KR20230047518A - 마이크로 발광다이오드 및 그 전사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 발광소자, 마이크로 발광다이오드 및 그 전사 방법을 공개했고, 마이크로 발광 소자는 1개 이상의 마이크로 발광다이오드, 마이크로 발광다이오드를 수용하는 오목홈을 구비한 베이스 프레임, 마이크로 발광 다이오드와 베이스 프레임을 연결하기 위한 브릿지 암을 포함하고, 마이크로 발광다이오드의 브릿지 암의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암보다 높은 돌기를 구비하거나 또는 마이크로 발광다이오드에 연결된 브릿지 암의 상부 표면에는 돌기를 구비하여, 전사 과정에서 인쇄 스탬프에 의해 브릿지 암이 쉽게 파단되는 마이크로 발광다이오드 전사 문제를 해결하여, 마이크로 발광다이오드의 전사 수율을 향상시킨다.

Description

마이크로 발광다이오드 및 그 전사 방법{MICRO LIGHT-EMITTING ELEMENT, AND MICRO LIGHT-EMITTING DIODE AND TRANSFER PRINTING METHOD THEREFOR}
본 발명은 반도체 제조 분야에 속하며, 구체적으로 마이크로 발광소자, 마이크로 발광다이오드 및 그 전사 방법에 관한 것이다.
마이크로 LED(mLED)는 현재 핫한 연구 대상인 차세대 디스플레이 광원이다. 마이크로 LED는 전력소비가 낮고, 휘도가 높으며, 해상도 및 색채 포화도가 매우 높고, 반응속도가 빠르며, 에너지 소모가 낮고, 수명이 긴 등 장점을 가진다. 그밖에, 마이크로 LED의 전력소모량은 LCD의 약 10%, OLED의 약 50%이다. 마찬가지로 자체 발광하는 OLED와 비교하면, 휘도가 30배 높으며, 해상도는 1500PPI(픽셀 밀도)에 달할 수 있다. mLED는 이러한 뚜렷한 장점들로 인해, 시중의 OLED 및 LCD를 대체하여 차세대 디스플레이 광원이 될 수 있다. mLED는 현재 극복해야 할 기술적인 난제가 많아, 대량으로 생산할 수 없으며, 그 중 하나의 중요한 난제는 전사 수율을 향상시키는 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마이크로 발광소자는 마이크로 발광다이오드를 전사하는 과정에서, 마이크로 발광소자가 일반적으로 발광다이오드(110), 오목홈(120), 기판(131) 및 접합층(132)으로 구성된 베이스 프레임(130), 브릿지 암(140)을 구비하고, 마이크로 발광다이오드가 제1 전극(111), 제2 전극(112) 및 반도체 에피택셜층(113)을 포함하며, 마이크로 발광다이오드(110)의 크기가 너무 작아, 인쇄 스탬프(200)에 대한 정밀도 요구가 높다. 예를 들면 전사 과정에서, 인쇄 스탬프(200)가 압력을 받아 함몰되고, 인쇄 스탬프(200)의 정밀도가 좋지 않은 등의 원인으로 인해, 인쇄 스탬프(200)가 마이크로 발광소자의 브릿지 암(140)에 눌리면서, 도면의 점선 박스 내에 도시된 브릿지 암(140)이 손상되거나 파단되는 문제가 쉽게 발생하여, 마이크로 발광다이오드(110)가 베이스 프레임(130)의 오목홈(120) 내로 떨어지는 등의 이상 상황을 초래하므로, 전사 수율이 낮아지게 된다.
본 발명은 종래 기술의 문제에 대해 실행 가능한 해결 방안을 제공하여, 높은 수율의 마이크로 발광소자의 전사를 실현할 수 있다.
