(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】2024-09-13
(45)【発行日】2024-09-25
(54)【発明の名称】発光素子パッケージ及びこれを含む表示装置
(51)【国際特許分類】
H01L 33/62 20100101AFI20240917BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20240917BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20240917BHJP
【ＦＩ】
H01L33/62
G09F9/33
G09F9/30 348A
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021540466
(86)(22)【出願日】2020-01-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-03
(86)【国際出願番号】 KR2020000649
(87)【国際公開番号】W WO2020149602
(87)【国際公開日】2020-07-23
【審査請求日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】62/792,680
(32)【優先日】2019-01-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/737,984
(32)【優先日】2020-01-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(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】ヤン， ミョン ハク
【審査官】村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１５３３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０４７０３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１１５０７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０７７１４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０１８８７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６２３９７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前面及び背面を有し、前記前面から陥没した第１凹部が設けられたベース基板；前記前面上に設けられた多数個の外側電極；
前記第１凹部に設けられ、前記前面が向いている方向に光を出射する発光素子；
前記発光素子と前記各外側電極とをそれぞれ連結する多数個の連結電極；
前記ベース基板上に設けられた第１絶縁部材；及び
前記発光素子上に設けられた第２絶縁部材；を含み、
前記発光素子は、
基板；
前記基板上に設けられた発光構造体；及び
前記基板上に設けられた多数個のバンプ電極；を含み、
前記多数個の外側電極は、前記発光素子の領域の外側に配置され、前記多数個のバンプ電極よりも大きな面積を有し、
前記各連結電極のそれぞれは、前記各バンプ電極及び前記各外側電極のうち互いに隣接したバンプ電極及び外側電極上に設けられ、
前記第１絶縁部材は、前記多数個の外側電極の領域を露出させる第２凹部を含み、
前記発光素子における前記発光構造体の上に配置された前記第２絶縁部材は、前記多数個のバンプ電極の領域を露出させる第３凹部を含む、発光素子パッケージ。
【請求項2】
前記第２絶縁部材は、前記発光構造体の上面の領域を露出させる開口を含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項3】
前記開口の形状は、多角形、少なくとも一つの直線及び曲線からなる閉じられた図形、及び曲線からなる閉じられた図形のうちいずれか一つである、請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項4】
前記各連結電極は、それぞれ前記第２及び第３凹部のうち互いに隣接した第２凹部及び第３凹部内に設けられる、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項5】
前記ベース基板及び前記第１及び第２絶縁部材は光遮断材料からなる、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項6】
前記第１凹部は、前記ベース基板の一部が除去されて形成された底面及び側壁によって定義され、前記側壁は前記底面に対して傾斜した、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項7】
前記第２凹部は、前記第１絶縁部材の一部が除去されて形成された側壁及び露出した前記各外側電極の上面によって定義され、前記側壁は、前記各外側電極の上面に対して傾斜した、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項8】
前記第１乃至第３凹部を充填するカバー部材をさらに含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項9】
前記各バンプ電極の一部は前記基板上に設けられる、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項10】
前記第１凹部の深さは前記基板の厚さと実質的に同一である、請求項９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項11】
前面及び背面を有し、前記前面から陥没した第１凹部が設けられたベース基板；前記前面上に設けられた多数個の外側電極；
前記第１凹部に設けられ、前記前面が向いている方向に光を出射する発光素子；及び
前記発光素子と前記各外側電極とをそれぞれ連結する多数個の連結電極；を含み、
前記発光素子は、
基板；
前記基板上に設けられた発光構造体；及び
前記基板上に設けられた多数個のバンプ電極；を含み、
前記多数個の外側電極は、前記発光素子の領域の外側に配置され、前記多数個のバンプ電極の領域と実質的に同一の平面上に配置され、
前記各連結電極のそれぞれは、前記多数個のバンプ電極の１つに配置され、互いに隣接する前記多数個の外側電極の１つに電気的に接続され、
前記各バンプ電極の一部は前記発光構造体上に設けられる、発光素子パッケージ。
【請求項12】
前記第１凹部の深さは前記基板の厚さより深い、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項13】
前面及び背面を有し、前記前面から陥没した第１凹部が設けられたベース基板；前記前面上に設けられた多数個の外側電極；
前記第１凹部に設けられ、前記前面が向いている方向に光を出射する発光素子；及び
前記発光素子と前記各外側電極とをそれぞれ連結する多数個の連結電極；を含み、
前記発光素子は、
基板；
前記基板上に設けられた発光構造体；及び
前記基板上に設けられた多数個のバンプ電極；を含み、
前記多数個の外側電極は、前記発光素子の領域の外側に配置され、
前記各連結電極のそれぞれは、互いに隣接する前記多数個のバンプ電極の１つ及び前記多数個の外側電極の１つの上に配置され、
前記発光構造体は、前記基板上に順次積層された複数のエピタキシャルスタックを含み、
前記発光構造体は、互いに異なる波長帯域を有する活性層を少なくとも２つ有し、
前記多数個のバンプ電極の少なくとも１つは、前記発光構造体の端部領域に配置され、前記活性層の側面のうち少なくとも一部をカバーするように配置される、発光素子パッケージ。
【請求項14】
前記複数個のエピタキシャルスタックは、第１光を出射する第１エピタキシャルスタック；
前記第１エピタキシャルスタック上に設けられ、前記第１光と異なる波長帯域の第２光を出射する第２エピタキシャルスタック；及び
前記第２エピタキシャルスタック上に設けられ、前記第１及び第２光と異なる波長帯域の第３光を出射する第３エピタキシャルスタック；を含む、請求項１３に記載の発光素子パッケージ。
【請求項15】
前記第１乃至第３エピタキシャルスタックのそれぞれは、ｐ型半導体層；
前記ｐ型半導体層の上に設けられた活性層；及び
前記活性層の上に設けられたｎ型半導体層；を含む、請求項１４に記載の発光素子パッケージ。
【請求項16】
前記各バンプ電極は、前記第１エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第１バンプ電極；
前記第２エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第２バンプ電極；
前記第３エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第３バンプ電極；及び
前記第１乃至第３エピタキシャルスタックの各ｐ型半導体層に連結された第４バンプ電極；を含む、請求項１５に記載の発光素子パッケージ。
【請求項17】
前記各外側電極は、前記第１乃至第４バンプ電極にそれぞれ連結された第１乃至第４外側電極を含む、請求項１６に記載の発光素子パッケージ。
【請求項18】
前記各連結電極は、前記第１乃至第４外側電極と前記第１乃至第４バンプ電極とをそれぞれ１対１で連結する第１乃至第４連結電極を含む、請求項１７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項19】
前記第１乃至第４連結電極は、それぞれ前記発光構造体の縁部及び前記ベース基板の前記前面の一部にわたって設けられる、請求項１８に記載の発光素子パッケージ。
【請求項20】
複数個の画素を含み、前記画素は、
前面及び背面を有し、前記前面から陥没した第１凹部が設けられたベース基板；
前記前面上に設けられた多数個の外側電極；
前記第１凹部に設けられ、前記前面が向いている方向に光を出射する発光素子；及び
前記発光素子と前記各外側電極とをそれぞれ連結する多数個の連結電極；を含み、
前記発光素子は、
基板；
前記基板上に設けられた発光構造体；及び
前記基板上に設けられた多数個のバンプ電極；を含み、
前記各バンプ電極の上面と前記各外側電極の上面は実質的に同一の平面上に設けられ、前記各連結電極のそれぞれは、前記各バンプ電極及び前記各外側電極のうち互いに隣接したバンプ電極及び外側電極上に設けられる表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラーを実現する発光素子パッケージ及びこれを含む表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）を使用する表示装置が開発されている。発光ダイオードを使用する表示装置は、最終的な基板上に個別に成長させた赤色（Ｒｅｄ、Ｒ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ、Ｇ）及び青色（Ｂｌｕｅ、Ｂ）発光ダイオード（ＬＥＤ）の各構造を形成することによって得られる。
【0003】
しかし、高解像度のフルカラーである表示装置に対するニーズに加えて、これによる高い水準の色純度及び色再現性を有し、製造方法が簡単な表示装置に対するニーズも継続的に増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の一実施形態によると、簡単な構造を有しながらも製造方法が単純な発光素子パッケージ及びこれを含む表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、前面及び背面を有し、前記前面から陥没した第１凹部が設けられたベース基板と、前記前面上に設けられた多数個の外側電極と、前記第１凹部に設けられ、前記前面が向いている方向に光を出射する発光素子と、前記発光素子と前記各外側電極とをそれぞれ連結する多数個の連結電極とを含む。前記発光素子は、基板、前記基板上に設けられた発光構造体、及び前記基板上に設けられた多数個のバンプ電極を含み、前記各バンプ電極の上面と前記各外側電極の上面は実質的に同一の平面上に設けられ、前記各連結電極のそれぞれは、前記各バンプ電極及び前記各外側電極のうち互いに隣接したバンプ電極及び外側電極上に設けられる。
