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特開2024-72258発光素子、これを含む表示装置、および発光素子の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072258
(43)【公開日】2024-05-27
(54)【発明の名称】発光素子、これを含む表示装置、および発光素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/06 20100101AFI20240520BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20240520BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20240520BHJP
H01L 33/30 20100101ALI20240520BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20240520BHJP
【ＦＩ】
H01L33/06
G09F9/33
G09F9/30 338
H01L33/30
H01L33/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023187588
(22)【出願日】2023-11-01
(31)【優先権主張番号】10-2022-0152619
(32)【優先日】2022-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人ＰＯＲＴ
(72)【発明者】
【氏名】イ，グァンジェ
(72)【発明者】
【氏名】パク，ボンチュン
(72)【発明者】
【氏名】イ，ドンオン
(72)【発明者】
【氏名】イ，ソヨン
(72)【発明者】
【氏名】イ，スンア
【テーマコード（参考）】
5C094
5F241
【Ｆターム（参考）】
5C094AA31
5C094AA43
5C094BA03
5C094BA25
5C094CA19
5C094DA13
5C094DA15
5C094EA04
5C094EA07
5C094FA02
5F241AA24
5F241CA04
5F241CA05
5F241CA34
5F241CA39
5F241CA40
5F241CA65
5F241CA66
5F241CA74
5F241CB11
5F241FF01
(57)【要約】
【課題】発光素子から放出される光の輝度変化率の低下を防止して、信頼性のある発光素子、これを含む表示装置および発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の発光素子は第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２半導体層と、第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことができる。
【選択図】図５
【解決手段】本発明の発光素子は第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２半導体層と、第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことができる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第２半導体層と、
第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、
前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、
前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことを特徴とする発光素子。
前記第１半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第２半導体層と、
第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、
前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、
前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項2】
前記第１井戸層は、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記第１井戸層は、ＩｎＸＧａ１－ＸＮ（ただし、０＜Ｘ＜１）を含み、
前記第１井戸層のインジウム組成比Ｘは、０．０５～０．４であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記第１井戸層のインジウム組成比Ｘは、０．０５～０．４であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項4】
前記第１ホールは、前記第１井戸層を前記第１方向に貫通し、前記第１方向と交差する第２方向に配列され、
前記第１ホールのそれぞれは、前記第１方向の位置によって前記第２方向の幅が変わることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記第１ホールのそれぞれは、前記第１方向の位置によって前記第２方向の幅が変わることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項5】
断面視において、前記第１ホールのそれぞれは、前記第２方向に対称な形状を含むことを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項6】
平面視において、前記第１井戸層は、前記第１井戸層の中心と隣接する第１領域と前記第１井戸層の縁と隣接する第２領域とを含み、
前記第１ホールは、前記第２領域に配置されることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
前記第１ホールは、前記第２領域に配置されることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項7】
前記第２障壁層は、前記第１ホールおよび前記第１障壁層によって形成される空間を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第２障壁層上に前記第１方向に順次配置される第２井戸層および第３障壁層をさらに含み、
前記第２井戸層は、前記第１方向に前記第２井戸層を貫通する第２ホールを含み、
前記第１井戸層および前記第２井戸層は、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含み、
前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成は同じであり、前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成比は互いに異なり、
前記第１ホールの個数および前記第２ホールの個数は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記第２井戸層は、前記第１方向に前記第２井戸層を貫通する第２ホールを含み、
前記第１井戸層および前記第２井戸層は、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含み、
前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成は同じであり、前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成比は互いに異なり、
前記第１ホールの個数および前記第２ホールの個数は互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項9】
基板上に第１半導体層、活性層および第２半導体層を第１方向に順次形成するステップを含み、
前記第１半導体層上に前記活性層を形成するステップは、
前記第１半導体層上に第１障壁層を形成するステップと、
前記第１障壁層上に井戸層を形成するステップと、
前記井戸層を部分的にエッチングするステップと、
前記井戸層上に第２障壁層を形成するステップと、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
前記第１半導体層上に前記活性層を形成するステップは、
前記第１半導体層上に第１障壁層を形成するステップと、
前記第１障壁層上に井戸層を形成するステップと、
前記井戸層を部分的にエッチングするステップと、
前記井戸層上に第２障壁層を形成するステップと、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項10】
前記井戸層を部分的にエッチングするステップは、
前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングして、前記第１方向と交差する第２方向に沿った位置に複数のホールを形成することを特徴とする請求項９に記載の発光素子の製造方法。
前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングして、前記第１方向と交差する第２方向に沿った位置に複数のホールを形成することを特徴とする請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項11】
前記井戸層を形成するステップは、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて成長させ、
前記井戸層を部分的にエッチングするステップは、インジウム（Ｉｎ）の組成比が低くなるように、前記井戸層の前記少なくとも一領域をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
前記井戸層を部分的にエッチングするステップは、インジウム（Ｉｎ）の組成比が低くなるように、前記井戸層の前記少なくとも一領域をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項12】
前記井戸層は、第１温度で形成され、前記第１障壁層および前記第２障壁層は、前記第１温度よりも高い第２温度で形成され、
前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングするステップは、
前記井戸層の前記少なくとも一領域を前記第１温度から前記第２温度まで温度が上昇する間に、エッチングガスに露出させるステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングするステップは、
前記井戸層の前記少なくとも一領域を前記第１温度から前記第２温度まで温度が上昇する間に、エッチングガスに露出させるステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子の製造方法。
【請求項13】
前記エッチングガスは、水素（Ｈ２）ガスを含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項14】
前記井戸層に形成される前記複数のホールの大きさおよび個数は、前記エッチングガスの量、前記エッチングガスの露出時間、および前記エッチングガスに露出される前記井戸層の前記少なくとも一領域の大きさのうちの少なくとも１つによって制御されることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項15】
基板上に配置される第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置される発光素子と、
前記第１電極と前記発光素子とを電気的に接続する第１コンタクト電極と、
