WO2018056477A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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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 device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flexible display device using 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 flexible display using the semiconductor light emitting device may employ a structure in which light emitted from the semiconductor light emitting device is excited using a wavelength conversion layer and filtered to a red or green wavelength using a color filter.
  • the wavelength conversion layer and the color filter have a problem in that the adhesion characteristics are not good due to the difference in physical properties. Therefore, the present invention proposes a mechanism for solving this problem.
  • An object of the present invention is to provide a display device having a new type barrier rib structure that can complement the adhesion of the wavelength conversion layer and the color filter in the display device.
  • An object of the present invention is to provide a display device that can expand the filling space of the phosphor while improving the structural reliability.
  • the display device adjusts the height of the light transmissive material in the barrier rib structure to compensate for the adhesion between the wavelength conversion layer and the color filter.
  • the display apparatus may include a substrate on which wiring electrodes are formed, a plurality of semiconductor light emitting devices electrically connected to the wiring electrodes, a plurality of phosphor layers for converting wavelengths of light, and the plurality of phosphors.
  • a wavelength conversion layer having a plurality of partitions formed between the layers, the wavelength conversion layer disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices, the color filter disposed to cover the wavelength conversion layer, and the color filter and the wavelength conversion.
  • an adhesive layer disposed between the layers.
  • At least one of the plurality of partition walls includes metal thin films and a light-transmitting material disposed in a space between the metal thin films, and the adhesive layer is formed to fill at least a portion of the space between the metal thin films.
  • At least a portion of the light transmissive material is made to be covered by a resin of the phosphor layers.
  • the resin covering at least a portion of the light transmissive material may overlap with the adhesive layer.
  • At least one of the phosphor layers is formed such that phosphors are mixed in a resin, and the resin is formed at a lower height than the metal thin films.
  • the resin may be formed at a height higher than that of the light transmissive material.
  • a protrusion array is formed on the partition structure to structurally reinforce the adhesive force.
  • An upper surface of the light transmissive material is formed with a reinforcement part protruding toward the color filter.
  • a recess groove may be formed in the reinforcement part.
  • the recess groove has a curved surface that is concave toward the semiconductor light emitting devices.
  • At least one of the phosphor layers may be formed such that phosphors are mixed in a resin, and the recess groove may be filled with the resin.
  • the resin is not etched by a material for etching the light transmissive material.
  • the reinforcement part comprises a plurality of cylinders.
  • the diameters of the cylinders may be equal to or smaller than the size of the phosphors of the phosphor layers.
  • the cylinders may be sequentially arranged along one direction to form two rows.
  • the plurality of partition walls may include a first partition wall part disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices, and a second partition wall part covering at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • a reinforcing part protruding toward the color filter may be formed on an upper surface of the light transmissive material provided in the second partition wall part, and the reinforcing part may not be disposed in the first partition wall part.
  • the adhesive layer fills at least a portion of the space between the metal thin films of the partition wall, it is possible to secure the adhesion reliability between the wavelength conversion layer and the color filter while securing a space filled with the phosphor.
  • the weakening of adhesion due to the difference in physical properties between the methyl-based Si-based material used as the resin of the phosphor layer and the acrylic resin can be compensated.
  • the cylindrical shape is arranged in the partition wall, it is possible to implement a coupling structure such as lego assembly. Therefore, the distance between the color filter and the wavelength conversion layer can be further reduced, thereby improving the viewing angle and the luminance in the display device.
  • 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.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 for explaining still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line G-G of FIG. 13, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line H-H of FIG. 13.
  • 16 and 17 are cross-sectional views and plan views illustrating modified examples of the partition portions of FIG. 15, respectively.
  • 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C, 19D, and 19E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device 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 may have at least a portion of the second conductive electrode 1152 in the width direction from the side surface of the second conductive semiconductor layer 1153 (or the side surface of the undoped semiconductor layer 1153a). It protrudes along. As such, since the second conductive electrode 1152 protrudes from the side surface, the second conductive electrode 1152 may be exposed to the upper side of the semiconductor light emitting device. 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. Meanwhile, fine grooves may be formed on the upper surface furthest from the first conductive electrode 1156 in the undoped semiconductor layer 1153a by roughing.
  • the light output from the semiconductor light emitting devices is excited using a phosphor, thereby implementing red (R) and green (G).
  • the aforementioned black matrices 191, 291, 1091, FIGS. 3B, 8, and 11B serve as partition walls that prevent color mixing between the phosphors.
  • the present invention proposes a structure of the phosphor layer in which the filling space of the phosphor can be further expanded, or a partition structure of a new type different from the conventional one, which is flexible.
  • the mechanism that can complement the adhesion of the partition structure and the color filter is presented together.
  • FIG. 13 is an enlarged view of portion A of FIG. 1 for explaining another embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the GG of FIG. 13
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the HH of FIG. 13. .
  • FIGS. 13, 14, and 15 illustrate a display device 2000 using the flip chip type semiconductor light emitting device described with reference to FIGS. 10 to 12 as a display device using the semiconductor light emitting device. More specifically, a case in which the structure of the new phosphor layer is applied to the flip chip type semiconductor light emitting device described with reference to FIGS. 10 to 12 will be described. However, the example described below is also applicable to the display device using the above-described other type of semiconductor light emitting device.
  • the display apparatus 2000 includes a substrate 2010, a first electrode 2020, a conductive adhesive layer 2030, a second electrode 2040, and a plurality of semiconductor light emitting devices 2050.
  • the description will be replaced with the description with reference to FIGS. 10 to 12. Therefore, in the present exemplary embodiment, the conductive adhesive layer 2030 is replaced with an adhesive layer, and a plurality of semiconductor light emitting devices are attached to the adhesive layer disposed on the substrate 2010, and the first electrode 2020 is formed on the substrate 2010. It may be formed integrally with the conductive electrode of the semiconductor light emitting device without being located at.
  • the second electrode 2040 may be located on the conductive adhesive layer 2030. That is, the conductive adhesive layer 2030 is disposed between the wiring board and the second electrode 2040. The second electrode 2040 may be electrically connected to the semiconductor light emitting device 2050 by contact.
  • the display apparatus 2000 may include a wavelength conversion layer WL disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices 2050.
  • the semiconductor light emitting device 2050 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the wavelength conversion layer WL converts the blue (B) light into the color of a unit pixel, Converts to white color.
  • the wavelength conversion layer WL may include a plurality of phosphor layers 2080 for converting wavelengths of light and a plurality of partitions 2090 formed between the plurality of phosphor layers 2080. Equipped.
  • the plurality of phosphor layers 2080 may include a red phosphor layer 2080a having a red phosphor and a green phosphor layer 2080b having a green phosphor.
  • a red phosphor layer 2080a capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting element 2051a, and at a position forming a green pixel, blue A green phosphor layer 2080b capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device 2051b.
  • one partition 2090 is disposed between the red phosphor layer 2080a and the green phosphor layer 2080b.
  • at least one of the plurality of partition walls 2090 overlaps at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices along the thickness direction of the phosphor layer 2080.
  • at least one of the plurality of partition walls 2090 may be configured to transmit light along a thickness direction of the phosphor layer 2080.
  • one partition 2091 is disposed on the blue semiconductor light emitting device 2051c at a portion of the blue pixel, and transmits the light emitted from the blue semiconductor light emitting device 2051c to the outside without color conversion. do.
  • the phosphor layer or the partition wall portion may be formed along each line of the first electrode 2020. Therefore, one line in the first electrode 2020 may be an electrode for controlling one color.
  • red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 2040, and thus a unit pixel may be implemented.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, a quantum dot (QD) is filled in the phosphor layer to implement a unit pixel emitting red (R), green (G), and blue (B) light. have.
  • the color filter CF is disposed to cover the wavelength conversion layer WL. More specifically, the color filter CF and the wavelength conversion layer WL may be coupled by the adhesive layer BL. For example, as the adhesive layer BL is disposed between the color filter CF and the wavelength conversion layer WL, the color filter CF may be attached to the wavelength conversion layer WL. .
  • the color filter CF is configured to selectively transmit light to implement red, green, and blue colors.
  • the color filter CF may have respective portions for filtering the red wavelength, the green wavelength, and the blue wavelength, and may have a structure in which the respective portions are repeatedly arranged.