【0006】
本発明の一実施形態において、発光素子パッケージは、前記ベース基板上に設けられた第１絶縁部材をさらに含み、前記第１絶縁部材は、前記各外側電極の一部を露出させる第２凹部を有してもよい。
【0007】
本発明の一実施形態において、発光素子パッケージは、前記発光構造体上に設けられた第２絶縁部材をさらに含み、前記第２絶縁部材は、前記各バンプ電極の一部を露出させる第３凹部を有してもよい。
【0008】
本発明の一実施形態において、前記第２絶縁部材は、前記発光構造体の上面の一部を露出させる開口を含んでもよい。
【0009】
本発明の一実施形態において、前記開口の形状は、多角形、少なくとも一つの直線及び曲線からなる閉じられた図形、及び曲線からなる閉じられた図形のうちいずれか一つであってもよい。
【0010】
本発明の一実施形態において、前記各連結電極は、それぞれ前記第２及び第３凹部のうち互いに隣接した第２凹部及び第３凹部内に設けられてもよい。
【0011】
本発明の一実施形態において、前記ベース基板及び前記第１及び第２絶縁部材は光遮断材料からなってもよい。
【0012】
本発明の一実施形態において、前記第１凹部は、前記ベース基板の一部が除去されて形成された底面及び側壁によって定義され、前記側壁は、前記底面に対して傾斜してもよい。
【0013】
本発明の一実施形態において、前記第２凹部は、前記第１絶縁部材の一部が除去されて形成された側壁及び露出した前記各外側電極の上面によって定義され、前記側壁は、前記各外側電極の上面に対して傾斜してもよい。
【0014】
本発明の一実施形態において、発光素子パッケージは、前記第１乃至第３凹部を充填するカバー部材をさらに含んでもよい。
【0015】
本発明の一実施形態において、前記各バンプ電極の一部は、前記基板の直上に設けられてもよい。
【0016】
本発明の一実施形態において、前記第１凹部の深さは、前記基板の厚さと実質的に同一であってもよい。
【0017】
本発明の一実施形態において、前記各バンプ電極の一部は、前記発光構造体の直上に設けられてもよい。
【0018】
本発明の一実施形態において、前記第１凹部の深さは、前記基板の厚さより深くてもよい。
【0019】
本発明の一実施形態において、前記発光構造体は、前記基板上に順次積層され、互いに異なる波長帯域の光を出射し、光出射領域が互いに重畳する複数のエピタキシャルスタックを含んでもよい。
【0020】
本発明の一実施形態において、前記複数個のエピタキシャルスタックは、第１光を出射する第１エピタキシャルスタックと、前記第１エピタキシャルスタック上に設けられ、前記第１光と異なる波長帯域の第２光を出射する第２エピタキシャルスタックと、前記第２エピタキシャルスタック上に設けられ、前記第１及び第２光と異なる波長帯域の第３光を出射する第３エピタキシャルスタックとを含んでもよい。
【0021】
前記第１乃至第３エピタキシャルスタックのそれぞれは、ｐ型半導体層、前記ｐ型半導体層の上に設けられた活性層、及び前記活性層の上に設けられたｎ型半導体層を含んでもよい。
【0022】
本発明の一実施形態において、前記各バンプ電極は、前記第１エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第１バンプ電極、前記第２エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第２バンプ電極、前記第３エピタキシャルスタックのｎ型半導体層に連結された第３バンプ電極、及び前記第１乃至第３エピタキシャルスタックのｐ型半導体層に連結された第４バンプ電極を含んでもよい。
【0023】
本発明の一実施形態において、前記各外側電極は、前記第１乃至第４バンプ電極にそれぞれ連結された第１乃至第４外側電極を含んでもよい。
【0024】
本発明の一実施形態において、前記各連結電極は、前記第１乃至第４外側電極と前記第１乃至第４バンプ電極をそれぞれ１対１で連結する第１乃至第４連結電極を含んでもよい。
【0025】
本発明の一実施形態において、前記第１乃至第４連結電極は、それぞれ前記発光構造体の縁部及び前記ベース基板の前面の一部にわたって設けられてもよい。
【0026】
前記発光素子パッケージは、表示装置の画素として使用されてもよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明の一実施形態によると、簡単な構造を有しながらも製造方法が単純な発光素子パッケージを提供することができる。また、本発明の一実施形態によると、前記発光素子を用いた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施形態に係る発光素子を示した断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る発光素子を示した断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る表示装置の平面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る表示装置を示す構造図である。
【図6】一つの画素を示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。
【図7】一つの画素を示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。
【図8a】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した平面図である。
【図9a】本発明の一実施形態に係る一つの発光素子を示した平面図である。
【図12a】発光素子パッケージを製造する方法を示した平面図である。
【図13a】発光素子パッケージを製造する方法を示した平面図である。
【図14a】発光素子パッケージを製造する方法を示した平面図である。
【図15a】発光素子パッケージを製造する方法を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施形態を図面に例示し、これについて本文で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解するべきである。
【0030】
以下、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施形態をより詳細に説明する。
【0031】
本発明は、発光素子、より詳細には、光を出射する発光素子に関するものである。本発明の発光素子は、光源として多様な装置に採用され得る。
【0032】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子を示した断面図である。
【0033】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子は、順次積層された複数個のエピタキシャルスタック（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｓｔａｃｋｓ）で構成される発光構造体を含む。複数個のエピタキシャルスタックは基板１１上に設けられる。
【0034】
基板１１は、前面及び背面を有する板状で設けられる。
【0035】
複数のエピタキシャルスタックは、２個以上で設けられ、それぞれが互いに異なる波長帯域の光を出射することができる。すなわち、エピタキシャルスタックは、複数個で設けられ、それぞれが互いに同一又は異なるエネルギーバンドを有する。本実施形態では、基板１１上にエピタキシャルスタックが順次積層された３個の層で設けられたことを示したが、複数のエピタキシャルスタックは、基板１１の前面から第３エピタキシャルスタック４０、第２エピタキシャルスタック３０、及び第１エピタキシャルスタック２０の順に積層される。
【0036】
基板１１は、光透過性絶縁材料で形成されてもよい。ここで、基板１１が「光透過性」を有するという意味は、光を全部透過させる透明な場合のみならず、光の一部のみを透過させる半透明又は一部透明な場合を含む。
【0037】
基板１１の材料としては、基板１１の直上に設けられるエピタキシャルスタック、すなわち、第３エピタキシャルスタック４０を成長させることができる成長基板のうち一つが設けられてもよい。この場合、基板１１はサファイア基板であってもよい。しかし、基板１１は、その種類に限定されるものではなく、その上面にエピタキシャルスタックが設けられた形態であって、光透過性及び絶縁性を有するものであれば、サファイア基板以外にも多様な透明絶縁性材料からなり得る。例えば、基板１１の材料としては、ガラス、石英、有機高分子、有機・無機複合材などを挙げることができる。本発明の一実施形態において、基板１１には、個々のエピタキシャルスタックに発光信号及び共通電圧を提供できる配線部がさらに配置されてもよい。このために、基板１１は、プリント回路基板として設けられてもよく、ガラス、シリコン、石英、有機高分子、有機・無機複合材上に配線部及び／又は駆動素子を形成した複合基板として設けられてもよい。
【0038】
各エピタキシャルスタックは、前記基板１１の前面が向いている方向に光を出射する。このとき、一つのエピタキシャルスタックから出射された光は、光路に位置した他のエピタキシャルスタックを透過しながら基板１１の前面が向いている方向に進行する。
【0039】
本実施形態において、第１エピタキシャルスタック２０は第１光Ｌ１を出射し、第２エピタキシャルスタック３０は第２光Ｌ２を出射し、第３エピタキシャルスタック４０は第３光Ｌ３を出射することができる。ここで、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、互いに同一の光であってもよく、または互いに異なる光であってもよい。本発明の一実施形態において、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、可視光線波長帯域のカラー光であってもよい。
【0040】
本発明の一実施形態において、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、順次的に長い波長を有する互いに異なる波長帯域の光であってもよい。すなわち、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、互いに異なる波長帯域を有してもよく、第１光Ｌ１から第３光Ｌ３に行くほど低いエネルギーを有する長波長帯域の光であってもよい。本実施形態において、第１光Ｌ１は青色光で、第２光Ｌ２は緑色光で、第３光Ｌ３は赤色光であってもよい。
【0041】
しかし、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、順次、短い波長を有する互いに異なる波長帯域の光であってもよい。例えば、第１光Ｌ１は赤色光で、第２光Ｌ２は緑色光で、第３光Ｌ３は青色光であってもよい。又は、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、順序を定めず配置された互いに異なる波長帯域の光であってもよい。例えば、第１光Ｌ１は緑色光で、第２光Ｌ２は青色光で、第３光Ｌ３は赤色光であってもよい。また、第１乃至第３光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の全てが異なる波長帯域を有する必要はなく、このうち少なくとも２種の光が互いに同一の波長帯域を有してもよい。
【0042】
各エピタキシャルスタックの側面、すなわち、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の側面には絶縁膜８０が設けられてもよい。絶縁膜８０は、各エピタキシャルスタックの側面のみをカバーしたり、これに加えて、各エピタキシャルスタックのうち最上部に位置したエピタキシャルスタックの上面の一部をカバーする。絶縁膜８０は、各エピタキシャルスタックのうち最上部に位置したエピタキシャルスタックの上面の少なくとも一部を露出させる開口を有する。
