KR20160092399A - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160092399A
KR20160092399A KR1020150012977A KR20150012977A KR20160092399A KR 20160092399 A KR20160092399 A KR 20160092399A KR 1020150012977 A KR1020150012977 A KR 1020150012977A KR 20150012977 A KR20150012977 A KR 20150012977A KR 20160092399 A KR20160092399 A KR 20160092399A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive
light emitting
layer
semiconductor light
conductive type
Prior art date
Application number
KR1020150012977A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101688160B1 (ko
Inventor
방규현
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020150012977A priority Critical patent/KR101688160B1/ko
Priority to US14/868,072 priority patent/US9842764B2/en
Priority to CN201580074395.2A priority patent/CN107210292B/zh
Priority to PCT/KR2015/014501 priority patent/WO2016122125A1/en
Publication of KR20160092399A publication Critical patent/KR20160092399A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101688160B1 publication Critical patent/KR101688160B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136277—Active matrix addressed cells formed on a semiconductor substrate, e.g. of silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H05B33/0803—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각, 제1도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층과 중첩되는 제2도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층에 적층되는 제1도전형 전극, 및 상기 제2도전형 반도체층에 적층되는 제2도전형 전극을 포함하고, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 연결부에 의하여 배선기판과 전기적으로 연결되며, 상기 연결부는 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 복수의 층들을 구비한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법{DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
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 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. 이 경우에도, 반도체 발광 소자를 이용한 플렉서블 디스플레이에 적합한 연결배선의 구조가 착안 될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 플렉서블이 가능한 종래와 다른 새로운 형태의 디스플레이 장치에서, 배선 공정을 간략화하는 구조 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은, 디스플레이 장치의 두께를 줄일 수 있는 연결배선 구조를 갖는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치에서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각, 제1도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층과 중첩되는 제2도전형 반도체층과, 상기 제1도전형 반도체층에 적층되는 제1도전형 전극, 및 상기 제2도전형 반도체층에 적층되는 제2도전형 전극을 포함하고, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 연결부에 의하여 배선기판과 전기적으로 연결되며, 상기 연결부는 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 복수의 층들을 구비한다.
실시 예에 있어서, 상기 연결부는, 상기 제2도전형 반도체층과 동일재질로 형성되는 반도체층과, 상기 제1도전형 전극과 동일재질로 형성되는 제1도전층, 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 제2도전층을 구비한다.
실시 예에 있어서, 상기 제2도전형 전극은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장되며, 상기 제2도전층으로 이어질 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층은 동일한 높이를 가지도록 기판상에서 함께 성장된다. 상기 제2도전형 반도체층과 상기 반도체층은 상기 기판상에서 함께 성장되도록 질화물 반도체로 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제1도전형 전극과 상기 제1도전층의 상기 제2도전형 반도체와 가장 먼 하면들은 서로 동일평면상에 형성된다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 제2도전형 전극은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되어 전극라인을 형성하고, 상기 연결부는 상기 전극라인의 단부에 배치된다.
실시 예에 있어서, 상기 배선기판은 배선라인을 구비하고, 상기 연결부는 전도성 접착층을 통하여, 상기 배선라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 배선기판에는 전도성 접착층을 통하여, 상기 복수의 반도체 발광소자들의 제1도전형 전극들에 연결되는 제1배선라인이 배치되며, 상기 연결부와 연결되는 배선라인은 제2배선라인이며, 상기 제1배선라인 및 제2배선라인은 상기 배선기판의 동일한 일면에 각각 형성된다. 상기 제2배선라인은 상기 배선기판의 가장자리에 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 상기 제2도전형 전극을 덮도록 형성되는 절연부를 포함한다. 상기 연결부는 상기 제2도전형 전극에 해당하는 제2도전층에 의하여 덮이고, 상기 제1도전형 전극에 해당하는 제1도전층을 덮으며, 상기 절연부와 동일재질로 형성되는 제3절연부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제3절연부는 상기 제1도전층의 적어도 일부가 상기 제2도전층과 직접 접촉하게, 상기 제2도전층의 일부만을 덮도록 형성된다.
실시 예에 있어서, 상기 제2도전형 전극은 상기 제2도전형 반도체층의 측면에서 돌출되도록 연장되는 연장부를 구비한다. 상기 연장부의 연장방향과 수직한 방향으로 형성되는 연결라인에 의하여 인접하는 반도체 발광소자의 연장부들을 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제2도전층은 상기 반도체층의 측면에서 돌출되어 상기 연결라인에 연결되는 돌출부를 구비할 수 있다. 상기 제2도전형 전극, 상기 연결라인, 상기 제2도전층 및 상기 제1도전층은 차례로 연결되어 도전 경로를 형성할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 제2도전형 전극, 상기 연결라인 및 상기 제2도전층에 각각 전기적으로 연결되는 도전라인을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 배선기판은 플렉서블 재질로 이루어지며, 상기 복수의 반도체 발광 소자들의 각각은, 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 자외선 중 적어도 하나를 발광하도록 이루어진다.
또한, 본 발명은, 기판상에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 성장시키는 단계와, 식각을 통하여 상기 기판상에서 서로 고립(isolation)된 복수의 반도체 발광소자를 형성하고, 상기 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층에 각각 제1도전형 전극과 제2도전형 전극을 적층하며, 상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 연결부를 형성하는 단계, 및 상기 연결부를 배선기판과 연결하는 단계를 포함하며, 상기 연결부는 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 복수의 층들을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법을 개시한다.
