KR20200014159A - 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20200014159A
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light emitting
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light
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wavelength
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지아-유안 첸
층-한 차이
콴-펭 리
주이-젠 웨
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이노럭스 코포레이션
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Abstract

발광 디바이스가 제공된다. 발광 디바이스는 발광 소자를 포함한다. 또한, 상기 발광 디바이스는 상기 발광 소자 상에 배치된 파장 변환 소자를 포함한다. 파장 변환 소자는 제1 파장에서 제1 굴절률을 가진다. 상기 발광 디바이스는 상기 파장 변환 소자를 둘러싸는 차광 소자를 더 포함한다. 상기 차광 소자는 제1 파장에서 제2 굴절률을 가진다. 제2 굴절률은 제1 굴절률보다 크다.

Description

발광 디바이스{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 개시 내용의 실시예들은 발광 디바이스에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드를 가지는 발광 디바이스에 관한 것이다.
디지털 기술이 발전함에 따라, 발광 디바이스는 우리 사회에서 더 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 발광 디바이스는 텔레비전, 노트북, 컴퓨터, 휴대 전화기 및 스마트폰과 같은 현대 정보 및 통신 기기에 응용되고 있다. 또한, 발광 디바이스의 각 세대는 이전 세대보다 더 박형, 경량, 소형이면서 더 유행되도록 개발되고 있다. 이들 발광 디바이스는 발광 다이오드 발광 디바이스를 포함한다.
발광 다이오드에서 전자와 정공(hole)의 재결합은 p-n 접합에서의 전류를 통해 전자기 방사(예, 광)를 생성할 수 있다. 예를 들면, GaAs 또는 GaN과 같은 직접 밴드 갭 물질(direct band gap material)에 의해 형성된 순방향 바이어스 p-n 접합에서, 공핍 영역(depletion region) 내에 주입되는 전자와 정공의 재결합은 전자기 방사를 생성한다. 상기 전자기 방사는 가시 영역 또는 비-가시 영역에 존재할 수 있다. 상이한 밴드 갭을 가지는 물질이 상이한 색상의 발광 다이오드를 형성하는데 사용될 수 있다.
발광 다이오드 산업에서는 대량 생산이 최근의 경향이 되었기 때문에, 발광 다이오드의 제조 수율의 어떤 증가도 비용을 절감하게 됨으로써 큰 경제적 이익을 가져온다. 그러나, 기존의 발광 디바이스는 모든 면에서 만족스럽지는 못하다.
따라서, 제조 수율을 더 증가시킬 수 있는 발광 다이오드와 이러한 발광 다이오드로부터 제조된 발광 디바이스가 필요하다.
발광 디바이스가 제공된다. 발광 디바이스는 발광 소자를 포함한다. 또한, 상기 발광 디바이스는 상기 발광 소자 상에 배치된 파장 변환 소자를 포함한다. 파장 변환 소자는 제1 파장에서 제1 굴절률을 가진다. 상기 발광 디바이스는 상기 파장 변환 소자를 둘러싸는 차광 소자를 더 포함한다. 상기 차광 소자는 제1 파장에서 제2 굴절률을 가진다. 제2 굴절률은 제1 굴절률보다 크다.
첨부 도면을 참조로 다음의 실시예에 상세한 설명이 제공된다.
본 개시 내용은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명과 예를 파악하는 것에 의해 더 완전하게 이해될 수 있다. 도면에서:
도 1a~1g는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스를 형성하는 공정의 다양한 단계의 단면도이고;
도 2a~2d는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 광 변환 소자 및 차광 소자를 포함하는 구조를 형성하기 위한 공정의 다양한 단계의 단면도이고;
도 3a~3d는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 광 변환 소자 및 차광 소자를 포함하는 구조를 형성하기 위한 공정의 다양한 단계의 단면도이고;
도 4는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이고;
도 5는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 광 변환 소자 및 차광 소자를 포함하는 구조의 단면도이고;
도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스를 형성하는 공정의 다양한 단계의 단면도이고;
도 7은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 광 변환 소자 및 차광 소자를 포함하는 구조의 단면도이고;
도 8은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이고;
도 9는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이고;
도 10은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이고;
도 11은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이고;
도 12는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스의 단면도이다.
본 개시 내용의 발광 디바이스를 다음의 설명에서 상세히 설명한다. 다음의 상세한 설명에서, 설명의 목적으로, 본 개시 내용의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항 및 실시 형태를 제시한다. 본 개시 내용을 명확하게 기술하기 위해 다음의 상세한 설명에 기재된 특정 요소와 구성을 제시한다. 그러나, 여기에 제시된 예시적인 실시예들은 단지 예시의 목적으로 사용되며, 발명의 개념은 상기 예시적인 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있음이 분명할 것이다. 추가로, 다른 실시예의 도면들은 본 개시 내용을 명확하게 기술하기 위해 유사하거나 및/또는 대응하는 요소를 지시함에 있어서 유사하거나 및/또는 대응하는 번호를 사용할 수 있다. 그러나, 다른 실시예의 도면들에 유사하거나 및/또는 대응하는 번호를 사용하는 것은 다른 실시예 사이에 어떤 상관 관계를 암시하지 않는다. 추가로, 본 명세서에서 "제2 재료층 상에/위에 배치된 제1 재료층"과 같은 표현은 제1 재료층과 제2 재료층의 직접적인 접촉을 나타내거나 제1 재료층과 제2 재료층 사이에 하나 이상의 중간층이 있는 비-접촉 상태를 나타낼 수 있다. 상기의 상황에서, 제1 재료층은 제2 재료층과 직접 접촉되지 않을 수 있다.
본 개시 내용의 도면에 있는 소자들 또는 디바이스들은 당업자에게 알려진 임의의 형태 또는 구성으로 제시될 수 있음을 알아야 한다. 추가로, "다른 층을 피복하는 층", "층이 다른 층 위쪽으로 배치된다", "층이 다른 층 상에 배치된다", 및 "층이 다른 층 위에 배치된다" 등의 표현은 층이 다른 층과 직접 접촉됨을 나타내거나 층이 다른 층과 직접 접촉되지 않고 해당 층과 다른 층 사이에 하나 이상의 중간층이 존재함을 나타낼 수 있다.
