WO2021246536A1 - 디스플레이 장치 제조용 기판 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

디스플레이 장치 제조용 기판 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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고지수
전기성
김건호
양혜영
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate for manufacturing a display device used in manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device, particularly, a semiconductor light emitting device having a size of several to several tens of ⁇ m, and a method for manufacturing a display device using the same.
  • LCD liquid crystal displays
  • OLEDs organic light emitting diode displays
  • micro LED displays are competing.
  • a display using a semiconductor light emitting device having a diameter or cross-sectional area of 100 ⁇ m or less can provide very high efficiency because it does not absorb light by using a polarizing plate or the like.
  • micro LED display requires millions of semiconductor light emitting devices to implement a large area, it is difficult to transfer the devices compared to other technologies.
  • the technologies currently being developed for the micro LED transfer process include pick & place, Laser Lift-Off (LLO), or self-assembly.
  • 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 transferring the semiconductor light emitting devices to a substrate to be used as a product, and a method of transferring the semiconductor light emitting devices to a substrate for assembly and then transferring the semiconductor light emitting devices to a substrate to be used as a product.
  • the former is efficient in terms of the process because the transfer process is performed once, and the latter has the advantage of being able to add a structure for self-assembly to the assembly substrate without limitation, so the two methods are selectively used.
  • One object of the present invention is to realize a high-resolution large-area display device. Another object of the present invention is to simplify the manufacturing process of the display device.
  • a substrate for manufacturing a display device includes a base portion; assembly electrodes extending in one direction and disposed on the base part; a dielectric layer formed on the base part to cover the assembly electrodes; a barrier rib formed on the dielectric layer; and cells formed in a plurality of rows and columns by the barrier rib portion and on which semiconductor light emitting devices are mounted, wherein the assembled electrodes extend in either the row direction or the column direction to overlap the cells in the extension direction, ,
  • the assembly electrodes may include: a first assembly electrode overlapping cells constituting one row or column; and a second assembly electrode overlapping with cells in adjacent rows or columns.
  • the second assembly electrode is characterized in that it is disposed between the first assembly electrode.
  • the assembly electrodes the body portion extending in the row direction or the column direction; and a protrusion formed on the body to protrude toward the cell so as to overlap the cell, wherein the first assembly electrode includes the protrusion on one side of the body, and the second assembly electrode is disposed on both sides of the body. It is characterized in that it includes a protrusion.
  • cells arranged in the same row have a first interval
  • cells arranged in the same column have a second interval
  • the assembly electrodes are formed to extend in a direction crossing the direction of the narrower interval of the first interval and the second interval.
  • the present invention in the cells, at least two types of semiconductor light emitting device among a first semiconductor light emitting device emitting a first color, a second semiconductor light emitting device emitting a second color and a third semiconductor light emitting device emitting a third color
  • the device is mounted, and semiconductor light emitting devices of the same type are mounted on the cells arranged in the same row or column.
  • the semiconductor light emitting devices have different shapes, and the cells in which the different semiconductor light emitting devices are seated are formed in a shape corresponding to each semiconductor light emitting device.
  • the second assembly electrode is characterized in that it overlaps with cells in which different types of semiconductor light emitting devices are seated at the same time.
  • a method of manufacturing a display device includes: (a) putting semiconductor light emitting devices in a fluid chamber, and transferring a substrate including assembly electrodes and cells formed in a plurality of rows and columns to a preset assembly position; (b) moving the semiconductor light emitting devices in one direction by applying a magnetic force to the semiconductor light emitting devices from one side of the substrate; (c) applying a voltage to the assembled electrodes to seat the moving semiconductor light emitting devices in the cell, wherein the assembled electrodes are extended in any one of the row direction and the column direction so as to move in the extension direction.
  • the cells are overlapped, and the assembly electrodes include: a first assembly electrode overlapping cells constituting one row or column; and a second assembly electrode overlapping with cells forming adjacent rows or columns.
  • the second assembly electrode is characterized in that it is disposed between the first assembly electrode.
  • the cells are formed in a shape corresponding to each of different types of semiconductor light emitting devices, and the steps (a) to (c) are collectively performed for different types of semiconductor light emitting devices. .
  • the method further comprises the step of transferring the semiconductor light emitting devices seated on the substrate to a wiring substrate.
  • the method further comprises the step of forming a wiring electrode for lighting the semiconductor light emitting devices.
  • the present invention reduces the number of assembled electrodes to which voltage is applied during self-assembly, so that cells on which semiconductor light emitting devices are seated can be formed at finer intervals, and furthermore, a high-resolution display device can be realized.
  • the present invention can reduce the manufacturing cost while simplifying the manufacturing process of the display device.
  • 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 of 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 .
  • 10A to 10C are conceptual views illustrating a state in which a semiconductor light emitting device is transferred after the self-assembly process according to the present invention.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a display device including a semiconductor light emitting device that emits red (R), green (G), and blue (B) light.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of sub-pixels in a display device.
  • 15A and 15B are conceptual views illustrating a transfer process for manufacturing the display device of FIG. 14 .
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of sub-pixels in the display device of the present invention.
  • 17A, 17B and 18 are conceptual views illustrating an assembled electrode structure of the present invention for manufacturing the display device of FIG. 16 .
  • 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
  • slate PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • 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 partial 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 the edge of the display module 140 may form a bezel of the display device 100 .
  • 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 having a small size of 100 ⁇ m 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 added with indium (In) and/or aluminum (Al) 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 150 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 An n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 and an n-type electrode 152 formed on the n-type semiconductor layer 153 are included.
  • the lower p-type electrode 156 may be electrically connected to the p-electrode of the wiring board 110
  • the upper n-type electrode 152 may be electrically connected to the n-electrode and the n-type electrode 152 on the upper side of the semiconductor light emitting device 150 . may be electrically connected.
  • 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 252 may be electrically connected to the p-electrode and the n-electrode of the wiring board 110 under the semiconductor light emitting device 250 .
  • the vertical semiconductor light emitting device 150 and the horizontal semiconductor light emitting device 250 may be a green semiconductor light emitting device, a blue semiconductor light emitting device, and a red semiconductor light emitting device, respectively.
  • gallium nitride (GaN) is mainly used and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to be implemented as 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, etc.
  • 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, and 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 unit pixels emitting light on the display panel can be arranged in a high definition, 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.
  • a pick & place as such a transfer technology, but the success rate is low and it takes a lot of time.
  • 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 proposes a new manufacturing method and manufacturing apparatus of a display device that can solve 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 below, but this 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 ).
  • an active layer 154 is grown on the first conductivity-type semiconductor layer 153 , and then a second conductivity-type semiconductor layer is formed on the active layer 154 .
  • Grow (155) 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, the first conductivity-type semiconductor layer 153 and the active layer are sequentially grown as shown in FIG. 5A. (154) and the second conductivity type 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 active layer 154 is present in this embodiment, a structure in which the active layer 154 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 on the p-electrode side
  • the n-type semiconductor layer may be n-type GaN doped with Si on the n-electrode side of the p-type semiconductor layer.
  • the growth substrate 159 may be formed of a light-transmitting material, for example, sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, ZnO, or AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 159 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth (carrier wafer) or a material having excellent thermal conductivity.
  • the growth substrate 159 includes a conductive substrate or an insulating substrate, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) SiC substrate having high thermal conductivity compared to the substrate or at least one of Si, GaAs, GaP, InP, and Ga 2 O 3 . 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 the plurality of semiconductor 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 to expose the first conductivity type semiconductor layer 153 to the outside.
  • the first conductive type semiconductor layer 153 is etched to form a plurality of semiconductor light emitting device arrays, and isolation may be performed.
  • second conductivity type electrodes 156 or p-type electrodes are respectively formed on one surface of the second conductivity type semiconductor layer 155 ( FIG. 5C ).
  • the second conductivity type electrode 156 may be formed by a deposition method such as sputtering, but is not limited thereto.
  • 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 159 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method ( FIG. 5D ).
  • FIG. 5E a step of mounting 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 150 are self-assembled on the substrate using flow, gravity, surface tension, and the like.
  • the substrate may be an assembly substrate 161 .
  • the substrate is provided as an assembly substrate 161 to exemplify that the semiconductor light emitting devices 150 are seated.
  • Cells (not shown) in which the semiconductor light emitting devices 150 are inserted may be provided on the assembly substrate 161 so that the semiconductor light emitting devices 150 can be easily mounted 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 predetermined position by 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.
  • the fluid chamber 162 may be disposed such that an assembly surface of the substrate 161 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 position of the stage 165 is controlled by a controller, 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 162 .
  • the assembly surface of the substrate 161 is disposed 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 may be formed of an inorganic material such as SiO 2 , SiN x , SiON, Al 2 O 3 , TiO 2 , HfO 2 .
  • 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.
  • the cells 161d have grooves for accommodating the semiconductor light emitting devices 150 , and the grooves may be spaces defined by the barrier ribs 161e.
  • the shape of the groove may be the same as or similar to that of the semiconductor light emitting device. For example, when the semiconductor light emitting device has a rectangular shape, the groove may have a rectangular shape. Also, when the semiconductor light emitting device has a circular shape, the grooves formed inside the cells may be circular.
  • each of the cells 161d 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 161b may cover the plurality of electrodes 161c, and the dielectric layer 161b may form the bottom of the cells 161d.
  • an electric field is formed, and a semiconductor light emitting device can be inserted into the cells 161d by the electric field.
  • 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 161c 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 150 .
  • 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 163 is controlled by the position control unit 164 connected to the magnet 163 . .
  • the semiconductor light emitting device may include a magnetic material to move in the fluid by the magnetic field of the magnet 163 .
  • a semiconductor light emitting device 1050 including a magnetic material has a first conductivity type electrode 1052 , a second conductivity type electrode 1056 , and a first conductivity type electrode 1052 on which the first conductivity type electrode 1052 is disposed.
  • a type semiconductor layer 1053 , a second conductivity type semiconductor layer 1055 overlapping the first conductivity type semiconductor layer 1053 , in which the second conductivity type electrode 1056 is disposed, and the first and second An active layer 1054 disposed between the conductive semiconductor layers 1053 and 1055 may be included.
