KR20190071277A - Light emitting device, and micor display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 발광 소자와 마이크로 디스플레이 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a light emitting device and a microdisplay device.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Device), 유기발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.BACKGROUND ART [0002] As an information society develops, there is a growing demand for a display device for displaying an image, and a liquid crystal display device, a plasma display device, an organic light emitting display device, Various types of display devices are being utilized.
이러한 디스플레이 장치는, 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 이를 구동하기 위한 게이트 구동 회로, 데이터 구동 회로 등과 같은 각종 구동 회로를 포함할 수 있다.Such a display device may include a display panel in which a plurality of sub-pixels are arranged, and various driving circuits such as a gate driving circuit and a data driving circuit for driving the same.
종래 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널은 유리 기판 상에 트랜지스터, 각종 전극 및 각종 신호 배선 등이 형성되어 구성되고, 집적 회로로 구현될 수 있는 구동 회로는 인쇄 회로에 실장되어 디스플레이 패널과 전기적으로 연결된다.In a conventional display device, a display panel is formed by forming transistors, various electrodes, various signal lines, and the like on a glass substrate, and a driving circuit, which can be implemented as an integrated circuit, is mounted on a printed circuit and electrically connected to the display panel.
이러한 기존 디스플레이 장치의 구조는 대형 디스플레이 장치에는 적합하지만, 소형 디스플레이 장치에는 적합하지 않다.Such a structure of the conventional display device is suitable for a large display device, but is not suitable for a small display device.
따라서, 최근에는 소형 디스플레이 장치에 적합한 구조를 갖는 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 이용한 디스플레이 장치(이하, "마이크로 디스플레이 장치"라고도 함)가 등장하고 있으며, 마이크로 발광 다이오드(μLED)는 수십 ㎛ 이하의 크기를 갖는 초소형 발광 다이오드를 의미한다.Recently, a display device (hereinafter also referred to as a "microdisplay device") using a micro light emitting diode (LED) having a structure suitable for a small display device has appeared, and a micro light emitting diode (LED) Quot; light emitting diode ".
이러한 마이크로 디스플레이 장치는 마이크로 발광 다이오드(μLED) 자체를 픽셀로 이용하며, 소형화, 경량화가 가능하여 스마트 워치, 모바일 기기, 가상 현실 장치, 증강 현실 장치 및 플렉서블 디스플레이 장치 등에 다양하게 활용될 수 있는 이점을 제공한다.Such a microdisplay device utilizes a micro light emitting diode (μLED) itself as a pixel and can be miniaturized and lightweight, and can be advantageously used in various applications such as a smart watch, a mobile device, a virtual reality device, an augmented reality device, and a flexible display device. to provide.
이러한 마이크로 디스플레이 장치는, 일 예로, 웨이퍼 기판 상에서 성장시킨 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 웨이퍼 기판에서 분리하고, 분리된 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 트랜지스터 기판으로 전사시킴으로써 구현될 수 있다.Such a microdisplay device can be realized, for example, by separating the micro light emitting diode (μLED) grown on the wafer substrate from the wafer substrate and transferring the separated micro light emitting diode (μLED) to the transistor substrate.
이때, 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 트랜지스터 기판으로 전사시키는 공정은 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 크기가 매우 작기 때문에 많은 어려움이 존재한다. 그리고, 전사 공정의 어려움으로 인해 다수의 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 전사시켜 고해상도의 마이크로 디스플레이 장치를 구현하는 데 한계가 존재한다.At this time, the process of transferring the micro-LED (μLED) to the transistor substrate has many difficulties because the size of the micro-LED (μLED) is very small. In addition, due to the difficulty of the transfer process, there is a limitation in implementing a microdisplay device having a high resolution by transferring a plurality of micro-LEDs (μLEDs).
또한, 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 트랜지스터의 전기적인 연결을 위해 마이크로 발광 다이오드(μLED)에 비아 홀과 같은 구조를 형성할 경우, 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 크기가 증가하여 고정세를 구현하기 어려우며 비아 홀에 의한 발광 면적 감소로 인해 발광 효율이 저하되는 문제점이 존재한다.Further, when a via-hole-like structure is formed in the micro-LED (μLED) for electrically connecting the micro-LED (μ LED) to the transistor, the size of the micro LED (μ LED) increases, There is a problem that the luminous efficiency is lowered due to the reduction of the light emitting area due to the via hole.
따라서, 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 작은 크기를 유지하고 발광 효율을 극대화하여 고정세를 구현하며, 전사 공정의 한계를 극복하여 고해상도를 구현할 수 있는 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 마이크로 디스플레이 장치가 요구된다.Accordingly, there is a need for a micro-LED (micro-LED) and a micro-display device which can realize a high resolution by overcoming the limitation of a transfer process by maintaining a small size of a micro-LED (μ LED) and maximizing luminous efficiency .
본 발명의 실시예들의 목적은, 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 트랜지스터 기판으로 전사시키는 공정을 거치지 않고 마이크로 디스플레이 장치를 구현할 수 있도록 하는 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 이를 이용하여 구현된 마이크로 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of embodiments of the present invention to provide a micro light emitting diode (μLED) that enables a micro display device to be implemented without transferring a micro light emitting diode (μLED) to a transistor substrate and a micro display device I have to.
본 발명의 실시예들의 목적은, 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 발광 효율을 개선하고 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 초소형으로 구현할 수 있도록 하여, 단위 면적 당 픽셀의 수를 증가시킨 마이크로 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of embodiments of the present invention to provide a microdisplay device in which the number of pixels per unit area is increased by improving the luminous efficiency of a micro-LED (μLED) and realizing a micro-LED (μLED) There is.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 공통 전극과, 공통 전극 상에 배치되고 발광 영역 및 발광 영역 사이의 경계 영역으로 구분되는 n형 반도체층과, n형 반도체층 상에서 발광 영역에 배치된 다수의 활성층과, 다수의 활성층 상에 각각 배치된 다수의 p형 반도체층과, 다수의 p형 반도체층 상에 각각 배치된 다수의 개별 전극과, 다수의 개별 전극 상에 각각 위치하고 다수의 개별 전극과 각각 연결된 다수의 트랜지스터를 포함하는 마이크로 디스플레이 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting display comprising: a common electrode; an n-type semiconductor layer disposed on the common electrode and divided into a boundary region between the light emitting region and the light emitting region; A plurality of p-type semiconductor layers respectively disposed on the plurality of active layers, a plurality of individual electrodes respectively disposed on the plurality of p-type semiconductor layers, and a plurality of individual electrodes There is provided a microdisplay device including a plurality of transistors connected to each other.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀이 배치된 패널과, 다수의 서브픽셀 각각에 배치된 발광 소자를 포함하고, 발광 소자는 발광 다이오드와 발광 다이오드 상에 위치하는 트랜지스터를 포함하며, 발광 다이오드는 배면의 전체 영역에 배치된 투명 전극과, 상면의 일부 영역에 배치되고 트랜지스터와 연결된 불투명 전극을 포함하는 마이크로 디스플레이 장치를 제공한다.In another aspect, embodiments of the present invention include a panel in which a plurality of gate lines, a plurality of data lines, and a plurality of subpixels are arranged, and a light emitting element disposed in each of the plurality of subpixels, And a transistor located on the light emitting diode, wherein the light emitting diode includes a transparent electrode disposed on an entire region of the rear surface, and an opaque electrode disposed on a part of the upper surface and connected to the transistor.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 투명한 제1 전극과, 제1 전극 상에 배치된 제1 반도체층과, 제1 반도체층 상에 배치된 활성층과, 활성층 상에 배치된 제2 반도체층과, 제2 반도체층 상에 배치되고 불투명한 제2 전극과, 제2 전극 상에 위치하고 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하며 게이트 전극과 제2 반도체층 사이의 제1 거리가 소스 전극 또는 드레인 전극과 제2 반도체층 사이의 제2 거리보다 긴 트랜지스터를 포함하는 발광 소자를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a transparent first electrode; a first semiconductor layer disposed on the first electrode; an active layer disposed on the first semiconductor layer; And a second electrode disposed on the second electrode and including a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, wherein a first distance between the gate electrode and the second semiconductor layer is a source electrode or a drain electrode, And a transistor that is longer than a second distance between the drain electrode and the second semiconductor layer.
