KR20210020433A - 마이크로 led 디스플레이 제작 방법 - Google Patents

마이크로 led 디스플레이 제작 방법 Download PDF

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KR20210020433A
KR20210020433A KR1020190099726A KR20190099726A KR20210020433A KR 20210020433 A KR20210020433 A KR 20210020433A KR 1020190099726 A KR1020190099726 A KR 1020190099726A KR 20190099726 A KR20190099726 A KR 20190099726A KR 20210020433 A KR20210020433 A KR 20210020433A
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micro leds
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안범모
박승호
송태환
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(주)포인트엔지니어링
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Abstract

본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법에 있어서, 복수의 마이크로 LED를 구비하고, 테두리의 적어도 일부가 곡률을 갖는 제1 기판을 준비하는 단계; 사각형으로 형성되는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 기판의 상기 마이크로 LED를 복수의 영역으로 분할하는 분할 영역 형성 단계; 및 상기 각각의 분할 영역의 상기 마이크로 LED를 한꺼번에 상기 제2 기판으로 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.

Description

마이크로 LED 디스플레이 제작 방법{MICRO LED DISPLAY MANUFACTURING}
본 발명은 단위 모듈로 구성된 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법에 관한 것이다.
현재 디스플레이 시장은 아직도 LCD가 주류를 이루고 있는 가운데 OLED가 LCD를 빠르게 대체하며 주류로 부상하고 있는 상황이다. 디스플레이 업체들의 OLED 시장 참여가 러시를 이루고 있는 상황에서 최근 Micro LED(이하, '마이크로 LED'라 함) 디스플레이가 또 하나의 차세대 디스플레이로 부상하고 있다. LCD와 OLED의 핵심소재가 각각 액정(liquid Crystal), 유기재료인데 반해 마이크로 LED 디스플레이는 1~100 마이크로미터(μm) 단위의 LED 칩 자체를 발광재료로 사용하는 디스플레이다.
Cree사가 1999년에 "광 적출을 향상시킨 마이크로-발광 다이오드 어레이"에 관한 특허를 출원하면서(등록특허공보 등록번호 제0731673호), 마이크로 LED 라는 용어가 등장한 이래 관련 연구 논문들이 잇달아 발표되면서 연구개발이 이루어지고 있다. 마이크로 LED를 디스플레이에 응용하기 위해 해결해야 할 과제로 마이크로 LED 소자를 Flexible 소재/소자를 기반으로 하는 맞춤형 마이크로 칩 개발이 필요하고, 마이크로 미터 사이즈의 LED 칩의 전사(transfer)와 디스플레이 픽셀 전극에 정확한 실장(Mounting)을 위한 기술이 필요하다.
마이크로 LED는 성장 기판에서 제조된 후, 전사헤드를 통해 회로 기판에 전사된다. 이때, 마이크로 LED는 성장 기판에서 회로 기판에 전사되기 전 임시 기판을 거칠 수 있다.
구체적으로, 각각의 성장 기판 상의 마이크로 LED는 전사 헤드를 통해 흡착되어 임시 기판 상에 각각 전사되고, 임시 기판 상의 마이크로 LED는 다시 전사 헤드를 통해 흡착되어 회로 기판 상에 전사된다. 이때, 회로 기판에는 각각의 성장 기판에서 흡착된 상이한 마이크로 LED가 이격되게 전사되어 화소 배열을 형성할 수 있다.
화소 배열을 형성하는 회로 기판은 사각형으로 형성되고, 임시 기판 역시 회로 기판과 같은 사각형으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 성장 기판, 일 예로, 사파이어 재질의 성장 기판은 원형으로 형성된다. 따라서, 임시 기판 또는 회로 기판으로 마이크로 LED 전사 시 사각형의 전사 헤드를 사용할 경우, 원형의 성장 기판에서 일부 사각형 부분의 마이크로 LED만 흡착 가능하게 된다. 즉, 사각형 형상 외 부분의 마이크로 LED를 사용하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
등록특허공보 등록번호 제0731673호
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 원형 기판에서 사각형 기판으로 마이크로 LED의 전사가 효율적인 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 성장 기판 상의 마이크로 LED의 흡착 범위를 증가시키는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 성장 기판 상의 마이크로 LED의 회수율을 증가시키는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법에 있어서, 복수의 마이크로 LED를 구비하고, 테두리의 적어도 일부가 곡률을 갖는 제1 기판을 준비하는 단계; 사각형으로 형성되는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 기판의 상기 마이크로 LED를 복수의 영역으로 분할하는 분할 영역 형성 단계; 및 상기 각각의 분할 영역의 상기 마이크로 LED를 한꺼번에 상기 제2 기판으로 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 다각형 형태인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 기판은 성장 기판이고, 상기 제2 기판은 임시 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 서로 다른 다각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 하나의 사각형과, 상기 사각형의 각 변에 인접하게 배치되는 복수의 삼각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 하나의 사각형과, 상기 사각형을 제외한 나머지 영역에 상기정사각형보다 작은 크기로 배치되는 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 일정한 폭의 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역은 동일한 크기의 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 분할 영역이 삼각형을 포함할 경우, 상기 삼각형으로 분할된 분할 영역은 계단 형태의 흡착 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법이 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법은, 원형 기판에서 사격형 기판으로 마이크로 LED의 전사가 효율적일 수 있다.
또한, 성장 기판 상의 마이크로 LED의 흡착 범위를 증가시킬 수 있다.
또한, 성장 기판 상의 마이크로 LED의 회수율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 LED를 도시한 도면.
