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WO2021107266A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2021107266A1
WO2021107266A1 PCT/KR2020/001181 KR2020001181W WO2021107266A1 WO 2021107266 A1 WO2021107266 A1 WO 2021107266A1 KR 2020001181 W KR2020001181 W KR 2020001181W WO 2021107266 A1 WO2021107266 A1 WO 2021107266A1
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WO
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light emitting
semiconductor light
emitting device
electrode
conductive
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/001181
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English (en)
French (fr)
Inventor
최환준
이용한
김태훈
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
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Priority to EP20892788.9A priority patent/EP4068370A4/en
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Definitions

  • the present invention relates to a display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a display device using a semiconductor light emitting device having a size of several ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • a light emitting diode (Light Emitting Diode: LED) is a well-known semiconductor light emitting device that converts current into light.
  • LED Light Emitting Diode
  • a red LED using a GaAsP compound semiconductor in 1962 information along with a GaP:N series green LED It has been used as a light source for display images of electronic devices including communication devices. Accordingly, a method for solving the above problems by implementing a flexible display using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • the semiconductor light emitting device is transferred onto the substrate in various ways.
  • a transfer method using an anisotropic conductive layer is used as one of the transfer methods of semiconductor light emitting devices.
  • the use of the anisotropic conductive layer has the advantage that the semiconductor light emitting device and the wiring electrode can be electrically connected only by thermocompression bonding, but there is a problem in that poor contact between the semiconductor light emitting device and the wiring electrode occurs when the area of the wiring board increases.
  • One object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing method for preventing a contact defect between a semiconductor light emitting device and a wiring electrode from occurring when a semiconductor light emitting device is pressed to a wiring electrode using an anisotropic conductive layer.
  • the present invention provides a substrate, a wiring electrode disposed on the substrate, a plurality of semiconductor light emitting devices electrically connected to the wiring electrode, and a plurality of semiconductor light emitting devices disposed between the wiring electrode and the semiconductor light emitting devices.
  • a plurality of conductive particles and an adhesive layer disposed on the semiconductor light emitting device to fix the plurality of conductive particles to the semiconductor light emitting device, wherein each of the plurality of semiconductor light emitting devices includes a plurality of conductive electrodes, ,
  • the conductive particles provide a display device, characterized in that selectively fixed only on the surface of the conductive electrode.
  • the adhesive layer may be selectively formed only on the surface of the conductive electrode.
  • a plurality of adhesive layers spaced apart from each other are disposed on a surface of each of the plurality of conductive electrodes, and at least one conductive particle may be fixed to each of the adhesive layers.
  • the adhesive layer may be formed on the surface of the conductive electrode and the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • the adhesive force of a region formed on the surface of the conductive electrode among the entire region of the adhesive layer may be greater than that of a region formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • a viscosity of a region formed on the surface of the conductive electrode among the entire region of the adhesive layer may be smaller than a viscosity of a region formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • the present invention includes the steps of forming a semiconductor light emitting device on a growth substrate, forming a conductive electrode on a surface of the semiconductor light emitting device, forming an adhesive layer on the semiconductor light emitting device, and a plurality of the adhesive layers on the adhesive layer. Applying conductive particles, pressing the semiconductor light emitting device to a substrate provided with a wiring electrode, and removing the growth substrate, wherein the conductive particles are selectively fixed only to the surface of the conductive electrode A method for manufacturing a display device is provided.
  • the forming of the adhesive layer on the semiconductor light emitting device may be performed such that the adhesive layer is selectively formed only on the surface of the conductive electrode.
  • the forming of the adhesive layer on the semiconductor light emitting device includes forming an adhesive layer on the surface of the conductive electrode and the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode, a part of the adhesive layer It may include the step of selectively irradiating light to only a portion of the adhesive layer to cure.
  • the selectively irradiating light to only a portion of the adhesive layer may include selectively irradiating light only to the adhesive layer formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • the present invention prevents a contact defect between the semiconductor light emitting device and the wiring electrode from occurring.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3 .
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • Fig. 8 is a cross-sectional view taken along line D-D of Fig. 7;
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8 .
  • 10 and 11 are conceptual views illustrating problems occurring during compression described in FIG. 6 .
  • 12A to 16 are conceptual views illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 17A and 17B are cross-sectional views of a display device according to an exemplary embodiment.
  • the display device described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC Ultra Book
  • digital TV desktop computer
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by the control unit of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes a display that can be bent, bent, twisted, folded, or rolled by an external force.
  • the flexible display may be a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • the information displayed in the second state may be visual information output on the curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling the light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means a minimum unit for realizing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed to have a small size, so that it can serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines BB and CC of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • the display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified as the display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 includes a substrate 110 , a first electrode 120 , a conductive adhesive layer 130 , a second electrode 140 , and a plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has insulating properties and is flexible.
  • the substrate 110 may be made of either a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring substrate on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be located on the substrate 110 .
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is positioned, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160 .
  • a state in which the insulating layer 160 is laminated on the substrate 110 may be a single wiring board.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI, Polyimide), PET, or PEN, and is integrally formed with the substrate 110 to form a single substrate.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150 , is located on the insulating layer 160 , and is disposed to correspond to the position of the first electrode 120 .
  • the auxiliary electrode 170 may have a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating the insulating layer 160 .
  • the electrode hole 171 may be formed by filling the via hole with a conductive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160 , but the present invention is not limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130 , or the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160 .
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity, and for this purpose, a material having conductivity and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130 .
