KR20230145242A - 제어기 및 광 방출기를 갖는 픽셀 모듈 - Google Patents

제어기 및 광 방출기를 갖는 픽셀 모듈 Download PDF

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KR20230145242A
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크리스토퍼 앤드류 바우어
매튜 알렉산더 메이틀
로널드 에스. 콕
살바토레 보나페데
브룩 레이몬드
앤드류 타일러 피어슨
에릭 폴 빅
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엑스 디스플레이 컴퍼니 테크놀로지 리미티드
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Abstract

픽셀 모듈의 예는 광 방출기 표면 상에 배치된 광 방출기 및 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면 상에 배치된 제어기를 갖는 모듈 기판을 포함한다. 적어도 하나의 모듈 전극은 제어기에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈 전극은 각각의 광 방출기에 전기적으로 연결된다. 픽셀 모듈 웨이퍼의 예는 희생 부분 및 모듈 앵커를 포함하는 모듈 소스 웨이퍼를 포함하고, 각각의 희생 부분은 모듈 앵커와 각각의 희생 부분 위에 완전히 배치된 픽셀 모듈에 의해 인접한 희생 부분으로부터 측 방향으로 분리된다. 적어도 하나의 모듈 테더는 각각의 픽셀 모듈을 모듈 앵커 중 적어도 하나에 물리적으로 연결한다. 픽셀 모듈 디스플레이의 예는 디스플레이 기판, 디스플레이 기판 상에 배치된 픽셀 모듈, 및 디스플레이 기판 상에 배치된 디스플레이 전극을 포함하고, 각각의 디스플레이 전극은 모듈 전극에 전기적으로 연결된다.

Description

제어기 및 광 방출기를 갖는 픽셀 모듈 {PIXEL MODULES WITH CONTROLLERS AND LIGHT EMITTERS}
우선권 출원
본 출원은 2019년 6월 14일자로 Bower 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제16/442,142호에 대한 우선권을 주장하며, 이 기초출원은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
관련 출원에 대한 상호 참조
미국 특허 제10,153,256호(출원일: 2016년 12월 9일, 발명의 명칭: "Micro-Transfer Printable Electronic Component", 발명자: Cok 등), 미국 특허 제10,224,231호(출원일: 2017년 11월 14일, 발명의 명칭: "Micro-Transfer Printable Flip-Chip Structures and Methods", 발명자: Bower 등), 미국 특허 출원 제15/876,949호(출원일: 2018년 1월 22일, 발명의 명칭: "Stacked Pixel Structures", 발명자: Cok 등), 미국 특허 제9,368,683호(출원일: 2015년 7월 23일, 발명의 명칭: "Printable Inorganic Semiconductor Method", 발명자: Meitl 등), 미국 특허 제10,074,768호(출원일: 2016년 6월 10일, 발명의 명칭: "Printable Inorganic Semiconductor Method", 발명자: Meitl 등), 미국 특허 제10,224,231호(출원일: 2017년 11월 14일, 발명의 명칭: "Micro-Transfer Printable Flip-Chip Structures and Methods", 발명자: Meitl 등), 미국 특허 제16/192,779호(출원일: 2018년 11월 15일, 발명의 명칭: "Micro-Transfer Printable Flip-Chip Structures and Methods", 발명자: Meitl 등), 및 미국 특허 출원 제15/944,223호(출원일: 2018년 4월 3일, 발명의 명칭: "Micro-Transfer Printable Flip-Chip Structures and Methods", 발명자: Meitl 등)를 참조하며, 이들은 그들 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 디스플레이에서 사용하기 위한 물리적 픽셀 구조, 및 일부 실시형태에서 적층된 무기 광 방출기 및 픽셀 제어기를 갖는 구조에 관한 것이다.
평면 패널 디스플레이는 평면 디스플레이 기판 위의 디스플레이 시청 영역에 분포된 픽셀의 어레이를 포함한다. 픽셀은 픽셀 위치를 한정하는 기판에서의 행 및 열 와이어의 교차점과 함께 매트릭스 어드레싱을 사용하여 전기적으로 제어된다. 어레이에서 픽셀의 행에는 제어 신호가 순차적으로 제공되고, 어레이에서의 픽셀의 열에는 데이터 신호가 제공된다. 수동 매트릭스 제어는 디스플레이 시청 영역 외부의 행 및 열 제어기에 의지하여, 픽셀의 행이 광을 방출하는 것을 순차적으로 가능하게 하여서, 한 번에 픽셀의 하나의 행만이 광을 방출한다. 능동 매트릭스 제어는 예를 들어 미국 특허 제9,117,940호에 개시된 바와 같이 저장 커패시터 및 구동 트랜지스터를 이용하여 각각의 픽셀을 위해 디스플레이 시청 영역에 제공된 로컬 저장 및 제어에 의지한다. 데이터는 외부 열 제어기로부터 픽셀의 선택된 행에서의 각각의 픽셀로 제공되며, 행은 행 제어기를 이용하여 순차적으로 선택된다. 각각의 선택된 행에서의 픽셀은 열 와이어(column wire)에서 데이터를 수신하고, 픽셀에서 데이터를 국부적으로 저장한다. 데이터가 수신되어 저장되면, 데이터는 픽셀 제어 회로, 예를 들어 액정을 제어하는 트랜지스터 구동 전극(액정 디스플레이의 경우에) 또는 유기 발광 다이오드(OLED 디스플레이의 경우에)에 전력을 제공하는 것에 의해 픽셀에서의 제어 회로에 의해 각각의 픽셀에서 디스플레이된다. 무기 발광 다이오드가 또한 평판 디스플레이에서 사용된다.
무기 발광 다이오드(iLED) 디스플레이는 효율성, 색 순도 및 수명과 같은 많은 이점을 가지며, 오늘날 예를 들어 스포츠 경기장에서의 디지털 사이니지(digital signage) 및 대형 디스플레이에서 볼 수 있다. 이들 디스플레이에서의 iLED는 예를 들어 1㎜ 이상의 치수를 갖는 것으로서 비교적 크고, 예를 들어 타일의 어레이에서 디스플레이 프레임에 장착되고, 디스플레이 프레임 외부의 회로에 의해 제어된다. 그러므로, 상대적으로 작은 iLED로 고해상도 iLED 디스플레이를 구성하는 것은 어렵다. 기존의 iLED 디스플레이는 특히 OLED 또는 액정 평면 패널 디스플레이에 비해 상대적으로 낮은 해상도인 약 25 ppi의 픽셀 피치를 갖는 경우가 있다.
기판 위에 분산된 고성능 전자 디바이스를 제공하기 위한 접근 방식은 "Optical Systems Fabricated by Printing-Based Assembly"이라는 명칭의 미국 특허 제8,722,458호에 설명되어 있다. 이 특허는 특히 웨이퍼 기판으로부터 목적지 기판 또는 뒤판으로 광 방출 전달, 광 감지 또는 집광 반도체 소자를 교시한다. "Optical Systems Fabricated by Printing Based Assembly"라는 명칭의 미국 특허 제7,972,875호는 특히 접촉 인쇄를 통해 기판 상에 인쇄 가능한 반도체 소자를 조립하는 것을 개시한다. 마이크로-전사 인쇄를 사용한 무기 발광 다이오드 디스플레이(Journal of the Society for Information Display, 2017, DOI # 10.1002/jsid.610, 1071-0922/17/2510-0610, pages 589-609)는 대형 디스플레이 기판 위에 분산된 고성능 전자 제어 회로 및 마이크로 LED를 설명한다. 이러한 문서의 예에서, 소형 집적 회로 및 마이크로 LED(디바이스)는 대응하는 결정질 반도체 웨이퍼, 예를 들어 집적 회로를 위한 실리콘 웨이퍼 및 마이크로 LED를 위한 GaN 또는 GaAs 웨이퍼의 공정 측면 상의 희생층 위에 형성된다. 소형 집적 회로와 마이크로 LED는 디바이스 아래에 형성된 희생층을 에칭하는 것에 의해 다양한 웨이퍼로부터 릴리스된다. PDMS 스탬프는 각각의 웨이퍼의 공정 측면에 대해 연속적으로 가압되고, 디바이스는 스탬프에 접착된다. 이어서, 디바이스는 접착제가 코팅된 디스플레이 기판에 대해 가압되고, 이에 의해 디스플레이 기판에 접착된다. 접착제는 이어서 경화되고, 전극은 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 형성되고, 디바이스는 광 방출 픽셀의 어레이를 형성하도록 캡슐화된다.
"Inorganic-Light-Emitter Displays with Integrated Black Matrix"라는 명칭의 미국 특허 제9,818,725호는 특히 통합 블랙 매트릭스(integrated black matrix)로 평면 패널 디스플레이 기판 위에 분포된 마이크로-전사 인쇄 발광 다이오드 및 픽셀 제어기를 갖는 무기 발광 디스플레이를 설명한다. 이러한 접근법의 특정 실시형태는 개선된 광학 성능을 갖는 LED 디스플레이를 제공하지만, 개선된 제조 가능성, 증가된 해상도, 감소된 비용, 및 이러한 개선된 제조 가능성 및 증가된 해상도를 용이하게 하는 픽셀 구조를 갖는 무기 LED 디스플레이에 대한 필요성이 여전히 있다.
본 개시내용은 특히, 광 방출기 표면 및 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면을 갖는 모듈 기판, 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기, 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된 제어기, 및 모듈 전극을 포함하는 픽셀 모듈을 제공한다. 적어도 하나의 모듈 전극은 제어기에 전기적으로 연결될 수 있고, 적어도 하나의 모듈 전극은 하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기가 (예를 들어, 하나 이상의 신호와 같은 적절한 입력이 제공될 때) 하나 이상의 광 방출기를 제어하게끔 동작 가능하도록, 모듈 전극은 제어기를 하나 이상의 광 방출기에 전기적으로 연결할 수 있다. 하나 이상의 모듈 전극은 모듈 기판을 통과하거나 또는 모듈 기판의 가장자리 주위를 감쌀 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 하나 이상의 광 방출기는 적색광을 방출하도록 동작 가능한 적색광 방출기, 녹색광을 방출하도록 동작 가능한 녹색광 방출기, 및 청색광을 방출하도록 동작 가능한 청색광 방출기를 포함한다. 하나 이상의 광 방출기는 모듈 기판의 광 방출기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 광을 방출하도록 배치된 하나 이상의 수평 무기 발광 다이오드일 수 있다. 수평 무기 발광 다이오드는 저부 측면 반대편의 상부 측면을 포함할 수 있다. 모듈 전극과 같은 전기 도체는 상부 측면에 전기적으로 연결될 수 있다. 수평 무기 발광 다이오드는 상부 측면을 통해 광을 방출하거나 또는 저부 측면을 통해 광을 방출할 수 있다. 하나 이상의 광 방출기는 모듈 기판의 광 방출기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 광을 방출하도록 배치된 하나 이상의 수직 무기 발광 다이오드일 수 있다.
하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기는 모듈 전극에 각각 전기적으로 연결된 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트를 포함할 수 있다. 제어기는 모듈 전극에 각각 전기적으로 연결된 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치될 수 있고, 각각의 모듈 연결 포스트는 모듈 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 모듈 기판의 제어기 표면으로부터 제어기의 두께보다 큰 거리만큼 돌출될 수 있다. 거리는 제어기의 두께의 적어도 1.1배, 적어도 1.2배, 또는 적어도 1.5배일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치되고, 각각의 모듈 연결 포스트는 모듈 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 모듈 기판의 광 방출기 표면으로부터 하나 이상의 광 방출기의 각각의 두께보다 큰 거리만큼 돌출될 수 있다. 거리는 하나 이상의 광 방출기의 두께의 적어도 1.1배, 적어도 1.2배, 또는 적어도 1.5배일 수 있다.
하나 이상의 모듈 연결 포스트는 제어기가 하나 이상의 모듈 연결 포스트와 모듈 기판 사이에 배치되도록 제어기 상에 배치될 수 있다. 제어기 상에 배치된 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 모듈 연결 포스트는 모듈 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, (i) 하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기는 파손되거나 분리된 광 방출기 테더(light-emitter tether)를 포함하거나, (ⅱ) 제어기는 파손되거나 분리된 제어기 테더를 포함하거나, (ⅲ) 모듈 기판은 모듈 테더(예를 들어, 파손되거나 분리된 테더, 또는 소스 웨이퍼의 앵커 부분에 물리적으로 연결된 모듈 테더)을 포함하거나, 또는 (ⅳ) (i), (ⅱ) 및 (ⅲ)의 임의의 조합이다. 모듈 기판은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함할 수 있다.
하나 이상의 광 방출기의 각각은 모듈 기판에 대해 고유하지 않을(non-native) 수 있거나, 또는 제어기는 모듈 기판에 대해 고유하지 않을 수 있거나, 둘 다일 수 있다.
일부 실시형태에서, (i) 유전체가 제어기와 제어기에 직접 전기적으로 연결된 모듈 전극들 중 적어도 하나의 각각의 적어도 일부 사이에 배치되거나, (ⅱ) 유전체가 적어도 하나의 광 방출기와 적어도 하나의 광 방출기에 직접 전기적으로 연결된 모듈 전극들 중 적어도 하나의 각각의 적어도 일부 사이에 배치되거나, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다일 수 있다. 캡슐화 층이 제어기 위에 배치될 수 있거나, 캡슐화 층이 하나 이상의 광 방출기 위에 배치될 수 있거나, 또는 둘 다일 수 있다. 임의의 하나 이상의 캡슐화 층은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함할 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 임의의 하나 이상의 캡슐화 층을 통해 돌출될 수 있다. 픽셀 모듈은 임의의 하나 이상의 캡슐화 층에 의해, 선택적으로 모듈 기판에 의해 완전히 캡슐화될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈은 400 미크론 이하(예를 들어, 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하)의 폭 및 길이 중 적어도 하나, 및 150 미크론 이하(예를 들어, 100 미크론 이하, 75 미크론 이하, 50 미크론 이하, 또는 25 미크론 이하)의 두께 중 적어도 하나를 갖는다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈 웨이퍼는, 희생 부분 및 모듈 앵커를 포함하는 모듈 소스 웨이퍼를 포함한다. 각각의 희생 부분은 모듈 앵커에 의해 인접한 희생 부분으로부터 측 방향으로 분리되고, 픽셀 모듈은 각각의 희생 부분 위에 전체적으로 배치된다. 각각의 픽셀 모듈은, 광 방출기 표면 및 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면을 갖는 모듈 기판, 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기, 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된 제어기, 및 모듈 전극을 포함하며, 적어도 하나의 모듈 전극은 제어기에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈 전극은 하나 이상의 광 방출기 중 적어도 하나의 광 방출기에 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 모듈 테더는 각각의 픽셀 모듈을 모듈 앵커 중 적어도 하나에 물리적으로 연결한다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈 디스플레이는 디스플레이 기판, 및 디스플레이 기판 상에 배치된 하나 이상의 픽셀 모듈을 포함한다. 하나 이상의 픽셀 모듈의 각각은, 광 방출기 표면 및 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면을 갖는 모듈 기판, 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기, 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된 제어기, 및 모듈 전극을 포함하며, 적어도 하나의 모듈 전극은 제어기에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 모듈 전극은 하나 이상의 광 방출기 중 적어도 하나의 광 방출기에 전기적으로 연결된다. 디스플레이 전극은 디스플레이 기판 상에 배치되고, 각각의 디스플레이 전극은 하나 이상의 픽셀 모듈의 모듈 전극에 전기적으로 연결된다. 하나 이상의 픽셀 모듈은 디스플레이 기판에 대해 고유하지 않을 수 있다. 픽셀 모듈의 각각은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 각각의 픽셀 모듈은 하나 이상의 모듈 연결 포스트를 포함하고, 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 각각의 모듈 연결 포스트는 디스플레이 전극에 전기적으로 연결된다. 하나 이상의 픽셀 모듈은 예를 들어 디스플레이 기판과 같은 타깃 기판 상에 규칙적인 어레이로 배치되는 복수의 픽셀 모듈일 수 있다. 규칙적인 어레이는 1차원 또는 2차원으로 규칙적일 수 있다. 하나 이상의 광 방출기는 디스플레이 기판과 모듈 기판 사이에 배치될 수 있다. 제어기는 디스플레이 기판과 모듈 기판 사이에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈을 제조하는 방법은, (i) 광 방출기를 포함하는 광 방출기 소스 웨이퍼, (ⅱ) 제어기를 포함하는 제어기 소스 웨이퍼, 및 (ⅲ) 제어기 표면 및 광 방출기 표면을 갖는 모듈 기판을 제공하는 단계, (i) 광 방출기를 광 방출기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 광 방출기 표면에 전사하는 단계, (ⅱ) 제어기를 제어기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 제어기 표면에 전사하는 단계, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다의 단계, 및 모듈 기판을 통해 하나 이상의 비아를 형성하고, 하나 이상의 비아를 통해 광 방출기에 제어기를 전기적으로 연결하는 모듈 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 방법은 (i) 광 방출기 소스 웨이퍼를 모듈 캐리어(예를 들어, 픽셀 모듈을 위한 핸들 기판)에 접착하고 광 방출기 소스 웨이퍼를 제거하는 단계, (ⅱ) 제어기 소스 웨이퍼를 모듈 캐리어에 접착하고 제어기 소스 웨이퍼를 제거하는 단계, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 모두를 포함할 수 있다. 제어기 소스 웨이퍼를 제공하는 단계는 모듈 기판 및 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된 제어기를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 방법은 하나 이상의 광 방출기를 광 방출기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 광 방출측에 전사하는 단계를 포함한다. 광 방출기 소스 웨이퍼를 제공하는 단계는 모듈 기판 및 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기를 제공하는 단계, 및 제어기를 제어기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 제어기 표면에 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 광 방출기를 전사하는 단계는 (i) 광 방출기를 광 방출기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 광 방출기 표면에 마이크로-전사 인쇄하는 단계, (ⅱ) 제어기를 제어기 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판의 제어기 표면에 마이크로-전사 인쇄하는 단계, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다의 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 방법은 디스플레이 기판을 제공하는 단계 및 픽셀 모듈을 디스플레이 기판에 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 픽셀 모듈을 디스플레이 기판에 전사하는 단계는 픽셀 모듈을 모듈 캐리어로부터 디스플레이 기판에 마이크로-전사 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 광 방출기 조립체는 제1 측면 및 제1 측면 반대편의 제2 측면을 갖는 유전체 광 방출기 조립체 기판, 광 방출기 조립체 기판 상에 배치되고, 광 방출기 조립체 기판에 대해 고유하지 않은 하나 이상의 광 방출기, 광 방출기 조립체 기판의 제1 측면 상에 배치되는 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트, 광 방출기 조립체 기판의 제2 측면 상에 배치된 하나 이상의 모듈 연결 포스트, 및 하나 이상의 광 방출기를 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트에 전기적으로 연결하는 광 방출기 전극을 포함한다. 하나 이상의 광 방출기는 광 방출기 조립체 기판의 제2 측면 상에 배치될 수 있다. 광 방출기 조립체 기판은 파손되거나 분리된 광 방출기 조립체 테더(예를 들어, 파손, 파단 또는 분리된 광 방출기 테더 또는 예를 들어, 파손되거나 분리된 테더 또는 소스 기판의 앵커 부분에 물리적으로 연결된 모듈 테더)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 방출기는 각각 마이크로 LED일 수 있고, 하나 이상의 광 방출기는 수평 발광 다이오드일 수 있으며, 하나 이상의 광 방출기는 수직 발광 다이오드일 수 있으며, 하나 이상의 광 방출기의 각각은 파손되거나 분리된 광 방출기 테더를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 광 방출기 전극 중 하나는 광 방출기 조립체 기판을 통과하거나, 또는 광 방출기 전극 중 하나는 광 방출기 조립체 기판의 가장자리 주위를 각각 감싼다. 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트의 각각 또는 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 각각은 다층 연결 포스트 또는 단일층 연결 포스트일 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 각각 또는 광 방출기 조립체 연결 포스트의 각각은 광 방출기 조립체 기판으로부터 하나 이상의 광 방출기의 최대 두께보다 더 큰 거리만큼 돌출될 수 있다. 거리는 최대 두께의 적어도 1.1배(예를 들어, 적어도 1.2배) 및 3배 이하일 수 있다.
