KR102628302B1 - Method of manufacturing stretchable/flexible micro light-emitting diodes - Google Patents
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Abstract
발광소자를 전사하지 않고 효율적으로 신축/유연한 마이크로 발광소자를 제조할 수 있는 신축/유연 마이크로 발광소자 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광소자 제조 방법은 (a) 기판 상에 3족 질화물 반도체 발광소자층이 성장된 발광소자 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물을 도포한 후 경화하는 단계; 및 (c) 레이저 커팅에 의해 상기 발광소자 기판에서 상기 기판을 분리하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조하는 단계;를 포함한다.A method for manufacturing stretchable/flexible micro light emitting devices that can efficiently manufacture stretchable/flexible micro light emitting devices without transferring the light emitting devices is disclosed. A method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting device according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) preparing a light emitting device substrate on which a group III nitride semiconductor light emitting device layer is grown; (b) applying a curable polymer compound on the light emitting device substrate and then curing it; and (c) manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode device by separating the substrate from the light emitting device substrate by laser cutting.
Description
본 발명은 신축/유연 마이크로 발광다이오드를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing stretchable/flexible micro light emitting diodes.
마이크로 발광소자 디스플레이는 일반적으로 질화 갈륨(GaN) 기판 위에 제작된 마이크로 단위의 발광소자를 디스플레이 기판에 전사하여 제작되고 있다. 질화 갈륨 기판에서 디스플레이 기판으로 전사하는 여러 종류의 기술이 있으며, 그중에서 질화 갈륨 기판에 제작된 마이크로 발광소자를 하나씩 디스플레이 기판으로 전사하는 픽 앤 플레이스 방식(Pick and Place method)이 가장 기본적인 전사 기술이다. 하지만 소자의 크기가 마이크로 단위로 작아지면서 전사해야 하는 발광소자의 수가 많아지게 되었으며, 이로 인해 픽 앤 플레이스 방식으로 디스플레이 기판으로 전사하는 과정에 많은 시간이 소요되게 된다. 이러한 문제점은 제작 비용을 상승시키는 직접적인 원인으로 작용하게 된다.Micro light emitting device displays are generally manufactured by transferring micro-unit light emitting devices manufactured on a gallium nitride (GaN) substrate to a display substrate. There are several types of technologies for transferring from a gallium nitride substrate to a display substrate, and among them, the pick and place method, which transfers micro light-emitting devices manufactured on a gallium nitride substrate to a display substrate one by one, is the most basic transfer technology. . However, as the size of devices decreases to the micro level, the number of light-emitting devices that need to be transferred increases, and as a result, the process of transferring them to a display substrate using the pick-and-place method takes a lot of time. These problems serve as a direct cause of increasing production costs.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 접착력이 있는 물질(예를 들어, PDMS)을 이용하여 많은 소자를 스탬프 찍듯이 옮기는 스탬프 방식(PDMS stamp method), 롤을 이용하여 소자를 전사하는 롤투롤 방식(Roll to roll method) 등의 다양한 전사기술이 연구되고 있다. 이러한 전사기술들은 디스플레이 제작 시간을 단축시킬 수 있는 해결방안으로 제시되었지만, 여전히 디스플레이 제작에 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있다. 그뿐만 아니라 발광소자를 디스플레이 기판에 전사하는 과정에서 발광소자의 손실이 발생하는 문제점도 존재한다.To solve this problem, the stamp method (PDMS stamp method), which transfers many devices as if stamping them using an adhesive material (for example, PDMS), and the roll-to-roll method (Roll to Roll method), which transfers devices using a roll. Various transfer technologies such as roll method are being studied. Although these transfer technologies have been proposed as a solution to shorten the display production time, there is still a problem in that it takes a long time to produce the display. In addition, there is a problem that loss of the light-emitting device occurs during the process of transferring the light-emitting device to the display substrate.