前記第２電極と前記発光素子とを電気的に接続する第２コンタクト電極と、を含み、
前記発光素子は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置される活性層と、
前記活性層上に配置される第２半導体層と、
第１方向に順次配置される前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、
前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、
前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことを特徴とする表示装置。
前記第１電極と前記第２電極との間に配置される発光素子と、
前記第１電極と前記発光素子とを電気的に接続する第１コンタクト電極と、
前記第２電極と前記発光素子とを電気的に接続する第２コンタクト電極と、を含み、
前記発光素子は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層上に配置される活性層と、
前記活性層上に配置される第２半導体層と、
第１方向に順次配置される前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、
前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、
前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子、これを含む表示装置、および発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、情報ディスプレイに対する関心が高まるにつれて、表示装置に関する研究開発が持続的に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許１１０６９８２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の一目的は、発光素子から放出される光の輝度変化率の低下を防止して、信頼性のある発光素子を提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は、前記発光素子を含む表示装置および前記発光素子の製造方法を提供することにある。
【0006】
ただし、本発明の目的は前述の目的に限定されず、本発明の思想および領域から逸脱しない範囲で多様に拡張できる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態による発光素子は、第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２半導体層と、第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、前記活性層は、第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことができる。
【0008】
一実施形態によれば、前記第１井戸層は、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含むことができる。
【0009】
一実施形態によれば、前記第１井戸層は、ＩｎＸＧａ１－ＸＮ（ただし、０＜Ｘ＜１）を含み、前記第１井戸層のインジウム組成比Ｘは、０．０５～０．４であり得る。
【0010】
一実施形態によれば、前記第１ホールは、前記第１井戸層を前記第１方向に貫通し、前記第１方向と交差する第２方向に配列されることができる。
【0011】
一実施形態によれば、前記第１ホールのそれぞれは、前記第１方向の位置によって前記第２方向の幅が変わってもよい。
【0012】
一実施形態によれば、断面視において、前記第１ホールのそれぞれは、前記第２方向に対称な形状を含むことができる。
【0013】
一実施形態によれば、平面視において、前記第１井戸層は、前記第１井戸層の中心と隣接する第１領域と前記第１井戸層の縁と隣接する第２領域とを含み、前記第１ホールは、前記第２領域に配置されることができる。
【0014】
一実施形態によれば、前記第２障壁層は、前記第１ホールおよび前記第２障壁層によって形成される空間を満たすことができる。
【0015】
一実施形態によれば、前記第２障壁層上に前記第１方向に順次配置される第２井戸層および第３障壁層をさらに含み、前記第２井戸層は、前記第１方向に前記第２井戸層を貫通する第２エッチングホールを含むことができる。
【0016】
一実施形態によれば、前記第１井戸層および前記第２井戸層は、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含み、前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成は同じであり、前記第１井戸層および前記第２井戸層の組成比は互いに異なってもよい。
【0017】
一実施形態によれば、前記第１ホールの個数および前記第２ホールの個数は、互いに異なってもよい。
【0018】
本発明の実施形態による発光素子の製造方法は、基板上に第１半導体層、活性層、および第２半導体層を第１方向に順次形成するステップを含み、前記第１半導体層上に前記活性層を形成するステップは、前記第１半導体層上に第１障壁層を形成するステップと、前記第１障壁層上に井戸層を形成するステップと、前記井戸層を部分的にエッチングするステップと、前記井戸層上に第２障壁層を形成するステップと、を含むことができる。
【0019】
一実施形態によれば、前記井戸層を部分的にエッチングするステップは、前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングして、前記第１方向と交差する第２方向に沿った位置に複数のホールを形成することができる。
【0020】
一実施形態によれば、前記井戸層を形成するステップは、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ、ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて成長させ、前記井戸層を部分的にエッチングするステップは、インジウム（Ｉｎ）の組成比が低くなるように前記井戸層の前記少なくとも一領域をエッチングすることができる。
【0021】
一実施形態によれば、前記井戸層は、前記井戸層の中心と隣接する第１領域と前記井戸層の縁と隣接する第２領域とを含み、前記複数のホールは、前記第２領域に配置されることができる。
【0022】
一実施形態によれば、前記井戸層の少なくとも一領域を前記第１方向にエッチングするステップは、前記井戸層の前記少なくとも一領域をエッチングガスに露出させるステップを含むことができる。
【0023】
一実施形態によれば、前記井戸層は、第１温度で形成され、前記第１障壁層および前記第２障壁層は、前記第１温度よりも高い第２温度で形成され、前記エッチングガスを露出させるステップは、前記第１温度から前記第２温度まで温度が上昇する間に前記エッチングガスを露出することができる。
【0024】
一実施形態によれば、前記エッチングガスは、水素（Ｈ２）ガスを含むことができる。
【0025】
一実施形態によれば、前記井戸層に形成される前記複数のホールの大きさおよび個数は、前記エッチングガスの量、前記エッチングガスの露出時間、および前記エッチングガスに露出される前記井戸層の前記少なくとも一領域の大きさのうちの少なくとも１つによって制御することができる。
【0026】
本発明の実施形態による表示装置は、基板上に配置された第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された発光素子と、前記第１電極と前記発光素子とを電気的に接続する第１コンタクト電極と、前記第２電極と前記発光素子とを電気的に接続する第２コンタクト電極と、を含み、前記発光素子は、第１半導体層と、前記第１半導体層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２半導体層と、第１方向に順次配置された前記第１半導体層、前記活性層、および前記第２半導体層の少なくとも一部を取り囲む絶縁膜と、を含み、前記活性層は、前記第１方向に順次配置された第１障壁層、第１井戸層、および第２障壁層を含み、前記第１井戸層は、前記第１井戸層を貫通する第１ホールを含むことができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明の実施形態による発光素子、これを含む表示装置、および発光素子の製造方法は、発光素子の活性層を形成する井戸層の一部をエッチングしてエッチングホールを形成することによって、井戸層の縁に向かって形成される電流経路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｈ）を抑制（または遮断）することができる。したがって、井戸層内に注入された電子が井戸層の縁に沿って移動することを防止することができる。
【0028】
本発明の実施形態による発光素子は、井戸層の縁に沿って移動した電子によって漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生することを防止（または抑制）することができる。
【0029】
本発明は、前記漏洩電流によって発光素子の信頼性の低下する現象を改善することができる。
【0030】
ただし、本発明の効果は前述の効果に限定されず、本発明の思想および領域から逸脱しない範囲で多様に拡張できる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。図において同じ構成要素については同じ参照符号を付し、同じ構成要素について重複する説明は省略する。
【0033】
【0034】
図１および図２を参照すると、発光素子ＬＤは、第１半導体層１１、第２半導体層１３、および第１半導体層１１およびと第２半導体層１３との間に介在する活性層１２を含むことができる。一例として、発光素子ＬＤは、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３が順次積層された発光積層体（または積層パターン）として具現されることができる。
【0035】
一実施形態では、発光素子ＬＤは、一方向に延びる形状で提供されることができる。発光素子ＬＤの延びる方向を長さ方向とすると、発光素子ＬＤは、長さ方向に沿って第１端部ＥＰ１と第２端部ＥＰ２とを含むことができる。発光素子ＬＤの第１端部ＥＰ１には、第１半導体層１１と第２半導体層１３とのうちの１つの半導体層が位置することができ、発光素子ＬＤの第２端部ＥＰ２には、第１半導体層１１と第２半導体層１３とのうちの残りの半導体層が位置することができる。
【0036】
一実施形態では、発光素子ＬＤは、様々な形状で提供されることができる。一例として、発光素子ＬＤは、図１に示すように長さ方向に長い（または縦横比が１よりも大きい）ロッド状（ｒｏｄ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）、棒状（ｂａｒ－ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）、または柱状を有することができる。別の例として、発光素子ＬＤは、長さ方向に短い（または縦横比が１よりも小さい）ロッド状、棒状、または柱状を有することができる。さらに別の例として、発光素子ＬＤは、縦横比が１のロッド状、棒状、または柱状を有することができる。
【0037】
このような発光素子ＬＤは、一例としてナノスケール（ｎａｎｏ ｓｃａｌｅ）（またはナノメートル）乃至マイクロスケール（ｍｉｃｒｏ ｓｃａｌｅ）（またはマイクロメートル）程度の直径Ｄおよび／または長さＬを有するほどに超小型に製作された発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
【0038】
