KR20150108650A - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 복수의 전극라인들을 구비하는 배선기판, 상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층, 상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 복수의 전극라인들과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들, 상기 복수의 전극라인들 중 어느 하나를 따라 배치되며, 상기 어느 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 적색으로 변환시키는 적색 형광체부 및 상기 복수의 전극라인들 중 다른 하나를 따라 배치되며, 상기 다른 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 녹색으로 변환시키는 녹색 형광체부를 포함하며, 상기 적색 및 녹색 형광체부에 포함된 형광영역들은 이격부를 사이에 두고 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 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.

와 같은 를 위한 종래 형광막프린팅디스펜싱감광성 법등이 대표적이다특히 의 경우 스크린 프린팅디스펜싱상기 형광막의 고해상도 용도로는 사용이 불가능 하다또한 회 인쇄시광변환을여러번방식의 경우 고해상도 구현은 가능하나 미립자 형광체를 사용해야만 함으로 급격한 밝기 저하가 불가피 하다용으로 사용되던 감광성 법은 고해상도 구현이 가능하나 기판에서의 노광현상시에 문제가 발생할 가능성이 매우 높다.

한편, CRT, PDP와 같은 디스플레이 장치에서는, 스크린 프린팅, 디스펜싱, 감광성 Paste법, Inkjet 등이 대표적이다. 그러나, 이러한 형광막 형성 방법들은 패턴 인쇄 가능한 해상도에 한계가 있어, 고해상도 디스플레이 장치의 용도로는 한계가 존재할 수 있다.

본 발명의 일 목적은 플렉서블이 가능한 종래와 다른 새로운 형태의 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적은 고해상도 디스플레이 장치에 적합한 형광체층의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적은 고해상도 디스플레이 장치에 적합한 형광체층을 형성하는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 복수의 전극라인들을 구비하는 배선기판, 상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층, 상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 복수의 전극라인들과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들, 상기 복수의 전극라인들 중 어느 하나를 따라 배치되며, 상기 어느 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 적색으로 변환시키는 적색 형광체부 및 상기 복수의 전극라인들 중 다른 하나를 따라 배치되며, 상기 다른 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 녹색으로 변환시키는 녹색 형광체부를 포함하며, 상기 적색 및 녹색 형광체부에 포함된 형광영역들은 이격부를 사이에 두고 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 이격부에는 블랙 매트릭스가 위치하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 이격부에 위치한 블랙 매트릭스는, 상기 반도체 발광 소자에서 발광하는 빛에 현상되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되는 투명 보호막을 더 포함하는 디스플레이 장치.

실시 예에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 전도성 접착층의 일면에 배치되고, 상기 반도체 발광소자는 상기 전도성 접착층에 삽입되어 상기 블랙 매트릭스와 높이차를 가지도록 배치되며, 상기 투명 보호막은 상기 높이차를 가지는 상기 블랙 매트릭스 및 상기 복수의 반도체 발광소자들을 함께 덮도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 투명 보호막은 상기 형광체부와 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 사이에서 상기 블랙매트릭스와 상기 형광체부의 사이로 연장되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 적색 형광체부 및 상기 녹색 형광체부는 서로 평행하게 배치되며, 상기 블랙 매트릭스는 상기 적색 형광체부 및 상기 녹색 형광체부 사이를 채우도록 상기 이격부로부터 연장되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 형광영역은 상기 복수의 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 형광영역은 상기 어느 하나 및 다른 하나의 전극라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 발광소자들이 결합된 전도성 접착층에는 포토레지스터가 도포되고, 상기 포토레지스터에는 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광된 빛을 통하여 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상의 홈들이 생성되며, 상기 적색 및 녹색 형광체부는 홈들을 채움에 의하여 형성되고, 상기 홈들은 상기 배선기판에 포토레지스터가 도포된 상태에서 상기 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에 발광된 빛을 의하여 상기 포토레지스터에 형성된 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 이격부는 상기 홈들 사이에 위치한 포토레지스터가 제거됨에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 이격부에는 블랙 매트릭스가 배치되며, 상기 형광영역 및 상기 블랙매트릭스의 외관은 상기 어느 하나 및 다른 하나의 전극라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛의 속성에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 빛의 속성은, 상기 발광하는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 배선기판 위에 형성된 전도성 접착층에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 포토레지스터를 도포하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계, 상기 점등된 반도체 발광 소자에 의하여, 상기 점등된 반도체 발광 소자의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계 및 상기 포토 레지스터가 현상된 반도체 발광 소자의 일면에 어느 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 어느 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 어느 색상을 가지는 형광체부가 형성된 후, 상기 도포된 포토 레지스터를 제거하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 포토 레지스터를 재도포하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계, 상기 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계, 다른 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 다른 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계, 및 상기 재도포된 포토 레지스터를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 어느 색상을 가지는 형광체부가 형성된 후, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계, 상기 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계 및 다른 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 다른 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 나머지 반도체 발광소자들을 점등하는 단계, 상기 나머지 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계 및 상기 나머지 반도체 발광 소자의 일면에 투명막을 도포하는 단계;

상기 도포된 포토 레지스터를 제거하고, 흑색 물질을 포함하는 포토 레지스터를 도포하는 단계 및 상기 복수의 반도체 발광 소자들을 모두 점등하여 상기 복수의 반도체 발광 소자들에 중첩된 상기 흑색의 포토 레지스터를 현상함으로써, 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 배선기판 위에 형성된 전도성 접착층에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 흑색 포토레지스터를 도포하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광 소자들을 모두 점등하여 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 일면에 도포된 흑색 포토 레지스터를 제거하는 단계 및 상기 흑색 포토 레지스터를 덮도록 투명물질을 도포하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛을 이용하는 자체적인 노광(self-exposure)을 통해 형광물질을 경화시킴으로써, 고해상도의 패턴을 갖는 형광체층을 형성할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자를 노광원으로 사용하므로, 노광에 필요한 외부 마스크작업이나, 정렬 공정을 따로 진행하지 않아 고가의 장비를 필요로 하지 않으므로, 경제적이다.

또한, 본 발명에 따르면 형광체 패턴형성을 위한 외부 마스크 및 외부 광원을 이용할 때의 발생가능한 mis-alignment가 사라질 수 있다.

또한, 본 발명은 반도체 발광 소자를 이용한 자체적인 노광을 이용하여 형광체 및 BM을 형성하므로, 색구현을 위한 패턴형성에 있어 외부 패턴마스크의 제작 및 alignment 필요없는 공정으로 정확한 패턴구현이 가능하여 형광체 패턴형성 수율을 증가시킬 뿐 아니라, 공정비용 및 시간을 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반도체 발광소자를 부분적으로 발광시킴으로써, 노광이 더 필요한 곳에서 개별적으로 노광을 진행할 수 있어 추가적인 패턴형성의 균일도를 증가시킬 수 있다.

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 3a의 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 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12a는 도 10의 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 12b는 도 10의 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 13a, 도 13b, 도 13c, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 14d 및 도 14e는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법의 다른 실시 예를 나타낸 단면도들이다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도들이다.
도 17 및 도 18은 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 20는 도 18의 F-F를 따라 취한 단면도이다.