본 발명은 1개 이상의 마이크로 발광다이오드, 마이크로 발광다이오드를 수용하는 오목홈을 구비한 베이스 프레임, 마이크로 발광다이오드와 베이스 프레임을 연결하기 위한 브릿지 암을 포함하고, 브릿지 암은 마이크로 발광다이오드의 상부 표면에 위치하며, 마이크로 발광다이오드의 상부 표면에 브릿지 암보다 높은 돌기를 구비하고, 돌기 상부가 위치하는 수평면은 브릿지 암의 최고점이 위치하는 수평면보다 높거나, 또는 마이크로 발광다이오드에 연결되는 브릿지 암의 상부 표면에 돌기를 구비하는 마이크로 발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 높이는 0.5㎛ ~ 1㎛, 1㎛ ~ 3㎛ 또는 3㎛ ~ 5㎛이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 반도체 에피택셜층을 포함하고, 돌기의 재료는 적어도 반도체 에피택셜층의 성분 중 하나와 동일하다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 재료는 반도체 에피택셜층, 파장변환 재료, 투명절연 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소, 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광소자에 매트릭스 배열된 마이크로 발광다이오드를 구비한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 폭을 가진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 길이를 가진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 높이를 가진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 베이스 프레임은 기판 및 접합층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 접합층의 재료는 BCB접착제, 실리카 겔, UV접착제 또는 수지이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 브릿지 암의 재료는 유전체, 금속 또는 반도체 재료이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드의 하부 표면에는 제1 전극 및 제 2전극을 구비한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 플립칩 구조이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 인쇄 스탬프를 통해 전사되어 베이스 프레임과 분리된다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 인쇄 스탬프 재료는 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카 겔, 열분해 접착제 또는 UV접착제이다.
일부 실시예에서, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 서로 다른 높이의 돌기를 구비한다.
일부 실시예에 따르면, 바람직하게는, 서로 다른 높이의 돌기 하측은 서로 다른 발광다이오드이다.
일부 실시예에 따르면, 바람직하게는, 서로 다른 발광다이오드는 서로 다른 크기, 서로 다른 형상, 서로 다른 파장, 서로 다른 휘도 또는 서로 다른 색온도를 가진다.
일부 실시예에서, 바람직하게는, 마이크로 발광 다이오드와 오목홈 사이에 희생 재료를 구비하며, 적어도 특정 상황에서 희생 재료의 제거 효율은 마이크로 발광다이오드보다 높고, 특정 상황은 화학적 분해 또는 물리적 분해를 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 형상은, 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체이다.
본 발명에서 제공하는 마이크로 발광소자에 의해, 본 발명은 상기 마이크로 발광소자에서 전사 분리된 다이인 마이크로 발광다이오드를 추가로 제공한다.
본 발명은, 적어도 반도체 에피택셜층 및 브릿지 암을 구비하며, 브릿지 암이 상부 표면에 위치하는 마이크로 발광다이오에 있어서, 마이크로 발광다이오드의 상부 표면에 브릿지 암보다 높은 돌기를 구비하거나 또는 마이크로 발광다이오드에 연결되는 브릿지 암의 상부 표면에 돌기를 구비하는 마이크로 발광다이오드를 제공한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 높이는 0.5㎛ ~ 1㎛, 1㎛ ~ 3㎛ 또는 3㎛ ~ 5㎛이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 재료는 적어도 반도체 에피택셜층의 성분 중 하나와 동일하다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 재료는 반도체 에피택셜층, 파장변환 재료, 투명절연 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소, 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 돌기의 형상은 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 플립칩 구조이다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 폭을 가진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 길이를 가진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛의 높이를 가진다.
본 발명은, 1개 이상의 마이크로 발광다이오드, 마이크로 발광다이오드를 수용하는 오목홈을 구비한 베이스 프레임, 마이크로 발광다이오드와 베이스 프레임을 연결하기 위한 브릿지 암을 포함하고, 마이크로 발광다이오드의 브릿지 암의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암보다 높은 돌기를 구비하거나 또는 마이크로 발광다이오드에 연결된 브릿지 암의 상부 표면에 돌기를 구비하는 마이크로 발광소자를 제공하는 단계(1);
인쇄 스탬프를 통해 마이크로 발광소자 상의 마이크로 발광다이오드에 대해 스탬핑을 진행하고, 스탬핑 과정에서, 인쇄 스탬프는 돌기와 접촉하여, 돌기에 압력을 전달하고, 압력을 받으면, 마이크로 발광다이오드는 마이크로 발광소자와 분리되는 단계(2)를 포함하는 마이크로 발광다이오드의 전사 방법을 추가로 제공한다.
본 발명은 적어도 아래와 같은 유익한 효과가 있다.
(1) 마이크로 발광다이오드의 브릿지 암의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암보다 높은 돌기를 구비하거나 또는 마이크로 발광다이오드에 연결된 브릿지 암의 상부 표면에는 돌기를 구비하므로, 전사 과정에서 인쇄 스탬프를 누를 때 브릿지 암에 접촉하여 가압함으로 인한 브릿지 암의 손상을 방지할 수 있다.
