WO2021145499A1 - 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021145499A1
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semiconductor light
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semiconductor layer
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조병권
김정훈
강병준
박칠근
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a display device using a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a display device using a semiconductor light emitting device having a size of several to several tens of ⁇ m.
  • LCDs liquid crystal displays
  • OLED organic light emitting device
  • micro LED displays are competing to implement large-area displays in the display technology field.
  • micro LED semiconductor light emitting device having a diameter or cross-sectional area of 100 ⁇ m or less
  • very high efficiency can be provided because the display does not absorb light using a polarizing plate or the like.
  • a large display requires millions of semiconductor light emitting devices, it is difficult to transfer the devices compared to other technologies.
  • the self-assembly method is a method in which the semiconductor light emitting device finds its own position in a fluid, and is the most advantageous method for realizing a large-screen display device.
  • the self-assembly method includes a method of directly assembling the semiconductor light emitting device on the final substrate to be used in the product, and a method of assembling the semiconductor light emitting device on the assembly substrate and transferring the semiconductor light emitting device to the final substrate through an additional transfer process.
  • the direct assembly method on the final substrate is efficient in terms of process, and in the case of using the assembly substrate, there is an advantage in that a structure for self-assembly can be added without limitation, so the two methods are selectively used.
  • the semiconductor light emitting device and the substrate each include a recess portion and a solder portion corresponding thereto.
  • Another object of the present invention is to provide a display device having a structure in which a semiconductor light emitting device can be electrically connected to a substrate while being assembled to the substrate.
  • the recess portion and the solder portion may include an ohmic electrode and a wiring electrode for electrical connection.
  • Another object of the present invention is to provide a display device having a structure capable of preventing separation of a semiconductor light emitting device assembled on a substrate.
  • the solder portion of the substrate may include a magnetic layer.
  • a display apparatus includes a base unit; assembly electrodes extending along one direction on the base part; a dielectric layer formed to cover the assembly electrodes; a barrier rib portion stacked on the dielectric layer while forming a plurality of cells; and semiconductor light emitting devices seated in the cell and emitting light of different colors, wherein the semiconductor light emitting devices emitting light of different colors among the semiconductor light emitting devices include recesses having different shapes on one surface, the cell
  • the bottom surface of the cell is characterized in that it includes a solder portion protruding to correspond to the recess portion of the semiconductor light emitting device seated in the cell.
  • the semiconductor light emitting device includes: a first conductive type electrode; a first conductivity type semiconductor layer formed on the first conductivity type electrode; an active layer formed on the first conductivity-type semiconductor layer; a second conductivity-type semiconductor layer formed on the active layer; a second conductivity type electrode formed on the second conductivity type semiconductor layer; and an undoped semiconductor layer formed on the second conductivity type semiconductor layer.
  • the recess portion is formed to penetrate the undoped semiconductor layer
  • the second conductivity type electrode includes the undoped semiconductor layer formed in the entire region of the second conductivity type semiconductor layer. It is characterized in that it is formed in a region different from the region.
  • the semiconductor light emitting device it characterized in that it further comprises a passivation layer covering a portion of the surface of the semiconductor light emitting device including the first conductivity-type electrode on the other surface side of the semiconductor light emitting device.
  • the passivation layer on the other side of the semiconductor light emitting device is patterned to be smaller than the area of the undoped semiconductor layer formed on the one side of the semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device further comprises an undoped semiconductor layer on one surface side of the semiconductor light emitting device and a metal film formed along the recess.
  • the second conductivity type electrode further includes a magnetic layer.
  • the solder portion is characterized in that it further includes a magnetic layer.
  • the solder portion is formed to have a thickness greater than that of the undoped semiconductor layer based on the stacking direction of the semiconductor light emitting device.
  • a first wire electrode formed on the dielectric layer is further included, wherein the first wire electrode is formed to contact the solder portion under the solder portion, and is disposed between the assembled electrodes. It is characterized in that it is placed.
  • the display device can perform self-assembly by simultaneously injecting semiconductor light-emitting devices emitting different colors into the fluid chamber, thereby shortening the assembly time.
  • the semiconductor light emitting device seated in the cell can be connected to the wiring electrode through bonding with the solder part, and furthermore, there is an effect that it can be more stably fixed to the substrate by the magnetic force acting between the semiconductor light emitting device and the solder part. .
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion A of the display device of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged view of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating another embodiment of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • 5A to 5E are conceptual views for explaining a new process for manufacturing the above-described semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of an apparatus for self-assembly of a semiconductor light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of the self-assembly apparatus of FIG. 6 .
  • 8A to 8E are conceptual views illustrating a process of self-assembling a semiconductor light emitting device using the self-assembly apparatus of FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the semiconductor light emitting device of FIGS. 8A to 8E .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a pattern of a recess portion of a semiconductor light emitting device and a solder portion of a substrate according to the embodiment of FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a view showing a comparison of a state in which a semiconductor light emitting device is normally assembled on a substrate and a state in which it is incorrectly assembled.
  • FIG. 13 and 14 are views illustrating patterns of a recess portion of a semiconductor light emitting device and a solder portion of a substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 16A and 16B are views illustrating a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • the display device described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • tablet PC tablet PC
  • ultra book ultra book
  • digital TV digital TV
  • desktop computer desktop computer
  • the configuration according to the embodiment described in this specification can be applied as long as it can include a display even in a new product form to be developed later.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion A of the display device of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of the semiconductor light emitting device of FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged view showing another embodiment of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • information processed by the control unit of the display apparatus 100 may be output from the display module 140 .
  • a closed-loop case 101 surrounding an edge of the display module may form a bezel of the display device.
  • the display module 140 includes a panel 141 on which an image is displayed, and the panel 141 includes a micro-sized semiconductor light emitting device 150 and a wiring board 110 on which the semiconductor light emitting device 150 is mounted. can be provided.
  • a wiring may be formed on the wiring board 110 to be connected to the n-type electrode 152 and the p-type electrode 156 of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 may be provided on the wiring board 110 as an individual pixel that emits light.
  • the image displayed on the panel 141 is visual information and is realized by independently controlling light emission of sub-pixels arranged in a matrix form through the wiring.
  • a micro LED Light Emitting Diode
  • the micro LED may be a light emitting diode formed in a small size of 100 micro or less.
  • blue, red, and green colors are provided in the light emitting region, respectively, and a unit pixel may be realized by a combination thereof. That is, the unit pixel means a minimum unit for realizing one color, and at least three micro LEDs may be provided in the unit pixel.
  • the semiconductor light emitting device 150 may have a vertical structure.
  • the semiconductor light emitting device 150 is mainly made of gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to be implemented as a high power light emitting device that emits various lights including blue.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 formed on the p-type electrode 156 , an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , and an active layer 154 . It includes an n-type semiconductor layer 153 formed on the n-type semiconductor layer 153 , and an n-type electrode 152 formed on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the lower p-type electrode 156 may be electrically connected to the p-electrode of the wiring board
  • the upper n-type electrode 152 may be electrically connected to the n-electrode at the upper side of the semiconductor light emitting device.
  • the vertical semiconductor light emitting device 150 has a great advantage in that it is possible to reduce the chip size because electrodes can be arranged up and down.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device 250 includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 on which the p-type electrode 256 is formed, 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 spaced apart from the p-type electrode 256 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 253 .
  • both the p-type electrode 256 and the n-type electrode 152 may be electrically connected to the p-electrode and the n-electrode of the wiring board under the semiconductor light emitting device.
  • the vertical semiconductor light emitting device and the horizontal semiconductor light emitting device may be a green semiconductor light emitting device, a blue semiconductor light emitting device, or a red semiconductor light emitting device, respectively.
  • a green semiconductor light emitting device and a blue semiconductor light emitting device gallium nitride (GaN) is mainly used, and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to implement a high power light emitting device that emits green or blue light.
  • the semiconductor light emitting device may be a gallium nitride thin film formed in various layers such as n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan, and specifically, the p-type semiconductor layer is P-type GaN, and the n The type semiconductor layer may be N-type GaN.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaAs
  • the n-type semiconductor layer may be N-type GaAs.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaN doped with Mg on the p-electrode side
  • the n-type semiconductor layer may be N-type GaN doped with Si on the n-electrode side.
  • the above-described semiconductor light emitting devices may be semiconductor light emitting devices without an active layer.
  • the light emitting diodes are very small, unit pixels that emit self-luminescence can be arranged in a high definition in the display panel, thereby realizing a high-definition display device.
  • the semiconductor light emitting device grown on a wafer and formed through mesa and isolation is used as an individual pixel.
  • the micro-sized semiconductor light emitting device 150 must be transferred to a predetermined position on the substrate of the display panel on the wafer.
  • There is a pick and place method as such a transfer technology but the success rate is low and a lot of time is required.
  • there is a technique of transferring several devices at a time using a stamp or a roll but it is not suitable for a large screen display due to a limitation in yield.
  • the present invention provides a new manufacturing method and manufacturing apparatus of a display device capable of solving these problems.
  • 5A to 5E are conceptual views for explaining a new process of manufacturing the above-described semiconductor light emitting device.
  • a display device using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • a method of self-assembling a horizontal semiconductor light emitting device is exemplified, it is also applicable to a method of self-assembling a vertical semiconductor light emitting device.
  • the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 , and the second conductivity type semiconductor layer 155 are grown on the growth substrate 159 , respectively ( FIG. 5A ).
  • first conductivity type semiconductor layer 153 After the first conductivity type semiconductor layer 153 is grown, an active layer 154 is grown on the first conductivity type semiconductor layer 153 , and then a second conductivity type semiconductor is grown on the active layer 154 . Layer 155 is grown. In this way, when the first conductivity type semiconductor layer 153, the active layer 154, and the second conductivity type semiconductor layer 155 are sequentially grown, as shown in FIG. 5A, the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 and the second conductive semiconductor layer 155 form a stacked structure.
