KR20190091836A - Led 패널 및 led 패널의 제조 방법 - Google Patents

Led 패널 및 led 패널의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

LED 패널이 개시된다. 본 LED 패널은, 복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 TFT 백플레인 및 복수의 LED 본딩 영역에 본딩된 복수의 LED를 포함하며, 복수의 LED 본딩 영역은, LED의 종류에 따라 TFT 백플레인 상에서 상이한 높이로 형성되고, 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED는 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩된다.

Description

LED 패널 및 LED 패널의 제조 방법{LIGHT EMITTING DIODE PANEL AND MANUFACTURING METHOD OF THE LIGHT EMITTING DIODE PANEL}
본 개시는 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED(Light Emitting Diode) 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
백라이트 및 LCD(Liquid Crystal Display)를 이용하여 영상을 디스플레이하는 LCD 패널과 달리, LED(Light Emitting Diode) 패널은 백라이트 층이나 액정층을 필요로하지 않고, LED를 발광시켜 직접 영상을 디스플레이한다. 이때, LED 패널은 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각으로 구성된 LED 3개를 사용하여 1개의 픽셀을 구성하게 된다.
이러한 LED 패널은, R, G, B 각 LED를 TFT 백플레인(BackPlane)에 스탬퍼를 이용하여 종류별로 본딩하여 제작된다. 이때, R, G, B 각 LED는 서로 다른 방식으로 제작되어 그 두께가 동일하지 않은 반면, 종래 TFT 백플레인 상에서 각 LED가 본딩되는 영역은 동일한 높이로 형성되므로, 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 적색 LED의 두께가 녹색 및 청색 LED의 두께보다 얇은 경우, 상대적으로 두께가 얇은 적색 LED는 녹색 및 청색 LED보다 깨지기 쉽다. 이때, 먼저 적색 LED를 본딩한 후 녹색 및 청색 LED를 본딩한다면 두께가 얇은 적색 LED는 후속 프로세스(즉, 녹색 및 청색 LED 본딩 과정)에서 스탬퍼 등의 간섭을 받아 깨질 가능성이 커진다. 또한, 후속 프로세스로 인한 간섭을 없애기 위해 적색 LED를 가장 나중에 본딩한다면 적색 LED가 미본딩될 수 있으며, 적색 LED를 본딩하기 위해 스탬퍼의 압력을 너무 높인다면 경우에 따라 적색 LED가 깨질 수 있다.
본 개시는 상술한 문제점에 따른 것으로, 본 개시의 목적은, TFT 백플레인 상의 LED 본딩 영역이 LED 종류에 따라 상이한 단차를 갖도록 형성된 LED 패널 및 LED 패널의 제조 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED LED(Light Emitting Diode) 패널의 제조 방법은, 복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 TFT 백플레인을 마련하는 단계 및 하나의 픽셀을 구성하는 복수의 서브 픽셀에 대응되는 복수의 LED를 상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 LED 본딩 영역은, 본딩될 LED의 종류에 따라 상기 TFT 백플레인 상에서 상이한 높이를 갖도록 형성되고, 상기 본딩하는 단계는, 상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED를 상기 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩한다.
또한, 상기 TFT 백플레인을 마련하는 단계는, 기판에 형성된 게이트 전극 상에 절연막 및 반도체막을 형성하는 단계, 상기 절연막 및 반도체막 상에 데이터 전극을 형성하는 단계, 상기 데이터 전극 상에 유기막을 코팅하는 단계, 투과율이 상이한 마스크를 통해 상기 유기막에 광을 조사하여 LED 본딩 영역 별로 상기 유기막의 높이를 상이하게 형성하는 단계 및 상기 상이한 높이로 형성된 유기막 상에 각각 화소 전극을 형성하여 상기 LED 본딩 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기막은, 블랙 매트릭스(Black Matrix)일 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은, 2 개의 전극을 포함하며, 상기 LED 본딩 영역은, 상기 2 개의 전극 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 본딩하는 단계는, 상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED를 본딩한 후 상대적으로 두께가 두꺼운 LED를 본딩할 수 있다.
또한, 상기 TFT 백플레인은, 각각 상기 복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 본딩하는 단계는, 스탬퍼를 이용하여, 복수의 LED를 종류 별로 상기 복수의 픽셀의 상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩하며, 상기 스탬퍼의 압력은, LED의 종류에 관계없이 일정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED는, 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED를 포함하고, 상기 레드 LED의 두께는, 상기 그린 LED 및 블루 LED 중 적어도 하나보다 얇을 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 LED(Light Emitting Diode) 패널은, 복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 TFT 백플레인 및 상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩된 복수의 LED;를 포함하며, 상기 복수의 LED 본딩 영역은, LED의 종류에 따라 상기 TFT 백플레인 상에서 상이한 높이로 형성되고, 상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED는 상기 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩된다.
