KR20190001229A - 엘이디 패널 - Google Patents

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KR20190001229A
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Abstract

엘이디 패널이 개시된다. 이 엘이디 패널은, 사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 하부에 형성된 복수개의 발광셀과 상기 복수개의 발광셀 사이에 형성된 식각부를 포함하는 엘이디 칩; 및 상기 엘이디 칩이 플립 본딩 방식으로 실장되는 마운트 기판을 포함하며, 상기 엘이디 칩은, 상기 복수개의 발광셀에 대응되게 상기 사파이어 기판의 상부에 형성되어, 대응되는 발광셀에서 나온 광의 색을 결정하여 내보내는 복수개의 컬러셀과, 상기 복수개의 발광셀에 대응되고 상기 복수개의 컬러셀에 대응되도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성되며, 대응되는 발광셀에서 나온 광을 대응되는 컬러셀로 모으는 복수개의 집광부를 포함한다.

Description

엘이디 패널{LED panel}
본 발명은 엘이디 패널에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사파이어 기판 상에 형성된 복수개의 컬러셀을 포함하되, 각 엘이디 칩에서 나온 광을 대응되는 컬러셀로 모을 수 있도록 구성된 엘이디 패널에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로 엘이디 디스플레이 장치에 적합하다. 본 명세서에서, 용어 컬러셀은 발광셀에서 나온 광을 파장 변환하거나 또는 파장 변환 없이 그대로 투과하여 발광셀에서 나온 광의 색을 정하는 셀을 의미한다.
각각이 수 내지 수십 ㎛ 크기를 갖는 복수개의 발광셀들을 매트릭스 배열로 포함하는 마이크로 엘이디 칩을 마운트 기판인 액티브 매트릭스 기판 상에 실장하여 마이크로 엘이디 패널을 제작하고, 이를 이용하여 마이크로 엘이디 디스플레이 장치를 구현하는 기술이 제안된 바 있다. 기존의 와이어 본딩을 이용하는 방법으로는 수 내지 수십 ㎛ 크기를 갖는 복수개의 발광셀들이 개별 제어될 수 있도록, 엘이디 칩들을 액티브 매트릭스 기판에 연결하기 어려웠다. 그에 반해, 플립 본딩 기술은, 수 내지 수십 ㎛ 크기를 갖는 복수개의 발광셀들이 개별 제어될 수 있도록, 마이크로 엘이디 칩을 액티브 매트릭스 기판에 실장하는데 매우 유리하다. 한편, 이러한 마이크로 엘이디 칩은, 복수개의 발광셀들이, 사파이어 기판 상에서 성장된 GaN 계열의 에피층을 식각하여 형성된 것이므로, 동일 파장의 광을 발할 수 밖에 없으며, 따라서, RGB 풀컬러 마이크로 엘이디 디스플레이 장치로의 적용이 어려웠다. 이에 대한 해결책으로서, 사파이어 기판의 하부에 복수개의 발광셀을 배열하고 사파이어 기판의 상부에 복수개의 발광셀에 대응되게 파장 변환 재료를 포함할 수 있는 복수개의 컬러셀을 형성하는 것이 고려될 수 있다.
