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特許6423938マイクロＬＥＤパネルを用いたプロジェクション装置及びその内の第３マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6423938
(24)【登録日】2018年10月26日
(45)【発行日】2018年11月14日
(54)【発明の名称】マイクロＬＥＤパネルを用いたプロジェクション装置及びその内の第３マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20181105BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20181105BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20181105BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 Z
G03B21/00 Z
H04N5/74 B
【請求項の数】7
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2017-192824(P2017-192824)
(22)【出願日】2017年10月2日
(65)【公開番号】特開2018-180505(P2018-180505A)
(43)【公開日】2018年11月15日
【審査請求日】2017年10月2日
(31)【優先権主張番号】10-2017-0051879
(32)【優先日】2017年4月21日
(33)【優先権主張国】KR
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】514121240
【氏名又は名称】ルーメンス カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シン， ウン ソン
(72)【発明者】
【氏名】チョ， ドン ヒ
(72)【発明者】
【氏名】キム，ヨン ピル
(72)【発明者】
【氏名】ムン， ミョン ジ
(72)【発明者】
【氏名】チャン， ハン ビート
(72)【発明者】
【氏名】パク，ジェ スン
【審査官】
村川 雄一
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−２２４５１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−１５５２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−１７５３６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２６２９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００９−５０９３２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２０５９８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−０７１１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−０６６３０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０３Ｂ２１／００−２１／１０；２１／１２−２１／１３；
２１／１３４−２１／３０；３３／００−３３／１６
Ｈ０４Ｎ５／７４
Ｇ０９Ｆ９／００−９／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第１波長の光を出力する第１マイクロＬＥＤパネル、
第２波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第２波長の光を出力する第２マイクロＬＥＤパネル、
第３波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第３波長の光を出力する第３マイクロＬＥＤパネル、及び
前記第１乃至第３マイクロＬＥＤパネルから出力される光を合成するダイクロイックプリズム（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｓｍ）を含み、
それぞれのマイクロＬＥＤパネルは、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層を含む発光構造物の第１面を単位ピクセル領域に応じてエッチングして形成されたマイクロＬＥＤピクセルと、前記マイクロＬＥＤピクセルと隣接する第１導電型半導体層上に配置される第１導電型メタル層とを含み、
前記第１導電型メタル層は、各マイクロＬＥＤパネルの外郭に沿って形成され、前記マイクロＬＥＤピクセルの共通電極として動作し、
前記第１波長の光は青色光であり、前記第２波長の光は緑色光であり、前記第３波長の光は赤色光であり、
前記第１マイクロＬＥＤパネル及び前記第２マイクロＬＥＤパネルは各々サファイア基板を備え、前記第３マイクロＬＥＤパネルはサファイア基板を備えないことを特徴とするプロジェクション装置。
第２波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第２波長の光を出力する第２マイクロＬＥＤパネル、
第３波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第３波長の光を出力する第３マイクロＬＥＤパネル、及び
前記第１乃至第３マイクロＬＥＤパネルから出力される光を合成するダイクロイックプリズム（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｓｍ）を含み、
それぞれのマイクロＬＥＤパネルは、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層を含む発光構造物の第１面を単位ピクセル領域に応じてエッチングして形成されたマイクロＬＥＤピクセルと、前記マイクロＬＥＤピクセルと隣接する第１導電型半導体層上に配置される第１導電型メタル層とを含み、
前記第１導電型メタル層は、各マイクロＬＥＤパネルの外郭に沿って形成され、前記マイクロＬＥＤピクセルの共通電極として動作し、
前記第１波長の光は青色光であり、前記第２波長の光は緑色光であり、前記第３波長の光は赤色光であり、
前記第１マイクロＬＥＤパネル及び前記第２マイクロＬＥＤパネルは各々サファイア基板を備え、前記第３マイクロＬＥＤパネルはサファイア基板を備えないことを特徴とするプロジェクション装置。
【請求項2】
前記ダイクロイックプリズムから出力される合成光を前方のスクリーンに放射するプロジェクションレンズをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクション装置。
【請求項3】
前記第１マイクロＬＥＤパネルを駆動するための第１ＣＭＯＳバックプレーン、前記第２マイクロＬＥＤパネルを駆動するための第２ＣＭＯＳバックプレーン、及び前記第３マイクロＬＥＤパネルを駆動するための第３ＣＭＯＳバックプレーンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクション装置。
【請求項4】
前記第１乃至第３ＣＭＯＳバックプレーンは、各々、前記第１または第２波長のマイクロＬＥＤピクセルに対応する複数のＣＭＯＳセルを備えるＡＭ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）回路部と、前記ＡＭ回路部の外郭に配置される共通セルとを含むことを特徴とする、請求項３に記載のプロジェクション装置。
【請求項5】
前記第１乃至第３マイクロＬＥＤパネルは、各々前記第１乃至第３ＣＭＯＳバックプレーン上にフリップチップボンディング（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって結合されることを特徴とする、請求項３に記載のプロジェクション装置。
【請求項6】
前記マイクロＬＥＤピクセルは、基板上に第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を順次成長させた後にエッチングされて形成され、前記マイクロＬＥＤピクセルの垂直構造は、第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を順に含み、前記マイクロＬＥＤピクセルが形成されていない部分は、活性層及び第２導電型半導体層が除去されて第１導電型半導体層が露出されることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクション装置。
