KR20180118090A - 마이크로 ｌｅｄ 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법 - Google Patents

마이크로 ｌｅｄ 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 화소에 스위칭 소자를 설치하여 일반 기판에서 TFT 백 플레인 없이 동작하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 임의의 파장 범위를 갖는 광을 출력하는 복수의 발광부와, 상기 발광부에 설치되어 상기 발광부를 스위칭하는 TFT(Thin Film Transistor)를 포함한다. 따라서 본 발명은 LED 화소에 스위칭 소자를 일체형으로 설치하여 TFT 기능을 수행할 수 있도록 구성함으로써, TFT 백 플레인 없이 동작할 수 있고, LED 화소에 TFT 기능을 설치함으로써, 디스플레이 장치의 크기 제한을 극복할 수 있는 장점이 있다.

Description

마이크로 ＬＥＤ 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법{MICRO LED DISPLAY PIXEL ASSEMBLY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 LED 화소에 스위칭 소자를 설치하여 일반 기판에서 TFT 백 플레인 없이 동작하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(LCD)가 가장 주목받는 디스플레이였지만, 상기 액정표시장치가 수광형 디스플레이이기 때문에, 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각 및 대면적화 등에 기술적 한계가 있으며, 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이소자에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기 발광 디스플레이는 단위 유기발광 소자(Organic Light Emitting Device: OLED)의 2차원 배열을 가지는 것으로, 자체발광형이기 때문에, 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트등의 특성이 우수하며, 백라이트가 필요하지 않기 때문에, 보다 경량 박형화가 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
또한, 직접 저전압 구동이 가능하고 응답 속도가 빠르며, 전부 고체이기 때문에, 외부 충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히, 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 각 화소마다 스위칭 소자인 트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스 방식으로 유기 발광 디스플레이를 구동하게 되면, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로, 저소비전력, 고정세 및 대형화가 가능한 장점을 갖는다.
이러한 유기발광표시장치, 액정표시장치 등과 같은 평판 디스플레이 장치는 구동을 위해 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT), 커패시터 등과 이들을 연결하는 배선을 포함하는 패턴을 기판상에 형성하여 제작된다.
여기서, 박막트랜지스터는 게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한다. 박막트랜지스터는 구동 박막트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터를 제어하는 스위칭 박막트랜지스터를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 백플레인 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 점선으로 이루어진 원 내에 도시된 예를 들면, 4 x 4 픽셀 클러스터 중의 하나의 픽셀로서 이용될 수 있는, 하나의 LED를 구동하기 위한 픽셀 회로망(20)으로, X0 내지 X3 라인들에 대한 어드레스 디코더(24)의 개략적인 표상이 도 1의 4 x 4 픽셀 클러스터 위의 직사각형에 의해서 도시되어 있다.
또한, Y0 내지 Y3 라인들에 대한 어드레스 디코더(24)의 개략적인 표상이 도 1의 4 x 4 픽셀 클러스터의 좌측 측부 상에서 직사각형으로 도시되어 있다.
또한, 종래 기술에 따른 백플레인 장치(16)는 단일 픽셀(14)의 온/오프 제어를 제공하기 위한 픽셀 회로망들을 포함하고, 어드레스 디코더 회로들이 단일 픽셀들(14)을 어드레싱하기 위해서 제공된다.