【0043】
絶縁膜８０は、光非透過材料からなってもよく、この場合、各エピタキシャルスタックから出射された光のうち側部方向に向かう光は絶縁膜８０によって反射又は吸収され得る。しかし、絶縁膜８０は、その種類に限定されるものではなく、例えば、光透過材料からなってもよく、この場合、絶縁膜８０が各エピタキシャルスタックのうち最上部に位置したエピタキシャルスタックの上面を露出させなくてもよい。
【0044】
本発明の一実施形態において、各エピタキシャルスタックの側面は、基板１１の一面に対して傾斜した形状を有してもよい。本発明の一実施形態によると、断面上から見ると、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の側面と基板１１の一面とがなす角度は、０度より大きく、９０度より小さくてもよい。本発明の一実施形態によると、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の側面が所定の傾斜を有する場合、絶縁膜８０の形成が容易になる。また、本発明の一実施形態において、各エピタキシャルスタックが所定角度のテーパー形状を有することによって、絶縁膜８０による光反射効果が最大化され得る。
【0045】
前記のような構造を有する本発明の一実施形態に係る発光構造体において、各エピタキシャルスタックには、それぞれ発光信号を印加する信号配線が独立的に連結され、これによって、各エピタキシャルスタックが独立的に駆動する。よって、各エピタキシャルスタックからの光が出射するかどうかが決定されることによって、多様なカラーが実現され得る。また、互いに異なる波長の光を出すエピタキシャルスタックが上下に重畳して形成されるので、狭い面積への形成が可能である。
【0046】
図２は、本発明の一実施形態に係る発光積層体を示した断面図であって、各エピタキシャルスタックが独立して駆動できるようにする配線部を共に示した図である。説明の便宜上、絶縁膜が省略された状態を示した。
【0047】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光積層体において、基板１１上に第３エピタキシャルスタック４０が設けられ、第３エピタキシャルスタック４０上に第２接着層６３を挟んで第２エピタキシャルスタック３０が設けられ、第２エピタキシャルスタック３０上に第１接着層６１を挟んで第１エピタキシャルスタック２０が設けられてもよい。
【0048】
第１及び第２接着層６１、６３は、非導電性材料からなってもよく、光透過性を有する材料を含む。例えば、第１及び第２接着層６１、６３には、光学的に透明な接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）が使用されてもよい。第１及び第２接着層６１、６３をなす材料は、光学的に透明で、且つ安定的に各エピタキシャルスタックを付着できるものであればその種類が限定されるものではない。
【0049】
第３エピタキシャルスタック４０は、下部から上部方向に順次配置されたｎ型半導体層４１、活性層４３、及びｐ型半導体層４５を含む。第３エピタキシャルスタック４０のｎ型半導体層４１、活性層４３、及びｐ型半導体層４５は、赤色光を出射する半導体材料を含んでもよい。第３エピタキシャルスタック４０のｐ型半導体層４５の上部には第３ｐ型コンタクト電極４５ｐが設けられる。
【0050】
ｎ型半導体層４１、活性層４３、及びｐ型半導体層４５は、赤色光を出射する半導体材料を含んでもよい。赤色光を出射する半導体材料としては、アルミニウムガリウムヒ素（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ、ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン（ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄｅ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｉｎｄｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＡｌＧａＩｎＰ）、ガリウムリン（ｇａｌｌｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ、ＧａＰ）などを挙げることができる。しかし、赤色光を出射する半導体材料としては、これに限定されず、多様な他の材料が使用されてもよい。
【0051】
第２エピタキシャルスタック３０は、下部から上部方向に順次配置されたｐ型半導体層３５、活性層３３、及びｎ型半導体層３１を含む。第２エピタキシャルスタック３０のｐ型半導体層３５、活性層３３、及びｎ型半導体層３１は、緑色光を出射する半導体材料を含んでもよい。第２エピタキシャルスタック３０のｐ型半導体層３５の下部には第２ｐ型コンタクト電極３５ｐが設けられる。
【0052】
ｐ型半導体層３５、活性層３３、及びｎ型半導体層３１は、緑色光を出射する半導体材料を含んでもよい。緑色光を出射する材料としては、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、ガリウム窒化物（ＧａＮ）、ガリウムリン化物（ＧａＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）、アルミニウムガリウムリン（ＡｌＧａＰ）などを挙げることができる。しかし、緑色光を出射する半導体材料としては、これに限定されるものではなく、多様な他の材料が使用されてもよい。
【0053】
第１エピタキシャルスタック２０は、下部から上部方向に順次配置されたｐ型半導体層２５、活性層２３、及びｎ型半導体層２１を含む。第１エピタキシャルスタック２０のｐ型半導体層２５、活性層２３、及びｎ型半導体層２１は、青色光を出射する半導体材料を含んでもよい。青色光を出射する材料としては、ガリウム窒化物（ＧａＮ）、インジウムガリウム窒化物（ＩｎＧａＮ）、及びセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）などを含んでもよい。しかし、青色光を出射する半導体材料としては、これに限定されなく、多様な他の材料が使用されてもよい。
【0054】
第１エピタキシャルスタック２０のｐ型半導体層２５の下部には第１ｐ型コンタクト電極２５ｐが設けられてもよい。
【0055】
第１エピタキシャルスタック２０のｎ型半導体層２１の上部には第１ｎ型コンタクト電極２１ｎが設けられてもよい。本発明の一実施形態において、第１ｎ型コンタクト電極２１ｎは、Ａｕ／Ｔｅ合金又はＡｕ／Ｇｅ合金からなってもよい。しかし、これに限定されるものではなく、第１ｎ型コンタクト電極２１ｎは、単一層又は多重層金属からなってもよい。例えば、第１ｎ型コンタクト電極２１ｎには、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｗ、Ｃｕなどの金属又はこれらの合金を含む多様な材料が使用され得る。
【0056】
本実施形態において、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｎ型半導体層２１、３１、４１及びｐ型半導体層２５、３５、４５は、それぞれ単一層であることを示したが、これらの層は、多重層であってもよく、又は超格子層を含んでいてもよい。また、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の活性層は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を含んでもよい。
【0057】
本実施形態において、第１乃至第３ｐ型コンタクト電極２５ｐ、３５ｐ、４５ｐは、光を透過できるように、透明導電性材料からなってもよい。例えば、第１乃至第３ｐ型コンタクト電極２５ｐ、３５ｐ、４５ｐは、それぞれ透明導電性酸化物（ＴＣＯ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ）からなってもよい。透明導電性酸化物は、ＳｎＯ（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩｎＯ２（ｉｎｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などを含んでもよい。
【0058】
本実施形態において、第３ｐ型コンタクト電極４５ｐ、第２ｐ型コンタクト電極３５ｐ及び第１ｐ型コンタクト電極２５ｐには共通配線が連結されてもよい。ここで、共通配線は、共通電圧が印加される配線である。また、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｎ型半導体層２１、３１、４１には発光信号配線がそれぞれ連結されてもよい。ここで、第１エピタキシャルスタック２０のｎ型半導体層２１には、第１ｎ型コンタクト電極２１ｎを介して発光信号配線が連結される。本実施形態において、第１乃至第３ｐ型コンタクト電極２５ｐ、３５ｐ、４５ｐには共通配線を介して共通電圧ＳＣが印加され、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｎ型半導体層２１、３１、４１には発光信号が発光信号配線を介して印加されることによって、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の発光が制御される。ここで、発光信号は、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のそれぞれに対応する第１乃至第３発光信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲを含む。本発明の一実施形態において、第１発光信号ＳＢは青色光、第２発光信号ＳＧは緑色光、第３発光信号ＳＲは赤色光の発光に対応する信号であってもよい。
【0059】
上述した実施形態によると、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０は、各エピタキシャルスタックに印加された発光信号に応じて駆動する。すなわち、第１エピタキシャルスタック２０は第１発光信号ＳＢによって駆動し、第２エピタキシャルスタック３０は第２発光信号ＳＧによって駆動し、第３エピタキシャルスタック４０は第３発光信号ＳＲによって駆動する。ここで、第１、第２及び第３発光信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲは、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０に互いに独立的に印加され、その結果、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のそれぞれが独立して駆動する。発光積層体は、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０から上部方向に出射された第１乃至第３光の組み合わせによって最終的に多様なカラー及び多様な光量の光を提供することができる。
【0060】
上述した実施形態では、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｐ型半導体層２５、３５、４５には共通電圧が印加され、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｎ型半導体層２１、３１、４１には発光信号が印加されることを説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｎ型半導体層２１、３１、４１に共通電圧が印加され、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のｐ型半導体層２５、３５、４５に発光信号が伝送されてもよい。
【0061】
