KR20170026954A - 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 일 실시예는 기판, 상기 기판 상의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상의 평탄화층 및 상기 평탄화층 상에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드를 에워싸는 화소분리부를 포함하고, 상기 화소분리부는 상기 발광 다이오드의 측면과 접하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치 및 이의 제조 방법{Display apparatus and method of manufacturing the same}
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Device, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 최근에는 소형의 핸드 헬드 전자 디바이스부터 대형 표시장치까지 전자 디바이스의 광범위한 분야에서 발광 다이오드를 활용하는 등 발광 다이오드의 사용 영역이 점차 넓어지고 있다.
본 발명의 실시예들은 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판, 상기 기판 상의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상의 평탄화층 및 상기 평탄화층 상에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드를 에워싸는 화소분리부를 포함하고, 상기 화소분리부는 상기 발광 다이오드의 측면과 접하는 디스플레이 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소분리부는 광 차단부일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소분리부는 연신재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광층은 평탄한 상면을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드는 제1 반도체층, 제2 반도체층 및, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 중간층을 포함하고, 상기 제1 반도체층에는 제1 전극 패드가 위치하고, 상기 제2 반도체층에는 제2 전극 패드가 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 평탄화층 상에는 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 전극과 접할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광층 상에는 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 전극이 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 발광층 상에 전체적으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 평탄화층 상에는 상기 제1 전극과 이격된 위치에 제2 전극이 배치되고, 상기 제1 전극 패드와 상기 제2 전극 패드는 동일한 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 전극과 접하고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제2 전극과 접할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체층의 면적은 상기 제1 반도체층의 면적 및 상기 중간층의 면적보다 크고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제1 반도체층과 상기 중간층의 외부로 돌출된 상기 제2 반도체층 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 캐리어 기판 상에 서로 이격되도록 복수의 발광 다이오드들을 배치하는 단계, 상기 캐리어 기판 상에 상기 복수의 발광 다이오드들의 측면들과 접하는 연신부를 형성하는 단계, 상기 캐리어 기판과 상기 복수의 발광 다이오드들 및 상기 연신부를 분리 하는 단계 및 상기 연신부를 연신시킨 후 상기 복수의 발광 다이오드들을 디스플레이 기판 상에 전사 하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 연신부는 서로 이격된 상기 복수의 발광 다이오드들 사이를 연신재질로 충진하여 형성되며, 상기 연신부는 상기 복수의 발광 다이오드들을 고정할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 연신부는 상기 복수의 발광 다이오드들과 함께 상기 디스플레이 기판 상에 전사되어 화소분리부를 형성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 연신부는 광 차단성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 기판은, 기판, 상기 기판 상의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상의 평탄화층, 및 상기 평탄화층상의 제1 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 평탄화층에 형성된 비아 홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 전극 상에 전사될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드는 제1 반도체층, 제2 반도체층 및, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 중간층을 포함하고, 상기 제1 반도체층에는 상기 제1 전극과 접합되는 제1 전극 패드가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체층에는 제2 전극 패드가 형성되고, 상기 발광층 상에 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 발광층 상에 전체적으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 평탄화층상에 상기 제1 전극과 이격된 위치에 제2 전극이 더 형성되고, 상기 제2 반도체층에는 상기 제2 전극과 접합되는 제2 전극 패드가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체층의 일부는 상기 제1 반도체층과 상기 중간층의 일부가 제거되어 노출되며, 상기 제2 전극 패드는 노출된 상기 제2 반도체층 상에 형성되어 상기 제1 전극 패드와 동일한 방향을 향할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 기판 상에 복수의 발광 다이오드들을 한 번에 전사할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 제조 효율이 향상될 수 있으며, 발광 다이오드들의 전사시 화소분리부도 함께 형성되므로, 화소를 분리하기 위한 다른 구성요소를 추가로 형성하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 I-I' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 I-I' 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 I-I' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 I-I' 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)는 디스플레이 기판(100) 및 디스플레이 기판(100) 상의 발광층(110)을 포함할 수 있다.
디스플레이 기판(100)은 기판(101), 기판(101) 상의 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT) 상의 평탄화층(105)을 포함할 수 있으며, 평탄화층(105) 상에는 비아홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 제1 전극(111)이 형성될 수 있다.
기판(101) 상에는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 외곽에 비표시 영역이 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 발광층(110)이 배치되고, 비표시 영역에는 전원 배선(220) 등이 배치될 수 있다. 또한, 비표시 영역에는 패드부(150)가 배치될 수 있다.
