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特表2024-515638LEDディスプレイ用ユニットピクセルおよびそれを有するディスプレイ装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-10
(54)【発明の名称】LEDディスプレイ用ユニットピクセルおよびそれを有するディスプレイ装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/20 20100101AFI20240403BHJP
   H01L 33/08 20100101ALI20240403BHJP
   H01L 33/48 20100101ALI20240403BHJP
   H01L 33/38 20100101ALI20240403BHJP
   G09F 9/33 20060101ALN20240403BHJP
【FI】
H01L33/20
H01L33/08
H01L33/48
H01L33/38
G09F9/33
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023563051
(86)(22)【出願日】2022-04-14
(85)【翻訳文提出日】2023-12-12
(86)【国際出願番号】 KR2022005384
(87)【国際公開番号】W WO2022220604
(87)【国際公開日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】63/174,769
(32)【優先日】2021-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/719,323
(32)【優先日】2022-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・ミン・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】スン・ヒュン・イ
【テーマコード(参考)】
5C094
5F142
5F241
【Fターム(参考)】
5C094AA42
5C094AA43
5C094AA45
5C094BA25
5C094DA01
5C094DA13
5C094FA03
5C094JA09
5F142CG04
5F142EA02
5F241AA41
5F241AA43
5F241CA05
5F241CA36
5F241CA38
5F241CA40
5F241CA77
5F241CA88
5F241CA93
5F241CA98
5F241CB11
5F241CB15
5F241CB16
5F241CB27
5F241FF01
(57)【要約】
LEDディスプレイ用ユニットピクセルおよびそれを有するディスプレイ装置を提供する。一実施例にかかるユニットピクセルは、第1発光スタック、前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック、および前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含む。前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1発光スタック;
前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック;および
前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含み、
前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、ユニットピクセル。
【請求項2】
前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタックは、それぞれ前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項3】
前記第3発光スタックは、メサを含み、前記メサの側面は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70の範囲内の傾斜角を有する、請求項2に記載のユニットピクセル。
【請求項4】
前記第1発光スタックは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、第1傾斜角を有する第1側面、および第2傾斜角を有する第2側面を含み、
前記第1傾斜角は、前記第2傾斜角よりも大きく、
前記第1側面が前記第2側面よりも前記第2発光スタックの近くに位置する、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項5】
前記第1側面は、前記第2側面から連続している、請求項4に記載のユニットピクセル。
【請求項6】
前記第1発光スタックと前記第2発光スタック間に配置された第1接着層;および
前記第2発光スタックと前記第3発光スタック間に配置された第2接着層をさらに含み、
前記第1接着層および第2接着層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項7】
前記第2接着層と前記第2発光スタック間に配置された第1接着強化層をさらに含むが、
前記第1接着強化層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項6に記載のユニットピクセル。
【請求項8】
前記第2接着層と前記第3発光スタック間に配置された第2接着強化層をさらに含むが、
前記第2接着強化層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項7に記載のユニットピクセル。
【請求項9】
前記第1接着強化層または第2接着強化層は、シリコン酸化膜を含む、請求項8に記載のユニットピクセル。
【請求項10】
前記第1発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第1下部コンタクト電極;
前記第2発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第2下部コンタクト電極;および
前記第3発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第3下部コンタクト電極をさらに含み、
前記第1下部コンタクト電極、前記第2下部コンタクト電極および前記第3下部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項11】
前記第1発光スタック上に配置された第1上部コンタクト電極をさらに含むが、
前記第1上部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項12】
前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタックを覆う第1絶縁層;および
前記第1絶縁層上に配置された第1パッド、第2パッド、第3パッドおよび第4パッドを含むが、
前記第1絶縁層は、前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタックに電気的接続を許容するコンタクトホールを有し、
前記第1パッド、前記第2パッド、前記第3パッドおよび前記第4パッドは、前記コンタクトホールを通じて前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタックに電気的に接続し、
前記コンタクトホールの側壁は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有する、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項13】
前記第1パッド、前記第2パッド、前記第3パッドおよび前記第4パッドを覆う第2絶縁層;および
前記第2絶縁層上に配置された第1連結電極、第2連結電極、第3連結電極および第4連結電極をさらに含むが、
前記第2絶縁層は、前記第1パッド、前記第2パッド、前記第3パッドおよび前記第4パッドに電気的接続を許容する貫通ホールを有し、
前記第1連結電極、第2連結電極、第3連結電極および第4連結電極は、前記第2絶縁層の貫通ホールを通じて前記第1パッド、前記第2パッド、前記第3パッドおよび前記第4パッドに電気的に接続し、
前記貫通ホールの側壁は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有する、請求項12に記載のユニットピクセル。
【請求項14】
前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタック中の少なくとも一つの発光スタックは、平面図において中心を通る少なくとも一つの垂直面に対して鏡面対称構造を有する、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項15】
前記ユニットピクセルは、平面図において長方形の形状を有し、
前記少なくとも一つの垂直面は、前記ユニットピクセルの端部に平行な直線を通る、請求項14に記載のユニットピクセル。
【請求項16】
前記第3発光スタック下部に配置された基板をさらに含む、請求項1に記載のユニットピクセル。
【請求項17】
回路基板;
前記回路基板上に配置されたユニットピクセルを含むが、
前記ユニットピクセルは、
第1発光スタック;
前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック;および
前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含み、
前記第1発光スタック、前記第2発光スタックおよび前記第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、ディスプレイ装置。
【請求項18】
前記第1発光スタックは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、第1傾斜角を有する第1側面、および第2傾斜角を有する第2側面を含み、
前記第1傾斜角は、前記第2傾斜角よりも大きく、
前記第1側面が前記第2側面よりも前記第2発光スタックの近くに位置する、請求項17に記載のディスプレイ装置。
【請求項19】
前記ユニットピクセルは、
前記第1発光スタックと前記第2発光スタック間に配置された第1接着層;および
前記第2発光スタックと前記第3発光スタック間に配置された第2接着層をさらに含み、
前記第1接着層および第2接着層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項17に記載のディスプレイ装置。
【請求項20】
前記ユニットピクセルは、
前記第1発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第1下部コンタクト電極;
前記第2発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第2下部コンタクト電極;および
前記第3発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第3下部コンタクト電極をさらに含み、
前記第1下部コンタクト電極、前記第2下部コンタクト電極および前記第3下部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む、請求項19に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光ダイオードを用いてイメージを具現するLEDディスプレイ用ユニットピクセルおよびそれを有するディスプレイ装置に関するものであり、より詳しくは、高信頼性のLEDディスプレイ用ユニットピクセルおよびそれを有するディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオードは、無機光源として、ディスプレイ装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な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があるため、既存の光源を急速に置き換えている。
【0003】
従来の発光ダイオードは、ディスプレイ装置においてバックライト光源として主に使用されて来た。しかし、近年、発光ダイオードを用いて直接イメージを具現するLEDディスプレイが開発されている。
【0004】
ディスプレイ装置は、一般に、青色、緑色および赤色の混合色を用いて多様な色を具現する。ディスプレイ装置は、多様なイメージを具現するために複数のピクセルを含み、各ピクセルは、青色、緑色および赤色のサブピクセルを備え、これらサブピクセルの色を通じて特定ピクセルの色が決められ、これらピクセルの組合せによってイメージが具現される。
【0005】
LEDは、その材料によって多様な色の光を放出できるため、青色、緑色および赤色を放出する個別発光素子を二次元平面上に配列してディスプレイ装置を提供することができる。個別発光素子は、サブピクセルに該当し、青色、緑色および赤色発光素子が一つのピクセルを形成する。しかし、各サブピクセルに一つの発光素子を配列する場合、発光素子の個数が多くなって実装工程に時間が多く所要する。
【0006】
これにより、近年、青色、緑色、および赤色の発光素子を積層してウエハレベルでユニットピクセルを製造し、製造されたユニットピクセルを回路基板上に配列する技術が開発されている。
【0007】
ところが、青色、緑色、および赤色の発光素子を積層する場合、ユニットピクセルの全体の高さが増加するため、製造工程の間、絶縁層または金属層の割れが発生し易くなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
例示的な実施例は、製造工程において絶縁層や金属層の割れを防止できる高信頼性のユニットピクセルおよびそれを有するLEDディスプレイ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
