KR102060471B1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 금속 패드들을 구비하는 기판, 및 자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되는 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 포함하고, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 서로 다른 형상을 가지는 식별부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 플렉서블 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 않다는 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 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
이와 같이, 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이의 경우에 대화면의 디스플레이 장치의 구현이 어렵다. 따라서, 최근에는 자가조립 방식으로 반도체 발광소자가 기판에 결합되는 제조방법이 개발되고 있다. 또한, 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이의 경우에, 청색 반도체 발광소자와, 형광체 및 컬러 필터 등의 조합에 의하여 적색, 녹색 및 청색을 구현하는 방식이 많이 이용되나, 이러한 구조는 발광 효율이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 각각을 자가조립을 통하여 기판에 결합하는 메커니즘에 대하여 고려될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0005643호 (2017.01.16. 공개) 미국 특허공보 US 6,121,635호 (2000.09.19. 공개)
본 발명의 일 목적은 디스플레이 장치에서 반도체 발광소자의 자가조립시에 조립 상태를 검사할 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 순차적으로 자가조립할 수 있는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 육안으로 서로 구별되도록 하여, 반도체 발광소자의 자가조립시에 조립 상태를 용이하게 검사한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 금속 패드들을 구비하는 기판, 및 자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되는 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 포함하고, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 서로 다른 형상을 가지는 식별부를 구비한다.
실시 예에 있어서, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 각각, 도전형 반도체층과, 상기 도전형 반도체층의 일면상에 형성되는 도전형 전극, 및 상기 반도체 발광소자를 감싸며, 상기 도전형 전극이 노출되도록 관통홀을 구비하는 패시베이션층을 포함하며, 상기 식별부는 상기 도전형 반도체층, 도전형 전극 및 패시베이션층 중 어느 하나에 형성된다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되는 적색 반도체 발광소자를 포함한다. 상기 적색 반도체 발광소자의 도전형 반도체층, 도전형 전극 및 패시베이션층 중 어느 하나는 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자와 서로 다른 형상이나 크기를 가질 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 금속 패드는, 상기 녹색 반도체 발광소자의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제1금속솔더와 상기 청색 반도체 발광소자의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제2금속솔더를 포함한다. 상기 제1금속솔더와 제2금속솔더는 서로 다른 융점을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 각각, 언도프된 반도체층을 구비하며, 상기 식별부는 상기 언도프된 반도체층에 형성된다. 상기 녹색 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층과 상기 청색 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층에는 홈들이 형성되며, 상기 홈들이 형성하는 패턴이 상기 녹색 반도체 발광소자와 상기 청색 반도체 발광소자에서 서로 다른 형태로 이루어진다.
실시 예에 있어서, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 서로 다른 형상을 가지며, 상기 식별부는 상기 서로 다른 형상이 될 수 있다.
또한, 본 발명은, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 발광 구조물이 성장되도록 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 별도로 성장기판에서 성장시키는 단계와, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 상기 성장기판으로부터 분리하며, 순차적으로 유체가 채워진 챔버에서 자가조립을 통하여 기판에 결합하는 단계, 및 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 상기 기판의 기설정된 위치에 결합되었는지 검사하는 단계를 포함하며, 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 서로 다른 형상을 가지는 식별부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법을 제시한다.
실시 예에 있어서, 반도체 발광소자와 배선전극을 결합하는 솔더 물질은 반도체 발광소자의 자가조립 순서대로 고온에서 저온의 융점을 가지도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 자가조립 순서대로 고온에서 저온의 융점을 가지는 솔더 물질을 이용하여, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 순차적으로 자가조립한다. 이를 통하여, 본 발명은 발광효율이 높은 대화면의 디스플레이를 구현한다.
또한, 본 발명은, 식별부를 이용하여 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 구별함에 따라, 각각의 칩을 선택적으로 자가조립한 후에 조립 상태가 정상적인지 용이하게 확인할 수 있다. 이와 같이, 기판에 반도체 발광소자가 결합된 상태에서 전원을 인가하지 않고 육안으로 검사하므로, 리페어 공정이 반도체 발광소자가 기판에 결합된 후에 바로 수행될 수 있다. 따라서, 후공정이 수행되기 전에 리페어가 수행되므로, 리페어가 보다 용이하게 될 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 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 새로운 구조의 반도체 발광소자와 배선기판가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 11은 도 10의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 도 10의 반도체 발광소자들의 평면도들이다.
도 13은 도 10의 적색 반도체 발광 소자를 나타내는 확대도이다.
도 14 내지 도 16은 반도체 발광소자와 관련하여 식별부를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 개념도들이다.
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 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 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 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되어, 메사 및 아이솔레이션을 통하여 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다. 웨이퍼 상에서 성장된 반도체 발광소자를 배선기판으로 전사하는 방식이므로, 웨이퍼의 크기 제약으로 인하여 대화면 디스플레이를 구현하기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 자가조립 방식으로 반도체 발광소자를 배선기판으로 조립하는 방식이 적용될 수 있다.
자가조립 방식은, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들을 배선기판이나 어셈블리 기판에 안착시키는 방식이다. 예를 들어, 유체가 채워진 챔버 속에 상기 반도체 발광소자들 및 기판을 넣고 상기 유체를 가열하여 상기 반도체 발광소자들이 상기 기판에 스스로 조립되도록 한다. 이를 위하여, 상기 기판에는 상기 반도체 발광소자들이 끼워지는 홈들이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 기판에는 상기 반도체 발광소자들이 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 홈들이 형성된다. 상기 홈들은 반도체 발광소자들의 형상에 대응하는 형상으로 이루어지며, 상기 반도체 발광소자들은 상기 유체 내에서 랜덤하게 이동하다가, 상기 홈들에 조립된다.
또한, 상기 자가조립 방식으로 대화면을 구현하는 경우에, 형광체나 컬러 필터를 이용하지 않고, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 각각을 자가조립하여 발광효율의 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 자가조립을 통하여 각각 기판에 결합하는 경우에, 조립 상태가 정상적인지 용이하게 확인할 수 있는 구조 및 방법에 대하여 제시한다. 이하, 이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 10은 새로운 구조의 반도체 발광소자와 배선기판가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 11은 도 10의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이며, 도 12a, 도 12b 및 도 12c는 도 10의 반도체 발광소자들의 평면도들이고, 도 13은 도 10의 적색 반도체 발광 소자를 나타내는 확대도이다.