기판(101)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(101)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가요성을 가질 수 있다. 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
화상이 기판(101)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(101)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나 화상이 기판(101)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(101)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(101)을 형성할 수 있다.
금속으로 기판(101)을 형성할 경우 기판(101)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(101) 상에는 버퍼층(102)이 형성될 수 있다. 버퍼층(102)은 기판(101)의 상부에 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 기판(101)을 통하여 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(102)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(107), 게이트 전극(108), 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 활성층(107), 게이트 전극(108), 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)이 순차적으로 형성된 탑 게이트 타입(top gate type)인 경우를 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 타입(bottom gate type) 등 다양한 타입의 박막 트랜지스터(TFT)가 채용될 수 있다.
활성층(107)은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 활성층(107)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(107)은 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 활성층(107)은 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다. 예컨대, 활성층(107)은 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge) 등과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(103:gate insulating layer)은 활성층(107) 상에 형성된다. 게이트 절연막(103)은 활성층(107)과 게이트 전극(108)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(103)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(108)은 게이트 절연막(103)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(108)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(108)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(108)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(108)상에는 층간 절연막(104)이 형성된다. 층간 절연막(104)은 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)과 게이트 전극(108)을 절연한다. 층간 절연막(104)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(104) 상에 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)이 형성된다. 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 소스 전극(109a) 및 드레인 전극(109b)은 활성층(107)의 영역과 접촉하도록 형성된다.
평탄화층(105)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 형성된다. 평탄화층(105)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)로부터 비롯된 단차를 해소하고 상면을 평탄하게 하여, 하부 요철에 의해 발광층(110)에 불량이 발생하는 것을 방지한다.
평탄화층(105)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 유기 물질은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 또한, 평탄화층(105)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(105)상에는 제1 전극(111)과 발광층(110)이 위치한다.
제1 전극(111)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(111)은 평탄화층(105)에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극(109b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(111)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.
발광층(110)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(130)와 발광 다이오드(130)를 에워싸는 화소분리부(205)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(130)는 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 발광 다이오드(130)는 제1 반도체층(131), 제2 반도체층(132) 및, 제1 반도체층(131)과 제2 반도체층(132) 사이의 중간층(133)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(131)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(132)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함하여 형성될 수 있다. n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 반도체층(131)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(132)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
중간층(133)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 중간층(133)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
화소분리부(205)는 연신재질로 이루어질 수 있고, 발광 다이오드(130)의 측면과 접하도록 형성되어, 발광 다이오드(130)의 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 화소분리부(205)는 예를 들어, 엘라스토머성 실리콘(Elastomeric silicone), 엘라스토머성 폴리우레탄(Elastomeric polyurethane), 엘라스토머성 폴리이소프렌(Elastomeric polyisoprene) 등으로 형성될 수 있고, 내부에 카본 블랙 등과 같은 광 흡수 입자가 분산될 수 있다.
이와 같은 화소분리부(205)는 광 차단부로 기능하여 발광 다이오드(130)의 측면으로 방출되는 광을 차단함으로써, 이웃한 발광 다이오드(130)들에서 발생하는 광들의 혼색을 방지할 수 있다. 또한, 화소분리부(205)는 외부로부터 입사되는 광을 흡수 및 차단하여 디스플레이 장치(10)의 명실 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
제1 반도체층(131)에는 제1 전극 패드(135)가 형성되며, 제2 반도체층(132)에는 제2 전극 패드(137)가 형성될 수 있다. 제1 전극 패드(135)는 제1 전극(111)과 접합될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(130)가 수직형의 구조를 가질 때, 제2 전극 패드(137)는 제1 전극 패드(135)와 반대측에 위치할 수 있고, 발광층(110)상에는 제2 전극 패드(137)와 접하는 제2 전극(112)이 배치될 수 있다.
제1 전극(111)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
제2 전극(112)은 발광층(110) 상에 전체적으로 형성될 수 있다. 제2 전극(112)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다. 따라서, 제2 전극(112)은 발광 다이오드(130)에서 방출된 광을 투과시킬 수 있다.
