WO2021040102A1 - 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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semiconductor light
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정인도
권정효
김도한
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention is applicable to the technical field related to a display device, and relates to, for example, a display device using a micro LED (Light Emitting Diode) and a method of manufacturing the same.
  • a micro LED Light Emitting Diode
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductors in 1962, along with GaP:N series green LEDs. It has been used as a light source for display images in electronic devices including information and communication devices. Accordingly, a method of solving the above-described problem by implementing a display device using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • the semiconductor light emitting device has various advantages, such as long lifespan, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance compared to the filament-based light emitting device.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide a display device and a manufacturing method using a semiconductor light emitting device.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to provide a new type of display device that easily performs a wiring process after assembling a semiconductor light emitting device having a vertical structure on a substrate.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to solve various problems not mentioned herein. Those skilled in the art can understand through the entire purpose of the specification and drawings.
  • a display device using a semiconductor light emitting device for achieving the above object includes: a substrate; A wiring electrode positioned on the substrate; A dielectric layer on the wiring electrode; An assembly electrode positioned on the dielectric layer; An assembly insulating film positioned on the assembly electrode; A partition wall disposed on the assembly insulating layer and defining an assembly groove in which the semiconductor light emitting device is assembled; And a semiconductor light emitting device assembled in the assembly groove and having conductivity-type electrodes at both ends, wherein the wiring electrode has a protrusion, and the protrusion protrudes toward the assembly groove to conduct one end of the semiconductor light emitting device. It is characterized in that it is electrically connected to the type electrode.
  • a concave portion corresponding to a protruding degree of the protrusion is positioned under the protrusion.
  • the assembly electrode is provided in a pair to overlap the partition wall, and the wiring electrode is positioned to overlap the center of the assembly groove.
  • the wiring electrode and the assembly electrode are positioned in a bar shape, and the wiring electrode and the assembly electrode are parallel to each other in a direction of a major axis of the bar.
  • a step portion on which the semiconductor light emitting device is seated is positioned under the assembly groove.
  • the stepped portion is characterized in that the dielectric layer and a portion of the assembly insulating layer are etched so that the step is positioned from the partition wall toward the inside of the assembly groove.
  • the protrusion of the wiring electrode is located in a space in the assembly groove excluding the stepped portion.
  • the surface of the conductive type electrode of the semiconductor light emitting device connected to the protrusion of the wiring electrode is characterized in that it has a concave-convex structure.
  • the semiconductor light emitting device is characterized in that it includes a magnetic layer.
  • the semiconductor light emitting device is characterized in that it is an LED (Micro-LED) having a size of a micrometer unit.
  • a method of manufacturing a display device using a plurality of semiconductor light emitting devices includes forming a semiconductor light emitting device having a magnetic layer; Preparing an assembly substrate including a wiring electrode, an assembly electrode, and an assembly groove; Introducing the semiconductor light emitting device into a chamber filled with a fluid; Positioning the assembly substrate on the upper surface of the chamber, and assembling the semiconductor light emitting device into an assembly groove of the assembly substrate using a magnetic field and an electric field; Irradiating a laser locally onto a portion of the wiring electrode of the assembly substrate; And electrically connecting a partial region of the wiring electrode melted by the laser to the semiconductor light emitting device.
  • the preparing of the assembly substrate may include forming a wiring electrode on the substrate; Forming a dielectric layer surrounding the wiring electrode; Forming an assembly electrode on the dielectric layer; And forming an assembly insulating layer surrounding the assembly electrode, and forming a partition wall defining the assembly groove on the assembly insulating layer.
  • the method further includes forming a step portion under the assembly groove by etching a portion of the assembly insulating layer and the dielectric layer in which the partition wall is not located.
  • the step of assembling in the assembly groove includes the step of seating the semiconductor light emitting device on an upper surface of the stepped portion located under the assembly groove.
  • the substrate is a material through which a laser is transmitted, and the irradiating the laser includes irradiating the laser toward the wiring electrode overlapping the assembly groove at the rear surface of the substrate.
  • the semiconductor light emitting device has a vertical semiconductor light emitting structure having conductive electrodes at both ends, and has a concave-convex structure on the surface of at least one of the conductive electrodes at both ends. .
  • a display device and a manufacturing method using a semiconductor light emitting device can be provided.
  • a stepped portion is formed under an assembly groove of an assembly substrate in which a vertical semiconductor light emitting device is assembled, and a wiring electrode is positioned under the stepped portion.
  • the assembly substrate is made of a material through which a laser is transmitted, and after the semiconductor light emitting element is assembled to the substrate, a wiring process is performed in which a part of the wiring electrode is melted by irradiating the laser to be electrically connected to the semiconductor light emitting element.
  • a vertical semiconductor light emitting device has electrode portions formed at both ends, making it difficult to perform a wiring process compared to a horizontal structure, but according to the present invention, there is an advantage in that the wiring process can be easily performed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1.
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of a method for assembling a semiconductor light emitting device to a substrate by a self-assembly process.
  • FIG. 13 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a display device using the vertical semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a vertical semiconductor light emitting device electrically connected to a wiring electrode under an assembly groove.
  • FIG. 15 is a plan view of the semiconductor light emitting device of FIG. 14.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device of FIG. 15 taken along the F-F line.
  • 17 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an assembly substrate according to the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a process in which a vertical semiconductor light emitting device is assembled on an assembly substrate of the present invention, and then a wiring process is performed.
  • 19 is another embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention in which a wiring process has been performed.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a structure of a vertical semiconductor light emitting device of the present invention for performing a wiring process more easily.
  • FIG. 21 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the semiconductor light emitting device of FIG. 20.
  • an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on the other element or there may be intermediate elements between them. There will be.
  • the display device described herein is a concept including all display devices that display information as a unit pixel or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied to parts, not limited to finished products.
  • a panel corresponding to a part of a digital TV is also independently a display device in the present specification.
  • Finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, Slate PC, Tablet PC, and Ultra. This could include books, digital TVs, and desktop computers.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification is a concept including LEDs, micro LEDs, and the like, and may be used interchangeably.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by a controller (not shown) of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • Flexible displays include, for example, displays that can be bent, or bent, or twistable, or foldable, or rollable by an external force.
  • the flexible display may be, for example, a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, or foldable or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • information displayed in the second state may be visual information output on a curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means, for example, a minimum unit for implementing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed in a small size, and through this, it can serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1.
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • a display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is illustrated as a display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 illustrated in FIG. 1 includes a substrate 110, a first electrode 120, a conductive adhesive layer 130, a second electrode 140, and at least one semiconductor light emitting device, as illustrated in FIG. 2. Includes 150.
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has an insulating property and is flexible.
  • the substrate 110 may be a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring board on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be positioned on the substrate 110.
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is located, and the auxiliary electrode 170 may be disposed on the insulating layer 160.
  • a state in which the insulating layer 160 is stacked on the substrate 110 may be a single wiring board.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI), PET, and PEN, and may be formed integrally with the substrate 110 to form a single substrate.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150, and is positioned on the insulating layer 160 and is disposed corresponding to the position of the first electrode 120.
  • the auxiliary electrode 170 has a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating through the insulating layer 160.
  • the electrode hole 171 may be formed by filling a via hole with a conductive material.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160, but the present invention is not limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130, or a structure in which the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160 It is also possible.
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity, and for this purpose, a conductive material and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130.
  • the conductive adhesive layer 130 has ductility, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive layer 130 allows electrical interconnection in the Z direction penetrating through the thickness, but may be configured as a layer having electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Therefore, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion becomes conductive by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods may be applied in order for the anisotropic conductive film to partially have conductivity.
  • Other methods described above may be, for example, that only one of the above heat and pressure is applied or UV cured or the like.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion becomes conductive by the conductive balls.
  • a core of a conductive material may contain a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material, and in this case, a portion to which heat and pressure are applied becomes conductive by the core as the insulating film is destroyed. .
  • the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film as a whole, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by a difference in height of a counterpart adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may contain a plurality of particles coated with a conductive material in an insulating core.
  • the part to which heat and pressure are applied is deformed (pressed) to have conductivity in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction and has conductivity in the thickness direction of the film is also possible.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) in which conductive balls are inserted into one surface of an insulating base member. More specifically, the insulating base member is formed of an adhesive material, and the conductive ball is intensively disposed on the bottom of the insulating base member, and when heat and pressure are applied from the base member, it is deformed together with the conductive ball. Accordingly, it has conductivity in the vertical direction.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or consists of a plurality of layers, and a form in which conductive balls are disposed on any one layer (double- ACF) etc. are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and conductive balls, and may be a paste in which conductive balls are mixed with an insulating and adhesive base material.
  • a solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nanoparticles.
  • the second electrode 140 is positioned on the insulating layer 160 to be spaced apart from the auxiliary electrode 170. That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 After forming the conductive adhesive layer 130 with the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 positioned on the insulating layer 160, the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip chip form by applying heat and pressure. Then, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156, a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155, and an active layer ( And an n-type semiconductor layer 153 formed on 154) and an n-type electrode 152 disposed horizontally apart from the p-type electrode 156 on the n-type semiconductor layer 153.
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130 shown in FIG. 3, and the n-type electrode 152 is electrically connected to the second electrode 140. Can be connected to.
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be elongated in one direction, so that one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • p-type electrodes of the left and right semiconductor light emitting devices with the auxiliary electrode at the center may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is pressed into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, through which the portion between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 And, only the portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 has conductivity, and the remaining portion does not have conductivity because there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device.
  • the conductive adhesive layer 130 not only mutually couples the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140, but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute a light emitting device array, and a phosphor layer 180 is formed in the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different self-luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120.
  • there may be a plurality of first electrodes 120 semiconductor light emitting devices are arranged in, for example, several rows, and semiconductor light emitting devices in each row may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices are connected in a flip chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured with a small size.
  • a partition wall 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150.
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition wall 190 may have reflective properties and a contrast ratio may be increased even without a separate black insulator.
  • a reflective partition wall may be separately provided as the partition wall 190.
  • the partition wall 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When a partition wall of a white insulator is used, it is possible to increase reflectivity, and when a partition wall of a black insulator is used, it is possible to increase the contrast while having reflective characteristics.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the phosphor layer 180 performs a function of converting the blue (B) light into a color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on a blue semiconductor light emitting device, and at a position forming a green unit pixel, blue A green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • a blue semiconductor light emitting device may be used alone in a portion constituting a blue unit pixel.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • a phosphor of one color may be stacked along each line of the first electrode 120. Accordingly, one line of the first electrode 120 may be an electrode that controls one color. That is, along the second electrode 140, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed, and a unit pixel may be implemented through this.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may be implemented by combining the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) instead of the phosphor. have.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor layers to improve contrast. That is, such a black matrix 191 can improve contrast of light and dark.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each of the semiconductor light emitting devices 150 is made of gallium nitride (GaN) as a main material, and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit various lights including blue. It can be implemented as a light emitting device.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device 150 may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, B
  • R, G, B red, green, and blue semiconductor light emitting devices
  • unit pixels of red, green, and blue by red, green, and blue semiconductor light emitting devices They form one pixel, and through this, a full color display can be implemented.
  • the semiconductor light emitting device 150a may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each individual device.
  • a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting device W.
  • a unit pixel may be formed on the white light emitting device W by using a color filter in which red, green, and blue are repeated.
  • a structure in which a red phosphor layer 184, a green phosphor layer 185, and a blue phosphor layer 186 are provided on the ultraviolet light emitting device 150b is also possible.
  • the semiconductor light emitting device can be used not only in visible light but also in the ultraviolet (UV) region, and the ultraviolet (UV) can be extended in the form of a semiconductor light emitting device that can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • the semiconductor light emitting device is positioned on the conductive adhesive layer to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may be, for example, a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20 X 80 ⁇ m or less.