  • the first conductivity type may be p-type
  • the second conductivity type may be n-type
  • a semiconductor light emitting device without an active layer may be used.
  • the first conductive electrode 1052 may be generated after the semiconductor light emitting device 1050 is assembled on a wiring board by self-assembly or the like.
  • the second conductivity type electrode 1056 may include a 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 in the second conductive type 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 conductivity type electrode 1056 of the semiconductor light emitting device 1050 may include a first layer 1056a and a second layer 1056b, where the first The first layer 1056a may include a magnetic material, and 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 wiring 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 1053 .
  • 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 162 or rotates the magnet 163 . It may be provided with a motor capable of 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 direction 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 using this, the semiconductor light emitting devices can be 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. have.
  • 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 in the process of forming the second conductivity type electrode of FIG. 5C .
  • 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 float in the vertical direction 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, and 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 may be controlled using the weight, buoyancy, and magnetic force of the semiconductor light emitting devices 1050 .
  • the separation distance may be several mm to several tens of ⁇ m 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 horizontal direction, clockwise or counterclockwise direction with the substrate 161 ( 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.
  • the semiconductor light emitting devices 1050 move in a direction perpendicular to the substrate 161 by the electric field while the semiconductor light emitting devices 1050 are moving in a direction horizontal to the substrate 161 to installed in the set position.
  • the semiconductor light emitting devices 1050 are self-assembled at the assembly position of the substrate 161 using the selectively generated electric field.
  • 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, as described above, a post-process for realizing a display device in which the arrayed semiconductor light emitting devices are transferred to a wiring substrate may be performed.
  • 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 may fall to the bottom of the fluid chamber 162 when power supply is stopped.
  • the recovered semiconductor light emitting devices 1050 can be reused.
  • the self-assembly apparatus and method described above uses a magnetic field to concentrate distant parts near a predetermined assembly site to increase the assembly yield in fluidic assembly, and applies a separate electric field to the assembly site to selectively parts only at the assembly site to be assembled.
  • the assembly substrate 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, in order to increase the transfer yield, the assembly substrate is placed on the upper part to minimize the influence of gravity or frictional force and 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 present invention provides a structure and method of an assembling substrate for increasing the yield of the above-described self-assembly process and the process yield after self-assembly.
  • the present invention is limited when the substrate 161 is used as an assembly substrate. That is, the assembly board, which will be described later, is not used as a wiring board of the display device. Accordingly, the substrate 161 will be referred to as an assembly substrate 161 hereinafter.
  • the present invention improves the process yield in two respects. First, according to the present invention, an electric field is strongly formed at an unwanted position, and thus the semiconductor light emitting device is prevented from being seated at an unwanted position. Second, the present invention prevents the semiconductor light emitting devices from remaining on the assembly substrate when transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to another substrate.
  • 10A to 10C are conceptual views illustrating a state in which a semiconductor light emitting device is transferred after the self-assembly process according to the present invention.
  • the semiconductor light emitting devices are seated at a preset position of the assembly substrate 161 .
  • the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 are transferred to another substrate at least once.
  • an embodiment in which the semiconductor light emitting devices mounted on the assembly substrate 161 are transferred twice is not limited thereto, and the semiconductor light emitting devices mounted on the assembly substrate 161 are transferred once or three times. It can be transferred to another substrate.
  • the assembly surface of the assembly substrate 161 is facing downward (or in the direction of gravity).
  • the assembly substrate 161 may be turned 180 degrees in a state in which the semiconductor light emitting device is seated.
  • a voltage must be applied to the plurality of electrodes 161c (hereinafter assembly electrodes) while the assembly substrate 161 is turned over. The electric field formed between the assembly electrodes prevents the semiconductor light emitting device from being separated from the assembly substrate 161 while the assembly substrate 161 is turned over.
  • the assembly substrate 161 After the self-assembly process, if the assembly substrate 161 is turned over by 180 degrees, the shape shown in FIG. 10A is obtained. Specifically, as shown in FIG. 10A , the assembly surface of the assembly substrate 161 is in a state facing upward (or in a direction opposite to gravity). In this state, the transfer substrate 400 is aligned above the assembly substrate 161 .
  • the transfer substrate 400 is a substrate for transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 to the wiring substrate by detaching them.
  • the transfer substrate 400 may be formed of a polydimethylsiloxane (PDMS) material. Accordingly, the transfer substrate 400 may be referred to as a PDMS substrate.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the transfer substrate 400 is pressed to the assembly substrate 161 after being aligned with the assembly substrate 161 . Thereafter, when the transfer substrate 400 is transferred to the upper side of the assembly substrate 161 , the semiconductor light emitting devices 350 disposed on the assembly substrate 161 are formed by the adhesion of the transfer substrate 400 to the transfer substrate. (400).
  • the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the transfer substrate 400 should be higher than the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the dielectric layer 161b.
  • the semiconductor light emitting device 350 is removed from the assembly substrate 161 . Since the probability of separation increases, it is preferable that the difference between the two surface energies is larger.
  • the transfer substrate 400 when the transfer substrate 400 is pressed against the assembly substrate 161 , the transfer substrate 400 includes a plurality of the transfer substrate 400 so that the pressure applied by the transfer substrate 400 is concentrated on the semiconductor light emitting device 350 . It may include a protrusion 410 . The protrusions 410 may be formed at the same spacing as the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 . When the projection 410 is aligned to overlap the semiconductor light emitting devices 350 and then the transfer substrate 400 is pressed against the assembly substrate 161 , the pressure by the transfer substrate 400 is applied to the semiconductor light emitting device. Only the elements 350 may be concentrated. Through this, the present invention increases the probability that the semiconductor light emitting device is separated from the assembly substrate 161 .
  • the semiconductor light emitting device is exposed to the outside of the groove while the semiconductor light emitting device is seated on the assembly substrate 161 .
  • the pressure of the transfer substrate 400 is not concentrated on the semiconductor light emitting devices 350 so that the semiconductor light emitting devices 350 are separated from the assembly substrate 161 . may be less likely to do so.
  • a protrusion 510 may be formed on the wiring board 500 .
  • the transfer substrate 400 and the wiring substrate 500 are aligned so that the semiconductor light emitting devices 350 disposed on the transfer substrate 400 and the protrusion 510 overlap each other. Thereafter, when the transfer substrate 400 and the wiring substrate 500 are compressed, the probability that the semiconductor light emitting devices 350 are separated from the transfer substrate 400 may increase due to the protrusion 510 . have.
  • the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the wiring board 500 is applied to the semiconductor light emitting device. It should be higher than the surface energy between 350 and the transfer substrate 400 . As the difference between the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the wiring board 500 and the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the transfer substrate 400 increases, the semiconductor light emitting device 350 is transferred to the transfer substrate 400 . ), the greater the difference between the two surface energies, the more preferable.
  • the structure of the wiring electrode and the method of forming the electrical connection may vary depending on the type of the semiconductor light emitting device 350 .
  • an anisotropic conductive film may be disposed on the wiring board 500 .
  • an electrical connection may be formed between the semiconductor light emitting devices 350 and the wiring electrodes formed on the wiring board 500 only by pressing the transfer substrate 400 and the wiring board 500 .
  • FIGS. 10A to 10C when manufacturing a display device including semiconductor light emitting devices that emit light of different colors, the method described with reference to FIGS. 10A to 10C may be implemented in various ways. Hereinafter, a method of manufacturing a display device including a semiconductor light emitting device that emits red (R), green (G), and blue (B) light will be described.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a display device including a semiconductor light emitting device that emits red (R), green (G), and blue (B) light.
  • the semiconductor light emitting devices emitting different colors may be individually assembled on different assembly substrates.
  • the assembly substrate 161 includes a first assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a first color are mounted, a second assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a second color different from the first color are mounted, and a third assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a third color different from the first and second colors are mounted.
  • Different types of semiconductor light emitting devices are assembled on each assembly substrate according to the method described with reference to FIGS. 8A to 8E .
  • each of the semiconductor light emitting devices emitting red (R), green (G), and blue (B) light may be assembled on each of the first to third assembly substrates.
  • each of a RED chip, a green chip, and a BLUE chip may be assembled on each of the first to third assembly substrates RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, and BLUE TEMPLATE.
  • each of the RED chip, the green chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by different transfer boards.
  • the step of transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to the wiring board includes pressing the first transfer substrate (stamp (R)) on the first assembly substrate (RED TEMPLATE) to emit the first color.
  • the semiconductor light emitting devices (GREEN chip) emitting the second color are transferred from the second assembly substrate (GREEN TEMPLATE) to the second transfer substrate (stamp (G))
  • Step and pressing a third transfer substrate (stamp (B)) on the third assembling substrate (BLUE TEMPLATE) to apply the semiconductor light emitting devices (BLUE chips) emitting light of the third color to the third assembling substrate (BLUE TEMPLATE) ) to the third transfer substrate (stamp (B)) may include the step of transferring.
  • three types of assembly substrates and three types of transfer substrates are required to manufacture a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • each of a RED chip, a green chip, and a BLUE chip may be assembled on each of the first to third assembly substrates RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, and BLUE TEMPLATE.
  • each of the RED chip, the GREEN chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by the same transfer board.
  • the step of transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to the wiring board includes pressing the transfer substrate (RGB integrated stamp) to the first assembly substrate (RED TEMPLATE) to emit the first color.
  • alignment positions between each of the first to third assembly substrates and the transfer substrate may be different from each other.
  • the relative position of the transfer substrate with respect to the first assembly substrate and the relative position of the transfer substrate with respect to the second assembly substrate may be different from each other.
  • the transfer substrate may shift the alignment position by the PITCH of the SUB PIXEL whenever the type of assembly substrate is changed. In this way, when the transfer substrate is sequentially pressed to the first to third assembly substrates, all three types of chips may be transferred to the transfer substrate.
  • a step of transferring the semiconductor light emitting devices emitting light of the first to third colors from the transfer substrate to the wiring substrate is performed by pressing the transfer substrate to the wiring substrate.