도 2는 회로 기판에 실장된 마이크로 LED 구조체를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 마이크로 LED 디스플레이를 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3의 성장 기판을 분할한 모습을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 제1 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면.
도 6은 도 4의 제2 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면.
도 7은 도 6의 성장 기판 상의 마이크로 LED를 임시 기판에 전사하는 모습을 보여주는 도면.
도 8은 도 4의 제3 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면.
도 9는 도 8의 일부분을 확대한 도면.
도 10은 도 8의 성장 기판 상의 마이크로 LED를 임시 기판에 전사하는 모습을 보여주는 도면.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 막
및 영역들의 두께 및 구멍들의 지름 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 마이크로 LED의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하기에 앞서, 마이크로 소자는 마이크로 LED를 포함할 수 있다. 마이크로 LED는 성형한 수지 등으로 패키징되지 않으면서 결정 성장에 이용한 웨이퍼에서 잘라낸 상태의 것으로, 학술적으로 1~100㎛ 단위의 크기의 것을 지칭한다. 그러나 본 명세서에 기재된 마이크로 LED는 그 크기(1개의 변 길이)가 1~100㎛ 단위인 것으로 한정되는 것은 아니며 100㎛ 이상의 크기를 갖거나 1㎛ 미만의 크기를 갖는 것도 포함한다.
또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성들은 각 실시예들의 기술적 사상의 변경없이 적용될 수 있는 미소 소자들의 전사에도 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 LED를 도시한 도면이다.
마이크로 LED(ML)는 제1 기판(101) 상에 제작되어 위치한다. 이때, 제1 기판(101)은 성장 기판으로 제공될 수 있다.
제1 기판(101)은 전도성 기판 또는 절연성 기판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(101)은 사파이어, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, 및 Ga203 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 기판(101)이 사파이어로 형성된 성장 기판이고, 테두리의 적어도 일부에 곡률을 포함하는 것을 예로 설명하겠다.
마이크로 LED(ML)는 제1 반도체층(102), 제2 반도체층(104), 제1 반도체층(102)과 제2 반도체층(104) 사이에 형성된 활성층(103), 제1 컨택전극(106) 및 제2 컨택전극(107)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(102), 활성층(103), 및 제2 반도체층(104)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
제1 반도체층(102)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0
Figure pat00001
x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(104)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함하여 형성될 수 있다. n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0
Figure pat00002
x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 반도체층(102)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(104)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
활성층(103)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 활성층(103)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0
Figure pat00003
x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다.
또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다. 제1 반도체층(102)에는 제1 컨택전극(106)이 형성되고, 제2 반도체층(104)에는 제2 컨택전극(107)이 형성될 수 있다. 제1 컨택 전극(106) 및/또는 제2 컨택 전극(107)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다.
제1 기판(101) 위에 형성된 복수의 마이크로 LED(ML)를 커팅 라인을 따라 레이저 등을 이용하여 커팅하거나 에칭 공정을 통해 낱개로 분리하고, 레이저 리프트 오프 공정으로 복수의 마이크로 LED(ML)를 제1 기판(101)으로부터 분리 가능한 상태가 되도록 할 수 있다.
도 1에서 ‘P'는 마이크로 LED(ML)간의 피치간격을 의미하고, 'S’는 마이크로 LED(ML)간의 이격 거리를 의미하며, 'W'는 마이크로 LED(ML)의 폭을 의미한다. 도 1에는 마이크로 LED(ML)의 단면 형상이 테두리 일부에 곡률을 형성한 원형인 것을 예시하고 있으나, 마이크로 LED(ML)의 단면 형상은 이에 한정되지 않고 사각 단면 등과 같이 제1 기판(101)에서 제작되는 방법에 따라 원형 단면이 아닌 다른 단면 형상을 가질 수 있다.
도 2는 회로 기판에 실장된 마이크로 LED 구조체를 보여주는 도면이다.
도 2을 참조하면, 제3 기판(301)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 기판(301)은 회로 기판으로서, SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 제3 기판(301)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가용성을 가질 수 있다. 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
화상이 제3 기판(301) 방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 제3 기판(301)은 투명한 재질로 형성되야 한다. 그러나 화상이 제3 기판(301)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에는 제3 기판(301)이 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다. 이 경우, 제3 기판(301)은 금속으로 제공될 수 있다.
금속으로 회로 기판(301)을 형성할 경우 회로 기판(301)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 기판(301)은 버퍼층(311)을 포함할 수 있다. 버퍼층(311)은 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(311)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(310), 게이트 전극(320), 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 활성층(310), 게이트 전극(320), 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)이 순차적으로 형성된 탑 게이트 타입(top gate type)인 경우를 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 타입(bottom gate type) 등 다양한 타입의 박막 트랜지스터(TFT)가 채용될 수 있다.
활성층(310)은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 활성층(310)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(310)은 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 활성층(310)은 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다. 예컨대, 활성층(310)은 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge) 등과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(313, gate insulating layer)은 활성층(310) 상에 형성된다. 게이트 절연막(313)은 활성층(310)과 게이트 전극(320)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(313)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(320)은 게이트 절연막(313)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(320)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(320)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(320)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(320) 상에는 층간 절연막(315)이 형성된다. 층간 절연막(315)은 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)과 게이트 전극(320)을 절연한다.
층간 절연막(315)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(315) 상에 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)이 형성된다. 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 소스 전극(330a) 및 드레인전극(330b)은 활성층(310)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결된다.
