KR20210075729A - 마이크로 led 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 led 디스플레이 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법이 개시된다.
마이크로 LED 정렬 방법에 따르면, 최대폭 D1을 가지는 제1면과 그 반대면에 D1보다 큰 D2의 최대폭을 가지는 제2면을 가지는 마이크로 LED들을 준비하고, 마이크로 LED의 제1면을 수용 가능하며, 제2면을 수용하지 않도록 마련된 개구부 어레이를 가지는 전사 몰드가 형성된 전사 기판을 준비하고, 마이크로 LED의 제1면이 개구부 내에 위치된 상태로 정렬되도록 마이크로 LED들을 전사 몰드의 개구부에 정렬시키는 과정을 진행하여, 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시킬 수 있다.

Description

마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법{Method for aligning micro LED and manufacturing micro LED display device applied the same}
마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법이 개시된다.
디스플레이로 LCD(liquid crystal display)와 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 등이 널리 사용되고 있다. 최근에는 마이크로LED(micro light emitting diode)를 이용하여 고해상도 디스플레이를 제작하는 기술이 각광을 받고 있다. 이러한 고해상도 디스플레이를 제작하기 위해서는 초소형 칩 형태로 제작된 고효율의 마이크로 LED들을 전사 공정을 이용하여 기판의 적절한 위치에 배열시키는 방법이 사용되고 있다.
전사 공정을 이용하여 마이크로 LED들을 한 방향으로 정렬시키는 마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법을 제공한다.
일 유형에 따른 마이크로 LED 정렬 방법은, 최대폭 D1을 가지는 제1면과 그 반대면에 상기 D1보다 큰 D2의 최대폭을 가지는 제2면을 가지는 마이크로 LED들을 준비하는 단계와; 상기 마이크로 LED의 제1면을 수용 가능하며, 상기 제2면을 수용하지 않도록 마련된 개구부 어레이를 가지는 전사 몰드가 형성된 전사 기판을 준비하는 단계와; 상기 마이크로 LED의 제1면이 상기 개구부 내에 위치된 상태로 정렬되도록 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 정렬시키는 과정을 진행하여, 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계;를 포함한다.
상기 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계는, 상기 마이크로 LED가 그 제1면이 상기 개구부에 삽입되지 않은 상태로 놓여지거나 상기 전사 몰드의 상면에 놓여지는 오정렬이나 빈 개구부가 존재하지 않을때까지 적어도 1회 이상 진행될 수 있다.
상기 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계는, 상기 제1면이 상기 개구부에 삽입되지 않은 상태로 놓여지는 마이크로 LED를 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 개구부의 최대 폭은 상기 마이크로 LED의 제2면의 최대폭 D2보다 작도록 마련될 수 있다.
상기 개구부의 깊이는 상기 마이크로 LED의 두께보다 작도록 마련될 수 있다.
상기 개구부의 단면 형상은 상기 마이크로 LED의 단면 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 마이크로 LED는 사면을 가질 수 있다.
상기 마이크로 LED는 코어셀 구조를 가질 수 있다.
상기 마이크로 LED의 사면은 약 58도나 약 62도의 경사 각도를 가질 수 있다.
상기 마이크로 LED의 두께 중간 단면에서의 최대 폭을 Dc, 상기 개구부의 최대 폭을 Dt라 할 때, 상기 마이크로 LED 및 상기 개구부는, D1 < Dc < Dt < D2, 0< Dt-Dc < D2-Dc의 관계를 만족하도록 마련될 수 있다.
상기 개구부는 상기 마이크로 LED의 두께 절반 이상을 수용하도록 마련될 수 있다.
상기 마이크로 LED의 두께를 HLED라 할 때, 상기 마이크로 LED는 (D2 -Dc)/HLED 값이 약 0.312435나 0.265855를 만족할 수 있다.
상기 마이크로 LED들은 마이크로 LED 플레이크를 준비하며, 상기 마이크로 LED 플레이트를 상기 전사 기판 상에 도포하여, 전사 몰드의 개구부에 상기 마이크로 LED의 제1면이 삽입된 상태로 정렬시킬 수 있다.
일 유형에 따른 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법은, 상기한 마이크로 LED 정렬 방법에 의해, 전사 기판 상에 마이크로 LED를 한 방향으로 정렬하여, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 디스플레이를 형성할 수 있다.
상기 전사 기판은 디스플레이 기판이며, 상기 마이크로 LED가 정렬된 상기 전사 몰드의 개구부 상에 상기 마이크로 LED에서 출사되는 광의 파장을 변환시키는 색변환층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 단위 픽셀들 각각이 서로 다른 색상의 복수의 픽셀을 포함하도록, 상기 색변환층을 형성할 수 있다.
