特許7222993複数のピクセルを含むディスプレイ用発光ダイオードユニット及びそれを有する表示装置
(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】
(24)【登録日】2023-02-07
(45)【発行日】2023-02-24
(54)【発明の名称】複数のピクセルを含むディスプレイ用発光ダイオードユニット及びそれを有する表示装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/33 20060101AFI20230216BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20230216BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20230216BHJP
【ＦＩ】
G09F9/33
G09F9/30 349Z
H01L33/50
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020524640
(86)(22)【出願日】2017-11-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-05-06
(86)【国際出願番号】 KR2017012558
(87)【国際公開番号】W WO2019093533
(87)【国際公開日】2019-05-16
【審査請求日】2020-11-02
(73)【特許権者】
【識別番号】506029004
【氏名又は名称】ソウル バイオシス カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＯＵＬ ＶＩＯＳＹＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】６５－１６，Ｓａｎｄａｎ－ｒｏ １６３ Ｂｅｏｎ－ｇｉｌ，Ｄａｎｗｏｎ－ｇｕ，Ａｎｓａｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】イ，チョン フン
(72)【発明者】
【氏名】チェ，チョン ヒョン
【審査官】川俣 郁子
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－０１３７９８５（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１０８６２３（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２９４４７９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－２１８１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５６６８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１４－５０７８０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１７１７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１９２９３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１５４２１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２１７４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１１８２９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２８８６５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００３２７３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００８３４８８（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｆ ９／００－９／４６
Ｈ０１Ｌ２１／２２－２１／２４
２１／３８－２１／４０
３３／００－３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のピクセルを含み、それぞれのピクセルは、
それぞれ第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を含む第１発光セル、第２発光セル及び第３発光セル、
前記第１乃至第３発光セルの第２導電型半導体層上に配置されたオーミック層、
前記第１乃至第３発光セルを覆い、第１導電型半導体層を露出させる第１開口部、及び前記オーミック層を露出させる第２開口部を有する下部絶縁層、
前記下部絶縁層上に配置され、前記下部絶縁層の第１開口部を介して第１導電型半導体層に電気的に接続する第１パッド電極、
前記第１パッド電極から離隔して前記下部絶縁層上に配置され、前記第２開口部を介して前記オーミック層に電気的に接続する第２パッド電極、 前記第１乃至第３発光セルを独立して駆動できるように前記第１乃至第３発光セルに前記第１及び第２パッド電極を介して電気的に接続された各バンプパッド、
前記第２発光セルから放射された光の波長を変換する第２波長変換器、及び
前記第３発光セルから放射された光の波長を変換する第３波長変換器、を含み、
前記第３波長変換器は、前記第２波長変換器より長い波長に光の波長を変換し、
前記第２発光セルは、前記第１発光セルより大きな面積を有し、
前記第３発光セルは、前記第２発光セルより大きな面積を有し、
前記各バンプパッドは、前記第１乃至第３発光セルにおいて、それぞれ個別に前記第１導電型半導体層及び前記第２導電型半導体層と電気的に接続され、
前記各バンプパッドは、それぞれ対応する前記第１乃至第３発光セルの領域内に配置され、
前記各バンプパッドの最大幅は、対応する発光セルの最小幅の１／２を超えるディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項2】
前記第１乃至第３発光セルは青色光を放射し、前記第２波長変換器は、前記青色光を緑色光に変換し、
前記第３波長変換器は、前記青色光を赤色光に変換する、請求項１に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項3】
前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、それぞれ前記第２波長変換器の光変換効率及び前記第３波長変換器の光変換効率に反比例する、請求項２に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項4】
前記第１発光セルから放射された光の波長を変換する第１波長変換器をさらに含み、前記第１波長変換器は、前記第２波長変換器より短い波長に光の波長を変換し、前記第１乃至第３発光セルは紫外光を放射する、請求項１に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項5】
前記第１波長変換器は、紫外光を青色光に変換し、前記第２波長変換器は、前記紫外光を緑色光に変換し、
前記第３波長変換器は、前記紫外光を赤色光に変換する、請求項４に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項6】
前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、それぞれ前記第１波長変換器に対する前記第２波長変換器の光変換効率比及び前記第３波長変換器の光変換効率比に反比例する、請求項５に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項7】
前記第１波長変換器上に配置された第１カラーフィルター、前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルター、及び
前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルター、をさらに含む、請求項４に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項8】
前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルター、及び前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルター、をさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項9】
前記第１発光セル、第２発光セル及び第３発光セルの面積比は１：２：７である、請求項１に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項10】
