WO2021100955A1 - 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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이재혁
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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 for solving the above-described problems by implementing a display 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.
  • OLED displays are very vulnerable to "light”, “heat” and “moisture” characteristics due to the characteristics of organic materials possessed by materials, and thus there is a problem in that the OLED emission layer is liable to deteriorate.
  • W white
  • the deterioration of the luminance of such OLED displays increases as the wavelength of light emitted from the OLED decreases. That is, in the case of a blue material (a blue organic light emitting layer), it exhibits a greater deterioration characteristic over time.
  • the deterioration of the blue material may cause a yellowing phenomenon on the display screen.
  • the overall display screen has a yellow color. This can be considered to be due to a red shift phenomenon due to a decrease in the luminance of blue light due to the deterioration of the blue material.
  • the technical problem to be solved of the present invention is to provide a display device using a light emitting device and a method of manufacturing the same, which can significantly improve reliability while maintaining the advantages of the organic light emitting device.
  • an object of the present invention is to provide a display device using a light emitting device and a manufacturing method thereof capable of solving a red shift phenomenon caused by deterioration of blue pixels in an organic light emitting device display.
  • a display device using a light emitting element comprising: a plurality of partitioned first electrodes; A second common electrode positioned on the first electrode; And a plurality of sub-pixels that are electrically connected between each of the first and second electrodes to form individual pixels, wherein the sub-pixels emit light of a first color and include an organic light-emitting device.
  • a conductive adhesive layer may be positioned on at least one side of the inorganic light emitting device.
  • the conductive adhesive layer may be white or black.
  • the conductive adhesive layer may include a dye of any one of the first color to the third color.
  • a fifth sub-pixel that emits light of the third color and includes an organic light-emitting device may be further included.
  • the third color may be blue.
  • a size of at least one of the third sub-pixel and the fourth sub-pixel may be smaller than that of the first sub-pixel or the second sub-pixel.
  • a height compensation layer for compensating for a height difference between the organic light emitting device and the inorganic light emitting device may be further included.
  • a display device using a light emitting element comprising: a plurality of partitioned first electrodes; A second common electrode positioned on the first electrode; A plurality of sub-pixels that are electrically connected between each of the first and second electrodes to constitute individual pixels, and the sub-pixels emit light of a first color and include a first sub-pixel including an organic light-emitting device.
  • the display device having the hybrid light emitting array structure can significantly improve reliability while maintaining the advantages of the organic light emitting device.
  • 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.
  • 10A is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using an organic light-emitting device.
  • 10B is a graph showing degradation characteristics of a pixel of a display device using an organic light-emitting device.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 16 is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 16.
  • 18 to 20 are diagrams illustrating an example of implementing color characteristics of a display by implementing colors with a conductive adhesive layer.
  • 21 to 28 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display device using a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • 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 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 in a state that is bent by an external force (for example, a state having a finite radius of curvature, hereinafter referred to as a second state), the display area may become 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 such a flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting device is exemplified as a kind of semiconductor light emitting device that converts current into light.
  • An example of a light emitting device is a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • Such a 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.
  • 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 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 150. do.
  • 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 the 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 passing 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 heat and pressure is applied or UV cured or the like.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • an 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 in a vertical direction. It becomes conductive.
  • 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 in 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 spaced apart from the auxiliary electrode 170 and is positioned on the insulating layer 160. 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.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • 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 154.
  • a p-type electrode 156 Formed on the n-type semiconductor layer 153 and the p-type electrode 156 on the n-type semiconductor layer 153 and an n-type electrode 152 disposed horizontally spaced apart from each other.
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected by the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130 shown in FIGS. 3A and 3B, and the n-type electrode 152 is the second electrode 140 ) And can be electrically connected.
  • 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 a 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.
  • the first electrode 120 may be plural, the semiconductor light emitting elements are arranged in rows, for example, and the semiconductor light emitting elements in each row may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • semiconductor light emitting devices are connected in a flip chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used. Further, 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 positioned 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 a partition wall.
  • the partition wall 190 may have reflective properties and a contrast ratio may be increased.
  • 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.
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • 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 (R), green (G), and blue (B) 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.
  • the semiconductor light emitting device 150b may have 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 UV.
  • 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 devices 150, 150a, 150b may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be rectangular or square devices. In the case of a rectangle, the size may be 20 ⁇ 80 ⁇ m or less.
  • the distance between the semiconductor light emitting devices 150, 150a, and 150b 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.
  • a 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 first substrate 110 to form one substrate (or wiring board), and the first electrode 120, the auxiliary electrode 170, and the second electrode 140 are formed on the wiring substrate. Is placed.
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the first substrate 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.
  • the second 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 with the semiconductor light emitting element 150.
  • the second 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 units of a wafer, 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 second board 112 are thermally compressed.
  • the wiring board and the second board 112 may be thermally compressed by applying an ACF press head.
  • the wiring board and the second board 112 are bonded by 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 second substrate 112 is removed.
  • the second 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 a blue semiconductor light-emitting device. It is possible to form a layer on one side of the.
  • 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 line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the vertical semiconductor light emitting device of FIG. to be.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • Such a 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 semiconductor light emitting element 250 is connected by applying heat and pressure to the semiconductor light emitting element 250 as the first electrode. It is electrically connected to 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed to be positioned on the first electrode 220.
  • 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 ⁇ 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 includes a p-type electrode 256, a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256, and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255. ), 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 240 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.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall 290 by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film.
  • the partition wall 290 may have reflective properties and a contrast ratio may be increased.
  • 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.
  • the semiconductor light emitting device is disposed on a wiring board in a flip chip type and used as individual pixels.
  • 10A is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using an organic light-emitting device.
  • FIG. 10A an example of a structure of a pixel (pixel) of a display device using an organic light emitting device is shown.
  • an organic light emitting diode may be mentioned as an example of an organic light emitting device.
  • the organic light emitting device will be described as being an organic light emitting diode.
  • the OLED may include at least one organic layer disposed between an anode and a cathode and electrically connected thereto. When current is applied, the positive electrode injects holes into the organic layer, and the negative electrode injects electrons.
  • excitons which are localized pairs of electron holes having an excited energy state, are formed. Light is emitted when excitons are shifted by the photoluminescence mechanism.
  • the organic light emitting diode may include at least one of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, an emission layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • a description of the specific structure of the OLED will be omitted.
  • a unit pixel (pixel) of an OLED includes red (R), green (G), and blue (B) sub-pixels, and may further include a white (W) sub-pixel. That is, in FIG. 10A, the unit pixel may include four sub-pixels including red (R), green (G), blue (B), and white (W) sub-pixels. In FIG. 10A, the unit pixel may include four sub-pixels arranged in a horizontal direction or four sub-pixels arranged in two columns.
  • OLED displays are very vulnerable to "light”, “heat” and “moisture” characteristics due to the characteristics of organic materials possessed by materials, and thus there is a problem in that the OLED emission layer is liable to deteriorate.
  • W white
  • 10B is a graph showing degradation characteristics of a pixel of a display device using an organic light-emitting device.
  • the OLED display is very vulnerable to “light”, “heat” and “moisture” characteristics due to the organic material properties of the material, which may lead to deterioration of luminance.
  • the deterioration of the luminance becomes larger as the wavelength of light emitted from the OLED is shorter. That is, it can be seen that the blue material (blue organic light emitting layer) exhibits a greater deterioration characteristic over time.