평탄화층(317)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 형성된다. 평탄화층(317)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)로부터 비롯된 단차를 해소하고 상면을 평탄하게 한다. 평탄화층(317)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 유기 물질은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 또한, 평탄화층(317)은 무기 절연막과 유기절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(317)상에는 제1 전극(510)이 위치한다. 제1 전극(510)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(510)은 평탄화층(317)에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극(330b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(510)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 평탄화층(317) 상에는 픽셀 영역을 정의하는 뱅크층(400)이 배치될 수 있다. 뱅크층(400)은 마이크로 LED(ML)가 수용될 수용 오목부를 포함할 수 있다. 뱅크층(400)은 일 예로, 수용 오목부를 형성하는 제1 뱅크층(410)를 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410)의 높이는 마이크로 LED(ML)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 수용 오목부의 크기(폭)는 표시 장치의 해상도, 픽셀 밀도 등에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 뱅크층(410)의 높이보다 마이크로 LED(ML)의 높이가 더 클 수 있다. 수용 오목부는 사각 단면 형상일 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않고, 수용 오목부는 다각형, 직사각형, 원형, 원뿔형, 타원형, 삼각형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
뱅크층(400)은 제1 뱅크층(410) 상부의 제2 뱅크층(420)를 더 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410)와 제2 뱅크층(420)는 단차를 가지며, 제2 뱅크층(420)의 폭이 제1 뱅크층(410)의 폭보다 작을 수 있다. 제2 뱅크층(420)의 상부에는 전도층(550)이 배치될 수 있다. 전도층(550)은 데이터선 또는 스캔선과 평행한 방향으로 배치될 수 있고, 제2 전극(530)과 전기적으로 연결된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 뱅크층(420)는 생략되고, 제1 뱅크층(410) 상에 전도층(550)이 배치될 수 있다. 또는, 제2 뱅크층(420) 및 전도층(500)을 생략하고, 제2 전극(530)을 픽셀(P)들에 공통인 공통전극으로서 기판(301) 전체에 형성할 수도 있다. 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 광의 적어도 일부를 흡수하는 물질, 또는 광 반사 물질, 또는 광 산란물질을 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 가시광(예를 들어, 380nm 내지 750nm 파장 범위의 광)에 대해 반투명 또는 불투명한 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계(norbornene system) 수지, 메타크릴 수지, 환상 폴리올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐 에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 우레아(urea)수지, 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제1뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 블랙 매트릭스(black matrix) 재료와 같은 불투명 재료로 형성될 수 있다. 절연성 블랙 매트릭스 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그의 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물) 등을 포함할 수 있다. 변형례에서 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 고반사율을 갖는 분산된 브래그 반사체(DBR) 또는 금속으로 형성된 미러 반사체일 수 있다.
수용 오목부에는 마이크로 LED(ML)가 배치된다. 마이크로 LED(ML)는 수용 오목부에서 제1 전극(510)과 전기적으로 연결될 수 있다.
마이크로 LED(ML)는 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 파장을 가지는 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 마이크로 LED(ML)는 개별적으로 또는 복수 개가 본 발명의 실시예에 따른 전사 헤드(미도시)에 의해 제1 기판(101) 상에서 픽업(pick up)되어 제3 기판(301)에 전사됨으로써 회로 기판(301)의 수용 오목부에 수용될 수 있다.
마이크로 LED(ML)는 p-n 다이오드, p-n 다이오드의 일측에 배치된 제1 컨택 전극(106) 및 제1 컨택 전극(106)과 반대측에 위치한 제2 컨택 전극(107)을 포함한다. 제1 컨택 전극(106)은 제1 전극(510)과 접속하고, 제2 컨택 전극(107)은 제2 전극(530)과 접속할 수 있다.
제1 전극(510)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO;aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
패시베이션층(520)은 수용 오목부 내의 마이크로 LED(ML)를 둘러싼다. 패시베이션층(520)은 뱅크층(400)과 마이크로 LED(ML) 사이의 공간을 채움으로써, 수용 오목부 및 제1 전극(510)을 커버한다. 패시베이션층(520)은 유기 절연물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(520)은 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패시베이션층(520)은 마이크로 LED(ML)의 상부, 예컨대 제2 컨택 전극(107)은 커버하지 않는 높이로 형성되어, 제2 컨택 전극(107)은 노출된다. 패시베이션층(520) 상부에는 마이크로 LED(ML)의 노출된 제2 컨택 전극(107)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(530)이 형성될 수 있다.
제2 전극(530)은 마이크로 LED(ML)와 패시베이션층(520)상에 배치될 수 다. 제2 전극(530)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
앞선 설명에서는 제1, 2 컨택 전극(106, 107)이 마이크로 LED(ML)의 상, 하면에 각각 구비되는 수직형 마이크로 LED(ML)를 예시하여 설명하였으나, 본 발명의 바람직한 실시 예들은 제1, 2 컨택 전극(106, 107)이 마이크로 LED(ML)의 상, 하면 중 어느 한 면에 모두 구비되는 플립(flip)형 또는 레터럴(lateral)형 마이크로 LED(ML)일 수 있고, 이 경우에는 제1, 2전극(510, 530)역시 적절하게 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 마이크로 LED 디스플레이를 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3(a)은 마이크로 LED(ML)가 구비된 제1 기판을 준비하는 단계를 도시한다. 이때, 제1 기판(101)은 마이크로 LED(ML)를 제작하는 성장 기판으로서, 테두리의 적어도 일부가 곡률을 가질 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 에피 공정을 통해 제1 기판(101a, 101b, 101c)에서 적색, 녹색 및 청색 마이크로 LED(ML1, ML2, ML3)가 제작되어 준비된다. 따라서, 복수개의 제1 기판(101)이 구비될 수 있다.
