WO2021256574A1 - 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021256574A1
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light emitting
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wiring
semiconductor light
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최봉석
박성진
문준권
오태수
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the embodiment relates to a semiconductor light emitting device package and a display device including the same.
  • the large-area display includes a liquid crystal display (LCD), an OLED display, and a micro-LED display.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • micro-LED micro-emitting diode
  • the micro-LED display is a display using micro-LED, which is a semiconductor light emitting device having a diameter or cross-sectional area of 100 ⁇ m or less, as a display device.
  • Micro-LED display has excellent performance in many characteristics such as contrast ratio, response speed, color reproducibility, viewing angle, brightness, resolution, lifespan, luminous efficiency and luminance because micro-LED, a semiconductor light emitting device, is used as a display device.
  • the micro-LED display has the advantage of being able to separate and combine the screens in a modular way, so that the size or resolution can be freely adjusted and the flexible display can be implemented.
  • micro-LED displays require millions of micro-LEDs, there is a technical problem in that it is difficult to quickly and accurately transfer micro-LEDs to a display panel.
  • Transfer technologies that have been recently developed include a pick and place process, a laser lift-off method, or a self-assembly method.
  • the number of auxiliary chips equal to the number of the main pixels is arranged, and twice as many chips are transferred than the actual required chips. Accordingly, the conventional method of using the auxiliary pixel increases the difficulty of panel design and transfer process, and there is a problem in that the chip material cost is also increased.
  • the conventional LED package has a size of several hundred ⁇ m or more, but the package thickness is also as thick as several hundred ⁇ m. Accordingly, when an additional LED package is mounted through the repair process when a defective chip occurs after the LED transfer process, the technology for replacing the defective chip through the repair process is limited due to the issue of the step difference due to the thick thickness of the LED package.
  • the conventional PSS structure is formed on a sapphire substrate, which is a growth substrate, but when the growth substrate remains, the thickness of the micro-LED package becomes thicker, so it is difficult to apply it to an ultra-thin micro-LED display.
  • One of the technical problems of the embodiment is a semiconductor light emitting device package capable of solving a problem that the repair process is not properly performed due to a step difference due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process, and a display device including the same is intended to provide
  • one of the technical problems of the embodiment is that the conventional light emitting device package has a problem in that the thickness increases as the growth substrate remains to improve the light extraction efficiency, so the light extraction efficiency can be improved while implementing an ultra-thin micro-LED display.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device package and a display device including the same.
  • a semiconductor light emitting device package includes a light emitting structure 155 including a first conductivity type semiconductor layer 155a, an active layer 155b, and a second conductivity type semiconductor layer 155c, and the light emitting structure 155 .
  • the first electrode 151 and the second electrode 152 are electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer 155a and the second conductivity-type semiconductor layer 155c, respectively, and are disposed on the side surface of the light emitting structure 155 . It may include an interlayer insulating layer and an adhesive layer 158 disposed on the light emitting structure 155 .
  • the first electrode 151 includes a first reflective electrode 151a and a first pad electrode 151b
  • the second electrode 152 also includes a second reflective electrode 152a and a second pad electrode 152b. and a cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be a cup shape.
  • a first thickness T1 from the first electrode 151 to the adhesive layer 158 may be 10 ⁇ m or less.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be disposed to extend to the top and side surfaces of the first interlayer insulating layer 159 .
  • the second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a is the first horizontal width W1 of the first pad electrode 151b or the second pad electrode 152b. It may be formed longer than
  • a second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a may be formed to be longer than a horizontal width of the light emitting structure 155 .
  • An end of the first reflective electrode 151a or an end of the second reflective electrode 152a located in a direction away from the light emitting structure 155 may be disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 .
  • the interlayer insulating layer may include a first round inclined surface R1.
  • the first reflective electrode and the second reflective electrode disposed on the interlayer insulating layer may include a second round inclined surface R2 corresponding to the first round inclined surface R1.
  • a first angle ⁇ formed between the first tangent line L1 to the second round inclined surface R2 of the second reflective electrode at the edge of the light emitting structure 155 and the side surface of the light emitting structure 155 is 10 to It may be in the range of 70 degrees.
  • the display device includes a panel substrate 110 including a first wiring electrode 121 and a second wiring electrode 122, and the semiconductor according to any one of claims 1 to 9 disposed on the panel substrate. It may include a light emitting device package.
  • a second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a is the first wiring electrode 121 or the second wiring electrode 122 formed on the panel substrate 110 . ) may be formed to be longer than the horizontal width of each.
  • the display device may include a main pixel and an auxiliary pixel, and the auxiliary pixel may include a common line MC, a first line M1 , a second line M2 , and a third line M3 . .
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r is mounted on the common wiring MC and the first wiring M1 in a flip-chip form, and a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r is mounted on the common wiring MC and the second wiring M2.
  • the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be mounted in a flip chip shape, and the third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted in a flip chip shape on the common wiring MC and the third wiring M3. .
  • the common wiring MC includes a wiring pad MCa and a common branch wiring MCb
  • the first wiring M1 includes a first pad M1a and a first branch wiring M1b
  • the second wiring M2 includes a second pad M2a and a second branch wiring M2b
  • the third wiring M3 includes a third pad M3a and a third branch wiring M3b.
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r is mounted in a flip chip form on a first region of the common branch wiring MCb and on the first branch wiring M1b, and a second portion of the common branch wiring MCb
  • the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g is mounted in a flip-chip form on the region and the second branch wiring M2b, and the third region of the common branch wiring MCb and the third branch wiring M3b.
  • the third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted thereon in the form of a flip chip.
  • the semiconductor light emitting device package and the display device including the same there is a complex technical effect capable of improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package as well as the high efficiency of the transfer process of the semiconductor light emitting device.
  • the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package is improved with the high efficiency of the transfer process according to the resolution of the step issue by removing the growth substrate and improving the light extraction efficiency by the reflective electrode structure.
  • the embodiment may provide a semiconductor light emitting device package capable of improving light extraction efficiency while implementing an ultra-thin micro-LED display and a display device including the same.
  • the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a of the semiconductor light emitting device package is implemented in a cup shape to realize an ultra-thin semiconductor light emitting device package.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 so that the light emitted from the active layer is directed upward.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 so that the light emitted from the active layer is directed upward.
  • the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 include the second round inclined surface R2, the light emitted from the light emitting structure 155 is directed toward the upper surface. While improving the light extraction efficiency of the unit pixel, there is a technical effect that can function optimally as a display pixel through combination with the light emitted from the semiconductor light emitting device of other sub-pixels within the unit pixel.
  • the wiring structure can be managed compactly with ease of flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices, and the efficiency of the light emitting device driving circuit is also improved. can be improved
  • FIG. 1 is an exemplary view in which a display device 100 according to an embodiment is disposed in a living room together with a washing machine 10, a robot cleaner 20, an air purifier 30, and the like.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a first panel area A1 in the display device 100 of FIG. 1 .
  • 3A is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of a first semiconductor light emitting device 150R that is a sub-pixel among a first semiconductor pixel region 150L1 that is one unit pixel in FIG. 2 ;
  • 3B is a detailed view of the light emitting structure 155 of the first semiconductor light emitting device 150R in FIG. 3A .
  • 4A is a cross-sectional view of a 1-2-th semiconductor light emitting device 150R2 according to the second embodiment.
  • 4B is an SEM photograph to which the 1-2 semiconductor light emitting device 150R2 is applied.
  • 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device including the semiconductor light emitting device according to the embodiment
  • 6A is a conceptual diagram of a second panel area A2 in the display apparatus 100 according to the second embodiment.
  • Fig. 6B is a detailed projection view of a wiring structure of an auxiliary pixel in Fig. 6A;
  • 6C is a schematic cross-sectional view taken along line B3-B4 in FIG. 6A;
  • 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, a slate PC, Tablet PCs, Ultra-Books, digital TVs, desktop computers, and the like may be included.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • a navigation system a slate PC, Tablet PCs, Ultra-Books, digital TVs, desktop computers, and the like
  • slate PC Portable Multimedia player
  • Tablet PCs Portable TVs
  • desktop computers and the like
  • the configuration according to the embodiment described in the present specification may be applied to a display capable device even if it is a new product form to be developed later.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram in which a display device 100 according to an embodiment is disposed in a living room together with a washing machine 10 , a robot cleaner 20 , an air cleaner 30 , and the like.
  • the display device 100 of the embodiment may display the status of various electronic products such as the washing machine 10, the robot cleaner 20, and the air purifier 30, and may communicate with each electronic product based on IOT, and a user It is also possible to control each electronic product based on the setting data of .
  • the display apparatus 100 may include a flexible display manufactured on a thin and flexible substrate.
  • the flexible display may be bent or rolled like paper while maintaining characteristics of a conventional flat panel display.
  • visual information may be implemented by independently controlling light emission of unit pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means a minimum unit for realizing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device may be a Micro-LED, but is not limited thereto.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the first panel area A1 in the display apparatus 100 of FIG. 1 .
  • the display apparatus 100 may be manufactured by mechanically and electrically connecting a plurality of panel areas such as the first panel area A1 by tiling.
  • the first panel area A1 may include a plurality of unit pixels 150L, and each unit pixel 150L includes a first semiconductor light emitting device 150R, a second semiconductor light emitting device 150G, and a third semiconductor.
  • the light emitting device 150B may be included as a sub-pixel.
  • the first, second, and third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B may be a red light emitting device R, a green light emitting device G, and a blue light emitting device B, respectively, but are not limited thereto. .
  • each semiconductor light emitting device may be driven by an active matrix (AM) method or a passive matrix (PM) method.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of the first semiconductor light emitting device 150R which is a sub-pixel among the first semiconductor pixel region 150L1 which is one unit pixel in FIG. 1 It is a detailed view of the light emitting structure 155 of the semiconductor light emitting device 150R.
  • the first semiconductor pixel region 150L1 includes a panel substrate 110 , a first wiring electrode 121 , a second wiring electrode 122 , and an insulating layer 130 . and a first semiconductor light emitting device 150R.