  • the conductive adhesive layer 130 has ductility, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • the conductive adhesive layer 130 may be configured as a layer that allows electrical interconnection in the Z direction penetrating through the thickness, but has electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Accordingly, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a 'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods are also possible in order for the anisotropic conductive film to have partial conductivity. In this method, for example, only one of the heat and pressure may be applied or UV curing may be performed.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the conductive balls.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which the core of the conductive material contains a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material, and in this case, the portion to which heat and pressure is applied breaks the insulating film and has conductivity by the core. .
  • the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied as a whole to the anisotropic conductive film, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed due to a height difference of an object adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which an insulating core contains a plurality of particles coated with a conductive material.
  • the conductive material is deformed (pressed) in the portion to which heat and pressure are applied, so that it has conductivity in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction to have conductivity in the thickness direction of the film is also possible.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) in which conductive balls are inserted into one surface of the insulating base member.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the insulating base member is formed of a material having an adhesive property, and the conductive balls are intensively disposed on the bottom of the insulating base member, and when heat and pressure are applied from the base member, it is deformed together with the conductive balls. It has conductivity in the vertical direction.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or is composed of a plurality of layers and conductive balls are arranged on one layer (double- ACF) are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which a conductive ball is mixed with an insulating and adhesive base material. Also, a solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nano particles.
  • the second electrode 140 is spaced apart from the auxiliary electrode 170 and is positioned on the insulating layer 160 . That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 in which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip-chip form by applying heat and pressure. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140 .
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , an active layer ( It includes an n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 , and an n-type electrode 152 spaced apart from the p-type electrode 156 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130
  • the n-type electrode 152 may be electrically connected to the second electrode 140 .
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be elongated in one direction, so that one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • p-type electrodes of left and right semiconductor light emitting devices with respect to the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is press-fitted into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, through which the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 are pressed. Only a portion and a portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 have conductivity, and there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device in the remaining portion, so that the semiconductor light emitting device does not have conductivity.
  • the conductive adhesive layer 130 not only interconnects the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140 , but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute a light emitting device array
  • the phosphor layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120 .
  • the semiconductor light emitting devices may be arranged in, for example, several columns, and the semiconductor light emitting devices in each column may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices are connected in a flip chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • a barrier rib 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130 .
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 190 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided as the barrier rib 190 .
  • the barrier rib 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When the barrier ribs made of a white insulator are used, reflectivity may be increased, and when the barrier ribs made of a black insulator are used, it is possible to have reflective properties and increase contrast.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and the phosphor layer 180 converts the blue (B) light into a color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting an individual pixel.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 at a position constituting a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 151 may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • a phosphor of one color may be stacked along each line of the first electrode 120 . Accordingly, one line in the first electrode 120 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 140 , thereby realizing a unit pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) are combined to implement unit pixels of red (R), green (G), and blue (B). have.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor layers to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of light and dark.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each semiconductor light emitting device 150 mainly uses gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a variety of light including blue light. It can be implemented as a device.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device 150 may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, and B are alternately arranged, and unit pixels of red, green, and blue are formed by the red, green, and blue semiconductor light emitting devices.
  • the pixels form one pixel, through which a full-color display can be realized.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each individual device.
  • a red phosphor layer 181 , a green phosphor layer 182 , and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting device W to form a unit pixel.
  • a unit pixel may be formed on the white light emitting device W by using a color filter in which red, green, and blue are repeated.
  • the semiconductor light emitting device can be used in the entire region not only for visible light but also for ultraviolet (UV) light, and can be extended to form a semiconductor light emitting device in which ultraviolet (UV) can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • UV ultraviolet
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • a square semiconductor light emitting device 150 having a side length of 10 ⁇ m is used as a unit pixel, sufficient brightness to form a display device appears. Accordingly, for example, when the unit pixel is a rectangular pixel having one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, the distance between the semiconductor light emitting devices is relatively large. Accordingly, in this case, it is possible to implement a flexible display device having HD image quality.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above can be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned.
  • An insulating layer 160 is laminated on the first substrate 110 to form one substrate (or wiring board), and the wiring substrate includes a first electrode 120 , an auxiliary electrode 170 , and a second electrode 140 . this is placed In this case, the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the first substrate 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, the anisotropic conductive film may be applied to the substrate on which the insulating layer 160 is located.
  • a second substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrode 170 and the second electrodes 140 and on which a plurality of semiconductor light emitting devices 150 constituting individual pixels are located is formed with the semiconductor light emitting device 150 .
  • ) is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 .
  • the second substrate 112 is a growth substrate on which the semiconductor light emitting device 150 is grown, and may be a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in a wafer unit, the semiconductor light emitting device can be effectively used in a display device by having an interval and a size that can form a display device.
  • the wiring board and the second board 112 are thermocompression-bonded.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 may be thermocompression-bonded by applying an ACF press head.
  • the wiring substrate and the second substrate 112 are bonded by the thermocompression bonding. Due to the properties of the anisotropic conductive film having conductivity by thermocompression bonding, only a portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, and through this, the electrodes and the semiconductor light emitting.
  • the device 150 may be electrically connected. At this time, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, and through this, a barrier rib may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the second substrate 112 is removed.
  • the second substrate 112 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method.
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • a transparent insulating layer may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is coupled.
  • the method may further include forming a phosphor layer on one surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and a red or green phosphor for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is the blue semiconductor light emitting device.
  • a layer may be formed on one surface of the device.
  • the manufacturing method or structure of the display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 5 and 6 .
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8 . to be.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210 , a first electrode 220 , a conductive adhesive layer 230 , a second electrode 240 , and a plurality of semiconductor light emitting devices 250 .