일 유형에 따른 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법은, 마이크로 LED 정렬 방법에 의해, 전사 기판 상에 마이크로 LED를 한 방향으로 정렬하는 단계와; 디스플레이 기판에 상기 전사 기판에 한방향으로 정렬된 상기 마이크로 LED를 본딩에 의해 전사하여, 복수의 단위 픽셀을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 LED가 전사된 디스플레이 기판 상에 상기 마이크로 LED에서 출사되는 광의 파장을 변환시키는 색변환층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 단위 픽셀들 각각이 서로 다른 색상의 복수의 픽셀을 포함하도록, 상기 색변환층을 형성할 수 있다.
일 유형에 따른 마이크로 LED 디스플레이는, 상기한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법에 의해, 전사 기판에 방방향으로 마이크로 LED를 정렬하며, 상기 마이크로 LED의 제1면의 최대폭 D1, 제2면의 최대폭 D2, 두께 중간 단면에서의 최대 폭을 Dc, 상기 개구부의 최대 폭을 Dt라 할 때, 상기 마이크로 LED 및 상기 개구부는, D1 < Dc < Dt < D2, 0< Dt-Dc < D2-Dc의 관계를 만족하며, 상기 전사 기판을 디스플레이 기판으로 사용하여 복수의 단위 픽셀을 형성할 수 있다.
실시예에 따른 마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법에 따르면, 마이크로 LED의 제1면을 수용 가능하며, 마이크로 LED의 제2면을 수용하지 않도록 마련된 개구부 어레이를 가지는 전사 몰드가 형성된 전사 기판에 마이크로 LED들을 전사하므로, 마이크로 LED의 제1면만이 개구부 내에 위치하도록 정렬될 수 있어, 마이크로 LED를 전사 과정을 통해 한방향으로 정렬할 수 있다.
또한, 마이크로 LED의 제1면을 포함하는 일부 두께만이 전사 몰드의 개구부에 삽입될 수 있으므로, 마이크로 LED가 개구부에 거꾸로 삽입되는 등의 오정렬을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이의 픽셀 배열을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이의 주요 구성을 개략적으로 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 마이크로 LED의 평면도 및 측면도를 개략적으로 보여준다.
도 4는 전사 몰드의 개구부를 예시적으로 보여준다.
도 5는 전사 몰드의 개구부에 마이크로 LED가 정렬된 상태를 예시적으로 보여준다.
도 6 내지 도 9는 실시예에 따른 마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법을 보여준다.
도 10 내지 도 15는 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법을 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것으로, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이러한 용어들은 구성 요소들의 물질 또는 구조가 다름을 한정하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이(100)의 픽셀 배열을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 마이크로 LED 디스플레이(100)는 복수의 단위 픽셀(101)을 포함한다. 도 1에는 편의상 9개의 단위 픽셀(101)이 도시되어 있다. 여기서, 디스플레이가 컬러 화상을 구현하기 위해서 복수의 단위 픽셀(101) 각각은 서로 다른 색상의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 단위 픽셀(101)들 각각은 서로 다른 색상의 제1, 제2 및 제3픽셀(100A)(100B)(100C)을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 제1, 제2 및 제3픽셀(100A)(100B)(100C)은 청색, 녹색 및 적색 픽셀이 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이(100)의 주요 구성을 개략적으로 보여준다.
도 2를 참조하면, 마이크로 LED 디스플레이(100)는, 개구부(35) 어레이를 가지는 전사 몰드(30)가 형성된 전사 기판(10)과, 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 정렬된 복수의 마이크로 LED(50)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 전사 기판(10)이 디스플레이 기판인 경우를 예시적으로 보여주는데, 전사 기판(10)은 마이크로 LED들(50)을 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 오정렬 없이 정렬하는데 만 사용할 수도 있다.
전사 기판(10)은 기판(20)과, 이 기판(20) 상에 형성된 개구부(35) 어레이를 가지는 전사 몰드(30)를 포함할 수 있다. 기판(20)은 예를 들면, 유리 기판(20) 또는 실리콘 기판(20) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적으로 것으로 이외에 다른 다양한 재질의 기판(20)이 사용될 수 있다. 기판(20)에는 복수의 마이크로 LED(50)를 구동시키기 위한 구동회로(25)들이 마련될 수 있다.
전사 몰드(30)는 기판(20)의 상면에 마련될 수 있다. 전사 몰드(30)는 마이크로 LED들(50)을 전사 기판(10)에 전사시키는 과정에서 마이크로 LED들(50)이 개구부(35)에 각각 하나씩 안착되어, 픽셀 배열에 대응하는 배열을 형성할 수 있도록 마련될 수 있다.