  • the deterioration of the blue material may cause a yellowing phenomenon on the display screen.
  • the overall display screen has a yellow color. This can be considered to be due to a red shift phenomenon due to a decrease in the luminance of blue light due to the deterioration of the blue material.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • a unit pixel (pixel) of the display device emits light of a first color and includes a first sub-pixel R including an organic light-emitting device OLED.
  • a second sub-pixel (G) that emits light of two colors and includes an organic light-emitting device (OLED), a third sub-pixel (Bi) that emits light of a third color and includes an inorganic light-emitting device (LED), and the like
  • It may include a fourth sub-pixel including an organic light emitting diode (OLED) that emits light in which light of a first color to light of a third color is mixed.
  • Each of these sub-pixels may be configured by being electrically connected between a plurality of partitioned first electrodes 340 (see FIG. 12) and a common second electrode 370 (see FIG. 12) positioned on the first electrodes. . This will be described in detail later.
  • the unit pixel (pixel) of the display device may include red (R), green (G), blue (Bi), and white (W) sub-pixels.
  • the unit pixel may include four sub-pixels arranged in a horizontal direction or four sub-pixels arranged in two columns.
  • the red (R), green (G), and white (W) sub-pixels may be formed of organic light-emitting diodes (OLEDs), and the blue (Bi) pixels are inorganic light-emitting devices (inorganic light-emitting diodes; LEDs), that is, nitride. It may be formed using a series semiconductor (eg, GaN).
  • the blue OLED (Blue Organic Light-Emitting Layer) exhibits a greater deterioration characteristic over time
  • the blue OLED can be replaced with an inorganic light-emitting device (LED) to constitute a unit pixel.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 11, showing an example of a display device using a light emitting element according to the first embodiment of the present invention.
  • a display device 300 having an active matrix (AM) structure is shown.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the display device 300 using the light emitting device according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of partitioned first electrodes 340 and positioned on the first electrodes 340.
  • These sub-pixels include a first sub-pixel 351 that emits light of a first color and includes an organic light-emitting device (OLED), and a second sub-pixel that emits light of a second color and includes an organic light-emitting device (OLED).
  • the pixel 352 emits light of a third color
  • It may include a fourth sub-pixel 353 including a device OLED.
  • each pixel and an organic light-emitting device (OLED) or an inorganic light-emitting device (LED) may have the same meaning. Therefore, it can be described using the same reference numerals.
  • the first electrode 340 may be a positive electrode (anode), and these first electrodes 340 are drain and via electrodes of the thin film transistor 311 serving as a switching transistor. It can be connected through (341).
  • the thin film transistor substrate 310 may include an individual thin film transistor 311.
  • the thin film transistor 311 includes a gate electrode (Gate) located on the substrate 313, a gate insulator (GI) located on the gate electrode (Gate), and the gate insulator (GI). It may include a drain electrode (Drain) and a source electrode (Source).
  • Gate gate electrode
  • GI gate insulator
  • Drain drain electrode
  • Source source electrode
  • An insulating layer 312 may be positioned on the thin film transistor substrate 310, and a first planarization layer 320 may be positioned on the insulating layer.
  • Positive electrodes 340 connected to individual thin film transistors 311 may be disposed on the first planarization layer 320. As mentioned above, the individual thin film transistor 311 and the positive electrode 340 may be connected through the via electrode 341 penetrating the insulating layer 312 and the first planarization layer 320.
  • FIG. 12 shows four sub-pixels constituting one individual pixel described above. That is, on the positive electrode 340, a first sub-pixel 351 that emits light of a first color, a second sub-pixel 352 that emits light of a second color, and a third sub-pixel that emits light of a third color, respectively.
  • the sub-pixel 354 and a fourth sub-pixel 353 emitting light in which light of a first color to a light of a third color is mixed may be positioned.
  • the first color may be red (R)
  • the second color may be green (G)
  • the third color may be blue (Bi)
  • the fourth color may be white (W).
  • a conductive adhesive layer 355 may be positioned on at least one side of the inorganic light emitting device (LED) 354. That is, the LED 354 may be attached while being electrically connected to the positive electrode 340 with the conductive adhesive layer 355.
  • the conductive adhesive layer 355 is as described above. That is, it may be a resin layer including conductive balls, and such a resin layer may be a resin layer cured by heat or light.
  • the conductive adhesive layer 355 may have a specific color.
  • the conductive adhesive layer 355 may be white or black.
  • the conductive adhesive layer 355 may include a dye of any one of the first to third colors.
  • a color correction layer 130 may be positioned on the planarization layer 320 corresponding to each of the sub-pixels 351, 352, 353, and 354.
  • the color correction layer 130 may correct the color of each pixel.
  • the inorganic light emitting device LED constituting the third sub-pixel 354 may be thicker than the organic light emitting device OLED constituting the remaining sub-pixels 351, 352, and 353. Accordingly, a height compensation layer 360 for compensating for a height difference between the inorganic light emitting device LED and the organic light emitting device OLED may be provided on the first planarization layer 320.
  • the height compensation layer 360 may be formed of two or more layers.
  • the height compensation layer 360 includes a first height compensation layer 361 and a second height compensation layer 362 positioned on the first height compensation layer 361 is shown.
  • the height difference between the inorganic light emitting device (LED) and the organic light emitting device (OLED) may reach approximately 4 to 10 times, and in this case, it may be advantageous to form the height compensation layer 360 several times.
  • a second electrode 370 may be positioned on the height compensation layer 360.
  • the second electrode 370 may be connected to each of the sub-pixels 351, 352, 353, and 354 in common. That is, the second electrode 370 may be a common electrode.
  • the LED 354 constituting the third sub-pixel may be a vertical LED. That is, the LED 354 may be a vertical LED in which electrodes are located on the lower side and the upper side, which are opposite sides to each other.
  • the height of the height compensation layer 360 may have at least the height of the inorganic light emitting diode (LED) 354.
  • a second planarization layer 380 may be positioned on the second electrode 370. As described above, since a height difference between the inorganic light emitting device (LED) and the organic light emitting device (OLED) occurs, the second electrode 370 continuously connecting the inorganic light emitting device (LED) and the organic light emitting device (OLED). ) Can also have this height difference. Accordingly, a second planarization layer 380 may be provided for flattening the curvature due to the height difference.
  • a polarizing layer 390 may be positioned on the second planarization layer 380.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • a display device 300 having an active matrix (AM) structure is illustrated.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the display device 300 using the light emitting device according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of partitioned first electrodes 340 and a common second electrode 370 positioned on the first electrodes 340. And a plurality of sub-pixels 351, 352, 353, and 354 that are electrically connected between each of the first and second electrodes 340 and 370 to form individual pixels.
  • FIG. 13 shows four sub-pixels constituting one individual pixel described above. That is, on the positive electrode 340, a first sub-pixel 351 that emits light of a first color, a second sub-pixel 352 that emits light of a second color, and a third sub-pixel that emits light of a third color, respectively.
  • the sub-pixel 354 and a fourth sub-pixel 353 emitting light in which light of a first color to a light of a third color is mixed may be positioned.
  • the first color may be red (R)
  • the second color may be green (G)
  • the third color may be blue (Bi)
  • the fourth color may be white (W).
