KR20110015221A - Ｌｅｄ 디스플레이 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 ｌｅｄ 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
LED 디스플레이 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 LED 디스플레이가 제공된다.
본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법은 희생 기판상에 LED 소자층을 형성하는 단계; 상기 형성된 LED 소자층을 식각하여, 패터닝하며 LED 소자를 제조하는 단계; 상기 LED 소자 사이에 노출되는 희생 기판을 비등방식각하는 단계; 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법 및 이에 의하여 제조된 디스플레이는 희생 기판에서 고온 공정에 의하여 제조된 LED 소자를 다시 유리기판을 포함하는 BLU에 직접 전사시키므로, 종래의 실리콘 또는 사파이어 기판에서 제조되어야 했던 LED 소자의 기판상의 한계를 극복할 수 있다. 더 나아가, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법은 각각의 희생기판에서 제조된 적색, 청색, 녹색 LED 소자를 하나의 PDMS에 의하여 대면적 기판에 높은 정렬도를 가지면서 적층시킬 수 있으므로, 풀 컬러가 구현가능한 새로운 LED 디스플레이를 경제적으로 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 LED 디스플레이 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 LED 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 희생 기판에서 이미 제조된 LED 소자를 플렉서블한 BLU에 직접 전사시키므로, 종래의 실리콘 기판 또는 사라피어 기판 등과 같이 고온 공정을 견딜 수 있는 기판에서만 제조되어야 했던 LED 소자의 한계를 효과적으로 극복할 수 있으며, 더 나아가 각각의 희생 기판에서 제조, 성장된 적색, 청색, 녹색 LED 소자를 대면적의 동일 기판에 높은 정렬도로 전사, 적층시킬 수 있으므로, 풀 컬러를 구현할 수 있는 새로운 개념의 LED 디스플레이 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 LED 디스플레이에 관한 것이다.
최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있다. 특히 반도체 발광소자 중 하나인 LED는 액정(LCD), CRT와는 달리 자체 발광을 하므로, 낮은 전력에서 고휘도의 빛을 발광하는 장점이 있으며, 이러한 장점으로 인하여, 다양한 전자기기의 디스플레이로 각광받고 있다.
LED (Light Emitting Diode)는 전기에너지를 빛에너지로 변환시켜주는 발광반도체 소자로서 정공을 소수캐리어로 갖는 p형 반도체와 전자를 소수캐리어로 갖는 n형 반도체의 이종접합 구조를 가진다.
하지만, 이와 같은 LED는 고온, 다양한 화학물질의 사용이 요구되는 반도체 공정에 의하여 제조되므로, 현재까지 LED는 제조 기판의 한계, 즉, 사파이어 및 실리콘 등의 딱딱한(rigid) 기판의 한계를 극복할 수 없다는 문제가 있다.
더 나아가, 고온공정이 필수인 LED 소자를 기존의 디스플레이용 유리 기판에는 제조하기 어려운데, 그 이유는 유리 기판은 고온 공정에서 쉽게 녹아버리기 때문이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 새로운 개념의 전사 방식의 LED 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 새로운 개념의 전사 방식으로 제조된 LED 소자를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 희생 기판상에 LED 소자층을 형성하는 단계; 상기 형성된 LED 소자층을 식각하여, 패터닝하며 LED 소자를 제조하는 단계; 상기 LED 소자 사이에 노출되는 희생 기판을 비등방식각하는 단계; 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 LED 디스플레이 제조방법은 상기 백 라이트 유닛 상에 전사된 LED 소자에 인광층을 적층하는 단계; 및 상기 인광층에 순차적으로 확산판, 확산 필름, 프리즘 필름, 및 보호 필름을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 LED 소자는 AlN버퍼층/ n-GaN/ (GaN/InGaN)/p-GaN 구조이며, 상기 패터닝 후 상기 희생 기판상의 LED 소자는 하나 이상 형성되며, 이때 상기 LED 소자는 인접한 상기 LED 소자층과 연결될 수 있다. 