  • the substrate 210 is a wiring substrate on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that has insulating properties and is flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction.
  • the first electrode 220 may serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is positioned.
  • the conductive adhesive layer 230 is an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, and a solution containing conductive particles. ), and so on.
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste an anisotropic conductive paste
  • solution containing conductive particles a solution containing conductive particles.
  • the semiconductor light emitting device 250 After the anisotropic conductive film is positioned on the substrate 210 in a state where the first electrode 220 is positioned, when the semiconductor light emitting device 250 is connected by applying heat and pressure, the semiconductor light emitting device 250 is the first It is electrically connected to the electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed on the first electrode 220 .
  • the electrical connection is created because, as described above, the anisotropic conductive film has conductivity in the thickness direction when heat and pressure are applied in part. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion and a non-conductive portion in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection but also mechanical bonding between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 250 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 disposed in a direction crossing the longitudinal direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 are positioned between the vertical semiconductor light emitting devices.
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256 , and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255 . ), an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 , and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253 .
  • the lower p-type electrode 256 may be electrically connected to the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230
  • the upper n-type electrode 252 may be a second electrode 240 to be described later.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage in that it is possible to reduce the chip size because electrodes can be arranged up and down.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 that emits blue (B) light, and a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 at a position constituting a unit pixel of red color, and a position constituting a unit pixel of green color
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251 .
  • only the blue semiconductor light emitting device 251 may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel. In this case, unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of columns, and the second electrode 240 may be located between the columns of the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected to each other by a connection electrode protruding from the second electrode 240 .
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230 .
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • the present invention has the advantage of not using a transparent electrode such as ITO by locating the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250 . Therefore, it is possible to improve light extraction efficiency by using a conductive material having good adhesion to the n-type semiconductor layer as a horizontal electrode without being constrained by selection of a transparent material.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • a barrier rib 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 . That is, a barrier rib 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels.
  • the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230 . For example, by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 290 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided.
  • the barrier rib 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • individual unit pixels can be configured with a small size using the semiconductor light emitting device 250 , and the distance between the semiconductor light emitting devices 250 is relatively large enough to connect the second electrode 240 to the semiconductor light emitting device 250 . ), and there is an effect of realizing a flexible display device having HD picture quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor in order to improve a contrast ratio. That is, the black matrix 291 may improve contrast of light and dark.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size. Accordingly, a full-color display in which unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) constitute one pixel may be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • anisotropic conductive film (hereinafter, anisotropic conductive layer) is made of a mixture of conductive balls (hereinafter, conductive particles) and an insulating material. As described in FIG. 6 , when the substrate on which the semiconductor light emitting device is formed is thermally compressed on the wiring board coated with the anisotropic conductive layer, the wiring electrode and the semiconductor light emitting device are electrically connected by conductive particles.
  • the conductive particles are compressed between the semiconductor light emitting device and the wiring electrode to electrically connect the semiconductor light emitting device and the wiring electrode.
  • a certain level of pressure or more must be applied to the conductive particles.
  • the conductive particles 331 should be located between the semiconductor light emitting device 350 and the wiring electrode 320, and due to external pressure, the conductive particles 331 are separated from the semiconductor light emitting device 350 and the wiring electrode ( 320) can move without staying in between. In this case, the semiconductor light emitting device 350 and the wiring electrode 320 are incompletely electrically connected.
  • the pressure applied to each area of the wiring board 110 during thermal compression becomes non-uniform. Specifically, when the area of the wiring board is large, a relatively high pressure is applied to the edge region of the wiring board, and a relatively low pressure is applied to the central region of the wiring board. For this reason, in the edge region of the wiring board, the conductive particles are completely pressed against the wiring electrode and the semiconductor light emitting device, but in the central region of the wiring board, sufficient pressure is not applied to the conductive particles, resulting in poor contact between the wiring electrode and the semiconductor light emitting device. .
  • the present invention provides a structure and a manufacturing method for preventing conductive particles from being separated between a semiconductor light emitting device and a wiring electrode during the above-described thermal compression and applying a uniform pressure to the entire wiring board.
  • 12 to 16 are conceptual views illustrating a method of manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • a step of forming the plurality of semiconductor light emitting devices 350 on the growth substrate W is performed.
  • the conductive semiconductor layers grown on the growth substrate W may be manufactured as individual semiconductor light emitting devices through isolation and mesa processes. Since the process of forming the semiconductor light emitting device is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.
  • a position at which the conductive electrode is formed may vary depending on the type of the semiconductor light emitting device.
  • a flip-chip type semiconductor light emitting device will be described as an example, but the present invention is not limited to the flip chip type and may be applied to all kinds of semiconductor light emitting devices.
  • conductive electrodes 152 and 156 are formed on each semiconductor light emitting device. do.
  • the conductive electrodes 152 and 156 may be formed by a deposition method, but the formation method of the conductive electrodes 152 and 156 is not specifically limited.
  • the step of forming the adhesive layer 330 on the semiconductor light emitting device is performed.
  • the step of forming the adhesive layer 330 may be largely performed in two ways.
  • the adhesive layer 330 may be selectively formed only on the surfaces of the conductive electrodes 152 and 156 . To this end, as shown in FIG. 12B , after the adhesive layer is entirely coated on the semiconductor light emitting device, unnecessary portions may be etched. As a result, the adhesive layer 330 may be selectively formed only on the surface of the conductive electrode.
  • the adhesive layer may be carried out by applying the adhesive layer as a whole on the surface of the semiconductor light emitting device.
