WO2019066223A1 - 발광 칩들을 포함하는 디스플레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

발광 칩들을 포함하는 디스플레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2019066223A1
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plate
display
micro led
cavity
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장경운
장현태
문영준
이창준
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • Various embodiments of the present invention are directed to a display that implements pixels using light emitting chips and a method of manufacturing the same.
  • the display industry has evolved around TVs, monitors, and mobile products. Each manufacturer has created a market that evolves characteristics that appeal to the user, such as image quality and resolution.
  • image quality and resolution In an effort to realize high resolution, high brightness, and low power consumption, in a display industry of a panel-base based on a conventional liquid crystal display (LCD) or organic light emitting diodes (OLED) (Or light emitting chips) that are used to display a display.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diodes
  • micro LED micro-LED, mLED, or ⁇ LED
  • a micro LED chip When applied to a display, a micro LED chip can be used as a self-emitting pixel without a separate backlight.
  • a micro LED chip When a micro LED chip is applied to a display, it can have advantages such as high luminance and fast response speed, excellent contrast ratio, high color reproducibility and long life.
  • it is expected that it will be applied to small-sized displays mounted on wearable devices and smart phones, and ultra-large displays of about 100 inches or more, regardless of the size and shape of the panel.
  • Displays can be fabricated using technologies based on soldering (eg surface mounting technology (SMT)) to micro-LED chips on circuit boards (eg, PCBs). If the micro LED chips are mounted accurately in the pixel region of the circuit board, the production yield can be increased. However, in the process of mounting the micro LED chips on the circuit board, warpage and deformation due to heat, pressure, etc. may occur, which may lower the production yield of the display. In addition, even when the surface flatness of the mounting surface of the circuit board is not ensured, the production yield thereof may be difficult to secure.
  • soldering eg surface mounting technology (SMT)
  • PCBs circuit boards
  • Various embodiments of the present invention can provide a display including light emitting chips and a method of manufacturing the same, which is manufactured differently from the method of mounting a plurality of micro LED chips on a circuit board.
  • Various embodiments of the present invention can provide a method and a display fabricated therefrom that enable the rapid and accurate embedding of a large number of micro LED chips into a display.
  • a display includes a light transmissive first layer comprising a plurality of cavities, a plurality of light emitting diode chips disposed in the cavities, And a second layer comprising a circuit electrically connected to the LED chips.
  • a plurality of cavities are formed on a plate formed of a material such as glass having heat resistance, a light emitting chip such as a micro LED chip is disposed in each cavity, and a wiring layer is formed Since the display is manufactured through packaging, the production yield can be improved as compared with the prior art.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate on which micro-LED chips according to one embodiment are formed.
  • FIG. 2 is a flow diagram of a method of manufacturing a display including micro-LED chips according to one embodiment.
  • 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G, and 3H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display including micro LED chips according to an embodiment.
  • 4A, 4B, 4C, 4D, 4F, 4G, and 4H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display including micro LED chips according to another embodiment.
  • FIG 5 is a top view of a display according to one embodiment.
  • a or B “at least one of A or / and B,” or “one or more of A and / or B,” etc. may include all possible combinations of the listed items .
  • “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B” includes (1) at least one A, (2) at least one B, (3) at least one A and at least one B all together.
  • first, second, first, or second used in various embodiments may describe various components in any order and / or importance, Lt; / RTI > The representations may be used to distinguish one component from another.
  • the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be named as the first component.
  • a component eg. a first component
  • another component eg., a second component
  • a component e.g., a first component
  • the element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (e.g., a third element).
  • a component e.g., a first component
  • another component e.g., a second component
  • there is no other component e.g., a third component
  • the display in accordance with various embodiments of the present disclosure may be implemented in a display device such as a smartphone, a tablet personal computer, a mobile phone, a videophone, an e-book reader, a desktop personal computer A laptop personal computer, a netbook computer, a workstation, a server, a personal digital assistant, a portable multimedia player (PMP), an MP3 player, a mobile medical device, a camera, Or wearable devices such as smart glasses, head-mounted-devices (HMDs), electronic apparel, electronic bracelets, electronic necklaces, electronic apps, electronic tattoos, smart mirrors , Or smart watch), and the like.
  • a display device such as a smartphone, a tablet personal computer, a mobile phone, a videophone, an e-book reader, a desktop personal computer A laptop personal computer, a netbook computer, a workstation, a server, a personal digital assistant, a portable multimedia player (PMP), an MP3 player, a mobile medical device, a camera, Or wearable devices such as smart
  • the display may be a television, a digital video disk (DVD) player, an audio, a refrigerator, an air conditioner, a vacuum cleaner, an oven, a microwave oven, a washing machine, an air purifier, a set- such as home automation control panel, security control panel, TV box (such as Samsung HomeSync TM , Apple TV TM or Google TV TM , game consoles such as Xbox TM and PlayStation TM ) a smart home appliance such as a digital still camera, a camcorder, or an electronic photo frame.
  • DVD digital video disk
  • the display may be a variety of medical devices such as various portable medical measurement devices such as a blood glucose meter, a heart rate meter, a blood pressure meter, or a body temperature meter, a magnetic resonance angiography (MRA), a magnetic resonance imaging (MRI) a global positioning system (GPS) receiver, an event data recorder (EDR), a flight data recorder (FDR), an automotive infotainment device, a marine electronic device (ATM), automatic teller's machine (ATM) of a financial institution, point of sale (POS) of a store, point of sale (POS) of sales, or internet of things (eg, light bulbs, various sensors, electricity or gas meters, sprinkler devices, fire alarms, thermostats, street lights, toasters ), A fitness equipment, a hot water tank, a heater, a boiler, etc.).
  • portable medical measurement devices such as a blood glucose meter, a heart rate meter, a blood pressure meter, or a body temperature meter
  • MRA magnetic resonance ang
  • the display may be a piece of furniture or a part of a building / structure, an electronic board, an electronic signature receiving device, or a variety of measuring instruments (e.g., water, Or radio wave measuring instruments, etc.).
  • measuring instruments e.g., water, Or radio wave measuring instruments, etc.
  • the display may be applied to a projector, a screen for a cinema, and the like.
  • the display according to the embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described devices, and can be applied to new devices according to technological advancements.
  • a micro LED chip is a semiconductor device including two electrodes (hereinafter referred to as a diode) and an N type material and a P type material inside the diode, and can be designed in various structures based on such semiconductor elements.
  • Micro LED chips can convert electrical energy into light energy, and can output light at various wavelengths depending on the type of material used in the semiconductor.
  • the micro LED chip is a hexahedron having a width, a length, and a height, and may be defined as an LED chip having a width, a height, or a height of about 200 ⁇ ⁇ or less.
  • a micro LED chip can be defined as an LED chip designed with a volume of about 200 x 200 x 200 x 3 or less.
  • at least one of the width, length, and height of the micro LED chip may be designed to be less than 100 ⁇ ⁇ .
  • the lateral dimension of the micro LED chip applied to a near-field display such as a TV, a monitor, a smart phone, a watch, etc. may be about 5 ⁇ 5 ⁇ , and may be applied to a remote display such as a display of a movie theater
  • Micro LED chips can be designed to be the same size or larger than micro LED chips applied to near-field displays.
  • the shape or size of the micro LED chip can not be all enumerated, but the variation may vary depending on the trend of convergence.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate on which micro-LED chips according to one embodiment are formed.
  • substrate-based micro LED chips 102 may be formed.
