WO2017034379A1 - 반도체 발광소자의 이송 헤드, 이송 시스템 및 반도체 발광소자를 이송하는 방법 - Google Patents

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light emitting
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장영학
전지나
김선후
이영주
여환국
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    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present invention relates to a display apparatus using a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a transfer head, a transfer system, and a method of transferring a semiconductor light emitting device.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • LED is a well-known semiconductor light emitting device that converts current into light.
  • red LEDs using GaAsP compound semiconductors were commercialized. It has been used as a light source for display images of electronic devices including communication devices. Therefore, a method of solving the above problems by implementing a flexible display using the semiconductor light emitting device can be presented.
  • the present invention proposes a transfer head capable of efficiently aligning the existing one.
  • the present invention proposes a transfer method that can have a high yield and control precision.
  • One object of the present invention is to provide a method of transporting a new type of semiconductor light emitting device that can transport the semiconductor light emitting device with higher reliability. More specifically, the present invention is to provide a method and apparatus for transferring a semiconductor light emitting device more precisely.
  • One object of the present invention is to provide a transfer head with a simple structure and easy alignment.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for transferring a semiconductor light emitting device that can have a high yield and control precision.
  • One object of the present invention is to provide a transfer head with a simple structure and low manufacturing cost.
  • One object of the present invention is to provide a transfer head of a micro device which is self-leveling by adding a free path to each transfer head with a simple structure.
  • the transfer head of the semiconductor light emitting device has a structure that implements precise alignment to the upper field using a transparent substrate and a transparent electrode. More specifically, the transfer head of the semiconductor light emitting device includes a base substrate and an electrode portion disposed on the base substrate to generate an electrostatic force by charging with an undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting device. do.
  • the base substrate and the electrode portion are each formed to be light transmissive so that at least a portion of the semiconductor light emitting device is visible through the base substrate and the electrode portion in order.
  • the present invention provides a method for transferring a semiconductor light emitting device having an undoped semiconductor layer disposed on a carrier substrate, comprising: a transfer head including a base substrate and an electrode portion disposed on the base substrate; Adjoining the undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting device, applying a voltage to the electrode portion to apply an adhesive force to the undoped semiconductor layer through electrostatic power, and transferring the semiconductor light emitting device to the transfer head. And picking up and transporting the semiconductor substrate, wherein the base substrate and the electrode portion are light transmissive so that the transfer head and the semiconductor light emitting device are aligned in the adjacent step.
  • a method of transferring an element is disclosed.
  • the transfer head of the semiconductor light emitting device has a structure of selectively picking up the semiconductor light emitting device with a simple structure by using an electrode formed on a flat substrate. More specifically, the transfer head of the semiconductor light emitting device may include a base substrate having a plane and a plane of the base substrate to generate electrostatic power by charging with an undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting device. And an electrode unit having a first electrode lead and a second electrode lead disposed in parallel with each other. A plurality of protruding electrodes are formed on the first electrode lead and the second electrode lead, respectively, to selectively pick up the plurality of semiconductor light emitting devices through the electrostatic force.
  • this invention discloses the transfer system which transfers the semiconductor light emitting element arrange
  • the transfer head (transfer head) having a base substrate and the electrode portion disposed on the base substrate adjacent to the semiconductor light emitting element, and the adhesion force is applied to the semiconductor light emitting element through the electrostatic force And applying a voltage to an electrode unit, and picking up and transferring the semiconductor light emitting device to the transfer head, wherein the electrode unit is formed on a plane of the base substrate and disposed in parallel with each other.
  • a semiconductor having a first electrode lead and a second electrode lead, wherein a plurality of protruding electrodes are formed in each of the first electrode lead and the second electrode lead to selectively pick up a plurality of semiconductor light emitting devices through the electrostatic force;
  • a method of transferring a light emitting device is disclosed.
  • the transfer head of the micro device includes a plurality of pickup heads for picking up the micro devices, a head holder for supporting the plurality of pickup heads and a substrate for supporting the head holder,
  • the head holder is disposed between the plurality of pickup heads and the substrate, the shape of the head holder is deformed by the movement of the plurality of pickup heads to provide a degree of freedom to the plurality of pickup heads.
  • a Johnson rahbek type electrostatic gripper may be applied to a method of transferring a semiconductor light emitting device by using an undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting device and an electrode of a transfer head.
  • a method and apparatus for transferring a semiconductor light emitting device with a higher grip force can be implemented.
  • the base substrate and the electrode portion are each formed of light transmissive, thereby enabling precise control for alignment to the upper side.
  • the present invention may have advantages in a large area and a plurality of transfers by transferring a plurality of semiconductor light emitting elements using a light transmitting multi-head. Further, as low cost glass is used for the light transmissive base substrate, the manufacturing cost of the transfer head can be reduced.
  • the present invention uses a simple electrostatic plate without a complex mesa structure, thereby realizing low production cost and high yield. Furthermore, the simple structure has control precision and enables the transfer of a large area.
  • the present invention may have advantages in a large area and a plurality of transfers by transferring a plurality of semiconductor light emitting elements using a light-transmissive transfer head.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along the lines B-B and C-C of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • 5A through 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in connection with a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8.
  • FIG. 10 is an enlarged view of portion A of FIG. 1 for explaining another embodiment of the present invention to which a semiconductor light emitting device having a new structure is applied.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 10.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line F-F of FIG. 11.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 11A.
  • 13A and 13B are a sectional view and a perspective view showing a transfer head for transferring the semiconductor light emitting element of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an operation of transferring a semiconductor light emitting device by using the transfer head of FIG. 13A.
  • 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, and 15G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display apparatus using a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 13A.
  • 16 and 17 are sectional views and a perspective view showing another embodiment of the transfer head for transferring the semiconductor light emitting element of the invention.
  • 18A and 18B are cross-sectional views showing modifications of the transfer head of FIG. 16.
  • 19A and 19B are a sectional view and a perspective view showing a transfer head for transferring the semiconductor light emitting element of the present invention.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram illustrating an operation of transferring a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 19A.
  • 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 21G, 21H, and 21I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display apparatus using a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 19A.
  • 22 and 23 are a cross-sectional view and a perspective view showing another embodiment of a transfer head for transferring the semiconductor light emitting device of the invention.
  • 24 and 25 are a cross-sectional view and a plan view showing a micro device transfer apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 26 and 27 are a cross-sectional view and a plan view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 28A and 28B are conceptual views of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 29 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 31 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 32A to 32E are flowcharts showing the operation of the transfer device of the micro device of the present invention.
  • 33 and 34 are cross-sectional and top views of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 35 and 36 are cross-sectional and top views of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a top view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • 38A to 38C are flowcharts showing the operation of the transfer device of the microdevice of the present invention.
  • the display device described herein includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, and a slate PC. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC Ultra Book
  • digital TV desktop computer
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the information processed by the controller of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes a display that can be bent, bent, twisted, foldable, or rollable by external force.
  • a flexible display can be a display fabricated on a thin, flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like a paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes flat.
  • the display area may be a curved surface in a state in which the first state is bent by an external force (for example, a state having a finite radius of curvature, hereinafter referred to as a second state).
  • the information displayed in the second state may be visual information output on a curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling light emission of a sub-pixel disposed in a matrix form.
  • the unit pixel refers to a minimum unit for implementing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed to have a small size, thereby enabling it to serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of portion A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines BB and CC of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A.
  • 5A through 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in connection with a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • a display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is illustrated as a display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display apparatus 100 includes a substrate 110, a first electrode 120, a conductive adhesive layer 130, a second electrode 140, and a plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it is an insulating and flexible material.
  • the substrate 110 may be either a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring board on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be positioned on the substrate 110.
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is disposed, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160.
  • a state in which the insulating layer 160 is stacked on the substrate 110 may be one wiring board.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI, Polyimide), PET, and PEN, and can be formed integrally with the substrate 110 to form one substrate.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150.
  • the auxiliary electrode 170 is disposed on the insulating layer 160 and disposed to correspond to the position of the first electrode 120.
  • the auxiliary electrode 170 may have a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 passing through the insulating layer 160.
  • the electrode hole 171 may be formed by filling a via material with a conductive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • a layer is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130 or a structure in which the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160. It is also possible.
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity.
  • the conductive adhesive layer 130 may be mixed with a conductive material and an adhesive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is flexible, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive layer 130 allows electrical interconnection in the Z direction through the thickness, but may be configured as a layer having electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Therefore, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a 'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member. When the heat and pressure are applied, only the specific portion is conductive by the anisotropic conductive medium.
  • the heat and pressure is applied to the anisotropic conductive film, other methods are possible in order for the anisotropic conductive film to be partially conductive. Such a method can be, for example, only one of the heat and pressure applied or UV curing or the like.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film in this example is a film in which the conductive ball is mixed with the insulating base member, and only a specific portion of the conductive ball is conductive when heat and pressure are applied.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which a core of a conductive material contains a plurality of particles coated by an insulating film made of a polymer material, and in this case, a portion to which heat and pressure are applied becomes conductive by the core as the insulating film is destroyed. .
  • the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film as a whole, and the electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by the height difference of the counterpart bonded by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be in a state containing a plurality of particles coated with a conductive material on the insulating core.
  • the portion to which the heat and pressure are applied is deformed (pressed) to have conductivity in the thickness direction of the film.
  • the conductive material may penetrate the insulating base member in the Z-axis direction and have conductivity in the thickness direction of the film. In this case, the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (fixed array ACF) consisting of a conductive ball inserted into one surface of the insulating base member.
  • the insulating base member is formed of an adhesive material, and the conductive ball is concentrated on the bottom portion of the insulating base member, and deforms with the conductive ball when heat and pressure are applied to the base member. Therefore, it has conductivity in the vertical direction.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member or a plurality of layers, in which a conductive ball is disposed in one layer (double- ACF) etc. are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which conductive balls are mixed with an insulating and adhesive base material.
  • solutions containing conductive particles can be solutions in the form of conductive particles or nanoparticles.
  • the second electrode 140 is positioned on the insulating layer 160 spaced apart from the auxiliary electrode 170. That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip chip form by applying heat and pressure. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device may include a p-type electrode 156, a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155, and an active layer ( The n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 and the n-type electrode 152 disposed horizontally spaced apart from the p-type electrode 156 on the n-type semiconductor layer 153.
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 by the conductive adhesive layer 130, and the n-type electrode 152 may be electrically connected to the second electrode 140.
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be long in one direction, and one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • the p-type electrodes of the left and right semiconductor light emitting devices around the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is press-fitted into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, and thus, between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150. Only the portion and the portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 have conductivity, and the rest of the semiconductor light emitting device does not have a press-fitted conductivity. As such, the conductive adhesive layer 130 not only couples the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140 but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute an array of light emitting devices, and a phosphor layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120.
  • a plurality of first electrodes 120 may be provided, the semiconductor light emitting devices may be arranged in several rows, and the semiconductor light emitting devices may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • semiconductor light emitting devices are connected in a flip chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate may be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent brightness, individual unit pixels may be configured with a small size.
  • the partition wall 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150.
  • the partition wall 190 may serve to separate the individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition 190 may have reflective properties and contrast may be increased.
  • a reflective partition may be separately provided as the partition 190.
  • the partition 190 may include a black or white insulator according to the purpose of the display device.
  • the partition wall of the white insulator is used, the reflectivity may be improved, and when the partition wall of the black insulator is used, the contrast may be increased at the same time.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and the phosphor layer 180 performs a function of converting the blue (B) light into the color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting element 151 at a position forming a red unit pixel, and a position forming a green unit pixel.
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 151.
  • only the blue semiconductor light emitting device 151 may be used alone in a portion of the blue unit pixel.
  • the unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel. More specifically, phosphors of one color may be stacked along each line of the first electrode 120. Therefore, one line in the first electrode 120 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 140, and thus, a unit pixel may be implemented.
  • the present invention is not limited thereto, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot QD may be combined to implement unit pixels of red (R), green (G), and blue (B). have.
  • a black matrix 191 may be disposed between the respective phosphor layers in order to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of the contrast.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green may be applied.
  • each semiconductor light emitting device 150 is mainly made of gallium nitride (GaN), and indium (In) and / or aluminum (Al) is added together to emit light of various colors including blue. It can be implemented as an element.
  • the semiconductor light emitting devices 150 may be red, green, and blue semiconductor light emitting devices, respectively, to form a sub-pixel.
  • the red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, and B are alternately disposed, and the red, green, and blue unit pixels are arranged by the red, green, and blue semiconductor light emitting devices. These pixels constitute one pixel, and thus, a full color display may be implemented.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W having a yellow phosphor layer for each individual device.
  • a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting device W.
  • a unit pixel may be formed by using a color filter in which red, green, and blue are repeated on the white light emitting device W.
  • the red phosphor layer 181, the green phosphor layer 182, and the blue phosphor layer 183 may be provided on the ultraviolet light emitting device UV.
  • the semiconductor light emitting device can be used not only for visible light but also for ultraviolet light (UV) in all areas, and can be extended in the form of a semiconductor light emitting device in which ultraviolet light (UV) can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent brightness, individual unit pixels may be configured with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 150 may be 80 ⁇ m or less in length of one side, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20 ⁇ 80 ⁇ m or less.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above may be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the insulating layer 160 is stacked on the first substrate 110 to form a single substrate (or a wiring substrate), and the first electrode 120, the auxiliary electrode 170, and the second electrode 140 are formed on the wiring substrate. Is placed.
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a direction perpendicular to each other.
  • the first substrate 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film.
  • an anisotropic conductive film may be applied to a substrate on which the insulating layer 160 is located.
  • the semiconductor light emitting device 150 may include a second substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrodes 170 and the second electrodes 140 and on which the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constituting individual pixels are located. ) Is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140.
  • the second substrate 112 may be a growth substrate for growing the semiconductor light emitting device 150, and may be a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in a wafer unit, the semiconductor light emitting device may be effectively used in the display device by having a gap and a size capable of forming the display device.
  • the wiring board and the second board 112 are thermocompressed.
  • the wiring board and the second substrate 112 may be thermocompressed by applying an ACF press head.
  • the thermocompression bonding the wiring substrate and the second substrate 112 are bonded. Only a portion between the semiconductor light emitting device 150, the auxiliary electrode 170, and the second electrode 140 has conductivity due to the property of the conductive anisotropic conductive film by thermocompression bonding.
  • the device 150 may be electrically connected.
  • the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, through which a partition wall may be formed between the semiconductor light emitting device 150.
  • the second substrate 112 is removed.
  • the second substrate 112 may be removed using a laser lift-off (LLO) or chemical lift-off (CLO).
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • a transparent insulating layer (not shown) may be formed by coating silicon oxide (SiOx) on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is coupled.
  • the method may further include forming a phosphor layer on one surface of the semiconductor light emitting device 150.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and a red phosphor or a green phosphor for converting the blue (B) light into a color of a unit pixel emits the blue semiconductor light.
  • a layer may be formed on one surface of the device.
  • the manufacturing method or structure of the display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 7, and
  • FIG. 9 is a conceptual view showing the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8. to be.
  • the display device may be a display device using a passive semiconductor light emitting device of a passive matrix (PM) type.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210, a first electrode 220, a conductive adhesive layer 230, a second electrode 240, and a plurality of semiconductor light emitting devices 250.
  • the substrate 210 is a wiring substrate on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) in order to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that is insulating and flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as an electrode having a bar shape that is long in one direction.
  • the first electrode 220 may be formed to serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is located. Like a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, the conductive adhesive layer 230 is a solution containing an anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste, and conductive particles. ), Etc. However, this embodiment also illustrates a case where the conductive adhesive layer 230 is implemented by the anisotropic conductive film.
  • ACF anisotropic conductive film
  • Etc Etc
  • the semiconductor light emitting device 250 After placing the anisotropic conductive film in a state where the first electrode 220 is positioned on the substrate 210, the semiconductor light emitting device 250 is connected to the semiconductor light emitting device 250 by applying heat and pressure. It is electrically connected to the electrode 220. In this case, the semiconductor light emitting device 250 may be disposed on the first electrode 220.
  • the electrical connection is created because, as described above, in the anisotropic conductive film is partially conductive in the thickness direction when heat and pressure are applied. Therefore, in the anisotropic conductive film is divided into a portion 231 having conductivity and a portion 232 having no conductivity in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection but also mechanical coupling between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby forming individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent brightness, individual unit pixels may be configured with a small size.
  • the size of the individual semiconductor light emitting device 250 may be 80 ⁇ m or less in length of one side, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20 ⁇ 80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 disposed in a direction crossing the length direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 are positioned.
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 256, a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256, and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255. ), An n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254, and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253.
  • the lower p-type electrode 256 may be electrically connected by the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230, and the upper n-type electrode 252 may be the second electrode 240 described later.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250.
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 that emits blue (B) light
  • the phosphor layer 280 is provided to convert the blue (B) light into the color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting the blue light into the red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting element 251, and the position forming the green unit pixel.
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 251.
  • only the blue semiconductor light emitting device 251 may be used alone in a portion of the blue unit pixel. In this case, the unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and as described above in the display device to which the flip chip type light emitting device is applied, other structures for implementing blue, red, and green may be applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250.
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of columns, and the second electrode 240 may be positioned between the columns of the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be formed as an electrode having a bar shape that is long in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected by a connection electrode protruding from the second electrode 240.
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250.
  • the n-type electrode is formed of an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or deposition.
  • the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected to each other.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230.
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • the present invention has the advantage of not having to use a transparent electrode such as ITO by placing the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250. Therefore, the light extraction efficiency can be improved by using a conductive material having good adhesion with the n-type semiconductor layer as a horizontal electrode without being limited to the selection of a transparent material.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • the partition wall 290 may be located between the semiconductor light emitting devices 250. That is, the partition wall 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 forming individual pixels. In this case, the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230. For example, when the semiconductor light emitting device 250 is inserted into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition wall 290 may have reflective properties and contrast may be increased.
  • a reflective partition may be separately provided.
  • the partition 290 may include a black or white insulator according to the purpose of the display device.
  • the partition wall 290 is disposed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240. It can be located in between. Accordingly, the individual unit pixels may be configured even with a small size by using the semiconductor light emitting device 250, and the distance between the semiconductor light emitting devices 250 is relatively large enough so that the second electrode 240 is connected to the semiconductor light emitting device 250. ), And a flexible display device having HD image quality can be implemented.
  • a black matrix 291 may be disposed between the respective phosphors in order to improve contrast. That is, this black matrix 291 can improve contrast of the contrast.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby forming individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent brightness, individual unit pixels may be configured with a small size. Therefore, a full color display in which the unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) form one pixel may be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 for explaining another embodiment of the present invention to which a semiconductor light emitting device having a new structure is applied
  • FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 10
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. 11
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 11A.
  • a display device 1000 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is illustrated as a display device 1000 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display apparatus 1000 includes a substrate 1010, a first electrode 1020, a conductive adhesive layer 1030, a second electrode 1040, and a plurality of semiconductor light emitting devices 1050.
  • the first electrode 1020 and the second electrode 1040 may each include a plurality of electrode lines.
  • the substrate 1010 is a wiring board on which the first electrode 1020 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that is insulating and flexible may be used.
  • the first electrode 1020 is positioned on the substrate 1010 and may be formed as an electrode having a bar shape that is long in one direction.
  • the first electrode 1020 may be configured to serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 1030 is formed on the substrate 1010 on which the first electrode 1020 is located.
  • the conductive adhesive layer 1030 is a solution containing an anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste, and conductive particles. solution, etc.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive layer 1030 may be replaced with an adhesive layer.
  • the adhesive layer may not need conductivity.
  • a plurality of second electrodes 1040 are disposed between the semiconductor light emitting devices in a direction crossing the length direction of the first electrode 1020 and electrically connected to the semiconductor light emitting devices 1050.
  • the second electrode 1040 may be located on the conductive adhesive layer 1030. That is, the conductive adhesive layer 1030 is disposed between the wiring board and the second electrode 1040. The second electrode 1040 may be electrically connected to the semiconductor light emitting device 1050 by contact.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 1050 are coupled to the conductive adhesive layer 1030 and electrically connected to the first electrode 1020 and the second electrode 1040.
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 1010 on which the semiconductor light emitting device 1050 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 1040 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 1040 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 1040 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 1030 or the transparent insulating layer.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 1050 may form a plurality of columns in a direction parallel to the plurality of electrode lines provided in the first electrode 1020.
  • the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 1050 may form a plurality of columns along the second electrode 1040.
  • the display apparatus 1000 may further include a phosphor layer 1080 formed on one surface of the plurality of semiconductor light emitting devices 1050.
