KR102532677B1 - 초소형 led 소자 정렬 단위체, 이의 제조 방법 및 초소형 led 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초소형 LED 소자 정렬 단위체, 이의 제조 방법 및 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초소형 LED 소자 정렬 단위체는 초소형 LED 소자; 상기 초소형 LED 소자를 감싸도록 형성되는 폴리머층; 및 상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향에서 상기 폴리머층 상에 형성되는 금속층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 발광 효율이 높은 종횡비의 초소형 LED 소자를 유전 영동 방법을 이용하여 높은 수율로 정렬하는 것이 가능하다.
이에 따라, 발광 효율이 높은 종횡비의 초소형 LED 소자를 유전 영동 방법을 이용하여 높은 수율로 정렬하는 것이 가능하다.
Description
본 발명은 초소형 LED 소자 정렬 단위체, 이의 제조 방법 및 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정렬 수율이 높은 초소형 LED 소자 정렬 단위체, 이의 제조 방법 및 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 n형 반도체 결정과 p형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 갖는 반도체로서, 전기신호를 특정 영역 파장대역의 빛으로 변환시킬 수 있다.
이러한 LED 반도체는 높은 에너지 효율을 가지며 수명이 반영구적이고 환경 친화적이라는 장점을 가지므로 이에 대한 많은 연구가 이루어져 왔으며, 최근에는 나노 또는 마이크로 단위의 초소형 LED 소자에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
초소형 LED 소자를 이용하여 구현되는 디스플레이 장치는 다른 디스플레이 장치에 비하여 많은 장점을 갖는다. 예를 들어, 초소형 LED 소자를 이용한 디스플레이 장치는 종래의 OLED 디스플레이 장치의 가장 큰 문제점 중 하나인 열화에 대한 염려가 없어, 비교적 교체주기가 긴 대형 디스플레이 장치에 적합하다. 또한, 플렉서블 기판을 포함하는 다양한 형태의 기판 상에 공정을 진행할 수 있어 다양한 형태의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
그런데 초소형 LED 소자는 그 크기에 의해 전극 상에 배치하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 유전 영동 방법을 이용하여 초소형 LED 소자를 정렬하는 방법이 연구된 바 있으나, 초소형 LED 소자가 높은 발광 효율을 가지기 위해서는 5 ~ 7 : 1 정도의 종횡비를 가져야 하는 것에 비해 이러한 종횡비의 초소형 LED 소자는 유전 영동 방법을 이용한 정렬시 정렬 수율이 70% 정도로 낮게 나타나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 효율이 높은 종횡비의 초소형 LED 소자를 유전 영동 방법을 이용하여 높은 수율로 정렬하는 것을 가능하도록 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체, 이의 제조 방법 및 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 초소형 LED 소자; 상기 초소형 LED 소자를 감싸도록 형성되는 폴리머층; 및 상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향에서 상기 폴리머층 상에 형성되는 금속층;을 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체에 의해 달성된다.
상기 초소형 LED 소자는, 다수 개가 서로 간격을 두고 세워진 상태로 구비되고, 상기 폴리머층은, 상기 초소형 소자 다수를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 초소형 LED 소자 다수는, 일렬로 배치될 수 있다.
상기 초소형 LED 소자는, p-n 타입일 수 있다.
상기 폴리머층은, 아크릴(acrylic), 에폭시(epoxy), 피브이씨(PVC; Polyvinyl Chloride), 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate), 나일론(nylon), 폴리이미드(PI; Polyimide) 및 테플론(PTFE; Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 금속층은, 금, 구리, 은, 니켈, 코발트, 백금, 크롬, 티타늄, 알루미늄, 니켈, 팔라듐 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 초소형 LED 소자 다수를, 간격을 두고 세워진 형태로 형성하는 초소형 LED 소자 형성단계; 상기 초소형 LED 소자 다수를 감싸는 폴리머층을 형성하는 폴리머층 형성단계; 상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향으로 상기 폴리머층 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계; 및 상기 초소형 LED 소자의 길이방향을 따라 상기 초소형 LED 소자 사이, 상기 폴리머층 및 상기 금속층을 절단하는 절단단계;를 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법이 제공된다.
상기 초소형 LED 소자 형성단계에서는, 나노구 리소그래피(nanosphere lithography) 방법을 통해 상기 LED 소자를 형성할 수 있다.
