WO2023106455A1 - 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립기판 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립기판 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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안재용
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Definitions

  • Embodiments relate to an assembly substrate structure of a semiconductor light emitting device display device and a display device including the same.
  • LCDs liquid crystal displays
  • OLED displays OLED displays
  • micro-LED displays micro-LED displays
  • a micro-LED display is a display using a micro-LED, which is a semiconductor light emitting device having a diameter or cross-sectional area of 100 ⁇ m or less, as a display device.
  • Micro-LED display has excellent performance in many characteristics such as contrast ratio, response speed, color reproducibility, viewing angle, brightness, resolution, lifespan, luminous efficiency or luminance because it uses micro-LED, which is a semiconductor light emitting device, as a display element.
  • the micro-LED display has the advantage of being free to adjust the size or resolution as screens can be separated and combined in a modular manner, and can implement a flexible display.
  • Transfer technologies that have recently been developed include a pick and place process, a laser lift-off method, or a self-assembly method.
  • the self-assembly method is a method in which a semiconductor light emitting device finds an assembly position in a fluid by itself, and is advantageous for implementing a large-screen display device.
  • DEP force is required for self-assembly, but when using DEP force, the semiconductor light emitting device faces a technical contradiction in that the electrical contact characteristics are deteriorated due to the leaning phenomenon.
  • the assembly board in the undisclosed internal technology has a structure with a single assembly electrode in a straight line structure.
  • a light emitting element with a circular cross section it is located on one side of the assembly hole or across the assembly hole, making it difficult to assemble in the assembly hole. there is a problem.
  • One of the technical challenges of the embodiment is to solve the problem of low self-assembly rate due to non-uniformity of DEP force in the self-assembly method using dielectrophoresis (DEP).
  • one of the technical problems of the embodiment is that the semiconductor light emitting device to be assembled enters the assembly hole by blocking the entrance of the assembly hole as the distribution of DEP force is strongly formed not only inside the assembly hole but also on the upper side of the assembly hole. This is to solve the problem of the screening effect that cannot be achieved.
  • a display device including a semiconductor light emitting device includes a substrate, a first assembly electrode disposed on the substrate, and a second assembly electrode branched and disposed above the first assembly electrode; An insulating layer disposed between the electrode and the second assembly electrode, an assembly partition including a predetermined assembly hole and disposed on the second assembly electrode, disposed in the assembly hole and electrically connected to the second assembly electrode It may include a semiconductor light emitting device to be.
  • the second assembly electrode may include a second body electrode part, a 2-1st branch electrode part and a 2-2nd branch electrode part extending from the second body electrode part in the direction of the first assembly electrode and spaced apart from each other. there is.
  • the first assembly electrode may be disposed between the spaced 2-1 branch electrode part and the 2-2 branch electrode part.
  • the first assembly electrode and the second assembly electrode may not overlap each other vertically.
  • the first assembly electrode may include a first body electrode part and a first extension electrode part extending from the first body electrode part toward the second assembly electrode.
  • the first extension electrode part may be located between the 2-1st branch electrode part and the 2-2nd branch electrode part.
  • the first extension electrode part may include a first extension electrode part having a shape corresponding to a horizontal cross section of the semiconductor light emitting device.
  • the first extension electrode part may include first-second extension electrode parts extending from the first extension electrode part toward the second body electrode part.
  • An inner side of the 2-1 branch electrode part or the 2-2 branch electrode part may include a curvature recess, and the first extension electrode part may include a shape corresponding to the curvature recess.
  • the 2-1 branch electrode part or the 2-2 branch electrode part may include the second branch body, a second branch protrusion extending from the second branch body toward the first extension electrode part,
  • the second branch protruding portion may include a second recess portion corresponding to a shape of the first expansion electrode portion.
  • a V+/V- signal may be applied to the first assembled electrode, and the second assembled electrode may be grounded.
  • a display device of a semiconductor light emitting device includes a substrate, a first assembly electrode disposed on the substrate, a second assembly electrode disposed above the first assembly electrode, and the first assembly electrode and the above assembly electrode.
  • An insulating layer disposed between second assembly electrodes, a second insulating layer disposed on the second assembly electrode and the insulating layer, and an assembly partition including a predetermined assembly hole and disposed on the second insulating layer;
  • a semiconductor light emitting device disposed within the assembly hole may be included.
  • the embodiment may further include a connection electrode connecting an upper surface of the second assembly electrode exposed by removing a portion of the second insulating layer and one side surface of the semiconductor light emitting device.
  • the second assembly electrode may include a second body electrode part, a 2-1st branch electrode part and a 2-2nd branch electrode part extending from the second body electrode part in the direction of the first assembly electrode and spaced apart from each other. there is.
  • the first assembly electrode may be disposed between the spaced 2-1 branch electrode part and the 2-2 branch electrode part.
  • the first assembly electrode may include a first body electrode part and a first extension electrode part extending from the first body electrode part toward the second assembly electrode.
  • the first extension electrode part may include a first extension electrode part having a shape corresponding to a horizontal cross section of the semiconductor light emitting device.
  • An inner side of the 2-1 branch electrode part or the 2-2 branch electrode part may include a curvature recess, and the first extension electrode part may include a shape corresponding to the curvature recess. .
  • the display device of the semiconductor light emitting device is disposed between a substrate, a branched second assembly electrode disposed on the substrate, and the second assembly electrode, and is at the same height as the second assembly electrode.
  • a first assembly electrode disposed thereon, an insulating layer disposed between the first assembly electrode and the second assembly electrode, and an assembly partition including a predetermined assembly hole and disposed on the second assembly electrode and the insulating layer;
  • a semiconductor light emitting device disposed within the assembly hole may be included.
  • the second assembly electrode may include a second body electrode part, a 2-1st branch electrode part and a 2-2nd branch electrode part extending from the second body electrode part in the direction of the first assembly electrode and spaced apart from each other. there is.
  • the first assembly electrode may be disposed between the spaced 2-1 branch electrode part and the 2-2 branch electrode part.
  • the first assembly electrode may include a first body electrode part and a first extension electrode part extending from the first body electrode part toward the second assembly electrode.
  • the first extension electrode part may include a first extension electrode part having a shape corresponding to a horizontal cross section of the semiconductor light emitting device.
  • An inner side of the 2-1st branch electrode part or the 2-2nd branch electrode part may include a recess having a curvature.
  • the first expansion electrode part may include a shape corresponding to the curvature recess.
  • a V+/V- signal may be applied to the first assembled electrode, and the second assembled electrode may be grounded.
  • the assembly substrate structure of the semiconductor light emitting device display device according to the embodiment and the display device including the same, in the self-assembly method using dielectrophoresis (DEP), the problem of low self-assembly rate due to non-uniformity of DEP force can be solved. There are possible technical effects.
  • DEP dielectrophoresis
  • a uniform depth force is distributed in the center of the assembly hole, thereby improving the assembly ratio.
  • the inner side of the branched second assembly electrode is provided with a recess of curvature
  • the first assembly electrode is provided with a protrusion of a curvature corresponding to the curvature of the recess, thereby providing strong DEP around the inner circumference of the assembly hole.
  • the effective electrode area at both ends of the first and second assembly electrodes is larger in the circular dual electrode structure than in the straight assembly electrode structure by controlling the structural shapes of the second assembly electrode and the first assembly electrode, the static electricity of the assembly electrode The capacity is improved and the DEP force is large, so the assembling force can be increased, and through this, there is a technical effect that the strong DEP force can be uniformly concentrated on the inner circumference of the assembly hole.
  • the central region of the first assembly electrode disposed in the assembly hole center may be formed of metal having a shape corresponding to a horizontal cross-sectional shape (eg, circular, elliptical, or polygonal) of the LED chip.
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is manufactured in a circular, elliptical, or polygonal shape according to the center of the assembly hole to form an LED chip.
  • the DEP force can be uniformly applied to the outer shell of .
  • the distribution of the DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • FIG. 1 is an exemplary view of a living room of a house in which a display device according to an embodiment is disposed;
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a display device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a pixel of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a first panel area in the display device of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along line B1-B2 of region A2 of FIG. 4;
  • FIG. 6 is an exemplary view in which a light emitting device according to an embodiment is assembled to a substrate by a self-assembly method
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of area A3 of FIG. 6;
  • 8A to 8B are examples of self-assembly in a display device 300 according to an internal technology.
  • Figure 8c is a self-assembly photograph of the display device according to the internal technology.
  • 8D is a view showing a tilt phenomenon that occurs during self-assembly to an internal technology.
  • Figure 8e is a self-assembly photograph in the display device according to the internal technology.
  • FIG 9 is a cross-sectional view of the display device 301 including the semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an exemplary view of a first assembled electrode structure 201 of a display device 301 including a semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
  • 11A to 11B are views illustrating assembly of the semiconductor light emitting device display device according to the first embodiment using the display device 301 including the assembled electrode structure 201S.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a display device 301 including an assembled electrode structure 201S of a semiconductor light emitting device display device.
  • FIG. 14 is a plan view of a second assembled electrode structure 202S of a semiconductor light emitting device display device.
  • 15 is a plan view of a third assembly electrode structure 203S of a semiconductor light emitting device display device.
  • 16 is a cross-sectional view of a display device 302 including a semiconductor light emitting device according to a second embodiment.
  • 17 is an exemplary view of a first assembled electrode structure 201 of a display device 302 including a semiconductor light emitting device according to a second embodiment.
  • 18A to 18B are assembly examples using the semiconductor light emitting device display device 302 according to the second embodiment.
  • 19 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting element display device 302 according to a second embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a display device 303 including a semiconductor light emitting device according to a third embodiment.
  • 21 is an exemplary view of a first assembled electrode structure 201S of a display device 303 including a semiconductor light emitting device according to a third embodiment.
  • 22A to 22B are assembly examples using the semiconductor light emitting device display device 303 according to the third embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting element display device 303 according to a third embodiment.
  • Display devices described in this specification include digital TVs, mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation devices, and slates. ) PC, tablet PC, ultra-book, desktop computer, etc. may be included.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • PC tablet PC
  • ultra-book desktop computer, etc.
  • the configuration according to the embodiment described in this specification can be applied to a device capable of displaying even a new product type to be developed in the future.
  • FIG. 1 illustrates a living room of a house in which a display device 100 according to an exemplary embodiment is disposed.
  • the display device 100 of the embodiment can display the status of various electronic products such as the washing machine 101, the robot cleaner 102, and the air purifier 103, can communicate with each electronic product based on IOT, and can provide user It is also possible to control each electronic product based on the setting data of the .
  • the display device 100 may include a flexible display fabricated on a thin and flexible substrate.
  • a flexible display can be bent or rolled like paper while maintaining characteristics of a conventional flat panel display.
  • a unit pixel means a minimum unit for implementing one color.
  • a unit pixel of the flexible display may be implemented by a light emitting device.
  • the light emitting device may be a Micro-LED or a Nano-LED, but is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a display device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a pixel of FIG. 2 .
  • a display device may include a display panel 10 , a driving circuit 20 , a scan driving unit 30 and a power supply circuit 50 .
  • the display device 100 of the embodiment may drive a light emitting element in an active matrix (AM) method or a passive matrix (PM) method.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the driving circuit 20 may include a data driver 21 and a timing controller 22 .
  • the display panel 10 may be divided into a display area DA and a non-display area NDA disposed around the display area DA.
  • the display area DA is an area where the pixels PX are formed to display an image.
  • the display panel 10 includes data lines (D1 to Dm, where m is an integer greater than or equal to 2), scan lines (S1 to Sn, where n is an integer greater than or equal to 2) crossing the data lines (D1 to Dm), and a high potential voltage. It may include pixels PXs connected to a high-potential voltage line supplied thereto, a low-potential voltage line supplied with a low-potential voltage, data lines D1 to Dm, and scan lines S1 to Sn.
  • Each of the pixels PX may include a first sub-pixel PX1 , a second sub-pixel PX2 , and a third sub-pixel PX3 .
  • the first sub-pixel PX1 emits light of a first color of a first wavelength
  • the second sub-pixel PX2 emits light of a second color of a second wavelength
  • the third sub-pixel PX3 emits light of a third color.
  • a third color light of a wavelength may be emitted.
  • the first color light may be red light
  • the second color light may be green light
  • the third color light may be blue light, but are not limited thereto.
  • FIG. 2 it is illustrated that each of the pixels PX includes three sub-pixels, but is not limited thereto. That is, each of the pixels PX may include four or more sub-pixels.
  • Each of the first sub-pixel PX1 , the second sub-pixel PX2 , and the third sub-pixel PX3 includes at least one of the data lines D1 to Dm, at least one of the scan lines S1 to Sn, and a high voltage signal. It can be connected to the above voltage line.
  • the first sub-pixel PX1 may include light emitting elements LDs, a plurality of transistors for supplying current to the light emitting elements LDs, and at least one capacitor Cst.
  • each of the first sub-pixel PX1 , the second sub-pixel PX2 , and the third sub-pixel PX3 may include only one light emitting element LD and at least one capacitor Cst. may be
  • Each of the light emitting elements LD may be a semiconductor light emitting diode including a first electrode, a plurality of conductive semiconductor layers, and a second electrode.
