WO2022039300A1 - 디스플레이 장치의 제조에 사용되는 전사 기판, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

디스플레이 장치의 제조에 사용되는 전사 기판, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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transfer substrate
light emitting
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최환준
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention is applicable to a display device-related technical field, and relates to, for example, a method of manufacturing a display device using a light emitting diode (LED), and a transfer substrate used for manufacturing the display device.
  • LED light emitting diode
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diode
  • micro LED micro LED display
  • micro LED semiconductor light emitting device having a diameter or cross-sectional area of 100 microns or less
  • very high efficiency can be provided because the display does not absorb light using a polarizing plate or the like.
  • the display device was implemented using only the LED emitting blue light, and RGB light was realized by providing the phosphor on the blue LED.
  • the surface of the transferred phosphor is deformed or the phosphor is not transferred and the phosphor is re-adhesive to the transfer substrate.
  • a display device manufactured by transferring a phosphor and a method for transferring the same are provided.
  • Another object of one embodiment of the present invention is to solve a problem in which a phosphor is not transferred but re-adhesive to a transfer substrate in a transfer process for manufacturing a display device.
  • Another object of an embodiment of the present invention is to reduce damage to a wiring board during a laser lift-off (LLO) process.
  • LLO laser lift-off
  • Another object of an embodiment of the present invention is to solve various problems not mentioned herein. Those skilled in the art can understand through the whole spirit of the specification and drawings.
  • a transfer substrate for transferring a phosphor onto a semiconductor light emitting device for achieving the above object comprising: a temporary substrate; a unit phosphor structure provided on the temporary substrate and including a color filter, a phosphor stacked on the color filter, and a phosphor binder fixing the phosphor; and a light absorbing layer provided between the temporary substrate and the color filter, the inorganic layer absorbing light to separate the unit phosphor structure from the temporary substrate.
  • the light absorption layer may include an amorphous crystal structure in which a crystal structure is changed by absorbing light.
  • the transfer substrate may further include a protective layer that prevents the color filter from being damaged by the light applied to the light absorbing layer and bonds the light absorbing layer and the color filter.
  • the passivation layer may be segmented on the light absorption layer to correspond to the provided regions of the plurality of phosphor structures.
  • the transfer substrate may further include a metal layer between the adjacent phosphor structures corresponding to the region in which the passivation layer is segmented.
  • the metal layer may be applied to a side surface of the adjacent phosphor structure.
  • the phosphor structure may be provided by being connected to a neighboring phosphor structure by the color filter.
  • a micro lens pattern may be included at an interface between the color filter and the phosphor structure.
  • a transfer substrate for transferring a phosphor onto a semiconductor light emitting device for achieving the above object comprising: a temporary substrate; a plurality of unit phosphor structures provided on the temporary substrate and including a phosphor, a phosphor binder for fixing the phosphor, and a color filter stacked on the phosphor binder; and an inorganic layer provided between the temporary substrate and the phosphor binder, the light absorption layer absorbing light to separate the unit phosphor structure from the temporary substrate; may include
  • a method of manufacturing a transfer substrate for transferring a phosphor onto a semiconductor light emitting device comprising: laminating a light absorbing layer, which is an inorganic layer, on a temporary substrate; patterning a color filter on the light absorption layer; providing a dividing wall between the patterned color filters; laminating a phosphor binder including a phosphor between the partition walls and on the color filter; and removing the partition wall.
  • the color filter and the phosphor binder constitute a unit phosphor structure
  • the light absorption layer has an amorphous crystal structure in which a crystal structure is changed by absorbing light
  • the unit phosphor structure is formed as the temporary substrate by absorbing light.
  • the method may further include stacking a protective layer between the light absorption layer and the color filter.
  • the laminating of the passivation layer may include segmenting and laminating the passivation layer corresponding to the pattern of the color filter.
  • the method may further include applying a metal layer between the adjacent phosphor structures corresponding to the segmented region of the protective layer.
  • a method of manufacturing a transfer substrate for transferring a phosphor onto a semiconductor light emitting device comprising: laminating a light absorbing layer, which is an inorganic layer, on a temporary substrate; providing a partition wall on the light absorbing layer;
  • the step of stacking a phosphor binder including a phosphor between the partition walls may include stacking a color filter on the phosphor binder and removing the partition wall.
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to an embodiment of the present invention includes a light absorbing layer made of an inorganic material between the phosphor structure and the temporary substrate, so that no transfer is made, or the phosphor structure is reattached to the temporary substrate after transfer. can be prevented from becoming
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to an embodiment of the present invention may further include a protective layer between the light absorption layer and the phosphor structure to prevent damage to the color filter and the wiring board.
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to an embodiment of the present invention may further include a metal layer between the phosphor structures to prevent damage to the color filter and the wiring board.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1 .
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3 .
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating another embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a case in which an organic material is used as a material of a conventional light absorption layer.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a process in which a phosphor structure is transferred when an organic material is used as a material of a conventional light absorption layer.
  • FIG. 12 is a view showing a transfer substrate of a phosphor structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a transfer process when an inorganic layer is used as a material of a light absorption layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view illustrating that the transfer substrate of the phosphor structure according to an embodiment of the present invention further includes a protective layer.
  • 15 is a diagram illustrating color filters connected to each other according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a transfer substrate further including a metal film according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a view illustrating a transfer substrate further including an adhesive layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a transfer substrate on which a microlens structure is printed on an interface with a phosphor structure.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a method of manufacturing a transfer substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating a transfer substrate on which transfer is performed through a temporary substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a method of manufacturing a transfer substrate on which transfer through a temporary substrate is performed, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a process of transferring a transfer substrate on which transfer is performed through a temporary substrate to an intermediate substrate and a wiring substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the display device described herein is a concept including all display devices that display information in a unit pixel or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied not only to the finished product but also to parts. For example, a panel corresponding to a part of a digital TV also independently corresponds to a display device in the present specification.
  • the finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDA), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, slate PCs, Tablet PCs, Ultra Books, digital TVs, desktop computers, etc. may be included.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification is a concept including an LED, a micro LED, and the like, and may be used interchangeably.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by a controller (not shown) of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • the flexible display includes, for example, a display that can be bent, bent, or twisted, or folded or rolled by an external force.
  • the flexible display may be, for example, a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • the information displayed in the second state may be visual information output on a curved surface.
  • Such visual information is implemented by independently controlling the emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means, for example, a minimum unit for realizing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed to have a small size, so that it can serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1 .
  • 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip-chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3 .
  • 5A to 5C are conceptual views illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip-chip type semiconductor light emitting device.
  • the display device 100 using a semiconductor light emitting device As shown in FIGS. 2, 3A, and 3B , as the display device 100 using a semiconductor light emitting device, the display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified. However, the examples described below are also applicable to an active matrix (AM) type semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 shown in FIG. 1 includes a substrate 110 , a first electrode 120 , a conductive adhesive layer 130 , a second electrode 140 , and at least one semiconductor light emitting device as shown in FIG. 2 . (150).
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has insulating properties and is flexible.
  • the substrate 110 may be made of either a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring substrate on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be located on the substrate 110 .
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is positioned, and the auxiliary electrode 170 may be positioned on the insulating layer 160 .
  • a state in which the insulating layer 160 is laminated on the substrate 110 may be a single wiring board.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI, Polyimide), PET, PEN, etc., and is integrally formed with the substrate 110 to form a single substrate.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150 , is located on the insulating layer 160 , and is disposed to correspond to the position of the first electrode 120 .
  • the auxiliary electrode 170 may have a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 by an electrode hole 171 penetrating the insulating layer 160 .
  • the electrode hole 171 may be formed by filling the via hole with a conductive material.
  • the conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130 , or the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160 .
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity, and for this purpose, a material having conductivity and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130 .
  • the conductive adhesive layer 130 has flexibility, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • the conductive adhesive layer 130 may be configured as a layer that allows electrical interconnection in the Z direction passing through the thickness, but has electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Accordingly, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a 'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods may be applied in order for the anisotropic conductive film to have partial conductivity.
  • the other method described above may be, for example, only one of the heat and pressure is applied or UV curing.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion has conductivity by the conductive balls.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which a core of a conductive material is covered with a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material. . At this time, the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied as a whole to the anisotropic conductive film, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed by the height difference of an object adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may be in a state in which an insulating core contains a plurality of particles coated with a conductive material.
  • the conductive material is deformed (compressed) in the portion to which heat and pressure are applied, so that it has conductivity in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction to have conductivity in the thickness direction of the film is also possible.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) in which conductive balls are inserted into one surface of the insulating base member.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the insulating base member is formed of a material having an adhesive property, the conductive balls are intensively disposed on the bottom portion of the insulating base member, and when heat and pressure are applied to the base member, the conductive balls are deformed together. Accordingly, it has conductivity in the vertical direction.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or is composed of a plurality of layers and conductive balls are arranged on one layer (double- ACF) are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which a conductive ball is mixed with an insulating and adhesive base material. Also, a solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nanoparticles.
  • the second electrode 140 is positioned on the insulating layer 160 to be spaced apart from the auxiliary electrode 170 . That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 in which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip-chip form by applying heat and pressure. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140 .
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , an active layer ( It includes an n-type semiconductor layer 153 formed on the 154 , and an n-type electrode 152 spaced apart from the p-type electrode 156 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130 as shown in FIG. 3
  • the n-type electrode 152 is electrically connected to the second electrode 140 . can be connected to
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be elongated in one direction, so that one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150 .
  • p-type electrodes of left and right semiconductor light emitting devices with respect to the auxiliary electrode may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is press-fitted into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, and through this, a portion between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 . And, only the portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 has conductivity, and there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device in the remaining portion, so that it does not have conductivity.
  • the conductive adhesive layer 130 not only interconnects the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140 , but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute a light emitting device array
  • the phosphor conversion layer 180 is formed on the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel and is electrically connected to the first electrode 120 .