【請求項7】
前記マイクロＬＥＤピクセルが形成されていない部分の第１導電型半導体層上には、前記マイクロＬＥＤピクセルから離隔するように第１導電型メタル層が形成されることを特徴とする、請求項６に記載のプロジェクション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プロジェクション装置及びその製造方法に係り、より詳細には、マイクロＬＥＤパネルを用いて高解像度のフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）映像を実現するプロジェクション装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
発光素子（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ、ＬＥＤ）は電気エネルギーを光エネルギーに変換する半導体素子の一種である。発光素子は、蛍光灯、白熱灯等の既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、迅速な応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。
【0003】
そこで、既存の光源を発光素子に代替するための多くの研究が行われており、室内外において用いられる各種ランプ、液晶表示装置、電光掲示板、街灯等の照明装置の光源として発光素子を用いる場合が増加している。
【0004】
最近、ＬＥＤ産業は既存の伝統的な照明の範囲を越えて様々な産業に適用されるための新しい試みがなされており、特に低電力駆動フレキシブルディスプレイ、人体モニタリングのための付着型情報表示素子、生体反応及びＤＮＡセンシング、光遺伝学的な有効検証のためのバイオ融合分野、導電性繊維とＬＥＤ光源が結合したＰｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｘｔｉｌｅ分野等において研究が活発に行われている。
【0005】
一般にＬＥＤチップを数乃至数十マイクロレベルに小さく製作すれば、無機物材料の特性上、曲がる時に壊れる短所を克服でき、フレキシブル基板にＬＥＤチップを転写することによって柔軟性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を付与して、前述したフレキシブルディスプレイのみならず、ウェアラブル機器、人体挿入用医療機器、ピコプロジェクターまで様々な応用分野に広範囲に適用できる。
【0006】
一方、プロジェクション装置（またはプロジェクター）は、映写装置の一つとして、スライド、透明紙上の写真、絵、文字等をレンズを介してスクリーン上に拡大投影して多くの人々に同時に見せる光学装置である。このようなプロジェクション装置は、必要な画面明るさを得るためには十分な輝度を有しなければならない。よって、一般的な形態のプロジェクション装置は、このような輝度を得るために金属ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプ等のような高電流消耗性ランプを用いてきた。
【0007】
例えば、図１に示すように、従来のプロジェクション装置は、大きく、ＤＬＰ方式のプロジェクション装置とＬＣｏＳ方式のプロジェクション方式等がある。ＤＬＰ方式のプロジェクション装置は、ランプから出射された光源が種々の色のカラーホイールをそれぞれ通過し、通過した光源がＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）チップに反射されて画面を表示する反射型素子を用いる方式である。これに対し、ＬＣｏＳ方式のプロジェクション装置は、ランプから出射された光源が特殊ミラーを介して分離され、前記分離された光源が３個のＬＣＤパネル（すなわち、青色／緑色／赤色ＬＣＤパネル）を各々透過してスクリーンに映す方式である。
【0008】
しかし、このようなＤＬＰ方式及びＬＣｏＳ方式のプロジェクション装置は、別途の光源ランプを必要とし、そのために器具製作の柔軟性が落ち、光効率が落ちるという問題点がある。よって、コンパクト（ｃｏｍｐａｃｔ）な構造を有し、且つ、高解像度のフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）映像を実現できる新しいプロジェクション装置を開発する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特表２００５−５０２０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、前述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。また他の目的は、マイクロＬＥＤパネルを用いたプロジェクション装置及びその製造方法を提供することにある。また他の目的は、青色マイクロＬＥＤパネルと色転換フィルムを用いて赤色マイクロＬＥＤパネルを実現できるプロジェクション装置及びその製造方法を提供することにある。
【0011】
また他の目的は、緑色マイクロＬＥＤパネルと色転換フィルムを用いて赤色マイクロＬＥＤパネルを実現できるプロジェクション装置及びその製造方法を提供することにある。
【0012】
また他の目的は、サファイアボンディング（Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）工程を回避して赤色マイクロＬＥＤパネルを実現できるプロジェクション装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記または他の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、第１波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第１波長の光を出力する第１マイクロＬＥＤパネル、第２波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第２波長の光を出力する第２マイクロＬＥＤパネル、前記第１または第２波長のマイクロＬＥＤピクセルを用いて第３波長の光を出力する第３マイクロＬＥＤパネル、及び前記第１乃至第３マイクロＬＥＤパネルから出力される光を合成するダイクロイックプリズム（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｚｍ）を含み、前記第３マイクロＬＥＤパネルは、前記第１または第２波長の光を前記第３波長の光に変換するための色転換フィルムを備えることを特徴とするプロジェクション装置を提供する。
【0014】
本発明の他の側面によれば、第１波長の光を出力する第１マイクロＬＥＤディスプレイ装置、第２波長の光を出力する第２マイクロＬＥＤディスプレイ装置、及び第３波長の光を出力する第３マイクロＬＥＤディスプレイ装置を含むプロジェクション装置において、ＧａＡｓ基板を形成するステップ、前記ＧａＡｓ基板上に発光構造物を積層するステップ、前記発光構造物を単位ピクセル領域に応じてエッチング工程を行って複数のマイクロＬＥＤピクセルを含むマイクロＬＥＤパネルを形成するステップ、シリコン基板上に前記マイクロＬＥＤパネルをフリップチップボンディングするステップ、及び前記マイクロＬＥＤパネルに付着されたＧａＡｓ基板を分離するステップを含む第３マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明の実施形態によるプロジェクション装置及びその製造方法の効果について説明すれば以下のとおりである。
【0016】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、赤色マイクロＬＥＤパネル、緑色マイクロＬＥＤパネル及び青色マイクロＬＥＤパネルを用いたプロジェクション装置を実現することにより、コンパクトな構造を有するだけでなく、高解像度（ＨＤ級）のフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）映像を提供できるという長所がある。
【0017】
また、本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、青色マイクロＬＥＤパネルまたは緑色マイクロＬＥＤパネルと色転換フィルムを用いて赤色マイクロＬＥＤパネルを実現することにより、プロジェクターに設けられる赤色マイクロＬＥＤパネル、緑色マイクロＬＥＤパネル及び青色マイクロＬＥＤパネルを同一工程により製作できるという長所がある。