少なくとも一つの実施例にかかるユニットピクセルは、第1発光スタック、前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック、および前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含む。前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む。
【0010】
少なくとも一つの実施例にかかるディスプレイ装置は、回路基板および前記回路基板上に配置されたユニットピクセルを含み、前記ユニットピクセルは、第1発光スタック、前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック、および前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含む。前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、少なくとも一つの実施例にかかるディスプレイ装置を説明するための概略的な平面図である。
【0012】
図2A図2Aは、少なくとも一つの実施例にかかるユニットピクセルを説明するための概略的な平面図である。
【0013】
図2B図2Bは、図2Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0014】
図2C図2Cは、図2Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0015】
図3A図3Aは、一実施例にかかるユニットピクセルの第1サブピクセルを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。
【0016】
図3B図3Bは、一実施例にかかるユニットピクセルの第2サブピクセルを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。
【0017】
図3C図3Cは、一実施例にかかるユニットピクセルの第3サブピクセルを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。
【0018】
図4図4は、一実施例にかかるユニットピクセルの積層構造を説明するための概略的な断面図である。
【0019】
図5A図5Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図6A図6Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図7A図7Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図8A図8Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図9A図9Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図10A図10Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図11A図11Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図12A図12Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図13A図13Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図14A図14Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
図15A図15Aは、一実施例にかかる発光素子を製造する方法を説明するための平面図である。
【0020】
図5B図5Bは、図5Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図6B図6Bは、図6Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図7B図7Bは、図7Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図8B図8Bは、図8Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図9B図9Bは、図9Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図10B図10Bは、図10Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図11B図11Bは、図11Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図12B図12Bは、図12Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図13B図13Bは、図13Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図14B図14Bは、図14Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図15B図15Bは、図15Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0021】
図5C図5Cは、図5Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図6C図6Cは、図6Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図7C図7Cは、図7Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図8C図8Cは、図8Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図9C図9Cは、図9Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図10C図10Cは、図10Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図11C図11Cは、図11Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図12C図12Cは、図12Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図13C図13Cは、図13Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図14C図14Cは、図14Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
図15C図15Cは、図15Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0022】
図5D図5Dは、図5Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図6D図6Dは、図6Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図7D図7Dは、図7Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図8D図8Dは、図8Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図9D図9Dは、図9Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図10D図10Dは、図10Bの一部分を拡大図示した断面図である。
図11D図11Dは、図11Bの一部分を拡大図示した断面図である。
【0023】
図16図16は、一実施例にかかるユニットピクセルの各層の側面傾斜を示した部分断面図である。
【0024】
図17A図17Aは、一実施例にかかるユニットピクセルの形状を説明するための概略的な平面図である。
【0025】
図17B図17Bは、また別の実施例にかかるユニットピクセルの形状を説明するための概略的な平面図である。
【0026】
図17C図17Cは、また別の実施例にかかるユニットピクセルの形状を説明するための概略的な平面図である。
【0027】
図18図18は、従来技術に従って配列された発光素子(R,G,B)を有するユニットピクセルを示した概略的な平面図である。
【0028】
図19A図19Aは、従来技術によるユニットピクセルのX方向の発光パターンを示したグラフである。
図19B図19Bは、従来技術によるユニットピクセルのY方向の発光パターンを示したグラフである。
【0029】
図20A図20Aは、一実施例にかかるユニットピクセルのX方向の発光パターンを示したグラフである。
図20B図20Bは、一実施例にかかるユニットピクセルのY方向の発光パターンを示したグラフである。
【0030】
図21図21は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1発光スタックの側面を表したイメージである。
【0031】
図22A図22Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1接着層の側面を表したイメージである。
【0032】
図22B図22Bは、比較例にかかるユニットピクセルにおいて第1接着層の側面を表したイメージである。
【0033】
図23A図23Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第2発光スタックの側面を表したイメージである。
【0034】
図23B図23Bは、比較例にかかるユニットピクセルにおいて第2発光スタックの側面を表したイメージである。
【0035】
図24図24は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第2接着層の側面を表したイメージである。
【0036】
図25図25は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第3発光スタックのメサ側面を表したイメージである。
【0037】
図26図26は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1上部コンタクト電極の側面を表したイメージである。
【0038】
図27A図27Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1絶縁層のコンタクトホールを表したイメージである。
図27B図27Bは、比較例にかかるユニットピクセルにおいて第1絶縁層のコンタクトホールを表したイメージである。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例を詳しく説明する。以下で紹介する実施例は、本開示が属する技術分野の通常の技術者に本開示の思想が十分に伝わるようにするために例として提供するものである。よって、本開示は、以下で説明する実施例に限定されるのではなく、他の形態で具体化することもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜のために誇張して表現する場合もある。また、一つの構成要素が別の構成要素の「上部に」または「上に」あると記載されている場合、各部分が他の部分の「直上部」または「直上に」ある場合だけでなく、各構成要素と他の構成要素間に別の構成要素が介在する場合も含む。明細書全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
【0040】
少なくとも一つの実施例にかかるユニットピクセルは、第1発光スタック、前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック、および前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含む。前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む。
【0041】
本明細書において、ある構成要素の「側面傾斜角」は、その構成要素の平らな底面に対してその構成要素の側面が成す内側角を意味する。ここで、前記の平らな底面は第3発光スタックの上面に平行な面であると定義することができる。また、任意の構成要素の上面および下面は、第1発光スタックが第3発光スタックの上部に配置された状態で定義される。
【0042】
前記第1~第3発光スタックは、それぞれ前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。
【0043】
前記第3発光スタックは、メサを含むことができ、前記メサの側面は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。
【0044】
前記第1発光スタックは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、第1傾斜角を有する第1側面、および第2傾斜角を有する第2側面を含むことができ、前記第1傾斜角は、前記第2傾斜角より大きくてもよく、前記第1側面が前記第2側面より前記第2発光スタックの近くに位置することができる。
【0045】
前記第1側面は、前記第2側面から連続になり得る。
【0046】
前記ユニットピクセルは、前記第1発光スタックと前記第2発光スタック間に配置された第1接着層、および前記第2発光スタックと前記第3発光スタック間に配置された第2接着層をさらに含むことができ、前記第1接着層および第2接着層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0047】
前記ユニットピクセルは、前記第2接着層と前記第2発光スタック間に配置された第1接着強化層をさらに含むことができ、前記第1接着強化層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0048】
前記ユニットピクセルは、前記第2接着層と前記第3発光スタック間に配置された第2接着強化層をさらに含むことができ、前記第2接着強化層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0049】
前記第1接着強化層または第2接着強化層は、シリコン酸化膜を含むことができる。
【0050】
