WO2022102796A1 - 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2022102796A1
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wiring
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display device
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위경태
이병준
최환준
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엘지전자 주식회사
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    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body

Definitions

  • the present invention relates to a display device and a method for manufacturing the same.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • a light emitting diode (Light Emitting Diode: LED) is a well-known semiconductor light emitting device that converts electric current into light. It has been used as a light source for display images of electronic devices including communication devices. Accordingly, a method for solving the above problems by implementing a flexible display using the semiconductor light emitting device can be proposed.
  • the semiconductor light emitting device is transferred onto the substrate in various ways.
  • the number of transfers increases in order to electrically couple the semiconductor light emitting device and the wiring electrode, causing problems such as a decrease in production yield and an increase in production cost.
  • One object of the present invention is to provide a display device capable of reducing the number of transfers for electrically connecting a light emitting element and a wiring electrode, thereby improving production yield and lowering production cost, and a method of manufacturing the same.
  • a display device includes a wiring board; at least some of the wiring electrodes are positioned on the wiring board; light emitting elements electrically connected to a corresponding one of the wiring electrodes, respectively; and adhesive patterns having adhesive properties for bonding the wire electrodes and the light emitting devices and a transfer property required for transferring the light emitting devices to the wire electrodes, wherein the adhesive patterns are each of the wire electrodes and at least one coupling pair comprising a wiring electrode and a light emitting device that are electrically connected among the light emitting devices, and may be formed to be spaced apart from each other.
  • Each of the adhesive patterns may correspond to the same number of bonding pairs among the bonding pairs.
  • the first sub-patterns of the adhesive patterns may each correspond to the first number of bonding pairs of the bonding pairs, and the second sub-patterns may respectively correspond to the second number of bonding pairs of the bonding pairs.
  • the adhesive patterns may be formed to integrally surround a bonding pair including each.
  • Each of the adhesive patterns may be formed of a semi-solid phase-changeable non-conductive paste (NCP).
  • NCP semi-solid phase-changeable non-conductive paste
  • the non-conductive paste may include a UV (UltraViolet) B-Stage composition and a thermosetting composition.
  • the content of the UV B-Stage composition in the non-conductive paste may be 20 to 50%.
  • the viscosity of the non-conductive paste may be 10,000 to 100,000 cps.
  • the non-conductive paste may include at least one of acrylate and epoxy acrylate.
  • a curvature of the adhesive pattern corresponding to the bonding pairs constituting one pixel among the bonding pairs may be constant.
  • Each of the wiring electrodes includes first and second wiring electrodes electrically connected to a corresponding one of the first and second element electrodes of the light emitting elements, and the first wiring electrodes and second wiring electrodes may all be formed on one surface of the wiring board.
  • the wiring electrodes include first and second wiring electrodes electrically connected to a corresponding one of the first and second element electrodes of the light emitting elements, respectively, and the first wiring electrodes include It may be formed on one surface of the wiring substrate, and the second wiring electrodes may be formed to face the first wiring electrodes with the light emitting devices interposed therebetween.
  • Each of the light emitting devices may include a micro LED.
  • a method of manufacturing a display device includes: growing light emitting devices on a growth substrate; forming at least some wiring electrodes on a wiring board; patterning adhesive patterns spaced apart from each other, having adhesive properties for bonding the wire electrodes and the light emitting devices and a transfer property required for transferring the light emitting devices to the wire electrodes; and transferring the light emitting devices to the wiring electrodes so that bonding pairs including the wiring electrodes and corresponding wiring electrodes and light emitting devices among the light emitting devices are adhered to each other through the adhesive patterns.
  • the patterning of the adhesive patterns may include dispensing, pattern printing, or inkjet printing of an adhesive material on the wiring board to pattern the adhesive patterns.
  • the patterning of the adhesive patterns may include: patterning the adhesive patterns to correspond to the same number of bonding pairs among the bonding pairs; and patterning each of the first sub-patterns of the adhesive patterns to correspond to the first number of bonding pairs among the bonding pairs, and the second sub-patterns to respectively correspond to the second number of bonding pairs among the bonding pairs; may include at least one of
  • phase changing the adhesive patterns to a semi-solid state may further include there is.
  • the phase-changing of the adhesive patterns to a semi-solid state may include a UV semi-curing process (UV B-stage).
  • the method may further include: after performing the phase-changing of the adhesive patterns to a semi-solid state, performing Laser Lift Off (LLO) on the growth substrate.
  • LLO Laser Lift Off
  • the display device and the method for manufacturing the same in electrically connecting the electrode and the wiring electrode of the light emitting device, the light emitting device is mounted on a wafer (growth substrate) using an adhesive pattern having both adhesive properties and transfer properties. ) directly to the wiring board, it is possible to achieve simplification of the process according to the reduction of the number of transfers, reduction of cost, and securing of mass productivity.
  • the process of transferring the light emitting device from the wafer to the temporary substrate is omitted, thereby preventing the problem of position movement of the light emitting device that may be caused during the transfer process, thereby increasing the yield can be improved
  • the adhesive pattern sufficiently surrounds the light emitting device, thereby reducing the impact applied to the light emitting device when separating the light emitting device from the wafer.
  • the adhesive pattern for one or more light emitting devices is provided separately from the adhesive pattern of other light emitting devices, so that the flow space of the adhesive is sufficiently secured. Characteristics may be uniformly maintained even for an area process. For example, the consistency (planarization) of the gap filling characteristics and the bonding thickness may be satisfied.
  • a separate bonding process is performed on the light emitting devices of each color by separately transferring and simultaneously performing the bonding process for the light emitting devices of different colors In this case, it is possible to prevent the problem of lighting failure due to interference and collision, which is affected by the light emitting device bonded first and the bonding process performed later.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating 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
  • FIGS. 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 views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 6 ;
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 7 .
  • 9 and 10 are views each showing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing an embodiment of the manufacturing method of FIG. 11 .
  • 13 to 15 are views each showing an adhesive pattern according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a method of manufacturing a display device according to a comparative example of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A is a diagram conceptually showing the shape of the adhesive pattern after the bonding step according to an embodiment of the present invention is completed
  • FIG. 18B is a diagram conceptually showing the shape of the adhesive pattern after the bonding step according to the comparative example for the present invention is completed. It is a drawing.
  • the display device described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC Ultra Book
  • digital TV desktop computer
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by the control unit of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes a display that can be bent, bent, twisted, folded, or rolled by an external force.
  • the flexible display may be a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • the information displayed in the second state may be visual information output on the curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling the emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means a minimum unit for realizing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed to have a small size, so that 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
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • the display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified as the 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 a plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has insulating properties and is flexible.
  • the substrate 110 may be made of either a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring substrate on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be located on the substrate 110 .
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is positioned, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160 .
  • a state in which the insulating layer 160 is laminated 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, Polyimide), PET, PEN, etc., and is integrally formed 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 , is located on the insulating layer 160 , and is disposed to correspond to the position of the first electrode 120 .
  • the auxiliary electrode 170 may have a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating the insulating layer 160 .
  • the electrode hole 171 may be formed by filling the via hole with a conductive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160 , but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130 , or the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160 .
  • 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 material having conductivity and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130 .
  • the conductive adhesive layer 130 has flexibility, 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.
  • the conductive adhesive layer 130 may be configured as a layer that allows electrical interconnection in the Z direction passing through the thickness, but has electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Accordingly, 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 has conductivity by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods are also possible in order for the anisotropic conductive film to have partial conductivity. In this method, for example, only one of the heat and pressure may be applied or UV curing may be performed.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the conductive balls.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which a core of a conductive material is covered with a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material. . At this time, 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 as a whole to the anisotropic conductive film, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by a height difference of a counterpart adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which an insulating core contains a plurality of particles coated with a conductive material.
  • the conductive material is deformed (compressed) in the portion to which heat and pressure are applied, so that it has 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 to have 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 the insulating base member.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the insulating base member is formed of a material having an adhesive property, and the conductive balls are intensively disposed on the bottom portion of the insulating base member, and when heat and pressure are applied from the base member, it is deformed together with the conductive balls. Accordingly, it has conductivity in the vertical direction.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or is composed of a plurality of layers and conductive balls are arranged on one layer (double- ACF) are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which a conductive ball is mixed with an insulating and adhesive base material. Also, a solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nano particles.
  • 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 in which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip-chip form by applying heat and pressure. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140 .
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , an active layer ( It includes an n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 , and an n-type electrode 152 spaced apart from the p-type electrode 156 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130
  • the n-type electrode 152 may be electrically connected to the second electrode 140 .
  • 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 left and right semiconductor light emitting devices with respect to the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is press-fitted into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, through which the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 are pressed. Only a portion and a portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 have conductivity, and there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device in the remaining portion, so that the semiconductor light emitting device does not have conductivity.
  • the conductive adhesive layer 130 not only interconnects 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
  • the phosphor layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120 .
  • the semiconductor light emitting devices may be arranged in, for example, several columns, and the semiconductor light emitting devices in each column may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices are connected in a flip-chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • barrier ribs 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130 .
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the barrier rib.