  • the first conductivity type semiconductor layer 153 may be a p-type semiconductor layer
  • the second conductivity type semiconductor layer 155 may be an n-type semiconductor layer.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and examples in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type are also possible.
  • the present embodiment exemplifies the case in which the active layer is present, a structure in which the active layer is not present is also possible in some cases as described above.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaN doped with Mg
  • the n-type semiconductor layer may be N-type GaN doped with Si on the n-electrode side.
  • the growth substrate 159 may be formed of a material having a light-transmitting property, for example, any one of sapphire (Al2O3), GaN, ZnO, and AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 1059 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth, a carrier wafer. It can be formed of a material having excellent thermal conductivity, and for example, a SiC substrate or Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3, which has higher thermal conductivity than a sapphire (Al2O3) substrate, including a conductive substrate or an insulating substrate. Can be used.
  • the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 , and the second conductivity type semiconductor layer 155 are removed to form a plurality of semiconductor light emitting devices ( FIG. 5B ).
  • isolation is performed so that a plurality of light emitting devices form a light emitting device array. That is, the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 , and the second conductivity type semiconductor layer 155 are vertically etched to form a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the active layer 154 and the second conductivity type semiconductor layer 155 are partially removed in the vertical direction so that the first conductivity type semiconductor layer 153 is exposed to the outside.
  • the exposed mesa process, and thereafter, the first conductive type semiconductor layer is etched to form a plurality of semiconductor light emitting device arrays by isolation (isolation) may be performed.
  • second conductivity type electrodes 156 are respectively formed on one surface of the second conductivity type semiconductor layer 155 ( FIG. 5C ).
  • the second conductive electrode 156 may be formed by a deposition method such as sputtering, but the present invention is not limited thereto.
  • the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer are an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer, respectively, the second conductivity type electrode 156 may be an n-type electrode.
  • the growth substrate 159 is removed to provide a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the growth substrate 1059 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method ( FIG. 5D ).
  • FIG. 5E a step of seating the semiconductor light emitting devices 150 on a substrate in a chamber filled with a fluid is performed.
  • the semiconductor light emitting devices 150 and the substrate are put in a chamber filled with a fluid, and the semiconductor light emitting devices are self-assembled on the substrate 1061 using flow, gravity, surface tension, and the like.
  • the substrate may be the assembly substrate 161 .
  • the substrate may be a wiring substrate.
  • the substrate is provided as the assembly substrate 161 to exemplify that the semiconductor light emitting devices 1050 are mounted.
  • Cells in which the semiconductor light emitting devices 150 are inserted may be provided on the assembly substrate 161 to facilitate mounting of the semiconductor light emitting devices 150 on the assembly substrate 161 .
  • cells in which the semiconductor light emitting devices 150 are seated are formed on the assembly substrate 161 at positions where the semiconductor light emitting devices 150 are aligned with the wiring electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices 150 are assembled to the cells while moving in the fluid.
  • the assembly substrate 161 may be referred to as a temporary substrate.
  • the present invention proposes a method and apparatus for minimizing the influence of gravity or frictional force and preventing non-specific binding in order to increase the transfer yield.
  • a magnetic material is disposed on the semiconductor light emitting device to move the semiconductor light emitting device using magnetic force, and the semiconductor light emitting device is seated at a preset position using an electric field during the movement process.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a self-assembly apparatus for a semiconductor light emitting device according to the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of the self-assembly apparatus of FIG. 6
  • 8A to 8E are conceptual views illustrating a process of self-assembling a semiconductor light emitting device using the self-assembly apparatus of FIG. 6
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the semiconductor light emitting device of FIGS. 8A to 8E .
  • the self-assembly apparatus 160 of the present invention may include a fluid chamber 162 , a magnet 163 and a position control unit 164 .
  • the fluid chamber 162 has a space for accommodating a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the space may be filled with a fluid, and the fluid may include water as an assembly solution.
  • the fluid chamber 162 may be a water tank and may be configured as an open type.
  • the present invention is not limited thereto, and the fluid chamber 162 may be of a closed type in which the space is a closed space.
  • a substrate 161 may be disposed in the fluid chamber 162 so that an assembly surface on which the semiconductor light emitting devices 150 are assembled faces downward.
  • the substrate 161 may be transferred to an assembly position by a transfer unit, and the transfer unit may include a stage 165 on which the substrate is mounted.
  • the stage 165 is positioned by the control unit, and through this, the substrate 161 can be transferred to the assembly position.
  • the assembly surface of the substrate 161 faces the bottom of the fluid chamber 150 .
  • the assembly surface of the substrate 161 is arranged to be immersed in the fluid in the fluid chamber 162 . Accordingly, the semiconductor light emitting device 150 moves to the assembly surface in the fluid.
  • the substrate 161 is an assembled substrate capable of forming an electric field, and may include a base portion 161a, a dielectric layer 161b, and a plurality of electrodes 161c.
  • the base portion 161a may be made of an insulating material, and the plurality of electrodes 161c may be a thin film or a thick film bi-planar electrode patterned on one surface of the base portion 161a.
  • the electrode 161c may be formed of, for example, a stack of Ti/Cu/Ti, Ag paste, ITO, or the like.
  • the dielectric layer 161b is made of an inorganic material such as SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, HfO2, or the like.
  • the dielectric layer 161b may be formed of a single layer or a multi-layer as an organic insulator.
  • the thickness of the dielectric layer 161b may be in the range of several tens of nm to several ⁇ m.
  • the substrate 161 according to the present invention includes a plurality of cells 161d partitioned by barrier ribs.
  • the cells 161d are sequentially arranged in one direction and may be made of a polymer material.
  • the partition walls 161e forming the cells 161d are shared with the neighboring cells 161d.
  • the partition wall 161e protrudes from the base portion 161a, and the cells 161d may be sequentially disposed along one direction by the partition wall 161e. More specifically, the cells 161d are sequentially arranged in the column and row directions, respectively, and may have a matrix structure.
  • a groove for accommodating the semiconductor light emitting device 150 is provided, and the groove may be a space defined by the partition wall 161e.
  • the shape of the groove may be the same as or similar to that of the semiconductor light emitting device.
  • the groove may have a rectangular shape.
  • the grooves formed in the cells may have a circular shape.
  • each of the cells is configured to accommodate a single semiconductor light emitting device. That is, one semiconductor light emitting device is accommodated in one cell.
  • the plurality of electrodes 161c may include a plurality of electrode lines disposed at the bottom of each of the cells 161d, and the plurality of electrode lines may extend to adjacent cells.
  • the plurality of electrodes 161c are disposed below the cells 161d, and different polarities are applied to each other to generate an electric field in the cells 161d.
  • the dielectric layer may form the bottom of the cells 161d while covering the plurality of electrodes 161c with the dielectric layer.
  • the electrodes of the substrate 161 are electrically connected to the power supply unit 171 .
  • the power supply unit 171 applies power to the plurality of electrodes to generate the electric field.
  • the self-assembly apparatus may include a magnet 163 for applying a magnetic force to the semiconductor light emitting devices.
  • the magnet 163 is spaced apart from the fluid chamber 162 to apply a magnetic force to the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the magnet 163 may be disposed to face the opposite surface of the assembly surface of the substrate 161 , and the position of the magnet is controlled by the position controller 164 connected to the magnet 163 .
  • the semiconductor light emitting device 1050 may include a magnetic material to move in the fluid by the magnetic field of the magnet 163 .
  • a semiconductor light emitting device including a magnetic material has a first conductivity type electrode 1052 , a second conductivity type electrode 1056 , and a first conductivity type semiconductor layer in which the first conductivity type electrode 1052 is disposed. (1053), a second conductivity type semiconductor layer 1055 overlapping the first conductivity type semiconductor layer 1052 and disposed with the second conductivity type electrode 1056, and the first and second conductivity type semiconductors an active layer 1054 disposed between the layers 1053 and 1055 .
  • the first conductivity type may be p-type
  • the second conductivity type may be n-type
  • the semiconductor light emitting device without the active layer may be used.
  • the first conductive electrode 1052 may be generated after the semiconductor light emitting device is assembled on the wiring board by self-assembly of the semiconductor light emitting device.
  • the second conductive electrode 1056 may include the magnetic material.
  • the magnetic material may mean a magnetic metal.
  • the magnetic material may be Ni, SmCo, or the like, and as another example, may include a material corresponding to at least one of Gd-based, La-based, and Mn-based materials.
  • the magnetic material may be provided on the second conductive electrode 1056 in the form of particles.
  • a conductive electrode including a magnetic material one layer of the conductive electrode may be formed of a magnetic material.
  • the second conductive electrode 1056 of the semiconductor light emitting device 1050 may include a first layer 1056a and a second layer 1056b.
  • the first layer 1056a may include a magnetic material
  • the second layer 1056b may include a metal material rather than a magnetic material.
  • the first layer 1056a including a magnetic material may be disposed to contact the second conductivity-type semiconductor layer 1055 .
  • the first layer 1056a is disposed between the second layer 1056b and the second conductivity type semiconductor layer 1055 .
  • the second layer 1056b may be a contact metal connected to the second electrode of the wiring board.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the magnetic material may be disposed on one surface of the first conductivity type semiconductor layer.
  • the self-assembly device includes a magnet handler that can be moved automatically or manually in the x, y, and z axes on the upper portion of the fluid chamber, or the magnet 163 . It may be provided with a motor capable of rotating the. The magnet handler and the motor may constitute the position control unit 164 . Through this, the magnet 163 rotates in a horizontal direction, clockwise or counterclockwise with the substrate 161 .
