KR20220045478A - 마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법이 개시된다.
개시된 마이크로 발광 디스플레이 장치는, 마이크로 발광 소자, 상기 마이크로 발광 소자에 전압을 인가하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 노출되도록 제1 비아홀이 구비되고, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 제1 비아홀에 구비되어 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 접촉하도록 구성된다.

Description

마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법{Micro light emitting display apparatus and method of manufacturing the same}
예시적인 실시 예는 마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치로 LCD(liquid crystal display)와 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 등이 널리 사용되고 있다. 또한, 최근에는 마이크로 LED(micro light emitting diode)를 이용하여 고해상도 디스플레이 장치를 제작하는 기술이 각광을 받고 있다. 발광 다이오드(Light emitting diode; LED)는 저전력 사용과 친환경적이라는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 산업적인 수요가 증대되고 있다.
마이크로 발광 소자는 조명 장치나 LCD 백라이트 용으로 뿐만아니라 LED 디스플레이 장치 등에 적용되고 있다. 즉, 마이크로 단위의 LED 칩을 사용하는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 또한, 디스플레이 장치의 대면적, 고해상도 요구에 따라 디스플레이 장치에 사용되는 마이크로 발광 소자의 개수가 많아지고, 마이크로 발광 소자의 사이즈가 작아지고 있다.
예시적인 실시 예는 마이크로 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시 예는 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는, 마이크로 발광 소자; 상기 마이크로 발광 소자에 전압을 인가하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터와 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되는 커패시터; 및 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 노출되도록 구비된 제1 비아홀;을 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 제1 비아홀에 구비되어 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 접촉하도록 구성될 수 있다.
상기 마이크로 발광 디스플레이 장치가, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 구비된 절연층; 상기 절연층에 구비되고, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 마주보도록 배치된 상기 커패시터의 제1 전극;을 더 포함할 수 있다.
상기 커패시터의 제1 전극이 평판형일 수 있다.
상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 커패시터의 제1 전극이 마주보며 이격될 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 임플란테이션 영역을 포함할 수 있다.
상기 마이크로 발광 소자는 100 ㎛ 이하의 사이즈를 가질 수 있다.
상기 마이크로 발광 디스플레이 장치는, 상기 마이크로 발광 소자에 구비된 애노드 전극; 상기 애노드 전극이 노출되도록 구비된 제2 비아홀; 상기 제2 비아홀에 구비된 금속 라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 라인은 상기 제2 비아홀의 내측에 구비된 제1 부분과, 상기 제2 비아홀의 외측에 구비된 제2 부분을 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 제1 부분에 접촉하도록 구비될 수 있다.
상기 제2 비아홀이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역을 관통하여 구비될 수 있다.
상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 커패시터의 제2 전극과 공용일수 있다.
다른 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는, 기판; 상기 기판에 구비된 마이크로 발광 소자; 상기 마이크로 발광 소자에 구비된 애노드 전극; 상기 마이크로 발광 소자에 전압을 인가하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터와 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되는 커패시터; 상기 애노드 전극이 노출되도록 구비된 제2 비아홀; 상기 제2 비아홀에 구비된 금속 라인;을 포함하고, 상기 제2 비아홀이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역을 관통하도록 구비되어 상기 금속 라인은 상기 애노드 전극과 접촉하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 금속 라인의 측면에 접촉할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판에 마이크로 발광 소자를 형성하는 단계; 상기 마이크로 발광 소자에 서브 픽셀 단위로 애노드 전극을 형성하는 단계; 상기 애노드 전극이 위치한 층에 구동 트랜지스터의 소스 영역과 드레인 영역을 포함하는 제1 활성 패턴과 스위칭 트랜지스터의 소스 영역과 드레인 영역을 포함하는 제2 활성 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 활성 패턴과 상기 제2 활성 패턴에 제1 절연층을 형성하는 단계; 상기 제1 절연층에 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 노출되도록 제1 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 제1 비아홀에 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하여 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 접촉시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 제2 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 절연층에 상기 커패시터의 제1 전극을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 마이크로 발광 소자에 애노드 전극을 형성하는 단계; 상기 애노드 전극이 노출되도록 제2 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 제2 비아홀에 금속 라인을 형성하는 단계:를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 마이크로 발광 소자의 사이즈를 작게 하여 PPI(pixel per inch)를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 동일한 배선 라인과 스페이스에서 PPI를 증가시킬 수 있다. 또한, 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 동일 서브 픽셀 내 상대적으로 넓은 커패시터 면적을 확보하여 커패시터 용량을 증가시킬 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은 PPI를 증가시킬 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 회로 구성도를 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 개략적인 회로 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 활성 패턴 층의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 6은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제1 금속 층의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 7은 도 6의 B-B선 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 도 6에 도시된 제1 금속 층에 비아 홀 구조를 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 C-C선 단면도를 도시한 것이다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제2 금속 층의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 11은 도 10의 D-D선 단면도를 도시한 것이다.
도 12는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제1 비아홀 구조를 도시한 것이다.
도 13은 도 12에 도시된 구조와 비교되는 비교 예를 도시한 것이다.
도 14는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제2 비아홀 구조를 도시한 것이다.