  • the first electrode may be an anode electrode and the second electrode may be a cathode electrode, but is not limited thereto.
  • the plurality of transistors may include a driving transistor DT supplying current to the light emitting elements LD and a scan transistor ST supplying a data voltage to a gate electrode of the driving transistor DT.
  • the driving transistor DT has a gate electrode connected to the source electrode of the scan transistor ST, a source electrode connected to a high potential voltage line to which a high potential voltage is applied, and a drain connected to the first electrodes of the light emitting devices LD. electrodes may be included.
  • the scan transistor ST has a gate electrode connected to the scan line (Sk, k is an integer satisfying 1 ⁇ k ⁇ n), a source electrode connected to the gate electrode of the driving transistor DT, and data lines Dj, j an integer that satisfies 1 ⁇ j ⁇ m).
  • the capacitor Cst is formed between the gate electrode and the source electrode of the driving transistor DT.
  • the storage capacitor Cst may charge a difference between the gate voltage and the source voltage of the driving transistor DT.
  • the driving transistor DT and the scan transistor ST may be formed of thin film transistors.
  • the driving transistor DT and the scan transistor ST have been mainly described as being formed of P-type MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), but the present invention is not limited thereto.
  • the driving transistor DT and the scan transistor ST may be formed of N-type MOSFETs. In this case, positions of the source and drain electrodes of the driving transistor DT and the scan transistor ST may be changed.
  • each of the first sub-pixel PX1 , the second sub-pixel PX2 , and the third sub-pixel PX3 includes one driving transistor DT, one scan transistor ST, and one capacitor ( 2T1C (2 Transistor - 1 capacitor) having Cst) is illustrated, but the present invention is not limited thereto.
  • Each of the first sub-pixel PX1 , the second sub-pixel PX2 , and the third sub-pixel PX3 may include a plurality of scan transistors ST and a plurality of capacitors Cst.
  • the driving circuit 20 outputs signals and voltages for driving the display panel 10 .
  • the driving circuit 20 may include a data driver 21 and a timing controller 22 .
  • the data driver 21 receives digital video data DATA and a source control signal DCS from the timing controller 22 .
  • the data driver 21 converts the digital video data DATA into analog data voltages according to the source control signal DCS and supplies them to the data lines D1 to Dm of the display panel 10 .
  • the timing controller 22 receives digital video data DATA and timing signals from the host system.
  • the timing signals may include a vertical sync signal, a horizontal sync signal, a data enable signal, and a dot clock.
  • the host system may be an application processor of a smart phone or tablet PC, a monitor, a system on chip of a TV, and the like.
  • the scan driver 30 receives the scan control signal SCS from the timing controller 22 .
  • the scan driver 30 generates scan signals according to the scan control signal SCS and supplies them to the scan lines S1 to Sn of the display panel 10 .
  • the scan driver 30 may include a plurality of transistors and be formed in the non-display area NDA of the display panel 10 .
  • the scan driver 30 may be formed as an integrated circuit, and in this case, it may be mounted on a gate flexible film attached to the other side of the display panel 10 .
  • the power supply circuit 50 generates a high potential voltage (VDD) and a low potential voltage (VSS) for driving the light emitting elements (LD) of the display panel 10 from the main power to generate the high potential voltage of the display panel 10. It can supply lines and low-potential voltage lines. Also, the power supply circuit 50 may generate and supply driving voltages for driving the driving circuit 20 and the scan driving unit 30 from the main power.
  • VDD high potential voltage
  • VSS low potential voltage
  • LD light emitting elements
  • FIG. 4 is an enlarged view of the first panel area A1 in the display device of FIG. 1 .
  • the display device 100 of the embodiment may be manufactured by mechanically and electrically connecting a plurality of panel areas such as the first panel area A1 by tiling.
  • the first panel area A1 may include a plurality of light emitting devices 150 disposed for each unit pixel (PX in FIG. 2 ).
  • the unit pixel PX may include a first sub-pixel PX1 , a second sub-pixel PX2 , and a third sub-pixel PX3 .
  • a plurality of red light emitting elements 150R are disposed in the first sub-pixel PX1
  • a plurality of green light emitting elements 150G are disposed in the second sub-pixel PX2
  • a plurality of blue light emitting elements 150B may be disposed in the third sub-pixel PX3.
  • the unit pixel PX may further include a fourth sub-pixel in which no light emitting element is disposed, but is not limited thereto.
  • the light emitting device 150 may be a semiconductor light emitting device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B1-B2 of region A2 of FIG. 4 .
  • the display device 100 of the embodiment includes a substrate 200a, spaced apart wiring lines 201a and 202a, a first insulating layer 211a, a second insulating layer 211b, and a third insulating layer ( 206) and a plurality of light emitting devices 150.
  • the wiring may include a first wiring 201a and a second wiring 202a spaced apart from each other.
  • the first wiring 201a and the second wiring 202a may function as panel wiring for applying power to the light emitting device 150 in the panel, and in the case of self-assembly of the light emitting device 150, a dielectric for assembly. It may also perform the function of an assembly electrode for generating a migration force.
  • the wires 201a and 202a may be formed of transparent electrodes (ITO) or may include metal materials having excellent electrical conductivity.
  • the wirings 201a and 202a are made of titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), platinum (Pt), gold (Au), tungsten (W), molybdenum (Mo) It may be formed of at least one or an alloy thereof.
  • a first insulating layer 211a may be disposed between the first wiring 201a and the second wiring 202a, and the second insulating layer on the first wiring 201a and the second wiring 202a ( 211b) may be arranged.
  • the first insulating layer 211a and the second insulating layer 211b may be an oxide film or a nitride film, but are not limited thereto.
  • the light emitting device 150 may include, but is not limited to, a red light emitting device 150R, a green light emitting device 150G, and a blue light emitting device 150B0 to form a sub-pixel, respectively. It is also possible to implement red and green colors by providing a green phosphor or the like.
  • the substrate 200a may be formed of glass or polyimide.
  • the substrate 200a may include a flexible material such as polyethylene naphthalate (PEN) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the substrate 200 may be a transparent material, but is not limited thereto.
  • the substrate 200a may function as a support substrate in a panel, and may also function as a substrate for assembly when self-assembling a light emitting device.
  • the third insulating layer 206 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, or PET, and may be integrally formed with the substrate 200a to form a single substrate.
  • the third insulating layer 206 may be a conductive adhesive layer having adhesiveness and conductivity, and the conductive adhesive layer may be flexible and thus enable a flexible function of the display device.
  • the third insulating layer 206 may be an anisotropy conductive film (ACF) or a conductive adhesive layer such as an anisotropic conductive medium or a solution containing conductive particles.
  • the conductive adhesive layer may be a layer that is electrically conductive in a direction perpendicular to the thickness but electrically insulating in a direction horizontal to the thickness.
  • the distance between the first and second wirings 201a and 202a is smaller than the width of the light emitting element 150 and the width of the assembly hole 203H, so that the assembly position of the light emitting element 150 using an electric field is more accurately fixed. can do.
  • a third insulating layer 206 is formed on the first and second wirings 201a and 202a to protect the first and second wirings 201a and 202a from the fluid 1200, and the first and second wirings ( 201a, 202a) can prevent leakage of current.
  • the third insulating layer 206 may be formed of a single layer or multiple layers of an inorganic insulator such as silica or alumina or an organic insulator.
  • the third insulating layer 206 may include an insulating and flexible material such as polyimide, PEN, PET, or the like, and may be integrally formed with the substrate 200 to form a single substrate.
  • the third insulating layer 206 has a barrier rib, and an assembly hole 203H may be formed by the barrier rib.
  • the third insulating layer 206 may include an assembly hole 203H into which the light emitting element 150 is inserted (see FIG. 6 ). Accordingly, during self-assembly, the light emitting device 150 can be easily inserted into the assembly hole 203H of the third insulating layer 206 .
  • the assembly hole 203H may be called an insertion hole, a fixing hole, an alignment hole, or the like.
  • the assembly hole 203H may have a shape and size corresponding to the shape of the light emitting device 150 to be assembled at the corresponding position. Accordingly, it is possible to prevent assembling another light emitting device or assembling a plurality of light emitting devices into the assembly hole 203H.
  • FIG. 6 is a view showing an example in which a light emitting device according to an embodiment is assembled to a substrate by a self-assembly method
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of an area A3 of FIG. 6
  • 7 is a diagram showing a state in which area A3 is rotated 180 degrees for convenience of description.
  • FIGS. 6 and 7 An example of assembling the semiconductor light emitting device according to the embodiment to a display panel by a self-assembly method using an electromagnetic field will be described based on FIGS. 6 and 7 .
  • the assembly substrate 200 described below may also function as a panel substrate 200a in a display device after assembling a light emitting device, but the embodiment is not limited thereto.
  • the semiconductor light emitting device 150 may be put into a chamber 1300 filled with a fluid 1200, and the semiconductor light emitting device 150 may be assembled by a magnetic field generated from the assembly device 1100. 200) can be moved.
  • the light emitting device 150 adjacent to the assembly hole 203H of the assembly substrate 200 may be assembled into the assembly hole 230 by dielectrophoretic force of the electric field of the assembly electrodes.
  • the fluid 1200 may be water such as ultrapure water, but is not limited thereto.
  • a chamber may also be called a water bath, container, vessel, or the like.
  • the assembly substrate 200 may be disposed on the chamber 1300 .
  • the assembly substrate 200 may be put into the chamber 1300 .
  • the semiconductor light emitting device 150 may be implemented as a vertical type semiconductor light emitting device as shown, but is not limited thereto and a horizontal type light emitting device may be employed.
  • the semiconductor light emitting device 150 may include a magnetic layer (not shown) having a magnetic material.
  • the magnetic layer may include a metal having magnetism, such as nickel (Ni). Since the semiconductor light emitting device 150 injected into the fluid includes a magnetic layer, it can move to the assembly substrate 200 by a magnetic field generated from the assembly device 1100 .
  • the magnetic layer may be disposed above or below or on both sides of the light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device 150 may include a passivation layer 156 surrounding top and side surfaces.
  • the passivation layer 156 may be formed of an inorganic insulator such as silica or alumina through PECVD, LPCVD, sputtering deposition, or the like.
  • the passivation layer 156 may be formed by spin-coating an organic material such as photoresist or a polymer material.
  • the semiconductor light emitting device 150 may include a first conductivity type semiconductor layer 152a, a second conductivity type semiconductor layer 152c, and an active layer 152b disposed therebetween.
  • the first conductivity type semiconductor layer 152a may be an n-type semiconductor layer
  • the second conductivity type semiconductor layer 152c may be a p-type semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • a first electrode layer 154a may be disposed on the first conductivity-type semiconductor layer 152a, and a second electrode layer 154b may be disposed on the second conductivity-type semiconductor layer 152c. To this end, a partial region of the first conductivity type semiconductor layer 152a or the second conductivity type semiconductor layer 152c may be exposed to the outside. Accordingly, in a manufacturing process of a display device after the semiconductor light emitting device 150 is assembled to the assembly substrate 200 , a portion of the passivation layer 156 may be etched.
  • the assembly substrate 200 may include a pair of first and second assembly electrodes 201 and 202 corresponding to each of the semiconductor light emitting devices 150 to be assembled.
  • the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 may be formed by stacking a single metal, a metal alloy, or a metal oxide in multiple layers.
  • the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 are Cu, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf It may be formed including at least one of and is not limited thereto.
  • first assembled electrode 201 and the second assembled electrode 202 may include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), and IGZO ( indium gallium zinc oxide), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, and Ni/IrOx/Au/ITO.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium aluminum zinc oxide
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • IGTO indium gallium tin oxide
  • AZO aluminum zinc
  • the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 emit an electric field when AC voltage is applied, so that the semiconductor light emitting device 150 inserted into the assembly hole 203H can be fixed by dielectrophoretic force. there is.
  • the distance between the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 may be smaller than the width of the semiconductor light emitting device 150 and the width of the assembly hole 203H, and the width of the semiconductor light emitting device 150 using an electric field
  • the assembly position can be fixed more precisely.
  • An insulating layer 212 is formed on the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 to protect the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 from the fluid 1200, and Leakage of current flowing through the first assembled electrode 201 and the second assembled electrode 202 can be prevented.
  • the insulating layer 212 may be formed of a single layer or multiple layers of an inorganic insulator such as silica or alumina or an organic insulator.
  • the insulating layer 212 may have a minimum thickness to prevent damage to the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 when the semiconductor light emitting device 150 is assembled, and the semiconductor light emitting device 150 may have a maximum thickness for being stably assembled.
  • a barrier rib 207 may be formed on the insulating layer 212 .
  • a partial region of the barrier rib 207 may be positioned above the first assembly electrode 201 and the second assembly electrode 202 , and the remaining region may be located above the assembly substrate 200 .
  • assembly holes 203H through which the semiconductor light emitting devices 150 are coupled and assembled to the assembly substrate 200. can be formed.