上記のような構造を有する本発明の一実施形態に係る発光積層体は、カラーを実現するにあたり、互いに異なる光が互いに離隔した異なる平面上で実装されるのではなく、互いに異なる光の一部を重畳した領域で実装されるので、発光素子の小型化及び集積化が可能である。既存の技術によると、フルカラーを実現するためには、互いに異なるカラー、例えば、赤色、緑色、及び青色光を実現する発光素子を平面上で互いに離隔するように配置することが一般的である。よって、既存の技術では、各発光素子が平面上に配置されることによって、占める面積が小さくなかった。これに比べて、本発明によると、互いに異なる光を実現する発光素子の一部を一つの領域で重畳させて積層体として設けることによって、既存の発明に比べて著しく小さい面積でフルカラーの実現が可能である。その結果、小さい面積でも高解像度装置の製造が可能である。
【0062】
また、前記のような構造を有する発光積層体において、互いに異なる波長帯域の光を出射する各エピタキシャルスタックではなく、互いに同一の波長帯域の光を出射する各エピタキシャルスタックが積層された場合は、光の強さが多様に制御された発光装置の製造が可能である。
【0063】
これに加えて、既存の発光装置の場合、積層型で製造されたとしても、別途の完成した素子を個別的に形成した後、ワイヤで連結する方式などのように、各発光素子ごとに個別のコンタクト部を形成する方式で製造されることによって、構造が複雑で、製造も容易でなかった。しかし、本発明の一実施形態に係る発光積層体は、一つの基板１１上に多層のエピタキシャルスタックを順次積層した後、多層のエピタキシャルスタックに最小限の工程を通じてコンタクト部を形成し、配線部を連結する。また、個別カラーの発光素子を別々に製造し、これを個別的に実装する既存の表示装置の製造方法に比べて、本発明では、多数個の発光素子の代わりに一つの発光積層体のみを実装すればよいので、製造方法が著しく簡単になる。
【0064】
本発明の一実施形態に係る発光素子には、高純度及び高効率の光を提供するために多様な構成要素が付加的に採用され得る。例えば、本発明の一実施形態に係る発光素子は、相対的に短波長の光が、長波長の光を出射するエピタキシャルスタック側に進行することを遮断するための波長パスフィルターを含んでもよい。
【0065】
本発明の一実施形態に係る発光素子は、高効率の均一な光の提供のために多様な構成要素が付加的に採用され得る。例えば、図示してはいないが、本発明の一実施形態に係る発光素子は、光出射面に多様な凹凸部を有することができる。例えば、本発明の一実施形態に係る発光素子は、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のうち少なくとも一つのｎ型半導体層の上面に形成された凹凸部を有してもよい。
【0066】
本発明の一実施形態において、各エピタキシャルスタックの凹凸部は、選択的に形成されてもよい。例えば、第１エピタキシャルスタック２０上に凹凸部が設けられてもよく、第１及び第３エピタキシャルスタック２０、４０上に凹凸部が設けられてもよく、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０上に凹凸部が設けられてもよい。各エピタキシャルスタックの凹凸部は、各エピタキシャルスタックの発光面に該当するｎ型半導体層の上に設けられてもよい。
【0067】
凹凸部は、光出射効率を高めるためのものであって、多角ピラミッド、半球、ランダムに配置され、粗さを有する面などの多様な形態で設けられ得る。凹凸部は、多様なエッチング工程を通じてテクスチャリングされてもよく、パターニングされたサファイア基板を用いて形成されてもよい。
【0068】
本発明の一実施形態において、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０からの第１乃至第３光は、光の強度において差を有してもよく、このような強度の差は、視認性の差につながり得る。本実施形態では、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の光出射面に選択的に凹凸部を形成することによって発光効率を向上させることができ、その結果、第１乃至第３光の視認性の差を減少させることができる。赤色及び／又は青色カラーに該当する光の場合、緑色カラーに比べて視認性が低くなり得るので、第１エピタキシャルスタック２０及び／又は第３エピタキシャルスタック４０のテクスチャリングを通じて視認性の差を減少させることができる。特に、赤色光の場合は、発光素子の最上部に設けられるので、光の強度が小さくなり得る。この場合、その上面に凹凸部を形成することによって光効率が増加し得る。
【0069】
上述した構造を有する発光素子は、多様なカラーの表現が可能な発光素子であるので、表示装置に画素として採用されてもよい。以下の実施形態では、上述した構造を有する発光素子が表示装置の構成要素として使用されたことを説明する。
【0070】
【0071】
【0072】
表示装置１００は、多様な形状で設けられ得るので、矩形などの直線の辺を含む閉じた形態の多角形、曲線からなる辺を含む円、楕円など、直線及び曲線からなる辺を含む半円、半楕円などの多様な形状で設けられ得る。本発明の一実施形態においては、前記表示装置が矩形の形状で設けられたことを示した。
【0073】
表示装置１００は、映像を表示する複数の画素１１０を有する。各画素１１０のそれぞれは、映像を表示する最小単位である。各画素１１０は、上述した構造の発光素子を含み、白色光及び／又はカラー光を出すことができる。
【0074】
本発明の一実施形態において、各画素は赤色光を出射する第１画素１１０Ｒ、緑色光を出射する第２画素１１０Ｇ、及び青色光を出射する第３画素１１０Ｂを含む。第１乃至第３画素１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂは、上述した発光素子の第３エピタキシャルスタック４０、第２エピタキシャルスタック３０、及び第１エピタキシャルスタック２０にそれぞれ対応し得る。
【0075】
第１乃至第３画素１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂが出射する光は、これに限定されるものではなく、少なくとも二つの画素が互いに同一のカラーの光を出射したり、それぞれ互いに異なる光を出射し、イエロー、マゼンタ、シアンなどのように上述したカラーと異なるカラーの光を出射することもできる。
【0076】
各画素１１０は行列状に配置される。ここで、各画素１１０が行列状に配列されるということは、各画素１１０が行や列に沿って正確に一列に配列される場合のみを意味するのではなく、全体的に行や列に沿って配列されるが、ジグザグ状に配列される場合などのように、細部的な位置が変わり得ることを意味する。
【0077】
図５は、本発明の一実施形態に係る表示装置を示す構造図である。
【0078】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る表示装置１００は、タイミング制御部３５０、走査駆動部３１０、データ駆動部３３０、配線部、及び各画素を含む。ここで、各画素が複数個の画素を含む場合、それぞれの画素は、個別に配線部を介して走査駆動部３１０、データ駆動部３３０などに連結される。
【0079】
タイミング制御部３５０は、外部（一例として、映像データを送信するシステム）から表示装置の駆動に必要な各種制御信号及び映像データを受信する。このようなタイミング制御部３５０は、受信した映像データを再整列した後でデータ駆動部３３０に伝送する。また、タイミング制御部３５０は、走査駆動部３１０及びデータ駆動部３３０の駆動に必要な各走査制御信号及び各データ制御信号を生成し、生成された各走査制御信号及び各データ制御信号をそれぞれ走査駆動部３１０及びデータ駆動部３３０に伝送する。
【0080】
走査駆動部３１０は、タイミング制御部３５０から走査制御信号を受け、これに対応して走査信号を生成する。
【0081】
データ駆動部３３０は、タイミング制御部３５０からデータ制御信号及び映像データを受け、これに対応してデータ信号を生成する。
【0082】
配線部は、多数個の信号配線を含む。配線部は、具体的には、走査駆動部３１０と各画素とを連結する各スキャン配線１３０と、データ駆動部３３０と各画素とを連結する各データ配線１２０とを含む。スキャン配線１３０は、それぞれの画素に連結されてもよく、ここで、それぞれの画素に対応するスキャン配線を第１乃至第３スキャン配線１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ（以下、１３０）と表示する。
【0083】
その他にも、配線部は、タイミング制御部３５０と走査駆動部３１０との間、タイミング制御部３５０とデータ駆動部３３０との間、又はその他の各構成要素間を連結し、該当の信号を伝達する各配線をさらに含む。
【0084】
各スキャン配線１３０は、走査駆動部３１０で生成された走査信号を各画素に提供する。データ駆動部３３０で生成されたデータ信号は各データ配線１２０に出力される。
【0085】
各画素は、各スキャン配線１３０及び各データ配線１２０に接続される。各画素は、各スキャン配線１３０から走査信号が供給されるとき、各データ配線１２０から入力されるデータ信号に対応して選択的に発光する。一例として、各フレーム期間の間、それぞれの画素は、入力を受けたデータ信号に相当する輝度で発光する。ブラック輝度に相当するデータ信号を受けた各画素は、該当のフレーム期間の間、非発光となることによってブラックを表示する。
【0086】
本発明の一実施形態において、各画素は、パッシブ型又はアクティブ型で駆動し得る。表示装置がアクティブ型で駆動する場合、表示装置は、走査信号及びデータ信号の他にも、第１及び第２画素電源をさらに受けて駆動し得る。
【0087】
図６は、一つの画素を示す回路図であって、パッシブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。ここで、画素は、各画素のうち一つ、例えば、赤色画素、緑色画素、及び青色画素のうち一つであってもよく、本実施形態では、第１画素１１０Ｒを示す。第２及び第３画素も第１画素と実質的に同一の方式で駆動し得るので、第２及び第３画素の回路図に対する説明は省略する。
【0088】
図６を参照すると、第１画素１１０Ｒは、スキャン配線１３０とデータ配線１２０との間に接続される発光素子１５０を含む。発光素子１５０は、第１エピタキシャルスタック２０に対応する。第１エピタキシャルスタック２０は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にしきい電圧以上の電圧が印加されるとき、印加された電圧の大きさに相当する輝度で発光する。すなわち、第１スキャン配線１３０Ｒに印加される走査信号及び／又はデータ配線１２０に印加されるデータ信号の電圧を調節することによって、第１画素１１０Ｒの発光を制御することができる。
【0089】
図７は、第１画素を示す回路図であって、アクティブ型表示装置を構成する画素の一例を示した回路図である。
【0090】
表示装置がアクティブ型である場合、第１画素１１０Ｒは、走査信号及びデータ信号の他にも、第１及び第２画素電源ＥＬＶＤＤ、ＥＬＶＳＳをさらに受けて駆動し得る。
【0091】
図７を参照すると、第１画素１１０Ｒは、発光素子１５０と、これに接続されるトランジスタ部とを含む。
【0092】
発光素子１５０は、第１エピタキシャルスタック２０に対応し、発光素子１５０のｐ型半導体層は、トランジスタ部を経由して第１画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、ｎ型半導体層は、第２画素電源ＥＬＶＳＳに接続されてもよい。第１画素電源ＥＬＶＤＤ及び第２画素電源ＥＬＶＳＳは、互いに異なる電位を有してもよい。一例として、第２画素電源ＥＬＶＳＳは、第１画素電源ＥＬＶＤＤの電位よりも発光素子のしきい電圧以上低い電位を有してもよい。このような発光素子のそれぞれは、トランジスタ部によって制御される駆動電流に相当する輝度で発光する。
【0093】
本発明の一実施形態によると、トランジスタ部は、第１及び第２トランジスタＭ１、Ｍ２及びストレージキャパシタＣｓｔを含む。但し、トランジスタ部の構造は、図７に示した実施形態に限定されない。
【0094】