하지만, 이 경우에는, 발광셀에서 나와 위로 향하는 광이 대응되는 컬러셀에 도달하기 전에 사파이어 기판에서 분산되므로 광 효율이 떨어질 뿐 아니라, 원치 않는 광들의 혼합 또는 원치 않는 광들간의 간섭이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 사파이어 기판의 저면에 복수개의 발광셀이 배열된 엘이디 칩과, 각 발광셀에서 나온 빛을 파장 변환 또는 파장 변환 없이 그대로 투과하도록 사파이어 기판 상에 형성된 복수개의 컬러셀을 포함하되, 각 엘이디 칩에서 나온 광을 효과적으로 대응되는 컬러셀로 모을 수 있도록 구성된 엘이디 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 엘이디 패널은, 사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 하부에 형성된 복수개의 발광셀과 상기 복수개의 발광셀 사이에 형성된 식각부를 포함하는 엘이디 칩; 및 상기 엘이디 칩이 플립 본딩 방식으로 실장되는 마운트 기판을 포함하며, 상기 엘이디 칩은, 상기 복수개의 발광셀에 대응되게 상기 사파이어 기판의 상부에 형성되어, 대응되는 발광셀에서 나온 광의 색을 결정하여 내보내는 복수개의 컬러셀과, 상기 복수개의 발광셀에 대응되고 상기 복수개의 컬러셀에 대응되도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성되며, 대응되는 발광셀에서 나온 광을 대응되는 컬러셀로 모으는 복수개의 집광부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 복수개의 집광부 각각은 상기 식각부의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 반사면을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 반사면은 상기 사파이어 기판의 저면으로부터 상기 사파이어 기판의 두께 방향을 따라 점진적으로 확장하는 확장형 반사면일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 반사면은 상기 사파이어 기판의 저면으로부터 상기 사파이어 기판의 두께 방향을 따라 점진적으로 수렴하는 수렴형 반사면일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수개의 집광부 각각은 대응되는 발광셀의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성되어, 대응되는 발광셀에서 나온 광을 대응되는 컬러셀에 모으는 렌즈 형상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 렌즈 형상부는 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 패턴에 의해 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 렌즈 형상부는 상기 패턴 상에서 성장되는 질화갈륨계 에피층의 일부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 렌즈 형상부는 상기 사파이어 기판의 저면에 질화갈륨계 에피층이 형성되기 전에 상기 패턴에 미리 채워진 저굴절률 재료를 더 포함할 수 있다.
일 실실시예에 따라, 상기 복수의 집광부 각각은, 상기 복수개의 집광부 각각은 대응되는 발광셀의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 렌즈 형상부와, 상기 식각부의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 반사면을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 복수개의 컬러셀은 서로 이웃하게 배치된 채 그룹화되어 있는 제1 컬러셀, 제2 컬러셀 및 제3 컬러셀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 컬러셀, 상기 제2 컬러셀 및 상기 제3 컬러셀 중 적어도 두 개 이상의 컬러셀은 대응되는 발광셀에서 나온 광을 파장 변환하여 다른 색의 광으로 출력한다.
일 실시예에 따라, 복수개의 발광셀은 상기 제1 컬러셀, 상기 제2 컬러셀 및 상기 제3 컬러셀에 대응되되, 모두 동일한 색의 광을 발하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀을 포함하고, 상기 제1 컬러셀은 상기 제1 발광셀로부터의 광을 받아 제1 색의 광으로 변환해 방출하고, 상기 제2 컬러셀은 상기 제2 발광셀로부터의 광을 받아 상기 제1색과 다른 제2 색의 광으로 변환해 방출하고, 상기 제3 컬러셀은 상기 제3 발광셀로부터 받은 광을 같은 색의 광으로 방출한다.
일 실시예에 따라, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 컬러셀의 측면을 덮도록 형성된 광 쉴드층을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 엘이디 칩은 적어도 상기 복수개의 발광셀 각각의 측면을 덮도록 형성된 패시베이션층을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 패시베이션층은 상기 발광셀에서 나온 광을 상측으로 보내기 위한 반사재료를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 사파이어 기판은 두께를 줄이기 위해 절삭된 면을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 발광셀을 둘러싸는 가장자리 영역 그리고 이웃하는 발광셀 사이에 n형 반도체층 표면을 포함하는 n형 형역을 포함하고, 상기 복수개의 발광셀 각각은 상기 n형 반도체층 저면에 형성된 활성층 및 p형 반도체층을 포함한다.
일 실시예예 따라, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 발광셀 각각의 p형 반도체층과 개별 연결되는 복수개의 개별 전극패드와, 상기 n형 영역에 연결되어 상기 복수개의 발광셀 n형 반도체층과 공통적으로 연결되는 공통 전극패드를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 마운트 기판은 복수개의 발광셀에 대응되는 복수개의 CMOS셀과, 상기 복수개의 개별 전극패드에 대응되는 복수개의 제1 전극과, 상기 공통 전극패드에 대응되는 제2 전극을 포함하며, 복수개의 솔더 재료가 상기 복수개의 개별 전극패드와 상기 복수개의 제1 전극 사이 그리고 상기 공통 전극패드와 상기 제2 전극 사이를 연결한다.