前記第１及び第２パッド電極を覆う上部絶縁層、をさらに含み、前記オーミック層はオーミック反射層であり、前記各バンプパッドは、前記上部絶縁層の各開口部を介して前記第１及び第２パッド電極に接続する、請求項１に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項11】
前記下部絶縁層は分布ブラッグ反射器を含む、請求項１０に記載のディスプレイ用発光ダイオードユニット。
【請求項12】
回路基板、及び前記回路基板上に配列された複数の発光ダイオードユニット、を含み、
前記複数の発光ダイオードユニットのそれぞれは、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項のディスプレイ用発光ダイオードユニットである表示装置。
【請求項13】
前記第１乃至第３発光セルはパッシブマトリックス又はアクティブマトリックス方式で駆動する、請求項１２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、次世代ディスプレイ用発光ダイオード及びそれを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオードは、無機光源であって、表示装置、車両用ランプ、一般照明などの多くの分野に多様に用いられている。発光ダイオードは、寿命が長く、消費電力が低く、応答速度が速いという長所を有するので、既存の光源に迅速に取って代わっている。
【0003】
一方、従来の発光ダイオードは、主に表示装置でバックライト光源として使用されてきた。しかし、近年、発光ダイオードを用いて画像を直接具現する次世代ディスプレイとしてマイクロＬＥＤが開発されている。
【0004】
表示装置は、一般に、青色、緑色及び赤色の混合色を用いて多様な色相を具現する。表示装置の各ピクセルは、青色、緑色及び赤色のサブピクセルを備えており、これらの各サブピクセルの色相を通じて特定ピクセルの色相が定められ、これらの各ピクセルの組み合わせによって画像が具現される。
【0005】
マイクロＬＥＤディスプレイの場合、各サブピクセルに対応してマイクロＬＥＤが配置され、これによって、一つの基板上に数多くのマイクロＬＥＤが配置される必要がある。ところが、マイクロＬＥＤは、その大きさが２００マイクロメートル以下、さらに１００マイクロメートル以下であって非常に小さく、このような小ささによって多様な問題が発生する。特に、小さい発光ダイオードをハンドリングすることが難しいので、ディスプレイ用パネル上に発光ダイオードを実装することが容易でなく、また、実装された各マイクロＬＥＤのうち不良品のＬＥＤを良品のＬＥＤに取り替えることも難しい。
【0006】
一方、発光ダイオードは、一般に紫外光又は青色光を放射し、蛍光体と組み合わせて緑色光及び赤色光を具現することができる。また、各色相の純度を向上させるためにサブピクセルごとにカラーフィルターが使用されるが、カラーフィルターにおいてもフィルター効率に差がある。これによって、同一の発光ダイオードを動作させることにより同一の強さの光を放射したとしても、青色サブピクセル、緑色サブピクセル及び赤色サブピクセルの光の強さに差が発生する。このような差を克服するために各発光ダイオードの動作電流密度を変化させることができるが、電流密度の変化による発光ダイオードにおける発光効率の低下が発生することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、実装及び交換が容易なディスプレイ用発光ダイオード及びそれを有する表示装置を提供することにある。
【0008】
本発明が解決しようとする他の課題は、各サブピクセルの各発光ダイオードを最適な発光効率で動作させることができるディスプレイ用発光ダイオード及びそれを有する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットは、複数のピクセルを含む。さらに、それぞれのピクセルは、それぞれ第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を含む第１発光セル、第２発光セル及び第３発光セル、前記第１乃至第３発光セルを独立して駆動できるように前記第１乃至第３発光セルに電気的に接続された各パッド、前記第２発光セルから放射された光の波長を変換する第２波長変換器、及び前記第３発光セルから放射された光の波長を変換する第３波長変換器、を含み、前記第３波長変換器は、前記第２波長変換器より長い波長に光の波長を変換し、前記第２発光セルは、前記第１発光セルより大きな面積を有し、前記第３発光セルは、前記第２発光セルより大きな面積を有する。
【0010】
本発明の他の実施形態に係る表示装置は、回路基板、及び前記回路基板上に配列された複数の発光ダイオードユニットを含み、前記複数の発光ダイオードユニットのそれぞれは、上述した一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットである。
【発明の効果】
【0011】
本発明の各実施形態によると、第１乃至第３発光セルを含み、互いに異なる色相の光を放射する各サブピクセルを含む複数のピクセルを一つの発光ダイオードユニット内に配置することができ、実装及び交換が容易なディスプレイ用発光ダイオードユニットを提供することができる。さらに、第１乃至第３発光セルの面積を異ならせることによって、各サブピクセルの各発光セルを最適な発光効率で動作させることができる。
【0012】
本発明の他の長所及び特徴は、以下の詳細な説明を通じて明確になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルの概略的な断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【図8】本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【図9】本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【図10】本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【図11】本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルの概略的な断面図である。
【図12】本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルの概略的な断面図である。
【図13】本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルの概略的な断面図である。
【図14】本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【図15】本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【図16】本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【図17】本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【図18a】波長変換器を含むフィルムを説明するための断面図である。
【図18b】波長変換器を含むフィルムを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付の各図面を参照して本発明の各実施形態を詳細に説明する。次に紹介する各実施形態は、本発明の属する技術分野で通常の技術者に本発明の思想を十分に伝達するために例として提供するものである。よって、本発明は、以下で説明する各実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具体化されてもよい。そして、各図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のために誇張して表現する場合もある。また、一つの構成要素が他の構成要素の「上部に」又は「上に」あると記載された場合、各部分が他の部分の「直上部」又は「直上」にある場合のみならず、各構成要素と他の構成要素との間に更に他の構成要素が介在する場合も含む。明細書全体にわたって同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【0015】
本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットは、複数のピクセルを含む。さらに、それぞれのピクセルは、それぞれ第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を含む第１発光セル、第２発光セル及び第３発光セル、前記第１乃至第３発光セルを独立して駆動できるように前記第１乃至第３発光セルに電気的に接続された各パッド、前記第２発光セルから放射された光の波長を変換する第２波長変換器、及び前記第３発光セルから放射された光の波長を変換する第３波長変換器、を含み、前記第３波長変換器は、前記第２波長変換器より長い波長に光の波長を変換し、前記第２発光セルは、前記第１発光セルより大きな面積を有し、前記第３発光セルは、前記第２発光セルより大きな面積を有する。