제1 기판(101)에서 제2 기판(201) 및 제3 기판(301) 상에 전사되기 위한 흡착 대상 마이크로 LED(ML)는 적색(Red, ML1), 녹색(Green, ML2), 청색(Blue, ML3), 백색(White) LED 중 어느 하나일 수 있다. 적색, 녹색, 청색 마이크로 LED(ML1, ML2, ML3)는 제2 기판(201)을 거친 후 제3 기판(301)에 각각 이격되게 전사되어 화소 배열을 형성할 수 있다. 이때, 제3 기판(301) 상의 적색, 녹색, 청색 마이크로 LED(ML1, ML2, ML3)의 이격 거리는 마이크로 LED(ML)를 흡착하는 흡착영역(미도시)의 배열에 따라 결정될 수 있다.
마이크로 LED(ML)는 제1 기판(101a, 101b, 101c) 상에 기 설정된 거리를 두고 배치된다. 구체적으로, 하나의 제1 기판(101a)에 적색 마이크로 LED(ML1)가 소정 거리를 두고 복수개 배치되고, 또 다른 제1 기판(101b)에 녹색 마이크로 LED(ML2)가 소정 거리를 두고 복수개 배치되며, 또 다른 제1 기판(101c)에 청색 마이크로 LED(ML3)가 소정 거리를 두고 복수개 배치된다. 이때, 적색 마이크로 LED(ML1)와 녹색 마이크로 LED(ML2) 및 청색 마이크로 LED(ML3)의 이격 거리는 모두 동일하게 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 도면을 기준으로 가장 상측에 적색 마이크로 LED(ML1)가 구비되고, 가장 하측에 청색 마이크로 LED(ML3)가 구비되며, 적색 마이크로 LED(ML1)와 청색 마이크로 LED(ML3) 사이에 녹색 마이크로 LED(ML3)가 구비되는 것을 예로 도시하였으나, 마이크로 LED(ML)의 구비 순서는 이에 한정되지 않는다.
도 3(b)는 사각형으로 형성되는 제2 기판을 준비하는 단계를 도시한다. 제1 기판(101) 상의 마이크로 LED(ML)는 전사 헤드를 통해 흡착된 후, 제2 기판(201) 상에 전사된다. 이때, 제2 기판(201)은 임시 기판으로서, 사각형으로 형성될 수 있다.
적색 마이크로 LED(ML1), 녹색 마이크로 LED(ML2) 및 청색 마이크로 LED(ML3)는 각각 상이한 제2 기판(201a, 201b, 201c)으로 전사된다. 이때, 제1 기판(101) 상에서의 마이크로 LED(ML)의 이격 거리와 제2 기판(201) 상에서의 마이크로 LED(ML)의 이격 거리는 동일하다.
제1 기판(101)의 마이크로 LED(ML)는 복수의 영역으로 분할되어 흡착된 후 제2 기판(201)에 전사될 수 있다. 즉, 제1 기판(101)은 복수의 분할 영역(108, 도 4 내지 도 10 참조)이 형성될 수 있다. 이때, 분할 영역(108)은 다각형 형태로 제공될 수 있으며, 분할 영역(108)의 구체적인 형상은 후술하겠다.
마이크로 LED 디스플레이 제작 방법은 제1 기판(101)의 분할 영역(108)에 구비된 마이크로 LED(ML)는 한꺼번에 제2 기판(201)으로 전사하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 하나의 분할 영역(108)에 구비된 복수의 마이크로 LED(ML)는 한꺼번에 흡착된 후 제2 기판(201)으로 전사될 수 있다.
도 3(c)는 화소 배열을 형성하는 제3 기판을 준비하는 단계를 도시한다. 제2 기판(201)에 전사된 마이크로 LED(ML1, ML2, ML3)는 전사 헤드에 흡착된 후 제3 기판(301)에 전사될 수 있다. 이때, 제3 기판(301)은 회로 기판으로서, 제2 기판(201)과 동일하게 사각형으로 형성될 수 있다.
우선, 복수의 제2 기판(201) 중 어느 하나의 제2 기판(201)에 구비된 마이크로 LED(ML)가 먼저 제3 기판(301)에 전사될 수 있다. 일 예로, 적색 마이크로 LED(ML1)가 먼저 제3 기판(301)에 전사되고, 그 다음으로, 녹색 마이크로 LED(ML2)가 전사되며, 그 다음으로, 청색 마이크로 LED(ML3)가 전사될 수 있다.
구체적으로, 제2 기판(201a)에서 도면 좌측을 기준으로 1열에 구비된 복수의 적색 마이크로 LED(ML1)가 먼저 제3 기판(301a)으로 전사될 수 있다.
제3 기판(301a)에 1열의 적색 마이크로 LED(ML1)가 전사되면, 제2 기판(201b)에서 1열에 구비된 복수의 녹색 마이크로 LED(ML2)가 두번째로 제3 기판(301a)으로 전사될 수 있다. 즉, 제3 기판(301a)의 1열에 적색 마이크로 LED(ML1)가 구비되고, 2열에 녹색 마이크로 LED(ML2)가 구비될 수 있다.
녹색 마이크로 LED(ML2)가 제3 기판(301a)의 2열에 전사된 후, 제2 기판(201c)의 1열에 구비된 복수의 청색 마이크로 LED(ML3)가 세번째로 제3 기판(301a)으로 전사될 수 있다. 즉, 제3 기판(301a)의 3열에 청색 마이크로 LED(ML3)가 구비될 수 있다.
마이크로 LED(ML)는 위의 과정을 반복하여 제3 기판(301a, 301b, 301c)에 전사될 수 있으며, 이에 따라, 제3 기판(301)은 화소 배열을 형성할 수 있다. 이때, 마이크로 LED(ML)의 간격은 모두 동일하게 구비된다.
