KR102179953B1 - 마이크로 조립된 led 디스플레이들 - Google Patents

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매튜 메이틀
데이비드 고메즈
살바토레 보나페드
데이비드 니버그
알린 페시오루
카를 프레바트
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Abstract

개시된 기술은 종래 수단에 의해서 조립하기에는 너무 작거나(예컨대, 10 ㎛ to 50 ㎛의 폭 또는 직경을 갖는 마이크로-LED들) 너무 많거나 또는 부서지기가 매우 쉬운 마이크로-LED들의 어레이들을 사용하는 조명 엘리먼트들 및 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들을 제공한다. 개시된 기술은 마이크로-전사 인쇄 기술을 사용하여 조립되는 조명 엘리먼트들 및 마이크로-LED 디스플레이들을 제공한다. 마이크로-LED들은 선천적 기판 상에 준비되고 디스플레이 기판(예컨대, 플라스틱, 금속, 유리 또는 다른 물질들)에 인쇄될 수 있어서, 디스플레이 기판 상에서 마이크로-LED들의 제조를 제거한다. 소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 투명하고 그리고/또는 연성이다.

Description

마이크로 조립된 LED 디스플레이들{MICRO ASSEMBLED LED DISPLAYS}
본 출원은, "Micro Assembled LED Displays and Lighting Elements"란 명칭으로 2014년 6월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/014,077호, "Micro Assembled LED Displays and Lighting Elements"란 명칭으로 2014년 7월 20일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/026,695호, "Micro Assembled LED Displays and Lighting Elements"란 명칭으로 2014년 7월 27일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/029,533호, "Interconnection Architectures Advantageous for Micro-LED Displays Assembled via Micro Transfer Printing"란 명칭으로 2014년 9월 25일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/055,485호, "Interconnection Architectures Advantageous for Micro-LED Displays Assembled via Micro Transfer Printing"란 명칭으로 2014년 9월 26일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/056,419호, "Passive Matrix Display with Bottom Emitting Inorganic Micro Scale Light Emitting Diodes"란 명칭으로 2014년 3월 10일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/131,230호, "Micro Assembled Micro LED Displays and Lighting Elements"란 명칭으로 2015년 4월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/148,603호, 및 "Micro Assembled Micro LED Displays and Lighting Elements"란 명칭으로 2015년 6월 1일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/169,531호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이 출원들 각각의 내용들은 그 전체가 인용에 의해 본원에 통합된다.
종래의 수단에 의해서 조립되기에는 너무 작거나 너무 많거나 또는 부서지기가 매우 쉬운 마이크로-LED들의 어레이들을 특별히 포함하는 마이크로-조립된 무기 발광 다이오드(즉, 마이크로-LED) 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들이 본원에서 설명된다.
평판 디스플레이들은 전형적으로 편평한 기판 표면 위에 분산된 광 방출기(light emitter)들의 어레이로 구성된다. 플라즈마 텔레비전들을 제외하고, 자체발광형(emissive) 평판 디스플레이들은 (i) 액정들 및 컬러 필터들(예컨대, 액정 디스플레이들)에 의해 제공되는 픽셀 광 제어를 가진 백라이트, (ii) 유기 컬러 광 방출기들(예컨대, 유기 발광 다이오드 디스플레이들) 또는 (iii) 컬러 필터들을 가진 유기 백색-광 방출기들(예컨대, 백색 유기 발광 다이오드 디스플레이들)에 종종 의존한다. 중요하게는, 모든 3가지의 이들 평판 디스플레이 기술들은 영역 방출기(area emitter)들이며, 즉 각각의 픽셀의 전체 영역은 광 방출기 또는 광 제어기로 채워진다. 대부분의 이들 디스플레이들은 픽셀을 제어하기 위하여 기판상에 형성된 로컬 회로들에 의존하는 능동-매트릭스 디스플레이이다. 이들 회로들(액정 디스플레이들용의 단일 트랜지스터 및 유기 발광 다이오드 디스플레이들용의 2 이상의 트랜지스터들)은 기판 상에서 상당한 영역을 차지하여 발광을 위해 이용가능한 영역을 감소시킨다. 유기 발광 다이오드 디스플레이들은 전형적으로 활성 광-방출 영역 또는 어퍼처 비로 또한 지칭되는 60% 충전율을 가지며, 액정 디스플레이들은 디스플레이 사이즈 및 해상도에 따라 훨씬 큰 충전율을 가질 수 있다.
무기 발광 다이오드(LED)들은 전형적으로 다양한 화학물들 및 물질들의 사용을 필요로 하는 반도체 프로세스를 사용하여 제조된다. 이들 제조 방법들은 고온 제조 프로세스 동안 녹을 수 있는 사파이어 기판 또는 실리콘 기판과 같은 강체 기판의 사용을 필요로 한다. 강체 기판상에 LED들을 제조한 이후에, 웨이퍼들은 디스플레이들에서 사용되는 개별 LED들을 형성하기 위하여 종종 절단된다.
디스플레이들에 있어서 초기 LED 애플리케이션들은 뉴메릭(numeric) LED 디스플레이들을 가진 핸드-헬드 계산기들을 포함한다. 더 최근에는 LED들이 디스플레이들용 백라이트들로서 통합되어 왔다. 디스플레이 패널들과 같은 대형 디스플레이들에서 LED들을 통합하는 것은 디스플레이 패널의 각각의 개별 LED에 대해 복잡한 와이어링(wiring)을 수반한다. RGB LED 디스플레이들과 같은 디스플레이들에서의 LED들의 사용은 증가된 복잡성, 제한된 디스플레이 포맷, 증가된 제조 비용들 및 감소된 제조 수율들을 포함하여 다수의 난제들을 계속해서 야기하고 있다. 예컨대, 1280 × 720의 해상도를 가진 디스플레이는 921,600개의 픽셀들을 포함한다. RGB LED 디스플레이의 경우에, 각각의 픽셀은 전형적으로 각각의 픽셀에서 3개의 LED들(적색, 녹색 및 청색 LED)을 포함해야 한다. 따라서, 이 예에서의 디스플레이는 2,764,800개의 LED들을 사용해야 한다. 일부 경우들에서, 이들 LED들 모두는 대각 길이가 몇 인치인 디스플레이에 배열되어야 한다. 이들 LED들은 작아야 할 뿐만아니라 LED들은 적절한 와이어링 및 구동 회로를 가진 어레이로 배열되어야 한다. 게다가, LED의 각각의 컬러를 생성하기 위하여 사용되는 물질들은 변한다. RGB 디스플레이에 대하여 요구되는 바와 같이, 제조 동안 상이한 컬러 LED들을 배열하는 것은 매우 어렵다. 반도체 칩- 또는 다이-자동 어셈블리 장비는 디바이스들을 픽업하여 기판에 적용하기 위하여 진공-작동 배치 헤드들, 예컨대 진공 그리퍼들 또는 픽-앤-플레이스 도구(pick-and-place tool)들을 전형적으로 사용한다. 이러한 기술을 사용하여 아주 얇은 그리고 작은 디바이스들을 픽업하여 배치하는 것은 어렵다.
더욱이, LED들은 전형적으로 마이크로-LED의 상이한 면들 상의 단자들과 함께 형성된다. 이들 수직 LED들은 상호연결 프로세스 동안 애노드 및 캐소드를 전기적으로 격리시키는 것이 난제이다. 이는 단자들 사이에, 예컨대 LED 디스플레이의 로봇 어셈블리에 수직 절연체를 증착하는 것을 필요로 한다. 예컨대, 만일 하나의 단자가 최하부에 있고 하나의 단자가 최상부에 있으면, 단자들은 x-y 평면에서 동일한 공간을 점유하며, 강한 절연체가 요구된다. LED들의 2개의 단자들 간의 패널-레벨 수직 전기 절연 형성은 디스플레이에 추가 단계들 및 층들을 부가하여 디스플레이 애플리케이션에서 증가된 복잡성을 부가한다.
이들 이유들 때문에, 특히 소비자들에게 고해상도 RGB LED 디스플레이들을 제공하는 것은 어렵고 비용도 많이 든다. 따라서, 저비용 제조공정, 개선된 수율 및 개선된 신뢰성을 시스템들에 제공하는 LED들을 사용하여 디스플레이들을 제조하는 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
종래의 수단에 의해 조립되기에는 너무 작거나 너무 많거나 또는 부서지기가 매우 쉬운 마이크로-LED들 (예컨대, 0.5 μm 내지 50 μm의 폭, 길이, 높이 및/또는 직경을 가진, 예컨대, 1-50 μm의 폭, 5-500 μm의 길이, 및 0.5-50 μm의 높이를 가진 마이크로-LED들)의 어레이들을 특별히 포함하는 마이크로-조립된 무기 발광 다이오드(예컨대, 마이크로-LED) 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들이 본원에서 설명된다. 오히려, 이들 디스플레이들은 마이크로-전사 인쇄 기술을 사용하여 조립된다. 마이크로-LED들은 고온 제조 기술들을 사용하여 선천적 기판 상에 준비되고, 비-선천적 디스플레이 기판(예컨대, 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 금속, 금속 포일, 유리 및 사파이어, 투명 물질들 또는 마이크로-LED가 처음에 만들어진 선천적 기판과 분리 및 구별되는 연성 물질들)에 인쇄되어, 특히 반도체 엘리먼트들을 구성하는데 필요한 온도들에 견딜 수 없는 디스플레이 기판상에 마이크로-LED들을 제조하는 것이 미연에 방지될 수 있다.
마이크로-전사 인쇄 마이크로-LED들은 밝아서 (예컨대, 300 W/cm2 내지 700 W/cm2의 세기들을 가져서) 저전력 소비를 가능하게 한다. 디스플레이들은 투명한 (예컨대, 플라스틱, 사파이어 또는 유리) 기판을 활용할 수 있어서 경량으로 또는 연성으로 또는 이 둘 성질로 만들어질 수 있다. 마이크로-LED들이 디스플레이 영역의 작은 부분을 차지하기 때문에 그리고 마이크로-LED 와이어링이 미세하거나 또는 투명할 수 있기 때문에, 디스플레이 그 자체는 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 디스플레이들은 전방측, 후방측 또는 이 양측 모두로부터 광을 방사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 한 측에서 접착층을 가져서 데칼-형 디스플레이(decal-like display)를 초래한다.
드문드문 분산된 마이크로-LED들은 마이크로-센서들, 전력 하비스팅 디바이스(power harvesting device)들, 제스처 센서들(접촉 및 비접촉), 이미지 캡처 디바이스들 등을 포함하는 새로운 기능들을 가능하게 한다. 디스플레이들은 또한 CMOS 성능 및 일부 실시예들에서는 임베딩된 메모리(예컨대, 비-휘발성 메모리)를 제공하는 마이크로-전사 인쇄 마이크로 집적 회로들을 포함할 수 있다.
LED 픽셀의 활성 광-방출 영역은 작고 반도체 물질이 전체 디스플레이 패널 또는 이의 실질적인 부분을 점유하는 종래의 디스플레이들에 비하여 최소 픽셀 영역을 점유한다. 예컨대, 개시된 디스플레이들의 반도체 물질은 단지 능동 엘리먼트들의 위치들에서만 필요하며, 예컨대 특정 실시예들에서는 디스플레이의 뷰잉 영역의 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 1%, 0.5%, 또는 0.1% 보다 크지 않게 커버한다. 따라서, 부분적으로 마이크로-LED들의 밝기, 결정질 반도체 기판들의 효율성, 및 본원에서 설명된 제조 기법들을 사용하여 어레이들로 마이크로-LED들을 조립하기 위한 능력 때문에, 디스플레이 품질을 손상시키지 않고 낮은 충전율들(예컨대, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 1%, 0.5%, 또는 0.1% 보다 높지 않은 충전율들)로 디스플레이들을 제조하는 것이 가능하다.
예컨대, 일부 실시예들에서, 구동 회로들이 하나 이상의 픽셀들에 (예컨대, 마이크로-LED들과 동일한 층상에) 로케이팅된다. 예컨대, 구동 회로들은 픽셀의 작은 부분(예컨대, 10 내지 60μm × 5 내지 50μm의 영역)만을 사용할 수 있다. 마이크로-LED들을 구동시키는데 필요한 회로들은 예컨대 픽셀 영역의 10%, 5%, 1%, 0.5%, 또는 0.1% 미만을 소비하여, 공간이 다른 용도로 이용가능하게 하며 그리고/또는 투명성이 개선되게 할 수 있다. 예컨대, 광 방출 또는 효율성을 손실시키지 않고, 각각의 픽셀 위치에 더 복잡한 회로들 또는 다수의 방출기들이 배치될 수 있다. 대조적으로, 만일 다수의 방출기들 및/또는 다른 능동 엘리먼트들이 다른 평판 디스플레이 기술들을 사용하여 각각의 픽셀 위치에 포함되면, 각각의 픽셀에 대하여 이용가능한 영역이 감소되어 광 출력이 감소되거나 또는 수명이 감소될 것이다. 따라서, 예컨대 디스플레이 기판상에서 마이크로-LED들을 활용하는 디스플레이들을 포함하는 개시된 마이크로-LED 디스플레이들은 디스플레이 품질에 현저하게 영향을 미치지 않고 (예컨대, 디스플레이 품질에 대한 어느 영향도 없이) 더 복잡한 것, 추가 광 방출기들 또는 추가 기능성이 각각의 픽셀에 설치되는 것을 가능하게 한다.
특정 실시예들에서, 디스플레이 기판에 마이크로-LED들을 마이크로-전사 인쇄함으로써 99.99% 이상의 수율이 달성된다. 각각의 픽셀 사이트에 다수의 무기 마이크로-LED들을 로케이팅하면, 여러 가능한 기술적 장점들이 가능하게 된다. 더욱이, 각각의 광 방출기 또는 픽셀 사이트에 리던던트 무기 마이크로-LED들을 로케이팅함으로써 디스플레이 수율이 증가될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서는 각각의 픽셀 사이트에서 2 이상의 동일한 광 방출기들을 사용함으로써 디스플레이 수율이 개선되는데, 왜냐하면 예컨대 비록 각각의 픽셀 사이트에 있는 하나의 광 방출기가 예컨대 결함이 있을지라도 디스플레이가 적절하게 기능을 하는 것 같이 보이기 때문이다. 특정 실시예들에서, 리던던트 마이크로-LED들은 프라이머리 마이크로-LED가 고장이라는 결정시 (예컨대, 디스플레이 제조 동안 또는 디스플레이의 분배 전에) 디스플레이에 전기적으로 연결된다.
더욱이, 일부 실시예들에서, 상이한 컬러들의 추가 방출기들이 기판 영역 또는 픽셀 성능의 중요한 손실 없이 픽셀 내에 제공된다. 추가 컬러들은 예컨대 종래의 적색, 녹색 및 청색 방출기들에 황색 또는 청록색을 추가함으로써 컬러 영역을 넓힐 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 디스플레이들은 개시된 기술을 사용하여 제공된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 디스플레이는 2개의 약간 상이한 적색, 녹색 및 청색 방출기들을 활용하여, 디스플레이 프레임 레이트를 감소시키지 않고 3-D 디스플레이를 제공한다. 예컨대, 주문형 업데이트(update-on-demand)와 같은 더 복잡한 제어 방식들이 가능하다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들을 (예컨대, 실시간으로) 국부적으로 (또는 전역적으로) 교정하기 위하여 국부 광 센서들이 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 마이크로-LED들 외에, 다른 마이크로 디바이스들이 각각의 픽셀 내에 설치될 수 있다. 예컨대, 마이크로 감지 및 마이크로 집적 회로들(예컨대, 마이크로 디스플레이 구동기들)이 픽셀 내에 설치될 수 있다. 일부 실시예들에서는 안테나가 각각의 픽셀내에 로케이팅된다. 안테나는 무선 신호들/통신들을 사용하여 디스플레이에 전력 또는 데이터를 스트리밍하기 위하여 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 개시된 기술은 마이크로-LED 디스플레이들, 예컨대 마이크로-전사 인쇄를 통해 조립되는 디스플레이들에 대한 유리한 상호연결 아키텍처들을 포함한다.
통상적으로, LED들은 마이크로-LED의 상이한 면상의 단자들과 함께 형성된다. 수직 LED들은 상호연결 프로세스동안 애노드 및 캐소드를 전기적으로 격리시키는 것이 난제이다. 이는 단자들 사이에, 예컨대 LED 디스플레이의 로봇 어셈블리에 수직 절연체를 증착하는 것을 필요로 한다. 예컨대, 만일 하나의 단자가 최하부에 있고 하나의 단자가 최상부에 있으면, 단자들은 x-y 평면에서 동일한 공간을 점유하며 강한 절연체가 요구된다.
부가적으로, 접촉 패드들의 수평 분리는 각각의 마이크로-LED의 단자들에 대한 상호연결부들이 단일 레벨로 형성되는 것을 허용하며, 따라서 디스플레이에서 레벨들의 수를 감소시키고 배치 정확도를 개선시킨다. 특정 실시예들에서, 마이크로-LED들은 (예컨대, 마이크로-전사 인쇄를 통해) 절연체 상에 조립되며 절연체 아래의 열 라인들에 액세스하기 위한 홀들이 절연체 내에 생성된다. 따라서, 이러한 아키텍처는 디스플레이를 형성하는데 필요한 레벨들의 수를 감소시킨다.
또한, 마이크로-LED 상의 접촉 패드들의 수평 분리는 수직 LED 구조들로부터 이용가능하지 않은 혜택들을 제공한다. 예컨대, 수직 LED 구조들을 사용하는 디스플레이들은 LED들의 2개의 단자들(접촉 패드들) 간의 수직 전기적 절연의 패널-레벨(panel-level) 형성을 요구한다. 대조적으로, 개시된 기술은, 소정의 실시예들에서, 단자들을 마이크로-LED의 동일 면(face) 상에 배치함으로써 이러한 문제를 회피한다. LED 접촉 패드들의 수평 분리는 전도체들의 수평 분리에 의한 전기 절연을 가능하게 하여, 수직 전기 절연 요건을 회피한다.
소정의 실시예들에서, 개시된 기술은 수평적으로 분리되어 있는 접촉 패드들을 갖는 세장형(elongated) 마이크로-LED(예컨대, 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는 직사각형 LED)를 제공한다. 이 구성은 디스플레이 패널에 마이크로-LED들을 조립하는데 요구되는 디스플레이 패널 전도체들의 배치 정확도를 감소시킨다. 추가로, LED 구성 프로세스에서 미세 리소그래피(fine lithography)는 단자들과 LED 구조의 다른 엘리먼트들 간의 분리 거리(예컨대, 100 nm 내지 200 microns 거리의 분리 거리)를 최소화시켜, 마이크로-LED 단자들의 잠재적 사이즈를 증가시키는데 사용될 수 있다. 단자들과 LED 구조 엘리먼트들 간의 측방향 분리를 감소시키는 것, (LED의 치수들의 범위(confines) 내에서) 단자들의 사이즈를 증가시키는 것 및 단자들을 수평적으로 분리시키는 것은, 정합을 위한 제조 공차, 및 조립된 마이크로-LED들과, 디스플레이 기판상의 조립된 마이크로-LED들을 상호연결하는데 사용되는 비교적 개략적인(coarse) 전도성 라인들 간의 리소그래피 에러들을 증가시킨다.
추가로, 적층된 투명한(또는 반-투명한) 디스플레이들이 본원에서 설명되며, 이들은 튜닝가능한 휘도, 결함 보상, 증가된 선명도(definition), 및/또는 2.5-D 또는 3-D 뷰잉을 허용한다.
또한, 본원에서는, 독립형 구동기 칩들과 동일한 뷰잉 영역을 차지하는 다수의 통합형 디스플레이들, 보충 RGB 무기 마이크로-LED들을 갖는 디스플레이들, 동일한 픽셀에 반사성 디스플레이 엘리먼트 및 마이크로-LED 방출기를 갖는 다중-모드 디스플레이들, 보다 시각적으로 완전한 디바이스들을 위한 황색 마이크로-LED들(및/또는 다른 비-전통적 RGB 컬러들, 예컨대, 청록색)을 가지는 픽셀들을 갖는 디스플레이들, 및 예컨대 픽셀 당 최대 9 마이크로-LED들을 갖는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들로 형성되는 디스플레이들이 설명된다. 개시된 기술은 또한 마이크로-조립된 마이크로-LED들의 포토루미네센트(photoluminescent) 또는 기능 테스트를 가능하게 한다.
소정의 실시예들에서, 개시된 기술은 이미징 디바이스들, 예컨대 마이크로-LED 디스플레이 디바이스들을 형성하기 위해 마이크로-전사 인쇄 기법들을 활용한다. 예컨대, 소정의 실시예들에서, 전자적 활성 컴포넌트들은 선천적(native) 기판(예컨대, 무기 반도체 물질들, 단결정질 실리콘 웨이퍼들, 실리콘 온 절연체(silicon on insulator) 웨이퍼들, 다결정질 실리콘 웨이퍼들 및 GaAs 웨이퍼들, Si(111), GaN, 사파이어, InP, InAlP, InGaAs, AlGaAs, GaSb, GaAlSb, AlSb, InSb, InGaAlSbAs, InAlSb 및 InGaP)을 디스플레이 기판(예컨대, 비-선천적(non-native) 기판, 예컨대 유리, 플라스틱 또는 비-선천적 기판 상에 활성 컴포넌트들의 어레이를 형성하는데 사용되는 금속)으로부터 전사된다. 일부 실시예들에서, 전사는 탄성중합체 스탬프 및/또는 정전 스탬프를 사용하여 수행된다. 활성 컴포넌트들의 해제(release)가 제어되고 예측가능하며, 이로 인하여 마이크로-전사 인쇄 기법들을 사용하여 본원에서 설명된 마이크로-LED 디스플레이들을 생산하는 것이 가능해진다.
예컨대, 마이크로-구조화된 스탬프들, 예컨대 탄성중합체 스탬프 또는 정전 스탬프(또는 다른 전사 디바이스)는, 마이크로 디바이스들(예컨대, 마이크로-LED들, 센서들 또는 집적 회로들)을 픽업하고, 마이크로 디바이스들을 목적지 디스플레이 기판으로 전달하고, 마이크로 디바이스들을 디스플레이 기판 상에 인쇄하는데 사용될 수 있다. 선택을 제어하고 이들 디바이스들을 디스플레이 기판 상에 인쇄하는데 표면 접착력들이 사용될 수 있다. 이 프로세스는 단일 픽-업 및 인쇄(pick-up-and-print) 동작으로 수백 내지 수천개의 이산 구조들의 전사를 대량으로 동시적으로 수행할 수 있다.
일 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드 디스플레이에 관한 것으로, 이 디스플레이는, 복수의 무기 발광 다이오드들에 대해 비-선천적 디스플레이 기판 상에 어레이로 조립되는 복수의 무기 발광 다이오드들을 포함하고, 어레이의 각각의 발광 다이오드는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평적으로 분리되어 있는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제1 금속 단자를 포함하며, 수평 거리는 100 nm 내지 20 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 각각의 발광 다이오드는, 전도성 층; 및 전도성 층의 일부 상에 배치되는 무기 발광 층을 포함하고, 전도성 층은 무기 발광 층의 에지를 넘어 연장하는 캔틸레버 연장부를 포함하고, 제1 금속 단자는 무기 발광 층의 일부 상에 배치되고, 제2 금속 단자는 전도성 층의 캔틸레버 연장부 상에 배치되며, 제1 금속 단자와 제2 금속 단자 사이에 공급되는 전류는 무기 발광 층으로 하여금 광을 방출하게 한다.
소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 금속 미러(mirror), 유전체 미러, 고 굴절률 반도체, 및 발광 다이오드로부터 방출되는 광에 실질적으로 투명한 반도체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함하고, 그로 인해서 상향 방출 디스플레이를 형성한다.
소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 LED로부터 방출되는 광에 실질적으로 투명한 반도체, 투명한 전도성 산화물 및 얇은 금속 메시(mesh)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 투명하다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 ITO, ZnO, 카본 나노튜브 막들, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 백금, 티타늄 및 미세(fine) 금속 메시들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는, 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 대부분의 광이 디스플레이 기판을 통해 방출되는 하향 방출 마이크로-LED 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 광학 반사성 구조들을 포함하고, 각각의 광학 반사성 구조는 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 동일 측 상에 제1 금속 단자로서 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 적어도 부분적으로 반사성이고, 그로 인해서 개별 발광 다이오드로부터 방출되는 광으로 하여금 제1 및 제2 금속 단자들로부터 그리고 제1 면에 대향하는 각각의 발광 다이오드의 제2 면을 통해 적어도 부분적으로 반사하도록 허용한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 발광 다이오드의 적어도 일부 바로 아래에 로케이팅되는 물질들은 적어도 부분적으로 투명하다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는, 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 대부분의 광이 디스플레이 기판으로부터 먼 방향으로 방출되는 상향 방출 마이크로-LED 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 광학 반사성 구조들을 포함하고, 각각의 광학 반사성 구조는 제1 금속 단자로부터 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 대향 측 상에서 대응하는 발광 다이오드 밑에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 적어도 부분적으로 투명하고, 그로 인해서 개별 발광 다이오드로부터 방출되는 광으로 하여금 제1 및 제2 금속 단자들을 적어도 부분적으로 통과하도록 허용한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는, 대응하는 발광 다이오드의 제1 금속 단자에 전기적으로 각각 연결되는 복수의 제1 상호연결부들; 및 대응하는 발광 다이오드의 제2 금속 단자에 전기적으로 각각 연결되는 복수의 제2 상호연결부들을 포함하고, 복수의 제1 상호연결부들 및 복수의 제2 상호연결부들은 제1 면 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결부 피처들 및 복수의 제2 상호연결부 피처들은 단일 리소그래피 레벨에 있다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결부들 각각은 절연체 내의 복수의 비아들(vias) 중 일 비아를 통해서 복수의 열 전극들 중 하나의 열 전극에 전기적으로 커플링되고, 각각의 비아는 복수의 발광 다이오드들 중 일 발광 다이오드와 연관된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 열 전극들, 복수의 제1 상호연결부들 및 복수의 제2 상호연결부들은 제1 및 제2 금속 단자들을 형성하기 위해 사용되는 리소그래피보다 더 개략적인(coarser) 해상도를 갖는 리소그래피에 의해서 형성된다.
소정의 실시예들에서, 발광 다이오드들 각각은 자신의 폭의 두 배보다 크거나 또는 동일한 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드의 경우, 대응하는 제1 및 제2 금속 단자들은 대응하는 발광 다이오드의 측방향 풋프린트의 적어도 1/2, 2/3, 또는 3/4를 커버한다. 소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들은 마이크로-전사 인쇄를 통해 조립된다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들의 각각의 무기 발광 다이오드의 경우, 수평 거리는 500nm 내지 1 μm, 1 μm 내지 5 μm, 5 μm 내지 10 μm, 또는 10 μm 내지 20 μm이다. 소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들의 각각의 무기 발광 다이오드의 경우, 제1 금속 단자의 표면 및 제2 금속 단자의 표면은 평면을 공유한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 발광 다이오드들의 세트와 전기적으로 각각 연결되는, 디스플레이 기판 상의 복수의 마이크로 집적 회로들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 집적 회로는 소정의 컬러의 광을 방출하는 LED들을 제어하기 위해 사용된다.