一実施形態では、発光素子ＬＤが長さ方向に長い（すなわち、縦横比が１よりも大きい）場合、発光素子ＬＤの直径Ｄは約０．５μｍ～６μｍ程度であり、その長さＬは約１μｍ～１０μｍ程度である。ただし、発光素子ＬＤの直径Ｄおよび長さＬはこれに限定されず、発光素子ＬＤの適用される照明装置または自発光表示装置の要求条件（または設計条件）に合致するように発光素子ＬＤの大きさを変更してもよい。
【0039】
一実施形態では、第１半導体層１１は、一例として少なくとも１つのｎ型半導体層を含むことができる。第１半導体層１１は、発光素子ＬＤの長さ方向に沿って活性層１２と接触する上部面と外部に露出された下部面とを含むことができる。第１半導体層１１の下部面は、発光素子ＬＤの一端部（または下端部）であり得る。
【0040】
一実施形態では、活性層１２は、第１半導体層１１上に配置され、単一または多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ）構造で形成されることができる。一例として、活性層１２を多重量子井戸構造で形成する場合、活性層１２は障壁層（ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ）（例えば、図３ａの障壁層ＱＢ）および井戸層（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）（例えば、図３ａの井戸層ＱＷ）が一つのユニットとして周期的に繰り返し積層されることができる。一例では、前記障壁層は、歪み強化層（ｓｔｒａｉｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｌａｙｅｒ）をさらに含んでもよい。前記歪み強化層は、相対的に小さい格子定数を有して井戸層に印加される歪み、一例として圧縮歪みをさらに強化することができる。ただし、活性層１２の構造は前述の実施形態に限定されない。
【0041】
一実施形態では、活性層１２は、約４００ｎｍ～９００ｎｍの波長を有する光を放出することができ、ダブルヘテロ構造（ｄｏｕｂｌｅ ｈｅｔｅｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を用いることができる。活性層１２は、第１半導体層１１と接触する第１面および第２半導体層１３と接触する第２面を含むことができる。
【0042】
一実施形態では、活性層１２から放出される光の波長に応じて発光素子ＬＤの色（または出光色）を決めることができる。このような発光素子ＬＤの色は、これに対応する画素の色を決めることができる。例えば、発光素子ＬＤは、赤色光、緑色光、または青色光を放出することができる。
【0043】
一実施形態では、発光素子ＬＤの両端部に所定電圧以上の電界を印加すると、活性層１２で電子－正孔対が結合しながら発光素子ＬＤが発光することになる。このような原理を用いて発光素子ＬＤの発光を制御することによって、発光素子ＬＤを表示装置の画素をはじめとする様々な発光装置の光源（または発光源）として用いることができる。
【0044】
一実施形態では、第２半導体層１３は、活性層１２の第２面上に配置され、第１半導体層１１と異なるタイプの半導体層を含むことができる。一例として、第２半導体層１３は、少なくとも１つのｐ型半導体層を含むことができる。
【0045】
一実施形態では、第２半導体層１３は、発光素子ＬＤの長さ方向に沿って活性層１２の第２面と接触する下部面と外部に露出された上部面とを含むことができる。ここで、第２半導体層１３の上部面は発光素子ＬＤの他端部（または上端部）であり得る。
【0046】
一実施形態では、第１半導体層１１と第２半導体層１３は、発光素子ＬＤの長さ方向に互いに異なる厚さを有してもよい。一例として、発光素子ＬＤの長さ方向に沿って第１半導体層１１が第２半導体層１３よりも相対的に厚くてもよい。これにより、発光素子ＬＤの活性層１２は、第１半導体層１１の下部面よりも第２半導体層１３の上部面の近くに位置することができる。
【0047】
一実施形態では、第１半導体層１１と第２半導体層１３は、それぞれ一つの層で構成されるものとして示されているが、これに限定されない。一例では、活性層１２の物質に応じて、第１半導体層１１と第２半導体層１３のそれぞれは少なくとも１つ以上の層、一例としてクラッド層および／またはＴＳＢＲ（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ ｂａｒｒｉｅｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ）層をさらに含んでもよい。ＴＳＢＲ層は、格子構造の異なる半導体層の間に配置されて、格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）の差を減らすための緩衝の役割をする歪み（ｓｔｒａｉｎ）緩和層であり得る。ＴＳＢＲ層は、ｐ－ＧａＩｎＰ、ｐ－ＡｌＩｎＰ、ｐ－ＡｌＧａＩｎＰなどのようなｐ型半導体層で構成されることができるが、これに限定されない。
【0048】
一実施形態では、発光素子ＬＤは、前述の第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３の他にも、前記第２半導体層１３の上部に配置されるコンタクト電極（以下、「第１コンタクト電極」と称する）をさらに含んでもよい。また、他の実施形態によれば、第１半導体層１１の一端に配置される一つの他のコンタクト電極（以下、「第２コンタクト電極」と称する）をさらに含んでもよい。
【0049】
一実施形態では、第１および第２コンタクト電極のそれぞれはオーミック（ｏｈｍｉｃ）コンタクト電極であり得るが、これに限定されない。実施形態によれば、第１および第２コンタクト電極はショットキーコンタクト電極であり得る。第１および第２コンタクト電極は、導電性物質を含んでもよい。
【0050】
一実施形態では、発光素子ＬＤは、絶縁膜１４（または絶縁被膜）をさらに含んでもよい。ただし、実施形態によっては、絶縁膜１４は省略されてもよく、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３の一部だけを覆うように提供されてもよい。
【0051】
一実施形態では、絶縁膜１４は、活性層１２が第１および、第２半導体層１１、１３以外の伝導性物質と接触して発生する可能性のある電気的短絡を防止することができる。また、絶縁膜１４は、発光素子ＬＤの表面欠陥を最小化して、発光素子ＬＤの寿命および発光効率を向上させることができる。活性層１２が外部の伝導性物質と接触して短絡が発生することを防止可能であれば、絶縁膜１４を備えるか否かは限定されない。
【0052】
一実施形態では、絶縁膜１４は、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３を含む発光積層体の外周面の少なくとも一部を取り囲むことができる。
【0053】
前述の実施形態では、絶縁膜１４が第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３のそれぞれの外周面を全体的に取り囲む形状として説明したが、これに限定されない。
【0054】
一実施形態では、絶縁膜１４は、透明な絶縁物質を含んでもよい。例えば、絶縁膜１４は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、ハフニウム酸化物（ＨｆＯｘ）、チタンストロンチウム酸化物（ＳｒＴｉＯｘ）、コバルト酸化物（ＣｏｘＯｙ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯｘ）、ルセニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、タンタル酸化物（ＴａＯｘ）、ガドリニウム酸化物（ＧｄＯｘ）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯｘ）、ガリウム酸化物（ＧａＯｘ）、バナジウム酸化物（ＶｘＯｙ）、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｂ、ＩｎｘＯｙ：Ｈ、ニオブ酸化物（ＮｂｘＯｙ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦＸ）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦｘ）、アルコン（Ａｌｕｃｏｎｅ）高分子フィルム、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮＸ）、ガリウム窒化物（ＧａＮ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、ハフニウム窒化物（ＨｆＮ）、ニオブ窒化物（ＮｂＮ）、ガドリニウム窒化物（ＧｄＮ）、ジルコニウム窒化物（ＺｒＮ）、バナジウム窒化物（ＶＮ）などからなる群から選択される１つ以上の絶縁物質を含むことができるが、これに限定されず、絶縁性を有する様々な材料を前記絶縁膜１４の材料として用いることができる。
【0055】
一実施形態では、絶縁膜１４は、単一層の形態で提供されても、二重層を含む多重層の形態で提供されてもよい。
【0056】
前述の発光素子ＬＤは、様々な表示装置の発光源（または光源）として用いられることができる。発光素子ＬＤは、表面処理過程を経て製造されることができる。例えば、複数の発光素子ＬＤを流動性の溶液（または溶媒）に混合してそれぞれの画素領域（例えば、各画素の発光領域または各副画素の発光領域）に供給する際、発光素子ＬＤが前記溶液内で不均一に凝集することなく均一に噴射されることができるように、それぞれの発光素子ＬＤを表面処理することができる。
【0057】
前述の発光素子ＬＤを含む発光部（または発光装置）は、表示装置をはじめ光源を必要とする様々な種類の電子装置に用いられることができる。例えば、表示パネルの各画素の画素領域内に複数の発光素子ＬＤを配置する場合、発光素子ＬＤは前記各画素の光源として用いられることができる。ただし、発光素子ＬＤの適用分野は前述の例に限定されない。例えば、発光素子ＬＤは、照明装置などのように光源を必要とする他の種類の電子装置にも用いられることができる。
【0058】
ただし、これは例示に過ぎず、本発明の実施形態による表示装置に適用される発光素子ＬＤはこれに限定されない。例えば、発光素子は、フリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）タイプのマイクロ発光ダイオードまたは有機発光層を含む有機発光素子であり得る。
【0059】
【0060】
【0061】
図１および図３ａを参照すると、活性層１２は、第１および、第２障壁層ＱＢ１、ＱＢ２および井戸層ＱＷを含むことができる。第１障壁層ＱＢ１は、第１半導体層１１と井戸層ＱＷとの間に配置されることができる。第２障壁層ＱＢ２は、井戸層ＱＷと第２半導体層１３との間に配置されることができる。
【0062】
図１および図３ｂを参照すると、障壁層ＱＢは、第１、第２、第３、第４障壁層ＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４を含み、井戸層ＱＷは、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３を含むことができる。一例では、活性層１２は、第１、第２、第３、第４障壁層ＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４および第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３が互いに交互に順次積層された多層構造であり得る。一実施形態では、第１障壁層ＱＢ１および第２障壁層ＱＢ２は、第１井戸層ＱＷ１を挟んで第１半導体層１１上に形成されることができる。第２障壁層ＱＢ２および第３障壁層ＱＢ３は、第２井戸層ＱＷ２を挟んで第１井戸層ＱＷ１上に形成されることができる。第３障壁層ＱＢ３および第４障壁層ＱＢ４は、第３井戸層ＱＷ３を挟んで第２井戸層ＱＷ２上に形成されることができる。