  • the substrate 101 is a thin plate on which a semiconductor device is formed and a plurality of micro LED chips 102 are formed on the substrate 101 by a process of bonding a diode or the like to one surface 1011 of the substrate 101 using vapor deposition or the like.
  • the substrate 101 can be formed.
  • the substrate 101 may comprise a material formed of a single element or a material formed of at least two elements.
  • the thickness 1013 of the substrate 101 may be designed in consideration of the thickness of the final micro LED chip 102-n, and may be, for example, about 500 ⁇ ⁇ or less.
  • the substrate 101 may be in the shape of a circular wafer. In some embodiments, the substrate 101 may be in the form of a rectangular panel.
  • a plurality of micro LED chips 102 can be separated.
  • the micro LED chip 102-n may include contacts 103 that provide a contact surface 1031 that faces in a direction 1001 toward which one side 1011 of the substrate 101 faces.
  • the micro LED chip 102-n can output light of the corresponding color.
  • a plurality of micro LED chips 102 separated from the substrate 101 may be embedded as a light emitting element of a display through the process flow of FIG. 2 below.
  • Other types of light emitting chips having the same size or volume as the micro LED chips may also be embedded in the display through the process flow of FIG.
  • the light emitting chip which can not be listed but can replace the micro LED chip can be defined as a 'micro light emitting chip', and may vary according to the convergence trend.
  • 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G, and 3H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display including micro LED chips according to an embodiment.
  • a light transmissive plate including a plurality of cavities may be formed.
  • the light transmissive plate may comprise a material having a coefficient of thermal expansion (CTE) of less than or equal to about 10 X 10 -6 m / m ° C.
  • a first plate (or first layer) 300a for coupling micro LED chips may be provided.
  • the first plate 300a may include a first surface 3001 facing the first direction 30011 and a second surface 3002 facing the second direction 30012 opposite the first direction 30012. [ have.
  • the thickness 3013 of the first plate 300a may be less than about 500 microns, but may be designed differently, taking into account the size of the micro LED chips.
  • the first plate 300a may be rectangular in the second direction 30012, and the length or length 3014 thereof may be the number of the micro LED chips 300a coupled to the first plate 300a ≪ / RTI >
  • the first side 3001 or the second side 3002 may be designed to have a surface flatness or surface roughness close to zero or zero.
  • the center line average roughness value Ra or the maximum roughness value Rmax of the first surface 3001 or the second surface 3002 may be about 5 ⁇ ⁇ or less.
  • the first plate 300a may include a material having heat resistance that softens or does not change at high temperatures.
  • the heat resistance may further include properties that can withstand sudden temperature changes (e.g., thermal shock).
  • the first plate 300a may comprise a material having more properties such as mechanical strength, chemical durability, transparency, electrical insulation, and the like.
  • the first plate 300a may include a material having mechanical strength such as tensile strength, modulus of elasticity, or compressibility that is less than or greater than steel.
  • the first plate 300a may be made of glass such as selenium, sulfur, etc., oxides such as silicon, boron, germanium, or oxides, sulfides, selenides, glass.
  • the first plate 300a may include a glass having a relatively low coefficient of thermal expansion and high thermal shock resistance, for example, quartz glass, borosilicate glass, or alumina silicate glass.
  • the glass of the first plate 300a may further include an auxiliary material that includes or is chemically bonded to a basic network form material to impart properties such as mechanical strength, chemical durability, transparency, electrical insulation, can do.
  • the first plate 300a may comprise a material having electrical insulation.
  • a glass having a relatively low dielectric constant may be used to prevent energy loss by the glass.
  • the first plate 300a may be formed of glass with a small dielectric loss.
  • charges can be carried (under ionic conduction) under an electric field, so that the first plate 300a is formed of glass having a low alkali content such as sodium, Deterioration may be prevented.
  • the first plate 300a may comprise glass having various optical properties such as refractive index or dispersion.
  • the first plate 300a may be formed of glass having a light transmittance of about 80% or more.
  • the first plate 300a may be designed to pass or pass certain wavelength bands, such as ultraviolet, infrared, and the like.
  • the first plate 300a is not limited to glass such as hard glass and pyrex glass but may have properties such as mechanical strength, chemical durability, transparency or electrical insulation
  • the branches may also be formed of other materials.
  • the first surface 3001 of the first plate 300a is cut using a cutting tool so that grooves 300 are formed in the second direction 30012, a second plate 300b having grooves or recesses or cavities 320 may be formed.
  • the cavities 320 may include a cavity group (or a cavity set) 320-n having a first cavity 321, a second cavity 322, and a third cavity 323.
  • the first cavity 321, the second cavity 322 and the third cavity 323 may be arranged in a line in a linear direction 3015 corresponding to the longitudinal or transverse direction of the second plate 300b.
  • the first cavity 321, the second cavity 322, and the third cavity 323 are not limited to the one-row structure but may be arranged in various other arrangements.
  • the cavity group 320-n may be designed to further include additional cavities.
  • the cavity group 320-n may not be limited to the position or number shown in Figure 3B.
  • the first cavity 321, the second cavity 322, or the third cavity 323 may be a rectangle having a depth and a width as viewed in cross section.
  • the first cavity 321, the second cavity 322, or the third cavity 323 may have a space of about 300 ⁇ 300 ⁇ 300 ⁇ 3 or less.
  • at least one of the width, length, and height of the first cavity 321, the second cavity 322, or the third cavity 323 may be designed to be 300 ⁇ ⁇ or less.
  • the first cavity 321, the second cavity 322, or the third cavity 323 are not limited to the rectangular cross-sectional structure, but may be provided with different cross-sectional structures depending on the shapes of the micro LED chips.
  • the first cavity 321 may be a space into which a micro LED chip (hereinafter referred to as a Red micro LED chip) for outputting red light is inserted.
  • the second cavity 322 may be a space into which a micro LED chip (hereinafter referred to as a Green micro LED chip) for emitting green light is inserted.
  • the third cavity 323 may be a space into which a micro LED chip (hereinafter referred to as a Blue micro LED chip) for emitting blue light is inserted.
  • the second plate 300b may be designed to further include cavities for placing micro LED chips that output light of a different color than red, green, and blue.
  • the depth 321a of the first cavity 321, the depth 322a of the second cavity 322, and the depth 323a of the third cavity 323 may be designed to be the same.
  • the Red micro LED chip, the Green micro LED chip, and the Blue micro LED chip may have different heights and the depth 321a of the first cavity 321, the depth 322a of the second cavity 322 And the depth 323a of the third cavity 323 may be designed to be different from each other.
  • the depth 321a of the first cavity 321, the depth 322a of the second cavity 322 or the depth 323a of the third cavity 323 can be designed to be, for example, about 300 ⁇ m or less .
  • the width 321b of the first cavity 321, the width 322b of the second cavity 322, and the width 323b of the third cavity 323 may be designed to be the same.
  • a Red micro LED chip, a Green micro LED chip, and a Blue micro LED chip may have different widths or lengths.
  • the width 321b of the first cavity 321, the width 322b of the second cavity 322, and the width 323b of the third cavity 323 may be designed differently from each other.
  • the width 321b of the first cavity 321, the width 322b of the second cavity 322 and the width 323b of the third cavity 323 may be the width or length of the micro LED chip Or may be of a size including the tolerance.
  • the width 321b of the first cavity 321, the width 322b of the second cavity 322 and the width 323b of the third cavity 323 may be, for example, about 300 ⁇ ⁇ or less.
  • the gap 320c between the first cavity 321 and the second cavity 322 and the gap 320d between the second cavity 322 and the third cavity 323 can be designed identically have.