  • a quantum tac 356 may be positioned on the third sub-pixel 354 that emits blue light, that is, a blue LED.
  • the quantum dot 356 may be for uniformity of a wavelength of light.
  • a blue LED 354 and a blue quantum dot 356 may be used together.
  • the quantum dot 356 that emits blue light may be positioned on the second electrode 370 at a location where the blue LED 354 is provided.
  • the quantum dot 356 may be corrected so that the color of the blue LED becomes the same as that of the OLED when the LED 354 is used for an organic light emitting device display.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • a display device 300 having an active matrix (AM) structure is shown.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the display device 300 using the light emitting device according to the third embodiment of the present invention includes a plurality of partitioned first electrodes 340 and a common second electrode 370 positioned on the first electrodes 340. And a plurality of sub-pixels 351, 352, 353, and 357 that are electrically connected between each of the first and second electrodes 340 and 370 to form individual pixels.
  • FIG. 14 shows four sub-pixels constituting one individual pixel described above. That is, on the positive electrode 340, a first sub-pixel 351 that emits light of a first color, a second sub-pixel 352 that emits light of a second color, and a third sub-pixel that emits light of a third color, respectively.
  • the sub-pixel 357 and a fourth sub-pixel 353 emitting light in which light of the first color to the light of the third color is mixed may be positioned.
  • the first color may be red (R)
  • the second color may be green (G)
  • the third color may be blue (Bi)
  • the fourth color may be white (W).
  • the third sub-pixel 357 emitting blue light may be formed by flip-chip bonding of a blue horizontal LED.
  • the positions of the side and horizontal LEDs are reversed so that the two electrodes are located on the lower side, and one of the LEDs is connected to the positive electrode 343 and the other electrode is connected to a separate negative electrode 342 so that the other It may be connected to the second electrode 370 through a path.
  • the inorganic light emitting device LED constituting the third sub-pixel 357 may be thicker than the organic light emitting device OLED constituting the remaining sub-pixels 351, 352, and 353. . Accordingly, a height compensation layer 360 for compensating for a height difference between the inorganic light emitting device LED and the organic light emitting device OLED may be provided on the first planarization layer 320.
  • the thickness of the horizontal LED 357 may be relatively thinner than the vertical LED 354. Accordingly, it may be advantageous to compensate for a height difference between the inorganic light emitting device LED and the organic light emitting device OLED with one height compensation layer 360.
  • an opening 371 that is opened is provided in the portion of the second electrode 370 where the horizontal LED 357 is located. Can be.
  • the height compensation layer 360 it is not necessary to form the height compensation layer 360 as much as the horizontal LED 357 thickness, and the height of the height compensation layer 360 may be lowered.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a display device using a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a display device 300 having an active matrix (AM) structure is illustrated.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the display device 300 using the light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention includes a plurality of partitioned first electrodes 340 and a common second electrode 370 positioned on the first electrodes 340. And a plurality of sub-pixels 351, 352, 353, and 358 that are electrically connected between each of the first and second electrodes 340 and 370 to form individual pixels.
  • FIG. 15 four sub-pixels constituting one individual pixel described above are shown. That is, on the positive electrode 340, a first sub-pixel 351 that emits light of a first color, a second sub-pixel 352 that emits light of a second color, and a third sub-pixel that emits light of a third color, respectively.
  • the sub-pixel 358 and a fourth sub-pixel 353 emitting light in which light of the first color to light of the third color is mixed may be positioned.
  • the first color may be red (R)
  • the second color may be green (G)
  • the third color may be blue (Bi)
  • the fourth color may be white (W).
  • the third sub-pixel 358 emitting blue light may be configured by bonding a blue horizontal LED as it is.
  • the side and horizontal LEDs are provided in a state where they are located on one side of the positive electrode 340 as it is, so that one electrode 358a of the LEDs is connected to the positive electrode 343 and the other electrode 358b is a separate negative electrode. It is connected to 342 and may be connected to the second electrode 370 through another path.
  • insulating structures 363, 364, and 365 for electrically separating the two electrodes 358a and 358b of the LED 358 may be further provided.
  • the inorganic light emitting device LED constituting the third sub-pixel 358 may be thicker than the organic light emitting device OLED constituting the remaining sub-pixels 351, 352, and 353. . Accordingly, a height compensation layer 360 for compensating for a height difference between the inorganic light emitting device LED and the organic light emitting device OLED may be provided on the first planarization layer 320.
  • 16 is a schematic diagram showing a pixel structure of a display device using a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the unit pixel (pixel) of the display device emits light of a first color and a first sub-pixel (R) including an organic light emitting diode (OLED), and light of a second color.
  • a fourth sub-pixel including an organic light-emitting device (OLED) that emits light in which light of a third color is mixed.
  • a fifth sub-pixel Bo that emits light of the third color and includes an organic light-emitting device may be further included. That is, the pixels emitting the third color may be two pixels, and the two pixels may complement each other so as to stably emit light of the third color.
  • Each of these sub-pixels may be configured by being electrically connected between a plurality of partitioned first electrodes 340 (see FIG. 17) and a common second electrode 370 (see FIG. 17) positioned on the first electrodes. . This will be described in detail later.
  • the unit pixel (pixel) of the display device according to the fifth embodiment of the present invention may be composed of red (R), green (G), blue (Bi, Bo), and white (W) sub-pixels.
  • R red
  • G green
  • Bi, Bo blue
  • W white
  • the unit pixel may include five sub-pixels arranged in a horizontal direction or five sub-pixels arranged in two columns.
  • the red (R), green (G), blue (Bo), and white (W) sub-pixels may be formed of an organic light-emitting diode (OLED), and the other blue (Bi) pixels are inorganic light-emitting devices (inorganic light-emitting diodes; LED), that is, a nitride-based semiconductor (eg, GaN) may be used.
  • OLED organic light-emitting diode
  • LED inorganic light-emitting diodes
  • a nitride-based semiconductor eg, GaN
  • the blue OLED (Blue Organic Light-Emitting Layer) exhibits a greater deterioration characteristic over time
  • the blue OLED can constitute a unit pixel by complementing it using an inorganic light-emitting device (LED).
  • the sizes of the third sub-pixel Bi and the fourth sub-pixel W may be smaller than the first sub-pixel R or the second sub-pixel G.
  • the size of the third sub-pixel Bi and the fourth sub-pixel W may be half of the first sub-pixel R or the second sub-pixel G.
  • the fourth sub-pixel W may be located on one side of the third sub-pixel Bi implemented as such an LED.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG. 16, showing a display device using a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • a unit pixel (pixel) of a display device emits light of a first color and includes a first sub-pixel 351 and a first sub-pixel 351 including an organic light-emitting device
  • a second sub-pixel 352 that emits light of two colors and includes an organic light-emitting device (OLED)
  • a third sub-pixel 354 that emits light of a third color and includes an inorganic light-emitting device (LED)
  • It may include a fifth sub-pixel 356 that emits three colors of light and includes an organic light-emitting device.
  • the fifth sub-pixel 356 may be positioned between the second sub-pixel 352 and the third sub-pixel 354.
  • the position of the fourth sub-pixel is not shown. In this cross-sectional view, the position of the fourth sub-pixel overlaps the third sub-pixel 354 and may not be visible.