【0016】
一つの発光ダイオードユニット内に複数のピクセルを配置し、各ピクセル内に３個の発光セルを配置することによって各ピクセル内で互いに異なる色相の光を具現する。これによって、一つの発光ダイオードユニットを用いて３個のサブピクセルを含む複数のピクセルを形成することができる。よって、従来のマイクロＬＥＤに比べて発光ダイオードユニットの大きさが相対的に増加するので、実装及び交換が容易になる。さらに、波長変換器の変換効率などを考慮して各発光セルの面積を互いに異ならせることによって、各発光セルを最適な発光効率条件下で動作させることができる。
【0017】
本明細書において、「発光ダイオードユニット」は、回路基板に実装される発光ダイオードの単位を示す。一つの発光ダイオードユニット内の各ピクセルは、互いに物理的に接続され、その結果、発光ダイオードユニット内の各ピクセルが共に実装又は交換される。よって、一つの発光ダイオードユニット内の各ピクセルは、個別的に分離して使用されない。したがって、一つの発光ダイオードユニットは、内部の各ピクセルを互いに接続する構成要素を含み、この構成要素は、他の発光ダイオードユニットから離隔する。
【0018】
特定の実施形態において、前記第１乃至第３発光セルは青色光を放射し、前記第２波長変換器は前記青色光を緑色光に変換し、前記第３波長変換器は前記青色光を赤色光に変換することができる。前記第１発光セルから放射された青色光は、波長変換することなく使用される。
【0019】
一方、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、それぞれ前記第２波長変換器の光変換効率及び前記第３波長変換器の光変換効率を考慮して設定することができる。特に、波長変換器の光変換効率が低いほど該当の発光セルの面積が大きくなる。一例として、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、それぞれ前記第２波長変換器の光変換効率及び前記第３波長変換器の光変換効率に反比例してもよい。
【0020】
他の実施形態において、前記ディスプレイ用発光ダイオードユニットは、前記第１発光セルから放射された光の波長を第１波長の光に変換する第１波長変換器をさらに含み、前記第１波長変換器は、前記第２波長変換器より短い波長に光の波長を変換し、前記第１乃至第３発光セルは紫外光を放射することができる。
【0021】
特に、前記第１波長変換器は紫外光を青色光に変換し、前記第２波長変換器は前記紫外光を緑色光に変換し、前記第３波長変換器は前記紫外光を赤色光に変換することができる。
【0022】
また、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、第１波長変換器、第２波長変換器及び第３波長変換器の光変換効率を考慮して設定することができる。一例として、前記第１発光セルに対する第２発光セル及び第３発光セルの面積比は、それぞれ前記第１波長変換器に対する前記第２波長変換器の光変換効率比及び前記第３波長変換器の光変換効率比に反比例してもよい。
【0023】
また、前記ディスプレイ用発光ダイオードユニットは、前記第２波長変換器上に配置された第２カラーフィルター、及び前記第３波長変換器上に配置された第３カラーフィルター、をさらに含んでもよい。第２カラーフィルターは緑色光以外の光をフィルタリングし、第３カラーフィルターは赤色光以外の光をフィルタリングすることができる。さらに、前記ディスプレイ用発光ダイオードユニットは、前記第１波長変換器上に配置された第１カラーフィルターをさらに含んでもよく、前記第１カラーフィルターは青色光以外の光をフィルタリングする。
【0024】
特定の実施形態において、前記第１発光セル、第２発光セル及び第３発光セルの面積比は１：２：７であってもよい。
【0025】
一方、前記各ピクセルの第１乃至第３発光セルは第１導電型半導体層を共有してもよい。さらに、少なくとも二つのピクセルが第１導電型半導体層を共有してもよい。各発光セル又は各ピクセルが第１導電型半導体層を共有することによって、製造工程及び構造が単純な発光ダイオードユニットを提供することができる。
【0026】
一方、少なくとも一つのパッドは、第１乃至第３発光セルの第１導電型半導体層又は第２導電型半導体層に電気的に共通に接続されてもよい。これによって、必要なパッドの数を減少させることができる。
【0027】
前記ディスプレイ用発光ダイオードユニットは、前記第１乃至第３発光セルの第２導電型半導体層上に配置された各オーミック反射層、及び前記複数のピクセルの前記第１乃至第３発光セルを覆い、第１導電型半導体層を露出させる少なくとも一つの第１開口部、及び前記各オーミック反射層を露出させる第２開口部を有する下部絶縁層、をさらに含んでもよい。さらに、前記ディスプレイ用発光ダイオードユニットは、前記下部絶縁層上に配置され、前記下部絶縁層の第１開口部を介して第１導電型半導体層に電気的に接続する第１パッド電極、前記第１パッド電極から離隔して前記下部絶縁層上に配置され、前記第２開口部を介して前記オーミック反射層に電気的に接続する第２パッド電極、及び前記第１及び第２パッド電極を覆う上部絶縁層、をさらに含んでもよく、前記各パッドは、前記上部絶縁層の各開口部を介して前記第１及び第２パッド電極に接続してもよい。
【0028】
いくつかの実施形態において、前記下部絶縁層は、分布ブラッグ反射器を含んでもよい。前記下部絶縁層は、各発光セルの側面を覆うことができ、その結果、各発光セル間の光の干渉を防止することができる。
【0029】
一実施形態において、前記各パッドは、前記第１乃至第３発光セルの第１導電型半導体層に共通に接続する一つの第１パッドと、第２導電型半導体層にそれぞれ接続する３個の第２パッドとを含んでもよい。さらに、前記一つの第１パッドは、少なくとも二つのピクセルの第１導電型半導体層に共通に接続してもよい。
【0030】
他の実施形態において、前記各パッドは、前記第１乃至第３発光セルの第１導電型半導体層にそれぞれ接続する第１パッドと、前記第２導電型半導体層に共通に接続する１個の第２パッドとを含んでもよい。さらに、前記一つの第２パッドは、少なくとも二つのピクセルの第２導電型半導体層に共通に接続してもよい。
【0031】
本発明の更に他の実施形態に係る表示装置は、回路基板、及び前記回路基板上に配列された複数の発光ダイオードユニット、を含み、前記複数の発光ダイオードユニットのそれぞれは、上述したディスプレイ用発光ダイオードユニットである。
【0032】
さらに、第１乃至第３発光セルは、パッシブマトリックス又はアクティブマトリックス方式で駆動することができる。
【0033】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態に対して具体的に説明する。
【0034】
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図で、図２は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図で、図３は、図２のディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルを拡大して示した平面図で、図４は、図３のＡ－Ａ線に沿って切り取られた概略的な断面図である。
【0035】
まず、図１を参照すると、表示装置は、回路基板１００及びディスプレイ用発光ダイオードユニット２００を含む。本実施形態に係る表示装置は、複数の発光ダイオードユニット２００が回路基板１００上に配列されることに対して説明するが、本発明が必ずしもこれに限定されることはなく、単一の発光ダイオードユニット２００が回路基板１００上に配置されてもよい。
【0036】
回路基板１００は、パッシブマトリックス又はアクティブマトリックス方式で発光ダイオードユニット２００内の各発光セルを駆動するための回路を含む。例えば、パッシブマトリックス方式で駆動するために、回路基板１００は、抵抗などの受動素子を含むプリント回路基板であってもよい。これと異なり、アクティブマトリックス方式で駆動するために、回路基板１００は、薄膜トランジスタなどの能動素子を含んでもよい。
【0037】
ディスプレイ用発光ダイオードユニット２００は、図２に示したように、複数のピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を含む。ここで、４個のピクセルを示しているが、これに限定されるものではなく、一つの発光ダイオードユニット２００内に配置されるピクセルの数は２個又は３個であってもよく、５個以上であってもよい。各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３又はＦ４は、３個の発光セルを含み、各発光セル上に各波長変換器が配置されることによって青色、緑色及び赤色光を具現する。各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の構造は、概して同一又は類似している。以下では、図３及び図４を参照して代表的にピクセルＦ１に対して詳細に説明する。