또한 상기 비등방 식각은 상기 LED 소자 하부의 희생 기판을 제거하며, 상기 백 라이트 유닛은 유리 기판, 상기 유리 기판 상의 반사판을 포함한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 백 라이트 유닛 및 상기 백 라이트 유닛 상에 적층된 LED 소자를 포함하는 LED 디스플레이 제조방법을 제공하는데, 상기 LED 디스플레이 제조방법은 (a) 희생 기판상에 LED 소자층을 형성하는 단계; (b) 상기 형성된 LED소자층을 식각하여, 패터닝하며 LED 소자를 제조하는 단계; (c) 상기 LED 소자 중 일부 영역에 보호막을 적층하는 단계; (d) 상기 보호막이 적층되지 않은 영역 상의 LED 소자 하부의 희생 기판을 비등방식각하는 단계; (e) 하부 희생기판이 비등방식각된 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및 (f) 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법을 제공하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 제조방법은 상기 (f) 단계 후, (e) 단계 (c)의 보호막 중 전사를 원하는 영역의 보호막을 제거하는 단계; (f) 제거된 상기 보호막 영역의 LED 소자 하부의 희생 기판을 비등방식각하는 단계; (g) 하부 희생기판이 비등방 식각된 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및 (h) 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 보호막은 (c) 단계의 상기 영역 상의 LED 소자 측면에도 적층되며, 상기 (e) 내지 (h) 단계는 반복되어, 상기 희생 기판상의 LED 소자가 모두 상기 백 라이트 유닛에 전사될 수 있다. 또한, 상기 백 라이트 유닛은 유리 기판, 상기 유리 기판 상의 반사판을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, (a) 별도의 희생 기판 상에 적색, 녹색, 청색 LED 소자층을 형성하는 단계; (b) 상기 형성된 적색, 녹색, 청색 LED 소자층을 식각, 패터닝하여, 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 상기 별도의 희생 기판 상에 제조하는 단계; (c) 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자에서 노출되는 희생 기판을 비등방식각하는 단계; (d)상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 상기 별도의 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및 (e) 상기 PDMS에 접합된 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 디스플레이 기판에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법을 제공한다. 본 발명은 또한 (a) 단계 후 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자 중 전사를 원하지 않는 영역에는 보호막이 적층될 수 있으며, 상기 적색, 녹색 청색 LED 소자는 상기 디스플레이 기판의 단위 픽셀 영역에 각각 하나씩 전사될 수 있다. 또한, 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자는 하나의 PDMS에 의하여 상기 디스플레이 기판에 전사되며, 상기 디스플레이 기판은 유리 기판, 상기 유리 기판 상의 반사판을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 전술한 방법에 의하여 제조된 LED 디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법 및 이에 의하여 제조된 디스플레이 는 희생 기판에서 고온 공정에 의하여 제조된 LED 소자를 다시 유리기판을 포함하는 BLU에 직접 전사시키므로, 종래의 실리콘 또는 사파이어 기판에서 제조되어야 했던 LED 소자의 기판상의 한계를 극복할 수 있다. 더 나아가, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법은 각각의 희생기판에서 제조된 적색, 청색, 녹색 LED 소자를 하나의 PDMS에 의하여 대면적 기판에 높은 정렬도를 가지면서 적층시킬 수 있으므로, 풀 컬러가 구현가능한 새로운 LED 디스플레이를 경제적으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내며, 본 명세서에 첨부된 도면은 모두 전체 평면도 및 부분 단면(A-A')을 절개한 단면도의 형식으로 해석된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 딱딱하고 고온에서 LED 반도체 재료를 성장시킬수 있는 특성의 희생 기판, 예를 들면, 실리콘, 사파이어 기판에서 LED 소자층(즉, LED 발광을 유도하는 물질층)을 형성, 패터닝하여, LED 소자를 제조한다. 이후, 희생기판에서 제조된 상기 LED 소자를 선택적으로 희생기판으로부터 분리한 후, 다시 PDMS 등에 의하여 유리기판을 포함하는 백 라이트 유닛(BLU) 에 직접 전사시키는 LED 디스플레이 제조방법을 제공한다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법을 제공한다.
도 1 내지 28은 본 발명의 일 실시예에 따라 유리기판을 포함하는 BLU에 LED 소자가 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 소자가 최초 제조된 후 분리되는 희생 기판으로 실리콘 기판(100)이 개시된다. 여기에서, 희생 기판은 LED 소자 제조 시 요구되는 고온 조건 등을 효과적으로 견딜 수 있으며, 이러한 고온 공정 등을 거치더라도 소자의 정렬 구조를 그대로 유지할 수 있는 기판을 의미하며, 예를 들면, 실리콘, 사파이어, SiC 등이 상기 희생기판으로 사용 가능하다.