본 발명의 실시예들에 의하면, 웨이퍼 기판에서 성장시킨 마이크로 발광 다이오드(μLED) 상에 트랜지스터를 성장시킴으로써, 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 트랜지스터 기판으로 전사시키는 공정 없이 마이크로 디스플레이 장치를 구현할 수 있도록 한다.According to embodiments of the present invention, a transistor can be grown on a micro-LED (μLED) grown on a wafer substrate, thereby realizing a micro-display device without transferring the micro-LED (μ LED) to a transistor substrate.
본 발명의 실시예들에 의하면, 마이크로 발광 다이오드(μLED) 상에 트랜지스터를 탑 게이트 구조로 구현함으로써, 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 트랜지스터의 전기적인 연결 구조로 인한 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 발광 면적 감소와 크기 증가를 방지한다. 따라서, 발광 효율이 극대화된 초소형의 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 제공할 수 있도록 하며, 이러한 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 이용하여 고정세를 구현한 마이크로 디스플레이 장치를 제공할 수 있도록 한다.According to the embodiments of the present invention, the transistors are formed in the top gate structure on the micro-LED (μLED), and the emission area of the micro-LED (μ LED) due to the electrical connection structure of the micro- It prevents reduction and size increase. Accordingly, it is possible to provide a very small size micro-LED (μLED) having a maximized luminous efficiency, and to provide a micro-display device having a fixed tax using the micro-LED (μLED).
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치에 배치된 서브픽셀의 회로 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 발광 소자를 구현하는 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자가 배열된 디스플레이 패널의 평면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 디스플레이 패널에서 A-A' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 디스플레이 패널에서 A-A' 부분의 단면 구조의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 디스플레이 패널에서 A-A' 부분의 단면 구조의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a microdisplay device according to embodiments of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a circuit structure of a subpixel arranged in a microdisplay device according to embodiments of the present invention.
3 is a view illustrating an example of a cross-sectional structure of a light emitting device according to embodiments of the present invention.
4A to 4C are views illustrating an example of a process of implementing the light emitting device shown in FIG.
5 is a view illustrating an exemplary planar structure of a display panel in which light emitting devices are arranged according to embodiments of the present invention.
6 is a view showing an example of a cross-sectional structure of a portion AA 'in the display panel shown in FIG.
7 is a view showing another example of the sectional structure of a portion AA 'in the display panel shown in FIG.
8 is a view showing another example of the cross-sectional structure of the portion AA 'in the display panel shown in FIG.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements throughout the drawings, even if they are shown on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; intervening "or that each component may be" connected, "" coupled, "or " connected" through other components.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.1 shows a schematic configuration of a
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치(100)는, 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 포함하는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(110)과, 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.1, a
디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 서브픽셀(SP)이 배치된다. 이러한 서브픽셀(SP)은 각각 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 포함할 수 있으며, 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.A plurality of gate lines GL and a plurality of data lines DL are arranged in the
게이트 구동 회로(120)는, 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.The
게이트 구동 회로(120)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC, Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)는, 디스플레이 패널(110)의 배면에 위치할 수도 있다.The
데이터 구동 회로(130)는, 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하여 각각의 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 따른 밝기를 표현하도록 한다.The
데이터 구동 회로(130)는, 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC, Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.The
컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.The
컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.The
컨트롤러(140)는, 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호(DE, Data Enable), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.The
컨트롤러(140)는, 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호를 생성하고 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.The
일 예로, 컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP, Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(GSC, Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE, Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호를 출력한다.For example, in order to control the
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.Here, the gate start pulse GSP controls the operation start timing of one or more gate driver integrated circuits constituting the
또한, 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP, Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC, Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE, Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다.In order to control the
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.Here, the source start pulse SSP controls the data sampling start timing of one or more source driver integrated circuits constituting the
이러한 마이크로 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.The
디스플레이 패널(110)에는, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL) 이외에 각종 신호나 전압이 공급되는 전압 라인이 배치될 수 있으며, 각각의 서브픽셀(SP)에는 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 이를 구동하기 위한 트랜지스터 등이 배치될 수 있다.A voltage line to which various signals and voltages are supplied may be disposed on the
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)에 배열되는 서브픽셀(SP)의 회로 구조의 예시를 나타낸 것이다.2 shows an example of a circuit structure of a sub-pixel SP arranged in a
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)에 배열된 서브픽셀(SP)에는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하며 배치된다. 그리고, 구동 전압(Vdd)이 공급되는 구동 전압 라인(DVL)과 공통 전압(Vcom)이 공급되는 공통 전압 라인(CVL)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, a sub-pixel SP arranged in a
각각의 서브픽셀(SP)에는 마이크로 발광 다이오드(μLED)와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(DRT)와, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작 타이밍을 제어하는 스위칭 트랜지스터(SWT)와, 스토리지 캐패시터(Cst) 등이 배치될 수 있다.Each subpixel SP includes a switching transistor SWT for controlling the operation timing of the driving transistor DRT and a storage capacitor Cst for driving the driving transistor DRT. Etc. may be disposed.
스위칭 트랜지스터(SWT)는, 데이터 라인(DL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호에 의해 턴-온 되고 데이터 전압(Vdata)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)로 공급되도록 한다.The switching transistor SWT is electrically connected between the data line DL and the first node N1 of the driving transistor DRT and is turned on by a scan signal applied to the gate line GL, (Vdata) to be supplied to the first node N1 of the driving transistor DRT.
구동 트랜지스터(DRT)는, 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 구동 전압(Vdd)이 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 애노드 전극으로 인가되도록 한다.The driving transistor DRT applies the driving voltage Vdd to the anode electrode of the micro light emitting diode LED according to the data voltage Vdata applied to the first node N1.
스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 전기적으로 연결되며, 제1 노드(N1)에 인가된 데이터 전압(Vdata)을 한 프레임 동안 유지시켜줄 수 있다.The storage capacitor Cst is electrically connected between the first node N1 and the third node N3 of the driving transistor DRT and supplies the data voltage Vdata applied to the first node N1 to one frame .
