KR101058880B1 - 액티브 소자를 구비한 led 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액티브 매트릭스 LED 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배선을 하층에 형성하고 색소 단위로 형성된 트랜지스터 블럭 수용부 및/또는 LED 블럭 수용부에 공융층을 통한 각 블럭의 체결한 구성을 함으로써, 픽셀 소형화가 가능하고, 전자 이동도가 높은 트랜지스터 블럭을 체결할 수 있어 고휘도, 저소비전력, 높은 신뢰성 및 우수한 광학적 특성이 있고, 디스플레이 기판에 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고 별도 제조된 단결정 실리콘 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 유체 자기 어셈블리 방식으로 체결함으로써, 짧은 시간에 효과적으로 AM-LED 디스플레이 장치를 상온에서 제조할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 액티브 매트릭스 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액티브 매트릭스를 구성하는 트랜지스터(Transistor)와 무기발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 구비한 액티브 매트릭스 LED 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
지금까지 알려진 디스플레이 방식으로 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT) 방식, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 방식, 전계방출 디스플레이(Field Emission Display: FED) 방식, 박막트랜지스터-액정표시(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display: TFT-LCD) 방식, 박막트랜지스터-유기전계발광 소자(Thin Film Transistor-Organic Light Emitting Diode Device: AMOLED) 방식 등이 있다.
상기 각 디스플레이 방식의 원리 및 장단점을 살펴보면 하기와 같다.
CRT 방식은 전자빔을 이용하여 색상을 실현하는 방식으로 성능은 비교적 우수하지만 중량이 많이 나가고, 두께가 상당히 두껍고, 고전압 및 고소비전력 등의 문제가 있다. 따라서, CRT 디스플레이는 두께 문제로 인해 다른 얇은 평판 디스플레이 장치로 대체되고 있다.
PDP 방식은 전면과 후면 유리 및 분리벽에 의한 밀폐된 공간에 플라즈마 방전을 이용한 화면 표시 방식으로 고해상도의 구현의 문제와 높은 구동전압의 단점이 있다.
FED 방식은 전계방출 음극에서 방출된 전자로 형광체를 여기시켜 발광시키는 방식으로 고휘도 및 높은 색감을 갖고 있으나 음극의 급격한 열화문제와 높은진공도 유지문제 등의 단점이 있다.
TFT-LCD 방식은 TFT 소자를 구비한 하판과 컬러필터(Color Filter)를 구비한 상판 사이의 액정을 전압차에 의해 기울어지는 것을 이용하여, 후광(Back Light)에서 나오는 빛을 조절하는 방식이다. 박막 및 고해상도, 장수명의 장점을 갖고 있어 널리 사용되고 있지만, 발광소자가 아니라 수광소자이므로 밝기, 콘트라스트(Contrast), 시야각, 응답속도 특성이 좋지 않은 단점을 갖고 있다.
AMOLED 방식은 TFT 소자를 갖고 유기전계발광(OLED) 소자를 구동하게 하는 방식으로 TFT-LCD와는 달리 후광이 필요 없고 컬러필터도 필요 없으므로 공정이 단순하고 저소비전력, 고정세 장점 및 플렉서블(Flexible) 디스플레이 구현이 가능하다. 그러나, AMOLED방식은 유기물 전계발광다이오드를 이용하므로 수명이 낮으며 봉지의 어려움으로 인해 대형화가 쉽지 않은 상황이다.
또한, LCD, OLED, FED 등 평판디스플레이(Flat Panel Display)의 구동방식에 따라 액티브 매트릭스(Active Matrix)과 패시브 매트릭스(Passive Matrix)로 구분할 수 있다.
패시브 매트릭스는 2개의 전극이 종, 횡으로 교차하는 교점에서 빛을 내게 하는 방식으로 구조가 간단하지만, 짧은 시간동안 해당 픽셀을 인식시키기 위해 순간적으로 높은 휘도가 필요하다. 순간휘도가 매우 높기 때문에 소비전력이 많아지고, 라인수 증가에 따라 휘도저하가 발생하여 중대형화가 불가능하고, 일반적으로 수명이 짧아지게 된다.
그러나, 액티브 매트릭스는 각각의 화소마다 스위칭소자인 트랜지스터(Transistor)가 1개 이상 구비되어 있어서 발광에 필요한 전하를 커패시터(Capacitor)에 저장하여 한 프레임(Frame)동안 계속 구동상태(ON)를 유지할 수 있다. 따라서, 효율이 좋고 소비전력이 낮으며, 대면적이 가능하다.
한편, 본 발명에 적용되는 발광다이오드는 전기에너지를 빛으로 변환시키는 고체소자의 일종으로 조명 및 액정표시장치(LCD)의 백라이트 유닛, 디스플레이 장치 등으로 활용되고 있다.
특히, 무기발광다이오드(LED)는 높은 효율로 저 소비전력이 가능하고, 색순도가 높은 LED 제작이 용이해서 색재현율이 우수한 디스플레이 제작이 가능하고, 매우 높은 전기이동도를 갖는 전자와 정공을 이용하므로 빠른 발광특성을 갖으며, 수명이 매우 길고, 무수은 물질을 사용하므로 환경오염이 적고, 상당히 높은 신뢰성을 갖는 발광소자이다.
디스플레이 어플리케이션중 가장 긴 수명을 요구하는 것은 TV용인데, 3만 시간 이상의 수명 특성이 필요하다. 상용화된 LED의 경우 수명이 5만 시간 이상이 확보가 되었으므로 TV용 디스플레이 적용을 위해서 충분한 수명을 갖고 있다.
또한, 상용화된 LED의 경우 광효율이 100 lm/W이상으로 유기발광다이오드(OLED) 대비 월등히 우수하다. 따라서, 유기발광다이오드에 비하여 초 고휘도 및 저 소비전력의 디스플레이 구현이 가능하다. 물론 수광형 소자인 LED 백라이트 TFT-LCD 대비해서 액정 및 광필름에 의한 광손실과 컬러필터에 의한 광손실이 없으므로 얇으면서 상당히 낮은 소비전력의 디스플레이가 가능하다.
상기 LED의 특장점으로 인해 액티브 매트릭스로 구동하는 AM-LED 디스플레이는 자발광 특성의 디스플레이 장점 이외에 유기발광다이오드를 사용하는 AMOLED 대비해서 상당히 긴 수명의 디스플레이 구현이 가능하며, 고휘도 및 저소비전력의 디스플레이가 가능하다. 또한, 유기발광다이오드는 극미량의 수분 및 산소에 대해서도 치명적인 열화특성을 갖는 반면, LED는 우수한 안정성이 있으므로 신뢰성이 높은 디스플레이가 구현될 수 있다.
개인용 및 가정용 디스플레이 어플리케이션으로 휴대폰, 디지털 카메라, 비디오카메라, 네비게이션, PDA, Handheld PCs, PMP 등의 중소형과 모니터, 노트북, TV용 등 중대형이 있다.
현재 상용화된 TFT-LCD 및 AMOLED 이외의 여타 디스플레이에 비하여 LED 디스플레이는 많은 장점을 갖고 있지만, 개인용 및 가정용 어플리케이션을 위한 LED 디스플레이는 한 기판에 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 소자를 모놀리식(Monolithic; 단일체로 제작된)한 공정으로 제작이 불가능하고, 화합물 반도체로 기판 전체를 다 덮기에는 재료가격이 너무 높은 단점이 있다.
일반적으로 상용화된 LED 디스플레이는 LED 모듈로 이루어진 전광판 장치가 있다. 그러나, 이는 LED 소자 한 개로 이루어진 모듈들을 각각 LED 보드와 구동보드에 일치시켜 표시장치를 구현하는 방식이므로 개개 픽셀(Pixel)을 미세화시킬 수 없어 개인용 및 가정용 어플리케이션으로 사용할 수 없다.
동일 기판에 Monolithic한 방법으로 구현 불가능한 이종 소자들(Hetero devices)을 형성하는 방법으로 로봇(Robot)을 이용한 칩 등을 집어 배치하는 방법(Pick-and-place)이 있지만, 마이크론 사이즈에서는 그 효율성이 떨어지고 공정단가가 높아지는 단점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 양립할 수 없는(Incompatible) 제작공정을 갖는 구조, 소자 및 하위시스템 등을 모세관 힘(Capillary force), 중력, 전기력, 패턴인식 등의 방법으로 동일기판 위에 집적하는 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식 등이 연구 개발되고 있다(예컨대, 미국 특허 제5545291호).
