KR102227086B1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1기판층 및 제2기판층을 구비하는 배선기판과, 상기 배선기판을 덮는 전도성 접착층과, 상기 전도성 접착층에 결합되며 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하며, 상기 제1기판층에는 상기 제1전극이 배치되고, 상기 제2기판층은 상기 전도성 접착층을 마주보는 일면과 상기 제1전극을 덮는 타면을 구비하고, 상기 제2기판층의 일면에는 상기 제1전극과 전기적으로 연결되는 보조전극 및 상기 제2전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
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본 발명의 일 목적은 플렉서블이 가능한 종래와 다른 새로운 형태의 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은 고해상도 디스플레이 장치에 적합한 형광체층의 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은 고해상도 디스플레이 장치에 적합한 형광체층을 형성하는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는. 복수의 전극라인들을 구비하는 전극이 배치되는 배선기판, 상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층, 상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들 및 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광하는 빛을 단위 화소의 색상으로 변환시키도록 형성되며, 상기 복수의 전극라인들을 따라 복수의 열을 이루는 형광체부를 포함하고, 상기 형광체부는, 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 상기 복수의 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성되는 제1형광부들 및 상기 제1 형광부들의 사이에 배치되며, 상기 제1형광부들과 다른 형상을 가지도록 이루어지는 제2 형광부들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 형광부들은 상기 제1 형광부들의 일변에 대하여 경사지는 적어도 일변을 구비하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 형광부들의 상기 적어도 일변은 상기 경사에 의하여 중앙을 향하여 오목 들어가도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 형광체부는 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광하는 빛에 의하여 경화되며,
상기 적어도 일변이 경사지는 정도는 상기 경화시에 상기 발광하는 빛의 속성에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 빛의 속성은,
상기 발광하는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 형광부들은 각각, 중앙 영역 및 상기 중앙 영역의 양측에 형성되며, 형광 물질이 상기 전도성 접착층을 덮는 면적이 상기 중앙영역보다 증가하도록 이루어지는 가장자리 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 형광부들의 중앙영역 중 적어도 일부는 형광물질이 불연속하게 형성된 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2 형광부들의 중앙영역에는 상기 불연속에 의하여 이격공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 형광체부는 서로 평행하게 배치되며, 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 제1 및 제2 형광체부를 포함하며, 상기 형광체부는 상기 제1 및 제2형광체부의 사이에 배치되는 블랙매트릭스의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 형광부들의 일면은 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자를 덮도록 형성되며, 상기 제1 형광부들의 타면은 적어도 일부가 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 곡면의 곡률 반경은, 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자의 발광부분과의 거리에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 및 제2 형광부들은, 각각 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자에서 발광되는 빛에 의해 경화되는 형광물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 형광부들에서 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자의 발광부분에서 경화되는 상기 형광물질은 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다. 실시 예에 있어서, 상기 제1 형광부들은 적어도 일부가 상기 제2형광부보다 높도록 이루어지는 돔 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 전극라인들을 구비하는 전극이 배치되는 배선기판, 상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층, 상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들 및 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광하는 빛을 단위 화소의 색상으로 변환시키도록 형성되며, 상기 복수의 전극라인들을 따라 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 일면을 덮도록 이루어지는 형광체부를 포함하고, 상기 형광체부는 상기 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화되는 형광물질을 포함하고, 상기 형광체부의 길이방향을 따라 상기 형광물질이 미배치된 빈공간이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 형광물질은 상기 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상으로 경화되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 형광체부의 적어도 일부는 상기 빈공간으로부터 멀어질수록 높아지는 돔 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 복수의 반도체 발광 소자들을 전도성 접착층에 결합하는 단계, 상기 반도체 발광 소자들을 덮도록 형광물질을 도포하는 단계, 상기 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 상기 도포된 형광물질을 경화시키는 단계 및 상기 도포된 형광물질 중 경화되지 않은 부분을 제거하여 상기 적어도 일부의 반도체 발광 소자들의 일면을 덮는 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 복수의 전극라인들을 따라 배열되고, 상기 도포된 형광물질은 상기 복수의 전극라인들 중 일부 라인에 배치된 반도체 발광소자의 점등에 의하여 경화되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제거된 경화되지 않은 부분에 상기 형광물질과 다른 색상의 형광물질을 도포하는 단계 및 상기 일부 라인에 배치된 반도체 발광소자와 다른 라인에 배치된 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 상기 다른 색상의 형광물질을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛을 이용하는 자체적인 노광(self-exposure)을 통해 형광물질을 경화시킴으로써, 고해상도의 패턴을 갖는 형광체층을 형성할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자를 노광원으로 사용하므로, 노광에 필요한 외부 마스크작업이나, 정렬 공정을 따로 진행하지 않아 고가의 장비를 필요로 하지 않으므로, 경제적이다.
또한, 본 발명에 따르면 형광체 패턴형성을 위한 외부 마스크 및 외부 광원을 이용할 때의 발생가능한 mis-alignment가 사라질 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 발광소자를 부분적으로 발광시킴으로써, 노광이 더 필요한 곳에서 개별적으로 노광을 진행할 수 있어 추가적인 패턴형성의 균일도를 증가시킬 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 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12a는 도 10의 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 12b는 도 10의 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 15a, 도 10에서 살펴본 디스플레이 장치의 다른 실시 예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 15b 및 도 15c는 도 15a의 단면도들이다.