도 2를 참조하면, 상기 실리콘 기판(100)상에 AlN 버퍼층(200)이 적층된다. 상기 버퍼층(200)은 3-5족 반도체인 GaN층과 실리콘 기판(100) 사이의 격자 부정합을 완화시켜, 상기 반도체층을 희생 기판에 안정되게 결합시킨다. 상기 AlN 버퍼층(200)의 적층방법으로 당업계에서 사용되는 다양한 방법, 예를 들면 metal organic chemical vapor deposition (MO CVD) 공정 등이 가능하다.
도 3을 참조하면, 상기 AlN 버퍼층(200)상에 LED 소자의 기본층인 n-GaN층(301)이 성장, 적층된다. 상기 n-GaN층(301)은 n형의 반도체층으로, 상기 AlN 버퍼층(200)상에서 에피텍셜 공정에 의하여 성장될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 n-GaN층(301) 상에 GaN/InGaN층(302)이 적층되고, 상기 GaN/InGaN층(302)위에는 p-GaN층(303)이 적층된다(도 5 참조). 이로써, 희생 기판상에 n-GaN/ (GaN/InGaN)/p-GaN 형태의 LED 소자층이 완성된다.
본 발명은 LED 소자 제조 공정, 특히 소자층 적층 공정은 기존 방식과 동일한 방식으로 수행된다. 하지만, LED 소자층 적층 후, 본 발명은 희생 기판에서 제조된 상기 LED 소자층을 패터닝하여, 이 중 실제 LED 디스플레이에 사용되는 부분, 즉, LED 소자를 형성한 후, 이를 희생 기판으로부터 분리, 유리기판을 포함하는 BLU에 전사시킨다. 따라서, 본 발명은 고온 공정은 실리콘 기판과 같은 희생 기판에서 모두 진행하고, 상대적으로 저온 공정은 유리기판에서 진행하는, 새로운 방식의 LED 소자 제조 방법을 개시하는데, 이하 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 희생 기판에서 제조된 n-GaN/(GaN/InGaN)/p-GaN층(소자층)은 선택적으로 식각되어, 패터닝된다. 상기 패터닝에 의하여 n-GaN/(GaN/InGaN)/p-GaN의 소자층은 일부 식각되어, 실제 LED 디스플레이에 사용되는, 소정 영역의 LED 소자((a))가 형성된다. 본 명세서에서 사용되는 LED 소자는 실제 LED 디스플레이에서 사용되는 형상, 영역을 갖는 LED 소자층의 일부 구조를 의미한다. 특히 본 발명은 희생 기판상에 형성된 LED 소자 ((a))가 브리지 구조((b))에 의하여 여전히 기판상의 식각되지 않은 소자층((c))에 연결되는 구성을 개시하며, 그 결과 상기 LED 소자((a))는 여전히 높은 정렬도를 가지며, 고정된 형태를 갖는다.
더 나아가, 도 5를 참조하면, 식각 공정에 의하여 식각되는 부분이 희생 기판상의 소자층, 즉, AlN버퍼층(200)/ n-GaN(301)/ (GaN/InGaN)(302)/p-GaN(303)뿐만 아니라 소자층의 하부 희생 기판(100) 또한 일부 수직식각 되는 것을 알 수 있다. 상기 일부 식각된 희생 기판 중 특히 측면 부분은 수직이 아닌, 수평 방향으로 의 비등방식각 공정의 시작 지점으로 기능하게 되는데, 이는 이하 도 7에서 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 하나 이상의 LED 소자 중 분리 및 전사를 원하지 않는 LED 소자 영역에는 보호막(304)이 적층된다. 상기 보호막은 이어지는 비등방 식각 공정에서 원하지 않는 LED 소자의 식각, 분리를 방지하게 된다. 하지만, 상기 보호막층은 사용되지 않을 수도 있으며, 그 경우, 바로 도 7의 비등방식각 공정이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 보호막(304)으로 실리콘 산화막(SiO2)이 사용되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 보호막은 분리를 원하지 않는 LED 소자의 측면까지 적층되어야 하는데, 그 이유는 LED 소자 하부의 희생 기판 측면이 바로 후속하는 비등방 식각의 시작지점이 되기 때문이다.