전사 몰드(30)에는 마이크로 LED들(50)을 수용하는 개구부들(35)이 형성될 수 있다. 전사 몰드(30)는 예를 들면, 폴리머를 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 전사 몰드(30)는 포토레지스트(photoresist)를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다. 전사 몰드(30)는 예를 들면, 포토레지스트 패터닝(photoresist patterning), 에칭(etching), 몰딩(molding) 방식 등에 의해 제작될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 LED(Light Emitting Diode)들(50)은 발광 다이오드로서 마이크로 사이즈의 초소형 칩 형태로 제작될 수 있다. 마이크로 LED들(50) 각각은 마이크로 LED 디스플레이(100)에서 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 마이크로 LED(50)의 평면도 및 측면도를 개략적으로 보여준다. 본 실시예에 있어서, 마이크로 LED(50)는 제1면(53)과 그 반대면에 제2면(51)을 가지며, 제1면(53)과 제2면(51)에 대해 경사진 사면(55)을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서와 같이, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)의 최대폭을 D1, 제2면(51)의 최대폭을 D2라 할 때, 제2면(51)의 최대폭 D2는 제1면(53)의 최대폭 D1보다 크도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 제1 및 제2면(53)(51)이 직사각형 형상일 때, D1은 제1면(53)의 대각선 방향으로의 폭에 해당하며, D2는 제2면(51)의 대각선 방향으로의 폭에 해당할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 제1면(53)과 제2면(51)에 대해 경사진 사면(55)을 가지며, 마이크로 LED(50)의 두께가 hLED일 때, 마이크로 LED(50)의 두께 중간 단면에서의 최대폭 Dc는, D1 < Dc < D2의 조건을 만족할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)과 제2면(51)의 최대폭은, 경사 각도 및 마이크로 LED(50)의 두께(높이)에 의해 달라질 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서는 마이크로 LED(50)의 제1면(53) 또는 제2면(51)이 직사각형 형상인 경우를 보여주는데, 이는 예시적인 것으로, 마이크로 LED(50)의 단면 형상은 사다리꼴, 직사각형, 원형, 육각형 등 다양한 형태일 수 있다.
마이크로 LED(50)는 예를 들어, 코어쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다. 즉, 마이크로 LED(50)는 발광층을 형성하는 제1반도체층, 활성층 및 제2반도체층이 코어쉘 구조를 이루도록 형성될 수 있으며, 제1반도체층과 제2반도체층과 각각 접촉하도록 전극이 형성될 수 있다. 코어쉘 구조를 가지도록 형성된 마이크로 LED(50)는 측면 성장 속도 및 성장 시간에 따라 제1면(53)과 제2면(51)의 너비 및 비율이 결정될 수 있다. 코어쉘 구조를 가지는 마이크로 LED(50)는 사면(55)이 예를 들어, 58도 내지 62도를 이루는 구조, 더 구체적으로는 약 58도 또는 약 62도를 이루는 구조를 가질 수 있다.
마이크로 LED(50)는 예를 들어, 기판(20)의 상부에 결정화된 적어도 하나의 멤브레인을 형성하고, 이 멤브레인에 제1반도체층, 활성층 및 제2반도체층을 포함하는 층들을 순차로 증착하여 성장시킴으로써, 3차원 형상의 코어쉘 구조로 형성될 수 있다. 이러한 멤브레인을 적용하여 코어쉘 구조로 3차원 형상의 마이크로 LED(50)를 형성하는 경우, 분리된 마이크로 LED(50) 칩을 형성하기 위한 절단 공정이 불필요하므로, 결함이 최소화되어 누설 전류가 방지되며 이에 따라 효율적인 발광이 가능할 수 있다.
다른 예로서, 마이크로 LED(50)는 기판(20) 상에 제1반도체층, 활성층 및 제2반도체층을 순차로 적층한 구조로, 제1면(53)과 그 반대면에 제2면(51)을 가지며, 제1면(53)과 제2면(51)에 대해 경사진 사면(55)을 가지도록 형성될 수도 있다.
한편, 전사 몰드(30)의 개구부(35)의 단면 형상은 마이크로 LED(50)의 단면 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 즉, 전사 몰드(30)의 개구부(35)의 단면 형상은 마이크로 LED(50)의 모양에 따라 예를 들어, 사다리꼴, 직사각형, 원형, 육각형 등 다양하게 형성될 수 있다.
도 4는 전사 몰드(30)의 개구부(35)를 예시적으로 보여주며, 도 5는 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 마이크로 LED(50)가 정렬된 상태를 예시적으로 보여준다.