【0018】
なお、本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、サファイアボンディング工程を回避して赤色マイクロＬＥＤパネルを実現することにより、ＬＥＤパネルの製造工程を単純化でき、製品収率を向上でき、製造工程上において発生する性能の低下を最小化できるという長所がある。
【0019】
但し、本発明の実施形態によるプロジェクション装置及びその製造方法が達成できる効果は以上において言及したものに制限されず、言及していないまた他の効果は下記の記載によって本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に明らかに理解できるものである。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】従来のプロジェクション装置の動作方式を説明する図である。
【図2】本発明の一実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。
【図3】プロジェクション装置に備えられる赤色マイクロＬＥＤパネル、緑色マイクロＬＥＤパネル及び青色マイクロＬＥＤパネルを説明する図である。
【図4】データドライバーＩＣとスキャンドライバーＩＣを介してマイクロＬＥＤパネルを駆動する動作を説明する図である。
【図6】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図7】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図8】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図9】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図10】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図11】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図12】本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図13】本発明の他の実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。
【図14】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤパネルを説明する図である。
【図15】本発明の一実施形態による量子ドットフィルムを説明する図である。
【図16】本発明の一実施形態による量子ドットフィルムを説明する図である。
【図17】本発明のさらに他の実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。
【図18】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図19】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図20】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図21】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図22】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図23】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図24】本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図25】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図26】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図27】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図28】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【図29】本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付図面を参照して本明細書に開示する実施形態を詳細に説明するが、図面符号に関わらず同一または類似の構成要素には同一の参照番号を付け、これに対する重複する説明は省略する。以下の説明に用いられる構成要素に対する接尾語「モジュール」及び「部」は明細書の作成の容易さだけを考慮して付与または混用されるものであって、そのものにより互いに区別される意味または役割を有するものではない。すなわち、本発明において用いられる「部」という用語はソフトウェア、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味し、「部」はある役割を行う。しかし、「部」はソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。「部」はアドレッシングできる格納媒体にあるように構成されてもよく、一つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成されてもよい。よって、一例として、「部」はソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ及び変数を含む。構成要素と「部」により提供される機能は、さらに小さい数の構成要素及び「部」により結合されるか、または追加の構成要素と「部」にさらに分離されてもよい。
【0022】
また、本発明による実施形態を説明する際、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上部／上（ｏｖｅｒ）」にまたは「下部／下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合、「上部／上（ｏｖｅｒ）」と「下部／下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを全て含む。なお、各層の上部／上または下部／下に対する基準は図面を基準に説明する。図面における各層の厚さや大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるかまたは概略的に図示する。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを反映するものではない。
【0023】
また、本明細書に開示する実施形態を説明する際、関連の公知技術に関する具体的な説明が本明細書に開示する実施形態の要旨を不明にする恐れがあると判断する場合には、その詳細な説明は省略する。なお、添付した図面は本明細書に開示する実施形態を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面によって本明細書に開示する技術的思想が制限されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解しなければならない。
【0024】
本発明は、赤色マイクロＬＥＤパネル、緑色マイクロＬＥＤパネル及び青色マイクロＬＥＤパネルを用いて高解像度のフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）映像を実現するプロジェクション装置及びその製造方法を提案する。
【0025】
以下においては、本発明の様々な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。
図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるプロジェクション装置１００は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０、青色マイクロＬＥＤパネル１３０、ＬＥＤ駆動部１４０、ダイクロイックプリズム１５０及びプロジェクションレンズ１６０等を含む。
【0026】
赤色マイクロＬＥＤパネル１１０は、ウェハー（ｗａｆｅｒ）上に積層された複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）がマトリクス状に配列されたアレイ（ａｒｒａｙ）構造を有するＬＥＤパネルであって、画像表示機器の画像信号に対応する赤色光（ｒｅｄ ｌｉｇｈｔ）を出力する機能を果たす。この時、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセルは赤色ＬＥＤ素子からなる。
