KR101529934B1

KR101529934B1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101529934B1
Application number: KR1020140082057A
Authority: KR
Inventors: 이병준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-06-18
Also published as: EP3164894A1; US9257482B2; WO2016003019A1; CN106663721B; EP3164894B1; US20160005789A1; CN106663721A; EP3164894A4

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치에서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 중첩되는 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층의 사이에 배치되는 활성층, 상기 제1도전형 반도체층에 적층되는 제1전극 및 상기 제2도전형 반도체층에 적층되는 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 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.

그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.

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.

또한, 이에 더하여 반도체 발광 소자를 이용한 플렉서블 디스플레이에서 제조공정을 보다 간단하게 하는 구조가 착안 될 수 있다.

본 발명의 일 목적은 제조공정이 보다 간단하면서도 플렉서블한 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 새로운 구조의 플립 칩 타입(flip chip type)의 반도체 발광소자를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지지기판 상에 수행되는 배선공정을 줄일 수 있는 반도체 발광소자를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치에서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 중첩되는 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층의 사이에 배치되는 활성층, 상기 제1도전형 반도체층에 적층되는 제1전극 및 상기 제2도전형 반도체층에 적층되는 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 상기 제1전극을 덮도록 형성되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 절연층은 블랙 또는 화이트 절연체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 제1전극은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되는 제1전극라인으로 이루어지고, 상기 제2전극은 상기 제1전극라인과 교차하는 방향으로 연장되는 제2전극라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1전극라인 및 제2전극라인은 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1전극라인의 단부는 상기 발광 소자 어레이의 일변에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제2전극라인의 단부가 상기 일변에 인접하게 배치되도록, 상기 제1전극라인 및 제2전극라인 중 어느 하나는 절곡되는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1전극라인은 절연층의 일면에 의하여 덮이고, 상기 제2전극라인은 상기 절연층의 타면을 덮도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1전극라인은 상기 제1도전형 반도체층의 일면에 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제2전극라인과 상기 제2도전형 반도체층의 사이에는 전극패드가 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 투명전극인 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 접착층을 통하여 지지기판에 결합되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 접착층은 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 사이에 존재하는 공간을 채우도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 접착층은 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 사이에 격벽이 형성되도록 불투과성 레이어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 불투과성 레이어에는 블랙 또는 화이트가 착색되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 지지기판에는 상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 지지기판에 구비되는 접속영역을 향하여 연장되는 연결배선이 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 연결배선이 상기 지지기판의 동일면에 위치하도록, 상기 제1전극과 상기 연결배선의 사이와, 상기 제2전극과 상기 연결배선의 사이에는 서로 다른 두께의 금속막이 배치되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 지지기판에는 상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 지지기판에 구비되는 접속영역을 향하여 연장되는 연결배선이 형성된다.

실시 예에 있어서, 상기 지지기판은 플렉서블 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 복수의 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 지지기판에는 인접하는 발광 소자 어레이들을 서로 전기적으로 연결하는 연결부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제1전극은 제1전극라인을 형성하고, 상기 제2전극은 전극패드를 형성하며, 상기 지지기판에는 상기 전극패드와 전기적으로 연결되는 제2전극라인이 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 기판상에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 차례로 성장시키는 단계, 상기 제2도전형 반도체층 및 활성층을 식각하여, 상기 기판상에서 복수의 반도체 발광소자를 형성하는 단계, 상기 제1도전형 반도체층에서 일방향으로 연장되어 상기 복수의 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하는 제1전극을 형성하는 단계, 상기 복수의 반도체 발광소자를 덮는 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층의 적어도 일부를 제거한 후에 상기 제2도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층과 상기 제2전극의 사이에는 전극패드가 배치되며, 상기 전극패드는 상기 제1전극을 형성하는 단계에서 형성되며, 상기 절연층의 제거에 의하여 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 반도체 발광 소자의 제작 공정과 배선 공정을 일원화시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 반도체 발광 소자 자체에 배선전극에 해당하는 전극을 구비시킴으로써, 반도체 발광 소자를 구동부와 전기적으로 연결하기 위하여 지지기판 상에 수행되던 배선공정을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자 자체에 배선전극이 구비됨으로써, 파인 피치(고정세)의 제약없이 고해상도 디스플레이 장치가 구현될 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 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10a 및 도 10b는 새로운 구조의 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도들이다.
도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b는 도 10a 및 도 10b에서 살펴본 반도체 발광 소자를 제작하는 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 13은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 디스플레이 장치의 부분 확대도이다.
도 14a는 도 13의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 14b는 도 13의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c는 도 13에서 살펴본 디스플레이 장치의 배선구조를 나타내는 개념도들이다.
도 16a, 도 16b, 도 16c 및 도 16d는 도 13에서 살펴본 디스플레이 장치의 배선구조를 나타내는 개념도들이다.
도 17a, 도 17b 및 도 16c는 새로운 구조의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 18은 다른 실시 예에 따른 새로운 구조의 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도들이다.
도 19는 도 18에서 살펴본 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 디스플레이 장치의 부분 확대도이다.
도 20a는 도 19의 라인 F-F를 따라 취한 단면도이다.
도 20b는 도 19의 라인 G-G를 따라 취한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 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 A부분의 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 여러가지 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.

상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.

상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.

다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.

이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.

상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.

그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.

그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.

마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.

이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 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 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 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 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 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 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.

다시 도 8을 참조하면, 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 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 플립 칩 타입이 적용된 경우에는 동일평면상에 제1 및 제2전극이 배치되므로 고정세(파인 피치)의 구현이 어렵고, 수직형 반도체 발광 소자가 적용된 경우에는 전극오믹 형성을 위해 에칭공정과 진공공정이 수반되는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 형태의 플립 칩 타입의 반도체 발광소자 구조를 제시한다.

이를 위하여, 이하에서는 새로운 구조의 반도체 발광 소자에 대하여 먼저 살펴본다. 도 10a 및 도 10b는 새로운 구조의 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도들이다.

본 명세서에서는, 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.