추가로, 본 명세서에는 상대적인 표현이 사용된다. 예를 들면, 한 요소의 다른 요소에 대한 위치를 설명하기 위해 "하부", "바닥", "상부측", 또는 "상부" 등이 사용된다. 소자가 거꾸로 뒤집어지면, "하부"인 요소는 "상부측"인 요소가 될 것임을 알아야 한다.
"약", "실질적으로" 등의 용어는 일반적으로 언급된 값의 +/-20%, 더 일반적으로 언급된 값의 +/-10%, 더 일반적으로 언급된 값의 +/-5%, 더 일반적으로 언급된 값의 +/-3%, 더 일반적으로 언급된 값의 +/-2%, 더 일반적으로 언급된 값의 +/-1%, 보다 더 일반적으로 언급된 값의 +/-0.5%를 의미한다. 본 개시 내용의 언급된 값은 근사값이다. 특정 설명이 없으면, 언급된 값은 "약", "실질적으로"의 의미를 포함한다.
제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 요소, 성분, 영역, 층, 부분 및/또는 섹션을 설명하기 위해 여기에서 사용될 수 있지만, 이들 요소, 성분, 영역, 층, 부분 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안된다는 것을 알아야 한다. 이들 용어는 하나의 요소, 성분, 영역, 층, 부분 또는 섹션을 다른 영역, 층 또는 섹션으로부터 구별하는 데에만 사용된다. 따라서, 아래에 설명되는 제1 요소, 성분, 영역, 층, 부분 또는 섹션은 본 개시 내용의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 성분, 영역, 층, 부분 또는 섹션으로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않으면, 여기에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시 내용이 속하는 업계의 통상적인 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 각각의 경우, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어는 본 개시 내용과 배경의 상대적인 기술과 본 개시 내용의 맥락에 부합하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 그렇게 정의되지 않으면 이상화되거나 과도하게 형식적인 방식으로 해석되어서는 안된다는 것을 알아야 한다.
예시적인 실시예의 설명은 전체의 기록된 설명의 일부로 간주될 수 있는 첨부 도면과 관련하여 파악되도록 의도된 것임을 이해하여야 한다. 도면은 비율대로 작성되지 않는다. 추가로, 구조체와 소자는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 예시된다.
설명에서, 예컨대, "하측", "상측", "수평", "수직", "위쪽", "아래의", "위의", "밑", "상부", "바닥" 등등과 그 파생어(예, "수평으로", "하측으로", "상측으로" 등)와 같은 상대적 용어는 설명된 바의 방위 또는 논의 중의 도에 예시된 바의 방위를 말하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적 용어는 설명의 편의를 위한 것으로, 장치가 특정 방위로 구성 또는 작동되는 것을 필요로 하지 않는다. "연결된"과 "상호 연결된" 등의 부착, 결합 등에 관한 용어는 달리 명시적으로 설명되지 않는 한, 이동 가능하거나 견고한 부착 또는 관계 양자 모두는 물론, 구조체들이 중개 구조체를 통해 직접적으로 또는 간접적으로 서로에 고정 또는 부착되는 관계를 말한다.
"기판"이란 용어는 투명 기판 내에 형성된 소자들과 투명 기판을 피복하는 층들을 포함하는 것으로 의도된다. 필요한 모든 트랜지스터 소자는 기판 위에 이미 형성될 수 있다. 그러나, 기판은 도면을 단순화하기 위해 평면으로 표현된다. "기판 표면"이란 용어는 투명 기판 상에 절연층 및/또는 배선 라인과 같은 최상부 노출층을 포함하는 것으로 의도된다.
도 1a~1g는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100A)를 형성하는 공정의 여러 단계의 단면도이다. 일부 실시예에서, 도 1에 예시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(104)가 성장 기판(102) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 성장 기판(102)은 암모니아 산화물을 포함하는 실리콘 또는 사파이어 기판을 포함하는 웨이퍼 기판이다. 다른 실시예에서, 성장 기판(102)은 GaP, GaAs, AlGaAs 또는 SiC를 포함하는 기판이다.
일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 예컨대 마이크로 발광 다이오드(μLED)이다. μLED의 칩의 크기는 약 1㎛~약 100㎛ 범위이다. 발광 소자(104는 미니 발광 다이오드일 수 있다. 미니 LED의 칩의 크기는 약 100㎛~약 300㎛의 범위이다. 발광 소자(104)는 발광 다이오드일 수 있다. LED의 칩의 크기는 약 300㎛~약 10mm의 범위이다. μLED에서의 전자와 정공의 재결합은 p-n 접합에서의 전류를 통해 전자기 방사(예, 광)를 생성할 수 있다. 예를 들면, GaAs 또는 GaN과 같은 직접 밴드 갭 물질(direct band gap material)에 의해 형성된 순방향 바이어스 p-n 접합에서, 공핍 영역 내에 주입되는 전자와 정공의 재결합은 전자기 방사를 생성한다. 상기 전자기 방사는 가시 영역 또는 비-가시 영역에 존재할 수 있다. 상이한 밴드 갭을 가지는 물질이 상이한 색상의 발광 다이오드를 형성하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 p-형 반도체 층, n-형 반도체 층 및 이들 사이에 배치된 발광층을 포함한다. p-형 반도체 층은 정공을 제공할 수 있고, n-형 반도체 층은 전자를 제공할 수 있다. 결국, 정공과 전자는 재결합되어 전자기 방사를 발생시킨다. 반도체 층은 한정되는 것은 아니지만, AlN, GaN, GaAs, InN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlInGaN, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
발광층은 한정되는 것은 아니지만, 동질 접합, 이질 접합, 단일 양자 우물(SQW), 다중 양자 우물(MQW) 또는 임의의 다른 적용 가능한 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 발광층은 도핑되지 않은 n-형 InxGa(1-x)N을 포함한다. 다른 실시예에서, 발광층은 AlxInyGa(1-x-y)N과 다른 재료와 같은 재료를 포함한다. 더욱이, 발광층은 다중 양자 층(예, InGaN) 및 장벽층(예, GaN)이 교대로 배열된 다중 양자 우물 구조를 포함할 수 있다. 또한, 발광층은 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD), 분자 빔 에피택시(MBE), 수소화 기상 에피택시(HVPE), 액상 에피택시(LPE) 또는 임의의 다른 적용 가능한 화학적 기상 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 1a에 예시된 바와 같이, 전도성 패드(106)는 발광 소자(104)의 표면 상에 형성된다. 전도성 패드(106)는 발광 소자(104)와 다른 전도성 요소를 전기적으로 연결하도록 구성된다. 전도성 패드(106)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 이들의 합금, 이들의 조합 또는 임의의 다른 적용 가능한 재료를 포함할 수 있다.
