KR20210004324A - 마이크로 led 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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KR20210004324A
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KR
South Korea
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micro led
substrate
micro
led display
display module
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KR1020190080580A
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정창규
장경운
이창준
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삼성전자주식회사
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    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
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    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/819—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector with the bump connector not providing any mechanical bonding
    • H01L2224/81901—Pressing the bump connector against the bonding areas by means of another connector
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
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Abstract

마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법이 개시된다. 본 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법은 마이크로 LED가 배치된 전사용 기판 상에 연결부재를 적층하는 단계, 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 전사용 기판을 마주보도록 배치하는 단계, 레이저 전사 방식으로 마이크로 LED 및 마이크로 LED에 접촉하는 연결부재파트를 기판 측으로 전사하는 단계 및 연결부재파트에 의해 마이크로 LED와 기판이 결합하도록, 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 단계를 포함한다.

Description

마이크로 LED 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법{MICRO LED DISPLAY MODULE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 개시는 제조 효율성 및 공간 활용성이 개선된 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
자발광 무기 디스플레이 소자인 마이크로 LED(micro light emitting diodes)는 스스로 빛을 내는 초소형 무기 발광소자이며, 가로, 세로 및 높이가 10 ~ 100 마이크로미터(μm) 크기의 LED를 지칭할 수 있다. 마이크로 LED는 웨이퍼 상에서 칩 형태로 제조되고, 타겟 기판 상에 배치됨으로써 디스플레이의 발광 모듈을 구성할 수 있다.
마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치는 마이크로 LED를 조밀한 간격으로 적게는 수만에서 많게는 수천만 개를 박막 트랜지스터를 포함하는 기판에 접합(bonding)시켜 제조할 수 있다.
이때, 복수의 마이크로 LED를 기판 상에 접합하는 것은 복수의 마이크로 LED를 기판의 공간상에 효율적으로 접합시키고, 전기적 물리적으로 기판과 연결시키는 공정으로서, 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조에 중요한 공정이다.
본 개시의 목적은 제조 효율성 및 공간 활용성이 개선된 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서, 마이크로 LED가 배치된 전사용 기판 상에 연결부재를 적층하는 단계, 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 상기 전사용 기판을 마주보도록 배치하는 단계, 상기 마이크로 LED 및 상기 마이크로 LED에 접촉하고 상기 연결부재로부터 분리되는 연결부재파트를 레이저 전사 방식을 통해 상기 기판 측으로 전사하는 단계 및 상기 연결부재파트에 의해 상기 마이크로 LED와 상기 기판이 결합하도록, 상기 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 제공한다.
상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되고, 상기 마이크로 LED를 전사(transferring)하는 단계는, 상기 마이크로 LED를 상기 제1 영역에만 전사하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 전사된 마이크로 LED가 불량일 때, 대체 마이크로 LED를 배치하기 위하여 보존되는 영역일 수 있다.
상기 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 단계는, 상기 마이크로 LED의 제1 면에 접촉한 상기 연결부재파트가 상기 기판 상에 형성된 복수의 전극패드와 접촉하고, 상기 마이크로 LED의 측면에 접촉한 연결부재파트가 상기 마이크로 LED의 제2 면을 침범하지 않으면서 완곡부를 형성하도록, 상기 마이크로 LED를 가열 및 압착할 수 있다.
상기 마이크로 LED의 광출력면을 노출시키고 상기 기판을 커버하도록, 상기 기판 상에 광 차폐층을 도포(coating)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마이크로 LED를 전사(transferring)하는 단계는, 상기 마이크로 LED 및 상기 전사용 기판 사이에 형성된 접착층을 레이저 조사 방식으로 가열하여 팽창시켜, 상기 마이크로 LED를 상기 전사용 기판으로부터 분리할 수 있다.
상기 접착층은 DRL(dynamic release layer)로 구성될 수 있다.
상기 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 상기 전사용 기판을 마주보도록 배치하는 단계는, 상기 기판 상에서 상기 복수의 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 전극 패드 각각과, 상기 마이크로 LED의 복수의 접속패드 각각이 서로 마주하도록 정렬할 수 있다.
상기 연결부재파트는 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 접속패드 각각에 형성된 솔더링 부재를 포함하고, 상기 연결부재파트는 플럭싱(fluxing) 기능을 가진 비도전성 물질을 포함하며, 상기 마이크로 LED를 결합(bonding)하는 단계는, 상기 솔더링 부재를 통해 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 각각을 전기적으로 연결할 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 복수의 마이크로 LED, 상기 복수의 마이크로 LED가 배치되고, 복수의 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 박막 트랜지스터에 각각 연결된 복수의 전극패드가 형성된 기판, 상기 복수의 마이크로 LED 각각을 상기 복수의 전극패드와 연결하는 복수의 연결부재파트(connecting member part)를 포함하고, 상기 복수의 연결부재파트는 서로 이격되도록 배치된 디스플레이 모듈을 제공한다.
상기 복수의 연결부재파트 중 상기 복수의 마이크로 LED의 측면에 접촉하는 측면 부분은 상기 기판 상에서 완곡부를 형성할 수 있다.
상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 전사된 마이크로 LED가 불량일 때, 대체 마이크로 LED를 배치하기 위하여 보존되는 영역이며, 상기 복수의 마이크로 LED는 상기 제1 영역에 형성된 상기 복수의 전극패드에만 연결될 수 있다.
상기 복수의 마이크로 LED 각각의 광출력면을 노출시키고 상기 기판을 커버하는 광 차폐층을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 LED 각각은, 상기 복수의 전극패드와 마주보도록 배치된 복수의 접속패드;를 포함하고, 상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 사이의 공간을 채울 수 있다.
상기 복수의 연결부재파트는 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함하고, 상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 접속패드와 상기 복수의 전극패드를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 사이에 각각 배치되고 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드를 전기적으로 연결시키는 솔더링 부재를 포함하고, 상기 복수의 연결부재파트는 플럭싱(fluxing) 기능을 가진 비도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 LED는, 적색광을 방출하는 적색 마이크로 LED, 녹색광을 방출하는 녹색 마이크로 LED 및 청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED를 포함하고, 상기 적색 마이크로 LED, 상기 녹색 마이크로 LED 및 상기 청색 마이크로 LED는 상기 기판 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈, 상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 지지하는 배열 부재 및 상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈 및 상기 배열 부재를 고정하는 하우징을 포함하고, 상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈 각각은, 복수의 마이크로 LED, 복수의 전극패드 및 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 및 상기 복수의 마이크로 LED와 상기 복수의 전극패드를 연결시키는 복수의 연결부재파트(partial connecting member)를 포함하고, 상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 전극패드의 일부를 노출시키는 디스플레이 장치를 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 나타낸 상면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED와 구동부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나의 픽셀을 나타낸 상면도이다.