  • the third sub-pixel 354 including the inorganic light-emitting device (LED) and the fifth sub-pixel 356 including the organic light-emitting device emitting light of a third color and the light of the third color ( Blue light) can be complementary to each other so as to emit light stably.
  • Each of these sub-pixels may be configured by being electrically connected between a plurality of partitioned first electrodes 340 and a common second electrode 370 positioned on the first electrodes.
  • 18 to 20 are diagrams illustrating an example of implementing color characteristics of a display by implementing colors with a conductive adhesive layer.
  • a conductive adhesive layer 355 may be positioned on at least one side of the inorganic light emitting device (LED) 354. That is, the LED 354 may be attached while being electrically connected to the positive electrode 340 with the conductive adhesive layer 355.
  • LED inorganic light emitting device
  • the conductive adhesive layer 355 may have a specific color.
  • the conductive adhesive layer 355 may include a dye of any one of a first color to a third color. That is, a dye having any one of red, green, and blue colors may be included.
  • the conductive adhesive layer 355 including such a dye may implement specific characteristics of the display. For example, when a specific color component is required in the implementation of the display, the conductive adhesive layer 355 may be implemented to include a dye of this color.
  • the conductive adhesive layer 355 may be white or may include a white dye.
  • the white conductive adhesive layer 355 may shield light interference.
  • the brightness of the display may be improved by using the white conductive adhesive layer 355.
  • the conductive adhesive layer 355 may be black or may include a black dye.
  • the black conductive adhesive layer 355 may shield light interference.
  • the black conductive adhesive layer 355 may improve contrast.
  • 21 to 28 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display device using a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • a plurality of LEDs 354 may be manufactured on the substrate 400.
  • the substrate 400 may be a sapphire substrate, and the LED 354 may be a gallium nitride (GaN)-based blue LED. A detailed process of forming the LED 354 will be omitted.
  • the conductive adhesive layer 355 described above is formed on the target LED 354 that is desired to be attached (transferred) to the display device among the plurality of LEDs 354.
  • the manufactured LED 354 is positioned on the substrate 400 formed above on the prepared thin film transistor substrate 310. At this time, the LED 354 on which the conductive adhesive layer 355 is formed is positioned on the positive electrode 340 where the blue pixel will be positioned.
  • the conductive balls in the conductive adhesive layer 355 electrically connect the LED 354 and the positive electrode 340.
  • the conductive adhesive layer 355 is cured, so that the LED 354 may be firmly attached on the positive electrode 340.
  • an OLED pixel is formed on the remaining positive electrode 340. That is, red OLED 351, green OLED 352 and white OLED 353 layers are formed.
  • a first height compensation layer 361 is primarily formed at a height covering the OLED pixels 351, 352, and 353. That is, the height of the first height compensation layer 361 may be at least a height covering the OLED pixels 351, 352, and 353.
  • a second height compensation layer 362 is formed at a height covering the LED 354. That is, the height of the second height compensation layer 362 may be at least a height covering the LED pixel 354.
  • a second electrode 370 that electrically connects the OLED pixels 351, 352, and 353 and the LED pixels 354 in common is formed.
  • the second electrode 370 is stably The second electrode 370 may be formed.
  • a second planarization layer 380 is formed on the stably formed second electrode 370.
  • a polarization layer 390 may be formed on the second planarization layer 380. Then, a display device having the structure as shown in FIG. 12 described above can be manufactured.
  • a display device having such a hybrid light emitting array structure can significantly improve reliability while maintaining the advantages of the organic light emitting device.
  • the present invention can provide a light emitting device and a manufacturing method using a semiconductor light emitting device of a micrometer ( ⁇ m) unit size.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 구획된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극; 및 상기 각각의 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들을 포함하고, 상기 서브 픽셀들은, 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제1 서브 픽셀; 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제2 서브 픽셀; 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자를 포함하는 제3 서브 픽셀; 및 상기 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함하는 제4 서브 픽셀을 포함할 수 있다.

Description

발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 및 그 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 디스플레이를 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 가진다.
한편, 일반적으로 알려진 바와 같이, OLED 디스플레이는 재료가 가지고 있는 유기물 특성상 "빛", "열" 및 "수분" 특성에 매우 취약하여 OLED 발광층의 열화 현상이 일어나기 쉬운 문제점이 있다. 그러나 이러한 열화 현상에 대한 획기적 개선은 어려운 상황이다. 따라서, 위와 같이, 백색(W) 서브 픽셀을 추가하는 등의 구조 개선을 통하여 밝기를 개선하는 등의 시도가 이루어지고 있다.
이러한 OLED 디스플레이의 휘도의 열화는 OLED에서 방출되는 빛의 파장이 짧을수록 더 커지는 특성을 보인다. 즉, 청색 물질(Blue 유기 발광층)의 경우에 시간에 따라서 더 큰 열화 특성을 보인다.
이러한 청색 물질의 열화 현상은 디스플레이 화면에 황변 현상이 발생되는 문제점을 보일 수 있다. 즉, 디스플레이 화면이 전체적으로 황색 기운을 띠게 되는 것이다. 이는 청색 물질의 열화 현상에 의하여 청색 광의 휘도 감소에 따른 적색 편이(Red shift) 현상에 기인한다고 볼 수 있다.
따라서, 이러한 OLED 디스플레이의 문제점을 극복할 필요성이 대두된다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 유기 발광 소자의 장점을 유지하면서 신뢰성을 획기적 개선할 수 있는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명은 유기 발광 소자 디스플레이의 청색 화소 열화에 따른 적색 편이 현상을 해결할 수 있는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 구획된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극; 및 상기 각각의 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들을 포함하고, 상기 서브 픽셀들은, 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제1 서브 픽셀; 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제2 서브 픽셀; 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자를 포함하는 제3 서브 픽셀; 및 상기 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함하는 제4 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 발광 소자의 적어도 일측면에는 전도성 접착층이 위치할 수 있다.
또한, 상기 전도성 접착층은 백색 또는 흑색일 수 있다.
또한, 상기 전도성 접착층은 상기 제1 색상 내지 제3 색상 중 어느 하나의 색상의 염료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 색상은 청색일 수 있다.
또한, 상기 제3 서브 픽셀 및 상기 제4 서브 픽셀 중 적어도 어느 하나의 크기는 상기 제1 서브 픽셀 또는 상기 제2 서브 픽셀보다 작을 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자와 상기 무기 발광 소자의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 구획된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극; 상기 각각의 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들, 상기 서브 픽셀들은, 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제1 서브 픽셀; 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제2 서브 픽셀; 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자를 포함하는 제3 서브 픽셀을 포함하고; 및 상기 유기 발광 소자와 상기 무기 발광 소자의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 유기 발광 소자와 무기 발광 소자를 조합하여 배열하는 하이브리드 발광 어레이 구조를 제공할 수 있다.
또한, 하이브리드 발광 어레이 구조를 가지는 디스플레이 장치는 유기 발광 소자의 장점을 유지하면서 신뢰성을 획기적 개선할 수 있다.
이와 같이, OLED를 이용하는 디스플레이 장치의 큰 문제점 중의 하나를 극복할 수 있고, 이에 따라 제품성 및 품질 등을 크게 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이다.
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 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 10a는 유기 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
도 10b는 유기 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소의 열화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
도 12는 도 11의 A - A선 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
도 17은 도 16의 C - C선 단면도이다.