  • the distance between the semiconductor light emitting devices is relatively large enough.
  • a display device using the semiconductor light emitting device described above can be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned.
  • An insulating layer 160 is stacked on the wiring board 110, and a first electrode 120, an auxiliary electrode 170, and a second electrode 140 are disposed on the wiring board 110.
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the wiring board 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, an anisotropic conductive film may be applied to a substrate on which the insulating layer 160 is positioned.
  • a temporary substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrodes 170 and the second electrodes 140 and on which the plurality of semiconductor light emitting elements 150 constituting individual pixels are positioned is provided, and the semiconductor light emitting element 150 ) Is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140.
  • the temporary substrate 112 is a growth substrate on which the semiconductor light emitting device 150 is grown, and may be a spire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in a wafer unit, it can be effectively used in a display device by having a gap and a size capable of forming a display device.
  • the wiring board and the temporary board 112 are thermally compressed.
  • the wiring board and the temporary board 112 may be thermally compressed by applying an ACF press head.
  • the wiring board and the temporary board 112 are bonded by the thermal compression. Due to the property of the anisotropic conductive film having conductivity by thermal compression, only the portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, through which the electrodes and the semiconductor light emission.
  • the device 150 may be electrically connected. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, and a partition wall may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 through this.
  • the temporary substrate 112 is removed.
  • the temporary substrate 112 may be removed using a laser lift-off method (LLO) or a chemical lift-off method (CLO).
  • LLO laser lift-off method
  • CLO chemical lift-off method
  • a transparent insulating layer (not shown) may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is bonded.
  • the step of forming a phosphor layer on one surface of the semiconductor light emitting device 150 may be further included.
  • the semiconductor light-emitting device 150 is a blue semiconductor light-emitting device that emits blue (B) light, and a red or green phosphor for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is used to emit the blue semiconductor light.
  • a layer can be formed on one side of the device.
  • the manufacturing method or structure of a display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a vertical semiconductor light emitting device of FIG. It is a conceptual diagram.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210, a first electrode 220, a conductive adhesive layer 230, a second electrode 240, and at least one semiconductor light emitting device 250.
  • the substrate 210 is a wiring board on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that has insulation and is flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as a bar-shaped electrode in one direction.
  • the first electrode 220 may be formed to serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is located.
  • the conductive adhesive layer 230 is a solution containing anisotropy conductive film (ACF), anisotropic conductive paste, and conductive particles. ), etc.
  • ACF anisotropy conductive film
  • anisotropic conductive paste anisotropic conductive paste
  • conductive particles conductive particles.
  • the present embodiment also illustrates a case in which the conductive adhesive layer 230 is implemented by the anisotropic conductive film.
  • the semiconductor light emitting element 250 is connected by applying heat and pressure to the semiconductor light emitting element 250. It is electrically connected to the electrode 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed to be positioned on the first electrode 220.
  • the electrical connection is created because the anisotropic conductive film partially has conductivity in the thickness direction when heat and pressure are applied. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion and a non-conductive portion in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements electrical connection as well as mechanical coupling between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby configuring individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 250 may be, for example, a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, for example, it may have a size of 20 X 80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 are disposed between the vertical semiconductor light emitting devices in a direction crossing the length direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250.
  • such a vertical semiconductor light emitting device 250 includes a p-type electrode 256, a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256, and a p-type semiconductor layer 255. And an active layer 254, an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254, and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253.
  • the p-type electrode 256 located at the bottom may be electrically connected by the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230, and the n-type electrode 252 located at the top is a second electrode 240 to be described later. ) And can be electrically connected.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage of reducing a chip size since electrodes can be arranged up and down.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250.
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 that emits blue (B) light, and a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into a color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on a blue semiconductor light emitting device, and at a position forming a green unit pixel, blue A green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • a blue semiconductor light emitting device may be used alone in a portion constituting a blue unit pixel. In this case, unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250.
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of rows, and the second electrode 240 may be located between the rows of the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be formed as a bar-shaped electrode in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected by a connection electrode protruding from the second electrode 240.
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250.
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or vapor deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230.
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) or the like may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • a transparent electrode such as ITO Indium Tin Oxide
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the ITO material has poor adhesion to the n-type semiconductor layer. have. Accordingly, according to the present invention, by placing the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250, there is an advantage in that a transparent electrode such as ITO is not required. Therefore, the light extraction efficiency can be improved by using an n-type semiconductor layer and a conductive material having good adhesion as a horizontal electrode without being restricted by the selection of a transparent material.
  • a partition wall 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250. That is, a partition wall 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels. In this case, the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230. For example, when the semiconductor light emitting device 250 is inserted into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition wall 290 may have reflective properties and a contrast ratio may be increased even without a separate black insulator.
  • a reflective partition wall may be separately provided.
  • the partition wall 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the partition wall 290 is between the vertical semiconductor light emitting element 250 and the second electrode 240. It can be located between. Accordingly, individual unit pixels can be configured with a small size using the semiconductor light emitting device 250, and the distance of the semiconductor light emitting device 250 is relatively large enough, so that the second electrode 240 is connected to the semiconductor light emitting device 250. ), there is an effect of implementing a flexible display device having HD image quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor to improve contrast. That is, such a black matrix 291 can improve contrast of light and dark.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device.
  • semiconductor light emitting devices are formed on a growth substrate (S1010).
  • the semiconductor light emitting devices may include a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer.
  • a first conductive type electrode formed on the first conductive type semiconductor layer and a second conductive type electrode formed on the second conductive type semiconductor layer may be further included.
  • the semiconductor light emitting devices may be horizontal semiconductor light emitting devices or vertical semiconductor light emitting devices. However, in the case of a vertical type semiconductor light emitting device, since the first conductive type electrode and the second conductive type electrode face each other, the semiconductor light emitting device is separated from the growth substrate, and a conductive type electrode in any one direction is formed in a subsequent process. Add a process to do it. In addition, as will be described later, a magnetic layer may be included in the semiconductor light emitting device for the self-assembly process.
  • the semiconductor light emitting devices In order to use the semiconductor light emitting devices in a display device, three types of semiconductor light emitting devices that emit colors corresponding to red (R), green (G), and blue (B) are generally required. Since semiconductor light emitting elements emitting one color are formed on one growth substrate, a separate substrate is required for a display device implementing individual unit pixels using the three types of semiconductor light emitting elements. Accordingly, individual semiconductor light emitting devices must be separated from the growth substrate and assembled or transferred to the final substrate.
  • the final substrate is a substrate on which a process of forming a wiring electrode for applying a voltage to the semiconductor light emitting device so that the semiconductor light emitting device can emit light is performed.
  • the semiconductor light emitting devices emitting each color may be transferred to the transfer substrate or the assembly substrate (S1020) and then transferred back to the final substrate.
  • the transfer substrate or the assembly substrate serves as a final substrate.
  • the method of arranging the semiconductor light emitting device on the transfer substrate or the assembly substrate (S1020) can be roughly divided into three types.
  • the stamping process refers to a process of separating a semiconductor light emitting device from a growth substrate through the protrusions using a substrate made of a flexible material having a protrusion having adhesive force. By adjusting the spacing and arrangement of the protrusions, the semiconductor light emitting device of the growth substrate may be selectively separated.
  • the semiconductor light emitting devices must be separated from the growth substrate and exist individually, and the semiconductor light emitting devices are separated from the growth substrate through a laser lift-off (LLO) process or the like as many as the number of semiconductor light emitting devices required. Thereafter, the semiconductor light emitting devices are dispersed in a fluid and assembled on an assembly substrate using an electromagnetic field.
  • LLO laser lift-off
  • the self-assembly process may simultaneously assemble each of the semiconductor light emitting devices implementing R, G, and B colors on one assembling substrate, or may assemble individual colored semiconductor light emitting devices through individual assembling substrates.
  • the semiconductor light emitting devices are placed on an assembly substrate through a self-assembly process, and then the semiconductor light emitting devices are moved to the final substrate through a stamping process.
  • the semiconductor light emitting devices are moved to the final substrate through a stamping process.
  • it is difficult to implement a large area due to the location of the assembly substrate disposed during the self-assembly process, contact with fluid, and the influence of an electromagnetic field, so after assembling the semiconductor light emitting devices using an assembly substrate of an appropriate area, Subsequently, a process of transferring multiple times to a final substrate having a large area may be performed by a stamping process.
  • the wiring electrode formed through the wiring process electrically connects the semiconductor light emitting devices assembled or transferred to the substrate to the substrate.
  • a transistor for driving an active matrix may be previously formed under the substrate. Accordingly, the wiring electrode may be electrically connected to the transistor.
  • a self-assembly process is preferable. Further, in order to improve the assembly speed, it may be preferred that semiconductor light emitting devices of each color are simultaneously assembled on one assembly substrate during the self-assembly process. In addition, it may be required to have mutually exclusive structures in order for the semiconductor light emitting devices of each color to be assembled at a specific location on the assembly substrate.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of a method for assembling a semiconductor light emitting device to a substrate by a self-assembly process.
  • the semiconductor light emitting device 1150 may be introduced into the chamber 1130 filled with the fluid 1120.
  • the assembly substrate 1110 may be disposed on the chamber 1130.
  • the assembly substrate 1110 may be introduced into the chamber 1130.
  • the direction in which the assembly substrate 1110 is inserted is a direction in which the assembly groove 1111 of the assembly substrate 1110 faces the fluid 1120.
  • a pair of electrodes 1112 and 1113 corresponding to each of the semiconductor light emitting devices 1150 to be assembled may be formed on the assembly substrate 1110.
  • the electrodes 1112 and 1113 may be implemented as a transparent electrode (ITO), or may be implemented using other general materials.
  • the electrodes 1112 and 1113 correspond to assembly electrodes that stably fix the semiconductor light emitting device 1150 in contact with the assembly grooves 1112 and 1113 by generating an electric field as a voltage is applied.
  • an AC voltage may be applied to the electrodes 1112 and 1113, and the semiconductor light emitting device 1150 floating around the electrodes 1112 and 1113 may have a polarity due to dielectric polarization. Further, in the case of the dielectrically polarized semiconductor light emitting device, it may be moved or fixed in a specific direction by a non-uniform electric field formed around the electrodes 1112 and 1113. This is called dielectrophoresis, and in the self-assembly process of the present invention, the semiconductor light emitting device 1150 may be stably fixed to the assembly groove 1111 by using the dielectrophoresis.
  • the distance between the assembly electrodes 1112 and 1113 is formed, for example, smaller than the width of the semiconductor light emitting element 1150 and the diameter of the assembly groove 1111, so that the assembly position of the semiconductor light emitting element 1150 using an electric field Can be fixed more precisely.
  • an assembly insulating film 1114 is formed on the assembly electrodes 1112 and 1113 to protect the electrodes 1112 and 1113 from the fluid 1120 and prevent leakage of current flowing through the assembly electrodes 1112 and 1113 can do.
  • the assembled insulating layer 1114 may be formed of a single layer or multiple layers of inorganic or organic insulators such as silica and alumina.
  • the assembly insulating layer 1114 may have a minimum thickness to prevent damage to the assembly electrodes 1112 and 1113 when the semiconductor light emitting element 1150 is assembled, and the semiconductor light emitting element 1150 is stably assembled. It can have a maximum thickness.
  • a partition wall 1115 may be formed on the assembly insulating layer 1114. A partial region of the partition wall 1115 may be positioned above the assembly electrodes 1112 and 1113, and the remaining region may be positioned above the assembly substrate 1110.
  • an assembly groove 1111 to which the semiconductor light emitting device 1150 is coupled is formed in the assembly substrate 1110, and the surface on which the assembly groove 1111 is formed is in contact with the fluid 1120. I can.
