WO2022045392A1 - 디스플레이 장치 제조용 기판 - Google Patents

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WO2022045392A1
WO2022045392A1 PCT/KR2020/011448 KR2020011448W WO2022045392A1 WO 2022045392 A1 WO2022045392 A1 WO 2022045392A1 KR 2020011448 W KR2020011448 W KR 2020011448W WO 2022045392 A1 WO2022045392 A1 WO 2022045392A1
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substrate
assembly
light emitting
semiconductor light
electrodes
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PCT/KR2020/011448
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Inventor
김기수
이진형
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엘지전자 주식회사
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    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
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    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
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    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages

Definitions

  • the present invention relates to a substrate used for manufacturing a semiconductor light emitting device, in particular, a display device using a semiconductor light emitting device having a size of several to several tens of ⁇ m.
  • LCDs liquid crystal displays
  • OLEDs organic light emitting device displays
  • semiconductor light emitting device displays are competing to implement large-area displays in the display technology field.
  • micro LED semiconductor light emitting device having a cross-sectional area of 100 ⁇ m or less
  • very high efficiency can be provided because the display does not absorb light using a polarizing plate or the like.
  • millions of semiconductor light emitting devices are required to implement a large-area display, the transfer process is difficult compared to other types of displays.
  • micro LEDs can be transferred by pick-and-place, laser lift-off, or self-assembly.
  • the self-assembly method is the most advantageous method for realizing a large-area display device in a way in which the semiconductor light emitting devices find their own positions in a fluid.
  • the self-assembly method includes a method of directly assembling the semiconductor light emitting devices to the final substrate to be used in the product (direct transfer method) and a method of assembling the semiconductor light emitting devices on the assembly substrate and then transferring the semiconductor light emitting devices to the final substrate through an additional transfer process (hybrid transfer). method) is there.
  • the direct transfer method is efficient in terms of process, and the hybrid transfer method has an advantage in that structures for self-assembly can be added without limitation, so the two methods are selectively used.
  • One object of the present invention is to provide a substrate for manufacturing a display device having a structure capable of improving the assembly rate of a semiconductor light emitting device.
  • the present invention is to provide a substrate for manufacturing a display device having a structure in which semiconductor light emitting devices can be fixed by electric and magnetic fields while seated on the substrate through self-assembly.
  • a substrate for manufacturing a display device is a substrate used in a self-assembly method for seating semiconductor light emitting devices in preset positions using an electric field and a magnetic field in a fluid, the substrate comprising: a base; assembly electrodes extending in one direction and disposed on the base part at predetermined intervals; a dielectric layer formed on the base part to cover the assembly electrodes; a barrier rib portion stacked on the dielectric layer; and assembly holes formed by the barrier rib portion to overlap the assembly electrodes and in which semiconductor light emitting devices are mounted, and a magnetic layer formed of a magnetic material is further disposed on the base portion, the magnetic layer, at least a portion of It is characterized in that it overlaps with the assembly hole.
  • the magnetic layer is characterized in that it is formed to include a ferromagnetic material.
  • the assembling electrodes are disposed adjacent to each other to form a pair electrode between two electrodes overlapping the assembly hole at the same time, and the magnetic layer is disposed between the pair electrodes to overlap the assembly hole. do.
  • the magnetic layer is disposed below the assembly electrodes based on the stacking direction of the substrate, and a separator formed of a dielectric material is disposed between the magnetic layer and the assembly electrodes.
  • the magnetic layer is characterized in that it is a discontinuous pattern formed to overlap the assembly holes.
  • the magnetic layer is formed to overlap the central region of the assembly hole.
  • the magnetic layer is characterized in that it is arranged to overlap the assembled electrodes.
  • the assembly electrodes are disposed adjacent to each other to form a pair electrode between two electrodes overlapping the assembly hole at the same time, and the magnetic layer is disposed to overlap any one of the pair electrodes.
  • the assembled electrodes are composed of a plurality of layers, and the magnetic layer is characterized in that it corresponds to one of the plurality of layers constituting the assembled electrodes.
  • the assembled electrodes are characterized in that they are composed of a single layer including a ferromagnetic material.
  • the semiconductor light emitting devices are fixed to the substrate by electric and magnetic fields, it is possible to maintain a stable assembly state while self-assembly is in progress, thereby improving the assembly rate.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of the display device of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged view of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view showing another embodiment of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • 5A to 5E are conceptual views for explaining a new process of manufacturing the above-described semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of an apparatus for self-assembling a semiconductor light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of the self-assembly apparatus of FIG. 6 .
  • 8A to 8E are conceptual views illustrating a process of self-assembling semiconductor light emitting devices on a substrate using the self-assembly apparatus of FIG. 6 .
  • FIGS. 8A to 8E are diagrams illustrating an embodiment of a semiconductor light emitting device used in the self-assembly process of FIGS. 8A to 8E .
  • 10A to 10C are conceptual views for explaining another transfer process of the semiconductor light emitting device after the self-assembly process according to the present invention.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a display device including semiconductor light emitting devices emitting red, green, and blue light.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the inside of an assembly hole of a substrate for manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • 15 is a diagram illustrating a substrate for manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the inside of an assembly hole of the substrate for manufacturing a display device according to FIG. 15 .
  • 17A and 17B are cross-sectional views illustrating the inside of an assembly hole of a substrate for manufacturing a display device according to another embodiment of the present invention.
  • the display device described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • slate PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • digital TV digital TV
  • desktop computer desktop computer
  • the configuration according to the embodiment described in this specification can be applied as long as it can include a display even in a new product form to be developed later.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of part A of the display device of FIG. 1
  • FIG. 3 is a view showing the semiconductor light emitting device of FIG. 2 It is an enlarged view
  • FIG. 4 is a view showing another embodiment of the semiconductor light emitting device of FIG. 2 .
  • information processed by the control unit of the display apparatus 100 may be output through the display module 140 .
  • the closed-loop case 101 surrounding the edge of the display module 140 may form a bezel of the display device 100 .
  • the display module 140 includes a panel 141 on which an image is displayed, and the panel 141 includes a micro-sized semiconductor light emitting device 150 and a wiring board 110 on which the semiconductor light emitting device 150 is mounted. can be provided.
  • a wiring may be formed on the wiring board 110 to be connected to the n-type electrode 152 and the p-type electrode 156 of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the semiconductor light emitting device 150 may be provided on the wiring board 110 as an individual pixel that emits light.
  • the image displayed on the panel 141 is visual information, and is realized by independently controlling light emission of unit pixels arranged in a matrix form through the wiring.
  • a micro LED Light Emitting Diode
  • the micro LED may be a light emitting diode formed in a small size of 100 ⁇ m or less.
  • blue, red, and green colors are respectively provided in the light emitting region, and a unit pixel may be implemented by a combination thereof. That is, the unit pixel means a minimum unit for realizing one color, and at least three micro LEDs may be provided in the unit pixel.
  • the semiconductor light emitting device 150 may have a vertical structure.
  • the semiconductor light emitting device 150 is mainly made of gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to be implemented as a high output light emitting device that emits various lights including blue.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156 , a p-type semiconductor layer 155 formed on the p-type electrode 156 , an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155 , and an active layer 154 . It includes an n-type semiconductor layer 153 formed thereon, and an n-type electrode 152 formed on the n-type semiconductor layer 153 .
  • the lower p-type electrode 156 may be electrically connected to the p-electrode 111 of the wiring board, and the upper n-type electrode 152 is connected to the n-electrode 112 and the upper side of the semiconductor light emitting device. may be electrically connected.
  • the vertical semiconductor light emitting device 150 has a great advantage in that it is possible to reduce the chip size because electrodes can be arranged up and down.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device 250 includes a p-type electrode 256 , a p-type semiconductor layer 255 on which the p-type electrode 256 is formed, and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255 . , an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 , and an n-type electrode 252 spaced apart from the p-type electrode 256 in the horizontal direction on the n-type semiconductor layer 253 .
  • both the p-type electrode 256 and the n-type electrode 252 may be electrically connected to the p-electrode and the n-electrode of the wiring board under the semiconductor light emitting device.
  • the vertical semiconductor light emitting device and the flip chip type semiconductor light emitting device may be a green semiconductor light emitting device, a blue semiconductor light emitting device, or a red semiconductor light emitting device, respectively.
  • gallium nitride (GaN) is mainly used, and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to implement a high output light emitting device that emits green or blue light.
  • the semiconductor light emitting device may be a gallium nitride thin film formed in various layers such as n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan, etc.
  • the p-type semiconductor layer is P-type GaN, and the n The type semiconductor layer may be N-type GaN.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaAs, and the n-type semiconductor layer may be N-type GaAs.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaN doped with Mg on the p-electrode side
  • the n-type semiconductor layer may be N-type GaN doped with Si on the n-electrode side.
  • the above-described semiconductor light emitting devices may be semiconductor light emitting devices without an active layer.
  • the light emitting diode is very small, unit pixels that emit light can be arranged in a high definition in the display panel, thereby realizing a high-definition display device.
  • the semiconductor light emitting device grown on a wafer and formed through mesa and isolation is used as an individual pixel.
  • the micro-sized semiconductor light emitting device 150 formed on the wafer must be transferred to a predetermined position on the substrate of the display panel.
  • There is a pick and place method as such transfer technology but the success rate is low and it requires a lot of time.
  • there is a technique of transferring several devices at a time using a stamp or a roll but it is not suitable for a large screen display due to a limitation in yield.
  • the present invention proposes a new manufacturing method and manufacturing apparatus of a display device that can solve these problems.
  • 5A to 5E are conceptual views for explaining a new process of manufacturing the above-described semiconductor light emitting device.
  • a display device using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is exemplified.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the self-assembly method described in this specification may be applied to both a horizontal type semiconductor light emitting device and a vertical type semiconductor light emitting device.
  • a first conductivity type semiconductor layer 153 , an active layer 154 , and a second conductivity type semiconductor layer 155 are grown on a growth substrate 159 , respectively ( FIG. 5A ).
  • first conductivity type semiconductor layer 153 After the first conductivity type semiconductor layer 153 is grown, an active layer 154 is grown on the first conductivity type semiconductor layer 153 , and then a second conductivity type semiconductor is grown on the active layer 154 . Layer 155 is grown. In this way, when the first conductivity type semiconductor layer 153, the active layer 154, and the second conductivity type semiconductor layer 155 are sequentially grown, as shown in FIG. 5A, the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 and the second conductive semiconductor layer 155 form a stacked structure.
  • the first conductivity type semiconductor layer 153 may be an n-type semiconductor layer
  • the second conductivity type semiconductor layer 155 may be a p-type semiconductor layer.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and examples in which the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type are also possible.
  • the p-type semiconductor layer may be P-type GaN doped with Mg
  • the n-type semiconductor layer may be N-type GaN doped with Si on the n-electrode side.
  • the growth substrate 159 may be formed of a material having a light-transmitting property, for example, any one of sapphire (Al2O3), GaN, ZnO, and AlO, but is not limited thereto.
  • the growth substrate 1059 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth, a carrier wafer. It may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and, including a conductive substrate or an insulating substrate, for example, a SiC substrate having higher thermal conductivity than a sapphire (Al2O3) substrate or at least one of Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 can be used
  • the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 , and the second conductivity type semiconductor layer 155 are removed to form a plurality of semiconductor light emitting devices ( FIG. 5B ).
  • isolation is performed so that the plurality of light emitting devices form a light emitting device array. That is, the first conductivity type semiconductor layer 153 , the active layer 154 , and the second conductivity type semiconductor layer 155 are vertically etched to form a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the active layer 154 and the second conductivity type semiconductor layer 155 are partially removed in the vertical direction so that the first conductivity type semiconductor layer 153 is exposed to the outside.
  • An exposed mesa process, followed by an isolation of the first conductive semiconductor layer to form a plurality of semiconductor light emitting device arrays by etching may be performed.
  • second conductivity type electrodes 156 are respectively formed on one surface of the second conductivity type semiconductor layer 155 ( FIG. 5C ).
  • the second conductive electrode 156 may be formed by a deposition method such as sputtering, but the present invention is not limited thereto. However, when the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer are an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer, respectively, the second conductive electrode 156 may be an n-type electrode.
  • the growth substrate 159 is removed to provide a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the growth substrate 1059 may be removed using a laser lift-off (LLO) method or a chemical lift-off (CLO) method ( FIG. 5D ).