먼저, 도 10a 및 도 10b의 도시에 의하면, 반도체 발광소자(1050)는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광소자가 될 수 있으며, 이러한 반도체 발광소자(1050)는 제1 도전형 반도체층(1053), 상기 제1 도전형 반도체층(1053)과 중첩되는 제2 도전형 반도체층(1055), 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되는 제1 전극(1052) 및 상기 제2 도전형 반도체층(1055)에 적층되는 제2 전극(1057)을 포함한다. 나아가, 도시에 의하면, 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 제1 도전형 반도체층(1053) 및 상기 제2 도전형 반도체층(1055)의 사이에 형성되는 활성층(1054)을 포함한다. 또한, 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 활성층(1054)과 상기 제2 전극(1057) 사이에 형성되는 전극패드(또는 제3 전극, 1056) 및 상기 제1 전극을 덮도록 형성되는 절연층(1058)을 더 포함한다. 한편, 상기 제1, 제2 전극 및 전극패드(1052, 1057, 1056) 중 적어도 하나는 투명전극으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 도전형 반도체층(1053) 및 상기 제1 전극(1052)은 각각 'n형 반도체층' 및 'n형 전극'이 될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(1055) 및 상기 전극패드(또는 제3 전극, 1056)은 각각 'p형 반도체층' 및 'p형 전극'이 될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 전극(1052) 및 상기 활성층(1054)은 상기 제1 도전형 반도체층(1053)의 일면에 형성되며, 상기 절연층(1058)을 사이에 두고 일방향으로 이격 배치된다. 여기에서, 일방향(또는 수평방향)은 상기 반도체 발광소자의 폭방향이 되며, 수직방향은 상기 반도체 발광소자의 두께방향이 될 수 있다.

상기 활성층(1054)의 타면에는 상기 제2도전형 반도체층(1055)이 형성된다. 이와 같이, 상기 활성층은(1054)은 일면 및 타면을 구비하고, 일면은, 제1 도전형 반도체층(1053)과 마주보도록 이루어지고, 타면은, 제2 도전형 반도체층(1055)과 마주보도록 이루어진다.

또한, 상기 제2 도전형 반도체층(1055)의 일면에는 전극패드(1056)가 중첩된다. 이에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제2 도전형 반도체층(1055) 및 전극패드(1056)은 적층구조를 이룬다.

도시와 같이, 상기 제1 전극(1052)과 상기 전극패드(1056)와 상기 일방향으로 이격된 위치에서 각각 상기 일방향과 수직하는 두께방향으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다.

나아가, 도시에 의하면, 절연층(1058)의 적어도 일부는 상기 제1 도전형 반도체층(1053) 상에 형성되고, 상기 일방향을 따라 상기 제1 전극(1052) 및 상기 활성층(1054) 사이에 배치된다. 또한, 상기 절연층(1058)은 상기 제1 전극(1052)을 덮도록 이루어지며, 상기 제1 도전형 반도체층(1053)의 일면에서 상기 전극패드(1056)가 적층된 곳까지의 높이보다 높도록 형성된다. 도시와 같이, 상기 일방향으로 상기 절연체층(1058)은 상기 전극패드(1056)과 단차를 갖도록 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 제1 전극(1052)은 상기 절연층(1058)의 일면에 의하여 덮이고, 상기 제2 전극(1057)은 상기 절연층(1058)의 타면을 덮도록 이루어진다.

나아가, 제2 전극(1057)은, 상기 절연층(1058) 및 상기 전극패드(1056)를 덮도록 이루어진다. 또한, 제2 전극(1057)은 제1 도전형 반도체층(1053)을 모두 덮도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 전극(1052, 1057)은 상기 일방향과 수직하는 두께방향으로 상기 절연층을 사이에 두고 중첩된다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 전극(1052, 1057)은, 상기 절연층에 의해 이격되므로, 반도체 발광 소자의 n형 전극 및 p형 전극은 절연될 수 있다.

한편, 위와 같은 구조를 갖는 반도체 발광 소자에서, 상기 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 인접하는 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되도록 인접하는 반도체 발광소자들을 향하여 연장된다.

보다 구체적으로, 상기와 같은 구조를 갖는 복수의 반도체 발광소자들은, 발광 소자 어레이를 형성할 수 있다. 도 10b는, 도 10a에서 살펴본 새로운 구조를 갖는 반도체 발광 소자들이 형성하는 반도체 어레이를 나타내는 개념도이며, 상기 반도체 어레이를, 도 10a에서 'A'방향으로 바라본 평면도이다.

도 10b에 도시된 것과 같이, 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 제1 전극(1052)은 열 방향으로 배치되는 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결하도록 제1 전극라인으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 발광 소자 어레이의 각 열에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제1 전극(1052)을 공유한다. 즉, 제1 전극(1052)은 제1 도전형 반도체층(1053)의 일면에 형성되는 전극으로써, 동일한 열에 포함된 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결한다. 이와 같이, 열 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제1 전극(1052)은 본 발명의 디스플레이 장치(1000)에서 스캔전극의 역할을 수행할 수 있다. 상기 제1 전극(1052)는 디스플레이 장치(1000)의 스캔전극임과 동시에 반도체 발광 소자의 n형 전극일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 제1 전극(1052)을 통해 각 열에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부를 전기적으로 연결시키는 것이 가능하므로, 반도체 발광 소자를 제조하기 위한 공정과 별도로 스캔전극을 형성하기 위한 별도의 배선공정을 줄일 수 있다.

나아가, 앞서 살펴본, 반도체 발광 소자들에 포함된 전극패드(1056, 또는 제3 전극, p형 전극)의 일면에 형성되는 제2 전극(1057)은, 반도체 발광소자 어레이에서 상기 제1 전극(1052, 또는 제1 전극라인)이 배치된 열 방향과 교차하는 행 방향으로 연장되는 제2 전극라인을 구비한다. 도시와 같이, 상기 제2 전극(1057)은 각 행에 포함된 복수의 발광소자들을 전기적으로 연결한다.

이와 같이, 발광 소자 어레이의 각 행에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제2 전극(1057)을 공유한다. 즉, 제2 전극(1057)은 제2 도전형 반도체층(1055)과 전기적으로 연결되는 전극으로써, 동일한 행에 포함된 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결한다. 이와 같이, 행 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제2 전극(1057)은 본 발명의 디스플레이 장치(1000)에서 데이터 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 반도체 발광 소자들에 구비되는 제2 전극(1057)을 통해 각 행에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부를 전기적으로 연결시키는 것이 가능하므로, 반도체 발광 소자를 형성하는 공정과 별도로 데이터 전극을 형성하기 위한 배선공정을 줄일 수 있다.