마이크로 발광 다이오드(μLED)는, 애노드 전극으로 데이터 전압(Vdata)에 따라 공급되는 구동 전압(Vdd)을 인가받고, 캐소드 전극으로 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 그리고, 애노드 전극과 캐소드 전극의 전압 차에 따른 밝기를 나타낼 수 있다.The micro light emitting diode (μLED) receives the driving voltage (Vdd) supplied to the anode electrode in accordance with the data voltage (Vdata), and receives the common voltage (Vcom) as the cathode electrode. The brightness according to the voltage difference between the anode electrode and the cathode electrode can be expressed.
이러한 마이크로 발광 다이오드(μLED)는, 애노드 전극이 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)와 연결될 수도 있으나, 구동 전압 라인(DVL)과 연결되는 구조일 수도 있다. 즉, 마이크로 발광 다이오드(μLED)의 애노드 전극과 캐소드 전극 중 하나의 전극이 구동 트랜지스터(DRT)와 연결되고, 다른 전극이 공통 전압 라인(CVL) 또는 구동 전압 라인(DVL)과 연결되는 구조는 모두 본 발명의 실시예들의 범위에 포함될 수 있다.In this micro light emitting diode (μLED), the anode electrode may be connected to the third node N3 of the driving transistor DRT, but may be connected to the driving voltage line DVL. That is, a structure in which one of the anode electrode and the cathode electrode of the micro light emitting diode (μLED) is connected to the driving transistor (DRT) and the other electrode is connected to the common voltage line (CVL) or the driving voltage line (DVL) And may be included in the scope of embodiments of the present invention.
한편, 이러한 마이크로 디스플레이 장치(100)의 서브픽셀(SP)은 웨이퍼 기판에서 성장시킨 마이크로 발광 다이오드(μLED)를 트랜지스터 기판으로 전사시킴으로써 구현될 수 있다.The subpixels SP of the
또는, 웨이퍼 기판에서 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 트랜지스터를 함께 성장시킴으로써 전사 공정 없이 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수도 있다. 즉, 웨이퍼 기판에서 성장된 마이크로 발광 다이오드(μLED)와 트랜지스터가 하나의 발광 소자를 이루며, 하나의 발광 소자가 하나의 서브픽셀(SP)을 구성하도록 할 수도 있다.Alternatively, the
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)의 단면 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 마이크로 발광 다이오드(μLED, 210)와 트랜지스터(220)가 일체로 구성된 발광 소자(200)의 예시를 나타낸 것이다.3 illustrates an example of a cross-sectional structure of a light emitting device 200 according to embodiments of the present invention. An example of a light emitting device 200 including a micro-LED (μ LED, 210) and a
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)는, 마이크로 발광 다이오드(210)와 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 배치된 트랜지스터(220)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a light emitting device 200 according to embodiments of the present invention includes a micro
마이크로 발광 다이오드(210)는, 공통 전극(211)과, 공통 전극(211) 상에 배치된 n형 반도체층(212)과, n형 반도체층(212) 상에 배치된 활성층(213)과, 활성층(213) 상에 배치된 p형 반도체층(214)과, p형 반도체층(214) 상에 배치된 개별 전극(215)을 포함할 수 있다.The micro
공통 전극(211)은, 공통 전압(Vcom)이 인가되는 전극으로서 음의 전압이 인가되는 캐소드 전극일 수 있다. 그리고, 공통 전극(211)은 투명한 전극일 수 있으며, 일 예로, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.The
n형 반도체층(212)은, 음의 전하를 가지는 자유 전자가 캐리어로서 이동하여 전류가 생기는 반도체층으로서, n-GaN계 물질로 이루어진 반도체층일 수 있다. n-GaN계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등이 될 수 있으며, n형 반도체층(212)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te, C 등이 사용될 수 있다. 그리고, 도면에 도시되지는 않았으나, n형 반도체층(212)과 공통 전극(211)의 사이에는 도핑되지 않은 GaN계 반도체층과 같은 버퍼층이 형성될 수도 있다.The n-
활성층(213)은, n형 반도체층(212) 상에 배치되고, 우물층과 우물층보다 밴드 갭이 높은 장벽층을 갖는 다중 양자 우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조를 가질 수 있다. 이러한 활성층(213)은 InGaN/GaN 등의 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.The
p형 반도체층(213)은, 양의 전하를 가지는 정공이 캐리어로서 이동하여 전류가 생기는 반도체층으로서, p-GaN계 물질로 이루어진 반도체층일 수 있다. p-GaN계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등이 될 수 있으며, p형 반도체층(213)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn, Be 등이 이용될 수 있다.The p-
개별 전극(215)은, p형 반도체층(213) 상에 배치되고 트랜지스터(220)를 통해 데이터 전압(Vdata)에 해당하는 전압을 공급받을 수 있다. 이러한 개별 전극(215)은 양의 전압이 인가되는 애노드 전극일 수 있다.The
이러한 개별 전극(215)은, 트랜지스터(220)를 통해 공급되는 전압을 p형 반도체층(214)으로 전달해야 하므로 전도성이 높은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 불투명 전극일 수 있다. 그리고, 개별 전극(215)은, 트랜지스터(220)와 전기적으로 연결되어야 하므로 접합성이 좋은 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 개별 전극(215)은, Ni/Au 합금이나 Ti/Au 합금으로 이루어질 수 있다.The
개별 전극(215)을 통해 양의 전압이 인가되고 공통 전극(211)을 통해 음의 전압이 인가되면, n형 반도체층(212)의 전자의 이동과 p형 반도체층(214)의 정공의 흐름에 의해 개별 전극(215)과 공통 전극(211) 사이에 전류가 흐르게 된다. 그리고, 개별 전극(215)과 공통 전극(211) 사이에 흐르는 전류에 따른 전자와 정공의 재결합에 의해 활성층(213)이 발광하게 된다.When a positive voltage is applied through the
트랜지스터(220)는, 마이크로 발광 다이오드(210)의 개별 전극(215) 상에 위치할 수 있다.The
즉, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 형성함으로써, 마이크로 발광 다이오드(210)를 트랜지스터(220)가 형성된 기판으로 전사시키지 않고 발광 소자(200)를 구현할 수 있도록 한다.That is, by forming the
또한, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)가 위치하도록 하여 마이크로 발광 다이오드(210)의 발광 영역을 식각하지 않고 발광 소자(200)를 구현함으로써, 발광 소자(200)의 발광 효율을 극대화할 수 있다.In addition, since the
마이크로 발광 다이오드(210) 상에 배치되는 트랜지스터(220)는, 소스 전극(221), 드레인 전극(222)을 포함하고, 드레인 전극(222)은 마이크로 발광 다이오드(210)의 개별 전극(215)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(221) 및 드레인 전극(222) 상에 채널층(223)이 배치되고, 채널층(223) 상에 게이트 절연층(224)이 배치된다. 그리고, 게이트 절연층(224) 상에 게이트 전극(225)이 배치된다.The
게이트 전극(225)으로 스캔 신호가 인가되면 소스 전극(221)으로 인가된 데이터 전압(Vdata)이 채널층(223)을 통해 드레인 전극(222)으로 전달되어 개별 전극(215)에 인가될 수 있다. 또는, 게이트 전극(225)으로 데이터 전압(Vdata)에 해당하는 전압이 인가되면 소스 전극(221)으로 인가되는 구동 전압(Vdd)이 데이터 전압(Vdata)에 해당하는 전압만큼 드레인 전극(222)으로 전달되어 개별 전극(215)으로 공급될 수 있다.A data voltage Vdata applied to the
여기서, 트랜지스터(220)는, 게이트 전극(225)이 트랜지스터(220)의 상부에 위치하는 탑 게이트 구조를 가질 수 있다. 즉, 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)이 p형 반도체층(214)과 인접하게 위치하고, 게이트 전극(225)은 p형 반도체층(214)으로부터 소스 전극(221) 및 드레인 전극(222)보다 더 멀리 위치할 수 있다. 일 예로, 게이트 전극(221)과 p형 반도체층(214) 사이의 거리는 d1이고 소스 전극(221) 및 드레인 전극(222)과 p형 반도체층(214) 사이의 거리는 d2일 수 있으며, d1이 d2보다 길 수 있다.Here, the
이와 같이, 게이트 전극(225)이 트랜지스터(220)의 상부에 위치하도록 함으로써, 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)이 p형 반도체층(214)과 인접하게 위치하도록 할 수 있다.The
따라서, 트랜지스터(220)의 드레인 전극(222)과 마이크로 발광 다이오드(210)의 개별 전극(215)을 전기적으로 연결시키기 위해 비아 홀과 같은 구조를 형성하지 않아도 된다. 그러므로, 비아 홀의 형성으로 인해 마이크로 발광 다이오드(210)의 크기가 증가하는 것을 방지할 수 있도록 한다. Therefore, in order to electrically connect the
이러한 발광 소자(200)는, 웨이퍼 기판 상에서 마이크로 발광 다이오드(210)를 성장시킨 후, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 성장시킴으로써 구현될 수 있다.The light emitting device 200 may be implemented by growing a micro
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)를 구현하는 과정의 예시를 나타낸 것이다.4A to 4C illustrate examples of a process of implementing the light emitting device 200 according to the embodiments of the present invention.