  • the barrier rib 190 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided as the barrier rib 190 .
  • the barrier rib 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When the barrier rib of the white insulator is used, it is possible to increase reflectivity, and when the barrier rib of the black insulator is used, it is possible to have reflective properties and increase the contrast.
  • 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 an individual pixel.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 at a position forming a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 151 may be used alone in the portion constituting the 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 in the first electrode 120 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 140 , thereby realizing a unit pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) are combined to implement unit pixels of red (R), green (G), and blue (B). there is.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor layers to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of light and dark.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each of the semiconductor light emitting devices 150 mainly uses gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a variety of light including blue light. It can be implemented as a device.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device 150 may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, and B are alternately arranged, and unit pixels of red, green, and blue colors by the red, green and blue semiconductor light emitting devices The pixels form one pixel, through which a full-color display can be realized.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each 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 to form a unit pixel.
  • 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 can be used in the entire region not only for visible light but also for ultraviolet (UV) light, and can be extended in the form of a semiconductor light emitting device in which ultraviolet (UV) can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • a square semiconductor light emitting device 150 having a side length of 10 ⁇ m is used as a unit pixel, sufficient brightness to form a display device appears. Accordingly, for example, when the unit pixel is a rectangular pixel having one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, the distance between the semiconductor light emitting devices is relatively large. Accordingly, in this case, it is possible to implement a flexible display device having HD image quality.
  • the structure of the 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.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 6 to 9 .
  • FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 6
  • FIG. 8 is a conceptual view showing the vertical semiconductor light emitting device of FIG. am.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210 , a first electrode 220 , a conductive adhesive layer 230 , a second electrode 240 , and a plurality of semiconductor light emitting devices 250 .
  • the substrate 210 is a wiring substrate 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 insulating properties 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 long in one direction.
  • the first electrode 220 may serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is positioned.
  • the conductive adhesive layer 230 is an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, and a solution containing conductive particles. ), and so on.
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste an anisotropic conductive paste
  • solution containing conductive particles a solution containing conductive particles.
  • the semiconductor light emitting device 250 After the anisotropic conductive film is positioned on the substrate 210 in a state where the first electrode 220 is positioned, when the semiconductor light emitting device 250 is connected by applying heat and pressure, the semiconductor light emitting device 250 becomes the first It is electrically connected to the electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed on the first electrode 220 .
  • the electrical connection is created because, as described above, when heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, it partially has conductivity in the thickness direction. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion and a non-conductive portion in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection but also mechanical bonding 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 and constitutes individual pixels in the display device through this. 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 have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 disposed in a direction crossing the longitudinal direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 are positioned between the vertical semiconductor light emitting devices.
  • the 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 lower p-type electrode 256 may be electrically connected to the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230
  • the upper n-type electrode 252 may be a second electrode 240 to be described later.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage in that it is possible to reduce the chip size because 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 the 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 the blue semiconductor light emitting device 251 at a position forming a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 251 may be used alone in the portion constituting the 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 as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, other structures for realizing blue, red, and green may be 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 columns, and the second electrode 240 may be positioned between the columns 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 long 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 to each other by a connection electrode protruding from the second electrode 240 .
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or 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) 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.
  • the present invention has the advantage of not using a transparent electrode such as ITO by locating the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250 . Therefore, it is possible to improve light extraction efficiency by using a conductive material having good adhesion to the n-type semiconductor layer as a horizontal electrode without being limited by the selection of a transparent material.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • a barrier rib 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 . That is, a barrier rib 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels.
  • the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230 . For example, by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 290 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided.
  • the barrier rib 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • individual unit pixels can be configured with a small size by using the semiconductor light emitting device 250 , and the distance between the semiconductor light emitting devices 250 is relatively large enough to connect the second electrode 240 to the semiconductor light emitting device 250 . ), and there is an effect of realizing a flexible display device having HD picture quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor to improve contrast. That is, the black matrix 291 may improve contrast of light and dark.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size. Accordingly, a full-color display in which unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) constitute one pixel may be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • anisotropic conductive film (hereinafter, anisotropic conductive layer) is made of a mixture of conductive balls (hereinafter, conductive particles) and an insulating material.
  • anisotropic conductive layer is made of a mixture of conductive balls (hereinafter, conductive particles) and an insulating material.
  • the conductive particles are compressed between the semiconductor light emitting device and the wiring electrode to electrically connect the semiconductor light emitting device and the wiring electrode.
  • a certain level of pressure or more must be applied to the conductive particles.
  • a conductive adhesive layer is provided in the form of a film or a paste in order to electrically connect to a wiring electrode after transferring the semiconductor light emitting device of the display device according to an embodiment of the present invention.
  • a display device capable of achieving simplification of a process, reduction of cost, and securing of mass productivity by having a patterned adhesive pattern having both transfer properties and adhesive properties, and a manufacturing method thereof will be described.
  • 9 and 10 are views each showing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 100 includes a wiring board WSUB, wiring electrodes WELTs, light emitting devices LEDs, and adhesive patterns APAT. .
  • the wiring substrate WSUB may be the substrate 110 of FIG. 2 or the like described above or the substrate 210 of FIG. 6 .
  • the wiring board WSUB is a flexible substrate and may be implemented with insulating and flexible materials such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the wiring electrodes WELT are positioned on the wiring board WSUB. 9 and 10 illustrate that the wiring electrodes WELT are formed to protrude from the surface of the wiring board WSUB.
  • the wiring electrodes WELT may be formed by depositing a metal material on the surface of the wiring substrate WSUB and then etching the metal material. Alternatively, it may be formed by oxidizing a portion on a separate metal layer to form the wiring electrodes WELT, and then bonding the metal layer and the wiring substrate WSUB.
  • the present invention is not limited thereto, and the wiring electrodes WELT may be located inside the surface of the wiring board WSUB.
  • the wiring electrodes WELT may be formed by etching the surface of the wiring substrate WSUB and then filling the surface with a metal material and sintering it.
  • Each of the light emitting elements LEDs is electrically connected to a corresponding one of the wiring electrodes WELT.
  • the light emitting devices may be implemented as light emitting diodes (LEDs).
  • each of the light emitting devices (LEDs) may be implemented as a rectangular or square micro LED having a side length of 100 ⁇ m or less, or 80 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • 9 and 10 illustrate the light emitting device LED in a simplified manner, the light emitting device LED may have the same or similar structure to the semiconductor light emitting devices 150 and 250 described above.
  • the light emitting devices (LEDs) may be provided as the flip chip type semiconductor light emitting device 150 of FIG. 4 or the vertical semiconductor light emitting device 250 of FIG. 8 .
  • the light emitting devices LEDs When the light emitting devices LEDs are implemented in the structure of the flip chip type semiconductor light emitting device 150 of FIG. 4 , the light emitting devices LEDs include a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer.
  • the active layer formed therebetween may include a p-type electrode and an n-type electrode formed on the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, respectively, and spaced apart from each other in a horizontal direction.
  • the light emitting devices (LEDs) are implemented in the structure of the vertical semiconductor light emitting device 250 of FIG.
  • the light emitting devices are interposed between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer.
  • the p-type electrode and the n-type electrode of the light emitting element LED will be described as a first element electrode and a second element electrode, respectively.
  • the wire electrodes WELT may include first wire electrodes and second wire electrodes electrically connected to a corresponding one of the first and second device electrodes of the light emitting devices LED, respectively.
  • the wiring electrodes WELT may be located on the wiring board WSUB. That is, both the first wiring electrodes and the second wiring electrodes may be formed on the wiring substrate WSUB.
  • the wiring electrodes WELT of FIGS. 9 and 10 are the first electrodes ( ) of FIG. 3A . 120 ), the second electrode 140 , and the auxiliary electrode 170 may be interpreted as being illustrated.
  • the present invention is not limited thereto.
  • first and second wiring electrodes corresponding to the first electrode 120 and the second electrode 140 of FIG. 3A have heights, respectively.
  • the auxiliary electrode 170 of FIG. 3A may not be separately included.
  • first wiring electrodes of the wiring electrodes WELT are formed on the wiring board WSUB, and the second wiring electrodes are formed with the light emitting devices LEDs interposed therebetween. 1 may be formed to face the wiring electrodes.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the light emitting devices (LEDs) have a vertical shape
  • the display device 100 is implemented in the structure shown in FIG. 6 , that is, the second electrode 240 is formed on the n-type electrode to form an n-type electrode.
  • the first and second wiring electrodes of the wiring electrodes WELT are all connected to the wiring board WSUB. ) can be formed.
  • the wiring electrodes WELT of FIGS. 9 and 10 may be interpreted as being illustrated as a concept including the first electrode 220 , the second electrode 240 and the connection electrode of FIG. 6 .
  • each pixel PX which is the smallest unit constituting an image, may include three unit pixels, that is, three light emitting devices LEDs.
  • the display apparatus 100 may set the number of light emitting elements (LEDs) included in each pixel PX differently if necessary.
  • Each of the light emitting devices (LEDs) may implement a corresponding color.
  • each of the light emitting devices LEDs may represent three primary colors of light: R (Red), G (Green), and B (Blue).
