KR101620469B1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로 상기 제조방법은, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 단계와, 배선전극이 형성된 배선기판에 전도성 접착층을 배치하는 단계와, 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되도록 상기 어셈블리 기판을 상기 전도성 접착층에 부착하는 단계와, 상기 어셈블리 기판을 상기 배선기판으로부터 제거하는 단계, 및 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극과 전기적으로 연결되도록, 상기 전도성 접착층에 가압하면서 열 또는 촉매를 가하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법{FABRICATING METHOD OF DISPLAY APPARATUS USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
그러나, 반도체 발광소자를 이용한 플렉서블 디스플레이의 경우에 대화면의 디스플레이 장치의 구현이 어려운 문제가 있다. 따라서, 반도체 발광 소자를 이용한 플렉서블 디스플레이에서 대화면의 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 제조공정이 착안 될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 플렉서블한 디스플레이 장치를 구현하는 새로운 제조공정을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 대화면의 디스플레이 장치에 적용가능하면서도 간단한 제조공정을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 디스플레이 장치의 제조방법은, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 단계와, 배선전극이 형성된 배선기판에 전도성 접착층을 배치하는 단계와, 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되도록 상기 어셈블리 기판을 상기 전도성 접착층에 부착하는 단계와, 상기 어셈블리 기판을 상기 배선기판으로부터 제거하는 단계, 및 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극과 전기적으로 연결되도록, 상기 전도성 접착층에 가압하면서 열 또는 촉매를 가하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 어셈블리 기판에는 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 홈들이 형성된다. 상기 전도성 접착층에 부착하는 단계는 상기 반도체 발광소자들이 상기 홈들을 모두 채운 후에 수행될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 열 또는 촉매를 가하는 단계는 상기 어셈블리 기판을 상기 배선기판으로부터 제거한 후에 수행될 수 있다.
실시 예에 있어서, 디스플레이 장치의 제조방법은 상기 반도체 발광소자들을 덮도록 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자들은 각각, 상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극을 구비하며, 상기 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극 중 적어도 하나는 상기 반도체 발광소자들의 서로 반대면인 양면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 단계와, 상기 반도체 발광소자들이 전사기판으로 이동하도록, 상기 어셈블리 기판과 상기 전사기판이 합착 후 분리하는 단계, 및 상기 반도체 발광소자들을 상기 전사기판으로부터 디스플레이 장치의 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법을 개시한다.
실시 예에 있어서, 상기 전사하는 단계는, 전도성 접착층을 매개로 하여 상기 전사기판을 임시기판에 부착하고, 상기 전사기판을 상기 임시기판으로부터 제거하는 단계; 및 상기 임시기판에 배선전극이 형성된 배선기판을 합착한 후에, 상기 임시기판을 상기 배선기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 전도성 접착층은 상기 전사기판을 상기 임시기판으로부터 제거하면 상기 전사기판으로부터 분리되고, 상기 임시기판에 부착될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제거하는 단계에서, 상기 임시기판에 배선전극이 형성된 배선기판을 합착한 후에, 상기 전도성 접착층에는 열 또는 촉매가 가해질 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전사하는 단계는, 접착층을 이용하여 상기 전사기판을 베이스 기판에 부착하고, 상기 접착층에 상기 반도체 발광소자가 부착된 상태에서 상기 베이스 기판으로부터 상기 전시기판을 분리하는 단계; 및 상기 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되는 배선전극을 형성하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 접착층은 상기 전사기판을 상기 베이스 기판으로부터 분리하면 상기 전사기판으로부터 분리되고, 상기 베이스 기판에 부착될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전사기판은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 개별화소를 반도체 발광소자로 형성하는 디스플레이 장치에서, 다량의 반도체 발광소자를 한번에 조립할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사시키는 것이 가능하게 된다. 이를 통하여, 저렴한 비용으로 대면적의 디스플레이 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 재료나 종류가 상이한 소자들을 모양을 달리하여 한꺼번에 집적하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10a 내지 도 10h는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10a 내지 도 10h의 제조공정에 적용되는 반도체 발광소자의 변형예들을 나타내는 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12e는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 13a 내지 도 13d는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되어, 메사 및 아이솔레이션을 통하여 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다. 따라서, 웨이퍼의 크기 제약으로 인하여 대화면 디스플레이를 구현하기 어려운 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 장치의 새로운 제조방법 및 구조를 제시한다.