前記ユニットピクセルは、前記第1発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第1下部コンタクト電極;前記第2発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第2下部コンタクト電極;および前記第3発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第3下部コンタクト電極をさらに含むことができ、前記第1~第3下部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0051】
前記ユニットピクセルは、前記第1発光スタック上に配置された第1上部コンタクト電極をさらに含むことができ、前記第1上部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0052】
前記ユニットピクセルは、前記第1~第3発光スタックを覆う第1絶縁層および前記第1絶縁層上に配置された第1~第4パッドを含み得、前記第1絶縁層は、前記第1~第3発光スタックに電気的接続を許容するコンタクトホールを有することができ、前記第1~第4パッドは、前記コンタクトホールを通じて前記第1~第3発光スタックに電気的に接続することができ、前記コンタクトホールの側壁は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。
【0053】
前記ユニットピクセルは、前記第1~第4パッドを覆う第2絶縁層および前記第2絶縁層上に配置された第1~第4連結電極をさらに含み得、前記第2絶縁層は、前記第1~第4パッドに電気的接続を許容する貫通ホールを有することができ、前記第1~第4連結電極は、前記第2絶縁層の貫通ホールを通じて前記第1~第4パッドに電気的に接続することができ、前記貫通ホールの側壁は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。
【0054】
前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つの発光スタックは、平面図において中心を通る少なくとも一つの垂直面に対して鏡面対称構造を有することができる。
【0055】
前記ユニットピクセルは、平面図において長方形の形状を有することができ、前記少なくとも一つの垂直面は、前記ユニットピクセルの端部に平行な直線を有することができる。
【0056】
前記ユニットピクセルは、前記第3発光スタック下部に配置された基板をさらに含むことができる。
【0057】
少なくとも一つの実施例にかかるディスプレイ装置は、回路基板および前記回路基板上に配置されたユニットピクセルを含み、前記ユニットピクセルは、第1発光スタック、前記第1発光スタック下部に位置し、前記第1発光スタックよりもさらに広い面積を有する第2発光スタック、および前記第2発光スタック下部に位置し、前記第2発光スタックよりもさらに広い面積を有する第3発光スタックを含む。前記第1~第3発光スタックの少なくとも一つは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含む。
【0058】
前記第1発光スタックは、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して、第1傾斜角を有する第1側面、および第2傾斜角を有する第2側面を含むことができ、前記第1傾斜角は前記第2傾斜角よりも大きくなり得、前記第1側面が前記第2側面よりも前記第2発光スタックの近くに位置することができる。
【0059】
前記ユニットピクセルは、前記第1発光スタックと前記第2発光スタック間に配置された第1接着層、および前記第2発光スタックと前記第3発光スタック間に配置された第2接着層をさらに含むことができ、前記第1接着層および第2接着層は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0060】
前記ユニットピクセルは、前記第1発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第1下部コンタクト電極、前記第2発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第2下部コンタクト電極、および前記第3発光スタックの第2導電型半導体層に電気的に接続された第3下部コンタクト電極をさらに含むことができ、前記第1~第3下部コンタクト電極は、前記第3発光スタックの上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。
【0061】
以下、図面を参照して本開示の実施例について具体的に説明する。以下で、ユニットピクセルの発光面積は10,000μm以下になり得る。他の実施例において、ユニットピクセルは4,000μm以下、さらに2,500μm以下の発光面積を有することができる。ユニットピクセルの全体面積は10,000μm以上になってもよい。
【0062】
図1は、少なくとも一つの実施例にかかるディスプレイ装置を説明するための概略的な平面図である。
【0063】
図1を参照すると、ディスプレイ装置10000は、パネル基板2100および複数のピクセルモジュール1000を含むことができる。
【0064】
ディスプレイ装置10000は、特に限定されるのではないが、マイクロLED TV、スマートウォッチ、VRヘッドセットのようなVRディスプレイ装置、または拡張現実メガネのようなARディスプレイ装置を含むことができる。
【0065】
パネル基板2100は、受動マトリックス駆動または能動マトリックス駆動のための回路を含むことができる。一実施例において、パネル基板2100は内部に配線および抵抗を含むことができ、別の実施例において、パネル基板2100は配線、トランジスタおよびキャパシタを含むことができる。パネル基板2100はまた、配置された回路に電気的に接続できるパッドを上面に有することができる。
【0066】
一実施例において、複数のピクセルモジュール1000がパネル基板2100上に整列される。各ピクセルモジュール1000は、回路基板1001、および回路基板1001上に配置された複数のユニットピクセル100を含むことができ、ユニットピクセル100を覆うモールディング部を含むことができる。別の実施例において、複数のユニットピクセル100が直接パネル基板2100上に配列され、モールディング部がユニットピクセル100を覆うこともできる。
【0067】
各ユニットピクセル100に対して、図2A図2B、および図2Cを参照して詳しく説明する。
【0068】
図2Aは、一実施例にかかるユニットピクセル100の概略的な平面図で、図2Bおよび図2Cは、それぞれ図2Aの切り取り線A-A’およびB-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0069】
図2A図2Bおよび図2Cを参照すると、ユニットピクセル100は、発光スタック構造体、前記発光スタック構造体上に形成された第1連結電極20ce、第2連結電極30ce、第3連結電極40ce、および第4連結電極50ceを含み、各連結電極上にボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpが配置され得る。
【0070】
ユニットピクセル100は、基板11上に配置された第1LEDサブユニット、第2LEDサブユニットおよび第3LEDサブユニットを含むことができる。第1LEDサブユニットは第1発光スタック20を含むことができ、第2LEDサブユニットは第2発光スタック30を含むことができ、第3LEDサブユニットは第3発光スタック40を含むことができる。前記発光スタック構造体は、三つの発光スタック20,30,40を図示するが、本開示が特定個数の発光スタックに制限されるのではない。例えば、幾つかの実施例において、発光スタック構造体は、二つまたはより多くの発光スタックを含むことができる。ここでは、ユニットピクセル100が一実施例によって三つの発光スタック20,30,40を含むことを例に挙げて説明する。
【0071】
基板11は、光を透過するために光透過絶縁性物質を含むことができる。しかし、幾つかの実施例において、基板11は、特定波長の光のみを透過させたり特定波長の光の一部のみを透過させるように半透明または部分的に透明に形成することもできる。基板11は、第3発光スタック40をエピタキシャル成長できる成長基板、例えばサファイア基板になり得る。但し、基板11は、サファイア基板に限定されるのではなく、別の多様な透明絶縁物質を含むことができる。例えば、基板11は、ガラス、クォーツ、シリコン、有機ポリマー、または有機-無機複合材料を含むことができ、例えば、炭化シリコン(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ガリウム(Ga)、またはシリコン基板になり得る。また、基板11は上面に凹凸を含むことができ、例えば、パターニングされたサファイア基板になり得る。上面に凹凸を含むことにより、基板11に接した第3発光スタック40で生成された光の抽出効率を増加させることができる。基板11の凹凸は、第1発光スタック20および第2発光スタック30に比べて、第3発光スタック40の光度を選択的に増加させるために採択することができる。一方、別の実施例において、基板11は取り除くこともできる。
【0072】
第1、第2および第3発光スタック20,30,40は、基板11に向かって光を放出するように構成される。よって、第1発光スタック20から放出された光は、第2および第3発光スタック30,40を通過することができる。一実施例によると、第1、第2、および第3発光スタック20,30,40は、相互異なるピーク波長の光を放出することができる。一実施例において、基板11から遠く離れた発光スタックの方が、基板11に近い発光スタックに比べてより長波長の光を放出することにより、光損失を減らすことができる。例えば、第1発光スタック20は赤色光を放出し、第2発光スタック30は緑色光を放出し、第3発光スタック40は青色光を放出することができる。
【0073】
別の実施例において、第2発光スタック30が第3発光スタック40よりも短波長の光を放出することができる。第2発光スタック30から放出された光の一部は、第3発光スタック40に吸収され得る。これにより、第2発光スタック30の光度を減らし、第3発光スタック40の光度を増加させることができ、よって、第1、第2および第3発光スタックから放出される光の光度割合を変更することができる。例えば、第1発光スタック20は赤色光を放出し、第2発光スタック30は青色光を放出し、第3発光スタック40は緑色光を放出するように構成することができる。これにより、青色光の光度を相対的に減らし、緑色光の光度を相対的に増加させることができ、よって、赤色、緑色および青色の光度割合を3:6:1に近づくように容易に調節することができる。さらに、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の発光面積は、約10,000μm以下になり得、さらに4,000μm、さらには2,500μm以下になり得る。また、基板11に近くなるほど発光面積がより大きくなり得、緑色光を放出する第3発光スタック40を基板11に最も近くなるように配置することにより、緑色光の光度をさらに増加させることができる。
【0074】
以下では、第2発光スタック30が第3発光スタック40よりも短波長の光、例えば、青色光を放出することを例に挙げて説明するが、第2発光スタック30が第3発光スタック40よりも長波長の光、例えば緑色光を放出することができることに留意しなければならない。
【0075】
第1発光スタック20は、第1導電型半導体層21、活性層23および第2導電型半導体層25を含む。一実施例によると、第1発光スタック20は、例えば、AlGaAs、GaAsP、AlGaInP、およびGaPのような赤色光を放出する半導体物質を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0076】
一実施例において、第1発光スタック20は、平面図において対称構造を有することができる。例えば、第1発光スタック20は、図2Aに示したように、正八角形の形状を有することができる。第1発光スタック20の対称構造については、図17A図17B、および図17Cを参照して後で詳しく説明する。
【0077】
第1発光スタック20は、傾斜した側面を有することができる。例えば、第1発光スタック20は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角、さらに、約40度~約70度の傾斜角を有する側面を含むことができる。第1発光スタック20が傾斜した側面を有するため、第1発光スタック20の側面を覆う絶縁層、例えば、第1および第2絶縁層71,73または第4パッド50pdのような金属層が欠陥を含むことなく安定して形成することができる。さらに、第1発光スタック20の側面は2段以上の多段で傾斜することもできる。
【0078】
第1上部コンタクト電極21nは、第1導電型半導体層21上に配置され、第1導電型半導体層21とオーミック接触を形成することができる。第1下部コンタクト電極25pは、第2導電型半導体層25の下に配置され得る。一実施例によると、第1導電型半導体層21の一部は、パターニングされてリセスされ得、第1上部コンタクト電極21nは、オーミック接触レベルを増加させるために、第1導電型半導体層21のリセスされた領域に配置され得る。第1上部コンタクト電極21nは、単一層構造または多重層構造を有し得、Al,Ti,Cr,Ni,Au,Ag,Sn,W,Cu、またはこれらの合金、例えば、Au-Te合金またはAu-Ge合金を含むことができるが、これに限定されるのではない。一実施例において、第1上部コンタクト電極21nは、約100nmの厚さを有し得、基板11に向かって下方向に光放出効率を増加させるために高反射率を有する金属を含むことができる。
【0079】
第1上部コンタクト電極21nは、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。第1上部コンタクト電極21nが傾斜した側面を有するように形成されるため、第1上部コンタクト電極21nを覆う絶縁層71を安定して形成することができる。
【0080】
第2発光スタック30は、第1導電型半導体層31、活性層33、および第2導電型半導体層35を含む。一実施例によると、第2発光スタック30は、GaN,InGaN,ZnSe等のような青色光を放出する半導体物質を含むことができるが、これに制限されるのではない。第2下部コンタクト電極35pは、第2発光スタック30の第2導電型半導体層35の下に配置される。
