KR20220139242A - 칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치 제조 방법 - Google Patents

칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치 제조 방법 Download PDF

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KR20220139242A
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박준용
김동호
김현준
홍석우
황준식
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Abstract

칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법이 개시된다.
개시된 칼라 변환 구조물은, 베이스층 및 상기 베이스층에 구비된 양자점 층을 포함하여 전사 가능한 구조물 구조를 가진다.

Description

칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치 제조 방법{Color conversion structure, display apparatus and method of manufacturing the same}
예시적인 실시 예는 디스플레이 기판에 전사 가능하도록 구성된 칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치로 LCD(liquid crystal display)와 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 등이 널리 사용되고 있다. 최근에는 마이크로 반도체 발광 소자(micro light emitting diode)를 이용하여 고해상도 디스플레이 장치를 제작하는 기술이 각광을 받고 있다.
마이크로 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이에서는 마이크로 크기의 발광 소자를 원하는 디스플레이 픽셀 위치에 옮기는 기술 및 리페어(repair) 그리고 원하는 칼라의 구현 방법 등 많은 기술들이 요구된다.
예시적인 실시 예는 디스플레이 기판에 전사 가능하도록 구성된 칼라 변환 구조물을 제공한다.
예시적인 실시 예는 디스플레이 기판에 전사 가능하도록 구성된 칼라 변환 구조물을 포함한 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 실시 예는 디스플레이 기판에 칼라 변환 구조물을 전사할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물은, 베이스층; 및 상기 베이스층에 구비된 양자점 층;을 포함할 수 있다.
상기 양자점 층은 다공성 층 내부에 양자점이 내장된 구조를 포함할 수 있다.
상기 다공성 층은 nGaN을 포함할 수 있다.
상기 베이스층이 상기 양자점 층과 같은 폭을 가질 수 있다.
상기 양자점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층의 에지에 돌출부가 더 구비될 수 있다.
상기 양자점 층에 돌출부가 더 구비될 수 있다.
상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이에 측면을 이루는 제3 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 양자점 층의 제2 면의 에지에 대응되는 영역 또는 상기 양자점 층의 제2 면의 에지와 제3 면에 대응되는 영역에 구비될 수 있다.
상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 제2 면에 대응되는 영역에 구비된 요철 패턴을 포함할 수 있다.
상기 베이스층이 SiO2, SiN, 또는 GaN을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가, 디스플레이 기판; 상기 디스플레이 기판에 서로 이격되게 구비된 격벽; 상기 격벽에 의해 구획된 그루브에 구비된 마이크로 반도체 발광 소자; 및 상기 마이크로 반도체 발광 소자에 구비된 칼라 변환 구조물;을 포함하고, 상기 칼라 변환 구조물이 베이스층과, 상기 베이스층에 구비된 양자점 층을 포함할 수 있다.
상기 그루브가 단면 형상이 다르거나 또는 단면 사이즈가 다른 제1 그루브, 제2 그루브 및 제3 그루브를 포함할 수 있다.
상기 칼라 변환 구조물이 상기 격벽으로부터 이격되어 갭이 구비될 수 있다.
상기 베이스층이 상기 마이크로 반도체 발광 소자를 향해 배치될 수 있다.
상기 마이크로 반도체 발광 소자가 마이크로 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법은, 기판에 제 1층을 형성하는 단계; 상기 제 1층을 식각하여 서로 이격된 베이스층을 형성하는 단계; 상기 베이스층에 양자점 층을 형성하는 단계; 상기 기판을 제거하여 상기 베이스층과 양자점 층으로 이루어진 칼라 변환 구조물을 분리하는 단계; 디스플레이 기판에 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽에 의해 구획된 그루브에 마이크로 반도체 발광 소자를 배열하는 단계; 및 상기 그루브에 상기 칼라 변환 구조물을 전사하여 상기 마이크로 반도체 발광 소자에 칼라 변환 구조물을 위치시키는 단계;를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물은 마이크로 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 효율적으로 전사될 수 있다. 칼라 변환 구조물은 유체 자기 조립 방법(fluidic self assembly method)에 의해 전사될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 칼라 변환 구조물을 이용하여 효율적으로 칼라 영상을 표시할 수 있다. 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법은 칼라 변환 구조물을 용이하게 전사할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 3은 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 개략적인 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A 선 단면도이다.
도 7은 도 6의 평면도이다.
도 8은 도 6의 디스플레이 장치에 캡층과 반사층을 더 구비한 예를 도시한 것이다.
도 9 내지 도 14는 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18은 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 19 내지 도 24는 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 25 내지 도 27은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 28은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치 제조 방법에서 칼라 변환 구조물의 유체 자기 조립 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 예시적인 실시 예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 30은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 31은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 차량용 디스플레이 장치에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 32는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 33은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 사이니지에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 34는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 칼라 변환 구조물, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물을 도시한 것이다.
칼라 변환 구조물(100)은 베이스층(110)과 베이스층(110)에 구비된 양자점 층(120)을 포함할 수 있다. 베이스층(110)은 예를 들어, SiO2, SiN, 또는 GaN을 포함할 수 있다. 또는, 베이스층(110)은 양자점 층(120)과 같은 재질로 형성될 수 있다. 베이스층(110)은 양자점 층(120)을 후술할 마마이크로 반도체 발광 소자와 직접 접촉하지 않고 이격 되도록 하는 기능을 할 수 있다. 또한, 베이스층(110)은 양자점 층(120)을 전사(transferring)할 수 있도록 구성된 구조물 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)은 필름 구조물일 수 있다. 베이스층(110)은 양자점 층(120)과 같은 폭(w)을 가질 수 있다. 베이스층(110)에 양자점 층(120)이 적층되어 구성된 칼라 변환 구조물이 전사 가능한 단위로 분리되므로 같은 폭(w)을 가질 수 있다. 폭(w)은 예를 들어, 0보다 크고 300㎛ 이하의 범위를 가질 수 있다. 하지만, 제조 방법에 따라서는 양자점 층(120)이 베이스층(110)과 다른 폭을 가질 수도 있다.