도 4a를 참조하면, 사파이어 기판(300) 상에서 에피택시 공정을 수행하여 n형 반도체층(212), 활성층(213) 및 p형 반도체층(214)을 성장시킨다.4A, an n-
그리고, p형 반도체층(214) 상에 애노드 전극인 개별 전극(215)을 형성한다. 이러한 개별 전극(215)은, p형 반도체층(214) 상의 일부 영역에만 형성될 수 있다.Then,
또한, 개별 전극(215)은, 전술한 바와 같이, 전도성과 접합성이 좋은 금속 물질로 이루어질 수 있다.Also, the
사파이어 기판(300) 상에 n형 반도체층(212), 활성층(213), p형 반도체층(214) 및 개별 전극(215)의 형성이 완료되면, 개별 전극(215) 상에 트랜지스터(220)를 형성하는 공정을 수행한다.After the formation of the n-
도 4b를 참조하면, 개별 전극(215)의 형성이 완료되면 p형 반도체층(214) 상에 평탄화층(230)을 형성한다. 이러한 평탄화층(230)은, 개별 전극(215)을 노출시키며 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
그리고, 평탄화층(230) 상에 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)을 형성한다.A
소스 전극(221) 및 드레인 전극(222) 상에 반도체 물질인 채널층(223)과, 절연 물질로 이루어진 게이트 절연층(224)을 형성하고, 게이트 절연층(224) 상에 게이트 전극(225)을 배치한다.A
게이트 전극(225) 상에는 트랜지스터(220)를 보호하는 보호층(240)이 배치될 수 있다. 이러한 보호층(240)은 SiO2로 이루어질 수 있으며, 보호층(240)과 평탄화층(230)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.A
이와 같이, 트랜지스터(220)의 형성이 완료되면 n형 반도체층(212)을 사파이어 기판(300)으로부터 분리하는 공정을 수행한다.After the formation of the
일 예로, 사파이어 기판(300)의 하면에 레이저를 조사하여 n형 반도체층(212)과 사파이어 기판(330)이 서로 분리되도록 할 수 있다(LLO, Laser Lift Off).For example, a laser may be irradiated on the lower surface of the
사파이어 기판(330)으로부터 n형 반도체층(212)이 분리되면 공통 전극(211)을 형성한다.When the n-
도 4c를 참조하면, 사파이어 기판(330)으로부터 분리된 n형 반도체층(212)의 하면에 공통 전극(211)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, the
이러한 공통 전극(211)은, 음의 전압이 인가되는 캐소드 전극일 수 있으며, 전술한 바와 같이, 투명한 도전성 물질인 ITO나 IZO로 이루어질 수 있다.The
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)는, 마이크로 발광 다이오드(210)의 p형 전극과 n형 전극이 수직 방향으로 배치된다. 그리고, 트랜지스터(220)와 연결되는 전극은 전도성이 좋은 금속 물질로 구성하고, 반대편 전극은 투명한 도전성 물질로 구성하여 활성층(213)에서 발산된 광이 출사될 수 있도록 한다.As described above, in the light emitting device 200 according to the embodiments of the present invention, the p-type electrode and the n-type electrode of the micro
그리고, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 형성함으로써, 마이크로 발광 다이오드(210)를 트랜지스터(220)가 형성된 기판으로 전사시키지 않고 마이크로 디스플레이 장치(200)를 구현할 수 있도록 한다.The
즉, 마이크로 발광 다이오드(210)가 성장된 기판 상에 트랜지스터(220)를 형성시킴으로써, 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있다.That is, the
또한, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 배치되는 트랜지스터(220)를 탑 게이트 구조로 배치함으로써, 마이크로 발광 다이오드(210)의 전극과 트랜지스터(200)의 전극의 전기적인 연결을 위한 구조를 단순화시킬 수 있다.In addition, by arranging the
따라서, 발광 소자(200) 내에 비아 홀과 같은 구조가 불필요하게 되므로, 비아 홀의 형성으로 인한 발광 면적 감소나 칩 사이즈 증가를 방지할 수 있도록 한다. 그리고, 이러한 발광 효율이 극대화된 초소형의 발광 소자(200)를 이용하여 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현함으로써, 마이크로 디스플레이 장치(100)의 고정세를 이룰 수 있도록 한다.Therefore, since a structure such as a via hole is not required in the light emitting device 200, it is possible to prevent a reduction in the light emitting area and an increase in the chip size due to the formation of the via hole. By implementing the
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)가 배치된 디스플레이 패널(110)의 평면 구조의 예시를 나타낸 것이다.FIG. 5 illustrates an exemplary planar structure of a
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)에는 각각의 발광 소자(200)가 하나의 서브픽셀(SP)을 구성하며 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5, each of the light emitting devices 200 may be disposed on a
각각의 발광 소자(200)는, 애노드 전극인 개별 전극(215)과 캐소드 전극인 공통 전극(211)이 수직 방향으로 배치된 마이크로 발광 다이오드(210)와, 마이크로 발광 다이오드(220) 상에 형성된 트랜지스터(220)로 구성될 수 있다.Each of the light emitting devices 200 includes a micro
발광 소자(200)를 구성하는 트랜지스터(220)를 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)이 게이트 전극(225)과 마이크로 발광 다이오드(210) 사이에 배치되며, 마이크로 발광 다이오드(210)와 인접하게 배치되는 탑 게이트 구조일 수 있다.The
마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 형성하므로, 마이크로 발광 다이오드(210)의 전사 공정 없이 발광 소자(200)를 구성할 수 있다. 그리고, 트랜지스터(220)를 탑 게이트 구조로 형성하여, 마이크로 발광 다이오드(210)의 발광 영역을 식각하거나 발광 소자(200) 내에 비아 홀을 형성하지 않으면서 마이크로 발광 다이오드(210)와 트랜지스터(220)가 전기적으로 연결되는 구조를 제공할 수 있다.Since the
따라서, 마이크로 발광 다이오드(210)의 발광 면적을 극대화하고 작은 칩 사이즈를 갖는 발광 소자(200)를 제공할 수 있도록 한다.Therefore, it is possible to maximize the light emitting area of the micro
또한, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 형성하는 공정을 수행함으로써, 다수의 발광 소자(200)를 제작하는 공정을 통해 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있도록 한다.The
여기서, 마이크로 발광 다이오드(210)의 하부에 위치하는 공통 전극(211)은 인접한 발광 소자(200)에서 공유하는 구조를 가질 수 있다.Here, the
즉, 공통 전극(211)을 통해 인접한 발광 소자(200)의 n형 반도체층(212)으로 공통 전압(Vcom)이 공급되도록 하고, p형 반도체층(214)으로는 개별 전극(215)을 통해 발광 소자(200) 별로 전압이 공급되도록 함으로써, 각각의 서브픽셀(SP)에 배치된 각각의 발광 소자(200)를 구동할 수 있도록 한다.That is, the common voltage Vcom is supplied to the n-
도 6은 도 5에 도시된 A-A' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 인접한 세 개의 서브픽셀(SP)에 배치된 발광 소자(200)의 단면 구조의 예시를 나타낸 것이다.6 shows an example of a cross-sectional structure of a portion A-A 'shown in FIG. 5, and shows an example of a cross-sectional structure of a light emitting device 200 disposed in three adjacent sub-pixels SP.