도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 13의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
디스플레이 장치(1000)는 기판(1010), 제1전극(1020), 제2전극(1040), 복수의 반도체 발광 소자(1050), 절연층(1060) 및 금속 패드들(1070)을 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020) 및 제2 전극(1040)은 각각 복수의 전극 라인들을 포함할 수 있다.
기판(1010)은 제1전극(1020)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(1020)은 기판(1010) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(1020)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(1060)은 제1전극(1020)이 위치한 기판(1010) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(1060)에는 금속 패드들(1070)이 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1전극(1020)은 기판(1010)의 일면에 배치되고, 상기 일면에는 상기 제1전극(1020)을 덮는 절연층(1060)이 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(1010)에 절연층(1060)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 또한, 상기 제1전극(1020)은 도전형 물질로 이루어지는 하부 배선이 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 절연층(1060)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 하부 배선을 덮으면서 상기 기판(1010)과 일체로 이루어져 하나의 배선 기판을 형성할 수 있다.
상기 제1전극(1020)은 하부 배선 전극으로서, 금속 패드를 통해 반도체 발광소자의 p형 전극과 접합되며, 배선 전극의 상단의 주원소는 Au,Cu,In,Sn의 단일 성분혹은 2,3,4원계의 혼합 성분이 가능하다. 이 경우에, 배선전극은 저항을 낮추기 위하여 50 나노미터 이상의 두께를 가질 수 있다.
금속 패드들(1070)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(1050)를 전기적으로 연결하는 보조 전극으로서, 절연층(1060) 상에 위치하고, 제1전극(1020)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 금속 패드들(1070)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(1060)을 관통하는 절연 관통홀(1071)에 의하여 제1전극(1020)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 금속 패드들(1070)은 상기 하부 배선과 연결되며, 상기 절연층(1060)을 관통하여 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 패드들(1070)은 저융점의 재질로 형성되어, 상기 제1전극(1020)에 닷(dot) 형태로 도포될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속 패드들(1070)은 솔더 물질이며, 상기 제1전극(1020)과 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 솔더 물질을 이용한 솔더링(soldering)을 통해 전기적 및 물리적으로 연결된다. 솔더링은, 땜납,　플럭스(溶劑) 및 열을 사용하여 금속끼리 붙이는 것을 의미한다. 상기 솔더 물질은 예를 들어, Sn, Ag, Cu, Pb, Al, Bi, Cd, Fe, In, Ni, Sb, Zn, Co 및 Au 중 적어도 하나가 될 수 있다.
또한, 상기 금속패드는 Metal alloy 가 될 수 있으며, 면적은 GaN 에피의 면적을 100%이라 하면, 25~100%의 면적이 가능하며, 상면의 모양은 원형이 바람직하나, 사각형 이상의 다각형도 가능하다. 상기 금속패드의 높이는 100 나노미터 내지 20 마이크로미터가 되며, 면적의 증가에 따라 높이가 증가될 수 있다. 이 경우에, 상기 금속패드는 상측이 볼록하게 튀어나온 형태로서, 성분재료는 In, Bi, Sn, Au, Cu, Ag 의 단일 성분 혹은 2,3,4,5,6원계 혼합성분이 될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 금속 패드들(1070)에 끼워지는 형상으로 이루어지며, 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)를 포함한다.
이 경우에, 상기 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)의 구조는 동일하며, 먼저 이에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다. 또한, 이하, 설명되는 반도체 발광소자의 구조는, 단색, 예를 들어 청색의 반도체 발광소자만을 이용하여 디스플레이 장치를 구성하는 경우에도 적용될 수 있다.
상기 반도체 발광소자는 마이크로 엘이디로 지칭 될 수 있으며, 25 내지 250000 마이크로미터제곱의 면적의 범위를 가지며, 칩의 두께는 약 2 내지 10 마이크로 미터가 될 수 있다,
도 13을 참조하면, 예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 제1도전형 전극(1156)과, 제1도전형 전극(1156)이 형성되는 제1도전형 반도체층(1155)과, 제1도전형 반도체층(1155) 상에 형성된 활성층(1154)과, 상기 활성층(1154) 상에 형성된 제2도전형 반도체층(1153) 및 제2도전형 반도체층(1153)에 형성되는 제2도전형 전극(1152)을 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(1155)과 제2도전형 반도체층(1153)은 서로 오버랩되며, 제2도전형 반도체층(1153)의 상면에 제2도전형 전극(1152)이 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층(1155)의 하면에 제1도전형 전극(1156)이 배치된다. 이 경우에, 제2도전형 반도체층(1153)의 상면은 상기 제1도전형 반도체층(1155)과 가장 먼 제2도전형 반도체층(1153)의 일면이며, 상기 제1도전형 반도체층(1155)의 하면은 상기 제2도전형 반도체층(1153)과 가장 먼 제1도전형 반도체층(1155)의 일면이 될 수 있다. 이와 같이, 상기 제1도전형 전극(1156) 및 제2도전형 전극(1152)은 상기 제1도전형 반도체층(1155)과 상기 제2도전형 반도체층(1153)을 사이에 두고 상하에 각각 배치된다.
도 13을 도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b 및 도 12c와 함께 참조하면, 상기 제1도전형 반도체층(1155)의 하면은 상기 배선기판에 가장 가까운 면이 될 수 있고, 상기 제2도전형 반도체층의 상면은 상기 배선기판에 가장 먼 면이 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1도전형 전극(1156) 및 제1도전형 반도체층(1155)은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 전극(1152) 및 제2도전형 반도체층(1153)은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
상기 p형 반도체층은 P-type GaAs 이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaAs 가 될 수 있다. 다만, 녹색 반도체 발광소자와 청색 반도체 발광소자의 경우에는, 상기 p형 반도체층은 P-type GaN 이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaN 이 될 수 있다. 또한, 본 예시에서 p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN 이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다. 이 경우에, 전술한 반도체 발광소자들은 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다. 나아가, 이하 설명하는 실시예에서 반도체 발광소자들은 활성층을 구비하는 것으로 예시하였으나, p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN 이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN이 되는 활성층이 없는 구조가 적용될 수 있다.