전사 기술에서 발생하는 발광소자의 손실을 해결하기 위해, 사용되지 않는 부분의 발광소자를 손실된 발광소자의 위치에 인식하는 방식을 사용하여 디스플레이를 제작하는 기술에 대한 연구가 이루어지고 있지만, 근본적인 발광소자의 손실에 대한 문제점을 해결할 수 없다는 단점이 있다. 이러한 문제점들로 인해 마이크로 발광소자 디스플레이에서 전사기술은 핵심기술이자 해결해야 하는 단점으로 존재한다.In order to solve the loss of light emitting elements that occurs in transfer technology, research is being conducted on technology to produce displays using a method of recognizing the light emitting elements of unused parts at the location of the lost light emitting elements, but the fundamental light emitting elements are It has the disadvantage of not being able to solve the problem of device loss. Due to these problems, transfer technology in micro light emitting device displays is a core technology and a disadvantage that must be solved.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 마이크로 LED 칩으로 디스플레이 구현시 발광소자를 선택하여 디스플레이 기판에 위치시키는 전사(transfer) 시에 발생하는 결함 문제와 무기물 기반의 소자로 신축/유연 소자를 제조하는 과정에서의 한계점을 극복할 수 있으며, 발광소자를 전사하지 않고 효율적으로 신축/유연한 마이크로 발광소자를 제조할 수 있는 새로운 방식의 신축/유연 마이크로 발광소자 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention was developed to solve the problems of the prior art described above. When implementing a display with a micro LED chip, the problem of defects that occurs when selecting a light emitting element and transferring it to a display substrate, and the problem of defects occurring when transferring the light emitting element to the display substrate and the To provide a new method of manufacturing stretchable/flexible micro light-emitting devices that can overcome limitations in the process of manufacturing stretchable/flexible devices and efficiently manufacture stretchable/flexible micro light-emitting devices without transferring the light-emitting devices. It is for.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: (a) 기판 상에 3족 질화물 반도체 발광소자층이 성장된 발광소자 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물을 도포한 후 경화하는 단계; 및 (c) 레이저 커팅에 의해 상기 발광소자 기판에서 상기 기판을 분리하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes: (a) preparing a light emitting device substrate on which a group III nitride semiconductor light emitting device layer is grown; (b) applying a curable polymer compound on the light emitting device substrate and then curing it; and (c) manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode device by separating the substrate from the light emitting device substrate by laser cutting.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 발광소자 기판의 각 발광소자에 S자 곡선형의 전극을 배선하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes: between step (a) and step (b), wiring an S-shaped curved electrode to each light emitting device of the light emitting device substrate. It may further include ;.
상기 경화성 고분자화합물은 폴리디메틸실록산 또는 광경화성 수지를 포함할 수 있다.The curable polymer compound may include polydimethylsiloxane or photocurable resin.
상기 (c) 단계는 레이저 리프트오프와 화학적 기계적 연마를 통해 상기 기판을 박리하는 단계;를 포함할 수 있다.Step (c) may include peeling off the substrate through laser lift-off and chemical mechanical polishing.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 발광소자 기판의 상기 기판의 제1 상면 부분과 상기 발광소자 기판의 각 발광소자의 제1 부분을 덮도록 p형 공통전극 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention is: between the step (a) and the step (b), the angle between the first upper surface portion of the light emitting device substrate and the light emitting device substrate is It may further include forming a p-type common electrode line to cover the first portion of the light emitting device.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 발광소자 기판의 상기 기판의 제2 상면 부분과 상기 발광소자 기판의 각 발광소자의 제2 부분을 덮도록 n형 공통전극 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention is: between the step (a) and the step (b), the angle between the second upper surface portion of the light emitting device substrate and the light emitting device substrate is It may further include forming an n-type common electrode line to cover the second portion of the light emitting device.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: 상기 (c) 단계에서 상기 기판을 분리한 후, 상기 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자의 하면에 노출된 p형 공통전극 라인 및 n형 공통전극 라인에 각각 바이어스 전압을 인가하는 다수의 전극 패드를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention is: After separating the substrate in step (c), the p-type common electrode line and n exposed on the bottom of the stretchable/flexible micro light emitting diode device. It may further include forming a plurality of electrode pads that each apply a bias voltage to the type common electrode line.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은: 상기 (c) 단계에 의해 상기 기판이 분리된 후, 노출된 발광소자의 하면 부분에 n형 공통전극 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes: forming an n-type common electrode line on the exposed lower surface of the light emitting device after the substrate is separated in step (c); More may be included.