본 발명은 LED 디스플레이 장치를 구동하기 위한 회로의 구조와 범용적인 LED 디스플레이를 구현하고자 할 때 발생되는 문제점 등을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 전광판용 LED 디스플레이 구현방식 즉, LED 소자로 형성된 LED 모듈들을 개별로 보드 위에 집적하는 방식으로는 픽셀 소형화가 불가능해서 LED 디스플레이로 개인용 및 가정용 어플리케이션으로 사용하기 어려운 문제점을 극복하기 위하여, 이종의 LED 소자들과 스위칭 및 구동 소자들을 동일 기판위에 형성할 수 있는 액티브 소자를 구비한 LED 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 액티브 소자를 구비한 LED 디스플레이 장치의 제 1 태양은 기판 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 색소 단위로 서로 이격되어 양측에 소스/드레인이 각각 형성된 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 구동용 트랜지스터의 액티브층; 상기 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 상기 구동용 트랜지스터의 액티브층을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스캔 라인; 상기 제 1 절연막 상에 상기 스캔 라인과 나란하게 이격되어 형성된 캐소드 라인; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스위칭용 트랜지스터의 드레인과 전기적으로 연결되고 상기 구동용 트랜지스터의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스토리지 커패시터의 하부전극; 상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 제 1 절연막 상에 형성된 제 2 절연막; 상기 제 2 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스와 전기적으로 연결되며 상기 스캔 라인과 수직하게 형성된 데이터 라인; 상기 제 2 절연막 상에 상기 구동용 트랜지스터의 소스와 전기적으로 연결되며 상기 데이터 라인과 나란하게 이격되어 형성된 전원공급 라인; 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극; 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 구동용 트랜지스터의 드레인과 전기적으로 연결되고 상기 데이터 라인과 상기 전원공급 라인 사이에 형성된 애노드 접속층; 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 데이터 라인, 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 3 절연막으로 가리며 형성된 LED 블럭 수용부; 상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 캐소드 라인과 상기 애노드 접속층에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층 및 애노드 공융층; 및 상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층에 각각 캐소드 전극 및 애느드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 액티브 소자를 구비한 LED 디스플레이 장치의 제 2 태양은 기판 상에 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인, 스캔 라인 및 캐소드 라인; 상기 스캔 라인과 상기 캐소드 라인 사이에 색소 단위로 형성된 스토리지 커패시터의 하부전극; 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상에 상기 데이터 라인과 수직하게 형성된 전원공급 라인; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 일정 거리 이격되어 형성된 애노드 접속층; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 2 절연막으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부, 구동용 트랜지스터 수용부 및 LED 블럭 수용부; 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부 내에 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층; 상기 구동용 트랜지스터 수용부 내에 상기 스토리지 커패시터의 하부전극, 상기 전원공급 라인 및 상기 애노드 접속층과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층, 소스 공융층 및 드레인 공융층; 상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 캐소드 라인과 상기 애노드 접속층에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층 및 애노드 공융층; 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭; 상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭; 및 상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층에 각각 캐소드 전극 및 애느드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 액티브 소자를 구비한 LED 디스플레이 장치의 제 3 태양은 기판 상에 형성된 전원공급 라인; 상기 기판 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 수직하게 전기적으로 연결된 스토리지 커패시터의 하부전극; 상기 전원공급 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상에 상기 전원공급 라인과 수직하며 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인 및 스캔 라인; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스캔 라인과 이웃하며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스토리지 커패시터의 상부전극과 이웃하게 이격되어 형성된 애노드 접속층; 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 2 절연막으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부, 구동용 트랜지스터 수용부 및 LED 블럭 수용부; 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부 내에 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 상부전극과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층; 상기 구동용 트랜지스터 수용부 내에 상기 스토리지 커패시터의 상부전극, 상기 전원공급 라인 및 상기 애노드 접속층과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층, 소스 공융층 및 드레인 공융층; 상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 애노드 접속층에 전기적으로 연결된 애노드 공융층; 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭; 상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭; 상기 애노드 공융층에 애노드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭; 상기 각 블럭이 체결된 상기 기판 상에 제 3 절연막으로 상기 LED 블럭 일부가 개방되도록 형성된 색소 정의층; 및 상기 색소 정의층 상에 개방된 상기 LED 블럭과 전기적으로 연결되도록 형성된 캐소드 라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치를 제조하는 제 1 방법은 상기 제 1 태양의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 디스플레이 기판 상에 버퍼층을 증착하고 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 구동용 트랜지스터의 액티브층을 형성하는 제 1 단계; 상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 스캔 라인, 캐소드 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 2 단계; 상기 기판 전면에 제 2 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인, 전원공급 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 3 단계; 상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 LED 블럭 수용부에 캐소드 공융층 및 애노드 공융층을 형성하는 제 4 단계; 및 상기 LED 블럭 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 색소 단위의 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치를 제조하는 제 2 방법은 상기 제 2 태양의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 디스플레이 기판 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 데이터 라인, 스캔 라인, 캐소드 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 1 단계; 상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 전원공급 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 2 단계; 상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층을 형성하는 제 4 단계; 및 상기 각 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭, 구동용 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치를 제조하는 제 3 방법은 상기 제 3 태양의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 디스플레이 기판 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 전원공급 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 1 단계; 상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인, 스캔 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 2 단계; 상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층을 형성하는 제 4 단계; 상기 각 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭, 구동용 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계; 상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 체결된 LED 블럭의 일부가 개방되도록 색소 정의층을 형성하는 제 6 단계; 및 상기 기판 전면에 투명 또는 반투명 도전성 물질을 증착하여 개방된 LED 블럭과 전기적으로 연결되도록 캐소드 접속층을 형성하는 제 7 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치는 배선을 하층에 형성하고 색소 단위로 형성된 트랜지스터 블럭 수용부 및/또는 LED 블럭 수용부에 공융층을 통한 각 블럭의 체결로 픽셀 소형화가 가능함으로써, LED 디스플레이로 개인용 및 가정용 어플리케이션으로도 응용할 수 있게 되었고, 전자 이동도가 높은 트랜지스터 블럭을 체결할 수 있어 고휘도 및 저소비전력이 가능하고 높은 신뢰성과 우수한 광학적 특성을 갖는 AM-LED 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의한 LED 디스플레이 장치의 제조방법은 디스플레이 기판에 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고 별도 제조된 단결정 실리콘 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 유체 자기 어셈블리 방식으로 체결하여, 특히 트랜지스터의 기능별로 트랜지스터 블럭 수용부 및 트랜지스터 블럭의 형상을 달리하고, 색소별로 LED 블럭의 수용부 및 LED 블럭의 형상을 달리함으로써, 짧은 시간에 효과적으로 AM-LED 디스플레이 장치를 상온에서 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치를 구현하기 위한 회로도이다.
도 2는 유체 자기 어셈블리(FAS) 방식으로 수용부에 공융층을 통하여 블럭이 체결되는 구조를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치에서 색소 R, G, B 별로 형상을 달리한 LED 블럭 수용부에 LED 블럭이 체결된 모습을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 layout이다.
도 5는 본 발명의 적층 구조 및 LED 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 4에서 AA'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 구조를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 5의 LED 블럭 수용부에 도 6의 LED 블럭이 체결된 모습을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 1 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 10은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치에서 색소 R, G, B 별로 형상을 달리한 LED 블럭 수용부, 색소 단위로 형상이 다른 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부 및 구동용 트랜지스터 블럭 수용부에 각각 LED 블럭 및 각 트랜지스터 블럭이 체결된 모습을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 layout이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 적층 구조, LED 블럭 수용부 및 각 트랜지스터 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 각각 도 11에서 BB'선 및 CC'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 14 내지 도 17은 도 12 또는 도 13의 각 수용부에 각 블럭이 체결되며 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치가 제조되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 트랜지스터 블럭을 제조하는 방법을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 20은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 2 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 21은 도 10에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 다른 layout이다.
도 22는 본 발명의 적층 구조, LED 블럭 수용부 및 트랜지스터 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 도 21에서 DD'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 23 및 도 24는 도 22의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 일 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 25는 도 22의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 다른 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 26 내지 도 31는 도 22의 각 수용부에 각 블럭이 체결되며 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치가 제조되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 32는 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 3 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 2는 유체 자기 어셈블리(FAS) 방식으로 수용부에 공융층을 통하여 블럭이 체결되는 구조를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치에서 색소 R, G, B 별로 형상을 달리한 LED 블럭 수용부에 LED 블럭이 체결된 모습을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 layout이다.
도 5는 본 발명의 적층 구조 및 LED 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 4에서 AA'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 구조를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 5의 LED 블럭 수용부에 도 6의 LED 블럭이 체결된 모습을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 1 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 10은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치에서 색소 R, G, B 별로 형상을 달리한 LED 블럭 수용부, 색소 단위로 형상이 다른 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부 및 구동용 트랜지스터 블럭 수용부에 각각 LED 블럭 및 각 트랜지스터 블럭이 체결된 모습을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 layout이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 적층 구조, LED 블럭 수용부 및 각 트랜지스터 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 각각 도 11에서 BB'선 및 CC'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 14 내지 도 17은 도 12 또는 도 13의 각 수용부에 각 블럭이 체결되며 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치가 제조되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 트랜지스터 블럭을 제조하는 방법을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 20은 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 2 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 21은 도 10에서 어느 한 색소에 대한 구조를 예시적으로 보여주기 위한 다른 layout이다.