상기 폴리머층 형성단계에서, 상기 폴리머층은 상기 초소형 LED 소자의 일단부와 상기 초소형 LED 소자 사이사이에 형성될 수 있다.
상기 금속층 형성단계에서, 상기 금속층은 증착을 통해 형성될 수 있다.
상기 절단단계는, 마이크로톰(microtome)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 초소형 LED 소자, 상기 초소형 LED 소자를 감싸도록 형성되는 폴리머층, 및 상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향에서 상기 폴리머층 상에 형성되는 금속층을 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 준비하는 정렬 단위체 준비단계; 상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 액체 상에 분산시켜 정렬 단위체 분산액을 만드는 정렬 단위체 분산액 제조단계; 서로 이격된 제1 전극과 제2 전극 사이에 상기 정렬 단위체 분산액을 위치시키는 정렬 단위체 분산액 배치단계; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 정렬하는 정렬 단위체 정렬단계; 및 상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체에서 상기 폴리머층과 상기 금속층을 제거하는 폴리머층·금속층 제거단계;를 포함하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법이 제공된다.
상기 정렬 단위체 분산액 배치단계에서는, 프린팅 방법을 통해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 정렬 단위체 분산액을 위치시킬 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격은 상기 초소형 LED 소자의 길이보다 작게 형성될 수 있다.
상기 폴리머층·금속층 제거단계에서는, 상기 폴리머층을 녹임으로써 상기 폴리머층과 상기 금속층을 제거할 수 있다.
상기 폴리머층·금속층 제거단계에서는, 유기용매를 이용해 상기 폴리머층을 녹일 수 있다.
본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체는 확실한 분극에 의해, 유전 영동 방법을 이용하여 정렬할 때 정렬 수율이 높다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체에서 금속층은 초소형 LED 소자에 직접 접합되지 않고 폴리머층을 통해 접합되므로, 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 정렬 후 폴리머층을 녹여서 제거하는 것만으로 금속층을 함께 초소형 LED 소자로부터 쉽게 분리하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 사시도와 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법의 순서도,
도 3는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법의 순서도,
도 3는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 사시도와 단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 초소형 LED 소자(10), 폴리머층(20) 및 금속층(30)을 포함하여 이루어진다.
초소형 LED 소자(10)는 나노미터 단위 또는 마이크로미터 단위의 LED 소자이다. 초소형 LED 소자(10)는 n형 반도체층(11)과 p형 반도체층(12)을 포함하는 p-n 타입으로 형성될 수 있다. p-n 타입의 초소형 LED 소자는 예를 들어, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료(예를 들어, GaN, AlN, InN, InGaN 및 이들의 합금), Ⅲ-Ⅴ족 인화물 재료(예를 들어, GaP, AlGaInP, 및 이들의 합금) 및 Ⅲ-Ⅴ족 재료에 기반한 층들을 포함할 수 있다. n형 반도체층과 p형 반도체층 사이에는 양자 우물 구조의 활성층(13)이 형성될 수 있다.
초소형 LED 소자(10)는 발광 효율을 높일 수 있도록 종횡비가 5 ~ 7 : 1 정도가 되는 것이 바람직하며, 예를 들어 지름이 약 500nm, 길이가 약 2.5 ~ 3 ㎛로 이루어질 수 있다.
폴리머층(20)은 초소형 LED 소자(10)를 감싸도록 형성된다. 폴리머층(20)은 적어도 초소형 LED 소자(10)의 길이방향 일단부를 감싸도록 형성될 수 있다.
금속층(30)은 초소형 LED 소자(10)의 일단부 방향에서 폴리머층(20) 상에 형성된다.
폴리머층(20)과 금속층(30)의 배치에 의해 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 일단부에만 전도체가 구비되기 때문에 분극이 확실하게 발생하게 된다.
