WO2023243736A1 - 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2023243736A1
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conductive
electrode
light emitting
emitting device
adhesive portion
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최환준
이병준
강은정
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엘지전자 주식회사
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    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present invention is applicable to display device-related technical fields and, for example, relates to a display device using micro LED (Light Emitting Diode) and a method of manufacturing the same.
  • micro LED Light Emitting Diode
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductor in 1962, it has been followed by GaP:N series green LED. It has been used as a light source for display images in electronic devices, including information and communication devices. Accordingly, a method of solving the above-mentioned problems can be proposed by implementing a display using a semiconductor light-emitting device.
  • the semiconductor light emitting device has various advantages over filament-based light emitting devices, such as long lifespan, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance.
  • the light emitting device can be transferred directly to the wiring electrode or using a donor substrate.
  • a conductive ball or conductive film may be used between the electrode of the light emitting device and the wiring electrode.
  • ACF conductive film
  • ACP conductive paste
  • thermal cementation bonding has a limited bondable area due to the flatness and pressure of the bonding head.
  • the spread of solder may cause an electrical short problem between the N and P electrode pads of the light emitting device.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a display device using a light-emitting device and a manufacturing method thereof that enable electrical connection to be made under relaxed bonding conditions between a light-emitting device having a micro or millimeter size and a wiring electrode.
  • the present invention provides a display device using a semiconductor light emitting device, comprising: a wiring board; a first electrode defining a unit subpixel area and arranged on the wiring board; a light emitting device in which a type 1 electrode is disposed on the first electrode; a plurality of conductive balls electrically connecting a type 1 electrode of the light emitting device to the first electrode; and a conductive adhesive portion located on the conductive ball and fixing the conductive ball to at least one of the first electrode and the first type electrode.
  • the conductive adhesive may include conductive nanoparticles.
  • the conductive adhesive portion may include photoresist or paste.
  • the conductive adhesive portion may include a non-conductive paste containing conductive nanoparticles.
  • the conductive adhesive portion may be located locally on the first type electrode.
  • the light emitting device may be electrically connected to the first electrode by the conductive ball and the conductive nanoparticles.
  • the conductive adhesive portion may have the same width as at least one of the first electrode and the first type electrode.
  • the conductive adhesive portion includes: a first adhesive portion located on the first type electrode; And it may include a second adhesive portion located on the first electrode.
  • the first adhesive portion and the second adhesive portion may contact each other.
  • the first adhesive portion and the second adhesive portion may be spaced apart from each other and electrically connected to each other by the conductive ball.
  • the present invention provides a display device using a semiconductor light emitting device, comprising: a wiring board; a first electrode defining a unit subpixel area and arranged on the wiring board; a light emitting device in which a type 1 electrode is disposed on the first electrode; a plurality of conductive balls electrically connecting a type 1 electrode of the light emitting device to the first electrode; and an adhesive part located on the conductive ball and fixing the conductive ball to at least one of the first electrode and the first type electrode, wherein the adhesive part includes conductive nanoparticles.
  • the adhesive portion may include photoresist or paste.
  • the adhesive portion may be located locally on the first type electrode.
  • the electrical contact area between conductive nanoparticles and conductive microparticles is expanded and excessive pressing is prevented, thereby relaxing bonding conditions between a light emitting device having a micro or millimeter size and a wiring electrode. Electrical connections can be made under
  • the bonding margin may be the combined thickness of the adhesive layer and the conductive ball thickness.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing unit pixels of a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a subpixel within a unit pixel.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a subpixel within a unit pixel.
  • Figure 4 is an enlarged view of portion A of Figure 3.
  • Figure 5 is a comparative example, a photograph showing a state of electrical disconnection due to a cured adhesive.
  • Figure 6 is another comparative example, showing a state in which a short circuit occurs when a reflow process is used.
  • Figure 7 is a flowchart showing a method of manufacturing a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 21 are cross-sectional schematic diagrams showing each step in the method of manufacturing a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it is to be understood that it may be present directly on the other element or that there may be intermediate elements in between. There will be.
  • the semiconductor light emitting devices mentioned in this specification include LEDs, micro LEDs, etc., and may be used interchangeably.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing unit pixels of a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of a subpixel within a unit pixel.
  • a display device 10 is shown in which light emitting elements 310, 320, and 330 forming unit pixels are installed on a wiring board 100.
  • the wiring board 100 may have a plurality of first electrodes (wiring electrodes) 120 partitioned and positioned on the board 110 .
  • the wiring electrode 120 may include a data electrode (pixel electrode) and a scan electrode (common electrode).
  • three light emitting elements 310, 320, and 330 may form a unit pixel. These unit pixels may be repeatedly provided on the wiring board 100. At this time, one light emitting device may form a unit subpixel.
  • Figure 1 shows the light emitting elements 310, 320, and 330 installed by flip chip bonding.
  • the electrodes 311 and 312 (see FIG. 2) of the light emitting elements 310, 320, and 330 may be electrically connected to the wiring electrode 120 by the conductive ball 400.
  • the conductive ball 400 may have a size in micrometer units. Therefore, the conductive ball 400 may also be referred to as a micro conductive particle.
  • the first electrode 120 arranged on the wiring board 100 may be connected to a thin film transistor (TFT) layer.
  • TFT thin film transistor
  • Data electrodes pixel electrodes
  • TFT thin film transistor
  • the first light emitting device 310 may have a horizontal structure.
  • the first light emitting device 310 may have a first type electrode (e.g., n-type electrode; 311) and a second type electrode (e.g., p-type electrode; 312) located on the same surface. You can.
  • the embodiment of the present invention can be equally applied even when the light emitting device 310 has a vertical structure.
  • the first type light emitting device 310 may be a blue light emitting device.
  • the first type light emitting device 310 will be described as an example of a blue light emitting device.
  • the first type electrode 311 may be electrically connected to the wiring electrode 120 and the conductive ball 400.
  • a conductive adhesive portion 200 that secures the conductive ball 400 to at least one of the first electrode (wiring electrode) 120 and the first type electrode 311 may be located on the conductive ball 400.
  • the second type electrode 312 of the light emitting device 310 may also be electrically connected to the wiring electrode 120 by the conductive ball 400.
  • a conductive adhesive portion 200 may be positioned on the conductive ball 400 to secure the conductive ball 400 to at least one of the first electrode (wiring electrode) 120 and the second type electrode 312.
  • the conductive adhesive portion 200 may be located locally on the first type electrode 311.
  • the conductive adhesive portion 200 may be positioned spaced apart from each other on the first type electrode 311 and the second type electrode 312. That is, the conductive adhesive portion 200 may be positioned separately from the first type electrode 311 and the second type electrode 312 without being connected to each other.
  • the conductive adhesive portion 200 may have substantially the same width as the first type electrode 311 and the second type electrode 312 or the wiring electrode 120.
  • substantially the same width may mean a case where it can be said to be the same when considering process margin or process error.
  • the conductive adhesive portion 200 may include conductive nanoparticles.
  • the conductive adhesive portion 200 may include photoresist or paste.
  • the conductive adhesive portion 200 may include conductive nanoparticles in a non-conducting paste (NCP) such as photoresist or paste or an adhesive layer.
  • NCP non-conducting paste
  • the conductive adhesive portion 200 may include a non-conductive paste containing conductive nano particles (CNPs).
  • Conductive nanoparticles may be conductive particles having a nanometer size. When these conductive nanoparticles are dispersed and distributed in a non-conductive paste, this non-conductive paste may be conductive as a whole. Additionally, the non-conductive paste containing these conductive nanoparticles may be dried or cured to become conductive.
  • the conductive ball 400 may be fixed on the wiring electrode 120 by the adhesive portion 200, or may be fixed on the wiring electrode 120 by a separate layer such as paste or photoresist.