【0081】
第2発光スタック30は、傾斜した側面を有することができる。例えば、第2発光スタック30は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。第2発光スタック30が傾斜した側面を有するため、第2発光スタック30の側面を覆う絶縁層、例えば、第1および第2絶縁層71,73または第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pd等の金属層が欠陥を含むことなく安定して形成され得る。さらに、第2発光スタック30の側面は2段以上の多段で傾斜してもよい。
【0082】
第3発光スタック40は、第1導電型半導体層41、活性層43、および第2導電型半導体層45を含む。一実施例によると、第3発光スタック40は、GaN,InGaN,GaP,AlGaInP,AlGaP等のような緑色光を放出する半導体物質を含み得る。第3下部コンタクト電極45pは、第3発光スタック40の第2導電型半導体層45上に配置される。
【0083】
第3発光スタック40は、傾斜した側面を有することができる。例えば、第3発光スタック40は、第3発光スタック40の上面に平行する面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角を有する側面を含むことができる。一実施例において、第3発光スタック40は、メサを含むことができ、メサが傾斜した側面を含むことができる。第3発光スタック40が傾斜した側面を有するため、第3発光スタック40の側面を覆う絶縁層、例えば、第1および第2絶縁層71,73または第4パッド50pd等の金属層が欠陥を含むことなく安定して形成され得る。さらに、第3発光スタック40の側面は2段以上の多段で傾斜してもよい。
【0084】
一実施例によると、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の第1導電型半導体層21,31,41および第2導電型半導体層25,35,45のそれぞれは、単一層構造または多重層構造を有し得、幾つかの実施例において、超格子層を含むことができる。さらに、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の活性層23,33,43は、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有することができる。
【0085】
第1、第2および第3下部コンタクト電極25p,35p,45pのそれぞれは、光を透過させる透明導電物質を含むことができる。例えば、下部コンタクト電極25p,35p,45pは、透明導電性酸化物(TCO)、例えば、SnO,InO,ZnO,ITO,ITZO等を含むことができ、これに限定されるのではない。第1下部コンタクト電極25pは、第2および第3下部コンタクト電極35p,45pよりも薄くてもよい。例えば、第1下部コンタクト電極25pは、約240nmの厚さに形成することができ、第2および第3下部コンタクト電極35p,45pは、約300nmの厚さに形成することができる。
【0086】
第1、第2および第3下部コンタクト電極25p,35p,45pもまた、傾斜した側面を有することができる。第1、第2および第3下部コンタクト電極25p,35p,45pは、例えば、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角を有することができる。第1、第2および第3下部コンタクト電極25p,35p,45pが傾斜した側面を有するため、これらを覆う第1および第2絶縁層71,73や、第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdのような金属層を安定して形成することができる。
【0087】
第1接着層61は、第1発光スタック20および第2発光スタック30間に配置され、第2接着層63は、第2発光スタック30と第3発光スタック40間に配置される。第1および第2接着層61,63は、光を透過させる非導電性物質を含むことができる。例えば、第1および第2接着層61,63は、光学的に透明な接着剤(OCA)を含むことができ、例えば、エポキシ、ポリイミド、SU8、スピン-オン-ガラス(SOG)、ベンゾシクロブテン(BCB)を含むことができるが、これに制限されるのではない。
【0088】
第1接着層61および第2接着層63は、傾斜した側面を有することができる。例えば、第1接着層61および第2接着層63は、例えば、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。第1接着層61および第2接着層63が傾斜した側面を有するため、これらを覆う第1および第2絶縁層71,73や金属層を安定して形成することができる。
【0089】
第1接着強化層37は、第2接着層63と第2発光スタック30間に配置することができる。例えば、第1接着強化層37は、第2接着層63と第2下部コンタクト電極35p間に配置されてこれらに接することができる。第1接着強化層37は、レーザーリフトオフ工程等の急激なストレスの変化を伴う工程で第2発光スタック30が第2接着層63から剥離されることを防止し、さらに、第2発光スタック30の割れを防止することができる。第1接着強化層37は、例えばシリコン酸化膜で形成することができるが、これに限定されるのではない。
【0090】
第2接着強化層47は、第2接着層63と第3発光スタック40間に配置され得る。例えば、第2接着強化層47は、第2接着層63と第3下部コンタクト電極45p間に配置されてこれらに接することができる。第2接着強化層47は、レーザーリフトオフ工程等の急激なストレス変化を伴う工程で第3発光スタック40が第2接着層63から剥離されることを防止し、さらに、第3発光スタック40の割れを防止することができる。第2接着強化層47は、例えばシリコン酸化膜で形成することができるが、これに限定されるのではない。
【0091】
第1および第2接着強化層37,47は、それぞれ第2および第3下部コンタクト電極35p,45pより薄い厚さを有することができ、例えば約100nmの厚さを有することができる。
【0092】
第1および第2接着強化層37,47は、傾斜した側面を有することができる。例えば第1接着層37および第2接着層47は、例えば、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。第1接着層37および第2接着層47が傾斜した側面を有するため、これらを覆う第1および第2絶縁層71,73や、第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdのような金属層を安定して形成することができる。
【0093】
例示した実施例によると、第1絶縁層71および第2絶縁層73は、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の側面の少なくとも一部上に配置される。第1および第2絶縁層71,73は、多様な有機または無機絶縁物質、例えば、ポリイミド、SiO,SiNx,Al等を含むことができる。例えば、第1および第2絶縁層71,73の少なくとも一つは、分布ブラッグ反射器(DBR)を含むことができる。別の例として、第1および第2絶縁層71,73の少なくとも一つは黒色有機ポリマーを含み得る。幾つかの実施例において、電気的にフローティングしている金属反射層が第1および第2絶縁層71,73上に配置されて発光スタック20,30,40から放出された光を基板11側に反射させることができる。幾つかの実施例において、第1および第2絶縁層71,73の少なくとも一つは、単一層構造または相互異なる屈折率を有する二つ以上の絶縁層で形成された多重層構造を有することができる。
【0094】
一実施例によると、第1、第2および第3発光スタック20,30および40のそれぞれは、独立して駆動することができる。より具体的には、それぞれの発光スタックの第1および第2導電型半導体層中の一つに共通電圧が印加され得、それぞれの発光スタックの第1および第2導電型半導体層中の別の一つに個別発光信号を印加することができる。例えば、本開示の一実施例によると、各発光スタックの第1導電型半導体層21,31,41はn型になり得、第2導電型半導体層25,35,45はp型になり得る。この場合、第3発光スタック40は、第1発光スタック20および第2発光スタック30と比較して反対に積層されたシークエンスを有することができ、これによって、p型半導体層45が活性層43の上部に配置されて製造工程が単純化し得る。以下、図示した実施例によっては、第1導電型および第2導電型半導体層をそれぞれn型およびp型に変えて表現する場合がある。さらに、n型とp型は相互反対になってもよい。
【0095】
発光スタックのp型半導体層25,35,45にそれぞれ連結された第1、第2および第3下部コンタクト電極25p,35p,45pは、それぞれ第1~第3連結電極20ce,30ce,40ceに電気的に連結されてそれぞれ対応する発光信号を受信することができる。一方、発光スタックのn型半導体層21,31,41は、第4連結電極50ceに共通して電気的に連結され得る。これにより、ユニットピクセル100は、第1、第2および第3発光スタック20,30,40のn型半導体層21,31,41が共通して連結された共通n型発光スタック構造体を有することができ、互いに独立して駆動できる。共通n型発光スタック構造体を有するため、第1、第2および第3発光スタック20,30,40に印加される電圧のソースを相互異なるようにすることができる。
【0096】
図示した実施例にかかるユニットピクセル100は、共通n型構造を有するが、本開示がこれに限定されるのではない。例えば、一部の例示的な実施例において、それぞれの発光スタックの第1導電型半導体層21,31,41は、p型になり得、それぞれの発光スタックの第2導電型半導体層25,35,45は、n型になり得、よって、共通p型発光スタック構造を形成することができる。また、一部の実施例において、各発光スタックの積層シークエンスは、図面に示したものに制限されず、多様に変更することができる。以下、本開示の一実施例にかかるユニットピクセル100に対して共通n型発光スタック構造を参照して説明する。
【0097】
図示した実施例によると、ユニットピクセル100は、第1パッド20pd、第2パッド30pd、第3パッド40pdおよび第4パッド50pdを含む。第1パッド20pdは、第1絶縁層71を通じて定義された第1コンタクトホール20CHを通じて第1下部コンタクト電極25pに電気的に連結される。第1連結電極20ceは、第2絶縁層73を通じて定義された第1貫通ホール20ctを通じて第1パッド20pdに電気的に連結される。第2パッド30pdは、第1絶縁層71を通じて定義された第2コンタクトホール30CHを通じて第2下部コンタクト電極35pに電気的に連結される。第2連結電極30ceは、第2絶縁層73を通じて定義された第2貫通ホール30ctを通じて第2パッド30pdに電気的に連結される。
【0098】
第3パッド40pdは、第1絶縁層71を通じて定義された第3コンタクトホール40CHを通じて第3下部コンタクト電極45pに電気的に連結される。第3連結電極40ceは、第2絶縁層73を通じて定義された第3貫通ホール40ctを通じて第3パッド40pdに電気的に連結される。第4パッド50pdは、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の第1導電型半導体層21,31,41上に第1絶縁層71を通じて定義された第1サブコンタクトホール50CHa、第2サブコンタクトホール50CHbおよび第3サブコンタクトホール50CHcを通じて第1、第2および第3発光スタック20,30,40の第1導電型半導体層21,31,41に連結される。特に、第1サブコンタクトホール50CHaは、第1上部コンタクト電極21nを露出させることができ、第4パッド50pdは第1サブコンタクトホール50CHaを通じて第1上部コンタクト電極21nに連結され得る。このような方式により、第4パッド50pdはサブコンタクトホール50CHa,50CHb,50CHcを通じて第1導電型半導体層21,31,41に電気的に連結できるため、ユニットピクセル100の製造工程を単純化することができる。第4連結電極50ceは、第2絶縁層73を通じて定義された第4貫通ホール50ctを通じて第4パッド50pdに電気的に連結される。
【0099】
第1絶縁層71に形成されるコンタクトホール20CH,30CH,40CH,50CHa,50CHb,50CHcは、傾斜した側壁を有し得る。前記コンタクトホール20CH,30CH,40CH,50CHa,50CHb,50CHcの側壁は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有し得る。これにより、第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdがコンタクトホール20CH,30CH,40CH,50CHa,50CHb,50CHc内に安定して形成できる。
【0100】
また、第2絶縁層73に形成される貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ctは、傾斜した側壁を有することができる。前記貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ctの側壁は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。これにより、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceが貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ct内に安定して形成できる。
【0101】
本実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceがそれぞれパッド20pd,30pd,40pd,50pdに直接接触することを図示および説明するが、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceがパッド20pd,30pd,40pd,50pdに直接連結されず、他のコネクタがこれらの間に介在する場合もある。
【0102】
