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KR102752046B1 - 발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102752046B1
KR102752046B1 KR1020210141878A KR20210141878A KR102752046B1 KR 102752046 B1 KR102752046 B1 KR 102752046B1 KR 1020210141878 A KR1020210141878 A KR 1020210141878A KR 20210141878 A KR20210141878 A KR 20210141878A KR 102752046 B1 KR102752046 B1 KR 102752046B1
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emitting
layer
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황경욱
김동균
박준용
황준식
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삼성전자주식회사
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Abstract

발광 소자 및 이를 포함한 디스플레이 장치를 제공한다. 본 발광 소자는, 상부 표면상에 이격 배치된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 셀, 발광 셀이 내장(embedded)되어 있고 발광 셀의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층 및 확장층의 상부 표면상에 이격 배치되며 상기 제1 및 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극 패드를 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
개시된 실시예들은 발광 소자 및 이를 포함한 디스플레이 장치, 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 소자(LED)는 종래의 광원에 비해 긴 수명, 낮은 소비전력, 빠른 응답 속도, 환경 친화성 등의 장점을 갖는 차세대 광원으로 알려져 있으며, 조명 장치, 디스플레이 장치의 백라이트 등 다양한 제품에서 사용되고 있다. 특히, 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), 인듐 갈륨 질화물(InGaN), 인듐 알루미늄 갈륨 질화물(InAlGaN) 등과 같은 3족 질화물 기반의 LED는 광을 출력하는 발광소자로 역할을 하고 있다.
발광 셀보다 확장된 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.
확장된 발광 소자를 포함한 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
일 유형에 따른 발광 소자는, 상부 표면상에 이격 배치된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 셀; 상기 발광 셀이 내장(embedded)되어 있고, 상기 발광 셀의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층; 및 상기 확장층의 상부 표면상에 이격 배치되며 상기 제1 및 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극 패드;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 크고, 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 전체적으로 상기 제1 및 제2 전극 패드와 중첩되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 제1 전극 패드는 상기 확장층의 상부 표면에 대한 중심축상에 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 제1 전극 패드를 감싸면서 상기 제1 전극 패드와 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극 패드는, 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극과 중첩되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 제1 전극 패드는 상기 확장층의 상부 표면에 대한 중심축상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극 패드 중 적어도 하나는, 상기 확장층의 상부 표면에 대한 중심축에 대해 대칭일 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 전극 패드 중 적어도 하나는, 상기 확장층의 상부 표면에 대한 중심축에 대해 선대칭일 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 1.5배 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극 패드 중 적어도 하나의 폭은, 상기 제1 및 제2 전극의 폭보다 클 수 있다.
그리고, 상기 확장층의 상부 표면에 대한 중심축과 상기 발광 셀의 중심축은 일치하지 않을 수 있다.
또한, 상기 발광 셀은, 상기 발광 셀의 중심축을 기준으로 회전 비대칭 형상일 수 있다.
그리고, 상기 발광 셀은, 다각형 단면 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 상기 발광 셀의 중심축을 사이에 두고 이격 배치될 수 있다.
그리고, 상기 확장층은 상기 발광 소자의 가운데에 배치되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 감싸는 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 셀은 상기 제1 영역내에 내장되어 있을 수 있다.
그리고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 두께는 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 제1 영역의 두께는 상기 제2 영역의 두께보다 클 수 있다.
그리고, 상기 확장층을 관통하면서 일단은 상기 제1 전극과 접하고 타단은 상기 제1 전극 패드와 접하는 제1 관통 전극; 및 상기 확장층을 관통하면서 일단은 상기 제2 전극과 접하고 타단은 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 관통 전극;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 관통 전극 및 상기 제2 관통 전극 중 적어도 하나는, 1회 이상 구부러질 수 있다.
그리고, 상기 제2 관통 전극의 일부 영역은 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 전극 패드와 중첩될 수 있다.
또한, 상기 발광 셀은, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 서브 발광 셀;을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극 패드는 상기 복수 개의 서브 발광 셀 각각에 전기적으로 연결된 복수 개의 서브 전극 패드들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수 개의 발광 소자를 포함하는 표시층; 및 상기 복수 개의 발광 소자와 전기적으로 연결된 복수 개의 트랜지스터를 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자를 구동시키는 구동층;을 포함하고, 상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는, 상부 표면상에 이격 배치된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 셀; 상기 발광 셀이 내장되어 있고 상기 발광 셀의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층; 상기 확장층의 상부 표면상에 이격 배치되며 상기 제1 및 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극 패드;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 크고, 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 전체적으로 상기 제1 및 제2 전극 패드와 중첩되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 표시층은, 상기 구동층상에 배치되며 복수 개의 홀을 포함하는 격벽;을 더 포함하고, 상기 발광 셀은 상기 홀 내에 배치되고, 상기 확장층의 가장자리 영역은 상기 격벽의 상부 표면상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 발광 셀은, 상기 구동층과 공간적으로 이격 배치될 수 있다.
도 1a은 일 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 발광 소자를 위에서 바라본 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 일 실시예에 따른 발광 소자를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 다른 실시예에 따른 발광 소자를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 과정을 설명하는 참조 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 9는 다늘 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 11a은 일 실시예에 따른 복수 개의 발광 셀을 포함하는 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 11b은 일 실시예에 따른 도 11의 발광 소자의 단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 디스플레이 전사 구조물의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물을 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물에 구비된 발광 소자가 TFT 기판에 전사되는 것을 나타내는 도면이다.
도 15은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 16는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 18는 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이러한 용어들은 구성 요소들의 물질 또는 구조가 다름을 한정하는 것이 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a은 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 나타내는 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 발광 소자(100)를 위에서 바라본 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100)는, 발광 셀(110), 발광 셀(110)이 내장되어 있고 발광 셀(110)의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층(120), 확장층(120)의 상부 표면상에 이격 배치되며, 발광 셀(110)과 전기적으로 연결된 복수 개의 전극 패드(130)를 포함할 수 있다. 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)과 발광 셀(110)의 중심축(X2)은 일치하지 않을 수 있다.