이 경우에, 상기 도전형 반도체층은 25 내지 250000 마이크로미터제곱의 면적 범위를 가지며, 두께는 약 2 내지 10 마이크로미터이며, 형상은 원형이나, 필요에 따라 오각형 이상의 도형도 가능하다.
이 경우, 상부에 위치한 p형 전극은 제1전극(1020)과 전도성 접착층(1030)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 하부에 위치한 n형 전극은 제2전극(1040)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 상기 p형 전극은 서로 다른 금속으로 이루어지는 복수의 금속층을 구비할 수 있다. 예를 들어, Ti, Pt, Au, Ti, Cr 등으로 이루어진 복수의 금속층이 적층되어 상기 p형 전극을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 p형 전극은 Mg도핑된 GaN 위에 접합되어 있으며, Au, Cu 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다. 면적은 GaN 에피 30 내지 75% 의 면적이 되며, 전극의 위치는 GaN 에피의 정중앙에 배치될 수 있다. 전극의 모양은 원형이 바람직하나, 필요에 따라서는 사각형 이상의 다각형도 가능하다. 여기서 p형 전극의 면적과 모양은, 패시베이션층에 가려지지 않은 오픈된 p형 전극의 부분만을 지칭한다. 이 경우에, p형 전극의 순수 면적은, 오프된 p형 전극의 부분의 면적에서 Gan 에피의 전체면적의 사이가 된다. 또한, GaN 과 Au 또는 Cu 사이의 접합력 향상을 위하여, 그 계면에 Ti, Cr, Pt 층이 첨가될 수 있다. p형 전극의 전체 두께는 100 나노미터 내지 5 마이크로미터가 될 수 있다.
이 때에, 상기 반도체 발광소자는 상기 제1도전형 반도체층(1155)과 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 측면들을 감싸도록 형성되는 패시베이션층(1160)을 포함한다.
상기 패시베이션층(1160)은 상기 반도체 발광소자의 측면을 감싸서, 상기 반도체 발광소자 특성의 안정화를 기하도록 이루어지며, 절연 재질로 형성된다. 이와 같이, 상기 제1도전형 반도체층(1155)과 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 사이가 상기 패시베이션층(1160)에 의해 전기적으로 단절되므로, 반도체 발광 소자의 P-type GaN 과 N-type GaN 은 서로 절연될 수 있다.
이 경우에, 상기 패시베이션층(1160)은 상기 제1도전형 전극(1156)이 노출되도록 관통홀(1161)을 구비한다. 상기 관통홀(1161)에 상기 금속 패드(1070)가 끼워지며, 이를 통하여 반도체 발광소자가 배선기판에 결합될 수 있다. 이 때에, 상기 반도체 발광소자의 자가조립시에 상기 금속 패드(1070)가 용융된 상태로 상기 배선기판이 유체 내에 담기어 지며, 상기 금속 패드(1070)가 고체화되면서 상기 금속 패드(1070)와 상기 도전형 전극이 서로 결합된다.
자가조립시에 상기 복수의 반도체 발광소자 중 어느 하나의 도전형 전극이 다른 하나의 도전형 전극과 접촉하는 것을 제한하도록, 상기 패시베이션층(1160)의 하면은 상기 도전형 전극의 하면에서 돌출될 수 있다. 구체적으로, 상기 패시베이션층(1160)은 상기 제1도전형 전극(1156)의 하면(도전형 반도체층에서 가장 먼 면)을 덮고, 상기 제1도전형 전극(1156)은 상기 관통홀(1161)을 관통하지 않는 구조가 될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 제1도전형 전극(1156)은 상기 패시베이션층(1160)에 의하여 음각의 형태로 가려지게 되며, 상기 금속패드(1070)가 상기 관통홀(1161)을 관통하여 상기 제1도전형 전극(1156)과 결합하게 된다.
상기 패시베이션층(1160)의 물질은 SiO2 또는 SiNx 가 될 수 있으며, GaN 에피의 측면을 모두 덮고, 도전형 전극의 중앙 부위가 노출되도록 한다. 하면은 외부로 노출되는 p형 전극의 부분을 제외한, p형 전극 또는 GaN 에피의 모든 부위를 덮도록 형성된다. 이 경우에, 하면 GaN 에피의 면적을 100% 라고 가정하면, 중앙 오픈된 p형 전극의 면적이 30%를 차지하면 패시베이션은 70%가 되며, 중앙 오픈된 p형 전극의 면적이 75%를 차지하면 패시베이션은 25%가 된다. 즉, 칩 하면의 페시베이션층의 면적은 GaN 에피층의 면적을 100이라 하면 100-오픈된 p형 전극 면적이 될 수 있다. 페시베이션층의 두께는 50 나노미터 내지 5 마이크로미터이며, 하면의 두께와 측면의 덮는 두께는 서로 달라질 수 있다.
한편, 상기 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)는 자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되며, 도 10 내지 도 12c를 참조하면, 발광소자들(1051, 1052, 1053)은 각각 식별부(1080)를 구비할 수 있다.
본 발명에서는 상기 식별부(1080)를 이용하여 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)를 구별하며, 이를 통하여 각각의 칩을 선택적으로 자가조립한 후에 조립 상태가 정상적인지 용이하게 확인될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 서로 다른 색상이 반도체 발광소자를 식별부를 이용하여 식별하는 구조를 제시하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전술한 반도체 발광소자의 음각구조와, 관통홀 내로 금속패드가 삽입되는 구조 등은, 이하 설명되는 식별부와 관계없이 단독으로 이용될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 식별부(1080)는 반도체 발광소자들이 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 발광하는 빛의 색상에 따라 서로 다른 형상을 가지도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 식별부(1080)는 상기 도전형 반도체층(1153, 1155), 도전형 전극(1156) 및 패시베이션층(1160) 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 본 예시에서 상기 식별부(1080)는 상기 도전형 반도체층(1153, 1155)이 될 수 있다.