도 15는 도 14에 도시된 구조와 비교되는 비교 예를 도시한 것이다.
도 16 내지 도 26은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 27 내지 도 35는 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치가 적용된 예들을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 각각 일 실시예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치를 구동하는 회로의 등가회로도이다.
디스플레이 장치(100)는 서브 픽셀들(SP), 전원 구동부(101), 스캔 구동부(102), 데이터 구동부(103)를 포함할 수 있다.
서브 픽셀들(SP)은 서로 다른 파장의 광을 발광하거나 어느 하나의 파장의 광을 발광하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 전원 구동부(101)는 서브 픽셀들(SP)의 발광 소자에 전압을 공급할 수 있다. 스캔 구동부(102)는 스위칭 트랜지스터의 채널을 형성하는 스캔 신호를 생성할 수 있다. 스위칭 트랜지스터는 각 서브 픽셀(SP)을 온오프 구동할 수 있다. 데이터 구동부는 구동 트랜지스터의 채널을 형성하는 데이터 신호를 생성할 수 있다. 구동 트랜지스터는 각 서브 픽셀(SP)에 공급되는 전류량을 조절하여 발광 소자의 밝기를 조절할 수 있다.
서브 픽셀들(SP)들이 예를 들어, 메트릭스 형태로 배열될 수 있다. 서브 픽셀들(SP)은 스캔 구동부(102)에 연결된 스캔 라인들(SL)과, 데이터 구동부(103)에 연결된 데이터 라인들(DL)과, 전원 구동부(101)에 연결된 구동 전압 라인(PL)이 서로 교차하는 영역에 구비될 수 있다.
도 2는 서브 픽셀(SP)의 회로의 일 예를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 서브 픽셀(SP)은 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 커패시터(Cst) 및 발광 소자(ED)를 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 예를 들어 구동 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 스위칭 트랜지스터(T2)는 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL)에 연결되며, 스캔 라인(SL)을 통해 입력되는 스캔 신호에 따라 데이터 라인(DL)을 통해 입력된 데이터 신호를 구동 트랜지스터(T1)로 전달할 수 있다.
커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(T1)와 스위칭 트랜지스터(T2)에 연결될 수 있다. 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(T2) 및 구동 전압 라인(PL)에 연결되며, 스위칭 트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동 전압 라인(PL)을 통해 공급되는 구동 전압(VDD)의 차이에 해당하는 전압을 저장한다.
구동 트랜지스터(T1)는 구동 전압 라인(PL)과 커패시터(Cst)에 연결되며, 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동 전압 라인(PL)으로부터 발광 소자(ED)에 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다. 구동 트랜지스터(T1)는 발광 소자(ED)에 전압을 인가할 수 있다. 발광 소자(ED)는 예를 들어 마이크로 발광 소자를 포함할 수 있다. 발광 소자(ED)는 예를 들어, 200㎛ 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 또는, 발광 소자(ED)는 예를 들어, 100㎛ 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 발광 소자(ED)는 구동 전류에 따라 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다.
도 2에서는 서브 픽셀 회로가 2개의 트랜지스터 및 1개의 커패시터를 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
구동 트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트 단자, 제2 노드(N2)에 연결된 제2 단자, 발광 소자(ED)에 연결된 제3 단자를 포함할 수 있다. 제2 단자는 예를 들어, 소스 단자이고, 제3 단자는 드레인 단자일 수 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)는 스캔 라인(SL)에 연결된 게이트 단자, 데이터 라인(DL)에 연결된 제4 단자(예를 들어, 드레인 단자), 제1 노드(N1)(또는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 단자)에 연결된 제5 단자(예를 들어, 소스 단자)를 포함할 수 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)는 스캔 라인(SL)을 통해 전달받은 스캔 신호에 따라 턴온되어 데이터 라인(DL)으로 전달된 데이터 신호를 제1 노드(N1)로 전달하는 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 전극 및 제2 노드(N2)(구동 전압 라인(PL))에 연결된 제2 전극을 포함할 수 있다.
발광 소자(ED)는 픽셀 전극 및 픽셀 전극을 마주하는 공통 전극을 포함하고, 공통 전극은 공통 전압(VSS)을 인가 받을 수 있다. 공통 전압(VSS)은 예를 들어 접지 전압일 수 있다. 발광 소자(ED)는 구동 트랜지스터(T1)로부터 구동 전류를 전달받아 소정의 색으로 발광함으로써 이미지를 표시할 수 있다. 공통 전극은 복수의 서브 픽셀들에 공통으로 구비될 수 있다.
도 2에서 픽셀 회로의 트랜지스터들은 P형 트랜지스터를 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 픽셀 회로의 트랜지스터들은 N형 트랜지스터이거나, 일부는 P형 트랜지스터이고 다른 일부는 N형 트랜지스터 등 다양한 실시예가 가능하다.
예를 들어, 발광 소자(ED)의 애노드 전극(픽셀 전극)은 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(T1)의 전류량은 스위칭 트랜지스터(T2)를 통해 인가되는 데이터 신호에 의해 제어될 수 있다.