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 R,G, B의 조합에 의해 형성되는 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 3은 도 2의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 4는 도 3의 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 조합(또는 그룹화)되어 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 반도체 발광 소자들을 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)을 발광하는 단위 화소를 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(183), 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 반도체 발광소자들이 단위 화소(또는 픽셀)를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.

도 8을 참조하여 전술한 바와 같이, 반도체 발광 소자(250)가 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)인 경우에, 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282)에 의하여 적색과 녹색이 구현될 수 있다.

또한, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 전술한 바와 같이, 플립 칩 타입의 청색 반도체 발광 소자(151)의 경우에도, 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)에 의하여 적색과 녹색이 구현될 수 있다.

이러한 형광체층은 외부의 빛을 조사하는 노광공정에 의하여 경화되며, 일방향을 따라 반도체 발광소자들을 한꺼번에 덮도록 전극라인을 따라 길게 연장되는 바 형태로 이루어진다. 본 발명에서는 외부의 빛이 아니라 반도체 발광 소자들에서 발광하는 빛을 이용하여 형광체층을 형성할 수 있도록 하는 형광체층의 새로운 구조를 개시한다.

이하, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 형성된 형광체층을 포함한 새로운 디스플레이 장치의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 11은 도 10의 평면도이며, 도 12a는 도 10의 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 12b는 도 10의 E-E를 따라 취한 단면도이다.

도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 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.

앞서, 도 2에 살펴본 것과 같이, 상기 디스플레이 장치(1000)는 기판(1010), 제1전극(1020), 전도성 접착층(1030), 제2전극(1040) 및 복수의 반도체 발광 소자(1050)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020)은, 도시된 것과 같이, 복수의 전극라인들을 포함할 수 있다.

이하 설명되는 각 구성에 대한 실시예 또는 변형예에서는 앞서 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.

상기 기판(1010)은 제1전극(1020)에 포함된 복수의 전극라인들이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(1020)은 기판(1010) 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기판(1010) 상에는 제2전극(1040)이 배치된다. 예를 들어, 상기 기판(1010)은 복수의 레이어를 구비하는 배선기판이 되며, 상기 제1전극(1020)과 제2전극(1040)이 복수의 레이어에 각각 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 배선기판은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 기판(1010)과 절연층(1060)이 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로 일체로 구성된 기판이 될 수 있다.

도시에 의하면 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1030)이 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 상기 제1전극(1020)은 제2전극과 동일평면상에 배치되는 보조전극(1070)을 매개로 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 연결될 수 있다. 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1030)과 복수의 반도체 발광 소자(1050)의 전기적 연결은 상기 기판(1010)의 일면에 배치되는 전도성 접착층(1030)에 의하여 이루어진다.

상기 전도성 접착층(1030)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(1030)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(1030)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.

이러한 예로서, 전도성 접착층(1030)은 전술한 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 기판(1010)에 보조전극(1070)과 제2전극(1040)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(1030)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(1050)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 전기적으로 연결된다.

제1전극(1020) 및 제2전극(1040)이 각각 데이터 전극 및 스캔 전극의 역할을 함에 따라, 반도체 발광소자(1050)의 발광이 제어된다. 이 경우에, 복수의 반도체 발광 소자(1050)는 복수의 전극라인들 각각을 따라 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(또는 형광체부(이하, '형광체부'라 함, 1080))이 형성된다.

상기 형광체부(1080)는 복수의 열을 형성하고, 상기 복수의 열은 각각 상기 제1 전극(1020)의 복수의 전극라인들을 따라 연장되는 바 형태로 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 형광체부(1080)는 서로 평행하게 배치되며, 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 제1 및 제2 형광체부를 포함한다.

형광체부(1080)는 반도체 발광 소자(1050)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체부(1080)는 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 제1 형광체부는 개별 화소를 구성하는 적색 형광체를 포함하는 적색 형광체부(1081)가 되며, 상기 제2 형광체부는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체부(1082)가 될 수 있다.

즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(또는 적색 형광물질)를 포함하는 형광영역들을 구비한 적색 형광체부(1081)가 적층될 수 있다. 나아가, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(또는 녹색 형광물질)를 포함하는 형광영역들을 구비한 녹색 형광체부(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1051)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 상기 청색의 단위 화소를 이루는 청색 반도체 발광 소자(1051)의 일면에는 상기 청색 발도체 발광 소자(1051)와 각각 중첩되는 투명물질을 포함하는 투명영역이 형성될 수 있다. 상기 투명영역은 복수의 열을 형성하고, 상기 복수의 열은 각각 상기 제1 전극(1020)의 복수의 전극라인들을 따라 연장되는 바 형태로 이루어진다.

이와 같이, 반도체 발광 소자(1050)들의 적어도 일부에 형광체부(1080)가 형성됨에 따라, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(1020)의 각 라인을 따라 특정색상의 형광체가 적층되며, 라인별로는 적색 또는 녹색의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 이에 반해, 제2전극(1040)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.

도시에 의하면, 형광체부(1080)는 형광물질을 포함하며 반도체 발광소자(1051)의 일면에 형성되는 형광영역(1080a) 및 상기 형광영역(1080a) 사이에 배치되는 이격부(1080b)를 포함한다. 상기 형광체부(1080)는 불연속하게 형광물질이 불연속하게 형성됨으로써, 상기 형광영역(1080a)은 이격부(1080b)를 사이에 두고 이격 배치된다. 예를 들어, 적색 형광체부(1081)는 상기 제1 전극에 포함된 복수의 전극라인 중 어느 하나를 따라 형광영역(1080a)과 이격부(1080b)가 교대로 반복되어 배치되는 구조를 갖는다. 이와 마찬가지로, 녹색 형광체부(1082)도, 상기 제1 전극에 포함된 복수의 전극라인 중 다른 하나를 따라 교대로 배치된 형광영역(1080a)과 이격부(1080b)를 포함한다.

또한, 상기 투명영역은 상기 형광영역(1080a)과 같이 이격부(1080b)를 사이에 두고 이격 배치된다. 즉, 상기 제1 전극에 포함된 복수의 전극라인 중 다른 하나를 따라 교대로 배치된 투명영역과 이격부(1080b)를 포함하는 투명체부가 청색 형광체부를 대체하는 것이다.

이와 같이, 적색 형광체부(1081)의 각 열과 녹색 형광체부(1082)의 각 열은 각각 형광영역(1080a) 및 이격부(1080b)를 구비한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)를 구분하지 않고, 형광체부(1080)로 통일하여 설명한다.

예를 들어, 상기 형광영역(1080a)은 상기 각 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성된다. 상기 이격부(1080b)는, 동일한 전극라인을 따라 배치된 복수의 반도체 발광소자들 사이에서 격벽의 역할을 하는 전도성 접착층(1030a)의 일면(외면)에 형성될 수 있다. 또한, 상기 이격부(1080b)는 양측에 위치하는 형광영역(1080a)와 접촉하도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 형광영역(1080a)은 반도체 발광 소자들의 일면으로부터 연장되어 전도성 접착층(1030a)의 적어도 일부를 함께 덮도록 형성될 수 있다.

도시에 의하면, 상기 형광영역(1080a) 사이에 배치되는 상기 이격부(1080b)는 상기 형광영역(1080a)과 다른 형상을 가지도록 이루어진다.

