KR20240017477A - 마이크로 led 패키지 및 이를 구비한 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 LED 디스플레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 색상을 가지는 복수의 마이크로 LED를 단일 픽셀 또는 복수의 픽셀 단위로 패키징하여 디스플레이의 구동접속전극부에 대한 접속을 용이하게 할 수 있는 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이는 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 디스플레이의 구동접속전극부를 재배열 또는 재설계의 필요성이 없고, 높은 정밀도를 갖는 소재와 장비의 개발 없이도 재배열된 배선부를 통하여 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동접속전극부에 용이하게 접속시킴으로써 제조 비용을 절감할 수 있고, 기존 마이크로 LED 칩의 실장 공정에서 발생할 수 있는 여러가지 기술적 난제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이는 패키지에 포함된 마이크로 LED 칩의 총 전극 개수보다 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 개수를 감소시킬 수 있고, 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 면적을 확장시킬 수 있어 패키지와 디스플레이의 구동접속전극부를 더욱 안정적이고 확실하게 접속시킬 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이는 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 디스플레이의 구동접속전극부를 재배열 또는 재설계의 필요성이 없고, 높은 정밀도를 갖는 소재와 장비의 개발 없이도 재배열된 배선부를 통하여 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동접속전극부에 용이하게 접속시킴으로써 제조 비용을 절감할 수 있고, 기존 마이크로 LED 칩의 실장 공정에서 발생할 수 있는 여러가지 기술적 난제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이는 패키지에 포함된 마이크로 LED 칩의 총 전극 개수보다 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 개수를 감소시킬 수 있고, 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 면적을 확장시킬 수 있어 패키지와 디스플레이의 구동접속전극부를 더욱 안정적이고 확실하게 접속시킬 수 있다.
Description
본 발명은 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 색상을 가지는 복수의 마이크로 LED를 단일 픽셀 단위 또는 복수의 픽셀 단위로 패키징하여 디스플레이의 구동접속전극부에 대한 접속을 용이하게 할 수 있는 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이에 관한 것이다.
마이크로 LED 디스플레이는 자발광 특성을 가지는데, 동일하게 자발광 특성을 갖는 OLED와 비교할 때 반응 속도, 밝기, 색재현성 및 저전력 구동특성 측면에서 더 우수하다. 마이크로 LED 디스플레이는 무기물 소자 특성상 높은 내구성과 수명을 가지고 있어 모바일 디스플레이에의 적용에 보다 유리하다. 그리고, 마이크로 LED 특성상 모듈 형식으로 조립이 가능하여 초고화질 대형 디스플레이에도 응용이 가능하다.
마이크로 LED의 상용화 관점에서는 대량전사 가능성과 더불어 생산성, 공정비용, 전사성공률, 대면적공정, 고집적, 그리고 백플레인(backplane)과의 결합 호환성이 검증이 되야 한다.
마이크로 LED 디스플레이를 구현하기 위해서는, 복수의 마이크로 LED 칩들을 일정한 간격으로 배열시키고, 개별 마이크로 LED 칩들을 디스플레이의 구동접속전극부에 실장해 주는 공정이 필수이다.