【0038】
図３及び図４を参照すると、ピクセルＦ１は、基板２１、第１乃至第３発光セル３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、オーミック反射層３１、下部絶縁層３３、各パッド電極３５ａ、３５ｂ、上部絶縁層３７、第１波長変換器５１ａ、第２波長変換器５１ｂ、第３波長変換器５１ｃ、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ、第３カラーフィルター５３ｃ及び光遮断物質層（又は隔壁）５５を含んでもよい。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ第１導電型半導体層２３、活性層２５及び第２導電型半導体層２７を含む。また、ピクセルＦ１は、各サブピクセル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを含むが、各サブピクセル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは、それぞれ発光セル３０ａ、３０
ｂ、３０ｃ、波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及びカラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む。
【0039】
基板２１は、窒化ガリウム系半導体層を成長できる基板であれば特に制限されない。基板２１の例は、サファイア基板、窒化ガリウム基板、ＳｉＣ基板などのように多様であり、パターニングされたサファイア基板であってもよい。一つの基板２１に複数のピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が設けられ、基板２１は、長方形又は正方形の外形を有してもよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。基板２１の全体の大きさはピクセルの数によって変えることができる。
【0040】
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに離隔して配置される。ピクセルＦ１内の各発光セル間の間隔は、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４間の間隔より小さくてもよいが、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４間の間隔と同一であってもよい。
【0041】
一方、図３及び図４に示したように、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに異なる面積を有する。第２発光セル３０ｂは第１発光セル３０ａより大きな面積を有し、第３発光セル３０ｃは第２発光セル３０ｂより大きな面積を有する。第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積は、各波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの光変換効率を考慮して決定可能であり、これに対しては後で説明する。
【0042】
一方、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに隣り合って配置されてもよい。すなわち、第１発光セル３０ａは第２及び第３発光セル３０ｂ、３０ｃに隣り合い、第２発光セル３０ｂは第１及び第３発光セル３０ａ、３０ｃに隣り合い、第３発光セル３０ｃは第１及び第２発光セル３０ａ、３０ｂに隣り合ってもよい。図３に示したように、第３発光セル３０ｃの長軸に沿って第１及び第２発光セル３０ａ、３０ｂが配列されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、他の形態で多様に配列させることができる。例えば、一つの発光セルが他の二つの発光セル間に配置されてもよい。また、前記第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、長方形の形状を有してもよいが、これに限定されるものではなく、多様な形状を有することができる。
【0043】
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ第１導電型半導体層２３、活性層２５及び第２導電型半導体層２７を含む。第１導電型半導体層２３は、基板２１の下部に配置される。第１導電型半導体層２３は、基板２１上で成長した層であって、不純物、例えば、Ｓｉがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層であってもよい。
【0044】
第１導電型半導体層２３上に活性層２５及び第２導電型半導体層２７が配置される。活性層２５は、第１導電型半導体層２３と第２導電型半導体層２７との間に配置される。活性層２５及び第２導電型半導体層２７は、第１導電型半導体層２３より小さな面積を有してもよい。活性層２５及び第２導電型半導体層２７が部分的に除去され、第１導電型半導体層２３の一部が露出してもよい。図４に示したように、活性層２５及び第２導電型半導体層２７を貫通して第１導電型半導体層２３を露出させる貫通孔が形成されてもよい。これと異なり、活性層２５及び第２導電型半導体層２７がメサ形状に形成され、メサの周囲の第１導電型半導体層２３が露出してもよい。
【0045】
活性層２５は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を有してもよい。活性層２５内における井戸層の組成及び厚さは、生成される光の波長を決定する。特に、井戸層の組成を調節することによって、紫外光又は青色光を生成する活性層を提供することができる。本実施形態において、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの各活性層２５は、全て同一の条件下で同一の基板２１上で成長したものであって、同一の組成及び厚さを有し、その結果、同一の波長の光を放射する。
【0046】
一方、第２導電型半導体層２７は、ｐ型不純物、例えば、Ｍｇがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層であってもよい。第１導電型半導体層２３及び第２導電型半導体層２７は、それぞれ単一層であってもよいが、これに限定されるものではなく、多重層であってもよく、超格子層を含んでもよい。第１導電型半導体層２３、活性層２５及び第２導電型半導体層２７は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）又は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの公知の方法を用いてチャンバー内で基板２１上に成長させることにより形成することができる。
【0047】
オーミック反射層３１は、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第２導電型半導体層２７にオーミック接触する。オーミック反射層３１は、オーミック層及び反射層を含んでもよく、例えば、ＮｉやＩＴＯなどのオーミック層及びＡｇやＡｌなどの反射層を含んでもよい。また、オーミック反射層３１は、ＩＴＯなどの透明酸化物層と反射層との間にＳｉＯ２などの絶縁層を含んでもよく、反射層は絶縁層を介して透明酸化物層に接続してもよい。
【0048】
下部絶縁層３３は、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを覆い、露出した第２導電型半導体層２７及び活性層２５の側面を覆う。下部絶縁層３３は、第１導電型半導体層２３及びオーミック反射層３１を露出させる各開口部を有する。下部絶縁層３３は、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などの単一層に形成されてもよいが、これに限定されるものではなく、多重層に形成されてもよい。特に、下部絶縁層３３は分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
【0049】
第１パッド電極３５ａ及び第２パッド電極３５ｂが下部絶縁層３３上に配置される。第１パッド電極３５ａ及び第２パッド電極３５ｂは各発光セル上に配置され、第１パッド電極３５ａは第１導電型半導体層２３に電気的に接続し、第２パッド電極３５ｂはオーミック反射層３１に電気的に接続する。第１パッド電極３５ａ及び第２パッド電極３５ｂは、同一の工程で共に形成されてもよく、その結果、同一のレベルに位置することができる。第２パッド電極３５ｂは省略されてもよい。
【0050】