한편, 발광 소자 어레이를 형성하는 복수의 반도체 발광 소자들은 인접한 발광 소자들과 일정 공간을 사이에 두고 이격되도록 배치될 수 있는데, 이격 배치되는 반도체 발광 소자들의 사이는 절연층(1058)으로 채워질 수 있다. 즉, 상기 절연층(1058)은 반도체 발광 소자들의 사이사이에 배치되어 격벽의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 상기 절연층(1058)은 절연체를 포함하며, 상기 절연체 블랙 또는 화이트 절연체로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 절연체는, resin으로 구성될 수 있는데, 블랙 또는 화이트 절연체는 상기 resin을 착색시킴으로써 구현할 수 있다.

한편, 상기 절연층(1058)이 블랙 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(1058)은 제1 및 제2 전극(1052, 1057)을 절연시킴과 동시에 반도체 발광 소자의 contrast를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 절연층(1058)이 화이트 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(1058)은 제1 및 제2 전극(1052, 1057)을 절연시킴과 동시에 반사판 역할을 수행할 수 있다.

이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 발광 소자 어레이의 제조 공정과 배선 공정을 일원화할 수 있다.

이하에서는, 도 10a 및 도 10b에서 살펴본 구조를 갖는 반도체 발광소자를 포함하는 발광 소자 어레이를 형성하는 제조방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b는 도 10a 및 도 10b에서 살펴본 반도체 발광 소자를 제작하는 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.

먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(1059)에 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054), 제2 도전형 반도체층(1055)을 각각 성장시킨다(도 11a의 (a)).

제1도전형 반도체층(1053)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층(1053) 상에 활성층(1054)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(1054) 상에 제2도전형 반도체층(1055)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제2도전형 반도체층(1055)을 순차적으로 성장시키면, 도 11a의 (a)에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제2도전형 반도체층(1055)이 적층 구조를 형성한다.

성장기판(1059)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(1059)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

다음으로, 상기 제1도전형 반도체층(1053)의 적어도 일부가 노출되도록 활성층(1054) 및 제2 도전형 반도체층(1055)의 적어도 일부를 제거한다(도 14a의 (b)).

이 경우에, 상기 활성층(1054) 및 제2 도전형 반도체층(1055)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(1053)이 외부로 노출된다.

나아가, 상기 제조방법을 통해 형성되는 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 도 11a의 (b) 및 도 12a에 도시된 것과 같이, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제2도전형 반도체층(1055) 및 활성층(1054)을 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.

다음으로, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 구현되도록, 상기 제1도전형 반도체층(1053)과 상기 제2도전형 반도체층(1055)에 두께방향으로 높이차를 가지는 제1 전극(1052) 및 전극패드(또는 제3 전극, 또는 p형 전극, 1056)를 각각 형성한다(도 14a의 (c)). 이때, 상기 제1 전극(1052)은 도 12b에 도시된 것과 같이, 발광 소자 어레이의 일방향(예를 들어, 열 방향)을 따라 배치된 복수의 반도체 발광 소자들을 전기적으로 연결하도록 전극라인으로 이루어진다. 이를 통해, 발광 소자 어레이의 각 열에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제1 전극(1052)을 공유할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 열을 따라 서로 인접하는 기 복수의 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하도록 어느 하나의 반도체 발광 소자에서 인접한 적어도 하나의 다른 반도체 발광소자를 향하여 연장되도록 이루어진다.

이와 같이, 열 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제1 전극(1052)은 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)에서 스캔전극의 역할을 수행할 수 있다.

즉, 제1 전극(1052)은 디스플레이 장치(1000)의 스캔전극임과 동시에 반도체 발광 소자의 n형 전극이 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 제1 전극(1052)을 통해 각 열에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부가 전기적으로 연결될 수 있으므로, 반도체 발광 소자를 제조하기 위한 공정과 별도로 스캔전극을 형성하기 위한 배선공정을 줄일 수 있다. 이때, 상기 제1 전극(1052)은 투명전극으로 이루어질 수 있다. 한편, 전극패드 또는 p형 전극(1056)은, dot전극을 형성할 수 있다.

상기 제1 전극(1052) 및 제3 전극(1056)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도시와 같이, 상기 제1 전극(1052) 및 제3 전극(또는 전극 패드, p형 전극, 1056)은 일방향으로 이격된 위치에서 각각 상기 일방향과 수직방향으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다. 여기서 일방향은 상기 반도체 발광소자의 폭방향이 되며, 수직방향은 상기 반도체 발광소자의 두께방향이 될 수 있다.

제1 전극(1052) 및 전극패드(또는 제3 전극, 또는 p형 전극, 1056)가 형성된 상태에서, 절연체를 도포하여 절연층(1058)을 형성한다(도 11b의 (a)). 도시와 같이, 상기 제1 전극(1052) 및 상기 활성층(1054)은 상기 제1 도전형 반도체층(1053)의 일면에 형성되며, 상기 절연층(1058)을 사이에 두고 일방향으로 이격 배치된다. 여기에서, 일방향(또는 수평방향)은 상기 반도체 발광소자의 폭방향이 되며, 수직방향은 상기 반도체 발광소자의 두께방향이 될 수 있다.

발광 소자 어레이를 형성하는 복수의 반도체 발광 소자들은 인접한 발광 소자들과 일정 공간을 사이에 두고 이격되도록 배치될 수 있는데, 도시와 같이, 이격 배치되는 반도체 발광 소자들의 사이는 절연층(1058)으로 채워질 수 있다. 즉, 상기 절연층(1058)은 반도체 발광 소자들의 사이사이에 배치되어 격벽의 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 전극(1052)은 상기 절연층(1058)의 일면에 의하여 덮인다. 한편, 도시와 같이, 발광 소자 어레이를 형성하는 복수의 반도체 발광 소자들은 인접한 발광 소자들과 일정 공간을 사이에 두고 이격되도록 배치되는데, 이격 배치되는 반도체 발광 소자들의 사이는 절연층(1058)으로 채워질 수 있다. 즉, 상기 절연층(1058)은 반도체 발광 소자들의 사이사이에 배치되어 격벽의 역할을 수행할 수 있다.

여기에서, 절연층(1058)은 성장기판(1059) 상에 형성되는 반도체 발광 소자들을 모두 덮도록 도포될 수 있다. 이러한 절연층(1058)을 구성하는 절연체는 특정 색상을 갖는 resin일 수 있다. 상기 절연체는 블랙 또는 화이트 색상을 갖는 절연체로 구성되될 수 있는데, 블랙 또는 화이트 절연체는 상기 resin을 착색시킴으로써 구현할 수 있다.