실시 예에 있어서, 상기 연결부는 제1도전층과, 반도체층 및 제2도전층을 구비하고, 상기 복수의 반도체 발광소자와 상기 연결부를 형성하는 단계는, 상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 상기 제2도전형 반도체층과 동일재질로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 제2도전형 반도체층에서 상기 반도체층으로 이어지는 도전경로를 형성하도록, 상기 제2도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전형 전극에서 연장되어 상기 반도체층에 오버랩되도록 상기 제2도전층을 형성하는 단계, 및 상기 제1도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전층에 상기 제1도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 배선기판과 연결되는 연결부를 웨이퍼 상에 반도체 발광 소자 성장시에 형성함에 따라, 배선 연결시에 연결 취약부분을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 성장시에 연결부가 함께 형성되므로, 추가 공정없이도 상기 연결부가 포스트 구조물로 구현될 수 있다. 나아가 연결부를 활용함으로써, 반도체 발광소자와의 전기적 연결을 위하여 요구되는 배선기판상의 전극라인들의 배치에 자유도를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 반도체 발광소자의 도전형 전극을 연결부에 연결함에 따라, 배선의 두께를 감소시키고, 공정시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은, 반도체층에 제1도전층 및 제2도전층을 적층함에 따라, 연결부와 배선기판 사이의 거리를 반도체 발광소자와 배선기판 사이의 거리와 유사 또는 동일하게 할 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 10a는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 사시도이다.
도 10b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 배선기판에서 전극들이 배치되는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 반도체 발광소자 및 연결부의 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 반도체 발광소자 및 연결부가 기판상에 성장된 구조를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 13a 내지 도 13f와, 도 14a 내지 도 14d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
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 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자들로 구동신호를 전달하기 위하여, 배선기판 상에 서로 교차하는 배선라인들이 배치된다. 이러한, 배선라인들 중 어느 일방향으로 연장되는 일부 배선라인들은 스캔 전극을 구성하고, 상기 배선라인들 중 상기 일방향과 수직하는 다른 일방향으로 연장되는 배선라인들은 데이터 전극을 구성한다. 한편, 상기 스캔 전극 및 데이터 전극에 스캔 구동 신호 및 데이터 구동 신호를 각각 제공하기 위해서는, 상기 배선라인들에 상기 구동 신호들을 제공하는 구동부가 전기적으로 연결된다. 이와 같은 배선 구조는 별도의 배선 공정에 의하여 구현되며, 본 발명에서는 상기 배선 공정을 간략화하는 구조 및 방법을 제시한다.
이하, 본 발명의 디스플레이 장치의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세하게 살펴본다. 도 10a은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 사시도이고, 도 10b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 배선기판에서 전극들이 배치되는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10a 및 도 10b의 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.
본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 기판(또는 배선기판, 1010), 제1전극(또는 제1배선라인, 1020), 전도성 접착층(1030), 제2전극(또는 제2배선라인, 1040), 복수의 반도체 발광 소자(1050), 및 연결부(1060)를 포함한다. 이하의 설명에서는, 제1전극을 "제1배선라인"으로, 제2 전극을 "제2배선라인"으로 혼용하여 사용될 수 있다.
배선기판(1010)은 배선라인(1020, 1040)이 배치되는 기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다. 보다 구체적으로, 상기 배선기판(1010)의 동일한 일면에 상기 제1배선라인(1020) 및 제2배선라인(1040)이 각각 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제1배선라인(1020)은 일 방향(예를 들어, B-B방향)으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1배선라인(1020)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다. 상기 제2배선라인(1040)은 상기 배선기판(1010)의 가장자리에 배치되며, 상기 제1배선라인(1020)과 수직한 방향(예를 들어, A-A방향)으로 연장될 수 있다. 상기 제2배선라인(1040)은 스캔 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 배선라인(1020, 1040) 중 제1배선라인(1020)은 전도성 접착층(1030)을 통하여, 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된다.
전도성 접착층(1030)은 제1배선라인(1020)이 위치하는 기판(1010)상에 형성된다. 전술한 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(1030)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(1030)이 구현되는 경우를 예시한다.
이 경우에, 상기 제1배선라인(1020)이 전도성 접착층(1030)을 통하여 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결됨에 따라, 데이터 구동 신호를 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)에 가하는 제1도전경로가 형성된다. 이 때에, 스캔 구동 신호를 상기 복수의 반도체 발광 소자(1050)에 가하는 제2도전경로는 연결부에 의하여 구현된다.
예를 들어, 상기 배선라인(1020, 1040) 중 제2배선라인(1040)은 상기 전도성 접착층(1030)을 통하여, 상기 연결부(1060)에 전기적으로 연결된다. 상기 연결부는 상기 복수의 반도체 발광 소자들과 배선기판을 전기적으로 연결하는 기능을 하며, 상기 제2배선라인(1040)을 마주보도록 이루어진다.
상기 배선기판(1010)이 상기 제1배선라인(1020)과 제2배선라인(1040)을 구비한 상태에서, 상기 배선기판(1010) 상에 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(1050) 및 연결부(1060)를 열 및 압력을 가하여 상기 배선기판(1010)에 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(1050) 및 연결부(1060)는 각각 상기 제1배선라인(1020)과 제2배선라인(1040)과 전기적으로 연결된다. 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(1030)은 상기 반도체 발광 소자(1050)와 제1배선라인(1020)의 사이 및 연결부(1060)와 제2배선라인(1040)의 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
한편, 상기 반도체 발광 소자들(1050) 상에는, 상기 반도체 발광 소자들(1050)과 연결부(1060), 그리고 제2배선라인(1040) 및 구동부(미도시됨)를 전기적으로 연결하기 위한 연결라인(1070)이 구비될 수 있으며, 상기 연결라인(1070)은, 상기 제1배선라인(1020)과 수직으로 교차하는 방향으로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 연결시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1배선라인(1020)은 F-F 방향으로 서로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 전기적으로 연결하고, 상기 연결라인(1070)는 상기 제1배선라인(1020)과 수직하는 E-E 방향으로 서로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 연결부(1060)는 반도체 발광소자들(1050)과 함께 성장되는데, 이하에서는, 연결부(1060) 및 반도체 발광소자들(1050)의 구조에 대하여 먼저 살펴본 뒤, 반도체 발광소자들, 제1배선라인(1020), 제2배선라인(1040), 연결부(1060), 연결라인(1070), 구동부(미도시됨)들의 전기적인 연결 통로 및 이러한 전기적인 연결 통로를 구현하기 위한 구조에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 반도체 발광소자 및 연결부의 구조를 설명하기 위한 단면도들이며, 도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 반도체 발광소자 및 연결부가 기판상에 성장된 구조를 설명하기 위한 개념도들이다.