본 발명의 실시예에 의하면, 마이크로 LED 칩으로 디스플레이 구현시 발광소자를 선택하여 디스플레이 기판에 위치시키는 전사(transfer) 시에 발생하는 결함 문제와 무기물 기반의 소자로 신축/유연 소자를 제조하는 과정에서의 한계점을 극복할 수 있으며, 발광소자를 전사하지 않고 효율적으로 신축/유연한 마이크로 발광소자를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when implementing a display with a micro LED chip, defect problems that occur during transfer of selecting a light emitting element and placing it on a display substrate are addressed and in the process of manufacturing a stretchable/flexible element with an inorganic material-based element. limitations can be overcome, and stretchable/flexible micro light-emitting devices can be efficiently manufactured without transferring the light-emitting devices.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 곡선형 전극라인을 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 신축/유연 마이크로 발광다이오드의 사진이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
Figure 10 is a schematic diagram showing a curved electrode line formed according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a photograph of a stretchable/flexible micro light emitting diode manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided to make the disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.In addition, in the drawings below, each component is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and like symbols refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of the listed items. The terms used herein are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise.
본 발명은 신축/유연 발광소자 제작을 위한 경화성 고분자화합물 기반의 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은 기판 상에 3족 질화물 반도체 발광소자층이 성장된 발광소자 기판을 준비하는 과정과, 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물을 도포한 후 경화하는 과정, 그리고 레이저 커팅에 의해 발광소자 기판에서 기판을 분리하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조하는 과정을 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing stretchable/flexible micro light-emitting diode devices based on curable polymer compounds for manufacturing stretchable/flexible light-emitting devices. The method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes the process of preparing a light emitting device substrate on which a group III nitride semiconductor light emitting device layer is grown on the substrate, and applying a curable polymer compound on the light emitting device substrate. It may include a curing process and a process of manufacturing a stretchable/flexible micro light-emitting diode device by separating the substrate from the light-emitting device substrate by laser cutting.
일 실시예로, 사파이어 기판 위에 성장된 질화갈륨 기반의 소자를 마이크로 칩 단위로 에칭/다이싱하는 과정과, 경화성 고분자 화합물을 도포 후 경화화는 과정, 그리고 레이저 커팅을 통해 사파이어 기판을 제거하는 과정을 통해 발광소자의 전사 기술을 사용하지 않고 신축/유연 마이크로 발광다이오드 어레이를 제작할 수 있다.In one embodiment, a process of etching/dicing a gallium nitride-based device grown on a sapphire substrate in microchip units, a process of applying and curing a curable polymer compound, and a process of removing the sapphire substrate through laser cutting. Through this, it is possible to manufacture stretchable/flexible micro light-emitting diode arrays without using light-emitting device transfer technology.