이와 같이, 서로 다른 형상을 갖는 형광영역(1080a) 및 이격부(1080b)에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다. 먼저, 반도체 발광소자들을 각각 덮는 형광영역(1080b)은 도시와 같이, 반도체 발광소자(1050)의 외관에 대응되는 형상을 갖는다. 도시와 같이, 사각형의 형상을 갖는 반도체 발광소자(1050)를 덮는 형광영역(1080a)은 상기 반도체 발광소자(1050)의 형상과 대응되는 사각형 형상을 가질 수 있다. 한편, 형광영역(1080a)은 상기 반도체 발광소자(1050)에 대하여 대응되는 형상을 가지더라도, 상기 반도체 발광소자(1050) 및 형광영역(1080a)의 단면적은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자(1050)의 외면이 상기 형광영역 내에 위치하도록, 상기 형광영역(1080a)의 단면적은, 상기 반도체 발광소자(1050)보다 클 수 있다.

예를 들어, 형광영역(1080a)은, 상기 반도체 발광소자(1050)의 일면 및 가장자리를 완전히 덮도록 상기 반도체 발광소자(1050)의 단면적보다 큰 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 나아가, 상기 형광영역(1080a)의 단면적은, 디스플레이 장치의 두께방향을 따라 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 형광영역(1080a)의 단면적은, 상기 반도체 발광소자(1050)에서 멀어질수록 증가할 수 있다.

이와 같이, 상기 형광영역(1080a)의 단면적이 디스플레이 장치의 두께방향을 따라 달라지는 경우, 상기 형광영역(1080a)과 이격부(1080b)의 경계면은 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 형광영역(1080a)과 이격부(1080b)의 경계는 기울기를 가지는 경사면으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 형광영역(1080a)의 단면적이 디스플레이 장치의 두께방향을 따라 변함으로써, 상기 형광영역(1080a)은 경계면에서 이격부를 향하여 돌출되는 양이 변하도록 형성된다. 예를 들어, 도시와 같이 상기 형광영역(1080a)의 단면적이 상기 반도체 발광소자(1050)에서 멀어질수록 증가함에 따라, 상기 형광영역(1080a)은 상기 반도체 발광소자(1050)에서 멀어질수록 이격부를 향하여 돌출되는 양이 증가하도록 형성된다.

한편, 형광영역(1080a)에는 해당 반도체 발광소자(1050a)에서 발광되는 빛을 특정색상으로 변환시키는 형광물질을 포함하며, 상기 형광영역의 형성은 잉크젯 프린팅 방식 또는 conformal 코팅 방식으로 이루어질 수 있다.

이와 다르게, 상기 형광영역(1080a) 사이에 배치된 이격부(1080b)는 상기 형광물질과 다른 특성을 갖는 물질을 포함하거나, 아무런 물질을 포함하지 않은 빈 공간일 수 있다. 상기 이격부(1080b)가 빈공간으로 형성되는 경우, 상기 형광체부(1080)에는, 상기 형광체부(1080)의 길이방향을 따라 형광물질이 미배치된 빈공간이 순차적으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 형광체부(1080)에 포함된 형광영역(1080a)은 상기 이격부(1080b)를 사이에 두고 불연속하게 형성된다. 또한, 상기 이격부(1080a)가 빈공간으로 형성되는 경우에는, 상기 투명영역들의 사이에 배치되는 이격부도 공간으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 이격부(1080b)에는 대비비(contrast) 향상을 위하여, 블랙 매트릭스(1091)가 배치될 수 있다. 즉, 도시와 같이, 형광영역(1080a)의 사이에는, 블랙 매트릭스(1091)가 채워질 수 있다. 나아가, 상기 블랙 매트릭스(1091)는 대비비(contrast) 향상을 위하여 형광체부(1080)의 각각의 라인들의 사이에 추가적으로 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 블랙 매트릭스(1091)는 제1 블랙 매트릭스부(1091a) 및 제2 블랙 매트릭스부(1091b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 블랙 매트릭스부(1091a)는 형광체부(1080) 내에서, 각 형광영역(1090a) 사이에 배치된 부분이 될 수 있다. 이에 반해, 제2 블랙 매트릭스부(1091b)는 상기 제1 블랙 매트릭스부(1091a)에서 연장되어 적색 형광체부(1081) 및 상기 녹색 형광체부 사이에 배치되는 부분이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 블랙 매트릭스부(1091b)는 상기 적색 형광체부(1081) 및 상기 녹색 형광체부(1082) 사이를 채우도록 상기 이격부로(1080b)부터 연장된다.

한편, 상기 제1 블랙 매트릭스부(1091a)는 청색의 단위화소를 이루는 청색 반도체 발광소자들의 사이에도 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 청색의 단위 화소를 이루는 청색 반도체 발광 소자(1051)의 일면에 상기 청색 반도체 발광 소자(1051)와 각각 중첩되는 투명물질을 포함하는 투명영역이 배치된 경우라면, 상기 투명영역 사이에는, 상기 제1 블랙 매트릭스부(1091a)가 위치할 수 있다. 즉, 상기 이격부(1080a)에 블랙 매트릭스가 채워지는 경우에는, 상기 투명영역들의 사이의 이격부에도 제1 블랙 매트릭스부(1091a)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 청색 반도체 발광 소자 위에 투명영역이 배치되지 않은 경우라도, 상기 청색 반도체 발광 소자 사이에 위치한 전도성 접착층(1060)의 일면에는 상기 제1 블랙 매트릭스부(1091a)가 배치될 수 있다.

나아가, 제2 블랙 매트릭스부(1091b)는, 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082) 사이에만 위치하는 것이 아니라, 제1 전극에 포함된 복수의 전극라인을 따라 형성되는 반도체 발광소자 어레이 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 블랙 매트릭스는, 형광영역 및 투명영역이 형성되는 일면 중 상기 형광영역 및 투명영역을 제외한 영역에 채워질 수 있다.

상기 형광영역 및 투명영역을 제외한 영역은, 상기 반도체 발광 소자들이 배치된 영역을 제외한 영역과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 블랙 매트릭스는, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛이 미투과되는 영역에 형성될 수 있다.

이와 같이, 블랙 매트릭스는, 상기 형광체부(1080) 사이에서 상기 형광체부(1080)와 평행하도록 배치되며, 형광체부(1080)에 포함된 이격부(1080b)를 채우도록, 상기 형광체부와 교차하는 방향으로 적어도 일부가 돌출된다. 따라서, 상기 블랙 매트릭스는 인접한 이격부(1080b)를 향하여 돌출된 돌출부분을 포함한다.

한편, 상기 이격부(1080b)에 배치된 블랙 매트릭스는 단면적이 일방향으로 갈수록 증가하거나 감소하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 이격부(1080b)에 배치된 블랙 매트릭스는 전도성 접착층(1060)에서 멀어질수록 단면적이 감소할 수 있다. 따라서, 형광영역(1080a)과 블랙 매트릭스의 경계면은 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 이격부(1080b)에 포함된 블랙 매트릭스는 단면적이 두께방향을 따라 변함으로써, 상기 블랙 매트릭스는 형광영역과의 경계면에서 형광영역을 향하여 돌출되는 양이 변하도록 형성된다. 예를 들어, 도시와 같이 블랙 매트릭스(1091)가 두께방향을 기준으로 전도성 접착층(1060)과 멀어질수록 단면적이 감소하는 경우, 상기 블랙 매트릭스(1091)는 상기 전도성 접착층(1060)과 가까워질수록 형광영역을 향하여 돌출되는 양이 증가하도록 형성된다.

