described with reference to FIGS. 4 to 7 .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • the light emitting stack structure includes a substrate 11 , a first light emitting stack 20 , a second light emitting stack 30 , and a third light emitting stack 40 .
  • the first light emitting stack 20 includes a first conductivity type semiconductor layer 21 , an active layer 23 , and a second conductivity type semiconductor layer 25
  • the second light emitting stack 30 is a first conductivity type semiconductor layer 25 .
  • the third light emitting stack 40 has a first conductivity type semiconductor layer 41 , an active layer 43 , and a second conductivity type semiconductor layer 35 .
  • a conductive semiconductor layer 45 is included.
  • contact electrodes 25p, 35p, and 45p may be disposed on the second conductivity-type semiconductor layers 25 , 35 , and 45 of each of the light emitting stacks 20 , 30 , and 40 .
  • the substrate 11 may be a growth substrate capable of epitaxially growing the third light emitting stack 40 , for example, a sapphire substrate.
  • the substrate 11 is not limited to the sapphire substrate, and may include various other transparent insulating materials.
  • the substrate 11 may include glass, quartz, silicon, an organic polymer, or an organic-inorganic composite material, for example, silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), indium gallium nitride. (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), aluminum nitride (AlN), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), or a silicon substrate.
  • the substrate 11 may include irregularities on its upper surface, for example, it may be a patterned sapphire substrate. By including the unevenness on the upper surface, the unevenness may be formed on the lower surface of the third light emitting stack 40 in contact with the substrate 11 , and the extraction efficiency of light generated by the third light emitting stack 40 may be increased.
  • the substrate 11 may be removed while manufacturing the light emitting device 100 , but is not limited thereto, and may be left.
  • the first light emitting stack 20 may include, but is not limited to, a semiconductor material emitting red light such as AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, and GaP.
  • the second light emitting stack 30 may include a semiconductor material emitting green light, such as GaN, InGaN, GaP, AlGaInP, AlGaP, or the like.
  • the second contact electrode 35p is disposed on the second conductivity type semiconductor layer 35 of the second light emitting stack 30 .
  • the third light emitting stack 40 may include, but is not limited to, a semiconductor material emitting blue light such as GaN, InGaN, ZnSe, or the like.
  • the third contact electrode 45p is disposed on the second type semiconductor layer 45 of the third light emitting stack 40 .
  • Each of the first conductivity type semiconductor layers 21 , 31 , 41 and the second conductivity type semiconductor layers 25 , 35 , 45 of the first, second and third light emitting stacks 20 , 30 and 40 is It may have a single-layer structure or a multi-layer structure and, in some embodiments, may include a superlattice layer.
  • the active layers 23 , 33 , and 43 of the first, second, and third light emitting stacks 20 , 30 , 40 may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
  • the first conductivity-type semiconductor layers 21 , 31 , and 41 of each light emitting stack may be n-type, and the second conductivity-type semiconductor layers 25 , 35 , 45 may be p-type.
  • the third light emitting stack 40 may have an oppositely stacked sequence as compared with the first light emitting stack 20 and the second light emitting stack 30 , so that the p-type semiconductor layer 45 is formed as an active layer ( 43), so that the manufacturing process can be simplified.
  • the n-type and the p-type may be interchanged with each other.
  • Each of the first, second, and third contact electrodes 25p , 35p , and 45p is not particularly limited as long as it is a material that makes ohmic contact with the second conductivity-type semiconductor layers 25 , 35 , and 45 .
  • Each of the first, second, and third contact electrodes 25p, 35p, and 45p may include a transparent conductive material that transmits light, but is not limited thereto.
  • the contact electrodes 25p, 35p, and 45p may include a transparent conductive oxide (TCO), for example, SnO, InO 2 , ZnO, ITO, ITZO, or the like.
  • TCO transparent conductive oxide
  • the first adhesive layer 61 is disposed between the first light emitting stack 20 and the second light emitting stack 30
  • the second adhesive layer 63 is disposed between the second light emitting stack 30 and the third light emitting stack 40 . is placed on Since the materials of the first and second adhesive layers 61 and 63 are similar to those described above, detailed descriptions thereof will be omitted to avoid duplication.
  • the first conductivity type semiconductor layer 41 , the third active layer 43 and the second conductivity type semiconductor layer 45 of the third light emitting stack 40 may be formed by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular method. It may be sequentially grown on the substrate 11 by a beam epitaxy (MBE) method.
  • the third contact electrode 45p may be formed on the second conductivity type semiconductor layer 45 by, for example, a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method, and may have transparent conductivity such as SnO, InO 2 , ZnO, ITO, or ITZO. It may include an oxide (TCO) or an ohmic metal layer.
  • the substrate 11 includes Al 2 O 3 (eg, a sapphire substrate), and the third contact electrode 45p is oxidized. It may include a transparent conductive oxide (TCO) such as tin or Ni/Au.
  • TCO transparent conductive oxide
  • the first and second light emitting stacks 20 and 30 may be similarly formed by sequentially growing a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, respectively, on a temporary substrate.
  • the contact electrodes may be respectively formed on the second conductivity type semiconductor layer by, for example, plating, physical vapor deposition, or chemical vapor deposition.
  • the first light emitting stack 20 may be attached to the second light emitting stack 30 through a first adhesive layer 61
  • the second light emitting stack 30 may be attached to the third light emitting stack 40 .
  • the temporary substrate on the second light emitting stack 30 is removed.
  • the first light emitting stack 20 grown on another temporary substrate on the second light emitting stack 30 may be attached through the first adhesive layer 61 .
  • the temporary substrate on the first light emitting stack 20 may be removed from the first light emitting stack 20 .
  • first and second light emitting stacks 20 and 30 may be coupled to each other with the first adhesive layer 61 interposed therebetween, and a temporary substrate of the first and second light emitting stacks 20 and 30 . At least one of them may be removed by a laser lift-off process, a chemical process, a mechanical process, or the like.
  • first and second light emitting stacks 20 and 30 may be coupled to the third light emitting stack 40 with the second adhesive layer 63 interposed therebetween, and the first and second light emitting stacks 20 and 30 .
  • the rest of the temporary substrate may be removed by a laser lift-off process, a chemical process, a mechanical process, or the like.
  • the light emitting stack structure according to the present embodiment is patterned, and first to third electrodes 20e, 30e, and 40e and a common electrode 50e are formed on side surfaces of the first to third light emitting stacks 20 , 30 and 40 .
  • the first LED unit LEU1 described above includes a first light emitting stack 20 and a first contact electrode 25p
  • the second LED unit LEU2 includes a second light emitting stack 30 and a second contact electrode ( 35p)
  • the third LED unit LEU3 includes a third light emitting stack 40 and a third contact electrode 45p.
  • the display apparatus 1000 may be provided by arranging the light emitting elements 100 individually or collectively on the display substrate 101 .
  • the first to third electrodes 20e , 30e , 40e and the common electrode 50e formed on the light emitting device 100 may be bonded to the connection pads 103 on the display substrate 101 .
  • the light emitting stack structure is shown and described as including three light emitting stacks 20 , 30 , 40 , the present disclosure is not limited to a specific number of light emitting stacks.
  • the light emitting stack structure may include two or more light emitting stacks.
  • the light emitting device 100 may include, but is not limited to, three light emitting stacks 20 , 30 , and 40 , and may include two or four or more light emitting stacks.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • the light emitting stack structure according to this embodiment is substantially similar to the light emitting stack structure described with reference to FIG. 4 , but a third adhesive layer 65 is formed between the substrate 11 and the third light emitting stack 40 . There is a difference in what was added.
  • the substrate 11 is a support substrate for supporting the first to third light emitting stacks 20 , 30 , and 40 , and does not need to be a growth substrate for growing the third light emitting stack 40 .
  • the substrate 11 may be a sapphire substrate, but is not limited thereto, and may be a black material that absorbs light, such as black epoxy or black silicon, or a material that reflects light, such as white epoxy.
  • the substrate 11 may be bonded to the third light emitting stack 40 directly or by a third adhesive layer 65 .
  • the substrate 11 may be separated from the third light emitting stack 40 to provide the light emitting device 100 , but is not limited thereto, and may remain attached to the third light emitting stack 40 . .
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • the light emitting stack structure according to the present embodiment is similar to the light emitting stack structure described with reference to FIG. 5 , but the first conductivity type semiconductor layer 41 of the third light emitting stack 40 is of the second conductivity type. It is replaced with the semiconductor layer 45 , and thus, there is a difference in that the third contact electrode 45p is disposed between the third adhesive layer 65 and the second conductivity type semiconductor layer 45 .
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting stack structure for manufacturing a light emitting device according to an embodiment.
  • the light emitting stack structure according to this embodiment is substantially similar to the light emitting stack structure described with reference to FIG. 4 , but on both sides of the first to third light emitting stack structures 20 , 30 and 40 , respectively. There is a difference in the arrangement of 11a and 11b).
  • the substrate 11a may be a growth substrate for growing the third light emitting stack 40 , but is not limited thereto.