도 4를 참조하면, 전사 몰드(30)의 개구부(35)는 최대폭 Dt가 마이크로 LED(50)의 제2면(51)의 최대폭 D2보다 작도록 마련될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 개구부(35)의 깊이는 마이크로 LED(50)의 두께보다 작도록 형성될 수 있다. 도 4 및 도 5을 포함한 도면들에서는 전사 몰드(30)의 개구부(35)가 사면을 갖도록 형성되어, 개구부(35)의 최상단이 최대폭 Dt를 가지는 경우를 예시적으로 보여준다. 전사 몰드(30)의 개구부(35)는 사면을 가지지 않고, 단면적에 실질적인 변화가 없도록 형성될 수도 있다.
마이크로 LED(50)와 전사 몰드(30)의 개구부(35)는 예를 들어, D1 <Dc < Dt < D2의 조건을 만족하도록 형성될 수 있다. 즉, 0 < Dt-Dc < D2-Dc의 관계를 만족하도록 형성될 수 있다. 또한, 마이크로 LED(50)의 두께를 HLED라 할 때, 마이크로 LED(50)는 0 < (Dt-Dc)/ HLED < (D2-Dc)/ HLED의 관계를 만족하도록 형성될 수 있으며, 이때 (D2 -Dc)/HLED 값이 특정 값(constant value)이 되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, (D2 -Dc)/HLED 값은 약 0.26 내지 0.32의 범위 중 특정 값이 될 수 있고, 더 구체적으로는 약 0.265855 또는 약 0.312435의 값이 될 수 있다.
이러한 조건을 만족하도록 마이크로 LED(50) 및 전사 몰드(30)의 개구부(35)를 형성함으로써, 마이크로 LED(50)는 도 5에서와 같이, 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 두께의 절반 이상이 수용될 수 있다. 또한, 마이크로 LED(50)는 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 제1면(53)을 포함하는 일부 두께만이 삽입될 수 있으며, 제2면(51)은 개구부(35)에 삽입되지 않으므로, 마이크로 LED(50)가 개구부(35)에 거꾸로 삽입되는 등의 오정렬을 방지할 수 있으며, 이에 따라 복수의 마이크로 LED들(50)을 한방향으로 정렬시킬 수 있다.
한편, 마이크로 LED 디스플레이(100)는, 전사 기판(10)에 마이크로 LED(50)를 한방향으로 정렬시킨 상태에서, 도 9에서와 같은 전사 몰드(30)의 상부에 형성되어 픽셀의 발광 영역을 수용하는 격벽(80), 픽셀의 발광 영역에 마이크로 LED(50)를 매립하는 충진층(60) 및 색변환층(70A)(70B)(70C) 등을 더 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 마이크로 LED(50)가 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 정렬된 상태를 보다 명확히 보이기 위해, 이러한 격벽, 충진층, 색변환층 등의 구성에 대한 도시는 생략하였으며, 이러한 격벽, 충진층, 색변환층 등의 구성에 대해서는 도 9를 참조로 후술한다.
이하에서는, 실시예에 따른 마이크로 LED(50) 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이(100) 제조 방법을 설명한다.
도 6 내지 도 9는 실시예에 따른 마이크로 LED(50) 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이(100) 제조 방법을 보여준다. 도 6 내지 9는 전사 기판(10)에 구동회로(25)가 형성되어, 전사 기판(10)이 디스플레이 기판으로 사용되는 실시예를 보여준다. 여기서, 도 1 내지 도 5에서와 동일 구성은 동일 참조부호로 표시하고, 반복적인 설명은 가능한 생략한다.
도 6을 참조하면, 먼저, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)을 수용 가능하며, 제2면(51)을 수용하지 않도록 마련된 개구부(35) 어레이를 가지는 전사 몰드(30)가 형성된 전사 기판(10)을 준비한다. 전사 몰드(30)는 기판(20) 상에 형성되며, 기판(20)에는 마이크로 LED(50)를 구동하기 위한 구동회로(25)가 형성될 수 있다.
다음으로, 도 7a 내지 도 8b에서와 같이, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)이 개구부(35) 내에 위치된 상태로 정렬되도록 마이크로 LED들(50)을 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 정렬시키는 과정을 진행한다. 도 7a 및 도 7b는 마이크로 LED(50)의 오정렬이 존재하는 상태를 보여준다. 도 8a 및 도 8b는 마이크로 LED(50)가 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 오정렬 없이 한방향으로 정렬된 상태를 보여준다.
마이크로 LED들(50)을 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 한방향으로 정렬시키는 과정은, 마이크로 LED(50)가 제1면(53)이 개구부(35)에 삽입되지 않은 상태로 놓여지거나 전사 몰드(30)의 상면에 놓여지는 오정렬이나 빈 개구부(35)가 존재하지 않을 때까지 적어도 1회 이상 진행될 수 있다.