  • the display apparatus 100 may adopt various structures for realizing colors corresponding to the light emitting elements (LEDs).
  • LED 9 illustrates an example in which all three light emitting devices (LEDs) constituting one pixel PX are provided with LEDs of the same color (eg, blue LEDs).
  • LEDs of the same color eg, blue LEDs.
  • different colors eg, red and green
  • the phosphor layer eg, the phosphor layer 180 of FIG. 3B
  • LEDs may be implemented through the phosphor layer (eg, the phosphor layer 180 of FIG. 3B ) disposed on the outer surface of the blue light emitting devices (LEDs).
  • FIG. 10 shows an example in which each of the three light emitting devices (LEDs) constituting one pixel PX implements R, G, and B by itself.
  • the light emitting devices (LEDs) of FIG. 10 may implement R, G, and B by themselves by adding indium (In) and/or aluminum (Al) to gallium nitride (GaN).
  • the light emitting devices (LEDs) of FIG. 10 may implement R, G, and B by themselves by adjusting the particle size of quantum dots.
  • two of the three light emitting devices (LEDs) constituting one pixel are blue LEDs and the other is a green LED, so that a red phosphor is applied to one of the two blue LEDs.
  • the display apparatus 100 may implement pixels in the structure shown in FIG. 5B or 5C .
  • the light emitting devices LED emit light as electricity is applied through the wiring electrodes WELT.
  • a pair of light emitting devices (LEDs) and electrically connected wiring electrodes and light emitting devices among the light emitting devices (LEDs) is referred to as a coupling pair (BPAR).
  • the adhesive patterns APAT bond the wire electrodes WELT and the light emitting devices LED, respectively.
  • each of the adhesive patterns APAT includes at least one bonding pair BPAR, and is formed to be spaced apart from each other.
  • Each of the adhesive patterns APAT may include the same number of bonding pairs BPAR.
  • the adhesive patterns APAT1 and APAT2 each include three bonding pairs (BPARs), or as shown in FIG. 10, the adhesive patterns APATs each include one bonding pair (BPAR).
  • Adhesive patterns APAT according to an embodiment of the present invention have both adhesive properties and transfer properties. That is, in the adhesive patterns APAT according to the embodiment of the present invention, the broken light emitting device LED is transferred to the wiring electrode WELT, together with an adhesive property that allows the light emitting device LED and the wiring electrode WELT to be bonded to each other. It has a transfer characteristic that can prevent problems such as damage to the light emitting element (LED) from the impact caused by the laser when it is used.
  • LED light emitting element
  • the adhesive patterns APAT according to an embodiment of the present invention may be formed of a non-conductive paste (NCP).
  • NCP according to an embodiment of the present invention includes a thermosetting composition and a UV B-stage composition together.
  • the NCP according to an embodiment of the present invention includes a thermosetting composition such as a thermosetting reactive resin, a thermosetting curing agent, a thermosetting catalyst and an epoxy, and a UV B-stage composition such as acrylic acrylate and epoxy acrylate. (UV reactive resin or UV initiator).
  • the adhesive patterns (APAT) are the light emitting device (LED) and the wiring electrode (LED) in a semi-solid state by the UV B-stage composition when the light emitting device (LED) is transferred to the wiring electrode (WELT) WELT) is temporarily adhered, and even if the growth substrate GSUB is removed by LLO (Laser Lift Off), the impact resistance of the light emitting device LED is improved and its damage can be prevented.
  • LLO Laser Lift Off
  • the light emitting device is transferred directly from the growth substrate (GSUB) to the wiring substrate (WSUB) without the need to use a flexible temporary substrate such as polydimethylsiloxane (PDMS). There is no problem such as damage to the light emitting element (LED).
  • GSUB growth substrate
  • WSUB wiring substrate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the light emitting element LED when the light emitting element LED is transferred to the wiring electrode WELT through the semi-curing process for the adhesive pattern APAT according to the embodiment of the present invention, the light emitting element LED may be in a semi-solid state.
  • the semi-curing process may be a UV semi-curing process (UV B-stage).
  • the content of the total NCP of the UV B-stage composition absorbs the impact caused by the laser used when the light emitting device (LED) is separated from the growth substrate (GSUB) to prevent damage to the light emitting device (LED) and , may be determined in relation to the action of securing the adhesion and conductivity of the adhesive pattern (APAT) in the bonding process. That is, the content of the total NCP of the UV B-stage composition may vary depending on the degree of semi-solid phase (flowability) of the required adhesive pattern (APAT).
  • the fluidity of the adhesive pattern (APAT) is excessive, so that the laser shock cannot be sufficiently absorbed
  • the adhesive pattern (APAT) is Due to lack of fluidity, insufficient adhesion and poor pressing of conductive balls may occur during the bonding process.
  • the UV B-stage composition of NCP according to an embodiment of the present invention may constitute 20-50% of the total content.
  • the UV B-stage composition content is less than 20% or exceeds 50%, laser breakage may be caused or conductive ball pressure or adhesion failure may occur.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 UV composition content (%) 20 35 50 0 10 65 Thermosetting composition content (%) 80 65 50 100 90 35 Laser breakage characteristics undamaged undamaged undamaged damage damage undamaged challenge ball pressed Good Good Good Good Good error adhesion Good Good Good Good Good error
  • the NCP forming the adhesive patterns (APAT) is 10,000 in order to secure the molding properties for the bonding pair (BPAR) after printing and patterning for the patterning of the adhesive pattern (APAT). It can have a viscosity of ⁇ 100,000 cps.
  • the adhesive patterns (APAT) according to an embodiment of the present invention are phase-changed to a semi-solid phase through a semi-hardening process in the transfer step with respect to the liquid NCP, so that even when NCP is used alone, both adhesive properties and transfer properties are provided can do.
  • the process of transferring the light emitting element (LED) from the growth substrate (GSUB) to a temporary substrate such as PDMS is omitted, so that the light emitting element (LED) according to the decrease in the number of transfers It is possible to apply the positional precision on the growth substrate (GSUB) as it is by preventing the problem of movement of the
  • the adhesive patterns (APAT) according to the embodiment of the present invention can be formed using only the non-conductive NCP, unlike the anisotropic conductive layer used in the display device 100 of FIG. 2 and the like. there is.
  • conductive particles such as conductive balls are deposited on the growth substrate GSUB or the wiring substrate WSUB. can be located
  • the adhesive patterns APAT according to an embodiment of the present invention may be formed of a conductive paste including conductive balls.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment of the manufacturing method of FIG. 11 .
  • the step of growing the light emitting devices (LEDs) on the growth substrate (GSUB) (S1100) is to grow the epi material on the growth substrate (GSUB) made of sapphire (spire) or silicon (silicon) material to grow light emitting devices (LED) in the form of chips, respectively can be implemented
  • GSUB sapphire material growth substrate
  • GaN gallium nitride
  • LEDs can be grown using various sources at a high temperature of 550° C. or higher after a runtime of 6 to 8 hours.
  • the display device 100 is manufactured by making them correspond to the spacing and size used in the display device 100 , that is, the spacing or positions of the wiring electrodes WELT. Convenience can be increased.
  • the grown light emitting device LED may be the aforementioned flip chip micro LED or vertical micro LED.
  • Forming the wiring electrodes WELT on the wiring substrate WSUB may be performed through a process of etching after depositing a metal material on the surface of the wiring substrate WSUB as described above, but is limited thereto. it is not In order for the display apparatus 100 to be implemented in a flexible manner, the wiring board WSUB may include polyimide (PI) or the like.
  • PI polyimide
  • first and second wire electrodes among the wire electrodes WELT may be disposed in a direction perpendicular to each other.
  • the adhesive patterns APAT may be patterned on the growth substrate GSUB or patterned on the wiring substrate WSUB.
  • each of the adhesive patterns APAT may include at least one light emitting device LED.
  • each of the adhesive patterns APAT may include at least one wiring electrode WELT.
  • each of the adhesive patterns APAT may be patterned to correspond to the same number of bonding pairs BPARs among the bonding pairs BPARs.
  • the adhesive patterns (APAT) are all patterned to include three light emitting devices (LEDs) or one light emitting device. It may be patterned to include an element (LED).
  • each of the first sub-patterns SPAT1 among the adhesive patterns APAT includes two light emitting devices LEDs.
  • each of the second sub-patterns SPAT2 may be patterned to include two light emitting devices LED. 15 illustrates that two adjacent light emitting devices LED form the first sub-pattern SPAT1, but is not limited thereto.
  • the first sub-patterns SPAT1 may be patterned to include two light emitting devices LED spaced apart from each other.
  • the adhesive patterns APAT may be patterned to mold the light emitting device LED each included therein, that is, to surround it integrally and to be spaced apart from other adhesive patterns.
  • the adhesive patterns APAT are patterned on the light emitting device LED, even the wiring electrodes WELT that form the bonding pair BPAR through a subsequent transfer process can be molded, that is, included in one adhesive pattern APAT.
  • An amount of NCP into which one or more bonding pairs (BPARs) can be molded will be used for each adhesive pattern (APAT).
  • the adhesive patterns APAT may be patterned in various shapes.