도시에 따르면, 상기 적색 반도체 발광소자(1051)의 도전형 반도체층(이하, 적색 도전형 반도체층이라 함), 상기 녹색 반도체 발광소자(1052)의 도전형 반도체층(이하, 녹색 도전형 반도체층이라 함), 및 상기 청색 반도체 발광소자(1053)의 도전형 반도체층(이하, 청색 도전형 반도체층이라 함)의 형상은 서로 다르게 이루어질 수 있다. 이 경우에, 상기 식별부(1080)를 형성하는 도전형 반도체층은 제1도전형 반도체층(1153) 또는 제2도전형 반도체층(1155) 중 적어도 하나가 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 적색 도전형 반도체층, 녹색 도전형 반도체층 및 청색 도전형 반도체층 중 어느 하나는 원기둥 형상이고, 나머지 둘은 대칭구조이면서 상기 원기둥에서 일부 변형된 형상이 될 수 있다. 이러한 예로서, 도 12a에 의하면 상기 적색 도전형 반도체층은 원기둥 형상이고, 도 12b에 의하면 상기 녹색 도전형 반도체층은 육각기둥 형상이며, 도 12c에 의하면 상기 청색 도전형 반도체층은 팔각기둥 형상이 될 수 있다. 따라서, 상기 적색 도전형 반도체층의 평면 형상은 원형이고, 상기 녹색 도전형 반도체층의 평면 형상은 육각형이며, 상기 청색 도전형 반도체층의 평면 형상은 팔각형이 될 수 있다.
이 경우에, 상기 식별부(1080)는 상기 도전형 반도체층(1153, 1155)의 다른 형상이 될 수 있다. 또한, 본 예시와 같이 수직형 반도체 발광소자에서 상기 도전형 반도체층(1153, 1155)의 형상은 반도체 발광소자의 전체적인 형상이 될 수 있으며, 따라서, 상기 식별부(1080)는 상기 반도체 발광소자들의 서로 다른 형상이 될 수 있다. 이 때에, 상기 서로 다른 형상은 원형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 식별부(1080)의 다른 예로서, 상기 적색 도전형 반도체층, 녹색 도전형 반도체층 및 청색 도전형 반도체층은 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 상기 도전형 반도체층(1153, 1155)의 형상은 반도체 발광소자의 전체적인 형상이 되므로, 상기 식별부(1080)는 상기 적색 반도체 발광소자(1051), 상기 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 상기 청색 반도체 발광소자(1053)의 서로 다른 크기가 될 수 있다.
또한, 상기 식별부(1080)는 상기 적색 도전형 반도체층, 녹색 도전형 반도체층 및 청색 도전형 반도체층의 형상과 크기의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 예로서, 상기 적색 도전형 반도체층, 녹색 도전형 반도체층 및 청색 도전형 반도체층의 형상 중 어느 하나는 형상이 다른 하나와 다르며, 크기가 나머지 하나와 다르도록 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 적색 도전형 반도체층은 큰 원형이고, 상기 녹색 도전형 반도체층은 작은 원형이며, 상기 청색 도전형 반도체층은 육각형으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 반도체 발광소자가 발광하는 색상에 따라, 도전형 반도체층의 형상이나 크기가 달라지므로, 육안으로 상기 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 구별될 수 있다.
다만, 본 발명은 상기 구조에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 적색 반도체 발광소자(1051)는 녹색 반도체 발광소자(1052) 또는 청색 반도체 발광소자(1053)로 대체될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자는 2개의 청색 반도체 발광소자(1053)와 1개의 녹색 반도체 발광소자(1052)가 하나의 화소를 이룰 수 있으며, 이 경우에 청색 반도체 발광 소자(1053) 중 어느 하나는 청색 서브 화소이고, 다른 하나는 적색 서브 화소를 형성할 수 있다.
예를 들어, 청색 반도체 발광 소자(1053)의 상면에는 형광체층(미도시)이 오버랩될 수 있다. 상기 형광체층은 상기 청색 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층은 적색 형광체를 포함하여, 적색의 서브 화소에서, 청색 반도체 발광 소자의 청색 광을 적색 광으로 변환한다. 또한, 상기 형광체층의 상면에는 적색 광에 해당하는 광 이외의 파장 범위를 필터링하는 적색 컬러 필터(미도시)가 오버랩되어 색순도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 적색의 서브 화소와 청색의 서브 화소에 각각 청색 반도체 발광소자(1053)가 배치되는 경우에, 상기 식별부(1080)는 녹색 반도체 발광소자(1052)와 청색 반도체 발광소자(1053)에만 형성될 수 있다. 나아가, 도 14 내지 도 16을 참조하여 후술하는 본 발명의 다른 실시예에서도 적색의 서브 화소에 청색 반도체 발광소자(1053)가 구비될 수 있고, 이 경우에 상기 식별부(1080)는 녹색 반도체 발광소자(1052)와 청색 반도체 발광소자(1053)에만 형성될 수 있다.
한편, 도 10 내지 도 12c를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(1020)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(1040)이 위치한다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(1040)은 평탄층(1030) 상에 위치될 수 있다. 상기 평탄층(1030)은 배선기판의 절연층(1060)과 제2전극(1040)의 사이에 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 반도체 발광소자들의 사이에는 절연물질이 충진되어 평탄층을 형성하고, 상기 평탄층(1030)의 일면에는 상부 배선인 제2전극(1040)이 배치된다. 이 경우에, 상기 제2전극(1040)은 상기 반도체 발광 소자(1050)의 제2도전형 전극(1152)과 접촉에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기에서 설명된 구조에 의하여, 복수의 반도체 발광 소자(1050)는 상기 배선기판(1010)에 결합되며, 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 전기적으로 연결된다.
도시와 같이, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제1전극(1020)에 구비되는 복수의 전극 라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제2전극(1040)을 따라 복수의 열들을 형성할 수 있다.
한편, 본 예시의 반도체 발광소자 및 금속 패드는 자가 조립시에 조립 신뢰도를 확보할 수 있는 메커니즘을 구비하게 된다.
