KR20210047695A - 발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이 - Google Patents

발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20210047695A
KR20210047695A KR1020190131594A KR20190131594A KR20210047695A KR 20210047695 A KR20210047695 A KR 20210047695A KR 1020190131594 A KR1020190131594 A KR 1020190131594A KR 20190131594 A KR20190131594 A KR 20190131594A KR 20210047695 A KR20210047695 A KR 20210047695A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
type semiconductor
electrode pad
pad
bonding
Prior art date
Application number
KR1020190131594A
Other languages
English (en)
Inventor
황준식
강승진
황경욱
최준희
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020190131594A priority Critical patent/KR20210047695A/ko
Priority to US16/831,194 priority patent/US11682748B2/en
Publication of KR20210047695A publication Critical patent/KR20210047695A/ko
Priority to US18/144,566 priority patent/US20230275184A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 LED 디스플레이에 관해 개시되어 있다. 개시된 발광 다이오드는 순차적으로 적층된 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하고, 상기 제2 반도체층 상에 배치된 제1 내지 제3 전극패드를 포함한다. 다른 실시예에 따르면, 발광 다이오드는 P형 반도체층과 접촉되는 제1 전극패드와 N형 반도체층과 접촉되는 제2 전극패드를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극패드는 동일면 상에 배치되고, 상기 동일면 상에서 상기 제1 및 제2 전극패드는 서로 최대 이격거리가 되는 위치에 배치되어 있다.

Description

발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 LED 디스플레이{Light emitting diode and backplane and LED display including them}
본 개시는 발광소자와 관련장치에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 백플레인과 이들을 포함하는 LED 디스플레이에 대한 것이다.
최근의 디스플레이의 추세는 액정을 사용하는 LCD에서 액정을 사용하지 않고, LED를 직접 광원으로 사용하는 LED 디스플레이로 바뀌고 있다. 발광 다이오드(LED)가 화소 광원으로 사용되면서 LED 디스플레이를 제작할 때, 복수의 마이크로 발광다이오드들이 패널 기판에 전사된다. 이러한 전사를 통해서 각 화소에 마이크로 발광 다이오드가 전기적으로 접촉된다.
LED 디스플레이에 적용함에 있어 장착마진(본딩마진)을 충분히 확보할 수 있는 LED를 제공한다.
장착과정에서 자기 정렬이 가능한 전극 구조를 갖는 LED를 제공한다.
이러한 LED의 자기 정렬이 가능한 구조를 갖는 백플레인을 제공한다.
위의 LED와 백플레인을 포함하는 LED 디스플레이를 제공한다.
일 실시예에 의한 발광다이오드는 제1 반도체층과, 상기 제1 반도체층 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 제2 반도체층과, 상기 제2 반도체층 상에 대각선 방향으로 배치된 제1 내지 제3 전극패드를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 전극패드 중 하나는 P형 전극패드이고, 나머지는 상기 P형 전극패드를 중심으로 대칭을 이루도록 배치된 N형 전극패드일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 전극패드 각각의 상부면은 서로 실질적으로 동일한 높이를 갖는다.
상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층 중 하나는 P형 반도체층이고, 나머지 하나는 N형 반도체층일 수 있다. 상기 활성층은 광이 방출되는 층을 포함할 수 있다. 상기 층은 다중양자우물(MQW)층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 의한 발광다이오드는 P형 반도체층과 접촉되는 제1 전극패드, N형 반도체층과 접촉되는 제2 전극패드를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극패드는 동일면 상에 배치되어 있고, 상기 동일면 상에서 상기 제1 및 제2 전극패드는 서로 최대 이격거리가 되는 위치에 배치되어 있다.
이러한 발광 다이오드는 상기 N형 반도체층과 접촉되는 제3 전극패드를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 전극패드는 상기 제1 전극패드를 중심으로 상기 제1 전극패드와 대칭이 되는 위치에 구비될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 전극패드의 최상면은 서로 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
다른 실시예에 의한 발광 다이오드는 N형 반도체층과, 상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층과, 상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 제1 트랜치와, 상기 제1 트랜치와 이격된 위치에서 상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 제2 트랜치와, 상기 제1 및 제2 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층과, 상기 제1 및 제2 트랜치 사이의 상기 P형 반도체층의 상부면 상에 형성된 절연층을 관통하여 상기 P형 반도체층의 상부면이 노출되는 관통홀과, 상기 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드와, 상기 제1 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드와, 상기 제2 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제3 전극패드를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 방향으로 배치되어 있다.
또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드는 N형 반도체층과, 상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층과, 상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 트랜치와, 상기 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층과, 상기 트랜치의 어느 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 제1 관통홀과, 상기 트랜치의 다른 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 제2 관통홀과, 상기 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드와, 상기 제1 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드와, 상기 제2 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제3 전극패드;를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 방향으로 배치되어 있다.
또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드는 N형 반도체층과, 상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층과, 상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층과, 상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 트랜치와, 상기 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층과, 상기 트랜치의 어느 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 관통홀과, 상기 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드와, 상기 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드를 포함하고, 상기 제1 전극패드 및 상기 제2 전극패드는 대각선 방향으로 배치되어 있다.
일 실시예에 의한 백플레인(backplane)은 복수의 화소영역 포함하는 기판과, 상기 복수의 화소영역 각각을 둘러싸는 틀(mold)을 포함하고,
상기 기판의 상기 각 화소영역은,
화소영역 중앙에 마련된 제1 본딩패드 및 상기 제1 본딩패드와 이격되고, 상기 화소영역의 대각선 방향으로 배치된 본딩영역을 갖는 제2 본딩패드를 포함한다.
상기 제2 본딩패드는 상기 제1 본딩패드를 둘러싸는 형태로 마련될 수 있다.
상기 제2 본딩패드의 상기 본딩영역은 상기 화소영역의 네 구석에 하나씩 존재할 수 있다.
상기 화소영역의 네 구석에 존재하는 상기 본딩영역은 서로 연결될 수 있다.
상기 틀은 상기 복수의 화소영역에 본딩되는 소자들이 상기 복수의 화소영역 각각에 본딩될 수 있도록 상기 복수의 소자들의 자기 정렬을 돕는 구조를 가질 수 있다.
일 예에서, 상기 제1 본딩패드는 N형 또는 P형 전극패드일 수 있다. 다른 예에서, 상기 제2 본딩패드는 N형 또는 P형 전극패드일 수 있다.