  • the substrate 11a may be attached to the third light emitting stack 40 through the third adhesive layer 65 , or may be directly attached without the third adhesive layer 65 . may be
  • the substrate 11b may be a growth substrate for growing the first light emitting stack 20 , but is not limited thereto.
  • the substrate 11b may also be attached to the first light emitting stack 20 directly or via an adhesive layer.
  • the order of the first to third light emitting stacks 20 , 30 , and 40 disposed between the substrate 11a and the substrate 11b is not particularly limited.
  • the substrate 11b is a growth substrate for growing the first light emitting stack 20 , the first light emitting stack 20 emits green light, and the second light emitting stack 30 emits red light and the third light emitting stack 40 may emit blue light.
  • both the substrate 11a and the substrate 11b may be sapphire substrates.
  • the substrate 11a and the substrate 11b may be a black material that absorbs light, for example, black epoxy or black silicon.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view illustrating a light emitting device 100a according to an exemplary embodiment.
  • the light emitting device 100a is substantially similar to the light emitting device 100 , except that it further includes a substrate 11 . That is, the light emitting device 100a may be provided by dividing the light emitting stacks 20 , 30 , and 40 without removing the substrate 11 from the light emitting stack structure of FIG. 4 . In the present embodiment, a portion of the third electrode 40e may be disposed on the substrate 11 , so that the third electrode 40e is easily formed.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating a light emitting device 100b according to an exemplary embodiment.
  • the light emitting device 100b includes, for example, light emitting stacks together with the substrates 11a and 11b without removing the substrates 11a and 11b from the light emitting stack structure of FIG. 7 .
  • the light emitting device 100b may be provided.
  • the substrates 11a and 11b may be a transparent substrate such as a sapphire substrate, but are not limited thereto, and may be a black material that absorbs light, such as black epoxy or black silicon.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module according to an embodiment.
  • the light emitting device module includes a plurality of light emitting devices 100b.
  • the light emitting devices 100b of FIG. 9 are coupled in the stacking direction of the first to third light emitting units LEU1 , LEU2 , and LEU3 . That is, the substrates 11a and 11b of the neighboring light emitting devices 100b may be coupled to each other.
  • Two or more light emitting devices 100b may be coupled along the stacking direction, and accordingly, a pillar-shaped light emitting device module may be provided.
  • the light emitting device module may be mounted on the display substrate 101, thus making the mounting process easier.
  • the substrates 11a and 11b are formed of a black material, light interference between the light emitting devices 100b may be prevented.
  • an anti-reflection film or an anti-scattering film may be added to the light emission surface of the light emitting device module.
  • the anti-reflection film or the anti-scattering film may be formed of an inorganic or organic material of oxide or nitride, for example, SiO2, SiNx, Al2O3, epoxy, or the like.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • the LED display device is provided by mounting the light emitting device module of FIG. 10 on the display substrate 101 .
  • Light-emitting device modules in which a plurality of light-emitting devices are coupled in the longitudinal direction are provided, and a display device can be provided by arranging these light-emitting device modules on the display substrate 101 .
  • FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • the LED display device according to the present embodiment is substantially similar to the LED display device described with reference to FIG. 11 , except that the light blocking material 110 is further included.
  • the light blocking material 110 may cover both side surfaces of the pillar-shaped light emitting device module. When a plurality of light emitting device modules are disposed, the light blocking material 110 may fill a region between the light emitting device modules and further cover outer side surfaces of the light emitting device modules.
  • the light blocking material 110 may be formed of, for example, a light absorbing material such as a black material or a light reflecting material such as white epoxy. Accordingly, optical interference between the light emitting device modules can be prevented.
  • a black material such as a black material
  • a light reflecting material such as white epoxy. Accordingly, optical interference between the light emitting device modules can be prevented.
  • the black material for the substrates 11a and 11b and preventing light interference between the light emitting device modules by using the black material the contrast ratio between pixels may be increased.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view for explaining an LED display device according to an embodiment.
  • the LED display device is substantially similar to the LED display device described with reference to FIG. 12 , but further includes a transparent film 120 for reducing light scattering or light reflection, for example, an anti-scattering film.
  • a transparent film 120 for reducing light scattering or light reflection for example, an anti-scattering film.
  • the transparent layer 120 may reduce light interference between pixels and may reduce light scattering or light reflection.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module according to an embodiment.
  • the light emitting device module according to the present embodiment is substantially similar to the light emitting device module described with reference to FIG. 10 , except that the substrate 11b is omitted in the region between the light emitting devices.
  • the light emitting device module of this embodiment may be provided by combining the light emitting device 100a described with reference to FIG. 8 and the light emitting device 100b described with reference to FIG. 9 with each other.
  • the distance between the light emitting elements can be reduced, so that the distance between the pixels can be made smaller.
  • 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting device 100c according to an embodiment.
  • the light emitting device 100c according to the present embodiment is substantially similar to the light emitting device 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 , but further includes reflective layers 21r, 31r, 41r, and 45r. There is a difference in doing
  • the first LED unit LEU1 may include the first reflective layer 21r together with the first light emitting stack 20 and the contact electrode 25P.
  • the first reflective layer 21r may be disposed opposite to the contact electrode 25p.
  • the contact electrode 25p may be in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer 25 , and in this case, the first reflective layer 21r is formed on the first conductivity type semiconductor layer 21 . can be formed.
  • the first reflective layer 21r may be in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 21 , but is not limited thereto. That is, the first reflective layer 21r may make a Schottky contact with the first conductivity type semiconductor layer 21 or may be insulated from the first conductivity type semiconductor layer 21 .
  • the first reflective layer 21r reflects the light emitted from the first light emitting stack 20 and thus prevents light loss.
  • the second LED unit LEU2 may include the second reflective layer 31r together with the second light emitting stack 30 and the contact electrode 35p.
  • the second reflective layer 31r may be disposed opposite to the contact electrode 35p.
  • the contact electrode 35p may be in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer 35 , and in this case, the second reflective layer 31r is formed on the first conductivity type semiconductor layer 31 . can be formed.
  • the first adhesive layer 61 may couple the second reflective layer 31r and the contact electrode 25p.
  • the second reflective layer 31r may be in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 31 , but is not limited thereto.
  • the second reflective layer 31r may make a Schottky contact with the first conductivity type semiconductor layer 31 or may be insulated from the first conductivity type semiconductor layer 31 .
  • the second reflective layer 31r may reflect light emitted from the second light emitting stack 30 .
  • the second reflective layer 31r may reflect light emitted from the first light emitting stack 20 .
  • the third LED unit LEU3 may include a third reflective layer 41r and a fourth reflective layer 45r together with the third light emitting stack 40 and the contact electrode 45P.
  • the third reflective layer 41r may be disposed opposite to the contact electrode 45p.
  • the contact electrode 45p may be in ohmic contact with the second conductivity type semiconductor layer 45 , and in this case, the third reflective layer 41r is on the side of the first conductivity type semiconductor layer 41 . can be formed.
  • the third reflective layer 41r may be in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 41 , but is not limited thereto. That is, the third reflective layer 41r may make a Schottky contact with the first conductivity type semiconductor layer 41 or may be insulated from the first conductivity type semiconductor layer 41 .
  • the fourth reflective layer 45r may be formed on the contact electrode 45p.
  • the second adhesive layer 63 may couple the fourth reflective layer 45r and the contact electrode 35p.
  • the third and fourth reflective layers 41r and 45r reflect light emitted from the third light emitting stack 40 to reduce light loss.
  • the fourth reflective layer 45r may also reflect light emitted from the second light emitting stack 30 .
  • light emitted from the first light emitting stack 20 may be reflected by the first reflective layer 21r and the second reflective layer 31r. Accordingly, light loss may be reduced by preventing light from being emitted in an undesired direction from the first light emitting stack 20 using the first reflective layer 21r and the second reflective layer 31r.
  • Light emitted from the second light emitting stack 30 may be reflected by the second reflective layer 31r and the fourth reflective layer 45r. Accordingly, light loss may be reduced by preventing light from being emitted in an undesired direction from the second light emitting stack 30 using the second reflective layer 31r and the fourth reflective layer 45r.
  • Light emitted from the third light emitting stack 30 may be reflected by the third reflective layer 41r and the fourth reflective layer 45r. Accordingly, light loss may be reduced by preventing light from being emitted in an undesired direction from the third light emitting stack 40 using the third reflective layer 41r and the fourth reflective layer 45r.
  • the first to fourth reflective layers 21r, 31r, 41r, and 45r may be metal reflective layers, but are not limited thereto, and may be insulating reflective layers such as a distributed Bragg reflector DBR.
  • the first to fourth reflective layers may be formed of a multi-wavelength reflector capable of reflecting the entire range of blue, green, and red wavelengths, respectively, depending on the position of each reflective layer. It may be formed as a narrowband reflector capable of selectively reflecting light of a corresponding wavelength band.
  • the first to fourth reflective layers 21r, 31r, 41r, and 45r may have different materials or optical thicknesses of the high refractive index material layer and the low refractive index material layer to reflect light of a required wavelength band.