그러나 최근의 디스플레이 장치는 대형화 추세인데 종래의 백 플레인을 이용한 디스플레이 장치는 패널 형태로 제조되고, 또한, 패널상에 화소가 설치되며, 상기 화소를 동작시키기 위한 구동 드라이버를 패널의 엣지쪽에 설치함으로써, 베젤리스 형태의 제조가 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 TFT 백 플레인은 TFT 어레이에 대한 증착과정에서 모듈의 크기와, 방법이 제한되는 문제점과 함께 단위 발광 구조체로의 제조가 어려워 어레이 구조로 제조될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-1281167호(발명의 명칭: 유기발광 디스플레이의 단위 화소부 구동소자 및 그 제조방법)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 화소에 스위칭 소자를 설치하여 일반 기판에서 TFT 백 플레인 없이 동작하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임의의 파장 범위를 갖는 광을 출력하는 에피 구조체에 제1 전극과 제2 전극을 형성한 발광부; 및 게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한 스위칭 회로부와, 상기 발광부의 제1 전극과 접속되는 제2 접속 전극과, 상기 발광부의 제2 전극과 접속되는 제1 접속 전극을 구비한 TFT를 포함하고, 상기 스위칭 회로부는 상기 발광부의 제어용 데이터 신호를 공급하는 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드와, 전원을 공급하는 제3 전극 리드 및 제4 전극 리드를 구비하여 상기 발광부가 개별 제어되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 발광부는 성장 기판이 제거된 에피 구조체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 상기 발광부에서 출력되는 빛의 파장 범위를 변환하여 출력되도록 하는 형광 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 상기 발광부의 발광영역에 설치되고, 상기 발광부에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광변환하는 광 변환부; 및 상기 광 변환부에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변환하여 출력하는 컬러 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광 변환부는 발광부에서 출력되는 빛을 백색광으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 컬러 필터부는 필름형 시트지로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 플립칩 형태 또는 래터럴(Lateral) 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 발광부는 이웃한 발광부와의 사이에 설치되어 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광 차단부는 TiO2, 세라믹 파우더, 반사금속, 검정색 잉크 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 a) 성장 기판 상에 p-n 접합 구조를 갖는 에피 구조체를 형성하고, 상기 에피 구조체에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하여 발광부를 제조하는 단계; b) 상기 발광부의 제1 전극 및 제2 전극과 접속되어 상기 발광부가 개별 발광 제어되도록 게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 구비하고, 상기 발광부의 제어용 데이터 신호를 공급하는 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드와, 전원을 공급하는 제3 전극 리드 및 제4 전극 리드를 구비한 스위칭 회로부를 형성하는 단계; 및 c) 상기 에피 구조체로부터 성장 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 d) 상기 성장 기판이 제거된 발광부의 발광 영역에 상기 발광부에서 발광된 빛이 청색, 녹색, 적색 중 어느 하나의 색으로 변환되어 출력되도록 하는 광 변환수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광 변환수단은 형광체를 구비한 형광 필터부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광 변환수단은 발광부에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광 변환하는 광 변환부와, 상기 광 변환부에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변환하여 출력하는 컬러 필터부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 a) 단계는 상기 발광부에 이웃한 발광부로 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부를 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED 화소에 스위칭 소자를 일체형으로 설치하여 TFT 기능을 수행할 수 있도록 구성함으로써, TFT 백 플레인 없이 동작할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 LED 화소에 TFT 기능을 설치함으로써, 디스플레이 장치의 크기 제한을 극복할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 LED 화소의 불량 발생시 패널 전체를 교체하지 않고, 불량이 발생된 일부 LED 화소만 교체할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전압 구동방식으로 동작하여 전류 소비량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 백플레인 장치를 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체를 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체(100)는 임의의 파장 범위를 갖는 광을 출력하는 복수의 발광부(110, 110a, 110b)와, 상기 발광부(110, 110a, 110b)에 설치되어 상기 발광부(110, 110a, 110b)를 스위칭하는 TFT(Thin Film Transistor, 130)와, 형광 필터부(150)를 포함하여 구성된다.
상기 발광부(110, 110a, 110b)는 성장 기판(101)이 제거되고 일정 간격으로 배열된 발광소자로서, 복수의 화합물 반도체층, 예를 들면 III족-V족 원소의 반도체층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하고, 상기 발광부(110, 110a, 110b)는 단일 칩으로 형성된 LED 칩이며, 플립칩 형태 또는 래터럴(Lateral) 형태로 이루어지고, 바람직하게는 플립칩 형태로 이루어진 LED 칩이다.