마이크로 LED(ML)는 위와 같이 하나의 열이 반복되어 전사될 수 있으나, 마이크로 LED(ML)의 전사는 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 마이크로 LED(ML)는 복수의 열이 동시에 전사될 수 있다.
구체적으로, 전사 헤드는 3배수 피치 간격에 해당하는 제2 기판(201a)의 마이크로 LED(ML) 만을 흡착한 후 제3 기판(301)에 전사할 수 있다. 이 경우, 전사헤드는 제2 기판(201)의 1, 4, 7, 10번째 위치에 있는 마이크로 LED(ML)을 흡착한 후 제3 기판(301)에 전사할 수 있다. 위의 과정을 녹색 마이크로 LED(ML2)와 청색 마이크로 LED(ML3)에 반복하면, 제3 기판(301)의 1, 4, 7, 10번째 위치에 적색 마이크로 LED(ML1)가 구비되고, 2, 5, 8, 11번째 위치에 녹색 마이크로 LED(ML2)가 구비되며, 3, 6, 9, 12번째 위치에 청색 마이크로 LED(ML3)가 구비될 수 있다. 즉, 제3 기판(301)의 동일한 열에는 동일한 종류의 마이크로 LED(ML)가 전사되고, 각각의 마이크로 LED(ML)는 일정한 피치 간격을 가질 수 있다.
도 3(d)는 마이크로 LED 디스플레이를 준비하는 단계를 도시한다. 제3 기판(301) 상에 일정한 피치 간격으로 전사된 마이크로 LED(ML)가 화소 배열을 형성하면서 특정 화소 배열을 갖는 단위 모듈(M)이 제작될 수 있다.
하나의 예로서, 각각의 마이크로 LED(ML1, ML2, ML3)가 일정한 피치 간격으로 전사된 제3 기판(301) 상에는 1×3 화소 배열이 형성된다. 제3 기판(301) 상에 1×3 화소 배열이 형성되면서 1×3 화소 배열을 갖는 단위 모듈(M)이 제작될 수 있다.
단위 모듈(M)은 디스플레이 기판(DP)에 전사될 수 있다. 다시 말해, 디스플레이(D)는 복수의 단위 모듈(M)이 디스플레이 기판(DP)에 전사됨으로써 형성될 수 있다.
디스플레이 기판(DP)으로 전사되는 복수개의 단위 모듈(M)로 인해 디스플레이 기판(DP)에서의 마이크로 LED 화소 배열은 단위 모듈(M)에서의 마이크로 LED 화소 배열과 동일할 수 있다. 또한, 디스플레이 기판(DP)에서의 화소 배열의 피치 간격은 단위 모듈(M)에서의 화소 배열의 배치 간격과 동일할 수 있다.
도 4는 도 3의 성장 기판을 분할한 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 기판(101)은 복수의 분할 영역(108)으로 분할될 수 있다. 도 4는 설명의 편의성을 위해 제1 기판(101) 상에 마이크로 LED(ML)가 구비되지 않는 것으로 도시하였으나, 제1 기판(101) 상에는 복수의 마이크로 LED(ML)가 구비될 수 있다. 즉, 분할 영역(108) 상에 복수의 마이크로 LED(ML)가 구비될 수 있다. 분할 영역(108)은 다각형 형태로 제공되며, 하나의 분할 영역(108) 내에 있는 마이크로 LED(ML)는 동시에 전사 헤드에 흡착된 후 제2 기판(201)으로 전사될 수 있다.
제1 기판(101)은 플랫존(1011)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 플랫존(1011)은 원형의 제1 기판(101) 중 일부가 절단된 형태로 형성되는 것으로서, 제1 기판(101)의 일측에 직선 형태로 형성될 수 있다. 제1 기판(101)에 분할 영역(108)이 형성될 경우, 분할 영역(108) 중 적어도 하나의 변은 플랫존(1011)을 포함할 수 있다.
종래의 마이크로 LED 디스플레이를 제작하기 위해서 원형의 성장 기판에서 사각형의 임시 기판 또는 회로 기판으로 마이크로 LED를 전사할 경우, 마이크로 LED는 임시 기판 또는 회로 기판의 형태에 맞는 전사 헤드를 통해 흡착 및 전사되었다. 즉, 원형의 성장 기판 중 임시 기판 또는 회로 기판에 대응하는 사각형 영역의 마이크로 LED만을 흡착 및 전사할 수 있었다. 이에 따라, 종래의 마이크로 LED 디스플레이를 제작할 때, 성장 기판 중 사용되지 못하는 마이크로 LED가 많은 단점이 있었다. 그러나, 본 발명의 마이크로 LED(ML) 디스플레이(D) 제작 방법은 성장 기판(101)을 복수의 분할 영역(108)으로 분할하여 각각의 분할 영역(108)에 구비된 마이크로 LED(ML)를 흡착 및 전사함으로써, 원형의 성장 기판에서 사각형의 임시 기판으로 흡착 및 전사하는 것이 효율적일 수 있다. 또한, 제1 기판(101)의 마이크로 LED를 다양한 형태의 분할 영역(108)으로 나누어 흡착 및 전사함으로써, 마이크로 LED의 회수율이 증가하는 효과를 가질 수 있다.
제1 실시예
도 4(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 분할 영역(108)을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 5는 도 4(a)의 제1 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면이다. 도 5는 제1 기판의 마이크로 LED를 복수의 영역으로 분할하는 분할 영역 형성 단계를 도시한다.