  • a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • each of the RED chip, the green chip, and the BLUE chip may be assembled on one assembly substrate (RGB integrated TEMPLATE). In this state, each of the RED chip, the GREEN chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by the same transfer board (RGB integrated stamp).
  • one type of assembly substrate and one type of transfer substrate are required to manufacture a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • the manufacturing method may be implemented in various ways.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of sub-pixels in a display device
  • FIGS. 15A and 15B are conceptual diagrams illustrating a transfer process for manufacturing the display device of FIG. 14 .
  • the display device 600 includes semiconductor light emitting devices 650 arranged in a plurality of rows and columns as shown in FIG. 14 .
  • Each of the semiconductor light emitting devices 650 corresponds to an individual pixel, and the plurality of individual pixels forms one unit pixel.
  • Each of the individual pixels constituting the unit pixel implements any one of red, green, and blue.
  • FIGS. 15A and 15B are performed to manufacture the display device 600 shown in FIG. 14 .
  • 15A is a primary transfer process by self-assembly
  • FIG. 15B is a secondary transfer process using a stamp.
  • a red semiconductor light emitting device 650R is assembled on an assembly substrate 700R for a red semiconductor light emitting device
  • a green semiconductor light emitting device 650G is assembled on an assembly substrate 700G for a green semiconductor light emitting device, and a blue semiconductor.
  • the light emitting device 650B is assembled on an assembly board 700B for a blue semiconductor light emitting device. Therefore, the process of transferring the red, green, and blue semiconductor light emitting devices to the assembly substrate through self-assembly is performed at least three times.
  • the secondary transfer process using a stamp is also performed at least three times.
  • the red semiconductor light emitting devices 650R, the green semiconductor light emitting devices 650G, and the blue semiconductor light emitting devices 650B are a stamp 800R for a red semiconductor light emitting device made of PDMS material, a green semiconductor light emitting device, respectively.
  • the stamp 800G for the blue semiconductor light emitting device 800B is sequentially transferred to the substrate 610 constituting the display device 600 by the stamp.
  • the display device has a larger area, the number of semiconductor light emitting device transfer processes shown in FIG. 15 increases, and accordingly, the time and cost required for manufacturing the display device increases.
  • the assembly electrode patterns must be formed on the assembly substrate at intervals of within a few ⁇ m.
  • the conventional assembled electrode pattern is formed at a narrower interval, a short may occur between adjacent assembled electrodes when a voltage is applied.
  • the present invention relates to a substrate for manufacturing a display device capable of realizing a high-resolution large-area display device through a relatively simple process.
  • a substrate for manufacturing a display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
  • a substrate for manufacturing a display device is a substrate used for manufacturing a display device, and may be an assembly substrate on which semiconductor light emitting devices are primarily assembled through self-assembly as shown in FIGS. 15A and 15B .
  • the present invention is not limited thereto, and when the semiconductor light emitting devices are directly assembled on a substrate constituting the display device, the substrate constituting the display device may be a substrate for manufacturing the display device according to the present invention.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating an arrangement of sub-pixels in the display device of the present invention
  • FIGS. 17 and 18 are conceptual diagrams illustrating an assembly electrode structure of the present invention for manufacturing the display device of FIG. 16 .
  • the display device 1000 includes semiconductor light emitting devices 1050 ′ arranged in a plurality of rows and columns.
  • Each of the semiconductor light emitting devices 1050 ′ corresponds to an individual pixel, and the plurality of individual pixels forms one unit pixel.
  • Each of the individual pixels constituting the unit pixel implements any one of red, green, and blue.
  • a method of implementing red, green, and blue a method of disposing a green phosphor layer and a red phosphor layer along some lines after assembling semiconductor light emitting devices that emit blue light (the first method), and a method of disposing red, green, and blue colors
  • a method (second method) of assembling light-emitting semiconductor light emitting devices 16 shows a display device implemented by (second method).
  • the display apparatus 1000 may be configured by arranging the semiconductor light emitting elements 1050' at a narrower interval than the conventional display apparatus 600 .
  • the semiconductor light emitting devices 1050 ′ have a row spacing A and a column spacing B, and a high resolution display device may be realized by setting these spacings to be narrow.
  • the present invention provides a structure capable of participating in the assembly of semiconductor light emitting devices in which one assembly electrode is disposed on two lines on a substrate for manufacturing a display device to implement the display device 1000 as shown in FIG. 16 .
  • 17B shows a cross-section of a substrate 2000 for manufacturing a display device according to the present invention.
  • the substrate 2000 for manufacturing a display device includes a base part 2010 , assembly electrodes 2020 , a dielectric layer 2030 , a partition wall part 2040 , and a cell 2050 .
  • the base part 2010 may be a flexible and insulating flexible substrate, and for this purpose, it may be formed to include a material such as PI (polyimide), PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), or the like.
  • PI polyimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • Assembly electrodes 2020 extending in one direction may be disposed on the base part 2010 .
  • the assembled electrodes 2020 are configured to form an electric field during self-assembly, and a detailed description of the assembled electrodes 2020 will be described later.
  • 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.
  • a barrier rib portion 2040 made of an inorganic or organic insulating material may be formed on the dielectric layer 2030 .
  • the barrier rib portion 2040 may be formed on the dielectric layer 2030 while forming the cell 2050 in which the semiconductor light emitting device 1050 ′ is mounted.
  • Cells 2050 may be arranged in multiple rows and columns. In this case, the cells 2050 arranged along the row have the same row spacing A as that of the semiconductor light emitting devices 1050 ′, and the cells 2050 arranged along the column are separated from the semiconductor light emitting devices 1050 ′. have the same column spacing (B).
  • the assembled electrodes 2020 may extend in either a row direction or a column direction to overlap the cells 2050 in the extension direction.
  • the assembled electrodes 2020 form the first assembled electrode 2020a overlapping the cells 2050 forming one row or column as shown in FIGS. 17 and 18 and adjacent to each other in different rows or columns.
  • a second assembly electrode 2020b overlapping the cells 2050 may be included. That is, the conventional assembly electrode was only involved in the assembly of semiconductor light emitting devices seated in cells arranged along a specific line, but according to the present invention, some assembly electrodes are seated in cells arranged along two adjacent lines. In this case, it is possible to assemble a larger number of semiconductor light emitting devices 1050 ′ without additionally forming the assembly electrodes 2020 , and it is possible to narrow an arrangement interval between the semiconductor light emitting devices 1050 ′.
  • the second assembly electrodes 2020b may be disposed between the first assembly electrodes 2020a.
  • the first assembly electrodes 2020a may be disposed at both ends of the substrate 2000 for manufacturing a display device, and the second assembly electrodes 2020b may be disposed between the first assembly electrodes 2020a.
  • the assembled electrodes 2020 are formed in a line form extending in one direction (a form consisting only of a body portion 2021 to be described later) as shown in FIG. 17 , or a portion protruding toward the cell 2050 as shown in FIG. 18 . It may be formed to include. In the latter case, the assembly electrodes 2020 include a body portion 2021 extending in a row direction or a column direction, and a protrusion portion 2022 formed to protrude toward the cell 2050 so as to overlap the cell 2050 on the body portion 2021. may include In this case, the first assembling electrode 2020a includes the protrusions 2022 only on one side of the body portion 2021, and the second assembly electrode 2020b includes the protrusions 2022 on both sides of the body 2021. can
  • the semiconductor light emitting devices 1050' are arranged to have a predetermined row spacing A and a column spacing B, and the cells 2050 on which the semiconductor light emitting devices 1050' are seated are also predetermined. They are arranged to have a row spacing (hereinafter, a first spacing) (A) and a column spacing (hereinafter, a second spacing) (B). That is, among the cells 2050 , cells arranged in the same row have a first interval A, and cells arranged in the same column have a second interval B.
  • the assembly electrodes 2020 may be formed to extend in a direction crossing the direction of the narrower interval among the first interval A and the second interval B.
  • the substrate 2000 for manufacturing a display device can manufacture the display device 1000 including the semiconductor light emitting devices 1050' emitting different colors.
  • the display apparatus 1000 includes a first semiconductor light emitting device 1050'a emitting a first color, a second semiconductor light emitting device 1050'b emitting a second color, and a third semiconductor light emitting device emitting a third color. At least two types of semiconductor light emitting devices among the devices 1050'c may be included.
  • the semiconductor light emitting devices of the same type among the semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c may be seated in the cells 2050 arranged in the same row or column of the substrate 2000 for manufacturing a display device.
  • the display apparatus 1000 includes all of the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c will be described.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c may be formed to have different shapes, and the cells 2050 on which the semiconductor light emitting devices are seated are disposed in each semiconductor light emitting device. It may be formed in a corresponding shape. Here, the shape may be interpreted as meaning including size.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c are preferably formed in a circle or oval shape in consideration of the assembly rate, and one type of the first to third semiconductor light emitting devices Only the semiconductor light emitting device of can be formed in a circular shape.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c have different shapes
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a are formed on the substrate 2000 for manufacturing a display device.
  • 1050'b, 1050'c can be self-assembled at the same time.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c are alternately arranged along rows or columns, and thus the second assembly electrode 2020b has different types of semiconductor light emitting devices.
  • the devices may overlap with the cells 2050 on which they are seated. That is, one side of the second assembly electrode 2020b overlaps cells in which any one type of semiconductor light emitting devices among the first to third semiconductor light emitting devices are mounted, and the other side is cells in which another type of semiconductor light emitting devices are mounted. may overlap.
  • the substrate 2000 for manufacturing a display device according to the present invention includes a second assembly electrode 2022 involved in assembling the semiconductor light emitting devices 1050 ′ for two lines as described above, and a greater number of semiconductor light emitting devices It is possible to implement the display apparatus 1000 in which the fields 1050' are arranged at narrow intervals, and the number of transfer processes may be reduced.
  • the semiconductor light emitting devices 1050 ′ may be seated on the substrate (or substrate) 2000 for manufacturing the display device according to the present invention through self-assembly.
  • the step of transferring the to a preset assembly position may be performed.
  • the substrate 2000 may be disposed above the fluid chamber, and a surface (hereinafter, referred to as assembly surface) including the assembly electrodes 2020 and cells 2050 may be immersed in the fluid chamber.