  • the gaps 320c and 320d may be designed to be, for example, about 500 ⁇ ⁇ or less. In some embodiments, gaps 320c and 320d may be designed differently.
  • the gap 320e between the cavity groups 320 may be formed uniformly. In some embodiments, the gap 320e between the cavity groups 320 may be designed to be non-uniform.
  • At least a portion 320f between the cavity groups 320 may be designed to include a dark-colored material such as black.
  • At least a portion 320g between the first cavity 321 and the second cavity 322 or at least a portion 320h between the second cavity 322 and the third cavity 323 is a black , ≪ / RTI > and the like.
  • additional material having a black color may be designed to cover the area of the first surface 3001 corresponding to the portions 320f, 320g, or 320h.
  • one or more plates (or layers) coupled to the second side 3002 of the second plate 300b may be further added.
  • the additional plate is an element that is eventually separated from the second plate 300b.
  • the second plate 300b may be deformed, , And to prevent damage or the like.
  • the added plate may be formed of various materials (e.g., glass) having properties such as mechanical strength, heat resistance or chemical durability.
  • micro LED chips may be arranged in a plurality of cavities.
  • a third plate 300c coupled to the second plate 300b may be formed.
  • the Red micro LED chip 331 is inserted into the first cavity 321
  • the Green micro LED chip 332 is inserted into the second cavity 322
  • the Blue micro LED chip 333 is inserted into the third cavity 322, And can be inserted into the cavity 323.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 of the micro LED chips 331, 332, and 333 disposed in the cavities 321, 322, and 323 can be directed in the first direction 30011.
  • a plurality of micro LED chips 102 can be separated by cutting the substrate 101 and transferred to the second plate 300b using a pick-up tool .
  • the pick-up tool uses an electrostatic method for instantly transferring a chip using static electricity, a van der Waals force method for transferring an atom or a molecule caused by a momentary change in charge distribution, an electrostatic head A transferring method using an elastic rubber stamp, a transferring method using an elastic rubber stamp, or the like.
  • the substrate 101 of FIG. 1 is only one substrate for micro LED chips for outputting light of the same color, and includes a substrate for Red micro LED chips, a substrate for Green micro LED chips, Each of the substrates for the chips may be formed as the substrate 101 of Fig.
  • a plurality of Red micro LED chips separated by cutting one substrate 101 can be transferred onto the first temporary substrate.
  • a plurality of Green micro LED chips separated by cutting the other substrate 101 can be transferred onto the second temporary substrate.
  • a plurality of blue micro LED chips separated by cutting another substrate 101 may be transferred onto the third temporary substrate.
  • One or more Red micro LED chips, one or more Green micro LED chips, and one or more Blue micro LED chips may be separated from the first, second, and third temporary substrates and then transferred to the second plate 300b.
  • a plurality of micro LED chips may be transferred individually or collectively from the temporary substrates to the second plate 300b.
  • one or more micro LED chips may be directly transferred from the substrate 101 of FIG. 1 to the second plate 300b without transferring the micro LED chips onto the temporary substrate .
  • a plurality of chip groups 330 including a red micro LED chip 331, a green micro LED chip 332, and a blue micro LED chip 333 are transferred to a temporary substrate. , And then transferring a plurality of groups of chips from the temporary substrate to the second plate 300b individually or all at once.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 of the micro LED chips 331, 332, and 333 may protrude from the first surface 3001.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 may be designed not to protrude in the first direction 30011 with respect to the first surface 3001.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 may form a plane 3001a together with the first surface 3001.
  • the first cavity 321 may have a shape including a side surface 321c and a bottom surface 321d
  • the second cavity 322 and the third cavity 323 may have a similar shape, 322c, and 323c, and bottom surfaces 322d and 323d
  • the third plate 300c may include a material such as resin disposed between the micro LED chips 331, 332, 333 and the bottom surfaces 321d, 322d, 323d.
  • the micro LED chips 331, 332, 333 may be fixed to the resin coated bottoms 321d, 322d, 323d.
  • the resin may have a light transmittance of, for example, 90% or more, and light output from the micro LED chips 331, 332, and 333 may be transmitted to the second plate 300b through the resin.
  • the resin may include various materials having properties such as heat resistance, chemical durability, or electrical insulation.
  • a fourth plate 300d may be formed by coupling a layer including a material such as resin (hereinafter, resin layer) 340 to a third plate 300c .
  • the resin layer 340 may cover the first surface 3001 of the second plate 300b and the micro LED chips 331, 332, and 333.
  • the micro LED chips 331, 332, and 333 may be fixed to the second plate 300b by the resin layer 340.
  • the thickness 3403 of the resin layer 340 may be designed to be less than about 200 ⁇ ⁇ , but is not limited thereto.
  • the resin layer 340 when there is a gap (or tolerance) between the micro LED chips 331, 332, 333 and the side surfaces 321c, 322c, 323c, the resin layer 340 has a portion 341, . ≪ / RTI >
  • a molten resin is coated on the third plate 300c to form a resin layer 340, and the molten resin is transferred between the micro LED chips 332, 332, 333 and the side surfaces 321c, 322c, 323c It can flow into the gap.
  • the resin layer 340 may be a material having properties such as heat resistance, electrical insulation, mechanical strength, or chemical durability.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 of the micro LED chips 331, 332, and 333 may be designed not to protrude from the resin layer 340 in the first direction 30011.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 may be flush with the surface 3401 formed of the resin layer 340.
  • the contact surfaces 3311, 3321, and 3331 may be covered by the resin layer 340, or may be designed to protrude with respect to the resin layer 340 in the first direction 30011.
  • At least a portion of the resin layer 340 that covers the first side 3001 of the second plate 300b may be designed to include a material having a dark-based hue such as black.
  • a circuit layer may be formed.
  • a fifth plate 300e may be formed by joining the wiring layer 350 to the fourth plate 300d.
  • the wiring layer 350 may be a layer formed through rewiring (e.g., a re-distribution layer (RDL)).
  • the wiring layer 350 may include a face 3502 bonded to the resin layer 340 and a face 3501 facing the first direction 30011. [
  • the thickness 3503 of the wiring layer 350 may be designed to be, for example, about 300 ⁇ ⁇ or less, but is not limited thereto.
  • the wiring layer 350 may include conductive paths (or circuits) 351, 352, 353, 354, 355, and 356 formed therein.
  • the conductive paths 351 and 352 are electrically connected to the contact surfaces 3311 of the red micro LED chip 331 and the ends 3511 and 3521 thereof are exposed to the surface 3501 and used as a pad .
  • the conductive paths 353 and 354 are electrically connected to the contact surfaces 3321 of the Green micro LED chip 332 and the ends 3531 and 3541 thereof may be exposed to the surface 3501 and used as a pad .
  • the conductive paths 355 and 356 are electrically connected to the contact surfaces 3331 of the blue micro LED chip 333 and the ends 3551 and 3561 thereof are exposed to the surface 3501 and can be used as pads .
  • the wiring layer 350 may comprise a material that is the same as or different from the second plate 300b or the resin layer 340, or a coefficient of thermal expansion (CTE).
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • a plate may be formed in which the wiring layer 350 is coupled to the third plate 300c of Fig. 3C without the resin layer 340.
  • a method of fabricating a display comprising micro LED chips may further comprise the step of forming the structure of Figures 3f, 3g or 3h.
  • solder balls 361, 362, 363, and 364 are formed on the ends (hereinafter, referred to as pads) 3511, 3521, 3531, 3541, 3551, and 3561 of the wiring layer 350 , 365, and 366 are coupled to each other.