발광 셀(110)은 무기물 기반의 발광 다이오드(Light Emitting Diode)을 포함할 수 있으며, 발광 셀(110)은 포함된 물질에 따라 특정 파장의 광을 방출할 수 있다. 발광 셀(110)은 마이크로 사이즈일 수 있다. 예를 들어, 발광 셀(110)의 폭은 100㎛ 이하일 수 있다.
발광 셀(110)은, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 복수 개의 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 셀(110)은 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함할 수 있다. 제1 반도체층은, 예를 들면, n형 반도체를 포함할 수 있다. 하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 제1 반도체층은 p형 반도체를 포함할 수도 있다. 활성층은 제1 반도체층상에 배치되며, 전자와 정공이 결합하면서 광을 발생시킬 수 있으며, 다중 양자 우물(MQW; Multi-Quantum Well) 구조 또는 단일 양자 우물(SQW; Single-Quantum Well) 구조를 가질 수 있다. 제2 반도체층은 활성층상에 제공되며, 제1 반도체층과 상이한 타입의 반도체층을 포함할 수 있다.
발광 셀(110)은 발광 셀(110)의 일 표면에 이격 배치되는 복수 개의 전극(112, 114)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 셀(110)의 상부 표면 상에는 제1 및 제2 전극(112, 114)가 이격 배치될 수 있다. 제1 전극(112)은 제1 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극(114)은 제2 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(112, 114)은 발광 셀(110)의 중심축(X2)상에 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(112, 114)은 발광 셀(110)의 중심축(X2)을 사이에 두고 이격 배치될 수 있다.
제1 및 제2 전극(112, 114)은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(112, 114)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(112, 114)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금과 같은 금속, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)와 같은 도전성 산화물, PEDOT와 같은 도전성 고분자 등이 포함될 수 있다.
발광 셀(110)의 폭은 약 5㎛이상 100㎛이하일 수 있다. 상기한 발광 셀(110)은 사파이어나 실리콘 등과 같은 웨이퍼상에 성장 후 레이저를 사용하거나 식각용액을 사용하여 떼어내는 방법 등으로 생산될 수 있다. 발광 셀(110)이 지나치게 작은 경우, 예를 들어, 발광 셀(110)의 폭이 5㎛미만인 경우, 표면 전류 누설에 의해 양질의 발광 셀(110)을 생산하기 어렵다. 또한, 작은 발광 셀(110)을 이용하여 디스플레이 장치를 제조할 때 전기적 접속 불량이 높아지는 문제가 있다.
한편, 발광 셀(110)의 폭이 큰 경우, 예를 들어, 발광 셀(110)의 폭이 100㎛이상인 경우, 양질의 발광 셀(110)을 생산할 수 있으나, 하나의 웨이퍼로 생산할 수 있는 발광 셀(110)의 개수가 작아진다. 이는 발광 셀(110)을 이용한 장치, 예를 들어, 디스플레이 장치의 가격을 높이는 문제가 있다.
따라서, 가격 상승을 억제하면서 전기적 접속 불량을 줄일 필요하기 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해 일 실시예에 따른 발광 소자(100)는 발광 셀(110)이 내장되어 있으면서 발광 셀(110)의 폭(W1)보다 큰 폭을 갖는 확장층(120)을 더 포함할 수 있다.
확장층(120)의 최장 폭(W2)은 발광 셀(110)의 폭보다 1.5배 이상일 수 있다. 한편, 확장층(120)의 폭(W2)이 커질수록 발광 소자(100)의 폭도 커질 수 있다. 그러나, 발광 소자(100)는 디스플레이의 서브 픽셀로서의 기능을 수행하는 바, 발광 소자(100)의 크기가 커질수록 디스플레이의 고해상도를 구현하기 어려울 수 잇다. 그리하여, 확장층(120)의 최대 폭(W2)은 약 500㎛이하인 것이 바람직하다.
확장층(120)은 가운데 영역에 배치되는 제1 영역(122)과 제1 영역(122)의 측면을 감싸는 제2 영역(124)을 포함할 수 있다. 제1 영역(122)은 제1 두께(d1)를 가질 수 있고, 제2 영역(124)은 제2 두께(d1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 두께(d1)는 제2 두께(d2)보다 클 수 있다. 발광 셀(110)은 제1 영역(122)의 하부 영역에 내장되어 발광 셀(110)의 측면과 상부 표면의 적어도 일부 영역은 제1 영역(122)과 접하고, 발광 셀(110)의 하부 표면은 외부로 노출될 수 있다.
확장층(120)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 확장층(120)은 유기절연막(아크릴 또는 실리콘 기반의 폴리머) 또는 무기절연막(SiO2, SiN, Al2O3 또는 TiO2) 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 확장층(120)은 유전 상수가 다른 복수 개의 절연 물질이 다층 구조로 형성될 수도 있다.
발광 소자(100)는 확장층(120)의 상부 표면에는 이격 배치되면서 복수 개의 전극 패드(130)을 더 포함할 수 있다. 복수 개의 전극 패드(130)은 제1 전극(112)와 전기적으로 연결된 제1 전극 패드(132) 및 제2 전극(114)와 전기적으로 연결된 제2 전극 패드(134)를 포함할 수 있다. 또한, 발광 소자(100)는 활장층(120)을 관통하는 복수 개의 관통 전극(140)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 관통 전극(140)은 확장층(120)을 관통하면서 일단은 제1 전극(112)과 접하고 타단은 제1 전극 패드(132)와 접하는 제1 관통 전극(142) 및 확장층(120)을 관통하면서 일단은 제2 전극(114)과 접하고 타단은 제2 전극(114) 패드와 접하는 제2 관통 전극(144)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극 패드(132, 134)와 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 모두 전도성 물질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)와 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)와 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금과 같은 금속, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)와 같은 도전성 산화물, PEDOT와 같은 도전성 고분자 등이 포함될 수 있다.