  • a portion for filtering red and green is disposed above the red phosphor layer 2080a and the green phosphor layer 2080b, and the portion for filtering blue to cover the partition portion 2091 of the portion forming the blue pixel. This can be arranged.
  • a black matrix may be disposed between the pillars.
  • the phosphor layer 2080 and the partition 2020 are combined with the color filter CF to realize the unit pixels of red, green, and blue.
  • all phosphor layers may be filled with yellow phosphors, not red or green, and color filters CF having red, green, and blue colors may be disposed to cover the phosphor layer 2080.
  • the plurality of partition walls 2090 may include a first partition wall portion 2091 and a second partition wall portion 2092.
  • the first partition 2091 is disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices. Accordingly, at least some of the plurality of phosphor layers 2080 are disposed with the first partition wall portion 2091 interposed therebetween. In this case, the at least some phosphor layers 2080 may include at least one of a red phosphor, a green phosphor, and a yellow phosphor. More specifically, the first partition wall portion 2091 is positioned in a portion where a blue pixel is not disposed in a space between the red phosphor layer 2080a and the green phosphor layer 2080b which are repeatedly formed. Therefore, the semiconductor light emitting device is not disposed below the first partition wall portion 2091.
  • the second partition wall portion 2092 covers at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • at least one of the plurality of semiconductor light emitting elements covered by the second partition wall portion 2092 includes a blue semiconductor light emitting element 2051c. That is, the second partition wall portion 2092 is positioned in a portion where the blue pixel is disposed in a space between the red phosphor layer 2080a and the green phosphor layer 2080b which are repeatedly formed. Therefore, a blue semiconductor light emitting element 2051c is disposed under the second partition wall portion 2092.
  • the first partition 2091 and the second partition 2092 may also be formed in a unit pixel emitting red (R), green (G), and blue (B) light. May be arranged one by one.
  • the first and second partition walls 2091 and 2092 may be formed to have different widths W formed along a direction perpendicular to the thickness direction of the phosphor layer 2080. have.
  • the first partition wall portion 2091 is formed to have a smaller size than the second partition wall portion 2092.
  • the width of the second partition wall portion 2092 is greater than or equal to the width of the semiconductor light emitting device 2050. Therefore, the width of the first partition wall portion 2091 is greater than the width of the semiconductor light emitting device 2050. It may be formed to be small.
  • the width of the second partition wall portion 2092 is equal to the end of the isolated blue semiconductor light emitting device 2051a corresponding to the red pixel from the width (distance between both ends) of the isolated blue semiconductor light emitting device 2051c.
  • the distance to the end of the isolated blue semiconductor light emitting device 2051b corresponding to the green pixel may be up to.
  • the width of the phosphor layer 2080 may be greater than the width of the semiconductor light emitting device 2050.
  • the width of the phosphor layer 2080 may be increased. do. As such, since the width of the phosphor layer 2080 is increased, the filling space of the phosphor layer may be more secured than before, and thus the amount of the phosphor to be charged may be increased.
  • At least one of the plurality of partition walls 2090 includes one or more metal thin films 2093 formed at an edge thereof. And a light transmissive material 2094 is filled in the space between the metal thin films 2093.
  • the light transmissive material 2094 is a material having high transmittance in the visible light region.
  • an epoxy-based PR photoresist
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • resin or the like may be used. These materials are not suitable for hardening at high temperatures, and thus are suitable as a material for partition walls applied to flexible displays.
  • the metal thin films 2093 are formed to cover side surfaces of the phosphor layer 2080 to reflect light.
  • the metal thin films 2093 may include a first metal thin film 2093a disposed at one edge of the partition portions 2090 and a second metal thin film 2093b disposed at the other edge thereof.
  • the first metal thin film 2093a and the second metal thin film 2093b may each have a thickness of 50 to 1000 nanometers. More specifically, the first metal thin film 2093a and the second metal thin film 2093b may be each made of 100 to 200 nanometers.
  • the metal thin films 2093 do not exist in upper and lower ends of the partition wall. That is, the first metal thin film 2093a and the second metal thin film 2093b are separated from each other along the width direction of the partition wall. Through this structure, light transmitted through the light transmissive material can be output to the outside from the upper end of the partition wall.
  • the first metal thin film 2093a and the second metal thin film 2093b are formed of a metal material such as aluminum or silver having a good reflectance in the visible light region to reflect light, thereby preventing color mixing between the phosphor layers. do.
  • the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the metal thin film may be replaced with an oxide thin film such as TiOx or CrOx, or a structure of a distributed breg reflector DBR may be applied.
  • the metal thin films 2093 are formed as a single metal thin film, as shown, but the present invention is not limited thereto.
  • the metal thin films 2093 may be formed of a multilayer metal thin film.
  • an insulating film may be formed between the metal thin film 2093 and the light transmissive material.
  • the insulating layer is formed of an opaque material, and as an example, SiO 2, SiN x, or the like may be used.
  • the insulating layer may be a black matrix. In this case, the black matrix can exert an additional effect that results in an improved contrast.
  • the adhesive layer BL disposed between the color filter CF and the wavelength conversion layer WL fills at least a portion of the space between the metal thin films 2093. Can be.
  • the height of the light transmissive material 2094 in the barrier rib portion is adjusted, and through this, adhesion between the wavelength conversion layer WL and the color filter CF may be compensated for.
  • the light transmissive material 2094 may be formed at a lower height than the metal thin films 2093.
  • the height may be defined as the distance from the semiconductor light emitting device or the conductive adhesive layer. Since the light transmissive material 2094 is lower than the metal thin films 2093, a portion in which the light transmissive material 2094 is not disposed is formed in a space between the metal thin films 2093 and the undeployed material. The part is filled with the adhesive material of the adhesive layer BL. According to such a structure, the adhesive material fills at least part of the spaces between the metal thin films 2093, and thus the adhesion space is increased to compensate for the adhesion between the wavelength conversion layer WL and the color filter CF. .
  • the upper surface of the phosphor layer 2080 may be formed at a height lower than that of the metal thin films 2093. Therefore, the thickness of the adhesive layer BL covering the portion of the upper surface of the phosphor layer 2080 having a lower height than the metal thin films 2093 may be increased.
  • At least one of the phosphor layers 2080 may be formed such that the phosphor 2022 is mixed in the resin 2081, and the resin 2081 may be formed at a lower height than the metal thin films 2093. have.
  • the resin 2081 may be a methyl-based Si-based resin.
  • the resin 2081 is formed at a height higher than that of the light transmissive material 2094, but the top surface of the resin 2081 is recessed concave toward the semiconductor light emitting device, and the adhesive layer BL is formed at the corresponding portion.
  • Thickness is increased. For example, since the resin is cured after being filled in the space between the metal thin films in a fluid state, the central portion of the resin far from the metal thin films may be recessed down. At this time, since the adhesive material is filled in the recessed portion, the adhesion between the wavelength conversion layer WL and the color filter CF may be further compensated.
  • the structure that can compensate the adhesive force of the color filter CF while increasing the filling space of the phosphor through the new structure of the wavelength conversion layer (WL) has been described. Meanwhile, the adhesive force of the color filter CF may be further increased by the deformation of the wavelength conversion layer WL, which will be described in more detail below.
  • 16 and 17 are cross-sectional views and plan views, respectively, illustrating a modification of the wavelength conversion layer of FIG. 13.
  • the display apparatus 3000 may include a substrate 3010, a first electrode 3020, a conductive adhesive layer 3030, a second electrode 3040, a plurality of semiconductor light emitting devices 3050, and a color filter CF. The description thereof will be replaced with the description with reference to FIGS. 13 to 15.
  • the display apparatus 3000 includes a wavelength conversion layer WL disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices 3050, and the wavelength conversion layer WL converts wavelengths of light.
  • a plurality of phosphor layers 3080 and a plurality of partitions 3090 formed between the plurality of phosphor layers 3080 are provided.
  • the plurality of phosphor layers may have the same configuration as the above-described phosphor layers, and thus description thereof will be replaced with the above description with reference to FIGS. 13 to 15.
  • At least one of the plurality of partition portions 3090 overlaps at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices along the thickness direction of the phosphor layer 3080.