도 1b에 예시된 바와 같이, 발광 소자(104)는 캐리어 기판(108)에 부착되고, 일부 실시예에 따라, 성장 기판(102)이 발광 소자(104)로부터 제거된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 전도성 패드(106)와 접착층(110)을 통해 캐리어 기판(108)에 부착된다. 일부 실시예에서, 캐리어 기판(108)은 발광 소자(104가 일시적으로 장착되는 기판이다. 후속 공정에서, 발광 소자(104는 캐리어 기판(108)으로부터 제거된다. 캐리어 기판(108)은 유리 기판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판 또는 다른 적용 가능한 기판일 수 있다. 접착층(110)의 재료는 중합체 또는 다른 적용 가능한 재료일 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 소자(104는 레이저 리프트 오프(LLO; laser lift off) 공정에 의해 성장 기판(102)으로부터 캐리어 기판(108)으로 전사된다.
도 1c에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따라, 지지 구조(112)가 발광 소자(104) 및 전도성 패드(106)를 둘러싸도록 형성된다. 지지 구조(112)는 후속 공정에서 손상 또는 오염되지 않도록 발광 소자(104) 및 전도성 패드(106)를 보호하도록 구성된다. 지지 구조(112)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 수지 또는 다른 적용 가능한 재료에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 지지 구조체(112)는 흑색 수지로 만들어진다. 지지 구조(112)는 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 수지 재료는 2개의 인접한 발광 소자(104) 사이의 공간을 충전하여 발광 소자(104)의 상면을 덮도록 코팅된다. 다음에, 패턴화 공정이 수행되어 수지 재료의 일부를 제거함으로써 상기 발광 소자(104)의 상면을 노출시킨다.
도 1d에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 발광 소자(104), 전도성 패드(106) 및 지지 구조(112)는 전사 헤드(114)로 전달된다. 전사 헤드(114)는 발광 소자(104)를 픽업하여 다른 기판에 올려놓는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 전사 헤드(114)는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 장치(미도시)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 진공 흡입력 또는 정전기력에 의해 전사 헤드(114)로 전사된다. 추가로, 전사 공정이 수행되는 동안 스크라이브 라인(116)이 형성된다. 스크라이브 라인(116)은 지지 구조(112)를 절단함으로써 형성된다. 도 1d는 3개의 발광 소자(104)가 그룹(104)을 구성하고 이들 발광 소자(104)는 2개의 인접하는 스크라이브 라인(116) 사이에 있는 것을 예시한다. 그룹의 발광 소자(104)의 수는 조절될 수 있으며, 본 개시 내용의 범위는 제한하려는 것이 아니다.
도 1e에 예시된 바와 같이, 발광 소자(104)는 일부 실시예에 따르면 전사 헤드(114)로부터 기판(118)으로 전사된다. 다양한 요소 간의 관계를 분명히 예시하기 위해, 도 1e와 이후의 도면은 3개의 발광 소자(104)로 이루어진 하나의 그룹과 다른 요소 사이의 위치 관계만 예시한다. 일부 실시예에서, 기판(118)은 유리 기판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판 또는 다른 적용 가능한 기판과 같은 투명 또는 불투명 기판을 포함할 수 있다. 도 1e에 예시된 바와 같이, 기판(118) 상에 회로층(120)이 형성된다. 기판(118)은 캐리어 기판일 수 있다. 회로층(120)은 유전체 층(미도시) 및 내부에 형성된 복수의 전도성 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 유전체 층은 한정되는 것은 아니지만, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산 질화물 또는 다른 적용 가능한 재료를 포함할 수 있다. 전도성 요소는 캐패시터(예, 금속-절연체-금속 캐패시터(MIMCAP)), 인덕터, 다이오드, 박막 트랜지스터(TFT), 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 상보적 MOS(CMOS) 트랜지스터, 양극성 접합 트랜지스터(BJT), 측방 확산형 MOS(LDMOS) 트랜지스터, 고전력 MOS 트랜지스터, 또는 다른 유형의 트랜지스터와 같은 다양한 수동 및 능동 소자를 포함할 수 있다. 도 1e에 예시된 바와 같이, 발광 소자(104)는 전도성 패드(106)를 통해 상기 회로층(120)에 전기적으로 접속된다.
도 1f에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 발광 소자(104)와 지지 구조(112)의 상부 표면 상에 구조체(200A)가 부착된다. 구조체(200A)를 형성하기 위한 공정의 세부 내용은 후술된다. 일부 실시예에서, 도 1f에 예시된 바와 같이, 구조체(200A)는 차광 소자(122), 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)를 포함한다. 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 또는 청색 변환 소자(128)는 일반적으로 파장 변환 소자라고도 지칭된다. 즉, 본 개시 내용에서 색 변환 소자는 파장 변환 소자와 동일하다. 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)는 차광 소자(122)에 의해 둘러싸여 있으며, 차광 소자(122)에 의해 서로 분리된다. 본 개시 내용에서, "둘러싸다"라는 용어는 "완전히 둘러싸다" 및 "부분적으로 둘러싸다"라는 실시예를 포괄할 수 있다. 더욱이, 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)는 발광 소자(104)의 상면의 일부를 피복한다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)는 발광 소자(104)의 상면의 일부를 피복하고 지지 구조(112)의 상면을 피복한다. 선택적으로, 스크라이브 라인(116)은 차광 소자(122) 아래에 위치된다. 구조체(200A)는 투명 접착층(미도시)에 의해 발광 소자(104)에 부착될 수 있다.
차광 소자(122)는 발광 디바이스(100A)에 색상을 표시하는 데 사용되지 않는 요소 또는 영역을 차폐하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 차광 소자(122)는 데이터 라인 및 스캔 라인을 차폐하는 데 사용될 수 있다.
