KR20240027469A - 초미세 수직형 led 디스플레이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로, 기판에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 나노다공성층(Nanoporous Layer)이 형성된 제1 반도체층을 형성하여 템플릿(Template)을 구성하는 템플릿 형성 단계; MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용해 상기 템플릿 상에 제2 반도체층, 활성층, 제3 반도체층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하여 타겟층(Target Layer)을 형성함으로써, 상기 나노다공성층이 재배열되어 캐비티(Cavity)층을 형성하는 타겟층 형성 단계; 상기 타겟층을 에칭(etching)해 다수의 초미세 수직형 LED를 형성하는 LED 형성 단계; 상기 다수의 초미세 수직형 LED에 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 핸들링층을 순차적으로 형성하여, 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층의 인장력에 의해 상기 다수의 초미세 수직형 LED가 상기 캐비티(Cavity)층으로부터 분리되는 핸들링층 형성 및 LED 분리 단계; 본딩층을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED의 상기 제2 반도체층을 하여 디스플레이 패널 상에 전사하는 LED 전사 단계; 및 상기 디스플레이 패널 상에 전사된 초미세 수직형 LED로부터 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층을 제거하는 핸들링층 제거 단계; 를 포함하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.

Description

초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF MICRO VERTICAL LED DISPLAY}
본 발명은 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초미세 수직형 LED의 전사를 용이하도록 하여 초고해상도 디스플레이의 구현이 가능하도록 한 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법에 관한 것이다.
마이크로 LED는 기존 LED칩을 축소한 차세대 디스플레이 소재이다.
마이크로 LED는 빛을 내는 LED칩을 이어 붙이는 방식으로 패널을 만들기 때문에 크기와 형태, 해상도에 제약이 없으며, 현재 마이크로 LED는 두 개의 전극과 반도체를 수평 배치한 수평형 마이크로 LED가 주류를 이루고 있다.
이와 같은 마이크로 LED는 전류가 통하는 전극 사이의 간격을 줄이는 것이 중요하며, 전극 사이가 멀면 광 효율이 낮아지고 발열 현상에 따른 수명 저하, 낮은 해상도 문제가 나타난다.
그러나, 종래 기술에 따른 수평형 마이크로 LED는 대량생산이 어려우며, 마이크로 LED 칩을 소형화하여 개별 전사하는 공정을 이 필요하므로 소요 비용 및 시간이 많이 필요하다.
따라서, 최근에는 이와 같은 수평형 마이크로 LED를 개선한 수직형 마이크로 LED에 대한 개발이 이루어지고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 보다 상세하게 설명하면 도 1은 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 화학적 분리(Chemical lift-off) 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 레이저 분리(Laser lift-off) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에서와 같이 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED(22)는 기판(11) 상에 u-Gan/AIN 버퍼층(12), n-GaN층인 제1 반도체층(14), MQWs층인 활성층(15), p-GaN층인 제2 반도체층(16), ITO층인 투명전극층(17)으로 구성된다.
이와 같은 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED(22)는 기판(11)의 제거를 위하여 화학적 분리(Chemical lift-off) 방법 또는 레이저 분리(Laser lift-off) 방법을 사용하며, 기판(11)의 제거 후에는 2 내지 4 ㎛의 버퍼층(120)이 잔존하게 되므로, 수직형 전사를 진행하기 위해서는 두꺼운 버퍼층(120)의 추가적인 제거 공정이 필수적이다.
따라서, 이와 같은 종래 기술에 따른 LED 디스플레이의 제조 방법을 개선하여 초미세 수직형 LEDdml 전사가 가능하도록 하고 초고해상도 디스플레이의 구현이 가능하도록 한 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법이 필요하다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제10-1035998호(2011.05.23)
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법은 초미세 수직형 LED의 전사를 용이하도록 하여 초고해상도 디스플레이의 구현이 가능하도록 하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법은, 기판에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 나노다공성층(Nanoporous Layer)이 형성된 제1 반도체층을 형성하여 템플릿(Template)을 구성하는 템플릿 형성 단계; MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용해 상기 템플릿 상에 제2 반도체층, 활성층, 제3 반도체층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하여 타겟층(Target Layer)을 형성함으로써, 상기 나노다공성층이 재배열되어 캐비티(Cavity)층을 형성하는 타겟층 형성 단계; 상기 타겟층을 에칭(etching)해 다수의 초미세 수직형 LED를 형성하는 LED 형성 단계; 상기 다수의 초미세 수직형 LED에 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 핸들링층을 순차적으로 형성하여, 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층의 인장력에 의해 상기 다수의 초미세 수직형 LED가 상기 캐비티(Cavity)층으로부터 분리되는 핸들링층 형성 및 LED 분리 단계; 본딩층을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED의 상기 제2 반도체층을 하여 디스플레이 패널 상에 전사하는 LED 전사 단계; 및 상기 디스플레이 패널 상에 전사된 초미세 수직형 LED로부터 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층을 제거하는 핸들링층 제거 단계; 를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 템플릿 형성 단계는 상기 반도체 층을 전기 화학적 에칭(electro-chemical etching)하여 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer)을 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LED 형성 단계는 상기 타겟층제2 반도체층을 에칭(etching)하여 상기 캐비티(Cavity)층에 접하는 10 내지 500 nm 두께의 잔여층을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 핸들링층 형성 및 LED 분리 단계는 상기 다수의 초미세 수직형 LED에 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 폴리머 재료의 핸들링층을 순차적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 캐비티층으로부터 분리된 상기 다수의 초미세 수직형 LED로부터 상기 잔여층을 제거하는 잔여층 제거 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LED 전사 단계는 ACF(Anisotropic Conductive Film)을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED의 