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저 도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 3족 질화물 반도체 수평형 발광소자층이 성장된 발광소자 기판을 준비한다. 기판(100)은 예를 들어, 사파이어 기판일 수 있다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to an embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 1, a light emitting device substrate is prepared on which a group III nitride semiconductor horizontal light emitting device layer is grown on a
발광소자층은 다수의 발광소자(200)를 포함할 수 있다. 다수의 발광소자(200)는 데이터 라인과 스캔 라인이 교차하는 지점마다 형성되도록 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 발광소자(200)는 데이터 라인과 스캔 라인에 순차적으로 전압 신호가 인가되면서 두 라인에서 발생하는 전압 차이에 의해 해당 픽셀에 전류가 형성되고, 전류가 흐르는 부분에서 빛이 발광하게 된다.The light emitting device layer may include a plurality of
발광소자(200)는 GaN 층(210)과, GaN 층(210) 상에 형성되는 n-형 전극(220), GaN 층(210) 상에 형성되는 발광 픽셀(230), 및 발광 픽셀(230) 상에 형성되는 p-형 전극(240)을 포함할 수 있다. 발광 픽셀(230)은 일 예로, n-GaN 픽셀과 p-GaN 픽셀 사이에 다중 양자우물(multi-quantum well) 활성층이 개재된 구조로 구현될 수 있다.The
투명 디스플레이의 구현 시에 발광 픽셀(230)과 p-형 전극(240) 사이에는 확산층(도시 생략됨)이 형성될 수 있다. 확산층은 전류 확산(current spreading)에 의해 발광소자(200)의 광 추출 효율을 증대시키는 역할을 하도록 발광 픽셀(230) 상에 증착될 수 있다. 확산층은 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO; indium tin oxide)와 같은 투광성 물질로 형성될 수 있다.When implementing a transparent display, a diffusion layer (not shown) may be formed between the light-emitting
도 2를 참조하면, 발광소자 기판이 준비되면, 발광소자 기판 상에 절연층(400)을 형성하고, 발광소자 기판의 각 발광소자(200)에 S자 곡선형의 전극라인(300, 500)을 배선할 수 있다. 절연층(400)은 전극라인(300, 500)을 p-형 전극(240)으로부터 절연시키도록 형성될 수 있다. 이때, 절연층(400)은 n-형 전극(220)과 p-형 전극(240)의 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, when the light emitting device substrate is prepared, an
절연층(400)이 형성된 후, 발광소자(200)의 n-형 전극(220)과 전기적으로 연결되도록 S자 곡선형의 n형 공통전극라인(300)을 형성하고, 발광소자(200)의 p-형 전극(240)과 전기적으로 연결되도록 S자 곡선형의 p형 공통전극라인(500)을 형성한다. 이와 같이 전극의 배선을 곡선형으로 설계하여 소자 신축/유연 기계적 변형이 가해질 때 안정성을 확보할 수 있다.After the
이때, n형 공통전극라인(300)과 p형 공통전극라인(500)은 기판(100)의 노출된 표면(110) 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, p형 공통전극라인(500)은 발광소자 기판을 구성하는 기판(100)의 제1 상면 부분과 발광소자 기판의 각 발광소자(200)의 제1 부분을 덮도록 형성되고, n형 공통전극라인(300)은 발광소자 기판을 구성하는 기판(100)의 제2 상면 부분과 발광소자 기판의 각 발광소자(200)의 제2 부분을 덮도록 형성될 수 있다.At this time, the n-type
발광소자 기판 상에 절연층(400)과 전극라인(300, 500)이 형성되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물(600)을 10 ㎛ 이상의 두께로 도포한 후 경화한다. 발광소자 기판 상에 도포되는 경화성 고분자화합물(600)은 폴리디메틸실록산 또는 광경화성 수지를 포함할 수 있다.When the insulating
발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물(600)이 도포된 후 경화되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 리프트오프(레이저 커팅)와 화학적 기계적 연마를 통해 기판(100)을 박리할 수 있다. 이때, 전극라인(300, 500)의 일부가 노출되므로, 전극라인(300, 500)을 통해 전기신호를 인가할 수 있다. 이와 같이 발광소자 기판에서 기판(100)을 분리할 수 있다.When the
발광소자 기판에서 기판(100)이 분리되면, 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자의 하면에 노출된 p형 공통전극 라인(500)의 부분(510)(기판(100)의 표면 상에 형성되어 있던 부분)에 바이어스 전압을 인가하기 위한 p형 콘택 전극 패드를 형성하고, n형 공통전극 라인(300)의 일부분에 바이어스 전압을 인가하기 위한 n형 콘택 전극 패드를 형성하여 도 5에 도시된 바와 같은 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조할 수 있다. p형 콘택 전극 패드와 n형 콘택 전극 패드에는 데이터 구동부에 의해 구동되는 다수의 데이터 라인과, 스캔 구동부에 의해 구동되는 다수의 스캔 라인이 전기적으로 연결되어 데이터 전압과 스캔 전압이 신호가 인가될 수 있다.When the