도 1f에 예시된 바와 같이, 색 변환 소자(124, 126, 128)는 발광 소자(104 위에 있다. 일부 실시예에서, 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)는 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 대응한다. 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 양자점 필름, 형광 재료, 또는 다른 파장 변환 재료를 포함한다. 예를 들면, 색 변환 소자(124, 126, 128)는 양자점과 혼합된 유기 또는 무기 층이다. 양자점은 한정되는 것은 아니지만, 어연, 카드뮴, 셀레늄, 황, InP, GaSb, GaAs, CdSe, CdS, ZnS 또는 이들의 조합을 포함한다. 양자점의 입경은 약 1㎚~30㎚의 범위일 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 한정되지 않는다.
다른 입경의 양자점이 여기되면, 광의 스펙트럼이 변경되어 다른 파장의 광이 방출된다. 예를 들어, 더 작은 입경의 양자점의 여기는 더 짧은 파장의 광(예, 청색광)이 방출되게 하며, 더 큰 입경의 양자점의 여기는 더 긴 파장의 광(예, 적색광)이 방출되게 한다. 따라서, 양자점의 입경을 더 미세하게 조절하는 것에 의해 다른 파장의 광이 발생될 수 있어서 넓은 색 영역의 발광 디바이스가 얻어진다. 예를 들면, 제1 입경을 가진 양자점이 혼합된 적색 변환 소자(124)는 여기 후 적색광을 방출할 수 있다. 제2 입경을 가진 양자점이 혼합된 녹색 변환 소자(126)는 여기 후 녹색광을 방출할 수 있다. 제3 입경을 가진 양자점이 혼합된 청색 변환 소자(128)는 여기 후 청색광을 방출할 수 있다.
일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 굴절률(n1)은 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 굴절률(n2)보다 크다. 추가로, 일부 실시예에서, 굴절률(n1)과 굴절률(n2) 사이의 차이는 1보다 크다. 예를 들면, 차광 소자(122)의 굴절률과 적색 변환 소자(124)의 굴절률의 차이는 1보다 크다. 발광 소자(104)로부터 방출되는 광의 세기(I1)와 차광 소자(122)로부터 방출되는 광의 세기(I2)는 다음의 수학식을 만족한다:
[수학식 1]
I2 ∝ I1 * [(n1 - n2)2/(n1 + n2)2]
상기 수학식은 광의 세기가 굴절률(n1)과 굴절률(n2) 사이의 차이에 비례하는 것을 의미한다. 즉, 굴절률(n1)과 굴절률(n2) 사이의 차이가 클수록, 광의 세기(I2)가 크다. 일부의 경우, 차광 소자(122)의 굴절률과 파장 변환 소자의 굴절률 사이의 차이가 1보다 크면, 반사광은 더 큰 세기를 가진다. 결국, 발광 소자의 방출광의 세기는 개선된다.
일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 굴절률은 2보다 크다. 예를 들면, 차광 소자(122)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 지르코늄 산화물(ZrO2), 칼륨-나트륨 니오브산염(KNbO3), 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨 인(GaP), 갈륨 비소(GaAs), 아연 산화물(ZnO), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함한다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 굴절률과 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 굴절률 간의 차이가 1보다 큰 경우는 약 630nm의 파장에서 측정된다. 차광 소자(122)는 적색광과 같은 장파장의 광을 쉽게 흡수할 수 없을 수 있으므로, 약 630nm의 파장에서의 차광 소자(122)의 굴절률과 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 굴절률 간의 더 큰 차이는 적색광의 색 변환 효율을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.
일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 청색광을 방출하고 청색 화소의 청색 변환 소자(128)는 투명한 충전재로 대체될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 소자(104)는 UV 광 또는 다른 가시광 또는 비가시 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 흡광 계수는 약 450nm의 파장에서 측정된 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 흡광 계수보다 크다. 일부 실시예에서, 지지 구조(112)의 흡광 계수는 약 450nm의 파장에서 발광 소자(104)의 흡광 계수보다 크다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 흡광 계수는 약 450nm의 파장에서 발광 소자(104의 흡광 계수보다 크다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 흡광 계수는 발광 소자(104)의 흡광 계수보다 크다. 차광 소자(122)의 흡광 계수가 약 450nm의 파장에서 발광 소자(104)와 파장 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 흡광 계수보다 크면, 발광 소자(104)로부터 방출된 청색광이 차광 소자(122) 또는 지지 구조(112)에 의해 더 효율적으로 흡수될 수 있다. 결국, 광 누설이 방지되거나 발광 디바이스의 휘도 순도가 향상된다.
도 1g에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 차광 소자(122)와 색 변환 소자(124, 126, 128) 상에 광 필터층(130), 보호층(132) 및 커버층(134)이 순차적으로 배치된다. 그 결과, 발광 디바이스(100A)가 형성된다. 광 필터층(130)은 특정 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 청색광 필터층은 약 400nm~약 500nm의 파장의 광을 통과시키며, 녹색광 필터층은 약 500nm~약 570㎚의 파장의 광을 통과시키며, 적색광 필터층은 약 620㎚~약 750nm의 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 적색 변환 소자(124) 위에 배치된 적색광 필터층, 녹색 변환 소자(126) 위에 배치된 녹색광 필터층, 또는 적색 변환 소자(124) 및 녹색 변환 소자(126) 위에 배치되어 청색광을 필터링할 수 있는 광 필터층이다. 도 1g는 광 필터층(130)이 적색 변환 소자(124)의 상면으로부터 녹색 변환 소자(126)의 상면까지 연속적으로 연장되는 것을 보여준다. 다수의 변형 및/또는 수정이 본 개시 내용의 실시예에 대해 행해질 수 있다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 적색 변환 소자(124)의 상면을 피복하고 녹색 변환 소자(126)의 상면을 피복할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 청색 변환 소자(128)의 상면을 피복하지 않는다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 유기막으로 이루어진 안료 필터이다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 티타늄 산화막 및 다른 적용 가능한 막에 의해 적층된 다중막이다. 일부 실시예에서, 광 필터층(130)은 광 누출을 방지하기 위해 차광 소자(122)의 일부를 피복한다.
보호층(132)은 색 변환 소자(124, 126, 128)가 환경에 의해 손상되는 것을 방지하도록 구성된다. 도 1g에 예시된 바와 같이, 보호층(132)은 차광 소자(122), 광 필터층(130) 및 청색 변환 소자(128)의 상면을 피복하고, 차광 소자(122) 및 광 필터층(130)의 측면을 피복한다. 일부 실시예에서, 보호층(132)은 청색 변환 소자(128)의 상면과 직접 접촉한다. 추가로, 보호층(132)은 커버층(134)을 배치하기 위한 평면을 제공할 수 있다. 보호층(132)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 포스포실리케이트 유리(PSG), 보로포스포실리케이트 유리(BPSG), 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 유기 재료를 포함할 수 있다.