그러나, 개술의 개발에 따라 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지면 마이크로 LED 칩의 전극 사이즈도 함께 작아지기 때문에 마이크로 LED 칩이 실장되는 디스플레이의 구동접속전극부 또한 재배열 또는 재설계해야하는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 마이크로 LED 칩을 디스플레이의 구동접속전극부에 정밀하게 실장하는 것이 매우 어려워, 이를 위해 더욱 높은 정밀도를 가지는 소재와 장비 개발이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 디스플레이의 구동접속전극부에 대한 재배열 또는 재설계 없이도 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동 접속 전극부에 용이하게 접속시킬 수 있는 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 높은 정밀도를 갖는 소재와 장비의 개발 없이도 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동 접속 전극부에 용이하게 접속시킬 수 있는 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지는 임시기판과; 상기 임시기판 상에 배열된 복수의 마이크로 LED 칩과; 상기 마이크로 LED 칩들을 감싸도록 형성된 제1패시베이션층과; 일 측이 상기 마이크로 LED 칩들 각각의 전극과 연결되고, 타 측은 상기 제1패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제1배선층과; 상기 제1배선층들 상부 및 상기 제1배선층들 사이를 감싸도록 형성된 제2패시베이션층과; 일 측이 상기 제2패시베이션층을 관통하여 상기 제1배선층에 연결되고, 타 측은 상기 제2패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제2배선층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지의 상기 제2배선층의 개수는 상기 마이크로 LED 패키지에 포함된 상기 마이크로 LED 칩들의 총 전극 개수보다 적은 개수로 형성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이는 일 면에 구동접속전극부가 마련된 메인기판과; 복수의 마이크로 LED 칩과, 상기 마이크로 LED 칩들의 전극에 각각 연결 및 재배열된 배선부와, 상기 배선부를 절연시키는 패시베이션층을 구비하고, 상기 메인기판에 실장되어 상기 메인기판 상에서 단일의 픽셀 또는 복수의 픽셀을 구성하는 복수의 마이크로 LED 패키지와; 상기 마이크로 LED 패키지 각각의 상기 배선부와 상기 구동접속전극부를 상호 접속시키는 접속중계부;를 구비하고, 상기 마이크로 LED 패키지는 임시기판 상에서 상기 복수의 마이크로 LED 칩과, 상기 패시베이션층과, 상기 배선부가 패키징 완료된 상태로 상기 메인기판에 전사된다.
본 발명에 따른 디스플레이의 상기 마이크로 LED 패키지는 수평상으로 일정 간격 이격되게 배열된 복수의 마이크로 LED 칩과, 상기 마이크로 LED 칩들을 감싸도록 형성된 제1패시베이션층과, 일 측이 상기 마이크로 LED 칩들 각각의 전극과 연결되고, 타 측은 상기 제1패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제1배선층과, 상기 제1배선층들 상부 및 상기 제1배선층들 사이를 감싸도록 형성된 제2패시베이션층과, 일 측이 상기 제2패시베이션층을 관통하여 상기 제1배선층에 연결되고, 타 측은 상기 제2패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제2배선층을 포함한다.
본 발명에 따른 디스플레이의 상기 제1패시베이션층은 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성되고, 상기 제1배선층은 상기 제1패시베이션층 상면을 감싸도록 연장된 제1수평배선부와, 상기 마이크로 LED 칩 주변의 상기 제1수평배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 측면을 감싸도록 연장된 수직배선부와, 상기 수직배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 상면과 전극을 함께 감싸도록 연장된 제2수평배선부를 포함한다.
본 발명에 따른 디스플레이의 상기 제1패시베이션층은 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성된 제1평탄부와, 상기 마이크로 LED 칩 주변으로 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면과 전극을 감싸도록 융기된 제1융기부를 포함하고, 상기 제1배선층은 상기 제1평탄부 상면을 감싸도록 연장된 제1수평배선부와, 상기 제1수평배선부로부터 상기 제1융기부의 측면을 감싸도록 연장된 제1수직배선부와, 상기 제1수직배선부로부터 상기 제1융기부의 상면을 감싸도록 연장된 제2수평배선부와, 상기 제2수평배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 전극 상면을 감싸도록 연장된 제2수직배선부를 포함한다.
본 발명에 따른 디스플레이의 상기 제1패시베이션층에는 블랙 매트릭스(black matrix)가 개재된다.
본 발명에 따른 디스플레이의 상기 제2배선층 개수는 상기 마이크로 LED 패키지에 포함된 상기 마이크로 LED 칩들의 총 전극 개수보다 적은 개수로 형성된다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이는 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 디스플레이의 구동접속전극부를 재배열 또는 재설계하지 않고, 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동접속전극부에 용이하게 접속시킬 수 있어 기존 디스플레이의 구동접속전극부를 활용 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이는 마이크로 LED 칩의 사이즈가 작아지더라도 높은 정밀도를 갖는 소재와 장비의 개발 없이도 재배열된 배선부를 통하여 마이크로 LED 칩들을 디스플레이 구동접속전극부에 용이하게 접속시킴으로써 제조 비용을 절감할 수 있고, 기존 마이크로 LED 칩의 실장 공정에서 발생할 수 있는 여러가지 기술적 난제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이는 패키지에 포함된 마이크로 LED 칩의 총 전극 개수보다 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 개수를 감소시킬 수 있고, 디스플레이의 구동접속전극부에 접속되는 패키지의 전극 면적을 확장시킬 수 있어 패키지와 디스플레이의 구동접속전극부를 더욱 안정적이고 확실하게 접속시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지의 제조 과정 및 제조된 마이크로 LED 패키지를 메인기판에 전사하여 디스플레이를 제조하는 과정을 나타낸 도면.