소정의 실시예들에서, 개별 집적 회로에 의해서 구동되는 복수의 발광 다이오드들의 각각의 세트는 독립형 서브-디스플레이를 형성한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는, 복수의 제2 무기 발광 다이오드들에 대해 비-선천적 제2 디스플레이 기판 상에 제2 어레이로 조립되는 복수의 제2 무기 발광 다이오드들을 포함하고, 복수의 제2 발광 다이오드들의 각각의 제2 발광 다이오드는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평적으로 분리되어 있는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제1 금속 단자를 포함하고, 수평 거리는 100 nm 내지 20 microns이며, 제1 디스플레이 기판 및 제2 기판은 적층된다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 무기 발광 다이오드들에 대향하는 디스플레이 기판의 측에 제2 어레이로 조립되는 복수의 제2 무기 발광 다이오드들을 포함하고, 복수의 제2 발광 다이오드의 각각의 제2 발광 다이오드는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제1 금속 단자를 포함하고, 제1 금속 단자는 동일한 발광 다이오드의 제1 측 상의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 20 microns 이고, 제1 디스플레이 기판 및 제2 기판은 적층된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들의 어레이는 복수의 제2 무기 발광 다이오드들의 제2 어레이와 상이한 해상도를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들 각각은 제1 사이즈를 갖고, 복수의 제2 무기 발광 다이오드들 각각은 제2 사이즈를 가지며, 제1 사이즈는 제2 사이즈와 상이하다.
다른 양상에서, 본 발명은 발광 다이오드 디스플레이를 형성하는 방법에 관한 것이며, 방법은 기판 상에 복수의 열 라인들을 형성하는 단계; 열 라인들 상에 절연체를 증착하는 단계; 절연체 상에 복수의 발광 다이오드들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계 ― 각각의 마이크로 발광 다이오드는 발광 다이오드의 제1 면 상에 제1 및 제2 금속 단자를 포함하고, 기판은 복수의 발광 다이오드들에 대해 비-선천적임 ― ; 절연체 내에 복수의 홀들을 형성하고, 그에 의해, 각각의 복수의 열 라인들의 일부분들을 노출시키는 단계; 및 제1 면 상에 복수의 전도성 상호연결부들을 증착하는 단계를 포함하며, 복수의 전도성 상호연결부들은 복수의 행 전극들 및 복수의 열 상호연결부들을 포함하고, 복수의 열 상호연결부들 각각은 열 라인을 대응하는 발광 다이오드의 제1 금속 단자에 전기적으로 연결한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들 중 각각의 발광 다이오드에 대해, 제1 금속 단자는, 동일한 발광 다이오드의 제1 면 상의 제2 금속 단자로부터 100 nm 내지 5 microns의 수평 거리만큼 수평으로 분리된다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 투명하다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 적어도 부분적으로 투명하며, 그에 의해, 각각의 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 제1 및 제2 금속 단자들을 적어도 부분적으로 통과하도록 허용한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 광의 대부분이 디스플레이 기판을 통해 방출되게 하는 하향 방출 마이크로-LED 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 방법은 복수의 광 반사성 구조들을 증착하는 단계를 포함하고, 각각의 광 반사성 구조는 디스플레이 기판으로부터 상기 발광 다이오드의 대향 측 상의 복수의 발광 다이오드들 중 일 발광 다이오드 위에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 각각의 발광 다이오드의 적어도 일부의 바로 아래에 로케이팅되는 재료들은 적어도 부분적으로 투명하다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 적어도 부분적으로 반사성이고, 그에 의해, 각각의 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 제1 및 제2 금속 단자들로부터 적어도 부분적으로 반사되도록, 그리고 제1 면에 대향하는, 각각의 발광 다이오드의 제2 면을 통과하도록 허용한다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은, ITO, ZnO, 탄소 나노튜브 필름들, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 백금, 티타늄 및 미세 금속 메시들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 광의 대부분이 디스플레이 기판으로부터 멀어지는 방향으로 방출되게 하는 상향 방출 마이크로-LED 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 방법은 복수의 발광 다이오드들을 마이크로-전사 인쇄하기 이전에, 복수의 광 반사성 구조들을 증착하는 단계를 포함하며, 각각의 광 반사성 구조는 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 아래에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 각각의 발광 다이오드는 전도성 층; 및 전도성 층의 일부의 위에 배치되는 무기 발광 층을 포함하고, 전도성 층은 무기 발광 층의 에지를 넘어 연장되는 캔딜레버 연장부를 포함하고, 제1 금속 단자는 무기 발광 층의 일부 상에 배치되고, 제2 금속 단자는 전도성 층의 캔딜레버 연장부 상에 배치되며, 제1 금속 단자와 제2 금속 단자 사이에 공급되는 전류는 무기 발광 층으로 하여금 광을 방출하게 한다.
소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 금속 미러, 유전체 미러, 고 굴절률 반도체, 및 발광 다이오드로부터 방출되는 광에 대해 실질적으로 투명한 반도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함하고, 그로 인해서, 상향 발광 디스플레이를 형성한다.
소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 LED로부터 방출되는 광에 대해 실질적으로 투명한 반도체, 투명한 전도성 산화물, 및 얇은 금속 메시로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는 전사 디바이스를 제공하는 단계 ― 전사 디바이스에는 복수의 발광 다이오드들의 일부가 제거가능하게 부착되어 있고, 전사 디바이스는 복수의 발광 다이오드들의 일부와 적어도 부분적으로 접촉하는 3차원 피처를 포함함 ― ; 전사 디바이스에 제거가능하게 부착된 복수의 발광 다이오드들의 일부를 기판의 수용 표면과 접촉시키는 단계; 및 복수의 발광 다이오드들의 일부를 수용 표면과 접촉시킨 이후에, 복수의 발광 다이오드들의 일부로부터 전사 디바이스를 분리시키는 단계를 포함하며, 복수의 발광 다이오드들의 일부는 수용 표면 상에 전사된다.
소정의 실시예들에서, 방법은 복수의 열 전극들 ― 복수의 열 전극들 각각은 복수의 제1 상호연결부들의 각각의 상호연결부에 연결됨 ― ; 및 복수의 발광 다이오드들과 복수의 열 전극들 사이의 절연체를 포함하며, 복수의 제2 상호연결부들은 복수의 발광 다이오드들 중 적어도 하나의 발광 다이오드의 제2 금속 단자에 전기적으로 연결된 복수의 행 전극들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결부들 각각은 절연체 내의 복수의 비아들 중 일 비아를 통해서 복수의 열 전극들 중 하나의 열 전극에 전기적으로 커플링된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 열 전극들, 복수의 제1 상호연결부들, 및 복수의 제2 상호연결부들은 제1 및 제2 금속 단자들을 형성하는 데에 사용되는 리소그래피보다 더 개략적인(coarser) 해상도를 갖는 리소그래피에 의해 형성된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 열 전극들, 복수의 제1 상호연결부들, 및 복수의 제2 상호연결부들은, 2 microns 내지 2 millimeters의 최소 라인 및 공간 치수 범위를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 발광 다이오드들 각각은 자신의 폭의 두 배보다 크거나 또는 동일한 길이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결부 피처들 및 복수의 제2 상호연결부 피처들은 단일 리소그래피 레벨에 있다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드에 대해, 대응하는 제1 및 제2 금속 단자들은 대응하는 발광 다이오드의 측방향 풋프린트의 적어도 1/2, 2/3, 또는 3/4을 커버한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 복수의 발광 다이오드들의 제1 면은 디스플레이 기판으로부터 멀리 있는 각각의 다이오드의 측 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 비-선천적 기판은, 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들 각각은 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들 각각은 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들 각각은 2 내지 5 ㎛, 4 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시광선에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 광 방출기들의 조합된 광-방출 영역들은, 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 전도성 상호연결부들은 단일 단계로 증착된다.
소정의 실시예들에서, 방법은, 디스플레이 기판 상에 복수의 마이크로 집적 회로들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함하고, 각각의 집적 회로는 복수의 발광 다이오드들의 세트와 전기적으로 연결된다. 소정의 실시예들에서, 각각의 집적 회로는 소정의 컬러의 광을 방출하는 LED들을 제어하기 위해 사용된다.
소정의 실시예들에서, 방법은 복수의 제2 발광 다이오드들에 대해 비-선천적인 제2 디스플레이 기판 상에 제2 어레이로 복수의 제2 무기 발광 다이오드들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함하고, 복수의 제2 발광 다이오드들의 각각의 제2 발광 다이오드는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제1 금속 단자를 포함하고, 제1 금속 단자는 동일한 발광 다이오드의 제1 측 상의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 20 microns 이며, 제1 디스플레이 기판 및 제2 기판은 적층된다.
소정의 실시예들에서, 방법은 복수의 무기 발광 다이오드들에 대향하는 디스플레이 기판의 측 상에 제2 어레이로 복수의 제2 무기 발광 다이오드들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함하고, 복수의 제2 발광 다이오드들의 각각의 제2 발광 다이오드는 대응하는 발광 다이오드의 제1 측 상의 제1 금속 단자를 포함하고, 제1 금속 단자는 동일한 발광 다이오드의 제1 측 상의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 20 microns 이고, 제1 디스플레이 기판 및 제2 기판은 적층된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들의 어레이는 복수의 제2 무기 발광 다이오드들의 제2 어레이와 상이한 해상도를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 복수의 무기 발광 다이오드들 각각은 제1 사이즈를 갖고, 복수의 제2 무기 발광 다이오드들 각각은 제2 사이즈를 갖고, 제1 사이즈는 제2 사이즈와 상이하다.
다른 양상에서, 본 발명은 디스플레이에 관한 것이며, 디스플레이는 디스플레이 기판; 디스플레이 기판의 표면 상의 제1 패터닝된 금속 층; 디스플레이 기판 및 제1 패터닝된 금속 층 상의 유전체 층; 유전체 층 상의 폴리머 층; 폴리머 층의 표면 상의 복수의 광 방출기들 ― 복수의 광 방출기들의 각각의 광 방출기는 각각의 광 방출기의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖고, 디스플레이 기판은 복수의 광 방출기들에 대해 비-선천적임 ― ; 폴리머 층 및 유전체 층을 관통해 형성되는 복수의 비아들 ― 각각의 비아는 복수의 광 방출기들 중 대응하는 광 방출기와 연관됨 ― ; 및 제2 패터닝된 금속 층을 포함하며, 제2 패터닝된 금속 층은 단일 층 내에 복수의 애노드 상호연결부들 및 복수의 캐소드 상호연결부들을 포함하고, 각각의 애노드 상호연결부는 복수의 비아들 중 대응하는 비아를 통해 복수의 광 방출기들 중 대응하는 광 방출기의 애노드를 제1 패터닝된 금속 층에 전기적으로 연결하고, 각각의 캐소드 상호연결부들은 복수의 광 방출기들 중 대응하는 광 방출기의 캐소드를 전기적으로 접촉한다.
소정의 실시예들에서, 개별 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평적으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들은 복수의 무기 발광 다이오드들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들 각각은 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 복수의 광 방출기들 각각은 광-방출 영역을 가지며, 복수의 광 방출기들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 제1 패터닝된 금속 층은 금속 적층을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 금속 적층은 알루미늄 및 티타늄을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 티타늄은 알루미늄 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 폴리머 층은 감광성 네거티브-작동 반도체-그레이드 에폭시이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들은 인쇄 툴을 사용하여 폴리머 층의 표면 상에 마이크로-전사 인쇄된다.
소정의 실시예들에서, 인쇄 툴은 점탄성 탄성중합체 스탬프이다.
소정의 실시예들에서, 제2 패터닝된 금속 층은 금속 적층을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 금속 적층은 Ti/Al/Ti를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제2 패터닝된 금속 층은 디스플레이 기판 상의 복수의 패드들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들은 적색 광을 방출하는 복수의 적색 광 방출기들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 광 방출기들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 광 방출기들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들의 각각의 광 방출기의 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나가 광-방출기 유전체 층 상에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 유전체 층은 실리콘 질화물이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 연성이다.
다른 양상에서, 본 발명은 디스플레이를 형성하는 방법에 관련한 것이며, 이 방법은 디스플레이 기판 상에 제1 금속 층을 증착하는 단계; 제1 패터닝된 금속 층을 형성하기 위해 제1 금속 층을 패터닝하는 단계; 전기 절연 층을 생성하기 위해서 제1 패터닝된 금속 층 상에 유전체 층을 증착하는 단계; 비경화된 폴리머 층을 적용하는 단계; 선천적 기판으로부터 폴리머 상으로 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계 - 선천적 기판은 복수의 광 방출기들의 적어도 일부에 대해 선천적이고, 광 방출기들 각각은 전력을 광 방출기들에 제공하기 위해 애노드 및 캐소드를 가짐 -; 폴리머를 경화시키기 위해서 폴리머를 자외선 광에 노출하는 단계; 제1 패터닝된 금속 층의 일부를 노출하기 위해서 경화된 폴리머 및 유전체 층을 관통해 복수의 비아들을 형성하는 단계; 제2 금속 층을 증착하는 단계 - 제2 금속 층은 복수의 광 방출기들의 각각의 광 방출기의 애노드 및 캐소드를 접촉시킴 -; 및 제2 패터닝된 금속 층을 형성하기 위해서 제2 금속 층을 패터닝하는 단계를 포함하고, 제2 패터닝된 금속 층은 복수의 애노드 상호연결부들 및 복수의 캐소드 상호연결부들을 포함하고, 각각의 애노드 상호연결부는 복수의 광 방출기들 중 대응하는 광 방출기의 애노드를 복수의 비아들 중 대응하는 비아를 통해 제1 패터닝된 금속 층에 전기적으로 연결하며, 그리고 각각의 캐소드 상호연결부들은 복수의 광 방출기들 중 대응하는 광 방출기의 캐소드에 전기적으로 접촉한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들은 복수의 무기 발광 다이오드들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 디스플레이 기판을 복수의 디스플레이들로 절단하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 비-선천적 웨이퍼를 복수의 디스플레이들로 절단하기 이전에, 웨이퍼를 보호성 포토레지스트 층으로 코팅하는 단계; 및 디스플레이 기판을 복수의 디스플레이들로 절단한 이후에는, 디스플레이 기판을 복수의 디스플레이들로 절단한 이후에 복수의 디스플레이들의 각각의 디스플레이로부터 보호성 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 비-선천적 웨이퍼의 표면 상의 수신 패드들 상에 수동-매트릭스 구동기 집적 회로를 제공하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 복수의 광 방출기들의 각각의 광 방출기를 버어닝(burning-in)하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 개별 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평적으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 폴리머는 감광성 네거티브-작동 반도체-그레이드 에폭시이다.
소정의 실시예들에서, 제1 금속 층은 금속 물리 증기 증착을 사용하여 증착된다. 소정의 실시예들에서, 제1 금속 층은 포토리소그래피를 사용하여 패터닝된다.
소정의 실시예들에서, 제1 금속 층을 패터닝하는 단계는 제1 금속 층을 증착하기 이전에, 네거티브-작동 포토레지스트를 제1 금속 층에 적용하고, 포토레지스트를 광에 선택적으로 노출시키며(예컨대, 마스크를 사용하여), 그리고 리프트-오프 템플릿(lift-off template)을 형성하기 위해서 포토레지스트를 현상하는 단계; 및 제1 금속 층을 증착한 이후에, 제1 패터닝된 금속 층을 형성하기 위해서 리프트-오프 템플릿을 제거하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 금속 층은 티타늄 상에 알루미늄이 있고 이 알루미늄 상에 티타늄이 있는 금속 적층을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 금속 층을 증착시키는 단계는 e-빔 증발을 사용하여 제1 금속 층을 증착하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제2 금속 층을 패터닝하는 단계는 네거티브 작동 포토레지스트에 리프트-오프 마스크를 패터닝하는 단계; 금속 적층을 증착하는 단계; 및 제2 패터닝된 금속 층이 남도록 포토레지스트 마스크를 리프트-오프하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제2 금속 층은 금속 적층을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 금속 적층은 Ti/Al/Ti를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 하나 이상의 열 처리들을 사용하여 폴리머 층로부터 하나 이상의 용매들을 제거하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는 인쇄 툴을 사용하여 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 인쇄 툴은 점탄성 탄성중합체 스탬프를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는 복수의 광 방출기들과 점탄성 탄성중합체 표면 사이에 동역학적으로 튜닝가능한 접착을 사용하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는 복수의 광 방출기들의 일부에서 광 방출기들 각각의 제1 표면에 점탄성 탄성중합체 스탬프를 접촉시킴으로써 선천적 기판으로부터 복수의 광 방출기들의 적어도 일부를 픽업하고, 점탄성 탄성중합체와 복수의 광 방출기들의 일부 사이의 접착의 효과적인 증가를 유도하는 제1 레이트로 점탄성 탄성중합체 스탬프를 선천적 기판으로부터 멀리 이동시키는 단계; 및 점탄성 탄성중합체 스탬프에 의해 픽업되는 광 방출기들 각각의 제2 표면을 폴리머에 접촉시킴으로써 복수의 광 방출기들의 일부를 비-선천적 기판에 인쇄하고, 점탄성 탄성중합체 스탬프를 디스플레이 기판으로부터 멀리 제2 레이트로 이동시킴으로써, 점탄성 탄성중합체 스탬프에 의해 픽업되는 광 방출기들을 폴리머 층 상에 남겨 두는 단계를 포함하고, 제2 레이트는 제1 레이트보다 작다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은, 마이크로 전사 인쇄 프로세스 동안 스탬프를 측방향으로 전단가공(shearing)하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 광 방출기들은 적색 광을 방출하는 복수의 적색 광 방출기들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 광 방출기들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 광 방출기들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 선천적 기판으로부터 폴리머 상으로 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는 적어도 두 개의 마이크로 전사 인쇄 동작들을 수행하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 선천적 기판으로부터 폴리머 상으로 복수의 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계는: 적색 광 방출기 선천적 기판으로부터 적색 광을 방출하는 복수의 적색 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계; 녹색 광 방출기 선천적 기판으로부터 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계; 및 청색 광 방출기 선천적 기판으로부터 청색 광을 방출하는 복수의 청색 광 방출기들을 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함하고, 복수의 광 방출기들은 복수의 적색 광 방출기들, 복수의 녹색 광 방출기들, 및 복수의 청색 광 방출기들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 연성이다.
다른 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드에 관한 것으로, 무기 발광 다이오드는, 전도성 층; 전도성 층의 일부 상에 배치되는 무기 발광 층 - 전도성 층은 무기 발광 층의 에지를 넘어 연장하는 캔틸레버 연장부를 포함함 -; 무기 발광 층의 일부 상에 배치되는 제1 금속 단자; 전도성 층의 캔틸레버 연장부 상에 배치되는 제2 금속 단자 - 제1 금속 단자와 제2 금속 단자 사이에 공급되는 전류는 무기 발광 층으로 하여금 광을 방출하게 함 -; 및 무기 발광 층의 적어도 일부 상에 배치되는 유전체 층을 포함하고, 유전체 층은 제1 금속 단자를 제2 금속 단자로부터 전기적으로 격리시키고, 제1 및 제2 금속 단자들은 무기 발광 다이오드의 동일 측 상에 있고, 100 nm 내지 20 μm의 수평 거리만큼 분리된다.
소정의 실시예들에서, 무기 발광 다이오드는 0.5 내지 2 μm, 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 무기 발광 다이오드는 0.5 내지 2 μm, 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 무기 발광 다이오드는 0.5 내지 2 μm, 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 수평 거리는 500 nm 내지 1 μm, 1 μm 내지 5 μm, 5 μm 내지 10 μm, 또는 10 μm 내지 20 μm이다.
소정의 실시예들에서, 제1 금속 단자의 표면 및 제2 금속 단자의 표면은 평면을 공유한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드의 경우, 대응하는 제1 및 제2 금속 단자들은 대응하는 발광 다이오드의 측방향 풋프린트의 적어도 1/2, 2/3, 또는 3/4을 커버한다.
소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 금속 미러, 유전체 미러, 고 굴절률 반도체, 및 발광 다이오드로부터 방출되는 광에 실질적으로 투명한 반도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함하고, 그로 인해서 상향 방출 디스플레이를 형성한다. 소정의 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 LED로부터 방출되는 광에 실질적으로 투명한 반도체, 투명한 전도성 산화물, 및 얇은 금속 메시(mesh)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 투명하다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 금속 단자들은 ITO, ZnO, 탄소 나노튜브 막들, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 백금, 티타늄, 및 미세 금속 메시들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 복수의 무기 발광 다이오드들을 포함하는 무기 발광 다이오드 디스플레이에 관한 것이고, 복수의 무기 발광 다이오드들은 기판 상에 배치된다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 가진다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120 × 90, 1440 × 1080, 1920 × 1080, 1280 × 720, 3840 × 2160, 7680 × 4320, 또는 15360 × 8640이다.
소정의 실시예들에서, 본 방법은 복수의 광학 반사성 구조들을 더 포함하고, 각각의 광학 반사성 구조는 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 동일한 측 상에 제1 금속 단자로서 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 본 방법은 복수의 광학 반사성 구조들을 더 포함하고, 각각의 광학 반사성 구조는 상기 발광 다이오드의 대향 측 상의 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 아래에 제1 금속 단자로서 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 본 방법은 대응하는 발광 다이오드의 제1 단자에 각각 전기적으로 연결된 복수의 제1 상호연결부들; 및 대응하는 발광 다이오드의 제2 금속 단자에 각각 전기적으로 연결된 복수의 제2 상호연결부들을 더 포함하고, 복수의 제1 상호연결부들 및 복수의 제2 상호연결부들은 제1 면 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결 피처들 및 복수의 제2 상호연결 피처들은 단일 리소그래피 레벨에 있다.
소정의 실시예들에서, 복수의 제1 상호연결부들 각각은 절연체의 복수의 비아들 중 일 비아를 통해 복수의 열 전극들 중 하나의 열 전극에 전기적으로 커플링되고, 각각의 비아는 복수의 발광 다이오드들 중 일 발광 다이오드와 연관된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 열 전극들, 복수의 제1 상호연결부들, 및 복수의 제2 상호연결부들은 제1 및 제2 금속 단자들을 형성하기 위하여 사용된 리소그래피보다 더 개략적인 해상도를 가진 리소그래피에 의해 형성된다.
소정의 실시예들에서, 발광 다이오드들 각각은 자신의 폭의 두 배보다 크거나 또는 동일한 길이를 가진다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET 금속, 금속 포일, 유리, 반도체, 및 사파이어로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 가진다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 가지며, 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/12, 1/15, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
다른 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 관한 것이고, 디스플레이는 디스플레이 기판; 및 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 디스플레이 회로에 연결된 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 디스플레이 회로에 연결되지 않은 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함하고, 리던던트 무기 LED들 각각은 프라이머리 무기 LED들 중 하나인 대응하는 결함 LED를 대체하기 위하여 디스플레이 회로에 전기적으로 연결될 수 있고, 각각의 프라이머리 및 리던던트 무기 LED는 디스플레이와 별개이고 분리된 선천적 기판 내에 또는 선천적 기판 위에 형성되고; 그리고 선천적 기판들은 디스플레이 기판 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 디스플레이 회로에 전기적으로 연결된 리던던트 LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 리던던트 LED를 디스플레이 회로에 전기적으로 연결하는 전도성 점퍼를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 관한 것이고, 디스플레이는 디스플레이 기판; 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함하고, 각각의 프라이머리 및 리던던트 무기 LED는 디스플레이 기판과 별개이고 분리된 선천적 기판 내에 또는 선천적 기판 위에 형성되고; 선천적 기판들은 디스플레이 기판 상에 있고; 그리고 리던던트 세트의 각각의 무기 LED는 LED-저항기 쌍을 형성하기 위하여 저항기와 직렬로 연결되고, 그리고 각각의 LED-저항기 쌍은 프라이머리 세트의 무기 LED와 병렬로 와이어링된다.
다른 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 관한 것이고, 디스플레이는 디스플레이 기판; 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함하고, 각각의 프라이머리 및 리던던트 무기 LED는 디스플레이 기판과 별개이고 분리된 선천적 기판 내에 또는 선천적 기판 위에 형성되고; 선천적 기판들은 디스플레이 기판 상에 있고; 그리고 리던던트 세트의 각각의 무기 LED는 LED-다이오드 쌍을 형성하기 위하여 다이오드와 직렬로 연결되고, 그리고 각각의 LED-다이오드 쌍은 프라이머리 세트의 무기 LED와 병렬로 와이어링된다.
소정의 실시예들에서, 프라이머리 무기 LED들의 세트는 적색 광을 방출하는 복수의 적색 무기 LED, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 무기 LED, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 무기 LED를 포함하고, 그리고 리던던트 무기 LED들의 세트는 적색 광을 방출하는 복수의 리던던트 적색 무기 LED, 녹색 광을 방출하는 복수의 리던던트 녹색 무기 LED, 및 청색 광을 방출하는 복수의 리던던트 청색 무기 LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 프라이머리 무기 LED들의 세트는 황색 광을 방출하는 복수의 황색 무기 LED들을 포함하고; 그리고 리던던트 무기 LED들의 세트는 황색 광을 방출하는 복수의 리던던트 황색 무기 LED들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트는 디스플레이 기판 바로 위에 있다.
소정의 실시예들에서, 각각의 픽셀은 개별 픽셀 내 각각의 무기 LED에 전기적으로 연결된 무기 집적 회로를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 픽셀은 프라이머리 마이크로 집적 회로 및 리던던트 마이크로 집적 회로를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET 금속, 금속 포일, 유리, 반도체, 및 사파이어로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부재이다.