커버층(134)은 발광 디바이스(100A)의 외부면으로서 사용된다. 도 1g에 예시된 바와 같이, 커버층(134)은 보호층(132)의 상면을 덮는다. 커버층(134)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 유리, 석영, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI) 또는 다른 적용 가능한 재료를 포함한다.
일부 실시예에서, 발광 소자(104)의 상면(104T)과 차광 소자(122)의 측면(122S)에 의해 구성된 각도(θ)는 차광 소자(122)의 상면(122T)과 광 필터층(130)의 측면(130S)에 의해 형성된 각도(θ2)보다 크다. 일부 실시예에서, 각도(θ2)는 예각이다. 각도(θ2)가 90°보다 작으면, 보호층 형성시의 박리를 방지할 수 있다. 일부의 경우, 각도(θ2)는 각도(θ1)보다 크지 않다. 각도(θ2)가 각도(θ1)보다 작은 경우, 광의 확산에 도움이 되거나 광이 인접 화소로부터의 광과 혼합되는 것을 방지한다. 추가로, 각도(θ1)는 색 변환 소자(124, 126, 128)의 바닥면과 측면에 의해 형성된 각도일 수 있다. 각도(θ2)는 광 필터층(130)의 측면과 해당 광 필터층(130)과 차광 소자(122) 사이의 계면에 의해 형성된 각도일 수 있다.
일부 실시예에서, 발광 소자(104)의 굴절률(n3)은 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 굴절률(n2)보다 크고, 색 변환 소자(124, 126, 또는 128)의 굴절률(n2)은 광 필터층(130)의 굴절률(n4)보다 크며, 광 필터층(130)의 굴절률(n4)은 보호층(132)의 굴절률(n5)보다 크다. 일부 실시예에서, 2개의 인접한 매체의 굴절률 사이의 차이는 0.5보다 작다. 2개의 인접한 매체의 굴절률의 차이가 0.5보다 작으면, 굴절된 광은 더 작은 굴절 각도를 가질 수 있다. 결국, 발광 디바이스(100A)의 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 경도는 지지 구조(112)의 경도보다 크다. 차광 소자(122)의 경도가 지지 구조(112)의 경도보다 큰 경우, 구조체(200A)와 발광 소자(104)의 조립 중에 안정성이 향상된다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)의 유연성은 지지 구조(112)의 유연성보다 작다. 차광 소자(122)의 유연성이 지지 구조(112)의 유연성보다 작은 경우, 구조체(200A)와 발광 소자(104의 조립 중에 안정성이 향상된다.
도 2a~2d는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따라 구조체(200A)를 형성하는 공정의 여러 단계의 단면도이다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 캐리어 기판(136)이 제공되고 차광 층(138)이 캐리어 기판(136) 상에 형성된다. 캐리어 기판(136)은 후속으로 형성되는 요소를 배치하기 위한 기판으로서 사용된다. 캐리어 기판(136)은 유리 기판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판 또는 다른 적용 가능한 기판일 수 있다.
차광 층(138)은 차광 소자(122)룰 형성하는 재료이다. 차광 층(138)은 성막 공정 또는 결정 성장 공정에 의해 형성될 수 있다. 성막 공정은 한정되는 것은 아니지만, 화학적 기상 증착(CVD), 스퍼터링, 저항 열 증발, 전자 빔 증발 및 임의의 다른 적용 가능한 방법을 포함한다. 화학적 기상 증착은 한정되는 것은 아니지만, 저압 화학적 기상 증착(LPCVD), 저온 화학적 기상 증착(LTCVD), 급속 열 화학적 기상 증착(RTCVD), 플라즈마 증강 화학적 기상 증착(PECVD), 원자층 증착(ALD) 및 임의의 다른 적용 가능한 방법을 포함할 수 있다.
도 2b에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 차광 층(138)은 차광 소자(122)를 형성하도록 패턴화된다. 차광 층(138)은 포토리소그래피 공정에 의해 패턴화될 수 있다. 포토리소그래피 공정은 한정되는 것은 아니지만, 포토레지스트 코팅(예, 스핀-온 코팅), 소프트 베이킹, 마스크 정렬, 노광, 노광 후 베이킹, 포토레지스트의 현상, 세정 및 건조(예, 하드 베이킹), 건식 에칭 또는 습식 에칭을 포함한다. 포토리소그래피 공정은 마스크리스 포토리소그래피, 전자빔 기록 또는 이온빔 기록과 같은 다른 적절한 방법에 의해서도 구현되되거나 대체될 수 있다. 차광 소자(122)가 형성된 후, 차광 소자(122)에 의해 둘러싸인 복수의 개구(U)가 형성되며, 캐리어 기판(136)의 상면의 일부가 노출된다.
도 2c에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)는 개구(U) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 색 변환 소자의 재료는 잉크젯 또는 인쇄 공정에 의해 개구(U) 내로 분사된다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)는 두께(T1)를 가지며, 색 변환 소자(124, 126 또는 128)는 두께(T2)를 가진다. 두께(T2)가 두께(T1)보다 작은 경우, 다른 색 변환 소자의 재료가 혼합되는 것이 방지된다. 일부 실시예에서, 색 변환 소자(124, 126 또는 128)의 바닥면의 폭(W1)은 색 변환 소자(124, 126 또는 128)의 상면의 폭(W2)보다 작다. 폭(W1)이 폭(W2)보다 작은 경우, 발광 효율 또는 시야각이 향상된다.
도 2d에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 차광 소자(122), 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)로부터 캐리어 기판(136)이 제거되어, 구조체(200A)가 형성된다. 일부 실시예에서, 상기 캐리어 기판(136)은 가열, 조사 또는 다른 적용 가능한 방법에 의해 제거된다.