도 13는 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지의 평면도.
도 14는 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지의 제조 과정 및 제조된 마이크로 LED 패키지를 메인기판에 전사하여 디스플레이를 제조하는 과정을 나타낸 도면.
도 13는 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지의 평면도.
도 14는 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지의 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 패키지 및 이를 구비한 디스플레이에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이(1)가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이(1)는 메인기판(100)과, 복수의 마이크로 LED 패키지(200)와, 접속중계부(300)를 포함하여 구성할 수 있다.
메인기판(100)은 백플레인(backplane)으로써 박막 트랜지스터(TFT) 또는 PCB를 포함할 수 있다. 여기서, 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되는 활성층, 활성층과 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극을 갖는 회로부를 포함할 수 있다. 또한, 메인기판(100)의 저면에는 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 제1메인접속전극들 및 제2메인접속전극들을 포함하는 구동접속전극부(101, 102)가 각각 노출되게 형성된다.
마이크로 LED 패키지(200)(이하, '패키지(200)')는 접속중계부(300)와 메인기판(100)의 구동접속전극부(101, 102)를 통해 메인기판(100)에 실장된다.
도 1 내지 도 2 및 도 9 내지 도 12를 참조하면, 패키지(200)는 임시기판(10), 마이크로 LED 칩(211, 212, 213), 제1패시베이션층(220) 및 제2패시베이션층(240)을 포함하는 패시베이션층, 재배열된 제1배선층 및 제2배선층을 포함하는 배선부를 구비한다. 패키지(200)는 임시기판(10)이 구비된 형태로 제조되며, 임시기판(10)은 패키지(200)를 메인기판(100)에 실장한 후에 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 패키지(200)는 패키징 완료된 상태로 메인기판(100)에 전사된다. 다시 말해, 메인기판(100) 상에 개별 마이크로 LED 칩을 실장한 후에 필요에 따라 보호막 공정을 통해 패키징하는 방식의 종래 디스플레이와 다르게 임시기판(10) 상에서 마이크로 LED 칩(211, 212, 213), 제1패시베이션층(220), 제1배선층, 제2패시베이션층(240), 제2배선층을 순차적으로 적층하여 패키징 공정을 완료한 후, 패키징 완료된 마이크로 LED 패키지(200)를 메인기판(100)에 실장한 구조를 가진다.
본 발명에 따른 패키지(200)는 패키지(200)는 3개의 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)이 구비된다. 3개의 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)은 각각 R, G, B로 구성된다. R, G, B로 구성된 3개의 마이크로 칩(211, 212, 213)은 단일의 픽셀을 이루도록 수평상으로 서로 설정된 간격으로 인접하게 배열된다.
본 발명에 따른 패키지(200)는 도시된 바와 같이 각 패키지(200)가 메인기판(100) 상에서 단일의 픽셀을 구성하도록 Red(R), Green(G), Blue(B) 3개의 마이크로 칩만을 포함하는 것을 적용하였으나, 이와 다르게 각 패키지(200)가 메인기판(100) 상에서 복수의 픽셀을 구성하도록 복수의 마이크로 LED 칩을 포함하는 것을 적용할 수 있다. 여기서, 복수의 픽셀로 구성된 패키지(200)는 앞서 설명한 R, G, B 3개의 마이크로 칩(211, 212, 213)만을 포함하는 단일의 픽셀을 적어도 둘 이상 포함하여 일체로 형성하여 구성할 수 있다.
패키지(200)에 적용되는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)은 그 두께가 10um 이하이고, 사이즈는 100um 이하의 것을 적용하는 것이 바람직하다.