한편, 위의 예에서는, 이격부(1080b)에 배치된 블랙 매트릭스(또는 제1 블랙 매트릭스(1091a))가 인접한 형광영역과 경사면을 갖는 형성에 대하여 살펴보았으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에서는, 형광영역(1080a)과 블랙 매트릭스(1091)가 인접한 부분에서는, 형광영역(1080a)의 둘레를 따라 형광영역(1080a)과 블랙 매트릭스(1091)의 경계면은 기울기를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 이 경우, 형광 영역(1080a)은 상기 이격부(1080b)에 위치하는 제1 블랙 매트릭스부(1090a) 뿐만 아니라, 각 형광체부(1080) 사이에 위치하는 제2 블랙 매트릭스(1091b)와의 경계에서도 기울기를 갖는 경사면을 가질 수 있다.

또한, 상기 형광체부(1080)는 블랙매트릭스(1091)의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)의 사이에 배치되는 블랙매트릭스(1091)의 양단이 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)에 의하여 각각 덮이게 된다. 나아가, 이격부(1080b)에 배치된 블랙 매트릭스도 형광영역(1080a)에 포함된 형광물질에 적어도 일부 덮일 수 있다. 이를 위하여, 형광체부(1080)의 높이는 블랙매트릭스(1091)보다 높도록 이루어진다.

한편, 이상에서 살펴본 이격부(1080b)를 사이에 두고 배치되는 형광영역(1080a)을 포함하는 형광체부(1080)는, 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 형성될 수 있다. 이하에서는, 위에서 살펴본 이격부를 사이에 두고 이격 배치되는 형광영역을 포함하는 형광체부를 형성하는 제조하는 방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 13a, 도 13b, 도 13c, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 14d 및 도 14e는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

도 13a 도 13b 및 도 13c는, 도 10의 D-D방향에서 바라본 단면도들을 참조하여 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 도 14d 및 도 14e는, 도 10의 E-E방향에서 바라본 단면도들을 참조하여 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 13a, 도 13b 및 도 13c를 참조하면, 먼저, 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)이 위치된 절연층(1060) 상에 전도성 접착층(1030)을 형성한다. 제1기판(1010)에 절연층(1060)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(1020), 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(1020)과 제2전극(1040)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(1010) 및 절연층(1060)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.

상기 전도성 접착층(1030)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(1060)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.

다음에, 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(1050)가 위치된 제2기판(1012)을 상기 반도체 발광 소자(1050)가 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)와 대향하도록 배치한다.

이 경우에, 제2기판(1012)은 반도체 발광 소자(1050)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(1012)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(1012)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(1012)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.

그 다음에, 상기 제2기판(1012)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(1012)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.

마지막으로, 상기 제2기판(1012)을 제거하여 반도체 발광 소자들(1050)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(1050)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 13b를 참조하면, 반도체 발광소자(1050)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 포토 레지스터(photo resistor, 1095)를 도포하는 단계를 진행한다. 상기 포토 레지스터는, 특정색상의 발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(1050)의 발광파장이 청색발광파장인 경우, 상기 포토 레지스터는 청색발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터로 구성될 수 있다. 여기에서 포토 레지스터는, 감광성 저항 물질의 일종으로서, 빛의 의하여 화학적 또는 물리적 변화를 일으킨다. positive 포토 레지스터의 경우에는, 노광시, 현상(development)되는 특성을 갖는다. 즉, 청색발광파장에서 반응하는 positive 포토 레지스터는, 청색발광파장에서 현상이 가장 우수하게 일어나는 물질로 이루어진다.

이와 같이, 반도체 발광소자(1050)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 포토 레지스터(photo resistor, 1095)를 도포한 후에는, 청색의 반도체 발광 소자(1050)를 이용하여 적색 또는 녹색의 단위화소 색상을 구현하기 위하여 형광체부(1080)를 형성하는 단계가 진행된다. 형광체부(1080)를 형성하는 단계에서는, 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)를 순차적으로 형성한다. 한편, 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)가 형성되는 순서는 변경될 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082) 중 어느 하나를 먼저 형성한 뒤, 다른 하나를 형성하는 순서로 진행된다. 본 도면에서는, 적색 형광체를 먼저 형성하는 경우를 예를 들어 설명한다.

앞서 살펴본 것과 같이, 포토 레지스터(1095)가 도포된 상태에서, 제1 전극(1020)의 전극라인을 따라 복수의 열로 배치된 반도체 발광 소자들 중 적색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들을 점등한다. 이와 같이, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들(1050)이 점등되면, 포토 레지스터(1095)에서 상기 적색의 단위화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들(1050)의 일면에 도포된 부분이 현상된다. 포토 레지스터(1095)가 반도체 발광 소자들(1050)에서 발광되는 빛에 의하여 부분적으로 현상되므로, 상기 포토 레지스터(1095)에는 상기 부분적 현상에 의하여 홈들(1095a)이 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 홈들의 형상은 상기 발광되는 빛의 발광 범위를 따라 결정될 수 있다. 여기에서, 반도체 발광 소자(1050)에서 발광된 빛은 특정 면적의 발광 범위를 가지며, 상기 발광 범위는 포토 레지스터의 두께방향을 따라 확대될 수 있다. 이는 반도체 발광 소자(1050)에서 발광된 빛이 퍼지면서 포토 레지스터(1095)를 투과하기 때문이다. 이 경우에, 상기 발광되는 빛의 발광 범위는 반도체 발광 소자(1050)의 외관에 대응될 수 있다.

위와 같이, 포토 레지스터(1095)가, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들(1050)의 점등에 의해 현상된 후에는, 적색의 형광체(1085)를 도포한다. 형광체의 도포는 잉크젯 프린팅 방식 또는 conformal 코팅 방식으로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 적색의 형광체(1085)는 상기 포토 레지스터(1095)에 생성된 홈들(1095a)을 채움으로써 적색 형광체부(1081)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 적색 형광체부(1081)는 상기 홈들을 채움으로써 생성되며, 적색의 단위 화소를 이루는 반도체 발광소자들의 일면을 덮는 형광영역(1080a)을 포함한다. 상기 형광영역(1080a)은, 상기 홈들(1095a)을 채움에 의하여 형성됨으로써, 상기 형광영역(1080a)의 형상은 상기 홈의 형상과 대응될 수 있다. 한편, 홈들(1095a)의 형상은, 전술한 빛의 발광범위뿐만 아니라, 반도체 발광소자에서 발광되는 빛의 속성에 근거하여 결정될 수 있다. 여기에서, 상기 빛의 속성은 발광되는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나일 수 있다.

예를 들어, 상기 형광영역(1080a)의 면적은, 반도체 발광 소자의 발광 범위(또는 발광면적)가 넓을수록 또는 발광 시간이 커질수록, 넓어 수 있다.