  • FIG. 5E a step of mounting the semiconductor light emitting devices 150 on a substrate in a chamber filled with a fluid is performed.
  • the semiconductor light emitting devices 150 and the substrate are put in a chamber filled with a fluid, and the semiconductor light emitting devices are self-assembled on the substrate 1061 using flow, gravity, surface tension, and the like.
  • the substrate may be the assembly substrate 161 .
  • the substrate may be a wiring substrate.
  • the substrate is provided as the assembly substrate 161 to exemplify that the semiconductor light emitting devices 1050 are seated.
  • Cells in which the semiconductor light emitting devices 150 are inserted may be provided on the assembly substrate 161 to facilitate mounting of the semiconductor light emitting devices 150 on the assembly substrate 161 .
  • cells in which the semiconductor light emitting devices 150 are seated are formed on the assembly substrate 161 at positions where the semiconductor light emitting devices 150 are aligned with the wiring electrodes.
  • the semiconductor light emitting devices 150 are assembled to the cells while moving in the fluid.
  • the assembly substrate 161 may be referred to as a temporary substrate.
  • the present invention proposes a method and apparatus for minimizing the influence of gravity or frictional force and preventing non-specific binding in order to increase the transfer yield.
  • a magnetic material is disposed on the semiconductor light emitting device to move the semiconductor light emitting device using magnetic force, and the semiconductor light emitting device is seated at a preset position using an electric field during the movement process.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a self-assembly apparatus for a semiconductor light emitting device according to the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of the self-assembly apparatus of FIG. 6
  • 8A to 8D are conceptual views illustrating a process of self-assembling a semiconductor light emitting device using the self-assembly apparatus of FIG. 6
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the semiconductor light emitting device of FIGS. 8A to 8D .
  • the self-assembly apparatus 160 of the present invention may include a fluid chamber 162 , a magnet 163 and a position control unit 164 .
  • the fluid chamber 162 has a space for accommodating a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the space may be filled with a fluid, and the fluid may include water as an assembly solution.
  • the fluid chamber 162 may be a water tank and may be configured as an open type.
  • the present invention is not limited thereto, and the fluid chamber 162 may be of a closed type in which the space is a closed space.
  • the substrate 161 may be disposed in the fluid chamber 162 so that an assembly surface on which the semiconductor light emitting devices 150 are assembled faces downward.
  • the substrate 161 may be transferred to an assembly position by a transfer unit, and the transfer unit may include a stage 165 on which the substrate is mounted. The position of the stage 165 is adjusted by the controller, and through this, the substrate 161 can be transferred to the assembly position.
  • the assembly surface of the substrate 161 faces the bottom of the fluid chamber 150 .
  • the assembly surface of the substrate 161 is disposed to be immersed in the fluid in the fluid chamber 162 . Accordingly, the semiconductor light emitting device 150 moves to the assembly surface in the fluid.
  • the substrate 161 is an assembled substrate capable of forming an electric field, and may include a base portion 161a, a dielectric layer 161b, and a plurality of electrodes 161c.
  • the base portion 161a may be made of an insulating material, and the plurality of electrodes 161c may be a thin film or a thick film bi-planar electrode patterned on one surface of the base portion 161a.
  • the electrode 161c may be formed of, for example, a stack of Ti/Cu/Ti, Ag paste, ITO, or the like.
  • the dielectric layer 161b is made of an inorganic material such as SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, HfO2, or the like. Alternatively, the dielectric layer 161b may be configured as a single layer or multi-layer as an organic insulator. The dielectric layer 161b may have a thickness of several tens of nm to several ⁇ m.
  • the substrate 161 according to the present invention includes a plurality of cells 161d partitioned by barrier ribs.
  • the cells 161d are sequentially arranged in one direction and may be made of a polymer material.
  • the partition walls 161e forming the cells 161d are shared with the neighboring cells 161d.
  • the partition wall 161e protrudes from the base portion 161a, and the cells 161d may be sequentially disposed along one direction by the partition wall 161e. More specifically, the cells 161d are sequentially arranged in the column and row directions, respectively, and may have a matrix structure.
  • a groove for accommodating the semiconductor light emitting device 150 is provided, and the groove may be a space defined by the partition wall 161e.
  • the shape of the groove may be the same as or similar to that of the semiconductor light emitting device.
  • the groove may have a rectangular shape.
  • the grooves formed in the cells may have a circular shape.
  • each of the cells is configured to accommodate a single semiconductor light emitting device. That is, one semiconductor light emitting device is accommodated in one cell.
  • the plurality of electrodes 161c may include a plurality of electrode lines disposed at the bottom of each of the cells 161d, and the plurality of electrode lines may extend to adjacent cells.
  • the plurality of electrodes 161c are disposed below the cells 161d, and different polarities are applied to each other to generate an electric field in the cells 161d.
  • the dielectric layer may form the bottom of the cells 161d while covering the plurality of electrodes 161c with the dielectric layer.
  • the electrodes of the substrate 161 are electrically connected to the power supply unit 171 .
  • the power supply unit 171 applies power to the plurality of electrodes to generate the electric field.
  • the self-assembly apparatus may include a magnet 163 for applying a magnetic force to the semiconductor light emitting devices.
  • the magnet 163 is spaced apart from the fluid chamber 162 to apply a magnetic force to the semiconductor light emitting devices 150 .
  • the magnet 163 may be disposed to face the opposite surface of the assembly surface of the substrate 161 , and the position of the magnet is controlled by the position controller 164 connected to the magnet 163 .
  • the semiconductor light emitting device 1050 may include a magnetic material to move in the fluid by the magnetic field of the magnet 163 .
  • a semiconductor light emitting device including a magnetic material, a first conductivity type electrode 1052 , a second conductivity type electrode 1056 , and a first conductivity type semiconductor layer in which the first conductivity type electrode 1052 are disposed (1053), a second conductivity type semiconductor layer 1055 overlapping the first conductivity type semiconductor layer 1052 and on which the second conductivity type electrode 1056 is disposed, and the first and second conductivity type semiconductors an active layer 1054 disposed between the layers 1053 and 1055 .
  • the first conductivity type may be p-type
  • the second conductivity type may be n-type
  • the semiconductor light emitting device without the active layer may be used.
  • the first conductive electrode 1052 may be generated after the semiconductor light emitting device is assembled on the wiring board by self-assembly of the semiconductor light emitting device.
  • the second conductive electrode 1056 may include the magnetic material.
  • the magnetic material may mean a magnetic metal.
  • the magnetic material may be Ni, SmCo, or the like, and as another example, may include a material corresponding to at least one of Gd-based, La-based, and Mn-based materials.
  • the magnetic material may be provided on the second conductive electrode 1056 in the form of particles.
  • a conductive electrode including a magnetic material one layer of the conductive electrode may be formed of a magnetic material.
  • the second conductive electrode 1056 of the semiconductor light emitting device 1050 may include a first layer 1056a and a second layer 1056b.
  • the first layer 1056a may include a magnetic material
  • the second layer 1056b may include a metal material rather than a magnetic material.
  • the first layer 1056a including a magnetic material may be disposed to contact the second conductivity-type semiconductor layer 1055 .
  • the first layer 1056a is disposed between the second layer 1056b and the second conductivity type semiconductor layer 1055 .
  • the second layer 1056b may be a contact metal connected to the second electrode of the wiring board.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the magnetic material may be disposed on one surface of the first conductivity type semiconductor layer.
  • the self-assembly device includes a magnet handler that can be moved automatically or manually in the x, y, and z axes on the upper part of the fluid chamber, or the magnet 163 . It may be provided with a motor capable of rotating the. The magnet handler and the motor may constitute the position control unit 164 . Through this, the magnet 163 rotates in a horizontal direction, clockwise or counterclockwise direction with the substrate 161 .
  • a light-transmitting bottom plate 166 may be formed in the fluid chamber 162 , and the semiconductor light emitting devices may be disposed between the bottom plate 166 and the substrate 161 .
  • An image sensor 167 may be disposed to face the bottom plate 166 to monitor the inside of the fluid chamber 162 through the bottom plate 166 .
  • the image sensor 167 is controlled by the controller 172 and may include an inverted type lens and a CCD to observe the assembly surface of the substrate 161 .
  • the self-assembly apparatus described above is made to use a combination of a magnetic field and an electric field, and using this, the semiconductor light emitting devices are seated at a predetermined position on the substrate by an electric field in the process of moving by a change in the position of the magnet.
  • the assembly process using the self-assembly apparatus described above will be described in more detail.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices 1050 including a magnetic material are formed through the process described with reference to FIGS. 5A to 5C .
  • a magnetic material may be deposited on the semiconductor light emitting device.
  • the substrate 161 is transferred to an assembly position, and the semiconductor light emitting devices 1050 are put into the fluid chamber 162 ( FIG. 8A ).
  • the assembly position of the substrate 161 will be a position in which the fluid chamber 162 is disposed such that the assembly surface of the substrate 161 on which the semiconductor light emitting devices 1050 are assembled faces downward.
  • some of the semiconductor light emitting devices 1050 may sink to the bottom of the fluid chamber 162 and some may float in the fluid.
  • some of the semiconductor light emitting devices 1050 may sink to the bottom plate 166 .
  • a magnetic force is applied to the semiconductor light emitting devices 1050 so that the semiconductor light emitting devices 1050 vertically float in the fluid chamber 162 ( FIG. 8B ).
  • the semiconductor light emitting devices 1050 float toward the substrate 161 in the fluid.
  • the original position may be a position deviated from the fluid chamber 162 .
  • the magnet 163 may be configured as an electromagnet. In this case, electricity is supplied to the electromagnet to generate an initial magnetic force.
  • the separation distance between the assembly surface of the substrate 161 and the semiconductor light emitting devices 1050 may be controlled.
  • the separation distance is controlled using the weight, buoyancy, and magnetic force of the semiconductor light emitting devices 1050 .
  • the separation distance may be several millimeters to several tens of micrometers from the outermost surface of the substrate.
  • a magnetic force is applied to the semiconductor light emitting devices 1050 so that the semiconductor light emitting devices 1050 move in one direction in the fluid chamber 162 .
  • the magnet 163 moves in a direction horizontal to the substrate, clockwise or counterclockwise ( FIG. 8C ).
  • the semiconductor light emitting devices 1050 move in a direction parallel to the substrate 161 at a position spaced apart from the substrate 161 by the magnetic force.
  • an electric field is generated by supplying power to the bi-planar electrode of the substrate 161 , and assembly is induced only at a preset position using this. That is, by using the selectively generated electric field, the semiconductor light emitting devices 1050 are self-assembled at the assembly position of the substrate 161 . To this end, cells in which the semiconductor light emitting devices 1050 are inserted may be provided on the substrate 161 .
  • the unloading process of the substrate 161 is performed, and the assembly process is completed.
  • the substrate 161 is an assembly substrate
  • a post-process for realizing a display device by transferring the semiconductor light emitting devices arranged as described above to a wiring board may be performed.
  • the magnet after guiding the semiconductor light emitting devices 1050 to the predetermined position, the magnet so that the semiconductor light emitting devices 1050 remaining in the fluid chamber 162 fall to the bottom of the fluid chamber 162 .
  • the 163 may be moved in a direction away from the substrate 161 ( FIG. 8D ).
  • the semiconductor light emitting devices 1050 remaining in the fluid chamber 162 fall to the bottom of the fluid chamber 162 .
  • the recovered semiconductor light emitting devices 1050 can be reused.
  • the self-assembly apparatus and method described above use a magnetic field to concentrate distant parts near a predetermined assembly site to increase the assembly yield in fluidic assembly, and apply a separate electric field to the assembly site so that the parts are selectively transferred only to the assembly site. to be assembled.
  • the assembly board is placed on the upper part of the water tank and the assembly surface is directed downward to minimize the effect of gravity due to the weight of the parts and prevent non-specific binding to eliminate defects. That is, to increase the transfer yield, the assembly substrate is placed on the upper part to minimize the influence of gravity or frictional force, and non-specific binding is prevented.
  • the present invention it is possible to pixelate a semiconductor light emitting device in a large amount on a small-sized wafer and then transfer it to a large-area substrate. Through this, it is possible to manufacture a large-area display device at a low cost.