또한, 상기 복수의 LED는, 하나의 픽셀을 구성하는 복수의 서브 픽셀에 대응될 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED는, 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED를 포함하고, 상기 레드 LED의 두께는, 상기 그린 LED 및 블루 LED 중 적어도 하나보다 얇을 수 있다.
또한, 상기 상이한 높이로 형성된 복수의 LED 본딩 영역은, 투과율이 상이한 마스크를 통해 광이 조사되어 형성된 상이한 높이의 복수의 유기막을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기막은, 블랙 매트릭스(Black Matrix)일 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED 본딩 영역은, 상기 복수의 유기막 상에서 상기 복수의 LED 각각이 본딩되는 2 개의 화소 전극 및 상기 2 개의 화소 전극 사이에 기설정된 높이로 형성된 유기막을 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, TFT 백플레인에 LED를 본딩하는 과정에서 LED의 종류에 따른 두께 차이로 발생할 수 있는 LED 미본딩 또는 LED 크랙 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT(Thin Film Transistor) 백플레인의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인에 포함된 하나의 서브 픽셀 영역 상의 LED 본딩 영역을 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3c는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 LED 패널 제조 공정을 도시한 도면,
도 5a 내지 도 5d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인의 제조 과정을 순서대로 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 TFT 백플레인에 LED를 본딩할 때 애노드 및 캐소드 단자가 단락되는 것을 방지하기 위한 본 개시의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면, 및
도 7은 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예에 대해서, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서에 기재된 내용은, 본 발명의 범위를 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 하나의 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 기능적 또는 통신적으로(operatively or communicatively) 연결(coupled)되어 있다거나, 접속되어(connected to) 있다고 언급하는 것은, 각 구성요소들이 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 간접적으로 연결되는 경우까지 모두 포함할 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서(disclosure)에서 사용된 용어들은, 임의의 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의상 단수 표현을 사용할 수도 있으나, 이는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 표현까지 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 명세서에서 정의된 용어일지라도 본 명세서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT(Thin Film Transistor) 백플레인(100)의 픽셀 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, TFT 백플레인(100)은, 게이트 라인(G1, G2...) 및 데이터 라인(D1, D2, D3, D4...)에 의해 정의되는 복수의 서브 픽셀 영역(110-1, 110-2, 110-3)이 바둑판 형태로 배열된 구조를 가진다.
여기서, 복수의 서브 픽셀 영역(110-1, 110-2, 110-3)은 기설정된 개수(도 1의 예에서는 3개) 단위로 하나의 픽셀 영역(110)을 구성한다. 예를 들어, 복수의 서브 픽셀 영역(110-1, 110-2, 110-3)은 각각 R, G, B 서브 픽셀 영역이 될 수 있다. 이 경우 각 서브 픽셀 영역(110-1, 110-2, 110-3)에는 R, G, B LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)(미도시)가 각각 본딩되어 LED 패널의 한 픽셀(또는 단위 화소)을 구성할 수 있다.
구체적으로, 서브 픽셀 영역(110-1)에는 적어도 하나의 트랜지스터(111) 및 2개의 화소 전극(112, 113)이 구비될 수 있다. 도 1에서는, 2개의 화소 전극(112, 113)이 전원 전극(112) 및 공통 전극(113)으로 구현되고, 하나의 트랜지스터(111)가 전원 전극(112) 측에만 구비된 것을 예로 들었으나, 실시 예에 따라, 2개의 화소 전극이 각각 전원 전극으로 구현되고, 2개의 트랜지스터가 2개의 전원 전극 각 측에 구비될 수도 있음은 물론이다. 이는 나머지 서브 픽셀 영역(110-2, 110-3)도 마찬가지이다.
2개의 화소 전극(112, 113) 상에는 대응되는 LED가 본딩되어 LED 패널의 한 서브 픽셀을 형성하게 된다. 여기서, TFT 백플레인(100) 상에서 LED가 본딩되는 영역을 LED 본딩 영역이라고 한다. 이때, TFT 백플레인(100)은 2개의 화소 전극(112, 113) 중 적어도 하나에 전원이 공급되어 본딩된 LED가 발광하는 구조가 될 수 있다.
