WO2021256583A1 - 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021256583A1
WO2021256583A1 PCT/KR2020/007862 KR2020007862W WO2021256583A1 WO 2021256583 A1 WO2021256583 A1 WO 2021256583A1 KR 2020007862 W KR2020007862 W KR 2020007862W WO 2021256583 A1 WO2021256583 A1 WO 2021256583A1
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WO
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light emitting
emitting device
semiconductor light
auxiliary
wiring
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PCT/KR2020/007862
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English (en)
French (fr)
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박성진
최봉석
문준권
오태수
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages

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, and 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 to replace the defective chip through the repair process is limited due to the issue of the step difference due to the thick thickness of the repair LED package compared to the main light emitting chip. situation to be
  • 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 may include a package substrate including a predetermined package wiring, and a plurality of auxiliary semiconductor light emitting devices disposed on the package substrate.
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device among the plurality of auxiliary semiconductor light emitting devices 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; A first electrode 151 and a second electrode 152 electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer 155a and the second conductivity type semiconductor layer 155c of the light emitting structure 155, respectively, and the light emitting structure (155) may include a first interlayer insulating layer 159 disposed on a side surface, and an adhesive layer 158 disposed on the light emitting structure 155 .
  • the first electrode 151 may include a first reflective electrode 151a and a first pad electrode 151b.
  • the second electrode 152 may also include a second reflective electrode 152a and a second pad electrode 152b.
  • a cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be a cup shape.
  • the semiconductor light emitting device package may include a first common wiring MC1 , a first wiring M1 , a second wiring M2 , and a third wiring M3 .
  • the first common wiring MC1 includes a first wiring pad MCa1 and a first common branch wiring MCb1, and 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, and the third wiring M3 includes a third pad M3a and a third branch A wiring M3b may be included.
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be mounted on the first common branch wiring MCb1 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 first common branch wiring MCb1 and the second branch wiring M2b in a flip-chip form.
  • a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted on the first common branch wiring MCb and the third branch wiring M3b in the form of a flip chip.
  • the first horizontal width WL1 of the semiconductor light emitting device package RDP1 is less than or equal to about 1/2 of the pitch of each unit pixel, and the first vertical width WL2 of the semiconductor light emitting device package RDP1 is each unit pixel may be less than or equal to about 1/4 of the pitch of .
  • the light emitting device package RDP2 includes the first semiconductor light emitting device 150r, the second semiconductor light emitting device 150g, and the third semiconductor light emitting device 150b, wherein the second semiconductor light emitting device 150g is disposed. may be different from a horizontal arrangement position of the first semiconductor light emitting device 150r and the third semiconductor light emitting device 150b.
  • a first thickness T1 of the semiconductor light emitting device package may be 10 ⁇ m or less.
  • the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a may be disposed to extend to upper surfaces and side surfaces of the first interlayer insulating layers 159 and 159 .
  • the first interlayer insulating layer 159 may include a first round inclined surface R1.
  • the first reflective electrode and the second reflective electrode disposed on the first interlayer insulating layer 159 may include a second round inclined surface R2 corresponding to the first round inclined surface R1 .
  • the display device may include a panel substrate 110 including a plurality of wiring electrodes, and a panel region disposed on the panel substrate 110 and including a main pixel and an auxiliary pixel.
  • the main pixel may include a main semiconductor light emitting device
  • the auxiliary pixel may include an auxiliary semiconductor light emitting device package.
  • the auxiliary semiconductor light emitting device package may include any one of the semiconductor light emitting device packages.
  • a difference between the first thickness T1 of the auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 and the second thickness T2 of the main semiconductor light emitting device 150R may be within 20%.
  • a first thickness T1 of the auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 and a second thickness T2 of the main semiconductor light emitting device 150R may be substantially the same.
  • 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 light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • 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. 2A is an enlarged view of a first panel area A1 in the display device 100 of FIG. 1 .
  • FIG. 2B is a detailed projection view of the first auxiliary light emitting device package RDP1 in FIG. 2A .
  • 3A is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A .
  • 3B is a detailed view of the light emitting structure 155 of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of FIG. 3A .
  • 3C is a view taken along the line B3-B4 of the first semiconductor light emitting device 150R of the first main pixel MP1 and the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A .
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of a 1-2 auxiliary semiconductor light emitting device 150r2 according to an additional embodiment.
  • 4B is an SEM photograph to which the 1-2 auxiliary semiconductor light emitting device 150r2 is applied.
  • FIG. 5A is an enlarged view of a second panel area A12 in the display device 100 of FIG. 1 .
  • 5B is a detailed projection view of a second auxiliary light emitting device package RDP2 in FIG. 5A .
  • FIG. 6A is an enlarged view of a third panel area A13 in the display device 100 of FIG. 1 .
  • FIG. 6B is a detailed projection view of a third auxiliary light emitting device package RDP3 in FIG. 6A .
  • FIG. 7A to 7F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device including the semiconductor light emitting device according to the embodiment
  • 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. 2A 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 main pixels MP, and each main pixel MP 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
  • the method of arranging the main pixel and the auxiliary pixel at the same time is to arrange the same number of auxiliary chips as the main pixel to transfer twice as many chips as the actual required chip.
  • 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 repair process may be performed in a manner in which the auxiliary semiconductor light emitting device package is selectively and actively mounted only in the main pixel area determined to be defective after the transfer process. Through this, a 100% lighting rate can be realized with a minimum of additional chips as the repair process is performed only in the main pixel area with poor lighting.
  • the repair process is performed through the auxiliary light emitting device package as in the embodiment, compared to the structure in which the auxiliary chip is arranged to correspond to the main chip 1:1 under the condition that the defect rate is 0.1% or less, it is reduced to less than 50% compared to the existing one.
  • the required auxiliary chips are reduced, a high-performance, high-yield display device can be realized by simplifying the panel design and reducing the number of auxiliary chips.
  • the reliability of the repair process can be significantly improved.
  • the second semiconductor light emitting device G of the first main pixel MP1 is determined to be defective, and the first main semiconductor light emitting device R of the second main pixel MP2 is determined as defective.
  • the repair process may be performed by mounting the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 on the first auxiliary pixel RP1 and the second auxiliary pixel RP2, respectively.
  • the size of the conventional LED package is more than several hundred ⁇ m, and the package thickness is also as thick as several hundred ⁇ m.
  • the repair process when the repair process is performed using the conventional LED package, the repair process may not proceed properly due to the issue of a step difference due to the thick thickness of the repair LED package compared to the light emitting chip of the main pixel.