【0063】
活性層１２は、多重量子井戸構造を有し、３対の井戸構造（例えば、第１および、第２障壁層ＱＢ１、ＱＢ２および第１井戸層ＱＷ１）が積層されたものとして図３ｂに示されているが、これに限定されない。例えば、活性層１２は、２対、４対以上（または、４対～９対）の井戸構造を有することができる。
【0064】
一実施形態では、第１～第４障壁層ＱＢ１～ＱＢ４は、第１方向ＤＲ１に同じ厚さを有してもよいが、これに限定されず、第１～第４障壁層ＱＢ１～ＱＢ４のうちの少なくとも一部は、第１方向ＤＲ１に互いに異なる厚さを有してもよい。障壁層ＱＢの製造工程において、第１～第４障壁層ＱＢ１～ＱＢ４それぞれに対する工程条件によって、第１～第４障壁層ＱＢ１～ＱＢ４の厚さは互いに異なってもよい。
【0065】
以下、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３をまとめて言うときは井戸層ＱＷと言い、第１、第２、第３、第４障壁層ＱＢ１、ＱＢ２、ＱＢ３、ＱＢ４をまとめて言うときは障壁層ＱＢと言う。
【0066】
一実施形態では、障壁層ＱＢの第１方向ＤＲ１における厚さは、井戸層ＱＷの厚さと同じであっても異なってもよい。例えば、障壁層ＱＢの厚さは、井戸層ＱＷの厚さよりも厚くてもよい。
【0067】
一実施形態では、障壁層ＱＢおよび井戸層ＱＷは、互いに異なる組成を有してもよい。例えば、井戸層ＱＷは、ＧａＮ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つを含むことができる。障壁層ＱＢは、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＰ、およびＡｌＧａＡｓのうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、井戸層ＱＷは、障壁層ＱＢよりも高いインジウム（Ｉｎ）組成比を有してもよい。
【0068】
一実施形態では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成は互いに同じでもよいが、これに限定されず、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成は互いに異なってもよい。例えば、第１および、第２井戸層ＱＷ１、ＱＷ２がＩｎＧａＮである場合、第３井戸層ＱＷ３はＧａＮであってもよい。
【0069】
一実施形態では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成が互いに同じである場合、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成比は互いに異なってもよいが、これに限定されず、互いに同じであってもよい。
【0070】
一実施形態では、第１～第４障壁層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４の組成は互いに同じであってもよいが、これに限定されず、第１～第４障壁層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４の組成は互いに異なってもよい。
【0071】
一実施形態では、第１～第４障壁層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４の組成が互いに同じである場合、第１～第４障壁層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４の組成比は互いに同じであってもよいが、これに限定されず、第１～第４障壁層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３、ＱＷ４の組成比は互いに異なってもよい。
【0072】
図１、図３ａ、および図３ｂを参照すると、第１半導体層１１から注入される電子と第２半導体層１３から注入される正孔とが活性層１２の井戸層ＱＷで再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）し、これにより井戸層ＱＷのバンドギャップエネルギーに該当する光が発散されることができる。
【0073】
【0074】
図４ａに示す活性層１２は、単一量子井戸構造（図３ａ参照）を有することができるが、これに限定されない。例えば、活性層１２が多重量子井戸構造を有する場合、図４ａに示す井戸層ＱＷは、複数の井戸層のうちの少なくとも１つの井戸層を示す。
【0075】
一実施形態では、井戸層ＱＷは、障壁層ＱＢ上に配置されることができる。井戸層ＱＷは、第１面および前記第１面に対向する第２面を含むことができる。一例では、井戸層ＱＷの前記第１面および第２面は障壁層ＱＢと接してもよい。例えば、井戸層ＱＷの前記第１面が第１障壁層（例えば、図３ａの第１障壁層ＱＢ１）と接する場合、井戸層ＱＷの前記第２面は第２障壁層（例えば、図３ａの第２障壁層ＱＢ２）と接してもよい。
【0076】
一実施形態では、井戸層ＱＷは、複数のエッチングホールＥＨを含んでもよい。複数のエッチングホールＥＨは、第１方向ＤＲ１に井戸層ＱＷを貫通することができる。エッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷの前記第１面から前記第２面まで延びてもよい。
【0077】
一実施形態では、エッチングホールＥＨは互いに離隔して配置されてもよい。エッチングホールＥＨは、互いに異なる形状を有してもよい。一例では、第２方向ＤＲ２におけるエッチングホールＥＨの断面積は互いに異なってもよい。
【0078】
一実施形態では、エッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷを部分的に除去することによって形成されることができる。一例では、障壁層ＱＢ上に配置された井戸層ＱＷをエッチングガスに露出する場合、複数のエッチングホールＥＨが形成されることができる。以下、複数のエッチングホールＥＨを含む井戸層ＱＷの製造方法については、図９～図１７を参照して後述する。
【0079】
一実施形態では、井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷの縁に向かって形成される電流経路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｈ）を遮断することができる。すなわち、複数のエッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷに注入された電子が井戸層ＱＷの縁に移動することを遮断（または抑制）することができる。
【0080】
本発明の実施形態による発光素子は、井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨを介して、井戸層ＱＷの縁に沿って移動した電子によって漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が発生することを防止（または抑制）することができる。
【0081】
本発明の実施形態による発光素子は、前記漏洩電流によって活性層１２から放出される光の特性（例えば、外部量子効率および輝度変化率）が変化して、発光素子の信頼性が低下することを改善することができる。
【0082】
【0083】
【0084】
図４ｂを参照すると、井戸層ＱＷ’は、第１領域ＥＡ１および第２領域ＥＡ２を含むことができる。一例では、第１領域ＥＡ１は、井戸層ＱＷ’の中心と隣接する領域であり得る。第２領域ＥＡ２は、井戸層ＱＷ’の縁と隣接する周辺領域であり得る。第１領域ＥＡ１は、第２領域ＥＡ２の内側領域であり得る。井戸層ＱＷ’の中心は、平面図において井戸層ＱＷ’の重心であり得る。井戸層ＱＷ’の縁は、井戸層ＱＷ’の中心から所定距離離隔された井戸層ＱＷ’の一領域であり得る。
【0085】
一実施形態では、井戸層ＱＷ’の平面形状は円形状として示されたが、これに限定されず、井戸層ＱＷ’の平面形状は多角形状を含んでもよい。
【0086】
井戸層ＱＷ’はエッチングホールＥＨ’を含んでもよい。エッチングホールＥＨ’は、井戸層ＱＷ’の第２領域ＥＡ２にのみ配置されることができる。すなわち、エッチングホールＥＨ’は、井戸層ＱＷ’の縁に隣接する領域にのみ配置されることができる。
【0087】
一実施形態では、エッチングホールＥＨ’は、第２領域ＥＡ２に配置されることによって、第１領域ＥＡ１に注入された電子が井戸層ＱＷ’の縁に移動することを遮断（または抑制）することができる。
【0088】
一実施形態では、井戸層ＱＷの内部量子効率（ＩＱＥ：ｉｎｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を低下させない範囲内で、エッチングホールＥＨ’を井戸層ＱＷ’の縁と隣接する領域に配置することができる。
【0089】
【0090】
図５を参照すると、井戸層ＱＷは、第１障壁層ＱＢ１および第２障壁層ＱＢ２の間に配置されることができる。井戸層ＱＷは、複数のエッチングホールＥＨ１を含んでもよい。
【0091】
一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨ１は、第１エッチングホールＥＨ１ａおよび第２エッチングホールＥＨ１ｂを含んでもよいが、これに限定されず、第３～第Ｎエッチングホールを含んでもよい。
【0092】
一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨ１は、井戸層ＱＷを第１方向ＤＲ１に貫通することができる。複数のエッチングホールＥＨ１は、第２方向ＤＲ２に沿って配置（または配列）されることができる。一例では、第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１と交差する方向であり得る。第１エッチングホールＥＨ１ａおよび第２エッチングホールＥＨ１ｂは、互いに離隔して配置されることができる。
【0093】
一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨ１は、様々な柱状に形成されることができる。一例では、複数のエッチングホールＥＨ１のそれぞれは、第１方向ＤＲ１の位置によって第２方向ＤＲ２の幅が変わってもよい。例えば、第１エッチングホールＥＨ１ａの第１幅Ｗ１ａは、第２幅Ｗ２ａよりも狭くてもよい。第１幅Ｗ１ａは、第２障壁層ＱＢ２と接する領域における第１エッチングホールＥＨ１ａの幅であり得る。第２幅Ｗ２ａは、活性層１２の長さ方向（例えば、第１方向ＤＲ１の中央箇所における第１エッチングホールＥＨ１ａの幅であり得る。
【0094】
一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨ１の幅はそれぞれ異なってもよい。一例では、第１エッチングホールＥＨ１ａの第１幅Ｗ１ａは、第２エッチングホールＥＨ１ｂの第１幅Ｗ１ｂよりも狭くてもよい。第１エッチングホールＥＨ１ａの第１幅Ｗ１ａおよび第２エッチングホールＥＨ１ｂの第１幅Ｗ１ｂは、第２障壁層ＱＢ２と接する領域における複数のエッチングホールＥＨ１の幅であり得る。一例では、第１エッチングホールＥＨ１ａの第２幅Ｗ２ａは、第２エッチングホールＥＨ１ｂの第２幅Ｗ２ｂよりも狭くてもよい。
【0095】
一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨ１の幅（または、側壁の形状）は、第２方向ＤＲ２の軸（例えば、井戸層ＱＷの膜厚方向において、井戸層ＱＷの膜厚の１／２の位置において第２方向ＤＲ２に延びる軸）を中心として対称であり得る。一例では、第１エッチングホールＥＨ１ａの第１幅Ｗ１ａは、第１障壁層ＱＢ１と接する領域における第１エッチングホールＥＨ１ａの幅と同じであってもよいが、これに限定されない。例えば、第１エッチングホールＥＨ１ａの第１幅Ｗ１ａは、第１障壁層ＱＢ１と接する領域における第１エッチングホールＥＨ１ａの幅よりも大きくてもよい。
【0096】