도 2는 TFT 백플레인(100)에 포함된 하나의 서브 픽셀 영역(110-1) 상의 LED 본딩 영역(200)을 도시하고 있다. LED 본딩 영역(200)에는 예를 들어, R, G, B 중 하나의 LED가 본딩되어 LED 패널의 한 서브 픽셀을 구성한다.
도시하지는 않았지만, 나머지 서브 픽셀 영역(110-2, 110-3) 역시 도 2와 같은 LED 본딩 영역을 각각 포함한다. 따라서, 서브 픽셀 영역(110-1, 110-2, 110-3) 각각의 LED 본딩 영역에는 R, G, B LED가 각각 본딩되어 LED 패널의 한 픽셀을 구성할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, R, G, B LED는 각각 서로 다른 방식으로 제작되어 그 두께가 동일하지 않을 수 있다. 따라서, TFT 백플레인 상에 형성된 LED 본딩 영역이 동일한 높이를 갖는 경우, LED 본딩 과정에서 LED가 미본딩되거나 깨지는 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, TFT 백플레인(100)에 포함된 LED 본딩 영역들은, 본딩될 LED의 종류에 따라 상이한 높이를 갖도록 TFT 백플레인(100) 상에 형성될 수 있다. 그리고, LED 본딩 영역들 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 상대적으로 얇은 두께의 LED가 본딩되어 LED 패널이 구성될 수 있다. 이와 같이, LED 패널을 제조함으로써, 전술한 종래 기술에 따른 LED 본딩 시 과정에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 3c를 통해 종래 기술의 문제점을 구체적으로 설명하고, 도 4a 및 도 4b를 통해 본 개시의 일 실시 예에 따른 LED 패널 제조 공정을 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 종래 TFT 백플레인(300)에 포함된 하나의 픽셀 영역의 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 종래 TFT 백플레인(300)의 하나의 픽셀 영역은 3개의 서브 픽셀 영역(310, 320, 330)을 포함한다. 제 1 서브 픽셀 영역(310)은 트랜지스터(311)와 2개의 화소 전극(312, 313)을 포함하고, 제 2 서브 픽셀 영역(320)은 트랜지스터(321)와 2개의 화소 전극(322, 323)을 포함하며, 제 3 서브 픽셀 영역(330)은 트랜지스터(331)와 2개의 화소 전극(332, 333)을 각각 포함하고 있다.
이때, 각 서브 픽셀 영역(310, 320, 330)은 LED가 본딩되는 LED 본딩 영역(300-1, 300-2, 300-3)을 각각 포함하는데, 종래 TFT 백플레인(300)의 각 LED 본딩 영역(300-1, 300-2, 300-3)은 본딩될 LED의 종류와 무관하게 높이가 일정하게 형성되는 것을 볼 수 있다.
도 3b는 종래 TFT 백플레인(300) 상에 LED를 본딩하여 LED 패널을 제조하는 과정을 도시하고 있다. LED 패널은, 스탬퍼(50)를 이용하여 TFT 백플레인(300) 상의 LED 본딩 영역(300-1 내지 300-3)에 LED를 순차적으로 본딩하여 제조된다. 이때, 각 LED(10, 20, 30)는 전도성 녹는 물질인 메탈 범프(60)를 통해 LED 본딩 영역(300-1 내지 300-3) 내의 각 화소 전극(312/313, 322/323, 332/333) 상에 본딩된다.
전술한 바와 같이 LED 간에는 종류별로 두께 차이가 있을 수 있으므로, 높이가 동일한 종래 TFT 백플레인(300)의 LED 본딩 영역(300-1 내지 300-3)에 LED를 본딩하는 경우, 본딩 과정에서 문제가 발생할 수 있다.
도 3b를 참조하면, Red LED(10)가 Green LED(20) 및 Blue LED(30)에 비해 두께가 얇은 것을 볼 수 있다. 이는 LED 에피성장(epitaxial growth) 과정의 차이에 따른 것으로, 예를 들어, Red LED(10)는 GaAs를 이용하고 Green 및 Blue LED(20, 30)는 GaN를 이용하여 LED 에피성장 프로세스를 진행하는 경우, 최종적으로 제작된 LED의 두께는, 도 3b에 도시된 바와 같이, Red LED(10)가 Green 및 Blue LED(20, 30)에 비해 얇아지게 된다.