(2) 돌기의 재료는 반도체 에피택셜층의 성분 중 하나와 동일하며, 예를 들면 반도체 에피택셜층을 통해 돌기를 직접 형성하므로, 돌기의 광 흡수로 인한 광 효율 손실을 감소시킨다.
(3) 마이크로 발광다이오드 상부 표면에 파장변환용 돌기를 제작하면, 디스플레이의 각 파장에 대한 출광 요구를 만족시킬 수 있으며, 또한 상기 돌기의 효과를 일으킬 수 있으므로, 공정 흐름을 단순화한다.
(4) 서로 다른 높이의 돌기 하측은 서로 다른 발광다이오드이므로, 선택적 전사 가능성을 실현한다.
본 발명의 기타 특징 및 장점은 아래에서 상세하게 설명될 것이며, 일부 특징 및 장점은 상세한 설명을 통해 자명해지거나, 또는 본 발명을 실시함으로써 이해하게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 기타 장점은 상세한 설명, 청구 범위 및 도면에서 특정한 구조를 통해 실현될 수 있다.
도면은 본 발명에 대한 추가적인 이해를 위해 제공하며, 상세한 설명의 일부분을 구성하며, 본 발명의 실시예와 함께 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 도면의 데이터는 설명의 요약이며, 비율에 따라 그려진 것이 아니다.
도 1은 종래 기술의 마이크로 발광다이오드 전사 과정 개략도이다.
도 2는 실시예 1의 마이크로 발광소자의 개략도이다.
도 3은 실시예 1의 마이크로 발광소자가 인쇄 스탬프를 통해 마이크로 발광다이오드를 전사하는 개략도이다.
도 4는 실시예 1의 마이크로 발광소자의 마이크로 발광다이오드 매트릭스이다.
도 5는 실시예 2의 마이크로 발광소자의 개략도이다.
도 6은 실시예 2의 일부 실시예에서 날개형 구조의 마이크로 발광다이오드를 구비한 마이크로 발광소자의 개략도이다.
도 7은 실시예 4의 마이크로 발광소자가 인쇄 스탬프를 통해 마이크로 발광다이오드를 선택적으로 전사하는 개략도이다.
도 8은 실시예 5의 마이크로 발광다이오드의 개략도이다.
도 9는 실시예 6의 마이크로 발광다이오드의 개략도이다.
도 10은 실시예 6의 일부 실시형태의 마이크로 발광다이오드의 개략도이다.
도 11은 실시예 8의 마이크로 발광다이오드의 전사 개략도이다.
이하, 도면 및 실시예와 결합하여 본 발명의 실시 방식을 상세히 설명함으로써, 본 발명이 어떻게 기술수단을 응용하여 기술 문제를 해결하고, 기술 효과를 이루는지에 대한 과정을 보여주고자 한다. 설명해야 할 점은, 모순되지 않는 한, 본 발명의 각 실시예 및 각 실시예의 각 특징은 서로 결합될 수 있고, 결합된 기술방안은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 있어야 한다.
이해해야 할 것은, 본 발명에서 사용한 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 이해해야 할 것은, 본 발명에서 사용된 "포함", "함유"라는 용어는, 설명되는 특징, 전체, 단계, 동작, 소자 및/또는 존재를 설명하기 위한 것이고, 하나 또는 하나 이상의 다른 특징, 전체, 단계, 동작, 소자 및 /또는 이들 조합의 존재 또는 증가를 배제하지 않는다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 발명에서 사용되는 모든 용어(기술용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 사용되는 용어는, 본 설명서의 문맥 및 관련 분야에서의 이러한 용어의 의미와 일치한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명에서 명확하게 정의한 것을 제외하고, 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 이해되어서는 안 된다.