제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 1회 이상 구부러진 영역을 포함하거나, 발광 소자(100)의 가장 자리 방향으로 경사진 영역을 포함할 수 있다. 그리하여, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)의 간격은 제1 및 제2 전극(112, 114)간의 간격보다 클 수 있다. 그리고, 발광 소자(100)의 두께(d1) 방향으로 제1 및 제2 전극(112, 114) 중 적어도 하나는 전체적으로 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)와 중첩되지 않을 수 있다. 제1 및 제2 관통 전극(142, 144)을 통해 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)간의 간격을 크게 할 수 있는 바, 제2 관통 전극(144)의 일부 영역은 발광 소자(100)의 두께(d1) 방향으로 제1 전극 패드(132)와 중첩될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 중 적어도 하나의 폭은 제1 및 제2 전극(112, 114)의 폭보다 클 수도 있다. 그리하여, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)는 전극 접속 공정시 공정 오차에 따른 불량을 줄일 수 있다.
제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 중 적어도 하나는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)에 대해 대칭일 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 중 적어도 하나는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)에 대해 회전 대칭이거나 선대칭일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 패드(132)는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)상에 배치되고, 제2 전극(114) 패드는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)으로부터 일정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)가 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)에 대해 대칭되게 배치됨으로써 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 다른 기판 등에 전사할 때 전사 방향을 고려하지 않아도 무방하다.
확장층(120)은 간격이 큰 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)를 형성하기 위한 베이스층 역할을 할 뿐만 아니라, 발광 소자(100)에서 방출되는 광을 집광시킬 수도 있다. 예를 들어, 발광 셀(110)의 측면 방향으로 방출된 광은 제1 영역(122)의 측면에서 전반사 되어 발광 소자(100)의 전면으로 방출될 수 있다. 제1 영역(122)의 폭에 따라 광의 집광도가 달라줄 수 있다. 뿐만 아니라, 확장층(120)의 제2 영역(124)은 발광 소자(100)를 다른 기판상에 전사할 때 가이드하는 역할을 할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(210)을 준비할 수 있다. 기판은 복수 개의 홈(H1)을 포함하는 단일 몸체 또는 단일 몰드 구조의 일 수 있다. 기판은 예를 들어, 실리콘, 글라스, 사파이어, 폴리머와 같은 유기 재료, 무기 재료, 및/또는 금속을 포함할 수 있으며, 포토레지스트 패터닝, 에칭, 몰딩 방식 등에 의해 제작될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 홈(H1)은 발광 셀(110)이 기판에 전사될 때, 발광 셀(110)의 전사를 가이드하는 역할을 할 수 있다.
홈(H1)은 발광 셀(110)을 수용 가능하도록 발광 셀(110)의 면적보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 홈(H1)은 발광 셀(110)의 단면과 유사한 형상, 예를 들어, 원형 단면 또는 다각형 단면을 가질 수 있다. 홈(H1)은 발광 셀(110)의 두께보다 작거나 큰 깊이, 예를 들어 발광 셀(110) 두께의 2배보다 작거나, 0.5-1.5배 범위의 깊이를 가질 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 기판에 복수 개의 발광 셀(110)을 전사할 수 있다. 발광 셀(110)은 기판에 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 발광 셀 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 기판에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다. 전사 과정에서 표면 에너지 차이 또는 홈(H1)과 발광 셀(110)의 상보적 형상 등에 의해 발광 셀(110)은 홈(H1)내에 안착될 수 있다.
발광 셀(110)을 유체 자기 조립(fluidic self-assembly) 방식에 의해 전사한다고 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않는다, 일 실시예에 따른 발광 셀(110)은 픽앤 플레이스(Pick and Place) 방식 등 다양한 방식으로 전사될 수 있음도 물론이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 발광 셀(110)이 전사된 기판상에 제1 및 제2 관통 전극(142, 144)과 확장층(120)을 형성할 수 있다. 마스크를 이용하여 전도성 물질과 절연 물질을 교번적으로 증착시킴으로써 제1 및 제2 관통 전극(142, 144)과 확장층(120)을 형성할 수 있다. 제1 관통 전극(142)의 일단은 제1 전극(112)과 접하게 형성되고, 제2 관통 전극(144)은 제2 전극(114)과 접하게 형성될 수 있다. 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 및 확장층(120)을 형성하면서 제1 관통 전극(142)과 제2 관통 전극(144)간의 간격은 점점 멀어지게 형성될 수 있다. 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 1회 이상 구부러질 수도 있고, 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 발광 셀(110)로부터 멀어질수도록 발광 셀(110)의 가장 자리 방향으로 확장될 수도 있다.
도 2d에 도시된 바와, 확장층(120)의 상부 표면상에 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)를 형성할 수 있다. 제1 전극 패드(132)는 제1 관통 전극(142)과 접하고, 제2 전극(114) 패드는 제2 관통 전극(144)과 접할 수 있다. 제1 전극 패드(132)는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)상에 배치되고, 제2 전극(114) 패드는 확장층(120)의 가장자리에 배치됨으로써 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)간의 간격은 제1 및 제2 전간의 간격보다 클 수 있다. 제1 및 제2 전극(112, 114) 중 적어도 하나는 확장층(120)의 두께 방향으로 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)와 중첩되지 않을 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 중 적어도 하나의 폭은 제1 및 제2 전극(112, 114)의 폭보다 클 수 있다. 그리하여, 제1 및 제2 전극(112, 114) 대신 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)를 이용함으로써 전극 접속 공정시 공정 불량을 줄일 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 이용하여 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 3a를 참조하면, 발광 소자(100)가 형성된 기판상에 타겟 기판(310)을 정렬시킬 수 있다. 타겟 기판(310)은 기판(312) 및 구동층(314)을 포함할 수 있다. 기판(312)은 유리, 유기 고분자, 수정 등과 같은 절연성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 기판(312)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가연성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조나 다층 구조를 가질 수 있다. 구동층(314)는 발광 소자(100)들을 구동시키는 트랜지스터(미도시), 전극 패턴(미도시) 등을 포함할 수 있다. 발광 소자(100)의 전극 패드들이 타겟 기판(310)상에 형성된 전극 패턴(미도시)과 마주보도록 배치될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100)를 타겟 기판(310)에 전사시킬 수 있다. 예를 들어 본딩 방식에 의해 발광 소자(100)를 타겟 기판에(310) 전사시킬 수 있다. 기판과 타겟 기판(310)을 정렬시킨 후 열 압착, 초음파, 광(레이저, UV)을 이용하여 발광 소자(100)를 타겟 기판(310)에 본딩시킬 수 있다. 예를 들어 발광 소자(100)의 전극 패드들과 타겟 기판(310)의 전극 패턴간에 열 압착을 가할 때 발광 소자(100)의 전극 패드들과 타겟 기판(310)의 전극 패턴 간에 유텍틱 본딩(공융 접합)이 형성되어 결합될 수 있다.