도 2a~2d는 차광 소자(122)가 단일 성분으로 구성된 것을 예시한다. 본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변형 및/또는 수정이 행해질 수 있다. 차광 소자(122)는 2개 이상의 재료를 포함하는 복합 구조일 수 있다. 도 3a~3d를 참조하면, 도 3a~3d는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따라 구조체(200B)를 형성하는 공정의 다양한 단계의 단면도이다. 도 3a에 예시된 바와 같이, 패턴화된 포토레지스트 소자(139)가 캐리어 기판(136) 상에 형성되고, 캐핑층(140)이 일부 실시예에 따라 포토레지스트 소자(139) 위에 동형으로(conformally) 형성된다. 포토레지스트 소자(139)와 캐핑층(140)은 다중 성막 또는 포로리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122)는 포토레지스트 소자(139)와 해당 포토레지스트 소자(139)를 덮는 캐핑층(140)을 포함한다. 포토레지스트 소자(139)는 한정되는 것은 아니지만, 블랙 포토레지스트, 블랙 인쇄 잉크, 블랙 수지 또는 임의의 다른 적절한 차광 재료를 포함한다.
일부 실시예에서, 포토레지스트 소자(139)의 상면 및 측면은 캐핑층(140)에 의해 피복된다. 본 실시예에서, 캐핑층(140)은 실리콘을 포함한다. 더 구체적으로, 캐핑층(140)은 비정질 실리콘 또는 폴리-실리콘으로 구성되어, 차광 소자(122)는 더 양호한 차광성 및 방수성을 가진다. 일부 실시예에서, 캐핑층(140)은 하이-k 재료를 포함한다. 하이-k 재료는 한정되는 것은 아니지만, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 실리사이드, 전이 금속 산화물, 전이 금속 질화물, 전이 금속 실리사이드, 전이 금속 산질화물, 금속 알루미네이트, 지르코늄 실리케이트, 지르코늄 알루미네이트를 포함할 수 있다. 하이-k 재료의 예로는 한정되는 것은 아니지만, LaO, AlO, ZrO, TiO, Ta2O5, Y2O3, SrTiO3(STO), BaTiO3(BTO), BaZrO, HfO2, HfO3, HfZrO, HfLaO, HfSiO, HfSiON, LaSiO, AlSiO, HfTaO, HfTiO, HfTaTiO, HfAlON, (Ba,Sr)TiO3(BST), Al2O3, 임의의 다른 적용 가능한 하이-k 재료, 및 이들의 조합을 포함한다.
도 3b에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)는 개구(U) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 색 변환 소자(124, 126, 128)의 재료는 잉크젯 또는 인쇄 공정에 의해 개구(U) 내에 분사된다.
도 3c에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 색 변환 소자(124, 126, 128) 및 캐핑층(140) 위에 평면층(142)이 형성된다. 평면층(142)의 외부면은 후속하는 부착 공정에서 발광 소자(104)를 부착하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 평면층(142)은 한정되는 것은 아니지만, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 다른 유전체 재료와 같은 유기 재료 또는 무기 재료를 포함한다. 도 3c에 예시된 바와 같이, 색 변환 소자(124, 126, 128)의 상면 및 측면은 평면층(142)에 의해 피복된다. 결국, 색 변환 소자(124, 126, 128)가 후속 공정에 의해 손상되는 것을 방지한다.
도 3d에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 차광 소자(122), 적색 변환 소자(124), 녹색 변환 소자(126) 및 청색 변환 소자(128)로부터 캐리어 기판(136)이 제거되어, 구조체(200B)가 형성된다. 일부 실시예에서, 상기 캐리어 기판(136)은 가열, 조사 또는 다른 적용 가능한 방법에 의해 제거된다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100B)의 단면도이다. 도 1g에 예시된 발광 디바이스(100A)와 도 4에 예시된 발광 디바이스(100B) 사이의 차이점 중 하나는 발광 디바이스(100A)의 구조체(200A)가 구조체(200B)로 대체된 것이다. 일부 실시예에서, 평면층(142)은 발광 소자(104와 차광 소자(122) 사이에 배치된다. 도 4에 예시된 바와 같이, 평면층(142)은 발광 소자(104) 및 지지 구조(112)의 상면을 피복한다. 추가로, 캐핑층(140)의 일부는 광 필터층(130)의 의해 피복되지 않는다. 구조체(200B)를 가지는 발광 디바이스(100B)는 더 양호한 차광성 또는 방수성을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 이루어질 수 있다. 도 5를 참조하면, 도 5는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 구조체(200C)의 단면도이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 능동 소자(144)가 차광 소자(122) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 능동 소자(144)는 스위치 트랜지스터, 드라이버, 리셋 트랜지스터, 또는 다른 능동 소자와 같은 박막 트랜지스터를 포함한다.
도 5는 능동 소자(144)가 차광 소자(122)에 임베디드된 것을 예시한다. 본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변형 및/또는 수정이 행해질 수 있다. 일부 실시예에서, 차광 소자(122) 위에 능동 소자(144)의 일부가 형성된다. 일부 실시예에서, 능동 소자(144)는 차광 소자(122)의 표면에 형성된다. 능동 소자(144)를 형성하도록 다수의 공정이 차광 소자(122)에 대해 수행될 수 있다. 대안적으로, 능동 소자(144)는 다른 기판(미도시) 상에 형성될 수 있고, 이후 차광 소자(122)의 표면으로 전사될 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따라 발광 디바이스(100C)를 형성하는 공정의 2개의 단계의 단면도이다. 도 6a에 예시된 중간 구조체에 도달하는 재료 및 처리 단계는 전술한 도 1a~1e의 실시예와 유사할 수 있으므로, 그 설명은 여기서 반복하지 않는다. 전술한 실시예와 유사한 본 실시예의 세부 내용은 여기서 반복하지 않는다.
도 6a에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 와이어(146)가 지지 구조(112)에 형성된다. 와이어(146)는 회로층(120)에 형성된 와이어(121, 121')를 통해 발광 소자(104)에 전기적으로 접속된다. 와이어(146)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(MO), 텅스텐(W), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 이들의 합금, 이들의 조합, 또는 임의의 다른 적용 가능한 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 개구(U)가 지지 구조(112)에 형성되고 회로층(120)의 일부가 노출되도록 포토리소그래피 공정이 수행된다. 다음에, 전도성 재료가 개구에 충전된다. 와이어(146)는 발광 소자(104가 기판(118)에 부착되기 전에 형성될 수 있음을 알아야 한다.