  • the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair is too thick than the semiconductor light emitting device of the main pixel and a step occurs, the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package is combined with the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel This may not be implemented properly, which may adversely affect the color of the display.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A
  • FIG. 3B is the first auxiliary semiconductor light emitting device in FIG. 3A . It is a detailed view of the light emitting structure 155 of (150r).
  • 3C is a view taken along the line B3-B4 of the first semiconductor light emitting device 150R of the first main pixel MP1 and the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A . It is a cross-sectional conceptual diagram.
  • the first main pixel by implementing the first thickness T1 of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 constituting the first auxiliary pixel RP1 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 150R constituting MP1, a step difference issue due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process There is a special technical effect that can solve the problem that the furnace repair process does not proceed properly.
  • the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • FIG. 2B is a detailed projection view of the first auxiliary light emitting device package RDP1 in FIG. 2A .
  • the first auxiliary light emitting device package RDP1 may include 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.
  • the first to third auxiliary 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.
  • the first auxiliary light emitting device package RDP1 can manage the wiring structure compactly with ease of flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b by forming a common wiring.
  • the efficiency of the light emitting device driving circuit can also be improved.
  • a common wiring structure may also be formed in the main pixel MP region.
  • the first auxiliary light emitting device package RDP1 may include a first common wiring MC1, a first wiring M1, a second wiring M2, and a third wiring M3.
  • Each of the first common wiring MC1 , the first wiring M1 , the second wiring M2 , and the third wiring M3 includes a 1-1 panel pad 120a formed on the panel substrate 110 , It may be electrically connected to the 1-2 panel pad 120b, the 1-3 panel pad 120c, and the 1-4 panel pad 120d, respectively.
  • the first common wiring MC1 may include a first wiring pad MCa1 and a first common branch wiring MCb1.
  • the first wiring M1 may include 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 may include a third pad M3a and a third branch wiring M3b.
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be mounted on the first common branch wiring MCb1 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 first common branch wiring MCb1 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 first common branch wiring MCb and the third branch wiring M3b in a flip-chip form.
  • the first auxiliary light emitting device package RDP1 includes the first common wiring MC1 , the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b are easily wired together with flip-chip bonding.
  • the structure can be managed compactly and the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • the first common wiring MC1 in this embodiment may also be applied to the main pixel MP in the first panel area A1 of FIG. 2A described above.
  • the first horizontal width WL1 of the first auxiliary light emitting device package RDP1 may be controlled to be less than or equal to about 1/2 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the first vertical width WL2 of the first auxiliary light emitting device package RDP1 may be controlled to be less than or equal to about 1/4 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the area occupied by the first auxiliary light emitting device package RDP1 is controlled to be 1/8 or less of the area of the unit pixel, thereby providing a compact auxiliary semiconductor light emitting device package for repair.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A
  • FIG. 3B is the first auxiliary semiconductor light emitting device in FIG. 3A . It is a detailed view of the light emitting structure 155 of (150r).
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 includes a package substrate 210 , a first package wiring M1b, a second package wiring MC1b, and a package insulating layer. 230 and a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be included.
  • the first package wiring M1b may correspond to the first branch wiring M1b in FIG. 2B
  • the second package wiring MC1b may correspond to the first common branch wiring MC1b, but is limited thereto. it is not
  • the package substrate 210 may be formed of glass or polyimide.
  • the package substrate 210 may include a flexible material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • a first package line M1b and a second package line MC1b may be disposed on the package substrate 210 .
  • the first package wiring M1b and the second package wiring MC1b may include a metal material having excellent electrical conductivity.
  • the first package wiring M1b and the second package wiring MC1b 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.
  • a package insulating layer 230 may be disposed on the package substrate 210 .
  • the package insulating layer 230 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, PET, etc., and may be integrally formed with the package substrate 210 to form a single substrate.
  • the package insulating layer 230 may be an adhesive insulating layer or a conductive adhesive layer having conductivity.
  • the package insulating layer 230 may be flexible to enable a flexible function of the display device.
  • each of the auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b may be red, green, and blue semiconductor light emitting devices to form an auxiliary pixel, respectively, but is not limited thereto. Red and green can also be implemented.
  • each of the main semiconductor light emitting devices 150R, 150G, and 150B may be red, green, and blue semiconductor light emitting devices to form a main unit-pixel, respectively, but is not limited thereto, and a red phosphor and a green phosphor It is also possible to implement red and green respectively by providing a lamp.
  • the first auxiliary 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 auxiliary semiconductor light emitting device 150r.
  • auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b 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 auxiliary 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 compound semiconductors.
  • Various colors such as red, green, and blue can be realized by controlling the band gap energy by adjusting the composition ratio of
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the embodiment includes a light emitting structure 155 and a first electrode 151 and a second electrode for applying power to the light emitting structure 155 ( 152) may be included.
  • the first auxiliary 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 an adhesive layer 158 disposed on the light emitting structure 155 .
  • the light emitting structure 155 is a first conductive semiconductor layer 155a, It may include an active layer 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 auxiliary 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 package line M1b and the second package line MC1b of the package substrate 210 , respectively.
  • first pad electrode 151b and the second pad electrode 152b may be electrically connected to the first package wiring M1b and the second package wiring MC1b of the package substrate 210, 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.
  • an 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 thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process It is possible to solve the problem that the repair process does not proceed properly due to the step difference issue.
  • 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.
  • 3C is a view taken along the line B3-B4 of the first semiconductor light emitting device 150R of the first main pixel MP1 and the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 in FIG. 2A . It is a cross-sectional conceptual diagram.
  • the first main pixel by implementing the first thickness T1 of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 constituting the first auxiliary pixel RP1 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 150R constituting MP1, a step difference issue due to the thickness of the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process There is a special technical effect that can solve the problem that the furnace repair process does not proceed properly.
  • the difference between the first thickness T1 of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 and the second thickness T2 of the first main semiconductor light emitting device 150R is within 20%, preferably within 10%.
  • the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 of the embodiment is implemented in a cup shape to have an ultra-thin shape.
  • 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 package wiring M1b or the second package wiring MC1b formed on the package substrate 210 . 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 auxiliary semiconductor light emitting device 150g disposed in the same pixel and the third auxiliary semiconductor light emitting device ( 150b) of blue wavelength light can be appropriately interacted with to realize white wavelength light.
  • the green wavelength light of the second main semiconductor light emitting device 150G disposed in the same pixel and the third main 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 th auxiliary semiconductor light emitting device 150r2 in an additional embodiment
  • FIG. 4B is an SEM photograph to which the 1-2 th auxiliary 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 first to second auxiliary semiconductor light emitting devices 150r2 of the additional embodiment may employ the technical features of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b described above.