한편, 도시에 의하면, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상이 좌우 대칭으로 도시되었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 의하면, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛의 속성에 종속하여, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상이 결정될 수 있으므로, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 반도체 발광소자의 발광제어나 형상설계에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 반도체 발광소자에서 발광되는 빛에 근거하여 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 홈들(1095a) 및 형광영역(1080a)의 가장자리를 따라 형성되는 경사면과 전도성 접착층(1060)이 이루는 각도는, 반도체 발광소자의 발광부분(또는 발광면, 1053)과 상기 경사면의 거리(또는 가까운 정도)에 근거하여 결정될 수 있다. 상기 발광부분은, 반도체 발광 소자들에서, 실질적으로 빛이 발광하는 부분에 해당하는 영역으로서, 반도체 발광소자의 P형 전극(156, 이하 도 4 참조) 또는 p형 반도체층(155)이 위치한 영역일 수 있다. 따라서, 실질적으로 빛이 발광하는 부분은 반도체 발광소자의 전체면적보다 작으며, 반도체 발광소자의 중심점으로부터 편심된 중심점을 가지게 된다.

이 경우에, 적색 형광체(1081)의 복수의 경사면(1081a, 1081b) 중 발광부분(1053)과 더 가깝게 위치한 일 경사면(1081a)의 경사 정도(전도성 접착층(1060)과 이루는 경사를 기준으로 함) 경사 정도는 다른 일 경사면(1081b)의 경사 정도보다 더 완만할 수 있다. 이는, 발광부분(1053)과 더 가까울수록 포토 레지스터의 현상이 잘 일어나기 때문이다. 이와 같이, 포토 레지스터가 현상되는 정도가 다름에 의하여, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 비대칭을 이룰 수 있다.

다음으로, 적색 형광체의 도포가 완료되면(도 14a 및 도 14b 참조), 상기 적색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자를 점멸시키고, 도 14c의 도시와 같이, 녹색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자가 배열된 전극라인을 제어한다. 즉, 상기 녹색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자를 점등하여, 상기 녹색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자의 일면을 덮고 있는 포토 레지스터(1095)를 현상한다. 그 후에 포토 레지스터(1095)가 현상됨에 의해 형성된 홈에 녹색 형광체를 도포한다.

다음으로, 녹색 형광체의 도포가 완료되면(도 14a,도 14b 및 도 14c 참조), 상기 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자를 점멸시키고, 도 14d의 도시와 같이, 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자를 점등한다. 이를 통하여, 포토 레지스터(1095)에서 상기 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자의 일면을 덮고 있는 부분이 현상된다. 그리고, 포토 레지스터(1095)가 현상됨에 의해 형성된 홈에 투명물질을 도포하여, 투명영역을 형성할 수 있다. 한편, 설명된 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자에 투명영역을 형성하는 과정은 본 발명의 제조방법에서 생략될 수 있다.

다음으로, 형광체의 도포 및 투명물질의 도포가 완료되면, 도 14e에 도시된 것과 같이, 포토 레지스터를 제거하는 과정을 수행한다. 상기 포토 레지스터가 제거된 후에는, 흑색의 포토 레지스터(1096)를 반도체 발광소자가 결합된 전도성 접착층(1060)에 도포한다. 이 경우에, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)는 형광체부의 각각의 라인들의 사이(제1부분)와, 하나의 라인에서 서로 이격되는 각 형광영역의 사이(제2부분)에 모두 도포될 수 있다.

그리고, 흑색의 포토 레지스터(1096)가 도포된 상태에서, 청색, 적색 및 녹색의 단위화소를 각각 이루는 반도체 발광소자들을 모두 점등시켜, 청색, 적색 및 녹색의 단위화소 각각 이루는 반도체 발광소자들의 일면을 덮은 흑색의 포토 레지스터(1096)를 현상한다. 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)가 현상된 후에는, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)를 열처리한다. 이를 통하여, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)로 이루어진 블랙 매트릭스(1091)를 형성한다. 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)가 상기 제1부분과 제2부분을 모두 채움에 따라, 상기 블랙 매트릭스(1091)는 제1 블랙 매트릭스부(1091a) 및 제2 블랙 매트릭스부(1091b, 이상 도 10 참조)를 포함할 수 있다.

한편, 위의 실시 예에서는, 포토 레지스터를 1회 도포하고 난 후, 적색, 녹색 및 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광 소자들을 순차적으로 점등 및 점멸함으로써, 형광체부를 형성하는 방법에 대하여 살펴보았다. 위의 실시 예에 따르면, 적색 형광체를 도포하고 난 후, 외부의 빛을 이용하여 도포된 포토 레지스터를 제거하는 과정이 필요없게 된다. 즉, 각 단위 화소의 색상에 해당하는 반도체 발광소자를 점등하여, 해당 포토 레지스터를 현상하게 된다.

또한, 위의 실시 예에 따르면 단지 반도체 발광소자를 점등하고 다른 색상의 형광체를 도포하는 과정을 통하여, 여러 색상의 형광체를 도포할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 어느 하나의 색상의 형광체를 도포 한 후, 다른 색상의 형광체를 도포하기 전에, 포토 레지스터를 제거하고 재도포하는 과정이 수반되지 않는다.

한편, 본 발명에서는, 위에서 살펴본 예와 다르게, 어느 하나의 색상의 형광체를 도포하고 난 후에, 도포된 포토 레지스터를 제거하고, 다시 포토 레지스터를 재도포한 후, 다른 색상의 형광체를 도포하는 과정을 반복 할 수 있다. 예를 들어, 도 13b 및 도 14b에 도시된 것과 같이, 적색 형광체의 도포가 완료되면, 상기 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층(1060)에 도포된 포토 레지스터(1095)를 제거함으로써, 적색 형광체부(1081)의 형성을 최종적으로 완료할 수 있다. 이 경우, 비록 도시되지는 않았지만, 녹색 형광체부(1082) 등을 형성하기 위하여 다시 포토 레지스터(1095)를 재도포하는 단계가 수행될 수 있다. 한편, 청색의 단위화소를 이루는 위치에 배열된 반도체 발광소자에 투명영역을 배치하는 과정 또한, 위에서 살펴본 과정과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, 녹색 형광체부(1082) 및 투명영역의 형성은, 적색 형광체를 다른 형광체 또는 투명물질로 대체하기만 하면, 위의 과정과 동일한 과정으로 이루어질 수 있다. 따라서, 녹색 형광체부(1082)등을 형성하는 방법은 도 13b를 참조하여 위에서 설명된 과정들이 반복되어 수행될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이상에서 살펴본 것과 같은, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 발광소자들의 발광파장을 이용한 자체적인 노광을 통해 형광체 및 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 색구현을 위한 패턴형성에 있어 외부 패턴마스크의 제작 및 정렬(alignment)이 불필요하므로, 정확한 패턴구현이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하면 형광체 패턴형성 수율을 증가시키고, 공정비용 및 공정시간을 줄일 수 있다.

이상에서 살펴본 제조방법에서는, 반도체 발광 소자를 통해 노광을 이용하여, 형광체부를 형성하고, 나아가 블랙 매트릭스를 형성하는 방법에 대하여 살펴보았다. 그러나, 본 발명에서는 위에서 살펴본 방법 외에, 반도체 발광 소자를 이용한 노광을 이용하여, 블랙 매트릭스를 먼저 형성하고, 그 후에 형광체를 형성하는 것이 가능하다. 이하에서는, 첨부된 도면과 함께, 블랙 매트릭스 및 형광체부를 형성하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다. 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법의 다른 실시 예를 나타낸 단면도들이다.