R, G, B LED를 각각 TFT 백플레인(300)에 본딩할 때, 스탬퍼(50)의 본딩 압력은 동일하므로, 도 3b와 같이, 상대적으로 두께가 두꺼운 Green 및 Blue LED(20, 30)를 먼저 본딩한 후 동일한 본딩 압력으로 Red LED(10)를 본딩하는 경우, 상대적으로 두께가 얇은 Red LED(10)가 미본딩되는 문제가 발생할 수 있다.
도 3c는 도 3b와 같은 Red LED(10) 미본딩 문제를 해결하기 위해, 스탬퍼의 본딩 압력을 높이는 경우 발생할 수 있는 문제점을 도시하고 있다. Red LED(10)는 두께가 얇고 물성이 약해 깨지기 쉽다. 따라서, Red LED(10)를 본딩하기 위해, 스탬퍼 압력을 높이는 경우, 도 3c와 같이 Red LED(10)에 크랙이 생기는 문제가 발생할 수 있다. 물론, Red LED(10)가 깨지지 않으면서 본딩되는 적절한 스탬퍼의 압력을 설정할 수도 있지만, 이런 적절한 스탬퍼 압력을 찾는 것이 쉽지 않고, 압력이 조금만 달라져도 미본딩 문제나 LED가 깨지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, Red LED(10)가 깨지지 않는 압력으로, Red LED(10)를 먼저 본딩한 후 Green 및 Blue LED(20, 30)를 본딩하는 방법을 생각해 볼 수도 있으나, 이 경우에는 후속 프로세스 즉, Green LED(20)와 Blue LED(30)를 본딩하는 과정에서, 본딩된 Red LED(10)가 간섭을 받을 가능성이 커지므로 바람직하지 않다.
이에 반해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, TFT 백플레인의 LED 본딩 영역은, 본딩될 LED의 종류에 따라 상이한 높이로 형성되며, 상대적으로 얇은 LED를 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩하여 LED 패널을 제조함으로써, 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 LED 패널의 제조 공정을 도시하고 있다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인(400)에 포함된 하나의 픽셀 영역의 단면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인(400)의 하나의 픽셀 영역은 3개의 서브 픽셀 영역(410, 420, 430)을 포함할 수 있으며, 각 서브 픽셀 영역(410 내지 430)은 각각 하나의 트랜지스터(411, 421, 431)와 2개의 화소 전극(412/413, 422/423, 432/433)을 포함할 수 있다. 이때, 각 화소 전극은 애노드 전극(412, 422, 432) 및 캐소드 전극(413, 423, 433)으로 구성될 수 있다.
이때, 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인(400)은, 도 3a의 종래 TFT 백플레인(300)과 달리, LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)의 높이가 상이하게 형성된 것을 볼 수 있다. 구체적으로, LED 본딩 영역(400-1)이 가장 낮은 높이로 형성되고, LED 본딩 영역(400-2)이 중간 높이로 형성되며, LED 본딩 영역(400-3)이 셋 중 가장 높은 높이로 형성된 것을 볼 수 있다.
그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, TFT 백플레인(400) 상에서 LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)의 각각의 높이를 A, B, C라고 할 때, LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)의 높이는, 도 4a에 도시된 바와 같이, A < B < C의 관계를 갖도록 형성될 수도 있지만, 실시 예에 따라, A < B = C, A = B > C 또는 A > B > C와 같은 관계를 갖도록 형성될 수도 있다.
도 4b는 TFT 백플레인(400)의 LED 본딩 영역(400-1 내지 400-3) 상에 R, G, B LED를 본딩하여 LED 패널을 제조하는 과정을 도시하고 있다.
구체적으로, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED를 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩할 수 있다.
예를 들어, R, G, B LED(10, 20, 30)의 두께를 각각 a, b, c라고 할 때, a < b = c 또는 a < b < c와 같은 관계인 것을 가정하면, 상대적으로 두께가 가장 얇은 Red LED(10)를, 도 4b의 (a)에 도시된 바와 같이 LED 본딩 영역(400-1)에 본딩하고, Green LED(20) 및 Blue LED(30)를 도 4b의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, LED 본딩 영역(400-2, 400-3)에 순차적으로 각각 본딩할 수 있다.
한편, 도 4b에서는, LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)의 높이를 각각 A, B, C라고 할 때, LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)이 도 4a와 같이, A < B < C의 관계를 갖도록 형성된 TFT 백플레인(400)을 예로 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, A < B = C와 같은 관계로 LED 본딩 영역(400-1 내지 400-3)의 높이가 각각 형성된 TFT 백플레인(미도시)의 경우에도, 도 4b에 도시된 바와 같이, R, G, B LED(10, 20, 30)가 순차적으로 해당 LED 본딩 영역에 본딩될 수 있음은 물론이다.