第１トランジスタＭ１（スイッチングトランジスタ）のソース電極はデータ配線１２０に接続され、ドレイン電極は第１ノードＮ１に接続される。そして、第１トランジスタのゲート電極は第１スキャン配線１３０Ｒに接続される。このような第１トランジスタは、第１スキャン配線１３０Ｒから第１トランジスタＭ１がオンになり得る電圧の走査信号が供給されるときにオンになり、データ配線１２０と第１ノードＮ１とを電気的に連結する。このとき、データ配線１２０には該当のフレームのデータ信号が供給され、これによって、第１ノードＮ１にデータ信号が伝達される。第１ノードＮ１に伝達されたデータ信号はストレージキャパシタＣｓｔに充電される。
【0095】
第２トランジスタＭ２（駆動トランジスタ）のソース電極は第１画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、ドレイン電極は発光素子のｎ型半導体層に接続される。そして、第２トランジスタＭ２のゲート電極は第１ノードＮ１に接続される。このような第２トランジスタＭ２は、第１ノードＮ１の電圧に対応して発光素子に供給される駆動電流の量を制御する。
【0096】
ストレージキャパシタＣｓｔの一電極は第１画素電源ＥＬＶＤＤに接続され、他の電極は第１ノードＮ１に接続される。このようなストレージキャパシタＣｓｔは、第１ノードＮ１に供給されるデータ信号に対応する電圧を充電し、次のフレームのデータ信号が供給されるまで充電された電圧を維持する。
【0097】
便宜上、図７では、二つのトランジスタを含むトランジスタ部を示した。しかし、本発明は、これに限定されなく、トランジスタ部の構造を多様に変更して実施可能である。例えば、トランジスタ部は、さらに多くのトランジスタやキャパシタなどを含んでもよい。また、本実施形態において、第１及び第２トランジスタ、ストレージキャパシタ、及び各配線の具体的な構造を示してはいないが、第１及び第２トランジスタ、ストレージキャパシタ、及び各配線は、本発明の実施形態に係る回路を実現する限度内で多様な形態で設けられ得る。
【0098】
上述した画素は、本発明の概念から逸脱しない限度内で多様な構造で実現可能であり、具体的には、次のようなパッケージ構造で実現され得る。以下では、パッシブマトリックスタイプの画素がパッケージで実現された実施形態を一例として説明する。
【0099】
【0100】
図８ａ及び図８ｂにおいて、説明の便宜上、素子が単純化された形態を示し、後述する第１乃至第４バンプ電極も、平らな発光素子上に形成されたものに単純化して示した。特に、発光素子は、上面が平らなものとして示したが、上面に段差及び／又は傾斜がある構造であってもよい。発光構造体による具体的な構成は、図９ａ乃至図９ｃに示した。
【0101】
図８ａ及び図８ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、ベース基板９１、ベース基板９１上に設けられた各外側電極、ベース基板９１上に設けられた発光素子１０ＵＴ、及び発光素子１０ＵＴと各外側電極とを連結する各連結電極を含む。
【0102】
ベース基板９１は、全体的に発光構造体１０及び基板１１を支持し、発光構造体１０を外部装置と連結するためのものである。
【0103】
ベース基板９１は、四角形の板状で設けられてもよい。ベース基板９１は、ベース基板９１の中心部に位置し、上面から下面方向に陥没した第１凹部ＯＰ１を有してもよい。第１凹部ＯＰ１は、前記ベース基板９１の一部が除去されて形成された底面及び側壁によって定義され得る。
【0104】
第１凹部ＯＰ１は、発光素子１０ＵＴの形状及び大きさ、特に、発光素子１０ＵＴの基板１１の形状及び大きさに対応して形成され、発光素子１０ＵＴがベース基板９１の第１凹部ＯＰ１に容易に挿入されるように基板１１の大きさと実質的に同じかそれより少し大きく設けられ得る。本発明の一実施形態において、発光素子１０ＵＴ及び第１凹部ＯＰ１が平面上から見ると四角形の形状を有することを一例として説明する。
【0105】
発光素子１０ＵＴは、基板１１及び発光構造体１０を含む。発光構造体１０は、上述した各エピタキシャルスタックと、各エピタキシャルスタックに連結された各バンプ電極とを含む。各バンプ電極は、各エピタキシャルスタックに電気的に連結され、少なくとも一部が基板１１上に配置される。本発明の一実施形態において、各バンプ電極は、発光素子１０ＵＴの各基板１１の各コーナー部に設けられてもよく、互いに隣接した各バンプ電極同士は互いに離隔してもよい。各バンプ電極は、四角形の各コーナー側に設けられた第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐを含んでもよい。本発明の一実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、光出射領域ＥＡと重畳しないように設けられる。各エピタキシャルスタックと第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐとの電気的連結関係は、後で詳細に説明する。
【0106】
ベース基板９１には、発光素子１０ＵＴ、すなわち、基板１１及び発光構造体１０の一部が板状のベース基板９１内に埋め込まれてもよい。本発明の一実施形態において、発光素子１０ＵＴのうち基板１１は、ベース基板９１の第１凹部ＯＰ１内に配置される。これによって、基板１１の背面及び側面がベース基板９１によって取り囲まれる。本実施形態において、基板１１の厚さＨ１とベース基板９１の第１凹部ＯＰ１の深さＨ２は実質的に互いに同一の値を有してもよい。基板１１の厚さＨ１と第１凹部ＯＰ１の深さＨ２が実質的に同一であるので、基板１１の上面とベース基板９１の上面は互いに同一の平面上に配置され得る。
【0107】
ここで、発光素子１０ＵＴの基板１１とベース基板９１との間には接着剤（図示せず）が設けられてもよく、接着剤によって発光素子１０ＵＴとベース基板９１とが互いに堅固に接着され得る。接着剤が設けられる場合、基板１１の厚さは、接着剤の厚さを考慮して設定され得る。例えば、接着剤が設けられたとしても、基板１１の上面とベース基板９１の上面が互いに一致するように、基板１１の厚さは、接着剤が設けられないときより小さく設定されてもよい。
【0108】
接着剤としては、多様な材料、例えば、アクリル系高分子、ニトリル系高分子、シリコンゴム、ブチルゴム、スチレンブロック共重合体、ビニルエーテル系高分子、ウレタン高分子、エポキシ高分子などが使用されてもよい。接着剤は、光学的に透明なものが使用されてもよいが、ホワイトカラー、ブラックカラー、又はそれ以外のカラーからなってもよい。接着剤のカラーは、発光素子１０ＵＴからの光が上部方向に最大限進行できるように上部方向に光を反射させる物質からなってもよく、下部方向への光を遮断できるように光を吸収又は遮断する物質からなってもよい。また、接着剤は、上部方向への光の抽出効率性を高めるために、その内部に蛍光体を含んでもよい。蛍光体は、発光素子１０ＵＴからの光をユーザーが必要とする光の波長帯域の光に変換させる光変換層として使用されてもよい。
【0109】
ベース基板９１上には各外側電極が設けられる。各外側電極は、外部の装置と連結されるための各配線である。各外側電極は、発光素子１０ＵＴとの電気的な連結が必要な構成要素に対応する個数で設けられてもよい。各外側電極には追加的な各配線がさらに連結されてもよく、追加的な各配線は外部の装置と電気的に連結されてもよい。
【0110】
各外側電極は、多様な形状で多様な位置に設けられ得る。本発明の一実施形態において、各外側電極は、ベース基板９１が四角形で設けられる場合、ベース基板９１の各コーナーに設けられてもよく、互いに隣接した各外側電極同士は互いに離隔してもよい。各外側電極は、第１凹部ＯＰ１が形成された位置には設けられず、第１凹部ＯＰ１が形成された位置では一側が除去された面取り形態で設けられる。
【0111】
本発明の一実施形態において、各外側電極は、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬを含んでもよい。第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬは、それぞれ第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐに連結できるように互いに隣接した位置に設けられる。すなわち、第１外側電極２０ＦＬは第１バンプ電極２０ｂｐに隣接した位置に、第２外側電極３０ＦＬは第２バンプ電極３０ｂｐに隣接した位置に、第３外側電極４０ＦＬは第３バンプ電極４０ｂｐに隣接した位置に、第４外側電極５０ＦＬは第４バンプ電極５０ｂｐに隣接した位置に設けられる。
【0112】
本発明の一実施形態において、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬと第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、実質的に互いに同一の平面上に設けられてもよく、又は、完全に同一の平面上に設けられないとしても、その高さの差が大きくないためほぼ同一の平面に見える程度に設けられてもよい。
【0113】
ベース基板９１上には第１絶縁部材９３が設けられる。第１絶縁部材９３は、第１凹部ＯＰ１を除いたベース基板９１上に設けられる。第１絶縁部材９３は、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐが形成された領域と隣接した領域で第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬの一部を露出させる第２凹部ＯＰ２を有する。各第２凹部ＯＰ２は、前記第１絶縁部材９３の一部が除去されて形成された側壁及び露出した各外側電極の上面によって定義され得る。第２凹部ＯＰ２は、第１絶縁部材９３の上側方向及び露出した各外側電極に対応する各バンプ電極側に開放された形状を有する。例えば、各第２凹部ＯＰ２のうち第１外側電極２０ＦＬを露出させる第２凹部は、第１絶縁部材９３の上側方向及び第１バンプ電極２０ｂｐ側に開放された形状を有する。
【0114】
発光素子１０ＵＴ上には第２絶縁部材９０が設けられる。第２絶縁部材９０は、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬと隣接した領域で第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの一部を露出させる第３凹部ＯＰ３を有する。各第３凹部ＯＰ３は、第２絶縁部材９０の上側方向及び露出した各バンプ電極に対応する各外側電極側に開放された形状を有する。例えば、各第３凹部ＯＰ３のうち第３バンプ電極４０ｂｐを露出させる第３凹部は、第２絶縁部材９０の上側方向及び第２外側電極３０ＦＬ側に開放された形状を有する。
【0115】
また、第２絶縁部材９０は、光出射領域ＥＡを除いた発光素子１０ＵＴ上に設けられる。このために、第２絶縁部材９０は、各エピタキシャルスタックのうち最上端部に位置したエピタキシャルスタックの上面を露出させる開口ＯＰを有し、開口ＯＰによって露出した部分が光出射領域ＥＡになる。本実施形態において、光出射領域ＥＡは円形であってもよい。しかし、光出射領域ＥＡの形状は、これに限定されなく、多様な形状、例えば、多角形、少なくとも一つの直線及び曲線からなる閉じられた図形、及び曲線からなる閉じられた図形のうちいずれか一つであってもよい。
【0116】