발광 소자(ED)의 캐소드 전극(공통 전극)은 접지 전압(VSS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(ED)는 구동 트랜지스터(T1)로부터 제공된 전류에 대응하여 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(ED)는 마이크로 LED를 포함할 수 있다.
데이터 라인들(DL)은 데이터 구동부(102)로부터 데이터 신호를 수신하여, 상기 데이터 신호를 서브 픽셀들(SP)에 전달할 수 있다. 이때, 데이터 라인들(DL)은 스캔 신호에 응답하여 데이터 신호를 서브 픽셀들(SP)에 전달할 수 있다. 데이터 신호에 대응하여 구동 전압 라인(PL)으로부터 발광 소자(ED)를 경유하여 접지 전원(VSS)으로 공급되는 전류량에 의해 각 서브 픽셀들(SP)의 발광 소자(ED)의 휘도가 제어될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 회로 레이아웃을 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 A-A 선 단면도를 2개 연속하여 나타낸 것이다.
마이크로 발광 디스플레이 장치는 예를 들어, 복수 개의 서브 픽셀(SP)을 포함할 수 있다. 픽셀은 디스플레이 장치에서 칼라를 표시하는 기본 단위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나의 픽셀이 제1 칼라 광, 제2 칼라 광, 제3 칼라 광을 발광하는 서브 픽셀들을 포함하고, 제1 내지 제3 칼라 광에 의해 칼라를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 칼라 광이 적색 광을 포함하고, 제2 칼라 광이 녹색 광을 포함하고, 제3 칼라 광이 청색 광을 포함할 수 있다. 하지만, 칼라 광이 여기에 한정되는 것은 아니다. 픽셀은 각 칼라 광을 발광하는 복수 개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 서브 픽셀들은 각각 전기적으로 독립적으로 구동될 수 있다.
도 3을 참조하면, 서브 픽셀은 예를 들어, 제1 서브 픽셀(SP1) 및 제2 서브 픽셀(SP2)을 포함할 수 있다. 마이크로 발광 디스플레이 장치는 복수의 층을 포함하고, 각 층에 필요한 회로 레이아웃을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 마이크로 발광 디스플레이 장치는 마이크로 발광 소자 어레이(LEA), 마이크로 발광 소자 어레이(LEA)에 구비된 활성 패턴 층(AL), 활성 패턴 층(AL)에 구비된 제1 금속 층(ML1), 제1 금속 층(ML1)에 구비된 제2 금속 층(ML2)을 포함할 수 있다.
마이크로 발광 소자 어레이(LEA)는 복수 개의 마이크로 발광 소자를 포함할 수 있다. 마이크로 발광 소자는 기판(110), 기판(110)에 구비된 제1 반도체 층(120), 제1 반도체 층(120)에 구비된 발광 층(125) 및 발광 층(125)에 구비된 제2 반도체 층(128)을 포함할 수 있다.
제1 반도체 층(120)은 제1형 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 층(120)은 n형 반도체를 포함할 수 있다. 또는, 제1 반도체 층(120)은 p형 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(120)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 n형 반도체, 예컨대, n-GaN을 포함할 수 있다. 또는, 제1 반도체 층(120)은 AlN층, 또는 AlxGa(1-x)N(0≤x≤1)층을 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(120)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 발광 층(125)은 전자와 정공이 결합하면서 광을 발생시킬 수 있다. 제1 발광 층(125)은 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 또는 단일 양자 우물(SQW; single-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 제1 발광 층(125)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 반도체, 예컨대, GaN을 포함할 수 있다. 제1 발광 층(125)은 예를 들어, InGaN층과 GaN층이 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다
제2 반도체 층(128)은 제2형 반도체 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체 층(128)은 p형 반도체 층을 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(120)이 n형인 경우, 제2 반도체 층(128)은 p형일 수 있다. 제2 반도체 층(128)은 예를 들어, GaN층, AlN층, 또는 AlxGa(1-x)N(0≤x≤1)층을 포함할 수 있다. 예를 들어, p형 도펀트(dopant)로는 예를 들어, Mg, Ca, Zn, Cd, Hg 등이 사용될 수 있다.
마이크로 발광 소자 어레이(LEA)는 복수 개의 서브 픽셀(SP)을 정의하도록 구성된 격리 구조(115)를 더 포함할 수 있다. 격리 구조(115)는 예를 들어 이온 주입 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 이온은 예를 들어, 질소(N) 이온, 보론(B) 이온, 아르곤(Ar) 이온, 또는 인(P) 이온 등을 포함할 수 있다. 이온 주입 영역에서 전류가 주입되지 않도록 하여 광이 발광되지 않으며, 격리 구조(115)를 이온 주입 영역으로 구성하는 경우 메사 구조 없이 발광 층(125)을 형성할 수 있다. 또는, 격리 구조(115)는 에칭 공정에 의해 서브 픽셀(SP)과 서브 픽셀(SP) 사이를 물리적으로 격리시키는 에칭 영역을 포함할 수 있다. 이 밖에도 격리 구조(115)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 기판(110)은 예를 들어, 실리콘 기판, 글라스 기판, 사파이어 기판, 또는 Si02가 코팅된 실리콘 기판 등이 사용될 수 있다. 기판(110)은 제거될 수 있다.