【0027】
緑色マイクロＬＥＤパネル１２０は、ウェハー（ｗａｆｅｒ）上に積層された複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）がマトリクス状に配列されたアレイ構造を有するＬＥＤパネルであって、画像表示機器の画像信号に対応する緑色光を出力する機能を果たす。この時、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセルは緑色ＬＥＤ素子からなる。
【0028】
青色マイクロＬＥＤパネル１３０は、ウェハー（ｗａｆｅｒ）上に積層された複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）がマトリクス状に配列されたアレイ構造を有するＬＥＤパネルであって、画像表示機器の画像信号に対応する青色光を出力する機能を果たす。この時、青色マイクロＬＥＤパネル１３０を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセルは青色ＬＥＤ素子からなる。
【0029】
一例として、図３に示すように、プロジェクション装置１００を構成する赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０は、７２０行と１２８０列に配列されたマイクロＬＥＤピクセルを含む。また、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセルの大きさは各々８μｍ×８μｍの大きさにより構成する。しかし、プロジェクション装置１００の用途及び種類等に応じて、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０のピクセル数及び大きさ等を変更して製作できることは当業者に明らかである。
【0030】
プロジェクション装置１００を構成する赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０は、互いに隣接するパネルに対して垂直方向になるように配置される。一例として、ダイクロイックプリズム１５０の左側領域に緑色マイクロＬＥＤパネル１２０を配置し、ダイクロイックプリズム１５０の上部領域に赤色マイクロＬＥＤパネル１１０を配置し、ダイクロイックプリズム１５０の下部領域に青色マイクロＬＥＤパネル１３０を配置する。
【0031】
ＬＥＤ駆動部１４０は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０を駆動する。すなわち、ＬＥＤ駆動部１４０は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０を駆動するためのＲ−ＬＥＤ駆動部１４１、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０を駆動するためのＧ−ＬＥＤ駆動部１４３、及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０を駆動するためのＢ−ＬＥＤ駆動部１４５を含む。
【0032】
一方、本実施形態においては、説明の便宜上、Ｒ−ＬＥＤ駆動部１４１、Ｇ−ＬＥＤ駆動部１４３及びＢ−ＬＥＤ駆動部１４５が独立に構成される例を図示しているが、これに制限されず、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０と一体に形成できることは当業者に明らかなことである。すなわち、Ｒ−ＬＥＤ駆動部１４１、Ｇ−ＬＥＤ駆動部１４３及びＢ−ＬＥＤ駆動部１４５は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０の後側方向に配置されるＣＭＯＳバックプレーン（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）により構成される。
【0033】
ＣＭＯＳバックプレーンは、複数のマイクロＬＥＤピクセルを個別的に駆動させるための複数のＣＭＯＳセルを備えるアクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）回路部と、前記アクティブマトリクス回路部の外郭に配置される共通セルとを含む。
【0034】
アクティブマトリクス回路部に備えられる複数のＣＭＯＳセルの各々は、バンプを介して対応するマイクロＬＥＤピクセルに電気的に接続される。複数のＣＭＯＳセルの各々は、対応するマイクロＬＥＤピクセルを個別的に駆動させるための集積回路（ＩＣ）である。よって、複数のＣＭＯＳセルの各々は、２個のトランジスタと１個のキャパシタを含むピクセル駆動回路であってもよく、バンプを用いてＣＭＯＳバックプレーンにマイクロＬＥＤパネルをフリップチップボンディングする場合、等価回路上、前記ピクセル駆動回路のトランジスタのドレイン端子と共通接地端子との間に個々のマイクロＬＥＤピクセルが配置される形態に構成される。
【0035】
アクティブマトリクス回路部の外郭に配置される共通セルは、データドライバーＩＣ（ｄａｔａ ｄｒｉｖｅｒ ＩＣ）とスキャンドライバーＩＣ（ｓｃａｎ ｄｒｉｖｅｒ ＩＣ）とを含む。例えば、図４に示すように、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセル（図示せず）は、複数のスキャニングライン４２５と複数のデータライン４１５の交差地点に位置する。複数のマイクロＬＥＤピクセルに入力される複数のスキャニングライン４２５はスキャンドライバーＩＣ ４２０によって制御され、複数のデータライン４１５はデータドライバーＩＣ ４１０によって制御される。
【0036】
このようなＣＭＯＳバックプレーンを介した赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０の制御動作を簡単に見てみれば、スキャンドライバーＩＣ ４２０は、イメージデータの提供時、複数のスキャニングライン４２５全てをスキャニングし、そのいずれか一つ以上にＨ（ｈｉｇｈ）信号を入力してターンオン（ｔｕｒｎ ｏｎ）させる。一方、データドライバーＩＣ ４１０からイメージデータを複数のデータライン４１５に供給すれば、スキャニングライン４２５においてターンオン状態に置かれたピクセルが前記イメージデータを通過させ、該イメージデータがマイクロＬＥＤパネルを介して表示されるようにする。このような方式により全てのスキャニングライン４２５が順次スキャニングされて一つのフレーム（ｆｒａｍｅ）に対するディスプレイが完了する。
【0037】
ダイクロイックプリズム（Ｄｉｃｈｒｏｉｃ Ｐｒｉｚｍ）１５０は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０から出力される赤色光と、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０から出力される緑色光と、青色マイクロＬＥＤパネル１３０から出力される青色光とを合成する機能を果たす。
【0038】
プロジェクションレンズ１６０は、ダイクロイックプリズム１５０から出力される合成光を拡大して前方のスクリーンに放射する機能を果たす。
【0039】
上述したように、赤色マイクロＬＥＤパネル１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１２０及び青色マイクロＬＥＤパネル１３０を用いたプロジェクション装置１００は、別途の光源ランプを要求しないため、器具製作の柔軟性を向上させ、光効率及び色再現性の増加によって高解像度のフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）映像を実現できる。
【0040】
図５（ａ）は本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤパネルの断面図であり、図５（ｂ）はマイクロＬＥＤディスプレイ装置の断面図である。ここで、マイクロＬＥＤディスプレイ装置は、マイクロＬＥＤパネルとＣＭＯＳバックプレーンをバンプを介してフリップチップボンディングすることによって形成される。
【0041】
図５（ａ）を参照すれば、本発明に係るマイクロＬＥＤパネル５００は、ウェハー上に積層された複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロピクセル）がマトリクス状に配列されるアレイ構造を有するＬＥＤパネルであって、画像表示機器の画像信号に対応する光（ｌｉｇｈｔ）を出力する機能を果たす。
【0042】