  • the adhesive patterns APAT may vary in the number of bonding pairs BPARs included in the color realization structures of the light emitting devices LEDs.
  • the three light emitting devices (LEDs) constituting one pixel may all be composed of the same blue LED, or may implement R, G, and B by themselves.
  • the adhesive patterns APAT may be implemented in the embodiment of FIG. 13
  • the adhesive patterns APAT may be implemented in the embodiment of FIG. 14 .
  • the conditions required for separating the light emitting element (LED) from the growth substrate (GSUB of FIG. 12 ) during transfer are relaxed.
  • the impact applied to the light emitting device (LED) can be further mitigated.
  • the adhesive pattern APAT is formed on the growth substrate GSUB, respectively, but is not limited thereto.
  • the adhesive patterns APAT may be formed on the wiring board WSUB, and in this case, may be formed on the wiring electrode WELT in the same manner as in FIGS. 13 to 15 .
  • the adhesive patterns APAT may be patterned to be formed to be spaced apart from the other adhesive patterns while integrally surrounding the wiring electrodes WELT or the wiring electrodes WELT.
  • the adhesive patterns APAT are formed on the wiring board WSUB, for an embodiment in which two of the three light emitting devices (LEDs) constituting one pixel are implemented as blue LEDs and one is implemented as green LEDs,
  • the adhesive patterns APAT may be implemented in the embodiment of FIG. 15 .
  • the amount of NCP used for each adhesive pattern APAT is the same as in the case where the above-described adhesive pattern APAT is formed on the growth substrate GSUB.
  • the step of patterning the adhesive patterns APAT may be formed by dispensing, pattern printing, or inkjet printing of an adhesive material.
  • a non-conductive paste (NCP) may be used as the adhesive material.
  • NCP non-conductive paste
  • the specific configuration and properties of the NCP forming the adhesive pattern (APAT) are as described above.
  • the step of placing conductive particles on the wiring substrate WSUB or the growth substrate GSUB may be further included.
  • the adhesive patterns APAT are patterned on the growth substrate GSUB ( S1130a ) or on the wiring substrate WSUB ( S1130b ), the light emitting devices LED are transferred to the wiring electrodes WELT ( S1140 ).
  • the bonding pair BPAR of the light emitting devices LED and the wiring electrodes WELT may be formed by using the islanded adhesive patterns APAT having both adhesive properties and transfer properties through a single transfer step.
  • a semi-hardening process may be performed on the liquid NCP-type adhesive patterns (APAT) simultaneously with the transfer step or immediately after the transfer step is performed to change the phase to a semi-solid state.
  • the semi-curing process may be a UV semi-curing process (UV B-stage).
  • UV B-stage UV semi-curing process
  • the UV B-stage composition among the materials constituting the NCP reacts, so that the adhesive patterns (APAT) have a semi-solid state, and the corresponding light emitting device (LED) and wiring electrode (WELT) of the bonding pair (BPAR) ) is temporary adhesive.
  • 16 is a diagram illustrating a method of manufacturing a display device according to a comparative example of the present invention.
  • a method 1600 for manufacturing a display device according to a comparative example uses NCP that does not include a UV B-stage composition to express adhesive properties, or a UV semi-curing process (UV B-stage). ), after applying NCP (S1610), thermocompression bonding the light emitting element and the wiring electrode (S1620), and thermal curing (S1630), in removing the growth substrate through LLO, etc., Damage may be a problem.
  • the corresponding light emitting element LED and the wiring electrode WELT of the bonding pair BPAR may be temporarily bonded in a semi-cured state, thereby damaging the light emitting element. problems can be avoided.
  • 17 is a diagram illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the growth substrate (GSUB) may further include a step (S1150) of performing LLO (Laser Lift Off). That is, the growth substrate GSUB is irradiated with a laser (shaped by two bars inserted into the growth substrate GSUB) (S1152), and the growth substrate GSUB is separated (S1154). Through this, the light emitting devices LED are separated from the growth substrate GSUB and transferred to the wiring electrodes WELT.
  • LLO Laser Lift Off
  • the adhesive patterns APAT are provided in a semi-solid form when the light emitting device LED is separated from the growth substrate GSUB in this way, an impact applied to the light emitting device LED due to the laser can be alleviated. Also, due to the spaced space between the island-formed (molded) adhesive patterns APAT, a gap filling property or bonding property may be maintained as a sufficient flow space of the adhesive material is secured. Therefore, it is possible to improve the yield and performance even for a large-area process.
  • the bonding pairs (BPARs) are thermocompression-bonded (S1170).
  • the process proceeds with a bonding substrate (BSUB) temporarily provided for protecting the bonding pairs (BPARs) is mounted, and after the end of the thermocompression bonding process, the bonding substrate (BSUB) is removed will be
  • FIG. 18A is a diagram conceptually showing the shape of the adhesive pattern after the bonding step according to an embodiment of the present invention is completed
  • FIG. 18B is a diagram conceptually showing the shape of the adhesive pattern after the bonding step according to the comparative example for the present invention is completed. It is a drawing.
  • the transfer step for each pixel PX is completed ( S1160 ) and then the bonding pairs BPARs are thermocompression bonding.
  • the adhesive pattern APAT for the corresponding pixel PX may be formed in a shape having a constant curvature.
  • the adhesive pattern APAT for the pixel PX has a curvature. It may vary by location.
  • the adhesive pattern APAT after bonding is illustrated in an elliptical shape in FIGS. 18A and 18B , the present invention is not limited thereto.
  • the adhesive pattern APAT after bonding may be implemented in a rectangular shape.
  • the light emitting device LED representing one of R, G, and B constituting each pixel is transferred to the corresponding wiring electrode WELT and the coupling pair BPAR.
  • An example of forming a is not limited thereto.
  • the step ( S1140 ) of transferring to the wiring electrodes (WELT) is a method for configuring each pixel.
  • the light emitting devices LEDs may be transferred together to form coupling pairs BPARs for corresponding wiring electrodes WELTs.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment may be selectively combined so that various modifications may be made. may be

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Abstract

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 배선 기판; 적어도 일부는 상기 배선 기판에 위치하는 배선 전극들; 각각, 상기 배선 전극들 중 대응되는 배선 전극과 전기적으로 연결되는 발광 소자들; 및 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들을 접착시키는 접착 특성과 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들로의 전사에 요구되는 전사 특성을 갖는 접착제 패턴들;을 포함하고, 상기 접착제 패턴들은 각각, 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들 중 전기적으로 연결되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 적어도 하나 이상의 결합 쌍에 대해 형성되고, 서로 이격하여 형성될 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 이의 제조방법
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 다양한 방식으로 기판 상에 전사된다. 그런데, 반도체 발광 소자와 배선 전극을 전기적으로 결합시키기 위해 전사 횟수가 증가되어, 생산 수율이 감소하고 생산 비용이 증가하는 등의 문제가 야기되고 있다.
본 발명의 일 목적은 발광 소자와 배선 전극을 전기적으로 연결하기 위한 전사 횟수를 줄여 생산 수율을 향상시키고 생산 비용을 낮출 수 있는 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 배선 기판; 적어도 일부는 상기 배선 기판에 위치하는 배선 전극들; 각각, 상기 배선 전극들 중 대응되는 배선 전극과 전기적으로 연결되는 발광 소자들; 및 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들을 접착시키는 접착 특성과 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들로의 전사에 요구되는 전사 특성을 갖는 접착제 패턴들;을 포함하고, 상기 접착제 패턴들은 각각, 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들 중 전기적으로 연결되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 적어도 하나 이상의 결합 쌍에 대해 형성되고, 서로 이격하여 형성될 수 있다.
상기 접착제 패턴들은 각각, 상기 결합 쌍들 중 동일한 개수의 결합 쌍에 대응될 수 있다.
상기 접착제 패턴들 중 제1 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제1 개수의 결합 쌍에 대응되고, 제2 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제2 개수의 결합 쌍에 대응될 수 있다.
상기 접착제 패턴들은 각각 포함하는 결합 쌍을 일체로 에워싸도록 형성될 수 있다.
상기 접착제 패턴들은 각각 반고상으로 상 변화 가능한 비전도성 페이스트(Non-Conductive Paste, NCP)로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 페이스트는 UV(UltraViolet) B-Stage조성물과 열경화 조성물을 포함할 수 있다.
상기 비전도성 페이스트 중 UV B-Stage조성물의 함량은 20~50%일 수 있다.
상기 비전도성 페이스트의 점도는 10,000~100,000 cps일 수 있다.
상기 비전도성 페이스트는 아크리렐이트(acrylate) 및 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 결합 쌍들 중 하나의 화소를 구성하는 결합 쌍들에 대응되는 접착제 패턴의 곡률은 일정할 수 있다.
상기 배선 전극들은 각각 상기 발광 소자들의 제1 소자 전극들 및 제2 소자 전극들 중 대응되는 소자 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 포함하고, 상기 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 모두 상기 배선 기판의 일 면에 형성될 수 있다.