  • at least one of the plurality of partition walls 3090 may be configured to transmit light along a thickness direction of the phosphor layer 3080. More specifically, one partition wall portion 3071 is disposed on the blue semiconductor light emitting element 3051c at a portion of the blue pixel, and transmits light emitted from the blue semiconductor light emitting element 3051c to the outside without color conversion. do.
  • the plurality of partition walls 3090 may include a first partition portion 3091 and a second partition portion 3092.
  • the first partition 3309 is disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices. Accordingly, at least some of the plurality of phosphor layers 3080 are disposed with the first partition portion 3031 interposed therebetween. In this case, the at least some phosphor layers 3080 may include at least one of a red phosphor, a green phosphor, and a yellow phosphor. More specifically, the first barrier rib portion 3071 is positioned in a portion where a blue pixel is not disposed in a space between the red phosphor layer 3080a and the green phosphor layer 3080b that are repeatedly formed. Therefore, the semiconductor light emitting device is not disposed below the first partition wall portion 3141.
  • the second partition 3309 may cover at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • at least one of the plurality of semiconductor light emitting elements covered by the second partition wall part 3092 includes a blue semiconductor light emitting element 3051c. That is, the second partition 3309 is positioned in a portion where blue pixels are disposed in a space between the red phosphor layer 3080a and the green phosphor layer 3080b which are repeatedly formed. Therefore, a blue semiconductor light emitting element 3051c is disposed below the second partition wall portion 3302.
  • the first and second partition walls 3091 and 3072 may also be formed in the unit pixels emitting red, green, and blue light. May be arranged one by one.
  • the first and second partition walls 3091 and 3092 may be formed to have different widths W formed along a direction perpendicular to the thickness direction of the phosphor layer 3080. have.
  • the first partition wall portion 3181 is formed to have a smaller width than the second partition wall portion 3092.
  • the width of the second partition 3309 is greater than or equal to the width of the semiconductor light emitting device 3050, and therefore, the width of the first partition 3309 is greater than the width of the semiconductor light emitting device 3050. It may be formed to be small.
  • At least one of the plurality of partitions 3090 includes one or more metal thin films 3093 formed at an edge thereof.
  • the light transmissive material 3094 is filled in the space between the metal thin films 3093.
  • the light transmissive material 3094 is a material having high transmittance in the visible light region.
  • an epoxy-based PR photoresist
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • resin or the like may be used.
  • the metal thin films 3093 may include a first metal thin film 3093a disposed at one edge of the partition portions 3090 and a second metal thin film 3093b disposed at the other edge thereof.
  • the metal thin films 3093 do not exist at the upper and lower ends of the partition wall. That is, the first metal thin film 3093a and the second metal thin film 3093b are separated from each other along the width direction of the partition wall.
  • the adhesive layer BL may be formed to fill at least a part of the space between the metal thin films.
  • the height of the light-transmitting material in the partition portion is adjusted, and through this, the adhesion between the wavelength conversion layer WL and the color filter CF may be compensated.
  • a reinforcing part 3095 protruding toward the color filter may be formed on an upper surface of the light transmissive material.
  • the reinforcement part 3095 protrudes toward the color filter CF from an upper surface of the light transmissive material 3094 provided in the second partition wall part 3092, and the first partition wall part 3091.
  • the reinforcement may be not disposed.
  • the light transmissive material 3094 is etched to lower the height, and the height of the resin 3081 of the phosphor layer 3080 corresponding to the red and green pixels may be lower than the height of the reinforcement 3095. have. As such an example, there may be a height difference within approximately 10 micrometers.
  • a pair of reinforcement parts are spaced apart from each other on the upper surface of the light transmissive material 3094.
  • the spacing of the reinforcement portion may be 1.5 to 5 times the thickness of the reinforcement portion (3095).
  • the arrangement interval of the reinforcement part 3095 may be 1.5 times or more of the diameter of the reinforcement part 3095.
  • the reinforcement part 3095 may be formed of a plurality of cylinders.
  • the diameters of the cylinders may be formed to be equal to or smaller than the size of the phosphor 3082 of the phosphor layers 3080.
  • the diameter of the cylinder is similar to the size of the phosphor 3082 but may be about 2 micrometers in small size.
  • the cylinders may be arranged in a plurality of pairs sequentially along one direction to form a plurality of rows. As such an example, the cylinders may be arranged along one direction in pairs to form two rows. As such, as the cylindrical shape is arranged on the top surface of the light transmissive material 3094 in the partition portion 3090, a coupling structure such as lego assembly may be implemented.
  • the partition portion of the present example proposes a new structure that can easily manufacture the reinforcing portion (3095).
  • the light transmissive material 3094 may be formed to be covered by the resin 3081 of the phosphor layers 3080.
  • At least one of the phosphor layers 3080 may be formed such that the phosphor 3082 is mixed in the resin 3081, and the resin 3081 may be formed at a height lower than that of the metal thin films 3093.
  • the resin 3081 is not etched by a material for etching the light transmissive material 3094, and thus the light transmissive material 3094 may be etched except for a portion covered by the resin 3081. .
  • the cylinder can be formed through this, a detailed manufacturing process will be described later. In this case, the resin covering at least a portion of the light transmissive material 3094 overlaps the adhesive layer BL.
  • a recess groove 3096 may be formed in the reinforcement part 3095, and the resin 3081 of the phosphor layer 3080 may be filled in the recess groove 3096.
  • the recess groove 3096 has a curved surface that is concave toward the semiconductor light emitting devices.
  • the resin 3081 is made of a methyl-based Si-based resin so as not to be etched by a material for etching the light transmissive material 3094, and is disposed in the recess groove 3096 to cover the curved surface.
  • the resin 3081 of the phosphor layer 3080 may be filled in a bowl shape on the top surface of the cylinder.
  • the distance between the color filter CF and the wavelength conversion layer WL can be reduced under the assumption that the volume of the adhesive material of the adhesive layer BL is the same. color gamut) can be improved.
  • FIG. 18A, 18B, 18C, 19A, 19B, 19C, 19D, and 19E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • 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 a growth substrate, and each semiconductor light emitting device is formed through etching, and then the first conductive electrode 3156 and the second conductive type are formed.
  • An electrode 3152 is formed (FIG. 18A).
  • the growth substrate 2101 may be formed of a material having a light transmissive property, for example, any one of sapphire (Al 2 O 3), GaN, ZnO, and AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 3101 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 3156 and the first conductive semiconductor layer may each be a p-type electrode and a p-type semiconductor layer, and the second conductive electrode 3152 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 second conductive electrode 3152 at least partially protrudes from the side of the second conductive semiconductor layer (or the side of the undoped semiconductor layer 3315a). do.
  • the flip chip type light emitting device is bonded to the wiring board using the conductive adhesive layer 3030, and the growth substrate is removed (FIG. 18B).
  • the wiring board is in a state where a first electrode 3020 is formed, and the first electrode 3020 is a lower wiring and is electrically connected to the first conductive electrode 3156 by a conductive ball or the like in the conductive adhesive layer 3030. do.
  • a second electrode 3040 connecting the protruding second conductive electrode 3152 is formed (FIG. 19C).
  • the second electrode 3040 is an upper wiring and is directly connected to the second conductive electrode 3152.
  • 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 wavelength conversion layer WL may include a plurality of phosphor layers 2080 for converting wavelengths of light and a plurality of partitions 2090 formed between the plurality of phosphor layers 2080. Will be provided. In this case, at least one of the plurality of partition walls may overlap at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices along the thickness direction of the phosphor layer.
  • the step of forming the partition wall may proceed.
  • a light transmissive material LT is applied to the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the light transmissive material (LT) is a material having a high transmittance in the visible light region.
  • an epoxy-based PR photoresist
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • resin or the like may be used.
  • the light transmissive material LT is etched, and in this case, the light transmissive material LT is etched at a portion corresponding to at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices. That is, by the etching, the light transmissive material LT includes a portion LT1 disposed to cover the plurality of semiconductor light emitting devices, and a portion disposed to cover at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices. LT2).
  • At least one groove may be formed on an upper surface of the portion LT2 disposed to cover at least one of the plurality of semiconductor light emitting devices.
  • a micro mask pattern may be formed on a corresponding portion during the etching. In the exposure process, light is refracted to the inside of the partition wall by diffraction by the micro mask pattern, thereby forming the groove.