  • the present invention provides a structure and method of an assembling substrate for increasing the yield of the above-described self-assembly process and the process yield after self-assembly.
  • the present invention is limited when the substrate 161 is used as an assembly substrate. That is, the assembly board, which will be described later, is not used as a wiring board of the display device. Accordingly, the substrate 161 will be referred to as an assembly substrate 161 hereinafter.
  • the present invention improves the process yield in two respects. First, according to the present invention, an electric field is strongly formed at an unwanted position, and thus the semiconductor light emitting device is prevented from being seated at an unwanted position. Second, the present invention prevents the semiconductor light emitting devices from remaining on the assembly substrate when transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to another substrate.
  • 10A to 10C are conceptual views illustrating a state in which a semiconductor light emitting device is transferred after the self-assembly process according to the present invention.
  • the semiconductor light emitting devices are seated at a preset position of the assembly substrate 161 .
  • the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 are transferred to another substrate at least once.
  • an embodiment in which the semiconductor light emitting devices mounted on the assembly substrate 161 are transferred twice is not limited thereto, and the semiconductor light emitting devices mounted on the assembly substrate 161 are transferred once or three times. It can be transferred to another substrate.
  • the assembly surface of the assembly substrate 161 is facing downward (or in the direction of gravity).
  • the assembly substrate 161 may be turned 180 degrees in a state in which the semiconductor light emitting device is seated.
  • a voltage must be applied to the plurality of electrodes 161c (hereinafter assembly electrodes) while the assembly substrate 161 is turned over. The electric field formed between the assembly electrodes prevents the semiconductor light emitting device from being separated from the assembly substrate 161 while the assembly substrate 161 is turned over.
  • the assembly substrate 161 After the self-assembly process, if the assembly substrate 161 is turned over by 180 degrees, the shape shown in FIG. 10A is obtained. Specifically, as shown in FIG. 10A , the assembly surface of the assembly substrate 161 is in a state facing upward (or in a direction opposite to gravity). In this state, the transfer substrate 400 is aligned above the assembly substrate 161 .
  • the transfer substrate 400 is a substrate for transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 to the wiring substrate by detaching them.
  • the transfer substrate 400 may be formed of a polydimethylsiloxane (PDMS) material. Accordingly, the transfer substrate 400 may be referred to as a PDMS substrate.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the transfer substrate 400 is pressed to the assembly substrate 161 after being aligned with the assembly substrate 161 . Thereafter, when the transfer substrate 400 is transferred to the upper side of the assembly substrate 161 , the semiconductor light emitting devices 350 disposed on the assembly substrate 161 are formed by the adhesion of the transfer substrate 400 to the transfer substrate. (400).
  • the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the transfer substrate 400 should be higher than the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the dielectric layer 161b.
  • the semiconductor light emitting device 350 is removed from the assembly substrate 161 . Since the probability of separation increases, it is preferable that the difference between the two surface energies is larger.
  • the transfer substrate 400 when the transfer substrate 400 is pressed against the assembly substrate 161 , the transfer substrate 400 includes a plurality of the transfer substrate 400 so that the pressure applied by the transfer substrate 400 is concentrated on the semiconductor light emitting device 350 . It may include a protrusion 410 . The protrusions 410 may be formed at the same spacing as the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate 161 . When the projection 410 is aligned to overlap the semiconductor light emitting devices 350 and then the transfer substrate 400 is pressed against the assembly substrate 161 , the pressure by the transfer substrate 400 is applied to the semiconductor light emitting device. Only the elements 350 may be concentrated. Through this, the present invention increases the probability that the semiconductor light emitting device is separated from the assembly substrate 161 .
  • the semiconductor light emitting device is exposed to the outside of the groove while the semiconductor light emitting device is seated on the assembly substrate 161 .
  • the pressure of the transfer substrate 400 is not concentrated on the semiconductor light emitting devices 350 so that the semiconductor light emitting devices 350 are separated from the assembly substrate 161 . may be less likely to do so.
  • a protrusion 510 may be formed on the wiring board 500 .
  • the transfer substrate 400 and the wiring substrate 500 are aligned so that the semiconductor light emitting devices 350 disposed on the transfer substrate 400 and the protrusion 510 overlap each other. Thereafter, when the transfer substrate 400 and the wiring substrate 500 are compressed, the probability that the semiconductor light emitting devices 350 are separated from the transfer substrate 400 may increase due to the protrusion 510 . there is.
  • the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the wiring board 500 is applied to the semiconductor light emitting device. It should be higher than the surface energy between 350 and the transfer substrate 400 . As the difference between the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the wiring board 500 and the surface energy between the semiconductor light emitting device 350 and the transfer substrate 400 increases, the semiconductor light emitting device 350 is transferred to the transfer substrate 400 . ), the greater the difference between the two surface energies, the more preferable.
  • the structure of the wiring electrode and the method of forming the electrical connection may vary depending on the type of the semiconductor light emitting device 350 .
  • an anisotropic conductive film may be disposed on the wiring board 500 .
  • an electrical connection may be formed between the semiconductor light emitting devices 350 and the wiring electrodes formed on the wiring board 500 only by pressing the transfer substrate 400 and the wiring board 500 .
  • FIGS. 10A to 10C when manufacturing a display device including semiconductor light emitting devices that emit light of different colors, the method described with reference to FIGS. 10A to 10C may be implemented in various ways. Hereinafter, a method of manufacturing a display device including a semiconductor light emitting device that emits red (R), green (G), and blue (B) light will be described.
  • 11 to 13 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a display device including a semiconductor light emitting device that emits red (R), green (G), and blue (B) light.
  • the semiconductor light emitting devices emitting different colors may be individually assembled on different assembly substrates.
  • the assembly substrate 161 includes a first assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a first color are mounted, a second assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a second color different from the first color are mounted, and a third assembly substrate on which semiconductor light emitting devices emitting a third color different from the first and second colors are mounted.
  • Different types of semiconductor light emitting devices are assembled on each assembly substrate according to the method described with reference to FIGS. 8A to 8E .
  • each of the semiconductor light emitting devices emitting red (R), green (G), and blue (B) light may be assembled on each of the first to third assembly substrates.
  • each of a RED chip, a green chip, and a BLUE chip may be assembled on each of the first to third assembly substrates RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, and BLUE TEMPLATE.
  • each of the RED chip, the green chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by different transfer boards.
  • the step of transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to the wiring board includes pressing the first transfer substrate (stamp (R)) on the first assembly substrate (RED TEMPLATE) to emit the first color.
  • the semiconductor light emitting devices (GREEN chip) emitting the second color are transferred from the second assembly substrate (GREEN TEMPLATE) to the second transfer substrate (stamp (G))
  • Step and pressing a third transfer substrate (stamp (B)) on the third assembling substrate (BLUE TEMPLATE) to apply the semiconductor light emitting devices (BLUE chips) emitting light of the third color to the third assembling substrate (BLUE TEMPLATE) ) to the third transfer substrate (stamp (B)) may include the step of transferring.
  • three types of assembly substrates and three types of transfer substrates are required to manufacture a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • each of a RED chip, a green chip, and a BLUE chip may be assembled on each of the first to third assembly substrates RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, and BLUE TEMPLATE.
  • each of the RED chip, the GREEN chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by the same transfer board.
  • the step of transferring the semiconductor light emitting devices seated on the assembly substrate to the wiring board includes pressing the transfer substrate (RGB integrated stamp) to the first assembly substrate (RED TEMPLATE) to emit the first color.
  • alignment positions between each of the first to third assembly substrates and the transfer substrate may be different from each other.
  • the relative position of the transfer substrate with respect to the first assembly substrate and the relative position of the transfer substrate with respect to the second assembly substrate may be different from each other.
  • the transfer substrate may shift the alignment position by the PITCH of the SUB PIXEL whenever the type of assembly substrate is changed. In this way, when the transfer substrate is sequentially pressed to the first to third assembly substrates, all three types of chips may be transferred to the transfer substrate.
  • a step of transferring the semiconductor light emitting devices emitting light of the first to third colors from the transfer substrate to the wiring substrate is performed by pressing the transfer substrate to the wiring substrate.
  • a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • each of the RED chip, the green chip, and the BLUE chip may be assembled on one assembly substrate (RGB integrated TEMPLATE). In this state, each of the RED chip, the GREEN chip, and the BLUE chip may be transferred to the wiring board by the same transfer board (RGB integrated stamp).
  • one type of assembly substrate and one type of transfer substrate are required to manufacture a display device including a RED chip, a green chip, and a BLUE chip.
  • the manufacturing method may be implemented in various ways.
  • the present invention relates to a substrate for manufacturing a display device in which semiconductor light emitting devices are primarily transferred through self-assembly in manufacturing the display device.
  • the substrate for manufacturing a display device according to the present invention may hold the semiconductor light emitting devices to the substrate side, that is, in a direction opposite to gravity, by using an electric field and a magnetic field during self-assembly.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the inside of an assembly hole of a substrate for manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • Conventional semiconductor light emitting devices (refer to FIG. 9, 1050) were transferred to a substrate (hereinafter, referred to as a substrate) 161 for manufacturing a display device having the structure shown in FIG. 14 through self-assembly.
  • the self-assembly method described in this specification uses an electric field and a magnetic field, and is performed in a direction opposite to gravity in a fluid.
  • Self-assembly is performed in a state in which one surface (hereinafter, assembly surface) of the substrate 161 on which the semiconductor light emitting devices 1050 is mounted is arranged to be immersed in a fluid.
  • assembly surface one surface of the substrate 161 on which the semiconductor light emitting devices 1050 is mounted is arranged to be immersed in a fluid.
  • a surface on which structures for self-assembly including assembly electrodes 161c and assembly holes 161d are disposed corresponds to an assembly surface of the substrate 161 .
  • a magnetic field for inducing vertical and horizontal movement of the semiconductor light emitting devices 1050 is applied from the other side of the assembly surface of the substrate 161 and guides the semiconductor light emitting devices 1050 into the assembly hole 161d to hold them.
  • An electric field is formed on the assembly surface of the substrate 161 .
  • the electric field is formed by applying an alternating voltage to the assembled electrodes 161c.
  • the semiconductor light emitting device 1050 does not separate from the assembly hole 161d until self-assembly is completed, and maintains a fixed state. It is important. That is, the electric field formed on the side of the assembly surface of the substrate 161 should be maintained at a certain intensity or higher while the self-assembly is in progress.
  • the semiconductor light emitting device 1050 assembled through self-assembly is miniaturized from a size of several tens of ⁇ m to a size of several ⁇ m, the magnitude of the dielectrophoretic force acting on the semiconductor light emitting device 1050 becomes smaller, and the same strength as in the prior art is reduced.
  • the electric field has a limit in holding the miniaturized semiconductor light emitting devices 1050 in the assembly hole 161d.
  • a voltage having a greater strength should be applied to the assembled electrodes 161c, but this has a durability problem such as damage to the assembled electrodes 161c.
  • the present invention is to solve the above problems, and the substrate for manufacturing a display device according to the present invention uses an electric field and a magnetic field to hold semiconductor light emitting devices seated in an assembly hole.
  • FIG. 15 is a view showing a substrate for manufacturing a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the inside of an assembly hole of the substrate for manufacturing a display device according to FIG. 15,
  • FIGS. 17A and 17B are other views of the present invention It is a cross-sectional view showing the inside of the assembly hole of the substrate for manufacturing a display device according to an embodiment.
  • the substrate 1000 for manufacturing a display device is a substrate used in a self-assembly method in which the semiconductor light emitting devices 1050 are seated in a preset position (assembly hole 1410) using an electric field and a magnetic field in a fluid. .
  • the substrate 1000 includes assembling holes 1410 partitioned by the base part 1100 , the assembly electrodes 1200 , the dielectric layer 1300 , the partition wall part 1400 , the partition wall part 1400 , and the magnetic layer. (1500) may be included.
  • the base unit 1100 may be a flexible substrate or a rigid substrate formed of an insulating material.
  • PI polyimide
  • glass or the like may be a material of the base unit 1100 .
  • Assembly electrodes 1200 may be disposed on the base unit 1100 .
  • the assembly electrodes 1200 may be bar-shaped electrodes extending in one direction, and may be disposed on the base unit 1100 at predetermined intervals.
