KR102435381B1 - Method for manufacturing micro-led based display and micro-led based display - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 다색 파장 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 및 다색 파장 마이크로-LED 기반 디스플레이에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 반도체 기판 상에, 복수 개의 서브픽셀 단위로 구역화된 마이크로-LED를 형성하는 단계; 상기 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 평탄층을 형성하여 평탄화하는 단계; 상기 평탄층에 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화된 마이크로-LED 상에, 상기 서브픽셀 구동을 위한 TFT를 배열 및 증착하여 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계; 를 포함하는, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 및 및 상기 방법으로 제조된 마이크로-LED 기반 디스플레이에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a multicolor wavelength micro-LED based display and to a multicolor wavelength micro-LED based display, and more particularly, to a semiconductor substrate, comprising the steps of: forming, on a semiconductor substrate, micro-LEDs zoned into a plurality of subpixel units; ; planarizing by forming a planarization layer on at least a portion of the micro-LED; forming a via hole in the planarization layer; and arranging and depositing a TFT for driving the sub-pixel on the planarized micro-LED to integrate the micro-LED and the TFT; It relates to a method of manufacturing a micro-LED-based display, and a micro-LED-based display manufactured by the method, including a.
Description
본 발명은, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 및 마이크로-LED 기반 디스플레이에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a micro-LED based display and to a micro-LED based display.
LCD (Liquid crystal display)와 OLED (Organic lighting emitting diodes)의 기술을 기반으로 하여 디스플레이가 발전되어왔다. Based on the technology of liquid crystal display (LCD) and organic lighting emitting diodes (OLED), displays have been developed.
그러나 LCD는 자체 발광형 소자가 아니기 때문에 다른 장치들(편광필름, back light unit 등)을 필요로 하게 되며, 유기물 기반의 OLED는 자체발광형 소자이지만, 발광 효율이 무기물 반도체에 비해서 작거나 사용환경에 쉽게 산화되는 등 내구성이 약하다는 치명적인 단점을 지니고 있다.However, since LCD is not a self-luminous device, it requires other devices (polarizing film, backlight unit, etc.) It has fatal disadvantages, such as being easily oxidized, and its durability is weak.
무기물 반도체 기반의 LED를 이용하여 각각의 픽셀을 구성하는 디스플레이를 제작하면, 앞서 언급된 LCD와 OLED 기반 디스플레이 문제점을 한 번에 해결할 수 있다. LED의 경우 다른 발광 소자에 비해 높은 발광 효율을 가지고 있으며 다양한 색을 각각 구현할 수 있는 자체 발광형 소자이다. 또한, 무기물을 기반으로 하기 때문에 환경에 강한 내구성을 지니고 있는 것이 특징이다. 이 때문에 각각의 서브픽셀을 마이크로 사이즈의 LED를 이용하여 구성하는 디스플레이, 즉 마이크로-LED 기반 디스플레이는 꿈의 디스플레이로 각광받고 있다.If a display constituting each pixel is manufactured using an inorganic semiconductor-based LED, the aforementioned LCD and OLED-based display problems can be solved at once. In the case of an LED, it has a higher luminous efficiency than other light emitting devices and is a self-luminous device capable of implementing various colors, respectively. In addition, since it is based on inorganic materials, it is characterized by strong durability against the environment. For this reason, a display in which each sub-pixel is configured using a micro-sized LED, that is, a micro-LED-based display, is in the spotlight as a dream display.
현재까지 마이크로-LED 기반 디스플레이 기술은, 마이크로 사이즈로 구성된 각각의 LED들(적색, 녹색, 청색 LED)을 디스플레이 패널 기판 위로 개별 전사하는 공정을 이용한다. 아주 작고, 많은 마이크로-LED를 직접 옮기는 개별 전사 과정은 미세 정밀한 기술을 요하게 되고, 그 복잡성 때문에 디스플레이 제작 공정의 난이도를 높이게 된다. 이러한 복잡한 2단계 공정에 의해서 제작 단가를 줄이는 것에 문제점을 가지고 있어 상용화에 많은 어려움을 겪고 있다.Until now, micro-LED-based display technology uses a process of individually transferring micro-sized LEDs (red, green, and blue LEDs) onto a display panel substrate. The individual transfer process to directly transfer a very small number of micro-LEDs requires fine precision technology, and its complexity increases the difficulty of the display manufacturing process. There is a problem in reducing the manufacturing cost by such a complicated two-step process, so it is having a lot of difficulties in commercialization.
본 발명은, 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일 기판 상에서 단일 공정으로 3차원 구조체의 다중 파장 발광체를 형성하고, 동일 기판 위에서 일련의 공정으로 TFT를 집적하여, 마이크로-LED 기반 디스플레이를 복잡한 전사 방법 없이 제적할 수 있는, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention, in order to solve the above-mentioned problems, forms a multi-wavelength light emitting body of a three-dimensional structure in a single process on a single substrate, and integrates TFTs in a series of processes on the same substrate, thereby making a micro-LED-based display complex. To provide a method for manufacturing a micro-LED-based display that can be weaved without a transfer method.
본 발명은, 본 발명에 의한 제조방법으로 제조되고, 다양한 발광 영역의 마이크로-LED의 구성과 풀컬러 구현이 가능한, 능동 구동 마이크로-LED 기반의 디스플레이를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an active driving micro-LED-based display manufactured by the manufacturing method according to the present invention, capable of configuring a micro-LED of various light emitting areas and realizing full color.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따라, 반도체 기판 상에, 복수 개의 서브픽셀 단위로 구역화된 마이크로-LED를 형성하는 단계; 상기 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 평탄층을 형성하여 평탄화하는 단계; 상기 평탄층에 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화된 마이크로-LED 상에, 상기 서브픽셀 구동을 위한 TFT를 배열 및 증착하여 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계; 를 포함하는, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법에 관한 것이다. In accordance with an embodiment of the present invention, there is provided a method comprising: forming, on a semiconductor substrate, a micro-LED zoned in a plurality of sub-pixel units; planarizing by forming a planarization layer on at least a portion of the micro-LED; forming a via hole in the planarization layer; and arranging and depositing a TFT for driving the sub-pixel on the planarized micro-LED to integrate the micro-LED and the TFT; It relates to a method of manufacturing a micro-LED-based display comprising a.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마이크로-LED를 형성하는 단계는, 단일 기판 상의 적어도 일부분 또는 전체에 걸쳐 단일 공정(single process)으로 서브픽셀 단위로 구역화된 마이크로-LED를 형성하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the micro-LED may be forming sub-pixel zoned micro-LEDs in a single process over at least a portion or the whole on a single substrate. .