  • additional embodiments 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 an additional 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 transmitted to the upper surface. While improving the 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 first angle ⁇ formed between the first tangent line L1 and the side surface of the optical structure 155 is controlled in a range of 10 to 70 degrees, semiconductor light emitting devices of other sub-pixels 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 display.
  • 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. While improving light extraction efficiency, there is a technical effect that can optimally function as a display pixel through combination with light emitted from a semiconductor light emitting device of another sub-pixel within a unit pixel.
  • the auxiliary 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.
  • Conventional grinding and polishing-based glass There is a fundamental difference from the partial removal process of , and it can be seen that the surface state after glass removal is different from the prior art.
  • the thickness of the auxiliary semiconductor light emitting device package is too thin to selectively transfer the auxiliary semiconductor light emitting device package to the panel substrate.
  • the temporary substrate of the light emitting device package is effectively removed, so that the ultra-thin thickness of 10 ⁇ m or less, which is equivalent to the height of the light emitting device chip of the main pixel.
  • the ultra-thin thickness of 10 ⁇ m or less which is equivalent to the height of the light emitting device chip of the main pixel.
  • FIG. 5A is an enlarged view of the second panel area A12 in the display device 100 of FIG. 1
  • FIG. 5B is a detailed projection view of the second auxiliary light emitting device package RDP2 in FIG. 5A .
  • the technical features of the second panel area A12 and the second auxiliary light emitting device package RDP2 may adopt the aforementioned technical characteristics of the first panel area A1 and the first auxiliary light emitting device package RDP1.
  • the main characteristics of the second panel area A12 and the second auxiliary light emitting device package RDP2 will be mainly described.
  • the second main semiconductor light emitting device G of the first main pixel MP1 is determined as defective, and the first main semiconductor light emitting device R of the second main pixel MP2 is determined as defective.
  • the repair process may be performed by mounting the second auxiliary semiconductor light emitting device package RDP2 on the first auxiliary pixel RP1 and the second auxiliary pixel RP2, respectively.
  • the first main pixel MP1 is formed by implementing the first thickness T1 of the second auxiliary semiconductor light emitting device package RDP2 constituting the first auxiliary pixel RP1 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 150R, the repair process proceeds 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. There are special technical effects that can solve problems that cannot be achieved.
  • the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes 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. can do.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 can manage the wiring structure compactly with ease of flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b by forming a common wiring.
  • the efficiency of the light emitting device driving circuit can also be improved.
  • a common wiring structure may also be formed in the main pixel MP region.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes a second common line MC2 , a 1-2 line M12 , a 2-2 line M22 , and a 3-2 line line. (M32).
  • the second common wiring MC2 may include a 1-2 th wiring pad MC2a and a second common branch wiring MC2b.
  • the 1-2 th wiring M12 may include a 1-2 th pad M12a and a 1-2 th branch wiring M12b
  • the 2-2 th wiring M22 is a 2-2 pad ( M22a) and a 2-2 th branch wiring M22b may be included
  • the 3-2 th wiring M32 may include a 3-2 th pad M32a and a 3-2 th branch wiring M32b. have.
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be mounted on the second common branch wiring MC2b and the 1-2 branch wiring M12b in a flip-chip form.
  • a second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be mounted on the second common branch wiring MC2b and the second-second branch wiring M22b in a flip-chip form.
  • a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted on the second common branch wiring MC2b and the 3-2 branch wiring M32b in a flip-chip form.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes the second common wiring MC2, so that the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b can be easily wired together with flip-chip bonding.
  • the structure can be managed compactly and the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • the 1-2 horizontal width WL12 of the second auxiliary light emitting device package RDP2 can be controlled to be about 1/4 to 1/5 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the 1-2 vertical width WL22 of the second auxiliary light emitting device package RDP2 may be controlled to be about 1/4 to 1/5 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the area occupied by the second auxiliary light emitting device package RDP2 is controlled to be 1/16 or less to 1/25 of the area of the unit pixel, thereby providing a compact repair auxiliary semiconductor light emitting device package.
  • FIG. 6A is an enlarged view of the third panel area A13 in the display device 100 of FIG. 1
  • FIG. 6B is a detailed projection view of the third auxiliary light emitting device package RDP3 in FIG. 6A .
  • the technical characteristics of the third panel area A13 and the third auxiliary light emitting device package RDP3 are the aforementioned first panel area A1, the second panel area A12, and the first auxiliary light emitting device package ( RDP1) and the technical characteristics of the second auxiliary light emitting device package RDP2 may be employed.
  • the main characteristics of the third panel area A13 and the third auxiliary light emitting device package RDP3 will be mainly described.
  • the second main semiconductor light emitting device G of the first main pixel MP1 is determined as defective, and the first main semiconductor light emitting device R of the second main pixel MP2 is determined as defective.
  • the repair process may be performed by mounting the third auxiliary semiconductor light emitting device package RDP3 on the first auxiliary pixel RP1 and the second auxiliary pixel RP2, respectively.
  • the first main pixel MP1 is formed by implementing the first thickness T1 of the third auxiliary semiconductor light emitting device package RDP3 constituting the first auxiliary pixel RP1 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 150R, the repair process proceeds 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. There are special technical effects that can solve problems that cannot be achieved.
  • the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes 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.
  • the arrangement of the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be different from the horizontal arrangement of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r or the third auxiliary semiconductor light emitting device 150b.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes 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. may include
  • the third auxiliary light emitting device package RDP3 forms a common wiring, so that the wiring structure can be managed compactly with ease of flip-chip bonding of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b. Also, the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • the third auxiliary light emitting device package RDP3 includes a third common line MC3 , a 1-3 line M13 , a 2-3 line line M23 , and a 3-3 line line. (M33).
  • the third common wiring MC3 may include a 1-3 wiring pad MCa3 and a third common branch wiring MC3b.
  • the 1-3 th wiring M13 may include a 1-3 th pad M13a and a 1-3 branch wiring M13b
  • the 2-3 th wiring M23 may include a 2-3 th pad M13b.
  • M23a) and a 2-3th branch wiring M23b may be included
  • the 3-3rd wiring M33 may include a 3-3 pad M33a and a 3-3 branch wiring M33b. have.
  • a first auxiliary semiconductor light emitting device 150r may be mounted on the third common branch wiring MC3b and the 1-3 branch wiring M13b in a flip-chip form.