  • the step of forming the adhesive layer may consist of a plurality of steps.
  • the step of forming the adhesive layer on the semiconductor light emitting device includes forming an adhesive layer 330 on the surface of the conductive electrode and the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode. and selectively irradiating light only to a portion 330 ′′ of the adhesive layer so that a portion of the adhesive layer is cured.
  • compositions constituting the adhesive layer when irradiating light of a specific wavelength, there may be a constituent material that loses adhesion or increases adhesion. By utilizing such a composition, the adhesion area can be maintained in a desired area.
  • the liquefied region has a lower viscosity compared to the non-liquefied region, which may cause the material applied on the adhesive layer to sink into the adhesive layer. Then, when the adhesive layer is cooled, the material deposited into the adhesive layer may be strongly fixed to the adhesive layer.
  • the conductive electrode formed on the semiconductor light emitting device serves as a mask, and the conductive type Light may not be irradiated only to the adhesive layer formed on the electrode surface.
  • the PR process can be performed without a separate mask.
  • the adhesive layer may be formed to a thickness of less than 1 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the thickness of the adhesive layer may vary depending on the structure of the semiconductor light emitting device and the size of conductive particles to be described later.
  • a step of applying the conductive particles 331 on the adhesive layer is performed.
  • the conductive particles are disposed only on the conductive electrode and do not stick to other regions.
  • the conductive particles when the conductive particles are applied in a state that the adhesive force of some regions of the adhesive layer applied to the entire semiconductor light emitting device is higher than that of the other regions or the contact of some regions is lower than the viscosity of the remaining regions, the conductive particles have the adhesive strength It will stick selectively to this high area or low viscosity area.
  • the adhesive strength of the adhesive layer is reduced when irradiating light of a specific wavelength to the adhesive layer, by selectively irradiating light only to the adhesive layer formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode, It is possible to relatively increase the adhesive strength of the adhesive layer formed on the surface.
  • the adhesive force of the adhesive layer is increased when irradiating light of a specific wavelength to the adhesive layer, by selectively irradiating light only to the adhesive layer covering the conductive electrode, the adhesive strength of the adhesive layer formed on the surface of the conductive electrode is relatively increased.
  • the adhesive layer is made of a material whose viscosity decreases when low heat is applied in a state where light is not irradiated, only the adhesive layer formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode is selectively irradiated with light and then low heat can be added Accordingly, the viscosity of the adhesive layer covering the conductive electrode is relatively reduced.
  • the conductive particles When the conductive particles are applied in the above-described state, the conductive particles are selectively attached only to the conductive electrode. Through this, the present invention allows the conductive particles to be selectively disposed only on the conductive electrode.
  • the conductive particles are conductive materials, and may be made of Sn, Au, In, Pb, and Bi, or a metal mixed with at least some of the above-mentioned metals.
  • the present invention is not limited thereto, and the conductive particles may be a conductive material that can be deformed when transferring the semiconductor light emitting device at a temperature of about 300°C.
  • the particle diameter of the conductive particles may be within 10 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the particle diameter of the conductive particles may vary depending on the size of the semiconductor light emitting device and the area of the conductive electrode.
  • a portion of the adhesive layer to which the conductive particles are not applied may be removed through dry etching.
  • the conductive particles may serve as a mask.
  • a plurality of adhesive layers 330a and 330b spaced apart from each other may be formed on the surface of one conductive type electrode 156 .
  • the plurality of adhesive layers 330a and 330b on the conductive electrode 156 may be formed by heat and may be applied to melt the conductive particles 331a and 331b. Accordingly, the plurality of conductive particles are combined into one to form a lump 332 , and are strongly fixed on the conductive electrode 156 .
  • the lump serves to electrically connect the semiconductor light emitting device and the wiring board when the semiconductor light emitting device is transferred.
  • a step of transferring the semiconductor light emitting device onto a substrate on which wiring electrodes are formed is performed.
  • the conductive particles 331 are compressed to electrically connect the conductive electrodes 152 and 156 and the wiring electrodes 140 and 170 .
  • the conductive particles 331 deviate from the position between the conductive electrodes 152 and 156 and the wiring electrodes 140 and 170 in the transfer step. very low
  • the transferring of the semiconductor light emitting device onto the substrate on which the wiring electrode is formed may be performed by aligning the growth substrate and the substrate so that the conductive electrode overlaps the wiring electrode, and then compressing the growth substrate and the substrate.
  • the transfer process may be performed at a temperature of about 300° C., but is not necessarily limited thereto.
  • the growth substrate W may be removed by a laser lift-off method, but is not limited thereto.
  • conductive particles are prevented from deviating from a predetermined position when transferring the semiconductor light emitting device.
  • a non-conductive paste 440 for bonding the wiring board may be applied on the growth substrate W.
  • the non-conductive paste 440 may be selectively applied only on the semiconductor light emitting device.
  • the non-conductive paste 440 acts as a buffer against the pressure applied by the growth substrate W, so that the semiconductor light emitting device 450 is damaged when the semiconductor light emitting device 450 is transferred. prevent it from becoming At this time, since the conductive particles 431 are strongly fixed to the adhesive layer 430 , there is a very low possibility that the semiconductor light emitting device 450 is separated into non-conductive particles.
  • the reflectance at the side of the semiconductor light emitting device 450 is increased, so that the amount of light of the display device can be increased.
  • the structure of the display device according to the above-described manufacturing method will be described.
  • 17A and 17B are cross-sectional views illustrating a cross-section of a display device according to the present invention.