제1패시베이션층(220)은 복수의 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)을 감싸도록 형성된다. 더욱 상세하게, 제1패시베이션층(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 측면과, 마이크로 LED 칩(211, 212, 213) 각각의 양전극(215) 및 음전극(216)이 형성된 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면과, 마이크로 LED 칩들(211, 212, 213)의 양전극(215) 및 음전극(216)의 일부를 점유하도록 형성된다. 또한, 제1패시베이션층은 마이크로 LED 칩의 양전극(215) 및 음전극(216) 사이의 공간을 각각 점유하도록 형성되어 마이크로 LED 칩 각각의 양전극(215)과 음전극(216) 사이를 절연시킨다.
도시된 바와 다르게 제1패시베이션층(220)은 양전극(215) 및 음전극(216)을 제외한 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면만 점유하도록 형성할 수 있다.
제1패시베이션층(220)은 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 양전극(215) 및 음전극(216)이 형성된 상면보다 낮은 높이로 형성되며, 제1패시베이션층(220) 상면과 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면 사이에 단차가 형성된다. 그리고, 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)과 제1패시베이션층(220) 사이의 단차는 후술하는 제1배선층의 두께보다 얇게(제1배선층을 단차보다 두껍게) 형성할 수 있다.
제1패시베이션층(220)은 절연물질로 형성될 수 있으며, 일 예로, 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시, 포토레지스트 물질 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있다.
한편 도면에 도시되어 있지 않지만, 제1패시베이션층(220)에는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)에서 각각 방출되는 서로 다른 색상의 시인성을 향상하고, 디스플레이의 명암비를 높이기 위한 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성될 수 있다. 이때, 블랙 매트릭스는 마이크로 LED 칩을 제외한 나머지 영역에 개재될 수 있다.
제1배선층은 일 측이 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)들 각각의 전극과 연결되고 타 측은 제1패시베이션층(220)을 따라 연장된다.
더욱 상세하게, 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)들 각각의 양전극(215)에 연결되는 복수의 제1양극배선층(231)과, 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)들 각각의 음전극(216)에 연결되는 연결되는 복수의 제1음극배선층(232)을 포함한다.
제2패시베이션층(240)은 제1배선층들의 상부와 제1배선층들 사이를 감싸도록 형성되어 제1배선층들 상호를 절연시킨다.
제2패시베이션층(240)은 앞서 설명한 제1페시베이션층과 같이 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시, 포토레지스트 물질 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있다.
제2패시베이션층(240)에는 제2배선층을 제1배선층에 전기적으로 연결 및 접속시키기 위해 상하를 관통하는 홀이 형성된다. 이 홀은 패키지(200)의 제조 공정에서 제2패시베이션층(240)의 일부를 에칭하여 형성할 수 있다.
제2배선층은 일 측이 제2패시베이션층(240)을 관통하여 제1배선층에 연결되고, 타 측은 제2패시베이션층(240)을 따라 연장된다. 제2배선층은 제2패시베이션층(240)의 상면을 감사면서 제2패시베이션층(240)에 형성된 홀(241)에 충진되어 제1배선층에 연결 및 접속된다.
제2배선층은 제1양극배선층(231)에 연결 및 접속되는 제2양극배선층(251)과, 제1음극배선층(232)에 연결 및 접속되는 제2음극배선층(252)을 포함하여 구성할 수 있다.
그리고, 제2배선층은 도 4에 도시된 바와 같이 제2패시베이션층(240)의 상면까지 연장되지 않고, 제2패시베이션층(240)에 형성된 홀(241)에만 충진되어 제1배선층과 연결 및 접속된 구조를 가질수도 있다.
본 발명에 따른 디스플레이(1)는 패키지(200)에 형성된 제2배선층이 접속중계부(300)에 의해 구동접속전극부(101, 102)에 접속된다.
접속중계부(300)는 패키지(200) 각각의 배선부와 구동접속전극부(101, 102)를 상호 접속시키는 것으로서, 메탈 솔더 범프(metal solder bump), 스터드 범프(stud bump) 또는 수직전도성필름이나 ACF(Anisotropic Conductive Film) 또는 ACA(Anisotropic Conductive Adhesive)와 같은 접합소재를 이용하여 부착시킬 수 있다. 또한, 낮은 융점의 금속 박막을 이용한 eutectic bonding 방식을 적용할 수도 있다.