먼저, 도 11a를 참조하여, 반도체 발광소자들(1050)의 구조를 살펴보면, 반도체 발광소자는, 제1도전형 반도체층(예를 들어, p형 반도체층, 1055), 상기 제1도전형 반도체층(1055)과 중첩되는 제2도전형 반도체층(예를 들어, n형 반도체층, 1053)을 포함한다. 나아가, 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 제1도전형 반도체층(1055)과 상기 제2도전형 반도체층(1053) 사이에 배치되는 활성층(1054)을 포함한다. 이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(1055)에는 제1도전형 전극(1056)이 적층되고, 상기 제2도전형 반도체층(1053)에는 제2도전형 전극(1052)이 적층될 수 있다.
상기 활성층(1054)은 일면 및 타면을 구비하고, 일면은, 제1 도전형 반도체층(1055)과 마주보도록 이루어지고, 타면은, 제2 도전형 반도체층(1053)과 마주보도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 활성층(1054)의 일면에는 상기 제1도전형 반도체층(1055)이 형성된다.
또한, 상기 반도체 발광소자(1050)는 상기 제2도전형 전극(1052)을 덮도록 형성되는 절연부(1058)를 포함할 수 있다. 상기 절연부(1058)는 상기 제2도전형 전극(1052)과 함께 상기 제1도전형 반도체층(1055)의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(1055)에서 상기 절연부(1058)에 의하여 덮이지 않고 노출되는 부분에 상기 제1도전형 전극(1056)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2도전형 전극(1052) 및 상기 활성층(1054)은 상기 제2도전형 반도체층(1053)의 일면에 형성되며, 상기 절연부(1058)를 사이에 두고 일방향으로 이격 배치된다. 여기에서, 일방향(또는 수평방향)은 상기 반도체 발광소자의 폭방향이 되며, 수직방향은 상기 반도체 발광소자의 두께방향이 될 수 있다. 이와 같이, 상기 제1도전형 전극 및 제2도전형 전극(1056, 1052)은, 상기 절연부(1058)에 의해 이격되므로, 반도체 발광 소자의 n형 전극 및 p형 전극은 절연될 수 있다.
한편, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 위와 같은 구조를 갖는 반도체 발광 소자에서, 상기 제2도전형 전극(1052)은 인접하는 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되도록 인접하는 반도체 발광소자들을 향하여 연장된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 제2도전형 전극(1052)을 통해 각 열에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부를 전기적으로 연결시키는 것이 가능하므로, 반도체 발광 소자를 제조하기 위한 공정과 별도로 스캔전극을 형성하기 위한 별도의 배선공정을 줄일 수 있다.
이 경우에, 상기 제2도전형 전극(1052)은 인접하는 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결한 후에 상기 연결부(1060)로 연장된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 연결라인(1070)은 상기 제2도전형 전극(1052)과 함께 상기 제2도전형 반도체층(1053)에 증착이나 인쇄되어, 상기 제2도전형 전극(1052)과 일체화될 수 있다. 또한, 상기 제2도전형 전극(1052)은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 도 11b를 참조하면, 연결부(1060)는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 웨이퍼 상에 성장될 때, 함께 성장됨으로써 형성된다. 이를 통하여, 상기 연결부(1060)는 상기 복수의 반도체 발광 소자들을 배선기판에 전기적으로 연결하며, 이를 위하여, 상기 연결부(1060)는 각각 상기 제1도전형 전극(1056), 상기 제2도전형 전극(1052) 및 상기 제2도전형 반도체층에 대응하는 복수의 층들을 구비한다.
예를 들어, 상기 연결부(1060)는 반도체층(1063), 제1도전층(1066) 및 제2도전층(1062)을 구비한다. 상기 반도체층(1063)은 상기 제2도전형 반도체층(1053, n형 반도체층)과 동일재질로 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 반도체층(1063) 및 제2도전형 반도체층(1053)은 기판(반도체 웨이퍼)상에서 함께 성장되도록 n타입 갈륨나이트라이드(n-Gan)과 같은 질화물 반도체층이 될 수 있다. 또한, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 성장기판상에서 상기 반도체층(1063) 및 제2도전형 반도체층(1053)은 언도핑된 갈륨나이트라이드(u-Gan)에 n타입 갈륨나이트라이드(n-Gan)이 적층된 형태로 이루어질 수 있다. 상기 언도핑된 갈륨나이트라이드(u-Gan)은 이후에 제거될 수 있다.
상기 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층은 기판상에서 함께 성장되어, 서로에 대하여 동일한 높이를 가지도록 이루어진다.
또한, 상기 제1도전층(1066)은 상기 제1도전형 전극(1056)과 동일재질로 형성되며, 상기 제2도전층(1062)은 상기 제2도전형 전극(1052)과 동일재질로 형성된다. 이를 통하여, 상기 연결부(1060)는 상기 반도체 발광소자들(1050)과 함께 성장됨으로써 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2도전형 전극(1052)은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장된 후에, 상기 제2도전층(1062)으로 이어진다.