도 18 내지 도 20은 전도성 접착층으로 색상을 구현하여 디스플레이 색상 특성을 구현하는 예를 나타내는 도이다.
도 21 내지 도 28은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 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 형태이라도, 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 말려질 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 이러한 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률 반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 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. 여기서 단위 화소는, 예를 들어 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
이러한 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 소자를 예시한다. 발광 소자의 일례는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 들 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이와 같은 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여, 이하 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
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 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 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, 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 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, 이 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 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, 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. 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.
전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 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. 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기 절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
이방성 전도성 필름은 이방성 전도 매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도 매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법이 적용될 수도 있다. 전술한 다른 방법은, 예를 들어, 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 이방성 전도 매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 예를 들어, 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.
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 절연성 베이스 부재의 바닥 부분에 집중적으로 배치되며, 베이스 부재에서 열 및 압력이 가해지면 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직 방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 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 도 3a를 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격되어 절연층(160)에 위치한다. 즉, 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, 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chiptype)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 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 도 3a 및 도 3b에 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 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, 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.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 위치할 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 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 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 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
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(R), 녹색(G) 및 청색(B) 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, 반도체 발광 소자(150b)는 자외선 발광 소자(UV) 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, 150a, 150b)의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20×80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150, 150a, 150b)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 소자(150, 150a, 150b)의 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 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. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을, 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 마주하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열 압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF 프레스 헤드를 적용하여 열 압착할 수 있다. 열 압착에 의하여 배선기판과 제2기판(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 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 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 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 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 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.
이러한 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. 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, 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이때, 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께 방향으로 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, 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
이러한 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 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, 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 제2전극(240)은 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, 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, 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, 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 격벽(290)을 형성할 수 있다.
또한, 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, 격벽(290)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, 도 8에 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.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 반도체 발광 소자가 플립 칩 타입으로 배선 기판에 배치되어 개별 화소로 이용된다.
도 10a는 유기 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
도 10a를 참조하면, 유기 발광 소자(Organic light emitting device)를 이용한 디스플레이 장치의 화소(픽셀) 구조의 일례를 도시하고 있다.
여기서 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Device)의 일례로서 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 들 수 있다. 이하, 유기 발광 소자는 유기 발광 다이오드인 것으로 설명한다.
OLED는 양전극(Anode) 및 음전극(Cathode) 사이에 배치되어 이들에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 유기층을 포함할 수 있다. 전류가 인가되면, 양전극은 정공을 유기층에 주입하고, 음전극은 전자를 주입한다.
이와 같이 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자 상에 편재화되는 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자 정공 쌍인 "엑시톤(exciton)"이 형성된다. 엑시톤이 광발광 메커니즘에 의하여 천이될 경우 광이 방출된다.
즉, 이러한 유기 발광 다이오드(OLED) 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 발광층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 이러한 OLED에 대한 구체적인 구조의 설명은 생략한다.
다시 도 10a를 참조하면, OLED의 단위 화소(픽셀)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 서브 픽셀로 이루어지며, 여기에 백색(W) 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 즉, 도 10a에서, 단위 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브 픽셀을 포함하는 네 개의 서브 픽셀로 이루어질 수 있다. 도 10a에서, 단위 픽셀은 수평 방향으로 배치된 네 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있고, 두 열에 배치된 네 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있다.
한편, 일반적으로 알려진 바와 같이, OLED 디스플레이는 재료가 가지고 있는 유기물 특성상 "빛", "열" 및 "수분" 특성에 매우 취약하여 OLED 발광층의 열화 현상이 일어나기 쉬운 문제점이 있다. 그러나 이러한 열화 현상에 대한 획기적 개선은 어려운 상황이다. 따라서, 위와 같이, 백색(W) 서브 픽셀을 추가하는 등의 구조 개선을 통하여 밝기를 개선하는 등의 시도가 이루어지고 있다.
도 10b는 유기 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소의 열화 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10b를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이, OLED 디스플레이는 재료가 가지고 있는 유기물 특성상 "빛", "열" 및 "수분" 특성에 매우 취약하며, 이는 휘도의 열화로 이어질 수 있다.
또한, 이러한 휘도의 열화는 OLED에서 방출되는 빛의 파장이 짧을수록 더 커지는 특성을 보인다. 즉, 청색 물질(Blue 유기 발광층)의 경우에 시간에 따라서 더 큰 열화 특성을 보임을 알 수 있다.
이러한 청색 물질의 열화 현상은 디스플레이 화면에 황변 현상이 발생되는 문제점을 보일 수 있다. 즉, 디스플레이 화면이 전체적으로 황색 기운을 띠게 되는 것이다. 이는 청색 물질의 열화 현상에 의하여 청색 광의 휘도 감소에 따른 적색 편이(Red shift) 현상에 기인한다고 볼 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단위 화소(픽셀)는 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제1 서브 픽셀(R), 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제2 서브 픽셀(G), 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자(LED)를 포함하는 제3 서브 픽셀(Bi) 및 이러한 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제4 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
이러한 서브 픽셀들은 각각 복수의 구획된 제1 전극(340; 도 12 참조) 및 이들 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370; 도 12 참조) 사이에 전기적으로 연결되어 구성될 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
구체적인 예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단위 화소(픽셀)는 적색(R), 녹색(G), 청색(Bi) 및 백색(W) 서브 픽셀로 구성될 수 있다. 도 11에서, 단위 픽셀은 수평 방향으로 배치된 네 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있고, 두 열에 배치된 네 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있다.
이때, 적색(R), 녹색(G) 및 백색(W) 서브 픽셀은 유기 발광 다이오드(OLED)로 이루어질 수 있고, 청색(Bi) 화소는 무기 발광 소자(무기 발광 다이오드; LED), 즉, 질화물 계열 반도체(예를 들어, GaN)를 이용하여 이루어질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 청색 OLED(Blue 유기 발광층)의 경우에 시간에 따라서 더 큰 열화 특성을 보이므로, 청색 OLED은 무기 발광 소자(LED)로 대체하여 단위 픽셀을 구성할 수 있는 것이다.
도 12는 도 11의 A - A선 단면도로서, 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일례를 나타내고 있다.
도 12를 참조하면, AM(active matrix) 구조의 디스플레이 장치(300)를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 AM 구조에 한정되지 않으며, PM(passive matrix) 구조의 디스플레이 장치로도 구현될 수 있음은 물론이다.
도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(300)는, 복수의 구획된 제1 전극(340), 이들 제1 전극(340) 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370) 및 각각의 제1 전극(340) 및 제2 전극(370) 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들(351, 352, 353, 354)을 포함할 수 있다.
이러한 서브 픽셀들은, 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자(LED)를 포함하는 제3 서브 픽셀(354) 및 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제4 서브 픽셀(353)을 포함할 수 있다. 여기서, 각 픽셀과 유기 발광 소자(OLED) 또는 무기 발광 소자(LED)는 동일한 의미일 수 있다. 따라서, 동일한 참조부호를 이용하여 설명할 수 있다.