このようなマイクロＬＥＤパネル５００は、基板５１０、基板５１０上に第１導電型半導体層５２０、第１導電型半導体層５２０上に活性層５３０、活性層５３０上に第２導電型半導体層５４０、第１及び２導電型メタル層５６０、５５０、パッシベーション層５７０等を含む。
【0043】
基板５１０は、透光性を有する材質、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、単結晶基板、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち少なくとも一つからなるが、これらに限定されるものではない。
【0044】
第１導電型半導体層５２０は、ｎ型ドーパントがドープされたＩＩＩ族−Ｖ族元素の化合物半導体を含む。このような第１導電型半導体層５２０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等から選択され、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等のｎ型ドーパントがドープされる。
【0045】
活性層５３０は、第１導電型半導体層５２０を介して注入される電子（または正孔）と第２導電型半導体層５４０を介して注入される正孔（または電子）が結合して、活性層４３０の形成物質に応じたエネルギーバンド（Ｅｎｅｒｇｙ Ｂａｎｄ）のバンドギャップ（Ｂａｎｄ Ｇａｐ）差によって光を放出する層である。活性層５３０は単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）、量子ドット構造または量子線構造のいずれか一つにより形成されるが、これらに限定されるものではない。活性層５３０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなる。活性層５３０が多重量子井戸構造により形成された場合、活性層５３０は複数の井戸層と複数の障壁層が交互に積層されて形成される。
【0046】
第２導電型半導体層５４０は、ｐ型ドーパントがドープされたＩＩＩ族−Ｖ族元素の化合物半導体を含む。このような第２導電型半導体層５４０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等から選択され、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のｐ型ドーパントがドープされる。
【0047】
第２導電型半導体層５４０上には第２導電型メタル層（すなわち、ｐ電極）５５０が形成され、第１導電型半導体層５２０上には第１導電型メタル層（すなわち、ｎ電極）５６０が形成される。第１導電型メタル層５６０及び第２導電型メタル層５５０は、マイクロＬＥＤパネル５００に形成された複数のマイクロＬＥＤピクセルに電源を提供する。
【0048】
第２導電型メタル層５５０は、各々のマイクロＬＥＤピクセルに対応する第２導電型半導体層５４０上に配置され、ＣＭＯＳバックプレーン６００に備えられた各々のＣＭＯＳセル６２０とバンプ６５０を介して電気的に接続される。一方、他の実施形態として、第２導電型半導体層５４０上にＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）等のような反射層（図示せず）が存在する場合、第２導電型メタル層５５０は反射層上に配置される。
【0049】
第１導電型メタル層５６０は、第１導電型半導体層５２０のメサエッチングされた領域上に配置され、前記複数のマイクロＬＥＤピクセルから一定距離だけ離隔するように形成される。第１導電型メタル層５６０は、第１導電型半導体層５２０上においてマイクロＬＥＤパネル５００の外郭に沿って所定の幅を有するように形成される。第１導電型メタル層５６０の高さは、前記複数のマイクロＬＥＤピクセルの高さと概して同一に形成される。第１導電型メタル層５６０は、バンプによってＣＭＯＳバックプレーン６００の共通セル６１０と電気的に接続され、マイクロＬＥＤピクセルの共通電極として機能する。例えば、第１導電型メタル層５６０は共通接地である。
【0050】
第１導電型半導体層５２０、活性層５３０、第２導電型半導体層５４０、第２導電型メタル層５５０及び第１導電型メタル層５６０の少なくとも一側面にはパッシベーション層５７０が形成される。パッシベーション層５７０は、発光構造物である第１導電型半導体層５２０、活性層５３０、第２導電型半導体層５４０を電気的に保護するために形成され、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３からなるが、これらに限定されるものではない。
【0051】
このように形成された発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）は、化合物半導体の組成比に応じて互いに異なる波長の光を放射する。マイクロＬＥＤパネル５００に含まれた発光素子が赤色ＬＥＤ素子の場合、マイクロＬＥＤパネル５００は赤色マイクロＬＥＤパネル１１０であってもよい。マイクロＬＥＤパネル５００に含まれた発光素子が緑色ＬＥＤ素子の場合、マイクロＬＥＤパネル５００は緑色マイクロＬＥＤパネル１２０であってもよい。マイクロＬＥＤパネル５００に含まれた発光素子が青色ＬＥＤ素子の場合、マイクロＬＥＤパネル５００は青色マイクロＬＥＤパネル１３０であってもよい。
【0052】
図５（ｂ）を参照すれば、マイクロＬＥＤディスプレイ装置は、マイクロＬＥＤパネル５００、ＣＭＯＳバックプレーン６００及びバンプ６５０を含む。この時、ＣＭＯＳバックプレーン６００は、複数のＣＭＯＳセル６２０を含むアクティブマトリクス回路部と、前記アクティブマトリクス回路部の外郭に配置される共通セル６１０とを含む。
【0053】
マイクロＬＥＤパネル５００は複数のマイクロＬＥＤピクセルを含み、ＣＭＯＳバックプレーン６００は複数のマイクロＬＥＤピクセルの各々を個別的に駆動させるためにマイクロＬＥＤピクセルの各々に対応する複数のＣＭＯＳセル６２０を含む。この時、マイクロＬＥＤパネル５００のピクセル領域はＣＭＯＳバックプレーン６００のＡＭ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）領域に対応する。
【0054】
バンプ６５０は、マイクロＬＥＤピクセルとＣＭＯＳセル６２０が対向するように配置された状態で、マイクロＬＥＤピクセルの各々とこれらの各々に対応するＣＭＯＳセル６２０が電気的に接続されるようにする。
【0055】
このようなマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造工程を簡単に見てみれば、先ず、複数のバンプ６５０をＣＭＯＳバックプレーン６００のＣＭＯＳセル６２０と共通セル６１０の上部に配置する。そして、複数のバンプ６５０が配置された状態のＣＭＯＳバックプレーン６００とマイクロＬＥＤパネル５００を互いに対向するようにしてＣＭＯＳセル６２０とマイクロＬＥＤピクセルを一対一に対応させて密着させた後に加熱する。そうすると、複数のバンプ６５０が溶け、それにより、ＣＭＯＳセル６２０とそれに対応するマイクロＬＥＤピクセルが電気的に接続され、共通セル６１０とそれに対応するマイクロＬＥＤパネル５００の共通電極５６０が電気的に接続される状態となる。
【0056】
図６乃至図１２は、本発明の一実施形態によるマイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。図６を参照すれば、基板５１０上に第１導電型半導体層５２０、活性層５３０及び第２導電型半導体層５４０を順次成長させて発光構造物である第１導電型半導体層５２０、活性層５３０及び第２導電型半導体層５４０を形成する。
【0057】
基板５１０は、透光性を有する材質、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、単結晶基板、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうちの少なくとも一つからなるが、これらに限定されるものではない。
【0058】
第１導電型半導体層５２０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等から選択され、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等のｎ型ドーパントがドープされる。このような第１導電型半導体層５２０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、シラン（ＳｉＨ４）ガスを水素ガスと共にチャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）に注入して形成される。基板５１０と第１導電型半導体層５２０との間に非ドープの半導体層（図示せず）及び／又はバッファ層（図示せず）をさらに含むことができ、特に限定されるものではない。