도 6을 참조하면, 인접한 세 개의 서브픽셀(SP)에 배치된 각각의 발광 소자(200)는, 마이크로 발광 다이오드(210)와 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 형성된 트랜지스터(220)로 구성될 수 있다.6, each of the light emitting devices 200 disposed in three adjacent sub-pixels SP may include a micro
마이크로 발광 다이오드(210)는, 공통 전극(211), n형 반도체층(212), 활성층(213), p형 반도체층(214) 및 개별 전극(215)을 포함할 수 있다.The micro
여기서, 공통 전극(211)은 인접한 서브픽셀(SP)에 배치되는 발광 소자(200)에서 공유하는 구조로 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극(211) 상에 배치되는 n형 반도체층(212)도 인접한 서브픽셀(SP)에서 공유되는 구조일 수 있다.Here, the
구체적으로, 공통 전극(211) 상에 n형 반도체층(212)이 배치된다. 그리고, n형 반도체층(212)은 활성층(213)으로부터 발산된 광이 출사되는 발광 영역(EA, Emission Area)과 발광 영역(EA) 사이의 경계 영역(BA, Boundary Area)으로 구분될 수 있다. 즉, 경계 영역(BA)은 인접한 서브픽셀(SP) 사이의 경계에 해당하는 영역일 수 있다.Specifically, the n-
n형 반도체층(212)은, 경계 영역(BA)에 위치하는 홈을 포함할 수 있다. 이러한 홈의 깊이는 n형 반도체층(212)의 두께보다 작을 수 있다.The n-
그리고, n형 반도체층(212) 상에서 발광 영역(EA)에 해당하는 영역에는 활성층(213)과 p형 반도체층(214)이 적층된 구조로 배치될 수 있다.The
즉, 공통 전극(211) 상에 n형 반도체층(212)이 배치되고, n형 반도체층(212) 상에는 활성층(213), p형 반도체층(214)이 발광 영역(EA)마다 분리된 구조로 배치되어 하나의 서브픽셀(SP)을 구성할 수 있다.That is, the n-
이와 같이, 각각의 서브픽셀(SP)에 배치되는 활성층(213)과 p형 반도체층(214)은 경계 영역(BA)에 의해 절연된 구조로 배치되며, 인접한 활성층(213)의 사이와 인접한 p형 반도체층(214)의 사이에 해당하는 경계 영역(BA)에는 절연 물질(250)이 배치될 수 있다. 이러한 절연 물질(250)은 n형 반도체층(212)에 포함된 홈에 배치될 수도 있다. 따라서, 절연 물질(250)은, 활성층(213)과 p형 반도체층(214)의 측면과, n형 반도체층(212)의 측면 중 적어도 일부분을 감싸며 배치될 수 있다.As described above, the
p형 반도체층(214) 상에는 개별 전극(215)이 배치되며, 개별 전극(215)은 발광 영역(EA)마다 각각 하나씩 배치될 수 있다.the
개별 전극(215) 상에는 트랜지스터(220)가 배치되며, 트랜지스터(220)는 각각의 서브픽셀(SP)마다 배치될 수 있다.A
이러한 트랜지스터(220)는, 소스 전극(221), 드레인 전극(222), 채널층(223), 게이트 절연층(224) 및 게이트 전극(225)을 포함할 수 있다.The
구체적으로, 마이크로 발광 다이오드(210)의 개별 전극(215) 상에 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)이 위치하며, 개별 전극(215)과 드레인 전극(222)이 전기적으로 연결된 구조일 수 있다. 그리고, 소스 전극(221)과 p형 반도체층(214) 사이에는 평탄화층(230)이 배치될 수 있다.More specifically, the
소스 전극(221)과 드레인 전극(222) 상에 채널층(223)이 배치되어 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)은 채널층(223)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 채널층(223) 상에 게이트 절연층(224)과 게이트 전극(225)이 순차적으로 배치된다.A
따라서, 마이크로 발광 다이오드(210)의 위치를 기준으로 게이트 전극(225)이 소스 전극(221)이나 드레인 전극(222)보다 상부에 위치하는 탑 게이트 구조를 가질 수 있다.Therefore, the
이러한 발광 소자(200)의 구조에 의하면, 웨이퍼 기판 상에서 마이크로 발광 다이오드(210)와 트랜지스터(220)를 형성하는 공정을 통해 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있다.According to the structure of the light emitting device 200, the
이러한 발광 소자(200)의 공정 과정의 예시를 설명하면, 사파이어 기판(300) 상에 n형 반도체층(212), 활성층(213) 및 p형 반도체층(214)을 성장시킨다. 그리고, 전극이 형성되지 않은 마이크로 발광 다이오드(210)에서 경계 영역(BA)에 해당하는 부분을 식각하는 공정을 수행한다.An n-
이러한 식각 공정에 의해 활성층(213), p형 반도체층(214)은 분리된 구조를 갖게 되며, n형 반도체층(212)에는 경계 영역(BA)에 위치하는 홈이 형성될 수 있다.The
그리고, 분리된 p형 반도체층(214) 상에 각각 개별 전극(215)을 형성한다. 이러한 개별 전극(215)은, 전도성과 접합성이 좋은 금속 합금으로 이루어질 수 있다.Then,
개별 전극(215)의 형성이 완료되면, 각각의 개별 전극(215) 상에 위치하는 트랜지스터(220)를 형성하는 공정을 수행한다.When formation of the
우선 p형 반도체층(214) 상에 평탄화층(230)을 배치하며, 이러한 평탄화층(230)은 개별 전극(215)이 노출되도록 배치된다.A
그리고, 평탄화층(230)과 개별 전극(215) 상에 소스 전극(221)과 드레인 전극(222)을 형성한다.A
트랜지스터(220)는, 소스 전극(221) 및 드레인 전극(222) 상에 채널층(223), 게이트 절연층(224) 및 게이트 전극(225)을 순차적으로 적층하는 공정을 통해 형성될 수 있다.The
트랜지스터(220) 상에는 보호층(240)을 형성할 수 있으며, 마이크로 발광 다이오드(210)에서 경계 영역(BA)에 해당하는 부분에는 절연 물질(250)을 배치할 수 있다. 이러한 절연 물질(250)은, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 평탄화층(230)을 형성하는 과정에서 배치될 수도 있고, 보호층(240)을 형성하는 과정에서 배치될 수도 있다. 또한, 절연 물질(250)은, 평탄화층(230)이나 보호층(240)을 구성하는 물질과 동일한 물질일 수 있다.A
트랜지스터(220)의 형성이 완료되면, 사파이어 기판(300)으로부터 n형 반도체층(212)을 분리하고, 분리된 n형 반도체층(212)의 하면에 공통 전극(211)을 형성하여 일체로 형성된 다수의 발광 소자(200)를 제작할 수 있다.When the formation of the
그리고, 이러한 다수의 발광 소자(200)에 디스플레이 구동을 위한 구동 회로 등을 연결하는 공정을 통해 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있다.The