  • the extension direction of the assembly electrodes 1200 may be either a row or a column direction, and the drawing shows an embodiment in which the assembly electrodes 1200 extend in the column direction.
  • the assembly electrodes 1200 may include portions protruding toward the assembly holes 1410 in the extending direction.
  • the assembled electrodes 1200 may be formed of one or two or more metal materials generally used for electrodes, such as Al and Cu.
  • the assembly electrodes 1200 may be formed of a transparent electrode material such as ITO.
  • a dielectric layer 1300 may be formed on the base unit 1100 to cover the assembly electrodes 1200 .
  • the dielectric layer 1300 may be formed of an inorganic insulating material such as SiO 2 , SiN x or Al 2 O 3 .
  • the dielectric layer 1300 may be formed as a single layer or multiple layers having a thickness of several tens to several hundred nm. When the dielectric layer 1300 has multiple layers, each layer may be made of a different material.
  • a barrier rib part 1400 may be stacked on the dielectric layer 1300 .
  • the barrier rib part 1400 may be formed of an inorganic or organic insulating material. Since the barrier rib portion 1400 partitions assembly holes 1410 in which the semiconductor light emitting devices 1050 are mounted, the barrier rib portion 1400 may be formed to a thickness of several hundred nm to several ⁇ m.
  • the assembly holes 1410 are spaces formed and partitioned by the partition wall part 1400 , and are disposed in a matrix arrangement on the substrate 1000 , and the semiconductor light emitting devices 1050 may be mounted thereon. Since the assembly holes 1410 are formed to overlap the assembly electrodes 1200 , an electric field may be formed inside the assembly holes 1410 as a voltage is applied to the assembly electrodes 1200 .
  • the assembly holes 1410 are formed to overlap the two assembly electrodes 1210 and 1220 disposed adjacent to each other.
  • two different assembly electrodes 1210 and 1220 that are disposed adjacent to each other and overlap one assembly hole 1410 at the same time correspond to a pair electrode. That is, the electric field formed inside the assembly hole 1410 may be due to the pair electrodes 1210 and 1220 .
  • the electric field formed by the assembly electrodes 1200 or the pair electrodes 1210 and 1220 may guide the semiconductor light emitting device 1050 into the assembly hole 1410 to be seated in the assembly hole 1410 , and furthermore, the substrate 1000 )
  • the semiconductor light emitting device 1050 may be fixed in a state seated in the assembly hole 1410 until some or all of the self-assembly is completed.
  • the substrate 1000 may include a magnetic layer 1500 formed of a magnetic material on the base portion 1100 . At least a portion of the magnetic layer 1500 may be formed to overlap the assembly hole 1410, and through this, a magnetic field is formed in the assembly hole 1410 to fix the semiconductor light emitting device 1050 to the assembly hole 1410 more strongly.
  • the semiconductor light emitting devices 1050 may include a magnetic material to be induced by a magnetic force applied from the opposite side to the assembly surface of the substrate during self-assembly as described above. Accordingly, as the substrate 1000 includes the magnetic layer 1500 , an attractive force may be formed between the substrate 1000 and the semiconductor light emitting device 1050 .
  • the magnetic layer 1500 may be formed to include a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 1500 may be formed of a metal material such as Ni, Fe, Co, or Mn, or an alloy including the metal material such as Sm-Co.
  • the magnetic layer 1500 may be formed in the form of a thin film having a thickness of several tens to several hundred nm, like the assembly electrodes 1200 , but is not limited thereto and may be formed in other shapes.
  • the magnetic layer 1500 when the magnetic layer 1500 is formed to include a ferromagnetic material, the magnetic layer 1500 may be in a state magnetized in a predetermined direction. For example, the magnetic layer 1500 may be magnetized in a direction perpendicular to the assembly surface of the substrate 1000 . In addition, the magnetic layer 1500 may be formed to a thickness of several tens to several hundreds of nm in order to form a magnetic field of sufficient strength.
  • the magnetic layer 1500 of the above-described material and thickness may be provided and disposed in various forms on the substrate 1000 as shown in FIGS. 15 to 17 .
  • the magnetic layer 1500 may be provided to be disposed between the pair electrodes 1210 and 1220 as shown in FIGS. 15 and 16 . If the magnetic layer 1500 is formed to have a width wider than the gap between the pair electrodes 1210 and 1220 , the magnetic layer 1500 may partially overlap the pair electrodes 1210 and 1220 .
  • the magnetic layer 1500 may naturally overlap the assembly hole 1410 by being disposed between the pair electrodes 1210 and 1220 . In this case, since the magnetic layer 1500 overlaps the central region of the assembly hole 1410 , a magnetic field gradient may be particularly strongly formed in the central region of the assembly hole 1410 .
  • the magnetic layer 1500 may be formed in a discontinuous pattern that overlaps the assembly hole 1410 and does not overlap the region between the assembly hole 1410 and the assembly hole 1410 .
  • the assembly accuracy of the semiconductor light emitting device 1050 may be improved.
  • the magnetic layer 1500 may be disposed below the assembly electrodes 1200 based on the stacking direction of the substrate 1000, and a separator formed of a dielectric material between the magnetic layer 1500 and the assembly electrodes 1200 ( 1600) can be arranged. That is, the magnetic layer 1500 may be disposed on the base unit 1100 , the separator 1600 may be formed to cover the magnetic layer 1500 , and the assembled electrodes 1200 may be disposed on the separator 1600 . In this case, the magnetic layer 1500 may have a structure covered only by the separator 1600 as shown in FIG. 16 or a structure covered with the separator 1600 and the dielectric layer 1300 .
  • the separator 1600 may electrically insulate the magnetic layer 1500 from the assembled electrodes 1200 while separating them. For example, when the width of the magnetic layer 1500 is formed to be wider than the gap between the pair electrodes 1210 and 1220 in a state in which the separator 1600 is not provided, a problem of energization between the pair electrodes 1210 and 1220 may occur.
  • the separation layer 1600 may be formed of an inorganic insulating material such as SiO 2 , SiN x or Al 2 O 3 , but is not limited thereto.
  • the separator 1600 may be formed to a thickness of several tens to several hundreds of nm.
  • the magnetic layer 1500 may correspond to some or all of the assembled electrodes 1200 as shown in FIGS. 17A and 17B . In this embodiment, the magnetic layer 1500 may be disposed to overlap the assembly electrodes 1200 .
  • the assembly electrodes 1200 may be formed of a plurality of layers.
  • the assembly electrodes 1200 may include an upper layer 1200a and a lower layer 1200b , and the magnetic layer 1500 may constitute the upper layer 1200a.
  • the magnetic layer 1500 may constitute the lower layer 1200b of the assembled electrodes 1200 , and when the assembled electrodes 1200 are composed of three or more plural layers, the intermediate layer becomes the magnetic layer 1500 . Examples are also possible.
  • the magnetic layer 1500 may correspond to some assembled electrodes 1200 .
  • any one of the pair electrodes 1210 and 1220 overlapping the assembly hole 1410 may be the magnetic layer 1500 .
  • the substrate 1000 for manufacturing a display device according to the present invention is a substrate that is primarily transferred through self-assembly before the semiconductor light emitting devices 1050 are transferred to a substrate on which wiring is formed. After completion, it is also possible to directly perform a wiring process on the substrate 1000 . In the latter case, the structure of the substrate 1000 may be partially modified.

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판은 유체 중에서 전기장 및 자기장을 이용하여 반도체 발광소자들을 기 설정된 위치에 안착시키는 자가조립 방식에 사용되는 기판에 있어서, 상기 기판은, 베이스부; 일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 소정 간격으로 배치된 조립 전극들; 상기 조립전극들을 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 유전체층; 상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및 상기 조립전극들과 오버랩 되도록 상기 격벽부에 의해 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 조립 홀들을 포함하고, 상기 베이스부 상에는 자성 물질로 형성되는 자성층이 더 배치되며, 상기 자성층은, 적어도 일부가 상기 조립 홀과 오버랩 되는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이 장치 제조용 기판
본 발명은 반도체 발광소자, 특히, 수 내지 수십 ㎛ 크기를 갖는 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치를 제조하는데 사용되는 기판에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 대면적 디스플레이를 구현하기 위해 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광소자 디스플레이(OLED), 그리고 반도체 발광소자 디스플레이 등이 경쟁하고 있다.
디스플레이에 100㎛ 이하의 단면적을 갖는 반도체 발광소자(이하, 마이크로 LED)를 사용하면 디스플레이가 편광판 등을 사용하여 빛을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공할 수 있다. 그러나 대면적 디스플레이를 구현하기 위해서는 수백만 개의 반도체 발광소자들을 필요로 하기 때문에 다른 종류의 디스플레이들에 비해 전사 공정이 어려운 문제가 있다.
현재 마이크로 LED는 픽앤플레이스(pick&place), 레이저 리프트 오프법(laser lift-off) 또는 자가조립(self-assembly) 방식으로 전사될 수 있다. 이 중에서 자가조립 방식은 유체 내에서 반도체 발광소자들이 스스로 위치를 찾아가는 방식으로 대면적의 디스플레이 장치를 구현하는데 가장 유리한 방식이다.
한편, 자가조립 방식에는 반도체 발광소자들을 제품에 사용될 최종 기판에 직접 조립하는 방식(직접 전사 방식) 및 반도체 발광소자들을 조립 기판에 조립한 후 추가 전사 공정을 통해 최종 기판으로 전사하는 방식(하이브리드 전사 방식)이 있다. 직접 전사 방식은 공정 측면에서 효율적이며, 하이브리드 전사 방식은 자가조립을 위한 구조를 제한없이 추가할 수 있는 점에서 장점이 있어, 두 가지 방식이 선택적으로 사용되고 있다.
본 발명의 일 목적은 반도체 발광소자의 조립율을 개선할 수 있는 구조의 디스플레이 장치 제조용 기판을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 반도체 발광소자들이 자가조립을 통해 기판에 안착된 상태에서 전기장 및 자기장에 의해 고정될 수 있는 구조의 디스플레이 장치 제조용 기판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판은 유체 중에서 전기장 및 자기장을 이용하여 반도체 발광소자들을 기 설정된 위치에 안착시키는 자가조립 방식에 사용되는 기판에 있어서, 상기 기판은, 베이스부; 일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 소정 간격으로 배치된 조립 전극들; 상기 조립전극들을 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 유전체층; 상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및 상기 조립전극들과 오버랩 되도록 상기 격벽부에 의해 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 조립 홀들을 포함하고, 상기 베이스부 상에는 자성 물질로 형성되는 자성층이 더 배치되며, 상기 자성층은, 적어도 일부가 상기 조립 홀과 오버랩 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 자성층은, 강자성체를 포함하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 조립 전극들은, 인접 배치되어 상기 조립 홀과 동시에 오버랩 되는 2개의 전극 간에 페어 전극을 형성하며, 상기 자성층은, 상기 페어 전극 사이에 배치되어 상기 조립 홀과 오버랩 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 자성층은, 상기 기판의 적층 방향을 기준으로 상기 조립 전극들보다 하부에 배치되며, 상기 자성층과 상기 조립 전극들 사이에는 유전물질로 형성된 분리막이 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 자성층은, 상기 조립 홀들과 오버랩 되도록 형성된 불연속적인 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 자성층은, 상기 조립 홀의 중앙 영역과 오버랩 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 자성층은, 상기 조립 전극들과 오버랩 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 조립 전극들은, 인접 배치되어 상기 조립 홀과 동시에 오버랩 되는 2개의 전극 간에 페어 전극을 형성하며, 상기 자성층은, 상기 페어 전극 중 어느 하나와 오버랩 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 조립 전극들은 복수의 레이어로 구성되며, 상기 자성층은, 상기 조립 전극들을 구성하는 복수의 레이어 중 일 레이어에 해당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 조립 전극들은 강자성체를 포함하는 단일 레이어로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 발광소자들은 전기장 및 자기장에 의해 기판에 고정되므로, 자가조립이 진행되는 동안 안정적인 조립상태를 유지할 수 있으며, 이에 조립율이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판에 안착된 반도체 발광소자들에 대해 전기장 외 추가로 자기장이 작용하므로, 소형 반도체 발광소자들을 조립하는데 유리한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 반도체 발광소자를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자 자가조립 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자들을 기판에 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도들이다.