  • the semiconductor light emitting devices may be arranged in, for example, several columns, and the semiconductor light emitting devices in each column may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices are connected in a flip-chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used.
  • the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • a barrier rib 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130 .
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the barrier rib.
  • the barrier rib 190 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided as the barrier rib 190 .
  • the barrier rib 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When the barrier rib of the white insulator is used, it is possible to increase reflectivity, and when the barrier rib of the black insulator is used, it is possible to have reflective properties and increase the contrast.
  • the phosphor conversion layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light
  • the phosphor conversion layer 180 functions to convert the blue (B) light into the color of a unit pixel.
  • the phosphor conversion layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting an individual pixel.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device at a position constituting the unit pixel of red color, and at a position constituting the unit pixel of green color, blue light
  • a green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • only the blue semiconductor light emitting device may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • a phosphor of one color may be stacked along each line of the first electrode 120 . Accordingly, one line in the first electrode 120 may be an electrode for controlling one color. That is, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed along the second electrode 140 , thereby realizing a unit pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and instead of the phosphor, the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) are combined to implement unit pixels of red (R), green (G), and blue (B). there is.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor conversion layers to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of light and dark.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each semiconductor light emitting device uses gallium nitride (GaN) as a main material, and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit various light including blue light. can be implemented.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, and B are alternately arranged, and unit pixels of red, green, and blue colors by the red, green and blue semiconductor light emitting devices
  • the pixels form one pixel, through which a full-color display can be realized.
  • the semiconductor light emitting device 150a may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor conversion layer is provided for each device.
  • a red phosphor conversion layer 181 , a green phosphor conversion layer 182 , and a blue phosphor conversion layer 183 may be provided on the white light emitting device W to form a unit pixel.
  • a unit pixel may be formed on the white light emitting device W by using a color filter in which red, green, and blue are repeated.
  • UV light can be used in the entire region, and it can be extended in the form of a semiconductor light emitting device in which ultraviolet (UV) can be used as an excitation source of the upper phosphor.
  • the semiconductor light emitting device is positioned on the conductive adhesive layer to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of such an individual semiconductor light emitting device may be, for example, a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20 X 80 ⁇ m or less.
  • the size of the unit pixel is a rectangular pixel having one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, for example, the distance between the semiconductor light emitting devices is relatively large.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above can be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned.
  • An insulating layer 160 is stacked on a wiring board 110 , and a first electrode 120 , an auxiliary electrode 170 , and a second electrode 140 are disposed on the wiring board 110 .
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the wiring board 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, the anisotropic conductive film may be applied to the substrate on which the insulating layer 160 is positioned.
  • a temporary substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrode 170 and the second electrodes 140 and on which a plurality of semiconductor light emitting devices 150 constituting individual pixels are located is formed with the semiconductor light emitting device 150 .
  • ) is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 .
  • the temporary substrate 112 is a growth substrate on which the semiconductor light emitting device 150 is grown, and may be a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in units of wafers, the semiconductor light emitting device can be effectively used in a display device by having an interval and a size that can form a display device.
  • the wiring board and the temporary board 112 are thermocompressed.
  • the wiring board and the temporary board 112 may be thermocompressed by applying an ACF press head.
  • the wiring board and the temporary board 112 are bonded by the thermal compression. Due to the properties of the anisotropic conductive film having conductivity by thermal compression, only the portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, and through this, the electrodes and the semiconductor light emission.
  • the device 150 may be electrically connected. At this time, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, and through this, a barrier rib may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the temporary substrate 112 is removed.
  • the temporary substrate 112 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method.
  • LLO laser lift-off
  • CLO chemical lift-off
  • a transparent insulating layer may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is coupled.
  • the method may further include forming a phosphor layer on one surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device that emits blue (B) light, and a red or green phosphor for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is the blue semiconductor light emitting device.
  • a layer may be formed on one surface of the device.
  • the manufacturing method or structure of the display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a vertical type semiconductor light emitting device of FIG. It is a conceptual diagram.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210 , a first electrode 220 , a conductive adhesive layer 230 , a second electrode 240 , and at least one semiconductor light emitting device 250 .
  • the substrate 210 is a wiring substrate on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that has insulating properties and is flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction.
  • the first electrode 220 may serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is positioned.
  • the conductive adhesive layer 230 is an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, and a solution containing conductive particles. ), and so on.
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste an anisotropic conductive paste
  • solution containing conductive particles a solution containing conductive particles.
  • the semiconductor light emitting device 250 After the anisotropic conductive film is positioned on the substrate 210 in a state where the first electrode 220 is positioned, when the semiconductor light emitting device 250 is connected by applying heat and pressure, the semiconductor light emitting device 250 becomes the first It is electrically connected to the electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed on the first electrode 220 .
  • the electrical connection is created because, as described above, when heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, it partially has conductivity in the thickness direction. Accordingly, the anisotropic conductive film is divided into a conductive portion and a non-conductive portion in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements not only electrical connection but also mechanical bonding between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230 and constitutes individual pixels in the display device through this. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured even with a small size.
  • the size of such an individual semiconductor light emitting device 250 may be, for example, a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangular shape, for example, it may have a size of 20 X 80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 disposed in a direction crossing the longitudinal direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250 are positioned between the vertical semiconductor light emitting devices.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256 , and a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type semiconductor layer 255 . It includes an active layer 254 , an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 , and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253 .
  • the lower p-type electrode 256 may be electrically connected to the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230
  • the upper n-type electrode 252 may be a second electrode 240 to be described later.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage in that it is possible to reduce the chip size because electrodes can be arranged up and down.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 that emits blue (B) light, and a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on the blue semiconductor light emitting device at a position constituting the unit pixel of red color, and at a position constituting the unit pixel of green color, blue light
  • a green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • only the blue semiconductor light emitting device may be used alone in the portion constituting the blue unit pixel. In this case, unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied, other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of columns, and the second electrode 240 may be positioned between the columns of the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 .
  • the second electrode 240 may be formed as a bar-shaped electrode long in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected to each other by a connection electrode protruding from the second electrode 240 .
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 .
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230 .
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • the present invention has the advantage of not using a transparent electrode such as ITO by locating the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250 . Therefore, it is possible to improve light extraction efficiency by using a conductive material having good adhesion to the n-type semiconductor layer as a horizontal electrode without being limited by the selection of a transparent material.
  • a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO)
  • a barrier rib 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250 . That is, a barrier rib 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels.
  • the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230 . For example, by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the barrier rib 290 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective barrier rib may be separately provided.
  • the barrier rib 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • the barrier rib 290 is formed between the vertical semiconductor light emitting device 250 and the second electrode 240 .
  • individual unit pixels can be configured with a small size by using the semiconductor light emitting device 250 , and the distance between the semiconductor light emitting devices 250 is relatively large enough to connect the second electrode 240 to the semiconductor light emitting device 250 . ), and there is an effect of realizing a flexible display device having HD picture quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor to improve contrast. That is, the black matrix 291 may improve contrast of light and dark.
  • FIG. 10 shows a laminated structure of a phosphor transfer substrate using an organic material as a separation layer.
  • FIG. 11 is an enlarged view of part A of FIG. 10 .
  • the transfer substrate 310 in the display device includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 321 made of an organic material layer, and a unit.
  • a phosphor structure 330 may be included.
  • the transfer substrate 310 onto the wiring board 410 including the semiconductor light emitting device 430 and the wiring 420 , the phosphor structure 330 is provided on the semiconductor light emitting device 430 .
  • the wiring board 410 may be a substrate including a printed circuit for applying an electrical signal to the semiconductor light emitting device 430 .
  • the wiring board 410 may include the above-described substrate 110 , the first electrode 120 , the second electrode 140 , and the insulating layer 160 .
  • the phosphor structure 330 may be provided on the semiconductor light emitting device 430 to convert light generated from the semiconductor light emitting device 430 into a different color.
  • the phosphor structure 330 may include a phosphor 331 and a phosphor binder 332 fixing the phosphor 331 .
  • the phosphor 331 may correspond to at least one of the red phosphor 181 , the green phosphor 182 , and the blue phosphor 183 described with reference to FIG. 5 .
  • the phosphor 220 may be composed of at least one of an organic phosphor, quantum dots, and an inorganic phosphor.
  • the phosphor binder 332 is configured to fix the phosphor 331 and may be made of a transparent material.
  • An organic binder or an inorganic color conversion material may be used as the phosphor binder 230 .
  • the organic binder mainly epoxy or silicone-based materials may be used.
  • the inorganic color conversion material PC (Phosphor Ceramic), PGC (Phosphor Glass Ceramic), PiG (Phosphor in Glass), BGP (Bulk Glass Phosphor) may be used.
  • the phosphor structure 330 may be partially coated on the semiconductor light emitting device 430 using inkjet, or a pattern may be formed through a photolithography process. Due to the thixotropic properties of the phosphor structure 230 , a barrier rib structure that prevents the phosphor structure 330 from spreading may be required. Hereinafter, a method of manufacturing the phosphor structure will be described in detail with reference to FIGS. 19 and 21 .
  • the formed phosphor structure 330 may be transferred onto the semiconductor light emitting device 430 through a transfer process such as, for example, LLO.
  • a light absorption layer 321 may be further included between the phosphor structure 330 and the temporary substrate 310 .
  • the light absorption layer may be formed of an organic material layer.
  • the light absorption layer is composed of an organic material layer
  • a problem in that the phosphor structure is not partially transferred may occur.
  • FIG. 11 a process of separating the phosphor structure of the light absorbing layer composed of an organic material will be described.
  • the phosphor structure 330 may receive heat from a laser during the LLO process.
  • thermal energy may be absorbed at an interface (hereinafter, referred to as a first interface) in which the light absorbing layer 321 composed of an organic material layer and the temporary substrate 310 contact each other. Due to the absorbed thermal energy, the light absorbing layer 321 composed of the organic material layer may be locally vaporized at the first interface, whereby the transfer substrate and the light absorbing layer 321 may be separated at the first interface.