마이크로 LED들(50)은 도 7b에서와 같이, 마이크로 LED(50) 플레이크가 분포된 현탁액(57) 상태로 준비될 수 있다. 이러한 마이크로 LED(50) 플레이트가 분포된 현탁액(57)을 전사 기판(10) 상에 도포하여, 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 마이크로 LED(50)의 제1면(53)이 삽입된 상태로 마이크로 LED들(50)을 정렬시킬 수 있다.
도 7b에서, 참조번호 50A는 제1면(53)이 개구부(35)에 삽입되어 제대로 정렬된 상태의 마이크로 LED, 50B는 제1면(53)이 상방을 향하도록 반대로 놓여져 오정렬된 마이크로 LED, 50C는 일부분만이 개구부(35)에 삽입되어 오정렬된 마이크로 LED, 50D는 개구부(35)를 벗어나 위치된 더미 상태의 마이크로 LED를 나타낸다. 또한, 마이크로 LED가 삽입되지 않아 비어있는 개구부(35)가 존재할 수 있다.
여기서, 마이크로 LED(50) 플레이트가 분포된 현탁액(57)을 전사 기판(10) 상에 도포한 후 오정렬 되거나 더미 상태인 마이크로 LED(50)를 제거하고, 다시 마이크로 LED(50) 플레이트가 분포된 현탁액(57)을 전사 기판(10) 상에 도포하는 과정을 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)가 한방향으로 정렬될 때까지 적어도 1회 이상 진행할 수 있다.
한편, 도 7b에서는 마이크로 LED(50) 플레이크가 현탁액 상태로 전사 기판(10)에 도포하는 경우를 예시적으로 보여주는데, 마이크로 LED(50) 플레이크는 건식 방식으로 전사 기판(10) 상에 도포될 수도 있다. 마이크로 LED(50) 플레이크를 건식 방식으로 전사 기판(10) 상에 도포하는 경우에도, 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(10) 상에 도포한 후 오정렬 되거나 더미 상태인 마이크로 LED(50)를 제거하고, 다시 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(10) 상에 도포하는 과정을 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)가 한방향으로 정렬될 때까지 적어도 1회 이상 진행할 수 있다.
이와 같이, 마이크로 LED(50) 플레이크를 현탁액(57) 등의 습식 상태나 건식 상태로 준비하고, 이 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(50) 상에 도포하여, 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 마이크로 LED(50)의 제1면(53)이 삽입된 상태로 정렬시킬 수 있다.
이와 같이, 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(10) 상에 도포한 후 오정렬 되거나 더미 상태인 마이크로 LED(50)를 제거하고, 다시 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(10) 상에 도포하는 과정을 도 8a 및 도 8b에서와 같이, 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)가 한방향으로 정렬될 때까지 적어도 1회 이상 진행할 수 있다.
이와 같이, 마이크로 LED(50)와 전사 몰드(30)의 개구부(35)를 예를 들어, D1 <Dc < Dt < D2의 조건을 만족하도록 형성함으로써, 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(10) 상에 도포하는 간단한 공정에 의해 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)를 한방향으로 정렬시킬 수 있다.
이와 같이, 전사 기판(10)에 마이크로 LED(50)를 한방향으로 정렬시킨 상태에서, 전사 기판(10)을 디스플레이 기판으로 사용하여, 마이크로 LED 디스플레이(100)를 제조하도록, 도 9에서와 같이 전사 몰드(30)의 상부에는 픽셀의 발광 영역을 수용하는 격벽(80)이 형성될 수 있으며, 픽셀의 발광 영역에 마이크로 LED(50)를 매립하는 충진층(60) 및 색변환층(70A)(70B)(70C)을 형성할 수 있다. 충진층(60)은 마이크로 LED(50)로부터 나오는 빛을 투과시키는 물질을 포함할 수 있다. 격벽(80)은 인접한 픽셀들 사이의 크로스토크가 발생되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다. 격벽(80)은 불투명 물질로 형성되거나 투명물질 예컨대, 충진층(60)과 동일한 투명 물질로 형성될 수 있으며, 격벽(80)의 내벽에는 반사막(미도시) 등이 마련될 수 있다.