먼저, 도 15a에 도시된 것과 같이, 전도성 접착층(1060)에 반도체 발광 소자(1050)를 결합하는 과정은, 앞서 도 13a과 함께 살펴본 제조과정과 유사 또는 동일하므로, 그 구체적인 설명은 도 13a에 대한 설명으로 갈음한다.

전도성 접착층(1060)에 반도체 발광소자를 결합하는 과정이 완료되면, 도 15b의 도시와 같이, 다음으로 반도체 발광소자(1050)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 흑색의 포토 레지스터(1096)를 도포하는 과정이 진행된다. 여기에서, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)는, 상기 포토 레지스터(1096)는, 특정색상의 발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(1050)의 발광파장이 청색발광파장인 경우, 상기 포토 레지스터는 청색발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터로 구성될 수 있다. 이러한 포토 레지스터는, 감광성 저항 물질의 일종으로서, 빛의 의하여 화학적 또는 물리적 변화를 일으킨다. positive 포토 레지스터의 경우에는, 노광시, 현상(development)되는 특성을 갖는다. 즉, 청색발광파장에서 반응하는 positive 포토 레지스터는, 청색발광파장에서 현상이 가장 우수하게 일어나는 물질로 이루어진다.

다음으로, 적색, 녹색 및 청색의 모든 영역에 해당하는 청색의 반도체 발광 소자(1050)를 점등하여, 발광영역만 자체 노광시킨다. 이러한 예로서, 디스플레이 장치에서 색상 또는 이미지를 구현하기 위하여 제어되는 반도체 발광소자가 모두 점등될 수 있다. 이와 같이, 반도체 발광 소자들(1050)이 모두 점등되면, 흑색의 포토 레지스터(1096)에서 상기 반도체 발광 소자들(1050)의 일면에 도포된 부분이 현상된다. 포토 레지스터(1096)가 반도체 발광 소자들(1050)에서 발광되는 빛에 의하여 부분적으로 현상되므로, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)에는 상기 부분적 현상에 의하여 홈들이 형성될 수 있다. 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)는, 현상된 후에 열처리를 통하여 블랙 매트릭스로 변경된다. 이러한 제법을 위하여, 본 발명에서 블랙 매트릭스는 반도체 발광 소자에서 발광하는 빛에 현상되는 물질을 포함하게 된다.

현상 및 열처리에 의하여, 전도성 접착층의 일면상에 블랙 매트릭스가 적층되며, 상기 블랙 매트릭스에는 복수의 홈들이 행방향 및 열방향으로 순차적으로 배열된다.

다음으로, 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 투명 보호막이 전도성 접착층에 도포된다. 상기 투명 보호막의 도포에 의하여, 본 예시에서는 앞선 예시와는 달리, 투명 보호막이 존재하게 된다(도 15d의 완성품 참조).

이 경우에 상기 블랙 매트릭스 및 상기 투명 보호막(1092)은 상기 디스플레이 장치의 두께 방향으로 서로 중첩된다. 또한, 상기 투명 보호막(1092)은 상기 형광체부와 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 사이에서 상기 블랙 매트릭스와 상기 형광체부의 사이로 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 투명 보호막(1092)은 전도성 접착층의 전체면에 도포되며, 이를 통하여 상기 블랙 매트릭스뿐만 아니라, 상기 복수의 홈들의 측벽이나 바닥면에도 투명 보호막(1092)이 적층된다.

보다 구체적으로, 상기 투명 보호막(1092)은 높이차를 가지는 블랙 매트릭스 및 복수의 반도체 발광소자들을 함께 덮도록 이루어진다. 또한, 상기 투명 보호막(1092)은 상기 형광체부와 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 사이에서 상기 블랙매트릭스와 상기 형광체부의 사이로 연장될 수 있다. 이는 상기 투명 보호막(1092)은 블랙 매트릭스 및 복수의 반도체 발광소자들에 전체적으로 도포 및 적층되기 때문에 형성될 수 있다.

이 경우에, 상기 블랙 매트릭스는 상기 전도성 접착층의 일면에 배치되고, 상기 반도체 발광소자는 상기 전도성 접착층에 삽입되어 상기 블랙 매트릭스(1096)와 상기 높이차를 가지도록 배치될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 투명 보호막(1092)은 상기 전도성 접착층의 일면상에서 요철 형태로 형성되며, 돌출되는 부분은 블랙 매트릭스(1096)를 덮고, 함몰되는 부분은 상기 반도체 발광소자의 일면을 덮도록 형성된다.

도 15c를 참조하면, 투명 보호막(1092)을 블랙 매트릭스(1096)에 적층시킨 후에, 다시 전도성 접착층(1060)에 포토 레지스터를 도포하는 단계를 진행한다. 상기 포토 레지스터는, 특정색상의 발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자(1050)의 발광파장이 청색발광파장인 경우, 상기 포토 레지스터는 청색발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터로 구성될 수 있다. 여기에서 포토 레지스터는, 감광성 저항 물질의 일종으로서, 빛의 의하여 화학적 또는 물리적 변화를 일으킨다. positive 포토 레지스터의 경우에는, 노광시, 현상(development)되는 특성을 갖는다. 즉, 청색발광파장에서 반응하는 positive 포토 레지스터는, 청색발광파장에서 현상이 가장 우수하게 일어나는 물질로 이루어진다.

이와 같이, 반도체 발광소자(1050)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 포토 레지스터를 도포한 후에는, 도 15c 및 도 15d와 같이 청색의 반도체 발광 소자(1050)를 이용하여 적색 또는 녹색의 단위화소 색상을 구현하기 위하여 형광체부를 형성하는 단계가 진행된다. 이하, 상기 형광체부를 형성하는 단계는 도 13b 및 도 13c와 도 14b 및 도 14c를 참조하여 설명한 방법이 적용되며, 이에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다. 나아가, 본 예시에서도 청색의 단위화소를 이루는 반도체 발광소자에 투명영역을 형성하는 과정이 적용될 수 있으며, 그 과정은 도 13d 및 도 14d를 참조한 설명으로 갈음한다.

도 13a, 도 13b, 도 13c, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 14d,도 14e, 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d에서는 청색의 반도체 발광 소자(1050)를 구비된 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 살펴보았다. 이와 같이, 청색의 반도체 발광 소자가 구비된 디스플레이 장치에서, 단위 화소를 구현하기 위해서는 청색의 반도체 발광 소자에서 발광하는 빛의 적어도 일부를 적색 및 녹색으로 변환시켜야 한다. 이를 위하여, 위에서는 청색의 반도체 발광소자를 통한 노광을 통해 형광체부 또는 블랙 매트릭스를 형성하는 방법에 대하여 살펴보았다. 한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 청색의 반도체 발광소자 외에도, 백색 반도체 발광 소자(W) 또는 자외선(UV) 반도체 발광 소자로도 구현될 수 있다.

백색 반도체 발광 소자(W) 또는 자외선(UV) 반도체 발광 소자를 통해 디스플레이 장치를 구현하는 경우에도, 형광체부 또는 블랙 매트릭스는 반도체 발광 소자를 통한 노광을 이용하여 형성될 수 있다. 백색 반도체 발광소자(W)를 통해 구현되는 디스플레이 장치에서 형광체부 또는 블랙 매트릭스를 형성하기 위해서는, 백색 발광파장에서 현상이 가장 우수하게 일어나는 포토 레지스터가 사용된다. 그리고, 자외선 반도체 발광소자(UV)를 통해 구현되는 디스플레이 장치에서 형광체부 또는 블랙 매트릭스를 형성하기 위해서는, 자외선 영역에서 현상이 가장 우수하게 일어나는 포토 레지스터가 사용된다. 이와 같이, 백색 반도체 발광 소자(W) 또는 자외선(UV) 반도체 발광 소자는 사용되는 포토 레지스터의 종류가 상이하나, 형광체부 또는 블랙 매트릭스를 제조하는 공정은 동일하므로, 이하에서는, 백색 반도체 발광 소자(W)를 예를 들어 설명한다.