분할 영역(108)은 복수의 사각형으로 제공될 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108)은 2개의 크기로 형성될 수 있다. 먼저, 제1 기판(101)에서 가장 크게 형성되도록 하나의 분할 영역(108)이 제공되고, 이러한 분할 영역(108)을 제외한 나머지 부분에 복수의 분할 영역(108)이 제공될 수 있다. 즉, 가장 큰 분할 영역(108)은 대각선이 제1 기판(101)의 지름과 동일할 수 있다. 이때, 가장 큰 분할 영역(108)을 제외한 나머지 부분에 형성되는 복수의 분할 영역(108)의 크기는 모두 동일할 수 있다.
구체적으로, 도 5(a)는 제1 실시예의 분할 영역(108)에 따른 제1 기판(101) 상에 마이크로 LED(ML)가 구비된 모습을 보여주는 도면이다. 도면에는 분할 영역(108) 내에 적은 수의 마이크로 LED(ML)가 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위해 과장한 것이며, 실제로는 분할 영역(108) 내에 더 많은 수의 마이크로 LED(ML)가 존재할 수 있다. 또한, 도면에는 가장 큰 제1 분할 영역(108a)의 대각선 길이가 제1 기판(101)의 지름보다 작은 것으로 도시되어 있으나, 이는 실제보다 크게 도시된 마이크로 LED(ML)의 위치 관계로 인하여 차이가 생긴 것으로서, 실제로는 제1 분할 영역(108a)의 대각선 길이는 제1 기판(101)의 지름과 동일하거나 제1 기판(101)의 지름보다 작게 제공될 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108a)은 사각형 형태의 하나의 제1 분할 영역(108a)과, 제1 분할 영역(108a)을 제외한 나머지 영역에 제1 분할 영역(108a) 보다 작은 크기로 배치되는 사각형 형태의 복수의 제2 분할 영역(108b)으로 분할될 수 있다. 이때, 제1 분할 영역(108a) 및/또는 제2 분할 영역(108b)은 정사각형 형태로 제공될 수 있다.
제1 기판(101)에 2개 크기의 분할 영역(108)이 형성됨에 따라, 제1 기판(101) 상의 마이크로 LED(ML)는 2개의 전사 헤드를 통해 반복적으로 흡착 및 전사될 수 있다. 즉, 하나의 전사 헤드가 제1 분할 영역(108a)의 마이크로 LED(ML)를 흡착 및 전사하고, 다른 크기의 전사 헤드가 제2 분할 영역(108b)의 마이크로 LED(ML)를 흡착 및 전사할 수 있다. 따라서, 2개 이상의 복수의 전사 헤드를 구비하지 않아도 되는 효과를 가질 수 있다.
전사 헤드를 통해 마이크로 LED(ML)의 전사가 반복될 경우, 전사 횟수의 반복에 따라 누적 오차가 형성될 수 있다. 이에 따라, 누적 오차를 줄이기 위해서는 전사 헤드의 전사 횟수를 줄여야 한다. 제1 실시예에 따른 분할 영역(108)은 큰 크기의 하나의 분할 영역(108a)을 포함하여 한번에 많은 개수의 마이크로 LED(ML)를 전사함으로써, 더 많은 개수로 분할 영역(108)이 형성되는 것보다 전사 헤드의 흡착 및 전사 횟수를 줄일 수 있는 효과를 가진다.
도 5(b)는 제1 실시예의 제1 변형례를 도시한 도면이다.
도 5(b)를 참조하면, 복수의 분할 영역(108)은 모두 동일한 크기로 형성될 수 있다. 이때, 분할 영역(108)이 모두 동일한 크기의 사각형으로 형성됨에 따라, 분할 영역(108)의 내부에는 동일한 개수의 마이크로 LED(ML)가 구비될 수 있다.
분할 영역(108)이 모두 동일한 크기로 형성됨으로써, 제1 기판(101) 상의 마이크로 LED(ML)를 흡착 및 전사하기 위하여 하나의 전사 헤드가 사용될 수 있다. 즉, 하나의 전사 헤드로 복수의 분할 영역(108) 내에 있는 마이크로 LED(ML)의 흡착 및 전사가 수행되므로, 복수의 전사 헤드를 구비하지 않아도 되는 효과를 가질 수 있다.
도 5(c)는 제1 실시예의 제2 변형례를 도시한 도면이다.
도 5(c)의 분할 영역(108)은 사각형 형태의 제1 분할 영역(108a)과, 제1 분할 영역(108a)을 제외한 나머지 영역에 제1 분할 영역(108a)보다 작은 크기로 배치되는 사각형 형태의 복수의 제2 분할 영역(108b) 및 제3 분할 영역(108c)으로 분할될 수 있다. 제2 분할 영역(108b) 및 제3 분할 영역(108c)은 상이한 크기로 제공될 수 있다.
구체적으로, 제1 분할 영역(108a)을 제외한 영역은 마이크로 LED(ML)의 배열에 따라 제2 분할 영역(108b) 또는 제3 분할 영역(108c)이 선택적으로 제공될 수 있다. 즉, 동일한 크기로 제2 분할 영역(108b)만 형성될 때보다, 크기가 상이한 제2 분할 영역(108b) 또는 제3 분할 영역(108c)가 선택적으로 형성됨으로써 마이크로 LED(ML)의 회수율이 증가하는 효과를 가질 수 있다.
본 변형례에서는, 분할 영역(108)이 3개의 크기로 형성되는 것을 예로 도시하였으나, 분할 영역(108)은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 복수의 분할 영역(108)은 모두 서로 다른 크기의 사각형으로 제공될 수 있다. 이때, 분할 영역(108)은 복수의 크기가 혼합된 형태로 제공되므로, 각각의 분할 영역(108)의 크기에 대응되는 복수의 전사 헤드가 사용될 수 있다.