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마이크로-LED를 형성하는 단계는, n-형 반도체층 상에 서브픽셀 단위로 구역화하여 3차원 발광 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 3차원 발광 구조체 상에 p-형 반도체층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the forming of the micro-LED may include: forming a three-dimensional light emitting structure by segmenting in sub-pixel units on an n-type semiconductor layer; and forming a p-type semiconductor layer on the three-dimensional light emitting structure. may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 3차원 발광 구조체를 형성하는 단계는, 상기 n-형 반도체층 상에 3차원 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 3차원 구조체 상에 적어도 둘 이상의 파장이 다른 발광층 또는 광대역의 발광층을 형성하는 단계; According to an embodiment of the present invention, the forming of the three-dimensional light emitting structure may include: forming a three-dimensional structure on the n-type semiconductor layer; and forming a light emitting layer having different wavelengths or a light emitting layer having a broad band on the three-dimensional structure;
를 포함하는 것일 수 있다. may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 n-형 반도체층 상에 3차원 구조체를 형성하는 단계는, n-형 반도체층 상에 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층을 패터닝하는 단계; 및 n-형 반도체층을 식각하거나 또는 n-형 반도체를 성장시켜 다양한 모양, 크기 또는 간격을 가지는 구조를 형성하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the forming of the three-dimensional structure on the n-type semiconductor layer may include: forming a mask layer on the n-type semiconductor layer; patterning the mask layer; and etching the n-type semiconductor layer or growing the n-type semiconductor to form structures having various shapes, sizes, or gaps; may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 p-형 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 3차원 발광 구조체 상에 형성하거나 또는 상기 3차원 발광 구조체를 매몰되게 형성하는 것이고, 상기 p-형 반도체층의 두께는 100 nm 내지 2 ㎛인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the p-type semiconductor layer is to form on the three-dimensional light emitting structure or to form the three-dimensional light emitting structure to be buried, the p-type semiconductor layer The thickness may be 100 nm to 2 μm.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 3차원 발광 구조체는, 3차원 구조체의 형태, 크기 및 배열간격 중 적어도 하나에 의해 발광 파장이 조절되고, 상기 서브픽셀은, 동일하거나 또는 상이한 발광 파장을 갖는 3차원 발광 구조체를 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the 3D light emitting structure, the emission wavelength is controlled by at least one of the shape, size, and arrangement interval of the 3D structure, and the subpixel has the same or different emission wavelength It may include a three-dimensional light emitting structure.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 서브픽셀은, 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나를 발광하고, 다색 파장의 마이크로-LED로 이루어진 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sub-pixel emits at least one of red, green, and blue, and may be formed of a micro-LED having a multi-color wavelength.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 서브픽셀은, 백색광, 광대역 파장 또는 이 둘을 발광하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sub-pixel may emit white light, a broadband wavelength, or both.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 누설전류 차단층을 형성하는 단계; 및 상기 누설전류 차단층이 형성된 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 전류 분산층을 형성하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 누설전류 차단층은 상기 마이크로-LED의 p-형 반도체층 상에 형성되고, 상기 마이크로-LED의 상부 영역이 노출되도록 형성된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, forming a leakage current blocking layer on at least a portion of the micro-LED; and forming a current dispersing layer on at least a portion of the micro-LED on which the leakage current blocking layer is formed. It may further include, wherein the leakage current blocking layer is formed on the p-type semiconductor layer of the micro-LED, and formed so that an upper region of the micro-LED is exposed.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상기 전류 분산층은 상기 누설전류 차단층 및 상기 p-형 반도체층 상에 형성되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the current spreading layer may be formed on the leakage current blocking layer and the p-type semiconductor layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 누설전류 차단층은, 스핀 온 글라스 물질(Spin on glass), 금속, 산화물 및 질화물 절연 물질 중 적어도 하나를 포함하고 가시광에 투명한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the leakage current blocking layer may include at least one of a spin on glass material, a metal, an oxide, and a nitride insulating material, and may be transparent to visible light.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 평탄층을 형성하여 평탄화하는 단계는, 상기 전류 분산층이 형성된 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 평탄층을 형성하여 평탄화하는 것이고, 상기 마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계는, 상기 마이크로-LED 상에 투명 전극, 금속 전극 또는 이 둘을 증착하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, forming a current dispersing layer on the micro-LED; The method further comprising: forming and planarizing the planarization layer comprises forming a planarization layer on at least a portion of the micro-LED on which the current distribution layer is formed to planarize, and forming a current distribution layer on the micro-LED The step may be to deposit a transparent electrode, a metal electrode, or both on the micro-LED.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전류 분산층은, 상기 마이크로-LED의 p-형 반도체층 상에 형성되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the current spreading layer may be formed on the p-type semiconductor layer of the micro-LED.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전류 분산층의 두께는, 1 nm 내지 500 nm이고, 상기 전류 분산층은 단일 또는 복수층인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thickness of the current dispersing layer is 1 nm to 500 nm, and the current dispersing layer may be a single or a plurality of layers.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전류 분산층은, 1 nm 내지 500 nm 두께의 투명 전극층, 1 nm 내지 50 nm 두께의 금속 전극층 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the current dispersing layer may include a transparent electrode layer having a thickness of 1 nm to 500 nm, a metal electrode layer having a thickness of 1 nm to 50 nm, or both.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 평탄화하는 단계는, 상기 전류 분산층이 형성된 상기 마이크로-LED 영역 중 TFT가 집적되는 영역에 유기물, 산화물, 질화물 및 금속 중 적어도 하나를 포함하는 절연층을 증착하고 평탄화하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the planarization includes depositing an insulating layer including at least one of an organic material, an oxide, a nitride, and a metal in a region where a TFT is integrated among the micro-LED region in which the current dispersion layer is formed. and may be flattened.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 평탄층은, 스핀 온 글라스 물질(Spin on glass), 금속, 산화물 및 질화물 절연 물질 중 적어도 하나를 포함하고 가시광에 투명한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the planarization layer may include at least one of a spin on glass material, a metal, an oxide, and a nitride insulating material, and may be transparent to visible light.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 평탄층에 비아홀을 형성하는 단계는, 상기 마이크로-LED의 상부 영역 또는 측면 영역에 형성되는 것이고, 전류 분산층이 노출되는 깊이까지 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 통하여 TFT의 드레인 영역과 상기 전류 분산층이 접촉하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming a via hole in the planarization layer is to be formed in an upper region or a side region of the micro-LED, forming a via hole to a depth to which the current spreading layer is exposed, and the via hole The drain region of the TFT and the current dispersing layer may be in contact with each other.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마이크로-LED를 형성하는 단계 및 상기 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계는, 동일 반도체 기판 상에서 이루어지고, 상기 단계들 사이에 전사 공정-프리인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the micro-LED and the step of integrating the micro-LED and the TFT may be performed on the same semiconductor substrate and a transfer process-free between the steps. .
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 서브픽셀에 대응하는 컬러필터를 증착하는 단계; 를 더 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, depositing a color filter corresponding to the sub-pixel; may further include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 백색광 또는 광대역 파장을 발광하는 서브픽셀; 및 상기 서브픽셀에 상응하는 컬러필터; 를 포함하고, TFT를 통해서 능동 구동되는, 마이크로-LED 기반 디스플레이에 관한 것이다. According to an embodiment of the present invention, a sub-pixel emitting white light or a broadband wavelength; and a color filter corresponding to the sub-pixel. It relates to a micro-LED based display, comprising:
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 디스플레이는, 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나를 발광하는 서브픽셀을 포함하고, 상기 디스플레이는 다색 파장 마이크로-LED 기반인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the display may include sub-pixels emitting at least one of red, green, and blue, and the display may be based on a multi-color wavelength micro-LED.
본 발명은, 단일 공정을 통하여 다중 파장의 마이크로-LED를 동일 기판 위에 형성하고, 능동 구동을 위한 액티브 매트릭스 소자(active matrix)까지 동일 기판 위에 제작할 뿐만 아니라, 전사 공정 없이 능동 구동 디스플레이를 제작할 수 있으므로, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조 공정을 간소화하고, 대량 생산을 실현시킬 수 있다. According to the present invention, multi-wavelength micro-LEDs are formed on the same substrate through a single process, and an active matrix device for active driving can be fabricated on the same substrate as well as an active driving display without a transfer process. , can simplify the manufacturing process of micro-LED-based displays and realize mass production.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법의 공정 흐름을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 3차원 구조체를 형성하는 단계의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 발광층을 형성하는 단계의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 p-형 반도체층을 형성하는 단계에서 p-형 반도체층의 형태를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 전류 분산층을 형성하는 단계의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 누설전류 차단층을 형성하는 단계의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 중 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 TFT 전극회로를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법의 공정 흐름을 예시적으로 나타낸 것이다. FIG. 1 exemplarily shows a process flow of a method for manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
2 exemplarily shows a process of forming a three-dimensional structure in a method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 exemplarily shows a process of forming a light emitting layer in a method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 exemplarily shows the form of the p-type semiconductor layer in the step of forming the p-type semiconductor layer in the method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 exemplarily shows a process of forming a current dispersing layer in a method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
6 exemplarily shows a process of forming a leakage current blocking layer in a method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
7 exemplarily shows a process of integrating a micro-LED and a TFT in a method of manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 exemplarily shows a TFT electrode circuit of a micro-LED-based display according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
9 exemplarily shows a process flow of a method for manufacturing a micro-LED-based display according to the present invention, according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator, or a custom in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be located "on" another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements.
이하, 본 발명의 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법 및 마이크로-LED 기반 디스플레이에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the micro-LED-based display manufacturing method and the micro-LED-based display of the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
본 발명은, 마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 단일 공정을 통하여 다양한 파장 영역을 갖고, 다중 파장의 마이크로-LED를 동일 기판 상에 형성할 뿐만 아니라, 능동 구동을 위한 액티브 매트릭스 소자(active matrix)까지 동일 기판 위에 제작할 수 있는, 능동 구동 마이크로-LED 기반 디스플레이를 제공할 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a micro-LED-based display, and according to an embodiment of the present invention, not only forming micro-LEDs having various wavelength ranges and having multiple wavelengths on the same substrate through a single process, but also , it is possible to provide an active driving micro-LED-based display that can be fabricated on the same substrate up to an active matrix element for active driving.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하면, 도 1에서 상기 제조방법은, 마이크로-LED(Micro light emitting diode)를 형성하는 단계(S100); 평탄화하는 단계(S300); 비아홀을 형성하는 단계(S400); 및 마이크로-LED와 TFT(Thin film transistor) 회로를 집적하는 단계(S500); 를 포함하고, 마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계(S200)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, referring to FIG. 1 , the manufacturing method in FIG. 1 includes: forming a micro-LED (Micro light emitting diode) (S100); flattening (S300); forming a via hole (S400); and integrating a micro-LED and a thin film transistor (TFT) circuit (S500); and forming a current dispersing layer on the micro-LED (S200).