도 5a는 도 4의 A-A를 따라 나타낸 단면도이다.
도 5b는 도 5a에서 광 차폐층이 결합된 것을 나타낸 단면도이다.
도 5c는 도 4의 구조에서 복수의 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전사용 기판 상에 마이크로 LED가 배치된 것을 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 6의 구조에서 연결부재가 적층된 것을 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 마이크로 LED가 배치된 전사용 기판을 기판의 상부에 배치된 것을 나타낸 개략도이다.
도 9는 전사용 기판 상으로 레이저를 전사하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 10은 전사용 기판으로부터 분리된 마이크로 LED를 기판에 결합하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 통해 제조된 마이크로 LED 디스플레이 모듈의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED가 기판 상에 배치된 것을 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 13의 구조에서 광 차폐층이 결합된 것을 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전사용 기판 상에 마이크로 LED가 배치된 것을 나타낸 개략도이다.
도 16은 도 15의 구조에서 연결부재가 적층된 것을 나타낸 개략도이다.
도 17은 도 16에서 나타낸 마이크로 LED가 배치된 전사용 기판을 기판의 상부에 배치된 것을 나타낸 개략도이다.
도 18은 전사용 기판 상으로 레이저를 전사하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 19는 전사용 기판으로부터 분리된 마이크로 LED를 기판에 결합하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 20은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 통해 제조된 마이크로 LED 디스플레이 모듈의 일부를 나타낸 단면도이다.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은` 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 상에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 개시에 따른 디스플레이 장치(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)를 나타낸 분해사시도이다.
이하에서 설명하는 디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치로서, 텔레비전, 모니터, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 보호 부재(10), 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20), 배열 부재(30) 및 하우징(40)을 포함할 수 있다.
보호 부재(10)는 디스플레이 장치(1)의 전면(Y축 방향)에 배치되며, 보호 부재(10)의 후방에 배치되는 복수의 디스플레이 모듈(20)을 외부로부터 보호할 수 있다.
보호 부재(10)는 얇은 두께로 형성된 유리 재질로 구성될 수 있으며 필요에 따라 다양한 재질로 구성될 수 있다.
복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 외부로부터 입력되는 영상 신호에 따라 영상을 전방(Y 축 방향)으로 표시하도록 광을 구현할 수 있다.
아울러, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 모듈로 제조된 각각의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 구현하고자 하는 디스플레이의 크기에 맞게 배열되어 디스플레이 화면을 구성할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제2 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21, 22)이 가로 방향(X축 방향)으로 나란히 배치될 경우, 디스플레이 화면은 세로 방향(Z 축 방향)보다 가로 방향(X축 방향)이 더 길게 구현될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21, 23)이 세로 방향(Z축 방향)으로 나란히 배치될 경우, 디스플레이 화면은 가로 방향(X축 방향)보다 세로 방향(Z축 방향)이 더 길게 구현될 수 있다.
따라서, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 배열하는 개수, 형태에 따라 다양한 크기, 형태의 디스플레이 화면을 구현할 수 있다.
마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구체적인 설명은 도 2 및 도 3을 통해 후술한다.
배열 부재(30)는 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 배치될 수 있는 판이며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 후면에 배치될 수 있다.
배열 부재(30)는 평편한 판으로 형성될 수 있으며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 형태, 크기에 맞게 다양한 형태, 크기로 형성될 수 있다.
이에 따라, 배열 부재(30)는 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 동일 평면상에 평행하게 배치되도록 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 지지할 수 있다.
아울러, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20) 간의 동일한 높이를 구현하여 디스플레이 화면의 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
하우징(40)은 디스플레이 장치(1)의 외관을 형성하고, 배열 부재(30)의 후방에 배치되며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20) 및 배열 부재(30)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
또한, 하우징(40)은 보호 부재(10)의 가장자리 영역을 안정적으로 고정시킬 수 있다.
이에 따라, 하우징(40)은 디스플레이 장치(1)에 포함되는 각종 구성 부품들이 외부로 노출되지 않도록 하며, 디스플레이 장치(1)에 포함되는 각종 구성 부품들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구체적인 구조 및 동작에 대해서 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)을 나타낸 상면도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED(51)와 구동부(60)를 나타낸 블록도이다.
여기서, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 복수 개로 구성되나, 설명의 편의를 위해 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)을 중심으로 설명한다.
제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)은 복수의 박막 트랜지스터(140, 도 5c 참조)를 포함하는 기판(70) 및 기판(70) 상에 격자 형태로 배치되는 복수의 픽셀(50) 및 복수의 픽셀(50)을 구동시키는 구동부(60)를 포함할 수 있다.
픽셀(50)은 다양한 색상을 나타내는 최소 단위의 화소를 의미할 수 있다. 픽셀(50)을 형성하는 구체적인 구조는 도 4를 바탕으로 설명한다.
기판(70)은 기판(70) 상에 매트릭스 형태로 실장된 마이크로 LED(51)와 각각 전기적으로 연결되어, 구동부(60)의 구동 신호를 통해 마이크로 LED(51)를 제어할 수 있다.
기판(70)은 박막 트랜지스터를 포함하는 TFT(Thin film transistor) 기판일 수 있다. 아울러, 기판(70)은 연성 가능한 재질, 글래스 또는 플라스틱 등 다양한 재질로 구성될 수 있다.
아울러, 기판(70)은 타겟 기판으로 지칭될 수 있다.
구동부(60)는 복수의 픽셀(50) 및 하나의 픽셀(50)을 구성하는 복수의 마이크로 LED(51)를 제어하여, 구현하고자 하는 디스플레이 화면을 나타낼 수 있다.
구동부(60)는 기판(70)의 가장자리 영역 또는 기판(70)의 후면에 COG(Chip on Class) 본딩 또는 FOG(Film on Glass) 본딩 방식으로 기판(70)과 연결될 수 있다.
다만, 구동부(60)가 기판(70)에 배치되는 위치 및 결합 방식은 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
아울러, 구동부(60)는 기판(70) 내에 포함되는 박막 트랜지스터 상에 GATE 신호 및 SOURCE 신호를 전달하여, 하나의 픽셀(50)의 휘도 및 색상을 제어할 수 있다.