  • (b) applying a magnetic force to the semiconductor light emitting devices 1050 ′ injected into the fluid chamber from one side of the substrate 2000 to move the semiconductor light emitting devices 1050 ′ in one direction may be performed.
  • one side of the substrate 2000 means the opposite side of the assembly surface, and a magnetic force may be applied to the semiconductor light emitting devices 1050 ′ using a magnet or an electromagnet.
  • (c) applying a voltage to the assembly electrodes 2020 to seat the moving semiconductor light emitting devices 1050 ′ in the cell 2050 may be performed.
  • an electric field is formed, and voltage signals of different polarities may be applied to adjacent assembled electrodes 2020 to form an electric field.
  • the substrate 2000 for manufacturing a display device includes assembly electrodes involved in assembling the semiconductor light emitting devices for two lines.
  • the substrate 2000 for manufacturing a display device includes the first assembly electrode 2020a overlapping the cells 2050 forming one row or column, and the first assembly electrode 2020a overlapping the cells 2050 forming adjacent different rows or columns at the same time. It includes two assembly electrodes 2020b, and the second assembly electrode 2020b may participate in assembling the semiconductor light emitting devices for two lines as described above.
  • the display device 1000 including the semiconductor light emitting devices 1050 ′ emitting different colors may be manufactured using the substrate 2000 for manufacturing a display device according to the present invention.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c are formed on the substrate 2000 for manufacturing the display device 1000 in order to be manufactured.
  • Third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c may be assembled.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c may be formed in different shapes, and the cells 2050 may also be formed in a shape corresponding to each semiconductor light emitting device. have.
  • steps (a) to (c) described above may be collectively performed for the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c.
  • the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c in the fluid chamber are not assembled on a different substrate for each color or sequentially for each color on the same substrate as in the prior art.
  • the self-assembly of the first to third semiconductor light emitting devices 1050'a, 1050'b, and 1050'c may be simultaneously performed by inputting the . Accordingly, the number of the first transfer process through self-assembly is reduced.
  • the step of transferring the semiconductor light emitting devices 1050 ′ seated on the substrate 2000 to the wiring board may be performed.
  • the finally manufactured display device 1000 includes both the assembly electrode 2020 and the wiring electrode.
  • the present invention reduces the number of assembly electrodes 2020 to which a voltage is applied during self-assembly, so that the cells 2050 on which the semiconductor light emitting devices 1050' are seated can be formed at finer intervals, and further The high-resolution display apparatus 1000 may be implemented.
  • the present invention can reduce the manufacturing cost while simplifying the manufacturing process of the display device.

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판은 베이스부; 일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 배치되는 조립 전극들; 상기 베이스부 상에 상기 조립 전극들을 덮도록 형성된 유전체층; 상기 유전체층 상에 형성된 격벽부; 및 상기 격벽부에 의해 복수의 행 및 열로 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들을 포함하고, 상기 조립 전극들은 상기 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어 상기 연장 방향 상의 셀들과 오버랩 되며, 상기 조립 전극들은, 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들과 오버랩 되는 제1 조립 전극; 및 인접한 서로 다른 행 또는 열을 일우는 셀들과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이 장치 제조용 기판 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법
본 발명은 반도체 발광소자, 특히, 수 내지 수십 ㎛ 크기의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 시에 사용되는 디스플레이 장치 제조용 기판 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 대면적 디스플레이를 구현하기 위하여, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광소자 디스플레이(OLED), 그리고 마이크로 LED 디스플레이 등이 경쟁하고 있다.
이들 중 100 ㎛ 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자(마이크로 LED)를 이용한 디스플레이는 편광판 등을 사용하여 빛을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공할 수 있다.
그러나 마이크로 LED 디스플레이의 경우 대면적을 구현하기 위해서는 수백만 개의 반도체 발광소자들을 필요로 하기 때문에 다른 기술들에 비해 소자들을 전사하는 것이 어려운 문제가 있다.
마이크로 LED의 전사공정으로 현재 개발되고 있는 기술은 픽앤플레이스(pick & place), 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-Off, LLO) 또는 자가조립 등이 있다. 이 중에서, 자가조립 방식은 유체 내에서 반도체 발광소자가 스스로 위치를 찾아가는 방식으로서 대화면의 디스플레이 장치의 구현에 가장 유리한 방식이다.
한편, 자가조립 방식에는 제품으로 사용될 기판에 반도체 발광소자들을 직접 전사하는 방식과, 조립용 기판에 반도체 발광소자들을 전사한 후 다시 제품으로 사용될 기판으로 전사하는 방식이 있다. 전자는 전사공정을 1회 거치므로 공정 측면에서 효율적이고, 후자는 조립용 기판에 자가조립을 위한 구조를 제한없이 추가할 수 있는 장점이 있어 두 방식이 선택적으로 사용되고 있다.
본 발명의 일 목적은 고해상도 대면적 디스플레이 장치를 구현하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 디스플레이 장치의 제조공정을 단순화하는 것이다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치 제조용 기판은 베이스부; 일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 배치되는 조립 전극들; 상기 베이스부 상에 상기 조립 전극들을 덮도록 형성된 유전체층; 상기 유전체층 상에 형성된 격벽부; 및 상기 격벽부에 의해 복수의 행 및 열로 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들을 포함하고, 상기 조립 전극들은 상기 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어 상기 연장 방향 상의 셀들과 오버랩 되며, 상기 조립 전극들은, 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들과 오버랩 되는 제1 조립 전극; 및 인접한 서로 다른 행 또는 열을 일우는 셀들과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 조립 전극은 상기 제1 조립 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 조립 전극들은, 상기 행 방향 또는 열 방향으로 연장되는 바디부; 및 상기 바디부 상에서 상기 셀과 오버랩 되도록 상기 셀을 향하여 돌출 형성된 돌출부를 포함하며, 상기 제1 조립 전극은 상기 바디부의 일측에 상기 돌출부를 포함하고, 상기 제2 조립 전극은 상기 바디부의 양측에 상기 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 셀들 중 동일한 행에 배열된 셀들은 제1 간격을 갖고, 동일한 열에 배열된 셀들은 제2 간격을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 조립 전극들은 상기 제1 간격 및 제2 간격 중 더 좁은 간격의 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 셀들에는 제1색을 발광하는 제1 반도체 발광소자, 제2색을 발광하는 제2 반도체 발광소자 및 제3색을 발광하는 제3 반도체 발광소자 중 적어도 2종류의 반도체 발광소자가 안착되며, 상기 동일한 행 또는 열에 배열된 셀들에는 동일한 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 반도체 발광소자들은 상이한 형상을 가지며, 상기 서로 다른 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들은 각각의 반도체 발광소자에 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 조립 전극은 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들과 동시에 오버랩 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치의 제조방법은 (a) 유체 챔버 내 반도체 발광소자들을 투입하고, 조립 전극들 및 복수의 행 및 열로 형성된 셀들을 포함하는 기판을 기 설정된 조립 위치로 이송하는 단계; (b) 상기 기판의 일측에서 상기 반도체 발광소자들에 자기력을 가하여 상기 반도체 발광소자들을 일 방향으로 이동시키는 단계; (c) 상기 조립 전극들에 전압을 인가하여 상기 이동하는 반도체 발광소자들을 상기 셀에 안착시키는 단계를 포함하고, 상기 조립 전극들은 상기 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어 상기 연장 방향 상의 셀들과 오버랩 되며, 상기 조립 전극들은, 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들과 오버랩 되는 제1 조립 전극; 및 인접한 서로 다른 행 또는 열을 이루는 셀들과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 조립 전극은 상기 제1 조립 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 셀들에는 상이한 형상을 갖는 제1색을 발광하는 제1 반도체 발광소자, 제2색을 발광하는 제2 반도체 발광소자 및 제3색을 발광하는 제3 반도체 발광소자 중 적어도 2종류의 반도체 발광소자가 안착되고,
상기 셀들은 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들 각각에 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 (a) 내지 (c) 단계는, 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들에 대하여 일괄적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 반도체 발광소자들을 점등시키기 위한 배선 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 자가조립 시 전압이 인가되는 조립 전극의 개수를 줄여 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들을 보다 세밀한 간격으로 형성할 수 있고, 나아가 고해상도 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 제조공정을 단순화하면서 제조비용도 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A 부분의 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 개념도이다.
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 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 자가조립 공정 후 반도체 발광소자가 전사되는 모습을 나타내는 개념도들이다.
도 11 내지 도 13은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 디스플레이 장치에서 서브 픽셀들의 배열을 나타내는 개념도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 14의 디스플레이 장치를 제조하기 위한 전사 공정을 나타내는 개념도이다.
도 16은 본 발명의 디스플레이 장치에서 서브 픽셀들의 배열을 나타내는 개념도이다.
도 17a, 도 17b 및 도 18은 도 16의 디스플레이 장치를 제조하기 위한 본 발명의 조립 전극 구조를 나타내는 개념도이다.
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(ultrabook), 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 발광소자를 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 모듈(140)의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스(101)가 상기 디스플레이 장치(100)의 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 100 ㎛ 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 발광소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광소자(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 발광소자(150)는 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 배선기판(110)의 p전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 반도체 발광소자(150)의 상측에서 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다른 예로서, 도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광소자가 될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 반도체 발광소자(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 수평 방향으로 이격 배치되는 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(256)과 n형 전극(252)은 모두 반도체 발광소자(250)의 하부에서 배선기판(110)의 p전극 및 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수직형 반도체 발광소자(150)와 수평형 반도체 발광소자(250)는 각각 녹색 반도체 발광소자, 청색 반도체 발광소자 및 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 발광소자로 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 GaN이 될 수 있다. 다만, 적색 반도체 발광소자의 경우에는 상기 p형 반도체층은 p-type GaAs이고, 상기 n형 반도체층은 n-type GaAs가 될 수 있다.
또한, 상기 p형 반도체층은 p전극 쪽은 Mg가 도핑된 p-type GaN이고, n형 반도체층은 n전극쪽은 Si가 도핑된 n-type GaN이 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 패널을 자발광하는 단위화소가 고정세로 배열될 수 있으며, 이를 통하여 고화질의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에 성장되어 메사(mesa) 및 아이솔레이션(isolation)을 통하여 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다.