다른 실시예에 의한 백플레인은 기판과, 상기 기판 상에 구비되어 복수의 화소영역을 한정하는 틀(mold)과, 상기 복수의 화소영역 각각의 중심에 마련된 제1 본딩패드와, 상기 복수의 화소영역 각각에 상기 제1 본딩패드와 이격되게 구비된 제2 본딩패드를 포함하고, 상기 제2 본딩패드는 상기 제1 본딩패드를 둘러싸고, 화소영역의 3면의 경계를 따라 연속적으로 배치되어 있고, 화소영역의 네 구석에 각각 소자 본딩을 위한 본딩영역을 가지며, 상기 제2 본딩패드에서 상기 본딩영역은 상기 제2 본딩패드의 다른 영역보다 상대적으로 넓고, 상기 제1 본딩패드를 향해 돌출된 부분을 갖는다.
일 실시예에 의한 LED 디스플레이는 화소영역을 포함하는 기판과, 상기 화소영역을 둘러싸는 틀과, 상기 기판의 상기 화소영역에 장착된 발광소자를 포함하고,
상기 발광소자는 상기 일 실시예에 의한 발광 다이오드로써, 광이 방출될 수 있도록 상기 화소영역에 본딩되어 있고,
상기 기판과 틀은 상기 일 실시예에 의한 백플레인의 기판과 틀이다.
다른 실시예에 의한 LED 디스플레이는 디스플레이 구동 회로부와 상기 회로부에 전기적으로 연결된 복수의 화소영역을 포함하는 기판과, 상기 복수의 화소영역 각각의 중심 상에 형성된 제1 본딩패드와, 상기 복수의 화소영역 각각에 형성되고, 상기 제1 본딩패드와 이격된 제2 본딩패드와, 상기 복수의 화소영역 각각에 장착된 것으로, 상기 제1 본딩패드에 접촉된 제1 전극패드와 상기 제2 본딩패드에 접촉된 제2 전극패드를 포함하는 발광 다이오드와, 상기 복수의 화소영역을 각각 둘러싸는 틀을 포함하고,
상기 제2 본딩패드는 상기 제1 본딩패드를 둘러싸고, 복수의 본딩영역을 포함하고, 상기 제1 전극패드와 상기 제2 전극패드는 상기 각 화소영역의 대각선 방향으로 배치될 수 있다. 상기 발광 다이오드는 상기 제2 전극패드와 이격되어 있고, 상기 제2 본딩패드에 접촉되는 제3 전극패드를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제3 전극패드는 상기 각 화소영역의 대각선 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제3 전극패드는 더미 전극패드일 수 있다.
일 실시예에 의한 발광 다이오드는 동일면 상에 1개의 P 전극패드와 2개의 N 전극패드를 포함한다. 상기 P 전극패드를 중심으로 상기 2개의 N 전극패드가 대칭으로 분포한다. 상기 3개의 전극패드는 상기 동일면 상에서 대각선 방향으로 배치되어 있어, 상기 동일면 상에서 상기 P 전극패드와 N 전극패드 사이의 거리는 최대가 된다. 이에 따라 발광 다이오드가 장착(본딩)되는 과정에서 충분한 마진을 확보할 수 있고, 장착 마진이 증가하는 바, 기존에 비해 장착(본딩)이 용이하고, 장착 실패율을 낮출 수 있다.
또한, 발광 다이오드의 사이즈가 작아지는 경우, 곧 발광 다이오드 어레이의 집적도가 높아지는 경우에도 최소한의 본딩 마진(최소한의 본딩간격)을 확보할 수 있다.
아울러, 유텍틱(eutectic) 본딩과 같은 본딩과정에서 발광 다이오드에 가해지는 온도와 압력이 발광 다이오드 전체에 균일하게 분포될 수 있는 바, 본딩과정에서 발광 다이오드의 안정성이 높아질 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 마이크로 LED를 포함하는 LED 디스플레이를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 화소 1개를 확대한 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 LED 디스플레이에 사용되는 마이크로 LED의 평면도이다.
도 4는 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로써, 제1 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 5는 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로써, 제2 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 6은 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로써, 제3 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 7은 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로써, 제4 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 8과 도 9는 다른 실시예에 의한 LED 디스플레이에 사용되는 마이크로 LED의 평면도이다.
도 10은 도 8을 10-10' 방향으로 절개한 단면으로써, 제1 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 11은 도 8을 10-10' 방향으로 절개한 단면으로써, 제2 실시예에 의한 마이크로 LED를 보여준다.
도 12는 일 실시예에 의한 LED 디스플레이의 제조 과정에서 복수의 마이크로 LED들이 틀(mold)을 통해 디스플레이 기판에 전사되는 경우를 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12에서 1개의 마이크로 LED가 전사되는 제1 영역(12A)을 확대한 것으로, 마이크로 LED가 장착되는 틀(mold) 안쪽 기판에 대한 평면도이다.
도 14는 도 3을 14-14' 방향으로 절개한 단면도이다.
도 15는 마이크로 LED 가 기판에 바르게 정렬되어 장착된 경우를 나타낸 단면도이다.
도 16은 도 15에서 마이크로 LED가 좌측으로 치우쳐 장착된 경우를 나타낸 단면도이다.
도 17은 도 15에서 마이크로 LED가 우측으로 치우쳐 장착된 경우를 나타낸 단면도이다.