  • the organic material layer 321 may not be separated due to the organic material layer 321 configured as an integral plane.
  • thermal energy is conducted along the first interface without being conducted downward of the organic material layer 321 (refer to the arrow of FIG. 11 ). That is, due to the separation of the light absorption layer, heat is not transferred to the interface (hereinafter, referred to as the second interface) between the light absorption layer 321 and the phosphor structure 330 . Accordingly, vaporization of the organic material layer 321 does not occur at the second interface, and the phosphor structure 330 also maintains an adhesive state.
  • the phosphor structure 330 may be reattached without being separated from the temporary substrate 310 even after the LLO process is finished. Accordingly, there is a problem that the phosphor structure 330 is not partially transferred from the transfer substrate.
  • FIG. 12 is a view showing a transfer substrate of a phosphor structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a transfer process when an inorganic layer is used as a material of a light absorption layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transfer substrate 310 includes a temporary substrate 310 and a light including an inorganic layer. It may include an absorption layer 320 and a unit phosphor structure 330 .
  • the transfer substrate 310 onto the wiring board 410 including the semiconductor light emitting device 430 and the wiring 420 , the phosphor structure 330 is provided on the semiconductor light emitting device 430 .
  • the transfer substrate 310 is a substrate on which the phosphor structure 330 is stacked, and may be a temporary substrate or a donor for transferring the phosphor structure 330 .
  • the phosphor structure 330 has a unit structure and may be plural.
  • the phosphor structures 330 may be separated from each other and provided in an independent form.
  • Each unit phosphor structure 330 may be transferred one-to-one onto the semiconductor light emitting device 430 .
  • a plurality of unit phosphor structures 330 may be arranged along at least one row and at least one column on the temporary substrate 310 .
  • the unit phosphor structure 330 may be provided to be spaced apart from other adjacent unit phosphor structures 230 by a predetermined interval.
  • the unit phosphor structure 330 may basically include a phosphor 331 , a phosphor binder 332 fixing the phosphor 331 , and a color filter 333 as shown in FIG. 12 .
  • the color filter 333 may be a filter that passes light of a specific wavelength.
  • the color filter 333 may prevent the light emitted from the semiconductor light emitting device 430 and the light whose wavelength is converted through the phosphor 331 from being mixed and emitted.
  • the wavelength of light generated by the semiconductor light emitting device 430 may be blocked, and the wavelength of light changed through the phosphor 331 may pass through.
  • the color filter 333 blocks blue light and transmits red light. there is.
  • the color filter 333 may generate red light by using the semiconductor light emitting device 430 emitting blue light.
  • the color filter 333 may be segmented like the unit phosphor structure 330 . However, in some cases, the color filter 333 may be integrally stacked on the temporary substrate 310 in a film structure. When the color filter 333 is integrally provided, when the phosphor structure 330 is transferred onto the semiconductor light emitting device 430 , it may be segmented according to the unit structure.
  • the light absorption layer 320 may use an inorganic layer.
  • the light absorption layer 320 using the inorganic layer may be separated from the temporary substrate 310 so that the unit phosphor structure 330 is transferred from the temporary substrate 310 by absorbing light generated by the LLO.
  • the phosphor structure 330 is separated from the temporary substrate 310 and separated from the semiconductor light emitting device ( ) while the light absorbing layer 320 made of the inorganic layer is heated by the laser during the LLO process and deformed. 430) may be transferred.
  • the crystal structure of the inorganic layer 320 at the first interface may change due to the absorbed thermal energy.
  • the inorganic layer 320 having relatively good adhesion to the temporary substrate 310 does not separate from the temporary substrate 310 even if the crystal structure is changed. state can be maintained.
  • thermal energy may be relatively easily conducted from the temporary substrate 310 to the second interface direction. Accordingly, even at the second interface, a change in the crystal structure of the inorganic layer 320 may occur due to thermal energy, and transfer occurs while the phosphor structure 330 is separated from the temporary substrate 310 due to the change in the crystal structure.
  • the light absorption layer 320 made of an inorganic layer may include an amorphous crystal structure in which a crystal structure is changed by absorbing light.
  • an amorphous material such as a-Si or ITO may be used, and the crystal structure may be deformed by heat generated by light.
  • the transfer can be made more easily than when the light absorbing layer 321 made of an organic layer is used.
  • the phosphor structure 330 does not reattach during this process, a problem in which transfer is not performed in a portion of the temporary substrate 310 can be solved.
  • the laser is applied to an area larger than the surface of one unit phosphor structure 330 .
  • the electrode 420 positioned on the wiring board 410 may be damaged by the laser during the LLO process.
  • the wiring board 410 may be protected using the following structure. It will be described later.
  • FIG. 14 is a view illustrating that the transfer substrate of the phosphor structure according to an embodiment of the present invention further includes a protective layer.
  • the transfer substrate of the phosphor structure includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 320 stacked on the temporary substrate, a unit phosphor structure 330 stacked on the light absorption layer 320 , and a light A protective layer 340 provided between the absorption layer 320 and the unit phosphor structure 330 is further included.
  • the phosphor structure 330 may use a material having an adhesive force to be positioned on the semiconductor light emitting device 430 stacked on the wiring board 410 without a separate adhesive. In this case, the phosphor structure 330 may not be cured by heat or ultraviolet rays, and may maintain adhesive strength.
  • the light absorbing layer 320 and the protective layer 340 may include a UV light-curable resin or thermosetting resin such as transparent acrylic or epoxy-based resin. When the curable resin is cured by heat or ultraviolet rays, irreversible chemical change may occur.
  • the protective layer 340 including the thermosetting resin may have non-viscoelastic properties while the polymer included in the protective layer 340 forms a net-like structure by curing.
  • the phosphor structure 330 may maintain viscoelastic properties, and the light absorption layer 320 and the protective layer 340 may have non-viscoelastic properties. Accordingly, during the LLO process, the light absorption layer 320 and the protective layer 340 having non-viscoelastic properties may be separated, and the protective layer 340 and the phosphor structure 330 may maintain an adhesive state. Specifically, the cured light absorption layer 320 and the protective layer 340 are separated due to different interface structures, and the protective layer 340 and the phosphor structure 330 maintain an adhesive state due to the viscoelasticity of the phosphor structure 330 . can be That is, due to the difference in hardness characteristics of each component, divisional transfer of the phosphor structure 330 is possible.
  • the protective layer 340 may prevent the phosphor structure 330 and the wiring board 410 from being damaged by blocking the laser irradiated during the LLO process.
  • the passivation layer 340 may reduce the ratio of the laser passing through the passivation layer 340 by absorbing and curing the laser wavelength band irradiated during the LLO process, or by reflecting it.
  • the protective layer 340 may preferably have a high transmittance with respect to a wavelength of visible light.
  • 15 is a diagram illustrating that the color filter 333 is connected to the unit phosphor structure 330 without being separated.
  • the phosphor structure 330 may be connected to the adjacent phosphor structure 330 by a color filter 333 .
  • the wiring board 410 positioned under the unit phosphor structure 330 from the laser can be more protected than when only the protective layer 340 is provided.
  • the lower structure of the wiring board 410 by the laser is It can help prevent damage.
  • conductive balls, wires, electrodes, etc. positioned on the wiring board 410 may be protected.
  • 16 is a diagram illustrating a transfer substrate further including a metal film according to an embodiment of the present invention.
  • the transfer substrate includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 320 provided on the temporary substrate 310 , a protective layer 340 provided on the light absorption layer, and a phosphor laminated on the protective layer.
  • a metal layer 350 positioned between the structure 330 and the phosphor structure may be included.
  • the passivation layer 340 and the color filter 333 may be segmented and provided on the light absorption layer 320 to correspond to the provided regions of the plurality of phosphor structures 330 .
  • both the protective layer 340 and the color filter 333 are segmented according to the size of the phosphor structure 330 , there is a problem that the structure on the wiring board 410 cannot be prevented from being damaged by the laser during the LLO process. can happen
  • the metal layer 350 may be further included in order to solve this problem and prevent damage to the wiring board 410 .
  • the metal layer 350 may be provided between the unit phosphor structures 330 adjacent to each other corresponding to the region in which the passivation layer 340 is segmented.
  • the metal film 350 may be provided by being applied to the side surface of the adjacent unit phosphor structure 330 .
  • the metal film 350 is provided between the unit phosphor structures 330 along the segmented protective layer 340 to prevent the laser from being directed to the wiring board 410 during the LLO process, thereby damaging the wiring board 410 . can prevent Specifically, while the transmittance of the metal layer 350 having a film shape becomes 0, the wiring board 410 may be protected from the laser.
  • the adhesive force between the phosphor structure 330 and the color filter 333 may be improved by using the following structure.
  • 17 is a view illustrating a transfer substrate further including an adhesive layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a transfer substrate on which a micro lens structure is printed on an interface with the phosphor structure 330 .
  • the transfer substrate includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 320 provided on the temporary substrate 310 , a protective layer 340 provided on the light absorption layer, and a phosphor laminated on the protective layer.
  • the structure 330 may include a metal layer 350 positioned between the phosphor structures, and an adhesive layer 370 provided between the phosphor binder 332 and the color filter 333 .
  • the color filter 333 may be protected from damage.
  • the passivation layer 340 may be formed of a resin of the same series as that of the color filter 333 .
  • the adhesive layer 370 may be made of the same type of resin as the color filter 333 .
  • the protective layer 340 and the adhesive layer 370 use a material of the same series as the color filter 333, but by using a material that does not contain a pigment therein, the adhesive force with the color filter 333 is strengthened, The color filter 333 may be further protected.
  • a structure 360 such as a micro lens may be inserted into the interface with the phosphor binder 332 .
  • the micro lens structure 360 may be a structure having a micro-unit lens shape.
  • the shape of the lens may be any one, such as a circle or a polygon.
