KR20240054347A - 미세구조물을 포함하는 디스플레이 및 디스플레이를 제조하는 방법 - Google Patents

미세구조물을 포함하는 디스플레이 및 디스플레이를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20240054347A
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Abstract

디스플레이는 백플레인, 상기 백플레인에 결합된 광원의 어레이, 및 상기 광원의 어레이 위에 배열된 커버 플레이트를 포함한다. 상기 커버 플레이트는 광원의 어레이를 마주하는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 포함한다. 상기 커버 플레이트는 미세구조층 및 흡수층을 포함한다. 상기 미세구조층은 커버 플레이트의 제1 측면 상에 배열된다. 상기 흡수층은 광원의 어레이를 마주하는 미세구조층 위에 배열된다.

Description

미세구조물을 포함하는 디스플레이 및 디스플레이를 제조하는 방법
본 출원은 2021년 9월 10일에 출원된 미국 가출원 제63/242,772호의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 전체적으로 본원에 참조로서 인용되고 병합된다.
본 개시는 일반적으로 디스플레이(displays)에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 개시는 디스플레이 휘도(brightness) 및 대비(contrast) 개선을 위한 미세구조물(microstructures)을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED) 디스플레이, 예컨대, mini-LED 또는 microLED 디스플레이는, 더 높은 휘도, 개선된 효율, 및 열안정성의 장점을 지닌 경쟁력 있는 발광 디스플레이 기술로 떠오르고 있다. microLEDs의 작은 이미터 구역(emitter area)은 microLEDs에서 방출된 광(light)이 디스플레이 밖으로 통과하도록 허용하면서 방출 구역의 바깥쪽에 주변 반사를 억제시켜 높은 주변 대비를 달성할 수 있다. 그러나, microLEDs에서 방출은, 통상적으로 불-균일하고 넓은 각도 범위에 걸쳐 있으므로, 상당한 양의 광 에너지가 디스플레이 구조 내에 포획되고 흡수된다.
본 개시는 일반적으로 디스플레이를 제공하며, 좀더 상세하게는, 본 개시는 디스플레이 휘도 및 대비 개선을 위한 미세구조물을 포함하는 디스플레이를 제공한다.
본 개시의 몇몇 구현예는 디스플레이에 관한 것이다. 상기 디스플레이는 백플레인(backplane), 상기 백플레인에 결합된 광원의 어레이(array of light sources), 및 상기 광원의 어레이 위에 배열된 커버 플레이트를 포함한다. 상기 커버 플레이트는 광원의 어레이를 마주하는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 포함한다. 상기 커버 플레이트는 미세구조층 및 흡수층을 포함한다. 상기 미세구조층은 커버 플레이트의 제1 측면 상에 배열된다. 상기 흡수층은 광원의 어레이를 마주하는 미세구조층 상에 배열된다.
본 개시의 또 다른 구현예는 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 관한 것이다. 상기 LED 디스플레이는, 백플레인, 상기 백플레인에 결합된 LEDs 어레이, 포커싱 미세구조물(focusing microstructures)의 어레이, 및 커버 플레이트를 포함한다. 상기 포커싱 미세구조물의 어레이는 LEDs 어레이에 부착되고 LEDs 어레이와 정렬된다. 상기 커버 플레이트는 포커싱 미세구조물의 어레이에 부착된다.
본 개시의 또 다른 구현예는 디스플레이에 관한 것이다. 상기 디스플레이는 기판, 상기 기판 상에 배열된 광원의 어레이, 제1 미세구조층, 및 제1 흡수층을 포함한다. 상기 제1 미세구조층은 기판 상에 배열되고 광원의 어레이의 광원을 둘러싼다. 상기 제1 흡수층은 제1 미세구조층 상에 배열된다.
본 개시의 또 다른 구현예는 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 전사 캐리어(transfer carrier) 상에 포커싱 미세구조물의 어레이를 형성시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제1 표면을 선택된 광원에 영구적으로 접합시키기 위해 광원 웨이퍼(light source wafer)로부터 선택된 광원을 전사시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 포커싱 미세구조물의 어레이로부터 전사 캐리어를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계를 포함하며, 상기 제2 표면은 제1 표면에 대향한다.
본 개시의 또 다른 구현예는 전사 캐리어에 관한 것이다. 상기 전사 캐리어는, 기판, 상기 기판에 부착된 임시 접착층, 포커싱 미세구조물의 어레이를 포함한다. 각각의 포커싱 미세구조물은 임시 접착층에 부착된 제1 표면을 포함한다.
상기 미세구조층, 흡수층, 및 포커싱 미세구조물은 상부 또는 하부 방출 광원(예를 들어, LED, mini-LEDs, microLEDs)으로부터 광 추출을 향상시키고 대비를 개선시킨다. 상기 디스플레이 내에 미세구조층 및 흡수층은 내부 전반사(TIR)에 의해 커버 플레이트에 입사광을 포획하여 및/또는 미세구조층 및 흡수층으로 입사광의 상호작용의 수를 증가시켜 주변광 반사를 (예를 들어, 최대 약 100배까지) 억제시킨다. 상기 미세구조층 및 흡수층은 또한 LED(예를 들어, mini-LED, microLEDs) 디스플레이 제조 공정과 양립할 수 있는 표면을 제공한다. 상기 포커싱 미세구조물은 광원 유래의 광을 앞으로 향하게 하고 디스플레이에서 나오는 광을 균질화 및 증가시킨다. 상기 포커싱 미세구조물은 또한 주변광을 포획하고 상기 주변광을 디스플레이의 흡수 영역으로 향하게 한다. 상기 포커싱 미세구조물은 방출 파장 이외의 광을 흡수하기 위한 착색제 또는 컬러 필터 소자를 포함하여, 대비를 더욱 향상시키고 색 순도를 더욱 개선시킬 수 있다. 디스플레이 제조 공정은 전사 공정을 사용하여 포커싱 미세구조물의 제작 및 정렬을 가능하게 하고, 이에 의해 광원과 포커싱 미세구조물의 정렬 및 접합을 개선시킨다. 부가하여, 상기 디스플레이는 완성된 커버 유리 부품 상에 직접 제작될 수 있어서, 비용을 절감시키고, 기계적 신뢰성을 개선시키며, 얇은 폼 팩터(thin form factor)를 제공한다.
부가적인 특색 및 장점들은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 본원에 기재된 구현예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단지 대표적인 것이고, 청구범위의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현예(들)를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구현예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1a-1d는 백플레인에 전기적으로 연결된 광원의 대표적인 배열의 평면도이다;
도 2a-2c는 미세구조층 및 흡수층을 포함하는 대표적인 디스플레이의 단순화된 단면도이다;
도 3a-3c는 도 2a-2c의 디스플레이에 사용될 수 있는 대표적인 미세구조층 및 흡수층의 단면도이다;
도 4a-4c는 미세구조층 및 흡수층을 포함하는 다른 대표적인 디스플레이의 단순화된 단면도이다;
도 5a 및 5b는 도 4a-4c의 디스플레이에 사용될 수 있는 대표적인 미세구조층 및 흡수층의 단면도이다;
도 6a-6f는 미세구조층에 대한 대표적인 미세구조물의 등각투상도(isometric views)이다;
도 7a 및 7b는 포커싱 미세구조물을 포함하는 대표적인 디스플레이의 단순화된 단면도이다;
도 8a 및 8b는 도 7a 및 7b의 디스플레이에 사용될 수 있는 포커싱 미세구조물에 대한 대표적인 형상의 단면도이다;
도 9a 및 9b는 포커싱 미세구조물을 포함하는 다른 대표적인 디스플레이의 단순화된 단면도이다;
도 10a 및 10b는 포커싱 미세구조물을 포함하는 다른 대표적인 디스플레이의 단순화된 단면도이다;
도 11a-11h는 포커싱 미세구조물을 포함하는 디스플레이를 제조하기 위한 대표적인 방법의 단면도이다;
도 12a 및 12b는 도 11a-11h의 방법에 사용될 수 있는 대표적인 전사 캐리어의 단면도이다;
도 13a-13d는 포커싱 미세구조물의 어레이를 포함하는 디스플레이를 제조하는 대표적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
이하 언급은 본 개시의 구현예에 대해 상세하게 이루어질 것이고, 이의 실시 예들은 수반되는 도면에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부품을 지칭하는 것으로 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 그러나, 본 개시는, 여러 가지 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본원에 서술된 구현예로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 또 다른 특정 값으로 본원에서 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시된 경우, 또 다른 구현예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해, 값이 근사치로 표시된 경우, 특정 값이 또 또 다른 구현예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 말단점은 다른 말단점과 관련하여, 그리고 다른 말단점과 무관하게 모두 의미있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
본원에 사용된 바와 같은 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부, 수직, 수평-는 오직 도시된 대로의 도면들을 참조하여 이루어진 것이고, 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
별도로 명확히 명시되지 않는 한, 본원에서 서술된 임의의 방법은, 이의 단계들이 특정한 순서로 수행되거나, 또는 임의의 장치에서 특정 방향이 요구되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 이의 단계들이 수반되는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항이 개별적인 구성요소에 대한 순서 또는 방향을 사실상 열거하지 않거나, 또는 단계들이 특정한 순서로 제한되거나, 또는 장치의 구성요소에 대한 특정 순서 또는 방향이 열거되지 않은 것으로 청구범위 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 이것은, 어떤 면에서, 특정 순서 또는 방향으로 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이것은, 단계의 배열, 작동의 흐름, 구성요소의 순서, 또는 구성요소의 방향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 기재된 구현예들의 수 또는 타입을 포함하는, 해석에 대한 어떤 가능한 비-표현적 근거에 대해서도 마찬가지다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수 형태"는, 별도의 언급이 없는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "단수 형태의" 구성요소에 대한 언급은, 별도의 언급이 없는 한, 둘 이상의 이러한 구성요소들을 갖는 관점들을 포함한다.