한편, 상기 절연층(1058)이 블랙 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(1058)은 반도체 발광 소자의 contrast를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 절연층(1058)이 화이트 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(1058)은 반사판 역학을 수행할 수 있다.

다음으로, 전극패드(또는 제3 전극, 또는 p형 전극, 1056)가 노출되도록 절연체층의 적어도 일부를 에칭한다(도 11b의 (b)). 절연체층(1058)의 적어도 일부가 제거된 후에는, 상기 전극패드와 전기적으로 연결되는, 제2 전극(1057)을 형성한다(도 11b의 (c)). 상기 제2 전극(1057)은, 상기 전극패드(1056, 또는 제3 전극, p형 전극)의 일면에 형성되며, 발광소자 어레이에서 상기 제1 전극(1052, 또는 제1 전극라인)이 배치된 열 방향과 교차하는 행 방향으로 연장되는 전극라인으로 이루어질 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2 전극(1057)은 각 행에 포함된 복수의 발광소자들을 전기적으로 연결한다.

발광 소자 어레이의 각 행에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제2 전극(1057)을 공유한다. 즉, 제2 전극(1057)은 제2 도전형 반도체층(1055)과 전기적으로 연결되는 전극으로써, 동일한 행에 포함된 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결한다. 이와 같이, 행 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제2 전극(1057)은 본 발명의 디스플레이 장치(1000)에서 데이터 전극의 역할을 수행할 수 있다.

한편, 2 전극(1057)은, 상기 절연층(1058) 및 상기 전극패드(1056)를 덮도록 이루어지는데, 상기 제1 및 제2 전극(1052, 1057)은 상기 일방향과 수직하는 두께방향으로 상기 절연층을 사이에 두고 중첩된다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 전극(1052, 1057)은, 상기 절연층에 의해 이격되므로, 반도체 발광 소자의 n형 전극 및 p형 전극은 절연될 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 반도체 발광 소자들에 구비되는 제2 전극(1057)을 통해 각 행에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부를 전기적으로 연결시키는 것이 가능하므로, 반도체 발광 소자를 형성하는 공정과 별도로 데이터 전극을 형성하기 위한 배선공정을 줄일 수 있다.

마지막으로, 도 11b의 (d)에 도시된 것과 같이, 성장기판(1059)이 제거되면, 반도체 발광소자 어레이가 형성된다.

이와 같이, 성장기판(1059)이 제거된 반도체 발광소자들은, 도 13에 도시된 것과 같이, 지지기판(1010) 상에 접착될 수 있다. 한편, 도 13에는 도시되지 않았으나, 반도체 발광 소자들(1050과) 지지기판(1010) 사이에는, 접착층이 더 포함될 수 있다.

이하에서는, 위에서 살펴본 제조방법을 통해 형성된 복수의 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 13은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 디스플레이 장치의 부분 확대도이고, 도 14a는 도 13의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 14b는 도 13의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이다.

도 13, 도 14a 및 도 14b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.

디스플레이 장치(1000)는 발광 소자 어레이가 장착되는 지지기판(1010)을 구비하며, 상기 발광 소자 어레이에 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)이 형성된다. 여기에서, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 각각 복수의 전극라인들(제1 전극라인 및 제2 전극라인, 도 10b 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 각각 데이터 전극 및 스캔 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 전극(1052)이 스캔 전극이 되고, 상기 제2 전극(1057)이 데이터 전극이 될 수도 있다.

지지기판(1010)은 제2 전극(1057)이 배치되는 기판으로서, 플렉서블(flexible) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지기판(1010)은 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다. 다른 예로서, 상기 지지기판(1010)은 방열효율이 높은 강성의 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우에는 고휘도가 필요한 응용예에서 발열문제의 솔루션을 제공할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 발광 소자 어레이는 접착층(미도시)을 통하여 지지기판(1010)에 결합될 수 있다. 이 경우에, 상기 접착층은 접착제의 도포후에 경화에 의하여 형성될 수 있으며, 상기 접착제는 복수의 반도체 발광 소자들의 사이로 들어갈 수 있도록 도포된다. 따라서, 상기 접착층은 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 사이에 존재하는 공간을 채우도록 형성된다. 발광 소자 어레이에서 반도체 발광 소자들의 사이가 절연층(1058)으로 채워지나, 빈 공간이 존재할 수 있으며, 상기 접착층이 상기 빈 공간을 완전히 채우게 된다.

또한, 상기 접착층은 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 사이에 격벽이 형성되도록 불투과성 레이어로 이루어질 수 있다. 이를 통하여 절연층(1058)과 마찬가지로, 격벽 형성을 별도로 하지 않아도 복수의 반도체 발광 소자들을 격리시키는 효과를 가지게 된다.

예를 들어, 상기 불투과성 레이어에는 블랙 또는 화이트가 착색된다. 광효율을 위하여는 화이트가 착색되어 반사판 역할을 수행하고, 간섭을 최소화하기 위해서는 블랙이 착색되어 반도체 발광 소자의 contrast를 향상시킬 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 설계자의 의도에 따라 상기 불투과성 레이어에는 여러가지 색상이 착색될 수 있다.

다만, 본 발명은 반드시 절연층(1058)과 접착층의 조합에 의하여 격벽이 형성되는 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 절연층(1058)이나 접착층은 단독으로 격벽을 형성할 수 있다. 예를 들어, 접착층이 단독으로 격벽을 형성한다면, 절연층(1058)은 복수의 반도체 발광 소자들의 사이를 충전하지 않도록 이루어질 수 있다. 반대로, 절연층(1058)이 단독으로 격벽을 형성한다면, 접착층은 복수의 반도체 발광 소자들의 사이를 충전하지 않도록 이루어질 수 있다.

도시에 의하면, 복수의 반도체 발광소자들은 제1 전극(1052)의 라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 반도체 발광소자는 제2 전극(1057)의 라인들을 따라 복수의 열들을 형성할 수 있다.

나아가, 디스플레이 장치(1000)는, 복수의 반도체 발광소자(1050)의 일면에 형성되는 형광체층(1080)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(1080)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(1080)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(1081) 또는 녹색 형광체(1082)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1081)가 적층 될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 다른 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.

보다 구체적으로, 제2 전극(1057)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층 될 수 있다. 따라서, 제2 전극(1057)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제1 전극(1052)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, 제1 전극(1052)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층되어, 제2 전극(1057)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있다

또한, 상기 형광체 대신에 반도체 발광 소자(1050)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.