또한, 상기 발광부(110, 110a, 110b)는 청색 계열, 녹색 계열 또는 적색 계열과 같은 빛을 발광하는 유색 LED 일 수도 있고, 바람직하게는 청색 계열 빛을 발광하며, 상기 LED의 발광 색상은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대하여 한정되지 않는다.
또한, 상기 발광부(110, 110a, 110b)는 성장 기판(101)과, 상기 성장 기판(101)의 상면에 제1 반도체층(102)과, 활성층(103)과, 제2 반도체층(104)과, 제1 전극(105)과, 제2 전극(106)과, 절연층(107)을 포함하는 발광 구조물로 이루어진다.
상기 성장 기판(101)은 투명기판으로 사파이어(Al2O3), 질화갈륨(GaN), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs) 중 어느 하나로 이루어지고, 바람직하게는 사파이어(Al2O3)로 이루어진다.
상기 제1 반도체층(102)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 III-V족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제1 반도체층(102)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있고, 상기 제1 반도체층(102)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제1 반도체층(102)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있고, 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 상기 제 1 반도체층(102)은 Al을 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 제2 반도체층(104)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 III-V족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있고, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 반도체층(104)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있고, 상기 제2 반도체층(104)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 제2 반도체층(104)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있고, 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 상기 제2 반도체층(104)은 Al을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(105)은 제1 반도체층(102)과 접속되고, 제2 전극(106)은 제2 반도체층(104)과 접속된다.
상기 절연층(107)은 상기 제1 반도체층(102) 및 제1 전극(105)이 제2 반도체층(104) 및 제2 전극(106)과 절연된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
한편, 상기 발광부(110)는 제1 반도체층(102), 활성층(103) 및 제2 반도체층(104)에 에칭부(108)를 형성하여 성장 기판(101)에 일정 간격을 유지하며 배열될 수 있도록 구성되고, 상기 에칭부(108)를 통해 구획된 각각의 발광부(110, 110a, 110b)는 각각 제1 및 제2 전극(105, 106)을 형성하여 발광부(110, 110a, 110b)의 개별 제어가 가능하도록 구성된다.
또한, 상기 발광부(110, 110a, 110b)는 바람직하게는 청색광을 출력한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 발광부(110, 110a, 110b)는 이웃한 발광부와의 사이에 설치되어 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉 상기 광 차단부(120)는 에칭 영역(108)에 설치되어 발광부(110, 110a, 110b)의 측면으로 출력되는 빛이 이웃한 발광부에서 발광되는 빛과 혼합되는 것을 방지하는 구성으로서, 상기 광 차단부(120)는 TiO2, 세라믹 파우더, 반사금속, 검정색 잉크 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 TFT(130)는 게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한 스위칭 회로부(131)를 유기물 웨이퍼 또는 무기물 웨이퍼 상에 설치한 구성으로서, 상기 스위칭 회로부(131)는 데이터 신호를 공급하기 위한 제1 전극 리드(131a) 및 제2 전극 리드(131b)와, 전원 신호를 공급하기 위한 제3 전극 리드(131c) 및 제4 전극 리드(131d)가 설치되며, 발광부(110, 110a, 110b)의 제1 및 제2 전극(105, 106)과 전기적으로 접속하는 제1 접속 전극(132)과 제2 접속 전극(133)이 일정 패턴을 형성하며 설치된다.
즉 상기 TFT(130)는 발광부(110, 110a, 110b)와 일체로 구성됨으로써, 종래의 TFT 백플레인 없이 일반적인 PCB 기판에 발광부(110, 110a, 110b)를 설치해도 개별 제어가 가능하게 함으로써, 화소 단위로 설치할 수 있으며, 이러한 화소 단위의 설치를 통해 불량 화소가 발생한 경우 불량이 발생된 화소만 교체할 수 있게 된다.