양자점 층(120)은 양자 점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 양자 점(quantum dot)은 수 nm 크기를 가지는 무기물(inorganic) 물질로, 특정 파장의 에너지 밴드갭(bandgap)을 가지고 있어서 상기 에너지 밴드갭 보다 높은 에너지의 빛을 흡수 시, 다른 파장의 빛을 내보낼 수 있다. 양자 점은 협소(narrow)한 발광 파장 대역을 가지고 있어 디스플레이의 색 재현력을 높일 수 있다. 하지만, 양자 점이 발광원 (UV 또는 청색 LED)에 직접 접촉하는 경우 매우 불안정하여 칼라 변환율이 저하될 수 있다. 양자 점은 강한 빛에 노출 되거나 열 충격을 받을 시, 그 특성이 급격하게 감소 되는 경향이 있다. 따라서, 양자 점은 발광원으로부터 일정 거리 이격 될 때 정상적으로 동작될 수 있다. 양자점 층(120)은 베이스층(110)에 의해 후술할 발광원으로부터 이격될 수 있고, 발광원으로부터의 빛에 의해 특성이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
양자점 층(120)은 예를 들어, 포토레지스트에 양자 점이 분포된 구조물 형태를 가질 수 있다. 양자 점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지거나, 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell), 예컨대, 더블-쉘(double-shell) 구조일 수 있다.
양자 점은 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및/또는 그래핀 양자점을 포함할 수 있다. 양자 점은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및/또는 InP 을 포함할 수 있으며, 각 양자 점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 양자 점은 그 재료 또는 사이즈에 따라 청색 광에 의해 여기 되어 녹색 광을 방출하거나 적색 광을 방출할 수 있다.
양자점 층(120)을 둘러싸도록 보호층(130)이 구비될 수 있다. 보호층(130)은 양자점 층(120)의 측면으루부터 베이스층(110)의 측면까지 연장될 수 있다. 양자 점은 수분에 취약하기 때문에, 양자점 층(120)에 보호층(130)을 구비함으로써 신뢰성을 높이고, 양자점의 소모량을 줄여 가격 경쟁력을 높일 수 있다. 보호층(130)은 예를 들어, AL2O3, SiO2, 또는 SiN를 포함할 수 있다.
마이크로 반도체 발광 소자 디스플레이에서, 청색 마이크로 반도체 발광 소자에 비해 녹색, 적색의 마이크로 반도체 발광 소자의 발광 효율이 낮고 가격도 비싸다. 따라서, 칼라 변환 구조물을 이용하여 청색 마이크로 반도체 발광 소자로부터 발광된 청색 광을 녹색 광 또는 적색 광으로 변환하여 칼라 영상을 표시하여 발광 효율을 높이고 제조 비용도 낮출수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물은 양자점 층의 신뢰성을 높이고, 광변환 효율을 높이며, 마이크로 반도체 발광 소자 디스플레이 장치에 전사를 할 수 있는 구조물 구조를 가질 수 있다.
양자점 층(120)은 베이스층(110)과 마주하는 제1 면(1201)과, 제1 면(1201)과 마주보는 제2 면(1202)과, 제1 면(1201)과 제2 면(1202) 사이에 측면을 이루는 제3 면(1203)을 포함할 수 있다. 양자점 층(120)의 제2 면(1202)에 돌출부(140)가 더 구비될 수 있다. 제2 면(1202)은 양자점 층(120)으로부터 광이 출사되는 상부면을 나타낼 수 있다. 돌출부(140)는 제2 면(1202)에 직접 접촉하여 구비되거나 다른 층을 사이에 두고 구비될 수 있다. 도 1에서는 돌출부(140)가 보호층(130)에 구비되어 있다. 돌출부(140)는 제2 면(1202)의 일부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(140)는 금속층일 수 있다. 금속층은 Ag, Au, Pt, Ni, Cr 및/또는 Al을 포함할 수 있다. 돌출부(140)는 양자점 층(120)으로부터 광이 나가는 출구를 남기고 제2 면(1202)의 에지에 대응되는 영역에 구비될 수 있다. 돌출부(140)는 칼라 변환 구조물(100)을 디스플레이 기판에 전사할 때 양자점 층(120)이 상부로 가도록 안내할 수 있다. 돌출부(140)는 칼라 변환 구조물(100)의 상부의 거칠기(roughness)를 하부의 거칠기에 비해 상대적으로 크게 만들어 칼라 변환 구조물(100)을 전사할 때 양자점 층(120)의 위치를 안내하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 칼라 변환 구조물(100)의 유체 자기 조립을 위한 전사(transfer)시 칼라 변환 구조물(100)의 상면과 하면의 거칠기 차에 의해 양자점 층(120)이 상부에 위치하도록 할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 칼라 변환 구조물의 돌출부를 변형한 예를 도시한 것이다. 도 2에서 도 1과 동일한 참조 번호를 사용한 구성 요소는 도 1에서의 구성 요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 돌출부(141)가 양자점 층(120)의 제2 면(1202)의 에지와 제3 면(1203)에 대응되는 영역에 구비될 수 있다. 돌출부(141)가 베이스층(110)의 측면에까지 연장될 수 있다. 돌출부(141)가 양자점 층(120)의 제3 면(1203)에까지 구비된 경우, 양자점 층(120)으로부터의 광이 측면 방향으로 나가는 것을 방지하여 광 효율을 높일 수 있다. 즉, 양자점 층(120)으로부터의 광이 돌출부(141)가 구비되지 않은 상부 방향으로만 출사되므로 유효광의 효율을 높일 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 칼라 변환 구조물의 돌출부를 변형한 다른 예를 도시한 것이다. 도 3에서 도 1과 동일한 참조 번호를 사용한 구성 요소는 도 1에서의 구성 요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
돌출부(142)는 양자점 층(120)의 제2 면(1202)에 대응되는 전체 영역에 구비될 수 있다. 돌출부(142)는 요철 패턴을 포함하며, 광이 투과되도록 투명 재질을 포함할 수 있다. 이와 같이, 돌출부(142)는 칼라 변환 구조물(100)의 전사(transfer)시 칼라 변환 구조물(100)의 상하면의 거칠기 차에 의해 양자점 층(120)이 상부에 위치하고, 베이스층(110)이 하부에 위치하도록 할 수 있다. 제1 면(1201)과 마주보는 베이스층(110)의 제4 면(1104)은 평탄하고, 다른 돌출 구조가 구비되지 않는다.