먼저, 도 16a에 도시된 것과 같이, 전도성 접착층(1060)에 백색 반도체 발광 소자(W)를 결합하는 과정은, 앞서 도 13a과 함께 살펴본 제조과정과 유사 또는 동일하므로, 그 구체적인 설명은 도 13a에 대한 설명으로 갈음한다.

도시와 같이, 전도성 접착층(1060)에 백색 반도체 발광소자(W)를 결합하는 과정이 완료되면, 형광체부 또는 블랙 매트릭스를 형성하는 과정이 진행된다.

도 16b의 도시와 같이, 백색 반도체 발광소자(W)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 의 포토 레지스터(1095)를 도포하는 과정을 진행한다. 상기 포토 레지스터는, 특정색상의 발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 백색 반도체 발광소자(W)의 발광파장이 백색발광파장인 경우, 상기 포토 레지스터는 백색발광파장에 반응하는 positive 포토 레지스터로 구성될 수 있다. 여기에서 포토 레지스터는, 감광성 저항 물질의 일종으로서, 빛의 의하여 화학적 또는 물리적 변화를 일으킨다. positive 포토 레지스터의 경우에는, 노광시, 현상(development)되는 특성을 갖는다.

이와 같이, 백색 반도체 발광소자(W)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 포토 레지스터(photo resistor, 1095)를 도포한 후에는, 형광체부(1080)를 형성하는 단계가 진행된다. 형광체부(1080)를 형성하는 단계에서는, 전도성 접착층(1060)에 결합된 모든 백색 반도체 발광소자(W)를 점등한다. 이와 같이, 백색 반도체 발광소자(W)가 점등되면, 포토 레지스터(1095)에서 각각의 백색 반도체 발광 소자(W)의 일면에 도포된 부분이 현상된다. 포토 레지스터(1095)가 백색 반도체 발광 소자들(W)에서 발광되는 빛에 의하여 부분적으로 현상되므로, 상기 포토 레지스터(1095)에는 상기 부분적 현상에 의하여 홈들(1095a)이 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 홈들의 형상은 상기 발광되는 빛의 발광 범위를 따라 결정될 수 있다. 여기에서, 백색 반도체 발광 소자(W)에서 발광된 빛은 특정 면적의 발광 범위를 가지며, 상기 발광 범위는 포토 레지스터의 두께방향을 따라 확대될 수 있다. 이는 백색 반도체 발광 소자(W)에서 발광된 빛이 퍼지면서 포토 레지스터(1095)를 투과하기 때문이다. 이 경우에, 상기 발광되는 빛의 발광 범위는 백색 반도체 발광 소자(W)의 외관에 대응될 수 있다.

위와 같이, 포토 레지스터(1095)가, 백색 반도체 발광 소자들(W)의 점등에 의해 현상된 후에는, 백색의 형광체(1087)를 도포한다. 형광체의 도포는 잉크젯 프린팅 방식 또는 conformal 코팅 방식으로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 백색의 형광체(1088)는 상기 포토 레지스터(1095)에 생성된 홈들(1095a)을 채움으로써 백색 형광체부(1088a)를 형성할 수 있다. 이와 같이, 백색 형광체부(1088a)는 상기 홈들을 채움으로써 생성되며, 백색 반도체 발광 소자(W)들의 일면을 덮는 형광영역(1080a)을 포함한다. 상기 형광영역(1080a)은, 상기 홈들(1095a)을 채움에 의하여 형성됨으로써, 상기 형광영역(1080a)의 형상은 상기 홈의 형상과 대응될 수 있다. 한편, 홈들(1095a)의 형상은, 전술한 빛의 발광범위뿐만 아니라, 반도체 발광소자에서 발광되는 빛의 속성에 근거하여 결정될 수 있다. 여기에서, 상기 빛의 속성은 발광되는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나일 수 있다.

예를 들어, 상기 형광영역(1080a)의 면적은, 백색 반도체 발광 소자(W)의 발광 범위(또는 발광면적)가 넓을수록 또는 발광 시간이 커질수록, 넓어 수 있다.

한편, 도시에 의하면, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상이 좌우 대칭으로 도시되었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 의하면, 백색 반도체 발광 소자(W)에서 발광되는 빛의 속성에 종속하여, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상이 결정될 수 있으므로, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 백색 반도체 발광 소자(W)의 발광제어나 형상설계에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 백색 반도체 발광 소자(W)에서 발광되는 빛에 근거하여 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 홈들(1095a) 및 형광영역(1080a)의 가장자리를 따라 형성되는 경사면과 전도성 접착층(1060)이 이루는 각도는, 백색 반도체 발광 소자(W)의 발광부분(또는 발광면, 1053)과 상기 경사면의 거리(또는 가까운 정도)에 근거하여 결정될 수 있다. 상기 발광부분은, 백색 반도체 발광 소자(W)에서, 실질적으로 빛이 발광하는 부분에 해당하는 영역으로서, 백색 반도체 발광 소자(W)의 P형 전극(156, 이하 도 4 참조) 또는 p형 반도체층(155)이 위치한 영역일 수 있다. 따라서, 실질적으로 빛이 발광하는 부분은 백색 반도체 발광 소자(W)의 전체면적보다 작으며, 반도체 발광소자의 중심점으로부터 편심된 중심점을 가지게 된다.

이 경우에, 적색 형광체(1081)의 복수의 경사면(1081a, 1081b) 중 발광부분(1053)과 더 가깝게 위치한 일 경사면(1081a)의 경사 정도(전도성 접착층(1060)과 이루는 경사를 기준으로 함) 경사 정도는 다른 일 경사면(1081b)의 경사 정도보다 더 완만할 수 있다. 이는, 발광부분(1053)과 더 가까울수록 포토 레지스터의 현상이 잘 일어나기 때문이다. 이와 같이, 포토 레지스터가 현상되는 정도가 다름에 의하여, 홈들(1095a)의 형상 및 형광영역(1080a)의 형상은 비대칭을 이룰 수 있다.

다음으로, 백색 형광체의 도포가 완료되면, 포토 레지스터(1095)를 제거하는 과정을 수행한다. 상기 포토 레지스터(1095)가 제거된 후에는, 포토 레지스터를 형성하는 과정을 진행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 포토 레지스터(1095)가 제거된 백색 반도체 발광 소자(W)가 결합된 전도성 접착층(1060)에 흑색의 포토 레지스터(1096)를 도포하는 과정을 진행한다.