도 9는 도 8a 내지 도 8e의 자가조립 공정에 사용되는 반도체 발광소자의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 자가조립 공정 후 반도체 발광소자의 또 다른 전사 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 11 내지 도 13은 적색, 녹색, 청색을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 종래 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 “상(on)”에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 테블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 디지털 TV(digital TV), 데스크톱 컴퓨터(desktop computer) 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태라도 디스플레이를 포함할 수 있다면 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 반도체 발광소자를 확대하여 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2의 반도체 발광소자의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이 모듈(140)을 통해 출력될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈(140)의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스(101)는 상기 디스플레이 장치(100)의 베젤(bezel)을 형성할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(140)은 영상이 표시되는 패널(141)을 구비하고, 상기 패널(141)은 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)와 상기 반도체 발광소자(150)가 장착되는 배선기판(110)을 구비할 수 있다.
상기 배선기판(110)에는 배선이 형성되어, 상기 반도체 발광소자(150)의 n형 전극(152) 및 p형 전극(156)과 연결될 수 있다. 이를 통하여, 상기 반도체 발광소자(150)는 자발광하는 개별화소로서 상기 배선기판(110) 상에 구비될 수 있다.
상기 패널(141)에 표시되는 영상은 시각 정보로서, 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소의 발광이 상기 배선을 통하여 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다.
본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자(150)의 일 종류로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 예시한다. 상기 마이크로 LED는 100㎛ 이하의 작은 크기로 형성되는 발광다이오드가 될 수 있다. 상기 반도체 발광소자(150)는 청색, 적색 및 녹색이 발광영역에 각각 구비되며, 이들의 조합으로 단위 화소가 구현될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미하며, 상기 단위 화소 내에 적어도 3개의 마이크로 LED가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153), 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(156)은 배선기판의 p전극(111)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 반도체 발광소자의 상측에서 n전극(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다른 예로서, 도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입 (flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 반도체 발광 소자(250)는 p형 전극(256), p형 전극 (256)이 형성되는 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층 (254), 활성층(254) 상에 형성된 n형 반도체층(253), 및 n형 반도체층(253) 상에서 p형 전극(256)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(256)과 n형 전극(252)은 모두 반도체 발광소자의 하부에서 배선기판의 p전극 및 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수직형 반도체 발광소자와 플립 칩 타입의 반도체 발광소자는 각각 녹색 반도체 발광소자, 청색 반도체 발광소자 또는 적색 반도체 발광소자가 될 수 있다. 녹색 반도체 발광소자와 청색 반도체 발광소자의 경우에 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 녹색이나 청색의 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 반도체 발광소자는 n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan 등 다양한 계층으로 형성되는 질화갈륨 박막이 될 수 있으며, 구체적으로 상기 p형 반도체층은 P-type GaN이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaN 이 될 수 있다. 다만, 적색 반도체 발광소자의 경우에는, 상기 p형 반도체층은 P-type GaAs이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaAs 가 될 수 있다.
또한, 상기 p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다. 이 경우에, 전술한 반도체 발광소자들은 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광 다이오드가 매우 작기 때문에 상기 디스플레이 패널은 자발광하는 단위 화소가 고정세로 배열될 수 있으며, 이를 통하여 고화질의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되며, 메사 및 아이솔레이션을 통해 형성된 반도체 발광소자가 개별 화소로 이용된다. 웨이퍼 상에 형성된 마이크로 크기의 반도체 발광소자(150)는 상기 디스플레이 패널의 기판 상의 기설정된 위치로 전사되어야 한다. 이러한 전사기술로 픽앤플레이스(pick and place)가 있으나 성공률이 낮고 매우 많은 시간이 요구된다. 다른 예로서, 스탬프(stamp)나 롤(roll)을 이용하여 한 번에 여러개의 소자를 전사하는 기술이 있으나 수율에 한계가 있어 대화면의 디스플레이에는 적합하지 않다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 디스플레이 장치의 새로운 제조방법 및 제조장치를 제시한다.
이를 위하여, 먼저 디스플레이 장치의 새로운 제조방법에 대하여 살펴본다. 도 5a 내지 도 5e는 전술한 반도체 발광 소자를 제작하는 새로운 공정을 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하에서 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 자가조립 방식은 수평형 반도체 발광소자 및 수직형 반도체 발광소자에 모두 적용될 수 있다.
먼저, 디스플레이 장치의 제조방법을 살펴보면, 성장기판(159)에 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154), 제2 도전형 반도체층(155)을 각각 성장시킨다(도 5a).
제1도전형 반도체층(153)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층(153) 상에 활성층(154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(154) 상에 제2 도전형 반도체층(155)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)을 순차적으로 성장시키면, 도 5a에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)이 적층 구조를 형성한다.
이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(153)은 n형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(155)은 p형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 p형이 되고 제2도전형이 n형이 되는 예시도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 활성층이 존재하는 경우를 예시하나, 전술한 바와 같이 경우에 따라 상기 활성층이 없는 구조도 가능하다. 이러한 예로서, 상기 p형 반도체층은 Mg가 도핑된 P-type GaN이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다.
성장기판(159)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(1059)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층 (155)의 적어도 일부를 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다(도 5b).
보다 구체적으로, 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1도전형 반도체층(153), 활성층 (154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 수직방향으로 식각하여 복수의 반도체 발광소자를 형성한다.
만약, 수평형 반도체 발광소자를 형성하는 경우라면, 상기 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(153)이 외부로 노출되는 메사 공정과, 이후에 제1도전형 반도체층을 식각하여 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성하는 아이솔레이션(isolation)이 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 제2도전형 반도체층(155)의 일면 상에 제2도전형 전극(156, 또는 p형 전극)를 각각 형성한다(도 5c). 상기 제2도전형 전극(156)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층이 각각 n형 반도체층과 p형 반도체층인 경우에는, 상기 제2도전형 전극(156)은 n형 전극이 되는 것도 가능하다.
그 다음에, 상기 성장기판(159)을 제거하여 복수의 반도체 발광소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(1059)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다(도 5d).
이후에, 유체가 채워진 챔버에서 반도체 발광소자들(150)이 기판에 안착되는 단계가 진행된다(도 5e).
예를 들어, 유체가 채워진 챔버 속에 상기 반도체 발광소자들(150) 및 기판을 넣고 유동, 중력, 표면 장력 등을 이용하여 상기 반도체 발광소자들이 상기 기판(1061)에 스스로 조립되도록 한다. 이 경우에, 상기 기판은 조립기판(161)이 될 수 있다.
다른 예로서, 상기 조립기판(161) 대신에 배선기판을 유체 챔버 내에 넣어, 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선기판에 바로 안착되는 것도 가능하다. 이 경우에, 상기 기판은 배선기판이 될 수 있다. 다만, 설명의 편의상, 본 발명에서는 기판이 조립기판(161)으로서 구비되어 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 것을 예시한다.
반도체 발광소자들(150)이 조립 기판(161)에 안착하는 것이 용이하도록, 상기 조립 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 끼워지는 셀들 (미도시)이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 조립기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(150)이 배선전극에 얼라인되는 위치에 상기 반도체 발광소자들 (150)이 안착되는 셀들이 형성된다. 상기 반도체 발광소자들(150)은 상기 유체 내에서 이동하다가, 상기 셀들에 조립된다.
상기 조립기판(161)에 복수의 반도체 발광소자들이 어레이된 후에, 상기 조립기판(161)의 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하면, 대면적의 전사가 가능하게 된다. 따라서, 상기 조립기판(161)은 임시기판으로 지칭될 수 있다.
한편, 상기에서 설명된 자가조립 방법은 대화면 디스플레이의 제조에 적용하려면, 전사수율을 높여야만 한다. 본 발명에서는 전사수율을 높이기 위하여, 중력이나 마찰력의 영향을 최소화하고, 비특이적 결합을 막는 방법과 장치를 제안한다.
이 경우, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 반도체 발광소자에 자성체를 배치시켜 자기력을 이용하여 반도체 발광소자를 이동시키고, 이동과정에서 전기장을 이용하여 상기 반도체 발광소자를 기 설정된 위치에 안착시킨다. 이하에서는, 이러한 전사 방법과 장치에 대하여 첨부된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 자가조립 장치의 일 예를 나타내는 개념도이고, 도 7은 도 6의 자가조립 장치의 블록 다이어그램이다. 또한, 도 8a 내지 도 8d는 도 6의 자가조립 장치를 이용하여 반도체 발광소자를 자가조립 하는 공정을 나타내는 개념도이며, 도 9는 도 8a 내지 도 8d의 반도체 발광소자를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7의 도시에 의하면, 본 발명의 자가조립 장치(160)는 유체 챔버(162), 자석(163) 및 위치 제어부(164)를 포함할 수 있다.
상기 유체 챔버(162)는 복수의 반도체 발광소자들을 수용하는 공간을 구비한다. 상기 공간에는 유체가 채워질 수 있으며, 상기 유체는 조립용액으로서 물 등을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 유체 챔버(162)는 수조가 될 수 있으며, 오픈형으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유체 챔버(162)는 상기 공간이 닫힌 공간으로 이루어지는 클로즈형이 될 수 있다.
상기 유체 챔버(162)에는 기판(161)이 상기 반도체 발광소자들(150)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(161)은 이송부에 의하여 조립위치로 이송되며, 상기 이송부는 기판이 장착되는 스테이지(165)를 구비할 수 있다. 상기 스테이지(165)가 제어부에 의하여 위치 조절되며, 이를 통하여 상기 기판(161)은 상기 조립위치로 이송될 수 있다.
이 때에, 상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 조립면이 상기 유체 챔버(150)의 바닥을 향하게 된다. 도시에 의하면, 상기 기판(161)의 조립면은 상기 유체 챔버(162)내의 유체에 잠기도록 배치된다. 따라서, 상기 반도체 발광소자(150)는 상기 유체내에서 상기 조립면으로 이동하게 된다.
상기 기판(161)은 전기장 형성이 가능한 조립기판으로서, 베이스부(161a), 유전체층(161b) 및 복수의 전극들(161c)을 포함할 수 있다.
상기 베이스부(161a)는 절연성 있는 재질로 이루어지며, 상기 복수의 전극들(161c)은 상기 베이스부(161a)의 일면에 패턴된 박막 또는 후막 bi-planar 전극이 될 수 있다. 상기 전극(161c)은 예를 들어, Ti/Cu/Ti의 적층, Ag 페이스트 및 ITO 등으로 형성될 수 있다.
상기 유전체층(161b)은, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, HfO2 등의 무기 물질로 이루어질 있다. 이와 다르게, 유전체층(161b)은, 유기 절연체로서 단일층이거나 멀티층으로 구성될 수 있다. 유전체층(161b)의 두께는, 수십 nm~수μm의 두께로 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기판(161)은 격벽에 의하여 구획되는 복수의 셀들(161d)을 포함한다. 셀들(161d)은, 일방향을 따라 순차적으로 배치되며, 폴리머(polymer) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 셀들(161d)을 이루는 격벽(161e)은, 이웃하는 셀들(161d)과 공유되도록 이루어진다. 상기 격벽 (161e)은 상기 베이스부(161a)에서 돌출되며, 상기 격벽(161e)에 의하여 상기 셀들(161d)이 일방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀들(161d)은 열과 행 방향으로 각각 순차적으로 배치되며, 매트릭스 구조를 가질 수 있다.
셀들(161d)의 내부는, 도시와 같이, 반도체 발광소자(150)를 수용하는 홈을 구비하며, 상기 홈은 상기 격벽(161e)에 의하여 한정되는 공간이 될 수 있다. 상기 홈의 형상은 반도체 발광소자의 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자가 사각형상인 경우, 홈은 사각형상일 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 반도체 발광소자가 원형인 경우, 셀들 내부에 형성된 홈은, 원형으로 이루어질 수 있다. 나아가, 셀들 각각은, 단일의 반도체 발광소자를 수용하도록 이루어진다. 즉, 하나의 셀에는, 하나의 반도체 발광소자가 수용된다.
한편, 복수의 전극들(161c)은 각각의 셀들(161d)의 바닥에 배치되는 복수의 전극라인을 구비하며, 상기 복수의 전극라인은 이웃한 셀로 연장되도록 이루어질 수 있다.