도 4는 도 1에 도시된 칼라 변환 구조물의 양자점 층을 변형한 예를 도시한 것이다. 도 4에서 도 1과 동일한 참조 번호를 사용한 구성 요소는 도 1에서의 구성 요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
양자점 층(127)은 다공성 층(125) 내부에 양자점(126)이 내장(embedded)된 구조를 포함할 수 있다. 다공성 층(125)은 nGaN을 포함하고, 베이스층(110)은 uGaN을 포함할 수 있다. nGaN을 전기 화학적 식각 방법을 이용하여 식각함으로써 다공성 층(125)을 형성할 수 있다. 전기 화학적 식각 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
다공성 층(125)을 양자점(126) 액체에 담그면 양자점(126)이 다공성 층(125) 내부로 내장(embedded)될 수 있다. 다공성 층(125)에 양자점(126)이 내장된 경우, 양자점 층(127)으로 들어온 광의 광산란 효과를 증대시켜 칼라 변환 효율을 높일 수 있다. 칼라 변환 효율이 높으면 양자점 층(127)의 두께를 상대적으로 얇게 줄일 수 있고, 칼라 변환이 되지 않는 청색 광의 누출을 줄여 순도 높은 칼라를 구현할 수 있다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 것이고, 도 6은도 5의 A-A선 단면도이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 복수의 픽셀들(PX)을 포함하고, 픽셀들(PX) 각각은 서로 다른 칼라를 발광하는 서브 픽셀(SP)들을 포함할 수 있다. 픽셀(PX)은 영상을 표시하는 하나의 단위일 수 있다. 각 서브 픽셀(SP)들로부터의 칼라와 광량 제어에 의해 영상이 표시될 수 있다. 예를 들어, 픽셀들(PX) 각각은 제1 서브 픽셀(SP1), 제2 서브 픽셀(SP2) 및 제3 서브 픽셀(SP3)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(210), 기판(210)에 구비된 격벽(220), 격벽(220)에 의해 구획된 그루브(230)에 구비된 마이크로 반도체 발광 소자(240), 및 마이크로 반도체 발광 소자(240)에 구비된 칼라 변환 구조물(250)을 포함할 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(240)는 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diodes) 또는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diodes)를 포함할 수 있다.
그루브(230)는 예를 들어, 제1 그루브(231), 제2 그루브(232) 및 제3 그루브(233)을 포함할 수 있다. 제1 그루브(231), 제2 그루브(232) 및 제3 그루브(233)에 각각 마이크로 반도체 발광 소자(240)가 구비될 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(240)는 예를 들어 청색 광을 발광할 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(240)는 순서대로 적층된 제1 반도체층(241), 발광층(242) 및 제2 반도체층(243)을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(241)은 제1형 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체층(241)은 n형 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체층(241)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 n형 반도체, 예컨대, n-GaN을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(241)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(242)은 제1 반도체층(241)의 상면에 마련될 수 있다. 발광층(242)에서는 전자와 정공이 결합하면서 광을 발생시킬 수 있다. 발광층(242)은 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 또는 단일 양자 우물(SQW; single-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 발광층(242)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 반도체, 예컨대, GaN을 포함할 수 있다.
제2 반도체층(243)은 발광층(242)의 상면에 마련될 수 있다. 제2 반도체층(243)은 예를 들면, p형 반도체를 포함할 수 있다. 제2 반도체층(243)은 Ⅲ-Ⅴ족 계열의 p형 반도체, 예컨대, p-GaN을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(243)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 다른 대안으로, 제1 반도체층(241)이 p형 반도체를 포함하는 경우, 제2 반도체층(243)이 n형 반도체를 포함할 수 있다.
마이크로 반도체 발광 소자(240)는 기판(210)에 전사될 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(240)는 스탬프 방식, 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식 또는 유체 자기 조립(fluidic self assembly) 방식으로 전사될 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(240)는 전사 가능한 형태로 식각 또는 커팅되는 경우, 제1 반도체층(241), 발광층(242) 및 제2 반도체층(243)이 같은 폭(w1)을 가질 수 있다.
칼라 변환 구조물(250)은 도 1을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 도 6에서는 칼라 변환 구조물(250)이 도 1에서 설명한 것과 같은 구조를 가지지만, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 칼라 변환 구조물이 적용되는 것도 가능하다.