색변환층(70A)(70B)(70C)은 예를 들어, 서로 다른 칼라의 제1 내지 제3픽셀(100A)(100B)(100C)을 포함하는 단위 픽셀을 형성하도록, 제1 내지 제3색변환층(70A)(70B)(70C)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 색변환층(70A)(70B)(70C)은 예를 들어, 서로 다른 칼라의 제1 내지 제3픽셀(100A)(100B)(100C)을 포함하는 단위 픽셀을 형성하도록, 하나의 투명 물질층과 두개의 색변환층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광은 청색광보다 짧은 파장 예컨대, 자외선파장 대역의 광일 수 있다. 이 경우, 제1색변환층(70A)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제1색광 예컨대, 청색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제2색변환층(70B)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제2색광 예컨대, 녹색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제3색변환층(70C)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제3색광 예컨대, 적색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제1 내지 제3색변환층(70A)(70B)(70C)은 마이크로 LED(50)로부터 입력되는 광을 제1 내지 제3색광으로 변환시키도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
다른 예로서, 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광은 청색광일 수 있다. 이 경우, 제1색변환층(70A)은 투명 물질층에 해당할 수 있으며, 제1픽셀의 색순도를 보다 높이기 위해 색변환층으로 마련될 수도 있다. 제2색변환층(70B)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 청색광을 제2색광 예컨대, 녹색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제3색변환층(70C)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 청색광을 제3색광 예컨대, 적색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제2 및 제3색변환층(70B)(70C)은 마이크로 LED(50)로부터 입력되는 광을 제2 및 제3색광으로 변환시키도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 제1픽셀(100A)에 대응하는 제1색변환층(70A)으로 투명 물질층 대신에 색변환층을 구비하는 경우, 제1픽셀(100A)에서의 제1색광 예컨대, 청색광의 색순도를 보다 높이도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
이상에서는, 전사 몰드(30)가 형성된 전사 기판(10)이 디스플레이 기판(20)으로 적용되는 실시예를 예를 들어 설명 및 도시하였는데, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따른 마이크로 LED(50) 정렬 방법을 이용하여, 마이크로 LED 디스플레이를 제조하는데, 전사 기판(10)과 별도로 디스플레이 기판을 사용할 수도 있다.
도 10 내지 도 15는 다른 실시예에 따른 마이크로 LED(50) 정렬 방법 및 이를 적용한 마이크로 LED 디스플레이(200) 제조 방법을 보여준다. 도 10 내지 15는 전사 기판(110)과 별도로 디스플레이 기판(120)을 사용하는 실시예를 보여준다. 여기서, 도 1 내지 도 9에서와 동일 구성은 동일 참조부호로 나타내고, 반복적인 설명은 가능한 한 생략한다.
도 10을 참조하면, 먼저, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)을 수용 가능하며, 제2면(51)을 수용하지 않도록 마련된 개구부(35) 어레이를 가지는 전사 몰드(30)가 형성된 전사 기판(110)을 준비한다. 전사 몰드(30)는 기판(111) 상에 형성될 수 있다.
다음으로, 도 11 및 도 12에서와 같이, 마이크로 LED(50)의 제1면(53)이 개구부(35) 내에 위치된 상태로 정렬되도록 마이크로 LED들(50)을 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 정렬시키는 과정을 진행한다. 도 11은 마이크로 LED(50)의 오정렬이 존재하는 상태를 보여준다. 도 12는 마이크로 LED(50)가 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 오정렬 없이 한방향으로 정렬된 상태를 보여준다.
도 11 및 도 12에서와 같은 마이크로 LED들(50)을 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 한방향으로 정렬시키는 과정은, 도 7a 내지 도 8b를 참조로 전술한 바와 같이, 마이크로 LED(50)가 그 제1면(53)이 개구부(35)에 삽입되지 않은 상태로 놓여지거나 전사 몰드(30)의 상면에 놓여지는 오정렬이나 빈 개구부(35)가 존재하지 않을 때까지 적어도 1회 이상 진행될 수 있다. 이를 위하여 마이크로 LED들(50)은 도 7b를 참조로 전술한 바와 같이, 마이크로 LED(50) 플레이크가 현탁액 등의 습식 상태 또는 건식 상태로 준비될 수 있다. 이러한 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(110) 상에 도포하여, 전사 몰드(30)의 개구부(35)에 마이크로 LED(50)의 제1면(53)이 삽입된 상태로 정렬시킬 수 있다. 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(110) 상에 도포한 후 오정렬되거나 더미 상태인 마이크로 LED(50)를 제거하고, 다시 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(110) 상에 도포하는 과정을 도 12에서와 같이, 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)가 한방향으로 정렬될 때까지 적어도 1회 이상 진행할 수 있다.
이와 같이, 마이크로 LED(50)와 전사 몰드(30)의 개구부(35)를 예를 들어, D1 <Dc < Dt < D2의 조건을 만족하도록 형성함으로써, 마이크로 LED(50) 플레이트를 전사 기판(110) 상에 도포하는 간단한 공정에 의해 모든 개구부(35)에 마이크로 LED(50)를 한방향으로 정렬시킬 수 있다.
이와 같이, 전사 기판(110)에 마이크로 LED(50)를 한방향으로 정렬시킨 상태에서, 도 13에서와 같이, 구동회로(25)가 형성된 디스플레이 기판(120)에 전사 기판(110)에 한방향으로 정렬된 마이크로 LED(50)를 본딩 예컨대, 메탈 본딩에 의해 전사하여, 도 14에서와 같이, 디스플레이 기판(120) 상에 한방향으로 정렬된 마이크로 LED(50) 배열을 형성한다.