【0059】
活性層５３０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなる。このような活性層５３０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガスを水素ガスと共にチャンバーに注入して形成される。
【0060】
第２導電型半導体層５４０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ等から選択され、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のｐ型ドーパントがドープされる。このような第２導電型半導体層５４０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝ガスを水素ガスと共にチャンバーに注入して形成される。
【0061】
図７を参照すれば、発光構造物である第１導電型半導体層５２０、活性層５３０及び第２導電型半導体層５４０を単位ピクセル領域に応じてアイソレーションエッチング（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行って複数の発光素子を形成する。例えば、前記アイソレーションエッチングは、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）のような乾式エッチング方法によって実施される。このようなアイソレーションエッチング工程によって第１導電型半導体層５２０の一つの上面が露出される。この時、共通電極（すなわち、ｎ電極）５６０を形成するために、第１導電型半導体層５２０の周縁領域が所定の幅を有するようにエッチングされる。
【0062】
図８及び図９を参照すれば、第２導電型半導体層５４０の一つの上面に第２導電型メタル層５５０を形成し、メサエッチングされた第１導電型半導体層５２０の一つの上面に第１導電型メタル層５６０を形成する。この時、第１導電型メタル層５６０、第２導電型メタル層５５０は蒸着工程またはメッキ工程によって形成され、特に限定されるものではない。
【0063】
図１０を参照すれば、基板５１０、発光構造物である第１導電型半導体層５２０、活性層５３０及び第２導電型半導体層５４０と、第２導電型メタル層５５０と、第１導電型メタル層５６０上にパッシベーション層５７０を形成し、第１導電型メタル層５６０、第２導電型メタル層５５０の一つの上面が外部に露出するようにパッシベーション層５７０を選択的に除去する。
【0064】
図１１及び図１２を参照すれば、ＣＭＯＳバックプレーン６００のＣＭＯＳセル６２０と共通セル６１０の上部に複数のバンプ６５０を配置する。マイクロＬＥＤパネル５００を上下反転して第１導電型メタル層５６０、第２導電型メタル層５５０が下方向に向かうようにする。複数のバンプ６５０が配置された状態のＣＭＯＳバックプレーン６００とマイクロＬＥＤパネル５００を互いに対向するようにしてＣＭＯＳセル６２０とマイクロＬＥＤピクセルを一対一に対応させて密着させた後に加熱する。そうすると、複数のバンプ６５０が溶け、それにより、ＣＭＯＳセル６２０とそれに対応するマイクロＬＥＤピクセルが電気的に接続され、ＣＭＯＳバックプレーン６００の共通セル６１０とそれに対応するマイクロＬＥＤパネル５００の共通電極が電気的に接続される状態となる。このように、複数のバンプ６５０を介してＣＭＯＳバックプレーン６００とマイクロＬＥＤパネル５００をフリップチップボンディングしてマイクロＬＥＤディスプレイ装置を形成する。
【0065】
図１３は、本発明の他の実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。図１３を参照すれば、本発明の他の実施形態によるプロジェクション装置７００は、赤色マイクロＬＥＤパネル７１０、緑色マイクロＬＥＤパネル７２０、青色マイクロＬＥＤパネル７３０、ＬＥＤ駆動部７４０、ダイクロイックプリズム７５０及びプロジェクションレンズ７６０等を含む。ここで、赤色マイクロＬＥＤパネル７１０を除いた残りの構成要素は、図２に示した構成要素と同様である。よって、図１３に示した緑色マイクロＬＥＤパネル７２０、青色マイクロＬＥＤパネル７３０、ＬＥＤ駆動部７４０、ダイクロイックプリズム７５０及びプロジェクションレンズ７６０に関する詳しい説明は省略する。
【0066】
図２のプロジェクション装置１００とは異なり、プロジェクション装置７００を構成する赤色マイクロＬＥＤパネル７１０は、青色マイクロＬＥＤパネル７１１と色転換フィルム７１３により構成される。
【0067】
通常、青色ＬＥＤ素子及び緑色ＬＥＤ素子はサファイア基板上において成長し、赤色ＬＥＤ素子はＧａＡｓ基板上において成長するため、緑色マイクロＬＥＤパネル及び青色マイクロＬＥＤパネルは同一工程で製作可能であるが、赤色マイクロＬＥＤパネルはＧａＡｓ基板を分離するための追加工程が必要である。よって、青色マイクロＬＥＤパネル７１１と色転換フィルム７１３により赤色マイクロＬＥＤパネル７１０を実現するのであれば、同一工程を利用してプロジェクション装置７００の全ての赤色マイクロＬＥＤパネル７１０、緑色マイクロＬＥＤパネル７２０、青色マイクロＬＥＤパネル７３０を製作できる。
【0068】
図１４は、本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤパネルを説明する図である。図１４を参照すれば、本発明に係る赤色マイクロＬＥＤパネル７１０は、青色マイクロＬＥＤパネル７１１と青色マイクロＬＥＤパネル７１１上の色転換フィルム７１３とを含む。
【0069】
赤色マイクロＬＥＤパネル７１０を構成する青色マイクロＬＥＤパネル７１１は、複数のマイクロＬＥＤピクセルがマトリクス状に配列されたアレイ構造を有するパネルであって、画像表示機器の画像信号に対応する青色光を出力する機能を果たす。この時、青色マイクロＬＥＤパネル７１１を構成する複数のマイクロＬＥＤピクセルは青色ＬＥＤ素子からなる。
【0070】
色転換フィルム７１３は、青色マイクロＬＥＤパネル７１１から放射される青色光を赤色光に変換する機能を果たす。通常、色転換フィルム７１３は接着剤または接着成分を含んでおり、青色光が放射される青色マイクロＬＥＤパネル７１１の一面に貼り付けられる。一方、他の実施形態として、接着剤または接着成分が色転換フィルム７１３に含まれていない場合、青色マイクロＬＥＤパネル７１１と色転換フィルム７１３との間には別途の接着層（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｌａｙ）または接着シート（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｈｅｅｔ）が形成される。
【0071】
このような色転換フィルム７１３の一例として蛍光体フィルム、量子ドットフィルム（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔｓ ｆｉｌｍ）が用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0072】
一方、本実施形態においては、青色マイクロＬＥＤパネル７１１と色転換フィルム７１３を用いて赤色マイクロＬＥＤパネルの実現を例示しているが、これに制限されず、緑色マイクロＬＥＤパネルと色転換フィルムを用いて赤色マイクロＬＥＤパネル７１０を実現できることは当業者に明らかなことである。
【0073】
また、本実施形態においては、赤色マイクロＬＥＤパネル７１０がプロジェクション装置７００に適用されることを例示しているが、これに制限されず、車両用ヘッド・アップ・ディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＵＤ）またはヘッド・マウント・ディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＭＤ）等の様々な表示装置に適用できることは当業者に明らかなことである。
【0074】
図１５及び図１６は、本発明の一実施形態による量子ドットフィルムを説明する図である。図１５を参照すれば、本発明に係る量子ドットフィルム９００は、複数の量子ドット９１０が分散している高分子層９２０を含む。
【0075】
高分子層９２０は、プラスチックレジン（ｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｉｎ）からなる。プラスチックレジンは、ポリマーまたはシリコン系のフィルムを形成する様々な物質を含み、物質の種類は特に限定されない。本発明の実施形態において、プラスチックレジンに必要な特性は、硬化した状態において光を透過させる特性を有すれば充分であり、光の透過率に対する制限はない。