보다 구체적으로, 상기 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 제2도전형 전극(1052)은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되어 라인을 형성하는 연결라인(1070)을 구비한다. 이 경우에, 상기 연결부(1060)는 상기 연결라인(1070)의 단부에 배치될 수 있다. 이러한 구조를 위하여, 상기 제2도전형 전극(1052)은 상기 제2도전형 반도체층(1053)의 측면에서 돌출되도록 연장되는 연장부(1059)를 구비한다. 상기 연결라인(1070)은 상기 연장부(1059)의 연장방향과 수직한 방향으로 형성되어 인접하는 반도체 발광소자의 연장부(1059)을 전기적으로 서로 연결한다.
한편, 상기 연결부(1060)에서는 상기 제2도전층(1062)이 돌출부(1063)를 구비하고, 상기 돌출부(1063)가 상기 연결라인(1070)에 연결될 수 있다. 상기 돌출부(1063)는 상기 반도체층(1063)의 측면에서 돌출되어 상기 연결라인(1070)에 연결될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 상기 제2도전형 전극(1052), 상기 연결라인(1070), 상기 제2도전층(1062) 및 상기 제1도전층(1066)은 차례로 연결되어 도전 경로를 형성하게 된다.
이 경우에, 상기 연결부(1060)에는 상기 절연부(1058)와 동일재질로 형성되는 제3절연부(1068)가 형성되며, 상기 제3절연부(1068)는 상기 제2도전형 전극(1052)에 해당하는 제2도전층(1062)에 의하여 덮이고, 상기 제1도전형 전극(1056)에 해당하는 제1도전층(1066)을 덮도록 형성될 수 있다.
이 때에, 상기 제3절연부(1068)는 상기 제1도전층(1066)의 적어도 일부가 상기 제2도전층(1062)과 직접 접촉하게, 상기 제2도전층(1062)의 일부만을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 제1도전층(1066)은 상기 제3절연부(1068)에 적층되면서 상기 제3절연부(1068)의 측면을 덮도록 이루어진다. 상기 제1도전층(1066)에서 상기 제3절연부(1068)의 측면을 덮는 부분은 상기 제2도전층(1062)과 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 상기 제1도전층(1066)이 상기 제3절연부(1068)에 적층되면서도 상기 제2도전층(1062)과 전기적으로 연결되고, 상기 반도체 발광소자에서 상기 절연부(1058)가 제2도전형 전극(1052)과 상기 제1도전형 반도체층(1055)의 일부를 함께 덮는 구조가 조합되어, 상기 연결부(1060)의 높이는 상기 반도체 발광소자(1050)와 유사 또는 동일하게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광소자들 및 연결부들이, 도 10a 및 도 10b에서 살펴본, 배선기판에 합착됨에 따라, 반도체 발광소자들과, 배선기판에 구비된 배선라인들, 이에 연결된 구동부들은 전기적으로 연결될 수 있다.
만약, 상기 연결부(1060)와 배선기판(1010)과의 거리와, 상기 반도체 발광소자(1050)와 배선기판(1010)과의 거리가 서로 차이가 많이 난다면, 보다 거리가 먼 쪽에서는 전도성 접착층(1030)에 포함된 전도성 물질(또는 도전볼)이 변형이 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우에, 상기 연결부(1060)와 배선기판(1010)과의 거리가 상기 반도체 발광소자(1050)와 배선기판(1010)과의 거리보다 크다면, 배선기판(1010)에 구비된 제2배선라인(1040)과 연결부(1060)는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 본 예시에서는 상기 반도체층에 제2도전층, 제3절연부 및 제1도전층이 차례로 적층되어 연결부를 형성함에 따라, 연결부(1060)와 상기 제2배선라인(1040) 사이에 배치된 전도성 물질(또는 도전볼)도 상기 반도체 발광소자와 제1배선라인(1020) 사이에 배치된 전도성 물질(또는 도전볼)과 함께 변형될 수 있다. 이를 통해, 제2배선라인(1040)과 연결부(1060)는 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가, 상기 적층구조를 통하여, 상기 제1도전형 전극(1056)의 상기 제2도전형 반도체층(1053)와 가장 먼 하면과 상기 제1도전층(1066)의 상기 제2도전형 반도체층(1053)와 가장 먼 하면은 서로 동일평면상(또는 거의 동일평면상)에 형성될 수 있다. 또한, 상기 배선기판(1010)에서 상기 제1배선라인(1020)과 제2배선라인(1040)은 동일한 두께로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 배선기판의 제1배선라인(1020)과 상기 제1도전형 전극(1056)의 사이와, 상기 제2배선라인(1040)과 상기 연결부의 제1도전층(1066)의 사이는 유사 또는 동일한 거리가 될 수 있다. 이를 통하여, 전도성 접착층(1030)을 이용한 배선기판과 반도체 발광소자간의 전기적 연결은 신뢰성을 가질 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 배선 공정을 보다 간략하게 할 수 있다.
나아가, 플립 칩 타입이 적용된 디스플레이 장치에서는 동일평면상에 제1 및 제2전극이 배치되므로 고정세(파인 피치)의 구현이 어렵고, 수직형 반도체 발광 소자가 적용된 경우에는 전극오믹 형성을 위해 에칭공정과 진공공정이 수반되는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있게 된다.
이하에서는, 전술한 구조를 가지는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 13a 내지 도 13f, 도 14a 내지 도 14d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(W, 또는 반도체 웨이퍼에 제2도전형 반도체층(1053), 활성층(1054), 제1 도전형 반도체층(1055)을 각각 성장시킨다(도 13a).
제2도전형 반도체층(1053)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층(1052) 상에 활성층(1054)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(1054) 상에 제1도전형 반도체층(1055)을 성장시킨다. 이와 같이, 제2도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제1도전형 반도체층(1055)을 순차적으로 성장시키면, 도시된 것과 같이, 제2도전형 반도체층(1053), 활성층(1054) 및 제1도전형 반도체층(1055)이 적층 구조를 형성한다.