一実施形態では、第２障壁層ＱＢ２は、井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨ１および第１障壁層ＱＢ１によって形成された空間を満たすことができる。第１障壁層ＱＢ１上に井戸層ＱＷが形成されるので、第１障壁層ＱＢ１および井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨは溝（Ｇｒｏｏｖｅ）を形成することができる。すなわち、井戸層ＱＷ上に第２障壁層ＱＢ２が形成されるので、第２障壁層ＱＢ２は第１障壁層ＱＢ１および井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨによって形成された溝の少なくとも一空間を満たすことができる。
【0097】
一実施形態では、井戸層ＱＷ内で凝集したインジウムは、相対的に他の組成よりも結合エネルギーが低いので、井戸層ＱＷに対するエッチング工程によって先に除去されることができる。すなわち、井戸層ＱＷに対するエッチング比が大きいほど井戸層ＱＷのインジウム組成比は低くなり得る。井戸層ＱＷに対するエッチング比が大きいほどエッチングホールＥＨの大きさは大きくなり得る。
【0098】
【0099】
図６を参照すると、第１井戸層ＱＷ１は、第１エッチングホールＥＨ１を含むことができる。第１エッチングホールＥＨ１は、第１井戸層ＱＷ１を第１方向ＤＲ１に貫通することができる。一例では、第１エッチングホールＥＨ１は、第１障壁層ＱＢ１から第２障壁層ＱＢ２に向かうように第１井戸層ＱＷ１を貫通することができる。
【0100】
一実施形態では、第２井戸層ＱＷ２は、第２障壁層ＱＢ２および第３障壁層ＱＢ３の間に配置されることができる。一例では、第２井戸層ＱＷ２は、第２エッチングホールＥＨ２を含むことができる。第２エッチングホールＥＨ２は、第２井戸層ＱＷ２を第１方向ＤＲ１に貫通することができる。一例では、第２エッチングホールＥＨ２は、第２障壁層ＱＢ２から第３障壁層ＱＢ３に向かうように第２井戸層ＱＷ２を貫通することができる。
【0101】
一実施形態では、第３井戸層ＱＷ３は、第３障壁層ＱＢ３および第４障壁層ＱＢ４の間に配置されることができる。一例では、第３井戸層ＱＷ３は、第３エッチングホールＥＨ３を含むことができる。第３エッチングホールＥＨ３は、第３井戸層ＱＷ３を第１方向ＤＲ１に貫通することができる。一例では、第３エッチングホールＥＨ３は、第３障壁層ＱＢ３から第４障壁層ＱＢ４に向かうように第３井戸層ＱＷ３を貫通することができる。
【0102】
一実施形態では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３は、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つの物質を含むことができる。
【0103】
一実施形態では、エッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷを部分的にエッチングすることによって形成されることができる。一例では、第１エッチングホールＥＨ１は、第１井戸層ＱＷ１を部分的にエッチングすることによって形成されることができる。第２および、第３エッチングホールＥＨ２、ＥＨ３も第１エッチングホールＥＨ１と同じ方式で形成することができる。
【0104】
一実施形態では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成は互いに同じであり、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成比は互いに異なってもよい。例えば、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成はインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、および窒素（Ｎ）で構成される場合、第３井戸層ＱＷ３のインジウム組成比は第１および、第２井戸層ＱＷ１、ＱＷ２のインジウム組成比よりも小さくてもよい。すなわち、第３井戸層ＱＷ３に対するエッチング比を第１、第２井戸層ＱＷ１、ＱＷ２のエッチング比よりも大きく設定する場合、第３井戸層ＱＷ３から除去されるインジウムの量は相対的に多くてもよい。他の一例では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成は互いに同じであり、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成比も互いに同じであってもよい。例えば、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３のそれぞれが同じ物質および同じ工程条件に従ってエッチングされる場合、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３の組成および組成比は互いに同じであってもよい。一実施形態では、エッチングホールＥＨの個数および大きさのそれぞれは、エッチングホールＥＨを形成するための井戸層ＱＷに対するエッチング工程条件によって変わってもよい。一例では、第１、第２、第３井戸層ＱＷ１、ＱＷ２、ＱＷ３に対するエッチングは、互いに異なる工程条件によって行うことができる。
【0105】
一実施形態では、第１、第２、第３エッチングホールＥＨ１、ＥＨ２、ＥＨ３の個数は、互いに異なってもよい。一例では、第１エッチングホールＥＨ１、第２エッチングホールＥＨ２、および第３エッチングホールＥＨ３の幅の大きさは、互いに異なってもよい。
【0106】
【0107】
図７の符号Ｒｅｆは、井戸層の一領域がエッチングガスに露出されない場合を示す比較例であり、符号Ｅｘ１は、井戸層ＱＷの一領域がエッチングガスに露出された場合を示す第１実施例である。一例では、前記エッチングガスは水素（Ｈ２）ガスを含んでもよい。
【0108】
図７を参照すると、電流密度に関する全区間において第１実施例Ｅｘ１の外部量子効率（ＥＱＥ：ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は、比較例Ｒｅｆの外部量子効率よりも高い。第１実施例Ｅｘ１による井戸層ＱＷには、複数のエッチングホールＥＨが形成されることができる。第１実施例Ｅｘ１による井戸層ＱＷは、複数のエッチングホールＥＨを介して井戸層ＱＷの縁に向かう電流経路を遮断することができる。すなわち、漏洩電流によって井戸層ＱＷから放出される光の割合の低下を防止することができる。
【0109】
【0110】
図８の符号Ｒｅｆは、井戸層ＱＷの一領域がエッチングガスに露出されない場合を示す比較例であり、符号Ｅｘ１は、井戸層ＱＷの一領域が第１の時間の間にエッチングガスに露出された場合を示す第１実施例であり、符号Ｅｘ２は、井戸層ＱＷの一領域が第２の時間の間にエッチングガスに露出された場合を示す第２実施例である。一例では、前記エッチングガスは水素（Ｈ２）ガスを含んでもよい。前記第１の時間は前記第２の時間よりも長く、例えば、前記第１の時間は約９０秒であって前記第２の時間は約６０秒であってもよい。
【0111】
図８を参照すると、比較例Ｒｅｆは、第１実施例Ｅｘ１および第２実施例Ｅｘ２よりも経時による輝度変化率が大きい。比較例Ｒｅｆは、井戸層において、井戸層の縁に向かう電流経路が形成されていることから、前記電流経路に移動した電子によって漏洩電流が発生し得る。すなわち、漏洩電流によって、井戸層から放出される光の輝度変化率が大きくなり得る。比較例Ｒｅｆによる井戸層から放出される光の信頼性は、第１実施例Ｅｘ１および第２実施例Ｅｘ２による井戸層ＱＷから放出される光よりも低い。
【0112】
第１実施例Ｅｘ１は、第２実施例Ｅｘ２よりも輝度変化率が小さい。第１実施例Ｅｘ１は、第２実施例Ｅｘ２よりも井戸層ＱＷの一領域がエッチングガスに露出される時間が長い。井戸層ＱＷの一領域がエッチングガスに露出される時間が長いほど、井戸層ＱＷの縁に向かう相対的に多くの電流経路を遮断することができる。これにより、第１実施例Ｅｘ１は、第２実施例Ｅｘ２よりも前記電流経路を介して漏れる電流の量を減らすことができる。第１実施例Ｅｘ１による井戸層ＱＷから放出される光は、第２実施例Ｅｘ２による井戸層ＱＷから放出される光よりも漏洩電流によって輝度が低下する程度が低いことができる。
【0113】
【0114】
図９を参照すると、基板ＳＵＢ上に第１半導体層１１を形成することができる。
【0115】
基板ＳＵＢは、対象物質を積層するためのベース板であり得る。基板ＳＵＢは、所定の物質に対するエピタキシャル成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）のためのウェハ（ｗａｆｅｒ）であり得る。一例によれば、基板ＳＵＢは、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板、ＧａＡｓ基板、Ｇａ基板、ＩｎＰ基板のうちのいずれか１つであり得るが、これに限定されない。例えば、特定の材料が発光素子ＬＤを製造するための選択比を満たし、所定の物質に対するエピタキシャル成長が円滑に発生できる場合、前記特定の材料は基板ＳＵＢの材料として選ばれ得る。基板ＳＵＢの形状は、長方形を含む多角形状あるいは円形状であり得るが、これに限定されない。
【0116】
基板ＳＵＢ上に第１半導体層１１を配置するものとして図１０に示すが、基板ＳＵＢと第１半導体層１１との間に未ドープ半導体層（図示せず）を形成することができる。前記未ドープ半導体層は、第１半導体層１１内の欠陥を抑制するために、ドーパントが提供されない半導体層であってもよい。前記未ドープ半導体層は、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮのうちのいずれか１つの半導体材料を含むが、未ドープ半導体層には別途のドーパントが提供されなくてもよい。ドーパントが提供されない未ドープ半導体層のエッチング比は、第１半導体層１１のエッチング比と異なってもよい。
【0117】
【0118】
一実施形態では、井戸層ＵＱＷは、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、およびＩｎＧａＡｓＰのうちの少なくとも１つを含むことができる。第１障壁層ＱＢ１は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＰ、およびＡｌＧａＡｓのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0119】
一実施形態では、井戸層ＵＱＷに相対的に多量のインジウム（Ｉｎ）が含まれるほど、第１半導体層１１と井戸層ＵＱＷとの間の格子不整合が大きくなる。したがって、第１半導体層１１と井戸層ＵＱＷとの間に第１障壁層ＱＢ１を介在することで、第１半導体層１１と井戸層ＵＱＷとの間の格子不整合を緩和することができる。
【0120】
一実施形態では、第１障壁層ＱＢ１は、第１温度を含む高温区間で成長されることができ、井戸層ＵＱＷは、前記第１温度よりも低い第２温度で成長されることができる。第１障壁層ＱＢ１の結晶性を確保するために、井戸層ＵＱＷよりも高い温度に成長されることができる。
【0121】
【0122】
一実施形態では、井戸層ＵＱＷの一領域を第１方向ＤＲ１にエッチングすることによって、複数のエッチングホールＥＨを形成することができる。前記井戸層ＵＱＷの少なくとも一領域は、エッチングガスに露出されてもよい。複数のエッチングホールＥＨは、井戸層ＵＱＷの一領域をエッチングして除去した領域に対応することができる。複数のエッチングホールＥＨは、井戸層ＱＷを第１方向ＤＲ１に貫通することができる。
【0123】
一実施形態では、前記エッチングガスは水素（Ｈ２）ガスを含んでもよいが、これに限定されない。例えば、エッチングガスは、水素ガスを含む混合ガスであってもよい。
【0124】
一実施形態では、井戸層ＵＱＷ内に凝集しているインジウム（Ｉｎ）は、前記エッチングガスによって除去することができる。凝集しているインジウム（Ｉｎ）は、相対的に結合エネルギーが低いので、エッチングガスによって他の物質よりも先に除去することができる。