本実施形態において、第１パッド電極３５ａは、第２パッド電極３５ｂを取り囲むように配置されてもよい。また、一つのサブピクセルの各パッド電極３５ａ、３５ｂは、隣り合うサブピクセルの各パッド電極３５ａ、３５ｂから離隔してもよい。よって、発光ダイオードユニット２００内で、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは互いに電気的に分離される。さらに、ピクセルＦ１内の各パッド電極３５ａ、３５ｂは、他のピクセルＦ２、Ｆ３、Ｆ４内の各パッド電極３５ａ、３５ｂからも離隔される。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが互いに電気的に接続される多様な実施形態が可能であり、また、各ピクセル間で各発光セルが電気的に接続される多様な実施形態が可能である。これに対しては、他の実施形態で詳細に説明する。
【0051】
一方、上部絶縁層３７は、第１及び第２パッド電極３５ａ、３５ｂを覆い、これらを露出させる各開口部を有する。上部絶縁層３７は、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４などの単一層に形成されてもよいが、これに限定されるものではなく、複数の層で形成されてもよい。特に、下部絶縁層３３は分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
【0052】
一方、第１及び第２バンプパッド４３ａ、４３ｂが各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に形成され、上部絶縁層３７の各開口部を介して第１及び第２パッド電極３５ａ、３５ｂに接続される。具体的に、第１バンプパッド４３ａは第１パッド電極３５ａに接続され、第２バンプパッド４３ｂは第２パッド電極３５ｂに接続される。各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃごとに２個のバンプパッド４３ａ、４３ｂが提供される。
【0053】
各バンプパッド４３ａ、４３ｂは、相対的に広い面積を占めるが、各バンプパッド４３ａ、４３ｂの最大幅は、少なくとも発光セルの最小幅の１／２を超えることができる。各バンプパッド４３ａ、４３ｂは、図示したように、長方形の形状を有してもよいが、これに限定されるものではなく、円形又は楕円形の形状を有してもよい。各バンプパッド４３ａ、４３ｂは、発光ダイオードユニット２００を回路基板１００に実装するために使用可能であり、例えば、Ａｕ又はＡｕＳｎを含んでもよい。
【0054】
一方、各バンプパッド４３ａ、４３ｂ以外に、ダミーバンプパッド（図示せず）が少なくとも一つの発光セル上に配置されてもよい。特に、各発光セルは、互いに異なる面積を有するので、相対的に広い面積を有する各発光セル３０ｂ又は３０ｃ上にダミーバンプパッドが配置されてもよい。ダミーバンプパッドは、上部絶縁層３７上に配置され、各バンプパッド４３ａ、４３ｂから電気的に孤立させることができる。ダミーバンプパッドは、各発光セルで生成された熱を放射するための放熱通路として利用可能であり、発光ダイオードユニット２００の光効率を向上させることができる。
【0055】
支持部材４５が各バンプパッド４３ａ、４３ｂの側面を覆うことができる。また、支持部材４５は、ダミーバンプパッドの側面を覆ってもよい。支持部材４５は、熱硬化性又は熱可塑性樹脂で形成されてもよい。
【0056】
一方、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対向して基板２１上に配置される。第１波長変換器５１ａは第１発光セル３０ａの上部に配置され、第２波長変換器５１ｂは第２発光セル３０ｂの上部に配置され、第３波長変換器５１ｃは第３発光セル３０ｃの上部に配置される。
【0057】
第１波長変換器５１ａは、第１発光セル３０ａから放射される光の波長を変換し、第２波長変換器５１ｂは、第２発光セル３０ｂから放射される光の波長を変換し、第３波長変換器５１ｃは、第３発光セル３０ｃから放射される光の波長を変換する。ここで、第２波長変換器５１ｂは、第１波長変換器５１ａより長い波長に光を変換し、第３波長変換器５１ｃは、第２波長変換器５１ｂより長い波長に光を変換する。例えば、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、紫外光を放射することができ、第１波長変換器５１ａは紫外光を青色光に変換し、第２波長変換器５１ｂは紫外光を緑色光に変換し、第３波長変換器５１ｃは紫外光を赤色光に変換することができる。
【0058】
一方、第１カラーフィルター５３ａ、第２カラーフィルター５３ｂ及び第３カラーフィルター５３ｃがそれぞれ第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ上に配置され、波長変換器から放射される光をフィルタリングする。例えば、第１カラーフィルター５３ａは青色光以外の光をフィルタリングし、第２カラーフィルター５３ｂは緑色光以外の光をフィルタリングし、第３カラーフィルター５３ｃは赤色光以外の光をフィルタリングする。前記第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃを使用することによって、青色光、緑色光及び赤色光の色純度を向上させることができる。
【0059】
本実施形態において、前記活性層２５が紫外光を放射することを例に挙げて説明するが、前記活性層２５は青色光を放射してもよい。この場合、前記第１波長変換器５１ａは省略されてもよく、透明樹脂が第１波長変換器５１ａの代わりに配置されてもよい。一方、第２波長変換器５１ｂは青色光を緑色光に変換し、第３波長変換器５１ｃは青色光を赤色光に変換する。
【0060】
一方、光遮断物質層５５は、各波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの間に配置されてもよい。光遮断物質層５５は、一つの波長変換器から他の波長変換器に光が進行することを遮断し、各サブピクセル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ間の光干渉を防止する。光遮断物質層５５は、光を反射できる白色樹脂又はＰＳＲで形成されてもよい。一方、下部絶縁層３３が分布ブラッグ反射器を含んだり、第１パッド電極２３５ａ及び／又は第２パッド電極２３５ｂが各発光セルの側壁を覆うように配置されることによって、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間の光干渉が防止される。
【0061】
本実施形態のピクセルＦ１は３個のサブピクセル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒを有し、これらのサブピクセルが基板２１上に固定される。例えば、サブピクセル１０Ｂは、第１発光セル１０ａによって、又は第１発光セル１０ａと第１波長変換器５１ａとの組み合わせによって青色光を具現し、サブピクセル１０Ｇは、第２発光セル１０ｂと第２波長変換器５１ｂとの組み合わせによって緑色光を具現し、サブピクセル１０Ｒは、第３発光セル１０ｃと第３波長変換器５１ｃとの組み合わせによって赤色光を具現することができる。
【0062】
本実施形態において、各ピクセルＦ２、Ｆ３及びＦ４は、ピクセルＦ１と同一の構造の各サブピクセルを含む。また、基板、下部絶縁層３３及び上部絶縁層３７は、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の全てにわたって連続的に形成されてもよい。
【0063】
本実施形態によると、フリップ型構造の各発光セルを有する発光ダイオードユニット２００を提供することができ、その結果、各発光セルの発光効率を向上させることができる。
【0064】
また、基板２１と共に、複数のピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が共に回路基板１００上に実装されてもよい。従来のマイクロＬＥＤの場合は、個別的なサブピクセルを実装するので、工程数が多く、実装工程を行うことが難しい。その一方で、本実施形態では、一つの発光ダイオードユニットが複数のピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を含むので、発光ダイオードユニットの大きさがマイクロＬＥＤに比べて相対的に大きくなり、その結果、実装工程数が減少し、実装が容易になる。
【0065】
一方、本実施形態において、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、互いに異なる面積を占有する。また、これらの各発光セル上に配置される波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃも互いに異なる面積を占有する。各発光セルの相対的な面積は、各波長変換器の光変換効率と密接に関連しており、さらに、各カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃのカラーフィルタリング効率を関連させることができる。
【0066】
各波長変換器は、一般に蛍光体を含んでもよい。例えば、βサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）は緑色光を放射するのに適しており、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ）系列の蛍光体は赤色光を放射するのに適している。