도 7을 참조하면, 보호막(304)에 의하여 보호되지 않는 LED 소자의 하부 희생 기판은 식각되며, 이로써 LED 소자는 희생 기판과 분리된다. 희생 기판의 식각은 다양한 방식으로 진행될 수 있는데, 가능한 수직으로의 식각속도보다 수평으로의 식각속도가 우세한 식각액을 사용한 비등방식각이 바람직하다. 예를 들면, (111)의 단결정 실리콘인 경우, 습식식각에 의한 비등방식각의 식각방향의 배향이 (110)이 되면 균일한 측면 식각의 방향성을 달성할 수 있는 점을 이용할 수 있으며, 이때 TMAH 또는 KOH 용액 등과 같은 식각 용액을 사용하는 경우 결정방향에 따라 식각 속도가 상이해지며 ((101):(100):(111)=300:600:1의 식각속도), 그 결과 (110) 방향, 즉 수평으로의 비등방성 식각이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 보호막이 없는LED 소자에는 PDMS(305)가 접촉하게 되며, 이로써 상기 LED 소자는 PDMS(305)에 접합하게 된다. 하지만, 보호막층(304)에 의하여 보호된 LED 소자는 PDMS(305)와 접촉하지 않게 되며, 그 결과 상기LED 소자는 PDMS(305)에 접합하지 않게 된다.
도 9를 참조하면, 상기 PDMS과 접촉하여, 접합된 LED소자(306)는, 이후 PDMS (305)를 떼어냄으로써 희생 기판으로부터 분리된다.
이러한 방식으로 보호막의 적절한 적층, 패터닝, 제거에 따라 원하는 LED 소자만을 희생 기판으로부터 연속적으로 분리할 수 있다. 상술한 방식에 의하여 희생 기판상에서 제조된 LED 소자를 순차적, 연속적으로 모두 분리하는 방식은 도 10 내지 도 21에 도시되었다. 따라서, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 제조방법은 희생 기판에서 제조된 우수한 정렬도의 LED 소자를 선택적, 순차적으로 전사시킬 수 있는데, 이하 도면을 이용하여 희생 기판상의 LED 소자가 백라이트 유닛(BLU)에 전사되는 방식을 설명한다.
도 22를 참조하면, 희생 기판(200) 상에 소정 간격으로 이격, 제조된 하나 이상의 LED 소자가 개시되는데, 상기 LED 소자의 구조 및 그 제조방법은 상술한 바와 같이 당업계에서 사용되는 어떠한 방식이어도 무방하다. 상기 희생 기판(200)상의 LED 소자(306)은 BLU(306)에 전사된다. 본 명세서에서 BLU는 유리기판을 포함하는 LED 지지기판을 의미하는 용어로서, 본 발명의 일 실시예에서 상기 BLU는 유리기판 및 상기 유리기판 상에 적층된 반사판(reflector)을 포함한다.
도 23을 참조하면, 상기 희생 기판상의 일부 LED 소자만이 PDMS(305)에 의하 여 BLU(306)로 전사되는데, 이때 상기 LED 소자의 선택적 전사는 실리콘 산화물과 같은 보호층에 의하여 달성됨은 상술한 바와 같다.
도 24를 참조하면, 도 23에서 전사된 LED 소자와 동일한 이격 거리 및 배열을 갖는 LED 소자가 BLU의 또 다른 영역으로 전사되는 것을 알 수 있다. 따라서, 희생 기판의 크기가 BLU보다 작아도 사실상 보다 넓은 영역의 BLU 영역에 균일한 형태로 LED 소자를 전사시킬 수 있다는 것은 본 발명의 LED 제조방법의 큰 장점 중 하나이다.
도 25 내지 28을 참조하면, 희생 기판상의 모든 LED 소자가 상술한 방식으로 BLU층 상에 전사될 수 있다.
도 29 내지 31을 참조하면, 상술한 방식에 의하여 LED 소자 구조가 전사된 상기 BLU 를 포함하는 LED 디스플레이가 제조된다. 상기 LED 디스플레이 제조방법은 당업계에서 사용되는 임의의 모든 방식이 다 가능하며, LED 소자가 이미 전사된, 유리기판을 포함하는 BLU를 사용하는 한 어떠한 방식이어도 무방하다.