  • the conductive adhesive portion 200 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, or a solution containing conductive particles.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive portion 200 may be configured as a layer that allows electrical interconnection in the Z direction penetrating the thickness, but has electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Therefore, the conductive adhesive layer can be named a Z-axis conductive layer.
  • An anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and/or pressure is applied, only certain parts become conductive due to the anisotropic conductive medium.
  • heat and/or pressure is applied to the anisotropic conductive film, but other methods may be applied to make the anisotropic conductive film partially conductive. Other methods described above may be, for example, application of either heat or pressure alone, UV curing, etc.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • an anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and/or pressure is applied, only specific portions become conductive due to the conductive balls.
  • An anisotropic conductive film may contain a plurality of particles in which the core of a conductive material is covered by an insulating film made of polymer. In this case, the area where heat and pressure are applied becomes conductive due to the core as the insulating film is destroyed. . At this time, the shape of the core can be modified to form layers that contact each other in the thickness direction of the film. As a more specific example, heat and pressure are applied entirely to the anisotropic conductive film, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed due to a height difference between the objects adhered by the anisotropic conductive film.
  • an anisotropic conductive film may contain a plurality of particles coated with a conductive material in an insulating core.
  • the conductive material is deformed (pressed) in the area where heat and pressure are applied and becomes conductive in the direction of the thickness of the film.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) in which a conductive ball is inserted into one surface of an insulating base member. More specifically, the insulating base member is made of an adhesive material, and the conductive balls are concentrated on the bottom of the insulating base member, and when heat or pressure is applied from the base member, they are deformed together with the conductive balls and move in a vertical direction. It becomes conductive.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the present invention is not necessarily limited to this, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed into an insulating base member, or a form in which conductive balls are arranged in one layer (double-ACF) composed of a plurality of layers. ), etc. are all possible.
  • the material for the conductive nanoparticles is a metal material (Sn, In, Pb, Bi, Cu, Ag, Al, AuSn, SnBi, ITO, etc.) or a conductive polymer with a size of 100 nm or less. It may include at least one of the materials (PEDOT:PSS).
  • the wiring electrode 120 and the first-type electrode 311 or the second-type electrode 312 can be electrically connected with a certain bonding thickness (bonding margin) by these conductive nanoparticles and conductive balls, which are conductive microparticles.
  • the light emitting device 310 may be electrically connected to the wiring electrode 120 by conductive nanoparticles included in the conductive ball 400 and the conductive adhesive portion 200. That is, in this embodiment, the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310 are electrically connected to the conductive adhesive portion 200, and the conductive adhesive portion 200 is connected to the conductive ball 400. and the conductive ball 400 may be electrically connected to the wiring electrode 120.
  • a cap layer 210 may be located at the connection portion between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120.
  • the cap layer 210 may function as a bonding fixture (adhesive part) that fixes the connection state between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120.
  • This cap layer 210 may be formed to surround the connection area between the first type electrode 311 and the wiring electrode 120 and the connection area between the second type electrode 312 and the wiring electrode 120.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a subpixel within a unit pixel.
  • the first type electrode 311 may be electrically connected to the wiring electrode 120 and the conductive ball 400.
  • conductive adhesive portions 201 and 202 are located to secure the conductive ball 400 to the first electrode (wiring electrode) 120 and the first type electrode 311. You can.
  • the conductive adhesive portions 201 and 202 may include a first adhesive portion 201 located on the first type electrode 311 and a second adhesive portion 202 located on the first electrode 120.
  • the second type electrode 312 of the light emitting device 310 may also be electrically connected to the wiring electrode 120 by the conductive ball 400.
  • conductive adhesive portions 201 and 202 are located to secure the conductive ball 400 to at least one of the first electrode (wiring electrode) 120 and the second type electrode 312. You can.
  • the light emitting device 310 may be electrically connected to the wiring electrode 120 by conductive nanoparticles included in the conductive ball 400 and the conductive adhesive portion 200. That is, in this embodiment, the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310 are electrically connected to the first adhesive portion 201, and the wiring electrode 120 is connected to the second adhesive portion ( 202) and can be electrically connected. At this time, the conductive ball 400 may be electrically connected and positioned between the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202.
  • a cap layer 210 may be located at the connection portion between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120. That is, the cap layer 210 may function as a bonding fixture (adhesive part) that fixes the connection state between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120. This cap layer 210 may be formed to surround the connection area between the first type electrode 311 and the wiring electrode 120 and the connection area between the second type electrode 312 and the wiring electrode 120.
  • the electrical contact area between the conductive nanoparticles and the conductive microparticles is expanded and excessive pressing is prevented, and a light emitting device 310 and a wiring electrode (310) having a micro or millimeter size are formed. 120) Electrical connection can be made under relaxed bonding conditions.
  • the area occupied by the conductive micro particles such as the conductive ball 400 may be the same as the area occupied by the conductive nanoparticles.
  • NCP material containing particles such as TiO 2 in non-conductive paste can be used as a fixing material (adhesive part).
  • Figure 4 is an enlarged view of portion A of Figure 3.
  • the conductive adhesive portions 201 and 202 are located on the first adhesive portion 201 and the wiring electrode 120 located on the first type electrode 311 and/or the second type electrode 312. It may include a second adhesive portion 202. Additionally, a conductive ball 400 may be electrically connected between the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202.
  • the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202 are positioned spaced apart from each other, and a conductive ball 400 is located between the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202. Can be electrically connected.
  • the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202 may contact each other to form one adhesive portion 203.
  • the adhesive portion 203 may be positioned to surround the conductive ball 400.
  • the first adhesive portion 201 and the second adhesive portion 202 may contact each other to form one adhesive portion 203. At this time, pressure is applied to the conductive ball 400 so that the conductive ball 400 is deformed into an oval shape.
  • the conductive ball 400 can electrically connect the two conductors by applying pressure between them.
  • the first type electrode 311 and/or the second type electrode 312 and the wiring electrode 120 may be electrically connected by a conductive ball 400, and pressure is applied to the conductive ball 400. This can be inflicted.
  • the physical bonding margin provided by the conductive ball 400 is about half the diameter of the conductive ball 400.
  • the electrical properties can be maintained until the diameter of the conductive ball 400 in the electrical connection direction is reduced by about half due to pressure, but if excessive pressure is applied to the conductive ball 400 beyond that, the electrical properties may decrease. may decrease.
  • the bonding margin is the combined thickness of the adhesive layers 201, 202, and 203 and the conductive ball 400.
  • bonding may be possible using relatively weak pressure, and thus the bonding pressure required for large-area bonding may be reduced.
  • Figure 5 is a comparative example, a photograph showing a state of electrical disconnection due to a cured adhesive.
  • the conductive balls 40 and 41 are applied between the first type electrode 31 and the wiring electrode 12, but after curing of the adhesive surrounding the conductive balls 40 and 41, the first type electrode 31 ) and the wiring electrode 12 are not electrically connected.
  • ACF conductive film
  • ACP conductive paste
  • thermal cementation bonding has a limited bondable area due to the flatness and pressure of the bonding head.
  • Figure 6 is another comparative example, showing a state in which a short circuit occurs when a reflow process is used.
  • the pressing of the conductive ball 400 is not necessarily required, so even when the conductive ball 400 is not deformed, the first type electrode ( A normal electrical connection is possible between the 311) and/or the second type electrode 312 and the wiring electrode 120.
  • the bonding margin is the combined thickness of the adhesive layers 201, 202, and 203 and the conductive ball 400. As such, when the conductive ball 400 is not pressed, bonding may be possible using relatively weak pressure, and thus the bonding pressure required for large-area bonding may be reduced.
  • Figure 7 is a flowchart showing a method of manufacturing a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 8 to 21 are cross-sectional schematic diagrams showing each step in the method of manufacturing a display device using a semiconductor light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • coating (S10) of a conductive nanoparticle (particle) adhesive (adhesive part) pattern may be performed on a COW (chip on wafer).
