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KR102135352B1 - 표시장치 - Google Patents

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KR102135352B1
KR102135352B1 KR1020130098315A KR20130098315A KR102135352B1 KR 102135352 B1 KR102135352 B1 KR 102135352B1 KR 1020130098315 A KR1020130098315 A KR 1020130098315A KR 20130098315 A KR20130098315 A KR 20130098315A KR 102135352 B1 KR102135352 B1 KR 102135352B1
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이병준
최윤호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상부에 배선전극이 배치되는 하부기판, 상기 배선전극 상에 위치하여 광을 생성하는 복수의 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치되어 상기 발광소자에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판 및 상기 하부기판과 상기 발광소자를 전기적으로 연결하는 도전체 및 상기 도전체를 감싸는 몸체를 포함하는 접착부를 포함하고, 상기 발광소자는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치{Display}
본 발명의 일 실시예는 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
액정 표시 장치(LCD)는, 표시 품질이 높고, 또한 박형 경량, 저소비 전력 등의 특징을 구비하고 있는 점에서, 소형의휴대 단말기로부터 대형 텔레비전에 이르기까지 널리 이용되고 있다.
유기발광다이오드표시장치(organic light emitting diode display device: OLED, 이하 유기발광표시장치)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전자 및 정공을 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 유기발광표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 낮은 전압에서(10V이하) 구동이 가능한 바, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.
그러나, LCD(Liquid Crystal Display)의 경우 빠르지 않는 반응 시간과, 백라이트 유닛의 높은 효율을 저하시켜 전력 소모에 큰 유발을 하고 있다는 문제점이 존재하고, OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 경우 유기물이 가지고 있는 신뢰성에 취약하여 수명이 2년 이상을 보장하지 못하고, 양산 수율 또한 매우 좋지 않은 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예는 긴 수명과, 저전력, 고효율 및 빠른 반응시간을 가지는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상부에 배선전극이 배치되는 하부기판, 상기 배선전극 상에 위치하여 광을 생성하는 복수의 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치되어 상기 발광소자에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판 및 상기 하부기판과 상기 발광소자를 전기적으로 연결하는 도전체 및 상기 도전체를 감싸는 몸체를 포함하는 접착부를 포함하고, 상기 발광소자는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발광소자는, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2도전형 반도체층을 포함하고, UV(Ultraviolet ray) 영역의 광을 출광할 수 있다.
또한, 상기 제1전극과 제2전극은 상기 도전체와 접할 수 있다.
한편, 상기 접착부의 몸체는, 상기 발광소자의 측면 및 하부면을 감싸게 배치될 수 있다.
또한, 상기 접착부의 몸체는 UV광을 차단하는 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 컬러기판은, 화소영역을 구획하는 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 상기 화소영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 컬러필터는 광의 파장을 변환하는 형광체를 포함할 수 있다.
실시예는 무기물 발광소자를 화소영역에 배치하여서, 빠른 응답속도로 고속화면을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 실시예는 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않으므로, 휘도가 우수하고, 효율이 우수한 장점을 가지고 있다.
또한, 발광소자는 무기물이므로 수명이 긴 장점을 가지고 있다.
또한, 실시예는 픽셀 단위로 발광소자를 배치할 수 있으므로, 능동형으로 구현하기 용이한 장점을 가진다.
또한, 제1전극 및 제2전극이 광을 생성하는 활성층의 아래 영역에 위치하여서, 제1전극 및 제2전극에 광이 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접착부가 자외선을 차단할 수 있어서, 화소영역 간의 광간섭을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 표시장치의 부분 단면도,
도 2는 도 1의 실시예의 표시장치의 평면도,
도 3은 도 1의 발광소자를 도시한 단면도,
도 4 내지 도 8은 실시예의 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 표시장치의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 표시장치를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 표시장치의 부분 단면도, 도 2는 도 1의 실시예의 표시장치의 평면도, 도 3은 도 1의 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예의 표시장치(1)는 상부에 배선전극(11)이 배치되는 하부기판(10), 배선전극(11) 상에 위치하여 광을 생성하는 복수의 발광소자(100), 발광소자(100) 상에 배치되어 발광소자(100)에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판(30), 및 하부기판(10)과 발광소자(100)를 전기적으로 연결하는 도전체(22) 및 도전체(22)를 감싸는 몸체(21)를 포함하는 접착부(20)를 포함한다.