발광 소자(100)를 타겟 기판(310)에 전사시킨 후, 기판(210)을 제거할 수 있다. 그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100)가 위로 배치되도록 타겟 기판(310)의 위치를 변경할 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100)상에 평탄화층(320)을 형성할 수 있다. 평탄화층(320)은 발광 소자(100)를 덮으면서 상부 표면이 평평할 수 있다. 평탄화층(320)은 평탄화층(320) 아래에 배치된 구성 요소들에 의해 발생된 단차를 완화시키고, 발광 소자(100)로 산소 및 수분 등이 침투되는 것을 방지할 수도 있다. 평탄화층(320)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 평탄화층(320)은 유기절연막(아크릴 또는 실리콘 기반의 폴리머) 또는 무기절연막(SiO2, SiN, Al2O3 또는 TiO2) 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 평탄화층(320)은 유전 상수가 다른 복수 개의 절연 물질이 다층 구조로 형성될 수도 있다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 평탄화층(320)상에 색 변환층(330)을 형성할 수 있다. 발광 소자(100)가 동일한 파장의 광을 방출하는 경우, 색 변환층(330)은 발광 소자(100)에서 발생된 광을 소정의 파장의 광으로 변환시키는 제1 내지 제3 색 변환 패턴(331, 333, 335)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 색 변환 패턴(331, 333, 335) 각각은 각 서브 화소에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제1 색 변환 패턴(331)은 제1 서브 화소(SP1)에 대응되고, 제2 색 변환 패턴(333)은 제2 서브 화소(SP2)에 대응되며, 제3 색 변환 패턴(334)은 제3 서브 화소(SP3)에 대응될 수 있다.
도 3e에서는 발광 소자(100)가 동일한 파장의 광을 방출한다고 하였으나 이에 한정되지 않는다. 발광 소자(100) 각각이 서로 다른 광, 예를 들어, 적색, 청색 및 녹색 광을 방출하여 서브 화소 기능을 한다면, 색 변환층을 형성하지 않아도 무방하다.
도 4a 내지 도 4e는 다른 실시예에 따른 발광 소자(100)를 이용하여 디스플레이 장치(400)를 제조하는 과정을 설명하는 참조 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(412)상에 구동층(414)을 형성할 수 있다. 구동층(414)은 TFT, 제1 전극 패턴(EL1) 및 커패시터(미도시) 등을 포함할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 구동층상에 홀(H2)이 있는 격벽(420)을 형성할 수 있다. 격벽(420)은 폴리머층(422) 및 금속층(424)을 포함할 수 있다. 금속층(424)은 폴리머층(422)에 형성된 홀(h)을 통해 구동층(414)의 제1 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(412), 구동층(414) 및 격벽(420)이 전사 기판이 될 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 홀(H2)내에 발광 소자(100)를 전사시킬 수 있다. 발광 소자(100)의 전사는 유체 자기 조립 방식 또는 픽 앤 플레이스 방식으로 전사될 수 있다.
홀(H2)의 폭은 발광 소자(100)의 최장 폭, 즉, 확장층(120)의 최장 폭보다 작을 수 있다. 그리하여, 발광 소자(100)가 홀(H2)내로 전사될 때, 발광 소자(100)의 발광 셀(110)을 홀 내로 삽입되는 반면, 확장층(120)은 홀의 외부로 연장되게 배치될 수 있다. 상기와 같이 확장층(120)이 최장 폭이 홀의 폭보다 크기 때문에 발광 소자(100)는 홀내에 안정적으로 전사될 수 있다.
한편, 발광 소자(100)가 역상으로 홀(H2)내에 전사되면, 발광 소자(100)는 불량으로 전사된 것이다. 확장층(120) 및 발광 셀(110)이 홀(H2)로부터 지나치게 크게 돌출되어 있기 때문에 불량으로 전사된 발광 소자(100)를 제거하기 용이하다.
또한, 발광 소자(100)의 돌출된 부분, 즉 제1 영역(122)의 일부 영역의 두께(d1)가 홀(H2)의 두께(d1)보다 작은 경우, 발광 소자(100)가 홀(H2)내에 전사될 때 발광 소자(100)는 홀(H2)의 바닥면과 이격 배치될 수 있다. 상기한 이격 공간은 발광 셀(110)에서 방출된 열이 방출되어 방열 기능을 수행할 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100) 및 격벽(420)의 적어도 일부를 커버하는 절연층(430)을 형성하고, 발광 소자(100)의 전극 패드들(130)과 구동층(414)을 전기적으로 연결시키는 제2 전극 패턴(EL2)을 형성할 수 있다. 제2 전극 패턴(EL2)은 격벽(420)의 금속층(424)을 통해 구동층(414)의 제1 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 절연층(430)은 발광 소자(100)로 산소 및 수분 등이 침투되는 것을 방지할 수도 있다
그리고, 도 4e에 도시된 바와 같이, 절연층(430) 및 제2 전극 패턴(EL2)상에 평탄화층(440)을 형성할 수 있다. 이후 색변환층(미도시)을 더 형성할 수 있음도 물론이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 발광 소자(100a)를 도시한 도면이다. 도 1a과 도 5을 비교하면, 발광 소자(100a)의 확장층(120a)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 확장층(120a)의 제1 영역(122)은 제1 물질(520)로 형성될 수 있고, 확장층(120a)의 제2 영역(124)은 제1 물질(520) 및 제2 물질(513)로 형성될 수 있다. 제1 물질(520)은 절연 물질일 수 있다. 제1 물질(520)은 도 1a의 확장층(120)과 실질적으로 동일한 물질일 수 있다. 제2 물질(513)은 절연 물질일 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 물질은 실리콘, 포토레지스트 등 다양할 수 있다.