일부 실시형태에서, 광 방출기 조립체는 모듈 기판 및 모듈 기판 상에 또는 내에 배치된 하나 이상의 접촉 패드를 포함하고, 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트는 하나 이상의 접촉 패드 중 하나와 전기 연결되어 배치된다. 모듈 기판은 모듈 테더(예를 들어, 파손되거나 분리된 모듈 테더 또는 소스 기판의 앵커 부분에 물리적으로 연결된 모듈 테더)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 광 방출기 조립체는 하나 이상의 광 방출기 반대편의 모듈 기판의 측면 상에 배치된 제어기를 포함하고, 하나 이상의 광 방출기는 제어기에 전기적으로 연결된다. 광 방출기 조립체는 400 미크론 이하(예를 들어, 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하)의 폭 및 길이 중 적어도 하나, 및 150 미크론 이하(예를 들어, 100 미크론 이하, 75 미크론 이하, 50 미크론 이하, 또는 25 미크론 이하)의 두께 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 제어기 조립체는 제1 측면 및 제1 측면 반대편의 제2 측면을 갖는 제어기 조립체 기판, 제어기 조립체 기판 상에 또는 내에 배치된 제어기, 제어기 조립체 기판의 제1 측면 상에 배치된 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트, 제어기 조립체 기판의 제2 측면 상에 배치된 하나 이상의 모듈 연결 포스트, 및 제어기를 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트에 전기적으로 연결하는 제어기 전극을 포함한다. 제어기는 제어기 조립체 기판의 제2 측면 상에 배치될 수 있다. 제어기 조립체 기판은 파손되거나 분리된 제어기 조립체 테더를 포함할 수 있다. 제어기 조립체 기판은 유전체 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 제어기는 제어기 조립체 기판 상에 배치될 수 있으며, 조립체 기판에 대해 고유하지 않을 수 있다. 제어기는 파손되거나 분리된 제어기 테더를 포함할 수 있다. 제어기 전극 중 하나는 제어기 조립체 기판을 통과할 수 있거나, 또는 제어기 조립체 기판의 가장자리 주위를 각각 감쌀 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기 조립체는 모듈 기판을 포함하고, 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트의 각각은 모듈 기판 상에 또는 내에 배치된 접촉 패드와 전기 연결되어 배치된다. 모듈 기판은 모듈 테더(예를 들어, 파손되거나 분리된 테더 또는 소스 기판의 앵커 부분에 물리적으로 연결된 모듈 테더)를 포함할 수 있다. 제어기 조립체는 제어기의 반대편의 모듈 기판의 측면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 광 방출기는 제어기에 전기적으로 연결된다. 제어기 조립체는 400 미크론 이하(예를 들어, 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하)의 폭 및 길이 중 적어도 하나, 및 150 미크론 이하(예를 들어, 100 미크론 이하, 75 미크론 이하, 50 미크론 이하, 또는 25 미크론 이하)의 두께 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 제어기가 하나 이상의 모듈 연결 포스트와 제어기 조립체 기판 사이에 배치되도록 제어기 상에 배치된다. 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트 또는 모듈 연결 포스트의 각각은 다층 연결 포스트 또는 단일층 연결 포스트일 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 제어기 조립체 기판으로부터 제어기의 두께보다 더 큰 거리만큼 돌출될 수 있고, 거리는 두께의 적어도 1.1배(예를 들어, 적어도 1.2배), 3배 이하 또는 둘 다일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 제어기 조립체는 제어기 조립체 기판, 제어기 조립체 기판의 제1 측면 상에 배치된 제어기, 제어기 상에 배치된 하나 이상의 모듈 연결 포스트, 제1 측면 반대편의 제어기 조립체 기판의 제2 측면 상에 배치된 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트, 및 제어기 조립체 기판 상에 적어도 부분적으로 배치된 제어기 전극을 포함하며, 제어기 전극은 제어기, 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트, 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트에 전기적으로 연결된다. 제어기 조립체 기판은 유전체 기판, 또는 반도체 기판일 수 있고, 제어기는 제어기 조립체 기판에 대해 고유하지 않을 수 있다. 제어기는 파손되거나 분리된 제어기 테더를 포함할 수 있다. 제어기 조립체 기판은 파손되거나 분리된 제어기 조립체 테더를 포함할 수 있다. 유전체는 제어기와 각각의 제어기 전극의 적어도 일부 사이에 배치될 수 있다. 제어기 전극 중 하나는 제어기 조립체 기판을 통과할 수 있거나, 또는 제어기 조립체 기판의 가장자리 주위를 감쌀 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈은, 광 방출기 표면 및 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면을 갖는 유전체 모듈 기판, 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된 제어기 조립체, 모듈 기판 상에 또는 위에 배치된 하나 이상의 광 방출기, 및 하나 이상의 광 방출기를 제어기에 전기적으로 연결하는 모듈 전극을 포함한다. 하나 이상의 광 방출기는 광 방출기 조립체일 수 있다.
일부 실시형태에서, 접착층은 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치된다. 제어기 조립체의 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트는 접착층을 관통할 수 있고, 모듈 기판 상에 또는 내에 배치된 접촉 패드와 각각 물리적으로 접촉할 수 있다. 접착층은 제어기 조립체와 직접 접촉할 수 있다. 모듈 전극들 중 하나는 모듈 기판을 통과하거나 또는 모듈 기판의 가장자리 주위를 감쌀 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 개시내용에 따른 픽셀 모듈은 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 접착층을 포함한다. 하나 이상의 광 방출기의 각각의 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트는 하나 이상의 광 방출기가 제어기에 전기적으로 연결되도록 접착층을 관통할 수 있다. 접착층은 모듈 전극들 중 하나 위에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 하나 이상의 광 방출기는 파손되거나 분리된 광 방출기 테더를 각각 포함하거나, 하나 이상의 광 방출기는 수평 발광 다이오드이거나, 하나 이상의 광 방출기는 수직 발광 다이오드이거나, 또는 하나 이상의 광 방출기의 각각은 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트를 포함하고 하나 이상의 광 방출기는 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트를 통해 부분적으로 제어기에 전기적으로 연결된다.
일부 실시형태에 따르면, 모듈 기판은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함한다. 광 방출기 캡슐화 층은 하나 이상의 광 방출기 위에 배치될 수 있고, 광 방출기 캡슐화 층은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함할 수 있다. 제어기 캡슐화 층이 제어기 조립체 위에 배치될 수 있고, 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 제어기 캡슐화 층을 통해 돌출될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 픽셀 모듈은 디스플레이 기판과 같은 타깃 기판을 포함한다. 제어기 조립체의 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 타깃 기판 상에 또는 내에 배치된 대응하는 하나 이상의 접촉 패드와 전기 접촉하여 배치될 수 있다. 접착층은 타깃 기판 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 접착층을 관통할 수 있어서, 제어기 및 하나 이상의 광 방출기는 타깃 기판 상에 또는 내에 배치된 하나 이상의 모듈 전극에 전기적으로 연결된다. 타깃 기판은 디스플레이 기판일 수 있고, 픽셀 모듈은 뷰어에게 정보(예를 들어, 이미지 및/또는 텍스트)를 디스플레이하도록 동작 가능한 디스플레이 기판 상에 배치된 픽셀의 어레이에서의 픽셀일 수 있다.
본 개시내용의 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈을 제조하는 방법은 모듈 소스 웨이퍼 상에 또는 내에 배치된 모듈 기판 상에 배치된 제어기, 모듈 전극, 및 모듈 연결 포스트를 제공하는 단계로서, 모듈 전극은 제어기와 전기 접촉하는, 상기 단계, 제어기가 캐리어와 모듈 기판 사이에 배치되도록 제어기, 모듈 전극, 모듈 연결 포스트 및 모듈 기판을 캐리어에 전사하는 단계, 모듈 기판을 제거함이 없이 모듈 소스 웨이퍼를 제거하는 단계, 모듈 기판이 제어기와 광 방출기 사이에 배치되도록 모듈 기판 상에 광 방출기를 배치하는 단계를 포함하며, 광 방출기는 모듈 기판에 대해 고유하지 않고, 픽셀 모듈을 제공하기 위해 광 방출기를 제어기에 전기적으로 연결한다. 제공하는 단계는 모듈 기판 상에 제어기를 배치하는 단계로서, 제어기는 모듈 기판에 대해 고유하지 않은, 상기 단계, 패턴화된 제1 유전체 층을 제어기 상에 배치하는 단계, 패턴화된 제1 유전체 층 상에 모듈 전극을 배치하고 제어기와 전기 접촉시키는 단계, 및 모듈 연결 포스트 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제공하는 단계는 모듈 연결 포스트가 제2 유전체 층으로부터 돌출되도록 모듈 전극 상에 제2 유전체 층을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 유전체 층 및 유전체 기판은 모듈 전극과 제어기를 함께 캡슐화할 수 있다. 본 개시내용의 방법은 전사 단계 전에 제2 유전체 층 상에 패턴화된 희생 릴리스 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 패턴화된 희생 릴리스 층은 하나 이상의 모듈 연결 포스트를 덮는다. 패턴화된 희생 릴리스 층은 광 방출기를 배치한 후에, 예를 들어 에칭에 의해 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 패턴화된 희생 릴리스 층이 적어도 부분적으로 제거된 후에, 제어기와 광 방출기가 제2 유전체 층의 일부에 의해 캐리어에 연결되어 유지되도록, 제2 유전체 층의 일부는 모듈 기판과의 공통 평면에 배치될 수 있다. 본 개시내용의 방법은 픽셀 모듈을 캐리어로부터 타깃 기판(예를 들어, 디스플레이 기판)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 방법은 제어기의 반대편의 모듈 기판의 표면 상에 추가적인 모듈 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광 방출기는 광 방출기에 전기적으로 연결된 광 방출기 연결 포스트가 추가적인 모듈 전극과 전기 접촉하도록 인쇄될 수 있다. 패턴화되지 않은 접착층은 광 방출기를 배치하기 전에 추가적인 모듈 전극 및 모듈 기판 상에 제공될 수 있고, 접착층은 패턴화 후에 접착층이 모듈 기판을 넘어서 연장되지 않도록 광 방출기를 배치한 후에 패턴화될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 광 방출기는 파손되거나 분리된 테더를 포함하거나, 또는 제어기는 파손되거나 분리된 테더를 포함한다.
본 개시내용의 방법은 모듈 기판 및 제1 캡슐화 층이 함께 제어기를 캡슐화하도록 제어기 상에 또는 위에 배치된 제1 캡슐화 층을 제공하는 단계, 및 모듈 기판 및 제2 캡슐화 층이 함께 광 방출기를 캡슐화하도록 광 방출기 상에 또는 위에 제2 캡슐화 층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
제어기는 모듈 기판의 가장자리를 통과하거나 또는 주위에 있는 하나 이상의 모듈 전극에 의해 적어도 부분적으로 광 방출기에 전기적으로 연결될 수 있다. 본 개시내용의 방법은 픽셀 모듈을 캐리어로부터 타깃 기판(예를 들어, 디스플레이 기판)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 하나 이상의 광 방출기, 제어기, 또는 하나 이상의 광 방출기와 제어기 모두는 패키징되지 않은 베어 다이(bare, unpackaged die)이다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 제어기는 제어기 상부 측면 및 제어기 저부 측면을 포함한다. 제어기 상부 측면은 모듈 전극 또는 모듈 전극에 전기적으로 연결된 전기 도체에 연결될 수 있다. 제어기 저부 측면은 모듈 기판 또는 모듈 기판 상에 배치된 층과 접촉할 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태는 고성능 및 고해상도 디스플레이를 구성하기 위해 디스플레이 기판에 인쇄하기에 적합한 전사 인쇄 가능한 구성으로 고성능 결정질 반도체 광 방출기 및 제어기를 통합하는 고집적 모듈을 위한 방법, 디바이스, 및 구조를 제공한다.
본 개시내용의 상기 및 기타 목적, 양태, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명을 참조하는 것에 의해 보다 명백하고 더 잘 이해될 것이다:
도 1 내지 도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 다양한 픽셀 모듈의 단면도이며;
도 4A 내지 도 4C는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 모듈 기판의 평면도이며;
도 5 내지 도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 다양한 광 방출기 조립체의 단면도이며;
도 9 및 도 10A 내지 도 10C는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 다양한 제어기 조립체의 단면도이며;
도 11A 내지 도 11C는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 소스 웨이퍼로부터의 인쇄 구조의 단면도이며;
도 12A 내지 도 12K는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 다양한 인쇄된 픽셀 모듈을 포함하는 디스플레이의 단면도이며;
도 13A 내지 도 13C는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 다양한 인쇄된 픽셀 모듈을 포함하는 디스플레이의 단면도이며;
도 14A 내지 도 14D는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 복수의 인쇄된 픽셀 모듈을 포함하는 디스플레이의 단면도이며;
도 15A 내지 도 15I는 본 개시내용의 예시적인 방법 및 실시형태에 따른 구조의 연속적인 단면도이며;
도 16A 내지 도 16M은 본 개시내용의 예시적인 방법 및 실시형태에 따른 구조의 연속적인 단면도이며;
도 17A 내지 도 17L은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 구조의 연속적인 단면도이며;
도 18A 내지 도 18D는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 구조의 연속적인 단면도이며;
도 19A 내지 도 19D는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 구조의 연속적인 단면도이며;
도 20 내지 도 23은 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 예시적인 방법의 흐름도이며;
도 24 및 도 25는 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 따른 현미경 사진이다.
본 개시내용의 특징 및 이점은 도면과 함께 취해질 때 다음에 설명된 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이며, 도면에서 유사한 도면 부호는 전체에 걸쳐 대응하는 요소를 식별한다. 도면에서, 유사한 도면 부호는 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한 그리고/또는 구조적으로 유사한 요소를 나타낸다. 도면의 다양한 요소의 크기 변화가 너무 커서 축척에 맞게 묘사할 수 없으므로 도면은 축척에 맞게 그려지지 않았다.
본 개시내용의 특정 실시형태는 하나 이상의 무기 마이크로-발광 다이오드(마이크로-iLED) 및 하나 이상의 마이크로-iLED를 제어하는 적어도 하나의 집적 회로 제어기를 포함하는 집적 픽셀 모듈을 제공한다. 픽셀 모듈은 (i) 단일 마이크로-iLED 광 방출기 및 단일 제어기를 구비한 단일 픽셀, (ⅱ) 예를 들어, 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 다수의 마이크로-iLED 및 단일 제어기를 구비한 단일 픽셀, (ⅲ) 각각의 픽셀이 동일한 제어기에 의해 제어되는, 공통의 단일 제어기를 포함하는 다수의 픽셀, 또는 (ⅳ) 예를 들어 하나의 제어기가 각각의 픽셀에 있는 다수의 픽셀 제어기를 포함하는 다수의 픽셀을 포함할 수 있다. 그러므로, 픽셀 모듈은 하나 또는 다수의 픽셀을 포함할 수 있으며, 각각의 픽셀은 하나 또는 다수의 마이크로-iLED를 포함한다. 픽셀 모듈의 특정 예가 단일 제어기 및 단일 광 방출기 또는 다수의 광 방출기를 참조하여 도시되고 다음에 설명되는 경우에, 유사한 상대적 배열의 소자를 구비한 다수의 제어기 및/또는 다수의 광 방출기를 갖는 픽셀 모듈(예를 들어, 복수의 픽셀에 대응)이 또한 고려된다. 일부 실시형태에서, 픽셀은 이미지의 화소에 대응하는 광을 방출하도록 모든 다른 픽셀과 별개로 제어되는 디스플레이에서의 화소이다. 복수의 픽셀 모듈은 디스플레이 기판에 장착되고, 디스플레이를 형성하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 픽셀 모듈은, 다른 픽셀 모듈 기판과 별개이고 이와 독립적이며 디스플레이 기판과 별개이고 이와 독립적이며 이에 대해 고유하지 않은 단일 모듈 기판을 포함한다. 픽셀 모듈은 인쇄 기술, 예를 들어 마이크로-전사 인쇄를 사용하여 구성할 수 있으며, 유사한 방법, 재료 및 도구를 사용하여 디스플레이 기판 또는 표면 장착 디바이스 기판과 같은 타깃 기판에 조립될 수 있다.
본 개시내용의 특정 실시형태에 따른 평면 패널 디스플레이는 디스플레이 기판 상에 배치된 박막 회로, 예를 들어 저온 폴리실리콘 또는 비정질 실리콘 박막 회로를 사용하는 평면 패널 디스플레이와 비교하여 개선된 성능을 갖는다. CMOS와 같은 단결정 실리콘으로 만들어진 마이크로-전사 인쇄 픽셀 집적 회로 제어기(픽셀 제어 회로)는 디스플레이 기판 위에서 더 적은 공간으로 더 양호한 성능을 제공할 수 있으며, 마이크로-전사 인쇄 마이크로 iLED는 평면 패널 디스플레이에서 향상된 색상 채도, 수명, 효율성을 제공할 수 있다. 마이크로-iLED는 대형 디스플레이에서 사용되는 종래의 LED보다 훨씬 작을 수 있으며, 그러므로 훨씬 더 높은 해상도를 가진 디스플레이를 제공할 수 있다. 본 개시내용의 특정 실시형태에 따르면, 마이크로-iLED 및 픽셀 제어기 집적 회로는 다양한 재료를 포함하는 상이한 별개의 독립적이고 구별되는 기판을 가지며, 모듈 기판의 동일한 영역 위에 상이한 층으로 제공되며, 이에 의해 디스플레이 기판 위에서의 픽셀 영역을 감소시키며 증가된 디스플레이 해상도 및 개선된 작동 성능을 촉진한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 그리고 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈(99)은 모듈 광 방출기 표면(10L), 및 모듈 광 방출기 표면(10L)의 반대편의 모듈 기판(10)의 측면 상의 모듈 제어기 표면(10C)을 갖는 모듈 기판(10)을 포함한다. 모듈 광 방출기 표면(10L)은 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 측면(10L)일 수 있고, 모듈 제어기 표면(10C)은 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 측면(10C)일 수 있다. 하나 이상의 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 배치된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 광 방출기(20)는 적색광(60R), 녹색광(60G) 및 청색광(60B)을 각각 방출하는 적색광, 녹색광 및 청색광 방출기(20R, 20G, 20B)를 포함한다. 적색광, 녹색광 및 청색광 방출기(20R, 20G, 20B)는 총체적으로 광 방출기(20)로서 지칭되고, 적색광, 녹색광 및 청색광(60R, 60G, 60B)은 총체적으로 광(60)으로서 지칭된다(본 명세서에서 광 방출기(20)에 대한 언급은 광 방출기(20)가 적색광, 녹색광 또는 청색광 방출기(20R, 20G, 20B)를 포함한다는 것을 반드시 의미하지 않으며, 본 명세서에서 광(60)에 대한 언급은 광(60)이 별개의 적색, 녹색 또는 청색 주파수를 포함한다는 것을 반드시 의미하지 않는다). 제어기(30)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상에 배치된다. 제어기(30)는 예를 들어, 모듈 전극(18)을 통하여, 하나 이상의 입력 신호에 응답하여 하나 이상의 광 방출기(20)에 동작 가능하고 이를 제어할 수 있다. 각각의 모듈 전극(18)은 예를 들어 전력, 접지 또는 제어 신호와 같은 전기 신호를 전도하는 전기 도체이다. 적어도 하나의 모듈 전극(18)은 모듈 기판(10), 예를 들어 비아(16)를 통과한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 모듈 전극(18)은 (예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이) 모듈 기판(10)의 가장자리 주위를 감싼다. 적어도 하나의 모듈 전극(18)은 제어기(30)에 전기적으로 연결된다. 적어도 하나의 모듈 전극(18)은 하나 이상의 광 방출기(20) 중 적어도 하나의 광 방출기(20)에 전기적으로 연결된다. 각각의 픽셀 모듈(99)은 임의의 다른 픽셀 모듈(99)의 모듈 기판(10) 또는 광 방출기 조립체(80)의 임의의 광 방출기 조립체 기판(52) 또는 존재한다면 제어기 조립체(82)의 제어기 조립체 기판(54)과 별개이고 이와 구별되는 개별 모듈 기판(10)과 별개이고 상이하고 구별되고 이산의 개별(예를 들어, 별개의) 구별 및 독립적인 모듈일 수 있다. 각각의 픽셀 모듈(99)은 예를 들어 모듈 테더(14)의 적어도 일부를 포함하는 인쇄 가능한 픽셀 모듈(99)일 수 있다.
