KR102269020B1 - Led 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 백플레인 기판에 LED을 반복적으로 이송 전사하는 방식에서 발생되는 수율 저하 문제를 해소하기 위한 것이다. 본 발명은 투명한 보호 기판 위에 투명한 접착층을 형성하고, 접착층 위에 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 대응되게 LED들을 어레이 배열되게 실장하여 프론트플레인 기판을 제조하고, 프론트플레인 기판의 LED들이 실장된 면이 백플레인 기판의 화소 전극이 형성된 면을 향하게 위치시킨 후 LED들을 화소 전극의 위치에 맞게 정렬하고, 정렬된 프론트플레인 기판과 백플레인 기판을 합착하여 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 LED들을 일괄적으로 실장하여 제조한 LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법{LED mounted display and manufacturing method thereof}
본 발명은 LED 디스플레이 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 수율 향상을 위하여 상부면에 배열된 LED들을 전사하지 않고 그대로 합착하는 LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
LED로 디스플레이를 구성할 때, 지금까지는 구동이 세그먼트(segment) 또는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식으로 이루어지고 있어 모듈이 복잡하고 구동이 어려운 단점을 지니고 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 기존 TFT-LCD, AMOLED에서 개발되고 검증되어 온 액티브 매트릭스(active matrix) 방식을 적용하여 두께와 무게 등에서 장점을 가질 수 있는 능동 구동형 LED 디스플레이를 개발하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
능동 구동형 LED 디스플레이의 경우, TFT 어레이로 이루어진 백플레인 기판의 단위 픽셀 전극 라인 위에 LED를 픽 앤 플레이스 장치(pick and place machine)를 이용하여 직접 표면 실장하게 된다. LED들을 백플레인 기판으로 이동하는 경우에 LED들이 있는 지지기판에서 백플레인 기판으로 전사시키는 것에 초점이 맞추어져 있다.
그런데 픽 앤 플레이스 장치를 이용한 LED를 직접 백플레인 기판에 실장하는 공정을 진행하는 경우, 고화소 디스플레이를 위한 단위 픽셀 크기가 감소됨에 따라 공정의 오류 발생률이 높아질 우려가 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0015747호(2013.02.14.)
따라서 본 발명의 목적은 백플레인 기판에 LED을 반복적으로 이송 전사하는 방식에서 발생되는 수율 저하 문제를 해소할 수 있는 LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED 실장형 디스플레이의 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 LED 실장형 디스플레이 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 보호 기판 위에 투명한 접착층을 형성하는 단계; 상기 접착층 위에 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 대응되게 LED들을 어레이 배열되게 실장하여 프론트플레인 기판을 제조하는 단계; 상기 프론트플레인 기판의 LED들이 실장된 면이 백플레인 기판의 화소 전극이 형성된 면을 향하게 위치시킨 후, 상기 LED들을 상기 화소 전극의 위치에 맞게 정렬하는 단계; 및 정렬된 상기 프론트플레인 기판과 상기 백플레인 기판을 합착하여 상기 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 상기 LED들을 일괄적으로 실장하는 단계;를 포함하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법을 제공한다.
상기 프론트플레인 기판을 제조하는 단계에서, 상기 LED들은 하부가 상기 접착층 내에 삽입되어 고정되고, 상부가 상기 접착층 밖으로 돌출되게 상기 접착층에 실장된다.
상기 접착층의 두께가 상기 LED들의 높이보다 적어도 두꺼울 수 있다.
상기 LED들을 일괄적으로 실장하는 단계에서, 상기 LED들은 상기 접착층 내에 삽입될 수 있다.
상기 접착층은 투명 접착제와 나노입자를 포함한다.
상기 접착층에 10 wt% 이하의 나노입자를 포함한다.
상기 나노입자는 800nm 이하의 크기를 가지며, 이산화티타늄 또는 양자점을 포함할 수 있다.
상기 투명 접착제는 상기 투명 접착제는 아크릴레이트계열 수지, 우레탄계열 수지 및 에폭시계열 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 수 있다.
그리고 본 발명은 백플레인 기판; 및 상기 백플레인 기판과 마주보는 하부면에 상기 백플레인 기판 상부면의 화소 전극의 위치에 대응되게 어레이 배열된 LED들을 구비하고, 상기 하부면을 상기 백플레인 기판의 상부면에 합착하여 상기 LED들을 상기 화소 전극의 위치에 일괄적으로 실장하는 프론트플레인 기판;을 포함하는 LED 실장형 디스플레이를 제공한다.
상기 프론트플레인 기판은, 상기 백플레인 기판 위에 배치되는 투명한 보호 기판; 상기 백플레인 기판과 마주보는 상기 보호 기판의 하부면에 형성된 투명한 접착층; 및 한쪽은 상기 접착층에 실장되고, 다른 쪽은 상기 백플레인 기판의 화소 전극에 실장되는 상기 LED들;을 포함한다.
본 발명에 따르면, LED들을 백플레인 기판으로 옮기는 전사 방식이 아닌 상부면에 LED들이 배열된 프론트플레인 기판을 백플레인 기판에 직접 합착함으로써, 기존의 반복 전사로 인한 수율 저하 문제를 해소할 수 있다.