  • Assembling holes 203H to which the semiconductor light emitting devices 150 are coupled are formed in the assembly substrate 200 , and a surface on which the assembly holes 203H are formed may contact the fluid 1200 .
  • the assembly hole 203H may guide an accurate assembly position of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the assembly hole 203H may have a shape and size corresponding to the shape of the semiconductor light emitting device 150 to be assembled at the corresponding position. Accordingly, it is possible to prevent assembly of other semiconductor light emitting devices or a plurality of semiconductor light emitting devices into the assembly hole 203H.
  • the assembly device 1100 applying a magnetic field may move along the assembly substrate 200 .
  • the assembling device 1100 may be a permanent magnet or an electromagnet.
  • the assembly device 1100 may move in a state of being in contact with the assembly substrate 200 in order to maximize the area of the magnetic field into the fluid 1200 .
  • the assembly device 1100 may include a plurality of magnetic bodies or may include magnetic bodies having a size corresponding to that of the assembly substrate 200 . In this case, the moving distance of the assembling device 1100 may be limited within a predetermined range.
  • the semiconductor light emitting device 150 in the chamber 1300 may move toward the assembly device 1100 and the assembly substrate 200 by the magnetic field generated by the assembly device 1100 .
  • the semiconductor light emitting device 150 enters into the assembly hole 203H by a dielectrophoretic force (DEP force) formed by the electric field of the assembly electrodes of the assembly board.
  • DEP force dielectrophoretic force
  • the first and second assembly lines 201 and 202 form an electric field by an AC power source, and dielectrophoretic force may be formed between the assembly lines 201 and 202 by the electric field.
  • the semiconductor light emitting device 150 can be fixed to the assembly hole 203H on the assembly substrate 200 by this dielectrophoretic force.
  • a predetermined solder layer (not shown) may be formed between the assembled electrode and the light emitting device 150 assembled on the assembly hole 203H of the assembly board 200 to improve the bonding strength of the light emitting device 150 .
  • a molding layer (not shown) may be formed in the assembly hole 203H of the assembly substrate 200 .
  • the molding layer may be a transparent resin or a resin containing a reflective material or a scattering material.
  • FIGS. 8A to 8B are examples of self-assembly in the display device 300 according to the internal technology
  • FIG. 8C is a picture of the self-assembly in the display device according to the internal technology.
  • either the first assembly electrode 201 or the second assembly electrode 202 is contacted with the bonding metal 155 of the semiconductor light emitting device 150 through a bonding process. is making
  • the semiconductor light emitting device 150 brought to the first assembly electrode 201 by the DEP in the fluid contacts the first assembly electrode 201 and becomes conductive. Accordingly, there is a problem in that the electric field force is concentrated on the second assembly electrode 202 that is not opened by the insulating layer 212, and as a result, the assembly is biased in one direction.
  • a contact area C between the bonding metal 155 of the semiconductor light emitting device 150 and the first assembly electrode 201 functioning as a panel electrode is very small, so contact failure may occur.
  • DEP force is required for self-assembly, but when using DEP force, the semiconductor light emitting device faces a technical contradiction in that the electrical contact characteristics are deteriorated due to the leaning phenomenon.
  • FIG. 8D is a diagram illustrating a tilt phenomenon that may occur during self-assembly according to internal technology
  • FIG. 8E is a picture of self-assembly in a display device according to internal technology.
  • the insulating layer 212 is disposed on the first and second assembled electrodes 201 and 202 on the assembly substrate 200, and the assembly hole 220H set by the assembly partition wall 207 Then, self-assembly of the semiconductor light emitting device 150 by dielectrophoretic force was performed.
  • the electric field force is concentrated on the second assembly electrode 202, and as a result, there is a problem that the assembly is biased in one direction. has been studied
  • a display device 301 including a semiconductor light emitting device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 13 (hereinafter, 'first embodiment' will be abbreviated as 'embodiment') do.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a display device 301 including a semiconductor light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 10 is an exemplary view of a first assembly electrode structure 201S of a display device 301 including a semiconductor light emitting device according to an embodiment.
  • the horizontal assembly electrode structure in which the first assembly electrode and the second assembly electrode are horizontally disposed at the same height has an insulating film formed on the electrode. Accordingly, in the case of the first internal technology, when the semiconductor light emitting device is a vertical LED, it is difficult to electrically connect the lower electrode and the assembly electrode of the LED without a separate process. On the other hand, in order to emit light through the lower electrode of the vertical LED, a signal applying electrode must be formed between the horizontal assembly electrode structures. As the LED chip is miniaturized, the gap between the horizontal assembly electrode structures narrows, making it difficult to form the signal application electrode. There is also a problem that the LED chip is assembled in an inclined state.
  • the vertical asymmetric electrode structure according to the second internal technology is capable of applying an LED light emitting signal due to the bonding of the first assembly electrode 201 on the insulating film and the bonding metal 155 of the semiconductor light emitting device.
  • the assembly electrode structure is asymmetric, the electric field distribution is also formed asymmetrically, so that it may be biased to one side when assembling the semiconductor light emitting device, and the junction area between the first assembly electrode 201 and the bonding metal 155 on the insulating film is small, so the light emitting chip As it is miniaturized, it is difficult to apply a signal.
  • One of the technical challenges of the embodiment is to solve the problem of low self-assembly rate due to non-uniformity of DEP force in the self-assembly method using dielectrophoresis (DEP).
  • one of the technical problems of the embodiment is that the semiconductor light emitting device to be assembled enters the assembly hole by blocking the entrance of the assembly hole as the distribution of DEP force is strongly formed not only inside the assembly hole but also on the upper side of the assembly hole. This is to solve the problem of the screening effect that cannot be achieved.
  • a display device 301 having a semiconductor light emitting device includes a substrate 200, a first assembly electrode 210 disposed on the substrate 200, and the first assembly electrode 210.
  • the second assembly electrode 220 disposed above the assembly electrode 210, the insulating layer 212 disposed between the first assembly electrode 210 and the second assembly electrode 220, and a predetermined assembly hole (220H) and disposed on the second assembly electrode 220; and a semiconductor light emitting device disposed in the assembly hole 220H and electrically connected to the second assembly electrode 220. (150) may be included.
  • the assembly electrode structure 201S has a branched second assembly electrode 220 and a first assembly electrode (partially located between the second assembly electrode 220). 210) may be included.
  • the first assembly electrode 210 and the second assembly electrode 220 may not overlap each other vertically.
  • the second assembly electrode 220 extends in the direction of the first assembly electrode 210 from the second body electrode part 220a and the second body electrode part 220a and is spaced apart from each other. (220b) and a 2-2 branch electrode part (220c).
  • the first assembly electrode 210 includes a first body electrode part 210a and a first extension electrode part 210b extending from the first body electrode part 210a toward the second assembly electrode 220. can do.
  • the first extension electrode part 210b may be positioned between the 2-1st branch electrode part 220b and the 2-2nd branch electrode part 220c.
  • the first extension electrode part 210b may include a first extension electrode part 210c.
  • the first expansion electrode part 210c may have a shape corresponding to a horizontal cross section of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the first expansion electrode part 210c may have a circular, elliptical, or polygonal shape, but is not limited thereto.
  • the first extension electrode part 210b may include first and second extension electrode parts 210d extending from the first extension electrode part 210c toward the second body electrode part 220a.
  • the first assembly electrode 210 is disposed between the branched second assembly electrodes 220, a uniform depth force is distributed in the assembly hole center, thereby improving the assembly ratio.
  • the inside of the branched second assembly electrode 220 has a curvature recess 220R, and the first assembly electrode 210 corresponds to the curvature recess 220R.
  • the first extended electrode part 210c there is a special technical effect of uniformly concentrating a strong DEP force on the inner circumference of the assembly hole.
  • the effective electrode area at both ends of the first and second assembly electrodes is larger than the straight assembly electrode structure by controlling the structural shapes of the second assembly electrode 220 and the first assembly electrode 210, the capacitance of the assembly electrode This is improved and the DEP force is large, so the assembly force can be increased. Through this, there is a technical effect that a strong DEP force can be uniformly concentrated on the inner circumference of the assembly hole.
  • the central region of the first assembly electrode disposed in the assembly hole center may include a first expansion electrode part 210c having a circular, elliptical, or polygonal shape corresponding to the horizontal cross section of the semiconductor light emitting device. .
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is adjusted to the center of the assembly hole of the semiconductor light emitting device.
  • the DEP force can be applied uniformly to the outer edge of the LED chip, including the shape corresponding to the horizontal cross section.
  • the first assembly electrode 210 and the second assembly electrode 220 AC signals can be applied.
  • a V+/V- signal may be applied to the first assembled electrode 210 as a lower electrode, and the second assembled electrode 220 as an upper electrode may be grounded.
  • the second assembly electrode 220 which is the upper electrode
  • conduction occurs between the lower electrode of the semiconductor light emitting device 150 and the second assembly electrode 220 of the assembly substrate during LED assembly.
  • a voltage drop may occur and the applied voltage may be reduced.
  • the second assembly electrode 220 which is the upper electrode, is grounded, and V+/V- is applied to the first assembly electrode 210, which is the lower electrode, to prevent a voltage drop, thereby having a special technical effect of maintaining high assembly force.
  • the reason why the second assembly electrode 220, which is the upper electrode, is grounded in the present invention has a special technical effect to minimize the effect of the semiconductor light emitting device sticking to the barrier rib by serving as an electric field shield in an area other than the assembly area.
  • the distribution of DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the strength of the distribution can be controlled weakly on the upper side of the assembly hole.
  • the E field (log) on the upper side of the assembly hall of the assembly partition wall 207 is about 6 (log scale standard), which is about 1,000 to 10,000 times lower than other internal technologies. It is a state.
  • a V+/V- signal is applied to the first assembly electrode 210, which is the lower electrode, and the second assembly electrode 220, which is the upper electrode, is grounded, resulting in a vertical symmetric assembly electrode having an electrical shielding effect.
  • the structure can be implemented, so that the E field gradient around the assembly barrier is small, so that the distribution of the DEP force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • the entrance of the assembly hole cannot be blocked by preventing semiconductor light emitting devices that are not to be assembled from being located on the upper side of the assembly hole, and the problem of the screening effect in which the semiconductor light emitting device to be assembled does not enter the assembly hall is solved.
  • FIGS. 11A and 11B are assembly diagrams using the display device 301 including the assembled electrode structure 201S of the semiconductor light emitting device display device according to the first embodiment
  • FIG. 12 is an assembly diagram according to the first embodiment. It is a self-assembled picture in a display device.
  • the semiconductor light emitting device 150 may be positioned on the assembly hole 220H of the display device 301 including the first assembly electrode structure 201S.
  • the first assembly electrode structure 201S of the embodiment as the first assembly electrode 210 is disposed between the branched second assembly electrodes 220, a uniform Dep force is distributed at the center of the assembly hole, thereby improving the assembly ratio. There is a technical effect that becomes.
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is adjusted to the center of the assembly hole of the semiconductor light emitting device.
  • the DEP force can be applied uniformly to the outer edge of the LED chip, including the shape corresponding to the horizontal cross section.
  • the central region of the first assembly electrode disposed in the assembly hole center may include a first expansion electrode part 210c having a circular, elliptical, or polygonal shape corresponding to the horizontal cross section of the semiconductor light emitting device. .
  • the V+/V- signal is applied to the first assembly electrode 210, which is the lower electrode, and the second assembly electrode 220, which is the upper electrode, is grounded, a voltage drop is prevented to increase assembly force.
  • the first assembly electrode 210 which is the lower electrode
  • the second assembly electrode 220 which is the upper electrode
  • the distribution of the DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the display device 301 including the assembled electrode structure 201S of the semiconductor light emitting device display device.
  • a predetermined light-transmissive resin 251 may be filled in the assembly hole 220H, and a second panel wiring 260 electrically connected to the semiconductor light emitting device 150 may be formed.
  • electrical contact characteristics are improved by increasing the electrical contact area of the second assembled electrode 220 that can function as a panel electrode to the electrode of the semiconductor light emitting device, thereby providing a technical effect of significantly increasing the lighting rate.
  • FIG. 14 is a plan view of the second assembly electrode structure 202S of the semiconductor light emitting device display device.
  • the second assembled electrode structure 202S may adopt the technical features of the first assembled electrode structure 201S described above.
  • the second assembly electrode 220 extends from the second body electrode part 220a and the second body electrode part 220a in the direction of the first assembly electrode 210, mutually. It may include a 2-1st branch electrode part 220b and a 2-2nd branch electrode part 220c that are spaced apart from each other.
  • the first assembly electrode 210 includes a first body electrode part 210a and a first body electrode part 210a extending in the direction of the second assembly electrode 220.
  • One extension electrode part 210b may be included.
  • the first extension electrode part 210b may be positioned between the 2-1st branch electrode part 220b and the 2-2nd branch electrode part 220c.
  • the first extension electrode part 210b may include a first extension electrode part 210c.
  • the first expansion electrode part 210c may have a shape corresponding to a horizontal cross section of the semiconductor light emitting device 150 .
  • the first expansion electrode part 210c may have a circular, elliptical, or polygonal shape, but is not limited thereto.