第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdは、互いに離隔されており、絶縁されている。一実施例によると、第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdのそれぞれは、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の側面の少なくとも一部を覆うことができる。これを通じて、第1、第2および第3発光スタック20,30および40から発生した熱の発散を容易に行うことができる。
【0103】
図示した実施例によると、各連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceは、基板11から上向きに実質的に長い形状を有することができる。一実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceは、ユニットピクセル100の対角線方向に配置され得る。これにより、第1~第3発光スタック20,30,40の発光面積を最大限確保することができる。
【0104】
第1~第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceは、Cu,Ni,Ti,Sb,Zn,Mo,Co,Sn,Agまたはこれらの合金のような金属を含むことができるが、これに制限されるのではない。例えば、連結電極20ce,30ce,40ce,50ceのそれぞれは、連結電極20ce,30ce,40ce,および50ceの長い形状から応力を減少させるために二つ以上の金属または複数の相違する金属層を含むことができる。第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、例えば、メッキを用いた蒸着および価格の面で有利なCuで形成することができる。Cuは、自然酸化膜を形成するが、自然酸化膜はソルダーペーストを用いた表面実装技術でソルダーペースト内のフラックスによって取り除くことができる。しかし、ソルダーペーストを用いた表面実装技術は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ce間の間隔が約50μm以下の場合、ソルダーペースト間の電気的短絡が発生し得、ユニットピクセル100の実装に適さない。
【0105】
マイクロLEDのように極めて小さい発光素子をボンディングするために使用できる方法として共晶ボンディング技術を用いることができる。ところが、Cu上の自然酸化膜は共晶ボンディングを妨害してボンディング不良を招き得る。
【0106】
これにより、例示的な実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ce上にそれぞれボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpが配置し得る。ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpは、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceにそれぞれ電気的に接続する。ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpは、共晶ボンディングによって回路基板にボンディングできる金属層、例えば、AuまたはAu/Inで形成することができる。この場合、回路基板上に配置されたパッドは、例えば、InまたはSnを含むことができる。ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpをInまたはSnで形成することを考慮することができるが、Inはメッキ技術によって厚く蒸着し難く、Snはユニットピクセル100の電気的特性を測定するためのプロービングが困難だという問題がある。よって、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpをAuで形成することにより、十分な厚さのボンディング金属層を形成することができ、さらに、ユニットピクセル100の電気的特性を容易に測定することができる。
【0107】
一方、図示してはいないが、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceとボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cp間に障壁層が介在し得る。障壁層は、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpが連結電極20ce,30ce,40ce,50ceと混合されることを防止する。
【0108】
第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ce間の領域は、保護層81で満たすことができる。保護層81は、例えばPDMAまたはブラックEMC(epoxy molding compound)で形成できる。保護層81は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの側面を囲むことができる。保護層81は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの側面全体を囲むことができ、上面を露出させることができる。一実施例において、保護層81の上面は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面と並ぶことができる。別の実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面は、保護層81の上面からリセスされ得る。また別の実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面は保護層81の上面から突出することができる。
【0109】
一実施例によると、ユニットピクセル100が当業界に知られているように、表面積が約10,000μm未満、または別の実施例において約4,000μmまたは2,500μm未満のマイクロLEDの場合、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、図面に示したように、第1、第2および第3発光スタック20,30,40の少なくとも一つの一部と重なり得る。より具体的には、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceは、発光スタック構造物の側面に形成された少なくとも一つの階段と重なり得る。このように、連結電極の下面の面積が上面よりも大きいため、連結電極20ce,30ce,40ce,50ceと発光スタック構造間により大きい接触面積が形成され得る。これにより、発光スタック構造体上に連結電極20ce,30ce,40ce,50ceがより安定して形成され得、発光スタック構造体で発生した熱が外部により効率的に発散し得る。
【0110】
一部の例示的な実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceの少なくとも一つは、発光スタック20,30および40のそれぞれの側面と重なり得、よって、発光スタック20,30,40で発生した熱を外部に効率的に発散させる。また、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceが金属のような反射性物質を含む場合、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、少なくとも一つ以上の発光スタック20,30,40から放出された光を反射することができ、よって、光の効率を改善することができる。
【0111】
図3Aは、例示的な実施例にかかるユニットピクセルの第1LEDサブユニットを製造する方法を説明するための概略的な断面図で、図3Bは、例示的な実施例にかかるユニットピクセルの第2LEDサブユニットを製造する方法を説明するための概略的な断面図で、図3Cは、例示的な実施例にかかるユニットピクセルの第3LEDサブユニットを製造する方法を説明するための概略的な断面図である。
【0112】
図3Aを参照すると、第1の一時基板S1上に第1発光スタック20が成長する。第1の一時基板S1は、例えばGaAs基板になり得る。また、第1発光スタック20は、AlGaInP系列の半導体層で形成され、第1導電型半導体層21、活性層23および第2導電型半導体層25を含む。第2導電型半導体層25上に第1下部コンタクト電極25pが形成できる。
【0113】
図3Bを参照すると、第2の一時基板S2上に第2発光スタック30が成長し、第2発光スタック30上に第2下部コンタクト電極35pが形成される。第2発光スタック30は、第1導電型半導体層31、活性層33および第2導電型半導体層35を含み得る。
【0114】
第2の一時基板S2は、窒化ガリウム系列の半導体層を成長させることのできる基板として、例えばサファイア基板になり得る。第2発光スタック30は、青色光を放出するように形成できる。一方、第2下部コンタクト電極35pは、第2導電型半導体層35にオーミック接触する。さらに、第2下部コンタクト電極35p上に第1接着強化層37が形成できる。第1接着強化層37は、例えばSiOで形成できる。
【0115】
図3Cを参照すると、基板11上に第3発光スタック40が成長し、第3発光スタック40上に第3下部コンタクト電極45pが形成される。第3発光スタック40は、第1導電型半導体層41、活性層43および第2導電型半導体層45を含む。
【0116】
基板11は、窒化ガリウム系列の半導体層を成長させることのできる基板として、例えばサファイア基板になり得る。第3発光スタック40は、緑色光を放出するように形成できる。第3下部コンタクト電極45pは、第2導電型半導体層45にオーミック接触する。さらに、第3下部コンタクト電極45p上に第2接着強化層47が形成できる。第2接着強化層47は、例えばSiOで形成できる。
【0117】
第3発光スタック40の第1導電型半導体層41、活性層43および第2導電型半導体層45は、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)方法または分子線エピタキシー(MBE)方法によって基板11上に順に成長することができる。第3下部コンタクト電極45pは、例えば物理気相蒸着法または化学気相蒸着法によって第2導電型半導体層45上に形成することができ、SnO,InO,ZnO,ITO,ITZO等の透明導電性酸化物(TCO)を含むことができる。本開示の一実施例にかかる第3発光スタック40が緑色を発光する場合、基板11はAl(例:サファイア基板)を含み、第3下部コンタクト電極45pは、透明導電性酸化物(TCO)を含み得る。第1および第2発光スタック20,30は、一時基板S1,S2上にそれぞれ第1導電型半導体層、活性層および第2導電型半導体層を順に成長させることにより、同じように形成することができる。透明導電性酸化物(TCO)を含む下部コンタクト電極25p,35pは、例えば、物理気相蒸着法または化学気相蒸着法等によって第2導電型半導体層25,35上にそれぞれ形成することができる。
【0118】
図4は、例示的な実施例にかかるユニットピクセルの積層構造を説明するための概略的な断面図である。ユニットピクセルの積層構造は、前述の図3A図3B、および図3Cを参照して説明した第1~第3LEDサブユニットを用いて形成される。
【0119】
図4を参照すると、先ず、図3Cを参照して説明した第1発光スタック40に、図3Bを参照して説明した第2発光スタック30がボンディングされる。例えば、第1接着強化層37と第2接着強化層47が向かい合うようにボンディングされ得る。第2接着強化層47上に第2接着層63が形成され、第1接着強化層37が第2接着層63上に接着され得る。第2接着層63は、例えば、透明有機物層または透明無機物層になり得る。有機物層の例としては、SU8、ポリメチルメタクリレート(poly(methylmethacrylate):PMMA)、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン(Benzocyclobutene:BCB)等を挙げることができ、無機物層の例としてはAl2O3、SiO2、SiNx等を挙げることができる。有機物層は、高真空高圧でボンディングすることができ、無機物層は、例えば、化学機械的研磨処理で表面を平坦化した後、プラズマ等を用いて表面エネルギーを低くし、これを用いて高真空でボンディングすることができる。
【0120】
その後、第2の一時基板S2は、レーザーリフトオフやケミカルリフトオフ等の技術を用いて第2発光スタック30から取り除くことができる。特に、第2の一時基板S2は、レーザーリフトオフを用いて取り除くことができ、このとき、第2発光スタック30および第2接着層63に急激なストレスの変化を誘発し得る。前記の第1および第2接着強化層37,47は、このような急激なストレスの変化から第2発光スタック30の割れまたは剥離を防止する。一方、第2の一時基板S2が取り除かれることにより、第2LED積層30の第1導電型半導体層31が上部に露出される。露出された第1導電型半導体層31の表面がテクスチャリングされてもよい。
【0121】
次いで、第1発光スタック20を第2発光スタック30にボンディングする。一実施例において、第1下部コンタクト電極25p上に第1接着層61が形成され、第1接着層61を用いて第2発光スタック30上に第1発光スタック20を結合することができる。第1下部コンタクト電極25p上に第1接着層61を形成するため、第1発光スタック20と第2発光スタック30をボンディングする間、第1発光スタック20上に第1接着層61を形成することができ、よって、工程時間を短縮することができる。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、第2発光スタック30上に第1接着層61を形成し、第1発光スタック20を第2発光スタック30に結合させてもよい。
【0122】
その後、第1の一時基板S1を取り除く。第1の一時基板S1は、例えば、エッチング技術を用いて第1発光スタック20から取り除くことができる。これにより、図4に示した発光スタック構造体が提供される。前述のユニットピクセル100は、発光スタック構造体を加工して形成される。
【0123】
以下、図4の発光スタック構造体を用いてユニットピクセル100を製造する方法を詳しく説明する。