임의의 수의 모듈 전극(18), 예를 들어 접지, 및 3개의 광 방출기(20)의 각각에 대한 전력 제어 신호를 위한 4개의 모듈 전극이 픽셀 모듈(99)에 포함될 수 있다. 일부 모듈 전극(18)은 제어기(30)에만, 하나 이상의 광 방출기(20)에만, 또는 외부 전력, 접지 또는 신호 소스에 연결될 수 있다. 광 방출기(20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제어기(30) 및 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 광(60)을 방출할 수 있다. 모듈 기판(10)은 주변 광을 흡수하고 광 방출기(20)의 콘트라스트를 개선하기 위해 블랙 매트릭스(black matrix)(도면에 도시되지 않음)로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)은 모듈 제어기 표면(10C)과 같이 적어도 부분적으로 블랙 매트릭스로 코팅될 수 있다.
모듈 기판(10)은 예를 들어 디스플레이 또는 집적 회로 산업에서 보이는 바와 같은 임의의 적합한 기판일 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈 기판(10)은 유리, 폴리머, 사파이어, 석영, 또는 실리콘과 같은 반도체이고, (예를 들어, 아래에서 논의되는 도 6에 도시된 바와 같이) 접착층(19)으로 코팅되거나 이를 포함할 수 있다. 모듈 기판(10)은 표면, 예를 들어 웨이퍼 또는 다른 기판 표면에 적용되거나 배치되는 독립 기판일 수 있거나, 또는 표면, 예를 들어 웨이퍼 또는 다른 기판 표면(예를 들어, 추후에 타깃 기판(70)에 전사 인쇄를 위한) 상에 구성되거나 형성될 수 있다. 모듈 기판(10)은 다수의 층, 예를 들어 산화물 또는 질화물 층, 시드 층 및 반도체 층의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 유용한 반도체 층은 실리콘, 결정질 실리콘, 이방성으로 에칭 가능한 실리콘 중 어느 하나 또는 그 조합일 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 모듈 기판(10)은 광 방출기(20) 및 제어기(30)를 지지하고 예를 들어 모듈 기판(10)과 같은 공간에 있는 다른 층 또는 구조의 부재시에 픽셀 모듈(99)의 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)를 가능하게 하기에 충분한 기계적 강성, 강도 및 두께를 갖는다. 예를 들어, 모듈 기판(10)은 광 방출기(20)를 가지며, 제어기(30)는 광 방출기(20) 또는 제어기(30) 위에 코팅된 층이 아니라 그 위에 배치된다. 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 및 모듈 제어기 표면(10C)은 각각 실질적으로 또는 효과적으로 평면일 수 있거나, 실질적으로 또는 효과적으로 서로 평행할 수 있거나, 또는 실질적으로 또는 효과적으로 모두 평면이고 서로 평행할 수 있다. 모듈 기판(10)은 비교적 얇거나, 예를 들어 수 미크론(예를 들어, 1 내지 100 미크론) 또는 비교적 두꺼울 수 있다(예를 들어, 100 미크론 내지 1㎜).
광 방출기(20)는 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 인듐, 알루미늄 또는 인과 같은 적절한 도펀트와 함께 화합물 반도체(GaN 또는 GaAs)와 같은 결정질 반도체 재료로 만들어진 마이크로-iLED일 수 있으며, 적색, 녹색, 청색, 황색 또는 청록색과 같은 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 광 방출기(20)는 전극(예를 들어, 모듈 전극(18))으로부터 패키징되지 않은 베어 다이를 절연하는 패턴화된 절연 유전체 구조(50)를 갖는 패키징되지 않은 베어 다이일 수 있다. 광 방출기(20)는 상대적으로 작을 수 있고, 예를 들어 길이 및/또는 폭이 수 미크론(예를 들어, 1 내지 50 미크론)이거나, 또는 길이 및/또는 폭이 다소 클 수 있고(예를 들어, 50 내지 500 미크론 또는 심지어 1㎜), 선택적으로, 상대적으로 얇은 예를 들어 수 미크론 두께(예를 들어, 1 내지 10 미크론) 또는 다소 두꺼운 두께(예를 들어, 10 내지 100 미크론)일 수 있다.
제어기(30)는 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 만들어진 집적 회로, 예를 들어 결정질 실리콘과 같은 반도체를 사용하여 만들어진 CMOS 회로일 수 있다. GaAs 회로 또는 다른 화합물 반도체가 또한 사용될 수 있다. 제어기(30)는 전극(예를 들어, 모듈 전극(18))으로부터 패키징되지 않은 베어 다이를 절연하는 패턴화된 절연 유전체 구조(50)를 갖는 패키징되지 않은 베어 다이일 수 있다. 제어기(30)는 비교적 작을 수 있으며, 예를 들어 1㎜ 이하(예를 들어, 750 미크론 이하, 500 미크론 이하, 250 미크론, 100 미크론 이하, 50 미크론 이하, 25 미크론 이하, 10 미크론 이하, 5 미크론 이하, 또는 2 이하 미크론)의 길이 및 폭 중 적어도 하나를 가질 수 있으며, 집적 회로 기술에서 실행되는 것처럼 임의의 적절한 해상도로 만들어질 수 있다. 제어기(30)는 제어기 상부 측면(30T) 및 반대편의 제어기 저부 측면(30S)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기 상부 측면(30T)은 전기 접촉 패드(40)(예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같은)를 가지거나, 또는 그렇지 않으면 전극(예를 들어, 모듈 전극(18) 또는 모듈 전극(18)에 전기적으로 연결된 전기 도체)에 전기적으로 연결되며, 제어기 저부 측면(30S)은 모듈 기판(10) 또는 모듈 기판(10) 상에 배치된 층과 접촉한다.
모듈 전극(18)은 예를 들어 알루미늄, 금, 은, 구리, 티타늄, 탄탈륨, 주석 또는 기타 금속 또는 금속 합금 또는 인듐 주석 산화물과 같은 투명 전도성 산화물과 같은 금속을 포함하는, 포토리소그래피 공정을 사용하여 패턴화된 금속 층으로 구성된 전기 전도성 트레이스 또는 와이어일 수 있다. 모듈 전극(18)은 예를 들어 모듈 기판(10)에 형성된 비아(16)를 통해 모듈 기판(10)을 통과하거나 또는 주위를 감쌀 수 있다. 모듈 전극(18)은 모듈 기판(10)의 표면, 예를 들어 모듈 광 방출기 표면(10L) 및 모듈 제어기 표면(10C), 뿐만 아니라 광 방출기(20) 또는 제어기(30)(패턴화된 유전체(50)를 갖는 반도체 재료 또는 능동 컴포넌트로부터 적절하게 절연될 때) 또는 모듈 기판(10) 상에 배치된 다른 층(예를 들어, 유전체 또는 경화된 접착 층(19)) 상에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 그러므로, 모듈 전극(18)은 제어기(30)가 제어, 전력 또는 접지 신호로 광 방출기(20)를 제어할 수 있도록 제어기(30)를 하나 이상의 광 방출기(20)에 전기적으로 연결할 수 있다. 모듈 전극(18)은 또한 외부 제어기와 전력 및 접지 신호를 픽셀 모듈(99)에 있는 하나 이상의 소자에 연결할 수 있다. 하나의 모듈 전극(18)은 다수의 광 방출기(20)를 공통으로 전기적으로 연결하여 예를 들어 전력 또는 접지 신호 연결을 제공할 수 있거나, 또는 대응하는 광 방출기(20)에 개별 제어 신호를 제공하기 위해 각각의 광 방출기(20)에 개별적으로 연결될 수 있다.
도 1을 참조하면, 광 방출기 조립체(80)는 광 방출기(20), 임의의 광 방출기 전기 접촉 패드(40), 광 방출기 회로, 또는 광 방출기 전극(28)(도 1에 도시되지 않음, 다음에 추가로 논의되는 도 8 참조) 및 광 방출기(20)에 전기적으로 연결된 모듈 전극(18)의 부분을 포함한다. 제어기 조립체(82)는 제어기(30), 임의의 제어기 전기 접촉 패드(40), 제어기 회로, 또는 제어기 전극(38)(도 1에 도시되지 않음, 다음에 논의되는 도 10A 내지 도 10C 참조), 및 광 방출기(20)에 전기적으로 연결된 모듈 전극(18)의 부분을 포함한다. 픽셀 모듈(99)은 (예를 들어, 파손되거나 분리될 수 있는) 모듈 테더(14)를 포함할 수 있고, 또한 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 상이한 모듈 연결 포스트(12) 실시형태를 참조하여 다음에 추가로 설명된 모듈 연결 포스트(12)를 포함한다.
도 4A 내지 도 4C에 도시된 바와 같이, 광 방출기 조립체(80)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상의 광 방출기 영역(20A) 내에, 예를 들어 적색광, 녹색광, 및 청색광 방출기(20R, 20G, 20B)와 같은 모든 광 방출기(20)를 포함하는 영역 또는 볼록 껍질(convex hull) 내에 배치될 수 있다. 제어기 조립체(82)는 예를 들어 제어기(30)를 포함하는 영역 또는 볼록 껍질 내에 광 방출기 표면(10L) 반대편의 모듈 제어기 표면(10C)(도시되지 않음) 상의 제어기 영역(30A) 내에 배치될 수 있다. 광 방출기 영역(20A)은 모듈 기판(10)의 표면에 직각인 수직 방향으로 보았을 때 (광 방출기(20)가 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 있고 제어기(30)가 모듈 제어기 표면(10C) 상에 있기 때문에, 광 방출기 영역(20A)이 모듈 광 방출기 표면(10L) 또는 모듈 제어기 표면(10C)에 직각인 방향으로 제어기 영역(30A)에 대해 수직으로 변위될지라도) 모듈 기판(10) 상의 제어기 영역(30A)과 중첩될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 방출기 영역(20A)은 (도 4A에 도시된 바와 같이) 제어기 영역(30A)보다 작거나 같거나 또는 전체적으로 그 안에 배치된다. 일부 실시형태에서, 제어기 영역(30A)은 광 방출기 영역(20A)보다 작거나 같거나 또는 전체적으로 그 안에 배치된다. 일부 실시형태에서, 제어기 영역(30A) 및 광 방출기 영역(20A)은 중첩되지만, 어느 쪽도 완전히 다른 영역 내에 있지 않다(본 명세서에서 의도된 바와 같이, 영역은 공통 가장자리를 가지면 다른 영역 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 광 방출기 영역(20A)이 제어기 영역(30A)과 크기가 동일하고 이와 일치하면, 광 방출기 영역(20A)은 제어기 영역(30A) 내에 있고, 그 반대도 마찬가지이다). 그러므로, 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 광 방출기(20)가 제어기(30) 위에 수직으로 적층되기 때문에, 픽셀은 디스플레이 기판(예를 들어, 다음에 논의되는 도 12A에서의 디스플레이 기판(70)) 위에 더 작은 영역을 가지며, 디스플레이 기판(70) 상에 배치될 수 있는 픽셀의 수를 증가시키고, 픽셀 모듈(99)로 구성된 디스플레이의 잠재적인 해상도를 개선한다.
도 5 내지 도 8은 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 배치된, 본 개시내용의 특정 실시형태에 따른 광 방출기 조립체(80)를 도시한다. 모듈 전극(18)은 광 방출기(20)에 전기를 전도한다. 마이크로-iLED 광 방출기(20)는 모듈 전극(18)과 전기적으로 연결된 2개의 전도층(21)(예를 들어, n-도핑된 전자 전도층 및 p-도핑된 정공 전도층), 및 모듈 전극(18)을 통해 제공된 전류에 응답하여 광(60)이 방출되는 2개의 전도층(21) 사이에 배치된 광 방출층(23)을 포함할 수 있다. 모듈 전극(18)은 예를 들어 금속 또는 금속 합금으로 만들어진 반사성일 수 있거나, 또는 예를 들어 전도성 산화물로 만들어진 부분적으로 또는 실질적으로 투명할 수 있다. 광(60)은 광 방출기 상부 측면(20T) 또는 광 방출기 상부 측면(20T) 반대편의 광 방출기 저부 측면(20S)으로부터 방출될 수 있고, 모듈 전극(18)이 적어도 부분적으로 투명하면 이 모듈 전극을 통해 방출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접하고 이와 접촉하는 광 방출기 저부 측면(20S) 반대편의 광 방출기(20)의 동일한 광 방출기 상부 측면(20T) 상에서 이격된 전기 접촉부(예를 들어, 접촉 패드(40))를 갖는 수평 광 방출기(20)이다. 모듈 전극(18) 또는 모듈 전극(18)에 전기적으로 연결된 전기 도체(예를 들어, 도 8에 도시된 광 방출기 전극(28))는 광 방출기 상부 측면(20T)에 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 전도층(21)은 광 방출기(20)의 광 방출기 상부 측면(20T)에 전기 접촉을 제공하도록 다른 전도층(21)을 넘어서 외팔보 구조로 연장된다. 광(60)은 광 방출층(23) 위의 모듈 전극(18)이 도 5에 도시된 바와 같이 차별화된 음영과 함께 효과적으로 투명하면 광 방출기 상부 측면(20T)으로부터 방출될 수 있다. 도 6을 참조하면, 광 방출기 상부 측면(20T)은 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)과 접촉하거나 인접하고, 광은 광 방출기(20)의 광 방출기 저부 측면(20S)을 통해 방출된다. 이러한 개시내용에서, 도 6에 도시된 바와 같이 모듈 기판(10)에 대한 광 방출기(20)의 배향은 반전 구성으로 지칭되는데 반하여, 도 5는 모듈 기판(10)에 대한 광 방출기(20)의 비반전 구성을 도시한다. 일부 실시형태에서, 광 방출기(20)는 반전된 수평 구성에 있으며, 적어도 일부 모듈 전극(18)은 불투명하고 반사성이다. 일부 실시형태에서, 그리고 다음에 더 논의되는 바와 같이, 광 방출기(20)는 수평 구성으로 있고, 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트(26)는 (예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이) 픽셀 모듈(99)의 광 방출기 조립체(80)에서의 광 방출기(20)를 전기적으로 연결하도록 사용된다.
광 방출기(20)의 양쪽 측면 상에 제공된 전기 접점을 갖는 수직 마이크로-iLED 광 방출기(20)가 도 7에 도시되어 있다. 전형적으로, 모듈 전극(18) 중 하나는 효과적으로 투명하고, 예를 들어 광 방출기 상부 측면(20T) 상의 모듈 전극(18), 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접한 광 방출기 바닥 측(20S) 상의 다른 모듈 전극은 불투명하고 반사성일 수 있어서, 광(60)은 모듈 기판(10) 및 제어기(30)로부터 멀어지는 방향으로 광 방출기(20)로부터 효율적으로 방출된다.
모듈 기판(10) 상에 배치(예를 들어, 구성 또는 인쇄)될 때, 광 방출기(20) 및 제어기(30)와 같은 컴포넌트는 포토리소그래피로(photolithographically) 배치되고 패턴화된 모듈 전극(18)을 사용하여 (예를 들어, 외부 제어 디바이스 또는 전원에) 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피로 한정된 모듈 전극(18)은 패턴화된 유전체 구조(50) 위에서의 모듈 광 방출기 표면(10L)으로부터 광 방출기(20) 상으로 연장된다. 모듈 전극(18)은 인용된 도면에서 다른 모듈 전극이 음영으로 도시된 바와 같이, 금속 또는 금속 합금과 같은 불투명 재료, 투명 전도성 산화물, 또는 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 6을 참조하면, 광 방출기(20)에 대한 전기 연결은 광 방출기(20)로부터(예를 들어, 도시되지 않은 광 방출기 접촉 패드로부터) 모듈 전극(18)으로 연장되는 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트(26)를 통해 만들어진다. 이러한 구성은, 예를 들어 광 방출기 상부 측면(20T)이 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접할 때(반전 구성) 유용하다. 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접한 광 방출기 상부 측면(20A)으로부터 연장되는 광 방출기 연결 포스트(22)는 광 방출기(20)에 의해 방출된 광(60)이 모듈 전극(18) 또는 광 방출기 접촉 패드를 통과하는 것을 요구함이 없이 광 방출기(20)가 광 방출기 저부 측면(20S)을 통해 광을 방출하는 것을 가능하게 하며, 이에 의해 광 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 공통의 광 방출기(20) 상에 배치된 광 방출기 연결 포스트(26)는 (예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이) 상이한 길이 또는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 길이 또는 크기를 갖는 광 방출기 연결 포스트(26)는 상이한 층에 있는 수평 발광 다이오드 상의 전기 접점을 수용하도록 사용될 수 있다. 일부 이러한 실시형태에서, 광 방출기 연결 포스트(26)는, 광 방출기 저부 측면(20S)이 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 대략 평행하고 광 방출 방향이 모듈 광 방출기 표면(10L)에 더 직교하도록 광 방출기(20)를 배향시킬 수 있어서, 이러한 광 방출기(20)의 어레이에 대한 광 방출의 균일성을 개선한다. 광 방출기 연결 포스트(26)(또는 다음에 더 설명되는 바와 같이, 모듈 연결 포스트(12), 제어기 조립체 연결 포스트(32), 또는 광 방출기 조립체 연결 포스트(22))는 포토리소그래피 공정을 사용하여 구성될 수 있으며, 그 예는 각각의 개시 내용이 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 원용되는 상기 인용된 미국 특허 출원 제15/876,949호, 미국 특허 제10,153,256호 및 미국 특허 제10,224,231호에 설명되어 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 광 방출기(20)를 인쇄(예를 들어, 스탬프(90)를 이용하여 마이크로-전사 인쇄, 예를 들어 논의된 도 11C 참조)하는 것에 의해 전기 연결이 형성되는 것을 가능하게 하고, 그러므로 패턴화된 유전체 구조(50) 위에서 연장되는 모듈 전극(18)을 포토리소그래피로 광 방출기(20) 상에 구성할 필요성을 배제한다는 점에서 이점을 갖는다. 도 8을 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라서, 광 방출기 조립체(80)는 광 방출기 조립체 기판(52)의 하나의 측면(유전체 층(50)을 포함)으로부터 연장되는 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)를 포함하고, 광 방출기(20)는 유전체 층(50)의 반대편 측면 상에 배치된다. 광 방출기(20)는 천연 광 방출기 소스 웨이퍼(25)(예를 들어, 아래에서 논의되는 도 11A 참조)로부터 유전체 층(50)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하는 것에 의해 광 방출기 조립체 기판(52)(유전체 층(50)) 상에 배치될 수 있으며, 이에 의해 광 방출기 테더(24)를 파손(예를 들어, 파단)시키거나 분리한다. 광 방출기(20)를 위한 접촉 패드(40)에 전기적으로 연결된 광 방출기 전극(28)은 유전체(50)에서의 비아(16)를 통해 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)에 전기적으로 연결된다. 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상의 접촉 패드(40) 또는 모듈 전극(18)과 직접 접촉하거나, 관통하거나, 그렇지 않으면 이에 대한 전기 연결을 형성한다. 광 방출기 조립체(80)는 소스 웨이퍼의 희생 부분(84)에서 피라미드형 함몰부를 포토리소그래피로 에칭하고(예를 들어, 도 11A 내지 도 11C 참조), 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)를 형성하도록 금속으로 함몰부를 패턴화하고, 유전체 층(50)에서 비아(16)를 형성하고, 유전체 층(50)(또는 유전체 층(50) 상의 접착층(도시되지 않음))에 광 방출기(20)를 전사 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하고, 광 방출기(20)의 접촉 패드(40)와 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)를 전기적으로 연결하도록 광 방출기 전극(28)을 형성하는 것에 의해 구성될 수 있다. 광 방출기 조립체(80)는 모듈 기판(10)에 인쇄, 예를 들어 마이크로-전사 인쇄되고, 이에 의해 광 방출기 조립체 테더(24A)를 파손(예를 들어, 파단)시키거나 또는 분리할 수 있다.