이러한 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 확실한 분극에 의해, 유전 영동 방법을 이용하여 정렬할 때 금속층(30) 부분이 특정한 전극으로 이동하기 때문에 정렬 수율이 높다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)가 전극 상에 정렬된 후 폴리머층(20)과 금속층(30)은 제거되어 초소형 LED 소자(10)만이 전극 상에 위치할 수 있다. 즉, 폴리머층(20)과 금속층(30)은 초소형 LED 소자(10)의 정렬을 위해 필요한 구성으로서, 초소형 LED 소자(10)가 정렬된 후에는 제거되어 초소형 LED 소자(10)의 동작에 영향을 미치지 않는다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)에서 초소형 LED 소자(10)는 다수 개가 서로 간격을 두고 세워진 상태로 구비될 수 있다. 그리고 이때, 폴리머층(20)은 소자(10) 다수를 감싸도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 정렬시 다수의 초소형 LED 소자(10)가 한꺼번에 정렬되는 것이 가능하다. 또한, 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)를 구성하는 초소형 LED 소자(10)는 반도체를 제조하는 일반적인 방법에 의해 제조가 가능하여 일정한 간격을 두고 일정한 자세로 위치할 수 있기 때문에, 전극 상에 정렬된 후에도 균일한 배치 상태를 가질 수 있다.
폴리머층(20)은 다수의 초소형 LED 소자(10)를 한꺼번에 감싸 다수의 초소형 LED 소자(10)가 한꺼번에 이동할 수 있도록 하며, 한 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)를 구성하는 초소형 LED 소자(10)들의 배치 관계를 유지시켜준다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)가 다수의 초소형 LED 소자(10)를 구비할 때, 초소형 LED 소자(10) 다수는 일렬로 배치될 수 있다.
이 경우, 다수의 초소형 LED 소자(10)가 한꺼번에 전극 상에 정렬되더라도, 폴리머층(20)과 금속층(30) 제거 후 모든 초소형 LED 소자(10)가 전극과 접할 수 있다.
폴리머층(20)은 예를 들어, 아크릴(acrylic), 에폭시(epoxy), 피브이씨(PVC; Polyvinyl Chloride), 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate), 나일론(nylon), 폴리이미드(PI; Polyimide) 및 테플론(PTFE; Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 제조 과정에서 폴리머층(20)은 마이크로톰(microtome)에 의해 절단될 수 있는데, 폴리머층(20)을 상기한 재료로 형성하는 경우 절단 과정에서 폴리머층(20)이 찌그러지면서 초소형 LED 소자(10)가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
마이크로톰에 의해 절단될 때 찌그러지지 않는 정도의 경도를 갖는다면, 폴리머층(20)은 상기한 재료 외의 폴리머 재료로 형성되는 것도 가능하다.
금속층(30)은 예를 들어, 금, 구리, 은, 니켈, 코발트, 백금, 크롬, 티타늄, 알루미늄, 니켈, 팔라듐 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 제조 과정에서 금속층(30)은 증착 방법에 의해 폴리머층(20) 상에 형성될 수 있는데, 증착이 가능하다면 금속층(30)은 상기한 재료 외의 전도성 재료로 형성될 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법에 대해 설명하면서 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 설명시 언급한 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다.
도 2에는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법의 순서도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법에 관한 설명도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 초소형 LED 소자 정렬 단위체 제조 방법은 초소형 LED 소자 형성단계(S110), 폴리머층 형성단계(S120), 금속층 형성단계(S130) 및 절단단계(S140)를 포함하여 이루어진다.
초소형 LED 소자 형성단계(S110)에서는, 도 3의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 다수의 초소형 LED 소자(10)를 간격을 두고 세워진 상태로 형성한다. 초소형 LED 소자(10)는 반도체를 제조하는 일반적인 방법에 의해 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 초소형 LED 소자(10)는 나노구 리소그래피(nanosphere lithography) 방법을 통해 형성될 수 있다. 나노구 리소그래피 방법에 의하면, 초소형 LED 소자(10)를 이루는 여러 층으로 이루어진 구조물 상에 놓여진 다수의 나노구가 마스크와 같은 역할을 하여 나노구의 직경과 유사한 직경을 갖는 로드 형태의 초소형 LED 소자(10)를 형성하는 것이 가능하다. 다수의 나노구는 일정한 간격을 두고 나란하게 놓여질 수 있기 때문에, 나노구 리소그래피 방법에 의해 제조되는 초소형 LED 소자(10)들 또한 일정한 간격을 두고 서로 나란하게 배치되는 것이 가능하다.
폴리머층 형성단계(S120)에서는, 도 3의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 초소형 LED 소자(10) 다수를 감싸는 폴리머층(20)을 형성한다.