  • the assembly groove 1111 may guide an accurate assembly position of the semiconductor light emitting device 1150.
  • the partition wall 1115 may be formed to have a certain inclination toward the bottom surface from the opening of the assembly groove 1111.
  • the assembly groove 1111 may have an opening and a bottom surface, and an area of the opening may be formed larger than an area of the bottom surface. Accordingly, the semiconductor light emitting device 1150 can be assembled at the correct position of the bottom surface in the assembly groove 1111.
  • the assembly groove 1111 may have a shape and size corresponding to the shape of the semiconductor light emitting device 1150 to be assembled. Accordingly, it is possible to prevent other semiconductor light emitting devices from being assembled in the assembly groove 1111 or from assembling a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the depth of the assembly groove 1111 may be formed to be smaller than the vertical height of the semiconductor light emitting device 1150.
  • the semiconductor light emitting device 1150 may have a structure protruding between the barrier ribs 1115 and may easily contact the protrusions of the transfer substrate during a transfer process that may occur after assembly.
  • the assembly apparatus 1140 including a magnetic material may move along the assembly substrate 1110.
  • the assembly device 1140 may move in a state in contact with the assembly substrate 1110 in order to maximize an area of the magnetic field into the fluid 1120.
  • the assembly apparatus 1140 may include a plurality of magnetic materials, or may include a magnetic material having a size corresponding to that of the assembly substrate 1110. In this case, the moving distance of the assembly device 1140 may be limited within a predetermined range.
  • the semiconductor light emitting element 1150 in the chamber 1130 can move toward the assembling device 1140 by the magnetic field generated by the assembling device 1140.
  • the semiconductor light emitting device 1150 While moving toward the assembly device 1140, the semiconductor light emitting device 1150 may enter the assembly groove 1111 and contact the assembly substrate 1110 as shown in FIG. 12.
  • the semiconductor light emitting device 1150 may include a magnetic layer inside the semiconductor light emitting device so that a self-assembly process can be performed.
  • the semiconductor light emitting device 1150 in contact with the assembly substrate 1110 is separated by the movement of the assembly device 1140 Can be prevented.
  • FIG. 13 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a display device using the vertical semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the device is assembled on a substrate by the self-assembly method described in FIGS. 11 and 12, and thereafter, a process of forming a wiring electrode connected to each conductive type electrode on the device is performed.
  • conductive electrodes are formed at both ends.
  • the semiconductor light emitting device is assembled on a substrate, only one conductive type electrode is exposed on the substrate. Accordingly, a reliable wiring process is required for the conductive type electrode at the other end that is not exposed, and the present invention discloses a display device and a manufacturing method in which the wiring process is easily performed even with the conductive type electrode that is not exposed.
  • a semiconductor light emitting device is formed on a growth substrate (S1310).
  • the semiconductor light emitting device includes a magnetic layer inside the semiconductor light emitting device for self-assembly.
  • the magnetic layer may be formed together with a conductive electrode, or may be provided as a separate layer.
  • the semiconductor light emitting device is a semiconductor light emitting device having a vertical structure
  • a process of separating a semiconductor light emitting structure having a conductive electrode formed at one end from the growth substrate must be performed.
  • a stamping process may be performed, and a process of forming a conductive type electrode on the separating surface of the semiconductor light emitting structure separated by a temporary substrate through the stamping process is performed.
  • an assembly board including a wiring electrode, an assembly electrode, an assembly groove, and the like is prepared (S1320).
  • the step of preparing the assembly substrate (S1320) includes forming a wiring electrode on the substrate, forming a dielectric layer surrounding the wiring electrode, forming an assembly electrode on the dielectric layer, and enclosing the assembly electrode. And forming a partition wall defining the assembly groove on the assembly insulating layer.
  • the difference from the assembly substrate on which the horizontal semiconductor light emitting device is assembled is that the wiring electrode is located under the assembly groove.
  • the wiring electrode is formed in advance on the assembly substrate in order to electrically connect to one end of the conductive type electrode of the semiconductor light emitting device.
  • a step portion formed of a dielectric layer and an assembled insulating layer is present on the wiring electrode. The stepped portion is located under the assembly groove. Therefore, when the semiconductor light emitting device is assembled, it comes into contact with the stepped portion located under the assembly groove.
  • the process of self-assembly is the same as the assembly process of a general horizontal type semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device is introduced into the fluid of the chamber, and the assembly substrate is placed in the chamber (S1330). Further, the semiconductor light emitting device is assembled on an assembly substrate using a magnetic field and an electric field (S1340).
  • the substrate on which the semiconductor light emitting device is assembled is separated from the fluid, and a process of irradiating a laser to the wiring electrode of the substrate is performed (S1350).
  • the substrate is made of a material through which the laser is transmitted, and the position to which the laser is irradiated is a rear portion of the semiconductor light emitting device, not a surface.
  • the laser passes through the substrate and reaches the wiring electrode immediately, and the wiring electrode irradiated with the laser may be heated by the laser to be melted. Therefore, the laser must have energy enough to melt the wiring electrode, and the wiring electrode must also be a metal having a low melting point enough to be melted by the laser.
  • the laser preferably has a wavelength of 1024 nm or less, and the wiring electrode may be Al or Ag.
  • the entire wiring electrode need not be Al or Ag, and the low melting point metal may be additionally formed on the wiring electrode only at a point where the laser is irradiated and melted.
  • the wiring electrode melted by the laser is electrically connected to the conductive type electrode of one end of the semiconductor light emitting device (S1360).
  • the surface layer of the conductive type electrode connected to the wiring electrode may form an uneven structure to increase a contact area with the wiring electrode.
  • a structure in which a portion of the wiring electrode protrudes toward the assembly groove may be formed.
  • the lower portion of the wiring electrode protruding corresponding to the protruding degree may have a concave structure.
  • the lower portion of the concave structure may be spaced apart from the substrate to form a void.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a vertical semiconductor light emitting device electrically connected to a wiring electrode under an assembly groove.
  • the semiconductor light emitting device 1450 is positioned in the assembly groove 1411 of the assembly substrate.
  • a wiring electrode 1416 is formed on a substrate 1410 and a dielectric layer 1417 protecting the wiring electrode 1416 is positioned.
  • assembly electrodes 1412 and 1413 for generating DEP force an assembly insulating layer 1414 for protecting the assembly electrodes 1412 and 1413, and a partition wall for forming an assembly groove 1411 ( 1415 is located.
  • the semiconductor light emitting device 1450 has a vertical semiconductor light emitting structure, a first conductive type electrode 1452 connected to the first conductive type semiconductor layer at one end, and a second conductive type electrode 1452 connected to the second conductive type semiconductor layer at the other end.
  • a two-conductivity electrode 1456 is located.
  • the first conductive type semiconductor layer or the second conductive type semiconductor layer may be an N type or P type semiconductor layer, and an active layer exists between the semiconductor layers.
  • the cross-sectional view of FIG. 14 is a cross-sectional view after the semiconductor light emitting device 1450 is assembled on an assembly substrate and then a laser process is performed, and the shape of the wiring electrode 1416 is modified. That is, a protrusion protruding toward the assembly groove 1411 is formed in a partial region of the wiring electrode 1416, and a corresponding recess is formed on the opposite surface of the protrusion.
  • the concave portion may not be in contact with the substrate 1410, and thus a void 1418 may be formed.
  • FIG. 15 is a plan view of the semiconductor light emitting device of FIG. 14.
  • FIG. 15 is a dielectric film formed with the assembly electrodes 1412 and 1413 and the wiring electrode 1416 in order to clearly indicate the shape and position of the assembly electrodes 1412 and 1413 and the wiring electrode 1416,
  • the shape of the assembled insulating film and the partition wall is a plan view removed.
  • the semiconductor light emitting device 1450 may have a circular shape to improve assembly speed, and may be formed slightly smaller than the width of the assembly groove 1411.
  • the assembly electrodes 1412 and 1413 may be provided as a pair, and some regions may overlap the partition walls. The remaining regions of the assembly electrodes 1412 and 1413 that do not overlap with the partition wall may overlap the assembly groove 1411.
  • the wiring electrode 1416 may overlap while passing through the center of the assembly groove 1411.
  • the assembly electrodes 1412 and 1413 and the wiring electrode 1416 may be positioned in a bar shape, and the assembly electrodes 1412 and 1413 and the wiring electrode 1416 are parallel to each other in the longitudinal direction of the bar. Can be formed.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device of FIG. 15 taken along the F-F line.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken in a direction perpendicular to the F-F line of the semiconductor light emitting device of FIG. 15.
  • the assembled electrode is confirmed.
  • the assembled electrode is not identified.
  • the shape of the stepped portion formed under the wiring electrode 1416 and the assembly groove 1411 can be checked in more detail.
  • the semiconductor light emitting device 1450 is positioned in the assembly groove 1411 of the assembly substrate.
  • a wiring electrode 1416 is formed on a substrate 1410 and a dielectric layer 1417 protecting the wiring electrode 1416 is positioned.
  • an assembly insulating layer 1414 is positioned on the dielectric layer 1417, and a partition wall 1415 for forming an assembly groove 1411 is positioned above the assembly insulating layer 1414.
  • An assembly electrode is disposed between the dielectric layer 1417 and the assembly insulating layer 1414, but is not observed in the cutting direction of FIG. 16.
  • the dielectric layer 1417 and a portion of the assembly insulating layer 1414 located under the assembly groove 1411 are etched to form a stepped portion, and the semiconductor light emitting device 1450 is positioned at the stepped portion.
  • the semiconductor light emitting device 1450 has a vertical semiconductor light emitting structure in which a first conductive type electrode 1452 is formed at one end and a second conductive type electrode 1456 is formed at the other end.
  • the cross-sectional view of FIG. 16 is a cross-sectional view after the semiconductor light emitting device 1450 is assembled on an assembly substrate and then a laser process is performed, and the shape of the wiring electrode 1416 is modified. That is, the assembly groove 1411 overlaps with the assembly groove 1411 in the long bar-shaped wiring electrode 1416 and is in a partial region where the dielectric layer 1417 and the assembly insulation layer 1414 are not located. A protrusion protruding toward) is formed. In addition, a concave portion corresponding thereto is formed on the opposite surface of the protrusion. The concave portion may not be in contact with the substrate 1410, and thus a void 1418 may be formed. Meanwhile, the void 1418 is shown to be formed only between the wiring electrode 1416 and the substrate 1410, but the void 1418 may be formed at various positions depending on the angle, intensity, and time at which the laser is irradiated. I can.
  • 17 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an assembly substrate according to the present invention.
  • a wiring electrode 1416, a dielectric layer 1417, and an assembled insulating layer 1414 are stacked on a substrate 1410.
  • An assembled electrode is formed between the dielectric layer 1417 and the assembled insulating layer 1414, but it is not observed in the direction of this cross-sectional view.
  • the substrate 1410 is a material through which a laser can be transmitted, a material such as glass having a band gap energy greater than the intensity of the laser may be used.
  • the dielectric layer 1417 and the assembled insulating layer 1414 may be made of a polymer material having insulating properties so that current applied from the wiring electrode 1416 or the assembled electrode does not leak to other regions.
  • a partition wall 1415 is formed on the assembly insulating layer 1414 to define an assembly groove 1411.
  • the partition wall 1415 may be a photosensitive material such as Photo Resist, and the assembly grooves 1411 may be formed at regular intervals through a photo lithography process.
  • the assembly groove 1411 is a region in which the semiconductor light emitting device is assembled, and may form an individual unit pixel in the display device.
  • a step portion 1414a is formed under the assembly groove 1411 defined by the partition wall 1415.
  • the stepped portion may be formed by etching a portion of the dielectric layer 1417 and the assembled insulating layer 1414 positioned on the wiring electrode 1416.