이하, 일 실시예에 의한 발광 다이오드와 백플레인(backplane)과 이들을 포함하는 LED 디스플레이를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 여기 설명되는 발광 다이오드는 마이크로 LED 디스플레이(예, 모니터, 텔레비전 등)를 구현하는데 사용될 수 있는 마이크로 LED일 수 있다. 마이크로 LED의 면적은, 예를 들면 50㎛×50㎛ 이하일 수 있으나, 이 크기로 한정되지 않을 수 있다. 하기 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시될 수 있다. 그리고 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한, 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 LED 디스플레이(40)는 기판(50)과 복수의 화소(100)를 포함한다. 복수의 화소(100)는 기판(50)에 장착된 것으로 가로 세로 방향으로 규칙적으로 배열되어 있다. LED 디스플레이(40)는 마이크로 LED 디스플레이일 수 있다. 한 개의 화소(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)를 포함한다. 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C) 중 하나는 적색광(Red light)을 방출하는 마이크로 LED일 수 있고, 다른 하나는 녹색광(Green light)을 방출하는 마이크로 LED일 수 있으며, 나머지 하나는 청색광(Blue light)을 방출하는 마이크로 LED일 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)로부터 방출되는 광이 서로 다르므로, 각 마이크로 LED에서 광 방출이 일어나는 물질층의 재료 및/또는 구조는 서로 다를 수 있다. 그러나 각 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)를 이루는 전체 물질층들의 적층 구조는 서로 동일할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)는 모두 동일한 광을 방출할 수도 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)는 모두 적색광, 녹색광 및 청색광 중 어느 하나를 방출할 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C) 모두가 동일한 광(예, 청색광)을 방출하는 경우, 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C) 앞에, 곧 화소(100) 앞에 색 조절이나 변환을 위한 부재가 배치될 수 있다. 상기 부재는 칼라 필터, 칼라 컨버터 또는 형광 물질층일 수 있다. 상기 칼라 필터는, 예를 들면 양자점(Quantum Dot) 칼라 필터이거나 양자점 칼라 필터를 포함하는 것일 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C)는 외부에서 별도로 만들어진 마이크로 LED를 기판(50)에 직접 이식하거나 전사한 것일 수 있다. 도 3은 일 실시예에 의한 LED 디스플레이에 사용되는 마이크로 LED를 위에서 본 모습이다. 도 3은 도 2의 제1 내지 제3 마이크로 LED(100A, 100B, 100C) 중 어느 하나에 대한 것일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 3은 제1 마이크로 LED(100A)에 대한 것으로 간주하지만, 설명되는 구조적 특징들은 제2 및 제3 마이크로 LED(100B, 100C)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 서로 이격된 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)를 포함한다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)는 대각선 방향으로 배치되어 있다. 제1 전극패드(110)는 제1 마이크로 LED(100A) 상부면의 중앙에 위치할 수 있다. 제2 전극패드(120)는 좌측 상단 구석(corner)에, 곧 좌측 상단의 모서리 안쪽에 위치할 수 있다. 제3 전극패드(130)는 우측 하단 구석에, 곧 우측 하단 모서리 안쪽에 위치할 수 있다. 제2 전극패드(120)와 제3 전극패드(130)는 다른 구석들, 곧 제1 및 제2 영역(A1, A2)에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 제2 전극패드(120)는 제1 영역(A1)에, 제3 전극패드(130)는 제2 영역(A2)에 각각 배치될 수도 있다. 제2 및 제3 전극패드(120, 130)가 어느 위치에 배치되던지 제1 마이크로 LED(100A) 상부면에서 제2 및 제3 전극패드(120, 130)는 제1 전극패드(110)로부터 최대로 이격된 위치에 존재할 수 있다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130) 사이에 절연층(260)이 존재한다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130) 각각은 절연층(260)으로 둘러싸여 있다. 일 예에서, 제1 전극패드(110)는 제1 마이크로 LED(100A)의 P형 반도체층에 접촉되는 전극패드(이하, P형 전극패드) 일 수 있다. 다른 예에서, 제1 전극패드(110)는 제1 마이크로 LED(100A)의 N형 반도체층에 접촉되는 전극패드(이하, N형 전극패드)일 수 있다. 제2 및 제3 전극패드(120, 130)는 제1 전극패드(110)와 반대되는 극성의 전극패드일 수 있다. 예를 들면, 제1 전극패드(110)가 P형 전극패드일 때, 제2 및 제3 전극패드(120, 130)는 N형 전극패드일 수 있다. 다른 예로, 제1 전극패드(110)가 N형 전극패드일 때, 제2 및 제3 전극패드(120, 130)는 P형 전극패드일 수 있다. 또 다른 예에서, 제2 및 제3 전극패드(120, 130) 중 어느 하나는 제1 마이크로 LED(100A)의 다른 층들과 전기적으로 연결되지 않고 고립된 더미(dummy) 전극패드일 수 있다. 도 4는 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로, 제1 실시예에 의한 제1 마이크로 LED를 보여준다.
도 4를 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 기판(200) 상에 순차적으로 형성된 적층물(260, 280)과 이 적층물(260, 280) 상에 구비된 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)를 포함한다.
구체적으로, 기판(200) 상에 제1 물질층(210), 제2 물질층(220) 및 제3 물질층(230)이 순차적으로 적층되어 있다. 제1 물질층(210)은 제1 반도체층일 수 있다. 다른 예에서, 제1 물질층(210)은 제1 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 반도체층은 N형 반도체층 또는 P형 반도체층일 수 있다. 상기 N형 반도체층은, 예를 들면 N 도핑 화합물 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 P형 반도체층은, 예를 들면 P 도핑 화합물 반도체층을 포함할 수 있다. 제2 물질층(220)은 활성층일 수 있다. 제2 물질층(220)은 전자와 정공의 결합에 따른 광이 방출되는 광 방출층이거나 광 방출층을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 물질층(220)은 다중양자우물(Multi-Quantum Well, MQW)층을 포함할 수 있다. 제3 물질층(230)은 제2 반도체층일 수 있다. 다른 예에서, 제3 물질층(230)을 상기 제2 반도체층을 포함할 수도 있다. 상기 제2 반도체층은 P형 반도체층 또는 N형 반도체층일 수 있다. 제1 및 제2 물질층(210, 230) 중 하나는 P형 반도체층이고, 나머지는 N형 반도체층일 수 있다. 제1 내지 제3 물질층(210, 220, 230)을 포함하는 적층물(280)에 제1 트랜치(240)와 제2 트랜치(250)가 형성되어 있다. 제1 트랜치(240)와 제2 트랜치(250)는 서로 이격되어 있다. 제1 전극패드(110)는 제1 트랜치(240)와 제2 트랜치(250) 사이에 배치되어 있다. 제1 트랜치(240)는 제2 및 제3 물질층(220, 230)을 관통하고, 제1 물질층(210)의 일부 영역까지 확장되어 있다. 제2 트랜치(250)도 제1 트랜치(240)와 동일한 형태로 형성되어 있다. 제1 및 제2 트랜치(240, 250)를 통해서 노출되는 제1 내지 제3 물질층(210, 220, 230)의 측면은 절연층(260)으로 덮여 있다. 절연층(260)은 산화물층 또는 질화물층 일 수 있으며, 다른 절연물질로 형성된 층일 수도 있다. 절연층(260)은 제1 및 제2 트랜치(240, 250)의 벽, 곧 제1 및 제2 트랜치(240, 250)의 안쪽 측면을 덮을 뿐, 제1 및 제2 트랜치(240, 250)를 채우지 않는다. 절연층(260)은 제3 물질층(230) 상으로 확장되어 있다. 제1 및 제2 트랜치(240, 250) 사이에 관통홀(260h)이 존재한다. 관통홀(260h)은 절연층(260)을 관통한다. 관통홀(260h)을 통해 제3 물질층(230)이 노출된다. 절연층(260)은 제1 및 제2 트랜치(240, 250)와 관통홀(260h) 둘레의 제3 물질층(230)의 상부면 전체를 덮는다. 절연층(260)은 적층물(280)의 양측면으로 확장되어 상기 양측면을 덮을 수 있다. 절연층(260) 상에 제1 트랜치(240)를 채우는 제2 전극패드(120)가 형성되어 있다. 제2 전극패드(120)는 제1 트랜치(240)를 통해 노출되는 제1 물질층(210)과 접촉된다. 제1 물질층(210)의 제2 전극패드(130)과 직접 접촉되는 면은 제1 트랜치(240)의 바닥이 된다. 또한, 절연층(260) 상에 제2 트랜치(250)를 채우는 제3 전극패드(130)가 존재한다. 제3 전극패드(130)는 제2 트랜치(250)를 통해 노출되는 제1 물질층(210)과 접촉된다. 제1 물질층(210)의 제3 전극패드(130)와 직접 접촉되는 면은 제2 트랜치(250)의 바닥이 된다. 제2 및 제3 전극패드(120, 130) 사이의 절연층(260) 상에 관통홀(260h)을 채우는 제1 전극패드(110)가 구비되어 있다. 제1 전극패드(110)는 관통홀(260h)을 통해 제3 물질층(230)과 직접 접촉된다.