  • the specific process (S20) of forming the conductive adhesive portion (CNP) can utilize any one of the following methods: photolithography process (S21), gravure printing (S22), gravure offset printing (S23), inkjet (S24), etc. .
  • a process of transferring the conductive ball 400 onto the conductive adhesive portion 200 may be performed (S30). In this way, when the conductive ball 400 is transferred onto the conductive adhesive portion 200, a state as shown in FIG. 8 may be achieved.
  • the conductive adhesive portion 200 and the conductive ball 400 are formed on the growth substrate 500 using the process 20.
  • FIG. 9 is an enlarged view of part B of FIG. 8, in which a conductive adhesive portion 200 is attached to each of the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310. It shows a state formed with the same area (width) as the type 2 electrode 312.
  • Figure 10 shows an enlarged view of part C of Figure 8.
  • Figure 9 shows a state in which the conductive ball 400 is transferred to the same width as the conductive adhesive portion 200. That is, the area where the conductive ball 400 is transferred may be substantially the same as the area where the conductive adhesive portion 200 is formed.
  • Figure 11 exemplarily shows the process of transferring the conductive ball 400 onto the conductive adhesive portion 200.
  • the monolayer film 410 to which the conductive ball 400 is adhered is formed with the conductive adhesive portion 200 patterned on the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310. Then, the conductive ball 400 can be transferred onto the conductive adhesive portion 200 using the roller 600 on the monolayer film 410.
  • the light emitting device 310 is grown and partitioned on the substrate 510 of the growth substrate 500, and the first type electrode 311 and the second type electrode 312 are formed.
  • the conductive adhesive layer 204 can be formed to cover everything. That is, the conductive adhesive layer 204 that covers the entire upper surface of the substrate 510 can be formed.
  • the conductive adhesive layer 204 may be patterned to form the conductive adhesive layer 205 located only on the first type electrode 311 and the second type electrode 312.
  • the conductive ball 400 may be transferred onto the conductive adhesive layer 205.
  • FIG. 14 illustrates a state in which the conductive adhesive layer 200 is formed on the wiring board 100. That is, instead of transferring the conductive ball 400 onto the first-type electrode 311 and the second-type electrode 312 of the light emitting device 310 on the growth substrate 500, the wiring electrode ( A conductive adhesive layer 200 may be formed on 120) and the conductive ball 400 may be transferred.
  • the conductive adhesive layer 200 may be formed on the wiring electrode 120.
  • a pattern of the conductive adhesive layer 200 can be additionally formed. For example, if the bonding area is 6 inches or less, the transfer process of the light emitting device 310 can be performed (S50), but otherwise, that is, if the bonding margin is 6 inches or more, the pattern of the conductive adhesive layer 200 can be additionally formed. You can. For example, if the bonding margin is 6 inches or more, a conductive adhesive layer 200 may be additionally formed on the wiring electrode 120.
  • Figures 15 and 16 illustrate the process of forming the cap layer 210 pattern after transferring the conductive ball 400 onto the growth substrate 500.
  • the cap layer 210 may be located at the connection portion between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120.
  • the cap layer 210 may function as a bonding fixture (adhesive part) that fixes the connection state between the light emitting device 310 and the wiring electrode 120.
  • the cap layer 220 forms a conductive adhesive layer 200 and a conductive ball 400 located on the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310. It can be formed to surround.
  • the cap layer 220 may be patterned so that the conductive adhesive layer 200 and the conductive ball 400 are opened.
  • This cap layer 210 may be formed to surround the connection area between the first type electrode 311 and the wiring electrode 120 and the connection area between the second type electrode 312 and the wiring electrode 120.
  • a transfer process of the light emitting device 310 may be performed.
  • the transfer process of the light emitting device 310 may vary depending on whether a donor is used.
  • the donor-free wiring board transfer process S61
  • the light emitting device 310 may be transferred directly from the growth substrate 500 to the wiring substrate 100 without using a separate donor substrate.
  • a first donor division transfer process (S60) may be performed first.
  • 17 and 18 show an example of performing a donor-free wiring board transfer process without using a donor.
  • NCP non-conductive paste
  • a wiring substrate 100 including a substrate 110 on which electrode pads 120 are formed is prepared, and a growth substrate 500 is placed on the wiring substrate 100 at the location of the electrode pad 120. It illustrates a process of transferring the light emitting device 310 onto the wiring electrode 120 after positioning the light emitting device (for example, the first light emitting device 310) arranged thereon.
  • an adhesive 230 pattern such as non-conductive paste (NCP) can be placed on the electrode pad 120, and the light emitting device 310 can be transferred onto the adhesive 230 pattern.
  • NCP non-conductive paste
  • the light emitting device 310 may be separated from the growth substrate 500 and transferred to the wiring electrode 120 by a laser lift off (LLO) method.
  • LLO laser lift off
  • the process of transferring the light emitting device 310 onto the wiring electrode 120 of the wiring board 100 involves irradiating a laser (LLO; laser) to the light emitting device 310 from the growth substrate 500 side. lift off) may be included.
  • LLO laser
  • the interface between the substrate 510 of the growth substrate 500 and the light emitting device 310 may be separated.
  • the light emitting device 310 separated from the substrate 510 of the growth substrate 500 may be electrically connected to the wiring electrode 120 by penetrating the adhesive 230 pattern.
  • Figure 18 is another example of a donor-free wiring board transfer process, showing a transfer process using a conductive nanoparticle pattern as an adhesive on the wiring board 100.
  • a wiring substrate 100 including a substrate 110 on which electrode pads 120 are formed is prepared, and a growth substrate 500 is placed on the wiring substrate 100 at the location of the electrode pad 120. It illustrates a process of transferring the light emitting device 310 onto the wiring electrode 120 after positioning the light emitting device (for example, the first light emitting device 310) arranged thereon.
  • the adhesive portion 205 containing conductive nanoparticles can be positioned on the first type electrode 311 (see FIG. 15) and the second type electrode 312 of the light emitting device 310.
  • the light emitting device 310 may be transferred so that the adhesive portion 205 and the conductive ball 400 are positioned on the wiring electrode 120.
  • the light emitting device 310 may be separated from the growth substrate 500 and transferred to the wiring electrode 120 by a laser lift off (LLO) method.
  • LLO laser lift off
  • the process of transferring the light emitting device 310 onto the wiring electrode 120 of the wiring board 100 involves irradiating a laser (LLO; laser) to the light emitting device 310 from the growth substrate 500 side. lift off) may be included.
  • LLO laser
  • the interface between the substrate 510 of the growth substrate 500 and the light emitting device 310 may be separated.
  • 19 to 21 exemplarily show an example of a transfer process using a donor substrate.
  • the coupling direction of the light emitting device 310 changes, so two donor transfer processes may be necessary.
  • the transfer process using the donor substrate may include a first donor transfer process (S60) and a second donor transfer process (S70).
  • a donor substrate 600 is prepared, and a light emitting device (eg, a first light emitting device 310) arranged on the growth substrate 500 is placed on the donor substrate 600. After that, the process of transferring the light emitting device 310 onto the donor substrate 600 is shown.
  • a light emitting device eg, a first light emitting device 310
  • the light emitting device 310 may be separated from the growth substrate 500 and transferred to the donor substrate 600 by a laser lift off (LLO) method.
  • LLO laser lift off
  • the process of transferring the light emitting device 310 onto the donor substrate 600 involves irradiating a laser (laser) to the light emitting device 310 from the growth substrate 500 (LLO; laser lift off).
  • a laser laser
  • LLO laser lift off
  • This transfer process of the light-emitting devices 310 may be sequentially performed for each color of the light-emitting devices 310, 320, and 330.