  • the display device includes a substrate, a wiring electrode, a plurality of semiconductor light emitting devices, a plurality of conductive particles, and an adhesive layer.
  • the substrate S is the same as the substrate described with reference to FIGS. 1 to 9 , a detailed description thereof will be omitted.
  • a plurality of wiring electrodes may be disposed on the substrate.
  • the plurality of conductive particles electrically connect the plurality of wiring electrodes disposed on the substrate to the semiconductor light emitting devices.
  • the conductive particles 531 are deformed in shape by the pressure applied during the transfer process of the semiconductor light emitting device 550 , and electrically connect the wiring electrode and the conductive electrodes 552 and 556 .
  • the conductive particles 531 are selectively fixed only to the surfaces of the conductive electrodes 552 and 556 .
  • the adhesive layer may be formed in two forms.
  • the adhesive layer 530 may be selectively formed only on the surfaces of the conductive electrodes 552 and 556 . As described above, after the adhesive layer 530 is formed, the adhesive layer may be formed only on the surface of the conductive electrode through partial etching.
  • the present invention prevents the conductive particles from leaving the conductive electrode when transferring the semiconductor light emitting device.
  • a plurality of adhesive layers spaced apart from each other may be disposed on the surface of the conductive electrode. At least one conductive particle may be disposed on each of the plurality of adhesive layers.
  • the adhesive layer 530 may be evenly formed on the semiconductor light emitting device. Specifically, the adhesive layer 530 may be formed on the surface of the conductive electrode and the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • the adhesive force of a region formed on the surface of the conductive electrode may be greater than that of a region formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode.
  • the adhesive force of a part of the adhesive layer is lost or the adhesive strength of a part of the adhesive layer is improved, so that the conductive particles can be fixed only at a designated position.
  • a viscosity of a region formed on the surface of the conductive electrode among the entire region of the adhesive layer may be lower than a viscosity of a region formed on the surface of the semiconductor light emitting device not covered with the conductive electrode. Accordingly, when transferring the semiconductor light emitting device, the conductive particles flow only on the surface of the conductive electrode and do not deviate from the surface of the conductive electrode.
  • the present invention allows the conductive particles to be fixed only at a designated position even when the adhesive layer is not selectively formed only on the conductive electrode, and prevents the conductive particles from leaving the conductive electrode when transferring the semiconductor light emitting device.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment may be selectively combined so that various modifications may be made. may be

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 수㎛ 내지 수십㎛ 크기의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치되는 배선 전극, 상기 배선 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 배선 전극과 상기 반도체 발광소자들 사이에 배치되는 복수의 전도성 입자들 및 상기 복수의 전도성 입자를 상기 반도체 발광소자에 고정되도록, 상기 반도체 발광소자 상에 배치되는 접착층을 포함하고, 상기 복수의 반도체 발광소자들 각각은 복수의 도전형 전극을 구비하고, 상기 전도성 입자는 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 수㎛ 내지 수십㎛ 크기의 반도체 발광소자를 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.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
상기 반도체 발광소자는 다양한 방식으로 기판 상에 전사된다. 반도체 발광소자의 전사 방식 중 하나로 이방성 전도층을 이용한 전사 방식이 활용되고 있다. 이방성 전도층을 활용하면 열압착만으로 반도체 발광소자와 배선 전극을 전기적으로 연결할 수 있다는 장점은 있지만, 배선 기판의 면적이 커질 경우, 반도체 발광소자와 배선 전극 간 접촉 불량이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 이방성 전도층을 이용하여 반도체 발광소자를 배선 전극에 압착시킬 때 반도체 발광소자와 배선 전극 간에 접촉 불량이 발생하는 것을 방지하기 위한 구조 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 배치되는 배선 전극, 상기 배선 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들, 상기 배선 전극과 상기 반도체 발광소자들 사이에 배치되는 복수의 전도성 입자들 및 상기 복수의 전도성 입자를 상기 반도체 발광소자에 고정되도록, 상기 반도체 발광소자 상에 배치되는 접착층을 포함하고, 상기 복수의 반도체 발광소자들 각각은 복수의 도전형 전극을 구비하고, 상기 전도성 입자는 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층은 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 도전형 전극 각각의 표면에는, 서로 이격된 복수의 접착층이 배치되며, 상기 접착층 각각에는 적어도 하나의 전도성 입자가 고정될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층은 상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층의 전체 영역 중, 상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 접착력은 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 접착력보다 클 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층의 전체 영역 중 상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 점도는 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 점도보다 작을 수 있다.
또한, 본 발명은 성장 기판 상에 반도체 발광소자를 형성하는 단계, 상기 반도체 발광소자의 표면에 도전형 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계, 상기 접착층 상에 복수의 전도성 입자를 도포하는 단계, 상기 반도체 발광소자를 배선 전극이 구비된 기판에 압착시키는 단계 및 상기 성장 기판을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 전도성 입자는 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계는, 상기 접착층이 상기 도전형 전극 표면 상에만 선택적으로 형성되도록 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계는, 상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 접착층을 형성하는 단계, 상기 접착층의 일부가 경화되도록, 상기 접착층의 일부에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접착층의 일부에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계는, 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 반도체 발광소자를 배선 기판 상에 압착시킬 때, 전도성 입자의 유동이 최소화 되기 때문에, 전도성 입자가 반도체 발광소자와 배선 전극 사이에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 반도체 발광소자와 배선 전극 간에 접촉 불량이 발생되는 것을 방지한다.
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 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10 및 11은 도 6에서 설명한 압착 시 발생되는 문제점을 나타내는 개념도이다.