제2 실시예
도 4(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 분할 영역(108)을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 6은 도 4(b)의 제2 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 성장 기판 상의 마이크로 LED를 임시 기판에 전사하는 모습을 보여주는 도면이다.
분할 영역(108)은 직사각형을 포함할 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108)은 2개의 크기로 형성될 수 있다. 먼저 제1 기판(101)에서 가장 크게 형성되도록 하나의 사각형 분할 영역(108)이 제공되고, 이러한 분할 영역(108)을 제외한 나머지 부분에 복수의 직사각형 분할 영역(108)이 제공될 수 있다. 이때, 가장 큰 분할 영역(108)을 제외한 나머지 부분에 형성되는 분할 영역(108)은 크기가 모두 동일하거나 상이할 수 있다.
도 6(a)는 제2 실시예의 분할 영역(108)에 따른 제1 기판(101) 상에 마이크로 LED(ML)가 구비된 모습을 보여주는 도면이다. 이때, 사각형 형태의 제1 분할 영역(108a)의 대각선 길이는 제1 기판(101)의 지름과 동일하거나 제1 기판(101)의 지름보다 작게 제공될 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108)은 사각형 형태의 하나의 제1 분할 영역(108a)과, 제1 분할 영역(108a)을 제외한 나머지 영역에 배치되는 복수의 사각형 형태의 제2 분할 영역(108b)으로 분할될 수 있다. 이때, 제1 분할 영역(108a)의 각 변에는 각각 하나의 제2 분할 영역(108b)이 배치될 수 있고, 제1 분할 영역(108a)은 정사각형 형태로 제공될 수 있다.
제2 실시예에 따른 분할 영역(108)은 제1 분할 영역(108a)의 각 변에 하나씩의 제2 분할 영역(108b)을 배치함으로써, 제1 실시예보다 적은 횟수로 마이크로 LED(ML)의 전사가 수행될 수 있다. 즉, 마이크로 LED(ML)의 전사 누적 오차를 줄일 수 있다.
도 6(b)는 제2 실시예의 제1 변형례를 도시한 도면이다.
도 6(b)은 일정한 폭의 직사각형 분할 영역(108)을 포함하는 것을 도시한다. 도 6(b)의 분할 영역(108)은 모두 동일한 폭을 갖도록 형성되나, 분할 영역(108)의 길이는 상이할 수 있다. 구체적으로, 도 6(b)의 분할 영역(108)은 모두 같은 개수의 행을 갖도록 형성되고, 상이한 개수의 열을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6(b)는 3개 크기의 분할 영역(108)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 기판(101)의 가장 좌측 및 우측에 동일한 크기의 분할 영역(108)이 구비되고, 중심측에 3개의 동일한 분할 영역(108)이 구비되며, 사이에 또 다른 크기의 분할 영역(108)이 구비될 수 있다.
분할 영역(108)이 3개의 크기로 형성됨으로써, 각각의 분할 영역(108)의 마이크로 LED(ML)를 흡착 및 전사하기 위한 전사 헤드 또한 3개가 사용될 수 있다.
분할 영역(108)이 일정한 폭으로 형성됨에 따라, 마이크로 LED(ML)는 전사 시 마이크로 LED(ML)의 정렬을 맞추는 데 효율적일 수 있다.
제1 기판(101)에서 제2 기판(201) 상에 마이크로 LED(ML)가 전사될 경우, 크기가 동일한 분할영역(108) 상의 마이크로 LED(ML)는 동일한 제2 기판(201) 상에 전사될 수 있다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 마이크로 LED(ML)는 분할 영역(108)의 크기에 따라 따로 분리되어 제2 기판(201) 상에 전사될 수 있다. 제1 기판(101)의 가장 좌측 및 우측에 구비된 마이크로 LED(ML)가 하나의 제2 기판(201) 상에 전사되고, 제1 기판(101)의 중심측에 구비된 마이크로 LED(ML)가 다른 제2 기판(201) 상에 전사되며, 제1 기판(101) 중 위의 마이크로 LED(ML)를 제외한 분할 영역(108)의 마이크로 LED(ML)가 또 다른 하나의 제2 기판(201) 상에 전사될 수 있다. 이때, 적색 마이크로 LED(ML1), 녹색 마이크로 LED(ML2), 청색 마이크로 LED(ML3)는 각각 별도의 제2 기판(201) 상에 전사될 수 있다. 이에 따라, 제1 기판(101)에 3개 크기의 분할 영역(108)이 형성될 경우, 제2 기판(201)은 9개가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 대표적으로 일정한 폭을 갖는 도 6(b)의 분할 영역(108)의 전사 방법을 예로 도시 및 설명하였으나, 다른 형태의 분할 영역(108)을 갖는 경우에도 동일한 방법으로 전사될 수 있다. 즉, 상이한 분할 영역(108) 상에 구비된 마이크로 LED(ML)는 상이한 제2 기판(201)으로 전사되고, 적색 마이크로 LED(ML1), 녹색 마이크로 LED(ML2), 청색 마이크로 LED(ML3)는 각각 상이한 제2 기판(201)으로 전사될 수 있다.
제3 실시예
도 4(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 분할 영역(108)을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 8은 도 4(c)의 제3 실시예에 따른 성장 기판을 분할한 모습을 보여주는 도면이고, 도 9는 도 8의 일부분을 확대한 도면이며, 도 10은 도 8의 성장 기판 상의 마이크로 LED를 임시 기판에 전사하는 모습을 보여주는 도면.