상기 배선 전극들은 각각 상기 발광 소자들의 제1 소자 전극들 및 제2 소자 전극들 중 대응되는 소자 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 포함하고, 상기 제1 배선 전극들은 상기 배선 기판의 일 면에 형성되고, 상기 제2 배선 전극들은 상기 발광 소자들을 사이에 두고 상기 제1 배선 전극들과 대향하여 형성될 수 있다.
상기 발광 소자들은 각각 마이크로 LED를 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 성장 기판에 발광 소자들을 성장시키는 단계; 배선 기판에 적어도 일부의 배선 전극들을 형성하는 단계; 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들을 접착시키는 접착 특성과 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들로의 전사에 요구되는 전사 특성을 갖고, 서로 이격하여 위치하는 접착제 패턴들을 패터닝(patterning)하는 단계; 및 상기 접착체 패턴들을 통해 각각 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들 중 대응되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 결합 쌍들이 접착되도록, 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계;를 포함한다.
상기 접착제 패턴들을 패터닝하는 단계는, 상기 배선 기판에 접착 물질을 디스펜싱(dispensing), 패턴 인쇄 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing)하여 패터닝하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 접착제 패턴들을 패터닝하는 단계는, 상기 접착제 패턴들이 각각, 상기 결합 쌍들 중 동일한 개수의 결합 쌍에 대응되도록 패터닝하는 단계; 및 상기 접착제 패턴들 중 제1 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제1 개수의 결합 쌍에 대응되고, 제2 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제2 개수의 결합 쌍에 대응되도록 패터닝하는 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계와 동시에 또는 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계를 수행한 직후, 상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계는, UV 반경화 공정(UV B-stage)을 포함할 수 있다.
상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계를 수행한 후, 상기 성장 기판에 대해 LLO(Laser Lift Off)를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계를 반복하여 반복하여 각 화소에 대한 전사를 완료하는 단계; 및 각 화소에 대한 전사를 완료하는 단계를 수행한 후, 각 화소의 발광 소자들에 대해 동시에 열 압착 본딩(bonding)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 발광 소자의 전극과 배선 전극을 전기적으로 연결함에 있어, 접착 특성 및 전사 특성을 모두 갖춘 접착제 패턴을 이용하여 발광 소자를 웨이퍼(성장 기판)로부터 배선기판에 직접 전사함으로써, 전사 횟수 감소에 따른 공정의 단순화, 비용의 절감 및 양산성 확보를 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 발광 소자를 웨이퍼로부터 임시 기판으로 전사하는 과정이 생략됨으로써, 해당 전사 과정에서 야기될 수 있는 발광 소자의 위치 이동 문제를 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 접착제 패턴이 발광 소자를 충분히 감싸게 되어, 웨이퍼로부터 발광 소자를 분리하는 때에 발광 소자에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 하나 또는 다수의 발광 소자에 대한 접착제 패턴이 다른 발광 소자의 접착제 패턴과 분리되어 구비됨으로써, 접착제의 유동 공간이 충분히 확보됨에 따라, 대면적 공정에 대해서도 특성이 균일하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 갭 필링(gap filling) 특성 및 본딩 두께의 일관성(평탄화)를 만족시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 서로 다른 색상을 나타내는 발광 소자에 대해 개별적으로 전사 후, 본딩 공정을 동시에 진행함으로써, 각 색상의 발광 소자에 대해 별도의 본딩 공정을 진행하는 경우 먼저 본딩된 발광 소자와 나중에 진행된 본딩 과정에 의해 영향을 받게 되는, 즉 간섭 및 충돌 현상에 의한 점등 불량 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 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 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 8는 도 7의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 11의 제조 방법의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 각각 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명에 대한 비교예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 18a은 본 발명의 실시예에 따른 본딩 단계가 완료된 후의 접착제 패턴의 형상을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 18b는 본 발명에 대한 비교예에 따른 본딩 단계가 완료된 후의 접착제 패턴의 형상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A 부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 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 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 구조는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 6은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 8은 도 7의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 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 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 8를 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 7을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 이방성 전도성 필름(ACF)이 활용된다. 이방성 전도성 필름(이하, 이방성 전도층)은 도전볼(이하, 전도성 입자)과 절연 물질의 혼합물로 이루어진다. 이방성 전도층이 도포된 배선 기판에 반도체 발광 소자가 형성된 기판을 열 압착하면, 전도성 입자에 의해 배선 전극과 반도체 발광 소자가 전기적으로 연결된다.
열 압착시 상기 전도성 입자는 반도체 발광 소자 및 배선 전극 사이에서 압착되어 반도체 발광 소자와 배선 전극을 전기적으로 연결한다. 반도체 발광 소자 및 배선 전극이 전기적으로 연결되기 위해서는 전도성 입자에 일정 수준 이상의 압력이 가해져야 한다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 반도체 발광 소자를 전사한 후 배선 전극과 전기적으로 연결하기 위해 전도성 접착층이 필름 형태 또는 페이스트 형태 등으로 구비되는 예를 살펴 보았다. 이하, 도 9 등을 참조하여, 전사 특성 및 접착 특성을 모두 갖는 패턴화된 접착제 패턴을 구비하여 공정의 단순화, 비용의 절감 및 양산성 확보를 이룰 수 있는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 배선 기판(WSUB), 배선 전극(WELT)들, 발광 소자(LED)들 및 접착제 패턴(APAT)들을 포함한다.
배선 기판(WSUB)은 전술된 도 2 등의 기판(110) 또는 도 6 등의 기판(210)일 수 있다. 즉. 배선 기판(WSUB)은 플렉서블 기판으로, 절연성 및 유연성을 구비한 PEN(Polyethylene Naphthalate) 또는 PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 재질로 구현될 수 있다.
배선 전극(WELT)들 중 적어도 일부는 배선 기판(WSUB)에 위치한다. 도 9 및 도 10은 배선 전극(WELT)들이 배선 기판(WSUB)의 표면에서 돌출되어 형성되는 것으로 도시하고 있다. 예를 들어, 배선 전극(WELT)들은 배선 기판(WSUB)의 표면에 금속 물질을 증착 후 식각하여 형성될 수 있다. 또는 별도의 금속 레이어 상에 일부 영역을 산화하여 배선 전극(WELT)들을 형성한 후 금속 레이어와 배선 기판(WSUB)을 접착함으로써 형성될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 배선 전극(WELT)들은 배선 기판(WSUB)의 표면에서 내부로 위치할 수도 있다. 예를 들어, 배선 기판(WSUB)의 표면을 식각 후 금속 물질을 채워 소결함으로써 배선 전극(WELT)들이 형성될 수 있다.
발광 소자(LED)들은 각각, 배선 전극(WELT)들 중 대응되는 배선 전극과 전기적으로 연결된다. 발광 소자(LED)들은 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 특히, 발광 소자(LED)들은 각각 한 변의 길이가 100㎛ 이하, 또는 80㎛ 이하, 또는 10㎛ 이하의 크기를 갖는 직사각형 또는 정사각형의 마이크로 LED로 구현될 수 있다. 도 9 및 도 10은 발광 소자(LED)를 단순화하여 도시하였으나, 발광 소자(LED)들은 전술된 반도체 발광 소자(150, 250)와 동일하거나 유사한 구조로 구비될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LED)들은 도 4의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자(150) 또는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자(250)로 구비될 수 있다.
발광 소자(LED)들이 도 4의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자(150)의 구조로 구현되는 경우, 발광 소자(LED)들은 p형 반도체층 및 n형 반도체층, p형 반도체층 및 n형 반도체층 사이에 형성되는 활성층, 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층에 형성되고 서로 수평방향으로 이격하여 배치되는 p형 전극 및 n형 전극을 포함할 수 있다. 발광 소자(LED)들이 도 8의 수직형 반도체 발광 소자(250)의 구조로 구현되는 경우, 발광 소자(LED)들은 p형 반도체층 및 n형 반도체층, p형 반도체층 및 n형 반도체층 사이에 형성되는 활성층, 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층에 형성되고 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 사이에 두고 서로 대향하여 형성되는 p형 전극 및 n형 전극을 포함할 수 있다. 이하에서는 발광 소자(LED)의 p형 전극 및 n형 전극을 각각 제1 소자 전극 및 제2 소자 전극으로 기술한다.
배선 전극(WELT)들은 각각 발광 소자(LED)들의 제1 소자 전극들 및 제2 소자 전극들 중 대응되는 소자 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 포함할 수 있다.
발광 소자(LED)들이 플립 칩 형태로 구현되는 경우, 배선 전극(WELT)들은 모두 배선 기판(WSUB)에 위치할 수 있다. 즉, 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 모두 배선 기판(WSUB)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LED)들이 플립 칩 형태를 갖고 디스플레이 장치(100)가 도 3a와 같은 구조로 구현되는 경우, 도 9 및 도 10의 배선 전극(WELT)들은 도 3a의 제1전극(120), 제2전극(140) 및 보조전극(170)을 포함하는 개념으로 도시되는 것으로 해석될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9 및 도 10의 배선 전극(WELT)들은 도 3a와 달리, 각각 도 3a의 제1전극(120) 및 제2전극(140)에 대응되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들이 높이를 달리하여 구비됨으로써, 도 3a의 보조전극(170)이 별도로 포함되지 않을 수도 있다.