제2 반도체 층(128)에 제1 전극(131)이 구비될 수 있다. 제1 전극(131)은 예를 들어, 애노드 전극일 수 있다. 제1 전극(131)에 제1 절연층(147)이 구비될 수 있다.
도 5, 도 6, 도 8 및 도 10은 각 층의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다. 도 5는 활성 패턴 층(AL)의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다. 도 6은 제1 금속 층(ML1)의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다. 도 8과 도 9는 제1 금속 층(ML1)과 뒤에 설명할 제2 금속 층(ML2)을 전기적으로 연결하는 비아홀 구조를 나타낸 것이다. 도 10은 제1 금속 층(ML1)에 구비된 제2 금속 층(ML2)의 회로 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 서브 픽셀(SP1)과 제2 서브 픽셀(SP2)에서 각각 활성 패턴 층(AL)은 제1 활성 패턴(130)과 제2 활성 패턴(140)을 포함할 수 있다. 제1 활성 패턴(130)과 제2 활성 패턴(140)은 예를 들어, p-Si(poly silicon)을 포함할 수 있다.
제1 활성 패턴(130)은 예를 들어, 스위칭 트랜지스터(예를 들어, 도 2의 T2)의 소스 영역(132), 채널(133), 및 드레인 영역(135)을 포함할 수 있다. 소스 영역(132)과 드레인 영역(135)은 그 위치가 바뀌는 것도 가능하다. 채널(133)은 후술하는, 대응하는 게이트 전극(도 6의 152)과 마주보는 영역일 수 있다. 소스 영역(132)과 드레인 영역(135)은 대략적인 영역을 나타낸 것이고, 소스 영역(132)과 드레인 영역(135)은 전기적인 연결 구조에 따라 정의될 수 있다.
제2 활성 패턴(140)은 구동 트랜지스터(예를 들어, 도 2의 T1)의 드레인 영역(141), 채널(143), 및 소스 영역(145)을 포함할 수 있다. 채널(143)은 후술하는 대응하는 게이트 전극(도 6의 155)과 마주보는 영역일 수 있다. 소스 영역(145)은 예를 들어, 제1 서브 픽셀(SP1)과 제2 서브 픽셀(SP2)에 공통으로 구비될 수 있다. 제1 활성 패턴(130)과 제2 활성 패턴(140)은 이격되어 있으며, 다양한 형태로 구비될 수 있다.
도 4와 도 6을 참조하면, 제1 활성 패턴(130)과 제2 활성 패턴(140)에 제2 절연층(148)이 적층될 수 있다. 제1 활성 패턴(130)의 소스 영역(132)이 노출되도록 제2 절연층(148)에 제1 비아홀(153)이 구비될 수 있다. 제1 비아홀(153)을 통해 노출된 소스 영역(132)에 예를 들어, 임플란테이션 영역(154)이 더 구비될 수 있다. 임플란테이션 영역(154)은 후술할 게이트 전극(155)의 저항을 낮출 수 있다. 제1 비아홀(153)이 제2 금속 층(ML2)의 형성 전에 구비될 수 있다.
제1 금속 층(ML1)은 스캔 라인(151)과, 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극(152)을 포함할 수 있다. 스캔 라인(151)과 게이트 전극(152)이 연결될 수 있다. 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극(152)과 마주보는 제1 활성 패턴(130)의 영역이 채널(133)이 될 수 있다. 여기서, 스캔 라인(151)과 게이트 전극(152)이 일체로 구성된 예를 도시하였다. 제1 금속 층(ML1)이 구동 트랜지스터의 게이트 전극(155)을 더 포함할 수 있다. 게이트 전극(155)과 마주보는 제2 활성 패턴(140)의 영역이 채널(143)이 될 수 있다. 게이트 전극(155)이 제1 비아홀(153)에 구비되어 스위칭 트랜지스터의 소스 영역(또는 드레인 영역)(132)과 접촉할 수 있다. 게이트 전극(155)이 제1 비아홀(153)의 내측에 구비된 제1 부분(155A)과 제1 비아홀(153)의 외측에 구비된 제2 부분(155B)을 포함할 수 있다.
도 7은 도 6의 B-B선 단면도이다. 도 7을 참조하면, 게이트 전극(155)이 스위칭 트랜지스터의 소스 영역(132)과 접촉하는 영역에 임플란테이션 영역(154)이 구비되어 있으므로, 게이트 전극(155)의 저항을 줄일 수 있다. 한편, 게이트 전극(155)은 커패시터의 제2 전극(예를 들어, 하부 전극)에도 대응될 수 있다. 즉, 게이트 전극(155)과 커패시터의 제2 전극이 일체로 구성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 금속 층(ML1)에 제3 절연층(159)이 구비될 수 있다. 제3 절연층(159)에 제2 비아홀(160)이 구비될 수 있다. 제2 비아홀(160)을 통해 발광 소자의 제1 전극(131)이 노출될 수 있다. 또한, 제3 절연층(159)에 제3 비아홀(162)과 제4 비아홀(164)이 더 구비될 수 있다. 제3 비아홀(162)을 통해 스위칭 트랜지스터의 드레인 영역(135)이 노출되고, 제4 비아홀(164)에 의해 구동 트랜지스터의 소스 영역(145)이 노출될 수 있다.