  • a light-transmitting bottom plate 166 may be formed in the fluid chamber 162 , and the semiconductor light emitting devices may be disposed between the bottom plate 166 and the substrate 161 .
  • An image sensor 167 may be disposed to face the bottom plate 166 to monitor the inside of the fluid chamber 162 through the bottom plate 166 .
  • the image sensor 167 is controlled by the controller 172 and may include an inverted type lens and a CCD to observe the assembly surface of the substrate 161 .
  • the self-assembly apparatus described above is made to use a combination of a magnetic field and an electric field, and when using this, the semiconductor light emitting elements are seated at a predetermined position on the substrate by an electric field in the process of moving by a change in the position of the magnet.
  • the assembly process using the self-assembly apparatus described above will be described in more detail.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices 1050 including a magnetic material are formed through the process described with reference to FIGS. 5A to 5C .
  • a magnetic material may be deposited on the semiconductor light emitting device.
  • the substrate 161 is transferred to an assembly position, and the semiconductor light emitting devices 1050 are put into the fluid chamber 162 ( FIG. 8A ).
  • the assembly position of the substrate 161 will be a position in which the fluid chamber 162 is disposed such that the assembly surface of the substrate 161 on which the semiconductor light emitting devices 1050 are assembled faces downward.
  • some of the semiconductor light emitting devices 1050 may sink to the bottom of the fluid chamber 162 and some may float in the fluid.
  • some of the semiconductor light emitting devices 1050 may sink to the bottom plate 166 .
  • a magnetic force is applied to the semiconductor light emitting devices 1050 so that the semiconductor light emitting devices 1050 vertically float in the fluid chamber 162 ( FIG. 8B ).
  • the semiconductor light emitting devices 1050 float toward the substrate 161 in the fluid.
  • the original position may be a position deviated from the fluid chamber 162 .
  • the magnet 163 may be configured as an electromagnet. In this case, electricity is supplied to the electromagnet to generate an initial magnetic force.
  • the separation distance between the assembly surface of the substrate 161 and the semiconductor light emitting devices 1050 may be controlled.
  • the separation distance is controlled using the weight, buoyancy, and magnetic force of the semiconductor light emitting devices 1050 .
  • the separation distance may be several millimeters to several tens of micrometers from the outermost surface of the substrate.
  • a magnetic force is applied to the semiconductor light emitting devices 1050 so that the semiconductor light emitting devices 1050 move in one direction in the fluid chamber 162 .
  • the magnet 163 moves in a direction parallel to the substrate, clockwise or counterclockwise ( FIG. 8C ).
  • the semiconductor light emitting devices 1050 move in a direction parallel to the substrate 161 at a position spaced apart from the substrate 161 by the magnetic force.
  • an electric field is generated by supplying power to the bi-planar electrode of the substrate 161, and using this, assembly is induced only at a preset position. That is, the semiconductor light emitting devices 1050 are self-assembled at the assembly position of the substrate 161 by using the selectively generated electric field. To this end, cells in which the semiconductor light emitting devices 1050 are inserted may be provided on the substrate 161 .
  • the unloading process of the substrate 161 is performed, and the assembly process is completed.
  • the substrate 161 is an assembly substrate
  • a post-process for implementing a display device by transferring the semiconductor light emitting devices arranged as described above to a wiring board may be performed.
  • the magnets after guiding the semiconductor light emitting devices 1050 to the preset position, the magnets so that the semiconductor light emitting devices 1050 remaining in the fluid chamber 162 fall to the bottom of the fluid chamber 162 .
  • the 163 may be moved in a direction away from the substrate 161 ( FIG. 8D ).
  • the magnet 163 is an electromagnet, the semiconductor light emitting devices 1050 remaining in the fluid chamber 162 fall to the bottom of the fluid chamber 162 .
  • the recovered semiconductor light emitting devices 1050 can be reused.
  • the self-assembly apparatus and method described above use a magnetic field to concentrate distant parts near a predetermined assembly site in order to increase the assembly yield in fluidic assembly, and apply a separate electric field to the assembly site so that the parts are selectively transferred only to the assembly site. to be assembled.
  • the assembly board is placed on the upper part of the water tank and the assembly surface is directed downward to minimize the effect of gravity due to the weight of the parts and prevent non-specific binding to eliminate defects. That is, to increase the transfer yield, the assembly substrate is placed on the upper part to minimize the influence of gravity or frictional force, and to prevent non-specific binding.
  • the present invention it is possible to pixelate a semiconductor light emitting device in a large amount on a small-sized wafer and then transfer it to a large-area substrate. Through this, it is possible to manufacture a large-area display device at a low cost.
  • the display apparatus 2000 described in this specification may be implemented in a passive matrix method (hereinafter referred to as a PM method) or an active matrix method (hereinafter referred to as an AM method).
  • a PM method passive matrix method
  • AM method active matrix method
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the display apparatus 2000 includes electrodes 2020 assembled on a base portion 2010 , a dielectric layer 2030 , a semiconductor light emitting device 2050 assembled in a cell 2040 , and a partition wall portion 2060 . ), a solder portion 2070 , a first wiring electrode 2080 , and the like may be formed.
  • the base part 2010 may be a rigid substrate such as glass, sapphire, silicon, or the like. In another embodiment, the base part 2010 may be a flexible substrate including a polymer material.
  • polymer material for example, a material including flexible and insulating PI (polyimide), PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), etc. may be used.
  • PI polyimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • Assembly electrodes 2020 extending in one direction may be formed on the base portion 2010 .
  • the assembled electrodes 2020 may be formed to a thickness of several hundred nm.
  • the assembled electrodes 2020 may be configured to form an electric field during self-assembly. Specifically, a voltage signal may be applied to the assembly electrodes 2020 and transmitted along the extension direction.
  • the assembled electrodes 2020 may be formed of a resistive metal corresponding to any one of Al, Mo, Cu, Ag, and Ti, or an alloy selected from these.
  • the metal forming the assembly electrodes 2020 is not limited to those described above.
  • a dielectric layer 2030 may be formed on the base portion 2010 to cover the assembly electrodes 2020 .
  • the dielectric layer 2030 may be formed of an inorganic insulating material such as SiO 2 , SiN x , SiON, Al 2 O 3 , TiO 2 , HfO 2 , or the like.
  • the dielectric layer 2030 may be formed as a single layer or as a multi-layer.
  • the dielectric layer 2030 may include a first dielectric layer covering the wiring electrode and the assembly electrode 2020 to electrically insulate the assembly electrode 2020 from the wiring electrode. ) may be formed as a multi-layer of the second dielectric layer covering the .
  • a barrier rib portion 2060 may be stacked on the dielectric layer 2030 to form a plurality of cells 2040 .
  • the plurality of cells 2040 may be formed in a matrix arrangement, and the semiconductor light emitting devices 2050 may be seated inside the cells 2040 through self-assembly.
  • the semiconductor light emitting devices 2050 transferred to the substrate by the self-assembly method may be formed in a symmetrical structure, for example, may be formed in a circular shape.
  • the barrier rib portion 2060 may be formed of an organic insulating material (eg, PAC) made of a polymer material or an inorganic insulating material such as SiO 2 , SiN x, or the like.
  • PAC organic insulating material
  • a planarization layer (not shown) for electrically insulating the semiconductor light emitting device 2050 and the wiring electrode while planarizing the upper surface of the semiconductor light emitting device 2050 seated in the cell 2040 may be included.
  • the display device 2000 may include semiconductor light emitting devices 2050 that emit light of different colors.
  • the display apparatus 2000 may include semiconductor light emitting devices 2050 that emit blue, green, and red light.
  • the display device 2000 is characterized in that it has a structure capable of simultaneously self-assembling the semiconductor light emitting devices 2050 emitting different colors as a substrate.
  • the semiconductor light emitting devices 2050 emitting different colors may include recesses 2050R having different shapes on one surface.
  • the substrate may include a solder portion 2070 protruding from the bottom surface of the cell 2040 to correspond to the recess portion 2050R of the semiconductor light emitting device 2050 to be seated (or to be seated) on the cell 2040.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may be a vertical semiconductor light emitting device 2050 .
  • the vertical semiconductor light emitting device 2050 can form the active layer 2030 wider than that of the horizontal semiconductor light emitting device, and thus has an excellent advantage in terms of luminous efficiency. In addition, it is advantageous for miniaturization of the semiconductor light emitting device 2050 .
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the semiconductor light emitting device 2050 includes a first conductivity type electrode 2051 , a first conductivity type semiconductor layer 2052 formed on the first conductivity type electrode 2051 , and a first conductivity type semiconductor An active layer 2053 formed on the layer 2052 , a second conductivity type semiconductor layer 2054 formed on the active layer 2053 , a second conductivity type electrode 2055 formed on the second conductivity type semiconductor layer 2054 , and An undoped semiconductor layer 2056 may be included.
  • the first conductivity type electrode 2051 may be formed as a transparent electrode as a side from which light generated in the active layer 2053 is emitted.
  • the first conductivity type electrode 2051 may be formed of indium tin oxide (ITO), Al-doped zinc oxide (AZO), F-doped tin oxide (FTO), or the like.
  • the undoped semiconductor layer 2056 may be a layer that is not removed when the semiconductor light emitting devices 2050 grown on the growth substrate are separated from the growth substrate in the process of manufacturing the semiconductor light emitting device 2050 .
  • semiconductor light emitting devices 2050 from which the undoped semiconductor layer 2056 is removed are used for self-assembly.
  • the weight of the semiconductor light emitting device 2050 itself increases, thereby increasing the assembly speed.
  • the undoped semiconductor layer 2056 may include a recessed portion 2050R.