본 발명에 따른 디스플레이(1)의 제1패시베이션층(220)은 앞서 설명한 바와 같이 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성할 수 있다.
그리고, 제1배선층은 도 2에 도시된 바와 같이 제1수평배선부(233)와, 수직배선부(234)와, 제2수평배선부(235)를 포함하여 구성할 수 있다.
제1수평배선부(233)는 제1패시베이션층(220) 상면을 감싸도록 연장된다. 수직배선부(234)는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213) 주변의 제1수평배선부(233)로부터 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 측면을 감싸도록 연장된다.
제2수평배선부(235)는 수직배선부(234)로부터 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면과 전극을 함께 감싸도록 연장된다.
제1수평배선부(233), 수직배선부(234), 제2수평배선부(235)는 일체로 연장되며, 단선 방지를 위해 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면과 제1패시베이션층(220) 사이의 단차보다 두껍게 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 디스플레이(1)는 제1패시베이션층(220)의 높이를 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면 또는 양전극(215) 및 음전극(216)의 높이보나 낮게 형성하고, 제1배선층의 두께를 제1패시베이션층(220)과 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면 사이의 간격보다 두껍게 형성함으로써 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)과 제1패시베이션층(220)의 경계에서 제1배선층이 단절되는 것을 방지할 수 있다.
이와 다르게 제1패시베이션층(220)은 제1평탄부(221)와, 제1융기부(222)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1평탄부(221)는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성된다. 제1융기부(222)는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213) 주변으로 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 전극이 형성된 일 면과 전극의 일부를 감싸도록 융기된다.
제1패시베이션층(220)의 구조적인 변화에 따라 상기 제1배선층은 제1수평배선부(233)와, 제1수직배선부(234)와, 제2수평배선부(235)와, 제2수직배선부(236)를 포함하여 구성할 수 있다.
제1배선층은 제1평탄부(221) 상면을 감싸도록 연장된다.
제1수직배선부(234)는 제1수평배선부(233)로부터 제1융기부(222)의 측면을 감싸도록 연장된다.
제2수평배선부(235)는 제1수직배선부(234)로부터 상기 제1융기부(222)의 상면을 감싸도록 연장된다.
제2수직배선부(236)는 제2수평배선부(235)로부터 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 전극 상면을 감싸도록 연장된다.
상술한 바와 같은 디스플레이(1)는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면 가장자리 측에 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 전극 및 상면 보다 약간 더 높거나 대등한 수준의 제1패시베이션층(220)을 형성함으로써 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 측면을 감싸고 있는 제1패시베이션층(220)이 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 측면으로부터 이격되거나, 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면을 감싸고 있는 제1패시베이션층(220)이 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 상면으로부터 이격되면서 그 위에 형성된 제1배선층이 들떠 단절되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이는 재배열된 배선부 즉, 제1배선층과 제2배선층에 의해 패키지 외부로 노출되는 제2양극배선층과 제2음극배선층의 총 개수가 해당 패키지에 포함된 마이크로 LED 칩들의 총 전극 개수보다 적은 개수로 형성된다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 패키지는 R, G, B 마이크로 LED 칩 3개를 적용하는 경우 총 6개의 마이크로 LED 칩 전극(3개의 양전극(215), 3개와 음전극(216))을 가지며, 3개의 음전극(232)을 재배열된 제1음극배선층(232)과 제2음극배선층(252)에 공통적으로 접속시키고, 3개의 양전극(215)을 재배열된 3개의 제1양극배선층(231) 및 제2양극배선층(251)에 각각 접속시킴으로써 메인기판(100)의 구동접속전극부에 접속되는 패키지(200)의 제2배선층 개수를 4개로 줄일 수 있다.