  • the metal thin film 3093 may be deposited on the entire outer surface of the light transmissive material LT using a deposition technique or by using a sputter.
  • the metal thin film may be formed of a metal material such as aluminum or silver having good reflectance in the visible light region.
  • the metal thin film is removed to transmit light emitted from the semiconductor light emitting element to a portion corresponding to at least one of the plurality of semiconductor light emitting elements (see FIG. 19D).
  • the metal thin film 3093 may be removed from the upper surface of the barrier rib portion 3090 (the surface furthest from the semiconductor light emitting device), and in this case, the metal thin film 3093 may be removed by dry etching to minimize the influence on the semiconductor light emitting device. The upper portion of the metal thin film 3093 may be removed.
  • the phosphor is filled between the light transmissive materials on which the metal thin film 3093 is deposited to generate the phosphor layer 3080.
  • the resin of the phosphor layer is filled in the groove 3096 disposed on the upper surface of the portion LT2 disposed so as to cover at least one of the plurality of semiconductor light emitting elements.
  • the resin may increase the thickness of the adhesive layer by partially filling the space between the metal thin film.
  • a reinforcing part 3095 may be formed on the top surface of the light transmissive material 3094 to protrude toward the color filter CF. Further, the reinforcement part 3095 protrudes toward the color filter CF from an upper surface of the light transmissive material 3094 provided in the second partition part, and the reinforcement part 3095 is formed on the first partition part. Not deployed.
  • the color filter CF is attached to the wavelength conversion layer WL using the adhesive material of the adhesive layer BL (FIG. 19G).
  • the wavelength conversion layer WL is combined with the color filter CF to realize red, green, and blue unit pixels, and is based on a methyl-based Si-based material used as a resin of the phosphor layer 3080, and acryl. It is possible to compensate for the weakening of adhesion due to the difference in physical properties between the resin series.
  • 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.

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 배선전극이 형성되는 기판과, 상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들과, 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들과, 상기 복수의 형광체층들의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들을 구비하며, 상기 복수의 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되는 파장 변환층과, 상기 파장 변환층을 덮도록 배치되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터와 상기 파장 변환층의 사이에 배치되는 접착층을 포함하며, 상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나는 금속 박막들과, 상기 금속 박막들의 사이 공간에 배치되는 광투과성 물질을 구비하고, 상기 접착층은 상기 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
본 발명은 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로 특히, 반도체 발광 소자를 이용한 플렉서블 디스플레이 장치에 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.
상기 반도체 발광 소자를 이용하여 플렉서블 디스플레이에는 파장 변환층을 이용하여 상기 반도체 발광 소자에서 발광되는 빛을 여기하고, 컬러 필터를 이용하여 적색이나 녹색의 파장으로 필터링하는 구조가 적용될 수 있다. 이 경우에, 파장 변환층과 컬러 필터는 물성 차이로 인하여 접착 특성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하는 메커니즘에 대하여 제시한다.
본 발명의 일 목적은 디스플레이 장치에서 파장 변환층과 컬러 필터의 접착력을 보완할 수 있는 새로운 형태의 격벽 구조를 갖는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적은, 형광체의 충진공간을 보다 확장하면서도 구조적 신뢰성이 향상될 수 있는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 격벽 구조물 내의 광투과성 물질의 높이를 조절하여, 파장 변환층과 컬러 필터의 접착력을 보완한다.
구체적인 예로서, 상기 디스플레이 장치는, 배선전극이 형성되는 기판과, 상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들과, 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들과, 상기 복수의 형광체층들의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들을 구비하며, 상기 복수의 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되는 파장 변환층과, 상기 파장 변환층을 덮도록 배치되는 컬러 필터, 및 상기 컬러 필터와 상기 파장 변환층의 사이에 배치되는 접착층을 포함한다. 상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나는 금속 박막들과, 상기 금속 박막들의 사이 공간에 배치되는 광투과성 물질을 구비하고, 상기 접착층은 상기 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성된다.
실시 예에 있어서, 상기 광투과성 물질의 적어도 일부는 상기 형광체층들의 수지에 의하여 덮이도록 이루어진다. 상기 광투과성 물질의 적어도 일부를 덮는 수지는 상기 접착층과 오버랩될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 형광체층들 중 적어도 하나는 수지 내에 형광체가 혼합되도록 이루어지고, 상기 수지는 상기 금속 박막들보다 낮은 높이로 형성된다. 상기 수지는 상기 광투과성 물질보다 높은 높이로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 디스플레이 장치에서는, 격벽 구조물에 돌출 배열을 형성하여 구조적으로 상기 접착력을 보다 강화한다.
상기 광투과성 물질의 상면에는 상기 컬러필터를 향하여 돌출되는 보강부가 형성된다. 상기 보강부에는 리세스 홈이 형성될 수 있다. 상기 리세스 홈은 상기 반도체 발광소자들을 향하여 오목하게 형성되는 곡면을 구비한다.
상기 형광체층들 중 적어도 하나는 수지 내에 형광체가 혼합되도록 이루어지고, 상기 리세스 홈에는 상기 수지가 채워질 수 있다. 상기 수지는 상기 광투과성 물질을 식각하는 재질에 의하여 식각되지 않도록 이루어진다.
실시 예에 있어서, 상기 보강부는 복수의 원기둥들로 이루어진다. 상기 원기둥들의 지름은 상기 형광체층들의 형광체의 크기보다 같거나 작을 수 있다. 상기 원기둥들은 2열을 형성하도록 한 쌍이 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 격벽부들은, 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 배치되는 제1격벽부와, 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮는 제2격벽부를 포함한다. 상기 제2격벽부에 구비되는 광투과성 물질의 상면에는 상기 컬러필터를 향하여 돌출되는 보강부가 형성되며, 상기 제1격벽부에는 상기 보강부가 미배치될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는, 접착층이 격벽부의 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채움에 따라, 형광체가 충전되는 공간이 확보하면서도 파장 변환층과 컬러 필터 사이의 접착 신뢰성을 확보할 수 있다.
이와 같이, 접착 신뢰성을 확보하기에, 형광체층의 수지로 이용되는 methyl 계열 Si 기반의 재질과, 아크릴 계열의 수지간의 물성 차이로 인한 접착력 약화를 보완할 수 있게 된다.
또한, 이를 통하여, 컬러 필터와 격벽 구조물 사이에서 구부림 또는 열화에 의한 이격이 발생되는 것을 완화 또는 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 격벽부에서 원기둥 모양이 배열됨에 따라, 레고 조립과 같은 결합구조를 구현할 수 있다. 따라서, 컬러 필터와 파장 변환층의 사이 간격을 보다 저감할 수 있게 되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 시야각 및 휘도가 향상될 수 있다.
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 13은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 14는 도 13의 G-G를 따라 취한 단면도이며, 도 15는 도 13의 H-H를 따라 취한 단면도이다.
도 16 및 도 17은 각각 도 15의 격벽부들의 변형예를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 18a, 도 18b, 도 18c, 도 19a, 도 19b, 도 19c, 19d 및 도 19e는 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
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. 예를 들어, 상기 제2도전형 전극(1152)은 적어도 일부가 상기 제2도전형 반도체층(1153)의 측면(또는, 언도프된(Undoped) 반도체층(1153a)의 측면)으로부터 상기 폭방향을 따라 돌출된다. 이와 같이, 제2도전형 전극(1152)이 상기 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)에서 상기 제1도전형 전극(1156)으로부터 가장 먼 상면에는 roughing 에 의하여 미세홈들이 형성될 수 있다.
상기에서 설명된 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자들에서 출력된 빛은 형광체를 이용하여 여기시켜, 적색(R) 및 녹색(G)을 구현하게 된다. 또한, 전술한 블랙 매트릭스(191, 291, 1091, 도 3b, 도 8 및 도 11b 참조)가 형광체들의 사이에서 혼색을 방지하는 격벽의 역할을 하게 된다. 이에, 본 발명에서는, 형광체의 충진공간이 보다 넓어질 수 있는 형광체층의 구조나 플렉서블이 가능한 종래와 다른 새로운 형태의 격벽 구조를 제시한다. 또한, 격벽 구조물과 컬러 필터의 접착력을 보완할 수 있는 메커니즘에 대하여 함께 제시한다.