【0124】
図5A図6A図7A図8A図9A図10A図11A図12A図13A図14A、および図15Aは、例示的な実施例にかかるユニットピクセル100を製造する方法を説明するための概略的な平面図である。図5B図6B図7B図8B図9B図10B図11B図12B図13B図14B、および図15Bは、それぞれ図5A図6A図7A図8A図9A図10A図11A図12A図13A図14A、および図15Aの切り取り線A-A’に沿って切り取った概略的な断面図である。図5C図6C図7C図8C図9C図10C図11C図12C図13C図14C、および図15Cは、それぞれ図5A図6A図7A図8A図9A図10A図11A図12A図13A図14A、および図15Aの切り取り線B-B’に沿って切り取った概略的な断面図である。図5D図6D図7D図8D図9D図10D、および図11Dは、それぞれ図5B図6B図7B図8B図9B図10B、および図11Cの一部分を拡大図示した断面図である。
【0125】
先ず、図5A図5Bおよび図5Cを参照すると、第1導電型半導体層21、活性層23および第2導電型半導体層25をパターニングして第1下部コンタクト電極25pが露出される。第1導電型半導体層21、活性層23および第2導電型半導体層25は、写真およびエッチング工程を用いてパターニングされ得る。第1マスクを使用して写真工程が行われ得、例えば、乾式エッチング技術を用いて第1導電型半導体層21、活性層23および第2導電型半導体層25がエッチングされ得る。パターニング後、露出された下部コンタクト電極25pで囲まれた第1発光スタック20が残留する。ここでは、一つの第1発光スタック20を図示するが、基板11上のユニットピクセル領域のそれぞれにおいて、第1発光スタック20がパターニングされ得る。
【0126】
第1発光スタック20は、ユニットピクセル領域の中央部分に配置できるが、これに限定されるのではない。一方、第1発光スタック20の平面形状は、対称構造を有し得る。例えば、第1発光スタック20の平面形状は、鏡面対称構造、回転対称構造等の対称構造を有することができる。ユニットピクセル100は、長方形または正方形の形状を有することができ、第1発光スタック20の平面形状は、ユニットピクセル100の横方向端部に平行な直線を通る垂直面および/または縦方向端部に平行な直線を通る垂直面に対して、鏡面対称構造を有することができる。第1発光スタック20の平面形状は、例えば、八角形、六角形、またはひし形の形状を有することができ、さらに、正八角形、正六角形、または正方形の形状を有し得るが、これに限定されるのではない。
【0127】
一方、図5Dに示したように、第1発光スタック20は、傾斜した側面s1,s2を有することができる。例えば、第1発光スタック20の第1側面s1は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角a1、さらに、約40度~約70度の傾斜角を有する側面を含むことができる。第1発光スタック20の第2側面s2は、傾斜角a1よりも小さい傾斜角a2を有することができる。第1側面s1と第2側面s2は連続し得るが、本開示がこれに限定されるのではなく、第1側面s1と第2側面s2間に別の傾斜角を有する側面が介在してもよい。
【0128】
図6A図6B、および図6Cを参照すると、第1発光スタック20の周囲に第1下部コンタクト電極25pの一部が残留するように第1下部コンタクト電極25pをパターニングする。第1下部コンタクト電極25pは、第2マスクを用いてパターニングされ得る。このとき、第1接着層61も一緒にパターニングすることができる。これにより、第1下部コンタクト電極25pの周囲に第2発光スタック30の第1導電型半導体層31が露出され得る。
【0129】
第1下部コンタクト電極25pの平面形状は、第1発光スタック20の平面形状と大体類似するが、第1発光スタック20の一側に突出部(指示番号25pの指示線が当たる部分)を含むことに違いがある。突出部は、ユニットピクセル100の対角線方向に配置される。突出部を除いた領域は、第1発光スタック20の平面形状と実質的に同一になり得る。特定実施例において、第1下部コンタクト電極25pは、切り取り線A-A’を通る垂直面に対して鏡面対称構造を有し得、B-B’を通る垂直面に対しては非対称構造を有することができる。
【0130】
一方、図6Dに示したように、第1接着層61は、傾斜した側面を有するように形成することができる。例えば、第1接着層61は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角b1を有することができる。また、第1下部コンタクト電極25pも傾斜した側面を有するように形成することができる。第1下部コンタクト電極25pは、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角b2を有することができる。
【0131】
図7A図7B、および図7Cを参照すると、第1導電型半導体層31、活性層33、および第2導電型半導体層35をパターニングして第2下部コンタクト電極35pが露出される。第1導電型半導体層31、活性層33および第2導電型半導体層35は、写真およびエッチング工程を用いてパターニングすることができる。第3マスクを使用して写真工程を行うことができ、例えば、乾式エッチング技術を用いて第1導電型半導体層31、活性層33および第2導電型半導体層35がエッチングされ得る。パターニング後、露出した第2下部コンタクト電極35pで囲まれた第2発光スタック30が残留する。
【0132】
第2発光スタック30の平面形状は、第1下部コンタクト電極25pの平面形状と大体類似するが、第1下部コンタクト電極25pの一側に突出部(指示番号31の指示線が当たる部分)を含むことに違いがある。第2発光スタック30の突出部を除いた領域は、第1下部コンタクト電極25pの平面形状と実質的に同一になり得る。これにより、第2発光スタック30は、第1発光スタック20の平面形状と大体類似するが、ユニットピクセル100の対角線方向の二つの部分に突出部を有する。特定実施例において、第2発光スタック30は、第2発光スタック30の上下を横切る垂直面、つまり、ユニットピクセル100の横方向端部に平行な直線を通る垂直面に対して、鏡面対称構造を有することができる。前記第1下部コンタクト電極25pの突出部および前記第2発光スタック30の突出部を除けば、第2発光スタック30は第1発光スタック20と実質的に同じ平面形状を有することができる。
【0133】
図7Dに示したように、第2発光スタック30は、傾斜した側面を有するように形成することができる。例えば、第2発光スタック30は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角c1を有する側面を含むことができる。第2発光スタック30の側面は、2段以上の多段で傾斜してもよい。一形態において、第2発光スタック30の傾斜角c1は、第1接着層61の傾斜角b1よりも大きくなり得る。これにより、第1接着層61の側面と第2発光スタック30の側面が全体的に緩やかな傾斜を形成することができる。
【0134】
図8A図8B、および図8Cを参照すると、第2発光スタック30の周囲に第2下部コンタクト電極35pの一部が残留するように、第2下部コンタクト電極35pをパターニングする。第2下部コンタクト電極35pは、第4マスクを用いてパターニングすることができる。このとき、第1接着強化層37、第2接着層63、および第2接着強化層47も一緒にパターニングされ得る。これにより、第2下部コンタクト電極35pの周囲に第3下部コンタクト電極45pが露出され得る。
【0135】
第2下部コンタクト電極35pの平面形状は、第2発光スタック30の平面形状と大体類似するが、第2発光スタック30の一側に突出部(指示番号35pの指示線が当たる部分)を含むことに違いがある。突出部を除いた領域は、第2発光スタック30の平面形状と実質的に同一になり得る。特定実施例において、第2下部コンタクト電極35pは、切り取り線B-B’を通る垂直面に対して鏡面対称構造を有することができ、A-A’を通る垂直面に対しては非対称構造を有することができる。
【0136】
一方、図8Dに示したように、第2接着強化層47は、傾斜した側面を有するように形成することができる。第2接着強化層47は、例えば、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角d1を有する側面を含むことができる。また、第2接着層63は、傾斜した側面を有するように形成することができる。例えば、第2接着層63は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角d2を有することができる。また、第1接着強化層37もまた、傾斜した側面を含むことができ、第2接着強化層47と類似する傾斜角d1を有することができる。第2下部コンタクト電極35pも傾斜した側面を有するように形成することができる。第2下部コンタクト電極35pは、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角d3を有することができる。第2接着層63は、第1接着強化層37、第2下部コンタクト電極35p、または第2接着強化層47よりも厚くすることができ、第2接着層63の傾斜角d2は、第1接着強化層37、第2下部コンタクト電極35p、または第2接着強化層47の傾斜角d1,d3よりも大きくなり得る。
【0137】
図9A図9B、および図9Cを参照すると、第2下部コンタクト電極35p周囲に第3下部コンタクト電極45pが残留するように第3下部コンタクト電極45pをパターニングする。第3下部コンタクト電極45pは、第5マスクを用いてパターニングされ得る。さらに、第2導電型半導体層45および活性層43をパターニングして第1導電型半導体層41を露出させることができる。例えば、第3下部コンタクト電極45p、第2導電型半導体層45および活性層43は、乾式エッチング技術を用いてエッチングされ得る。これにより、第3下部コンタクト電極45pの周囲に第1導電型半導体層41が露出される。また、露出された第1導電型半導体層41上にメサが形成され得る。前記メサは、第1導電型半導体層41の一部、活性層43、および第2導電型半導体層45を含むことができる。
【0138】
第3下部コンタクト電極45pの平面形状は、第2下部コンタクト電極35pの平面形状と大体類似するが、第2下部コンタクト電極35pの一側に突出部(指示番号45pの指示線が当たる部分)を含むことに違いがある。突出部を除いた領域は、第2下部コンタクト電極35pの平面形状と実質的に同一になり得る。特定実施例において、第3下部コンタクト電極45pの平面形状は、切り取り線A-A’を通る垂直面に対して鏡面対称構造を有することができ、切り取り線B-B’を通る垂直面に対しても鏡面対称構造を有し得る。さらに、第3下部コンタクト電極45pの平面形状は略長方形または正方形になり得る。
【0139】
図示された実施例によると、第1発光スタック20は、発光スタック20,30,40中の最も小さい面積を有する。一方、第3発光スタック40は、発光スタック20,30,40中の最も大きい面積を有し得、よって、第3発光スタック40の光度を相対的に増加させることができる。
【0140】
一方、図9Dに示したように、第3発光スタック40は、傾斜した側面を含み得る。例えば、第3発光スタック40のメサが傾斜した側面を含み得る。第3発光スタック40の傾斜した側面は、例えば、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~70度の範囲内の傾斜角e1を有することができる。
【0141】
一方、第3下部コンタクト電極45pは、傾斜した側面を有するように形成することができる。第3下部コンタクト電極45pは、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約5度~約60度の範囲内の傾斜角e2を有することができる。一実施例において、傾斜角e1は傾斜角e2よりも大きくなり得る。
【0142】
図10A図10B、および図10Cを参照すると、第1発光スタック20の第1導電型半導体層21の上面の一部は、第1上部コンタクト電極21nを形成するために湿式エッチングによってパターニングされ得る。第1導電型半導体層21は、例えば、n++ GaAs層になり得、n++ GaAs層の上面の一部が湿式エッチングによってリセスされ得る。
【0143】
第1上部コンタクト電極21nは、第1導電型半導体層21のリセスされた領域に形成することができる。第1上部コンタクト電極21nは、例えば、AuGe/Ni/Au/Tiに形成することができ、例えば、(100nm/25nm/100nm/10nm)の厚さに形成することができる。n++ GaAs層の表面を部分的に取り除き、第1上部コンタクト電極21nをリセスされた領域内で第1導電型半導体層21と接触するようにすることにより、オーミック接触特性を向上させることができる。
【0144】
第1上部コンタクト電極21nは、第1発光スタック20の面積よりも小さい面積を有することができる。但し、第1上部コンタクト電極21nは、第1発光スタック20の平面形状と実質的に同じ平面形状を有することができる。
【0145】
図10Dに示したように、第1導電型半導体層21のリセスされた領域の側壁は緩やかな傾斜面で形成することができる。例えば、リセスされた領域の側壁は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約30度~約70度の範囲内の傾斜角f1を有することができる。
【0146】
一方、第1上部コンタクト電極21nは、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約20度~約70度の範囲内の傾斜角f2,f3を有する側面を含むことができる。傾斜角f3は、傾斜角f2よりも小さくなり得る。
【0147】
図11A図11Bおよび図11Cを参照すると、第1~第3発光スタック20,30,40を覆う第1絶縁層71が形成される。第1絶縁層71は、第1上部コンタクト電極21nを覆う。第1絶縁層71は、例えば、SiN,SiO,Al等で約4000Åの厚さに形成することができる。
【0148】
一方、第1絶縁層71の一部は、第1、第2、第3および第4コンタクトホール(20CH,30CH,40CHおよび50CH)を形成するために一部取り除くことができる。第1コンタクトホール20CHは、第1下部コンタクト電極25p上に定義されて第1下部コンタクト電極25pの一部を露出させる。第2コンタクトホール30CHは、第2下部コンタクト電極35p上に定義されて第2下部コンタクト電極35pを露出させることができる。第3コンタクトホール40CHは、第3下部コンタクト電極45p上に定義されて第3下部コンタクト電極45pを露出させることができる。