성장기판(W)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(W)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.
상기 제2도전형 반도체층(1053)은 n형 반도체층으로서, n-Gan 과 같은 질화물 반도체층이 될 수 있으며, 나아가 u-Gan을 포함할 수 있다.
다음은, p형 반도체와 n형 반도체를 분리하기 위한 식각 과정이 수행된다. 예를 들어, 도 13b를 참조하면, 상기 제1도전형 반도체층(1055)과 활성층(1054)의 적어도 일부를 식각하여, 상기 제1도전형 반도체층(1055)을 복수의 부분으로 구획한다(Mesa 식각). 이 경우에, 상기 활성층(1054) 및 제1 도전형 반도체층(1055)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제2도전형 반도체층(1053)이 외부로 노출된다.
상기 식각을 통하여 상기 복수의 반도체층이 어레이를 형성하게 되며, 상기 어레이와 이격된 위치에 전술한 연결부가 배치될 부분이 형성된다. 예를 들어, 상기 연결부가 배치될 부부에서는 상기 제1도전형 반도체층(1055)과 활성층(1054)을 전체적으로 식각하여, 상기 제2도전형 반도체층(1055)만을 남겨둔다.
다음으로, 식각을 통하여 상기 기판상에서 서로 고립(isolation)된 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 13c 참조). 이 때에, 상기 연결부가 배치될 부분도 상기 기판상에서 고립되도록 주변이 식각될 수 있다. 상기 연결부가 배치될 부분은 전술한 반도체층(1063)으로서, 상기 제2도전형 반도체층(1053)과 동일한 재질로 이루어진다. 이 경우에, 상기 제2도전형 반도체층(1053)은 u-Gan 층(1053a)상에 n-Gan 층(1053b)이 적층된 구조이며, 상기 식각은 상기 u-Gan 층(1053a)이 드러날때까지 진행될 수 있다.
다음으로, 상기 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층에 각각 제1도전형 전극과 제2도전형 전극을 적층하며, 상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 연결부를 형성한다(도 13d 내지 도 13f).
이 경우에, 상기 복수의 반도체 발광소자와 상기 연결부를 형성하는 단계는, 제1단계 내지 제3 단계를 포함할 수 있다.
제1단계는 상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 상기 제2도전형 반도체층과 동일재질로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계(도 13b)가 될 수 있다. 또한, 상기 제2단계는 상기 제2도전형 반도체층에서 상기 반도체층으로 이어지는 도전경로를 형성하도록, 상기 제2도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전형 전극에서 연장되어 상기 반도체층에 오버랩되도록 상기 제2도전층을 형성하는 단계(도 13d)가 될 수 있다. 나아가, 상기 제3단계는 상기 제1도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전층에 상기 제1도전층을 형성하는 단계(도 13f)가 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1도전형 반도체층(1055)에는 제1도전형 전극(1056)이 적층되고, 상기 제2도전형 반도체층(1053)에는 제2도전형 전극(1052)이 적층되며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 구현되도록, 상기 제1도전형 반도체층(1055)과 상기 제2도전형 반도체층(1053)에 각각 제1도전형 전극(1056)과 제2도전형 전극(1052)이 수평방향으로 이격되도록 배치될 수 있다.
먼저, 상기 제2도전형 반도체층(1053)에 제2도전형 전극(1052)을 인쇄 또는 증착한다. 상기 제2도전형 전극(1052)은 전술한 바와 같이, 발광 소자 어레이의 일방향(예를 들어, 열 방향)을 따라 배치된 복수의 반도체 발광 소자들을 전기적으로 연결하며 전술한 연결부로 이어진다.
이 경우에, 상기 제2도전형 전극(1052)은 상기 반도체층(1063)까지 연장되도록 형성되며, 상기 반도체층(1063)에 상기 제2도전형 전극(1052)과 동일 재질이 적층되어, 전술한 제2도전층(1062)이 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(1053)과 반도체층(1063)을 전기적으로 연결하기 위하여, 상기 제2도전형 반도체층(1053)과 상기 반도체층(1063)의 사이(예를 들어, u-Gan이 드러난 부분)에 상기 제2도전형 전극(1052)과 동일 재질이 전극 라인이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제2도전형 전극(1052) 및 제2도전층(1062)가 형성된 상태에서, 절연체를 도포하여 절연부(1058)를 형성한다(도 13e).
상기 제2도전형 전극(1052) 및 상기 활성층(1054)은 상기 제2 도전형 반도체층(1053)의 일면에 형성되며, 상기 절연부(1058)를 사이에 두고 수평방향으로 이격 배치된다. 또한, 발광 소자 어레이를 형성하는 복수의 반도체 발광 소자들은 인접한 발광 소자들과 일정 공간을 사이에 두고 이격되도록 배치될 수 있는데, 도시와 같이, 이격 배치되는 반도체 발광 소자들의 사이는 절연부(1058)로 채워질 수 있다. 즉, 상기 절연부(1058)는 반도체 발광 소자들의 사이사이에 배치되어 격벽의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우에, 상기 절연부(1058)는 반도체 발광 소자들의 어레이 영역에만 덮일 수 있다. 또한, 상기 절연부(1058)는 상기 제1도전형 전극(1056)의 전기적 연결을 위하여, 상기 제1도전형 반도체층(1055)의 일부를 덮지 않도록 이루어진다.
상기 어레이 영역을 벗어난 부분에서는 상기 제2도전층(1062)의 일부에만 상기 절연부(1058)와 동일한 재질이 적층될 수 있다. 이를 통하여, 상기 연결부(1060)에서는 제3절연부(1068)가 형성된다.