  • the first assembly electrode 210 is disposed between the branched second assembly electrodes 220, a uniform depth force is distributed in the assembly hole center, thereby improving the assembly ratio.
  • the inside of the branched second assembly electrode 220 has a curvature recess 220R, and the first assembly electrode 210 corresponds to the curvature recess 220R.
  • the first extended electrode part 210c there is a special technical effect of uniformly concentrating a strong DEP force on the inner circumference of the assembly hole.
  • FIG. 15 is a plan view of the third assembled electrode structure 203S of the semiconductor light emitting device display device.
  • the third assembled electrode structure 203S may adopt technical features of the first assembled electrode structure 201S described above.
  • the second assembly electrode 220 extends from the second body electrode part 220a and the second body electrode part 220a in the direction of the first assembly electrode 210, mutually. It may include a 2-1st branch electrode part 220b and a 2-2nd branch electrode part 220c that are spaced apart from each other.
  • the 2-1st branch electrode part 220b or the 2-2nd branch electrode part 220c is connected to the second branch body part 220b1 and the first extension electrode in the second branch body part 220b1.
  • a second branching protrusion 220b2 extending in the direction of the portion 210b and a second recessed portion 220R corresponding to the shape of the first expansion electrode 210c in the second branching protrusion 220b2.
  • the 2-1 branch electrode part 220b or the 2-2 branch electrode part 220c has a large distance between each of the second branch body parts 220b1, but is located at a position where DEP force is to be formed.
  • the strong DEP force is uniformly distributed around the center of the assembly hole and the inner circumference of the assembly hole. There are special technical effects that can be focused.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the display device 302 including the semiconductor light emitting device according to the second embodiment
  • FIG. 17 is a first assembly of the display device 302 including the semiconductor light emitting device according to the second embodiment. It is an exemplary view of the electrode structure 201S.
  • the display device 302 including the semiconductor light emitting device according to the second embodiment may employ the technical features of the display device 301 including the semiconductor light emitting device according to the first embodiment described above. The main features of the embodiment will be mainly described.
  • a display device 302 having a semiconductor light emitting device includes a substrate 200, a first assembly electrode 210 disposed on the substrate 200, and the first assembly electrode 210. 1 second assembly electrode 220 disposed above the assembly electrode 210, an insulating layer 212 disposed between the first assembly electrode 210 and the second assembly electrode 220, and the second assembly electrode 210 The assembly electrode 220 and the second insulating layer 214 disposed on the insulating layer 212, and the assembly partition including a predetermined assembly hole 220H and disposed on the second insulating layer 214 ( 207), and the semiconductor light emitting device 150 disposed in the assembly hole 220H.
  • the assembly electrode structure 201S includes a branched second assembly electrode 220 and a first assembly electrode (part of which is located between the second assembly electrode 220). 210) may be included.
  • the first assembly electrode 210 and the second assembly electrode 220 may not overlap each other vertically.
  • FIGS. 18A to 18B are assembly diagrams using the semiconductor light emitting device display device 302 according to the second embodiment
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device display device 302 according to the second embodiment.
  • a semiconductor light emitting device 150 may be positioned on an assembly hole 220H of the semiconductor display device 302 according to the second embodiment.
  • the first assembly electrode 210 is disposed between the branched second assembly electrodes 220, a uniform depth force is distributed in the center of the assembly hole, thereby improving the assembly ratio.
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is adjusted to the center of the assembly hole of the semiconductor light emitting device.
  • the DEP force can be applied uniformly to the outer edge of the LED chip, including the shape corresponding to the horizontal cross section.
  • the V+/V- signal is applied to the first assembly electrode 210, which is the lower electrode, and the second assembly electrode 220, which is the upper electrode, is grounded, a voltage drop is prevented to increase assembly force.
  • the first assembly electrode 210 which is the lower electrode
  • the second assembly electrode 220 which is the upper electrode
  • the distribution of the DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • a top surface of the second assembly electrode 220 may be exposed by removing a portion of the second insulating layer 214 . Thereafter, a connection electrode 261 may be formed to connect the exposed top surface of the second assembly electrode 220 and one side surface of the semiconductor light emitting device 150 .
  • a predetermined light-transmitting resin 251 may be filled in the assembly hole 220H, and a second panel wiring 260 electrically connected to the semiconductor light emitting device 150 may be formed.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the display device 303 including the semiconductor light emitting device according to the third embodiment
  • FIG. 21 is a first assembly of the display device 303 including the semiconductor light emitting device according to the third embodiment. It is an exemplary view of the electrode structure 201S.
  • the display device 303 including the semiconductor light emitting device according to the third embodiment employs the technical features of the display devices 301 and 302 including the semiconductor light emitting device of the first or second embodiment described above.
  • the main features of the third embodiment will be mainly described below.
  • a display device 303 having a semiconductor light emitting device includes a substrate 200 and a second assembly electrode 220 disposed on the substrate 200 to be branched. and a first assembly electrode 210A disposed between the second assembly electrodes 220 and an insulating layer 212 disposed between the first assembly electrode 210A and the second assembly electrode 220; ,
  • the second assembly electrode 220 including a predetermined assembly hole 220H, the assembly barrier rib 207 disposed on the insulating layer 212, and a semiconductor light emitting element disposed in the assembly hole 220H ( 150) may be included.
  • the first assembly electrode 210A and the second assembly electrode 220 may be disposed at the same height in a horizontal direction.
  • the assembly electrode structure 201S includes a branched second assembly electrode 220 and a first assembly electrode 210A whose part is located between the second assembly electrode 220.
  • the first assembly electrode 210A and the second assembly electrode 220 may not overlap each other.
  • FIGS. 22A to 22B are assembly diagrams using the semiconductor light emitting device display device 303 according to the third embodiment
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device display device 303 according to the third embodiment.
  • the semiconductor light emitting device 150 may be positioned on the assembly hole 220H of the semiconductor display device 303 according to the third embodiment.
  • the first assembly electrode 210A is disposed between the branched second assembly electrodes 220, a uniform depth force is distributed in the center of the assembly hole, thereby improving the assembly ratio.
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is adjusted to the center of the assembly hole of the semiconductor light emitting device.
  • the DEP force can be applied uniformly to the outer edge of the LED chip, including the shape corresponding to the horizontal cross section.
  • the distribution of the DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • a predetermined light-transmitting resin 251 may be filled in the assembly hole 220H, and a second panel wiring 260 electrically connected to the semiconductor light emitting device 150 may be formed. there is.
  • the first assembly electrode 210A and the second assembly electrode 220 have a special technical effect that can function as the first panel wiring to which the same polarity is applied while being opposite to the second panel wiring 260. there is.
  • the carrier injection efficiency is improved, so that there is a special technical effect that the luminance of the semiconductor light emitting device display is remarkably improved.
  • the assembly substrate structure of the semiconductor light emitting device display device according to the embodiment and the display device including the same, in the self-assembly method using dielectrophoresis (DEP), the problem of low self-assembly rate due to non-uniformity of DEP force can be solved. There are possible technical effects.
  • DEP dielectrophoresis
  • the effective electrode area at both ends of the first and second assembly electrodes is larger in the circular dual electrode structure than in the straight assembly electrode structure by controlling the structural shapes of the second assembly electrode and the first assembly electrode.
  • the capacitance of is improved and the DEP force is large, so the assembling force can be increased, and through this, there is a technical effect that the strong DEP force can be uniformly concentrated around the inner circumference of the assembly hole.
  • the central region of the first assembly electrode disposed in the assembly hole center may be formed of metal having a shape corresponding to a horizontal cross-sectional shape (eg, circular, elliptical, or polygonal) of the LED chip.
  • the DEP force is uniform left and right, and the shape of the first assembly electrode is manufactured in a circular, elliptical, or polygonal shape according to the center of the assembly hole to form an LED chip.
  • the DEP force can be uniformly applied to the outer shell of .
  • the distribution of the DEP Force is strongly and uniformly distributed in the center inside the assembly hole through electric field shielding on the upper side of the assembly hole, and the distribution intensity can be weakly controlled on the upper side of the assembly hole.
  • the first assembly electrode 210A and the second assembly electrode 220 have a special technical effect that can function as the first panel wiring to which the same polarity is applied while being opposite to the second panel wiring 260. there is.
  • the carrier injection efficiency is improved, so that there is a special technical effect that the luminance of the semiconductor light emitting device display is remarkably improved.
  • the embodiment may be adopted in the display field for displaying images or information.
  • the embodiment may be adopted in the display field for displaying images or information using a semiconductor light emitting device.
  • the embodiment may be adopted in the display field for displaying images or information using micro-level or nano-level semiconductor light emitting devices.

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Abstract

실시예는 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치는, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 제1 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극 상측에 분기되어 배치된 제2 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층과, 소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 조립 전극 상에 배치되는 조립 격벽과, 상기 조립 홀 내에 배치되며 상기 제2 조립 전극과 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.

Description

반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립기판 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
실시예는 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립기판 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
대면적 디스플레이는 액정디스플레이(LCD), OLED 디스플레이, 그리고 마이크로-LED 디스플레이(Micro-LED display) 등이 있다.
마이크로-LED 디스플레이는 100㎛ 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광소자인 마이크로-LED를 표시소자로 사용하는 디스플레이이다.
마이크로-LED 디스플레이는 반도체 발광소자인 마이크로-LED를 표시소자로 사용하기 때문에 명암비, 응답속도, 색 재현율, 시야각, 밝기, 해상도, 수명, 발광효율이나 휘도 등 많은 특성에서 우수한 성능을 가지고 있다.
특히 마이크로-LED 디스플레이는 화면을 모듈 방식으로 분리, 결합할 수 있어 크기나 해상도 조절이 자유로운 장점 및 플렉서블 디스플레이 구현이 가능한 장점이 있다.
그런데 대형 마이크로-LED 디스플레이는 수백만 개 이상의 마이크로-LED가 필요로 하기 때문에 마이크로-LED를 디스플레이 패널에 신속하고 정확하게 전사하기 어려운 기술적 문제가 있다.
최근 개발되고 있는 전사기술에는 픽앤-플레이스 공법(pick and place process), 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off method) 또는 자가조립 방식(self-assembly method) 등이 있다.
이 중에서, 자가조립 방식은 유체 내에서 반도체 발광소자가 조립위치를 스스로 찾아가는 방식으로서 대화면의 디스플레이 장치의 구현에 유리한 방식이다.
최근에 미국등록특허 제9,825,202 등에서 자가조립에 적합한 마이크로-LED 구조를 제시한 바 있으나, 아직 마이크로-LED의 자가조립을 통하여 디스플레이를 제조하는 기술에 대한 연구가 미비한 실정이다.
특히 종래기술에서 대형 디스플레이에 수백만 개 이상의 반도체 발광소자를 신속하게 전사하는 경우 전사 속도(transfer speed)는 향상시킬 수 있으나 전사 불량률(transfer error rate)이 높아질 수 있어 전사 수율(transfer yield)이 낮아지는 기술적 문제가 있다.
관련 기술에서 유전영동(dielectrophoresis, DEP)을 이용한 자가조립 방식의 전사공정이 시도되고 있으나 DEP force의 불균일성 등으로 인해 자가 조립률이 낮은 문제가 있다.
한편, 비공개 내부기술에 의하면, 자가 조립을 위해서는 DEP Force가 필요한데, DEP Force의 균일한 제어의 어려움으로 자가 조립을 이용한 조립 시 반도체 발광소자가 조립 홀 내에서 정위치가 아닌 곳으로 쏠림 현상이 발생하는 문제가 있다.
또한 이러한 반도체 발광소자의 쏠림 현상으로 인해 이후 전기적 컨택 공정에 있어서 전기적 접촉 특성이 저하되어 점등률이 저하되는 문제가 있다.
그러므로 비공개 내부기술에 의하면 자기 조립을 위해 DEP Force가 필요하나 DEP Force를 이용하는 경우 반도체 발광소자의 쏠림 현상으로 인해 전기적 접촉 특성이 저하되는 기술적 모순에 직면하고 있다.
또한 비공개 내부기술에서의 조립 기판은 직선 구조의 단일 조립 전극을 갖는 구조인데, 단면이 원형인 발광소자를 조립했을 시 조립 홀에서 좌우 일측 또는 조립 홀에 걸쳐서 위치하게 되어 조립 홀에 정조립 되기 어려운 문제가 있다.
또한 비공개 내부기술에 의하면, DEP Force를 이용한 자가조립 시 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부뿐만 아니라 조립 홀 상측에도 강하게 형성되고 있다. 이에 따라 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 조립 홀 입구를 막음으로 인해 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)이 발생되는 문제가 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는 유전영동(dielectrophoresis, DEP)을 이용한 자가조립 방식에서 DEP force의 불균일성 등으로 인해 자가 조립률이 낮은 문제를 해결하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부뿐만 아니라 조립 홀 상측에도 강하게 형성됨에 따라 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 조립 홀 입구를 막음으로 인해 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며, 명세서를 전체를 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 반도체 발광소자를 포함하는 디스플레이 장치는, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 제1 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극 상측에 분기되어 배치된 제2 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층과, 소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 조립 전극 상에 배치되는 조립 격벽과, 상기 조립 홀 내에 배치되며 상기 제2 조립 전극과 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극은 상하 간에 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부는 상기 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부는, 상기 제1 확장 전극부에서 상기 제2 바디 전극부 방향으로 연장되는 제1-2 연장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 그 내측이 곡률의 리세스를 포함하고, 상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 상기 제2 분기 바디부와, 상기 제2 분기 바디부에서 상기 제1 연장 전극부 방향으로 연장되는 제2 분기 돌출부와, 상기 제2 분기 돌출부에서 상기 제1 확장 전극부의 형상에 대응되는 제2 리세스부를 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극에 V+/V- 신호를 인가하고, 상기 제2 조립 전극은 접지Ground)될 수 있다.