그러므로, 본 개시내용의 일부 실시형태는 제1 측면 및 제1 측면 반대편의 제2 측면을 갖는 유전체 광 방출기 조립체 기판(52), 및 광 방출기 조립체 기판(52) 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기(20)를 포함하는 광 방출기 조립체(80)를 포함한다. 하나 이상의 광 방출기(20)는 광 방출기 조립체 기판(52)에 대해 고유하지 않을 수 있다. 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)는 광 방출기 조립체 기판(52)의 제1 측면 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 광 방출기 조립체 기판(52)의 제2 측면 상에 배치될 수 있다. 광 방출기 조립체(80)는 (예를 들어, 모듈 기판(10)으로의 전사 인쇄 시에 파손되거나 분리되는) 광 방출기 조립체 테더(24A)를 포함할 수 있고, 광 방출기(20)는 광 방출기 테더(24)를 포함할 수 있다. 광 방출기 전극(28)은 하나 이상의 광 방출기(20)를 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22) 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)에 전기적으로 연결한다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 광 방출기 조립체(80)가 그 일부인 픽셀 모듈(99)을 타깃 기판(22)에 전기적으로 연결하도록 후속적으로 사용된다. 방출기 전극(28) 중 하나 이상은 예를 들어 비아(16)를 통해 광 방출기 조립체 기판(52)을 통과할 수 있거나, 또는 광 방출기 조립체 기판(52)의 가장자리 주위를 감쌀 수 있다. 광 방출기 조립체 연결 포스트(22) 및 모듈 연결 포스트(12)는 (예를 들어, 전도성 재료를 구축하는 것에 의해 형성된) 단일층 연결 포스트 또는 (예를 들어, 광 방출기 조립체 기판(52)과 동일한 재료로 만들어진 유전체 내부층 상에 배치된 전기 전도성 외부층을 포함하는) 다층 연결 포스트일 수 있다. 광 방출기 조립체(80)의 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)의 각각 또는 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)의 각각은 광 방출기 조립체 기판(52)으로부터 하나 이상의 광 방출기(20)의 최대 두께보다 큰 거리만큼 돌출될 수 있어서, 광 방출기 조립체(80)는 타깃 기판에 인쇄될 수 있고 연결 포스트는 타깃 기판과 전기 접촉할 수 있다. 거리는 최대 두께의 적어도 1.1배, 선택적으로 3배 이하일 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 방출기 조립체(80)는 모듈 기판(10) 상에 또는 내에 배치된 하나 이상의 접촉 패드(40)를 갖는 모듈 기판(10)을 포함하고, 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)의 각각은 하나 이상의 접촉 패드(40)의 하나와 전기 연결되어 배치된다. 모듈 기판(10)은 모듈 테더(14)(예를 들어, 파손되거나 분리된 모듈 테더(14) 또는 소스 기판의 모듈 앵커(17)에 물리적으로 연결된 모듈 테더(14))를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 방출기 조립체(80)는 하나 이상의 광 방출기(20)의 반대편의 모듈 기판(10)의 측면 상에 배치된 제어기(30)를 포함하고, 하나 이상의 광 방출기(20)는 제어기(30)에 전기적으로 연결된다. 광 방출기 조립체(80)는 400 미크론 이하(예를 들어, 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하)의 폭과 길이, 및 150 미크론 이하의 두께(예를 들어, 100 미크론 이하, 75 미크론 이하, 50 미크론 이하, 또는 25 미크론 이하) 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
도 9 및 도 10A 및 도 10B는 제어기 조립체(82)의 특정 실시형태를 도시한다. 도 9를 참조하면, 제어기(30)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상에 배치(예를 들어, 구성 또는 인쇄)된다. 모듈 전극(18)은 유전체 구조(50)에 의해 제어기(30)로부터 절연되고, 제어기(30)의 접촉 패드(40)에 전기적으로 연결되고, 비아(16)에서, 모듈 전극(18)은 제어기(30)가 모듈 기판(10) 상에 배치되고 모듈 연결 포스트(12)(아래에서 더 논의됨)가 제어기(30) 상에 또는 그 위에 형성된 후에 포토리소그래피로 패턴화된다.
도 10A 및 도 10B는 제어기(30)가 제어기 조립체 연결 포스트(32)(도 8의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)와 유사)와 전기적으로 연결되어, 제어기(30)가 모듈 기판(10) 상에 배치된 후에 추가적인 포토리소그래피 패턴화의 필요성을 제거한 특정 실시형태를 도시한다. 도 10A를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라서, 제어기 조립체(82)는 제어기(30)가 배치되는 측면 반대편의 유전체 층(50)의 측면으로부터 연장되는 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 포함한다. 제어기(30)를 위하여 접촉 패드(40)에 전기적으로 연결된 제어기 전극(38)은 유전체(50)에서의 비아(16)를 통해 제어기 조립체 연결 포스트(32)에 전기적으로 연결된다. 제어기 조립체 연결 포스트(32)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상의 접촉 패드(40) 및 모듈 전극(18)과 직접 접촉하거나, 관통하거나, 그렇지 않으면 이에 대한 전기 연결을 형성한다. 제어기 조립체(82)는 소스 웨이퍼의 희생 부분(84)에서의 피라미드형 함몰부를 포토리소그래피로 에칭하고, 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 형성하기 위해 함몰부를 금속으로 패턴화하고, 유전체 층(50)에서 비아(16)를 형성하고, 광 방출기(20)를 유전체 층(50)(또는 도시되지 않은, 유전체 층(50) 상의 접착층(19))에 전사 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하고, 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 제어기(30)의 접촉 패드(40)와 전기적으로 연결하기 위한 제어기 전극(38) 형성하는 것에 의해 구성될 수 있다. 모듈 연결 포스트(12)는 유전체 층(50) 상에 또는 그 위에 배치되고 이로부터 멀어지게 연장된다.
그러므로, 본 개시내용의 일부 실시형태는 제1 측면 및 제1 측면 반대편의 제2 측면을 갖는 제어기 조립체 기판(54), 및 제어기 조립체 기판(54) 상에 배치된 제어기(30)를 포함하는 제어기 조립체(82)를 포함한다. 제어기 조립체 기판(54)은 유전체 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 제어기(30)는 예를 들어 제어기 조립체 기판(54) 상에 구성되거나, 또는 제어기 조립체 기판(54)에 전사 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있다. 그러므로, 일부 실시형태에서, 제어기(30)는 제어기 조립체 기판(54)에 대해 고유하지 않을 수 있다. 제어기(30)는 예를 들어 제어기 조립체 기판(54)이 반도체 기판이거나 또는 유전체 제어기 조립체 기판(54) 상에 배치될 수 있으면 제어기 조립체 기판(54)에서 형성될 수 있다. 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32)는 제어기 조립체 기판(54)의 제1 측면 상에 배치될 수 있으며, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 제어기 조립체 기판(54)의 제2 측면 상에 배치될 수 있다. 제어기 전극(38)은 제어기(30)를 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32) 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)에 전기적으로 연결한다. 제어기 전극(38) 중 하나 이상은 예를 들어 비아(16)를 통해 제어기 조립체 기판(54)을 통과할 수 있거나, 또는 제어기 조립체 기판(54)의 가장자리 주위를 감쌀 수 있다. 제어기 조립체 연결 포스트(32) 및 모듈 연결 포스트(12)는 (예를 들어, 전도성 재료를 구축하는 것에 의해 형성된) 단일층 연결 포스트 또는 (예를 들어, 제어기 조립체 기판(54)과 동일한 재료로 만들어진 유전체 내부층 상에 배치된 전기 전도성 외부 층을 포함하는) 다층 연결 포스트일 수 있다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)의 각각 또는 제어기 조립체(82)의 제어기 조립체 연결 포스트(32)의 각각은 제어기 조립체 기판(54)으로부터 제어기(30)의 최대 두께보다 큰 거리만큼 돌출될 수 있어서, 제어기 조립체(82)는 타깃 기판에 인쇄되고 연결 포스트는 타깃 기판과 접촉할 수 있다. 거리는 최대 두께의 적어도 1.1배, 선택적으로 3배 이하일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기 조립체(82)는 모듈 기판(10) 상에 또는 내에 배치된 하나 이상의 접촉 패드(40)를 갖는 모듈 기판(10)을 포함하고, 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32)의 각각은 하나 이상의 접촉 패드(40) 중 하나와 전기 연결되어 배치된다. 모듈 기판(10)은 모듈 테더(14)(예를 들어, 파손되거나 분리된 모듈 테더(14) 또는 소스 기판의 모듈 앵커(17)에 물리적으로 연결된 모듈 테더(14))를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기 조립체(82)는 제어기(30) 반대편의 모듈 기판(10)의 측면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기(20)를 포함하고, 하나 이상의 광 방출기(20)는 제어기(30)에 전기적으로 연결된다. 제어기 조립체(82)는 400 미크론 이하(예를 들어, 300 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하)의 폭 및 길이, 및 150 미크론 이하(예를 들어, 100 미크론 이하, 75 미크론 이하, 50 미크론 이하 또는 25 미크론 이하)의 두께 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
도 9에 도시된 모듈 연결 포스트(12) 구성은 도 10B에 도시된 바와 같이 도 10A의 제어기 조립체(82)에 또한 적용될 수 있다. 그러므로, 본 개시내용의 일부 실시형태는 제어기 조립체 기판(54) 및 제어기 조립체 기판(54)의 제1 측면 상에 배치된 제어기(30)를 포함하는 제어기 조립체(82)를 포함한다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 제어기(30)가 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)와 제어기 조립체 기판(54) 사이에 있도록 제어기(30) 상에 배치된다. 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32)는 제1 측면 반대편의 제어기 조립체 기판(54)의 제2 측면 상에 배치된다. 제어기 전극(38)은 제어기 조립체 기판(54) 상에 적어도 부분적으로 배치되고, 제어기(30), 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32), 및 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)에 전기적으로 연결된다. 제어기 조립체 기판(54)은 예를 들어, 유전체 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 제어기(30)는 제어기 조립체 기판(54)에 대해 고유하지 않을 수 있다. 제어기(30)는 파손되거나 분리된 제어기 테더(34)를 포함할 수 있다. 제어기 조립체 기판(54)은 파손되거나 분리된 제어기 조립체테 테더(34A)를 포함할 수 있다. 유전체 층 또는 구조는 (예를 들어, 단락을 방지하기 위해) 제어기(30)와 각각의 제어기 전극(38)의 적어도 일부 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기 전극(38) 중 하나 이상은 제어기 조립체 기판(54)을 통과하거나, 또는 제어기 전극(38) 중 하나 이상은 각각 제어기 조립체 기판(54)의 가장자리 주위를 감싼다.
도 8 및 도 10A 또는 도 10B에 따른 조립체는 예를 들어 도 10C에 도시된 바와 같은 픽셀 모듈(99)로 조합될 수 있으며, 여기에서, 광 방출기 조립체(80)는 도 8에 도시되고, 제어기 조립체(82)는 도 10A 또는 도 10B에 도시되어 있다. 일부 실시형태에서, 도 9에 따른 제어기 조립체(82)는 도 8에 따른 광 방출기 조립체(80)(도 12K를 참조하여 다음에 더 설명되는 바와 같은)와 함께 사용된다. 도 10C에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈(99)은 모듈 광 방출기 표면(10L) 및 모듈 광 방출기 표면(10L) 반대편의 모듈 제어기 표면(10C)을 갖는 유전체 모듈 기판(10)을 포함한다. 제어기 조립체(82)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상에 배치된다. 제어기 조립체(82)는 본 명세서에 설명된 제어기 조립체(82) 중 임의의 것일 수 있다. 하나 이상의 광 방출기(20)는 모듈 기판(10) 상에 또는 그 위에, 예를 들어 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 배치되고, 모듈 전극(18)은 하나 이상의 광 방출기(20)를 제어기(30)에 전기적으로 연결한다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 하나 이상의 광 방출기(20)는 본 명세서에 설명된 광 방출기 조립체(80) 중 임의의 것일 수 있는 광 방출기 조립체(80)이다.
모듈 연결 포스트(12)는 도 10C의 실시형태에서 제어기(30)로부터 돌출된 것으로 도시되어 있지만, 유사한 실시형태에서 제어기 조립체 기판(54)으로부터, 또는 다른 방향으로 광 방출기 조립체 기판(52)으로부터 돌출될 수 있다. 이러한 대안적인 모듈 연결 포스트(12)는 점선의 윤곽선과 함께 더 밝은 음영으로 예시적으로 도시되어 있다. 이들 실시형태 중 어느 하나는 본 개시내용의 픽셀 모듈(99)에서 이용될 수 있다. 마찬가지로, 광 방출기(20)는 비반전 수평 광 방출기(20)(예를 들어, 도 5에서와 같이)로서 예시되어 있지만, 반전 광 방출기(20)(예를 들어, 도 6에서와 같이) 또는 수직 광 방출기(20)(예를 들어, 도 7에서와 같이)일 수 있다. 재료(예를 들어, 모듈 전극(18), 조립체 기판(52, 54), 또는 모듈 기판(10)에 대한)의 특정 선택뿐만 아니라 소자(예를 들어, 제어기(30), 광 방출기(20), 또는 모듈 연결 포스트(12))의 배향 및 위치는 픽셀 모듈(99)이 사용되는 특정 애플리케이션에 의존하여 상호 의존적일 수 있고 다양할 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 모듈 연결 포스트(12)의 특정 배향 위치 및 재료는 픽셀 모듈(99)로부터 발광되는 방향에 기초하여 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, 픽셀 모듈(99)은 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상에 배치된 접착층(예를 들어, 접착층(19), 명료성을 위해 도 10C에 도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제어기 조립체(82)의 하나 이상의 제어기 조립체 연결 포스트(32)는 접착층(19)을 관통하고, 모듈 기판(10) 상에 또는 내에 배치된 접촉 패드(40)와 각각 물리적으로 접촉한다. 접착층(19)은 제어기 조립체(82)와 직접 접촉할 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 방출기 조립체(80)의 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)는 접착층(19)을 관통하고, 모듈 기판(10) 상에 또는 내에 배치된 접촉 패드(40)와 각각 물리적으로 접촉한다. 접착층(19)은 광 방출기 조립체(80)와 직접 접촉할 수 있다. 도 10C로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 접착층(19)은 제어기 조립체(82)와 광 방출기 조립체(80)의 물리적 접착을 각각 개선하기 위해 모듈 기판(10)의 제어기 표면(10C) 및 광 방출기 표면(10L) 모두에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 픽셀 모듈(99)은, 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 배치된 접착층(예를 들어, 접착층(19), 명료성을 위해 도 10C에 도시되지 않음)을 포함하고, 하나 이상의 광 방출기(20)의 각각의 하나 이상의 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)가 접착층(19)을 관통하여서, 하나 이상의 광 방출기(20)는 제어기(30)에 전기적으로 연결된다. 접착제(19)의 층은 하나 이상의 모듈 전극(18) 상에 또는 위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 모듈 전극(18) 중 하나는 모듈 기판(10)을 통과하거나 또는 모듈 기판(10)의 가장자리 주위를 감싼다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 하나 이상의 광 방출기(20)는 파손되거나 분리된 광 방출기 테더(24)를 각각 포함할 수 있거나, 하나 이상의 광 방출기(20)는 수평 발광 다이오드이거나, 또는 하나 이상의 광 방출기(20)는 수직 발광 다이오드이다. 하나 이상의 광 방출기(20)의 각각은 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트(26)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 광 방출기(20)는 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트(26)를 통해 부분적으로 제어기(30)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 모듈 기판(10)은 파손되거나 분리된 모듈 테더(14)를 포함한다. 광 방출기 캡슐화 층(29)(도 10C에 도시되어 있지 않고, 예를 들어 도 16L 및 도 16M에 도시된 바와 같은)은 하나 이상의 광 방출기(20) 상에 배치될 수 있고, 파손되거나 분리된 모듈 테더(14)을 포함할 수 있다. 유사하게, 픽셀 모듈(99)은 제어기 조립체(82) 위에 배치된 제어기 캡슐화 층(39)을 포함할 수 있고, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 (예를 들어, 도 16L 및 도 16M에 도시된 바와 같이) 제어기 캡슐화 층(39)을 통해 돌출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 광 방출기 캡슐화 층(29)을 통해 돌출된다. 픽셀 모듈(99)은 타깃 기판(70)(도 10C에 도시되지 않음, 예를 들어 다음에서 논의되는 도 12A 내지 도 12K 참조)을 포함할 수 있으며, 제어기 조립체(82)의 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 타깃 기판(70) 상에 또는 내에 배치된 대응하는 하나 이상의 접촉 패드(40)와 전기 접촉하여 배치된다. 접착층(19)(도 10C에 도시되지 않음)은 타깃 기판(70) 상에 배치될 수 있으며, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 접착층(19)을 관통하여서, 제어기(30) 및 하나 이상의 광 방출기(20)는 타깃 기판(70) 상에 또는 내에 배치된 하나 이상의 모듈 전극(18)에 전기적으로 연결될 수 있다. 타깃 기판(70)은 디스플레이 기판(70)일 수 있고, 픽셀 모듈(99)은 정보(예를 들어, 이미지 및/또는 텍스트)를 뷰어에게 디스플레이하도록 동작 가능한 디스플레이 기판(70) 상에 배치된 픽셀 어레이에서의 픽셀일 수 있다.
광 방출기(20) 또는 제어기(들)(30), 또는 둘 다는 모듈 기판(10) 상에 형성되거나 배치될 수 있다. 광 방출기(20)는 유리하게 GaN 또는 GaAs와 같은 화합물 반도체 기판 상에 제조되는 마이크로-iLED를 포함할 수 있다. 대조적으로, 제어기(30)는 전형적으로(반드시 그렇지는 않을지라도) 결정질 실리콘에 형성된다. 그러므로, 픽셀 모듈(99)의 일부 실시형태는 바람직하게 모듈 기판(10)의 양쪽 측면 상에 배치된 상이한 재료로 만들어진 컴포넌트를 포함하는 이종 모듈이다. 그러므로, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈(99)은 상이한 컴포넌트 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판(10)에 인쇄된(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄된) 컴포넌트를 사용하여 구성된다.