도 9는 도 8의 C-C 선 단면도이다. 도 9에서는 발광 소자 부분은 생략되었다. 도 9를 참조하면, 제2 비아홀(160)이 제1 절연층(147), 제2 절연층(148), 및 제3 절연층(159)을 관통하고, 구동 트랜지스터의 드레인 영역(141)을 관통하여 발광 소자의 제1 전극(131)이 노출되도록 구비될 수 있다.
도 10은 제2 금속 층(ML2)을 도시한 것이다. 도 4 및 도 10을 참조하면, 제2 금속 층(ML2)은 예를 들어, 데이터 라인(172)과, 구동 전압 라인(174)과 커패시터의 제3 전극(176)을 포함할 수 있다. 제3 전극(176)이 예를 들어, 커패시터의 상부 전극이 될 수 있다. 또한, 제2 금속 층(ML2)은 제2 비아홀(160)에 구비된 금속 라인(178)을 포함할 수 있다. 데이터 라인(172)은 예를 들어, 각 서브 픽셀(SP1)(SP2)의 일 측에 도면 상 Y 방향으로 구비될 수 있다. 구동 전압 라인(174)은 제1 서브 픽셀(SP1)과 제2 서브 픽셀(SP2)이 만나는 중앙 영역에 구비될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동 전압 라인(174)과 커패시터의 제2 전극(176)이 연결될 수 있다. 여기서는, 구동 전압 라인(174)과 커패시터의 제2 전극(176)이 일체로 구성된 예를 도시 하였다.
데이터 라인(172)이 제3 비아홀(162)을 통해 스위칭 트랜지스터의 드레인 영역(135)에 연결되고, 구동 전압 라인(174)이 제4 비아홀(164)을 통해 구동 트랜지스터의 소스 영역(132)에 연결될 수 있다.
도 11은 도 10의 D-D 선 단면도를 도시한 것이다. 도 11에서는 발광 소자 부분은 생략되었다.
금속 라인(178)이 제2 비아홀(160)에 구비될 수 있다. 금속 라인(178)이 발광 소자의 제1 전극(131)에 연결될 수 있다. 그리고, 금속 라인(178)의 측부에 드레인 영역(141)이 직접적으로 접촉할 수 있다. 그러므로, 발광 소자의 제1 전극(131)과 구동 트랜지스터의 드레인 영역(141)이 금속 라인(178)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 예시적인 실시 예에서는 드레인 영역(141)과 제1 전극(131)이 하나의 제2 비아홀(160)에 구비된 금속 라인(178)에 의해 함께 연결될 수 있다. 그러므로, 드레인 영역(141)과 제1 전극(131)을 연결하는 구조의 라인 앤 스페이스가 소형화될 수 있다. 따라서, PPI(Pixel Per Inch)를 증가시킬 수 있다.
도 12는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제1 비아홀(153)에 구동 트랜지스터의 게이트 전극(155)이 구비된 부분을 보인 것이다. 도 13은 비교 예를 보인 것이다. 비교 예는, 기판(10), 기판(10)에 구비된 제1 반도체 층(21), 발광 층(22), 제2 반도체 층(23), 제2 반도체 층(23)에 구비된 절연층(29), 절연층(29)에 구비된 소스 영역(41), 소스 영역(41)에 이격되어 구비된 게이트 전극(50)을 포함한다. 소스 영역(41)과 게이트 전극(50)이 제1 비아홀(44)과 제2 비아홀(45)에 구비된 금속 라인(43)에 의해 연결된다.
도 12와 도 13을 비교하면, 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 하나의 제1 비아홀(153)을 통해 게이트 전극(155)이 소스 영역(132)에 직접 접촉하여 라인 앤 스페이스를 줄일 수 있다. 게이트 전극(155)과 제3 전극(176)이 커패시터(Cst)를 구성할 수 있다. 또는, 게이트 전극(155)이 소스 영영(132)과 연결되어 있으므로, 제3 전극(176)과 구동 트랜지스터의 제2 활성 패턴(140)의 중첩되는 영역이 커패시터(Cst)를 구성할 수 있다. 커패시터(Cst)의 제3 전극(176)이 평판형으로 되어 있고, 제3 전극(176)이 게이트 전극(155)과 제 활성 패턴(140)에 마주보는 커패시터(Cst)의 면적을 넓게 확보할 수 있어 커패시터(Cst) 용량을 증가시킬 수 있다.
도 14는 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제2 비아홀(160)이 구비된 부분을 도시한 것이다. 도 15는 비교 예를 도시한 것이다. 도 14를 참조하면, 하나의 제2 비아홀(160)에 구비된 금속 라인(178)에 제1 전극(131)과 구동 트랜지스터의 드레인 영역(141)이 같이 접촉할 수 있다. 도 15에 도시된 비교 예는, 애노드 전극(28)이 제1 비아홀(60)과 제2 비아홀(61)에 구비된 금속 라인(65)을 통해 드레인 영역(68)에 연결된다. 비교 예에서는 금속 라인(65)이 제1 비아홀(60)과 제2 비아홀(61)에 걸쳐 구비되어 있어 라인 앤 스페이스가 상대적으로 많은 면적을 차지한다.