본 발명의 일 실시예에 따라, 마이크로-LED를 형성하는 단계(S100)는, 기판 상의 마이크로-LED 영역 내에서 복수개의 서브픽셀 단위로 구역화된 마이크로-LED를 형성하는 단계이다. 마이크로-LED를 형성하는 단계(S100)는, 반도체 기판을 준비하는 단계(S110), 3차원 발광 구조체를 형성하는 단계(S120); 및 p-형 반도체층을 형성하는 단계(S130);를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the micro-LED ( S100 ) is a step of forming the micro-LED zoned in a plurality of sub-pixel units within the micro-LED area on the substrate. Forming the micro-LED (S100), preparing a semiconductor substrate (S110), forming a three-dimensional light emitting structure (S120); and forming a p-type semiconductor layer ( S130 ).
반도체 기판을 준비하는 단계(S110)는, 디스플레이 구동과 마이크로-LED를 형성하기 위한 반도체 기판(100)을 준비하는 단계이며, 예를 들어, 반도체 기판(100)은, 기판(110); 및 기판(110) 상에 형성된 반도체층(120)을 포함할 수 있다. The step of preparing the semiconductor substrate ( S110 ) is a step of preparing the
기판(110)은, 마이크로-LED의 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어, 사파이어(Al2O3), Si, SiC, GaN, GaAs 및 AlN 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 사파이어(Al2O3) 또는 Si 기판이다. The
반도체층(120)은, 서브픽셀 단위로 구역화되는 마이크로-LED 영역과 TFT 영역으로 구분되며, 상기 영역의 위치, 크기, 간격 등을 마이크로-LED 및 디스플레이의 구동을 위해서 디자인될 수 있다. The
반도체층(120)은, n-형질화갈륨 반도체를 포함하고, 예를 들어, 상기 n-형 질화갈륨 반도체는, GaN, InGaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs 및 GaInNSb으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. n-형 질화물 반도체는, n-형 불순물 원소가 더 포함될 수 있고, 예를 들어, 상기 n-형 불순물은 N, P, As, Ge, Si, Cu, Ag, Au, Sb, 및 Bi으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
반도체층(120)은, 500 nm 내지 5 ㎛ 두께로 형성될 수 있고, 예를 들어, 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 일 수 있다. 반도체층(120)의 두께가 500 nm 보다 얇으면 마이크로-LED 소자의 품질이 충분히 좋지 않을 수 있고, 5 ㎛ 보다 두꺼우면 반도체 기판층의 균열이 발생할 수 있다. The
기판(110) 및 반도체층(120) 사이에 버퍼층(121)을 더 포함하고, 버퍼층(121)은, U-형 질화갈륨 반도체를 포함할 수 있다. 버퍼층(121)은, 기판과 질화물 반도체 물질의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것으로, U-GaN(undoped GaN), 고온 또는 저온 성장 u-GaN(undoped GaN), 저온 성장 GaN층 또는 AlN층 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 u-GaN(undoped GaN)이다. 버퍼층(120)은, 10 nm 내지 1 ㎛ 두께로 형성될 수 있다.A
반도체 기판(100)은, 소면적에서 대면적까지 선택될 수 있고, 예를 들어, 2 인치 이상; 5 인치 이상; 8 인치 이상, 또는 12 인치 이상의 웨이퍼 레벨의 대면적일 수 있다.The
반도체층(120)은, MOCVD(metal-organic chemical vapour deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy 등과 같은 기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, n-형 질화물 반도체층은, 850 ℃ 내지 1100 ℃ 및 50 torr 내지 500 torr 조건에서 형성될 수 있다. The
3차원 발광 구조체를 형성하는 단계(S120)는, 반도체층 상에 마스크층을 패터닝하는 단계(S121); 3차원 구조체를 형성하는 단계(S122); 및 발광층을 형성하는 단계(S123); 를 포함할 수 있다. Forming the three-dimensional light emitting structure (S120) may include: patterning a mask layer on the semiconductor layer (S121); forming a three-dimensional structure (S122); and forming a light emitting layer (S123); may include.
반도체층 상에 마스크층을 패터닝하는 단계(S121)는, 반도체층(120) 상에 마스크층을 형성하고, 패터닝하여 개구(홀)을 갖는 패터닝된 마스크층(130)을 형성하는 단계이다. 마스크층(130)은, 반도체층(120) 상의 마이크로-LED 영역에서 복수개의 서브픽셀로 구역화하여 패터닝되고, 마스크층(130)을 이용하여 반도체층(120) 상에 3차원 구조체(141)를 형성하므로, 전사 공정 없이 마이크로-LED 기반 디스플레이의 발광원을 동일 기판 상에서 단일 공정으로 제공할 수 있다. The step of patterning the mask layer on the semiconductor layer ( S121 ) is a step of forming a mask layer on the
상기 패터닝된 개구(홀)의 크기(또는, 직경 또는 너비) 및 개구(홀)의 배열 간격(예를 들어, 개구 중심 간의 간격)에 따라 3차원 구조체의 형태, 크기, 3차원 구조체의 발광층의 구성 등의 조절이 가능할 뿐만 아니라, 3차원 발광 구조체의 미세 발광 파장을 조절할 수 있다. According to the size (or diameter or width) of the patterned openings (holes) and the arrangement spacing of the openings (holes) (for example, the spacing between the centers of the openings), the shape, size, and light emitting layer of the three-dimensional structure It is possible not only to adjust the configuration, etc., but also to adjust the fine emission wavelength of the three-dimensional light emitting structure.
3차원 구조체를 형성하는 단계(S122)는, 마이크로-LED 영역의 서브픽셀 내에서 마스크층(130)을 이용하여 반도체층 상에 복수개의 3차원 구조체(141)를 형성하는 단계이며, 3차원 구조체(141)의 형태, 크기(예를 들어, 높이, 부피, 단면적, 직경, 길이, 밑면 길이, 등), 성분, 배열 방식(예를 들어, 중심 간의 간격, 배열 형태, 밀도, 등), 성분, 성장 방식 및 결정 구조 중 적어도 하나의 인자를 변화시켜 3차원 발광 구조체(140)의 발광 파장을 조절할 수 있다. 또한, 상기 인자의 2 이상의 값, 형태 또는 이 둘을 변화시켜 3차원 발광 구조체(140)의 발광 파장을 조절하거나 또는 서브픽셀을 구획화할 수 있다. The step of forming the three-dimensional structure (S122) is a step of forming a plurality of three-
상기 서브픽셀 내 및/또는 전체 서브픽셀은, 원하는 파장대 및/또는 단일 또는 다양한 파장대(예를 들어, 풀 컬러 디스플레이)를 구현하기 위해서 동일하거나 또는 상이한 복수개의 3차원 구조체 또는 동일하거나 또는 상이한 발광 파장을 갖는 복수개의 3차원 구조체를 포함할 수 있다. 최종적으로 서브픽셀 단위로 발광 파장이 구분될 수 있다. The subpixels and/or all subpixels may contain the same or different plurality of three-dimensional structures or the same or different emission wavelengths to realize a desired wavelength band and/or a single or different wavelength band (eg, a full color display). It may include a plurality of three-dimensional structures having Finally, the emission wavelength may be divided in units of sub-pixels.
3차원 구조체(141)는, 반도체층(120)과 연속된 구조체이거나 또는 동일한 반도체물질을 포함하고, 3차원 구조체(141)는, 반도체층(120) 상에서 패터닝된 마스크층(130)의 개구(홀)을 통하여 식각 또는 성장을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 기판/u-GaN/n-GaN층 상에 패터닝된 마스크층(130)을 형성하고, 마스크층(130)의 패터닝된 개구(또는, 홀) 내에서 “Bottom-up” 방식으로 3차원 구조체(n-GaN)를 성장하거나 또는 “Top-down” 방식으로 식각하여 3차원 구조체(n-GaN)를 형성할 수 있다. The three-
예를 들어, 상기 “Bottom-up”방식은, 900 ℃ 내지 1150 ℃ 및 50 torr 내지 500 torr에서 성장되고, MOCVD(metal-organic chemical vapour deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy 등을 이용할 수 있다. 또한, “Top-down”방식은, 물리적 또는 화학적 식각을 이용할 수 있다. For example, the "bottom-up" method is grown at 900 ° C. to 1150 ° C. and 50 torr to 500 torr, MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition), MBE (Molecular Beam Epitaxy) or HVPE (Hydride Vapor Phase) Epitaxy may be used, etc. In addition, in the “Top-down” method, physical or chemical etching may be used.