도 31을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 제조된 LED 디스플레이는 PET /유리 기판(601), 상기 LED의 빛을 반사하고, 발생하는 열을 제거하기 위한 반사판/열 싱크층(602)으로 이루어진 BLU(600)을 포함한다. 상기 BLU층(600)에는 실리콘 기판과 같은 희생 기판에서 제조된 후, 선택적, 순차적으로 분리, 전사된 LED 소자(305)가, 상기 LED 소자(305)에는 백색광을 구현하기 위한 인광층(phosphor, 605)이 구비되고, 이후, 순차적으로 빛의 확산을 돕기 위한 확산판(621), 확산 필름(622), 상기 확산 필름(622)상에는 프리즘 필름(623)이 적층된다. 이후 상기 프 리즘 필름(623) 상에 LED 소자를 물리적으로 보호하는 보호필름(624)가 구비된다.
본 발명은 상기 방법을 이용하여, 적색, 녹색, 청색 LED 소자 각각을 대면적 디스플레이용 디스플레이 기판의 각 픽셀에 효과적으로 전사시켜, 높은 정렬도를 갖는 RGB 기반 풀 컬러 LED 디스플레이를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 고온공정이 필수인 LED 소자를 쉽게 녹아버리는 유리 또는 PET와 같은 디스플레이 기판에서 직접 구현해 낼 수 없고, 또한 각기 다른 빛을 내는 LED 반도체 재료를 하나의 기판에 동시에 성장시킬 수 없다는 종래 기술의 한계를 극복하여, 각각의 다른 희생 기판에서 적색, 녹색, 청색 LED소자를 각각 제조한 후, 이를 디스플레이 기판에 순차적 또는 동시에 전사시키는 방식을 개시한다.
도 32 내지 34는 청색 LED 소자를 제 1 희생 기판 상에 제조하는 각 단계를 나타낸다. 상기 단계는 희생기판 상의 청색 LED 소자층, 즉, AlN버퍼층(711)/ n-GaN(712)/ (GaN/InGaN)(713)/p-GaN(714)를 제조하는 단계(도 33 참조), 상기 LED 소자층을 선택적으로 식각하여, 이를 소정 간격으로 이격된, 하나 이상의 LED 소자로 패터닝하는 단계(도 34)를 포함한다. 여기에서, 도 34에서 도시된 바와 같이, 패터닝된 LED 소자는 좁은 너비의 브릿지 부분에 의하여 패턴되지 않는 LED 소자층과 연결, 고정되며, 이로써 우수한 정렬도를 갖는다. 이는 도 6에서 설명한 바와 같다.
도 35는 상기 제 1 희생 기판상에서 제조, 패터닝된 청색 LED 소자구조를 유리과 같은 디스플레이 기판에 PDMS를 이용, 전사시킨 후의 평면도, 단면도이다.
도 35를 참조하면, 하나 이상의 청색 LED 소자가 유리와 같은 디스플레이 기 판에 효과적으로 전사된 것을 알 수 있으며, 이를 위하여 상기 LED 소자는 먼저 하부 희생 기판의 선택적 식각에 의하여 희생 기판으로부터 분리된다. 특히, 본 발명은 대면적 디스플레이 기판에 매우 효과적인데, 왜냐하면, 상대적으로 좁은 희생 기판에서 LED 소자가 완성되어도, 이를 선택적으로 연속, 반복적으로 분리, 전사시킬 수 있다면, 넓은 대면적의 디스플레이 기판, 예를 들면 유리기판에도 연속적으로 상기 LED 소자를 전사시킬 수 있기 때문이다. 본 명세서 전반에 걸쳐서 사용되는 디스플레이 기판은 LED 디스플레이 하부의 기판을 의미하며, 유리, PET 등으로 이루어진 하부 기판뿐만 아니라, 상기 하부 기판의 상부, LED 소자의 하부에 게재되는 다양한 기능층(예를 들면, 반사판, 열 싱크층, PET 필름)을 모두 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
상기 분리 및 전사 공정은 상술한 바와 같으니, 이하 생략한다.