여기서, 제1 전극(340)은 양전극(애노드; Anode)일 수 있으며, 이러한 제1 전극(340)들은 스위칭 트랜지스터의 역할을 하는 박막 트랜지스터(311)의 드레인 전극(Drain)과 비아(via) 전극(341)을 통하여 연결될 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(310)은 개별 박막 트랜지스터(311)를 포함할 수 있다. 이러한 박막 트랜지스터(311)는 기판(313) 상에 위치하는 게이트 전극(Gate), 이 게이트 전극(Gate) 상에 위치하는 게이트 절연체(Gate Insulator; GI), 이 게이트 절연체(GI) 상에 위치하는 드레인 전극(Drain) 및 소스 전극(Source)을 포함할 수 있다. 이하, 이러한 박막 트랜지스터 기판(310)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
박막 트랜지스터 기판(310) 상에는 절연층(312)이 위치할 수 있고, 이러한 절연층 상에는 제1 평탄화층(320)이 위치할 수 있다.
제1 평탄화층(320) 상에는 개별 박막 트랜지스터(311)와 각각 연결되는 양전극(340)이 배치될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 개별 박막 트랜지스터(311)와 양전극(340)은 절연층(312)과 제1 평탄화층(320)을 관통하는 비아 전극(341)을 통하여 연결될 수 있다.
도 12에서는 위에서 설명한 하나의 개별 픽셀을 이루는 네 개의 서브 픽셀을 도시하고 있다. 즉, 양전극(340) 위에는 각각 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(354) 및 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 제4 서브 픽셀(353)이 위치할 수 있다.
여기서, 제1 색상은 적색(R)일 수 있고, 제2 색상은 녹색(G)일 수 있고, 제3 색상은 청색(Bi)일 수 있고, 그리고 제4 색상은 백색(W)일 수 있다.
한편, 무기 발광 소자(LED; 354)의 적어도 일측면에는 전도성 접착층(355)이 위치할 수 있다. 즉, LED(354)는 전도성 접착층(355)으로 양전극(340)에 전기적으로 연결되면서 부착될 수 있다. 여기서 전도성 접착층(355)은 위에서 설명한 바와 같다. 즉, 도전볼을 포함한 수지층일 수 있고, 이러한 수지층은 열 또는 빛에 의하여 경화된 수지층일 수 있다.
이때, 전도성 접착층(355)은 특정 색상을 땔 수 있다. 일례로, 전도성 접착층(355)은 백색 또는 흑색일 수 있다. 또한, 다른 예로, 전도성 접착층(355)은 상기 제1 색상 내지 제3 색상 중 어느 하나의 색상의 염료를 포함할 수 있다.
한편, 이러한 각 서브 픽셀들(351, 352, 353, 354)에 대응하는 평탄화층(320)에는 색보정층(130)이 위치할 수 있다. 이러한 색보정층(130)은 각 화소의 색상을 보정할 수 있다.
도 12에서 도시하는 바와 같이, 제3 서브 픽셀(354)을 이루는 무기 발광 소자(LED)는 나머지 서브 픽셀(351, 352, 353)을 이루는 유기 발광 소자(OLED)보다 두께가 두꺼울 수 있다. 따라서, 제1 평탄화층(320) 상에는 이러한 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층(360)이 구비될 수 있다.
일례로, 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이가 클 경우, 높이 보상층(360)은 두 층 이상으로 이루어질 수 있다. 도 12에서는, 높이 보상층(360)이 제1 높이 보상층(361) 및 이 제1 높이 보상층(361) 상에 위치하는 제2 높이 보상층(362)을 포함하는 예를 도시하고 있다.
무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이가 대략 4배 내지 10배에 이를 수 있으며, 이 경우에 여러 차례에 걸쳐서 높이 보상층(360)을 형성하기 유리할 수 있다.
이러한 높이 보상층(360) 상에는 제2 전극(370)이 위치할 수 있다. 또한, 이러한 제2 전극(370)은 각각의 서브 픽셀들(351, 352, 353, 354)과 공통적으로 연결될 수 있다. 즉, 제2 전극(370)은 공통 전극일 수 있다. 이때, 제3 서브 픽셀을 이루는 LED(354)는 수직형 LED일 수 있다. 즉, LED(354)는 서로 반대면인 하측과 상측에 각각 전극이 위치하는 수직형 LED일 수 있다.
이와 같은 높이 보상층(360)의 높이는 적어도 무기 발광 다이오드(LED; 354)의 높이를 가질 수 있다.
제2 전극(370) 상에는 제2 평탄화층(380)이 위치할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이가 발생하므로, 이러한 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED)를 연속적으로 연결하는 제2 전극(370)도 이러한 높이 차이를 가질 수 있다. 따라서, 이러한 높이 차이에 의한 굴곡을 평평하게 하기 위한 제2 평탄화층(380)이 구비될 수 있다.
이러한 제2 평탄화층(380) 상에는 편광층(390)이 위치할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13을 참조하면, AM(active matrix) 구조의 디스플레이 장치(300)를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 AM 구조에 한정되지 않으며, PM(passive matrix) 구조의 디스플레이 장치로도 구현될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(300)는, 복수의 구획된 제1 전극(340), 이들 제1 전극(340) 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370) 및 각각의 제1 전극(340) 및 제2 전극(370) 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들(351, 352, 353, 354)을 포함할 수 있다.
도 13에서는 위에서 설명한 하나의 개별 픽셀을 이루는 네 개의 서브 픽셀을 도시하고 있다. 즉, 양전극(340) 위에는 각각 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(354) 및 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 제4 서브 픽셀(353)이 위치할 수 있다.
여기서, 제1 색상은 적색(R)일 수 있고, 제2 색상은 녹색(G)일 수 있고, 제3 색상은 청색(Bi)일 수 있고, 그리고 제4 색상은 백색(W)일 수 있다.
이때, 청색 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(354), 즉, 청색 LED 상에는 퀀텀 탓(356)이 위치할 수 있다. 이러한 퀀텀 닷(356)은 광의 파장의 균일성(uniformity)을 위한 것일 수 있다. 또한, 컬러 보정을 위하여 청색 LED(354)와 청색 퀀텀 닷(Quantum Dot; 356)이 함께 이용될 수 있다.
이러한 청색 광을 발광하는 퀀텀 닷(356)은 청색 LED(354)가 구비된 위치의 제2 전극(370) 상에 위치할 수 있다. 이와 같은 퀀텀 닷(356)은 LED(354)가 유기 발광 소자 디스플레이에 이용될 경우에 청색 LED의 색감이 OLED와 동일해질 수 있도록 보정할 수 있다.
그 외에 설명되지 않은 부분은 도 12를 참조하여 설명한 사항과 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14를 참조하면, AM(active matrix) 구조의 디스플레이 장치(300)를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 AM 구조에 한정되지 않으며, PM(passive matrix) 구조의 디스플레이 장치로도 구현될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제3 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(300)는, 복수의 구획된 제1 전극(340), 이들 제1 전극(340) 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370) 및 각각의 제1 전극(340) 및 제2 전극(370) 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들(351, 352, 353, 357)을 포함할 수 있다.
도 14에서는 위에서 설명한 하나의 개별 픽셀을 이루는 네 개의 서브 픽셀을 도시하고 있다. 즉, 양전극(340) 위에는 각각 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(357) 및 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 제4 서브 픽셀(353)이 위치할 수 있다.
여기서, 제1 색상은 적색(R)일 수 있고, 제2 색상은 녹색(G)일 수 있고, 제3 색상은 청색(Bi)일 수 있고, 그리고 제4 색상은 백색(W)일 수 있다.
이때, 청색 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(357)은 청색 수평형 LED가 플립칩 본딩되어 구성될 수 있다.