【0125】
一実施形態では、井戸層ＱＷの組成比は、エッチングの工程条件に応じて変わってもよい。一例では、井戸層ＱＷにＩｎＸＧａ１－ＸＮ（ただし、０＜Ｘ＜１）が含まれる場合、井戸層ＱＷのインジウム（Ｉｎ）の組成Ｘは約０．０５～０．４であり得る。井戸層ＱＷのインジウム組成比は、エッチング工程が進行する前の井戸層ＵＱＷのインジウム組成比よりも低くてもよい。
【0126】
一実施形態では、前記第１温度で井戸層ＵＱＷを形成した後、後続工程のために温度を第２温度に上昇させることができる。井戸層ＵＱＷに対する部分エッチング工程は、前記第１温度から前記第２温度まで上昇する間に行うことができる。一実施形態では、複数のエッチングホールＥＨの大きさおよび個数は、前記エッチングガスの量、前記エッチングガスの分圧、前記エッチングガスの露出時間、および前記エッチングガスに露出される井戸層ＵＱＷの一領域の大きさのうちの少なくとも１つによって制御することができる。一例では、前記エッチングガスの量が多いほど、複数のエッチングホールＥＨの大きさは大きくなり得る。前記エッチングガスの分圧が高いほど、複数のエッチングホールＥＨの大きさは大きくなり得る。前記エッチングガスの露出時間が長いほど、複数のエッチングホールＥＨの大きさは大きくなり得る。また、エッチングガスに露出される井戸層ＵＱＷの一領域が多いほど、複数のエッチングホールＥＨの個数は多くなり得る。
【0127】
図１３を参照すると、井戸層ＱＷ上に第２障壁層ＱＢ２を形成することができる。
【0128】
一実施形態では、第２障壁層ＱＢ２は、前記第２温度で形成することができる。一例では、第２障壁層ＱＢ２は、第１障壁層ＱＢ１と同じ物質で形成することができる。
【0129】
一実施形態では、第２障壁層ＱＢ２は、井戸層ＱＷに形成された複数のエッチングホールＥＨを満たすことができる。
【0130】
以上、活性層１２が単一量子井戸構造を有する場合の製造方法について説明したが、活性層１２が多重量子井戸構造を有する場合、障壁層ＱＢと井戸層ＱＷとを形成する工程を繰り返すことにより、多重量子井戸構造を有する活性層１２を形成することができる。
【0131】
図１４を参照すると、第２障壁層ＱＢ２上に第２半導体層１３を形成することができる。
【0132】
一実施形態では、基板ＳＵＢ上に第１方向ＤＲ１に順次積層された第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３は、第１積層構造ＳＰ１で構成されることができる。
【0133】
一実施形態では、第２半導体層１３上に電極層（図示せず）を形成することができる。前記電極層は、発光素子ＬＤの外部に放出される光の損失を最小化することができ、一例によれば、第２半導体層１３への電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）効果を向上させるために、透明な金属酸化物を含んでもよい。
【0134】
第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３は、エピタキシャル成長によって形成されることができ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ－ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、気相エピタキシー法（ＶＰＥ：Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）、および液相エピタキシー法（ＬＰＥ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）のうちのいずれか１つの方法によって形成されることができる。
【0135】
前述したように、第１半導体層１１と第２半導体層１３は、互いに異なるタイプの半導体層で構成されることができる。活性層１２は、互いに異なる極性を有する第１半導体層１１と第２半導体層１３との間に位置して、発光素子ＬＤの両端に電圧以上の電気的情報が提供されると、活性層１２から光が発散されることができる。
【0136】
図１６を参照すると、第１積層構造ＳＰ１を積層方向（例えば、第１方向ＤＲ１）にエッチングすることによって、第２積層構造ＳＰ２を形成することができる。第２積層構造ＳＰ２は、前記積層方向に沿って第１積層構造ＳＰ１の一領域をエッチングして除去した構造に対応することができる。第２積層構造ＳＰ２それぞれは、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３が順次配列された構造を意味することができる。
【0137】
第２積層構造ＳＰ２を形成するために、第１積層構造ＳＰ１の全面にマスク（図示せず）を配置し、エッチング工程を進行してナノスケール乃至マイクロスケール間隔のパターニングを行うことができる。一例では、第２積層構造ＳＰ２を形成するためのエッチング工程は、ドライエッチング法であってもよい。前記ドライエッチング法は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）のうちのいずれか１つであり得る。
【0138】
前述したエッチング工程は、第２半導体層１３から第１半導体層１１に向かう方向に行うことができる。
【0139】
図１７を参照すると、第１半導体層１１、活性層１２、および第２半導体層１３をカバーするための絶縁膜１４を形成することができる。例えば、絶縁膜１４は、第２積層構造ＳＰ２をカバーすることができる。
【0140】
図１７を参照すると、第２積層構造ＳＰ２は、第２積層構造ＳＰ２上の絶縁膜１４を除去し、基板ＳＵＢから分離して発光素子ＬＤで提供されることができる。基板ＳＵＢから分離された第２積層構造ＳＰ２は、発光素子ＬＤとして提供されることができる。
【0141】
一実施形態では、絶縁膜１４は、第２積層構造ＳＰ２と同じ高さを有してもよい。
【0142】
【0143】
図１８は、実施形態による発光素子を含む表示装置を示す平面図である。
【0144】
図１８では、発光素子ＬＤを光源として利用可能な表示装置ＤＤの一例を示す。図１８では、表示領域ＤＡを中心として表示装置ＤＤの構造を簡略に示す。ただし、実施形態によっては、図示しない少なくとも１つの駆動回路部（例えば、走査駆動部およびデータ駆動部のうちの少なくとも１つ）、配線および／またはパッドを表示装置ＤＤにさらに配置してもよい。
【0145】
図１８を参照すると、表示装置ＤＤは、基板ＳＳおよび基板ＳＳ上に配置された画素ＰＸＬを含むことができる。画素ＰＸＬは、基板ＳＳ上に複数備えられることができる。
【0146】
基板ＳＳは、表示装置ＤＤのベース部材を構成するものであって、硬性または軟性の基板やフィルムであり得る。
【0147】
表示装置ＤＤおよびこれを形成するための基板ＳＳは、映像を表示するための表示領域ＤＡおよび表示領域ＤＡを除く非表示領域ＮＤＡを含むことができる。
【0148】
表示領域ＤＡには画素ＰＸＬを配置することができる。画素ＰＸＬは、発光素子ＬＤを含むことができる。前記発光素子ＬＤは、図１、図２および図１８を参照して前述した発光素子であり得る。非表示領域ＮＤＡには、表示領域ＤＡの画素ＰＸＬに接続される各種配線、パッドおよび／または内蔵回路部を配置することができる。画素ＰＸＬは、ストライプ（ｓｔｒｉｐｅ）またはペンタイル（ＰＥＮＴＩＬＥ）（登録商標）配列構造などに従って規則的に配列されることができる。ただし、画素ＰＸＬの配列構造はこれに限定されず、画素ＰＸＬは様々な構造および／または方式で表示領域ＤＡに配列されることができる。
【0149】
実施形態によれば、表示領域ＤＡには、互いに異なる色の光を放出する２種類以上の画素ＰＸＬを配置することができる。一例として、画素ＰＸＬは、第１色の光を放出する第１画素ＰＸＬ１、第２色の光を放出する第２画素ＰＸＬ２、および第３色の光を放出する第３画素ＰＸＬ３を含むことができる。互いに隣接するように配置した少なくとも１つの第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３は、様々な色の光を放出できる１つの画素ユニットを構成することができる。例えば、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３は、それぞれ所定色の光を放出するサブ画素であってもよい。実施形態によれば、第１画素ＰＸＬ１は、赤色光を放出する赤色画素であってもよく、第２画素ＰＸＬ２は、緑色光を放出する緑色画素であってもよく、第３画素ＰＸＬ３は、青色光を放出する青色画素であってもよいが、これに限定されない。
【0150】
実施形態によれば、第１画素ＰＸＬ１、第２画素ＰＸＬ２および第３画素ＰＸＬ３は、それぞれ第１色の発光素子ＬＤ、第２色の発光素子ＬＤおよび第３色の発光素子ＬＤを光源として備えることにより、それぞれ第１色、第２色および第３色の光を放出することができる。他の実施形態では、第１画素ＰＸＬ１、第２画素ＰＸＬ２および第３画素ＰＸＬ３は、互いに同じ色の光を放出する発光素子ＬＤを備えるが、それぞれの発光素子ＬＤ上に配置された互いに異なる色相のカラー変換層および／またはカラーフィルタを含むことによって、それぞれ第１色、第２色および第３色の光を放出することもできる。ただし、それぞれの画素ユニットを構成する画素ＰＸＬの色相、種類および／または個数などは特に限定されない。すなわち、それぞれの画素ＰＸＬが放出する光の色は様々に変更されることができる。
【0151】
実施形態によれば、画素ＰＸＬは、所定の制御信号（例えば、走査信号およびデータ信号）および／または所定の電源（例えば、第１電源および第２電源）によって駆動される少なくとも１つの光源を含むことができる。一実施形態では、それぞれの画素ＰＸＬは、能動型の画素で構成されることができる。ただし、表示装置に適用できる画素ＰＸＬの種類、構造および／または駆動方式は特に限定されない。例えば、それぞれの画素ＰＸＬは、様々な構造および／または駆動方式が受動型または能動型の発光表示装置の画素で構成されることができる。
【0152】
【0153】
図１９を参照すると、画素ＰＸＬは、基板ＳＳ、画素回路部ＰＣＬ、および表示素子層ＤＰＬを含むことができる。
【0154】
基板ＳＳは、画素ＰＸＬの基底面を構成することができる。基板ＳＳは、硬性または軟性の基板であり得る。一例によれば、基板ＳＳは、硬性（ｒｉｇｉｄ）素材あるいは可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）素材を含んでもよい。ただし、基板ＳＳの素材は、特定の例に限定されない。
【0155】
画素回路部ＰＣＬは、基板ＳＳ上に配置されることができる。画素回路部ＰＣＬは、バッファ膜ＢＦＬ、トランジスタＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、第１層間絶縁膜ＩＬＤ１、第２層間絶縁膜ＩＬＤ２、第１コンタクトホールＣＨ１、第２コンタクトホールＣＨ２、および保護膜ＰＳＶを含むことができる。
【0156】
バッファ膜ＢＦＬは、基板ＳＳ上に位置することができる。バッファ膜ＢＦＬは、不純物の外部からの拡散を防止できる。バッファ膜ＢＦＬは、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）などのような金属酸化物のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0157】
トランジスタＴは、駆動トランジスタであってもよい。トランジスタＴは、半導体パターンＳＣＬ、ゲート電極ＧＥ、第１トランジスタ電極ＴＥ１、および第２トランジスタ電極ＴＥ２を含むことができる。
【0158】
半導体パターンＳＣＬは、バッファ膜ＢＦＬ上に位置することができる。半導体パターンＳＣＬは、ポリシリコン（ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）および酸化物半導体のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0159】