도 5의 발광 소자(100a)는 하부 표면 및 측면이 평평하기 때문에 하부 표면 및 측면에 반사막과 같은 광학 구조를 더 배치할 수 있다. 그리하여 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 도 5의 발광 소자(100a)는 발광 셀(110)이 제1 및 제2 물질(120, 513)에 의해 보호받는 바, 도 1a의 발광 소자(100)보다 충격을 잘 흡수할 수 있다. 따라서, 도 5의 발광 소자(100a)의 발광 셀(110)은 물리적 힘에 의해 보호받을 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 실시예에 따른 발광 소자(100a)를 제조하는 방법을 설명하는 참조도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 홈(H3)이 있는 기판(510)에 발광 셀(110)을 전사시킬 수 있다. 기판(510)은 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 기판(510)은 베이스층(511), 베이스층(511)상에 배치된 희생층(512) 및 홀이 있는 격벽(513)을 포함할 수 있다. 베이스층(511), 희생층(512) 및 격벽(513)은 SOI(Silicon On Insulator)기 판에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
홈(H3)은 발광 셀(110)을 수용 가능하도록 발광 셀(110)의 면적보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 홈(H3)은 발광 셀(110)의 단면과 유사한 형상, 예를 들어, 원형 단면 또는 다각형 단면을 가질 수 있다. 홈(H3)은 발광 셀(110)의 두께(d1)보다 작거나 큰 깊이, 예를 들어 발광 셀(110) 두께의 2배보다 작거나, 0.5-1.5배 범위의 깊이를 가질 수 있다.
발광 셀(110)은 발광 셀(110)을 유체 자기 조립(fluidic self-assembly) 방식 또는 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 방식 등 다양한 방식으로 전사될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 발광 셀(110)이 전사된 기판(510)상에 제1 및 제2 관통 전극(142, 144)과 제1 물질(520)을 형성할 수 있다. 마스크를 이용하여 전도성 물질과 절연 물질을 교번적으로 증착시킴으로써 제1 및 제2 관통 전극(142, 144)과 제1 물질(520)을 형성할 수 있다. 제1 관통 전극(142)의 일단은 제1 전극(112)과 접하게 형성되고, 제2 관통 전극(144)은 제2 전극(114)과 접하게 형성될 수 있다. 제1 물질(520)이 형성됨에 따라 제1 관통 전극(142)과 제2 관통 전극(144)간의 간격은 점점 멀어지게 형성될 수 있다. 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 1회 이상 구부러질 수도 있고, 제1 및 제2 관통 전극(142, 144) 중 적어도 하나는 발광 셀(110)로부터 멀어질 수록 발광 셀(110)의 가장 자리 방향으로 확장될 수도 있다.
그리고, 제1 물질(520)의 상부 표면상에 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)를 형성할 수 있다. 제1 전극 패드(132)는 제1 관통 전극(142)과 접하고, 제2 전극(114) 패드는 제2 관통 전극(144)과 접할 수 있다. 제1 전극 패드(132)는 제1 물질(520)의 중심축상에 배치되고, 제2 전극(114) 패드는 제1 물질(520)의 가장자리에 배치됨으로써 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)간의 간격은 제1 및 제2 전극(112, 114)간의 간격보다 클 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 중 적어도 하나의 폭은 제1 및 제2 전극(112, 114)의 폭보다 클 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 희생층(512)을 제거하여 발광 소자(100a)를 베이스층(511)으로부터 분리할 수 있다. 희생층(512)에 열을 가함으로써 발광 소자(100a)와 베이스층(511)을 분리할 수 있다. 베이스층(511)을 분리함에 있어서, 발광 소자(100a)를 타겟 기판에 전사한 후 분리할 수 있음도 물론이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 발광 소자(100b)를 도시한 도면이다. 도 1a와 도 7을 비교하면, 도 7의 발광 소자(100b)는 확장층(120b) 중 발광 소자(100b)의 두께 방향으로 중첩되는 제1 영역(122a)의 두께가 발광 소자(100b)의 두께 방향으로 중첩되는 제2 영역(124a)의 두께보다 작을 수 있다. 그리하여 발광 셀(110)의 하부 공간은 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기와 같은 발광 소자(100b)는 기판의 홈이 아닌 돌출 영역을 이용하여 생산될 수 있다. 돌출 영역의 표면은 홈의 표면보다 친수성일 수 있다. 발광 셀(110)의 하부 표면은 돌출 영역상에 안착될 수 있고, 확장층(120b) 및 관통 전극을 형성하고, 확장층(120b)의 표면상에 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)를 형성할 수 있다.
도 1b에서는 발광 셀(110)의 단면 형상과 확장층(120)의 단면 형상이 다른 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광 셀(110)과 확장층(120)의 단면 형상은 같을 수도 있고, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134) 각각이 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축(X1)에 대해 대칭적인 형상이 아니어도 된다.
도 8 내지 도 10은 다양한 단면을 갖는 발광 소자의 예를 도시한 도면들이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 발광 셀(110a)과 확장층(120b)의 단면 형상은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 발광 셀(110a)의 단면은 회전 비대칭의 단면을 가질 수 있다. 발광 셀(100a)의 단면은 회전 비대칭의 다각형 형상일 수 있다. 발광 셀(110a)을 제조한 후 확장층(120b)을 형성하기 위해 기판에 전사할 때, 발광 셀(110a)의 크기가 작기 때문에 발광 셀(110a)을 기판에 전사하기 어려울 수 있다. 발광 셀(110a)의 단면을 회전 비대칭 형상으로 한 경우, 기판의 홈도 동일한 형태의 회전 비대칭 단면을 갖는다면 발광 셀(110)의 전사가 훨씬 용이할 수 있다.
확장층(120b)의 단면은 회전 대칭일 수 있고, 제1 및 제2 전극 패드(132, 134)도 발광 소자(100c)의 중심 축에 대해 회전 대칭 형상일 수 있다. 발광 소자(100c)를 이용하여 디스플레이 장치 등의 전자 장치를 제조할 때, 회전 대칭 구조는 전극 접속 등의 공정을 용이하게 할 수 있다.