도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 19는 도 18의 F-F를 따라 취한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 R,G, B의 조합에 의해 형성되는 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 3은 도 2의 라인 B-B를 따라 취한 단면도이며, 도 4는 도 3의 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 조합(또는 그룹화)되어 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 반도체 발광 소자들을 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)을 발광하는 단위 화소를 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(183), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 C-C를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 반도체 발광소자들이 단위 화소(또는 픽셀)를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 8을 참조하여 전술한 바와 같이, 반도체 발광 소자(250)가 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)인 경우에, 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282)에 의하여 적색과 녹색이 구현될 수 있다.
또한, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 전술한 바와 같이, 플립 칩 타입의 청색 반도체 발광 소자(151)의 경우에도, 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)에 의하여 적색과 녹색이 구현될 수 있다.
이러한 형광체층은 외부의 빛을 조사하는 노광공정에 의하여 경화되며, 일방향을 따라 반도체 발광소자들을 한꺼번에 덮도록 전극라인을 따라 길게 연장되는 바 형태로 이루어진다. 본 발명에서는 외부의 빛이 아니라 반도체 발광 소자들에서 발광하는 빛을 이용하여 형광체층을 형성할 수 있도록 하는 형광체층의 새로운 구조를 개시한다.
이하, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 형성된 형광체층을 포함한 새로운 디스플레이 장치의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 11은 도 10의 평면도이며, 도 12a는 도 10의 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 12b는 도 10의 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
앞서, 도 2에 살펴본 것과 같이, 상기 디스플레이 장치(1000)는 기판(1010), 제1전극(1020), 전도성 접착층(1030), 제2전극(1040) 및 복수의 반도체 발광 소자(1050)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020)은, 도시된 것과 같이, 복수의 전극라인들을 포함할 수 있다.
이하 설명되는 각 구성에 대한 실시예 또는 변형예에서는 앞서 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
상기 기판(1010)은 제1전극(1020)에 포함된 복수의 전극라인들이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(1020)은 기판(1010) 상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기판(1010) 상에는 제2전극(1040)이 배치된다. 예를 들어, 상기 기판(1010)은 복수의 레이어를 구비하는 배선기판이 되며, 상기 제1전극(1020)과 제2전극(1040)이 복수의 레이어에 각각 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 배선기판은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 디스플레이 장치에서 기판(1010)과 절연층(160)이 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로 일체로 구성된 기판이 될 수 있다.
도시에 의하면 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1030)이 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 상기 제1전극(1020)은 제2전극과 동일평면상에 배치되는 보조전극(1070)을 매개로 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 연결될 수 있다. 상기 제1전극(1020) 및 제2전극(1030)과 복수의 반도체 발광 소자(1050)의 전기적 연결은 상기 기판(1010)의 일면에 배치되는 전도성 접착층(1030)에 의하여 이루어진다.
상기 전도성 접착층(1030)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(1030)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(1030)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(1030)은 전술한 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 기판(1010)에 보조전극(1070)과 제2전극(1040)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(1030)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(1050)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 전기적으로 연결된다.
제1전극(1020) 및 제2전극(1040)이 각각 데이터 전극 및 스캔 전극의 역할을 함에 따라, 반도체 발광소자(1050)의 발광이 제어된다. 이 경우에, 복수의 반도체 발광 소자(1050)는 복수의 전극라인들 각각을 따라 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(또는 형광체부(이하, '형광체부'라 함, 1080))이 형성된다.
상기 형광체부(1080)는 복수의 열을 형성하고, 상기 복수의 열은 각각 상기 제1 전극(1020)의 복수의 전극라인들을 따라 연장되는 바 형태로 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 형광체부(1080)는 서로 평행하게 배치되며, 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 제1 및 제2 형광체부를 포함한다.
형광체부(1080)는 반도체 발광 소자(1050)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체부(1080)는 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 제1 형광체부는 개별 화소를 구성하는 적색 형광체를 포함하는 적색 형광체부(1081)가 되며, 상기 제2 형광체부는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체부(1082)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체를 포함하는 적색 형광체부(1081)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1051) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체부(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1051)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(1020)의 각 라인을 따라 특정색상의 형광체가 적층되며, 라인별로는 적색 또는 녹색의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 이에 반해, 제2전극(1040)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 형광체부(1080)의 각각의 라인들의 사이에는 블랙 매트릭스(1091)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 형광체부(1080)는 블랙매트릭스(1091)의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)의 사이에 배치되는 블랙매트릭스(1091)의 양단이 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)에 의하여 각각 덮이게 된다. 이를 위하여, 형광체부(1080)의 높이는 블랙매트릭스(1091)보다 높도록 이루어진다.
도시에 의하면, 형광체부(1080)는 제1 형광부들(1080a) 및 제2 형광부들(1080b)을 포함한다. 이 경우에, 적색 형광체부(1081)의 각 열과 녹색 형광체부(1082)의 각 열은 각각 형광부들(1080a, 1080b)을 구비한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)를 구분하지 않고, 형광체부(1080)로 통일하여 설명한다.