도 11A를 참조하면, 광 방출기(20), 예를 들어 마이크로-iLED는 광 방출기 소스 웨이퍼(25)(예를 들어, 화합물 반도체 소스 웨이퍼) 상에 형성되고, 광 방출기 캡슐화 층(29)으로 캡슐화될 수 있다. 캡슐화 층(29)은 유전체 층일 수 있다. 광 방출기(20) 아래의 광 방출기 소스 웨이퍼(25)의 희생 부분(84)은 갭(84)을 형성하도록 에칭되어서, 광 방출기(20)는 광 방출기 테더(24)에 의해 갭(84) 위에 현수된다. 광 방출기 테더(24)는 광 방출기(20)를 광 방출기 앵커(27)에 부착하고, 광 방출기 소스 웨이퍼(25) 위의 적소에서 광 방출기(20)를 홀딩한다. 인쇄 디바이스, 예를 들어 하나 이상의 스탬프 포스트(92)를 갖는 스탬프(90)는 광 방출기(20)(광 방출기 캡슐화 층(29)을 포함)와 접촉하고, 스탬프 포스트(92)에 광 방출기(20)를 접착하고, 광 방출기 소스 웨이퍼(25)로부터 멀어지게 이동하며, 광 방출기 소스 웨이퍼(25)로부터 광 방출기(20)를 제거하도록 파단선(11)에서 광 방출기 테더(24)를 파단시키고, 파손(예를 들어, 파단)되거나 또는 분리된 광 방출기 테더(24)를 만든다. 이어서, 스탬프(90)는 모듈 기판(10)으로 이동하고, 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)(또는 디스 모듈 기판(10) 상에 배치되거나 또는 일부인 접착층(19))에 광 방출기(20)을 접착하기 위해 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 대해 가압된다. 다수의 광 방출기(20)는 예를 들어 다수의 스탬프 포스트(92)를 갖는 스탬프(90)를 사용하여 단일 작업으로 광 방출기 소스 웨이퍼(25)로부터 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있다.
유사하게, 도 11B와 관련하여, 제어기(30), 예를 들어 결정질 실리콘에 형성된 CMOS 회로는 제어기 소스 웨이퍼(35) 상에 형성되고, 제어기 캡슐화 층(39)으로 캡슐화될 수 있다. 캡슐화 층(39)은 유전체 층일 수 있다.. 제어기(30) 아래에 있는 제어기 소스 웨이퍼(35)의 희생 부분(84)은 갭(84)을 형성하도록 에칭되어서, 제어기(30)는 제어기 테더(34)에 의해 갭(84) 위에 현수된다. 제어기 테더(34)는 제어기(30)를 제어기 앵커(37)에 부착하고 제어기(30)를 제어기 소스 웨이퍼(35) 위의 적소에서 홀딩한다. 인쇄 디바이스, 예를 들어 스탬프 포스트(92)를 갖는 스탬프(90)는 제어기(30)(제어기 캡슐화 층(39)을 포함)와 접촉하고, 제어기(30)를 스탬프 포스트(92)에 접착하고, 광 방출기 소스 웨이퍼(25)로부터 멀어지게 이동하고, 제어기 소스 웨이퍼(35)로부터 제어기(30)를 제거하도록 파단선(11)에서 제어기 테더(34)를 파단하고, 파손(예를 들어, 파단)되거나 분리된 제어기 테더(34)를 만든다. 이어서, 스탬프(90)는 모듈 기판(10)으로 이동하고, 제어기(30)는 모듈 기판(10)(또는 모듈 기판(10) 상에 배치되거나 또는 그 일부인 접착층(19))에 제어기(30)를 접착하도록 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C)에 대해 가압된다. 다수의 제어기(30)는 예를 들어 다수의 스탬프 포스트(92)를 갖는 스탬프(90)를 사용하여 단일 작업으로 제어기 소스 웨이퍼(35)로부터 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있다.
광 방출기(20) 또는 제어기(30) 또는 둘 다가 모듈 기판(10)에 인쇄될 수 있는 것처럼, 픽셀 모듈(99)은 또한 타깃 기판(70), 예를 들어 디스플레이 기판(70)에 인쇄, 예를 들어 마이크로-전사 인쇄될 수 있다. 도 11C에 도시된 바와 같이, 픽셀 모듈 웨이퍼(97)는 복수의 픽셀 모듈(99)을 포함할 수 있는 모듈 소스 웨이퍼(15)를 포함하고, 각각의 픽셀 모듈(99)은 모듈 소스 웨이퍼(15)에서의 희생 부분(84) 또는 갭(84) 위에 배치되고, 각각의 희생 부분(84)이 모듈 앵커(17)에 의해 인접한 희생 부분으로부터 측 방향으로 분리되도록 모듈 테더(14)를 이용하여 모듈 앵커(17)(모듈 소스 웨이퍼(15)의 앵커 부분)에 물리적으로 연결된다. 캡슐화 층(도시되지 않음)이 도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이 제공될 수 있지만 반드시 필요한 것은 아니다. 인쇄 디바이스, 예를 들어 스탬프 포스트(92)를 갖는 스탬프(90)는 픽셀 모듈(99)과 접촉하고, 픽셀 모듈(99)을 스탬프 포스트(92)에 접착하고, 모듈 소스 웨이퍼(15)로부터 멀어지게 이동하며, 모듈 소스 웨이퍼(15)로부터 픽셀 모듈(99)을 제거하기 위해 파단선(11)에서 모듈 테더(14)를 파단하고, 파손(예를 들어, 파단)되거나 또는 분리된 모듈 테더(14)를 만든다. 일부 실시형태에서, 모듈 테더(14)는 인쇄 동안 파단되는 대신에 분리된다. 이어서, 스탬프(90)는 디스플레이 기판(70)(아래에서 더 논의됨) 또는 표면 장착 디바이스 기판과 같은 타깃 기판(70)으로 이동하고, 픽셀 모듈(99)은 타깃 기판(또는 타깃 기판 상에 배치되거나 또는 그 일부인 접착층(19))에 픽셀 모듈(99)을 부착하기 위해 타깃 기판에 대해 가압된다.
도 8 내지 도 10 및 도 11A 내지 도 11C에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20), 제어기(30), 및 픽셀 모듈(99) 중 하나 이상은 모두 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된 컴포넌트일 수 있다. 도 12A 내지 도 12K, 도 13A 및 도 13B, 및 도 14A 내지 도 14D를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70)에 인쇄되어 픽셀 모듈 디스플레이(98)를 구성한다. 그러므로, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70)에 대해 고유하지 않을 수 있으며, 1차원 또는 2차원으로 규칙적인 어레이로 배치될 수 있고(예를 들어, 아래에서 논의되는 도 14A 내지 도 14D 및 도 24에 도시된 바와 같이), 디스플레이에서 픽셀을 형성할 수 있다. 더욱이, 각각의 픽셀 모듈(99)의 모듈 기판(10)은 디스플레이 기판(70)과 상이하고, 구별되며, 분리되어서, 각각의 모듈 기판(10)은 디스플레이 기판(70)과 상이한 기판이다. 픽셀 모듈(99)은 타깃 기판(70) 상에 또는 내에 배치된 접촉 패드(40)와 전기 접촉하는 모듈 연결 포스트(12)를 포함할 수 있으며, 접촉 패드(40)는 디스플레이 전극(74)에 전기적으로 연결된다. 접촉 패드(40)는 픽셀 모듈(99)이 타깃 기판(70) 상에 배치될 때(예를 들어, 도 12I 및 도 12J에 도시된 바와 같이) 모듈 연결 포스트(12)와 접촉하도록 크기화되고 위치되는 디스플레이 전극(74)의 부분일 수 있다.
도 12A 내지 도 12K는 제어기(30)가 모듈 기판(10)과 타깃 기판(70) 사이에 배치된 픽셀 모듈(99)의 예를 도시한다. 도 12A 및 도 12B에 도시된 픽셀 모듈(99)은 모듈 연결 포스트(12)를 포함하지 않는다. 도 12C 및 도 12D에 도시된 픽셀 모듈(99)은 제어기(30) 상에 배치된 모듈 연결 포스트(12)를 갖는다. 도 12E 및 도 12F에 도시된 픽셀 모듈(99)은 제어기(30)가 아닌 모듈 기판(10) 상에 배치된 모듈 연결 포스트(12)를 갖는다. 도 12G 및 도 12H에 도시된 픽셀 모듈(99)은 제어기 조립체 기판(54) 상에 배치된 모듈 연결 포스트(12)를 포함하는 제어기 조립체(82)를 포함한다. 도 12I 및 도 12J에 도시된 픽셀 모듈(99)은 모듈 기판(10) 상에 배치된 모듈 연결 포스트(12), 및 모듈 연결 포스트(12)를 포함하지 않는 제어기 조립체(82)를 포함한다. 도 12K에 도시된 픽셀 모듈(99)은 광 방출기 조립체(80) 및 제어기(30) 상에 배치된 모듈 연결 포스트를 포함한다.
도 13A 내지 도 13C는 광 방출기(20)가 모듈 기판(10)과 타깃 기판(70) 사이에 배치된 픽셀 모듈(99)의 예를 도시한다. 도 13A 내지 도 13C에 도시된 픽셀 모듈(99)은 광 방출기(20)를 넘어서 연장되는 모듈 연결 포스트(12)를 포함한다. 도 13B 및 도 13C에 도시된 픽셀 모듈(99)은 제어기 조립체(82)를 포함한다. 도 13A 내지 도 13C에 도시된 픽셀 모듈(99)은 타깃 기판(70)을 통해 광(60)을 방출하도록 배치된다.
픽셀 모듈(99)은 도 12A 및 도 12B에 도시된 바와 같이, 예를 들어 디스플레이 기판(70) 또는 디스플레이 기판(70) 상에 배치된 접착제(19)의 층에서의 마이크로-전사 인쇄에 의해 디스플레이 기판(70) 상에 배치될 수 있다(명확을 기하기 위해 접착제(19)는 도 12C 내지 도 12K에서 생략되었다), 픽셀 모듈(99)이 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있기 때문에, 픽셀 모듈은 모듈 테더(14), 예를 들어 파손(예를 들어, 파단)되거나 또는 분리된 모듈 테더(14)를 포함할 수 있다. 도 12A에 도시된 바와 같이, 픽셀 모듈(99)을 인쇄한 후에, 모듈 전극(18)은 디스플레이 기판(70) 상에 배치된, 포토리소그래피로 한정된 디스플레이 전극(74)과 같은 전기 도체(예를 들어, 와이어)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 연결은 접착제(19)의 층에 만들어진 비아(16)를 통해 만들어질 수 있다. 도 12A에서, 광 방출기(20)(적색광 방출기(20R), 녹색광 방출기(20G) 및 청색광 방출기(20B))는 도 5에 또한 도시된 바와 같이 비반전 구성에서 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접하여 광 방출기 저부 측면(20S)이 배치된 수평 마이크로-iLED이다. 일부 실시형태에서, 그리고 도 12B 및 도 6에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20)는 반전되어, 광 방출기 상부 측면(20T)이 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 7을 참조하면, 광 방출기(20)는 수직 마이크로-iLED이고, 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 그리고 도 12A 및 도 12B에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20), 제어기(30), 또는 둘 다는 도 11A 및 도 11B에 대해 전술되고 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 대응하는 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 및 모듈 제어기 표면(10C)에 각각 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다.
광 방출기(20) 및 제어기(30)에서와 같이, 그리고 도 12C 내지 도 12K 및 도 13A 및 도 13B에 도시된 바와 같이, 모듈 연결 포스트(12)는 디스플레이 기판(70) 또는 표면 장착 디바이스 기판에 픽셀 모듈(99)을 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)하는 것에 의해 모듈 전극(18)을 디스플레이 전극(74)에 전기적으로 연결할 수 있다. 모듈 연결 포스트(12)는 본 개시내용의 대응하는 실시형태에 따라서 다양한 구성으로 제공될 수 있다.
도 1, 도 9, 도 11C 및 도 12C를 참조하면, 모듈 연결 포스트(12)는 제어기(30) 상에 배치되고, 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 광 방출기(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 비반전 구성의 수평 방출기로서 도시되지만, 도 12D에 도시된 바와 같이 반전될 수 있다. 도 2 및 도 12E를 참조하면, 모듈 연결 포스트(12)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상의 모듈 전극(18) 상에 배치되고, 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 모듈 연결 포스트(12)는 모듈 기판(10a)의 모듈 제어기 표면(10C)으로부터, 제어기(30)를 넘어서 연장되고, 타깃 기판(70)에 제어기(30)(또는 제어기(30) 상에 배치된 층)를 접촉시킴이 없이 타깃 기판(70) 상의 접촉 패드(40)와 모듈 연결 포스트(12) 사이의 전기 접촉을 가능하게 하는 제어기(30)의 두께보다 큰 거리만큼 돌출될 수 있다. 예를 들어, 거리는 제어기(30)의 두께(제어기(30) 상에 배치된 임의의 층과 함께)의 적어도 1.1배, 적어도 1.2배, 또는 적어도 1.5배일 수 있다. 일부 실시형태에서, 거리는 픽셀 모듈(99)을 너무 두껍게 만드는 것을 피하기 위해 제어기(30)의 두께의 3배 이하이거나 2배 이하이다. 일부 실시형태에서, 타깃 기판(70) 상의 접촉 패드(40)는 모듈 연결 포스트(12)가 제어기(30) 또는 광 방출기(20)를 넘어서 연장되지 않더라도(모듈 기판(10)의 어느 측면에 모듈 연결 포스트(12)가 배치되는지에 의존하여), 픽셀 모듈(99)이 타깃 기판(70) 상에 배치될 때 픽셀 모듈(99)과 전기 접촉이 만들어지도록 하는데 충분한 두께를 갖는다.
광 방출기(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 비반전 구성의 수평 방출기일 수 있지만, 대안적으로 도 12F 및 도 6에 도시된 바와 같이 반전될 수 있다. 도 3, 도 13A 및 도 13B, 및 도 17C 내지 도 17L을 참조하면, 모듈 연결 포스트(12)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상의 모듈 전극(18) 상에 배치되고, 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 모듈 연결 포스트(12)는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)으로부터, 광 방출기(20)를 넘어서 연장되고, 타깃 기판(70)에 광 방출기(20)(또는 광 방출기(20) 상에 배치된 층)를 접촉시킴이 없이 타깃 기판(70) 상의 접촉 패드(40)와 모듈 연결 포스트(12) 사이의 전기 접촉을 가능하게 하기 위해 광 방출기(20)의 두께보다 큰 거리만큼 돌출된다. 비제한적인 예로서, 거리는 광 방출기(20)의 두께(광 방출기(20) 상에 배치된 임의의 층과 함께)의 두께의 적어도 1.1배, 적어도 1.2배, 또는 적어도 1.5배일 수 있다. 일부 실시형태에서, 거리는 픽셀 모듈(99)을 너무 두껍게 만드는 것을 피하기 위해 광 방출기(20)의 두께의 3배 이하 또는 2배 이하이다.
일부 실시형태에서, 제어기(30)는 도 10, 도 12G, 도 12H, 및 도 19D에 도시된 바와 같이 제어기 조립체 기판(54)(예를 들어, 유전체 층(50)), 및 모듈 연결 포스트(12)가 그로부터 연장되는 제어기 전극(38)을 구비한 인쇄 가능한 제어기 조립체(82) 상에 배치된다. 일부 이러한 실시형태에서, 모듈 연결 포스트(12)는 제어기(30)로부터 연장되는 것으로 이해된다. 유사하게, 일부 실시형태에서, 광 방출기(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 광 방출기 조립체 기판(52)(예를 들어, 유전체 층(50)), 및 모듈 연결 포스트(12)가 그로부터 연장되는 광 방출기 전극(28)를 구비한 인쇄 가능한 광 방출기 조립체(80)에 제공된다. 일부 이러한 실시형태에서, 모듈 연결 포스트(12)는 광 방출기 조립체 기판(52) 또는 광 방출기 조립체(80)로부터 연장되는 것으로 이해될 수 있다.
도면에 도시된 전기 연결(예를 들어, 모듈 전극(18)과의)은 예시적이며 반드시 실제 회로 연결을 나타내는 것은 아니다. 전기 회로 설계에 정통한 사람은 제어기(30)를 광 방출기(20)에 연결하는 다양한 회로가 광 방출기(20)를 제어하기 위해 적절한 전기 연결을 제공하도록 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 12G 내지 도 12J를 참조하면, 제어기(30)는 모듈 전극(18)에 대한 전기 연결을 형성하는 제어기 조립체 연결 포스트(32)와 함께 모듈 기판(10) 상에 마이크로-전사 인쇄된다. 도 12G 및 도 12H에 도시된 바와 같이, 모듈 연결 포스트(12)는 제어기(30) 상에 배치되고, 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 광 방출기(20)는 도 12G에서(예를 들어, 도 5에 따라서) 비반전 구성의 수평 방출기로서 도시되었지만, 도 12H 및 도 6에 도시된 바와 같이 반전될 수 있다. 도 12I 및 도 12J에 도시된 바와 같이, 모듈 연결 포스트(12)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상의 모듈 전극(18) 상에 배치되고, 모듈 기판(10)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 광 방출기(20)는 도 12I 및 도 5에서 비반전 구성의 수평 방출기로서 도시되었지만, 도 12J 및 도 6에 도시된 바와 같이 반전되지 않을 수 있다.
도 12K를 참조하면, 제어기(30)는 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C) 상에 배치되고, 광 방출기 조립체(80)는 광 방출기 조립체 연결 포스트(22)와 함께 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 전사 인쇄된다. 방출기 조립체(80)는 모듈 기판(10) 및 디스플레이 기판(70)의 반대 방향으로 각각 광(60R, 60G, 60B)을 방출하는, 공통의 광 방출기 조립체 기판(52) 상의 적색, 녹색 및 청색 반전 광 방출기(20R, 20G, 20B)를 포함한다. 제어기(30)는 예를 들어 도 10A 내지 도 10C에 도시된 바와 같이 모듈 연결 포스트(12)를 포함하는 제어기 조립체(82)에 포함될 수 있다.
도 12C 내지 도 12K를 참조하면, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70) 상에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)되어서, 모듈 연결 포스트(12)는 디스플레이 기판(70) 상의 접촉 패드(40)와 전기 접촉한다(예를 들어, 이와 직접 접촉하고 관통할 수 있다). 디스플레이 기판(70) 상의 접촉 패드(40)는 디스플레이 및 집적 회로 분야에서 통상적으로 공지된 것과 같은 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 디스플레이 기판(70) 상에 형성된 디스플레이 전극(74)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일반적으로, 그리고 도 12A 내지 도 12K에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20) 중 임의의 것은 반전 또는 비반전 구성으로 수직 마이크로-iLED 또는 수평 마이크로-iLED를 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)할 수 있고, 적절한 구성을 위해 광 방출기 연결 포스트(26)를 가질 수 있다. 유사하게, 제어기(30)는 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)에 의해 배치될 수 있고, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 가질 수 있거나 또는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제어기 조립체 연결 포스트를 갖지 않을 수 있다.