예를 들어, 상기 금속 패드들(1070)은 상기 녹색 반도체 발광소자의 도전형 전극(1156)과 전기적으로 연결되는 제1금속솔더(1071)와 상기 청색 반도체 발광소자의 도전형 전극(1156)과 전기적으로 연결되는 제2금속솔더(1072)를 포함할 수 있다. 상기 제1금속솔더(1071)와 제2금속솔더(1072)는 서로 다른 융점을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속 패드는 적색 반도체 발광소자(1051)의 도전형 전극(1156)과 전기적으로 연결되는 제3금속솔더(1073)를 포함하고, 상기 제3금속솔더(1073)는 상기 제1금속솔더(1071)와 제2금속솔더(1072) 중 적어도 하나와 서로 다른 융점을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
이때에, 상기 제1금속솔더(1071), 제2금속솔더(1072) 및 제3금속솔더(1073)는 자가조립 순서대로 고온에서 저온의 융점을 가지는 솔더 물질이 될 수 있다. 만약 자가 조립의 순서가 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)의 순이면, 해당하는 금속솔더의 순으로 융점이 높은 재질로 형성될 수 있다. 즉, 자가조립이 가장 먼저 되는 반도체 발광소자가 녹색 반도체 발광소자(1052)라면, 제2금속솔더(1072)가 가장 고온의 융점을 가지는 재질로 형성된다.
금속솔더로 Sn, Ag, Cu, Pb, Al, Bi, Cd, Fe, In, Ni, Sb, Zn, Co 및 Au의 금속 중 어느 한 원소 이상 혹은 8성분계 조성을 조절함으로써 융점(녹는 점)이 조절될 수 있다. 본 예시는 상기 금속들 중 적절한 성분을 조절하여 45 내지 300 ℃ 사이의 융점 온도를 가지게 하며, 보다 구체적인 예로서, 디스플레이의 구동 조건과 후공정의 온도를 견딜 수 있는 150 내지 300 ℃ 사이의 금속솔더가 이용될 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 식별부는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 이하, 이러한 변형예들에 대하여 설명한다.
또한, 도 14 내지 도 16은 반도체 발광소자와 관련하여 식별부를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 14의 예시에서는, 앞서 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 구체적으로, 식별부를 제외한 나머지 구성은 도 10 내지 도 13에서 설명한 예시의 구성과 동일하다.
본 도면을 참조하면, 상기 식별부(2080)는 상기 녹색 반도체 발광소자(2052)의 도전형 전극과 상기 청색 반도체 발광소자(2053)의 도전형 전극이며, 상기 녹색 반도체 발광소자(2052)의 도전형 전극과 상기 청색 반도체 발광소자(2053)의 도전형 전극은 서로 다른 형상이나 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 식별부(2080)는 도 14의 (b)에 도시된 상기 녹색 반도체 발광소자(2052)의 제1도전형 전극(이하, 녹색 도전형 전극이라 함)과 도 14의 (c)에 도시된 상기 청색 반도체 발광소자(2053)의 제1도전형 전극(이하, 청색 도전형 전극이라 함)은 서로 다른 형상이나 크기가 될 수 있다.
이 경우에, 도 14의 (a)에 도시된 상기 적색 반도체 발광소자(2051)의 제1도전형 전극(이하, 적색 도전형 전극이라 함)은 상기 녹색 도전형 전극 및 청색 도전형 전극과 서로 다른 형상이나 크기가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 도전형 전극은 원형이고, 상기 녹색 도전형 전극은 육각형이며, 상기 청색 도전형 전극은 팔각형이 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 적색 도전형 전극, 녹색 도전형 전극 및 청색 도전형 전극의 순으로 전극의 크기가 커질 수 있다.
이 경우에, 반도체 발광소자의 도전형 반도체층은 투명하기 때문에, 육안으로 상기 적색 도전형 전극, 녹색 도전형 전극 및 청색 도전형 전극의 형상이 구별될 수 있다. 따라서, 본 예시의 구조에 의하면, 육안 검사에 의하여, 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 기설정된 위치에 자가조립되었는지가 판별될 수 있다.
도 15의 예시에서는, 앞서 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 구체적으로, 식별부(3080)와 금속 패드를 제외한 나머지 구성은 도 10 내지 도 13에서 설명한 예시의 구성과 동일하다.
본 도면을 참조하면, 상기 식별부(3080)는 도 15의 (b)에 도시된 상기 녹색 반도체 발광소자(3052)의 패시베이션층과 도 15의 (c)에 도시된 상기 청색 반도체 발광소자(3053)의 패시베이션층이며, 상기 녹색 반도체 발광소자(3052)의 패시베이션층에 형성되는 관통홀(이하, 녹색 관통홀이라 함)과, 상기 청색 반도체 발광소자(3052)의 패시베이션층에 형성되는 관통홀(이하, 청색 관통홀이라 함)은 서로 다른 형상이나 크기를 가질 수 있다. 또한, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 적색 반도체 발광소자(3051)의 패시베이션층에 형성되는 관통홀(이하, 적색 관통홀이라 함)은 상기 녹색 관통홀 및 청색 관통홀과 서로 다른 형상이나 크기가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 적색 관통홀은 원형이고, 상기 녹색 관통홀은 육각형이며, 상기 청색 관통홀은 팔각형이 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 적색 관통홀, 녹색 관통홀 및 청색 관통홀의 순으로 관통홀의 크기가 커질 수 있다. 한편, 상기 관통홀들의 형상이 서로 다르게 이루어지므로, 본 예시에서는 상기 패시베이션층의 형상이 서로 다르게 이루어진다고 정의될 수 있다.
또한, 도시에 의하면, 상기 금속 패드가 외부로 노출된 부분에서, 상기 녹색 반도체 발광소자의 도전형 전극이 결합되는 제1부분(3072)과, 상기 청색 반도체 발광소자의 도전형 전극이 결합되는 제2부분(3073)은 서로 다른 형상이나 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 금속 패드가 외부로 노출된 부분에서, 상기 적색 반도체 발광소자의 도전형 전극이 결합되는 제3부분(3071)은 상기 제1부분(3072) 및 제2부분(3073)과 서로 다른 형상이나 크기가 될 수 있다.