제1 형광부들(1080a)는 상기 각 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성된다. 제2 형광부들(1080b)는 상기 제1 형광부들(1080a)의 사이에 배치되며, 상기 제1 형광부들(1080a)과 다른 형상을 가지도록 이루어진다. 도시와 같이, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 동일한 전극라인을 따라 배치된 복수의 반도체 발광소자들 사이에서 격벽의 역할을 하는 전도성 접착층(1030a)의 일면(외면)에 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자들을 각각 덮는 제1 형광부들(1080a)은 적어도 일부가 상기 제2 형광부들(1080b)보다 높도록 이루어진다. 이에 따라, 제1 형광부들(1080a)는 돔 형상이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 형광부들(1080a)은 볼록한 형상으로 이루어질 수 있으며, 다른 부분에 비하여 상대적으로 돌출된 돌출부분을 가질 수 있다. 상기 돌출부분은 제1 형광부들(1080a)에서 반도체 발광소자와 마주보는 일면의 반대면(타면)에 형성된다.
여기에서, 상기 제1 형광부(1080a)들의 높이는 반도체 발광 소자들의 가장자리에서 발광부분(또는 발광면, 1053)으로 갈수록 높아질 수 있다. 상기 발광부분은, 반도체 발광 소자들에서, 실질적으로 빛이 발광하는 부분에 해당하는 영역으로서, 반도체 발광소자의 P형 전극(156, 이하 도 4 참조) 또는 p형 반도체층(155)이 위치한 영역일 수 있다.
이와 같이, 제1 형광부들(1080a)의 타면은 적어도 일부가 곡면으로 이루어진다. 상기 곡면의 곡률 반경은 상기 곡면상에서 변하도록 이루어질 수 있으며, 상기 곡면상의 특정지점의 곡률반경은 상기 특정지점을 마주보는 상기 반도체 발광 소자의 일면상의 특정지점을 기준으로 결정될 수 있다. 이는 상기 반도체 발광 소자의 일면상의 특정지점과 상기 반도체 발광소자의 발광부분(1053)과 거리에 따라 도달하는 빛의 양이 달라지기 때문이다. 도시에 따르면, 상기 반도체 발광 소자의 일면에서 상기 발광부분(1053)과 거리가 먼 부분일수록 도달하는 빛의 양이 적어 이를 마주하는 곡면의 곡률반경이 작아지게 된다. 또한, 상기 발광부분(1053)을 마주보는 부분은 도달하는 빛의 양이 유사하기 때문에, 곡률반경이 무한대인 곡면, 즉 평면이 될 수 있다.
이와 같이, 제1 형광부들(1080a)은, 반도체 발광 소자의 일면에서 서로 다른 높이를 갖으면서 형성될 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자의 일면에는, 서로 다른 두께의 형광체가 적층되어 돔 형상인 제1 형광부(1080a)가 형성될 수 있다.
또한, 제2 형광부들(1080b)은 상기 제1 형광부들(1080a)의 외면(곡면)의 적어도 일변(1080a')에 대하여 경사지는 적어도 하나의 일변(1080b')을 구비할 수 있다. 도시에 의하면, 상기 제1 형광부들(1080a)의 적어도 일변(1080a')은 상기 블랙매트릭스나 전극라인과 수평방향을 따라 형성되며, 상기 제2 형광부들(1080b)의 적어도 하나의 일변(1080b')은 교차하는 방향으로 형성된다.
상기 적어도 하나의 일변(1080b')은 상기 경사에 의하여, 상기 제2 형광부들(1080b)의 중앙을 향하여 오목 들어가도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 중앙영역(1081b) 및 상기 중앙 영역(1081b)의 양측에 형성되며, 형광체(또는 형광물질)이 전도성 접착층(1030)을 덮는 면적이, 상기 중앙영역(1081b)보다 증가하도록 이루어지는 가장자리 영역(1082b)을 포함할 수 있다. 상기 가장자리 영역(1082b)은 상기 제1 형광부들(1080a)에 인접하거나 접촉하는 영역이 될 수 있다.
또한, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 상기 제2 형광부들(1080b)의 중앙영역으로 갈수록 두께방향으로의 높이가 낮아지게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 상기 제1 형광부들(1080a)과 멀어질수록 Z축 방향(디스플레이 장치의 두께방향)으로의 두께가 낮을 수 있다. 따라서, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 제1 형광부들(1080a) 사이에서 서로 다른 높이를 갖으면서 형성될 수 있다. 상기 제2 형광부들(1080b)이 형성되는, 전도성 접착층(1060)에는, 서로 다른 두께의 형광체(또는 형광물질)이 적층되어, 오목한 형상의 제2 형광부들(1080b)이 형성될 수 있다. 여기에서, 상기 중앙영역(1081b)의 두께는, 상기 가장자리 영역(1082b)의 두께보다 상대적으로 얇을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 형광체부(1080)에서는, 상대적으로 볼록한 형상의 제1 형광부들(1080a)과 상대적으로 오목한 형상의 제2 형광부들(1080b)이 반복적으로 형성될 수 있다.
한편, 이상에서 살펴본 서로 다른 형상을 갖는 제1 및 제2 형광부들(1080a, 1080b)을 포함하는 형광체부(1080)는, 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛을 이용하여 형광체(또는 형광물질)을 경화시킴으로써, 형성될 수 있다.