또한, 구동부(60)는 PM(passive matrix) 구동 방식, AM(active matrix) 구동 방식 등 다양한 방식으로 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 5a를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀(50) 및 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나의 픽셀(50)을 나타낸 상면도이고, 도 5a는 도 4의 A-A를 따라 나타낸 단면도이며, 도 5b는 도 5a에서 광 차폐층(90)이 결합된 것을 나타낸 단면도이고, 도 5c는 도 4의 구조에서 복수의 박막 트랜지스터(140)를 나타낸 단면도이다.
픽셀(50)은 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 상면에 기 설정된 가격으로 배치될 수 있으며, 복수의 마이크로 LED(51)로 구성될 수 있다.
예를 들어, 픽셀(50)을 구성하는 복수의 마이크로 LED(51)는 적색광을 방출하는 적색 마이크로 LED, 녹색광을 방출하는 녹색 마이크로 LED, 청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED를 포함할 수 있다.여기서, 마이크로 LED(51)는 가로, 세로 및 높이가 100μm이하인 크기의 무기 발광물질로 이루어 지고, 기판(70) 상에 배치되어 스스로 광을 조사할 수 있다.
아울러, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED(51)는 기판(70) 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 마이크로 LED(51)는 하나의 픽셀(50)로서 다양한 색상 및 휘도를 구현할 수 있다.
마이크로 LED(51)는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있어 차세대 디스플레이의 발광 소자로서 각광받고 있다. 구체적으로, 마이크로 LED(51)는 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다.
즉, 마이크로 LED(51)는 와트 당 밝기가 높다. 이로 인해 마이크로 LED(51)가 기존 LED 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다.
이외에도 마이크로 LED(51)는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고, 마이크로 LED(51)는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다.
아울러, 하나의 마이크로 LED는 플립 칩(flip chip)일 수 있다.
또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 하나의 마이크로 LED(51)는 한 쌍의 접속패드(52)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 접속패드(52)는 제1 접속패드(52-1) 및 제1 접속패드(52-1)와 이격되어 배치된 제2 접속패드(52-2)를 포함할 수 있다.
아울러, 복수의 접속패드(52)는 마이크로 LED(51)의 제1 면(51d, 도 6 참조)에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 면(51d)은 제2 면(51a)과 마주보도록 배치된다. 또한, 제2 면(51a)은 마이크로 LED(51)에서 광이 출력되는 면으로서, 광출력면 또는 상면으로 지칭될 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)는 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 배치된 복수의 접속패드(52)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극패드(71-1)는 제1 접속패드(52-1)와 마주보도록 배치되고, 제2 전극패드(71-2)는 제2 접속패드(52-2)와 마주보도록 배치될 수 있다.
아울러, 제1 접속패드(52-1)는 기판(70)의 제1 전극패드(71-1)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 접속패드(52-2)는 기판(70)의 제2 전극패드(71-2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(70)은 상면에 마이크로 LED(51)가 배치되는 복수의 전극패드(71)를 포함할 수 있다.
복수의 전극패드(71)는 도전성 물질로 구성되며, 기판(70) 내부에 배치된 복수의 박막 트랜지스터(140)와 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 복수의 전극패드(71)는 기판(70)을 일면에 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 전극패드(71)는 기판(70) 내에 형성된 복수의 박막 트랜지스터(140) 각각과 연결되어 있다. 즉, 한 쌍의 전극패드(71)는 하나의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.
이에 따라, 복수의 전극패드(71)는 구동부(60) 및 복수의 박막 트랜지스터(140)로부터 전달되는 전기적 신호를 복수의 전극패드(71) 상에 안착된 마이크로 LED(51)로 전달할 수 있다.
아울러, 복수의 전극패드(71)는 기 설정된 간격으로 이격되어 평행하게 배치된 제1 전극패드(71-1) 및 제2 전극패드(71-2)로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 각각 마이크로 LED(51)를 구동시키기 위한 양극(anode) 및 음극(cathode)일 수 있다.
아울러, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 한 쌍으로서, 픽셀(50) 내의 한 쌍의 전극패드는 다른 한 쌍의 전극패드와 이격되어 배치될 수 있다.
아울러, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 동일한 길이일 수 있으며, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)의 폭(W)은 하나의 마이크로 LED(51)의 단변(51b)의 길이보다 2배 이상일 수 있다.
이에 따라, 한 쌍의 전극패드(71-1, 71-2) 상에는 마이크로 LED(51) 및 마이크로 LED(51)가 불량일 경우, 마이크로 LED(51)를 대체하는 리페어 마이크로 LED(repairing micro LED, 53)가 배치될 수 있다.
픽셀(50)은 복수의 전극패드(71) 상에서 제1 마이크로 LED(51)가 배치되는 제1 영역(A-1) 및 복수의 전극패드(71) 상에서 제1 영역(A-1)과 인접하고, 제1 마이크로 LED(51)가 불량인 경우, 새로운 제2 마이크로 LED(53)가 배치되는 제2 영역(A-2)을 포함할 수 있다.
즉, 제2 영역(A-2)은 제1 영역(A-1)에 전사된 마이크로 LED(51)가 불량일 때, 대체 마이크로 LED(53)를 배치하기 위하여 보존되는 영역을 의미할 수 있다.
여기서, 제1 마이크로 LED(51)는 제1 영역(A-1)에 배치될 수 있으며, 복수 개로서 기판(70)상에 안착될 수 있다.
또한, 제2 마이크로 LED(53)는 대체 마이크로 LED 및 리페어 마이크로 LED로 지칭될 수 있다.
아울러, 제2 마이크로 LED(53)는 리페어 마이크로 LED로 지칭될 수 있으며, 픽셀(50) 내의 제2 영역(A-2)에 배치될 수 있다. 아울러, 제2 영역(A-2)은 리페어 영역(repairing area)로 지칭될 수 있다.
아울러, 마이크로 LED 디스플레이 모듈은 마이크로 LED(51)에 대응되도록 배치되며, 마이크로 LED(51)와 복수의 전극패드(71)를 연결하는연결부재파트(81)를 포함할 수 있다.
여기서, 연결부재파트(81)는 하나의 마이크로 LED와 대응하고 하나의 마이크로 LED와 인접하도록 배치될 수 있다. 아울러, 연결부재파트(81)는 도 7에 도시된 연결부재(80)로부터 분리된 일 부분을 의미할 수 있다.
연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51)와 기판(70)의 복수의 전극패드(71)를 전기적, 물리적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 연결부재파트(81)는 복수 개로 구성될 수 있으며, 각각의 연결부재파트(81)는 하나의 마이크로 LED(51)와 대응되도록 배치될 수 있다.