폴리머층(20)은 서로 간격을 두고 형성된 초소형 LED 소자(10)들을 연결하며, 후속의 금속층 형성단계(S130)에서 형성되는 금속층(30)이 초소형 LED 소자(10)와 직접적으로 접합되지 않도록 한다.
폴리머층(20)은 적어도 초소형 LED 소자(10)의 길이방향 일단부를 감싸도록, 바람직하게는 초소형 LED 소자(10)의 일단부와 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 폴리머층(20)이 초소형 LED 소자(10)의 측면까지 감싸기 위해서는 초소형 LED 소자(10)의 사이사이에 폴리머가 형성되어야 할 것이다.
폴리머층(20)이 각 초소형 LED 소자(10)의 일단부와 측면을 감싸는 경우, 서로 간격을 두고 형성되는 초소형 LED 소자(10)들이 안정적으로 연결될 수 있다.
폴리머층 형성단계(S120)는 용융된 폴리머를 초소형 LED 소자(10) 상에 캐스팅 하는 방법으로 수행될 수 있다. 용융된 상태의 폴리머는 초소형 LED 소자(10) 사이사이로 유입될 수 있다. 폴리머를 캐스팅 한 후에는 열 또는 자외선을 통해 폴리머를 경화시킬 수 있다.
금속층 형성단계(S130)에서는 도 3의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 초소형 LED 소자(10)의 일단부 방향으로 폴리머층(20) 상에 금속층(30)을 형성한다.
금속층(30)은 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)에 분극이 확실하게 발생하도록 형성하는 것이므로 초소형 LED 소자(10)의 일단부 방향으로만 형성된다.
상기했던 바와 같이, 금속층(30)은 증착을 통해 형성되어 폴리머층(20) 상에 균질한 두께를 가지고 얇게 형성될 수 있다.
폴리머층 형성단계(S120) 후 또는 금속층 형성단계(S130) 후에는 초소형 LED 소자(10)들로부터 기판을 제거하는 단계가 진행될 수 있다.
절단단계(S140)에서는, 도 3의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 초소형 LED 소자(10)의 길이방향을 따라 초소형 LED 소자(10) 사이, 폴리머층(20) 및 금속층(30)을 절단한다. 이에 의해, 초소형 LED 소자(10), 폴리머층(20) 및 금속층(30)이 차례대로 배치되어 형성되는 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)가 만들어진다.
절단시 초소형 LED 소자(10)가 손상되지 않도록 절단 위치는 인접하는 초소형 LED 소자(10)의 사이인 것이 바람직하다. 절단 수단의 두께를 고려하여 초소형 LED 소자 형성단계(S110)에서는 초소형 LED 소자(10)들 사이의 간격을 정하는 것이 바람직하다.
상기했던 바와 같이 절단단계(S140)는 마이크로톰에 의해 수행될 수 있다. 마이크로톰은 수백 나노미터에서 수십 마이크로미터 두께로 절단 대상을 절단할 수 있으므로, 나노미터 단위 또는 마이크로미터 단위의 초소형 LED 소자(10)가 손상되지 않게 폴리머층(20) 등을 절단하는 것이 가능하다.
예를 들어, 초소형 LED 소자(10)의 직경이 500nm인 경우, 폴리머층(20) 등을 약 0.5 ~ 2㎛ 간격으로 절단할 수 있다.
절단은 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)가 하나 또는 다수의 초소형 LED 소자(10)를 포함하도록 이루어질 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4에는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법의 순서도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법에 관한 설명도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법은 정렬 단위체 준비단계(S10), 정렬 단위체 분산액 제조단계(S20), 정렬 단위체 분산액 배치단계(S30), 정렬 단위체 정렬단계(S40) 및 폴리머층·금속층 제거단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
정렬 단위체 준비단계(S10)에서는, 도 5의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1) 다수 개를 준비한다. 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 상기했던 바와 같이, 초소형 LED 소자(10), 상기 초소형 LED 소자(10)를 감싸도록 형성되는 폴리머층(20) 및 초소형 LED 소자(10)의 일단부 방향에서 폴리머층(20) 상에 형성되는 금속층(30)을 포함하며, 초소형 LED 소자 형성단계(S110), 폴리머층 형성단계(S120), 금속층 형성단계(S130) 및 절단단계(S140)를 통해 제조될 수 있다.