  • a seventh plate 300g having a circuit board 370 coupled to the sixth plate 300f may be formed.
  • the circuit board 370 includes a face 3701 facing the first direction 30011 and may include one or more elements 372 mounted on the face 3701.
  • One or more elements 372 may be LED driving elements for the micro LED chips 331, 332 and 333 and may be used to control on / off, current intensity, etc. for the micro LED chips 331, 332, Switches, and the like.
  • one or more of the elements 372 may be designed to be embedded in the interior of the circuit board 370.
  • the circuit board 370 includes a face 3702 facing the second direction 30012 and a plurality of lands (or pads) 3731, 3732, and 3733 formed on the face 3702 , 3734, 3735, 3736).
  • the circuit board 370 may incorporate conductive paths that electrically connect one or more elements 372 and a plurality of lands 3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736.
  • the circuit board 370 is transported toward the sixth plate 300f so that a plurality of lands 3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736 are aligned with the solder balls 361, 362, 363, 364, 365, And the solder balls 361, 362, 363, 364, 365 and 366 can be fused to the plurality of lands 3731, 3732, 3733, 3734, 3735 and 3736.
  • a flexible conductive member e.g., a flexible printed circuit (FPCB) having a length extending from the connected first end to the second end connected to the circuit board 370 may be designed.
  • FPCB flexible printed circuit
  • an eighth plate 300h in which a plurality of elements 381, 382, and 383 are disposed may be formed in the wiring layer 350 of the fifth plate 300e have.
  • the first element 381 includes a circuit for driving the red micro LED chip 331 and the leads 381a and 381b of the first element 381 are connected to the surface 3501 of the wiring layer 350 The pads 3511 and 3521, respectively.
  • the second element 382 includes a circuit for driving the Green micro LED chip 332 and may be connected to the pads 3531 and 3541 of the wiring layer 350 like the first element 381.
  • the third element 383 includes a circuit for driving the blue micro LED chip 333 and may be connected to the pads 3551 and 3561 of the wiring layer 350 like the first element 381.
  • one element for driving a plurality of micro LED chips may be coupled to the wiring layer 350.
  • the display may include, for example, a fourth plate 300d of Figure 3d, a fifth plate 300e of Figure 3e, a sixth plate 300f of Figure 3f, a seventh plate 300g of Figure 3g, May be defined as one of the eighth plates 300h.
  • the wiring layer 350 may be designed to include a circuit (not shown) that can drive the micro LED chips 331, 332, and 333 (hereinafter, display driving circuit).
  • display driving circuit can be electrically connected to a control circuit such as a processor of the electronic device.
  • a circuit such as a display drive integrated circuit (DDI) connecting the processor and the display driving circuit, and such circuit may be included in the display or designed separately from the display.
  • the display drive circuitry of the wiring layer 350 may be designed as part of a circuit such as a DDI.
  • the display drive circuit can control the power (e.g., voltage or current) supplied to the micro LED chips 331, 332, and 333 under the control of the processor.
  • the display drive circuit may include switches, and the switches may adjust the power to the micro LED chips 331, 332, and 333 according to the control of the processor.
  • the switch included in the wiring layer 350 may be a transistor.
  • the wiring layer 350 may be designed to include a thin film transistor (TFT) embedded therein.
  • the TFT may include a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, and a semiconductor layer.
  • the source electrode is an electrode for supplying electrons
  • the drain electrode is an electrode for receiving electrons
  • the gate electrode may be an electrode for switching the electron movement from the source electrode to the drain electrode.
  • the semiconductor layer may be an electron moving path when the gate electrode applies a voltage higher than a certain level.
  • the semiconductor layer may be defined as an 'active layer' or 'active area' of the switch as an element that turns the switch on. When a signal of a criticality or more (for example, voltage) is applied to the gate electrode, the semiconductor layer can move electrons like a conductor, and electrons can move from the source electrode to the drain electrode through the semiconductor layer.
  • a voltage may be applied to the micro LED chips 331, 332, or 333 due to the movement of electrons, and the micro LED chips 331, 332, or 333 may output light.
  • the wirings 351, 352, 353, 354, 355, 356 may form at least a portion of the TFT.
  • the wiring layer 350 may include one or more of the elements 3H can be substituted for the circuit board 370 or the seventh plate 300g or the eighth plate 300h since the fifth plate 300e can replace the one or more elements 381 of FIG. Can be omitted. If the display formed of the fifth plate 300e is installed in an electronic device such as a portable terminal, the display driving circuit of the wiring layer 350 can be electrically connected to the processor of the electronic device.
  • the electronic device may include a PCB mounted with a processor, a memory, a communication module, a sensor module, etc., and the PCB and the fifth plate 300e may be electrically connected by a connecting means such as FPCB .
  • a connecting means such as FPCB .
  • the DDI can be included in the display or designed separately from the display.
  • the DDI may include a gate IC (integrated circuit) for turning the pixel on or off and a source IC for adjusting the amount of image signal of the pixel to make the color difference.
  • the display may include a plurality of gate lines electrically connected to the gate electrodes of the TFTs, and a plurality of source electrodes electrically connected to the source electrodes of the TFTs.
  • the gate IC is electrically connected to a plurality of gate lines
  • the source IC is electrically connected to a plurality of source lines
  • the DDI can control the TFTs under the control of the processor.
  • the gate lines and source lines may be designed to be embedded in the wiring layer 350. According to one embodiment, the wirings 351, 352, 353, 354, 355, 356 may form at least a portion of the gate lines and source lines.
  • 4A, 4B, 4C, 4D, 4F, 4G, and 4H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display including micro LED chips according to another embodiment. 4A, 4B, 4C, 4D, 4F, 4G, and 4H will be described with reference again to FIG.
  • a light transmissive plate including a plurality of cavities may be formed.
  • an eleventh plate 400a for coupling micro LED chips may be provided.
  • the eleventh plate 400a may include an eleventh surface 4001 facing the first direction 40011 and a twelfth surface 4002 facing the twelfth direction 40012 opposite to the eleventh direction 40011 have.
  • the B element and the C element are under the A element, and the B element is defined between the A element and the C element .
  • the eleventh plate 400a includes an upper plate (or an upper layer) 401 forming an eleventh surface 4001 and a lower plate 402 disposed below the upper plate 401 and forming a twelfth surface 4002 (Or intermediate layer) 403 disposed between the lower plate (or lower layer) 402 and the upper plate 401 and the lower plate 402. As shown in FIG.
  • the thickness 4013a of the upper plate 401, the thickness 4013b of the lower plate 402, or the thickness 4103c of the intermediate plate 403 may be designed to be about 500 ⁇ ⁇ or less, And can be designed differently considering the size of the micro LED chips.
  • the eleventh plate 400a is rectangular in the twelfth direction 40012, and the length or the length 4014 of the eleventh plate 400a depends on the number of the micro LED chips 400a coupled to the eleventh plate 400a It can be varied.
  • the bonding surface 4003 between the eleventh surface 4001, the top plate 401, and the intermediate plate 402 has a surface flatness or surface roughness surface roughness.
  • the centerline average roughness value Ra or the maximum roughness value Rmax of the eleventh surface 4001 or the thirteenth surface 4003 may be designed to be about 5 ⁇ ⁇ or less.
  • the upper plate 401 may include, for example, a material having at least one physical property similar or identical to the first plate 300a of FIG. 3A, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the intermediate plate 403 may include various materials that are coupled to the top plate 401 and the bottom plate 402.