  • FIG. 20 shows the state in which the light emitting elements 310, 320, and 330 are first transferred onto the (primary) donor substrate 600. At this time, the light emitting elements 310, 320, and 330 may be transferred with the conductive ball 400 facing the primary donor substrate 600.
  • the light emitting elements 310, 320, and 330 can be transferred onto the secondary donor substrate 610, as shown in FIG. 21.
  • light emitting elements 310, 320, and 330 may be transferred onto the secondary donor substrate 610.
  • the upper and lower positions of the light emitting elements 310, 320, and 330 are different from those in FIG. 20, and the light emitting elements 310, 320, and 330 may be transferred with the conductive balls 400 facing upward.
  • the light emitting elements 310, 320, and 330 disposed on the secondary donor substrate 610 may be transferred onto the wiring board 100.
  • the adhesive portion 200 may be coated on the wiring electrode 120 (S80), and the first type electrode 311 and the second type electrode 312 of the light emitting device 310 are formed by the adhesive portion 200. ) may be electrically connected to the wiring electrode 120 (S90).
  • a curing process of the paste may be performed as needed.
  • a display device using a semiconductor light-emitting device such as micro LED.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 배선 기판; 단위 서브픽셀 영역을 정의하고 상기 배선 기판 상에 배열된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제1형 전극이 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자의 제1형 전극과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 다수의 도전볼; 및 상기 도전볼 상에 위치하여 상기 도전볼을 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술 분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 있고, OLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 문제점이 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 것으로 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 전술한 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자는 필라멘트 기반의 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 가진다.
이러한 반도체 발광 소자의 크기는 최근에 수십 마이크로미터까지 축소되고 있다. 따라서 이러한 작은 크기의 반도체 발광소자들을 이용하여 디스플레이 장치를 구현하는 경우, 매우 많은 수의 반도체 발광 소자들을 디스플레이 장치의 배선 기판에 조립하여야 한다.
하지만, 이러한 발광 소자의 조립 과정에서, 배선 기판의 원하는 위치에 수많은 반도체 발광 소자를 정밀하게 위치시키는 것은 매우 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 고해상도 디스플레이로 갈수록 더욱 심화되고 있다.
이러한 조립 과정에서 발광 소자를 배선 전극에 직접 전사하거나 도너 기판을 이용하여 전사할 수 있다. 이때, 발광 소자의 전극과 배선 전극 사이에 도전볼이나 전도성 필름이 이용될 수 있다.
도전볼이 포함된 전도성 필름(ACF) 본딩의 문제는 도전볼 위치의 랜덤성으로 인한 작은 소자 패드의 전기적 접속의 확률이 존재한다는 것이다.
면으로 존재하는 접착제를 이루는 폴리머 레진에 의한 본딩 시 접촉 면적에 따른 레진의 흐름과 저항으로 인해 본딩에 필요한 압력이 높다.
대표적 일본 ACF 업체인 Dexerial 사의 경우 ACF를 활용한 디스플레이 본딩의 개발은 위치 고정된 도전볼을 포함한 얇은 ACF를 개발하여 상기 문제를 해결하려 하고 있다. 그러나 이러한 해결 방법은 제작이 어렵고 대면적의 디스플레이에 적용하기에는 고가의 비용이 발생하여 재료비 부담이 크다.
합착의 마진을 개선하기 위해 전도성 페이스트(ACP)를 통해(도전볼을 액상에 섞어 인쇄 방법을 통한 패턴 형성) 부분적 레진 코팅 방법을 통해 문제 해결을 시도하고 있다.
이러한 해결 방법에 의해 ACP에 본딩 자유도가 ACF에 비해 높아졌으나 도전볼의 위치 랜덤성으로 인하여 작은 소자에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, COW(chip on wafer) 상에 도전볼을 선택적으로 발광 소자의 N, P 전극 위에 패턴 형성하는 방법을 개발하여 비전도성 페이스트(NCP)를 본딩 고정재(접착부)로 활용하는 방법이 이용되고 있다.
그러나, 이러한 열 합착 본딩은 본딩 헤드의 평탄도와 압력에 의해 본딩 가능한 면적이 제한적이다.
또한, 본딩 헤드의 평탄도 및 수평도에 따라 특정 부위에 과도한 압력 또는 약한 압력이 인가될 수 있다.
도전볼을 통한 본딩 시 약한 본딩 압력이 가해진 국소 부분은 본딩 후 압력이 풀리는 순간 다시 도전볼이 원위치되려는 스프링 백(spring back) 현상에 의해 도전볼에 의한 접촉이 분리되는 현상이 발생한다.
반대로 너무 과도한 압력이 인가된 경우 도전볼이 복원력을 잃을 정도로 팩맨 형상이 된 경우에도 복원력이 발생하지 않아 접촉이 분리되는 현상이 발생할 수 있다.
한편, 발광 소자의 전극과 배선 전극 사이를 접속할 때, 열처리를 통한 리플로우(reflow) 전기 접속 방법이 이용되고 있다. 그러나 디스플레이 면적이 커짐에 따라 열합착을 통한 마이크로 LED 개별 소자와 배선 기판 간의 전기적 접속은 본딩 설비 구현 상 문제(헤드의 평탄도 및 면적에 비례하는 압력의 증가)로 쉽지 않다.
예를 들어, 솔더를 인쇄하는 방법으로 10 ㎛ 단위의 작은 크기를 가지는 마이크로 LED의 전극 패드 패턴에 맞게 적용하기 어려운 문제점이 있다.
솔더를 전해 도금 또는 증착 방법을 활용하여 제작시 비용 문제 및 표면 젖음성 해결을 위한 표면 재료의 제약 등으로 마이크로 LED 전기적 접속에 어려움이 있다.
즉, 솔더 리플로우 열처리 과정에서 솔더의 퍼짐에 따른 발광 소자의 N, P 전극 패드 사이 전기적 단락(short) 문제가 야기되기도 한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 마이크로 또는 밀리미터 크기를 가지는 발광 소자와 배선 전극 사이에 완화된 본딩 조건 하에서 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 하는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 발광 소자와 배선 전극 사이에 상대적인 약한 압력에 의한 본딩이 가능한 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 대면적 디스플레이 제작을 위해 발광 소자와 배선 전극 사이에 필요한 결합 압력이 감소되어 생산성을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 배선 기판; 단위 서브픽셀 영역을 정의하고 상기 배선 기판 상에 배열된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제1형 전극이 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자의 제1형 전극과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 다수의 도전볼; 및 상기 도전볼 상에 위치하여 상기 도전볼을 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부를 포함하여 구성될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는 전도성 나노 입자들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는 포토 레지스트 또는 페이스트를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는, 전도성 나노 입자들이 포함된 비전도성 페이스트를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는 상기 제1형 전극 상에 국부적으로 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 발광 소자는 상기 도전볼 및 상기 전도성 나노 입자들에 의하여 상기 제1 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나와 동일한 폭을 가질 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 전도성 접착부는, 상기 제1형 전극 상에 위치하는 제1 접착부; 및 상기 제1 전극 상에 위치하는 제2 접착부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 이격되고, 상기 도전볼에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서, 배선 기판; 단위 서브픽셀 영역을 정의하고 상기 배선 기판 상에 배열된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제1형 전극이 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자의 제1형 전극과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 다수의 도전볼; 및 상기 도전볼 상에 위치하여 상기 도전볼을 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 접착부를 포함하고, 상기 접착부는 전도성 나노 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
예시적인 실시예로서, 상기 접착부는 포토 레지스트 또는 페이스트를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 접착부는 상기 제1형 전극 상에 국부적으로 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 의하면, 전도성 나노 입자와 전도성 마이크로 입자(도전볼) 사이에 전기적 접촉 면적을 넓히고 과도한 눌림을 방지하여 마이크로 또는 밀리미터 크기를 가지는 발광 소자와 배선 전극 사이에 완화된 본딩 조건 하에서 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하여 전도성 나노 입자의 패턴을 활용할 경우, 도전볼의 눌림이 반드시 필요하지 않게 된다. 즉, 도전볼에 압력을 가하지 않아도 발광 소자와 배선 전극 사이에 정상적인 전기적 연결이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 본딩 마진은 접착층과 도전볼 두께를 합한 두께가 본딩 마진이 될 수 있다.