  • the stepped portions 1414a may be formed under both ends of the assembly groove 1411, but if the assembly groove 1411 is circular, the assembly corresponding to the assembly groove 1411 It may be formed in a circular shape along the lower circumference of the groove 1411.
  • the interval between the stepped portions 1414a formed under the assembly groove 144 shown in FIG. 17C may be formed to be smaller than the width of the assembly surface of the semiconductor light emitting device.
  • the assembly surface of the semiconductor light emitting device comes into contact with the upper surface of the stepped portion 1414a.
  • the stepped portion 1414a is formed by etching a portion of the dielectric layer 1417 and the assembly insulating layer 1414, and thus has the same thickness. Accordingly, the semiconductor light emitting device seated on the stepped portion 1414a is an assembly groove ( 1411) can be positioned horizontally without tilting.
  • the stepped portion 1414a irradiates a laser to the wiring electrode 1416 afterwards, thereby helping to facilitate the process of connecting the wiring electrode 1416 and the semiconductor light emitting device.
  • the wire electrode must penetrate the dielectric film and the assembled insulating film to be connected to the semiconductor light emitting device. In this process, a laser of an excessive intensity may be required, and accordingly, the structure of the assembly substrate may be damaged by the laser.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a process in which a vertical semiconductor light emitting device is assembled on an assembly substrate of the present invention, and then a wiring process is performed.
  • the semiconductor light emitting device 1450 is seated on the upper surface of the stepped portion 1414a located under the assembly groove 1411.
  • the semiconductor light emitting device 1450 has a vertical structure, and thus, a region in contact with the stepped portion 1414a corresponds to a conductive electrode 1452 of one end of the semiconductor light emitting device 1450.
  • the assembly groove 1411 is defined by a partition wall 1415, and the step portion 1414a is formed by etching a portion of the assembly insulating layer 1414 and the dielectric layer 1417. More specifically, the stepped portion 1414a protrudes toward the assembly groove 1411 rather than the partition wall 1415 to form a stepped step. That is, a step exists from the partition wall 1415 toward the inside of the assembly groove 1411. The space between the stepped portions 1414a is empty, and the wiring electrode 1416 is exposed below.
  • the assembly electrode for self-assembly is located between the assembly insulating layer 1414 and the dielectric layer 1417, but is not observed in this cross-sectional view.
  • a laser is irradiated to the wiring electrode 1416 as shown in FIG. 18B.
  • the position where the laser is irradiated is the rear portion of the substrate 1410 to which the semiconductor light emitting device 1450 is not assembled.
  • the substrate 1410 is made of a material that transmits a laser, and the laser transmitted through the substrate 1410 is converted into thermal energy by the wiring electrode 1416. More specifically, the position where the laser is irradiated is a space between the stepped portions of the assembly groove in which the semiconductor light emitting device 1450 is located. By irradiating a laser on a partial region of the wiring electrode 1416 overlapping the space between the stepped portions, the region may be heated and melted.
  • the molten wiring electrode 1416 protrudes into the space between the stepped portions and may be electrically connected to the conductive electrode 1452 of the semiconductor light emitting device 1450.
  • a part of the wiring electrode 1416 has a protrusion 1416a that is electrically connected to the semiconductor light emitting device 1450 as shown in FIG. 18(c), and a concave part 1416b corresponding thereto on the opposite surface thereof. ) Can be formed.
  • the concave portion 1416b may be spaced apart from the substrate, and thus a void 1418 may be located.
  • the protrusion 1416a of the wiring electrode 1416 may directly contact the side surface of the stepped portion as shown in FIG. 18C.
  • an insulating layer may be applied on the assembly substrate on which the semiconductor light emitting device 1450 is assembled, and a photo process and an additional wiring process may be performed.
  • the wiring process refers to a process of forming a wiring electrode with respect to a conductive electrode of a semiconductor light emitting device exposed to an upper portion of a substrate during assembly.
  • 19 is another embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention in which a wiring process has been performed.
  • FIG. 18 illustrates a structure in which a void is formed only under the wiring electrode, but in the case of FIG. 19, it is shown that the voids 1918a and 1918b may be formed at other locations as well.
  • the assembly substrate is formed by sequentially forming a substrate 1910, a wiring electrode 1916, a dielectric layer 1917, an assembly insulating layer 1914, and a partition wall 1915.
  • the semiconductor light emitting device 1950 is assembled on the assembly substrate through a self-assembly process, and then, a wiring process for the wiring electrode 1916 and the semiconductor light emitting device 1950 is performed by irradiating a laser.
  • a portion of the wiring electrode 1416 may have a protrusion electrically connected to the semiconductor light emitting device 1450 as described above in FIG. 18, and a corresponding concave portion may be formed on the opposite surface thereof.
  • the main purpose of the wiring process is to electrically connect the semiconductor light emitting device 1950 and the wiring electrode 1916, and the present invention does not limit the specific shape in which the wiring electrode 1916 is formed.
  • the wiring electrode 1916 may be positioned to protrude toward the semiconductor light emitting element 1950 to be connected to the semiconductor light emitting element 1950, but the protruding wiring electrode 1916 as shown in FIG. 19 It does not mean that the sides of the are held in a vertical structure.
  • a gap that may be formed when the wiring electrode 1916 is connected to the semiconductor light emitting device 1950 may be formed between the substrate 1910 or between the dielectric layer 1917 and the stepped portion of the assembled insulating layer 1914. It can also be formed between. Accordingly, as shown in FIG. 19, a gap 1918a formed between the substrate 1910 and a gap 1918a formed in the vicinity of the wiring electrode 1916 and a stepped portion of the dielectric layer 1917 and the assembled insulating layer 1914 A void 1918b may be located.
  • the intensity or angle of the laser irradiated to the wiring electrode 1416, the spacing between the stepped portions, the melting characteristic of the wiring electrode itself, etc. may affect the shape of the protrusion of the wiring electrode.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a structure of a vertical semiconductor light emitting device of the present invention for performing a wiring process more easily.
  • One surface of the semiconductor light emitting device electrically connected to the wiring electrode is a conductive type electrode, and if the surface of the conductive type electrode has an uneven structure, there is an advantage of increasing a contact area with the wiring electrode.
  • the vertical semiconductor light emitting device of the present invention includes a first conductive type electrode 2052 having an uneven structure 2052a, a first conductive type semiconductor layer 2053, an active layer 2054, and A one-conductive semiconductor layer 2055 and a second conductive type electrode 2056 may be included. Additionally, a passivation layer may be formed on an outer surface of the device to protect the semiconductor light emitting device.
  • the device in general, in the case of a horizontal type semiconductor light emitting device, the device is assembled on a substrate and a wiring process is performed in one direction to be exposed. Accordingly, since the first conductive type electrode and the second conductive type electrode are connected to the wiring electrode in one direction, there is a risk of a short circuit failure as the gap between the electrodes is narrowed.
  • the present invention is not limited to the uneven structure 2052a formed on the entire surface of the first conductive type semiconductor layer 2053 shown in FIG. 20.
  • the semiconductor light emitting device may have a concave-convex structure in a portion of the conductive electrode that does not contact the stepped portion of the assembly groove, and the rest of the conductive electrode contacting the stepped portion may have a flat structure.
  • FIG. 21 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the semiconductor light emitting device of FIG. 20.
  • a structure in which a first conductive type semiconductor layer 2053, an active layer 2054, and a second conductive type semiconductor layer 2055 are sequentially stacked on the growth substrate 2010 is formed. do.
  • the stacked structure is transformed into a mesa shape using a photo and etching process, and a second conductive type electrode 2056 is placed on the second conductive type semiconductor layer 2055.
  • a first conductive type semiconductor layer 2053, an active layer 2054, a second conductive type semiconductor layer 2055, and a second conductive type electrode 2056 are sequentially positioned on the growth substrate 2010. .
  • the semiconductor light emitting structure is transferred from the growth substrate to a temporary substrate for a vertical semiconductor light emitting device.
  • 21C shows a semiconductor light emitting structure transferred to the temporary substrate 2110.
  • the semiconductor light emitting structure is transferred upside down. That is, the second conductive type electrode 2056 comes into contact with the temporary substrate 2110.
  • an etching process for forming an uneven structure on the surface of the first conductive type electrode 2052 is performed.
  • wet etching using a chemical agent or dry etching using plasma ions may be performed.
  • a photo process may be preceded before the etching process for partial etching instead of the front etching on the first conductive semiconductor layer 2053.
  • the semiconductor light emitting device having the concave-convex structure is separated from the temporary substrate for self-assembly and introduced into a fluid.

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Abstract

본 명세서에서는 기판에 수직형 구조의 반도체 발광 소자를 조립한 이후, 용이하게 배선 공정을 수행하는 새로운 형태의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 배선 전극; 상기 배선 전극 상에 위치하는 유전막; 상기 유전막 상에 위치하는 조립 전극; 상기 조립 전극 상에 위치하는 조립 절연막; 상기 조립 절연막 상에 위치하는, 반도체 발광 소자가 조립되는 조립 홈을 정의하는 격벽; 및 상기 조립 홈에 조립되는, 양단에 도전형 전극을 구비하는 반도체 발광 소자를 포함하고, 상기 배선 전극은 돌기부를 구비하고, 상기 돌기부는 상기 조립 홈을 향해 돌출되어 상기 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술 분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 있고, OLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 문제점이 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 것으로 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 디스플레이 장치를 구현하여, 전술한 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자는 필라멘트 기반의 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
이러한 반도체 발광 소자들을 이용한 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는, 매우 많은 수의 반도체 발광 소자들이 필요하다. 따라서 제조 비용을 고려할 때, 동일 면적의 기판에서 생산할 수 있는 반도체 발광 소자의 수량이 증가하도록 상기 개별 반도체 발광 소자의 크기는 소형화되어야 한다.
따라서, 수평형 구조보다는 수직형 구조의 반도체 발광 소자의 개발이 요구된다. 다만 수직형 구조의 반도체 발광 소자의 경우, 기판과 전기적 연결을 위한 배선 공정 과정이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예의 목적은, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예의 다른 목적은, 기판에 수직형 구조의 반도체 발광 소자를 조립한 이후, 용이하게 배선 공정을 수행하는 새로운 형태의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예의 또 다른 목적은, 여기에서 언급하지 않은 다양한 문제점들도 해결하고자 한다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 배선 전극; 상기 배선 전극 상에 위치하는 유전막; 상기 유전막 상에 위치하는 조립 전극; 상기 조립 전극 상에 위치하는 조립 절연막; 상기 조립 절연막 상에 위치하는, 반도체 발광 소자가 조립되는 조립 홈을 정의하는 격벽; 및 상기 조립 홈에 조립되는, 양단에 도전형 전극을 구비하는 반도체 발광 소자를 포함하고, 상기 배선 전극은 돌기부를 구비하고, 상기 돌기부는 상기 조립 홈을 향해 돌출되어 상기 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 배선 전극은 상기 돌기부의 하부에 상기 돌기부의 돌출된 정도에 상응하는 오목부가 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 조립 전극은 한 쌍으로 구비되어 상기 격벽과 오버랩되며, 상기 배선 전극은 상기 조립 홈의 중심과 오버랩되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 배선 전극과 상기 조립 전극은 바(bar) 형태로 위치하며, 상기 배선 전극과 상기 조립 전극은 상기 바의 장축 방향으로 서로 평행한 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 조립 홈의 하부에는 상기 반도체 발광 소자가 안착하는 단차부가 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 단차부는 상기 유전막 및 상기 조립 절연막의 일부가 식각되어, 상기 격벽으로부터 상기 조립 홈의 내부 방향으로 단차가 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 배선 전극의 돌기부는 상기 조립 홈 내 상기 단차부를 제외한 공간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 배선 전극의 돌기부와 연결되는 상기 반도체 발광 소자의 도전형 전극의 표면은 요철 구조를 구비한 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 반도체 발광 소자는 자성층을 구비한 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 반도체 발광 소자는 마이크로미터 단위의 크기를 가진 LED(Micro-LED)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 반도체 발광 소자들을 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법은, 자성층을 구비하는 반도체 발광 소자를 형성하는 단계; 배선 전극, 조립 전극 및 조립 홈을 포함하는 조립 기판을 준비하는 단계; 유체가 채워진 챔버에 상기 반도체 발광 소자를 투입하는 단계; 상기 챔버의 상면에 상기 조립 기판을 위치시키고, 자기장 및 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광 소자를 상기 조립 기판의 조립 홈에 조립하는 단계; 상기 조립 기판의 상기 배선 전극의 일부 영역에 국부적으로 레이저를 조사하는 단계; 및 상기 레이저에 의해 용융된 상기 배선 전극의 일부 영역이 상기 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 단계를 포함한다.