이하, 본 발명의 디스플레이 장치의 구조에 대하여 첨부된 도면과 함께 상세하게 살펴본다. 도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하기 위한, 도 1의 A부분의 확대도이고, 도 14는 도 13의 G-G를 따라 취한 단면도이며, 도 15는 도 13의 H-H를 따라 취한 단면도이다.
도 13, 도 14 및 도 15의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치로서 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(2000)를 예시한다. 보다 구체적으로, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한 플립 칩 타입 반도체 발광소자에서 새로운 형광체층의 구조가 적용된 경우를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 전술한 다른 형태의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에도 적용 가능하다.
이하 설명되는 본 예시에서는, 앞서 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 예를 들어, 디스플레이 장치(2000)는 기판(2010), 제1전극(2020), 전도성 접착층(2030), 제2전극(2040) 및 복수의 반도체 발광 소자(2050)를 포함하며, 이들에 대한 설명은 앞서 도 10 내지 도 12를 참조한 설명으로 갈음한다. 따라서, 본 실시예에서 상기 전도성 접착층(2030)은 접착층으로 대체되고, 복수의 반도체 발광소자들이 기판(2010)상에 배치되는 접착층에 부착되며, 상기 제1전극(2020)이 기판(2010)상에 위치하지 않고, 반도체 발광소자의 도전형 전극과 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2전극(2040)은 전도성 접착층(2030) 상에 위치될 수 있다. 즉, 전도성 접착층(2030)은 배선기판과 제2전극(2040)의 사이에 배치된다. 상기 제2전극(2040)은 상기 반도체 발광 소자(2050)와 접촉에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 장치(2000)는, 복수의 반도체 발광소자(2050)를 덮도록 배치되는 파장 변환층(WL)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(2050)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자이고, 파장 변환층(WL)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키거나, 황색이나 백색의 색상으로 변환하는 기능을 수행한다.
도시에 의하면, 상기 파장 변환층(WL)은 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들(2080)과, 상기 복수의 형광체층들(2080)의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들(2090)을 구비한다.
복수의 형광체층들(2080)은 적색 형광체를 구비하는 적색 형광체층(2080a)와 녹색 형광체를 구비하는 녹색 형광체층(2080b)을 포함할 수 있다. 적색의 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자(2051a) 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체층(2080a)이 적층 될 수 있고, 녹색의 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자(2051b) 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체층(2080b)이 적층될 수 있다.
한편, 적색 형광체층(2080a)와 녹색 형광체층(2080b)의 사이에는 하나의 격벽부(2090)가 배치된다. 이 경우에, 상기 복수의 격벽부들(2090) 중 적어도 하나는 상기 형광체층(2080)의 두께 방향을 따라 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나와 중첩된다. 또한, 상기 복수의 격벽부들(2090) 중 적어도 하나는 상기 형광체층(2080)의 두께 방향을 따라 빛을 투과하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 청색의 화소를 이루는 부분에서 청색 반도체 발광 소자(2051c) 상에는 하나의 격벽부(2091)가 배치되며, 상기 청색 반도체 발광 소자(2051c)에서 발광되는 빛을 색의 변환없이 외부로 투과한다.
이 경우에, 제1전극(2020)의 각 라인을 따라 형광체층이나 격벽부가 형성될 수 있다. 따라서, 제1전극(2020)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 또한, 제2전극(2040)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 퀀텀닷(QD)이 상기 형광체층에 충전되어, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소를 구현할 수 있다.
한편 도시에 의하면, 컬러 필터(CF)가 상기 파장 변환층(WL)을 덮도록 배치된다. 보다 구체적으로, 접착층(BL)에 의하여 상기 컬러 필터(CF)와 상기 파장 변환층(WL)이 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(BL)이 상기 컬러 필터(CF)와 상기 파장 변환층(WL)의 사이에 배치됨에 따라, 상기 컬러 필터(CF)가 상기 파장 변환층(WL)에 부착될 수 있다.
이 경우에, 상기 컬러 필터(CF)는 빛을 선택적으로 투과하여 적색, 녹색 및 청색을 구현하도록 이루어진다. 컬러 필터(CF)는 적색 파장, 녹색 파장 및 청색 파장을 필터링하는 각각의 부분들을 구비하며, 상기 각각의 부분들이 반복 배치되는 구조를 가질 수 있다. 이 때에, 적색 형광체층(2080a)와 녹색 형광체층(2080b)의 상측에는 적색 및 녹색을 필터링하는 부분이 배치되고, 청색의 화소를 이루는 부분의 격벽부(2091)를 덮도록 청색을 필터링하는 부분이 배치될 수 있다. 상기 필러링하는 부분들의 사이에는 블랙 매트릭스가 배치될 수 있다.
이 경우에, 형광체층(2080)과 격벽부(2090)는 컬러 필터(CF)와 조합되어 적색, 녹색, 및 청색의 단위화소를 구현하게 된다.
다른 예로서, 모든 형광체층에는 적색이나 녹색이 아니라, 황색 형광체가 충전되고, 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터(CF)가 상기 형광체층(2080)을 덮도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 복수의 격벽부들(2090)은 제1격벽부(2091)와 제2격벽부(2092)를 포함할 수 있다.
상기 제1격벽부(2091)는 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 배치된다. 따라서, 상기 복수의 형광체층들(2080) 중 적어도 일부는 상기 제1격벽부(2091)를 사이에 두고 배치된다. 이 경우에, 상기 적어도 일부의 형광체층들(2080)은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1격벽부(2091)는 반복적으로 형성되는 적색 형광체층(2080a)와 녹색 형광체층(2080b)의 사이 공간 중에서 청색의 화소가 배치되지 않는 부분에 위치하게 된다. 따라서, 제1격벽부(2091)의 하부에는 반도체 발광소자가 미배치된다.
한편, 상기 제2격벽부(2092)는 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 제2격벽부(2092)에 의하여 덮이는 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나는 청색 반도체 발광소자(2051c)를 포함한다. 즉, 상기 제2격벽부(2092)는 반복적으로 형성되는 적색 형광체층(2080a)과 녹색 형광체층(2080b)의 사이 공간 중에서 청색의 화소가 배치되는 부분에 위치하게 된다. 따라서, 제2격벽부(2092)의 하부에는 청색 반도체 발광소자(2051c)가 배치된다.
상기에서 설명된 구조의 구현을 위하여, 또한, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소내에서는 상기 제1격벽부(2091)와 상기 제2격벽부(2092)가 각각 하나씩 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1격벽부(2091)와 상기 제2격벽부(2092)는 상기 형광체층(2080)의 두께 방향과 수직한 방향을 따라 형성되는 폭(W)의 크기가 서로 다르도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1격벽부(2091)는 상기 제2격벽부(2092)보다 상기 폭의 크기가 작도록 이루어진다. 상기 제2격벽부(2092)의 폭은 상기 반도체 발광소자(2050)의 폭보다 크거나 같도록 이루어지며, 따라서 상기 제1격벽부(2091)의 폭은 상기 반도체 발광소자(2050)의 폭보다 작도록 형성될 수 있다.
이 경우에, 상기 제2격벽부(2092)의 폭은 아이솔레이션된 청색 반도체 발광소자(2051c)의 폭(양단의 거리)으로부터, 적색 화소에 해당하는 아이솔레이션된 청색 반도체 발광 소자(2051a)의 단부와 녹색 화소에 해당하는 아이솔레이션된 청색 반도체 발광소자(2051b)의 단부까지의 거리(이하)까지 될 수 있다. 또한, 상기 형광체층(2080)의 폭은 상기 반도체 발광소자(2050)의 폭보다 크도록 이루어질 수 있다.
도시에 의하면, 단위 화소내에 격벽부가 2개만이 존재하고, 상기 2개 중에서 하나(예를 들어, 제1격벽부)의 폭이 작아지므로, 상기 형광체층(2080)의 폭은 보다 증가할 수 있게 된다. 이와 같이, 상기 형광체층(2080)의 폭이 커지므로 기존보다 형광체층의 충전 공간이 보다 확보될 수 있으며, 따라서 충전되는 형광체의 양이 보다 증가될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하여, 상기 격벽부들(2090)의 구조에 대하여 보다 상세히 설명하면, 상기 복수의 격벽부들(2090) 중 적어도 하나는, 가장자리에 형성되는 하나 또는 하나 이상의 금속 박막들(2093)을 구비하며, 상기 금속 박막들(2093)의 사이 공간에는 광투과성 물질(2094)이 채워지도록 형성된다.