이에 비해, 예시적인 실시 예에서는 금속 라인(178)과 제1 전극(131)의 연결 구조와, 드레인 영역(141)과 제1 전극(131)의 연결 구조가 하나의 제2 비아홀(160)을 통해 구현되므로, 회로 레이아웃의 면적을 줄일 수 있고, 이에 따라 PPI(Pixel Per Inch)를 증가시킬 수 있으며, 해상도를 높일 수 있다. 또한, 동일한 해상도 조건에서는, 선폭 마진을 높일 수 있고, 선폭이 큰 경우 선폭이 작은 경우에 비해 상대적으로 저가의 제조 장비를 이용할 수 있어 생산 단가를 낮출 수 있다.
그리하여, 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 발광 소자는 예를 들어, 200㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다. 또는, 발광 소자는 100㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다. 발광 소자의 폭은 서브 픽셀에서 광이 발광되는 영역의 폭을 나타낼 수 있다. 이와 같이 소형의 마이크로 발광 소자를 이용한 발광 디스플레이 장치에서 회로 레이아웃의 면적을 줄임으로써 해상도를 높일 수 있다.
다음, 도 16 내지 도 24는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 기판(210)에 제1 반도체 층(220), 발광 층(225), 제2 반도체 층(230)을 성장할 수 있다. 기판(210)은 예를 들어, 실리콘 기판, 사파이어 기판 또는 글라스 기판일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되지는 않고 다양한 에피 기판이 사용될 수 있다. 제1 반도체 층(220)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 하지만, 경우에 따라서는 제1 반도체 층(220)은 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 층(220)은 n형 GaN을 포함할 수 있다.
발광 층(225)은 전자와 정공이 결합하면서 광을 발생시킬 수 있다. 발광 층(225)은 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 또는 단일 양자 우물(SQW; single-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 발광 층(225)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 반도체, 예컨대, GaN을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(230)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 p형 반도체, 예컨대, p-GaN을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(230)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
제2 반도체 층(230)에 전도성 물질 층을 증착하고 상기 전도성 물질 층을 에칭하여 제1 전극(235)을 형성할 수 있다. 제1 전극(235)은 예를 들어, Ag, Au, Al, Cr 또는 Ni, 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(235)에 제1 절연층(236)을 증착한다.
도 17을 참조하면, 제1 절연층(236)에 전도성 물질을 포함하는 제1 층(238)을 증착한다. 도 18을 참조하면, 제1 층(238)을 에칭하여 활성 패턴 층(240)을 형성한다. 활성 패턴 층(240)은 예를 들어, 구동 트랜지스터의 소스 영역, 채널 영역, 드레인 영역을 포함하고, 스위칭 트랜지스터의 소스 영역, 채널 영역, 드레인 영역을 포함할 수 있다. 도 18에서는 예를 들어, 스위칭 트랜지스터의 소스 영역(S1), 채널(C1), 구동 트랜지스터의 드레인 영역(D2), 소스 영역(S2)이 구비될 수 있다. 소스 영역(S1) 대신에 드레인 영역이 형성되는 것도 가능하다.
도 19를 참조하면, 활성 패턴 층(240)에 제2 절연층(243)을 증착한다. 도 20을 참조하면, 제2 절연층(243)에 제1 포토레지스트 층(245)을 증착하고, 제1 포토레지스트 층(245)을 이용하여 활성 패턴 층(240)의 스위칭 트랜지스터의 소스 영역(S1, 또는 드레인 영역)에 이온 임플란테이션을 하여 이온 임플란테이션 영역(241)을 형성할 수 있다. 이온 임플란테이션 영역(241)은 저항을 감소시켜 전류가 잘 흐르도록 할 수 있다.
도 21을 참조하면, 제1 포토레지스트 층(245)을 이용하여 제2 절연층(243)을 에칭하여 제1 비아홀(248)을 형성한다. 위에서 설명한 바와 같이 제1 비아홀(248) 형성 전에 후술할 제1 금속층(253)과 연결될 활성 패턴 층(240)에 임플란테이션 영역(241)을 형성할 수 있다. 임플란테이션 영역(241)은 선택적으로 형성될 수 있다.
도 22를 참조하면, 제1 포토레지스트 층(245)을 제거하고, 제2 절연층(243)에 제2 층(250)을 증착하고 제2 포토레지스트 층(251)을 이용하여 제2 층(250)을 패터닝한다. 그리고, 제2 층(250)을 에칭하여 제1 금속층(253)을 형성한다. 제1 금속층(253)은 예를 들어, 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극(G1), 구동 트랜지스터의 게이트 전극(G2)을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터의 게이트 전극(G2)은 커패시턴스의 제2 전극으로 공통으로 사용될 수 있다. 게이트 전극(G2)은 제1 비아홀(248)을 통해 소스 영역(S1)에 직접 컨택할 수 있다. 또한, 소스 영역(S1)에 임플란테이션 영역(241)이 구비된 경우, 게이트 전극(G2)이 임플란테이션 영역(241)에 컨택되므로 게이트 저항을 줄일 수 있다.