또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 확장층(120c)도 발광 셀(110b)과 마찬가지로 확장층(120c)의 상부 표면에 대한 중심축에 대해 회전 비대칭 형성일 수 있다. 확장층(120c)과 발광 셀(110b)의 단면은 동일한 형상이면서 크기가 서로 다를 수 있다. 발광 소자(100d)를 타겟 기판에 전사할 때 발광 소자(100d)의 전사 효율을 높일 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132a, 134a)는 확장층(120c)의 상부 표면에 대한 중심축에 배치되지 않고, 확장층(120c)의 상부 표면에 대한 중심축을 기준으로 대해 서로 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 패드(132a, 134a)는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축을 기준으로 대해 서로 선대칭으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132a, 134a)의 간격을 최대화함으로써 접속 불량을 줄일 수 있다.
또는, 도 10에 도시된 바와 같이, 확장층(120d) 및 발광 셀(110c) 모두 확장층(120d)의 상부 표면에 대한 중심축에 대해 회전 비대칭 형상일 수 있다. 확장층(120d)과 발광 셀(110c)의 단면은 동일한 형상이지만 배열 방향이 서로 다를 수 있다. 발광 소자(100e)를 타겟 기판에 전사할 때 발광 소자(100e)의 전사 효율을 높일 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132b, 134b)는 확장층(120d)의 상부 표면에 대한 중심축에 배치되지 않고, 확장층(120d)의 상부 표면에 대한 중심축을 기준으로 대해 서로 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 패드(132b, 134b)는 확장층(120)의 상부 표면에 대한 중심축을 기준으로 대해 서로 회전 대칭으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전극 패드(132b, 134b)의 간격을 최대화함으로써 접속 불량을 줄일 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 다른 실시예에 따른 복수 개의 발광 셀을 포함하는 발광 소자를 도시한 도면이다. 발광 소자(100f)는 하나의 확장층(120e)내에 복수 개의 발광 셀(110d, 110e, 110f)이 내장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(100f)는 서로 이격 배치된 제1 내지 제3 발광 셀(110d, 110e, 110f)을 포함할 수 있다. 상기한 제1 내지 제3 발광 셀(110d, 110e, 110f)은 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 셀(110d)은 적색 광을 방출할 수 있고, 제2 발광 셀(110e)은 녹색 광을 방출할 수 있으며, 제3 발광 셀(110f)은 청색 광을 방출할 수 있다. 그리하여 하나의 발광 소자(100)는 하나의 화소로 동작할 수 있다.
복수 개의 발광 셀(110d, 110e, 110f)의 단면 형상은 파장 별로 서로 다를 수 있다. 그리하여, 기판에 발광 셀(110d, 110e, 110f)을 파장별로 구분하여 전사시킬 수 있다.
확장층(120f)의 상부 표면에는 제1 발광 셀(110d)과 전기적으로 연결되는 제1 군의 전극 패드(130a), 제2 발광 셀(110e)과 전기적으로 연결되는 제2 군의 전극 패드(130b) 및 제3 발광 셀(110f)과 전기적으로 연결되는 제3 군의 전극 패드(130c)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 군의 전극 패드(130a, 130b, 130c) 각각은 각 발광 셀(110d, 110e, 110f)의 제1 및 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전극 패드를 포함할 수 있다.
그리고, 확장층(120e)의 내부에는 일단이 제1 발광 셀(110d)과 접하고 타단은 제1 군의 전극 패드(130a)와 접하는 제1 군의 관통 전극(140a), 일단이 제2 발광 셀(110e)과 접하고 타단은 제2 군의 전극 패드(130b)와 접하는 제2 군의 관통 전극(140b), 일단이 제3 발광 셀(110f)과 접하고 타단은 제3 군의 전극 패드(130c)와 접하는 제3 군의 관통 전극(140c)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 군의 관통 전극(140a, 140b, 140c) 각각은 각 발광 셀(110d, 110e, 110f)의 제1 및 제2 전극(과 전기적 연결되는 제1 및 제2 관통 전극을 포함할 수 있다. 하나의 발광 소자(100f)가 하나의 픽셀이 되는 바, 디스플레이 장치의 제조가 용이할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 발광 소자(100)를 포함하는 디스플레이 전사 구조물(600)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
디스플레이 전사 구조물(600)은 복수 개의 홈(620)을 포함하는 전사 기판(610) 및 복수의 홈(620) 각각에 배치되는 발광 소자(100)를 포함할 수 있다.
전사 기판(610)은 예를 들어, 실리콘, 글라스, 폴리머와 같은 유기 재료, 무기 재료 등을 포함할 수 있다. 전사 기판(610)은 단일층으로 형성될 수도 있고, 복수 개의 층으로 형성될 수 있다.
홈(620)은 발광 소자(100)를 수용 가능하도록 발광 소자(100))의 면적보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 홈(620)의 단면 크기는 발광 소자(100)의 단면 크기보다 크고 발광 소자(100)의 단면 크기의 2배보다 작을 수 있다. 그리하여 홈(620)에는 하나의 발광 소자(100)가 배치될 수 있다. 홈(620)은 발광 소자(100)의 단면과 유사한 형상, 예를 들어, 원형 단면 또는 다각형 단면을 가질 수 있다.
홈(620)의 두께는 발광 소자(100)의 최장 두께와 비슷할 수 있다. 예를 들어, 홈(620)의 두께는 발광 소자(100)의 두께의 0.5배 이상 발광 소자(100)의 두께의 1.5배이하일 수 있다.