소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 가진다. 소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 가진다. 소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 가진다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 가진다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함하는 인접하는 디스플레이 영역을 가지며, 각각의 LED는 광-방출 영역을 가지며, LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/12, 1/15, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
다른 양상에서, 본 발명은 무기 발광 다이오드(LED)를 무기 조립하는 방법에 관한 것이고, 방법은 하나 이상의 선천적 기판들 내에 또는 선천적 기판 위에 복수의 인쇄가능 무기 LED들을 형성하는 단계; 복수의 픽셀들을 형성하기 위하여 하나 이상의 선천적 기판들로부터 분리되고 별개의 디스플레이 기판 상에 복수의 인쇄가능 무기 LED들을 전사 인쇄하는 단계 ― 각각의 픽셀은 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함함 ―; 프라이머리 무기 LED들을 디스플레이 회로에 연결하는 단계; 및 결함 프라이머리 무기 LED들을 식별하기 위하여 디스플레이를 테스트하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 프라이머리 무기 LED들의 세트는 적색 광을 방출하는 복수의 적색 무기 LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 무기 LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 무기 LED들을 포함하고, 그리고 리던던트 무기 LED들의 세트는 적색 광을 방출하는 복수의 리던던트 적색 무기 LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 리던던트 녹색 무기 LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 리던던트 청색 무기 LED들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 프라이머리 무기 LED들의 세트는 황색 광을 방출하는 복수의 황색 무기 LED들을 포함하고; 그리고 리던던트 무기 LED들의 세트는 황색 광을 방출하는 복수의 리던던트 황색 무기 LED들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 방법은 디스플레이 회로로부터 결함 프라이머리 무기 LED들을 분리하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 방법은 리던던트 무기 LED들 각각이 디스플레이 회로에 연결되도록 결함 프라이머리 무기 LED들 각각에 매우 근접한 리던던트 무기 LED에 전기 연결을 설정하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 리던던트 LED들 각각에 전기 연결을 설정하는 단계는 전기 트레이스들을 직접적으로 그리고 물리적으로 기록하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 상기 리던던트 LED들 각각에 전기 연결을 설정하는 단계는 마이크로 어셈블리에 의해 상기 리던던트 LED들 각각과 개별 결함 LED 사이에 전도성 점퍼를 배치하는 단계를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 리던던트 LED들 각각에 전기 연결을 설정하는 단계는 깨끗한 금속 표면들 간의 땜납 리플로우 또는 접촉에 의해 전기 연결을 설정하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 방법은 디스플레이를 테스트하기 이전에, 각각의 LED-저항기 쌍이 프라이머리 무기 LED와 병렬로 연결되도록, LED-저항기 쌍을 형성하기 위하여 저항기와 직렬로 각각의 리던던트 무기 LED를 디스플레이 회로에 연결하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 방법은 디스플레이를 테스트하기 이전에, 각각의 LED-다이오드 쌍이 프라이머리 무기 LED와 병렬로 연결되게 LED-다이오드를 형성하도록 각각의 리던던트 무기 LED를 다이오드와 직렬로 디스플레이 회로에 연결하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이를 테스트하는 단계는 프라이머리 무기 LED들 중 하나 이상을 조명하는 단계; 및 결함 프라이머리 LED들을 식별하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성된 그룹으로부터 선택된 부재이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 인쇄가능 무기 LED들은 디스플레이 기판으로 직접 마이크로 전사 인쇄된다.
소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 무기 LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90% 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 프라이머리 무기 LED들의 세트 및 리던던트 무기 LED들의 세트를 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 가지며, 각각의 LED는 광-방출 영역을 갖고, LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/1000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
다른 양상에서, 본 발명은 적어도 부분적으로 투명한 디스플레이 기판; 디스플레이 기판 상의 컬러-변환 구조들의 어레이 ― 각각의 컬러-변환 구조는 컬러-변환 물질을 포함함 ―; 및 컬러-변환 구조들로부터 분리된 마이크로-LED들의 어레이를 포함하는 마이크로-LED 디스플레이에 관련되며, 마이크로-LED들의 어레이 내의 각각의 마이크로-LED는 컬러-변환 구조들의 어레이 내의 컬러-변환 구조 중 대응하는 컬러-변환 구조 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 컬러-변환 물질들이 로케이팅되는 리세스들의 어레이를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 리세스들은 컬러-변환 물질들로 채워진다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들로부터 방출된 광의 대부분 또는 모두가 컬러-변환 물질 및 디스플레이 기판을 통해 하향으로 방출되도록 마이크로-LED들은 디스플레이 기판에 대향하는 컬러-변환 물질들의 측 상에서 컬러-변환 물질들 위에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 방법은 마이크로-LED들이 방출된 광을 디스플레이 기판들 쪽으로 반사시키도록, 하나 이상의 반사성 구조들이 디스플레이 기판에 대향하는 마이크로-LED들의 측을 실질적으로 커버하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 하나 이상의 반사성 구조들은 어레이 연결 금속들 또는 마이크로-LED 접촉부들을 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 디스플레이 기판; 디스플레이 기판 상의 마이크로-LED들의 어레이; 및 마이크로-LED들 구조들로부터 분리된 컬러-변환 구조들의 어레이를 포함하는 마이크로-LED 디스플레이에 관련되며, 컬러-변환 구조들의 어레이 내의 각각의 컬러-변환 구조는 마이크로-LED들의 어레이 내의 마이크로-LED들 중 대응하는 마이크로-LED 상에 있고, 여기서 각각의 컬러-변환 구조는 컬러-변환 물질을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 디스플레이 기판에 대향하는 마이크로-LED들의 측에서 마이크로-LED들의 최상부에 있거나 마이크로-LED들을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 인광체-함유 젤들 또는 수지들, 인광체 세라믹들 또는 단결정 인광체들을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 직접 밴드 갭 반도체들의 칩들이다. 소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 마이크로-LED들을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이는 디스플레이 기판 보충 미러 구조들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 디스플레이 기판으로부터 분리된 LED 기판을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판과 별개의 분리된 선천적 기판에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90% 또는 95% 보다 크거나 같은 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 가지며, 각각의 마이크로-LED는 광-방출 영역을 갖고, 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/1000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 각각의 마이크로-LED의 동일한 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 각각의 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평으로 분리되며, 여기서 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성된 그룹으로부터 선택된 부재이다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 어레이는 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하며, 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED, 및 복수의 청색 마이크로-LED들 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
다른 양상에서, 본 발명은 마이크로-LED 광 방출기 어레이를 마이크로 조립하는 방법에 관련되며, 이 방법은 제1 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 형성하는 단계; 적어도 부분적으로 투명한 디스플레이 기판을 제공하는 단계; 디스플레이 기판 상에 복수의 컬러-변환 구조들을 어레이로 제공하는 단계 ― 각각의 컬러-변환 구조는 컬러-변환 물질을 포함함 ―; 복수의 마이크로-LED들의 각각의 마이크로-LED가 복수의 컬러-변환 구조들 중 컬러-변환 구조들의 대응하는 컬러-변환 구조 상에 있도록 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하는 단계 ― 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하는 단계는: 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 접촉 표면을 갖는 제1 전사 디바이스와 접촉시킴으로써, 접촉 표면이 그 위에 일시적으로 배치된 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 갖도록 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 접촉 표면에 일시적으로 결합시키는 단계, 제1 전사 디바이스의 접촉 표면 상에 배치된 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 복수의 컬러-변환 구조들의 일부분과 접촉시키는 단계를 포함함 ―; 및 제1 전사 디바이스의 접촉 표면과 복수의 마이크로-LED들 중 일부분을 분리하는 단계를 포함하고, 여기서 복수의 마이크로-LED들의 일부분은 컬러-변환 구조들의 일부분으로 전사됨으로써, 복수의 마이크로-LED들 중 일부분을 컬러-변환 구조들의 일부분 상에 조립한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판 위에 로케이팅된 복수의 컬러-변환 구조들을 어레이로 제공하는 단계는, 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하기 이전에, 디스플레이 기판에 복수의 리세스들을 형성하는 단계; 및 복수의 리세스들을 복수의 인쇄가능 LED들이 위에 인쇄되는 컬러-변환 물질들로 채우는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판 위에 로케이팅된 복수의 컬러-변환 구조들을 어레이로 제공하는 단계는, 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하기 이전에, 컬러-변환 물질의 칩들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들로부터 방출된 광의 대부분 또는 모두가 컬러-변환 물질 및 디스플레이 기판을 통해 하향으로 방출되도록 마이크로-LED들은 디스플레이 기판에 대향하는 컬러-변환 물질들의 측 상에서 컬러-변환 물질들 위에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 방법은 마이크로-LED들이 방출된 광을 디스플레이 기판들 쪽으로 반사시키도록, 하나 이상의 반사성 구조들이 디스플레이 기판에 대향하는 마이크로-LED들의 측면을 실질적으로 커버하는 단계를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 하나 이상의 반사성 구조들은 어레이 연결 금속들 또는 마이크로-LED 접촉부들을 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 마이크로-LED 광 방출기 어레이를 마이크로 조립하는 방법에 관련되며, 이 방법은 제1 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 형성하는 단계; 디스플레이 기판을 제공하는 단계; 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하는 단계 ― 복수의 마이크로-LED들을 디스플레이 기판으로 마이크로 조립하는 단계는, 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 접촉 표면을 갖는 제1 전사 디바이스와 접촉시킴으로써, 접촉 표면이 그 위에 일시적으로 배치된 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 갖도록 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 접촉 표면에 일시적으로 결합시키는 단계, 제1 전사 디바이스의 접촉 표면 상에 배치된 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 복수의 컬러-변환 구조들의 일부분과 접촉시키는 단계; 제1 전사 디바이스의 접촉 표면과 복수의 마이크로-LED들 중 일부분을 분리하는 단계를 포함하며, 여기서 복수의 마이크로-LED들의 일부분은 컬러-변환 구조들의 일부분으로 전사됨으로써, 복수의 마이크로-LED들의 일부분을 컬러-변환 구조들의 일부분 상에 조립함 ―; 및 복수의 컬러-변환 구조들의 각각의 컬러-변환 구조가 복수의 마이크로-LED들 중 대응하는 마이크로-LED 상에 있도록 디스플레이 기판 상의 복수의 컬러-변환 구조들을 어레이로 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 각각의 컬러-변환 구조는 컬러-변환 물질을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 디스플레이 기판에 대향하는 마이크로-LED들의 측면에서 마이크로-LED들의 최상부에 있거나 마이크로-LED들을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 인광체-함유 젤들 또는 수지들, 인광체 세라믹들 또는 단결정 인광체들을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 직접 밴드 갭 반도체들의 칩들이다. 소정의 실시예들에서, 컬러-변환 물질들은 마이크로-LED들을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다.
소정의 실시예들에서, 이 방법은 디스플레이 기판 보충 미러 구조들을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 디스플레이 기판으로부터 분리된 LED 기판을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판으로부터 분리되고 별개인 선천적 기판에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90% 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 각각의 마이크로-LED는 광-투과 영역을 갖고, 마이크로-LED들의 조합된 광-투과 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 조합된 광-투과 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1,000, 1/2,000 또는 1/10,000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 각각의 마이크로-LED의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 각각의 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 microns, 1 microns 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 호일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택된 부재이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 마이크로-LED들은 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하고, 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED 및 복수의 청색 마이크로-LED들 중 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
다른 양상에서, 본 발명은 디스플레이 기판; 디스플레이 기판 상의 마이크로-LED들의 어레이; 및 디스플레이 기판 상의 기능 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 다중-기능 디스플레이에 관한 것이고, 마이크로-LED들은 기능 엘리먼트들 사이에 인터레이싱되고, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들 및 기능 엘리먼트들에 대해 비-선천적이다.
소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들은 센서들 또는 트랜시버들이다. 소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들은 이미지 캡처 디바이스들, 광학 센서들, 포토다이오드들, 적외선 센서들, 제스처 센서들, 적외선 센서들, 온도 센서들, 전력 하비스트 디바이스들, 솔라 셀들, 모션 에너지 스캐빈징 디바이스들, 압전기 디바이스들, 커패시터들, 안테나들 및 무선 송신 디바이스들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들은 디스플레이 기판 위에서 마이크로-LED들과는 상이한 공간적 밀도를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판으로부터 별개이고 분리되는 선천적 기판에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들은 디스플레이 기판으로부터 별개이고 분리되는 선천적 기판에 형성된다. 소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들의 수는 디스플레이의 마이크로-LED들의 수 보다 작거나 또는 동일하다. 소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들의 수는 디스플레이의 마이크로-LED들의 수의 1/3 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 기능 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭, 길이 및 높이 중 적어도 하나를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90% 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 각각의 마이크로-LED는 광-투과 영역을 갖고, 마이크로-LED들의 조합된 광-투과 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 조합된 광-투과 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1,000, 1/2,000 또는 1/10,000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 각각의 마이크로-LED의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 각각의 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 microns, 1 microns 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 호일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택된 부재이다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 어레이 및 기능 엘리먼트들의 어레이는 공통 평면 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 다중-기능 디스플레이는 복수의 마이크로-집적 회로들을 포함하고, 각각의 마이크로-집적 회로는 마이크로-LED들의 어레이의 적어도 하나의 마이크로-LED 및 기능 엘리먼트들의 어레이의 적어도 하나의 기능 엘리먼트에 연결된다.
소정의 실시예들에서, 다중-기능 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 폴리머 층을 포함하고, 마이크로-LED들의 어레이 및 기능 엘리먼트들의 어레이는 폴리머 층 상에 있어서, 폴리머 층은 디스플레이 기판과 마이크로-LED들의 어레이 및 기능 엘리먼트들의 어레이 사이에 있다.
소정의 실시예들에서, 다중-기능 디스플레이는 디스플레이 기판의 표면 상의 제1 패터닝된 금속 층; 디스플레이 기판 및 제1 패터닝된 금속 층 상의 유전체 층 ― 폴리머 층은 디스플레이 기판 상에 있음 ―; 폴리머 층 및 유전체 층을 관통해 형성되는 복수의 비아들 ― 각각의 비아는 대응하는 마이크로-LED와 연관됨 ―; 및 제2 패터닝된 금속 층을 포함하고, 제2 패터닝된 금속 층은 단일 층에 복수의 애노드 상호연결부들 및 복수의 캐소드 상호연결부들을 포함하고, 각각의 애노드 상호연결부는 대응하는 마이크로-LED의 애노드를 복수의 비아들 중 대응하는 비아를 통해 제1 패터닝된 금속 층에 전기적으로 연결하고, 각각의 캐소드 상호연결부는 대응하는 마이크로-LED의 캐소드에 전기적으로 접촉한다.
소정의 실시예들에서, 다중-기능 디스플레이는 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 마이크로-LED들의 어레이의 적어도 하나의 마이크로-LED 및 기능 엘리먼트들의 어레이의 적어도 하나의 기능 엘리먼트를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 어레이는 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하고, 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED 및 복수의 청색 마이크로-LED들 중 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
다른 양상에서, 본 발명은 기능 엘리먼트들과 인터레이싱되는 발광 다이오드(LED) 디스플레이를 마이크로 조립하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 제1 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 복수의 기능 엘리먼트들을 형성하는 단계; 복수의 마이크로-LED들 및 복수의 기능 엘리먼트들에 비-선천적인 디스플레이 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 마이크로 조립하는 단계 ― 디스플레이 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 마이크로 조립하는 단계는, 복수의 마이크로-LED들의 일부를 접촉 표면을 갖는 제1 전사 디바이스와 접촉하는 단계 ― 그로 인해서, 접촉 표면이 그 위에 일시적으로 배치되는 복수의 마이크로-LED들의 일부를 갖도록 하기 위해서, 복수의 마이크로-LED들의 일부를 접촉 표면에 일시적으로 결합함 ―, 제1 전사 디바이스의 접촉 표면 상에 배치되는 복수의 마이크로-LED들의 일부를 디스플레이 기판의 수신 표면과 접촉하는 단계, 제1 전사 디바이스의 접촉 표면과 복수의 마이크로-LED들의 일부를 분리하는 단계 ― 복수의 마이크로-LED들의 일부가 수신 표면 상에 전사됨으로써, 복수의 마이크로-LED들의 일부를 디스플레이 구조의 수신 표면 상에 조립함 ― 를 포함함 ―; 및 디스플레이 기판 상에 복수의 기능 엘리먼트들을 마이크로 조립하는 단계를 포함하고, 디스플레이 기판 상에 복수의 기능 엘리먼트들을 마이크로 조립하는 단계는, 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 제2 전사 디바이스와 접촉하는 단계 ― 그로 인해서, 접촉 표면이 그 위에 일시적으로 배치되는 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 갖도록 하기 위해서, 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 접촉 표면에 결합함 ―, 제2 전사 디바이스의 접촉 표면 상에 배치되는 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 디스플레이 기판의 수신 표면과 접촉하는 단계, 및 제2 전사 디바이스의 접촉 표면과 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 분리하는 단계 ― 복수의 기능 엘리먼트들의 일부가 디스플레이 기판의 수신 표면 상에 전사됨으로써, 복수의 기능 엘리먼트들의 일부를 디스플레이 기판의 수신 표면 상에 조립함 ― 를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 기능 엘리먼트들은 센서들 또는 트랜시버들이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 기능 엘리먼트들은 이미지 캡처 디바이스들, 광학 센서들, 포토다이오드들, 적외선 센서들, 제스처 센서들, 적외선 센서들, 온도 센서들, 전력 하비스트 디바이스들, 솔라 셀들, 모션 에너지 스캐빈징 디바이스들, 압전기 디바이스들, 커패시터들, 안테나들 및 무선 송신 디바이스들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 기능 엘리먼트들은 디스플레이 기판 위에서 마이크로-LED들과는 상이한 공간적 밀도를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판으로부터 별개이고 분리되는 선천적 기판에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 복수의 기능 엘리먼트들은 디스플레이 기판으로부터 별개이고 분리되는 선천적 기판에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들의 수는 디스플레이의 마이크로-LED들의 수 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 기능 엘리먼트들의 수는 디스플레이의 마이크로-LED들의 수의 1/3 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 기능 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm 또는 20 내지 50 μm의 폭, 길이 및 높이 중 적어도 하나를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 각각의 마이크로-LED는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 복수의 발광 다이오드들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 개별 마이크로-LED의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 개별 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평적으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 마이크로-LED들 및 복수의 기능 엘리먼트들은 공통 평면 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 복수의 마이크로-집적 회로들을 포함하고, 각각의 마이크로-집적 회로는 복수의 마이크로-LED들 중 적어도 하나의 마이크로-LED 및 복수의 기능 엘리먼트들 중 적어도 하나의 기능 엘리먼트에 연결된다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 디스플레이 기판 상의 폴리머 층을 포함하고, 폴리머 층이 디스플레이 기판과 복수의 마이크로-LED들 및 복수의 기능 엘리먼트들의 어레이 사이에 있도록 하기 위해서, 복수의 마이크로-LED들 및 복수의 기능 엘리먼트들은 폴리머 층 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 디스플레이 기판의 표면 상의 제1 패터닝된 금속 층; 디스플레이 기판 및 제1 패터닝된 금속 층 상의 유전체 층 - 폴리머 층이 디스플레이 기판 상에 있음 - ; 폴리머 층 및 유전체 층을 관통해 형성되는 복수의 비아들 - 각각의 비아는 대응하는 마이크로-LED와 연관됨 - ; 및 제2 패터닝된 금속 층을 포함하고, 제2 패터닝된 금속 층은 복수의 애노드 상호연결부들 및 복수의 캐소드 상호연결부들을 단일 층으로 포함하고, 각각의 애노드 상호연결부는 대응하는 마이크로-LED의 애노드를 복수의 비아들 중 대응하는 비아를 통해 제1 패터닝된 금속 층에 전기적으로 연결하며, 그리고 각각의 캐소드 상호연결부들은 대응하는 마이크로-LED의 캐소드에 전기적으로 접촉한다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 복수의 픽셀들을 포함하고, 각각의 픽셀은 복수의 마이크로-LED들 중 적어도 하나의 마이크로-LED 및 복수의 기능 엘리먼트들 중 적어도 하나의 기능 엘리먼트를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 복수의 마이크로-LED들은 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하고, 그리고 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED, 및 복수의 청색 마이크로-LED들 중 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
소정의 실시예들에서, 제2 전사 디바이스는 제1 전사 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 제1 전사 디바이스는 탄성중합체 스탬프를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 다중-모드 디스플레이에 관한 것이며, 다중-모드 디스플레이는 디스플레이 기판; 디스플레이 기판 위에 형성되는 제1 방출 무기 마이크로-LED 디스플레이; 및 디스플레이 기판 위에 형성되는 제2 디스플레이를 포함하고, 제2 디스플레이는 제1 방출 마이크로-LED 디스플레이와 상이한 타입이다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 비-방출 반사성 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 전기영동 또는 MEMs-기반 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 복수의 제1 픽셀들을 포함하고 제2 디스플레이는 복수의 제2 픽셀들을 포함하며, 복수의 제1 픽셀들 각각은 복수의 제2 픽셀들 각각보다 더 작다.
소정의 실시예들에서, 다중-모드 디스플레이는 제1 디스플레이와 제2 디스플레이 사이에서 스위칭하기 위한 제어기를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 다중-모드 디스플레이는 셀폰, 스마트폰 또는 테블릿 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 제2 디스플레이와는 디스플레이 기판의 상이한 일부 위에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이는 디스플레이 기판의 동일한 일부 위에 로케이팅된다. 소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판에 대향하는 제2 디스플레이의 측 상에서 제2 디스플레이의 상단에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이의 광-제어 엘리먼트들이 제2 디스플레이의 광-제어 엘리먼트들과 디스플레이 기판 상에서 인터레이싱된다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판과는 별개의 분리된 선천적 기판 내에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이는 디스플레이 기판 위에 형성된다. 소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판의 제1 측 상에 있고 제2 디스플레이는 제1 측에 대향하는 디스플레이 기판의 제2 측 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 있고, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판으로부터 분리되어 디스플레이 기판 위에 로케이팅되는 마이크로-LED 디스플레이 기판 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 4 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 각각의 마이크로-LED는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4 보다 더 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 개별 마이크로-LED의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 개별 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평적으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 제1 방출 마이크로-LED 디스플레이는 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하고, 그리고 제1 방출 마이크로-LED 디스플레이의 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED, 및 복수의 청색 마이크로-LED들 중 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
소정의 실시예들에서, 제1 방출 무기 마이크로-LED 디스플레이는 디스플레이 기판으로부터 분리되어 있는 별개의 LED 기판 내에 형성되는 복수의 무기 마이크로-LED들을 포함하고, 제2 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 또는 기판 내에 형성되고 디스플레이 기판에 선천적이며, LED 기판은 디스플레이 기판에 접착된다.
다른 양상에서, 본 발명은 마이크로-LED 광-방출기 어레이를 마이크로 조립하는 방법에 관한 것이며, 방법은 제1 기판 상에 복수의 마이크로-LED들을 형성하는 단계; 디스플레이 기판을 제공하는 단계; 디스플레이 기판 위에 제1 방출 마이크로-LED 디스플레이를 형성하기 위해서 디스플레이 기판 위에 복수의 마이크로-LED들을 마이크로 조립하는 단계; 및 디스플레이 기판 위에 제2 디스플레이를 형성하는 단계를 포함하고, 제2 디스플레이는 제1 방출 마이크로-LED 디스플레이와 상이한 타입이다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 비-방출 반사성 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 전기영동 또는 MEMs-기반 디스플레이이다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 복수의 제1 픽셀들을 포함하고 제2 디스플레이는 복수의 제2 픽셀들을 포함하며, 복수의 제1 픽셀들 각각은 복수의 제2 픽셀들 각각보다 작다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 제1 디스플레이와 제2 디스플레이 사이에서 스위칭하기 위한 제어기를 더 포함한다.
소정의 실시예들에서, 상기 방법은 셀폰, 스마트폰 또는 테블릿 컴퓨팅 디바이스를 더 포함한다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 제2 디스플레이와는 디스플레이 기판의 상이한 일부 위에 로케이팅된다. 소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이는 디스플레이 기판의 동일한 일부 위에 로케이팅된다. 소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판에 대향하는 제2 디스플레이의 측 상에서 제2 디스플레이의 상단에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이의 광-제어 엘리먼트들이 제2 디스플레이의 광-제어 엘리먼트들과 디스플레이 기판 상에서 인터레이싱된다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 디스플레이 기판과는 별개의 분리된 선천적 기판 내에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 형성된다.
소정의 실시예들에서, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판의 제1 측 상에 있고 제2 디스플레이는 제1 측에 대향하는 디스플레이 기판의 제2 측 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 제2 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 있고, 제1 디스플레이는 디스플레이 기판으로부터 분리되어 디스플레이 기판 위에 로케이팅되는 마이크로-LED 디스플레이 기판 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 폭을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 2 내지 5 ㎛, 4 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 마이크로-LED들을 포함하는 인접하는 디스플레이 기판 영역을 갖고, 각각의 마이크로-LED는 광-방출 영역을 가지며, 그리고 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/4보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들의 조합된 광-방출 영역들은 인접하는 디스플레이 기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000, 또는 1/10000보다 작거나 또는 동일하다.
소정의 실시예들에서, 각각의 마이크로-LED는 개별 마이크로-LED의 동일 측 상에 애노드 및 캐소드를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 개별 광 방출기의 애노드 및 캐소드는 수평 거리만큼 수평적으로 분리되고, 수평 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디스플레이 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 복수의 마이크로-LED들은 적색 광을 방출하는 복수의 적색 마이크로-LED들, 녹색 광을 방출하는 복수의 녹색 마이크로-LED들, 및 청색 광을 방출하는 복수의 청색 마이크로-LED들을 포함하고, 그리고 각각의 픽셀은 복수의 적색 마이크로-LED들 중 일 적색 마이크로-LED, 복수의 녹색 마이크로-LED들 중 일 녹색 마이크로-LED, 및 복수의 청색 마이크로-LED들 중 일 청색 마이크로-LED를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 마이크로-LED들은 유기 마이크로-LED들이다.
다른 양상에서, 본 발명은 마이크로 조립된 디바이스에 관한 것이며, 이 디바이스는 디바이스 기판; 디바이스 기판 상의 제1 전기 전도체; 디바이스 기판 상의 제2 전기 전도체; 및 하나 이상의 점퍼 전도체들을 갖는, 디바이스 기판과는 별개의 분리된 전도성 점퍼 엘리먼트를 포함하고, 전도성 점퍼 엘리먼트는 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체와 전기 접촉하는 하나 이상의 점퍼 전도체들 중 제1 점퍼 전도체와 디바이스 기판 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 전도성 수동 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 능동 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 능동 디바이스는 CMOS 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 능동 디바이스는 구동 회로 및 비-휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 마이크로 전사 인쇄를 위해 적절한 구조 내에 하우징된다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 반도체, 실리콘, 실리콘 온 절연체, 유리, 금속 및 유전체 중 하나 이상을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체는 반도체, 금속, 귀금속, 금, 은, 백금, 구리, 스테인리스 강, 니켈, 크롬, 땜납, PbSn, AgSn, 또는 AgSn을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도체 기판에 인접하는 전도성 점퍼 엘리먼트의 일부는 리세스된다.
소정의 실시예들에서, 디바이스는 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체로부터 전기적으로 격리되는 전도체 기판 상의 제3 전기 전도체를 포함하고, 제3 전기 전도체는 전도성 점퍼 엘리먼트의 리세스 아래에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 리세스는 노출된 절연체를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 그 사이의 노출된 절연체를 통해 제2 단자와 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하고, 제1 단자, 제2 단자 및 노출된 절연체는 전도성 점퍼 엘리먼트의 적어도 한 측 상에 평평한 표면을 형성한다.
소정의 실시예들에서, 디바이스는 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체로부터 전기적으로 격리되는 전도체 기판 상의 제3 전기 전도체를 포함하고, 제3 전기 전도체는 노출된 절연체에 의해 접촉된다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체들 중 적어도 하나의 일부는 절연체로 커버된다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체들 중 적어도 하나의 중앙 부분은 점퍼 전도체의 노출된 단부들을 분리하는 절연체로 커버된다.
소정의 실시예들에서, 기판은 디스플레이 기판이고, 그리고 전도성 점퍼 엘리먼트는 리던던트 광 방출기를 디스플레이 회로에 전기적으로 연결한다.
소정의 실시예들에서, 리던던트 광 방출기가 결함 프라이머리 광 방출기를 대신하여 디스플레이 회로에 연결된다.
소정의 실시예들에서, 제1 전기 전도체와 제2 전기 전도체 사이의 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 크로스오버(cross-over)이다.