  • the first reflective layer 21r may selectively reflect red light
  • the third reflective layer 41r may selectively reflect blue light
  • the second reflective layer 31r and the fourth reflective layer 45r may It is possible to reflect light of a relatively wide wavelength band, for example, light of all wavelengths of the visible region.
  • 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting device 100d according to an embodiment.
  • the light emitting device 100d is substantially similar to the light emitting device 100c described with reference to FIG. 15 , but the first to third light emitting stacks 20 , 30 , 40 and/or There is a difference in that irregularities for light scattering are formed in the contact electrodes 25p, 35p, and 45p.
  • the unevenness may be formed in the first conductivity-type semiconductor layers 21 , 31 , 41 or the second conductivity-type semiconductor layers 25 , 35 , 45 of the first to third light emitting stacks 20 , 30 and 40 . and may be formed on the contact electrodes 25p, 35p, and 45p.
  • the unevenness may be formed using various methods such as a deposition technique or an etching technique, and may be regular or irregular.
  • the unevenness scatters the light emitted from the light emitting stacks 20 , 30 , and 40 , thereby increasing the amount of light emitted to the outside of the light emitting stacks 20 , 30 , and 40 .
  • 17 is a schematic cross-sectional view illustrating a light emitting device 100e according to an exemplary embodiment.
  • the light emitting device 100e is substantially similar to the light emitting device 100c described with reference to FIG. 15 , except that it further includes ohmic electrodes 21m, 31m, and 41m. have.
  • the first ohmic electrode 21m may be disposed between the first light emitting stack 20 and the first reflective layer 21r and is in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 21 of the first light emitting stack 20 .
  • the second ohmic electrode 31m may be disposed between the second light emitting stack 30 and the second reflective layer 31r and is in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 31 of the second light emitting stack 30 .
  • the third ohmic electrode 41m may be disposed between the third light emitting stack 40 and the third reflective layer 41r and is in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 41 of the third light emitting stack 40 . .
  • first, second, and third ohmic electrodes 21m, 31m, and 41m currents may be evenly distributed in the first to third light emitting stacks 20 , 30 , and 40 .
  • FIG. 18 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device 100f according to an embodiment.
  • the light emitting device 100f is substantially similar to the light emitting device 100b described with reference to FIG. 9 , but the common electrode 50e penetrates the substrates 11a and 11b. There is a difference in that they are commonly connected to the first LED unit LEU1 and the third LED unit LEU3 through the holes 11h.
  • Through-holes 11h passing through the substrates 11a and 11b may be formed, and the inside of the through-holes 11h may be filled with a conductive material, for example, a metal or a semiconductor material.
  • the common electrode 50e may be connected to the first LED unit LEU1 and the third LED unit LEU3 through the through holes 11h instead of being connected thereto. However, the common electrode 50e may be connected to the second LED unit LEU2 from the side of the second LED unit LEU2 .
  • the common electrode 50e is electrically connected to the first and third LED units LEU1 and LEU3 through the through holes 11h penetrating the substrates 11a and 11b.
  • the first electrode 20e and the third electrode 40e may be electrically connected to the first LED unit LEU1 and the second LED unit LEU2 through the through holes 11h, respectively.
  • 19 is a schematic perspective view for explaining a light emitting device module 300 according to an embodiment.
  • the light emitting device module 300 is substantially similar to the light emitting module described with reference to FIGS. 10 or 11 , except that it further includes a carrier substrate 200 .
  • the carrier substrate 200 may include connectors 220 , 230 , 240 , and 250 connected to the electrodes 20e , 30e , 40e , and 50e of the light emitting devices 100b .
  • the carrier substrate 200 may be a substrate of the same material as a substrate used for growing semiconductor layers, such as a sapphire substrate or a GaAs substrate, but is not limited thereto.
  • the carrier substrate 200 may be formed of an inorganic material such as glass or an organic material such as epoxy.
  • the connectors 220 , 230 , 240 , and 250 may be formed by bonding the carrier substrate 200 to the light emitting devices 100b and then forming a through hole and filling a conductive material.
  • the connectors 220 , 230 , 240 , and 250 may be pre-formed on the carrier substrate 200 , and then, the carrier substrate 200 may be attached to the light emitting devices 100b .
  • the spacing of the connectors 220 , 230 , 240 , and 250 may be formed to be larger than the spacing of the electrodes 20e , 30e , 40e , and 50e , and thus the carrier substrate 200 is interposer may function as
  • FIG. 20 is a schematic perspective view for explaining the LED display device 2000 according to an embodiment.
  • the LED display device 2000 includes a display substrate 101 and a plurality of light emitting device modules 300 .
  • the light emitting device module 300 is the same as that described with reference to FIG. 19 , a detailed description thereof will be omitted to avoid duplication.
  • a plurality of light emitting device modules 300 may be disposed on the display substrate 101 to provide an LED display device. Furthermore, the plurality of circuit boards 101 on which the light emitting device modules 300 are disposed may be aligned with each other to provide a large-area LED display device 2000 .
  • the light emitting devices 100b can be mounted on the display substrate 101 using the carrier substrate 200 , thereby facilitating the mounting process.

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Abstract

디스플레이 장치가 제공된다. 이 디스플레이 장치는 디스플레이 기판, 및 상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하되, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 및 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛을 포함하되, 상기 제2 LED 유닛은 상기 제1 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 내의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 적층된다.

Description

발광 소자 및 그것을 갖는 LED 디스플레이 장치
본 개시는 발광 소자 및 그것을 갖는 LED 디스플레이 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 무기 광원으로서, 디스플레이 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.
종래의 발광 다이오드는 디스플레이 장치에서 백라이트 광원으로 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 발광 다이오드를 이용하여 직접 이미지를 구현하는 LED 디스플레이가 개발되고 있다. 이러한 LED 디스플레이는 발광 소자의 크기에 따라 마이크로 LED 또는 미니 LED 등으로 불린다.
디스플레이 장치는 일반적으로 청색, 녹색 및 적색의 혼합 색을 이용하여 다양한 색상을 구현한다. 디스플레이 장치는 다양한 이미지를 구현하기 위해 복수의 픽셀을 포함하고, 각 픽셀은 청색, 녹색 및 적색의 서브 픽셀을 구비하며, 이들 서브 픽셀들의 색상을 통해 특정 픽셀의 색상이 정해지고, 이들 픽셀들의 조합에 의해 이미지가 구현된다.
LED는 그 재료에 따라 다양한 색상의 광을 방출할 수 있어, 청색, 녹색 및 적색을 방출하는 개별 발광 소자들을 2차원 평면상에 배열하여 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 그러나 각 서브 픽셀에 하나의 발광 소자를 배열할 경우, 발광 소자의 개수가 많아져 실장 공정에 시간이 많이 소요된다.
실장 공정에 소요되는 시간을 절약하기 위해 적층형 발광 소자가 연구되고 있다. 예를 들어, 적색 LED, 청색 LED 및 녹색 LED를 적층한 발광 소자를 제조함으로써 적색, 청색, 및 녹색의 광을 하나의 발광 소자를 이용하여 구현할 수 있다. 이에 따라, 하나의 발광 소자에 의해 적색, 청색, 및 녹색광을 방출하는 하나의 픽셀이 제공될 수 있어 디스플레이 장치에 실장되는 발광 소자의 개수를 종래의 발광 소자의 개수의 1/3로 줄일 수 있다.
그러나 종래의 적층형 발광 소자의 경우, 하부에 배치된 LED에서 방출된 광은 그 위에 배치된 LED를 통과하여 외부로 방출된다. 이 때문에 광 흡수를 고려하여 적층되는 LED들의 순서가 제한될 필요가 있다. 또한, 각각의 LED들에 연결되는 전극에 의해 적층되는 LED들의 발광 영역이 영향을 받는다.
예시적인 실시예들은 LED 디스플레이 장치에 적합한 새로운 구조의 발광 소자 및 그것을 갖는 LED 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시예들은 LED들에서 방출되는 광의 파장에 제한 받지 않고 적층되는 LED들의 순서를 변경할 수 있는 LED 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시예들은 LED들의 발광 영역에 영향을 주지 않고 전극들을 형성할 수 있는 발광 소자 및 그것을 갖는 LED 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시예는 디스플레이 장치를 제공하며, 이 디스플레이 장치는, 디스플레이 기판; 및 상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하고, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 및 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛을 포함하되, 상기 제2 LED 유닛은 상기 제1 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 내의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 적층된다.
예시적인 실시예는 디스플레이 장치를 제공하며, 이 디스플레이 장치는, 디스플레이 기판; 및 상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하며, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛; 상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층; 및 상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층을 포함하되, 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 결합된다.
예시적인 실시예는 발광 소자를 제공하며, 이 발광 소자는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛; 상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층; 상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층; 상기 제1 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제1 전극; 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제3 전극; 및 상기 제1 내지 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 공통 전극을 포함하되, 상기 제2 전극은 상기 제2 LED 유닛의 측면에서 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된다.