  • the recessed portion 2050R may be formed to pass through the undoped semiconductor layer 2056 , and the recessed portion 2050R included in the semiconductor light emitting devices 2050 emitting light of different colors is each undoped. It may be formed by etching different regions of the semiconductor layer 2056 .
  • the recess 2050R may be formed by etching up to a portion of the second conductivity type semiconductor layer 2054 to form an ohmic.
  • the second conductivity type electrode 2055 and the undoped semiconductor layer 2056 may be formed in different regions on the second conductivity type semiconductor layer 2054 .
  • the second conductivity type electrode 2055 may be formed on the region of the second semiconductor layer 2054 overlapping the bottom surface of the recess portion 2050R. Specifically, the second conductivity type electrode 2055 is It may be formed along the pattern of the recess 2050R.
  • the second conductivity type electrode 2055 may further include a magnetic layer 2055b to be induced by magnetic force during self-assembly. That is, the second conductivity type electrode 2055 may include a metal layer 2055a and a magnetic layer 2055b for ohmic contact.
  • the magnetic layer 2055b may be formed of a metal material such as Cr or Ti in order to improve adhesion to the metal layer 2055a.
  • solder portion 2070 formed on the base portion 2010 and coupled to the recess portion 2050R is an element selected from Sn, In, Pb, Bi, Cd, and Zn or an element or element having a similar melting point. It may be formed of a composite of
  • solder portion 2070 may be formed to have a thickness greater than that of the undoped semiconductor layer 2056 based on the stacking direction of the semiconductor light emitting device 2050 .
  • the solder unit 2070 may further include a magnetic layer.
  • a magnetic force acts between the solder unit 2070 and the semiconductor light emitting device 2050 to remove the fluid contained in the chamber after self-assembly.
  • the device 2050 may be prevented from leaving the cell 2040 .
  • the base part 2010 may further include a wiring electrode (hereinafter, a first wiring electrode 2080 ) formed on the dielectric layer 2030 .
  • the first wiring electrode 2080 may be formed to contact the solder portion 2070 under the solder portion 2070 , and thus the second conductivity type by coupling the recess portion 2050R and the solder portion 2070 .
  • the electrode 2055 and the first wiring electrode 2080 may be electrically connected to each other. Meanwhile, a separate heat treatment step for electrical connection between the second conductivity type electrode 2055 and the first wiring electrode 2080 may be performed.
  • the first wiring electrode 2080 may be disposed on the dielectric layer 2030 so as not to overlap the assembly electrodes 2020 .
  • a second wiring electrode (not shown) electrically connected to the first conductivity-type electrode 2051 of the semiconductor light emitting device 2050 may be further included.
  • the second wiring electrode may be formed under the semiconductor light emitting device 2050 like the first wiring electrode 2080 or formed above the semiconductor light emitting device 2050 .
  • FIG. 11 is a view showing a pattern of a recess portion of a semiconductor light emitting device and a solder portion of a substrate according to the embodiment of FIG. 10
  • FIG. 12 is a comparison of a state in which the semiconductor light emitting device is normally assembled to a substrate and a state in which it is incorrectly assembled.
  • 13 and 14 are views illustrating patterns of a recess portion of a semiconductor light emitting device and a solder portion of a substrate according to another embodiment of the present invention.
  • the semiconductor light emitting device 2050 emitting different colors may include recesses 2050R having different shapes.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may include recessed portions 2050R formed at different positions on one surface, and a bottom surface of the cell 2040 corresponds to the recessed portions 2050R, respectively.
  • a solder portion 2070 having a shape of a can be formed.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may include a patterned recess 2050R having different aspect ratios on one surface, and a shape corresponding to the bottom surface of the cell 2040, respectively.
  • a solder portion 2070 of may be formed.
  • the semiconductor light emitting device 2050 is seated in the cell 2040 including the recessed portion 2050R and the corresponding solder portion 2070 to be strongly inside the cell 2040 by the electric field formed by the assembled electrodes 2020. can be fixed.
  • the bonding force semiconductor light emitting device 2050 and the solder portion
  • surface energy acting between the 2070 is relatively weak, so that it cannot be strongly fixed to the cell 2040, and may be easily detached from the cell 2040.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may have vertical selectivity when assembling the cell 2040 .
  • the structure of the semiconductor light emitting device 2050 for this will be described.
  • 16A and 16B are views illustrating a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may further include a passivation layer 2057 formed on the surface.
  • the passivation layer 2057 may be formed to cover a portion of the surface of the semiconductor light emitting device including the first conductive type electrode 2051 on the other surface side of the semiconductor light emitting device 2050 , and preferably, the first conductive type electrode It may be formed extending from the top surface of the 2051 to the side surface of the semiconductor light emitting device 2050 .
  • the passivation layer 2057 may include an open hole for electrically connecting the first conductive type electrode 2051 to the second wiring electrode.
  • the semiconductor light emitting device 2050 includes one surface of the semiconductor light emitting device 2050 including the recessed portion 2050R such that the recessed portion 2050R faces the bottom surface of the cell 2040 and
  • the area of the other surface of the semiconductor light emitting device 2050 on which the passivation layer 2057 is formed may be formed to be different.
  • the area of the passivation layer 2057 on the other side of the semiconductor light emitting device 2050 is substantially in contact with the bottom surface of the cell 2040 on the one side of the semiconductor light emitting device 2050. It may be patterned to be smaller than the area of the undoped semiconductor layer 2056 .
  • the area of the other surface of the semiconductor light emitting device 2050 is obtained by etching the periphery except for the central region of the passivation layer 2057 formed on the other side of the semiconductor light emitting device 2050. 2050) may be formed to be smaller than the area of one surface.
  • the area of the other surface of the semiconductor light emitting device 2050 may be adjusted by etching a portion of the first conductivity type semiconductor layer 2052 and the first conductivity type electrode 2051 to form a mesa. there is.
  • the semiconductor light emitting device 2050 includes an undoped semiconductor layer 2056 and a recessed portion 2050R on one side of the semiconductor light emitting device 2050 such that the recessed portion 2050R faces the bottom surface of the cell 2040 . It may further include a metal film 2058 formed along the.
  • the metal film 2058 may be formed of, for example, Ti, but is not limited thereto. Since the semiconductor light emitting device 2050 includes the metal film 2058 , it can be easily guided into the assembly position, that is, into the cell 2040 .
  • the display device 2000 has the effect of self-assembly by simultaneously introducing the semiconductor light emitting devices 2050 emitting light of different colors into the fluid chamber.
  • the semiconductor light emitting devices 2050 are seated at positions where the solder parts 2070 having a pattern corresponding to the recessed parts 2050R formed on one surface are formed, in order to self-assemble the semiconductor light emitting devices 2050 at the same time. There is no need to manufacture different sizes or shapes of the semiconductor light emitting devices 2050 that emit light of different colors.
  • the semiconductor light emitting device 2050 may be connected to a wiring electrode through a combination of the recess 2050R and the solder part 2070 , and the semiconductor light emitting device 2050 seated in the cell 2040 is a solder part 2070 . ), there is an effect that it can be stably fixed to the substrate by the magnetic layer included in it.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 베이스부; 상기 베이스부 상에 일방향을 따라 연장 형성되는 조립 전극들; 상기 조립 전극들을 덮도록 형성되는 유전체층; 복수의 셀을 형성하면서, 상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및 상기 셀에 안착되며, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들을 포함하고, 상기 반도체 발광소자들 중 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들은 일면에 서로 다른 형상의 리세스부를 포함하며, 상기 셀의 바닥면은 상기 셀에 안착되는 반도체 발광소자의 리세스부와 대응되도록 돌출 형성된 솔더부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
본 발명은 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, 수 내지 수십 ㎛ 크기를 갖는 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 대면적 디스플레이를 구현하기 위하여, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광소자(OLED) 디스플레이, 그리고 마이크로 LED 디스플레이 등이 경쟁하고 있다.
한편, 디스플레이에 100 ㎛ 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자(마이크로 LED)를 사용하면 디스플레이가 편광판 등을 사용하여 빛을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공할 수 있다. 그러나 대형 디스플레이에는 수백만 개의 반도체 발광소자들을 필요로 하기 때문에 다른 기술에 비해 소자들을 전사하는 것이 어려운 단점이 있다.
전사공정으로 현재 개발되고 있는 기술은 픽앤플레이스(pick & place), 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 자가조립(Self-assembly) 등이 있다. 이 중에서 자가조립 방식은 유체 내에서 반도체 발광소자가 스스로 위치를 찾아가는 방식으로서, 대화면의 디스플레이 장치의 구현에 가장 유리한 방식이다.
자가조립 방식에는 반도체 발광소자를 제품에 사용될 최종 기판에 직접 조립하는 방식 및 반도체 발광소자를 조립 기판에 조립한 후 추가 전사 공정을 통해 최종 기판으로 전사하는 방식이 있다. 최종 기판에 직접 조립하는 방식은 공정 측면에서 효율적이며, 조립 기판을 이용하는 경우에는 자가조립을 위한 구조를 제한없이 추가할 수 있는 점에서 장점이 있어 두 방식이 선택적으로 사용되고 있다.
본 발명의 일 목적은, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들을 기판으로 동시에 자가조립 할 수 있는 구조(위치 선택성)의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 반도체 발광소자 및 기판은 각각 리세스부 및 이와 대응되는 솔더부를 포함한다.