  • the micro-unit lens may have a lens shape of a complex structure in which another concave lens is formed on the spherical surface of the convex lens as well as the spherical surface of the convex lens.
  • the micro lens structure 360 may imprint the micro lens structure on the adhesive layer 370 through lamination or imprinting technology by using the film of the lens structure.
  • the manufacturing method is not limited, and may be manufactured by any method such as photolithography or inkjet printing.
  • the lens structure may be imprinted at a low temperature before the adhesive layer 370 is cured. If negative PR is used, micro-patterns can be formed even at a low temperature of 100 degrees or less after photo lithography.
  • a micro-lens structure can be easily engraved by using an existing product such as a patterned sapphire substrate (PSS). At this time, as shown in (b) of FIG. 18 , it is possible to obtain a shape in which a microlens structure is engraved on the color filter.
  • PSS patterned sapphire substrate
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a method of manufacturing a transfer substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing the phosphor structure 330 transfer substrate may include laminating a light absorbing layer 320 that is an inorganic layer on the temporary substrate 310 .
  • the light absorption layer 320 may have an amorphous crystal structure in which a crystal structure is changed by absorbing light.
  • the unit phosphor structure 320 may be separated from the temporary substrate 310 by absorbing light during the LLO process.
  • the method may include stacking a passivation layer between the light absorption layer 320 and the color filter 333 .
  • the protective layer may be stacked in a segmented state corresponding to the pattern of the color filter 333 to be described later.
  • the color filter 333 may include patterning the color filter 333 on the light absorption layer. Specifically, the color filter 333 may coat a surface in contact with the light absorption layer 320 and segment it during the development process.
  • the color filter 333 may be coated between the partition walls 380 .
  • the color filter 333 may coat the side surface of the partition wall 380 together with the surface in contact with the light absorption layer 320 .
  • the color filter 333 may be coated in a concave shape between the partition walls 380 .
  • the phosphor structure 330 may be stacked between the partition walls 380 and filled with the phosphor 331 and the phosphor binder 332 to be positioned on the color filter 333 .
  • the phosphor 331 may be in a solid state
  • the phosphor binder 332 may be in a liquid state.
  • the phosphor 331 and the phosphor binder 332 may be filled between the partition walls 380 in a squeegee manner.
  • the step of removing the partition wall 380 may be included. Accordingly, the unit phosphor structures 330 may be spaced apart and formed on the temporary substrate 310 .
  • the method may further include applying a metal layer between the adjacent phosphor structures 330 to correspond to the region where the passivation layer is segmented.
  • the transfer substrate including the above-described phosphor structure 330
  • direct transfer to the wiring substrate 410 is possible, which is more economical than the display manufacturing method including transferring two or more times.
  • the force for fixing the phosphor 331 may be reduced. Accordingly, in the phosphor structure 330 transferred onto the semiconductor light emitting device 430 , the phosphor 331 may be positioned relatively upward. When the phosphor 331 is positioned relatively upward, there is a risk of light leakage.
  • a structure for solving this problem will be described.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a transfer substrate on which transfer is performed through a temporary substrate according to an embodiment of the present invention.
  • a transfer substrate on which transfer is performed through a temporary substrate For a detailed description of the overlapping structure, refer to the above description.
  • the transfer substrate including the phosphor structure 330 includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 320 provided on the temporary substrate, a phosphor structure 330 provided on the light absorption layer 320 , and a light absorption layer 320 .
  • a color filter 333 provided on the opposite side to the phosphor structure 330 may be included.
  • the color filter 333 is disposed between the intermediate substrate 510 and the phosphor structure 330 . can be located in
  • the phosphor is positioned relatively lower during final transcription while passing through two transcription processes.
  • the phosphor is positioned relatively below the phosphor structure, light leakage may be relatively reduced.
  • 21 is a diagram illustrating a method of manufacturing a transfer substrate on which transfer through a temporary substrate is performed, according to an embodiment of the present invention.
  • a transfer substrate on which transfer through a temporary substrate is performed for a detailed description of the overlapping structure, refer to the above description.
  • the method of manufacturing the phosphor structure 330 transfer substrate may include laminating a light absorbing layer 320 that is an inorganic layer on the temporary substrate 310 .
  • the step of providing the partition wall 380 on the light absorption layer 320 may be included.
  • the partition wall 380 may be formed in a grid pattern on the temporary substrate 310 .
  • Forming the partition wall 380 includes forming a sacrificial layer on the temporary substrate 310, providing a photomask on the sacrificial layer corresponding to the location of the partition wall 380, and partially curing the sacrificial layer. and developing the uncured sacrificial layer except for the separation wall 380 .
  • the method may include stacking a phosphor binder 332 including a phosphor 331 between the partition walls 380 . Accordingly, the phosphor structure 330 including the phosphor 331 and the phosphor binder 332 may be formed.
  • the separation wall 380 may be removed using an etching solution.
  • a transfer substrate including the phosphor structures 330 in which the light absorption layer 320 and the color filter 333 are positioned on opposite sides with the phosphor binder 33 interposed therebetween may be manufactured.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a process of transferring a transfer substrate on which transfer is performed through a temporary substrate to an intermediate substrate and a wiring substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the transfer substrate includes a temporary substrate 310 , a light absorption layer 320 provided on the temporary substrate 310 , a phosphor structure 330 provided on the light absorption layer, and a color filter 333 positioned opposite to the light absorption layer 320 . ) is included.
  • the intermediate substrate includes an intermediate substrate 510 and an elastic layer 520 positioned on the intermediate substrate.
  • the elastic layer 520 may be formed of, for example, a polymer material, PDMS, but may be any material having viscoelasticity.
  • the wiring board includes a wiring board 410 , a wiring electrode 420 positioned on the wiring board, and a semiconductor light emitting device 430 electrically connected by the wiring electrode 420 and provided on the wiring board 410 . .
  • an adhesive layer 440 may be further provided on the semiconductor light emitting device 430 . Due to the adhesive layer 440 , adhesion between the semiconductor light emitting device 430 and the phosphor structure 330 may be improved. As described above, the adhesive layer 440 may use the same material as the color filter 333 , but may use a material other than the pigment.
  • the transfer substrate including the phosphor structure 330 may be transferred onto the intermediate substrate through an LLO process.
  • the phosphor structure 330 may be easily transferred to the intermediate substrate by the elastic layer 520 and the elastic layer 520 .
  • the phosphor structure 330 may apply pressure to the elastic layer 520 .
  • the elastic layer 520 subjected to pressure may be deformed according to the pressure transmitted through the phosphor structure 330 by viscoelasticity. Accordingly, when the phosphor structure 330 is transferred, the adhesive force between the phosphor structure 330 and the elastic layer 520 may be increased.
  • the wiring board without elastic force is not deformed according to the shape of the phosphor structure. That is, the adhesive force between the phosphor structure and the wiring board may be weak, and thus the transfer efficiency may be low.
  • the intermediate substrate to which the phosphor structure 330 is transferred may be transferred onto the wiring board 410 including the semiconductor light emitting device 430 .
  • the phosphor structure 330 positioned on the elastic layer 520 may be positioned on the semiconductor light emitting device 430 and transferred using a stamping method.
  • the semiconductor light emitting device 430 and the phosphor structure 330 may be attached and fixed by an adhesive layer 440 .
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to the embodiment includes a light absorbing layer made of an inorganic material between the phosphor structure and the temporary substrate, thereby preventing transfer or re-attachment of the phosphor structure to the temporary substrate after transfer. can do.
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to the embodiment may further include a protective layer between the light absorption layer and the phosphor structure to prevent damage to the color filter and the wiring board.
  • the transfer substrate including the phosphor structure according to the embodiment may further include a metal layer between the phosphor structures to prevent damage to the color filter and the wiring board.
  • the transfer substrate including the phosphor structure may further include an adhesive layer between the phosphor structure and the color filter to supplement the color filter having poor adhesion by including a pigment.
  • adhesion may be further improved by forming a lens structure between the phosphor binder and the color filter or the phosphor binder and the adhesive layer.
  • the transfer substrate including the phosphor structure may reduce light leakage of the phosphor by placing the color filter on the phosphor structure, in the case of double transfer of transferring to the intermediate substrate and then transferring to the wiring board. .

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며 이러한 본 발명은, 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판에 있어서, 임시 기판; 상기 임시 기판 상에 구비되고, 컬러 필터, 상기 컬러 필터 상에 적층되는 형광체, 및 상기 형광체를 고정하는 형광체 바인더를 포함하는 단위 형광체 구조물; 및 상기 임시 기판과 상기 컬러 필터 사이에 구비되는 무기물 층으로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 광 흡수층; 을 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 장치의 제조에 사용되는 전사 기판, 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법 및 디스플레이 장치 제조에 사용되는 전사 기판에 관한 것이다.
최근 디스플레이 기술 분야에서 대면적, 박형, 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위하여, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 소자(OLED) 디스플레이, 그리고 마이크로 LED 디스플레이 등이 경쟁하고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 백라이트에 의해 생성된 광의 낮은 효율 등의 문제점이 존재하고, OLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않을 뿐 아니라 효율이 낮은 취약점이 존재한다.
이에 반해, 디스플레이에 100 마이크론 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자(마이크로 LED)를 사용하면 디스플레이가 편광판 등을 사용하여 빛을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공할 수 있다.
그러나, 대형 디스플레이에는 수백만 개의 반도체 발광 소자들을 필요로 하는 반면, R, G, B 발광 소자를 각각 제작하고 배열하기에는 공정이 복잡하고 제작 비용이 비싼 문제가 있었다. 이에, 청색광을 발하는 LED 만을 이용하여 디스플레이 장치를 구현하고, 청색 LED 상에 형광체를 구비하여 RGB 광을 구현하였다.
그러나, 형광체를 반도체 발광소자 상에 전사하는 과정에서, 전사된 형광체의 표면이 변형되거나 형광체의 전사가 이루어지지 않고 전사 기판에 다시 재접착되는 문제가 발생하였다.