도 12A 내지 도 12K는 광(60)이 의도적으로 통과하지 않고 디스플레이 기판(70)에 의해 흡수되지 않아 효율을 개선하도록 광(60)이 디스플레이 기판(70) 반대 방향으로 방출될 수 있는 실시형태(상부 방출기 구성)를 도시한다. 이러한 예시된 실시형태에서, 제어기(30)는 모듈 기판(10)과 디스플레이 기판(70) 사이에 배치되고, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70)에 대해 고유하지 않다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 도 13A 내지 도 13C에 도시된 바와 같이, 광(60)은 디스플레이 기판(70)이 광 방출기(20)에 의해 방출된 광에 대해 적어도 부분적으로 투명한, 예를 들어, 적어도 50% 투명(예를 들어, 적어도 75% 80%, 90% 또는 95% 투명)한 하부 방출기 구성에서 디스플레이 기판(70)을 통해 방출될 수 있다. 일부 이러한 구성에서, 픽셀 모듈(99)은 뷰어 반대편의 디스플레이 기판(70)의 측면에 있고, 픽셀 모듈 디스플레이(98)의 사용자, 예를 들어 터치 스크린 사용자로부터 기계적 또는 환경적 손상으로부터 더욱 보호된다. 도 13A 및 도 13B를 참조하면, 픽셀 모듈(99)은 픽셀 모듈 디스플레이(98)를 구성하도록 디스플레이 기판(70)에 인쇄된다. 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70) 상에, 예를 들어 디스플레이 기판(70) 또는 디스플레이 기판(70) 상에 배치된 접착제(19)의 층(명확성을 위해 도 13A 및 도 13B에서는 생략되었지만 도 12A 및 도 12B에서는 도시됨) 상에 마이크로-전사 인쇄에 의해 배치될 수 있다. 도 13A 및 도 13B에서, 광 방출기(20)(적색광 방출기(20R), 녹색광 방출기(20G) 및 청색광 방출기(20B))는 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접하여, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 광 방출기 저부 측면(20S)이 배치된 수평 마이크로-iLED이다. 일부 실시형태에서, 광 방출기(20)는 도 13C에 도시된 바와 같이 반전되어, 광 방출기 상부 측면(20T)이 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 인접할 수 있으며, 일부 실시형태에서, 또한 도 7을 참조하면, 광 방출기(20)는 수직 마이크로-iLED이다. 접착층(19) 및 캡슐화 층(도 13C에 도시되지 않음)은 이들 실시형태 중 임의의 것에서 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 예를 들어 도 13A 내지 도 13B에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20), 제어기(30), 또는 둘 다는 도 11A 및 도 11B와 관련하여 위에서 설명되고 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 대응하는 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L) 및 모듈 제어기 표면(10C)으로 각각 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다. 도 13A 및 도 13B에 도시된 바와 같이, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70) 상에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)되어서, 모듈 연결 포스트(12) 및 모듈 전극(18)은 디스플레이 기판(70) 상의 접촉 패드(40)와 전기 접촉한다(예를 들어, 직접 접촉하여 관통할 수 있다). 이들 예시된 실시형태에서, 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)과 디스플레이 기판(70) 사이에 배치되고, 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70)에 대해 고유하지 않다. 디스플레이 기판(70) 상의 접촉 패드(40)는 디스플레이 및 집적 회로 분야에서 통상적으로 공지된 것과 같은 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 디스플레이 기판(70) 상에 형성된 디스플레이 전극(74)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 12A 내지 도 12K에 예시된 실시형태에서와 같이, 광 방출기(20) 중 임의의 것은 반전 또는 비반전 구성으로 수직 마이크로-iLED 또는 수평 마이크로-iLED를 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)할 수 있으며, 적절한 구성을 위해 광 방출기 연결 포스트(26)를 가질 수 있다. 유사하게, 제어기(30)는 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)에 의해 배치될 수 있고, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 가질 수 있거나 또는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제어기 조립체 연결 포스트를 갖지 않을 수 있다.
도 14A 내지 도 14D를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 다수의 픽셀 모듈(99)은 디스플레이 기판(70), 접촉 패드(40) 및 디스플레이 전극(74)에 전기적으로 연결된 모듈 연결 포스트(12)를 이용하여 픽셀 모듈 디스플레이(98)를 구성하도록 디스플레이 기판(70) 상의 어레이에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)될 수 있다. 도 14A에 도시된 다수의 픽셀 모듈 디스플레이(98) 구성은 도 12A의 다수의 픽셀 모듈 디스플레이 구성(모듈 기판(10), 접착제(19), 또는 디스플레이 기판(70)과 함께, 픽셀 모듈(99)을 완전히 캡슐화할 수 있는 캡슐화 유전체 층(50)과 함께)에 대응하고, 도 14B에 도시된 다수의 픽셀 모듈 디스플레이(98) 구성은 도 12C의 다수의 픽셀 모듈 디스플레이 구성에 대응하고, 도 14C에 예시된 다수의 픽셀 모듈 디스플레이(98) 구성은 도 12E의 다수의 픽셀 모듈 디스플레이 구성에 대응하고, 도 14D에 도시된 다수의 픽셀-모듈 디스플레이(98) 구성은 도 13A의 다수의 픽셀 모듈 디스플레이 구성에 대응한다. 도 12B, 도 12D, 도 12F 내지 도 12J, 및 도 13B에 도시된 실시형태는 또한 다수의 픽셀 모듈(99)을 갖는 픽셀 모듈 디스플레이(98)에서 사용될 수 있지만 별개로 도시되지 않는다.
위에 설명된 실시형태 중 임의의 실시형태를 위한 모듈 연결 포스트(12)는 예를 들어 유전체 층(50)을 증착하고, 모듈 연결 포스트(12) 위치에 있는 층에 비아(16)를 형성하고, 비아(16)를 금속 또는 금속 합금과 같은 도체로 채우고, 불필요한 초과 전도체 재료를 제거하고, 유전체 층을 벗겨내는 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 구성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 컴포넌트는 컴포넌트 소스 웨이퍼 상에 구성될 수 있고, 플립-칩 공정을 사용하여 반전 구성으로 타깃 기판에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 마이크로-iLED와 같은 광 방출기(20)는 전형적으로 비반전 구성으로 구성되지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 광 방출기 전극(28) 또는 모듈 전극(18)을 통과하기 위해 방출된 광(60)을 요구함이 없이 광 방출기 저부 측면(20S)으로부터 광 방출을 가능하게 하기 위해 반전 구성으로 모듈 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 더욱이 일부 실시형태에서, 컴포넌트 소스 기판은 인쇄하는데 부적절할 수 있어서, 플립-칩 캐리어 기판이 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)를 가능하게 하는데 필요하다. 도 15A 내지 도 15I의 연속적인 구조 및 도 20의 흐름도는 광 방출기(20), 제어기(30), 및 픽셀 모듈(99)을 포함하는 임의의 컴포넌트에 적용될 수 있는 플립-칩 인쇄를 위한 일반적인 공정 방법을 도시한다.
도 15A를 참조하면, 컴포넌트를 위한 소스 웨이퍼(100)가 단계 310에서 제공된다. 도 15B를 참조하면, 컴포넌트(110)는 단계 320에서 컴포넌트를 위한 소스 웨이퍼(100) 상에 형성된다. 도 15A 내지 도 15I를 참조하여 설명된 바와 같이, 소스 웨이퍼(100)는, 다수의 광 방출기(20), 제어기(30), 또는 픽셀 모듈(99) 중 임의의 것을 위한 소스 웨이퍼로서 사용될 수 있고, 기판 재료(반도체와 같은)와, 소스 웨이퍼(100) 상에 인쇄하는 것에 의해 소스 웨이퍼(100) 상에 컴포넌트(110)를 형성하거나 컴포넌트(110)를 수용하는데 유용한 임의의 층(예를 들어, 에칭 정지층, 유전체 층, 접착층, 산화물 층 또는 시드층)을 포함할 수 있는 일반적인 소스 웨이퍼(100)이다. 컴포넌트(110)는 광 방출기(20), 제어기(30), 또는 픽셀 모듈(99) 중 임의의 것일 수 있는 일반적인 컴포넌트(110)이다. 컴포넌트(110)는 전기 단락을 방지하기 위해 컴포넌트(110)를 작동시도록 전력 및 신호를 제공하는 컴포넌트 전극(118)(예를 들어, 임의의 모듈 전극(18), 광 방출기 전극(28) 및 제어기 전극(38))으로부터 컴포넌트(110)를 절연시키도록 패턴화된 유전체 층 또는 구조(50)을 포함할 수 있다. 접착제(19)(예를 들어, 경화성 수지, 도 15B에 도시되지 않음)의 선택적 층은 컴포넌트(110)가 예를 들어 열 또는 방사선에 의해 컴포넌트 소스 웨이퍼(100) 상에 배치된 후에 예를 들어 코팅에 의해 컴포넌트 소스 웨이퍼(100)에 도포되어 경화될 수 있다.
도 15C를 참조하면, 단계 330에서, 유전체 캡슐화제(캡슐화 층)(112)가 컴포넌트(110)에 도포될 수 있고, 컴포넌트 소스 웨이퍼(100) 위에서 연장될 수 있다. 단계 340에서, 그리고 도 15D에 도시된 바와 같이, 예를 들어 유전체 캡슐화제(112)로부터 차별적으로 에칭 가능한 재료를 포함하는 희생 릴리스 층(120)이 유전체 캡슐화제(112) 위에 배치된다. 유전체 캡슐화제(112) 및 희생 릴리스 층(120)은 포토리소그래피 방법, 예를 들어 코팅, 증발 또는 스퍼터링, 및 광학 마스크를 이용한 패턴화 예칭을 사용하여 증착되고 패턴화된다. 도 15E에 도시된 바와 같이, 접착제(19)의 층은 예를 들어 코팅에 의해 희생 릴리스 층(120) 및 유전체 캡슐화제(112) 및 선택적으로 컴포넌트 소스 웨이퍼(100)의 적어도 일부 위에 배치된다. 접착제(19)의 층은 도 15F에 도시된 바와 같이 단계 350에서 컴포넌트(110) 및 컴포넌트 소스 기판을 캐리어(102)에 접착하기 위해 캐리어(102)에 접착된다. 일부 실시형태에서, 접착제(19)는 먼저 예를 들어 코팅에 의해 캐리어(102) 상에 배치되고, 이어서, 도 15F에 도시된 구조를 유발하기 위해 단계 350에서 컴포넌트(110) 및 컴포넌트 소스 기판을 캐리어(102)에 접착하기 위해 희생 릴리스 층(120), 및 유전체 캡슐화제(112) 및 선택적으로 컴포넌트 소스 웨이퍼(100)의 적어도 일부에 접착된다. 캐리어(102)는 기판, 예를 들어 유리, 폴리머 또는 반도체 기판일 수 있다.
도 15G를 참조하면, 단계 360에서, 컴포넌트 소스 웨이퍼(100)는 예를 들어 백 그라인딩 또는 레이저 리프트오프(laser liftoff)에 의해 제거된다. 단계 370에서, 그리고 도 15H에 도시된 바와 같이, 희생 릴리스 층(120)은 캐리어(102)로부터 컴포넌트(110)를 릴리스하도록 에칭되어서, 컴포넌트(110)는 컴포넌트 테더(114)에 의해 캐리어(102)의 컴포넌트 앵커(117)(또는 접착제(19))에 물리적으로 연결된다. 도 15H의 캐리어(102)를 갖는 컴포넌트 구조는 컴포넌트(110)가 도 15I에 도시된 바와 같이 컴포넌트 소스 웨이퍼(100) 상에 구성되는 구성으로부터 뒤집힌 반전 구성으로 인쇄될 수 있는 인쇄 가능한(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄 가능한) 컴포넌트(110)를 제공한다. 도 15I를 참조하면, 스탬프(90) 및 스탬프 포스트(92)는 컴포넌트 소스 웨이퍼(100)로부터 컴포넌트(110)를 제거할 때 파단선(11)에서 컴포넌트 앵커(117)로부터 컴포넌트 테더(114)를 파단한다. 도 15A 내지 도 15H에 도시되고 도 20에 도시된 바와 같은 단계 310-370는 총체적으로 단계 300이고, 임의의 원하는 컴포넌트(110), 예를 들어 광 방출기(20), 제어기(30) 또는 픽셀 모듈(99)에 적용될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈(99)을 제조하는 방법은 광 방출기(20)를 포함하는 광 방출기 소스 웨이퍼(25)를 제공하는 단계, 제어기(30)를 포함하는 제어기 소스 웨이퍼(35)를 제공하는 단계, 및 모듈 제어기 표면(10C) 및 반대편 모듈 광 방출기 표면(10L)을 갖는 모듈 기판(10)을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, (i) 광 방출기(20)는 광 방출기 소스 웨이퍼(25)로부터 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)에 전사되거나, (ⅱ) 제어기(30)는 제어기 소스 웨이퍼(35)로부터 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C)에 전사되거나, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다일 수 있다. 하나 이상의 비아(16)는 모듈 기판(10)을 통해 형성되고, 모듈 전극(18)은 하나 이상의 비아(16)를 통해 제어기(30)를 광 방출기(20)에 전기적으로 연결하도록 형성된다. 도 15A 내지 도 15H에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 방법은 (i) 광 방출기 소스 웨이퍼(25)를 광 방출기 캐리어(102)에 접착하고 광 방출기 소스 웨이퍼(25)를 제거하는 단계, (ⅱ) 제어기 소스 웨이퍼(35)를 모듈 캐리어(102)에 접착하고 제어기 소스 웨이퍼(35)를 제거하는 단계, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다를 포함할 수 있다.
도 16A 내지 도 16M에 도시된 연속적인 구조 및 도 21의 흐름도를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태는 도 16A에 도시된 바와 같이 단계 210에서 제어기(30)를 위한 소스 웨이퍼(100)를 제공하는 단계를 포함하는 방법으로 구성될 수 있다. 모듈 기판(10)은 도 16B에 도시된 바와 같이 단계 220에서 소스 웨이퍼(100) 상에 배치된다. 그러므로, 일부 실시형태에서, 소스 웨이퍼(100)는 제어기 소스 웨이퍼(35) 및 또한 모듈 소스 웨이퍼(15)이고, 단계 210, 220는 모듈 기판(10)을 모듈 소스 웨이퍼(15)에 제공하는 단일 단계일 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈 기판(10)은 소스 웨이퍼(100) 상에 형성되거나, 또는 소스 웨이퍼(100)는 모듈 기판(10)을 포함하여 제공되거나 또는 소스 웨이퍼(100) 상에 배치된 모듈 기판(10)이 제공된다. 모듈 기판(10)은 산화물 층, 예를 들어 이산화규소와 같은 매립된 산화물 층일 수 있다. 제어기(30)는 도 16C 및 도 16D에 도시된 바와 같은 단계 240에서 모듈 연결 포스트(12), 모듈 전극(18), 패턴화된 유전체 층(50), 비아(16), 제어기 캡슐화 층(39), 및 모듈 기판(10) 구조 중 임의의 하나와 함께 단계 230에서 모듈 기판(10) 상에 (예를 들어, 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여) 형성되거나 또는 (예를 들어, 마이크로-전사 인쇄와 같은 인쇄에 의해) 배치된다. 도 16D를 참조하면, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 타깃 기판(70) 상의 디스플레이 전극(74)에 대한 픽셀 모듈(99)(예를 들어, 제어기(30) 및 그 안의 광 방출기(20))의 전기 연결을 가능하게 하도록 제어기 캡슐화 층(39)을 통해 연장된다. 도 16E에 도시된 바와 같이, 희생 릴리스 층(120)은 제어기 캡슐화 층(39) 위에 배치된다. 특히, 희생 릴리스 층(120)은 소스 웨이퍼(100)와 접촉하도록 모듈 기판(10)에 있는 비아(16)를 통해 연장되고, 또한 제어기 캡슐화 층(39)과 접촉하고, 제어기 캡슐화 층(39)은 모듈 테더(14)의 일부 또는 전부를 획정한다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 희생 릴리스 층(120) 내로 연장된다. 반전된 도 16F를 참조하면, 접착제(19)의 층은 희생 릴리스 층(120)을 갖는 제어기(30)를 캐리어(102)에 접착하고, 소스 웨이퍼(100)는 도 15E 내지 도 15G에 보다 상세히 도시된 바와 같이 제거되고, 이에 의해 모듈 기판(10) 및 희생 릴리스 층(120)의 적어도 일부를 노출시킨다. 패턴화된 모듈 전극(18)은 도 16G에 도시된 바와 같이 단계 250에서 모듈 기판(10)의 노출된 모듈 광 방출기 표면(10L) 상에 형성된다. 단계 200에서, 인쇄 가능한 광 방출기(20), 예를 들어 도 5 내지 도 8 및 도 11A 중 임의의 것에 도시된 바와 같이 반전 또는 비반전 구성의 수평 또는 수직 광 방출기(20)가 제공된다. 도 16A 내지 도 16M에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20)는 단계 300(대체로 도 20에 도시됨)를 사용하여 반전된 구성으로 제공된다. 단계 260에서, 그리고 도 16H에 도시된 바와 같이, 광 방출기(20)는 광 방출기 소스 웨이퍼(25)(예를 들어, 도 11A에 도시된 바와 같은)로부터 모듈 기판(10)의 모듈 광 방출기 표면(10L)으로 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다. 도 16H에서, 광 방출기 연결 포스트(26)는 광 방출기(20)와 모듈 전극(18) 사이의 전기 접촉을 형성한다. 접착제(19)의 선택적인 층은 광 방출기(20)를 모듈 기판(10)에 접착할 수 있고, 존재하면 도 16I에 도시된 바와 같이 모듈 희생 릴리스 층(120)의 일부를 노출시키도록 패턴화된다. 단계 270에서, 그리고 도 16J에 도시된 바와 같이, 선택적인 광 방출기 캡슐화 층(29)은 예를 들어 스퍼터링 또는 증발에 의해 증착되고, 선택적으로 예를 들어 포토리소그래피로 패턴화되어 희생 릴리스 층(120)의 적어도 일부를 노출시킨다. 도 16K를 참조하면, 단계 280에서, 희생 릴리스 층(120)은 모듈 테더(14)만이 모듈 앵커(17)에 의해 픽셀 모듈(99)을 캐리어(102)에 물리적으로 연결하도록 에칭된다. 본 개시내용의 다양한 실시 형태에서, 모듈 테더(14)는 캡슐화 층, 예를 들어 광 방출기 캡슐화 층(29), 제어기 캡슐화 층(39)의 일부, 접착제(19)의 층의 일부, 모듈 기판(10)의 일부, 또는 일부 다른 모듈 캡슐화 층, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 도 16K 내지 도 16M에 도시된 실시형태에서, 모듈 테더(14)는 광 방출기 캡슐화 층(29)과 제어기 캡슐화 층(39)의 조합을 포함한다.
도 16L을 참조하면, 픽셀 모듈(99)은 도 16M에 도시된 바와 같이 단계 290에서 캐리어(102)로부터 디스플레이 기판(70)에 마이크로-전사 인쇄(예를 들어, 스탬프(90) 및 스탬프 포스트(92)를 이용하여)될 수 있어서, 모듈 연결 포스트(12)는 패드(40) 및 디스플레이 전극(74)을 디스플레이 기판(70) 상에 전기 접촉시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 디스플레이 기판(70)은 표면 장착 기판(예를 들어, 디스플레이 전극(74)에 대응하는 폴리이미드 및 패턴화된 표면 장착 전극의 층을 포함)이며, 픽셀 모듈(99)은 표면 장착 디바이스의 일부이다. 도 16A 내지 도 16M은 도 1에 도시된 것에 대응하는 모듈 연결 포스트(12)를 도시하지만, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 도 2, 도 9 또는 도 10에 도시된 것에 대응하는 모듈 연결 포스트(12)가 사용될 수 있다.