이후에, 상기 절연부(1058)와, 상기 제1도전형 반도체층(1055)에서 상기 절연부에 의하여 덮이지 않은 부분에는 제1도전형 전극(1056)이 적층된다(도 13f). 이때에, 상기 제3절연부(1068)와, 상기 제2도전층(1062)에서 상기 제3절연부(1068)에 의하여 덮이지 않은 부분에는 상기 제1도전형 전극(1056)과 동일 재질이 적층되어, 전술한 제1도전층(1066)이 형성될 수 있다.
이와 같은 공정에 의하면, 상기 도 12a 및 도 12b에 도시된 웨이퍼상에 형성된 반도체 발광소자 및 연결부의 구조가 구현될 수 있다.
이후에, 상기 제2도전형 전극(1052)이 디스플레이 장치(1000)에서 스캔전극의 역할을 수행하도록 상기 연결부는 상기 배선기판에 연결(도 14a 내지 도 14d)된다.
이 경우에 상기 배선기판은 도 10a 및 도 10b를 참조하여 상술한 배선기판이 될 수 있다. 따라서, 상기 배선기판(1010)의 동일한 일면에 상기 제1배선라인(1020) 및 제2배선라인(1040)이 각각 형성될 수 있다.
먼저, 상기 배선기판상에 전도성 접착층(1030)을 형성한다(도 14a). 즉, 전도성 접착층(1030)은 제1배선라인(1020) 및 제2배선라인(1040)이 위치하는 기판(1010)상에 형성된다. 전술한 바와 같이, 전도성 접착층(1030)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(1030)이 구현되는 경우를 예시한다.
이후에, 상기 제1배선라인(1020) 및 제2배선라인(1040)을 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 연결부에 대향하도록, 상기 배선기판과 성장기판에 형성된 반도체 발광소자 및 연결부를 얼라인한 후에, 상기 배선기판과 상기 성장기판상에 형성된 반도체 발광소자 및 연결부를 열압착한다(도 14b).
예를 들어, 배선기판과 성장기판은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 성장기판은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 제1배선라인(1020)과 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2배선라인(1040)과 상기 연결부의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 데이터 전극 및 스캔 전극들과 반도체 발광소자(1050)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(1050) 및 연결부가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(1050) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 성장기판을 제거한다(도 14c). 예를 들어, 성장기판은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(1050)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다. 이 경우에, 제2도전형 전극(1052)의 연장부(1059), 연결라인(1070) 및 상기 제2도전층(1062)의 돌출부(1063)는 상기 제2도전형 반도체층(1053)의 u-Gan 층(1053a)에 의하여 덮여서 레이저 리프트 오프법의 레이저에도 보호될 수 있다.
마지막으로 식각을 통하여, 제2도전형 전극(1052) 및 제2도전층(1062)에 적층되는 u-Gan 층 부분과, 이들의 사이에 배치되는 u-Gan 층 부분을 제거한다(도 14d).
또한, 상기 반도체 발광 소자(1050)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.
상기에서 설명한 제조방법에 의하면, 배선기판과 연결되는 기둥(post)형태의 연결부를 반도체 발광소자의 성장시과 n 전극 형성시에 동시에 제조하여, 배선공정을 보다 간략화할 수 있게 된다.
이상에서는 제2도전형 전극이 반도체 발광소자의 어레이에서 연장되어 연결부로 이어지는 구조에 대하여 설명하였으나, 이러한 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 이러한 예로서, 반도체 발광소자의 제2도전형 반도체층에서 연결부의 반도체층으로 이어지는 도전경로를 보다 보강하는 것이 가능하며, 도 15를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
본 예시에 따른 수평형 반도체 발광소자는, 활성층(2054) 상에 형성된 제1도전형 반도체층(1055)과, 제1도전형 반도체층(1055)에 형성되는 제1도전형 전극(1056)을 포함한다. 또한, 상기 활성층(1054)은 제2도전형 반도체층(1053)에 형성되며, 제2도전형 반도체층(1053)에는 제2도전형 전극(1057)이 형성된다. 이와 같이, 상기 수평형 반도체 발광소자의 구조는 도 10a 내지 도 12b를 참조하여 설명한 수평형 반도체 발광소자의 구조와 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
한편, 도시에 의하면, 연결라인(1070)이, 반도체 발광소자들의 제2 도전형 전극(1057)에서 연장되어, 연결부(1060)까지 연결됨으로써, 반도체 발광소자들과, 제2배선전극(1040)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 경우에, 상기 연결라인(1070)은 도전라인(1071)에 의하여 덮이게 된다. 즉, 상기 도전라인(1071)은 상기 제2도전형 전극(1057), 상기 연결라인(1070) 및 상기 제2도전층(1067)에 각각 전기적으로 연결되도록 형성된다.
상기 도전라인(1071)은, 상기 제1배선라인(1020)과 수직 교차하는 방향으로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 연결시킬 수 있다. 도전라인(1071)은 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 전도성을 띌 수 있다. 도전라인(1071)은 투명전극으로 이루어질 수 있다. 상기 도전라인은 박막배선 및 인쇄배선 공정에 의하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1배선라인(1020)은 도 10b의 F-F 방향으로 서로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 전기적으로 연결하고, 상기 도전라인(1071)은 상기 제1배선라인(1020)과 수직하는 도 10b의 E-E 방향으로 서로 이웃하는 반도체 발광소자들(1050)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우에 상기 도전라인(1071)은 상기 연결라인(1070)을 완전히 덮도록 형성될 수 있다.