한편, 이러한 형광체층(1080)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이 장치는 각각의 형광체들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(1091)는 형광체 도트 사이에 갭을 만들고, 흑색 물질이 상기 갭을 채우는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통하여 블랙 매트릭스(1091)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는, 형광체층(1080)이 적층된 방향인 제2 전극(1057)을 따라 각각의 형광체층들의 사이에 위치한다. 이 경우에, 청색 반도체 발광 소자(1051)에 해당하는 위치에는 형광체층이 형성되지 않으나, 블랙 매트릭스는 상기 형광체층이 없는 공간을 사이에 두고(또는 청색 반도체 발광 소자를 사이에 두고) 양측에 각각 형성될 수 있다.

본 예시에서 발광 소자 어레이의 자체에서 배선전극이 형성되므로, 배선전극과 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하는 문제가 해결될 수 있으며, 따라서 보다 고해상도의 디스플레이 장치가 구현된다.

상기 제1 전극 및 제2 전극은 배선전극의 역할을 하면서, 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부(미도시)와 연결하는 연결배선과 연결될 수 있다. 이 경우에 상기 연결배선은 지지기판에 구비될 수 있다.

도 15a, 도 15b 및 도 15c는 도 13에서 살펴본 디스플레이 장치의 배선구조를 나타내는 개념도들이다.

본 도면들을 참조하면, 지지기판(1010) 상에서 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 서로 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 상기 제1 전극(1052)은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되는 제1 전극라인으로 이루어지고, 상기 제2 전극(1057)은 상기 제1 전극라인과 교차하는 방향으로 연장되는 제2 전극라인을 구비하게 된다.

상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부와 전기적으로 연결되며, 이를 위하여 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 단부는 지지기판(1010)의 가장자리에 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 단부는 상기 발광 소자 어레이의 서로 교차하는 변들에 각각 인접하게 배치될 수 있다..

이 경우에, 상기 구동부는 구동 반도체칩이 될 수 있으며, 칩온필름(COF) 형태로 접속부재(1020a)에 장착되며, 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 상기 일변에 형성되는 접속영역(1316)에서 접속부재(1020a)와 접속한다. 이러한 구조를 구현하기 위하여, 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 각각 지지기판의 연결배선들(1052a, 1057a)과 전기적으로 연결되며, 연결배선들(1052a, 1057a) 중 어느 하나는 절곡되는 형상으로 이루어진다.

보다 구체적으로, 상기 제1 전극(1052)은 수직방향을 따라 연장되고, 상기 제2 전극(1057)은 수평방향으로 배열될 수 있다. 상기 제2 전극(1057)은 상기 수평방향의 끝단에서 제2 연결배선(1057a)과 연결되며, 상기 제2 연결배선(1057a)은 절곡되어 다시 수직방향으로 연장되어, 수직부분을 구비하게 된다. 상기 수직부분이 접속영역(1316)이 연장됨에 따라 상기 제2 연결배선(1057a)의 단부가 접속영역(1316)에 모이게 된다. 또한, 도시에 의하면 상기 제2 전극(1057)의 수평부분은 기판의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 보다 세밀한 배선 패턴이 구현될 수 있다. 이에 반해, 상기 제1 전극(1052)는 상기 수직방향의 끝단에서 제1 연결배선(1052a)와 연결되며, 수직방향을 따라 제1 전극(1052)을 연장하는 역할을 하게 된다.

다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 제2 전극(1057)은 지지기판의 일면에 의하여 덮이고, 상기 연결배선들은 지지기판의 타면에 형성될 수 있다. 이 때에 상기 제1 및 제2 전극과 상기 연결배선들의 연결을 위하여 상기 지지기판에는 비아홀이 형성될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서 구동부와 연결하기 위한 배선 구조는 한가지 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 여러가지 형태로 변형될 수 있다.

도시에 의하면, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 반도체 발광소자의 두께방향을 따라 높이차를 가지게 된다. 이에 반해, 접속부재(1020a)의 연결패드들(1020b, 1020c)은 높이차가 없는 제1연결패드(1020b)와 제2연결패드(1020c)를 포함한다. 제1연결패드(1020b)와 제2연결패드(1020c)의 높이에 대응하도록, 연결배선들(1052a, 1057a)은 지지기판의 동일평면상에 형성된다. 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057) 사이의 높이차는 이들과 연결배선들(1052a, 1057a)과의 전기적 연결에 의하여 해결된다.

도 15b 및 도 15c는 각각 도 15a의 라인 F-F 및 라인 G-G를 따라 취한 단면도이며 이를 참조하면, 연결배선들(1052a, 1057a) 지지기판(1010)에 구비되므로 접속부재(1020a)은 상기 지지기판(1010)과 전기적으로 연결된다.

보다 구체적으로, 도시에 의하면, 연결배선들(1052a, 1057a)의 단부와 전극들(1052, 1057)의 단부 사이에는 금속막(1060a, 1060b)이 배치된다. 이 때에, 상기 금속막(1060a, 1060b)의 두께를 제1연결배선(1052a)과 제2 연결배선(1057a)의 경우에 서로 달리함으로써, 접속부재(1020a)의 제1연결패드(1020b)와 제2연결패드(1020c)는 동일한 높이로 이루어질 수 있게 된다. 즉, 서로 다른 두께의 제1 금속막 및 제2 금속막(1060a, 1060b)이 연결배선들(1052a, 1057a)과 전극들(1052, 1057)의 사이에 형성된다.

이 경우에, 상기 금속막(1060a, 1060b)은 메탈 본딩(범프 본딩)에 의하여 형성될 수 있다. 메탈 본딩(범프 본딩)의 경우에, 금속막을 증착시키는 높이를 달리하면 상기 높이차에도 불구하고 연결배선들(1052a, 1057a)과 전극들(1052, 1057)을 전기적으로 연결할 수 있게 된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예들 들어 유테틱 본딩(eutectic bonding) 등고 같이 다른 방법에 의하여 상기 금속막이 형성될 수 있다.

이상에서는 본 발명에서 구동부와 연결하기 위한 연결 구조에 대하여 설명하였으나, 이는 한가지 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 즉, 본 발명의 디스플레이 장치에는 모든 종류의 연결 구조가 적용될 수 있다. 이러한 예들 중 하나로, 도 16a, 도 16b, 16c 및 도 16d는 새로운 배선 구조를 나타내는 개념도들이며, 도 16b 및 도 16c는 각각 도 16a의 라인 F-F와 라인 G-G를 따라 취한 단면도들이다.