하부기판(10)은 절연재질의 필름 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 하부기판(10)은 투명한 유리재질로 이루어지거나 또는 유연성이 우수한 투명한 플라스틱이나 또는 고분자 필름으로 이루어질 수 있다.
하부기판(10) 상에는 발광소자(100)에 대응되는 위치에 배선전극(11)이 배치될 수 있다.
구체적으로, 배선전극(11)은 발광소자(100)의 제1전극(140)과 제2전극(150)의 위치에 대응되도록(수직적으로 중첩) 배치될 수 있다.
배선전극(11)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들면, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 배선전극(11)은 광을 투과하는 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
배선전극(11)은 하부기판(10) 상에 상술한 도전성 물질을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 금속층이 패터닝되어서 형성될 수 있다.
배선전극(11)은 서로 교차하여 배치될 수 있고, 상술한 교차지점에는 스위칭 소자(미도시)가 위치할 수도 있다.
배선전극(11)은 후술하는 화소영역(P)을 고려하여 배치될 수 있다.
컬러기판(30)은 발광소자(100) 상에 배치되어 발광소자(100)에서 생성되는 광의 파장을 변환한다.
또한, 컬러기판(30)의 일 영역은 광을 차폐하고, 다른 일 영역은 광을 투과시켜서 복수의 화소영역(P)과 화소 외영역(P')으로 구획할 수 있다.
복수의 화소영역(P)은 행(Row)와 열(Column)을 갖는 매트릭스타입으로 배열될 수 있다.
컬러기판(30)의 화소 외영역(P')에는 일정간격으로 블랙매트릭스(31)가 배치되어 화소영역(P)을 정의한다.
예를 들면, 컬러기판(30)은 블랙매트릭스(31)와, 컬러필터(31)를 포함할 수 있다.
블랙매트릭스(31)는 컬러기판(30)에 매트릭스 형태로 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(31)는 컬러기판(30)의 영역을 컬러필터(31)가 형성될 복수의 화소영역(P)들로 나누고, 인접한 화소영역(P)들 간의 광간섭과 외부광 반사를 방지한다.
블랙매트릭스(31) 사이의 공간에 해당되는 화소영역(P)에는 복수의 컬러필터(31)(R, G, B)가 위치한다.
컬러필터(31)는 블랙매트릭스(31)에 의해 구분된 화소영역(P)에 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(31)(R, G, B)로 구분되도록 형성되어 적색, 녹색, 청색 광을 각각 투과시킨다. 색상을 표현하기 위한 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(31)(R, G, B)는 각각의 열방향을 따라 스트라이프 형태로 배열될 수 있다.
블랙매트릭스(31)는 광을 차단하는 재질, 예를 들면, 비투광성 합성수지를 포함할 수 있다.
컬러필터(31)는 복수의 발광소자(100)와 수직적(도 1 기준)으로 중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 블랙매트릭스(31)는 복수의 발광소자(100)와 수직적으로 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 따라서, 발광소자(100)에서 발생된 광의 대부분은 컬러필터(31)를 통해 외부로 방출되게 되므로, 표시장치(1)의 효율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
컬러필터(31)는 발광소자(100)에서 발생하는 광을 파장을 변환하는 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 컬러필터(31)는 구현하고자 하는 광의 파장에 따라 적어도 하나 이상의 형광체가 선택될 수 있다.
이러한 형광체는 발광소자(100)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체는 발광소자(100)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다.
예를 들어, 발광소자(100)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 발광소자(100)는 배선전극(11) 상에 화소영역(P)에 대응되게 위치된다.
발광소자(100)는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로부터 선택된 무기물 반도체일 수 있다.