3차원 구조체(141)는, 원뿔; 다각형뿔; 원기둥; 다각형 기둥; 원형의 링; 다각형의 링; 반구; 평평한 상부를 갖도록 끝이 잘린 형태의 원뿔, 다각형뿔, 원형의 링 및 다각형의 링 형태; 실리던 형태의 중공 함몰부를 포함하는 원뿔, 다각형뿔 및 다각형 기둥; 및 라인(line) 형태의 기둥; 의 구조체들로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The three-
발광층을 형성하는 단계(S123)는, 3차원 구조체(141) 상에 발광층(142)을 형성하여 3차원 발광 구조체(140)를 형성하는 단계이다. 3차원 발광 구조체(140)는, 반도체층과 연결되고, 단일 및/또는 다양한 파장대의 빛을 방출하는 구조체이다. The step of forming the light emitting layer ( S123 ) is a step of forming the
3차원 발광 구조체(140)는, 3차원 구조체(141)의 표면에 따라 발광층(142)이 형성되므로, 3차원 구조체(141)와 거의 동일한 크기, 형태 및 배열 간격(형태) 등을 가지며, 3차원 구조체의 형태, 크기 (예를 들어, 높이, 부피, 단면적, 직경, 길이, 밑면 길이, 등), 성분, 배열 방식(예를 들어, 중심 간의 간격, 배열 형태, 밀도 등), 성분, 성장 방식 및 결정 구조 중 적어도 하나의 인자 의해서 발광 파장이 조절될 수 있고, 추가적으로 발광층(142)의 구성에 의해서 더 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 서브픽셀 단위로 발광파장이 구분되고, 서브픽셀 내에 3차원 구조체(141)의 형태, 크기 및/또는 간격을 조절하여 다양한 발광 파장, 즉, 가시광(적색, 녹색 및 청색), 백색광, 광대역 등의 다양한 파장의 발광 영역으로 구분된 서브픽셀을 형성할 수 있다. The three-dimensional light-emitting
3차원 발광 구조체(140)는, 50 nm 내지 30 ㎛ 직경(또는, 밑면 길이) 및/또는 50 nm 내지 10 ㎛ 높이(또는, 길이)를 가질 수 있다. 발광 구조체(140)는, 높이가 높을수록 더 장파장의 빛을 발광할 수 있다. The three-dimensional
3차원 발광 구조체(140)는, 10 nm 내지 50 ㎛의 중심 간의 간격을 가지도록 배열된다. 즉, 3차원 발광 구조체(140)의 중심 간의 간격은 마스크층에 형성되는 패터닝된 개구의 중심 간의 간격 간의 간격에 대응되는 수준인 것일 수 있다. 3차원 발광 구조체(140)는, 구조체의 간격이 클수록 더 장파장의 빛을 발광할 수 있다.The three-dimensional
발광층(142)은, 발광 물질을 포함하고, 단일 또는 복수층으로 형성된 활성층이다. 발광층(142)은, 두께, 성장률, 구성성분의 농도비, 마이그레이션, 층수 등을 조절하여 발광하는 빛의 파장을 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 발광층(142)은, 발광하는 빛의 파장을 조절하기 위해서, 3차원 구조체(141)의 표면에 따라, 예를 들어, 옆면(또는, 빗면), 윗면 등에 따라 활성층의 두께, 성장률, 구성성분의 농도비 및 마이그레이션 및 층수로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 변화시켜 발광하는 빛의 파장을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 나타낸 바와 같이, InGaN/GaN 발광층의 형성 시 3차원 구조체(141)의 형태에 따라 발광 파장이 달라질 수 있다. 또한, 발광하는 빛의 파장을 조절하기 위해서, 3차원 구조체(141) 상에 발광층(142)의 성장 시 발광층(142) 내의 In-마이그레이션(migration) 정도를 조절할 수 있다. The
발광층(142)은, 양자우물, 예를 들어, 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well : MQW) 구조를 포함하고, GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs 및 GaInNSb으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 InGaN 또는 InGaN/GaN 이다. 발광층(142)은, 2 nm 내지 100 nm 두께로 형성되고, 단일 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 발광층(142)는 3차원 구조체(141) 내의 위치 및 형태에 따라 두께를 달리할 수 있다.The
발광층(142)은, 복수 층으로 형성될 경우 초격자층(super lattice layer)의 epi층 기반 LED 활성층을 더 포함할 수 있으며, 초격자층(super lattice layer)의 삽입에 의해서 장파장 발광을 유도할 수 있다. 상기 초격자층은, 단일 또는 복수층을 형성되고, 양자우물층을 포함할 수 있다.The
발광층(142)은, MOCVD(metal-organic chemical vapour deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy) 등을 이용하고, 500 ℃ 내지 850 ℃ 및 50 torr 내지 5500 torr 공정 조건을 이용하고, 원하는 발광층의 성장율에 따라 상기 온도 범위는 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 효과적인 발광 구조체를 형성하기 위해서 초격자층(super lattice layer)과 같은 epi층 기반 LED 활성층 형성 공정을 적용할 수 있다. The
p-형 반도체층을 형성하는 단계(S130)는, 3차원 발광 구조체 상에 p-형 반도체층을 형성하는 단계이며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 3차원 발광 구조체(140) 상의 표면에 따라 적어도 일부분에 형성되거나 또는 3차원 발광 구조체(140)를 매몰되게 p-형 반도체층(143)을 형성할 수 있다. 또한, 3차원 발광 구조체(140)에 따라 두께를 달리할 수 있다.Forming the p-type semiconductor layer ( S130 ) is a step of forming a p-type semiconductor layer on the three-dimensional light emitting structure, and as shown in FIG. 4 , at least depending on the surface on the three-dimensional
p-형 반도체층(143)은, p-형 질화갈륨 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, p-형 질화갈륨 반도체는, GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs 및 GaInNSb으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 바람직하게는 AlGaN electron blocking layer를 포함하는 p-형 GaN이다. 또한, p-형 불순물 원소가 더 포함될 수 있고, 상기 p-형 불순물은 Mg, B, In, Ga, Al, Tl 등일 수 있다. The p-
p-형 반도체층(143)의 두께는, 100 nm 내지 2 ㎛ 이고, 예를 들어, 100 nm 내지 2 ㎛; 200 nm 내지 2 ㎛; 400 nm 내지 2 ㎛; 500 nm 내지 2 ㎛; 550 nm 내지 2 ㎛; 600 nm 내지 1 ㎛; 또는 700 nm 내지 1 ㎛일 수 있다. 두께가 수십 nm 수준으로 얇게 형성될 경우 고품질의 박막을 형성하기 어려워지고, 2 ㎛ 이상으로 두껍게 될 경우 저항이 커지는 문제점이 발생할 수 있다. 도 4를 참조하면, p-형 반도체층은, 하부의 발광 구조체의 형상에 따라 nm 수준으로 얇게 형성되고, p-형 반도체층의 두께가 수 ㎛ 수준으로 두껍게 형성될 경우에, 발광 구조체의 단면 형상은 모두 p-형 반도체층 내에 매몰되고, 평평한 상면을 가지는 p-형 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 평평한 상면을 가지는 p-형 반도체층을 형성할 경우에, 평탄화 단계(S300)를 생략할 수 있다. 즉, p-형 반도체층의 형성과 동시에 또는 이후에 절연층과 비아홀 형성하고, 다음으로, 전류 분산층을 형성하고, TFT 집적을 진행할 수 있다. The thickness of the p-
p-형 반도체층을 형성하는 단계(S130)는 MOCVD(metal-organic chemical vapour deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy 등을 이용할 수 있다. Forming the p-type semiconductor layer ( S130 ) may use metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), or hydrogen vapor phase epitaxy (HVPE).