측, 수평형 LED의 위치가 역전되어 두 전극이 하측에 위치하는 상태로 구비되어, LED 중 하나의 전극은 양전극(343)에 연결되고 나머지 하나의 전극은 별도의 음전극(342)에 연결되어 다른 경로를 통하여 제2 전극(370)과 연결될 수 있다.
이때, 도 14에서 도시하는 바와 같이, 제3 서브 픽셀(357)을 이루는 무기 발광 소자(LED)는 나머지 서브 픽셀(351, 352, 353)을 이루는 유기 발광 소자(OLED)보다 두께가 두꺼울 수 있다. 따라서, 제1 평탄화층(320) 상에는 이러한 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층(360)이 구비될 수 있다.
그러나, 이러한 수평형 LED(357)의 두께는 수직형 LED(354)보다는 상대적으로 얇을 수 있다. 따라서, 하나의 높이 보상층(360)으로 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이를 보상하는 것이 유리할 수 있다.
한편, 이러한 수평형 LED(357)의 상측이 제2 전극(370)과 연결될 필요가 없으므로, 제2 전극(370) 중 수평형 LED(357)가 위치하는 부분에서는 개구되는 개구부(371)가 구비될 수 있다.
따라서, 이러한 경우에, 높이 보상층(360)을 수평형 LED(357) 두께만큼 형성할 필요가 없고, 높이 보상층(360)의 높이는 더 낮아질 수 있다.
그 외에 설명되지 않은 부분은 도 12를 참조하여 설명한 사항과 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 15를 참조하면, AM(active matrix) 구조의 디스플레이 장치(300)를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 AM 구조에 한정되지 않으며, PM(passive matrix) 구조의 디스플레이 장치로도 구현될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(300)는, 복수의 구획된 제1 전극(340), 이들 제1 전극(340) 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370) 및 각각의 제1 전극(340) 및 제2 전극(370) 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들(351, 352, 353, 358)을 포함할 수 있다.
도 15에서는 위에서 설명한 하나의 개별 픽셀을 이루는 네 개의 서브 픽셀을 도시하고 있다. 즉, 양전극(340) 위에는 각각 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(358) 및 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 제4 서브 픽셀(353)이 위치할 수 있다.
여기서, 제1 색상은 적색(R)일 수 있고, 제2 색상은 녹색(G)일 수 있고, 제3 색상은 청색(Bi)일 수 있고, 그리고 제4 색상은 백색(W)일 수 있다.
이때, 청색 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(358)은 청색 수평형 LED가 그대로 본딩되어 구성될 수 있다.
측, 수평형 LED의 위치가 그대로 양전극(340)의 일측에 위치하는 상태로 구비되어, LED 중 하나의 전극(358a)은 양전극(343)에 연결되고 나머지 하나의 전극(358b)은 별도의 음전극(342)에 연결되어 다른 경로를 통하여 제2 전극(370)과 연결될 수 있다.
이와 같이, 수평형 LED(358)를 그대로 본딩하는 경우에, LED(358)의 두 전극(358a, 358b)을 전기적으로 분리하기 위한 절연 구조(363, 364, 365)가 더 구비될 수 있다.
이때, 도 15에서 도시하는 바와 같이, 제3 서브 픽셀(358)을 이루는 무기 발광 소자(LED)는 나머지 서브 픽셀(351, 352, 353)을 이루는 유기 발광 소자(OLED)보다 두께가 두꺼울 수 있다. 따라서, 제1 평탄화층(320) 상에는 이러한 무기 발광 소자(LED)와 유기 발광 소자(OLED) 사이의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층(360)이 구비될 수 있다.
그 외에 설명되지 않은 부분은 도 12를 참조하여 설명한 사항과 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단위 화소(픽셀)는 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제1 서브 픽셀(R), 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제2 서브 픽셀(G), 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자(LED)를 포함하는 제3 서브 픽셀(Bi) 및 이러한 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제4 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀(Bo)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제3 색상을 발광하는 픽셀은 두 픽셀일 수 있으며, 이 두 픽셀은 제3 색상의 광을 안정되게 발광할 수 있도록 서로 상보할 수 있다.
이러한 서브 픽셀들은 각각 복수의 구획된 제1 전극(340; 도 17 참조) 및 이들 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370; 도 17 참조) 사이에 전기적으로 연결되어 구성될 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
구체적인 예를 들면, 본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단위 화소(픽셀)는 적색(R), 녹색(G), 청색(Bi, Bo) 및 백색(W) 서브 픽셀로 구성될 수 있다. 도 16에서, 단위 픽셀은 수평 방향으로 배치된 다섯 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있고, 두 열에 배치된 다섯 개의 서브 픽셀을 포함할 수도 있다.
이때, 적색(R), 녹색(G), 청색(Bo) 및 백색(W) 서브 픽셀은 유기 발광 다이오드(OLED)로 이루어질 수 있고, 다른 청색(Bi) 화소는 무기 발광 소자(무기 발광 다이오드; LED), 즉, 질화물 계열 반도체(예를 들어, GaN)를 이용하여 이루어질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 청색 OLED(Blue 유기 발광층)의 경우에 시간에 따라서 더 큰 열화 특성을 보이므로, 청색 OLED는 무기 발광 소자(LED)를 이용하여 보완함으로써 단위 픽셀을 구성할 수 있는 것이다.
이때, 도시하는 바와 같이, 제3 서브 픽셀(Bi) 및 제4 서브 픽셀(W)의 크기는 제1 서브 픽셀(R) 또는 제2 서브 픽셀(G)보다 작을 수 있다. 예를 들면, 이때, 제3 서브 픽셀(Bi) 및 제4 서브 픽셀(W)의 크기는 제1 서브 픽셀(R) 또는 제2 서브 픽셀(G)의 절반일 수 있다.
이는 LED의 크기가 OLED보다 작을 수 있기 때문이다. 따라서, 제4 서브 픽셀(W)은 이러한 LED로 구현되는 제3 서브 픽셀(Bi)의 일측에 위치할 수 있다.
도 17은 도 16의 C - C선 단면도로서, 본 발명의 제5 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 나타내고 있다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단위 화소(픽셀)는 제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제1 서브 픽셀(351), 제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 제2 서브 픽셀(352), 제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자(LED)를 포함하는 제3 서브 픽셀(354) 및 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀(356)을 포함할 수 있다.
도 16을 참조하여 설명한 바와 같이, 제5 서브 픽셀(356)은 제2 서브 픽셀(352)과 제3 서브 픽셀(354) 사이에 위치할 수 있다.
이때, 도 16에서, 제4 서브 픽셀의 위치는 도시되지 않는다. 이러한 단면도에서 제4 서브 픽셀의 위치는 제3 서브 픽셀(354)과 겹치게 되어 보이지 않을 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 무기 발광 소자(LED)를 포함하는 제3 서브 픽셀(354) 및 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀(356)은 제3 색상의 광(청색 광)을 안정되게 발광할 수 있도록 서로 상보할 수 있다.
이러한 서브 픽셀들은 각각 복수의 구획된 제1 전극(340) 및 이들 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극(370) 사이에 전기적으로 연결되어 구성될 수 있다.