실시예로서, 상기 조립 기판을 준비하는 단계는, 기판에 배선 전극을 형성하는 단계; 상기 배선 전극을 감싸는 유전막을 형성하는 단계; 상기 유전막 상에 조립 전극을 형성하는 단계; 상기 조립 전극을 감싸는 조립 절연막을 형성하는 단계 및 상기 조립 절연막 상에 상기 조립 홈을 정의하는 격벽을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예로서, 상기 격벽이 위치하지 않은 상기 조립 절연막과 상기 유전막의 일부 영역을 식각하여, 상기 조립 홈의 하부에 단차부를 형성하는 단계를 더 포함한다.
실시예로서, 상기 조립 홈에 조립하는 단계는, 상기 조립 홈의 하부에 위치하는 상기 단차부의 상면에 상기 반도체 발광 소자가 안착하는 단계를 포함한다.
실시예로서, 상기 기판은 레이저가 투과되는 재질이며,상기 레이저를 조사하는 단계는, 상기 기판의 후면부에서 상기 조립 홈과 오버랩되는 상기 배선 전극을 향해 상기 레이저를 조사하는 단계를 포함한다.
실시예로서, 상기 반도체 발광 소자는 양단에 도전형 전극을 구비하는 수직형 반도체 발광 구조를 가지며, 상기 양단의 도전형 전극 중 적어도 하나의 도전형 전극의 표면에 요철 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 수직형 반도체 발광 소자가 조립되는 조립 기판의 조립 홈의 하부에 단차부를 형성하고, 상기 단차부 아래로 배선 전극이 위치한다. 상기 조립 기판은 레이저가 투과되는 재질로 구성되며, 상기 반도체 발광 소자가 기판에 조립된 이후, 레이저를 조사하여 상기 배선 전극의 일부가 용융되어 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 배선 공정이 수행된다.
일반적으로 수직형 반도체 발광 소자는 양단에 전극부가 형성되어 수평형 구조에 비해 배선 공정 수행이 어려우나, 본 발명에 의하면 용이하게 배선 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 절단된 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 11은 반도체 발광 소자가 자가 조립 공정에 의해 기판에 조립되는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 E부분을 확대한 도면이다.
도 13은 본 발명의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 14는 조립 홈의 하부에서 배선 전극과 전기적으로 연결되는 수직형 반도체 발광 소자에 대한 단면도이다.
도 15는 도 14의 반도체 발광 소자에 대한 평면도이다.
도 16은 도 15의 반도체 발광 소자를 F-F라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 조립 기판을 제작하는 과정을 나타내는 단면도들이다.
도 18은 본 발명의 조립 기판에 수직형 반도체 발광 소자가 조립되고, 이후 배선 공정이 진행되는 과정을 나타내는 단면도들이다.
도 19는 배선 공정이 진행된 본 발명의 반도체 발광 소자에 대한 다른 실시예이다.
도 20은 배선 공정을 보다 용이하게 수행하기 위한 본 발명의 수직형 반도체 발광 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 21은 도 20의 반도체 발광 소자를 제작하는 과정을 나타내는 단면도들이다.
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 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 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.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
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 장치는 단위 화소 또는 단위 화소의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 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, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일실시예를 나타내는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)의 제어부(미도시)에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 또는 구부러질 수 있는, 또는 비틀어질 수 있는, 또는 접힐 수 있는, 또는 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다.
나아가, 플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 또는 구부리거나, 또는 접을 수 있거나 또는 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 곡률 반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 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, 예를 들어 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.
상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여, 이하 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 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.
도 1에 도시된 디스플레이 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 적어도 하나의 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.
도 3a에 도시된 바와 같이 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 비아홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
도 2 또는 도 3a에 도시된 바와 같이, 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 전기 절연성을 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 방법이 적용될 수도 있다. 전술한 다른 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. 예를 들어, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 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 높이 차에 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.
상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스 부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스 부재의 바닥 부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스 부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직 방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스 부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합 형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 파티클 혹은 나노 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도3a를 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 chiptype)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 도3에 도시된, 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 p 형 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 휘도 값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 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 소자고, 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 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 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주재료로 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 소자(150a)는 황색 형광체층이 개별 소자 마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(150b) 상에 적색 형광체층(184), 녹색 형광체층(185), 및 청색 형광체층(186)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전 영역에 사용 가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용 가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자는 전도성 접착층 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다.
이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20 X 80㎛ 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 한 변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다.
따라서, 이러한 경우, HD화질 이상의 고화질을 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 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 배선기판(110)에 절연층(160)이 적층되며, 상기 배선기판(110)에는 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 배선기판(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 임시기판(112)을, 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 마주하도록 배치한다.
이 경우에, 임시기판(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 임시기판(112)을 열 압착한다. 예를 들어, 배선기판과 임시기판(112)은 ACF 프레스 헤드를 적용하여 열 압착할 수 있다. 상기 열 압착에 의하여 배선기판과 임시기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열 압착에 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 발광 소자(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 임시기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 임시기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 임시기판(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 일 면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 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 제조 방법이나 구조는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 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 적어도 하나의 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 제1 전극(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(Anisotropy Conductive Film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 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 두께 방향으로 전도성을 가지는 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 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 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 예를 들어, 20 X 80㎛ 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 소자(250)는 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 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 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 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.
다시 도 8을 참조하면, 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.
다시 도 8을 참조하면, 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 사이 사이에 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, 도8에 도시된 바와 같이, 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.
도 10은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저 성장 기판에서 반도체 발광 소자들을 형성한다(S1010). 상기 반도체 발광 소자들은 제 1도전형 반도체층, 활성층, 제 2도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 상기 제 1도전형 반도체층 상에 형성되는 제 1도전형 전극 및 제 2도전형 반도체층 상에 형성되는 제 2도전형 전극이 더 포함될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자들은 수평형 반도체 발광 소자 또는 수직형 반도체 발광 소자 모두 가능하다. 다만 수직형 반도체 발광 소자의 경우, 상기 제1도전형 전극과 상기 제 2도전형 전극은 마주보는 구조이기 때문에, 성장 기판에서 반도체 발광 소자를 분리하고, 후속 공정에서 어느 일방향의 도전형 전극을 형성하는 공정을 추가한다. 또한 후술하겠지만, 자가 조립 공정을 위해서 반도체 발광 소자에는 자성층이 포함될 수 있다
상기 반도체 발광 소자들을 디스플레이 장치에 활용하기 위해서는 일반적으로 Red(R), Green(G), Blue(B)에 해당하는 색상을 발광하는 3가지 종류의 반도체 발광 소자들이 필요하다. 하나의 성장 기판에는 하나의 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들이 형성되므로, 상기 3종류의 반도체 발광 소자들을 이용하여 개별 단위 화소를 구현하는 디스플레이 장치를 위해서는 별도의 기판이 요구된다. 따라서, 개별 반도체 발광 소자들은 성장 기판에서 분리되어 최종 기판에 조립 또는 전사되어야 한다. 상기 최종 기판은 반도체 발광 소자가 발광할 수 있도록 상기 반도체 발광 소자에 전압을 인가하는 배선 전극이 형성되는 공정이 수행되는 기판이다.
따라서 각 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들은 일단 전사 기판 또는 조립 기판으로 이동한 후(S1020) 최종 기판으로 다시 전사될 수 있다. 경우에 따라 상기 전사 기판 또는 조립 기판에 바로 배선 공정을 수행하는 경우, 상기 전사 기판 또는 조립 기판은 최종 기판으로서 역할을 수행한다.
전사 기판 또는 조립 기판에 반도체 발광 소자가 배치(S1020)되는 방법은 크게 3가지로 나뉠 수 있다.
첫째, 스탬프 공정에 의해 성장 기판에서 전사 기판으로 반도체 발광 소자를 이동하는 방법이다(S1021). 스탬프 공정이란 접착력이 있는 돌기부를 지닌 유연한 소재의 기판을 이용하여, 상기 돌기부를 통해 성장 기판에서 반도체 발광 소자를 분리하는 공정을 말한다. 돌기부의 간격 및 배치를 조절하여 성장 기판의 반도체 발광 소자를 선택적으로 분리할 수 있다.
두 번째로, 자가 조립 공정을 이용하여 반도체 발광 소자를 조립 기판에 조립하는 방법이다(S1022). 자가 조립 공정을 위해서는 반도체 발광 소자가 성장 기판으로부터 분리되어 낱개로 존재해야 하는 바, 필요한 반도체 발광 소자의 수만큼 레이저 리프트 오프(LLO) 공정 등을 통해 상기 반도체 발광 소자들을 성장 기판으로부터 분리시킨다. 이후 상기 반도체 발광 소자들을 유체 내에 분산하고 전자기장을 이용하여 조립 기판에 조립한다.
상기 자가 조립 공정은 하나의 조립 기판에 R,G,B 색상을 구현하는 각각의 반도체 발광 소자들을 동시에 조립하거나, 개별 조립 기판을 통해 개별 색상의 반도체 발광 소자를 조립할 수 있다.
세번째로는, 상기 스탬프 공정과 자가 조립 공정을 혼용하는 방법이다(S1023). 먼저 자가 조립 공정을 통해 반도체 발광 소자들을 조립 기판에 위치시킨 후 다시 스탬프 공정을 통해 최종 기판으로 상기 반도체 발광 소자들을 이동시킨다. 조립 기판의 경우, 자가 조립 공정 시 배치되는 조립 기판의 위치 및 유체와의 접촉, 전자기장의 영향 등에 의해 대면적으로 구현하기 어렵기 때문에 적당한 면적의 조립 기판을 사용하여 반도체 발광 소자들을 조립한 후, 이후 스탬프 공정으로 대면적의 최종 기판에 여러 번 전사하는 과정이 수행될 수 있다.
최종 기판에 개별 단위 화소를 구성하는 복수 개의 반도체 발광 소자들이 배치되면, 상기 반도체 발광 소자들을 전기적으로 연결하는 배선 공정을 수행한다(S1030).
상기 배선 공정을 통해 형성된 배선 전극은 기판에 조립 또는 전사된 반도체 발광 소자들을 상기 기판과 전기적으로 연결시킨다. 또한 상기 기판의 하부에는 액티브 매트릭스 구동을 위한 트랜지스터가 기 형성될 수 있다. 따라서 상기 배선 전극은 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 대면적의 디스플레이 장치를 위해서는 무수히 많은 반도체 발광 소자들이 필요한 바, 자가 조립 공정이 바람직하다. 나아가 조립 속도를 향상시키기 위해서는 상기 자가 조립 공정 중에서도 각 색상의 반도체 발광 소자들이 하나의 조립 기판에 동시에 조립되는 것이 선호될 수 있다. 또한 각 색상의 반도체 발광 소자들이 조립 기판의 정해진 특정 위치에 조립되기 위해서는 상호 배타적인 구조를 가지는 것이 요구될 수 있다.