상기 제2 반도체층을 디스플레이 패널 상에 전사할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 상기 버퍼층은 u-Gan/AlGaN/AIN 버퍼층, 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer)은 n-GaN 나노다공성층(Nanoporous Layer), 상기 제2 반도체층은 n-GaN층, 상기 활성층은 MQWs층, 상기 제3 반도체층은 p-GaN층, 상기 투명전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)층으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법은 초미세 수직형 LED의 전사를 용이하도록 하여 초고해상도 디스플레이의 구현이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 화학적 분리(Chemical lift-off) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 레이저 분리(Laser lift-off) 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노다공성층(Nanoporous Layer)을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 캐비티(Cavity)층을 포함한 초미세 수직형 LED 디스플레이의 타겟층(Target Layer)을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노다공성층(Nanoporous Layer)을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 캐비티(Cavity)층을 포함한 초미세 수직형 LED 디스플레이의 타겟층(Target Layer)을 도시한 도면이다.
이후부터는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에 버퍼층(120)과 제1 반도체층(130)을 형성하며, 상기 제1 반도체층(130)의 상층부에는 나노다공성층(Nanoporous Layer)이 형성되어 템플릿(Template)이 구성된다.이때, 상기 기판(110)은 사파이어(Sapphire) 기판으로 구성될 수 있으며, 상기 버퍼층(120)은 u-Gan/AlGaN/AIN 버퍼층으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer: 130)은 반도체층인 n-GaN층(130)을 전기 화학적 에칭(electro-chemical etching)을 하여 형성한 n-GaN 나노다공성층(Nanoporous Layer)으로 구성될 수 있으며, 도 5는 이와 같은 상기 나노다공성층(131)의 일부 단면부(A)를 도시하고 있다.
이후, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 나노다공성층(131) 상에 제2 반도체층(140), 활성층(150), 제3 반도체층(160) 및 투명전극층(170)을 순차적으로 형성하여 타겟층(Target Layer: 200)을 형성하며, 도 6은 상기 타겟층(Target Layer: 200)의 일부 단면부(B)를 도시하고 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용해 상기 템플릿 상에 제2 반도체층(140), 활성층(150), 제3 반도체층(160)을 순차적으로 형성하여 타겟층(Target Layer)을 형성함으로써, 상기 나노다공성층(131)이 재배열되어 캐비티(Cavity)층을 형성하게 된다.
즉, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용한 고온 노출을 통해 상기 나노다공성층(131)에 마이크로미터 크기, 즉 마이크로 보이드(Micro-void) 형태의 캐비티(Cavity)가 형성됨으로써 캐비티층(131)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 반도체층(160) 상에는 투명전극층(170)이 형성된다.이때, 상기 제2 반도체층(140)은 n-GaN층, 상기 활성층(150)은 MQWs(Multi Quantum Wells)층, 상기 제3 반도체층(160)은 p-GaN층, 상기 투명전극층(170)은 ITO(Indium Tin Oxide)층으로 구성될 수 있다.
이후에는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 타겟층(200)을 에칭(etching)하여, 다수의 초미세 수직형 LED(220)를 형성한다.
그에 따라, 상기 초미세 수직형 LED(220)는 n-GaN층인 제2 반도체층(141), MQWs층인 활성층(151), p-GaN층인 제3 반도체층(161), ITO층인 투명전극층(171)으로 구성된다.
이때, 보다 구체적으로 상기 타겟층(200)의 상기 제2 반도체층(140)을 에칭(etching)함으로써 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer: 130)에 접하는 10 내지 500 nm 두께의 잔여층(142)을 형성될 수 있다.
이후, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 상기 다수의 초미세 수직형 LED(220)에 금속 스트레서(Metal Stressor)층(180)과 핸들링층(190)을 순차적으로 형성하며, 이때 상기 캐비티(Cavity)층으로 인해 계면인성이 감소되므로 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층(180)과 상기 핸들링층(190)의 인장력에 의해 상기 다수의 초미세 수직형 LED(220)가 캐비티(Cavity)층으로부터 자동적으로 용이하게 기계적 분리(mechanical lift-off)가 이루어진다.
이때, 상기 금속 스트레서층(180)은 인장력을 가지는 금속으로 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로 크롬(Cr) 또는 니켈(Ni) 재료로 구성될 수 있으며, 또한 상기 타겟층(200)의 에칭으로 형성된 공간에는 상기 금속 스트레서층(180)의 재료가 되는 금속과 동일한 금속이 채워진 금속층(185)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 핸들링층(131)은 폴리머(Polymer) 재료로 구성될 수 있다.
또한, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 상기 분리된 상기 다수의 초미세 수직형 LED(220)에는 잔여층(142)이 남아 있으므로, 도 4의 (g)에 도시된 바와 같이 상기 분리된 상기 다수의 초미세 수직형 LED(220)로부터 상기 잔여층(142)을 제거한다.
이후에는, 도 4의 (h)에 도시된 바와 같이 본딩층(310)을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED(220)의 상기 제2 반도체층(140)을 디스플레이 패널 상(300)에 전사한다.
보다 상세하게 설명하면, ACF(Anisotropic Conductive Film)로 구성되는 본딩층(310)을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED(220)의 상기 제2 반도체층(140)을 디스플레이 패널(300) 상에 전사할 수 있다.
이후, 도 4의 (i)에 도시된 바와 같이 상기 디스플레이 패널(300) 상에 전사된 초미세 수직형 LED(220)로부터 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층(180)과 상기 핸들링층(190)을 제거하여 초미세 수직형 LED 디스플레이를 완성한다.
이와 같이 본 발명에 따른 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법은 초미세 수직형 LED(200)의 전사를 용이하도록 하여 초고해상도 디스플레이의 구현이 가능하도록 할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 기판
120: 버퍼층
130: 제1 반도체층
131: 나노다공성층(Nanoporous Layer), 캐비티(Cavity)층
140, 141: 제2 반도체층
142: 잔여층
150, 151: 활성층
160, 161: 제3 반도체층
170, 171: 투명전극층
180: 금속 스트레서(Metal Stressor)층
185: 금속층
190: 핸들링층
200: 타겟층(Target Layer)
210: 캐비티(Cavity)
220: 초미세 수직형 LED
300: 디스플레이 패널
310: 본딩층