상기 형광체층(1080)을 이루는 형광체(또는 형광물질)은, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화되는 특성을 갖는 감광성 물질이다. 즉, 본원발명에서는, 빛을 받으면 화학적 변화가 생기는 감광성 물질을 형광물질로 사용하여, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛으로 형광물질을 노광함으로써, 형광체층(1080)을 형성할 수 있다. 한편, 이러한 형광물질은, PVA(Polyvinyl alcohol)계열의 물질, 형광체 파우더(powder) 및 Resin을 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 형광 물질은 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist가 될 수 있다. 이러한 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist는, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo 물질이 물에 용해되어 형성될 수 있다. 한편, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는 감광제(Photo-sensitizer)의 성질을 갖는다. 상기 ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는, 청색 광에 해당하는 빛의 파장에서, 빛을 가장 잘 흡수하는 물질이다. 이 경우에, 형광물질은 청색 광에 해당하는 빛의 파장에서 흡수율이 50% 내지 90%인(흡수계수가 0.5 내지 0.9)인 물질이 될 수 있다.
이와 같이, 형광체층(1080)은, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛에 의해 경화되어 형성되는바, 형광체층(1080)의 두께, 면적 및 형상 중 적어도 하나는 상기 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛의 속성에 영향을 받는다. 여기에서, 빛의 속성은 발광되는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나일 수 있다.
보다 구체적으로, 발광되는 빛의 발광 시간이 길수록, 형광물질의 경화되는 정도가 더 우수할 수 있다. 예를 들어, 발광 시간이 길수록, 두께방향으로 더 두꺼운 형광체층이 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 발광 세기가 클수록 형광물질의 경화되는 정도가 더 우수할 수 있다. 예를 들어, 발광 세기가 클수록, 두께방향으로 더 두꺼운 형광체층이 형성될 수 있다 또한, 발광되는 빛의 발광 면적이 넓을 수록, 경화되는 형광물질의 수평방향으로의 면적이 더 넓을 수 있다. 여기서 발광 면적은 P형 전극(156, 이하 도 4 참조) 또는 p형 반도체층(155)의 면적이 될 수 있다. 이와 유사하게, 발광되는 빛의 발광 범위가 클수록, 경화되는 형광물질의 수평방향으로의 면적이 더 넓을 수 있다. 상기 발광 범위는 상기 반도체 발광소자의 발광부분에서 빛이 퍼져서 상기 형광물질을 투과할 때 빛이 도달하는 범위가 될 수 있다.
형광체층(1080)을 이루는 형광물질은, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의해 경화되므로, 형광물질이 반도체 발광 소자의 발광부분(1053)에 가깝게 위치할 수록, 경화되는 정도가 우수하다. 따라서, 돔 형상을 갖는 제1 형광부들(1080a)은, 반도체 발광소자의 발광부분(1053)에서 상대적으로 두께방향으로의 높이가 가장 높을 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자의 발광 부분(1053)에서, 형광물질은 더 두껍게 형성된다. 따라서, 제1 형광부들(1080a)은 형광물질이 경화되는 정도에 따라, 반도체 발광소자의 일면에서 서로 다른 높이로 적층될 수 있다. 따라서, 제1 형광부들(1080a)은 발광부분(1053)에서 멀어질수록, 두께방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 앞서 살펴본 제1 형광부들(1080a)이 형성하는 곡면의 곡률 반경은 형광물질의 경화가 상대적으로 우수한 반도체 발광 소자의 발광부분(1053)에서 가장 클 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 형광부들(1080a)는, 상기 반도체 발광소자의 발광부분(1053)과 가장 가까운 곳은 평면으로 먼 곳은 곡률반경이 작은 곡면이 될 수 있다.
한편, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛은 반도체 발광소자들 사이에 위치한 전도성 접착층(1030)에 도포된 형광물질까지 퍼지므로, 상기 퍼지는 빛에 의하여 경화된 형광물질에 의해 제2 형광부들(1080b)이 형성될 수 있다. 즉, 형광물질이 도포된 상태에서, 반도체 발광 소자들에서 발광되는 빛이 전도성 접착층(1030)위에 도포된 형광물질에 투과되어, 투과된 빛에 의해 경화된 제2 형광부(1080b)가 형성될 수 있다. 따라서, 제2 형광부(1080b)의 중앙영역(1081b)으로는 상대적으로 투과되는 빛의 양이 적으므로, 상기 제2 형광부(1080b)는, 상기 제1 형광부들(1080a)과 인접한 가장자리 영역(1082b)에서 중앙영역(1081b)으로 올 수록 Z축 방향으로의 두께가 낮을 수 있다. 따라서, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 제1 형광부들(1080a) 사이에서 서로 다른 높이를 갖으면서 형성될 수 있다. 즉, 상기 중앙영역(1081b)의 두께는, 상기 가장자리 영역(1082b)의 두께보다 상대적으로 얇을 수 있다.
또한, 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛이 제2 형광부들(1080b)의 형성시 도포된 형광물질에 투과되는 양에 근거하여, 제2 형광부들(1080b)의 일변(1080b')은 경사지도록 형성될 수 있다. 즉, 형광물질이 제1 형광부들(1080b)의 일변(1080a')과 평행한 라인을 형성하도록 도포되어도, 미경화에 의하여 제2 형광부들(1080b)의 일변(1080b')은 경사지게 형성될 수 있다.