LCD(Liquid Crystal Display)의 경우 빠르지 않는 반응 시간과, 백라이트 유닛의 높은 효율을 저하시켜 전력 소모에 큰 유발을 하고 있다는 점과 또한 OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 경우 유기물이 가지고 있는 신뢰성에 취약하여 수명이 2년 이상을 보장하지 못하고, 양산 수율 또한 매우 좋지 않은 문제점이 존재한다.
실시예는 무기물 발광소자(100)를 화소영역(P)에 배치하여서, 빠른 응답속도로 고속화면을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않으므로, 휘도가 우수하고, 효율이 우수한 장점을 가지고 있다.
또한, 발광소자(100)는 무기물이므로 수명이 긴 장점을 가지고 있다.
또한, 픽셀 단위로 발광소자(100)를 배치할 수 있으므로, 능동형으로 구현하기 용이한 장점을 가진다.
발광소자(100)는 UV(Ultraviolet ray) 영역 또는 청색 광을 출광할 수 있다. 단파장의 광의 경우 휘도가 우수하므로, 낮은 전압으로 높은 휘도의 광을 얻을 수 있는 장점을 가질 수 있다.
발광소자(100)는 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
예를 들면, 발광소자(100)는 제1도전형 반도체층(110), 제1도전형 반도체층(110) 상에 위치하는 활성층(120); 및 활성층(120) 상에 위치하는 제2도전형 반도체층(130);을 포함할 수 있다.
제1도전형 반도체층(110)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1도전형 반도체층(110)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(120)에 전자를 제공할 수 있다. 제1도전형 반도체층(110)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1도전형 반도체층(110) 상에는 활성층(120)이 형성될 수 있다. 활성층(120)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(120)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(120)이 다중 양자우물구조를 가질 경우, 각각의 우물층(미도시)은 서로 상이한 In 함유량 및 서로 상이한 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
활성층(120)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 반도체로 형성될 수 있으며, 활성층(120)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN을 포함하여 형성할 수 있다,
제2도전형 반도체층(130)은 활성층(120)에 정공을 주입하도록 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제2도전형 반도체층(130)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2도전형 반도체층(130)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 활성층(120)과 제2도전형 반도체층(130) 사이에 중간층(미도시)이 형성될 수 있으며, 중간층은 고 전류 인가 시 제1도전형 반도체층(110)으로부터 활성층(120)으로 주입되는 전자가 활성층(120)에서 재결합되지 않고 제2도전형 반도체층(130)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다. 중간층은 활성층(120)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제1도전형 반도체층(110)으로부터 주입된 전자가 활성층(120)에서 재결합되지 않고 제2도전형 반도체층(130)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(120)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
또한, 제1도전형 반도체층(110)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2도전형 반도체층(130)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2도전형 반도체층(130) 상에는 제2도전형 반도체층(130)의 극성과 반대되는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
제1도전형 반도체층(110)의 하면에는 투광성전극층(미도시)이 형성될 수 있다. 투광성전극층은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 제1도전형 반도체층(110)의 하측 일면 전체 또는 일부에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있다.
한편, 제1도전형 반도체층(110)에는 제1도전형 반도체층(110)과 전기적으로 연결되는 제1전극(140)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1도전형 반도체층(110) 하면에는 제1전극(140)이 형성될 수 있다.
또한, 제2도전형 반도체층(130)에는 제2도전형 반도체층(130)과 전기적으로 연결되는 제2전극(150)이 배치될 수 있다.
예를 들면, 활성층(120)과 제1도전형 반도체층(110)은 일부가 제거되어 제2도전형 반도체층(130)의 하면 일부가 노출될 수 있고, 노출된 제2도전형 반도체층(130) 하면에는 제1전극(140)이 형성될 수 있다. 한편, 제1도전형 반도체층(110)의 일부가 노출되게 하는 방법은 소정의 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 식각방법은 습식 식각, 건식 식각방법을 사용할 수 있다.
제1전극(140) 및 제2전극(150)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1전극(140) 및 제2전극(150)은 발광소자(100)에서 하부기판(10) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 또한, 제1전극(140) 및 제2전극(150)의 하면은 동일 평면 상에 배치되어서 하부기판(10)의 배선전극(11)과 발광소자(100)가 접합될 때 안정성에 기여할 수 있다.