이 경우, 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)는 웨이퍼에 상기 디스플레이 패널의 기판 상의 기설정된 위치로 전사되어야 한다. 이러한 전사 기술로 픽앤플레이스(pick & place)가 있으나 성공률이 낮고 매우 많은 시간이 요구된다. 다른 예로서, 스탬프나 롤을 이용하여 한 번에 여러 개의 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, 먼저, 디스플레이 장치의 새로운 제조방법에 대하여 살펴본다. 도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하에서 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광소자에도 적용 가능하다. 또한, 이하에서는 수평형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에 대하여 예시하나, 이는 수직형 반도체 발광소자를 자가조립 하는 방식에도 적용 가능하다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(159) 상에 제1 도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 각각 성장시킨다(도 5a).
제1 도전형 반도체층(153)이 성장하면, 다음은 상기 제1 도전형 반도체층(153) 상에 활성층(154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(154) 상에 제2 도전형 반도체층(155)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1 도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 순차적으로 성장시키면 도 5a에 도시된 것과 같이 제1 도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)이 적층 구조를 형성한다.
이 경우에, 상기 제1 도전형 반도체층(153)은 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(155)은 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 도전형이 n형이 되고 제2 도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 활성층(154)이 존재하는 경우를 예시하나 전술한 바와 같이 경우에 따라 활성층(154)이 없는 구조도 가능하다. 이러한 예로서, 상기 p형 반도체층은 p전극 쪽은 Mg가 도핑된 p-type GaN이고, n형 반도체층은 n전극쪽은 Si가 도핑된 n-type GaN이 될 수 있다.
성장기판(159)(웨이퍼)은 광투과성 재질, 예를 들어, 사파이어(Al 2O 3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(159)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질(캐리어 웨이퍼)로 형성되거나 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 성장기판(159)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하며, 예를 들어 사파이어(Al 2O 3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga 2O 3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1 도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)의 적어도 일부를 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 5b).
보다 구체적으로, 복수의 반도체 발광소자들이 발광소자 어레이를 형성하도록 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1 도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 수직 방향으로 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.
만약, 수평형 반도체 발광소자를 형성하는 경우라면, 상기 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 수직 방향으로 일부가 제거되어 상기 제1 도전형 반도체층(153)이 외부로 노출되는 메사(mesa) 공정과 이후에 제1 도전형 반도체층(153)을 식각하여 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성하는 아이솔레이션(isolation)이 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전형 반도체층(155)의 일면 상에 제2 도전형 전극(156 또는 p형 전극)을 각각 형성한다(도 5c). 상기 제2 도전형 전극(156)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층이 각각 n형 반도체층과 p형 반도체층인 경우에는, 상기 제2 도전형 전극(156)은 n형 전극이 되는 것도 가능하다.
그 다음에, 상기 성장기판(159)을 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(159)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 발광소자들(150)이 상기 기판에 스스로 조립되도록 한다. 이 경우, 상기 기판은 조립기판(161)이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 조립기판(161) 대신에 배선기판을 유체 챔버에 넣어 상기 반도체 발광소자들(150)을 배선기판에 바로 안착시키는 것도 가능하다. 다만, 설명의 편의상 본 발명에서는 기판이 조립기판(161)으로 구비되어 반도체 발광소자들(150)이 안착되는 것을 예시한다.
반도체 발광소자들(150)이 조립 기판(161)에 용이하게 안착될 수 있도록 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 얼라인(align)되는 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 발광소자들(150)이 안착된 후, 상기 조립기판(161)의 반도체 발광소자들(150)을 배선기판으로 전사하면 대면적의 전사가 가능하게 된다. 따라서, 상기 조립기판(161)은 임시기판으로 지칭될 수 있다.
한편, 상기에서 설명된 자가조립 방법을 대화면 디스플레이의 제조에 적용하 기 위해서는 전사 수율을 높여야만 한다. 본 발명에서는 전사 수율을 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, 이동 과정에서 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광소자를 기설정된 위치에 안착시킨다. 이하에서는, 첨부된 도면과 함께 이러한 전사 방법과 장치에 대하여 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)의 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)는 제어부에 의하여 위치가 조절되며, 이를 통하여 상기 기판(161)은 상기 조립위치로 이송될 수 있다.
이 때, 상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 조립면은 상기 유체 챔버(162)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 유체 내에서 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 SiO 2, SiN x, SiON, Al 2O 3, TiO 2, HfO 2 등의 무기 물질로 이루어질 수 있다. 이와 다르게, 유전체층(161b)은 유기 절연체로서 단일층이거나 멀티층으로 구성될 수 있다. 유전체층(161b)의 두께는 수십 nm 내지 수 ㎛의 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 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 반도체 발광소자(150)를 수용하는 홈을 구비하며, 상기 홈은 상기 격벽(161e)에 의하여 한정되는 공간일 수 있다. 상기 홈의 형상은 반도체 발광소자의 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자가 사각형상인 경우, 홈은 사각형상일 수 있다. 또한, 반도체 발광소자가 원형인 경우 셀들 내부에 형성된 홈은 원형으로 이루어질 수 있다. 나아가 셀들(161d) 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 유전체층(161b)이 덮으면서 상기 유전체층(161b)이 상기 셀들(161d)의 바닥을 형성할 수 있다. 이러한 구조에서, 각 셀들(161d)의 하측에서 한 쌍의 전극(161c)에 서로 다른 극성이 인가되면 전기장이 형성되고, 상기 전기장에 의하여 상기 셀들(161d) 내부로 반도체 발광소자가 삽입될 수 있다.
상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 전극들은 전원공급부(171)와 전기적으로 연결된다. 상기 전원공급부(171)는 상기 복수의 전극(161c)에 전원을 인가하여 상기 전기장을 생성하는 기능을 수행한다.
도시에 의하면, 상기 자가조립 장치는 상기 반도체 발광소자들(150)에 자기력을 가하기 위한 자석(163)을 구비할 수 있다. 상기 자석(163)은 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 자석(163)의 위치가 제어된다.
상기 자석(163)의 자기장에 의하여 상기 유체 내에서 이동하도록 상기 반도체 발광소자는 자성체를 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 자성체를 구비하는 반도체 발광소자(1050)는 제1 도전형 전극(1052) 및 제2 도전형 전극(1056), 상기 제1 도전형 전극(1052)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(1053), 상기 제1 도전형 반도체층(1053)과 오버랩 되며, 상기 제2 도전형 전극(1056)이 배치되는 제2 도전형 반도체층(1055), 그리고 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(1053, 1055) 사이에 배치되는 활성층(1054)을 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 도전형은 p형이고, 제2 도전형은 n형일 수 있으며, 그 반대로도 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수도 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 제1 도전형 전극(1052)은 자가조립 등에 의하여 상기 반도체 발광소자(1050)가 배선기판에 조립된 이후에 생성될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 제2 도전형 전극(1056)은 자성체를 포함할 수 있다. 자성체는 자성을 띄는 금속을 의미할 수 있다. 상기 자성체는 Ni, SmCo 등이 될 수 있으며, 다른 예로서 Gd계, La계 및 Mn계 중 적어도 하나에 대응되는 물질을 포함할 수 있다.
자성체는 입자 형태로 상기 제2 도전형 전극(1056)에 구비될 수 있다. 또한, 이와 달리 자성체를 포함한 도전형 전극은 도전형 전극의 일 레이어가 자성체로 이루어질 수도 있다. 이러한 예로서, 도 9에 도시된 것과 같이, 반도체 발광소자(1050)의 제2 도전형 전극(1056)은 제1층(1056a) 및 제2층(1056b)을 포함할 수 있으며, 여기에서 제1층(1056a)은 자성체를 포함하도록 이루어질 수 있고, 제2층(1056b)은 자성체가 아닌 금속 소재를 포함할 수 있다.
본 예시에서는 자성체를 포함하는 제1층(1056a)이 제2 도전형 반도체층(1055)과 맞닿도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1층(1056a)은 제2층(1056b)과 제2 도전형 반도체층(1055) 사이에 배치되며, 제2층(1056b)은 배선기판의 배선과 연결되는 컨택 메탈이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 자성체는 상기 제1 도전형 반도체층(1053)의 일면에 배치될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 자가조립 장치는 상기 유체 챔버(162)의 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, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 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 모니터링 하도록 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. 이하에서는, 상기에서 설명한 자가조립 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 경우, 도 5c의 제2 도전형 전극을 형성하는 과정에서 자성체를 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 내 부유할 수 있다. 상기 유체 챔버(162)에 광투과성 바닥판(166)이 구비되는 경우 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 바닥판(166)에 가라앉을 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 수직 방향으로 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)은 전자석으로 구성될 수 있으며, 이 경우 전자석에 전기를 공급하여 초기 자기력을 생성하게 된다.
한편, 본 예시에서, 상기 자기력의 크기를 조절하면 상기 기판(161)의 조립면과 상기 반도체 발광소자들(1050)의 이격 거리가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)의 무게, 부력 및 자기력을 이용하여 상기 이격 거리를 제어할 수 있다. 상기 이격 거리는 상기 기판의 최외각으로부터 수 mm 내지 수 십 ㎛가 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 기판(161)과 수평한 방향, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동한다(도 8c). 이 경우, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 자기력에 의하여 상기 기판(161)과 이격된 위치에서 상기 기판(161)과 수평한 방향을 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 방향을 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 유도한다. 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.
이 후, 상기 기판(161)의 언로딩 과정이 진행되며, 조립 공정이 완료된다. 상기 기판(161)이 조립기판인 경우 전술한 바와 같이 어레이된 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하는 디스플레이 장치를 구현하기 위한 후공정이 진행될 수 있다.
한편, 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도한 후, 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 경우, 전원 공급을 중단하면 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)은 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어질 수 있다.