그 외에 설명되지 않은 부분은 도 12를 참조하여 설명한 사항과 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 18 내지 도 20은 전도성 접착층으로 색상을 구현하여 디스플레이 색상 특성을 구현하는 예를 나타내는 도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 무기 발광 소자(LED; 354)의 적어도 일측면에는 전도성 접착층(355)이 위치할 수 있다. 즉, LED(354)는 전도성 접착층(355)으로 양전극(340)에 전기적으로 연결되면서 부착될 수 있다.
이때, 전도성 접착층(355)은 특정 색상을 땔 수 있다.
도 18을 참조하면, 전도성 접착층(355)은 제1 색상 내지 제3 색상 중 어느 하나의 색상의 염료를 포함할 수 있다. 즉, 적색, 녹색 및 청색 색상 중 어느 하나의 색상을 가지는 염료를 포함할 수 있다.
이러한 염료를 포함하는 전도성 접착층(355)은 디스플레이의 특정 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이의 구현에 있어서 특정 색상 성분이 필요할 경우에, 전도성 접착층(355)이 이러한 색상의 염료를 포함하도록 구현할 수 있다.
또한, 도 19와 같이, 전도성 접착층(355)은 백색이거나 백색 염료를 포함할 수 있다. 이러한 백색의 전도성 접착층(355)은 광 간섭을 차폐할 수 있다. 또한, 이러한 백색의 전도성 접착층(355)을 이용하여 디스플레이의 휘도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 20과 같이, 전도성 접착층(355)은 흑색이거나 흑색 염료를 포함할 수 있다. 이러한 흑색의 전도성 접착층(355)은 광 간섭을 차폐할 수 있다. 또한, 이러한 흑색의 전도성 접착층(355)은 명암비(Contrast)를 향상시킬 수 있다.
도 21 내지 도 28은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
이하, 도 21 내지 도 28을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 단계적으로 설명한다.
먼저, 도 21을 참조하면, 기판(400) 상에 다수의 LED(354)를 제조할 수 있다. 이때, 기판(400)은 사파이어 기판일 수 있고, LED(354)는 질화갈륨(GaN) 계열의 청색 LED일 수 있다. 이러한 LED(354)를 형성하는 구체적인 과정은 생략한다.
이후, 이러한 다수의 LED(354) 중에서 디스플레이 장치에 부착(전사)을 원하는 대상 LED(354) 상에 위에서 설명한 전도성 접착층(355)을 형성한다.
다음에, 도 22를 참조하면, 준비된 박막 트랜지스터 기판(310) 상에 위에서 형성한 기판(400) 상에 제조된 LED(354)를 위치시킨다. 이때, 청색 화소가 위치할 양전극(340) 상에 전도성 접착층(355)이 형성된 LED(354)를 위치시킨다.
이후, 기판(400)을 박막 트랜지스터 기판(310) 상으로 압력을 가하면 전도성 접착층(355) 내의 도전볼이 LED(354)와 양전극(340)을 전기적으로 연결하게 된다.
또한, 열 또는 빛을 가하면 전도성 접착층(355)이 경화되면서 LED(354)가 양전극(340) 상에서 견고하게 부착될 수 있다.
이후, 해당 LED(354)에 레이저(410)를 가하여 기판(400)을 분리하면, 도 23과 같은 상태가 될 수 있다.
도 24를 참조하면, 나머지 양전극(340) 상에 OLED 픽셀을 형성한다. 즉, 적색 OLED(351), 녹색 OLED(352) 및 백색 OLED(353) 층들을 형성한다.
이후, 도 25를 참조하면, 이러한 OLED 픽셀들(351, 352, 353)을 덮는 높이로 일차적으로 제1 높이 보상층(361)을 형성한다. 즉, 제1 높이 보상층(361)의 높이는 적어도 OLED 픽셀들(351, 352, 353)을 덮는 높이일 수 있다.
다음, 도 26을 참조하면, LED(354)를 덮는 높이로 제2 높이 보상층(362)을 형성한다. 즉, 제2 높이 보상층(362)의 높이는 적어도 LED 픽셀(354)을 덮는 높이일 수 있다.
이후, 도 27을 참조하면, 이러한 OLED 픽셀들(351, 352, 353)과 LED 픽셀(354)들을 공통적으로 전기적으로 연결하는 제2 전극(370)을 형성한다.
이와 같이, 높이 보상층(360)이 제1 높이 보상층(361) 및 제2 높이 보상층(362)을 포함하여 단계적으로 형성되는 경우, 제2 전극(370)에 끊김과 같은 손상 없이 안정적으로 제2 전극(370)을 형성할 수 있다.
다음, 도 28을 참조하면, 안정적으로 형성된 제2 전극(370) 상에 제2 평탄화층(380)을 형성한다.
이후, 이러한 제2 평탄화층(380) 상에 편광층(390)이 형성될 수 있다. 그러면 위에서 설명한 도 12와 같은 구조를 가지는 디스플레이 장치가 제조될 수 있는 것이다.
이와 같은 유기 발광 소자와 무기 발광 소자를 조합하여 배열하는 하이브리드 발광 어레이 구조를 제공할 수 있다.
이러한 하이브리드 발광 어레이 구조를 가지는 디스플레이 장치는 유기 발광 소자의 장점을 유지하면서 신뢰성을 획기적 개선할 수 있다.
이와 같이, OLED를 이용하는 디스플레이 장치의 큰 문제점 중의 하나를 극복할 수 있고, 이에 따라 제품성 및 품질 등을 크게 향상시킬 수 있다.
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.
본 발명은 마이크로미터(㎛) 단위 크기의 반도체 발광 소자를 이용하는 발광 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    복수의 구획된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극; 및
    상기 각각의 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들을 포함하고,
    상기 서브 픽셀들은,
    제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제1 서브 픽셀;
    제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제2 서브 픽셀;
    제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자를 포함하는 제3 서브 픽셀; 및
    상기 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함하는 제4 서브 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기 발광 소자의 적어도 일측면에는 전도성 접착층이 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전도성 접착층은 백색 또는 흑색인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전도성 접착층은 상기 제1 색상 내지 제3 색상 중 어느 하나의 색상의 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3 색상은 청색인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3 서브 픽셀 및 상기 제4 서브 픽셀 중 적어도 어느 하나의 크기는 상기 제1 서브 픽셀 또는 상기 제2 서브 픽셀보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유기 발광 소자와 상기 무기 발광 소자의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    복수의 구획된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 위치하는 공통의 제2 전극;
    상기 각각의 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전기적으로 연결되어 개별 픽셀을 구성하는 다수의 서브 픽셀들, 상기 서브 픽셀들은,
    제1 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제1 서브 픽셀,
    제2 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제2 서브 픽셀, 및
    제3 색상의 광을 방출하고 무기 발광 소자를 포함하는 제3 서브 픽셀을 포함하고; 및
    상기 유기 발광 소자와 상기 무기 발광 소자의 높이 차이를 보상하기 위한 높이 보상층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 색상의 광 내지 제3 색상의 광이 혼합된 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함하는 제4 서브 픽셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제3 색상의 광을 방출하고 유기 발광 소자를 포함하는 제5 서브 픽셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 무기 발광 소자의 적어도 일측면에는 전도성 접착층이 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전도성 접착층은 백색 또는 흑색인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제3 색상은 청색인 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제3 서브 픽셀 및 상기 제4 서브 픽셀 중 적어도 어느 하나의 크기는 상기 제1 서브 픽셀 또는 상기 제2 서브 픽셀보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
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