半導体パターンＳＣＬは、第１トランジスタ電極ＴＥ１と接触する第１接触領域および第２トランジスタ電極ＴＥ２と接触する第２接触領域を含むことができる。前記第１接触領域と前記第２接触領域は、不純物がドープされた半導体パターンであってもよい。前記第１接触領域と前記第２接触領域との間の領域はチャンネル領域であってもよい。前記チャンネル領域は、不純物がドープされていない真性半導体パターンであってもよい。
【0160】
ゲート絶縁膜ＧＩは、半導体パターンＳＣＬ上に提供されることができる。ゲート絶縁膜ＧＩは、無機材料を含んでもよい。一例によれば、ゲート絶縁膜ＧＩは、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）およびアルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。実施形態によれば、ゲート絶縁膜ＧＩは、有機材料を含んでもよい。
【0161】
ゲート電極ＧＥは、ゲート絶縁膜ＧＩ上に位置することができる。ゲート電極ＧＥの位置は、半導体パターンＳＣＬのチャンネル領域の位置と対応することができる。例えば、ゲート電極ＧＥは、ゲート絶縁膜ＧＩを挟んで半導体パターンＳＣＬのチャンネル領域上に配置されることができる。
【0162】
第１層間絶縁膜ＩＬＤ１は、ゲート電極ＧＥ上に位置することができる。第１層間絶縁膜ＩＬＤ１は、無機材料を含んでもよい。
【0163】
第１トランジスタ電極ＴＥ１および第２トランジスタ電極ＴＥ２は、第１層間絶縁膜ＩＬＤ１上に位置することができる。第１トランジスタ電極ＴＥ１は、ゲート絶縁膜ＧＩと第１層間絶縁膜ＩＬＤ１とを貫通して半導体パターンＳＣＬの第１接触領域と接触し、第２トランジスタ電極ＴＥ２は、ゲート絶縁膜ＧＩと第１層間絶縁膜ＩＬＤ１とを貫通して半導体パターンＳＣＬの第２接触領域と接触することができる。第１トランジスタ電極ＴＥ１は、保護膜ＰＳＶを貫通する第１コンタクトホールＣＨ１を介して第１接続配線ＣＮＬ１と電気的に接続されることができる。一例によれば、第１トランジスタ電極ＴＥ１はソース電極であり、第２トランジスタ電極ＴＥ２はドレイン電極であり得る。
【0164】
第２層間絶縁膜ＩＬＤ２は、第１トランジスタ電極ＴＥ１と第２トランジスタ電極ＴＥ２との上に位置することができる。第２層間絶縁膜ＩＬＤ２は、第１層間絶縁膜ＩＬＤ１およびゲート絶縁膜ＧＩと同様に無機材料を含んでもよい。無機材料としては、第１層間絶縁膜ＩＬＤ１およびゲート絶縁膜ＧＩの構成物質として挙げられた物質、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）およびアルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。実施例によれば、第２層間絶縁膜ＩＬＤ２は、有機材料を含んでもよい。
【0165】
電源ラインＰＬは、第２層間絶縁膜ＩＬＤ２上に配置されることができる。電源ラインＰＬは、保護膜ＰＳＶを貫通する第２コンタクトホールＣＨ２を介して第２接続配線ＣＮＬ２と電気的に接続されることができる。電源ラインＰＬには電源が供給され、供給された電源は第２コンタクトホールＣＨ２を介して第２接続配線ＣＮＬ２に提供されることができる。
【0166】
保護膜ＰＳＶは、第２層間絶縁膜ＩＬＤ２上に位置することができる。保護膜ＰＳＶは、電源ラインＰＬをカバーすることができる。保護膜ＰＳＶは、有機絶縁膜、無機絶縁膜、または前記無機絶縁膜上に配置された前記有機絶縁膜を含む形態で提供されることができる。
【0167】
表示素子層ＤＰＬは、第１バンクＢＮＫ１、第１電極ＥＬＴ１、第２電極ＥＬＴ２、第１絶縁膜ＩＮＳ１、発光素子ＬＤ、第１コンタクト電極ＣＮＥ１、第２コンタクト電極ＣＮＥ２、第２絶縁膜ＩＮＳ２、第２バンクＢＮＫ２、および第３絶縁膜ＩＮＳ３を含むことができる。
【0168】
第１バンクＢＮＫ１は、上部方向に突出した形状を有してもよく、第１バンクＢＮＫ１上には第１電極ＥＬＴ１および第２電極ＥＬＴ２が配列されて、反射隔壁が形成されることができる。反射隔壁が形成されることで発光素子ＬＤの光効率を改善することができる。
【0169】
第１電極ＥＬＴ１の一部は保護膜ＰＳＶ上に配列されることができ、第１電極ＥＬＴ１の他の一部は第１バンクＢＮＫ１上に配列されることができる。第１電極ＥＬＴ１は、第１接続配線ＣＮＬ１を介して印加された発光素子ＬＤに関する電気的情報が提供される経路であり得る。第２電極ＥＬＴ２の一部は保護膜ＰＳＶ上に配列されることができ、第２電極ＥＬＴ２の他の一部は第１バンクＢＮＫ１上に配列されることができる。第２電極ＥＬＴ２は、第２接続配線ＣＮＬ２を介して印加された発光素子ＬＤに関する電気的情報が提供される経路であり得る。
【0170】
第１絶縁膜ＩＮＳ１は、保護膜ＰＳＶ上に位置することができる。第１絶縁膜ＩＮＳ１は、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）およびアルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【0171】
第１絶縁膜ＩＮＳ１の少なくとも一部は、第１コンタクト電極ＣＮＥ１、第２コンタクト電極ＣＮＥ２、第１電極ＥＬＴ１、および／または第２電極ＥＬＴ２上に配置されて、電気的接続を安定させ、外部影響を減殺させることができる。
【0172】
第１絶縁膜ＩＮＳ１上には発光素子ＬＤが位置することができる。一例によれば、第１絶縁膜ＩＮＳ１は、所定の溝を有することができ、発光素子ＬＤの少なくとも一部は前記溝から形成された端部に接し、発光素子ＬＤの他の一部は前記溝によって形成された他の端部に接することができる。
【0173】
【0174】
第２絶縁膜ＩＮＳ２は、発光素子ＬＤ上に位置することができる。第２絶縁膜ＩＮＳ２は、発光素子ＬＤの活性層ＡＬに対応する領域をカバーするように形成されることができる。第２絶縁膜ＩＮＳ２は、有機材料あるいは無機材料のうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0175】
実施形態によれば、第２絶縁膜ＩＮＳ２の少なくとも一部は、発光素子ＬＤの背面上に位置することができる。発光素子ＬＤの背面上に形成された第２絶縁膜ＩＮＳ２は、第２絶縁膜ＩＮＳ２を発光素子ＬＤ上に形成する過程において、第１絶縁膜ＩＮＳ１と発光素子ＬＤとの間の隙間を埋めることができる。
【0176】
第１コンタクト電極ＣＮＥ１および第２コンタクト電極ＣＮＥ２は、第１絶縁膜ＩＮＳ１上に配置されることができる。第１コンタクト電極ＣＮＥ１および第２コンタクト電極ＣＮＥ２は、それぞれ第１絶縁膜ＩＮＳ１に形成されたコンタクトホールを介して第１電極ＥＬＴ１および第２電極ＥＬＴ２に電気的に接続されることができる。
【0177】
実施形態によれば、第１コンタクト電極ＣＮＥ１および第２コンタクト電極ＣＮＥ２は、透明伝導性物質を含んでもよい。一例によれば、第１コンタクト電極ＣＮＥ１は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）およびＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を含む導電性物質のうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0178】
実施形態によれば、第１電極ＥＬＴ１を介して提供された電気的信号は、第１コンタクト電極ＣＮＥ１を介して発光素子ＬＤに提供されることができ、このとき提供された電気的信号に基づいて、発光素子ＬＤは光を発散することができる。第２電極ＥＬＴ２を介して提供された電気的信号は、第２コンタクト電極ＣＮＥ２を介して発光素子ＬＤに提供されることができる。
【0179】
第２バンクＢＮＫ２は、画素ＰＸＬの発光領域を定義する構造物であり得る。発光領域は、発光素子ＬＤから光が放出される領域を意味することができる。例えば、第２バンクＢＮＫ２は、隣接する画素ＰＸＬ間の境界に配置されることができる。
【0180】
第３絶縁膜ＩＮＳ３は、第２バンクＢＮＫ２、第１コンタクト電極ＣＮＥ１、第２コンタクト電極ＣＮＥ２、および第２絶縁膜ＩＮＳ２上に配列されることができる。第３絶縁膜ＩＮＳ３は、有機材料あるいは無機材料のうちのいずれか１つを含むことができる。第３絶縁膜ＩＮＳ３は、外部影響から表示素子層ＤＰＬを保護することができる。
【0181】
発光素子ＬＤ、および電極構成などに関する配置関係は、図２０を参照して前述した例に限定されず、変形可能な様々な実施形態による配置関係が具現されることができる。
【0182】
【0183】
【0184】
図２０を参照すると、隔壁ＷＬは、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３の表示素子層ＤＰＬ上に配置されることができる。一例として、隔壁ＷＬは、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３の間または境界に配置され、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３とそれぞれ重畳する開口部を含んでもよい。隔壁ＷＬの開口部は、カラー変換層ＣＣＬを提供可能な空間を提供することができる。
【0185】
隔壁ＷＬは、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ポリアミド樹脂（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリイミド樹脂（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリエステル樹脂（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｒｅｓｉｎ）、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）またはベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ、ＢＣＢ）などの有機物質を含んでもよい。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、隔壁ＷＬはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮｘ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯｘ）、ハフニウム酸化物（ＨｆＯｘ）、またはチタン酸化物（ＴｉＯｘ）をはじめとする様々な種類の無機物質を含んでもよい。
【0186】
実施形態によれば、隔壁ＷＬは、少なくとも１つの遮光性および／または反射性物質を含むことができる。これにより、隣接する画素ＰＸＬの間での光漏れを防止することができる。例えば、隔壁ＷＬは、少なくとも１つのブラックマトリックス物質および／またはカラーフィルタ物質などを含むことができる。一例として、隔壁ＷＬは、光の透過を遮断できる黒色の不透明パターンで形成されることができる。一実施形態では、各画素ＰＸＬの光効率を高めることができるように、隔壁ＷＬの表面（例えば、側壁）に反射膜（図示せず）などを形成してもよい。
【0187】
カラー変換層ＣＣＬは、隔壁ＷＬの開口部内で、発光素子ＬＤをはじめとする発光素子層ＬＥＬ上に配置されることができる。カラー変換層ＣＣＬは、第１画素ＰＸＬ１に配置される第１カラー変換層ＣＣＬ１、第２画素ＰＸＬ２に配置される第２カラー変換層ＣＣＬ２、および第３画素ＰＸＬ３に配置される散乱層ＬＳＬを含むことができる。
【0188】