【0067】
ところが、蛍光体は、全ての青色光を緑色光又は赤色光に変換することができなく、各蛍光体ごとに一定の光変換効率を有する。特に、同一の波長の紫外光又は青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体は、緑色光に変換する緑色蛍光体に比べて光変換効率が小さい。さらに、赤色光は緑色光に比べて視感度も低い。そのため、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを同一の面積で形成する場合、赤色光を具現するサブピクセル１０Ｒの第３発光セル３０ｃは、他のサブピクセル１０Ｂ又は１０Ｇと類似する強さの感度を具現するために、さらに高い電流密度の下で駆動しなければならない。緑色光を具現するサブピクセル１０Ｇの第２発光セル３０ｂも、第１発光セル３０ａより高い電流密度の下で駆動しなければならない。すなわち、通常の画像を具現するために必要な電流密度が各発光セルごとに異なっており、その結果、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを最適な発光効率条件で駆動できないという問題が発生する。
【0068】
本実施形態では、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積を異ならせ、各発光セルを駆動するための電流密度を同一又は類似するものにし、各発光セルを最適な発光効率条件で駆動させることができる。
【0069】
第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの相対的な面積は、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃの相対的な光変換効率を考慮して決定することができる。波長変換器の光変換効率が小さいほど、対応する発光セルの面積が大きくなる。
【0070】
例えば、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが青色光を放射する場合、第１波長変換器５１ａは省略され、第１発光セル３０ａに対する第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの面積比は、それぞれ第２波長変換器５１ｂの光変換効率及び第３波長変換器５１ｃの光変換効率に反比例してもよい。特定の例において、第２波長変換器５１ｂがβサイアロンを含み、第３波長変換器がＣＡＳＮを含む場合、第１発光セル３０ａ、第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの相対的な面積比は１：２：７であってもよい。
【0071】
また、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが紫外光を放射する場合、第１発光セル３０ａに対する第２発光セル３０ｂ及び第３発光セル３０ｃの面積比は、それぞれ第１波長変換器５１ａに対する前記第２波長変換器５１ｂの光変換効率比及び第３波長変換器５１ｃの光変換効率比に反比例してもよい。
【0072】
本実施形態において、各波長変換器の光変換効率を考慮して各発光セルの面積を決定することについて説明するが、第１乃至第３カラーフィルター５３ａ、５３ｂ、５３ｃのフィルタリング効率が互いに異なる場合、これらの効率差も考慮して各発光セルの面積を決定することができる。
【0073】
本実施形態によると、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの面積を互いに異ならせ、これらの発光セルが同一の電流密度下で駆動することができる。よって、各発光セルを駆動する電流密度を最適な条件で設定することができ、発光効率を向上させることができる。
【0074】
図５は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードユニットを説明するためのピクセルの概略的な断面図である。
【0075】
図５を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオードユニットは、図３及び図４を参照して説明した発光ダイオードユニットと概して類似しているが、基板２１が省略された点で異なっている。第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、基板２１上に配置される代わりに、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に配置される。基板２１は、レーザーリフトオフなどの技術を用いて除去されてもよく、露出した第１導電型半導体層２３の表面にラフネスが形成されてもよい。
【0076】
本実施形態によると、基板２１を除去することによって、基板２１を介して光が側面方向に伝達され、隣接した各サブピクセル間及び隣接した各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４間で発生し得る光干渉をさらに抑制することができる。
【0077】
図６は、本発明の一実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。ここで、太線で表示した領域は、三つの発光セルを有するピクセルを示す。
【0078】
図６を参照すると、回路基板１００（図１を参照）上に複数の発光ダイオードユニットが配列されてもよく、その結果、各発光セルをマトリックス状に配列することができる。一つの発光ダイオードユニット２００内の各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、図６に示したように、走査ライン（ｓｃａｎ ｌｉｎｅ）及びデータライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）に接続されてもよい。走査ライン及びデータラインは回路基板１００内に提供されてもよく、各電極パッド３５ａ、３５ｂが回路基板１００上にボンディングされることによって、図６のような回路を形成することができる。すなわち、ピクセルＦ１内の３個の発光セル及びピクセルＦ３内の３個の発光セルの各アノードは、データラインＶｄａｔａ１に共通に接続され、各カソードは、互いに異なる各走査ラインＶｓｃａｎ１、Ｖｓｃａｎ２、Ｖｓｃａｎ３、Ｖｓｃａｎ４、Ｖｓｃａｎ５、Ｖｓｃａｎ６に接続される。また、ピクセルＦ２内の３個の発光セル及びピクセルＦ４内の３個の発光セルの各アノードは、データラインＶｄａｔａ２に共通に接続され、各カソードは、互いに異なる各走査ラインＶｓｃａｎ１、Ｖｓｃａｎ２、Ｖｓｃａｎ３、Ｖｓｃａｎ４、Ｖｓｃａｎ５、Ｖｓｃａｎ６に接続される。図示したように、ピクセルＦ１の各発光セルのカソードは、ピクセルＦ２の各発光セルのカソードと共に同一の走査ラインに接続される。
【0079】
走査ライン及びデータラインによって光を放射するサブピクセルが選択されてもよく、順次駆動するサブピクセルを選択することによって画像を具現することができる。また、一つのサブピクセルから放射される光度は、パルス幅変造（ＰＷＭ）方式を用いたり、データラインと走査ラインとの間の電圧（又は電流）を変化させることによって調節することができる。
【0080】
図７は、本発明の他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【0081】
図７を参照すると、前記実施形態では、一つのピクセル内の各発光セルの各アノードが同一のデータラインに接続され、各カソードが互いに異なる走査ラインに接続されることを説明したが、本実施形態では、一つのピクセル内の各発光セルの各アノードが互いに異なるデータラインに接続され、各カソードが同一の走査ラインに接続される。また、発光ダイオードユニット内の各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、駆動回路内でマトリックス状に配列される。
【0082】
図８は、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【0083】
図８を参照すると、図６及び図７の実施形態では、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が駆動回路内でマトリックス状に配列されるが、本実施形態では、全ての発光セルの各アノードが同一のデータラインに接続される。各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、基板２１上にマトリックス状に配列されてもよいが、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と回路基板１００との間の電気的接続を通じて図８のような回路を形成することができる。
【0084】
図９は、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。
【0085】