또한, 제1전극(140) 및 제2전극(150)이 활성층(120)의 아래 영역에 위치할 수 있다.
활성층(120)에서 생성된 광이 컬러기판(30)으로 진행할 때, 제1전극(140) 및 제2전극(150)에 흡수되지 않으므로, 제1전극(140) 및 제2전극(150)에 광이 흡수되어서 발생하는 휘도 및 밝기의 저하를 방지할 수 있다.
한편, 제1전극(140) 및 제2전극(150)은 전도성 물질, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.
한편, 제1도전형 반도체층(110)의 하면에는 반사층(160)이 더 포함될 수 있다. 구체적으로 반사층(160)은 제1도전형 반도체층(110)의 하면에 제1전극(140)이 위치할 영역을 제외한 영역에 배치될 수 있다.
반사층(160)은 굴절율이 서로 다른 층들이 교번적으로 반복 적층된 구조를 이룰 수 있다. 예를 들면, 반사층(160)은 적어도 제1 굴절율을 가지는 제1층(161) 및 제1 굴절율과 상이한 제2 굴절율을 가지는 제2층(162)을 포함할 수 있다. 반사층(160)은 제1층(161)이 고굴절율층이고, 제2층(162)이 저굴절율층일 수 있다. 이와 반대로 제1층(161)이 저굴절율층이고, 제2층(162)이 고굴절율층일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 반사층(160)은 2층 내지 30층이 적층될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
λ가 발광소자(100)에서 발생한 광의 기준파장이고 n이 매질의 굴절율이며, m을 홀수라 할 때, 반사층(160)은, mλ/4n의 두께로 고굴절율을 가지는 제1층(161)과 저굴절율을 가지는 제2층(162)을 교대로 반복 적층하여 특정 파장대(λ)의 광에서 95% 이상의 반사율을 얻을 수 있는 적층 구조로 이루어진다.
고굴절율을 가지는 제1층(161)과 저굴절율을 가지는 제2층(162)은 기준 파장의 λ/4배의 두께를 가질 수 있으며, 이때 각 층(161, 162)의 두께는 2Å 내지 10um로 형성할 수 있다. 그리고, 반사층(160)의 두께는 100Å 내지 10000Å일 수 있으나 이에 한정되지 않으며 그 이하나 그 이상일 수 있다. 또한, 반사층(160)을 형성하는 각 층(161, 163)은 MxOy (M : Metal, O : Oxide, X, Y : 상수)로 구성될 수 있다. 예를 들면, 반사층(160)은 SiO2, Al2O3, SiC, AlB, BN 및 TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 고굴절율을 가지는 제1층(161)은 굴절율 2 이상의 TiO2 등을 포함할 수 있고, 저굴절율을 가지는 제2층(162)은 굴절율 1.4의 SiO2 또는 굴절율 1.6의 Al2O3가 포함될 수 있다. 이와 반대로 제1층(161)이 저굴절율을 가지고 제2층(162)이 고굴절율을 가지게 될 경우 제1층(161)에 SiO2 나 Al2O3가 포함될 수 있고, 제2층(162)은 TiO2 가 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 활성층(120)에서 생성된 빛은 반사층(160)에 반사되어서 컬러기판(30) 방향으로 배광될 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 접착부(20)는 하부기판(10)과 발광소자(100)를 전기적으로 연결하는 도전체(22) 및 도전체(22)를 감싸는 몸체(21)를 포함할 수 있다.
접착부(20)는 전기전도성을 가지는 도전체(22)를 포함할 수 있다. 접착부(20)는 점성을 가지는 몸체(21) 내부에 도전체(22)가 배치될 수 있다.
접착부(20)는 도전체(22)를 포함한 접착 수지 혼합물로 이루어진 이방성 도전 필름(ACF : Anisotropic Conductive Film)일 수 있다.
점성을 가지는 몸체(21)는 수지 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 몸체(21)는 실리콘(Si) 레진(resin), 에폭시 또는 아크릴 수지를 포함할 수 있다.
몸체(21)는 전기절연성을 가질 수 있다. 또한, 몸체(21)는 유동성을 가질 수 있다.