하부 방출 설계로 제작된 MicroLED 디스플레이는 통상적으로 백플레인 구조물(예를 들어, 금속 라인, 박-막 트랜지스터(TFTs), 등)로부터의 반사 및 기판과 기타 인터페이스층 내에 포획된 microLEDs의 광으로 인해 주변광에서 휘도가 낮고 이미지 대비가 열악하다. TFTs 대신에, 마이크로-드라이버(micro-driver) IC 백플레인의 사용은, 전반적으로 더 낮은 공정 온도(예를 들어, 약 섭씨 325-600도에 대하여 섭씨 약 200-250도)를 가능하게 하고, 개선된 광학 성능 및 기타 설계 및 비용 이점을 갖춘 하부 방출 백플레인을 구성하기 위한 이용 가능한 물질의 세트, 장치 설계, 및 공정 선택을 넓힌다.
광원(예를 들어, LEDs, mini-LEDs, microLEDs)으로부터의 방출은 통상적으로 불-균일하고 넓은 각도 범위에 걸쳐 있어서, 디스플레이 구조물 내에 포획되고 흡수된 상당한 양의 광 에너지를 결과한다. 그래서, 본원에서는 광을 디스플레이 밖으로 유도하고 균질화하기 위한 최적화된 광학 설계가 개시된다. 포커싱 미세구조물(예를 들어, 역피라미드 구조) 및 기타 광학적 향상(optical enhancements)은, 상부 방출 및 하부 방출 구성 모두에서 디스플레이의 광 추출 및 주변 대비를 개선시키기 위해 주변광 반사를 억제하는데 사용된다. 정확한 정렬로 고수율의 전사를 가능하도록 광학 피쳐(features)를 전사 공정에 통합시켜 이러한 디스플레이 구조물을 제조하는 방법이 본원에 더욱 개시된다.
이제 도 1a를 참조하면, 대표적인 디스플레이(100a)의 일부의 평면도가 도시되어 있다. 디스플레이(100a)는, 백플레인(102a) 및 상기 백플레인(102a)에 전기적으로 연결된 광원(104)의 어레이를 포함한다. 백플레인(102a)은 TFTs의 어레이, 마이크로-드라이버 집적 회로(ICs), 또는 각 광원을 제어하기 위해 각 광원(104)에 전기적으로 연결된 다른 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 디스플레이(100a)의 106a에 표시된 바와 같은 각 픽셀(pixel)은 단일 광원(104)을 포함한다. 픽셀(106a)은 행과 열로 배열된다. 픽셀(106a)의 5개의 행 및 5개의 열이 도 1a에 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 디스플레이(100a)는 픽셀(106a)의 임의의 적절한 수의 행 및 임의의 적절한 수의 열을 포함할 수 있다.
각 광원(104)은, 예를 들어, LED(예를 들어 약 0.5 millimeters보다 더 큰 크기), mini-LED(예를 들어 약 0.1 millimeters 내지 약 0.5 millimeters의 크기), microLED(예를 들어, 약 0.1 millimeters 미만의 크기), 또는 약 400 nanometers 내지 약 750 nanometers 범위의 파장을 갖는 또 다른 적합한 광원일 수 있다. 다른 구현예에서, 복수의 광원(104)의 각각은 400 nanometers보다 더 짧거나 및/또는 750 nanometers보다 긴 파장을 가질 수 있다.
도 1b는 대표적인 디스플레이(100b)의 일부의 평면도이다. 디스플레이(100b)는 백플레인(102b) 및 상기 백플레인(102b)에 전기적으로 연결된 광원(104)의 어레이를 포함한다. 백플레인(102b)은 TFTs의 어레이, 마이크로-드라이버 ICs, 또는 각 광원을 제어하기 위해 각 광원(104)에 전기적으로 연결된 다른 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 디스플레이(100b)의 106b에 표시된 바와 같은 각 픽셀은 서로 근접한 2개의 광원(104)을 포함한다. 각각의 픽셀(106b) 내에 2개의 광원(104)은 동일한 방출 색상 또는 다른 방출 색상을 가질 수 있다. 픽셀(106b)은 행과 열로 배열된다. 5개의 행 및 3개의 열의 픽셀(106b)이 도 1b에 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 디스플레이(100b)는 픽셀(106b)의 임의의 적절한 수의 행 및 임의의 적절한 수의 열을 포함할 수 있다.
도 1c는 대표적인 디스플레이(100c)의 일부의 평면도이다. 디스플레이(100c)는 백플레인(102c) 및 상기 백플레인(102c)에 전기적으로 연결된 광원(104)의 어레이를 포함한다. 백플레인(102c)은 TFTs의 어레이, 마이크로-드라이버 ICs, 또는 각 광원을 제어하기 위해 각 광원(104)에 전기적으로 연결된 다른 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 디스플레이(100c)의 106c에 표시된 바와 같은 각 픽셀은 서로 근접한 3개의 광원(104)을 포함한다. 각 픽셀(106c)의 3개의 광원(104)이 일렬인 것으로 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 각 픽셀(106c)의 3개의 광원(104)은 또 다른 적절한 배열을 가질 수 있다. 각 픽셀(106c) 내에 3개의 광원(104)은 동일한 방출 색상 또는 다른 방출 색상을 가질 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 각 픽셀(106c)은 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원을 포함할 수 있다. 픽셀(106c)은 행과 열로 배열된다. 5개의 행 및 2개의 열의 픽셀(106c)이 도 1c에 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 디스플레이(100c)는 픽셀(106c)의 임의의 적절한 수의 행 및 임의의 적절한 수의 열을 포함할 수 있다.
도 1d는 대표적인 디스플레이(100d)의 일부의 평면도이다. 디스플레이(100d)는 백플레인(102d) 및 상기 백플레인(102d)에 전기적으로 연결된 광원(104)의 어레이를 포함한다. 백플레인(102d)은, TFTs의 어레이, 마이크로-드라이버 ICs, 또는 각 광원을 제어하기 위해 각 광원(104)에 전기적으로 연결된 다른 적절한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 디스플레이(100d)의 106d에 표시된 바와 같은 각 픽셀은 서로 근접한 4개의 광원(104)을 포함한다. 각 픽셀(106d)의 4개의 광원(104)이 2×2 어레이로 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 각 픽셀(106d)의 4개의 광원(104)은 또 다른 적절한 배열(예를 들어, 단일 행)을 가질 수 있다. 각 픽셀(106d) 내에 4개의 광원(104)은 동일한 방출 색상 또는 다른 방출 색상을 가질 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 각 픽셀(106d)은 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원, 및 황색 광원을 포함할 수 있다. 픽셀(106d)은 행과 열로 배열된다. 픽셀(106d)의 3개의 행 및 3개의 열이 도 1d에 예시되어 있지만, 다른 구현예에서, 디스플레이(100d)는 픽셀(106d)의 임의의 적합한 수의 행 및 임의의 적합한 수의 열을 포함할 수 있다.
수반되는 도면에 예시된 구현예들이 도 1a에 예시된 바와 같이 단일 광원 또는 도 1c에 예시된 바와 같이 3개의 광원을 갖는 픽셀을 포함하는 디스플레이를 예시하지만, 구현예들은 또한 도 1b에 예시된 바와 같이 2개의 광원 또는 도 1d에 예시된 바와 같이 4개의 광원을 갖는 픽셀을 포함하는 디스플레이에도 적용 가능하다.
도 2a는 대표적인 디스플레이(200a)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(200a)는 백플레인(202), 광원(204)(도 2a에서 하나의 광원(204)이 표시됨)의 어레이, 및 커버 플레이트(214)를 포함한다. 광원(204)의 어레이는 백플레인(202)에 전기적으로 연결된다. 특정한 대표적인 구현예에서, 광원(204)의 어레이는 mini-LEDs 또는 microLEDs의 어레이와 같은, LEDs의 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 각 광원(204)은 하부 방출 장치일 수 있다.
백플레인(202)은 각각의 광원을 제어하기 위해 재배선층(redistribution layer: 210)을 통해 광원(204)의 어레이에 전기적으로 연결된 마이크로-드라이버 ICs(uDICs)(208)의 어레이(하나의 마이크로-드라이버 IC(208)가 도 2a에 표시됨)를 포함한다. 디스플레이(200a)는 광원의 어레이의 다수의 광원(204)(예를 들어, 2, 3, 또는 4개의 광원)에 전기적으로 연결된 하나의 마이크로-드라이버 IC(208) 또는 광원의 어레이의 각각의 광원(204)에 전기적으로 연결된 하나의 마이크로-드라이버 IC(208)를 포함할 수 있다. 마이크로-드라이버 ICs(208)는 캡슐화 물질(encapsulation material) 및/또는 히트 싱크(212)에 의해 캡슐화될 수 있고, 재배선층(210)은 캡슐화 물질 및/또는 히트 싱크(212)의 표면에 배열될 수 있다.
커버 플레이트(214)는 광원(204)의 어레이 위에 배열된다. 커버 플레이트(214)는 광원(204)의 어레이를 마주하는 제1 측면(216) 및 상기 제1 측면(216)에 대향하는 제2 측면(218)을 포함한다. 커버 플레이트(214)는, 광학적으로 투명한 층(220), 미세구조층(222), 흡수층(224), 및 반사-방지 코팅(226)을 포함할 수 있다. 광학적으로 투명한 층(220)은, 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 소다 라임, 또는 기타 적합한 유리(예를 들어, Gorilla® 유리, Ceramic Shield, EAGLE XG® 유리)와 같은 유리 또는 플라스틱(예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 메틸메타크릴레이트 스티렌(MS), 폴리디메틸실록산(PDMS))과 같은, 또 다른 광학적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 미세구조층(222)은 커버 플레이트(214)의 제1 측면(216)의 광학적으로 투명한 층(220) 상에 배열된다. 미세구조층(222)은 광학적으로 투명한 층(220)과 동일한 물질일 수 있다. 흡수층(224)은 광원(204)의 어레이를 마주하는 미세구조층(222) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(224)은 컨포멀(conformal) 흡수층이다. 흡수층(224)은 열적 및 화학적으로 안정한 광 흡수 물질일 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(224)은 블랙 폴리이미드(black polyimide) 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다.