그러나, 본 실시예의 디스플레이 장치(10)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 발광 다이오드(130)에서 방출된 광이 기판(101) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(111)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 제2 전극(112)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 디스플레이 장치(10)는 전면 및 배면 양 방향으로 광을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 도 2 에서는 제1 전극 패드(135)와 제2 전극 패드(137)가 반대측에 위치한 수직형 발광 다이오드(130)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 발광 다이오드(130)는 도 3에서 도시하는 바와 같이 제1 전극 패드(135)와 제2 전극 패드(137)가 같은 방향을 향해 배치된 수평형 또는 플립형 발광 다이오드(130)일 수 있다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드(130)는 제1 반도체층(131), 제2 반도체층(132) 및 이들 사이의 중간층(133)을 포함하며, 제1 반도체층(131)에는 제1 전극 패드(135)가 형성되고, 제2 반도체층(132)에는 제2 전극 패드(138)가 형성되는데, 제1 전극 패드(135)와 제2 전극 패드(138)는 모두 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이를 위해, 제1 반도체층(131)과 중간층(133)의 일부가 제거되어 제2 반도체층(132)의 일부가 노출되며, 제2 전극 패드(138)는 노출된 제2 반도체층(132) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제2 반도체층(132)의 면적이 제1 반도체층(131) 및 중간층(133)의 면적보다 크고, 제2 전극 패드(138)는 제1 반도체층(131)과 중간층(133)의 외부로 돌출된 제2 반도체층(132) 상에 배치될 수 있다.
한편, 제2 전극패드(138)와 접하는 제2 전극(113)은 제1 전극(111)과 마찬가지로 평탄화층(105) 상에 형성될 수 있다. 제2 전극(113)은 제1 전극(111)와 이격된 위치에 형성되며, 제1 전극(111)과 동일한 층에 형성될 수 있다. 다른 예로, 제2 전극(113)과 제1 전극(111) 사이에는 절연층이 개재되고, 절연층에는 제1 전극(111) 또는 제2 전극(113)을 노출시키는 개구가 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 도면들이다. 이하에서는 도 2 내지 도 6을 함께 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 2 및 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 제조 방법은, 캐리어 기판(203) 상에 서로 이격되도록 복수의 발광 다이오드(130)들을 배치하는 단계, 캐리어 기판(203) 상에 복수의 발광 다이오드(130)들의 측면들과 접하는 연신부(206)를 형성하는 단계, 캐리어 기판(203)과 복수의 발광 다이오드(130)들 및 연신부(206)를 분리하는 단계 및 연신부(206)를 연신 시킨 후 복수의 발광 다이오드(130)들을 디스플레이 기판(100) 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 다이오드(130)들은, 베이스 기판(201) 상에서 형성될 수 있다. 베이스 기판(201)은 전도성 기판 또는 절연성 기판으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, 및 Ga203 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
복수의 발광 다이오드(130)들 각각은, 제1 반도체층(131), 제2 반도체층(132) 및, 제1 반도체층(131)과 제2 반도체층(132) 사이의 중간층(133)을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(131), 중간층(133), 및 제2 반도체층(132)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 제1 반도체층(131)에는 제1 전극 패드(135)가 형성되고, 제2 반도체층(132)에는 제2 전극 패드(137)가 형성될 수 있다.
베이스 기판(201) 상에 형성된 복수의 발광 다이오드(130)들은 베이스 기판(201)으로부터 분리되어 캐리어 기판(203) 상에 서로 이격되도록 배치된다. 복수의 발광 다이오드(130)들은 캐리어 기판(203) 상에 접착층 등에 의해 임시로 위치가 고정된다.
이어서, 도 5와 같이 서로 이격된 복수의 발광 다이오드(130)들 사이를 연신재질로 충진하여 연신부(206)를 형성한다. 연신부(206)는 복수의 발광 다이오드(130)들의 측면들과 접하며, 이에 의해 복수의 발광 다이오드(130)들의 위치를 고정할 수 있다. 연신부(206)는 복수의 발광 다이오드(130)들보다 두껍게 형성될 수 있다.
연신재질은 엘라스토머성 실리콘(Elastomeric silicone), 엘라스토머성 폴리우레탄(Elastomeric polyurethane), 엘라스토머성 폴리이소프렌(Elastomeric polyisoprene) 등일 수 있으며, 연신부(206)는 내부에 카본 블랙 등과 같은 광 흡수 입자가 분산될 수 있다. 따라서, 연신부(206)는 광 차단성을 가질 수 있다.
다음으로, 도 6과 같이 캐리어 기판(203)과 복수의 발광 다이오드(130)들 및 연신부(206)를 분리하고, 연신부(206)를 연신시킨 다음 복수의 발광 다이오드(130)들을 디스플레이 기판(100) 상에 전사한다.