마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계(S200)는, p-형 반도체층(143)이 형성된 마이크로-LED 상의 적어도 일부분 또는 전체에 투명 전극, 금속 전극 또는 이 둘을 포함하는 전류 분산층(150, Current spreading layer)을 증착하는 단계이다. 전류 분산층(150)은, 마이크로-LED를 포함하는 서브픽셀과 TFT 영역으로 확대하여 형성되어, 3차원 발광 구조체(140)들을 전기적으로 연결하고, 전류 분산층 상에 TFT 증착 시 전기적으로 연결되어 TFT로 전류주입이 가능하도록 한다. The step of forming the current dispersing layer on the micro-LED ( S200 ) is a current dispersing layer including a transparent electrode, a metal electrode, or both on at least a part or the entirety of the micro-LED on which the p-
전류 분산층(150)은, 투명 반도체 산화물, 질화물, 금속, PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 등을 포함할 수 있다. The current spreading
상기 금속 전극은, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, 및 Au으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 투명 전극은, 투명 반도체 산화물을 포함하고, 예를 들어, FTO(Fluorine doped tin oxide, SnO2 : F), ITO(Indium tin oxide), IZO(Indium zinc oxide), IGZO(Indium gallium zinc oxide), AZO(Al-doped ZnO), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), GZO(Ga-doped ZnO), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), CTO(Cadmium stannate), SnO2, ZnO, IrOx, RuOx 및 NiO으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The metal electrode is at least one selected from the group consisting of Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, and Au Including, wherein the transparent electrode includes a transparent semiconductor oxide, for example, FTO (Fluorine doped tin oxide, SnO 2 :F), ITO (Indium tin oxide), IZO (Indium zinc oxide), IGZO (Indium) gallium zinc oxide), AZO (Al-doped ZnO), AGZO (Aluminum Gallium Zinc Oxide), GZO (Ga-doped ZnO), IZTO (Indium Zinc Tin Oxide), IAZO (Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), CTO(Cadmium stannate), SnO 2 , ZnO, IrOx, RuOx and NiO It may include at least one selected from, but is not limited thereto.
전류 분산층(150)은, 단일 또는 복수층이고, n-형 및/또는 p-형 전극일 수 있다. 전류 분산층(150)의 두께는, 1 nm 내지 500 nm이고, 예를 들어, 1 nm 내지 500 nm 두께의 투명 전극층, 1 nm 내지 50 nm 두께의 금속 전극층 또는 이 둘을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 투명 전극층의 두께는, 1 nm 내지 500 nm; 10 nm 내지 400 nm; 20 nm 내지 300 nm; 30 nm 내지 300 nm; 50 nm 내지 300 nm; 또는 50 nm 내지 200 nm의 두께일 수 있다. 상기 금속전극층의 두께는, 1 nm 내지 100 nm; 1 nm 내지 80 nm; 1 nm 내지 60 nm; 1 nm 내지 50 nm; 1 nm 내지 30 nm; 1 nm 내지 20 nm; 1 nm 내지 10 nm; 또는 1 nm 내지 5 nm일 수 있다.The current spreading
전류 분산층(150)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 마이크로-LED 영역 내에 3차원 발광 구조체(140)의 위치에 따라 전기적 연결과 TFT로 전류주입을 위해서 3차원 발광 구조체(140)의 표면에 따라 형성되거나 3차원 발광 구조체(140)의 측면으로 더 연장될 수 있다. As shown in FIG. 5 , the
예를 들어, 전류 분산층(150)은, p-형 반도체층(143)의 형태에 따라 p-형 반도체층(143) 상에 형성되거나 또는 TFT 영역으로 확대된 균일한 컨포멀한 층일 수 있다. For example, the current spreading
본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 6을 참조하면, 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 누설전류 차단층을 형성하는 단계(S140) 및 마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계(S200')를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, referring to FIG. 6 , forming a leakage current blocking layer on at least a portion of the micro-LED (S140) and forming a current dispersing layer on the micro-LED (S200') may include.
마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 누설전류 차단층을 형성하는 단계(S140)는, 효과적인 전류 주입을 위해서 상기 마이크로-LED의 p-형 반도체층(143) 상에 누설전류 차단층(144, 144')을 형성하는 것이다.The step of forming a leakage current blocking layer on at least a portion of the micro-LED (S140) is a leakage current blocking layer (144, 144') on the p-
예를 들어, 상기 마이크로-LED의 상부 영역, 즉 p-형 반도체층이 형성된 3차원 발광 구조체의 상부 영역이 노출되도록 하부 영역에서 일정한 높이로 형성되거나 및/또는 3차원 발광 구조체들 사이를 메우도록 바닥면에 형성될 수 있다. For example, the upper region of the micro-LED, that is, the upper region of the three-dimensional light emitting structure formed with the p-type semiconductor layer is formed at a constant height in the lower region to be exposed and/or to fill the gap between the three-dimensional light emitting structures. It may be formed on the bottom surface.
선택적으로 상기 누설전류 차단층을 가공하는 단계(S150);를 더 포함할 수 있고, 이는 누설전류 차단층(144, 144')을 형성한 이후에 p-형 반도체층(143)이 형성된 3차원 발광 구조체(140)의 상부 영역이 노출되고, 원하는 위치 및/또는 두께를 갖도록 상기 누설전류 차단층(144, 144')을 일부분 제거, 식각 등의 공정으로 가공하는 단계이다. 예를 들어, 누설전류 차단층(144)를 형성한 이후에 누설전류 차단층(144')로 가공될 수 있다. 즉, 누설전류 차단층은, 바닥과 3차원 발광 구조 구조체 높이의 단차를 줄여 전류 분산층이 용이하게 덮이도록하고, 절연층으로 구성되어 누설되는 전류를 차단시킬 수 있다. 3차원 발광 구조 구조체의 상부 영역이 노출되면 p-형 반도체층과 전류 분산층이 접촉하게되어 전류 흐름을 원활하게 할 수 있다.Optionally, the step of processing the leakage current blocking layer (S150); may further include, which is a three-dimensional p-
누설전류 차단층(144, 144')의 두께는 1 nm 이상; 10 nm 이상; 50 nm 이상; 또는 200 nm 이상일 수 있고, 또는 1 nm 내지 200 nm일 수 있다.The thickness of the leakage current blocking layers 144 and 144' is 1 nm or more; more than 10 nm; 50 nm or more; or 200 nm or more, or 1 nm to 200 nm.
누설전류 차단층(144, 144')은, 투명층일 수 있고, 예를 들어, 가시광 영역에 투명한 것일 수 있다.The leakage current blocking layers 144 and 144' may be transparent layers, for example, they may be transparent in a visible light region.
누설전류 차단층(144, 144')은, 유기물, 질화물, 산화물 및 금속으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이에 적용 가능한 절연성 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 구체적으로, 스핀 온 글라스 물질(Spin on glass, SOG), 금속, 산화물, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 유기실란, 폴리카프로락톤, 폴리테트라하이드로퓨란, 에폭시, 자일렌글라이콜, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지, 금속알콕사이드, 우레탄계 수지, 절연성 무기 재료, 절연물질로 코팅된 금속 재료 등일 수 있다. PECVD, CVD, 스퍼터링, 코팅 등의 증착 방법 등을 이용할 수 있다.The leakage current blocking layers 144 and 144' may include an insulating material including at least one selected from the group consisting of organic materials, nitrides, oxides, and metals. For example, any insulating material applicable to a display may be applied without limitation, and specifically, spin on glass (SOG), metal, oxide, silicon oxide film, silicon nitride film, organosilane, polycaprolactone, poly Tetrahydrofuran, epoxy, xylene glycol, polyethylene, polystyrene, polycarbonate, polyimide, silicone-based resin, melamine-based resin, acrylic resin, phenol-based resin, metal alkoxide, urethane-based resin, insulating inorganic material, insulating material a metal material or the like. A deposition method such as PECVD, CVD, sputtering, or coating may be used.
상기 스핀 온 글라스 물질은, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 물질이며, 예를 들어, 실록산(siloxane), 하이드로젠 실세퀴옥산(hydrogen silsequioxane(HSQ)), 메틸 실세퀴옥산 (methylsilsequioxane(MSQ)), 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane), 폴리실라잔(polysilazane), 디비닐 실록산 비스벤조사이클로부탄(divinyl siloxane bis-benzocyclobutane; DVS-BCB)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The spin-on glass material is a material known in the art, for example, siloxane, hydrogen silsequioxane (HSQ), methyl silsequioxane (MSQ), It may include at least one selected from the group consisting of perhydropolysilazane, polysilazane, divinyl siloxane bis-benzocyclobutane (DVS-BCB), but is not limited thereto. does not
상기 금속은, 예를 들어, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, 및 Au으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 질화물 및 산화물은 상기 금속을 포함하고, 예를 들어, SiO2, SiNx, TiO2, Al2O3 등일 수 있다..The metal is, for example, from the group consisting of Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, and Au At least one selected from the group consisting of the nitride and the oxide includes the metal, for example, SiO 2 , SiNx, TiO 2 , Al 2 O 3 It may be.