아울러, 연결부재파트(81)는 비도전성 물질 내에 도전성 입자(C)가 배치된 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 연결부재파트(81)는 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함할 수 있다.
여기서, ACF란, 미세 도전성 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 필름 상태로 만들고 한쪽 방향으로만 전기를 도통시키는 이방성 도전막일 수 있다.
아울러, ACP란 미세 도전성 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 접착성을 유지한 상태에서, 한쪽 방향으로만 전기를 통하게 한 이방성 도전 물질일 수 있다.
또한, 연결부재파트(81)는 나노 또는 마이크로 단위의 도전성 입자(C)가 함유된 폴리머 재질의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 도전성 입자(C)는 Ni, Cu 등 금속 입자, carbon, solder ball, 금속이 코팅된 Polymer ball 일 수 있다. 아울러, 도전성 입자(C)는 비도전성 물질 내에 정렬되어 배치되거나 무작위(random)로 배치될 수 있다.
이에 따라, 연결부재파트(81)는 도전성 입자(C)를 통해 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 연결부재파트(81)는 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71) 사이에 형성된 공간(S)을 채울 수 있다. 이에 따라, 연결부재파트(81)가 비도전성 물질로 구성되므로, 복수의 접속패드(52) 사이 및 복수의 전극패드(71) 사이를 절연시켜, 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
즉, 연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51) 를 기판(70)과 전기적으로 연결시킴과 동시에, 마이크로 LED(51)와 기판(70) 사이의 전기적 쇼트가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51)의 측면(51c)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 연결부재파트(81)의 일부는 마이크로 LED(51)의 측면(51c)을 둘러 싸도록 배치되며, 일정한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
즉, 연결부재파트(81) 중 마이크로 LED(51)의 측면(51c)에 접촉하는 측면 부분은 기판(70) 상에서 완곡부(83)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 연결부재파트(81)의 일부인 완곡부(83)는 제1 마이크로 LED(51)의 상면(51a)에서 멀어질수록 점점 두꺼워지도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51)를 기판(70) 상에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)가 결합된 하나의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)에 충격이 가해지더라도, 연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51)가 기판(70)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 마이크로 LED(51)의 상면(51a)을 노출시키도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 연결부재파트(81)는 마이크로 LED(51)의 광이 조사되는 상면(51a)을 가리지 않아, 조사되는 광이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 연결부재파트(81)는 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 연결부재파트(81)는 이격되어 배치되어 있으므로, 제1 영역(A-1)에 배치된 제1 마이크로 LED(51) 중 하나가 제거될 필요가 있는 경우(예, 수리), 제1 마이크로 LED(51) 중 하나와 대응되는 하나의 연결부재파트(81)만을 제거할 수 있다.
따라서, 연결부재파트(81)가 모두 연결되어 경화된 상태인 경우, 제1 마이크로 LED(51) 중 하나를 제거하는 경우에도 인접한 다른 연결부재파트(81)에도 물리적으로 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 도 4에 도시된 바와 같이, 연결부재파트(81)는 제1 영역(A-1)에만 배치되고, 제2 영역(A-2)에는 배치되지 않을 수 있다. 즉, 연결부재파트(81)는 복수의 전극패드(71)의 일부를 노출시킬 수 있다.
이에 따라, 픽셀(50)을 구성하는 마이크로 LED(51) 중 하나가 불량일 경우, 제2 영역(A-2)에 제2 마이크로 LED(53)을 배치할 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)는 제1 영역(A-1)에 형성된 복수의 전극패드(71)에만 연결될 수 있다.
이때, 제2 마이크로 LED(53)가 배치될 제2 영역(A-2)의 복수의 전극패드(71) 상에는 연결부재파트(81) 및 연결부재(80)가 형성되어 있지 않으므로 제2 마이크로 LED(53)를 쉽게 전사 및 결합할 수 있다.
구체적으로, 기판(70)의 일면 상에 마이크로 LED를 연결시키기 위한 연결부재가 도포되고, 그 위에 마이크로 LED가 배치된 경우, 제2 영역(A-2)에 제2 마이크로 LED(53)을 배치하기 위해서는 제2 영역(A-2)에 대응하는 경화된 연결부재의 일부를 제거하는 추가 공정이 필요하다.
이에 따라, 본 개시에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 상기와 같은 추가 공정이 필요하지 않으므로, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 수리 편의성이 증대됨과 동시에 제조 효율성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 연결부재파트(81)는 서로 이격되어 배치됨으로써 후술하는 광 차폐층(90)이 배치될 수 있는 이격부(R)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 광 차폐층(90)이 기판(70)의 상면(70a)과 마이크로 LED(51)의 상면(51a)의 높이(H1)를 완전히 채울 수 있으므로 광 차폐층(90)의 광 흡수 효율이 향상될 수 있다.
즉, 광 차폐층(90)은 형성되는 두께에 비례하여, 광 흡수율이 증가될 수 있으며, 연결부재파트(81)는 서로 이격되어 배치됨으로써 광 차폐층(90)이 두껍게 형성될 수 있는 공간을 형성할 수 있다.
또한, 제2 영역(A-2)에는 연결부재파트(81)가 배치되지 않으므로, 광 차폐층(90)이 일정 이상의 두께 및 높이로 구현될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 광 차폐 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
즉, 연결부재파트(81)가 서로 이격되어 배치되며, 제2 영역(A-2)에 형성되지 않으며 빈 공간에 해당하는 부분에 광 차폐층(90) 등 필요한 광학 층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 공간 효율성 및 제조 효율성을 크게 향상시킴과 동시에 다양한 종류의 광학 층을 형성할 수 있다.
아울러, 도 5b에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)와 연결부재파트(81) 사이에 형성된 이격부(R)에는 광 차폐층(90)이 배치될 수 있다.
구체적으로, 광 차폐층(90)은 마이크로 LED(51) 의 상면(51a)을 노출시키고 기판(70)의 상면(70a)을 커버할 수 있다.
이에 따라, 광 차폐층(90)은 마이크로 LED(51)가 복수 개로 구성되고, 적색 마이크로 LED, 녹색 마이크로 LED, 청색 마이크로 LED를 포함하는 경우, 각각 별개의 색상의 광을 방출하는 적색 마이크로 LED, 녹색 마이크로 LED 및 청색 마이크로 LED 간의 간격을 나누어 각 색상이 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 광 차폐층(90)은 외광을 흡수하여 콘트라스트 비(contrast ratio)을 향상시킬 수 있다.