캐리어 기판(203)은 공지된 물리적 또는 화학적 방법을 사용하여 분리할 수 있다. 일 예로, 캐리어 기판(203)은 LLO(laser lift off)방식으로 분리될 수 있다.
한편, 복수의 발광 다이오드(130)들은 연신부(206)에 의해 에워쌓여 서로 연결된 구성을 가지고, 연신부(206)가 연신 되더라도 연신부(206)로부터 분리되지 않고 그 위치가 유지될 수 있다.
연신부(206)는 일 예로, 2차원적으로 연신될 수 있다. 즉, 연신부(206)의 면적이 증가하며, 이에 따라 복수의 발광 다이오드(130) 간의 간격도 증가할 수 있다. 이때, 연신부(206)는 복수의 발광 다이오드(130)들의 간격이 디스플레이 기판(100) 상에 형성된 복수의 제1 전극(111)들과 대응하도록 연신되고, 복수의 발광 다이오드(130)는 제1 전극(111)들 상에 전사될 수 있다.
다른 예로, 복수의 발광 다이오드(130)들이 1열 또는 1행을 이루도록 연신부(206)가 분할되고, 분할된 연신부(206)를 1차원적으로 연신시킨 후, 디스플레이 기판(100) 상에 복수의 발광 다이오드(130)들을 전사할 수 있다.
한편, 연신부(206)는 연신된 상태로 복수의 발광 다이오드(130)들과 함께 디스플레이 기판(100) 상에 전사되어 화소분리부(205)를 형성할 수 있다. 따라서 화소를 분리 또는 정의하기 위한 다른 구성을 필요로 하지 않는다. 또한, 상술한 바와 같이 연신부(206)는 광 차단성을 가지므로, 화소분리부(205)는 이웃한 발광 다이오드(130)들에서 발생하는 광들의 혼색을 방지할 수 있고, 외부로부터 입사되는 광을 흡수 및 차단하여 디스플레이 장치(10)의 명실 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
한편, 연신부(206)가 연신되면, 연신부(206)의 두께는 감소할 수 있다. 따라서, 복수의 발광 다이오드(130)들 사이의 화소분리부(205)의 두께는 복수의 발광 다이오드(130)들의 두께 이하로 형성될 수 있는데, 이를 고려하여 연신부(206)는 복수의 발광 다이오드(130)들의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 이에 따라 화소분리부(205)와 복수의 발광 다이오드(130)들의 두께는 거의 동일하여, 발광층(110)은 평탄한 상면을 가질 수 있다. 따라서, 발광층(110) 상에 형성되는 층들에 굴곡이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
복수의 발광 다이오드(130)들의 전사는 예를 들어, 연신된 상태의 연신부(206)와 복수의 발광 다이오드(130)들을 롤러의 표면에 1차 전사한 다음, 롤러의 롤링에 의해 디스플레이 기판(100) 상에 2차 전사되는 방법 등에 의할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방법에 의할 수 있다.
복수의 발광 다이오드(130)들을 디스플레이 기판(100) 상에 전사한 후에는 발광층(110) 상에 제2 전극 패드(137)와 접하는 제2 전극을 형성할 수 있다. 제2 전극은 일 예로 발광층(110) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면 복수의 발광 다이오드(130)들을 개별적으로 디스플레이 기판(100) 상에 전사하는 것이 아니라, 한꺼번에 전사할 수 있으므로, 디스플레이 장치(10)의 제조 효율이 향상될 수 있다.
이상에서는 제1 전극 패드(135)와 제2 전극 패드(137)가 반대측에 위치한 수직형 발광 다이오드(130)를 전사하는 방법을 포함하는 디스플레이 장치(10)의 제조 방법에 대하여서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(10)의 제조 방법은, 도 3에 도시된 수평형 또는 플릿형 발광 다이오드(130)들을 디스플레이 기판(100) 상에 전사하는 구성을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 수평형 또는 플릿형 발광 다이오드(130)들은 각각 제1 반도체층(131), 제2 반도체층(132) 및 이들 사이의 중간층(133)을 포함하며, 제1 반도체층(131)에는 제1 전극 패드(135)가 형성되고, 제2 반도체층(132)에는 제2 전극 패드(138)가 형성되는데, 제1 전극 패드(135)와 제2 전극 패드(138)는 모두 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
이를 위해, 복수의 발광 다이오드(130)들의 형성시, 제1 반도체층(131)에서 제2 반도체층(132)의 일부분까지 RIE(Reactive Ion Etching) 등의 방식으로 메사(Mesa) 식각하여 제2 반도체층(132)층의 일부가 노출되도록 한 후, 노출된 제2 반도체층(132)에 제2 전극패드(138)를 형성할 수 있다.