도 13 및 도 14에서는 R, G, B LED 칩 3개를 이용하여 단일 픽셀로 구성한 패키지(200)를 적용함으로써 패키지(200)에 포함된 마이크로 LED 칩 총 전극 개수 6개를 패키지(200)의 제2배선층 개수인 4개로 감소시킨 구조를 도시하였으나, 하나의 패키지(200)에 복수의 픽셀을 구성하도록 마이크로 LED 칩의 개수를 증가시키는 경우 전극 개수를 더욱 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
일 예로, 하나의 패키지(200)에 2개의 픽셀을 구성한 경우, 해당 패키지(200)에는 6개의 마이크로 LED 칩이 구비되고, 이때 마이크로 LED 칩의 총 전극 개수는 12개이다. 앞서 설명한 바와 같이 마이크로 LED 칩의 양전극 6개(231)를 6개의 제2양전극배선층(251)에 각각 연결 및 접속시키고, 마이크로 LED 칩의 음전극(232) 6개를 1개의 제2음전극배선층(252)에 연결 및 접속시키는 경우 재배열을 통해 최종 형성되는 패키지의 제2배선층은 총 7개가 된다. 즉, 12개의 전극을 7개의 전극으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이는 패키지(200)의 제2양극배선층(251)과 제2음극배선층(252)의 배열 구조를 다양한 패턴으로 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 패키지(200)의 일 측에 3개의 제2양극배선층(251)을 나란하게 형성하고, 타 측의 변에 제2양극배선층(251)들의 배열 방향과 나란하고 상대적으로 긴 길이를 갖는 1개의 제2음극배선층(252)을 형성할 수 있다.
이와 다르게 제2양극배선층(251)과 제2음극배선층(252)은 도 14에 도시된 바와 같이 패키지(200) 영역 내에 균일하게 분산 배치 및 배열할 수 있다.
도 14를 참조하면, 패키지(200)의 네 모서리 부분에 서로 동일한 사이즈를 갖는 제2양극배선층(251)들과 제2음극배선층(252)을 각각 분산되게 배치 및 배열함으로써 도 13에 도시된 바와 같은 제2배선층보다 비교적 확장된 면적을 갖는 제2배선층을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같이 확장된 면적을 갖는 제2배선층을 통하여 접속중계부와의 접속 면적이 확장되고, 이를 통해 패키지(200)와 메인기판(100) 상호간을 더욱 안정적이고 확실하게 접속시킬 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 디스플레이(1)의 제조과정에 대해 간략하게 설명한다.
도 5 내지 도 9에는 본 발명에 따른 패키지 제조공정이 도시되어 있고, 도 10 내지 도 12에는 패키지를 이용한 디스플레이(1)의 제조 공정이 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 패키지(200)는 도 5 내지 도 9에 도시된 패키지(200)의 제조과정을 통해 제조될 수 있고, 도 1에 도시된 디스플레이(1)는 도 5 내지 도 9에 도시된 제조과정을 통해 제조된 패키지(200)를 이용하여 도 10 내지 도 12에 도시된 제조과정을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 도 5 내지 도 9를 참조하면, 패키지(200) 제조공정은 크게 표면에 접착층(11)이 마련된 임시기판(10)을 준비하는 임시기판(10) 준비단계와, 서로 다른 색상의 빛을 방출하는 3개의 서로 다른 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)을 임시기판(10)에 배치되도록 전사하는 제1전사단계와, 임시기판(10)에 전사된 마이크로 LED 칩(211, 212, 213) 상에 재배열된 배선부를 형성하는 배선단계를 포함할 수 있다.
제1전사단계는 R, G, B 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)을 임시기판(10)의 일 면에 일정 간격으로 이격 배치한다. 임시기판(10)의 일 면에는 후술하는 분리단계에서 패키지(200)의 분리를 쉽게 할 수 있도록 이형층이 형성될 수 있고, 이형층과 임시기판(10) 사이에는 접착층(11)이 구비될 수 있다. 이형층과 접착층(11)은 후술하는 분리단계에서 제거될 수 있다. 그리고, 임시기판(10)은 광이 투과되도록 투명한 소재로 형성될 수도 있다. 일 예로, 유리(Glass), 사파이어, PET, 또는 PI 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
상기 배선단계는 제1패시베이션층(220) 형성단계, 제1배선층 형성단계, 제2배선층(240) 형성단계, 제2배선층 형성단계를 포함한다.