도 1은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 A-A'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 개시의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 개시는 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.
예시적인 실시예는 디스플레이 장치를 제공하며, 이 디스플레이 장치는, 디스플레이 기판; 및 상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하고, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 및 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛을 포함하되, 상기 제2 LED 유닛은 상기 제1 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 내의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 적층된다.
디스플레이 기판의 상면에 대해 반도체층들이 수평 방향으로 적층되므로, 반도체층들에서 방출된 광이 다른 발광 스택을 통과할 필요 없이 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 발광 스택을 적층하는 순서가 방출되는 광의 파장에 제한되지 않는다.
한편, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들 중 하나는 적색광을, 또 하나는 녹색광을, 나머지 하나는 청색광을 방출할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 상기 제2 LED 유닛은 적색광을 방출할 수 있다. 종래의 적층 구조에서는, 청색광 또는 녹색광이 적색광을 방출하는 발광 스택에 흡수되기 때문에 적색광을 방출하는 제2 LED 유닛을 그 보다 단파장의 광을 방출하는 제1 및 제3 LED 유닛들 사이에 배치하지 못한다. 그러나 본 실시예에서는 제2 LED 유닛으로부터 방출되는 광이 제1 LED 유밋 및 제3 LED 유닛을 통과하지 않고 외부로 방출될 수 있으며, 따라서, 제2 LED 유닛이 적색광을 방출하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제3 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제1 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들은 각각 블랙 물질에 의해 서로 이격될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자들의 명암비를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 기판 상에 서로 평행하게 정렬된 복수의 발광 소자 모듈들을 포함할 수 있으며, 상기 발광 소자 모듈들은 각각 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층이 적층된 방향을 따라 서로 결합된 복수의 발광 소자들을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자 모듈 내의 발광 소자들은 블랙 물질의 기판을 포함할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치는 상기 발광 소자 모듈들 사이의 영역에 배치된 블랙 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제1 LED 유닛에 전기적으로 연결된 제1 전극, 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 연결된 제2 전극, 상기 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제3 전극, 및 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들에 공통으로 전기적으로 접속된 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제1 내지 제3 LED 전극들 및 상기 공통 전극은 상기 적어도 하나의 발광 소자와 상기 디스플레이 기판 사이에 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 기판과 상기 적어도 하나의 발광 소자 사이에 배치된 캐리어 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 캐리어 기판은 상기 제1 내지 제3 전극들 및 공통 전극을 상기 디스플레이 기판의 접속 패드들에 전기적으로 연결하는 커넥터들을 가질 수 있다.
예시적인 실시예는 디스플레이 장치를 제공하며, 이 디스플레이 장치는, 디스플레이 기판; 및 상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하며, 상기 발광 소자들 중 적어도 하나는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛; 상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층; 및 상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층을 포함하되, 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 결합된다.
이에 따라, 제1 내지 제3 LED 유닛에서 방출되는 광은 다른 LED 유닛들을 통과함이 없이 외부로 방출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 LED 유닛은 적색광을 방출할 수 있다.
예시적인 실시예는 발광 소자를 제공하며, 이 발광 소자는, 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛; 제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛; 상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층; 상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층; 상기 제1 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제1 전극; 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제3 전극; 및 상기 제1 내지 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 공통 전극을 포함하되, 상기 제2 전극은 상기 제2 LED 유닛의 측면에서 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된다.
제2 전극을 제2 LED 유닛의 측면에 배치함으로써 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들이 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 정렬되도록 상기 발광 소자를 디스플레이 기판 상에 실장할 수 있다.
나아가, 상기 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 공통 전극은 상기 발광 소자의 동일 측면에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 LED 유닛에 결합된 제1 기판; 및 상기 제2 LED 유닛에 결합된 제2 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 관통홀을 포함하고, 상기 제1 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 제1 기판의 관통홀을 통해 제1 LED 유닛에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제3 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 제2 기판의 관통홀을 통해 제3 LED 유닛에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제3 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 전극의 일부는 상기 기판의 측면 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 LED 유닛은 상기 제1 발광 스택 상에 배치된 제1 반사층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 LED 유닛은 상기 제2 발광 스택 상에 배치된 제2 반사층을 더 포함할 수 있고, 상기 제3 LED 유닛은 상기 제3 발광 스택의 양측에 배치된 제3 반사층 및 제4 반사층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자는, 상기 제1 발광 스택과 상기 제1 반사층 사이에 개재된 제1 오믹 전극; 상기 제2 발광 스택과 상기 제2 반사층 사이에 개재된 제2 오믹 전극; 및 상기 제3 발광 스택과 상기 제3 반사층 사이에 개재된 제3 오믹 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 LED 유닛은 상기 제1 발광 스택에 오믹 콘택하는 제1 콘택 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 LED 유닛은 상기 제2 발광 스택에 오믹 콘택하는 제2 콘택 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 제3 LED 유닛은 상기 제3 발광 스택에 오믹 콘택하는 제3 콘택 전극을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 제1 내지 제3 발광 스택들 중 적어도 하나 또는 상기 제1 내지 제3 콘택 전극들 중 적어도 하나는 요철을 가질 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(1000)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A'를 따라 취해진 개략적인 단면도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, LED 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 기판(101), 및 복수의 발광 소자들(100)을 포함한다. LED 디스플레이 장치(1000)는 소위 마이크로 LED 디스플레이 장치일 수 있으며, 하나의 서브 픽셀의 발광 면적이 10,000um2 이하, 나아가, 4,000um2 이하, 더 나아가, 1,000um2 이하일 수 있다.
디스플레이 기판(101)은 발광 소자들(100)에 연결된 회로들을 포함할 수 있다. 디스플레이 기판(101) 상에는 접속 패드들(103)이 노출될 수 있으며, 이들 접속 패드들(103)에 발광 소자들(100)이 접속될 수 있다.
발광 소자들(100)은 디스플레이 기판(101) 상에 정렬될 수 있다. 발광 소자들(100)은 매트릭스 형상으로 디스플레이 기판(101) 상에 정렬될 수 있으며, 각각의 발광 소자(100)는 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.
발광 소자(100)는 제1 LED 유닛(LEU1), 제2 LED 유닛(LEU2), 제3 LED 유닛(LEU3), 및 접착층들(61, 63)을 포함할 수 있다. 또한, 도 3에 도시되듯이, 제1 내지 제3 전극들(20e, 30e, 40e) 및 공통 전극(50e)을 포함할 수 있다.
제1 LED 유닛(LEU1)은 제1 컬러의 광을 방출할 수 있으며, 제2 LED 유닛(LEU2)은 제2 컬러의 광을 방출할 수 있고, 제3 LED 유닛(LEU3)은 제3 컬러의 광을 방출할 수 있다. 제1 내지 제3 컬러의 광은 각각 적색, 녹색 및 청색광일 수 있으나, 이들 순서는 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러의 광이 녹색광이고, 제2 컬러의 광이 적색광이며, 제3 컬러의 광이 청색광일 수도 있다. 종래의 적층형 발광 소자는 방출되는 광의 파장에 의해 적층되는 순서가 제한되지만, 본 실시예의 발광 소자는 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)에서 방출되는 광의 파장이 적층 순서를 제한하지 않는다. 다만, 설명의 편의를 위해, 특별히 언급하지 않는 한, 제1 LED 유닛(LEU1)이 적색광을 방출하고, 제2 LED 유닛(LEU2)이 녹색광을 방출하며, 제3 LED 유닛(LEU3)이 청색광을 방출하는 것으로 설명한다.
제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)은 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 이들 층들은 디스플레이 기판(101)의 상면에 수직하게 놓인다. 즉, 종래의 적층형 발광 소자에서, 반도체층들은 디스플레이 기판의 상면에서 광이 방출되는 방향인 수직 방향(z 방향)으로 적층되지만, 본 실시예의 발광 소자에서, 반도체층들은 디스플레이 기판의 상면에서 수평 방향(x 방향)으로 적층된다. 광은 z 방향으로 방출되며, x 방향은 z 방향에 대체로 수직하다. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층에 대해서는 도 4를 참조하여 뒤에서 다시 상세하게 설명된다.
제1 접작층(61)은 제1 LED 유닛(LEU1)과 제2 LED 유닛(LEU2) 사이에 배치되어 이들을 결합시킨다. 제2 접착층(63)은 제2 LED 유닛(LEU2)과 제3 LEU 유닛(LEU3) 사이에 배치되어 이들을 결합시킨다. 즉, 제1, 제2, 및 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)은 제1 및 제2 접착층들(61, 63)에 의해 서로 결합되어 하나의 발광 소자(100)를 구성한다. 하나의 발광 소자(100)는 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)을 포함하여 적어도 제1 내지 제3 컬러의 광을 방출할 수 있으며, 따라서, 하나의 픽셀을 제공할 수 있다.