미세구조층(222)은 복수의 미세구조물(223)을 포함하며, 이에 대해서는 도 3a-3c 및 6a-6f를 참조하여 아래에서 더 상세히 기재될 것이다. 몇몇 구현예에서, 미세구조층(222)은 흡수층(224)에 의해 반사된 주변광의 일부를 미세구조층(222)에 가두도록 구성된다. 미세구조층(222)은 미세구조물(223)이 제외된 각각의 광원(204)과 정렬된 구역(225)을 포함한다. 또한, 흡수층(224)은, 점선(205) 사이에 표시된 바와 같이, 각각의 광원(204)에 의해 방출된 광이 흡수층(224) 및 미세구조층(222)을 통과하는 것을 가능하게 하도록 구역(225)에서 제외된다. 반사-방지 코팅(226)은 커버 플레이트(214)의 제2 측면(218) 상에 광학적으로 투명한 층(220) 상에 있다.
커버 플레이트(214)는 디스플레이(200a)의 디스플레이 대비(display contrast)를 향상시킨다. 이러한 구현예에서, 미세구조층(222) 및 흡수층(224)은 미세구조물(223)이 광원(204)이 없는 구역에 형성되고, 광원(204)이 있는 영역(225)에는 형성되지 않는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 미세구조층(222)은 가시광선(예를 들어, 약 400-750 nanometers)에 투명하여 광원(204) 유래의 광이 구역(225)을 통과하여 이미지를 표시할 수 있다. 미세구조물(223)의 크기 및 형상은 전체 커버 플레이트(214)에 걸쳐 동일할 수 있거나, 커버 플레이트(214)의 한 구역에서 또 다른 구역까지 다양할 수 있다. 미세구조물(223)은 커버 플레이트(214) 위에 주기적으로 또는 무작위로 분포될 수 있다.
미세구조층(222)은 미세구조물(223)로 패턴화되고 이어서 흡수층(224)으로 코팅된 투명 또는 중성 농도층(neutral density layer)일 수 있다. 미세구조물(223)은 흡수층(224)과의 다중 상호작용 및 내부 전반사(TIR)에 의해 커버 플레이트(214)에 입사광을 포획하여 광의 흡수를 향상시킨다. 흡수층(224)은 전체 미세구조층(222) 상에 수 마이크로미터(micrometers) 내지 수십 마이크로미터의 두께로 코팅된 열적 및 화학적으로 안정한 광흡수 물질을 포함할 수 있다. 흡수층(224)은 그 다음 광원(204)으로부터의 광 투과를 가능하게 하기 위해 구역(225)에서 선택적으로 에칭될 수 있다. 흡수층(224)에 블랙 폴리이미드의 사용은, 대비를 향상시키면서, 디스플레이를 제조하는 공정에 대해 안정적인 이점을 제공하고, 원하는 경우, 레이저 리프트-오프 기술(laser lift-off techniques)에 의해 하부 방출 플렉시블 디스플레이 장치의 제작을 가능하게 한다.
도 2b는 대표적인 디스플레이(200b)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(200b)의 경우, 커버 플레이트(214)가 개구(230)의 어레이(하나의 개구(230)가 도 2b에 표시됨)를 포함하는 것을 제외하고는, 디스플레이(200b)는 도 2a의 디스플레이(200a)와 유사하다. 개구부(230)의 어레이는 광원(204)의 어레이와 정렬된다. 각각의 개구(230)는 미세구조층(222) 및 흡수층(224)을 통해 연장된다. 따라서, 미세구조층(222)과 흡수층(224)에서 개구(230)는, 점선(205) 사이에 표시된 바와 같이, 각각의 광원(204)에 의해 방출된 광이 미세구조층(222)과 흡수층(224)을 통과하는 것을 가능하게 한다.
이러한 구현예에서, 미세구조층(222) 및 흡수층(224)은, 미세구조물(223)이 커버 플레이트(214)의 전구역에 먼저 형성되고, 흡수층이 미세구조물(223)에 적용된 다음, 구역(230)에서의 미세구조층(222) 및 흡수층(224)이 (예를 들어, 에칭 또는 레이저 삭마를 통해) 제거되어 광원(204) 유래의 광이 구역(230)을 통과하여 이미지를 표시할 수 있는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 미세구조층(222)은 가시광선에 대해 투명하거나 불-투명할 수 있다.
도 2c는 대표적인 디스플레이(200c)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(200c)가 평탄화층(232)을 포함하고 커버 플레이트(214)가 광학적으로 투명한 적층 구조물을 포함하는 것을 제외하고는, 디스플레이(200c)는 도 2b의 디스플레이(200b)와 유사하다. 광학적으로 투명한 적층 구조물은 제1 광학적으로 투명한 층(220a)과 제2 광학적으로 투명한 층(220b)을 포함한다. 디스플레이(200c)가 2개의 광학적으로 투명한 층(220a 및 220b)을 예시하지만, 다른 구현예에서, 디스플레이(200c)는 2개를 초과하는 광학적으로 투명한 층, 예컨대, 3개 이상의 광학적으로 투명한 층을 포함할 수 있다. 층들(220a 및 220b)은 동일한 물질 또는 다른 물질을 포함할 수 있고, 서로 직접 융합되거나 광학적으로 투명한 접착제를 통해 서로 부착될 수도 있다. 평탄화층(232)은 커버 플레이트(214)와 백플레인(202) 사이에 있고, 커버 플레이트(214)와 백플레인(202) 사이의 공간을 채운다. 평탄화층(232)은 광학적으로 투명한 물질을 포함한다. 이러한 구현예에서, 재배선층(210)은 평탄화층(232) 상에 형성될 수 있다.
도 3a는 대표적인 커버 플레이트(300a)의 일부의 단면도이다. 몇몇 구현예에서, 커버 플레이트(300a)는 도 2a-2c의 커버 플레이트(214)를 제공할 수 있다. 커버 플레이트(300a)는 광학적으로 투명한 층(320), 미세구조층(322a), 및 흡수층(324a)을 포함한다. 광학적으로 투명한 층(320)은 유리 또는 또 다른 광학적으로 투명한 물질, 예컨대, 플라스틱을 포함할 수 있다. 미세구조층(322a)은 광학적으로 투명한 층(320) 상에 배열된다. 미세구조층(322a)은 광학적으로 투명한 층(320)과 동일한 물질일 수 있다. 흡수층(324a)은 미세구조층(322a) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(324a)은 컨포멀 흡수층이다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(324a)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 미세구조층(322a)은 복수의 미세구조물(323a)을 포함하며, 이에 대해서는 도 6a-6c 및 6e를 참조하여 아래에서 더 상세히 기재될 것이다. 이러한 구현예에서, 미세구조물(323a)은 피라미드, 원뿔, 또는 삼각 트렌치(triangular trenches)이다.
비-광원 구역에서의 미세구조층(322a)과 흡수층(324a)은 커버 플레이트에서 층들의 계면에서 TIR를 활용하여, 그리고 미세구조물(323a)에서 다중 광 바운싱(light bouncing)(예를 들어, 광을 포획)에 의해 디스플레이로부터의 주변광 반사를 더욱 감소시킬 수 있다. 일 구현예에서, 광학적으로 투명한 층(320)의 굴절률(n1)은 미세구조층(322a)의 굴절률(n2)과 같거나 더 크다. 이러한 경우, 흡수층(324a)에 의해 반사된 일부 주변광은, 미세구조물(323a)의 벽 각도(328)(αW)가 하기 수학식을 만족시키는 경우, 광학적으로 투명한 층(320)의 전면(예를 들어, 상부 표면)과 공기 사이의 계면에서 TIR에 의해 광학적으로 투명한 층(320)에 가두어질 수 있다:
부가하여, 일부 주변광은 미세구조물(323a)에서 여러 번 산란(예를 들어, 포획)된다.
또 다른 구현예에서, 광학적으로 투명한 층(320)의 굴절률(n1)은 미세구조층(322a)의 굴절률(n2) 미만이다. 이러한 경우, 흡수층(324a)에 의해 반사된 일부 주변광은, 미세구조물(323a)의 벽 각도(328)(αW)가 하기 수학식을 만족시키는 경우, 광학적으로 투명한 층(320)의 전면(예를 들어, 상부 표면)과 공기 사이의 계면에서 TIR에 의해 광학적으로 투명한 층(320)에 가두어질 수 있다:
부가하여, 흡수층(324a)에 의해 반사된 일부 주변광은, 미세구조물(323a)의 벽 각도(328)(αW)가 하기 수학식을 만족시키는 경우, 광학적으로 투명한 층(320)과 미세구조층(322a) 사이의 계면에서 TIR에 의해 미세구조층(322a)에 가두어질 수 있다:
부가하여, 일부 주변광은 미세구조물(323a)에서 여러 번 산란(예를 들어, 포획)될 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 이러한 피쳐는 흡수 계면과 여러 번 상호작용하는 반사 광선으로 인해 평면형 흡수 계면에 비해 반사율을 적어도 5배 내지 10배 감소시킬 수 있다.