Claims (7)

  1. 기판에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 나노다공성층(Nanoporous Layer)이 형성된 제1 반도체층을 형성하여 템플릿(Template)을 구성하는 템플릿 형성 단계;
    MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용해 상기 템플릿 상에 제2 반도체층, 활성층, 제3 반도체층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하여 타겟층(Target Layer)을 형성함으로써, 상기 나노다공성층이 재배열되어 캐비티(Cavity)층을 형성하는 타겟층 형성 단계;
    상기 타겟층을 에칭(etching)해 다수의 초미세 수직형 LED를 형성하는 LED 형성 단계;
    상기 다수의 초미세 수직형 LED에 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 핸들링층을 순차적으로 형성하여, 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층의 인장력에 의해 상기 다수의 초미세 수직형 LED가 상기 캐비티(Cavity)층으로부터 분리되는 핸들링층 형성 및 LED 분리 단계;
    본딩층을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED의 상기 제2 반도체층을 하여 디스플레이 패널 상에 전사하는 LED 전사 단계; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 전사된 초미세 수직형 LED로부터 상기 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 상기 핸들링층을 제거하는 핸들링층 제거 단계;
    를 포함하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 템플릿 형성 단계는,
    상기 반도체 층을 전기 화학적 에칭(electro-chemical etching)하여 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer)을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 형성 단계는,
    상기 타겟층제2 반도체층을 에칭(etching)하여 상기 캐비티(Cavity)층에 접하는 10 내지 500 nm 두께의 잔여층을 형성하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 핸들링층 형성 및 LED 분리 단계는,
    상기 다수의 초미세 수직형 LED에 금속 스트레서(Metal Stressor)층과 폴리머 재료의 핸들링층을 순차적으로 형성하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 캐비티층으로부터 분리된 상기 다수의 초미세 수직형 LED로부터 상기 잔여층을 제거하는 잔여층 제거 단계;
    를 더 포함하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 전사 단계는,
    ACF(Anisotropic Conductive Film)을 매개로 하여, 상기 초미세 수직형 LED의 상기 제2 반도체층을 디스플레이 패널 상에 전사하는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 상기 버퍼층은 u-Gan/AlGaN/AIN 버퍼층, 상기 나노다공성층(Nanoporous Layer)은 n-GaN 나노다공성층(Nanoporous Layer), 상기 제2 반도체층은 n-GaN층, 상기 활성층은 MQWs층, 상기 제3 반도체층은 p-GaN층, 상기 투명전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)층으로 구성되는 초미세 수직형 LED 디스플레이의 제조 방법.

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