발광 소자(LED)들이 수직형 형태로 구현되는 경우, 배선 전극(WELT)들 중 제1 배선 전극들은 배선 기판(WSUB)에 형성되고, 제2 배선 전극들은 발광 소자 (LED)들을 사이에 두고 제1 배선 전극들과 대향하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광 소자(LED)들이 수직형 형태를 가짐에도 디스플레이 장치(100)가 도 6과 같은 구조로 구현되는 경우, 즉 제2전극(240)이 n형 전극의 상부에 형성되어 n형 전극과 직접 연결되는 것이 아니고 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 n형 전극과 연결되는 경우, 배선 전극(WELT)들의 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 모두 배선 기판(WSUB)에 형성될 수 있다. 이때, 도 9 및 도 10의 배선 전극(WELT)들은 도 6의 제1전극(220), 제2전극(240) 및 연결 전극을 포함하는 개념으로 도시되는 것으로 해석될 수 있다.
계속해서 도 9 및 도 10을 참조하면, 이미지를 구성하는 최소 단위인 화소(PX)는 각각 3개의 단위 화소, 즉 3개의 발광 소자(LED)들을 포함할 수 있다. 다만, 디스플레이 장치(100)는 필요에 따라 각 화소(PX)에 포함되는 발광 소자(LED)들의 개수를 이와 달리 설정할 수도 있다. 발광 소자(LED)들은 각각 대응되는 컬러를 구현할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LED)들은 각각 빛의 3원색인 R(Red), G(Green), B(Blue)를 나타낼 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(LED)들이 대응되는 컬러를 구현하기 위한 다양한 구조를 채택할 수 있다.
도 9는 하나의 화소(PX)를 구성하는 3개의 발광 소자(LED)들이 모두 동일한 컬러의 LED(예를 들어, 청색 LED)로 구비되는 예를 도시한다. 이때, 청색 발광 소자(LED)들의 외면에 위치하는 형광체층(예를 들어, 도 3b의 형광체층(180))을 통해 다른 컬러(예를 들어, 적색 및 녹색)가 구현될 수 있다.
이와 달리, 도 10은 하나의 화소(PX)를 구성하는 3개의 발광 소자(LED)들 각각이 자체로 R, G, B를 구현하는 예를 도시한다. 예를 들어, 도 10의 발광 소자(LED)들은 질화 갈륨(GaN)에 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al) 등을 첨가하여 자체로 R, G, B를 구현할 수 있다. 또는, 도 10의 발광 소자(LED)들은 퀀텀닷의 입자 크기를 조절하여 자체로 R, G, B를 구현할 수 있다.
도 9 또는 도 10과 달리, 하나의 화소를 구성하는 3개의 발광 소자(LED)들 중 2개의 발광 소자는 청색 LED이고 다른 하나는 녹색 LED로 구현되어, 2개의 청색 LED 중 하나에 적색 형광체를 부가할 수도 있다. 그밖에, 디스플레이 장치(100)는 도 5b 또는 도 5c에 도시된 구조로 화소를 구현할 수도 있다.
발광 소자(LED)들은 배선 전극(WELT)들을 통해 전기가 인가됨에 따라 빛을 발산하게 된다. 이하에서는 발광 소자(LED)들 및 발광 소자(LED)들 중 전기적으로 연결되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 쌍을 결합 쌍(BPAR)이라 명명한다. 접착제 패턴(APAT)들은 각각 배선 전극(WELT)들 및 발광 소자(LED)들을 접착시킨다. 이때, 접착제 패턴(APAT)들은 각각, 결합 쌍(BPAR)을 적어도 하나 이상 포함하고, 또한 서로 이격하여 형성된다.
접착제 패턴(APAT)들은 각각, 결합 쌍(BPAR)을 동일한 개수로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 접착제 패턴들(APAT1, APAT2)은 각각 3개의 결합 쌍(BPAR)을 포함하거나, 도 10과 같이 접착제 패턴(APAT)들은 각각 1개의 결합 쌍(BPAR)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 접착 특성 및 전사 특성을 모두 구비한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 발광 소자(LED) 및 배선 전극(WELT)가 상호 접착되도록 하는 접착 특성과 함께, 파손 발광 소자(LED)가 배선 전극(WELT)으로 전사되는 때에 레이저에 의한 충격으로부터 발광 소자(LED)가 파손되는 등의 문제를 방지할 수 있는 전사 특성을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 비전도성 페이스트(Non-Conductive Paste, NCP)로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 NCP는 열경화 조성물과 UV B-stage 조성물을 함께 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 NCP는 열경화 반응성 레진, 열경화 경화제, 열경화 촉매 및 에폭시 등의 열경화 조성물과, 아크리렐이트, 에폭시 아크릴레이트 등의 UV B-stage 조성물(UV 반응성 레진 또는 UV 개시제)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 발광 소자(LED)가 배선 전극(WELT)으로 전사되는 때에 UV B-stage 조성물에 의해 반고상 상태로 발광 소자(LED)와 배선 전극(WELT)이 가접착되어, 성장 기판(GSUB)이 LLO(Laser Lift Off)에 의해 제거되더라고, 발광 소자(LED)의 내충격성을 향상시켜 그 파손이 방지될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(LED)를 PDMS(polydimethylsiloxane) 등과 유연한 임시 기판 등을 이용할 필요 없이, 성장 기판(GSUB)으로부터 배선 기판(WSUB)에 직접 전사하더라도 발광 소자(LED)의 파손 등의 문제가 야기되지 않는다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)에 대한 반경화 공정을 통해, 발광 소자(LED)가 배선 전극(WELT)으로 전사되는 때에 반고상 형태로 될 수 있다. 예를 들어, 반경화 공정은 UV 반경화 공정(UV B-stage)일 수 있다.
또한, UV B-stage 조성물의 전체 NCP 중의 함량은, 발광 소자(LED)가 성장 기판(GSUB)에서 분리되는 때에 사용되는 레이저에 의한 충격을 흡수하여 발광 소자(LED)의 파손을 방지하는 작용과, 본딩 공정에서 접착제 패턴(APAT)의 접착력 및 전도성을 확보하는 작용과의 관계에서 결정될 수 있다. 즉, UV B-stage 조성물의 전체 NCP 중의 함량은, 요구되는 접착제 패턴(APAT)의 반고상의 정도(유동성 정도)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, UV B-stage 조성물의 함량이 부족한 경우 접착제 패턴(APAT)의 유동성이 과다하여 레이저에 의한 충격을 충분히 흡수하지 못하고, UV B-stage 조성물의 함량이 과다한 경우 접착제 패턴(APAT)의 유동성이 부족하여 본딩 과정에서 접착력 부족 및 도전볼 눌림 불량 현상 등이 발생할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 NCP 중UV B-stage 조성물은 전체 함량의 20~50%를 구성할 수 있다. 다음의 표에서 확인되는 바와 같이, UV B-stage 조성물 함량이 20% 미만이거나 50%를 초과하는 경우, 레이저 파손이 야기되거나 도전볼 눌림 또는 접착 불량이 발생할 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
UV 조성물 함량(%) 20 35 50 0 10 65
열경화 조성물함량(%) 80 65 50 100 90 35
Laser 파손 특성 미파손 미파손 미파손 파손 파손 미파손
도전볼 눌림 양호 양호 양호 양호 양호 불량
접착력 양호 양호 양호 양호 양호 불량
이때, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들을 형성하는 NCP는 접착제 패턴(APAT)의 패터닝을 위한 인쇄 및 패터닝 후 결합 쌍(BPAR)에 대한 몰딩(molding) 특성을 확보하기 위해, 10,000~100,000cps의 점도를 가질 수 있다.
이렇듯, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 액상의 NCP에 대해 전사 단계에서 반경화 공정을 통해 반고상으로 상 변화됨으로써, NCP를 단독으로 사용하더라도, 접착 특성 및 전사 특성을 모두 구비할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(LED)를 성장 기판(GSUB)으로부터 PDMS 등의 임시 기판으로 전사하는 과정이 생략됨으로써, 전사 횟수 감소에 따른 발광 소자(LED)의 위치 이동 문제를 방지하여 성장 기판(GSUB) 상의 위치 정밀도를 그대로 적용할 수 있으며, 공정의 단순화, 비용의 절감 및 양산성 확보를 이룰 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 도 2 등의 디스플레이 장치(100)에서 사용된 이방성 전도층과는 달리, 전도성이 없는 NCP만을 단독으로 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들이 발광 소자(LED) 또는 배선 전극(WELT)에 패터닝되기 전에, 도전볼 등의 전도성 입자가 성장 기판(GSUB) 또는 배선 기판(WSUB)에 위치할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)들은 도전볼 등을 포함하여 전도성을 갖춘 페이스트로 형성될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에 적용될 수 있는 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 12는 도 11의 제조 방법의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법(1100)은 성장 기판(GSUB)에 발광 소자(LED)들을 성장시키는 단계(S1100), 배선 기판(WSUB)에 적어도 일부의 배선 전극(WELT)들을 형성하는 단계(S1120), 발광 소자(LED)들 및 배선 전극(WELT)들을 접착시키는 접착 특성 및 발광 소자(LED)들을 배선 전극(WELT)들에 전사시키는데 요구되는 전사 특성을 구비하고, 서로 이격하여 위치하는 접착제 패턴(APAT)들을 패터닝하는 단계(S1130) 및 접착제 패턴(APAT)들을 통해 각각 배선 전극(WELT)들 및 발광 소자(LED)들 중 대응되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 결합 쌍(BPAR)들이 접착되도록, 발광 소자(LED)들을 배선 전극(WELT)들에 전사하는 단계(S1140)를 포함한다.