이와 같이, 중앙영역(1081b)으로 갈수록, 투과되는 빛의 양이 적기 때문에, 제2 형광부들(1080b) 내에서도 반도체 발광 소자와 인접한 정도에 따라 전도성 접착층(1030)을 덮는 면적이 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 형광부들(1080b)은 수평방향에서 중앙을 향하여 오목 들어가도록 이루어지는 적어도 하나의 일변을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제2 형광부들(1080b)의 가장자리 영역(1082b)은 중앙영역(1081b) 보다 전도성 접착층(1030)을 덮는 면적이 상대적으로 더 넓을 수 있다. 이와 같이, 제2 형광부들(1080b)은, 중앙영역(1081b)에서 가장자리 영역(1082)으로 갈수록, 전도성 접착층(1030)을 덮는 면적 및 두께 방향으로의 높이가 증가할 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화됨으로써 형성되는 형광체층을 포함할 수 있다. 이러한 형광체층에 의하면, 형광체층을 경화시키기 위한 고가의 노광장비를 필요로 하지 않으므로, 경제적일 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(1050)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.
이하에서는, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛을 이용하여 형광체층을 형성하는 방법에 대하여, 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 13a 및 도 13b는, 도 10의 D-D방향에서 바라본 단면도들을 참조하여 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 14a, 도 14b 및 도 14c는, 도 10의 C-C방향에서 바라본 단면도들을 참조하여 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 먼저, 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)이 위치된 절연층(1060) 상에 전도성 접착층(1030)을 형성한다. 제1기판(1010)에 절연층(1060)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(1020), 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(1020)과 제2전극(1040)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(1010) 및 절연층(1060)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(1030)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(1060)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(1050)가 위치된 제2기판(1012)을 상기 반도체 발광 소자(1050)가 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(1012)은 반도체 발광 소자(1050)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(1012)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(1012)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(1012)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(1050)와 보조전극(1070) 및 제2전극(1040)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(1050)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(1050)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(1050) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(1012)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(1012)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(1012)을 제거하여 반도체 발광 소자들(1050)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(1050)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
다음으로, 대비비(contrast) 향상을 위하여 제1 전극(1020)의 전극라인을 따라 복수의 열로 배치된 반도체 발광소자들이 구성하는 반도체 어레이(array)들 사이에는 블랙 매트릭스(1091)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(1091)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 발광 소자(1050)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 진행한다. 도 13b를 참조하면, 감광성 형광체(또는 형광물질, 1085)를 전도성 접착층에 결합된 반도체 발광 소자(1050) 위에 도포한다. 감광성 형광체를 도포하는 방법으로는 Spin coating, Die Coater, Spray 방법이 사용될 수 있다.
한편, 이러한 형광물질은, PVA(Polyvinyl alcohol)계열의 물질, 형광체 파우더(powder) 및 Resin을 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 형광 물질은 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist가 될 수 있다. 이러한 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist는, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo 물질이 물에 용해되어 형성될 수 있다. 한편, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는 감광제(Photo-sensitizer)의 성질을 갖는다. 상기 ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는, 청색 광에 해당하는 빛의 파장에서, 빛을 가장 잘 흡수하는 물질이다.
한편, 여기에서 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 상기 도포에 의해 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다. 단위 화소를 형성하기 위해서, 상기 적색 형광체 및 녹색 형광체 중 어느 하나를 도포 한 후, 상기 어느 하나에 대한 형광체층을 형성한 뒤, 다른 하나에 대한 형광체층을 형성한다.
본 도면에서는, 적색 형광체를 먼저 도포한 경우를 예를 들어 설명한다. 도시와 같이, 반도체 발광 소자들의 일면에 적색 형광체(1085)를 도포한다. 이 경우에 적색 형광체(1085)는 일방향으로 따라 연속되는 바 형태의 형상을 가지도록 도포되거나, 배선기판 전체면에 도포될 수 있다. 다음으로, 제1 전극(1020)의 전극라인을 따라 복수의 열로 배치된 반도체 발광 소자들 중 적색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들을 이용하여, 상기 도포된 적색 형광체(1085)를 노광한다. 이와 같은 노광을 통해, 상기 적색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들에 도포된 적색 형광체(1085)를 경화한다.
이와 같이, 적색 형광체(1085)를 경화한 후 현상액을 이용하여, 경화된 적색 형광체(1085) 부분만 남기고, 경화되지 않은 적색 형광체(1085)를 용해하여, 경화되지 않은 적색 형광체(1085)를 기판상에서 제거한다. 여기에서 현상액은, 물(Water)이 이용될 수 있다.
한편, 도 13b의 도시와 같이, 경화되지 않은 적색 형광체(1085)가 제거되면,반도체 발광소자에서 발광되는 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 형광체부(1081)가 형성된다. 반도체 발광소자의 청색 광에 의하여 형광물질이 경화되므로, 본 발명에서는 이러한 제조공정에 따른 새로운 구조의 형광체부가 생성된다. 즉, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화된 적색 형광체부(1081)는, 상기 빛의 속성에 따라 앞서 도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b에 도시에서 살펴본 것과 같이, 특정 구조를 갖도록 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 13b 및 도 14b의 도시와 같이, 적색 형광체부(1081)의 형성이 완료되면, 청색 형광체(1086)를 반도체 발광 소자(1050) 위의 전체면에 도포한다.