따라서, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)를 형성하는 공정을 통해 발광 소자(200)를 구현함으로써, 전사 공정 없이 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있도록 한다. 그리고, 마이크로 발광 다이오드(210)에서 서브픽셀(SP)의 경계에 해당하는 경계 영역(BA)만 식각하므로, 서브픽셀(SP)을 구성하는 마이크로 발광 다이오드(210)의 발광 면적을 극대화할 수 있다.Accordingly, by implementing the light emitting device 200 through the process of forming the
또한, 트랜지스터(220)를 탑 게이트 구조로 배치하여 드레인 전극(222)과 개별 전극(215)이 직접 연결되도록 함으로써, 마이크로 발광 다이오드(210)와 트랜지스터(220)의 전기적인 연결을 위한 별도의 구조(예, 비아 홀)를 형성할 필요가 없도록 한다. 그리고, 비아 홀과 같은 구조가 필요 없도록 함으로써, 발광 소자(200)의 크기를 최소화할 수 있도록 하여 고정세를 이룰 수 있도록 한다. The
한편, 이러한 다수의 발광 소자(200)가 일체로 형성된 구조에서 마이크로 발광 다이오드(210)의 경계 영역(BA)에 위치하는 홈의 깊이는 다양하게 설계될 수 있다.Meanwhile, in the structure in which the plurality of light emitting devices 200 are integrally formed, the depth of the groove located in the boundary region BA of the micro
도 7은 도 5에 도시된 A-A' 부분의 단면 구조의 다른 예시를 나타낸 것으로서, 마이크로 발광 다이오드(210)의 경계 영역(BA)에 형성된 홈의 깊이가 다르게 구현된 구조의 예시를 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates another example of the cross-sectional structure of the portion A-A 'shown in FIG. 5, and shows an example of a structure in which the depth of the groove formed in the boundary region BA of the micro light-emitting
도 7을 참조하면, 인접한 서브픽셀(SP)을 각각 구성하는 발광 소자(200)에서 n형 반도체층(212)이 발광 소자(200)마다 분리된 구조로 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 7, the n-type semiconductor layers 212 may be arranged in a structure in which the light emitting devices 200 constituting the adjacent subpixels SP are separated from the light emitting devices 200.
공정 과정을 예시로 하여 설명하면, 사파이어 기판(300) 상에 n형 반도체층(212), 활성층(213) 및 p형 반도체층(214)을 성장시킨다. 그리고, 전극이 구성되지 않은 마이크로 발광 다이오드(210)에서 경계 영역(BA)에 해당하는 부분을 식각하는 공정을 수행한다.The n-
여기서, 경계 영역(BA)에 해당하는 부분을 식각하는 공정을 통해 p형 반도체층(214), 활성층(213) 및 n형 반도체층(212)이 분리되도록 할 수 있다. 또는, 식각하는 공정을 통해 p형 반도체층(214)과 활성층(213)만 분리되도록 할 수도 있다.Here, the p-
즉, 각각의 서브픽셀(SP)을 구성하는 각각의 발광 소자(200)가 독립적으로 구동하기 위해서는, 어느 하나의 발광 소자(200)를 구성하는 p형 반도체층(214), 활성층(213)이 다른 발광 소자(200)를 구성하는 p형 반도체층(214), 활성층(213)과 절연되어야 한다.That is, in order for each light emitting element 200 constituting each subpixel SP to be driven independently, the p-
따라서, 전극이 구성되지 않은 마이크로 발광 다이오드(210)에서 경계 영역에 해당하는 부분에 홈을 형성할 수 있으며, 이러한 홈의 깊이는 p형 반도체층(214) 및 활성층(213)의 두께 이상이고 p형 반도체층(214), 활성층(213) 및 n형 반도체층(212)의 두께 이하의 범위에서 다양하게 설계될 수 있다.Therefore, the groove may be formed at a portion corresponding to the boundary region in the micro-LED 210 having no electrode. The depth of the groove may be greater than the thickness of the p-
이러한 식각 공정이 완료되면, 각각의 마이크로 발광 다이오드(210)의 개별 전극(215)을 형성하고, 개별 전극(215) 상에 위치하는 트랜지스터(220)를 형성한다.When the etching process is completed,
트랜지스터(220)의 형성이 완료되면, 트랜지스터(220) 상에 보호층(240)을 배치하고, 마이크로 발광 다이오드(210)에 형성된 홈에는 절연 물질(250)이 배치될 수 있다.When the formation of the
그리고, n형 반도체층(212)을 사파이어 기판(330)으로부터 분리하는 공정을 수행한다.Then, a process of separating the n-
여기서, 보호층(240)과 절연 물질(250) 등에 의해 다수의 발광 소자(200)가 고정될 수 있으므로, n형 반도체층(212)을 발광 소자(200)마다 분리되도록 식각하고 사파이어 기판(300)으로부터 분리하더라도 다수의 발광 소자(200)가 분리되지 않게 된다.Since the plurality of light emitting devices 200 can be fixed by the
사파이어 기판(300)이 분리되면, n형 반도체층(212)의 하면에 공통 전극(211)을 형성하여 일체로 형성된 다수의 발광 소자(200)를 완성할 수 있다. 이러한 다수의 발광 소자(200)은 캐소드 전극에 해당하는 공통 전극(211)이 공유된 구조이므로, 캐소드 전극이 발광 소자(200)마다 분리되어 형성된 구조에 비하여 구동을 용이하게 할 수 있다.When the
또한, 이러한 공통 전극(211)은 투명 전극으로 배치되므로, 일체로 형성된 다수의 발광 소자(200)의 하면으로 광을 출사시키며 이미지를 표시할 수 있다. 그리고, 이러한 공통 전극(211)의 하면에는 색상을 표현하기 위한 구성이 배치될 수 있다.In addition, since the
도 8은 도 5에 도시된 A-A' 부분의 단면 구조의 또 다른 예시를 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)가 색상을 표현하기 위한 구성을 더 포함하는 구조의 예시를 나타낸 것이다.FIG. 8 shows another example of the cross-sectional structure of the portion AA 'shown in FIG. 5, and shows an example of a structure in which the light emitting device 200 according to the embodiments of the present invention further includes a structure for expressing colors .