  • the intermediate plate 403 and the lower plate 402 may prevent the upper plate 401 from being deformed, shaken, or damaged during the process of coupling the plurality of micro LED chips to the upper plate 401,
  • the upper plate 401 can be separated from the upper plate 401.
  • the intermediate plate 403 or the lower plate 402 may be formed of a material having characteristics such as mechanical strength, heat resistance, or chemical durability.
  • the lower plate 402 may include a material having at least one physical property similar or identical to the top plate 401.
  • the top plate 401 and the bottom plate 402 may be formed of glass.
  • the lower plate 402 may be formed of a different material than the upper plate 401.
  • the upper plate 401 is cut using a cutting tool to form a twelfth plate 400 having grooves or cavities 420 in the form of fine shapes in the twelfth direction 40012 400b may be formed.
  • the upper plate 401 may have holes by cutting, and cavities 420 may be provided by these holes.
  • the twelfth plate 400b may also be formed by coupling the top plate 401 including holes to the bottom plate 402 with the intermediate plate 403 attached thereto.
  • the cavities 420 may include a cavity group 420-n having a first cavity 421, a second cavity 422, and a third cavity 423.
  • the first cavity 421 is a space into which the Red micro LED chip is inserted
  • the second cavity 422 is a space into which the Green micro LED chip is inserted
  • the third cavity 423 is a space into which the Blue micro LED It may be a space into which a chip is inserted.
  • the first cavity 421 or the second cavity 422 or the third cavity 423 may be a rectangle having sides 421c, 422c and 423c and a bottom surface 421d, 422d and 423d .
  • the side surfaces 421c, 422c and 423c correspond to the inner surfaces of the holes formed in the upper plate 401 and the bottom surfaces 421d, 422d and 423d may be formed by the intermediate plate 403.
  • the cavities 420 of FIG. 4B differ only in that the space is limited by the intermediate plate 403.
  • the shape, size, (320), detailed description thereof will be omitted.
  • At least a portion 420h between the three cavities 423 may be designed to include a material having a dark-colored hue such as black.
  • micro-LED chips may be arranged in a plurality of cavities according to one embodiment.
  • a thirteenth plate 400c may be formed by coupling the micro LED chips to the twelfth plate 400b.
  • the red micro LED chip 431 is disposed in the first cavity 421 and the Green micro LED chip 432 is disposed in the second cavity 422 while the Blue micro LED chip 433 is disposed in the third cavity 423, As shown in FIG.
  • the method of transferring the plurality of micro LED chips 431, 432, and 433 to the plurality of cavities 420 is similar to or the same as that described with reference to FIGS. 3B and 3C, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the contact surfaces 4311, 4321, and 4331 of the micro LED chips 431, 432, and 433 coupled to the twelfth plate 400b may be oriented in the eleventh direction 40011.
  • the contact surfaces 4311, 4321, and 4331 may protrude with respect to the first surface 4001, but may be designed not to protrude in some embodiments.
  • the micro LED chips 431, 432, 433 may be fixed to the resin coated bottoms 421d, 422d, 423d.
  • the resin may be an element separate from the thirteenth plate 400c eventually with the bottom plate 402 and the intermediate plate 403, and the micro LED chips 431, 432, 433 can be prevented from being shaken or damaged.
  • These resins can be designed to have properties such as heat resistance, mechanical strength, and chemical durability.
  • the resin may be an element included in the display, in which case the resin will cover the micro-LED chips, so that the micro-LED chips 431, 432, 433 have various optical properties Can be designed.
  • a fourteenth plate 400d may be formed by joining a layer containing a substance such as resin (hereinafter, resin layer) 440 to a thirteenth plate 400c .
  • the resin layer 440 is similar to or the same as the resin layer 340 described with reference to FIGS. 3C and 3D, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • At least a portion of the resin layer 440 that covers the first side 4001 of the top plate 401 may be designed to include a material having a dark-based hue such as black.
  • the contact surfaces 4311, 4321, and 4331 of the micro LED chips 431, 432, and 433 may not protrude from the resin layer 440 in the eleventh direction 40011. However, in some embodiments, Or may be designed to protrude.
  • a wiring layer may be formed.
  • a fifteenth plate 400e having a wiring layer 450 coupled to the fourteenth plate 400d may be formed.
  • the wiring layer 450 is similar to or the same as the wiring layer 350 described with reference to FIGS. 3D and 3E, and a detailed description thereof will be omitted.
  • a plate may be formed by joining the wiring layer 450 to the thirteenth plate 400c of FIG. 4C without the resin layer 440.
  • a manufacturing process of a display including micro LED chips may be further added to the process of forming the structure of FIG. 4F, 4G or 4H.
  • solder balls 461, 462, 463, 464, 465 and 466 are formed on pads 4511, 4521, 4531, 4541, 4551, 4561 of wiring layer 450, A 16th plate 400f may be formed.
  • the circuit board 470 is coupled to the sixteenth plate 400f and the lower plate 402 and the intermediate plate 403 are separated from the sixteenth plate 400f A seventeenth plate 400g may be formed.
  • the circuit board 470 may be similar to or the same as the circuit board 370 described with reference to Figs. 3F and 3G, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the circuit board 470 is transported toward the sixteenth plate 400f so that a plurality of lands 4731, 4732, 4733, 4734, 4735 and 4736 are aligned with the solder balls 461, 462, 463, 464, 465 and 466 And the solder balls 461, 462, 463, 464, 465 and 466 can be welded to the plurality of lands 4731, 4732, 4733, 4734, 4735 and 4736.
  • One or more elements 472 disposed on the circuit board 470 are connected to the micro LED chips 431, 432, and 433 through the solder balls 461, 462, 463, 464, 465, 466 and the wiring layer 450 And can be electrically connected.
  • a plurality of elements 481, 482 and 483 are coupled to the wiring layer 450 of the fifteenth plate 400e and the lower plate 402 and the intermediate plate 403 may be separated from the fifteenth plate 400e.
  • the structure in which the plurality of elements 481, 482, and 483 are coupled to the wiring layer 450 is similar to or the same as that described with reference to FIGS. 3E and 3H, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the display can be defined, for example, as one of the seventeenth plate 400g of Fig. 4g or the eighteenth plate 300h of Fig. 4h.
  • the display is configured to separate the lower plate 402 and the intermediate plate 403 from the fourteenth plate 400d of Figure 4d, the fifteenth plate 400e of Figure 4e, or the sixteenth plate 400f of Figure 4f. It can also be defined as a structure.
  • FIG 5 is a top view of a display according to one embodiment.
  • the display 500 may be a rectangular panel having a lateral 501 and a longitudinal 502.
  • the display 500 may include a plurality of micro LED chips 510 arranged in accordance with the process flow of FIG. 2, and a plurality of micro LED chips 510 may form pixels.
  • the size of the lateral 501 or longitudinal 502 of the display 500 may vary depending on the size, arrangement structure, etc. of the micro LED chips 510.
  • the display 500 may be designed to have a size that occupies the entire screen of the device.
  • the screen of the device may be divided into a plurality of areas, and the display 500 may be designed to occupy each area.
  • the display comprises a first transparent layer comprising a plurality of cavities (e.g., 320 of Figure 3b or 420 of Figure 4b) (E.g., two plates 300b or the top plate 401 of Figure 4b), and a plurality of light emitting diodes (e.g., micro LED chips 331, 332, 333, or 333 of Figure 3c) (E.g., the micro-LED chips 441, 442, and 443 of FIG. 4c) and the second layer (e.g., the wiring layer 350 of FIG. 3e or FIG. 4e including the circuit electrically connected to the plurality of LED chips) Wiring layer 450).