또한, 청색 형광체(1086)는 일방향으로 따라 연속되는 바 형태의 형상을 가지도록 도포되거나, 배선기판 전체면에 도포될 수 있다.
감광성 형광체를 도포하는 방법으로는 Spin coating, Die Coater, Spray 방법이 사용될 수 있다. 앞서 살펴본 것과 같이, 청색 형광체(1086)에 해당하는 형광물질 또한, PVA(Polyvinyl alcohol)계열의 물질, 형광체 파우더(powder) 및 Resin을 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 형광 물질은 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist가 될 수 있다. 이러한 PVA 계열의 Water soluble Photo-Resist는, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo 물질이 물에 용해되어 형성될 수 있다. 한편, ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는 감광제(Photo-sensitizer)의 성질을 갖는다. 상기 ADC(ammonium dichromate) 또는 Diazo는, 청색 광에 해당하는 빛의 파장에서, 빛을 가장 잘 흡수하는 물질이다.
청색 형광체(1086)의 도포가 완료되면, 도 14c의 도시와 같이, 단위 화소를 형성하기 위해서, 제1 전극(1020)의 전극라인을 따라 복수의 열로 배치된 반도체 발광 소자들 중 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들을 이용하여, 상기 도포된 녹색 형광체(1086)를 노광한다. 상기 반도체 발광 소자들을 이용한 노광을 통해, 상기 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에 배치된 반도체 발광 소자들에 도포된 녹색 형광체(1086)는 경화된다.
이와 같이, 녹색 형광체(1086)를 경화한 후 현상액을 이용하여, 경화된 녹색 형광체(1086) 부분만 남기고, 경화되지 않은 녹색 형광체(1086)를 용해하여, 경화되지 않은 녹색 형광체(1086)를 기판상에서 제거한다. 여기에서 현상액은, 물(Water)이 이용될 수 있다.
도 14c의 도시와 같이, 경화되지 않은 녹색 형광체(1086)가 제거되면, 반도체 발광소자에서 발광되는 청색 광을 녹색 광으로 변환하는 녹색 형광체부(1082)가 형성된다. 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화된 녹색 형광체부(1082)는, 상기 빛의 속성에 따라 앞서 도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b에 도시에서 살펴본 것과 같이, 특정 구조를 갖도록 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같은 디스플레이 장치의 제조방법에 따르면, 도 10, 도 11, 도 12a 및 도 12b에 도시에서 살펴본 것과 같은 구조를 같은 형광체부를 포함하는 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 14c의 제조방법을 통해 형상되는 형광체부는, 상기 형광체부를 형성하기 위하여 형광체(또는 형광물질)을 노광시, 반도체 발광소자에서 발광되는 빛의 속성에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 이하에서는, 상기 형광체부의 다양한 형상 중 대표적인 예들에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.
도 15a, 도 10에서 살펴본 디스플레이 장치의 다른 실시 예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 15b 및 도 15c는 도 15a의 단면도들이다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c를 참조하면, 형광체부(1080)는 제1 전극(1020)에 포함된 복수의 전극라인들을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성되는 제1 형광부들(1080a) 및 상기 제1 형광부들(1080a)의 사이에 배치되며, 상기 제1 형광부들(1080a)과 다른 형상을 가지도록 이루어지는 제2 형광부들(1080b)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 중앙영역(1081b) 및 상기 중앙 영역(1081b)의 양측에 형성된 가장자리 영역(1082b)을 포함할 수 있다. 전도성 접착층(1060)은 제2 형광부들(1080b)에 의해 덮일 수 있다.
상기 제2 형광부들(1080b)의 중앙영역(1081b) 중 적어도 일부는 형광물질이 불연속하게 형성될 수 있다. 즉, 제2 형광부들의 중앙영역(1080b)에는 상기 불연속에 의하여 이격공간(1083b)이 형성된다. 도시와 같이, 동일한 제1 전극(1020)의 전극라인에 연결된 반도체 발광 소자들을 덮는 형광체부(1080)에는 이격공간((1083b)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛을 이용하여, 형광물질을 경화시킴으로써 형광체부(1080)를 형성하므로, 상기 발광되는 빛의 특성(또는 빛의 속성)에 따라, 형광체부(1080)의 구조가 변형될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시 예와 같이, 상기 발광되는 빛이 형광체부(1080)의 중앙영역(1080b)의 적어도 일부에 미치지 않는 경우, 상기 중앙영역(1080b)에서는, 형광물질이 경화되지 않는다. 따라서, 상기 적어도 일부에 해당하는 이격공간(1080b)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 형광부들(1080b)은 제2 형광부들(1080b)의 형성을 위해 도포된 형광물질에 반도체 발광소자들에서 발광되는 빛이 투과되는 양에 근거하여, 상기 제2 형광부들(1080b)은 제1 형광부들(1080a)의 외면의 일변(1080a')에 대하여 경사지는 적어도 하나의 일변(1080b')을 구비할 수 있다. 상기 적어도 하나의 일변(1080b')은, 상기 이격공간(1083b)에 의하여 불연속하게 형성된다. 상기 이격공간(1083b)이 형성됨으로써, 상기 제2 형광부들(1080b)은 두개의 사다리꼴이 마주보는 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 형광체부(1080)는, 볼록한 형상의 제1 형광부들(1080a)과 오목한 형상을 가지면서 중앙영역(1081b)의 적어도 일부가 불연속한 제2 형광부들(1080b)이 반복적으로 형성될 수 있다.