  • the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be mounted on the third common branch wiring MC3b and the 2-3rd branch wiring M23b in a flip-chip form.
  • a third auxiliary semiconductor light emitting device 150b may be mounted on the third common branch wiring MC3b and the 3-3 branch wiring M33b in a flip-chip form.
  • the third auxiliary light emitting device package RDP3 includes the third common wiring MC3, the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b are easily wired together with flip-chip bonding.
  • the structure can be managed compactly and the efficiency of the light emitting device driving circuit can be improved.
  • the second auxiliary light emitting device package RDP2 includes 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.
  • the arrangement of the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be different from the horizontal arrangement of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r or the third auxiliary semiconductor light emitting device 150b.
  • the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g may be disposed in a downward direction with respect to the third common branch wiring MC3b, and the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r and the third auxiliary semiconductor light emitting device Reference numeral 150b may be disposed in an upper direction with respect to the third common branch wiring MC3b.
  • the second auxiliary semiconductor light emitting device 150g is a more compact light emitting device package by changing the arrangement position of the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r or the third auxiliary semiconductor light emitting device 150b.
  • the 1-2 horizontal width WL12 of the third auxiliary light emitting device package RDP3 can be controlled to be about 1/4 to 1/5 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the 1-2 vertical width WL22 of the third auxiliary light emitting device package RDP3 may be controlled to be about 1/4 to 1/5 of the pitch (not shown) of each unit pixel.
  • the area occupied by the third auxiliary light emitting device package RDP3 is controlled to be 1/16 or less to 1/25 of the area of the unit pixel, thereby providing a compact repair auxiliary semiconductor light emitting device package.
  • FIGS. 7A to 7F a display device including the semiconductor light emitting device of the embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 7F .
  • FIGS. 7A to 7F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 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 auxiliary semiconductor light emitting device is transferred onto the adhesive layer 158 .
  • the light emitting structures of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b are individually transferred or the light emitting structures of the first to third auxiliary semiconductor light emitting devices 150r, 150g, and 150b are respectively transferred. It can be transcribed integrally.
  • 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 package is folded into a second substrate or package in the form of a flip chip.
  • a transfer process or a bonding process may be performed on the substrate 210 .
  • individual packages may be transferred in a pick-and-place method, and a plurality of packages may be simultaneously transferred onto the package substrate 210 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 package substrate 210 as it is.
  • NCF Non Conductive Film
  • the package substrate 210 has an ACF (Anisotropic Conductive Film) or ACP (Anisotropic Conductive Paste), a first package wiring (M1b), and a second package wiring (MC1b) in the region to which the package is to be transferred of the first substrate 10 in advance.
  • ACF Adisotropic Conductive Film
  • ACP Adisotropic Conductive Paste
  • M1b first package wiring
  • MC1b second package wiring
  • the first auxiliary semiconductor light emitting device 150r transferred onto the package substrate 210 may be referred to as a first auxiliary pixel package 150L1, but is not limited thereto.
  • 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 .
  • a package insulating layer 230 may be formed on the package substrate 210 .
  • the package insulating layer 230 may be formed after the transfer process of the semiconductor light emitting device package, but may be disposed before the transfer process.
  • the package insulating layer 230 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, PET, etc., and may be integrally formed with the package substrate 210 to form a single substrate.
  • the package insulating layer 230 may be an adhesive insulating layer or a conductive adhesive layer having conductivity.
  • the package insulating layer 230 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.
  • the first thickness T1 of the first auxiliary semiconductor light emitting device package RDP1 constituting the first auxiliary pixel RP1 is reduced to an ultra-thin thickness of about 10 ⁇ m.
  • it can be implemented at a level equal to the second thickness T2 of the first main semiconductor light emitting device 150R constituting the first main pixel MP1, so that the light emitting device package during the repair process in the micro-LED display transfer process.
  • the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • the cross-sectional shape of the first reflective electrode 151a and the second reflective electrode 152a of the auxiliary semiconductor light emitting device package is implemented in a cup shape to form an ultra-thin semiconductor light emitting device.
  • 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 light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device package and the light emitted from the semiconductor light emitting device of the main pixel and the color of the light emitted from the auxiliary semiconductor light emitting device of the main pixel are prevented by preventing the difference in thickness between the auxiliary semiconductor light emitting device package for repair and the semiconductor light emitting device of the main pixel.
  • 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
  • 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
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Abstract

실시예는 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는, 소정의 패키지 배선을 포함하는 패키지 기판과, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 복수의 보조 반도체 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 복수의 보조 반도체 발광소자 중 제1 보조 반도체 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물의 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전극과 제2 전극과, 상기 발광구조물 측면에 배치되는 제1 층간절연층과, 상기 발광구조물 상에 배치되는 접착층을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 제1 반사전극과 제1 패드전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극도 제2 반사전극과 제2 패드전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극의 단면 형상이 컵 모양일 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.
한편, 종래 LED 패키지는 수백 ㎛ 이상의 사이즈가 보편화되고 있으며, 패키지 두께 역시 수백 ㎛ 수준으로 두꺼운 실정이다. 이에 따라 LED 전사공정 후에 불량 칩 발생시 리페어 공정을 통해 추가적인 LED 패키지를 실장하는 경우 메인 발광 칩에 비해 리페어 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, 소정의 패키지 배선을 포함하는 패키지 기판과, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 복수의 보조 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 보조 반도체 발광소자 중 제1 보조 반도체 발광소자는, 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 제1 층간절연층(159)과, 상기 발광구조물(155) 상에 배치되는 접착층(158)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(151)은 제1 반사전극(151a)과 제1 패드전극(151b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(152)도 제2 반사전극(152a)과 제2 패드전극(152b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)의 단면 형상이 컵 모양(cup shape)일 수 있다.
상기 반도체 발광소자 패키지는, 제1 공통 배선(MC1)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공통 배선(MC1)은, 제1 배선 패드(MCa1)와 제1 공통 가지 배선(MCb1)을 포함하며, 상기 제1 배선(M1)은 제1 패드(M1a)와 제1 가지 배선(M1b)을 포함하고, 상기 제2 배선(M2)은 제2 패드(M2a)와 제2 가지 배선(M2b)을 포함하고, 상기 제3 배선(M3)은 제3 패드(M3a)와 제3 가지 배선(M3b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 공통 가지 배선(MCb1)과 상기 제1 가지 배선(M1b) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
상기 제1 공통 가지 배선(MCb1)과 상기 제2 가지 배선(M2b) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
상기 제1 공통 가지 배선(MCb)과 상기 제3 가지 배선(M3b) 상에 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
상기 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 수평 폭(WL1)은 각 단위 화소의 피치 대비 약 1/2 이하이며, 상기 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 수직 폭(WL2)은 각 단위 화소의 피치 대비 약 1/4 이하일 수 있다.