성장 기판(GSUB)에 발광 소자(LED)들을 성장시키는 단계(S1100)는 사파이어(spire) 또는 실리콘(silicon) 소재의 성장 기판(GSUB)에 에피 소재를 성장시켜 각각 칩 형태의 발광 소자(LED)들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 사파이어 소재의 성장 기판(GSUB)의 경우, 550℃ 이상의 고온에서 다양한 소스를 활용하여 6~8시간의 런타임을 거쳐 질화 갈륨(GaN)의 발광 소자(LED)들을 성장시킬 수 있다. 발광 소자(LED)들이 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치(100)에서 사용되는 간격 및 크기, 즉 배선 전극(WELT)의 간격 또는 위치에 대응되도록 함으로써, 디스플레이 장치(100)의 제조 편의성을 높일 수 있다. 성장된 발광 소자(LED)는 전술된 플립 칩(flip chip) 마이크로 LED 또는 수직형 마이크로 LED일 수 있다.
배선 기판(WSUB)에 배선 전극(WELT)들을 형성하는 단계(S1120)는 전술된 바와 같이, 배선 기판(WSUB)의 표면에 금속 물질을 증착 후 식각하는 공정을 통해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(100)가 플렉서블(flexible)하게 구현되기 위해 배선 기판(WSUB)은 폴리이미드(PI) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(100)가 도 2의 구조를 갖는 경우, 배선 전극(WELT)들 중 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 상호 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
접착제 패턴(APAT)들을 성장 기판(GSUB)에 패터닝되거나, 배선 기판(WSUB)에 패터닝될 수 있다. 성장 기판(GSUB)에 형성되는 경우(S1130a), 접착제 패턴(APAT)들은 각각 적어도 하나의 발광 소자(LED)를 포함할 수 있다. 배선 기판(WSUB)에 형성되는 경우(S1130b), 접착제 패턴(APAT)들은 각각 적어도 하나의 배선 전극(WELT)을 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 접착제 패턴(APAT)들은 각각, 결합 쌍(BPAR)들 중 동일한 개수의 결합 쌍(BPAR)에 대응되도록 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 각각 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)을 나타내는 도 13 및 도 14를 참조하면, 접착제 패턴(APAT)들은 모두 3개의 발광 소자(LED)들을 포함하도록 패터닝되거나 1개의 발광 소자(LED)를 포함하도록 패터닝될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 접착제 패턴(APAT)들 중 일부는 다른 접착제 패턴들과 다른 개수의 결합 쌍(BPAR)에 대응되도록 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 접착제 패턴(APAT)을 나타내는 도 15를 참조하면, 접착제 패턴(APAT)들 중 제1 서브 패턴(SPAT1)들은 각각 2개의 발광 소자(LED)들을 포함하는 반면, 제2 서브 패턴(SPAT2)들은 각각 2개의 발광 소자(LED)를 포함하도록 패터닝될 수 있다. 도 15는 인접한 2개의 발광 소자(LED)가 제1 서브 패턴(SPAT1)을 형성하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 서브 패턴(SPAT1)들은 이격하여 위치하는 2개의 발광 소자(LED)를 포함하도록 패터닝될 수도 있다.
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 접착제 패턴(APAT)들은 각각 포함하는 발광 소자(LED)를 몰딩하도록, 즉 일체로 에워싸고 다른 접착제 패턴들과 이격하여 형성되도록 패터닝될 수 있다. 접착제 패턴(APAT)들이 발광 소자(LED)에 패터닝되는 때에, 추후 전사 과정을 통해 결합 쌍(BPAR)을 이루게 되는 배선 전극(WELT)까지도 몰딩될 수 있도록, 즉 하나의 접착제 패턴(APAT)에 포함되는 하나 이상의 결합 쌍(BPAR)이 몰딩될 수 있는 양의 NCP가 각 접착제 패턴(APAT)에 대해 사용될 것이다.
도 13 내지 도 15의 실시예에 한정되지 않고, 접착제 패턴(APAT)들은 다양한 형태로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 접착제 패턴(APAT)들은 발광 소자(LED)들의 컬러 구현 구조에 대응하여 포함하는 결합 쌍(BPAR)의 개수를 달리할 수 있다. 전술된 바와 같이, 하나의 화소를 구성하는 3개의 발광 소자(LED)는 동일한 모두 청색 LED로 구성되거나, 자체적으로 각각 R, G, B를 구현할 수도 있다. 전자의 경우 접착제 패턴(APAT)들은 도 13의 실시예로 구현될 수 있고, 후자의 경우 접착제 패턴(APAT)들은 도 14의 실시예로 구현될 수 있다. 이렇듯, 임의의 시점에서 전사되는 발광 소자와 전사되지 않는 발광 소자가 서로 다른 접착제 패턴에 포함됨에 따라, 전사 시 성장 기판(도 12의 GSUB)에서 발광 소자(LED)를 분리하는데 요구되는 조건이 완화되어 발광 소자(LED)에 가해지는 충격을 좀더 완화할 수 있다.
또한, 도 13 내지 도 15는 각각 접착제 패턴(APAT)이 성장 기판(GSUB)에 형성되는 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12의 S1130b에 도시된 바와 같이 접착제 패턴(APAT)들은 배선 기판(WSUB)에 형성될 수 있고, 이 경우 도 13 내지 도 15와 동일한 방식으로 배선 전극(WELT)에 대해 형성될 수 있다. 또한, 발광 소자(LED)들에 대해 형성되는 것과 마찬가지로, 접착제 패턴(APAT)들은 포함하는 배선 전극(WELT) 또는 배선 전극(WELT)들을 일체로 에워싸고 다른 접착제 패턴들과 이격하여 형성되도록 패터닝될 수 있다. 접착제 패턴(APAT)들은 배선 기판(WSUB)에 형성되는 경우, 하나의 화소를 구성하는 3개의 발광 소자(LED) 중 2개는 청색 LED로 구현되고 하나는 녹색 LED로 구현되는 실시예에 대해, 접착제 패턴(APAT)들은 도 15의 실시예로 구현될 수도 있다. 각 접착제 패턴(APAT)에 대해 사용되는 NCP의 양에 대해서도 전술된 접착제 패턴(APAT)이 성장 기판(GSUB)에 형성되는 경우와 마찬가지이다.
다시 도 11 및 도 12를 참조하면, 접착제 패턴(APAT)들을 패터닝하는 단계(S1130)는 접착 물질을 디스펜싱, 패턴 인쇄 또는 잉크젯 프린팅하여 형성될 수 있다. 접착 물질로 비전도성 페이스트(Non-Conductive Paste, NCP)가 사용될 수 있다. 접착제 패턴(APAT)을 형성하는 NCP의 구체적 구성 및 특성은 전술된 바와 같다.
접착제 패턴(APAT)들을 패터닝하는 단계(S1130)를 실행하기 전, 배선 기판(WSUB) 또는 성장 기판(GSUB)에 전도성 입자를 위치시키는 단계가 더 포함될 수 있다.
접착제 패턴(APAT)들이 성장 기판(GSUB)에 패터닝(S1130a)되거나, 배선 기판(WSUB)에 패터닝(S1130b)된 후, 발광 소자(LED)들은 배선 전극(WELT)들에 전사된다(S1140). 접착 특성 및 전사 특성을 모두 갖추고 아일랜드화된 접착제 패턴(APAT)들을 통해 1회의 전사 단계만으로 발광 소자(LED)들과 배선 전극(WELT)들의 결합 쌍(BPAR)이 형성될 수 있다.
이때, 전사 단계와 동시에 또는 전사 단계를 수행한 직후, 액상의 NCP 형태의 접착제 패턴(APAT)들에 대해 반경화 공정을 진행하여 반고상으로 상 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 반경화 공정은 UV 반경화 공정(UV B-stage)일 수 있다. UV 반경화 공정을 통해 NCP를 구성하는 물질 중 UV B-stage 조성물이 반응하여 접착제 패턴(APAT)들은 반고상 상태를 갖고, 결합 쌍(BPAR)의 대응되는 발광 소자(LED)와 배선 전극(WELT)은 가접착된다.