도 22는 본 발명의 적층 구조, LED 블럭 수용부 및 트랜지스터 블럭 수용부를 예시적으로 보여주기 위해 도 21에서 DD'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 23 및 도 24는 도 22의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 일 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 25는 도 22의 LED 블럭 수용부에 체결되는 LED 블럭의 다른 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 26 내지 도 31는 도 22의 각 수용부에 각 블럭이 체결되며 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치가 제조되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 32는 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 제 3 실시예를 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명은 기본적으로, 도 1과 같이, 데이터 구동회로와 스캔라인 구동회로, 상기 회로에 각각 연결된 데이터 라인과 스캔 라인, 상기 각 라인에 의하여 제어되며 매트릭스 형태로 색소 단위(1)로 구비된 스위칭용 트랜지스터(Tr1), 구동용 트랜지스터(Tr2), 색소 구동용 스토리지 커패시터(Cs) 및 발광다이오드(LED), 그리고 각 구동용 트랜지스터(Tr2)의 드레인에 연결된 전원공급 라인(Vdd)을 포함하는 액티브 매트릭스(AM) LED 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치로 해당 색소의 발광다이오드(LED)를 구동하기 위해, 해당 색소(1)를 지나는 스캔 라인에 선택신호를 인가하면, 스위칭용 트랜지스터(Tr1)가 턴온(turn-on)되고, 해당 색소를 지나는 데이터 라인의 데이터 전압이 구동용 트랜지스터(Tr2)의 게이트에 전달되면서 동시에 스토리지 커패시터(Cs)에 충전된다.
이때, 상기 데이터 전압 또는 상기 스토리지 커패시터(Cs)의 충전 전압은 구동용 트랜지스터(Tr2)의 소스와 게이트간 전압이 되어, 이에 해당되는 만큼의 전류가 전원공급 라인(Vdd)으로부터 구동용 트랜지스터(Tr2)에 직렬로 연결된 해당 색소의 발광다이오드(LED)로 흐르게 되면서, 상기 전류에 해당되는 만큼의 빛이 상기 LED를 통해서 나오게 된다.
따라서, 해당 색소의 LED 광량을 조절하기 위해서는 구동용 트랜지스터(Tr2)의 소스와 게이트간 전압, 즉 스토리지 커패시터(Cs)의 전압을 조절하면 된다.
본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치는, 도 1의 색소 단위(1)를 이루는 각 트랜지스터(Tr1, Tr2) 및/또는 발광다이오드(LED)를, 도 2와 같이, 디스플레이 기판에 하층의 각 배선을 드러내며 형성된 수용부(100)에 공융층(eutectic layer; 200)을 통하여 블럭(300) 형태로 체결한 것을 특징으로 한다.
여기서, 공융층(eutectic layer; 200)은 수용부(100) 하부에 드러난 배선(금속 등 도전성 물질) 및 블럭(300)의 각종 전극(금속 등 도전성 물질)보다 용융점이 낮은 금속 또는 합금(molten alloy)으로 이루어진 물질층이다.
그리고, 본 명세서에서 색소(Color elelment)는 빛의 기본색을 이루는 것으로, 예컨대, R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 중에서 어느 하나를 말하고, 화소(pixel)는 도 3 및 도 10과 같이, 3개의 색소(R, G, B)로 이루어진 것(2)을 말한다.
이하, 도 3 내지 도 32를 참조하며 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
[제 1 실시예]
이는 기본적으로, 도 3과 같이, 디스플레이 기판(3)에 임의 픽셀(2)을 이루는 색소 단위(1)로, LED 블럭 수용부만 형성하여 별개로 제조된 LED 블럭(4)과 결합하고, 스위칭용 트랜지스터(Tr1) 및 구동용 트랜지스터(Tr2)는 기판에 일체로 형성되는 구조를 갖는다.
본 제 1 실시예에 따른 임의 색소(1)의 평면적 구조는 도 4에 도시된 layout과 같다. 도 4에서 동일한 층에 형성된 구조는 동일한 채색으로 표시하였다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 구조는 기판(10) 상에 형성된 버퍼층(20); 상기 버퍼층 상에 색소 단위(1)로 서로 이격되어 양측에 소스(32)/드레인(34)이 각각 형성된 스위칭용 트랜지스터(Tr1)의 액티브층(미도시) 및 구동용 트랜지스터(Tr2)의 액티브층(30); 상기 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 상기 구동용 트랜지스터의 액티브층을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막(40); 상기 제 1 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1)의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스캔 라인(80); 상기 제 1 절연막 상에 상기 스캔 라인과 나란하게 이격되어 형성된 캐소드 라인(60); 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위(1)로 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1)의 드레인과 전기적으로 연결되고 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스토리지 커패시터(Cs)의 하부전극(50); 상기 스캔 라인(80), 상기 캐소드 라인(60) 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50)을 덮으며 상기 제 1 절연막(40) 상에 형성된 제 2 절연막(70); 상기 제 2 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1)의 소스와 전기적으로 연결되며 상기 스캔 라인(80)과 수직하게 형성된 데이터 라인(83); 상기 제 2 절연막 상에 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)의 소스(32)와 전기적으로 연결되며 상기 데이터 라인(83)과 나란하게 이격되어 형성된 전원공급 라인(82); 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위(1)로 상기 전원공급 라인(82)과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터(Cs)의 하부전극(50)과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터(Cs)의 상부전극(85); 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위(1)로 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)의 드레인(34)과 전기적으로 연결되고 상기 데이터 라인(83)과 상기 전원공급 라인(82) 사이에 형성된 애노드 접속층(84); 상기 제 2 절연막 상에 색소 단위(1)로 상기 데이터 라인(83), 상기 전원공급 라인(82), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(85) 및 상기 애노드 접속층(84) 중 적어도 일부를 제 3 절연막(92, 94)으로 가리며 형성된 LED 블럭 수용부(41); 상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 캐소드 라인(60)과 상기 애노드 접속층(84)에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층(214) 및 애노드 공융층(212); 및 상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층에 각각 캐소드 전극(46, 46a) 및 애느드 전극(47, 47a)이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부(41)에 체결된 색소 단위의 LED 블럭(4, 4a)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 버퍼층(20)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있고, 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1)의 액티브층 및 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)의 액티브층(30)은 비정질 실리콘막으로 형성될 수도 있으나, 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)는 전류 구동으로 LED를 동작시키므로 다결정 실리콘막으로 형성함이 바람직하다.
그리고, 상기 캐소드 공융층(214) 및 상기 애노드 공융층(212)은 상기 스캔 라인(80), 상기 캐소드 라인(60), 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50), 상기 데이터 라인(83), 상기 전원공급 라인(82), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(85) 및 상기 애노드 접속층(84) 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 LED 블럭(4, 4a)이 체결된 기판 상에는 박막 봉지층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
상기 제 1 실시예에 따른 구조에서 LED 블럭 수용부(41)는, 도 3과 같이, 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고, 이에 체결되는 LED 블럭(4, 4a)도 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상의 LED 기판(42)을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 3개의 색소(R, G, B; 4, 5, 6)로 하나의 픽셀(2)을 이루며 균일하게 LED 디스플레이(3)를 구현할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 LED 블럭 수용부(41)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 LED 블럭(4, 4a)은 상기 LED 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 한다.
이렇게 할 경우, 중력과 유체의 진동을 이용하여 자기 형상 인식 방식으로 각 수용부에 블럭을 안착시킬때 정위치되지 않은 것은 튀어 나오고 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
한편, LED 블럭 수용부(41)에 체결되는 LED 블럭은 알려진 LED 구조를 가질 수 있으나, 각 LED 블럭 수용부(41)의 형상에 대응하도록, 도 6과 같이, LED 기판(42) 상에 p형 질소 화합물 반도체층(43)/질소 화합물 활성층(44)/n형 질소 화합물 반도체층(45)/캐소드 전극(46)과 p형 질소 화합물 반도체층(43)/애노드 전극(47)이 동일한 방향으로 이웃하여 형성되거나, 도 7과 같이, LED 기판(42) 상에 n형 질소 화합물 반도체층(45a)/질소 화합물 활성층(44a)/p형 질소 화합물 반도체층(43a)/애노드 전극(47a)과 n형 질소 화합물 반도체층(45a)/캐소드 전극(46a)이 동일한 방향으로 이웃하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 LED 기판(42)은 사파이어 기판일 수 있고, 상기 질소 화합물은 각 색소에 따라 AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이 바람직하며, 상기 애노드 전극(47, 47a) 및 상기 캐소드 전극(46, 46a)은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물로 형성할 수 있다.
또한, 상기 캐소드 공융층(214) 및 상기 애노드 공융층(212)은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것으로 하는 것이 바람직하다.
다음은, 도 4 내지 도 9을 참조하며, 상기 제 1 실시예에 따른 구조를 제조하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.
우선, 도 8과 같이, 디스플레이 기판(10) 상에 버퍼층(20)을 증착하고 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터의 액티브층(미도시) 및 구동용 트랜지스터의 액티브층(30)을 형성한다(S110; 제 1 단계).