칼라 변환 구조물(250)은 베이스층(251), 베이스층(251)에 구비된 양자점 층(252)을 포함할 수 있다. 또한, 양자점 층(252)을 둘러싸도록 보호층(253)이 구비되고, 보호층(253)의 상부 영역의 적어도 일부에 돌출부(254)가 구비될 수 있다. 베이스층(251)이 마이크로 반도체 발광 소자(240)로부터 양자점 층(252)을 이격시키도록 구성될 수 있다. 즉, 베이스층(251)이 마이크로 반도체 발광 소자(240)와 양자점 층(252) 사이에 구비되어, 양자점 층(252)이 마이크로 반도체 발광 소자(240)로부터 이격되게 위치할 수 있다.
칼라 변환 구조물(250)은 제2 서브 픽셀(SP2)에 구비된 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제3 서브 픽셀(SP3)에 구비된 제2 칼라 변환 구조물(2502)을 포함할 수 있다. 칼라 변환 구조물(250)은 제1 서브 픽셀(SP1)에는 구비되지 않을 수 있다. 제1 칼라 변환 구조물(2501)의 양자점 층(252)은 마이크로 반도체 발광 소자(240)에서 출사된 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출할 수 있다. 제2 칼라 변환 구조물(2502)의 양자점 층(252)은 마이크로 반도체 발광 소자(240)로부터 출사된 청색 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출할 수 있다. 칼라 변환 구조물(250)의 양자점 층(252)에 있는 양자점의 물질 또는 사이즈에 따라 방출되는 칼라 대역이 달라질 수 있다.
칼라 변환 구조물(250)의 베이스층(251)과 양자점 층(252)이 같은 폭(w2)을 가질 수 있다. 칼라 변환 구조물(250)이 마이크로 반도체 발광 소자(240)로부터 나오는 광을 수용하는 면적을 넓히기 위해 칼라 변환 구조물(250)의 폭(w2)이 마이크로 반도체 발광 소자(240)의 폭(w1)보다 클 수 있다. 그리고, 칼라 변환 구조물(250)이 마이크로 반도체 발광 소자(240) 위에 전사될 때, 그루브(230) 내의 칼라 변환 구조물(250)의 위치가 불규칙적일 수 있다. 그러므로, 마이크로 반도체 발광 소자(240)에 대한 칼라 변환 구조물(250)의 상대적인 위치가 각 서브 픽셀(SP) 마다 다를 수 있다. 칼라 변환 구조물(250)의 폭(w2)을 마이크로 반도체 발광 소자(240)의 폭(w1)보다 크게 하여 칼라 변환 구조물(250)의 전사 위치가 달라지더라도 마이크로 반도체 발광 소자(240)로부터 출사된 광을 받을 수 있는 영역을 가능한 넓게 확보할 수 있다.
칼라 변환 구조물(250)은 격벽(220)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 칼라 변환 구조물(250)은 그루브(230)에 전사되어 배치되고, 그루브(230)에 채워지는 구조가 아니고, 칼라 변환 구조물(250)과 격벽(220) 사이에 갭(G)이 존재할 수 있다.
도 7은 도 6의 평면도를 도시한 것이다. 도 7은 하나의 픽셀(PX)을 도시한 것이고, 픽셀(PX)은 제1 서브 픽셀(SP1), 제2 서브 픽셀(SP2), 및 제3 서브 픽셀(SP3)을 포함할 수 있다.
격벽(220)에 의해 복수 개의 그루브(230)가 구비될 수 있다. 그루브(230)는 예를 들어, 제1 서브 픽셀(SP1)에 구비된 제1 그루브(231), 제2 서브 픽셀(SP2)에 구비된 제2 그루브(232), 및 제3 서브 픽셀(SP3)에 구비된 제3 그루브(233)를 포함할 수 있다. 각 서브 픽셀에는 하나 또는 복수 개의 그루브(230)가 구비될 수 있다. 그리고, 복수 개의 그루브(230)는 서브 픽셀에 따라 그 단면 형상 또는 사이즈가 다를 수 있다. 사이즈는 그루브(230)의 단면의 면적 또는 폭을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브(231)는 사각형 단면 형상을 가지고, 제2 그루브(232)는 제1 그루브(231)보다 큰 사각형 단면 형상을 가지고, 제3 그루브(233)는 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 칼라 변환 구조물이 그루브의 형상 또는 사이즈에 대응되는 형상 또는 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 칼라 변환 구조물(2501)이 제2 그루브(232)에 대응되는 사각형 단면 형상을 가질 수 있고, 제2 칼라 변환 구조물(2502)이 제3 그루브(233)에 대응되는 원형 단면 형상을 가질 수 있다.
이와 같이 서브 픽셀에 따라 그루브(230)와 칼라 변환 구조물(250)의 단면 형상 또는 사이즈를 다르게 구성함으로써, 칼라 변환 구조물(250)을 그루브(230)에 전사할 때, 칼라 변환 구조물(250)을 원하는 서브 픽셀에 전사시킬 수 있다. 제1 그루브(231)의 사이즈를 가장 작게 하고, 제2 그루브(232)와 제3 그루브(233)의 단면 형상을 다르게 하면 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제2 칼라 변환 구조물(2502)을 동시에 전사할 수 있다. 좀더 상세하게 설명하면, 제1 그루브(231)는 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제2 칼라 변환 구조물(2502)이 들어가지 못하도록 구성된 사이즈를 가진다면 단면 형상의 제한이 없다. 그리고, 제2 그루브(232)는 제2 칼라 변환 구조물(2502)이 들어가지 못하도록 구성된 사이즈 또는 단면 형상을 가지고, 제3 그루브(233)는 제1 칼라 변환 구조물(2501)이 들어가지 못하도록 구성된 사이즈 또는 단면 형상을 가질 수 있다.