도 12a 내지 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 개념도이다.
도 17a 및 17b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 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 A 부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 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)과 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 D-D를 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 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 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 디스플레이 장치에는 이방성 전도성 필름(ACF)이 활용된다. 이방성 전도성 필름(이하, 이방성 전도층)은 도전볼(이하, 전도성 입자)과 절연 물질의 혼합물로 이루어진다. 도 6에서 설명한 바와 같이, 이방성 전도층이 도포된 배선 기판에 반도체 발광소자가 형성된 기판을 열 압착하면, 전도성 입자에 의해 배선 전극과 반도체 발광소자가 전기적으로 연결된다.
열 압착시 상기 전도성 입자는 반도체 발광소자 및 배선 전극 사이에서 압착되어 반도체 발광소자와 배선 전극을 전기적으로 연결한다. 반도체 발광소자 및 배선 전극이 전기적으로 연결되기 위해서는 전도성 입자에 일정 수준 이상의 압력이 가해져야 한다.
도 10을 참조하면, 열 압착 시, 이방성 전도층(330)의 유동성으로 인하여, 반도체 발광소자(350)와 배선 전극(320) 간의 접촉 불량이 발생될 수 있다. 구체적으로, 열 압착 시 전도성 입자(331)는 반도체 발광소자(350)와 배선 전극(320) 사이에 위치해야 하는데, 외부 압력으로 인하여 전도성 입자(331)가 반도체 발광소자(350)와 배선 전극(320) 사이에 머물지 않고 움직일 수 있다. 이러한 경우, 반도체 발광소자(350)와 배선 전극(320)은 불완전하게 전기적으로 연결된다.
한편, 도 11을 참조하면, 배선 기판(310)의 면적이 넓어질수록, 열 압착 시 배선 기판(110)의 각 영역에 가해지는 압력이 불균일해진다. 구체적으로, 배선 기판의 면적이 넓은 경우, 배선 기판의 테두리 영역에는 상대적으로 높은 압력이 가해지고, 배선 기판의 중앙 영역에는 상대적으로 낮은 압력이 가해진다. 이로 인하여, 배선기판의 테두리 영역에서는 전도성 입자가 온전히 배선 전극 및 반도체 발광소자에 압착되지만, 배선기판의 중앙 영역에서는 전도성 입자에 충분한 압력이 가해지지 않아 배선 전극 및 반도체 발광소자 간 접촉 불량이 발생된다.
본 발명은 상술한 열 압착 시 전도성 입자가 반도체 발광소자 및 배선 전극 사이에서 이탈되는 것을 방지하고, 배선 기판 전체에 균일한 압력이 가해지도록 하는 구조 및 제조 방법을 제공한다.
먼저, 본 발명에 디스플레이 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 12 내지 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 개념도이다.
먼저, 성장 기판(W)에 복수의 반도체 발광소자들(350)을 형성하는 단계가 진행된다.
도 12a를 참조하면, 성장 기판(W)에 성장된 도전형 반도체층들은 아이솔레이션 및 메사 공정을 통해 개별 반도체 발광소자로 제조될 수 있다. 반도체 발광소자를 형성하는 과정은 기 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
이후, 상기 반도체 발광소자에 도전형 전극을 형성하는 단계가 진행된다.
상기 도전형 전극이 형성되는 위치는 반도체 발광소자의 종류에 따라 달라질 수 있다. 본 명세서에서는 플립 칩 타입의 반도체 발광소자를 예를 들어 설명하나, 본 발명은 플립 칩 타입에 한정되지 않고, 모든 종류의 반도체 발광소자에 적용될 수 있다.
도 12a를 참조하면, 플립 칩 타입의 반도체 발광소자의 경우, 성장 기판(W) 상에 반도체 발광소자를 형성한 후, 각각의 반도체 발광소자 상에 두 개의 도전형 전극(152 및 156)이 형성된다. 상기 도전형 전극(152 및 156)은 증착 방식으로 형성될 수 있으나, 도전형 전극(152 및 156)의 형성 방식은 별도로 한정하지 않는다.
이후, 반도체 발광소자 상에 접착층(330)을 형성하는 단계가 진행된다. 상기 접착층(330)을 형성하는 단계는 크게 두 가지 방식으로 수행될 수 있다.
첫 번째, 상기 접착층(330)을 도전형 전극(152 및 156)의 표면에만 선택적으로 형성하는 방식으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 도 12b와 같이, 상기 접착층을 반도체 발광소자 상에 전체적으로 도포 한 후, 불필요한 부분을 에칭하는 방식으로 수행될 수 있다. 결과적으로, 상기 접착층(330)은 도전형 전극 표면 상에만 선택적으로 형성될 수 있다.
두 번째, 상기 접착층을 반도체 발광소자 표면 상에 전체적으로 도포하는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 접착층을 형성하는 단계는 복수의 단계로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 12c 및 12d를 참조하면, 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계는 상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 접착층(330)을 형성하는 단계 및 상기 접착층의 일부가 경화되도록, 상기 접착층의 일부(330'')에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
이때에, 접착층의 일부(330'')에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계에서 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사하거나, 상기 도전형 전극의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사할 수 있다.
접착층을 구성하는 조성물 중 특정 파장의 빛을 조사하는 경우 접착력을 잃거나, 접착력이 증가되는 구성물질이 있을 수 있다. 이러한 조성물을 활용하면, 원하는 영역에 접착역을 유지시킬 수 있다.