  • At least one of the width, height, and height of the LED chip may be 100 ⁇ ⁇ or less.
  • the first layer may have a thermal expansion coefficient of about 10 < -10 >
  • the first layer may include glass.
  • the cavities may include grooves or recesses (e.g., 320 in FIG. 3B) formed in the first layer.
  • the cavities may include holes (e.g., 420 in FIG. 4B) formed in the first layer.
  • the display comprises a third electrically insulating layer (e.g., resin layer 340 of Figure 3d or resin layer 450 of Figure 4d) disposed between the first and second layers )).
  • a third electrically insulating layer e.g., resin layer 340 of Figure 3d or resin layer 450 of Figure 4d
  • the display may include an adhesive material disposed between the inner surface of the plurality of cavities and the plurality of LED chips (e.g., the bottom surface 321d, 322d, 323d, And materials coated on the bottom surfaces 421d, 422d, and 423d).
  • an adhesive material disposed between the inner surface of the plurality of cavities and the plurality of LED chips (e.g., the bottom surface 321d, 322d, 323d, And materials coated on the bottom surfaces 421d, 422d, and 423d).
  • the display includes a conductive material (e.g., solder balls 361. 362, 363, 364, 365, 366, Or 461, 462, 463, 464, 465, 466 of Figure 4f).
  • a conductive material e.g., solder balls 361. 362, 363, 364, 365, 366, Or 461, 462, 463, 464, 465, 466 of Figure 4f.
  • the display may further include one or more LED driving elements electrically connected to the wiring.
  • the one or more LED driving elements may be coupled to the second layer.
  • the display may further include a circuit board (e.g., 370 of Figure 3g or 470 of Figure 4g) that includes the one or more LED driving elements.
  • the second layer may be disposed between the first layer and the circuit board.
  • the display may further include a conductive material (e.g., solder balls) disposed between the second layer and the circuit board and electrically connecting the wiring and the circuit board have.
  • the display may further comprise a flexible conductive member having a length extending from a first end connected to the second layer to a second end connected to the circuit board.
  • the second layer may include a TFT.
  • the plurality of LED chips may have different sizes or volumes.
  • the plurality of cavities may have different volumes.
  • the plurality of cavities may include a space having a rectangular cross section.
  • the first layer may be formed of a light-transmissive material having a thermal expansion coefficient of about 10 ⁇ 10 -6 m / m ° C. or less.
  • a step of coating an electrically insulating adhesive material on the first layer to fix the plurality of LED chips to the plurality of cavities have.
  • a process of mounting at least one LED driving device on one surface of the second layer may be further included.

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이는, 다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성 제 1 층(layer)과, 상기 캐비티들에 배치되는 다수의 LED(light emitting diodes) 칩들, 및 상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다. 다양한 다른 실시 예들 또한 가능하다.

Description

발광 칩들을 포함하는 디스플레이 및 그 제조 방법
본 발명의 다양한 실시 예들은 발광 칩들을 이용하여 픽셀들을 구현하는 디스플레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 산업은 TV, 모니터, 모바일 제품 등을 중심으로 발전을 거듭해 왔다. 각 제조 업체들은 화질과 해상도 등 사용자에게 어필할 수 있는 특성들을 발전시켜 가며 시장을 형성해 왔다. 고해상도, 고휘도, 저전력화 등을 구현하기 위한 노력으로서, 기존의 LCD(liquid crystal display) 또는 OLED(organic light emitting diodes)를 기반으로 하는 패널 베이스(panel-base)의 디스플레이 산업에서 칩 단위의 발광 소자들(또는, 발광 칩들)을 이용하여 디스플레이를 구현하고자 하는 패러다임의 변화를 겪고 있다.
최근 초소형 LED 칩인, 마이크로 LED(micro-LED, mLED, 또는 μLED) 칩이 설계되고 있다. 디스플레이에 적용 시 마이크로 LED 칩은 별도의 백라이트 없이도 자체 발광이 가능한 하나의 화소로 활용될 수 있다. 마이크로 LED 칩이 디스플레이에 적용되면, 높은 휘도와 빠른 응답속도, 우수한 명암비, 높은 색재현율, 긴 수명 등의 장점을 가질 수 있다. 또한, 패널의 크기와 형태에 구애 받지 않아 웨어러블 디바이스와 스마트폰 등에 탑재되는 소형 디스플레이부터 약 100 인치 이상의 초대형 디스플레이에도 적용될 것이라는 전망이다.
디스플레이는 마이크로 LED 칩들을 회로 기판(예: PCB)에 솔더링을 기반으로 하는 기술(예: SMT(surface mounting technology))을 이용하여 제작될 수 있다. 마이크로 LED 칩들을 회로 기판의 픽셀 영역에 정확하게 실장된다면, 그 생산 수율은 높아질 수 있다. 하지만, 마이크로 LED 칩들을 회로 기판에 실장하는 공정에서, 열, 압력 등에 의한 휨(warpage), 변형 등이 발생할 수 있고, 이는 디스플레이의 생산 수율을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 회로 기판의 실장 면의 표면 평탄도가 확보되지 않을 경우에도, 그 생산 수율은 확보되기 어려울 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 다수의 마이크로 LED 칩들을 회로 기판에 실장하는 방식과는 다르게 제조되는, 발광 칩들을 포함하는 디스플레이 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 다수의 마이크로 LED 칩들을 빠르고 정확하게 디스플레이에 임베디드(embedded) 가능한 방법 및 이로 제조된 디스플레이를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이는 다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성 제 1 층(layer)과, 상기 캐비티들에 배치되는 다수의 LED(light emitting diode) 칩들, 및 상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 내열성을 가지는 유리(glass)와 같은 물질로 형성된 플레이트에 다수의 캐비티들(cavities)을 형성하고, 각 캐비티에 마이크로 LED 칩과 같은 발광 칩을 배치한 후 배선 층을 형성하는 방식의 패키징(packaging)을 통하여 디스플레이가 제조되므로, 그 생산 수율은 종래 기술과 비교하여 개선될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들이 형성된 기판의 단면도이다.
도 2는 일 실시 예들에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g 및 3h는 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g 및 4h는 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 디스플레이의 평면도이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다,""포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예:수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성 요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B,""A 또는/및 B 중 적어도 하나,"또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," A 및 B 중 적어도 하나,"또는 " A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제 1,""제 2,""첫째,"또는"둘째,"등의 표현들은 다양한 구성 요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소(예: 제 1 구성 요소)가 다른 구성 요소(예: 제 2 구성 요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어 ((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나, "접속되어 (connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예:제 3 구성 요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소 (예: 제 1 구성 요소)가 다른 구성 요소 (예: 제 2 구성 요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소와 상기 다른 구성 요소 사이에 다른 구성 요소(예: 제 3 구성 요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한 (suitable for)," "하는 능력을 가지는 (having the capacity to)," "하도록 설계된 (designed to)," "하도록 변경된 (adapted to)," "~하도록 만들어진 (made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성 (또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to) 것만 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치" 라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는"것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch)) 등과 같은 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 디스플레이는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM 또는 구글 TVTM, 게임 콘솔 (예:XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 등과 같은 스마트 가전 제품(smart home appliance)에 적용될 수 있다.