도 3a에 예시된 바와 같이 직선 단면 벽면(예를 들어, 피라미드, 원뿔, 또는 삼각 트렌치)을 갖는 미세구조물의 경우, 미세구조층(322a)은 디스플레이의 표면의 평면에 대해, 예를 들어, 약 45도보다 큰 각도(328)를 형성하는 표면(326)을 포함하는 미세구조물(323a)를 포함할 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 미세구조물 벽 각도(328)(αW)는 약 30도 초과, 약 45도 초과, 약 60도 초과, 또는 약 75도를 초과한다. 미세구조층(322a)은 약 0.1 micrometers 내지 약 10 micrometers의 베이스층(base layer) 두께(330)를 가질 수 있고, 그 위에 미세구조물(323a)이 형성된다. 각각의 미세구조물(323a)의 베이스는, 예를 들어, 약 2 micrometers 내지 약 20 micrometers의 범위 내에서, 332로 표시된 바와 같은 폭을 가질 수 있다. 334로 표시된 바와 같은 각 미세구조물(323a)의 높이는 약 2 micrometers 내지 약 40 micrometers의 범위일 수 있다. 다른 구현예에서, 미세구조물 베이스층 두께(330)는 또 다른 적합한 두께를 가질 수 있고, 각각의 미세구조물(323a)은 또 다른 적합한 베이스 폭(332) 및/또는 높이(334)를 가질 수 있다.
도 3b는 대표적인 커버 플레이트(300b)의 일부의 단면도이다. 몇몇 구현예에서, 커버 플레이트(300b)는 도 2a-2c의 커버 플레이트(214)를 제공할 수 있다. 커버 플레이트(300b)는, 커버 플레이트(300b)가 흡수층(324a) 대신에 흡수층(324b)을 포함하는 것을 제외하고는, 도 3a의 커버 플레이트(300a)와 유사하다. 이러한 구현예에서, 흡수층(324b)은 광원의 어레이를 마주하는 흡수층의 표면(336)이 평면이 되도록 미세구조층(322a)을 채운다. 이러한 구현예에서, 흡수층(324b)은 부가적인 장치층의 더 용이한 제작을 위해 매끄러운 표면을 제공한다.
도 3c는 대표적인 커버 플레이트(300c)의 일부의 단면도이다. 몇몇 구현예에서, 커버 플레이트(300c)는 도 2a-2c의 커버 플레이트(214)를 제공할 수 있다. 커버 플레이트(300c)는 광학적으로 투명한 층(320), 미세구조층(322b), 및 흡수층(324c)을 포함한다. 미세구조층(322b)은 광학적으로 투명한 층(320) 상에 배열된다. 흡수층(324c)은 미세구조층(322b) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(324c)은 컨포멀 흡수층이다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(324c)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 미세구조층(322b)은 복수의 미세구조물(323b)을 포함하며, 이에 대해서는 도 6d 및 6f를 참조하여 아래에서 더 상세히 기재될 것이다. 이러한 구현예에서, 미세구조물(323b)은 돔 또는 부분 타원형 트렌치이다.
미세구조층(322b)은 약 0.1 micrometers 내지 약 10 micrometers의 베이스층 두께(330)를 가질 수 있고, 그 위에 미세구조물(323b)이 형성된다. 각각의 미세구조물(323b)의 베이스는, 예를 들어, 약 2 micrometers 내지 약 20 micrometers의 범위 내에서, 332로 표시된 바와 같은 폭을 가질 수 있다. 334로 표시된 바와 같은 각 미세구조물(323b)의 높이(Hm)는 약 2 micrometers 내지 약 40 micrometers의 범위일 수 있다. 다른 구현예에서, 미세구조물 베이스층 두께(330)는 또 다른 적합한 두께를 가질 수 있고, 각각의 미세구조물(323b)은 또 다른 적합한 베이스 폭(332) 및/또는 높이(334)(Hm)를 가질 수 있다. 도 3c에 예시된 바와 같이 직선이 아닌 단면 벽면(예를 들어, 돔 또는 부분 타원형 트렌치)을 갖는 미세구조물의 경우, 미세구조물 벽 각도(αW)는, 340으로 표시된 바와 같은 미세구조물의 2/3 높이(Hm)의 위치에서의 표면 경사에 의해 정의된다. 2Hm/3에서의 위치와 디스플레이의 표면의 평면 사이의 각도(336)는, 예를 들어, 약 45도를 초과할 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 미세구조물 벽 각도(336)(αW)는, 약 30도 초과, 약 45도 초과, 약 60도 초과, 또는 약 75도를 초과한다.
도 4a는 또 다른 대표적인 디스플레이(400a)의 단면도이다. 하부 방출 장치와 관련하여 앞에서 논의된 구현예들은 설계 및 공정에 대한 일부 변경을 통해 상부 방출 장치에도 적용될 수 있다. 상부 방출 장치의 경우, 주요 차이점은 백플레인과 광원(예를 들어, LED, mini-LEDs, microLEDs)이 별도의 TFT 기판 상에서 제작된다는 점이다. 디스플레이(400a)는, 기판(402)(예를 들어, TFT 기판), 픽셀로 배열된 광원(404)의 어레이(3개의 광원(404)을 포함하는 하나의 픽셀이 도 4a에 표시됨), 미세구조층(406), 및 흡수층(408)을 포함한다. 광원(404)의 어레이는 기판(402) 상에 배열된다. 특정한 대표적인 구현예에서, 광원(404)의 어레이는, mini-LEDs 또는 microLED와 같은, LEDs의 어레이를 포함한다. 미세구조층(406)은 기판(402) 상에 배열되고, 광원(404)(예를 들어, 픽셀을 제공하는 광원(404)의 각 그룹)을 둘러싼다. 미세구조층(406)은 복수의 미세구조물(407)을 포함한다. 흡수층(408)은 미세구조층(406) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(408)은 컨포멀 흡수층이다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(408)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 미세구조층(406) 및 흡수층(408)은 광원(404)이 없는 구역에서 기판(402)의 표면 상에 형성된다. 이러한 구현예에서, 미세구조층(406)과 흡수층(408)의 물질은 같거나 다를 수 있다. 미세구조층(406) 및 흡수층(408)은 상부-방출(예를 들어, microLEDs) 디스플레이의 대비를 향상시킬 수 있다.
도 4b는 또 다른 대표적인 디스플레이(400b)의 단면도이다. 디스플레이(400b)는, 도 4a의 기판(402), 광원(404)의 어레이, 미세구조층(406), 및 흡수층(408)을 포함한다. 부가하여, 디스플레이(400b)는 광원(404)의 어레이 위에 배열된 커버 플레이트(414)를 포함한다. 커버 플레이트(414)는 광학적으로 투명한 층(420) 및 반사-방지 코팅(426)을 포함한다.
도 4c는 또 다른 대표적인 디스플레이(400c)의 단면도이다. 디스플레이(400c)는, (제1) 미세구조층(406) 및 (제1) 흡수층(408)을 포함하는 도 4b의 디스플레이(400b)와 유사하다. 그러나, 디스플레이(400c)에서, 커버 플레이트(414)는 또한 제2 미세구조층(430), 제2 흡수층(432), 및 개구(434)의 어레이(하나의 개구(434)가 도 4c에 표시됨)를 포함한다. 제2 미세구조층(430)은 광원(404)의 어레이와 마주한다. 제2 흡수층(432)은 광원(404)의 어레이와 마주하는 제2 미세구조층(430) 상에 배열된다. 개구(434)의 어레이는 광원(404)의 어레이(예를 들어, 픽셀을 제공하는 광원(404)의 각 그룹)와 정렬되고 제2 미세구조층(430) 및 제2 흡수층(432)을 통해 연장된다. 제2 미세구조층(430) 및 제2 흡수층(432)은 도 3a-3c를 참조하여 기재된 미세구조층 및 흡수층과 유사할 수 있다.
도 5a는 도 4a-4c의 디스플레이에 사용될 수 있는 기판(502)(예를 들어, TFT 기판), 미세구조층(506a), 및 흡수층(508a)을 포함하는 대표적인 디스플레이(500a)의 일부의 단면도이다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(508a)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 미세구조층(506a)은 복수의 미세구조물(507a)을 포함하며, 이에 대해서는 도 6a-6c 및 6e를 참조하여 아래에서 더 상세히 기재될 것이다. 미세구조층(506a)은 기판(502) 상에 배열된다. 흡수층(508a)은 미세구조층(506a) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(508a)은 컨포멀 흡수층이다. 이러한 구현예에서, 미세구조물(507a)은 피라미드, 원뿔, 또는 삼각 트렌치이다. 미세구조층(506a)은 디스플레이의 표면의 평면에 대해, 예를 들어, 약 45도보다 큰 각도(512)를 형성하는 표면(510)을 포함하는 미세구조물(507a)을 포함한다. 미세구조물(507a)을 포함하는 미세구조층(506a)의 치수는 도 3a의 미세구조층(322a) 및 미세구조물(323a)의 치수와 유사할 수 있다.
기판(502) 상에 미세구조층(506a) 및 흡수층(508a)은, 미세구조물(507a)을 활용하여 디스플레이로부터의 주변광 반사를 더욱 감소시킬 수 있다. 반사된 주변광은 2개의 그룹으로 분류될 수 있다. 제1 그룹은 흡수층(508a) 상에서 한 번 산란되는 주변광이다. 제2 그룹은 흡수층(508a)에서 적어도 두 번 산란되는 주변광이다. 흡수층(508a)의 다중 산란으로 인해, 이러한 제2 그룹의 주변광으로부터의 반사는 상당히 감소된다. 예를 들어, 흡수층(508a) 반사가 약 4 퍼센트인 경우, 미세구조물(507a)로 인한 적어도 2개의 산란 때문에, 이러한 제2 그룹의 주변광의 반사율은 약 0.16 퍼센트로 감소될 것이다. 전체 주변광의 반사의 더 많은 감소를 달성하기 위해, 더 많은 입사 주변광이 제2 그룹에 속하는 것이 바람직하다. 제1 그룹에 대한 주변광의 퍼센트는 미세구조물(507a)의 벽 각도(512)(αW)에 비례한다. 흡수층(508a) 상에서 적어도 2회 산란되는 주변광의 퍼센트는 미세구조물 벽 각도(512)(αW)의 증가에 따라 증가한다. 특정한 대표적인 구현예에서, 미세구조물 벽 각도(512)(αW)는 약 30도 초과, 약 45도 초과, 약 60도 초과, 또는 약 75도를 초과한다.