마이크로-LED 상에 전류 분산층을 형성하는 단계(S200')는 누설전류 차단층이 형성된 마이크로-LED 상에 전류 분산층(150)을 형성하는 것이며, 상기 누설전류 차단층과 3차원 발광 구조체의 형태에 따라 형성되거나 또는 이들을 덮는 방식으로 형성할 수 있다. 이외 구성 및 공정은 전류 분산층을 형성하는 단계(S200)에서 언급한 바와 같다. 즉, 전류 분산층은 누설전류 차단층이 부분적으로 덮여있는 3차원 구조체 상에 증착되며, p-형 반도체와 맞닿아 접촉할 수 있다. 예를 들어, 각 서브픽셀 영역안의 3차원 구조체들을 전기적으로 연결하며, 각각의 서브픽셀 별로 전류 분산층이 증착될 수 있다.The step of forming the current dispersing layer on the micro-LED (S200') is to form the
평탄화하는 단계(S300)는, 마이크로-LED 상의 적어도 일부분 또는 전체에 걸쳐 평탄층(160)을 형성하여 평탄화하는 단계이며, 예를 들어, 마이크로-LED 상, 예를 들어, 상기 마이크로-LED 영역 중 TFT가 집적되는 영역에 형성되고, 전류분산층에 의해 픽셀별로 전기적 연결이 구분되어진 어레이 전체를 평탄화할 수 있다. 평탄층(160)은, 3차원 발광 구조체(140) 상 및/또는 3차원 발광 구조체(140) 상에 형성된 전류 분산층(150)에 따라 상기 마이크로-LED 영역에 형성되고, 이는 3차원 발광 구조체에 의해 굴곡진 부분을 평탄화시켜 TFT 증착을 용이하게 할 수 있다. 평탄화하는 단계(S300)는, 전류 분산층을 형성하는 단계(S200) 또는 전류 분산층을 형성하는 단계(S200') 이후에 이루어지고, 선택적으로 생략할 수 있다.The planarizing step ( S300 ) is a step of planarizing by forming the
도 7을 참조하면, 평탄층(160)은, 발광 구조체의 위치에 따라 마이크로-LED 상에 일정한 두께로 형성되고, 유기물, 질화물, 산화물 및 금속으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 절연층을 증착하고 평탄화한다. Referring to FIG. 7 , the
예를 들어, 디스플레이에 적용 가능한 절연성 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 구체적으로, 스핀 온 글라스 물질(Spin on glass, SOG), 금속, 산화물 투명 물질, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 유기실란, 폴리카프로락톤, 폴리테트라하이드로퓨란, 에폭시, 자일렌글라이콜, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지, 금속알콕사이드, 우레탄계 수지, 절연성 무기 재료, 절연물질로 코팅된 금속 재료 등일 수 있다. PECVD, CVD, 스퍼터링 등의 증착 방법을 이용하고, 화학적 또는 기계적 연마 공정에 의해 평탄도를 높일 수 있다. For example, any insulating material applicable to a display may be applied without limitation, and specifically, a spin on glass material (Spin on glass, SOG), a metal, an oxide transparent material, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an organosilane, polycaprolactone , polytetrahydrofuran, epoxy, xylene glycol, polyethylene, polystyrene, polycarbonate, polyimide, silicone resin, melamine resin, acrylic resin, phenolic resin, metal alkoxide, urethane resin, insulating inorganic material, insulating material a coated metal material or the like. A deposition method such as PECVD, CVD, or sputtering may be used, and the flatness may be increased by a chemical or mechanical polishing process.
예를 들어, 평탄층(160)은, 누설전류 차단층(144, 144')과 동일하거나 또는 상이한 절연 물질을 포함하고, 각각의 서브픽셀들끼리 전기적으로 절연할 수 있다.For example, the
상기 스핀 온 글라스 물질은, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 물질이며, 예를 들어, 실록산(siloxane), 하이드로젠 실세퀴옥산(hydrogen silsequioxane(HSQ)), 메틸 실세퀴옥산 (methylsilsequioxane(MSQ)), 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane), 폴리실라잔(polysilazane), 디비닐 실록산 비스벤조사이클로부탄(divinyl siloxane bis-benzocyclobutane; DVS-BCB)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The spin-on glass material is a material known in the art, for example, siloxane, hydrogen silsequioxane (HSQ), methyl silsequioxane (MSQ), It may include at least one selected from the group consisting of perhydropolysilazane, polysilazane, divinyl siloxane bis-benzocyclobutane (DVS-BCB), but is not limited thereto. does not
상기 금속은, 예를 들어, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, 및 Au으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 질화물 및 산화물은 상기 금속을 포함하고, 예를 들어, SiO2, SiNx, TiO2, Al2O3 등일 수 있다. The metal is, for example, from the group consisting of Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, and Au It includes at least one selected, and the nitride and oxide include the metal, for example, SiO 2 , SiNx, TiO 2 , Al 2 O 3 It may be.
평탄층(160)은, 단일 또는 복수층일 수 있고, 평탄층(160)의 두께는 하부층의 형태에 따라 변화되며, 예를 들어, 평탄층(160)의 내부 두께는 3차원 구조체의 높이 단차에 따라 두께가 변화될 수 있고, 3차원 구조체의 표면 형상에 따라 변화될 수 있으나, 상부면은 평평한 형태를 형성할 수 있다. The
평탄층(160)은, 투명층일 수 있고, 예를 들어, 가시광 영역에 투명한 것일 수 있다. The
비아홀을 형성하는 단계(S400)는, 비아홀(161)을 통해서 TFT와 마이크로-LED가 전기적으로 접촉하기 위해서 평탄층(160)에서 마이크로-LED가 노출되도록 비아홀(161)을 형성하는 단계이다. 비아홀을 형성하는 단계(S400)는 선택적으로 생략할 수 있다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 비아홀(161)은 마이크로-LED의 상부 영역 또는 측면 영역에 형성되고, 비아홀(161)은, 전류 분산층(150)이 노출되는 깊이까지 형성되고, 비아홀(161)을 통하여 TFT의 드레인 영역과 전류 분산층(150)이 접촉할 수 있다.The step of forming the via hole ( S400 ) is a step of forming the via
도 7을 참조하면, 비아홀(161)은 TFT의 드레인이 삽입되는 부분이며, 마이크로-LED의 발광 구조체의 상단 부분 또는 측면에 형성되고, 이는 TFT의 증착 위치에 따라 변경될 수 있다. Referring to FIG. 7 , the via
마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계(S500)는, 평탄화된 마이크로-LED 영역에 3차원 발광 구조체의 구동을 위해 각 서브픽셀에 해당하는 TFT(170) 회로를 배열 및 증착하여 마이크로-LED와 TFT(170) 회로를 집적하는 단계이다. 이는 기판 상에 마이크로-LED 전체에 걸쳐서 TFT를 모놀리식 증착 공정으로 집적한다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, TFT의 증착을 위해 미리 설계되어 있는 영역에 대하여 TFT 증착을 진행하고, TFT의 드레인(173) 쪽의 전극을 3차원 발광 구조체 위에 형성된 전류분산층(150)과 전기적으로 연결시켜 마이크로-LED와 TFT가 연결(집적)되도록 한다. 마이크로-LED와 TFT 접합에 따른 TFT 전극 회로 구성을 다양하게 설계할 수 있고, 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같은 TFT 전극 회로를 구성할 수 있다. In the step of integrating the micro-LED and the TFT (S500), the
TFT(170)는, 실리콘 기반 TFT 또는 산화물 TFT이며, Amorphous-Silicon, Poly-silicon 중 하나 이상의 Si 구조 이거나 인듐-갈륨-아연-주석-알루미늄 중 하나 이상의 금속 성분을 가지는 산화물 반도체(예를 들어, In-O, Zn-O, Sn-O, In-Zn-O, In-Ga-Zn-O, In-Sn-Zn-O, In-Ga-Zn-O, Al-In-Sn-Zn-O)를 갖는 TFT 구조를 포함할 수 있다. TFT의 증착 시 TFT 증착 온도가 평탄층의 유기물층의 특성이 저하되지 않는 온도의 범위에서 진행될 수 있다. The
TFT(170)의 구성은, 게이트 절연체(171), 소스(172), 드레인(173), 액티브(174) 및 게이트(175) 등로 구성될 수 있고, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는다면, 본 발명의 기술 분야에서 알려져 있고, 마이크로-LED 기반의 디스플레이에 적용 가능한 구성이라면, 제한 없이 적용될 수 있고, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다. The configuration of the
본 발명의 일 실시예에 따라, 마이크로-LED를 형성하는 단계(S100) 내지 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계(S500)는, 동일 반도체 기판 상에서 이루어지고, 상기 단계들 사이에 전사 공정이 포함되지 않는 것이다(예를 들어, 전사 공정-프리). According to an embodiment of the present invention, the steps of forming the micro-LED (S100) to integrating the micro-LED and the TFT (S500) are performed on the same semiconductor substrate, and a transfer process is included between the steps. (eg, transfer process-free).