본 발명의 다른 목적은, 반도체 발광소자가 기판에 조립되면서 기판과 전기적으로 연결될 수 있는 구조의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 리세스부 및 솔더부는 전기적 연결을 위한 오믹(ohmic) 전극 및 배선 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기판에 조립된 반도체 발광소자의 이탈을 방지할 수 있는 구조의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 기판의 솔더부는 자성층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 베이스부; 상기 베이스부 상에 일방향을 따라 연장 형성되는 조립 전극들; 상기 조립 전극들을 덮도록 형성되는 유전체층; 복수의 셀을 형성하면서, 상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및 상기 셀에 안착되며, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들을 포함하고, 상기 반도체 발광소자들 중 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들은 일면에 서로 다른 형상의 리세스부를 포함하며, 상기 셀의 바닥면은 상기 셀에 안착되는 반도체 발광소자의 리세스부와 대응되도록 돌출 형성된 솔더부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반도체 발광소자는, 제1 도전형 전극; 상기 제1 도전형 전극 상에 형성된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 반도체층; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 언도프드 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 리세스부는, 상기 언도프드 반도체층을 관통하도록 형성되며, 상기 제2 도전형 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층의 전체 영역 중 상기 언도프드 반도체층이 형성된 영역과 다른 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반도체 발광소자는, 상기 반도체 발광소자의 타면 측의 상기 제1 도전형 전극을 포함한 상기 반도체 발광소자의 표면 일부를 덮는 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반도체 발광소자의 타면 측의 패시베이션층은, 상기 반도체 발광 소자의 일면 측에 형성된 언도프드 반도체층의 면적보다 작도록 패터닝된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반도체 발광소자는, 상기 반도체 발광소자의 일면 측의 언도프드 반도체층 및 리세스부를 따라 형성되는 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 도전형 전극은, 자성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더부는, 자성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 솔더부는, 상기 반도체 발광소자의 적층 방향을 기준으로 상기 언도프드 반도체층의 두께보다 두꺼운 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유전체층 상에 형성되는 제1 배선 전극을 더 포함하고, 상기 제1 배선 전극은, 상기 솔더부의 하부에서 상기 솔더부와 접촉하도록 형성되며, 상기 조립 전극들 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이 장치는 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들을 유체 챔버 내 동시에 투입하여 자가조립을 수행할 수 있으며, 이로써 조립 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 셀에 안착된 반도체 발광소자는 솔더부와의 결합을 통해 배선 전극과 연결될 수 있으며, 나아가 반도체 발광소자와 솔더부 사이에 작용하는 자력에 의해 기판에 더욱 안정적으로 고정될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 반도체 발광소자의 확대도이다.
도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 자가조립 장치의 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자를 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도이다.
도 9는 도 8a 내지 도 8e의 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개념도이다.
도 11은 도 10의 실시예에 따른 반도체 발광소자의 리세스부 및 기판의 솔더부의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 12는 반도체 발광소자가 기판에 정상 조립된 상태와 오조립된 상태를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 발광소자의 리세스부 및 기판의 솔더부의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 “상(on)”에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 테블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultra book), 디지털 TV(digital TV), 데스크톱 컴퓨터(desktop computer) 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태라도 디스플레이를 포함할 수 있다면 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A 부분의 부분 확대도이고, 도 3은 도 2의 반도체 발광소자의 확대도이며, 도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 확대도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이 모듈(140)에서 출력될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스(101)가 상기 디스플레이 장치의 베젤을 형성할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(140)은 영상이 표시되는 패널(141)을 구비하고, 상기 패널(141)은 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)와 상기 반도체 발광소자(150)가 장착되는 배선기판(110)을 구비할 수 있다.
상기 배선기판(110)에는 배선이 형성되어, 상기 반도체 발광소자(150)의 n형 전극(152) 및 p형 전극(156)과 연결될 수 있다. 이를 통하여, 상기 반도체 발광소자(150)는 자발광하는 개별화소로서 상기 배선기판(110) 상에 구비될 수 있다.
상기 패널(141)에 표시되는 영상은 시각 정보로서, 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 상기 배선을 통하여 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다.
본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자(150)의 일 종류로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 예시한다. 상기 마이크로 LED는 100마이크로 이하의 작은 크기로 형성되는 발광 다이오드가 될 수 있다. 상기 반도체 발광소자(150)는 청색, 적색 및 녹색이 발광영역에 각각 구비되어 이들의 조합에 의하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미하며, 상기 단위 화소 내에 적어도 3개의 마이크로 LED가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153), 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(156)은 배선기판의 p전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 반도체 발광소자의 상측에서 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다른 예로서 도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입 (flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 반도체 발광 소자(250)는 p형 전극(256), p형 전극 (256)이 형성되는 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층 (254), 활성층(254) 상에 형성된 n형 반도체층(253), 및 n형 반도체층(253) 상에서 p형 전극(256)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(256)과 n형 전극(152)은 모두 반도체 발광소자의 하부에서 배선기판의 p전극 및 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수직형 반도체 발광소자와 수평형 반도체 발광소자는 각각 녹색 반도체 발광소자, 청색 반도체 발광소자 또는 적색 반도체 발광소자가 될 수 있다. 녹색 반도체 발광소자와 청색 반도체 발광소자의 경우에 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 녹색이나 청색의 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 반도체 발광소자는 n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan 등 다양한 계층으로 형성되는 질화갈륨 박막이 될 수 있으며, 구체적으로 상기 p형 반도체층은 P-type GaN이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaN 이 될 수 있다. 다만, 적색 반도체 발광소자의 경우에는, 상기 p형 반도체층은 P-type GaAs이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaAs 가 될 수 있다.
또한, 상기 p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다. 이 경우에, 전술한 반도체 발광소자들은 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광 다이오드가 매우 작기 때문에 상기 디스플레이 패널은 자발광하는 단위화소가 고정세로 배열될 수 있으며, 이를 통하여 고화질의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되어, 메사 및 아이솔레이션을 통하여 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다. 이 경우에, 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)는 웨이퍼에 상기 디스플레이 패널의 기판 상의 기설정된 위치로 전사되어야 한다. 이러한 전사기술로 픽앤플레이스(pick and place)가 있으나, 성공률이 낮고 매우 많은 시간이 요구된다. 다른 예로서, 스탬프나 롤을 이용하여 한 번에 여러개의 소자를 전사하는 기술이 있으나, 수율에 한계가 있어 대화면의 디스플레이에는 적합하지 않다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 장치의 새로운 제조방법 및 제조장치를 제시한다.
이를 위하여, 이하, 먼저 디스플레이 장치의 새로운 제조방법에 대하여 살펴본다. 도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서는, 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광소자에도 적용 가능하다. 또한, 수평형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에 대하여 예시하나, 이는 수직형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에도 적용가능하다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(159)에 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154), 제2 도전형 반도체층(155)을 각각 성장시킨다(도 5a).
제1도전형 반도체층(153)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층 (153) 상에 활성층(154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(154) 상에 제2 도전형 반도체층(155)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)을 순차적으로 성장시키면, 도 5a에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)이 적층 구조를 형성한다.
이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(153)은 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(155)은 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 활성층이 존재하는 경우를 예시하나, 전술한 바와 같이 경우에 따라 상기 활성층이 없는 구조도 가능하다. 이러한 예로서, 상기 p형 반도체층은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다.
성장기판(159)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(1059)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층 (155)의 적어도 일부를 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 5b).
보다 구체적으로, 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1도전형 반도체층(153), 활성층 (154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 수직방향으로 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.
만약, 수평형 반도체 발광소자를 형성하는 경우라면, 상기 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(153)이 외부로 노출되는 메사 공정과, 이후에 제1도전형 반도체층을 식각하여 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성하는 아이솔레이션(isolation)이 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 제2도전형 반도체층(155)의 일면 상에 제2도전형 전극(156, 또는 p형 전극)를 각각 형성한다(도 5c). 상기 제2도전형 전극(156)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층이 각각 n형 반도체층과 p형 반도체층인 경우에는, 상기 제2도전형 전극(156)은 n형 전극이 되는 것도 가능하다.
그 다음에, 상기 성장기판(159)을 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(1059)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다(도 5d).
이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들(150)이 기판에 안착되는 단계가 진행된다(도 5e).
예를 들어, 유체가 채워진 챔버 속에 상기 반도체 발광소자들(150) 및 기판을 넣고 유동, 중력, 표면 장력 등을 이용하여 상기 반도체 발광소자들이 상기 기판(1061)에 스스로 조립되도록 한다. 이 경우에, 상기 기판은 조립기판(161)이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 조립기판(161) 대신에 배선기판을 유체 챔버 내에 넣어, 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선기판에 바로 안착되는 것도 가능하다. 이 경우에, 상기 기판은 배선기판이 될 수 있다. 다만, 설명의 편의상, 본 발명에서는 기판이 조립기판(161)으로서 구비되어 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 것을 예시한다.
반도체 발광소자들(150)이 조립 기판(161)에 안착하는 것이 용이하도록, 상기 조립 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 끼워지는 셀들 (미도시)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 조립기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들 (150)이 안착되는 셀들이 형성된다. 상기 반도체 발광소자들(150)은 상기 유체 내에서 이동하다가, 상기 셀들에 조립된다.
상기 조립기판(161)에 복수의 반도체 발광소자들이 어레이된 후에, 상기 조립기판(161)의 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하면, 대면적의 전사가 가능하게 된다. 따라서, 상기 조립기판(161)은 임시기판으로 지칭될 수 있다.
한편, 상기에서 설명된 자가조립 방법은 대화면 디스플레이의 제조에 적용하려면, 전사수율을 높여야만 한다. 본 발명에서는 전사수율을 높이기 위하여, 중력이나 마찰력의 영향을 최소화하고, 비특이적 결합을 막는 방법과 장치를 제안한다.
이 경우, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 반도체 발광소자에 자성체를 배치시켜 자기력을 이용하여 반도체 발광소자를 이동시키고, 이동과정에서 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광소자를 기 설정된 위치에 안착시킨다. 이하에서는, 이러한 전사 방법과 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 자가조립 장치의 일 예를 나타내는 개념도이고, 도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다. 또한, 도 8a 내지 도 8e는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자를 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도이며, 도 9는 도 8a 내지 도 8e의 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7의 도시에 의하면, 본 발명의 자가조립 장치(160)는 유체 챔버(162), 자석(163) 및 위치 제어부(164)를 포함할 수 있다.