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저 도 6을 참조하면, 사파이어 기판 등의 기판(100) 상에 3족 질화물 반도체 수직형 발광소자층이 성장된 발광소자 기판을 준비한다.6 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode according to another embodiment of the present invention. First, referring to FIG. 6, a light emitting device substrate is prepared on which a group III nitride semiconductor vertical light emitting device layer is grown on a
발광소자층은 다수의 발광소자(200)를 포함할 수 있다. 발광소자(200)는 GaN 층(210)과, GaN 층(210) 상에 형성되는 발광 픽셀(230), 및 발광 픽셀(230) 상에 형성되는 p-형 전극(240)을 포함할 수 있다. 이때, GaN 층(210) 상에 n-형 전극은 형성되어 있지 않은 상태이다.The light emitting device layer may include a plurality of light emitting
도 7을 참조하면, 발광소자 기판이 준비되면, 발광소자 기판 상에 절연층(400)을 형성하고, 발광소자 기판의 각 발광소자(200)에 S자 곡선형의 전극라인(500)을 배선할 수 있다. 이때, 절연층(400)은 p-형 전극(240)의 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼에서 마이크로 LED를 제작하는 과정에서 에칭이나 다이싱을 통해 단일 소자들을 구분한 후, 곡선 형태로 소자의 전극을 연결하여 신축/유연 동작시에 전극이 단선되지 않고 늘어날 수 있게 구현할 수 있다.Referring to FIG. 7, when the light emitting device substrate is prepared, an insulating
절연층(400)이 형성된 후, 발광소자(200)의 발광소자(200)의 p-형 전극(240)과 전기적으로 연결되도록 S자 곡선형의 p형 공통전극라인(500)을 형성한다. 이때, p형 공통전극라인(500)은 기판(100)의 노출된 표면(110) 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, p형 공통전극라인(500)은 발광소자 기판을 구성하는 기판(100)의 제1 상면 부분과 발광소자 기판의 각 발광소자(200)의 제1 부분을 덮도록 형성될 수 있다. 이때 n형 공통전극라인은 형성되지 않은 상태이다.After the insulating
발광소자 기판 상에 절연층(400)과 전극라인(500)이 형성되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물(600)을 10 ㎛ 이상의 두께로 도포한 후 경화한다. 발광소자 기판 상에 도포되는 경화성 고분자화합물(600)은 폴리디메틸실록산 또는 광경화성 수지를 포함할 수 있다. 광경화성 수지는 예를 들어, 티올렌 기반 수지(thiolene-based resin)와 같은 NOA(Norland Optical Adhesive) 물질을 포함할 수 있다. 경화성 고분자화합물(600)은 발광소자의 전사 없이 신축/유연 마이크로 LED 디스플레이를 제조하기 위한 신축/유연 기판의 역할 뿐 아니라, 각 소자에 패시베이션을 하는 패키징 기능을 할 수 있다.When the insulating
발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물(600)이 도포된 후 경화되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 리프트오프(레이저 커팅)와 화학적 기계적 연마를 통해 기판(100)을 박리할 수 있다. 기판(100)이 박리되면, 노출된 발광소자의 하면 부분에 n-형 전극(220)과 n형 공통전극 라인(300)을 형성할 수 있다. 즉, 발광소자 기판의 저면에 n-형 전극(220)을 형성하고, n-형 전극(220)과 발광소자 기판의 각 발광소자(200)의 제2 부분을 덮도록 n형 공통전극라인(300)을 형성한다.When the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 곡선형 전극라인을 나타낸 모식도이다. n형 공통전극 라인(300)과 p형 공통전극 라인(500)은 S자 곡선형의 전극배선(310, 320, 510, 520)을 포함할 수 있다. 전극라인(300, 500)은 발광소자 기판의 저면을 통해 노출되며, 전극라인(300, 500)을 통해 전기신호를 인가할 수 있다. 발광소자 기판에서 기판(100)이 분리되고 n형 공통전극라인(300)이 형성되면, 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자의 하면에 노출된 p형 공통전극 라인(500)의 부분(510)에 바이어스 전압을 인가하기 위한 p형 콘택 전극 패드(530)를 형성하고, n형 공통전극 라인(300)의 일부분에 바이어스 전압을 인가하기 위한 n형 콘택 전극 패드(330)를 형성하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조할 수 있다.Figure 10 is a schematic diagram showing a curved electrode line formed according to an embodiment of the present invention. The n-type