따라서, 도전볼 눌림이 필요치 않은 경우 상대적인 약한 압력에 의한 본딩이 가능할 수 있으며, 이에 따라 대면적 본딩에 필요한 결합 압력이 감소할 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단위 픽셀들을 나타내는 단면도이다.
도 2는 단위 픽셀 내의 서브픽셀의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 단위 픽셀 내의 서브픽셀의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다.
도 5는 비교예로서, 경화된 접착제로 인한 전기적 미연결의 상태를 나타내는 사진이다.
도 6은 다른 비교예로서, 리플로우 공정을 이용할 경우에 단락이 발생한 상태를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 의한 각 단계를 나타내는 단면 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 단위 픽셀들을 나타내는 단면도이다. 도 2는 단위 픽셀 내의 서브픽셀의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 배선 기판(100) 상에 단위 픽셀을 이루는 발광 소자(310, 320, 330)들이 설치된 디스플레이 장치(10)를 도시하고 있다.
배선 기판(100)은 기판(110) 상에 다수의 제1 전극(배선 전극; 120) 들이 구획되어 위치할 수 있다. 여기서 배선 전극(120)은 데이터 전극(픽셀 전극)과 스캔 전극(공통 전극)을 포함할 수 있다.
여기서, 세 개의 발광 소자(310, 320, 330)가 단위 픽셀을 이룰 수 있다. 이러한 단위 픽셀들은 배선 기판(100) 상에 반복적으로 구비될 수 있다. 이때, 하나의 발광 소자는 단위 서브픽셀을 이룰 수 있다. 도 1에서는 발광 소자(310, 320, 330)들이 플립칩 본딩되어 설치된 상태를 도시하고 있다.
이때, 배선 전극(120)에 발광 소자(310, 320, 330)의 전극(311, 312; 도 2 참조)이 도전볼(400)에 의하여 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서, 도전볼(400)은 마이크로미터 단위의 크기를 가질 수 있다. 따라서, 도전볼(400)은 마이크로 전도성 입자라고 칭할 수도 있다.
도시되지 않았으나, 배선 기판(100)에 배열된 제1 전극(120)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor(TFT))가 구비된 TFT 층과 연결될 수 있다. 데이터 전극(픽셀 전극)은 이러한 TFT 층과 연결될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 제1 발광 소자(310)는 수평형 구조를 이룰 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자(310)는 동일면에 제1형 전극(예를 들어, n-형 전극; 311)과 제2형 전극(예를 들어, p-형 전극; 312)이 위치할 수 있다. 그러나 발광 소자(310)는 수직형 구조를 이루는 경우에도 본 발명의 실시예가 동일하게 적용될 수 있다.
여기서, 제1형 발광 소자(310)는 청색 발광 소자일 수 있다. 이하, 제1형 발광 소자(310)는 청색 발광 소자인 것을 예를 들어 설명한다.
위에서 언급한 바와 같이, 제1형 전극(311)은 배선 전극(120)과 도전볼(400)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 도전볼(400) 상에는 도전볼(400)을 제1 전극(배선 전극; 120) 및 제1형 전극(311) 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부(200)가 위치할 수 있다.
또한, 발광 소자(310)의 제2형 전극(312) 또한 도전볼(400)에 의하여 배선 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
마찬가지로, 도전볼(400) 상에는 도전볼(400)을 제1 전극(배선 전극; 120) 및 제2형 전극(312) 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부(200)가 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 전도성 접착부(200)는 제1형 전극(311) 상에 국부적으로 위치할 수 있다. 예를 들면, 전도성 접착부(200)는 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312) 상에서 서로 이격되어 위치할 수 있다. 즉, 전도성 접착부(200)는 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312) 상에서 서로 연결되지 않고 분리되어 위치할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전도성 접착부(200)는 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312), 또는 배선 전극(120)과 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다. 여기서 실질적으로 동일한 폭이라 함은 공정 마진 또는 공정 오차를 고려할 때 동일하다고 말할 수 있는 경우를 의미할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 전도성 접착부(200)는 전도성 나노 입자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 접착부(200)는 포토 레지스트 또는 페이스트를 포함할 수 있다.
전도성 접착부(200)는 이러한 포토 레지스트 또는 페이스트와 같은 비전도성 페이스트(non-conducting paste; NCP) 또는 점착층에 전도성 나노 입자들이 포함된 상태일 수 있다. 일례로, 전도성 접착부(200)는 전도성 나노 입자(conductive nano particle; CNP)들이 포함된 비전도성 페이스트를 포함할 수 있다.
전도성 나노 입자는 나노미터 크기를 가지는 전도성 입자들일 수 있다. 이러한 전도성 나노 입자가 비전도성 페이스트에 분산되어 분포할 때, 이러한 비전도성 페이스트는 전체적으로 전도성을 가질 수 있다. 또한, 이러한 전도성 나노 입자들을 포함하는 비전도성 페이스트는 건조되거나 경화되어 전도성을 가질 수도 있다.
이와 같이, 도전볼(400)은 접착부(200)에 의하여 배선 전극(120) 상에 고정될 수 있고, 페이스트 또는 포토 레지스트와 같은 별도의 층에 의하여 배선 전극(120) 상에 고정될 수도 있다.
전도성 접착부(200)는 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 전도성 접착부(200)는 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기 절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 전도성 접착층은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다.
이방성 전도성 필름은 이방성 전도 매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및/또는 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도 매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 이방성 전도성 필름에는 열 및/또는 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법이 적용될 수도 있다. 전술한 다른 방법은, 예를 들어, 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 이방성 전도 매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및/또는 압력이 가해지면 특정 부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이 차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스 부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 절연성 베이스 부재의 바닥 부분에 집중적으로 배치되며, 베이스 부재에서 열 또는 압력이 가해지면 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직 방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스 부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전도성 나노 입자를 위한 물질은 100 nm 이하의 크기를 가지는 금속 물질(Sn, In, Pb, Bi, Cu, Ag, Al, AuSn, SnBi, ITO, 등) 또는 전도성 폴리머 재료 (PEDOT:PSS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이러한 전도성 나노 입자와 전도성 마이크로 입자인 도전볼에 의하여 배선 전극(120)과 제1형 전극(311) 또는 제2형 전극(312)은 일정 본딩 두께(본딩 마진)를 가지고 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 발광 소자(310)는 도전볼(400) 및 전도성 접착부(200)에 포함된 전도성 나노 입자들에 의하여 배선 전극(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312)은 전도성 접착부(200)와 전기적으로 연결되고, 전도성 접착부(200)는 도전볼(400)과 전기적으로 연결되며, 도전볼(400)은 배선 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속부에는 캡층(210)이 위치할 수 있다. 캡층(210)은 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속 상태를 고정시키는 본딩 고정재(접착부)로 작용할 수 있다. 이러한 캡층(210)은 제1형 전극(311)과 배선 전극(120)의 접속 부위 및 제2형 전극(312)과 배선 전극(120)의 접속 부위를 감싸도록 형성될 수 있다.
도 3은 단위 픽셀 내의 서브픽셀의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 제1형 전극(311)은 배선 전극(120)과 도전볼(400)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도전볼(400)의 양측에는 도전볼(400)을 제1 전극(배선 전극; 120) 및 제1형 전극(311)에 고정시키는 전도성 접착부(201, 202)가 위치할 수 있다.