다음으로, 도 15에서와 같이, 마이크로 LED 디스플레이(200)를 제조하도록, 디스플레이 기판(120) 상부에 픽셀의 발광 영역을 수용하는 격벽(180)이 형성될 수 있으며, 픽셀의 발광 영역에 마이크로 LED(50)를 매립하는 충진층(160) 및 색변환층(170A)(170B)(170C)을 형성할 수 있다. 충진층(160)은 마이크로 LED(50)로부터 나오는 빛을 투과시키는 물질을 포함할 수 있다. 격벽(180)은 인접한 픽셀들 사이의 크로스토크가 발생되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다. 격벽(80)은 불투명 물질로 형성되거나 투명물질 예컨대, 충진층(160)과 동일한 투명 물질로 형성될 수 있으며, 격벽(180)의 내벽에는 반사막(미도시) 등이 마련될 수 있다.
색변환층(170A)(170B)(170C)은 예를 들어, 서로 다른 칼라의 제1 내지 제3픽셀(200A)(200B)(200C)을 포함하는 단위 픽셀을 형성하도록, 제1 내지 제3색변환층(170A)(170B)(170C)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 색변환층(170A)(170B)(170C)은 예를 들어, 서로 다른 칼라의 제1 내지 제3픽셀(200A)(200B)(200C)을 포함하는 단위 픽셀을 형성하도록, 하나의 투명 물질층과 두개의 색변환층을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광은 청색광보다 짧은 파장 예컨대, 자외선파장 대역의 광일 수 있다. 이 경우, 제1색변환층(170A)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제1색광 예컨대, 청색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제2색변환층(170B)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제2색광 예컨대, 녹색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제3색변환층(170C)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광을 제3색광 예컨대, 적색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제1 내지 제3색변환층(170A)(170B)(170C)은 마이크로 LED(50)로부터 입력되는 광을 제1 내지 제3색광으로 변환시키도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
다른 예로서, 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 광은 청색광일 수 있다. 이 경우, 제1색변환층(170A)은 투명 물질층에 해당할 수 있으며, 제1픽셀(200A)의 색순도를 보다 높이기 위해 색변환층으로 마련될 수도 있다. 제2색변환층(170B)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 청색광을 제2색광 예컨대, 녹색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제3색변환층(170C)은 마이크로 LED(50)로부터 방출되는 청색광을 제3색광 예컨대, 적색광으로 변환시키도록 마련될 수 있다. 제2 및 제3색변환층(170B)(170C)은 마이크로 LED(50)로부터 입력되는 광을 제2 및 제3색광으로 변환시키도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 제1픽셀(200A)에 대응하는 영역에 제1색변환층(170A)으로 투명 물질층 대신에 색변환층을 구비하는 경우, 제1픽셀(200A)에서의 제1색광 예컨대, 청색광의 색순도를 보다 높이도록 예를 들면, 양자점(QDs; Quantum Dots)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
이상에서는 마이크로 LED 디스플레이(100)(200)의 단위 픽셀이 서로 다른 색상의 복수의 픽셀, 예를 들어 서로 다른 색상의 제1, 제2 및 제3픽셀을 포함하는 경우가 설명되었다. 여기서, 하나의 단위 픽셀에는 동일 색상의 픽셀 하나만 포함되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 하나의 단위 픽셀에 동일 색상의 픽셀이 2개 이상 포함될 수도 있다.
이상에서와 같이 마이크로 LED(50)의 상하면의 최대폭 차이를 이용하여, 전사 기판의 전사 몰드의 개구부 크기를 조절함으로써 마이크로 LED들(50)을 한방향으로 정렬할 수 있으므로, 마이크로 LED(50) 정렬을 위한 전사가 효율적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 마이크로 LED(50)의 상하면이 원형이나 육각형인 경우, 상대적으로 넓은 면보다 작은 직경을 가지는 개구부를 형성함으로써, 한쪽면으로 정렬된 마이크로 LED만을 선별할 수 있다.
이상에서 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다.