図９を参照すると、図８の実施形態では、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の全ての発光セルの各アノードが同一のデータラインに接続されるが、本実施形態では、全ての発光セルの各アノードが駆動回路内で互いに異なるデータラインに接続され、各カソードが同一の走査ラインに接続される。
【0086】
図１０は、本発明の更に他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略的な回路図である。上述した各実施形態は、パッシブマトリックス（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）駆動に対するものである一方、本実施形態は、アクティブマトリックス（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）駆動に対するものである。
【0087】
図１０を参照すると、本実施形態に係る駆動回路は、２個以上のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及びキャパシタを含む。選択ラインＶｒｏｗ１～Ｖｒｏｗ３に電源が接続され、データラインＶｄａｔａ１～Ｖｄａｔａ３にデータ電圧が印加されると、該当の発光セルに電圧が印加される。また、Ｖｄａｔａ１乃至Ｖｄａｔａ３の値によって該当のキャパシタに電荷が充電される。キャパシタの充電電圧によってＴｒ２のターンオン状態を維持できるので、Ｖｒｏｗ１の電源が遮断されたとしてもキャパシタの電圧が維持され、発光セルＬＥＤ１乃至ＬＥＤ３に電圧を印加することができる。また、Ｖｄａｔａ１乃至Ｖｄａｔａ３の値により、ＬＥＤ１乃至ＬＥＤ３に流れる電流を変化させることができる。Ｖｄｄを通じて常に電流が供給され、その結果、連続発光が可能である。
【0088】
各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及びキャパシタは回路基板１００内に形成されてもよい。例えば、シリコーン基板上に形成された薄膜トランジスタがアクティブマトリックス駆動のために使用されてもよい。
【0089】
一方、各発光セルの各アノードはトランジスタＴｒ２に接続され、各カソードは接地される。
【0090】
本実施形態において、アクティブマトリックス駆動のための一つの実施形態を例示するが、他の回路が使用されてもよい。また、各発光セルの各アノードが互いに異なる各トランジスタＴｒ２に接続され、各カソードが接地されたことを説明するが、複数の発光セルの各アノードが同一の共通電流供給器Ｖｄｄに接続され、各カソードが互いに異なる各トランジスタに接続されてもよい。
【0091】
以上では、パッシブマトリックス駆動及びアクティブマトリックス駆動のための多様な回路に対して説明した。これらの各回路において、各発光セルの各アノード又は各カソードは共通に電気的に接続されてもよい。上述した発光ダイオードユニット２００の第１乃至第３各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、発光ダイオードユニット２００内で互いに電気的に分離し、回路基板１００を介して互いに電気的に接続される。しかし、発光ダイオードユニット２００内の各発光セルは、その一部又は全部が発光ダイオードユニット内で互いに電気的に接続されてもよく、以下では、これらの電気的接続に対して説明する。
【0092】
図１１は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルＦ１の概略的な断面図である。
【0093】
図１１を参照すると、本実施形態に係るピクセルＦ１は、図４を参照して説明したピクセルと概して類似しているが、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１導電型半導体層２３が第１電極パッド３５ａによって互いに接続された点において差がある。
【0094】
すなわち、単一の第１電極パッド３５ａは、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に形成され、各発光セル領域の第１導電型半導体層２３に電気的に接続する。これによって、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの各カソードが互いに電気的に接続される。
【0095】
一方、第１電極パッド３５ａによって各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１導電型半導体層２３が互いに接続されるので、各発光セル上に第１バンプパッド４３ａを配置する必要がなく、一つの第１バンプパッド４３ａを用いて各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに電流を供給することができる。
【0096】
さらに、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のうち少なくとも二つのピクセル内の各発光セルの各カソードが第１電極パッド３５ａによって互いに接続されてもよく、その結果、発光ダイオードユニット２００内に要求される第１バンプパッド４３ａの数をさらに減少させることができる。
【0097】
第１バンプパッド４３ａの数を減少させることができ、発光ダイオードユニット２００を回路基板１００に実装すると、実装不良が発生する可能性を減少させることができる。
【0098】
一方、本実施形態において、基板２１の下部に各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが配置されたことを図示及び説明するが、図５を参照して説明したように、基板２１は省略されてもよい。
【0099】
図１２は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルの概略的な断面図である。
【0100】
図１２を参照すると、図１１の実施形態では、第１電極パッド３５ａを用いて各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１導電型半導体層２３を電気的に接続することに対して説明したが、本実施形態では、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第１導電型半導体層２３を共有する。すなわち、図１１の実施形態では、第１導電型半導体層２３が互いに離隔し、第１電極パッド３５ａが第１導電型半導体層２３を電気的に接続するが、本実施形態では、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第１導電型半導体層２３を共有するので、第１電極パッド３５ａは、任意の箇所で第１導電型半導体層２３に接続することができる。例えば、第１電極パッド３５ａは、図１１に示したように、貫通孔を介して第１導電型半導体層２３に接続してもよく、図１２に示したように、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間の領域や各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ周囲の領域で第１導電型半導体層２３に接続してもよい。
【0101】
本実施形態によると、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第１導電型半導体層２３を共有するので、第１電極パッド３５ａの接続領域を多様に選択することができ、制限された発光ダイオードユニット２００内で各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの発光面積を増加させることができる。
【0102】
【0103】
一方、本実施形態において、基板２１の下部に各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが配置されたことを図示及び説明するが、図５を参照して説明したように、基板２１は省略されてもよい。
【0104】
図１３は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット内のピクセルＦ１の概略的な断面図である。
【0105】
図１３を参照すると、上述した各実施形態は、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの各カソードが互いに電気的に接続されることに対して説明したが、本実施形態では、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの各アノードが互いに電気的に接続される点において差がある。
【0106】
すなわち、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第２導電型半導体層２７が第２電極パッド３５ｂによって互いに電気的に接続される。その一方で、各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１導電型半導体層２３は互いに電気的に分離される。