그리고 LED들을 보호하는 접착층 내에 포함된 나노입자로 인하여 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 보호 기판 위에 LED 실장을 위해서 보호 기판과 LED 사이에 개재된 접착층 내에 나노입자가 포함되어 있고, 합착하는 과정에서 LED들이 접착층 내에 삽입되기 때문에, 접착층 내에 포함되는 나노입자를 이용하여 LED 실장형 디스플레이의 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법은 투명한 보호 기판을 준비하는 단계(S10), 투명한 보호 기판 위에 투명한 접착층을 형성하는 단계(S20), 접착층 위에 LED들을 실장하여 프론트플레인 기판을 제조하는 단계(S30), 백플레인 기판 위에 프론트플레인 기판을 정렬하는 단계(S40), 및 백플레인 기판 위에 프론트플레인 기판을 합착하는 단계(S50)를 포함한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2 내지 도 7은 도 1의 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, S10단계에서 투명한 보호 기판(10)을 준비한다. 보호 기판(10)의 소재로는 PET, PI, PC, PEN(폴에에틸렌나프탈레이트), PES(폴리에테르설폰) 등의 고분자 필름 또는 유리 등을 사용할 수 있다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, S20단계에서 보호 기판(10) 위에 투명한 접착층(20)을 형성한다.
이때 접착층(20)은 투명 접착제와, 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 나노입자를 포함한다.
투명 접착제로는 아크릴레이트계열 수지, 우레탄계열 수지 및 에폭시계열 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
나노입자로는 800 nm 이하의 크기를 가질 수 있다. 나노입자의 크기가 800nm를 초과하는 경우, 광투과성이 떨어지고 접착층(20) 내에서의 분산성이 떨어질 수 있다. 이러한 나노입자로는 이산화타이타늄, 양자점이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
접착층(20)에는 10 wt% 이하의 나노입자가 포함될 수 있다. 나노입자의 10 wt%를 초과하는 경우, 접착층(20) 내에서의 나노입자의 분산성이 떨어질 수 있다. 나노입자의 함량이 너무 적은 경우, 광 시야각 특성의 향상이 미미할 수 있다.
접착층(20)의 두께는 접착층(20)에 실장될 LED들의 높이보다는 두껍게 형성될 수 있다.
한편 보호 기판(10) 위에 접착층(20)을 형성하기 전에 광 특성 향상용 박막을 증착하여 형성할 수 있다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, S30단계에서 접착층(20) 위에 LED들(30)을 실장하여 프론트플레인 기판(40)을 제조한다. 즉 접착층(20) 위에 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 대응되게 LED들(30)을 어레이 배열되게 실장하여 프론트플레인 기판(40)을 제조한다.
이때 LED들(30)은 일부가 접착층(20) 내에 삽입되어 실장된다. 즉 LED들(30)은 하부가 접착층(20) 내에 삽입되어 고정되고, 상부가 접착층(20) 밖으로 돌출되게 접착층(20)에 실장된다.
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, S40단계에서 백플레인 기판(50) 위에 프론트플레인 기판(40)을 정렬한다. 즉 프론트플레인 기판(40)의 LED들(30)이 실장된 면이 백플레인 기판(50)의 화소 전극이 형성된 면을 향하게 위치시킨 후, LED들(30)을 화소 전극의 위치에 맞게 정렬한다.
프론프플레인 기판(40)의 보호 기판(10) 및 접착층(20)이 투명한 소재이기 때문에, 보호 기판(10)의 상부에서 카메라와 같은 정렬 기구를 이용하여 LED들(30)을 백플레인 기판(50)의 화소 전극의 위치에 맞게 쉽게 정렬할 수 있다.
그리고 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, S50단계에서 백플레인 기판(50) 위에 프론트플레인 기판(40)을 합착하여 LED 실장형 디스플레이(100)를 제조한다. 즉 정렬된 프론트플레인 기판(40)을 백플레인 기판(50) 위에 탑재한 후, 합착하여 백플레인 기판(50)의 화소 전극 위치에 LED들(30)을 일괄적으로 실장한다.
이때 합착하는 과정에서 접착층(20)으로 LED들(20)이 더 삽입되어 고정된다. 그리고 접착층(20)의 두께가 LED들(30)의 높이보다 적어도 두꺼운 경우, LED들(30)은 접착층(20) 내에 삽입되어 고정될 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 LED 실장형 디스플레이(100)는 백플레인 기판(50)과, 백플레인 기판(50)에 합착된 프론트플레인 기판(40)을 포함한다.
이때 프론트플레인 기판(40)은 백플레인 기판(50)과 마주보는 하부면에 백플레인 기판(50) 상부면의 화소 전극의 위치에 대응되게 어레이 배열된 LED들(30)을 구비한다. 프론트플레인 기판(40)은 하부면을 백플레인 기판(50)의 상부면에 합착하여 LED들(30)을 화소 전극의 위치에 일괄적으로 실장한다.