도 2 ~ 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서 제공하는 마이크로 발광소자는, 1개 이상의 마이크로 발광다이오드(110), 마이크로 발광다이오드(110)를 수용하는 오목홈(120)을 구비한 베이스 프레임(130), 마이크로 발광다이오드(100)와 베이스 프레임(130)을 연결하기 위한 브릿지 암(140)을 포함하고, 브릿지 암(140)은 오목홈(120) 개구 방향의 마이크로 발광다이오드(110)의 상부 표면에 위치하며, 브릿지 암(140)의 수량은 1개 이상이며, 베이스 프레임(130)은 기판(131) 및 접합층(132)을 포함하고, 접합층(132)의 재료는 BCB접착제, 실리카 겔, UV접착제 또는 수지이며, 브릿지 암(140)의 재료는 유전체, 금속 또는 반도체 재료이며, 마이크로 발광다이오드(110)는 인쇄 스탬프(200)를 통해 전사되어 베이스 프레임(130)과 분리되며, 인쇄 스탬프(200) 재료는 PDMS, 실리카 겔, 열분해 접착제 또는 UV접착제이다. 어떤 경우에는, 마이크로 발광다이오드(110)와 오목홈(120) 사이에 희생 재료(150)를 구비하며, 적어도 특정 상황에서 희생 재료의 제거 효율은 마이크로 발광다이오드(110)보다 높고, 특정 상황은 자외선 분해, 에칭 제거 또는 충격 제거 등과 같은 화학적 분해 또는 물리적 분해를 포함한다.
마이크로 발광소자 내에 대량의 마이크로 발광다이오드(110)를 수용할 수 있으며, 마이크로 발광다이오드(110)는 예를 들면 매트릭스 배열을 이용한다. 일반적으로, 마이크로 발광다이오드(110)란 폭이 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛이고, 길이가 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛, 높이가 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛인 마이크로 발광다이오드(110)를 의미한다. 본 실시예의 마이크로 발광다이오드(110)의 하부 표면에 제1 전극(111)과 제2 전극(112)을 구비하며, 플립칩 구조를 추천하며, 플립칩 구조를 이용하면, 휘도가 우수하고, 전사 후에도 패키징 접합을 직접 진행할 수 있어, 공정이 단순하다.
마이크로 발광다이오드(110)의 브릿지 암(140)의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암(140)보다 높은 돌기(160)를 구비하며, 본 실시예에서, 돌기(160)의 높이는 0.05㎛ ~ 1㎛, 1㎛ ~ 3㎛ 또는 3㎛ ~ 5㎛으로 설계될 수 있다. 돌기(160)의 재료는 이산화규소, 질화규소 등과 같은 투명 절연 재료를 선택할 수 있다. 돌기(160)의 형상은 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체일 수 있다. 도 3으로부터 알 수 있듯이, 상기 마이크로 발광소자는 인쇄 스탬프(200)에 대한 제작 요구가 낮으며, 평면형 인쇄 스탬프(200)면 인쇄 작업을 완성할 수 있어, 인쇄 스탬프(200)의 표면 품질로 인한 공정 상의 제한을 벗어나, 종래 기술에 비해 인쇄 스탬프에서 브릿지 암까지의 거리도 보장한다.
제1 실시예의 일부 실시형태에서, 돌기(160)의 재료는 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2도 포함할 수 있으며, 예를 들어 실리카 겔, 수지 또는 UV접착제에 형광 분말과 같은 파장변환 재료를 혼합하거나, TiO와 같은 반사 재료를 이용하여 광 경로를 변화시킬 수 있다.
도 5를 참고하면, 제2 실시예에서, 제1 실시예의 마이크로 발광다이오드(100)의 상부 표면에 브릿지 암(140)보다 높은 돌기(160)를 구비한 것과의 차이점은, 마이크로 발광다이오드(100)에 연결된 브릿지 암(140)의 상부 표면에 돌기(160)를 구비한다는 점이다.
제2 실시예의 일부 실시형태에서, 마이크로 발광다이오드(110)는 반도체 에피택셜층(113)을 포함하며, 반도체 에피택셜층(113)은 예를 들면 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 또는 버퍼링, 차단, 확장, 응력 조절 등과 같은 기능층을 추가한 것이며, 돌기(160)의 재료는 적어도 반도체 에피택셜층(113)의 성분 중 하나와 동일하다.
도 6을 참고하면, 이러한 실시형태에서, N형 반도체 또는 P형 반도체를 날개형 구조로 제작하고, 상기 날개형 구조는 마이크로 발광다이오드(110)와 베이스 프레임(130)의 연결 브릿지 암(140)으로 사용될 수 있다.
제3 실시예에서, 제1 실시예 및 제2 실시예와의 차이점은, 본 실시예의 돌기(160)는 파장변환 재료를 사용하는 것이며, 상기 실시예의 전사 수율을 향상시키는 기능 외에도, 각 파장의 자유로운 조합을 실현하여, 디스플레이의 컬러 요구를 만족시킬 수 있다.