  • the panel substrate 110 , the first wiring electrode 121 , and the second wiring electrode 122 may be referred to as a backplane, but the present invention is not limited thereto.
  • the panel substrate 110 may be formed of glass or polyimide.
  • the panel substrate 110 may include a flexible material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the panel substrate 110 may be made of a transparent material, but is not limited thereto.
  • a first wiring electrode 121 and a second wiring electrode 122 may be disposed on the panel substrate 110 .
  • the first wiring electrode 121 and the second wiring electrode 122 may include a metal material having excellent electrical conductivity.
  • the first wiring electrode 121 and the second wiring electrode 122 may include titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), platinum (Pt), and gold (Au). ), tungsten (W), and molybdenum (Mo) may be formed of at least one or an alloy thereof.
  • the insulating layer 130 may be disposed on the panel substrate 110 .
  • the insulating layer 130 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, PET, etc., and may be formed integrally with the panel substrate 110 to form a single substrate.
  • the insulating layer 130 may be an adhesive insulating layer or a conductive adhesive layer having conductivity.
  • the insulating layer 130 may be flexible to enable a flexible function of the display device.
  • each of the semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B may be red, green, and blue semiconductor light emitting devices to form a unit-pixel, respectively, but is not limited thereto, and a red phosphor, a green phosphor, etc. may be provided to implement red and green, respectively.
  • the first semiconductor light emitting device 150R will be mainly described, and the remaining second and third semiconductor light emitting devices 150G and 150B may also adopt the technical characteristics of the first semiconductor light emitting device 150R.
  • the semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B that may be employed in the embodiment may be flip type semiconductor light emitting devices as shown in FIG. 3A , but are not limited thereto. It may include a lateral type semiconductor light emitting device or a vertical type semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B are pn junction diodes in which electric energy is converted into light energy, and may be made of a compound semiconductor including elements of Groups III and V on the periodic table, and of the compound semiconductor.
  • the band gap energy By controlling the band gap energy by adjusting the composition ratio, it is possible to realize various colors such as red, green, and blue.
  • the first semiconductor light emitting device 150R of the embodiment includes a light emitting structure 155 and a first electrode 151 and a second electrode 152 for applying power to the light emitting structure 155 . ) may be included.
  • the first semiconductor light emitting device 150R may include a first interlayer insulating layer 159 disposed on a side surface of the light emitting structure 155 , and may include an adhesive layer 158 disposed on the light emitting structure 155 .
  • the light emitting structure 155 includes a first conductivity type semiconductor layer 155a and an active layer. It may include a 155b and a second conductivity type semiconductor layer 155c. In addition, the light emitting structure 155 may include an undoped semiconductor layer 155d, but is not limited thereto.
  • the first conductivity type semiconductor layer 155a may be implemented as a group III-5 compound semiconductor doped with a first conductivity type dopant, and when the first conductivity type semiconductor layer 155a is an n-type semiconductor layer,
  • the first conductivity-type dopant is an n-type dopant, and may include, but is not limited to, Si, Ge, Sn, Se, and Te.
  • the active layer 155b may be formed of at least one of a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum-wire structure, or a quantum dot structure.
  • MQW multi quantum well
  • the well layer/barrier layer of the active layer 155b includes at least one of InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, and InGaP/AlGaP. It may be formed in a pair structure, but is not limited thereto.
  • the second conductivity type semiconductor layer 155c is a group 3-group-5 compound semiconductor doped with a second conductivity type dopant, for example, In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1). , 0 ⁇ x+y ⁇ 1) may include a semiconductor material having a composition formula.
  • the second conductivity-type semiconductor layer 155c is a p-type semiconductor layer
  • the second conductivity-type dopant is a p-type dopant and may include Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like.
  • the first semiconductor light emitting device 150R of the embodiment includes a first electrode 151 disposed on the first conductivity type semiconductor layer 155a and the second conductivity type semiconductor layer 155c, respectively. and a second electrode 152 .
  • the first electrode 151 may include a first reflective electrode 151a and a first pad electrode 151b, and the second electrode 152 also includes a second reflective electrode 152a and a second pad electrode ( 152b).
  • the first electrode 151 and the second electrode 152 may be electrically connected to the first wiring electrode 121 and the second wiring electrode 122 of the panel substrate 110 , respectively.
  • first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b may be electrically connected to the first wiring electrode 121 and the second wiring electrode 122 of the panel substrate 110 , respectively.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may include a reflective layer made of a metal layer including Al, Ag, or an alloy containing Al or Ag.
  • first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may include one or more metals selected from among Ti, Al, Ag, TiAl, TiAlTi, TiAgTi, MoAl, MoAlMo, and MoAlTi in a single layer or in multiple layers. .
  • first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may include a bonding metal such as Ti, Cr, Mo, or Pt as an adhesive layer to the first interlayer insulating layer 159 .
  • the thickness of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may range from several nm to several tens of nm, and the overall thickness of the first electrode 151 and the second electrode 152 may be several tens of nm. It may be formed in the range of nm to several ⁇ m.
  • the first electrode 151 and the second electrode 152 may be formed by a deposition, plating, or printing process.
  • the first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b may include an ohmic layer, a bonding layer, and the like.
  • a single metal, a metal alloy, or a metal oxide is stacked in multiples to efficiently inject carriers.
  • One ohmic layer may be included.
  • the ohmic layer may include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium (IGTO).
  • tin oxide tin oxide
  • AZO aluminum zinc oxide
  • ATO antimony tin oxide
  • GZO gallium zinc oxide
  • IZON IZO Nitride
  • AGZO Al-Ga ZnO
  • IGZO In-Ga ZnO
  • ZnO IrOx , RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, and Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, It may be formed including at least one of Hf, but is not limited to this material.
  • first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b may include a bonding layer such as nickel (Ni) or gold (Au).
  • One of the technical problems of the embodiment is to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to a step difference due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process.
  • one of the technical tasks of the embodiment is to solve the problem that the conventional light emitting device package in which the growth substrate remains in order to improve the light extraction efficiency is thick, making it difficult to implement an ultra-thin micro-LED display.
  • the semiconductor light emitting device package and the display device including the same there is a technical effect of improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package as well as the high efficiency of the transfer process of the semiconductor light emitting device.
  • the repair process is performed in the micro-LED display transfer process by implementing the first thickness T1 of the first semiconductor light emitting device 150R in the first semiconductor pixel region 150L1 of the embodiment to be ultra-thin. It is possible to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to the step difference due to the thickness of the light emitting device package.
  • the embodiment removes the growth substrate and improves the light extraction efficiency by the reflective electrode structure, thereby improving the efficiency of the transfer process according to the step difference issue and improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package.
  • the first semiconductor light emitting device 150R is formed in the first semiconductor pixel region 150L1 by removing the temporary substrate after transferring the semiconductor light emitting device to the panel.
  • the 1 thickness T1 as an ultra-thin thickness of 10 ⁇ m or less, it is possible to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to a step difference due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process.
  • the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a of the semiconductor light emitting device package is implemented in a cup shape to realize an ultra-thin semiconductor light emitting device package and At the same time, there is a technical effect that can improve the light extraction efficiency.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be disposed to extend to the top and side surfaces of the first interlayer insulating layer 159 .
  • the second horizontal width W2 of the first or second reflective electrode 151a or 152a is the first horizontal width W1 of the first pad electrode 151b or the second pad electrode 152b. It is formed to be longer than that to improve the reflective performance of emitted light, and at the same time improve the light extraction efficiency by implementing the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a into a cup shape. There are possible technical effects.
  • the second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a is that of the first wiring electrode 121 or the second wiring electrode 122 formed on the panel substrate 110 . By forming it longer than the horizontal width, there is a technical effect of improving light extraction efficiency.
  • the second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a is formed to be longer than the horizontal width of the light emitting structure 155 , thereby improving light extraction efficiency.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a in a direction away from the light emitting structure 155 is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 . It is possible to improve the light extraction efficiency in the upward direction of the light emitted from the active layer, and at the same time, there is a technical effect of enabling the semiconductor light emitting device to exhibit optimal performance as a pixel of the display device in the display device.
  • the green wavelength light of the second semiconductor light emitting device 150G disposed in the same unit pixel and the third semiconductor light emitting device 150B White wavelength light can be realized by appropriately interacting with light of blue wavelength.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of a 1-2 semiconductor light emitting device 150R2 according to the second embodiment
  • FIG. 4B is an SEM photograph to which the 1-2 semiconductor light emitting device 150R2 is applied on the light emitting structure 155 . It is a photograph in which the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 are formed.
  • the 1-2 semiconductor light emitting device 150R2 of the second embodiment may employ the technical features of the first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B described above.
  • the second embodiment will be described focusing on main features.
  • the second interlayer insulating layer 159r may have a shape surrounding the light emitting structure 155 through coating of the interlayer insulating layer material and a photo process or an etching process, and the reflow characteristic of the material Induction can control the angle of the slope (slop).
  • the cup-shaped second interlayer insulating layer 159r profile of the second embodiment may be formed through a photo-curing, thermal curing, or light-thermal combined curing process for curing the resin coating layer.
  • the second interlayer insulating layer 159r may be a transparent polymer-based resin such as epoxy, acrylic, silicone, BCB (BaNd 2 Ti 4 O 12 ), or urethane.
  • the second interlayer insulating layer 159r may be a photosensitive resin or a non-photosensitive resin.
  • the second interlayer insulating layer 159r may be formed of an inorganic material such as silicon nitride, oxide, or ITO alone or in a laminated structure with a resin.
  • the second interlayer insulating layer 159r may include a first round inclined surface R1. Accordingly, the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 disposed on the second interlayer insulating layer 159r have a second round inclined surface corresponding to the first round inclined surface R1. (R2).
  • the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 include the second round inclined surface R2, the light emitted from the light emitting structure 155 is directed toward the upper surface. While improving light extraction efficiency, there is a technical effect that can optimally function as a display pixel through combination with the light emitted from the semiconductor light emitting device of other sub-pixels within the unit pixel.