이어, 도 4와 같이, 상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 스캔 라인(80), 캐소드 라인(60) 및 스토리지 커패시터의 하부전극(50)을 형성한다(S120; 제 2 단계).
다음, 상기 기판 전면에 제 2 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인(83), 전원공급 라인(82), 스토리지 커패시터의 상부전극(85) 및 애노드 접속층(84)을 형성한다(S130; 제 3 단계).
여기서, 상기 제 2 절연막 증착 후 2차 도전성 물질 증착 전에는 스위칭용 트랜지스터의 소스, 구동용 트랜지스터의 소스(32) 및 드레인(34)과 컨택을 하기 위한 비아홀을 먼저 형성한다.
이후, 도 5와 같이, 상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 LED 블럭 수용부(41)를 형성하고, 상기 LED 블럭 수용부에 캐소드 공융층(214) 및 애노드 공융층(212)을 형성한다(S140; 제 4 단계).
이때, 상기 LED 블럭 수용부(41)는, 도 3과 같이, 색소에 따라 형상이 다르게 형성되고, 더 나아가서는, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도 8과 같이, 상기 LED 블럭 수용부(41)에 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식으로 색소 단위의 LED 블럭(4, 4a)을 체결한다(S150; 제 5 단계).
여기서, 상기 LED 블럭(4, 4a)은 별개의 공정 즉, LED용 기판에 PN 다이오드 형성 단계(S210)->애노드/캐소드 전극 형성 단계(S220)->LED 블럭 수용부(41)에 맞게 다이싱 소우(Dicing Saw)로 LED 블럭(4, 4a)을 형성하는 단계(S230)를 거쳐 제조된다.
상기와 같이, 별개의 공정으로 제조된 색소마다 모양이 다른 LED 블럭(4, 4a)들을 유체 속에서 상기 LED 블럭 수용부(41)들이 형성된 기판 상에 중력이나 유체의 진동으로 이동시키며, 자기 형상 인식(Self Shape Recognition) 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 각각 대응되는 LED 블럭 수용부에 안착시키게 된다.
이때, 각 LED 블럭 수용부(41)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 LED 블럭(4, 4a)들을 이에 대응되는 형상으로 할 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 각 LED 블럭(4, 4a)이 해당 LED 블럭 수용부(41)에 정위치되지 않을 경우에는 중력이나 유체의 진동으로 튀어 나오고, 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
그리고, LED 블럭(4, 4a)을 LED 블럭 수용부(41)에 안착시킨 다음에는, 상기 유체를 상기 각 공융층(212, 214)만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 각 LED 블럭(4, 4a)의 캐소드(46, 46a) 및 애노드(47, 47a)가 안착된 LED 블럭 수용부 내의 노출된 각 배선과 완전히 결합(체결)하게 된다.
필요에 따라 상기 제 5 단계를 반복 실시함으로써, 각 수용부에 블럭을 체결하는 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 제 5 단계의 유체 자기 어셈블리(FSA) 공정을 완료한 후에는 디스플레이 상에 존재하는 모든 픽셀을 자동광학검사(Automated Optical Inspection: AOI)를 통해 빈 수용부를 검출하고 좌표 위치를 저장한 다음, 빈 수용부가 검출된 좌표 위치에 로봇 등을 이용하여 해당 블럭을 집어 배치(Pick-and-place) 방식으로 체결할 수도 있다.
기타, 미설명된 부분은 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식에 관한 미국 특허 제5545291호를 참조할 수 있다.
이후에는, 선택적으로 상기 LED 블럭(4, 4a)이 체결된 기판 상에 박막 봉지층을 형성하는 단계(S160)를 더 진행할 수 있다.
[제 2 실시예]
이는 기본적으로, 도 10과 같이, 디스플레이 기판(3)에 임의 픽셀(2)을 이루는 색소 단위(1)로, LED 블럭 수용부 뿐만 아니라 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부 및 구동용 트랜지스터 블럭 수용부를 형성하여, 이들 각각에 별개로 제조된 LED 블럭(4), 스위칭용 트랜지스터 블럭(7) 및 구동용 트랜지스터 블럭(8)이 체결된 구조를 갖는다.
본 제 2 실시예에 따른 임의 색소(1)의 평면적 구조는 도 11에 도시된 layout과 같다. 도 11에서 동일한 층에 형성된 구조는 동일한 채색으로 표시하였다.
도 11 내지 도 19를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 구조는 기판(10) 상에 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인(83a), 스캔 라인(80) 및 캐소드 라인(60); 상기 스캔 라인(80)과 상기 캐소드 라인(60) 사이에 색소 단위로 형성된 스토리지 커패시터의 하부전극(50); 상기 데이터 라인(83a), 상기 스캔 라인(80), 상기 캐소드 라인(60) 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50)을 덮으며 상기 기판(10) 상에 형성된 제 1 절연막(72); 상기 제 1 절연막(72) 상에 상기 데이터 라인(83a)과 수직하게 형성된 전원공급 라인(82); 상기 제 1 절연막(72) 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인(82)과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50)과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극(85); 상기 제 1 절연막(72) 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인(82)과 일정 거리 이격되어 형성된 애노드 접속층(84); 상기 제 1 절연막(72) 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인(82), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(85) 및 상기 애노드 접속층(84) 중 적어도 일부를 제 2 절연막(91, 91a, 93, 93a, 95)으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부(71), 구동용 트랜지스터 수용부(81) 및 LED 블럭 수용부(41); 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부(71) 내에 상기 데이터 라인(83a), 상기 스캔 라인(81) 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50)과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층(232), 게이트 공융층(234) 및 드레인 공융층(236); 상기 구동용 트랜지스터 수용부(81) 내에 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50), 상기 전원공급 라인(82) 및 상기 애노드 접속층(84)과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층(224), 소스 공융층(222) 및 드레인 공융층(226); 상기 LED 블럭 수용부(41) 내에 상기 캐소드 라인(60)과 상기 애노드 접속층(84)에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층(214) 및 애노드 공융층(212); 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층(232), 게이트 공융층(234) 및 드레인 공융층(236)에 각각 소스 전극(77), 게이트 전극(78) 및 드레인 전극(79)이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부(71)에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭(7); 상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층(222), 게이트 공융층(224) 및 드레인 공융층(226)에 각각 소스 전극(807), 게이트 전극(808) 및 드레인 전극(809)이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부(81)에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭(8); 및 상기 캐소드 공융층(214) 및 상기 애노드 공융층(212)에 각각 캐소드 전극(46, 46a) 및 애느드 전극(47, 47a)이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부(41)에 체결된 색소 단위의 LED 블럭(4, 4a)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1) 및 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)는 비정질 또는 다결정 반도체 기판에 형성될 수도 있으나, 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)는 전류 구동으로 LED를 동작시키므로 단결정 실리콘 기판 상에 형성함이 바람직하다.
그리고, 상기 각 공융층(212)(214)(222)(224)(226)(232)(234)(236)은 상기 스캔 라인(80), 상기 캐소드 라인(60), 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(50), 상기 전원공급 라인(82), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(85), 상기 애노드 접속층(84), 상기 각 소스 전극(77)(807), 상기 각 게이트 전극(78)(808) 및 상기 각 드레인 전극(79)(809) 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 17과 같이, 상기 스위칭용 트랜지스터 블럭(7), 상기 구동용 트랜지스터 블럭(8) 및 상기 LED 블럭(4, 4a)이 체결된 상기 기판 상에 박막 봉지층(99)이 더 형성될 수 있다.
상기 제 2 실시예에 따른 구조에서 LED 블럭 수용부(41)는, 도 10과 같이, 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고, 이에 체결되는 LED 블럭(4, 4a)은 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상의 LED 기판(42)을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 3개의 색소(R, G, B; 4, 5, 6)로 하나의 픽셀(2)을 이루며 균일하게 LED 디스플레이(3)를 구현할 수 있다.
또한, 상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부(71)도, 도 10과 같이, 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부(81)와 평면 구조가 다른 개구를 갖도록 하고, 이에 체결되는 각 트랜지스터 블럭(7)(8)도 상기 각 개구에 대응되는 형상의 트랜지스터 기판(73, 803)을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 도 16 및 도 17과 같이, 각 트랜지스터의 각 전극에 접하는 공융층(222)(224)(226)(232)(234)(236)의 높이가 다를 경우 이에 대응할 수 있는 트랜지스터를 선별하여 체결할 수 있고, 필요에 따라 구동용 트랜지스터(Tr2)만 단결정 실리콘 기판 상에서 형성된 것을 선별하여 체결할 수도 있다.
보다 바람직하게는 상기 LED 블럭 수용부(41) 및 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부(71)(81)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 각 블럭(4, 4a)(7)(8)은 상기 각 수용부의 형상에 대응되도록 한다.