보다 구체적으로, 절연층(3060)을 관통하는 절연 관통홀은 적색 반도체 발광소자(3051), 녹색 반도체 발광소자(3052) 및 청색 반도체 발광소자(3053)에 해당하는 각 관통홀들의 형상이나 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 관통홀들은 각각 상대하는 반도체 발광소자의 관통홀과 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 녹색 관통홀에 대응하는 제1절연 관통홀(3062)은 육각형이고, 상기 청색 관통홀에 대응하는 제2절연 관통홀(3063)은 팔각형이며, 상기 적색 관통홀에 대응하는 제3절연 관통홀(3061)은 원형이 될 수 있다. 따라서, 상기 제1부분(3072), 제2부분(3073) 및 제3부분(3071)은 각각 육각형, 팔각형 및 원형의 관통홀을 통하여 도포되는 솔더가 되며, 따라서 상기 제1부분(3072), 제2부분(3073) 및 제3부분(3071)은 대응하는 패시베이션에 끼워지는 것이 보다 용이하게 될 수 있다.
한편, 도 16의 예시에서는, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 플립 칩 타입의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
이하 설명되는 본 예시에서는, 앞서 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
본 도면을 참조하면, 반도체 발광 소자(4050)는 대칭성을 갖는 원형, 삼각형, 사각형 및 다각형의 모양이 될 수 있다. 이하에서는, 원형의 반도체 발광소자(4050)를 예를 들어 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자는, 제1도전형 전극(4156)과, 제1도전형 전극(4156)이 형성되는 제1도전형 반도체층(4155)과, 제1도전형 반도체층(4155) 상에 형성된 활성층(4154)과, 상기 활성층(4154) 상에 형성된 제2도전형 반도체층(4153) 및 제2도전형 반도체층(4153)에 형성되는 제2도전형 전극(4152)을 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(4155)과 제2도전형 반도체층(4153)은 서로 오버랩되며, 제2도전형 반도체층(4153)의 하면에 제2도전형 전극(4152)이 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층(4155)의 하면에 제1도전형 전극(4156)이 배치된다.
이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(4155)의 하면은 기판(4010)에 가장 가까운 면이 될 수 있고, 상기 제2도전형 반도체층(4153)의 상면은 상기 기판(4010)에 가장 먼 면이 될 수 있다.
위에서 살펴본 것과 같이, 제1 및 제2 도전형 전극(4156, 4152)은 각각 제1도전형 반도체층(4155) 및 제2도전형 반도체층(4153)의 하면에 배치되며, 제1도전형 전극(4156)과 제2도전형 전극(4152)은 수평방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른, 반도체 발광소자는, 반도체 발광소자를 감싸도록 형성되는 패시베이션층(4160)을 더 포함한다. 제1도전형 전극(4156)과 제2도전형 전극(4152) 사이에는 패시베이션층(4160)이 배치될 수 있으며, 패시베이션층(4160)을 통해, 제1도전형 전극(4156)과 제2도전형 전극(4152)은 서로 절연될 수 있다.
상기 패시베이션층(4160)은, 상기 제1도전형 반도체층(4155), 상기 활성층(4154) 및 상기 제2도전형 반도체층(4153)의 측면들 중 적어도 일부를 감싸도록 형성된다.
도시와 같이, 패시베이션층(4160)은 환형의 제1관통홀(4161) 및 원형의 제2관통홀(4162)을 구비할 수 있다. 상기 제1관통홀(4161)은 상기 제2관통홀(4162)을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 제1관통홀(4161)을 통하여, 제1도전형 반도체층(4155)이 외부로 노출되며, 제1관통홀(4161)을 통해 노출되는 제1도전형 반도체층(4155) 상에 제1도전형 전극(4156)이 형성된다. 마찬가지로, 제2관통홀(4162)을 통하여, 제2도전형 반도체층(4153)이 외부로 노출되며, 제2관통홀(4162)을 통해 노출되는 제2도전형 반도체층(4153) 일면 상에 제2도전형 전극(4152)이 형성된다.
한편, 도시와 같이, 제1도전형 전극(4156)은, 상기 제2관통홀(4162)의 외주를 따라 연장되어, 상기 제2도전형 전극(4152)을 감싸도록 이루어진다. 이 경우, 제1도전형 전극(4156)도 환형의 형상을 가질 수 있다.
상기 제1전극(4020) 및 제2전극(4040)은 기판의 서로 다른 층에 형성되며, 일부가 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극(4020) 및 제2전극(4040)의 각각에 솔더 물질이 도포되어, 상기 제1도전형 전극(4156) 및 제2도전형 전극(4152)과 결합될 수 있다.
한편, 상기 제1도전형 전극(4156) 및 제1도전형 반도체층(4155)은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 전극(4152) 및 제2도전형 반도체층(4153)은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다.
이 경우에, 상기 제2도전형 반도체층(4153)의 타면에는 언도프된(Undoped) 반도체층(4153a)이 형성될 수 있다. 본 예시에서는 상기 식별부(4080)는 상기 언도프된 반도체층에 형성되는 홈들이 될 수 있다
보다 구체적으로, 상기 녹색 반도체 발광소자(4052)의 언도프된 반도체층과 상기 청색 반도체 발광소자(4053)의 언도프된 반도체층에는 홈들이 형성되며, 상기 홈들이 형성하는 패턴이 상기 녹색 반도체 발광소자(4052)와 상기 청색 반도체 발광소자(4053)에서 서로 다를 수 있다. 나아가, 상기 적색 반도체 발광소자(4051)의 언도프된 반도체층에는 상기 녹색 반도체 발광소자(4052) 및 청색 반도체 발광소자(4053)의 언도프된 반도체층들과 다른 패턴의 홈이 형성될 수 있다. 상기 홈들은 텍스쳐링에 의하여 구현되는 패턴이 될 수 있으며, 상기 패턴이 반도체 발광소자에서 발광되는 빛의 색상에 따라 달라지므로, 육안 검사가 가능하게 된다.
상기에서 설명된 구조에 의하여 반도체 발광소자가 색상에 따라 순차적으로 자가조립되는 디스플레이 장치가 구현되며, 자가조립시에 조립 상태를 검사할 수 있는 구조가 구현될 수 있다.