상기 발광소자 패키지(RDP2)는 상기 제1 반도체 발광소자(150r), 제2 반도체 발광소자(150g) 및 제3 반도체 발광소자(150b)를 포함하되, 상기 제2 반도체 발광소자(150g)의 배치가 상기 제1 반도체 발광소자(150r) 및 상기 제3 반도체 발광소자(150b)의 수평 배치위치와 다를 수 있다.
상기 반도체 발광소자 패키지의 제1 두께(T1)가 10㎛ 이하일 수 있다.
상기 제1 반사전극(151a)과 상기 제2 반사전극(152a)이 상기 제1 층간절연층(159)(159)의 상면 및 측면으로 연장되어 배치될 수 있다.
상기 제1 층간절연층(159)은 제1 라운드 경사면(R1)을 포함할 수 있다.
상기 제1 층간절연층(159) 상에 배치되는 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극은 상기 제1 라운드 경사면(R1)에 대응되는 제2 라운드 경사면(R2)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 배선전극을 포함하는 패널 기판(110)과, 상기 패널 기판(110) 상에 배치되며, 메인 화소와 보조 화소를 포함하는 패널 영역;를 포함할 수 있다.
상기 메인 화소는, 메인 반도체 발광소자를 포함하며, 상기 보조 화소는 보조 반도체 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 보조 반도체 발광소자 패키지는, 상기 어느 하나의 반도체 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)와 상기 메인 반도체 발광소자(150R)의 제2 두께(T2)의 차이가 20% 이내 일 수 있다.
상기 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)와 상기 메인 반도체 발광소자(150R)의 제2 두께(T2)가 실질적으로 동일할 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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
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 2a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제1 패널영역(A1)의 확대도.
도 2b는 도 2a에서 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)의 투영 상세도.
도 3a는 도 2a에서 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B1-B2 선을 따른 단면도.
도 3b는 도 3a에서 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 발광구조물(155)의 상세도.
도 3c는 도 2a에서 제1 메인 화소(MP1) 중 제1 반도체 발광소자(150R)와 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B3-B4선을 따른 단면 개념도.
도 4a는 추가 실시예에서 제1-2 보조 반도체 발광소자(150r2)의 단면도.
도 4b는 제1-2 보조 반도체 발광소자(150r2)가 적용된 SEM 사진.
도 5a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제2 패널영역(A12)의 확대도.
도 5b는 도 5a에서 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 투영 상세도.
도 6a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제3 패널영역(A13)의 확대도.
도 6b는 도 6a에서 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 투영 상세도.
도 7a 내지 도 7f는 실시예의 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조공정 단면도.
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 2a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제1 패널영역(A1)의 확대도이다.
도 2a에 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 메인 화소(MP)를 포함할 수 있으며, 각 메인 화소(MP)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.
종래기술에서 마이크로-LED 디스플레이의 낮은 전사율 및 점등률을 개선하기 위해 메인 화소 및 보조 화소를 동시에 배치하는 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.
한편, 실시예에서는 전사 공정 후 불량으로 판별되는 메인 화소 영역에만 선별적, 능동적으로 보조 반도체 발광소자 패키지를 실장하는 방식으로 리페어 공정이 진행될 수 있다. 이를 통해 점등 불량인 메인 화소 영역에만 리페어 공정이 진행됨으로써 최소의 추가 칩으로 100% 점등율을 구현할 수 있다.
예를 들어, 불량률이 0.1% 이하의 조건에서 보조 칩을 메인 칩에 1:1 대응되도록 배치하는 구조에 비해 실시예와 같이 보조 발광소자 패키지를 통해 리페어 공정이 진행되는 경우 기존 대비 50% 미만으로 필요한 보조 칩이 절감 됨에 따라 패널 설계의 간소화와 보조 칩 개수의 절감에 의해 고성능, 고수율의 디스플레이 장치 구현이 가능하다.
또한 실시예에 의하면 리페어 칩을 발광소자 패키지 형태로 진행함으로써 별도의 배선공정이 필요하지 않으므로 리페어 공정의 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 2a를 참조하면, 제1 메인 화소(MP1) 중 제2 반도체 발광소자(G)가 불량으로 판별되고, 제2 메인 화소(MP2) 중 제1 메인 반도체 발광소자(R)가 불량으로 판별되는 경우 각각 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)를 제1 보조 화소(RP1)와 제2 보조 화소(RP2)에 실장함으로써 리페어 공정이 진행될 수 있다.
한편, 내부 연구에 의하면 보조 반도체 발광소자 패키지로 리페어 공정이 진행되는 경우, 종래 LED 패키지는 수백 ㎛ 이상의 사이즈가 보편화되고 있으며, 패키지 두께 역시 수백 ㎛ 수준으로 두꺼운 실정이다.
이에 따라 종래 LED 패키지를 이용하여 리페어 공정이 진행되는 경우 메인 화소의 발광 칩에 비해 리페어 LED 패키지의 두꺼운 두께로 인한 단차의 이슈로 인해 리페어 공정이 제대로 진행되지 않을 수 있다.
예를 들어, 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지가 메인 화소의 반도체 발광소자 보다 너무 두꺼워 단차가 발생하는 경우, 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛이 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합이 제대로 구현되지 않을 수 있어 디스플레이의 색상에 부정적인 영향을 유발할 수 있다.
또한 보조 반도체 발광소자 패키지가 너무 두꺼워 단차가 발생하는 경우, 이후 진행되는 층간 절연층 또는 평탄화층 공정에서 평탄도가 확보되지 않아 기구적으로 신뢰성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
한편, 도 3a는 도 2a에서 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B1-B2 선을 따른 단면도이며, 도 3b는 도 3a에서 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 발광구조물(155)의 상세도이다.
도 3c는 도 2a에서 제1 메인 화소(MP1) 중 제1 반도체 발광소자(150R)와 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B3-B4선을 따른 단면 개념도이다.
도 3c를 참조하면, 실시예에서 제1 보조 화소(RP1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 제1 메인 화소(MP1)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(150R)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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다시 도 2b를 참조하면, 도 2b는 도 2a에서 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)의 투영 상세도이다.
상기 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)은 각각 레드 발광소자(r), 그린 발광소자(g) 및 블루 발광소자(b)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)는 공통 배선을 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 메인 화소(MP) 영역에도 공통 배선 구조가 형성되어 있을 수 있다.