이렇게 할 경우, 중력과 유체의 진동을 이용하여 자기 형상 인식 방식으로 각 수용부에 블럭을 안착시킬때 정위치되지 않은 것은 튀어 나오고 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
한편, LED 블럭 수용부(41)에 체결되는 LED 블럭은 알려진 LED 구조를 가질 수 있으나, 각 LED 블럭 수용부(41)의 형상에 대응하도록, 도 6과 같이, LED 기판(42) 상에 p형 질소 화합물 반도체층(43)/질소 화합물 활성층(44)/n형 질소 화합물 반도체층(45)/캐소드 전극(46)과 p형 질소 화합물 반도체층(43)/애노드 전극(47)이 동일한 방향으로 이웃하여 형성되거나, 도 7과 같이, LED 기판(42) 상에 n형 질소 화합물 반도체층(45a)/질소 화합물 활성층(44a)/p형 질소 화합물 반도체층(43a)/애노드 전극(47a)과 n형 질소 화합물 반도체층(45a)/캐소드 전극(46a)이 동일한 방향으로 이웃하여 형성될 수 있다.
그리고, 각 트랜지스터 블럭 수용부(71)(81)에 체결되는 각 트랜지스터 블럭(7)(8)은 알려진 트랜지스터 구조일 수 있으나, 각 트랜지스터 블럭 수용부(71)(81)의 형상에 대응하도록, 도 18 및 도 19와 같이, SOI 기판(73, 803)에 소스(74, 804) 및 드레인(75, 805)을 형성하고, 소스(74, 804) 및 드레인(75, 805)에 각각 소스 전극(77, 807), 드레인 전극(79, 809)이 연결되고, 게이트 절연막(76, 806) 상에 게이트를 두거나(도 18) 바로 게이트 전극(78, 808)이 형성된 것이 사용될 수 있다.
여기서, 상기 LED 기판(42)은 사파이어 기판일 수 있고, 상기 질소 화합물은 각 색소에 따라 AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이 바람직하며, 상기 각 전극(47, 47a)(46, 46a)(77, 807)(78, 808)(79, 809)(50)(85)은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물로 형성할 수 있다.
또한, 상기 각 공융층(212)(214)(222)(224)(226)(232)(234)(236)은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것으로 하는 것이 바람직하다.
다음은, 도 10 내지 도 20을 참조하며, 상기 제 2 실시예에 따른 구조를 제조하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.
우선, 도 16과 같이, 디스플레이 기판(10) 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 데이터 라인(83a), 스캔 라인(80), 캐소드 라인(60) 및 스토리지 커패시터의 하부전극(50)을 형성한다(S310; 제 1 단계).
이어, 도 17과 같이, 상기 기판 전면에 제 1 절연막(72) 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 전원공급 라인(82), 스토리지 커패시터의 상부전극(85) 및 애노드 접속층(84)을 형성한다(S320; 제 2 단계).
다음, 도 12 및 도 13과 같이, 상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부(71), 구동용 트랜지스터 블럭 수용부(81) 및 LED 블럭 수용부(41)를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층(212)(214)(222)(224)(226)(232)(234)(236)을 형성한다(S330; 제 3 단계).
이때, 도 10과 같이, 상기 LED 블럭 수용부(41)는 색소에 따라 형상이 다르게, 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부(71)(81)은 기능에 따라 형상이 다르게 형성되고, 더 나아가서는 각 수용부(41)(71)(81) 모두, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 각 수용부(41)(71)(81)를 형성한 후 상기 각 공융층을 형성하기 이전에는 하층에 있는 각 배선 등과 전기적 연결이 되도록 비아홀을 먼저 형성한다.
이후, 도 14 내지 도 16과 같이, 상기 각 수용부(41)(71)(81)에 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭(7), 구동용 트랜지스터 블럭(8) 및 LED 블럭(4)을 체결한다(S340; 제 4 단계).
여기서, 상기 각 트랜지스터 블럭(7)(8)은 별개의 공정 즉, 도 18 또는 도 19와 같이, 하부 기판(71, 801)/매몰 산화막(72, 802)/상부 기판으로 이루어진 SOI 기판(73, 803)에 소스(74, 804)/드레인(75, 805)을 형성하는 단계(S410)->접속 전극(77, 807)(78, 808)(79, 809)을 형성하는 단계(S420)->용도별 형상을 달리하도록 소자를 분리하는 단계(S430)->매몰 산화막(72, 802)을 HF로 식각하여 각 트랜지스터 블럭(7)(8)을 형성하는 단계(S440)를 거쳐 제조된다.
그리고, 상기 LED 블럭(4, 4a)도 별개의 공정 즉, LED용 기판에 PN 다이오드 형성 단계(S510)->애노드/캐소드 전극 형성 단계(S520)->LED 블럭 수용부(41)에 맞게 다이싱 소우(Dicing Saw)로 LED 블럭(4, 4a)을 형성하는 단계(S530)를 거쳐 제조된다.
상기와 같이, 각기 별개의 공정으로 제조된 기능별로 모양이 다른 트랜지스터 블럭들(7, 8)과 색소마다 모양이 다른 LED 블럭들(4, 4a)을 유체 속에서 상기 각 수용부(41)(71)(81)들이 형성된 기판 상에 놓고 중력이나 유체의 진동으로 이동시키며, 자기 형상 인식(Self Shape Recognition) 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 각각 대응되는 수용부에 안착시킨다.
이때, 각 수용부(41)(71)(81)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 각 블럭(4, 4a)(7)(8)을 이에 대응되는 형상으로 할 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 각 블럭이 해당 수용부에 정위치되지 않을 경우에는 중력이나 유체의 진동으로 튀어 나오고, 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
그리고, 상기 각 수용부(41)(71)(81)에 대응 블럭(4, 4a)(7)(8)을 안착시킨 다음에는, 상기 유체를 상기 각 공융층(212)(214)(222)(224)(226)(232)(234)(236)만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 안착된 블럭의 각 전극이 수용부 내에 노출된 각 배선과 완전히 결합(체결)하게 된다.
필요에 따라 상기 제 4 단계를 반복 실시함으로써, 각 수용부에 블럭을 체결하는 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 제 4 단계의 유체 자기 어셈블리(FSA) 공정을 완료한 후에는 디스플레이 상에 존재하는 모든 픽셀을 자동광학검사(Automated Optical Inspection: AOI)를 통해 빈 수용부를 검출하고 좌표 위치를 저장한 다음, 빈 수용부가 검출된 좌표 위치에 로봇 등을 이용하여 해당 블럭을 집어 배치(Pick-and-place) 방식으로 체결할 수도 있다.
기타, 미설명된 부분은 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식에 관한 미국 특허 제5545291호를 참조할 수 있다.
이후에는, 선택적으로 상기 각 블럭(4, 4a)(7)(8)이 체결된 기판 상에, 도 17과 같이, 박막 봉지층(99)을 형성하는 단계(S350)를 더 진행할 수 있다.
[제 3 실시예]
이는 기본적으로, 도 10과 같이, 디스플레이 기판(3)에 임의 픽셀(2)을 이루는 색소 단위(1)로, LED 블럭 수용부 뿐만 아니라 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부 및 구동용 트랜지스터 블럭 수용부를 형성하여, 이들 각각에 별개로 제조된 LED 블럭(4), 스위칭용 트랜지스터 블럭(7) 및 구동용 트랜지스터 블럭(8)이 체결된 구조를 갖는다.
본 제 3 실시예에 따른 임의 색소(1)의 평면적 구조는 도 21에 도시된 layout과 같다. 도 21에서 동일한 층에 형성된 구조는 동일한 채색으로 표시하였다.
도 21 내지 도 31를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 구조는 기판(10) 상에 형성된 전원공급 라인(82a); 상기 기판 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인(82a)과 수직하게 전기적으로 연결된 스토리지 커패시터의 하부전극(85a); 상기 전원공급 라인(82a) 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(85a)을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막(74); 상기 제 1 절연막 상에 상기 전원공급 라인(82a)과 수직하며 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인(83b) 및 스캔 라인(80a); 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스캔 라인(80a)과 이웃하며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(85a)과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극(50a); 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(50a)과 이웃하게 이격되어 형성된 애노드 접속층(84a); 상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 데이터 라인(83b), 상기 스캔 라인(80a), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(50a) 및 상기 애노드 접속층(84a) 중 적어도 일부를 제 2 절연막(91, 92, 94)으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부(미도시), 구동용 트랜지스터 수용부(81) 및 LED 블럭 수용부(41); 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부((미도시) 내에 상기 데이터 라인(83b), 상기 스캔 라인(80a) 및 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(50a)과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층(미도시), 게이트 공융층(미도시) 및 드레인 공융층(미도시); 상기 구동용 트랜지스터 수용부(81) 내에 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(50a), 상기 전원공급 라인(82a) 및 상기 애노드 접속층(84a)과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층(244), 소스 공융층(242) 및 드레인 공융층(246); 상기 LED 블럭 수용부(41) 내에 상기 애노드 접속층(84a)에 전기적으로 연결된 애노드 공융층(216); 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층(미도시), 게이트 공융층(미도시) 및 드레인 공융층(미도시)에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부(미도시)에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭(미도시); 상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층(242), 게이트 공융층(244) 및 드레인 공융층(246)에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부(81)에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭(8); 상기 애노드 공융층(216)에 애노드 전극(47b, 47c)이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부(41)에 체결된 색소 단위의 LED 블럭(4b, 4c); 상기 각 블럭이 체결된 상기 기판 상에 제 3 절연막으로 상기 LED 블럭(4b, 4c) 일부가 개방되도록 형성된 색소 정의층(96); 및 상기 색소 정의층(96) 상에 개방된 상기 LED 블럭(4b, 4c)과 전기적으로 연결되도록 형성된 캐소드 접속층(60a)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 스위칭용 트랜지스터(Tr1) 및 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)는비정질 또는 다결정 반도체 기판에 형성될 수도 있으나, 상기 구동용 트랜지스터(Tr2)는 전류 구동으로 LED를 동작시키므로 단결정 실리콘 기판 상에 형성함이 바람직하다.