도 8을 참조하면, 일체로 형성된 다수의 발광 소자(200)는, 마이크로 발광 다이오드(210)와 트랜지스터(220)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 마이크로 발광 다이오드(210)는, 다수의 발광 소자(200)에서 공유되는 공통 전극(211), n형 반도체층(212)과, 각각의 발광 소자(200)마다 분리된 활성층(213), p형 반도체층(214) 및 개별 전극(215)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, a plurality of integrally formed light emitting devices 200 may have a structure in which a micro
트랜지스터(220)는, 각각의 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 배치되고 드레인 전극(222)이 개별 전극(215)과 인접하게 위치하는 탑 게이트 구조로 배치될 수 있다.The
이러한 발광 소자(200)는, 공통 전극(211)의 하면에 배치되는 색상 변환층(261, 262, 263)을 더 포함할 수 있다.The light emitting device 200 may further include color conversion layers 261, 262, and 263 disposed on the lower surface of the
이러한 색상 변환층(261, 262, 263)은, 공통 전극(211)의 하면에서 발광 영역(EA)과 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 마이크로 발광 다이오드(210)로부터 출사된 광이 적색, 녹색, 청색 광을 나타내도록 할 수 있다.The color conversion layers 261, 262, and 263 may be disposed on the lower surface of the
이러한 색상 변환층(261, 262, 263)은, 일 예로, 특정 파장 대역의 광을 흡수하거나 발산하는 형광체로 구성될 수도 있고, 퀀텀닷이나 나노 유기 물질로 구성될 수도 있다. 또는, 특정 파장 대역의 광만 통과시키는 컬러필터로 구성될 수도 있다. 또는, 특정 파장 대역의 광을 발산하는 형광체와 특정 파장 대역의 광을 통과시키는 컬러필터로 구성될 수도 있다.The color conversion layers 261, 262, and 263 may be formed of, for example, a phosphor that absorbs or emits light in a specific wavelength band, or may be formed of quantum dot or nano organic materials. Alternatively, it may be constituted by a color filter passing only light of a specific wavelength band. Alternatively, it may be composed of a phosphor emitting light of a specific wavelength band and a color filter passing light of a specific wavelength band.
즉, 색상 변환층(261, 262, 263)은, 마이크로 발광 다이오드(210)로부터 출사된 광을 특정 색상을 나타내도록 하는 다양한 물질로 구성될 수 있다.That is, the color conversion layers 261, 262, and 263 may be formed of various materials that allow light emitted from the micro
그리고, 인접한 색상 변환층(261, 262, 263) 사이에는 혼색을 방지하는 격벽(예, 블랙 매트릭스)이 배치될 수도 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자(200)는 색상 변환층(261, 262, 263) 사이에 격벽을 포함하지 않을 수도 있다.A barrier rib (for example, a black matrix) may be disposed between the adjacent color conversion layers 261, 262, and 263 to prevent color mixing. However, the light emitting device 200 according to embodiments of the present invention may include a
이는 전극이 수직으로 구성된 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 탑 게이트 구조의 트랜지스터(220)를 배치하여 발광 소자(200)를 구성함으로써, 발광 소자(200)의 크기를 매우 작게 구현할 수 있다.This makes it possible to realize a very small size of the light emitting device 200 by disposing the
따라서, 초소형 발광 소자(200)로부터 출사된 광에 의해 표현된 색상이 혼색되는 것을 시인하지 못할 수 있으므로, 색상 변환층(261, 262, 263) 사이에 격벽을 배치하지 않을 수도 있고, 색상 변환층(261, 262, 263)이 서로 접하게 배치될 수도 있다.Therefore, it may not be possible to recognize color mixing represented by the light emitted from the ultrasmall light emitting device 200, so that the barrier ribs may not be disposed between the color conversion layers 261, 262, and 263, (261, 262, 263) may be disposed in contact with each other.
본 발명의 실시예들에 의하면, 마이크로 발광 다이오드(210) 상에 트랜지스터(220)가 형성되도록 하여, 마이크로 발광 다이오드(210)를 트랜지스터(220)가 배치된 기판으로 전사시키는 공정 없이 발광 소자(200)와 마이크로 디스플레이 장치(100)를 구현할 수 있도록 한다.According to the embodiments of the present invention, the
또한, 마이크로 발광 다이오드(210)의 전극을 수직형으로 구성하고 트랜지스터(220)를 탑 게이트 구조로 구성함으로써, 발광 영역의 감소와 칩 사이즈의 증가를 방지하여, 발광 효율이 극대화된 초소형의 발광 소자(200)를 제공할 수 있도록 한다.In addition, since the electrodes of the micro
따라서, 초소형의 발광 소자(200)를 이용하여 서브픽셀(SP)을 구성함으로써, 마이크로 디스플레이 장치(100)의 고정세를 이룰 수 있도록 한다. 그리고, 다수의 발광 소자(200)를 동시에 제작하고 이러한 다수의 발광 소자(200) 자체가 디스플레이 장치를 구성할 수 있도록 하여 마이크로 디스플레이 장치(100)를 용이하게 구현할 수 있도록 한다.Therefore, the sub pixels SP are formed by using the ultra-small light emitting device 200, so that the fixed tax of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 마이크로 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
140: 컨트롤러
200: 발광 소자
210: 마이크로 발광 다이오드
211: 공통 전극
212: n형 반도체층
213: 활성층
214: p형 반도체층
215: 개별 전극
220: 트랜지스터
221: 소스 전극
222: 드레인 전극
223: 채널층
224: 게이트 절연층
225: 게이트 전극
230: 평탄화층
240: 보호층
250: 절연 물질
261, 262, 263: 색상 변환층
300: 사파이어 기판100: Micro display device 110: Display panel
120: Gate driving circuit 130: Data driving circuit
140: controller 200: light emitting element
210: micro light emitting diode 211: common electrode
212: n-type semiconductor layer 213: active layer
214: p-type semiconductor layer 215: individual electrode
220: transistor 221: source electrode
222: drain electrode 223: channel layer
224: gate insulating layer 225: gate electrode
230: planarization layer 240: protective layer
250: insulating
300: sapphire substrate
Claims (15)
상기 공통 전극 상에 배치되고, 발광 영역과 상기 발광 영역 사이의 경계 영역으로 구분되는 n형 반도체층;
상기 n형 반도체층 상에서 상기 발광 영역에 배치된 다수의 활성층;
상기 다수의 활성층 상에 각각 배치된 다수의 p형 반도체층;
상기 다수의 p형 반도체층 상에 각각 배치된 다수의 개별 전극; 및
상기 다수의 개별 전극 상에 각각 위치하고, 상기 다수의 개별 전극과 각각 연결된 다수의 트랜지스터
를 포함하는 마이크로 디스플레이 장치.