제1 및 제2 접착층들(61, 63)은 제1 및 제2 접착층들(61, 63)은 광을 투과시키는 비도전성 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 접착층들(61, 63)은 예컨대, 광학적으로 투명한 접착제(OCA)를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 에폭시, 폴리이미드, SU8, 스핀-온-글래스(SOG), 벤조시클로부텐(BCB)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 실시예에서, 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)에서 생성된 광이 제1 및 제2 접착층들(61, 63)을 투과할 필요는 없으므로, 제1 및 제2 접착층들(61, 63)은 불투명한 물질로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 접착층들(61, 63)은 광 흡수 물질 또는 광 반사 물질을 포함할 수도 있다.
제1 전극(20e), 제2 전극(30e), 제3 전극(40e) 및 공통 전극(50e)은 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)을 독립적으로 구동할 수 있도록 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제1 전극(20e)은 제1 LED 유닛(LEU1)의 애노드 전극에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 전극(30e)은 제2 LED 유닛(LEU2)의 애노드 전극에 전기적으로 연결될 수 있고, 제3 전극(40e)은 제3 LED 유닛(LEU3)의 애노드 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 전극(50e)은 제1, 제2, 및 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)의 캐소드 전극들에 공통으로 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 내지 제3 전극들(20e, 30e, 40e)이 제1 내지 제3 LED 유닛(LEU1, LEU2, LEU3)의 캐소드 전극들에 각각 전기적으로 연결되고, 공통 전극(50e)이 제1, 제2, 및 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)의 애노드 전극들에 공통으로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3에 도시되듯이, 제1 전극(20e)은 제1 LED 유닛(LEU1)의 측면에서 제1 LED 유닛(LEU1)에 전기적으로 접속할 수 있다. 제2 전극(30e)은 제2 LED 유닛(LEU2)의 측면에서 제2 LED 유닛(LEU2)에 전기적으로 접속할 수 있으며, 제3 전극(40e)은 제3 LED 유닛(LEU3)의 측면에서 제3 LED 유닛(LEU3)에 전기적으로 접속할 수 있다. 한편, 공통 전극(50e)은 제1 내지 제3 LED 유닛(LEU1, LEU2, LEU3)의 측면에 걸쳐 배치되어 이들 유닛들에 전기적으로 접속할 수 있다. 제1 전극(20e)의 면적을 증가시키기 위해 제1 전극(20e)이 일부는 제1 접착층(61) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(30e)의 면적을 증가시키기 위해 제2 전극(30e)의 일부는 제2 접착층(63) 상에 배치될 수 있다.
전극들(20e, 30e, 40e, 50e)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 사각형, 원형 또는 다각형 등 다양할 수 있다. 또한, 전극들(20e, 30e, 40e, 50e)을 형성하기 전에 절연층이 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)을 부분적으로 노출하도록 형성될 수 있다. 전극들(20e, 30e, 40e, 50e)은 절연층에 의해 노출된 부분들에 전기적으로 접속될 수 있다.
제1, 제2, 제3 전극들(20e, 30e, 40e) 및 공통 전극(50e)이 디스플레이 기판(101) 상의 접속 패드들(103)에 본딩될 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2, 제3 전극들(20e, 30e, 40e) 및 공통 전극(50e)은 발광 소자(100)와 디스플레이 기판(101) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)은 제1 내지 제3 전극들(20e, 30e, 40e)의 반대쪽 면을 통해 광을 상부로 방출할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 LED 유닛(LEU1), 제2 LED 유닛(LEU2), 및 제3 LED 유닛(LEU3)이 디스플레이 기판(101)의 상면에서 수평 방향으로 결합된다. 따라서, 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)에서 방출되는 광은 서로 간섭하지 않기 때문에, 이들 유닛들의 적층 순서는 자유롭게 변경될 수 있다. 나아가, 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)이 서로 밀착 결합되기 때문에, 이들에서 방출되는 광의 색 혼합이 용이하고, 디스플레이 기판(1000) 상에서 발광 소자(100)가 점유하는 면적을 최소화할 수 있어 픽셀 크기를 자유롭게 조절할 수 있다.
발광 소자(100)는 제1 내지 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)을 적층한 발광 스택 구조체로부터 제공될 수 있다. 이하에서, 다양한 발광 스택 구조체들에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 스택 구조체는 기판(11), 제1, 발광 스택(20), 제2 발광 스택(30) 및 제3 발광 스택(40)을 포함한다. 제1 발광 스택(20)은 제1 도전형 반도체층(21), 활성층(23), 및 제2 도전형 반도체층(25)을 포함하고, 제2 발광 스택(30)은 제1 도전형 반도체층(31), 활성층(33), 및 제2 도전형 반도체층(35)을 포함하고, 제3 발광 스택(40)은 제1 도전형 반도체층(41), 활성층(43), 및 제2 도전형 반도체층(45)을 포함한다. 또한, 각각의 발광 스택(20, 30, 40)의 제2 도전형 반도체층들(25, 35, 45) 상에 콘택 전극들(25p, 35p, 45p)이 배치될 수 있다.
기판(11)은 제3 발광 스택(40)을 에피택셜 성장할 수 있는 성장 기판, 예를 들어 사파이어 기판일 수 있다. 다만, 기판(11)은 사파이어 기판에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 투명 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(11)은 글래스, 쿼츠, 실리콘, 유기 폴리머, 또는 유기-무기 복합 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 탄화실리콘(SiC), 질화갈륨(GaN), 질화인디움갈륨(InGaN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN), 질화알루미늄(AlN), 산화갈륨(Ga2O3), 또는 실리콘 기판일 수 있다. 또한, 기판(11)은 상면에 요철을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 패터닝된 사파이어 기판일 수 있다. 상면에 요철을 포함함으로써 기판(11)에 접한 제3 발광 스택(40)의 하면에 요철을 형성할 수 있으며, 제3 발광 스택(40)에서 생성된 광의 추출 효율을 증가시킬 수 있다. 기판(11)은 발광 소자(100)를 제조하는 동안 제거될 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 남겨질 수도 있다.
제1 발광 스택(20)은 예를 들어, AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 GaP와 같은 적색광을 방출하는 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 제2 발광 스택(30)은 GaN, InGaN, GaP, AlGaInP, AlGaP 등과 같은 녹색광을 방출하는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 콘택 전극(35p)은 제2 발광 스택(30)의 제2 도전형 반도체층(35) 상에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 제3 발광 스택(40)은 GaN, InGaN, ZnSe 등과 같은 청색광을 방출하는 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제3 콘택 전극(45p)은 제3 발광 스택(40)의 제2형 반도체층(45) 상에 배치된다.
제1, 제2 및 제3 발광 스택들(20, 30, 40)의 제1 도전형 반도체층들(21, 31, 41) 및 제2 도전형 반도체층들(25, 35, 45) 각각은 단일층 구조 또는 다중층 구조를 가질 수 있으며, 몇몇 실시예들에 있어서, 초격자층을 포함할 수 있다. 더욱이, 제1, 제2 및 제3 발광 스택들(20, 30, 40)의 활성층들(23, 33, 43)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다.
각 발광 스택의 제1 도전형 반도체층(21, 31, 41)은 n형일 수 있고, 제2 도전형 반도체층(25, 35, 45)은 p형일 수 있다. 이 경우, 제3 발광 스택(40)은 제1 발광 스택(20) 및 제2 발광 스택(30)과 비교하여 반대로 적층된 시퀀스를 가질 수 있으며, 이에 따라 p형 반도체층(45)이 활성층(43)의 상부에 배치되어 제조 공정이 단순화될 수 있다. 나아가, n형과 p형은 서로 뒤바뀔 수도 있다.
제1, 제2 및 제3 콘택 전극들(25p, 35p, 45p) 각각은 제2 도전형 반도체층들(25, 35, 45)에 오믹 콘택하는 물질이면 특별히 한정되지 않는다. 제1, 제2 및 제3 콘택 전극들(25p, 35p, 45p) 각각은 광을 투과시키는 투명 도전 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 콘택 전극들(25p, 35p, 45p)은 투명 도전성 산화물(TCO), 예컨대, SnO, InO2, ZnO, ITO, ITZO 등을 포함할 수 있다.