상기 유체 챔버(162)는 복수의 반도체 발광소자들을 수용하는 공간을 구비한다. 상기 공간에는 유체가 채워질 수 있으며, 상기 유체는 조립용액으로서 물 등을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 유체 챔버(162)는 수조가 될 수 있으며, 오픈형으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유체 챔버(162)는 상기 공간이 닫힌 공간으로 이루어지는 클로즈형이 될 수 있다.
상기 유체 챔버(162)에는 기판(161)이 상기 반도체 발광소자들(150)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(161)은 이송부에 의하여 조립위치로 이송되며, 상기 이송부는 기판이 장착되는 스테이지(165)를 구비할 수 있다. 상기 스테이지(165)가 제어부에 의하여 위치조절되며, 이를 통하여 상기 기판(161)은 상기 조립위치로 이송될 수 있다.
이 때에, 상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 조립면이 상기 유체 챔버(150)의 바닥을 향하게 된다. 도시에 의하면, 상기 기판(161)의 조립면은 상기 유체 챔버(162)내의 유체에 잠기도록 배치된다. 따라서, 상기 반도체 발광소자(150)는 상기 유체내에서 상기 조립면으로 이동하게 된다.
상기 기판(161)은 전기장 형성이 가능한 조립기판으로서, 베이스부(161a), 유전체층(161b) 및 복수의 전극들(161c)을 포함할 수 있다.
상기 베이스부(161a)는 절연성 있는 재질로 이루어지며, 상기 복수의 전극들(161c)은 상기 베이스부(161a)의 일면에 패턴된 박막 또는 후막 bi-planar 전극이 될 수 있다. 상기 전극(161c)은 예를 들어, Ti/Cu/Ti의 적층, Ag 페이스트 및 ITO 등으로 형성될 수 있다.
상기 유전체층(161b)은, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, HfO2 등의 무기 물질로 이루어질 있다. 이와 다르게, 유전체층(161b)은, 유기 절연체로서 단일층이거나 멀티층으로 구성될 수 있다. 유전체층(161b)의 두께는, 수십 nm~수μ￥μm의 두께로 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기판(161)은 격벽에 의하여 구획되는 복수의 셀들(161d)을 포함한다. 셀들(161d)은, 일방향을 따라 순차적으로 배치되며, 폴리머(polymer) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 셀들(161d)을 이루는 격벽(161e)은, 이웃하는 셀들(161d)과 공유되도록 이루어진다. 상기 격벽 (161e)은 상기 베이스부(161a)에서 돌출되며, 상기 격벽(161e)에 의하여 상기 셀들(161d)이 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀들(161d)은 열과 행 방향으로 각각 순차적으로 배치되며, 매트릭스 구조를 가질 수 있다.
셀들(161d)의 내부는, 도시와 같이, 반도체 발광소자(150)를 수용하는 홈을 구비하며, 상기 홈은 상기 격벽(161e)에 의하여 한정되는 공간이 될 수 있다. 상기 홈의 형상은 반도체 발광소자의 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자가 사각형상인 경우, 홈은 사각형상일 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 반도체 발광소자가 원형인 경우, 셀들 내부에 형성된 홈은, 원형으로 이루어질 수 있다. 나아가, 셀들 각각은, 단일의 반도체 발광소자를 수용하도록 이루어진다. 즉, 하나의 셀에는, 하나의 반도체 발광소자가 수용된다.
한편, 복수의 전극들(161c)은 각각의 셀들(161d)의 바닥에 배치되는 복수의 전극라인을 구비하며, 상기 복수의 전극라인은 이웃한 셀로 연장되도록 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전극들(161c)은 상기 셀들(161d)의 하측에 배치되며, 서로 다른 극성이 각각 인가되어 상기 셀들(161d) 내에 전기장을 생성한다. 상기 전기장 형성을 위하여, 상기 복수의 전극들(161c)을 상기 유전체층이 덮으면서, 상기 유전체층이 상기 셀들(161d)의 바닥을 형성할 수 있다. 이런 구조에서, 각 셀들(161d)의 하측에서 한 쌍의 전극(161c)에 서로 다른 극성이 인가되면 전기장이 형성되고, 상기 전기장에 의하여 상기 셀들(161d) 내부로 상기 반도체 발광소자가 삽입될 수 있다.
상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 전극들은 전원공급부(171)와 전기적으로 연결된다. 상기 전원공급부(171)는 상기 복수의 전극에 전원을 인가하여 상기 전기장을 생성하는 기능을 수행한다.
도시에 의하면, 상기 자가조립 장치는 상기 반도체 발광소자들에 자기력을 가하기 위한 자석(163)을 구비할 수 있다. 상기 자석(163)은 상기 유체 챔버(162)와 이격 배치되어 상기 반도체 발광소자들(150)에 자기력을 가하도록 이루어진다. 상기 자석(163)은 상기 기판(161)의 조립면의 반대면을 마주보도록 배치될 수 있으며, 상기 자석(163)과 연결되는 위치 제어부(164)에 의하여 상기 자석의 위치가 제어된다.
상기 자석(163)의 자기장에 의하여 상기 유체내에서 이동하도록, 상기 반도체 발광소자(1050)는 자성체를 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 자성체를 구비하는 반도체 발광 소자는 제1도전형 전극(1052) 및 제2도전형 전극(1056), 상기 제1도전형 전극(1052)이 배치되는 제1도전형 반도체층(1053), 상기 제1도전형 반도체층(1052)과 오버랩되며, 상기 제2도전형 전극(1056)이 배치되는 제2도전형 반도체층(1055), 그리고 상기 제1 및 제2도전형 반도체층(1053, 1055) 사이에 배치되는 활성층(1054)을 포함할 수 있다.
여기에서, 제1도전형은 p형이고, 제2도전형은 n형으로 구성될 수 있으며, 그 반대로도 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 제1도전형 전극(1052)는 반도체 발광소자의 자가조립 등에 의하여, 반도체 발광소자가 배선기판에 조립된 이후에 생성될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 제2도전형 전극(1056)은 상기 자성체를 포함할 수 있다. 자성체는 자성을 띄는 금속을 의미할 수 있다. 상기 자성체는 Ni, SmCo 등이 될 수 있으며, 다른 예로서 Gd 계, La계 및 Mn계 중 적어도 하나에 대응되는 물질을 포함할 수 있다.
자성체는 입자 형태로 상기 제2도전형 전극(1056)에 구비될 수 있다. 또한, 이와 다르게, 자성체를 포함한 도전형 전극은, 도전형 전극의 일 레이어가 자성체로 이루어질 수 있다. 이러한 예로서, 도 9에 도시된 것과 같이, 반도체 발광소자(1050)의 제2도전형 전극(1056)은, 제1층(1056a) 및 제2층(1056b)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1층(1056a)은 자성체를 포함하도록 이루어질 수 있고, 제2층(1056b)는 자성체가 아닌 금속소재를 포함할 수 있다.
도시와 같이, 본 예시에서는 자성체를 포함하는 제1층(1056a)이, 제2 도전형 반도체층(1055)과 맞닿도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1층(1056a)은, 제2층(1056b)과 제2도전형 반도체층(1055) 사이에 배치된다. 상기 제2층 (1056b)은 배선기판의 제2전극과 연결되는 컨택 메탈이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 자성체는 상기 제1도전형 반도체층의 일면에 배치될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 자가조립 장치는 상기 유체 챔버의 상부에 x,y,z 축으로 자동 또는 수동으로 움직일 수 있는 자석 핸들러를 구비하거나, 상기 자석(163)을 회전시킬 수 있는 모터를 구비할 수 있다. 상기 자석 핸들러 및 모터는 상기 위치 제어부(164)를 구성할 수 있다. 이를 통하여, 상기 자석(163)은 상기 기판(161)과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다.
한편, 상기 유체 챔버(162)에는 광투과성의 바닥판(166)이 형성되고, 상기 반도체 발광소자들은 상기 바닥판(166)과 상기 기판(161)의 사이에 배치될 수 있다. 상기 바닥판(166)을 통하여 상기 유체 챔버(162)의 내부를 모니터링하도록, 이미지 센서(167)가 상기 바닥판(166)을 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(167)는 제어부(172)에 의하여 제어되며, 기판(161)의 조립면을 관찰할 수 있도록 inverted type 렌즈 및 CCD 등을 구비할 수 있다.
상기에서 설명한 자가조립 장치는 자기장과 전기장을 조합하여 이용하도록 이루어지며, 이를 이용하면, 상기 반도체 발광소자들이 상기 자석의 위치변화에 의하여 이동하는 과정에서 전기장에 의하여 상기 기판의 기설정된 위치에 안착될 수 있다. 이하, 상기에서 설명한 자기조립 장치를 이용한 조립과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 과정을 통하여 자성체를 구비하는 복수의 반도체 발광소자들(1050)을 형성한다. 이 경우에, 도 5c의 제2도전형 전극을 형성하는 과정에서, 자성체를 상기 반도체 발광소자에 증착할 수 있다.
다음으로, 기판(161)을 조립위치로 이송하고, 상기 반도체 발광소자들 (1050)을 유체 챔버(162)에 투입한다(도 8a).
전술한 바와 같이, 상기 기판(161)의 조립위치는 상기 기판(161)의 상기 반도체 발광소자들(1050)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 상기 유체 챔버(162)에 배치되는 위치가 될 수 있다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 유체 챔버(162)의 바닥에 가라앉고 일부는 유체 내에 부유할 수 있다. 상기 유체 챔버(162)에 광투과성의 바닥판(166)이 구비되는 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 바닥판(166)에 가라앉을 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 수직방향으로 떠오르도록 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다(도 8b).