이에 본 발명에서는, LED를 이용한 디스플레이, 특히 마이크로 LED를 이용한 디스플레이를 구현하기 위하여, 형광체를 전사하여 제조된 디스플레이 장치 및 그 전사 방법을 제시한다.
본 발명의 일 실시예의 목적은, 디스플레이 장치를 제조하기 위한 전사 과정에 있어서, 전사된 형광체 구조물의 표면의 변형 정도를 감소시키는 것이다.
본 발명의 일 실시예의 또 다른 목적은, 디스플레이 장치를 제조하기 위한 전사 과정에 있어서, 형광체가 전사되지 않고 전사 기판에 재접착 되는 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 일 실시예의 또 다른 목적은, LLO(Laser Lift-Off) 과정에서 배선 기판의 손상을 감소시키는 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예의 또 다른 목적은, 여기에서 언급하지 않은 다양한 문제점들도 해결하고자 한다. 당업자는 명세서 및 도면의 전 취지를 통해 이해할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판에 있어서, 임시 기판; 상기 임시 기판 상에 구비되고, 컬러 필터, 상기 컬러 필터 상에 적층되는 형광체, 및 상기 형광체를 고정하는 형광체 바인더를 포함하는 단위 형광체 구조물; 및 상기 임시 기판과 상기 컬러 필터 사이에 구비되는 무기물 층으로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 광 흡수층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층은, 광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전사 기판은, 상기 광 흡수층에 인가되는 광으로 상기 컬러 필터가 파손되는 것을 방지하고, 상기 광 흡수층과 상기 컬러 필터를 접착하는 보호층 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호층은, 복수의 상기 형광체 구조물의 구비 영역에 대응하여, 상기 광 흡수층 상에 분절되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 전사 기판은, 상기 보호층이 분절된 영역에 대응하여, 인접하는 상기 형광체 구조물 사이에 금속막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속막은, 인접하는 상기 형광체 구조물의 측면에 도포될 수 있다.
또한, 상기 형광체 구조물은, 이웃하는 형광체 구조물과 상기 컬러 필터로 연결되어 구비될 수 있다.
또한, 상기 컬러 필터와 형광체 구조물의 계면에 마이크로 렌즈 패턴을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판에 있어서, 임시 기판; 상기 임시 기판 상에 구비되고, 형광체, 상기 형광체를 고정하는 형광체 바인더, 및 상기 형광체 바인더 상에 적층된 컬러 필터를 포함하는 복수의 단위 형광체 구조물; 및 상기 임시 기판과 상기 형광체 바인더 사이에 구비되는 무기물 층으로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 광 흡수층; 을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판의 제조 방법에 있어서, 임시 기판 상에 무기물 층인 광 흡수층을 적층하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 컬러 필터를 패턴화 하는 단계; 상기 패턴화된 컬러 필터 사이에 분리벽을 구비하는 단계; 상기 분리벽 사이 및 상기 컬러 필터 상에 형광체를 포함하는 형광체 바인더를 적층하는 단계; 및 상기 분리벽을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컬러 필터 및 상기 형광체 바인더는, 단위 형광체 구조물을 구성하고, 상기 광 흡수층은, 광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리될 수 있다.
또한, 상기 광 흡수 층과 상기 컬러 필터 사이에 보호층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호층을 적층하는 단계는, 상기 컬러 필터의 패턴에 대응하여 상기 보호층을 분절하여 적층할 수 있다.
또한, 상기 보호층이 분절된 영역에 대응하여, 인접하는 상기 형광체 구조물 사이에 금속막을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판의 제조 방법에 있어서, 임시 기판 상에 무기물 층인 광 흡수층을 적층하는 단계, 상기 광 흡수층 상에 분리벽을 구비하는 단계; 상기 분리벽 사이에 형광체를 포함하는 형광체 바인더를 적층하는 단계 상기 형광체 바인더 상이 컬러 필터를 적층하는 단계 및 상기 분리벽을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 구조물과 임시 기판 사이에 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층을 포함함으로써 전사가 이루어지지 않거나, 전사 후에 형광체 구조물이 임시 기판으로 다시 재부착 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 광 흡수층과 형광체 구조물 사이에 보호층을 더 포함하여 컬러 필터 및 배선 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 구조물의 사이에 금속막을 더 포함하여 컬러 필터 및 배선 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있으며, 이러한 효과들을 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 절단된 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은, 종래 광 흡수층의 재료로 유기물을 이용한 경우를 도시한 도면이다.
도 11은, 종래 광 흡수층의 재료로 유기물을 이용한 경우에 형광체 구조물이 전사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물의 전사 기판을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서, 광 흡수층의 재료로 무기물 층을 이용한 경우의 전사과정에 대하여 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물의 전사 기판에 있어서, 보호층을 더 포함하는 것을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬러 필터가 서로 연결되어 구비된 것을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라, 금속막을 더 포함하는 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라, 접착층을 더 포함하는 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 18은 형광체 구조물과의 계면에 마이크로 렌즈 구조를 프린팅한 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 기판의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 중간 기재 및 배선 기판으로 전사하는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치는 단위 화소 또는 단위 화소의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)의 제어부(미도시)에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 또는 구부러질 수 있는, 또는 비틀어질 수 있는, 또는 접힐 수 있는, 또는 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다.
나아가, 플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 또는 구부리거나, 또는 접을 수 있거나 또는 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률 반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는, 예를 들어 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여, 이하 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도 이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 절단된 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러 가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
도 1에 도시된 디스플레이 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 적어도 하나의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
도 2 또는 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기 절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법이 적용될 수도 있다. 전술한 다른 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이 차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스 부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스 부재의 바닥 부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스 부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직 방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스 부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합 형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 파티클 혹은 나노 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도3a를 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chiptype)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 도3에 도시된, 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p 형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체 변환층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도 값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체 변환층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 형광체 변환층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체 변환층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 변환층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자는 질화 갈륨(GaN)을 주재료로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자(150a)는 황색 형광체 변환층이 개별 소자 마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체 변환층(181), 녹색 형광체 변환층(182), 및 청색 형광체 변환층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자 상에 적색 형광체 변환층(181), 녹색 형광체 변환층(185, 및 청색 형광체 변환층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전 영역에 사용 가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용 가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자는 전도성 접착층 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다.
이와 같은 개별 반도체 발광 소자의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20 X 80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다.
따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한 변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다.
따라서, 이러한 경우, HD화질 이상의 고화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 배선기판(110)에 절연층(160)이 적층되며, 상기 배선기판(110)에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 배선기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 임시기판(112)을, 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 마주하도록 배치한다.
이 경우에, 임시기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 임시기판(112)을 열 압착한다. 예를 들어, 배선기판과 임시기판(112)은 ACF 프레스 헤드를 적용하여 열 압착할 수 있다. 상기 열 압착에 의하여 배선기판과 임시기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열 압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광 소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 임시기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 임시기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 임시기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일 면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법이나 구조는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 적어도 하나의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(Anisotropy Conductive Film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께 방향으로 전도성을 가지는 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 예를 들어, 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 예를 들어, 20 X 80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도8에 도시된 바와 같이, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
도 10은, 분리층으로 유기물을 이용한 형광체 전사 기판의 적층 구조를 도시하고 있다.
도 11은, 도 10의 A 부분 확대도이다.
형광체 구조물을 포함하는 전사 기판(310)을 배선 기판(410) 상에 전사하는 과정에 있어서, 디스플레이 장치에서 전사 기판(310)은, 임시 기판(310), 유기물층으로 이루어지는 광 흡수층(321), 단위 형광체 구조물(330)을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 전사 기판(310)을 반도체 발광 소자(430) 및 배선(420)을 포함하는 배선 기판(410) 상에 전사함으로써 반도체 발광 소자(430)상에 형광체 구조물(330)이 구비되도록 하였다.
배선 기판(410)은 반도체 발광 소자(430)에 전기 신호를 인가하는 인쇄 회로를 포함하는 기판일 수 있다. 구체적으로, 배선 기판(410)은 상기에서 설명한 기판(110), 제1 전극(120), 제2 전극(140), 절연층(160)을 포함할 수 있다.
형광체 구조물(330)은 반도체 발광 소자(430) 상에 구비되어, 반도체 발광 소자(430)에서 발생한 광을 다른 색으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 형광체 구조물(330)은 형광체(331) 및 형광체(331)를 고정하는 형광체 바인더(332)를 포함할 수 있다.
형광체(331)는 도 5에서 설명한 적색 형광체(181), 녹색 형광체(182) 및 청색 형광체(183) 중 적어도 하나에 대응될 수 있다. 형광체(220)는 유기형광체, Quantum dots, 무기형광체 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
형광체 바인더(332)는 형광체(331)를 고정하는 구성으로 투명 소재로 구비될 수 있다. 형광체 바인더(230)로 유기 바인더 또는 무기질 색변환 소재가 이용될 수 있다. 구체적으로, 유기 바인더로는 주로 에폭시(epoxy)나 실리콘(silicone) 계열이 사용될 수 있다. 무기질 색변환 소재로는 PC(Phosphor Ceramic), PGC(Phosphor Glass Ceramic), PiG(Phosphor in Glass) BGP(Bulk Glass Phosphor가 이용될 수 있다.
형광체 구조물(330)은 잉크젯(inkjet)을 이용하여 반도체 발광 소자(430) 상에 부분적으로 코팅하거나, 포토 리소그래피 공정을 통해 패턴이 형성될 수 있다. 형광체 구조물(230)의 칙소성 때문에 형광체 구조물(330)의 퍼짐을 방지하는 격벽 구조가 필요할 수 있다. 이하, 형광체 구조물의 제조 방법은 도 19 및 21을 통해서 구체적으로 살펴본다.