다른 대안으로, 각 그루브의 형상은 같고, 사이즈를 다르게 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1 그루브(231), 제2 그루브(232), 제3 그루브(233)가 각각 사각형 단면 형상을 가지고, 제1 그루브(231)의 폭(또는 사이즈) < 제2 그루브(232)의 폭(또는 사이즈)< 제3 그루브(233)의 폭(또는 사이즈)의 관계를 가지고, 제1 칼라 변환 구조물(2501)의 폭(또는 사이즈) < 제2 칼라 변환 구조물(2502)의 폭(또는 사이즈)의 관계를 가질 수 있다. 이 경우에는 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제2 칼라 변환 구조물(2502)를 순차적으로 전사한다. 가장 큰 사이즈를 가지는 제2 칼라 변환 구조물(2502)을 제3 그루브(233)에 먼저 전사하고, 그 다음 제1 칼라 변환 구조물(2501)을 제2 그루브(232)에 전사한다.
제1 그루브(231), 제2 그루브(232), 제3 그루브(233), 제1 칼라 변환 구조물(2501), 제2 칼라 변환 구조물(2502)의 형상과 사이즈를 적절하게 선택하여 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제2 칼라 변환 구조물(2502)을 각각에 대응되는 그루브에 동시 또는 순차적으로 전사할 수 있다.
한편, 각 서브 픽셀에는 그루브의 개수를 다양하게 구성할 수 있지만, 도 7에서는 각 서브 픽셀에 2개의 그루브가 구비된 예를 도시하였다.
도 8은 도 6에 도시된 디스플레이 장치에 캡층과 반사층을 더 구비한 예를 도시한 것이다.
도 8에서 도 6과 동일한 참조 번호를 사용하는 구성 요소는 도 6을 참조하여 설명한 구성 요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 각 그루브(230)의 격벽(220)에 반사층(260)을 더 구비할 수 있다. 반사층(260)은 마이크로 반도체 발광 소자(240)에서 출사된 광을 반사시켜 유효광으로 만들 수 있다. 각 그루브(230)에 마이크로 반도체 발광 소자(240)가 배치되고, 제1 그루브(231), 제2 그루브(232), 제3 그루브(233)가 캡층(280)에 의해 덮여질 수 있다. 캡층(280)은 광을 투과시키는 투명 물질을 포함할 수 있다. 캡층(280)은 제1 칼라 변환 구조물(2501)과 제2 칼라 변환 구조물(2502)을 보호하고 고정시킬 수 있다.
도 9 내지 도 14를 참조하여 예시적인 실시 예에 따른 칼라 변환 구조물을 제조하는 방법을 설명한다.
도 9를 참조하면, 기판(310)에 제1 층(320)을 적층할 수 있다. 도 10을참조하면, 제1 층(320)을 패터닝하고 식각하여 베이스층(321)을 형성할 수 있다. 도 11을 참조하면, 베이스층(321)에 양자점 층(330)을 적층할 수 있다. 도 12를 참조하면, 양자점 층(330)을 둘러싸도록 보호층(340)을 형성할 수 있다. 보호층(340)은 양자점층(330)과 베이스층(321)까지 둘러싸도록 형성할 수 있다. 도 13을 참조하면, 보호층(340)의 상부 에지 영역에 돌출부(350)를 형성할 수 있다. 즉, 돌출부(350)가 보호층(340)의 에지에 구비될 수 있다. 보호층(340)에 돌출부(350)를 형성하기 위한 층을 적층한 다음 노광 및 에칭 공정을 통해 보호층(340) 상부의 에지 영역에 돌출부(350)를 형성할 수 있다. 돌출부(350)는 금속으로 형성될 수 있다. 돌출부(350)가 없는 영역을 통해 양자점 층(330)으로부터 나온 광이 출사될 수 있다. 그런 다음, 도 14를 참조하면, 기판(310)을 떼어내기 위한 용액을 사용하여 기판(310)을 제거함으로써 기판(310) 위에 서로 이격되어 있던 칼라 변환 구조물(360)이 각각 분리될 수 있다. 칼라 변환 구조물(360)은 예를 들어, 300㎛ 이하의 폭을 가지는 구조물 구조를 가질 수 있다.
도 15 내지 도 16은 도 12에 도시된 단계 이후에 돌출부를 변형하여 형성하는 방법을 도시한 것이다. 도 15를 참조하면, 돌출부(352)가 보호층(340)의 상부면의 에지부 뿐만 아니라 보호층(340)의 측면에까지 연장되어 형성될 수 있다. 그런 다음, 기판(310)을 제거하여 전사 가능한 칼라 변환 구조물(362)을 형성할 수 있다.
도 17 내지 도 18은 도 12에 도시된 단계 이후에 돌출부를 변형하여 형성하는 다른 방법을 도시한 것이다. 도 17을 참조하면, 보호층(340)의 상부에 다른 층을 적층하고 상기 다른 층에 요철 패턴(355)을 형성할 수 있다. 요철 패턴(355)은 보호층(340)의 상부면에 형성될 수 있고, 양자점 층(330)에서 출사된 광이 출사되도록 투명 물질로 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는 돌출부를 요철 패턴(355)으로 형성한 예를 보인 것이다. 도 18을 참조하면, 기판(310)을 제거하여 전사 가능 칼라 변환 구조물(365)을 형성할 수 있다.