도 5b는 도 4a-4c의 디스플레이에 사용될 수 있는 기판(502)(예를 들어, TFT 기판), 미세구조층(506b), 및 흡수층(508b)을 포함하는 대표적인 디스플레이(500b)의 일부의 단면도이다. 미세구조층(506b)은 기판(502) 상에 배열된다. 흡수층(508b)은 미세구조층(506b) 상에 배열된다. 이러한 구현예에서, 흡수층(508b)은 컨포멀 흡수층이다. 특정한 대표적인 구현예에서, 흡수층(508b)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 미세구조층(506b)은 복수의 미세구조물(507b)를 포함하며, 이에 대해서는 도 6d 및 6f를 참조하여 아래에서 더 상세히 기재될 것이다. 이러한 구현예에서, 미세구조물(507b)은 돔 또는 부분 타원형 트렌치이다. 미세구조층(506b)의 각각의 미세구조물(507b)은 514로 표시된 높이(Hm)를 가지며, 따라서 2Hm/3은 516으로 표시된다. 미세구조물 벽 각도(518)(αW)는 디스플레이의 표면의 평면에 대한 미세구조물의 2/3 높이(Hm)의 위치에서의 표면 경사에 의해 정의된다. 흡수층(508b) 상에서 적어도 2회 산란되는 주변광의 퍼센트는 미세구조물 벽 각도(518)(αW)의 증가에 따라 증가한다. 특정한 대표적인 구현예에서, 미세구조물 벽 각도(518)(αW)는 약 30도 초과, 약 45도 초과, 약 60도 초과, 또는 약 75도를 초과한다.
도 6a-6f는, 도 2a-2c의 미세구조층(222), 도 4a-4c의 미세구조층(406), 및/또는 도 4c의 미세구조층(430)과 같은, 미세구조층에 대한 대표적인 미세구조물의 등각투상도이다. 도 6a는 4면 피라미드형 미세구조물(600)의 등각투상도이다. 몇몇 구현예에서, 미세구조물(600) 베이스의 길이와 폭은 동일할 수 있다. 다른 구현예에서, 미세구조물(600)의 베이스의 길이와 폭은 다를 수 있다. 도 6b는 6면 피라미드형 미세구조물(602)의 등각투상도이다. 다른 실시예에서, 미세구조물(602)은 3개, 5개, 7개, 또는 그 이상의 측면을 가질 수 있다. 도 6c는 원뿔형 미세구조물(604)의 등각투상도이다. 미세구조물(604)의 베이스는 원형 또는 타원형일 수 있다. 도 6d는 돔형 미세구조물(606)의 등각투상도이다. 미세구조물(606)의 베이스는 원형 또는 타원형일 수 있다. 도 6e는 삼각 트렌치형 미세구조물(608)의 등각투상도이다. 각각의 미세구조물(608)은 커버 플레이트 또는 기판의 하나의 에지로부터 커버 플레이트 또는 기판의 또 다른 에지까지 연장될 수 있다. 도 6f는 부분 타원 트렌치형 미세구조물(610)의 등각투상도이다. 각각의 미세구조물(610)은 커버 플레이트 또는 기판의 하나의 에지로부터 커버 플레이트 또는 기판의 또 다른 에지까지 연장될 수 있다. 도 6a-6f의 미세구조물(600, 602, 604, 606, 608, 및 610)의 치수는 디스플레이 내에서 일관될 수 있고, 디스플레이의 다른 구역에서 변할 수 있다.
도 7a는 대표적인 디스플레이(700a)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(700a)는, 백플레인(702), 광원(704)의 어레이(하나의 광원(704)이 도 7a에 표시됨), 광학적으로 투명한 접착제(706a)(예를 들어, 페닐 실리콘), 포커싱 미세구조물(708)의 어레이(하나의 포커싱 미세구조물(708)이 도 7a에 표시됨), 및 커버 플레이트(710)를 포함한다. 광원(704)의 어레이는 백플레인(702)에 전기적으로 연결된다. 광원(704)의 어레이는 LEDs, mini-LEDs, microLEDs, 또는 다른 적합한 광원을 포함할 수 있다. 포커싱 미세구조물(708)의 어레이는 광학적으로 투명한 접착제(706a)를 통해 광원(704)의 어레이에 부착되고, 광원의 어레이와 정렬된다. 커버 플레이트(710)는 포커싱 미세구조물(708)의 어레이에 부착된다. 커버 플레이트(710)는, 유리와 같은, 광학적으로 투명한 층, 또는 플라스틱과 같은, 또 다른 광학적으로 투명한 물질을 포함한다.
포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물(708)은 절단된 역피라미드형을 포함할 수 있다. 도 7a에 예시된 바와 같이, 포커싱 미세구조물(708)의 벽은 평평할 수 있다. 다른 실시예에서, 포커싱 미세구조물(708)은, 도 8a에 예시된 바와 같은 포커싱 미세구조물(800a)로 대체될 수 있고, 여기서, 포커싱 미세구조물(800a)의 벽은 포물선형이다. 또 다른 실시예에서, 포커싱 미세구조물(708)은, 도 8b에 예시된 바와 같은 포커싱 미세구조물(800b)로 대체될 수 있고, 여기서, 포커싱 미세구조물(800b)의 벽은 부분적으로 평면형이다. 도 7a의 구현예에서, 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물(708)은 광원의 어레이의 단일 광원(704)에 대응한다. 다른 구현예에서, 그러나, 도 10을 참조하여 아래에서 기재되는 바와 같이, 각각의 포커싱 미세구조물(708)은, 2개, 3개, 또는 4개의 광원과 같은, 적어도 2개의 광원(704)에 대응할 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 각각의 포커싱 미세구조물(708)은 약 1.5보다 큰 굴절률을 포함한다.
각각의 포커싱 미세구조물(708)은 712에 표시된 대로 광선을 포커싱하여 디스플레이를 나간다. 포커싱 미세구조물(708)은 주변광 반사를 억제하면서 광 아웃커플링(light outcoupling)을 향상시켜 디스플레이 휘도 및 대비를 향상시킬 수 있다. 포커싱 미세구조물(708)은 내부 전반사를 활용하는 오목 포커싱 미러를 통해 광 아웃커플링을 향상시킨다. 오목 미러 미세-구조물 없이, 광원(704)이 커버 플레이트(710)에 단순히 광학적으로 접합되는 경우, 반을 초과하는 광원 출력(임계각보다 높은 각도로 광원을 나가는 모든 광선(예를 들어, 약 1.5와 같은 굴절률을 갖는 많은 보통 타입의 커버 플레이트 물질에 대해 약 42도)은 공기와의 계면에서 커버 플레이트의 외부 표면으로부터의 내부 전반사에 의해 포획될 수 있다. 제자리에 절단된 역피라미드형으로 형상화된 미세-구조물을 포함하는 포커싱 미세구조물(708)을 사용하여, 높은 각도에서 유래하는 광선은 경사진 피라미드 벽으로부터 전체 내부 반사되고, 따라서 법선에 더 가까운 각도로 방향이 변경된다.
광 아웃커플링에 대한 부가적인 이점은 포커싱 미세구조물(708)을 고 굴절률(예를 들어 약 1.5 초과)을 갖는 물질로 만들고, 포커싱 미세구조물을 광원에 광학적으로 결합시켜 달성될 수 있다. 이는 광학적으로 투명한 접착제(706a)를 사용하여 광원(704)을 포커싱 미세구조물(708)에 접착하거나 또는 광원(704)을 접착제에 완전히 매립하여 달성될 수 있다. 광학적으로 투명한 접착제(706a)는 포커싱 미세구조물(708)의 굴절률보다 크거나 같은 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 경우, 광학적으로 투명한 접착제(706a)는 (공기 대신에) 광원에 대한 새로운 출력 매체가 되고, 이는 광원 내부로 광 포획을 감소시킬 수 있다.
기하학적인 면에서, 각각의 포커싱 미세구조물(708)의 형상은, 광 아웃커플링에 대한 실질적인 이점을 유지하면서, 상대적으로 광범위하게 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 포커싱 미세구조물(708)의 b:h:w의 비율은 약 1:1.5:2일 수 있으며, 여기서 b는 더 작은 베이스 크기(대칭 피라미드의 경우 b x b)이고, h는 높이이며, w는 더 큰 베이스 크기이다. 예를 들어, 피라미드는 좁은 부분이 약 5x5 micrometers, 넓은 부분이 약 10x10 micrometers, 높이가 약 7.5 micrometers일 수 있다. 다른 실시예에서, 파라미터 범위는 약 0.5 내지 약 5와 같은 종횡비(높이/폭), 약 1.5 내지 약 4와 같은 테이퍼(taper)(더 큰 베이스/더 작은 베이스), 및 약 15도 내지 약 45도와 같은 측벽 각도를 포함할 수 있다.
도 7b는 대표적인 디스플레이(700b)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(700b)에서, 광학적으로 투명한 접착제(706a)가 광학적으로 투명한 접착제(706b)로 대체된 것을 제외하고는, 디스플레이(700b)는 도 7a의 디스플레이(700a)와 유사하다. 이러한 구현예에서, 광학적으로 투명한 접착제(706b)는, 각각의 광원(704)의 측면에 배열되고, 각각의 포커싱 미세구조물(708)을 대응하는 광원(704) 및 백플레인(702)에 결합시킨다.