  • the semiconductor light emitting device 1050 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the phosphor layer 1080 performs a function of converting the blue (B) light into the color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 1080 may be a red phosphor 1081 or a green phosphor 1082 constituting individual pixels. That is, at the position forming the red unit pixel, a red phosphor 1081 capable of converting the blue light into the red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 1051a, and the position forming the green unit pixel.
  • a green phosphor 1082 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device 1051b.
  • the blue semiconductor light emitting device 1051c may be used alone in a portion of the blue unit pixel.
  • the unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • phosphors of one color may be stacked along each line of the first electrode 1020. Accordingly, one line in the first electrode 1020 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 1040, and thus a unit pixel may be implemented.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, a unit pixel that emits red (R), green (G), and blue (B) by combining a quantum dot (QD) with a semiconductor light emitting element 1050 may be used. Can be implemented.
  • the display apparatus may further include a black matrix 1091 disposed between the respective phosphors.
  • the black matrix 1091 may form a gap between phosphor dots, and a black material may be formed to fill the gap.
  • the black matrix 1091 may absorb the external light reflection and improve contrast of the contrast.
  • the black matrix 1091 is positioned between the phosphor layers along the first electrode 1020 in the direction in which the phosphor layers 1080 are stacked. In this case, the phosphor layer is not formed at a position corresponding to the blue semiconductor light emitting element 1051, but the black matrix 1091 has a space without the phosphor layer therebetween (or between the blue semiconductor light emitting element 1051c). On each side) can be formed.
  • the semiconductor light emitting device 1050 of the present example since the semiconductor light emitting device 1050 may be disposed up and down in this example, the semiconductor light emitting device 1050 has a great advantage of reducing the chip size.
  • the electrodes are disposed up and down, the semiconductor light emitting device of the present invention may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device 1050 may include a first conductive semiconductor layer 1155 on which a first conductive electrode 1156, a first conductive electrode 1156 are formed, and An active layer 1154 formed on the first conductive semiconductor layer 1155, and a second formed on the second conductive semiconductor layer 1153 and the second conductive semiconductor layer 1153 formed on the active layer 1154.
  • a conductive electrode 1152 may be included in the semiconductor light emitting device 1050.
  • first conductive electrode 1156 and the first conductive semiconductor layer 1155 may be a p-type electrode and a p-type semiconductor layer, respectively, and the second conductive electrode 1152 and the second conductive layer may be formed.
  • the conductive semiconductor layer 1153 may be an n-type electrode and an n-type semiconductor layer, respectively.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and an example in which the first conductive type is n-type and the second conductive type is p-type is also possible.
  • the first conductive electrode 1156 is formed on one surface of the first conductive semiconductor layer 1155, and the active layer 1154 is formed on the other surface of the first conductive semiconductor layer 1155.
  • the second conductive semiconductor layer 1153 is formed between one surface of the second conductive semiconductor layer 1153, and the second conductive electrode 1152 is formed on one surface of the second conductive semiconductor layer 1153.
  • the second conductive electrode is disposed on one surface of the second conductive semiconductor layer 1153, and an undoped semiconductor layer 1153a is disposed on the other surface of the second conductive semiconductor layer 1153. ) May be formed.
  • one surface of the second conductive semiconductor layer may be the surface closest to the wiring board, and the other surface of the second conductive semiconductor layer may be closest to the wiring substrate. It can be far away.
  • first conductive electrode 1156 and the second conductive electrode 1152 have a height difference from each other in the width direction and the vertical direction (or thickness direction) at positions spaced apart along the width direction of the semiconductor light emitting device. It is made to have.
  • the second conductive electrode 1152 is formed on the second conductive semiconductor layer 1153 using the height difference, but is disposed adjacent to the second electrode 1040 positioned above the semiconductor light emitting device. .
  • the second conductive electrode 1152 extends to the side of the semiconductor layer 1153a that is undoped on one surface of the second conductive semiconductor layer 1153, and the undoped It may protrude from the side of the undoped semiconductor layer 1153a.
  • the second conductive electrode 1152 protrudes from the side surface of the undoped semiconductor layer 1153a, the second conductive electrode 1152 may be exposed to the upper side of the semiconductor light emitting device. have. Through this, the second conductive electrode 1152 is disposed at a position overlapping with the second electrode 1040 disposed above the conductive adhesive layer 1030.
  • the semiconductor light emitting device includes a protrusion 1152a extending from the second conductive electrode 1152 and protruding from the side surfaces of the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the first conductive electrode 1156 and the second conductive electrode 1152 are disposed at positions spaced apart along the protrusion direction of the protrusion 1152a. It may be represented to have a height difference from each other in the direction perpendicular to the protruding direction.
  • the protrusion 1152a extends from one surface of the second conductive semiconductor layer 1153 to the side surface, and more specifically to an upper surface of the second conductive semiconductor layer 1153, an undoped semiconductor layer. Extends to 1153a.
  • the protrusion 1152a protrudes along the width direction from the side of the undoped semiconductor layer 1153a. Accordingly, the protrusion 1152a may be electrically connected to the second electrode 1040 on the opposite side of the first conductive electrode based on the second conductive semiconductor layer.
  • the structure having the protrusion 1152a may be a structure that can utilize the advantages of the above-described horizontal semiconductor light emitting device and vertical semiconductor light emitting device.
  • the undoped semiconductor layer 1153a may include grooves 1157 formed on one surface furthest from the first conductive electrode 1156.
  • the grooves 1157 may be etched to form text on one surface furthest from the first conductive electrode 1156.
  • texturing is possible on the surface of the semiconductor light emitting device according to the present invention.
  • the semiconductor light emitting element described above can be transferred by the transfer head in the manufacture of the display device. Accordingly, the present invention provides a transfer head having a new structure for transferring the semiconductor light emitting device.
  • the new transfer head has a high electrostatic force by directly charging the semiconductor layer undoped in the Johnson-Label type, and realizes precise control of the alignment with the upper view.
  • FIG. 13A and 13B are cross-sectional views and a perspective view illustrating a transfer head for transferring the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 14 is a conceptual view illustrating an operation for transferring the semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 13A.
  • the transfer head 2000 is configured to directly charge the undoped semiconductor layer 1153a. More specifically, the transfer head 2000 is in contact with the surface of the undoped semiconductor layer 1153a and applies a voltage to induce charging of the undoped semiconductor layer 1153a, thereby generating electrostatic power.
  • the semiconductor light emitting device 1050 is picked up using the P-LED.
  • the transfer head 2000 includes a base substrate 2010, a protrusion 2020, and an electrode 2030.
  • Base substrate 2010 may be formed of various materials, such as, for example, silicon, ceramic, and polymer.
  • the base substrate 2010 may include a wire (not shown) for connecting to the electronic device that controls the transfer head 2000.
  • the protrusion 2020 protrudes from the base substrate 2010.
  • the protrusion 2020 has a mesa structure including an upper surface 2021 and sidewalls 2022, and may be formed of the same or different material as the base substrate 2010.
  • the mesa structure is a micro structure, and has a size (width or height) of 100 micrometers or less.
  • the protrusion 2020 may protrude in a direction away from the base substrate 2010 to provide a contact point for picking up a specific semiconductor light emitting device during a pickup operation.
  • the protrusion 2020 may be formed by removing a portion of the base substrate 2010 by etching, for example, and may be integrated with the base substrate 2010. As another example, the protrusion 2020 may be attached or grown and patterned on the upper portion of the base substrate 2010. Meanwhile, the protrusion 2020 may be a patterned oxide layer such as silicon dioxide formed on a semiconductor substrate such as silicon.
  • the base substrate 2010 may be formed to be light transmissive.
  • the base substrate 2010 may be formed of glass, a transparent ceramic material, or the like. More specifically, the base substrate may be made of a glass material having soda lime having a transmittance of 90 to 99.9%. Since the base substrate 2010 is light transmissive, the protrusion 2020 may be formed of light transmissive of the same material or of a different material or light transmissive material.
  • the electrode unit 2030 may include a head electrode 2031 and electrode leads 2032.
  • the head electrode 2031 is disposed on the protruding portion 2020 to charge with the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device to generate electrostatic power.
  • a passivation layer made of silicon oxide or aluminum oxide may be formed between the protrusion 2020 and the head electrode 2031.
  • a conductive layer may be attached over the protrusion 2020 or passivation layer and patterned to form the head electrode 2031. Further, the conductive layer may form electrode leads 2032 together with the head electrode 2031.
  • the electrode leads 2032 may extend from the head electrode 2031 along the upper surface 2021 and the sidewall 2022 of the protrusion 2020.
  • the head electrode 2031 and the electrode leads 2032 may be formed to be light transmissive.
  • the head electrode 2031 and the electrode leads 2032 may be transparent electrodes having a width or height of 100 micrometers or less, and may include a conductive transparent electrode material such as InSnO or ZnO.
  • the head electrode 2031 and the electrode leads 2032 may be formed of a combination of the transparent electrode material and a conductive material such as Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag, or the like. In this case, the head electrode 2031 and the electrode leads 2032 may have a translucent property.
  • the head electrode 2031 is exposed to the outside to contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device. More specifically, the head electrode 2031 overlaps the top surface farthest from the base substrate 2010 in the protrusion 2020 and has an exposed surface exposed to the outside from the top surface. The exposed surface may be in direct contact with the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device for pickup of the semiconductor light emitting device, and may be the upper surface 2021 of the transfer head.
  • the base substrate 2010 and the electrode portion 2030 are formed to be light transmissive, respectively, the base substrate 2010 and the electrode portion 2030 sequentially pass through the base substrate 2010 and the at least part of the semiconductor light emitting device. It becomes possible to see. Therefore, the upper field of view can be secured when the transfer head and the semiconductor light emitting element are aligned.
  • the head electrode 2031 may be provided in a pair on the protrusion 2020, and correspondingly, the electrode leads 2032 may be provided in a pair.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the head electrode may be formed as a single electrode.
  • the first head electrode 2031a and the second head electrode 2031b may be spaced apart from each other on the protrusion 2020.
  • the first electrode lead 2032a and the second electrode lead 2032b may lead to an electrode disposed on the upper surface 2021 along the sidewall 2022 of the protrusion.
  • an AC voltage source that applies a voltage to the first head electrode 2031a and the second head electrode 2031b may have a positive voltage applied to the second head electrode at a time when a negative voltage is applied to the first head electrode 2031a. 2031b) and vice versa.
  • the semiconductor light emitting device may be photographed by penetrating sequentially. This enables precise control of the alignment.
  • the transfer heads are aligned and aligned on the semiconductor light emitting element to be gripped, the head electrode 2031 and the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting element are aligned. Contact.
  • the base substrate and the electrode portion are each made of light transmission so that the transfer head and the semiconductor light emitting element are aligned.
  • the alignment of the head electrode and the semiconductor light emitting element can be precisely controlled by using a camera or the like at the top of the transfer head. More specifically, since the base substrate, the protrusion, and the first head electrode 2031a and the second head electrode 2031b are light transmissive, an upper field of view for alignment may be secured.
  • the semiconductor light emitting element is picked up after attaching the semiconductor light emitting element to the head electrode by applying a voltage generating a constant electric power.
  • the bias is stopped, the semiconductor light emitting element is lowered, and only the head is lifted.
  • 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, and 15G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display apparatus using a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 13A.
  • a step of coupling a plurality of semiconductor light emitting devices to a substrate is performed.
  • the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer are grown on the growth substrate, and each semiconductor light emitting device is formed through etching, followed by the first conductive electrode 1156 and the second conductive type.
  • An electrode 1152 is formed (FIG. 15A).
  • the growth substrate 1101 may be formed of a material having a light transmissive property, for example, sapphire (Al 2 O 3), GaN, ZnO, or AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 1101 may be formed of a material suitable for growing a semiconductor material, a carrier wafer.
  • At least one of Si, GaAs, GaP, InP, and Ga2O3 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, including a conductive substrate or an insulating substrate, for example, a SiC substrate having a higher thermal conductivity than a sapphire (Al2O3) substrate. Can be used.
  • the first conductive electrode 1156 and the first conductive semiconductor layer may each be a p-type electrode and a p-type semiconductor layer, and the second conductive electrode 1152 and the second conductive semiconductor layer may each be an n-type electrode. And an n-type semiconductor layer.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and an example in which the first conductive type is n-type and the second conductive type is p-type is also possible.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting diode in which an n-type semiconductor layer is stacked on the undoped semiconductor layer.
  • an n-type electrode connected to the n-type semiconductor layer extends from one surface of the n-type semiconductor layer to the side of the undoped semiconductor layer and protrudes from the side of the undoped semiconductor layer.
  • grooves may be formed on a surface of the undoped semiconductor layer facing the head electrode of the transfer head.
  • the light emitting device of the flip chip type is temporarily bonded to the carrier substrate, and the growth substrate is removed (FIG. 15B).
  • the growth substrate may be removed using a laser lift-off (LLO) or chemical lift-off (CLO).
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • the second conductive electrode 1152 in which the undoped semiconductor layer 1153a protrudes to the side is alleviated or prevented from being damaged by the laser.
  • the undoped semiconductor layer may be replaced with another type of absorbing layer that absorbs a UV laser.
  • the absorber layer may be a buffer layer, may be formed in a low temperature atmosphere, and may be formed of a material that can alleviate the difference in lattice constant between the semiconductor layer and the growth substrate.
  • it may include materials such as GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, and InAlGaN.
  • the carrier substrate 1062 may include an adhesive layer 1063, and the semiconductor light emitting device may be transferred from the growth substrate 1101 to the adhesive layer 1063.
  • the carrier substrate 1062 may be formed of an adhesive sheet formed of a tacky material such as polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the carrier substrate 1062 may be referred to as a PDMS substrate. Due to the adhesion of the PDMS material, the semiconductor light emitting devices 1050 are moved to the carrier substrate 1062 after the growth substrate is removed.
  • a step of forming a groove through etching is performed in the undoped semiconductor layer.
  • the grooves 1157 may be etched to form text on one surface furthest from the first conductive electrode 1156.
  • texturing is possible on the surface of the semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting devices are transferred from the carrier substrate 1062 to the base substrate 1070 of the display device.
  • a transfer head including an electrode part is first positioned to face a semiconductor light emitting device including an undoped semiconductor layer disposed on a carrier substrate.
  • the electrode portion of the transfer head and the undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting element are adjacent to each other, and the exposed surface of the electrode portion and the undoped semiconductor layer are brought into contact with each other.
  • the base substrate and the electrode portion may be light transmissive so that the transfer head and the semiconductor light emitting device are aligned in the adjacent step.
  • the base substrate, the protrusion, and the first head electrode 2031a and the second head electrode 2031b may be light transmissive, thereby securing an upper field of view for alignment. have.
  • the transfer head is described with reference to the transfer head described with reference to FIGS. 13A and 13B, but may also be a transfer head of another embodiment described later.
  • the transfer head may be a multi transfer head in which the transfer heads described with reference to FIGS. 13A and 13B are arranged in multi.
  • the electrode unit may include a plurality of electrodes sequentially disposed at predetermined intervals on one surface of the base substrate.
  • the transfer head may be arranged in a matrix form so as to correspond to the arrangement of the semiconductor light emitting element on the carrier substrate.
  • a step of applying a voltage to the head electrode 2031 is applied such that an adhesion force is applied to the undoped semiconductor layer through electrostatic power.
  • the voltage is selectively applied, and thus electrostatic power can be added to only some of the semiconductor light emitting elements arranged on the carrier substrate 1062.
  • the semiconductor light emitting devices may be sequentially arranged on the carrier substrate 1062, and a part of the semiconductor light emitting devices arranged on the carrier substrate 1062 may be selected and picked up.
  • a process of picking up and transferring the semiconductor light emitting device to the transfer head 2000 is performed as shown in FIG. 15G, and the semiconductor light emitting devices are selectively picked up, and thus, the base substrate 1070 of the display device. Is transferred to.
  • the transfer head 20000 stops applying voltage to remove the electrostatic force and returns to the original position.
  • the semiconductor light emitting device may be at least one of a plurality of semiconductor light emitting devices, and the semiconductor light emitting devices may be released on the substrate to form unit pixels of red, green, and blue.
  • the base substrate 1070 may be a wiring substrate 1010 having a wiring electrode formed thereon, and the semiconductor light emitting device may be mounted on the base substrate 1070 through a conductive adhesive layer 1030.
  • the wiring electrode may be the first electrode 1020 described above, and the base substrate 1070 may be made of a flexible material to implement a flexible display device.
  • heat or a catalyst may be applied to the conductive adhesive layer 1030 to thermally compress the semiconductor light emitting devices and the conductive adhesive layer 1030.
  • the conductive adhesive layer may be replaced with an adhesive layer.
  • the adhesive layer may not need conductivity.
  • a second electrode 1040 (see FIG. 11A) may be formed in a direction crossing the first electrode so as to connect the second conductive electrode 1152.
  • the second electrode 1040 is an upper wiring connecting the protruding second conductive electrode 1152 and is directly connected to the second conductive electrode 1152.
  • the second electrode 1040 may be formed by deposition. Further, forming the phosphor layer 1080 (see FIG. 10) on one surface of the plurality of semiconductor light emitting devices 1050 may be performed.
  • 16 and 17 are sectional views and a perspective view showing another embodiment of the transfer head for transferring the semiconductor light emitting element of the invention.
  • the transfer head 3000 includes a base substrate 3010, an electrode portion 3030, and a metal block portion 3040.
  • the base substrate 3010 may be formed to be light transmissive.
  • the base substrate 3010 may be formed of glass, a transparent ceramic material, or the like. More specifically, the base substrate 3010 may be made of a glass material having soda lime having a transmittance of 90 to 99.9%.
  • the base substrate 3010 may include a wiring (not shown) for connecting to the electronic device that controls the transfer head 3000.
  • the base substrate 3010 may be formed in a plane.
  • the base substrate 3010 may be formed of a flat plate.
  • an electrode part 3030 may be disposed on a plane of the base substrate 3010.
  • the electrode part 3030 may be formed to be light transmissive.
  • the electrode part 3030 may include electrode leads 3032 without a head electrode, and the electrode leads 3032 may be formed to be light transmissive.
  • the electrode leads 3032 may be a transparent electrode having a height (thickness) of 0.1 to 2 micrometers and may include a conductive transparent electrode material such as InSnO or ZnO.
  • the electrode leads 3032 may be implemented by depositing a material such as ITO to a thickness of 2 micrometers or less, and forming an electrode pattern using etching or laser irradiation.
  • the electrode leads 3032 may be formed of a combination of the transparent electrode material and a conductive material such as Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag, or the like. In this case, the electrode leads 3032 may have a semi-transparent property.
  • a metal block portion 3040 is disposed at one end of the electrode portion 3030.
  • the metal block part 3040 may protrude in a direction (thickness direction) penetrating one surface of the base substrate 3010 at an end portion of the electrode part 3030. More specifically, the metal block part 3040 protrudes away from the base substrate 3010 to provide a contact point for picking up a specific semiconductor light emitting device during a pickup operation.
  • a via hole electrically connected to the electrode part may be formed in the base substrate. This via hole structure enables bias application to the electrode portion.
  • the metal block portion 3040 may be formed of an opaque metal, and may include a first metal block 3041 and a second metal block 3042.
  • the electrode part 3030 includes a first electrode 3030a and a second electrode 3030b spaced apart from each other, and the first metal block 3041 has an end portion of the first electrode 3030a.
  • the second metal block 3042 may be disposed at an end portion of the second electrode 3030b.
  • the first metal block 3041 and the second metal block 3042 may be in the form of a square block having a width X length of 50 X 50 micrometers and a thickness of 1 to 5 micrometers, respectively.
  • the distance between the first metal block 3041 and the second metal block 3042 may be 5 to 20 micrometers.
  • the first metal block 3041 and the second metal block 3042 are exposed to the outside to contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device. More specifically, the first metal block 3041 and the second metal block 3042 have an exposed surface or an upper surface 3021 exposed from the upper surface to the outside. The exposed surface may directly contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device to pick up the semiconductor light emitting device.
  • the transfer head not only realizes high electrostatic power by directly charging the semiconductor layer undoped in the Johnson-Label type, but also transfers the semiconductor light emitting device with precise control.
  • the base substrate is a transparent substrate and the electrode portion is a transparent metal electrode.
  • the upper field of view can be secured at the time of inception.
  • the transparent metal block structure accurate alignment is possible through the transparent substrate, and the simplification of the vision system can be implemented.
  • the manufacturing time of the display apparatus including the semiconductor light emitting device may be shortened through this.
  • the transfer head of the present example may be modified in various forms.
  • the electrode part 4030 includes electrode leads 4032 without a head electrode, but the electrode leads 4032 may be disposed on both surfaces of the base substrate 4010. .