또한, 상기 TFT(130)의 스위칭 회로부(131)는 전압 이용한 제어를 통해 종래의 전류를 이용한 제어와 대비하여 전류 소비를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 TFT(130)가 발광부(110, 110a, 110b)와 접착하면, 성장 기판(101)은 레이저 리프트 오프(Laser-Lift-Off)를 이용하여 상기 발광부(110, 110a, 110b)로부터 제거한다.
또한, 상기 성장 기판(101)의 제거방법은 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 방법으로 제거될 수 있다.
상기 형광 필터부(150)는 성장 기판(101)이 제거되어 상기 TFT(130) 상에 일정 간격으로 배열된 발광부(110, 110a, 110b)의 발광영역에 설치되고, 상기 발광부(110, 110a, 110b)에서 출력되는 청색광을 적색 또는 녹색으로 광 변환시켜 출력되도록 제1 내지 제 3 필터(150a, 150b, 150c)로 이루어지고, 바람직하게는 형광체로 이루어진다.
또한, 상기 형광 필터부(150)는 발광부(110, 110a, 110b)로부터 출력되는 청색 광이 투과되어 출력될 수 있도록 제1 내지 제 3 필터(150a, 150b, 150c) 중 임의의 필터는 청색광이 투과될 수 있도록 형광체 없이 투명재로 이루어진다.
또한, 상기 적색 및 녹색으로 변환하는 형광체는 양자점 형광체 또는 세라믹 형광체로 이루어지고, 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체 등으로 구성될 수도 있다.
다음은 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법을 설명한다.
성장 기판(101) 상에 p-n 접합 구조 즉 제1 반도체층(102)과, 활성층(103)과, 제2 반도체층(104)을 갖는 에피 구조체를 형성하고, 상기 에피 구조체의 제1 반도체층(102)에는 제1 전극(105)을 형성하며, 제2 반도체층(104)에는 제2 전극(106)을 형성한 다음 에칭을 통해 서로 일정 간격 이격된 개별 발광부(110, 110a, 110b)를 제조한다.
또한, 상기 에칭을 통해 제조된 개별 발광부(110, 110a, 110b, 110b)의 사이에는 이웃한 발광부로 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부(120)를 추가 설치하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 제조된 발광부(110, 110a, 110b)는 상기 발광부(110, 110a, 110b)가 개별 발광 제어될 수 있도록 스위칭하는 TFT(130)를 상기 발광부(110, 110a, 110b)의 제1 및 제2 전극(105, 106)과 전기적으로 각각 접속되도록 접착한다.
상기 TFT(130)와 발광부(110, 110a, 110b)가 접착되면, 에피 구조체로부터 성장 기판(101)을 제거하고, 상기 발광부(110, 110a, 110b)의 발광 영역 상에 상기 발광부에서 발광되는 빛을 청색, 녹색, 적색으로 변환하여 출력하는 광 변환수단인 형광 필터부(150)를 설치한다.
즉 상기 형광 필터부(150)는 발광부(110, 110a, 110b)의 발광영역에 설치되어 상기 발광부(110, 110a, 110b)에서 출력되는 빛이 적색, 녹색, 청색으로 출력되도록 변환하는 형광체를 설치하여 발광부에서 발광되는 빛을 청색, 녹색, 적색으로 변환하여 출력될 수 있도록 한다.
따라서 LED 화소에 스위칭 소자를 일체형으로 설치하여 TFT 기능을 수행할 수 있게 된다.
(제2 실시예)
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
우선, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대하여 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.
도 8 및 도 9에 따른 제2 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체(100')는 임의의 파장 범위를 갖는 광을 출력하는 복수의 발광부(110', 110'a, 110'b)와, 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)에 설치되어 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)를 스위칭하는 TFT(130)와, 광 변환부(140)와, 컬러 필터부(150')를 포함하여 구성된다.