즉, 전도성 접착부(201, 202)는 제1형 전극(311) 상에 위치하는 제1 접착부(201)와 제1 전극(120) 상에 위치하는 제2 접착부(202)를 포함할 수 있다.
또한, 발광 소자(310)의 제2형 전극(312) 또한 도전볼(400)에 의하여 배선 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
마찬가지로, 도전볼(400)의 양측에는 도전볼(400)을 제1 전극(배선 전극; 120) 및 제2형 전극(312) 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부(201, 202)가 위치할 수 있다.
이때, 발광 소자(310)는 도전볼(400) 및 전도성 접착부(200)에 포함된 전도성 나노 입자들에 의하여 배선 전극(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 본 실시예에서 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312)은 제1 접착부(201)와 전기적으로 연결되고, 배선 전극(120)은 제2 접착부(202)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 도전볼(400)은 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202) 사이에 전기적으로 연결되어 위치할 수 있다.
도 3에는 도시가 생략되었으나, 이러한 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속부에는 캡층(210)이 위치할 수 있다. 즉, 캡층(210)은 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속 상태를 고정시키는 본딩 고정재(접착부)로 작용할 수 있다. 이러한 캡층(210)은 제1형 전극(311)과 배선 전극(120)의 접속 부위 및 제2형 전극(312)과 배선 전극(120)의 접속 부위를 감싸도록 형성될 수 있다.
그 외에 설명하지 않은 부분은 도 2를 참조하여 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 전도성 나노 입자와 전도성 마이크로 입자(도전볼; 400) 사이에 전기적 접촉 면적을 넓히고 과도한 눌림을 방지하여 마이크로 또는 밀리미터 크기를 가지는 발광 소자(310)와 배선 전극(120) 사이에 완화된 본딩 조건 하에서 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
이때, 도전볼(400) 등의 전도성 마이크로 입자가 차지하는 면적은 전도성 나노 입자가 차지하는 면적과 동일할 수 있다.
한편, 광효율 개선 또는 색역개선을 위한 목적으로 비전도성 페이스트(NCP) 내에 TiO2 등의 입자가 포함된 NCP 재료를 고정재(접착부)로 사용할 수 있다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다.
도 4를 참조하면, 전도성 접착부(201, 202)는 제1형 전극(311) 및/또는 제2형 전극(312) 상에 위치하는 제1 접착부(201)와 배선 전극(120) 상에 위치하는 제2 접착부(202)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202) 사이에는 도전볼(400)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4(A)를 참조하면, 이러한 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202)는 서로 이격되어 위치하고, 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202) 사이에는 도전볼(400)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4(B)를 참조하면, 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202)가 서로 접촉하여 하나의 접착부(203)를 형성할 수 있다. 이때, 접착부(203)는 도전볼(400)을 감싸도록 위치할 수 있다.
도 4(C)를 참조하면, 도 4(B)의 경우와 마찬가지로 제1 접착부(201)와 제2 접착부(202)가 서로 접촉하여 하나의 접착부(203)를 형성할 수 있다. 이때, 도전볼(400)에 압력이 가해져서 도전볼(400)이 타원형으로 변형된 상태를 이룰 수 있다.
일반적으로 도전볼(400)은 두 전도체 사이에서 압력이 가해져서 두 전도체를 전기적으로 연결할 수 있다. 본 실시예의 경우에는 제1형 전극(311) 및/또는 제2형 전극(312)과 배선 전극(120)이 도전볼(400)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 도전볼(400)에 압력이 가해질 수 있다.
이러한 도전볼(400)에 의한 물리적 본딩 마진은 도전볼(400) 지름의 절반 정도 수준이다. 즉, 압력에 의하여 전기적 연결 방향의 도전볼(400)의 지름이 절반 정도로 감소할 때까지는 전기적 특성이 유지될 수 있으나, 그 이상으로 도전볼(400)에 과도한 압력이 가해지는 경우에는 전기적 특성이 감소할 수 있다.
따라서, 일반적으로 지름이 3 ㎛인 도전볼(400)을 사용할 경우 1.5 ㎛ 정도의 본딩 마진이 발생한다.
그러나, 위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하여 전도성 나노 입자의 패턴을 활용할 경우, 도전볼(400)의 눌림이 반드시 필요하지 않게 된다. 즉, 도 4(A) 및 도 4(B)의 경우에도 제1형 전극(311) 및/또는 제2형 전극(312)과 배선 전극(120) 사이에 정상적인 전기적 연결이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 본딩 마진은 접착층(201, 202, 203)과 도전볼(400) 두께를 합한 두께가 본딩 마진이 된다.
따라서, 도전볼(400) 눌림이 필요치 않은 경우 상대적인 약한 압력에 의한 본딩이 가능할 수 있으며, 이에 따라 대면적 본딩에 필요한 결합 압력이 감소할 수 있다.
도 5는 비교예로서, 경화된 접착제로 인한 전기적 미연결의 상태를 나타내는 사진이다.
도 5를 참조하면, 도전볼(40, 41)이 제1형 전극(31)과 배선 전극(12) 사이에 도포되었으나 도전볼(40, 41)을 둘러싼 접착제의 경화 후에 제1형 전극(31)과 배선 전극(12)이 전기적으로 연결되지 못한 예를 나타내고 있다.
도전볼(40)이 포함된 전도성 필름(ACF) 본딩의 문제는 도전볼 위치의 랜덤성으로 인한 작은 소자 패드(제1형 전극; 31)의 전기적 접속의 확률이 존재한다는 것이다.
면으로 존재하는 접착제를 이루는 폴리머 레진에 의한 본딩 시 접촉 면적에 따른 레진의 흐름과 저항으로 인해 본딩에 필요한 압력이 높다.
대표적 일본 ACF 업체인 Dexerial 사의 경우 ACF를 활용한 디스플레이 본딩의 개발은 위치 고정된 도전볼을 포함한 얇은 ACF를 개발하여 상기 문제를 해결하려 하고 있다. 그러나 이러한 해결 방법은 제작이 어렵고 대면적의 디스플레이에 적용하기에는 고가의 비용이 발생하여 재료비 부담이 크다.
합착의 마진을 개선하기 위해 전도성 페이스트(ACP)를 통해(도전볼을 액상에 섞어 인쇄 방법을 통한 패턴 형성) 부분적 레진 코팅 방법을 통해 문제 해결을 시도하고 있다.
이러한 해결 방법에 의해 ACP에 본딩 자유도가 ACF에 비해 높아졌으나 도전볼의 위치 랜덤성으로 인하여 작은 소자에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, COW(chip on wafer) 상에 도전볼을 선택적으로 발광 소자의 N, P 전극 위에 패턴 형성하는 방법을 개발하여 비전도성 페이스트(NCP)를 본딩 고정재(접착부)로 활용하는 방법이 이용되고 있다.
그러나, 이러한 열 합착 본딩은 본딩 헤드의 평탄도와 압력에 의해 본딩 가능한 면적이 제한적이다.
또한, 본딩 헤드의 평탄도 및 수평도에 따라 특정 부위에 과도한 압력 또는 약한 압력이 인가될 수 있다.
도전볼을 통한 본딩 시 약한 본딩 압력이 가해진 국소 부분은 본딩 후 압력이 풀리는 순간 다시 도전볼이 원위치되려는 스프링 백(spring back) 현상에 의해 도전볼에 의한 접촉이 분리되는 현상이 발생한다.
반대로 너무 과도한 압력이 인가된 경우 도전볼이 복원력을 잃을 정도로 팩맨 형상이 된 경우에도 복원력이 발생하지 않아 접촉이 분리되는 현상이 발생할 수 있다.
도 6은 다른 비교예로서, 리플로우 공정을 이용할 경우에 단락이 발생한 상태를 나타내고 있다.