제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)는 콘택홀(260h)을 형성한 다음, 동시에 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)는 물질적으로 서로 동일할 수도 있으나, 제1 전극패드(110)는 제2 및 제3 전극패드(120, 130)와 다른 물질일 수도 있다. 후자의 경우, 제1 전극패드(110)와 제2 및 제3 전극패드(120, 130)의 형성시기는 다를 수도 있다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)의 각 상부면의 높이는 서로 동일할 수 있다. 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130) 사이의 간격(D1, D2)은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 간격(D1, D2)은 제1 마이크로 LED(100A)가 장착 혹은 본딩될 기판(이하, 본딩기판)에 구비된 P형 및 N형 본딩 전극들 사이의 간격 및 제1 마이크로 LED(100A)가 상기 본딩기판에 본딩될 때, 제1 마이크로 LED(100A)의 자기 정렬(self alignment)을 위해 준비된 틀(mold)과 제1 마이크로 LED(100A)의 유격을 고려하여 결정될 수 있다.
도 4의 제1 마이크로 LED(100A)에서 기판(200)은 제거될 수 있다. 곧, 제1 마이크로 LED(100A)는 기판(200)이 제거된 나머지 부분을 지칭할 수도 있다. 제1 마이크로 LED(100A)가 상기 틀을 통해 상기 본딩기판에 본딩될 때, 기판(200)이 제거된 후, 본딩될 수도 있다.
도 5는 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로, 제2 실시예에 의한 제1 마이크로 LED를 보여준다. 도 4와 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 5를 참조하면, 적층물(280)의 제2 및 제3 물질층(220, 230)을 관통하는 트랜치(280h)가 형성되어 있다. 트랜치(280h)는 제1 마이크로 LED(100A)의 중앙에 위치하거나 통상 중앙이라고 할 수 있는 위치에 위치할 수 있다. 트랜치(280h)는 제1 물질층(210)까지 확장되어 있다. 따라서 트랜치(280h)를 통해 제1 물질층(210)이 노출된다. 제1 물질층(210)의 노출된 부분은 트랜치(280h)의 바닥이 된다. 트랜치(280h)의 기하학적 형태는 도 4의 제1 트랜치(120)나 제2 트랜치(130)와 동일할 수 있다. 따라서 트랜치(280h)는 도 4의 제1 트랜치(120)나 제2 트랜치(130)를 형성하는 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 트랜치(280h)의 내 측면(벽)은 절연층(260)으로 덮여 있으나, 바닥은 노출된다. 트랜치(280h)는 제1 전극패드(430)로 채워져 있다. 제1 전극패드(430)는 트랜치(280h)를 완전히 채우고, 트랜치(280h) 둘레의 절연층(260) 상으로 주어진 길이만큼 확장되어 있다. 제1 전극패드(430)는 트랜치(280h)를 통해서 제1 물질층(210)과 접촉된다. 제1 전극패드(430)는 N형 반도체층을 포함하는 제1 물질층(210)과 접촉되는 바, N형 전극패드일 수 있다. 제1 전극패드(430)를 중심으로 그 양쪽으로 제2 및 제3 전극패드(440, 450)가 존재한다. 제2 및 제3 전극패드(440, 450)는 각각 절연층(260)을 관통하는 제1 및 제2 관통홀(440h, 450h)을 통해 제3 물질층(230)과 접촉된다. 제2 및 제3 전극패드(440, 450)는 P형 반도체층을 포함하는 제3 물질층(230)과 접촉되는 바, P형 전극패드일 수 있다. 제2 및 제3 전극패드(440, 450)는 절연층(260) 상으로 주어진 길이만큼 확장되어 있으나, 제1 전극패드(430)와 각각 주어진 간격(D1, D2)을 유지한다. 제1 내지 제3 전극패드(430, 440, 450)은 절연층(260)으로 둘러싸여 있다. 제1 내지 제3 전극패드(430, 440, 450)의 높이는 서로 동일할 수 있다.
도 6은 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로, 제3 실시예에 의한 제1 마이크로 LED(100A)를 보여준다. 도 4와 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 6을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 도 4의 제3 전극패드(130) 대신에 제3 전극패드(130) 자리에 더미 전극패드(520)를 구비한다. 더미 전극패드(520)는 전체가 절연층(260) 상에 존재한다. 더미 전극패턴(520)은 제1 마이크로 LED(100A)에 포함된 다른 물질층들과 접촉되지 않는다. 따라서 더미 전극패드(520)은 제1 마이크로 LED(100A)에 포함된 다른 물질층들과 전기적으로 연결되어 있지 않으면, 완전히 고립되어 있다. 더미 전극패드(520)는 제1 및 제3 전극패드(110, 130)와 동일한 높이를 갖는다. 더미 전극패드(520)는 제1 마이크로 LED(100A)를 디스플레이 패널 기판이라 할 수 있는 백플레인에 장착할 때, 제1 마이크로 LED(100A)의 균형과 안정성을 위해 마련된 것이다. 더미 전극패드(520)는 금속패턴일 수 있다.
도 6에 도시한 제1 마이크로 LED(100A)는 도 4에서 설명한 제1 마이크로 LED(100A)에서 제3 전극패드(130)과 제2 트랜치(250)를 제거하고, 제3 물질층(230)의 상부면을 덮는 절연층(260) 상에 더미 전극패드를 형성한 것과 동일할 수 있다. 도 6에서 제2 전극패드(120)의 위치와 더미 전극패드(520)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 곧, 더미 전극패드(520)는 제1 전극패드(110) 좌측에, 제2 전극패드(120)는 제1 전극패드(110) 우측에 배치될 수도 있다.