제2 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체(100')는 제1 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체(100)와 발광부(110', 110'a, 110'b) 구성에서 차이점이 있다.
즉 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)는 성장 기판(101)이 제거되어 TFT(130) 상에 일정 간격으로 배열되고, 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)의 발광영역에 설치되어 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광 변환하는 광 변환부(140)와, 상기 광 변환부(140)에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색으로 변환하여 출력하는 컬러 필터부(150')를 포함하여 구성된다.
상기 광 변환부(140)는 성장 기판(101)이 제거된 발광부(110', 110'a, 110'b)의 발광영역 즉 제1 반도체층(102)에 설치되어 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)에서 발광되는 빛(예를 들면, 청색광)을 흡수하여 여기(勵起)시킴으로써, 임의의 파장 영역 예를 들면, 백색광으로 광 변환하는 출력되도록 한다.
또한, 상기 광 변환부(140)는 세라믹 형광체 또는 양자점 형광체로 구성되고, 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체 등으로 구성될 수도 있다.
상기 컬러 필터부(150')는 광 변환부(140)에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색으로 변환하여 출력하는 구성으로서, 제1 컬러 필터(150'a)와, 제2 컬러 필터(150'b)와, 제3 컬러 필터(150'c)로 이루어지고, 바람직하게는 필름형 시트지로 이루어진다.
즉 제1 내지 제3 컬러 필터(150'a, 150'b, 150'c)를 적색, 녹색, 청색의 필름형 시트지 또는 형광체로 구성하여 화소를 구성할 수 있다.
본 실시예에서는 3가지 색을 출력하는 구성으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 단색 또는 2가지 색을 출력하도록 컬러 필터부의 구성을 변경할 수도 있다.
다음은 제2 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조과정을 설명한다.
다음은 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법을 설명한다.
성장 기판(101) 상에 p-n 접합 구조 즉 제1 반도체층(102)과, 활성층(103)과, 제2 반도체층(104)을 갖는 에피 구조체를 형성하고, 상기 에피 구조체의 제1 반도체층(102)에는 제1 전극(105)을 형성하며, 제2 반도체층(104)에는 제2 전극(106)을 형성한 다음 에칭을 통해 서로 일정 간격 이격된 개별 발광부(110, 110a, 110b)를 제조한다.
또한, 상기 에칭을 통해 제조된 개별 발광부(110, 110a, 110b, 110b)의 사이에는 이웃한 발광부로 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부(120)를 추가 설치하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 제조된 발광부(110, 110a, 110b)는 상기 발광부(110, 110a, 110b)가 개별 발광 제어될 수 있도록 스위칭하는 TFT(130)를 상기 발광부(110, 110a, 110b)의 제1 및 제2 전극(105, 106)과 전기적으로 각각 접속되도록 접착한다.
상기 TFT(130)와 발광부(110, 110a, 110b)가 접착되면, 에피 구조체로부터 성장 기판(101)을 제거하고, 상기 발광부(110, 110a, 110b)의 발광 영역 상에 상기 발광부에서 발광되는 빛을 청색, 녹색, 적색으로 변환하여 출력하는 광 변환수단인 광 변환부(140)와, 컬러 필터부(150')를 설치한다.
즉 광 변환부(140)는 발광부(110', 110'a, 110'b)의 발광영역에 설치되어 상기 발광부(110', 110'a, 110'b)에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광 변환하고, 컬러 필터부(150')는 상기 광 변환부(140)에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색으로 변환하여 출력될 수 있도록 한다.