여기서, 광 차폐층(90)은 바인더 수지, 광중합 개시제, 블랙 안료 및 용제를 포함하는 액정 디스플레이용 블랙 매트릭스(Black matrix) 감광성 수지 조성물 또는 차폐용 블랙 안료를 포함하는 수지 조성물로 구성될 수 있다.
또한, 광 차폐층(90)은 마이크로 LED(51)의 상면(51a)과 외관상 평편한 면을 형성할 수 있다. 이에 따라, 광 차폐층(90)은 마이크로 LED(51)에서 방출되는 광을 막지 않아 광 손실을 방지할 수 있다.
아울러, 광 차폐층(90)은 연결부재파트(81) 사이에 형성된 이격부(R)를 채움으로써, 마이크로 LED(51)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 11을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전사용 기판(100) 상에 마이크로 LED(51)가 배치된 것을 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 6의 구조에서 연결부재(80)가 적층된 것을 나타낸 개략도이며, 도 8은 도 7에서 나타낸 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100)을 기판(70)의 상부에 배치된 것을 나타낸 개략도이고, 도 9는 전사용 기판(100) 상으로 레이저(L)를 전사하는 것을 나타낸 개략도이며, 도 10은 전사용 기판(100)으로부터 분리된 마이크로 LED(51)를 기판(70)에 결합하는 것을 나타낸 개략도이고, 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 통해 제조된 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 일부를 나타낸 단면도이고, 도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100)을 마련할 수 있다. 구체적으로, 마이크로 LED(51)는 접착층(110)을 통해 전사용 기판(100)에 부착될 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100) 상에 연결부재(80)를 적층할 수 있다(S10).
전사용 기판(100)은 마이크로 LED(51)를 부착한 상태에서, 기판(70) 상으로 이송되는 기판이다. 예를 들어, 전사용 기판(100)은 중계 기판일 수 있다.
접착층(110)은 마이크로 LED(51)를 전사용 기판(100)에 접촉시키며, 접착성이 있는 재질일 수 있다. 아울러, 접착층(110)은 레이저(L)를 조사받는 경우, 접착성을 잃어버리는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 접착층(110)은 DRL(dynamic release layer)일 수 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 접착층(110) 에 레이저(L)를 조사하는 경우 접착층(110)은 팽창하게 되며, 레이저(L)를 조사받은 영역에 위치한 마이크로 LED(51)를 팽창력을 통해 떨어뜨릴 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51) 및 전사용 기판(100) 사이에 형성된 접착층(110)을 레이저 조사 방식으로 가열하여 팽창시켜, 마이크로 LED(51)를 전사용 기판(100)으로부터 분리할 수 있다.
아울러, 마이크로 LED(51)는 마이크로 LED(51)의 상면(51a)이 접착층(110)을 통해 전사용 기판(100)에 부착된다. 즉, 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)가 상측을 향해 노출되도록 전사용 기판(100) 상에 배치될 수 있다.
여기서, 마이크로 LED(51)의 상면(51a)은 광출력면으로 지칭될 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100) 일면 상에 연결부재(80)를 적층할 수 있다(S20). 구체적으로, 전사용 기판(100) 상에 접착층(110)을 통해 부착된 마이크로 LED(51)를 커버하도록, 연결부재(80)가 적층될 수 있다.
이때, 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)가 노출되도록 전사용 기판(100) 상에 배치된 상태이므로, 연결부재(80)는 복수의 접속패드(52)를 덮도록 전사용 기판(100)에 적층될 수 있다.
즉, 연결부재(80)는 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52) 및 복수의 접속패드(52) 사이의 공간을 채울 수 있다.
또한, 연결부재(80)는 진공 흡착 방식 또는 롤링 방식을 통해 전사용 기판(100) 상에 적층될 수 있다.
아울러, 연결부재(80)는 마이크로 LED(51) 사이의 공간을 채운 것으로 도시하였으나, 연결부재(80)를 적층하는 공정에 따라 마이크로 LED(51) 사이의 공간을 채우지 않을 수도 있다.
여기서, 연결부재(80)는 전술한 연결부재파트(81)와 동일한 재질로 구성될 수 있다. 즉, 연결부재(80)는 연결부재파트(81)가 연결부재(80)의 일부로서 연결부재(80)로부터 떨어진 부분을 의미하는 것으로서, 연결부재(80)와 연결부재파트(81)는 동일한 재질로 구성된다.
예를 들어, 연결부재(80)가 도전성 입자(C)를 포함하는 비도전성 층으로 구성되는 경우, 연결부재파트(81) 또한 도전성 입자(C)를 포함하는 비도전성 층으로 구성될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 고정되고 연결부재(80)가 적층된 전사용 기판(100)은 복수의 전극패드(71)가 형성된 기판(70)의 상측에 배치될 수 있다.
즉, 전사용 기판(100)을 복수의 박막 트랜지스터(140)가 형성된 기판(70)의 상측에 배치할 수 있다. 구체적으로, 복수의 박막 트랜지스터(140)가 형성된 기판(70) 상에 전사용 기판(100)을 마주보도록 배치할 수 있다(S20).
이때, 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)는 기판(70) 상에 형성된 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 접속패드(52-1)는 제1 전극패드(71-1)와 마주보도록 배치되고, 제2 접속패드(52-2)는 제2 전극패드(71-2)와 마주보도록 배치될 수 있다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(70) 상에 전사용 기판(100)이 정렬한 상태에서, 전사용 기판(100)을 향해 레이저(L)를 조사할 수 있다.
즉, 레이저 전사 방식으로 마이크로 LED(51) 및 마이크로 LED(51)에 접촉하는 연결부재파트(81)를 기판(70) 측으로 전사할 수 있다(S30). 여기서, 레이저 전사 방식은 레이저 어블레이션(laser ablation) 또는 LLO(laser lift-off) 방식을 의미할 수 있다.
예를 들어, 레이저(L)는 떨어뜨리고자 하는 하나의 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100)의 상부 영역에 조사된다.
이후 레이저(L)를 조사받은 영역에 위치하는 기 설정 접착층(predetermined adhesive layer, 111)은 레이저(L)로 전달받은 열로 인해 팽창하게 되고 기 설정 접착층(111)에 대응하는 위치에 배치된 마이크로 LED(51)는 기 설정 접착층(111)의 팽창력으로 인해 전사용 기판(100)으로부터 이격될 수 있다.
즉, 레이저(L)가 조사한 전사용 기판(100)의 영역에 배치된 마이크로 LED(51)는 전사용 기판(100)으로부터 이격되어, 기판(70) 상으로 떨어질 수 있다.