제1패시베이션층(220) 형성단계는 임시기판(10)의 제1면과 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 측면, 상면 일부, 전극 일부를 감싸도록 제1패시베이션층(220)을 형성하며, 마이크로 LED 칩의 상면 측에 형성되는 제1패시베이션층은 바람직하게 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 양전극(215)과 음전극(216) 사이를 절연시키도록 형성된다.
제1패시베이션층(220) 형성단계에서는 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)에서 각각 방출되는 서로 다른 색상의 시인성을 향상하고, 디스플레이의 명암비를 높이기 위해 마이크로 LED 칩들 사이 사이에 블랙 매트릭스(black matrix)를 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
제1배선층 형성단계는 제1패시베이션층(220) 상에 마이크로 LED 칩(211, 212, 213)의 양전극(215)과 음전극(216)에 각각 전기적으로 연결되도록 제1양극배선층(231)과 제1음극배선층(232)을 형성한다.
제2패시베이션층(240) 형성단계는 제1패시베이션층(220) 및 제1배선층 상에 제2패시베이션층(240)을 형성한다. 이때, 제2패시베이션층(240)은 제1배선층의 상면, 제1양극배선층(231)과 제1양극배선층(232) 사이를 절연시키도록 형성된다.
제2패시베이션층(240) 형성단계 이후에는 제1배선층의 일부를 제2패시베이션층(240) 외부로 노출되게 제2패시베이션층(240) 일부를 에칭 및 제거하여 홀(241)을 형성하는 단계가 진행된다.
제2배선층 형성단계는 제2패시베이션층(240)에 형성된 홀(241)을 통해 제1배선층과 전기적으로 연결되도록 제2배선층을 형성한다. 제2배선층은 도시된 바와 같이 제2패시베이션층(240)에 형성된 홀(241) 부분 및 제2패시베이션층(240)의 상면을 점유하도록 연장될 수도 있고, 이와 다르게 홀(241) 부분에만 형성될 수도 있다.
제2배선층 형성단계가 완료된 후에는 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지(200)에 대한 제조가 완료된다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지(200)는 필요에 따라 임시기판(10)이 포함될 수도 있고, 임시기판(10)이 제거된 형태일 수 있다.
도 10 내지 도 12에는 디스플레이(1) 제조공정이 도시되어 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 디스플레이(1) 제조공정은 크게 접합단계와, 분리단계를 포함하여 구성할 수 있다.
접합단계는 메인기판(100) 상에 마련된 구동접속전극부(101, 102)에 ACA 또는 ACF 또는 솔더를 포함하는 접속중계부(300)를 도포 또는 배치하고, 패키지(200)의 제2배선층이 메인기판(100)의 구동접속전극부(101, 102)를 향하도록 뒤집어 패키지(200)의 제2배선층을 접속중계부(300)에 접합 및 고정시킨다.
분리단계는 메인기판(100)에 패키지(200)가 접합된 후, 패키지(200)로부터 임시기판(10)을 분리시킨다. 분리단계는 임시기판(10)의 후면에서 레이저 또는 광을 조사하여 임시기판(10)에 구비된 이형층 또는 접착층을 제1패시베이션층(220)으로부터 분리시킬 수 있으며, 이 단계를 통해 메인기판(100)으로 패키지(200)의 전사 및 디스플레이의 제조가 완료된다.