도 7은 도 3을 4-4' 방향으로 절개한 단면으로, 제4 실시예에 의한 제1 마이크로 LED(100A)를 보여준다. 도 4와 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 5와 도 7을 비교하면, 도 7에 도시한 제1 마이크로 LED(100A)는 도 5에서 설명한 제1 마이크로 LED(100A)에서 제3 전극패드(450)와 관통홀(450h)을 제거하고, 제3 물질층(230)의 상부면을 덮는 절연층(260) 상에 더미 전극패드(620)를 형성한 것과 동일하다. 도 7에서 제2 전극패드(440)의 위치와 더미 전극패드(620)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 곧, 더미 전극패드(620)는 제2 전극패드(430)의 좌측에, 제2 전극패드(440)는 제1 전극패드(430) 우측에 배치될 수 있다.
도 6과 도 7을 고려하면, 더미 전극패드(520, 620)는 제1 및 제2 전극패드(110과 120 또는 430과 440) 중 어느 하나(예컨대, 110 또는 430)를 중심으로 나머지(예컨대, 120 또는 440)와 대칭이 되도록 구비될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 의한 제1 마이크로 LED(100A)를 보여주는 평면도이다. 앞에서 설명한 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 대각선으로 제1 및 제2 전극패드(810, 820)가 존재한다. 제1 및 제2 전극패드(810, 820)는 절연층(260)으로 둘러싸여 있다. 제1 전극패드(810)은 도 3의 제1 전극패드(110)에 대응될 수 있다. 제2 전극패드(820)는 도 3의 제2 전극패드(120)에 대응될 수 있다. 제2 전극패드(820)는 도 9에 도시한 바와 같이 대각선을 따라 정반대쪽에 배치될 수도 있다. 달리 말하면, 제2 전극패드(820)는 도 3의 제3 전극패드(130)에 대응되는 위치에 배치될 수도 있다. 다른 예에서, 제2 전극패드(820)는 제1 영역(A11) 또는 제2 영역(A22)에 배치될 수도 있다. 제2 전극패드(820)가 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 대각선 방향으로 어느 위치에 배치되더라도 제1 및 제2 전극패드(810, 820) 사이의 이격거리는 최대가 된다. 달리 말하면, 제1 마이크로 LED(100A)에서 제1 및 제2 전극패드(810, 820)는 서로 최대 간격이 되도록 배치될 수 있다.
도 10은 도 8을 10-10' 방향으로 절개한 단면으로써, 일 실시예에 의한 제1 마이크로 LED(100A)를 보여준다.
도 10을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 도 4에 도시한 제1 마이크로 LED(100A)에서 제3 전극패드(130)와 제2 트랜치(250)를 제거한 경우와 동일할 수 있다.
도 11은 도 8을 10-10' 방향으로 절개한 단면으로써, 다른 실시예에 의한 제1 마이크로 LED(100A)를 보여준다.
도 11을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)는 도 5에 도시한 제1 마이크로 LED(100A)에서 제3 전극패드(450)와 관통홀(450h)를 제거한 경우와 동일할 수 있다. 곧, 도 11의 제1 마이크로 LED(100A)에서 중심에 N형 전극패드(820)가 배치되어 있고, 대각선 방향의 가장자리에 P형 전극패드(810)가 배치되어 있다.
도 12는 일 실시예에 의한 LED 디스플레이에서 복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)가 틀(300)을 통해 기판(360)의 정해진 위치에 본딩 혹은 장착되는 경우를 개략적으로 보여준다. 여기서 정해진 위치는 화소 위치일 수 있다. 기판(360)은 디스플레이 구동을 위한 회로부(360A)를 포함할 수 있다. 회로부(360A)는 발광소자가 장착되는 화소영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 틀(300)과 기판(360)을 통칭해서 백플레인이라 할 수 있다.
도 12를 참조하면, 복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)는 각각 기판(360)의 복수의 정해진 위치에 각각 본딩된다. 이와 같은 복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)의 본딩을 안내하기 위해 기판(360) 상에 틀(300)이 마련되어 있다. 기판(360)의 복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)가 본딩될 면(예, 상부면 전체)은 틀(300)에 의해 복수의 본딩영역(360B)으로 구분될 수 있다. 본딩영역(360B)은 화소영역일 수 있다. 각 본딩영역(360B)은 1개의 마이크로 LED가 본딩될 수 있는 넓이를 가질 수 있다. 따라서 틀(300)에 의해 구분된 본딩영역(360B) 마다 1개의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)가 본딩될 수 있다. 각 본딩영역(360B)은 하나의 서브 화소 영역이 될 수 있고, 각 본딩 영역(360B)에 본딩되는 1개의 마이크로 LED는 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방출하는 서브 화소가 될 수 있다.
복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)는 습식전사방식(wet transfer)으로 기판(360) 상에 공급될 수 있으나, 습식전사방식과 다른 전사방식으로 공급될 수도 있다. 상기 습식전사방식의 일 예로, 복수의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)를 포함하는 액상 유동체를 틀(300)이 마련된 기판(360) 상으로 흐르게 하거나 위에서 뿌릴 수 있다. 틀(300)은 각 본딩영역(360B)에 1개의 마이크로 LED가 장착될 수 있도록 마이크로 LED를 안내하는 구조를 갖는다. 따라서 상기 액상 유동체가 기판(360) 상으로 흘러가거나 위에서 뿌려지면서 각 본딩영역(360B)에 한 개의 마이크로 LED(100A, 100B 또는 100C)가 장착될 수 있다. 참조번호 12A는 단위 본딩영역을 나타낸다. 단위 본딩영역에는 1개의 마이크로 LED만 본딩된다. 따라서 단위 본딩영역은 1개의 부화소(sub-pixel) 영역일 수 있다.도 13은 제1 마이크로 LED(100A)의 본딩과정에서 제1 마이크로 LED(100A)의 자기 정렬을 위한 틀(300)이 마련되어 있는 기판(360)의 단위 본딩영역을 위에서 본 모습이다.