  • the electrode leads 4032 may include a first electrode lead 4032a and a second electrode lead 4032b that are spaced apart from each other, and the first electrode lead 4032a and the second electrode lead 4032b. ) May be disposed on the top surface of the base substrate 4010, and the other may be disposed on the bottom surface of the base substrate 4010.
  • a part of the electrode leads 4032 may be formed to be light transmissive.
  • any one of the first electrode lead 4032a and the second electrode lead 4032b may be formed as a transparent electrode having a height (thickness) of 0.1 to 2 micrometers, and the other may be an opaque electrode. .
  • the opaque electrode may be formed of a conductive material such as, for example, a metal, a metal alloy, a refractory metal, a refractory metal alloy, or the like.
  • the opaque electrode is made of a material such as titanium, platinum, silver, chromium, and may be an electrode having a height (thickness) of 100 micrometers or less.
  • the electrode unit 5030 includes electrode leads 5032 without a head electrode, but the electrode leads 5032 may be arranged in a direction crossing each other.
  • the electrode leads 5032 may include a first electrode lead 5032a and a second electrode lead 5032b disposed to be spaced apart from each other, and the first electrode lead 5032a and the second electrode lead 5032b. Are arranged perpendicular to each other. In this case, at least one of the first electrode lead 5032a and the second electrode lead 5032b may be formed as a transparent electrode.
  • first electrode lead 5032a and the second electrode lead 5032b are arranged vertically, an advantage that the upper field of view is secured at various angles may be exhibited.
  • the present invention proposes a conveying system capable of conveying a large area with a simple structure.
  • the transfer system has a transfer head and a carrier substrate, which will be described in more detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 19A and 19B are cross-sectional views and a perspective view illustrating a transfer head for transferring a semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 20 is a conceptual view illustrating an operation for transferring a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 19A.
  • the transfer head 6000 is configured to directly charge the undoped semiconductor layer 1153a. More specifically, the transfer head 6000 is in contact with the surface of the undoped semiconductor layer 1153a and applies a voltage to induce charging of the undoped semiconductor layer 1153a, thereby generating electrostatic power.
  • the semiconductor light emitting device 1050 is picked up using the P-LED.
  • the transfer head 6000 includes a base substrate 6010 and an electrode portion 6030.
  • Base substrate 6010 may be formed of various materials, such as, for example, silicon, ceramic, and polymer.
  • the base substrate 6010 may include a wiring (not shown) for connecting to the electronic device that controls the transfer head 6000.
  • the base substrate 6010 may be formed in a plane.
  • the base substrate 6010 may be a flat plate, and thus both surfaces thereof may be flat.
  • the base substrate 6010 may be formed to be light transmissive.
  • the base substrate 6010 may be formed of glass, a transparent ceramic material, or the like. More specifically, the base substrate 3010 may be made of a glass material having soda lime having a transmittance of 90 to 99.9%.
  • an electrode part 6030 may be disposed on one surface of the base substrate 6010.
  • the electrode part 6030 may be disposed on a plane of the base substrate so as to generate an electrostatic force by charging with an undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting device.
  • the electrode part 6030 may include electrode leads 6032, and the electrode leads 6032 may be formed of a plurality of lines on a plane of the base substrate.
  • the electrode part 6030 may include a first electrode lead 6032a and a second electrode lead 6032b disposed in parallel to each other.
  • the first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b may be a metal thin film having at least one of Au, Ti, Pt, Ni, Cu, and Ag, or a transparent thin film having at least one of InSnO and ZnO. Can be.
  • the metal thin film may have a height (thickness) of 100 micrometers or less and the transparent thin film may have a height (thickness) of 0.1 to 2 micrometers.
  • the electrode leads 3032 may be implemented by depositing a material such as ITO to a thickness of 2 micrometers or less, and forming an electrode pattern using etching or laser irradiation.
  • the electrode leads 6032 may be formed of a combination of the transparent electrode material and a conductive material such as Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag, or the like. In this case, the electrode leads 6032 may have a translucent property.
  • the first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b each extend in parallel in one direction on the plane, and are sequentially disposed along the other direction perpendicular to the one direction. More specifically, the first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b may be alternately disposed at specific intervals along the other direction.
  • first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b may extend to the side of the base substrate.
  • first electrode lead 6032a extends to the opposite side of the plane across the side surface and may be electrically connected to the power supply device.
  • second electrode lead 6032b also extends to the opposite surface across the side surface, and may be electrically connected to the power supply device.
  • protruding electrodes 6033 and 6034 may be formed to provide a contact point for picking up a specific semiconductor light emitting device.
  • a plurality of protruding electrodes 6033 and 6034 are formed on the first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b so as to selectively pick up the plurality of semiconductor light emitting devices through electrostatic power. .
  • first protrusion electrodes 6033 and second protrusion electrodes 6034 are sequentially disposed at the first electrode lead 6032a and the second electrode lead 6032b at predetermined intervals, respectively.
  • the first electrode leads 6032a are provided with a plurality of first protrusion electrodes 6033, and are sequentially arranged at specific intervals.
  • the second electrode lead 6032b may include a plurality of second protruding electrodes 6034, and may be sequentially disposed at specific intervals.
  • the first protruding electrodes 6033 protrude from the first electrode lead 6032a toward the second electrode lead 6032b, and the second protruding electrodes 6034 are the second electrode lead. In (6032b) it may protrude toward the first electrode lead (6032a).
  • the first electrode electrodes 6033 and the second electrode electrodes 6034 are made of the same material as the first electrode leads 6032a and the second electrode leads 6032b, and the first electrode leads 6032a. ) And the second electrode lead 6032b may be formed in an integrated pattern.
  • the first and second protrusion electrodes 6033 and 6034 are exposed to the outside to contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device. More specifically, the first protrusion electrodes 6033 and the second protrusion electrodes 6034 have exposed surfaces exposed to the outside from the plane of the base substrate 6010. The exposed surface may be in direct contact with the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device to pick up the semiconductor light emitting device, and may be an upper surface of the transfer head.
  • At least one of the first protrusion electrodes 6033 and at least one of the second protrusion electrodes 6034 may be provided as a pair to generate electrostatic power between the semiconductor light emitting device.
  • the alternating voltage source applying voltage to the pair of first and second protruding electrodes generates the electrostatic power by applying a positive voltage to the second protruding electrode at the time when a negative voltage is applied to the first and second protruding electrodes.
  • the transfer head can be controlled to impart a voltage on the contrary.
  • the base substrate 6010 and the electrode portion 6030 are formed to be light transmissive, the base substrate 6010 and the electrode portion 6030 sequentially pass through the base substrate 6010 and the at least part of the semiconductor light emitting device. It becomes possible to see. Therefore, the upper field of view can be secured when the transfer head and the semiconductor light emitting element are aligned.
  • the protruding electrodes and the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device are arranged. To contact.
  • the semiconductor light emitting device may be in a state disposed on the carrier substrate 1100.
  • a mounting member 1200 on which the semiconductor light emitting device is mounted may be mounted on one surface of the carrier substrate 1100.
  • the carrier substrate 1100 is made of a material such as Si, glass, ceramic, the seating member may be formed of at least one material of PDMS, silicone, acrylic.
  • the seating member 1200 includes a base 1210 and a seating protrusion 1220.
  • the base portion 1210 is a portion overlapping one surface of the carrier substrate, and may be formed of a material different from that of the carrier substrate.
  • the seating protrusions 1220 protrude from the base part and are sequentially disposed at predetermined intervals. The semiconductor light emitting device is temporarily seated on the seating protrusion 1220.
  • the semiconductor light emitting device is picked up after attaching the semiconductor light emitting device to the protruding electrodes by applying a voltage generating a constant electric power.
  • the bias is stopped, the semiconductor light emitting element is lowered, and only the head is lifted.
  • 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, 21F, 21G, 21H, and 21I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display apparatus using a semiconductor light emitting device using the transfer head of FIG. 19A.
  • a step of coupling a plurality of semiconductor light emitting devices to a substrate is performed.
  • the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer are grown on the growth substrate, and each semiconductor light emitting device is formed through etching, followed by the first conductive electrode 1156 and the second conductive type.
  • An electrode 1152 is formed (FIG. 21A).
  • the growth substrate 1101 may be formed of a material having a light transmissive property, for example, sapphire (Al 2 O 3), GaN, ZnO, or AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 1101 may be formed of a material suitable for growing a semiconductor material, a carrier wafer.
  • At least one of Si, GaAs, GaP, InP, and Ga2O3 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, including a conductive substrate or an insulating substrate, for example, a SiC substrate having a higher thermal conductivity than a sapphire (Al2O3) substrate. Can be used.
  • the first conductive electrode 1156 and the first conductive semiconductor layer may each be a p-type electrode and a p-type semiconductor layer, and the second conductive electrode 1152 and the second conductive semiconductor layer may each be an n-type electrode. And an n-type semiconductor layer.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and an example in which the first conductive type is n-type and the second conductive type is p-type is also possible.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting diode in which an n-type semiconductor layer is stacked on the undoped semiconductor layer.
  • an n-type electrode connected to the n-type semiconductor layer extends from one surface of the n-type semiconductor layer to the side of the undoped semiconductor layer and protrudes from the side of the undoped semiconductor layer.
  • grooves may be formed on a surface of the undoped semiconductor layer facing the head electrode of the transfer head.
  • the light emitting device of the flip chip type is temporarily bonded to the carrier substrate, and the growth substrate is removed (FIG. 21B).
  • the growth substrate may be removed using a laser lift-off (LLO) or chemical lift-off (CLO).
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • the second conductive electrode 1152 in which the undoped semiconductor layer 1153a protrudes to the side is alleviated or prevented from being damaged by the laser.
  • the undoped semiconductor layer may be replaced with another type of absorbing layer that absorbs a UV laser.
  • the absorber layer may be a buffer layer, may be formed in a low temperature atmosphere, and may be formed of a material that can alleviate the difference in lattice constant between the semiconductor layer and the growth substrate.
  • it may include materials such as GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, and InAlGaN.
  • the carrier substrate 1100 may include a mounting member 1200, and the semiconductor light emitting device may be transferred from the growth substrate 1101 to the mounting member 1200.
  • the seating member 1200 may be formed of an adhesive sheet formed of a tacky material such as polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the carrier substrate 1100 may be referred to as a PDMS substrate. Due to the adhesion of the PDMS material, the semiconductor light emitting devices 1050 are moved to the carrier substrate 1100 after the growth substrate is removed.
  • a step of forming a groove through etching is performed in the undoped semiconductor layer.
  • the grooves 1157 may be etched to form text on one surface furthest from the first conductive electrode 1156.
  • texturing is possible on the surface of the semiconductor light emitting device.
  • a transfer head including an electrode part is first positioned to face a semiconductor light emitting device including an undoped semiconductor layer disposed on a carrier substrate.
  • the electrode portion of the transfer head and the undoped semiconductor layer of the semiconductor light emitting element are adjacent to each other, and the exposed surface of the electrode portion and the undoped semiconductor layer are brought into contact with each other.
  • the protruding electrodes of the transfer head and the semiconductor light emitting device are aligned.
  • the transfer head is described with reference to the transfer head described with reference to FIGS. 19A and 19B, but may also be a transfer head of another embodiment described later.
  • a step of applying a voltage to the protruding electrode is performed so that an adhesion force is applied to the undoped semiconductor layer through electrostatic force.
  • the voltage is selectively applied, and thus electrostatic power may be added to only some of the semiconductor light emitting elements arranged on the carrier substrate 1100.
  • the semiconductor light emitting devices may be sequentially arranged on the carrier substrate 1100, and some of the semiconductor light emitting devices arranged on the carrier substrate 1100 may be selected and picked up.
  • semiconductor light emitting devices having different colors may be picked up using the above-described method.
  • the green semiconductor light emitting element may be additionally picked up in the process of FIG. 21F, and the red semiconductor light emitting element may be further picked up in the process of FIG. 21G.
  • the transfer head can be picked up with blue, green and red semiconductor light emitting elements arranged to form one pixel.
  • the transfer head 6000 transfers the semiconductor light emitting device as shown in FIG. 21H, and the semiconductor light emitting devices are selectively picked up and transferred to the base substrate 1070 of the display device.
  • the transfer head 60000 stops applying voltage to remove the electrostatic force and returns to the original position.
  • the semiconductor light emitting device may be at least one of a plurality of semiconductor light emitting devices, and the semiconductor light emitting devices may be released on the substrate to form unit pixels of red, green, and blue.
  • the base substrate 1070 may be a wiring substrate 1010 having a wiring electrode formed thereon, and the semiconductor light emitting device may be mounted on the base substrate 1070 via a conductive adhesive layer 1030.
  • the wiring electrode may be the first electrode 1020 described above, and the base substrate 1070 may be made of a flexible material to implement a flexible display device.
  • heat or a catalyst may be applied to the conductive adhesive layer 1030 to thermally compress the semiconductor light emitting devices and the conductive adhesive layer 1030.
  • the conductive adhesive layer may be replaced with an adhesive layer.
  • the adhesive layer may not need conductivity.
  • a second electrode 1040 (see FIG. 11A) may be formed in a direction crossing the first electrode so as to connect the second conductive electrode 1152.
  • the second electrode 1040 is an upper wiring connecting the protruding second conductive electrode 1152 and is directly connected to the second conductive electrode 1152.
  • the second electrode 1040 may be formed by deposition. Further, forming the phosphor layer 1080 (see FIG. 10) on one surface of the plurality of semiconductor light emitting devices 1050 may be performed.
  • 22 and 23 are a cross-sectional view and a perspective view showing another embodiment of a transfer head for transferring the semiconductor light emitting device of the invention.
  • the transfer head 7000 includes a base substrate 7010, an electrode portion 7030, and a metal block portion 7040.
  • the base substrate 7010 and the electrode portion 7030 may have the same structure as the base substrate and the electrode portion described with reference to FIGS. 19A and 19B, and thus description thereof is replaced with the above description.
  • the metal block portion 7040 may be coupled to the first and second protrusion electrodes 7033 and 7704, respectively.
  • the metal block part 7040 may include a first metal block 7041 coupled to the first protruding electrodes 7033 and a second metal block 7042 coupled to the second protruding electrodes 7074. Can be.
  • the first metal block 7041 and the second metal block 7042 may protrude in a direction (thickness direction) penetrating one surface of the base substrate 7010 at the ends of the protruding electrodes.
  • the metal block protrudes in a direction away from the base substrate 7010, and provides a contact point for picking up a specific semiconductor light emitting device during a pickup operation.
  • the metal block may be formed of an opaque metal.
  • the first metal block 7041 and the second metal block 7042 may be in the form of a square block having a width X length of 50 X 50 micrometers and a thickness of 1 to 5 micrometers, respectively.
  • the first metal block 7041 and the second metal block 7042 are exposed to the outside so as to contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device. More specifically, the first metal block 7041 and the second metal block 7042 have an exposed surface or an upper surface exposed to the outside from the upper surface. The exposed surface may directly contact the undoped semiconductor layer 1153a of the semiconductor light emitting device to pick up the semiconductor light emitting device.
  • the transfer head not only realizes high constant power by directly charging the semiconductor layer undoped in the Johnson-Label type, but also transfers the semiconductor light emitting device in a large structure in a simple structure.
  • the present invention proposes a mechanism that can align the level and step of the donor substrate and the pickup head, without using a sensor and a transfer mechanism. This has the advantage of providing a large degree of freedom individually for multiple pickup heads. This mechanism will be described below.
  • 24 and 25 are a cross-sectional view and a plan view showing a micro device transfer apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the micro device transferring apparatus 8001 includes a transfer head 8010 of the micro device 8060, and uses the transfer head 8010 of the micro device 8060. Pick-up and transfer the micro device 8060 in large quantities.
  • the micro device may be the above-described semiconductor light emitting device, more specifically, a micro LED.
  • the micro device transfer apparatus 8001 of the present embodiment includes a head transfer unit 8020 for fixing and transferring the transfer head 8010 of the micro device 8060, and a donor substrate or micro device on which the micro device 8060 is located. And a substrate holder 8040 on which the receiving substrate 8070 to which the 8060 is to be transferred is seated.
  • the upper direction means the X axis direction in the spatial coordinate system
  • the lower direction means the opposite direction of the X axis in the spatial coordinate system.
  • the horizontal plane means the Y-Z axis plane.
  • the vertical direction is a direction including the upper and lower directions.
  • the substrate holder 8040 is seated with a donor substrate 8050 or a receiving substrate 8070 that supports the micro devices 8060.
  • the substrate holder 8040 may further include a heating element (not shown) for separation and coupling of the micro device 8060.
  • the substrate holder 8040 has a mounting surface on which the donor substrate 8050 or the receiving substrate 8070 is supported, and one surface thereof is formed flat. Of course, two such substrate holders 8040 may be installed so that one substrate holder 8040 may support the donor substrate 8050 and the other may support the receiving substrate 8070.
  • the substrate holder 8040 may be moved on the Y-Z plane by a drive mechanism (not shown) having at least two degrees of freedom.
  • the substrate holder 8040 is moved on a horizontal plane and aligned with the transfer head 8010 of the micro device 8060.
  • the donor substrate 8050 is supported by the substrate holder 8040.
  • the donor substrate 8050 On the donor substrate 8050 a number of microdevices 8060 that are to be picked up by the transfer head 8010 of the microdevice 8060 are positioned.
  • the mounting surface (lower surface in FIG. 24) of the head transfer unit 8020 is mounted on which the transfer head 8010 of the micro device 8060 is mounted.
  • the mounting surface of the head transfer unit 8020 is formed to be substantially flat.
  • the head transfer unit 8020 transfers the transfer head 8010 of the micro device 8060.
  • the head transfer unit 8020 may be moved by a drive mechanism (not shown) having at least six degrees of freedom in the transfer head 8010 of the micro device 8060. More specifically, the head transfer unit 8020 is reciprocated in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions, and rotates with the X-axis, Y-axis and Z-axis directions as the axial direction. This degree of freedom of the head transfer unit 8020 allows the transfer head 8010 of the micro device 8060 to be accurately positioned and aligned on the micro device 8060.
  • the head transfer unit 8020 and the substrate holder 8040 may include the head transfer unit 8020, the distance between the head transfer unit 8020, the substrate holder 8040, and the head transfer unit 8020 based on the input box input from various sensors, The horizontal planes between the mounting surfaces of the substrate holder 8040 may be adjusted. These sensors provide control feedback to assist in adjustment of the head transfer unit 8020 and the substrate holder 8040.
  • the transfer head 8010 of the micro device 8060 may be provided with fixing means (not shown) for fixing the substrate 8110 and the donor substrate 8050.
  • the fixing means may comprise a vacuum inhaler.
  • the transfer head 8010 of the micro device 8060 picks up the micro device 8060 located on the donor substrate 8050 supported by the substrate holder 8040 and transfers it onto the receiving substrate 8070.
  • the transfer head 8010 of the micro device 8060 may include a plurality of pickup heads 8130 that pick up the micro devices 8060, and a head that supports the plurality of pickup heads 8130. And a substrate 8110 supporting the holder 8120 and the head holder 8120.
  • Substrate 8210 provides structural support to head holder 8120.
  • the substrate 8110 is selected from a material having support and rigidity.
  • the substrate 8110 may be formed of various materials such as silicon, ceramic, and polymer.
  • the substrate 8110 is made of a heterogeneous or copper-sol material with the head holder 8120.
  • the substrate 8110 has a hardness greater than that of the head holder 8120.
  • the hardness of an object is defined as the magnitude of resistance to deformation of the object when the object is pressed by another object.
  • the substrate 8110 is made of a hard material.
  • the substrate 8110 has a support surface (lower surface) on which one surface of the head holder 8120 is supported.
  • the support surface of the substrate 8110 is formed flat.
  • the plurality of pickup heads 8130 pick up the micro devices 8060 by the adhesive force.
  • the plurality of pickup heads 8130 have an adhesive surface 8131 to which the micro device 8060 is bonded.
  • the reviewed pick heads 8130 may be adhesive with the micro device 8060 to pick up the micro device 8060 from the donor substrate 8050.
  • a bonding material having an adhesive force may be applied to the adhesive surfaces 8131 of the plurality of pickup heads 8130.
  • the coating material is heated to the outside to release the adhesive force.
  • the plurality of pickup heads 8130 may be adhered to the micro device 8060 by static electricity.
  • the micro device transfer apparatus 8001 of the embodiment may further include an electrostatic voltage source. The adhesion between the pick-up head 8130 and the micro device 8060 is maintained or released as the electrostatic voltage source is turned on / off.
  • the plurality of pickup heads 8130 are arranged with a constant pitch on the horizontal plane.