도 9a는 또 다른 대표적인 디스플레이(900a)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(900a)는 백플레인(902a), 광원의 어레이, 광학적으로 투명한 접착제(906), 포커싱 미세구조물(908)의 어레이, 커버 플레이트(910), 대비 향상층(914), 및 평탄화층(918)을 포함한다. 광원의 어레이는 적색 광원(904a), 녹색 광원(904b), 및 청색 광원(904c)을 포함한다. 광원의 어레이의 각각의 광원(904a, 904b, 및 904c)은 백플레인(902a)에 결합된다. 광원의 어레이의 각각의 광원(904a, 904b, 및 904c)은 LED, mini-LED, microLED, 또는 또 다른 적합한 광원을 포함할 수 있다. 각각의 광원(904a, 904b, 및 904c)은 각각의 광원에 대해 대응하는 마이크로-드라이버 IC(916a)에 전기적으로 연결된다. 이러한 구현예에서, 3개의 광원(904a, 904b, 및 904c)은 디스플레이(900a)의 각 픽셀을 제공한다.
각각의 포커싱 미세구조물(908)은 광학적으로 투명한 접착제(906)를 통해 대응하는 광원(904a, 904b, 및 904c)에 부착되고 대응하는 광원과 정렬된다. 커버 플레이트(910)는 포커싱 미세구조물(908)의 어레이에 부착된다. 커버 플레이트(910)는, 유리와 같은, 광학적으로 투명한 층 또는 플라스틱과 같은, 또 다른 광학적으로 투명한 물질을 포함한다. 대비 향상층(914)은 커버 플레이트(910)의 하부 표면 상의 포커싱 미세구조물들(908) 사이에 있다. 대비 향상층(914)은 커버 플레이트(910) 상에 수 micrometers 내지 수십 micrometers의 두께로 코팅된 열적 및 화학적으로 안정한 광흡수 물질을 포함할 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 대비 향상층(914)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 대비 향상층(914)은 도 3a-3c를 참조하여 이전에 기재되고 예시된 바와 같은 미세구조층 및 흡수층을 포함한다. 평탄화층(918)은 커버 플레이트(910)와 백플레인(902a) 사이에 있다.
도 9b는 또 다른 대표적인 디스플레이(900b)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(900b)가 마이크로-드라이버 ICs(916a) 대신에 마이크로-드라이버 ICs(916b)를 포함하고 포커싱 미세구조물(908) 대신에 포커싱 미세구조물(908a, 908b, 및 908c)을 포함하는 것을 제외하고는, 디스플레이(900b)는 도 9a의 디스플레이(900A)와 유사하다. 이러한 구현예에서, 각각의 마이크로-드라이버 IC(916b)는 3개의 광원(904a, 904b, 및 904c)에 전기적으로 연결되어 이를 제어한다. 부가하여, 각각의 포커싱 미세구조물(908a, 908b, 및 908c)은 각각의 대응하는 광원(904a, 904b, 및 904c)의 방출 색상과 일치하도록 (예를 들어, 염료 또는 안료를 통해) 각각 착색된다. 따라서, 각각의 포커싱 미세구조물(908a)은 적색이고, 포커싱 미세구조물(908b)은 녹색이며, 포커싱 미세구조물(908c)은 청색이다. 이러한 경우, 각각의 포커싱 미세구조물(908a, 908b, 및 908c)은 반사 포커싱 소자 및 컬러 필터의 기능을 결합한다. 다른 구현예에서, 착색된 포커싱 미세구조물(908a, 908b, 및 908c) 대신에 또는 이에 부가하여, 흡수성 컬러 필터가 각각의 포커싱 미세구조물의 상부 표면(더 큰 베이스)에 적용될 수 있다.
도 10a는 또 다른 대표적인 디스플레이(1000a)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(1000a)는, 백플레인(1002), 광원의 어레이, 광학적으로 투명한 접착제(1006), 포커싱 미세구조물(1008a)의 어레이, 커버 플레이트(1010), 대비 향상층(1014), 및 스페이서(1018)의 어레이(하나의 스페이서(1018)가 도 10a에 표시됨)를 포함한다. 광원의 어레이는 적색 광원(1004a), 녹색 광원(1004b), 및 청색 광원(1004)을 포함한다. 광원의 어레이의 각각의 광원(1004a, 1004b, 및 1004c)은 백플레인(1002)에 연결된다. 백플레인(1002)은 광원의 어레이를 제어하기 위한 TFT 기판(1016)을 포함할 수 있다. 광원의 어레이의 각각의 광원(1004a, 1004b, 및 1004c)은 LED, mini-LED, microLED, 또는 또 다른 적합한 광원을 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 3개의 광원(1004a, 1004b, 및 1004c)은 디스플레이(1000a)의 각 픽셀을 제공한다.
각각의 포커싱 미세구조물(1008a)은 광학적으로 투명한 접착제(1006)를 통해 대응하는 광원(1004a, 1004b, 또는 1004c)에 부착되고 대응하는 광원과 정렬된다. 커버 플레이트(1010)는 포커싱 미세구조물(1008a)의 어레이에 부착된다. 커버 플레이트(1010)는, 유리와 같은, 광학적으로 투명한 층 또는 플라스틱과 같은, 또 다른 광학적으로 투명한 물질을 포함한다. 대비 향상층(1014)은 커버 플레이트(1010)의 하부 표면 상에 포커싱 미세구조물(1008) 사이에 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 대비 향상층(1014)은 블랙 폴리이미드 또는 또 다른 적절한 물질을 포함한다. 다른 구현예에서, 대비 향상층(1014)은 도 3a-3c를 참조하여 이전에 기재되고 예시된 바와 같은 미세구조층 및 흡수층을 포함한다. 각각의 스페이서(1018)는 커버 플레이트(1010)와 백플레인(1002) 사이에 있다. 스페이서(1018)는 픽셀들 사이에서 디스플레이(1000a)에 대한 부가적인 구조적 지지를 제공한다. 특정한 대표적인 구현예에서, 스페이서(1018)는 포커싱 미세구조물(1008a)과 동일한 물질로 제조될 수 있다. 광원(1004a, 1004b, 및 1004c) 및 상호연결에 대한 기계적 응력을 최소화하기 위해, 스페이서(1018)는 백플레인(1002) 또는 커버 플레이트(1010)에 각각의 포커싱 미세구조물(1008a)의 높이보다 큰 두께로 적용되어 디스플레이 표면에 대한 기계적 충격을 흡수할 수 있다.
도 10b는 또 다른 대표적인 디스플레이(1000b)의 단순화된 단면도이다. 디스플레이(1000b)는 백플레인(1002), 광원의 어레이, 광학적으로 투명한 접착제(1006), 및 커버 플레이트(1010)를 포함한다. 부가하여, 디스플레이(1000b)는 포커싱 미세구조물(1008b), 미세구조층(1020), 및 흡수층(1022)을 포함한다. 이러한 구현예에서, 각각의 포커싱 미세구조물(1008b)은 3개의 광원(1004a, 1004b, 및 1004c)을 포함하는 디스플레이(1000b)의 픽셀에 대응한다. 미세구조층(1020) 및 흡수층(1022)은 도 3a-3c를 참조하여 이전에 기재되고 예시된 바와 같은 미세구조층 및 흡수층과 유사하다.
이러한 구현예에서, 적색, 녹색, 청색 광원은 함께 그룹화되어 임의의 색상을 생성할 수 있는 픽셀을 형성한다. 적색, 녹색, 및 청색 광원이 충분히 작고 서로 충분히 가깝게 배치되면, 도 10b에 예시된 바와 같은 단일 포커싱 미세구조물(1008b)은 컬러 픽셀을 형성하는 전체 그룹에 광학적으로 연결될 수 있다. 도 7a를 참조하여 기재된 포커싱 미세구조물의 치수는, 절단된 피라미드형의 가장 작은 베이스가 광원 그룹의 조합된 크기와 같거나 더 큰 점을 제외하고, 포커싱 미세구조물(1008b)에 적용된다.
다른 구현예에서, 광원은 형광체(예를 들어, 양자점 또는 기타) 타입 층과 조합하여 사용되는 청색 반도체 다이오드일 수 있다. 이러한 경우, 도 7a를 참조하여 기재된 포커싱 미세구조물의 치수는, 광학적으로 투명한 접착제가 형광체 층에 접착되거나 캡슐화된다는 점을 제외하고, 여전히 적용된다.
도 11a-11h는 포커싱 미세구조물을 포함하는 디스플레이를 제조하는 대표적인 방법의 단면도이다. 도 11a는 대표적인 광원 웨이퍼(1100)의 단면도이다. 광원 웨이퍼(1100)는 기판(1102), 복수의 광원(1104), 및 접착 물질(1106)을 포함한다. 각각의 광원(1104)은 LED, mini-LED, microLED, 또는 또 다른 적합한 광원일 수 있다. 각각의 광원(1104)은 기판(1102) 상에 제조될 수 있다. 접착 물질(1106)은 광원(1104) 및 기판(1102)의 노출된 부분 위에 적용된다. 특정한 대표적인 구현예에서, 접착 물질(1106)은 경화성 접착 물질일 수 있다. 특정한 대표적인 구현예에서, 기판(1102) 상에 광원(1104)의 밀도는 광원이 배열될 완성된 디스플레이에서의 광원의 밀도보다 높다.
도 11b는 포커싱 미세구조물 전사 캐리어(1110)의 단면도이다. 포커싱 미세구조물 전사 캐리어(1110)는 전사 캐리어(1112), 임시 접착층(1114), 및 복수의 포커싱 미세구조물(1116)을 포함한다. 포커싱 미세구조물(1116)은 임시 접착층(1114)으로 코팅된 전사 캐리어(1112) 상에 포토리소그래피 또는 엠보싱(embossing) 및 에칭을 사용하여 제조될 수 있다.
