KR20200026693A - 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 반도체 발광 소자들이 소정 간격으로 형성된 성장 기판과, 유체 내에서 식각되는 희생층이 형성된 임시 기판을 접합시켜, 상기 성장 기판 상에 형성된 상기 반도체 발광소자들을 상기 임시 기판으로 전사시키는 단계; 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 셀이 소정 간격으로 형성된 억셉터 기판을 유체 내 투입하는 단계; 상기 희생층이 상기 억셉터 기판을 향하도록 상기 임시 기판을 상기 유체 내 정렬시키는 단계; 상기 임시 기판 및 상기 억셉터 기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전원을 인가하여 상기 반도체 발광소자들을 이동시키기 위한 전기장을 형성하는 단계; 및 상기 임시 기판으로부터 분리된 상기 반도체 발광소자들을 상기 억셉터 기판에 형성된 상기 셀에 안착시키는 단계를 포함하며, 상기 반도체 발광소자들은, 상기 성장 기판 상에 형성된 간격과 동일한 간격을 유지하면서, 상기 억셉터 기판에 안착되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE USING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 수 내지 수십 ㎛ 크기의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 대면적 디스플레이를 구현하기 위하여, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광소자(OLED) 디스플레이, 그리고 마이크로 LED 디스플레이 등이 경쟁하고 있다.
그러나, LCD의 경우 빠르지 않은 반응 시간과, 백라이트에 의해 생성된 광의 낮은 효율 등의 문제점이 존재하고, OLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 효율이 낮은 취약점이 존재한다.
이에 반해, 디스플레이에 100 ㎛ 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자(마이크로 LED)를 사용하면 디스플레이가 편광판 등을 사용하여 빛을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공할 수 있다. 그러나 대형 디스플레이에는 수백만 개의 반도체 발광소자들을 필요로 하기 때문에 다른 기술에 비해 소자들을 전사하는 것이 어려운 단점이 있다.
전사공정으로 현재 개발되고 있는 기술은 픽앤플레이스(pick & place), 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 자가조립 등이 있다. 이 중에서, 자가조립 방식은 유체 내에서 반도체 발광소자가 스스로 위치를 찾아가는 방식으로서, 대화면의 디스플레이 장치의 구현에 가장 유리한 방식이다.
한편, 자가조립 방식에는 반도체 발광소자를 배선이 형성된 최종 기판 (또는 배선 기판)에 직접 조립하는 방식 및 반도체 발광소자를 조립 기판에 조립한 후 추가 전사 공정을 통해 최종 기판으로 전사하는 방식이 있다. 최종 기판에 직접 조립하는 방식은 공정 측면에서 효율적이며, 조립 기판을 이용하는 경우에는 자가조립을 위한 구조를 제한없이 추가할 수 있는 점에서 장점이 있어 두 방식이 선택적으로 사용되고 있다.
본 발명은 성장 기판 상에 소정 간격으로 형성된 반도체 발광소자들을 자가조립 방식에 의해 배선 기판 또는 조립 기판으로 전사시킬 때, 상기 간격을 유지한 채로 전사시킬 수 있는 디스플레이 장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 반도체 발광 소자들이 소정 간격으로 형성된 성장 기판과, 유체 내에서 식각되는 희생층이 형성된 임시 기판을 접합시켜, 상기 성장 기판 상에 형성된 상기 반도체 발광소자들을 상기 임시 기판으로 전사시키는 단계; 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 셀이 소정 간격으로 형성된 억셉터 기판을 유체 내 투입하는 단계; 상기 희생층이 상기 억셉터 기판을 향하도록 상기 임시 기판을 상기 유체 내 정렬시키는 단계; 상기 임시 기판 및 상기 억셉터 기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전원을 인가하여 상기 반도체 발광소자들을 이동시키기 위한 전기장을 형성하는 단계; 및 상기 임시 기판으로부터 분리된 상기 반도체 발광소자들을 상기 억셉터 기판에 형성된 상기 셀에 안착시키는 단계를 포함하며, 상기 반도체 발광소자들은, 상기 성장 기판 상에 형성된 간격과 동일한 간격을 유지하면서, 상기 억셉터 기판에 안착되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 적어도 상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광 소자들은 상기 억셉터 기판에 형성된 상기 셀들과 마주하도록 정렬되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 억셉터 기판은, 전원 인가 시 전기장을 형성하는 제1 조립 전극 및 제2 조립 전극 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 반도체 발광소자들을 일시적으로 수용하는 조립 기판이거나, 상기 반도체 발광소자들을 구동시키는 구동 전극이 형성된 배선 기판인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 임시 기판은, 전원 인가 시 상기 억셉터 기판의 상기 제1 조립 전극 또는 상기 제2 조립 전극과 협력하여 상기 반도체 발광 소자들을 이동시키는 전기장을 형성하는 제3 조립 전극을 포함하며, 상기 제3 조립 전극은 투명 전도성 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 제1 조립 전극 및 상기 제2 조립 전극은 서로 평행하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 구동 전극은, 상기 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되는 금속 솔더를 포함하며, 상기 배선 기판은, 상기 셀의 바닥면에 상기 금속 솔더의 적어도 일부가 노출된 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 임시 기판은, 상기 희생층의 하부에, 감광성 물질로 형성된 보조 접합층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 희생층은 감광성 물질로 형성되어 상기 유체 중에서 식각되는 노광 영역과 상기 유체 중에서 식각되지 않는 비노광 영역을 포함하고, 적어도 일부 반도체 발광소자들은, 상기 노광 영역에 고정된 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광소자들의 전사가 완료된 후, 상기 억셉터 기판이 배치된 측으로 상기 유체를 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 억셉터 기판이 상기 조립 기판인 경우, 상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광소자들의 전사가 완료된 후, 상기 조립 기판에 점착물질을 도포하는 단계를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서, 상기 반도체 발광소자들은, 청색을 발광하는 청색 반도체 발광소자, 녹색을 발광하는 녹색 반도체 발광소자 및 적색을 발광하는 적색 반도체 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 임시 기판에 형성된 반도체 발광소자들이 간격을 유지한 채 억셉터 기판으로 전사되므로, 임시 기판 및 억셉터 기판의 정렬을 통해 특정 반도체 발광소자를 특정 위치의 셀에 안착시키는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 임시 기판에 형성된 반도체 발광소자들의 자가조립이 동시에 진행됨으로써 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 반도체 발광소자들의 이동거리를 최소화하여 반도체 발광소자의 유실 및 파손에 대비할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 반도체 발광소자의 확대도이다.
도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 자가조립 장치의 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자를 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도이다.
도 9는 도 8a 내지 도 8e의 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 자가조립 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 억셉터 기판 상의 서브 픽셀 및 픽셀의 배열을 나타낸 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예(배선 기판)에 따른 자가조립 공정을 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 다른 실시예(조립 기판)에 따른 자가조립 공정을 나타낸 도면이다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 실시예에 따른 임시 기판의 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14d에 따른 임시 기판을 이용한 자가조립 공정을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 조립 기판에 형성된 조립 전극을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가조립 공정의 전공정으로서, 반도체 발광소자의 제조 단계부터 임시 기판으로의 전사 단계까지의 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가조립 공정의 후공정을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가조립 공정의 후공정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 “상(on)”에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 테블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultra book), 디지털 TV(digital TV), 데스크톱 컴퓨터(desktop computer) 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태라도 디스플레이를 포함할 수 있다면 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A 부분의 부분 확대도이고, 도 3은 도 2의 반도체 발광소자의 확대도이며, 도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 확대도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이 모듈(140)에서 출력될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스(101)가 상기 디스플레이 장치의 베젤을 형성할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(140)은 영상이 표시되는 패널(141)을 구비하고, 상기 패널(141)은 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)와 상기 반도체 발광소자(150)가 장착되는 배선기판(110)을 구비할 수 있다.