  • the pitches of the plurality of pickup heads 8130 correspond to the pitches of the plurality of micro devices 8060. That is, the pitches of the plurality of pick-up heads 8130 may match the pitches of the plurality of micro devices 8060, or may be integer multiples. More specifically, the plurality of pickup heads 8130 may be arranged with a plurality of rows and errors in the horizontal plane yarn.
  • the plurality of pickup heads 8130 may have various materials.
  • the plurality of pickup heads 8130 may include any one of silicon, glass, and elastomer.
  • the plurality of pickup heads 8130 may have elastic force and may flow to some extent.
  • the hardness of the plurality of pickup heads 8130 may have a hardness greater than that of the head holder 8120.
  • the head holder 8120 structurally supports the plurality of pickup heads 8130.
  • the head holder 8120 is positioned between the plurality of pickup heads 8130 and the substrate 8110 to couple the plurality of pickup heads 8130 and the substrate 8110.
  • the head holder 8120 may be deformed by the movement of the plurality of pickup heads 8130 to provide degrees of freedom to the plurality of pickup heads 8130.
  • the substrate holder 8040 and the adhesive surface 8131 of the plurality of pickup heads 8130 are moved by the movement of the head transfer unit 8020.
  • the approximate horizontality between the donor substrates 8050 is aligned.
  • the donor substrate 8050 may have a local step, and there may be a step between the top surfaces of the micro device 8060, or the donor substrate 8050 may locally have an adhesive surface (a plurality of pickup heads 8130). 8131 is not horizontal.
  • the head holder 8120 may provide a degree of freedom to the plurality of pickup heads 8130, so that the plurality of micro devices 8060 may be efficiently picked up.
  • the levels of the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130 are individually changed by the deformation of the head holder 8120.
  • the levels of the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130 mean a relative position in the vertical direction.
  • the horizontal angles of the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130 are individually changed by the deformation of the head holder 8120.
  • the horizontal angles of the adhesive surfaces 8131 of the plurality of pickup heads 8130 may mean an inclination between the horizontal surface and the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130.
  • the head holder 8120 provides a space in which the plurality of pickup heads 8130 are located.
  • the head holder 8120 has a plate shape having a support surface 8282 for supporting the plurality of pickup heads 8130 on the horizontal plane.
  • the support surface 8282 of the head holder 8120 is preferably formed flat.
  • the support surface 8282 of the head holder 8120 is disposed parallel to the horizontal plane before deformation.
  • the adhesive surfaces 8131 of the plurality of pickup heads 8130 are spaced apart from the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • the head holder 8120 is deformed by an external force, and restored when the external force is released.
  • the head holder 8120 has elastic restoring force.
  • the head holder 8120 is flexible at least in the vertical direction.
  • the head holder 8120 is selected from a material that is softer than the substrate 8110 and / or the plurality of pickup heads 8130. Specifically, the head holder 8120 has a hardness that is less than the substrate 8210 alert. The head holder 8120 has a hardness that the plurality of pickup heads 8130 are smaller than the hardness. Specifically, the head holder 8120 is a resin material having an elastic force. Preferably, the head holder 8120 may be silicon (sylgard 184) having an elastic force.
  • At least one of a hollow 8224, a hole, and a groove 8121 may be formed in the head holder 8120 to promote fluidity of the head holder 8120.
  • the degree of freedom of the plurality of pickup heads 8130 is increased by the hollow 8224, the through holes 8122, and the grooves 8121.
  • the head holder 8120 is formed with a groove 8121 which is deformed when the head holder 8120 is deformed.
  • the groove 8121 is formed by recessing the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • the depth of the groove 8121 is not limited, but is preferably 20% to 80% of the thickness of the head holder 8120.
  • the width of the groove 8121 is proportional to the degrees of freedom of the plurality of pickup heads 8130.
  • the width of the groove 8121 is set according to the degree of freedom of the pickup head 8130.
  • the groove 8121 can have a variety of arrangements.
  • a plurality of grooves 8121 may be disposed in a dot shape on the support surface 8282 of the head holder 8120. These dot-shaped grooves are arranged regularly.
  • the dot-shaped grooves may be arranged in a macro line shape.
  • a plurality of grooves 8121 are arranged in a line form on the support surface 8282 of the head holder 8120. These, groove-shaped grooves are arranged with a constant pitch.
  • the grooves in the form of lines may have a matrix shape that intersects each other.
  • the support surface 8282 of the head holder 8120 is partitioned into a plurality of holder blocks B by the groove 8121. At least one pickup head 8130 is supported in the holder block B. FIG. Preferably, one to four pickup heads 8130 are supported in one holder block B. FIG. The support surface 8282 of the head holder 8120 is partitioned into the holder block B, and a small number of pickup heads 8130 are positioned within the holder block B, so that the individual degrees of freedom of the pickup head 8130 can be improved. have.
  • the head holder 8120 is formed with a positioning unit 8129 for determining a position with the donor substrate 8050.
  • 26 and 27 are a cross-sectional view and a plan view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • the transfer head 8010 of the micro device 8060 according to the present embodiment has a difference in arrangement of the grooves 8121 as compared with the embodiment of FIGS. 24 and 25.
  • the groove 8121 of the present embodiment is in the form of a line forming a closed space at the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • a plurality (mostly) pickup heads 8130 are located in the closed space formed by the groove 8121.
  • FIG. 28A is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 28B is a plan view.
  • This embodiment includes a through hole 8122 instead of a groove 8121 to improve flexibility in the head holder 8120 compared to the embodiment of FIGS. 24 and 25.
  • the head holder 8120 of the third embodiment includes a through hole 8122 to improve flexibility.
  • the through hole 8122 is formed in the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • the through hole 8122 is formed through the head holder 8120 in a direction intersecting with the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • a plurality of through holes 8122 are arranged in a line form on the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • the through-holes 8122 in the form of a line are arranged with a constant pitch.
  • the through holes 8122 in the form of a line may have a matrix shape that crosses each other.
  • the head holder 8120 includes a plurality of holder blocks B disposed spaced apart from each other on a horizontal plane.
  • the plurality of holder blocks B may be defined by the through-holes 8122 having a line shape.
  • At least one pickup head 8130 is supported in the holder block B.
  • FIG. Preferably, one to four pickup heads 8130 are supported in one holder block B.
  • FIG. The head holder 8120 is partitioned into a plurality of holder blocks B, and a few pickup heads 8130 are positioned within the holder blocks B, thereby improving individual degrees of freedom of the pickup heads 8130.
  • 29 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • the head holder 8120 of the present embodiment has a difference in the shape of the through hole 8123 compared to the embodiment of FIG. 28.
  • a plurality of through holes 8123 are disposed in a dot shape on the support surface 8282 of the head holder 8120.
  • the through hole 8123 penetrates the head holder 8120 in a direction crossing the support surface.
  • the through-holes 8223 in the form of dots are arranged regularly.
  • the dot-shaped through holes 8123 may be arranged in a macro line shape. The dot-shaped through holes 8123 are deformed by external pressure and provide flexibility to the head holder 8120.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of hollows 8224 are formed in the head holder 8120 instead of the grooves 8121 as compared with the embodiment of FIGS. 24 and 25.
  • the hollows 8224 are located within the head holder 8120.
  • the hollow 8224 is positioned regularly or irregularly in the head holder 8120. This hollow 8224 is deformed when the shape of the head holder 8120 is deformed and provides flexibility to the head holder 8120. This increases the degree of freedom of the pickup heads 8130.
  • the size of the hollow 8224 is not limited. However, the diameter of the hollow 8224 may be 10% to 40% of the thickness of the head holder 8120. This is because if the size of the hollow 8224 is too large, the rigidity of the head holder 8120 is reduced, and if the size of the hollow 8224 is too small, sufficient flexibility may not be provided to the head holder 8120.
  • 31 is a cross-sectional view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 there is a difference in this embodiment that the groove 8121 is omitted from the head holder 8120 and the head base 8132 is further compared with the embodiment of FIGS. 24 and 25.
  • Head base 8132 provides a space in which a plurality of pickup heads 8130 are located.
  • the head base 8132 has a plate shape having a support surface for supporting the plurality of pickup heads 8130 on the horizontal plane.
  • the support surface of the head base 8132 is formed flat.
  • the support surface of the head base 8132 is disposed parallel to the horizontal plane before deformation.
  • the mounting surfaces of the plurality of pickup heads 8130 are spaced apart from the support surface of the head base 8132.
  • Head base 8132 is located between head holder 8120 and pickup head 8130. The head base 8132 is supported by the head holder 8120.
  • the head base 8132 is deformed by an external force, and is restored again when the external force is released.
  • the head base 8132 has elastic restoring force.
  • the head base 8132 is flexible at least in the vertical direction.
  • the head base 8132 is selected from a material that is softer than the substrate 8110 and / or the plurality of pickup heads 8130. Specifically, the head base 8132 has a hardness less than the substrate 8210 alert. The head base 8132 has a hardness in which the plurality of pickup heads 8130 are smaller than the hardness. Specifically, the head base 8132 is a resin material having an elastic force. Preferably, the head base 8132 may be silicon having elastic force (sylgard 8184). In this case, the head holder 8120 may have a higher hardness than the head base 8132 or may have the same hardness.
  • the thickness of the head base 8132 is not limited. Preferably, the thickness of the head base 8132 is between 100 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the head base 8132 may be formed integrally or separately from the head holder 8120.
  • 32 is a flowchart showing how the transfer device of the microdevice of the present invention operates.
  • a donor substrate 8050 in which a plurality of micro devices 8060 are arranged is supported on a substrate holder 8040. Based on input values from the various sensors, the head transfer unit 8020 and the substrate holder 8040 adjust the top surface of the donor substrate 8050 and the support surface 8282 of the head holder 8120 to be substantially parallel. However, a local portion of the donor substrate 8050 may not be parallel to the support surface 8282 of the head holder 8120, or a local step may exist on the upper surfaces of the micro devices 8060.
  • the transfer head 8010 is moved downward by the head transfer unit 8020, and the micro devices 8060 are adhered to the adhesive surfaces 8131 of the pickup heads 8130.
  • the pickup head 8130 which picks up the micro device 8060 protruding upward from the other micro devices 8060, is deformed and automatically leveled by the head holder 8120 (holder block B).
  • the transfer head 8010 is moved upwards and the micro devices 8060 are disengaged from the donor substrate 8050.
  • the receiving substrate 8070 is supported on the substrate holder 8040, the head transfer unit 8020 and the substrate holder 8040 are moved to adjust horizontality.
  • the transfer head 8010 is moved downward by the head transfer unit 8020.
  • the adhesive force of the pickup head 8130 is released. Thermal and chemical elements are applied on the receiving substrate 8070 to bond the micro device 8060 and the receiving substrate 8070.
  • a large number of micro LEDs can be quickly and accurately arranged on a large area receiving substrate 8070.
  • 33 and 34 are cross-sectional and top views of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • the groove is omitted from the head holder 8220, and a spacer 8140 is disposed between the head holder 8220 and the substrate 8110. There are more differences included.
  • the head holder 8220 is formed in a plate shape and supports a plurality of pickup heads 8130.
  • a material having a higher hardness than the head holder 8220 of the seventh embodiment may be selected.
  • the head holder 8220 of the embodiment is a resin material having flexibility.
  • Spacer 8140 structurally supports head holder 8220. Spacer 8140 is positioned between head holder 8220 and substrate 8110. Spacer 8140 is positioned in a portion of the space between head holder 8220 and substrate 8110.
  • the spacer 8140 may be deformed by the movement of the plurality of pickup heads 8130 to provide freedom to the head holder 8220.
  • the spacer 8140 is deformed, the inclination, curvature, and the like of the head holder 8220 may be deformed to provide freedom to the pickup head 8130.
  • the levels of the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130 are individually changed by the deformation of the spacer 8140.
  • the horizontal angles of the adhesive surfaces 8121 of the plurality of pickup heads 8130 are individually changed by the deformation of the spacer 8140.
  • the spacer 8140 is selected from a material that is softer than the substrate 8110 or / and the head holder 8220. Specifically, spacer 8140 has a hardness that is less than substrate 8210 alert. The spacer 8140 has a hardness smaller than that of the head holder 8220. Specifically, the spacer 8140 is a resin material having an elastic force. Preferably, the spacer 8140 may be silicon (sylgard 8184) having elasticity.
  • the spacer 8140 forms a gap between the head holder 8220 and the substrate 8110, and the spacer 8140 is disposed in a portion of the space between the head holder 8220 and the substrate 8110.
  • the spacers 8140 are spaced apart from each other with a constant pitch on the support surface of the substrate 8110.
  • the spacer 8140 may have various arrangements. For example, as illustrated in FIG. 34, a plurality of spacers 8140 are disposed in a line form on a support surface of the substrate 8110. These, line-shaped spacers 8140 are arranged with a constant pitch.
  • the spacers 8140 in the form of lines may have a matrix shape that intersects each other.
  • 35 and 36 are cross-sectional and top views of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • the spacer 8140 of the present embodiment is disposed in the form of a line surrounding the edge of the head holder 8220.
  • the plurality of pickup heads 8130 are disposed to overlap the inside of the space formed by the spacer 8140.
  • an embodiment may add greater degrees of freedom to the pickup heads 8130.
  • FIG. 37 is a top view of a transfer head of a micro device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 there is a difference in the arrangement of the spacers 8140 in comparison with the embodiment of FIGS. 33 and 34.
  • a plurality of spacers 8140 of the present embodiment are disposed in a dot form on the support surface of the substrate 8110. Such dot-shaped spacers 8140 are regularly arranged. In addition, the spacers 8140 in the form of dots may be arranged in a macro line or matrix shape.
  • a donor substrate 8050 in which a plurality of micro devices 8060 are arranged is supported on a substrate holder 8040. Based on the input values in the various sensors, the head transfer unit 8020 and the substrate holder 8040 adjust the upper surface of the donor substrate 8050 and the support surface 8282 of the head holder 8220 to be substantially parallel. However, a localized portion of the donor substrate 8050 may not be parallel to the support surface 8282 of the head holder 8220.
  • the transfer head 10 is moved downward by the head transfer unit 8020, and the micro devices 8060 are adhered to the adhesive surface 8131 of the pickup heads 8130.
  • the spacer 8140 is deformed, and the head holder 8220 is formed to be inclined to correspond to the inclination of the donor substrate 8050.
  • the transfer head 8010 is moved upwards and the micro devices 8060 are disengaged from the donor substrate 8050. Thereafter, after the micro device 8060 is seated on the receiving substrate 8070, the adhesive force of the pickup head 8130 is released.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or part of the embodiments so that various modifications may be made. It may be.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 상기 디스플레이 장치에 적용되는 반도체 발광소자의 이송 헤드 및 반도체 발광소자를 이송하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 이송 헤드는, 베이스 기판(base substrate), 및 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 포함하며, 상기 베이스 기판과 상기 전극부를 차례로 관통하여 상기 반도체 발광소자의 적어도 일부가 보이도록 상기 베이스 기판과 상기 전극부는 각각 광투과성으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광소자의 이송 헤드, 이송 시스템 및 반도체 발광소자를 이송하는 방법
본 발명은 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 반도체 발광소자의 이송 헤드, 이송 시스템 및 반도체 발광소자를 이송하는 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 플렉서블의 정도가 약하다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
그러나, 반도체 발광소자를 이용한 플렉서블 디스플레이의 경우에 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 성장시킨 후에 디스플레이의 화소에 해당하는 위치로 이송시키는 것이 필요하다. 이러한 이송의 방법 중에는 PDMS 스템프 방식의 송헤드나 정전 그립퍼(gripper) 헤드를 이용하는 방법 등이 있으나, 이들은 모두 정밀한 얼라인이 어려운 문제를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 기존에 대하여 효율적인 얼라인이 가능한 이송 헤드에 대하여 제시한다.
또한, 이들은 모두 높은 제작 비용과 낮은 생산 수율이라는 문제를 가지고 있다. 이에 본 발명에서는 높은 수율과 제어 정밀도를 가질 수 있는 이송 방식에 대하여 제시한다.
한편, 현재에는 이송 시에 이송 웨이퍼와 수용 웨이퍼 사이 및 이송 웨이퍼와 공여 웨이퍼 사이의 수평 및 정렬(alignment)을 위해 다축으로 회전 및 이동되는 엑츄에이터 등을 사용하여 수평을 맞추는 방식이 많이 이용된다. 그러나, 이러한 다축 회전 및 이송되는 엑츄에이터는 다양한 센서(영상, 거리 등을 인식하는 센서)의 입력 값을 기준으로 하는 데, 이러한 입력 값이 부정확한 문제점과, 정확한 수평을 맞출 수 없는 문제점이 존재한다. 또한, 이송 웨이퍼와 수용 웨이퍼 사이에는 수평되게 정렬되지만, 국소적으로 경사가 존재하거나, 국소적으로 높이차가 있는 경우, 마이크로 디바이스의 픽업에 어려움이 존재한다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 이송 방식을 제시한다.
본 발명의 일 목적은 보다 높은 신뢰성으로 반도체 발광소자를 이송할 수 있는 새로운 형태의 반도체 발광소자를 이송하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 보다 정밀하게 반도체 발광소자를 이송하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은, 간단한 구조이나 얼라인이 용이한 이송 헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은 높은 수율과 제어 정밀도를 가질 수 있는 반도체 발광소자를 이송하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은, 간단한 구조로 제조비용이 저렴한 이송 헤드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은, 간단한 구조로 각각의 이송 헤드에 자유로를 부가하여 셀프 레벨링(self-leveling)이 가능한 마이크로 디바이스의 이송 헤드를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자의 이송 헤드는 투명기판과 투명전극을 이용하여 상부 시야만으로 정밀한 얼라인을 구현하는 구조를 가진다. 보다 구체적으로, 상기 반도체 발광소자의 이송 헤드는, 베이스 기판(base substrate), 및 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 포함한다. 상기 베이스 기판과 상기 전극부를 차례로 관통하여 상기 반도체 발광소자의 적어도 일부가 보이도록 상기 베이스 기판과 상기 전극부는 각각 광투과성으로 형성된다.
또한, 본 발명은, 캐리어 기판에 배치된 언도프된 반도체층을 구비하는 반도체 발광소자를 이송하는 방법에 있어서, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 구비하는 이송 헤드(transfer head)를 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층과 인접시키는 단계와, 정전력을 통하여 상기 언도프된 반도체층에 부착력이 가해지도록 상기 전극부에 전압을 인가하는 단계, 및 상기 이송 헤드로 상기 반도체 발광소자를 픽업(pick up)하여 이송하는 단계를 포함하며, 상기 인접시키는 단계에서 상기 이송 헤드와 상기 반도체 발광소자가 얼라인되도록, 상기 베이스 기판과 상기 전극부는 각각 광투과성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 이송하는 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자의 이송 헤드는 플랫한 기판에 형성되는 전극을 이용하여 간단한 구조로 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하는 구조를 가진다. 보다 구체적으로, 상기 반도체 발광소자의 이송 헤드는, 평면을 구비하는 베이스 기판(base substrate), 및 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판의 평면에 배치되며, 서로 평행하게 배치되는 제1전극리드과 제2전극리드를 구비하는 전극부를 포함한다. 상기 정전력을 통하여 복수의 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하도록, 상기 제1전극리드과 제2전극리드에는 각각 복수의 돌출전극들이 형성된다.
또한, 본 발명은, 캐리어 기판에 배치된 반도체 발광소자를 상기 이송 헤드를 이용하여 이송하는 이송 시스템을 개시한다.
또한, 본 발명은, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 구비하는 이송 헤드(transfer head)를 반도체 발광소자와 인접시키는 단계와, 정전력을 통하여 상기 반도체 발광소자에 부착력이 가해지도록 상기 전극부에 전압을 인가하는 단계, 및 상기 이송 헤드로 상기 반도체 발광소자를 픽업(pick up)하여 이송하는 단계를 포함하며, 상기 전극부는 상기 베이스 기판의 평면에 형성되며, 서로 평행하게 배치되는 제1전극리드과 제2전극리드를 구비하며, 상기 정전력을 통하여 복수의 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하도록, 상기 제1전극리드과 제2전극리드에는 각각 복수의 돌출전극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 이송하는 방법을 개시한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드는 마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들, 상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더 및 상기 헤드 홀더를 지지하는 기판을 포함하고, 상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층과 이송 헤드의 전극을 이용함에 따라 반도체 발광소자를 이송하는 방법에서 존슨뢰벡(Johnsen rahbek)형 정전 그립퍼가 적용될 수 있다. 이를 통하여 보다 높은 그립력으로 반도체 발광소자를 이송하는 방법 및 장치가 구현될 수 있다. 또한, 이 경우에, 베이스 기판과 전극부는 각각 광투과성으로 형성되며, 이를 통하여 상부 시야만으로 얼라인을 위한 정밀 제어가 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 광투과성의 멀티 헤드를 이용하여 복수의 반도체 발광소자를 이송함에 따라, 대면적 및 복수의 이송에 이점을 가질 수 있다. 또한, 광투과성의 베이스 기판에 저가의 글래스가 이용됨에 따라, 이송헤드의 제조 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 기판으로 정밀도를 가지고 선택적으로 전사시키는 것이 용이하게 된다.