이때, 기 설정 접착층(111)과 대응하는 위치에 배치된 연결부재(80)의 일부인 연결부재파트(81) 전사용 기판(100)으로부터 이격되는 하나의 마이크로 LED와 함께 전사용 기판(100)으로부터 이격될 수 있다.
예를 들어, 기 설정 접착층(111)과 대응하는 위치에 배치된 마이크로 LED(51)가 떨어지는 경우, 마이크로 LED(51)와 인접하고 기 설정 접착층(111)과 대응하는 위치에 배치된 연결부재파트(81)도 마이크로 LED(51)와 함께 전사용 기판(100)으로부터 떨어질 수 있다.
아울러, 전사용 기판(100)으로부터 떨어진 하나의 마이크로 LED(51)는 기판(70) 상에 안착될 수 있다. 구체적으로, 전사용 기판(100)으로부터 떨어진 하나의 마이크로 LED(51)는 기판(70)의 복수의 전극패드(71) 상에 안착될 수 있다.
이때, 하나의 마이크로 LED(51)는 복수의 전극패드(71) 상에 안착되어 있을 뿐, 전기적으로 연결된 것은 아니다. 아울러, 하나의 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)는 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 정렬될 수 있다.
아울러, 마이크로 LED(51)를 전사하는 과정에서, 연결부재파트(81)는 제1 영역(A-1)에만 배치되고, 리페어 영역인 제2 영역(A-2)에는 배치되지 않을 수 있다.
즉, 기판(70)은 제1 영역(A-1) 및 제2 영역(A-2)으로 구분되고, 마이크로 LED(51)를 전사하는 단계는, 마이크로 LED(51)를 제1 영역(A-1)에만 전사할 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 도 9의 전사 과정을 반복적으로 수행하여, 복수의 마이크로 LED(51)가 기판(70) 상에 각각 배치된 상태에서, 마이크로 LED(51)를 향해 열 압착(P)을 가할 수 있다.
이때, 열 압착(P)은 별도의 열 압착부재(120)를 통해 일괄적으로 수행될 수 있다.
아울러, 열 압착(P)은 마이크로 LED(51)와 기판(70)이 전기적으로 연결될 때까지 수행될 수 있다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51) 와 대응되는 위치에 배치된 연결부재파트(81)가 열 압착으로 인해 변형되며, 연결부재파트(81)를 통해 마이크로 LED(51)가 기판(70)과 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)가 마이크로 LED(51)와 인접하게 배치된 연결부재파트(81)를 통해 기판(70)과 접촉한 상태에서, 마이크로 LED(51)를 열 압착(P)하여 기판(70)에 마이크로 LED(51)를 결합(bonding)할 수 있다.
마찬가지로, 연결부재파트(81)에 의해 마이크로 LED(51)와 기판(70)이 결합하도록, 마이크로 LED(51)를 가열 및 압착할 수 있다(S40).
아울러, 연결부재파트(81)는 열 압착으로 인해 형상이 변형되어, 마이크로 LED(51)의 측면을 커버하도록 이 변형될 수 있다.
즉, 마이크로 LED(51)를 결합하는 과정은, 연결부재파트(81)가 마이크로 LED(51)의 측면(51c)을 둘러싸고 마이크로 LED(51)의 상면(51a)을 노출시키도록 연결부재파트(81)가 변형될 수 있다.
마찬가지로, 마이크로 LED(51)를 가열 및 압착하는 경우, 마이크로 LED(51)의 제1 면(51d)에 접촉한 연결부재파트(81)가 기판(70) 상에 형성된 복수의 전극패드(71)와 접촉한다. 아울러, 마이크로 LED(51) 의 측면(51c)에 접촉한 연결부재파트(81)가 마이크로 LED(51)의 제2 면(51a)을 침범하지 않으면서 완곡부(83)를 형성할 수 있다.
아울러, 도 11의 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 마이크로 LED(51)의 상면(51a)을 노출시키고 기판(70)의 상면(70a)을 커버하도록, 기판(70) 상에 광 차폐층(90)을 도포(coating)할 수 있다.
전술한 바와 같이, 연결부재(80)를 기판(70) 상에 도포하지 않고, 연결부재(80)를 미리 전사용 기판(100)에 배치된 마이크로 LED(51)를 커버하도록 전사용 기판(100) 상에 적층함으로써, 복수의 연결부재파트(81)가 각각 이격되도록 전사할 수 있다.
이에 따라, 제2 영역(A-2)에는 연결부재(80) 및 연결부재파트(81)가 배치되지 않음으로서 제2 영역(A-2)의 리페어 과정이 쉬울 수 있다. 아울러, 동시에 제2 영역(A-2) 및 연결부재파트(81) 사이의 형성된 이격부(R)에 여러 광학층을 형성함으로써, 공간 효율성도 크게 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 13을 참조하여, 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED(51)와 기판(70)의 결합구조에 대해 구체적으로 설명한다.
중복되는 구성에 대해는 동일한 부재번호를 사용하였으며, 중복되는 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다. 예를 들어, 마이크로 LED(51), 복수의 접속패드(52), 기판(70), 복수의 전극패드(71) 및 광 차폐층(90)은 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED(51)가 기판(70) 상에 배치된 것을 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 13의 구조에서 광 차폐층(90)이 결합된 것을 나타낸 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)는 솔더링 부재(130)를 통해 기판(70)과 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 LED(51)의 제1 접속패드(52-1)는 솔더링 부재(130)를 통해 제1 전극패드(71-1)와 전기적으로 연결된다.
마찬가지로, 마이크로 LED(51)의 제2 접속패드(52-2)는 솔더링 부재(130)를 통해 제2 전극패드(71-2)와 전기적으로 연결된다.
즉, 복수의 솔더링 부재(130)는 기판(70)과 마이크로 LED(51) 사이에 각각 배치되어, 마이크로 LED(51)와 기판(70)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
아울러, 복수의 솔더링 부재(130) 각각은 서로가 기 설정된 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 솔더링 부재(130)가 접촉하여 전기적 쇼트가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
솔더링 부재(130)는 도전성 물질로 구성되며, 금속 접합에 쓰일 수 있다. 예를 들어, 금속 접합은 솔더링 부재(130)의 재료에 따라 Au-In 접합, Au-Sn 접합, Cu pillar-SnAg bump 접합 및 Ni pillar SuAg bump 접합 등 다양한 재료를 통한 접합이 가능하다.