  • the first tangent L1 to the second round inclined surface R2 of the 2-2 reflective electrode 152a2 at the edge of the light emitting structure 155 and the side surface of the light emitting structure 155 are
  • the first angle ⁇ formed may be controlled in a range of 10 to 70 degrees to improve light extraction efficiency.
  • the semiconductor light emitting device of another sub-pixel within a unit pixel there is a special technical effect that can optimally function as a display pixel through combination with the light emitted from the fields.
  • the light extraction efficiency may be improved by forming a roughness structure such as texturing on the light emitting structure 155 .
  • the light extraction efficiency may be improved by forming a roughness structure through texturing on the undoped semiconductor layer 155d of the light emitting structure 155 .
  • an ultra-thin micro-LED package that can overcome application difficulties in micro-LED panels due to the thick thick film of conventional commercial LED packages is provided, and it is expected to be applied to the optimal repair process when the panel lighting fails. can In addition, there is a technical effect that can be applied not only to the repair process but also to the development of the chip structure of a novel ultra-thin micro-LED panel.
  • the temporary substrate of the light emitting device package is effectively removed, so that the ultra-thin micro-LED package of 10 ⁇ m or less, which is equivalent to the height of the light emitting device chip
  • the structure of the reflective electrode on the transferred micro-LED chip in a cup-shaped structure, the light emitted from the side of the light emitting structure is effectively guided to the upper portion of the light emitting device, thereby increasing the display panel efficiency. There is a technical effect.
  • the reflective electrode itself which is a component of the electrode for driving the micro-LED itself, functions as a driving electrode and is formed in a cup-shaped structure to guide the emitted light to the upper part of the light emitting device to separate light.
  • the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 include the second round inclined surface R2, the light emitted from the light emitting structure 155 is directed toward the upper surface.
  • the semiconductor light emitting device package according to the embodiment is a technology that can innovatively lower the thickness of the light emitting device package in the final panel by removing the temporary substrate with laser technology after the transfer process.
  • the semiconductor light emitting device package according to the embodiment is a technology that can innovatively lower the thickness of the light emitting device package in the final panel by removing the temporary substrate with laser technology after the transfer process.
  • the temporary substrate of the light emitting device package is effectively removed after the transfer process to the second substrate or display panel.
  • FIGS. 5A to 5F a display device including the semiconductor light emitting device of the embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5F .
  • FIGS. 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the first semiconductor pixel region 150L1 which is one unit pixel illustrated in FIG. 3A .
  • a sacrificial layer 20 is formed on a temporary glass substrate that may be defined as the first substrate 10 .
  • the sacrificial layer 20 may be any one or more of thin film ITO, amorphous silicon, and polyimide, but is not limited thereto.
  • the adhesive layer 158 for transferring the micro-LED chip is formed on the sacrificial layer 20 .
  • the adhesive layer 158 may be a transparent polymer-based resin such as epoxy, acrylic, silicone, BCB, or urethane, but is not limited thereto.
  • the light emitting structure 155 of the semiconductor light emitting device is transferred onto the adhesive layer 158 .
  • the light emitting structures of the first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B are individually transferred, or the light emitting structures of the first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B are integrated. can be transcribed.
  • a first interlayer insulating layer 159 is formed on the side surface of the light emitting structure 155 .
  • the first interlayer insulating layer 159 may be a transparent polymer-based resin such as epoxy, acrylic, silicone, BCB (BaNd 2 Ti 4 O 12 ), or urethane.
  • the first interlayer insulating layer 159 may be a photosensitive resin or a non-photosensitive resin.
  • the first interlayer insulating layer 159 may be formed of an inorganic material such as silicon nitride, oxide, or ITO alone or in a laminated structure with a resin.
  • the first interlayer insulating layer 159 may be coated using spin coating, bar coating, slit coating, or the like.
  • the first interlayer insulating layer 159 may be subjected to a hard curing process by a UV or heat treatment process.
  • the first electrode 151 and the second electrode 152 are formed on the light emitting structure 155 by a sputtering process or the like.
  • a first reflective electrode 151a and a second reflective electrode 152a are formed on the first interlayer insulating layer 159 and the light emitting structure 155
  • the first reflective electrode 151a and the A first pad electrode 151b and a second pad electrode 152b may be respectively formed on the second reflective electrode 152a.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may include a reflective layer made of a metal layer including Al, Ag, or an alloy containing Al or Ag.
  • first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may include one or more metals selected from among Ti, Al, Ag, TiAl, TiAlTi, TiAgTi, MoAl, MoAlMo, and MoAlTi in a single layer or in multiple layers.
  • a metal such as Ti, Cr, Mo, or Pt may be used as an adhesive layer for the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a.
  • first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b include an ohmic layer
  • an ohmic layer in which a single metal, a metal alloy, or a metal oxide is stacked in multiples to efficiently inject carriers may include
  • the first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b may include a bonding layer such as nickel (Ni) or gold (Au).
  • the diced individual semiconductor light emitting device packages are flip-chip in the form of a second substrate or panel
  • a transfer process or a bonding process may be performed on the substrate 110 .
  • individual packages may be transferred in a pick-and-place method, and a plurality of packages may be simultaneously transferred onto the panel substrate 110 using a donor material having a predetermined area.
  • the package may be transferred by attaching a film such as NCF (Non Conductive Film) in the state of the first substrate, and bonding and bonding to the panel substrate 110 as it is.
  • NCF Non Conductive Film
  • the panel substrate 110 has an ACF (Anisotropic Conductive Film) or ACP (Anisotropic Conductive Paste), a first wiring electrode 121, and a second wiring electrode 122 in the region to which the package of the first substrate 10 is to be transferred.
  • ACF Adisotropic Conductive Film
  • ACP Adisotropic Conductive Paste
  • the temporary glass substrate which is the first substrate 10
  • the temporary glass substrate may be removed by laser irradiation or the like, at this time.
  • the sacrificial layer 20 may also be removed together with the first substrate 10 .
  • An insulating layer 130 may be formed on the panel substrate 110 .
  • the insulating layer 130 may be formed after the transfer process of the semiconductor light emitting device package, but may be disposed before the transfer process.
  • the insulating layer 130 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, PET, etc., and may be formed integrally with the panel substrate 110 to form a single substrate.
  • the insulating layer 130 may be an adhesive insulating layer or a conductive adhesive layer having conductivity.
  • the insulating layer 130 may be flexible to enable a flexible function of the display device.
  • the semiconductor light emitting device package and the display device including the same there is a technical effect of improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package as well as the high efficiency of the transfer process of the semiconductor light emitting device.
  • micro-LED display transfer by realizing the first thickness T1 of the first semiconductor light emitting device 150R in the first semiconductor pixel region 150L1 of the embodiment into an ultra-thin thickness of about 10 ⁇ m.
  • the repair process in the process it is possible to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to a step issue due to the thickness of the light emitting device package.
  • the embodiment removes the growth substrate and improves the light extraction efficiency by the reflective electrode structure, thereby improving the efficiency of the transfer process according to the step difference issue and improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package.
  • a temporary glass substrate is removed after the semiconductor light emitting device is transferred to the panel, thereby forming the first semiconductor light emitting device in the first semiconductor pixel region 150L1.
  • the repair process does not proceed properly due to a step difference due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be disposed to extend to the top and side surfaces of the first interlayer insulating layer 159 .
  • the second horizontal width W2 of the first reflective electrode 151a or the second reflective electrode 152a is lower than the first horizontal width W1 of the first pad electrode 151b or the second pad electrode 152b. Since the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a can be implemented in a cup shape by forming it to be elongated, there is a technical effect of improving light extraction efficiency.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155, the light extraction efficiency of the light emitted from the active layer to the upper side There is a technical effect that can improve the display device and contribute to the function as a pixel of the display device.
  • the second interlayer insulating layer 159r may include a first round inclined surface R1 . Accordingly, the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 disposed on the second interlayer insulating layer 159r may include a second round inclined surface R2.
  • the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 include the second round inclined surface R2, the light emitted from the light emitting structure 155 is directed toward the upper surface. While improving light extraction efficiency, there is a technical effect that can optimally function as a display pixel through combination with the light emitted from the semiconductor light emitting device of other sub-pixels within the unit pixel.
  • FIG. 6A is a conceptual diagram of the second panel area A2 in the display device 100 according to the second embodiment, which is an additional embodiment
  • FIG. 6B is a detailed projection view of the wiring structure of the auxiliary pixel in FIG. 6A
  • FIG. 6C is FIG. It is a conceptual diagram of a cross-section along the line B3-B4 in 6a.
  • the second panel area A2 may include a main pixel 150LM and auxiliary pixels 150LR1 and 150LR2.
  • the main pixel 150LM may include a main semiconductor light emitting device group 160D
  • the second auxiliary pixel 150LR2 may include an auxiliary semiconductor light emitting device group 150D.
  • the main pixel 150LM is a main semiconductor light emitting device group 160D including a first main semiconductor light emitting device 160R, a second main semiconductor light emitting device 160G, and a third main semiconductor light emitting device 160B.
  • the first to third main semiconductor light emitting devices 160R, 160G, and 160B may be a red light emitting device, a green light emitting device, and a blue light emitting device, respectively, and the first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G and 150B) respectively.
  • the second auxiliary pixel 150LR2 includes an auxiliary semiconductor light emitting device group 150D including a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r, a second auxiliary semiconductor light emitting device 150g, and a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b.
  • auxiliary semiconductor light emitting device group 150D including a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r, a second auxiliary semiconductor light emitting device 150g, and a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b.
  • Each of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b may be a red light emitting device, a green light emitting device, and a blue light emitting device, but is not limited thereto.
  • the test is performed after transferring the main semiconductor light emitting devices to the panel, and when a defective chip is found in the main pixel 150LM, the repair is carried out with an auxiliary appeal.
  • the first sub-pixel 150LR1 adjacent to the corresponding first main pixel 160LM1 is located in the first area.
  • a repair process may be performed with the auxiliary semiconductor light emitting device 150r.
  • a second auxiliary pixel adjacent to the corresponding second main pixel 160LM2 A repair process may be performed using the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b in the region (150LR1).