A common electrode;
An n-type semiconductor layer disposed on the common electrode and divided into a boundary region between the light emitting region and the light emitting region;
A plurality of active layers disposed on the n-type semiconductor layer in the light emitting region;
A plurality of p-type semiconductor layers respectively disposed on the plurality of active layers;
A plurality of discrete electrodes disposed on the plurality of p-type semiconductor layers, respectively; And
A plurality of individual electrodes disposed on the plurality of individual electrodes, respectively,
Lt; / RTI >
상기 다수의 트랜지스터 각각은,
소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하고,
상기 게이트 전극과 상기 p형 반도체층 사이의 제1 거리는 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극과 상기 p형 반도체층 사이의 제2 거리보다 긴 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Each of the plurality of transistors comprising:
A source electrode, a drain electrode, and a gate electrode,
Wherein a first distance between the gate electrode and the p-type semiconductor layer is longer than a second distance between the source electrode or the drain electrode and the p-type semiconductor layer.
상기 발광 영역에 배치된 다수의 활성층 각각은 상기 경계 영역에 의해 서로 절연되고, 상기 다수의 활성층 상에 각각 배치된 다수의 p형 반도체층 각각은 상기 경계 영역에 의해 서로 절연된 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of active layers disposed in the light emitting region is insulated from each other by the boundary region, and each of the plurality of p-type semiconductor layers disposed on the plurality of active layers is insulated from each other by the boundary region.
상기 n형 반도체층은,
상기 경계 영역에 위치하는 홈을 포함하는 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Type semiconductor layer,
And a groove located in the boundary region.
상기 n형 반도체층에 포함된 상기 홈의 깊이는 상기 n형 반도체층의 두께와 동일하거나, 상기 n형 반도체층의 두께보다 작은 마이크로 디스플레이 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein a depth of the groove included in the n-type semiconductor layer is equal to or smaller than a thickness of the n-type semiconductor layer.
상기 n형 반도체층에 포함된 상기 홈에 위치하는 절연 물질을 더 포함하고,
상기 절연 물질은,
상기 p형 반도체층, 상기 활성층 및 상기 n형 반도체층의 외측면을 감싸며 배치된 마이크로 디스플레이 장치.
5. The method of claim 4,
And an insulating material located in the groove included in the n-type semiconductor layer,
Wherein the insulating material
Type semiconductor layer, the p-type semiconductor layer, the active layer, and the n-type semiconductor layer.
상기 공통 전극은 투명 전극이고, 상기 다수의 개별 전극은 불투명 전극인 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the common electrode is a transparent electrode and the plurality of discrete electrodes are opaque electrodes.
상기 p형 반도체층은 상기 활성층 상의 전체 영역에 배치되고, 상기 개별 전극은 상기 p형 반도체층 상의 일부 영역에 배치된 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The p-type semiconductor layer is disposed in the entire region of the active layer, and the individual electrodes are disposed in a partial region on the p-type semiconductor layer.
상기 p형 반도체층과 상기 트랜지스터 사이에서 상기 개별 전극이 배치된 영역을 제외한 영역에 배치된 평탄화층; 및
상기 트랜지스터 상에 배치된 보호층을 더 포함하는 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
A planarization layer disposed in a region between the p-type semiconductor layer and the transistor except a region where the individual electrodes are disposed; And
And a protective layer disposed on the transistor.
상기 공통 전극의 배면에 위치하고, 상기 발광 영역과 대응하는 영역마다 분리되어 배치된 다수의 색상 변환층을 더 포함하는 마이크로 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
And a plurality of color conversion layers disposed on the back surface of the common electrode and arranged separately for each region corresponding to the light emitting region.
상기 다수의 서브픽셀 각각에 배치된 발광 소자를 포함하고,
상기 발광 소자는,
발광 다이오드와 상기 발광 다이오드 상에 위치하는 트랜지스터를 포함하며,
상기 발광 다이오드는,
배면의 전체 영역에 배치된 투명 전극과, 상면의 일부 영역에 배치되고 상기 트랜지스터와 연결된 불투명 전극을 포함하는 마이크로 디스플레이 장치.
A panel in which a plurality of gate lines, a plurality of data lines, and a plurality of subpixels are arranged; And
And a light emitting element disposed in each of the plurality of subpixels,
The light-
A light emitting diode and a transistor located on the light emitting diode,
The light-
A transparent electrode disposed on the entire region of the back surface; and an opaque electrode disposed on a part of the upper surface and connected to the transistor.
상기 트랜지스터는,
소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하고,
상기 게이트 전극과 상기 발광 다이오드 사이의 제1 거리는 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극과 상기 발광 다이오드 사이의 제2 거리보다 긴 마이크로 디스플레이 장치.
12. The method of claim 11,
The transistor comprising:
A source electrode, a drain electrode, and a gate electrode,
Wherein a first distance between the gate electrode and the light emitting diode is longer than a second distance between the source electrode or the drain electrode and the light emitting diode.
상기 제1 전극 상에 배치된 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 배치된 활성층;
상기 활성층 상에 배치된 제2 반도체층;
상기 제2 반도체층 상에 배치되고 불투명한 제2 전극; 및
상기 제2 전극 상에 위치하고, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극을 포함하며, 상기 게이트 전극과 상기 제2 반도체층 사이의 제1 거리가 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극과 상기 제2 반도체층 사이의 제2 거리보다 긴 트랜지스터
를 포함하는 발광 소자.
A transparent first electrode;
A first semiconductor layer disposed on the first electrode;
An active layer disposed on the first semiconductor layer;
A second semiconductor layer disposed on the active layer;
An opaque second electrode disposed on the second semiconductor layer; And
Wherein a first distance between the gate electrode and the second semiconductor layer is greater than a distance between the source electrode or the drain electrode and the second semiconductor layer, the source electrode, the drain electrode and the gate electrode being located on the second electrode, A transistor longer than the second distance
.
상기 제2 반도체층과 상기 트랜지스터 사이에서 상기 제2 전극이 배치된 영역을 제외한 영역에 배치된 평탄화층; 및
상기 트랜지스터 상에 배치된 보호층을 더 포함하는 발광 소자.
14. The method of claim 13,
A planarization layer disposed in a region between the second semiconductor layer and the transistor except for a region where the second electrode is disposed; And
And a protective layer disposed on the transistor.
상기 보호층은,
상기 제2 반도체층과 상기 활성층의 외측면을 감싸고, 상기 제1 반도체층의 외측면 중 적어도 일부분을 감싸는 발광 소자.
15. The method of claim 14,
The protective layer may be formed,
Wherein the first semiconductor layer surrounds the second semiconductor layer and the active layer, and surrounds at least a part of the outer surface of the first semiconductor layer.
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