만일, A = B > C 또는 A > B > C와 같은 관계를 갖도록 LED 본딩 영역(400-1 내지 400-3)의 높이가 형성된 TFT 백플레인(미도시)의 경우라면, 도 4b와 달리, 상대적으로 가장 낮은 높이의 LED 본딩 영역(400-3)에 상대적으로 가장 얇은 두께의 Red LED(10)가 본딩되고, Green LED(20) 및 Blue LED(30)는 LED 본딩 영역(400-2) 및 LED 본딩 영역(400-1)에 순차적으로 각각 본딩되게 될 것이다.
이와 같은, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, TFT 백플레인(400)에 포함된 LED 본딩 영역(400-1, 400-2, 400-3)의 높이가, 본딩될 LED의 종류에 따라 상이하게 형성되고, 또한, 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 상대적으로 두께가 얇은 LED가 본딩되게 되므로, LED 본딩 공정 중 스탬퍼(50)에 의한 간섭이 발생할 가능성이 없어져 LED 본딩 불량 또는 스탬퍼 압력에 의한 LED 크랙 문제를 해결할 수 있게 된다.
한편, 도 4a 및 4b에 도시된 TFT 백플레인(400)의 평면도를 생각해 보면, 도 1과는 트랜지스터(411, 421, 431)의 위치에 차이가 있으나, 이는 구현 예에 따른 차이에 불과할 뿐 본 개시의 요지와는 무관하다.
또한, 이상에서는, R, G, B LED(10, 20, 30)가 하나의 픽셀을 구성하고, 각 LED의 두께를 a, b, c라고 할 때, a < b = c 또는 a < b < c와 같은 관계를 갖는 것을 예로 들어 설명하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, LED 패널의 한 픽셀이 3개 이상의 LED로 구성되는 경우도 있을 수 있고, LED의 제조 공정에 따라 각 LED의 두께 관계는 얼마든지 달라질 수 있다.
즉, LED 패널의 한 픽셀을 구성하는 LED의 종류나 개수, 그리고, LED 간의 두께 관계는 실시 예에 따라 얼마든지 달라질 수 있지만, TFT 백플레인(400)의 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역(400-1)에 상대적으로 낮은 두께의 LED를 본딩하는 경우라면 모두 본 개시의 기술적 사상에 포함될 수 있다.
한편, LED 패널을 제조하는데 필요한 기타 공정들은 본 개시의 요지와 무관하므로 설명을 생략하였다.
이하에서는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인의 제조 방법을 설명한다. 도 5a 내지 도 5d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인(500)의 제조 과정을 순서대로 도시하고 있다. 도 5a 내지 도 5d에서는 설명의 편의를 위해, TFT 백플레인(500)에서, 3개의 서브 픽셀 영역을 포함하는 하나의 픽셀 영역이 생성되는 과정을 도시하였다.
TFT 기판 또는 TFT 어레이 또는 TFT 패널이라고도 불리우는 TFT(Thin Film Transistor) 백플레인(500)의 제조 공정은, 먼저 종래의 TFT 공정을 통해, 도 5a에 도시된 바와 같이 각 서브 픽셀에 대응되는 TFT(511, 521, 531)를 형성한다.
구체적으로, 각 TFT(511, 521, 531)는, 기판(501)상에 게이트 전극(511-1, 521-1, 531-1)을 형성하고, 게이트 전극(511-1, 521-1, 531-1) 상에 절연막(502) 및 반도체막(511-2, 521-2, 531-2)을 형성한 후, 소스 전극(511-3, 521-3, 531-3) 및 드레인 전극(511-4, 521-4, 531-4)을 형성하는 순서로 이루어지는 TFT 공정에 의해 만들어질 수 있다.
이때, 기판(501)은 글래스(Glass)로 구현될 수 있으나, 경우에 따라 폴리이미드(Polyimide), PET 등이 이용될 수도 있다. 또한, 반도체막(511-2, 521-2, 531-2)은 비정질 실리콘(a-Si(Amorphous Silicon), 저온 폴리 실리콘(LTPS(Low Temperature Poly Silicon)) 및, 산화물(Oxide) 중 적어도 하나의 재료로 이루어질 수 있다.