이 후, 상기 유체 챔버(162)의 바닥에 잇는 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 먼 거리의 부품들을 미리 정해진 조립 사이트 근처에 집중시키고, 조립 사이트에 별도 전기장을 인가하여 조립 사이트에만 선택적으로 부품이 조립되도록 한다. 이 때, 조립기판을 수조 상부에 위치시키고 조립면이 아래로 향하도록 하여 부품의 무게에 의한 중력 영향을 최소화하면서 비특이적 결합을 막아 불량을 제거한다. 즉, 전사 수율을 높이기 위해 조립기판을 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 발광소자들을 한번에 조립할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사시키는 것이 가능하게 된다. 이를 통하여, 저렴한 비용으로 대면적의 디스플레이 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 자가 조립 공정의 수율 및 자가 조립 이후 공정 수율을 높이기 위한 조립 기판의 구조 및 방법을 제공한다. 본 발명은 상기 기판(161)이 조립 기판으로 사용될 때로 한정된다. 즉, 후술할 조립 기판은 디스플레이 장치의 배선 기판으로 사용되는 것이 아니다. 이에, 이하에서는 상기 기판(161)을 조립 기판(161)이라 칭한다.
본 발명은 두 가지 관점에서 공정 수율을 향상시킨다. 첫 번째, 본 발명은 원하지 않는 위치에 전기장이 강하게 형성되어, 반도체 발광소자가 원하지 않는 위치에 안착되는 것을 방지한다. 두 번째, 본 발명은 조립 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 다른 기판으로 전사할 때, 반도체 발광소자가 조립 기판 상에 잔류하는 것을 방지한다.
상술한 해결과제는 서로 다른 구성 요소에 의해 개별적으로 달성되는 것이 아니다. 상술한 두 가지 해결과제는 후술할 구성요소와 기 설명한 조립 기판 (161)의 유기적인 결합에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 자가 조립 후 디스플레이 장치를 제조하기 위한 후공정에 대하여 설명한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명에 따른 자가 조립 공정 후 반도체 발광소자가 전사되는 모습을 나타내는 개념도들이다.
도 8a 내지 8e에서 설명한 자가 조립 공정이 종료되면, 조립 기판(161)의 기설정된 위치에는 반도체 발광소자들이 안착된 상태가 된다. 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들은 적어도 한 번 다른 기판으로 전사된다. 본 명세서에서는 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들이 2회 전사되는 일 실시 예에 대하여 설명하지만 이에 한정되지 않고, 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들은 1회 또는 3회 이상 다른 기판으로 전사될 수 있다.
한편, 자가 조립 공정이 종료된 직후에는 조립 기판(161)의 조립면이 하측 방향(또는 중력 방향)을 향하고 있는 상태이다. 자가 조립 후 공정을 위해 상기 조립 기판(161)은 반도체 발광소자가 안착된 상태로 180도 뒤집어질 수 있다. 이 과정에서 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈할 위험이 있기 때문에, 상기 조립 기판(161)을 뒤집는 동안 상기 복수의 전극들(161c, 이하 조립 전극들)에는 전압이 인가되어야 한다. 상기 조립 전극들간에 형성되는 전기장은 상기 조립 기판(161)이 뒤집어지는 동안 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
자가 조립 공정 후 조립 기판(161)을 180도로 뒤집으면 도 10a와 같은 형상이 된다. 구체적으로, 도 10a와 같이, 조립 기판(161)의 조립면은 상측(또는 중력의 반대 방향)을 향하는 상태가 된다. 이 상태에서, 전사 기판(400)이 상기 조립 기판(161) 상측에 얼라인 된다.
상기 전사 기판(400)은 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들을 이탈시켜 배선 기판으로 전사하기 위한 기판이다. 상기 전사 기판 (400)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전사 기판(400)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다.
상기 전사 기판(400)은 상기 조립 기판(161)에 얼라인된 후 상기 조립 기판(161)에 압착된다. 이후, 상기 전사 기판(400)을 상기 조립 기판(161)의 상측으로 이송하면, 전사 기판(400)의 부착력에 의하여, 조립 기판(161)에 배치된 반도체 발광소자들(350)은 상기 전사 기판(400)으로 이동하게 된다.
이를 위해, 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지는 상기 반도체 발광소자(350)와 유전체층(161b) 간의 표면 에너지보다 높아야 한다. 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지와 상기 반도체 발광소자(350)와 유전체층(161b) 간의 표면 에너지의 차이가 클수록, 반도체 발광소자(350)가 조립 기판(161)으로부터 이탈될 확률이 높아지므로, 상기 두 표면 에너지의 차이는 클수록 바람직하다.
한편, 상기 전사 기판(400)을 상기 조립 기판(161)에 압착시킬 때, 전사 기판(400)에 의해 가해지는 압력이 반도체 발광소자(350)에 집중되도록, 상기 전사 기판(400)은 복수의 돌기부(410)를 포함할 수 있다. 상기 돌기부(410)는 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들과 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 돌기부(410)가 상기 반도체 발광소자들(350)과 오버랩되도록 얼라인 한 후, 상기 전사 기판(400)을 조립 기판(161)에 압착시킬 경우, 전사 기판 (400)에 의한 압력이 반도체 발광소자들(350)에만 집중될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈될 확률을 증가시킨다.
한편, 상기 반도체 발광소자들이 상기 조립 기판(161)에 안착된 상태에서 반도체 발광소자의 일부는 홈 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 반도체 발광소자들(350)이 홈 외부로 노출되지 않는 경우, 전사 기판(400)에 의한 압력이 반도체 발광소자들(350)에 집중되지 않아 반도체 발광소자(350)가 조립 기판(161)으로부터 이탈할 확률이 낮아질 수 있다.
마지막으로, 도 10c를 참조하면, 상기 전사 기판(400)을 배선 기판(500)에 압착시켜, 반도체 발광소자들(350)을 상기 전사 기판(400)에서 상기 배선 기판 (500)으로 전사시키는 단계가 진행된다. 이때, 상기 배선 기판(500)에는 돌출부(510)가 형성될 수 있다. 상기 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자들(350)과 상기 돌출부(510)가 오버랩되도록, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 얼라인 시킨다. 이후, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 압착시킬 경우, 상기 돌출부(510)로 인하여 상기 반도체 발광소자들(350)이 상기 전사 기판(400)으로부터 이탈할 확률이 증가할 수 있다.
한편, 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자들(350)이 배선 기판 (500)으로 전사되기 위해서는, 상기 반도체 발광소자(350)와 상기 배선 기판(500) 간의 표면 에너지가 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지보다 높아야 한다. 상기 반도체 발광소자(350)와 상기 배선 기판 (500) 간의 표면 에너지와 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지의 차이가 클수록, 반도체 발광소자(350)가 전사 기판(400)으로부터 이탈될 확률이 높아지므로, 상기 두 표면 에너지의 차이는 클수록 바람직하다.
상기 배선 기판(500)으로 상기 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자를(350) 모두 전사한 후, 상기 반도체 발광소자들(350)과 배선 기판에 형성된 배선 전극 간에 전기적 연결을 형성하는 단계가 진행될 수 있다. 상기 배선 전극의 구조 및 전기적 연결을 형성하는 방법은 반도체 발광소자(350)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 상기 배선 기판(500)에는 이방성 전도성 필름이 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 압착시키는것 만으로 반도체 발광소자들(350)과 배선 기판(500)에 형성된 배선 전극들간에 전기적 연결이 형성될 수 있다.
한편, 서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하는 경우, 도 10a 내지 10c에서 설명한 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이하, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 11 내지 13은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들은 서로 다른 조립 기판에 개별적으로 조립될 수 있다. 구체적으로, 상기 조립 기판(161)은 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제1조립 기판, 상기 제1색과 다른 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제2조립 기판, 상기 제1색 및 제2색과 다른 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제3조립 기판을 포함할 수 있다. 각각의 조립 기판에는 도 8a 내지 8e에서 설명한 방법에 따라, 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들이 조립된다. 예를 들어, 제1 내지 제3조립 기판 각각에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자 각각이 조립될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 내지 제3조립 기판(RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, BLUE TEMPLATE) 각각에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 서로 다른 전사 기판에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
구체적으로, 조립 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계는, 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에 제1전사 기판 (스탬프(R))을 압착시켜, 상기 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들(RED 칩)을 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에서 상기 제1전사 기판(스탬프(R))으로 전사시키는 단계, 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에 제2전사 기판 (스탬프(G))을 압착시켜, 상기 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들(GREEN 칩)을 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에서 상기 제2전사 기판(스탬프(G))으로 전사시키는 단계 및 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에 제3전사 기판 (스탬프(B))을 압착시켜, 상기 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들(BLUE 칩)을 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에서 상기 제3전사 기판(스탬프(B))으로 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.
이후, 상기 제1 내지 제3전사 기판 각각을 상기 배선 기판에 압착시켜, 상기 제1 내지 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들을 상기 제1 내지 제3전사 기판 각각에서 상기 배선 기판으로 전사시키는 단계가 진행된다.
도 11에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 세 종류의 조립 기판 및 세 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
이와 달리, 도 12를 참조하면, 제1 내지 제3조립 기판(RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, BLUE TEMPLATE) 각각에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 동일한 전사 기판에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
구체적으로, 상기 조립 기판 상에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계는, 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들(RED 칩)을 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계, 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들(GREEN 칩)을 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계, 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들(BLUE 칩)을 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 제1 내지 제3조립 기판 각각과 상기 전사 기판 간의 얼라인 위치가 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 조립 기판과 전사 기판 간의 얼라인이 완료되었을 때, 상기 제1조립 기판에 대한 상기 전사 기판의 상대적 위치와 상기 제2조립 기판에 대한 상기 전사 기판의 상대적 위치는 서로 다를 수 있다. 상기 전사 기판은 조립 기판의 종류가 바뀔 때마다, SUB PIXEL의 PITCH 만큼 얼라인 위치를 쉬프트할 수 있다. 이러한 방식을 통해, 상기 전사 기판을 상기 제1 내지 제3조립 기판에 순차적으로 압착시켰을 때, 세 종류의 칩이 모두 상기 전사 기판으로 전사되도록 할 수 있다.