아울러, 연결부재(80`) 및 연결부재파트(81`)는 플럭싱(fluxing) 기능을 가진 비도전성 물질로 구성될 수 있다. 아울러, 연결부재(80`) 및 연결부재파트(81`)는 플럭싱(fluxing) 기능을 구현하기 위한 플럭스 입자(F)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 비도전성 물질은 열경화성 수지로 형성될 수 있다. 이러한 열경화성 수지의 주요 성분으로는 에폭시 수지, 페놀수지, 폴리이미드수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지 및 우레아 수지 등을 포함할 수 있다.
아울러, 열경화성 수지는 상기 수지들로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 2 종류 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 열경화성 수지는 상온에서 액상인 것을 선택하고, 만약 고체 수지가 채택된다면, 그 고체 수지는 상온에서 액체인 것과 조합하여 사용할 수 있다.
이에 따라, 연결부재파트(81`)는 비 도전성 물질로 구성되므로 복수의 솔더링 부재(130) 사이의 간격을 채워, 솔더링 부재(130)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하고, 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 연결부재파트(81`)는 마이크로 LED(51)를 전기적으로 안정적이게 구동하도록 할 수 있다.
또한, 플럭싱(fluxing) 기능이란, 솔더링 부재(130)를 용융시키는 경우, 산화된 솔더링 부재(130)의 표면 일부를 플럭스 입자(F)가 다시 환원시키고, 동시에 도포막이 용융된 솔더링 부재(130)에 의해 밀려나게 하여, 솔더링 부재(130)가 산화되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 플럭스 입자(F)는 솔더링 부재(130)의 표면을 감싸도록 배치되어 외부 산소와 솔더링 부재(130)의 표면 사이를 격리시킴으로써 솔더링 부재(130)의 산화를 방지할 수 있다.
예를 들어, 플럭스 입자(F)는 염화아연계, 염화아연-염화암모니아계를 포함하는 무기계 플럭스, 글루타민산 염산염 요소, 에칠렌 디아민 스테아린산 염산염을 포함하는 유기계 플럭스, 비활성/활성 로진을 포함하는 로진계 플럭스, 염, 산, 아민을 포함하는 수용성 플럭스 등 다양한 플럭스를 포함할 수 있다.
또한, 플럭싱 효과를 증진시키기 위하여는, 유기산, 바람직하게는 측쇄에 알킬기를 가지는 이염기산을 채택할 수 있다. 이러한 이염기산은 특별히 한정하는 것은 아니나, 탄소수 6 이상일 수 있다. 측쇄를 구성하는데 채택되는 알킬기로서는, 1 내지 5의 탄소 원자를 가지는 저급 알킬기를 채택할 수 있다. 측쇄를 구성하는데 채택되는 알킬기의 수로서는, 단수 또는 복수 개일 수 있다. 만약 다수 개의 알킬기가 유기산의 분자 내에 포함된다면, 이들 알킬기는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
즉, 연결부재(80`) 및 연결부재파트(81`)는 열경화성 수지 재료에 플럭스 입자(F)를 혼합하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 연결부재파트(81`)는 솔더링 부재(130)가 산화되는 것을 방지하는 것과 동시에, 복수의 솔더링 부재(130) 사이의 간격을 채워, 솔더링 부재(130)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하고, 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 도 14에 도시된 바와 같이, 연결부재파트(81`)는 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 이에 따라, 연결부재파트(81`) 사이에 형성된 이격부(R)에는 광 차폐층(90)이 형성될 수 있다.
즉, 본 개시의 다른 실시예에 따른 연결부재(80`)와 연결부재파트(81`)는 전술한 연결부재(80) 및 연결부재파트(81)와 재질만을 달리할 뿐 배치된 구조 및 형성된 구조는 동일하다.
이하에서는, 도 15 내지 도 20을 참조하여, 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 제조 방법에 대해 설명한다.
중복되는 구성에 대해는 동일한 부재번호를 사용하였으며, 중복되는 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다. 예를 들어, 마이크로 LED(51), 복수의 접속패드(52), 기판(70), 복수의 전극패드(71) 및 광 차폐층(90)은 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 15는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전사용 기판(100) 상에 마이크로 LED(51)가 배치된 것을 나타낸 개략도이고, 도 16은 도 15의 구조에서 연결부재(80`)가 적층된 것을 나타낸 개략도이며, 도 17은 도 16에서 나타낸 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100)을 기판(70)의 상부에 배치된 것을 나타낸 개략도이고, 도 18은 전사용 기판(100) 상으로 레이저(L)를 전사하는 것을 나타낸 개략도이며, 도 19는 전사용 기판(100)으로부터 분리된 마이크로 LED(51)를 기판(70)에 결합하는 것을 나타낸 개략도이고, 도 20은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 통해 제조된 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20`)의 일부를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 15에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100)을 마련할 수 있다. 구체적으로, 마이크로 LED(51)는 접착층(110)을 통해 전사용 기판(100)에 부착될 수 있다.
이때, 복수의 접속패드(52) 각각에는 솔더링 부재(130)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 접속패드(52-1)에는 제1 솔더링 부재(130-1)가 배치되고, 제2 접속패드(52-2)에는 제2 솔더링 부재(130-2)가 각각 배치될 수 있다.
다음으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 배치된 전사용 기판(100) 일면 상에 연결부재(80`)를 적층할 수 있다. 구체적으로, 전사용 기판(100) 상에 접착층(110)을 통해 부착된 마이크로 LED(51)를 커버하도록, 연결부재(80`)가 적층될 수 있다.
아울러, 도 16에 도시된 연결부재(80`)의 적층 구조는 도 7에 도시된 연결부재(80)의 적층 구조와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
이후, 도 17에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(51)가 고정되고 연결부재(80`)가 적층된 전사용 기판(100)은 복수의 전극패드(71)가 형성된 기판(70)의 상측에 배치될 수 있다.
이때, 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)는 기판(70) 상에 형성된 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 배치될 수 있다. 아울러, 복수의 솔더링 부재(130) 각각도 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 배치될 수 있다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 기판(70) 상에 전사용 기판(100)이 정렬한 상태에서, 전사용 기판(100)을 향해 레이저(L)를 조사할 수 있다.
이에 따라, 레이저(L)를 조사받은 영역에 위치하는 기 설정 접착층(predetermined adhesive layer, 111)은 레이저(L)로 전달받은 열로 인해 팽창하게 되고 기 설정 접착층(111)에 대응하는 위치에 배치된 마이크로 LED(51)는 기 설정 접착층(111)의 팽창력으로 인해 전사용 기판(100)으로부터 이격될 수 있다.