상기 배선기판(110)에는 배선이 형성되어, 상기 반도체 발광소자(150)의 n형 전극(152) 및 p형 전극(156)과 연결될 수 있다. 이를 통하여, 상기 반도체 발광소자(150)는 자발광하는 개별화소로서 상기 배선기판(110) 상에 구비될 수 있다.
상기 패널(141)에 표시되는 영상은 시각 정보로서, 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 상기 배선을 통하여 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다.
본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자(150)의 일 종류로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 예시한다. 상기 마이크로 LED는 100마이크로 이하의 작은 크기로 형성되는 발광 다이오드가 될 수 있다. 상기 반도체 발광소자(150)는 청색, 적색 및 녹색이 발광영역에 각각 구비되어 이들의 조합에 의하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미하며, 상기 단위 화소 내에 적어도 3개의 마이크로 LED가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153), 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(156)은 배선기판의 p전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 반도체 발광소자의 상측에서 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다른 예로서 도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입 (flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 반도체 발광 소자(250)는 p형 전극(256), p형 전극 (256)이 형성되는 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층 (254), 활성층(254) 상에 형성된 n형 반도체층(253), 및 n형 반도체층(253) 상에서 p형 전극(256)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(256)과 n형 전극(152)은 모두 반도체 발광소자의 하부에서 배선기판의 p전극 및 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수직형 반도체 발광소자와 수평형 반도체 발광소자는 각각 녹색 반도체 발광소자, 청색 반도체 발광소자 또는 적색 반도체 발광소자가 될 수 있다. 녹색 반도체 발광소자와 청색 반도체 발광소자의 경우에 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 녹색이나 청색의 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 반도체 발광소자는 n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan 등 다양한 계층으로 형성되는 질화갈륨 박막이 될 수 있으며, 구체적으로 상기 p형 반도체층은 P-type GaN이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaN 이 될 수 있다. 다만, 적색 반도체 발광소자의 경우에는, 상기 p형 반도체층은 P-type GaAs이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaAs 가 될 수 있다.
또한, 상기 p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다. 이 경우에, 전술한 반도체 발광소자들은 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광 다이오드가 매우 작기 때문에 상기 디스플레이 패널은 자발광하는 단위화소가 고정세로 배열될 수 있으며, 이를 통하여 고화질의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되어, 메사 및 아이솔레이션을 통하여 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다. 이 경우에, 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)는 웨이퍼에 상기 디스플레이 패널의 기판 상의 기설정된 위치로 전사되어야 한다. 이러한 전사기술로 픽앤플레이스(pick and place)가 있으나, 성공률이 낮고 매우 많은 시간이 요구된다. 다른 예로서, 스탬프나 롤을 이용하여 한 번에 여러개의 소자를 전사하는 기술이 있으나, 수율에 한계가 있어 대화면의 디스플레이에는 적합하지 않다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 장치의 새로운 제조방법 및 제조장치를 제시한다.
이를 위하여, 이하, 먼저 디스플레이 장치의 새로운 제조방법에 대하여 살펴본다. 도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서는, 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다. 또한, 수평형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에 대하여 예시하나, 이는 수직형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에도 적용가능하다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(159)에 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154), 제2 도전형 반도체층(155)을 각각 성장시킨다(도 5a).
제1도전형 반도체층(153)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층 (153) 상에 활성층(154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(154) 상에 제2 도전형 반도체층(155)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)을 순차적으로 성장시키면, 도 5a에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)이 적층 구조를 형성한다.
이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(153)은 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(155)은 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 활성층이 존재하는 경우를 예시하나, 전술한 바와 같이 경우에 따라 상기 활성층이 없는 구조도 가능하다. 이러한 예로서, 상기 p형 반도체층은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다.
성장기판(159)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(1059)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층 (155)의 적어도 일부를 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 5b).
보다 구체적으로, 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1도전형 반도체층(153), 활성층 (154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 수직방향으로 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.
만약, 수평형 반도체 발광소자를 형성하는 경우라면, 상기 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(153)이 외부로 노출되는 메사 공정과, 이후에 제1도전형 반도체층을 식각하여 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성하는 아이솔레이션(isolation)이 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 제2도전형 반도체층(155)의 일면 상에 제2도전형 전극(156, 또는 p형 전극)를 각각 형성한다(도 5c). 상기 제2도전형 전극(156)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층이 각각 n형 반도체층과 p형 반도체층인 경우에는, 상기 제2도전형 전극(156)은 n형 전극이 되는 것도 가능하다.
그 다음에, 상기 성장기판(159)을 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(1059)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다(도 5d).
이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들(150)이 기판에 안착되는 단계가 진행된다(도 5e).
예를 들어, 유체가 채워진 챔버 속에 상기 반도체 발광소자들(150) 및 기판을 넣고 유동, 중력, 표면 장력 등을 이용하여 상기 반도체 발광소자들이 상기 기판(1061)에 스스로 조립되도록 한다. 이 경우에, 상기 기판은 조립기판(161)이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 조립기판(161) 대신에 배선기판을 유체 챔버 내에 넣어, 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선기판에 바로 안착되는 것도 가능하다. 이 경우에, 상기 기판은 배선기판이 될 수 있다. 다만, 설명의 편의상, 본 발명에서는 기판이 조립기판(161)으로서 구비되어 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 것을 예시한다.
반도체 발광소자들(150)이 조립 기판(161)에 안착하는 것이 용이하도록, 상기 조립 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 끼워지는 셀들 (미도시)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 조립기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들 (150)이 안착되는 셀들이 형성된다. 상기 반도체 발광소자들(150)은 상기 유체 내에서 이동하다가, 상기 셀들에 조립된다.
상기 조립기판(161)에 복수의 반도체 발광소자들이 어레이된 후에, 상기 조립기판(161)의 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하면, 대면적의 전사가 가능하게 된다. 따라서, 상기 조립기판(161)은 임시기판으로 지칭될 수 있다.
한편, 상기에서 설명된 자가조립 방법은 대화면 디스플레이의 제조에 적용하려면, 전사수율을 높여야만 한다. 본 발명에서는 전사수율을 높이기 위하여, 중력이나 마찰력의 영향을 최소화하고, 비특이적 결합을 막는 방법과 장치를 제안한다.
이 경우, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 반도체 발광소자에 자성체를 배치시켜 자기력을 이용하여 반도체 발광소자를 이동시키고, 이동과정에서 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광소자를 기 설정된 위치에 안착시킨다. 이하에서는, 이러한 전사 방법과 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 자가조립 장치의 일 예를 나타내는 개념도이고, 도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다. 또한, 도 8a 내지 도 8d는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자를 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도이며, 도 9는 도 8a 내지 도 8d의 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7의 도시에 의하면, 본 발명의 자가조립 장치(160)는 유체 챔버(162), 자석(163) 및 위치 제어부(164)를 포함할 수 있다.