또한 실시예에 따른 반도체 발광소자의 디스플레이 장치는, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 제1 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극 상측에 배치된 제2 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층과, 상기 제2 조립 전극과 상기 절연층 상에 배치되는 제2 절연층과, 소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 절연층 상에 배치되는 조립 격벽 및 상기 조립 홀 내에 배치되는 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
또한 실시예는 상기 제2 절연층의 일부를 제거되어 노출된 제2 조립 전극의 상면과 상기 반도체 발광소자의 일측면을 연결하는 연결전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 그 내측이 곡률의 리세스를 포함할 수 있고, 상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따른 반도체 발광소자의 디스플레이 장치는, 기판과, 상기 기판 상에 배치된 분기되어 배치되는 제2 조립 전극과, 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되며 상기 제2 조립 전극과 같은 높이에 배치되는 제1 조립 전극과, 상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층과, 소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 조립 전극, 상기 절연층 상에 배치되는 조립 격벽 및 상기 조립 홀 내에 배치되는 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 그 내측이 곡률의 리세스를 포함할 수 있다.
상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극에 V+/V- 신호를 인가하고, 상기 제2 조립 전극은 접지Ground)될 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 기판구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 유전영동(dielectrophoresis, DEP)을 이용한 자가조립 방식에서 DEP force의 불균일성 등으로 인해 자가 조립률이 낮은 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에서 조립 전극은 분기된 제2 조립 전극 사이에 제1 조립 전극이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률 향상되는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 분기된 제2 조립 전극의 내측은 곡률의 리세스를 구비하고, 제1 조립 전극은 상기 곡률 리세스에 대응되는 곡률의 돌출부를 구비함으로써 조립 홀 내측 둘레에 강한 DEP 힘을 균일하게 집중시킬 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
즉, 실시예에 의하면 제2 조립 전극과 제1 조립 전극의 구조적 형상을 제어하여 일자형 조립 전극 구조 보다 원형 듀얼 전극 구조에서 제1, 제2 조립 전극 양단의 유효 전극 면적이 크기 때문에 조립 전극의 정전 용량이 개선되고 DEP 힘이 커서 조립력이 커질 수 있고, 이를 통해 강한 DEP 힘이 균일하게 조립 홀 내측의 둘레에 집중될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 센터에 배치되는 제1 조립 전극의 중앙 영역은 LED 칩의 수평 단면형상(예를 들어, 원형, 타원형 또는 다각형)에 대응되는 형상의 금속 메탈로 형성될 수 있다. 이를 통해 LED 칩에 대한 DEP 힘이 없거나 약하게 가해져서 기울어진 LED 칩이 진입하더라도 LED 칩은 중앙에서 외곽으로 미끄러지 듯이 이동되어 LED 칩의 둘레에 DEP 힘이 형성되고 LED 칩은 조립 홀의 중앙에 기울어지지 않고 정조립 되는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극은 제1 조립 전극을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 원형, 타원형 또는 다각형으로 제작하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V-신호를 인가하고, 상부 전극인 제2 조립 전극은 접지Ground) 됨에 따라 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극과 제2 조립 전극을 상하 간에 3차원적으로 배치함으로써 초 고해상도 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며, 발명의 설명으로부터 파악되는 것을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치가 배치된 주택의 거실에 대한 예시도.
도 2는 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 도 2의 화소의 일 예를 보여주는 회로도.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에서 제1 패널영역의 확대도.
도 5는 도 4의 A2 영역의 B1-B2 선을 따른 단면도.
도 6은 실시예에 따른 발광소자가 자가조립 방식에 의해 기판에 조립되는 예시도.
도 7은 도 6의 A3 영역의 부분 확대도.
도 8a 내지 도 8b는 내부기술에 따른 디스플레이 장치(300)에서 자가조립 예시도.
도 8c는 내부기술에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립 사진.
도 8d는 내부 기술에의 자가 조립시 발생되는 틸트 현상을 나타내는 도면.
도 8e는 내부기술에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립 사진.
도 9는 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)의 단면도.
도 10은 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)의 제1 조립 전극 구조(201)의 예시도.
도 11a 내지 도 11b는 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 전극구조(201S)를 포함하는 디스플레이 장치(301)를 이용한 조립 예시도.
도 12는 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립된 사진.
도 13은 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 전극구조(201S)를 포함하는 디스플레이 장치(301)의 단면도.
도 14는 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 제2 조립 전극구조(202S)의 평면도.
도 15는 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 제3 조립 전극구조(203S)의 평면도.
도 16은 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)의 단면도.
도 17은 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)의 제1 조립 전극 구조(201)의 예시도.
도 18a 내지 도 18b는 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(302)를 이용한 조립 예시도.
도 19는 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(302)의 단면도.
도 20은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)의 단면도.
도 21은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)의 제1 조립 전극 구조(201S)의 예시도.
도 22a 내지 도 22b는 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(303)를 이용한 조립 예시도.
도 23은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(303)의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 '모듈' 및 '부'는 명세서 작성의 용이함이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 '상(on)'에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 다른 중간 요소가 존재할 수도 있는 것을 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 디지털 TV, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트(Slate) PC, 태블릿(Tablet) PC, 울트라 북(Ultra-Book), 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에도 적용될 수 있다.
이하 실시예에 따른 발광소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
이하 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 기판구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)가 배치된 주택의 거실을 도시한다.
실시예의 디스플레이 장치(100)는 세탁기(101), 로봇 청소기(102), 공기 청정기(103) 등의 각종 전자 제품의 상태를 표시할 수 있고, 각 전자 제품들과 IOT 기반으로 통신할 수 있으며 사용자의 설정 데이터에 기초하여 각 전자 제품들을 제어할 수도 있다.
실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 포함할 수 있다. 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나 말릴 수 있다.
플렉서블 디스플레이에서 시각정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(unit pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현될 수 있다. 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다. 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 발광소자에 의하여 구현될 수 있다. 실시예에서 발광소자는 Micro-LED나 Nano-LED일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 2는 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 3은 도 2의 화소의 일 예를 보여주는 회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(10), 구동 회로(20), 스캔 구동부(30) 및 전원 공급 회로(50)를 포함할 수 있다.
실시예의 디스플레이 장치(100)는 액티브 매트릭스(AM, Active Matrix)방식 또는 패시브 매트릭스(PM, Passive Matrix) 방식으로 발광소자를 구동할 수 있다.
구동 회로(20)는 데이터 구동부(21)와 타이밍 제어부(22)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(10)은 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변에 배치된 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다. 표시 영역(DA)은 화소(PX)들이 형성되어 영상을 디스플레이하는 영역이다. 디스플레이 패널(10)은 데이터 라인들(D1~Dm, m은 2 이상의 정수), 데이터 라인들(D1~Dm)과 교차되는 스캔 라인들(S1~Sn, n은 2 이상의 정수), 고전위 전압이 공급되는 고전위 전압 라인, 저전위 전압이 공급되는 저전위 전압 라인 및 데이터 라인들(D1~Dm)과 스캔 라인들(S1~Sn)에 접속된 화소(PX)들을 포함할 수 있다.
화소(PX)들 각각은 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 파장의 제1 컬러 광을 발광하고, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 파장의 제2 컬러 광을 발광하며, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 파장의 제3 컬러 광을 발광할 수 있다. 제1 컬러 광은 적색 광, 제2 컬러 광은 녹색 광, 제3 컬러 광은 청색 광일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 2에서는 화소(PX)들 각각이 3 개의 서브 화소들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 화소(PX)들 각각은 4 개 이상의 서브 화소들을 포함할 수 있다.
제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3) 각각은 데이터 라인들(D1~Dm) 중 적어도 하나, 스캔 라인들(S1~Sn) 중 적어도 하나 및 고전위 전압 라인에 접속될 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 도 3과 같이 발광소자(LD)들과 발광소자(LD)들에 전류를 공급하기 위한 복수의 트랜지스터들과 적어도 하나의 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3) 각각은 단지 하나의 발광소자(LD)와 적어도 하나의 커패시터(Cst)를 포함할 수도 있다.
발광소자(LD)들 각각은 제1 전극, 복수의 도전형 반도체층 및 제2 전극을 포함하는 반도체 발광 다이오드일 수 있다. 여기서, 제1 전극은 애노드 전극, 제2 전극은 캐소드 전극일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 3을 참조하면 복수의 트랜지스터들은 발광소자(LD)들에 전류를 공급하는 구동 트랜지스터(DT), 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 데이터 전압을 공급하는 스캔 트랜지스터(ST)를 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)는 스캔 트랜지스터(ST)의 소스 전극에 접속되는 게이트 전극, 고전위 전압이 인가되는 고전위 전압 라인에 접속되는 소스 전극 및 발광소자(LD)들의 제1 전극들에 접속되는 드레인 전극을 포함할 수 있다. 스캔 트랜지스터(ST)는 스캔 라인(Sk, k는 1≤k≤n을 만족하는 정수)에 접속되는 게이트 전극, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 접속되는 소스 전극 및 데이터 라인(Dj, j는 1≤j≤m을 만족하는 정수)에 접속되는 드레인 전극을 포함할 수 있다.
커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전압과 소스 전압의 차이값을 충전할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)와 스캔 트랜지스터(ST)는 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 형성될 수 있다. 또한, 도 3에서는 구동 트랜지스터(DT)와 스캔 트랜지스터(ST)가 P 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 구동 트랜지스터(DT)와 스캔 트랜지스터(ST)는 N 타입 MOSFET으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 구동 트랜지스터(DT)와 스캔 트랜지스터(ST)들 각각의 소스 전극과 드레인 전극의 위치는 변경될 수 있다.
또한, 도 3에서는 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3) 각각이 하나의 구동 트랜지스터(DT), 하나의 스캔 트랜지스터(ST) 및 하나의 커패시터(Cst)를 갖는 2T1C (2 Transistor - 1 capacitor)를 포함하는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3) 각각은 복수의 스캔 트랜지스터(ST)들과 복수의 커패시터(Cst)들을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 구동 회로(20)는 디스플레이 패널(10)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 출력한다. 이를 위해, 구동 회로(20)는 데이터 구동부(21)와 타이밍 제어부(22)를 포함할 수 있다.
데이터 구동부(21)는 타이밍 제어부(22)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 소스 제어 신호(DCS)를 입력 받는다. 데이터 구동부(21)는 소스 제어 신호(DCS)에 따라 디지털 비디오 데이터(DATA)를 아날로그 데이터 전압들로 변환하여 디스플레이 패널(10)의 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급한다.
타이밍 제어부(22)는 호스트 시스템으로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 입력 받는다. 타이밍 신호들은 수직동기신호(vertical sync signal), 수평동기신호(horizontal sync signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal) 및 도트 클럭(dot clock)을 포함할 수 있다. 호스트 시스템은 스마트폰 또는 태블릿 PC의 어플리케이션 프로세서, 모니터, TV의 시스템 온 칩 등일 수 있다.
스캔 구동부(30)는 타이밍 제어부(22)로부터 스캔 제어 신호(SCS)를 입력 받는다. 스캔 구동부(30)는 스캔 제어 신호(SCS)에 따라 스캔 신호들을 생성하여 디스플레이 패널(10)의 스캔 라인들(S1~Sn)에 공급한다. 스캔 구동부(30)는 다수의 트랜지스터들을 포함하여 디스플레이 패널(10)의 비표시 영역(NDA)에 형성될 수 있다. 또는, 스캔 구동부(30)는 집적 회로로 형성될 수 있으며, 이 경우 디스플레이 패널(10)의 다른 일 측에 부착되는 게이트 연성 필름 상에 장착될 수 있다.
전원 공급 회로(50)는 메인 전원으로부터 디스플레이 패널(10)의 발광소자(LD)들을 구동하기 위한 고전위 전압(VDD)과 저전위 전압(VSS)을 생성하여 디스플레이 패널(10)의 고전위 전압 라인과 저전위 전압 라인에 공급할 수 있다. 또한, 전원 공급 회로(50)는 메인 전원으로부터 구동 회로(20)와 스캔 구동부(30)를 구동하기 위한 구동 전압들을 생성하여 공급할 수 있다.
다음으로 도 4는 도 1의 디스플레이 장치에서 제1 패널영역(A1)의 확대도이다.
도 4에 의하면, 실시예의 디스플레이 장치(100)는 제1 패널영역(A1)과 같은 복수의 패널영역들이 타일링에 의해 기구적, 전기적 연결되어 제조될 수 있다.