제1 접착층(61)은 제1 발광 스택(20) 및 제2 발광 스택(30) 사이에 배치되며, 제2 접착층(63)은 제2 발광 스택(30)과 제3 발광 스택(40) 사이에 배치된다. 제1 및 제2 접착층들(61, 63)의 재료는 앞에서 설명한 바와 유사하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
제3 발광 스택(40)의 제1 도전형 반도체층(41), 제3 활성층(43) 및 제2 도전형 반도체층(45)은 예를 들어, 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 방법 또는 분자 빔 에피택시(MBE) 방법에 의해 기판(11) 상에 순차적으로 성장될 수 있다. 제3 콘택 전극(45p)은 예를 들어 물리 기상 증착법 또는 화학 기상 증착법에 의해 제2 도전형 반도체층(45) 상에 형성될 수 있으며, SnO, InO2, ZnO, ITO, ITZO 등의 투명 전도성 산화물(TCO), 또는 오믹 금속층을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제3 발광 스택(40)이 청색광을 방출하는 경우, 기판(11)은 Al2O3(예 : 사파이어 기판)을 포함하고, 제3 콘택 전극(45p)은 산화 주석과 같은 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 Ni/Au를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 발광 스택(20, 30)은 임시 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시킴으로써 유사하게 형성될 수 있다. 콘택 전극은, 예를 들어 도금, 물리 기상 증착법 또는 화학 기상 증착법 등에 의해 제2 도전형 반도체층 상에 각각 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 발광 스택(20)은 제2 발광 스택(30)에 제1 접착층(61)을 통해 부착될 수 있으며, 제2 발광 스택(30)은 제3 발광 스택(40)에 제2 접착층(63)을 통해 부착될 수 있다. 예를 들어, 기판(11) 상에 제3 발광 스택(40)이 성장된 후, 임시 기판 상에 성장된 제2 발광 스택(30)이 제2 접착층(63)을 통해 제3 발광 스택(40)에 부착될 수 있다. 그 후, 제2 발광 스택(30) 상의 임시 기판은 제거된다. 이어서, 제2 발광 스택(30) 상에 또 다른 임시 기판 상에 성장된 제1 발광 스택(20)이 제1 접착층(61)을 통해 부착될 수 있다. 제1 발광 스택(20) 상의 임시 기판은 제1 발광 스택(20)으로부터 제거될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 및 제2 발광 스택(20, 30)은 제1 접착층(61)을 사이에 두고 서로 결합될 수 있으며, 제1 및 제2 발광 스택(20, 30)의 임시 기판들 중 적어도 하나를 레이저 리프트 오프 공정, 화학 공정, 기계적 공정 등에 의해 제거할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 발광 스택(20, 30)이 제2 접착층(63)을 사이에 두고 제3 발광 스택(40)과 결합할 수 있으며, 제1 및 제2 발광 스택(20, 30)의 나머지 임시 기판이 레이저 리프트 오프 공정, 화학 공정, 기계적 공정 등에 의해 제거될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 스택 구조체를 패터닝하고, 제1 내지 제3 발광 스택들(20, 30, 40)의 측면에 제1 내지 제3 전극들(20e, 30e, 40e) 및 공통 전극(50e)을 형성함으로써 도 3에 도시된 바와 같은 발광 소자(100)가 제공될 수 있다. 앞서 설명한 제1 LED 유닛(LEU1)은 제1 발광 스택(20) 및 제1 콘택 전극(25p)을 포함하며, 제2 LED 유닛(LEU2)은 제2 발광 스택(30) 및 제2 콘택 전극(35p)을 포함하고, 제3 LED 유닛(LEU3)은 제3 발광 스택(40) 및 제3 콘택 전극(45p)을 포함한다.
이러한 발광 소자들(100)이 개별적으로 또는 집단으로 디스플레이 기판(101)에 정렬됨으로써 디스플레이 장치(1000)가 제공될 수 있다. 발광 소자(100)에 형성된 제1 내지 제3 전극들(20e, 30e, 40e) 및 공통 전극(50e)은 디스플레이 기판(101) 상의 접속 패드들(103)에 본딩될 수 있다.
본 실시예에서, 발광 스택 구조체가 세 개의 발광 스택들(20, 30, 40)을 포함하는 것으로 도시 및 설명하지만, 본 개시가 특정 개수의 발광 스택들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에 있어서, 발광 스택 구조체는 두 개 또는 더 많은 수의 발광 스택들을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)는 세 개의 발광 스택들(20, 30, 40)을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지 않으며, 2개 또는 4개 이상의 발광 스택들을 포함할 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 스택 구조체는 도 4를 참조하여 설명한 발광 스택 구조체와 대체로 유사하나, 기판(11)과 제3 발광 스택(40) 사이에 제3 접착층(65)이 추가된 것에 차이가 있다.
본 실시예에서, 기판(11)은 제1 내지 제3 발광 스택(20, 30, 40)을 지지하기 위한 지지 기판으로, 제3 발광 스택(40)을 성장하기 위한 성장기판일 필요는 없다. 기판(11)은 사파이어 기판일 수도 있으나, 이에 한정되지 않으며, 광을 흡수하는 블랙 물질, 예컨대 블랙 에폭시 또는 블랙 실리콘 등이거나, 또는 광을 반사하는 물질, 예컨대 백색 에폭시일 수 있다. 기판(11)은 제3 접착층(65)에 의해 또는 직접 제3 발광 스택(40)에 결합될 수 있다. 기판(11)은 발광 소자(100)를 제공하기 위해 제3 발광 스택(40)으로부터 분리될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 발광 스택(40)에 부착한 상태로 잔류할 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 스택 구조체는 도 5를 참조하여 설명한 발광 스택 구조체와 유사하나, 제3 발광 스택(40)의 제1 도전형 반도체층(41)이 제2 도전형 반도체층(45)과 교체되고, 이에 따라, 제3 콘택 전극(45p)이 제3 접착층(65)과 제2 도전형 반도체층(45) 사이에 배치된 것에 차이가 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하기 위한 발광 스택 구조체를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 스택 구조체는 도 4를 참조하여 설명한 발광 스택 구조체와 대체로 유사하나, 제1 내지 제3 발광 스택 구조체(20, 30, 40)의 양측에 각각 기판(11a, 11b)이 배치된 것이 차이가 있다.
기판(11a)은 제3 발광 스택(40)을 성장하기 위한 성장 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 5 또는 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(11a)은 제3 접착층(65)을 통해 제3 발광 스택(40)에 부착될 수도 있고, 제3 접착층(65) 없이 직접 부착될 수도 있다.
기판(11b)은 제1 발광 스택(20)을 성장하기 위한 성장 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(11b)은 또한 접착층을 통해 또는 직접 제1 발광 스택(20)에 부착될 수도 있다. 기판(11a)과 기판(11b) 사이에 배치되는 제1 내지 제3 발광 스택들(20, 30, 40)의 순서는 특별히 한정되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 기판(11b)은 제1 발광 스택(20)을 성장하기 위한 성장 기판이며, 제1 발광 스택(20)은 녹색광을 방출하고, 제2 발광 스택(30)은 적색광을 방출하며, 제3 발광 스택(40)은 청색광을 방출할 수 있다. 이 경우, 기판(11a) 및 기판(11b)은 모두 사파이어 기판일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 기판(11a) 및 기판(11b)은 광을 흡수하는 블랙 물질, 예컨대, 블랙 에폭시 또는 블랙 실리콘 등일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 발광 소자(100a)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(100a)는 발광 소자(100)와 대체로 유사하나, 기판(11)을 더 포함하는 것에 차이가 있다. 즉, 도 4의 발광 스택 구조체에서 기판(11)을 제거함이 없이 발광 스택들(20, 30, 40)을 분할함으로써 발광 소자(100a)가 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 제3 전극(40e)의 일부는 기판(11) 상에 배치될 수 있어 제3 전극(40e)의 형성이 용이하다.
도 9는 일 실시예에 따른 발광 소자(100b)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100b)는 예를 들어, 도 7의 발광 스택 구조체에서 기판(11a, 11b)을 제거하지 않고 기판(11a, 11b)과 함께 발광 스택들(20, 30, 40)을 분할함으로써 발광 소자(100b)가 제공될 수 있다.
여기서, 기판(11a, 11b)은 사파이어 기판과 같이 투명 기판일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 블랙 에폭시 또는 블랙 실리콘과 같이 광을 흡수하는 블랙 물질일 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자 모듈은 복수의 발광 소자들(100b)을 포함한다. 도 9의 발광 소자들(100b)이 제1 내지 제3 발광 유닛들(LEU1, LEU2, LEU3)의 적층 방향으로 결합된다. 즉, 이웃하는 발광 소자들(100b)의 기판들(11a, 11b)이 서로 결합될 수 있다.
발광 소자들(100b)은 상기 적층 방향을 따라 2개 이상 결합될 수 있으며, 이에 따라, 기둥 형상의 발광 소자 모듈이 제공될 수 있다. 발광 소자 모듈이 디스플레이 기판(101)에 실장될 수 있으며, 따라서, 실장 공정을 더 쉽게 만들 수 있다. 또한, 기판들(11a, 11b)을 블랙 물질로 형성할 경우, 발광 소자들(100b) 사이의 광 간섭을 방지할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 발광 소자 모듈의 광 방출면측에 반사 방지막 또는 산란 방지막이 추가될 수 있다. 반사 방지막 또는 산란 방지막은 산화물 또는 질화물의 무기물 또는 유기물로 형성될 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, Al2O3, 에폭시 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 도 10의 발광 소자 모듈을 디스플레이 기판(101) 상에 실장 함으로써 제공된다.
복수의 발광 소자들이 길이 방향으로 결합된 발광 소자 모듈들이 제공되고, 이들 발광 소자 모듈들을 디스플레이 기판(101) 상에 정렬함으로써 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 도 11을 참조하여 설명한 LED 디스플레이 장치와 대체로 유사하나, 광 차단 물질(110)을 더 포함하는 것에 차이가 있다. 광 차단 물질(110)은 기둥 형상의 발광 소자 모듈의 양측면을 덮을 수 있다. 발광 소자 모듈들이 복수개 배치된 경우, 광 차단 물질(110)은 발광 소자 모듈들 사이의 영역을 채우며, 나아가, 발광 소자 모듈들의 바깥쪽 측면을 덮을 수 있다.