형성된 형광체 구조물(330)은, 도 10에 도시된 것처럼, 예를 들어, LLO와 같은 전사 과정을 거쳐 반도체 발광 소자(430) 상에 전사될 수 있다. 이때, 형광체 구조물(330)과 임시 기판(310) 사이에는 광 흡수층(321)을 더 포함할 수 있다. 이때, 광 흡수층은 유기물층으로 이루어질 수 있다.
다만, 유기물층으로 광 흡수층을 구성하는 경우, 형광체 구조물이 부분적으로 전사가 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 이하 도 11을 참조하여, 유기물로 구성된 광 흡수층의 형광체 구조물 분리 과정을 살펴본다.
형광체 구조물(330)은, LLO 공정 과정에서, 레이저에 의한 열을 받을 수 있다. 이때, 유기물 층으로 구성된 광 흡수층(321)과 임시 기판(310)이 접하는 계면(이하, 제1 계면이라고 한다.)에서 열 에너지를 흡수할 수 있다. 흡수된 열 에너지에 의해, 제1 계면에서 국부적으로 유기물 층으로 구성된 광 흡수층(321)이 기화가 발생할 수 있고, 이로 인해 제1 계면에서, 전사 기판과 광 흡수층(321)이 분리될 수 있다.
즉, 유기물 층(321)의 양단이 기화에 의해 분리되면서, 형광체 구조물(330)의 전사가 일어난다. 그러나, 형광체 구조물(330) 상에 위치하는 제1 계면의 일부에서만 기화가 발생하는 경우, 일체의 평면으로 구성된 유기물 층(321)으로 인하여 유기물 층(321)이 분리되지 않을 수 있다.
이러한 경우, 임시 기판(310)과 유기물 층(321)이 이격되면서, 열 에너지는 유기물 층(321)의 아래로 전도 되지 않고, 제1 계면을 따라 전도 된다(도 11 화살표 참조). 즉, 광 흡수층의 이격에 의해, 광 흡수층(321)과 형광체 구조물(330)이 접하는 계면(이하, 제2 계면)으로 열이 전달되지 않는다. 따라서, 제2 계면에서는 유기물 층(321)의 기화가 발생하지 않고, 형광체 구조물(330) 역시 접착 상태를 유지하게 된다.
즉, 형광체 구조물(330)은 LLO 과정이 끝난 후에도, 임시 기판(310)으로부터 분리되지 않고, 재부착될 수 있다. 따라서, 전사 기판으로부터 형광체 구조물(330)이 부분적으로 전사가 이루어지지 않는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 이하에서 형광체 구조물(330)을 단위 구조로 포함하는 전사 기판 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조 방법을 살펴 본다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물의 전사 기판을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서, 광 흡수층의 재료로 무기물 층을 이용한 경우의 전사과정에 대하여 도시한 도면이다.
형광체 구조물을 포함하는 전사 기판(310)을 배선 기판(410) 상에 전사하는 과정에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 기판(310)은, 임시 기판(310), 무기물 층으로 이루어지는 광 흡수층(320), 단위 형광체 구조물(330)을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 전사 기판(310)을 반도체 발광 소자(430) 및 배선(420)을 포함하는 배선 기판(410) 상에 전사함으로써 반도체 발광 소자(430)상에 형광체 구조물(330)이 구비되도록 하였다.
전사 기판(310)은 형광체 구조물(330)이 적층된 기판으로, 형광체 구조물(330)을 전사하기 위한 임시 기판 또는 도너일 수 있다.
형광체 구조물(330)은 단위 구조로 이루어지며, 복수 개일 수 있다. 형광체 구조물(330)은 각각 분리되어 독립된 형태로 구비될 수 있다. 각각의 단위 형광체 구조물(330)은 반도체 발광 소자(430) 상에 일대일로 전사될 수 있다.
구체적으로, 단위 형광체 구조물(330)은, 임시 기판(310) 상에 적어도 하나의 로우(row) 및 적어도 하나의 컬럼(column)을 따라 복수 개 배열될 수 있다. 단위 형광체 구조물(330)은 인접하는 다른 단위 형광체 구조물(230)과 일정 간격 이격되어 구비될 수 있다.
단위 형광체 구조물(330)은 기본적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 형광체(331), 형광체(331)를 고정하는 형광체 바인더(332) 및 컬러 필터(333)를 포함할 수 있다.
컬러 필터(333)는 특정 파장의 광을 통과시키는 필터일 수 있다. 컬러 필터(333)는 반도체 발광 소자(430)에서 발생하는 광과 형광체(331)를 통해 파장이 변환된 광이 섞여 배출되는 것을 방지할 수 있다. 반도체 발광 소자(430)에서 생성된 광의 파장은 차단하고, 형광체(331)를 통해 변경된 광의 파장은 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(430)는 청색 광을 발생하고, 형광체(331)는 청색 광을 적색 광으로 변경하는 경우, 컬러 필터(333)는 청색 광은 차단하고, 적색 광은 통과시킬 수 있다. 컬러 필터(333)는 청색 광을 발생하는 반도체 발광 소자(430)를 이용하여 적색 광을 발생할 수 있다.
컬러 필터(333)는 단위 형광체 구조물(330)과 같이 분절되어 구비될 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 컬러 필터(333)는 필름 구조로 일체로 임시 기판(310) 상에 적층될 수 있다. 컬러 필터(333)가 일체로 구비된 경우, 형광체 구조물(330)이 반도체 발광 소자(430) 상으로 전사될 때 단위 구조에 맞춰 분절될 수 있다.
광 흡수층(320)은 무기물 층을 사용할 수 있다. 이러한 무기물 층을 사용한 광 흡수층(320)은, LLO에 의해 발생한 광을 흡수하여 단위 형광체 구조물(330)이 임시 기판(310)으로부터 전사되도록, 임시 기판(310)으로부터 분리될 수 있다.
도 13에 도시한 것처럼, 형광체 구조물(330)은, LLO 공정 시 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층(320)이 레이저에 의해 열을 받아 변형이 발생하면서, 임시 기판(310)으로부터 분리되어 반도체 발광 소자(430) 상에 전사될 수 있다.
구체적으로, 무기물 층으로 구성된 광 흡수층(320)은 열 에너지를 받으면, 흡수된 열 에너지에 의해 제1 계면에서 무기물 층(320)의 결정 구조가 변화할 수 있다. 그러나, 유기물 층으로 구성된 광 흡수층(321)을 이용한 경우와 달리, 상대적으로 임시 기판(310)과 접착력이 좋은 무기물 층(320)은, 결정 구조가 변화하더라도 임시 기판(310)으로부터 분리되지 않고 접착된 상태를 유지할 수 있다.
즉, 임시 기판(310)과 광 흡수층(320)이 부착된 상태이므로, 임시 기판(310)에서 제2 계면 방향으로 열 에너지가 비교적 용이하게 전도될 수 있다. 이에 따라, 제2 계면에서도 열 에너지에 의해 무기물 층(320)의 결정 구조의 변화가 발생할 수 있고, 이러한 결정 구조의 변화로 인하여 형광체 구조물(330)이 임시 기판(310)으로부터 분리되면서 전사가 일어날 수 있다.
이때, 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층(320)은, 광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조를 포함할 수 있다. 구체적으로, a-Si, ITO 등의 비정질 재료를 이용할 수 있으며, 이러한 결정 구조는, 광에 의해 발생한 열을 받아 결정 구조가 변형될 수 있다.
즉, 열의 전도로 인하여, 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층(320) 및 광 흡수층(320)과 형광체 구조물(330) 사이의 계면에서 분리가 발생하여, 재부착을 방지할 수 있다.
따라서, 유기물 층으로 이루어진 광 흡수층(321)을 이용하는 경우보다, 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층(320)을 이용하는 경우, 전사가 더 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 이 과정에서 형광체 구조물(330)의 재부착이 발생하지 않아 임시 기판(310)의 일부에서 전사가 이루어지지 않는 문제도 해결할 수 있다.
다만, Lift-off가 이루어지는 동안, laser가 가해지는 범위는 하나의 단위 형광체 구조물(330)의 표면보다 넓은 면적이 될 수 있다. 이 경우, LLO 공정 동안, laser에 의해 배선 기판(410) 상에 위치하는 전극(420) 등이 손상을 입을 수 있는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 아래와 같은 구조를 이용하여, 배선 기판(410)을 보호할 수 있다. 이하 후술한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물의 전사 기판에 있어서, 보호층을 더 포함하는 것을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 구조물의 전사 기판은 임시 기판(310), 임시 기판 상에 적층되는 광 흡수층(320), 광 흡수층(320) 상에 적층되는 단위 형광체 구조물(330), 및 광 흡수층(320)과 단위 형광체 구조물(330) 사이에 구비되는 보호층(340)을 더 포함한다.
형광체 구조물(330)은, 별도의 접착제가 없어도 배선 기판(410) 상에 적층되는 반도체 발광 소자(430) 상에 위치하기 위하여, 점착력을 가지는 재료를 이용할 수 있다. 이때, 형광체 구조물(330)은 열 또는 자외선에 의해 경화되지 않고, 점착력을 유지할 수 있다.
광 흡수층(320) 및 보호층(340)은, 투명한 아크릴 또는 에폭시 계열의 레진 등의 UV광 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지는 열 또는 자외선 등에 의해 경화 시 비 가역성 화학 변화가 일어날 수 있다. 구체적으로, 열 경화성 수지를 포함하는 보호층(340)은 경화에 의해, 보호층(340) 내에 포함되는 중합체가 그물 모양의 구조를 이루면서 비 점탄성 특성을 가질 수 있다.
즉, 경화 단계 이후 형광체 구조물(330)은 점탄성 특성을 유지할 수 있고, 광 흡수층(320) 및 보호층(340)은 비점탄성 특성을 가질 수 있다. 따라서, LLO 과정에서, 비점탄성 특성을 가지는 광흡수층(320)과 보호층(340)은 분리되고, 보호층(340)과 형광체 구조물(330)은 접착 상태를 유지할 수 있다. 구체적으로, 경화된 광흡수층(320)과 보호층(340)은 계면의 구조가 상이하여 분리되고, 보호층(340)과 형광체 구조물(330)은 형광체 구조물(330)의 점탄성으로 접착 상태가 유지될 수 있다. 즉, 각 구성의 경도 특성의 차이로 인하여, 형광체 구조물(330)의 분할 전사가 가능하다.