본 발명에 따른 엘이디 패널은 사파이어 기판의 저면에 복수개의 컬러셀과 복수개의 발광셀에 위 아래로 대응하는 복수개의 집광부를 마련하여, 각 엘이디 칩에서 나온 광을 효과적으로 대응되는 컬러셀로 모을 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 본 발명은 사파이어 기판에서 이웃하는 발광셀 사이의 광 섞임이나 간섭을 최소화할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 사파이어 기판 내에서 광이 퍼지거나 흡수되거나 하는 현상을 최소화하여 광 추출 효율을 높이는 데에도 기여한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 패널을 도시한 단면도이고,
도 2는 집광부의 다양한 예들을 설명하기 위한 도면들이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패널을 도시한 단면도이며,
도 4 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패널 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 이해할 수 있도록 간략화되고 예시된 것이므로, 도면들 및 실시예들이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 패널은, 행렬 배열된 복수개의 발광셀(130)을 포함하는 엘이디 칩(100)과, 상기 엘이디 칩(100)이 플립 본딩 방식으로 실장되는 마운트 기판(200)을 포함한다. 또한, 상기 엘이디 패널은 상기 엘이디 칩(100)에 구비된 복수개의 전극패드(140, 150)들과 상기 마운트 기판(200)에 형성되어 상기 전극패드(140, 150)들에 연결되는 복수개의 전극(240, 250)들을 포함한다.
상기 엘이디 칩(100)은 투광성을 갖는 사파이어 기판(131)의 저면에 배열된 복수개의 발광셀(130)을 포함하며, 상기 복수개의 발광셀(130)은 행렬 배열로 어레이된다. 상기 사파이어 기판(131)과 상기 복수개의 발광셀(130) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 사파이어 기판(131)은 발광셀(130)에서 나오는 광이 상기 사파이어 기판(131)의 방향으로 광이 나오는 과정에서 분산되어 퍼지는 것을 최소화하기 위해 두께를 감소한 것이 이용되며, 따라서, 상기 사파이어 기판(131)은 두께 감소를 위해 절삭된 표면을 상면 또는 저면에 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 사파이어 기판(131)상에 형성되는 상기 복수개의 발광셀(13)은, 250~400㎛에 사파이어 기판(131)상에 형성되며, 추후 공정을 통하여 80~120㎛의 두께의 사파이어 기판(131)으로 가공을 한다. 하지만, 상기 복수의 발광셀(130)의 두께는 상기 사파이어 기판(131)의 5% 내외의 두께인 5±2㎛ 정도이다.
상기 사파이어 기판(131)의 하부, 즉, 상기 상기 사파이어 기판(131) 또는 상기 버퍼층의 저면 또는 상기 n형 반도체층(132)의 저면에는 적어도 활성층(133)과 p형 반도체층(134)을 차례로 포함하는 발광셀(130)이 형성된다. 상기 발광셀(130)은 n형 반도체층(132)을 포함하고, 이 경우, 각 발광셀(130) 내에서 상기 활성층(133)은 상기 n형 반도체층(132)과 상기 p형 반도체층(134) 사이에 개재되어 있다. 또한, 상기 버퍼층은 선택적인 부분이고, 상기 n형 반도체층(132)과 상기 활성층(133) 사이 그리고 활성층(133)과 상기 p형 반도체층(134) 사이에는 다양한 종류의 층이 형성될 수 있다.
상기 복수개의 발광셀(130)은 사파이어 기판(131)에 질화갈륨 계열의 버퍼층, n형 반도체층(132), 활성층(133) 및 p형 반도체층(134)을 차례로 성장시킨 후, 식각 또는 에칭 등과 같은 방법으로 활성층(133)과 p형 반도체층(134)을 식각 제거하여, 활성층(133)과 p형 반도체층(134)에 가려져 있던 상기 n형 반도체층(132)의 여러 영역을 노출시킴으로써 형성된다. 이에 의해, 상기 발광셀(130)들 전체의 주변을 둘러싸는 외곽 가장자리 영역에 n형 반도체층 표면을 갖는 n형 영역이 형성되고, 이웃하는 발광셀(130) 사이의 도랑에도 n형 반도체층 표면을 갖는 n형 영역이 형성된다. 상기 n형 영역은 복수개의 발광셀(130) 각각을 둘러싸는 식각부(E)를 포함한다.