제1 실시예 ~ 제3 실시예에서, 돌기(160) 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
도 7을 참고하면, 제4 실시예에서, 다른 실시예와의 주요 차이점은, 마이크로 발광소자는 서로 다른 높이의 돌기를 가진다는 점이다. 서로 다른 높이의 돌기 하측은 서로 다른 규격의 마이크로 발광다이오드(110)에 대응되며, 예를 들면 서로 다른 크기, 서로 다른 형상, 서로 다른 파장, 서로 다른 휘도 또는 서로 다른 색온도를 가질 수 있다.
도8을 참고하면, 제5 실시예에서, 본 발명에서 제공하는 마이크로 발광소자를 통해, 본 발명은 마이크로 발광다이오드(110)를 더 제공하며, 상기 마이크로 발광다이오드(110)는 상기 마이크로 발광소자에서 분리된 다이이다.
본 발명은 마이크로 발광다이오드(110)을 제공하며, 결합 발광을 위한 반도체 에피택셜층(113) 및 브릿지 암(140)을 구비하며, 상기 브릿지 암(140)은 상기 마이크로 발광소자로부터 분리될 때 마이크로 발광다이오드(110) 상에 잔류한 것이고, 브릿지 암(140)은 마이크로 발광다이오드(110)의 상부 표면에 위치하고, 브릿지 암(140)의 수량은 1개 이상이며, 브릿지 암(140)의 재료는 유전체, 금속 또는 반도체 재료이며, 마이크로 발광다이오드(110)는 인쇄 스탬프(200)를 통해 전사되어 베이스 프레임(130)과 분리된다. 마이크로 발광다이오드(110)란 폭이 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛이고, 길이가 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛, 높이가 2㎛ ~ 5㎛, 5㎛ ~ 10㎛, 10㎛ ~ 20㎛, 20㎛ ~ 50㎛ 또는 50㎛ ~ 100㎛인 마이크로 발광다이오드(110)를 의미한다. 본 실시예의 마이크로 발광다이오드(110)의 하부 표면에 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)을 구비하며, 플립칩 구조를 추천한다.
마이크로 발광다이오드(110)의 브릿지 암(140)의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암(140)보다 높은 돌기(160)를 구비하며, 돌기(160)의 높이는 0.5㎛ ~ 1㎛, 1㎛ ~ 3㎛ 또는 3㎛ ~ 5㎛이다. 돌기(160)의 재료는 이산화규소, 질화규소 등과 같은 투명 절연 재료를 선택할 수 있다. 돌기(160)의 형상은 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체일 수 있다.
제5 실시예의 일부 실시형태에서, 돌기(160)의 재료는 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2도 포함할 수 있으며, 예를 들어 실리카 겔, 수지 또는 UV접착제에 형광 분말과 같은 파장변환 재료를 혼합하거나, TiO와 같은 반사 재료를 이용하여 광 경로를 변화시킬 수 있다.
도 9를 참고하부 표면, 제6 실시예에서, 제5 실시예의 마이크로 발광다이오드(110)의 상부 표면에 브릿지 암(140)보다 높은 돌기(160)를 구비한 것과의 차이점은, 마이크로 발광다이오드(110)에 연결된 브릿지 암(140)의 상부 표면에 돌기(160)를 구비하고, 상기 브릿지 암(140)의 전체 또는 일부는 전사 후 마이크로 발광다이오드(110) 다이의 표면에 잔류한다는 점이다.
제6 실시예의 일부 실시형태에서, 마이크로 발광다이오드(110)는 반도체 에피택셜층(113)을 포함하며, 반도체 에피택셜층(113)은 예를 들면 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 또는 버퍼링, 차단, 확장, 응력 조절 등과 같은 기능층을 추가한 것이며, 돌기(160)의 재료는 적어도 반도체 에피택셜층(113)의 성분 중 하나와 동일하다.
도 10을 참고하면, 이러한 실시형태에서, N형 반도체 또는 P형 반도체를 날개형 구조로 제작하고, 날개형 구조는 다수개의 돌출부 또는 돌출링을 포함하고, 상기 날개형 구조는 마이크로 발광다이오드(110)와 베이스 프레임(130)의 연결 브릿지 암(140)으로 사용될 수 있다.