또한, 이 경우에 상기 형광체부(1080)의 길이방향을 따라 형광물질이 미배치된 빈공간이 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 형광물질은 상기 반도체 발광소자들의 외관에 대응되는 형상으로 경화되며, 이를 통하여 상기 형광체부(1080)는 제2형광부가 없이 제1 형광부들(1080a)만을 구비하는 형상이 될 수 있다. 이 경우에, 상기 형광체부(1080)의 적어도 일부는 상기 빈공간으로부터 멀어질수록 높아지는 돔 형상이 될 수 있다.
도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 14c에서 살펴본 실시 예에서는, 청색 광을 발광하는 반도체 발광 소자를 이용하여 단위화소를 구현하는 디스플레이 장치에 대하여 살펴보았다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 단위화소에 해당하는 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
이하에서는, 단위화소를 구현하기 위하여 다른 구조가 적용된 디스플레이 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b는 본 발명이 적용된 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
반도체 발광 소자들은 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.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 형광체부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 백색 발광 소자(W) 상에는 백색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체를 포함하는 적색 형광체부(1081)가 적층된다. 그리고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 백색 발광 소자(W) 상에 백색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체부(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 백색 발광 소자(W) 상에 백색 광을 청색(B) 광으로 변환 시킬 수 있는 청색 형광체를 포함하는 청색 형광체부(1083)가 적층된다. 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광의 조합을 통해 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(1020)의 각 라인을 따라 특정색상의 형광체가 적층되며, 라인별로는 적색 또는 녹색의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 이에 반해, 제2전극(1040)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 형광체부(1080)의 각각의 라인들의 사이에는 블랙 매트릭스(1091)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 형광체부(1080)는 블랙매트릭스(1091)의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)의 사이에 배치되는 블랙매트릭스(1091)의 양단이 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)에 의하여 각각 덮이게 된다. 이를 위하여, 형광체부(1080)의 높이는 블랙매트릭스(1091)보다 높도록 이루어진다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 적색 형광체부(1081), 녹색 형광체부(1082) 및 청색 형광체부(1083)를 구분하지 않고, 형광체부(1080)로 통일하여 설명한다.
제1 형광부들(1080a)는 상기 각 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성된다. 제2 형광부들(1080b)는 상기 제1 형광부들(1080a)의 사이에 배치되며, 상기 제1 형광부들(1080a)과 다른 형상을 가지도록 이루어진다. 도시와 같이, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 동일한 전극라인을 따라 배치된 복수의 반도체 발광소자들 사이에서 격벽의 역할을 하는 전도성 접착층(1030a)의 일면(외면)에 형성될 수 있다.
상기 형광체층(1080)을 이루는 형광체(또는 형광물질)은, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화되는 특성을 갖는 감광성 물질이다. 즉, 본원발명에서는, 빛을 받으면 화학적 변화가 생기는 감광성 물질을 형광물질로 사용한다. 따라서, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 형광물질을 노광함으로써, 형광체층(1080)을 형성할 수 있다. 이러한 형광물질은, 감광성 물질, 형광체 파우더(powder) 및 Resin을 포함하여 구성될 수 있다. 백색 발광 소자(W)에 도포되는 감광성 물질은 백색 광에 해당하는 빛의 파장에서, 빛을 가장 잘 흡수하는 물질이다.
한편, 도 16a 및 도 16b에 도시된 것과 같이, 백색 발광 소자(W) 상에 형성된 형광체부(1080)의 구조는, 도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 도 15a 및 도 15b에서 살펴본 형광체부(1080)의 구조와 동일 또는 유사하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
또 다른 예로서, 도 17a 및 도 17b를 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 자외선 발광 소자(UV)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 자외선 발광 소자(UV) 상에 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 형광체부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 자외선 발광 소자(UV) 상에는 백색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체를 포함하는 적색 형광체부(1081)가 적층된다. 그리고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 자외선 발광 소자(UV) 상에 백색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체부(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 자외선 발광 소자(UV) 상에 백색 광을 청색(B) 광으로 변환 시킬 수 있는 청색 형광체를 포함하는 청색 형광체부(1083)가 적층된다. 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광의 조합을 통해 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(1020)의 각 라인을 따라 특정색상의 형광체가 적층되며, 라인별로는 적색 또는 녹색의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 이에 반해, 제2전극(1040)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 형광체부(1080)의 각각의 라인들의 사이에는 블랙 매트릭스(1091)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 형광체부(1080)는 블랙매트릭스(1091)의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)의 사이에 배치되는 블랙매트릭스(1091)의 양단이 적색 형광체부(1081) 및 녹색 형광체부(1082)에 의하여 각각 덮이게 된다. 이를 위하여, 형광체부(1080)의 높이는 블랙매트릭스(1091)보다 높도록 이루어진다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 적색 형광체부(1081), 녹색 형광체부(1082) 및 청색 형광체부(1083)를 구분하지 않고, 형광체부(1080)로 통일하여 설명한다.