계속하여 도 2b를 참조하면, 상기 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)는 제1 공통 배선(MC1)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)를 포함할 수 있다.
상기 각각의 제1 공통 배선(MC1)과 제1 배선(M1), 제2 배선(M2) 및 제3 배선(M3)는 패널 기판(110)에 형성된 제1-1 패널 패드(120a), 제1-2 패널 패드(120b), 제1-3 패널 패드(120c), 제1-4 패널 패드(120d)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 공통 배선(MC1)은 제1 배선 패드(MCa1)와 제1 공통 가지 배선(MCb1)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.
상기 제1 공통 가지 배선(MCb1)과 상기 제1 가지 배선(M1b) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제1 공통 가지 배선(MCb1)과 상기 제2 가지 배선(M2b) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제1 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 실시예의 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)가 제1 공통 배선(MC1)을 포함함으로써 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 실시예에서의 제1 공통 배선(MC1)은 앞서 기술한 도 2a의 제1 패널영역(A1)에서 메인 화소(MP)에도 적용될 수 있다.
계속하여 도 2b를 참조하면, 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 수평 폭(WL1)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/2 이하로 제어할 수 있다. 또한 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 수직 폭(WL2)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/4 이하로 제어할 수 있다. 이를 통해 실시예에서 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)가 차지하는 면적은 단위 화소의 면적 대비 1/8 이하로 제어함으로써 컴팩트한 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
다음으로 도 3a는 도 2a에서 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B1-B2 선을 따른 단면도이며, 도 3b는 도 3a에서 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 발광구조물(155)의 상세도이다.
도 3a를 참조하면, 실시예의 디스플레이 장치(100)에서 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)는 패키지 기판(210), 제1 패키지 배선(M1b), 제2 패키지 배선(MC1b), 패키지 절연층(230) 및 제1 보조 반도체 발광소자(150r)를 포함할 수 있다.
상기 제1 패키지 배선(M1b)은 도 2b에서 제1 가지 배선(M1b)에 대응될 수 있고, 상기 제2 패키지 배선(MC1b)은 제1 공통 가지 배선(MC1b)에 대응될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 패키지 기판(210)은 유리나 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다. 또한 상기 패키지 기판(210)은 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 유연성 있는 재질을 포함할 수 있다.
상기 패키지 기판(210)에는 제1 패키지 배선(M1b)과 제2 패키지 배선(MC1b)이 배치될 수 있다. 상기 제1 패키지 배선(M1b)과 상기 제2 패키지 배선(MC1b)은 전기 전도성이 우수한 금속물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 패키지 배선(M1b)과 상기 제2 패키지 배선(MC1b)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 패키지 기판(210) 상에는 패키지 절연층(230)이 배치될 수 있다. 상기 패키지 절연층(230)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 상기 패키지 기판(210)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다.
상기 패키지 절연층(230)은 접착성이 있는 절연층일 수 있거나, 전도성을 가지는 전도성 접착층일 수 있다. 상기 패키지 절연층(230)은 연성이 있어서 디스플레이 장치의 플렉서블 기능을 가능하게 할 수 있다.
다음으로 각각의 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)은 각각 보조 화소를 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.
또한 각각의 메인 반도체 발광소자들(150R,150G,150B)은 각각 메인 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 보조 반도체 발광소자(150r)를 중심으로 설명하며, 나머지 제2, 제3 반도체 발광소자들(150g,150b)도 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
실시예에서 채용될 수 있는 보조 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 보조 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 보조 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 보조 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 보조 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 보조 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 패키지 기판(210)의 제1 패키지 배선(M1b) 및 상기 제2 패키지 배선(MC1b)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 패드전극(151b), 상기 제2 패드전극(152b)은 각각 상기 패키지 기판(210)의 제1 패키지 배선(M1b) 및 상기 제2 패키지 배선(MC1b)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 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)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.
도 3c는 도 2a에서 제1 메인 화소(MP1) 중 제1 반도체 발광소자(150R)와 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1) 중 제1 보조 반도체 발광소자(150r)의 B3-B4선을 따른 단면 개념도이다.
도 3c를 참조하면, 실시예에서 제1 보조 화소(RP1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 제1 메인 화소(MP1)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(150R)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.
실시예에서 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)와 제1 메인 반도체 발광소자(150R)의 제2 두께(T2)의 차이가 20% 이내, 바람직하게는 10% 이내로 제어함으로써 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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 실시예의 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 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 패키지 기판(210)에 형성된 제1 패키지 배선(M1b) 또는 제2 패키지 배선(MC1b)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 보조 반도체 발광소자(150r)가 적색 파장의 빛을 발광하는 경우, 같은 화소에 배치된 제2 보조 반도체 발광소자(150g)의 그린 파장의 빛 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)의 블루 파장의 빛과 적절히 작용하여 백색 파장의 빛을 구현할 수 있다.
또는, 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 적색 파장의 빛을 발광하는 경우, 같은 화소에 배치된 제2 메인 반도체 발광소자(150G)의 그린 파장의 빛 및 제3 메인 반도체 발광소자(150B)의 블루 파장의 빛과 적절히 작용하여 백색 파장의 빛을 구현할 수 있다.
다음으로 도 4a는 추가 실시예에서 제1-2 보조 반도체 발광소자(150r2)의 단면도이며, 도 4b는 제1-2 보조 반도체 발광소자(150r2)가 적용된 SEM 사진으로서 발광구조물(155) 상에 제1-2 반사전극(151a2)과 제2-2 반사전극(152a2)까지 형성된 사진이다.
추가 실시예의 제1-2 보조 반도체 발광소자(150r2)는 앞서 설명된 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 이하 추가 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, 추가 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 추가 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, 추가 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.
추가 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 추가 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 추가 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 보조 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, 보조 반도체 발광소자 패키지를 패널 기판으로 전사하기 전에 임시기판 상태에서 글라스를 미리 제거하는 경우, 보조 반도체 발광소자 패키지 두께가 너무 얇아서 패널 기판으로 선택 전사할 수 있는 방법이 현존하지 않고 있다.
이에 따라 실시예와 같이 보조 발광소자 패키지 제작 후에 제2 기판 혹은 디스플레이 패널에 전사공정 이후에, 발광소자 패키지의 임시 기판을 효과적으로 제거함으로써 메인 화소의 발광소자 칩 높이와 동등 수준인 10 ㎛ 이하의 초박형 마이크로-LED 패키지를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 5a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제2 패널영역(A12)의 확대도이며, 도 5b는 도 5a에서 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 투영 상세도이다.