또한, 보호층(340)은 LLO 과정에서 조사되는 레이저를 차단하여 형광체 구조물(330) 및 배선 기판(410)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 보호층(340)은 LLO 과정에서 조사되는 레이저 파장대를 흡수하여 경화되거나, 반사함으로써 보호층(340)을 투과하는 레이저의 비율을 낮출 수 있다. 이때, 보호층(340)은 가시광선 대의 파장에 대해 높은 투과율을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 15는 컬러 필터(333)가 단위 형광체 구조물(330)에 맞추어 분리되지 않고, 연결되어 구비된 것을 도시한 도면이다.
도 15에 도시한 것처럼, 형광체 구조물(330)은 이웃하는 형광체 구조물(330)과 컬러 필터(333)로 연결되어 구비될 수 있다.
컬러 필터(333)가 연결되어 구비된 경우, 보호층(340)만 구비된 경우보다, 레이저로부터 단위 형광체 구조물(330) 아래에 위치하는 배선 기판(410)을 더 보호할 수 있다.
즉, 컬러 필터(333)가 형광체 구조물(330) 사이에 위치하여, 레이저에 의한 분리 시, 형광체 구조물(330)의 측면을 덮는 구조로 이루어지는 경우, 레이저에 의한 배선 기판(410)의 하부 구조가 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 배선 기판(410) 상에 위치하는 도전볼, 배선, 전극 등을 보호할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라, 금속막을 더 포함하는 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 16에 도시한 것처럼, 전사 기판은 임시 기판(310), 임시 기판(310) 상에 구비되는 광 흡수층(320), 광 흡수층 상에 구비되는 보호층(340), 보호층 상에 적층되는 형광체 구조물(330) 및 형광체 구조물 사이에 위치하는 금속막(350)을 포함할 수 있다.
보호층(340) 및 컬러 필터(333)는 복수의 형광체 구조물(330)의 구비 영역에 대응하여 광 흡수층(320) 상에 분절되어 구비될 수 있다. 이때, 보호층(340) 및 컬러 필터(333)가 모두 형광체 구조물(330)의 크기에 맞추어 분절됨으로써 LLO 공정 시, 배선 기판(410) 상의 구조가 레이저에 의해 손상되는 것을 방지할 수 없는 문제가 생길 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하여 배선 기판(410)의 손상을 방지하기 위해 금속막(350)을 더 포함할 수 있다.
금속막(350)은, 보호층(340)이 분절된 영역에 대응하여 인접하는 단위 형광체 구조물(330) 사이에 구비될 수 있다.
또한 금속막(350)은, 인접하는 단위 형광체 구조물(330)의 측면에 도포되어 구비될 수 있다.
금속막(350)이 분절된 보호층(340)을 따라 단위 형광체 구조물(330)의 사이에 구비됨으로써, LLO 공정 시 레이저가 배선 기판(410)을 향하는 것을 방지하여, 배선 기판(410)의 손상을 막을 수 있다. 구체적으로, 필름 형태를 갖는 금속막(350)의 투과율이 0이 되면서, 레이저로부터 배선 기판(410)을 보호할 수 있다.
다만, 컬러 필터(333)는 pigment를 포함하고 있어 점착력이 상대적으로 약한 문제가 있다. 이때, 이종 재료를 포함하는 컬러 필터(333)의 점착력이 약한 문제를 해결하기 위하여, 아래와 같은 구조를 이용하여, 형광체 구조물(330)과 컬러 필터(333)의 점착력을 향상시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라, 접착층을 더 포함하는 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 18은 형광체 구조물(330)과의 계면에 마이크로 렌즈 구조를 프린팅한 전사 기판을 도시한 도면이다.
도 17에 도시한 것처럼, 전사 기판은 임시 기판(310), 임시 기판(310) 상에 구비되는 광 흡수층(320), 광 흡수층 상에 구비되는 보호층(340), 보호층 상에 적층되는 형광체 구조물(330), 형광체 구조물 사이에 위치하는 금속막(350), 및 형광체 바인더(332)와 컬러 필터(333) 사이에 구비되는 접착층(370)을 포함할 수 있다.
컬러 필터(333)를 사이에 두고 보호층(340)과 접착층(370)이 위치하는 경우, 컬러 필터(333)를 손상으로부터 보호할 수 있다.
보호층(340)은 컬러 필터(333)와 동일한 계열의 레진으로 이루어질 수 있다.
접착층(370)은 컬러 필터(333)와 동일한 계열의 레진으로 이루어질 수 있다.
즉, 보호층(340) 및 접착층(370)이 컬러 필터(333)와 동일한 계열의 재료를 이용하되, 내부에 pigment를 포함하지 않는 재료를 이용함으로써, 컬러 필터(333)와의 점착력을 강화하고, 컬러 필터(333)를 더 보호할 수 있다.
이때, 도 18에 도시한 것처럼, 형광체 구조물(330)과의 사이에서 접착력을 더 향상시키기 위하여, 형광체 바인더(332)와의 계면에 마이크로 렌즈 등의 구조(360)를 삽입할 수 있다.
마이크로 렌즈 구조(360)는, 마이크로 단위의 렌즈 형상을 갖는 구조일 수 있다. 이 때, 렌즈의 형상은 원, 다각형 등 어느 것이어도 무관하다. 또한, 마이크로 단위의 렌즈는 볼록 렌즈의 구면뿐 아니라, 볼록 렌즈의 구면에 또 다른 오목 렌즈가 형성된 복합 구조의 렌즈 형상이어도 무관하다.
마이크로 렌즈 구조(360)는 렌즈 구조의 film을 활용해 라미네이션 또는 임프린팅 기술을 통해 접착층(370)에 마이크로 렌즈 구조를 각인시킬 수 있다. 다만, 제조 방법은 제한되지 않으며, 포토 리소그래피, 잉크젯 프린팅 등 어떤 방법으로 제조하여도 된다.
구체적으로, 접착층(370)을 도포한 후, 접착층(370)이 경화되기 전 상태인 낮은 온도에서 렌즈 구조를 임프린팅할 수 있다. Negative PR을 사용하면 포토 리소그래피(photo lithography) 후 100도 이하의 낮은 온도에서도 마이크로 패턴을 형성할 수 있다.
도 18의 (a)에 도시한 것처럼, PSS(patterned sapphire substrate) 등 기존 제품을 사용하면 쉽게 마이크로 렌즈 형태의 구조를 각인시킬 수 있다. 이때, 도 18의 (b)에 도시한 것처럼, 컬러 필터에 마이크로 렌즈 형태의 구조가 각인된 형상을 얻을 수 있다.
이하에서는, 형광체 구조물(330) 전사 기판의 제조 방법을 살펴본다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 기판의 제조 방법을 도시한 도면이다.
형광체 구조물(330) 전사 기판의 제조 방법은 임시 기판(310) 상에 무기물 층인 광 흡수층(320)을 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 광 흡수층(320)은, 광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조를 가질 수 있다. 이러한 광 흡수층(320)에 의해, LLO 공정 과정에서 광을 흡수하여 단위 형광체 구조물(320)이 임시 기판(310)으로부터 분리될 수 있다.
광 흡수층(320)과 컬러 필터(333) 사이에 보호층을 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 보호층을 적층하는 단계는, 후술하는 컬러 필터(333)의 패턴에 대응하여 분절된 상태로 보호층이 적층될 수 있다.
광 흡수층 상에 컬러 필터(333)를 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 컬러 필터(333)는 광 흡수층(320)과 접하는 면을 코팅하고 현상 과정에서 분절할 수 있다.
분절된 컬러 필터(333) 사이에 분리벽(380)을 구비하는 단계를 포함할 수 있다. 다만, 분리벽(380)을 먼저 구비한 뒤 분리벽(380) 사이에 컬러 필터(333)를 코팅할 수도 있다. 이 경우, 컬러 필터(333)는, 광 흡수층(320)과 접하는 면과 함께 분리벽(380)의 측면을 코팅할 수 있다. 구체적으로, 컬러 필터(333)는 분리벽(380) 사이에 오목한 형태로 코팅될 수도 있다.
이러한 분리벽(380)의 사이에 구비되고, 컬러 필터(333) 상에 위치하도록 형광체(331) 및 형광체 바인더(332)를 충진하여 형광체 구조물(330)을 적층할 수 있다. 이때, 형광체(331)는 고체 상태, 형광체 바인더(332)는 액체 상태일 수 있다. 형광체(331)와 형광체 바인더(332)는 스퀴지 방식으로 분리벽(380) 사이에 충진될 수 있다.
형광체 구조물(330)이 형성된 뒤, 분리벽(380)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이로 인해, 단위 형광체 구조물(330)이 이격되어 임시 기판(310) 상에 형성될 수 있다.
보호층이 분절된 영역에 대응하여, 인접하는 형광체 구조물(330) 사이에 금속막을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 형광체 구조물(330)을 포함하는 전사 기판의 경우, 배선 기판(410)으로의 직접 전사가 가능하여, 2회 이상 전사를 포함하는 디스플레이 제조 방법에 비해 경제적이다.
이때, 점탄성을 갖는 형광체 바인더(332)가 경화되는 과정에서 형광체(331)를 고정하는 힘이 감소할 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(430) 상에 전사된 형광체 구조물(330)에서 형광체(331)가 상대적으로 위쪽에 위치할 수 있다. 형광체(331)가 상대적으로 위쪽에 위치하는 경우, 광의 누수가 발생할 염려가 있는 바, 아래에서는 이를 해결하기 위한 구조에 대해 서술한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 도시한 도면이다. 중복되는 구조에 대한 상세한 설명은 상기 기술 내용을 참조한다.