제1 형광부들(1080a)는 상기 각 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성된다. 제2 형광부들(1080b)는 상기 제1 형광부들(1080a)의 사이에 배치되며, 상기 제1 형광부들(1080a)과 다른 형상을 가지도록 이루어진다. 도시와 같이, 상기 제2 형광부들(1080b)은, 동일한 전극라인을 따라 배치된 복수의 반도체 발광소자들 사이에서 격벽의 역할을 하는 전도성 접착층(1030a)의 일면(외면)에 형성될 수 있다.
상기 형광체층(1080)을 이루는 형광체(또는 형광물질)은, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화되는 특성을 갖는 감광성 물질이다. 즉, 본원발명에서는, 빛을 받으면 화학적 변화가 생기는 감광성 물질을 형광물질로 사용한다. 따라서, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 형광물질을 노광함으로써, 형광체층(1080)을 형성할 수 있다. 이러한 형광물질은, 감광성 물질, 형광체 파우더(powder) 및 Resin을 포함하여 구성될 수 있다. 자외선 발광 소자(UV)에 도포되는 감광성 물질은 자외선에 해당하는 파장에서, 빛을 가장 잘 흡수하는 물질이다.
한편, 도 17a 및 도 17b에 도시된 것과 같이, 자외선 발광 소자(UV) 상에 형성된 형광체부(1080)의 구조는, 도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 14c에서 살펴본 형광체부(1080)의 구조와 동일 또는 유사하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 19는 도 18의 F-F를 따라 취한 단면도이다. 또한, 상기에서 설명된 디스플레이 장치의 구조는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 18 및 도 19를 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치(1600)는 기판(2010), 전도성 접착층(1630) 및 복수의 반도체 발광 소자(1650)를 포함한다. 이하, 도 7 내지 도 9에 개시된 예시와 동일 또는 유사한 구성에 대해서 본 예시의 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 나아가, 도 18 및 도 19에 따른 수직형 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치에는, 도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 14c, 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b을 참조하여 설명한 형광체부가 구비될 수 있다. 따라서, 도 18 및 도 19에 따른 수직형 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치에 대한 설명에서는, 형광체부의 구조에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 수직형 반도체 발광 소자의 발광부분의 적어도 일부는, n형 전극(252, 도 9 참조)에 의하여 가려지므로, 제1 형광체부(1080a, 도 10 참조)의 형상은 가려지는 부분에서 두께가 상대적으로 얇아질 수 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛에 의하여 경화됨으로써 형성되는 형광체층을 포함할 수 있다. 이러한 형광체층에 의하면, 형광체층을 경화시키기 위한 고가의 노광장비를 필요로 하지 않으므로, 경제적일 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 전극라인들을 구비하는 전극이 배치되는 배선기판;
    상기 배선기판과 연결되는 전도성 접착층;
    상기 전도성 접착층에 결합되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광 소자들; 및
    상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광하는 빛을 단위 화소의 색상으로 변환시키도록 형성되며, 상기 복수의 전극라인들을 따라 복수의 열을 이루는 형광체부;를 포함하고,
    상기 형광체부는,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 상기 복수의 열을 따라 순차적으로 배치되는 반도체 발광 소자들의 일면을 각각 덮도록 형성되는 제1형광부들; 및
    상기 제1 형광부들의 사이에 배치되며, 상기 제1형광부들과 다른 형상을 가지도록 이루어지는 제2 형광부들을 포함하여 구성되고,
    상기 형광체부는 서로 평행하게 배치되며, 서로 다른 색상의 형광물질을 포함하는 제1 및 제2 형광체부를 포함하며,
    상기 형광체부는 상기 제1 및 제2형광체부의 사이에 배치되는 블랙매트릭스의 적어도 일부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 형광부들은 상기 제1 형광부들의 일변에 대하여 경사지는 적어도 일변을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 형광부들의 상기 적어도 일변은 상기 경사에 의하여 중앙을 향하여 오목 들어가도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 형광체부는 상기 복수의 반도체 발광 소자들 중 적어도 일부에서 발광하는 빛에 의하여 경화되며,
    상기 적어도 일변이 경사지는 정도는 상기 경화시에 상기 발광하는 빛의 속성에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 빛의 속성은,
    상기 발광하는 빛의 발광 시간, 발광 세기, 발광 면적 및 발광 범위 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 형광부들은 각각,
    중앙 영역; 및
    상기 중앙 영역의 양측에 형성되며, 형광 물질이 상기 전도성 접착층을 덮는 면적이 상기 중앙영역보다 증가하도록 이루어지는 가장자리 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 형광부들의 중앙영역 중 적어도 일부는 형광물질이 불연속하게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 형광부들의 중앙영역에는 상기 불연속에 의하여 이격공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형광부들의 일면은 상기 적어도 일부의 반도체 발광소자를 덮도록 형성되며,
    상기 제1 형광부들의 타면은 적어도 일부가 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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