상기 도전라인(1071)은 구동전류가 특정기준보다 큰 경우에 형성될 수 있으며, 이는 상기 연결라인(1070)의 보조역할을 수행하게 된다. 이 경우에도, 상기 도전라인(1071)은 배선기판의 제2배선라인(1040)보다 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 따라서 배선공정 시간을 단축할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 도전경로는 상기에서 설명된 구조에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 연결라인(1070) 및 도전라인(1071)을 별도로 구비하지 않고, 상기 제2도전형 전극이 바 형태로 연장되어 인접하는 발광소자들을 연결한 후에 연결부로 이어지는 구조도 가능하다. 이하, 도 16을 참조하여 이러한 구조에 대하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
도시에 의하면, 반도체 발광소자의 제2도전형 전극(2052)은 발광 소자 어레이의 일방향(예를 들어, 열 방향)을 따라 배치된 복수의 반도체 발광 소자들을 전기적으로 연결하도록 전극라인으로 이루어진다. 즉, 전술한 예시에서 연결라인이나, 도전라인이 없이 제2도전형 전극(2052)의 자체가 전극라인으로 구성된다.
이를 통해, 발광 소자 어레이의 각 열에 배치된 복수의 반도체 발광소자들은 제2도전형 전극(2052)을 공유할 수 있다. 상기 제2도전형 전극(2052)은 상기 열을 따라 서로 인접하는 기 복수의 반도체 발광소자를 전기적으로 연결하도록 어느 하나의 반도체 발광 소자에서 인접한 적어도 하나의 다른 반도체 발광소자를 향하여 연장되도록 이루어진다.
이와 같이, 열 방향을 따라 배치되는 복수의 반도체 발광소자들 전기적으로 연결하는 제2도전형 전극(2052)은 전술한 바와 같이, 디스플레이 장치에서 스캔전극의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제2도전형 전극(2052)은 디스플레이 장치의 스캔전극임과 동시에 반도체 발광 소자의 n형 전극이 된다. 이 경우에, 제1도전형 전극(2056)은 전술한 반도체 발광 소자의 p형 전극으로 제2도전형 반도체층(2055)에 적층된다.
도시에 의하면, 상기 제1도전형 반도체층(2055)의 적어도 일부와 제2도전형 전극(1052)은 절연부(2058)에 의하여 덮이게 된다. 한편, 연결부(2060)는 상기 전극라인의 단부에 배치되며, 전술한 제조방법과 배선기판의 구조를 통하여, 배선기판의 제2배선라인과 전기적으로 연결된다.
이 경우에, 상기 연결부(2060)는 반도체층(2063), 제2도전층(2062), 제3절연부(2068) 및 제1도전층(2066)이 차례로 적층되는 구조가 되며, 상기 제2도전층(2062)이 상기 제2도전형 전극(1052)이 형성하는 전극라인의 일부로서 구성된다. 상기 제2도전형 전극(1050)은 상기 제2도전층(2062)까지 굴곡이 없는 긴 바 형태로 형성되며, 따라서, 상기 연결부(2060)는 상기 제2도전형 전극(1050)에서 이어지는 라인 상에 배치될 수 있다. 이 때에, 상기 반도체층(2063)이나 제3절연부(2068) 및 제1도전층(2066)에 대한 설명은 도 10a 내지 도 12b를 참조하여 설명한 연결부의 내용으로 갈음한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 제2도전형 전극(2052)을 통해 각 열에 포함된 복수의 반도체 발광 소자들과 구동부가 전기적으로 연결될 수 있으므로, 반도체 발광 소자를 제조하기 위한 공정과 별도로 스캔전극을 형성하기 위한 배선공정을 줄일 수 있다.
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 (21)

  1. 복수의 반도체 발광 소자들을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들은 각각,
    제1도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층과 중첩되는 제2도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층에 적층되는 제1도전형 전극; 및
    상기 제2도전형 반도체층에 적층되는 제2도전형 전극을 포함하고,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들은 연결부에 의하여 배선기판과 전기적으로 연결되며, 상기 연결부는 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 복수의 층들을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제2도전형 반도체층과 동일재질로 형성되는 반도체층;
    상기 제1도전형 전극과 동일재질로 형성되는 제1도전층; 및
    상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 제2도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2도전형 전극은 인접하는 반도체 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 상기 인접하는 반도체 발광소자를 향하여 연장되며, 상기 제2도전층으로 이어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층은 동일한 높이를 가지도록 기판상에서 함께 성장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2도전형 반도체층과 상기 반도체층은 상기 기판상에서 함께 성장되도록 질화물 반도체로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전형 전극과 상기 제1도전층의 상기 제2도전형 반도체와 가장 먼 하면들은 서로 동일평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들은 발광 소자 어레이를 형성하도록 배치되며,
    상기 제2도전형 전극은 상기 발광 소자 어레이의 일렬을 따라 연장되어 전극라인을 형성하고, 상기 연결부는 상기 전극라인의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배선기판은 배선라인을 구비하고,
    상기 연결부는 전도성 접착층을 통하여, 상기 배선라인과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배선기판에는 전도성 접착층을 통하여, 상기 복수의 반도체 발광소자들의 제1도전형 전극들에 연결되는 제1배선라인이 배치되며,
    상기 연결부와 연결되는 배선라인은 제2배선라인이며,
    상기 제1배선라인 및 제2배선라인은 상기 배선기판의 동일한 일면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2배선라인은 상기 배선기판의 가장자리에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들은 상기 제2도전형 전극을 덮도록 형성되는 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제2도전형 전극에 해당하는 제2도전층에 의하여 덮이고, 상기 제1도전형 전극에 해당하는 제1도전층을 덮으며, 상기 절연부와 동일재질로 형성되는 제3절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3절연부는 상기 제1도전층의 적어도 일부가 상기 제2도전층과 직접 접촉하게, 상기 제2도전층의 일부만을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2도전형 전극은 상기 제2도전형 반도체층의 측면에서 돌출되도록 연장되는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 연장부의 연장방향과 수직한 방향으로 형성되는 연결라인에 의하여 인접하는 반도체 발광소자의 연장부들을 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2도전층은 상기 반도체층의 측면에서 돌출되어 상기 연결라인에 연결되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2도전형 전극, 상기 연결라인, 상기 제2도전층 및 상기 제1도전층은 차례로 연결되어 도전 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2도전형 전극, 상기 연결라인 및 상기 제2도전층에 각각 전기적으로 연결되는 도전라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 배선기판은 플렉서블 재질로 이루어지며,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들의 각각은, 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 자외선 중 적어도 하나를 발광하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 기판상에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 성장시키는 단계;
    식각을 통하여 상기 기판상에서 서로 고립(isolation)된 복수의 반도체 발광소자를 형성하고, 상기 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층에 각각 제1도전형 전극과 제2도전형 전극을 적층하며, 상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 연결부를 형성하는 단계; 및
    상기 연결부를 배선기판과 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 연결부는 각각 상기 제1도전형 전극 및 상기 제2도전형 전극과 동일재질로 형성되는 복수의 층들을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 연결부는 제1도전층과, 반도체층 및 제2도전층을 구비하고,
    상기 복수의 반도체 발광소자와 상기 연결부를 형성하는 단계는,
    상기 복수의 반도체 발광소자와 이격된 위치에 상기 제2도전형 반도체층과 동일재질로 형성되는 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제2도전형 반도체층에서 상기 반도체층으로 이어지는 도전경로를 형성하도록, 상기 제2도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전형 전극에서 연장되어 상기 반도체층에 오버랩되도록 상기 제2도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1도전형 전극을 적층할 때에, 상기 제2도전층에 상기 제1도전층을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법.