임시기판은 투명 또는 반투명 소재로 형성할 수 있으며, 필요에 따라 분리단계를 생략하고, 임시기판을 포함하여 디스플레이를 구성할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 마이크로 LED 패키지를 구비한 디스플레이는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 임시기판
11 : 접착층
100 : 메인기판
101, 102 : 구동접속전극부
200 : 마이크로 LED 패키지
211, 212, 213 : 마이크로 LED 칩
220 : 제1패시베이션층
231 : 제1양극배선층
232 : 제1음극배선층
240 : 제2패시베이션층
251 : 제2양극배선층
252 : 제2음극배선층
300 : 접속중계부
11 : 접착층
100 : 메인기판
101, 102 : 구동접속전극부
200 : 마이크로 LED 패키지
211, 212, 213 : 마이크로 LED 칩
220 : 제1패시베이션층
231 : 제1양극배선층
232 : 제1음극배선층
240 : 제2패시베이션층
251 : 제2양극배선층
252 : 제2음극배선층
300 : 접속중계부
Claims (8)
- 임시기판과;
상기 임시기판 상에 배열된 복수의 마이크로 LED 칩과;
상기 마이크로 LED 칩들을 감싸도록 형성된 제1패시베이션층과;
일 측이 상기 마이크로 LED 칩들 각각의 전극과 연결되고, 타 측은 상기 제1패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제1배선층과;
상기 제1배선층들 상부 및 상기 제1배선층들 사이를 감싸도록 형성된 제2패시베이션층과;
일 측이 상기 제2패시베이션층을 관통하여 상기 제1배선층에 연결되고, 타 측은 상기 제2패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제2배선층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 제2배선층의 개수는 상기 마이크로 LED 패키지에 포함된 상기 마이크로 LED 칩들의 총 전극 개수보다 적은 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 패키지.
- 일 면에 구동접속전극부가 마련된 메인기판과;
복수의 마이크로 LED 칩과, 상기 마이크로 LED 칩들의 전극에 각각 연결 및 재배열된 배선부와, 상기 배선부를 절연시키는 패시베이션층을 구비하고, 상기 메인기판에 실장되어 상기 메인기판 상에서 단일의 픽셀 또는 복수의 픽셀을 구성하는 복수의 마이크로 LED 패키지와;
상기 마이크로 LED 패키지 각각의 상기 배선부와 상기 구동접속전극부를 상호 접속시키는 접속중계부;를 구비하고,
상기 마이크로 LED 패키지는 임시기판 상에서 상기 복수의 마이크로 LED 칩과, 상기 패시베이션층과, 상기 배선부가 패키징 완료된 상태로 상기 메인기판에 전사된 것을 특징으로 하는 디스플레이.
- 제3항에 있어서,
상기 마이크로 LED 패키지는
수평상으로 일정 간격 이격되게 배열된 복수의 마이크로 LED 칩과,
상기 마이크로 LED 칩들을 감싸도록 형성된 제1패시베이션층과,
일 측이 상기 마이크로 LED 칩들 각각의 전극과 연결되고, 타 측은 상기 제1패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제1배선층과,
상기 제1배선층들 상부 및 상기 제1배선층들 사이를 감싸도록 형성된 제2패시베이션층과,
일 측이 상기 제2패시베이션층을 관통하여 상기 제1배선층에 연결되고, 타 측은 상기 제2패시베이션층을 따라 연장된 복수의 제2배선층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
- 제4항에 있어서,
상기 제1패시베이션층은 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성되고,
상기 제1배선층은 상기 제1패시베이션층 상면을 감싸도록 연장된 제1수평배선부와, 상기 마이크로 LED 칩 주변의 상기 제1수평배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 측면을 감싸도록 연장된 수직배선부와, 상기 수직배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 상면과 전극을 함께 감싸도록 연장된 제2수평배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
- 제4항에 있어서,
상기 제1패시베이션층은 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면보다 낮은 높이를 갖도록 형성된 제1평탄부와, 상기 마이크로 LED 칩 주변으로 상기 마이크로 LED 칩의 전극이 형성된 일 면과 전극을 감싸도록 융기된 제1융기부를 포함하고,
상기 제1배선층은 상기 제1평탄부 상면을 감싸도록 연장된 제1수평배선부와, 상기 제1수평배선부로부터 상기 제1융기부의 측면을 감싸도록 연장된 제1수직배선부와, 상기 제1수직배선부로부터 상기 제1융기부의 상면을 감싸도록 연장된 제2수평배선부와, 상기 제2수평배선부로부터 상기 마이크로 LED 칩의 전극 상면을 감싸도록 연장된 제2수직배선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
- 제4항에 있어서,
상기 제1패시베이션층에는 블랙 매트릭스(black matrix)가 개재된 것을 특징으로 하는 디스플레이.
- 제4항에 있어서,
상기 제2배선층 개수는 상기 마이크로 LED 패키지에 포함된 상기 마이크로 LED 칩들의 총 전극 개수보다 적은 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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