상기 유체 챔버(162)는 복수의 반도체 발광소자들을 수용하는 공간을 구비한다. 상기 공간에는 유체가 채워질 수 있으며, 상기 유체는 조립용액으로서 물 등을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 유체 챔버(162)는 수조가 될 수 있으며, 오픈형으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유체 챔버(162)는 상기 공간이 닫힌 공간으로 이루어지는 클로즈형이 될 수 있다.
상기 유체 챔버(162)에는 기판(161)이 상기 반도체 발광소자들(150)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(161)은 이송부에 의하여 조립위치로 이송되며, 상기 이송부는 기판이 장착되는 스테이지(165)를 구비할 수 있다. 상기 스테이지(165)가 제어부에 의하여 위치조절되며, 이를 통하여 상기 기판(161)은 상기 조립위치로 이송될 수 있다.
이 때에, 상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 조립면이 상기 유체 챔버(150)의 바닥을 향하게 된다. 도시에 의하면, 상기 기판(161)의 조립면은 상기 유체 챔버(162)내의 유체에 잠기도록 배치된다. 따라서, 상기 반도체 발광소자(150)는 상기 유체내에서 상기 조립면으로 이동하게 된다.
상기 기판(161)은 전기장 형성이 가능한 조립기판으로서, 베이스부(161a), 유전체층(161b) 및 복수의 전극들(161c)을 포함할 수 있다.
상기 베이스부(161a)는 절연성 있는 재질로 이루어지며, 상기 복수의 전극들(161c)은 상기 베이스부(161a)의 일면에 패턴된 박막 또는 후막 bi-planar 전극이 될 수 있다. 상기 전극(161c)은 예를 들어, Ti/Cu/Ti의 적층, Ag 페이스트 및 ITO 등으로 형성될 수 있다.
상기 유전체층(161b)은, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, HfO2 등의 무기 물질로 이루어질 있다. 이와 다르게, 유전체층(161b)은, 유기 절연체로서 단일층이거나 멀티층으로 구성될 수 있다. 유전체층(161b)의 두께는, 수십 nm~수μ￥μm의 두께로 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기판(161)은 격벽에 의하여 구획되는 복수의 셀들(161d)을 포함한다. 셀들(161d)은, 일방향을 따라 순차적으로 배치되며, 폴리머(polymer) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 셀들(161d)을 이루는 격벽(161e)은, 이웃하는 셀들(161d)과 공유되도록 이루어진다. 상기 격벽 (161e)은 상기 베이스부(161a)에서 돌출되며, 상기 격벽(161e)에 의하여 상기 셀들(161d)이 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀들(161d)은 열과 행 방향으로 각각 순차적으로 배치되며, 매트릭스 구조를 가질 수 있다.
셀들(161d)의 내부는, 도시와 같이, 반도체 발광소자(150)를 수용하는 홈을 구비하며, 상기 홈은 상기 격벽(161e)에 의하여 한정되는 공간이 될 수 있다. 상기 홈의 형상은 반도체 발광소자의 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자가 사각형상인 경우, 홈은 사각형상일 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 반도체 발광소자가 원형인 경우, 셀들 내부에 형성된 홈은, 원형으로 이루어질 수 있다. 나아가, 셀들 각각은, 단일의 반도체 발광소자를 수용하도록 이루어진다. 즉, 하나의 셀에는, 하나의 반도체 발광소자가 수용된다.
한편, 복수의 전극들(161c)은 각각의 셀들(161d)의 바닥에 배치되는 복수의 전극라인을 구비하며, 상기 복수의 전극라인은 이웃한 셀로 연장되도록 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전극들(161c)은 상기 셀들(161d)의 하측에 배치되며, 서로 다른 극성이 각각 인가되어 상기 셀들(161d) 내에 전기장을 생성한다. 상기 전기장 형성을 위하여, 상기 복수의 전극들(161c)을 상기 유전체층이 덮으면서, 상기 유전체층이 상기 셀들(161d)의 바닥을 형성할 수 있다. 이런 구조에서, 각 셀들(161d)의 하측에서 한 쌍의 전극(161c)에 서로 다른 극성이 인가되면 전기장이 형성되고, 상기 전기장에 의하여 상기 셀들(161d) 내부로 상기 반도체 발광소자가 삽입될 수 있다.
상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 전극들은 전원공급부(171)와 전기적으로 연결된다. 상기 전원공급부(171)는 상기 복수의 전극에 전원을 인가하여 상기 전기장을 생성하는 기능을 수행한다.
도시에 의하면, 상기 자가조립 장치는 상기 반도체 발광소자들에 자기력을 가하기 위한 자석(163)을 구비할 수 있다. 상기 자석(163)은 상기 유체 챔버(162)와 이격 배치되어 상기 반도체 발광소자들(150)에 자기력을 가하도록 이루어진다. 상기 자석(163)은 상기 기판(161)의 조립면의 반대면을 마주보도록 배치될 수 있으며, 상기 자석(163)과 연결되는 위치 제어부(164)에 의하여 상기 자석의 위치가 제어된다.
상기 자석(163)의 자기장에 의하여 상기 유체내에서 이동하도록, 상기 반도체 발광소자(1050)는 자성체를 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 자성체를 구비하는 반도체 발광 소자는 제1도전형 전극(1052) 및 제2도전형 전극(1056), 상기 제1도전형 전극(1052)이 배치되는 제1도전형 반도체층(1053), 상기 제1도전형 반도체층(1052)과 오버랩되며, 상기 제2도전형 전극(1056)이 배치되는 제2도전형 반도체층(1055), 그리고 상기 제1 및 제2도전형 반도체층(1053, 1055) 사이에 배치되는 활성층(1054)을 포함할 수 있다.
여기에서, 제1도전형은 p형이고, 제2도전형은 n형으로 구성될 수 있으며, 그 반대로도 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 제1도전형 전극(1052)는 반도체 발광소자의 자가조립 등에 의하여, 반도체 발광소자가 배선기판에 조립된 이후에 생성될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 제2도전형 전극(1056)은 상기 자성체를 포함할 수 있다. 자성체는 자성을 띄는 금속을 의미할 수 있다. 상기 자성체는 Ni, SmCo 등이 될 수 있으며, 다른 예로서 Gd 계, La계 및 Mn계 중 적어도 하나에 대응되는 물질을 포함할 수 있다.
자성체는 입자 형태로 상기 제2도전형 전극(1056)에 구비될 수 있다. 또한, 이와 다르게, 자성체를 포함한 도전형 전극은, 도전형 전극의 일 레이어가 자성체로 이루어질 수 있다. 이러한 예로서, 도 9에 도시된 것과 같이, 반도체 발광소자(1050)의 제2도전형 전극(1056)은, 제1층(1056a) 및 제2층(1056b)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1층(1056a)은 자성체를 포함하도록 이루어질 수 있고, 제2층(1056b)는 자성체가 아닌 금속소재를 포함할 수 있다.