제7 실시예에서, 제5 실시예 및 제6 실시예와의 차이점은, 본 실시예의 돌기(160)는 파장변환 재료를 사용하는 것이며, 상기 실시예의 전사 수율을 향상시키는 기능 외에도, 각 파장의 자유로운 조합을 실현하여, 디스플레이의 컬러 요구를 만족시킬 수 있다.
제5 실시예 ~ 제7 실시예에 따르면, 돌기(160) 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
도11을 참조하면, 제8 실시예에서, 상기 마이크로 발광소자와 마이크로 발광다이오드를 기초로, 본 발명은 마이크로 발광다이오드의 전사 방법을 추가로 제공하며,
1개 이상의 마이크로 발광다이오드(110), 마이크로 발광다이오드(110)를 수용하는 오목홈을 구비한 베이스 프레임(130), 마이크로 발광다이오드(110)와 베이스 프레임(130)을 연결하기 위한 브릿지 암(140)을 포함하고, 마이크로 발광다이오드(110)의 브릿지 암(140)의 일측에 위치한 상부 표면에 브릿지 암(140)보다 높은 돌기(160)를 구비하거나 또는 마이크로 발광다이오드(110)에 연결된 브릿지 암(140)의 상부 표면에 돌기(160)를 구비하는 마이크로 발광소자를 제공하는 단계(1);
인쇄 스탬프를 통해 마이크로 발광소자 상의 마이크로 발광다이오드(110)에 대해 스탬핑을 진행하고, 스탬핑 과정에서, 인쇄 스탬프(200)는 돌기(160)와 접촉하여, 돌기(160)에 압력을 전달하고, 압력을 받으면, 마이크로 발광다이오드(110)는 마이크로 발광소자와 분리되는 단계(2), 상기 단계의 분리는, 브릿지 암(140)의 파단으로 인한 마이크로 발광다이오드(110)와 마이크로 발광소자의 분리, 브릿지 암(140)이 베이스 프레임(130)으로부터 탈락함으로 인한 마이크로 발광다이오드(110)와 마이크로 발광소자의 분리, 마이크로 발광다이오드(110)가 브릿지 암(140)으로부터 탈락함으로 인한 마이크로 발광다이오드(100)와 마이크로 발광소자의 분리, 마이크로 발광다이오드(110)와 브릿지 암(140)의 연결부분의 판단으로 인한 마이크로 발광다이오드(110)와 마이크로 발광소자의 분리 또는 상기 경우들의 임의의 조합으로 인한 분리를 포함함;
인쇄 스탬프(200)와 마이크로 발광다이오드(110) 사이의 반데르발스 힘, 변형 조임력 또는 기타 흡착력을 이용하여, 마이크로 발광다이오드(100)를 패키징 기판에 전사하거나 또는 다른 용도로 사용하는 단계(3)을 포함한다.
도 7을 참고하면, 제9 실시예에서, 마이크로 발광소자를 구비한 서로 다른 높이의 돌기를 이용하여, 선택적으로 마이크로 다이를 대량 전사한다.
본 실시예에서 선택적 전사 방법을 제공하며, 상기 방법에서, 마이크로 발광다이오드(110)의 출광 파장은 청색광 대역이며, 예를 들어 파장은 400 ~ 800nm이며, 청색광 마이크로 발광다이오드는 3부분으로 구분되고, 제1 부분의 청색광 마이크로 발광다이오드의 상부 표면에 절연 재료 돌기(161)를 제조한 다음, 제2 부분의 청색광 마이크로 발광다이오드를 선택하여, 제2 부분의 청색광 마이크로 발광다이오드의 상부 표면에 예를 들면 녹색광 형광층(청색광을 녹색광으로 변환) 등 파장 변환 재료의 돌기(162)를 제작하며, 상기 돌기(162)는 상기 절연 재료 돌기(161)보다 높고, 제3 부분의 청색광 마이크로 발광다이오드(110)의 상부 표면에 예를 들면 적색광 형광층(청색광을 적색광으로 변환) 등 파장 변환 재료의 돌기(163)를 제작하고, 상기 돌기(163)는 상기 절연 재료 돌기(161) 및 녹색광 형광층 돌기(162)보다 높다.