전사 기판의 상부 표면은 홈(620)내에 있는 표면과 다른 화학적 특성 또는 미세구조를 가질 수 있다. 예를 들어 표면 거칠기가 더 크거나 미세 패턴에 인해 발광소자의 표면과 접촉하는 상대면적이 작거나 상대적으로 소수성을 띌 수 있다. 이와 같은 특성 차이는 한편으로 발광 소자(100)의 전극이 일정한 방향, 즉 홈(620)의 외부 방향으로 향하도록 정렬되는데 도움을 줄 수 있고, 다른 한편으로 홈(620)에 전사되지 않고 남아있는 발광 소자(100)의 양을 줄이거나 남아있는 소자를 클리닝 단계에서 전사 기판(610)으로부터 잘 떨어지게 하는 역할을 할 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(601)을 나타내는 도면이다. 도 12와 도 13을 비교하면, 도 13의 디스플레이 전사 구조물(601)은 전사 기판(610)의 외면에 추가적인 코팅층(630)을 더 포함하여, 해당 표면이 홈(620) 내에 있는 표면과 다른 물리적, 화학적 특성을 가지도록 할 수 있다
코팅층(630)은 Ag, Au, Pt, Ni, Cr 및/또는 Al 등의 금속을 포함할 수 있으며, 전사 기판(610)과 표면 에너지 차이가 크도록 금속의 종류나 공정 조건을 선택할 수 있다. 코팅층(630)은 금속층에 폴리머가 더 결합되거나 폴리머만 코팅된 형태도 가능하다. 코팅층에 추가 패터닝이나 표면처리를 통해 표면 거칠기를 크게 하거나 발광소자와의 접촉면적을 줄일 수 있다.
상술한 디스플레이 전사 구조물(600, 601)은 발광 소자(100)를 활용하는 디스플레이 장치로 적용될 수 있다. 상술한 디스플레이 전사 구조물(600, 601))에 구비된 복수의 발광 소자(100)은 적색 광(R), 녹색 광(G), 청색 광(B)을 발광하는 복수의 LED 칩을 포함할 수 있고, 또는 청색 광(B)을 발광하는 복수의 LED 칩들만으로 이루어질 수도 있다. 이러한 디스플레이 전사 구조물(600, 601)은 복수의 발광 소자(100)들이 개별 화소로 동작하는 디스플레이 장치, 예를 들어, RGB 자발광 마이크로 LED TV로 적용될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 전사 구조물(600, 601)이 디스플레이 장치로 전체적으로 활용될 수 있고, 또는 디스플레이 전사 구조물(600, 601)에 구비된 발광 소자(100)이 TFT 기판에 본딩(Eutectic Bonding 또는 ACF bonding 등) 전사될 수도 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(600)에 구비된 발광 소자(100)가 TFT 기판에 전사되는 것을 보인다.
도시된 바와 같이, 디스플레이 전사 구조물(600)은 발광 소자(100)을 다른 위치로 전사하는 전사 몰드의 역할을 할 수 있다. 발광 소자(100)을 구동하는 TFT 등의 구동 회로가 구비된 TFT 기판(TS) 상에 발광 소자(100)가 본딩 전사될 수 있다. 발광 소자(100)는 전사 기판(610)의 홈(620) 내에 정렬되어 있으므로, TFT 기판(TS) 상의 정해진 위치에 잘 전사될 수 있다. TFT 기판(TS) 상에 발광 소자(100)가 본딩 전사된 후, 추가 공정을 통해 디스플레이 장치가 완성될 수 있다. 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(600)을 활용함으로써 디스플레이 장치의 제조 수율이 향상될 수 있다.
디스플레이 전사 구조물(이 직접, 디스플레이 장치로 적용될 수도 있다. 도 15 내지 도 17의 실시예는 디스플레이 장치에 직접 적용될 수 있도록 추가 구조가 더 구비된 디스플레이 전사 구조물(602, 603, 604)을 예시하고 있다.
도 15은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(602)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 전사 구조물(602)는 도 12의 디스플레이 전사 구조물(600)에 추가 물질층이 더 구비된 형태를 갖는다.
디스플레이 전사 구조물(602)은 홈(620)의 내부에 형성된 절연층(640)과, 발광 소자(100)의 제1 전극 패드(132), 제2 전극 패드(134)에 연결되는 회로 요소(651, 652)를 더 포함할 수 있다. 회로 요소(651, 652)는 발광 소자(100)을 구동하는 구동 회로의 일부를 이룰 수 있다.
도 16는 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(603)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 전사 구조물(603)은 발광 소자(100)을 구동하는 구동 회로를 구비하는 회로 기판(623)을 전사 기판으로 활용하는 구조인 점에서, 전술한 디스플레이 전사 구조물(600)과 차이가 있다. 회로 기판(623)에는 구동 트랜지스터, 스위치 트랜지스터, 커패시터 등을 포함하는 회로 요소들이 구비될 수 있다. 발광 소자(100)를 정위치에 정렬하기 위한, 홈(620)을 회로 기판(123) 상에 직접 형성한 후, 습식 정렬 방식으로 홈(620)에 발광 소자(100)가 정렬된다. 따라서, 추가 공정이 최소화되며 디스플레이 전사 구조물(603)이 디스플레이 장치로 활용될 수 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 전사 구조물(604)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 전사 구조물(604)은 전사 기판(624)의 하부에 배치된 회로 기판(625)을 포함한다. 회로 기판(625)에는 구동, 트랜지스터, 스위치 트랜지스터, 커패시터 등을 포함하는 회로 요소들이 구비될 수 있고, 회로 기판(625)의 회로 요소들은 전사 기판(624)을 관통하는 전도성 비아(Via)(660)를 통해 발광 소자(100)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 18는 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
디스플레이 장치(1000)는 복수의 발광 소자(100)가 복수의 홈(620)에 배치된 디스플레이 전사 구조물(604), 디스플레이 전사 구조물(604) 상에 배치된 컬러 변환층(720)을 포함한다.
디스플레이 전사 구조물(604)은 도 17에 예시된 형태로 도시되었으나 이에 한정되지 않고, 도 15 의 디스플레이 전사 구조물(602), 도 16의 디스플레이 전사 구조물(603), 또는 이들로부터 변형된 형태로 변경될 수 있다.
디스플레이 전사 구조물(604) 상에는 절연 물질로 된 패시베이션 층(710)이 배치될 수 있고, 패시베이션 층(710) 상에 컬러 변환층(720)이 배치될 수 있다.