도시와 같이, 본 예시에서는 자성체를 포함하는 제1층(1056a)이, 제2 도전형 반도체층(1055)과 맞닿도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1층(1056a)은, 제2층(1056b)과 제2도전형 반도체층(1055) 사이에 배치된다. 상기 제2층 (1056b)은 배선기판의 제2전극과 연결되는 컨택 메탈이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 자성체는 상기 제1도전형 반도체층의 일면에 배치될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 자가조립 장치는 상기 유체 챔버의 상부에 x,y,z 축으로 자동 또는 수동으로 움직일 수 있는 자석 핸들러를 구비하거나, 상기 자석(163)을 회전시킬 수 있는 모터를 구비할 수 있다. 상기 자석 핸들러 및 모터는 상기 위치 제어부(164)를 구성할 수 있다. 이를 통하여, 상기 자석(163)은 상기 기판(161)과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다.
한편, 상기 유체 챔버(162)에는 광투과성의 바닥판(166)이 형성되고, 상기 반도체 발광소자들은 상기 바닥판(166)과 상기 기판(161)의 사이에 배치될 수 있다. 상기 바닥판(166)을 통하여 상기 유체 챔버(162)의 내부를 모니터링하도록, 이미지 센서(167)가 상기 바닥판(166)을 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(167)는 제어부(172)에 의하여 제어되며, 기판(161)의 조립면을 관찰할 수 있도록 inverted type 렌즈 및 CCD 등을 구비할 수 있다.
상기에서 설명한 자가조립 장치는 자기장과 전기장을 조합하여 이용하도록 이루어지며, 이를 이용하면, 상기 반도체 발광소자들이 상기 자석의 위치변화에 의하여 이동하는 과정에서 전기장에 의하여 상기 기판의 기설정된 위치에 안착될 수 있다. 이하, 상기에서 설명한 자기조립 장치를 이용한 조립과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 과정을 통하여 자성체를 구비하는 복수의 반도체 발광소자들(1050)을 형성한다. 이 경우에, 도 5c의 제2도전형 전극을 형성하는 과정에서, 자성체를 상기 반도체 발광소자에 증착할 수 있다.
다음으로, 기판(161)을 조립위치로 이송하고, 상기 반도체 발광소자들 (1050)을 유체 챔버(162)에 투입한다(도 8a).
전술한 바와 같이, 상기 기판(161)의 조립위치는 상기 기판(161)의 상기 반도체 발광소자들(1050)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 상기 유체 챔버(162)에 배치되는 위치가 될 수 있다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 유체 챔버(162)의 바닥에 가라앉고 일부는 유체 내에 부유할 수 있다. 상기 유체 챔버(162)에 광투과성의 바닥판(166)이 구비되는 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 바닥판(166)에 가라앉을 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 수직방향으로 떠오르도록 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다(도 8b).
상기 자가조립 장치의 자석(163)이 원위치에서 상기 기판(161)의 조립면의 반대면으로 이동하면, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 기판(161)을 향하여 상기 유체 내에서 떠오르게 된다. 상기 원위치는 상기 유체 챔버(162)로부터 벗어난 위치가 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 전자석에 전기를 공급하여 초기 자기력을 생성하게 된다.
한편, 본 예시에서, 상기 자기력의 크기를 조절하면 상기 기판(161)의 조립면과 상기 반도체 발광소자들(1050)의 이격거리가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)의 무게, 부력 및 자기력을 이용하여 상기 이격거리를 제어한다. 상기 이격거리는 상기 기판의 최외각으로부터 수 밀리미터 내지 수십 마이크로미터가 될 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 일방향을 따라 이동하도록, 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다. 예를 들어, 상기 자석(163)을 상기 기판과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 이동한다(도 8c). 이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 자기력에 의하여 상기 기판(161)과 이격된 위치에서 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 이동하는 과정에서 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착되도록, 전기장을 가하여 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도하는 단계가 진행된다(도 8c). 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하는 도중에 상기 전기장에 의하여 상기 기판(161)과 수직한 방향으로 이동하여 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착된다.
보다 구체적으로, 기판(161)의 bi-planar 전극에 전원을 공급하여 전기장을 생성하고, 이를 이용하여 기설정된 위치에서만 조립이 되도록 유도한게 된다. 즉 선택적으로 생성한 전기장을 이용하여, 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)의 조립위치에 스스로 조립되도록 한다. 이를 위하여, 상기 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 끼워지는 셀들이 구비될 수 있다.
이후에, 상기 기판(161)의 언로딩 과정이 진행되며, 조립 공정이 완료된다. 상기 기판(161)이 조립 기판인 경우에, 전술한 바와 같이 어레인된 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하여 디스플레이 장치를 구현하기 위한 후공정이 진행될 수 있다.
한편, 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도한 후에, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지도록 상기 자석(163)을 상기 기판(161)과 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있다(도 8d). 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석인 경우에 전원공급을 중단하면, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지게 된다.
이후에, 상기 유체 챔버(162)의 바닥에 있는 반도체 발광소자들(1050)을 회수하면, 상기 회수된 반도체 발광소자들(1050)의 재사용이 가능하게 된다.
상기에서 설명된 자가조립 장치 및 방법은 fluidic assembly에서 조립 수율을 높이기 위해 자기장을 이용하여 먼거리의 부품들을 미리 정해진 조립 사이트 근처에 집중시키고, 조립 사이트에 별도 전기장을 인가하여 조립 사이트에만 선택적으로 부품이 조립되도록 한다. 이때 조립기판을 수조 상부에 위치시키고 조립면이 아래로 향하도록 하여 부품의 무게에 의한 중력 영향을 최소화하면서 비특이적 결합을 막아 불량을 제거한다. 즉, 전사수율을 높이기 위해 조립 기판을 상부에 위치시켜 중력이나 마찰력 영향을 최소화하며, 비특이적 결합을 막는다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 개별화소를 반도체 발광소자로 형성하는 디스플레이 장치에서, 다량의 반도체 발광소자를 한번에 조립할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사시키는 것이 가능하게 된다. 이를 통하여, 저렴한 비용으로 대면적의 디스플레이 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 자가 조립 공정의 수율 및 자가 조립 이후 공정 수율을 높이기 위한 조립 기판의 구조 및 방법을 제공한다. 본 발명은 상기 기판(161)이 조립 기판으로 사용될 때로 한정된다. 즉, 후술할 조립 기판은 디스플레이 장치의 배선 기판으로 사용되는 것이 아니다. 이에, 이하에서는 상기 기판(161)을 조립 기판(161)이라 칭한다.
본 발명은 두 가지 관점에서 공정 수율을 향상시킨다. 첫 번째, 본 발명은 원하지 않는 위치에 전기장이 강하게 형성되어, 반도체 발광소자가 원하지 않는 위치에 안착되는 것을 방지한다. 두 번째, 본 발명은 조립 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 다른 기판으로 전사할 때, 반도체 발광소자가 조립 기판 상에 잔류하는 것을 방지한다.
본 발명에서는, 전술한 전기장 및 자기장을 이용한 자가조립 방식(도 8a 내지 도 8e)과 다른 유형의 자가조립 방식을 제시한다.
전술한 자가조립 방식에 의하면, 유체 내 무작위로 투입된 반도체 발광 소자들(1050)은 복수의 반도체 발광소자들(1050)로 이루어진 더미를 형성하여 자기장의 이동방향을 따라 함께 이동하였으며, 이동 과정에서 일부 반도체 발광 소자들(1050)은 셀(161d) 내부에 강하게 형성된 전기장에 이끌려 각각의 셀(161d) 내부에 안착되었다.