분할 영역(108)은 삼각형을 포함할 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108)은 사각형 형태의 제1 분할 영역(108a)과, 제1 분할 영역(108a)의 각 변에 인접하게 배치되는 삼각형 형태의 제2 분할 영역(108b)을 포함한다.
도 8(a)는 제3 실시예의 분할 영역(108)에 따른 제1 기판(101) 상에 마이크로 LED(ML)가 구비된 모습을 보여주는 도면이다. 이때, 사각형 형태의 제1 분할 영역(108a)의 대각선 길이는 제1 기판(101)의 지름과 동일하거나 제1 기판(101)의 지름보다 작게 제공될 수 있으며, 제1 분할 영역(108a)은 정사각형 형태로 제공될 수 있다.
구체적으로, 분할 영역(108)은 하나의 제1 분할 영역(108a)과, 제1 분할 영역(108a)의 각 변에 각각 한 개의 제2 분할 영역(108b)을 포함할 수 있다. 제1 분할 영역(108a)이 제1 기판(101)의 중심부에 크게 형성될 경우, 제1 분할 영역(108a)을 제외한 나머지 부분은 원호 형상으로 남을 수 있다. 즉, 제2 분할 영역(108b)이 원호 형상에 형성되게 된다.
원호 형상에 삼각형 형태로 제2 분할 영역(108b)이 형성될 경우, 제2 분할 영역(108b)은 사각형 형태로 제2 분할 영역(108b)이 형성될 때보다 더 큰 넓이로 형성될 수 있다. 즉, 분할 영역(108)이 삼각형 형태의 제2 분할 영역(108b)을 포함함으로써, 제3 실시예에 따른 제1 기판(101)의 마이크로 LED(ML) 회수율이 증가하는 효과를 가질 수 있다.
도 8과 같이 분할 영역(108)이 삼각형 형태로 제공될 경우, 삼각형의 변 중 어느 하나 이상은 마이크로 LED(ML)를 가로지르는 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 분할 영역(108)은 도 9와 같이 계단 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 분할 영역(108)이 마이크로 LED(ML)의 일부만을 포함할 경우, 분할 영역(108)은 마이크로 LED(ML)를 완전히 포함할 수 있도록 영역이 형성될 수 있다. 즉, 삼각형으로 분할된 분할 영역(108)은 계단 형태의 흡착 영역을 가질 수 있다.
제1 기판(101)이 삼각형 형태와 사각형 형태의 분할 영역(108)을 모두 포함할 경우, 마이크로 LED(ML)는 분할 영역(108)의 형태에 따라 따로 분리되어 제2 기판(201) 상에 전사될 수 있다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 사각형의 제1 분할 영역(108a)의 적색 마이크로 LED(ML1)는 하나의 제2 기판(201a) 상에 전사되고, 삼각형의 제2 분할 영역(108b)의 적색 마이크로 LED(ML2)는 하나의 제2 기판(201a) 상에 전사될 수 있다. 또한, 사각형의 제1 분할 영역(108a)의 녹색 마이크로 LED(ML2)는 다른 하나의 제2 기판(201b) 상에 전사되고, 삼각형의 제2 분할 영역(108b)의 녹색 마이크로 LED(ML2)는 다른 하나의 제2 기판(201b) 상에 전사될 수 있다. 또한, 제1 분할 영역(108a)의 청색 마이크로 LED(ML3)는 또 다른 하나의 제2 기판(201c) 상에 전사되고, 삼각형의 제2 분할 영역(108b)의 청색 마이크로 LED(ML3)는 또 다른 하나의 제2 기판(201c) 상에 전사될 수 있다. 즉, 제1 기판(101)이 2개 형태의 분할 영역(108)을 포함할 경우, 제2 기판(201)은 6개가 구비될 수 있다.
도 8(b)는 제3 실시예의 제1 변형례를 도시한 도면이고, 도 8(c)는 제3 실시예의 제2 변형례를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 8(b)는 하나의 제1 분할 영역(108a)을 포함하고, 제1 분할 영역(108a)의 각 변마다 복수의 제2 분할 영역(108b)을 포함할 수 있다. 또한, 도 8(c)는 복수의 제1 분할 영역(180a)을 포함하고, 제1 분할 영역(108a)의 각 변에 한 개의 제2 분할 영역(108b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED(ML)는 2개의 전사 헤드를 통해 흡착 및 전사가 반복될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법을 구체적인 실시 형태로서 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.
1: 광소자 패키지를 이용한 장치
101: 제1 기판 102: 제1 반도체층
103: 활성층 104: 제2 반도체층
106: 제1 컨택전극 107: 제2 컨택전극
108: 분할 영역 201: 제2 기판
301: 회로 기판

Claims (9)

  1. 복수의 마이크로 LED를 구비하고, 테두리의 적어도 일부가 곡률을 갖는 제1 기판을 준비하는 단계;
    사각형으로 형성되는 제2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 기판의 상기 마이크로 LED를 복수의 영역으로 분할하는 분할 영역 형성 단계; 및
    상기 각각의 분할 영역의 상기 마이크로 LED를 한꺼번에 상기 제2 기판으로 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 다각형 형태인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 성장 기판이고, 상기 제2 기판은 임시 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 서로 다른 다각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 하나의 사각형과, 상기 사각형의 각 변에 인접하게 배치되는 복수의 삼각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 하나의 사각형과, 상기 사각형을 제외한 나머지 영역에 상기 사각형보다 작은 크기로 배치되는 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 일정한 폭의 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 분할 영역은 동일한 크기의 복수의 사각형으로 분할되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 분할 영역이 삼각형을 포함할 경우, 상기 삼각형으로 분할된 분할 영역은 계단 형태의 흡착 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 디스플레이 제작 방법.
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