이 후, 도 11과 마찬가지로, 상기 전사 기판을 상기 배선 기판에 압착시켜, 상기 제1 내지 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들을 상기 전사 기판에서 상기 배선 기판으로 전사시키는 단계가 진행된다.
도 12에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 세 종류의 조립 기판 및 한 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
상술한 도 11 및 12와는 달리, 도 13에 따르면, 하나의 조립 기판(RGB 통합 TEMPLATE)에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 동일한 전사 기판(RGB 통합 스탬프)에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
도 13에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 한 종류의 조립 기판 및 한 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
상술한 바와 같이, 서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하는 경우, 그 제조방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
도 14는 디스플레이 장치에서 서브 픽셀들의 배열을 나타내는 개념도이고, 도 15a 및 도 15b는 도 14의 디스플레이 장치를 제조하기 위한 전사 공정을 나타내는 개념도이다.
디스플레이 장치(600)는 도 14와 같이 복수의 행 및 열로 배열된 반도체 발광소자들(650)로 구성된다. 각각의 반도체 발광소자들(650)은 개별 화소에 해당하고, 복수 개의 개별 화소들은 하나의 단위 화소를 형성한다. 단위 화소를 구성하는 개별 화소들은 각각 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 구현한다.
적색, 녹색, 청색을 구현하는 방법으로는 청색을 발광하는 반도체 발광소자들을 조립한 후 일부 라인을 따라 녹색 형광체층 및 적색 형광체층을 배치하는 방법(제1방법)과, 적색, 녹색, 청색을 발광하는 반도체 발광소자들을 조립하는 방법(제2방법)이 있다. 도 14는 (제2방법)으로 구현된 디스플레이 장치를 나타낸 것이다.
디스플레이 장치의 제조방법의 일 실시예에 따르면, 도 14에 도시된 디스플레이 장치(600)를 제조하기 위해 도 15a 및 도 15b에 나타난 2회의 전사 공정을 거치게 된다. 도 15a는 자가조립에 의한 1차 전사 공정이고, 도 15b는 스탬프를 이용한 2차 전사 공정이다.
도면을 참조하면, 전사 공정은 적색, 녹색, 청색 반도체 발광소자 별로 진행된다. 도 15a에서, 적색 반도체 발광소자(650R)는 적색 반도체 발광소자용 조립 기판(700R)에 조립되고, 녹색 반도체 발광소자(650G)는 녹색 반도체 발광소자용 조립 기판(700G)에 조립되며, 청색 반도체 발광소자(650B)는 청색 반도체 발광소자용 조립 기판(700B)에 조립된다. 따라서 자가조립을 통해 적색, 녹색, 청색 반도체 발광소자들을 조립 기판에 전사하는 공정은 최소 3회 수행된다.
적색, 녹색, 청색 반도체 발광소자들은 개별 조립 기판으로 조립되므로, 스탬프를 이용한 2차 전사 공정 또한 최소 3회 수행된다. 도 15b와 같이, 적색 반도체 발광소자들(650R), 녹색 반도체 발광소자들(650G) 및 청색 반도체 발광소자들(650B)은 각각 PDMS 소재의 적색 반도체 발광소자용 스탬프(800R), 녹색 반도체 발광소자용 스탬프(800G), 청색 반도체 발광소자용(800B) 스탬프에 의해 순차적으로 디스플레이 장치(600)를 구성하는 기판(610)으로 전사된다.
한편, 디스플레이 장치가 대면적화 됨에 따라 도 15에 따른 반도체 발광소자 전사 공정 횟수가 증가하며, 이에 디스플레이 장치를 제조하는데 소요되는 시간과 비용도 증가한다. 반면, (제1방법)으로 대면적 디스플레이 장치를 구현하는 경우 전사 공정 횟수는 줄어들지만, 일정 수준 이상의 해상도를 유지하기 위해서는 조립 기판에 조립 전극 패턴을 수 ㎛ 이내의 간격으로 형성하여야 한다. 그러나 종래 조립 전극 패턴을 보다 좁은 간격으로 형성하는 경우 전압 인가 시 인접한 조립 전극 간에 쇼트가 발생할 수 있다.
본 발명은 비교적 간편한 공정으로 고해상도 대면적 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 디스플레이 장치 제조용 기판에 관한 것이다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판에 대해 설명한다.
본 명세서에서 디스플레이 장치 제조용 기판은 디스플레이 장치를 제조하는데 사용되는 기판으로, 도 15a 및 도 15b에 나타난 것과 같이 반도체 발광소자들이 자가조립을 통해 1차적으로 조립되는 조립 기판일 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 디스플레이 장치를 구성하는 기판에 직접 반도체 발광소자들을 자가조립 하는 경우, 디스플레이 장치를 구성하는 기판이 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판이 될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 디스플레이 장치에서 서브 픽셀들의 배열을 나타내는 개념도이고, 도 17 및 도 18은 도 16의 디스플레이 장치를 제조하기 위한 본 발명의 조립 전극 구조를 나타내는 개념도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 복수의 행 및 열로 배열된 반도체 발광소자들(1050')로 구성된다. 각각의 반도체 발광소자들(1050')은 개별 화소에 해당하고, 복수 개의 개별 화소들은 하나의 단위 화소를 형성한다. 단위 화소를 구성하는 개별 화소들은 각각 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나를 구현한다.
적색, 녹색, 청색을 구현하는 방법으로는 청색을 발광하는 반도체 발광소자들을 조립한 후 일부 라인을 따라 녹색 형광체층 및 적색 형광체층을 배치하는 방법(제1방법)과, 적색, 녹색, 청색을 발광하는 반도체 발광소자들을 조립하는 방법(제2방법)이 있다. 도 16은 (제2방법)으로 구현된 디스플레이 장치를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치(1000)는 종래 디스플레이 장치(600)보다 반도체 발광소자들(1050')이 좁은 간격으로 배열되어 구성될 수 있다. 디스플레이 장치(1000)에서 반도체 발광소자들(1050')은 행 간격 (A)과 열 간격(B)을 가지며, 이러한 간격들을 좁게 설정함으로써 고해상도 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
본 발명은 도 16과 같은 디스플레이 장치(1000)를 구현하기 위해 디스플레이 장치 제조용 기판에서 하나의 조립 전극이 두 개의 라인에 배치되는 반도체 발광소자들의 조립에 관여할 수 있는 구조를 제시한다.
도 17b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)의 단면을 나타낸다.
도 17b와 같이 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)은 베이스부(2010), 조립 전극들(2020), 유전체층(2030), 격벽부(2040) 및 셀(2050)을 포함한다.
베이스부(2010)는 유연성 및 절연성 있는 플랙서블 기판일 수 있으며, 이를 위해 PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PET(polyethylene terephthalate) 등과 같은 소재를 포함하도록 형성될 수 있다.
베이스부(2010) 상에는 일 방향으로 연장되는 조립 전극들(2020)이 배치될 수 있다. 조립 전극들(2020)은 자가조립 시 전기장을 형성하기 위한 구성으로, 조립 전극들(2020)에 관한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 베이스부(2010) 상에는 조립 전극들(2020)을 덮도록 유전체층(2030)이 형성될 수 있다. 유전체층(2030)은 SiO 2, SiN x, SiON, Al 2O 3, TiO 2, HfO 2 등과 같은 무기 절연물질로 형성될 수 있다.
유전체층(2030) 상에는 무기 또는 유기 절연물질의 격벽부(2040)가 형성될 수 있다. 격벽부(2040)는 반도체 발광소자(1050')가 안착되는 셀(2050)을 형성하면서 유전체층(2030) 상에 형성될 수 있다. 셀(2050)은 복수의 행 및 열로 배열될 수 있다. 이 때, 행을 따라 배열되는 셀들(2050)은 반도체 발광소자들(1050')과 동일한 행 간격(A)을 갖고, 열을 따라 배열되는 셀들(2050)은 반도체 발광소자들(1050')과 동일한 열 간격(B)을 갖는다.
이하에서는, 도 17 및 도 18을 참조하여 본 발명에서 제안하는 조립 전극들(2020)의 구조에 대해 보다 상세하게 설명한다.
조립 전극들(2020)은 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어, 연장 방향 상의 셀들(2050)과 오버랩 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 조립 전극들(2020)은 도 17 및 도 18과 같이 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들(2050)과 오버랩 되는 제1 조립 전극(2020a)과, 인접한 서로 다른 행 또는 열을 이루는 셀들(2050)과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극(2020b)을 포함할 수 있다. 즉, 종래 조립 전극은 특정 라인을 따라 배열된 셀들에 안착되는 반도체 발광소자들의 조립에만 관여하였으나, 본 발명에 따르면 일부 조립 전극들은 인접한 2개의 라인을 따라 배열된 셀들에 안착되는 반도체 발광소자들의 조립에 관여하므로, 조립 전극들(2020)을 추가로 형성하지 않고도 보다 많은 수의 반도체 발광소자들(1050')을 조립할 수 있으며 반도체 발광소자들(1050') 간의 배치 간격을 좁히는 것이 가능해진다.