도시에 의하면, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 배선전극의 역할을 하면서, 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부(미도시)와 연결하는 연결배선이 될 수 있다. 이하, 이러한 연결배선의 역할을 하는 상기 제1 전극 및 제2 전극의 구조에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부와 전기적으로 연결되며, 이를 위하여 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인의 단부는 지지기판(1010)의 가장자리에 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 전극라인의 단부는 상기 발광 소자 어레이의 일변에 인접하게 배치되며, 또한, 상기 제2전극라인의 단부도 상기 일변에 인접하게 배치될 수 있다.

이 경우에, 상기 구동부는 구동 반도체칩이 될 수 있으며, 칩온필름(COF) 형태로 접속부재(1020a)에 장착되며, 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인은 상기 일변에 형성되는 접속영역(1316)에서 접속부재(1020a)와 접속한다. 이러한 구조를 구현하기 위하여, 상기 제1 전극라인 및 제2 전극라인 중 어느 하나는 절곡되는 형상으로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 전극(1052)은 수직방향을 따라 연장되고, 상기 제2 전극(1057)은 수평방향으로 배열될 수 있다. 상기 제2 전극(1057)은 상기 수평방향의 끝단에서 절곡되어 다시 수직방향으로 연장되어, 수직부분을 구비하게 된다. 상기 수직부분이 접속영역(1316)이 연장됨에 따라 상기 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)의 단부가 접속영역(1316)에 모이게 된다. 또한, 도시에 의하면 상기 수직부분은 기판의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 보다 세밀한 배선 패턴이 구현될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제2 전극(1057)은 수평부분만 구비하는 구조도 가능하다. 이 경우에, 상기 제2 전극(1057)에서 수평부분에서 연장되는 부분(수직부분과, 수평과 수직부분을 이어주는 부분)은 지지기판에 형성될 수 있다.

도시에 의하면, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)은 반도체 발광소자의 두께방향을 따라 높이차를 가지게 된다. 따라서, 접속부재(1020a)의 연결패드들(1020b, 1020c)은 높이차를 가지는 제1연결패드(1020b)와 제2연결패드(1020c)를 포함한다. 제1연결패드(1020b)보다 제2연결패드(1020c)가 높이가 높게 형성됨에 따라, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)의 높이차에도 불구하고 접속부재(1020a)와의 전기적 연결이 가능하게 된다.

다른 예로서, 복수의 반도체 발광 소자들은 복수의 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 이러한 경우에 복수의 발광 소자 어레이들을 서로 연결하는 구조가 고려될 수 있다.

도 16d를 참조하면, 발광 소자 어레이들은 각각 제1 전극(1052)를 구비하며, 발광 소자 어레이의 단부에서 각각의 제1 전극(1052)은 서로에 대한 전기적 연결이 끊어지게 된다. 이 경우에 어레이들 간의 상기 전기적 연결은 타일링 기법에 의하여 구현될 수 있다.

다른 예로서, 하나의 성장기판에서 구현되는 복수의 반도체 발광 소자들은 하나의 발광 소자 어레이를 형성하며, 복수의 성장기판을 단일의 지지기판에 대응시키는 방법도 가능하다. 예를 들어, 각 성장기판의 발광 소자 어레이를 서로 전기적으로 연결하고, 단일의 지지기판이 각 성장기판을 한꺼번에 덮은 상태에서, 성장기판을 제거하면, 복수의 발광 소자 어레이들이 서로 연결된 대면적의 디스플레이 장치가 형성된다. 이 경우에, 복수의 발광 소자 어레이들은 각각 하나의 디스플레이가 되며, 이들이 서로 조합되어 대면적의 디스플레이 장치를 구현하게 된다.

이때에, 발광 소자 어레이들의 전기적 연결을 위하여, 지지기판(1010)에는 인접하는 발광 소자 어레이들을 서로 전기적으로 연결하는 연결부(1030)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(1030)는 전도성 접착층(1031)과 금속패드(1032)를 포함할 수 있다.

상기 금속패드(1032)은 지지기판의 일면상에 배치되며, 상기 디스플레이 장치의 두께 방향을 따라 인접하는 발광 소자 어레이들의 제1 전극들에 각각 중첩되도록 이루어진다.

상기 전도성 접착층(1031)은 인접하는 발광 소자 어레이들의 제1 전극들과 상기 금속패드(1032)를 전기적으로 연결하도록 이루어진다.

이러한 예로서, 상기 전도성 접착층(1031)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(1031)과 금속패드(1032)의 전기적 연결은 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 전도성 접착층의 전기적 연결이 적용될 수 있으며, 앞선 설명으로 그 설명을 갈음한다.

이상에서는, 디스플레이 장치가 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자를 포함하는 경우에 대하여 살펴보았으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.

도 17a, 도 17b 및 도 17c는 새로운 구조의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.

도 17a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(1050)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(1050)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.

이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 반도체 발광 소자들이 소자들의 내부에서 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)에 해당하는 각각의 제1 전극(1052)들이 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)는 각각 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한 새로운 구조의 반도체 발광 소자가 될 수 있다. 이러한 구조에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

이와 같이, 반도체 발광 소자들이 독자적으로 R, G, B를 구현하는 경우에는 별도의 형광체층이 구비되지 않을 수 있다. 한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이 장치는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 도시된 것과 같이, 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 수평방향으로 서로 이격 되도록 배치될 수 있다.

또 다른 예로서, 도 17b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는 백색 발광 소자(W)의 상면에는 인광물질(Phosphor)층이 형성될 수 있다. 또한, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)이 구비될 수 있다.

또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다. 이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 백색 발광 소자(W)들은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)을 구비할 수 있다. 이와 같이, 백색 발광 소자들(W)은 각각 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한 새로운 구조의 반도체 발광 소자가 될 수 있다. 이러한 구조에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이부(1000a)는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 배치될 수 있다.

또 다른 예로서, 도 17c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전 영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.

이와 같은 구조에서도, 앞서 살펴본 것과 마찬가지로, 자외선 발광 소자(UV)들은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)을 구비할 수 있다. 이와 같이, 자외선 발광 소자(UV)은 각각 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한 새로운 구조의 반도체 발광 소자가 될 수 있다. 이러한 구조에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

한편, 이러한 경우에도, 대비비(Contrast) 향상 및 외광 반사를 위하여, 디스플레이 장치는 반도체 발광 소자들로 구성되는 복수의 열들 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 적색 형광체층(1081), 녹색 형광체층(1082), 및 청색 형광체층(1083)들 사이에 배치될 수 있다.