또한, 상기 엘이디 칩(100)은 상기 복수개의 발광셀(130)들과 상기 n형 반도체층(132)의 표면을 갖는 n형 영역을 덮도록 형성된 단층 또는 복층의 절연성 패시베이션층(160)을 포함하며, 상기 패시베이션층(160)은 상기 전극패드(140, 150)들을 노출시키도록 형성된 복수개의 본딩 홀을 포함한다. 상기 복수개의 본딩 홀은 상기 발광셀(130)들 각각의 p형 전극패드(140)를 노출시키는 복수개의 제1 본딩 홀과 n형 전극패드(150)를 노출시키는 제2 본딩 홀을 포함한다. 특히, 상기 패시베이션층(160)의 일부는, 상기 본딩홀을 제외한 발광셀(130)의 하부 및 상기 발광셀(130)의 측부를 둘러싸도록 형성되되, 반사성 재료로 형성되어, 상기 패시베이션층(160)은 상기 복수개의 발광셀(130)에서 발광한 광을 상기 사파이어 기판(131)측의 방향으로 반사시키기 위한 반사층(미도시)을 포함하기도 한다. 이러한 반사층은 도전성물질을 사용하는지 비도전성 물질을 사용하는 가에 따라서, 절연층-반사층-전연층 또는 반사층-절연층으로 개별 또는 혼합하여 형성하는 것이 가능하다.
상기 발광셀(130)의 활성층(132)에서 나오는 광을 상측으로 반사시켜 내보내는 역할을 한다. 이하 설명되는 솔더 범프와 같은 본딩 재료는 상기 본딩홀을 메우도록 형성된 도전성 반사 재료로 형성되어, 패시베이션층(160)과 함께, 상기 발광셀(130)의 활성층(132)에서 나오는 광을 상측으로 반사시켜 내보내는 역할을 한다.
상기 마운트 기판(200)은 상기 엘이디 칩(100)에 구비된 복수개의 발광셀 (130)에 상응하는 복수개의 CMOS셀(미도시됨)들과, 마이크로 엘이디(100)의 전극패드들에 대응되는 복수개의 전극들(240, 250)을 포함하는 액티브 매트릭스 기판인 것이 바람직하다. 또한, 상기 마운트 기판(200) 상에는 상기 엘이디 칩(100)의 전극패드들에 대응되는 복수개의 전극들(240, 250)이 형성되며, 상기 전극패드들(140, 150)들 각각과 상기 전극(240, 250)들 각각은 솔더 범프 등과 같은 본딩 재료(500)들 각각에 의해 개별적으로 연결된다. 상기 전극패드들(140, 150) 중 제1 전극패드(140)들은 각 발광셀(130)에 대응되게 형성되어, 상기 각 발광셀(130)의 p형 반도체층(134)에 개별적으로 연결되는 개별 전극패드인 반면, 제2 전극패드(150)는 상기 복수개의 발광셀(130)을 둘러싸는 n형 반도체층(132) 표면의 n형 영역에 연결되어 상기 복수개의 발광셀(130) 모두의 n형 반도체층과 연결되는 공통 전극패드이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 엘이디 칩(100)은 상기 사파이어 기판(131)의 상면에 행렬 배열로 형성된 복수개의 컬러셀(170)을 포함한다. 상기 복수개의 컬러셀은(170)은 상기 복수개의 발광셀(130)에 대응되게 마련된다. 더 구체적으로, 상기 복수개의 컬러셀(170) 각각은 상기 복수개의 발광셀(130)의 각각의 수직 상부 영역에 위치하여, 상기 복수개의 발광셀(130)에서 나온 동일 색의 광, 가장 바람직하게는, 청색광을, 특정 색의 광으로 만들어 상측으로 내보낸다. 상기 복수개의 발광셀(130)이 모두 청색광을 발하는 경우, 복수개의 컬러셀(170)은 청색광을 적색광을 파장 변환하는 적색 컬러셀, 청색광을 녹색광으로 변환하는 녹색 컬러셀 그리고 청색광을 청색광으로 내보내는 청색 컬러셀 포함할 수 있다. 또한, 이 경우, 적색 컬러셀, 녹색 컬러셀 및 청색 컬러셀이 가까이 그리고 그룹적으로 배치되어 디스플레이 장치의 특정 픽셀을 정의할 수 있다.