본 발명에서, 제2 조립 전극들(2020b)은 제1 조립 전극들(2020a) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 조립 전극들(2020a)은 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)의 양 끝에 배치되고, 제2 조립 전극들(2020b)은 제1 조립 전극들(2020a) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 조립 전극들(2020)은 도 17과 같이 일 방향으로 연장된 라인 형태(후술할 바디부(2021)로만 구성된 형태)로 형성되거나, 또는 도 18과 같이 셀(2050)을 향하여 돌출된 부분을 포함하도록 형성될 수 있다. 후자의 경우, 조립 전극들(2020)은 행 방향 또는 열 방향으로 연장되는 바디부(2021)와 바디부(2021) 상에서 셀(2050)과 오버랩 되도록 셀(2050)을 향하여 돌출 형성된 돌출부(2022)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 조립 전극(2020a)은 바디부(2021)의 일측에만 돌출부(2022)를 포함하고, 제2 조립 전극(2020b)은 바디부(2021)의 양측에 돌출부(2022)를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 것과 같이 반도체 발광소자들(1050')은 소정 행 간격(A) 및 열 간격(B)을 갖도록 배열되며, 이에 반도체 발광소자들(1050')이 안착되는 셀들(2050) 또한 소정 행 간격(이하, 제1 간격)(A) 및 열 간격(이하, 제2 간격)(B)을 갖도록 배열된다. 즉, 셀들(2050) 중 동일한 행에 배열된 셀들은 제1 간격(A)을 갖고, 동일한 열에 배열된 셀들은 제2 간격(B)을 갖는다. 조립 전극들(2020)은 제1 간격(A) 및 제2 간격(B) 중 더 좁은 간격의 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)은 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(1050')을 포함하는 디스플레이 장치(1000)를 제조할 수 있다. 디스플레이 장치(1000)는 제1색을 발광하는 제1 반도체 발광소자(1050'a), 제2색을 발광하는 제2 반도체 발광소자(1050'b) 및 제3색을 발광하는 제3 반도체 발광소자(1050'c) 중 적어도 2종류의 반도체 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c) 중 동일한 종류의 반도체 발광소자들은 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)의 동일한 행 또는 열에 배열된 셀들(2050)에 안착될 수 있다. 이하에서는, 디스플레이 장치(1000)가 제1 내지 제3 반도체 발광소자(1050'a, 1050'b, 1050'c)를 모두 포함하는 경우에 대하여 설명한다.
제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)은 상이한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들(2050)은 각각의 반도체 발광소자에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 형상은 크기를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)은 조립율을 고려하여 원 또는 타원 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 제1 내지 제3 반도체 발광소자들 중 1종류의 반도체 발광소자만 원형으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)이 상이한 형상을 갖는 경우, 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)에 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)을 동시에 자가조립 하는 것이 가능해진다.
한편, 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)은 행 또는 열을 따라 교대로 배치되며, 따라서 제2 조립 전극(2020b)은 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들(2050)과 동시에 오버랩 될 수 있다. 즉, 제2 조립 전극(2020b)의 일측은 제1 내지 제3 반도체 발광소자들 중 어느 한 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들과 오버랩 되고, 타측은 다른 한 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들과 오버랩 될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)은 전술한 것과 같이 2개의 라인에 대하여 반도체 발광소자들(1050') 조립에 관여하는 제2 조립 전극(2022)을 포함하여 더 많은 수의 반도체 발광소자들(1050')이 좁은 간격으로 배치된 디스플레이 장치(1000)를 구현할 수 있으며, 전사 공정 횟수를 줄일 수 있다.
이하에서는, 전술한 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)을 이용하여 디스플레이 장치(1000)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
반도체 발광소자들(1050')은 자가조립을 통해 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(또는 기판)(2000)에 안착될 수 있다.
먼저, (a) 자가조립이 진행되는 유체 챔버 내 반도체 발광소자들(1050')을 투입하고, 조립 전극들(2020) 및 복수의 행 및 열로 배열된 셀들(2050)을 포함하는 기판(2000)을 기 설정된 조립 위치로 이송하는 단계가 수행될 수 있다. 자세하게, 기판(2000)은 유체 챔버 상부에 배치되며, 조립 전극들(2020) 및 셀들(2050)을 포함하는 면(이하, 조립면)이 유체 챔버에 잠기도록 배치될 수 있다.
다음으로, (b) 기판(2000)의 일측에서 유체 챔버 내 투입된 반도체 발광소자들(1050')에 자기력을 가하여 반도체 발광소자들(1050')을 일 방향으로 이동시키는 단계가 수행될 수 있다. 여기서 기판(2000)의 일측은 조립면의 반대측을 의미하며, 자석 또는 전자석을 이용하여 반도체 발광소자들(1050')에 자기력을 가할 수 있다.
다음으로, (c) 조립 전극들(2020)에 전압을 인가하여 이동하는 반도체 발광소자들(1050')을 셀(2050)에 안착시키는 단계가 수행될 수 있다. 본 단계에서 전기장이 형성되며, 전기장 형성을 위해 인접한 조립 전극들(2020)에는 서로 다른 극성의 전압 신호가 인가될 수 있다.
종래 디스플레이 장치 제조용 기판은 인접 배치되어 서로 다른 전압 신호가 인가되는 한 쌍의 조립 전극이 하나의 행 또는 열을 따라 배열된 셀들과 오버랩 되도록 형성되어 특정 조립 전극은 특정 라인에 대한 반도체 발광소자들의 조립에 관여하는 구조였다. 그러나 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)은 2개의 라인에 대한 반도체 발광소자들의 조립에 관여하는 조립 전극을 포함한다. 구체적으로, 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)은 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들(2050)과 오버랩 되는 제1 조립 전극(2020a) 및 인접한 서로 다른 행 또는 열을 이루는 셀들(2050)과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극(2020b)을 포함하며, 제2 조립 전극(2020b)은 전술한 것과 같이 2개의 라인에 대한 반도체 발광소자들의 조립에 관여할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)을 이용하여 서로 다른 색상을 발광하는 반도체 발광소자들(1050')을 포함하는 디스플레이 장치(1000)를 제조할 수 있다. 구체적으로, 전술한 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)로 구성되는 디스플레이 장치(1000)를 제조하기 위해 디스플레이 장치 제조용 기판(2000)에 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)이 조립될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)은 서로 다른 형상으로 형성될 수 있고, 셀들(2050) 또한 각각의 반도체 발광소자에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전술한 (a) 내지 (c) 단계는 제1 내지 제3 반도체 발광소자(1050'a, 1050'b, 1050'c)에 대하여 일괄적으로 수행될 수 있다.
즉, 종래와 같이 색상 별로 다른 기판에 조립하거나 또는 동일 기판에 색상 별로 순차적으로 조립하는 것이 아니고, 유체 챔버 내 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)을 한꺼번에 투입하여 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(1050'a, 1050'b, 1050'c)에 대한 자가조립이 동시에 수행될 수 있다. 이에 따라 자가조립을 통한 1차 전사 공정 횟수가 감소하게 된다.
본 발명에 따르면, 자가조립 이후 기판(2000)에 안착된 반도체 발광소자들(1050')을 배선 기판으로 전사하는 단계가 수행될 수 있다. 이는 스탬프를 이용한 2차 전사 공정을 의미한다. 1차 전사 공정 횟수가 감소하므로 2차 전사 공정 횟수 또한 감소하게 된다.
또는 자가조립 이후 기판(2000)에 안착된 반도체 발광소자들(1050')을 점등시키기 위한 배선 전극을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 이 경우 최종적으로 제조된 디스플레이 장치(1000)는 조립 전극(2020) 및 배선 전극을 모두 포함하게 된다.
이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은 자가조립 시 전압이 인가되는 조립 전극(2020)의 개수를 줄여 반도체 발광소자들(1050')이 안착되는 셀들(2050)을 보다 세밀한 간격으로 형성할 수 있고, 나아가 고해상도 디스플레이 장치(1000)를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 제조공정을 단순화하면서 제조비용도 절감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 베이스부;
    일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 배치되는 조립 전극들;
    상기 베이스부 상에 상기 조립 전극들을 덮도록 형성된 유전체층;
    상기 유전체층 상에 형성된 격벽부; 및
    상기 격벽부에 의해 복수의 행 및 열로 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들을 포함하고,
    상기 조립 전극들은 상기 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어 상기 연장 방향 상의 셀들과 오버랩 되며,
    상기 조립 전극들은, 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들과 오버랩 되는 제1 조립 전극; 및
    인접한 서로 다른 행 또는 열을 이루는 셀들과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은 상기 제1 조립 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조립 전극들은, 상기 행 방향 또는 열 방향으로 연장되는 바디부; 및
    상기 바디부 상에서 상기 셀과 오버랩 되도록 상기 셀을 향하여 돌출 형성된 돌출부를 포함하며,
    상기 제1 조립 전극은 상기 바디부의 일측에 상기 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 조립 전극은 상기 바디부의 양측에 상기 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀들 중 동일한 행에 배열된 셀들은 제1 간격을 갖고, 동일한 열에 배열된 셀들은 제2 간격을 갖는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조립 전극들은 상기 제1 간격 및 제2 간격 중 더 좁은 간격의 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀들에는 제1색을 발광하는 제1 반도체 발광소자, 제2색을 발광하는 제2 반도체 발광소자 및 제3색을 발광하는 제3 반도체 발광소자 중 적어도 2종류의 반도체 발광소자가 안착되며,
    상기 동일한 행 또는 열에 배열된 셀들에는 동일한 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    서로 다른 종류의 반도체 발광소자들은 상이한 형상을 가지며, 상기 서로 다른 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들은 각각의 반도체 발광소자에 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들이 안착되는 셀들과 동시에 오버랩 되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  9. (a) 유체 챔버 내 반도체 발광소자들을 투입하고, 조립 전극들 및 복수의 행 및 열로 형성된 셀들을 포함하는 기판을 기 설정된 조립 위치로 이송하는 단계;
    (b) 상기 기판의 일측에서 상기 반도체 발광소자들에 자기력을 가하여 상기 반도체 발광소자들을 일 방향으로 이동시키는 단계;
    (c) 상기 조립 전극들에 전압을 인가하여 상기 이동하는 반도체 발광소자들을 상기 셀에 안착시키는 단계를 포함하고,
    상기 조립 전극들은 상기 행 방향 또는 열 방향 중 어느 한 방향으로 연장되어 상기 연장 방향 상의 셀들과 오버랩 되며,
    상기 조립 전극들은, 하나의 행 또는 열을 이루는 셀들과 오버랩 되는 제1 조립 전극; 및
    인접한 서로 다른 행 또는 열을 이루는 셀들과 동시에 오버랩 되는 제2 조립 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은 상기 제1 조립 전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 셀들에는 상이한 형상을 갖는 제1색을 발광하는 제1 반도체 발광소자, 제2색을 발광하는 제2 반도체 발광소자 및 제3색을 발광하는 제3 반도체 발광소자 중 적어도 2종류의 반도체 발광소자가 안착되고,
    상기 셀들은 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들 각각에 대응되는 형상으로 형성되며,
    상기 (a) 내지 (c) 단계는, 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들에 대하여 일괄적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 기판에 안착된 상기 반도체 발광소자들을 점등시키기 위한 배선 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
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