정렬 단위체 분산액 제조단계(S20)에서는, 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)를 액체 상에 분산시켜 정렬 단위체 분산액을 만든다. 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 매우 작은 크기를 가지므로 액체와 섞는 경우 액체 내에서 분산될 수 있다. 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)를 분산시키는 액체로는 예를 들어, 물 또는 DI 워터 등이 사용될 수 있다. 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)에 물리적, 화학적 영향을 주지 않으면서 용이하게 증발할 수 있다면, 액체로 상기한 예시 외의 물질이 사용되는 것도 가능하다.
정렬 단위체 분산액 배치단계(S30)에서는, 서로 이격된 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 정렬 단위체 분산액을 위치시킨다. 정렬 단위체 분산액에 분산되어 있는 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 금속층(30)에 의해 확실하게 분극될 수 있되므로, 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 전기장이 걸리는 경우 각 전극에서의 전기장 세기에 따라 정렬 단위체 분산액 내에서 이동하면서 정렬될 수 있다.
정렬 단위체 분산액은 프린팅 방법을 통해 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 위치될 수 있다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 정렬 후 초소형 LED 소자(10)는 일단부가 제1 전극(2)에 접하고 타단부가 제2 전극(3)에 접하도록 위치하여야 하기 때문에 제1 전극(2)과 제2 전극(3)은 마이크로미터 단위의 간격을 갖도록 형성되어야 하고, 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 또한 초소형으로 형성된다. 그리고 정렬 단위체 분산액을 제1 전극(2)과 제2 전극(3)의 사이 위치에 정확하게 위치시켜 주어야 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)가 보다 정확하게 정렬될 수 있다.
프린팅 방법을 이용하는 경우, 정렬 단위체 분산액을 조금씩 특정 위치에 정확하게 위치시킬 수 있으므로, 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 정렬 수율을 높여줄 수 있다. 프린팅시, 예를 들어 정렬 단위체 분산액은 5 ~ 10㎕ 크기의 입자로 토출될 수 있다.
프린팅 방법으로는 예를 들어, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 그라비아 프린팅, 리버스 프린팅, 디스펜싱 프린팅, 임프린팅 및 에어로졸 프린팅 등의 방법이 사용될 수 있다.
정렬 단위체 정렬단계(S40)에서는, 도 5의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 전기장을 형성하여 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)를 정렬한다.
제1 전극(2)과 제2 전극(3)을 서로 연결하고 교류 또는 직류를 가하면, 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 전기장이 형성된다. 유전 영동에 의해, 정렬 단위체 분산액 내의 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 분극되므로, 초소형 LED 소자(10)의 일단부가 특정한 전극을 향하도록 정렬될 수 있다. 금속층(30)에 의해 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 확실하게 분극될 수 있으므로 높은 정렬 수율을 가질 수 있다.
유전 영동은 입자의 분극성이나 전기장의 구배에 따라 수율이 달라지므로, 전기장을 형성하는 전류로는 교류와 직류가 모두 사용될 수 있다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)의 정렬 후 전기장이 제거되더라도 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)는 반데르발스 힘에 의해 전극에 접합된 상태를 유지할 수 있다.
정렬 단위체 정렬단계(S40) 후에는 정렬 단위체 분산액의 액체를 증발시켜 제거할 수 있다.
폴리머층·금속층 제거단계(S50)에서는, 도 5의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)에서 폴리머층(20)과 금속층(30)을 제거한다. 폴리머층(20)과 금속층(30)이 제거되면 초소형 LED 소자(10)만이 남아 일단부는 제1 전극(2)에 연결되고 타단부는 제2 전극(3)에 연결되어, 제1 전극(2)과 제2 전극(3)을 통해 공급되는 전류에 의해 초소형 LED 소자(10)가 발광할 수 있게 된다.
정확하게 정렬된 초소형 LED 소자(10)들에 의해 초소형 LED 소자(10)를 포함하는 어레이 모듈은 정확하게 제어될 수 있다.
폴리머층·금속층 제거단계(S50)에서는 폴리머층(20)을 녹임으로써 폴리머층(20)과 금속층(30)을 제거하는 것이 가능하다. 금속층(30)은 초소형 LED 소자(10)에 직접 접합되지 않고 폴리머층(20)을 통해 접합되므로, 폴리머층(20)을 녹여서 제거하는 것만으로 금속층(30)을 초소형 LED 소자(10)로부터 분리하는 것이 가능하다.