즉, 전술한 자가조립 방식은 자기장에 의해 반도체 발광소자들(1050)의 이동방향이 결정되므로, 반도체 발광소자들(1050)을 모든 셀들(161d)에 동시에 조립하거나, 특정 셀(161d)에 특정 반도체 발광소자(1050)를 조립할 수 없었다.
본 발명은 기판 대 기판으로 진행되는 자가조립 방식에 관한 것으로, 제1 기판에 제공된 반도체 발광소자들(1100)을 동시에 제2 기판으로 전사시키되, 반도체 발광소자들 간의 간격은 제1 기판 및 제2 기판에서 일정하게 유지되는 자가조립 방식에 관한 것이다.
여기서, 제1 기판은 반도체 발광소자들(1100)을 제공하는 도너 기판으로 임시 기판(2000)일 수 있으며, 제2 기판은 반도체 발광 소자들(1100)을 수용하는 억셉터 기판(A)으로 배선 기판(3000) 또는 조립 기판 (4000)일 수 있다. 각각의 기판에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
도 10은 본 발명에 따른 자가조립 공정을 개략적으로 나타낸 도면으로, 본 발명에 따른 자가조립 공정은 크게 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.
먼저, 도 10(a) 및 (b)와 같이, 반도체 발광소자들(1100)이 소정 간격으로 형성된 성장 기판(1000)과, 유체 내에서 식각되는 희생층(2100)이 형성된 임시 기판(2000)을 접합시킨 후, 성장 기판(1000) 상에 형성된 반도체 발광소자들 (1100)을 임시 기판(2000)으로 전사시키는 단계가 수행될 수 있다.
구체적으로, 반도체 발광소자들(1100)이 형성된 성장 기판(1000)의 일면과 희생층(2100)이 형성된 임시 기판(2000)의 일면을 서로 압착시켜, 반도체 발광 소자들(1100)을 성장 기판(1000)으로부터 임시 기판(2000)의 희생층(2100)으로 전사시킬 수 있으며, 반도체 발광소자들(1100)의 간격은 동일하게 유지될 수 있다.
또한, 희생층(2100)은 성장 기판(1000) 대비 부착력 내지 접합력이 우수한 물질로 형성될 수 있으며, 이로써 성장 기판(1000)에 형성된 반도체 발광 소자들(1100)은 임시 기판(2000)으로 용이하게 전사될 수 있다.
다음으로, 도 10(c)와 같이, 반도체 발광소자들(1100)이 안착되는 셀이 소정 간격으로 형성된 억셉터 기판을 유체(L) 내 투입하고, 이어서 임시 기판 (2000)을 유체 내 투입한 후 억셉터 기판에 대하여 정렬시키는 단계가 수행될 수 있다.
이 때, 임시 기판(2000)은 성장 기판(1000)으로부터 전사된 반도체 발광 소자들(1100)이 고정된 희생층(2100)이 억셉터 기판을 향하도록 유체 내 정렬될 수 있으며, 희생층(2100)과 마주하는 억셉터 기판의 일면은 반도체 발광소자들 (1100)이 안착될 셀이 형성된 면일 수 있다.
또한, 적어도 임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100)은 모두 억셉터 기판에 형성된 셀들과 마주하도록 정렬될 수 있다. 다시 말해, 일부 셀들은 반도체 발광소자(1100)와 마주하지 않을 수 있으나, 적어도 임시 기판 (2000)에 고정된 모든 반도체 발광소자들(1100)은 셀들과 마주하도록 정렬될 수 있다.
또한, 임시 기판(2000)과 억셉터 기판은 유체 내에서 최대한 인접한 상태를 유지하되, 서로 접촉하지 않도록 정렬되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 10(d)와 같이, 임시 기판(2000) 및 억셉터 기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전원을 인가하여 반도체 발광소자들(1100)을 이동시키기 위한 전기장을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
전원은 임시 기판(2000) 및 억셉터 기판에 모두 인가되거나(수직 방향으로 전기장 형성), 억셉터 기판에만 인가될 수 있다(수평 방향으로 전기장 형성). 각각의 경우에 따라 임시 기판(2000)의 구조 및 억셉터 기판의 종류는 상이해질 수 있으며, 이와 관련된 자세한 내용은 후술한다.
마지막으로, 도 10(e)와 같이, 임시 기판(2000)으로부터 분리된 반도체 발광소자들(1100)을 억셉터 기판에 형성된 셀들에 안착시키는 단계가 수행될 수 있다.
반도체 발광소자들(1100)은 반도체 발광소자들(1100)이 고정된 희생층 (2100)이 유체 내에서 식각됨에 따라 임시 기판(2000)으로부터 분리될 수 있으며, 형성된 전기장에 의해 유전영동 힘(dielectrophoretic force)을 받아 임시 기판 (2000)에서 억셉터 기판 측으로 이동하게 되며, 마주하는 셀에 안착될 수 있다.
또한, 임시 기판(2000)과 억셉터 기판은 최대한 인접한 상태로 배열되므로, 반도체 발광소자들(1100)은 임시 기판(2000)에 고정된 간격과 동일한 간격을 유지하면서 억셉터 기판에 안착될 수 있다.
다음으로, 도 14 및 도 15를 참조하여 임시 기판(2000)의 다양한 실시예에 대하여 설명한다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 실시예에 따른 임시 기판의 구조를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 14d에 따른 임시 기판을 이용한 자가조립 공정을 나타낸 도면이다.
임시 기판(2000)은 자가조립 전 성장 기판(1000)에 형성된 반도체 발광 소자들(1100)이 압착 전사되는 기판일 수 있다. 반도체 발광소자들(1100)은 임시 기판(2000)의 일면에 형성된 희생층(2100)에 일시적으로 고정될 수 있으며, 희생층(2100)은 자가조립이 진행되는 유체 내에서 식각됨으로써, 반도체 발광 소자들(1100)을 임시 기판(2000)으로부터 분리시킬 수 있다.
즉, 임시 기판(2000)은 본 발명의 실시예에 따른 자가조립을 위해 희생층 (2100)을 반드시 포함할 수 있으며, 희생층(2100)은 반도체 발광 소자들(1100)을 고정시킬 수 있도록 접합력을 가지면서, 유체 내 식각될 수 있는 고분자 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 희생층(2100)은 프로필렌-뷰텐(뷰틸렌) 공중합체(propylene-butene(butylene) copolymers), PVC 시멘트(PVC cement), 용제형 아크릴 접착제 (solvent type acrylic adhesives), 용제형 가용성 폴리이미드(solvent soluble polyimide) 등과 같은 용제형 접착제일 수 있다.
이 때, 유체(L)는 희생층(2100)을 식각할 수 있는 아세톤(acetone) 또는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA) 등이 사용될 수 있다.
한편, 전술한 물질로 형성된 희생층(2100)은 유체 내에서 전체적으로 식각되나, 희생층(2100) 중 일부 영역만 선택적으로 유체 내에서 식각되도록 구성하는 것 또한 가능하다.
이를 위해, 희생층(2100)은 감광성 물질로 형성될 수 있으며, 일부 영역만 노광(투사형 포토리소그래피)을 수행할 수 있다. 도 14d와 같이 희생층(2100)은 노광 공정을 통해 노광 영역(2100a) 및 비노광 영역(2100b)을 포함할 수 있으며, 유체(L)는 노광 영역(2100a)만을 식각할 수 있는 현상액을 사용함으로써, 희생층(2100)을 선택적으로 식각할 수 있다.