그리고, 도 23을 참조하면, 제2 포토레지스트 층(251)을 이용하여 소스/드레인 영역으로 이온 임플란테이션을 할 수 있다.
도 24를 참조하면, 제2 포토레지스트 층(251)을 제거하고, 제1 금속층(253)에 제3 절연층(255)을 증착한다. 제3 절연층(255)은 예를 들어 내부 유전층(inter dielectric layer)일 수 있다.
도 25를 참조하면, 제3 절연층(255), 제2 절연층(243), 드레인 영역(D2), 제1 절연층(236)을 에칭하여 제1 전극(235)을 노출시키도록 제2 비아홀(260)을 형성할 수 있다.
도 26을 참조하면, 제3 절연층(255)과 제2 비아홀(260)에 제3 층을 증착하고, 에칭하여 제2 금속층(265)을 형성한다. 제2 금속층(265)은 예를 들어, 제2 비아홀(260)에 구비된 금속 라인(267)과, 커패시터의 제3 전극(269)을 포함할 수 있다. 금속 라인(267)은 드레인 영역(D2)과 제1 전극(235)에 직접적으로 컨택할 수 있다. 제1 전극(235)과 드레인 영역(D2)이 하나의 제2 비아홀(260)을 통해 연결되므로 라인 앤 스페이스를 줄일 수 있다. 또한, 커패시터의 제3 전극(269)과, 커패시터의 제2 전극으로 공용되는 게이트 전극(G2)이 마주보는 면적이 넓어 커패시터의 용량을 늘릴 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은 제1 금속층(265)을 형성하기 전에 제1 비아홀(248)을 형성하고, 제1 비아홀(248)에 게이트 전극(G2)을 구비함으로써 게이트 전극(G2)과 스위칭 트랜지스터의 소소 영역(또는 드레인 영역)(S1)이 직접 접촉할 수 있다. 또한, 예시적인 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은 제1 비아홀(248)에 형성된 게이트 전극(G2)과 커패시터의 제3 전극(259)이 중첩되는 영역을 넓게 하여 커패시터의 면적을 증가시킴으로써 커패시터 용량을 증가시킬 수 있다. 그리고, 제1 비아홀(248) 형성 전에 게이트 전극(G2)과 연결될 소스 영역(S1)에 임플란테이션을 적용하여 게이트 저항을 줄일 수 있다. 또한, 제1 전극(애노드 전극)과 드레인 영역(D2)을 하나의 제2 비아홀(260)에 구비된 금속 라인(267)을 통해 한 번에 연결함으로써 라인 앤 스페이스를 줄임으로써 PPI를 늘릴 수 있다.
본 실시 예에서 기판(210)은 제거될 수 있다. 기판(210)을 제거한 후에 제1 반도체 층(220)에 공통 전극(미도시)이 구비될 수 있다.
공통 전극은 투명 전극 또는 불투명 전극으로 형성될 수 있다. 투명 전극은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 또는 IGZO 등을 포함할 수 있다. 공통 전극이 투명 전극으로 형성되는 경우, 공통 전극은 제1 반도체 층(220)의 전체를 덮도록 배치될 수 있다. 공통 전극이 불투명 전극인 경우 발광 층(225)으로부터 발광된 광이 투과될 수 있도록 공통 전극에 윈도우 영역(미도시)을 포함할 수 있다.
도 27은 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 전자 장치는 이미지 센서(1000), 프로세서(2200), 메모리(2300), 디스플레이 장치(2400) 및 버스(2500)을 포함한다. 이미지 센서(1000)는 프로세서(2200)의 제어에 따라 외부의 피사체에 대한 영상 정보를 획득하여 프로세서(2200)에 제공한다. 프로세서(2200)는 이미지 센서(1000)로부터 제공된 영상 정보를 버스(2500)를 통하여 메모리(2300)에 저장할 수 있다. 프로세서(2200)는 메모리(2300)에 저장된 영상 정보를 디스플레이 장치(2400)로 출력하여 사용자에게 표시할 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 프로세서(2200)는 이미지 센서(1000)로부터 제공된 영상 정보에 대해 다양한 영상 처리를 수행할 수도 있다. 디스플레이 장치(2400)로는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명한 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 장치들이 적용될 수 있다.