도 13을 참조하면, 틀(300) 안쪽의 본딩영역(360B)에 제1 본딩패드(310)와 제2 본딩패드(320)가 마련되어 있다. 제1 및 제2 본딩패드(310, 320)는 도전성 패드일 수 있다. 제1 본딩패드(310)는 틀(300)의 중심에 위치한다. 틀(300)의 중심과 틀(300) 안쪽 기판(360)의 중심은 일치할 수 있다. 제1 본딩패드(310)는 제1 마이크로 LED(100A)의 제1 전극패드(110, 430, 810)와 본딩되는 부분이다. 제1 본딩패드(310)에는 전원과 연결되는 배선(321A)이 연결되어 있다. 제2 본딩패드(320)는 제1 본딩패드(310)와 이격되어 있다. 제2 본딩패드(320)는 전기적으로도 제1 본딩패드(310)와 절연되어 있다. 제2 본딩패드(320)는 제1 본딩패드(310)의 배선(321A)이 존재하는 부분을 제외하고 제1 본딩패드(310)를 둘러싼다. 제2 본딩패드(320)는 틀(300)로 한정되는 화소영역의 경계를 따라, 예컨대 3면의 경계를 따라 연속적으로 배치되어 있다. 여기서는 편의상 화소영역이라 기술하지만, 도 13에 도시된 틀(300)로 한정되는 화소영역은 사실 1개의 마이크로 LED가 본딩되는 영역으로 부화소 영역일 수 있다. 제2 본딩패드(320)는 틀(300) 안쪽 기판(360)의 네 구석(corner)에 각각 제1 내지 제4 본딩영역(320A, 320B, 320C, 320D)을 포함한다. 제2 본딩패드(320)에서 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D)의 면적은 제2 본딩패드(320) 내의 다른 영역, 예컨대 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D) 사이의 영역보다 상대적으로 넓을 수 있다. 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D)은 제1 마이크로 LED(100A)의 제2 및 제3 전극패드(120와 130 또는 440와 450)와 접촉되는 영역이다. 제1 내지 제4 본딩영역(320A, 320B, 320C, 320D) 각각은 제1 본딩패드(310)를 향해 돌출된 부분(P1-P4)을 가질 수 있다. 제1 마이크로 LED(100A)가 도 6 또는 도 7에 도시한 바와 같은 전극패드 구성을 갖는 경우, 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D)은 1개의 전극패드(120, 440)와 1개의 더미 전극패드(520, 620)와 접촉될 수 있다. 또한, 제1 마이크로 LED(100A)가 도 8 내지 도 11에 도시한 바와 같은 전극패드 구성을 갖는 경우, 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D)은 제1 마이크로 LED(100A)의 대각선 방향의 구석에 배치된 1개의 전극패드(810 또는 820)와 접촉될 수 있다.
이와 같이 제2 본딩패드(320)는 제1 본딩패드(310)를 중심으로 네 구석에 각각 본딩영역(320A-320D)을 갖고 있는 바, 도 3, 도 8 또는 도 9에 도시한 바와 같이 정렬된 전극패드들 포함하는 제1 마이크로 LED(100A)가 틀(300)에 장착되는 과정에서 제1 마이크로 LED(100A)가 어느 방향으로 회전되거나 틀어지더라도 제1 마이크로 LED(100A)에 포함된 전극패드들((110, 120, 130) 또는 (810, 820))이 틀(100) 안쪽 기판(360)을 향하기만 한다면, 제1 마이크로 LED(100A)의 제1 전극패드(110 또는 810)는 틀(300) 안쪽의 제1 본딩패드(310)에 접촉되고, 제2 전극패드(120) 및/또는 제3 전극패드(130), 또는 제2 전극패드(820)는 제2 본딩패드(320)의 제1 내지 제4 본딩영역(320A-320D) 중 하나에 반드시 접촉된다. 이와 같이 제1 마이크로 LED(100A)가 자기 장착 혹은 자기 본딩될 수 있는 것은 제1 마이크로 LED(100A)의 동일면 상에 대각선 방향으로 2개 이상의 전극패드들((110, 120, 130) 또는 (810, 820))이 존재하기 때문이다.
도 14는 도 13을 14-14' 방향, 곧 단위 본딩영역(12A)을 대각선 방향으로 절개한 단면을 보여준다.
도 14를 참조하면, 기판(360)의 양쪽 가장자리 상에 제1 마이크로 LED(100A)의 자기 정렬 본딩을 안내하기 위해 마련된 틀(300)이 마련되어 있다. 틀(300)의 안쪽 측면은 경사면인데, 이는 마이크로 LED 수용을 용이하게 하기 위한 것일 수 있다. 틀(300)의 폭(14D)은 기판(360)으로 갈수록 점점 증가한다. 틀(300) 안쪽 기판(360) 상의 중심에 제1 본딩패드(310)가 존재한다. 제1 본딩패드(310) 좌측으로 제2 본딩패드(320)의 제1 본딩영역(320A)이 존재하고, 우측으로 제2 본딩패드(320)의 제4 본딩영역(320D)이 존재한다.
도 15는 도 14의 틀(300) 안쪽 기판(360) 상에 제1 마이크로 LED(100A)가 정상적으로 장착(본딩)된 경우를 보여준다.
도 15를 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)의 제1 전극패드(110)는 틀(300) 안쪽의 제1 본딩패드(310)에 접촉되고, 제1 마이크로 LED(100A)의 제3 전극패드(130)는 틀(300) 안쪽의 제2 본딩패드(320)의 제1 본딩영역(320A)에 접촉되며, 제1 마이크로 LED(100A)의 제2 전극패드(120)는 틀(300) 안쪽의 제2 본딩패드(320)의 제4 본딩영역(320D)에 접촉된다. 참조번호 420은 제1 마이크로 LED(100A)의 적층물(280)과 절연층(260)을 포함하는 몸체를 나타낸다. 도 15에서 제2 및 제3 전극패드(120, 130) 중 하나는 더미 전극패드일 수도 있다.
도 16은 제1 마이크로 LED(100A)가 장착될 때, 좌측으로 치우쳐 장착된 경우를 보여주고, 도 17은 제1 마이크로 LED(100A)가 우측으로 치우쳐 장착된 경우를 보여준다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 마이크로 LED(100A)가 정상적인 본딩 방향을 유지하면서 틀(300) 안쪽으로 유입되기만 한다면, 제1 마이크로 LED(100A)가 도 15와 달리 좌측 또는 우측으로 치우쳐 본딩되더라도 제1 마이크로 LED(100A)의 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)는 틀(300) 안쪽 기판(360) 상의 대응하는 본딩패드에 접촉될 수 있다.