상기 복수의 전극들(161c)은 상기 셀들(161d)의 하측에 배치되며, 서로 다른 극성이 각각 인가되어 상기 셀들(161d) 내에 전기장을 생성한다. 상기 전기장 형성을 위하여, 상기 복수의 전극들(161c)을 상기 유전체층이 덮으면서, 상기 유전체층이 상기 셀들(161d)의 바닥을 형성할 수 있다. 이런 구조에서, 각 셀들(161d)의 하측에서 한 쌍의 전극(161c)에 서로 다른 극성이 인가되면 전기장이 형성되고, 상기 전기장에 의하여 상기 셀들(161d) 내부로 상기 반도체 발광소자가 삽입될 수 있다.
상기 조립위치에서 상기 기판(161)의 전극들은 전원공급부(171)와 전기적으로 연결된다. 상기 전원공급부(171)는 상기 복수의 전극에 전원을 인가하여 상기 전기장을 생성하는 기능을 수행한다.
도시에 의하면, 상기 자가조립 장치는 상기 반도체 발광소자들에 자기력을 가하기 위한 자석(163)을 구비할 수 있다. 상기 자석(163)은 상기 유체 챔버(162)와 이격 배치되어 상기 반도체 발광소자들(150)에 자기력을 가하도록 이루어진다. 상기 자석(163)은 상기 기판(161)의 조립면의 반대면을 마주보도록 배치될 수 있으며, 상기 자석(163)과 연결되는 위치 제어부(164)에 의하여 상기 자석의 위치가 제어된다.
상기 자석(163)의 자기장에 의하여 상기 유체내에서 이동하도록, 상기 반도체 발광소자(1050)는 자성체를 구비할 수 있다.
도 9를 참조하면, 자성체를 구비하는 반도체 발광 소자는 제1도전형 전극(1052) 및 제2도전형 전극(1056), 상기 제1도전형 전극(1052)이 배치되는 제1도전형 반도체층(1053), 상기 제1도전형 반도체층(1052)과 오버랩되며, 상기 제2도전형 전극(1056)이 배치되는 제2도전형 반도체층(1055), 그리고 상기 제1 및 제2도전형 반도체층(1053, 1055) 사이에 배치되는 활성층(1054)을 포함할 수 있다.
여기에서, 제1도전형은 p형이고, 제2도전형은 n형으로 구성될 수 있으며, 그 반대로도 구성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 제1도전형 전극(1052)는 반도체 발광소자의 자가조립 등에 의하여, 반도체 발광소자가 배선기판에 조립된 이후에 생성될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 제2도전형 전극(1056)은 상기 자성체를 포함할 수 있다. 자성체는 자성을 띄는 금속을 의미할 수 있다. 상기 자성체는 Ni, SmCo 등이 될 수 있으며, 다른 예로서 Gd 계, La계 및 Mn계 중 적어도 하나에 대응되는 물질을 포함할 수 있다.
자성체는 입자 형태로 상기 제2도전형 전극(1056)에 구비될 수 있다. 또한, 이와 다르게, 자성체를 포함한 도전형 전극은, 도전형 전극의 일 레이어가 자성체로 이루어질 수 있다. 이러한 예로서, 도 9에 도시된 것과 같이, 반도체 발광소자(1050)의 제2도전형 전극(1056)은, 제1층(1056a) 및 제2층(1056b)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1층(1056a)은 자성체를 포함하도록 이루어질 수 있고, 제2층(1056b)는 자성체가 아닌 금속소재를 포함할 수 있다.
도시와 같이, 본 예시에서는 자성체를 포함하는 제1층(1056a)이, 제2 도전형 반도체층(1055)과 맞닿도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1층(1056a)은, 제2층(1056b)과 제2도전형 반도체층(1055) 사이에 배치된다. 상기 제2층 (1056b)은 배선기판의 제2전극과 연결되는 컨택 메탈이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 자성체는 상기 제1도전형 반도체층의 일면에 배치될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 자가조립 장치는 상기 유체 챔버의 상부에 x,y,z 축으로 자동 또는 수동으로 움직일 수 있는 자석 핸들러를 구비하거나, 상기 자석(163)을 회전시킬 수 있는 모터를 구비할 수 있다. 상기 자석 핸들러 및 모터는 상기 위치 제어부(164)를 구성할 수 있다. 이를 통하여, 상기 자석(163)은 상기 기판(161)과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다.
한편, 상기 유체 챔버(162)에는 광투과성의 바닥판(166)이 형성되고, 상기 반도체 발광소자들은 상기 바닥판(166)과 상기 기판(161)의 사이에 배치될 수 있다. 상기 바닥판(166)을 통하여 상기 유체 챔버(162)의 내부를 모니터링하도록, 이미지 센서(167)가 상기 바닥판(166)을 바라보도록 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(167)는 제어부(172)에 의하여 제어되며, 기판(161)의 조립면을 관찰할 수 있도록 inverted type 렌즈 및 CCD 등을 구비할 수 있다.
상기에서 설명한 자가조립 장치는 자기장과 전기장을 조합하여 이용하도록 이루어지며, 이를 이용하면, 상기 반도체 발광소자들이 상기 자석의 위치변화에 의하여 이동하는 과정에서 전기장에 의하여 상기 기판의 기설정된 위치에 안착될 수 있다. 이하, 상기에서 설명한 자기조립 장치를 이용한 조립과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 과정을 통하여 자성체를 구비하는 복수의 반도체 발광소자들(1050)을 형성한다. 이 경우에, 도 5c의 제2도전형 전극을 형성하는 과정에서, 자성체를 상기 반도체 발광소자에 증착할 수 있다.
다음으로, 기판(161)을 조립위치로 이송하고, 상기 반도체 발광소자들 (1050)을 유체 챔버(162)에 투입한다(도 8a).
전술한 바와 같이, 상기 기판(161)의 조립위치는 상기 기판(161)의 상기 반도체 발광소자들(1050)이 조립되는 조립면이 아래를 향하도록 상기 유체 챔버(162)에 배치되는 위치가 될 수 있다.
이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 유체 챔버(162)의 바닥에 가라앉고 일부는 유체 내에 부유할 수 있다. 상기 유체 챔버(162)에 광투과성의 바닥판(166)이 구비되는 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050) 중 일부는 바닥판(166)에 가라앉을 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 수직방향으로 떠오르도록 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다(도 8b).
상기 자가조립 장치의 자석(163)이 원위치에서 상기 기판(161)의 조립면의 반대면으로 이동하면, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 기판(161)을 향하여 상기 유체 내에서 떠오르게 된다. 상기 원위치는 상기 유체 챔버(162)로부터 벗어난 위치가 될 수 있다. 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 전자석에 전기를 공급하여 초기 자기력을 생성하게 된다.
한편, 본 예시에서, 상기 자기력의 크기를 조절하면 상기 기판(161)의 조립면과 상기 반도체 발광소자들(1050)의 이격거리가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)의 무게, 부력 및 자기력을 이용하여 상기 이격거리를 제어한다. 상기 이격거리는 상기 기판의 최외각으로부터 수 밀리미터 내지 수십 마이크로미터가 될 수 있다.
다음으로, 상기 유체 챔버(162) 내에서 상기 반도체 발광소자들(1050)이 일방향을 따라 이동하도록, 상기 반도체 발광소자들(1050)에 자기력을 가한다. 예를 들어, 상기 자석(163)을 상기 기판과 수평한 방향, 시계방향 또는 반시계방향으로 이동한다(도 8c). 이 경우에, 상기 반도체 발광소자들(1050)은 상기 자기력에 의하여 상기 기판(161)과 이격된 위치에서 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하게 된다.
다음으로, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 이동하는 과정에서 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착되도록, 전기장을 가하여 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도하는 단계가 진행된다(도 8c). 예를 들어, 상기 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)과 수평한 방향으로 따라 이동하는 도중에 상기 전기장에 의하여 상기 기판(161)과 수직한 방향으로 이동하여 상기 기판(161)의 기설정된 위치에 안착된다.
보다 구체적으로, 기판(161)의 bi-planar 전극에 전원을 공급하여 전기장을 생성하고, 이를 이용하여 기설정된 위치에서만 조립이 되도록 유도한게 된다. 즉 선택적으로 생성한 전기장을 이용하여, 반도체 발광소자들(1050)이 상기 기판(161)의 조립위치에 스스로 조립되도록 한다. 이를 위하여, 상기 기판(161)에는 상기 반도체 발광소자들(1050)이 끼워지는 셀들이 구비될 수 있다.
이후에, 상기 기판(161)의 언로딩 과정이 진행되며, 조립 공정이 완료된다. 상기 기판(161)이 조립 기판인 경우에, 전술한 바와 같이 어레인된 반도체 발광소자들을 배선기판으로 전사하여 디스플레이 장치를 구현하기 위한 후공정이 진행될 수 있다.
한편, 상기 반도체 발광소자들(1050)을 상기 기설정된 위치로 유도한 후에, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지도록 상기 자석(163)을 상기 기판(161)과 멀어지는 방향으로 이동시킬 수 있다(도 8d). 다른 예로서, 상기 자석(163)이 전자석인 경우에 전원공급을 중단하면, 상기 유체 챔버(162) 내에 남아있는 반도체 발광소자들(1050)이 상기 유체 챔버(162)의 바닥으로 떨어지게 된다.
이후에, 상기 유체 챔버(162)의 바닥에 있는 반도체 발광소자들(1050)을 회수하면, 상기 회수된 반도체 발광소자들(1050)의 재사용이 가능하게 된다.
상기에서 설명된 자가조립 장치 및 방법은 fluidic assembly에서 조립 수율을 높이기 위해 자기장을 이용하여 먼거리의 부품들을 미리 정해진 조립 사이트 근처에 집중시키고, 조립 사이트에 별도 전기장을 인가하여 조립 사이트에만 선택적으로 부품이 조립되도록 한다. 이때 조립기판을 수조 상부에 위치시키고 조립면이 아래로 향하도록 하여 부품의 무게에 의한 중력 영향을 최소화하면서 비특이적 결합을 막아 불량을 제거한다. 즉, 전사수율을 높이기 위해 조립 기판을 상부에 위치시켜 중력이나 마찰력 영향을 최소화하며, 비특이적 결합을 막는다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 개별화소를 반도체 발광소자로 형성하는 디스플레이 장치에서, 다량의 반도체 발광소자를 한번에 조립할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 작은 크기의 웨이퍼 상에서 반도체 발광소자를 다량으로 화소화시킨 후 대면적 기판으로 전사시키는 것이 가능하게 된다. 이를 통하여, 저렴한 비용으로 대면적의 디스플레이 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 자가 조립 공정의 수율 및 자가 조립 이후 공정 수율을 높이기 위한 조립 기판의 구조 및 방법을 제공한다. 본 발명은 상기 기판(161)이 조립 기판으로 사용될 때로 한정된다. 즉, 후술할 조립 기판은 디스플레이 장치의 배선 기판으로 사용되는 것이 아니다. 이에, 이하에서는 상기 기판(161)을 조립 기판(161)이라 칭한다.
본 발명은 두 가지 관점에서 공정 수율을 향상시킨다. 첫 번째, 본 발명은 원하지 않는 위치에 전기장이 강하게 형성되어, 반도체 발광소자가 원하지 않는 위치에 안착되는 것을 방지한다. 두 번째, 본 발명은 조립 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 다른 기판으로 전사할 때, 반도체 발광소자가 조립 기판 상에 잔류하는 것을 방지한다.
상술한 해결과제는 서로 다른 구성 요소에 의해 개별적으로 달성되는 것이 아니다. 상술한 두 가지 해결과제는 후술할 구성요소와 기 설명한 조립 기판 (161)의 유기적인 결합에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 자가 조립 후 디스플레이 장치를 제조하기 위한 후공정에 대하여 설명한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명에 따른 자가 조립 공정 후 반도체 발광소자가 전사되는 모습을 나타내는 개념도들이다.
도 8a 내지 8e에서 설명한 자가 조립 공정이 종료되면, 조립 기판(161)의 기설정된 위치에는 반도체 발광소자들이 안착된 상태가 된다. 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들은 적어도 한 번 다른 기판으로 전사된다. 본 명세서에서는 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들이 2회 전사되는 일 실시 예에 대하여 설명하지만 이에 한정되지 않고, 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들은 1회 또는 3회 이상 다른 기판으로 전사될 수 있다.