광 차단 물질(110)은 예를 들어, 블랙 물질과 같은 광 흡수 물질 또는 백색 에폭시와 같은 광 반사 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자 모듈들 간의 광 간섭을 방지할 수 있다. 기판들(11a, 11b)을 블랙 물질로 함과 아울러, 블랙 물질을 이용하여 발광 소자 모듈들 간의 광 간섭을 방지함으로써 픽셀들 간의 명암비를 높일 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치는 도 12를 참조하여 설명한 LED 디스플레이 장치와 대체로 유사하나, 광 산란 또는 광 반사를 줄이기 위한 투명막(120), 예컨대 산란 방지막을 더 포함하는 것에 차이가 있다. 투명막(120)은 픽셀들 사이의 광 간섭을 줄이며, 광 산란 또는 광 반사를 줄일 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자 모듈은 도 10을 참조하여 설명한 발광 소자 모듈과 대체로 유사하나, 발광 소자들 사이의 영역에서 기판(11b)이 생략된 것에 차이가 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하여 설명한 발광 소자(100a)와 도 9를 참조하여 설명한 발광 소자(100b)를 서로 결합함으로써 본 실시예의 발광 소자 모듈이 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광 소자들 사이의 간격을 줄일 수 있어 픽셀들 간격을 더욱 작게 할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 발광 소자(100c)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100c)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 발광 소자(100)와 대체로 유사하나, 반사층들(21r, 31r, 41r, 45r)을 더 포함하는 것에 차이가 있다.
제1 LED 유닛(LEU1)은 제1 발광 스택(20), 콘택 전극(25P)과 함께 제1 반사층(21r)을 포함할 수 있다. 제1 반사층(21r)은 콘택 전극(25p)의 반대쪽에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 콘택 전극(25p)은 제2 도전형 반도체층(25)에 오믹 콘택할 수 있으며, 이때, 제1 반사층(21r)은 제1 도전형 반도체층(21) 상에 형성될 수 있다. 제1 반사층(21r)은 제1 도전형 반도체층(21)에 오믹 콘택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 반사층(21r)은 제1 도전형 반도체층(21)에 쇼트키 컨택할 수도 있고, 제1 도전형 반도체층(21)으로부터 절연될 수도 있다. 제1 반사층(21r)은 제1 발광 스택(20)으로부터 방출된 광을 반사하며, 따라서, 광 손실을 방지한다.
제2 LED 유닛(LEU2)은 제2 발광 스택(30), 콘택 전극(35p)과 함께 제2 반사층(31r)을 포함할 수 있다. 제2 반사층(31r)은 콘택 전극(35p)의 반대쪽에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 콘택 전극(35p)은 제2 도전형 반도체층(35)에 오믹 콘택할 수 있으며, 이때, 제2 반사층(31r)은 제1 도전형 반도체층(31) 상에 형성될 수 있다. 제1 접착층(61)은 제2 반사층(31r)과 콘택 전극(25p)을 결합시킬 수 있다. 또한, 제2 반사층(31r)은 제1 도전형 반도체층(31)에 오믹 콘택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 반사층(31r)은 제1 도전형 반도체층(31)에 쇼트키 컨택할 수도 있고, 제1 도전형 반도체층(31)으로부터 절연될 수도 있다. 제2 반사층(31r)은 제2 발광 스택(30)으로부터 방출된 광을 반사할 수 있다. 나아가, 제2 반사층(31r)은 제1 발광 스택(20)에서 방출된 광을 반사할 수도 있다.
제3 LED 유닛(LEU3)은 제3 발광 스택(40), 콘택 전극(45P)과 함께 제3 반사층(41r) 및 제4 반사층(45r)을 포함할 수 있다. 제3 반사층(41r)은 콘택 전극(45p)의 반대쪽에 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 콘택 전극(45p)은 제2 도전형 반도체층(45)에 오믹 콘택할 수 있으며, 이때, 제3 반사층(41r)은 제1 도전형 반도체층(41) 측에 형성될 수 있다. 제3 반사층(41r)은 제1 도전형 반도체층(41)에 오믹 콘택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제3 반사층(41r)은 제1 도전형 반도체층(41)에 쇼트키 컨택할 수도 있고, 제1 도전형 반도체층(41)으로부터 절연될 수도 있다.
제4 반사층(45r)은 콘택 전극(45p) 상에 형성될 수 있다. 제2 접착층(63)은 제4 반사층(45r)과 콘택 전극(35p)을 결합시킬 수 있다.
제3 및 제4 반사층(41r, 45r)은 제3 발광 스택(40)에서 방출된 광을 반사시켜 광 손실을 줄인다. 제4 반사층(45r)은 또한 제2 발광 스택(30)에서 방출된 광을 반사시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 발광 스택(20)에서 방출된 광은 제1 반사층(21r) 및 제2 반사층(31r)에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 제1 반사층(21r) 및 제2 반사층(31r)을 이용하여 제1 발광 스택(20)으로부터 원하지 않는 방향으로 광이 방출되는 것을 방지하여 광 손실을 줄일 수 있다.
제2 발광 스택(30)에서 방출된 광은 제2 반사층(31r) 및 제4 반사층(45r)에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 제2 반사층(31r) 및 제4 반사층(45r)을 이용하여 제2 발광 스택(30)으로부터 원하지 않는 방향으로 광이 방출되는 것을 방지하여 광 손실을 줄일 수 있다.
제3 발광 스택(30)에서 방출된 광은 제3 반사층(41r) 및 제4 반사층(45r)에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 제3 반사층(41r) 및 제4 반사층(45r)을 이용하여 제3 발광 스택(40)으로부터 원하지 않는 방향으로 광이 방출되는 것을 방지하여 광 손실을 줄일 수 있다.
제1 내지 제4 반사층들(21r, 31r, 41r, 45r)은 금속 반사층일 수도 있으나, 이에 한정되지 않으며, 예컨대 분포 브래그 반사기(DBR)와 같은 절연 반사층일 수도 있다. DBR을 채택할 경우, 제1 내지 제4 반사층들은 각각 청색, 녹색, 및 적색 파장의 전 영역을 반사할 수 있는 다파장 반사기(Multi-wavelength Reflector)로 형성될 수도 있고, 각 반사층의 위치에 따라 해당 파장 대역의 광을 선택적으로 반사할 수 있는 협대역 반사기로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 내지 제4 반사층들(21r, 31r, 41r, 45r)은 요구되는 파장 대역의 광을 반사하도록 고굴절 물질층 및 저굴절 물질층의 재료 또는 광학 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 반사층(21r)은 적색광을 선택적으로 반사할 수 있으며, 제3 반사층(41r)은 청색광을 선택적으로 반사할 수 있고, 제2 반사층(31r) 및 제4 반사층(45r)은 상대적으로 넓은 파장 대역의 광, 예컨대 가시 영역의 전 파장 영역의 광을 반사할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 발광 소자(100d)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100d)는 도 15를 참조하여 설명한 발광 소자(100c)와 대체로 유사하나, 제1 내지 제3 발광 스택(20, 30, 40) 및/또는 콘택 전극들(25p, 35p, 45p)에 광 산란을 위한 요철이 형성된 것에 차이가 있다. 요철은 제1 내지 제3 발광 스택(20, 30, 40)의 제1 도전형 반도체층들(21, 31, 41) 또는 제2 도전형 반도체층들(25, 35, 45)에 형성될 수 있으며, 콘택 전극들(25p, 35p, 45p)에 형성될 수도 있다. 요철은 증착 기술 또는 식각 기술 등의 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 규칙 또는 불규칙적일 수 있다. 요철은 발광 스택들(20, 30, 40)에서 방출된 광을 산란시켜, 발광 스택들(20, 30, 40)의 외부로 방출되는 광량을 증가시킨다.
도 17은 일 실시예에 따른 발광 소자(100e)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100e)는 도 15를 참조하여 설명한 발광 소자(100c)와 대체로 유사하나, 오믹 전극들(21m, 31m, 41m)을 더 포함하는 것에 차이가 있다.
제1 오믹 전극(21m)은 제1 발광 스택(20)과 제1 반사층(21r) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 발광 스택(20)의 제1 도전형 반도체층(21)에 오믹 콘택한다. 제2 오믹 전극(31m)은 제2 발광 스택(30)과 제2 반사층(31r) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 발광 스택(30)의 제1 도전형 반도체층(31)에 오믹 콘택한다. 제3 오믹 전극(41m)은 제3 발광 스택(40)과 제3 반사층(41r) 사이에 배치될 수 있으며, 제3 발광 스택(40)의 제1 도전형 반도체층(41)에 오믹 콘택한다.