10,110...전사 기판 20,111...기판
30...전사 몰드 35...개구부
50...마이크로 LED 51...제2면
53...제1면 55...사면
70A,70B,70C,170A,170B,170C...색변환층
100A,100B,100C,200A,200B,200C...픽셀
100,200...마이크로 LED 디스플레이
101....단위 픽셀 120...디스플레이 기판

Claims (20)

  1. 최대폭 D1을 가지는 제1면과 그 반대면에 상기 D1보다 큰 D2의 최대폭을 가지는 제2면을 가지는 마이크로 LED들을 준비하는 단계와;
    상기 마이크로 LED의 제1면을 수용 가능하며, 상기 제2면을 수용하지 않도록 마련된 개구부 어레이를 가지는 전사 몰드가 형성된 전사 기판을 준비하는 단계와;
    상기 마이크로 LED의 제1면이 상기 개구부 내에 위치된 상태로 정렬되도록 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 정렬시키는 과정을 진행하여, 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계는,
    상기 마이크로 LED가 그 제1면이 상기 개구부에 삽입되지 않은 상태로 놓여지거나 상기 전사 몰드의 상면에 놓여지는 오정렬이나 빈 개구부가 존재하지 않을때까지 적어도 1회 이상 진행되는 마이크로 LED 정렬 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마이크로 LED들을 상기 전사 몰드의 개구부에 한방향으로 정렬시키는 단계는,
    상기 제1면이 상기 개구부에 삽입되지 않은 상태로 놓여지는 마이크로 LED를 제거하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 LED 정렬 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개구부의 최대 폭은 상기 마이크로 LED의 제2면의 최대폭 D2보다 작도록 마련된 마이크로 LED 정렬 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 개구부의 깊이는 상기 마이크로 LED의 두께보다 작도록 된 마이크로 LED 정렬 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 개구부의 단면 형상은 상기 마이크로 LED의 단면 형상에 대응하도록 형성되는 마이크로 LED 정렬 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 LED는 사면을 가지는 마이크로 LED 정렬 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 마이크로 LED는 코어셀 구조를 가지는 마이크로 LED 정렬 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 마이크로 LED의 사면은 약 58도나 약 62도의 경사 각도를 가지는 마이크로 LED 정렬 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 LED의 두께 중간 단면에서의 최대 폭을 Dc,
    상기 개구부의 최대 폭을 Dt라 할 때,
    상기 마이크로 LED 및 상기 개구부는,
    D1 < Dc < Dt < D2, 0< Dt-Dc < D2-Dc의 관계를 만족하도록 마련된 마이크로 LED 정렬 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 개구부는 상기 마이크로 LED의 두께 절반 이상을 수용하는 마이크로 LED 정렬 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 마이크로 LED의 두께를 HLED라 할 때, 상기 마이크로 LED는 (D2 -Dc)/HLED 값이 약 0.312435나 0.265855를 만족하는 마이크로 LED 정렬 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 LED들은
    마이크로 LED 플레이크를 준비하며,
    상기 마이크로 LED 플레이트를 상기 전사 기판 상에 도포하여, 전사 몰드의 개구부에 상기 마이크로 LED의 제1면이 삽입된 상태로 정렬시키는 마이크로 LED 정렬 방법.
  14. 청구항 1항 내지 13항 중 어느 한 항의 마이크로 LED 정렬 방법에 의해, 전사 기판 상에 마이크로 LED를 한 방향으로 정렬하여, 복수의 단위 픽셀을 포함하는 디스플레이를 형성하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전사 기판은 디스플레이 기판이며,
    상기 마이크로 LED가 정렬된 상기 전사 몰드의 개구부 상에 상기 마이크로 LED에서 출사되는 광의 파장을 변환시키는 색변환층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단위 픽셀들 각각이 서로 다른 색상의 복수의 픽셀을 포함하도록, 상기 색변환층을 형성하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  17. 청구항 1항 내지 13항 중 어느 한 항의 마이크로 LED 정렬 방법에 의해, 전사 기판 상에 마이크로 LED를 한 방향으로 정렬하는 단계와;
    디스플레이 기판에 상기 전사 기판에 한방향으로 정렬된 상기 마이크로 LED를 본딩에 의해 전사하여, 복수의 단위 픽셀을 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이를 형성하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 마이크로 LED가 전사된 디스플레이 기판 상에 상기 마이크로 LED에서 출사되는 광의 파장을 변환시키는 색변환층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 단위 픽셀들 각각이 서로 다른 색상의 복수의 픽셀을 포함하도록, 상기 색변환층을 형성하는 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법.
  20. 청구항 14항의 마이크로 LED 디스플레이 제조 방법에 의해, 전사 기판에 방방향으로 마이크로 LED를 정렬하며,
    상기 마이크로 LED의 제1면의 최대폭 D1, 제2면의 최대폭 D2, 두께 중간 단면에서의 최대 폭을 Dc, 상기 개구부의 최대 폭을 Dt라 할 때,
    상기 마이크로 LED 및 상기 개구부는,
    D1 < Dc < Dt < D2, 0< Dt-Dc < D2-Dc의 관계를 만족하며,
    상기 전사 기판을 디스플레이 기판으로 사용하여 복수의 단위 픽셀을 형성하는 마이크로 LED 디스플레이.
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