실시예에서 제2 패널영역(A12)과 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 기술적 특징은 앞서 기술한 제1 패널영역(A1)과 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1)의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 패널영역(A12)과 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 제1 메인 화소(MP1) 중 제2 메인 반도체 발광소자(G)가 불량으로 판별되고, 제2 메인 화소(MP2) 중 제1 메인 반도체 발광소자(R)가 불량으로 판별되는 경우 각각 제2 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP2)를 제1 보조 화소(RP1)와 제2 보조 화소(RP2)에 실장함으로써 리페어 공정이 진행될 수 있다.
실시예에서 제1 보조 화소(RP1)를 구성하는 제2 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP2)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 제1 메인 화소(MP1)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(150R)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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 5b를 참조하면, 상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함할 수 있다.
상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 공통 배선을 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 메인 화소(MP) 영역에도 공통 배선 구조가 형성되어 있을 수 있다.
계속하여 도 5b를 참조하면, 상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 제2 공통 배선(MC2)과 제1-2 배선(M12), 제2-2 배선(M22) 및 제3-2 배선(M32)을 포함할 수 있다.
상기 제2 공통 배선(MC2)은 제1-2 배선 패드(MC2a)와 제2 공통 가지 배선(MC2b)을 포함할 수 있다. 상기 제1-2 배선(M12)은 제1-2 패드(M12a)와 제1-2 가지 배선(M12b)을 포함할 수 있고, 상기 제2-2 배선(M22)은 제2-2 패드(M22a)와 제2-2 가지 배선(M22b)을 포함할 수 있으며, 상기 제3-2 배선(M32)은 제3-2 패드(M32a)와 제3-2 가지 배선(M32b)을 포함할 수 있다.
상기 제2 공통 가지 배선(MC2b)과 상기 제1-2 가지 배선(M12b) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제2 공통 가지 배선(MC2b)과 상기 제2-2 가지 배선(M22b) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제2 공통 가지 배선(MC2b)과 상기 제3-2 가지 배선(M32b) 상에 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
이를 통해 실시예의 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)가 제2 공통 배선(MC2)을 포함함으로써 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.
계속하여 도 5b를 참조하면, 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 제1-2 수평 폭(WL12)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/4 이하 내지 1/5로 제어할 수 있다. 또한 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 제1-2 수직 폭(WL22)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/4 이하 내지 1/5로 제어할 수 있다. 이를 통해 실시예에서 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)가 차지하는 면적은 단위 화소의 면적 대비 1/16 이하 내지 1/25로 제어함으로써 컴팩트한 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
다음으로 도 6a는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 제3 패널영역(A13)의 확대도이며, 도 6b는 도 6a에서 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 투영 상세도이다.
실시예에서 제3 패널영역(A13)과 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 기술적 특징은 앞서 기술한 제1 패널영역(A1), 제2 패널영역(A12)과 제1 보조 발광소자 패키지(RDP1), 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 패널영역(A13)과 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 제1 메인 화소(MP1) 중 제2 메인 반도체 발광소자(G)가 불량으로 판별되고, 제2 메인 화소(MP2) 중 제1 메인 반도체 발광소자(R)가 불량으로 판별되는 경우 각각 제3 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP3)를 제1 보조 화소(RP1)와 제2 보조 화소(RP2)에 실장함으로써 리페어 공정이 진행될 수 있다.
실시예에서 제1 보조 화소(RP1)를 구성하는 제3 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP3)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 제1 메인 화소(MP1)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(150R)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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 도 6a를 참조하면, 상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함하되, 제2 보조 반도체 발광소자(150g)의 배치가 상기 제1 보조 반도체 발광소자(150r) 또는 상기 제3 보조 반도체 발광소자(150b)의 수평 배치위치와 다를 수 있다.
예를 들어, 도 6b를 참조하면, 상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함할 수 있다.
이때 상기 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)는 공통 배선을 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.
계속하여 도 6b를 참조하면, 상기 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)는 제3 공통 배선(MC3)과 제1-3 배선(M13), 제2-3 배선(M23) 및 제3-3 배선(M33)을 포함할 수 있다.
상기 제3 공통 배선(MC3)은 제1-3 배선 패드(MCa3)와 제3 공통 가지 배선(MC3b)을 포함할 수 있다. 상기 제1-3 배선(M13)은 제1-3 패드(M13a)와 제1-3 가지 배선(M13b)을 포함할 수 있고, 상기 제2-3 배선(M23)은 제2-3 패드(M23a)와 제2-3 가지 배선(M23b)을 포함할 수 있으며, 상기 제3-3 배선(M33)은 제3-3 패드(M33a)와 제3-3 가지 배선(M33b)을 포함할 수 있다.
상기 제3 공통 가지 배선(MC3b)과 상기 제1-3 가지 배선(M13b) 상에 제1 보조 반도체 발광소자(150r)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제3 공통 가지 배선(MC3b)과 상기 제2-3 가지 배선(M23b) 상에 제2 보조 반도체 발광소자(150g)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다. 또한 상기 제3 공통 가지 배선(MC3b)과 상기 제3-3 가지 배선(M33b) 상에 제3 보조 반도체 발광소자(150b)가 플립 칩 형태로 실장될 수 있다.
이를 통해 실시예의 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)가 제3 공통 배선(MC3)을 포함함으로써 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.
또한 도 6b를 참조하면, 상기 제2 보조 발광소자 패키지(RDP2)는 제1 보조 반도체 발광소자(150r), 제2 보조 반도체 발광소자(150g) 및 제3 보조 반도체 발광소자(150b)를 포함하되, 제2 보조 반도체 발광소자(150g)의 배치가 상기 제1 보조 반도체 발광소자(150r) 또는 상기 제3 보조 반도체 발광소자(150b)의 수평 배치위치와 다를 수 있다.
구체적으로 제2 보조 반도체 발광소자(150g)는 상기 제3 공통 가지 배선(MC3b)을 기준으로 하측 방향에 배치될 수 있으며, 상기 제1 보조 반도체 발광소자(150r) 및 상기 제3 보조 반도체 발광소자(150b)는 상기 제3 공통 가지 배선(MC3b)을 기준으로 상측 방향에 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 보조 반도체 발광소자(150g)이 상기 제1 보조 반도체 발광소자(150r) 또는 상기 제3 보조 반도체 발광소자(150b)의 배치되는 위치를 달리 함으로써 보다 컴팩트한 발광소자 패키지를 구현할 수 있다.