이 때, 임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100) 중 적어도 일부 반도체 발광소자들(1100)은 노광 영역(2100a)에 고정되어, 상기 노광 영역 (2100a)이 유체(L) 내에서 식각됨에 따라 일부 반도체 발광소자들(1100)만 선택적으로 임시 기판(2000)으로부터 분리될 수 있다.
선택적 분리를 위한 다른 실시예로, 임시 기판(2000)은 희생층(2100) 하부에, 감광성 물질로 형성된 보조 접합층(2300)을 포함할 수 있으며(도 14c), 이 때, 희생층(2100)은 전술한 용제형 접착제 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이 경우, 전술한 노광 공정을 통해 보조 접합층(2300)은 노광 영역(2300a) 및 비노광 영역(2300b)으로 이루어질 수 있으며, 현상액에 의해 노광 영역 (2300a)만이 선택적으로 식각될 수 있다.
보조 접합층(2300)에 대하여 노광을 진행하는 경우, 희생층(2100)과 반도체 발광소자들(1100) 사이의 접합력이 오래 유지될 수 있다.
보조 접합층(2300)을 포함하는 임시 기판(2000) 구조를 사용하는 경우, 노광 공정 전에 반도체 발광소자들(1100)이 고정되지 않은 희생층(2100) 영역에 대한 아이솔레이션 공정이 수행될 수 있다. 즉, 반도체 발광소자들(1100) 사이에 해당하는 영역에는 희생층(2100)이 식각되어, 희생층(2100) 하부에 형성된 보조 접합층(2300)이 노출될 수 있다.
또한, 자가조립 이후 반도체 발광소자들(1100)의 일면에 잔존하는 일부 희생층(2100)을 제거하기 위해, 유체(L)를 현상액에서 아세톤 또는 이소프로필 알콜 등으로 교체하는 과정이 진행될 수 있다.
한편, 임시 기판(2000)은 억셉터 기판의 종류에 따라 희생층(2100) 하부에 전기장 형성을 위한 제3 조립 전극(2200)을 포함할 수 있다(도 14b).
제3 조립 전극(2200)은 전원 인가 시 억셉터 기판 상에 형성된 조립 전극과 협력하여 반도체 발광소자들을 이동시키는 전기장을 형성할 수 있다. 이 때, 전기장 형성을 위해 인가되는 전원은 전압일 수 있다.
또한, 제3 조립 전극(2200)은 임시 기판(2000)에 형성된 반도체 발광 소자들(1100)이 억셉터 기판에 형성된 셀들과 마주하도록 임시 기판(2000)을 정렬시키기 위해 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
제3 조립 전극(2200)을 포함하는 임시 기판(2000)은 억셉터 기판이 배선 기판(3000)인 경우에 사용될 수 있으며, 이에 관하여는 후술한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 억셉터 기판 상의 서브 픽셀 및 픽셀의 배열을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따르면, 억셉터 기판은 동일한 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들(1100)로만 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 2 이상의 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(1100)이 조립되어 이루어진 것일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 자가조립에 사용되는 반도체 발광소자들(1100)은 청색을 발광하는 청색 반도체 발광소자(이하, BLUE 칩), 녹색을 발광하는 녹색 반도체 발광소자(이하, GREEN 칩) 및 적색을 발광하는 적색 반도체 발광 소자(이하, RED 칩)를 포함할 수 있다.
BLUE 칩, GREEN 칩 및 RED 칩은 각각 서로 다른 성장 기판(1000) 상에서 성장되어 서로 다른 임시 기판(2000)으로 전사된 후 개별적으로 전술한 자가조립 방식을 거쳐 억셉터 기판에 최종적으로 조립될 수 있다.
예를 들어, 억셉터 기판에는 서브 픽셀들이 매트릭스 형태의 배열로 조립될 수 있으며, 도 11과 같이 단위 픽셀은 인접한 4개의 서브 픽셀(2×2, RGBR)들로 구성될 수 있다. 또는, 단위 픽셀은 3개의 서브 픽셀(RGB)로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 자가조립은 억셉터 기판으로 배선 기판(3000) 또는 조립 기판(4000)을 사용할 수 있으며, 이하에서는 자가조립의 전공정으로서 반도체 발광소자들(1100)을 제조하여 임시 기판(2000) 상에 고정시키는 과정을 설명한 후, 억셉터 기판으로 배선 기판(3000) 및 조립 기판(4000)을 사용하는 각각의 경우에 대해 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가조립 공정의 전공정으로서, 반도체 발광소자의 제조 단계부터 임시 기판으로의 전사 단계까지의 과정을 나타낸 도면이다.
도 17에 따른 자가조립의 전공정은 억셉터 기판의 종류에 관계없이 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 성장 기판(1000) 상에 반도체 발광소자(1100)를 구성하는 다수의 반도체층을 성장시키는 단계가 진행된다. BLUE 칩 및 GREEN 칩은 질화물계 반도체 성장방법에 의하며, RED 칩은 인화물계 반도체 성장방법에 의할 수 있다.
구체적으로, BLUE 칩 및 GREEN 칩의 경우, 사파이어 성장 기판(1000) 상에 제1 도전형 반도체층(이하, n형 반도체층)(1110), 활성층(1120) 및 제2 도전형 반도체층(이하, p형 반도체층)(1130)을 순차적으로 적층시킨 후(도 17a), 오믹 컨텍을 형성하기 위한 제2 도전형 전극층(이하, p형 전극층)(1140)을 증착한다 (도 17b).
RED 칩의 경우, GaAs 성장 기판(1000) 상에 n형 반도체층(1110), 활성층 (1120) 및 p형 반도체층(1130)을 차례로 적층시키고, p형 전극층(1140)을 증착할 수 있다.
예를 들어, p형 전극층(1140)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극층이거나, 금속 전극층일 수 있다. 투명 전극층의 경우, 스퍼터링 및 식각 공정을 거쳐 제조될 수 있으며, 금속 전극층의 경우에는 E-beam 증착 및 lift-off 공정을 통해 제조될 수 있다.
다음으로, 포토리소그래피 패터닝과 식각 공정을 통해 p형 반도체층(1130) 상에 전류 주입 영역을 형성한다(도 17c). 이는 p형 반도체층(1130) 표면 일부만 식각하거나 활성층(1120) 일부만을 식각하여 활성층(1120)의 측면이 최대한 드러나지 않도록 하는 방법과, n형 반도체층(1110) 일부가 드러나도록 식각하는 방법이 있다. 전류 주입 영역 형성 과정은 표면 비발광 재결합 현상에 따른 발광 효율 저하에 대비하기 위한 것으로, 해당 단계를 생략하는 것도 가능하다.
다음으로, 전류 주입 영역이 형성된 p형 반도체층(1130) 표면에 패시베이션층(1160)을 형성할 수 있다(도 17d). 패시베이션층(1160)은 SiO2 또는 SiNx 등으로 이루어진 절연막을 증착하여 형성될 수 있다. 패시베이션층(1160)을 형성하는 단계는 이후 자가조립 공정에서 임시 기판(2000)에 전원이 인가되는지 여부에 따라 포함 또는 생략될 수 있다.