  • the thickness of the auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b constituting the auxiliary pixel is implemented to be ultra-thin. There is a special technical effect that can solve the problem that the furnace repair process does not proceed properly.
  • the auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b may employ the technical characteristics of the aforementioned ultra-thin first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B.
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r constituting the first auxiliary pixel 150LR1 is the aforementioned ultra-thin flip-chip first semiconductor light emitting device ( 150R), and in the second embodiment, the first main semiconductor light emitting device 160R constituting the main pixel 160LM may be a horizontal semiconductor light emitting chip.
  • the first main semiconductor light emitting device 160R constituting the main pixel 160LM may have the structure of the aforementioned ultra-thin flip-chip first semiconductor light emitting device 150R.
  • the first thickness T1 of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r constituting the first auxiliary pixel 150LR1 is implemented in an ultra-thin thickness of about 10 ⁇ m. Since it can be implemented at the same level as the second thickness T2 of the first main semiconductor light emitting device 160R constituting the main pixel 160LM, the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process is There is a special technical effect that can solve the problem that the repair process does not proceed properly due to the step issue.
  • the upper end of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r constituting the first auxiliary pixel 150LR1 and the upper end of the first main semiconductor light emitting device 160R constituting the main pixel 160LM are at or equal to the same level. This has a technical effect that enables the realization of an optimal display device by minimizing the difference in optical luminance between the main pixel and the auxiliary pixel.
  • the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices disposed on the auxiliary pixel may be integrated in the form of an auxiliary semiconductor light emitting device package. That is, according to the embodiment, it is also possible to repair by mounting an individual auxiliary semiconductor light emitting device, but there is also a technical feature that the repair process can be performed in the form of an auxiliary semiconductor light emitting device package in which an auxiliary semiconductor light emitting device of three colors is packaged.
  • a difference in thickness between the semiconductor light emitting device of the main pixel and the auxiliary semiconductor light emitting device package may occur.
  • the upper end of the auxiliary semiconductor light emitting device and the upper end of the main semiconductor light emitting device constituting the main pixel are controlled to the same or equivalent level, thereby minimizing the difference in optical luminance between the main pixel and the auxiliary pixel.
  • the common wiring MC is formed in the region of the second auxiliary pixel 150LR2 to facilitate flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b.
  • the wiring structure can be managed compactly and the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • a common wiring MC structure may also be formed in the first auxiliary pixel 150LR1 region.
  • the second auxiliary pixel 150LR2 may include a common line MC, a first line M1 , a second line M2 , and a third line M3 .
  • the common wiring MC may include a wiring pad MCa and a common branch wiring MCb.
  • the first wiring M1 may include a first pad M1a and a first branch wiring M1b
  • the second wiring M2 may include a second pad M2a and a second branch wiring M2b.
  • the third wiring M3 may include a third pad M3a and a third branch wiring M3b.
  • the common wiring MC of the second auxiliary pixel 150LR2 and wiring pads corresponding to the first wiring M1 , the second wiring M2 and the third wiring M3 are formed.
  • a first wiring pad 120a, a second wiring pad 120b, a third wiring pad 120c, and a fourth wiring pad 120d are formed on the panel substrate 110 to form the common wiring MC. , respectively, may correspond to the first wiring M1 , the second wiring M2 , and the third wiring M3 .
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be mounted on the common branch wiring MCb and the first branch wiring M1b in the form of a flip chip.
  • a second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be mounted on the common branch wiring MCb and the second branch wiring M2b in the form of a flip chip.
  • a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted on the common branch wiring MCb and the third branch wiring M3b in the form of a flip chip.
  • the common wiring MC is formed in the region of the second auxiliary pixel 150LR2 to facilitate flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b as well as wiring.
  • the structure can be managed compactly and the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • the common wiring MC in the second embodiment may also be applied to the above-described mounting of the first to third semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B in the first panel area A1 of FIG. 2 .
  • the semiconductor light emitting device package and the display device including the same there is a complex technical effect capable of improving the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device package as well as the high efficiency of the transfer process of the semiconductor light emitting device.
  • the embodiment it is possible to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to a step difference due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process.
  • the conventional light emitting device package in which the growth substrate remains in order to improve light extraction efficiency becomes thick, so that it is difficult to implement an ultra-thin micro-LED display.
  • the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a of the semiconductor light emitting device package is implemented in a cup shape to realize an ultra-thin semiconductor light emitting device package.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 so that the light emitted from the active layer is directed upward.
  • the end of the first reflective electrode 151a or the end of the second reflective electrode 152a is disposed higher than the active layer 155b of the light emitting structure 155 so that the light emitted from the active layer is directed upward.
  • the 1-2 reflective electrode 151a2 and the 2-2 reflective electrode 152a2 include the second round inclined surface R2, the light emitted from the light emitting structure 155 is directed toward the upper surface. While improving the light extraction efficiency of the unit pixel, there is a technical effect that can function optimally as a display pixel through combination with the light emitted from the semiconductor light emitting device of other sub-pixels within the unit pixel.
  • the wiring structure can be managed compactly with ease of flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices, and the efficiency of the light emitting device driving circuit is also improved. can be improved
  • the semiconductor light emitting device is not limited to the micro LED, but also includes a mini LED.
  • the semiconductor light emitting device can be applied to an LED having a relatively large area for lighting and signage.
  • the semiconductor light emitting device package and the display device including the same are digital TV, mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (personal digital assistant), PMP (portable multimedia) player), navigation, slate PC, tablet PC, ultra-book, desktop computer, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player

Abstract

실시예는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 제1 도전형 반도체층(155a), 활성층(155b) 및 제2 도전형 반도체층(155c)을 포함하는 발광구조물(155)과, 상기 발광구조물(155)의 제1 도전형 반도체층(155a)과 제2 도전형 반도체층(155c)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극(151)과 제2 전극(152)과, 상기 발광구조물(155) 측면에 배치되는 층간절연층 및 상기 발광구조물(155) 상에 배치되는 접착층(158)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 제1 반사전극(151a)과 제1 패드전극(151b)을 포함하며, 상기 제2 전극(152)도 제2 반사전극(152a)과 제2 패드전극(152b)을 포함하고, 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)의 단면 형상이 컵 모양(cup shape)일 수 있다.

Description

반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
실시예는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
대면적 디스플레이는 액정디스플레이(LCD), OLED 디스플레이, 그리고 마이크로-LED 디스플레이(Micro-LED display) 등이 있다.
마이크로-LED 디스플레이는 100㎛ 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자인 마이크로-LED를 표시소자로 사용하는 디스플레이이다.
마이크로-LED 디스플레이는 반도체 발광소자인 마이크로-LED를 표시소자로 사용하기 때문에 명암비, 응답속도, 색 재현률, 시야각, 밝기, 해상도, 수명, 발광효율이나 휘도 등 많은 특성에서 우수한 성능을 가지고 있다.
특히 마이크로-LED 디스플레이는 화면을 모듈 방식으로 분리, 결합할 수 있어 크기나 해상도 조절이 자유로운 장점 및 플렉서블 디스플레이 구현이 가능한 장점이 있다.
그런데 대형 마이크로-LED 디스플레이는 수백만 개 이상의 마이크로-LED가 필요로 하기 때문에 마이크로-LED를 디스플레이 패널에 신속하고 정확하게 전사하기 어려운 기술적 문제가 있다.
최근 개발되고 있는 전사기술에는 픽앤-플레이스 공법(pick and place process), 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off method) 또는 자가조립 방식(self-assembly method) 등이 있다.
한편, 마이크로-LED 디스플레이의 낮은 전사율 및 점등률을 개선하기 위해 종래기술에서는 메인 화소 및 보조 화소를 동시에 배치하거나 또는 리페어 칩을 활용하여 수율을 확보하는 공법이 제안되고 있다.
그런데 보조 화소를 활용하는 방안은 메인 화소와 같은 개수의 보조 칩을 배치하여 실제 필요한 칩보다 2배 많은 칩을 전사하게 된다. 이에 따라 이러한 종래의 보조 화소를 활용하는 방안은 패널설계와 전사공정의 난이도를 증가시키고 있으며, 칩 재료비도 증가시키는 문제가 있다.
또한, 종래 LED 패키지는 수백 ㎛ 이상의 사이즈가 보편화되고 있으나, 패키지 두께 역시 수백 ㎛ 수준으로 두꺼운 실정이다. 이에 따라 LED 전사공정 후에 불량 칩 발생시 리페어 공정을 통해 추가적인 LED 패키지를 실장하는 경우 LED 패키지의 두꺼운 두께로 인한 단차의 이슈로 인해 리페어 공정을 통해 불량 칩을 대체하는 기술이 제한되는 상황이다.
또한 마이크로-LED 디스플레이의 경쟁력 향상을 위해 전사 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율 개선이 필요하다.
그러나 종래의 LED 패키지에 있어서의 광추출 효율 개선은 PSS(Patterned Sapphire Substrate)와 같은 광추출 구조의 활용이 일반적이다. 그런데 종래의 PSS 구조는 성장기판인 사파이어 기판에 형성되는데 성장기판이 잔존하는 경우 마이크로-LED 패키지의 두께가 두꺼워지게 됨에 따라 초박형 마이크로-LED 디스플레이에 적용하기에는 어려운 문제가 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 종래 발광소자 패키지는 광추출 효율을 향상시키기 위해 성장기판이 잔존하게 됨에 따라 두께가 두꺼워지는 문제가 있으므로, 초박형 마이크로-LED 디스플레이 구현하면서 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되는 것이 아니며, 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 제1 도전형 반도체층(155a), 활성층(155b) 및 제2 도전형 반도체층(155c)을 포함하는 발광구조물(155)과, 상기 발광구조물(155)의 제1 도전형 반도체층(155a)과 제2 도전형 반도체층(155c)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극(151)과 제2 전극(152)과, 상기 발광구조물(155) 측면에 배치되는 층간절연층 및 상기 발광구조물(155) 상에 배치되는 접착층(158)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(151)은 제1 반사전극(151a)과 제1 패드전극(151b)을 포함하며, 상기 제2 전극(152)도 제2 반사전극(152a)과 제2 패드전극(152b)을 포함하고, 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)의 단면 형상이 컵 모양(cup shape)일 수 있다.