상기 자가조립 장치의 자석(163)이 원위치에서 상기 기판(161)의 조립면의 반대면으로 이동하면, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 기판(161)을 향하여 상기 유체 내에서 떠오르게 된다. 상기 원위치는 상기 유체 챔버(162)로부터 벗어난 위치가 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 전자석에 전기를 공급하여 초기 자기력을 생성하게 된다.
한편, 본 예시에서, 상기 자기력의 크기를 조절하면 상기 기판(161)의 조립면과 상기 반도체 발광소자들(1050)의 이격거리가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)의 무게, 부력 및 자기력을 이용하여 상기 이격거리를 제어한다. 상기 이격거리는 상기 기판의 최외각으로부터 수 밀리미터 내지 수십 마이크로미터가 될 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 일방향을 따라 이동하도록, 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다. 예를 들어, 상기 자석(163)을 상기 기판과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 이동한다(도 8c). 이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 자기력에 의하여 상기 기판(161)과 이격된 위치에서 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 이동하는 과정에서 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착되도록, 전기장을 가하여 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도하는 단계가 진행된다(도 8c). 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하는 도중에 상기 전기장에 의하여 상기 기판(161)과 수직한 방향으로 이동하여 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착된다.
보다 구체적으로, 기판(161)의 bi-planar 전극에 전원을 공급하여 전기장을 생성하고, 이를 이용하여 기설정된 위치에서만 조립이 되도록 유도한게 된다. 즉 선택적으로 생성한 전기장을 이용하여, 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)의 조립위치에 스스로 조립되도록 한다. 이를 위하여, 상기 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 끼워지는 셀들이 구비될 수 있다.
이후에, 상기 기판(161)의 언로딩 과정이 진행되며, 조립 공정이 완료된다. 상기 기판(161)이 조립 기판인 경우에, 전술한 바와 같이 어레인된 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하여 디스플레이 장치를 구현하기 위한 후공정이 진행될 수 있다.
한편, 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도한 후에, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지도록 상기 자석(163)을 상기 기판(161)과 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있다(도 8d). 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석인 경우에 전원공급을 중단하면, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지게 된다.
이후에, 상기 유체 챔버(162)의 바닥에 있는 반도체 발광소자들(1050)을 회수하면, 상기 회수된 반도체 발광소자들(1050)의 재사용이 가능하게 된다.
상기에서 설명된 자가조립 장치 및 방법은 fluidic assembly에서 조립 수율을 높이기 위해 자기장을 이용하여 먼거리의 부품들을 미리 정해진 조립 사이트 근처에 집중시키고, 조립 사이트에 별도 전기장을 인가하여 조립 사이트에만 선택적으로 부품이 조립되도록 한다. 이때 조립기판을 수조 상부에 위치시키고 조립면이 아래로 향하도록 하여 부품의 무게에 의한 중력 영향을 최소화하면서 비특이적 결합을 막아 불량을 제거한다. 즉, 전사수율을 높이기 위해 조립 기판을 상부에 위치시켜 중력이나 마찰력 영향을 최소화하며, 비특이적 결합을 막는다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 개별화소를 반도체 발광소자로 형성하는 디스플레이 장치에서, 다량의 반도체 발광소자를 한번에 조립할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사시키는 것이 가능하게 된다. 이를 통하여, 저렴한 비용으로 대면적의 디스플레이 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 새로운 구조의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 본 발명의 특징과 관련되지 않은 일부 구성은 도면에 포함되지 않을 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 디스플레이 장치(2000)는 패시브 매트릭스 방식 (이하, PM 방식) 또는 액티브 매트릭스 방식(이하, AM 방식)으로 구현 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(2000)는 베이스부(2010) 상에 조립 전극들(2020), 유전체층(2030), 셀(2040)에 조립된 반도체 발광소자(2050), 격벽부(2060), 솔더부(2070), 제1 배선 전극(2080) 등이 형성된 것일 수 있다.
일 실시예로, 베이스부(2010)는 유리(glass), 사파이어(sapphire), 실리콘 (silicon) 등과 같은 리지드(rigid)한 기판일 수 있다. 다른 실시예로, 베이스부 (2010)는 폴리머(polymer) 재질을 포함하는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
폴리머 재질로는, 예를 들어, 유연성 및 절연성 있는 PI(polyimide), PEN (polyethylene naphthalate), PET(polyethylene terephthalate) 등을 포함하는 재질이 사용될 수 있다.
베이스부(2010) 상에는 일방향을 따라 연장되는 조립 전극들(2020)이 형성될 수 있다. 조립 전극들(2020)은 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다.
조립 전극들(2020)은 자가조립 시 전기장을 형성하기 위한 구성일 수 있다. 구체적으로, 조립 전극들(2020)에는 전압 신호가 인가되어 연장 방향을 따라 전달될 수 있다.
조립 전극들(2020)은 Al, Mo, Cu, Ag 및 Ti 중 어느 하나에 해당하는 비저항 금속 또는 이들 중에서 선택된 합금으로 형성될 수 있다. 다만, 조립 전극들(2020)을 형성하는 금속은 전술한 것들로 한정되지 않는다.
베이스부(2010) 상에는 조립 전극들(2020)을 덮도록 유전체층(2030)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체층(2030)은 SiO 2, SiN x, SiON, Al 2O 3, TiO 2, HfO 2 등과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
또한, 유전체층(2030)은 단일층으로 형성되거나 멀티층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체층(2030)은 배선 전극이 반도체 발광소자(2050) 하부에 배치되는 경우, 조립 전극(2020)과 배선 전극을 전기적으로 절연시키기 위해 배선 전극을 덮는 제1 유전체층과 조립 전극(2020)을 덮는 제2 유전체층의 멀티층으로 형성될 수 있다.
유전체층(2030) 상에는 격벽부(2060)가 복수의 셀(2040)들을 형성하면서 적층될 수 있다. 복수의 셀(2040)들은 매트릭스 배열로 형성될 수 있으며, 셀 (2040)의 내부에는 자가조립을 통해 반도체 발광소자들(2050)이 안착될 수 있다.
자가조립 방식에 의해 기판에 전사되는 반도체 발광소자들(2050)은 대칭형 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 원형으로 형성될 수 있다.
격벽부(2060)는 폴리머 재질의 유기 절연물질(예: PAC)로 형성되거나 또는 SiO 2, SiN x 등과 같은 무기 절연물질로 형성될 수 있다.
이외에도 도면에는 도시하지 않았으나 셀(2040)에 안착된 반도체 발광소자 (2050)의 상면을 평탄화하면서 반도체 발광소자(2050)와 배선 전극을 전기적으로 절연시키는 평탄화층(미도시)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(2000)는 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(2000)는 청색, 녹색 및 적색을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치(2000)는 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)을 기판으로 동시에 자가조립 할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)은 일면에 서로 다른 형상의 리세스부(2050R)를 포함할 수 있다. 또한, 기판은 셀(2040)의 바닥면에 셀(2040)에 안착되는(또는 안착될) 반도체 발광소자(2050)의 리세스부 (2050R)와 대응되도록 돌출 형성된 솔더부(2070)를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자(2050)는 수직형 반도체 발광소자(2050)일 수 있다.
수직형 반도체 발광소자(2050)는 수평형 반도체 발광소자 대비 활성층 (2030)을 넓게 형성할 수 있어, 발광 효율 측면에서 우수한 장점이 있다. 또한, 반도체 발광소자(2050)의 소형화에도 유리하다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 발광소자(2050)는 제1 도전형 전극 (2051), 제1 도전형 전극(2051) 상에 형성된 제1 도전형 반도체층(2052), 제1 도전형 반도체층(2052) 상에 형성된 활성층(2053), 활성층(2053) 상에 형성된 제2 도전형 반도체층(2054), 제2 도전형 반도체층(2054) 상에 형성된 제2 도전형 전극(2055) 및 언도프드 반도체층(2056)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제1 도전형 전극(2051)은 활성층(2053)에서 생성된 광이 발광되는 측으로서 투명 전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 전극(2051)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide) 등으로 형성될 수 있다.
언도프드 반도체층(2056)은 반도체 발광소자(2050) 제작 과정에서 성장 기판 상에 성장시킨 반도체 발광소자들(2050)을 성장기판으로부터 분리시킬 때 제거되지 않고 남은 층일 수 있다.
일반적으로, 자가조립에는 언도프드 반도체층(2056)이 제거된 반도체 발광 소자들(2050)을 사용한다. 그러나, 본 발명과 같이 언도프드 반도체층(2056)을 포함하는 반도체 발광소자(2050)를 이용하는 경우, 반도체 발광소자(2050) 자체 무게가 증가하여 조립 속도가 향상될 수 있는 효과가 있다.
언도프드 반도체층(2056)은 리세스부(2050R)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 리세스부(2050R)는 언도프드 반도체층(2056)을 관통하도록 형성될 수 있으며, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)에 포함된 리세스부 (2050R)는 각각 언도프드 반도체층(2056)의 서로 다른 영역을 식각하여 형성될 수 있다.
또한, 리세스부(2050R)는 오믹 형성을 위해 제2 도전형 반도체층(2054)의 일부까지 식각되어 형성될 수 있다.
한편, 제2 도전형 전극(2055)과 언도프드 반도체층(2056)은 제2 도전형 반도체층(2054) 상의 서로 다른 영역에 형성될 수 있다.
제2 도전형 전극(2055)은 리세스부(2050R)의 바닥면과 오버랩 되는 제2 반도체층(2054)의 영역 상에 형성될 수 있으며, 자세하게는, 제2 도전형 전극 (2055)은 리세스부(2050R)의 패턴을 따라 형성될 수 있다.