또한, 엘이디 칩(100)은, 아래로는 상기 복수개의 발광셀(130)에 대응되도록 그리고 위로는 상기 복수개의 컬러셀(170)에 대응되도록, 상기 사파이어 기판(130)의 저면에 형성된 복수개의 집광부(180)를 포함한다. 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 대응되는 발광셀(130)에서 나온 광을 대응되는 컬러셀(170)에 모아주는 할을 한다.
한 예로, 그룹화되어 있는 세 개의 발광셀 중 하나의 발광셀(130)에서 나온 청색광이 그 발광셀(130)에 대응되는 집광부(180)에 의해 이웃하는 세 개의 컬러셀(170, 170, 170) 중 적색 컬러셀로 모아져, 그 적색 컬러셀에 의해 청색광에서 적색광으로 파장 변환되어 외부로 방출될 수 있고, 서로 이웃하는 세 개의 발광셀 중 다른 발광셀(130)에서 나온 청색광이 그 발광셀(130)에 대응되는 집광부(180)에 의해 이웃하는 세 개의 컬러셀(170, 170, 170) 중 녹색 컬러셀로 모아져, 그 녹색 컬러셀에 의해 청색광에서 녹색광으로 파장 변환되어 외부로 방출될 수 있고, 서로 이웃하는 세 개의 발광셀 중 나머지 발광셀(130)에서 나온 청색광이 그 발광셀(130)에 대응되는 집광부(180)에 의해 이웃하는 세 개의 컬러셀(170, 170, 170) 중 청색 컬러셀로 모아져, 청색광으로 외부로 방출될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 렌즈 구조에 의한 포커싱 또는 집광 방식으로 광을 대응되는 컬러셀(170)로 모으도록 구성된다. 이를 위해, 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 렌즈 형상부(184)를 포함한다. 상기 렌즈 형상부(184)의 재료는 발광셀을 구성하는 질화갈륨계 에피층 자체일 수도 있고, 스넬의 법칙에 따라 그리고 렌즈 형상부(184)의 형상과 협력하여 광을 컬러셀(170)에 잘 모을 수 있는 저굴절률 재료로, 더 바람직하게는, 사파이어의 저굴절률보다 작은 저굴절률을 갖는 저굴절률 재료로 형성될 수 있다. 전자의 경우, 사파이어 기판(131)의 복수개의 렌즈 형상부(184)를 포함하는 패턴을 형성한 후 그 사파이어 기판(131)의 저면에 에피층을 형성하는 것으로 구현될 수 있고, 후자의 경우, 사파이어 기판(131)의 복수개의 렌즈 형상부(184)를 포함하는 패턴을 형성한 후 그 복수개의 렌즈 형상부(184)에 저굴절률의 광 투과 재료를 채운 후, 그 위로 에피층을 형성함으로써 구현될 수 있다. 상기 렌즈 형상부(184)는 상기 사파이어 기판(110)의 저면에 반구형 돔형, 타원형 V형, 역 V형 또는 사다리꼴 형 또는 역사다리꼴형 등의 홈 단면을 포함하는 패턴에 의해 형성될 수 있다.