따라서 LED 화소에 스위칭 소자를 일체형으로 설치하여 TFT 기능을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100, 100' : 화소 조립체 101 : 성장 기판
102 : 제1 반도체층 103 : 활성층
104 : 제2 반도체층 105 : 제1 전극
106 : 제2 전극 107 : 절연층
108 : 에칭부 110, 110a, 110b : 발광부
110', 110'a, 110'b : 발광부 120 : 광 차단부
130 : TFT 131 : 스위칭 회로부
131a : 제1 전극 리드 131b : 제2 전극 리드
131c : 제3 전극 리드 131d : 제4 전극 리드
132 : 제1 접속 전극 133 : 제2 접속 전극
140 : 광 변환부 150 : 형광 필터부
150' : 컬러 필터부 150a : 제1 필터
150'a : 제1 필터 150b : 제2 필터
150'b : 제2 필터 150c : 제3 필터
150'c : 제3 필터

Claims (14)

  1. 임의의 파장 범위를 갖는 광을 출력하는 에피 구조체에 제1 전극(105)과 제2 전극(106)을 형성한 발광부(110, 110'); 및
    게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한 스위칭 회로부(131)와, 상기 발광부(110, 110')의 제1 전극(105)과 접속되는 제2 접속 전극(133)과, 상기 발광부(110, 110')의 제2 전극(106)과 접속되는 제1 접속 전극(132)을 구비한 TFT(130)를 포함하고,
    상기 스위칭 회로부(131)는 상기 발광부(110, 110')의 제어용 데이터 신호를 공급하는 제1 전극 리드(131a) 및 제2 전극 리드(131b)와, 전원을 공급하는 제3 전극 리드(131c) 및 제4 전극 리드(131d)를 구비하여 상기 발광부(110, 110')가 개별 제어되도록 이루어진 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부(110, 110')는 성장 기판(101)이 제거된 에피 구조체인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 상기 발광부(110)에서 출력되는 빛의 파장 범위를 변환하여 출력되도록 하는 형광 필터부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 상기 발광부(110')의 발광영역에 설치되고, 상기 발광부(110')에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광변환하는 광 변환부(140); 및
    상기 광 변환부(140)에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변환하여 출력하는 컬러 필터부(150')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 변환부(140)는 발광부(110')에서 출력되는 빛을 백색광으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 컬러 필터부(150')는 필름형 시트지로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체는 플립칩 형태 또는 래터럴(Lateral) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부(110, 110')는 이웃한 발광부(110a, 110'a)와의 사이에 설치되어 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 차단부(120)는 TiO2, 세라믹 파우더, 반사금속, 검정색 잉크 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체.
  10. a) 성장 기판(101) 상에 p-n 접합 구조를 갖는 에피 구조체를 형성하고, 상기 에피 구조체에 제1 전극(105) 및 제2 전극(106)을 형성하여 발광부(110, 110')를 제조하는 단계;
    b) 상기 발광부(110, 110')의 제1 전극(105) 및 제2 전극(106)과 접속되어 상기 발광부(110, 110')가 개별 발광 제어되도록 게이트 전극과, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층과, 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 포함하고, 상기 발광부(110, 110')의 제어용 데이터 신호를 공급하는 제1 전극 리드(131a) 및 제2 전극 리드(131b)와, 전원을 공급하는 제3 전극 리드(131c) 및 제4 전극 리드(131d)를 구비한 스위칭 회로부(131)를 형성하는 단계; 및
    c) 상기 에피 구조체로부터 성장 기판(101)을 제거하는 단계를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    d) 상기 성장 기판(101)이 제거된 발광부(110, 110')의 발광 영역에 상기 발광부(110, 110')에서 발광된 빛이 청색, 녹색, 적색 중 어느 하나의 색으로 변환되어 출력되도록 하는 광 변환수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 변환수단은 형광체를 구비한 형광 필터부(150)인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 변환수단은 발광부(110')에서 출력되는 빛을 일정 색상의 빛으로 광 변환하는 광 변환부(140)와, 상기 광 변환부(140)에서 출력되는 빛을 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색으로 변환하여 출력하는 컬러 필터부(150')인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 상기 발광부(110, 110')에 이웃한 발광부(110a, 110'a)로 빛이 누설되는 것을 방지하는 광 차단부(120)를 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체의 제조방법.
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