몸체(21)는 접착력을 가질 수 있다. 접착부(20)는 스타이렌계 블록공중합체 등의 열가소성 접착제를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 접착부(20)는 에폭시수지 등 열경화성의 접착물질을 포함할 수 있다. 접착부(20)는 두께, 점착성, 유동성, 접착력, 불순물, 탄성율 등을 조절하여 접착력을 조절할 수 있다.
또한, 몸체(21)는 단파장 영역의 광(청색광, 자외선(UV))을 차단하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몸체(21)는 아연산화물(Zinc oxide)이나 티타늄이산화물(Titanium dioxide) 를 포함할 수 있다.
몸체(21)가 발광소자(100)에서 발생하는 광을 차단하여서, 인접한 화소영역(P)들 간의 광간섭과 외부광 반사를 방지한다.
몸체(21)는 적어도 제1전극(140)과 제2전극(150)을 감싸게 배치될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 몸체(21)는 제1전극(140) 및 제2전극(150)과 발광소자(100)의 측면 및 하부면을 감싸게 배치될 수 있다.
몸체(21)는 제1 및 제2전극(150)과 배선전극(11)을 전기적으로 연결하고, 하부기판(10)과 발광소자(100)를 접착시키는 역할을 하고, 발광소자(100)를 감싸서 발광소자(100) 간의 광간섭을 차단하게 된다.
또한, 몸체(21)는 발광소자(100)를 외부와 격리하여서 발광소자(100)를 보호하는 역할을 한다.
몸체(21)의 내부에 위치되는 도전체(22)는 외부에서 작용하는 압력에 따라서 위치가 이동할 수 있다. 접착부(20)는 몸체(21)의 내부에 도전체(22)가 규칙 또는 불규칙하게 배치될 수 있다.
접착부(20)는 도전체(22)의 크기, 형상, 충전양, 분산상태 또는 두께 등을 제어하여, 도전성이 달라질 수 있다. 접착부(20)는 도전체(22)의 함유량의 증가에 따라서 열전도성, 접착성, 유동성 등이 변화할 수 있다.
도전체(22)는 니켈 등의 금속입자이거나, 금속을 수지에 도금한 입자일 수 있으나, 그 종류에 한정하지 아니한다. 도전체(22)는 금속을 수지에 도금한 입자인 경우, 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지 등의 고분자핵체의 표면에 니켈 또는 금 등의 도전성 물질을 피복시킨 것일 수 있다.
도전체(22)는 제1전극(140), 제2전극(150) 및 배선전극(11)과 접하게 배치되어서, 제1전극(140) 및 제2전극(150)과 배선전극(11)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
구체적으로, 도전체(22)는 제1전극(140) 및 제2전극(150)과 배선전극(11) 사이에 위치될 수 있다.
도 4 내지 도 8은 실시예의 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
실시예에 따른 표시장치(1) 제조방법은 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 성장기판(101)을 준비한다.
성장기판(101)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(101)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
성장기판(101) 상에는 성장기판(101)과 제1도전형 반도체층(110) 사이의 격자 부정합을 완화하고 반도체층이 용이하게 성장될 수 있도록 하는 버퍼층(102)이 위치할 수 있다. 버퍼층(102)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, 반도체층과 성장기판(101)과의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 물질을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. .
버퍼층(102)은 성장기판(101) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(102)은 버퍼층(102)상에 성장하는 제1도전형 반도체층(110)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
버퍼층(102) 상에는 제2도전형 반도체층(130), 제2도전형 반도체층(130) 상에 위치하는 활성층(120) 및 활성층(120) 상에 위치하는 제1도전형 반도체층(110)을 포함하는 발광 구조물이 성장된다.
제1도전형 반도체층(110) 상에는 반사층(163)이 형성된다.
도 5를 참조하면, 발광구조물은 화소영역(P)에 대응되는 각각의 발광소자(100) 별로 구획된다. 즉, 제1도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2도전형 반도체층(130)이 매트릭스 형태로 제거되어서, 화소영역(P)에 대응되는 각각의 발광소자(100)로 구획된다.