이때, 기 설정 접착층(111)과 대응하는 위치에 배치된 연결부재(80`)의 일부인 연결부재파트(81`) 전사용 기판(100)으로부터 이격되는 하나의 마이크로 LED와 함께 전사용 기판(100)으로부터 이격될 수 있다.
아울러, 마이크로 LED(51)를 전사하는 과정에서, 연결부재파트(81`)는 제1 영역(A-1)에만 배치되고, 리페어 영역인 제2 영역(A-2)에는 배치되지 않을 수 있다.
다음으로, 도 19 및 도 20을 참조할 때, 도 18의 전사 과정을 반복적으로 수행하여, 마이크로 LED(51)가 기판(70) 상에 배치된 상태에서, 마이크로 LED(51)를 향해 열 압착(P)을 가할 수 있다.
이때, 복수의 솔더링 부재(130)도 용융될 수 있으며, 산화된 솔더링 부재(130)의 표면 일부를 플럭스 입자(F)가 다시 환원시키고, 동시에 도포막이 용융된 솔더링 부재(130)에 의해 밀려나게 하여, 솔더링 부재(130)가 산화되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 복수의 솔더링 부재(130)가 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71)를 전기적으로 연결시킴과 동시에, 복수의 솔더링 부재(130)를 감싸고 있는 복수의 연결부재파트(81`) 또한 경화될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위상에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 디스플레이 장치 10: 보호 부재
20: 마이크로 LED 디스플레이 모듈 30: 배열 부재
40: 하우징 50: 픽셀
51: 마이크로 LED 60: 구동부
70: 기판 80: 연결부재
81: 연결부재파트 90: 광 차폐층
100: 전사용 기판 110: 접착층
120: 열 압착부재 130: 솔더링 부재

Claims (18)

  1. 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서,
    마이크로 LED가 배치된 전사용 기판 상에 연결부재를 적층하는 단계;
    복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 상기 전사용 기판을 마주보도록 배치하는 단계;
    상기 마이크로 LED 및 상기 마이크로 LED에 접촉하고 상기 연결부재로부터 분리되는 연결부재파트를 레이저 전사 방식을 통해 상기 기판 측으로 전사하는 단계; 및
    상기 연결부재파트에 의해 상기 마이크로 LED와 상기 기판이 결합하도록, 상기 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되고,
    상기 마이크로 LED를 전사(transferring)하는 단계는,
    상기 마이크로 LED를 상기 제1 영역에만 전사하며,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 전사된 마이크로 LED가 불량일 때, 대체 마이크로 LED를 배치하기 위하여 보존되는 영역인 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 단계는,
    상기 마이크로 LED의 제1 면에 접촉한 상기 연결부재파트가 상기 기판 상에 형성된 복수의 전극패드와 접촉하고,
    상기 마이크로 LED의 측면에 접촉한 연결부재파트가 상기 마이크로 LED의 제2 면을 침범하지 않으면서 완곡부를 형성하도록, 상기 마이크로 LED를 가열 및 압착하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 LED의 광출력면을 노출시키고 상기 기판을 커버하도록, 상기 기판 상에 광 차폐층을 도포(coating)하는 단계를 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 LED를 전사(transferring)하는 단계는,
    상기 마이크로 LED 및 상기 전사용 기판 사이에 형성된 접착층을 레이저 조사 방식으로 가열하여 팽창시켜, 상기 마이크로 LED를 상기 전사용 기판으로부터 분리하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접착층은 DRL(dynamic release layer)로 구성되는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 상기 전사용 기판을 마주보도록 배치하는 단계는,
    상기 기판 상에서 상기 복수의 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 전극 패드 각각과, 상기 마이크로 LED의 복수의 접속패드 각각이 서로 마주하도록 정렬하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부재파트는 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 접속패드 각각에 형성된 솔더링 부재를 포함하고,
    상기 연결부재파트는 플럭싱(fluxing) 기능을 가진 비도전성 물질을 포함하며,
    상기 마이크로 LED를 결합(bonding)하는 단계는,
    상기 솔더링 부재를 통해 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 각각을 전기적으로 연결하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  10. 복수의 마이크로 LED;
    상기 복수의 마이크로 LED가 배치되고, 복수의 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 박막 트랜지스터에 각각 연결된 복수의 전극패드가 형성된 기판;
    상기 복수의 마이크로 LED 각각을 상기 복수의 전극패드와 연결하는 복수의 연결부재파트(connecting member part);를 포함하고,
    상기 복수의 연결부재파트는 서로 이격되도록 배치된 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 연결부재파트 중 상기 복수의 마이크로 LED의 측면에 접촉하는 측면 부분은 상기 기판 상에서 완곡부를 형성하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 전사된 마이크로 LED가 불량일 때, 대체 마이크로 LED를 배치하기 위하여 보존되는 영역이며,
    상기 복수의 마이크로 LED는 상기 제1 영역에 형성된 상기 복수의 전극패드에만 연결되는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 LED 각각의 광출력면을 노출시키고 상기 기판을 커버하는 광 차폐층을 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 LED 각각은,
    상기 복수의 전극패드와 마주보도록 배치된 복수의 접속패드;를 포함하고,
    상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 사이의 공간을 채우는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 연결부재파트는 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함하고,
    상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 접속패드와 상기 복수의 전극패드를 전기적으로 연결시키는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드 사이에 각각 배치되고 상기 복수의 전극패드와 상기 복수의 접속패드를 전기적으로 연결시키는 솔더링 부재를 포함하고,
    상기 복수의 연결부재파트는 플럭싱(fluxing) 기능을 가진 비도전성 물질을 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 LED는,
    적색광을 방출하는 적색 마이크로 LED;
    녹색광을 방출하는 녹색 마이크로 LED; 및
    청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED;를 포함하고,
    상기 적색 마이크로 LED, 상기 녹색 마이크로 LED 및 상기 청색 마이크로 LED는 상기 기판 상에 순차적으로 배치되는 마이크로 LED 디스플레이 모듈.
  18. 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈;
    상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 지지하는 배열 부재; 및
    상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈 및 상기 배열 부재를 고정하는 하우징;을 포함하고,
    상기 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈 각각은,
    복수의 마이크로 LED;
    복수의 전극패드 및 복수의 박막 트랜지스터가 형성된 기판; 및
    상기 복수의 마이크로 LED와 상기 복수의 전극패드를 연결시키는 복수의 연결부재파트(partial connecting member);를 포함하고,
    상기 복수의 연결부재파트는 상기 복수의 전극패드의 일부를 노출시키는 디스플레이 장치.
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