그리고, 상기 각 공융층은 상기 전원공급 라인(82a), 상기 스토리지 커패시터의 하부전극(85a), 상기 데이터 라인(83b), 상기 스캔 라인(80a), 상기 스토리지 커패시터의 상부전극(50a), 상기 애노드 접속층(84a), 상기 각 소스 전극, 상기 각 게이트 전극 및 상기 각 드레인 전극 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 29 내지 도 31과 같이, 상기 LED 블럭(4b, 4c)과 상기 캐소드 접속층(60a) 사이에는 상기 LED 블럭 일측에 형성된 캐소드 전극(46c)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 3 실시예에 따른 구조에서 LED 블럭 수용부(41)는, 도 10과 같이, 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고, 이에 체결되는 LED 블럭(4b, 4c)은 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 3개의 색소(R, G, B; 4, 5, 6)로 하나의 픽셀(2)을 이루며 균일하게 LED 디스플레이(3)를 구현할 수 있다.
또한, 상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부도, 도 10과 같이, 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부(81)와 평면 구조가 다른 개구를 갖도록 하고, 이에 체결되는 각 트랜지스터 블럭(7)(8)도 상기 각 개구에 대응되는 형상의 트랜지스터 기판(73, 803)을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 각 트랜지스터의 각 전극에 접하는 공융층의 높이가 다를 경우 이에 대응할 수 있는 트랜지스터를 선별하여 체결할 수 있고, 필요에 따라 구동용 트랜지스터(Tr2)만 단결정 실리콘 기판 상에서 형성된 것을 선별하여 체결할 수도 있다.
보다 바람직하게는 상기 LED 블럭 수용부(41) 및 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부(81)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 각 블럭(4b, 4c)(7)(8)은 상기 각 수용부의 형상에 대응되도록 한다.
이렇게 할 경우, 중력과 유체의 진동을 이용하여 자기 형상 인식 방식으로 각 수용부에 블럭을 안착시킬때 정위치되지 않은 것은 튀어 나오고 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
한편, LED 블럭 수용부(41)에 체결되는 LED 블럭은 알려진 LED 구조를 가질 수 있으나, 각 LED 블럭 수용부(41)의 형상에 대응하도록, 도 24와 같이, 밑에서부터 n형 화합물 반도체(45b)/화합물 활성층(44b)/p형 화합물 반도체(43b) 순으로 적층되어 전체적으로 하광상협의 형상을 하거나(뒤집어진 방향으로 수용부에 체결), 도 25와 같이, 밑에서부터 애노드 전극(47c)/SiC와 같은 LED 기판(42c)/p형 화합물 반도체(43c)/화합물 활성층(44c)/n형 화합물 반도체(45c)/캐소드 전극(46c) 순으로 적층되어 전체적으로 상광하협의 형상을 할 수 있다(동일한 방향으로 수용부에 체결).
그리고, 각 트랜지스터 블럭 수용부에 체결되는 각 트랜지스터 블럭(7)(8)은 알려진 트랜지스터 구조일 수 있으나, 각 트랜지스터 블럭 수용부의 형상에 대응하도록, 도 18 및 도 19와 같이, SOI 기판(73, 803)에 소스(74, 804) 및 드레인(75, 805)을 형성하고, 소스(74, 804) 및 드레인(75, 805)에 각각 소스 전극(77, 807), 드레인 전극(79, 809)이 연결되고, 게이트 절연막(76, 806) 상에 게이트를 두거나(도 18) 바로 게이트 전극(78, 808)이 형성된 것이 사용될 수 있다.
여기서, 상기 LED 기판(42c)는 사파이어 기판일 수 있고, 상기 화합물 반도체는 GaAs, AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이 바람직하며, 상기 각 전극은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물로 형성할 수 있다.
또한, 상기 각 공융층은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것으로 하는 것이 바람직하다.
다음은, 도 21 내지 도 32를 참조하며, 상기 제 3 실시예에 따른 구조를 제조하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.
우선, 도 22와 같이, 디스플레이 기판(10) 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 전원공급 라인(82a) 및 스토리지 커패시터의 하부전극(85a)을 형성한다(S610; 제 1 단계).
이어, 도 21과 같이, 상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인(83b), 스캔 라인(80a), 스토리지 커패시터의 상부전극(50a) 및 애노드 접속층(84a)을 형성한다(S620; 제 2 단계).
다음, 도 22와 같이, 상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부(미도시), 구동용 트랜지스터 블럭 수용부(81) 및 LED 블럭 수용부(41)를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층(216)(242)(244)(246)을 형성한다(S630; 제 3 단계).
이때, 도 10과 같이, 상기 LED 블럭 수용부(41)는 색소에 따라 형상이 다르게, 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부(81)은 기능에 따라 형상이 다르게 형성되고, 더 나아가서는 각 수용부(41)(81) 모두, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 각 수용부를 형성한 후 상기 각 공융층을 형성하기 이전에는 하층에 있는 각 배선 등과 전기적 연결이 되도록 비아홀을 먼저 형성한다.
이후, 도 26 또는 도 29와 같이, 상기 각 수용부에 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭(7), 구동용 트랜지스터 블럭(8) 및 LED 블럭(4b, 4c)을 체결한다(S640; 제 4 단계).
여기서, 상기 각 트랜지스터 블럭(7)(8)은 별개의 공정 즉, 도 18 또는 도 19와 같이, 하부 기판(71, 801)/매몰 산화막(72, 802)/상부 기판으로 이루어진 SOI 기판(73, 803)에 소스(74, 804)/드레인(75, 805)을 형성하는 단계(S710)->접속 전극(77, 807)(78, 808)(79, 809)을 형성하는 단계(S720)->용도별 형상을 달리하도록 소자를 분리하는 단계(S730)->매몰 산화막(72, 802)을 HF로 식각하여 각 트랜지스터 블럭(7)(8)을 형성하는 단계(S740)를 거쳐 제조된다.
그리고, 상기 LED 블럭(4b)도 별개의 공정, 예컨대 도 23 및 도 24와 같이, LED용 기판(42a)에 희생층(42b)을 증착하고, PN 다이오드를 형성하는 단계(S810)->애노드 전극(47b)을 형성하고, LED 블럭 수용부 형상에 맞추어 소자를 분리하는 단계(S820)->희생층을 습식 식각하여 LED 블럭(4b)을 형성하는 단계(S830)를 거쳐 제조된다.
상기와 같이, 각기 별개의 공정으로 제조된 기능별로 모양이 다른 트랜지스터 블럭들(7, 8)과 색소마다 모양이 다른 LED 블럭들(4b, 4c)을 유체 속에서 상기 각 수용부(41)(81)들이 형성된 기판 상에 놓고 중력이나 유체의 진동으로 이동시키며, 자기 형상 인식(Self Shape Recognition) 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 각각 대응되는 수용부에 안착시킨다.
이때, 각 수용부(41)(81)를, 도 2와 같이, 전체적으로 상광하협의 요홈 형상이 되도록 하고, 상기 각 블럭(4b, 4c)(7)(8)을 이에 대응되는 형상으로 할 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 각 블럭이 해당 수용부에 정위치되지 않을 경우에는 중력이나 유체의 진동으로 튀어 나오고, 올바로 안착된 것은 수용부와 블럭간의 모세관 힘(capillary force)에 의해 다시 튀어 나오지 않게 하는 장점이 있다.
그리고, 상기 각 수용부(41)(81)에 대응 블럭(4b, 4c)(7)(8)을 안착시킨 다음에는, 상기 유체를 상기 각 공융층만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 안착된 블럭의 각 전극이 수용부 내에 노출된 각 배선과 완전히 결합(체결)하게 된다.