제2 도전형 전극(2055)은 자가조립 시 자기력에 의해 유도될 수 있도록 자성층(2055b)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 도전형 전극(2055)은 오믹 컨택을 위한 금속층(2055a) 및 자성층(2055b)을 포함할 수 있다.
자성층(2055b)은 금속층(2055a)과의 접착력을 향상시키기 위해 Cr, Ti 등의 금속 소재로 형성될 수 있다.
한편, 베이스부(2010) 상에 형성되어 리세스부(2050R)와 결합되는 솔더부 (2070)는Sn, In, Pb, Bi, Cd, Zn에서 선택된 원소 또는 이와 유사한 녹는점을 갖는 원소 또는 원소들의 합성물로 형성될 수 있다.
또한, 솔더부(2070)는 반도체 발광소자(2050)의 적층 방향을 기준으로 언도프드 반도체층(2056)의 두께보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나 솔더부(2070)는 자성층을 더 포함할 수 있다. 솔더부(2070)가 자성층을 포함하는 경우, 솔더부(2070)와 반도체 발광 소자(2050) 사이에 자력이 작용하여, 자가조립 이후 챔버 내 담긴 유체를 제거할 때, 유체의 흐름에 의해 반도체 발광소자(2050)가 셀(2040)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 베이스부(2010)는 유전체층(2030) 상에 형성되는 배선 전극(이하, 제1 배선 전극(2080)을 더 포함할 수 있다.
제1 배선 전극(2080)은 솔더부 (2070)의 하부에서 솔더부(2070)와 접촉하도록 형성될 수 있으며, 이로써 리세스부(2050R)와 솔더부(2070)의 결합에 의해 제2 도전형 전극(2055)과 제1 배선 전극(2080)이 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 제2 도전형 전극(2055)과 제1 배선 전극(2080)의 전기적 연결을 위한 별도의 열처리 단계가 수행될 수 있다.
또한, 제1 배선 전극(2080)은 조립 전극들(2020)과 오버랩 되지 않도록 유전체층(2030) 상에 배치될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 반도체 발광소자(2050)의 제1 도전형 전극(2051)과 전기적으로 연결되는 제2 배선 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제2 배선 전극은 제1 배선 전극(2080)과 같이 반도체 발광소자(2050) 하부에 형성되거나 또는 반도체 발광소자(2050)의 상부에 형성될 수도 있다.
도 11은 도 10의 실시예에 따른 반도체 발광소자의 리세스부 및 기판의 솔더부의 패턴을 나타낸 도면이고, 도 12는 반도체 발광소자가 기판에 정상 조립된 상태와 오조립된 상태를 비교하여 나타낸 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 발광소자의 리세스부 및 기판의 솔더부의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 14와 같이, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자 (2050)는 서로 다른 형상의 리세스부(2050R)를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 도 11 및 도 14와 같이, 반도체 발광소자(2050)는 일면의 서로 다른 위치에 형성된 리세스부(2050R)를 포함할 수 있으며, 셀(2040)의 바닥면에는 각각 이와 대응되는 형상의 솔더부(2070)가 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 도 13과 같이, 반도체 발광소자(2050)는 일면에 상이한 종횡비를 갖는 패턴의 리세스부(2050R)를 포함할 수 있으며, 셀(2040)의 바닥면에는 각각 이와 대응되는 형상의 솔더부(2070)가 형성될 수 있다.
반도체 발광소자(2050)는 리세스부(2050R)와 대응되는 솔더부(2070)를 포함하는 셀(2040)에 안착됨으로써 조립 전극들(2020)에 의해 형성된 전기장에 의해 셀(2040) 내부에 강하게 고정될 수 있다.
반면, 반도체 발광소자(2050)가 리세스부(2050R)와 대응되지 않는 패턴의 솔더부(2070)를 포함하는 셀(2040)에 안착되는 경우에는, 결합력(반도체 발광 소자(2050)와 솔더부(2070) 사이에 작용하는 표면 에너지)이 상대적으로 약하여 셀(2040)에 강력하게 고정되지 못하고, 셀(2040)로부터 쉽게 이탈할 수 있다.
따라서, 반도체 발광소자(2050) 및 기판에 각각 패턴(리세스부(2050R) 및 솔더부(2070))을 형성함으로써, 서로 다른 색상의 반도체 발광소자들(2050)에 대한 자가조립이 동시에 진행될 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)을 동시에 조립하기 위해 반도체 발광소자(2050)의 사이즈나 형상을 다르게 제작할 필요가 없다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 발광소자(2050)는 셀(2040) 조립 시 상하 선택성을 가질 수 있다. 이하에서는, 이를 위한 반도체 발광소자(2050)의 구조에 대하여 설명한다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다.
먼저, 반도체 발광소자(2050)는 표면에 형성된 패시베이션층(2057)을 더 포함할 수 있다. 패시베이션층(2057)은 반도체 발광소자(2050)의 타면 측의 제1 도전형 전극(2051)을 포함하여 반도체 발광소자의 표면 일부를 덮도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는, 제1 도전형 전극(2051)의 상면에서 반도체 발광소자 (2050)의 측면까지 연장 형성될 수 있다.
또한, 패시베이션층(2057)은 제1 도전형 전극(2051)을 제2 배선 전극과 전기적으로 연결하기 위한 오픈홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 발광소자(2050)는 리세스부(2050R)가 셀(2040)의 바닥면을 향하도록 리세스부(2050R)를 포함하는 반도체 발광소자 (2050)의 일면과 패시베이션층(2057)이 형성된 반도체 발광소자(2050)의 타면의 면적을 상이하게 형성할 수 있다.
구체적으로, 반도체 발광소자(2050)는 반도체 발광소자(2050)의 타면 측의 패시베이션층(2057)의 면적이 반도체 발광소자(2050)의 일면 측에서 실질적으로 셀(2040)의 바닥면과 접촉하게 되는 언도프드 반도체층(2056)의 면적보다 작도록 패터닝될 수 있다.
일 실시예로, 도 16a와 같이, 반도체 발광소자(2050)의 타면 측에 형성된 패시베이션층(2057)의 가운데 영역을 제외한 주변부를 식각함으로써 반도체 발광 소자(2050)의 타면의 면적이 반도체 발광소자(2050)의 일면의 면적보다 작도록 형성할 수 있다.
다른 실시예로, 도 16b와 같이, 제1 도전형 반도체층(2052) 및 제1 도전형 전극(2051)의 일부를 식각하여 메사를 형성함으로써 반도체 발광소자 (2050)의 타면의 면적을 조절할 수 있다.
또한, 반도체 발광소자(2050)는 리세스부(2050R)가 셀(2040)의 바닥면을 향하도록 반도체 발광소자(2050)의 일면 측의 언도프드 반도체층(2056) 및 리세스부(2050R)를 따라 형성되는 금속막(2058)을 더 포함할 수 있다. 금속막 (2058)은 예를 들어 Ti로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체 발광소자(2050)는 금속막(2058)을 포함함으로써 조립 위치, 즉, 셀(2040) 내부로 용이하게 유도될 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 (2000)는 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)을 유체 챔버 내 동시에 투입하여 자가조립을 수행할 수 있는 효과가 있다.
특히, 반도체 발광 소자들(2050)은 일면에 형성된 리세스부(2050R)와 대응되는 패턴을 갖는 솔더부 (2070)가 형성된 위치에 안착되므로, 반도체 발광 소자들(2050)을 동시에 자가조립하기 위해 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(2050)의 크기 또는 형상을 다르게 제작할 필요가 없다.
또한, 반도체 발광소자(2050)는 리세스부(2050R)와 솔더부(2070)의 결합을 통해 배선 전극과 연결될 수 있으며, 셀(2040)에 안착된 반도체 발광소자 (2050)는 솔더부(2070)에 포함된 자성층에 의해 기판에 안정적으로 고정될 수 있는 효과가 있다.
전술한 본 발명은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 베이스부;
    상기 베이스부 상에 일방향을 따라 연장 형성되는 조립 전극들;
    상기 조립 전극들을 덮도록 형성되는 유전체층;
    복수의 셀을 형성하면서, 상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및
    상기 셀에 안착되며, 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하고,
    상기 반도체 발광소자들 중 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광 소자들은 일면에 서로 다른 형상의 리세스부를 포함하며,
    상기 셀의 바닥면은 상기 셀에 안착되는 반도체 발광소자의 리세스부와 대응되도록 돌출 형성된 솔더부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는, 제1 도전형 전극;
    상기 제1 도전형 전극 상에 형성된 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층;
    상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 반도체층;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 언도프드 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리세스부는, 상기 언도프드 반도체층을 관통하도록 형성되며,
    상기 제2 도전형 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층의 전체 영역 중 상기 언도프드 반도체층이 형성된 영역과 다른 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는,
    상기 반도체 발광소자의 타면 측의 상기 제1 도전형 전극을 포함한 상기 반도체 발광소자의 표면 일부를 덮는 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자의 타면 측의 패시베이션층은, 상기 반도체 발광 소자의 일면 측에 형성된 언도프드 반도체층의 면적보다 작도록 패터닝된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자는,
    상기 반도체 발광소자의 일면 측의 언도프드 반도체층 및 리세스부를 따라 형성되는 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 도전형 전극은, 자성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 솔더부는, 자성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 솔더부는, 상기 반도체 발광소자의 적층 방향을 기준으로 상기 언도프드 반도체층의 두께보다 두꺼운 두께로 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층 상에 형성되는 제1 배선 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 배선 전극은,
    상기 솔더부의 하부에서 상기 솔더부와 접촉하도록 형성되며, 상기 조립 전극들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
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