이를 위하여, 이하, 먼저 디스플레이 장치의 새로운 제조방법에 대하여 살펴본다. 도 10a 내지 도 10h는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이고, 도 11a 및 도 11b는 도 10a 내지 도 10h의 제조공정에 적용되는 반도체 발광소자의 변형예들을 나타내는 단면도들이다.
본 명세서에서는, 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(1059)에 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054), 제2 도전형 반도체층(1055)을 각각 성장시킨다(도 10a).
제1도전형 반도체층(1053)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층(1053) 상에 활성층(1054)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(1054) 상에 제2도전형 반도체층(1055)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제2도전형 반도체층(1055)을 순차적으로 성장시키면, 도 10a에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제2도전형 반도체층(1055)이 적층 구조를 형성한다.
성장기판(1059)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(1059)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 제1도전형 반도체층(1053)의 적어도 일부가 노출되도록 활성층(1054) 및 제2 도전형 반도체층(1055)의 적어도 일부를 제거한다(도 10b).
이 경우에, 상기 활성층(1054) 및 제2 도전형 반도체층(1055)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(1053)이 외부로 노출된다.
나아가, 상기 제조방법을 통해 형성되는 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제2도전형 반도체층(1055) 및 활성층(1054)을 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.
다음으로, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 구현되도록, 상기 제1도전형 반도체층(1053)과 상기 제2도전형 반도체층(1055)에 두께방향으로 높이차가 없는 제1 전극(1052, 또는 n형 전극) 및 제2 전극(1056, 또는 p형 전극)를 각각 형성한다. 상기 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1056)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그 다음에, 상기 성장기판(1059)을 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(1059)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다(도 10c).
이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들(1050)이 어셈블리 기판(1061)에 안착되는 단계가 진행된다(도 10d).
예를 들어, 유체가 채워진 챔버 속에 상기 반도체 발광소자들(1050) 및 어셈블리 기판(1061)을 넣고 상기 유체를 가열하여 상기 반도체 발광소자들이 상기 어셈블리 기판(1061)에 스스로 조립되도록 한다. 이를 위하여, 상기 어셈블리 기판(1061)에는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 끼워지는 홈들(미도시)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 어셈블리 기판(1061)에는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 홈들이 형성된다. 상기 홈들은 반도체 발광소자들(1050)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어지며, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 유체 내에서 랜덤하게 이동하다가, 상기 홈들에 조립된다.
다음으로, 배선전극이 형성된 배선기판(1010)에 전도성 접착층(1030)을 배치한다. 다만, 배선기판(1010)에 전도성 접착층(1030)을 배치하는 것은 전술한 반도체 발광소자를 성장하고, 어셈블리 기판에 안착하는 프로세스와 시간 순서에 관계없이 별도로 진행될 수 있다.
이 경우에. 상기 배선기판(1010)에는 제1전극(1020), 보조전극(1070) 및 제2전극(1040, 이상 도 10e 참조)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(1020)과 제2전극(1040)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 배선기판(1010)은 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(1030)은 이 경우에, 예를 들어 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다른 예로서, 열 등에 의하여 전도성 물질로 화학변화하는 물질을 함유한 필름 등도 가능하다.
본 예시에서는, 상기 전도성 접착층(1030)은 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 상기 배선기판(1010)에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 배선전극에 얼라인되도록 상기 어셈블리 기판(1061)을 상기 전도성 접착층(1030)에 부착한다(도 10e).