상기 제1 전극(151)에서 상기 접착층(158)까지의 제1 두께(T1)가 10㎛ 이하일 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)이 상기 제1 층간절연층(159)의 상면 및 측면으로 연장되어 배치될 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)이 상기 제1 패드전극(151b) 또는 제2 패드전극(152b)의 상기 제1 수평 폭(W1)에 비해 길게 형성될 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)은 상기 발광구조물(155)의 수평 폭에 비해 길게 형성될 수 있다.
상기 발광구조물(155)에서 멀어지는 방향에 위치한 상기 제1 반사전극(151a)의 끝단 또는 제2 반사전극(152a)의 끝단이 상기 발광구조물(155)의 활성층(155b) 보다 높게 배치될 수 있다.
상기 층간절연층은 제1 라운드 경사면(R1)을 포함할 수 있다.
상기 층간절연층 상에 배치되는 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극은 상기 제1 라운드 경사면(R1)에 대응되는 제2 라운드 경사면(R2)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(155)의 에지에서 상기 제2 반사전극의 제2 라운드 경사면(R2)에 대한 제1 접선(L1)과 상기 발광구조물(155)의 측면이 이루는 제1 각도(Θ)는 10~70도 범위일 수 있다.
실시예에 따른 디스플레이 장치는 제1 배선전극(121), 제2 배선전극(122)을 포함하는 패널 기판(110)과 상기 패널 기판 상에 배치되는 제1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 반도체 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a) 또는 상기 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)은 상기 패널 기판(110)에 형성된 상기 제1 배선전극(121) 또는 상기 제2 배선전극(122)의 수평 폭에 비해 각각 길게 형성될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는, 메인 화소와 보조 화소를 포함하고, 상기 보조 화소는, 공통 배선(MC)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)를 포함할 수 있다.
상기 공통 배선(MC)과 상기 제1 배선(M1) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장되며, 상기 공통 배선(MC)과 상기 제2 배선(M2) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장되며, 상기 공통 배선(MC)과 상기 제3 배선(M3) 상에 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
상기 공통 배선(MC)은 배선 패드(MCa)와 공통 가지 배선(MCb)을 포함하며, 상기 제1 배선(M1)은 제1 패드(M1a)와 제1 가지 배선(M1b)을 포함하며, 상기 제2 배선(M2)은 제2 패드(M2a)와 제2 가지 배선(M2b)을 포함하며, 상기 제3 배선(M3)은 제3 패드(M3a)와 제3 가지 배선(M3b)을 포함할 수 있다.
상기 공통 가지 배선(MCb)의 제1 영역과 상기 제1 가지 배선(M1b) 상에 상기 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장되며, 상기 공통 가지 배선(MCb)의 제2 영역과 상기 제2 가지 배선(M2b) 상에 상기 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장되며, 상기 공통 가지 배선(MCb)의 제3 영역과 상기 제3 가지 배선(M3b) 상에 상기 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자의 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 복합적인 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 종래 발광소자 패키지와 달리 실시예에서는 성장기판을 제거하고 반사전극 구조에 의해 광추출 효율을 향상시킴으로써 단차 이슈 해결에 따른 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 복합적 기술적 특징이 있습니다.
또한 실시예는 초박형 마이크로-LED 디스플레이 구현하면서 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 의하면 반도체 발광소자 패키지의 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현함으로써 초 박형의 반도체 발광소자 패키지를 구현함과 동시에 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 예를 들어, 실시예에서 제1 반사전극(151a)의 끝단 또는 제2 반사전극(152a)의 끝단이 발광구조물(155)의 활성층(155b) 보다 높게 배치됨으로써 활성층에서 발광된 빛의 상측으로의 광추출 효율을 향상시킬 수 있고 표시소자의 화소로서 기능에 기여할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 제2 실시예에 의하면 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)이 제2 라운드 경사면(R2)을 포함함에 따라 발광구조물(155)에서 발광된 빛이 상면으로의 광 추출 효율을 향상시키면서 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자에서 발광된 빛 들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 제2 보조 화소 영역에는 공통 배선을 형성함으로써 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들의 플립 칩 본딩의 용이성과 함께 배선 구조를 컴팩트하게 관리할 수 있으며 발광소자 구동회로의 효율성도 향상시킬 수 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되는 것이 아니며, 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)가 세탁기(10), 로봇 청소기(20), 공기청정기(30) 등과 함께 거실에 배치된 예시도.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제1 패널영역(A1)의 확대도.
도 3a는 도 2에서 하나의 단위 화소인 제1 반도체 화소 영역(150L1) 중 서브 화소인 제1 반도체 발광소자(150R)의 B1-B2 선을 따른 단면도.
도 3b는 도 3a에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 발광구조물(155)의 상세도.
도 4a는 제2 실시예에 따른 제1-2 반도체 발광소자(150R2)의 단면도.
도 4b는 제1-2 반도체 발광소자(150R2)가 적용된 SEM 사진.
도 5a 내지 도 5f는 실시예의 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조공정 단면도.
도 6a는 제2 실시예의 디스플레이 장치(100)에서 제2 패널영역(A2)의 개념도.
도 6b는 도 6a에서 보조 화소의 배선 구조의 투영 상세도.
도 6c는 도 6a에서 B3-B4선을 따른 단면 개념도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 '모듈' 및 '부'는 명세서 작성의 용이함이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다. 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 다른 중간 요소가 존재할 수도 있는 것을 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트(Slate) PC, 태블릿(Tablet) PC, 울트라 북(Ultra-Book), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에도 적용될 수 있다.
이하 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)가 세탁기(10), 로봇 청소기(20), 공기청정기(30) 등과 함께 거실에 배치된 예시도이다.
실시예의 디스플레이 장치(100)는 세탁기(10), 로봇 청소기(20), 공기청정기(30) 등의 각종 전자제품의 상태를 표시할 수 있고, 각 전자 제품들과 IOT 기반으로 통신할 수 있으며 사용자의 설정 데이터에 기초하여 각 전자 제품들을 제어할 수도 있다.
실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 포함할 수 있다. 상기 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나 말릴 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이에서 시각정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(unit pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현될 수 있다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다. 상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광소자(semiconductor light emitting device)에 의하여 구현될 수 있다. 실시예에서 반도체 발광소자는 Micro-LED일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 2는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제1 패널영역(A1)의 확대도이다.
도 2에 의하면, 실시예의 디스플레이 장치(100)는 제1 패널영역(A1)과 같은 복수의 패널영역들이 타일링에 의해 기구적, 전기적 연결되어 제조될 수 있다.
상기 제1 패널영역(A1)은 복수의 단위 화소(150L)를 포함할 수 있으며, 각 단위 화소(150L)는 제1 반도체 발광소자(150R), 제2 반도체 발광소자(150G) 및 제3 반도체 발광소자(150B)를 서브 화소로 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)은 각각 Red 발광소자(R), Green 발광소자(G), Blue 발광소자(B)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 각 반도체 발광소자는 액티브 매트릭스(AM, Active Matrix) 방식 또는 패시브 매트릭스(PM, Passive Matrix) 방식으로 구동될 수 있다.
다음으로 도 3a는 도 2에서 하나의 단위 화소인 제1 반도체 화소 영역(150L1) 중 서브 화소인 제1 반도체 발광소자(150R)의 B1-B2 선을 따른 단면도이며, 도 3b는 도 3a에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 발광구조물(155)의 상세도이다.
도 3a를 참조하면, 실시예의 디스플레이 장치(100)에서 제1 반도체 화소 영역(150L1)은 패널 기판(110), 제1 배선전극(121), 제2 배선전극(122), 절연층(130) 및 제1 반도체 발광소자(150R)를 포함할 수 있다. 상기 패널 기판(110), 제1 배선전극(121), 제2 배선전극(122)을 포함하여 백플레인이라 칭할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 패널 기판(110)은 유리나 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다. 또한 상기 패널 기판(110)은 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 유연성 있는 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 패널 기판(110)은 투명한 재질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 패널 기판(110)에는 제1 배선전극(121)과 제2 배선전극(122)이 배치될 수 있다. 상기 제1 배선전극(121)과 상기 제2 배선전극(122)은 전기 전도성이 우수한 금속물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 배선전극(121)과 상기 제2 배선전극(122)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 패널 기판(110) 상에는 절연층(130)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(130)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 상기 패널 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다.
상기 절연층(130)은 접착성이 있는 절연층일 수 있거나, 전도성을 가지는 전도성 접착층일 수 있다. 상기 절연층(130)은 연성이 있어서 디스플레이 장치의 플렉서블 기능을 가능하게 할 수 있다.
다음으로 각각의 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)은 각각 단위 화소(unit-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광소자일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 적색 형광체와 녹색 형광체 등을 구비하여 각각 적색과 녹색을 구현할 수도 있다.
이하 제1 반도체 발광소자(150R)를 중심으로 설명하며, 나머지 제2, 제3 반도체 발광소자들(150G,150B)도 제1 반도체 발광소자(150R)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
실시예에서 채용될 수 있는 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)은 도 3a의 도시와 같은 플립형 반도체 발광소자(flip type semiconductor light emitting device)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수평형 발광소자(lateral type semiconductor light emitting device) 또는 수직형 발광소자(vertical type semiconductor light emitting device)를 포함할 수 있다.
실시예에서 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)은 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 p-n 접합 다이오드로서 주기율표 상의 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소를 포함하는 화합물 반도체로 제조될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절하여 밴드 갭 에너지를 제어함으로써 적색, 녹색 및 청색 등의 다양한 색상구현이 가능하다.
도 3a를 참조하면 실시예의 제1 반도체 발광소자(150R)는 발광구조물(light emitting structure)(155)과 상기 발광구조물(155)에 전원을 인가하는 제1 전극(151)과 제2 전극(152)을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 반도체 발광소자(150R)는 상기 발광구조물(155) 측면에 배치되는 제1 층간절연층(159)을 포함할 수 있고, 상기 발광구조물(155) 상에 배치되는 접착층(158)을 포함할 수 있다.