또한, 본 발명은 복잡한 메사구조가 없는 단순한 구조의 정전 플레이트를 이용하므로, 낮은 제작 비용과 높은 수율을 구현한다. 나아가, 단순한 구조로 인하여 제어 정밀도를 가지며, 대면적의 이송이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 광투과성의 이송 헤드를 이용하여 복수의 반도체 발광소자를 이송함에 따라, 대면적 및 복수의 이송에 이점을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 센서와 이송기구를 사용하지 않고, 공여 기판과 픽업 헤드들의 수평 및 단차를 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다수의 픽업 헤드들에 개별적으로 큰 자유도를 제공하는 이점이 존재한다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 11a는 도 10의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 11b는 도 11의 라인 F-F를 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 11a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 14는 도 13a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 동작을 나타내는 개념도이다.
도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e, 도 15f 및 도 15g는 도 13a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 16 및 도 17은 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드의 다른 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 18a 및 도 18b는 도 16의 이송 헤드의 변형예들을 나타내는 단면도들이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 20은 도 19a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 동작을 나타내는 개념도이다.
도 21a, 도 21b, 도 21c, 도 21d, 도 21e, 도 21f, 도 21g, 도 21h 및 도 21i는 도 19a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 22 및 도 23은 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드의 다른 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 개념도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 32a 내지 도 32e는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.
도 33 및 도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
도 35 및 도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 평면도이다.
도 38a 내지 도 38c는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 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 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
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 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)가 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(151) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(151)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 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.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분(231)과 전도성을 가지지 않는 부분(232)으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(251) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(251)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에는 플립 칩 타입이 적용된 경우에는 동일평면상에 제1 및 제2전극이 배치되므로 고정세(파인 피치)의 구현이 어려운 문제가 있다. 이하, 이러한 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립 칩 타입의 발광소자가 적용된 디스플레이 장치에 대하여 설명한다.
도 10은 새로운 구조의 반도체 발광소자가 적용된 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 11a는 도 10의 라인 E-E를 따라 취한 단면도이며, 도 11b는 도 11의 라인 F-F를 따라 취한 단면도이고, 도 12는 도 11a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10, 도 11a 및 도 11b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(1000)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
디스플레이 장치(1000)는 기판(1010), 제1전극(1020), 전도성 접착층(1030), 제2전극(1040) 및 복수의 반도체 발광 소자(1050)를 포함한다. 여기에서, 제1 전극(1020) 및 제2 전극(1040)은 각각 복수의 전극 라인들을 포함할 수 있다.
기판(1010)은 제1전극(1020)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(1020)은 기판(1010) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(1020)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(1030)은 제1전극(1020)이 위치하는 기판(1010)상에 형성된다. 전술한 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(1030)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시예에서 상기 전도성 접착층(1030)은 접착층으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(1020)이 기판(1010)상에 위치하지 않고, 반도체 발광소자의 도전형 전극과 일체로 형성된다면, 접착층은 전도성이 필요없게 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(1020)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 상기 반도체 발광 소자(1050)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(1040)이 위치한다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(1040)은 전도성 접착층(1030) 상에 위치될 수 있다. 즉, 전도성 접착층(1030)은 배선기판과 제2전극(1040)의 사이에 배치된다. 상기 제2전극(1040)은 상기 반도체 발광 소자(1050)와 접촉에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기에서 설명된 구조에 의하여, 복수의 반도체 발광 소자(1050)는 상기 전도성 접착층(1030)에 결합 되며, 제1전극(1020) 및 제2전극(1040)과 전기적으로 연결된다.
경우에 따라, 반도체 발광 소자(1050)가 형성된 기판(1010) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(1040)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(1040)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(1040)은 전도성 접착층(1030) 또는 투명 절연층에 이격 되어 형성될 수도 있다.
도시와 같이, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제1전극(1020)에 구비되는 복수의 전극 라인들과 나란한 방향으로 복수의 열들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 반도체 발광소자(1050)는 제2전극(1040)을 따라 복수의 열들을 형성할 수 있다.
나아가, 디스플레이 장치(1000)는, 복수의 반도체 발광소자(1050)의 일면에 형성되는 형광체층(1080)을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(1050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 형광체층(1080)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(1080)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(1081) 또는 녹색 형광체(1082)가 될 수 있다. 즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(1051a) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(1081)가 적층 될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(1051b) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(1082)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자(1051c)만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(1020)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층 될 수 있다. 따라서, 제1전극(1020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(1040)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(1050)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.
한편, 이러한 형광체층(1080)의 대비비(Contrast) 향상을 위하여 디스플레이 장치는 각각의 형광체들의 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(1091)를 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(1091)는 형광체 도트 사이에 갭을 만들고, 흑색 물질이 상기 갭을 채우는 형태로 형성될 수 있다. 이를 통하여 블랙 매트릭스(1091)는 외광반사를 흡수함과 동시에 명암의 대조를 향상시킬 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스(1091)는, 형광체층(1080)이 적층된 방향인 제1전극(1020)을 따라 각각의 형광체층들의 사이에 위치한다. 이 경우에, 청색 반도체 발광 소자(1051)에 해당하는 위치에는 형광체층이 형성되지 않으나, 블랙 매트릭스(1091)는 상기 형광체층이 없는 공간을 사이에 두고(또는 청색 반도체 발광 소자(1051c)를 사이에 두고) 양측에 각각 형성될 수 있다.
다시, 본 예시의 반도체 발광소자(1050)를 살펴보면, 본 예시에서 반도체 발광 소자(1050)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다. 다만, 전극이 상/하로 배치되나, 본 발명의 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
도 12를 참조하면, 예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(1050)는 제1도전형 전극(1156)과, 제1도전형 전극(1156)이 형성되는 제1도전형 반도체층(1155)과, 제1도전형 반도체층(1155) 상에 형성된 활성층(1154)과, 상기 활성층(1154) 상에 형성된 제2도전형 반도체층(1153) 및 제2도전형 반도체층(1153)에 형성되는 제2도전형 전극(1152)을 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 제1도전형 전극(1156) 및 제1도전형 반도체층(1155)은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 전극(1152) 및 제2도전형 반도체층(1153)은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 제1도전형 전극(1156)은 상기 제1도전형 반도체층(1155)의 일면에 형성되며, 상기 활성층(1154)은 상기 제1도전형 반도체층(1155)의 타면과 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 일면의 사이에 형성되고, 상기 제2도전형 전극(1152)은 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 일면에 형성된다.
이 경우에, 상기 제2도전형 전극은 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 일면에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 타면에는 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 형성될 수 있다.
도 12를 도 10 내지 도 11b와 함께 참조하면, 상기 제2도전형 반도체층의 일면은 상기 배선기판에 가장 가까운 면이 될 수 있고, 상기 제2도전형 반도체층의 타면은 상기 배선기판에 가장 먼 면이 될 수 있다.
또한, 상기 제1도전형 전극(1156) 및 제2도전형 전극(1152)은 반도체 발광소자의 폭방향을 따라 이격된 위치에서 각각 상기 폭방향과 수직방향(또는 두께방향)으로 서로 높이차를 가지도록 이루어진다.
상기 높이차를 이용하여 상기 제2도전형 전극(1152)은 상기 제2도전형 반도체층(1153)에 형성되나, 반도체 발광소자의 상측에 위치하는 상기 제2전극(1040)과 인접하게 배치된다.
이 경우에, 상기 제2도전형 전극(1152)은 적어도 일부가 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 일면에서 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면으로 연장되며, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면에서 돌출될 수 있다.
이와 같이, 제2도전형 전극(1152)이 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면에서 돌출되기에, 상기 제2도전형 전극(1152)은 반도체 발광소자의 상측으로 노출될 수 있다. 이를 통하여, 상기 제2도전형 전극(1152)은 전도성 접착층(1030)의 상측에 배치되는 상기 제2전극(1040)과 오버랩되는 위치에 배치된다.
보다 구체적으로, 반도체 발광 소자는 상기 제2도전형 전극(1152)에서 연장되며, 상기 복수의 반도체 발광 소자의 측면에서 돌출되는 돌출부(1152a)를 구비한다. 이 경우에, 상기 돌출부(1152a)를 기준으로 보면, 상기 제1도전형 전극(1156) 및 제2도전형 전극(1152)은 상기 돌출부(1152a)의 돌출방향을 따라 이격된 위치에서 배치되며, 상기 돌출방향과 수직한 방향으로 서로 높이차를 가지도록 형성되는 것으로 표현될 수 있다.
상기 돌출부(1152a)는 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 일면에서 측면으로 연장되며, 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 상면으로, 보다 구체적으로는 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)으로 연장된다. 상기 돌출부(1152a)는 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면에서 상기 폭방향을 따라 돌출된다. 따라서, 상기 돌출부(1152a)는 상기 제2도전형 반도체층을 기준으로 상기 제1도전형 전극의 반대측에서 상기 제2전극(1040)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 돌출부(1152a)를 구비하는 구조는, 전술한 수평형 반도체 발광소자와 수직형 반도체 발광소자의 장점을 이용할 수 있는 구조가 될 수 있다.
한편, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)은 상기 제1도전형 전극(1156)으로부터 가장 먼 일면에 형성되는 홈들(1157)을 구비할 수 있다. 상기 홈들(1157)은 상기 제1도전형 전극(1156)으로부터 가장 먼 일면에서 텍스트를 형성(textured)하도록 식각될 수 있다. 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)에 홈을 식각함에 따라, 본 발명에 의하면 상기 반도체 발광소자의 면상에 텍스처링이 가능하게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광소자는 디스플레이 장치의 제조시에, 이송 헤드에 의하여 이송될 수 있다. 이에, 본 발명에서는, 상기 반도체 발광소자를 이송하는 새로운 구조의 이송 헤드를 제시한다. 상기 새로운 구조의 이송 헤드는 존슨-라벡형으로 언도프된 반도체층에 직접 대전하는 방식으로 높은 정전력을 가지며, 상부 시야만으로 얼라인의 정밀 제어를 구현한다.
이하, 본 발명의 반도체 발광소자를 이송하는 이송 헤드의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세하게 살펴본다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드를 나타내는 단면도 및 사시도이며, 도 14는 도 13a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 동작을 나타내는 개념도이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 이송 헤드(2000)는 언도프된 반도체층(1153a)을 직접 대전하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 이송 헤드(2000)는 언도프된 반도체층(1153a)의 표면에 접촉하고, 전압을 인가하여, 상기 언도프된 반도체층(1153a)의 대전을 유도하며, 이를 통하여 발생하는 정전력을 이용하여 반도체 발광소자(1050)를 픽업하도록 이루어진다.
이러한 예로서, 상기 이송 헤드(2000)는 베이스 기판(base substrate, 2010), 돌출부(2020) 및 전극부(2030)를 구비한다.
베이스 기판(2010)은, 예를 들어 실리콘, 세라믹 및 중합체와 같은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(2010)에는 이송 헤드(2000)를 제어하는 전자 장치에 연결하기 위한 배선(미도시)이 포함될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 돌출부(2020)는 상기 베이스 기판(2010)에서 돌출된다.
보다 구체적으로, 상기 돌출부(2020)는 상부 표면(2021)과 측벽들(2022)을 포함하는 메사 구조로 이루어지며, 상기 베이스 기판(2010)과 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다. 상기 메사 구조는 마이크로 구조로서, 100 마이크로미터 이하의 크기(폭이나 높이)로 이루어진다. 또한, 상기 돌출부(2020)는 상기 베이스 기판(2010)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출하여, 픽업 작업 중 특정 반도체 발광소자를 픽업하기 위한 접점(contact point)을 제공한다.
또한, 상기 돌출부(2020)는, 예를 들어 에칭에 의하여 상기 베이스 기판(2010)의 일부를 제거함에 따라 형성되어, 상기 베이스 기판(2010)과 일체화될 수 있다. 다른 예로서, 상기 돌출부(2020)는, 상기 베이스 기판(2010)의 상부 상에 부착되거나 성장되고 패턴화될 수 있다. 한편, 상기 돌출부(2020)는, 실리콘과 같은 반도체 기판 위에 형성된 이산화규소와 같은 패턴화된 산화물층이 될 수 있다.
이 경우에, 상기 베이스 기판(2010)은 광투과성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(2010)은 글래스나 광투과성 세라믹 재질 등으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 베이스 기판은 투과율이 90 내지 99.9 % 인 소다 석회(soda lime)를 구비하는 글래스 소재로 이루어질 수 있다. 상기 베이스 기판(2010)이 광투과성이므로 상기 돌출부(2020)도 동일 재질의 광투과성으로 형성되거나 다른 재질이나 광투과성인 재질로 형성될 수 있다.
상기 전극부(2030)는 헤드 전극(2031)과 전극 리드들(2032)을 구비할 수 있다.
상기 헤드 전극(2031)은 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)과 대전하여 정전력을 발생하도록, 상기 돌출부(2020)에 배치된다. 이 경우에, 본 도면에 도시되지 않았지만, 상기 돌출부(2020)와 상기 헤드 전극(2031)의 사이에는 산화 규소나 산화 알루미늄으로 이루어지는 패시베이션층(passivation layer)이 형성될 수 있다.
도시에 의하면, 전도성 층이 돌출부(2020) 또는 패시베이션층 위에 부착되고, 상기 헤드 전극(2031)을 형성하기 위하여 패턴화될 수 있다. 나아가, 상기 전도성 층은 전극 리드들(2032)을 상기 헤드 전극(2031)과 함께 형성할 수 있다. 상기 전극 리드들(2032)은 상기 헤드 전극(2031)으로부터 상기 돌출부(2020)의 상부 표면(2021)과 측벽(2022)을 따라 이어질 수 있다. 상기 헤드 전극(2031) 및 전극 리드들(2032)은 광투과성으로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 헤드 전극(2031) 및 전극 리드들(2032)은 폭이나 높이가 100 마이크로미터 이하의 투명 전극으로서, InSnO, ZnO 등과 같은 도전성 투명 전극 재질을 구비할 수 있다. 다른 예로서, 상기 헤드 전극(2031) 및 전극 리드들(2032)은 상기 투명 전극 재질과 Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag 등의 도전성 재질의 조합으로 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 헤드 전극(2031) 및 전극 리드들(2032)은 반투광성의 성질을 가질 수 있다.
본 예시에서, 상기 헤드 전극(2031)은 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 접촉하도록 외부로 노출된다. 보다 구체적으로, 상기 헤드 전극(2031)은 상기 돌출부(2020)에서 상기 베이스 기판(2010)과 가장 먼 상면과 오버랩되며, 상기 상면에서 외부로 노출되는 노출면을 구비한다. 상기 노출면은 상기 반도체 발광소자의 픽업을 위하여, 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 직접 접촉할 수 있으며, 상기 이송 헤드의 상부 표면(2021)이 될 수 있다.
이 경우에, 상기 베이스 기판(2010)과 상기 전극부(2030)는 각각 광투과성으로 형성됨에 따라, 상기 베이스 기판(2010)과 상기 전극부(2030)를 차례로 관통하여 상기 반도체 발광소자의 적어도 일부가 보이는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이송 헤드와 반도체 발광소자의 얼라인시에 상부 시야가 확보될 수 있다.
상기 헤드 전극(2031)은 상기 돌출부(2020) 상에서 한 쌍으로 구비되며, 이에 대응하여 상기 전극 리드들(2032)도 한 쌍으로 구비될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 헤드 전극은 단일 전극으로 형성될 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 상기 돌출부(2020) 상에서 제1헤드 전극(2031a) 및 제2헤드 전극(2031b)은 서로 이격 배치될 수 있다. 제1 전극 리드(2032a) 및 제2 전극 리드(2032b)는 상기 돌출부의 측벽(2022)을 따라 상부 표면(2021) 상에 배치된 전극으로 이어질 수 있다. 또한, 상기 제1헤드 전극(2031a) 및 제2헤드 전극(2031b)에 전압을 인가하는 교류 전압원은, 음 전압을 제1헤드 전극(2031a)에 인가하는 시점에 양 전압을 제2헤드 전극(2031b)에 인가하고, 반대로도 전압이 부여하도록 제어될 수 있다.
이 때에, 최소한 상기 제1헤드 전극(2031a) 및 제2헤드 전극(2031b)가 광투과성으로 형성됨에 따라, 베이스 기판, 돌출부 및 상기 제1헤드 전극(2031a)과 제2헤드 전극(2031b)을 차례로 관통하여 반도체 발광소자가 촬영될 수 있다. 이를 통하여 얼라인의 정밀 제어가 가능하게 된다.
이하, 상기 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 구체적인 동작 방법에 대하여 설명한다.
구체적인 동작방법으로서, 도 14를 참조하면, 그립해야 할 반도체 발광소자의 위에 이송 헤드를 맞추어 인접시켜 얼라인한 다음에, 헤드 전극(2031)과 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)을 접촉한다.
상기 이송 헤드와 상기 반도체 발광소자가 얼라인되도록, 베이스 기판과 전극부는 각각 광투과성으로 이루어진다. 이 경우에, 이송 헤드의 상부에서 카메라 등을 이용하여 헤드 전극과 반도체 발광소자의 얼라인이 정밀 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 베이스 기판, 돌출부 및 상기 제1헤드 전극(2031a)과 제2헤드 전극(2031b)가 광투과성이므로, 얼라인을 위한 상부 시야가 확보될 수 있다.
이 후에, 정전력을 일으키는 전압을 인가하여 반도체 발광소자를 헤드 전극에 부착한 후에 상기 반도체 발광소자를 픽업한다. 마지막으로, 옮기고자 하는 장소까지 이송 헤드를 이동한 후에, 역 bias를 인가한 후에 bias를 멈추어 반도체 발광소자를 내려둔 다음에 헤드만 들어올린다.
상기에서 설명된 이송 헤드의 구조에 의하면, 존슨-라벡형을 이용하여 언도프된 반도체층을 구비한 반도체 발광소자에 직접 대전하는 방식으로 반도체 발광소자의 픽업이 가능하게 된다.
이하에서는, 도 12를 참조하여 전술한 반도체 발광 소자를 도 13a를 참조하여 전술한 이송 헤드를 이용하여, 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e, 도 15f 및 도 15g는 도 13a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
먼저, 제조방법에 의하면, 기판에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계가 진행된다. 예를 들어, 성장기판에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 성장시키고, 식각을 통하여 각 반도체 발광소자를 생성한 후에 제1도전형 전극(1156)과 제2도전형 전극(1152)을 형성한다(도 15a).
성장기판(1101)(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(1101)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.
제1도전형 전극(1156) 및 제1도전형 반도체층은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 제2도전형 전극(1152) 및 제2도전형 반도체층은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
이 경우에, 전술한 바와 같이, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 제2도전형 반도체층에 형성되며, 상기 제2도전형 전극(1152)은 적어도 일부가 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면으로부터 돌출된다. 따라서, 상기 반도체 발광소자는 n형 반도체층이 상기 언도프된 반도체층에 적층된 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 다이오드가 될 수 있다. 또한, 상기 n형 반도체층과 연결되는 n형 전극은 상기 n형 반도체층의 일면에서 상기 언도프된 반도체층의 측면으로 연장되며, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층의 측면에서 돌출된다. 이 경우에, 상기 언도프된 반도체층에서 상기 이송 헤드의 헤드 전극을 마주보는 면에는 홈들이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자를 캐리어 기판에 임시적으로 결합하며, 성장기판을 제거한다(도 15b).
예를 들어, 성장기판은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다. 특히, 레이저 리프트 오프법이 경우에, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 상기 측면으로 돌출된 상기 제2도전형 전극(1152)이 레이저에 의하여 손상되는 것을 완화 또는 방지한다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 언도프된 반도체층은 UV 레이저를 흡수하는 다른 형태의 흡수층으로 대체될 수 있다. 상기 흡수층은 버퍼층이 될 수 있으며, 저온 분위기에서 형성되며, 반도체층과 성장기판과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 물질을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(1062)은 접착층(1063)을 구비하고, 상기 반도체 발광소자는 성장기판(1101)으로부터 상기 접착층(1063)으로 전사될 수 있다.
다른 예로서, 상기 캐리어 기판(1062)은 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같이 점착성 있는 재질로 형성되는 점착시트로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캐리어 기판(1062)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다. PDMS 재질의 부착력에 의하여, 성장기판이 제거된 후에 반도체 발광소자들(1050)은 상기 캐리어 기판(1062)으로 이동하게 된다.