필요에 따라 상기 제 4 단계를 반복 실시함으로써, 각 수용부에 블럭을 체결하는 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 제 4 단계의 유체 자기 어셈블리(FSA) 공정을 완료한 후에는 디스플레이 상에 존재하는 모든 픽셀을 자동광학검사(Automated Optical Inspection: AOI)를 통해 빈 수용부를 검출하고 좌표 위치를 저장한 다음, 빈 수용부가 검출된 좌표 위치에 로봇 등을 이용하여 해당 블럭을 집어 배치(Pick-and-place) 방식으로 체결할 수도 있다.
기타, 미설명된 부분은 유체 자기 어셈블리(FSA) 방식에 관한 미국 특허 제5545291호를 참조할 수 있다.
다음, 도 27 또는 도 30과 같이, 상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 체결된 LED 블럭(4b, 4c)의 일부가 개방되도록(개방홀: 96a) 색소 정의층(96)을 형성한다(S650; 제 6 단계).
이후, 도 28 또는 도 31과 같이, 상기 기판 전면에 투명 또는 반투명 도전성 물질을 증착하여 개방된 LED 블럭(4b, 4c)과 전기적으로 연결되도록 캐소드 접속층(60a)을 형성한다(S660; 제 7 단계).
이상으로, 본 발명에 의한 AM-LED 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명에 속한 통상의 기술자가 본 발명을 이해하여 실시할 수 있을 정도로 기술된 것이어서, 상기 제시된 실시예에서 각 트랜지스터의 소스/드레인은 바꾸어 표현될 수 있고, LED의 적층 순서 및 캐소드 전극과 애노드 전극 또한 서로 바뀌어 실시될 수도 있다.
1: 색소
2: 픽셀
3: 기판
4: 색소 R의 LED 블럭
5: 색소 G의 LED 블럭
6: 색소 B의 LED 블럭
7: 스위칭용 트랜지스터 블럭
8: 구동용 트랜지스터 블럭
10: 디스플레이 기판
20, 40, 70, 72, 72a, 91, 91a, 92, 93, 93a, 94, 95: 절연막
30: 구동용 트랜지스터 액티브층
41: LED 블럭 수용부
50, 85a: 스토리지 커패시터 하부전극
50a, 85: 스토리지 커패시터 상부전극
60, 60a: 캐소드 라인
71: 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부
80, 80a: 스캔 라인
81: 구동용 트랜지스터 블럭 수용부
82, 82a: 전원공급 라인
83, 83a, 83b: 데이터 라인
84, 84a: 애노드 접속층
96: 색소 정의층
100: 수용부
200, 212, 214, 222, 224, 226, 232, 234, 236, 242, 244, 246: 공융층
300: 블럭
2: 픽셀
3: 기판
4: 색소 R의 LED 블럭
5: 색소 G의 LED 블럭
6: 색소 B의 LED 블럭
7: 스위칭용 트랜지스터 블럭
8: 구동용 트랜지스터 블럭
10: 디스플레이 기판
20, 40, 70, 72, 72a, 91, 91a, 92, 93, 93a, 94, 95: 절연막
30: 구동용 트랜지스터 액티브층
41: LED 블럭 수용부
50, 85a: 스토리지 커패시터 하부전극
50a, 85: 스토리지 커패시터 상부전극
60, 60a: 캐소드 라인
71: 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부
80, 80a: 스캔 라인
81: 구동용 트랜지스터 블럭 수용부
82, 82a: 전원공급 라인
83, 83a, 83b: 데이터 라인
84, 84a: 애노드 접속층
96: 색소 정의층
100: 수용부
200, 212, 214, 222, 224, 226, 232, 234, 236, 242, 244, 246: 공융층
300: 블럭
Claims (34)
- 기판 상에 형성된 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 색소 단위로 서로 이격되어 양측에 소스/드레인이 각각 형성된 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 구동용 트랜지스터의 액티브층;
상기 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 상기 구동용 트랜지스터의 액티브층을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막;
상기 제 1 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스캔 라인;
상기 제 1 절연막 상에 상기 스캔 라인과 나란하게 이격되어 형성된 캐소드 라인;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스위칭용 트랜지스터의 드레인과 전기적으로 연결되고 상기 구동용 트랜지스터의 소스 및 드레인 사이를 가로 지르며 형성된 스토리지 커패시터의 하부전극;
상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 제 1 절연막 상에 형성된 제 2 절연막;
상기 제 2 절연막 상에 상기 스위칭용 트랜지스터의 소스와 전기적으로 연결되며 상기 스캔 라인과 수직하게 형성된 데이터 라인;
상기 제 2 절연막 상에 상기 구동용 트랜지스터의 소스와 전기적으로 연결되며 상기 데이터 라인과 나란하게 이격되어 형성된 전원공급 라인;
상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극;
상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 구동용 트랜지스터의 드레인과 전기적으로 연결되고 상기 데이터 라인과 상기 전원공급 라인 사이에 형성된 애노드 접속층;
상기 제 2 절연막 상에 색소 단위로 상기 데이터 라인, 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 3 절연막으로 가리며 형성된 LED 블럭 수용부;
상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 캐소드 라인과 상기 애노드 접속층에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층 및 애노드 공융층; 및
상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층에 각각 캐소드 전극 및 애느드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이고,
상기 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 상기 구동용 트랜지스터의 액티브층은 다결정 실리콘막이고,
상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층은 상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인, 상기 스토리지 커패시터의 하부전극, 상기 데이터 라인, 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 LED 블럭이 체결된 상기 기판 상에 박막 봉지층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부는 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고,
상기 LED 블럭은 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상의 LED 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부는 전체적으로 상광하협의 형상을 하고,
상기 LED 블럭은 상기 LED 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 상기 LED 기판 상에 p형 질소 화합물 반도체층/질소 화합물 활성층/n형 질소 화합물 반도체층/캐소드 전극과 p형 질소 화합물 반도체층/애노드 전극, 또는 n형 질소 화합물 반도체층/질소 화합물 활성층/p형 질소 화합물 반도체층/애노드 전극과 n형 질소 화합물 반도체층/캐소드 전극이 각각 동일한 방향으로 이웃하여 형성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 LED 기판은 사파이어 기판이고,
상기 질소 화합물은 AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이고,
상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 기판 상에 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인, 스캔 라인 및 캐소드 라인;
상기 스캔 라인과 상기 캐소드 라인 사이에 색소 단위로 형성된 스토리지 커패시터의 하부전극;
상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막;
상기 제 1 절연막 상에 상기 데이터 라인과 수직하게 형성된 전원공급 라인;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 전기적으로 연결되며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 일정 거리 이격되어 형성된 애노드 접속층;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 2 절연막으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부, 구동용 트랜지스터 수용부 및 LED 블럭 수용부;
상기 스위칭용 트랜지스터 수용부 내에 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층;
상기 구동용 트랜지스터 수용부 내에 상기 스토리지 커패시터의 하부전극, 상기 전원공급 라인 및 상기 애노드 접속층과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층, 소스 공융층 및 드레인 공융층;
상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 캐소드 라인과 상기 애노드 접속층에 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 캐소드 공융층 및 애노드 공융층;
상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭;
상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭; 및
상기 캐소드 공융층 및 상기 애노드 공융층에 각각 캐소드 전극 및 애느드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 및 상기 구동용 트랜지스터는 각각 단결정 실리콘 기판 상에 형성되고,
상기 각 공융층은 상기 스캔 라인, 상기 캐소드 라인, 상기 스토리지 커패시터의 하부전극, 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극, 상기 애노드 접속층, 상기 각 소스 전극, 상기 각 게이트 전극 및 상기 각 드레인 전극 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭, 상기 구동용 트랜지스터 블럭 및 상기 LED 블럭이 체결된 상기 기판 상에 박막 봉지층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부는 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고,
상기 LED 블럭은 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상의 LED 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부는 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부와 평면 구조가 다른 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 상기 LED 블럭 수용부는 각각 전체적으로 상광하협의 형상을 하고,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 및 상기 구동용 트랜지스터 블럭은 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 기판, 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성되고,
상기 LED 블럭은 상기 LED 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 LED 기판 상에 p형 질소 화합물 반도체층/질소 화합물 활성층/n형 질소 화합물 반도체층/캐소드 전극과 p형 질소 화합물 반도체층/애노드 전극, 또는 n형 질소 화합물 반도체층/질소 화합물 활성층/p형 질소 화합물 반도체층/애노드 전극과 n형 질소 화합물 반도체층/캐소드 전극이 각각 동일한 방향으로 이웃하여 형성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 LED 기판은 사파이어 기판이고,
상기 질소 화합물은 AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이고,
상기 각 트랜지스터 블럭의 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 14 항에 있어서,
상기 각 공융층은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 기판 상에 형성된 전원공급 라인;
상기 기판 상에 색소 단위로 상기 전원공급 라인과 수직하게 전기적으로 연결된 스토리지 커패시터의 하부전극;