도 3b는 도 3a에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 발광구조물(155)의 상세도이며, 잠시 도 3b를 참조하면, 상기 발광구조물(155)은 제1 도전형 반도체층(155a), 활성층(155b) 및 제2 도전형 반도체층(155c)을 포함할 수 있다. 또한 상기 발광구조물(155)은 언도프트 반도체층(155d)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 반도체층(155a)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(155a)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 활성층(155b)은 제1 도전형 반도체층(155a)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(155c)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 밴드갭 에너지에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(155b)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(155b)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, InGaP/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 반도체층(155c)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, In xAl yGa 1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(155c)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 실시예의 제1 반도체 발광소자(150R)는 상기 제1 도전형 반도체층(155a)과 상기 제2 도전형 반도체층(155c) 상에 각각 배치되는 제1 전극(151)과 제2 전극(152)을 포함한다.
상기 제1 전극(151)은 제1 반사전극(151a)과 제1 패드전극(151b)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 전극(152)도 제2 반사전극(152a)과 제2 패드전극(152b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(151)과 제2 전극(152)은 상기 패널 기판(110)의 제1 배선전극(121) 및 상기 제2 배선전극(122)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 패드전극(151b), 상기 제2 패드전극(152b)은 각각 상기 패널 기판(110)의 제1 배선전극(121) 및 상기 제2 배선전극(122)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어진 반사층을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 Ti, Al, Ag, TiAl, TiAlTi, TiAgTi, MoAl, MoAlMo, MoAlTi 중 어느 하나 이상의 금속을 단층 또는 다층으로 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 제1 층간절연층(159)과 접착층으로서 Ti, Cr, Mo, Pt 등의 접합금속을 포함할 수도 있다.
상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)의 두께는 수nm에서 수십nm로 형성될 수 있으며, 상기 제1 전극(151)과 제2 전극(152)의 전체적인 두께는 수십nm ~ 수㎛로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(151)과 제2 전극(152)은 증착, 도금 또는 프린팅 공정 등에 의해 형성될 수 있다.
상기 제1 패드전극(151b)과 상기 제2 패드전극(152b)은 오믹층, 결합층 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 패드전극(151b)과 상기 제2 패드전극(152b)이 오믹층을 포함하는 경우, 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층한 오믹층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
또한, 상기 제1 패드전극(151b)과 상기 제2 패드전극(152b)은 니켈(Ni), 금(Au) 등의 결합층을 포함할 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 광추출 효율을 향상시키기 위해 성장기판이 잔존하는 종래 발광소자 패키지는 두께가 두꺼워져 초박형 마이크로-LED 디스플레이 구현이 어려운 문제를 해결하고자 함이다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자의 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 도 3a를 참조하면 실시예의 제1 반도체 화소 영역(150L1)에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 제1 두께(T1)를 초박형으로 구현함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행 시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한 실시예는 종래 발광소자 패키지와 달리 성장기판을 제거하고 반사전극 구조에 의해 광추출 효율을 향상시킴으로써 단차 이슈 해결에 따른 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 의하면 패널에 반도체 발광소자의 전사공정을 진행한 후에 임시 기판을 제거함으로써 제1 반도체 화소 영역(150L1)에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 제1 두께(T1)를 10㎛ 이하의 초박형으로 구현함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 반도체 발광소자 패키지의 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현함으로써 초 박형의 반도체 발광소자 패키지를 구현함과 동시에 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)이 제1 층간절연층(159)의 상면 및 측면으로 연장되도록 배치될 수 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)이 상기 제1 패드전극(151b) 또는 제2 패드전극(152b)의 제1 수평 폭(W1)에 비해 길게 형성하여 발광된 빛의 반사성능을 향상시킴과 동시에 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)은 상기 패널 기판(110)에 형성된 제1 배선전극(121) 또는 제2 배선전극(122)의 수평 폭에 비해 길게 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)은 상기 발광구조물(155)의 수평 폭에 비해 길게 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에서 상기 발광구조물(155)에서 멀어지는 방향으로 상기 제1 반사전극(151a)의 끝단 또는 제2 반사전극(152a)의 끝단이 상기 발광구조물(155)의 활성층(155b) 보다 높게 배치됨으로써 활성층에서 발광된 빛의 상측방향으로 광추출 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 디스플레이 장치에서 반도체 발광소자가 표시소자의 화소로서 최적인 성능을 발휘할 수 있도록 하는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 제1 반도체 발광소자(150R)가 적색 파장의 빛을 발광하는 경우, 같은 단위 화소에 배치된 제2 반도체 발광소자(150G)의 그린 파장의 빛 및 제3 반도체 발광소자(150B)의 블루 파장의 빛과 적절히 작용하여 백색 파장의 빛을 구현할 수 있다.
다음으로 도 4a는 제2 실시예에 따른 제1-2 반도체 발광소자(150R2)의 단면도이며, 도 4b는 제1-2 반도체 발광소자(150R2)가 적용된 SEM 사진으로서 발광구조물(155) 상에 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)까지 형성된 사진이다.
제2 실시예의 제1-2 반도체 발광소자(150R2)는 앞서 설명된 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 이하 제2 실시예를 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4a를 참조하면 제2 층간절연층(159r)은 층간절연층 재료의 코팅과 포토 공정 혹은 식각 공정을 통하여 발광구조물(155) 주변을 감싸는 형태일 수 있으며, 재료의 리플로우(reflow) 특성을 유도하여 경사(slop) 각도를 제어할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 의하면 별도의 포토공정 없이, 유동성이 좋은 층간절연층 재료를 이용하여 발광구조물(155)이 배열된 상태에서 레진코팅(resin coating) 및 레진 코팅층의 열적 리플로우(thermal reflow) 특성을 이용하여 레진 코팅층의 모양과 경사(slop) 형태를 제어할 수 있다. 또한 레진 코팅층을 경화하기 위한 광경화 혹은 열경화, 광열 병합 경화 공정을 통하여 제2 실시예의 컵 형태의 제2 층간절연층(159r) 프로파일을 형성할 수 있다.
상기 제2 층간절연층(159r)은 에폭시, 아크릴, 실리콘류, BCB(BaNd 2Ti 4O 12), 우레탄 등의 투명한 폴리머 계열의 레진이 적용될 수 있다. 상기 제2 층간절연층(159r)은 감광성이 있는 레진 또는 비감광성 레진이 적용 능하다. 또한, 상기 제2 층간절연층(159r)은 실리콘 질화물, 산화물, ITO와 같은 무기 물질의 단독 혹은 레진과의 적층 형태의 구조 형성도 가능하다.
도 4a와 도 4b를 참조하면, 제2 실시예에서 제2 층간절연층(159r)은 제1 라운드 경사면(R1)을 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제2 층간절연층(159r) 상에 배치되는 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)은 상기 제1 라운드 경사면(R1)에 대응되는 제2 라운드 경사면(R2)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 의하면 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)이 제2 라운드 경사면(R2)을 포함함에 따라 발광구조물(155)에서 발광된 빛이 상면으로의 광 추출 효율을 향상시키면서 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자에서 발광된 빛 들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로, 도 4a를 참조하면 발광구조물(155)의 에지에서 제2-2 반사전극(152a2)의 제2 라운드 경사면(R2)에 대한 제1 접선(L1)과 발광구조물(155)의 측면이 이루는 제1 각도(Θ)는 10~70도 범위로 제어하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 제2 실시예에서 상기 제1 접선(L1)과 상기 광구조물(155)의 측면이 이루는 제1 각도(Θ)가 10~70도 범위로 제어됨에 따라 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자들에서 발광된 빛 들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 발광구조물(155)에 텍스쳐링(texturing)과 같은 러프니스(roughness) 구조를 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 발광구조물(155)의 언도프트 반도체층(155d)에 텍스처링을 통한 러프니스 구조를 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 실시예의 기술적 효과에 대해 좀 더 상술하기로 한다.
실시예에 의하면 기존의 상용 LED 패키지의 두꺼운 후막의 두께로 인한 마이크로-LED 패널에서의 적용 어려움을 극복할 수 있는 초박형 마이크로-LED 패키지를 제공하여, 패널 점등 불량 시 최적의 리페어 공정에 적용을 기대할 수 있다. 또한 리페어 공정뿐만 아니라 신규의 초박형 마이크로-LED 패널의 칩 구조 개발에 적용될 수 있는 기술적 효과가 있다.
특히, 실시예에 의하면 발광소자 패키지 제작 후에 제2 기판 혹은 디스플레이 패널에 전사공정 이후에, 발광소자 패키지의 임시 기판을 효과적으로 제거함으로써 발광소자 칩 높이와 동등 수준인 10 ㎛ 이하의 초박형 마이크로-LED 패키지를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한, 실시예에 의하면 전사된 마이크로-LED 칩에 반사전극의 구조를 컵 형태의 구조로 형성함으로써, 발광구조물의 측면으로 발산되는 빛을 효과적으로 발광소자 상부로 가이드하여 디스플레이 패널효율의 상승시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 마이크로-LED 자체를 구동하기 위한 전극의 구성인 반사전극 자체가 구동용 전극의 기능을 함과 동시에 컵 형태의 구조로 형성됨으로써 발광된 빛을 발광소자 상부로 가이드하여 별도의 광 추출 구조를 형성하지 않음으로써 발광소자 패키지의 구조의 단순화하면서도 디스플레이 패널효율의 상승시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 제2 실시예에 의하면 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)이 제2 라운드 경사면(R2)을 포함함에 따라 발광구조물(155)에서 발광된 빛이 상면으로의 광 추출 효율을 향상시키면서 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자에서 발광된 빛들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
한편, 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 전사공정 후에 임시 기판을 레이저 기술로 제거함으로써 최종 패널에서의 발광소자 패키지 두께를 혁신적으로 낮출 수 있는 기술로, 종래 그라인딩과 폴리싱 기반의 글라스(glass)의 부분 제거 공정과 근본적인 차이점이 있으며, 글라스(glass) 제거 후의 표면 상태는 종래 기술과 차이가 있음을 확인할 수 있다.