제1 패널영역(A1)은 단위 화소(도 2의 PX) 별로 배치된 복수의 발광소자(150)를 포함할 수 있다.
예컨대, 단위 화소(PX)는 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 적색 발광소자(150R)가 제1 서브 화소(PX1)에 배치되고, 복수의 녹색 발광소자(150G)가 제2 서브 화소(PX2)에 배치되며, 복수의 청색 발광소자(150B)가 제3 서브 화소(PX3)에 배치될 수 있다. 단위 화소(PX)는 발광소자가 배치되지 않는 제4 서브 화소를 더 포함할 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 한편, 발광소자(150)는 반도체 발광소자일 수 있다.
다음으로 도 5는 도 4의 A2 영역의 B1-B2 선을 따른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 실시예의 디스플레이 장치(100)는 기판(200a), 이격 배치된 배선(201a, 202a), 제1 절연층(211a), 제2 절연층(211b), 제3 절연층(206) 및 복수의 발광소자(150)를 포함할 수 있다.
배선은 서로 이격된 제1 배선(201a) 및 제2 배선(202a)을 포함할 수 있다. 제1 배선(201a) 및 제2 배선(202a)은 패널에서 발광소자(150)에 전원을 인가하기 위한 패널 배선을 기능을 할 수 있으며, 발광소자(150)의 자가 조립의 경우 조립을 위한 유전영동 힘을 생성하기 위한 조립 전극 기능을 수행할 수도 있다.
배선(201a, 202a)은 투명 전극(ITO)으로 형성되거나, 전기 전도성이 우수한 금속물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배선(201a, 202a)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 제1 배선(201a) 및 제2 배선(202a) 사이에 제1 절연층(211a)이 배치될 수 있고, 상기 제1 배선(201a) 및 제2 배선(202a) 상에 제2 절연층(211b)이 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(211a)과 상기 제2 절연층(211b)은 산화막, 질화막 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색 발광소자(150R), 녹색 발광소자(150G) 및 청색 발광소자(150B0를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 적색 형광체와 녹색 형광체 등을 구비하여 각각 적색과 녹색을 구현할 수도 있다.
기판(200a)은 유리나 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다. 또한 기판(200a)은 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 유연성 있는 재질을 포함할 수 있다. 또한, 기판(200)은 투명한 재질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판(200a)은 패널에서의 지지 기판으로 기능할 수 있으며, 발광소자의 자가 조립시 조립용 기판으로 기능할 수도 있다.
제3 절연층(206)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 기판(200a)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다.
제3 절연층(206)은 접착성과 전도성을 가지는 전도성 접착층일 수 있고, 전도성 접착층은 연성이 있어서 디스플레이 장치의 플렉서블 기능을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(206)은 이방성 전도성 필름(ACF, anisotropy conductive film)이거나 이방성 전도매질, 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등의 전도성 접착층일 수 있다. 전도성 접착층은 두께에 대해 수직방향으로는 전기적으로 전도성이나, 두께에 대해 수평방향으로는 전기적으로 절연성을 가지는 레이어일 수 있다.
제1, 제2 배선(201a, 202a) 간의 간격은 발광소자(150)의 폭 및 조립 홀(203H)의 폭보다 작게 형성되어, 전기장을 이용한 발광소자(150)의 조립 위치를 보다 정밀하게 고정할 수 있다.
제1, 제2 배선(201a, 202a) 상에는 제3 절연층(206)이 형성되어, 제1, 제2 배선(201a, 202a)을 유체(1200)로부터 보호하고, 제1, 제2 배선(201a, 202a)에 흐르는 전류의 누출을 방지할 수 있다. 제3 절연층(206)은 실리카, 알루미나 등의 무기물 절연체 또는 유기물 절연체가 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
또한 제3 절연층(206)은 폴리이미드, PEN, PET 등과 같이 절연성과 유연성 있는 재질을 포함할 수 있으며, 기판(200)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수도 있다.
제3 절연층(206)은 격벽을 가지고, 이 격벽에 의해 조립 홀(203H)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(206)은 발광소자(150)가 삽입되기 위한 조립 홀(203H)을 포함할 수 있다(도 6 참조). 따라서, 자가 조립시, 발광소자(150)가 제3 절연층(206)의 조립 홀(203H)에 용이하게 삽입될 수 있다. 조립 홀(203H)은 삽입 홀, 고정 홀, 정렬 홀 등으로 불릴 수 있다.
조립 홀(203H)은 대응하는 위치에 조립될 발광소자(150)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립 홀(203H)에 다른 발광소자가 조립되거나 복수의 발광소자들이 조립되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 도 6은 실시예에 따른 발광소자가 자가조립 방식에 의해 기판에 조립되는 예를 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6의 A3 영역의 부분 확대도이다. 도 7은 설명 편의를 위해 A3 영역을 180도 회전시킨 상태의 도면이다.
도 6 및 도 7을 기초로 실시예에 따른 반도체 발광소자를 전자기장을 이용한 자가조립 방식에 의해 디스플레이 패널에 조립되는 예를 설명하기로 한다.
이후 설명되는 조립 기판(200)은 발광소자의 조립 후에 디스플레이 장치에서 패널 기판(200a)의 기능도 할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 반도체 발광소자(150)는 유체(1200)가 채워진 챔버(1300)에 투입될 수 있으며, 조립 장치(1100)로부터 발생하는 자기장에 의해 반도체 발광소자(150)는 조립 기판(200)으로 이동할 수 있다. 이때 조립 기판(200)의 조립 홀(203H)에 인접한 발광소자(150)는 조립 전극들의 전기장에 의한 유전영동 힘에 의해 조립 홀(230)에 조립될 수 있다. 상기 유체(1200)는 초순수 등의 물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 챔버는 수조, 컨테이너, 용기 등으로 불릴 수 있다.
반도체 발광소자(150)가 챔버(1300)에 투입된 후, 조립 기판(200)이 챔버(1300) 상에 배치될 수 있다. 실시 예에 따라, 조립 기판(200)은 챔버(1300) 내로 투입될 수도 있다.
도 7을 참조하면 반도체 발광소자(150)는 도시된 바와 같이 수직형 반도체 발광소자로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않고 수평형 발광소자가 채용될 수 있다.
반도체 발광소자(150)는 자성체를 갖는 자성층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 자성층은 니켈(Ni) 등 자성을 갖는 금속을 포함할 수 있다. 유체 내로 투입된 반도체 발광소자(150)는 자성층을 포함하므로, 조립 장치(1100)로부터 발생하는 자기장에 의해 조립 기판(200)로 이동할 수 있다. 상기 자성층은 발광소자의 상측 또는 하측 또는 양측에 모두 배치될 수 있다.
상기 반도체 발광소자(150)는 상면 및 측면을 둘러싸는 패시베이션층(156)을 포함할 수 있다. 패시베이션층(156)은 실리카, 알루미나 등의 무기물 절연체를 PECVD, LPCVD, 스퍼터링 증착법 등을 통해 형성될 수 있다. 또한 패시베이션층(156)은 포토레지스트, 고분자 물질과 같은 유기물을 스핀 코팅하는 방법을 통해 형성될 수 있다.
상기 반도체 발광소자(150)는 제1 도전형 반도체층(152a), 제2 도전형 반도체층(152c) 및 그 사이에 배치되는 활성층(152b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(152a)은 n형 반도체층일 수 있고, 제2 도전형 반도체층(152c)은 p형 반도체층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 반도체층(152a)에는 제1 전극층(154a)이 배치될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(152c)에 제2 전극층(154b)이 배치될 수 있다. 이를 위해서는 제1 도전형 반도체층(152a) 또는 제2 도전형 반도체층(152c)의 일부 영역이 외부로 노출될 수 있다. 이에 따라 반도체 발광소자(150)가 조립 기판(200)에 조립된 후에 디스플레이 장치의 제조 공정에서, 패시베이션층(156) 중 일부 영역이 식각될 수 있다.
조립 기판(200)은 조립될 반도체 발광소자(150) 각각에 대응하는 한 쌍의 제1 조립 전극(201) 및 제2 조립 전극(202)을 포함할 수 있다. 상기 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)은 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)은 Cu, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며 이에 한정되는 않는다.
또한 상기 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)은 교류 전압이 인가됨에 따라 전기장을 방출함으로써, 조립 홀(203H)로 투입된 반도체 발광소자(150)를 유전영동 힘에 의해 고정시킬 수 있다. 상기 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202) 간의 간격은 반도체 발광소자(150)의 폭 및 조립 홀(203H)의 폭보다 작을 수 있으며, 전기장을 이용한 반도체 발광소자(150)의 조립 위치를 보다 정밀하게 고정할 수 있다.
제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202) 상에는 절연층(212)이 형성되어, 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)을 유체(1200)로부터 보호하고, 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)에 흐르는 전류의 누출을 방지할 수 있다. 예컨대 상기 절연층(212)은 실리카, 알루미나 등의 무기물 절연체 또는 유기물 절연체가 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 절연층(212)은, 반도체 발광소자(150)의 조립 시 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)의 손상을 방지하기 위한 최소 두께를 가질 수 있고, 반도체 발광소자(150)가 안정적으로 조립되기 위한 최대 두께를 가질 수 있다.
절연층(212)의 상부에는 격벽(207)이 형성될 수 있다. 격벽(207)의 일부 영역은 제1 조립 전극(201), 제2 조립 전극(202)의 상부에 위치하고, 나머지 영역은 조립 기판(200)의 상부에 위치할 수 있다.
한편, 조립 기판(200)의 제조 시 절연층(212) 상부 전체에 형성된 격벽 중 일부가 제거됨으로써, 반도체 발광소자(150)들 각각이 조립 기판(200)에 결합 및 조립되는 조립 홀(203H)이 형성될 수 있다.
조립 기판(200)에는 반도체 발광소자(150)들이 결합되는 조립 홀(203H)이 형성되고, 조립 홀(203H)이 형성된 면은 유체(1200)와 접촉할 수 있다. 조립 홀(203H)은 반도체 발광소자(150)의 정확한 조립 위치를 가이드할 수 있다.
한편, 조립 홀(203H)은 대응하는 위치에 조립될 반도체 발광소자(150)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립 홀(203H)에 다른 반도체 발광소자가 조립되거나 복수의 반도체 발광소자들이 조립되는 것을 방지할 수 있다.
다시 6을 참조하면, 조립 기판(200)이 챔버에 배치된 후에 자기장을 가하는 조립 장치(1100)가 조립 기판(200)을 따라 이동할 수 있다. 상기 조립 장치(1100)는 영구 자석이거나 전자석일 수 있다.
조립 장치(1100)는 자기장이 미치는 영역을 유체(1200) 내로 최대화하기 위해, 조립 기판(200)과 접촉한 상태로 이동할 수 있다. 실시예에 따라서는, 조립 장치(1100)가 복수의 자성체를 포함하거나, 조립 기판(200)과 대응하는 크기의 자성체를 포함할 수도 있다. 이 경우, 조립 장치(1100)의 이동 거리는 소정 범위 이내로 제한될 수도 있다.
조립 장치(1100)에 의해 발생하는 자기장에 의해 챔버(1300) 내의 반도체 발광소자(150)는 조립 장치(1100) 및 조립 기판(200)을 향해 이동할 수 있다.
도 7을 참조하면, 반도체 발광소자(150)는 조립 장치(1100)를 향해 이동 중 조립 기판의 조립 전극의 전기장에 의해 형성되는 유전영동 힘(DEP force)에 의해 조립 홀(203H)로 진입하여 고정될 수 있다.
구체적으로 제1, 제2 조립 배선(201, 202)은 교류 전원에 의해 전기장을 형성하고, 이 전기장에 의해 유전영동 힘이 조립 배선(201, 202) 사이에 형성될 수 있다. 이 유전영동 힘에 의해 조립 기판(200) 상의 조립 홀(203H)에 반도체 발광소자(150)를 고정시킬 수 있다.
이때 조립 기판(200)의 조립 홀(203H) 상에 조립된 발광소자(150)와 조립 전극 사이에 소정의 솔더층(미도시)이 형성되어 발광소자(150)의 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한 조립 후 조립 기판(200)의 조립 홀(203H)에 몰딩층(미도시)이 형성될 수 있다. 몰딩층은 투명 레진이거나 또는 반사물질, 산란물질이 포함된 레진일 수 있다.
상술한 전자기장을 이용한 자가조립 방식에 의해, 반도체 발광소자들 각각이 기판에 조립되는 데 소요되는 시간을 급격히 단축시킬 수 있으므로, 대면적 고화소 디스플레이를 보다 신속하고 경제적으로 구현할 수 있다.
다음으로 도 8a 내지 도 8b는 내부기술에 따른 디스플레이 장치(300)에서 자가조립 예시도이며, 도 8c는 내부기술에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립 사진이다.
내부기술에 따른 디스플레이 장치(300)에서는 제1 조립 전극(201) 또는 제2 조립 전극(202) 중 어느 하나와 반도체 발광소자(150)의 본딩 메탈(155)을 본딩(Boding) 공정을 통해 컨택시키고 있다.