이후, 전술한 다수의 반도체층 및 패시베이션층(1160)이 형성된 성장 기판 (1000)과 제3 조립 전극(2200) 및 희생층(2100)이 증착된 임시 기판(2000)을 접합시킨다(도 17e). 구체적으로, 성장 기판(1000)의 패시베이션층(1160)과 임시 기판(2000)의 희생층(2100)이 서로 맞닿도록 접합시킬 수 있다.
이 때, 임시 기판(2000)에 형성된 제3 조립 전극(2200)은 반도체 발광소자 (1100)와 억셉터 기판의 셀이 서로 마주하도록 광학 이미지 정렬을 해야 하므로, 투명한 전도성 물질(예: ITO)로 형성될 수 있다.
또한, 희생층(2100)은 접합이 진행되는 약 100℃(유리 전이 온도, Tg)에서 비교적 강한 접합력을 가지면서, 특정 성분의 유체에 의해 용이하게 식각될 수 있는 고분자 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, LLO(laser lift-off) 또는 CLO(chemical lift-off) 방식을 통해 성장 기판(1000)을 분리시키고(도 17f), 성장 기판(1000)이 분리됨에 따라 표면에 노출된 n형 반도체층(1110)을 전면 식각하여, n형 반도체층(1110)의 두께를 얇게 하는 과정(약 5 내지 10㎛ 두께)이 진행된다(도 17g).
이후, n형 반도체층(1110) 상에 ITO와 같은 투명 전도체를 증착한 후, 전류 주입 영역과 일치하는 위치에 오믹 컨텍을 위한 n형 전극층(1150)이 위치하도록 패터닝한 후(도 17h), 아이솔레이션 식각함으로써 반도체 발광소자 (1100)를 제조하는 공정이 완료될 수 있으며(도 17i), 이 상태에서 후술할 자가 조립 공정이 진행될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예(배선 기판)에 따른 자가조립 공정을 나타낸 도면이고, 도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 다른 실시예(조립 기판)에 따른 자가조립 공정을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 조립 기판에 형성된 조립 전극을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따라 억셉터 기판으로 배선 기판(3000)을 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
배선 기판(3000)은 반도체 발광소자들(1100)을 구동시키는 구동 전극 (3100)이 형성된 기판으로, 최종 디스플레이 패널로 사용되는 기판일 수 있다.
도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 억셉터 기판이 배선 기판(3000)인 경우, 전기장이 수직 방향으로 형성되도록, 전원은 임시 기판(2000) 및 배선 기판 (3000)에 동시에 인가될 수 있다. 예를 들어, 인가되는 전원은 전압일 수 있으며, 임시 기판(2000) 및 배선 기판(3000)에는 서로 다른 극성의 전압이 인가될 수 있다.
이에, 임시 기판(2000) 및 배선 기판(3000)은 모두 전기장 형성을 위한 조립 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임시 기판(2000)으로는 제3 조립 전극(2200)을 포함하는 임시 기판(2000)이 사용될 수 있으며(도 14b), 배선 기판(3000)은 제1 조립 전극 또는 제2 조립 전극을 포함할 수 있다. 또는, 배선 기판(3000)에 형성된 구동 전극(3100)이 제1 조립 전극 또는 제2 조립 전극의 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 제1 조립 전극 및 제2 조립 전극은 인가되는 전압의 극성에 따라 구분될 수 있으며, 예를 들어, 제1 조립 전극에는 + 극성의 전압이 인가되고, 제2 조립 전극에는 - 극성의 전압이 인가될 수 있다.
억셉터 기판이 배선 기판(3000)인 경우, 임시 기판(2000)의 제3 조립 전극(2200) 및 배선 기판(3000)의 구동 전극(3100)에 전원이 동시에 인가되어 임시 기판(2000) 및 배선 기판(3000) 사이의 공간에 수직 방향으로 전기장이 형성될 수 있으며, 임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100)은 희생층 (2100)이 분리됨에 따라 유전영동힘에 의해 배선 기판(3000)으로 안착될 수 있다.
한편, 도 12a 내지 도 12c와 같이 배선 기판(3000)에 RED 칩, GREEN 칩 및 BLUE 칩을 모두 조립하기 위해서는, RED 칩을 조립하는 단계, GREEN 칩을 조립하는 단계 및 BLUE 칩을 조립하는 단계가 각각 수행될 수 있다.
각 단계의 순서는 임의로 변경 가능하며, 본 명세서에서는 RED 칩 - GREEN 칩 - BLUE 칩 순서대로 조립하는 것을 예를 들어 설명한다.
먼저, 소정 간격으로 RED 칩이 형성된 임시 기판(2000)과 배선 기판 (3000)을 이용하여 자가조립을 진행하고, 이어서 동일한 방식으로 GREEN 칩 및 BLUE 칩이 형성된 임시 기판(2000)과 배선 기판(3000)을 이용하여 자가조립을 진행할 수 있다. 이 때, 임시 기판(2000)에 형성된 각각의 칩들은 배선 기판 (3000) 상에 안착될 셀들(3200)과 마주하도록 정렬된 후 자가조립이 진행될 수 있다.
특히, GREEN 칩들은 RED 칩들이 안착되지 않은 셀들과 마주하도록 배열될 수 있으며, BLUE 칩들은 RED 칩들 및 GREEN 칩들이 안착되지 않은 셀들과 마주하도록 배열될 수 있다.
한편, 하나의 임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100)의 전사가 완료되면, 억셉터 기판 측으로 유체(L)를 배출하는 단계가 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 12a와 같이 임시 기판(2000)에 고정된 RED 칩들이 모두 배선 기판(3000)에 전사되면 배선 기판(3000)의 하부로 유체(L)를 배출하고, GREEN 칩들의 조립을 위한 새로운 유체(L)를 다시 투입할 수 있으며, 도 12b와 같이 GREEN 칩들을 전사하는 단계가 완료되면 다시 유체(L)를 배출하고 BLUE 칩들의 조립을 위한 새로운 유체(L)를 투입할 수 있다.
이 때, 유체(L)에 용해된 희생층(2100)의 접착 성분에 의해 억셉터 기판에 조립된 반도체 발광소자들(1100)의 고정력이 향상될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가조립 공정의 후공정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배선 기판(3000)에 형성된 셀들(3200)의 바닥면에는 구동 전극(3100)의 일부가 노출되어 자가조립에 의해 셀(3200)에 안착되는 반도체 발광 소자(1100)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 구동 전극 (3100)의 일부는 금속 솔더일 수 있다.
구체적으로, 자가조립이 완료되면 전기장이 인가된 상태에서 유체(L)를 배출한 후, 반도체 발광소자(1100)의 n형 전극층(1150)과 구동 전극(3100)을 접합시키기 위해 열 및 압력이 인가될 수 있다(도 18a). 이 경우, n형 전극층 (1150)은 반드시 투명 전극층일 필요는 없다.
이어서, 배선 기판(3000)에 패시베이션층(3300)과, 서브 픽셀 간 간격을 채우면서 상기 패시베이션층(3300)을 덮도록 평탄화층(3400)을 형성한 후, p형 전극층(1140)과 연결되는 AM 방식의 투명 구동 전극(3500)을 형성할 수 있다(도 18b 내지 도 18d).
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따라 억셉터 기판으로 조립 기판 (4000)을 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
조립 기판(4000)은 자가조립 시 반도체 발광소자들(1100)을 일시적으로 수용하기 위해 사용되는 기판일 수 있다. 따라서, 자가조립의 후공정으로 배선 기판(3000) 전사되는 단계를 더 거칠 수 있다.