한편, 자가 조립 공정이 종료된 직후에는 조립 기판(161)의 조립면이 하측 방향(또는 중력 방향)을 향하고 있는 상태이다. 자가 조립 후 공정을 위해 상기 조립 기판(161)은 반도체 발광소자가 안착된 상태로 180도 뒤집어질 수 있다. 이 과정에서 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈할 위험이 있기 때문에, 상기 조립 기판(161)을 뒤집는 동안 상기 복수의 전극들(161c, 이하 조립 전극들)에는 전압이 인가되어야 한다. 상기 조립 전극들간에 형성되는 전기장은 상기 조립 기판(161)이 뒤집어지는 동안 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
자가 조립 공정 후 조립 기판(161)을 180도로 뒤집으면 도 10a와 같은 형상이 된다. 구체적으로, 도 10a와 같이, 조립 기판(161)의 조립면은 상측(또는 중력의 반대 방향)을 향하는 상태가 된다. 이 상태에서, 전사 기판(400)이 상기 조립 기판(161) 상측에 얼라인 된다.
상기 전사 기판(400)은 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들을 이탈시켜 배선 기판으로 전사하기 위한 기판이다. 상기 전사 기판 (400)은 PDMS(polydimethylsiloxane) 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전사 기판(400)은 PDMS 기판으로 지칭될 수 있다.
상기 전사 기판(400)은 상기 조립 기판(161)에 얼라인된 후 상기 조립 기판(161)에 압착된다. 이후, 상기 전사 기판(400)을 상기 조립 기판(161)의 상측으로 이송하면, 전사 기판(400)의 부착력에 의하여, 조립 기판(161)에 배치된 반도체 발광소자들(350)은 상기 전사 기판(400)으로 이동하게 된다.
이를 위해, 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지는 상기 반도체 발광소자(350)와 유전체층(161b) 간의 표면 에너지보다 높아야 한다. 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지와 상기 반도체 발광소자(350)와 유전체층(161b) 간의 표면 에너지의 차이가 클수록, 반도체 발광소자(350)가 조립 기판(161)으로부터 이탈될 확률이 높아지므로, 상기 두 표면 에너지의 차이는 클수록 바람직하다.
한편, 상기 전사 기판(400)을 상기 조립 기판(161)에 압착시킬 때, 전사 기판(400)에 의해 가해지는 압력이 반도체 발광소자(350)에 집중되도록, 상기 전사 기판(400)은 복수의 돌기부(410)를 포함할 수 있다. 상기 돌기부(410)는 상기 조립 기판(161)에 안착된 반도체 발광소자들과 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 돌기부(410)가 상기 반도체 발광소자들(350)과 오버랩되도록 얼라인 한 후, 상기 전사 기판(400)을 조립 기판(161)에 압착시킬 경우, 전사 기판 (400)에 의한 압력이 반도체 발광소자들(350)에만 집중될 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 반도체 발광소자가 조립 기판(161)으로부터 이탈될 확률을 증가시킨다.
한편, 상기 반도체 발광소자들이 상기 조립 기판(161)에 안착된 상태에서 반도체 발광소자의 일부는 홈 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 반도체 발광소자들(350)이 홈 외부로 노출되지 않는 경우, 전사 기판(400)에 의한 압력이 반도체 발광소자들(350)에 집중되지 않아 반도체 발광소자(350)가 조립 기판(161)으로부터 이탈할 확률이 낮아질 수 있다.
마지막으로, 도 10c를 참조하면, 상기 전사 기판(400)을 배선 기판(500)에 압착시켜, 반도체 발광소자들(350)을 상기 전사 기판(400)에서 상기 배선 기판 (500)으로 전사시키는 단계가 진행된다. 이때, 상기 배선 기판(500)에는 돌출부(510)가 형성될 수 있다. 상기 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자들(350)과 상기 돌출부(510)가 오버랩되도록, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 얼라인 시킨다. 이후, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 압착시킬 경우, 상기 돌출부(510)로 인하여 상기 반도체 발광소자들(350)이 상기 전사 기판(400)으로부터 이탈할 확률이 증가할 수 있다.
한편, 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자들(350)이 배선 기판 (500)으로 전사되기 위해서는, 상기 반도체 발광소자(350)와 상기 배선 기판(500) 간의 표면 에너지가 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지보다 높아야 한다. 상기 반도체 발광소자(350)와 상기 배선 기판 (500) 간의 표면 에너지와 상기 반도체 발광소자(350)와 전사 기판(400)간의 표면 에너지의 차이가 클수록, 반도체 발광소자(350)가 전사 기판(400)으로부터 이탈될 확률이 높아지므로, 상기 두 표면 에너지의 차이는 클수록 바람직하다.
상기 배선 기판(500)으로 상기 전사 기판(400)에 배치된 반도체 발광소자를(350) 모두 전사한 후, 상기 반도체 발광소자들(350)과 배선 기판에 형성된 배선 전극 간에 전기적 연결을 형성하는 단계가 진행될 수 있다. 상기 배선 전극의 구조 및 전기적 연결을 형성하는 방법은 반도체 발광소자(350)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 상기 배선 기판(500)에는 이방성 전도성 필름이 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 전사 기판(400)과 상기 배선 기판(500)을 압착시키는것 만으로 반도체 발광소자들(350)과 배선 기판(500)에 형성된 배선 전극들간에 전기적 연결이 형성될 수 있다.
한편, 서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하는 경우, 도 10a 내지 10c에서 설명한 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이하, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 11 내지 13은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들은 서로 다른 조립 기판에 개별적으로 조립될 수 있다. 구체적으로, 상기 조립 기판(161)은 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제1조립 기판, 상기 제1색과 다른 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제2조립 기판, 상기 제1색 및 제2색과 다른 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들이 안착되는 제3조립 기판을 포함할 수 있다. 각각의 조립 기판에는 도 8a 내지 8e에서 설명한 방법에 따라, 서로 다른 종류의 반도체 발광소자들이 조립된다. 예를 들어, 제1 내지 제3조립 기판 각각에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자 각각이 조립될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 내지 제3조립 기판(RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, BLUE TEMPLATE) 각각에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 서로 다른 전사 기판에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
구체적으로, 조립 기판에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계는, 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에 제1전사 기판 (스탬프(R))을 압착시켜, 상기 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들(RED 칩)을 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에서 상기 제1전사 기판(스탬프(R))으로 전사시키는 단계, 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에 제2전사 기판 (스탬프(G))을 압착시켜, 상기 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들(GREEN 칩)을 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에서 상기 제2전사 기판(스탬프(G))으로 전사시키는 단계 및 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에 제3전사 기판 (스탬프(B))을 압착시켜, 상기 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들(BLUE 칩)을 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에서 상기 제3전사 기판(스탬프(B))으로 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.
이후, 상기 제1 내지 제3전사 기판 각각을 상기 배선 기판에 압착시켜, 상기 제1 내지 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들을 상기 제1 내지 제3전사 기판 각각에서 상기 배선 기판으로 전사시키는 단계가 진행된다.
도 11에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 세 종류의 조립 기판 및 세 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
이와 달리, 도 12를 참조하면, 제1 내지 제3조립 기판(RED TEMPLATE, GREEN TEMPLATE, BLUE TEMPLATE) 각각에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 동일한 전사 기판에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
구체적으로, 상기 조립 기판 상에 안착된 반도체 발광소자들을 배선 기판으로 전사하는 단계는, 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제1색을 발광하는 반도체 발광소자들(RED 칩)을 상기 제1조립 기판(RED TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계, 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제2색을 발광하는 반도체 발광소자들(GREEN 칩)을 상기 제2조립 기판(GREEN TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계, 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)을 압착시켜, 상기 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들(BLUE 칩)을 상기 제3조립 기판(BLUE TEMPLATE)에서 상기 전사 기판(RGB 통합 스탬프)으로 전사시키는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 제1 내지 제3조립 기판 각각과 상기 전사 기판 간의 얼라인 위치가 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 조립 기판과 전사 기판 간의 얼라인이 완료되었을 때, 상기 제1조립 기판에 대한 상기 전사 기판의 상대적 위치와 상기 제2조립 기판에 대한 상기 전사 기판의 상대적 위치는 서로 다를 수 있다. 상기 전사 기판은 조립 기판의 종류가 바뀔 때마다, SUB PIXEL의 PITCH 만큼 얼라인 위치를 쉬프트할 수 있다. 이러한 방식을 통해, 상기 전사 기판을 상기 제1 내지 제3조립 기판에 순차적으로 압착시켰을 때, 세 종류의 칩이 모두 상기 전사 기판으로 전사되도록 할 수 있다.
이 후, 도 11과 마찬가지로, 상기 전사 기판을 상기 배선 기판에 압착시켜, 상기 제1 내지 제3색을 발광하는 반도체 발광소자들을 상기 전사 기판에서 상기 배선 기판으로 전사시키는 단계가 진행된다.
도 12에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 세 종류의 조립 기판 및 한 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
상술한 도 11 및 12와는 달리, 도 13에 따르면, 하나의 조립 기판(RGB 통합 TEMPLATE)에 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각이 조립될 수 있다. 이 상태에서, 상기 RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩 각각은 동일한 전사 기판(RGB 통합 스탬프)에 의해 배선 기판으로 전사될 수 있다.
도 13에 따른 제조방법에 따르면, RED 칩, GREEN 칩, BLUE 칩을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하기 위해 한 종류의 조립 기판 및 한 종류의 전사 기판을 필요로 한다.
상술한 바와 같이, 서로 다른 색을 발광하는 반도체 발광소자들을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하는 경우, 그 제조방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명은, 디스플레이 장치를 제조함에 있어, 반도체 발광소자들이 자가조립을 통해 1차적으로 전사되는 디스플레이 장치 제조용 기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판은 자가조립이 진행되는 동안 전기장 및 자기장을 이용하여 반도체 발광소자들을 기판 측, 즉, 중력 반대 방향으로 붙잡아 둘 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 대해 설명한다. 이에 앞서, 도 14를 참조하여, 종래 디스플레이 장치 제조용 기판 구조의 한계에 대해 설명한다.
도 14는 종래 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이다.
종래 반도체 발광소자들(도 9 참조, 1050)은 자가조립을 통해 도 14에 나타난 구조의 디스플레이 장치 제조용 기판(이하, 기판)(161)으로 전사되었다.
본 명세서에서 설명하는 자가조립 방식은 전기장 및 자기장을 이용하며, 유체 중에서 중력 반대 방향으로 수행된다. 자가조립은 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 기판(161)의 일면(이하, 조립면)이 유체에 잠기도록 배치된 상태에서 진행된다. 조립 전극들(161c) 및 조립 홀들(161d)을 포함하여 자가조립을 위한 구조물들이 배치된 면이 기판(161)의 조립면에 해당한다.
반도체 발광소자들(1050)의 수직 및 수평 방향 이동을 유도하는 자기장은 기판(161)의 조립면의 타측에서 가해지고, 반도체 발광소자들(1050)을 조립 홀(161d) 내부로 유도하여 붙잡아두는 전기장은 기판(161)의 조립면에서 형성된다. 자세하게, 전기장은 조립 전극들(161c)에 교류 전압을 인가함으로써 형성된다.
한편, 반도체 발광소자(1050)의 조립율(또는 전사율)의 경우, 자가조립이 완료될 때까지 반도체 발광소자들(1050)이 조립 홀(161d)로부터 이탈되지 않고, 고정된 상태를 유지하는 것이 중요하다. 즉, 기판(161)의 조립면 측에 형성되는 전기장이 자가조립이 진행되는 동안 일정한 세기 이상으로 유지되어야 한다.
그러나 종래 기판(161) 구조에서는 조립 전극들(161c)에 전압을 인가하여 형성되는 전기장만으로 반도체 발광소자들(1050)을 조립 홀(161d) 내 붙잡아두기 때문에 대면적 기판(161)에 대해 자가조립을 진행하는 경우 계속되는 전압 인가로 인해 커패시턴스의 영향을 받거나 저항이 증가되는 문제가 있다.