이후에, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a) 중에서 제2도전형 전극(1152)을 덮는 부분을 식각하여 제거한다(도 15c). 이 경우에, 상기 언도프된 반도체층(1153a)은 제2도전형 반도체와 오버랩되는 부분은 여전히 존재하게 된다.
이 후에, 도 15d와 같이, 상기 언도프된 반도체층에 식각을 통하여 홈을 형성하는 단계가 진행된다. 예를 들어, 홈들(1157)은 상기 제1도전형 전극(1156)으로부터 가장 먼 일면에서 텍스트를 형성(textured)하도록 식각될 수 있다. 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)에 홈을 식각함에 따라, 상기 반도체 발광소자의 면상에 텍스처링이 가능하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들을 상기 캐리어 기판(1062)으로부터 디스플레이 장치의 베이스 기판(1070)으로 이송하는 단계가 진행된다.
도 15e를 참조하면, 이송하는 단계에서는 먼저, 캐리어 기판에 배치된 언도프된 반도체층을 구비하는 반도체 발광소자를 마주보도록 전극부를 구비하는 이송 헤드(transfer head)를 위치시킨다.
이 후에, 상기 이송 헤드의 전극부와 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층을 인접시키며, 상기 전극부의 노출면과 상기 언도프된 반도체층을 서로 접촉시킨다.
상기 인접시키는 단계에서 상기 이송 헤드와 상기 반도체 발광소자가 얼라인되도록, 베이스 기판과 전극부는 각각 광투과성으로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 구체적인 예로서, 베이스 기판, 돌출부 및 상기 제1헤드 전극(2031a)과 제2헤드 전극(2031b)가 광투과성이 될 수 있으며, 이를 통하여 얼라인을 위한 상부 시야가 확보될 수 있다.
상기 이송 헤드는, 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한 이송 헤드를 기준으로 설명하나, 후술하는 다른 실시예의 이송 헤드도 될 수 있다. 본 예시에서 상기 이송 헤드는 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한 이송 헤드가 멀티로 배열되는 멀티 이송 헤드가 될 수 있다.
이러한 예로서, 전극부는 베이스 기판의 일면에서 기설정된 간격으로 순차적으로 배치되는 복수의 전극들을 구비할 수 있다. 특히, 상기 이송 헤드는 상기 캐리어 기판상의 반도체 발광소자의 배열에 대응하도록, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
이 후에, 도 15f와 같이, 정전력을 통하여 상기 언도프된 반도체층에 부착력이 가해지도록 상기 헤드 전극(2031)에 전압을 인가하는 단계가 진행된다. 이 경우에, 상기 전압은 선택적으로 인가되며, 따라서 캐리어 기판(1062) 상에 배열된 반도체 발광소자들 중 일부에만 정전력이 부가될 수 있다. 이와 같이, 캐리어 기판(1062)에는 상기 반도체 발광소자들이 순차적으로 배열되며, 상기 캐리어 기판(1062)에 배열된 반도체 발광소자들은 일부가 선택되어 픽업될 수 있다.
다음으로, 도 15g와 같이 상기 이송 헤드(2000)로 상기 반도체 발광소자를 픽업(pick up)하여 이송하는 단계가 진행되며, 상기 반도체 발광소자들은 선택적으로 픽업되어, 디스플레이 장치의 베이스 기판(1070)으로 이송된다.
이 후에, 도 15h와 같이, 상기 반도체 발광소자를 상기 베이스 기판(1070) 상에 위치한 후에, 이송 헤드(20000)는 전압의 인가를 멈추어 정전력을 제거하고 원래의 자리로 되돌아가게 된다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나이고, 상기 반도체 발광소자들은 적색, 녹색 및 청색의 단위화소를 형성하도록 기판상에 릴리즈될 수 있다.
상기 베이스 기판(1070)은 배선전극이 형성된 배선기판(1010)이 될 수 있으며, 상기 반도체 발광소자는 전도성 접착층(1030)을 매개로 상기 베이스 기판(1070)에 장착될 수 있다.
이 경우에, 상기 배선전극은 전술한 제1전극(1020)이 될 수 있으며, 상기 베이스 기판(1070)은 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 유연 재질로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 발광소자들을 상기 베이스 기판(1070)에 이송한 후에 상기 전도성 접착층(1030)에 열 또는 촉매를 가해, 상기 반도체 발광소자들과 상기 전도성 접착층(1030)을 열압착할 수 있다.
다만, 본 실시예에서 상기 전도성 접착층은 접착층으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(1020)이 기판(1010)상에 위치하지 않고, 반도체 발광소자의 도전형 전극과 일체로 형성된다면, 접착층은 전도성이 필요없게 될 수 있다.
이 후에 상기 제2도전형 전극(1152)을 이어주도록, 상기 제1전극과 교차하는 방향으로 제2전극(1040, 도 11a 참조))이 형성될 수 있다. 상기 제2전극(1040)은 돌출된 제2도전형 전극(1152)을 연결하는 상부 배선으로서, 상기 제2도전형 전극(1152)과 직접 연결된다. 이 경우에, 상기 제2전극(1040)은 증착 등에 의하여 형성될 수 있다. 나아가, 복수의 반도체 발광소자(1050)의 일면에 형광체층(1080, 도 10 참조)을 형성하는 단계가 진행될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명하였다. 한편, 본 발명의 이송 헤드의 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 이하 이러한 여러가지 실시예에 대하여 설명한다.
도 16 및 도 17은 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드의 다른 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
본 예시들에서는 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한 이송 헤드에서 새로운 구조가 적용된 경우를 예시한다. 따라서, 이하 설명되는 본 예시에서는, 도 13a 및 도 13b를 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
본 도면들을 참조하면, 이송 헤드(3000)는 베이스 기판(base substrate, 3010), 전극부(3030) 및 금속 블록부(3040)을 구비한다.
상기 베이스 기판(3010)은 광투과성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(3010)은 글래스나 광투과성 세라믹 재질 등으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 베이스 기판(3010)은 투과율이 90 내지 99.9 % 인 소다 석회(soda lime)를 구비하는 글래스 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(3010)에는 이송 헤드(3000)를 제어하는 전자 장치에 연결하기 위한 배선(미도시)이 포함될 수 있다.
또한, 상기 베이스 기판(3010)은 적어도 일면이 평면으로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 베이스 기판(3010)은 평판으로 이루어질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 베이스 기판(3010)의 평면에는 전극부(3030)가 배치될 수 있다. 상기 전극부(3030)는 광투과성으로 형성될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 전극부(3030)는 헤드 전극이 없이 전극 리드들(3032)을 구비하고, 상기 전극 리드들(3032)은 광투과성으로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 전극 리드들(3032)은 높이(두께)가 0.1 내지 2 마이크로미터의 투명 전극으로서, InSnO, ZnO 등과 같은 도전성 투명 전극 재질을 구비할 수 있다. 상기 전극 리드들(3032)은 ITO 등의 재료를 2 마이크로미터 이하의 두께로 증착하고, 에칭이나 레이저 조사를 이용하여 전극 패턴을 형성함에 의하여 구현될 수 있다.
다른 예로서, 상기 전극 리드들(3032)은 상기 투명 전극 재질과 Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag 등의 도전성 재질의 조합으로 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 전극 리드들(3032)은 반투광성의 성질을 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 전극부(3030)의 일단에는 금속 블록부(3040)가 배치된다. 상기 금속 블록부(3040)는 상기 전극부(3030)의 단부에서 상기 베이스 기판(3010)의 일면을 관통하는 방향(두께 방향)으로 돌출될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속 블록부(3040)는 상기 베이스 기판(3010)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출하여, 픽업 작업 중 특정 반도체 발광소자를 픽업하기 위한 접점(contact point)을 제공한다. 한편, 상기 베이스 기판에는 상기 전극부와 전기적으로 연결되는 비아홀이 형성될 수 있다. 이러한 비아홀 구조에 의하여, 상기 전극부에 bias 인가가 가능하게 된다.
상기 금속 블록부(3040)는 불투광성 금속으로 형성될 수 있으며, 제1금속 블록(3041)과 제2금속 블록(3042)을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 전극부(3030)는 서로 이격 배치되는 제1전극(3030a) 및 제2전극(3030b)을 구비하고, 상기 제1금속 블록(3041)은 상기 제1전극(3030a)의 단부에 배치되고, 상기 제2금속 블록(3042)은 상기 제2전극(3030b)의 단부에 배치될 수 있다.
상기 제1금속 블록(3041)과 제2금속 블록(3042)은 각각 가로 X 세로가 50 X 50 마이크로미터이고, 두께가 1 내지 5 마이크로미터인 사각 블록의 형태가 될 수 있다. 또한, 상기 제1금속 블록(3041)과 제2금속 블록(3042)의 간격은 5 내지 20 마이크로미터가 될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제1금속 블록(3041) 및 제2금속 블록(3042)은 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 접촉하도록 외부로 노출된다. 보다 구체적으로, 상기 제1금속 블록(3041) 및 제2금속 블록(3042)은 상기 상면에서 외부로 노출되는 노출면 또는 상부표면(3021)을 구비한다. 상기 노출면은 상기 반도체 발광소자의 픽업을 위하여, 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 직접 접촉할 수 있다.
상기에서 설명된 구조에 의하면, 이송 헤드는, 존슨-라벡형으로 언도프된 반도체층에 직접 대전하는 방식으로 높은 정전력을 구현할 뿐만 아니라, 정밀한 제어로 반도체 발광소자를 이송하게 된다.
또한, 상기 제1금속 블록(3041) 및 제2금속 블록(3042)은 불투광성 금속으로 형성되어도, 상기 베이스 기판이 투명기판이고, 상기 전극부가 투명 금속 전극이므로, 이송 헤드와 반도체 발광소자의 얼라인시에 상부 시야는 확보될 수 있다. 이와 같은 투명 메탈 블록 구조에 의하면, 투명한 기판을 통하여 정확한 얼라인이 가능하며, 비전 시스템의 단순화가 구현될 수 있다. 또한 이를 통하여 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치의 제조 시간이 단축될 수 있다.
한편, 본 예시의 이송 헤드는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
도 18a를 참조하면, 본 예시에서도 상기 전극부(4030)는 헤드 전극이 없이 전극 리드들(4032)을 구비하나, 상기 전극 리드들(4032)이 베이스 기판(4010)의 양면에 배치될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 전극 리드들(4032)은 서로 이격 배치되는 제1전극 리드(4032a)와 제2전극 리드(4032b)를 구비하고, 상기 제1전극 리드(4032a)와 제2전극 리드(4032b) 중 어느 하나는 베이스 기판(4010)의 상면에 다른 하나는 베이스 기판(4010)의 하면에 배치될 수 있다.
또한, 본 예시에서도 상기 전극 리드들(4032)은 일부가 광투과성으로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 제1전극 리드(4032a)와 제2전극 리드(4032b) 중 어느 하나는 높이(두께)가 0.1 내지 2 마이크로미터의 투명 전극으로 형성되고, 다른 하나는 불투명 전극으로 이루어질 수 있다.
상기 불투명 전극은 예를 들어, 금속, 금속 합금, 내화 금속 및 내화 금속 합금 등과 같은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 불투명 전극은 티타늄, 백금, 은, 크롬 등의 재질로 이루어지며, 높이(두께)가 100 마이크로미터 이하인 전극이 될 수 있다.
다른 예로서, 도 18b를 참조하면, 상기 전극부(5030)는 헤드 전극이 없이 전극 리드들(5032)을 구비하나, 상기 전극 리드들(5032)은 서로 교차하는 방향으로 배열될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 전극 리드들(5032)은 서로 이격 배치되는 제1전극 리드(5032a)와 제2전극 리드(5032b)를 구비하고, 상기 제1전극 리드(5032a)와 제2전극 리드(5032b)는 서로 수직하게 배치된다. 이 경우에, 상기 제1전극 리드(5032a)와 제2전극 리드(5032b) 중 적어도 하나는 투명 전극으로 형성될 수 있다.
본 예시에서는, 상기 제1전극 리드(5032a)와 제2전극 리드(5032b)이 수직으로 배열되므로, 상부시야가 여러가지 각도에서 확보되는 장점이 발휘될 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 간단한 구조로 대면적의 이송이 가능한 이송 시스템에 대하여 제시한다. 상기 이송 시스템은 이송 헤드와 캐리어 기판을 구비하며, 이하 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
이하, 본 예시의 반도체 발광소자를 이송하는 이송 헤드의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세하게 살펴본다. 도 19a 및 도 19b는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드를 나타내는 단면도 및 사시도이며, 도 20은 도 19a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 동작을 나타내는 개념도이다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 이송 헤드(6000)는 언도프된 반도체층(1153a)을 직접 대전하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 이송 헤드(6000)는 언도프된 반도체층(1153a)의 표면에 접촉하고, 전압을 인가하여, 상기 언도프된 반도체층(1153a)의 대전을 유도하며, 이를 통하여 발생하는 정전력을 이용하여 반도체 발광소자(1050)를 픽업하도록 이루어진다.
이러한 예로서, 상기 이송 헤드(6000)는 베이스 기판(base substrate, 6010) 및 전극부(6030)를 구비한다.
베이스 기판(6010)은, 예를 들어 실리콘, 세라믹 및 중합체와 같은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(6010)에는 이송 헤드(6000)를 제어하는 전자 장치에 연결하기 위한 배선(미도시)이 포함될 수 있다.
또한, 상기 베이스 기판(6010)은 적어도 일면이 평면으로 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 베이스 기판(6010)은 평판으로 이루어지며, 따라서 양면이 평면이 될 수 있다.
한편, 상기 베이스 기판(6010)은 광투과성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(6010)은 글래스나 광투과성 세라믹 재질 등으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 베이스 기판(3010)은 투과율이 90 내지 99.9 % 인 소다 석회(soda lime)를 구비하는 글래스 소재로 이루어질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 베이스 기판(6010)의 일면에는 전극부(6030)가 배치될 수 있다. 상기 전극부(6030)는 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판의 평면에 배치될 수 있다.
상기 전극부(6030)는 전극리드들(6032)을 구비하고, 상기 전극 리드들(6032)은 상기 베이스 기판의 평면에 복수의 라인들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극부(6030)는 서로 평행하게 배치되는 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)를 구비할 수 있다.
상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)는 Au, Ti, Pt, Ni, Cu 및 Ag 중 적어도 하나를 구비하는 금속 박막이거나, InSnO 및 ZnO 중 적어도 하나를 구비하는 투명 박막이 될 수 있다. 이 때에, 상기 금속 박막은 높이(두께)가 100 마이크로미터 이하가 되며, 상기 투명 박막은 높이(두께)가 0.1 내지 2 마이크로미터가 될 수 있다. 상기 투명 박막의 경우에는, 상기 전극 리드들(3032)은 ITO 등의 재료를 2 마이크로미터 이하의 두께로 증착하고, 에칭이나 레이저 조사를 이용하여 전극 패턴을 형성함에 의하여 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극 리드들(6032)은 상기 투명 전극 재질과 Au, Ti, Pt, Ni, Cu, Ag 등의 도전성 재질의 조합으로 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 전극 리드들(6032)은 반투광성의 성질을 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)는 각각 상기 평면상에서 일방향으로 평행하게 연장되며, 상기 일방향과 수직한 타방향을 따라 순차적으로 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)는 상기 타방향을 따라 특정 간격으로 번갈아 가면서 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b) 중 적어도 하나는 상기 베이스 기판의 측면으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극리드(6032a)는 상기 측면을 걸쳐서 상기 평면의 반대면까지 연장되어, 전원 공급 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2전극리드(6032b)도 상기 측면을 걸쳐서 상기 반대면까지 연장되어, 상기 전원 공급 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 특정 반도체 발광소자를 픽업하기 위한 접점(contact point)을 제공하기 위하여, 돌출전극들(6033, 6034)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 정전력을 통하여 복수의 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하도록, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)에는 각각 복수의 돌출전극들(6033, 6034)이 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)에는 각각 제1돌출전극들(6033)과 제2돌출전극들(6034)이 기설정된 간격으로 순차적으로 배치된다. 상기 제1전극리드(6032a)에는 복수의 제1돌출전극들(6033)이 구비되어, 특정 간격으로 순차적으로 배치된다. 또한, 상기 제2전극리드(6032b)에는 복수의 제2돌출전극들(6034)이 구비되어, 특정 간격으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이 때에, 상기 제1돌출전극들(6033)은 상기 제1전극리드(6032a)에서 상기 제2전극리드(6032b)를 향하여 돌출되고, 상기 제2돌출전극들(6034)은 상기 제2전극리드(6032b)에서 상기 제1전극리드(6032a)를 향하여 돌출될 수 있다.
여기서, 상기 제1돌출전극들(6033)과, 제2돌출전극들(6034)은 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)과 동일 재질로서, 상기 제1전극리드(6032a) 및 제2전극리드(6032b)과 일체화의 패턴으로 형성될 수 있다.
본 예시에서, 상기 제1돌출전극들(6033)과 제2돌출전극들(6034)은 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 접촉하도록 외부로 노출된다. 보다 구체적으로, 상기 제1돌출전극들(6033)과 제2돌출전극들(6034)은 상기 베이스 기판(6010)의 평면에서 외부로 노출되는 노출면을 구비한다. 상기 노출면은 상기 반도체 발광소자의 픽업을 위하여, 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 직접 접촉할 수 있으며, 상기 이송 헤드의 상부 표면이 될 수 있다.
도시에 의하면, 제1돌출전극들(6033) 중 적어도 하나와 제2돌출전극들(6034) 중 적어도 하나는 한 쌍으로 구비되어, 반도체 발광소자와의 사이에서 정전력을 발생시킨다. 상기 한 쌍의 제1돌출전극과 제2돌출전극에 전압을 인가하는 교류 전압원은, 음 전압을 제1돌출전극에 인가하는 시점에 양 전압을 제2돌출전극에 인가하여 상기 정전력을 생성한다. 이 경우에, 상기 이송 헤드는 반대로도 전압이 부여하도록 제어될 수 있다.
이 경우에, 상기 베이스 기판(6010)과 상기 전극부(6030)는 각각 광투과성으로 형성됨에 따라, 상기 베이스 기판(6010)과 상기 전극부(6030)를 차례로 관통하여 상기 반도체 발광소자의 적어도 일부가 보이는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이송 헤드와 반도체 발광소자의 얼라인시에 상부 시야가 확보될 수 있다.
이하, 상기 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광소자를 이송하는 구체적인 동작 방법에 대하여 설명한다.
구체적인 동작방법으로서, 도 19a 및 도 20을 참조하면, 그립해야 할 반도체 발광소자의 위에 이송 헤드를 맞추어 인접시켜 얼라인한 다음에, 돌출전극들과 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)을 접촉한다.
이 때에, 상기 반도체 발광소자는 캐리어 기판(1100)에 배치된 상태가 될 수 있다. 도시에 의하면, 상기 캐리어 기판(1100)의 일면에는 상기 반도체 발광소자가 안착되는 안착부재(1200)가 장착될 수 있다. 이 때에, 상기 캐리어 기판(1100)는 Si, 글래스, 세라믹 등의 재질로 이루어지며, 상기 안착부재는 PDMS, silicone, acrylic 중 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 안착부재(1200)는 베이스부(1210)와 안착돌기(1220)를 구비한다.
상기 베이스부(1210)는 상기 캐리어 기판의 일면에 오버랩되는 부분으로서, 상기 캐리어 기판과 다른 재질로 형성될 수 있다. 상기 안착돌기(1220)는 상기 베이스부에서 돌출되어, 기설정된 간격으로 순차적으로 배치된다. 상기 안착돌기(1220)에 상기 반도체 발광소자가 임시로 안착된다.
이 후에, 정전력을 일으키는 전압을 인가하여 반도체 발광소자를 돌출전극들에 부착한 후에 상기 반도체 발광소자를 픽업한다. 마지막으로, 옮기고자 하는 장소까지 이송 헤드를 이동한 후에, 역 bias를 인가한 후에 bias를 멈추어 반도체 발광소자를 내려둔 다음에 헤드만 들어올린다.
상기에서 설명된 이송 헤드의 구조에 의하면, 존슨-라벡형을 이용하여 언도프된 반도체층을 구비한 반도체 발광소자에 직접 대전하는 방식으로 반도체 발광소자의 픽업이 가능하게 된다.
이하에서는, 도 12를 참조하여 전술한 반도체 발광 소자를 도 19a를 참조하여 전술한 이송 헤드를 이용하여, 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 21a, 도 21b, 도 21c, 도 21d, 도 21e, 도 21f, 도 21g, 도 21h 및 도 21i는 도 19a의 이송 헤드를 이용하여 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
먼저, 제조방법에 의하면, 기판에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계가 진행된다. 예를 들어, 성장기판에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 성장시키고, 식각을 통하여 각 반도체 발광소자를 생성한 후에 제1도전형 전극(1156)과 제2도전형 전극(1152)을 형성한다(도 21a).