도 14의 돌출부(350), 도 16의 돌출부(352), 도 18의 요철 패턴(355)은 칼라 변환 구조물(360)(362)(365)을 후술할 디스플레이 기판에 전사할 때, 칼라 변환 구조물(360)(362)(365)의 위 아래가 유지되도록 가이드할 수 있다. 칼라 변환 구조물(360)(362)(365)을 유체 자기 조립 방식을 이용하여 디스플레이 기판에 전사할 때, 돌출부(350)(362)와 요철 패턴(355)의 유체와의 상호 작용에 의해 칼라 변환 구조물(360)(362)(365)의 위 아래가 바뀌지 않고 전사되도록 할 수 있다.
도 19 내지 도 24는 다른 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 기판(410)에 제1 층(420) 및 제2 층(430)을 성장한다. 기판(410)은 예를 들어, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다. 제1 층(420)은 uGaN을 포함하고, 제2 층(430)은 nGaN을 포함할 수 있다. nGaN은 예를 들어, 실리콘 도펀트를 포함할 수 있다. 도 20을 참조하면, 제1 층(420)과 제2 층(430)을 전기 화학 식각을 통해 식각하여 베이스층(421)과 다공성 층(431)을 형성할 수 있다.
제1 층(420)과 제2 층(430)에 전기 화학 식각을 하면 n형 도펀트를 포함한 제2 층(430)에만 선택적으로 다공성 층(431)이 형성되고, 제1 층(420)은 변형 없이 식각되어 베이스층(421)을 형성할 수 있다. 전기 화학적 식각 방법은 특정 용매 내에 식각하고자 하는 샘플을 담그고 샘플과 용매에 전극을 연결하여 외부 바이어스(bias)에 의한 캐리어(carrier)를 생성하는 방법을 통해 식각을 할 수 있다. 이때 사용 되는 용매는 옥살산(oxalic acid) 등 다양한 용매가 적용 될 수 있다. 전기 화학적 식각 방법에 있어서, 직접적으로 샘플에 전극을 연결하는 방법을 적용할 수도 있고, 두 개의 챔버를 이용하여 간접적으로 전극을 연결하는 방법을 적용하는 것도 가능하다.
샘플에 전압을 걸어 주면, 샘플에 특정 조건에서 선택적 식각이 이루어지고, 다공성(porous) 층으로 변형될 수 있다. 에천트(etchant)는 예를 들어, KOH, NaOH, HCl, C2H2O4, H2SO4, HNO3, 및 HF 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다
도 21을 참조하면, 다공성 층(431)을 양자점이 들어 있는 액체에 침전시켜, 다공성 구조 내부에 양자점이 채워져 양자점 층(432)을 형성할 수 있다. 도 22를 참조하면, 베이스층(421)과 양자점 층(432)을 둘러싸도록 보호층(440)을 증착할 수 있다. 보호층(440)은 양자점 층(432)이 외부 환경에 의해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(440)은 예를 들어, Al2O3, SiO2, 또는 SiN을 포함할 수 있다.
도 23을 참조하면, 보호층(440)에 돌출부(450)를 형성할 수 있다. 돌출부(450)는 양자점 층(432)의 상부 면에 대응하는 면의 적어도 일부에 구비될 수 있다. 양자점 층(432)의 상부 면은 광이 출사되는 면을 나타낼 수 있다. 돌출부(450)는 광이 나가는 영역을 제외하고 양자점 층(432)의 상부 면의 에지 영역에 구비될 수 있다. 이 경우, 돌출부(450)는 금속층을 포함할 수 있다. 금속층은 예를 들어, Ag, Au, Pt, Ni, Cr 및/또는 Al을 포함할 수 있다. 또는, 돌출부(450)는 양자점 층(432)의 상부면에 요철패턴으로 형성될 수 있다. 돌출부(450)가 요철패턴으로 형성되는 경우에는, 돌출부(450)가 투광성 물질을 포함할 수 있다.
도 24를 참조하면, 베이스층(421)으로부터 기판(410)을 제거하여 각각 독립적으로 분리된 칼라 변환 구조물(460)을 형성할 수 있다.
도 25 내지 도 27을 참조하여 디스플레이 제조 방법을 설명한다.
도 25를 참조하면, 디스플레이 기판(510)에 마이크로 반도체 발광 소자(520)를 배열할 수 있다. 디스플레이 기판(510)은 마이크로 반도체 발광 소자(520)를 구동하기 위한 구동부(미도시)를 포함하는 백플레인 기판 또는 마이크로 반도체 발광 소자(520)를 전사시키기 위한 전사 몰드 기판일 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(520)는 제1 반도체층(521), 발광층(522), 제2 반도체층(523)을 포함할 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(520)는 디스플레이 기판(510)에 전사 방식을 이용하여 배열될 수 있다. 전사 방식으로는 픽 앤 플레이스 방식 또는 유체 자기 조립 방식을 이용할 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(520)는 예를 들어, 200㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다. 마이크로 반도체 발광 소자(520)는 서브 픽셀 단위로 이격되게 배치될 수 있다. 또는, 서브 픽셀 영역에 복수 개의 마이크로 반도체 발광 소자가 배열되는 것도 가능하다.
도 26을 참조하면, 디스플레이 기판(510)에 격벽(540)을 형성하여 서브 픽셀단위로 하나 이상의 그루브(550)를 형성할 수 있다. 마이크로 디스플레이 소자(520)를 덮도록 층을 적층하고 상기 층을 식각하여 격벽(540)을 형성할 수 있다. 격벽(540)의 내측에 반사층(545)을 더 형성할 수 있다. 반사층(545)은 금속층으로 형성될 수 있다.