이하에서는, 이상에서 살펴본 구조를 갖는 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 개념도들이다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(1200, 웨이퍼)에 제2도전형 반도체층(1153), 활성층(1154), 제1도전형 반도체층(1155)을 각각 성장시킨다(도 17의 (a)).
제2도전형 반도체층(1153)이 성장하면, 다음은, 상기 제2도전형 반도체층(1153) 상에 활성층(1154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(1154) 상에 제1도전형 반도체층(1155)을 성장시킨다.
이와 같이, 제2도전형 반도체층(1153), 활성층(1154), 제1도전형 반도체층(1155)을 순차적으로 성장시키면, 도 17의 (a)에 도시된 것과 같이, 마이크로 반도체 발광소자의 적층 구조가 형성된다.
성장기판(1200)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(1200)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 성장기판(1200) 상에서 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1도전형 반도체층(1155), 활성층(1154) 및 제2도전형 반도체층(1153)을 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 17의 (b)).
다음으로, 도 17의 (c)에 도시된 것과 같이, 외부로 노출된 제1도전형 반도체층(1155) 상에 제1도전형 전극(1156)이 형성되며, 도 17의 (d)에 도시된 것과 같이, 반도체 발광소자를 감싸도록 형성되는 패시베이션층(1160)을 형성한다.
이 경우에, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 발광 구조물이 성장되도록 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 별도로 성장기판에서 성장될 수 있다. 또한, 적색 반도체 발광소자의 발광 구조물이 성장되도록 적색 반도체 발광소자가 별도의 성장기판에서 성장될 수 있다. 이 때에, 도 10 내지 도 16을 참조하여 설명한 예시와 같이, 반도체 발광소자들은 식별부를 구비할 수 있으며, 상기 식별부는 반도체 발광소자들이 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 발광하는 빛의 색상에 따라 서로 다른 형상을 가지도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 식별부는 상기 도전형 반도체층, 도전형 전극 및 패시베이션층 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 도 10 내지 도 13을 참조하여 전술한 상기 식별부가 상기 도전형 반도체층에 구비되는 것을 예시한다. 따라서, 적색 도전형 반도체층의 평면 형상은 원형이고, 녹색 도전형 반도체층의 평면 형상은 육각형이며, 청색 도전형 반도체층의 평면 형상은 팔각형이 될 수 있다. 다만, 본 예시는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 14 내지 도 16을 참조하여 전술한 다른 실시예의 식별부가 구비되는 것도 가능하다.
다음으로, 도 18에 도시된 것과 같이, 상기 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)를 상기 성장기판으로부터 분리하며, 순차적으로 유체가 채워진 챔버에서 자가조립을 통하여 기판(1010)에 결합한다. 이 경우에, 상기 적색 반도체 발광소자(1051)도 성장기판으로부터 분리되어, 자가조립을 통하여 기판(1010)에 결합될 수 있다.
도 18의 (a)를 참조하면, 먼저 유체가 채워진 챔버 속에 적색 반도체 발광소자들(1051)과 기판(1010)을 넣고 상기 유체를 가열하여 상기 적색 반도체 발광소자들(1051)이 상기 기판(1010)에 스스로 조립되도록 한다. 이 경우에, 상기 기판(1010)에는 상기 적색 반도체 발광소자들(1051)이 조립될 위치에만 금속솔더가 도포될 수 있다.
이 경우에, 반도체 발광소자의 패시베이션층(1160)의 하면은 도전형 전극의 하면에서 돌출될 수 있다. 구체적으로, 상기 패시베이션층(1160)은 상기 제1도전형 전극(1156)의 하면(도전형 반도체층에서 가장 먼 면)을 덮고, 상기 제1도전형 전극(1156)은 상기 관통홀(1161)을 관통하지 않는 구조가 될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 상기 제1도전형 전극(1156)은 상기 패시베이션층(1160)에 의하여 음각의 형태로 가려지게 되며, 따라서 자가조립시에 이웃하는 반도체 발광소자들의 도전형 전극끼리 접촉되는 것이 완화 및 방지될 수 있다. 또한, 이러한 음각 구조는 본 예시에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 단일 색상의 반도체 발광소자를 자가조립하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 18의 (b)를 참조하면, 다음으로 챔버 속에 녹색 반도체 발광소자들(1052)과 기판(1010)을 넣고 상기 유체를 가열하여 상기 녹색 반도체 발광소자들(1052)의 자가조립을 유도한다. 이 경우에, 상기 기판(1010)에는 상기 녹색 반도체 발광소자들(1052)이 조립될 위치에서 제1전극에 금속솔더가 도포될 수 있다. 또한, 이 때의 금속솔더는 적색 반도체 발광소자들(1051)이 조립된 위치의 금속솔더보다 낮은 융점을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
마지막으로, 도 18의 (c)를 참조하면, 챔버 속에 청색 반도체 발광소자들(1053)과 기판(1010)을 넣고 상기 유체를 가열하여 상기 청색 반도체 발광소자들(1053)의 자가조립을 유도한다. 이 경우에, 상기 기판(1010)에는 상기 청색 반도체 발광소자들(1053)이 조립될 위치에 적색 및 녹색의 경우보다 융점이 낮은 금속솔더가 도포될 수 있다. 이와 같이, 상기 금속솔더는 자가조립 순서대로 고온에서 저온의 융점을 가지는 솔더 물질이 될 수 있다.
다음으로, 도 18의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 녹색 반도체 발광소자(1051) 및 청색 반도체 발광소자(1053)가 상기 기판(1010)의 기설정된 위치에 결합되었는지 검사하는 단계가 진행된다. 또한, 상기 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)와 함께 상기 적색 반도체 발광소자(1051)가 자가조립되는 경우에는, 상기 적색 반도체 발광소자(1051)가 상기 기판(1010)의 기설정된 위치에 결합되었는지도 검사될 수 있다.
상기 검사는 반도체 발광소자들을 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 서로 다른 형상을 가지는 식별부를 통하여 이루어질 수 있다. 상기 검사는 적색 반도체 발광소자, 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 모두 자가조립된 후에 수행될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 검사는 적색 반도체 발광소자(1051), 녹색 반도체 발광소자(1052) 및 청색 반도체 발광소자(1053)의 각각의 자가조립 공정 후에 수행될 수 있다.