도 11c는 도 11b의 포커싱 미세구조물 전사 캐리어(1110)와 접촉하는 도 11a의 광원 웨이퍼(1100)의 단면도이다. 광원 웨이퍼(1100)는 각각의 포커싱 미세구조물(1116)이 광원 웨이퍼(1100)의 광원(1104)과 정렬되도록 포커싱 미세구조물 전사 캐리어(1110)와 정렬된다. 광원(1104)과 정렬된 각각의 포커싱 미세구조물(1116) 사이에 (예를 들어, 접착제(1106)를 통해) 영구 접합이 형성된다. 다른 구현예에서, 접착제(1106)는, ACF, 레이저 용접, 또는 다른 적절한 공정에 의해 접합될 수 있는, 투명 전도체로 대체될 수 있다.
도 11d는, 도 11c에 예시된 바와 같이 접촉한 이후에 포커싱 미세구조물 전사 캐리어(1110)로부터 광원 웨이퍼(1100)를 분리한 이후의 단면도이다. 레이저 리프트오프 공정(laser liftoff process) 또는 또 다른 적절한 공정이 광원 웨이퍼(1100)로부터 광원(1104)을 분리하는데 사용될 수 있다. 도 11c 및 11d에 예시된 단계들은, 광원 웨이퍼(1100)로부터 포커싱 미세구조물(1116)로 다른 광원들(1104)을 전사하기 위해 반복될 수 있다.
도 11e는 도 11d에 예시된 바와 같이 광원(1104)이 포커싱 미세구조물(1104)에 접합된 이후에 광원 웨이퍼(1110)와 접촉하기 직전의 마이크로-드라이버 IC 전사 캐리어(1120)의 단면도이다. 마이크로-드라이버 IC 전사 캐리어(1120)는, 전사 캐리어(1122), 임시 접착제(1124), 및 복수의 마이크로-드라이버 ICs(1126)를 포함한다. 각각의 마이크로-드라이버 IC(1126)는 대응하는 광원(1104)과 정렬된다.
도 11f는 각각의 마이크로-드라이버 IC(1126)를 대응하는 광원(1104)에 영구적으로 접합한 후 및 포커싱 미세구조물(1116)로부터 전사 캐리어(1112) 및 접착층(1114)을 제거한 후에 마이크로-드라이버 IC 전사 캐리어(1120)의 단면도이다.
도 11g는 커버 플레이트 상에 대비 향상층(1132)을 갖는 커버 플레이트(1130)에 부착된 도 11f의 광원(1104)과 포커싱 미세구조물(1116)이 부착된 마이크로-드라이버 IC 전사 캐리어(1120)의 단면도이다. 포커싱 미세구조물(1116)은 대비 향상층(1132)의 개구를 통해 커버 플레이트(1130)에 영구적으로 접합된다. 마이크로-드라이버 IC 캐리어(1120)와 커버 플레이트(1130) 사이에 평탄화층(1134)이 형성될 수 있다.
도 11h는 도 11g의 전사 캐리어(1122) 및 접착층(1124)을 제거한 후의 단면도이다. 전사 캐리어(1122) 및 접착층(1124)이 제거된 상태에서, 평탄화층(1134) 및 금속화층은 광원(1104) 및/또는 마이크로-드라이버 ICs(1126) 사이에서 백플레인 전극에 상호연결될 수 있다.
도 11a-11h1의 제조방법은 몇 가지 장점을 제공한다. 포커싱 미세구조물은 먼저 정확한 정렬로 광원을 영구적으로 광학적으로 접합시키기 위해 웨이퍼 또는 캐리어 소스로부터, 웨이퍼 수준에서, 광원을 전사하는 전사 픽업(transfer pick up)으로 역할을 한다. 마이크로-드라이버 IC 어셈블리에 대한 접합의 구현예에서, 이러한 정렬 및 접합은 또한 웨이퍼 수준에서 달성되며 포커싱 미세구조물의 방향을 뒤집기 위한 별도의 전사 단계에 대한 필요성을 제거한다. 이러한 방식으로, 정밀한 광학 정렬 및 강력한 전기적 및 기계적 접합이 달성될 수 있다. 부가하여, 포커싱 미세구조물은, 광원 웨이퍼로부터의 전사와 양립할 수 있는 고밀도 어레이에 착색제 등을 부가하고, 정확한 피쳐 치수를 달성하기 위해 고해상도 웨이퍼 팹(wafer fabs)에서 제작될 수 있다. 다른 구현예에서, 포커싱 미세구조물은 수용 기판 상에 전사되거나 형성될 수 있으며, 그 다음 광원 및/또는 마이크로-드라이버 IC가 포커싱 미세구조물에 전사되고 부착될 수 있다.
마이크로-드라이버 IC 장치 설계를 갖춘 microLED의 경우, 전사 및 조립 공정이 대규모 증착 공정보다 인쇄에 더 가깝다는 점을 고려하면, 공정 비용은 인쇄 플랫폼이 의도한 적용에 대해 충분히 크다면 규모에 의해 덜 영향을 받는다. 수율 및 자재 비용이 중요한 동인이 된다. 따라서, 디스플레이는 이온-교환된 커버 유리의 밑면에 직접 제작될 수 있어서, 커버 유리의 강도 또는 신뢰성을 손상시키지 않으면서, 디스플레이 기판에 대한 필요성 및 비용을 제거할 수 있다. 커버 유리의 밑면 상에 직접 제작이 가능하려면, 커버 유리가 균열이 발생되거나 손상되더라도, 디스플레이 및 기타 전자 장치(예를 들어, 터치 패널)가 계속 기능해야 한다. 부가하여, 커버 유리, 장치 설계, 및 물질 선택은, 공정 수율이 현재의 디스플레이 기판에서 달성할 수 있는 것과 동일하거나 더 우수하도록 최적화될 수 있다. 더욱이, 가능한 경우, 물질 함수들(material functions)은 조합되어 전체 비용이나 공정의 복잡성을 감소시킬 수 있다.
커버 유리 물질은 높은 내구성, 높은 평탄도, 낮은 두께 변화, 및 제조 공정에 바람직한 기타 속성을 가질 수 있다. 그래서, 퓨전 형성된 Gorilla® Glass 및 강화된 유리 세라믹은 사용될 수 있다. 모든 기판이 충분한 작용력하에서 파괴되기 때문에, 모바일 장치와 같은 적용들의 경우, 커버가 손상되거나 균열이 발생하는 경우에도 디스플레이 전자 장치가 보호되고 계속 기능하는 것이 바람직하다. 그래서, 디스플레이를 보호하기 위해 커버 유리와 전자 장치 사이에 인터페이스층(interface layer) 또는 층들이 사용될 수 있다. 이러한 층 또는 층들은 디스플레이를 제작하기 위한 공정 조건과 호환되어야 한다. 적절한 두께를 갖는 코팅(예를 들어, 투명 폴리이미드, 블랙 폴리이미드, 등)은, 대부분의 충격에 대해 기계적 보호 기능을 제공할 수 있으며, 적어도 섭씨 약 250도의 공정 온도와 호환되며 공정에서의 화학물질에 안정적이다. 충분한 열적 및 기계적 안정성을 제공하는, 투명 폴리이미드와 블랙 폴리이미드의 조합, 또는 블랙 폴리이미드는, 투명한 틈(apertures) 또는 컬러 필터 소자로 패턴화되어 주변광 대비를 개선시키는 특별한 장점을 제공한다. 광학적 피쳐는, 예를 들어, 핫 엠보싱(hot embossing)이나 다른 수단에 의해 패턴화될 수 있다.
도 12a는 도 11a-11h의 방법에서 사용될 수 있는 대표적인 전사 캐리어(1200a)의 단면도이다. 전사 캐리어(1200a)는 기판(1202), 임시 접착층(1204), 및 포커싱 미세구조물(1206)의 어레이를 포함한다. 임시 접착층(1204)은 기판(1202)에 부착된다. 포커싱 미세구조물(1206)의 어레이 각각은 임시 접착층(1204)에 부착된 제1 표면(1208)을 포함한다. 특정한 대표적인 구현예에서, 영구 접착층(1212)은 각각의 포커싱 미세구조물(1206)의 제2 표면(1210)에 부착될 수 있다. 각각의 포커싱 미세구조물(1206)은 절단된 피라미드형을 포함할 수 있다. 절단된 피라미드형의 벽은 도 7a-8b를 참조하여 이전에 기재된 바와 같이 평면형, 포물선형, 또는 조각 평면형일 수 있다. 각각의 포커싱 미세구조물(1206)은 약 1.5보다 큰 굴절률을 포함할 수 있다. 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물(1206) 사이의 간격은 선택된 광원이 포커싱 미세구조물의 어레이에 영구적으로 접합되도록 구성된 광원 웨이퍼 상의 광원 사이의 간격보다 클 수 있다.
도 12b는 도 11a-11h의 방법에서 사용될 수 있는 또 다른 대표적인 전사 캐리어(1200b)의 단면도이다. 전사 캐리어(1200b)는 도 12a의 기판(1202), 임시 접착층(1204), 및 포커싱 미세구조물(1206)을 포함한다. 부가하여, 전사 캐리어(1200b)는 스페이서(1214)의 어레이를 포함한다. 각 스페이서(1214)는 임시 접착층(1204)에 부착된 제1 표면(1216)을 포함한다. 스페이서는 도 10a를 참조하여 이전에 기재된 바와 같이 디스플레이에 부가적인 구조적 지지를 제공할 수 있다.