예를 들어, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(1050)가 위치된 상기 어셈블리 기판(1061)을 상기 반도체 발광 소자(1050)가 보조전극(1070) 및 제2전극(1040, 이상 도 10e 참조)와 대향하도록 배치한다. 그 후에, 상기 어셈블리 기판을 상기 전도성 접착층(1030)에 가합착한다(도 10f).
상기 전도성 접착층에 부착하는 단계는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 홈들을 모두 채운 후에 수행될 수 있다. 상기 어셈블리 기판(1061)의 홈들은 상기 반도체 발광소자가 개별화소를 형성하도록 기설정된 위치에 형성된다. 디스플레이 장치에서, 반도체 발광소자가 빠진 부분이 나타나지 않도록, 상기 홈들이 모두 채워질때까지 반도체 발광소자들(1050)이 어셈블리 기판(1061)에 안착되는 단계가 진행되며, 이후에 상기 전도성 접착층에 부착하는 단계가 진행될 수 있다.
다음으로, 상기 어셈블리 기판(1061)을 상기 배선기판(1010)으로부터 제거하는 단계가 진행된다(도 10g). 예를 들어, 어셈블리 기판(1061)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
그 다음에, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 배선전극과 전기적으로 연결되도록, 상기 전도성 접착층(1030)에 가압하면서 열 또는 촉매를 가하는 단계(도 10h)가 진행된다. 상기 열 또는 촉매를 가하는 단계는 상기 어셈블리 기판(1061)을 상기 배선기판(1010)으로부터 제거한 후에 수행된다.
예를 들어, 상기 배선기판(1010)과 상기 전도성 접착층(1030)을 열압착하며, 이는 상기 가합착에 대하여 본합착이 될 수 있다. 예를 들어, 배선기판(1010)과 전도성 접착층(1030)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판(1010)과 전도성 접착층(1030)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(1050)와 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(1050)는 전기적으로 연결될 수 있다.
이 때에, 반도체 발광 소자(1050)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(1050) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
이 경우에, 반도체 발광 소자(1050)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조공정은 상기 반도체 발광 소자(1050)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 형광체는 상기 반도체 발광소자들을 덮도록 이루어진다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 상기 수직형 반도체 발광 소자의 경우에, 상기 배선기판에는 제1전극(220, 도 8 참조)이 형성되어, 상기 본합착에 의하여 상기 반도체 발광 소자의 하부에 위치한 p형 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 본합착 이후에는 상기 수직형 반도체 발광 소자의 상부에 위치한 n형 전극과 전기적으로 연결되는 제2전극(240, 도 8 참조)을 형성하는 단계가 진행될 수 있다. 이 경우에, 전술한 형광체층을 형성하는 단계는 제2전극을 형성한 후에 수행될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 제조공정은 수평형 반도체 발광소자라도, p형 전극과 n형 전극이 상/하로 배치되는 구조에 적용가능하다. 도 11a를 참조하면, 본 예시의 반도체 발광소자에서 n형 전극은 n형 반도체층의 일면에서 반대면으로 연장되어, p형 반도체층에 적층되는 p형 전극과 반도체 발광소자의 두께방향으로 서로 반대면에 배치될 수 있다. 이 경우에는 배선기판에는 제1전극이 형성되고, 본합착 이후에는 상기 n형 전극과 전기적으로 연결되는 제2전극이 될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 반도체 발광 소자(1250)는 제1도전형 전극(1256)과, 제1도전형 전극(1256)이 형성되는 제1도전형 반도체층(1255)과, 제1도전형 반도체층(1255) 상에 형성된 활성층(1254)과, 상기 활성층(1254) 상에 형성된 제2도전형 반도체층(1253) 및 제2도전형 반도체층(1253)에 형성되는 제2도전형 전극(1252)을 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 제1도전형 전극(1256) 및 제1도전형 반도체층(1255)은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 전극(1252) 및 제2도전형 반도체층(1253)은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
이 경우에, 상기 제2도전형 전극은 상기 제2도전형 반도체층(1253)의 일면에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(1253)의 타면에는 언도프된(Undoped) 반도체층(1253a)이 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2도전형 반도체층의 일면은 상기 배선기판에 가장 가까운 면이 될 수 있고, 상기 제2도전형 반도체층의 타면은 상기 배선기판에 가장 먼 면이 될 수 있다. 또한, 상기 제1도전형 전극(1256) 및 제2도전형 전극(1252)은 반도체 발광소자의 폭방향을 따라 이격된 위치에서 각각 상기 폭방향과 수직방향(또는 두께방향)으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다.