한편, 상기 엘이디 칩(100)은 전술한 복수개의 컬러셀(170)의 측면을 덮도록 형성된 광 쉴드층(190)을 더 포함할 수 있다. 상기 광 쉴드층(190)은 예컨대 블랙 잉크 또는 블랙 수지와 같은 광 흡수성 재료로 형성되어, 이웃하는 컬러셀(170)들 사이에서 광의 혼합이나 광의 간섭을 방지하는 역할을 한다. 상기 광 쉴드층(190)은 행렬 배열로 형성된 복수개의 셀홀들을 포함한다. 상기 셀홀들은 상기 사파이어 기판(110)의 상면과 면하도록 형성되며, 상기 셀홀들 각각에 상기 컬러셀(170)이 채워진다.
덧붙여, 상기 엘이디 칩(100)과 상기 마운트 기판(200) 사이에는 절연성 언더필 재료(400)가 채워져 형성될 수 있다.
앞선 본 발명의 제1 실시예 그리구 후술될 본 발명의 제2 실시예에서와 다른 형태의 집광부가 고려될 수 있으며, 도 2는 집광부의 다양한 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 (a)는 사파이어 기판(131)으로부터 사파이어 기판(131)의 두께 방향을 따라 점직적으로 좁아지는 수렴형 반사면(185)을 갖는 집광부(180)의 예를 보여주는 것이며, 도 2의 (b)는 집광부(180)가 광을 자체적으로 모으는 렌즈 형상부(184)와 상기 렌즈 형상부(184) 주변에 형성된 확장형 반사면(182)를 포함하는 예를 보여주는 것이며, 도 2의 (c)는 집광부(180)가 광을 자체적으로 모으는 렌즈 형상부(184)와 상기 렌즈 형상부(184) 주변에 형성된 수렴형 반사면(185)를 포함하는 예를 보여주는 것이다. 이때, 상기 수렴형 반사면(185) 및 상기 확장형 반사면(182) 은 대응되는 발광셀(130)의 주변을 둘러싸는 식각부(E)의 수직 상부에 위치한다. 여기에서 식각부(E)는 위에서도 간략히 언급된 바와 같이 적어도 해당 발광셀이 형성되도록 해당 발광셀 주변의 에피층이 식각 제거된 부분을 의미한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패널을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 있어서, 엘이디 칩(100)은, 아래로는 복수개의 발광셀(130)에 대응되도록 그리고 위로는 복수개의 컬러셀(170)에 대응되도록, 사파이어 기판(130)의 저면에 형성된 복수개의 집광부(180)를 포함한다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 대응되는 발광셀(130)에서 나온 광을 대응되는 컬러셀(170)에 모아주는 역할을 한다.
본 실시예에서, 상기 복수개의 집광부(180)는 상기 사파이어 기판(110)의 저면에 V형, 역V형 또는 사다리꼴 형 또는 역사다리꼴형, 반구형, 돔형 타원형 등의 홈 단면을 포함하는 패턴을 형성한 후 그 패턴에 반사물질(r)을 채워서 형성될 수 있다. 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 대응되는 발광셀(130)의 수직 상부 영역 둘레를 따라 형성된 반사면(182)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 반사면(182)가 사파이어 기판(110)의 저면으로부터 사파이어 기판(110) 두께 방향을 따라 점진적으로 확장하는 확장형 반사면(182)이지만, 대안적으로, 사파이어 기판(110)의 저면으로부터 사파이어 기판(110)의 두께 방향을 따라 점진적으로 수렴하는 수렴형 반사면(185)일 수도 있다. 상기 수렴형 반사면(185) 및 상기 확장형 반사면(182)은 해당 발광셀(130)의 주변을 둘러싸고 있는 식각부(E)의 수직 상부에 위치한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패널은 집광부의 구체적인 구성을 제외한 나머지 구성은 앞선 제1 실시예의 구성을 그대로 따를 수 있고, 따라서, 집광부 외의 구성에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
이제 도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 패널 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 4, 도 5 및 6을 차례로 참조하면, 상면 또는 저면 중 한 면을 절삭하여 두께가 감소된 사파이어 기판(131)이 준비되고, 상기 사파이어 기판(131)의 v형 단면의 홈을 갖는 격자형 패턴(p)이 형성되며, 이 패턴(p)에 반사 물질(r)이 채워져 복수개의 반사 영역을 둘러싸는 반사면(182)을 포함하는 복수개의 집광부(180)가 형성된다. 도면에서는 발광셀 형성 전에 사파이어 기판(110)의 두께를 줄이는 것으로 되어 있지만, 에피층 형성 후 또는 발광셀 형성 후에 사파이어 기판(110)을 줄이는 공정을 수행할 수 있음에 유의한다.