소정의 실시예들에서, 디바이스는 디바이스 기판 상의 복수의 제1 전기 전도체들 ― 복수의 제1 전기 전도체들은 제1 전기 전도체를 포함함 ―; 디바이스 기판 상의 복수의 제2 전기 전도체들 ― 복수의 제1 전기 전도체들은 제2 전기 전도체를 포함함 ―; 복수의 점퍼 전도체들을 갖는, 디바이스 기판과는 별개의 분리된 전도성 점퍼 엘리먼트 ― 복수의 점퍼 전도체들은 하나 이상의 점퍼 전도체들을 포함함 ―; 및 복수의 전기 전도체들 중 제1 전기 전도체 및 복수의 제2 전기 전도체들 중 제2 전기 전도체와 전기 접촉하는 복수의 점퍼 전도체들의 각각의 점퍼 전도체를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 마이크로 조립된 디바이스를 제공하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 디바이스를 제공하는 단계 ― 디바이스는 디바이스 기판, 디바이스 기판 상의 제1 전기 전도체, 및 디바이스 기판 상의 제2 전기 전도체를 포함함 ―; 및 하나 이상의 점퍼 전도체들을 갖는 전도성 점퍼 엘리먼트를 디바이스 기판 상에 마이크로 조립하는 단계를 포함하고, 전도성 점퍼 엘리먼트는 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체와 전기 접촉하는 하나 이상의 점퍼 전도체들 중 제1 점퍼 전도체와 디바이스 기판 상에 있다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 전도성 수동 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 능동 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 능동 디바이스는 CMOS 디바이스이다.
소정의 실시예들에서, 능동 디바이스는 구동 회로 및 비-휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 마이크로 전사 인쇄를 위해 적절한 구조 내에 하우징된다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 반도체, 실리콘, 실리콘 온 절연체, 유리, 금속 및 유전체 중 하나 이상을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체는 반도체, 금속, 귀금속, 금, 은, 백금, 구리, 스테인리스 강, 니켈, 크롬, 땜납, PbSn, AgSn, 또는 AgSn을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도체 기판에 인접하는 전도성 점퍼 엘리먼트의 일부는 리세스된다.
소정의 실시예들에서, 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체로부터 전기적으로 격리되는 전도체 기판 상의 제3 전기 전도체를 포함하고, 제3 전기 전도체는 전도성 점퍼 엘리먼트의 리세스 아래에 로케이팅된다.
소정의 실시예들에서, 리세스는 노출된 절연체를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 그 사이의 노출된 절연체를 통해 제2 단자와 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하고, 제1 단자, 제2 단자 및 노출된 절연체는 전도성 점퍼 엘리먼트의 적어도 한 측 상에 평평한 표면을 형성한다.
소정의 실시예들에서, 방법은 제1 전기 전도체 및 제2 전기 전도체로부터 전기적으로 격리되는 전도체 기판 상의 제3 전기 전도체를 포함하고, 제3 전기 전도체는 노출된 절연체에 의해 접촉된다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체들 중 적어도 하나의 일부는 절연체로 커버된다.
소정의 실시예들에서, 점퍼 전도체들 중 적어도 하나의 중앙 부분은 점퍼 전도체의 노출된 단부들을 분리하는 절연체로 커버된다.
소정의 실시예들에서, 기판은 디스플레이 기판이고, 그리고 전도성 점퍼 엘리먼트는 리던던트 광 방출기를 디스플레이 회로에 전기적으로 연결한다.
소정의 실시예들에서, 리던던트 광 방출기가 결함 프라이머리 광 방출기를 대신하여 디스플레이 회로에 연결된다.
소정의 실시예들에서, 제1 전기 전도체와 제2 전기 전도체 사이의 거리는 100 nm 내지 500 nm, 500 nm 내지 1 micron, 1 micron 내지 20 microns, 20 microns 내지 50 microns, 또는 50 microns 내지 100 microns이다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 5 내지 10 microns, 10 내지 50 microns, 50 내지 100 microns, 100 내지 200 microns, 200 내지 500 microns, 500 microns 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 길이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 2 내지 5 μm, 4 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 높이를 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 가시 광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95% 보다 크거나 또는 동일한 투명성을 갖는다.
소정의 실시예들에서, 디바이스 기판은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체 및 사파이어로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 부재이다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트는 크로스오버이다.
소정의 실시예들에서, 방법은 디바이스 기판 상의 복수의 제1 전기 전도체들 ― 복수의 제1 전기 전도체들은 제1 전기 전도체를 포함함 ―; 디바이스 기판 상의 복수의 제2 전기 전도체들 ― 복수의 제1 전기 전도체들은 제2 전기 전도체를 포함함 ―; 복수의 점퍼 전도체들을 갖는, 디바이스 기판과는 별개의 분리된 전도성 점퍼 엘리먼트 ― 복수의 점퍼 전도체들은 하나 이상의 점퍼 전도체들을 포함함 ―; 및 복수의 전기 전도체들 중 제1 전기 전도체 및 복수의 제2 전기 전도체들 중 제2 전기 전도체와 전기 접촉하는 복수의 점퍼 전도체들의 각각의 점퍼 전도체를 포함한다.
소정의 실시예들에서, 전도성 점퍼 엘리먼트를 마이크로 조립하는 단계는 전도성 점퍼 엘리먼트를 접촉 표면을 갖는 전사 디바이스와 접촉시키는 단계 ― 그로 인해서, 접촉 표면이 그 위에 일시적으로 배치되는 전도성 점퍼 엘리먼트를 갖도록 하기 위해서, 전도성 점퍼 엘리먼트를 접촉 표면에 일시적으로 결합함 ―; 전사 디바이스의 접촉 표면 상에 배치되는 전도성 점퍼 엘리먼트를 디바이스 기판의 수신 표면과 접촉시키는 단계; 및 전사 디바이스의 접촉 표면과 전도성 점퍼 엘리먼트를 분리하는 단계를 포함하며, 전도성 점퍼 엘리먼트가 수신 표면 상에 전사됨으로써, 전도성 점퍼 엘리먼트의 일부를 디바이스 기판의 수신 표면 상에 조립한다.
특정 실시예들에서, 전사 디바이스는 탄성중합체 스탬프를 포함한다.
본 개시내용의 앞의 목적들, 양상들, 특징들 및 이점들 및 다른 목적들, 양상들, 특징들, 및 목적들은 첨부된 도면들과 함께 다음 설명을 참고함으로써 더욱 명확해지고 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 LCD 디스플레이에 사용되는 통상적인 픽셀의 예시이다.
도 2는 개시된 기술에 따라 구성되는 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 3은 디스플레이 기판들 상의 마이크로 어셈블리를 사용하여 어셈블리된 소형 마이크로-LED들의 마이크로그래프이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 리던던트 RGB 무기 마이크로-LED들을 포함하는 예시적인 마이크로-LED 디스플레이의 예시이다.
도 5는 개시된 기술에 따른 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 미싱 마이크로-LED를 가지는 디스플레이의 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 리던던트 RGB 무기 마이크로-LED들, 구동기 IC, 및 마이크로-센서들을 포함하는 마이크로-조립된 디스플레이의 예시이다.
도 8a 내지 8d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들을 위한 마이크로-LED 패널 내의 리던던트 마이크로-LED들의 예시들이다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 유리 상의 마이크로-LED들의 마이크로-전사 인쇄 어레이를 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 점퍼들을 사용하여 마이크로-LED 어레이 디바이스들을 보수하기 위한 예시적인 구조의 예시이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-LED 어레이 디바이스들에서의 층 감소를 위한 마이크로-조립된 크로스오버들을 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 조명 엘리먼트 또는 디스플레이에서 리던던트 마이크로-어셈블드 마이크로-LED 픽셀 또는 서브픽셀의 전기적 시그니처를 제공함으로써 보수를 용이하게 하기 위해 레지스터 및 다이오드를 사용하는 예시적인 회로들의 예시들이다;
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마이크로 어셈블리에 적합한 전기 연결기들을 도시한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 보충 RGB 무기 마이크로-LED들을 포함하는 마이크로-조립된 디스플레이의 예시이다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 및 조명 엘리먼트 아키텍처들의 예시들이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 및 조명 엘리먼트 아키텍처를 도시한다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 동일한 가시 영역을 점유하는 2개의 독립형 디스플레이들에 의해 형성된 예시적인 디스플레이의 예시이다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 적층형 마이크로-LED 디스플레이의 예시이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 3개의 디스플레이 패널들로 형성된 마이크로-조립된 적층형 디스플레이의 예시이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 해상도들을 갖는 2개의 개별 디스플레이들로 형성된 적층형 디스플레이의 예시이다.
도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 다중-모드 디스플레이의 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 다중-모드 디스플레이의 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 23은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 리던던트 마이크로-LED들 및 마이크로-센서에 연결된 집적 회로를 갖는 픽셀의 예시이다.
도 24는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 인간의 시야 및 HDTV의 컬러 영역의 예시적인 예시이다.
도 25는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 개선된 컬러 영역을 가진 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 26은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 시각적으로 완전한 디바이스들을 산출하기 위한 마이크로-조립된 무기 마이크로-LED 어레이에서 사용하기 위한 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 27a 및 27b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 시각적으로 완전한 디바이스들을 산출하기 위한 2개의 마이크로-조립된 무기 마이크로-LED 어레이 전략들의 예시들이다.
도 28은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 연결 이전의 예시적인 픽셀의 예시이다.
도 29는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 컬러-변환 재료를 사용하는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들에서의 컬러 변환을 구현하는 예시이다.
도 30a 및 30b는 각각, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들에 대해 자기-정렬 유전체들을 사용하는 디바이스들의 마이크로그래프 및 예시이다.
도 31은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 단일 마이크로-조립된 집적 회로에 의해 제어되는 기능 엘리먼트들의 예시적인 4x4 어레이의 예시이다.
도 32는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 단일 마이크로-조립된 집적 회로에 의해 각각 제어되는 기능 엘리먼트들의 몇 가지 4x4 어레이들을 포함하는 예시적인 디바이스를 도시한다.
도 33은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 타입들의 기능 엘리먼트들을 제어하기 위해 제어 엘리먼트들을 사용하는 예시적인 어레이의 예시이다.
도 34는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 각각 독립형 디스플레이로서 동작할 수 있는 집적 회로 픽셀 클러스터들을 갖는 마이크로 어셈블리를 사용하여 형성된 디스플레이의 예시이다.
도 35는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 사용자가 전체 디바이스의 단지 일부만을 턴 온하도록 선택한 예의 예시이다.
도 36은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 사용자가 전체 디바이스의 단지 일부만을 비-표준 형상으로 턴 온하도록 선택한 예의 예시이다.
도 37은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 무선 데이터 및/또는 전력 입력을 갖는 예시적인 어레이의 예시이다.
도 38은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 빌트-인 리던던시를 갖도록 설계된 제어 엘리먼트의 예시이다.
도 39는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 빌트-인 메모리를 지닌 제어 디바이스를 갖는 어레이의 예시이다.
도 40은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 마이크로-조립된 온도 감지 엘리먼트들을 갖는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이의 예시이다.
도 41은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 수동-매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 이미지이다.
도 42는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 디스플레이 내의 픽셀의 광학 마이크로그래프이다.
도 43은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 디스플레이 내의 단일 픽셀의 광학 마이크로그래프이다.
도 44는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 수동-매트릭스 디스플레이들을 상부에 갖는 완성된 디스플레이 기판의 이미지이다.
도 45는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 디스플레이의 픽셀 어레이의 광학 마이크로그래프이다.
도 46은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 수동-매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 47a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 수동-매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 이미지이다.
도 47b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 47a의 수동 매트릭스-무기 발광 다이오드 디스플레이의 확대 이미지이다.
도 48a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 이미지이다.
도 48b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 48a의 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 확대 이미지이다.
도 49a 내지 49g는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 디스플레이가 부분적으로 투명한 것을 나타내는 이미지들이다.
도 50은 수동-매트릭스 구성으로 와이어링된 예시적인 인쇄 LED들의 광학 마이크로그래프이다.
도 51은 수동-매트릭스 구성으로 와이어링된 예시적인 인쇄 LED들의 개략적인 광학 마이크로그래프이다.
도 52는 수동-매트릭스 구성으로 와이어링된 단일 LED의 광학 마이크로그래프이다.
도 53a 및 53b는 각각, LED의 일 면으로부터 단자들 둘 모두에 접촉하기에 적합한 마이크로-LED의 예시적인 아키텍처의 평면도 및 단면도이다.
도 54a 내지 54e는 마이크로-LED들의 예시적인 아키텍처들의 개략적인 단면도들이다.
본 개시내용의 특성들 및 이점들은, 도면들과 함께 취해진 경우, 아래에 기재된 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이며, 도면에서, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들을 식별한다. 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 전반적으로 동일하거나, 기능적으로 유사하거나, 그리고/또는 구조적으로 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같이, 표현 "반도체 엘리먼트" 및 "반도체 구조"는, 동의어로 사용되며, 반도체 물질, 구조, 디바이스, 또는 디바이스의 컴포넌트를 광범위하게 지칭한다. 반도체 엘리먼트들은, 고품질 단결정 및 다결정 반도체들, 고온 프로세싱을 통해 제조된 반도체 물질들, 도핑된 반도체 물질들, 유기 및 무기 반도체들, 및 하나 이상의 부가적인 반도체 컴포넌트들 및/또는 비-반도체 컴포넌트들, 이를테면 유전체 층들 또는 물질들 및/또는 전도성 층들 또는 물질들을 갖는 합성 반도체 물질들 및 구조들을 포함한다. 반도체 엘리먼트들은, 트랜지스터들, 솔라 셀들을 포함한 광전지들, 다이오드들, 발광 다이오드들, 레이저들, p-n 접합들, 광다이오드들, 집적 회로들, 및 센서들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 반도체 디바이스들 및 디바이스 컴포넌트들을 포함한다. 부가적으로, 반도체 엘리먼트는 기능인 반도체 디바이스 또는 제품을 형성하는 부분 또는 일부를 지칭할 수 있다.
"반도체"는 매우 낮은 온도에서는 절연체이지만 약 300 Kevin의 온도들에서는 상당한 전기 전도성을 갖는 물질인 임의의 물질을 지칭한다. 반도체의 전기 특성들은 불순물들 또는 도펀트들의 첨가에 의해 변형되고 전기장들의 사용에 의해 제어될 수 있다. 본 설명에서, 용어 반도체의 사용은 마이크로전자공학 및 전자 디바이스들의 분야에서의 이러한 용어의 사용과 일치하도록 의도된다. 본 발명에서 유용한 반도체들은 엘리먼트 반도체, 이를테면, 실리콘, 게르마늄 및 다이아몬드, 및 화합물 반도체들, 예컨대 IV 족 화합물 반도체들, 이를테면 SiC 및 SiGe, III-V 족 반도체들, 이를테면 AlSb, AlAs, Aln, AlP, BN, GaSb, GaAs, GaN, GaP, InSb, InAs, InN, 및 InP, III-V 족 3원 반도체 합금들, 이를테면 AlxGa1-xAs, II-VI 반도체들, 이를테면 CsSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, 및 ZnTe, I-VII 반도체 CuCl, IV-VI 족 반도체들, 이를테면 PbS, PbTe 및 SnS, 층 반도체들, 이를테면 PbI2, MoS2 및 GaSe, 산화물 반도체들, 이를테면 CuO 및 Cu2O를 포함할 수 있다. 용어 반도체는, 소정의 애플리케이션 또는 디바이스에 대해 유용한 유익한 전자 속성들을 제공하기 위해, p-타입 도핑 물질들 및 n-타입 도핑 물질들을 갖는 반도체를 포함하는 하나 이상의 선택된 물질들로 도핑되는 진성 반도체들 및 외래 반도체들을 포함한다. 용어 반도체는, 반도체들 및/또는 도펀트들의 혼합물을 포함하는 합성 물질들을 포함한다. 본 발명의 일부 애플리케이션들에서 유용한 특정 반도체 물질들은, Si, Ge, SiC, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, GaSb, InP, InAs, InSb, ZnO, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, PbS, PbSe, PbTe, AlGaAs, AlInAs, AlInP, GaAsP, GaInAs, GaInP, AlGaAsSb, AlGaInP, 및 GaInAsP을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 다공성 실리콘 반도체 물질들은 센서들 및 발광 물질들의 분야, 이를테면 발광 다이오드(LED)들 및 고체-상태 레이저들에서 본 발명의 애플리케이션들에 대해 유용하다. 반도체 물질들의 불순물들은 반도체 물질(들) 그 자체들 또는 반도체 물질에서 제공되는 임의의 도펀트들 이외의 원자들, 엘리먼트들, 이온들 또는 분자들이다. 불순물들은, 반도체 물질들의 전자 속성들에 악영향을 줄 수 있는 반도체 물질들에 존재하는 바람직하지 않은 물질들이며, 산소, 탄소, 및 중금속들을 포함한 금속들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 중금속 불순물들은, 주기율 표 상의 구리와 납 사이의 엘리먼트들의 그룹, 칼슘, 나트륨, 및 모든 이온들, 화합물들 및/또는 그들의 복합체들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
"기판"은 구조 또는 물질을 지칭하며, 그 상에서 또는 그 내에서, 프로세스, 이를테면 반도체 엘리먼트들의 패터닝, 어셈블리 또는 집적화가 수행된다(또는 수행되었다). 기판들은, (i) 반도체 엘리먼트들이 제조, 증착, 전사 또는 지지되는 구조(또한, 선천적 기판으로 지칭됨); (ii) 디바이스 기판, 예컨대 전자 디바이스 기판; (iii) 후속 전사, 어셈블리 또는 집적화를 위한 엘리먼트들, 이를테면 반도체 엘리먼트들을 갖는 도너 기판; 및 (iv) 인쇄가능 구조들, 이를테면 반도체 엘리먼트들을 수용하기 위한 타겟 기판을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 도너 기판은 선천적 기판일 수 있지만 반드시 선천적 기판일 필요는 없다.
본원에서 사용된 바와 같이, "디스플레이 기판"은 인쇄가능 구조들, 이를테면 반도체 엘리먼트들을 수용하기 위한 타겟 기판(예컨대, 비-선천적 기판)을 지칭한다. 디스플레이 기판 물질들의 예들은 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 금속, 금속 호일, 유리, 연성 유리, 반도체, 및 사파이어를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "마이크로" 및 "마이크로-디바이스"는 본 발명의 실시예들에 따른 소정의 디바이스들 또는 구조들의 설명적인 사이즈를 지칭한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "마이크로" 및 "마이크로-디바이스"는 0.5 내지 250 μm의 스케일의 구조들 또는 디바이스들을 지칭하도록 의도된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 반드시 그렇게 제한되지는 않으며, 실시예들의 소정의 양상들이 더 크거나 더 작은 사이즈의 스케일들에 적용가능할 수 있음을 인식할 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이, "마이크로-LED"는 0.5 내지 250 μm의 스케일의 무기 발광 다이오드를 지칭한다. 예컨대, 마이크로-LED들은, 0.5 내지 2 μm, 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 20 내지 50 μm, 20 내지 50 μm, 50 내지 100 μm, 또는 100 내지 250 μm의 폭, 길이, 및 높이(또는 2 또는 모든 3차원들) 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 마이크로-LED들은, 에너자이징되는 경우 광을 방출한다. LED에 의해 방출된 광의 컬러는 마이크로-LED의 구조에 의존하여 변한다. 예컨대, 에너자이징되는 경우, 적색 마이크로-LED는 적색 광을 방출하고, 녹색 마이크로-LED는 녹색 광을 방출하고, 청색 마이크로-LED는 청색 광을 방출하고, 황색 마이크로-LED는 황색 광을 방출하며, 청록색 마이크로-LED는 청록색 광을 방출한다.
"인쇄가능한"은 기판의 높은 온도들(예컨대, 약 섭씨 400, 200, 또는 150 도보다 작거나 동일한 온도)로의 노출 없이 기판들 상으로 또는 기판들 내로 전사, 어셈블리, 패터닝, 조직화, 또는 집적시킬 수 있는 물질들, 구조들, 디바이스 컴포넌트들, 또는 집적 기능 디바이스들을 지칭한다. 본 발명의 일 실시예에서, 인쇄가능 물질들, 엘리먼트들, 디바이스 컴포넌트들, 또는 디바이스들은, 용액 인쇄, 마이크로-전사 인쇄, 또는 건식 전사 접촉 인쇄를 통해 기판들 상으로 또는 기판들 내로 전사, 어셈블리, 패터닝, 조직화 및/또는 집적시킬 수 있다.
본 발명의 "인쇄가능 반도체 엘리먼트들"은, 예컨대 건식 전사 접촉 인쇄, 마이크로-전사 인쇄, 또는 용액 인쇄 방법들을 사용함으로써 기판 표면들 상으로 어셈블리 또는 집적될 수 있는 반도체 구조들을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 인쇄가능 반도체 엘리먼트들은 단일형 단결정, 다결정 또는 마이크로결정 무기 반도체 구조들이다. 이러한 설명의 맥락에서, 단일형 구조는 기계적으로 연결되는 피처들을 갖는 모놀리식 엘리먼트이다. 본 발명의 반도체 엘리먼트들은 도핑되지 않거나 도핑될 수 있고, 선택된 공간 분포를 가질 수 있으며, p- 및 n-타입 도펀트들을 포함하는 복수의 상이한 도펀트 물질들로 도핑될 수 있다. 본 발명은, 약 1 micron보다 크거나 또는 동일한 적어도 하나의 단면 치수를 갖는 마이크로구조화된 인쇄가능 반도체 엘리먼트들, 및 약 1 micron보다 작거나 또는 동일한 적어도 하나의 단면 치수를 갖는 나노구조화된 인쇄가능 반도체 엘리먼트들을 포함한다. 많은 애플리케이션들에서 유용한 인쇄가능 반도체 엘리먼트들은, 고순도의 벌크 물질들, 이를테면 종래의 고온 프로세싱 기술들을 사용하여 생성된 고순도 결정질 반도체 웨이퍼들의 "하향식" 프로세싱으로부터 도출되는 엘리먼트들을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 인쇄가능 반도체 엘리먼트들은, 적어도 하나의 부가적인 디바이스 컴포넌트 또는 구조, 이를테면 전도성 층, 유전체 층, 전극, 부가적인 반도체 구조, 또는 이들의 임의의 조합에 동작가능하게 연결된 반도체를 갖는 합성 구조들을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 인쇄가능 반도체 엘리먼트들은 스트레칭가능 반도체 엘리먼트들 또는 이종 반도체 엘리먼트들을 포함한다.
용어 "연성"은, 예컨대, 상당한 스트레인, 이를테면 물질, 구조, 디바이스, 또는 디바이스 컴포넌트의 파괴점을 특성화하는 스트레인을 유도하는 변형을 경험하지 않으면서, 곡선형 형상으로 가역적으로 변형되기 위한 물질, 구조, 디바이스 또는 디바이스 컴포넌트의 능력을 지칭한다.
"플라스틱"은, 일반적으로 가열된 경우 몰딩 또는 형상화될 수 있고 원하는 형상으로 경화될 수 있는 임의의 합성 또는 선천적으로 발생하는 물질 또는 물질들의 조합을 지칭한다. 본 발명의 디바이스들 및 방법들에 유용한 예시적인 플라스틱들은 폴리머들, 수지들 및 셀룰로오스 파생물들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 설명에서, 용어 플라스틱은 하나 이상의 첨가제들, 이를테면 구조적 증강제들, 충전제들, 섬유들, 가소제들, 안정제들 또는 원하는 화학적 또는 물리적 속성들을 제공할 수 있는 첨가제들을 갖는 하나 이상의 플라스틱들을 포함하는 합성 플라스틱 물질들을 포함하도록 의도된다.
"유전체" 및 "유전체 물질"은, 본 설명에서 동의어로 사용되며, 전기 전류의 유동에 매우 저항적이고, 인가된 전기장에 의해 분극화될 수 있는 물질을 지칭한다. 유용한 유전체 물질들은, SiO2, Ta2O5, TiO2, ZrO2, Y2O3, SiN4, STO, BST, PLZT, PMN, 및 PZT 를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
"폴리머"는, 통상적으로 모노머들로 지칭되는 복수의 반복 화학 족들을 포함하는 분자를 지칭한다. 폴리머들은 종종 높은 분자량들을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용가능한 폴리머들은 유기 폴리머들 또는 무기 폴리머들일 수 있으며, 비정질, 준-비정질, 결정질 또는 부분적으로 결정질 상태들에 있을 수 있다. 폴리머들은, 동일한 화학적 조성을 갖는 모노머들을 포함할 수 있거나, 상이한 화학적 조성들을 갖는 복수의 모노머들, 이를테면 코폴리머를 포함할 수 있다. 링크된 모노머 체인들을 갖는 상호-링크된 폴리머들은 특히, 본 발명의 일부 애플리케이션들에 대해 유용하다. 본 발명의 방법들, 디바이스들 및 디바이스 컴포넌트들에서 사용가능한 폴리머들은 플라스틱들, 탄성중합체들, 열가소성 탄성중합체들, 엘라스토플라스틱들, 써모스탯들, 열가소성 플라스틱들 및 아크릴레이트들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예시적인 폴리머들은, 아세탈 폴리머들, 생분해성 폴리머들, 셀룰로오스 폴리머들, 플루오로폴리머들, 나일론들, 폴리아크릴로나이트릴 폴리머들, 폴리아미드-이미드 폴리머들, 폴리이미드들, 폴리아릴레이트들, 폴리벤즈이미다졸, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스터들, 폴리에터이미드들, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 코폴리머들 및 변형된 폴리에틸렌들, 폴리케톤들, 폴리(메틸 메타크릴레이트, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌 산화물들 및 폴리페닐렌 설파이드들, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄들, 스티렌 수지들, 술폰계 수지들, 비닐계 수지들 또는 이들의 임의의 조합들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, "마이크로-전사 인쇄"는, 2차원 및 3차원 레이아웃들을 갖는 공간적으로 조직화된 기능 어레인지먼트들로의 마이크로- 및 나노-물질들, 디바이스들, 및 반도체 엘리먼트들의 결정적 어셈블리를 위한 시스템들, 방법들, 및 기술들을 지칭한다. 아주-얇은 또는 소형 디바이스들을 픽업 및 배치시키는 것은 종종 어렵지만, 마이크로-전사 인쇄는 디바이스들 그 자체에 손상을 야기하지 않으면서 이들 아주-얇거나, 손상되기 쉽거나, 또는 소형 디바이스들, 이를테면 마이크로-LED들의 선택 및 적용을 허용한다. 마이크로구조화된 스탬프들(예컨대, 탄성중합, 정전 스탬프들, 또는 하이브리드 탄성중합/정전 스탬프들)은 마이크로 디바이스들을 픽업하고, 마이크로 디바이스들을 목적지 기판으로 전사하며, 마이크로 디바이스들을 목적지 기판 상으로 인쇄하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 표면 접착력들은 이들 디바이스들의 선택 및 목적지 기판 상으로의 인쇄를 제어하기 위해 사용된다. 이러한 프로세스는 대량으로 병렬로 수행될 수 있다. 스탬프들은 단일 픽-업-및-인쇄 동작에서 단일 디바이스 또는 수백 내지 수천의 별개의 구조들을 전사하도록 설계될 수 있다. 마이크로-전사 인쇄의 논의에 대해, 일반적으로, 미국 특허 제 7,622,367 및 8,506,867호를 참조하며, 그로서 이들 각각은 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
마이크로-전사 인쇄는 또한, 유리, 플라스틱들, 금속들, 다른 반도체 물질들, 또는 다른 비-반도체 물질들을 포함하는 가상적으로 임의의 기판 물질 상으로의 고성능 반도체 디바이스들(예컨대, 마이크로-LED 디스플레이들)의 병렬 어셈블리를 가능하게 한다. 기판들은 연성일 수 있으며, 그에 의해 연성 전자 디바이스들의 생성을 허용한다. 연성 기판들은 취성 실리콘계 전자 디바이스들로는 가능하지 않은 구성들을 포함하는 많은 수의 구성들로 집적될 수 있다. 예컨대, 부가적으로, 플라스틱 기판들은 기계적으로 단단하며, 기계적인 응력에 의해 야기되는 손상 또는 전자-성능 열화에 덜 취약한 전자 디바이스들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 이들 물질들은 저비용으로 큰 기판 영역들에 걸쳐 전자 디바이스들을 생성할 수 있는 연속적인 고속 인쇄 기술들에 의해 전자 디바이스들을 제조하기 위해 사용될 수 있다(예컨대, 롤-투-롤 제조).