상기 높이차를 이용하여 상기 제2도전형 전극(1252)은 상기 제2도전형 반도체층(1253)에 형성되나, 반도체 발광소자의 상측에 위치하는 상기 제2전극(1240)과 인접하게 배치된다. 예를 들어, 상기 제2도전형 전극(1252)은 적어도 일부가 상기 제2도전형 반도체층(1253)의 측면(또는, 언도프된(Undoped) 반도체층(1253a)의 측면)으로부터 상기 폭방향을 따라 돌출된다. 이와 같이, 제2도전형 전극(1252)이 상기 측면에서 돌출되기에, 상기 제2도전형 전극(1252)은 반도체 발광소자의 상측으로 노출될 수 있다. 이를 통하여, 상기 제2도전형 전극(1252)은 전도성 접착층(1230)의 상측에 배치되는 상기 제2전극(1240)과 오버랩되는 위치에 배치된다.
이러한 구조에 의하면, 수평형 반도체 발광소자와 수직형 반도체 발광소자의 장점을 이용할 수 있는 모두 이용할 수 있는 구조로서, 아이솔레이션된 소자의 N GaN 영역과 소자의 바깥영역에 걸쳐 Plug type의 전극이 형성되어 있는 구조에 적용될 수 있다. 이러한 구조에서는 전류의 흐름은 수평형으로 이루어지나, 패널에 전류 주입을 위한 P, N 배선은 소자의 반대면에 위치하게 된다. 또한, 소자의 하부로 지나가는 N 배선이 빛의 발광영역(MQW 영역)을 가리는 부분이 없어 광손실이 적다는 등의 장점이 있다.
또 다른 예로서 도 11b를 참조하면, 상기 반도체 발광소자들(1350)은 각각, 상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극을 구비하며, 상기 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극 중 적어도 하나는 상기 반도체 발광소자들의 서로 반대면인 양면에 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자는 순차적으로 적층되는 제1 도전형 반도체층(1355), 활성층(1354), 제2 도전형 반도체층(1353), 상기 제1 도전형 반도체층(1355)과 연결되는 제1 도전형 전극(1356), 및 상기 제2 도전형 반도체층(1353)과 연결되는 제2 도전형 전극(1352)을 포함한다.
상기 제1 도전형 전극(1356)은 상기 제1 도전형 반도체층(1355)을 사이에 두고 서로 대응하게 배치되는 제1 도전형 상부 전극부(1356a) 및 제1 도전형 하부 전극부(1356b)를 포함한다.
상기 제2 도전형 전극(1352)은 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층들을 사이에 두고 서로 대응하게 배치되는 제2 도전형 상부 전극부(1352a) 및 제2 도전형 하부 전극부(1352b)를 포함한다. 상기 제1 도전형 하부 전극부(1356b)는 상기 제1 도전형 상부 전극부(1356a)와 전기적으로 연결되며, 제2 도전형 상부 전극부(1352a)는 제2 도전형 하부 전극부(1352b)와 전기적으로 연결된다.