도 16A 내지 도 16M은 픽셀 모듈(99)이 디스플레이 기판(70)으로부터 멀어지는 방향으로 광을 방출하는(상부 방출기 구성) 픽셀 모듈 디스플레이(98)를 구성하는 일부 방법을 도시한다. 도 17A 내지 도 17L은 픽셀 모듈(99)이 디스플레이 기판(70)을 통해 광을 방출하는(하부 방출기 구성) 관련 단계 및 구조를 도시한다. 도 17A 내지 도 17M에 도시된 연속적인 구조 및 (광 방출기(20) 및 제어기(30)를 포함하는 단계가 도 21과 관련하여 교환되는) 도 22의 흐름도를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시형태는 도 17A에 도시된 바와 같이 단계 410에서 광 방출기(20)를 위한 소스 웨이퍼(100)를 제공하는 것에 의해 구성될 수 있다. 모듈 기판(10)은 도 17B에 도시된 바와 같이 단계 420에서 소스 웨이퍼(100) 상에 배치된다. 그러므로, 일부 실시형태에서, 소스 웨이퍼(100)는 광 방출기 소스 웨이퍼(25) 및 또한 모듈 소스 웨이퍼(15)이고, 단계 410 및 420은 모듈 기판(10)을 모듈 소스 웨이퍼(15)에 제공하는 단일 단계일 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈 기판(10)이 소스 웨이퍼(100) 상에 형성되거나, 또는 소스 웨이퍼(100)가 모듈 기판(10)을 포함하여 제공되거나 또는 소스 웨이퍼(100) 상에 배치된 모듈 기판(10)이 제공된다. 광 방출기(20)는 도 17C 및 도 17D에 도시된 바와 같이 단계 440에서 모듈 연결 포스트(12), 모듈 전극(18), 패턴화된 유전체 층(50), 비아(16), 광 방출기 캡슐화 층(29), 및 모듈 기판(10) 구조와 함께 단계 430에서 모듈 기판(10) 상에 (예를 들어, 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여) 형성되거나 또는 (예를 들어, 마이크로-전사 인쇄와 같은 인쇄에 의해) 배치된다. 도 17D를 참조하면, 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 타깃 기판(70) 상의 디스플레이 전극(74)에 대한 픽셀 모듈(99)(예를 들어, 제어기(30) 및 그 안의 광 방출기(20))의 전기 연결을 가능하게 하도록 광 방출기 캡슐화 층(29)을 통해 연장된다. 도 17E에 도시된 바와 같이, 희생 릴리스 층(120)은 광 방출기 캡슐화층(29) 위에 배치된다. 특히, 희생 릴리스 층(120)은 소스 웨이퍼(100)와 접촉하도록 모듈 기판(10)에 있는 비아(16)를 통해 연장되고, 또한 광 방출기 캡슐화층(29)과 접촉하고, 광 방출기 캡슐화 층(29)은 모듈 테더(14)를 한정한다. 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)는 희생 릴리스 층(120) 내로 연장될 수 있다. 도 17F를 참조하면, 접착제(19)의 층은 희생 릴리스 층(120)을 갖는 광 방출기(20)를 캐리어(102)에 접착하고(도 17G에 도시된 바와 같이), 소스 웨이퍼(100)는 도 17H에 도시된 바와 같이 제거되고, 이에 의해 단계 450에서, 그리고 단계 330 내지 360에서 설명된 바와 같이 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C)을 노출시킨다. 단계 400에서, 인쇄 가능한 제어기(30)는 도 9, 도 10, 또는 도 11B의 구성 중 임의의 구성으로 제공된다. 단계 460에서 그리고 도 17I에서 반전되어 도시된 바와 같이, 제어기(30)는 제어기 소스 웨이퍼(35)(도 11B에 도시됨)로부터 모듈 기판(10)의 모듈 제어기 표면(10C)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다. 도 17I의 실시형태에서, 제어기(30)는 포토리소그래피로 한정된 모듈 전극(18)과 전기적으로 연결된다. 일부 실시형태에서, 제어기(30)는 제어기(30)와 모듈 전극(18) 사이의 전기 접촉을 형성하기 위해 제어기 조립체 연결 포스트(32)와 전기적으로 연결된다. 접착제(19)의 선택적인 층은 제어기(30)를 모듈 기판(10)에 접착할 수 있고, 존재하면 도 17I에 도시된 바와 같이 모듈 희생 릴리스 층(120)의 일부를 노출시키도록 패턴화될 수 있다. 단계 470에서, 선택적인 모듈 캡슐화 층은 예를 들어 스퍼터링 또는 증발에 의해 증착되고, 선택적으로 예를 들어 포토리소그래피로 패턴화되어 희생 릴리스 층(120)을 노출시킨다. 도 17J를 참조하면, 단게 480에서, 희생 릴리스 층(120)은 모듈 테더(14)만이 픽셀 모듈(99)을 모듈 앵커(17)에 의해 캐리어(102)에 물리적으로 연결하도록 에칭된다. 본 개시내용의 다양한 실시형태에서, 모듈 테더(14)는 캡슐화 층, 예를 들어 광 방출기 캡슐화 층(29), 제어기 캡슐화 층(39)(도 17J 내지 도 17L에 포함되지 않음)의 일부, 접착제(19)의 층의 일부, 모듈 기판(10)의 일부, 또는 일부 다른 모듈 캡슐화 층, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 도 17J 내지 도 17L에 도시된 실시형태에서, 모듈 테더(14)는 광 방출기 캡슐화 층(29)만을 포함한다.
도 17K를 참조하면, 픽셀 모듈(99)은 도 17L에 도시된 바와 같이 단계 490에서 캐리어(102)로부터 디스플레이 기판(70)에 마이크로-전사 인쇄될 수 있어서(예를 들어, 스탬프(90) 및 스탬프 포스트(92)를 이용하여), 모듈 연결 포스트(12) 및 모듈 전극(18)은 패드(40) 및 디스플레이 전극(74)을 디스플레이 기판(70) 상에 전기 접촉시킨다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 디스플레이 기판(70)은 표면 장착 기판(예를 들어, 디스플레이 전극(74)에 대응하는 폴리이미드 및 패턴화된 표면 장착 전극의 층을 포함)이며, 픽셀 모듈(99)은 표면 장착 디바이스의 일부이다. 도 17A 내지 도 17L은 도 3에 도시된 것에 대응하는 모듈 연결 포스트(12)를 도시하지만, 본 개시내용의 일부 실시형태(도시되지 않음)에 따르면, 모듈 연결 포스트(12)는 광 방출기(20)(제어기(30)를 위한 도 1에 대응) 상에 직접 배치될 수 있다.
도 16A 내지 도 16M 및 도 17A 내지 도 17L에 도시된 실시형태는 둘 다 모듈 기판(10) 상에 배치된 단일 광 방출기(20) 및 디스플레이 기판(70) 상에 배치된 단일 픽셀 모듈(99)을 도시한다. 일부 실시형태에서, 다수의 광 방출기(20)는 모듈 기판(10), 예를 들어 도 1 내지 도 3 및 도 12A 내지 도 13에 도시된 바와 같은, (복수의 광 방출기(20)를 포함하는 픽셀 모듈(99)) 및 도 14A 내지 도 14D에 도시된 바와 같은 디스플레이 기판(70) 상에 배치된 다수의 픽셀 모듈(99) 상에 배치된다.
도 16 내지 도 16M 및 도 17A 내지 도 17M에 도시된 실시형태는 예시적이며 제한적이지 않다. 집적 회로 및 디스플레이 기술에 정통한 사람은 설명된 공정, 구조 및 재료의 변형이 본 개시내용의 맥락 내에서 적용될 수 있고 본 개시내용의 실시형태 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 단계는 다른 단계 전후에 또는 동시에 수행할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 광 방출기(20) 또는 제어기(30)와 같은 컴포넌트가 구성되고, 모듈 기판(10)에 대해 고유하지 않다. 도 18A 내지 도 18D 및 도 19A 내지 도 19D를 참조하면, 광 방출기(20) 또는 제어기(30)와 같은 컴포넌트는 대응하는 소스 웨이퍼로부터 모듈 기판(10)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다. 도 18A 내지 도 18D 및 도 23의 흐름도를 참조하면, 단계 200에서, 인쇄 가능한 광 방출기(20)는 전술한 바와 같은 단계 300를 사용하여 제공된다. 이러한 예시에서, 인쇄 가능한 광 방출기(20)는 반전된 구성(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이)으로 제공된다. 일부 다른 실시형태에서, 인쇄 가능한 광 방출기(20)는 비반전 구성(도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은)으로 제공된다. 단계 202에서, 제어기(30)는 예를 들어 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 비반전 인쇄 가능한 구성으로 제공된다. 단계 204 및 도 18A를 참조하면, 픽셀 모듈(99)을 위한 소스 웨이퍼(100)가 제공되고, 도 18B에 도시된 바와 같이 단계 206에서 형성되거나 또는 배치된 모듈 기판(10)이 제공된다. 모듈 기판(10) 상의 임의의 필요한 비아(16), 유전체 구조(50), 및 모듈 전극(18)은 단계 241에서 형성될 수 있고, 단계 245에서 도 18C에 도시된 바와 같이, 제어기(30)는 제어기 소스 웨이퍼(35)로부터 모듈 기판(10)(또는 모듈 기판(10) 상에 제공된 임의의 층 또는 모듈 전극(18))에 배치된다. 단계 247에서, 임의의 추가 구조(모듈 연결 포스트(12) 또는 다른 모듈 전극(18) 등)가 도 18D에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 이어서, 모듈 구조는 단계 250에서, 그리고 일반적으로 단계 330 내지 360에서 설명된 바와 같이 캐리어(102)를 이용하여 반전된다. (반전 또는 비반전 구성의) 인쇄 가능한 광 방출기(20)는 단계 260에서 모듈 광 방출기 표면(10L) 또는 모듈 기판(10)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)되고, 예를 들어 모듈 연결 포스트(12), 다른 모듈 전극(18), 또는 광 방출기 캡슐화 층(29)과 같은 270에 대해 설명된 바와 같은 임의의 추가 처리가 수행된다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 단계 200에서, 인쇄 가능한 제어기(30)가 제공되고, 단계 202에서, 인쇄 가능한 광 방출기(20)는 광 방출기(20)가 먼저 단계 245에서 인쇄되고 제어기(30)가 단계 260에서 인쇄되도록 제공된다. 일부 이러한 실시형태에서, 제어기(20)는 캡슐화되고, 픽셀 모듈(99)은 단계 470 내지 490에서 설명된 바와 같이 인쇄될 수 있다. 일반적으로, 캡슐화 층은 환경 보호에 유용하거나 테더가 한정될 수 있는 층을 제공하거나 또는 둘 다에 유용할 때 제공될 수 있다.
도 19A 내지 도 19D는 제어기(30)에 제어기 조립체 연결 포스트(32)가 제공되는 픽셀 모듈(99)을 형성하는 단계를 도시한다. 일부 이러한 실시형태에서, 도 19A 내지 도 19C는 도 18A 내지 도 18C의 실시형태와 유사하지만, 도 19D에서, 제어기(30) 및 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 포함하는 제어기 조립체(82)는 모듈 기판(10) 및 모듈 전극(18)에 인쇄(예를 들어, 마이크로-전사 인쇄)된다. 모듈 연결 포스트(12)는 인쇄 전 또는 후에 제어기(30) 상에 형성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 픽셀 모듈(99)을 제조하는 방법은 모듈 소스 웨이퍼(15)(예를 들어, 모듈 기판(10)을 포함하는 소스 웨이퍼) 상에 또는 안에 배치된 모듈 기판(10) 상에 배치된 제어기(30), 모듈 전극(18), 및 모듈 연결 포스트(12)를 제공하는 단계를 포함하며, 모듈 전극(18)은 제어기(30)와 전기 접촉한다. 제어기(30), 모듈 전극(18), 모듈 연결 포스트(12), 및 모듈 기판(10)(예를 들어, 모듈 소스 웨이퍼(15)와 함께)은 제어기(30)가 캐리어(102)와 모듈 기판(10) 사이에 배치되도록 캐리어(102)(예를 들어, 핸들 기판)에 전사된다(예를 들어, 수지와 같은 접착제(19)로 접착된다). 모듈 소스 웨이퍼(15)는 예를 들어 그라인딩 또는 레이저 리프트오프에 의해 제거될 수 있다. 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)이 제어기(30)와 광 방출기(20) 사이에 배치되도록 모듈 기판(10) 상에 배치된다. 광 방출기(20)는 모듈 기판(10)에 대해 고유하지 않으며, 광 방출기(20)는 픽셀 모듈(99)을 형성하기 위해 (예를 들어, 광 방출기(20) 또는 광 방출기 조립체(80)를 모듈 기판(10)에 마이크로-전사 인쇄하는 것에 의해) 제어기(30)에 전기적으로 연결된다.
제공하는 단계는 제어기(30)가 모듈 기판(10)에 대해 고유하지 않도록 모듈 기판(10) 상에 제어기(30)를 배치하는 단계, 제어기(30) 상에 패턴화된 제1 유전체 층을 배치하는 단계, 패턴화된 제1 유전체 층 상에 제어기(30)와 접기 접촉으로 모듈 전극(18)을 배치하는 단계, 및 모듈 연결 포스트(12)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제공하는 단계는 모듈 연결 포스트(12)가 제2 유전체 층으로부터 돌출되도록 모듈 전극(18) 상에 제2 유전체 층을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 유전체 층 및 모듈 기판(10)은 모듈 전극(18) 및 제어기(30)를 함께 캡슐화할 수 있다.
본 개시내용의 일부 방법은 전사 단계 이전에 제2 유전체 층 상에 패턴화된 희생 릴리즈 층을 형성하는 단계를 포함하며, 여기에서 패턴화된 희생 릴리즈 층은 하나 이상의 모듈 연결 포스트(12)를 덮는다. 패턴화된 희생 릴리스 층은, 캐리어(102)로부터 픽셀 모듈(99)을 릴리스하고 픽셀 모듈(99)이 타깃 기판(70)에 전사 인쇄되는 것을 가능하게 하도록 예를 들어 습식 또는 건식 에칭에 의해 희생될 수 있다. 그러므로, 일부 실시형태에 따르면, 패턴화된 희생 릴리스 층은 소스 웨이퍼(100)가 제거된 후에 적어도 부분적으로 제거된다.
제2 유전체 층의 적어도 일부는 패턴화된 희생 릴리스 층이 적어도 부분적으로 제거된 후에 제어기(30) 및 광 방출기(20)가 제2 유전체 층의 적어도 일부에 의해 캐리어(102)에 연결되어 있도록 모듈 기판(10)과의 공통 평면 상에 배치될 수 있다. 그러므로, 제2 유전체 층의 일부는 모듈 테더(14)를 형성하거나 모듈 테더일 수 있다. 이어서, 픽셀 모듈(99)은 캐리어(102)로부터 타깃 기판(70)(예를 들어, 디스플레이 기판(70)에 (예를 들어, 스탬프(90)를 이용하여 마이크로-전사 인쇄하는 것에 의해) 전사될 수 있다. 추가적인 모듈 전극(18)은 제어기(30) 반대편의 모듈 기판(10)의 표면에 형성될 수 있고, 광 방출기(20)는 광 방출기(20)에 전기적으로 연결된 광 방출기 연결 포스트(26)가 추가적인 모듈 전극(18)과 전기 접촉하도록 인쇄될 수 있다. 본 개시내용의 방법은 광 방출기(20)를 배치하기 전에 추가적인 모듈 전극(18) 및 모듈 기판(10) 상에 패턴화되지 않은 접착제(19)의 층을 제공하는 단계, 및 패턴화 후의 접착제(19)의 층이 모듈 기판(10)을 넘어서 연장되지 않도록 광 방출기(20)를 배치한 후에 접착제(19)의 층을 패턴화하는 단계를 포함할 수 있다. 광 방출기(20)는 파손(예를 들어, 파단)되거나 또는 분리된 광 방출기 테더(24)를 포함할 수 있고, 제어기(30)는 파손되거나 분리된 제어기 테더(34)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 방법은 모듈 기판(10) 및 제1 캡슐화 층이 함께 제어기(30)를 캡슐화하도록 제어기(30) 상에 또는 위에 배치된 제1 캡슐화 층(예를 들어, 제어기 캡슐화 층(39))을 제공하는 단계, 및 모듈 기판(10) 및 제2 캡슐화 층이 함께 광 방출기(20)를 캡슐화하도록 광 방출기(20) 상에 또는 위에 제2 캡슐화 층(예를 들어, 광 방출기 캡슐화 층(29))을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
제어기(30)는 모듈 기판(10)의 가장자리를 통과하거나 또는 주위에 있는 하나 이상의 모듈 전극(18)에 의해 적어도 부분적으로 광 방출기(20)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 개시내용의 픽셀 모듈(99) 및 방법은 모듈 기판(10)의 양쪽 측면 상에 제어기(30)(또는 제어기 조립체(82)) 및 하나 이상의 광 방출기(20)(또는 광 방출기 조립체(80))를 배치한다. 일부 실시형태에서, 제어기(30) 또는 제어기 조립체(82)는 노출되며, 즉, 다른 기판 또는 구조에 의해 덮이거나 지지되지 않는다. 유사하게, 일부 실시형태에서, 광 방출기(20) 또는 광 방출기 조립체(80)는 노출되며, 즉 다른 기판 또는 구조에 의해 덮이거나 지지되지 않는다. 모듈 기판(10)은 광 방출기(20), 광 방출기 조립체(80), 제어기(30), 및 제어기 조립체(82) 중 임의의 하나 이상을 지지하는데 필요한 기계적 구조를 제공할 수 있다.
본 개시내용의 픽셀 모듈(99)은 모듈 전극(18)에 전력 및 신호를 제공하고, 제어기(30)가 예를 들어 존재하는 경우에 비아(16)를 통해 광 방출기(20)를 작동 및 제어하게 하는 것에 의해 작동될 수 있다. 전력 및 신호는 모듈 연결 포스트(12)(존재하면)를 통해, 또는 픽셀 모듈(99)이 배치된 기판 상에 배치된 포토리소그래피로 한정된 와이어, 예를 들어 디스플레이 기판(70) 상의 디스플레이 전극(74)을 통해 픽셀 모듈(99)에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 전력 및 신호는 존재하면 광 방출기 연결 포스트(26)를 통해, 또는 광 방출기(20)가 배치된 모듈 기판(10) 상에 배치된 포토리소그래피로 한정된 와이어(예를 들어, 모듈 전극(18))를 통해 광 방출기(20)에 제공될 수 있다. 유사하게, 전력 및 신호는 존재하면 제어기 조립체 연결 포스트(32)를 통해, 또는 제어기(30)가 배치된 모듈 기판(10) 상에 배치된 포토리소그래피로 한정된 와이어(예를 들어, 모듈 전극(18))를 통해 제어기(30)에 제공될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태는 포토리소그래피 방법 및 마이크로-전사 인쇄, 예를 들어 도 1, 도 6, 도 8, 도 9, 도 11A 내지 도 11C, 도 12B 및 도 14B에 도시된 구조를 사용하여 구성되었다. 본 개시내용의 방법 및 구조는 또한 예를 들어 도 15A 내지 도 15I, 도 16A 내지 도 16M, 도 18A 내지 도 18D, 및 도 21에 도시된 바와 같이 구현되었다. 도 24를 참조하면, 모듈 소스 웨이퍼(15)는 도 25에 더 상세히 도시된 복수의 픽셀 모듈(99)을 포함한다. 도 25의 불완전한 픽셀 모듈(99)은 구조의 희생 릴리스 층(120) 측면으로 보았을 때 도 16E에 대응한다. 희생 릴리스 층(120)은 대체로 투명하고, 도 25는 모듈 전극(18) 층에 초점을 맞춘다. 제어기(30)는 대체로 모듈 전극(18) 아래에 있고 모듈 전극에 의해 가려지지만, 제어기(30)의 주위는 어두운 직사각형 윤곽선으로 보여질 수 있다. (유전체 구조(50)는 대체로 투명하고, 도시되지 않았지만 제어기 비아(16C)를 제외하고는 베어 다이 제어기(30)를 모듈 전극(18)으로부터 절연시킨다. 제어기(30)는 길이와 폭이 약 40 x 35 미크론인 CMOS 실리콘 집적 회로이며, 제어기(30) 아래에서 모듈 기판(10)으로서 역할을 하는 산화물 층 상에 배치된다. 그러므로, 모듈 기판(10)은 (도 15G 및 도 16F에 도시된 바와 같이) 모듈 소스 웨이퍼(15)가 제거될 때까지 매립된 산화물 층이다. 모듈 테더(14) 및 모듈 앵커(17)는 점선의 밝은 직사각형으로 도 25의 좌측에서 윤곽화된다. 모듈 연결 포스트(12)는 직사각형 제어기(30)의 네 모서리에 위치된다. 제어기 비아(16C)는 모듈 전극(18)을 통해 모듈 연결 포스트(12)와 제어기(30) 사이 및 제어기(30)와 광 방출기(20)(도 16H에 도시된 바와 같이 배치된 마이크로-iLED) 사이의 전기 연결을 제공한다. 광 방출기 비아(16L)는 광 방출기(20)를 제어하도록 모듈 기판(10)을 통해 모듈 전극(18)을 전기적으로 연결하고, 충분한 전류를 전도하도록 비교적 크다. 유사하게, 접지 비아(16G)는 광 방출기(20) 및 제어기(30)에 접지 연결을 제공한다. 접지 및 광 방출기 비아(16G, 16L)는 추가 유전체 층(50)(현미경 사진에는 도시되지 않음)을 통해 연결되고, 그러므로 하나는 제어기(30) 위에 있고 다른 하나는 제어기(30)에 인접한 2개의 비아(16)를 포함한다. 전자 기술 분야에 정통한 사람들이 이해할 수 있는 바와 같이, 제어기(30)는 접지 비아(16G)를 통해 복귀하는 광 방출기(20)를 제어하기 위해 광 방출기 비아(16L)를 통해 선택적 전압을 제공할 수 있거나, 또는 반전된 논리를 이용하여, 접지 비아(16G)는 광 방출기(20)를 제어하기 위한 접지 연결로서 광 방출기 비아(16G)를 통해 선택적으로 복귀되는 전압을 제공할 수 있다.