이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법의 성능 검증을 위한 실험에 대해 설명한다. 2인치 크기의 사파이어 기판 상에 3족 질화물 반도체 발광소자 층을 형성한 후, 티올렌 기반 수지인 NOA(Norland Optical Adhesive) 물질을 3000 rpm 속도로 30초 동안 스핀 코팅한 후, 4분 동안 UV 처리(3~4.5 Joules/sq)하여 10 마이크로미터 이상의 두께로 NOA 층을 형성하였다. 이후 직선 대비 50% 이상의 길이를 가지도록 S자 곡선 배선을 형성하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드를 제조하였다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 신축/유연 마이크로 발광다이오드의 사진이다.Below, an experiment to verify the performance of the stretchable/flexible micro light emitting diode manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. After forming a group III nitride semiconductor light emitting device layer on a 2-inch sapphire substrate, NOA (Norland Optical Adhesive) material, a thiolene-based resin, was spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds, followed by UV treatment for 4 minutes. (3 to 4.5 Joules/sq) to form a NOA layer with a thickness of 10 micrometers or more. Afterwards, a stretchable/flexible micro light emitting diode was manufactured by forming an S-shaped curved wire with a length of more than 50% of that of a straight line. Figure 11 is a photograph of a stretchable/flexible micro light emitting diode manufactured according to an embodiment of the present invention.
또 다른 예로, NOA 물질 대신 PDMS 물질을 몰딩틀을 이용하여 웨이퍼 전체를 덮을 수 있게 500 마이크로미터 이상으로 도포한 후, 75°C에서 2시간 동안 저온 열처리하여 굳힌 후, 사파이어 기판을 분리함으로써 마이크로 발광다이오드를 제조하였다. NOA 물질을 이용하여 제조된 마이크로 발광다이오드 뿐 아니라, PDMS 물질을 이용하여 제조된 마이크로 발광다이오드 역시 신축/유연한 특성을 가지는 것으로 확인되었다.In another example, PDMS material instead of NOA material is applied using a molding mold to cover the entire wafer to a thickness of 500 micrometers or more, then hardened by low-temperature heat treatment at 75°C for 2 hours, and then separated from the sapphire substrate to produce micro light emission. A diode was manufactured. It was confirmed that not only micro light emitting diodes manufactured using NOA materials, but also micro light emitting diodes manufactured using PDMS materials had stretchable/flexible characteristics.
마이크로 LED 어레이 구현시 사파이어 기판에서 디스플레이 기판으로 발광소자를 전사하는 픽 앤 플레이스, 스탬프, 롤투롤 방식 등의 경우, 전사 과정에서 손실되는 칩과 결함으로 인한 불량률 증가 문제와, 칩을 일일이 전사하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 존재하지만, 본 발명의 실시예에 의하면, 웨이퍼에서 칩 단위로 분리 후 기계적 특성이 뛰어난 경화형 고분자화합물을 활용하여 마이크로 LED 어레이를 구현함으로써, 전사 기술을 사용하지 않고 간단한 방식으로 디스플레이 제작이 가능하다.When implementing a micro LED array, in the case of pick and place, stamp, and roll-to-roll methods for transferring light emitting elements from a sapphire substrate to a display substrate, there are problems with an increase in the defect rate due to chips and defects lost during the transfer process, and a lot of effort in transferring the chips one by one. Although there is a problem that it takes time, according to an embodiment of the present invention, a micro LED array is implemented using a curable polymer compound with excellent mechanical properties after separation from the wafer into chips, thereby creating a simple method without using transfer technology. Display production is possible.