도 11은 반도체 발광 소자가 자가 조립 공정에 의해 기판에 조립되는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 E부분을 확대한 도면이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 반도체 발광 소자(1150)는 유체(1120)가 채워진 챔버(1130)에 투입될 수 있다.
이 후, 조립 기판(1110)이 챔버(1130) 상에 배치될 수 있다. 실시 예에 따라, 조립 기판(1110)은 챔버(1130) 내로 투입될 수도 있다. 이때 조립 기판(1110)이 투입되는 방향은 상기 조립 기판(1110)의 조립 홈(1111)이 유체(1120)를 마주보는 방향이다.
조립 기판(1110)에는 조립될 반도체 발광 소자(1150) 각각에 대응하는 한 쌍의 전극(1112,1113)이 형성될 수 있다. 상기 전극(1112,1113)은 투명 전극(ITO)으로 구현되거나, 기타 일반적인 재료를 이용해 구현될 수 있다. 상기 전극(1112,1113)은 전압이 인가됨에 따라 전기장을 생성함으로써, 조립 홈(1112,1113)에 접촉한 반도체 발광 소자(1150)를 안정적으로 고정시키는 조립 전극에 해당한다.
구체적으로 상기 전극(1112,1113)에는 교류 전압이 인가될 수 있으며, 상기 전극(1112,1113) 주변부에서 부유하는 반도체 발광 소자(1150)는 유전 분극에 의해 극성을 가질 수 있다. 또한, 유전 분극된 반도체 발광 소자의 경우, 상기 전극(1112,1113) 주변부에 형성되는 불균일한 전기장에 의해 특정 방향으로 이동되거나 고정될 수 있다. 이를 유전 영동이라 하며, 본 발명의 자가 조립 공정에서, 상기 유전 영동을 이용하여 조립 홈(1111)에 반도체 발광 소자(1150)를 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 상기 조립 전극(1112,1113)간의 간격은 예를 들어, 반도체 발광 소자(1150)의 너비 및 조립 홈(1111)의 직경보다 작게 형성되어, 전기장을 이용한 반도체 발광 소자(1150)의 조립 위치를 보다 정밀하게 고정할 수 있다.
또한, 상기 조립 전극(1112,1113) 상에는 조립 절연막(1114)이 형성되어, 전극(1112,1113)을 유체(1120)로부터 보호하고, 상기 조립 전극(1112,1113)에 흐르는 전류의 누출을 방지할 수 있다. 예컨대, 조립 절연막(1114)은 실리카, 알루미나 등의 무기물 절연체 또는 유기물 절연체가 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 조립 절연막(1114)은 반도체 발광 소자(1150) 조립 시 상기 조립 전극(1112,1113)의 손상을 방지하기 위한 최소 두께를 가질 수 있고, 상기 반도체 발광 소자(1150)가 안정적으로 조립되기 위한 최대 두께를 가질 수 있다.
조립 절연막(1114)의 상부에는 격벽(1115)이 형성될 수 있다. 상기 격벽(1115)의 일부 영역은 상기 조립 전극(1112,1113)의 상부에 위치하고, 나머지 영역은 상기 조립 기판(1110)의 상부에 위치할 수 있다.
예컨대, 조립 기판(1110)의 제조 시, 조립 절연막(1114) 상부 전체에 형성된 격벽 중 일부가 제거됨으로써, 반도체 발광 소자(1150)들 각각이 상기 조립 기판(1110)에 결합되는 조립 홈(1111)이 형성될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 조립 기판(1110)에는 반도체 발광 소자(1150)가 결합되는 조립 홈(1111)이 형성되고, 상기 조립 홈(1111)이 형성된 면은 유체(1120)와 접촉할 수 있다. 상기 조립 홈(1111)은 반도체 발광 소자(1150)의 정확한 조립 위치를 가이드할 수 있다.
또한 상기 격벽(1115)은 조립 홈(1111)의 개구부에서 바닥 면 방향으로 일정한 경사를 가지고 형성할 수 있다. 예를 들어, 격벽(1115)의 경사도의 조절을 통해, 상기 조립 홈(1111)은 개구부 및 바닥 면을 가지고, 상기 개구부의 면적은 상기 바닥 면의 면적보다 크게 형성할 수 있다. 이에 따라, 조립 홈(1111)내 바닥 면의 정확한 위치에 반도체 발광 소자(1150)는 조립될 수 있다.
한편, 상기 조립 홈(1111)은 조립되는 반도체 발광 소자(1150)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립 홈(1111)에 다른 반도체 발광 소자가 조립되거나 복수의 반도체 발광 소자들이 조립되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 조립 홈(1111)의 깊이는, 상기 반도체 발광 소자(1150)의 세로 높이보다 작게 형성할 수 있다. 이를 통해 상기 반도체 발광 소자(1150)는 격벽(1115)들 사이로 돌출되는 구조를 가질 수 있고, 조립 이후 발생할 수 있는 전사 과정에서 전사 기판의 돌기부와 쉽게 접촉할 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 조립 기판(1110)이 배치된 후, 자성체를 포함하는 조립 장치(1140)가 상기 조립 기판(1110)을 따라 이동할 수 있다. 상기 조립 장치(1140)는 자기장이 미치는 영역을 유체(1120) 내로 최대화하기 위해, 조립 기판(1110)과 접촉한 상태로 이동할 수 있다. 예를 들어, 조립 장치(1140)는 복수의 자성체를 포함하거나, 조립 기판(1110)과 대응하는 크기의 자성체를 포함할 수도 있다. 이 경우, 조립 장치(1140)의 이동 거리는 소정 범위 이내로 제한될 수도 있다.
조립 장치(1140)에 의해 발생하는 자기장에 의해, 챔버(1130) 내의 반도체 발광 소자(1150)는 조립 장치(1140)를 향해 이동할 수 있다.
반도체 발광 소자(1150)는 조립 장치(1140)를 향해 이동 중, 도 12에 도시된 바와 같이, 조립 홈(1111)으로 진입하여 조립 기판(1110)과 접촉될 수 있다.
또한 상기 반도체 발광 소자(1150)는 자가 조립 공정이 수행될 수 있도록, 상기 반도체 발광 소자 내부에 자성층을 포함할 수 있다.
한편, 조립 기판(1110)의 조립 전극(1112,1113)에 의해 생성된 전기장으로 인해, 조립 기판(1110)에 접촉된 반도체 발광 소자(1150)는 조립 장치(1140)의 이동에 의해 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 도 11및 도 12에 도시한 전자기장을 이용한 자가 조립 방식에 의해, 복수 개의 반도체 발광 소자(1150)들은 동시 다발적으로 상기 조립 기판(1110)에 조립된다.
도 13은 본 발명의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해 개략적으로 나타내는 순서도이다.
일반적인 수평형 반도체 발광 소자에서는 도 11 및 도 12에서 설명한 자가 조립 방법에 의해 기판에 소자가 조립되고, 이후 상기 소자의 상부에 각각의 도전형 전극과 연결되는 배선 전극을 형성하는 과정이 수행된다.
다만 수직형 반도체 발광 소자의 경우, 양단에 도전형 전극이 형성되는 바, 기판에 상기 반도체 발광 소자가 조립되면, 일단의 도전형 전극만이 기판 상에 노출된다. 따라서 노출되지 않은 타단의 도전형 전극에 대한 신뢰성 있는 배선 공정이 필요하고, 본 발명에서는 노출되지 않은 도전형 전극과도 용이하게 배선 공정이 수행되는 디스플레이 장치 및 제조 방법에 대해 개시한다.
먼저, 반도체 발광 소자를 성장 기판에서 형성한다(S1310). 상기 반도체 발광 소자는 자가 조립을 위해 상기 반도체 발광 소자의 내부에 자성층을 포함한다. 상기 자성층은 도전형 전극과 함께 형성될 수 있으며, 별도의 층으로 구비될 수도 있다.
한편 상기 반도체 발광 소자는 수직형 구조의 반도체 발광 소자이기 때문에 양단에 도전형 전극을 형성하기 위해서는 먼저 일단에 도전형 전극을 형성한 반도체 발광 구조를 상기 성장 기판으로부터 분리하는 공정이 수행되어야 한다. 상기 분리하는 공정에는 전술하였듯이 스탬프 공정이 수행될 수 있으며, 상기 스탬프 공정을 통해 임시 기판으로 분리된 반도체 발광 구조의 분리면에 대해 도전형 전극을 형성하는 공정이 진행된다.
한편, 배선 전극, 조립 전극 및 조립 홈 등을 구비한 조립 기판을 준비한다(S1320). 구체적으로, 상기 조립 기판을 준비하는 단계(S1320)는 기판에 배선 전극을 형성하는 단계, 상기 배선 전극을 감싸는 유전막을 형성하는 단계, 상기 유전막 상에 조립 전극을 형성하는 단계, 상기 조립 전극을 감싸는 조립 절연막을 형성하는 단계 및 상기 조립 절연막 상에 상기 조립 홈을 정의하는 격벽을 형성하는 단계를 포함한다.
수평형 반도체 발광 소자가 조립되는 조립 기판과 차이점은 상기 조립 홈의 하부에 배선 전극이 위치하는 점이다. 상기 배선 전극은 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극과 전기적으로 연결하기 위해 상기 조립 기판 상에 미리 형성한다. 또한 상기 배선 전극 상부로는 유전막과 조립 절연막으로 이루어진 단차부가 존재한다. 상기 단차부는 조립 홈의 하부에 위치한다. 따라서 반도체 발광 소자가 조립되는 경우, 상기 조립 홈의 하부에 위치하는 단차부와 접촉하게 된다.
이후 자가 조립이 진행되는 공정은 일반적인 수평형 반도체 발광 소자의 조립 공정과 동일하다.
즉, 챔버의 유체 내에 상기 반도체 발광 소자를 투입하고, 상기 조립 기판을 챔버 내에 위치시킨다(S1330). 나아가 자기장 및 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광 소자를 조립 기판에 조립한다(S1340).
조립 공정이 완료되면, 상기 반도체 발광 소자가 조립된 기판은 유체로부터 분리되고, 상기 기판의 배선 전극에 레이저를 조사하는 공정을 수행한다(S1350). 상기 기판은 레이저가 투과되는 재질로 되어 있으며, 상기 레이저가 조사되는 위치는 반도체 발광 소자가 조립되는 면이 아닌 후면부이다.
따라서 레이저는 기판을 투과하여 바로 배선 전극에 도달되며, 레이저가 조사된 배선 전극은 상기 레이저에 의해 발열되어 용융될 수 있다. 따라서 상기 레이저는 상기 배선 전극을 용융시킬만한 에너지를 가지고 있어야 하며, 상기 배선 전극 또한 상기 레이저에 의해 용융될 정도의 저융점의 금속일 필요가 있다. 예를 들어 상기 레이저는 1024nm 파장 이하를 갖는 것이 바람직하며, 상기 배선 전극은 Al이나 Ag일 수 있다. 또한 전체 배선 전극이 Al이나 Ag일 필요는 없으며, 상기 레이저가 조사되어 용융되는 지점에 한해 상기 배선 전극에 상기 저융점 금속이 추가로 형성될 수 있다.
이후 레이저에 의해 용융된 상기 배선 전극은 상기 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극과 전기적으로 연결된다(S1360). 후술하겠지만, 상기 배선 전극과 연결되는 도전형 전극의 표면층은 요철 구조를 형성하여 상기 배선 전극과의 접촉 면적을 넓힐 수 있다. 또한 상기 배선 전극이 용융에 의해 녹아 상기 반도체 발광 소자의 도전형 전극과 접촉하게 되면, 상기 배선 전극의 일부는 상기 조립 홈을 향하여 돌출된 구조가 형성될 수 있다. 또한 상기 돌출된 정도에 상응하여 돌출된 배선 전극의 하부는 오목한 구조가 될 수 있다. 나아가 상기 오목한 구조의 하부는 기판과 이격되어 공극이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서의 전 취지에 비추어 보아, 당업자가 이해 가능한 수준에서, 도 13에 도시된 순서도의 일부 단계를 삭제, 변경하는 것도 본 발명의 다른 권리범위에 속한다.