또한, 반도체 발광소자 패키지를 패널 기판으로 전사하기 전에 임시기판 상태에서 글라스를 미리 제거하는 경우, 반도체 발광소자 패키지 두께가 너무 얇아서 패널 기판으로 선택 전사할 수 있는 방법이 현존하지 않고 있다.
이에 따라 실시예와 같이 발광소자 패키지 제작 후에 제2 기판 혹은 디스플레이 패널에 전사공정 이후에, 발광소자 패키지의 임시 기판을 효과적으로 제거함으로써 발광소자 칩 높이와 동등 수준인 10 ㎛ 이하의 초박형 마이크로-LED 패키지를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이하 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 실시예의 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 설명하기로 한다.
구체적으로 도 5a 내지 도 5f는 도 3a에 도시된 하나의 단위 화소인 제1 반도체 화소 영역(150L1)의 제조공정 단면도이다.
우선 도 5a를 참조하면, 제1 기판(10)으로 정의될 수 있는 임시 글라스(temporary glass) 기판에 희생층(20)을 형성한다. 상기 희생층(20)은 박막의 ITO, 비정질 실리콘, 폴리이미드 중 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 희생층(20) 상에 마이크로-LED 칩을 전사하기 위한 접착제층(158)을 형성한다. 상기 접착제층(158)은 에폭시, 아크릴, 실리콘류, BCB, 우레탄 등의 투명한 폴리머 계열의 레진이 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 5b와 같이 반도체 발광소자의 발광구조물(155)이 접착제층(158) 상에 전사된다. 상기 전사는 각각 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)의 발광구조물들이 개별적으로 전사되거나 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)의 발광구조물들이 통합적으로 전사될 수 있다.
다음으로 도 5c와 같이 상기 발광구조물(155) 측면에 제1 층간절연층(159)이 형성된다. 상기 제1 층간절연층(159)은 에폭시, 아크릴, 실리콘류, BCB(BaNd 2Ti 4O 12), 우레탄 등의 투명한 폴리머 계열의 레진이 적용될 수 있다. 상기 제1 층간절연층(159)은 감광성이 있는 레진 또는 비감광성 레진이 적용 능하다. 또한, 상기 제1 층간절연층(159)은 실리콘 질화물, 산화물, ITO와 같은 무기 물질의 단독 혹은 레진과의 적층 형태의 구조 형성도 가능하다.
상기 제1 층간절연층(159)은 스핀코팅, 바코팅, 슬릿(slit) 코팅법 등을 이용하여 코팅할 수 있다. 상기 제1 층간절연층(159)은 UV 또는 열처리 공정에 의해 하드 큐어링(Hard curing) 공정이 진행될 수 있다.
다음으로 도 5d를 참조하면, 상기 발광구조물(155) 상에 제1 전극(151)과 제2 전극(152)을 스퍼터링 공정 등에 의해 형성한다. 예를 들어, 상기 제1 층간절연층(159)과 발광구조물(155) 상에 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)을 형성하고, 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a) 상에 제1 패드전극(151b)과 제2 패드전극(152b)을 각각 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어진 반사층을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 Ti, Al, Ag, TiAl, TiAlTi, TiAgTi, MoAl, MoAlMo, MoAlTi 중 어느 하나 이상의 금속을 단층 또는 다층으로 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)은 접착층으로서 Ti, Cr, Mo, Pt 등의 금속을 사용할 수도 있다.
상기 제1 패드전극(151b)과 상기 제2 패드전극(152b)이 오믹층을 포함하는 경우, 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층한 오믹층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 패드전극(151b)과 상기 제2 패드전극(152b)은 니켈(Ni), 금(Au) 등의 결합층을 포함할 수 있다.
다음으로 도 5e와 같이, 전사 공정을 위해 테이핑(taping)과 개별 패키지로의 절단을 위한 다이싱(dicing) 공정이 진행된 후 다이싱 된 개별 반도체 발광소자 패키지를 플립칩 형태로 제2 기판 또는 패널 기판(110)에 전사공정 또는 본딩공정이 진행될 수 있다. 상기 전사공정은 픽앤플레이스 방식으로 개별 패키지의 전사가 가능하며, 또한 일정 면적이 있는 도너 재료를 이용하여 복수의 패키지를 동시에 패널 기판(110) 상에 전사할 수도 있다. 또한, NCF(Non Conductive Film) 등의 필름을 제1 기판 상태에서 부착하여, 그대로 패널 기판(110)에 합착,본딩하는 방식으로 패키지를 전사할 수 도 있다.
상기 패널 기판(110)은 제1 기판(10)의 패키지가 전사될 영역에는 미리 ACF(Anisotropic Conductive Film) 혹은 ACP(Anisotropic Conductive Paste), 제1 배선전극(121), 제2 배선전극(122) 같은 각종 전극형태, 범프(Bump) 등이 형성된 상태로 존재하여, 전사와 함께 본딩 과정이 진행될 수 있다.
다음으로 도 5f와 같이, 패널 기판(110)에 전사, 본딩된 상태에서 제1 기판(10)인 임시 글라스(temporary glass) 기판을 레이저(laser) 조사 등의 방법으로 제거시킬 수 있으며, 이 때 희생층(20)도 제1 기판(10)과 함께 제거될 수 있다.
상기 패널 기판(110) 상에는 절연층(130)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(130)은 반도체 발광소자 패키지의 전사 공정 후에 형성될 수 있으나 전사 공정 전에 배치될 수도 있다.
상기 절연층(130)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 상기 패널 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다. 상기 절연층(130)은 접착성이 있는 절연층일 수 있거나, 전도성을 가지는 전도성 접착층일 수 있다. 상기 절연층(130)은 연성이 있어서 디스플레이 장치의 플렉서블 기능을 가능하게 할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자의 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 도 5f를 참조하면 실시예의 제1 반도체 화소 영역(150L1)에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행 시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한 실시예는 종래 발광소자 패키지와 달리 성장기판을 제거하고 반사전극 구조에 의해 광추출 효율을 향상시킴으로써 단차 이슈 해결에 따른 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 의하면 패널에 반도체 발광소자의 전사공정을 진행한 후에 임시 유리(temporary glass) 기판을 제거함으로써 제1 반도체 화소 영역(150L1)에서 제1 반도체 발광소자(150R)의 제1 두께(T1)를 10㎛ 이하의 초박형으로 구현함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
다음으로 실시예에 의하면 반도체 발광소자 패키지의 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현함으로써 초 박형의 반도체 발광소자 패키지를 구현함과 동시에 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)이 제1 층간절연층(159)의 상면 및 측면으로 연장되도록 배치될 수 있다. 또한 제1 패드전극(151b) 또는 제2 패드전극(152b)의 제1 수평 폭(W1)에 비해 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)을 길게 형성함으로써 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현할 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 제1 배선전극(121) 또는 제2 배선전극(122)의 수평 폭에 비해 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)을 길게 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 발광구조물의 수평 폭에 비해 제1 반사전극(151a) 또는 제2 반사전극(152a)의 제2 수평 폭(W2)을 길게 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에서 제1 반사전극(151a)의 끝단 또는 제2 반사전극(152a)의 끝단이 발광구조물(155)의 활성층(155b) 보다 높게 배치됨으로써 활성층에서 발광된 빛의 상측으로의 광추출 효율을 향상시킬 수 있고 표시소자의 화소로서 기능에 기여할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 4a와 도 4b를 참조하면, 제2 실시예에서 제2 층간절연층(159r)은 제1 라운드 경사면(R1)을 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 제2 층간절연층(159r) 상에 배치되는 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)은 제2 라운드 경사면(R2)을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 의하면 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)이 제2 라운드 경사면(R2)을 포함함에 따라 발광구조물(155)에서 발광된 빛이 상면으로의 광 추출 효율을 향상시키면서 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자에서 발광된 빛 들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 6a는 추가 실시예인 제2 실시예의 디스플레이 장치(100)에서 제2 패널영역(A2)의 개념도이며, 도 6b는 도 6a에서 보조 화소의 배선 구조의 투영 상세도이며, 도 6c는 도 6a에서 B3-B4선을 따른 단면 개념도이다.
제2 실시예에서 제2 패널영역(A2)에는 메인 화소(150LM)와 보조 화소(150LR1, 150LR2)를 포함할 수 있다. 상기 메인 화소(150LM)는 메인 반도체 발광소자 그룹(160D)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 보조 화소(150LR2)는 보조 반도체 발광소자 그룹(150D)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메인 화소(150LM)는 제1 메인 반도체 발광소자(160R), 제2 메인 반도체 발광소자(160G) 및 제3 메인 반도체 발광소자(160B)를 포함하는 메인 반도체 발광소자 그룹(160D)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 메인 반도체 발광소자들(160R,160G,160B)은 각각 레드 발광소자, 그린 발광소자 및 블루 발광소자일 수 있으며, 앞서 기술된 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)에 각각 대응될 수 있다.
또한 제2 보조 화소(150LR2)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함하는 보조 반도체 발광소자 그룹(150D)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)은 각각 레드 발광소자, 그린 발광소자 및 블루 발광소자일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 의하면 패널에 메인 반도체 발광소자들을 전사한 후 테스트를 진행하고, 메인 화소(150LM)에서 불량 칩이 발견되는 경우 보조 호소로 리페어가 진행되는 실시예이다.
예를 들어, 제1 메인 화소(160LM1)에서 제1 메인 반도체 발광소자(160R)가 불량인 것으로 검사된 경우, 해당 제1 메인 화소(160LM1)에 인접한 제1 보조 화소(150LR1) 영역에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)로 리페어 공정이 진행될 수 있다.
또한 제2 메인 화소(160LM2)에서 제1 내지 제3 메인 반도체 발광소자들(160R,160G,160B)가 전체가 불량인 것으로 검사된 경우, 해당 제2 메인 화소(160LM2)에 인접한 제2 보조 화소(150LR1) 영역에 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)로 리페어 공정이 진행될 수 있다.