이는, 기존의 마이크로-LED 기반의 디스플레이의 경우 공정이 완료된 각각의 LED 칩을 복잡한 전사 과정을 거쳐서 디스플레이를 구현하였으나, 본 발명은, 단일 기판 위에 3차원 발광 구조체에 의한 다중 파장 발광구조를 형성하고 동일 기판 위에서 일련의 공정으로 TFT 회로를 집적하여, 능동 구동 마이크로-LED 기반 디스플레이를 복잡한 전사 방법 없이 제작할 수 있다. 또한, 중/소형/대형 디스플레이의 제조공정을 간소화시키고, 디스플레이를 대량 제작 및 생산을 가능하게 한다. 더욱이, 사이즈가 작은 디스플레이가 될수록 픽셀을 구성하는 마이크로-LED가 작아져서 공정의 난이도가 급격하게 상승하게 되지만, 본 발명은, 마이크로-LED 기반의 중, 소형 디스플레이를 제작하는데 기술적 난이도를 낮출 수 있게 된다. In the case of a conventional micro-LED-based display, each LED chip that has been processed is subjected to a complicated transfer process to implement a display, but the present invention forms a multi-wavelength light emitting structure by a three-dimensional light emitting structure on a single substrate and By integrating TFT circuits in a series of processes on the same substrate, active driving micro-LED-based displays can be fabricated without complicated transfer methods. In addition, it simplifies the manufacturing process of the medium/small/large display, and enables mass production and production of the display. Moreover, as the size of the display becomes smaller, the micro-LED constituting the pixel becomes smaller and the difficulty of the process rises sharply. do.
본 발명의 일 실시예에 따라, 전류 분산층을 형성하는 단계(S200); 평탄화하는 단계(S300) 및 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계(S500)가 동일 기판 위에서 일련의 증착 공정으로 대면적 공정으로 진행되어 마이크로-LED와 TFT가 집적되고, 선택적으로 어느 하나의 공정이 생략되거나 또는 공정의 순서 또는 박막(예를 들어, 마이크로-LED)의 위치에 따라 변경될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, forming a current dispersing layer (S200); The planarization step (S300) and the step of integrating the micro-LED and the TFT (S500) are performed as a large-area process in a series of deposition processes on the same substrate, so that the micro-LED and the TFT are integrated, and optionally any one process is performed It may be omitted or changed depending on the order of the process or the location of the thin film (eg, micro-LED).
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 서브픽셀은, 예를 들어, 청색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나를 발광하는 마이크로-LED이거나 또는, 상기 서브픽셀은, 백색광, 광대역 파장 또는 이 둘을 발광하는 마이크로-LED일 수 있다. 이는 도 8에 나타낸 바와 같이, 반도체층(120) 및 발광층(142)에 의해서 발광 파장을 조절하고, 예를 들어, n-GaN 반도체층을 적용하여 청색, 녹색 및 청색 발광 파장을 형성하고, n-INGaN 반도체층을 적용하여 백색광 또는 광대역 파장을 형성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sub-pixel is, for example, a micro-LED that emits at least one of blue, green and blue, or the sub-pixel is a micro-LED that emits white light, a broadband wavelength, or both. It may be a micro-LED. As shown in FIG. 8, the emission wavelength is controlled by the
또한, 상기 백색광, 광대역 파장 또는 이 둘을 발광하는 마이크로-LED은, 적색, 녹색, 청색 구현을 위해서 컬러필터를 이용할 수 있다. 즉, 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계 이후에 컬러 필터를 증착하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다. 상기 컬러필터에 의해 마이크로-LED의 서브픽셀의 발광 파장을 조절하고, 예를 들어, 백색광 또는 광대역 파장의 마이크로-LED의 구성 시 RGB 컬러(청색, 녹색 및 청색)의 구현뿐만 아니라, 컬러 품질을 향상시킬 수 있다. In addition, the micro-LED emitting white light, broadband wavelength, or both may use a color filter to realize red, green, and blue. That is, after the step of integrating the micro-LED and the TFT, the step of depositing a color filter ( S600 ) may be further included. The color filter controls the emission wavelength of the sub-pixel of the micro-LED, and for example, when configuring the micro-LED of white light or broadband wavelength, not only the implementation of RGB colors (blue, green and blue), but also the color quality. can be improved
예를 들어, 도 9를 참조하면, 백색광, 광대역 파장 또는 이 둘을 발광하는 마이크로-LED를 형성하는 단계(S100'); 평탄화하는 단계(S300'); 비아홀을 형성하는 단계(S400'); 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계(S500'); 및 컬러 필터를 증착하는 단계(S600');를 포함할 수 있다. 전류 분산층을 형성하는 단계(S200')를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 각 단계는, 선택적으로 생략하거나 순서를 변경할 수 있다. For example, referring to FIG. 9 , forming a micro-LED that emits white light, a broadband wavelength, or both (S100'); flattening (S300'); forming a via hole (S400'); integrating micro-LED and TFT (S500'); and depositing a color filter (S600'). The method may further include forming a current spreading layer (S200'). In addition, each of the steps may be selectively omitted or the order of the steps may be changed.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 디스플레이를 구동하기 위해서, 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 적용되는 구성을 도입 및/또는 형성하는 공정을 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극층은, p-형 전극층 및/또는 n-형 전극층을 포함할 수 있다. p-형 전극층은 투명 반도체 산화물, 금속 또는 이 둘을 포함할 수 있고, 예를 들어, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 및 탄소나노튜브(CNT)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. n-형 전극층은 Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, ITO 및 ZnO으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, n-형 전극층은 단일층 또는 복수층으로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to drive the display according to the present invention, it may further include a process of introducing and/or forming a configuration commonly applied in the technical field of the present invention, for example, an electrode layer It may further include the step of forming a. For example, the electrode layer may include a p-type electrode layer and/or an n-type electrode layer. The p-type electrode layer may include a transparent semiconductor oxide, a metal, or both, for example, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge , Sb, Al, Pt, Ni, Au, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium zinc tin oxide (IZTO), cadmium tin oxide (CTO), PEDOT (poly( 3,4-ethylenedioxythiophene)) and may include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT). The n-type electrode layer is from the group consisting of Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, ITO and ZnO. It may include one or more selected, and the n-type electrode layer may be composed of a single layer or a plurality of layers.
본 발명은, 마이크로-LED 기반의 디스플레이를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 디스플레이는, 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 것으로, 동일 기판 상에 마이크로-LED를 형성하고, 모놀리식 TFT 공정 방식으로 집적된 디스플레이이다. The present invention provides a micro-LED-based display. According to an embodiment of the present invention, the display is manufactured by the manufacturing method according to the present invention, and a micro-LED is formed on the same substrate, It is a display integrated with a monolithic TFT process method.
상기 마이크로-LED 기반의 디스플레이는, 다색 파장의 고품질 풀컬러 디스플레이를 제공할 수 있다. 즉, 마이크로-LED 기반의 디스플레이는, 서브픽셀 단위로 구역화된 적색, 녹색 및 청색을 발광 영역을 갖는, 3차원 구조 마이크로-LED를 형성하고, TFT와 집적되어, 각 발광 영역은, 서브픽셀로 구분되어 다색 마이크로-LED 기반의 칼라, 또는 풀칼라 디스플레이를 구현할 수 있다. The micro-LED-based display may provide a high-quality full-color display with a multi-color wavelength. That is, the micro-LED-based display forms a three-dimensional structure micro-LED, with red, green and blue light-emitting areas zoned in sub-pixel units, and is integrated with TFTs, so that each light-emitting area is divided into sub-pixels. It can be divided into multi-color micro-LED-based color or full-color display.
다른 예로, 백색 또는 광대역의 스펙트럼을 가지는 3차원 발광 구조체가 각각의 서브픽셀로 형성되고 TFT와 집적이 된 이후에, 컬러필터를 증착하여 적색, 녹색 및 청색의 서브픽셀을 구현할 수 있다. As another example, after a three-dimensional light emitting structure having a white or broad spectrum is formed as each sub-pixel and integrated with a TFT, a color filter is deposited to implement red, green, and blue sub-pixels.
본 발명에 의한 마이크로-LED 기반의 디스플레이는, 스마트폰, 차량용 디스플레이, 스마트 워치 등의 소자에 사용되는 중, 소형 디스플레이뿐만 아니라, 대형 디스플레이로 적용되고, OLED 및 LCD 기반의 디스플레이를 대체할 수 있다. The micro-LED-based display according to the present invention is applied to large displays as well as medium and small displays used in devices such as smart phones, vehicle displays, and smart watches, and can replace OLED and LCD-based displays. .