다음, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 복수개의 집광부(180)를 덮도록 상기 사파이어 기판(100)의 저면에 n형 반도체층(132), 활성층(133) 및 p형 반도체층(134)을 포함하는 에피층이 형성된 후, 에피층을 식각하여 n형 반도체층(132)의 표면을 포함하는 n형 영역 상에 적어도 활성층(133)과 p형 반도체층(134)을 포함하는 복수개의 발광셀(130)이 형성된다. 이때, 복수개의 발광셀(130) 각각은 복수개의 집광부(180)에 대응되게 형성된다. 앞에서도 언급한 바와 같이, 상기 복수개의 집광부(180) 각각은 대응되는 발광셀(130)의 수직 상부 영역 둘레를 따라 형성된 반사면(182)를 포함한다.
다음, 도 9 및 도 10을 참조하면, 복수개의 발광셀(130) 각각의 p형 반도체층(134)에 개별 전극패드인 제1 전극패드(140)가 복수개의 발광셀(130)을 둘러싸는 가장자리 n형 영역의 n형 반도체층(131) 상에 공통 전극패드인 제2 전극패드(150)이 형성되고, 다음, 반사성 재료로 형성되는 것이 바람직한 패시베이션층(160)이 복수개의 발광셀(130)들의 측면들과 저면 일부를 덮도록 형성된다.
다음, 도 11 및 도 12을 참조하면, 상기 사파이어 기판(131)의 상면에 북수의 셀 홀(192)을 포함하는 격자형 광 쉴드(190)를 블랙 잉크 또는 블랙 수지로 형성한 후 상기 복수개의 셀 홀(192)에 파장 변환형 광 투과 재료 및/또는 파장 비 변환형 광 투과 재료를 채워 넣어 복수개의 컬러셀(170)을 형성한다. 상기 복수개의 컬러셀(170)은 상기 복수개의 발광셀(130)에 대응되게 형성된다. 상기 복수개의 컬러셀170) 각각의 위치는 대응되는 발광셀(130)의 수직 상부 영역으로 정해진다.
다음, 도 13을 참조하면, 엘이디 칩(100)의 제1 전극패드(140)와 제2 전극패드(150) 각각이 마운트 기판(20)의 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)과 연결되도록 솔더 범프와 같은 본딩 재료(500)를 이용해, 엘이디 칩(100)을 마운트 기판(200)에 플립 본딩 실장한다.
위에서 설명한 제2 실시예에 따른 엘이디 패널 제조방법과 설명되지 않은 제1 실시예에 따른 엘이디 패널 제조방법은 집광부를 반사면으로 형성하는지 렌즈 구조로 형성하는지 차이가 있을 뿐이므로, 중복을 피하기 위해 별도의 설명은 생략하기로 한다.
위에서 자세히 설명한 엘이디 패널은 행렬 배열된 복수개의 발광셀(130)들을 포함한 채 엘이디 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 발광셀(130)을 포함하는 단위로, 전술한 엘이디 패널이 절단 또는 싱귤레이션되어 개별 엘이디 소자 또는 개별 엘이디 패키지로 이용될 수도 있음에 유의한다.