형광체 구조물(330)을 포함하는 전사 기판은, 임시 기판(310), 임시 기판 상에 구비되는 광 흡수층(320), 광 흡수층(320) 상에 구비되는 형광체 구조물(330) 및 광 흡수층(320)과 반대 측에 구비되고 형광체 구조물(330) 상에 위치하는 컬러 필터(333)를 포함할 수 있다.
즉, 형광체 구조물(330)을 포함하는 임시 기판(310)이 중간 기재(510, 도 22 참조) 상에 전사되는 경우, 컬러 필터(333)는 중간 기재(510)와 형광체 구조물(330)의 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 경우, 직접 전사를 하는 경우와 달리, 형광체는 2회의 전사 과정을 거치면서 최종 전사 시 상대적으로 아래쪽에 위치하게 된다. 형광체가 형광체 구조물에서 상대적으로 아래쪽에 위치하는 경우, 광 누수가 비교적 감소할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 제조하는 방법을 도시한 도면이다. 중복되는 구조에 대한 상세한 설명은 상기 기술 내용을 참조한다.
형광체 구조물(330) 전사 기판의 제조 방법은 임시 기판(310) 상에 무기물 층인 광 흡수층(320)을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 광 흡수층320) 상에 분리벽(380)을 구비하는 단계를 포함할 수 있다. 분리벽(380)은 임시 기판(310) 상에 격자 무늬 형태로 형성될 수 있다. 분리벽(380)을 형성하는 단계는 임시 기판(310) 상에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 분리벽(380) 위치에 대응하여 포토 마스크를 구비하는 단계, 희생층을 부분 경화하는 단계 및 분리벽(380)을 제외하고 경화되지 않은 희생층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 분리벽(380) 사이에 형광체(331)를 포함하는 형광체 바인더(332)를 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 이로 인해, 형광체(331) 및 형광체 바인더(332)를 포함하는 형광체 구조물(330)이 형성될 수 있다.
형광체 구조물(330) 상에 컬러 필터(333)를 적층하는 단계 및 분리벽(380)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 분리벽(380)의 제거는, 식각 용액을 이용하여 제거할 수 있다.
이로 인해, 광 흡수층(320)과 컬러 필터(333)가 형광체 바인더(33)를 사이에 두고 서로 반대 측에 위치하는 형광체 구조물(330)을 포함하는 전사 기판을 제조할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라, 임시 기판을 통한 전사가 행해지는 전사 기판을 중간 기재 및 배선 기판으로 전사하는 과정을 도시한 도면이다.
전사 기판은 임시 기판(310), 임시 기판(310) 상에 구비되는 광 흡수층(320), 광 흡수층 상에 구비되는 형광체 구조물(330) 및 광 흡수층(320)과 반대측에 위치하는 컬러 필터(333)를 포함한다.
중간 기판은 중간 기재(510) 및 중간 기재 상에 위치하는 탄성층(520)을 포함한다.
탄성층(520)은 예를 들면 고분자 물질인 PDMS를 이용할 수 있으나, 점탄성이 있는 물질인 경우 어느 것이어도 무방하다.
배선 기판은 배선 기판(410), 배선 기판 상에 위치하는 배선 전극(420), 배선 전극(420)에 의해 전기적으로 연결되어 배선 기판(410) 상에 구비되는 반도체 발광 소자(430)을 포함한다.
이때, 반도체 발광 소자(430) 상에는 접착층(440)이 더 구비될 수 있다. 이러한 접착층(440)으로 인하여, 반도체 발광 소자(430)와 형광체 구조물(330) 사이에 접착력이 향상될 수 있다. 접착층(440)은, 상술한 바와 같이, 컬러 필터(333)와 같은 재료를 이용하되, pigment를 제외한 재료를 이용할 수 있다.
형광체 구조물(330)으 포함하는 전사 기판은 LLO 공정을 통해 중간 기판 상에 전사될 수 있다. 이때, 탄성층(520)에 의해, 탄성층(520)에 의해서 형광체 구조물(330)이 쉽게 중간 기판으로 전사될 수 있다.
구체적으로, 임시 기판(310)에서 형광체 구조물(330)이 분리되어 탄성층(520)으로 전사되는 과정에서, 형광체 구조물(330)이 탄성층(520)에 압력을 가할 수 있다. 이때, 압력을 받은 탄성층(520)은, 점탄성에 의해 형광체 구조물(330)을 통해 전달되는 압력에 맞추어 형태를 변형할 수 있다. 따라서, 형광체 구조물(330)의 전사 시, 형광체 구조물(330)과 탄성층(520)의 점착력을 높일 수 있다.
전사 기판으로부터 배선 기판으로 직접 전사하는 경우, 형광체 구조물이 배선 기판에 압력을 가하더라도, 탄성력이 없는 배선 기판은 형광체 구조물의 형상에 맞춰 변형이 생기지 않는다. 즉, 형광체 구조물과 배선 기판의 점착력이 약할 수 있고, 이에 따라 전사 효율이 낮을 수 있다.
그러나, 중간 기판을 거쳐 배선 기판으로 전사하는 경우, 점착력이 우수하여 전사 효율이 높은 장점이 있다.
형광체 구조물(330)이 전사된 중간 기판은, 반도체 발광 소자(430)를 포함하는 배선 기판(410) 상에 전사될 수 있다. 구체적으로, 탄성층(520) 상에 위치하는 형광체 구조물(330)을 반도체 발광 소자(430) 상에 위치시키고, 스탬프 방식을 이용하여 전사할 수 있다.
이때, 반도체 발광 소자(430) 와 형광체 구조물(330)은 접착층(440)에 의해 부착되어 고정될 수 있다.
일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 구조물과 임시 기판 사이에 무기물 층으로 이루어진 광 흡수층을 포함함으로써 전사가 이루어지지 않거나, 전사 후에 형광체 구조물이 임시 기판으로 다시 재부착 되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 광 흡수층과 형광체 구조물 사이에 보호층을 더 포함하여 컬러 필터 및 배선 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 구조물의 사이에 금속막을 더 포함하여 컬러 필터 및 배선 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 구조물과 컬러 필터 사이에 접착층을 더 포함하여 pigment를 포함하여 접착력이 좋지 않은 컬러 필터를 보완할 수 있다.
일 실시에에 따른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 형광체 바인더와 컬러 필터 또는 형광체 바인더와 접착층 사이에 렌즈 구조를 형성하여 접착력을 더 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 다른 형광체 구조물을 포함하는 전사 기판은, 컬러 필터를 형광체 구조물 상에 위치시킴으로써, 중간 기판으로 전사 후 배선 기판으로 전사하는 2회 전사를 하는 경우, 형광체의 광 누수를 감소시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판에 있어서,
    임시 기판;
    상기 임시 기판 상에 구비되고, 컬러 필터, 상기 컬러 필터 상에 적층되는 형광체, 및 상기 형광체를 고정하는 형광체 바인더를 포함하는 단위 형광체 구조물; 및
    상기 임시 기판과 상기 컬러 필터 사이에 구비되는 무기물 층으로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 광 흡수층; 을 포함하는, 전사 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 흡수층은,
    광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전사 기판은,
    상기 광 흡수층에 인가되는 광으로 상기 컬러 필터가 파손되는 것을 방지하고, 상기 광 흡수층과 상기 컬러 필터를 접착하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호층은
    복수의 상기 형광체 구조물의 구비 영역에 대응하여, 상기 광 흡수층 상에 분절되어 구비되는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전사 기판은
    상기 보호층이 분절된 영역에 대응하여, 인접하는 상기 형광체 구조물 사이에 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속막은
    인접하는 상기 형광체 구조물의 측면에 도포되는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 구조물은
    이웃하는 형광체 구조물과 상기 컬러 필터로 연결되어 구비되는 것을 특징으로 하는, 전사 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터와 형광체 구조물의 계면에 마이크로 렌즈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사 기판.
  9. 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판에 있어서,
    임시 기판;
    상기 임시 기판 상에 구비되고, 형광체, 상기 형광체를 고정하는 형광체 바인더, 및 상기 형광체 바인더 상에 적층된 컬러 필터를 포함하는 복수의 단위 형광체 구조물; 및
    상기 임시 기판과 상기 형광체 바인더 사이에 구비되는 무기물 층으로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 광 흡수층; 을 포함하는, 전사 기판.
  10. 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판의 제조 방법에 있어서,
    임시 기판 상에 무기물 층인 광 흡수층을 적층하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 컬러 필터를 패턴화 하는 단계;
    상기 패턴화된 컬러 필터 사이에 분리벽을 구비하는 단계;
    상기 분리벽 사이 및 상기 컬러 필터 상에 형광체를 포함하는 형광체 바인더를 적층하는 단계; 및
    상기 분리벽을 제거하는 단계;를 포함하는, 전사 기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컬러 필터 및 상기 형광체 바인더는 단위 형광체 구조물을 구성하고,
    상기 광 흡수층은
    광을 흡수하여 결정 구조가 가변되는 비정질의 결정 구조로, 광을 흡수하여 상기 단위 형광체 구조물을 상기 임시 기판에서 분리하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 흡수 층과 상기 컬러 필터 사이에 보호층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보호층을 적층하는 단계는
    상기 컬러 필터의 패턴에 대응하여 상기 보호층을 분절하여 적층하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보호층이 분절된 영역에 대응하여, 인접하는 상기 형광체 구조물 사이에 금속막을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전사 기판의 제조 방법.
  15. 반도체 발광 소자 상에 형광체를 전사하는 전사 기판의 제조 방법에 있어서,
    임시 기판 상에 무기물 층인 광 흡수층을 적층하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 분리벽을 구비하는 단계;
    상기 분리벽 사이에 형광체를 포함하는 형광체 바인더를 적층하는 단계;
    상기 형광체 바인더 상이 컬러 필터를 적층하는 단계; 및
    상기 분리벽을 제거하는 단계;를 포함하는, 전사 기판의 제조 방법.
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