이 경우에, 제1 도전형 반도체층(1350)의 일부를 제거함에 의하여 전극홀이 형성되며, 이를 통하여 상기 제1 도전형 하부 전극부(1356b) 및 상기 제1 도전형 상부 전극부(1356a)가 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 도전형 상부 전극부(1352a) 및 제2 도전형 하부 전극부(1352b)는 반도체 발광소자의 측면을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 반도체 발광소자의 상부에 제1 및 제2 도전형 상부 전극들이 구되고 상기 반도체 발광소자의 하부에 제1 및 제2 도전형 하부 전극들이 구비되며, 상부 전극이 하부 전극에 대응하는 위치에 배치됨에 따라, 상기 반도체 발광소자의 상하 어느 쪽도 어셈블리 기판에 조립될 수 있다. 즉, 상기 반도체 발광소자의 상부가 상기 어셈블리 기판에 마주하도록 조립되거나 상기 칩 몸체의 상기 하부가 상기 어셈블리 기판에 마주하도록 조립되어도, 배선기판의 전극과의 연결이 가능하게 된다.
이상에서는 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사하여 디스플레이 장치를 구성하는 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 방법은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 예를 들어 전사기판을 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 방법이 고려될 수 있다. 이하, 본 발명의 제조방법에 대한 변형예 및 다른 실시예로서 전사기판을 이용한 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 12a 내지 도 12e는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 예시의 제조방법에 의하면, 반도체 발광소자를 제조(도 10a, 도 10b 및 도 10c)하며, 이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착(도 10d)되는 단계가 순차적으로 진행된다. 이와 같이, 반도체 발광소자가 어셈블리 기판에 안착되는 단계까지는, 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 제조방법과 동일한 방법으로 진행될 수 있다. 따라서, 본 예시에서 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 것까지의 설명은 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 내용으로 갈음한다. 또한, 이하 설명되는 실시예들에서 수평형 반도체 발광소자를 기준으로 예시하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수직형 반도체 발광소자나, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명한 새로운 구조의 반도체 발광소자도 이하 설명되는 실시예들에 적용가능하다.
도 12a에 의하면, 상기 반도체 발광소자들(2050)이 전사기판(2062)으로 이동하도록, 상기 어셈블리 기판(2061)과 상기 전사기판(2062)이 합착 후 분리하는 단계가 진행된다.
상기 전사기판(2062)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전사기판(2062)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다. 도시에 의하면, PDMS 재질의 부착력에 의하여, 어셈블리 기판(2061)에 배치된 반도체 발광소자들(2050)은 상기 전사기판으로 이동하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(2050)을 상기 전사기판(2062)으로부터 디스플레이 장치의 기판(2061)으로 전사하는 단계가 진행된다.
보다 구체적인 예로서, 먼저 전도성 접착층(2030)을 매개로 하여 상기 전사기판(2062)을 임시기판(2063)에 부착하고, 상기 전사기판(2062)을 상기 임시기판(2063)으로부터 제거한다(도 12b).
상기 전도성 접착층(2030)은, 예를 들어 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다른 예로서, 열 등에 의하여 전도성 물질로 화학변화하는 물질을 함유한 필름 등도 가능하다.
본 예시에서는, 상기 전도성 접착층(2030)은 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(2060)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
이 경우에, 상기 전도성 접착층(2030)은 상기 전사기판(2062)을 상기 임시기판(2063)으로부터 제거하면 상기 전사기판(2062)으로부터 분리되고, 상기 임시기판(2063)에 부착될 수 있다. 이를 위하여, 상기 전사기판(2062)보다 상기 임시기판(2063)이 더 강한 힘으로 상기 전도성 접착층(2030)에 합착될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 전사기판(2062)은 상기 반도체 발광소자(2050)가 상기 전도성 접착층(2030)에 접촉하나 상기 전사기판(2062)의 표면은 상기 전도성 접착층(2030)에 접촉하지 않을 정도만 상기 전도성 접착층(2030)과 접촉할 수 있다.
또한, 상기 전도성 접착층(2030)은, 상기 전사기판(2062)보다 접착력이 더 강하도록 이루어진다. 따라서, 상기 전사기판(2062)에 부착되었던 반도체 발광소자들(2050)은 상기 전도성 접착층(2030)으로 이동하여 부착된다(도 12c).