종래에 열처리를 통한 리플로우(reflow) 전기 접속 방법이 이용되고 있다. 그러나 디스플레이 면적이 커짐에 따라 열합착을 통한 마이크로 LED 개별 소자(30)와 배선 기판(11) 간의 전기적 접속은 본딩 설비 구현 상 문제(헤드의 평탄도 및 면적에 비례하는 압력의 증가)로 쉽지 않다.
예를 들어, 솔더를 인쇄하는 방법으로 10 ㎛ 단위의 작은 크기를 가지는 마이크로 LED(30)의 전극 패드(31, 32) 패턴에 맞게 적용하기 어려운 문제점이 있다.
솔더(40)를 전해 도금 또는 증착 방법을 활용하여 제작시 비용 문제 및 표면 젖음성 해결을 위한 표면 재료의 제약 등으로 마이크로 LED 전기적 접속에 어려움이 있다.
즉, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 솔더(40) 리플로우 열처리 과정에서 솔더(40)의 퍼짐에 따른 N, P 전극 패드(31, 32) 사이 전기적 단락(short) 문제가 야기되기도 한다.
그러나, 위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하여 전도성 나노 입자의 패턴을 활용할 경우, 도전볼(400)의 눌림이 반드시 필요하지 않아서 도전볼(400)이 변형되지 않은 경우에도 제1형 전극(311) 및/또는 제2형 전극(312)과 배선 전극(120) 사이에 정상적인 전기적 연결이 가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 본딩 마진은 접착층(201, 202, 203)과 도전볼(400) 두께를 합한 두께가 본딩 마진이 된다. 이와 같이, 도전볼(400) 눌림이 필요치 않은 경우 상대적인 약한 압력에 의한 본딩이 가능할 수 있으며, 이에 따라 대면적 본딩에 필요한 결합 압력이 감소할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 또한, 도 8 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법에 의한 각 단계를 나타내는 단면 개략도이다.
이하, 도 7 및 도 8 내지 도 21를 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 자세히 설명한다.
먼저, COW(chip on wafer) 상에 전도성 나노 파티클(입자) 접착제(접착부) 패턴의 코팅(S10)이 수행될 수 있다.
이러한 전도성 나노 입자를 포함하는 접착부(전도성 접착부; 200)의 형성은 구체적인 공정(S20)을 통하여 이루어질 수 있다.
즉, 전도성 접착부(CNP)를 형성하는 구체적인 공정(S20)은 포토리소그래피 공정(S21), 그라비아 인쇄(S22), 그라비아 오프셋 인쇄(S23), 잉크젯(S24) 등의 방법 중 어느 하나를 활용할 수 있다.
이후, 전도성 접착부(200) 상에 도전볼(400)이 전사되는 과정이 수행될 수 있다(S30). 이와 같이, 전도성 접착부(200) 상에 도전볼(400)이 전사되면 도 8과 같은 상태가 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 이와 같은 공정(20)을 이용하여 성장 기판(500) 상에 전도성 접착부(200)와 도전볼(400)이 형성된 상태를 도시하고 있다.
도 9는 도 8의 B 부분 확대도로서, 발광 소자(310)의 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312) 각각에 전도성 접착부(200)가 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312)과 동일한 면적(폭)으로 형성된 상태를 나타내고 있다. 도 10은 도 8의 C 부분 확대도를 나타내고 있다.
도 9는 이러한 전도성 접착부(200)와 동일한 폭으로 도전볼(400)이 전사된 상태를 나타내고 있다. 즉, 도전볼(400)이 전사된 면적은 전도성 접착부(200)가 형성된 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 11은 전도성 접착부(200) 상에 도전볼(400)이 전사되는 과정을 예시적으로 나타내고 있다.
먼저, 발광 소자(310)의 제1형 전극(311)과 제2형 전극(312) 상에 전도성 접착부(200)가 패턴된 상태에서 도전볼(400)이 접착된 모노층 필름(410)을 위치시키고, 이 모노층 필름(410) 상에 롤러(600)를 이용하여 도전볼(400)을 전도성 접착부(200) 상에 전사할 수 있다.
도 12 및 도 13은 성장 기판(500)에 전도성 접착층(205)을 형성하는 과정을 예시적으로 나타내고 있다.
먼저, 도 12에서 도시하는 바와 같이, 성장 기판(500)의 기판(510) 상에 발광 소자(310)가 성장되고 구획된 상태에서 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312)을 모두 덮도록 전도성 접착층(204)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(510)의 상면을 모두 덮는 전도성 접착층(204)을 형성할 수 있다.
이후, 이러한 전도성 접착층(204)을 패터닝하여 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312) 상에만 전도성 접착층(205)이 위치하도록 형성할 수 있다.
다음에는 위에서 설명한 바와 같이, 전도성 접착층(205) 상에 도전볼(400)이 전사될 수 있다.
도 14는 배선 기판(100)에 전도성 접착층(200)을 형성한 상태를 예시하고 있다. 즉, 성장 기판(500) 상에서 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312) 상에 도전볼(400)이 전사하는 대신, 배선 기판(100)의 배선 전극(120) 상에 전도성 접착층(200)을 형성하고 도전볼(400)을 전사할 수 있다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이, 배선 기판(100) 상에 도전볼(400)이 전사되지 않는 경우에도 배선 전극(120) 상에 전도성 접착층(200)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 본딩 마진이 일정 면적 이하인지를 판단하여(S40), 본딩 마진이 일정 면적 이상일 경우라면 전도성 접착층(200)의 패턴을 추가적으로 형성할 수 있다. 일례로, 본딩 면적이 6인치 이하라면 발광 소자(310)의 전사 과정으로 진행할 수 있으나(S50), 그렇지 않은 경우, 즉, 본딩 마진이 6인치 이상이라면 전도성 접착층(200)의 패턴을 추가적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 본딩 마진이 6인치 이상이라면 배선 전극(120) 상에 추가적으로 전도성 접착층(200)을 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16은 성장 기판(500) 상에 도전볼(400) 전사 후 캡층(210) 패턴을 형성하는 과정을 예시하고 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속부에는 캡층(210)이 위치할 수 있다. 캡층(210)은 발광 소자(310)와 배선 전극(120)의 접속 상태를 고정시키는 본딩 고정재(접착부)로 작용할 수 있다.
도 15에서 도시하는 바와 같이, 캡층(220)은 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312) 상에 위치하는 전도성 접착층(200) 및 도전볼(400)을 감싸도록 형성될 수 있다.
이후, 도 16에서 도시하는 바와 같이, 캡층(220)은 전도성 접착층(200) 및 도전볼(400)이 개구되도록 패터닝 될 수 있다.
이러한 캡층(210)은 제1형 전극(311)과 배선 전극(120)의 접속 부위 및 제2형 전극(312)과 배선 전극(120)의 접속 부위를 감싸도록 형성될 수 있다.
이후에는 발광 소자(310)의 전사 과정이 이루어질 수 있다. 이러한 발광 소자(310)의 전사 과정은 도너를 사용할지 여부에 따라 달라질 수 있다.
즉, 도너를 사용할지 여부를 판단하여(S50), 도너를 사용하지 않는다면 도너 프리 배선 기판 전사 과정(S61)이 진행될 수 있다. 예를 들어, 별도의 도너 기판을 사용하지 않고, 성장 기판(500) 상에서 직접 배선 기판(100)으로 발광 소자(310)의 전사 과정이 이루어질 수 있다.
한편, 별도의 도너 기판을 사용하는 경우, 먼저, 1차 도너 분할 전사 과정(S60)이 이루어질 수 있다.
도 17 및 도 18은 도너를 이용하지 않고 도너 프리 배선 기판 전사 과정을 수행하는 예를 나타내고 있다.
먼저, 도 17을 참조하면, 도너 프리 배선 기판 전사 과정의 일례로서, 비전도성 페이스트(NCP) 등의 접착제(230) 패턴을 활용한 전사 과정을 나타내고 있다.