도 14는 조립 홈의 하부에서 배선 전극과 전기적으로 연결되는 수직형 반도체 발광 소자에 대한 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 자가 조립 공정이 완료되면 조립 기판의 조립 홈(1411) 내에 반도체 발광 소자(1450)가 위치하게 된다. 상기 조립 기판은 기판(1410) 상에 배선 전극(1416)이 형성되고, 상기 배선 전극(1416)을 보호하는 유전막(1417)이 위치한다.
또한 상기 유전막(1417) 상부로, DEP Force발생을 위한 조립 전극(1412,1413), 상기 조립 전극(1412,1413) 을 보호하기 위한 조립 절연막(1414) 및 조립 홈(1411) 형성을 위한 격벽(1415이 위치한다.
또한 상기 반도체 발광 소자(1450)는, 수직형 반도체 발광 구조를 가지며, 일단에는 제 1도전형 반도체층과 연결되는 제 1도전형 전극(1452), 타단에는 제 2도전형 반도체층과 연결되는 제 2도전형 전극(1456)이 위치한다. 상기 제 1도전형 반도체층 또는 상기 제 2도전형 반도체층은 N type 또는 P type 반도체층일 수 있으며, 상기 반도체층 사이로 활성층이 존재한다.
또한, 도 14의 단면도는 반도체 발광 소자(1450)가 조립 기판에 조립된 이후 레이저 공정까지 수행된 이후의 단면도인 바, 상기 배선 전극(1416)의 형상은 변형되어 있다. 즉, 상기 배선 전극(1416)의 일부 영역에 상기 조립 홈(1411)을 향하여 돌출되는 돌기부가 형성되며, 상기 돌기부의 반대면으로는 이에 상응하는 오목부가 형성된다. 상기 오목부는 상기 기판(1410)과 접촉하지 않을 수 있고, 이에 따라 공극(1418)이 형성될 수 있다.
도 15는 도 14의 반도체 발광 소자에 대한 평면도이다.
보다 구체적으로, 상기 도 15는 조립 전극(1412,1413) 및 배선 전극(1416)의 형상 및 위치를 명확히 나타내기 위해 상기 조립 전극(1412,1413) 및 배선 전극(1416)과 같이 형성되는 유전막, 조립 절연막 및 격벽의 형상은 제거한 평면도이다.
일반적으로 반도체 발광 소자(1450)는 조립 속도 향상을 위해 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 조립 홈(1411)의 너비보다는 약간 작게 형성될 수 있다. 또한 상기 조립 전극(1412,1413)은 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 일부 영역이 격벽과 오버랩될 수 있다. 격벽과 오버랩되지 않은 조립 전극(1412,1413)의 나머지 영역은 조립 홈(1411)과 오버랩될 수 있다.
또한 상기 배선 전극(1416)은 조립 홈(1411)의 중심을 지나며 오버랩될 수 있다. 상기 조립 전극(1412,1413) 및 배선 전극(1416)은 바(bar) 형태로 위치할 수 있으며, 상기 조립 전극(1412,1413)과 상기 배선 전극(1416)은 상기 바의 장축 방향으로 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 16은 도 15의 반도체 발광 소자를 F-F라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 14의 경우는, 도 15의 반도체 발광 소자의 F-F라인에 수직한 방향으로 절단한 단면도인 바, 상기 도 14의 단면도에서는 조립 전극이 확인된다. 반면 도 16의 경우, 도 15의 F-F라인을 따라 절단한 바, 조립 전극은 확인되지 않는다. 다만, 배선 전극(1416) 및 조립 홈(1411)의 하부에 형성된 단차부의 형상을 보다 자세히 확인할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 자가 조립 공정이 완료되면 조립 기판의 조립 홈(1411) 내에 반도체 발광 소자(1450)가 위치하게 된다. 상기 조립 기판은 기판(1410) 상에 배선 전극(1416)이 형성되고, 상기 배선 전극(1416)을 보호하는 유전막(1417)이 위치한다.
또한 상기 유전막(1417)의 상부에 조립 절연막(1414)이 위치하고, 상기 조립 절연막(1414)의 상부에는 조립 홈(1411) 형성을 위한 격벽(1415)이 위치한다.
상기 유전막(1417)과 상기 조립 절연막(1414)의 사이로 조립 전극이 배치되나, 도 16의 절단 방향에서는 관찰되지 않는다. 또한 조립 홈(1411)의 하부에 위치한 상기 유전막(1417)과 상기 조립 절연막(1414)의 일부는 식각되어 단차부를 형성하고, 상기 단차부에 반도체 발광 소자(1450)가 위치한다. 상기 반도체 발광 소자(1450)는 일단에 제 1도전형 전극(1452)이 형성되고, 타단에 제 2도전형 전극(1456)이 형성된 수직형 반도체 발광 구조이다.
또한 도 16의 단면도는 반도체 발광 소자(1450)가 조립 기판에 조립된 이후 레이저 공정까지 수행된 이후의 단면도인 바, 상기 배선 전극(1416)의 형상은 변형되어 있다. 즉, 긴 바(bar) 형태의 상기 배선 전극(1416)에서 상기 조립 홈(1411)과 오버랩되고, 상기 유전막(1417) 및 상기 조립 절연막(1414)이 위치하지 않는 일부 영역에 상기 조립 홈(1411)을 향하여 돌출되는 돌기부가 형성된다. 또한 상기 돌기부의 반대면으로는 이에 상응하는 오목부가 형성된다. 상기 오목부는 상기 기판(1410)과 접촉하지 않을 수 있고, 이에 따라 공극(1418)이 형성될 수 있다. 한편 상기 공극(1418)은 상기 배선 전극(1416)과 상기 기판(1410)의 사이에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 레이저가 조사되는 각도, 강도, 시간 등에 의해 상기 공극(1418)은 다양한 위치에서 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 조립 기판을 제작하는 과정을 나타내는 단면도들이다.
먼저 도 17(a)에 도시된 바와 같이, 기판(1410)에 배선 전극(1416), 유전막(1417) 및 조립 절연막(1414)을 적층한다. 상기 유전막(1417) 및 상기 조립 절연막(1414) 사이에 조립 전극이 형성되나, 본 단면도의 방향에서는 관찰되지 않는다.
상기 기판(1410)은 레이저가 투과될 수 있는 재질인 바, Glass와 같이 밴드갭 에너지가 상기 레이저의 세기보다 더 큰 물질일 수 있다. 또한 상기 유전막(1417) 및 조립 절연막(1414)는 배선 전극(1416) 또는 조립 전극에서 인가되는 전류가 다른 영역으로 누설되지 않도록 절연 특성을 가진 고분자 물질일 수 있다.
이후 도 17(b)에 도시된 바와 같이, 조립 절연막(1414) 상부에 격벽(1415)을 형성하여 조립 홈(1411)을 정의한다. 상기 격벽(1415)은 Photo Resist와 같은 감광성 물질일 수 있으며, Photo Lithography 공정을 통해 일정한 간격으로 조립 홈(1411)을 형성할 수 있다. 상기 조립 홈(1411)은 반도체 발광 소자가 조립되는 영역으로 이후 디스플레이 장치에서 개별 단위 화소를 이룰 수 있다.
이후 도 17(c)에 도시된 바와 같이, 격벽(1415)에 의해 정의되는 조립 홈(1411)의 하부에 단차부(1414a)를 형성한다. 상기 단차부는 배선 전극(1416) 상부에 위치하는 유전막(1417) 및 조립 절연막(1414)의 일부를 식각하여 형성될 수 있다. 도 17(c)의 단면도 상에서 상기 단차부(1414a)는 조립 홈(1411)의 양단 하부에 형성될 수 있으나, 상기 조립 홈(1411)이 원형이라면, 상기 조립 홈(1411)에 대응하여 상기 조립 홈(1411)의 하부 둘레를 따라 원형으로 형성될 수 있다.
또한, 도 17(c)에 도시된 상기 조립 홈(144)의 하부에 형성된 단차부(1414a) 사이의 간격은 반도체 발광 소자의 조립 면의 너비보다 더 작게 형성할 수 있다. 이를 통해 반도체 발광 소자가 조립 홈에 조립되는 경우, 상기 반도체 발광 소자의 조립 면은 단차부(1414a)의 상면과 접촉하게 된다. 또한 상기 단차부(1414a)는 유전막(1417) 및 조립 절연막(1414)의 일부를 식각하여 형성되는 만큼, 동일한 두께를 가지며, 이에 따라 상기 단차부(1414a)에 안착하는 반도체 발광 소자는 조립 홈(1411) 내에서 기울어짐 없이 수평하게 위치할 수 있다.
또한 상기 단차부(1414a)는 이후 배선 전극(1416)에 레이저를 조사하여, 상기 배선 전극(1416)과 반도체 발광 소자를 연결하는 과정이 용이하도록 도움을 준다. 예를 들어, 단차부가 형성되지 않고, 레이저가 조사되는 배선 전극의 상면에 유전막 및 조립 절연막이 그대로 위치하고 있다면, 반도체 발광 소자와 연결되기 위해 상기 배선 전극은 상기 유전막 및 조립 절연막을 관통하여야 한다. 이 과정에서 과도한 세기의 레이저가 요구될 수 있으며, 이에 따라 레이저에 의해 조립 기판의 구조가 손상(damage)을 입을 수 있다.
하지만, 도 17(c)와 같이 단차부(1414a) 사이에 공간을 둠으로써, 레이저에 의해 용융되는 배선 전극이 반도체 발광 소자와 연결될 수 있는 공간을 확보하여 상기 문제를 예방할 수 있다.
도 18은 본 발명의 조립 기판에 수직형 반도체 발광 소자가 조립되고, 이후 배선 공정이 진행되는 과정을 나타내는 단면도들이다.
도 18(a)에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(1450)는 조립 홈(1411) 하부에 위치한 단차부(1414a)의 상면에 안착하게 된다. 상기 반도체 발광 소자(1450)는 수직형 구조를 가지며, 따라서 상기 단차부(1414a)와 접촉하는 영역은 상기 반도체 발광 소자(1450)의 일단의 도전형 전극(1452)에 해당한다.
또한, 상기 조립 홈(1411)은 격벽(1415)에 의해 정의되며, 상기 단차부(1414a)는 상기 조립 절연막(1414)과 상기 유전막(1417)의 일부를 식각하여 형성된다. 보다 구체적으로 상기 단차부(1414a)는 상기 격벽(1415)보다 상기 조립 홈(1411) 방향으로 돌출되어 단차를 형성한다. 즉, 상기 격벽(1415)으로부터 상기 조립 홈(1411)의 내부 방향으로 단차가 존재한다. 상기 단차부(1414a)의 사이 공간은 비어 있으며, 하부에는 배선 전극(1416)이 노출된 구조이다. 한편 자가 조립을 위한 조립 전극은 상기 조립 절연막(1414)와 상기 유전막(1417) 사이에 위치하나 본 단면도에서는 관찰되지 않는다.
조립 기판에 반도체 발광 소자(1450)가 조립되면, 이후, 도 18(b)에 도시된 바와 같이, 배선 전극(1416)에 레이저를 조사한다. 레이저를 조사하는 위치는 반도체 발광 소자(1450)가 조립되지 않은 기판(1410)의 후면부이다. 상기 기판(1410)은 레이저를 투과하는 재질로 구성되어, 상기 기판(1410)을 투과한 레이저는 상기 배선 전극(1416)에 열에너지로 변환된다. 보다 구체적으로 상기 레이저가 조사되는 위치는 반도체 발광 소자(1450)이 위치하는 조립 홈의 단차부 사이의 공간이다. 상기 단차부 사이의 공간과 오버랩되는 배선 전극(1416)의 일부 영역에 레이저를 조사함으로써, 해당 영역은 가열되어 용융될 수 있다.