KR1020150012977A 2015-01-27 2015-01-27 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 KR101688160B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150012977A KR101688160B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
US14/868,072 US9842764B2 (en) 2015-01-27 2015-09-28 Display device using semiconductor light emitting devices and method for manufacturing the same
CN201580074395.2A CN107210292B (zh) 2015-01-27 2015-12-30 使用半导体发光器件的显示装置及其制造方法
PCT/KR2015/014501 WO2016122125A1 (en) 2015-01-27 2015-12-30 Display device using semiconductor light emitting devices and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150012977A KR101688160B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160092399A true KR20160092399A (ko) 2016-08-04
KR101688160B1 KR101688160B1 (ko) 2016-12-20

Family

ID=56433791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150012977A KR101688160B1 (ko) 2015-01-27 2015-01-27 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9842764B2 (ko)
KR (1) KR101688160B1 (ko)
CN (1) CN107210292B (ko)
WO (1) WO2016122125A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102377794B1 (ko) * 2015-07-06 2022-03-23 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
CN105955534B (zh) * 2016-05-09 2018-09-18 京东方科技集团股份有限公司 柔性显示模组及其制作方法
US10553648B2 (en) * 2016-06-30 2020-02-04 Innolux Corporation Light-emitting diode display device
KR102605472B1 (ko) 2016-09-09 2023-11-23 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102650341B1 (ko) * 2016-11-25 2024-03-22 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101947643B1 (ko) * 2016-12-02 2019-02-13 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102317874B1 (ko) 2017-02-09 2021-10-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
CN108963100A (zh) * 2017-05-18 2018-12-07 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制作方法、显示面板
JP6988460B2 (ja) * 2017-12-26 2022-01-05 セイコーエプソン株式会社 発光装置、発光装置の製造方法、およびプロジェクター
US11355549B2 (en) 2017-12-29 2022-06-07 Lumileds Llc High density interconnect for segmented LEDs

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120091112A (ko) 2009-10-07 2012-08-17 나이키 인터내셔널 엘티디. 편물부재를 갖춘 갑피를 갖는 신발 물품
KR20140030887A (ko) * 2012-09-04 2014-03-12 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101476687B1 (ko) * 2013-10-24 2014-12-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101476688B1 (ko) * 2013-10-24 2014-12-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20150005128A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 삼성디스플레이 주식회사 표시장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101106148B1 (ko) * 2004-12-14 2012-01-20 서울옵토디바이스주식회사 발광 소자
JP2006222015A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Tohoku Pioneer Corp 発光表示パネル、及び発光表示パネルの検査方法
JP2010517274A (ja) * 2007-01-22 2010-05-20 クリー レッド ライティング ソリューションズ、インコーポレイテッド 外部で相互接続された発光素子のアレイを用いる照明デバイスとその製造方法
JP5123269B2 (ja) * 2008-09-30 2013-01-23 ソウル オプト デバイス カンパニー リミテッド 発光素子及びその製造方法
KR101452768B1 (ko) 2012-08-21 2014-10-21 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101476686B1 (ko) 2013-04-01 2014-12-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120091112A (ko) 2009-10-07 2012-08-17 나이키 인터내셔널 엘티디. 편물부재를 갖춘 갑피를 갖는 신발 물품
KR20140030887A (ko) * 2012-09-04 2014-03-12 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR20150005128A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
KR101476687B1 (ko) * 2013-10-24 2014-12-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101476688B1 (ko) * 2013-10-24 2014-12-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US9842764B2 (en) 2017-12-12
CN107210292B (zh) 2020-05-12
WO2016122125A1 (en) 2016-08-04
US20160218142A1 (en) 2016-07-28
CN107210292A (zh) 2017-09-26
KR101688160B1 (ko) 2016-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101521939B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101771461B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101688160B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR102316325B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101529934B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101629268B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101620469B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법
KR20180059249A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20190003162A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102412409B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20150104449A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR20170096471A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101968527B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20180003246A (ko) 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
KR20180055549A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20180114439A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102014258B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20180093767A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101771460B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR20160136148A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR20180130356A (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR101707970B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR101987698B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
KR102456740B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치
KR102462881B1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right