도 6a에 예시된 와이어(146)는 단지 본 개시 내용의 개념을 더 잘 이해하기 위한 예이고, 본 개시 내용의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아님을 알아야 한다. 즉, 와이어(146)는 다양한 실시예에서 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
와이어(121, 121')는 회로층(120) 내에 전도성 패드(106)에 접촉되게 형성된다. 와이어(121, 121')의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(MO), 텅스텐(W), 금(Au), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 이들의 합금, 이들의 조합, 또는 임의의 다른 적용 가능한 재료를 포함할 수 있다.
도 6b에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 구조체(200C)가 발광 소자(104)에 부착된다. 다음에, 광 필터층(130), 보호층(132) 및 커버층(134)이 구조체(200C) 위에 순차적으로 형성되어, 발광 디바이스(100C)가 형성된다. 도 6b에 예시된 바와 같이, 능동 소자(144)가 와이어(146), 와이어(121, 121') 및 전도성 패드(106)를 통해 발광 소자(104)에 전기적으로 접속된다. 추가로, 능동 소자(144)는 회로층(120)에 형성된 능동 소자 및/또는 수동 소자에 전기적으로 접속된다. 와이어(146)는 능동 소자(144)의 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극(미도시)에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서, 회로층(120)보다는 차광 소자(122)에 일부 능동 소자(예, 스위치 트랜지스터, 드라이버, 리셋 트랜지스터)가 형성된다. 따라서, 회로층(120)이 얇기 때문에 발광 디바이스(100C)의 크기가 감소되도록 두께가 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 수동 소자가 발광 소자(104)에 전기적으로 접속된다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 7을 참조하면, 도 7은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 구조체(200D)의 단면도이다. 도 7에 예시된 구조체(200D)와 도 3d에 예시된 구조체(200C) 사이의 차이점 중 하나는 구조체(200D)가 캐핑층(140)에 전기적으로 접속된 전도성 요소를 더 포함한다는 것이다..
도 7에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 구조체(200D)는 캐핑층(140) 위에 소스 전극(150), 드레인 전극(152) 및 게이트 전극(154)을 포함한다. 우선, 소스 전극(150) 및 드레인 전극(152)이 캐핑층(140) 상에 형성된다. 이후, 평면층(142)의 형성 이전에 게이트 절연층(148)이 형성된다. 일부 실시예에서, 게이트 절연층(148)은 실리콘 산화물 또는 다른 유전체 재료로 형성된다. 다음에, 전도성 재료가 게이트 절연층(148) 상에 증착된 후 패턴화되어 게이트 전극(154)을 형성한다. 게이트 전극(154)의 재료는 금속 또는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 게이트 전극(154)이 형성된 후, 평면층(142)이 게이트 전극(154)과 게이트 절연층(148) 위에 성막된다. 다음에, 평면층(142)과 게이트 절연층(148)에 개구가 형성되고 소스 전극(150), 드레인 전극(152) 및 게이트 전극(154)의 표면의 일부가 노출되도록, 포토리소그래피 공정이 수행된다. 다음에, 전도성 재료가 개구 내에 충전되어 소스 전극(150), 드레인 전극(152) 및 게이트 전극(154)과 접촉된다. 소스 전극(150), 드레인 전극(152) 및 게이트 전극(154)의 재료는 한정되는 것은 아니지만, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 금, 크롬, 니켈, 백금, 티타늄, 이리듐, 로듐, 이들의 합금, 이들의 조합 또는 임의의 다른 적용 가능한 전도성 재료를 포함할 수 있다.
도 7에 예시된 바와 같이, 캐핑층(140)은 소스 전극(150) 및 드레인 전극(152)과 접촉된다. 더욱이, 게이트 전극(154)은 게이트 절연층(148)에 의해 캐핑층(140)과 분리된다. 일부 실시예에서, 캐핑층(140)은 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 또는 금속 산화물 반도체로 이루어진다. 따라서, 캐핑층(140)은 소스 전극(150) 및 드레인 전극(152)에 전기적으로 접속될 수 있다. 결국, 구조체(200D)는 발광 디바이스를 제어하는 스위치로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 디바이스(100C)의 구조체(200C)는 와이어(146)가 개구 내에 충전된 전도성 재료를 통해 소스 전극(150), 드레인 전극(152) 및 게이트 전극(154)에 각각 전기적으로 접속되도록 상하 전도된 방식으로 도 7에 예시된 구조체(200D)로 대체된다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 8은 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100D)의 단면도이다. 도 8에 예시된 발광 디바이스(100D)와 도 1g에 예시된 발광 디바이스(100A) 사이의 차이점 중 하나는 발광 디바이스(100D)가 발광 소자(104)와 회로층(120) 사이에 배치된 전도성 막(156)을 더 포함한다는 것이다.
도 8에 예시된 바와 같이, 회로층(120)에 능동 소자(162) 및 와이어(164)가 형성된다. 회로층(120)은 기판(118) 상에 배치된다. 따라서, 능동 소자(162)는 기판(118) 상에 배치된다. 능동 소자(162)는 스위치 트랜지스터, 드라이버, 리셋 트랜지스터, 또는 다른 능동 소자와 같은 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 와이어(164)의 재료는 와이어(146)의 재료와 유사하거나 동일할 수 있으므로 여기서는 반복하지 않는다. 일부 실시예에서, 전도성 필름(156)은 복수의 전도성 입자(158)와 접착층(160)을 포함하는 이방성 전도성 필름(ACF)이다. 전도성 입자(158)는 금속 또는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 접착층(160)은 광학 접착제(OCA), 광학 투명 수지(OCR), 또는 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 도 8에 예시된 바와 같이, 전도성 입자(158)는 수직으로 배열된다. 접착층(160)은 절연 재료로 형성되므로, 전도성 필름(156)은 단지 수직 도전 경로를 제공한다. 도 8에 예시된 바와 같이, 발광 소자(104)는 전도성 패드(106), 전도성 입자(158) 및 와이어(164)를 통해 능동 소자(162)에 전기적으로 접속된다. 전도성 필름(156)의 사용은 발광 디바이스(100D)의 대량 생산에 도움이 된다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 9는 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100E)의 단면도이다. 도 9에 예시된 발광 디바이스(100E)와 도 1g에 예시된 발광 디바이스(100A) 사이의 차이점 중 하나는 보호층(132)에 복수의 산란 입자(166)가 형성된 것이다.