검사에 의하여 반도체 발광소자들 중 기설정된 위치에 조립되지 않고 다른 위치에 조립된 반도체 발광소자는 제거될 수 있다. 제거된 빈 자리에 해당하는 색상의 빛을 발광하는 반도체 발광소자가 다시 자가조립될 수 있으며, 이 후에, 디스플레이 장치를 구현하기 위하여, 평탄층을 형성하고, 제2전극을 증착하는 등의 나머지 공정들이 수행될 수 있다.
상기에서 설명된 제조방법에 의하면, 식별부를 이용하여 각각의 칩을 선택적으로 자가조립한 후에 조립 상태가 정상적인지 용이하게 확인할 수 있으며, 후공정이 수행되기 전에 리페어가 수행되므로, 리페어가 보다 용이하게 될 수 있다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 금속 패드들을 구비하는 기판; 및
    자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되는 복수의 녹색 및 청색 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는, 도전형 반도체층, 상기 도전형 반도체층의 일면상에 형성되는 도전형 전극, 및 상기 반도체 발광소자를 감싸며, 상기 도전형 전극이 노출되도록 관통홀을 구비하는 패시베이션층을 포함하여 형성되고,
    상기 각각의 반도체 발광소자 사이에는 절연물질이 충진되어 평탄층을 형성하고, 상기 평탄층의 일면에는 상부 배선이 배치되며, 상기 녹색 및 청색 반도체 발광소자는 상기 상부 배선을 따라 순차적으로 배치되며,
    상기 반도체 발광소자는 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 발광 색상에 따라 서로 다른 형상이나 크기를 가지는 도전형 반도체층 및 패시베이션층을 식별부로 구비하고,
    상기 패시베이션층에 형성된 상기 관통홀은 발광 색상에 따라 서로 다른 형상이나 크기를 가지며, 상기 금속 패드가 외부로 노출된 부분에서, 상기 반도체 발광소자의 도전형 전극과 결합되는 부분은 결합되는 상기 반도체 발광소자의 발광 색상에 따라 서로 다른 형상이나 크기를 가지는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식별부는 반도체 발광소자의 도전형 전극이며,
    상기 도전형 전극은 상기 반도체 발광소자의 발광 색상에 따라 서로 다른 형상이나 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는 자가조립시에 상기 복수의 반도체 발광소자 중 어느 하나의 도전형 전극이 다른 하나의 도전형 전극과 접촉하는 것을 제한하도록 상기 패시베이션층의 하면은 상기 도전형 전극의 하면에서 돌출되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광소자는,
    자가조립을 통하여 상기 금속 패드들과 전기적으로 연결되며, 적색을 발광하는 반도체 발광소자를 더 포함하고,
    상기 적색을 발광하는 반도체 발광소자의 도전형 반도체층, 도전형 전극 및 패시베이션층 중 적어도 어느 하나는 상기 녹색 또는 청색을 발광하는 반도체 발광소자와 서로 다른 형상이나 크기를 가지며,
    상기 금속 패드가 외부로 노출된 부분에서 상기 관통홀을 통해 상기 반도체 발광소자의 도전형 전극과 결합되는 부분이 상기 녹색 또는 청색을 발광하는 반도체 발광소자와 서로 다른 형상이나 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속 패드는,
    상기 녹색을 발광하는 반도체 발광소자의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제1금속솔더와 상기 청색을 발광하는 반도체 발광소자의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제2금속솔더를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1금속솔더와 제2금속솔더는 서로 다른 융점을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 패드는 적색을 발광하는 반도체 발광소자의 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제3금속솔더를 더 포함하고,
    상기 제3금속솔더는 상기 제1금속솔더와 제2금속솔더 중 적어도 하나와 서로 다른 융점을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 녹색 및 청색을 발광하는 반도체 발광소자는 각각, 언도프된 반도체층을 구비하며,
    상기 식별부는 상기 언도프된 반도체층에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 녹색을 발광하는 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층과 상기 청색을 발광하는 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층에는 홈들이 형성되며,
    상기 홈들이 형성하는 패턴은 상기 녹색을 발광하는 반도체 발광소자와 상기 청색을 발광하는 반도체 발광소자에서 서로 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는 발광 색상에 따라 서로 다른 형상을 가지며,
    상기 식별부는 상기 서로 다른 형상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 서로 다른 형상은 원형 및 육각형을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 발광 구조물이 성장되도록 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 별도로 성장기판에서 성장시키는 단계;
    상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자를 상기 성장기판으로부터 분리하며, 순차적으로 유체가 채워진 챔버에서 자가조립을 통하여 기판에 결합하는 단계; 및
    상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자가 상기 기판의 기설정된 위치에 결합되었는지 검사하는 단계를 포함하며,
    상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 상기 기판에 결합된 상태에서 구별되도록 서로 다른 형상을 가지는 식별부를 구비하며,
    상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자의 사이에는 절연물질이 충진되어 평탄층을 형성하고, 상기 평탄층의 일면에는 상부 배선이 배치되며,
    상기 상부 배선을 따라 상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 순차적으로 배치되며,
    상기 녹색 반도체 발광소자 및 청색 반도체 발광소자는 각각,
    도전형 반도체층;
    상기 도전형 반도체층의 일면상에 형성되는 도전형 전극; 및
    상기 반도체 발광소자를 감싸며, 상기 도전형 전극이 노출되도록 관통홀을 구비하는 패시베이션층을 포함하며,
    상기 식별부는 상기 녹색 반도체 발광소자의 도전형 반도체층과 상기 청색 반도체 발광소자의 도전형 반도체층이며,
    상기 녹색 반도체 발광소자의 도전형 반도체층과 상기 청색 반도체 발광소자의 도전형 반도체층, 패시베이션층 및 상기 패시베이션층에 구비된 관통홀은 서로 다른 형상이나 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 녹색 반도체 발광소자와 상기 청색 반도체 발광소자는 상기 기판의 배선전극에 도포되는 제1금속솔더 및 제2금속솔더와 각각 솔더링을 통하여 결합하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1금속솔더 및 제2금속솔더는 상기 자가조립의 순서대로 높은 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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