상기 전원공급 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 하부전극을 덮으며 상기 기판 상에 형성된 제 1 절연막;
상기 제 1 절연막 상에 상기 전원공급 라인과 수직하며 서로 나란하게 이격되어 형성된 데이터 라인 및 스캔 라인;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스캔 라인과 이웃하며 상기 스토리지 커패시터의 하부전극과 겹치게 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 스토리지 커패시터의 상부전극과 이웃하게 이격되어 형성된 애노드 접속층;
상기 제 1 절연막 상에 색소 단위로 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극 및 상기 애노드 접속층 중 적어도 일부를 제 2 절연막으로 가리며 형성된 스위칭용 트랜지스터 수용부, 구동용 트랜지스터 수용부 및 LED 블럭 수용부;
상기 스위칭용 트랜지스터 수용부 내에 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인 및 상기 스토리지 커패시터의 상부전극과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층;
상기 구동용 트랜지스터 수용부 내에 상기 스토리지 커패시터의 상부전극, 상기 전원공급 라인 및 상기 애노드 접속층과 전기적으로 각각 연결되고 서로 이격되어 형성된 구동용 트랜지스터의 게이트 공융층, 소스 공융층 및 드레인 공융층;
상기 LED 블럭 수용부 내에 상기 애노드 접속층에 전기적으로 연결된 애노드 공융층;
상기 스위칭용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 스위칭용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 스위칭용 트랜지스터 블럭;
상기 구동용 트랜지스터의 소스 공융층, 게이트 공융층 및 드레인 공융층에 각각 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 전기적으로 연결되며 상기 구동용 트랜지스터 수용부에 체결된 색소 단위의 구동용 트랜지스터 블럭;
상기 애노드 공융층에 애노드 전극이 전기적으로 연결되며 상기 LED 블럭 수용부에 체결된 색소 단위의 LED 블럭;
상기 각 블럭이 체결된 상기 기판 상에 제 3 절연막으로 상기 LED 블럭 일부가 개방되도록 형성된 색소 정의층; 및
상기 색소 정의층 상에 개방된 상기 LED 블럭과 전기적으로 연결되도록 형성된 캐소드 라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 16 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 및 상기 구동용 트랜지스터는 각각 단결정 실리콘 기판 상에 형성되고,
상기 각 공융층은 상기 전원공급 라인, 상기 스토리지 커패시터의 하부전극, 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 스토리지 커패시터의 상부전극, 상기 애노드 접속층, 상기 소스 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 드레인 전극 보다 용융점이 낮은 금속이나 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 LED 블럭과 상기 캐소드 라인 사이에는 상기 LED 블럭 일측에 형성된 캐소드 전극을 통하여 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부는 색소에 따라 서로 다른 평면 구조의 개구를 갖고,
상기 LED 블럭은 색소에 따라 상기 개구에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 19 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부는 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부와 평면 구조가 다른 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 20 항에 있어서,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 상기 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 상기 LED 블럭 수용부는 각각 전체적으로 상광하협의 형상을 하고,
상기 스위칭용 트랜지스터 블럭 및 상기 구동용 트랜지스터 블럭은 상기 각 트랜지스터 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 기판, 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극이 형성되고,
상기 LED 블럭은 상기 LED 블럭 수용부의 형상에 대응되도록 밑에서부터 애노드 전극/LED 기판/p형 화합물 반도체/화합물 활성층/n형 화합물 반도체/캐소드 전극 순으로 적층되어 전체적으로 상광하협의 형상을 하거나, 또는 밑에서부터 n형 화합물 반도체/화합물 활성층/p형 화합물 반도체 순으로 적층되어 전체적으로 하광상협의 형상을 한 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 21 항에 있어서,
상기 LED 기판은 SiC 기판이고,
상기 화합물 반도체는 GaAs, AlN, GaN 또는 InN이거나, Al, Ga 및 In 중에서 어느 2개 이상의 원소와 질소가 결합된 것이고,
상기 각 트랜지스터 블럭의 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극은 Ti, W, Cr, Au, Ag, Ni 또는 이들의 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 22 항에 있어서,
상기 각 공융층은 Sn, Pb, Bi, In 또는 이들의 화합물로 이루어진 금속이거나, 상기 각 원소에 Ag, Sb, Cu, Zn 및 Mg 중에서 적어도 하나 이상이 첨가된 금속 화합물인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치.
- 제 1 항의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서,
디스플레이 기판 상에 버퍼층을 증착하고 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터의 액티브층 및 구동용 트랜지스터의 액티브층을 형성하는 제 1 단계;
상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 스캔 라인, 캐소드 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 2 단계;
상기 기판 전면에 제 2 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인, 전원공급 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 3 단계;
상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 LED 블럭 수용부에 캐소드 공융층 및 애노드 공융층을 형성하는 제 4 단계; 및
상기 LED 블럭 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 색소 단위의 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 24 항에 있어서,
상기 제 5 단계 이후에 상기 LED 블럭이 체결된 상기 기판 상에 박막 봉지층을 형성하는 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부 및 상기 LED 블럭은 색소에 따라 형상이 다르게 형성되고,
상기 LED 블럭은 상기 제 5 단계의 유체 속에서 중력에 의한 이동이나 유체의 진동에 의하여 자기 형상 인식 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 대응되는 LED 블럭 수용부에 안착시키고, 상기 유체를 상기 각 공융층만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 안착된 LED 블럭 수용부 내에서 완전히 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 26 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부의 형상은 전체적으로 상광하협의 요홈이고,
상기 LED 블럭의 형상은 상기 LED 블럭 수용부의 형상과 대응되도록 형성되고,
상기 제 5 단계에서 각 LED 블럭 수용부에 안착된 LED 블럭은 모세관 힘에 의하여 상기 중력이나 유체의 진동에도 다시 나오지 않는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 8 항의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서,
디스플레이 기판 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 데이터 라인, 스캔 라인, 캐소드 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 1 단계;
상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 전원공급 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 2 단계;
상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층을 형성하는 제 4 단계; 및
상기 각 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭, 구동용 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 28 항에 있어서,
상기 제 5 단계 이후에 상기 각 블럭이 체결된 상기 기판 상에 박막 봉지층을 형성하는 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부 및 상기 LED 블럭은 색소에 따라 형상이 다르게 형성되고,
상기 각 블럭은 상기 제 5 단계의 유체 속에서 중력에 의한 이동이나 유체의 진동에 의하여 자기 형상 인식 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 대응되는 수용부에 안착시키고, 상기 유체를 상기 각 공융층만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 안착된 수용부 내에서 완전히 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 30 항에 있어서,
상기 각 수용부의 형상은 전체적으로 상광하협의 요홈이고,
상기 각 블럭의 형상은 안착될 수용부의 형상과 대응되도록 형성되고,
상기 제 5 단계에서 각 LED 블럭 수용부에 안착된 LED 블럭은 모세관 힘에 의하여 상기 중력이나 유체의 진동에도 다시 나오지 않는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 16 항의 LED 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서,
디스플레이 기판 상에 도전성 물질을 증착하고 식각하여 전원공급 라인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 제 1 단계;
상기 기판 전면에 제 1 절연막 및 도전성 물질을 순차 증착하고 상기 도전성 물질을 식각하여 데이터 라인, 스캔 라인, 스토리지 커패시터의 상부전극 및 애노드 접속층을 형성하는 제 2 단계;
상기 기판 전면에 제 2 절연막을 증착하고 식각하여 색소 단위로 스위칭용 트랜지스터 블럭 수용부, 구동용 트랜지스터 블럭 수용부 및 LED 블럭 수용부를 형성하고, 상기 각 수용부 내에 공융층을 형성하는 제 4 단계;
상기 각 수용부에 유체 자기 어셈블리 방식으로 스위칭용 트랜지스터 블럭, 구동용 트랜지스터 블럭 및 LED 블럭을 체결하는 제 5 단계;
상기 기판 전면에 제 3 절연막을 증착하고 식각하여 체결된 LED 블럭의 일부가 개방되도록 색소 정의층을 형성하는 제 6 단계; 및
상기 기판 전면에 투명 또는 반투명 도전성 물질을 증착하여 개방된 LED 블럭과 전기적으로 연결되도록 캐소드 접속층을 형성하는 제 7 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,
상기 LED 블럭 수용부 및 상기 LED 블럭은 색소에 따라 형상이 다르게 형성되고,
상기 각 블럭은 상기 제 5 단계의 유체 속에서 중력에 의한 이동이나 유체의 진동에 의하여 자기 형상 인식 방식 또는 친수성과 소수성 특성을 이용하여 대응되는 수용부에 안착시키고, 상기 유체를 상기 각 공융층만 녹을 수 있는 최저 용융점 상태로 온도를 높였다가 내리면서 안착된 수용부 내에서 완전히 체결되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
- 제 33 항에 있어서,
상기 각 수용부의 형상은 전체적으로 상광하협의 요홈이고,
상기 각 블럭의 형상은 안착될 수용부의 형상과 대응되도록 형성되고,
상기 제 5 단계에서 각 LED 블럭 수용부에 안착된 LED 블럭은 모세관 힘에 의하여 상기 중력이나 유체의 진동에도 다시 나오지 않는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 장치의 제조방법.
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