또한, 디스플레이 기판(100)에는 제1 전극(111)과 제2 전극(113)이 함께 형성되어 있다. 제2 전극(113)은 제1 전극(111)와 이격된 위치에 형성된다. 제2 전극(113)은 제1 전극(111)과 동일한 층에 형성되거나, 또는, 제2 전극(113)과 제1 전극(111) 사이에는 절연층이 개재되고, 절연층에는 제1 전극(111) 또는 제2 전극(113)을 노출시키는 개구가 형성될 수도 있다.
이와 같은 수평형 또는 플릿형 발광 다이오드(130)들은 상술한 방법과 동일한 방법에 의해 디스플레이 기판(100) 상에 전사되며, 이때 제1 전극 패드(135)는 제1 전극(111)과 접합되고, 제2 전극 패드(138)는 제2 전극(113)과 접합될 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 디스플레이 장치
100: 디스플레이 기판
110: 발광층
130: 표시 소자
131: 제1 반도체층
132: 제2 반도체층
133: 중간층
205: 화소분리부

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상의 평탄화층; 및
    상기 평탄화층 상에 위치하는 발광층;을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드를 에워싸는 화소분리부를 포함하고,
    상기 화소분리부는 상기 발광 다이오드의 측면과 접하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소분리부는 광 차단부인 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화소분리부는 연신재질로 이루어진 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 평탄한 상면을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 제1 반도체층, 제2 반도체층 및, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 중간층을 포함하고,
    상기 제1 반도체층에는 제1 전극 패드가 위치하고, 상기 제2 반도체층에는 제2 전극 패드가 위치한 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 평탄화층 상에는 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고,
    상기 제1 전극 패드는 상기 제1 전극과 접하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광층 상에는 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 전극이 배치된 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 발광층 상에 전체적으로 배치된 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 평탄화층 상에는 상기 제1 전극과 이격된 위치에 제2 전극이 배치되고,
    상기 제1 전극 패드와 상기 제2 전극 패드는 동일한 방향을 향하도록 배치되며, 상기 제1 전극 패드는 상기 제1 전극과 접하고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제2 전극과 접하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 반도체층의 면적은 상기 제1 반도체층의 면적 및 상기 중간층의 면적보다 크고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 제1 반도체층과 상기 중간층의 외부로 돌출된 상기 제2 반도체층 상에 배치된 디스플레이 장치.
  11. 캐리어 기판 상에 서로 이격되도록 복수의 발광 다이오드들을 배치하는 단계;
    상기 캐리어 기판 상에 상기 복수의 발광 다이오드들의 측면들과 접하는 연신부를 형성하는 단계;
    상기 캐리어 기판과 상기 복수의 발광 다이오드들 및 상기 연신부를 분리 하는 단계; 및
    상기 연신부를 연신시킨 후 상기 복수의 발광 다이오드들을 디스플레이 기판 상에 전사 하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연신부는 서로 이격된 상기 복수의 발광 다이오드들 사이를 연신재질로 충진하여 형성되며, 상기 연신부는 상기 복수의 발광 다이오드들을 고정하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연신부는 상기 복수의 발광 다이오드들과 함께 상기 디스플레이 기판 상에 전사되어 화소분리부를 형성하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연신부는 광 차단성을 가지는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 기판은, 기판, 상기 기판 상의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터 상의 평탄화층, 및 상기 평탄화층상의 제1 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 평탄화층에 형성된 비아 홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며,
    상기 발광 다이오드는 상기 제1 전극 상에 전사되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 제1 반도체층, 제2 반도체층 및, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이의 중간층을 포함하고,
    상기 제1 반도체층에는 상기 제1 전극과 접합되는 제1 전극 패드가 형성되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 반도체층에는 제2 전극 패드가 형성되고,
    상기 발광층 상에 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 발광층 상에 전체적으로 형성되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 평탄화층상에 상기 제1 전극과 이격된 위치에 제2 전극이 더 형성되고,
    상기 제2 반도체층에는 상기 제2 전극과 접합되는 제2 전극 패드가 형성되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 반도체층의 일부는 상기 제1 반도체층과 상기 중간층의 일부가 제거되어 노출되며, 상기 제2 전극 패드는 노출된 상기 제2 반도체층 상에 형성되어 상기 제1 전극 패드와 동일한 방향을 향하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
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