그런데 반도체 발광소자(150)가 소형화되면서 본딩 영역도 축소되는 문제를 해결하기 위해, 도 8a 내지 도 8b와 같이 기존 Vdd 라인은 생략하고 그 역할을 전극 배선 한쪽으로 전체 오픈(open) 시키는 방법을 사용한다.
그런데 이 방법을 사용하게 되면 유체내 DEP에 의해 제1 조립 전극(201)으로 끌려온 반도체 발광소자(150)가 제1 조립 전극(201)과 접촉되어 도통이 된다. 이에 따라 절연층(212)에 의해 오픈되지 않은 제2 조립 전극(202)으로 전기장 힘이 집중되어 결과적으로 한쪽 방향으로 치우치며 조립이 되는 문제가 있다.
도 8b 및 도 8c를 참조하면 반도체 발광소자(150)의 본딩 메탈(155)과 패널 전극으로 기능하는 제1 조립 전극(201)간의 접촉영역(C)이 매우 작아서 접촉불량이 발생할 수 있다.
즉, 비공개 내부기술에 의하면, 자가 조립을 위해서는 DEP Force가 필요한데, DEP Force의 균일한 제어의 어려움으로 자가 조립을 이용한 조립 시 반도체 발광소자가 조립 홀 내에서 정위치가 아닌 곳으로 쏠림 현상이 발생하는 문제가 있다.
또한 이러한 반도체 발광소자의 쏠림 현상으로 인해 이후 전기적 컨택 공정에 있어서 전기적 접촉 특성이 저하되어 점등률 불량이 발생하고, 수율이 저하되는 문제가 있다.
그러므로 비공개 내부기술에 의하면 자기 조립을 위해 DEP Force가 필요하나 DEP Force를 이용하는 경우 반도체 발광소자의 쏠림 현상으로 인해 전기적 접촉 특성이 저하되는 기술적 모순에 직면하고 있다.
다음으로 도 8d는 내부 기술에 따른 자가 조립시 발생될 수 있는 틸트 현상을 나타내는 도면이며, 도 8e는 내부기술에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립 사진이다.
내부 기술에 의하면, 조립 기판(200) 상의 제1, 제2 조립 전극들(201, 202) 상에 절연층(212)이 배치되고, 조립 조립 격벽(207)에 의해 설정되는 조립 홀(220H)에 반도체 발광소자(150)의 유전영동 힘에 의한 자가 조립을 진행하였다. 그런데 내부 기술에 의하면 제2 조립 전극(202)으로 전기장 힘이 집중되어 결과적으로 한쪽 방향으로 치우치며 조립이 되는 문제가 있고 이로 인해 자가조립이 제대로 되지 못하고 조립 홀(220H) 내에서 틸트되는 문제가 연구되었다.
다음으로 도 9 내지 도 13를 참조하여 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)(이하 '제1 실시예'는 '실시예'로 약칭하기로 한다)를 설명하기로 한다.
도 9는 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)의 단면도이다.
도 10은 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)의 제1 조립 전극 구조(201S)의 예시도이다.
한편, 제1 내부 기술(도 7 참조)에서 제1 조립 전극과 제2 조립 전극이 수평하게 같은 높이에 배치되는 수평형 조립전극 구조는 전극 상부에 절연막이 형성되어 있다. 이에 따라 제1 내부 기술에 의한 경우 반도체 발광소자가 수직형 LED인 경우, 별도의 공정 없이는 Led의 하부전극과 조립 전극이 전기적으로 연결되기 어려움 있다. 한편, 수직형 LED의 하부전극을 통해 발광을 하기 위해서는 수평형 조립 전극 구조 사이에 신호 인가 전극이 형성되야 하는데 LED 칩이 소형화 될수록 수평형 조립 전극구조 간격이 좁아져서 신호 인가 전극을 형성하기 어려운 점이 있고, LED 칩이 기울어진 상태로 조립되는 문제도 있다.
한편, 제2 내부 기술에 따른 수직형 비대칭 전극 구조(도 8a 참조)는 절연막 위의 제1 조립 전극(201)과 반도체 발광소자의 본딩 메탈(155)의 접합으로 인해 LED 발광 신호 인가가 가능하다. 한편, 조립 전극 구조가 비 대칭적이어서 전기장 분포도 비대칭으로 형성되어 반도체 발광소자 조립 시 한쪽으로 치우칠 수 있으며, 절연막 위의 제1 조립 전극(201)과 본딩 메탈(155) 간의 접합 면적이 적어 발광 칩이 소형화 될수록 신호 인가하기가 어려운 점이 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는 유전영동(dielectrophoresis, DEP)을 이용한 자가조립 방식에서 DEP force의 불균일성 등으로 인해 자가 조립률이 낮은 문제를 해결하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 뿐만 아니라 조립 홀 상측에도 강하게 형성됨에 따라 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 조립 홀 입구를 막음으로 인해 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결하고자 함이다.
다시 도 9를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)는 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 배치된 제1 조립 전극(210)과, 상기 제1 조립 전극(210) 상측에 배치된 제2 조립 전극(220)과, 상기 제1 조립 전극(210)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 배치되는 절연층(212)과, 소정의 조립 홀(220H)을 포함하며 상기 제2 조립 전극(220) 상에 배치되는 조립 격벽(207), 및 상기 조립 홀(220H) 내에 배치되며 상기 제2 조립 전극(220)과 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자(150)를 포함할 수 있다.
다음으로 도 10을 참조하면, 제1 실시예에 따른 조립 전극 구조(201S)는 분기된 제2 조립 전극(220)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 일부분이 위치하는 제1 조립 전극(210)을 포함할 수 있다. 상기 제1 조립 전극(210)과 상기 제2 조립 전극(220)은 상하 간에 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제2 조립 전극(220)은 제2 바디 전극부(220a)와 상기 제2 바디 전극부(220a)에서 상기 제1 조립 전극(210) 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부(220b) 및 제2-2 분기 전극부(220c)을 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극(210)은 제1 바디 전극부(210a)와 상기 제1 바디 전극부(210a)에서 상기 제2 조립 전극(220) 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부(210b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부(210b)은 상기 제2-1 분기 전극부(220b) 및 제2-2 분기 전극부(220c) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부(210b)는 제1 확장 전극부(210c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 확장 전극부(210c)는 상기 반도체 발광소자(150)의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 확장 전극부(210c)는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 연장 전극부(210b)는 상기 제1 확장 전극부(210c)에서 상기 제2 바디 전극부(220a) 방향으로 연장되는 제1-2 연장 전극부(210d)를 포함할 수 있다.
실시예에서 조립 전극은 분기된 제2 조립 전극(220) 사이에 제1 조립 전극(210)이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률이 향상되는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 분기된 제2 조립 전극(220)의 내측은 곡률의 리세스(220R)를 구비하고, 상기 제1 조립 전극(210)은 상기 곡률 리세스(220R)에 대응되는 제1 확장 전극부(210c)를 구비함으로써 조립 홀 내측 둘레에 강한 DEP 힘을 균일하게 집중시킬 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 제2 조립 전극(220)과 제1 조립 전극(210)의 구조적 형상을 제어하여 일자형 조립 전극 구조보다는 제1, 제2 조립 전극 양단의 유효 전극 면적이 크기 때문에 조립 전극의 정전 용량이 개선되고 DEP 힘이 커서 조립력이 커질 수 있다. 이를 통해 강한 DEP 힘이 균일하게 조립 홀 내측의 둘레에 집중될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 센터에 배치되는 제1 조립 전극의 중앙 영역은 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 형상인 원형, 타원형 또는 다각형 형태의 제1 확장 전극부(210c)를 포함할 수 있다.
이를 통해 LED 칩에 대한 DEP 힘이 없거나 약하게 가해져서 기울어진 LED 칩이 진입하더라도 LED 칩은 중앙에서 외곽으로 미끄러지 듯이 이동되어 LED 칩의 둘레에 DEP 힘이 형성되고 LED 칩은 조립 홀의 중앙에 기울어지지 않고 정조립 되는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극(220)은 제1 조립 전극(210)을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 모양을 포함하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 도 9를 참조하면, 실시예에서 제1 조립 전극(210)과 제2 조립 전극(220)에 조립 신호 인가 방법과 관련하여, 제1 조립 전극(210)과 제2 조립 전극(220)에 교류 신호를 인가할 수 있다. 이때 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V- 신호를 인가하고, 상부 전극인 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 될 수 있다.
실시예에 의하면, 상부 전극인 제2 조립 전극(220)에 V+/V- 전압을 인가하면 LED 조립시 반도체 발광소자(150)의 하부 전극과 조립 기판의 제2 조립 전극(220) 간에 통전이 발생할 수 있으며, 이로 인해 전압 강하가 발생하여 인가되는 전압이 줄어 들 수 있다.
이 경우 인접한 셀에 LED 가 조립될 수록 더욱 더 전압 강하가 발생하여 조립 부위의 인가 전압이 줄어 들어 조립 력이 약해질 수 있다.
따라서 상부 전극인 제2 조립 전극(220)은 접지되고 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V-를 인가하여 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
특히 이건 발명에서 상부 전극인 제2 조립 전극(220)에 접지를 두는 이유는 조립 영역 이외의 영역에 전기장 차폐 역할을 함으로써 격벽에 반도체 발광소자가 붙는 영향을 최소화하기 위한 특별한 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예가 적용된 전기장(E field) gradient 분포에 의하면, 조립 격벽(207) 조립 홀 상측의 E field(log)는 약 6이며(log scale 기준), 다른 내부 기술에 비해서 약 1,000배 내지 10,000배 정도 낮아진 상태이다.
그러므로 실시예에 의하면 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V-신호를 인가하고, 상부 전극인 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 됨에 따라 전기 차폐 효과 있는 수직형 대칭 조립 전극 구조를 구현할 수 있으며, 이에 따라 조립 격벽 주위의 E filed gradient 가 적어 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다.
결국 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결하여 DEP Force를 균일하게 조립할 조립 홀에 집중시킴으로써 조립 수율을 현저히 증가시킬 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 11a 내지 도 11b는 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 전극구조(201S)를 포함하는 디스플레이 장치(301)를 이용한 조립 예시도이며, 도 12는 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 자가조립된 사진이다.
도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 제1 조립 전극구조(201S)를 포함하는 디스플레이 장치(301)의 조립 홀(220H) 상에 반도체 발광소자(150)가 위치될 수 있다.
이때 실시예의 제1 조립 전극구조(201S)에서는 분기된 제2 조립 전극(220) 사이에 제1 조립 전극(210)이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률이 향상되는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극(220)은 제1 조립 전극(210)을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 모양을 포함하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 센터에 배치되는 제1 조립 전극의 중앙 영역은 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 형상인 원형, 타원형 또는 다각형 형태의 제1 확장 전극부(210c)를 포함할 수 있다.
이를 통해 LED 칩에 대한 DEP 힘이 없거나 약하게 가해져서 기울어진 LED 칩이 진입하더라도 도 12와 같이 LED 칩은 중앙에서 외곽으로 미끄러지 듯이 이동되어 LED 칩의 둘레에 DEP 힘이 형성되고 LED 칩은 조립 홀의 중앙에 기울어지지 않고 정조립 되는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V-신호를 인가하고, 상부 전극인 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 됨에 따라 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 13은 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 전극구조(201S)를 포함하는 디스플레이 장치(301)의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 조립 홀(220H)에 소정의 투광성 레진(251)을 충진할 수 있으며, 상기 반도체 발광소자(150)와 전기적으로 연결되는 제2 패널 배선(260)을 형성할 수 있다.
실시예에서 반도체 발광소자의 전극에 패널 전극으로 기능할 수 있는 제2 조립 전극(220)의 전기적 접촉 면적을 넓힘으로 인해 전기적 접촉특성이 향상되어 점등률이 현저히 높아지는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극과 제2 조립 전극을 상하 간에 3차원적으로 배치함으로써 초 고해상도 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 14는 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 제2 조립 전극구조(202S)의 평면도이다.
상기 제2 조립 전극구조(202S)는 앞서 기술된 제1 조립 전극구조(201S)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 제2 조립 전극구조(202S)에서 제2 조립 전극(220)은 제2 바디 전극부(220a)와 상기 제2 바디 전극부(220a)에서 상기 제1 조립 전극(210) 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부(220b) 및 제2-2 분기 전극부(220c)을 포함할 수 있다.
상기 제2 조립 전극구조(202S)에서 제1 조립 전극(210)은 제1 바디 전극부(210a)와 상기 제1 바디 전극부(210a)에서 상기 제2 조립 전극(220) 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부(210b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 연장 전극부(210b)은 상기 제2-1 분기 전극부(220b) 및 제2-2 분기 전극부(220c) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 연장 전극부(210b)는 제1 확장 전극부(210c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 확장 전극부(210c)는 상기 반도체 발광소자(150)의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 확장 전극부(210c)는 원형, 타원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 조립 전극은 분기된 제2 조립 전극(220) 사이에 제1 조립 전극(210)이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률이 향상되는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 분기된 제2 조립 전극(220)의 내측은 곡률의 리세스(220R)를 구비하고, 상기 제1 조립 전극(210)은 상기 곡률 리세스(220R)에 대응되는 제1 확장 전극부(210c)를 구비함으로써 조립 홀 내측 둘레에 강한 DEP 힘을 균일하게 집중시킬 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 15는 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 제3 조립 전극구조(203S)의 평면도이다.