돌기 높이 차이를 이용하여, 인쇄 스탬프(200)는 먼저 적색광 형광층을 가진 마이크로 발광다이오드에 대해 전사를 진행한 다음, 녹색광 형광층을 가진 마이크로 발광다이오드에 대해 전사를 진행하고, 마지막으로 절연 재료 돌기(161)를 가진 청색광 마이크로 발광다이오드에 대해 전사를 진행하면, 공정이 용이한 마이크로 발광다이오드의 선택적 전사를 실현할 수 있다.
제 9 실시예의 일부 실시형태에서, 동일한 규격의 마이크로 발광다이오드에 대해 전사를 진행하는 공정을 더 포함하고, 서로 다른 돌기 높이를 이용하여 선택적으로 일부 마이크로 발광다이오드 다이를 전사한다.
이상은 단지 본 발명의 바람직한 선택적 실시형태일 뿐이고, 이해해야 할 것은, 당업자는 본 발명의 원리를 벗어나지 않는다는 전제하에서, 변경 및 수정할 수 있으며, 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
110: 마이크로 발광다이오드
111: 제1 전극
112: 제2 전극
113: 반도체 에피택셜층
120: 오목홈
130: 베이스 프레임
131: 기판
132: 접합층
140: 브릿지 암
150: 희생 재료
160 ~ 163: 돌기
200: 인쇄 스탬프
화살표: 인쇄 스탬프의 이동 방향을 나타냄
대괄호: 대표부재의 포함관계

Claims (31)

  1. 오목홈을 구비한 베이스 프레임에 지지되기에 적합하고, 전사 수단과 접촉하고 상기 전사 수단에 의해 상기 베이스 프레임으로부터 이전되기에 적합한, 마이크로 발광다이오드에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 상기 오목홈에 수용되는 반도체 에피택셜층;
    상기 반도체 에피택셜층 상에 배치되어 상기 반도체 에피택셜층과 상기 베이스 프레임을 연결하여 상기 베이스 프레임이 상기 마이크로 발광다이오드를 지지하도록 하는 적어도 하나의 브릿지 암; 및
    상기 반도체 에피택셜층과 상기 브릿지 암의 적어도 하나 상에 배치되고, 상기 적어도 하나로부터 돌기되어 상기 전사 수단과 접촉하는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 반도체 에피택셜층에서 멀어지게 연신되고, 상기 돌기의 상기 브릿지 암에 비해 상기 반도체 에피택셜층을 더 멀리하는 단부가 말단이 되고;
    상기 마이크로 발광다이오드는 상기 돌기를 통해 상기 전사 수단과 접촉하는, 마이크로 발광다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 에피택셜층은 상부 표면을 구비하고, 상기 상부 표면은 상기 베이스 프레임의 상기 오목홈을 멀리하는 방향을 향하고, 상기 마이크로 발광다이오드의 상기 돌기는 상기 반도체 에피택셜층의 상기 상부 표면에 배치되는, 마이크로 발광다이오드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 0.5㎛ ~ 5㎛인, 마이크로 발광다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 재료는 적어도 상기 반도체 에피택셜층에서 그 중의 한 층의 성분과 동일한, 마이크로 발광다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 재료는 반도체 에피택셜층, 파장변환 재료, 투명절연 재료, 반사 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 마이크로 발광다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소, 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 마이크로 발광다이오드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 형상은 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체인, 마이크로 발광다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 플립칩 구조인, 마이크로 발광다이오드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 100㎛의 폭을 가지는, 마이크로 발광다이오드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 100㎛의 길이를 가지는, 마이크로 발광다이오드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전사 수단은 전사 필름인, 마이크로 발광다이오드.