성장기판(1101)(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(1101)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.
제1도전형 전극(1156) 및 제1도전형 반도체층은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 제2도전형 전극(1152) 및 제2도전형 반도체층은 각각 n형 전극 및 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
이 경우에, 전술한 바와 같이, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 제2도전형 반도체층에 형성되며, 상기 제2도전형 전극(1152)은 적어도 일부가 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면으로부터 돌출된다. 따라서, 상기 반도체 발광소자는 n형 반도체층이 상기 언도프된 반도체층에 적층된 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 다이오드가 될 수 있다. 또한, 상기 n형 반도체층과 연결되는 n형 전극은 상기 n형 반도체층의 일면에서 상기 언도프된 반도체층의 측면으로 연장되며, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층의 측면에서 돌출된다. 이 경우에, 상기 언도프된 반도체층에서 상기 이송 헤드의 헤드 전극을 마주보는 면에는 홈들이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자를 캐리어 기판에 임시적으로 결합하며, 성장기판을 제거한다(도 21b).
예를 들어, 성장기판은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다. 특히, 레이저 리프트 오프법이 경우에, 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)이 상기 측면으로 돌출된 상기 제2도전형 전극(1152)이 레이저에 의하여 손상되는 것을 완화 또는 방지한다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 언도프된 반도체층은 UV 레이저를 흡수하는 다른 형태의 흡수층으로 대체될 수 있다. 상기 흡수층은 버퍼층이 될 수 있으며, 저온 분위기에서 형성되며, 반도체층과 성장기판과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 물질을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(1100)은 안착부재(1200)를 구비하고, 상기 반도체 발광소자는 성장기판(1101)으로부터 상기 안착부재(1200)로 전사될 수 있다.
상기 안착부재(1200)는 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같이 점착성 있는 재질로 형성되는 점착시트로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캐리어 기판(1100)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다. PDMS 재질의 부착력에 의하여, 성장기판이 제거된 후에 반도체 발광소자들(1050)은 상기 캐리어 기판(1100)으로 이동하게 된다.
이후에, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a) 중에서 제2도전형 전극(1152)을 덮는 부분을 식각하여 제거한다(도 21c). 이 경우에, 상기 언도프된 반도체층(1153a)은 제2도전형 반도체와 오버랩되는 부분은 여전히 존재하게 된다.
이 후에, 도 21d와 같이, 상기 언도프된 반도체층에 식각을 통하여 홈을 형성하는 단계가 진행된다. 예를 들어, 홈들(1157)은 상기 제1도전형 전극(1156)으로부터 가장 먼 일면에서 텍스트를 형성(textured)하도록 식각될 수 있다. 상기 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)에 홈을 식각함에 따라, 상기 반도체 발광소자의 면상에 텍스처링이 가능하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들을 상기 캐리어 기판(1100)으로부터 디스플레이 장치의 배선 기판(1010)으로 이송하는 단계가 진행된다.
도 21e를 참조하면, 이송하는 단계에서는 먼저, 캐리어 기판에 배치된 언도프된 반도체층을 구비하는 반도체 발광소자를 마주보도록 전극부를 구비하는 이송 헤드(transfer head)를 위치시킨다.
이 후에, 상기 이송 헤드의 전극부와 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층을 인접시키며, 상기 전극부의 노출면과 상기 언도프된 반도체층을 서로 접촉시킨다.
상기 인접시키는 단계에서 상기 이송 헤드의 돌출전극들과 상기 반도체 발광소자가 얼라인된다.
상기 이송 헤드는, 도 19a 및 도 19b를 참조하여 설명한 이송 헤드를 기준으로 설명하나, 후술하는 다른 실시예의 이송 헤드도 될 수 있다.
이 후에, 정전력을 통하여 상기 언도프된 반도체층에 부착력이 가해지도록 상기 돌출 전극에 전압을 인가하는 단계가 진행된다. 이 경우에, 상기 전압은 선택적으로 인가되며, 따라서 캐리어 기판(1100) 상에 배열된 반도체 발광소자들 중 일부에만 정전력이 부가될 수 있다. 이와 같이, 캐리어 기판(1100)에는 상기 반도체 발광소자들이 순차적으로 배열되며, 상기 캐리어 기판(1100)에 배열된 반도체 발광소자들은 일부가 선택되어 픽업될 수 있다.
다음으로, 도 21f 및 도 21g와 같이 다른 색상의 반도체 발광소자가 전술한 방법을 이용하여 픽업될 수 있다. 예를 들어, 청색 반도체 발광소자가 픽업된 후에, 도 21f의 프로세스에서는 녹색 반도체 발광소자가 추가로 픽업되고, 도 21g의 프로세스에서 적색 반도체 발광소자가 추가로 픽업될 수 있다.
이를 통하여, 이송 헤드에는 청색, 녹색 및 적색 반도체 발광소자가 하나의 화소를 이루도록 배열된 채로 픽업될 수 있다.
이 후에, 도 21h와 같이 상기 이송 헤드(6000)가 상기 반도체 발광소자를 이송하는 단계가 진행되며, 상기 반도체 발광소자들은 선택적으로 픽업되어, 디스플레이 장치의 베이스 기판(1070)으로 이송된다.
이 후에, 도 21i와 같이, 상기 반도체 발광소자를 상기 베이스 기판(1070) 상에 위치한 후에, 이송 헤드(60000)는 전압의 인가를 멈추어 정전력을 제거하고 원래의 자리로 되돌아가게 된다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나이고, 상기 반도체 발광소자들은 적색, 녹색 및 청색의 단위화소를 형성하도록 기판상에 릴리즈될 수 있다.
상기 베이스 기판(1070)은 배선전극이 형성된 배선 기판(1010)이 될 수 있으며, 상기 반도체 발광소자는 전도성 접착층(1030)을 매개로 상기 베이스 기판(1070)에 장착될 수 있다.
이 경우에, 상기 배선전극은 전술한 제1전극(1020)이 될 수 있으며, 상기 베이스 기판(1070)은 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 유연 재질로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 발광소자들을 상기 베이스 기판(1070)에 이송한 후에 상기 전도성 접착층(1030)에 열 또는 촉매를 가해, 상기 반도체 발광소자들과 상기 전도성 접착층(1030)을 열압착할 수 있다.
다만, 본 실시예에서 상기 전도성 접착층은 접착층으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(1020)이 기판(1010)상에 위치하지 않고, 반도체 발광소자의 도전형 전극과 일체로 형성된다면, 접착층은 전도성이 필요없게 될 수 있다.
이 후에 상기 제2도전형 전극(1152)을 이어주도록, 상기 제1전극과 교차하는 방향으로 제2전극(1040, 도 11a 참조))이 형성될 수 있다. 상기 제2전극(1040)은 돌출된 제2도전형 전극(1152)을 연결하는 상부 배선으로서, 상기 제2도전형 전극(1152)과 직접 연결된다. 이 경우에, 상기 제2전극(1040)은 증착 등에 의하여 형성될 수 있다. 나아가, 복수의 반도체 발광소자(1050)의 일면에 형광체층(1080, 도 10 참조)을 형성하는 단계가 진행될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명하였다. 한편, 본 발명의 이송 헤드의 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 이하 이러한 여러가지 실시예에 대하여 설명한다.
도 22 및 도 23은 발명의 반도체 발광 소자를 이송하는 이송 헤드의 다른 실시예를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
본 예시들에서는 도 19a 및 도 19b를 참조하여 설명한 이송 헤드에서 새로운 구조가 적용된 경우를 예시한다. 따라서, 이하 설명되는 본 예시에서는, 도 19a 및 도 19b를 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
본 도면들을 참조하면, 이송 헤드(7000)는 베이스 기판(base substrate, 7010), 전극부(7030) 및 금속 블록부(7040)을 구비한다.
이 때에, 상기 베이스 기판(7010)과 상기 전극부(7030)는 도 19a 및 도 19b를 참조하여 설명한 베이스 기판 및 전극부와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 따라서 그 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
본 예시에서, 제1돌출전극들(7033)과 제2돌출전극들(7034)에는 각각 금속 블록부(7040)가 결합될 수 있다.
상기 금속 블록부(7040)는 상기 제1돌출전극들(7033)에 결합되는 제1금속블록(7041)과 상기 제2돌출전극들(7034)에 결합되는 제2금속블록(7042)를 구비할 수 있다. 상기 제1금속블록(7041)과 제2금속블록(7042)은 상기 돌출전극들의 단부에서 상기 베이스 기판(7010)의 일면을 관통하는 방향(두께 방향)으로 돌출될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 금속 블록은 상기 베이스 기판(7010)으로부터 멀어지는 방향으로 돌출하여, 픽업 작업 중 특정 반도체 발광소자를 픽업하기 위한 접점(contact point)을 제공한다. 상기 금속 블록은 불투광성 금속으로 형성될 수 있다.
상기 제1금속블록(7041)과 제2금속블록(7042)은 각각 가로 X 세로가 50 X 50 마이크로미터이고, 두께가 1 내지 5 마이크로미터인 사각 블록의 형태가 될 수 있다. 도시에 의하면, 상기 제1금속 블록(7041) 및 제2금속 블록(7042)은 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 접촉하도록 외부로 노출된다. 보다 구체적으로, 상기 제1금속 블록(7041) 및 제2금속 블록(7042)은 상기 상면에서 외부로 노출되는 노출면 또는 상부표면을 구비한다. 상기 노출면은 상기 반도체 발광소자의 픽업을 위하여, 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층(1153a)과 직접 접촉할 수 있다.
상기에서 설명된 구조에 의하면, 이송 헤드는, 존슨-라벡형으로 언도프된 반도체층에 직접 대전하는 방식으로 높은 정전력을 구현할 뿐만 아니라, 간단한 구조로 대면적으로 반도체 발광소자를 이송하게 된다.
한편, 본 발명에서는 센서와 이송기구를 사용하지 않고, 공여 기판과 픽업 헤드들의 수평 및 단차를 정렬할 수 있는 메커니즘을 제시한다. 이에 의하면, 다수의 픽업 헤드들에 개별적으로 큰 자유도를 제공하는 이점이 존재한다. 이하 이러한 메커니즘에 대하여 설명한다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 디바이스 전사장치(8001)는 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)을 포함하여서, 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)을 이용하여 마이크로 디바이스(8060)를 대량으로 픽업(Pick-up)하고 이송한다. 상기 마이크로 디바이스는 전술한 반도체 발광소자, 보다 구체적으로 마이크로 LED가 될 수 있다.
또한, 본 실시예의 마이크로 디바이스 전사장치(8001)는 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)을 고정하고 이송하는 헤드 이송 유닛(8020)과, 마이크로 디바이스(8060)가 위치되는 공여 기판 또는 마이크로 디바이스(8060)가 이송되는 대상인 수용 기판(8070)이 안착되는 기판 홀더(8040)를 포함한다.
명세서에서 상부 방향은 공간좌표계에서 X축 방향을 의미하고, 하부 방향은 공간좌표계에서 X축의 반대방향을 의미한다. 수평면은 Y-Z축 평면을 의미한다. 수직방향은 상부와 하부 방향을 포함하는 방향이다.
기판 홀더(8040)는 마이크로 디바이스(8060)들을 지지하는 공여 기판(8050) 또는 수용 기판(8070)이 안착된다. 기판 홀더(8040)는 마이크로 디바이스(8060)의 분리와 결합을 위해 가열요소(미도시)를 더 포함할 수 있다.
기판 홀더(8040)는 공여 기판(8050) 또는 수용 기판(8070)이 지지되는 장착면을 가지고, 이러한 일면은 평평하게 형성된다. 물론, 이러한 기판 홀더(8040)는 2개가 설치되어서, 하나의 기판 홀더(8040)는 공여 기판(8050)을 지지하고, 다른 하나는 수용 기판(8070)을 지지할 수도 있다.
기판 홀더(8040)는 적어도 2개의 자유도를 갖는 구동기구(미도시)에 의해 Y-Z 평면 상에서 이동될 수 있다. 기판 홀더(8040)는 수평면 상에서 이동되며, 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)과 정렬(Align)된다.
도 24에는 기판 홀더(8040)에 공여 기판(8050)이 지지되는 것을 도시하고 있다. 공여 기판(8050) 상에는 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010) 의해 픽업되는 대상이 되는 다수의 마이크로 디바이스(8060)가 위치된다.
헤드 이송 유닛(8020)의 장착면(도 24에서 하부면)을 가지고, 장착면에는 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)이 장착된다. 헤드 이송 유닛(8020)의 장착면은 실직적으로 평평하게 형성된다. 헤드 이송 유닛(8020)은 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)을 이송한다.
구체적으로, 헤드 이송 유닛(8020)은 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)에 적어도 6개의 자유도를 갖는 구동기구(미도시)에 의해 이동될 수 있다. 더욱 구체적으로, 헤드 이송 유닛(8020)은 X축, Y축 및 Z축 방향으로 왕복 운동되고, X축, Y축 및 Z축 방향을 축 방향으로 하여 회전운동 된다. 이러한 헤드 이송 유닛(8020)의 자유도에 의해 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)이 마이크로 디바이스(8060) 상에 정확하게 배치 및 정렬된다.
또한, 헤드 이송 유닛(8020)과, 기판 홀더(8040)는 다양한 센서에서 입력된 입력 갑을 기준으로 헤드 이송 유닛(8020)과, 기판 홀더(8040) 사이의 거리 및 헤드 이송 유닛(8020)과, 기판 홀더(8040)의 장착면 사이의 수평 들을 조정할 수 있다. 이러한 센서는 헤드 이송 유닛(8020)과, 기판 홀더(8040)의 조정을 돕는 제어 피드백을 제공한다.
또한, 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)에는 기판(8110)과 공여 기판(8050)을 고정하는 고정수단(미도시)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 고정수단은 진공흡입기를 포함할 수 있다.
마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)은 기판 홀더(8040)에 지지된 공여 기판(8050) 상에 위치된 마이크로 디바이스(8060)를 픽업하여서, 수용 기판(8070) 상으로 이송한다.
예를 들면, 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)은 마이크로 디바이스(8060)들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드(8130)들과, 복수의 픽업 헤드(8130)들을 지지하는 헤드 홀더(8120) 및 헤드 홀더(8120)를 지지하는 기판(8110)을 포함한다.
기판(8110)은 헤드 홀더(8120)에 구조적 지지를 제공한다. 기판(8110)은 지지력과 강성을 가지는 재질이 선택된다. 기판(8110)은 실리콘, 세라믹, 폴리머와 같은 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판(8110)은 헤드 홀더(8120)와 이종 또는 동졸 재질로 이루어진다. 기판(8110)은 헤드 홀더(8120)의 경도 보다 큰 경도(hardness)를 가진다. 여기서, 어느 물체의 경도란 그 물체를 다른 물체로 눌렀을 때 그 물체의 변형에 대한 저항력의 크기로 정의된다. 바람직하게는 기판(8110)은 딱딱한 재질로 이루어진다.
기판(8110)을 판 형상으로 일면에 헤드 홀더(8120)가 지지되는 지지면(하면)을 가진다. 기판(8110)의 지지면은 플랫(flat)하게 형성된다.
복수의 픽업 헤드(8130)들은 접착력에 의해 마이크로 디바이스(8060)들을 픽업(Pick-up)한다. 복수의 픽업 헤드(8130)들은 마이크로 디바이스(8060)가 접착되는 접착면(8131)을 가진다. 복숙의 픽업 헤드(8130)들은 공여 기판(8050)에서 마이크로 디바이스(8060)를 픽업하기 위해 마이크로 디바이스(8060)와 접착력을 가질 수 있다.
예를 들면, 복수의 픽업 헤드(8130)들의 접착면(8131)에는 접착력을 가지는 본딩물질이 도포될 수 있다. 이러한 도포물질은 외부에 열이 가해져서 그 접착력이 해제된다.
다른 예를 들면, 도 24에서 도시하는 바와 같이, 복수의 픽업 헤드(8130)들은 정전기에 의해 마이크로 디바이스(8060)와 접착될 수 있다. 따라서, 실시예의 마이크로 디바이스 전사장치(8001)는 정전기 전압원을 더 포함할 수 있다. 정전기 전압원이 온/오프되면서 픽업 헤드(8130)와 마이크로 디바이스(8060) 간의 접착이 유지 또는 해제된다.
복수의 픽업 헤드(8130)들은 수평면 상에서 일정한 피치(Pitch)가지고 배열된다. 구체적으로, 복수의 픽업 헤드(8130)들의 피치는 복수의 마이크로 디바이스(8060) 피치와 대응된다. 즉, 복수의 픽업 헤드(8130)들의 피치는 복수의 마이크로 디바이스(8060) 피치와 일치되거나, 정수배로 구성된다. 더욱 구체적으로, 복수의 픽업 헤드(8130)들은 수평면 사에서 다수의 열과 오를 가지며 배치될 수 있다.
복수의 픽업 헤드(8130)들은 다양한 재질은 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 픽업 헤드(8130)들은 실리콘, 유리 및 탄성체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 복수의 픽업 헤드(8130)들은 탄성력을 가져서 어느 정도 유동될 수 있다.
바람직하게는 복수의 픽업 헤드(8130)들의 경도는 헤드 홀더(8120)의 경도 보다 큰 경도를 가질 수 있다.
헤드 홀더(8120)는 복수의 픽업 헤드(8130)들을 구조적으로 지지한다. 헤드 홀더(8120)는 복수의 픽업 헤드(8130)들과 기판(8110) 사이에 위치되어서 복수의 픽업 헤드(8130)와 기판(8110)을 결합한다.
헤드 홀더(8120)는 복수의 픽업 헤드(8130)의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 복수의 픽업 헤드(8130)들에 자유도를 제공한다. 공여 기판(8050) 상에 위치된 마이크로 디바이스(8060)를 픽업 하기 위해, 기판 홀더(8040)와, 헤드 이송 유닛(8020)의 움직임에 의해 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)과, 공여 기판(8050) 사이의 대략적인 수평이 맞추어진다. 그러나, 공여 기판(8050)은 국소적으로 단차가 존재할 수 있고, 마이크로 디바이스(8060) 상면 사이에 단차가 존재하거나, 공여 기판(8050)이 국소적으로 복수의 픽업 헤드(8130)들의 접착면(8131)이 수평되지 않는 경우가 존재한다. 이때, 헤드 홀더(8120)가 복수의 픽업 헤드(8130)들에 자유도를 제공하여서, 다수의 마이크로 디바이스(8060)를 효율적으로 픽업할 수 있게 한다.
구체적으로, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 레벨(Level)은 헤드 홀더(8120)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 여기서, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 레벨은 수직방향에서 상대적인 위치를 의미한다.
또한, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 수평각은 헤드 홀더(8120)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 여기서, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 수평각은 수평면과 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들 사이의 경사를 의미한다.
헤드 홀더(8120)는 복수의 픽업 헤드(8130)가 위치되는 공간을 제공한다. 구체적으로, 헤드 홀더(8120)는 수평면 상에서 복수의 픽업 헤드(8130)를 지지하는 지지면(8128)을 가지는 판 형상이다. 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)은 변형 전에 수평면과 평행하게 배치된다. 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)은 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 이격되어 배치된다.
헤드 홀더(8120)는 외력에 의해 그 형상이 변형되고, 외력이 해제되는 경우 다시 복원된다. 헤드 홀더(8120)는 탄성 복원력을 가진다. 상세히는, 헤드 홀더(8120)는 적어도 수직방향으로 유연성을 가진다.
예를 들면, 헤드 홀더(8120)는 기판(8110) 또는/및 복수의 픽업 헤드(8130) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 헤드 홀더(8120)는 기판(8110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 헤드 홀더(8120)는 복수의 픽업 헤드(8130)들이 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 헤드 홀더(8120)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 헤드 홀더(8120)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 184)일 수 있다.
또한, 헤드 홀더(8120)에는 헤드 홀더(8120)의 유동성을 촉진하는 중공(8124), 홀 및 그루브(8121) 중 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다. 이러한, 중공(8124), 관통홀(8122) 및 그루브(8121)(groove)에 의해 복수의 픽업 헤드(8130)의 자유도가 증가된다.
구체적으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 헤드 홀더(8120)에는 헤드 홀더(8120)의 형상 변형 시에 변형되는 그루브(8121)가 형성된다.