이러한 프론트플레인 기판(40)은 백플레인 기판(50) 위에 배치되는 투명한 보호 기판(10)과, 백플레인 기판(50)과 마주보는 보호 기판(10)의 하부면에 형성된 투명한 접착층(20), 및 한쪽은 접착층(20)에 실장되고 다른 쪽은 백플레인 기판(50)의 화소 전극에 실장되는 LED들(30)을 포함한다.
본 실시예에 따르면, LED들(30)을 백플레인 기판(50)으로 옮기는 전사 방식이 아닌 상부면에 LED들(30)이 배열된 프론트플레인 기판(40)을 백플레인 기판(50)에 직접 합착함으로써, 기존의 반복 전사로 인한 수율 저하 문제를 해소할 수 있다.
어레이 배열된 LED들(30)을 구비하는 프론트플레인 기판(40)을 백플레인 기판(50) 위에 일괄적으로 접합하는 공정으로 LED 실장형 디스플레이(100)를 제조하기 때문에, 백플레인 기판(50)에 대한 LED들(30)의 표면 실장 공정을 간소화할 수 있다.
LED들(30)을 보호하는 접착층(20) 내에 포함된 나노입자로 인하여 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 보호 기판(10) 위에 LED 실장을 위해서 보호 기판(10)과 LED들(30) 사이에 개재된 접착층(20) 내에 나노입자가 포함되어 있고, 합착하는 과정에서 LED들(30)이 접착층(20) 내에 삽입되기 때문에, 접착층(20) 내에 포함되는 나노입자를 이용하여 LED 실장형 디스플레이(100)의 광 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고 합착하는 과정에서 접착층(20) 내에 LED들(30)이 삽입되어 보호되기 때문에, 추가 공정 없이 LED들(30)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 보호 기판
20 : 접착층
30 : LED
40 : 프론트플레인 기판
50 : 백플레인 기판
100 : LED 실장형 디스플레이

Claims (12)

  1. 투명한 보호 기판 위에 투명한 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층 위에 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 대응되게 LED들을 어레이 배열되게 실장하여 프론트플레인 기판을 제조하는 단계;
    상기 프론트플레인 기판의 LED들이 실장된 면이 백플레인 기판의 화소 전극이 형성된 면을 향하게 위치시킨 후, 상기 LED들을 상기 화소 전극의 위치에 맞게 정렬하는 단계; 및
    정렬된 상기 프론트플레인 기판과 상기 백플레인 기판을 합착하여 상기 백플레인 기판의 화소 전극 위치에 상기 LED들을 일괄적으로 실장하는 단계;를 포함하고,
    상기 프론트플레인 기판을 제조하는 단계에서, 상기 LED들은 하부가 상기 접착층 내에 삽입되어 고정되고, 상부가 상기 접착층 밖으로 돌출되게 상기 접착층에 실장되고,
    상기 LED들을 일괄적으로 실장하는 단계에서, 상기 LED들은 상기 접착층 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 두께가 상기 LED들의 높이보다 적어도 두꺼운 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 투명 접착제와 나노입자를 포함하고,
    상기 접착층에 10 wt% 이하의 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 나노입자는 800nm 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명 접착제는 아크릴레이트계열 수지, 우레탄계열 수지 및 에폭시계열 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이의 제조 방법.
  8. 백플레인 기판; 및
    상기 백플레인 기판과 마주보는 하부면에 상기 백플레인 기판 상부면의 화소 전극의 위치에 대응되게 어레이 배열된 LED들을 구비하고, 상기 하부면을 상기 백플레인 기판의 상부면에 합착하여 상기 LED들을 상기 화소 전극의 위치에 일괄적으로 실장하는 프론트플레인 기판;을 포함하고,
    상기 프론트플레인 기판은,
    상기 백플레인 기판 위에 배치되는 투명한 보호 기판;
    상기 백플레인 기판과 마주보는 상기 보호 기판의 하부면에 형성된 투명한 접착층; 및
    한쪽은 상기 접착층에 실장되고, 다른 쪽은 상기 백플레인 기판의 화소 전극에 실장되는 상기 LED들;을 포함하고,
    상기 백플레인 기판과 상기 프론트플레인 기판의 합착 전, 상기 프론트플레인 기판의 상기 LED들은 하부가 상기 접착층 내에 삽입되어 고정되고, 상부가 상기 접착층 밖으로 돌출되게 상기 접착층에 실장되고,
    상기 백플레인 기판과 상기 프론트플레인 기판의 합착 시, 상기 프론트플레인 기판의 상기 LED들은 상기 접착층 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접착층은.
    상기 백플레인 기판의 상부면과 상기 보호 기판의 하부면과 계면을 형성하며, 상기 접착층 내에 상기 LED들이 삽입된 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착층은 투명 접착제와 나노입자를 포함하고,
    상기 접착층에 10 wt% 이하의 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 나노입자는 800nm 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 투명 접착제는 아크릴레이트계열 수지, 우레탄계열 수지 및 에폭시계열 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 실장형 디스플레이.
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