제2 실시예에 의하면 보조 화소를 구성하는 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 두께를 초박형으로 구현함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
상기 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)은 앞서 기술된 초박형의 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
예를 들어, 도 6c를 참조하면 제2 실시예에 의하면 제1 보조 화소(150LR1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자(150r)는 앞서 기술한 초박형의 플립칩 형태의 제1 반도체 발광소자(150R)의 구조일 수 있으며, 제2 실시예에서 메인 화소(160LM)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(160R)은 수평형 반도체 발광 칩 일 수 있다. 물론, 제2 실시예에서 메인 화소(160LM)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(160R)은 앞서 기술한 초박형의 플립칩 형태의 제1 반도체 발광소자(150R)의 구조일 수도 있다.
계속하여 도 6c를 참조하면, 제2 실시예에 의하면 제1 보조 화소(150LR1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 메인 화소(160LM)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(160R)의 제2 두께(T2)와 동등한 수준으로 구현이 가능함으로써 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 제1 보조 화소(150LR1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 상단과 메인 화소(160LM)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(160R)의 상단을 같거나 동등한 수준으로 제어함으로써 메인 화소와 보조 화소간의 광학적 휘도 차이를 최소화함으로써 최적의 디스플레이 장치 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 보조 화소 상에 배치되는 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들은 보조 반도체 발광소자 패키지 형태로 일체화된 상태일 수 있다. 즉, 실시예에 의하면 개별 보조 반도체 발광소자를 실장하여 리페어 하는 것도 가능하지만, 3가지 색상의 보조 반도체 발광소자가 패키징된 보조 반도체 발광소자 패키지 형태로 리페어 공정이 진행될 수 있는 기술적 특징도 있다.
이에 따라 발광소자 패키지 형태로 리페어가 진행되는 경우 메인 화소의 반도체 발광소자와 보조 반도체 발광소자 패키지의 두께 단차가 발생될 수 있으므로, 실시예에 같이 보조 반도체 발광소자를 초박형으로 구현한 보조 반도체 발광소자 패키지를 이용하여 리페어 공정이 진행됨에 따라 보조 반도체 발광소자의 상단과 메인 화소를 구성하는 메인 반도체 발광소자의 상단을 같거나 동등한 수준으로 제어함으로써 메인 화소와 보조 화소간의 광학적 휘도 차이를 최소화함으로써 최적의 디스플레이 장치 구현이 가능한 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 6b를 참조하면, 제2 보조 화소(150LR2) 영역에는 공통 배선(MC)을 형성함으로써 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 플립 칩 본딩의 용이성과 함께 배선 구조를 컴팩트하게 관리할 수 있으며 발광소자 구동회로의 효율성도 향상시킬 수 있다.
상기 제1 보조 화소(150LR1) 영역에도 공통 배선(MC) 구조가 형성되어 있을 수 있다.
계속하여 도 6b를 참조하면, 제2 보조 화소(150LR2)는 공통 배선(MC)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)를 포함할 수 있다. 상기 공통 배선(MC)은 배선 패드(MCa)와 공통 가지 배선(MCb)을 포함할 수 있다. 상기 제1 배선(M1)은 제1 패드(M1a)와 제1 가지 배선(M1b)을 포함할 수 있고, 상기 제2 배선(M2)은 제2 패드(M2a)와 제2 가지 배선(M2b)을 포함할 수 있으며, 상기 제3 배선(M3)은 제3 패드(M3a)와 제3 가지 배선(M3b)을 포함할 수 있다.
패널 기판(110)에는 상기 제2 보조 화소(150LR2)의 공통 배선(MC)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)에 각각 대응되는 배선 패드들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 패널 기판(110)에는 제1 배선 패드(120a), 제2 배선 패드(120b), 제3 배선 패드(120c), 제4 배선 패드(120d)이 형성되어 상기 공통 배선(MC), 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)들에 각각 대응될 수 있다.
상기 공통 가지 배선(MCb)과 상기 제1 가지 배선(M1b) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 공통 가지 배선(MCb)과 상기 제2 가지 배선(M2b) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 공통 가지 배선(MCb)과 상기 제3 가지 배선(M3b) 상에 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
이를 통해 제2 실시예는 제2 보조 화소(150LR2) 영역에는 공통 배선(MC)을 형성함으로써 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 플립 칩 본딩의 용이성과 함께 배선 구조를 컴팩트하게 관리할 수 있으며 발광소자 구동회로의 효율성도 향상시킬 수 있다.
이러한 제2 실시예에서의 공통 배선(MC)은 앞서 기술한 도 2의 제1 패널영역(A1)에서 제1 내지 제3 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)의 실장에도 적용될 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 반도체 발광소자의 전사공정의 고효율화와 함께 반도체 발광소자 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있는 복합적인 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 마이크로-LED 디스플레이 전사공정에서 리페어 공정 진행시 발광소자 패키지의 두께로 인한 단차 이슈로 리페어 공정이 제대로 진행되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한 실시예는 광추출 효율을 향상시키기 위해 성장기판이 잔존하는 종래 발광소자 패키지는 두께가 두꺼워져 초박형 마이크로-LED 디스플레이 구현이 어려운 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 반도체 발광소자 패키지의 제1 반사전극(151a)과 제2 반사전극(152a)의 단면 형상을 컵 모양(cup shape)로 구현함으로써 초 박형의 반도체 발광소자 패키지를 구현함과 동시에 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 예를 들어, 실시예에서 제1 반사전극(151a)의 끝단 또는 제2 반사전극(152a)의 끝단이 발광구조물(155)의 활성층(155b) 보다 높게 배치됨으로써 활성층에서 발광된 빛의 상측으로의 광추출 효율을 향상시킬 수 있고 표시소자의 화소로서 기능에 기여할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 제2 실시예에 의하면 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)이 제2 라운드 경사면(R2)을 포함함에 따라 발광구조물(155)에서 발광된 빛이 상면으로의 광 추출 효율을 향상시키면서 단위 픽셀 내의 다른 서브 픽셀의 반도체 발광소자에서 발광된 빛 들과 조합을 통해 디스플레이 화소로서 최적의 기능을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 제2 보조 화소 영역에는 공통 배선을 형성함으로써 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들의 플립 칩 본딩의 용이성과 함께 배선 구조를 컴팩트하게 관리할 수 있으며 발광소자 구동회로의 효율성도 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자는 마이크로 LED에 한정되는 것이 아니며, 미니 LED 도 포함한다.
실시예에 따른 반도체 발광소자는 마이크로 LED 디스플레이 외에 조명용, 사이니지용의 상대적으로 면적이 큰 LED에도 적용이 가능하다.
또한 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 디지털 TV, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트(Slate) PC, 태블릿(Tablet) PC, 울트라 북(Ultra-Book), 데스크탑 컴퓨터 등을 포함할 수 있다.
이상의 설명은 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 실시예에 개시된 실시예들은 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물의 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극과 제2 전극;
    상기 발광구조물 측면에 배치되는 층간절연층; 및
    상기 발광구조물 상에 배치되는 접착층;을 포함하며,
    상기 제1 전극은 제1 반사전극과 제1 패드전극을 포함하며,
    상기 제2 전극도 제2 반사전극과 제2 패드전극을 포함하고,
    상기 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극의 단면 형상이 컵 모양인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극에서 상기 접착층까지의 제1 두께가 10㎛ 이하인 반도체 발광소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극이 상기 제1 층간절연층의 상면 및 측면으로 연장되어 배치된 반도체 발광소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사전극 또는 제2 반사전극의 제2 수평 폭이 상기 제1 패드전극 또는 제2 패드전극의 상기 제1 수평 폭에 비해 길게 형성된 반도체 발광소자 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사전극 또는 제2 반사전극의 제2 수평 폭은 상기 발광구조물의 수평 폭에 비해 길게 형성된 반도체 발광소자 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광구조물에서 멀어지는 방향에 위치한 상기 제1 반사전극의 끝단 또는 제2 반사전극의 끝단이 상기 발광구조물의 활성층 보다 높게 배치되는 반도체 발광소자 패키지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 층간절연층은 제1 라운드 경사면을 포함하는 반도체 발광소자 패키지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 층간절연층 상에 배치되는 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극은 상기 제1 라운드 경사면에 대응되는 제2 라운드 경사면을 포함하는 반도체 발광소자 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 발광구조물의 에지에서 상기 제2 반사전극의 제2 라운드 경사면에 대한 제1 접선과 상기 발광구조물의 측면이 이루는 제1 각도는 10~70도 범위인 반도체 발광소자 패키지.
  10. 제1 배선전극, 제2 배선전극을 포함하는 패널 기판;
    상기 패널 기판 상에 배치되는 제1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 반도체 발광소자 패키지;를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 반사전극 또는 상기 제2 반사전극의 제2 수평 폭은 상기 패널 기판에 형성된 상기 제1 배선전극 또는 상기 제2 배선전극의 수평 폭에 비해 각각 길게 형성된 디스플레이 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    메인 화소와 보조 화소를 포함하고,
    상기 보조 화소는, 공통 배선과 제1 배선, 제2 배선 및 제3 배선을 포함하며,
    상기 공통 배선과 상기 제1 배선 상에 제1 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되며,
    상기 공통 배선과 상기 제2 배선 상에 제2 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되며,
    상기 공통 배선과 상기 제3 배선 상에 제3 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공통 배선은 배선 패드와 공통 가지 배선을 포함하며,
    상기 제1 배선은 제1 패드와 제1 가지 배선을 포함하며,
    상기 제2 배선은 제2 패드와 제2 가지 배선을 포함하며,
    상기 제3 배선은 제3 패드와 제3 가지 배선을 포함하고,
    상기 공통 가지 배선의 제1 영역과 상기 제1 가지 배선 상에 상기 제1 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되며,
    상기 공통 가지 배선의 제2 영역과 상기 제2 가지 배선 상에 상기 제2 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되며,
    상기 공통 가지 배선의 제3 영역과 상기 제3 가지 배선 상에 상기 제3 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되는 디스플레이 장치.
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