100...............................................엘이디 칩
130...............................................발광셀
140, 150..........................................전극패드
200...............................................마운트 기판
170...............................................컬러셀
180...............................................집광부

Claims (19)

  1. 사파이어 기판과 상기 사파이어 기판의 하부에 형성된 복수개의 발광셀과 상기 복수개의 발광셀 사이에 형성된 식각부를 포함하는 엘이디 칩; 및
    상기 엘이디 칩이 플립 본딩 방식으로 실장되는 마운트 기판을 포함하며,
    상기 엘이디 칩은,
    상기 복수개의 발광셀에 대응되게 상기 사파이어 기판의 상부에 형성되어, 대응되는 발광셀에서 나온 광의 색을 결정하여 내보내는 복수개의 컬러셀과,
    상기 복수개의 발광셀에 대응되고 상기 복수개의 컬러셀에 대응되도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성되며, 대응되는 발광셀에서 나온 광을 대응되는 컬러셀로 모으는 복수개의 집광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 집광부 각각은 상기 식각부의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 반사면은 상기 사파이어 기판의 저면으로부터 상기 사파이어 기판의 두께 방향을 따라 점진적으로 확장하는 확장형 반사면인 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 반사면은 상기 사파이어 기판의 저면으로부터 상기 사파이어 기판의 두께 방향을 따라 점진적으로 수렴하는 수렴형 반사면인 을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 집광부 각각은 대응되는 발광셀의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성되어, 대응되는 발광셀에서 나온 광을 대응되는 컬러셀에 모으는 렌즈 형상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 렌즈 형상부는 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 패턴에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 렌즈 형상부는 상기 패턴 상에서 성장되는 질화갈륨계 에피층의 일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 렌즈 형상부는 상기 사파이어 기판의 저면에 질화갈륨계 에피층이 형성되기 전에 상기 패턴에 미리 채워진 저굴절률 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 집광부 각각은, 상기 복수개의 집광부 각각은 대응되는 발광셀의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 렌즈 형상부와, 상기 식각부의 수직 상부 영역에 위치하도록 상기 사파이어 기판의 저면에 형성된 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 컬러셀은 서로 이웃하게 배치된 채 그룹화되어 있는 제1 컬러셀, 제2 컬러셀 및 제3 컬러셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  11. 청구항 10에 있어서, 제1 컬러셀, 제2 컬러셀 및 제3 컬러셀 중 적어도 두 개 이상의 컬러셀은 대응되는 발광셀에서 나온 광을 파장 변환하여 다른 색의 광으로 출력하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  12. 청구항 10에 있어서, 복수개의 발광셀은 상기 제1 컬러셀, 상기 제2 컬러셀 및 상기 제3 컬러셀에 대응되되, 모두 동일한 색의 광을 발하는 제1 발광셀, 제2 발광셀 및 제3 발광셀을 포함하고, 상기 제1 컬러셀은 상기 제1 발광셀로부터의 광을 받아 제1 색의 광으로 변환해 방출하고, 상기 제2 컬러셀은 상기 제2 발광셀로부터의 광을 받아 상기 제1색과 다른 제2 색의 광으로 변환해 방출하고, 상기 제3 컬러셀은 상기 제3 발광셀로부터 받은 광을 같은 색의 광으로 방출하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 컬러셀의 측면을 덮도록 형성된 광 쉴드층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 엘이디 칩은 적어도 상기 복수개의 발광셀 각각의 측면을 덮도록 형성된 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 패시베이션층은 상기 발광셀에서 나온 광을 상측으로 보내기 위한 반사재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 사파이어 기판은 두께를 줄이기 위해 절삭된 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 발광셀을 둘러싸는 가장자리 영역 그리고 이웃하는 발광셀 사이에 n형 반도체층 표면을 포함하는 n형 형역을 포함하고, 상기 복수개의 발광셀 각각은 상기 n형 반도체층 저면에 형성된 활성층 및 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 엘이디 칩은 상기 복수개의 발광셀 각각의 p형 반도체층과 개별 연결되는 복수개의 개별 전극패드와, 상기 n형 영역에 연결되어 상기 복수개의 발광셀 n형 반도체층과 공통적으로 연결되는 공통 전극패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 마운트 기판은 복수개의 발광셀에 대응되는 복수개의 CMOS셀과, 상기 복수개의 개별 전극패드에 대응되는 복수개의 제1 전극과, 상기 공통 전극패드에 대응되는 제2 전극을 포함하며, 복수개의 솔더 재료가 상기 복수개의 개별 전극패드와 상기 복수개의 제1 전극 사이 그리고 상기 공통 전극패드와 상기 제2 전극 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패널.
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