각각의 발광소자(100)가 구획되는 방법은 습식식각(wet etching), 건식식각(dry etching) 또는 LLO(laser lift off) 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
그리고, 제2도전형 반도체층(130)의 일 영역이 노출되도록 제1도전형 반도체층(110)과 활성층(120)의 일 영역이 제거된다.
이후, 제1도전형 반도체층(110)의 상면과, 노출된 제2도전형 반도체층(130)의 상면에 제1전극(140) 및 제2전극(150)이 형성된다.
제1전극(140)과 제2전극(150)은 제1전극(140) 및 제2전극(150)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 상부에 배선전극(11)이 배치된 하부기판(10)을 구비한다.
하부기판(10) 상에 접착성, 유동성 및 점성을 가지는 접착부(20)를 배치한다.
발광소자(100)와 성장기판(101)이 결합된 세트를 발광소자(100)의 제1전극(140)과 제2전극(150)이 하부기판(10)을 향하게 준비한다.
발광소자(100)와 성장기판(101) 세트를 배선전극(11)과 얼라이먼트한 후, 접착부(20)에 가압하면서, 열을 가한다.
열에 의해 접착부(20)가 유동성을 가지며, 발광소자(100), 제1전극(140) 및 제2전극(150)이 접착부(20)에 몸체(21)에 의해 감싸지고, 제1전극(140) 및 제2전극(150)과 배선전극(11)이 도전체(22)에 의해 전기적으로 연결된다.
이후, 열이 방출되는 과정에서 접착부(20)는 경화된다.
도 7을 참조하면, 접착부(20)가 경화되면, 성장기판(101)과 버퍼층(102)을 제거한다. 성장기판(101)과 버퍼층(102)의 제거방법은 습식식각(wet etching), 건식식각(dry etching) 또는 LLO(laser lift off) 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 8을 참조하면, 성장기판(101)과 버퍼층(102)이 제거된 면(도 8을 기준으로 제2도전성 반도체층의 상면)에 블랙매트릭스(31)와 컬러필터(31)를 구비한 컬러기판(30)이 본딩된다.
이때, 컬러필터(31) 들은 발광소자(100) 들과 수직적으로 중첩되게 배치된다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다
10: 하부기판
20: 접착부
30: 컬러기판
100: 발광소자

Claims (11)

  1. 상부에 배선전극이 배치되는 하부기판;
    상기 배선전극 상에 위치하여 광을 생성하는 복수의 발광소자;
    상기 발광소자 상에 배치되어 상기 발광소자에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판; 및
    상기 하부기판과 상기 발광소자를 전기적으로 연결하는 도전체 및 상기 도전체를 감싸는 몸체를 포함하는 접착부를 포함하고,
    상기 발광소자는,
    InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지고, UV(Ultraviolet ray) 영역의 광을 출광하며,
    상기 접착부의 몸체는,
    상기 발광소자의 측면 및 하부면을 감싸게 배치되고, UV광을 차단하는 물질을 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    제1도전형 반도체층;
    상기 제1도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층; 및
    상기 활성층 상에 위치하는 제2도전형 반도체층;을 포함하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1전극;
    상기 제2도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2전극을 더 포함하고,
    상기 제1전극은 제1도전형 반도체층의 하면에 배치되고,
    상기 제2전극은 상기 제1도전형 반도체층과 상기 활성층이 제거되고 노출된 제2도전형 반도체층의 하면에 배치되는 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접착부의 몸체는 상기 제1전극과 제2전극을 감싸는 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1전극과 제2전극은 상기 도전체와 접하는 표시장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 컬러기판은,
    화소영역을 구획하는 블랙매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 상기 화소영역에 배치되는 복수의 컬러필터를 포함하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 컬러필터는 광의 파장을 변환하는 형광체를 포함하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 컬러필터는 상기 복수의 발광소자와 수직적으로 중첩되게 배치되는 표시장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층의 하면에는 반사층을 더 포함하고,
    상기 반사층은,
    적어도 제1 굴절율을 가지는 제1층 및 상기 제1 굴절율과 상이한 제2 굴절율을 가지는 제2층을 포함하는 표시장치.




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