【0149】
第4コンタクトホール50CHは、第1~第3発光スタック20,30,40の第1導電型半導体層21,31,41に電気的接続を許容するための通路を提供する。第4コンタクトホール50CHは、第1サブコンタクトホール50CHa、第2サブコンタクトホール50CHbおよび第3サブコンタクトホール50CHcを含むことができる。第1サブコンタクトホール50CHaは、第1導電型半導体層21上に定義されて第1上部コンタクト電極21nの一部を露出させることができ、第2サブコンタクトホール50CHbは、第1導電型半導体層31上に定義されて第1導電型半導体層31の一部を露出させることができ、第3サブコンタクトホール50CHcは、第1導電型半導体層41上に定義されて第1導電型半導体層41の一部を露出させることができる。
【0150】
第1コンタクトホール20CH、第2コンタクトホール30CH、第3コンタクトホール40CHおよび第2サブコンタクトホール50CHbは、それぞれ第1発光スタック20の外に配置された突出部上に位置し得る。一方、第1サブコンタクトホール50CHaは、第1上部コンタクト電極21n上に位置し得、第3サブコンタクトホール50CHcは、第3下部コンタクト電極45pの外で第1導電型半導体層41上に位置し得る。
【0151】
図11Dに示したように、第1絶縁層71に形成されるコンタクトホール20CH,30CH,40CH,50CHa,50CHb,50CHcは、傾斜した側壁を有するように形成され得る。前記コンタクトホール20CH,30CH,40CH,50CHa,50CHb,50CHcの側壁は、第3発光スタック40の上面に平行する面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角g1を有することができる。
【0152】
図12A図12B、および図12Cを参照すると、第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pdおよび50pdが第1絶縁層71上に形成される。第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pdおよび50pdは、例えば、実質的に基板11の前面上に導電層を形成し、写真およびエッチング工程を用いて導電層をパターニングすることにより、形成することができる。
【0153】
第1パッド20pdは、第1コンタクトホール20CHが形成された領域と重なるように形成されて、第1コンタクトホール20CHを通じて第1下部コンタクト電極25pに連結され得る。第2パッド30pdは、第2コンタクトホール30CHが形成された領域と重なるように形成されて、第2コンタクトホール30CHを通じて第2下部コンタクト電極層35pに連結され得る。第3パッド40pdは、第3コンタクトホール40CHが形成された領域と重なるように形成されて、第3コンタクトホール40CHを通じて第3下部コンタクト電極45pに連結され得る。第4パッド50pdは、第4コンタクトホール50CHが形成された領域、特に、第1、第2および第3サブコンタクトホール50CHa,50CHb,50CHcが形成された領域と重なるように形成されて、第1~第3発光スタック20,30,40の第1導電型半導体層21,31,41に電気的に連結され得る。
【0154】
第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdは、Auを含むことができ、例えば、Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Au/Tiの積層構造で形成することができ、厚さは、例えば、約100nm/50nm/100nm/50nm/100nm/50nm/3000nm/10nmで形成され得る。
【0155】
図13A図13B、および図13Cを参照すると、第2絶縁層73が第1絶縁層71上に形成され得る。第2絶縁層73は、SiNx,SiO,Al等で形成することができる。
【0156】
次いで、第2絶縁層73は、パターニングされて第1~第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdを露出させる第1、第2、第3および第4貫通ホール20ct,30ct,40ctおよび50ctが形成され得る。第2絶縁層73に形成される貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ctは、傾斜した側壁を有するように形成することができる。例えば、貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ctの側壁は、第3発光スタック40の上面に平行な面に対して約10度~約70度の範囲内の傾斜角を有することができる。
【0157】
第1パッド20pd上に形成された第1貫通ホール20ctは、第1パッド20pdの一部を露出させる。第2パッド30pd上に形成された第2貫通ホール30ctは、第2パッド30pdの一部を露出させる。第3パッド40pd上に形成された第3貫通ホール40ctは、第3パッド40pdの一部を露出させる。第4パッド50pd上に形成された第4貫通ホール50ctは、第4パッド50pdの一部を露出させる。図示した実施例において、第1、第2、第3および第4貫通ホール20ct,30ct,40ctおよび50ctは、第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pdおよび50pdが形成された領域内でそれぞれ定義することができる。また、第1、第2、第3および第4貫通ホール20ct,30ct,40ctおよび50ctは、第1発光スタック20の外に配置され得る。
【0158】
図14A図14B、および図14Cを参照すると、第1、第2、第3および第4貫通ホール20ct,30ct,40ct,50ctが形成された第2絶縁層73上に第1、第2、第3および第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceが形成される。第1連結電極20ceは、第1貫通ホール20ctが形成された領域と重なるように形成されて、第1貫通ホール20ctを通じて第1パッド20pdに連結され得る。第2連結電極30ceは、第2貫通ホール30ctが形成された領域と重なるように形成されて、第2貫通ホール30ctを通じて第2パッド30pdに連結され得る。第3連結電極40ceは、第3貫通ホール40ctが形成された領域と重なるように形成されて、第3貫通ホール40ctを通じて第3パッド40pdに連結され得る。第4連結電極50ceは、第4貫通ホール50ctが形成された領域と重なるように形成されて、第4貫通ホール50ctを通じて第4パッド50pdに連結され得る。
【0159】
第1、第2、第3および第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、互いに離隔され、発光スタック構造体上に形成され得る。第1、第2、第3および第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、第1、第2、第3および第4パッド20pd,30pd,40pd,50pdにそれぞれ電気的に連結されて外部信号を各発光スタック20,30,40に転送することができる。
【0160】
第1、第2、第3および第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceを形成する方法は、特に制限されない。例えば、本開示の一実施例によると、発光スタック構造体上にシード層が導電性表面に蒸着され、連結電極が形成される位置にシード層が露出されるようにフォトレジストパターンが形成され得る。一実施例によると、前記シード層は、約1000Å程度の厚さで蒸着され得るが、これに限定されるのではない。シード層は、例えば、Ti/Cuで形成され得る。次いで、シード層上にCu,Ni,Ti,Sb,Zn,Mo,Co,Sn,Agと同じ金属またはこれらの合金でメッキされ得る。Cuは、特に、メッキが容易且つ経済的である。
【0161】
一方、メッキが完了した後、連結電極の上面を平坦化するために研磨(polishing)工程を行うことができる。その後、連結電極間に残留するフォトレジストパターンおよびシード層を取り除くことができる。前記研磨工程は、省略することもできる。
【0162】
図示した例示的な実施例によると、それぞれの連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceは、基板11から遠くなるように実質的に長い形状を有することができる。他の例示的な実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの長い形状から応力を減少させるために2個以上の金属または複数の相違する金属層を含むことができる。しかし、本開示は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの特定形状に限定されるのではなく、一部の実施例において連結電極は多様な形状を有することができる。
【0163】
第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、発光スタック構造体の側面に形成された少なくとも一つのステップと重なり得る。このような方式で、連結電極の下部表面は上部表面よりもさらに大きな幅を有し得、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ceおよび50ceと発光スタック構造体間にさらに大きい接触面積を提供してユニットピクセル100が後続の工程に耐えられるより安定した構造を有する。
【0164】
図15A図15B、および図15Cを参照すると、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceを覆う保護層81が形成される。保護層81は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ce間の領域を満たし、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの側面を覆うことができる。さらに、保護層81は先に第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面を覆うように形成した後、グラインディング技術を用いて第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上部の一部と一緒に取り除くことができる。例えば、エポキシモールディングコンパウンドをラミネーション技術を用いて第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceを覆うことができ、これを硬化させた後、エポキシモールディングコンパウンドをグラインディング技術を用いて取り除くことができる。これにより、保護層81の上面は、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面と並ぶように形成することができる。特定の実施例において、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面が保護層81の上面よりも若干突出し得る。
【0165】
その後、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpが第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ce上に形成される。第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面を露出させるフォトレジストパターンを用いたリフトオフ技術を用いて、例えば、Ti/Ni/Au(50nm/50nm/400nm)の多層構造を有するボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpが形成され得る。
【0166】
ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpはスパッタリング技術を用いて蒸着され得、蒸着前に硫酸を用いて第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面に形成された自然酸化層を取り除く前処理を施すことができる。一実施例において、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpは、それぞれ第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面の面積よりも小さい面積を有することができる。このとき、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面はリセスされた領域を含むことができる。他の実施例において、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpは、それぞれ第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面の面積よりも大きい面積を有することができる。これにより、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpの一部は、保護層81上に位置することができる。
【0167】
第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceは、メッキに有利な金属で形成されることにより、ボンディングに適さない場合がある。さらに、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面に自然酸化層が形成されて接触不良が発生し得る。よって、第1~第4連結電極20ce,30ce,40ce,50ceの上面を部分的に取り除くことにより、自然酸化膜を取り除くことができ、また、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpを採択することにより、ユニットピクセル100を回路基板上に共晶ボンディング技術を用いて容易に実装することができる。