이후, 도 18(c)에 도시된 바와 같이, 용융된 배선 전극(1416)은 단차부 사이의 공간으로 돌출되어 상기 반도체 발광 소자(1450)의 도전형 전극(1452)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 전극(1416)의 일부는 도 18(c)에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 발광 소자(1450)와 전기적으로 연결되는 돌기부(1416a)가 위치하며, 반대면은 이에 상응하는 오목부(1416b)가 형성될 수 있다. 또한 상기 오목부(1416b)는 기판과 이격될 수 있으며, 이에 따라 공극(1418)이 위치할 수 있다. 레이저의 세기가 충분히 강하고, 상기 단차부 사이의 공간이 좁은 경우, 도 18(c)와 같이 상기 배선 전극(1416)의 돌기부(1416a)는 상기 단차부의 측면과 직접적으로 접촉할 수 있다.
추가적으로, 이후 상기 반도체 발광 소자(1450)이 조립된 조립 기판의 상부에 절연층을 도포하고, 포토 공정 및 추가적인 배선 공정이 수행될 수 있다. 이 때 배선 공정은 조립 시, 기판의 상부로 드러난 반도체 발광 소자의 도전형 전극에 대한 배선 전극을 형성하는 공정을 의미한다.
도 19는 배선 공정이 진행된 본 발명의 반도체 발광 소자에 대한 다른 실시예이다.
도 18에서는 배선 전극의 하부에만 공극이 형성되는 구조를 도시하였으나, 도 19의 경우 다른 위치에서도 공극(1918a, 1918b)이 형성될 수 있음을 도시한다.
전술하였듯이, 조립 기판은 기판(1910), 배선 전극(1916), 유전막(1917), 조립 절연막(1914) 및 격벽(1915)이 순차적으로 형성되어 이루어진다. 자가 조립 공정을 통해 상기 조립 기판에 반도체 발광 소자(1950)가 조립되고, 이후 레이저를 조사하여 상기 배선 전극(1916)과 상기 반도체 발광 소자(1950)에 대한 배선 공정이 진행된다.
상기 배선 전극(1416)의 일부는 도 18에서 전술하였던 바와 같이, 반도체 발광 소자(1450)와 전기적으로 연결되는 돌기부가 위치하며, 반대면은 이에 상응하는 오목부가 형성될 수 있다.
한편, 상기 배선 공정의 주 목적은 반도체 발광 소자(1950)와 배선 전극(1916)을 전기적으로 연결하는 것에 있는 바, 본 발명은 상기 배선 전극(1916)이 형성되는 구체적인 모양을 한정하지 않는다. 예를 들어, 배선 전극(1916)은 상기 반도체 발광 소자(1950)와 연결되기 위해 상기 반도체 발광 소자(1950)을 향해 돌출되어 위치할 수는 있으나, 도 19와 같이 상기 돌출되는 배선 전극(1916)의 측면이 수직 구조로 유지되는 것을 의미하지는 않는다. 또한 배선 전극(1916)이 반도체 발광 소자(1950)와 연결되며 형성될 수 있는 공극은 기판(1910)과의 사이에서 형성될 수도 있고, 유전막(1917) 및 조립 절연막(1914)의 단차부와의 사이에서 형성될 수도 있다. 이에 따라 도 19에 도시된 바와 같이, 배선 전극(1916) 인근에는 기판(1910)과의 사이에서 형성되는 공극(1918a) 및 유전막(1917) 및 조립 절연막(1914)의 단차부와의 사이에서 형성되는 공극(1918b)이 위치할 수 있다.
전술하였듯이, 배선 전극(1416)에 조사되는 레이저의 세기나 각도, 단차부 간의 간격, 배선 전극 자체의 용융 특성 등이 배선 전극의 돌기부의 형상에 영향을 미칠 수 있다.
도 20은 배선 공정을 보다 용이하게 수행하기 위한 본 발명의 수직형 반도체 발광 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
배선 전극과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자의 일면은 도전형 전극이며, 상기 도전형 전극의 표면이 요철구조를 갖는다면, 상기 배선 전극과의 접촉 면적을 늘릴 수 있는 장점이 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수직형 반도체 발광 소자는 요철 구조(2052a)를 구비한 제 1도전형 전극(2052), 제 1도전형 반도체층(2053), 활성층(2054), 제 1도전형 반도체층(2055) 및 제 2도전형 전극(2056)을 포함할 수 있다. 추가적으로 상기 반도체 발광 소자를 보호하기 위해 패시베이션층이 상기 소자의 외측면에 형성될 수 있다.
일반적으로 수평형 반도체 발광 소자의 경우, 상기 소자가 기판에 조립되어, 노출되는 일 방향으로 배선 공정이 수행된다. 따라서 제 1도전형 전극과 제 2도전형 전극이 일 방향에서 배선 전극과 연결되는 바, 상기 전극들간의 간격이 좁아짐에 따라 쇼트 불량의 위험이 존재한다.
하지만, 수직형 반도체 발광 소자의 경우, 상기 소자의 양단에 도전형 전극이 형성되는 바, 전극들간의 쇼트(Short) 불량 가능성은 수평형 반도체 발광 소자에 비해 현저히 낮다. 다만, 반도체 발광 소자가 기판에 조립되고 노출되지 않는 상기 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극에 배선 공정을 수행하는 경우, 오픈(Open) 불량이 발생할 가능성은 크다.
하지만 도 20에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자가 기판에 조립되는 일면에 요철 구조(2052a)를 형성하여 해당 도전형 전극면과 조립 기판의 배선 전극간의 접촉 면적을 늘린다면, 상기 오픈 불량의 위험성은 현저히 감소할 수 있다. 다만, 도 20에 도시된 제 1도전형 반도체층(2053)의 전면에 형성된 요철 구조(2052a)에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 발광 소자가 조립 홈의 단차부와 접촉하지 않는 도전형 전극의 일부 영역에 요철 구조가 구비되고, 단차부와 접촉하는 도전형 전극의 나머지 영역은 평평한 구조를 가질 수 있다.
도 21은 도 20의 반도체 발광 소자를 제작하는 과정을 나타내는 단면도들이다.
먼저 도21(a)에 도시된 바와 같이, 성장 기판(2010)에 제 1도전형 반도체층(2053), 활성층(2054) 및 제 2도전형 반도체층(2055)이 순차적으로 적층되는 구조를 형성한다.
이후 도21(b)에 도시된 바와 같이, 포토 및 식각 공정을 이용하여 상기 적층 구조는 메사 형상으로 변형하고, 제 2도전형 반도체층(2055)의 상부에 제 2도전형 전극(2056)을 형성한다. 따라서 반도체 발광 구조는 성장 기판(2010) 상에서 순차적으로, 제 1도전형 반도체층(2053), 활성층(2054), 제 2도전형 반도체층(2055) 및 제 2도전형 전극(2056)이 위치한다.
이후 수직형 반도체 발광 소자를 위해 상기 성장 기판으로부터 임시 기판으로 상기 반도체 발광 구조를 전사한다.
도 21(c)의 경우, 임시 기판(2110)에 전사된 반도체 발광 구조를 나타낸다. 상기 반도체 발광 구조의 제 1도전형 반도체층(2053)에 제 1도전형 전극(2052)을 형성하기 위해, 상기 반도체 발광 구조는 뒤집어서 전사된다. 즉, 제 2도전형 전극(2056)이 상기 임시 기판(2110)과 접촉하게 된다.
이후 도 21(d)와 같이, 제 1도전형 전극(2052)의 표면에 요철 구조를 형성하기 위한 식각 공정이 수행된다. 상기 식각 공정은 화학 약품을 이용한 습식 식각 또는 플라즈마 이온 등을 이용한 건식 식각이 수행될 수 있다. 또한 제 1도전형 반도체층(2053) 상에 전면 식각이 아닌 일부 식각을 위해 식각 공정 전에 포토 공정이 선행될 수 있다.
추가적으로 상기 요철 구조를 구비한 상기 반도체 발광 소자는 자가 조립을 위해 상기 임시 기판으로부터 분리되어 유체 내로 투입되게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하는 배선 전극;
    상기 배선 전극 상에 위치하는 유전막;
    상기 유전막 상에 위치하는 조립 전극;
    상기 조립 전극 상에 위치하는 조립 절연막;
    상기 조립 절연막 상에 위치하는, 반도체 발광 소자가 조립되는 조립 홈을 정의하는 격벽; 및
    상기 조립 홈에 조립되는, 양단에 도전형 전극을 구비하는 반도체 발광 소자를 포함하고,
    상기 배선 전극은 돌기부를 구비하고, 상기 돌기부는 상기 조립 홈을 향해 돌출되어 상기 반도체 발광 소자의 일단의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배선 전극은 상기 돌기부의 하부에 상기 돌기부의 돌출된 정도에 상응하는 오목부가 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 조립 전극은 한 쌍으로 구비되어 상기 격벽과 오버랩되며,
    상기 배선 전극은 상기 조립 홈의 중심과 오버랩되어 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배선 전극과 상기 조립 전극은 바(bar) 형태로 위치하며, 상기 배선 전극과 상기 조립 전극은 상기 바의 장축 방향으로 서로 평행한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 조립 홈의 하부에는 상기 반도체 발광 소자가 안착하는 단차부가 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 유전막 및 상기 조립 절연막의 일부가 식각되어, 상기 격벽으로부터 상기 조립 홈의 내부 방향으로 단차가 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 배선 전극의 돌기부는 상기 조립 홈 내 상기 단차부를 제외한 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 배선 전극의 돌기부와 연결되는 상기 반도체 발광 소자의 도전형 전극의 표면은 요철 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자는 자성층을 구비한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자는 마이크로미터 단위의 크기를 가진 LED(Micro-LED)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 자성층을 구비하는 반도체 발광 소자를 형성하는 단계;
    배선 전극, 조립 전극 및 조립 홈을 포함하는 조립 기판을 준비하는 단계;
    유체가 채워진 챔버에 상기 반도체 발광 소자를 투입하는 단계;
    상기 챔버의 상면에 상기 조립 기판을 위치시키고, 자기장 및 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광 소자를 상기 조립 기판의 조립 홈에 조립하는 단계;
    상기 조립 기판의 상기 배선 전극의 일부 영역에 국부적으로 레이저를 조사하는 단계; 및
    상기 레이저에 의해 용융된 상기 배선 전극의 일부 영역이 상기 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 조립 기판을 준비하는 단계는,
    기판에 배선 전극을 형성하는 단계;
    상기 배선 전극을 감싸는 유전막을 형성하는 단계;
    상기 유전막 상에 조립 전극을 형성하는 단계;
    상기 조립 전극을 감싸는 조립 절연막을 형성하는 단계 및
    상기 조립 절연막 상에 상기 조립 홈을 정의하는 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 격벽이 위치하지 않은 상기 조립 절연막과 상기 유전막의 일부 영역을 식각하여, 상기 조립 홈의 하부에 단차부를 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 조립 홈에 조립하는 단계는,
    상기 조립 홈의 하부에 위치하는 상기 단차부의 상면에 상기 반도체 발광 소자가 안착하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 기판은 레이저가 투과되는 재질이며,
    상기 레이저를 조사하는 단계는,
    상기 기판의 후면부에서 상기 조립 홈과 오버랩되는 상기 배선 전극을 향해 상기 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자는 양단에 도전형 전극을 구비하는 수직형 반도체 발광 구조를 가지며,
    상기 양단의 도전형 전극 중 적어도 하나의 도전형 전극의 표면에 요철 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
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