【0076】
高分子層９２０には、光の波長を変化させて色再現性及び色純度を実現できる量子ドット９１０が分散している。量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）９１０は、直径が数ｎｍの半導体ナノ粒子であって、量子拘束あるいは量子閉じ込め効果（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｅｆｆｅｃｔ）のような量子力学（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）的な特性を有している。ここで、量子閉じ込め効果とは、半導体ナノ粒子の大きさが小さくなるにつれて、バンドギャップエネルギー（ｂａｎｄ ｇａｐ ｅｎｅｒｇｙ）が大きくなる（逆に波長は小さくなる）現象を意味する。
【0077】
このような量子ドット９１０の代表的な特性は、光が接すれば発光（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＰＬ）するか、あるいは電気を流せば発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＥＬ）することである。化学合成工程により作られる量子ドット９１０は、材料を変更せずに粒子大きさを調節することだけによって所望の色を実現できる。例えば、図１６に示すように、量子閉じ込め効果により、ナノ粒子の大きさが小さいほど短い波長を有する青色光を発光し、ナノ粒子の大きさが大きいほど長い波長を有する赤色光を発光する。
【0078】
高分子層９２０に分散している量子ドット９１０の直径は１ｎｍ乃至１０ｎｍの範囲であってもよい。本発明の実施形態による量子ドット９１０は、青色光を赤色光に変換するために、５ｎｍ乃至７ｎｍの直径を有してもよい。より好ましくは、量子ドット９１０は６ｎｍの直径を有してもよい。
【0079】
量子ドット９１０は、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＶ族物質であってもよく、具体的にはＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ２、ＰｂＳ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＡｇＩ、ＡｇＢｒ、Ｈｇ１２、ＰｂＳｅ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２またはＧａＡｓであってもよい。
【0080】
また、量子ドット９１０は、コア−シェル構造（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）を有する。ここで、コア（ｃｏｒｅ）はＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群より選択されたいずれか一つの物質を含み、シェル（ｓｈｅｌｌ）はＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群より選択されたいずれか一つの物質を含む。
【0081】
一方、図面には示していないが、量子ドットフィルム９００は、高分子層９２０の少なくとも一面に付着されるバリア層（図示せず）をさらに含む。
【0082】
図１７は、本発明のさらに他の実施形態によるプロジェクション装置の構成図である。図１７を参照すれば、本発明のまた他の実施形態によるプロジェクション装置１１００は、赤色マイクロＬＥＤパネル１１１０、緑色マイクロＬＥＤパネル１１２０、青色マイクロＬＥＤパネル１１３０、ＬＥＤ駆動部１１４０、ダイクロイックプリズム１１５０及びプロジェクションレンズ１１６０等を含む。ここで、赤色マイクロＬＥＤパネル１１１０を除いた残りの構成要素は、図２に示した構成要素と同様である。よって、図１７に示した緑色マイクロＬＥＤパネル１１２０、青色マイクロＬＥＤパネル１１３０、ＬＥＤ駆動部１１４０、ダイクロイックプリズム１１５０及びプロジェクションレンズ１１６０に関する詳しい説明は省略する。
【0083】
図２のプロジェクション装置１００とは異なり、プロジェクション装置１１００を構成する赤色マイクロＬＥＤパネル１１１０は、サファイアボンディング（Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）回避工程により製造される。以下においては、サファイアボンディング工程を用いた赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法とサファイアボンディング工程を回避した赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法を区分して説明する。
【0084】
図１８乃至図２４は、本発明の一実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。図１８を参照すれば、ＧａＡｓ基板１２１０上に第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０を順次成長させて発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０を形成する。ここで、サファイア基板の代わりに、ＧａＡｓ基板を用いる理由は、赤色光を放射する発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０と類似する格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）を有しているためである。よって、ＧａＡｓ基板１２１０上に発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０を積層する場合、格子定数差によるストレイン（ｓｔｒａｉｎ）が発生しなくなる。
【0085】
図１９を参照すれば、第２導電型半導体層１２４０の上面に第１サファイア基板１２５０を結合する。この時、第２導電型半導体層１２４０と第１サファイア基板１２５０との間は接着層または接着剤によって結合される。ここで、第１サファイア基板１２５０は、ＧａＡｓ基板１２１０を除去するための支持層の役割を果たす。
【0086】
図２０を参照すれば、レーザリフトオフ（ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＬＬＯ）、化学的リフトオフ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＣＬＯ）、電気的リフトオフ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＥＬＯ）またはエッチング方法等を利用して第１導電型半導体層１２２０の下面に付着されたＧａＡｓ基板１２１０を分離する。ここで、ＧａＡｓ基板１２１０を分離する理由は、ＧａＡｓ基板１２１０が発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０から放射される赤色波長を吸収する性質を有しているためである。よって、発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０を成長させた後、ＧａＡｓ基板１２１０をサファイア基板に交替する必要がある。この時、サファイア基板を用いる理由は、他の基板に比べて光透過性に優れ、価格競争力に優れるためである。
【0087】
図２１を参照すれば、第１導電型半導体層１２２０の下面に第２サファイア基板１２６０を結合する。この時、第１導電型半導体層１２２０と第２サファイア基板１２６０との間は接着層または接着剤によって結合される。ここで、第２サファイア基板１２６０は、発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０及び第２導電型半導体層１２４０の上下位置を変える役割を果たすためのものである。
【0088】
図２２を参照すれば、レーザリフトオフ（ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＬＬＯ）、化学的リフトオフ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＣＬＯ）、電気的リフトオフ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＥＬＯ）またはエッチング方法等を利用して第２導電型半導体層１２４０の上面に付着された第１サファイア基板１２５０を分離する。