상기 제3 조립 전극구조(203S)는 앞서 기술된 제1 조립 전극구조(201S)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 제3 조립 전극구조(203S)에서 제2 조립 전극(220)은 제2 바디 전극부(220a)와 상기 제2 바디 전극부(220a)에서 상기 제1 조립 전극(210) 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부(220b) 및 제2-2 분기 전극부(220c)을 포함할 수 있다.
상기 제2-1 분기 전극부(220b) 또는 제2-2 분기 전극부(220c)는, 상기 제2 분기 바디부(220b1)와, 상기 제2 분기 바디부(220b1)에서 상기 제1 연장 전극부(210b) 방향으로 연장되는 제2 분기 돌출부(220b2)와 상기 제2 분기 돌출부(220b2)에서 상기 제1 확장 전극부(210c)의 형상에 대응되는 제2 리세스부(220R)를 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제2-1 분기 전극부(220b) 또는 제2-2 분기 전극부(220c)는, 각각의 제2 분기 바디부(220b1) 사이의 거리는 멀리하되, DEP force가 형성될 위치에는 제2 분기 돌출부(220b2)를 배치하고, 제1 확장 전극부(210c)의 형상에 대응되는 제2 리세스부(220R)를 포함으로써 조립 홀 센터와 조립 홀 내측 둘레에 강한 DEP 힘을 균일하게 집중시킬 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 16은 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)의 단면도이며, 도 17은 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)의 제1 조립 전극 구조(201S)의 예시도이다.
제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)는 앞서 기술된 제1 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301)의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 16을 참조하면, 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(302)는 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 배치된 제1 조립 전극(210)과, 상기 제1 조립 전극(210) 상측에 배치된 제2 조립 전극(220)과, 상기 제1 조립 전극(210)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 배치되는 절연층(212)과, 상기 제2 조립 전극(220)과 상기 절연층(212) 상에 배치되는 제2 절연층(214)과, 소정의 조립 홀(220H)을 포함하며 상기 제2 절연층(214) 상에 배치되는 조립 격벽(207), 및 상기 조립 홀(220H) 내에 배치되는 반도체 발광소자(150)를 포함할 수 있다.
다음으로 도 17을 참조하면, 제2 실시예에 따른 조립 전극 구조(201S)는 분기된 제2 조립 전극(220)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 일부분이 위치하는 제1 조립 전극(210)을 포함할 수 있다. 상기 제1 조립 전극(210)과 상기 제2 조립 전극(220)은 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.
다음으로 도 18a 내지 도 18b는 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(302)를 이용한 조립 예시도이며, 도 19는 제2 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(302)의 단면도이다.
도 18a 내지 도 18b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 반도체 디스플레이 장치(302)의 조립 홀(220H) 상에 반도체 발광소자(150)가 위치될 수 있다.
실시예에 의하면 분기된 제2 조립 전극(220) 사이에 제1 조립 전극(210)이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률이 향상되는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극(220)은 제1 조립 전극(210)을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 모양을 포함하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 하부 전극인 제1 조립 전극(210)에 V+/V-신호를 인가하고, 상부 전극인 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 됨에 따라 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 19를 참조하면, 제2 절연층(214)의 일부를 제거하여 제2 조립 전극(220)의 상면을 노출시킬 수 있다. 이후 노출된 제2 조립 전극(220)의 상면과 상기 반도체 발광소자(150)의 일측면을 연결하는 연결전극(261)을 형성할 수 있다.
이후 조립 홀(220H)에 소정의 투광성 레진(251)을 충진할 수 있으며, 상기 반도체 발광소자(150)와 전기적으로 연결되는 제2 패널 배선(260)을 형성할 수 있다.
다음으로 도 20은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)의 단면도이며, 도 21은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)의 제1 조립 전극 구조(201S)의 예시도이다.
제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)는 앞서 기술된 제1 실시예 또는 제2 실시예에 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(301, 302)의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 20을 참조하면, 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자를 구비하는 디스플레이 장치(303)는 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 배치된 분기되어 배치되는 제2 조립 전극(220)과, 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 배치되는 제1 조립 전극(210A)과, 상기 제1 조립 전극(210A)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 배치되는 절연층(212)과, 소정의 조립 홀(220H)을 포함하며 상기 제2 조립 전극(220), 상기 절연층(212) 상에 배치되는 조립 격벽(207), 및 상기 조립 홀(220H) 내에 배치되는 반도체 발광소자(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 조립 전극(210A)과 상기 제2 조립 전극(220)은 수평 방향에서 같은 높이에 배치될 수 있다.
다음으로 도 21을 참조하면, 실시예에 따른 조립 전극 구조(201S)는 분기된 제2 조립 전극(220)과 상기 제2 조립 전극(220) 사이에 일부분이 위치하는 제1 조립 전극(210A)을 포함할 수 있다. 상기 제1 조립 전극(210A)과 상기 제2 조립 전극(220)은 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.
다음으로 도 22a 내지 도 22b는 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(303)를 이용한 조립 예시도이며, 도 23은 제3 실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치(303)의 단면도이다.
도 22a 내지 도 22b를 참조하면, 제3 실시예에 따른 반도체 디스플레이 장치(303)의 조립 홀(220H) 상에 반도체 발광소자(150)가 위치될 수 있다.
실시예에 의하면 분기된 제2 조립 전극(220) 사이에 제1 조립 전극(210A)이 배치됨에 따라 조립 홀 센터에서 균일한 Dep force가 분포하여 정 조립률이 향상되는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극(220)은 제1 조립 전극(210A)을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응되는 모양을 포함하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극(210A)에 V+/V-신호를 인가하고, 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 됨에 따라 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 23을 참조하면, 조립 홀(220H)에 소정의 투광성 레진(251)을 충진할 수 있으며, 상기 반도체 발광소자(150)와 전기적으로 연결되는 제2 패널 배선(260)을 형성할 수 있다.
이때 실시예에 의하면 제1 조립 전극(210A)과 제2 조립 전극(220)은 제2 패널 배선(260)과는 반대이면서 같은 극성이 가해지는 제1 패널 배선 기능을 할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 반도체 발광소자(150)와 제1 패널 배선의 접촉면적이 현저히 증대됨에 따라 캐리어 주입효율이 향상되어 반도체 발광소자 디스플레이의 휘도가 현저히 향상되는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예에 따른 반도체 발광소자 디스플레이 장치의 조립 기판구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 유전영동(dielectrophoresis, DEP)을 이용한 자가조립 방식에서 DEP force의 불균일성 등으로 인해 자가 조립률이 낮은 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 제2 조립 전극과 제1 조립 전극의 구조적 형상을 제어하여 일자형 조립 전극 구조 보다 원형 듀얼 전극 구조에서 제1, 제2 조립 전극 양단의 유효 전극 면적이 크기 때문에 조립 전극의 정전 용량이 개선되고 DEP 힘이 커서 조립력이 커질 수 있고, 이를 통해 강한 DEP 힘이 균일하게 조립 홀 내측의 둘레에 집중될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 센터에 배치되는 제1 조립 전극의 중앙 영역은 LED 칩의 수평 단면형상(예를 들어, 원형, 타원형 또는 다각형)에 대응되는 형상의 금속 메탈로 형성될 수 있다. 이를 통해 LED 칩에 대한 DEP 힘이 없거나 약하게 가해져서 기울어진 LED 칩이 진입하더라도 LED 칩은 중앙에서 외곽으로 미끄러지 듯이 이동되어 LED 칩의 둘레에 DEP 힘이 형성되고 LED 칩은 조립 홀의 중앙에 기울어지지 않고 정조립 되는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제2 조립 전극은 제1 조립 전극을 중심으로 좌우 대칭이기 때문에 DEP 힘이 좌우 균일하며, 조립 홀의 중심에 맞춰서 제1 조립 전극의 형태를 원형, 타원형 또는 다각형으로 제작하여 LED 칩의 외각에 DEP 힘이 균일하게 가해질 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극에 V+/V-신호를 인가하고, 제2 조립 전극(220)은 접지Ground) 됨에 따라 전압 강하를 방지하여 높은 조립력을 유지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 조립 홀 상측에 전계 차폐를 통해 DEP Force의 분포가 조립 홀 내부 센터에서 강하고 균일하게 분포하도록 하고, 조립 홀 상측에서는 그 분포 강도를 약하게 제어할 수 있다. 이를 통해 조립 홀 상측에 조립 대상이 아닌 반도체 발광소자가 위치하지 못하도록 하여 조립 홀 입구를 막지 못하고, 조립될 반도체 발광소자가 조립 홀로 진입하지 못하는 스크린 현상(screening effect)의 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극과 제2 조립 전극을 상하 간에 3차원적으로 배치함으로써 초 고해상도 구현이 가능한 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 조립 전극(210A)과 제2 조립 전극(220)은 제2 패널 배선(260)과는 반대이면서 같은 극성이 가해지는 제1 패널 배선 기능을 할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 반도체 발광소자(150)와 제1 패널 배선의 접촉면적이 현저히 증대됨에 따라 캐리어 주입효율이 향상되어 반도체 발광소자 디스플레이의 휘도가 현저히 향상되는 특별한 기술적 효과가 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
실시예는 영상이나 정보를 디스플레이하는 디스플레이 분야에 채택될 수 있다.
실시예는 반도체 발광소자를 이용하여 영상이나 정보를 디스플레이하는 디스플레이 분야에 채택될 수 있다.
실시예는 마이크로급이나 나노급 반도체 발광소자를 이용하여 영상이나 정보를 디스플레이하는 디스플레이 분야에 채택될 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 조립 전극;
    상기 제1 조립 전극 상측에 분기되어 배치된 제2 조립 전극;
    상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층;
    소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 조립 전극 상에 배치되는 조립 격벽;
    상기 조립 홀 내에 배치되며 상기 제2 조립 전극과 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자;를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함하며,
    상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치되는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극은 상하 간에 중첩되지 않는 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연장 전극부는 상기 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 위치하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 연장 전극부는, 상기 제1 확장 전극부에서 상기 제2 바디 전극부 방향으로 연장되는 제1-2 연장 전극부를 포함하는 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는,
    그 내측이 곡률의 리세스를 포함하고,
    상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는,
    상기 제2 분기 바디부와, 상기 제2 분기 바디부에서 상기 제1 연장 전극부 방향으로 연장되는 제2 분기 돌출부와, 상기 제2 분기 돌출부에서 상기 제1 확장 전극부의 형상에 대응되는 제2 리세스부를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 조립 전극에 V+/V- 신호를 인가하고, 상기 제2 조립 전극은 접지Ground)되는 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 조립 전극;
    상기 제1 조립 전극 상측에 배치된 제2 조립 전극;
    상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층;
    상기 제2 조립 전극과 상기 절연층 상에 배치되는 제2 절연층;
    소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 절연층 상에 배치되는 조립 격벽; 및
    상기 조립 홀 내에 배치되는 반도체 발광소자;를 포함하는, 반도체 발광소자의 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 절연층의 일부를 제거되어 노출된 제2 조립 전극의 상면과 상기 반도체 발광소자의 일측면을 연결하는 연결전극을 더 포함하는 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함하며,
    상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치되는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함하며,
    상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 그 내측이 곡률의 리세스를 포함하고,
    상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  16. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 분기되어 배치되는 제2 조립 전극;
    상기 제2 조립 전극 사이에 배치되며 상기 제2 조립 전극과 같은 높이에 배치되는 제1 조립 전극;
    상기 제1 조립 전극과 상기 제2 조립 전극 사이에 배치되는 절연층;
    소정의 조립 홀을 포함하며 상기 제2 조립 전극, 상기 절연층 상에 배치되는 조립 격벽; 및
    상기 조립 홀 내에 배치되는 반도체 발광소자;를 포함하는, 반도체 발광소자의 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 조립 전극은, 제2 바디 전극부와 상기 제2 바디 전극부에서 상기 제1 조립 전극 방향으로 연장되며 상호 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부를 포함하며,
    상기 제1 조립 전극은, 상기 이격된 제2-1 분기 전극부 및 제2-2 분기 전극부 사이에 배치되는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 조립 전극은, 제1 바디 전극부와 상기 제1 바디 전극부에서 상기 제2 조립 전극 방향으로 연장되는 제1 연장 전극부를 포함하며,
    상기 제1 연장 전극부는 상기 반도체 발광소자의 수평 단면에 대응하는 형상을 포함하는 제1 확장 전극부를 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2-1 분기 전극부 또는 상기 제2-2 분기 전극부는, 그 내측이 곡률의 리세스를 포함하고,
    상기 제1 확장 전극부는 상기 곡률 리세스에 대응되는 형상을 포함하는, 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 조립 전극에 V+/V- 신호를 인가하고, 상기 제2 조립 전극은 접지Ground)되는 반도체 발광소자 디스플레이 장치.
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