도 16은 본 발명에 대한 비교예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 일 비교예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법(1600)은 접착 특성을 발현하기 위해 UV B-stage 조성물을 포함하지 않는 NCP를 이용하여, 또는 UV 반경화 공정(UV B-stage)을 진행하지 않고, NCP를 도포 후(S1610), 발광 소자와 배선 전극을 열 압착 본딩하여(S1620), 열 경화(S1630)시키는 경우, LLO 등을 통해 성장 기판을 제거함에 있어, 발광 소자의 파손 등이 문제될 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 의하면, 결합 쌍(BPAR)의 대응되는 발광 소자(LED)와 배선 전극(WELT)이 반경화 상태로 가접착될 수 있어, 발광 소자 파손 등의 문제가 방지될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법(1100)은, 발광 소자(LED)들을 배선 전극(WELT)들에 전사(S1140) 후, 성장 기판(GSUB)에 대해 LLO(Laser Lift Off)를 수행하는 단계(S1150)를 더 포함할 수 있다. 즉, 성장 기판(GSUB)에 레이저(성장기판(GSUB)에 삽입된 두 개의 Bar로 형상화됨))가 조사되어(S1152) 성장 기판(GSUB)이 분리된다(S1154). 이를 통해, 발광 소자(LED)들이 성장 기판(GSUB)으로부터 분리되어 배선 전극(WELT)들에 전사된다.
이렇게 발광 소자(LED)가 성장 기판(GSUB)에서 분리되는 때에 접착제 패턴(APAT)들이 반고상 형태로 구비되므로, 레이저로 인해 발광 소자(LED)에 가해지는 충격이 완화될 수 있다. 또한, 아일랜드화(몰딩화)된 접착제 패턴(APAT)들은 그 사이의 이격된 공간으로 인하여, 접착 물질의 유동 공간이 충분히 확보됨에 따라 갭 필링 특성이나 본딩 특성 등이 유지될 수 있다. 따라서, 대면적 공정에 대해서도 수율 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 17의 LLO 단계(S1150)의 예와 같이, 각 화소를 이루는 단위 화소인 발광 소자(LED)가 각각 다른 컬러는 나타내는 경우, 1회의 LLO 과정을 통해, 각 화소 중 하나의 발광 소자(LED)만이 성장 기판(GSUB)으로부터 분리될 것이다. 다만, 각 화소를 이루는 단위 화소인 발광 소자(LED)들이 모두 동일한 컬러의 LED(예를 들어, 청색 LED)로 구성되는 경우, 1회의 LLO 과정을 통해, 각 화소를 이루는 모든 발광 소자(LED)가 성장 기판(GSUB)으로부터 분리될 것이다.
각 화소를 이루는 발광 소자(LED)가 각각 다른 컬러는 나타내는 경우, 발광 소자(LED)들이 구현하는 컬러에 대응되는 횟수로 발광 소자(LED)들을 배선 전극(WELT)들에 전사하는 단계(S1150)를 반복하여 각 화소에 대한 전사를 완료(S1160)할 수 있다.
각 화소에 대한 전사 단계를 완료(S1160)한 후 결합 쌍(BPAR)들을 열압착 본딩한다(S1170). 이때, 열압착 본딩 과정에서 결합 쌍(BPAR)들을 보호하기 위한 임시적으로 구비되는 본딩 기판(BSUB)이 장착된 상태로 해당 과정이 진행되고, 열압착 본딩 과정의 종료 후 본딩 기판(BSUB)은 제거될 것이다.
이렇듯, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법(1100)에 의하면, 서로 다른 컬러를 나타내는 발광 소자에 대해 개별적으로 전사 후, 동시에 본딩을 진행함으로써, 순차적 본딩 시 야기될 수 있는 간섭 및 충돌 현상에 의한 점등 불량 문제를 방지할 수 있다.
도 18a은 본 발명의 실시예에 따른 본딩 단계가 완료된 후의 접착제 패턴의 형상을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 18b는 본 발명에 대한 비교예에 따른 본딩 단계가 완료된 후의 접착제 패턴의 형상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 18a와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법(1100)은 도 17과 같이 각 화소(PX)에 대한 전사 단계를 완료(S1160)한 후 결합 쌍(BPAR)들을 열압착 본딩함으로써(S1170), 해당 화소(PX)에 대한 접착제 패턴(APAT)은 곡률이 일정한 형상으로 형성될 수 있다. 이와 대비하여, 도 18b와 같이 반경화 과정이 없어 각 화소(PX)의 각 발광 소자(LED)마다 개별적으로 본딩 동작을 수행해야 하는 경우 해당 화소(PX)에 대한 접착제 패턴(APAT)은 곡률이 위치에 따라 다를 수 있다. 도 18a 및 도 18b에서 본딩 후의 접착제 패턴(APAT)이 타원형의 형상으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본딩 후의 접착제 패턴(APAT)은 직사각형의 형상으로 구현될 수도 있다.
다시 도 11 및 도 12를 참조하면, 전사 단계(S1140)에서 각 화소를 이루는 R, G, B 중 하나를 나타내는 발광 소자(LED)가 전사되어 대응되는 배선 전극(WELT)과 결합 쌍(BPAR)을 형성하는 예를 도시하고 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 화소를 구성하는 발광 소자(LED)들이 동일한 컬러의 LED(예를 들어, 청색 LED)로 구성되는 등의 경우, 배선 전극(WELT)들에 전사하는 단계(S1140)는 각 화소를 구성하는 발광 소자(LED)들이 함께 전사되어 대응되는 배선 전극(WELT)들에 대한 결합 쌍(BPAR)들이 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 배선 기판;
    적어도 일부는 상기 배선 기판에 위치하는 배선 전극들;
    각각, 상기 배선 전극들 중 대응되는 배선 전극과 전기적으로 연결되는 발광 소자들; 및
    상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들을 접착시키는 접착 특성과 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들로의 전사에 요구되는 전사 특성을 갖는 접착제 패턴들;을 포함하고,
    상기 접착제 패턴들은 각각,
    상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들 중 전기적으로 연결되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 적어도 하나 이상의 결합 쌍에 대해 형성되고, 서로 이격하여 형성되는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들은 각각, 상기 결합 쌍들 중 동일한 개수의 결합 쌍에 대응되는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들 중 제1 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제1 개수의 결합 쌍에 대응되고, 제2 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제2 개수의 결합 쌍에 대응되는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들은 각각 포함하는 결합 쌍을 일체로 에워싸도록 형성되는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들은 각각 반고상으로 상 변화 가능한 비전도성 페이스트(Non-Conductive Paste, NCP)로 형성되는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비전도성 페이스트는 UV(UltraViolet) B-Stage조성물과 열경화 조성물을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비전도성 페이스트 중 UV B-Stage조성물의 함량은 20~50%인 디스플레이 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비전도성 페이스트의 점도는 10,000~100,000 cps인 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 비전도성 페이스트는 아크리렐이트(acrylate) 및 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate) 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 결합 쌍들 중 하나의 화소를 구성하는 결합 쌍들에 대응되는 접착제 패턴의 곡률은 일정한 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극들은 각각 상기 발광 소자들의 제1 소자 전극들 및 제2 소자 전극들 중 대응되는 소자 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 포함하고,
    상기 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 모두 상기 배선 기판의 일 면에 형성되는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배선 전극들은 각각 상기 발광 소자들의 제1 소자 전극들 및 제2 소자 전극들 중 대응되는 소자 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 전극들 및 제2 배선 전극들은 포함하고,
    상기 제1 배선 전극들은 상기 배선 기판의 일 면에 형성되고, 상기 제2 배선 전극들은 상기 발광 소자들을 사이에 두고 상기 제1 배선 전극들과 대향하여 형성되는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자들은 각각 마이크로 LED를 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 성장 기판에 발광 소자들을 성장시키는 단계;
    배선 기판에 적어도 일부의 배선 전극들을 형성하는 단계;
    상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들을 접착시키는 접착 특성과 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들로의 전사에 요구되는 전사 특성을 갖고, 서로 이격하여 위치하는 접착제 패턴들을 패터닝(patterning)하는 단계; 및
    상기 접착체 패턴들을 통해 각각 상기 배선 전극들 및 상기 발광 소자들 중 대응되는 배선 전극 및 발광 소자로 이루어진 결합 쌍들이 접착되도록, 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들을 패터닝하는 단계는,
    상기 배선 기판에 접착 물질을 디스펜싱(dispensing), 패턴 인쇄 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing)하여 패터닝하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들을 패터닝하는 단계는,
    상기 접착제 패턴들이 각각, 상기 결합 쌍들 중 동일한 개수의 결합 쌍에 대응되도록 패터닝하는 단계; 및
    상기 접착제 패턴들 중 제1 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제1 개수의 결합 쌍에 대응되고, 제2 서브 패턴들은 각각 상기 결합 쌍들 중 제2 개수의 결합 쌍에 대응되도록 패터닝하는 단계; 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계와 동시에 또는 상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계를 수행한 직후, 상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계는,
    UV 반경화 공정(UV B-stage)을 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 접착제 패턴들을 반고상 상태로 상 변화하는 단계를 수행한 후, 상기 성장 기판에 대해 LLO(Laser Lift Off)를 수행하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 발광 소자들을 상기 배선 전극들에 전사하는 단계를 반복하여 반복하여 각 화소에 대한 전사를 완료하는 단계; 및
    각 화소에 대한 전사를 완료하는 단계를 수행한 후, 각 화소의 발광 소자들에 대해 동시에 열 압착 본딩(bonding)하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
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