도 13a-13d는, 도 9a-10b의 디스플레이(900a, 900b, 1000a, 또는 1000b)와 같은, 포커싱 미세구조물의 어레이를 포함하는 디스플레이를 제조하기 위한 대표적인 방법(1300)을 예시하는 흐름도이다. 도 13a의 1302에 예시된 바와 같이, 방법(1300)은 전사 캐리어(예를 들어, 도 11b의 1112) 상에 포커싱 미세구조물(예를 들어, 도 11b의 1116)의 어레이를 형성시키는 단계를 포함한다. 1304에서, 방법(1300)은 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제1 표면을 (예를 들어, 도 11c-11d에 예시된 바와 같이) 선택된 광원에 영구적으로 접합시키는 위해 광원 웨이퍼(예를 들어, 도 11a의 1110)로부터 선택된 광원을 전사시키는 단계를 포함한다. 1306에서, 방법(1300)은 (예를 들어, 도 11f에 예시된 바와 같이) 포커싱 미세구조물의 어레이로부터 전사 캐리어를 제거하는 단계를 포함한다. 1308에서, 방법(1300)은 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 제2 표면은 (예를 들어, 도 11g에 예시된 바와 같이) 제1 표면에 대향한다.
도 13b의 1310에 예시된 바와 같이, 방법(1300)은 (예를 들어, 도 11e 및 도 11f에 예시된 바와 같이) 임시 캐리어에 부착된 마이크로-드라이버 집적 회로의 어레이에 선택된 광원을 영구적으로 접합시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 도 13c의 1312에 예시된 바와 같이, 방법(1300)은 (예를 들어, 도 12b에 도시된 바와 같이) 포커싱 미세구조물의 어레이를 형성시키는 단계와 동시에 스페이서(예를 들어, 도 12b의 1214)의 어레이를 형성시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 1314에서, 방법(1300)은 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계와 동시에 스페이서의 어레이의 각각의 스페이서의 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 도 13d의 1316에 예시된 바와 같이, 방법(1300)은, 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키기 전에, 상기 커버 플레이트 상에 미세구조층(예를 들어, 도 10b의 1020) 및 흡수층(예를 들어, 도 10b의 1022)을 형성시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 본 개시의 구현예들에 대해 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범주 내에 속하는 한 이러한 변경 및 변화를 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (43)

  1. 백플레인;
    상기 백플레인에 결합된 광원의 어레이; 및
    상기 광원의 어레이 위에 배열되고, 상기 광원의 어레이를 마주하는 제1 측면 및 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 포함하는 커버 플레이트;를 포함하는 디스플레이로서:
    여기서, 상기 커버 플레이트는:
    상기 커버 플레이트의 제1 측면에 배열된 미세구조층; 및
    상기 광원의 어레이와 마주하는 미세구조층 상에 배열된 흡수층을 포함하는, 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원의 어레이는 마이크로 발광 다이오드(microLEDs) 어레이를 포함하는, 디스플레이.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 광학적으로 투명한 적층 구조물을 포함하는, 디스플레이.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 미세구조층 및 흡수층을 통해 연장되는 광원의 어레이와 정렬된 개구부 어레이를 포함하는, 디스플레이.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세구조층은 복수의 피라미드, 원뿔, 돔, 또는 트렌치를 포함하는, 디스플레이.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세구조층은 디스플레이 표면의 평면에 대해 약 45도보다 큰 각도를 형성하는 표면을 포함하는 미세구조물을 포함하는, 디스플레이.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수층은 블랙 폴리이미드를 포함하는, 디스플레이.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 광학적으로 투명한 층을 포함하는, 디스플레이.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 미세구조층은 흡수층에 의해 반사된 주변광의 일부를 광학적으로 투명한 층에 가두도록 구성되는, 디스플레이.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원의 어레이를 마주하는 흡수층의 표면은 평면인, 디스플레이.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트와 백플레인 사이에 평탄화층을 더욱 포함하는, 디스플레이.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수층은 컨포멀 흡수층을 포함하는, 디스플레이.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 커버 플레이트의 제2 측면 상에 반사-방지 코팅을 포함하는, 디스플레이.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버 플레이트는 유리층을 포함하는, 디스플레이.
  15. 백플레인;
    상기 백플레인에 연결된 LEDs 어레이;
    상기 LEDs 어레이에 부착되고 LEDs 어레이와 정렬된 포커싱 미세구조물의 어레이; 및
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이에 부착된 커버 플레이트;를 포함하는 발광다이오드(LED) 디스플레이.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 절단된 역피라미드형을 포함하는, LED 디스플레이.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 절단된 역피라미드형의 벽은 평면형, 포물선형, 또는 조각 평면형인, LED 디스플레이.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 LEDs 어레이 중 단일 LED에 대응하는, LED 디스플레이.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 LEDs 어레이 중 적어도 2개의 LEDs를 포함하는 픽셀에 대응하는, LED 디스플레이.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 LEDs 어레이의 각 대응 LED의 발광색과 일치하는, LED 디스플레이.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이는 광학적으로 투명한 접착제를 통해 LEDs 어레이에 부착되는, LED 디스플레이.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 약 1.5보다 큰 굴절률을 포함하는, LED 디스플레이.
  23. 청구항 15에 있어서,
    상기 커버 플레이트는:
    상기 LEDs 어레이를 마주하는 미세구조층;
    상기 LEDs 어레이를 마주하는 미세구조층 상에 배열된 흡수층; 및
    상기 미세구조층 및 흡수층을 통해 연장되는 포커싱 미세구조물의 어레이와 정렬된 개구부 어레이를 포함하는, LED 디스플레이.
  24. 기판;
    상기 기판 상에 배열된 광원의 어레이;
    상기 기판 상에 배열되고 상기 광원의 어레이의 광원을 둘러싸는 제1 미세구조층; 및
    상기 제1 미세구조층 상에 배열된 제1 흡수층;을 포함하는 디스플레이.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 광원의 어레이는 마이크로 발광 다이오드(microLEDs) 어레이를 포함하는, 디스플레이.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 미세구조층은 복수의 피라미드, 원뿔, 돔, 또는 트렌치를 포함하는, 디스플레이.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 미세구조층은 디스플레이 표면의 평면에 대해 약 45도보다 큰 각도를 형성하는 표면을 포함하는 미세구조물을 포함하는, 디스플레이.
  28. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 흡수층은 블랙 폴리이미드를 포함하는, 디스플레이.
  29. 청구항 24에 있어서,
    상기 광원의 어레이 위에 배열된 커버 플레이트를 더욱 포함하는, 디스플레이.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 커버 플레이트는:
    상기 광원의 어레이를 마주하는 제2 미세구조층;
    상기 광원의 어레이를 마주하는 제2 미세구조층 상에 배열된 제2 흡수층; 및
    상기 제2 미세구조층 및 제2 흡수층을 통해 연장되는 광원의 어레이와 정렬된 개구부 어레이를 포함하는, 디스플레이.
  31. 청구항 29에 있어서,
    상기 광원의 어레이와 커버 플레이트 사이에서 광원의 어레이와 정렬된 포커싱 미세구조물의 어레이를 더욱 포함하는, 디스플레이.
  32. 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    전사 캐리어 상에 포커싱 미세구조물의 어레이를 형성시키는 단계;
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제1 표면을 선택된 광원에 영구적으로 접합시키기 위해 광원 웨이퍼로부터 선택된 광원을 전사시키는 단계;
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이로부터 전사 캐리어를 제거하는 단계; 및
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제2 표면은 제1 표면에 대향하는, 디스플레이를 제조하는 방법.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 광원은 마이크로 발광 다이오드(microLEDs)를 포함하는, 디스플레이를 제조하는 방법.
  34. 청구항 32에 있어서,
    상기 선택한 광원을 임시 캐리어에 부착된 마이크로-드라이버 집적 회로의 어레이에 영구적으로 접합시키는 단계를 더욱 포함하는, 디스플레이를 제조하는 방법.
  35. 청구항 32에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이를 형성함과 동시에 스페이서의 어레이를 형성시키는 단계; 및
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계와 동시에 상기 스페이서의 어레이의 각각의 스페이서의 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키는 단계를 더욱 포함하는, 디스플레이를 제조하는 방법.
  36. 청구항 32에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면을 커버 플레이트에 영구적으로 접합시키기 전에, 상기 커버 플레이트 상에 미세구조층 및 흡수층을 형성시키는 단계를 더욱 포함하는, 디스플레이를 제조하는 방법.
  37. 기판;
    상기 기판에 부착된 임시 접착층; 및
    상기 임시 접착층에 부착된 제1 표면을 각각 포함하는 포커싱 미세구조물의 어레이;를 포함하는 전사 캐리어.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물의 제2 표면에 부착된 영구 접착층을 더욱 포함하는, 전사 캐리어.
  39. 청구항 37에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 절단된 역피라미드형을 포함하는, 전사 캐리어.
  40. 청구항 39에 있어서,
    상기 절단된 역피라미드형의 벽은 평면형, 포물선형, 또는 조각 평면형인, 전사 캐리어.
  41. 청구항 37에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물은 약 1.5보다 큰 굴절률을 포함하는, 전사 캐리어.
  42. 청구항 37에 있어서,
    상기 임시 접착층에 부착된 제1 표면을 각각 포함하는 스페이서의 어레이를 더욱 포함하는, 전사 캐리어.
  43. 청구항 37에 있어서,
    상기 포커싱 미세구조물의 어레이의 각각의 포커싱 미세구조물 사이의 간격은, 선택된 광원이 포커싱 미세구조물의 어레이에 영구적으로 접합되도록 구성된 광원 웨이퍼 상에 광원들 사이의 간격보다 더 큰, 전사 캐리어.
KR1020247011061A 2021-09-10 2022-08-23 미세구조물을 포함하는 디스플레이 및 디스플레이를 제조하는 방법 KR20240054347A (ko)

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