또한, 이들 마이크로-전사 인쇄 기술들은, 플라스틱 폴리머 기판들 상의 어셈블리와 호환가능한 온도들에서 반도체 디바이스들을 인쇄하기 위해 사용될 수 있다. 부가적으로, 반도체 물질들은 기판들의 큰 영역들 상으로 인쇄될 수 있으며, 그에 의해, 큰 기판 영역들에 걸쳐 복잡한 집적 전기 회로들의 연속적인 고속 인쇄를 가능하게 한다. 또한, 연성된 또는 변형된 디바이스 배향들에서 양호한 전자 성능을 갖는 연성 전자 디바이스들은 광범위한 범위의 연성 전자 디바이스들을 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다.
개시된 기술은 일반적으로 전사가능 마이크로 무기 발광 다이오드(예컨대, 마이크로-LED) 디바이스들의 형성에 관한 것이다. 마이크로-조립되는 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들은 통상적인 수단(예컨대, 진공 그리퍼들 또는 픽-앤드-플레이스 도구들)에 의해 조립하기 위해서는 너무 작거나, 많거나, 또는 부서지기 쉬운 마이크로-LED들의 어레이들을 사용한다. 개시된 기술은 마이크로-전사 인쇄 기술을 사용하여 마이크로-조립되는 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들을 가능하게 한다. 마이크로-LED들은 선천적 기판 상에 준비되고, 목적지 기판(예컨대, 플라스틱, 금속, 유리, 또는 다른 물질들), 예컨대, 디스플레이 기판에 인쇄될 수 있다. 이는 작은 활성-영역 디스플레이를 가능하게 하는데, 그 이유는 반도체 물질이 마이크로-LED들 또는 다른 능동 엘리먼트들(예컨대, 구동기들 또는 트랜지스터들)에만 사용되며, 박막 디스플레이들에서 흔히 발견되는 바와 같이 전체 디스플레이 패널 또는 그것의 실질적인 부분에 걸쳐 사용되지 않기 때문이다(예컨대, 특정 실시예들에서, 본 발명은 디스플레이의 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 1%, 0.5%, 또는 0.1%와 동일하거나 또는 그 미만의 활성 영역을 갖는 디스플레이 기판들을 제공한다). 특정 실시예들에서, 광 방출기들의 조합된 광-방출 영역들은 연속적인 디스플레이-기판 영역의 1/8, 1/10, 1/20, 1/50, 1/100, 1/500, 1/1000, 1/2000 또는 1/10000 보다 작거나 또는 동일하다.
마이크로-조립되는 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들은 실질적으로 단색, 실질적으로 백색, 또는 실질적으로 튜닝가능 컬러를 제공할 수 있다. 그들은 실질적으로 유사한 컬러들을 방출하는 마이크로-LED들, 예컨대, 모두 청색 또는 모두 적색 마이크로-LED들을 포함할 수 있거나, 또는 그들은 상이한 컬러들, 예컨대, 적색, 녹색, 청색, 황색의 마이크로-LED들, 또는 디스플레이 또는 조명 엘리먼트 상에 상이한 컬러들을 렌더링하기 위한 청록색 마이크로-LED들을 포함할 수 있다. 마이크로-LED들의 컬러들은 마이크로-LED들로부터의 직접 방출에 의해, 컬러 변환 구조들에 의해, 또는 이들의 어떤 결합에 의해 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 개시된 디스플레이들에 사용되는 마이크로-LED들은 활성-정션 주위의 패시베이션으로부터 이득을 얻는다. 예컨대, 마이크로-LED들을 디스플레이 기판에 인쇄하기 이전에, 각각의 마이크로-LED 다이오드의 정션 주위가 (예컨대, 에칭에 의해) 노출될 수 있고, 고대역 갭 반도체(예컨대, InGaAlP, InGaN, GaN, AlGaN)가 노출된 정션 주위 상에서 성장될 수 있으며, 이로써 마이크로-LED에서 비방사 재결합이 감소된다.
게다가, 특정 실시예들에서, 마이크로-LED들은 훨씬 더 큰 통상적인 LED들보다 더 작은 거리로 전류를 측방향으로 운반한다. 이에 따라, 마이크로-LED epi-구조는 통상적인 LED들에 사용되는 구조들보다 더 얇을 수 있다. 디스플레이들에 대한 마이크로-LED epi 구조는 더 얇은 전류-확산 층들 또는 더 얇은 버퍼 층들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 마이크로-LED들에 대한 epi-구조로 인해, 통상적인 버퍼 층들은 생략될 수 있다. 버퍼 층들은 종종 요구되는데, 그 이유는 디바이스 기판이 균열되는 것을 방지하기 위해서 디바이스의 두께가 증가하기 때문이다. 개시된 기술은 그러한 디바이스들(예컨대, 일부 실시예들에서, 1 millimeter 두께 미만의 디바이스들)을 제공한다. 이들과 같은 얇은 디바이스들은 기판/디바이스의 균열을 방지하기 위한 버퍼 층을 필요로 하지 않는다. 일부 실시예들에서, 통상적인 버퍼 층들 대신에, 얇은 스트레인-밸런싱된 교번 에피택셜 층들이 사용될 수 있다. 상이한 격자 구조들을 갖는 결정질 물질의 교번 층들을 사용함으로써, 예컨대 전류 전도 또는 광 방출을 위해서 에피택셜 층들의 전체 기능을 또한 서빙할 수 있는, 감소된 스트레인을 갖는 전체 구조가 제공된다.
도 1은 예컨대 LCD 디스플레이에서 사용되는 통상적인 픽셀(100)의 종래 기술 예시이다. 픽셀(100)은 3개의 서브픽셀들(104a, 104b, 및 140c)(집합적으로, 104)을 포함한다. 일부 경우들에서, 이들은 적색 서브픽셀(104a), 녹색 서브픽셀(104b), 및 청색 서브픽셀(104c)이다. 통상적으로, 컬러 필터는, 필터들을 조명하기 위해서 백라이트가 사용되는 동안에 각각의 서브픽셀(104)에 대한 컬러를 생성하기 위해서 사용된다. 각각의 서브픽셀(104)의 세기가 각각의 서브픽셀(104)에 인가되는 전압의 변동을 통해 제어되어서, 넓은 범위의 셰이드들(예컨대, 256개 셰이드들)이 각각의 서브픽셀(104)(예컨대, 256개 적색 셰이드들, 256개 녹색 셰이드들, 및 256개 청색 셰이드들)에 의해 생성될 수 있다. 액정 디스플레이에서, 전압은 액정 층의 액정들에 인가된다. 액정들은 인가된 전압에 기반하여 트위스팅되며, 이로써 액정들을 통과하며 따라서 각각의 서브픽셀(104)에 대한 컬러 필터들을 통과하는 백라이트로부터의 광의 양이 변한다.
도 2는 개시된 기술에 따라 구성된 예시적 픽셀(200)의 예시이다. 이 예에서, 픽셀(200)은 도 1에 도시된 픽셀(100)의 사이즈와 유사한 사이즈를 갖지만, 도 2에 도시된 픽셀(200)은 마이크로-LED들(202a-202f)(집합적으로, 마이크로-LED들(202))을 사용하여 구성된다. 마이크로-LED들(202)은 기판, 이를테면, 투명(반-투명, 가상 투명, 그리고 주로 투명을 포함함) 또는 연성 기판 상으로 마이크로-전사 인쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 플라스틱, 유리, 금속, 또는 사파이어이다.
마이크로-조립되는 희소 집적 고성능 광 방출기들, 이를테면, 마이크로-LED들(202) 및 구동기 회로(204)(예컨대, 마이크로 집적 회로)는, 연성이거나 더 적은 전력을 끌어당기거나 또는 디스플레이 기판의 작은 부분만을 점유하는 밝은 디스플레이들을 만든다. 일부 실시예들에서, 추가 자유 공간은 디스플레이 평면 상에 더 높은 기능 디바이스들(예컨대, 마이크로-센서(206)), 이를테면, 제스처 전송, 전력 하비스팅, 광-방출기 리던던시, 이미지 캡처, 및 무선 동작을 가능하게 하는 디바이스들을 로케이팅하는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 디스플레이는 각각의 픽셀에서 마이크로 집적 구동기 회로(204)를 포함한다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들에 의해 점유되는 작은 동작 영역은 투명 디스플레이들, 다중-모드 디스플레이들, 리던던트 마이크로-LED들 및 다른 디바이스들, 및 수퍼-브라이트 디스플레이들의 구성을 가능하게 한다.
도 3은 마이크로 어셈블리(예컨대, 마이크로-전사 인쇄)를 사용하여 디스플레이 기판들 상에 조립되는 LED들을 예시한다. 작은 LED들이 디스플레이 기판 상에 배치되며, 능동 매트릭스, 수동 매트릭스, 직렬, 병렬, 또는 이들의 어떤 결합으로 전기적으로 연결된다. 일부 실시예들에서, 마이크로-조립되는 LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들은 뛰어난 컬러 품질을 포함하는 많은 바람직한 특성들을 나타낸다. 그들은 매우 효율적이며, 낮은 전력 소비량을 갖는다.
이 예에 도시된 바와 같이, 마이크로-조립되는 LED 디스플레이들은 투명하도록(예컨대, 가시광에 대해 50%, 80%, 90%, 또는 95%보다 크거나 또는 동일한 투명성을 가짐) 생성될 수 있다. 투명성은, 마이크로-LED들의 약간 낮은 영역 커버리지 또는 투명성, 연결 특징들, 및 다른 구성성분들에 적어도 부분적으로 기반할 수 있다. 투명성은 디바이스의 '오프' 상태에서, 또는 특정 배향들로부터(예컨대, 뷰잉 반대 방향의 디바이스 측으로부터) 볼 때 분명하다. 투명성은 비가시 디스플레이들 또는 광원들을 효과적으로 가능하게 할 수 있다. 도 49a-49g는 유리 기판을 사용하여 구성된 예시적인, 부분적으로 투명한 디스플레이를 예시한다. 일부 실시예들에서, 픽셀 밀도가 충분히 낮고, 관찰자의 의도되는 근접성이 충분히 멀다면, 마이크로-어셈블리 기술들 없이, 부분 또는 가상 투명성이 달성된다.
도 4는 리던던트 RGB 무기 마이크로-LED들(402a-402x), 구동기 회로(406)(예컨대, 마이크로-전사 인쇄 집적 회로), 및 마이크로-센서들(404a 및 404b)(집합적으로, 마이크로-센서들(404))을 포함하는 마이크로-LED 디스플레이(400)의 예에 대한 예시이다. 일부 실시예들에서, 디스플레이(400)는 폴리머, 플라스틱, 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 금속, 금속 포일, 유리, 반도체, 또는 사파이어일 수 있는 디스플레이 기판 상에 형성된다. 디스플레이(400)는, 밝은 광을 여전히 프로젝팅하면서 낮은 전력 소비량을 나타내는 마이크로-전사 인쇄 리던던트 RGB 마이크로-LED들(402a-402x)을 포함한다. 각각의 프라이머리 마이크로-LED(예컨대, 402a, 402c, 402e, 402g, 402i, 402k, 402m, 402o, 402q, 402s, 402u, 402w)는 대응하는 리던던트 희소 마이크로-LED(예컨대, 각각, 402b, 402d, 402f, 402h, 402j, 402l, 402n, 402p, 402r, 402t, 402v, 402x)를 포함한다. 희소 집적 마이크로-LED들(402)은 다른 기능 디바이스들, 이를테면, 마이크로-센서들(404a 및 404b), 전력 하비스팅 디바이스들, 제스처 센서들, 또는 이미지-캡처 디바이스들이 각각의 픽셀 내에 배치되도록 허용한다.
마이크로 집적 구동기 회로들(406)(예컨대, CMOS 회로들)은 마이크로-LED들(402)을 구동시키도록 마이크로-전사 인쇄될 수 있다. 마이크로 집적 구동기 회로들(406)은 임베딩된 메모리(예컨대, 비-휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 메모리는, 끊임없이 디스플레이를 리프레시할 것을 요구하지 않고(예컨대, 이로써 절전됨) 정적 이미지들을 디스플레이하기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 메모리는 예컨대 디스플레이의 마이크로-LED들의 출력을 조절하기 위해서 사용되는 룩업 테이블(들)을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 픽셀은 개개의 픽셀의 각각의 마이크로-LED를 구동시키도록 그 상에 로케이팅된 마이크로 집적 구동기 회로(406)를 갖는다.
디스플레이(400)의 앞에서부터 광을 방출하는 것 외에도, 마이크로-LED들(402a-402x)은 또한 디스플레이(400)의 뒤에서부터 광을 방출할 수 있다. 디스플레이(400)는 일 측에 접착제 층을 포함할 수 있으며, 이는 데칼형 디스플레이를 생성한다. 디스플레이에서 사용되는 와이어링, 이를테면, 마이크로-LED들(402) 및 마이크로-센서들(404)을 집적 구동기 회로(406)에 전자적으로 커플링하기 위해서 사용되는 와이어링은 미세 와이어들(예컨대, 1 ㎛ 미만의 임계 치수들 및 0.25 ㎛ 미만의 오버레이 정확성을 가짐) 또는 투명 와이어들일 수 있다.
도 7은 기판 상에 프라이머리 및 리던던트 무기 마이크로-LED들, 구동기 IC(706), 및 마이크로-센서들(704a 및 704b)(집합적으로, 마이크로-센서들(704))의 쌍들로 배열되는 프라이머리 및 리던던트 RGB 무기 마이크로-LED들(702a-702x)(집합적으로, 마이크로-LED들(702))을 포함하는 마이크로-조립되는 디스플레이(700)의 예시이다. 기판은 투명하거나 또는 연성일 수 있다. 리던던트 쌍(예컨대, 마이크로-LED들(702a 및 702b))의 일 마이크로-LED로부터, 그것의 메이트가 기능하지 않을 경우 여분의 광을 제공함으로써, 시각적으로 완전한 디스플레이를 전자적으로 생성하기 위해서 룩업 테이블이 사용될 수 있다. 예컨대, 마이크로-LED(702a)가 기능하지 않으면, 구동기(706)는 마이크로-LED(702b)로 하여금 마이크로-LED(702a)를 보상하기 위해서 활성화되게 할 수 있다. 다른 예에서, 마이크로-LED들 전부가 고해상도 디스플레이를 제공하도록 구동되고 있다면, 마이크로-LED(702b)는, 마이크로-LED(702a)가 기능하지 않으면 마이크로-LED(702a)를 보상하기 위해서 여분의 광(예컨대, 더 밝게)을 제공하도록 구동될 수 있다.
도 5는 개시된 기술에 따른 예시적 픽셀(500)의 예시이다. 위에서 설명된 바와 같이, 작은 마이크로-LED들(502)은 리던던시를 허용한다(예컨대, 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 20 내지 50 ㎛, 50 내지 100 ㎛, 또는 100 내지 250 ㎛의 폭, 길이, 및 높이 중 적어도 하나를 갖는 LED들). 리던던시는 시각적으로 완전한 디스플레이를 생성하며, 오작동 마이크로-LED들(예컨대, 전기적으로 단락된 또는 개방된 마이크로-LED들로 생성된 디스플레이들)을 설명할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일 마이크로-LED가 결함성이거나 또는 손실되면, 이는 외부 구동 전자장치에 의해 정정될 것이다. 예컨대, 각각의 마이크로-LED(예컨대, 502a, 502c, 및 502e)는 대응하는 예비 또는 리던던트 마이크로-LED(예컨대, 각각, 502b, 502d, 502f)를 가져서, 두 개의 인터레이싱되는 디스플레이들, 즉, 개별 마이크로-LED 단위로 활성화될 수 있는 프라이머리 디스플레이 및 세컨더리 디스플레이가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프라이머리 및 세컨더리 마이크로-LED들 양쪽 모두는 디스플레이 또는 집적 회로들에 와이어링된다. 일부 실시예들에서, 리던던트 마이크로-LED들은, 디스플레이를 테스트한 이후에 개별적으로 와이어링된다. 이 예에서, 적색 프라이머리 마이크로-LED(502a)는 대응하는 리던던트 적색 마이크로-LED(502b)를 갖고, 청색 LED(502c)는 대응하는 리던던트 청색 마이크로-LED(502d)를 갖고, 그리고 녹색 LED(502e)는 대응하는 리던던트 녹색 마이크로-LED(502f)를 갖는다.
각각의 마이크로-LED는 자신만의 픽셀 구동기(예컨대, 트랜지스터 회로)를 가질 수 있다. 이는, 고해상도 디스플레이들을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 마이크로-LED들은 많은 상이한 모드들, 이를테면, 정상 동작 모드 또는 고해상도 모드로 동작하도록 선택될 수 있다. 이는 자동으로(예컨대, 디스플레이 상에서 보여지고 있는 물질에 기반하여) 또는 사용자에 의해 세팅될 수 있는 튜닝가능 해상도를 제공한다(예컨대, 더 많은 광 방출기들이 필요할 때 더 높은 해상도 디스플레이를 제공하도록 활성화될 수 있음).
일부 실시예들에서, 디스플레이는 튜닝가능 밝기 동적 범위를 갖는다. 더 많은 방출기들이 턴 온되면, 디스플레이는 더 밝아질 것이다. 이는, 일광 가독성을 개선시키는 것을 포함하여 또는 밝은 주변 환경들에서, 다양한 애플리케이션들에 유용하다.
또한, 디스플레이는 (예컨대, 따뜻한 광 글로를 제공하기 위해서) 마이크로-LED들의 믹스를 활성화함으로써 컬러-튜닝가능 플래시를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 대안적으로, 플래시의 세기를 증가시키기 위해서 마이크로-LED들은 조밀한 패턴으로 제공될 수 있다.
마이크로-LED들의 리던던트 쌍들은 보수 동작 이전에 또는 이후에 직렬로 또는 병렬로 물리적으로 연결될 수 있다. 물리적 보수는 원치 않는 전기 트레이스들의 절단, 화학 기상 증착 또는 레이저-지원 화학 기상 증착에 의한 전기 트레이스들의 직접 기록 또는 잉크젯 인쇄를 포함할 수 있다. 마이크로-LED들의 리던던트 쌍들은 전기적으로 독립적이며, 독립적으로 동작할 수 있다. 또한, 디스플레이들은, 개선된 정보 디스플레이 피델리티를 위해서 또는 시각적으로 완전한 디스플레이들의 생성을 용이하게 하기 위해서, 리던던트 구동 회로 및 디스플레이 제어 엘리먼트들을 사용할 수 있다.
도 6은 미싱(missing) 마이크로-LED(604)를 가지는 디스플레이의 예시적인 다중-컬러 픽셀(600)의 예시이다. 이 예에서, 픽셀(600)은 RGB 마이크로-LED들 ― 적색 마이크로-LED(602a), 녹색 마이크로-LED(604) 및 청색 마이크로-LED(602d) ― 의 프라이머리 세트 및 RGB 마이크로-LED들 ― 적색 마이크로-LED(602b), 녹색 마이크로-LED(602c) 및 청색 마이크로-LED(602e) ― 의 예비 세트를 포함하도록 설계된다. 그러나, 이 경우에서, 프라이머리 녹색 마이크로-LED(604)는 미싱되거나 또는 비-동작적인 반면, 프라이머리 청색(602d) 및 적색(602a) 마이크로-LED들이 존재하며 동작적이다. 프라이머리 녹색 마이크로-LED(604)는 의도치 않게 (예를 들어, 인쇄 에러로 인해) 생략될 수 있거나, 그것은 그것이 결함 마이크로-LED이기 때문에 인쇄 이후에 제거되거나, 또는 그것은 존재하지만 비-기능적일 수 있다(예컨대, 오픈). 예비 녹색 마이크로-LED(602c)는 생략된 프라이머리 녹색 마이크로-LED(604)를 보충할 수 있다. 예비 적색 및 청색 마이크로-LED는 프라이머리 적색 및 청색 마이크로-LED들(602a, 602d)이 동작할 때 턴 오프될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 회로들은 미싱 또는 결함 마이크로-LED들을 감지하고 대응하는 예비 마이크로-LED를 활성화한다. 디스플레이를 위한 구동 회로들은 결함 마이크로-LED들을 감지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 결함 마이크로-LED들은 디스플레이와 별개의 검출 회로에 의해 감지된다. 결함 마이크로-LED들은 제거 또는 연결해제될 수 있다. 일부 실시예들에서, 대체 마이크로-LED들은 결함 마이크로-LED들을 대체하기 위하여 연결된다. 일부 실시예들에서, 대체 마이크로-LED는 이미 연결되어 있으며, 결함 마이크로-LED들은 필요한 경우 단지 제거 또는 연결해제되어야 한다. 일부 실시예들에서, 프라이머리 마이크로-LED가 결함이 있으면, 프라이머리 및 리던던트 마이크로-LED들 둘 다가 디스플레이 회로에 연결되고, 구동 회로(들)는 단지 적합한 리던던트 예비 마이크로-LED들을 구동한다.
도 8a 내지 도 8d는 마이크로-어셈블리된 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들에 대한 마이크로-LED 패널에서 마이크로-LED의 리던던시를 예시한다. 도 8a 내지 도 8c는 도 8d에 도시된 디바이스의 식별된 지역들의 확대된 예시들이다. 마이크로-어셈블리된 마이크로-LED 패널 내의 리던던트 마이크로-LED는 결함 공차를 제공하며, 시각적으로 완전한 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들의 형성을 가능하게 한다. 제1 연결 단계 동안, 도 8a에 예시된 바와 같이, 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(802))의 일부 프랙션은 회로들을 형성하도록 연결된 반면, 나머지 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(804))은 회로로부터 연결해제된 상태로 남겨지며, 리던던트 마이크로-LED들(예컨대, 결함 프라이머리 마이크로-LED들을 보상 또는 대체하는데 사용될 수 있는 백업, 예비 또는 대체 마이크로-LED들)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED(802)로의 연결이 형성되는 경우, 리던던트 디바이스(804)가 마이크로-LED들(802)을 포함하는 더 큰 회로에 연결되지 않더라도, 전기 전도성 접촉 피처들(806a 및 806b)이 리던던트 디바이스(804)로 형성된다. 테스트 절차들은 의도치 않게 회로로부터 연결해제되거나(예컨대, "오픈") 또는 의도치 않게 단락된 마이크로-LED들의 그룹들 또는 결함 마이크로-LED들을 식별하는데 사용될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 전기 트레이스들을 직접적으로 그리고 물리적으로 기록함으로써, 결함 넌-리던던트 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(808))에 매우 근접한 리던던트 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(810))은 회로에 연결된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 단락된 넌-리던던트 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(812))은 예컨대, 융제(ablation)를 사용하여 도 8c에 도시된 바와 같은 회로로부터 유사하게 연결해제된다. 일부 실시예들에서, 결함 넌-리던던트 LED(예컨대, 812)는 대응하는 리던던트 LED를 디스플레이 회로에 연결한 이후에 연결해제되지 않는다.
도 9a 내지 도 9c는 유리와 같은 디스플레이 기판 상의 마이크로-LED들의 마이크로-전사 인쇄된 어레이를 예시하는 이미지들이다. 각각의 픽셀(902)은 디스플레이를 테스트한 이후에 연결될 수 있는 프라이머리 마이크로-LED(906) 및 예비 마이크로-LED(904)를 포함한다. 예컨대, 미싱 또는 결함 마이크로-LED로 인한 오픈 픽셀의 식별 시, 예비 마이크로-LED는 도 9b(예컨대, 픽셀(908)은 고장난 프라이머리 마이크로-LED 및 연결된 리던던트 마이크로-LED를 가지고, 픽셀(910)은 미싱 프라이머리 마이크로-LED 및 연결된 리던던트 마이크로-LED를 가짐) 및 도 9c에 도시된 바와 같이 연결될 수 있다. 이 예에서, 콜로이달은 입자들의 잉크 젯 인쇄은 도 9b에 도시된 바와 같이, 예비 마이크로-LED들을 연결하기 위한 직접 기록 방법으로서 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 사용되지 않은 리던던트 마이크로-LED들은 디스플레이로부터 제거된다. 일부 실시예들에서, 결함 프라이머리 마이크로-LED들은 (예컨대, 대응하는 리던던트 마이크로-LED에 연결하기 이전에 또는 이후에) 제거되거나 또는 연결해제된다. 일부 실시예들에서, 결함이 마이크로-LED가 단락되게 하는 것이면, 결함 프라이머리 마이크로-LED들은 연결해제되거나 또는 제거된다(예컨대, 결함이 결함 프라이머리 마이크로-LED가 오픈되게 하는 것이면, 그것은 그 마이크로-LED를 제거하는데 필수적이지 않을 수 있음). 도 9c에 도시된 예에서, 디스플레이는 48개의 픽셀들을 포함하며, 각각은 도 9a에 도시된 바와 같이 프라이머리 마이크로-LED 및 리던던트 마이크로-LED를 포함한다. 픽셀들(912a-912f)은 각각 결함 프라이머리 마이크로-LED를 포함하고, 따라서, 리던던트 마이크로-LED는 디스플레이 회로에 전기적으로 연결되어 이 결함 프라이머리 마이크로-LED들 각각을 보상/대체한다.
도 10은 제1 마이크로-LED(1006b)가 결함이 있기 때문에 리던던트 마이크로-LED(1004b)를 전기적으로 연결하기 위하여 마이크로-조립된 점퍼들을 사용하여 마이크로-LED 어레이 디바이스들을 보수하기 위한 예시적인 방법의 예시이다. 전도성 점퍼 엘리먼트(1002)는 예비 리던던트 마이크로-LED(1004b)로의 전기 연결을 설정함으로써 마이크로-LED 어레이 디바이스를 보수하기 위한 마이크로 어셈블리(예컨대, 마이크로-전사 인쇄)에 의해 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 구조는 마이크로 어셈블리를 위하여 준비되고 어셈블리되며, 그에 의해, 리던던트 마이크로-LED(1004)를 디스플레이 회로에 전기적으로 연결한다. 마이크로-LED 어레이 디바이스 상의 트레이스들 간의 연결이 설정되고, 그에 의해 리던던트 마이크로-LED(1004b)를 연결된 어레이의 나머지에 연결한다. 전기 연결은 땜납 리플로우 또는 예컨대, 점퍼(1002)(예컨대, 금-금 인터페이스들)를 사용하여 깨끗한 금속 표면들 간의 접촉에 의해 설정될 수 있다.