第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３によって露出した各外側電極及び各バンプ電極上には、各外側電極と各バンプ電極とを連結する各連結電極が設けられる。各連結電極は、第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅを含んでもよく、それぞれ対応する各外側電極と各バンプ電極とを電気的に連結する。より詳細には、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬと第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐとの間には、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬと第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐとをそれぞれ１対１で連結するための第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅが設けられてもよい。第１連結電極２０ｃｅは、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３のうち第１外側電極２０ＦＬ及び第１バンプ電極２０ｂｐが露出した部分に設けられる。第１外側電極２０ＦＬ及び第１バンプ電極２０ｂｐ上に一体になった第１連結電極２０ｃｅが設けられることによって、第１外側電極２０ＦＬと第１バンプ電極２０ｂｐとが互いに連結される。第２連結電極３０ｃｅは、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３のうち第２外側電極３０ＦＬ及び第２バンプ電極３０ｂｐが露出した部分に設けられる。第２外側電極３０ＦＬ及び第２バンプ電極３０ｂｐ上に一体になった第２連結電極３０ｃｅが設けられることによって、第２外側電極３０ＦＬと第２バンプ電極３０ｂｐとが互いに連結される。同一の形態で、第３連結電極４０ｃｅを介して第３外側電極４０ＦＬと第３バンプ電極４０ｂｐとが互いに連結され、第４連結電極５０ｃｅを介して第４外側電極５０ＦＬと第４バンプ電極５０ｂｐとが互いに連結される。
【0117】
本発明の一実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐと第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬは、互いに第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅによって安定的に連結できるように実質的に互いに同一の平面上に配置されてもよい。ここで、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐと第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬの全てが同一の平面である必要はなく、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐ及び第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬのうち互いに隣接したバンプ電極と外側電極が互いに同一の平面上にあればよい。各連結電極のための導電性材料がシルクスクリーンなどの印刷を通じて第２及び第３開口ＯＰ２、ＯＰ３を介して露出した各バンプ電極及び各外側電極上に形成され、前記導電性材料が硬化されることによって各連結電極が製造される。これは、互いに隣接したバンプ電極と外側電極の高さが異なる場合、各連結電極の接着力が低下され得るためである。
【0118】
本発明の一実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐと第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬは、光出射領域ＥＡと重畳しないように光出射領域ＥＡを除いた外側部分で第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅによって連結される。すなわち、第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅは光出射領域ＥＡと重畳しない。
【0119】
各連結電極が設けられた第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３内にはカバー部材９５が充填されてもよい。また、第１凹部ＯＰ１と発光素子１０ＵＴとの間の空間にもカバー部材９５が充填され得る。
【0120】
本発明の一実施形態において、ベース基板９１、第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、及びカバー部材９５のうち少なくとも一つは光遮断材料からなってもよい。ベース基板９１、第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、及びカバー部材９５のうち少なくとも一つが光遮断材料からなることによって、互いに隣接した二つの発光素子パッケージ間の光の混色を防止することもできる。また、これを通じて、各発光素子パッケージから出射された光は、ベース基板９１の前面が向いている方向への光の進行が最大化され、それ以外の方向、例えば、ベース基板９１の側面が向いている方向や背面が向いている方向への光の進行が最大限防止される。本発明の一実施形態では、ベース基板９１、第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、及びカバー部材９５の全てが光遮断材料からなってもよい。
【0121】
これに加えて、ベース基板９１上に、第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、又はカバー部材９５などが設けられることによって、発光素子パッケージの剛性が増加するという効果を得ることができる。特に、カバー部材９５の場合、第１凹部ＯＰ１、第２凹部ＯＰ２及び第３凹部ＯＰ３に形成された内部空間を充填して硬化され得るので、ベース基板９１、第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、及びカバー部材９５の間の接着力を増加させるという効果があり得る。その結果、全体の発光素子パッケージの剛性がさらに増加する。
【0122】
本発明の一実施形態において、ベース基板９１上に配置される第１絶縁部材９３、第２絶縁部材９０、及びカバー部材９５のうち少なくとも一つは有機高分子材料からなってもよいが、その材料は限定されない。
【0123】
本発明の一実施形態において、各外側電極は、発光素子１０ＵＴの外側に、発光素子１０ＵＴの各バンプ電極より広い面積で形成され得るので、その後、各外側電極に直接又は別途の各配線を介して外部装置が容易に連結され得る。例えば、発光素子１０ＵＴには、発光信号を提供する第１乃至第３発光信号配線と、共通電圧を提供する共通配線とが連結されてもよい。本実施形態において、第１乃至第３発光信号配線は第１乃至第３スキャン配線に、共通配線はデータ配線にそれぞれ対応し得る。
【0124】
各外側電極に別途の各配線が直接連結される場合、別途の配線との連結のために第１絶縁部材９３の一部が除去され、別途の開口がさらに形成されてもよい。
【0125】
ここで、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、発光素子１０ＵＴの縁部に近い領域、特に、発光素子１０ＵＴのコーナー部分に設けられてもよく、これを通じて、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬに連結されることによって、光出射領域ＥＡを確保しながらも第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐに外部配線を直接連結する場合に比べて断線の可能性が減少する。
【0126】
上述したような本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、ベース基板上に実装された発光素子が、ベース基板の前面が向いている方向に光を出射する。これによって、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージでは、ベース基板の背面が向いている方向に光を出射する既存の発明とは異なり、発光素子から出射された光がベース基板を経ることなく直ぐ上部方向に出射する。その結果、発光素子から出射された光の出射効率が増加する。また、ベース基板が光遮断材料、例えば、ブラックカラー材料からなることによって、互いに隣接した各発光素子間の混色が減少するだけでなく、コントラストも向上し得る。
【0127】
本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、ベース基板上に発光素子が実装される形態で設けられるので、発光素子に欠陥が発生したときにリペアが容易になるという長所を有する。ベース基板の第１凹部内には、第１凹部の深さと事実上同一の厚さを有する発光素子が配置される。これによって、ベース基板の上面と発光素子の上面が事実上同一の平面上に位置し、各連結電極が発光素子の上面及びベース基板の上面（すなわち、その同一の平面上）に形成される。発光素子に欠陥がある場合、この各連結電極にレーザーなどを印加した後、前記第１凹部から発光素子を上部方向に容易にピックアップして除去することができる。
【0128】
本発明の一実施形態によると、発光素子は、ベース基板の背面が向いている方向ではない前面が向いている方向に光を出射する。このために、発光素子では、ベース基板と接する側に基板が設けられ、発光構造体が基板を挟んでベース基板と離隔する。発光素子に欠陥が発生する場合、欠陥がある発光素子を下部でイジェクトピンを用いて上部方向に加圧する方式で分離できるが、本発明の一実施形態に係る発光素子では、イジェクトピンで発光素子パッケージを下部から上部方向に加圧したとしても、下部側に基板が配置されているので、発光構造体の破損が著しく減少する。よって、欠陥が発生した発光素子を発光素子パッケージから破損なく除去した後、欠陥がない発光素子をその場所に配置することによって発光素子パッケージを容易にリペアすることができる。
【0129】
本発明の一実施形態において、発光素子は多様な形態で実現され得る。図９ａは、本発明の一実施形態に係る一つの発光素子を示した平面図で、図９ｂ及び図９ｃは、それぞれ図９ａのＡ－Ａ’線及びＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。
【0130】
図９ａ、図９ｂ及び図９ｃを参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子は、平面上から見ると、複数のエピタキシャルスタックが積層された光出射領域を有する。本発明の一実施形態において、各第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のいずれの極性の半導体層に共通電圧を印加するのかによって積層構造が変わり得る。以下では、ｐ型半導体層に共通電圧を印加する実施形態を一例として説明する。
【0131】
複数のエピタキシャルスタックは、基板１１上に積層された第３エピタキシャルスタック４０、第２エピタキシャルスタック３０、及び第１エピタキシャルスタック２０を含む。
【0132】
第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のそれぞれは、ｐ型半導体層、前記ｐ型半導体層の上に設けられた活性層、及び前記活性層の上に設けられたｎ型半導体層を含む。すなわち、第１エピタキシャルスタック２０は、第１ｐ型半導体層２５、第１ｐ型半導体層２５上に設けられた第１活性層２３、及び第１活性層２３上に設けられた第１ｎ型半導体層２１を含む。第２エピタキシャルスタック３０は、第２ｐ型半導体層３５、第２ｐ型半導体層３５上に設けられた第２活性層３３、及び第２活性層３３上に設けられた第２ｎ型半導体層３１を含む。第３エピタキシャルスタック４０は、第３ｎ型半導体層４１、第３ｎ型半導体層４１上に設けられた第３活性層４３、及び第３活性層４３上に設けられた第３ｐ型半導体層４５を含む。
【0133】
第３エピタキシャルスタック４０の第３ｐ型半導体層４５上には、第３ｐ型半導体層４５と直接接触する第３ｐ型コンタクト電極４５ｐ、第２接着層６３、及び第２ｐ型コンタクト電極３５ｐが順次設けられる。第２ｐ型コンタクト電極３５ｐは、第２エピタキシャルスタック３０の第２ｐ型半導体層３５と直接接触する。
【0134】
第２エピタキシャルスタック３０の第２ｎ型半導体層３１上には、第１接着層６１及び第１ｐ型コンタクト電極２５ｐが順次設けられる。第１ｐ型コンタクト電極２５ｐは、第１エピタキシャルスタック２０の第１ｐ型半導体層２５と直接接触する。
【0135】