그리고, 흑색의 포토 레지스터(1096)가 도포된 상태에서, 백색 반도체 발광소자(W)들을 모두 점등시켜, 백색 반도체 발광소자(W)들의 일면을 덮은 흑색의 포토 레지스터(1096)를 현상한다. 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)가 현상된 후에는, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)를 열처리한다. 이를 통하여, 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)로 이루어진 블랙 매트릭스(1091)를 형성한다. 상기 흑색의 포토 레지스터(1096)는 백색 형광물질이 도포된 영역을 제외한 영역에 모두 형성됨에 따라 상기 블랙 매트릭스(1091)는 제1 블랙 매트릭스부(1091a) 및 제2 블랙 매트릭스부(1091b, 이상 도 10 참조)를 포함할 수 있다.

한편, 이와 같이, 블랙 매트릭스(1091)의 형성이 완료되면, 단위화소 구현을 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 적층하는 과정이 진행된다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 백색 발광 소자(W)를 이용한 디스플레이 장치에서는, 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d에서 살펴본 것과 같이, 반도체 발광 소자를 이용한 노광을 통해 블랙 매트릭스를 먼저 형성한 후에, 형광체부를 형성하는 것이 가능하다. 이에 대한 구체적인 과정은 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d에서 살펴본 것과 유사하므로, 도 15a, 도 15b, 도 15c 및 도 15d에 대한 설명으로, 블랙 매트릭스를 먼저 형성한 후에, 형광체부를 형성하는 과정에 대한 설명은 생략한다.

한편, 이와 같은 제조과정에 따르면, 백색 또는 자외선 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치는 도 17 및 도 18에 도시된 것과 같은 구조를 이룰 수 있다. 백색 또는 자외선 반도체 발광소자를 포함한 디스플레이 장치에서는, 앞선 예들과 다르게, 컬러필터(1088)가 더 적층될 수 있다. 또한, 도시와 같은 형상을 갖는 형광체부(1080)의 구조는, 도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b와 함께 살펴본 형광체부(1080)의 구조와 유사하므로, 그 구체적인 설명은 설명은 생략한다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 20는 도 18의 F-F를 따라 취한 단면도이다. 또한, 상기에서 설명된 디스플레이 장치의 구조는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 19 및 도 20을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.

본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.

상기 디스플레이 장치(2000)는 기판(2010), 전도성 접착층(1630) 및 복수의 반도체 발광 소자(2050)를 포함한다. 이하, 도 7 내지 도 9에 개시된 예시와 동일 또는 유사한 구성에 대해서 본 예시의 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 나아가, 도 19 및 도 20에 따른 수직형 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치에는, 수평형 반도체 발광 소자를 참조하여 설명한 형광체부가 구비될 수 있다. 따라서, 도 19 및 도 20에 따른 수직형 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치에 대한 설명에서는, 형광체부의 구조에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이상에서 살펴본 것과 같은, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 발광소자들의 발광파장을 이용한 자체적인 노광을 통해 형광체 및 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 색구현을 위한 패턴형성에 있어 외부 패턴마스크의 제작 및 정렬(alignment)이 불필요하므로, 정확한 패턴구현이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의하면 형광체 패턴형성 수율을 증가시키고, 공정비용 및 공정시간을 줄일 수 있다.

Claims (18)

1. 복수의 전극라인들을 구비하는 배선기판;
   상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층;
   상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 복수의 전극라인들과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들;
   상기 복수의 전극라인들 중 어느 하나를 따라 배치되며, 상기 어느 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 적색으로 변환시키는 적색 형광체부; 및
   상기 복수의 전극라인들 중 다른 하나를 따라 배치되며, 상기 다른 하나의 라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 녹색으로 변환시키는 녹색 형광체부를 포함하며,
   상기 적색 및 녹색 형광체부에 포함된 형광영역들은 이격부를 사이에 두고 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이격부에는 블랙 매트릭스가 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 이격부에 위치한 블랙 매트릭스는,
   상기 반도체 발광 소자에서 발광하는 빛에 현상되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되는 투명 보호막을 더 포함하는 디스플레이 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 블랙 매트릭스는 상기 전도성 접착층의 일면에 배치되고, 상기 반도체 발광소자는 상기 전도성 접착층에 삽입되어 상기 블랙 매트릭스와 높이차를 가지도록 배치되며,
   상기 투명 보호막은 상기 높이차를 가지는 상기 블랙 매트릭스 및 상기 복수의 반도체 발광소자들을 함께 덮도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 투명 보호막은 상기 형광체부와 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 사이에서 상기 블랙매트릭스와 상기 형광체부의 사이로 연장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 적색 형광체부 및 상기 녹색 형광체부는 서로 평행하게 배치되며,
   상기 블랙 매트릭스는 상기 적색 형광체부 및 상기 녹색 형광체부 사이를 채우도록 상기 이격부로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 형광영역은 상기 복수의 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 형광영역은 상기 어느 하나 및 다른 하나의 전극라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자들이 결합된 전도성 접착층에는 포토레지스터가 도포되고,
    상기 포토레지스터에는 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광된 빛을 통하여 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상의 홈들이 생성되며,
    상기 적색 및 녹색 형광체부는 홈들을 채움에 의하여 형성되고,
    상기 홈들은 상기 배선기판에 포토레지스터가 도포된 상태에서 상기 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에 발광된 빛을 의하여 상기 포토레지스터에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 이격부는 상기 홈들 사이에 위치한 포토레지스터가 제거됨에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 이격부에는 블랙 매트릭스가 배치되며,
    상기 형광영역 및 상기 블랙매트릭스의 외관은 상기 어느 하나 및 다른 하나의 전극라인을 따라 배열된 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛의 속성에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 빛의 속성은,
    상기 발광하는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
14. 배선기판 위에 형성된 전도성 접착층에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 포토레지스터를 도포하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계;
    상기 점등된 반도체 발광 소자에 의하여, 상기 점등된 반도체 발광 소자의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계; 및
    상기 포토 레지스터가 현상된 반도체 발광 소자의 일면에 어느 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 어느 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법
15. 제14항에 있어서,
    상기 어느 색상을 가지는 형광체부가 형성된 후, 상기 도포된 포토 레지스터를 제거하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 포토 레지스터를 재도포하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계;
    상기 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계;
    다른 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 다른 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계; 및
    상기 재도포된 포토 레지스터를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법
16. 제14항에 있어서,
    상기 어느 색상을 가지는 형광체부가 형성된 후, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들을 점등하는 단계;
    상기 다른 적어도 일부의 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계; 및
    다른 색상을 갖는 형광 물질을 도포하여 상기 다른 색상을 가지는 형광체부를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 나머지 반도체 발광소자들을 점등하는 단계;
    상기 나머지 반도체 발광소자들의 일면에 도포된 포토 레지스터가 현상되는 단계; 및
    상기 나머지 반도체 발광 소자의 일면에 투명막을 도포하는 단계;
    상기 도포된 포토 레지스터를 제거하고, 흑색 물질을 포함하는 포토 레지스터를 도포하는 단계; 및
    상기 복수의 반도체 발광 소자들을 모두 점등하여 상기 복수의 반도체 발광 소자들에 중첩된 상기 흑색의 포토 레지스터를 현상함으로써, 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
18. 제14항에 있어서,
    배선기판 위에 형성된 전도성 접착층에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들이 결합된 전도성 접착층에 흑색 포토레지스터를 도포하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광 소자들을 모두 점등하여 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 일면에 도포된 흑색 포토 레지스터를 제거하는 단계; 및
    상기 흑색 포토 레지스터를 덮도록 투명물질을 도포하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.

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