도 28은, 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 28을 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(2230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8102), 전자 장치(8104), 서버(8108) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8108)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
상술한 실시예들에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 다양한 크기와 다양한 용도의 디스플레이 장치들에 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 29 내지 도 35는 다양한 디스플레이 장치들의 예를 보인다. 도 29에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 헤드 장착형 디스플레이(HMD, head mounted display)(700)에 적용될 수 있다. 도 30에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 안경형 디스플레이(glasses-type display) 또는 고글형 디스플레이(goggle-type display)(710) 등에서 사용되는 소형 디스플레이 패널에 적용될 수 있다. 도 31에 도시된 바와 같이 텔레비전 또는 스마트 텔레비전, 컴퓨터(720)의 디스플레이 패널에 적용될 수 있다. 도 32에 도시된 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 모바일폰 또는 스마트폰(730)의 디스플레이 패널에 적용될 수 있다. 도 33에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 태블릿 또는 스마트 태블릿(740)의 디스플레이 패널에 적용될 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치는 도 34에 도시된 바와 같이 노트북 컴퓨터(750)의 디스플레이 패널에 적용될 수 있고, 또한, 도 35에 도시된 바와 같은 사이니지(760), 대형 전광판, 극장 스크린 등에서 사용되는 대형 디스플레이 패널에 적용될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따른 마이크로 발광 디스플레이 장치 및 그 제조 방법은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
101:전원 구동부, 102:스캔 구동부
103:데이터 구동부, 110,210:기판
120,220:제1 반도체 층, 125,225:발광 층
128,230:제2 반도체 층, 131,235:제1 전극
130:제1 활성 패턴, 140:제2 활성 패턴
132,145:소스 영역, 133:143:채널
135,141:드레인 영역, 154,241:임플란테이션 영역
147,148,159,236,243,255:절연층
153,248:제1 비아홀, 160,260:제2 비아홀
152,155:게이트 전극, 178:금속 라인
LEA:발광 소자 어레이
AL:활성 패턴 층
ML1:제1 금속 층
ML2:제2 금속 층

Claims (26)

  1. 마이크로 발광 소자;
    상기 마이크로 발광 소자에 전압을 인가하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터와 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되는 커패시터; 및
    상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 노출되도록 구비된 제1 비아홀;을 포함하고,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 제1 비아홀에 구비되어 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 접촉하도록 구성된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 구비된 절연층;
    상기 절연층에 구비되고, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 마주보도록 배치된 상기 커패시터의 제1 전극;을 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 커패시터의 제1 전극이 평판형인, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 커패시터의 제1 전극이 마주보며 이격된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 임플란테이션 영역을 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 발광 소자는 100 ㎛ 이하의 사이즈를 가지는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서
    상기 마이크로 발광 소자에 구비된 애노드 전극;
    상기 애노드 전극이 노출되도록 구비된 제2 비아홀;
    상기 제2 비아홀에 구비된 금속 라인;을 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 금속 라인은 상기 제2 비아홀의 내측에 구비된 제1 부분과, 상기 제2 비아홀의 외측에 구비된 제2 부분을 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 제1 부분에 접촉하도록 구비된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 비아홀이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역을 관통하여 구비된된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 상기 커패시터의 제2 전극과 공용인, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  11. 기판;
    상기 기판에 구비된 마이크로 발광 소자;
    상기 마이크로 발광 소자에 구비된 애노드 전극;
    상기 마이크로 발광 소자에 전압을 인가하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터와 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되는 커패시터;
    상기 애노드 전극이 노출되도록 구비된 제2 비아홀;
    상기 제2 비아홀에 구비된 금속 라인;을 포함하고,
    상기 제2 비아홀이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역을 관통하도록 구비되어 상기 금속 라인은 상기 애노드 전극과 접촉하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 금속 라인의 측면에 접촉하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 마이크로 발광 소자는 100 ㎛ 이하의 사이즈를 가지는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 금속 라인은 상기 제2 비아홀의 내측에 구비된 제1 부분과, 상기 제2 비아홀의 외측에 구비된 제2 부분을 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 제1 부분의 측면에 접촉하도록 구비된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 구비된 절연층;
    상기 절연층에 구비된 상기 커패시터의 제1 전극;을 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 커패시터의 제1 전극이 평판형인, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 커패시터의 제1 전극이 마주보고 이격되게 배치된, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 임플란테이션 영역을 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치.
  18. 기판에 마이크로 발광 소자를 형성하는 단계;
    상기 마이크로 발광 소자에 서브 픽셀 단위로 애노드 전극을 형성하는 단계;
    상기 애노드 전극이 위치한 층에 구동 트랜지스터의 소스 영역과 드레인 영역을 포함하는 제1 활성 패턴과 스위칭 트랜지스터의 소스 영역과 드레인 영역을 포함하는 제2 활성 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 활성 패턴과 상기 제2 활성 패턴에 제1 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1 절연층에 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역이 노출되도록 제1 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 비아홀에 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하여 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 접촉시키는 단계;를 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 제2 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 절연층에 상기 커패시터의 제1 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 커패시터의 제1 전극이 평판형인, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 커패시터의 제1 전극이 마주보고 이격되게 배치된, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  22. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 비아홀 형성 전에, 상기 스위칭 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역에 임플란테이션 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  23. 제18 항에 있어서,
    상기 마이크로 발광 소자는 100 ㎛ 이하의 사이즈를 가지는, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  24. 제18 항에 있어서
    상기 마이크로 발광 소자에 애노드 전극을 형성하는 단계;
    상기 애노드 전극이 노출되도록 제2 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 비아홀에 금속 라인을 형성하는 단계:를 더 포함하는, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 금속 라인은 상기 제2 비아홀의 내측에 구비된 제1 부분과, 상기 제2 비아홀의 외측에 구비된 제2 부분을 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역이 상기 제1 부분에 접촉하도록 구비된, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
  26. 제24 항에 있어서
    상기 제2 비아홀이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 영역을 관통하도록 구비된, 마이크로 발광 디스플레이 장치 제조 방법.
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