이상에서는, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057)이 모두 라인으로 형성되어 인접하는 반도체 발광소자들을 서로 연결하는 경우에 대하여 살펴보았으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(1052) 및 제2 전극(1057) 중 어느 하나만 라인으로 형성되는 구조가 적용될 수 있다. 이하, 이러한 구조에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 18은 다른 실시 예에 따른 새로운 구조의 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도들이고, 도 19는 도 18에서 살펴본 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 디스플레이 장치의 부분 확대도이며, 도 20a는 도 19의 라인 F-F를 따라 취한 단면도이고, 도 20b는 도 19의 라인 G-G를 따라 취한 단면도이다.

먼저, 도 18의 도시에 의하면, 반도체 발광소자(2050)는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광소자가 될 수 있으며, 이러한 반도체 발광소자(2050)는 제1 도전형 반도체층(2053), 상기 제1 도전형 반도체층(2053)과 중첩되는 제2 도전형 반도체층(2055), 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되는 제1 전극(2052) 및 상기 제2 도전형 반도체층(2055)에 적층되는 전극패드(또는 제3 전극, 2056)을 포함한다.

나아가, 도시에 의하면, 상기 반도체 발광소자(2050)는 상기 제1 도전형 반도체층(2053) 및 상기 제2 도전형 반도체층(2055)의 사이에 형성되는 활성층(2054)을 포함한다. 또한, 상기 반도체 발광소자(2050)는 상기 활성층(2054)과 전극패드(2056) 및 상기 제1 전극을 덮도록 형성되는 절연층(2058)을 더 포함한다. 한편, 상기 제1 전극(2052) 및 전극패드(2056) 중 적어도 하나는 투명전극으로 이루어질 수 있다. 도 10a의 반도체 발광소자와 비교하면, 반도체 발광소자에서 제2 전극이 없이 전극패드(2056)만이 구성될 수 있다. 한편, 전극패드(2056)는, 제2 도전형 반도체층(2055)의 일면 내에서 형성되며, 따라서 상기 전극패드(2056)는 돗(dot) 형태로 배열될 수 있다.

상기 제1 도전형 반도체층(2053) 및 상기 제1 전극(2052)은 각각 'n형 반도체층' 및 'n형 전극'이 될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(2055) 및 상기 전극패드(2056)은 각각 'p형 반도체층' 및 'p형 전극'이 될 수 있다. 따라서, 상기 전극패드(2056)은 도 2, 도 3a, 도 3b를 참조하여 설명한 예시에서, p형 전극과 동일한 역할과 구성을 가질 수 있다. 따라서, 이 경우에 p형 전극을 구동부와 연결하기 위한 별도의 배선이 필요하며, 이에 대하여는 도 20a 및 도 20b을 참조하여, 후술한다. 또한, 이 경우에도 n형 전극은 배선기능이 반도체 발광소자의 내부에서 구현된다.

보다 구체적으로, 상기 제1 전극(2052) 및 상기 활성층(2054)은 상기 제1 도전형 반도체층(2053)의 일면에 형성되며, 상기 절연층(2058)을 사이에 두고 일방향으로 이격 배치된다. 여기에서, 일방향(또는 수평방향)은 상기 반도체 발광소자의 폭방향이 되며, 수직방향은 상기 반도체 발광소자의 두께방향이 될 수 있다.

도시와 같이, 상기 제1 전극(2052)과 상기 전극패드(2056)와 상기 일방향으로 이격된 위치에서 각각 상기 일방향과 수직하는 두께방향으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다.

나아가, 도시에 의하면, 상기 제1 전극(2052)은 상기 절연층(2058)의 일면에 의하여 덮이고, 상기 전극패드(2056)은 상기 절연층(2058)에 의하여 덮이지 않도록 이루어진다.

한편, 위와 같은 구조를 갖는 반도체 발광 소자에서, 상기 제1 전극(2052)은 인접하는 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되도록 인접하는 반도체 발광소자들을 향하여 연장된다. 따라서, 상기 제1 전극(2052)은 도 10b에 도시된 바와 유사하게 제1 전극라인을 형성하게 된다.

복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 제1 전극(2052)은 열 방향으로 배치되는 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결하도록 제1 전극라인으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 발광 소자 어레이의 각 열에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제1 전극(2052)을 공유한다. 즉, 제1 전극(2052)은 제1 도전형 반도체층(2053)의 일면에 형성되는 전극으로써, 동일한 열에 포함된 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결한다. 이와 같이, 열 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제1 전극(2052)은 본 발명의 디스플레이 장치(2000)에서 스캔전극의 역할을 수행할 수 있다. 상기 제1 전극(2052)는 디스플레이 장치(2000)의 스캔전극임과 동시에 반도체 발광 소자의 n형 전극일 수 있다.

도 19, 도 20a 및 도 20b의 도시에 의하면, 디스플레이 장치(2000)는 발광 소자 어레이가 장착되는 지지기판(2010)을 구비하며, 상기 발광 소자 어레이에 제1 전극(2052) 및 전극패드(2056)이 형성되고, 지지기판(2010)에는 제2 전극라인(2020)이 구비된다. 이와 같이, 본 예시에서는 제2 전극의 경우에는 전극패드(2056)는 반도체 발광소자에서 구현하고, 제2 전극라인(2020)은 지지기판에서 구현한다. 제2 전극라인(2020)은 연결배선의 기능을 하며, 따라서 상기 지지기판은 제2 전극(2057)에 대하여 배선기판의 기능을 하게 된다.

상기 제2 전극라인(2020)은 반도체 발광 소자들에 포함된 전극패드(2056)과 전기적으로 연결되며, 반도체 발광소자 어레이에서 상기 제1 전극(2052, 또는 제1 전극라인)이 배치된 열 방향과 교차하는 행 방향으로 연장된다.

상기 제2 전극라인(2020)은 제2 도전형 반도체층(2055)과 전극패드(2056)를 거쳐서 전기적으로 연결되는 전극으로써, 동일한 행에 포함된 복수의 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결한다. 이와 같이, 행 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제2 전극라인(2020)은 본 발명의 디스플레이 장치(2000)에서 데이터 전극의 역할을 수행할 수 있다.