Negative PR 특성중 soft baking 후 광경화 되지 않은 영역에 저열(100℃)을 가하면 고체에서 액화되는 특성이 있다. 이때, 액화된 영역은 액화되지 않은 영역 대비 점도가 낮아지며, 이로 인하여 접착층 상에 도포되는 물질을 접착층 내부로 침하시킬 수 있다. 이후, 접착층을 냉각 시, 접착층 내부로 침하된 물질은 접착층에 강하게 고정될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 도 12e를 참조하면, Negative PR시 반도체 발광소자가 형성되지 않은 성장 기판의 일면 측에서 빛을 조사하는 경우, 반도체 발광소자에 형성된 도전형 전극이 마스크 역할을 하며, 도전형 전극 표면에 형성된 접착층에만 빛이 조사되지 않을 수 있다. 이를 활용하면, 별도의 마스크 없이 PR 공정을 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 접착층은 1㎛ 이내의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 접착층은 반도체 발광소자의 구조, 후술할 전도성 입자의 크기에 따라, 그 두께가 달라질 수 있다.
이후, 도 13을 참조하면, 상기 접착층 상에 전도성 입자(331)를 도포하는 단계가 진행된다.
도전형 전극에만 선택적으로 접착층을 형성하는 경우, 전도성 입자는 도전형 전극상에만 배치되며, 다른 영역에는 달라붙지 않는다.
한편, 반도체 발광소자 전체에 도포된 접착층의 일부 영역의 접착력이 나머지 영역보다 높도록 한 상태 또는 일부 영역의 접도가 나머지 영역의 점도보다 낮도록 한 상태에서 전도성 입자를 도포할 경우, 전도성 입자는 접착력이 높은 영역 또는 점도가 낮은 영역에 선택적으로 달라붙게 된다.
구체적으로, 접착층에 특정 파장의 빛을 조사할 때 접착층의 접착력이 감소하는 경우, 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사함으로써, 도전형 전극의 표면에 형성되는 접착층의 접착력을 상대적으로 높일 수 있다.
반면, 접착층에 특정 파장의 빛을 조사할 때 접착층의 접착력이 증가하는 경우, 상기 도전형 전극을 덮는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사함으로써, 도전형 전극의 표면에 형성되는 접착층의 접착력을 상대적으로 높일 수 있다.
한편, 상기 접착층이 빛을 조사하지 않은 상태에서 저열을 가할 때 점도가 감소하는 물질로 이루어지는 경우, 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사한 후 저열을 가할 수 있다. 이에 따라, 도전형 전극을 덮는 접착층의 점도가 상대적으로 감소한다.
상술한 상태에서 전도성 입자를 도포하는 경우, 전도성 입자는 도전형 전극에만 선택적으로 달라붙게 된다. 이를 통해, 본 발명은 전도성 입자가 도전형 전극에만 선택적으로 배치될 수 있도록 한다.
상기 전도성 입자는 전도성 물질로, Sn, Au, In, Pb 및 Bi로 이루어지거나, 상술한 금속들 중 적어도 일부를 혼합한 금속일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 전도성 입자는 약 300℃의 온도에서 반도체 발광소자 전사 시 형태 변형 가능한 전도성 물질 일 수 있다.
한편, 상기 전도성 입자의 입경은 10㎛ 이내일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전도성 입자의 입경은 반도체 발광소자의 크기, 도전형 전극의 면적에 따라 달라질 수 있다.
한편, 도 14를 참조하면, 전도성 입자가 도포된 후 드라이 에칭을 통해, 전도성 입자가 도포되지 않은 접착층의 일부 영역을 제거할 수 있다. 이때, 전도성 입자는 마스크의 역할을 할 수 있다. 에칭 결과, 하나의 도전형 전극(156)의 표면에는 서로 이격된 복수의 접착층(330a 및 330b)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 반도체 발광소자의 전사시 전도성 입자(331a 및 331b)가 접착층 상에서 유동할 수 있는 거리를 최소화 할 수 있게 된다. 이와 더불어, 도전형 전극(156) 상에 복수의 접착층(330a 및 330b)을 형성한 후, 열을 가하여 전도성 입자(331a 및 331b)가 용융되도록 할 수 있다. 이에 따라, 복수의 전도성 입자들은 하나로 합쳐져 덩어리(332)를 이루게 되며, 도전형 전극(156)상에 강하게 고정된다. 상기 덩어리는 반도체 발광소자 전사시 반도체 발광소자와 배선 기판을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.
다시 도 13을 참조하면, 상기 반도체 발광소자를 배선 전극이 형성된 기판 상에 전사하는 단계가 진행된다.
상기 전사 단계에서, 전도성 입자(331)가 압착되어 도전형 전극(152 및 156)과 배선 전극(140 및 170)을 전기적으로 연결시킨다. 본 발명에 따르면, 이방선 전도층의 유동이 최소화되기 때문에, 상기 전도성 입자(331)가 상기 전사 단계에서 도전형 전극(152 및 156)과 배선 전극(140 및 170) 사이 위치를 이탈할 가능성이 매우 낮아진다.
상기 반도체 발광소자를 배선 전극이 형성된 기판 상에 전사하는 단계는, 상기 도전형 전극이 배선 전극과 오버랩되도록 성장 기판과 기판을 얼라인 시킨 후, 성장 기판과 기판을 압착시킴으로써 수행될 수 있다.
이러한 전사과정은 약 300℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 상기 성장 기판(W)을 제거하는 단계가 진행된다. 상기 성장 기판(W)은 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off) 방식으로 제거될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 ACF와는 달리 전도성 입자를 도전형 전극 표면에만 선택적으로 배치함으로써, 반도체 발광소자 전사 시 전도성 입자가 정해진 위치를 이탈하는 것을 방지한다.