第１エピタキシャルスタック２０の第１ｎ型半導体層２１上には第１ｎ型コンタクト電極２１ｎが設けられる。
【0136】
第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０が積層された基板１１上には単層又は多層の絶縁膜が設けられる。本発明の一実施形態において、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の側面及び上面の一部には、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の積層体をカバーする第１絶縁膜８１及び第２絶縁膜８３が設けられる。第１及び／又は第２絶縁膜８１、８３は、多様な有／無機絶縁性材料からなってもよく、その材料や形態は限定されない。例えば、第１及び／又は第２絶縁膜８１、８３は、ＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）として設けられてもよい。また、第１及び／又は第２絶縁膜８１、８３は、ブラックカラーの有機高分子膜であってもよい。本発明の一実施形態において、図示してはいないが、第１及び／又は第２絶縁膜８１、８３上には、フローティングされた金属反射膜がさらに設けられてもよい。本発明の一実施形態において、絶縁膜は、屈折率が互いに異なる二つの層以上の絶縁膜を蒸着することによって形成することができる。
【0137】
画素には、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０に配線部を連結するためのコンタクト部が設けられる。コンタクト部は、第１エピタキシャルスタック２０に発光信号を提供するための第１コンタクト部２０Ｃ、第２エピタキシャルスタック３０に発光信号を提供するための第２コンタクト部３０Ｃ、第３エピタキシャルスタック４０に発光信号を提供するための第３コンタクト部４０Ｃ、及び第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０に共通電圧を印加するための第４コンタクト部５０Ｃを含む。
【0138】
本発明の一実施形態において、第１乃至第４コンタクト部２０Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、５０Ｃは、平面上から見ると、多様な位置に設けられ得る。例えば、本発明の一実施形態において、発光素子が四角形状を有する場合、第１乃至第４コンタクト部２０Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、５０Ｃは、四角形の各コーナーに対応する領域に配置されてもよい。このとき、コンタクト部は、光出射領域と重畳しなくてもよい。しかし、第１乃至第４コンタクト部２０Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、５０Ｃの位置は、これに限定されなく、発光素子の形状によって多様に変更され得る。
【0139】
第１乃至第４コンタクト部２０Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、５０Ｃは、それぞれ第１乃至第４パッド２０ｐｄ、３０ｐｄ、４０ｐｄ、５０ｐｄ、及び第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐを含んでもよい。
【0140】
第１乃至第４パッド２０ｐｄ、３０ｐｄ、４０ｐｄ、５０ｐｄのそれぞれは互いに離隔して絶縁される。
【0141】
第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐのそれぞれは互いに離隔して絶縁される。第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐのそれぞれの一部は、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の縁部にわたって形成されてもよく、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の外側に延長され、基板の直上に設けられてもよい。第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の活性層２３、３３、４３の各側面のうち少なくとも一部をカバーすることができる。第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐが第１乃至第３エピタキシャルスタックの各側面のうち少なくとも一部をカバーすることによって、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０から発生した熱が第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐを介して容易に排出され得る。このように、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの放熱効果により、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の劣化が減少し得る。
【0142】
第１コンタクト部２０Ｃは、互いに電気的に連結される第１パッド２０ｐｄ及び第１バンプ電極２０ｂｐを含む。第１パッド２０ｐｄは、第１エピタキシャルスタック２０の第１ｎ型コンタクト電極２１ｎ上に設けられ、第１絶縁膜８１に設けられた第１コンタクトホール２０ＣＨを介して第１ｎ型コンタクト電極２１ｎに連結される。第１バンプ電極２０ｂｐは、少なくとも一部が第１パッド２０ｐｄと重畳する。第１バンプ電極２０ｂｐは、第１パッド２０ｐｄと重畳した領域で第２絶縁膜８３を挟んで第１スルーホール２０ｃｔを介して第１パッド２０ｐｄと連結される。ここで、第１パッド２０ｐｄと第１バンプ電極２０ｂｐは、互いに同一の形状で設けられ、完全に重畳し得る。しかし、第１パッド２０ｐｄと第１バンプ電極２０ｂｐは、その形状に限定がなく、互いに異なる形状及び大きさを有してもよい。
【0143】
第２コンタクト部３０Ｃは、互いに電気的に連結される第２パッド３０ｐｄ及び第２バンプ電極３０ｂｐを含む。第２パッド３０ｐｄは、第２エピタキシャルスタック３０の第２ｎ型半導体層３１上に設けられ、第１絶縁膜８１に形成された第２コンタクトホール３０ＣＨを介して第２ｎ型半導体層３１に連結される。第２バンプ電極３０ｂｐは、少なくとも一部が第２パッド３０ｐｄと重畳する。第２バンプ電極３０ｂｐは、第２パッド３０ｐｄと重畳した領域で第２絶縁膜８３を挟んで第２スルーホール３０ｃｔを介して第２パッド３０ｐｄと連結される。
【0144】
第３コンタクト部４０Ｃは、互いに電気的に連結される第３パッド４０ｐｄ及び第３バンプ電極４０ｂｐを含む。第３パッド４０ｐｄは、第３エピタキシャルスタック４０の第３ｎ型半導体層４１上に設けられ、第１絶縁膜８１に形成された第３コンタクトホール４０ＣＨを介して第３ｎ型半導体層４１に連結される。第３バンプ電極４０ｂｐは、少なくとも一部が第３パッド４０ｐｄと重畳する。第３バンプ電極４０ｂｐは、第３パッド４０ｐｄと重畳した領域で第２絶縁膜８３を挟んで第３スルーホール４０ｃｔを介して第３パッド４０ｐｄと連結される。
【0145】
第４コンタクト部５０Ｃは、互いに電気的に連結される第４パッド５０ｐｄ及び第４バンプ電極５０ｂｐを含む。第４パッド５０ｐｄは、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の第１乃至第３ｐ型コンタクト電極２５ｐ、３５ｐ、４５ｐ上に設けられた第１サブコンタクトホール５０ＣＨａ及び第２サブコンタクトホール５０ＣＨｂを介してそれぞれ第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の第１乃至第３ｐ型半導体層２５、３５、４５に連結される。より詳細には、第４パッド５０ｐｄは、第１ｐ型コンタクト電極２５ｐ上に設けられた第１サブコンタクトホール５０ＣＨａを介して第１ｐ型コンタクト電極２５ｐと連結され、第２及び第３ｐ型コンタクト電極３５ｐ、４５ｐ上に設けられた第２サブコンタクトホール５０ＣＨｂを介して第２及び第３ｐ型コンタクト電極３５ｐ、４５ｐに同時に連結される。ここで、第２及び第３ｐ型コンタクト電極３５ｐ、４５ｐにそれぞれ個別的にコンタクトホールを形成する工程の代わりに、一つの第２サブコンタクトホール５０ＣＨｂを介して第２及び第３ｐ型コンタクト電極３５ｐ、４５ｐに同時に連結できるので、発光素子の製造工程が単純化されるだけでなく、各コンタクトホールが素子内で占める面積が減少し得る。第４バンプ電極５０ｂｐは、少なくとも一部が第４パッド５０ｐｄと重畳する。第４バンプ電極５０ｂｐは、第４パッド５０ｐｄと重畳した領域で第２絶縁膜８３を挟んで第４スルーホール５０ｃｔを介して第４パッド５０ｐｄと連結される。
【0146】
本実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、発光構造体の第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０の外側に延長された形態で設けられ、平面上から見ると、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０と重畳しない領域では基板の直上に配置される。
【0147】
本実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、平面上から見ると、同一の形状及び面積で提供できるが、その形状及び面積に限定がなく、多様な形状及び面積を有することができる。
【0148】
本実施形態において、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、少なくとも一部が基板１１の直上に形成され、基板１１と同一の平面上に配置された第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬに連結される。しかし、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、その位置に限定がなく、基板１１上ではない第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０のうちいずれか一つの上にその一部が配置されてもよい。
【0149】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る発光素子パッケージを示した図であって、図８ａのＡ－Ａ’線に沿った断面図である。図１１ａは、図１０に該当する一つの発光素子を示した平面図で、図１１ｂ及び図１１ｃは、それぞれ図１１ａのＡ－Ａ’線及びＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。
【0150】
図１０、図１１ａ乃至図１１ｃを参照すると、各バンプ電極の一部は、前記発光構造体上に設けられてもよい。例えば、図示したように、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの少なくとも一部が第３エピタキシャルスタック４０上に形成されてもよい。
【0151】
本実施形態において、第１乃至第３エピタキシャルスタック２０、３０、４０及び第１乃至第４パッド電極２０ｐｄ、３０ｐｄ、４０ｐｄ、５０ｐｄの構造は、上述した各実施形態と実質的に同一であるが、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの位置は異なってもよい。すなわち、上述した実施形態では、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐが発光構造体の外側に延長され、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの一部が基板１１の直上にも設けられたが、本実施形態では、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの全てが各発光構造体上に設けられる。この場合、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐは、基板１１の直上に設けられる場合よりも上側にさらに高い位置に配置される。