한편, 발광 소자 어레이를 형성하는 복수의 반도체 발광 소자들은 인접한 발광 소자들과 일정 공간을 사이에 두고 이격되도록 배치될 수 있는데, 이격 배치되는 반도체 발광 소자들의 사이는 절연층(2058)으로 채워질 수 있다. 즉, 상기 절연층(2058)은 반도체 발광 소자들의 사이사이에 배치되어 격벽의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 상기 절연층(2058)은 절연체를 포함하며, 상기 절연체 블랙 또는 화이트 절연체로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 절연체는, resin으로 구성될 수 있는데, 블랙 또는 화이트 절연체는 상기 resin을 착색시킴으로써 구현할 수 있다.

한편, 상기 절연층(2058)이 블랙 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(2058)은 제1 전극(2052)과 전극패드(2056)을 절연시킴과 동시에 반도체 발광 소자의 contrast를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 절연층(2058)이 화이트 절연체로 이루어지는 경우, 상기 절연층(2058)은 제1 전극(2052)과 전극패드(2056)을 절연시킴과 동시에 반사판 역할을 수행할 수 있다.

지지기판(2010)은 플렉서블(flexible) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지기판(2010)은 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다. 다른 예로서, 상기 지지기판(2010)은 방열효율이 높은 강성의 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우에는 고휘도가 필요한 응용예에서 발열문제의 솔류션을 제공할 수 있게 된다.

상기 제2 전극라인(2020)과 상기 전극패드(2056)의 결합을 위하여 발광 소자 어레이와 지지기판(2010)의 사이에는 접착층(미도시)이 배치될 수 있다.

이 경우에, 상기 접착층은 도 2, 도 3a 및 도 3b을 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 예시한, 전도성 접착층이 될 수 있다. 따라서, 전도성 접착층은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다.

또한, 상기 전도성 접착층에는 블랙 또는 화이트가 착색될 수 있다. 광효율을 위하여는 화이트가 착색되어 반사판 역할을 수행하고, 간섭을 최소화하기 위해서는 블랙이 착색되어 반도체 발광 소자의 contrast를 향상시킬 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 설계자의 의도에 따라 상기 전도성 접착층에는 여러가지 색상이 착색될 수 있다.

나아가, 디스플레이 장치(2000)는, 복수의 반도체 발광소자(2050)의 일면에 형성되는 형광체층(2080)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(2050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(2080)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(2080)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(2081) 또는 녹색 형광체(2082)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1081)가 적층 될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 다른 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 형광체 대신에 반도체 발광 소자(1050)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.

한편, 이러한 형광체층(2080)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이 장치는 각각의 형광체들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(2091)를 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(2091)는 형광체 도트 사이에 갭을 만들고, 흑색 물질이 상기 갭을 채우는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통하여 블랙 매트릭스(2091)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.

본 예시에서 발광 소자 어레이의 자체에서 배선전극 중 일부가 형성되므로, 배선전극과 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하는 문제 중 일부가 해결될 수 있다.

상기 제1 전극이 배선전극의 역할을 하기에, 상기 제1 전극과 제2 전극라인이 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부(미도시)와 연결하는 연결배선이 될 수 있다. 이하, 이러한 연결배선의 역할을 하는 상기 제1 전극과 제2 전극라인의 구조는 도 15a, 도 15b 및 도 15c이나, 도 16a, 도 16b, 도 16c 및 도 16d에서 설명한 구조들이 적용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

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

복수의 반도체 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각,
n형 반도체층;
상기 n형 반도체층과 중첩되는 p형 반도체층;
상기 n형 반도체층과 상기 p형 반도체층의 사이에 배치되는 활성층;
상기 n형 반도체층에 적층되는 n형 전극; 및
상기 p형 반도체층에 적층되는 p형 전극을 포함하고,
상기 n형 전극은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장되며, 인접하는 n형 반도체층의 일면들에 적층되는 전극라인으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 반도체 발광 소자들은 상기 n형 전극을 덮도록 형성되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 절연층은 블랙 또는 화이트 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며,
상기 n형 전극은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되는 제1전극라인으로 이루어지고, 상기 p형 전극은 상기 제1전극라인과 교차하는 방향으로 연장되는 제2전극라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1전극라인 및 제2전극라인은 상기 복수의 반도체 발광 소자의 구동부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1전극라인의 단부는 상기 발광 소자 어레이의 일변에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2전극라인의 단부가 상기 일변에 인접하게 배치되도록,
상기 제1전극라인 및 제2전극라인 중 어느 하나는 절곡되는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1전극라인은 절연층의 일면에 의하여 덮이고,
상기 제2전극라인은 상기 절연층의 타면을 덮도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1전극라인은 상기 n형 반도체층의 일면에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제2전극라인과 상기 p형 반도체층의 사이에는 전극패드가 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 n형 및 p형 전극 중 적어도 하나는 투명전극인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 반도체 발광 소자들은 접착층을 통하여 지지기판에 결합되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 접착층은 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 사이에 존재하는 공간을 채우도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 지지기판에는 상기 n형 전극 및 p형 전극 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 지지기판에 구비되는 접속영역을 향하여 연장되는 연결배선이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제14항에 있어서,
상기 연결배선이 상기 지지기판의 동일면에 위치하도록, 상기 n형 전극과 상기 연결배선의 사이와, 상기 p형 전극과 상기 연결배선의 사이에는 서로 다른 두께의 금속막이 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 지지기판은 플렉서블 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 반도체 발광 소자들은 복수의 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 지지기판에는 인접하는 발광 소자 어레이들을 서로 전기적으로 연결하는 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 n형 전극은 제1전극라인을 형성하고, 상기 p형 전극은 전극패드를 형성하며, 상기 지지기판에는 상기 전극패드와 전기적으로 연결되는 제2전극라인이 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
기판상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 차례로 성장시키는 단계;
상기 p형 반도체층 및 활성층을 식각하여, 상기 기판상에서 복수의 반도체 발광소자를 형성하는 단계;
상기 n형 반도체층에서 일방향으로 연장되어 상기 복수의 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하는 전극라인으로 이루어지며, 인접하는 n형 반도체층의 일면들에 함께 적층되는 n형 전극을 형성하는 단계;
상기 복수의 반도체 발광소자를 덮는 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층의 적어도 일부를 제거한 후에 상기 p형 반도체층과 전기적으로 연결되는 p형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
제19항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 p형 전극의 사이에는 전극패드가 배치되며,
상기 전극패드는 상기 n형 전극을 형성하는 단계에서 형성되며, 상기 절연층의 제거에 의하여 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.