산란 입자(166)의 재료는 한정되는 것은 아나지만, 이산화 티타늄(TiO2), 삼산화 알루미나(Al2O3), 이산화 지르코늄(ZrO2), 이산화 실리콘(SiO2), 오산화 탄탈(Ta2O5), 산화 텅스텐(WO3), 산화 이트륨(Y2O3), 이산화 세륨(CeO2), 삼산화 안티몬(Sb2O3), 이산화 니오븀(Nb2O2), 삼산화 붕소(B2O3), 산화 아연(ZnO), 삼산화 인듐(In2O3), 삼불화 세륨(CeF3), 이불화 마그네슘(MgF2), 이불화 세륨(CeF2), 이들의 조합, 또는 다른 적절한 나노입자를 포함한다. 보호층(132) 내에 산란 입자(166)의 형성은 균일한 광 추출 성능의 발광 디바이스(100E)를 형성하는 데 도움이 될 수 있다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 10은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100F)의 단면도이다. 도 10에 예시된 발광 디바이스(100F)와 도 1g에 예시된 발광 디바이스(100A) 사이의 차이점 중 하나는 보호층(132)의 상면에 미세 구조체(168)가 형성된다는 것이다.
일부 실시예에서, 미세 구조체(168)는 보호층(132) 상에 형성된 거친 표면일 수 있다. 본 실시예에서, 미세 구조체(168)는 보호층(132)의 상면에 대해 에칭 공정 또는 기계적 연마를 수행함으로써 형성된다. 일부 실시예에서, 미세 구조체(168)는 다수의 마이크로 렌즈를 포함한다. 미세 구조체(158)의 형성은 산란광의 각도가 큰 발광 디바이스(100F)의 형성에 도움이 될 수 있다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 11은 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 발광 디바이스(100G)의 단면도이다. 도 11에 예시된 발광 디바이스(100G)와 도 1g에 예시된 발광 디바이스(100A) 사이의 차이점 중 하나는 발광 디바이스(100G)가 발광 소자(104)와 색 변환 소자(124, 126, 128) 사이에 형성된 반투과층(170)을 더 포함한다는 것이다.
일부 실시예에서, 반투과층(170)은 분산형 브래그 반사(DBR) 구조체이다. 반투과층(170)은 상이한 굴절률의 적어도 2종의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 반투과층(170)은 복수의 실리콘 산화물 필름과 복수의 실리콘 질화물 필름을 포함할 수 있다. 이들 실리콘 산화물 필름과 실리콘 질화물 필름은 교대로 배열된다. 일부 실시예에서, 반투과층(170)의 재료는 실리콘 산질화물 또는 다른 유전체 재료를 역시 포함한다. 반투과층(170)의 형성은 발광 디바이스(100G)의 발광 효율을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.
본 개시 내용의 실시예에 대해 많은 변화 및/또는 변형이 행해질 수 있다. 도 12를 참조하면, 도 12는 본 개시 내용의 일부 실시에에 따른 발광 디바이스(100H)의 단면도이다. 도 12에 예시된 발광 디바이스(100H)와 도 11에 예시된 발광 디바이스(100G) 사이의 차이점 중 하나는 반투과층(170')이 차광 소자(122)에 의해 둘러싸여 있다는 것이다. 반투과층(170')의 형성은 발광 디바이스(100H)의 크기 감소에 도움이 될 수 있다.
본 개시 내용의 일부 실시예 및 그 장점을 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 당업자는 여기에 설명된 특징, 기능, 처리 및 재료 중 상당 부분이 본 개시 내용의 범위 내에 유지되면서 변화될 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 본 출원의 범위는 명세서에 기재된 처리, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예에 한정되는 것으로 의도된 것이 아니다. 당업자 중 한 사람이라면 본 개시 내용으로부터 여기에 기술되는 대응하는 실시예와 실질적으로 동일한 기능 또는 동일한 결과를 수행하거나 달성하는, 현재 존재하거나 나중에 개발될, 처리, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가 본 개시 내용에 따라 활용될 수 있음을 쉽게 알 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 처리, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 그 청구 범위 내에 포함하고자 의도된 것이다.

Claims (20)

  1. 발광 디바이스로서,
    발광 소자;
    상기 발광 소자 상에 배치된 파장 변환 소자로서, 제1 파장에서 제1 굴절률을 가지는 파장 변환 소자; 및
    상기 파장 변환 소자를 둘러싸는 차광 소자로서, 상기 제1 파장에서 제2 굴절률을 가지는 차광 소자
    를 포함하고,
    상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률 간의 차이는 1보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률은 630nm의 상기 제1 파장에서 각각 측정된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 제2 파장에서의 상기 파장 변환 소자의 흡광 계수는 상기 제2 파장에서의 상기 차광 소자의 흡광 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 파장 변환 소자의 상기 흡광 계수와 상기 차광 소자의 상기 흡광 계수는 450nm의 상기 제2 파장에서 각각 측정된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발광 소자를 둘러싸는 지지 구조를 더 포함하고, 상기 제2 파장에서의 상기 지지 구조의 흡광 계수는 상기 제2 파장에서의 상기 파장 변환 소자의 상기 흡광 계수보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 소자의 저면의 폭은 상기 파장 변환 소자 의 상면의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환 소자의 두께는 상기 차광 소자의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자에 전기적으로 접속된 능동 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 능동 소자는 상기 차광 소자 내에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자에 부착된 기판을 더 포함하며, 상기 능동 소자는 상기 기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 차광 소자는 포토레지스트 소자와 해당 포토레지스트 소자를 덮는 캐핑층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 캐핑층은 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 소자 상에 배치된 광 필터층; 및
    상기 광 필터층 상에 배치된 보호층
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광 필터층은 상기 제1 파장에서 제3 굴절률을 가지고, 상기 보호층은 상기 제1 파장에서 제4 굴절률을 가지며, 상기 제4 굴절률은 상기 제3 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 보호층 내에 형성된 복수의 산란 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  17. 제14항에 있어서, 상기 보호층은 해당 보호층의 상면에 미세 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  18. 제14항에 있어서, 상기 발광 소자의 상면과 상기 차광 소자의 측면에 의해 제1 각도가 형성되고, 상기 차광 소자의 상면과 상기 광 필터층의 측면에 의해 제2 각도가 형성되며, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 소자와 상기 발광 소자 사이에 배치된 반투과층(transflective layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 반투과층은 분산형 브래그 반사(DBR; distributed Bragg reflector) 구조체인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
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