【0168】
その後、基板11をユニットピクセル領域別に分割することにより、個別化されたユニットピクセル100が完成できる。基板11は、レーザースクライビング技術を用いて分割することができる。他の実施例において、第3発光スタック40から基板11を取り除いてもよい。
【0169】
ユニットピクセル100は、ボンディング金属層20cp,30cp,40cp,50cpを用いて図1の回路基板1001またはパネル基板2100上にボンディングされてディスプレイ装置10000が提供され得る。よって、ユニットピクセル100は、ディスプレイ装置10000内で基板11が使用者側に配置されるようにボンディングされ、第1発光スタック20、第2発光スタック30、および第3発光スタック40から放出された光は、基板11を通じて外部に放出される。
【0170】
ユニットピクセル100は、製造工程で絶縁層や金属層の割れを防止できるように各層の側面が傾斜した構造を有する。図16は、上で説明したユニットピクセル100の各層の側面傾斜を全体的に見せるために概略的に図示した部分断面図である。
【0171】
図17Aは、例示的な実施例にかかるユニットピクセル100の形状を説明するための概略的な平面図である。
【0172】
図17Aを参照すると、第1発光スタック20は、平面図において上下を横切るX軸に対して対称構造を有し得る。また、第1発光スタック20は、平面図において左右を横切るY軸に対して対称構造を有することができる。これにより、第1発光スタック20から放出された光は、X軸方向において対称的な発光パターンを表すことができ、また、Y軸方向において対称的な発光パターンを表すことができる。本実施例において、第1発光スタック20は、正八角形の形状を有する。これにより、X軸方向の発光パターンとY軸方向の発光パターンが大体類似し得る。しかし、本実施例において、第1発光スタック20の形状が正八角形に限定されるのではなく、左右および上下対称な任意の八角形になり得る。
【0173】
一方、第2発光スタック30は、第1発光スタック20と大体類似する形状を有するが、電気的接続のために追加領域を含む。例えば、指示番号25pおよび31で示した領域に突出部を有することができる(例えば、図7A参照)。これにより、第2発光スタック30はX軸に対して対称構造を有するが、Y軸に対しては非対称構造を有し得る。しかし、第2発光スタック30の追加領域は、X軸およびY軸から外れている。よって、X軸およびY軸上の第2発光スタック30だけを考慮すると、第2発光スタック30は対称構造を有する。これにより、第2発光スタック30から放出される光もまた、X軸方向およびY方向において大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0174】
また、第3発光スタック40は、指示番号25p,31,35p、および45pで示した領域を含む形状、つまり、長方形または正方形の形状を有し、よって、X軸およびY軸に対して対称構造を有する(例えば、図9A参照)。よって、第3発光スタック40から放出される光は、大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0175】
図17Bは、また別の実施例にかかるユニットピクセルの形状を説明するための概略的な平面図である。
【0176】
図17Bを参照すると、第1発光スタック20は、平面図において上下を横切るX軸に対して対称構造を有することができる。また、第1発光スタック20は、平面図において左右を横切るY軸に対して対称構造を有することができる。これにより、第1発光スタック20から放出された光は、X軸方向において対称的な発光パターンを表すことができ、また、Y軸方向において対称的な発光パターンを表すことができる。本実施例において、第1発光スタック20は、正六角形の形状を有する。しかし、本実施例において第1発光スタック20の形状が正六角形に限定されるのではなく、左右および上下対称の任意の六角形になり得る。
【0177】
一方、第2発光スタック30は、第1発光スタック20と大体類似する形状を有するが、電気的接続のために追加領域を含む。例えば、指示番号25pおよび31で表した領域に突出部を有することができる。これにより、第2発光スタック30はX軸に対して対称構造を有するが、Y軸に対しては非対称構造を有することができる。しかし、第2発光スタック30の追加領域は、X軸およびY軸から外れている。よって、X軸およびY軸上の第2発光スタック30だけを考慮すると、第2発光スタック30は対称構造を有する。これにより、第2発光スタック30から放出される光もまた、X軸方向およびY方向において大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0178】
また、第3発光スタック40は、指示番号25p,31,35p、および45pで示される領域を含む形状、つまり、長方形または正方形の形状を有し、よって、X軸およびY軸に対して対称構造を有する。よって、第3発光スタック40から放出される光は、大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0179】
図17Cは、また別の実施例にかかるユニットピクセルの形状を説明するための概略的な平面図である。
【0180】
図17Cを参照すると、第1発光スタック20は、平面図において上下を横切るX軸に対して対称構造を有することができる。また、第1発光スタック20は、平面図において左右を横切るY軸に対して対称構造を有することができる。これにより、第1発光スタック20から放出された光は、X軸方向において対称的な発光パターンを表すことができ、また、Y軸方向において対称的な発光パターンを表すことができる。本実施例において、第1発光スタック20は、ひし形の形状を有する。本実施例において、第1発光スタック20のX軸方向の長さとY軸方向の長さが同一になり得るが、これに限定されるのではない。
【0181】
一方、第2発光スタック30は、第1発光スタック20と大体類似する形状を有するが、電気的接続のために追加領域を含む。例えば、指示番号25pおよび31で示した領域に突出部を有することができる。これにより、第2発光スタック30は、X軸に対して対称構造を有するが、Y軸に対しては非対称構造を有することができる。しかし、第2発光スタック30の追加領域は、X軸およびY軸から外れている。よって、X軸およびY軸上の第2発光スタック30だけを考慮すると、第2発光スタック30は対称構造を有する。これにより、第2発光スタック30から放出される光もまた、X軸方向およびY方向において大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0182】
また、第3発光スタック40は、指示番号25p,31,35p、および45pで指示される領域を含む形状、つまり、長方形または正方形の形状を有し、よって、X軸およびY軸に対して対称構造を有する。よって、第3発光スタック40から放出される光は、大体対称的な発光パターンを表し得る。
【0183】
図18は、従来技術に従って配列された発光素子(R,G,B)を有するユニットピクセル200を表す概略的な平面図で、図19Aおよび図19Bは、従来技術にかかるユニットピクセルのXおよびY方向発光パターンを表すグラフで、図20Aおよび図20Bは、それぞれ一実施例にかかるユニットピクセルのXおよびY方向発光パターンを表すグラフである。
【0184】
図18を参照すると、従来技術にかかるユニットピクセル200は、同一平面上に配列された発光素子(R,G,B)を有する。発光素子は、それぞれ赤色光、緑色光、および青色光を放出することができる。図示したように、緑色発光素子Gを中心に赤色発光素子Rと青色発光素子BがY軸方向の両側に配置される。
【0185】
図19Aおよび図19Bを参照すると、ユニットピクセル200は、X軸方向において大体対称的な発光パターンを表すが、Y軸方向において相対的に非対称的な発光パターンが表れ得る。特に、中心に配置された緑色発光素子Gに比べて、赤色発光素子Rおよび青色発光素子Bから放出される赤色光および緑色光の対称性の方がさらに良くない。
【0186】
図20Aおよび図20Bを参照すると、本開示の実施例にかかるユニットピクセル100は、赤色光、青色光、および緑色光の全てに対してX軸方向およびY軸方向において対称的な発光パターンを表した。
【0187】
図21は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1発光スタックの側面を示したイメージである。
【0188】
図21を参照すると、第1発光スタック20は、傾斜した側面を有するように形成され、特に、多段側面を含む。第1発光スタックの側面中の第1下部コンタクト電極25pに接する側面は約60度の傾斜角を有し、第1発光スタックの上面に接する側面は60度よりも小さい傾斜角を有する。
【0189】
図22Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1接着層の側面を示したイメージで、図22Bは、比較例にかかるユニットピクセルにおいて第1接着層の側面を示したイメージである。
【0190】
図22Aに示したように、第1接着層61は約62度の傾斜角を有するように形成されている。一方、図22Bに示したように、比較例の場合、第1接着層61が略垂直な側面を有し、これにより、第1接着層61の側面を覆う絶縁層および金属層にクラックが発生した。
【0191】
図23Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第2発光スタックの側面を示したイメージで、図23Bは、比較例にかかるユニットピクセルにおいて第2発光スタックの側面を示したイメージである。
【0192】
図23Aに示したように、第2発光スタック30は約63度の傾斜角を有するように形成されている。一方、図23Bに示したように、第2発光スタック30が約72度の傾斜角を有する場合、その上に形成された金属層にクラックが発生した。
【0193】
図24は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第2接着層の側面を示したイメージである。
【0194】
図24を参照すると、第2下部コンタクト電極35pおよび第1接着強化層37は約26度の傾斜角を有するように形成され、第2接着層63は約65度の傾斜角を有するように形成され、第2接着強化層47は約14度の傾斜角を有するように形成されている。
【0195】
図25は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第3発光スタックのメサ側面を示したイメージである。図25を参照すると、第3発光スタック40のメサは、約47度の傾斜角を有するように形成されている。
【0196】
図26は、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1上部コンタクト電極の側面を示したイメージである。
【0197】
図26を参照すると、第1上部コンタクト電極21nの側面は、約58度の傾斜角を有するように形成され、多段構造を有することを確認することができる。これにより、その上に形成された絶縁層および金属層はクラックがなくきれいに形成されたことを確認することができる。
【0198】
図27Aは、本開示の一実施例にかかるユニットピクセルにおいて第1絶縁層71のコンタクトホールを示したイメージで、図27Bは比較例にかかるユニットピクセルにおいて第1絶縁層71のコンタクトホールを示したイメージである。
【0199】
図27Aを参照すると、第1絶縁層71のコンタクトホールの側壁は、約16度の傾斜角を有するように形成され、その上に形成された金属層は、クラックがなくきれいに形成されている。これに対し、図27Bに示したように、第1絶縁層71のコンタクトホール側壁が垂直に形成された場合、その上に形成された金属層にクラックが発生した。
【0200】
特定の例示的な実施例および具現例を本明細書で説明したが、別の実施例および修正がこの説明から明らかなものと考える。よって、本開示はこのような実施例に制限されるのではなく、添付の請求の範囲のより広い範囲および当業者に明白且つ多様な修正および等価の構成を含む。
【符号の説明】
【0201】
11 基板
20 第1発光スタック
20ce 第1連結電極
20CH 第1コンタクトホール
20cp ボンディング金属層
20ct 第1貫通ホール
20pd 第1パッド
21 第1導電型半導体層
21n 第1上部コンタクト電極
23 活性層
25 第2導電型半導体層
25p 第1下部コンタクト電極
30 第2発光スタック
30ce 第2連結電極
30CH 第2コンタクトホール
30cp ボンディング金属層
30ct 第2貫通ホール
30pd 第2パッド
31 第1導電型半導体層
33 活性層
35 第2導電型半導体層
35p 第2下部コンタクト電極層
37 第1接着強化層
40 第3発光スタック
40ce 第3連結電極
40CH 第3コンタクトホール
40cp ボンディング金属層
40ct 第3貫通ホール
40pd 第3パッド
41 第1導電型半導体層
43 活性層
45 第2導電型半導体層
45p 第3下部コンタクト電極
47 第2接着強化層
50ce 第4連結電極
50CH 第4コンタクトホール
50CHa 第1サブコンタクトホール
50CHb 第2サブコンタクトホール
50CHc 第3サブコンタクトホール
50cp ボンディング金属層
50ct 第4貫通ホール
50pd 第4パッド
61 第1接着層
63 第2接着層
71 第1絶縁層
73 第2絶縁層
81 保護層
100 ユニットピクセル
200 ユニットピクセル
1000 ピクセルモジュール
1001 回路基板
2100 パネル基板
10000 ディスプレイ装置
図1
図2a
図2b
図2c
図3a
図3b
図3c
図4
図5a
図5b
図5c
図5d
図6a
図6b
図6c
図6d
図7a
図7b
図7c
図7d
図8a
図8b
図8c
図8d
図9a
図9b
図9c
図9d
図10a
図10b
図10c
図10d
図11a
図11b
図11c
図11d
図12a
図12b
図12c
図13a
図13b
図13c
図14a
図14b
図14c
図15a
図15b
図15c
図16
図17a
図17b
図17c
図18
図19a
図19b
図20a
図20b
図21
図22a
図22b
図23a
図23b
図24
図25
図26
図27a
図27b
【国際調査報告】