도 27을 참조하면, 마이크로 반도체 발광 소자(520)에 칼라 변환 구조물(360)이 배치될 수 있다. 도 27에서는 칼라 변환 구조물(360)을 예를 들어 설명하지만, 이외에도 다른 칼라 변환 구조물(362,365,460)도 적용가능하다. 칼라 변환 구조물(360)은 전사 방식을 이용하여 그루브(550)에 배치될 수 있다. 전사 방식으로는 픽 앤 플레이스 방식 또는 유체 자기 조립 방식이 사용될 수 있다.
예를 들어, 유체 자기 조립 방식을 이용하여 칼라 변환 구조물(360)을 전사하는 방법을 설명한다. 도 28을 참조하면, 칼라 변환 구조물(360)을 그루브(550)에 전사하기 위해 그루브(550)에 액체를 공급할 수 있다(S100). 액체는 칼라 변환 구조물(360)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체라도 사용될 수 있다. 액체는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는 예를 들어 이소프로필알콜(IPA, Isopropyl Alcohol)을 포함할 수 있다. 사용 가능한 액체는 이에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.
그루브(550)에 액체를 공급하는 방법은 예를 들어, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체를 디스플레이 기판(510)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 액체는 그루브(550)에 맞게 또는 그루브(550)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
디스플레이 기판(510)에 복수 개의 칼라 변환 구조물(360)을 공급할 수 있다(S101). 칼라 변환 구조물(360)은 디스플레이 기판(510)에 다른 액체 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 칼라 변환 구조물(520) 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 디스플레이 기판(510)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 그리고, 액체를 흡수할 수 있는 흡수재로 디스플레이 기판(510)을 스캐닝할 수 있다(S103). 흡수재는 액체를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다.
흡수재는 디스플레이 기판(510)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 스캐닝은 흡수재가 디스플레이 기판(510)과 접촉하며 그루브(550)를 지나가면서 액체를 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재를 이동시키는 대신에, 디스플레이 기판(510)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 디스플레이 기판(510)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡수재와 디스플레이 기판(510)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다. 이와 같이 하여, 칼라 변환 구조물(360)이 디스플레이 기판(510)의 그루브(550)에 유체 자기 조립 방식으로 정렬될 수 있다(S104).
칼라 변환 구조물(360)이 그루브(550)에 정렬될 때, 칼라 변환 구조물(360)의 돌출부(350)에 의해 칼라 변환 구조물(360)의 위 아래가 구별되어 정렬될 수 있다. 칼라 변환 구조물(360)의 상부에 돌출부(350)가 있고, 칼라 변환 구조물(360)의 하부에 있는 베이스층(321)의 하부면이 평면으로 되어 있어 칼라 변환 구조물(360)의 상부와 하부의 거칠기 차가 발생하고, 이로 인해 표면 에너지의 차가 발생할 수 있다. 그로 인해, 액체 흡수재가 액체를 흡수하면서 디스플레이 기판(510)을 스캐닝할 때 칼라 변환 구조물(360)의 상하 위치가 가이드될 수 있다. 액체 흡수재에 의한 스캐닝시 액체 흐름에 따라 칼라 변환 구조물(360)의 거칠기가 상대적으로 큰 면이 위로 향하고, 거칠기가 상대적으로 작은 면이 아래로 향하도록 가이드될 수 있다.
도 29는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 29를 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 비휘발성 메모리(8234)는 내장 메모리(8236)와 외장 메모리(8238)를 포함할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(8230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 디스플레이 장치를 포함하고, 도 14 내지 도 17을 참조하여 설명한 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8202) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8202), 전자 장치(8204), 서버(8208) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8208)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 30은 예시적인 실시 예에 따른 전자 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한 것이다. 모바일 장치(9100)는 디스플레이 장치(9110)를 포함할 수 있으며, 디스플레이 장치(9110)는 도 5 내지 8을 참조하여 설명한 디스플레이 장치들을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 접힐 수 있는 구조 예를 들어, 다중 폴더블 구조를 가질 수 있다.
도 31은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 자동차에 적용된 예를 도시한 것이다. 디스플레이 장치는 자동차용 헤드업 디스플레이 장치(9200)일 수 있으며, 자동차의 일 영역에 구비된 디스플레이(9210)와, 디스플레이(9210)에서 생성된 영상을 운전자가 볼 수 있도록 광 경로를 변환하는 광경로 변경 부재(9220)를 포함할 수 있다.