컬러 변환층(720)은 발광 소자(100)으로부터의 광을 제1 컬러 광으로 변환하는 제1 컬러 변환층(720B)과, 광을 제2 컬러 광으로 변환하는 제2 컬러 변환층(720G), 광을 제3 컬러 광으로 변환하는 제3 컬러 변환층(720R)을 포함할 수 있다. 제1 컬러 광은 예를 들어 청색 광일 수 있고, 제2 컬러 광은 예를 들어, 녹색 광일 수 있고, 제3 컬러 광은 예를 들어, 적색 광일 수 있다. 제1 컬러 변환층(720B), 제2 컬러 변환층(720G), 제3 컬러 변환층(720R)은 격벽을 사이에 두고 이격 배치되며, 각각 발광 소자(100)를 마주하게 배치된다.
컬러 변환층(720) 상에 캡핑층(730)이 배치될 수 있고, 캡핑층(730) 상에 컬러 필터층(740)가 배치될 수 있다. 컬러 필터층(740)는 블랙 매트릭스(741)를 사이에 두고 이격된 제1필터(740B), 제2필터(740G), 제3필터(740R)을 포함한다. 제1필터(740B), 제2필터(740G), 제3필터(740R)는 각각 제1 컬러 변환층(730B), 제2 컬러 변환층(730G), 제3 컬러 변환층(730R)을 마주하게 배치된다. 제1필터(740B), 제2필터(740G), 제3필터(740R)는 각각 청색 광, 녹색 광, 적색 광을 투과시키고 다른 컬러의 광은 흡수한다. 컬러 필터층(740)은 생략될 수도 있다.
상술한 발광 소자(100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f)를 포함하는 디스플레이 장치는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 텔레비젼, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드(PD), 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), 내비게이션, 스마트 워치, 헤드 마운트 디스플레이, 시그니쳐 등에 적용될 수 있다.
상술한 발광 소자, 디스플레이 장치, 그 제조 방법은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 상술한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 권리 범위는 따라서 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f: 발광 소자
110, 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f: 발광 셀
112: 제1 전극
114: 제2 전극
120, 120a, 120b, 120c, 120d, 120e: 확장층
132: 제1 전극 패드
134: 제2 전극 패드
142: 제1 관통 전극
144: 제2 관통 전극

Claims (22)

  1. 발광 소자에 있어서,
    상부 표면상에 이격 배치된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 셀;
    상기 발광 셀이 내장(embedded)되어 있고, 상기 발광 셀의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층; 및
    상기 확장층의 상부 표면상에 이격 배치되며 상기 제1 및 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극 패드;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 크고, 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 전체적으로 상기 제1 및 제2 전극 패드와 중첩되지 않으며,
    상기 제1 전극 패드는 상기 발광 소자의 중심축상에 배치되고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 제1 전극 패드를 감싸면서 상기 제1 전극 패드와 이격 배치되고, 상기 발광 소자의 중심축에 대해 대칭인 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극 패드는,
    상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극과 중첩되지 않는 발광 소자.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패드 중 적어도 하나는,
    상기 발광 소자의 중심축에 대해 선대칭 또는 회전 대칭인 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 1.5배 이상인 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패드 중 적어도 하나의 폭은,
    상기 제1 및 제2 전극의 폭보다 큰 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 중심축과 상기 발광 셀의 중심축은 일치하지 않는 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 셀은,
    상기 발광 셀의 중심축을 기준으로 회전 비대칭 형상인 발광 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 발광 셀은,
    다각형 단면 형상을 갖는 발광 소자.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은,
    상기 발광 셀의 중심축을 사이에 두고 이격 배치되는 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 확장층은 상기 발광 소자의 가운데에 배치되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 감싸는 제2 영역을 포함하는 발광 소자.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 발광 셀은 상기 제1 영역내에 내장되어 있는 발광 소자.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 두께는 서로 다른 발광 소자.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 영역의 두께는 상기 제2 영역의 두께보다 큰 발광 소자.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 확장층을 관통하면서 일단은 상기 제1 전극과 접하고 타단은 상기 제1 전극 패드와 접하는 제1 관통 전극; 및
    상기 확장층을 관통하면서 일단은 상기 제2 전극과 접하고 타단은 상기 제2 전극 패드와 접하는 제2 관통 전극;을 더 포함하는 발광 소자.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 관통 전극 및 상기 제2 관통 전극 중 적어도 하나는,
    1회 이상 구부러진 발광 소자.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 제2 관통 전극의 일부 영역은
    상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 전극 패드와 중첩되는 발광 소자.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 셀은,
    서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 개의 서브 발광 셀;을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전극 패드는
    상기 복수 개의 서브 발광 셀 각각에 전기적으로 연결된 복수 개의 서브 전극 패드들을 포함하는 발광 소자.
  20. 복수 개의 발광 소자를 포함하는 표시층; 및
    상기 복수 개의 발광 소자와 전기적으로 연결된 복수 개의 트랜지스터를 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자를 구동시키는 구동층;을 포함하고,
    상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나는,
    상부 표면상에 이격 배치된 제1 및 제2 전극을 포함하는 발광 셀;
    상기 발광 셀이 내장되어 있고 상기 발광 셀의 폭보다 큰 폭을 갖는 확장층;
    상기 확장층의 상부 표면상에 이격 배치되며 상기 제1 및 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극 패드;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전극 패드 간의 간격은 상기 제1 및 제2 전극간의 간격보다 크고, 상기 발광 소자의 두께 방향으로 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나는 전체적으로 상기 제1 및 제2 전극 패드와 중첩되지 않으며,
    상기 제1 전극 패드는 상기 발광 소자의 중심축상에 배치되고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 제1 전극 패드를 감싸면서 상기 제1 전극 패드와 이격 배치되고, 상기 발광 소자의 중심축에 대해 대칭인 디스플레이 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 표시층은,
    상기 구동층 상에 배치되며 복수 개의 홀을 포함하는 격벽;을 더 포함하고,
    상기 발광 셀은 상기 홀 내에 배치되고, 상기 확장층의 가장자리 영역은 상기 격벽의 상부 표면상에 배치되는 디스플레이 장치.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 발광 셀은,
    상기 구동층과 공간적으로 이격 배치되는 디스플레이 장치.
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