이와 같이, 제1 마이크로 LED(100A)가 어느 한 쪽으로 치우쳐 장착되는 경우에도 제1 내지 제3 전극패드(110, 120, 130)가 대응하는 본딩패드에 접촉되는 바, 본딩과정, 예를 들면 유텍틱본딩(eutectic bonding) 과정에서 제1 마이크로 LED(100A)에 가해지는 온도와 압력은 제1 마이크로 LED(100A) 전체에 균일하게 가해질 수 있다. 이에 따라 본딩과정에서 제1 마이크로 LED(100A)는 안정적으로 균형을 유지할 수 있다. 상기 본딩과정은 전극패드(110, 120, 130)와 본딩패드(310, 320)가 직접 접촉되는 직접 접촉 본딩방식 혹은 전극패드(110, 120, 130)와 본딩패드(310, 320) 사이에 접촉부재(예, 솔더 볼)를 사용하는 간접 접촉 본딩방식으로 진행될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
12A:단위 본딩영역 14D:틀의 폭
40:LED 디스플레이 50:기판
100:화소
100A, 100B, 100C:제1 내지 제3 마이크로 LED
110, 120, 130:제1 내지 제3 전극패드
200:기판 210, 220, 230:제1 내지 제3 물질층
240, 250:제1 및 제2 트랜치 260:절연층
260h:관통홀 280:적층물
280h:트랜치 300:틀
310, 320:제1 및 제2 본딩패드 320A-320D:제1 내지 제4 본딩영역
360:본딩기판 360B:본딩영역
420:마이크로 LED의 바디
430, 440, 450:제1 내지 제3 전극패드
440h, 450h:관통홀 520, 620:더미 전극패드
740:트랜치 810, 820:제1 및 제2 전극패드
A1, A11:제1 영역 A2, A22:제2 영역
D1, D2:제1 내지 제3 전극패드 사이의 간격
P1-P4:돌출된 부분

Claims (25)

  1. 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 상에 적층된 활성층;
    상기 활성층 상에 적층된 제2 반도체층; 및
    상기 제2 반도체층 상에 대각선 방향으로 배치된 제1 내지 제3 전극패드;를 포함하는 발광 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전극패드 중 하나는 P형 전극패드이고, 나머지는 상기 P형 전극패드를 중심으로 대칭을 이루도록 배치된 N형 전극패드인 발광 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전극패드 각각의 상부면은 서로 실질적으로 동일한 높이를 갖는 발광 다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층 중 하나는 P형 반도체층이고, 나머지 하나는 N형 반도체층이며, 상기 활성층은 광이 방출되는 층을 포함하는 발광 다이오드.
  5. P형 반도체층과 접촉되는 제1 전극패드; 및
    N형 반도체층과 접촉되는 제2 전극패드;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전극패드는 동일면 상에 배치되고,
    상기 동일면 상에서 상기 제1 및 제2 전극패드는 서로 최대 이격거리가 되는 위치에 배치된 발광 다이오드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 N형 반도체층과 접촉되는 제3 전극패드를 더 포함하는 발광 다이오드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제3 전극패드는 상기 제1 전극패드를 중심으로 상기 제1 전극패드와 대칭이 되는 위치에 구비된 발광 다이오드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 상에 배치된 발광 다이오드.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 전극패드 각각의 상부면은 서로 실질적으로 동일한 높이를 갖는 발광 다이오드.
  10. N형 반도체층;
    상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층;
    상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층;
    상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 제1 트랜치;
    상기 제1 트랜치와 이격된 위치에서 상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 제2 트랜치;
    상기 제1 및 제2 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층;
    상기 제1 및 제2 트랜치 사이의 상기 P형 반도체층의 상부면 상에 형성된 절연층을 관통하여 상기 P형 반도체층의 상부면이 노출되는 관통홀;
    상기 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드;
    상기 제1 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드; 및
    상기 제2 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제3 전극패드;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 방향으로 배치된 발광 다이오드.
  11. N형 반도체층;
    상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층;
    상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층;
    상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 트랜치;
    상기 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층;
    상기 트랜치의 어느 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 제1 관통홀;
    상기 트랜치의 다른 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 제2 관통홀;
    상기 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드;
    상기 제1 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드; 및
    상기 제2 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제3 전극패드;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 전극패드는 대각선 방향으로 배치된 발광 다이오드.
  12. N형 반도체층;
    상기 N형 반도체층 상에 적층된 활성층;
    상기 활성층 상에 적층된 P형 반도체층;
    상기 P형 반도체층 및 상기 활성층을 차례로 관통하고, 상기 N형 반도체층의 일부까지 확장된 트랜치;
    상기 트랜치의 벽을 덮고 상기 P형 반도체층의 상부면과 상기 P형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 N형 반도체층의 측면을 덮는 절연층;
    상기 트랜치의 어느 한쪽에 마련된 상기 절연층을 관통하는 관통홀;
    상기 트랜치를 채우면서 상기 N형 반도체층과 접촉된 제1 전극패드; 및
    상기 관통홀을 채우면서 상기 P형 반도체층과 접촉된 제2 전극패드;를 포함하고,
    상기 제1 전극패드 및 상기 제2 전극패드는 대각선 방향으로 배치된 발광 다이오드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극패드 중 하나를 중심으로 나머지와 대칭이 되는 위치에 배치된 더미 전극패드;를 더 포함하고,
    상기 제1 전극패드, 상기 제2 전극패드 및 상기 더미 전극패드는 대각선 방향으로 배치된 발광 다이오드.
  14. 복수의 화소영역 포함하는 기판; 및
    상기 복수의 화소영역 각각을 둘러싸는 틀(mold);을 포함하고,
    상기 기판의 상기 각 화소영역은,
    화소영역 중앙에 마련된 제1 본딩패드; 및
    상기 제1 본딩패드와 이격되고, 상기 화소영역의 대각선 방향으로 배치된 본딩 영역을 갖는 제2 본딩패드;를 포함하는 백플레인.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 본딩패드는 상기 제1 본딩패드를 둘러싸는 형태로 마련된 백플레인.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 본딩패드의 상기 본딩영역은 상기 화소영역의 네 구석에 하나씩 존재하는 백플레인.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 화소영역의 네 구석에 존재하는 상기 본딩영역은 서로 연결된 백플레인.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 틀은 상기 복수의 화소영역에 본딩되는 소자들이 상기 복수의 화소영역 각각에 본딩될 수 있도록 상기 복수의 소자들의 자기 정렬을 돕는 구조를 갖는 백플레인.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 본딩패드는 N형 또는 P형 전극패드인 백플레인.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 본딩패드는 N형 또는 P형 전극패드인 백플레인.
  21. 기판;
    상기 기판 상에 구비되어 복수의 화소영역을 한정하는 틀(mold);
    상기 복수의 화소영역 각각의 중심에 마련된 제1 본딩패드; 및
    상기 복수의 화소영역 각각에 상기 제1 본딩패드와 이격되게 구비된 제2 본딩패드;를 포함하고,
    상기 제2 본딩패드는,
    상기 제1 본딩패드를 둘러싸고, 화소영역의 3면의 경계를 따라 연속적으로 배치되어 있고, 화소영역의 네 구석에 각각 소자 본딩을 위한 본딩영역을 가지며,
    상기 제2 본딩패드에서 상기 본딩영역은 상기 제2 본딩패드의 다른 영역보다 상대적으로 넓고, 상기 제1 본딩패드를 향해 돌출된 부분을 갖는 백플레인.