상기 광투과성 물질(2094)은 가시광선 영역에서 투과율이 높은 물질로서, 예를 들어 에폭시 계열의 PR(포토 레지스트), PDMS(polydimethylsiloxane), 레진 등이 이용될 수 있다. 이러한 재질들은 고온에서 견고해지는 성질이 없기에 플렉서블 디스플레이에 적용되는 격벽부의 재질로서 적합하다.
예를 들어, 상기 금속 박막들(2093)은 빛이 반사되도록 상기 형광체층(2080)의 측면을 덮도록 이루어진다.
상기 금속 박막들(2093)은 격벽부들(2090)의 일측 가장자리에 배치되는 제1금속박막(2093a)과, 타측 가장자리에 배치되는 제2금속박막(2093b)을 구비할 수 있다. 상기 제1금속박막(2093a) 및 제2금속박막(2093b)은 각각, 50 내지 1000 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1금속박막(2093a) 및 제2금속박막(2093b)은 각각, 100 내지 200 나노미터로 이루어질 수 있다.
상기 금속 박막들(2093)은 상기 격벽부의 상하단에는 존재하지 않게 된다. 즉, 상기 제1금속박막(2093a)과 제2금속박막(2093b)은 상기 격벽부의 폭방향을 따라 서로 분리되도록 이루어진다. 이러한 구조를 통하여 광투과성 재질을 투과하는 빛이 상기 격벽부의 상단에서 외부로 출력될 수 있게 된다.
상기 제1금속박막(2093a)과 제2금속박막(2093b)은 가시광선 영역의 반사율이 좋은 알루미늄이나 은 등의 금속 재질로 형성되어 빛을 반사하며, 이를 통하여 형광체층들의 사이에서 혼색을 방지하게 된다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 금속 박막은 TiOx, CrOx 등의 산화박막으로 대체되거나, 분산 브레그 반사경(DBR)의 구조가 적용될 수 있다.
상기 금속 박막들(2093)은 도시된 바와 같이, 단일 금속 박막으로 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 박막들(2093)은 다층 금속 박막으로 이루어질 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 금속 박막(2093)과 상기 광투과성 물질의 사이에는 절연막이 형성될 수 있다. 상기 절연막은 불투광성 재질로 형성되며, 이러한 예로서 SiO2, SiNx 등이 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 절연막은 블랙 매트릭스가 될 수 있다. 이 경우에, 상기 블랙 매트릭스는 대비비(contrast) 향상을 가져오는 추가적인 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 본 도면들을 참조하면, 상기 컬러 필터(CF)와 상기 파장 변환층(WL)의 사이에 배치되는 상기 접착층(BL)이 상기 금속 박막들(2093)의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성될 수 있다. 이러한 구조의 구현을 위하여, 격벽부 내의 광투과성 물질(2094)의 높이가 조절되며, 이를 통하여 파장 변환층(WL)과 컬러 필터(CF)의 접착력이 보완될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 광투과성 물질(2094)은 상기 금속 박막들(2093)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 여기서 높이는 반도체 발광소자나 전도성 접착층로부터의 거리로 정의될 수 있다. 상기 광투과성 물질(2094)이 상기 금속 박막들(2093)보다 낮은 높이이므로, 금속 박막들(2093)의 사이 공간에는 상기 광투과성 물질(2094)이 미배치되는 부분이 형성되며, 상기 미배치되는 부분에 상기 접착층(BL)의 접착성 물질이 충전된다. 이와 같은 구조에 의하면 상기 접착성 물질이 상기 금속 박막들(2093)의 사이 공간 중 적어도 일부를 채우게 되며, 따라서 접착공간이 증대되어 파장 변환층(WL)과 컬러 필터(CF)의 접착력이 보완된다.
나아가, 상기 형광체층(2080)의 상면 중 적어도 일부는 상기 금속 박막들(2093)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 형광체층(2080)의 상면 중에서 상기 금속 박막들(2093)보다 낮은 높이를 가지는 부분을 덮는 상기 접착층(BL)의 두께가 증대될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 형광체층(2080)들 중 적어도 하나는 수지(2081) 내에 형광체(2082)가 혼합되도록 이루어지고, 상기 수지(2081)는 상기 금속 박막들(2093)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 수지(2081)는 methyl 계열 Si 기반의 수지가 될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 수지(2081)는 상기 광투과성 물질(2094)보다 높은 높이로 형성되나, 상기 수지(2081)의 상면은 상기 반도체 발광소자를 향하여 오목하게 함몰되며, 해당 부분에서 상기 접착층(BL)의 두께가 증대된다. 예를 들어, 상기 수지는 유동성을 가지는 상태에서 상기 금속 박막들의 사이 공간에 채워진 후에 경화되므로, 금속 박막들과 거리가 먼 수지의 중심부분은 아래로 함몰될 수 있다. 이 때에 상기 함몰된 부분에 접착성 물질이 채워지므로, 파장 변환층(WL)과 컬러 필터(CF)의 접착력은 더욱더 보완될 수 있다.
이상에서는 파장 변환층(WL)의 새로운 구조를 통하여 형광체의 충전공간을 증대하면서도, 컬러 필터(CF)의 접착력을 보완할 수 있는 구조에 대하여 설명하였다. 한편, 상기 컬러 필터(CF)를 접착력은 상기 파장 변환층(WL)의 변형에 의하여 보다 더 증대될 수 있으며, 이하 이러한 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 16 및 도 17은 각각 도 13의 파장 변환층의 변형예를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
이하 설명되는 본 예시에서는, 앞서 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한 예시의 각 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다. 예를 들어, 디스플레이 장치(3000)는 기판(3010), 제1전극(3020), 전도성 접착층(3030), 제2전극(3040), 복수의 반도체 발광 소자(3050) 및 컬러 필터(CF)를 포함하며, 이들에 대한 설명은 앞서 도 13 내지 도 15를 참조한 설명으로 갈음한다.
앞선 실시예와 같이, 디스플레이 장치(3000)는, 복수의 반도체 발광소자(3050)를 덮도록 배치되는 파장 변환층(WL)을 구비하며, 상기 파장 변환층(WL)은 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들(3080)과, 상기 복수의 형광체층들(3080)의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들(3090)을 구비한다.
상기 복수의 형광체층들은 앞서 설명한 예시의 형광체층들과 동일한 구성을 가질 수 있으며, 따라서 이에 대한 설명은 앞서 도 13 내지 도 15를 참조한 설명으로 갈음한다.
이 경우에, 상기 복수의 격벽부들(3090) 중 적어도 하나는 상기 형광체층(3080)의 두께 방향을 따라 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나와 중첩된다. 또한, 상기 복수의 격벽부들(3090) 중 적어도 하나는 상기 형광체층(3080)의 두께 방향을 따라 빛을 투과하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 청색의 화소를 이루는 부분에서 청색 반도체 발광 소자(3051c) 상에는 하나의 격벽부(3091)가 배치되며, 상기 청색 반도체 발광 소자(3051c)에서 발광되는 빛을 색의 변환없이 외부로 투과한다.
보다 구체적으로, 상기 복수의 격벽부들(3090)은 제1격벽부(3091)와 제2격벽부(3092)를 포함할 수 있다.
상기 제1격벽부(3091)는 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 배치된다. 따라서, 상기 복수의 형광체층들(3080) 중 적어도 일부는 상기 제1격벽부(3091)를 사이에 두고 배치된다. 이 경우에, 상기 적어도 일부의 형광체층들(3080)은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 황색 형광체 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1격벽부(3091)는 반복적으로 형성되는 적색 형광체층(3080a)와 녹색 형광체층(3080b)의 사이 공간 중에서 청색의 화소가 배치되지 않는 부분에 위치하게 된다. 따라서, 제1격벽부(3091)의 하부에는 반도체 발광소자가 미배치된다.