이 예에 도시된 바와 같이, 점퍼(1002)는 결함 프라이머리 마이크로-LED(1006b)를 효과적으로 대체하기 위하여 리던던트 마이크로-LED(1004b)를 연결하는데 사용된다. 프라이머리 마이크로-LED(1006a)가 적절하게 기능하고 있기 때문에, 이 예에서 리던던트 마이크로-LED(1004a)는 연결되지 않는다. 일부 실시예들에서, 프라이머리 마이크로-LED(1006a)가 고장나면, 리던던트 마이크로-LED(1004a)는 추후에 연결된다. 일부 실시예들에서, 사용되지 않는 리던던트 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(1004a))이 디스플레이로부터 제거된다. 일부 실시예들에서, 결함 프라이머리 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED(1006b))은 (예컨대, 대응하는 리던던트 마이크로-LED를 연결하기 이전에 또는 이후에) 제거된다. 일부 실시예들에서, 결함이 마이크로-LED가 단락되게 하는 것이면, 결함 프라이머리 마이크로-LED들(예컨대, 1006b 또는 다른 실시예들에서 논의되는 프라이머리 마이크로-LED들)은 제거된다(예컨대, 결함이 결함 1 차 마이크로-LED가 오픈되게 하는 것이면, 그 마이크로-LED를 제거할 필요가 없을 수 있음).
비-기능 마이크로-LED는 다수의 방식들로 감지될 수 있다. 예컨대, 카메라는 하나 이상의 마이크로-LED들로부터 방출되는 광을 검출하는데 사용될 수 있다. 카메라는 소정의 컬러 스펙트럼에 특정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라는 디스플레이 패널로 통합된 광 센서(예컨대, 마이크로-LED들과 동일한 평면 또는 표면 상에 또는 그 내에 마이크로-조립된 마이크로-센서)이다. 일부 실시예들에서, 마이크로 광 센서는 (예컨대, 픽셀 또는 디스플레이에 대한 디스플레이 구동기를 형성하는) 마이크로 집적 회로에 연결된다. 일부 실시예들에서, 광 센서 신호는 마이크로 집적 회로에 의해 해석된다. 마이크로 집적 회로는 프라이머리 마이크로-LED가 비기능적인 상황에서 세컨더리 마이크로-LED를 구동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로 집적 회로는 결함/비-기능 마이크로-LED를 구동하지 않을 것이다. 마이크로 집적 회로는 또한, 적절한 컬러가 마이크로-LED(예컨대, 적색의 정확한 쉐이드)에 의해 출력됨을 보장하기 위하여 특정 상황들에서 그것이 프라이머리 마이크로-LED를 어떻게 구동할지를 변경할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 그것이 소비자에 의해 제조 및 사용된 이후에 이 분석 및 보정을 수행할 수 있다. 이는 디스플레이들의 수명 및 품질을 증가시킬 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 마이크로-LED 어레이 디바이스들에서의 층 감소를 위한 마이크로-조립된 크로스오버들(1102, 1104 및 1106)을 예시한다. 마이크로-LED 디바이스 상에서 수행될 프로세스 단계들의 수를 감소시키는 것이 종종 유리하다. 추가적으로, 능동-또는-수동 매트릭스 아키텍처들을 활용하는 것들과 같은 일부 마이크로-LED 디바이스들은 데이터 또는 전력 라인들 및 트레이스들의 크로스오버로부터 이익을 얻거나 또는 이를 요구한다. 이러한 종류의 크로스오버를 달성하기 위한 통상적 방식은 2개의 금속 층들을 전기적으로 연결하기 위하여 2개의 금속 층들 간에 전기 전도성 비아들을 갖는 유전체 층을 패터닝하는 것이다. 그러나, 이것은 디스플레이 기판의 프로세싱에 추가적인 단계들을 추가함으로써 마이크로-LED 디바이스들의 비용을 증가시킨다.
마이크로 어셈블리(예컨대, 크로스오버들(1104 및 1106))에 의해 전기 크로스오버를 제공하는 것은 유전체 층 및 제2 금속 층을 제공하는 큰-영역(large-area) 프로세싱 단계들을 제거하기 위한 방식을 제공하고, 그에 의해 선천적 기판 상의 영역-조밀(area-dense) 구성에서 크로스오버를 공급하고 덜 조밀한 구성에서 디바이스 기판 상에 크로스오버를 마이크로 조립함으로써 비용을 감소시킨다. 이러한 방식으로 조립된 크로스오버들(예컨대, 크로스오버(1102, 1104 및 1106))을 사용하는 마이크로-LED 디바이스들은 또한, 결함 오픈 와이어들에 걸쳐 전기 연결들을 형성하기 위한 방법 및 리던던트 와이어들을 제공함으로써 마이크로-LED 어레이 디바이스에서의 결함 공차에 대한 리던던시로부터 이익을 얻을 수 있다.
이러한 타입의 층 감소는 아래의 도 13과 관련하여 설명된 바와 같은 전도성 점퍼와 같은 단순한 수동 디바이스(1102), 또는 크로스오버 및, 예컨대, 마이크로 어셈블리에 적절한 구조 내에 하우징된 CMOS 구동 회로 및/또는 비-휘발성 메모리와 같은 다른 기능성들을 포함하는 집적 디바이스(1104)에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로 어셈블리에 적절한 구조는 하나 초과의 크로스오버를 포함하며, 각각의 크로스오버는 그것과 마이크로 어셈블리에 적절한 구조 내에 하우징된 적어도 하나의 다른 크로스오버 간의 전기 절연을 갖는다.
도 12a 및 도 12b는 조명 엘리먼트 또는 디스플레이 내의 리던던트 마이크로-조립된 마이크로-LED 픽셀 또는 서브픽셀의 전기 시그니처의 형태로 정보를 제공함으로써 보수를 가능하게 하기 위하여 저항기(1206) 또는 다이오드(1208)를 각각 사용하는 예시적인 시스템들의 예시들이다. 일부 실시예들에서, 픽셀들 또는 서브픽셀들은 픽셀 또는 서브픽셀의 각각의 프라이머리 마이크로-LED(1202)와 병렬로 디폴트로 와이어링된 예비 마이크로-LED(1204)를 통해 제공된다. 예컨대, 이 실시예에 대한 보수는 예비들에 연결하기 위하여 추가적인 직접 기록된 금속 피처들을 제공하지 않고 단락된 마이크로-LED들에 연결들을 단절하는 것으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프라이머리 마이크로-LED(1202)와 병렬로 디폴트로 와이어링된 예비 마이크로-LED(1204)를 포함하는 각각의 픽셀 또는 서브픽셀은 또한, 도 12a 및 도 12b에 도시되는 바와 같이, 예비 마이크로-LED(1204)와 직렬인 저항기(1206) 또는 다이오드(1208)를 각각 포함한다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 저항기(1206)는 예비 마이크로-LED(1204)와 직렬로 배치된다. 이 예에서, 엄하게 단락된 프라이머리 마이크로-LED(1202)는 예비 마이크로-LED(1204)와 직렬인 저항기(1206)보다 적은 저항을 나타내는 전기 시그니처(전류-전압 관계)를 나타낼 것이다. 엄하게 단락된 예비 마이크로-LED(1204)는 직렬인 저항기보다 적지 않은 저항을 나타낼 것이고, 그에 의해 시각적으로 완전한 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 또는 조명 엘리먼트를 형성하기 위하여 어떤 마이크로-LED, 프라이머리(1202) 또는 예비(1204)가 어레이로부터 연결해제될 필요가 있는지를 보수 프로세스에 통지하는 전기 시그니처를 제공한다.
도 12b에 예시된 바와 같이, 예비 마이크로-LED(1204)와 직렬인 다이오드(1208)는 어떤 마이크로-LED가 턴-온 전압 시그니처들에 기반하여 단락된 서브픽셀에서 보수할 필요가 있는지를 통지할 것이다.
도 13은 5가지 상이한 타입들의 전기 연결기들(1302, 1304, 1306, 1308, 1310) 또는 마이크로 어셈블리에 적절한 "점퍼들"의 단면도들을 예시한다. 일부 실시예들에서, 전기 연결기들은 금, 은 또는 백금을 포함하는 노출된 귀금속 표면들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전기 연결기들은 구리, 스테인레스 강, 알루미늄, 티타늄, 니켈 또는 크롬을 포함하는 노출된 금속 표면들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전기 연결기들은 PbSn, AgSn, AgSn 또는 이들의 합금들과 같은 땜납들 또는 다른 땜납 합금들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 연결기들(이를테면, 1302)은 실리콘, SOI, GaAs, 폴리머 또는 유리와 같은 선천적 기판 상에 형성되며, 희생 층을 에칭함으로써 선천적 기판으로부터 릴리스된다. 연결기들은 이들을 인버팅하기 위하여 중간 스탬프 또는 기판에 전사될 수 있다. 연결기들은 금속(예컨대, 연결기(1310))만을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 연결기들은 포인트들에 연결하기 위하여 와이어들을 "점프"시키거나 또는 통과시켜야 한다. 예컨대, 점퍼는 도 38에 도시된 바와 같이 패드(3802)를 패드(3804)에 연결시키는데 사용될 수 있지만, 점퍼는 이 패드들 간을 통과하는 와이어들을 전도적으로 접촉하지 않아야 한다. 이 경우들에서, 다양한 설계들이 적합한 와이어들이 단락되지 않고 통과("점프")됨을 보장하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 연결기들(1304 및 1306)은 금속들 및 유전체들을 포함한다. 유전체 물질은 연결기에 의해 연결되도록 의도되지 않은 와이어들을 통과할 수 있고, 그에 의해 이 와이어들이 연결기 또는 패드들(3802 및 3804)로 단락되지 않음을 보장한다. 다시 도 13을 참조하면, 연결기의 일부분은 2개의 점퍼 패드들 간의 와이어들이 연결기들(1304, 1308 및 1310)에 의해 도시된 바와 같이 접촉되지 않도록 리세스될 수 있다. 유사하게, 연결기(1308)에 의해 예시된 바와 같이, 절연체는 점퍼가 2개의 패드들(예컨대, 도 38에 도시된 패드들(3802 및 3804)) 간을 통과하는 와이어들을 전도적으로 접촉시키는 것을 방지하는데 사용될 수 있다.
부가적으로, 연결기들은 금속들, 폴리머들, 무기 유전체들, 반도체들, 및 반-절연성 반도체들 중 하나 초과의 조합을 포함할 수 있다. 연결기는 표면의 2개의 노출된 전기 전도성 구역들 사이에 위치된 전기 절연성 노출된 표면을 가질 수 있다.
도 14는 프라이머리 RGB 무기 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED들(1402g, 1402k, 1402m, 1402o, 1402u, 및 1402w) 및 보충 RGB 무기 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED들(1402b, 1402d, 1402f, 1402h, 1402j, 402n, 1402p, 1402r, 1402t, 1402v, 및 1402x)을 포함하는 마이크로-조립된 디스플레이(1400)의 예시이다. 일부 실시예들에서, 이러한 디스플레이에서의 픽셀들 중 전부가 아닌 일부는 광의 특히-밝은 플래시들 또는 카메라 플래시들 또는 일광 가시성을 위해 디스플레이의 휘도를 증가시키기 위해 다수의 R, G, 또는 B 마이크로-LED들을 포함한다. 예컨대, 마이크로-LED들(1402a, 1402c, 1402e, 1402i, 1402l, 1402o, 1402q, 및 1402s)은 도 14에서 도시된 예에서 표시되지만 생략된다. 이러한 생략된 마이크로-LED들은 의도적으로 또는 의도적이지 않게 생략될 수 있다. 예컨대, 이들은 인쇄되지 않았을 수 있거나, 또는 이들은 이들이 결함을 가졌기 때문에 제거되었을 수 있다.
보충 마이크로-LED들의 일부는 디스플레이에서의 다른 마이크로-LED들과 상이한 형상들, 사이즈들(예컨대, 마이크로-LED(1402u)), 또는 컬러들일 수 있다. 룩업테이블이 모든 조건들에 대한 이미지 및 조명 품질 최적화를 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 위에서 설명된 바와 같이 마이크로 집적 회로(1406) 및 마이크로-센서들(1404)을 포함한다. 예컨대, 각각의 픽셀은 마이크로 집적 회로(1406) 및 하나 이상의 마이크로-센서들(1404)을 포함할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 및 조명 엘리먼트 아키텍처들의 예시들이다. 일부 실시예들에서, 도 15a에서 도시된 디스플레이와 같은 디스플레이는 보충 마이크로-LED들을 위해 기판 상에 공간 및 회로를 제공함으로써 빌트-인 리던던시 없이 보수를 용이하게 한다. 프라이머리 마이크로-LED들(1504)의 어레이의 연결 후에 예비 마이크로-LED들(1502)을 포함할 수 있는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 아키텍처는, 완전히 리던던트한 아키텍처에서와 같이 각각의 서브픽셀에서 보충 마이크로-LED를 요구하지 않으면서, 시각적으로 완전한 마이크로-조립된 마이크로-LED들을 생성하기 위한 방식을 제공한다. 보충 마이크로-LED(예컨대, 도 15a에서 파선들로 도시됨)는 프라이머리 마이크로-LED가 결함을 갖는 경우들에서만 제공된다(예컨대, 마이크로-전사 인쇄에 의해). 보충 마이크로-LED들은 필요에 따라 위치들(1502a-1502d)에 인쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 위치들(1502a-d)에 대한 연결들은, 인쇄 시에, 보충 마이크로-LED들이 디스플레이 회로에 전기적으로 연결되도록 이전에 형성된다.
도 15b에서 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 디스플레이 또는 조명 엘리먼트 아키텍처는, 마이크로-LED(1516)와 같은 광 방출기, 및 마이크로-LED들이 마이크로-전사 인쇄된 디스플레이 기판(1512) 상의 점착 또는 컨퍼머블 층(1508)에 임베딩된 또는 배치된 금속 상호연결 피처들(1506a 및 1506b)(일괄적으로 1506)을 포함하고, 그에 따라, 금속 상호연결 피처들(1506)이 점착(1508) 또는 컨퍼머블 층의 적어도 하나의 표면 상에 노출되고, 광 방출기(1516)에 연결될 수 있다.
디바이스는 마이크로-조립된 마이크로-LED들의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 마이크로-LED는 하나의 측 - 점착 또는 컨퍼머블 층(1508)과 접촉하는 동일한 측 상에 2개의 접촉부들을 갖고, 그에 따라, 마이크로-LED들의 접촉부들이 금속 상호연결 피처들(1506)과 접촉할 수 있다. 금속 상호연결 피처들(1506a 및 1506b)의 간격, 및 점착 층(1508), 뿐만 아니라, 마이크로-LED들(1516)의 설계는, 각각의 마이크로-LED들(1516)의 배치에 대한 공차들이 증가되도록, 그에 의해, 생산 수율이 증가되도록 이루어진다. 점착 층의 부분(1514)은 마이크로-LED(1516)의 하측과 접촉하고, 그에 의해, 마이크로-LED가 디스플레이 기판(1512)에 마이크로-전사 인쇄되면 적소에 고정시킨다.
마이크로-LED들은 어셈블리 직후에 테스트될 수 있고, 부가적인 마이크로-LED들이 보수를 위해 테스트 후에 조립될 수 있다. 아키텍처는 보수를 위한 부가적인 마이크로-LED들을 수용하기 위해 각각의 서브픽셀에 리던던트 상호연결 피처들을 포함할 수 있다. 아키텍처는 점착 층의 적어도 일부 아래에 위치된 반사성 층(1510)을 포함할 수 있다. 반사성 층(1510)은 금속성일 수 있고, 전기 전도성일 수 있거나, 또는 전기 전도체로서 사용될 수 있다.
도 16은 마이크로-LED들이 위에 또는 내부에 형성된 선천적 소스 기판으로부터 분리된 별개의 비-선천적 디스플레이 기판(1604) 상의 마이크로-조립된 마이크로-LED를 예시한다. 일부 실시예들에서, 도 16에서 도시된 바와 같은 조명 엘리먼트의 아키텍처는 빌트-인 리던던시 없이 보수를 용이하게 한다. 마이크로 어셈블리를 위한 마이크로-LED들의 어레이에는, 전사 엘리먼트에 의해 접촉될 마이크로-LED들의 접촉 표면에 대향하는 하향을 향하는 2개의 단자들(1602a 및 1602b)(일괄적으로 1602)을 갖는 마이크로-LED들이 제공될 수 있다. 마이크로-LED들은 각각의 단자로부터 하향으로 연장하는 하나 이상의 전기 전도성 돌출부들을 가질 수 있다. 부가적으로, 돌출부들은 마이크로-LED들 상의 다른 피처들을 넘어서 연장할 수 있다. 돌출부들(단자들(1602a 및 1602b))은 인쇄 후에 전기 연결성을 증가시키기 위해 금속 상호연결 피처들(접촉 패드들)(1608a 및 1608b)(일괄적으로 1608)의 부분과 접촉할 수 있고 그러한 부분을 관통할 수 있다.
디스플레이 기판(1604)에는 도 15b에서 도시된 바와 같이 반사성 층들 또는 패턴들이 선택적으로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 기판(1604)은 점착 또는 컴플라이언트 층(1606)(예컨대, PDMS) 및 금속 상호연결 피처들(1608)(예컨대, 금, 백금, 주석, 구리, 또는 은 표면을 갖는 금속 상호연결 피처들)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 점착 층(1606)이 디스플레이 기판(1604) 상에 증착되고, 금속 상호연결 피처들(1608)이 점착 층(1606)의 상단 상에 증착된다(예컨대, 물리 증착, 전사, 마이크로 어셈블리, 전사 인쇄, 및/또는 패터닝에 의해). 마이크로-LED들의 어레이는 전사 엘리먼트를 통해 디스플레이 기판(1604) 상에 조립될 수 있다. 마이크로-LED들은 점착 층(1606)에 접착될 수 있고, 그에 의해, 금속 상호연결 구조들(1608)에 대한 마이크로-LED들의 접촉부들(1602)로부터 전기 연결성을 확립할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들은 금속성 상호연결 층들(1608)에 접착된다. 일부 실시예들에서, 단자들(1602)의 형성(예컨대, 사이즈)은 그것이 디스플레이 상의 각각의 마이크로-LED의 배치에 대한 공차의 증가를 제공하도록 이루어진다. 도 16에서 도시된 바와 같이, 마이크로-LED는 비-선천적 기판(1604)에 대해 더 좌측 또는 더 우측에 배치될 수 있고, 단자들(1602)은 여전히 이들 각각의 상호연결 피처들(1608)과 접촉할 것이다.
디스플레이 기판(1604) 상에 마이크로-LED들을 증착한 후에, 마이크로-LED들이 테스트될 수 있고, 마이크로-LED들이 원하는 대로 (예컨대, 결함을 갖는 마이크로-LED들을 대체 또는 대신하기 위해) 부가될 수 있고, 금속 상호연결 피처들(1608)이 원하는 대로 (예컨대, 결함을 갖는 마이크로-LED들을 연결해제하기 위해) 분리될 수 있다. 이러한 프로세스는 원하는 대로 반복될 수 있다. 이러한 기법들은 시각적으로 완전한 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들을 생산하기 위해 사용될 수 있다.
도 17은 동일한 가시 영역(1702)을 차지하는 2개의 독립적인 디스플레이들에 의해 형성된 예시적인 디스플레이(1700)의 예시이다. 하나의 디스플레이는 다른 디스플레이에서의 결함들을 보상할 수 있다. 독립적인 협력되는 구동기 칩들이 각각의 디스플레이를 제어할 수 있다. 예컨대, 각각의 독립적인 디스플레이는 그 고유의 행 구동기 및 열 구동기를 가질 수 있다. 도 17에서 도시된 바와 같이, 제1 디스플레이는 열 구동기(1704) 및 행 구동기(1706)에 의해 구동되는 한편, 제2 디스플레이는 열 구동기(1708) 및 행 구동기(1710)에 의해 구동된다.
독립형 디스플레이들의 픽셀들은 동일한 평면을 차지할 수 있거나 또는 디스플레이의 동일한 표면 상에 로케이팅될 수 있거나, 또는 이들은, 예컨대, (각각의 독립형 디스플레이 사이에 유전체 층을 배치함으로써 제어되는) 거리만큼 분리되어 이격될 수 있다. 도 18은 적층형 마이크로-LED 디스플레이(1800)의 예시이다. 투명한 마이크로-LED 디스플레이들(1802a-1802d)(이들 각각은 도 4에 관하여 설명된 바와 같은 디스플레이(400)와 같은 디스플레이일 수 있음)은 수직 차원에서 적층될 수 있다. 이는 튜닝가능 휘도를 허용하고, 또한, 결함들을 보상할 수 있다. 예컨대, 프라이머리 마이크로-LED들과 동일한 표면 상에 또는 동일한 평면에 예비 마이크로-LED들을 로케이팅하는 대신에, 예비 마이크로-LED들은 분리된 표면 상에 로케이팅될 수 있고, 그에 의해, 수개의 독립형 최대-기능 디스플레이들로부터 적층된 디스플레이를 형성할 수 있다. 부가적으로, 적층된 투명한 마이크로-LED 디스플레이들은 3-D 디스플레이들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 19는 3개의 디스플레이 패널들(1902a-1902c)(이들 각각은 도 4에 관하여 설명된 바와 같은 디스플레이(400)와 같은 디스플레일 수 있음)로 형성된 마이크로-조립된 적층된 디스플레이(1900)의 예시이다. 상이한 수의 디스플레이 패널들이 다양한 효과들 및 증가된 선명도를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 마이크로-조립된 디스플레이는 리던던트 RGB 무기 마이크로-LED들, 구동기 IC들, 센서들, 및 투명한 기판들을 포함한다. 디스플레이는 결함 공차, 증가된 휘도, 2.5-차원 또는 3-차원 정보 디스플레이, 또는 증가된 해상도를 위해 디스플레이 패널들의 다수의 레벨들을 사용한다.
디스플레이 패널들(2002a 및 2002b)과 같은 상이한 해상도들을 갖는 디스플레이 패널들이 도 20에서 도시된 바와 같은 적층된 디스플레이(2000)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 적층에서의 디스플레이들은 또한, 상이한 사이즈들일 수 있다. 마이크로-LED들은 또한, 상이한 사이즈들, 컬러들일 수 있거나, 또는 상이한 우치들에 있을 수 있다. 도 20에서 도시된 디스플레이(2000)는 2개의 동일한-사이즈의 디스플레이 패널들(2002a-2002b)을 포함한다. 제1 디스플레이 패널(2002a) 상의 마이크로-LED들은 제2 디스플레이 패널(2002b) 상의 마이크로-LED들보다 더 작다. 부가적으로, 제1 디스플레이 패널(2002a) 상의 마이크로-LED들은 제2 디스플레이 패널(2002b) 상의 마이크로-LED들과 상이한 위치에 있다. 이러한 예에서, 디스플레이 패널들(2002a 및 2002b)은 상이한 해상도를 갖는다. 디스플레이 패널(2002a)은 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED들(2004a-2004x)을 포함하고, 디스플레이 패널(2002b)은 6개의 마이크로-LED들(예컨대, 마이크로-LED들(2006a-2006f))만을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 디스플레이 패널(2002a 및 2002b)은, 각각, 구동기(예컨대, 마이크로 집적 회로)(2010a 및 2010b)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 단일 구동기가 적층된 디스플레이에서 각각의 디스플레이 패널(예컨대, 2002a 및 2002b)을 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 마이크로-LED 방출기들이 다중-모드 디스플레이들을 형성하기 위해 사용된다. 도 21은 다중-모드 디스플레이의 예시적인 픽셀(2100)의 예시이다. 방출성 마이크로-LED 디스플레이(2102)는 다중-모드 디스플레이를 형성하기 위해 반사성 디스플레이, 전기영동, 또는 MEM-기반 디스플레이와 같은 제2 타입의 디스플레이(2104)와 조합될 수 있다. 도 21에서 도시된 예에서, 제2 디스플레이(2104)는 반사성 디스플레이이다. 마이크로-LED들(2106a-2106f)은 픽셀 영역의 프랙션만을 활용할 것인 한편, 예컨대, 반사성 컴포넌트(2104)가 또한, 픽셀(2100)의 영역의 일부를 활용할 수 있다. 예컨대, 모바일 디바이스, 예컨대 셀 폰(스마트 폰들을 포함함) 또는 태블릿 컴퓨팅 디바이스는 디스플레이 타입을 스위칭할 수 있고, 그에 의해, 비디오를 시청하거나 또는 사진들을 보면서, 예컨대, 초-저 전력 "페이퍼-유사" 디스플레이(예컨대, 전기영동 디스플레이) 또는 반사성 디스플레이(예컨대, 반사성 디스플레이(2104))가 판독을 위해 사용될 수 있으면서, 마이크로-LED 디스플레이(2102)가 사용되게 허용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 22에서 예시된 픽셀(2200)에 의해 도시된 바와 같이, 마이크로-LED들(2204a-2204f)은, 마이크로-LED들(2204a-2204f)의 작은 사이즈가 주어지면, 반사성 디스플레이 엘리먼트를 크게 간섭하지 않으면서 반사성 엘리먼트(2202)의 상단 상에 배치될 수 있다.
이전에 논의된 바와 같이, 디스플레이들(예컨대, 마이크로-LED 디스플레이들)은 마이크로-전사 인쇄 센서들 및 트랜시버들로 인터레이싱될 수 있다. 도 23은 마이크로-LED들(2302a-2302f)에 연결된 집적 회로(2306)(예컨대, 마이크로-LED들(2302a-2302b)이 리던던트 쌍을 형성하고, 마이크로-LED들(2302c-2302d)이 리던던트 쌍을 형성하고, 마이크로-LED들(2302e-2302f)이 리던던트 쌍을 형성함) 및 마이크로-센서(2304)를 갖는 픽셀(2300)의 예시이다. 예컨대, 디스플레이는 이미지 캡처 디바이스들(예컨대, 광학 센서들, 포토다이오드들), 적외선 센서들(예컨대, 제스처 감지 또는 IR 카메라), 온도 센서들(예컨대, 컬러/휘도 정정을 제공하기 위한 마이크로-LED들에 관한 피드백), 및 무선 송신 디바이스들과 인터레이싱될 수 있다. 디스플레이는 또한, 전력 하비스팅 디바이스들, 예컨대 솔라 셀들(광의 수집), 모션-에너지 스캐빈징(예컨대, 압전 디바이스들), 에너지를 저장하기 위한 캐패시터들, 또는 전자기 복사를 하비스팅하기 위한 안테나들을 포함할 수 있다. 디스플레이와 인터레이싱된 전사 인쇄된 엘리먼트들은 원하는 기능 및 애플리케이션에 따라 상이한 밀도들(희소성)로 인쇄될 수 있다. 예컨대, 더 적은 온도 센서들이 필요하지만, 각각의 픽셀은 이미지 캡처 디바이스를 요구할 수 있다.