다음으로, 상기 임시기판(2063)에 배선전극이 형성된 배선기판(2010)을 합착한 후에, 상기 임시기판(2063)을 상기 배선기판(2010)으로부터 제거하는 단계가 진행된다(도 12d 및 도 12e).
본 단계에서, 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되도록 상기 임시기판(2063)을 상기 전도성 접착층을 매개로 상기 배선기판에 부착한다(도 12d). 상기 배선기판(2010)에는 제1전극(2020), 보조전극(2070) 및 제2전극(2040)이 배치될 수 있다. 이 경우에, 제1전극(2020)과 제2전극(2040)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 배선기판은 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 임시기판(2063)에 배선전극이 형성된 배선기판(2010)을 합착한 후에는, 상기 전도성 접착층(2030)에는 열 또는 촉매가 가해질 수 있다(도 12d).
예를 들어, 상기 배선기판(2010)과 상기 전도성 접착층(20300을 열압착할 수 있다. 예를 들어, 배선기판(2010)과 전도성 접착층(2030)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판(2010)과 전도성 접착층(2030)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(2050)와 보조전극(2070) 및 제2전극(2040)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(2050)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(2050)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(2050) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
상기 임시기판(2063)의 분리는 상기 임시기판(2063)에 물리적 힘을 가하여 상기 전도성 접착층으로부터 분리할 수 있다(도 12e). 다른 예로서, 임시기판은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
또한, 본 예시의 제조방법은 상기 반도체 발광 소자(2050)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 형광체는 상기 반도체 발광소자들을 덮도록 이루어진다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
상기에서 설명한 제조방법에 의하면, 반도체 발광소자가 개별화소를 형성하는 대면적의 디스플레이 장치가 구현될 수 있으며, 이는 또 다른 형태로 변형될 수 있다. 도 13a 내지 도 13d는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 예시의 제조방법에서도 먼저, 반도체 발광소자를 제조(도 10a, 도 10b 및 도 10c)하며, 이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착(도 10d)되는 단계가 순차적으로 진행된다. 이와 같이, 반도체 발광소자가 어셈블리 기판에 안착되는 단계까지는, 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 제조방법과 동일한 방법으로 진행될 수 있다. 따라서, 본 예시에서 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 것까지의 설명은 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명한 내용으로 갈음한다. 또한, 이하 설명되는 실시예들에서 수평형 반도체 발광소자를 기준으로 예시하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수직형 반도체 발광소자나, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명한 새로운 구조의 반도체 발광소자도 이하 설명되는 실시예들에 적용가능하다.
도 13a에 의하면, 상기 반도체 발광소자들(3050)이 전사기판(3062)으로 이동하도록, 상기 어셈블리 기판(3061)과 상기 전사기판(3062)이 합착 후 분리하는 단계가 진행된다.
상기 전사기판(3062)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전사기판(3062)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다. 도시에 의하면, PDMS 재질의 부착력에 의하여, 어셈블리 기판(3061)에 배치된 반도체 발광소자들(3050)은 상기 전사기판(3062)으로 이동하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들을 상기 전사기판(3062)으로부터 디스플레이 장치의 베이스 기판(3070)으로 전사하는 단계가 진행된다.
보다 구체적인 예로서, 접착층(3080)을 이용하여 상기 전사기판(3062)을 베이스 기판(3070)에 부착(도 13b)하고, 상기 접착층에 상기 반도체 발광소자가 부착된 상태에서 상기 베이스 기판(3070)으로부터 상기 전사기판(3070)을 분리(도 13c)한다.