다른 실시 예에서, 디스플레이는 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기 (혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (internet of things)(예:전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 등에 적용될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 디스플레이는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 등에 적용될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 디스플레이는 프로젝터(projector), 시네마(cinema)용 화면 등에 적용될 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 디스플레이는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 기기에 적용될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 마이크로 LED 칩들(또는 소자들)을 포함하는 디스플레이 및 그 제조 방법을 설명하겠다.
마이크로 LED 칩은 두 개의 전극들(이하, 다이오드(diode))과, 다이오드 내부의 N 타입 물질과 P 타입 물질을 포함하는 반도체 소자이고, 이러한 반도체 소자를 기초로 하는 다양한 구조로 설계될 수 있다. 마이크로 LED 칩은 전기 에너지를 빛 에너지로 바꿀 수 있고, 반도체에 사용된 물질의 종류에 따라 다양한 파장을 빛을 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 디스플레이는 마이크로 LED 칩의 형상 또는 크기에는 제약을 두지 않는다. 일 실시 예에서, 마이크로 LED 칩은 가로, 세로 및 높이를 가지는 육면체이고, 가로, 세로 또는 높이가 약 200 ㎛ 이하로 설계된 LED 칩으로 정의될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 마이크로 LED 칩은 약 200 Х 200 Х 200 ㎛3 이하의 체적으로 설계된 LED 칩으로 정의될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 마이크로 LED 칩의 가로, 세로 및 높이 중 적어도 하나는 100 ㎛ 이하로 설계될 수 있다. 예를 들어, TV, 모니터, 스마트 폰, 와치 등과 같이 근거리용 디스플레이에 적용되는 마이크로 LED 칩의 가로 Х 세로 크기는 약 5 ㎛ Х 5 ㎛일 수 있고, 영화관의 디스플레이 등과 같은 원거리용 디스플레이에 적용되는 마이크로 LED 칩은 근거리용 디스플레이에 적용되는 마이크로 LED 칩과 동일한 크기 또는 이 보다 크게 설계될 수 있다. 마이크로 LED 칩의 형상 또는 크기는 모두 열거할 수 없으나 컨버전스(convergence) 추세에 따라 그 변형은 다양할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들이 형성된 기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에서, 기판 기반의 마이크로 LED 칩들(102)이 형성될 수 있다. 기판(101)은 반도체 소자를 만드는 토대가 되는 얇은 판이고, 증착 등을 이용하여 기판(101)의 일면(1011)에 다이오드 등을 결합하는 공정을 거치면, 다수의 마이크로 LED 칩들(102)이 형성된 기판(101)이 형성될 수 있다. 기판(101)은 단일 원소로 형성된 물질 또는 적어도 둘 이상의 원소들로 형성된 물질을 포함할 수 있다. 기판(101)의 두께(1013)는 최종 마이크로 LED 칩(102-n)의 두께를 고려하여 설계될 수 있고, 일 예로 약 500 ㎛ 이하일 수 있다. 기판(101)은 원형의 웨이퍼 모양일 수 있다. 어떤 실시 예에서, 기판(101)은 직사각형의 패널 모양일 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판(101)을 컷팅(cutting)하면, 다수의 마이크로 LED 칩들(102)은 분리될 수 있다. 마이크로 LED 칩(102-n)은, 기판(101)의 일면(1011)이 향하는 방향(1001)으로 향해 있는 컨택 면(1031)을 제공하는 컨택들(contacts)(103)을 포함할 수 있다. 마이크로 LED 칩(102-n)이 디스플레이에 적용되고, 구동 회로 또는 구송 소자로부터 컨택 면들(1031)로 전류가 공급되면 마이크로 LED 칩(102-n)은 해당 색의 광을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판(101)으로부터 분리된 다수의 마이크로 LED 칩들(102)은 이하 도 2의 공정 흐름을 통하여 디스플레이의 발광 요소로서 임베디드 될 수 있다. 마이크로 LED 칩과 같은 사이즈 또는 체적을 가지는 다른 타입의 발광 칩 또한 도 2의 공정 흐름을 통하여 디스플레이에 임베디드 될 수 있다. 열거할 수 없으나, 마이크로 LED 칩을 대체 가능한 발광 칩은 '마이크로 발광 칩'이라고 정의할 수 있고, 컨버전스(convergence) 추세에 따라 다양할 수 있다.
도 2는 일 실시 예들에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법의 흐름도이다. 도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g 및 3h는 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 201 과정에서, 다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성 플레이트가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 광 투과성 플레이트는 약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수(CTE(coefficient of thermal expansion))를 가지는 물질을 포함할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 일 실시 예에서, 마이크로 LED 칩들을 결합하기 위한 제 1 플레이트(또는, 제 1 층(layer))(300a)가 제공될 수 있다. 제 1 플레이트(300a)는 제 1 방향(30011)으로 향하는 제 1 면(3001)과, 제 1 방향(30012)과 반대인 제 2 방향(30012)으로 향하는 제 2 면(3002)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)의 두께(3013)는 약 500 ㎛ 이하일 수 있으나, 마이크로 LED 칩들의 크기를 고려하여 이와는 다르게 설계될 수도 있다. 도시하지 않았으나, 제 2 방향(30012)으로 볼 때, 제 1 플레이트(300a)는 직사각형일 수 있고, 그 가로 또는 세로의 길이(3014)는 제 1 플레이트(300a)에 결합되는 마이크로 LED 칩들의 수에 따라 다양할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 면(3001) 또는 제 2 면(3002)은 0 또는 0에 가까운 표면 평탄도 또는 표면 거칠기(surface roughness)를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 면(3001) 또는 제 2 면(3002)의 중심선 평균 거칠기 값(Ra) 또는 최대 거칠기 값(Rmax)은 약 5 ㎛ 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 플레이트(300a)는 고온 하에서 연화하거나 변화하지 않는 내열성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 내열성은 온도의 급변(예: 열충격)에 견딜 수 있는 성질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(300a)는 약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)는 기계적 강도, 화학 내구성, 투명도, 전기적 절연성 등의 특성을 더 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(300a)는 강철보다 작거나 큰 인장 강도, 탄성률 또는 압축률 등의 기계적 강도를 가지는 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 플레이트(300a)는 셀레늄, 황 등의 원소, 규소, 붕소, 저마늄 등의 산화물, 또는 산화물염류, 황화물, 셀레늄화물, 할로젠화물 등의 무기물로 형성되는 유리(glass)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(300a)는, 열팽창률이 상대적으로 작아 열충격에 강한 유리, 예를 들어, 석영 유리, 붕규산 유리 또는 알루미나규산 유리 등을 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(300a)의 유리는 기본적인 망목형성(network form)의 물질을 포함하거나, 이에 화학적으로 결합하여 기계적 강도, 화학 내구성, 투명도, 전기적 절연성, 착색 등의 특성을 가지게 하는 보조 물질을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 제 1 플레이트(300a)는 전기적 절연성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)를 유리로 형성하는 경우, 유리에 의한 에너지 손실을 방지하기 위하여 상대적으로 유전율이 낮은 유리가 이용될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)는 유전체손(dielectric loss)이 작은 유리로 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 유리 내에 나트륨 이온 등이 있는 경우 전기장 작용하에 전하를 운반(이온 전도)할 수 있으므로, 제 1 플레이트(300a)는 나트륨 등의 알칼리 함량이 낮은 유리로 형성하여 마이크로 LED 칩들의 성능 열화를 방지할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 제 1 플레이트(300a)는 굴절률 또는 분산율 등의 다양한 광학적 성질을 가지는 유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(300a)는 약 80 % 이상의 광 투과율을 가지는 유리로 형성될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)는 자외선, 적외선 등의 특정 파장 대역을 통과시키거나 또는 통과시키지 않게 하도록 설계될 수도 있다.