도 24는 HDTV 및 인간 시각의 컬러 영역의 예시적인 예시이다. 개시된 기술은 인간 시각의 컬러 영역과 더 근접하게 매칭하도록 디스플레이의 컬러 영역을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
도 25에서 예시된 바와 같이, 특히, 마이크로-LED 디스플레이들은 디스플레이들의 컬러 영역을 개선하기 위해 다양한 컬러 마이크로-LED들을 포함할 수 있다. 표준 적색 마이크로-LED들(2502a-2502b), 청색 마이크로-LED들(2502e-2502f), 및 녹색 마이크로-LED들(2502g-2502h)에 부가하여, 일부 실시예들에서, 마이크로-LED 디스플레이들은, 예컨대, 도 25에서 도시된 픽셀(2500)에서와 같은 황색 마이크로-LED들(2502c 및 2502d), 또는 다른 컬러 마이크로-LED들(예컨대, 청록색)을 포함한다. 다른 예에서, 픽셀(2500)은 2개의 상이한 적색, 녹색, 또는 청색 마이크로-LED들을 포함할 수 있다(예컨대, 녹색 마이크로-LED(2502c)는 2502d와 상이한 녹색 광의 셰이드를 방출한다). 이는 개선된 컬러 영역(예컨대, 더 달성가능한 컬러들)을 허용한다. 디스플레이는 또한, 마이크로 집적 회로(2506), 마이크로-센서(2504), 또는 위에서 설명된 바와 같은 다른 반도체 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
도 26은 시각적으로 완전한 디바이스들을 산출하기 위해 마이크로-조립된 무기 마이크로-LED 어레이에서 사용하기 위한 예시적인 픽셀(2600)의 예시이다. 픽셀(2600)은 6개의 서브픽셀들(2608a-2608f)을 포함하고, 그 각각은, 상이한 컬러를 갖는다(예컨대, 하나의 서브픽셀(2608a)은 적색 컬러 마이크로-LED(2602a)를 갖고, 다른 서브픽셀(2608b)은 상이한 적색 컬러 마이크로-LED(2802b)를 갖고, 하나의 서브픽셀 (2608c)은 녹색 컬러 마이크로-LED(2602c)를 갖고, 다른 서브픽셀(2608d)은 상이한 녹색 컬러 마이크로-LED(2602d)를 갖고, 하나의 서브픽셀(2608e)은 청색 컬러 마이크로-LED(2602e)를 갖고, 하나의 서브픽셀(2608f)은 상이한 청색 컬러 마이크로-LED(2602f)를 갖는다). 예컨대, 픽셀(2600)은 6개의 서브픽셀들(2608a-2608f)을 포함할 수 있고, 그 각각은, 450, 460, 530, 540, 650, 및 660 nm에서 출력 세기의 각각의 피크를 갖는 마이크로-LED를 갖는다. 룩업 테이블이 픽셀 불-균일성들을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
도 27a 및 도 27b는 시각적으로 완전한 디바이스들을 산출하기 위한 2개의 마이크로-조립된 무기 마이크로-LED 어레이 계획들의 예시들이다. 도 27a에서 도시된 디스플레이(2700)는 서브픽셀(2704) 당 2개의 마이크로-LED들(2702a 및 2702b)을 사용한다. 도 27b에서 도시된 디스플레이(2750)는 영역의 단위 당 더 많은 픽셀들(예컨대, 2756a-2756d)을 활용하고, 픽셀 당 더 적은 서브픽셀들 및/또는 마이크로-LED들을 활용한다. 도 27b에서 도시된 예에서, 서브픽셀(2754) 당 하나의 마이크로-LED(2752)만이 존재하지만, 디스플레이의 각각의 시각적으로 구별가능한 구역에 대해 2 이상의 픽셀들(본 예에서는, 4개의 픽셀들; 12개의 서브픽셀들)이 존재한다. 하나의 마이크로-LED가 디스플레이에서 미싱되는 경우에, 인접한 픽셀들이 룩업 테이블로부터의 정보를 사용하여 보상한다. 예컨대 마이크로-LED(2752a)가 미싱되는 경우에, 마이크로-LED(2752b)는 미싱 마이크로-LED를 보상하기 위해 사용될 수 있다.
도 28은 연결 이전의 예시적 픽셀(2800)의 예시이다. 일부 실시예들에서, 마이크로-조립된 마이크로-LED들(2802a-2802f)의 어레이는 조명될 수 있고, 광루미네선스는 연결 이전에 결함 마이크로-LED들(예컨대, 2802a 및 2802e)을 식별하기 위해 관찰될 수 있다. 이는 물리적 보수를 트리거하기 위해 사용될 수 있어서, 광루미네선스 테스트에 의해 식별된 결함 마이크로-LED를 포함하는 서브픽셀에 추가의 마이크로-LED가 부가된다. 이 예에서, 마이크로-LED들(2802a 및 2802e)은 결함이 있어서 제거되었다. 일부 실시예들에서, 결과적으로, 마이크로-LED들(2802b, 2802c, 및 2802f)만이 와이어링될 것이다. 다른 실시예들에서, 2802d가 또한 와이어링될 것이다. 도 28은 또한, 마이크로-LED(2802d)가 결함이 있고, 이 결함 마이크로-LED(2802d)를 보상하기 위해 부가적인 마이크로-LED(2802c)가 인쇄되는 시나리오를 예시한다.
도 29는, 컬러-변환 물질의 칩들, 예컨대 다면체, 이를테면 큐브를 사용하여 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들에서 컬러 변환을 구현하는 예시이다. 일부 실시예들에서, 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들은 그들의 구성 마이크로-LED들의 직접-방출 파장과 상이한 풀 RGB 성능들 및/또는 컬러들을 요구한다.
이 컬러 변환을 달성하기 위한 하나의 방법은, 예컨대 적어도 부분적으로 투명한 디스플레이 기판(2906)에 리세스들(2902a-2902h)을 형성하고 인광체들 또는 다른 컬러-변환 물질들로 리세스들을 채움으로써, 마이크로 어셈블리 기법들을 사용하여, 마이크로-LED들(2904a 및 2904b)의 어레이를 컬러-변환 물질의 대응하는 어레이들 위에, 상에, 또는 접촉하여 위치시키는 것이다. 컬러-변환 물질들은 인광체-함유 젤들 또는 수지들, 인광체 세라믹들, 및 단결정 인광체들을 포함한다. 다른 컬러-변환 물질들은, 일부 실시예들에서 양자 우물들 및 표면 패시베이션을 포함하는 에피택셜 적층들의 부분들인 것들과 같은 직접 밴드 갭 반도체들을 포함한다.
대안적인 컬러 변환 접근법에서, 예컨대 직접 밴드 갭 반도체의 컬러-변환 물질의 칩들은 디스플레이 기판 상에 마이크로-조립되고, 마이크로-LED 어레이의 적어도 일부가 칩들 위에 조립된다.
일부 실시예들에서, 디바이스들은, 마이크로-LED들로부터 방출되는 광의 전부 또는 대부분이, 투명한 디스플레이 기판을 통해 그리고 선택적으로 컬러-변환 물질을 통해 하향으로 방출되도록 설계된다. 이 속성은, 예컨대 하나의 방향으로부터 사실상 투명한 디스플레이 또는 조명 엘리먼트 및 대향 방향으로부터의 밝은 광원 또는 정보 디스플레이와 같이, 그것을 갖는 디바이스들에 중요한 특징들을 부여한다. 이 속성은, 디스플레이 기판 상에 형성된 마이크로-LED 접촉부들, 어레이 연결 금속들, 및/또는 보충 미러 구조들로 마이크로-LED들의 일 측(예컨대, 마이크로-LED들의 "상단" 측)을 전체적으로 또는 거의 전체적으로 커버하는 반사성 구조들의 형성에 의해 달성될 수 있다.
컬러 변환에 대한 대안적인 접근법에서, 컬러 변환 층들은 마이크로-LED들의 하나보다 많은 수의 측 상에서 마이크로-LED들의 상단 상에 형성되거나 또는 마이크로-LED들을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
도 30a 및 30b는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들 및 조명 엘리먼트들을 위해 자가-정렬 유전체들을 사용한 디바이스들의 이미지 및 예시이다. 일부 실시예들에서, 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이 또는 조명 엘리먼트의 디스플레이 기판 상에서의 정렬 단계들의 수를 감소시키는 것이 유리하다.
일부 실시예들에서, 특정 파장에 대해 실질적으로 투명한 일부 물질들을 포함하는 마이크로-LED들은, 동일한 특정 파장에 대해 또한 투명한 디스플레이 기판 상에 조립된다. 마이크로-LED들은 마이크로-LED와 디스플레이 기판 사이의 인터페이스에 대향하여 포지셔닝된 마이크로-LED의 측 상에 하나 또는 2개의 금속 접촉부들을 갖는다. 마이크로-LED들은 선택적으로 또한, 디스플레이 기판에 대향하는 마이크로-LED들의 측의 부분을 커버하는 유전체 물질들(예컨대, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들에 대한 연결들을 형성하기 전에, 마이크로-LED의 주변을 둘러싸는 절연 층을 제공하고, 이에 의해, 원하지 않는 전기 단락을 회피하는 것이 유익하다. 절연 층은, 포토-정의가능 유전체(예컨대, BCB, 폴리이미드, PBO, 에폭시, 또는 실리콘)의 층을 증착하고, 광활성 유전체를 광에 노출시키고, 디스플레이 기판 아래로부터 광을 비추고, 2개의 금속 접촉부들 위의 지역들을 제외하고는 포토-정의가능 물질을 크로스-링크시키고, 이에 의해, 연결들의 형성 전에 마이크로-LED들의 주변을 전기적으로 절연시킴으로써 형성된다.
일부 실시예들에서, 인간 시력에 매칭되는 스펙트럼 응답들을 갖는 카메라는, 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들과 함께 사용하기 위한 룩업 테이블을 정의하기 위해 사용될 수 있다. 마이크로-조립된 마이크로-LED들을 사용하는 디스플레이들은 컬러 일관성 및 픽셀 단위 휘도의 균일성으로부터 이익을 얻는다. 마이크로-LED들을 생성하는 에피택셜 및 마이크로-제조 프로세스들은 통상적으로 휘도의 범위 및 출력 스펙트럼의 범위를 갖는 마이크로-LED들을 생성한다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들의 어셈블리들을 사용하는 디스플레이들은, 각각의 서브픽셀의 출력을 특징짓는 룩업 테이블(예컨대, 디스플레이가 그 서브픽셀에 대한 휘도와 전류 사이의 관계에 따라 각각의 개별 서브픽셀을 구동하도록 허용함)로부터 이익을 얻고, 이에 의해, 디바이스들의 마이크로-LED들이 컬러 및 휘도의 비-균일성을 갖지 않는 것처럼 이미지들 및 컬러들을 정확하게 렌더링하기 위해 요구되는 정보를 제공한다. 더욱이, 룩업 테이블은 인간 시력 응답의 휘도, 컬러, 및 효능 사이의 관계를 설명할 수 있다.
일부 실시예들에서, 인간 눈의 스펙트럼 응답에 매칭되는 스펙트럼 응답을 갖는 카메라 및 광학 필터는 마이크로-LED 디스플레이를 위한 룩업 테이블을 생성하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 인간 시각적 청색 응답의 스펙트럼 응답에 매칭되는 스펙트럼 응답을 갖는 카메라 및 광학 필터, 인간 시각적 녹색 응답의 스펙트럼 응답에 매칭되는 스펙트럼 응답을 갖는 카메라 및 광학 필터, 및 인간 시각적 적색 응답의 스펙트럼 응답에 매칭되는 스펙트럼 응답을 갖는 카메라 및 광학 필터는 마이크로-LED 디스플레이를 위한 룩업 테이블을 생성하기 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 마이크로-스케일 기능 엘리먼트들의 어레이들은 마이크로-스케일 제어 엘리먼트들의 어레이들과 인터레이싱된다. 일부 실시예들에서, 조립된 무기 마이크로-스케일 기능 디바이스들의 어레이들은 조립된 마이크로-스케일 제어 엘리먼트들의 인터레이싱된 어레이와 통합된다. 제어 엘리먼트들은, 마이크로-어셈블리 방법들을 통해 마이크로-스케일 디바이스들과 통합 및 인터레이싱된 마이크로-스케일 실리콘 집적 회로 디바이스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로-어셈블리 방법은 탄성중합체 스탬프, 정전 헤드, 및/또는 진공-콜릿-기반 어셈블리 툴들을 이용한 전사-인쇄이다.
조립된 마이크로-스케일 기능 엘리먼트들은 마이크로 발광 디바이스들, 이를테면, LED(light-emitting diode)들, VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)들 또는 에지-방출 레이저들일 수 있다. 조립된 마이크로-스케일 기능 엘리먼트들은 감지 디바이스들, 이를테면, 포토다이오드들, 방사 센서들, 온도 센서들, 및 모션 센서들일 수 있다. 조립된 마이크로-스케일 기능 엘리먼트들은 에너지 하비스팅 또는 에너지 변환 디바이스들일 수 있다. 조립된 마이크로-스케일 기능 엘리먼트들은 액추에이터 디바이스들일 수 있다.
단일 마이크로 스케일 제어 엘리먼트는 기능 엘리먼트들의 클러스터 또는 어레이를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 엘리먼트는 제어 엘리먼트로부터 각각의 기능 엘리먼트로 팬-아웃(fan-out)되는 와이어들의 네트워크를 통해 기능 엘리먼트들의 클러스터와 연결된다. 일부 실시예들에서, 와이어링은, 패터닝되는 증착된 박막 금속(예컨대, Al, Cu, Mo, 또는 Au)로 이루어진다.
마이크로-스케일 제어 집적 회로는 다양한 기능성들을 포함할 수 있다. 제어 엘리먼트들은 메모리, 디지털 및 아날로그 회로들 둘 모두, 센서들, 신호 프로세싱 회로들, 및/또는 광학 트랜시버들(예컨대, 제어 엘리먼트에 그리고 제어 엘리먼트로부터 광학 I/O를 제공함)을 포함할 수 있다. 단일 제어 엘리먼트를 갖는 기능 엘리먼트들의 클러스터는 클러스터들의 더 큰 어레이 내에서 독립형 유닛으로서 동작될 수 있다. 기능 엘리먼트들의 각각의 클러스터는 독립형 디스플레이로서 동작될 수 있다.
도 31은 단일 마이크로-조립된 집적 회로(3104)에 의해 제어되는 기능 엘리먼트들(3102a-3102p)(집합적으로 3102)의 예시적 4x4 어레이(3100)의 예시이다. 기능 엘리먼트들(3102)은 단일 박막 금속화 프로세스를 통해 제어 엘리먼트(3104)와 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 엘리먼트(3104) 및 기능 엘리먼트들(3102)은 동일한 평면에 또는 동일한 표면 상에 로케이팅된다. 도 31에 도시된 바와 같이, 연결 와이어링은 제어 엘리먼트(3104)로부터 멀리 팬-아웃되고, 기능 엘리먼트들(3102) 각각에 연결될 수 있다.
도 32는 단일 마이크로-조립된 집적 회로(예컨대, 도 31에 도시된 바와 같음)에 의해 각각 제어되는 기능 엘리먼트들의 6개의 4x4 어레이들을 포함하는 예시적 디바이스(3200)이다. 제어 엘리먼트들의 어레이는 마이크로 어셈블리를 사용하여 기능 엘리먼트들의 어레이 내에 인터레이싱될 수 있다.
도 33은 상이한 타입들의 기능 엘리먼트들을 제어하기 위해 제어 엘리먼트(3302)를 사용하는 예시적 어레이(3300)의 예시이다. 예컨대, 어레이(3300)는 16개의 픽셀들(3306a-3306p)(집합적으로 3306)(그렇지만, 다른 수들의 픽셀들이 사용될 수 있음)을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀(3306)은 적색 마이크로-LED(3304a), 청색 마이크로-LED(3304b), 및 녹색 마이크로-LED(3304c)를 포함할 수 있다. 제어 엘리먼트(3302)는 감지 기능 엘리먼트들로부터 신호들을 프로세싱 또는 판독-출력하고, 또한 기능 어레이 엘리먼트들에 신호들을 제어 또는 판독-입력할 수 있다. 따라서, 어레이 디바이스는 다중-기능적일 수 있고, 동일한 표면 상에서 또는 동일한 평면에서 또는 어레이 영역(예컨대, 하이퍼-스펙트럼 초점 평면 어레이들)에서 많은 태스크들을 수행할 수 있다. 어레이는 기능 클러스터를 위해 단일 금속 레벨 및 단일 제어 엘리먼트를 사용할 수 있다.
도 34는 마이크로 어셈블리를 사용하여 형성된 디스플레이(3400)의 예시이다. 각각의 집적 회로 픽셀 클러스터는 독립적 디스플레이의 역할을 할 수 있고, 기능 엘리먼트들의 각각의 클러스터는 제어 엘리먼트와 독립적으로 동작될 수 있다. 예컨대, 전체 디바이스의 작은 부분들은 사용될 때 전력이 공급될 수 있고, 어레이 디바이스의 나머지(예컨대, 디스플레이)는 전력 오프로 유지될 수 있다. 도 35는 사용자가 전체 디바이스의 단지 일부만을 턴 온하는 것을 선택한 예시적 디스플레이(3500)의 예시이다. 도 36은 사용자가 비-표준 형상, 예컨대 직사각형이 아닌 형상으로, 전체 디바이스의 단지 일부만을 턴 온하는 것을 선택한 예시적 디스플레이(3600)의 예시이다.
도 37은 무선 데이터 또는 전력 입력을 갖는 예시적 어레이(3700)의 예시이다. 제어 엘리먼트는 통합된 안테나들(3702)에 연결될 수 있다. 따라서, 디스플레이 타일들은 무선 전자기 송신을 사용하여 기능 디바이스 어레이(예컨대, 디스플레이)에 스트리밍되는 데이터 또는 전력을 가질 수 있다.
도 38은 빌트-인 리던던시를 갖도록 설계된 제어 엘리먼트의 예시이다. 예컨대, (위에서 설명된 바와 같은) 추가의 제어 칩이 엘리먼트 클러스터 마다 인쇄될 수 있다. 마이크로-조립된 점퍼들 또는 크로스오버들은 백-업 제어 엘리먼트를 전기적으로 연결(예컨대, 패드(3802)를 패드(3804)에 연결함)하기 위한 수단을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 위에서 논의된 바와 같이, 드물게 파퓰레이팅된 다기능 어레이는 부가적인 기능성을 가능하게 하는 드문 디바이스들을 위한 공간을 제공할 수 있고, 드문 디바이스들에 연결하기 위해 마이크로-조립된 저가의 점퍼들을 사용할 수 있다.
도 39는 빌트-인 메모리(3902)를 갖는 제어 디바이스(3904)를 갖는 어레이(3900)의 예시이다. 제어 디바이스(3904)는 임베딩된 메모리를 포함하는 집적 회로 제어 디바이스일 수 있다. 이는 정적 이미지들을 위한 리프레시-온-디맨드 전력-절약 디스플레이(refresh-on-demand power-saving display)를 인에이블한다.
도 40은 마이크로-조립된 온도-감지 엘리먼트들(4002)을 갖는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이(4000)의 예시이다. 마이크로-어셈블리 기법들은, 마이크로-조립된 마이크로-LED들(4004a 및 4004b)(집합적으로 4004) 및 마이크로-조립된 IR 또는 온도-감지 디바이스들(4002)을 포함하는 마이크로-조립된 마이크로-LED 디스플레이들의 형성을 가능하게 한다. 온도 또는 IR 감지를 포함하는 디스플레이들은 바람직한 데이터 입력 성능들, 예컨대 터치-프리 인간-디바이스 인터페이스를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, IR 또는 온도-감지 디바이스들은 저 밴드 갭 반도체들(예컨대, InGaAs, InGaAsSb, HgCdTe), 초전기 물질들(예컨대, 리튬 탄탈레이트 또는 리튬 니오베이트), 서모파일, 및 온도 그레디언트들 또는 온도 변화들에 전기적으로 응답하는 다른 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 디스플레이가 하나의 타입의 온도-감지 디바이스를 포함하는 것이 유리하다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 하나보다 많은 수의 타입의 온도-감지 디바이스를 포함한다.
일부 실시예들에서, 마이크로-조립된 디스플레이는 몇몇 컬러들의 마이크로-조립된 마이크로-LED들, 몇몇 상이한 타입들의 마이크로-조립된 IR 또는 온도-감지 디바이스들, 마이크로-조립된 수동 전기 컴포넌트들, 또는 마이크로-조립된 제어 또는 메모리 엘리먼트들 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예들에서, 감지 엘리먼트들의 수는 디스플레이의 마이크로-LED들의 수 미만이다. 일부 실시예들에서, 감지 엘리먼트들의 수는 마이크로-LED들의 수보다 더 많거나 또는 동등하다.
몇몇 실시예들에서, 개시된 기술은 무기 마이크로-LED들을 사용하는 수동 매트릭스 디스플레이 및 그 디스플레이를 제조하는 방법을 제공한다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 개시된 기술은 무기 마이크로-LED들을 사용하는 능동 매트릭스 디스플레이들 및 디스플레이를 제조하는 방법을 제공한다.
완전한 수동 매트릭스 무기 LED(light-emitting diode) 디스플레이의 이미지가 도 41에 도시된다. 이 디스플레이는 마이크로-스케일 적색 LED들의 360×90 어레이를 포함한다. 본원에서 설명된 디스플레이에서 사용되는 마이크로-LED들은 기판으로부터 부분적으로 제거된 자신의 선천적 기판(native substrate) 상에 제조되었고, 선천적 기판 상의 마이크로-LED들의 포지션은 테더(예컨대, 각각의 LED에 대해 단일의 중심에서 벗어난(off-center) 테더)에 의해 유지된 후 점탄성 탄성중합체 스탬프를 사용하여 마이크로 전사 인쇄되었다. 마이크로-LED들은 평방 인치 당 거의 3000 마이크로-LED들의 해상도로 그 선천적 기판 상에 형성되었다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들은 평방 센티미터 당 106 또는 108 마이크로-LED들까지의 해상도로 그 선천적 기판 상에 형성된다.
적색, 녹색, 및 청색 LED들을 사용하여 128×128 픽셀 어레이를 지원하기 위해 예시적인 디스플레이가 설계된다. 게다가, 이 예에서, 본원에서 설명된 것들과 같은 리던던시 방식이 (원하는 경우) 구현될 수 있도록, 각각의 픽셀 내에 각각의 컬러 LED(적색, 녹색, 및 청색)에 대한 2개의 사이트들이 존재한다. 이 증명에서, 적색 LED들은 녹색 및 청색 서브픽셀 사이트들로 채워졌다. 풀-컬러 디스플레이를 생성하기 위해 적색 이외에 다른 컬러 마이크로-LED들이 사용될 수 있다. 픽셀 사이즈는 도 42에 도시된 바와 같이 99×99 microns이며, 이는 인치당 256 픽셀들과 동일하다. 방출 영역은 11.88 mm×8.91 mm 이다. 디스플레이를 지원하는 유리 기판의 사이즈는 거의 25 mm×25 mm이다.
도 43은 디스플레이 내 단일 픽셀의 광학 마이크로그래프이다. 마이크로-LED들은 박막 금속 상호연결부들을 사용하여 금속 행들 및 열들에 연결된다. 최상부 금속(예컨대, 금속 2)은 금속(1) 위에 증착된 유전체 층 내에서 에칭된 비아를 통해 하부 금속(예컨대, 금속 1)에 연결한다. 마이크로-LED들은 양(모든) 방향들에서 광을 방출하지만, 그러나 마이크로-LED 상의 금속 접촉부들은 유리 기판을 통해 대부분의 광을 하향으로 반사시킨다.
도 44는 수동 매트릭스 디스플레이들을 상부에 갖는 완전한 디스플레이 기판(유리 기판)의 이미지이다. 16개의 디스플레이들은 각각의 150 mm 유리 웨이퍼에 인쇄된다. 일부 경우들에서, 16개 미만의(fewer than) 디스플레이들이 인쇄된다. 도 45는 디스플레이의 픽셀 어레이의 광학 마이크로그래프이다.
도 46는, 150 mm 유리 웨이퍼(0.7 mm 두께) 상에 제조된, 도 47a-b 및 48a-b에 도시된 디스플레이와 같은 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이를 제조하기 위한 방법(4600)을 예시하는 흐름도이다. 앞서 논의된 바와 같이, 다른 기판들, 이를테면, 사파이어 및 플라스틱은 또한 디스플레이 기판으로서 사용될 수 있다. 디스플레이 기판은 얇을 수 있다(예컨대, 0.5 내지 1 mm 두께).
제1 금속 레벨은 금속 물리 기상 증착 및 포토리소그래피 기법들을 사용하여 웨이퍼 표면 상에 증착 및 패터닝되었다(4602). 구체적으로, 네거티브-작동 포토레지스트(negative-acting photoresist)는 리프트-오프 템플릿을 생성하기 위해 노출되고 현상되었고, Ti/Al/Ti의 금속 적층이 e-빔 증발(e-beam evaporation)을 사용하여 증착되었으며, 그후 패터닝된 금속 층은 리프트-오프 템플릿을 제거함으로써 완성되었다. 금속 1은 알루미늄(2000A) 및 티타늄(250A) 적층을 포함했다. 최상단 티타늄의 목적은, 프로세스 흐름에서 나중에 화학물질들을 패시베이팅하는 것으로부터 알루미늄을 보호하는 것이다.
실리콘 질화물의 유전체 층은, 금속 1과 금속 2 사이에 전기적으로 절연층을 생성하기 위해 웨이퍼 표면(4604) 상으로 증착된다. 다음으로, 얇은 폴리머 층은 웨이퍼 회전-코터를 사용하여 웨이퍼 표면 상에서 회전된다(4606). 여기서, Midland, MI(Dow Intervia 8023)의 Dow Chemical Co.로부터의 감광성 네거티브-작동 반도체-그레이드 에폭시가 사용된다. 용매들은 열 처리들을 사용하여 폴리머로부터 제거된다. 구체적으로, 4분 동안 140℃의 핫 플레이트 상에서의 소프트 베이킹 이후에 흐르는 질소 하에서 90℃의 오븐에서 30분 베이킹한다.
다음으로, 마이크로-스케일 무기 LED들은 폴리머의 표면 상으로 마이크로-전사 인쇄된다(4608). 마이크로-전사-인쇄는 인쇄 툴을 사용하여 수행되었다. 인쇄 프로세스는 점탄성 탄성중합체 스탬프를 사용하여 용이하게 된다. 전사 프로세스는 고체들(LED들)과 점탄성 탄성중합체 표면 사이에 동역학적으로 튜닝가능 접착의 이점들을 취한다. LED들을 픽업하기 위해, 툴은 소스 표면으로부터 멀리 스탬프를 신속하게 이동시키고, 탄성중합체와 칩들 사이의 접착에 있어서의 효과적인 개선으로 리딩한다. 인쇄 동안, 인쇄 툴이 목적지 표면에 대해 멀리 느리게 스탬프를 이동시키고, 이에 의해 목적지 표면(예컨대, 폴리머 표면) 상에 LED를 남긴다. 이에 더해, 인쇄 단계는 전사 프로세스 동안 스탬프에 부여된(imparted) 측면 전단에 의해 도움을 받는다. 스탬프는 마이크로-LED들의 120×90 어레이를 디스플레이에 전사한다. 360×90 디스플레이를 완성하기 위해, 3개의 인쇄 동작들이 수행된다.