플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 베이스 기판(3070)은 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 접착층(3080)은 전도성이 없는 접착층이 될 수 있다. 이 경우에, 상기 접착층(3080)은 상기 전사기판(3062)을 상기 베이스 기판(3070)으로부터 제거하면 상기 전사기판(3062)으로부터 분리(도 13d)되고, 상기 베이스 기판(3070)에 부착될 수 있다. 이를 위하여, 상기 전사기판(3062)보다 상기 베이스 기판(3070)이 더 강한 힘으로 상기 접착층에 합착될 수 있다. 또한, 상기 접착층(3080)은, 상기 전사기판(3062)보다 접착력이 더 강하도록 이루어진다. 따라서, 상기 전사기판(3062)에 부착되었던 반도체 발광소자들은 상기 접착층(3080)으로 이동하여 부착된다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 베이스 기판(3070)은 배선전극이 형성된 배선기판이 될 수 있으며, 상기 접착층은 이방성 전도성 필름과 같은 전도성 접착층이 될 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(3050)과 전기적으로 연결되는 배선전극(3090)을 형성하는 단계가 진행된다(도 13d).
베이스 기판(3070)에 반도체 발광소자가 개별화소를 이루는 위치에 얼라인된 상태에서, 반도체 발광소자의 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2전극이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2전극은 서로 교차하는 방향으로 형성되는 배선전극(3090)으로서, 증착 등에 의하여 형성될 수 있다.
본 예시에 의하면, 별도의 배선기판이 없이 베이스 기판에 반도체 발광소자가 합착된 후에 배선공정이 진행되므로, 보다 간략한 제조공정이 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 성장기판에서 성장된 반도체 발광소자들이 상기 성장기판으로부터 분리되며, 유체가 채워진 챔버에서 상기 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 단계;
    배선전극이 형성된 배선기판에 전도성 접착층을 배치하는 단계;
    상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되도록 상기 어셈블리 기판을 상기 전도성 접착층에 부착하는 단계;
    상기 어셈블리 기판을 상기 배선기판으로부터 제거하는 단계; 및
    상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극과 전기적으로 연결되도록, 상기 전도성 접착층에 가압하면서 열 또는 촉매를 가하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어셈블리 기판에는 상기 반도체 발광소자들이 상기 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 홈들이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 접착층에 부착하는 단계는 상기 반도체 발광소자들이 상기 홈들을 모두 채운 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 또는 촉매를 가하는 단계는 상기 어셈블리 기판을 상기 배선기판으로부터 제거한 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자들을 덮도록 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자들은 각각, 상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극을 구비하며,
    상기 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극 중 적어도 하나는 상기 반도체 발광소자들의 서로 반대면인 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 성장기판에서 성장된 반도체 발광소자들이 상기 성장기판으로부터 분리되며, 유체가 채워진 챔버에서 상기 반도체 발광소자들이 어셈블리 기판에 안착되는 단계;
    상기 반도체 발광소자들이 전사기판으로 이동하도록, 상기 어셈블리 기판과 상기 전사기판이 합착 후 분리하는 단계; 및
    상기 반도체 발광소자들을 상기 전사기판으로부터 디스플레이 장치의 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전사하는 단계는,
    전도성 접착층을 매개로 하여 상기 전사기판을 임시기판에 부착하고, 상기 전사기판을 상기 임시기판으로부터 제거하는 단계; 및
    상기 임시기판에 배선전극이 형성된 배선기판을 합착한 후에, 상기 임시기판을 상기 배선기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전도성 접착층은 상기 전사기판을 상기 임시기판으로부터 제거하면 상기 전사기판으로부터 분리되고, 상기 임시기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제거하는 단계에서, 상기 임시기판에 배선전극이 형성된 배선기판을 합착한 후에, 상기 전도성 접착층에는 열 또는 촉매가 가해지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 전사하는 단계는,
    접착층을 이용하여 상기 전사기판을 베이스 기판에 부착하고, 상기 접착층에 상기 반도체 발광소자가 부착된 상태에서 상기 베이스 기판으로부터 상기 전사기판을 분리하는 단계; 및
    상기 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되는 배선전극을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제11항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 전사기판을 상기 베이스 기판으로부터 분리하면 상기 전사기판으로부터 분리되고, 상기 베이스 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 전사기판은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자들은 각각, 배선전극에 전기적으로 연결되는 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극을 구비하며,
    상기 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극 중 적어도 하나는 상기 반도체 발광소자들의 서로 반대면인 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
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