계속하여 도 6b를 참조하면, 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 제1-2 수평 폭(WL12)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/4 이하 내지 1/5로 제어할 수 있다. 또한 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)의 제1-2 수직 폭(WL22)은 각 단위 화소의 피치(미도시) 대비 약 1/4 이하 내지 1/5로 제어할 수 있다. 이를 통해 실시예에서 제3 보조 발광소자 패키지(RDP3)가 차지하는 면적은 단위 화소의 면적 대비 1/16 이하 내지 1/25로 제어함으로써 컴팩트한 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
이하 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 실시예의 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 설명하기로 한다.
구체적으로 도 7a 내지 도 7f는 도 3a에 도시된 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제조공정 단면도이다.
우선 도 7a를 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 7b와 같이 보조 반도체 발광소자의 발광구조물(155)이 접착제층(158) 상에 전사된다. 상기 전사는 각각 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 발광구조물들이 개별적으로 전사되거나 제1 내지 제3 보조 반도체 발광소자들(150r,150g,150b)의 발광구조물들이 통합적으로 전사될 수 있다.
다음으로 도 7c와 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 7d를 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 7e와 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 패키지 기판(210)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 패키지 기판(210) 상에 전사할 수도 있다. 또한, NCF(Non Conductive Film) 등의 필름을 제1 기판 상태에서 부착하여, 그대로 패키지 기판(210)에 합착,본딩하는 방식으로 패키지를 전사할 수 도 있다.
상기 패키지 기판(210)은 제1 기판(10)의 패키지가 전사될 영역에는 미리 ACF(Anisotropic Conductive Film) 혹은 ACP(Anisotropic Conductive Paste), 제1 패키지 배선(M1b), 제2 패키지 배선(MC1b) 같은 각종 전극형태, 범프(Bump) 등이 형성된 상태로 존재하여, 전사와 함께 본딩 과정이 진행될 수 있다.
상기 패키지 기판(210) 상에 전사된 제1 보조 반도체 발광소자(150r)는 제1 보조 화소 패키지(150L1)으로 칭할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 7f와 같이, 패키지 기판(210)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 패키지 기판(210) 상에는 패키지 절연층(230)이 형성될 수 있다. 상기 패키지 절연층(230)은 반도체 발광소자 패키지의 전사 공정 후에 형성될 수 있으나 전사 공정 전에 배치될 수도 있다.
상기 패키지 절연층(230)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 상기 패키지 기판(210)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다. 상기 패키지 절연층(230)은 접착성이 있는 절연층일 수 있거나, 전도성을 가지는 전도성 접착층일 수 있다. 상기 패키지 절연층(230)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 7f와 도 3c를 참조하면 실시예에서 제1 보조 화소(RP1)를 구성하는 제1 보조 반도체 발광소자 패키지(RDP1)의 제1 두께(T1)를 약 10㎛ 수준의 초박형으로 구현함으로써 제1 메인 화소(MP1)를 구성하는 제1 메인 반도체 발광소자(150R)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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다시 도 7f를 참조하면, 실시예에 의하면 보조 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.
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.
예를 들어, 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써 보조 반도체 발광소자 패키지에서 발광된 빛과 메인화소의 반도체 발광소자에서 발광된 빛과 컬러 조합을 최적으로 구현함으로써 디스플레이 화소로서 최적 색상 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 리페어용 보조 반도체 발광소자 패키지와 메인 화소의 반도체 발광소자 간의 두께 단차를 방지함으로써, 구조적 평탄도를 확보함으로써 기구적으로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
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.
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 (12)

  1. 소정의 패키지 배선을 포함하는 패키지 기판;
    상기 패키지 기판 상에 배치되는 복수의 보조 반도체 발광소자;를 포함하는 반도체 발광소자 패키지에 있어서,
    상기 복수의 보조 반도체 발광소자 중 제1 보조 반도체 발광소자는,
    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 제1 층간절연층;
    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 반도체 발광소자 패키지는, 제1 공통 배선과 제1 배선, 제2 배선 및 제3 배선을 포함하며,
    상기 제1 공통 배선은, 제1 배선 패드와 제1 공통 가지 배선을 포함하며, 상기 제1 배선은 제1 패드와 제1 가지 배선을 포함하고, 상기 제2 배선은 제2 패드와 제2 가지 배선을 포함하고, 상기 제3 배선은 제3 패드와 제3 가지 배선을 포함하고,
    상기 제1 공통 가지 배선과 상기 제1 가지 배선 상에 제1 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되는 반도체 발광소자 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 공통 가지 배선과 상기 제2 가지 배선 상에 제2 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되며,
    상기 제1 공통 가지 배선과 상기 제3 가지 배선 상에 제3 보조 반도체 발광소자가 플립 칩 형태로 실장되는 반도체 발광소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자 패키지의 제1 수평 폭은 각 단위 화소의 피치 대비 약 1/2 이하이며, 상기 반도체 발광소자 패키지의 제1 수직 폭은 각 단위 화소의 피치 대비 약 1/4 이하인 반도체 발광소자 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자 패키지는 상기 제1 반도체 발광소자, 제2 반도체 발광소자 및 제3 반도체 발광소자를 포함하되,
    상기 제2 반도체 발광소자의 배치가 상기 제1 반도체 발광소자 및 상기 제3 반도체 발광소자의 수평 배치위치와 다른 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 발광소자 패키지의 제1 두께가 10㎛ 이하인 반도체 발광소자 패키지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극이 상기 제1 층간절연층의 상면 및 측면으로 연장되어 배치된 반도체 발광소자 패키지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 층간절연층은 제1 라운드 경사면을 포함하는 반도체 발광소자 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 층간절연층 상에 배치되는 제1 반사전극과 상기 제2 반사전극은 상기 제1 라운드 경사면에 대응되는 제2 라운드 경사면을 포함하는 반도체 발광소자 패키지.
  10. 복수의 배선전극을 포함하는 패널 기판;
    상기 패널 기판 상에 배치되며, 메인 화소와 보조 화소를 포함하는 패널 영역;를 포함하며,
    상기 메인 화소는, 메인 반도체 발광소자를 포함하며,
    상기 보조 화소는 보조 반도체 발광소자 패키지를 포함하며,
    상기 보조 반도체 발광소자 패키지는,
    제1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 반도체 발광소자 패키지를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 반도체 발광소자 패키지의 제1 두께와 상기 메인 반도체 발광소자의 제2 두께의 차이가 20% 이내 인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보조 반도체 발광소자 패키지의 제1 두께와 상기 메인 반도체 발광소자의 제2 두께가 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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