한편, 상기 제2격벽부(3092)는 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 제2격벽부(3092)에 의하여 덮이는 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나는 청색 반도체 발광소자(3051c)를 포함한다. 즉, 상기 제2격벽부(3092)는 반복적으로 형성되는 적색 형광체층(3080a)과 녹색 형광체층(3080b)의 사이 공간 중에서 청색의 화소가 배치되는 부분에 위치하게 된다. 따라서, 제2격벽부(3092)의 하부에는 청색 반도체 발광소자(3051c)가 배치된다.
상기에서 설명된 구조의 구현을 위하여, 또한, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 단위 화소내에서는 상기 제1격벽부(3091)와 상기 제2격벽부(3092)가 각각 하나씩 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1격벽부(3091)와 상기 제2격벽부(3092)는 상기 형광체층(3080)의 두께 방향과 수직한 방향을 따라 형성되는 폭(W)의 크기가 서로 다르도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1격벽부(3091)는 상기 제2격벽부(3092)보다 상기 폭의 크기가 작도록 이루어진다. 상기 제2격벽부(3092)의 폭은 상기 반도체 발광소자(3050)의 폭보다 크거나 같도록 이루어지며, 따라서 상기 제1격벽부(3091)의 폭은 상기 반도체 발광소자(3050)의 폭보다 작도록 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하여, 상기 격벽부들(3090)의 구조에 대하여 보다 상세히 설명하면, 상기 복수의 격벽부들(3090) 중 적어도 하나는, 가장자리에 형성되는 하나 또는 하나 이상의 금속 박막들(3093)을 구비하며, 상기 금속 박막들(3093)의 사이 공간에는 광투과성 물질(3094)이 채워지도록 형성된다.
상기 광투과성 물질(3094)은 가시광선 영역에서 투과율이 높은 물질로서, 예를 들어 에폭시 계열의 PR(포토 레지스트), PDMS(polydimethylsiloxane), 레진 등이 이용될 수 있다.
상기 금속 박막들(3093)은 격벽부들(3090)의 일측 가장자리에 배치되는 제1금속박막(3093a)과, 타측 가장자리에 배치되는 제2금속박막(3093b)을 구비할 수 있다. 상기 금속 박막들(3093)은 상기 격벽부의 상하단에는 존재하지 않게 된다. 즉, 상기 제1금속박막(3093a)과 제2금속박막(3093b)은 상기 격벽부의 폭방향을 따라 서로 분리되도록 이루어진다.
한편, 본 도면들을 참조하면, 상기 접착층(BL)은 상기 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성될 수 있다. 이러한 구조의 구현을 위하여, 격벽부 내의 광투과성 물질의 높이가 조절되며, 이를 통하여 파장 변환층(WL)과 컬러 필터(CF)의 접착력이 보완될 수 있다.
나아가, 상기 접착력을 더욱 보완하기 위하여, 상기 광투과성 물질의 상면에는 상기 컬러 필터를 향하여 돌출되는 보강부(3095)가 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 보강부(3095)는 상기 제2격벽부(3092)에 구비되는 광투과성 물질(3094)의 상면에서 상기 컬러 필터(CF)를 향하여 돌출되며, 상기 제1격벽부(3091)에는 상기 보강부가 미배치될 수 있다.
이 때에, 상기 광투과성 물질(3094)은 식각되어 높이가 낮아지며, 상기 적색 및 녹색 화소에 해당하는 형광체층(3080)의 수지(3081)의 높이는 보강부(3095)보다 높이가 낮도록 형성될 수 있다. 이러한 예로서, 대략 10 마이크로미터 이내의 높이차가 존재할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 광투과성 물질(3094)의 상면에는 한 쌍의 보강부들이 서로 이격 배치된다. 이 때에, 상기 보강부들의 간격은 상기 보강부(3095)의 두께보다 1.5 내지 5 배의 크기가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강부(3095)의 배열 간격은 보강부(3095)의 직경의 1.5 배 이상이 될 수 있다.
예를 들어, 상기 보강부(3095)는 복수의 원기둥들로 이루어질 수 있다. 이 때에, 상기 원기둥들의 지름은 상기 형광체층들(3080)의 형광체(3082)의 크기보다 같거나 작도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 원기둥의 지름은 형광체(3082)의 크기와 유사하나 작은 크기로서 약 2 마이크로미터가 될 수 있다.
도시와 같이, 상기 원기둥들은 복수의 열을 형성하도록 복수의 쌍이 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 원기둥들은 2열을 형성하도록 한 쌍이 일방향을 따라 배열될 수 있다. 이와 같이, 격벽부(3090)에서 광투과성 물질(3094)의 상면에 원기둥 모양이 배열됨에 따라, 레고 조립과 같은 결합구조가 구현될 수 있다.
또한, 본 예시의 격벽부에서는 상기 보강부(3095)를 용이하게 제조할 수 있는 새로운 구조를 제시한다. 예를 들어, 상기 광투과성 물질(3094)의 적어도 일부는 상기 형광체층들(3080)의 수지(3081)에 의하여 덮이도록 형성될 수 있다.
상기 형광체층들(3080) 중 적어도 하나는 수지(3081) 내에 형광체(3082)가 혼합되도록 이루어지고, 상기 수지(3081)는 상기 금속 박막들(3093)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 상기 수지(3081)는 상기 광투과성 물질(3094)을 식각하는 재질에 의하여 식각되지 않도록 이루어지며, 따라서 광투과성 물질(3094)은 수지(3081)에 의하여 덮이는 부분을 제외하고 식각될 수 있다. 이를 통하여 상기 원기둥이 형성될 수 있으며, 자세한 제조공정은 후술한다. 이 경우에, 상기 광투과성 물질(3094)의 적어도 일부를 덮는 수지는 상기 접착층(BL)과 오버랩된다.
보다 구체적으로, 상기 보강부(3095)에는 리세스 홈(3096)이 형성되며, 상기 리세스 홈(3096)에는 상기 형광체층(3080)의 수지(3081)가 채워질 수 있다. 상기 리세스 홈(3096)은 상기 반도체 발광소자들을 향하여 오목하게 형성되는 곡면을 구비한다. 상기 수지(3081)는 상기 광투과성 물질(3094)을 식각하는 재질에 의하여 식각되지 않도록 methyl 계열 Si 기반의 수지로 이루어지며, 상기 리세스 홈(3096)에 배치되어 상기 곡면을 덮게 된다. 이와 같이, 상기 원기둥의 상면에 사발 형태로 형광체층(3080)의 수지(3081)가 충진될 수 있다.
상기에서 설명한 구조에 의하면, 접착층(BL)의 접착물질의 부피는 동일하다는 가정하에 컬러 필터(CF)와 파장 변환층(WL)의 사이 간격이 줄어들 수 있으며, 따라서 디스플레이 장치에서 휘도 및 색 재현성(color gamut)이 향상될 수 있다.
이상에서 살펴본 새로운 형광체층 구조에 의하면, 플렉서블 특성을 가지는 디스플레이에 적합한 격벽부가 구현될 수 있다. 이하에서는, 위에서 살펴본 새로운 형광체층 구조를 형성하는 제조하는 방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다. 도 18a, 도 18b, 도 18c, 도 19a, 도 19b, 도 19c, 19d 및 도 19e는 본 발명의 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(3156)과 제2도전형 전극(3152)을 형성한다(도 18a).
성장기판(2101)(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(3101)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(3156) 및 제1도전형 반도체층은 각각 p형 전극 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 제2도전형 전극(3152) 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, 상기 제2도전형 전극(3152)은 적어도 일부가 상기 제2도전형 반도체층의 측면(또는, 언도프된(Undoped) 반도체층(3153a)의 측면)으로부터 돌출된다.
다음으로, 상기 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자를 전도성 접착층(3030)을 이용하여 배선기판에 결합하며, 성장기판을 제거한다(도 18b).
상기 배선기판은 제1전극(3020)이 형성된 상태이며, 상기 제1전극(3020)은 하부 배선으로서 상기 전도성 접착층(3030)내에서 도전볼 등에 의해 제1도전형 전극(3156)과 전기적으로 연결된다.
이후에, 언도프된(Undoped) 반도체층(3153a)을 식각하여 제거한 후에, 상기 돌출된 제2도전형 전극(3152)을 연결하는 제2전극(3040)을 형성한다(도 19c). 상기 제2전극(3040)은 상부 배선으로서, 상기 제2도전형 전극(3152)과 직접 연결된다.