기판(501) 상에 형성된 게이트 전극(511-1, 521-1, 531-1)은 반도체막(511-2, 521-2, 531-2)에 전류를 흐르거나 흐르지 않게 조절하는 기능을 하며, 절연막(502)은 게이트 전극(511-1, 521-1, 531-1)은 반도체막(511-2, 521-2, 531-2)을 분리해 주는 역할을 한다. 또한, 소스 전극(511-3, 521-3, 531-3)과 드레인 전극(511-4, 521-4, 531-4)은 반도체막(511-2, 521-2, 531-2)을 통해 전자를 공급하고 받는 데이터 전극의 기능을 한다.
이와 같은 각 TFT(511, 521, 531)는, 대응되는 LED의 발광 세기, 발광 시간등을 제어하는 일종의 스위치 역할을 하게 된다. 한편, 도 5a에서는 Inverted Staggered 구조의 TFT를 일 예로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, Staggered 구조, Coplanar 구조, Inverted Coplanar 구조 등의 TFT가 이용되는 것도 가능하다.
이와 같이, 각 서브 픽셀에 대응되는 TFT(511, 521, 531)가 마련되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 데이터 전극(즉, 소스 전극(511-3, 521-3, 531-3) 및 드레인 전극(511-4, 521-4, 531-4))상에 유기막(550)을 형성한다.
구체적으로, 데이터 전극 상에는 유기막(550)이 평탄하게 코팅된다. 일반적으로, 절연막이나 유기막 층을 형성하는 방법으로, 증착 공정과 코팅 공정이 이용될 수 있으나, 전술한 바와 같이 본 개시의 일 실시 예에 따르면 LED 본딩 영역들의 높이가 상이하게 형성되어야 하므로, 증착보다는 코팅 공정을 통해 유기막(550)을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 유기막(550)은 감광성 재료 즉, 포토 레지스트(Photo Resist, PR)가 이용된다. 이때, 유기막(550)은 다양한 아크릴(Acrylic) 계열의 재료들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 투명 유기막(예를 들어, 기존 LCD 패널의 제조 공정에 이용되는 투명한 유기막 재료) 또는 불투명 유기막(예를 들어, Black Matrix) 또는 폴리이미드(Polyimide)가 이용될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 백라이트를 이용하지 않고, LED를 발광시켜 직접 영상을 디스플레이하는 LED 패널에 관한 것이므로, LED에서 발광된 빛이 TFT 백플레인(500)에서 반사되는 현상을 방지하기 위해 불투명 유기막(Black Matirx)을 데이터 전극 상에 형성하는 것이 바람직하다. 이는 LCD(Liquid Crystal Display) 패널 제조 공정에서 컬러 필터에 Black Matrix 층을 형성하는 것과는 목적과 효과 측면에서 엄연히 구별되는 내용이다. 그러나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 투명 유기막이나 폴리이미드와 같은 유기막이 이용될 수도 있음은 물론이다.
유기막(550)이 평탄하게 코팅된 TFT 기판이 마련되면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 본딩될 LED의 종류에 따라 LED 본딩 영역(552, 553, 554)이 상이한 높이로 형성되도록, 영역별로 투과율이 상이한 마스크(570)를 통해 유기막(550)에 광을 조사한다.
전술한 바와 같이, 유기막(550)으로는 포토 레지스트가 이용되므로, 영역(571 내지 577)별로 투과율이 상이한 마스크(570)를 통해 유기막(550)에 광을 조사하면, 투과율에 따라 유기막(550)에 조사되는 광의 양이 달라지므로, 마스크(570) 각 부분(571 내지 577)의 투과율에 따라 대응되는 유기막(550)의 높이를 상이하게 형성할 수 있다.
도 5c는 유기막(550)이 네거티브 포토 레지스트인 경우를 도시하고 있다. 네거티브 포토레지스트는 광이 약하게 조사될수록 현상 시 많이 제거되는 재료를 말한다. 도 5c의 마스크(570)는, 예를 들어, 참조부호 571, 574 영역이 100% 투과율, 573 영역이 70% 투과율, 572 영역이 50% 투과율, 575, 576, 577 영역이 0% 투과율을 갖도록 구성된 것을 도시하고 있다.
따라서, 마스크(570)를 통해 광을 조사하고 현상하면, 참조부호 571, 574 영역에 대응되는 유기막(551, 554) 부분은 유기막(550)이 그대로 남아 있게 되고, 573 영역에 대응되는 유기막(553) 부분, 572 영역에 대응되는 유기막(552) 부분 순으로 유기막(550)이 많이 제거되어 점점 낮은 높이로 유기막이 형성되게 된다. 한편, 참조 부호 575, 576, 577 영역에 대응되는 유기막 부분에는 광이 전혀 조사되지 않아 유기막(550)이 모두 제거된 것을 볼 수 있다.