【0107】
第２電極パッド３５ｂは、第１乃至第３発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に連続的に形成されてもよく、各発光セル上の各オーミック反射層３１に電気的に接続されてもよい。また、本実施形態において、第２電極パッド３５ｂは、第１電極パッド３５ａを取り囲むことができる。
【0108】
一方、第２電極パッド３５ｂによって各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第２導電型半導体層２７が互いに接続されるので、各発光セル上にバンプパッド４３ｂを配置する必要がなく、一つの第２バンプパッド４３ｂを用いて各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに電流を供給することができる。
【0109】
さらに、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のうち少なくとも二つのピクセル内の各発光セルの各アノードが第２電極パッド３５ｂによって互いに接続されてもよく、その結果、発光ダイオードユニット２００内に要求される第２バンプパッド４３ｂの数をさらに減少させることができる。
【0110】
第２バンプパッド４３ｂの数を減少させることができ、発光ダイオードユニット２００を回路基板１００に実装すると、実装不良が発生する可能性を減少させることができる。
【0111】
一方、本実施形態において、基板２１の下部に各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが配置されたことを図示及び説明するが、図５を参照して説明したように、基板２１は省略されてもよい。
【0112】
図１４は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【0113】
既に図１２を参照して説明したように、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４内の各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、第１導電型半導体層２３を共有してもよい。但し、図示したように、各ピクセル間で第１導電型半導体層を互いに離隔してもよい。
【0114】
本実施形態によると、一つのピクセル内の各発光セルの各カソードが互いに接続されるので、これらを接続するための回路が回路基板１００内に設けられる必要がなく、また、第１バンプパッド４３ａの数を減少させることができる。すなわち、各ピクセルごとに一つの第１バンプパッド４３ａ及び３個の第２バンプパッド４３ｂが配置されてもよい。
【0115】
一方、パッシブマトリックス駆動のために、同一のピクセル内の各発光セルの各カソードは同一のデータライン又は走査ラインに接続することができる。また、アクティブマトリックス駆動のために、同一のピクセル内の各発光セルの各カソードは接地することができる。
【0116】
一方、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が互いに電気的に分離するので、これらの各ピクセルは駆動回路内で多様に配列させることができる。
【0117】
図１５は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット２
００を説明するための概略的な平面図である。
【0118】
図１５を参照すると、本実施形態において、ピクセルＦ１とピクセルＦ３は第１導電型半導体層２３を共有し、ピクセルＦ２とピクセルＦ４も第１導電型半導体層２３を共有する。これによって、ピクセルＦ１とピクセルＦ３に共通の第１バンプパッド４３ａが配置され、ピクセルＦ２とピクセルＦ４に共通の第１バンプパッド４３ａが配置され得るので、図１４の実施形態に比べて第１バンプパッド４３ａの数をさらに減少させることができる。
【0119】
一方、パッシブマトリックス駆動のために、ピクセルＦ１とピクセルＦ３内の各発光セルの各カソードは、全て同一のデータライン又は走査ラインに接続することができる。また、ピクセルＦ２とピクセルＦ４内の各発光セルの各カソードも全て同一のデータライン又は走査ラインに接続することができる。また、アクティブマトリックス駆動のために、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４内の各発光セルの各カソードを接地することができる。
【0120】
図１６は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニット２
００を説明するための概略的な平面図である。
【0121】
図１６を参照すると、本実施形態において、ピクセルＦ１とピクセルＦ２が第１導電型半導体層２３を共有し、ピクセルＦ３とピクセルＦ４も第１導電型半導体層２３を共有する。これによって、ピクセルＦ１とピクセルＦ２に共通のバンプパッド４３ａが配置され、ピクセルＦ３とピクセルＦ４に共通のバンプパッド４３ａが配置され得るので、図１４の実施形態に比べてバンプパッド４３ａの数をさらに減少させることができる。
【0122】
一方、パッシブマトリックス駆動のために、ピクセルＦ１とピクセルＦ２内の各発光セルの各カソードは、全て同一のデータライン又は走査ラインに接続することができる。また、ピクセルＦ３とピクセルＦ４内の各発光セルの各カソードも全て同一のデータライン又は走査ラインに接続することができる。また、アクティブマトリックス駆動のために、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４内の各発光セルの各カソードを接地することができる。
【0123】
図１７は、本発明の更に他の実施形態に係るディスプレイ用発光ダイオードユニットを説明するための概略的な平面図である。
【0124】
図１７を参照すると、発光ダイオードユニット２００内の全てのピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が第１導電型半導体層を共有してもよい。これによって、各ピクセルＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に共通の第１バンプパッド４３ａが配置され得るので、図１５及び図１６の各実施形態に比べて第１バンプパッド４３ａの数をさらに減少させることができる。
【0125】
【0126】
まず、図１８ａを参照すると、上述した各実施形態において、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、互いに離隔して個別的に各発光セル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上に付着又は形成されてもよいが、本実施形態において、第１乃至第３波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、一つのフィルム内で一つの層内に配列されている。各波長変換器５１ａ５１ｂ、５１ｃ間の領域には、透明又は不透明樹脂１５１が配置されてもよい。不透明樹脂１５１は、光遮断物質層５５として機能させることができる。
【0127】
本実施形態において、各発光セルが青色光を放射する場合、第１波長変換器５１ａは省略されてもよく、この場合、第１波長変換器５１ａには透明樹脂１５１が位置してもよい。
【0128】
一方、各ピクセルごとに波長変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃを含むフィルムが配置されてもよく、一つのフィルムが二つ以上のピクセルをカバーすることもできる。
【0129】
図１８ｂを参照すると、本実施形態に係るフィルムは、多層の積層フィルムであって、例えば、第１層１５１ａは第１波長変換器５１ａを含み、第２層１５１ｂは第２波長変換器５１ｂを含み、第３層１５１ｃは第３波長変換器５１ｃを含んでもよい。第１乃至第３層は、それぞれ透明樹脂１５１と波長変換器との組み合わせで構成されてもよい。一方、各発光セルが青色光を放射する場合、第１層１５１ａは省略されてもよい。
【0130】
一方、各ピクセルごとに積層フィルムが配置されてもよく、一つの積層フィルムが複数のピクセルをカバーすることもできる。
【0131】
本実施形態において、いくつかの例を説明したが、その他にも多様な構造のフィルムが使用可能である。
【0132】
以上では、本発明の多様な実施形態に対して説明したが、本発明は、これらの各実施形態に限定されるものではない。また、一つの実施形態に対して説明した事項や構成要素は、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、他の実施形態にも適用可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【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18a】
【図18b】