【0152】
本発明の一実施形態において、各連結電極を用いて各外側電極と各バンプ電極とを容易に連結するためには、各外側電極と各バンプ電極が実質的に同一の高さを有することが好ましい。これによって、本実施形態と同様に、各バンプ電極が基板１１上ではない各エピタキシャルスタックのうちいずれか一つの上に設けられる場合、各バンプ電極が設けられた平面が、各外側電極が設けられた平面と実質的に同一の平面になるように第１凹部ＯＰ１の深さを調節することができる。例えば、基板１１の厚さＨ１は、第１凹部の深さＨ２より小さく形成される。第１凹部ＯＰ１の深さは、各バンプ電極が設けられた各エピタキシャルスタックの位置を考慮した上で、基板１１の厚さＨ１より大きい値に設定されてもよい。
【0153】
上述した構造を有する発光素子パッケージは、各外側電極が形成されたベース基板及び発光素子をそれぞれ準備し、発光素子をベース基板に配置した後、各外側電極と発光素子とを電気的に連結する形態で製造されてもよい。これに対しては、図面を参照して詳細に説明する。
【0154】
図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、及び図１５ａは、発光素子パッケージを製造する方法を示した平面図であって、図１２ｂ、図１３ｂ、図１４ｂ、及び図１５ｂ乃至図１５ｄは、図１２ａ、図１３ａ、図１４ａ、及び図１５ａの平面図に対応する断面図である。
【0155】
図１２ａ及び図１２ｂを参照すると、発光素子１０ＵＴが準備される。以下で開示した各工程によって基板上に発光構造体を形成することによって発光素子１０ＵＴが製造される。発光構造体１０は、基板１１上に第３エピタキシャルスタック、第２エピタキシャルスタック、及び第１エピタキシャルスタックを順次形成し、第１乃至第３エピタキシャルスタックをフォトリソグラフィーなどで順次パターニングした後、第１乃至第４パッド電極及び第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐなどを形成する工程を通じて製造され得る。
【0156】
発光構造体１０上には第２絶縁部材９０が形成され、第２絶縁部材９０には、第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐの一部及び光出射領域ＥＡを露出させる第３凹部ＯＰ３及び開口ＯＰが形成される。
【0157】
図１３ａ及び図１３ｂを参照すると、発光素子１０ＵＴと別個に、ベース基板９１が準備され、ベース基板９１上に第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬが形成され、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬ上に第１絶縁部材９３が形成される。
【0158】
ベース基板９１には所定深さを有する第１凹部ＯＰ１が形成され、第１絶縁部材９３には、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬの一部領域を露出させる第２凹部ＯＰ２が形成される。第１凹部ＯＰ１は、図１２ａ及び図１２ｂに示した発光素子１０ＵＴの大きさ及び形状を考慮した上で、対応する大きさ及び形状で形成される。
【0159】
図１４ａ及び図１４ｂを参照すると、図１２ａ及び図１２ｂに示した発光素子１０ＵＴは、図１３ａ及び図１３ｂに示したベース基板９１の第１凹部ＯＰ１に載置される。ベース基板９１の第１凹部ＯＰ１の底面と発光素子１０ＵＴとの間には接着剤が設けられてもよい。第１凹部ＯＰ１は、発光素子１０ＵＴの大きさと実質的に同じかそれより少し大きい状態で形成され、発光素子１０ＵＴが第１凹部ＯＰ１内に容易に挿入され得る。
【0160】
発光素子１０ＵＴがベース基板９１上に載置されることによって、発光素子１０ＵＴ上の第３凹部ＯＰ３によって露出した第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐと、ベース基板９１上の第２凹部ＯＰ２によって露出した第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬの上面が実質的に互いに同一の平面上に配置される。ここで、互いに同一の平面上に配置されるということは、完全に同一の平面上に配置される場合のみならず、完全に同一の平面ではなく、高さにおいて微差がある場合も含む。その後に形成される第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅが未硬化物質（例えば、ソルダー）で形成される場合、高さにおいて微差があったとしても、第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬ上に形成されるのには問題がない。
【0161】
また、発光素子１０ＵＴ上の第１乃至第４バンプ電極２０ｂｐ、３０ｂｐ、４０ｂｐ、５０ｂｐ、及びベース基板９１上の第１乃至第４外側電極２０ＦＬ、３０ＦＬ、４０ＦＬ、５０ＦＬのうち互いに対応するバンプ電極と外側電極は互いに隣接した位置近くに配置され、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３によって露出したバンプ電極と外側電極は第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３の側壁によって取り囲まれる。
【0162】
図１５ａ及び図１５ｂを参照すると、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３によって露出したバンプ電極と外側電極部分にシルクスクリーンなどの印刷方法を用いて第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅを形成する。シルクスクリーン印刷法を用いる場合、上下に貫通する部分及びそうでない部分が形成されたマスクＭＳＫを準備し、上下に貫通する部分を介して第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅを形成する材料を、露出したバンプ電極及び外側電極上に印刷することができる。第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅは、未硬化の導電物質で形成された後、リフロー及び硬化を通じて第２及び第３開口ＯＰ２、ＯＰ３によって形成された領域内に安定的に形成される。図面では、説明の便宜上、半球状に表示したが、第１乃至第４連結電極２０ｃｅ、３０ｃｅ、４０ｃｅ、５０ｃｅは、その形状に限定がなく、リフロー及び硬化を経て第２及び第３開口ＯＰ２、ＯＰ３を埋める形態に一部の形状が変更されてもよい。
【0163】
図１５ａ及び図１５ｃを参照すると、各連結電極が形成されたベース基板９１及び発光素子１０ＵＴ上にカバー部材９５を形成する。カバー部材９５は、未硬化の有機材料９５ｉで形成されてもよく、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３によって定義された空間内に滴下されてもよい。未硬化の有機材料９５ｉは、第２及び第３凹部ＯＰ２、ＯＰ３によって定義された空間及び第１凹部ＯＰ１と発光素子１０ＵＴとの間の隙間を充填することができる。
【0164】
前記工程を通じて、図１５ｄに示した発光素子パッケージが製造される。
【0165】
本発明の一実施形態において、前記各図面では、説明の便宜上、一つの発光素子に対応して一つの第１凹部があるベース基板のみを示したが、これに限定されない。ベース基板は、多数個の発光素子が配置され得る多数個の第１凹部を有してもよい。この場合、ベース基板上に多数個の発光素子を同時に配置することができ、その後、カッティングを通じて単一の発光素子を有する発光素子パッケージ又は多数個の発光素子を有する発光素子パッケージなどに製造され得る。このとき、ベース基板上の外側電極も、多様な他の形態で配置され得る。
【0166】
特に、ベース基板が、多数個の発光素子が配置できるように多数個の第１凹部を有する場合、第１凹部に各発光素子がそれぞれ実装されてもよく、各発光素子は一つの画素として機能することができる。このとき、各画素は、行列状に配置されてもよく、各画素は、第１乃至第４バンプ電極、第１乃至第４連結電極、及び第１乃至第４外側電極を経て走査駆動部やデータ駆動部に連結されてもよい。
【0167】
一つのベース基板上に多数個の発光素子を有する発光素子パッケージは、それ自体で一つの表示装置として使用されてもよいが、多数個のベース基板を含む各発光素子パッケージが連結され、一つの表示装置として使用されてもよい。多数個の発光素子パッケージで一つの表示装置をなす場合、容易に表示装置の大型化が可能である。
【0168】
また、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、発光素子の一部と第１乃至第４外側電極の一部が実質的に互いに同一の平面上に配置されたものを用いてシルクスクリーン印刷などの方法で連結電極を非常に容易に形成することができ、製造方法が簡単になり、所要費用が減少する。既存の発光素子の場合、互いに連結しようとする各電極が互いに非常に異なる平面上に配置される場合、ワイヤで二つの電極を連結するための時間及び費用が必要とされていた。
【0169】
本発明の一実施形態において、ベース基板及び第１絶縁部材は、多様な形状、例えば、多様な形状の第１凹部及び第２凹部を有することができる。図１６ａ乃至図１６ｃは、図１３ｂに対応する断面図であって、他の形態で形成されたベース基板及び第１絶縁部材を示した断面図である。
【0170】
図１６ａ乃至図１６ｃを見ると、第１凹部ＯＰ１及び第２凹部ＯＰ２において、第１凹部ＯＰ１及び第２凹部ＯＰ２の各側壁のうち少なくとも一つは底面に対して垂直に形成されてもよいが、底面に対して傾斜するように形成されてもよい。第１凹部ＯＰ１及び第２凹部ＯＰ２の各側壁のうち少なくとも一つが底面に対して傾斜するように形成されるとき、テーパー状に形成されてもよく、又は、逆テーパー状に形成されてもよい。図示してはいないが、第２絶縁部材９０上の第３凹部ＯＰ３も、同一の形態で底面に対して傾斜するように形成されてもよい。
【0171】
各側壁の傾斜度は、製造工程やそれ以降の段階、例えば、発光素子の挿入容易性や、シルクスクリーン印刷時のインクの拡散性などを考慮した上で適宜制御され得る。
【0172】
上述したように、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの場合、ベース基板を基準にして前面が向いている方向に光を出射し、背面が向いている方向には光が出射されない。また、背面が向いている方向側に基板が設けられる。これによって、チップの選択及び配置（ｐｉｃｋ ＆ Ｐｌａｃｅ）過程での破損が著しく減少するという効果がある。前面が向いている方向を上部方向、背面が向いている方向を下部方向としたとき、既存の発明の場合は、発光素子パッケージを他の装置に移送して配置する際、真空コレット（ｃｏｌｌｅｔ）で発光素子パッケージを上部から把持し、下部からイジェクトピンを用いて上部方向に加圧する方式で個別チップを分離する。この場合、イジェクトピンを用いて発光素子パッケージを下部から上部方向に加圧すると、発光構造体の破損が発生した。しかし、本発明の一実施形態の場合、下部側に基板が配置され、基板の上部に発光構造体が配置されるので、イジェクトピンを通じて下部から圧力が印加されたとしても発光構造体の破損が著しく減少する。
【0173】
以上では、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。
【0174】
したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されなく、特許請求の範囲によって定められるべきであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15a】
【図15b】
【図15c】
【図15d】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