제1, 제2, 제3 오믹 전극들(21m, 31m, 41m)을 배치함으로서 제1 내지 제3 발광 스택들(20, 30, 40) 내에 전류를 고르게 분산시킬 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 발광 소자(100f)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자(100f)는 도 9를 참조하여 설명한 발광 소자(100b)와 대체로 유사하나, 공통 전극(50e)이 기판들(11a, 11b)을 관통하는 관통홀들(11h)을 통해 제1 LED 유닛(LEU1) 및 제3 LED 유닛(LEU3)에 공통으로 접속된 것에 차이가 있다.
기판들(11a, 11b)을 관통하는 관통홀들(11h)이 형성될 수 있으며, 관통홀들(11h) 내부는 도전성 물질, 예컨대 금속 또는 반도체 물질로 채워질 수 있다. 공통 전극(50e)은 제1 LED 유닛(LEU1) 및 제3 LED 유닛(LEU3)의 측면에서 이들에 접속하는 대신 관통홀들(11h)을 통해 접속할 수 있다. 다만, 공통 전극(50e)는 제2 LED 유닛(LEU2)의 측면에서 제2 LED 유닛(LEU2)에 접속할 수 있다.
본 실시예에서, 공통 전극(50e)이 기판들(11a, 11b)을 관통하는 관통홀들(11h)을 통해 제1 및 제3 LED 유닛들(LEU1, LEU3)에 전기적으로 접속하는 것으로 설명하지만, 제1 전극(20e) 및 제3 전극(40e)이 각각 관통홀들(11h)을 통해 제1 LED 유닛(LEU1) 및 제2 LED 유닛(LEU2)에 전기적으로 접속할 수도 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈(300)을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자 모듈(300)은 도 10 또는 도 11을 참조하여 설명한 발광 모듈과 대체로 유사하나, 캐리어 기판(200)을 더 포함하는 것에 차이가 있다.
캐리어 기판(200)은 발광 소자들(100b)의 전극들(20e, 30e, 40e, 50e)에 접속하는 커넥터들(220, 230, 240, 250)을 포함할 수 있다. 캐리어 기판(200)은 사파이어 기판이나 GaAs 기판 등 반도체층들을 성장하기 위해 사용되는 기판과 동일한 재료의 기판일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 캐리어 기판(200)은 글래스와 같은 무기재료 또는 에폭시 등과 같은 유기재료로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 커넥터들(220, 230, 240, 250)은 캐리어 기판(200)을 발광 소자들(100b)에 본딩한 후에 관통홀 형성 및 통전 물질을 채우는 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 커넥터들(220, 230, 240, 250)은 캐리어 기판(200)에 미리 형성되고, 그 후, 캐리어 기판(200)이 발광 소자들(100b)에 부착될 수도 있다.
본 실시예에서, 커넥터들(220, 230, 240, 250)의 간격은 전극들(20e, 30e, 40e, 50e)의 간격보다 더 크게 형성될 수 있으며, 따라서, 캐리어 기판(200)은 인터포져로 기능할 수도 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(2000)를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(2000)는 디스플레이 기판(101) 및 복수의 발광 소자 모듈(300)을 포함한다.
발광 소자 모듈(300)은 도 19를 참조하여 설명한 것과 같으므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
디스플레이 기판(101) 상에 복수의 발광 소자 모듈들(300)이 배치되어 LED 디스플레이 장치가 제공될 수 있다. 나아가, 발광 소자 모듈들(300)이 배치된 복수의 회로 기판들(101)이 서로 정렬되어 대면적의 LED 디스플레이 장치(2000)가 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 캐리어 기판(200)을 이용하여 발광 소자들(100b)을 디스플레이 기판(101)에 실장할 수 있어, 실장 공정을 용이하게 할 수 있다.
특정 예시적인 실시예들 및 구현들이 본 명세서에서 설명되었지만, 다른 실시예들 및 수정들이 이 설명으로부터 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 이러한 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구 범위의 더 넓은 범위 및 당업자에게 명백한 다양한 명백한 수정 및 등가의 구성을 포함한다.

Claims (22)

  1. 디스플레이 기판; 및
    상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하되,
    상기 발광 소자들 중 적어도 하나는,
    제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛;
    제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛; 및
    제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛을 포함하되,
    상기 제2 LED 유닛은 상기 제1 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛 사이에 배치되고,
    상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 발광 스택들 내의 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 적층된 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 발광 스택들 각각은 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 LED 유닛들 중 하나는 적색광을, 또 하나는 녹색광을, 나머지 하나는 청색광을 방출하는 디스플레이 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 LED 유닛은 적색광을 방출하는 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제3 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제1 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 소자들은 각각 블랙 물질에 의해 서로 이격된 디스플레이 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 디스플레이 기판 상에 서로 평행하게 정렬된 복수의 발광 소자 모듈들을 포함하되,
    상기 발광 소자 모듈들은 각각 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층이 적층된 방향을 따라 서로 결합된 복수의 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 발광 소자 모듈 내의 발광 소자들은 블랙 물질의 기판을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 발광 소자 모듈들 사이의 영역에 배치된 블랙 물질을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 제1 LED 유닛에 전기적으로 연결된 제1 전극, 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 연결된 제2 전극, 상기 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제3 전극, 및 상기 제1 내지 제3 LED 유닛들에 공통으로 전기적으로 접속된 공통 전극을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 LED 전극들 및 상기 공통 전극은 상기 적어도 하나의 발광 소자와 상기 디스플레이 기판 사이에 배치된 디스플레이 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 디스플레이 기판과 상기 적어도 하나의 발광 소자 사이에 배치된 캐리어 기판을 더 포함하되,
    상기 캐리어 기판은 상기 제1 내지 제3 전극들 및 공통 전극을 상기 디스플레이 기판의 접속 패드들에 전기적으로 연결하는 커넥터들을 갖는 디스플레이 장치.
  14. 디스플레이 기판; 및
    상기 디스플레이 기판의 상면에 정렬된 발광 소자들을 포함하되,
    상기 발광 소자들 중 적어도 하나는,
    제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛;
    제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛;
    제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛;
    상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층; 및
    상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층을 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 LED 유닛들은 상기 디스플레이 기판의 상면에 대해 수평 방향으로 결합된 디스플레이 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 LED 유닛은 적색광을 방출하는 디스플레이 장치.
  16. 제1 발광 스택을 포함하는 제1 LED 유닛;
    제2 발광 스택을 포함하는 제2 LED 유닛;
    제3 발광 스택을 포함하는 제3 LED 유닛;
    상기 제1 LED 유닛과 상기 제2 LED 유닛을 결합시키는 제1 접착층;
    상기 제2 LED 유닛과 상기 제3 LED 유닛을 결합시키는 제2 접착층;
    상기 제1 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제1 전극;
    상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제2 전극;
    상기 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 제3 전극; 및
    상기 제1 내지 제3 LED 유닛에 전기적으로 접속된 공통 전극을 포함하되,
    상기 제2 전극은 상기 제2 LED 유닛의 측면에서 상기 제2 LED 유닛에 전기적으로 접속된 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 공통 전극은 상기 발광 소자의 동일 측면에 배치된 발광 소자.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 LED 유닛에 결합된 제1 기판; 및
    상기 제2 LED 유닛에 결합된 제2 기판을 더 포함하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 관통홀을 포함하며,
    상기 제1 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 제1 기판의 관통홀을 통해 제1 LED 유닛에 전기적으로 연결되고,
    상기 제3 전극 및 공통 전극 중 어느 하나는 상기 제2 기판의 관통홀을 통해 제3 LED 유닛에 전기적으로 연결된 발광 소자.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제3 LED 유닛측에 배치된 기판을 더 포함하되,
    상기 제3 전극의 일부는 상기 기판의 측면 상에 배치된 발광 소자.
  20. 청구항 16에 있어서,
    제1 LED 유닛은 상기 제1 발광 스택 상에 배치된 제1 반사층을 더 포함하고,
    상기 제2 LED 유닛은 상기 제2 발광 스택 상에 배치된 제2 반사층을 더 포함하며,
    상기 제3 LED 유닛은 상기 제3 발광 스택의 양측에 배치된 제3 반사층 및 제4 반사층을 더 포함하는 발광 소자.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 발광 스택과 상기 제1 반사층 사이에 개재된 제1 오믹 전극;
    상기 제2 발광 스택과 상기 제2 반사층 사이에 개재된 제2 오믹 전극; 및
    상기 제3 발광 스택과 상기 제3 반사층 사이에 개재된 제3 오믹 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 LED 유닛은 상기 제1 발광 스택에 오믹 콘택하는 제1 콘택 전극을 더 포함하고,
    상기 제2 LED 유닛은 상기 제2 발광 스택에 오믹 콘택하는 제2 콘택 전극을 더 포함하고,
    상기 제3 LED 유닛은 상기 제3 발광 스택에 오믹 콘택하는 제3 콘택 전극을 더 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 발광 스택들 중 적어도 하나 또는 상기 제1 내지 제3 콘택 전극들 중 적어도 하나는 요철을 갖는 발광 소자.
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