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.
다음으로, 상기 복수의 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되는 파장 변환층(WL)을 형성한다. 도시에 의하면, 상기 파장 변환층(WL)은 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들(2080)과, 상기 복수의 형광체층들(2080)의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들(2090)을 구비하게 된다. 이 경우에 상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나는 상기 형광체층의 두께 방향을 따라 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나와 중첩될 수 있다.
도시에 의하면, 먼저, 격벽부를 형성하는 단계가 진행될 수 있다. 도 19a를 참조하면, 상기 복수의 반도체 발광 소자들에 광투과성 물질(LT)을 도포한다.
상기 광투과성 물질(LT)은 가시광선 영역에서 투과율이 높은 물질로서, 전술한 바와 같이, 에폭시 계열의 PR(포토 레지스트), PDMS(polydimethylsiloxane), 레진 등이 이용될 수 있다.
이 후에, 마스크 패턴(M)을 이용하여 상기 광투과성 물질을 식각하고, 상기 광투과성 물질(LT)이 식각된 부분(LR)에 형광체를 충전하여 상기 형광체층들과 격벽부들을 생성하는 단계가 진행된다.
보다 구체적으로, 도 19b에 의하면, 상기 광투과성 물질(LT)이 식각되며, 이 경우에 상기 광투과성 물질(LT)은 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나에 대응되는 부분에서 미식각된다. 즉, 상기 식각에 의하여 상기 광투과성 물질(LT)은 상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 배치되는 부분(LT1)과, 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮도록 배치되는 부분(LT2)으로 구획될 수 있다.
이 때에, 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮도록 배치되는 부분(LT2)의 상면에는 적어도 하나의 홈이 생성될 수 있다. 이를 위하여 상기 식각시에 해당 부분에는 마이크로 마스크 패턴이 형성될 수 있다. 노광 공정시에 마이크로 마스크 패턴에 의한 회절로 격벽부의 안쪽으로 빛이 굴절되며, 이를 통하여 상기 홈이 생성될 수 있다.
도 19c에 의하면, 상기 광투과성 물질을 식각한 후에, 상기 광투과성 물질(LT)에 금속 박막(3093)을 증착하는 단계가 진행된다. 이 경우에, 상기 금속 박막(3093)은 증착 기술을 이용하거나, 또는 스퍼터(sputter)를 이용하여 광투과성 물질(LT)의 전체 외면에 증착될 수 있다. 상기 금속 박막은 전술한 바와 같이, 가시광선 영역의 반사율이 좋은 알루미늄이나 은 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.
이 후에, 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나에 대응되는 부분에 상기 반도체 발광소자에서 발광된 빛의 투과하도록, 상기 금속 박막의 적어도 일부를 제거한다(도 19d 참조).
이러한 예로서, 상기 격벽부(3090)의 상면(반도체 발광소자에서 가장 먼 면)에서 금속 박막(3093)이 제거될 수 있으며, 이 경우에 반도체 발광소자에 영향을 최소화하도록, 건식 식각에 의하여 상기 금속 박막(3093)의 상부가 제거될 수 있다.
다음으로, 도 19e와 같이, 금속 박막(3093)이 증착된 광투과성 재질의 사이에 형광체를 충전하여 형광체층(3080)를 생성한다. 이 경우에, 형광체층의 수지가 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮도록 배치되는 부분(LT2)의 상면에 배치된 홈(3096)에 충전된다. 또한, 상기 수지는 상기 금속 박막의 사이 공간을 일부만 채워서 접착층의 두께를 증가시킬 수 있다.
이후에, 도 19f와 같이, 산소 플라즈마 식각을 통하여 격벽부만 선택적으로 식각한다. 이 때에, 형광체층(3080)의 수지는 식각되지 않으므로, 격벽부의 상기 홈(3096)에 충전된 수지는 식각공정의 마스크 역할을 하게 된다.
따라서, 상기 광투과성 물질(3094)의 상면에는 상기 컬러 필터(CF)를 향하여 돌출되는 보강부(3095)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 보강부(3095)는 상기 제2격벽부에 구비되는 광투과성 물질(3094)의 상면에서 상기 컬러 필터(CF)를 향하여 돌출되며, 상기 제1격벽부에는 상기 보강부(3095)가 미배치된다.
마지막으로, 접착층(BL)의 접착물질을 이용하여 컬러 필터(CF)를 상기 파장 변환층(WL)에 부착한다(도 19g). 상기 파장 변환층(WL)은 컬러 필터(CF)와 조합되어 에 적색, 녹색, 및 청색의 단위화소를 구현하게 되며, 형광체층(3080)의 수지로 이용되는 methyl 계열 Si 기반의 재질과, 아크릴 계열의 수지간의 물성 차이로 인한 접착력 약화를 보완할 수 있게 된다.
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 (20)

  1. 배선전극이 형성되는 기판;
    상기 배선전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들;
    빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들과, 상기 복수의 형광체층들의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들을 구비하며, 상기 복수의 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되는 파장 변환층;
    상기 파장 변환층을 덮도록 배치되는 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터와 상기 파장 변환층의 사이에 배치되는 접착층을 포함하며,
    상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나는 금속 박막들과, 상기 금속 박막들의 사이 공간에 배치되는 광투과성 물질을 구비하고, 상기 접착층은 상기 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터와 상기 파장 변환층 사이의 결합력을 보강하도록, 상기 광투과성 물질의 상면에는 상기 컬러 필터를 향하여 돌출되는 보강부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보강부에는 리세스 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리세스 홈은 상기 반도체 발광소자들을 향하여 오목하게 형성되는 곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 형광체층들 중 적어도 하나는 수지 내에 형광체가 혼합되도록 이루어지고, 상기 리세스 홈에는 상기 수지가 채워지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수지는 상기 광투과성 물질을 식각하는 재질에 의하여 식각되지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 상면에서 서로 이격 배치되는 제1보강부 및 제2보강부 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1보강부와 제2보강부의 간격은 상기 보강부의 두께보다 1.5 내지 5 배의 크기인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 보강부는 복수의 원기둥들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 원기둥들의 지름은 상기 형광체층들의 형광체의 크기보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 원기둥들은 2열을 형성하도록 한 쌍이 일방향을 따라 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 물질의 적어도 일부는 상기 형광체층들의 수지에 의하여 덮이는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광투과성 물질의 적어도 일부를 덮는 수지는 상기 접착층과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 물질은 상기 금속 박막들보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층들 중 적어도 하나는 수지 내에 형광체가 혼합되도록 이루어지고, 상기 수지는 상기 금속 박막들보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수지는 상기 광투과성 물질보다 높은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 격벽부들은,
    상기 복수의 반도체 발광소자들의 사이를 덮도록 배치되는 제1격벽부와, 상기 복수의 반도체 발광소자들 중 적어도 하나를 덮는 제2격벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2격벽부에 구비되는 광투과성 물질의 상면에는 상기 컬러 필터를 향하여 돌출되는 보강부가 형성되며,
    상기 제1격벽부에는 상기 보강부가 미배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 기판에 복수의 반도체 발광 소자들을 결합하는 단계;
    상기 복수의 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되는 파장 변환층을 형성하는 단계; 및
    접착층을 이용하여 상기 파장 변환층를 덮도록 컬러 필터를 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 파장 변환층은, 빛의 파장을 변환하는 복수의 형광체층들과, 상기 복수의 형광체층들의 사이에 형성되는 복수의 격벽부들을 구비하며,
    상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나는 금속 박막들과, 상기 금속 박막들의 사이 공간에 배치되는 광투과성 물질을 구비하고, 상기 접착층은 상기 금속 박막들의 사이 공간의 적어도 일부를 채우도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 파장 변환층을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 반도체 발광 소자들을 덮도록 상기 광투과성 물질을 도포하는 단계;
    상기 광투과성 물질을 부분적으로 식각한 후에, 상기 광투과성 물질에 상기 금속 박막들을 증착하는 단계;
    상기 광투과성 물질이 식각된 부분에 형광체를 충전하여 상기 형광체층들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 격벽부들 중 적어도 하나에서 상기 광투과성 물질을 식각하는 단계; 및
    상기 접착층을 이용하여 상기 컬러 필터를 상기 파장 변환층에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
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