도 36 및 37은 또 다른 제 2 희생 기판에서 녹색 LED 소자층를 적층하고, 이를 패터닝하여 녹색 LED 소자를 제조하는 공정을 나타낸다. 이때 GaN/InGaN(723)는 청색 LED를 나타내기 위한 도 32 내지 34의 (GaN/InGaN)(713)과 그 조성 비율을 달리하며, 이로써 청색이 아닌 녹색에 해당하는 파장 빛을 발광하게 된다.
도 38을 참조하면, 제 2 희생 기판상에서 제조된 상기 녹색 LED 소자를 도 35의 동일 유리기판에 전사시키는데, 이때 상기 녹색 LED 소자(725)은 이미 유리 기판에 전사된 청색 LED 소자(715)과 근접거리로 이격되어 전사된다. 특히, 본 발명에 따른 LED 소자는 희생 기판 상에서 미리 제조되므로, 우수한 정렬도를 가지므로, 단위 픽셀 내에서의 이와 같이 정밀한 LED 소자 배열이 가능하다.
도 39 내지 41은 적색 LED 소자(735)를 이미 청색, 녹색 LED가 전사된 동일 유리기판상에 전사키는 단계를 설명하며, 상기 방식은 전술한 바와 같으니 이하 생략한다. 다만, 녹색 LED 소자의 층 물질은 전술한 청, 녹색 LED와 다르며, 도 39에서와 같이 적색 LED 소자(735)는 n-GaAs(731)/n-AlGaInP(732)/ AlGaInP(733)/p-AlGaInP(734)의 스택 구조를 갖는다.
도 41을 참조하면, (유리 또는 PET 기판(701))/(반사판/열 싱크층(702))으로 이루어진 디스플레이 기판 상에 녹색, 청색 LED로부터 소정 거리만큼 이격된 위치에 적색 LED가 전사, 배치된다. 이로써 단위 픽셀 내에 RGB의 삼색 LED 각각이 높은 정렬도로 배치된다. 즉, 본 발명의 상기 실시예에 따른 LED 소자는 단위 픽셀 영역 내에 녹색, 적색, 청색 LED 소자가 모두 하나씩 포함된, 이른바 RGB LED 소자가 된다. 하지만, 상기 녹색, 적색, 청색 LED 소자의 전사는 그 순서를 달리하여 순차적으로 진행될 수 있으며, 더 나아가 한 번의 전사 공정, 즉, 하나의 PDMS에 의한 1회 전사공정으로 RGB LED 소자가 모두 전사될 수 있다. 즉, 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 동일 PDMS에 모두 순차적으로 접합시킨 후, 단 한번의 전사공정으로 상기 RGB LED 소자를 유리기판에 전사시킬 수 있다. 그 경우, 상당한 공정 경제적 효과를 얻을 수 있는데, 예를 들면, 동시에 적색, 녹색, 청색 LED를 각각의 희생 기판에 제조하는 경우, 이는 사실상 하나의 LED 제조공정에 해당하며, 이로써 상당한 공정 시간을 절약할 수 있다. 이후, 동일 PDMS를 순차적으로 접촉 위치를 달리하여 접촉시킴으로써, 도 41과 같은 배열의 RGB 소자를 PDMS 자체에 구현할 수 있다. 이후, PDMS를 그대로 유리 기판에 접촉시킴으로써 RGB 소자를 유리 기판에 구 현하게 된다.
도 42를 참조하면, 상기 삼원색의 LED 소자 상에 확산층, 필름 등이 적층되며, 이로써, RGB를 바탕으로 하며, 풀 컬러를 구현할 수 있는 LED 디스플레이가 제조된다.