풀-컬러 디스플레이(120 RGB×90)를 만들기 위해, 3개의 별도의 인쇄 동작들(적색 광 방출기에 대해 하나, 녹색 광 방출기에 대해 하나, 및 청색 광 방출기에 대해 하나)이 필요하다. 리던던시를 달성하기 위해, 추가적인 LED들이 인쇄될 수 있다. 이 예에서, 도 43에 도시된 바와 같이 6개의 LED들이 각각의 픽셀에 인쇄되었다. 따라서, 이 구성은 리던던트 마이크로-LED들을 구현할 수 있다.
도 43의 픽셀은 단일 99×99 micron 픽셀 내 6개의 마이크로-LED들의 일 예를 도시한다. 이 예에서, 6개의 전사 동작들에 풀 LED 어레이가 인쇄되었다. 여기 도시된 디스플레이의 경우, 오직 3개의 서브픽셀 사이트들이 활용된다(예컨대, 구동기 칩으로 구동된다).
마이크로-LED들의 전사 이후에, 폴리머는 UV 방사에 먼저 노출되고, 그 후 흐르는 질소 하에서 3시간 동안 175℃의 오븐에서 경화된다(4610). 폴리머의 UV 노출은 오븐 경화 동안 마이크로-LED들이 이동하는 것을 방지하기 위한 중요한 단계이다.
다음으로, 비아(윈도우)가 금속 1의 표면을 노출시키기 위해 유전체 층들(폴리머 및 실리콘 질화물 둘 다)을 관통해 형성된다(4612). 이 프로세스는 폴리머와 실리콘 질화물 층들의 반응성 이온 에칭 및 표준 포토리소그래피(포지티브-작동 포토레지스트의 노출 및 현상)을 사용하여 수행된다. 알루미늄 상의 최상단 티타늄은 반응성 이온 에칭 단계 동안 알루미늄이 패시베이팅되는 것을 방지하도록 서빙한다.
다음으로, 제2 금속(금속 2)이 증착되고 패터닝된다(4614). 금속 2의 목적은, 마이크로-LED의 애노드와 캐소드를 둘 다 접촉시키고 그리고 비아를 통해 금속 1에 애노드를 연결하는 것이다. 이 프로세스는, 네거티브-작동 포토레지스트 내에 리프트-오프 마스크를 먼저 패터닝하고, 다음으로 금속 적층(Ti/Al/Ti/Au)을 증착시키고, 최종적으로 그 포토레지스트 마스크를 리프트-오프하여 패터닝된 금속 와이어를 남김으로써 달성된다.
웨이퍼는 다이싱 툴(예컨대, Dico 다이싱 툴)을 사용하여 개별적인 디스플레이들로 소잉된다(sawn)(4616). 디스플레이 웨이퍼는 다이싱 이전에 보호성 포토레지스트 층으로 코팅되고, 이 보호성 포토레지스트 층은 다이싱 이후에 각각 개별적인 디스플레이 다이로부터 용매 박리된다(stripped).
웨이퍼로부터 개별적인 디스플레이들을 절단한 후, 수동 매트릭스 구동기 IC는 유리 웨이퍼의 표면 상의 수용 패드들에 결합된다(4618). 이는, 표준 "칩-온-유리" 결합 절차들을 사용하여 달성되고, 이 절차에서 유리 상의 금속(금속 2) 패드들과 구동기 IC 상의 금속 패드들 사이에 전기 연결부들을 형성하는데 ACF(anisotropic conductive film)가 사용된다.
다음으로, 연성 인쇄 회로(케이블)은 "플렉스-온-유리(flex-on-glass)" 기술을 사용하여 디스플레이에 부착된다(4620). 여기서, ACF 필름은 디스플레이 유리 상의 금속(금속 2) 패드들에 연성 인쇄 회로를 전기적으로 상호연결하는데 사용된다.
이 예에서, FPGA 구동기 보드는 구동기 칩, 최종적으로는 디스플레이 내부로 입력(픽쳐들)을 전송하는데 사용되었다. 연성 인쇄 회로는 구동기 칩 및 디스플레이를 FPGA 구동기 보드에 연결한다.
도 47a-47b 및 도 48a-48b는 작업 디스플레이의 이미지들이다. 도 47a는 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 이미지이고, 도 47b는 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 확대된 이미지이다. 도 48a는 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 다른 이미지이고, 도 48b는 수동 매트릭스 무기 발광 다이오드 디스플레이의 상이한 확대된 이미지이다. 도 49a-49g는 디스플레이 투명성을 입증하는 이미지들이다. 주변 광은 금속 라인들 및 소형 LED들에 의해 블로킹되고, 나머지 층들은 투명하다.
도 50은 수동 매트릭스 구성으로 와이어링된 예시의 마이크로-LED 디스플레이의 마이크로그래프이다. 마이크로-조립된 LED 디스플레이들은 디스플레이를 생성하기 위해 에피텍셜 기판으로부터 디스플레이 기판으로(예컨대, 플라스틱 또는 유리와 같은, LED들에 고유하지 않은 디스플레이 기판으로) 전달된 복수의 마이크로-LED들을 사용한다. 개시된 디스플레이 아키텍처는 각각의 LED의 "최상단(top)"으로부터 각각의 LED의 양 단자들로의 접촉을 설정한다. LED의 애노드에 접촉하는 전도성 라인들 및 공간들(또는 다른 형상들)은 동일한 LED의 캐소드에 접촉하는 전도성 구조들로부터 측방향으로 분리된다. 이 실시예에서, LED는 또한 서로 측방향으로 분리된 전기적으로 접촉가능한 단자들(예컨대, 캐소드 및 애노드)을 갖는다. 이 구성은 LED들로의 상호연결이 패널 프로세싱 또는 다른 대형-영역 프로세싱을 사용하여 설정되도록 허용하고, 여기서 라인들 및 공간들은 면적 기준으로(예컨대, 2 micron 라인들 및 공간들 내지 2 mm 라인들 및 공간들) 형성하기 위해 비교적 거칠고 저렴하다. 예컨대, 도 50에 도시된 마이크로-LED 디스플레이는 행 라인들(5004a-5004c), 열 라인들(5006a-5006b), 및 상호연결부들(5008a-5008b)에 대해 2.5 μm 및 5 μm 전도성 라인들을 활용한다.
일부 실시예들에서, 마이크로-LED들 상의 전기적으로 접촉가능한 단자들은 LED 면적의 가능한 한 많은 풋프린트를 차지하도록 형성된다. 따라서, 마이크로-LED들의 2개의 단자들의 측부 분리를 달성하기 위해, 일부 실시예들에서, LED들은 자체 폭보다 상당히 더 긴 길이를 갖는다. 일부 실시예들에서, LED들은 단자들 사이의 분리 거리를 감소시키기 위해 미세 리소그래피(예컨대, 100 nm 내지 20 microns 범위의 피처들을 갖는 웨이퍼-스케일 리소그래피)를 사용한다.
예컨대, 도 50에 도시된 LED들(5002a-5002f)은 직사각형 마이크로-LED들이다. 구체적으로, 이 예에서, LED들은 3.5 μm의 폭 및 10 μm의 길이를 갖는다. 각각의 LED에 대한 단자들이 LED의 일 면 상에 로케이팅되는 경우를 포함하는 특정 실시예들에서, 신장된 기하학적 구조(elongated geometry)가 유리하다. 무엇보다도, 대형 단자 전극들과 커플링된 LED의 신장된 기하학적 구조는 배치의 용이성을 제공한다(예컨대, 각각의 LED를 위치시키기 위해 요구되는 정확도를 감소시킨다). 특정 실시예들에서, 길이-폭 비는 2 이상, 예컨대, 2 내지 5 범위에 있다. 특정 실시예들에서, 본원에서 설명된 LED들은 2 내지 5 μm, 5 내지 10 μm, 10 내지 20 μm, 또는 20 내지 50 μm의 폭, 길이, 및 높이 중 적어도 하나를 갖는다.
일부 실시예들에서, 열 전극들(예컨대, 전도성 라인들(5006a-5006b))이 기판상에 형성된다. 절연 층이 열 전극들 위에 도포된다. 열 전극들을 노출시키기 위해 홀들(5010a-5010d)이 열 전극들 내에 형성된다. LED들(5002a-5002f)은 절연층 상부로 마이크로-전사 인쇄된다. 열 전극들로의 상호연결부들(예컨대, 5008a-5008b) 및 행 전극들(5004a-5004c)을 형성하기 위해 전도성 재료가 단일 레벨로 적용될 수 있다. 행 전극들(5004a-5004c)은 개별적인 LED들 상에 제1 단자를 전기적으로 접촉하는 한편, 상호연결부들(예컨대, 5008a-5008b)은 개별적인 LED 상의 제2 단자를 개별적인 열 전극에 전기적으로 연결한다. 따라서, (LED의 동일한 면 상에 있는) LED 단자들은 단일 레벨 상에서 연결될 수 있다. 예컨대, 마이크로-LED들로의 연결은 LED의 2개의 단자들로의 연결을 설정하기 위해 단일 포토 마스크 및 금속 레벨(예컨대, 단일 레벨)을 사용할 수 있다.
도 51은 수동 매트릭스 구성에서 와이어링된 예시의 인쇄된 LED들의 예이다. 행 전극(5104) 및 상호연결부들(5108a-5108b)은 단일 레벨 상에 형성된다. 상호연결부들(5108a-5108b)은 개별적인 열 전극(5106a-5106b)에 전기적으로 연결된다. 도 51에 도시된 바와 같이, 상호연결부들(5108a-5108b)과 열 전극들(5106a-5106b) 사이의 인터섹션들 각각은, 홀들(5110a 및 5110b)이 위에 논의된 바와 같이 절연 내에 형성되기 때문에, 절연되지 않는다. 반대로, 행 전극(5104)과 열 전극들(5106a-5106b) 사이의 인터섹션은 절연된다.
도 52는 수동 매트릭스 구성으로 와이어링된 단일 LED(5202)의 광학 마이크로그래프(예컨대, 도 1로부터 단일 LED의 확대된 이미지)이다. LED(5202)는 제1 단자(5210) 및 제2 단자(5212)를 포함한다. LED의 단자들(5210 및 5212) 사이의 측방향 분리를 감소시키는 것 및 LED의 치수들의 한정들 내에 있는 단자들(5210 및 5212)의 사이즈를 증가시키는 것은, 조립된 마이크로-LED들과 디스플레이 기판상에서 이들을 상호연결하는데 사용되는 비교적 개략적인 전도성 라인들(5204, 5206, 및 5208) 사이의 레지스트레이션 및 리소그래피 에러들에 대한 공차를 증가시킨다.
도 53a-53b는, LED의 일 면으로부터의 양 단자들을 접촉시키기에 적절한 마이크로-LED의 예시적인 아키텍처의 예시들이다. 도 53a는 LED(5300)의 평면도이고, 도 53b는 LED(5300)의 단면도이다. 도 53a 및 도 53b에 도시된 바와 같이, 단자들(5302a 및 302b)은 LED(5300)의 상단의 실질적인 부분을 커버하고, 단자들(5302a 및 5302b) 둘 모두는 LED(5300)의 상단 표면 상에 있다. 전극들 간의 갭은, 위에 논의된 바와 같이, 최소화된다(예컨대, 100 nm 내지 100 microns의 거리). 이러한 구성은, 패널 프로세싱 또는, 라인들 및 공간들이 비교적 개략적이고 면적 당 기준으로 형성하기에 저렴한(예컨대, 2 micron 라인들 및 공간들 내지 2 mm 라인들 및 공간들) 다른 저-해상도 큰-면적 프로세싱을 사용하여 LED들에 대한 상호연결이 설정되는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서, 마이크로-LED들(5300)의 2개의 단자들의 측방향 분리를 달성하기 위해, LED(5300)는 자신의 폭보다 상당히 더 긴 길이를 갖는다. 일부 실시예들에서, LED들은, 단자들 간의 분리 거리를 감소시키기 위해 미세 리소그래피(예컨대, 100 nm 내지 20 microns 범위의 피처들을 갖는 웨이퍼-스케일 리소그래피)를 사용한다.
활성 층이 측방향 전도성 층 상에 형성된다. 도 53b에 도시된 바와 같이, 유전체 물질은, 활성 물질 상에, 그리고 측방향 전도성 층 및 활성 층의 일 면 상에 증착된다. 단자(5302a)는 활성 층에 연결되고, 단자(5302b)는 측방향 전도성 층에 연결된다.
일부 실시예들에서, LED는, 자신의 외부로 방출되는 광의 실질적으로 대부분을 하향으로 방출한다. 이들 실시예들에서, 전기적으로 접촉가능한/전도성 단자들은, 금, 은, 니켈, 알루미늄, 및 이들의 합금들을 포함하는 반사성 금속들로 형성될 수 있다. 대조적으로, 하향으로 방출하는 실시예들에서, 측방향 전도성 구조는, 측방향 전도성 층에서의 흡수를 최소화하도록 선택되는 적절한 밴드 갭 또는 흡수 에지를 갖는 반도체와 같이, LED로부터 방출되는 광에 대해 투명한 물질로 형성된다. LED로부터의 광을 추가로 하향으로 반사시키기 위해, LED들 위에 미러들(여기서는 도시되지 않음)이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, LED들은, 자신의 외부로 방출되는 광의 실질적으로 대부분을 상향으로 방출하도록 구성된다. 이들 실시예들에서, 전기적으로 접촉가능한/전도성 단자들은, 투명 전도성 산화물들, ITO, ZnO, 탄소 나노튜브 막들, 및 미세 금속 메시들을 포함하는 투명 물질들로 형성된다. 또한, 상향으로 방출하는 실시예들에서, 측방향 전도성 구조는, LED로부터 방출되는 광에 대해 투명한 물질, 예컨대 측방향 전도성 층에서의 흡수를 최소화하도록 선택되는 적절한 밴드 갭 또는 흡수 에지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 이들 실시예들에서, 측방향 전도성 층은 또한, 유전체 미러, 금속 미러, 및/또는 내부 전반사를 가능하게 하기 위한 높은 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 광학 반사성 층을 포함할 수 있다. 디스플레이 기판의 광학 반사성 물질들 또는 부분들은, LED로부터의 광을 상향으로 반사시키기 위해 제공될 수 있다.
도 54a-54e는, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 구조들의 실시예들을 예시한다. 도 54a에 도시된 바와 같이, 제1 전기 접촉부(5402)는 반도체 엘리먼트(5406)의 제1 측 상에 있고, 제2 전기 접촉부(5404)는 반도체 엘리먼트(5406)의 대향 측 상에 있다. 이러한 예에서, 제1 전기 접촉부(5402)는, 반도체 엘리먼트(5406)가 디스플레이 기판에 인쇄될 때 상단으로부터 액세스가능하다. 제1 전기 접촉부(5402)는 그 전기 접촉부의 부분이 반도체 엘리먼트(5406)의 에지를 넘어 연장되게 하도록 형성되며, 그에 의해, 구조가 디스플레이 기판(5410)에 인쇄되는 경우, 제2 전기 접촉부(5404)에 대한 구조의 동일한 측으로부터 제1 전기 접촉부(5402)에 액세스하는 것이 가능하게 된다. 이것은, 제1 및 제2 전기 접촉부들(5402, 5404) 둘 모두가 포토리소그래피 단계들의 공통 세트에서의 연결에 액세스가능하기 때문에, 디스플레이 기판(5410) 상에 인쇄될 때 유리할 수 있다.
도 54b는, 디스플레이 기판(5410) 상의 제1 접촉 패드(5452)와 접촉하는 제1 전기 접촉부(5402)를 갖는 디스플레이 기판(5410) 상에 있는 도 54a의 발광 다이오드를 예시한다. 인쇄된 반도체 구조의 제2 전기 접촉부(5404)에 대한 전기 연결(5450)이 이루어질 수 있다. 패시베이션 층(5419)은, 반도체 엘리먼트(5406)에 대한 제1 및 제2 와이어들(5450, 5452)로부터의 원하지 않은 전기 전도를 방지한다.
도 54a에 예시된 구조는, 제1 전기 접촉부(5402)의 부분이 포토리소그래피 프로세스들을 사용하여 노출(예컨대, 제2 전기 접촉부(5404)의 동일한 측으로부터 액세스가능함)되도록, 반도체 엘리먼트(5406)의 부분을 제거(예컨대, 에칭)함으로써 형성될 수 있다.
도 54c는, 반도체 엘리먼트(5406)의 동일한 측 상에 제1 및 제2 전기 접촉부들(5402, 5404) 둘 모두를 로케이팅시키는 대안적인 구조를 예시한다. 이러한 구조는 또한, 반도체 엘리먼트(5406)의 부분을 제거함으로써 이루어 지지만, 반도체 물질의 제거는, 도 54a에 도시된 예에서 행해진 바와 같이 반도체 엘리먼트(5406)에 걸쳐 그 부분이 전체적으로 에칭되기 전에 중단되며, 그에 의해, 반도체 엘리먼트(5406)의 캔틸레버 연장부(5408)가 남게된다. 일 실시예에서, 캔틸레버 연장부(5408)는, 반도체 엘리먼트(5406)의 나머지와 상이하게 도핑된다. 이것은, 예컨대, 캔틸레버 연장부(5408)가 전기적으로 더 전도성이게 또는 광 방출을 더 양호하게 방지하게 하지만, 반도체 엘리먼트(5406)의 나머지는, 제1 및 제2 전기 접촉부들(5402, 5404) 간의 전류에 대한 응답으로 광을 방출하도록 도핑된다.
도 54d는, 발광 다이오드에 대한 대안적인 구조를 예시한다. 이러한 구조는 도 54c에 도시된 구조와 유사하지만, 제1 전기 접촉부(5402) 및 제2 전기 접촉부(5404)가 동일한 평면 상에 있는 또는 공통 표면에 접촉하는 상단 표면들을 갖도록, 제1 전기 접촉부(5402)가 더 두껍다. 일부 실시예들에서, 이것은, 이미 형성된 동일-평면 연결 패드들을 갖는 디스플레이 기판에 발광 다이오드가 인쇄될 수 있기 때문에 유리하다. 이것은, 디스플레이 기판(5410)에 발광 다이오드를 인쇄할 시, 발광 다이오드가 디스플레이 회로에 전기적으로 연결되게 한다.
캔틸레버 연장부(5408)가 형성된 이후, 캔틸레버 연장부(5408) 상에 (예컨대, 포토리소그래피에 의해) 제1 전기 접촉부(5402)가 형성된다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 전기 접촉부들(5402, 5404) 둘 모두는 동시에 형성되거나 또는 하나 이후에 다른 하나가 형성된다.
도 54a, 54c, 및 54d에 관련하여 위에서 설명된 구조들은, 스탬프, 이를테면 디스플레이들을 형성하기 위한 탄성중합체 스탬프를 이용하는 인쇄 프로세스를 사용하여 디스플레이 기판(5410) 상에 인쇄될 수 있다. 도 54b는, 디스플레이 기판(5410) 상의 제1 접촉 패드(5452)와 접촉하는 제1 전기 접촉부(5402)를 갖는 디스플레이 기판(5410) 상에 있는 도 54a의 발광 다이오드를 예시한다. 인쇄된 반도체 구조의 제2 전기 접촉부(5404)에 대한 전기 연결(5450)이 이루어질 수 있다. 패시베이션 층(5419)은, 반도체 엘리먼트(5406)에 대한 제1 및 제2 와이어들(5450, 5452)로부터의 원하지 않은 전기 전도를 방지한다. 유사하게, 도 54e는, 형성된 전기 와이어들(5450, 5452)을 갖는 디스플레이 기판(5406) 상의 도 54c의 발광 다이오드를 예시한다.
소정의 실시예들을 설명하였지만, 이제, 본 개시내용의 개념들을 포함하는 다른 실시예들이 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 개시내용은 특정 실시예들로 제한되어서는 안되며, 오히려, 다음의 청구항들의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다.
장치 및 시스템들이 특정 컴포넌트들을 갖거나, 포함하거나, 또는 구비하는 것으로 설명되거나, 또는 프로세스들 및 방법들이 특정 단계들을 갖거나, 포함하거나, 또는 구비하는 것으로 설명되는 설명 전체에 걸쳐, 부가적으로, 인용된 컴포넌트들로 이루어지거나 또는 본질적으로 그들로 이루어지는 개시된 기술의 장치 및 시스템들이 존재하고, 그리고 인용된 프로세싱 단계들로 이루어지거나 또는 본질적으로 그들로 이루어지는 개시된 기술에 따른 프로세스들 및 방법들이 존재한다는 것이 고려된다.
개시된 기술이 동작가능하게 유지되는 한, 소정의 액션을 수행하기 위한 순서 또는 단계들의 순서는 중요하지 않다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 2 이상의 단계들 또는 액션들이 동시적으로 실시될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무기(inorganic) 발광 다이오드 디스플레이로서,
    디스플레이 기판 상에 어레이로 조립되는 복수의 발광 다이오드들을 포함하고,
    상기 디스플레이 기판은 상기 복수의 발광 다이오드들에 대해 비-선천적(non-native)이고,
    상기 복수의 발광 다이오드들은 무기 발광 다이오드들이고,
    상기 어레이의 각각의 발광 다이오드는 해당 발광 다이오드의 제1 측에 제1 금속 단자를 포함하고, 상기 제1 금속 단자는 동일한 발광 다이오드의 상기 제1 측의 제2 금속 단자로부터 수평 거리만큼 수평적으로 이격되고,
    상기 수평 거리는 100 nm 내지 20 마이크론이고,
    상기 발광 다이오드의 상기 제1 측은 하나 이상의 표면들을 포함하고,
    패턴을 갖는 투명한 비-방출 절연 층이 각각의 발광 다이오드의 제1 측의 모든 표면들 중 적어도 일부분을 커버하고,
    상기 패턴을 갖는 투명한 비-방출 절연 층, 상기 제1 금속 단자, 또는 상기 제2 금속 단자는 상기 발광 다이오드의 제1 측의 모든 표면들을 커버하고, 그리고
    상기 패턴을 갖는 투명한 비-방출 절연 층은 상기 발광 다이오드의 제1 측의 반대측인 제2 측에는 존재하지 않는,
    디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 기판은 5 내지 10 마이크론, 10 내지 50 마이크론, 50 내지 100 마이크론, 100 내지 200 마이크론, 200 내지 500 마이크론, 500 마이크론 내지 0.5 mm, 0.5 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 5 mm 내지 10 mm, 또는 10 mm 내지 20 mm의 두께를 갖는,
    디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드들의 각각은 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 폭을 갖는,
    디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드들의 각각은 2 내지 5 ㎛, 5 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 길이를 갖는,
    디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드들의 각각은 2 내지 5 ㎛, 4 내지 10 ㎛, 10 내지 20 ㎛, 또는 20 내지 50 ㎛의 높이를 갖는,
    디스플레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이의 해상도는 120×90, 1440×1080, 1920×1080, 1280×720, 3840×2160, 7680×4320, 또는 15360×8640인,
    디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드는, 전도성 층 및 상기 전도성 층의 일부분 상에 배치되는 무기 발광 층을 포함하고,
    상기 전도성 층은 상기 무기 발광 층의 에지를 넘어 연장하는 캔틸레버 연장부를 포함하고,
    상기 제1 금속 단자는 상기 무기 발광 층의 일부분 상에 배치되고, 상기 제2 금속 단자는 상기 전도성 층의 캔틸레버 연장부 상에 배치되고,
    상기 제1 금속 단자와 상기 제2 금속 단자 사이에 공급되는 전류는 상기 무기 발광 층이 광을 방출하게 하는,
    디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드의 제1 또는 제2 금속 단자에 연결된 측방향 전도성 층을 더 포함하고,
    상기 측방향 전도성 층은, 금속 미러(mirror), 유전체 미러, 고 굴절률 반도체, 및 발광 다이오드로부터 방출되는 광에 투명한 반도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함하고, 그로 인해서 상향 방출 디스플레이를 형성하는,
    디스플레이.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드의 제1 또는 제2 금속 단자에 연결된 측방향 전도성 층을 더 포함하고,
    상기 측방향 전도성 층은 상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광에 투명한 반도체, 투명한 전도성 산화물, 및 얇은 금속 메시(mesh)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 부재를 포함하는,
    디스플레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 광이 상기 디스플레이 기판을 통해 방출되도록 하는 하향 방출 마이크로-LED 디스플레이인,
    디스플레이.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 광학 반사성 구조들을 더 포함하고,
    각각의 광학 반사성 구조는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 대응하는 발광 다이오드의 동일한 측에 상기 제1 금속 단자로서 위치되는,
    디스플레이.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 단자들은 적어도 부분적으로 반사성이고, 그로 인해서 개별 발광 다이오드로부터 방출되는 광이 적어도 부분적으로 상기 제1 및 제2 금속 단자들에 반사하여 각각의 발광 다이오드의 제1 측의 반대측인 제2 측을 통과하게 되는,
    디스플레이.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 복수의 발광 다이오드들에 의해 방출되는 광이 상기 디스플레이 기판으로부터 멀어지는 방향으로 방출되도록 하는 상향 방출 마이크로-LED 디스플레이인,
    디스플레이.
  14. 제1항에 있어서,
    대응하는 발광 다이오드의 제1 금속 단자에 전기적으로 각각 연결되는 복수의 제1 상호연결부들; 및
    대응하는 발광 다이오드의 제2 금속 단자에 전기적으로 각각 연결되는 복수의 제2 상호연결부들을 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 상호연결부들 및 상기 복수의 제2 상호연결부들은 상기 제1 측에 있는,
    디스플레이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 제1 상호연결부들 및 상기 복수의 제2 상호연결부들은 하나의 리소그래피 레벨에 있는,
    디스플레이.
  16. 제15항에 있어서,
    복수의 열 전극(column electrode)들 및 상기 열 전극들과 상기 발광 다이오드 사이의 절연체를 더 포함하고,
    상기 복수의 제1 상호연결부들의 각각은 상기 절연체 내의 복수의 비아(via)들 중 어느 하나의 비아를 통해 상기 복수의 열 전극들 중 하나의 열 전극에 전기적으로 커플링되고,
    각각의 비아는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 어느 하나의 발광 다이오드와 연관되는,
    디스플레이.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 열 전극들, 상기 복수의 제1 상호연결부들 및 상기 복수의 제2 상호연결부들은 상기 제1 및 제2 금속 단자들을 형성하기 위해 사용되는 리소그래피보다 더 낮은(coarser) 해상도를 갖는 리소그래피에 의해서 형성되는,
    디스플레이.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드들의 각각은 자신의 폭의 2배 이상의 길이를 갖는,
    디스플레이.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드에 있어서, 대응하는 제1 및 제2 금속 단자들은 대응하는 발광 다이오드의 측방향 풋프린트의 적어도 1/2, 2/3, 또는 3/4를 커버하는,
    디스플레이.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드들의 각각의 발광 다이오드에 있어서, 상기 수평 거리는 500 nm 내지 1 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛인,
    디스플레이.
KR1020207009514A 2014-06-18 2015-06-18 마이크로 조립된 led 디스플레이들 KR102179953B1 (ko)

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US62/026,695 2014-07-20
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