도 32는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한 것이다. 증강 현실 안경(9300)은 영상을 형성하는 투영 시스템(9310)과, 투영 시스템(9310)으로부터의 영상을 사용자의 눈에 들어가도록 안내하는 요소(9320)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(9310)은 도 5 내지 8을 참조하여 설명한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
도 33은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 대형 사이니지(signage)에 적용된 예를 도시한 것이다. 사이니지(9400)는 디지털 정보 디스플레이를 이용한 옥외 광고에 이용될 수 있으며, 통신망을 통해 광고 내용 등을 제어할 수 있다. 사이니지(9400)는 예를 들어, 도 29를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
도 34는 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한 것이다. 웨어러블 디스플레이(9500)는 도 5 내지 8을 참조하여 설명한 디스플레이 장치를 포함할 수 있고, 도 29를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 이 밖에도 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
100,250,2501,2502: 칼라 변환 구조물
110,251:베이스층
120,127,252:양자점 층, 130,253:보호층
140,141,142,254:돌출부, 125:다공성 층
126:양자점, 200:디스플레이 장치
210:디스플레이 기판, 220:격벽
230,231,232,233:그루브, 240:마이크로 반도체 발광 소자
241:제1 반도체층, 242:발광층
243:제2 반도체층, 260:반사층
280:캡층

Claims (36)

  1. 베이스층; 및
    상기 베이스층에 구비된 양자점 층;을 포함한, 칼라 변환 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양자점 층은 다공성 층 내부에 양자점이 내장된 구조를 포함한, 칼라 변환 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다공성 층은 nGaN을 포함한, 칼라 변환 구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스층이 상기 양자점 층과 같은 폭을 가진, 칼라 변환 구조물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 양자점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함한, 칼라 변환 구조물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 보호층의 에지에 구비된 돌출부를 더 포함한, 칼라 변환 구조물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 양자점 층에 돌출부가 더 구비된, 칼라 변환 구조물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이에 측면을 이루는 제3 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 양자점 층의 제2 면의 에지에 대응되는 영역 또는 상기 양자점 층의 제2 면의 에지와 제3 면에 대응되는 영역에 구비된, 칼라 변환 구조물.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 제2 면에 대응되는 영역에 구비된 요철 패턴을 포함한, 칼라 변환 구조물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스층이 SiO2, SiN, 또는 GaN을 포함한, 칼라 변환 구조물.
  11. 디스플레이 기판;
    상기 디스플레이 기판에 서로 이격되게 구비된 격벽;
    상기 격벽에 의해 구획된 그루브에 구비된 마이크로 반도체 발광 소자; 및
    상기 마이크로 반도체 발광 소자에 구비된 칼라 변환 구조물;을 포함하고,
    상기 칼라 변환 구조물이 베이스층과, 상기 베이스층에 구비된 양자점 층을 포함한, 디스플레이 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 양자점 층은 다공성 층 내부에 양자점이 내장된 구조를 포함한, 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 다공성 층은 nGaN을 포함한, 디스플레이 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 베이스층이 상기 양자점 층과 같은 폭을 가진, 디스플레이 장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 양자점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 더 포함한, 디스플레이 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 보호층의 에지에 구비된 돌출부를 더 포함한, 디스플레이 장치.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 양자점 층에 돌출부가 더 구비된, 디스플레이 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이에 측면을 이루는 제3 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 양자점 층의 제2 면의 에지에 대응되는 영역 또는 상기 양자점 층의 제2 면의 에지와 제3 면에 대응되는 영역에 구비된, 디스플레이 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 제2 면에 대응되는 영역에 구비된 요철 패턴을 포함한, 디스플레이 장치.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 베이스층이 SiO2, SiN, 또는 GaN을 포함한, 디스플레이 장치.
  21. 제 11항에 있어서,
    상기 그루브가 단면 형상이 다르거나 또는 단면 사이즈가 다른 제1 그루브, 제2 그루브, 및 제3 그루브를 포함한, 디스플레이 장치.
  22. 제 11항에 있어서,
    상기 칼라 변환 구조물이 상기 격벽으로부터 이격되어 갭이 구비된, 디스플레이 장치.
  23. 제 11항에 있어서,
    상기 베이스층이 상기 마이크로 반도체 발광 소자를 향해 배치된, 디스플레이 장치.
  24. 제 11항에 있어서,
    상기 마이크로 반도체 발광 소자가 마이크로 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드를 포함하는, 디스플레이 장치
  25. 기판에 제 1층을 형성하는 단계;
    상기 제 1층을 식각하여 서로 이격된 베이스층을 형성하는 단계;
    상기 베이스층에 양자점 층을 형성하는 단계;
    상기 기판을 제거하여 상기 베이스층과 양자점 층으로 이루어진 칼라 변환 구조물을 분리하는 단계;
    제 디스플레이 기판에 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽에 의해 구획된 그루브에 마이크로 반도체 발광 소자를 배열하는 단계; 및
    상기 그루브에 상기 칼라 변환 구조물을 전사하여 상기 마이크로 반도체 발광 소자에 칼라 변환 구조물을 위치시키는 단계;를 포함하는, 디스플레이 장치 제조 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 양자점 층은 다공성 층 내부에 양자점이 내장된 구조를 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 다공성 층은 nGaN을 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 베이스층이 상기 양자점층과 같은 폭을 가진, 디스플레이 장치 제조 방법.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 양자점 층을 둘러싸도록 구비된 보호층을 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 보호층의 에지에 구비된 돌출부를 더 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  31. 제 25항에 있어서,
    상기 양자점 층에 돌출부가 더 구비된, 디스플레이 장치 제조 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이에 측면을 이루는 제3 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 양자점 층의 제2 면의 에지에 대응되는 영역 또는 상기 양자점 층의 제2 면의 에지와 제3 면에 대응되는 영역에 구비된, 디스플레이 장치 제조 방법.
  33. 제 31항에 있어서,
    상기 양자점 층이 상기 베이스층과 마주보는 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 돌출부가 상기 제2 면에 대응되는 영역에 구비된 요철 패턴을 포함한, 디스플레이 장치.
  34. 제 25항에 있어서,
    상기 베이스층이 SiO2, SiN, 또는 GaN을 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  35. 제 25항에 있어서,
    상기 마이크로 반도체 발광 소자가 마이크로 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드를 포함한, 디스플레이 장치 제조 방법.
  36. 양자점 층;
    상기 양자점 층에 구비된 베이스층;
    상기 양자점 층을 둘러싸는 보호층; 및
    상기 양자점 층에 구비된 돌출부;를 포함하고,
    상기 베이스층이 마이크로 반도체 발광 소자로부터 양자점 층을 이격시키도록 구성된, 칼라 변환 구조물.
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