一実施形態では、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３は、互いに同じ色の光を放出する発光素子ＬＤを含むことができる。例えば、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３は、第３色（または、青色）の光を放出する発光素子ＬＤを含むことができる。このような第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３上に、それぞれ色変換粒子を含むカラー変換層ＣＣＬを配置することで、フルカラーの映像を表示することができる。
【0189】
第１カラー変換層ＣＣＬ１は、発光素子ＬＤから放出される第３色の光を第１色の光に変換する第１色変換粒子を含むことができる。例えば、第１カラー変換層ＣＣＬ１は、ベース樹脂などのような所定のマトリックス材料内に分散された複数の第１量子ドットＱＤ１を含むことができる。
【0190】
発光素子ＬＤが青色の光を放出する青色発光素子であり、第１画素ＰＸＬ１が赤色画素である場合、第１カラー変換層ＣＣＬ１は、前記青色発光素子から放出される青色の光を赤色の光に変換する第１量子ドットＱＤ１を含むことができる。第１量子ドットＱＤ１は、青色光を吸収して、エネルギー遷移に応じて波長をシフトさせて赤色光を放出することができる。一方、第１画素ＰＸＬ１が別の色の画素である場合、第１カラー変換層ＣＣＬ１は、第１画素ＰＸＬ１の色に対応する第１量子ドットＱＤ１を含むことができる。
【0191】
第２カラー変換層ＣＣＬ２は、発光素子ＬＤから放出される第３色の光を第２色の光に変換する第２色変換粒子を含むことができる。例えば、第２カラー変換層ＣＣＬ２は、ベース樹脂などのような所定のマトリックス材料内に分散された複数の第２量子ドットＱＤ２を含むことができる。
【0192】
発光素子ＬＤが青色の光を放出する青色発光素子であり、第２画素ＰＸＬ２が緑色画素である場合、第２カラー変換層ＣＣＬ２は、前記青色発光素子から放出される青色の光を緑色の光に変換する第２量子ドットＱＤ２を含むことができる。第２量子ドットＱＤ２は、青色光を吸収して、エネルギー遷移に応じて波長をシフトさせて緑色光を放出することができる。一方、第２画素ＰＸＬ２が別の色の画素である場合、第２カラー変換層ＣＣＬ２は、第２画素ＰＸＬ２の色に対応する第２量子ドットＱＤ２を含むことができる。
【0193】
可視光線領域のうち比較的短い波長を有する青色の光をそれぞれ第１量子ドットＱＤ１および第２量子ドットＱＤ２に入射させることで、第１量子ドットＱＤ１および第２量子ドットＱＤ２の吸収係数を増加させることができる。これにより、最終的に第１画素ＰＸＬ１および第２画素ＰＸＬ２から放出される光効率を向上させると共に、優れる色再現性を確保することができる。また、同じ色の発光素子ＬＤ（例えば、青色発光素子）を用いて第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３の発光部ＥＭＵを構成することによって、表示装置の製造効率を高めることができる。
【0194】
散乱層ＬＳＬは、発光素子ＬＤから放出される第３色（または、青色）の光を効率的に用いるために備えられることができる。一例として、発光素子ＬＤが青色の光を放出する青色発光素子であり、第３画素ＰＸＬ３が青色画素である場合、散乱層ＬＳＬは、発光素子ＬＤから放出される光を効率的に用いるために、少なくとも１種類の散乱体ＳＣＴを含むことができる。
【0195】
例えば、散乱層ＬＳＬは、ベース樹脂などのような所定のマトリックス材料内に分散された複数の散乱体ＳＣＴを含むことができる。一例として、散乱層ＬＳＬは、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）のような散乱体ＳＣＴを含むことができるが、散乱体ＳＣＴの構成物質はこれに限定されない。一方、散乱体ＳＣＴは、第３画素ＰＸＬ３に配置されるだけでなく、第１カラー変換層ＣＣＬ１または第２カラー変換層ＣＣＬ２の内部にも選択的に含まれてもよい。一実施形態によれば、散乱体ＳＣＴを省略して、透明ポリマーからなる散乱層ＬＳＬを提供してもよい。
【0196】
カラー変換層ＣＣＬ上には第１キャプピング層ＣＰＬ１を配置することができる。第１キャッピング層ＣＰＬ１は、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３にわたって提供されることができる。第１キャッピング層ＣＰＬ１は、カラー変換層ＣＣＬをカバーすることができる。第１キャッピング層ＣＰＬ１は、外部から水分または空気などの不純物が浸透して、カラー変換層ＣＣＬを損傷させたり汚染させたりすることを防止できる。
【0197】
第１キャッピング層ＣＰＬ１は、無機層であって、無機材料を含むことができる。
【0198】
第１キャッピング層ＣＰＬ１上には光学層ＯＰＬを配置することができる。光学層ＯＰＬは、カラー変換層ＣＣＬから提供された光を全反射によってリサイクルして光抽出効率を向上させる役割を果たすことができる。このために、光学層ＯＰＬは、カラー変換層ＣＣＬに比べて相対的に低い屈折率を有することができる。例えば、カラー変換層ＣＣＬの屈折率は約１．６～２．０であり、光学層ＯＰＬの屈折率は約１．１～１．３であり得る。
【0199】
光学層ＯＰＬ上には第２キャプピング層ＣＰＬ２を配置することができる。第２キャッピング層ＣＰＬ２は、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３にわたって提供されることができる。第２キャッピング層ＣＰＬ２は、光学層ＯＰＬをカバーすることができる。第２キャッピング層ＣＰＬ２は、外部から水分または空気などの不純物が浸透して、光学層ＯＰＬを損傷させたり汚染させたりすることを防止できる。
【0200】
第２キャッピング層ＣＰＬ２は無機層であって、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、アルミニウム窒化物（ＡｌＮｘ）、チタン窒化物（ＴｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、アルミニウム酸化物（ＡｌＯｘ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、シリコン酸炭化物（ＳｉＯｘＣｙ）、またはシリコン酸窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）などを含んでなることができる。
【0201】
第２キャッピング層ＣＰＬ２上には平坦化層ＰＬＬを配置することができる。平坦化層ＰＬＬは、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３にわたって提供されることができる。
【0202】
平坦化層ＰＬＬは有機物質を含むことができる。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、無機物質を含んでもよい。
【0203】
平坦化層ＰＬＬ上には、カラーフィルタ層ＣＦＬを配置することができる。カラーフィルタ層ＣＦＬは、各画素ＰＸＬの色に合致するカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３を含むことができる。第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３のそれぞれの色に合致するカラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３を配置することで、フルカラーの映像を表示することができる。
【0204】
カラーフィルタ層ＣＦＬは、第１画素ＰＸＬ１に配置されて、第１画素ＰＸＬ１から放出される光を選択的に透過させる第１カラーフィルタＣＦ１、第２画素ＰＸＬ２に配置されて、第２画素ＰＸＬ２から放出される光を選択的に透過させる第２カラーフィルタＣＦ２、および第３画素ＰＸＬ３に配置されて、第３画素ＰＸＬ３から放出される光を選択的に透過させる第３カラーフィルタＣＦ３を含むことができる。
【0205】
一実施形態では、第１カラーフィルタＣＦ１、第２カラーフィルタＣＦ２および第３カラーフィルタＣＦ３は、それぞれ赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。以下では、第１カラーフィルタＣＦ１、第２カラーフィルタＣＦ２および第３カラーフィルタＣＦ３のうちの任意のカラーフィルタを指す場合、または２種類以上のカラーフィルタをまとめて指す場合には「カラーフィルタＣＦ」という。
【0206】
第１カラーフィルタＣＦ１は、第１画素ＰＸＬ１の表示素子層ＤＰＬ（または発光素子ＬＤ）および第１カラー変換層ＣＣＬ１と第２方向ＤＲ２に重畳してもよい。第１カラーフィルタＣＦ１は、第１色（または、赤色）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ物質を含むことができる。例えば、第１画素ＰＸＬ１が赤色画素である場合、第１カラーフィルタＣＦ１は赤色カラーフィルタ物質を含むことができる。
【0207】
第２カラーフィルタＣＦ２は、第２画素ＰＸＬ２の表示素子層ＤＰＬ（または発光素子ＬＤ）および第２カラー変換層ＣＣＬ２と第２方向ＤＲ２に重畳してもよい。第２カラーフィルタＣＦ２は、第２色（または、緑色）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ物質を含むことができる。例えば、第２画素ＰＸＬ２が緑色画素である場合、第２カラーフィルタＣＦ２は緑色カラーフィルタ物質を含むことができる。
【0208】
第３カラーフィルタＣＦ３は、第３画素ＰＸＬ３の表示素子層ＤＰＬ（または発光素子ＬＤ）および散乱層ＬＳＬと第２方向ＤＲ２に重畳してもよい。第３カラーフィルタＣＦ３は、第３色（または青色）の光を選択的に透過させるカラーフィルタ物質を含むことができる。例えば、第３画素ＰＸＬ３が青色画素である場合、第３カラーフィルタＣＦ３は青色カラーフィルタ物質を含むことができる。
【0209】
第１～第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３の間には遮光層ＢＭをさらに配置してもよい。このように、遮光層ＢＭを第１～第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３の間に形成する場合、表示装置の正面または側面から視認される混色不良を防止することができる。遮光層ＢＭの物質は特に限定されず、様々な遮光性物質で構成されることができる。一例として、遮光層ＢＭは、第１～第３カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３を互いに積層して具現されることができる。
【0210】
カラーフィルタ層ＣＦＬ上にはオーバーコート層ＯＣを配置してもよい。オーバーコート層ＯＣは、第１～第３画素ＰＸＬ１、ＰＸＬ２、ＰＸＬ３にわたって提供されることができる。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタ層ＣＦＬをはじめとする下部部材をカバーすることができる。オーバーコート層ＯＣは、前述の下部部材に水分または空気が浸透することを防止することができる。また、オーバーコート層ＯＣは、塵のような異物から前述の下部部材を保護することができる。
【0211】
オーバーコート層ＯＣは、有機物質を含んでもよい。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、オーバーコート層ＯＣは、様々な種類の無機物質を含んでもよい。
【0212】
以上、本発明の実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更可能であることを理解するべきである。
【符号の説明】
【0213】
ＬＤ 発光素子
１１ 第１半導体層
１２ 活性層
１３ 第２半導体層
１４ 絶縁膜
ＱＷ 井戸層
ＱＢ 障壁層
ＥＨ エッチングホール
１１ 第１半導体層
１２ 活性層
１３ 第２半導体層
１４ 絶縁膜
ＱＷ 井戸層
ＱＢ 障壁層
ＥＨ エッチングホール
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】