도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 억셉터 기판이 조립 기판(4000)인 경우, 전원은 조립 기판(4000)으로 인가되어, 전기장은 조립 기판(4000) 부근에 수평 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인가되는 전원은 전압일 수 있으며, 조립 기판(4000)은 서로 다른 극성의 전압이 인가되는 제1 조립 전극(4100) 및 제2 조립 전극(4200)을 포함할 수 있다.
제1 조립 전극(4100) 및 제2 조립 전극(4200)은 서로 평행하도록 형성될 수 있으며, 제1 조립 전극(4100)과 제2 조립 전극(4200)이 교대로 배치될 수 있다. 이 때, 반도체 발광소자들(1100)이 안착되는 셀들(4300)은 제1 조립 전극 (4100) 및 제2 조립 전극(4200)과 오버랩 되어, 전원 인가 시 셀(4300) 내부에 전기장이 형성될 수 있다.
임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100)은 희생층(2100)이 분리됨에 따라 유전영동힘에 의해 조립 기판(4000)으로 안착될 수 있으며, 조립 과정은 억셉터 기판으로 배선 기판(3000)을 사용하는 경우와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
한편, 전술한 바와 같이 하나의 임시 기판(2000)에 대한 자가조립이 완료된 후 억셉터 기판, 본 실시예에서 조립 기판(4000) 측으로 유체(L)를 배출하는 과정에서, 유체(L)에 용해된 희생층(2100)의 점착 성분은 조립 기판 (4000)에 대한 반도체 발광소자들(1100)의 고정력을 향상시킬 수 있다. 이로써, 조립 기판(4000)에 안착된 반도체 발광소자들(1100)을 배선 기판(3000)으로 전사하는 과정에서, 반도체 발광소자들(1100)이 조립 기판(4000)의 표면에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또는, 억셉터 기판이 조립 기판(4000)인 경우, 임시 기판(2000)에 고정된 반도체 발광소자들(1100)의 전사가 완료된 후 조립 기판(4000)에 점착물질 (4400)을 도포하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 도포된 점착물질(4400)에 의해 조립 기판(4000)의 표면에 대한 반도체 발광소자들(1100)의 고정력은 향상될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가조립 공정의 후공정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 발광소자들(1100)은 조립 기판(400)에 일시적으로 안착되고, 이후 조립 기판(4000)에서 도 18에 따른 배선 기판(3000)으로 전사되는 단계가 수행될 수 있다.
도 19를 참조하면, 조립 기판(400)에 안착된 반도체 발광소자들(1100)의 이탈을 방지하기 위해 점착물질(4400)을 도포하는 과정이 선행될 수 있으며, 이로써 반도체 발광소자들(1100)은 배선 기판(3000)에 안정적으로 전사될 수 있다. 조립 기판(4000)에 안착된 반도체 발광소자들(1100)은 압착에 의해 배선 기판(3000)으로 전사될 수 있으며, 배선 기판(3000)에 전사된 이후 도 18과 동일한 후공정이 진행될 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 반도체 발광소자(1100)가 조립 기판(4000)을 거쳐 배선 기판(3000)에 안착되는 바, 배선 기판(3000)의 구동 전극(3100)과 연결되는 반도체 발광소자(1100)의 전극층은 p형 전극층(1140)이 될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조방법은 임시 기판(200)에 형성된 반도체 발광소자들(1100)이 간격을 유지한 채 억셉터 기판으로 전사되므로, 임시 기판(2000) 및 억셉터 기판의 정렬을 통해 특정 반도체 발광소자(1100)를 특정 위치의 셀에 안착시키는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 임시 기판(2000)에 형성된 반도체 발광소자들(1100)의 자가조립이 동시에 진행됨으로써 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 반도체 발광소자들 (1100)의 이동거리를 최소화하여 반도체 발광소자(1100)의 유실 및 파손에 대비할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본 발명은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1000: 성장 기판
1100: 반도체 발광소자
2000: 임시 기판
2100: 희생층
2100a: 노광 영역
2100b: 비노광 영역
2200: 제3 조립 전극
2300: 보조 접합층
3000: 배선 기판
4000: 조립 기판
4100: 제1 조립 전극
4200: 제2 조립 전극

Claims (11)

  1. 반도체 발광소자들이 소정 간격으로 형성된 성장 기판과, 유체 내에서 식각되는 희생층이 형성된 임시 기판을 접합시켜, 상기 성장 기판 상에 형성된 상기 반도체 발광소자들을 상기 임시 기판으로 전사시키는 단계;
    상기 반도체 발광소자들이 안착되는 셀이 소정 간격으로 형성된 억셉터 기판을 유체 내 투입하는 단계;
    상기 희생층이 상기 억셉터 기판을 향하도록 상기 임시 기판을 상기 유체 내 정렬시키는 단계;
    상기 임시 기판 및 상기 억셉터 기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전원을 인가하여 상기 반도체 발광소자들을 이동시키기 위한 전기장을 형성하는 단계; 및
    상기 임시 기판으로부터 분리된 상기 반도체 발광소자들을 상기 억셉터 기판에 형성된 상기 셀에 안착시키는 단계를 포함하며,
    상기 반도체 발광소자들은,
    상기 성장 기판 상에 형성된 간격과 동일한 간격을 유지하면서, 상기 억셉터 기판에 안착되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광소자들은 상기 억셉터 기판에 형성된 상기 셀들과 마주하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 억셉터 기판은, 전원 인가 시 전기장을 형성하는 제1 조립 전극 및 제2 조립 전극 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 반도체 발광소자들을 일시적으로 수용하는 조립 기판이거나, 상기 반도체 발광소자들을 구동시키는 구동 전극이 형성된 배선 기판인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임시 기판은, 전원 인가 시 상기 억셉터 기판의 상기 제1 조립 전극 또는 상기 제2 조립 전극과 협력하여 상기 반도체 발광소자들을 이동시키는 전기장을 형성하는 제3 조립 전극을 포함하며,
    상기 제3 조립 전극은 투명 전도성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 조립 전극 및 상기 제2 조립 전극은 서로 평행하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구동 전극은, 상기 반도체 발광소자들과 전기적으로 연결되는 금속 솔더를 포함하며,
    상기 배선 기판은, 상기 셀의 바닥면에 상기 금속 솔더의 적어도 일부가 노출된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 임시 기판은, 상기 희생층의 하부에, 감광성 물질로 형성된 보조 접합층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 희생층은, 감광성 물질로 형성되어 상기 유체 중에서 식각되는 노광 영역과 상기 유체 중에서 식각되지 않는 비노광 영역을 포함하고,
    적어도 일부 반도체 발광소자들은, 상기 노광 영역에 고정된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광소자들의 전사가 완료된 후, 상기 억셉터 기판이 배치된 측으로 상기 유체를 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 억셉터 기판이 상기 조립 기판인 경우, 상기 임시 기판에 고정된 상기 반도체 발광소자들의 전사가 완료된 후, 상기 조립 기판에 점착물질을 도포하는 단계를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자들은, 청색을 발광하는 청색 반도체 발광소자, 녹색을 발광하는 녹색 반도체 발광소자 및 적색을 발광하는 적색 반도체 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
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