도 5c에서는 유기막(550)이 네거티브 포토 레지스트인 것을 예로 들었으나, 광이 많이 조사될수록 현상 시 많이 제거되는 포지티브 포토 레지스트가 유기막으로 이용될 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 투과율이 상이한 마스크(570)를 통해 광을 조사하여 LED 본딩 영역 별로 유기막(552, 553, 554)의 높이가 상이하게 형성되면, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상이한 높이로 형성된 유기막(552, 553, 554)상에 각각 화소 전극(512/513, 522/523, 532/533)을 형성함으로써, 본 개시의 일 실시 예에 따른 TFT 백플레인(500)을 제조할 수 있다. 이때, 각 화소 전극은 애노드 전극(512, 522, 532) 및 캐소드 전극(513, 523, 533)으로 구성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 TFT 백플레인에 LED를 본딩할 때 애노드 및 캐소드 단자가 단락되는 것을 방지하기 위한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, TFT 백플레인의 LED 본딩 영역은 2개의 화소 전극(애노드 및 캐소드) 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 2개의 화소 전극 상에는 대응되는 LED가 본딩되어 LED 패널의 한 서브 픽셀을 형성하게 된다. 즉, 화소 전극의 애노드/캐소드 단자에 LED의 애노드/캐소드 단자가 각각 본딩되게 되는데, 이때 LED 패널의 한 서브 픽셀을 구성하는 LED는 그 크기가 매우 작으므로, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 단락이 발생하기 쉽다.
따라서, LED 본딩 영역 상의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 기설정된 높이의 유기막을 형성함으로써, LED 본딩시 애노드와 캐소드 단자가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 6a는 각 LED 본딩 영역에 포함된 2개의 화소 전극 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 형성하기 위한 방법을 도시하고 있다. 도 5c를 통해 전술한 바와 같이, 영역별로 투과율이 상이한 마스크를 통해 유기막(포토 레지스트)에 광을 조사함으로써, TFT 백플레인 상에 상이한 높이의 유기막을 형성할 수 있다.
따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이, TFT 백플레인 상에서 2개의 화소 전극이 형성될 위치의 사이 영역에 대응되는, 마스크(580)의 영역(581, 582, 583)의 투과율을 적절히 선택함으로써, 2개의 화소 전극이 형성될 위치의 사이에 기설정된 높이의 유기막 부분(662-1, 663-1, 664-1)을 더 포함하는 유기막(662, 663, 664)을 각각 형성할 수 있다.
이후 LED 본딩 영역에 대응되는 유기막(662, 663, 664)에 각각 화소 전극(612/613, 622/623, 632/633)을 형성함으로써, 도 6b에 도시된 바와 같이, 2개의 화소 전극(612/613, 622/623, 632/633) 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 포함하는 TFT 백플레인(600)을 제조할 수 있다.
이 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이, 전도성 녹는 물질인 메탈 범프(60)를 통해 LED(10, 20 30)가 각 화소 전극(612/613, 622/623, 632/633)에 본딩되는 경우에도 화소 전극(612/613, 622/623, 632/633)간의 단락을 방지할 수 있다.
한편, 도 6a 및 도 6b에서는 본딩될 LED의 종류에 따라 LED 본딩 영역이 상이한 단차를 갖는 TFT 백플레인에 포함된 2개의 화소 전극 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 포함하는 실시 예를 설명하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 6c에 도시된 바와 같이, LED 본딩 영역 별로 단차가 없는 종래의 TFT 백플레인에 포함된 화소 전극 사이에도 기설정된 높이의 유기막을 형성함으로써, LED 본딩시 발생할 수 있는 화소 전극 간의 단락을 방지할 수 있을 것이다.
이상에서는, TFT 백플레인이 별도의 화소 전극을 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 기술적 사상이 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. 가령, 도 7에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 층(SD layer)을 화소 전극 즉, 애노드/캐소드 단자로 직접 사용하는 TFT 백플레인(700)의 경우에도 본 개시의 기술적 사상은 적용될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 소스/드레인 층(SD layer)을 애노드/캐소드 단자로 직접 사용하는 경우에도, 그 위에 유기막(770)을 코팅하고, 영역별로 투과율이 상이한 마스크를 통해 광을 조사함으로써 LED 본딩 영역별로 상이한 높이를 갖는 유기막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상이한 높이의 유기막에 별도로 화소 전극(712, 713)을 형성함으로써, 본딩될 LED의 종류에 따라 상이한 높이를 갖는 TFT 백플레인을 제조할 수 있다. 한편, 도 7에서는 도시의 편의를 위해, 하나의 서브 픽셀 영역만을 도시하였으나, 도시되지 않은 주변의 다른 서브 픽셀 영역에 포함된 LED 본딩 영역을 유기막(770)과 다른 높이로 형성할 수 있음은 물론이다.