또한, 자가조립을 통해 조립되는 반도체 발광소자(1050)가 수십 ㎛ 크기에서 수 ㎛ 크기로 소형화됨에 따라 반도체 발광소자(1050)에 작용하는 유전영동력의 크기는 작아지게 되며, 종래와 동일한 세기의 전기장으로는 소형화 된 반도체 발광소자들(1050)을 조립 홀(161d)에 붙잡아두는데 한계가 있다. 이를 보완하기 위해서는 조립 전극들(161c)에 더 큰 세기의 전압이 인가되어야 하지만, 이는 조립 전극들(161c)이 손상되는 등 내구성이 문제된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판은 조립 홀에 안착된 반도체 발광소자들을 붙잡아 두기 위해 전기장 및 자기장을 이용한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판을 나타낸 도면이고, 도 16은 도 15에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이며, 도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판의 조립 홀 내부를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치 제조용 기판(1000)은 유체 중에서 전기장 및 자기장을 이용하여 반도체 발광소자들(1050)을 기 설정된 위치(조립 홀(1410))에 안착시키는 자가조립 방식에 사용되는 기판이다.
본 발명에 따르면, 기판(1000)은 베이스부(1100), 조립 전극들(1200), 유전체층(1300), 격벽부(1400), 격벽부(1400)에 의해 구획되는 조립 홀들(1410) 및 자성층(1500)을 포함할 수 있다.
베이스부(1100)는 절연성 있는 재질로 형성된 플랙서블 기판 또는 리지드 기판일 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드(PI), 유리 등이 베이스부(1100)의 소재가 될 수 있다.
베이스부(1100) 상에는 조립 전극들(1200)이 배치될 수 있다. 조립 전극들(1200)은 일 방향으로 연장된 바(bar) 형태의 전극일 수 있으며, 베이스부(1100) 상에 소정 간격으로 배치될 수 있다. 조립 전극들(1200)의 연장 방향은 행 또는 열 방향 중 어느 하나의 방향일 수 있으며, 도면은 조립 전극들(1200)이 열 방향으로 연장된 실시예를 나타낸다. 또한, 도면과 같이 조립 전극들(1200)은 연장 방향에서 조립 홀들(1410)을 향해 돌출된 부분을 포함할 수 있다.
자가조립 시 조립 전극들(1200)에는 전기장을 형성하기 위한 전압이 인가될 수 있다. 조립 전극들(1200)은 Al, Cu 등 전극에 일반적으로 사용되는 1 또는 2 이상의 금속 재질로 형성될 수 있다. 또한, 조립 전극들(1200)은 ITO 등의 투명 전극 소재로 구성될 수도 있다.
베이스부(1100) 상에는 조립 전극들(1200)을 덮도록 유전체층(1300)이 형성될 수 있다. 유전체층(1300)은 SiO 2, SiN x 또는 Al 2O 3과 같은 무기 절연물질로 형성될 수 있다. 또한, 유전체층(1300)은 수십 내지 수백 nm 두께의 단일 레이어 또는 다중 레이어로 형성될 수 있다. 유전체층(1300)이 다중 레이어인 경우에는 각각의 레이어가 서로 다른 재질일 수 있다.
유전체층(1300) 상에는 격벽부(1400)가 적층될 수 있다. 격벽부(1400)는 무기 또는 유기 절연물질로 형성될 수 있다. 격벽부(1400)는 반도체 발광소자들(1050)이 안착되는 조립 홀들(1410)을 구획하므로, 수백 nm 내지 수 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.
조립 홀들(1410)은 격벽부(1400)에 의해 형성 및 구획된 공간으로, 기판(1000) 상에 매트릭스 배열로 배치되며, 반도체 발광소자들(1050)이 안착될 수 있다. 조립 홀들(1410)은 조립 전극들(1200)과 오버랩 되도록 형성되므로, 조립 전극들(1200)에 전압이 인가됨에 따라 조립 홀들(1410) 내부에는 전기장이 형성될 수 있다.
조립 홀들(1410)은 인접 배치된 2개의 조립 전극들(1210, 1220)과 동시에 오버랩 되도록 형성된다. 이 때, 인접 배치되어 하나의 조립 홀(1410)과 동시에 오버랩 되는 서로 다른 2개의 조립 전극들(1210, 1220)은 페어 전극에 해당한다. 즉, 조립 홀(1410) 내부에 형성되는 전기장은 페어 전극(1210, 1220)에 의한 것일 수 있다.
조립 전극들(1200) 또는 페어 전극(1210, 1220)에 의해 형성된 전기장은 반도체 발광소자(1050)를 조립 홀(1410) 내부로 유도하여 조립 홀(1410)에 안착시킬 수 있으며, 나아가 기판(1000) 일부 또는 전체에 대한 자가조립이 완료될 때까지 반도체 발광소자(1050)를 조립 홀(1410)에 안착된 상태로 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판(1000)은 베이스부(1100) 상에 자성 물질로 형성되는 자성층(1500)을 포함할 수 있다. 자성층(1500)은 적어도 일부가 조립 홀(1410)과 오버랩 되도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 조립 홀(1410) 내 자기장을 형성하여 반도체 발광소자(1050)를 조립 홀(1410)에 더욱 강하게 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 발광소자들(1050)은 전술한 것과 같이 자가조립 시 기판의 조립면의 반대측에서 가해지는 자기력에 의해 유도될 수 있도록 자성 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 기판(1000)이 자성층(1500)을 포함함에 따라 기판(1000)과 반도체 발광소자(1050) 사이에는 인력이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 자성층(1500)은 강자성체를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 자성층(1500)은 Ni, Fe, Co, Mn 등의 금속 물질로 형성되거나 Sm-Co와 같이 상기 금속 물질을 포함하는 합금 형태로 형성될 수 있다. 또한, 자성층(1500)은 조립 전극들(1200)과 같이 수십 내지 수백 nm 두께의 박막 형태로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 기타의 형상으로 형성될 수도 있다.
구체적으로, 자성층(1500)이 강자성체를 포함하도록 형성되는 경우, 자성층(1500)은 일정한 방향으로 자화된 상태일 수 있다. 예를 들어, 자성층(1500)은 기판(1000)의 조립면에 대해 수직한 방향으로 자화된 상태일 수 있다. 또한, 자성층(1500)은 충분한 세기의 자기장을 형성하기 위해 수십 내지 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다.
전술한 소재 및 두께의 자성층(1500)은 도 15 내지 도 17에 나타난 것과 같이 기판(1000)에 다양한 형태로 구비 및 배치될 수 있다.
일 실시예로, 자성층(1500)은 도 15 및 도 16에 도시된 것과 같이 페어 전극(1210, 1220) 사이에 배치되도록 구비될 수 있다. 만일, 자성층(1500)이 페어 전극(1210, 1220) 사이의 간격보다 넓은 폭으로 형성되는 경우, 자성층(1500)은 일부가 페어 전극(1210, 1220)과 오버랩 될 수 있다.
자성층(1500)은 페어 전극(1210, 1220) 사이에 배치됨으로써 자연스럽게 조립 홀(1410)과 오버랩 될 수 있다. 이 때, 자성층(1500)은 조립 홀(1410)의 중앙 영역과 오버랩 되므로, 조립 홀(1410)의 중앙 영역에 자기장 구배가 특히 강하게 형성될 수 있다.
또한, 자성층(1500)은 조립 홀(1410)과 오버랩 되면서, 조립 홀(1410)과 조립 홀(1410) 사이의 영역과는 오버랩 되지 않는 불연속적인 패턴으로 형성될 수 있다. 이 경우, 조립 홀(1410) 이외의 영역(또는 주변 영역) 대비 조립 홀(1410) 내에 전기장 및 자기장이 집중적으로 형성되게 되므로, 반도체 발광소자(1050)의 조립 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 자성층(1500)은 기판(1000)의 적층 방향을 기준으로 조립 전극들(1200)보다 하부에 배치될 수 있으며, 자성층(1500)과 조립 전극들(1200) 사이에는 유전물질로 형성된 분리막(1600)이 배치될 수 있다. 즉, 베이스부(1100) 상에 자성층(1500)이 배치되고, 자성층(1500)을 덮도록 분리막(1600)이 형성되며, 조립 전극들(1200)은 분리막(1600) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 자성층(1500)은 도 16과 같이 분리막(1600)에 의해서만 덮인 구조이거나 또는 분리막(1600) 및 유전체층(1300)으로 덮인 구조일 수 있다.
분리막(1600)은 자성층(1500)과 조립 전극들(1200)을 분리하면서, 전기적으로 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 분리막(1600)이 구비되지 않은 상태에서 자성층(1500)의 폭이 페어 전극(1210, 1220) 사이의 간격보다 넓게 형성되는 경우에는 페어 전극(1210, 1220) 간에 통전되는 문제가 발생할 수 있다. 분리막(1600)은 유전체층(1300)과 같이 SiO 2, SiN x 또는 Al 2O 3과 같은 무기 절연물질로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 분리막(1600)은 수십 내지 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 자성층(1500)은 도 17a 및 도 17b에 도시된 것과 같이 조립 전극들(1200)의 일부 또는 전부에 해당할 수 있다. 본 실시예에서, 자성층(1500)은 조립 전극들(1200)과 오버랩 되도록 배치될 수 있다.
도 17a를 참조하면, 조립 전극들(1200)은 복수의 레이어로 구성될 수 있다. 예를 들어, 조립 전극들(1200)은 상부 레이어(1200a)와 하부 레이어(1200b)로 구성될 수 있으며, 자성층(1500)은 상부 레이어(1200a)를 구성할 수 있다. 이외에도 자성층(1500)은 조립 전극들(1200)의 하부 레이어(1200b)를 구성할 수 있으며, 조립 전극들(1200)이 3 이상의 복수의 레이어로 구성되는 경우, 중간 레이어가 자성층(1500)이 되는 실시예도 가능하다.
도 17b를 참조하면, 조립 전극들(1200)이 단일 레이어인 경우, 자성층(1500)은 일부 조립 전극들(1200)에 해당할 수 있다. 예를 들어, 조립 홀(1410) 내부에는 전기장 및 자기장이 형성되어야 하므로, 조립 홀(1410)과 오버랩 되는 페어 전극(1210, 1220) 중 어느 하나가 자성층(1500)이 될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 디스플레이 장치 제조용 기판(1000)은 반도체 발광소자들(1050)이 배선이 형성된 기판으로 전사되기 전에 자가조립을 통해 1차적으로 전사되는 기판인 경우에 대해 설명하였으나, 자가조립이 완료된 후 상기 기판(1000) 상에 직접 배선공정이 진행되는 것도 가능하다. 후자의 경우, 기판(1000)의 구조가 일부 변형될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유체 중에서 전기장 및 자기장을 이용하여 반도체 발광소자들을 기 설정된 위치에 안착시키는 자가조립 방식에 사용되는 기판에 있어서,
    상기 기판은, 베이스부;
    일 방향으로 연장되며, 상기 베이스부 상에 소정 간격으로 배치된 조립 전극들;
    상기 조립전극들을 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 유전체층;
    상기 유전체층 상에 적층되는 격벽부; 및
    상기 조립전극들과 오버랩 되도록 상기 격벽부에 의해 형성되며, 반도체 발광소자들이 안착되는 조립 홀들을 포함하고,
    상기 베이스부 상에는 자성 물질로 형성되는 자성층이 더 배치되며,
    상기 자성층은, 적어도 일부가 상기 조립 홀과 오버랩 되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성층은, 강자성체를 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조립 전극들은, 인접 배치되어 상기 조립 홀과 동시에 오버랩 되는 2개의 전극 간에 페어 전극을 형성하며,
    상기 자성층은, 상기 페어 전극 사이에 배치되어 상기 조립 홀과 오버랩 되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성층은, 상기 기판의 적층 방향을 기준으로 상기 조립 전극들보다 하부에 배치되며,
    상기 자성층과 상기 조립 전극들 사이에는 유전물질로 형성된 분리막이 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자성층은, 상기 조립 홀들과 오버랩 되도록 형성된 불연속적인 패턴인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자성층은, 상기 조립 홀의 중앙 영역과 오버랩 되도록 형성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성층은, 상기 조립 전극들과 오버랩 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조립 전극들은, 인접 배치되어 상기 조립 홀과 동시에 오버랩 되는 2개의 전극 간에 페어 전극을 형성하며,
    상기 자성층은, 상기 페어 전극 중 어느 하나와 오버랩 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 조립 전극들은 복수의 레이어로 구성되며,
    상기 자성층은, 상기 조립 전극들을 구성하는 복수의 레이어 중 일 레이어에 해당하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 조립 전극들은 강자성체를 포함하는 단일 레이어로 구성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치 제조용 기판.
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