【0089】
図２３を参照すれば、発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０、第２導電型半導体層１２４０を単位ピクセル領域に応じてアイソレーションエッチング（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行い、メサエッチングされた発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０、第２導電型半導体層１２４０上に（＋）電極及び（−）電極を蒸着して複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）を形成する。その後、発光構造物である第１導電型半導体層１２２０、活性層１２３０、第２導電型半導体層１２４０上にパッシベーション工程を行ってマイクロＬＥＤパネル１２００を形成する。
【0090】
図２４を参照すれば、ＣＭＯＳバックプレーン６００のＣＭＯＳセル６２０と共通セル６１０の上部に複数のバンプ６５０を配置する。マイクロＬＥＤパネル１２００を上下反転して第１及び第２導電型メタル層が下方向に向かうようにする。複数のバンプ６５０が配置された状態のＣＭＯＳバックプレーン６００とマイクロＬＥＤパネル１２００を互いに対向するようにしてＣＭＯＳセル６２０とマイクロＬＥＤピクセルを一対一に対応させて密着させた後に加熱する。そうすると、複数のバンプ６５０が溶け、それにより、ＣＭＯＳセル６２０とそれに対応するマイクロＬＥＤピクセルが電気的に接続され、ＣＭＯＳバックプレーン６００の共通セル６１０とそれに対応するマイクロＬＥＤパネル１２００の共通電極が電気的に接続される状態となる。このように、複数のバンプ６５０を介してＣＭＯＳバックプレーン６００とマイクロＬＥＤパネル１２００をフリップチップボンディングしてマイクロＬＥＤディスプレイ装置を実現する。
【0091】
しかし、上述した赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法は、２回のサファイアボンディング工程を行うため、該パネルを構成するＬＥＤチップの性能を低下させるだけでなく、マイクロＬＥＤチップの収率を下げるという問題を引き起こす。よって、サファイアボンディング工程を必要としない赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法が必要である。以下、本発明の他の実施形態においては、サファイアボンディング工程を回避した赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法について説明する。
【0092】
図２５乃至図２９は、本発明の他の実施形態による赤色マイクロＬＥＤディスプレイ装置の製造方法を説明する図である。図２５を参照すれば、ＧａＡｓ基板１３１０上に第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０及び第２導電型半導体層１３４０を順次成長させて発光構造物１３２０、１３３０、１３４０を形成する。この時、発光構造物である第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０、第２導電型半導体層１３４０は赤色光を放射する。
【0093】
図２６を参照すれば、発光構造物である第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０、第２導電型半導体層１３４０を単位ピクセル領域に応じてアイソレーションエッチング（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行い、メサエッチングされた発光構造物である第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０、第２導電型半導体層１３４０上に（＋）電極及び（−）電極を蒸着して複数の発光素子（すなわち、複数のマイクロＬＥＤピクセル）を形成する。その後、発光構造物である第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０、第２導電型半導体層１３４０上にパッシベーション工程を行ってマイクロＬＥＤパネルを形成する。
【0094】
図２７を参照すれば、ＣＭＯＳバックプレーン１３５０のＣＭＯＳセル１３５２と共通セル１３５１の上部に複数のバンプ１３６０を配置する。複数のバンプ１３６０が配置された状態のＣＭＯＳバックプレーン１３５０とマイクロＬＥＤパネルを互いに対向するようにしてＣＭＯＳセル１３５２とマイクロＬＥＤピクセルを一対一に対応させて密着させた後に加熱する。そうすると、複数のバンプ１３６０が溶け、それにより、ＣＭＯＳセル１３５２とそれに対応するマイクロＬＥＤピクセルが電気的に接続され、ＣＭＯＳバックプレーン１３５０の共通セル１３５１とそれに対応するマイクロＬＥＤパネルの共通電極が電気的に接続される状態となる。
【0095】
図２８及び図２９を参照すれば、レーザリフトオフ（ｌａｓｅｒ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＬＬＯ）、化学的リフトオフ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＣＬＯ）、電気的リフトオフ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｉｆｔ ｏｆｆ、ＥＬＯ）またはエッチング方法等を利用して発光構造物である第１導電型半導体層１３２０、活性層１３３０、第２導電型半導体層１３４０の下面に付着されたＧａＡｓ基板１３１０を分離する。一方、他の実施形態として、ＧａＡｓ基板１３１０の分離工程前に、前記分離工程による発光素子の損傷を最小化するための保護工程が追加される。このような一連の過程により、サファイア工程を回避した赤色マイクロＬＥＤパネルを実現できる。
【0096】
上述したように、本発明に係る赤色マイクロＬＥＤパネルの製造方法は、パネルの製造工程数を画期的に減らすことができ、それによって製品収率を向上させ、製造工程上において発生する性能の低下を最小化できる。また、本発明に係る赤色マイクロＬＥＤパネルは、青色及び緑色マイクロＬＥＤパネルとは異なり、サファイア基板を備えていないため、光効率を改善できるだけでなく、光散乱を最小化できる。
【0097】
一方、本実施形態においては、前記赤色マイクロＬＥＤパネルがプロジェクション装置１１００に適用されることを例示しているが、これに制限されず、車両用ヘッド・アップ・ディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＵＤ）またはヘッド・マウント・ディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＭＤ）等の様々な表示装置に適用できることは当業者に明らかなことである。
【0098】
以上においては本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において種々の変形が可能であることは勿論である。よって、本発明の範囲は説明した実施形態に限定されず、後述する特許請求の範囲だけでなく、該特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
【符号の説明】
【0099】
１００、７００、１１００ プロジェクション装置１１０、７１０、１１１０ 赤色マイクロＬＥＤパネル
１２０、７２０、１１２０ 緑色マイクロＬＥＤパネル
１３０、７１１、７３０、１１３０ 青色マイクロＬＥＤパネル
１４０、７４０、１１４０ ＬＥＤ駆動部
１４１ Ｒ−ＬＥＤ駆動部
１４３ Ｇ−ＬＥＤ駆動部
１４５ Ｂ−ＬＥＤ駆動部
１５０、７５０、１１５０ ダイクロイックプリズム
１６０、７６０、１１６０ プロジェクションレンズ
４１０ データドライバーＩＣ
４１５ データライン
４２０ スキャンドライバーＩＣ
４２５ スキャニングライン
５００ マイクロＬＥＤパネル
５１０ 基板
５２０、１２２０、１３２０ 第１導電型半導体層
５３０、１２３０、１３３０ 活性層
５４０、１２４０、１３４０ 第２導電型半導体層
５５０ 第２導電型メタル層
５６０ 第１導電型メタル層
５７０ パッシベーション層
６００、１３５０ ＣＭＯＳバックプレーン
６１０、１３５１ 共通セル
６２０、１３５２ ＣＭＯＳセル
６５０、１３６０ バンプ
７１３ 色転換フィルム
９００ 量子ドットフィルム
９１０ 量子ドット
９２０ 高分子層
１２００ マイクロＬＥＤパネル
１２１０、１３１０ ＧａＡｓ基板
１２５０ 第１サファイア基板
１２６０ 第２サファイア基板