그루브(8121)는 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)이 함몰되어서 형성된다. 그루브(8121)의 깊이는 제한이 없지만, 헤드 홀더(8120)의 두께의 20 % 내지 80%인 것이 바람직하다. 그루브(8121)의 폭은 복수의 픽업 헤드(8130)의 자유도와 비례한다. 그루브(8121)의 폭은 픽업 헤드(8130) 자유도에 따라 설정한다. 복수의 픽업 헤드(8130)가 움직이면, 그 외력에 의해 헤드 홀더(8120)가 압착되며 그루브(8121)로 편향된다. 따라서, 헤드 홀더(8120)에 형성된 그루브(8121)에 의해 수직방향의 유연성 또는 변화율이 향상되게 된다.
그루브(8121)는 다양한 배치를 가질 수 있다. 일 예로, 그루브(8121)는 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 도트 형태의 구루브들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 구루브은 모여서 거시적인 라인(line) 형상으로 배치될 수도 있다.
다른 예로, 도 25에서 도시하는 바와 같이, 그루브(8121)는 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 구루브들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 구루브들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.
바람직하게는, 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)은 그루브(8121)에 의해 다수의 홀더 블록(B)으로 구획된다. 홀더 블록(B) 내에는 적어도 1개의 픽업 헤드(8130)가 지지된다. 바람직하게는 하나의 홀더 블록(B) 내에는 1개 내지 4개의 픽업 헤드(8130)가 지지된다. 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)이 홀더 블록(B)으로 구획되고, 홀더 블록(B) 내에 소수의 픽업 헤드(8130)가 위치되어서, 픽업 헤드(8130)의 개별적인 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 헤드 홀더(8120)에는 공여 기판(8050)과의 위치를 결정하는 위치결정 유닛(8129)이 형성된다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
본 실시예에 따른 마이크로 디바이스(8060)의 이송 헤드(8010)은 도 24 및 도 25의 실시예와 비교하면 그루브(8121)의 배치에 차이점을 가진다.
도 26 및 도 27를 참조하면, 본 실시예의 그루브(8121)는 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 닫힌 공간을 형성하는 라인 형태이다. 그루브(8121)에 의해 형성된 닫힌 공간에는 복수 개(대부분)의 픽업 헤드(8130)가 위치된다.
본 실시예는 픽업 헤드(8130)들의 자유도가 도 24 및 도 25의 실시예 보다 떨어지지만 제조가 용이한 이점이 존재한다.
도 28a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도, 도 28b는 평면도이다.
본 실시예는 도 24 및 도 25의 실시예와 비교하면 헤드 홀더(8120)에 유연성을 향상시키기 위한 그루브(8121) 대신 관통홀(8122)을 포함한다.
도 28를 참조하면, 제3실시예의 헤드 홀더(8120)는 유연성을 향상시키는 관통홀(8122)을 포함한다. 관통홀(8122)은 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에 형성된다. 구체적으로, 관통홀(8122)은 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)과 교차되는 방향으로 헤드 홀더(8120)를 관통하여 형성될 된다.
일 예로, 도 28에 도시하는 바와 같이, 관통홀(8122)은 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 관통홀(8122)들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 관통홀(8122)들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.
바람직하게는, 헤드 홀더(8120)는 수평면 상에서 서로 이격되어 배치된 다수의 홀더 블록(B)을 포함한다. 상술한 라인 형태의 관통홀(8122)에 의해 다수의 홀더 블록(B)의 정의될 수 있다.
홀더 블록(B) 내에는 적어도 1개의 픽업 헤드(8130)가 지지된다. 바람직하게는 하나의 홀더 블록(B) 내에는 1개 내지 4개의 픽업 헤드(8130)가 지지된다. 헤드 홀더(8120)가 다수의 홀더 블록(B)으로 구획되고, 홀더 블록(B) 내에 소수의 픽업 헤드(8130)가 위치되어서, 픽업 헤드(8130)의 개별적인 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 29를 참조하면, 본 실시예의 헤드 홀더(8120)는 도 28의 실시예와 비교하면 관통홀(8123)의 형상에 차이점이 존재한다.
본 실시예의 관통홀(8123)은 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 관통홀(8123)은 헤드 홀더(8120)를 지지면과 교차되는 방향으로 관통한다. 이러한, 도트 형태의 관통홀(8123)들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 관통홀(8123)들은 모여서 거시적인 라인(line) 형상으로 배치될 수도 있다. 도트 형태의 관통홀(8123)들은 외압에 의해 그 형상이 변형되며 헤드 홀더(8120)에 유연성을 제공한다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 30을 참조하면, 본 실시예의 헤드 홀더(8120)는 도 24 및 도 25의 실시예와 비교하면 헤드 홀더(8120)가 그루브(8121) 대신 다수의 중공(8124)(동공)이 형성된다.
중공(8124)들은 헤드 홀더(8120)의 내에 위치된다. 중공(8124)은 헤드 홀더(8120) 내에서 규칙적 또는 불규칙적으로 위치된다. 이러한 중공(8124)은 헤드 홀더(8120)의 형상이 변형될 때, 변형되며 헤드 홀더(8120)에 유연성을 제공한다. 이로 인해, 픽업 헤드(8130)들의 자유도가 증가된다.
중공(8124)의 크기는 제한이 없다. 다만, 중공(8124)의 직경은 헤드 홀더(8120)의 두께 대비 10% 내지 40%인 것이 바람직하다. 중공(8124)의 크기가 너무 크면 헤드 홀더(8120)의 강성이 저하되고, 중공(8124)의 크기가 너무 작으면 헤드 홀더(8120)에 충분한 유연성을 제공할 수 없기 때문이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도이다.
도 31을 참조하면, 본 실시예는 도 24 및 도 25의 실시예와 비교하면, 헤드 홀더(8120)에 그루브(8121)가 생략되고, 헤드 베이스(8132)를 더 포함하는 차이점이 존재한다.
헤드 베이스(8132)는 복수의 픽업 헤드(8130)가 위치되는 공간을 제공한다. 구체적으로, 헤드 베이스(8132)는 수평면 상에서 복수의 픽업 헤드(8130)를 지지하는 지지면을 가지는 판 형상이다. 헤드 베이스(8132)의 지지면은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 헤드 베이스(8132)의 지지면은 변형 전에 수평면과 평행하게 배치된다. 복수의 픽업 헤드(8130)의 장착면은 헤드 베이스(8132)의 지지면에서 이격되어 배치된다. 헤드 베이스(8132)는 헤드 홀더(8120)와 픽업 헤드(8130)들의 사이에 위치된다. 헤드 베이스(8132)는 헤드 홀더(8120)에 지지된다.
헤드 베이스(8132)는 외력에 의해 그 형상이 변형되고, 외력이 해제되는 경우 다시 복원된다. 헤드 베이스(8132)는 탄성 복원력을 가진다. 상세히는, 헤드 베이스(8132)는 적어도 수직방향으로 유연성을 가진다.
예를 들면, 헤드 베이스(8132)는 기판(8110) 또는/및 복수의 픽업 헤드(8130) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 헤드 베이스(8132)는 기판(8110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 헤드 베이스(8132)는 복수의 픽업 헤드(8130)들이 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 헤드 베이스(8132)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 헤드 베이스(8132)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 8184)일 수 있다. 이 때, 헤드 홀더(8120)는 헤드 베이스(8132) 보다 높은 경도를 가지거나, 동일한 경도를 가질 수 있다.
헤드 베이스(8132)의 두께는 제한이 없다. 바람직하게는, 헤드 베이스(8132)의 두께는 100 ㎛ 내지 300 ㎛ 이다. 헤드 베이스(8132)는 헤드 홀더(8120)와 일체로 또는 별개로 형성될 수 있다.
도 32는 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.
도 32a를 참조하면, 기판 홀더(8040) 상에 다수의 마이크로 디바이스(8060)가 배열된 공여 기판(8050)이 지지된다. 다양한 센서에서 입력 값을 기준으로, 헤드 이송 유닛(8020)과 기판 홀더(8040)는 공여 기판(8050)의 상면과 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)이 실질적인 평행이 되게 조정한다. 다만, 공여 기판(8050)의 국소적인 부위가 헤드 홀더(8120)의 지지면(8128)과 평행이 되지 않거나, 마이크로 디바이스(8060)들의 상면에 국소적인 단차가 존재할 수 있다.
도 32b를 참조하면, 헤드 이송 유닛(8020)에 의해 이송 헤드(8010)이 하방으로 이동되고, 픽업 헤드(8130)들의 접착면(8131)에 마이크로 디바이스(8060)들이 접착된다. 이 때, 다른 마이크로 디바이스(8060) 보다 상부로 돌출된 마이크로 디바이스(8060)를 픽업하는 픽업 헤드(8130)는 헤드 홀더(8120)(홀더 블록(B))이 변형되며 자동적으로 레벨링이 된다.
도 32c를 참조하면, 이송 헤드(8010)이 상방으로 이동되고, 마이크로 디바이스(8060)들은 공여 기판(8050)에서 이탈된다.
도 32d를 참조하면, 기판 홀더(8040) 상에 수용 기판(8070)이 지지되고, 헤드 이송 유닛(8020)과, 기판 홀더(8040)가 이동되며 수평을 조절한다. 헤드 이송 유닛(8020)에 의해 이송 헤드(8010)이 하방으로 이동된다.
도 32e를 참조하면, 마이크로 디바이스(8060)가 수용 기판(8070) 상에 안착된 후, 픽업 헤드(8130)의 접착력은 해제된다. 수용 기판(8070) 상에 열적, 화학적 요소를 가하여 마이크로 디바이스(8060)와 수용 기판(8070)을 접착한다.
따라서, 대면적의 수용 기판(8070) 상에 다수의 마이크로 LED 신속하고 정확하게 배열할 수 있다.
도 33 및 도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
도 33을 참조하면, 본 실시예는 도 24 및 도 25의 실시예와 비교하면, 헤드 홀더(8220)에 그루브가 생략되고, 헤드 홀더(8220)와 기판(8110) 사이에 스페이서(8140)를 더 포함하는 차이점이 존재한다.
본 실시예에서 헤드 홀더(8220)는 판 형상으로 형성되고, 다수의 픽업 헤드(8130)를 지지한다. 이 때, 제7실시예의 헤드 홀더(8220)는 앞선 실시예의 헤드 홀더(8220) 보다 높은 경도를 가지는 재질이 선택될 수 있다. 예를 들면, 실시예의 헤드 홀더(8220)는 유연성(flexibility)을 가지는 수지재질이다.
스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)를 구조적으로 지지한다. 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)와 기판(8110) 사이에 위치된다. 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)와 기판(8110) 사이의 공간의 일부에 위치된다.
스페이서(8140)는 복수의 픽업 헤드(8130)의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 헤드 홀더(8220)에게 자유도를 제공한다. 스페이서(8140)가 변형되면, 헤드 홀더(8220)의 기울기, 곡률 등이 변형되어서 픽업 헤드(8130)에 자유도를 제공한다.
구체적으로, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 레벨(Level)은 스페이서(8140)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다. 또한, 복수의 픽업 헤드(8130)의 접착면(8131)들의 수평각은 스페이서(8140)의 변형에 의해 개별적으로 변경된다.
예를 들면, 스페이서(8140)는 기판(8110) 또는/및 헤드 홀더(8220) 보다 부드러운 재질이 선택된다. 구체적으로, 스페이서(8140)는 기판(8110) 경보 보다 작은 경도를 가진다. 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)의 경도 보다 작은 경도를 가진다. 구체적으로, 스페이서(8140)는 탄성력을 가지는 수지물질이다. 바람직하게는, 스페이서(8140)는 탄성력을 가지는 실리콘(sylgard 8184)일 수 있다.
스페이서(8140)의 일측은 기판(8110)에 지지되고, 스페이서(8140) 타측은 헤드 홀더(8220)를 지지한다. 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)와 기판(8110) 사이의 간격을 형성하고, 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)와 기판(8110) 사이의 공간의 일부 영역에 배치된다.
구체적으로, 스페이서(8140)는 기판(8110)의 지지면 상에서 일정한 피치를 가지고 이격되어 배치된다. 스페이서(8140)는 다양한 배치를 가질 수 있다. 일 예로, 도 34에서 도시하는 바와 같이, 스페이서(8140)는 기판(8110)의 지지면에서 라인(line) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 라인 형태의 스페이서(8140)들은 일정한 피치를 가지고 배열된다. 라인 형태 형태의 스페이서(8140)들은 서로 교차되는 매트릭스 형상을 가질 수 있다.
도 35 및 도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 단면도 및 평면도이다.
도 35 및 도 36을 참조하면, 본 실시예는 도 33 및 도 34의 실시예와 비교하면, 스페이서(8140)의 배치에 차이점이 존재한다.
본 실시예의 스페이서(8140)는 헤드 홀더(8220)의 테두리를 감싸는 라인 형태로 배치된다. 복수의 픽업 헤드(8130)들은 스페이서(8140)가 형성하는 공간의 내부와 중첩되게 배치된다. 따라서, 실시예는 픽업 헤드(8130)들에게 더욱 큰 자유도를 부가할 수 있다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 디바이스의 이송 헤드의 평면도이다.
도 37을 참조하면, 본 실시예는 도 33 및 도 34의 실시예와 비교하면, 스페이서(8140)의 배치에 차이점이 존재한다.
본 실시예의 스페이서(8140)는 기판(8110)의 지지면에서 도트(dot) 형태로 복수 개가 배치된다. 이러한, 도트 형태의 스페이서(8140)들은 규칙적으로 배열된다. 또한, 도트 형태의 스페이서(8140)들은 모여서 거시적인 라인(line) 또는 매트릭스 형상으로 배치될 수도 있다.
도 38은 본 발명의 마이크로 디바이스의 전사장치가 작동되는 모습을 도시한 플로챠트이다.
도 38a를 참조하면, 기판 홀더(8040) 상에 다수의 마이크로 디바이스(8060)가 배열된 공여 기판(8050)이 지지된다. 다양한 센서에서 입력 값을 기준으로, 헤드 이송 유닛(8020)과 기판 홀더(8040)는 공여 기판(8050)의 상면과 헤드 홀더(8220)의 지지면(8128)이 실질적인 평행이 되게 조정한다. 다만, 공여 기판(8050)의 국소적인 부위가 헤드 홀더(8220)의 지지면(8128)과 평행이 되지 않을 수 있다.
도 38b를 참조하면, 헤드 이송 유닛(8020)에 의해 이송 헤드(10)이 하방으로 이동되고, 픽업 헤드(8130)들의 접착면(8131)에 마이크로 디바이스(8060)들이 접착된다. 이 때, 스페이서(8140)가 변형되며, 공여 기판(8050)의 경사에 대응되게 헤드 홀더(8220)가 경사지게 형성된다.
도 38c를 참조하면, 이송 헤드(8010)이 상방으로 이동되고, 마이크로 디바이스(8060)들은 공여 기판(8050)에서 이탈된다. 이후, 마이크로 디바이스(8060)가 수용 기판(8070) 상에 안착된 후, 픽업 헤드(8130)의 접착력은 해제된다.
이상에서 설명한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (30)

  1. 베이스 기판(base substrate); 및
    반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 포함하며,
    상기 베이스 기판과 상기 전극부를 차례로 관통하여 상기 반도체 발광소자의 적어도 일부가 보이도록 상기 베이스 기판과 상기 전극부는 각각 광투과성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 일면에는 돌출부가 돌출되고, 상기 전극부는 상기 돌출부에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  3. 제6항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 언도프된 반도체층과 접촉하도록 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극부의 일단에 배치되는 금속 블록부를 더 포함하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1전극 및 제2전극을 구비하고,
    상기 금속 블록부는 상기 제1전극의 단부에 배치되는 제1금속 블록과, 상기 제2전극의 단부에 배치되는 제2금속 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1금속 블록 및 제2금속 블록은 불투광성 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전극부는 평면인 상기 베이스 기판의 일면 상에 배치되며,
    상기 금속 블록부는 상기 전극부의 단부에서 상기 베이스 기판의 일면을 관통하는 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판에는 상기 전극부와 전기적으로 연결되는 비아홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 베이스 기판의 일면에서 기설정된 간격으로 순차적으로 배치되는 복수의 전극들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  10. 캐리어 기판에 배치된 언도프된 반도체층을 구비하는 반도체 발광소자를 이송하는 방법에 있어서,
    베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 배치되는 전극부를 구비하는 이송 헤드(transfer head)를 상기 반도체 발광소자의 언도프된 반도체층과 인접시키는 단계;
    정전력을 통하여 상기 언도프된 반도체층에 부착력이 가해지도록 상기 전극부에 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 이송 헤드로 상기 반도체 발광소자를 픽업(pick up)하여 이송하는 단계를 포함하며,
    상기 인접시키는 단계에서 상기 이송 헤드와 상기 반도체 발광소자가 얼라인되도록, 상기 베이스 기판과 상기 전극부는 각각 광투과성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 이송하는 방법.
  11. 평면을 구비하는 베이스 기판(base substrate); 및
    반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판의 평면에 배치되며, 서로 평행하게 배치되는 제1전극리드과 제2전극리드를 구비하는 전극부를 포함하며,
    상기 정전력을 통하여 복수의 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하도록, 상기 제1전극리드과 제2전극리드에는 각각 복수의 돌출전극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극리드과 제2전극리드에는 각각 제1돌출전극들과 제2돌출전극들이 기설정된 간격으로 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1돌출전극들은 상기 제1전극리드에서 상기 제2전극리드를 향하여 돌출되며, 상기 제2돌출전극들은 상기 제2전극리드에서 상기 제1전극리드를 향하여 돌출되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1돌출전극들과 제2돌출전극들에는 금속 블록부가 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극리드과 제2전극리드는 각각 상기 평면상에서 일방향으로 연장되며, 상기 일방향과 수직한 타방향을 따라 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1전극리드과 제2전극리드 중 적어도 하나는 상기 베이스 기판의 측면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극리드과 제2전극리드는 Au, Ti, Pt, Ni, Cu 및 Ag 중 적어도 하나를 구비하는 금속 박막이거나, InSnO 및 ZnO 중 적어도 하나를 구비하는 투명 박막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 광투과성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 이송 헤드.
  19. 캐리어 기판에 배치된 반도체 발광소자를 이송 헤드를 이용하여 이송하는 이송 시스템에 있어서,
    상기 이송 헤드는,
    평면을 구비하는 베이스 기판(base substrate); 및
    상기 반도체 발광소자의 언도프된(Undoped) 반도체층과 대전하여 정전력을 발생하도록 상기 베이스 기판의 평면에 배치되며, 서로 평행하게 배치되는 제1전극리드과 제2전극리드를 구비하는 전극부를 포함하며,
    상기 정전력을 통하여 복수의 반도체 발광소자를 선택적으로 픽업하도록, 상기 제1전극리드과 제2전극리드에는 각각 복수의 돌출전극들이 형성되는 것을 특징으로 하는 이송 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 캐리어 기판의 일면에는 상기 반도체 발광소자가 안착되는 안착부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 이송 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 안착부재는,
    상기 캐리어 기판의 일면에 오버랩되는 베이스부; 및
    상기 베이스부에서 돌출되며, 기설정된 간격으로 순차적으로 배치되는 안착돌기를 포함하는 이송 시스템.
  22. 마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들;
    상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더; 및
    상기 헤드 홀더를 지지하는 기판을 포함하고,
    상기 헤드 홀더는 상기 복수의 픽업 헤드들과 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 픽업 헤드들은 상기 마이크로 디바이스가 접착되는 접착면을 가지고,
    상기 복수의 픽업 헤드의 접착면들의 레벨(Level)은 상기 헤드 홀더의 변형에 의해 개별적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 픽업 헤드들은 상기 마이크로 디바이스가 접착되는 접착면을 가지고,
    상기 복수의 픽업 헤드의 접착면들의 수평각은 상기 헤드 홀더의 변형에 의해 개별적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 헤드 홀더는 실리콘을 포함하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 헤드 홀더에는 상기 헤드 홀더의 형상 변형 시에 변형되는 다수의 중공이 형성되는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 헤드 홀더에는 상기 헤드 홀더의 형상 변형 시에 변형되는 그루브가 형성되는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 헤드 홀더는 수평면 상에서 서로 이격되어 배치된 다수의 홀더 블록을 포함하고,
    상기 홀더 블록은 적어도 하나의 픽업 헤드를 지지하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  29. 마이크로 디바이스들을 픽업(Pick-up)하는 복수의 픽업 헤드들;
    상기 복수의 픽업 헤드들을 지지하는 헤드 홀더;
    상기 헤드 홀더를 지지하는 기판; 및
    상기 기판과 상기 헤드 홀더 사이의 간격(gap)을 형성하는 복수의 스페이서를 포함하고,
    상기 스페이서는 상기 헤드 홀더의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 상기 헤드 홀더에게 자유도를 제공하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 복수의 픽업 헤드들이 지지되는 상기 헤드 홀더의 지지면의 수평각은 상기 복수의 스페이서의 탄성 변형에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스의 이송 헤드.
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