도 17을 참조하면, 전극 패드(120)가 형성된 기판(110)을 포함하는 배선 기판(100)을 마련하고, 이 배선 기판(100) 상에 전극 패드(120)의 위치에 성장 기판(500) 상에 배열된 발광 소자(일례로, 제1 발광 소자(310))를 위치시킨 후, 발광 소자(310)를 배선 전극(120) 상으로 전사하는 과정을 도시하고 있다.
이러한 과정에 의하여 전극 패드(120) 상에는 비전도성 페이스트(NCP) 등의 접착제(230) 패턴이 위치할 수 있고, 이 접착제(230) 패턴 상에 발광 소자(310)가 전사될 수 있다.
이때, 발광 소자(310)는 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방식에 의하여 성장 기판(500)에서 분리되어 배선 전극(120) 측으로 전사될 수 있다.
즉, 발광 소자(310)를 배선 기판(100)의 배선 전극(120) 상으로 전사하는 과정은 성장 기판(500) 측에서 발광 소자(310)에 레이저(laser)를 조사하는 단계(LLO; laser lift off)를 포함할 수 있다.
성장 기판(500) 측에서 발광 소자(310)에 레이저를 조사하면 성장 기판(500)의 기판(510)과 발광 소자(310) 사이의 계면이 분리될 수 있다.
이와 같이 성장 기판(500)의 기판(510)으로부터 분리된 발광 소자(310)는 접착제(230) 패턴을 관통하여 배선 전극(120)과 전기적으로 접속될 수 있다.
도 18은 도너 프리 배선 기판 전사 과정의 다른 예로서, 배선 기판(100)에 전도성 나노 입자 패턴을 접착부로 활용한 전사 과정을 나타내고 있다.
도 18을 참조하면, 전극 패드(120)가 형성된 기판(110)을 포함하는 배선 기판(100)을 마련하고, 이 배선 기판(100) 상에 전극 패드(120)의 위치에 성장 기판(500) 상에 배열된 발광 소자(일례로, 제1 발광 소자(310))를 위치시킨 후, 발광 소자(310)를 배선 전극(120) 상으로 전사하는 과정을 도시하고 있다.
이러한 과정에 의하여 발광 소자(310)의 제1형 전극(311; 도 15 참조) 및 제2형 전극(312) 상에 전도성 나노 입자들을 포함하는 접착부(205)가 위치할 수 있다. 이와 같은 접착부(205) 및 도전볼(400)이 배선 전극(120) 상에 위치하도록 발광 소자(310)가 전사될 수 있다.
이때, 발광 소자(310)는 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방식에 의하여 성장 기판(500)에서 분리되어 배선 전극(120) 측으로 전사될 수 있다.
즉, 발광 소자(310)를 배선 기판(100)의 배선 전극(120) 상으로 전사하는 과정은 성장 기판(500) 측에서 발광 소자(310)에 레이저(laser)를 조사하는 단계(LLO; laser lift off)를 포함할 수 있다.
성장 기판(500) 측에서 발광 소자(310)에 레이저를 조사하면 성장 기판(500)의 기판(510)과 발광 소자(310) 사이의 계면이 분리될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 도너 기판을 이용한 전사과정의 일례를 예시적으로 나타내고 있다.
이와 같이 도너 기판을 이용할 경우에는 발광 소자(310)의 결합 방향이 바뀌게 되므로 두 차례의 도너 전사 과정이 필요할 수 있다.
즉, 도 7을 참조하면, 도너 기판을 이용한 전사 과정은 1차 도너 전사 과정(S60)과 2차 도너 전사 과정(S70)을 포함할 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 도너 기판(600)을 마련하고, 이 도너 기판(600) 상에 성장 기판(500) 상에 배열된 발광 소자(일례로, 제1 발광 소자(310))를 위치시킨 후, 발광 소자(310)를 도너 기판(600) 상으로 전사하는 과정을 도시하고 있다.
이때, 발광 소자(310)는 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방식에 의하여 성장 기판(500)에서 분리되어 도너 기판(600) 측으로 전사될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 발광 소자(310)를 도너 기판(600) 상으로 전사하는 과정은 성장 기판(500) 측에서 발광 소자(310)에 레이저(laser)를 조사하는 단계(LLO; laser lift off)를 포함할 수 있다.
이러한 발광 소자(310)의 전사 과정은 각 색상의 발광 소자(310, 320, 330) 별로 순차적으로 이루어질 수 있다.
도 20은 이와 같이 (1차) 도너 기판(600) 상에 발광 소자(310, 320, 330)들이 1차 전사된 상태를 도시하고 있다. 이때, 발광 소자(310, 320, 330)들은 도전볼(400)이 1차 도너 기판(600)을 향한 상태로 전사될 수 있다.
이후, 2차 도너 전사 과정(S70)을 수행하면, 도 21에서 도시하는 바와 같이, 2차 도너 기판(610) 상에 발광 소자(310, 320, 330)들이 전사된 상태를 이룰 수 있다.
도 21을 참조하면, 2차 도너 기판(610) 상에 발광 소자(310, 320, 330)들이 전사될 수 있다. 이때, 발광 소자(310, 320, 330)의 상하 위치는 도 20과 달리 발광 소자(310, 320, 330)들은 도전볼(400)이 상측을 향한 상태로 전사될 수 있다.
이후, 2차 도너 기판(610) 상에 배치된 발광 소자(310, 320, 330)들은 배선 기판(100) 상에 전사될 수 있다.
이 과정에서 접착부(200)가 배선 전극(120) 상에 코팅될 수 있고(S80), 이 접착부(200)에 의하여 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312)은 배선 전극(120)과 전기적으로 접속될 수 있다(S90).
이와 같은 과정에 의하여 발광 소자(310)의 제1형 전극(311) 및 제2형 전극(312)과 배선 전극(120) 사이의 본딩이 완료될 수 있다.
이후, 필요에 따라 페이스트의 경화 과정 등이 수행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 마이크로 LED와 같은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    배선 기판;
    단위 서브픽셀 영역을 정의하고 상기 배선 기판 상에 배열된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 제1형 전극이 배치된 발광 소자;
    상기 발광 소자의 제1형 전극과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 다수의 도전볼; 및
    상기 도전볼 상에 위치하여 상기 도전볼을 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 전도성 접착부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는 전도성 나노 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는 포토 레지스트 또는 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는, 전도성 나노 입자들이 포함된 비전도성 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는 상기 제1형 전극 상에 국부적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 발광 소자는 상기 도전볼 및 상기 전도성 나노 입자들에 의하여 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나와 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착부는,
    상기 제1형 전극 상에 위치하는 제1 접착부; 및
    상기 제1 전극 상에 위치하는 제2 접착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 이격되고, 상기 도전볼에 의하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  11. 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    배선 기판;
    단위 서브픽셀 영역을 정의하고 상기 배선 기판 상에 배열된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 제1형 전극이 배치된 발광 소자;
    상기 발광 소자의 제1형 전극과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 다수의 도전볼; 및
    상기 도전볼 상에 위치하여 상기 도전볼을 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나에 고정시키는 접착부를 포함하고, 상기 접착부는 전도성 나노 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 접착부는 포토 레지스트 또는 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 접착부는 상기 제1형 전극 상에 국부적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 발광 소자는 상기 도전볼 및 상기 전도성 나노 입자들에 의하여 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전도성 접착부는,
    상기 제1형 전극 상에 위치하는 제1 접착부; 및
    상기 제1 전극 상에 위치하는 제2 접착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 접착부와 상기 제2 접착부는 서로 이격되고, 상기 도전볼에 의하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 접착부는 상기 제1 전극 및 상기 제1형 전극 중 적어도 어느 하나와 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치.
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