폴리머층(20)은 유기용매를 이용해 녹일 수 있다. 예를 들어, 유기용매로는 아세톤, IPA, 알코올 또는 톨루엔 등이 사용될 수 있다.
초소형 LED 소자 정렬 단위체(1)에서 폴리머층(20)과 금속층(30)이 제거된 후 남은 초소형 LED 소자(10)가 제1 전극(2)과 제2 전극(3)을 연결할 수 있도록, 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이의 간격은 초소형 LED 소자(10)의 길이보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
폴리머층·금속층 제거단계(S50) 후에는 남은 금속층(30) 등을 제거하기 위해 어레이 모듈을 세척할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 초소형 LED 소자 정렬 단위체
10 : 초소형 LED 소자
20 : 폴리머층
30 : 금속층
10 : 초소형 LED 소자
20 : 폴리머층
30 : 금속층
Claims (16)
- 다수 개가 서로 간격을 두고 일렬로 배치되는 초소형 LED 소자;
상기 다수 개의 초소형 LED 소자의 일단부를 감싸도록 형성되는 폴리머층; 및
상기 폴리머층이 형성된 상기 일단부 방향에서만 상기 폴리머층 상에 직접 접촉하며, 상기 다수 개의 초소형 LED 소자를 일체로 덮도록 형성되는 금속층;을 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 초소형 LED 소자는, p-n 타입인 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리머층은, 아크릴(acrylic), 에폭시(epoxy), 피브이씨(PVC; Polyvinyl Chloride), 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate), 나일론(nylon), 폴리이미드(PI; Polyimide) 및 테플론(PTFE; Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체.
- 제1항에 있어서,
상기 금속층은, 금, 구리, 은, 니켈, 코발트, 백금, 크롬, 티타늄, 알루미늄, 니켈, 팔라듐 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체.
- 초소형 LED 소자 다수를, 간격을 두고 세워진 형태로 형성하는 초소형 LED 소자 형성단계;
상기 초소형 LED 소자 다수를 감싸는 폴리머층을 형성하는 폴리머층 형성단계;
상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향으로 상기 폴리머층 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성단계; 및
상기 초소형 LED 소자의 길이방향을 따라 상기 초소형 LED 소자 사이, 상기 폴리머층 및 상기 금속층을 절단하는 절단단계;를 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 초소형 LED 소자 형성단계에서는, 나노구 리소그래피(nanosphere lithography) 방법을 통해 상기 LED 소자를 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 폴리머층 형성단계에서, 상기 폴리머층은 상기 초소형 LED 소자의 일단부와 상기 초소형 LED 소자 사이사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 금속층 형성단계에서, 상기 금속층은 증착을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 절단단계는, 마이크로톰(microtome)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체의 제조 방법.
- 1개 이상의 초소형 LED 소자, 상기 초소형 LED 소자를 감싸도록 형성되는 폴리머층, 및 상기 초소형 LED 소자의 일단부 방향에서 상기 폴리머층 상에 형성되는 금속층을 포함하는 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 준비하는 정렬 단위체 준비단계;
상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 액체 상에 분산시켜 정렬 단위체 분산액을 만드는 정렬 단위체 분산액 제조단계;
서로 이격된 제1 전극과 제2 전극 사이에 상기 정렬 단위체 분산액을 위치시키는 정렬 단위체 분산액 배치단계;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전기장을 형성하여 상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체를 정렬하는 정렬 단위체 정렬단계; 및
상기 초소형 LED 소자 정렬 단위체에서 상기 폴리머층과 상기 금속층을 제거하는 폴리머층·금속층 제거단계;를 포함하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 정렬 단위체 분산액 배치단계에서는, 프린팅 방법을 통해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 정렬 단위체 분산액을 위치시키는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격은 상기 초소형 LED 소자의 길이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 폴리머층·금속층 제거단계에서는, 상기 폴리머층을 녹임으로써 상기 폴리머층과 상기 금속층을 제거하는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 폴리머층·금속층 제거단계에서는, 유기용매를 이용해 상기 폴리머층을 녹이는 것을 특징으로 하는 초소형 LED 소자를 포함하는 어레이 모듈 제조 방법.
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