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (21)
상기 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 평탄층을 형성하여 평탄화하는 단계;
상기 평탄층에 비아홀을 형성하는 단계; 및
상기 평탄화된 마이크로-LED 상에, 상기 서브픽셀 구동을 위한 TFT를 배열 및 증착하여 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계;
를 포함하고,
상기 마이크로-LED를 형성하는 단계는, 단일 기판 상의 적어도 일부분 또는 전체에 걸쳐 단일 공정(single process)으로 서브픽셀 단위로 구역화된 마이크로-LED를 형성하고,
상기 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 누설전류 차단층을 형성하는 단계; 및
상기 누설전류 차단층이 형성된 마이크로-LED 상의 적어도 일부분에 전류 분산층을 형성하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 누설전류 차단층은 상기 마이크로-LED의 p-형 반도체층 상에 형성되고, 상기 마이크로-LED의 상부 영역이 노출되도록 형성되고,
상기 전류 분산층은, 상기 누설전류 차단층 및 상기 p-형 반도체층 상에 형성되는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
forming, on a semiconductor substrate, micro-LEDs zoned into a plurality of subpixel units;
planarizing by forming a planarization layer on at least a portion of the micro-LED;
forming a via hole in the planarization layer; and
integrating the micro-LED and the TFT by arranging and depositing a TFT for driving the sub-pixel on the planarized micro-LED;
including,
forming the micro-LED comprises forming sub-pixel zoned micro-LEDs in a single process over at least a portion or all of a single substrate;
forming a leakage current blocking layer on at least a portion of the micro-LED; and
forming a current dispersing layer on at least a portion of the micro-LED on which the leakage current blocking layer is formed;
further comprising,
The leakage current blocking layer is formed on the p-type semiconductor layer of the micro-LED, and is formed such that an upper region of the micro-LED is exposed;
The current spreading layer is formed on the leakage current blocking layer and the p-type semiconductor layer,
A method for manufacturing a micro-LED based display.
상기 마이크로-LED를 형성하는 단계는, n-형 반도체층 상에 서브픽셀 단위로 구역화하여 3차원 발광 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 3차원 발광 구조체 상에 p-형 반도체층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The forming of the micro-LED may include: forming a three-dimensional light emitting structure by segmenting in sub-pixel units on an n-type semiconductor layer; and
forming a p-type semiconductor layer on the three-dimensional light emitting structure;
which includes,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 3차원 발광 구조체를 형성하는 단계는,
상기 n-형 반도체층 상에 3차원 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 3차원 구조체 상에 적어도 둘 이상의 파장이 다른 발광층 또는 광대역의 발광층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
4. The method of claim 3,
Forming the three-dimensional light emitting structure,
forming a three-dimensional structure on the n-type semiconductor layer; and
forming a light emitting layer having different wavelengths or a light emitting layer having a broad band on the three-dimensional structure;
which includes,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 n-형 반도체층 상에 3차원 구조체를 형성하는 단계는,
n-형 반도체층 상에 마스크층을 형성하는 단계;
상기 마스크층을 패터닝하는 단계; 및
n-형 반도체층을 식각하거나 또는 n-형 반도체를 성장시켜 다양한 모양, 크기 또는 간격을 가지는 구조를 형성하는 단계;
를 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The step of forming a three-dimensional structure on the n-type semiconductor layer,
forming a mask layer on the n-type semiconductor layer;
patterning the mask layer; and
etching the n-type semiconductor layer or growing the n-type semiconductor to form structures having various shapes, sizes, or gaps;
which includes,
A method for manufacturing a micro-LED based display.
상기 p-형 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 3차원 발광 구조체 상에 형성하거나 또는 상기 3차원 발광 구조체를 매몰되게 형성하는 것이고,
상기 p-형 반도체층의 두께는 100 nm 내지 2 ㎛인 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
4. The method of claim 3,
The step of forming the p-type semiconductor layer is to form on the three-dimensional light emitting structure or to form the three-dimensional light emitting structure to be buried,
The p-type semiconductor layer has a thickness of 100 nm to 2 μm,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 3차원 발광 구조체는, 3차원 구조체의 형태, 크기 및 배열간격 중 적어도 하나에 의해 발광 파장이 조절되고,
상기 서브픽셀은, 동일하거나 또는 상이한 발광 파장을 갖는 3차원 발광 구조체를 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
4. The method of claim 3,
The three-dimensional light emitting structure, the light emission wavelength is controlled by at least one of the shape, size, and arrangement interval of the three-dimensional structure,
The sub-pixels include three-dimensional light emitting structures having the same or different light emission wavelengths,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 서브픽셀은, 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나를 발광하고,
다색 파장의 마이크로-LED로 이루어진,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The sub-pixel emits at least one of red, green, and blue;
Consisting of micro-LEDs of multicolor wavelengths,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 서브픽셀은, 백색광, 광대역 파장 또는 이 둘을 발광하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The sub-pixel is to emit white light, a broadband wavelength, or both,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 누설전류 차단층은, 유기물, 산화물, 질화물 및 금속 중 적어도 하나를 포함하는 절연성 물질을 포함하고, 가시광에 투명한 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The leakage current blocking layer includes an insulating material including at least one of an organic material, an oxide, a nitride, and a metal, and is transparent to visible light,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 전류 분산층의 두께는, 1 nm 내지 500 nm이고,
상기 전류 분산층은 단일 또는 복수층인 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The thickness of the current spreading layer is 1 nm to 500 nm,
The current spreading layer is a single or multiple layers,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 전류 분산층은, 1 nm 내지 500 nm 두께의 투명 전극층, 1 nm 내지 50 nm 두께의 금속 전극층 또는 이 둘을 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The current spreading layer, 1 nm to 500 nm thick transparent electrode layer, 1 nm to 50 nm thick metal electrode layer, or both,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 평탄화하는 단계는,
상기 전류 분산층이 형성된 상기 마이크로-LED 영역 중 TFT가 집적되는 영역에 유기물, 산화물, 질화물 및 금속 중 적어도 하나를 포함하는 절연층을 증착하고 평탄화하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The flattening step is
Depositing and planarizing an insulating layer comprising at least one of an organic material, an oxide, a nitride, and a metal in a region where a TFT is integrated among the micro-LED region in which the current dispersing layer is formed,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 평탄층은, 스핀 온 글라스 물질(Spin on glass), 금속, 산화물 및 질화물 절연 물질 중 적어도 하나를 포함하고 가시광에 투명한 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The planarization layer, which includes at least one of a spin on glass material, a metal, an oxide and a nitride insulating material, and is transparent to visible light,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 평탄층에 비아홀을 형성하는 단계는, 상기 마이크로-LED의 상부 영역 또는 측면 영역에 형성되는 것이고,
전류 분산층이 노출되는 깊이까지 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 통하여 TFT의 드레인 영역과 상기 전류 분산층이 접촉하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming a via hole in the planarization layer is to be formed in an upper region or a side region of the micro-LED,
A via hole is formed to the depth where the current spreading layer is exposed, and the drain region of the TFT and the current spreading layer are in contact through the via hole,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 마이크로-LED를 형성하는 단계 및 상기 마이크로-LED와 TFT를 집적하는 단계는, 동일 반도체 기판 상에서 이루어지고,
상기 단계들 사이에 전사 공정-프리인 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
Forming the micro-LED and integrating the micro-LED and the TFT are performed on the same semiconductor substrate,
The transfer process-free between the steps,
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 서브픽셀에 대응하는 컬러필터를 증착하는 단계;
를 더 포함하는 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이의 제조방법.
According to claim 1,
depositing a color filter corresponding to the sub-pixel;
which further comprises
A method of manufacturing a micro-LED based display.
상기 서브픽셀에 상응하는 컬러필터; 를 포함하고,
TFT를 통해서 능동 구동되는,
제1항의 방법으로 제조된, 마이크로-LED 기반 디스플레이.
subpixels emitting white light or broadband wavelengths; and
a color filter corresponding to the sub-pixel; including,
Actively driven through TFT,
A micro-LED based display manufactured by the method of claim 1 .
상기 디스플레이는, 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나를 발광하는 서브픽셀을 포함하고,
상기 디스플레이는 다색 파장 마이크로-LED 기반인 것인,
마이크로-LED 기반 디스플레이.21. The method of claim 20,
The display includes a sub-pixel that emits at least one of red, green, and blue;
wherein the display is based on a multicolor wavelength micro-LED,
Micro-LED based display.
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