이상에서, LED 본딩 영역에는 LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode), 마이크로 LED 등이 본딩될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, TFT 백플레인에 LED를 본딩하는 과정에서 LED의 종류에 따른 두께 차이로 발생할 수 있는 LED 미본딩 또는 LED 크랙 문제를 최소화할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
400: TFT 백플레인
410, 420, 430: 서브 픽셀 영역
400-1, 400-2, 400-3: LED 본딩 영역
411, 412, 413: 트랜지스터
412/413, 422/423, 432/433: 화소 전극
10: Red LED
20: Green LED
30: Blue LED
60: 메탈 범프

Claims (13)

  1. LED(Light Emitting Diode) 패널의 제조 방법에 있어서,
    복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 TFT 백플레인을 마련하는 단계; 및
    하나의 픽셀을 구성하는 복수의 서브 픽셀에 대응되는 복수의 LED를 상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 LED 본딩 영역은,
    본딩될 LED의 종류에 따라 상기 TFT 백플레인 상에서 상이한 높이를 갖도록 형성되고,
    상기 본딩하는 단계는,
    상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED를 상기 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TFT 백플레인을 마련하는 단계는,
    기판에 형성된 게이트 전극 상에 절연막 및 반도체막을 형성하는 단계;
    상기 절연막 및 반도체막 상에 데이터 전극을 형성하는 단계;
    상기 데이터 전극 상에 유기막을 코팅하는 단계;
    투과율이 상이한 마스크를 통해 상기 유기막에 광을 조사하여 LED 본딩 영역 별로 상기 유기막의 높이를 상이하게 형성하는 단계; 및
    상기 상이한 높이로 형성된 유기막 상에 각각 화소 전극을 형성하여 상기 LED 본딩 영역을 형성하는 단계;를 포함하는 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기막은,
    블랙 매트릭스(Black Matrix)인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 2 개의 전극을 포함하며,
    상기 LED 본딩 영역은,
    상기 2 개의 전극 사이에 기설정된 높이의 유기막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩하는 단계는,
    상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED를 본딩한 후 상대적으로 두께가 두꺼운 LED를 본딩하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 TFT 백플레인은, 각각 상기 복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 복수의 픽셀을 포함하고,
    상기 본딩하는 단계는,
    스탬퍼를 이용하여, 복수의 LED를 종류 별로 상기 복수의 픽셀의 상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩하며,
    상기 스탬퍼의 압력은, LED의 종류에 관계없이 일정한 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 LED는, 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED를 포함하고,
    상기 레드 LED의 두께는, 상기 그린 LED 및 블루 LED 중 적어도 하나보다 얇은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. LED(Light Emitting Diode) 패널에 있어서,
    복수의 LED 본딩 영역을 포함하는 TFT 백플레인; 및
    상기 복수의 LED 본딩 영역에 본딩된 복수의 LED;를 포함하며,
    상기 복수의 LED 본딩 영역은, LED의 종류에 따라 상기 TFT 백플레인 상에서 상이한 높이로 형성되고,
    상기 복수의 LED 중 상대적으로 두께가 얇은 LED는 상기 복수의 LED 본딩 영역 중 상대적으로 낮은 높이의 LED 본딩 영역에 본딩된 것을 특징으로 하는 LED 패널.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 LED는, 하나의 픽셀을 구성하는 복수의 서브 픽셀에 대응되는 것을 특징으로 하는 LED 패널.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 LED는, 레드 LED, 그린 LED, 블루 LED를 포함하고,
    상기 레드 LED의 두께는, 상기 그린 LED 및 블루 LED 중 적어도 하나보다 얇은 것을 특징으로 하는 LED 패널.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 상이한 높이로 형성된 복수의 LED 본딩 영역은,
    투과율이 상이한 마스크를 통해 광이 조사되어 형성된 상이한 높이의 복수의 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패널.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기막은,
    블랙 매트릭스(Black Matrix)인 것을 특징으로 하는 LED 패널.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 LED 본딩 영역은,
    상기 복수의 유기막 상에서 상기 복수의 LED 각각이 본딩되는 2 개의 화소 전극 및 상기 2 개의 화소 전극 사이에 기설정된 높이로 형성된 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패널.
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