도 1 내지 28은 본 발명의 일 실시예에 따라 BLU 상에 LED 소자가 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 29 내지 31은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED 소자가 전사된 BLU를 포함하는 LED 소자의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도 32 내지 42는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 적색, 녹색, 청색 LED포함하는 삼원색 LED 디스플레이의 제조공정을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 관한 설명>
100, 101: 실리콘 기판 200, 711, 721 : AlN 버퍼층
301, 712, 722 : n-GaN층 302, 713 : GaN/InGaN층
303, 714, 724 : p-GaN층 304 : SiO2
305 : PDMS 306 : LED 소자
600 : 백 라이트 유닛 700 : 디스플레이 기판
701 : 유리기판 702 : 반사판/열 싱크층
715 : 청색 LED 소자 725 : 녹색 LED 소자
731 : n-GaAs 층 732 : n-AlGaInP 층
733 : AlGaInP 층 734 : p-AlGaInP 층
735 : 적색 LED 소자
Claims (19)
- LED 디스플레이 제조방법에 있어서,희생 기판에 LED 소자층을 형성하는 단계;상기 형성된 LED 소자층을 식각하여, 패터닝하며 LED 소자를 제조하는 단계;상기 LED 소자 사이에 노출되는 희생 기판을 비등방식각하는 단계;상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 전사 단계 후, 상기 백 라이트 유닛 상에 전사된 LED 소자에 인광층을 적층하는 단계; 및상기 인광층에 순차적으로 확산판, 확산 필름, 프리즘 필름, 및 보호 필름을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법
- 제 1항에 있어서,상기 LED 소자는 AlN버퍼층/ n-GaN/ (GaN/InGaN)/p-GaN 구조인 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 패터닝 후 상기 희생 기판상의 LED 소자는 하나 이상 형성되며, 이때 상기 LED 소자는 인접한 상기 LED 소자층과 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 4항에 있어서,상기 비등방 식각은 상기 LED 소자 하부의 희생 기판을 제거하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 백 라이트 유닛은 유리 기판, 상기 유리 기판 상의 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 LED 디스플레이 제조방법에 의하여 제조된 LED 디스플레이.
- 백 라이트 유닛 및 상기 백 라이트 유닛 상에 적층된 LED 소자를 포함하는 LED 디스플레이 제조방법에 있어서,상기 LED 디스플레이 제조방법은(a) 희생 기판상에 LED 소자층을 형성하는 단계;(b) 상기 형성된 LED소자층을 식각하여, 패터닝하며 LED 소자를 제조하는 단계;(c) 상기 LED 소자 중 일부 영역에 보호막을 적층하는 단계;(d) 상기 보호막이 적층되지 않은 영역 상의 LED 소자 하부의 희생 기판을 비등방식각하는 단계;(e) 하부 희생기판이 비등방식각된 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및(f) 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 LED 디스플레이 제조방법은 상기 (f) 단계 후,(g) 단계 (c)의 보호막 중 전사를 원하는 영역의 보호막을 제거하는 단계;(h) 제거된 상기 보호막 영역의 LED 소자 하부의 희생 기판을 비등방식각하는 단계;(i) 하부 희생기판이 비등방 식각된 상기 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 LED 소자를 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및(j) 상기 PDMS에 접합된 상기 LED 소자를 백 라이트 유닛에 전사시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 8항 또는 제 9항에 있어서,상기 보호막은 (c) 단계의 상기 영역 내의 LED 소자 측면에도 적층되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 (c) 내지 (j) 단계는 반복되어, 상기 희생 기판상의 LED 소자가 모두 상기 백 라이트 유닛에 전사되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 백 라이트 유닛은 유리 기판, 상기 유리 기판 상의 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 LED 디스플레이 제조방법에 의하여 제조된 LED 디스플레이.
- (a) 별도의 희생 기판 상에 적색, 녹색, 청색 LED 소자층을 형성하는 단계;(b) 상기 형성된 적색, 녹색, 청색 LED 소자층을 식각, 패터닝하여, 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 상기 별도의 희생 기판상에서 제조하는 단계;(c) 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자에서 노출되는 희생 기판을 비등방식각 하는 단계;(d) 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자에 PDMS를 접촉시킨 후 상기 PDMS를 떼어냄으로써 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 상기 별도의 희생 기판으로부터 분리시키는 단계; 및(e) 상기 PDMS에 접합된 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자를 디스플레이 기판에 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 12항에 있어서,(a) 단계 후 상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자 중 전사를 원하지 않는 소자에는 보호막이 적층되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 적색, 녹색 청색 LED 소자는 상기 디스플레이 기판의 단위 픽셀 영역에 각각 하나씩 전사되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 적색, 녹색, 청색 LED 소자는 하나의 PDMS에 의하여 상기 디스플레이 기판에 전사되는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 디스플레이 기판은 유리기판; 및상기 유리기판상에 적층된 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 제조방법.
- 제 14항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 LED 디스플레이 제조방법에 의하여 제조된 LED 디스플레이.
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