  12. 전사 수단과 접촉하기에 적합한 마이크로 발광소자에 있어서,
    상기 마이크로 발광소자는 오목홈을 구비하는 베이스 프레임 및 적어도 하나의 마이크로 발광다이오드를 포함하고,
    상기 마이크로 발광다이오드는,
    상기 베이스 프레임의 상기 오목홈에 수용되는 반도체 에피택셜층;
    상기 반도체 에피택셜층 상에 배치되어 상기 반도체 에피택셜층과 상기 베이스 프레임을 연결하여 상기 베이스 프레임이 상기 마이크로 발광다이오드를 지지하도록 하는 적어도 하나의 브릿지 암; 및
    상기 반도체 에피택셜층과 상기 브릿지 암의 적어도 하나 상에 배치되고, 상기 적어도 하나에서 돌기되어 상기 전사 수단과 접촉하는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 반도체 에피택셜층에서 멀어지게 연신되고, 상기 돌기의 상기 브릿지 암에 비해 상기 반도체 에피택셜층을 더 멀리하는 단부가 말단이 되고;
    상기 마이크로 발광다이오드는 상기 돌기를 통해 상기 전사 수단과 접촉하고, 상기 전사 수단과 접촉하면서 상기 전사 수단에 의해 상기 베이스 프레임으로부터 이전되는, 마이크로 발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드의 상기 반도체 에피택셜층은 상부 표면을 구비하고, 상기 상부 표면은 상기 베이스 프레임의 상기 오목홈을 멀리하는 방향을 향하고, 상기 마이크로 발광다이오드의 상기 돌기는 상기 반도체 에피택셜층의 상기 상부 표면에 배치되는, 마이크로 발광소자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 마이크로 발광다이오드의 상기 반도체 에피택셜층에 비해 상기 베이스 프레임의 상기 오목홈을 더 멀리하는 위치에 배치되는, 마이크로 발광소자.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드의 상기 돌기의 높이는 0.5㎛ ~ 5㎛인, 마이크로 발광소자.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드의 상기 돌기의 재료는 적어도 상기 반도체 에피택셜층에서 그 중의 한 층의 성분과 동일한, 마이크로 발광소자.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 돌기의 재료는 반도체 에피택셜층, 파장변환 재료, 투명절연 재료, 반사 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 마이크로 발광소자.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 돌기의 재료는 N형 반도체, 다중 양자 우물, P형 반도체, 이산화규소, 질화규소, 실리카 겔, 수지, UV접착제, TiO2 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 마이크로 발광소자.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광소자는 다수의 매트릭스로 배열된 상기 마이크로 발광다이오드를 구비하고, 상기 베이스 프레임은 다수의 상기 오목홈을 구비하고, 각각 상기 마이크로 발광다이오드의 상기 반도체 에피택셜층을 수용하는, 마이크로 발광소자.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 100㎛의 폭을 가지는, 마이크로 발광소자.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 2㎛ ~ 100㎛의 길이를 가지는, 마이크로 발광소자.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은 기판 및 상기 기판 상에 배치되어 상기 오목홈을 확정하는 접합층을 포함하고, 상기 발광다이오드의 상기 브릿지 암은 상기 반도체 에피택셜층과 상기 베이스 프레임의 상기 접합층을 연결하여 상기 베이스 프레임의 상기 접합층이 상기 마이크로 발광다이오드를 지지하도록 하는, 마이크로 발광소자.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 상기 접합층의 재료는 BCB접착제, 실리카 겔, UV접착제 또는 수지인, 마이크로 발광소자.
  24. 제12항에 있어서,
    상기 브릿지 암의 재료는 유전체, 금속 또는 반도체 재료인, 마이크로 발광소자.
  25. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드의 상기 반도체 에피택셜층은 상부 표면과 하부 표면을 구비하고, 상기 상부 표면은 상기 베이스 프레임의 상기 오목홈을 멀리하는 방향을 향하고, 상기 하부 표면은 상기 상부 표면의 서로 반대되는 측에 위치하고 단차 모양을 나타내고, 상기 마이크로 발광다이오드는 상기 반도체 에피택셜층의 상기 단차 모양의 하부 표면의 제1 전극 및 제2 전극을 더 포함하는, 마이크로 발광소자.
  26. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드는 플립칩 구조인, 마이크로 발광소자.
  27. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광소자는 다수의 상기 마이크로 발광다이오드를 구비하고, 상기 다수의 마이크로 발광다이오드는 서로 다른 높이의 돌기를 구비하는, 마이크로 발광소자.
  28. 제27항에 있어서,
    서로 다른 상기 발광 다이오드는 서로 다른 크기, 서로 다른 형상, 서로 다른 파장, 서로 다른 휘도 또는 서로 다른 색온도를 가지는, 마이크로 발광소자.
  29. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광 다이오드의 상기 반도체 에피택셜층과 상기 베이스 프레임 사이에 배치되어 상기 베이스 프레임의 상기 오목홈에 수용되는 희생 재료를 더 포함하는, 마이크로 발광소자.
  30. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드의 상기 돌기의 형상은 사각대, 원통형, 원형대, 원기둥 또는 뿔체인, 마이크로 발광소자.
  31. 제12항에 있어서,
    상기 전사 수단은 전사 필름인, 마이크로 발광소자.
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