  22. 화소영역을 포함하는 기판;
    상기 화소영역을 둘러싸는 틀; 및
    상기 기판의 상기 화소영역에 장착된 발광소자;를 포함하고,
    상기 발광소자는 청구항 1의 발광 다이오드로써, 광이 방출될 수 있도록 상기 화소영역에 본딩되어 있고,
    상기 기판과 틀은 청구항 14의 기판과 틀인 LED 디스플레이.
  23. 디스플레이 구동 회로부와 상기 회로부에 전기적으로 연결된 복수의 화소영역을 포함하는 기판;
    상기 복수의 화소영역 각각의 중심 상에 형성된 제1 본딩패드;
    상기 복수의 화소영역 각각에 형성되고, 상기 제1 본딩패드와 이격된 제2 본딩패드;
    상기 복수의 화소영역 각각에 장착된 것으로, 상기 제1 본딩패드에 접촉된 제1 전극패드와 상기 제2 본딩패드에 접촉된 제2 전극패드를 포함하는 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 화소영역을 각각 둘러싸는 틀;을 포함하고,
    상기 제2 본딩패드는 상기 제1 본딩패드를 둘러싸고, 복수의 본딩영역을 포함하고,
    상기 제1 전극패드와 상기 제2 전극패드는 상기 각 화소영역의 대각선 방향으로 배치된 LED 디스플레이.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 제2 전극패드와 이격되어 있고, 상기 제2 본딩패드에 접촉되는 제3 전극패드를 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 전극패드는 상기 각 화소영역의 대각선 방향으로 배치된 LED 디스플레이.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제3 전극패드는 더미 전극패드인 LED 디스플레이.
KR1020190131594A 2019-10-22 2019-10-22 발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이 KR20210047695A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190131594A KR20210047695A (ko) 2019-10-22 2019-10-22 발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이
US16/831,194 US11682748B2 (en) 2019-10-22 2020-03-26 Light-emitting diode and backplane and LED display including the same
US18/144,566 US20230275184A1 (en) 2019-10-22 2023-05-08 Light-emitting diode and backplane and led display including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190131594A KR20210047695A (ko) 2019-10-22 2019-10-22 발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210047695A true KR20210047695A (ko) 2021-04-30

Family

ID=75490782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190131594A KR20210047695A (ko) 2019-10-22 2019-10-22 발광 다이오드와 백플레인과 이들을 포함하는 led 디스플레이

Country Status (2)

Country Link
US (2) US11682748B2 (ko)
KR (1) KR20210047695A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11764095B2 (en) 2020-07-10 2023-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wet alignment method for micro-semiconductor chip and display transfer structure
CN113224218B (zh) * 2020-12-30 2023-01-20 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 一种显示面板及制作方法、显示装置
CN116207121A (zh) * 2021-11-30 2023-06-02 成都辰显光电有限公司 显示面板及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7939836B2 (en) * 2007-07-18 2011-05-10 Nichia Corporation Semiconductor light emitting element
KR101230622B1 (ko) * 2010-12-10 2013-02-06 이정훈 집단 본딩을 이용한 반도체 디바이스 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 반도체 디바이스
KR20130075321A (ko) 2011-12-27 2013-07-05 엘지이노텍 주식회사 발광소자
TWI606618B (zh) * 2012-01-03 2017-11-21 Ｌｇ伊諾特股份有限公司 發光裝置
KR101476207B1 (ko) 2012-06-08 2014-12-24 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102099439B1 (ko) * 2013-10-08 2020-04-09 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
US10797188B2 (en) * 2014-05-24 2020-10-06 Hiphoton Co., Ltd Optical semiconductor structure for emitting light through aperture
US9825202B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 eLux, Inc. Display with surface mount emissive elements
US10297722B2 (en) 2015-01-30 2019-05-21 Apple Inc. Micro-light emitting diode with metal side mirror
KR102395775B1 (ko) 2015-03-02 2022-05-09 삼성전자주식회사 컬러 필터를 포함하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서의 제조 방법
CN105870265A (zh) * 2016-04-19 2016-08-17 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管基板及其制备方法、显示装置
KR102383302B1 (ko) * 2017-11-08 2022-04-05 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치

Also Published As

Publication number Publication date
US11682748B2 (en) 2023-06-20
US20230275184A1 (en) 2023-08-31
US20210119079A1 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI635630B (zh) 微型發光二極體及顯示面板
US20230275184A1 (en) Light-emitting diode and backplane and led display including the same
US11056614B2 (en) Micro light-emitting diode chip
JP6622923B2 (ja) マイクロドライバ及びマイクロｌｅｄのためのバックプレーン構造及びプロセス
US10269776B2 (en) Light emitting device
KR20190001050A (ko) 칩 적층 구조를 갖는 led 픽셀 소자
US10522712B2 (en) Micro light-emitting diode chip
JP2019129226A (ja) マイクロｌｅｄ素子、画像表示素子、及び画像表示素子の製造方法
TW201906145A (zh) 顯示面板
EP4024451A1 (en) Light-emitting device for display, and display apparatus comprising same
JP2022532641A (ja) 光電子構造素子、画素、ディスプレイ配置構造体およびそれに関する方法
CN112289901A (zh) 微型发光元件及微型发光元件显示装置
CN111564542B (zh) 微型发光二极管
CN111463233A (zh) 微型发光元件显示装置
KR20180079814A (ko) 디스플레이 모듈용 멀티 픽셀 led 패키지
KR100759896B1 (ko) 적어도 하나의 발광소자가 장착된 백라이트 모듈 및 그제작 방법
TWI833265B (zh) 微型發光二極體顯示裝置
US20230163107A1 (en) Optical projection device having a grid structure
KR102472353B1 (ko) 발광소자, 어레이 기판, 패널, 및 이를 포함하는 표시장치
WO2021010034A1 (ja) Ｌｅｄモジュール及びｌｅｄモジュールを含む表示装置
TWI737306B (zh) 微型發光二極體
KR20170139991A (ko) 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 표시장치
KR20190112504A (ko) 엘이디 픽셀 유닛 및 이를 포함하는 엘이디 디스플레이 패널
JP7423706B2 (ja) マイクロ発光ダイオード表示装置
US11195822B2 (en) Light-emitting package and display device including the same