본 발명의 실시예에 따른 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법은 스마트폰, 태블릿, TV 등 고해상도 디스플레이를 요구하고, 휘어지거나 늘어나는 형태를 요구하는 다양한 장치들에 활용될 수 있다. 특히, 웨어러블 장비들에 주로 적용되어, VR/AR 등의 디스플레이에 플렉서블 디스플레이로 활용될 수 있으며, 홀로그램 글라스, 디스플레이를 가지는 시계나 팔찌 등 곡률을 가지는 장비, LED 통신, 자동차 헤드램프, 홀로그램 장치, 또는 작은 픽셀 및 신축/유연소자를 이용해야 하는 조명/디스플레이 등의 다양한 제품으로 적용 가능하다.The stretchable/flexible micro light emitting diode manufacturing method according to an embodiment of the present invention can be used in various devices that require a high-resolution display, such as smartphones, tablets, and TVs, and that require a curved or stretched form. In particular, it is mainly applied to wearable equipment and can be used as a flexible display for displays such as VR/AR, holographic glass, equipment with curvature such as watches or bracelets with displays, LED communication, automobile headlamps, hologram devices, Alternatively, it can be applied to various products such as lighting/display that require the use of small pixels and stretchable/flexible elements.
이상 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although specific embodiments of the present invention have been described above, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and should be construed as having the widest scope following the basic ideas disclosed in this specification. A person skilled in the art may implement a pattern of a shape not specified by combining and substituting the disclosed embodiments, but this also does not depart from the scope of the present invention. In addition, a person skilled in the art can easily change or modify the embodiments disclosed based on the present specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.
100: 기판
200: 발광소자
210: GaN 층
220: n-형 전극
230: 발광 픽셀
240: p-형 전극
300: n형 공통전극라인
400: 절연층
500: p형 공통전극라인
600: 경화성 고분자화합물100: substrate
200: Light emitting device
210: GaN layer
220: n-type electrode
230: Luminous pixel
240: p-type electrode
300: n-type common electrode line
400: insulating layer
500: p-type common electrode line
600: Curable polymer compound
Claims (8)
(b) 상기 발광소자 기판 상에 경화성 고분자화합물을 도포한 후 경화하는 단계; 및
(c) 레이저 커팅에 의해 상기 발광소자 기판에서 상기 기판을 분리하여 신축/유연 마이크로 발광다이오드 소자를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 발광소자 기판의 상기 기판의 제1 상면 부분과 상기 발광소자 기판의 각 발광소자의 제1 부분을 덮도록 p형 공통전극 라인을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 (c) 단계 이전에 n형 공통전극 라인을 형성하지 않고, 상기 (c) 단계에 의해 상기 기판이 분리된 이후에, 노출된 발광소자의 하면 부분에 n형 공통전극 라인을 형성하는 단계;를 더 포함하는 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법.(a) preparing a light emitting device substrate on which a group III nitride semiconductor light emitting device layer is grown;
(b) applying a curable polymer compound on the light emitting device substrate and then curing it; and
(c) manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode device by separating the substrate from the light emitting device substrate by laser cutting,
Between the step (a) and the step (b), forming a p-type common electrode line to cover the first upper surface portion of the light emitting device substrate and the first portion of each light emitting device of the light emitting device substrate. It further includes steps;
forming an n-type common electrode line on the exposed lower surface of the light emitting device after the substrate is separated in step (c), without forming an n-type common electrode line before step (c); A method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode further comprising:
상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에, 상기 발광소자 기판의 각 발광소자에 S자 곡선형의 전극을 배선하는 단계;를 더 포함하는 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법.According to paragraph 1,
Between the step (a) and the step (b), wiring an S-shaped curved electrode to each light-emitting device of the light-emitting device substrate.
상기 경화성 고분자화합물은 폴리디메틸실록산 또는 광경화성 수지를 포함하는 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of manufacturing a stretchable/flexible micro light emitting diode wherein the curable polymer compound includes polydimethylsiloxane or a photocurable resin.
상기 (c) 단계는 레이저 리프트오프와 화학적 기계적 연마를 통해 상기 기판을 박리하는 단계;를 포함하는 신축/유연 마이크로 발광다이오드 제조 방법.According to paragraph 1,
The step (c) includes peeling off the substrate through laser lift-off and chemical mechanical polishing.
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