한편, 도 16을 참조하면, 반도체 발광소자(450)에 도전성 입자(431)를 도포한 후, 성장 기판(W) 상에는 배선 기판 합착을 위한 비도전성 페이스트(440)가 도포될 수 있다. 상기 비도전성 페이스트(440)는 반도체 발광소자 상에만 선택적으로 도포될 수 있다.
이후, 반도체 발광소자(450) 전사시 상기 비도전성 페이스트(440)는 성장 기판(W)에 의해 가해지는 압력에 대한 완충작용을 하여 반도체 발광소자(450) 전사 시 반도체 발광소자(450)가 파손되는 것을 방지한다. 이때, 도전성 입자(431)는 접착층(430)에 강하게 고정되므로, 반도체 발광소자(450)가 비도전성 입자로 이탈할 가능성은 매우 낮다.
상기 비도전성 페이스트(440)에 나노 입자를 첨가할 경우, 반도체 발광소자(450) 측면에서의 반사율을 증가시켜 디스플레이 장치의 광량을 증가시킬 수 있게 된다. 이하, 상술한 제조 방법에 따른 디스플레이 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 17a 및 17b는 본 발명에 따를 디스플레이 장치의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 17a 및 17b을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 기판, 배선 전극, 복수의 반도체 발광소자들, 복수의 전도성 입자, 접착층를 구비한다.
상기 기판(S)은 도 1 내지 9에서 설명한 기판과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
상기 기판 상에는 복수의 배선 전극이 배치될 수 있다. 복수의 전도성 입자들은 기판 상에 배치된 복수의 배선 전극과 반도체 발광소자들을 전기적으로 연결시킨다.
상기 전도성 입자(531)는 반도체 발광소자(550)의 전사 과정에서 인가되는 압력에 의해 그 형태가 변형되며, 배선 전극과 도전형 전극(552 및 556)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 전도성 입자(531)는 상기 도전형 전극(552 및 556) 표면에만 선택적으로 고정된다.
한편, 접착층은 두 가지 형태로 이루어질 수 있다.
첫 번째로, 도 17a와 같이, 상기 접착층(530)은 상기 도전형 전극(552 및 556) 표면에만 선택적으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 접착층(530)을 형성한 후 부분적 에칭을 통해 접착층이 도전형 전극 표면에만 형성되도록 할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 반도체 발광소자 전사 시 전도성 입자가 도전형 전극을 벗어나지 못하도록 한다.
나아가, 상기 도전형 전극의 표면에는 서로 이격된 복수의 접착층이 배치될 수 있다. 상기 복수의 접착층 각각에는 적어도 하나의 전도성 입자가 배치될 수 있다.
서로 이격된 복수의 접착층들은 전도성 입자의 유동을 극도로 제한시키기 때문에, 반도체 발광소자 전사 시 전도성 입자를 원래 위치에 강하게 고정시킬 수 있게 된다.
한편, 도 17b를 참조하면 접착층(530)은 반도체 발광소자 상에 고르게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 접착층(530)은 상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 접착층(530)의 전체 영역 중, 상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 접착력은 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 접착력보다 클 수 있다.
제조 방법에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 접착층의 일부의 접착력을 상실시키거나, 접착층의 일부의 접착력을 향상시킴으로써, 도전성 입자가 지정된 위치에만 고정될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 접착층의 전체 영역 중 상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 점도는 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 점도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광소자 전사 시 전도성 입자는 도전형 전극 표면에서만 유동하며, 도전형 전극의 표면을 벗어나지 않게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 접착층을 도전형 전극 상에만 선택적으로 형성하지 않는 경우에도 전도성 입자가 지정된 위치에만 고정될 수 있도록 하며, 반도체 발광소자 전사시 전도성 입자가 도전형 전극을 벗어나지 않도록 한다.
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 (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 배선 전극;
    상기 배선 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들;
    상기 배선 전극과 상기 반도체 발광소자들 사이에 배치되는 복수의 전도성 입자들; 및
    상기 복수의 전도성 입자를 상기 반도체 발광소자에 고정되도록, 상기 반도체 발광소자 상에 배치되는 접착층을 포함하고,
    상기 복수의 반도체 발광소자들 각각은 복수의 도전형 전극을 구비하고,
    상기 전도성 입자는 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 도전형 전극 각각의 표면에는,
    서로 이격된 복수의 접착층이 배치되며, 상기 접착층 각각에는 적어도 하나의 전도성 입자가 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착층의 전체 영역 중,
    상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 접착력은 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접착층의 전체 영역 중,
    상기 도전형 전극 표면에 형성되는 영역의 점도는 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 영역의 점도보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 성장 기판 상에 반도체 발광소자를 형성하는 단계;
    상기 반도체 발광소자의 표면에 도전형 전극을 형성하는 단계;
    상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층 상에 복수의 전도성 입자를 도포하는 단계;
    상기 반도체 발광소자를 배선기판이 구비된 기판에 압착시키는 단계; 및
    상기 성장 기판을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 입자는 상기 도전형 전극 표면에만 선택적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계는,
    상기 접착층이 상기 도전형 전극 표면 상에만 선택적으로 형성되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자 상에 접착층을 형성하는 단계는,
    상기 도전형 전극 표면 및 상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층의 일부가 경화되도록, 상기 접착층의 일부에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착층의 일부에만 선택적으로 빛을 조사하는 단계는,
    상기 도전형 전극으로 덮이지 않은 반도체 발광소자의 표면에 형성되는 접착층에만 선택적으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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