본 개시내용의 다양한 실시형태에 따르면, 픽셀 모듈(99)이 배치되는 디스플레이 기판(70) 또는 타깃 기판은, 예를 들어 평판 디스플레이 산업에서 발견되는 바와 같은 전기 구성요소, 전기 도체 및 집적 회로를 지지하는데 적합한 2개의 양쪽 측면 및 표면을 갖는 임의의 재료일 수 있다. 디스플레이 기판(70) 또는 표면 장착 디바이스 기판과 같은 타깃 기판(70)은 가요성 또는 강성일 수 있으며, 예를 들어 유리, 플라스틱, 금속 또는 세라믹, 폴리머, 수지, 폴리이미드, PEN, PET, 금속, 금속박, 유리, 반도체, 사파이어 중 하나 이상일 수 있거나 또는 하나 이상을 포함할 수 있다.
모듈 기판(10)은 광 방출기(20) 또는 제어기(30)가 형성되는 반도체 기판, 또는 모듈 웨이퍼 상에 한정된 별도의 기판일 수 있다. 모듈 기판(10)은 유리, 폴리머, 또는 유전체 층, 예를 들어 이산화규소 또는 질화물일 수 있고, 시드 층을 포함할 수 있고, 후속적으로 제거되는 기판 또는 웨이퍼 상에 증착되는 층일 수 있다.
제어기(30)는 반도체 구조 또는 기판에 형성된 광 방출기 제어 회로, 예를 들어 집적 회로 및 포토리소그래피 재료 및 방법을 사용하여 단결정 실리콘으로 만들어진 베어-다이 반도체 회로를 포함하는 집적 회로일 수 있다. 반도체는 예를 들어 실리콘, CMOS, 또는 GaAs와 같은 화합물 반도체일 수 있다. 제어기(30)는 예를 들어 1000 미크론 미만(예를 들어, 500 미크론 미만, 250 미크론 미만, 100 미크론 미만, 50 미크론 미만, 20 미크론, 또는 10 미크론 미만)의 길이 및 폭, 그리고 선택적으로 100 미크론 미만(예를 들어, 50 미크론 미만, 20 미크론 미만, 10 미크론 미만, 또는 5 미크론 미만)의 두께 중 적어도 하나를 갖는 마이크로 크기의 디바이스일 수 있다.
유사하게, 광 방출기(20)는 반도체 구조 또는 기판에 형성된 집적 회로, 예를 들어 마이크로-iLED, 예를 들어 집적 회로 및 포토리소그래피 재료 및 방법을 사용하여 화합물 반도체와 같은 단결정 재료로 만들어진 베어-다이 반도체 회로일 수 있다. 반도체는 예를 들어 실리콘, CMOS, 또는 GaN 또는 GaAs와 같은 화합물 반도체일 수 있다. 광 방출기(20)는 예를 들어 1000 미크론 미만(예를 들어, 500 미크론 미만, 250 미크론 미만, 100 미크론 미만, 50 미크론 미만, 20 미크론 미만, 또는 10 미크론 미만)의 길이 및 폭, 그리고 선택적으로 100 미크론 미만(예를 들어, 50 미크론 미만, 20 미크론 미만, 10 미크론 미만, 또는 5 미크론 미만)의 두께 중 적어도 하나를 갖는 마이크로 크기의 디바이스일 수 있다. 이러한 단결정 재료는 종래의 평면 패널 디스플레이에서 발견되는 박막 재료에 비해 더 빠른 스위칭 속도, 더 큰 효율성 및 감소된 크기를 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 다양한 실시형태에 따라서 구성된 디바이스 및 구조를 갖는 디스플레이는 향상된 성능 및 해상도를 가질 수 있다.
각각의 광 방출기(20)는 다양한 실시형태에 따라서, 예를 들어 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 마이크로-LED, 레이저, 다이오드 레이저, 또는 수직 캐비티 표면 방출 레이저일 수 있으며, 공지된 발광 다이오드 및/또는 레이저 재료 및 구조를 포함할 수 있다. 광 방출기(20)는 무기 고체 단결정 직접 밴드갭 광 방출기를 포함할 수 있고, 적색, 녹색, 청색, 황색 또는 청록색, 보라색 또는 자외선과 같은 가시광선을 방출할 수 있고, 간섭 또는 비간섭광을 방출할 수 있고, 형광체, 양자점 또는 기타 색 변환 물질을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 광 방출기(20)는 2 내지 50㎛(예를 들어, 2 내지 5㎛, 5 내지 10㎛, 10 내지 20㎛, 또는 20 내지 50㎛)의 폭, 2 내지 50㎛(예를 들어, 2 내지 5㎛, 5 내지 10㎛, 10 내지 20㎛, 또는 20 내지 50㎛)의 길이, 및 2 내지 50㎛(예를 들어, 2 내지 5㎛, 5 내지 10㎛, 10 내지 20㎛, 또는 20 내지 50㎛)의 높이 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 광 방출기(20) 또는 광 방출기 조립체(80)는 예를 들어 미국 특허 제10,153,735호에 기술된 바와 같은 하나 이상의 관련 컬러 필터, 또는 예를 들어 2015년 11월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/930,363호에 기술된 바와 같은 하나 이상의 관련 색 변환 물질 또는 물품을 포함할 수 있다.
마이크로-iLED 및 마이크로-LED 디스플레이에 대한 논의는, 각각의 개시 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용되는, 미국 특허 제9,520,537호(등록일: 2016년 12월 13일, 발명의 명칭: "Micro Assembled Micro LED Displays and Lighting Elements")에서 찾을 수 있다. 마이크로-전사 방법은, 각각의 개시 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용되는, 미국 특허 제8,722,458호, 제7,622,367호 및 제8,506,867호에 개시되어 있다.
본 개시내용의 특정 실시형태에 따른 픽셀 모듈(99) 또는 제어기(30)는 복합 마이크로-조립 기술을 사용하여 구성될 수 있다(예를 들어, 복합 마이크로 시스템일 수 있다). 화합물 마이크로-조립 구조 및 방법에 대한 논의는, 개시 내용이 참조에 의해 본 명세서에 원용되는, 미국 특허 출원 제14/822,868호(출원일: 2014년 9월 25일, 발명의 명칭: "Compound Micro-Assembly Strategies and Devices")에 제공된다.
일반적으로, 예를 들어 도핑되거나 도핑되지 않은 반도체 재료, 전도체, 패시베이션 층, 패턴화된 유전체 층, 전기 접점 및 제어기를 포함하는 본 개시내용의 구조, 특징 및 요소는 집적 회로 기술, 및 발광 다이오드 분야에서 발견되는 포토리소그래피 방법 및 재료를 사용하여 만들어질 수 있다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 용어 "위" 및 "아래"는 상대적인 용어이며, 본 개시내용에 포함된 층, 요소 및 기판의 상이한 배향과 관련하여 상호 교환될 수 있다. 예를 들어, 제2 층 상의 제1 층 또는 디바이스는 일부 구현에서 제2 층 상에 직접 접촉하는 제1 층 또는 디바이스를 의미한다. 다른 구현에서, 제2 층 상의 제1 층 또는 디바이스는 그 사이에 다른 층을 갖는 제1 층 또는 디바이스 및 제2 층을 포함한다.
실시형태의 특정 구현을 설명했지만, 이제 본 발명의 개념을 통합하는 다른 구현이 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 개시내용은 설명된 실시형태에 제한되어서는 안 되며, 오히려 다음의 청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다.
설명 전반에 걸쳐서, 장치 및 시스템이 특정 컴포넌트를 가지거나 구비하거나 포함하는 것으로 설명되거나, 또는 공정 및 방법이 특정 단계를 가지거나 구비하거나 포함하는 것으로 설명되는 경우에, 추가적으로, 인용된 컴포넌트로 본질적으로 이루어지거나 또는 이루어지는 개시된 기술의 장치 및 시스템이 있고, 인용된 처리 단계로 본질적으로 이루어지거나 또는 이루어지는 개시된 기술에 따른 공정 및 방법이 있는 것으로 고려된다.
개시된 기술이 작동 가능한 상태로 유지되는 한 특정 작업을 수행하기 위한 단계 또는 순서의 순서는 중요하지 않음을 이해해야 한다. 더욱이, 일부 상황(예를 들어, 일부 실시형태)에서 2개 이상의 단계 또는 동작이 동시에 수행될 수 있다. 본 개시내용은 그 특정 실시형태를 특히 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 개시내용의 사상 및 범위 내에서 변형 및 수정이 수행될 수 있음이 이해될 것이다.
10 모듈 기판
10L 모듈 광 방출기 표면/모듈 광 방출기 측면
10C 모듈 제어기 표면/모듈 제어기 측면
11 파단선
12 모듈 연결 포스트
14 모듈 테더
15 모듈 소스 웨이퍼
16 비아
16L 광 방출기 비아
16C 제어기 비아
16G 접지 비아
17 모듈 앵커
18 모듈 전극
19 접착제/접착층
20 광 방출기
20A 광 방출기 영역
20S 광 방출기 저부 측면
20T 광 방출기 상부 측면
20R 적색광 방출기
20G 녹색광 방출기
20B 청색광 방출기
21 전도층
22 광 방출기 조립체 연결 포스트
23 광 방출층
24 광 방출기 테더
24A 광 방출기 조립체 테더
25 광 방출기 소스 웨이퍼
26 광 방출기 연결 포스트
27 광 방출기 앵커
28 광 방출기 전극
29 광 방출기 캡슐화 층
30 제어기
30A 제어기 영역
30S 제어기 저부 측면
30T 제어기 상부 측면
32 제어기 조립체 연결 포스트
34 제어기 테더
34A 제어기 조립체 테더
35 제어기 소스 웨이퍼
37 제어기 앵커
38 제어기 전극
39 제어기 캡슐화 층
40 접촉 패드
50 유전체/유전체 구조/유전체 층/유전체 기판
52 광 방출기 조립체 기판
54 제어기 조립체 기판
60 광
60R 적색광
60G 녹색광
60B 청색광
70 디스플레이 기판/타깃 기판
74 디스플레이 전극
80 광 방출기 조립체
82 제어기 조립체
84 희생 부분/갭
90 스탬프
92 스탬프 포스트
97 픽셀 모듈 웨이퍼
98 픽셀 모듈 디스플레이
99 픽셀 모듈
100 소스 웨이퍼
102 캐리어
110 컴포넌트
112 유전체 캡슐화제
114 컴포넌트 테더
117 컴포넌트 앵커
118 컴포넌트 전극
120 희생 릴리스 층
200 인쇄 가능한 광 방출기 제공 단계
202 인쇄 가능한 제어기 제공 단계
204 모듈 소스 웨이퍼 제공 단계
206 모듈 기판 제공 단계
210 제어기 소스 웨이퍼 제공 단계
220 제어기 소스 웨이퍼 상에 모듈의 배치 단계
230 모듈 기판 상에 제어기의 배치 단계
240 모듈 기판 상에 비아 및 전극의 형성 단계
241 모듈 기판 상에 비아 및 전극의 형성 단계
245 모듈 기판 상에 제어기의 마이크로 전사 단계
247 모듈 기판 상에 비아 및 전극의 형성 단계
250 모듈 캐리어 및 전극 형성 단계
260 모듈 기판 상에 광 방출기의 마이크로 전사 단계
270 모듈 기판 상에 광 방출기의 캡슐화 단계
280 모듈을 릴리스하도록 희생 릴리스 층 에칭 단계
290 타깃 기판 상에 모듈의 마이크로 전사 단계
300 인쇄 가능한 광 방출기 제공 단계
310 컴포넌트 소스 웨이퍼 제공 단계
320 컴포넌트 소스 웨이퍼 상에 구성 요소 형성 단계
330 컴포넌트 소스 웨이퍼 제공 단계
340 컴포넌트 소스 웨이퍼 상에 컴포넌트 캡슐화 단계
350 컴포넌트 캐리어에 컴포넌트 접착 단계
360 컴포넌트 소스 웨이퍼 제거 단계
370 컴포넌트를 릴리스하도록 희생 릴리스 층 에칭 단계
400 인쇄 가능한 광 방출기 제공 단계
410 제어기 소스 웨이퍼 제공 단계
420 제어기 소스 웨이퍼 상에 모듈의 배치 단계
430 모듈 기판 상에 제어기의 배치 단계
440 모듈 기판 상에 비아 및 전극의 형성 단계
450 모듈 캐리어 및 전극 형성 단계
460 모듈 기판 상에 광 방출기의 마이크로 전사 단계
470 모듈 기판 상에 광 방출기의 캡슐화 단계
480 모듈을 릴리스하도록 희생 릴리스 층 에칭 단계
490 타깃 기판 상에 모듈의 마이크로 전사 단계

Claims (21)

  1. 픽셀 모듈로서,
    광 방출기 표면 및 상기 광 방출기 표면의 반대편의 제어기 표면을 갖는 모듈 기판;
    상기 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치된 하나 이상의 광 방출기;
    상기 모듈 기판에 고유하고, 상기 모듈 기판의 제어기 표면 상에 또는 상기 모듈 기판의 제어기 표면에 구성된 제어기; 및
    모듈 전극들로서, 상기 모듈 전극들 중 적어도 하나의 모듈 전극은 상기 제어기에 전기적으로 연결되며, 상기 모듈 전극들 중 적어도 하나의 모듈 전극은 상기 하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기에 전기적으로 연결되는, 상기 모듈 전극들을 포함하는, 픽셀 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 하나 이상의 광 방출기를 제어하게끔 동작 가능하도록 상기 모듈 전극들은 상기 제어기를 상기 하나 이상의 광 방출기에 전기적으로 연결하는, 픽셀 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 전극들 중 하나 이상의 모듈 전극은 상기 모듈 기판을 통과하거나 상기 모듈 기판의 가장자리 주위를 감싸는, 픽셀 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 방출기는 적색광을 방출하도록 동작 가능한 적색광 방출기, 녹색광을 방출하도록 동작 가능한 녹색광 방출기 및 청색광을 방출하도록 동작 가능한 청색광 방출기를 포함하는, 픽셀 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 방출기는 상기 모듈 기판의 광 방출기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 광을 방출하도록 배치된 하나 이상의 수평 무기 발광 다이오드인, 픽셀 전극.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수평 무기 발광 다이오드는 저부 면 반대편의 상부 면을 포함하고 상기 상부 면을 통해 광을 방출하며, 상기 광 방출기 전극들은 상기 상부 면에 전기적으로 연결되는, 픽셀 전극.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수평 무기 발광 다이오드는 상부 면 반대편의 저부 면을 포함하고 상기 저부 면을 통해 광을 방출하며, 상기 광 방출기 전극은 상기 상부 면에 전기적으로 연결되는, 픽셀 전극.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 방출기는 상기 모듈 기판의 광 방출기 표면으로부터 멀어지는 방향으로 광을 방출하도록 배치된 하나 이상의 수직 무기 발광 다이오드인, 픽셀 전극.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기는 상기 모듈 전극들 중 하나의 모듈 전극에 각각 전기적으로 연결된 하나 이상의 광 방출기 연결 포스트를 포함하는, 픽셀 전극.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 기판의 제어기 표면 상에 배치되는 하나 이상의 모듈 연결 포스트를 포함하며, 상기 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 각각은 상기 모듈 전극들 중 하나의 모듈 전극에 전기적으로 연결되는, 픽셀 전극.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 기판의 광 방출기 표면 상에 배치되고 상기 광 방출기 표면으로부터 돌출되는 하나 이상의 모듈 연결 포스트를 포함하며, 상기 하나 이상의 모듈 연결 포스트의 각각은 상기 모듈 전극들 중 하나의 모듈 전극에 전기적으로 연결되는, 픽셀 전극.
  12. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 하나 이상의 광 방출기의 각각의 광 방출기는 파손되거나 분리된 광 방출기 테더(light-emitter tether)를 포함하거나, (ⅱ) 상기 모듈 기판은 모듈 테더를 포함하거나, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ)에 모두 해당하는, 픽셀 전극.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 기판은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함하는, 픽셀 전극.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광 방출기의 각각은 상기 모듈 기판에 대해 고유하지 않은, 픽셀 전극.
  15. 제1항에 있어서,
    유전체가 적어도 하나의 광 방출기와 상기 모듈 전극들 중 적어도 하나 모듈 전극의 각각의 적어도 일부 사이에 배치되는, 픽셀 전극.
  16. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 제어기 위에 배치된 캡슐화 층, (ⅱ) 상기 하나 이상의 광 방출기 위에 배치된 캡슐화 층, 또는 (ⅲ) (i) 및 (ⅱ) 둘 다를 포함하는, 픽셀 전극.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캡슐화 층들 중 임의의 하나 이상의 캡슐화 층은 파손되거나 분리된 모듈 테더를 포함하는, 픽셀 전극.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 모듈 기판 상에 배치되고 상기 모듈 기판으로부터 돌출되는 하나 이상의 모듈 연결 포스트를 포함하며, 상기 하나 이상의 모듈 연결 포스트는 상기 제어기 위에 배치된 캡슐화 층 및 상기 하나 이상의 광 방출기 위에 배치된 캡슐화 층 중 임의의 하나 이상의 캡슐화 층을 통해 돌출되는, 픽셀 전극.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 픽셀 모듈은, 상기 캡슐화 층들 중 임의의 하나 이상의 캡슐화 층에 의해 완전히 캡슐화되는, 픽셀 전극.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 모듈은,
    400 미크론 이하의 폭 및 길이 중 적어도 하나, 및
    150 미크론 이하의 두께
    중 적어도 하나를 갖는, 픽셀 전극.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 픽셀 모듈은, 상기 모듈 기판 및 상기 캡슐화 층들 중 임의의 하나 이상의 캡슐화 층에 의해 완전히 캡슐화되는, 픽셀 전극.
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