모두 열거할 수 없으나, 제 1 플레이트(300a)는 경질 유리(hard glass), 파이렉스 유리(pyrex glass) 등의 유리에 국한되지 않고, 이보다 우수한 기계적 강도, 화학 내구성, 투명도 또는 전기적 절연성 등의 특성을 가지는 다른 물질로도 형성될 수 있다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 일 실시 예에서, 제 1 플레이트(300a)의 제 1 면(3001)을 절삭 툴(cutting tool)을 이용하여 절삭하여, 제 2 방향(30012)으로 파인 형태의 홈들(grooves or recesses) 또는 캐비티들(320)을 가지는 제 2 플레이트(300b)가 형성될 수 있다. 캐비티들(320)은 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323)를 가지는 캐비티 그룹(또는, 캐비티 세트)(320-n)을 포함할 수 있다. 제 2 플레이트(300b)의 세로 또는 가로에 해당하는 직선 방향(3015)으로, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323)는 일렬로 배치될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323)는 일렬 구조에 국한되지 않고 다양한 다른 배열 구조로 배치될 수도 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 캐비티 그룹(320-n)은 추가적인 캐비티를 더 포함하도록 설계될 수도 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 캐비티 그룹(320-n)은 도 3b에 도시된 위치나 개수에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단면으로 볼 때, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 또는 제 3 캐비티(323)는 깊이 및 너비를 가지는 직사각형일 수 있다. 예를 들어, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 또는 제 3 캐비티(323)는 약 300 Х 300 Х 300 ㎛3 이하의 공간을 가질 수 있다. 어떤 실시 예에서, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 또는 제 3 캐비티(323)의 가로, 세로 및 높이 중 적어도 어느 하나는 300 ㎛ 이하로 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321), 제 2 캐비티(322) 또는 제 3 캐비티(323)는 직사각형 단면 구조에 국한되지 않고 마이크로 LED 칩들의 모양에 따라 다른 단면 구조로 제공될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321)는 적색(red)의 광을 출력하기 위한 마이크로 LED 칩(이하, Red 마이크로 LED 칩)이 삽입되는 공간일 수 있다. 제 2 캐비티(322)는 녹색(green)의 광을 출력하기 위한 마이크로 LED 칩(이하, Green 마이크로 LED 칩)이 삽입되는 공간일 수 있다. 제 3 캐비티(323)는 청색(blue)의 광을 출력하기 위한 마이크로 LED 칩(이하, Blue 마이크로 LED 칩)이 삽입되는 공간일 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 제 2 플레이트(300b)는 적색, 녹색 및 청색과는 다른 색상의 광을 출력하는 마이크로 LED 칩들을 배치하기 위한 캐비티들을 더 포함하도록 설계될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321)의 깊이(321a), 제 2 캐비티(322)의 깊이(322a) 및 제 3 캐비티(323)의 깊이(323a)는 동일하게 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에서, Red 마이크로 LED 칩, Green 마이크로 LED 칩 및 Blue 마이크로 LED 칩은 서로 다른 높이를 가질 수 있고, 제 1 캐비티(321)의 깊이(321a), 제 2 캐비티(322)의 깊이(322a) 및 제 3 캐비티(323)의 깊이(323a)는 서로 다르게 설계될 수 있다. 제 1 캐비티(321)의 깊이(321a), 제 2 캐비티(322)의 깊이(322a) 또는 제 3 캐비티(323)의 깊이(323a)는, 예를 들어, 약 300 ㎛ 이하로 설계될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321)의 너비(321b), 제 2 캐비티(322)의 너비(322b) 및 제 3 캐비티(323)의 너비(323b)는 동일하게 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에서, Red 마이크로 LED 칩, Green 마이크로 LED 칩 및 Blue 마이크로 LED 칩은 서로 다른 가로 또는 세로 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 캐비티(321)의 너비(321b), 제 2 캐비티(322)의 너비(322b) 및 제 3 캐비티(323)의 너비(323b)는 서로 다르게 설계될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321)의 너비(321b), 제 2 캐비티(322)의 너비(322b) 및 제 3 캐비티(323)의 너비(323b)는 마이크로 LED 칩의 가로 또는 세로 길이와 일치하거나, 또는 공차를 포함하는 크기일 수 있다. 제 1 캐비티(321)의 너비(321b), 제 2 캐비티(322)의 너비(322b) 및 제 3 캐비티(323)의 너비(323b)는, 예를 들어, 약 300 ㎛ 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321) 및 제 2 캐비티(322) 간의 간극(320c)과, 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323) 간의 간극(320d)은 동일하게 설계될 수 있다. 간극들(320c, 320d)은, 예를 들어, 약 500 ㎛ 이하로 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 간극들(320c, 320d)은 서로 다르게 설계될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 캐비티 그룹들(320) 간의 간극(320e)은 일정하게 형성될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 캐비티 그룹들(320) 간의 간극(320e)은 일정하지 않게 설계될 수도 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 캐비티 그룹들(320) 사이의 적어도 일부분(320f)은 블랙(black)과 같은 어두운 계통의 색상을 가지는 물질을 포함하도록 설계될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321) 및 제 2 캐비티(322) 사이의 적어도 일부분(320g), 또는 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323) 사이의 적어도 일부분(320h)은 블랙과 같은 어두운 계통의 색상을 가지는 물질을 포함하도록 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 블랙 색상을 가지는 추가적인 물질이 제 1 면(3001) 중 상기 부분들(320f, 320g, 또는 320h)에 대응하는 영역을 커버하도록 설계될 수도 있다.
어떤 실시 예에서는, 제 2 플레이트(300b)의 제 2 면(3002)에 결합되는 하나 이상의 플레이트(또는 층(layer))가 더 추가될 수도 있다. 일 실시 예에서, 추가된 플레이트는 결국에는 제 2 플레이트(300b)로부터 분리되는 요소로서, 다수의 마이크로 LED 칩들을 제 2 플레이트(300b)에 결합하는 과정에서 제 2 플레이트(300b)의 변형, 흔들림, 파손 등을 방지하기 위한 역할을 할 수 있다. 추가된 플레이트는 기계적 강도, 내열성 또는 화학 내구성 등의 특성을 가지는 다양한 물질(예: 유리)로 형성될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 203 과정에서, 다수의 캐비티들에 마이크로 LED 칩들이 배치될 수 있다.
도 3b 및 3c를 참조하면, 일 실시 예에서, 마이크로 LED 칩들이 제 2 플레이트(300b)에 결합된 제 3 플레이트(300c)가 형성될 수 있다. 예를 들어, Red 마이크로 LED 칩(331)은 제 1 캐비티(321)에 삽입되고, Green 마이크로 LED 칩(332)은 제 2 캐비티(322)에 삽입되며, Blue 마이크로 LED 칩(333)은 제 3 캐비티(323)에 삽입될 수 있다. 캐비티들(321, 322, 323)에 배치된 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)의 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 제 1 방향(30011)으로 향할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 기판(101)을 컷팅(cutting)하여 다수의 마이크로 LED 칩들(102)은 분리될 수 있고, 픽업 툴(pick up tool)을 이용하여 제 2 플레이트(300b)로 이송될 수 있다. 예를 들어, 픽업 툴은 정전기를 이용 칩을 순간적으로 전사하는 정전기 방식, 원자 또는 분자의 전하 분포가 순간적으로 달라지면 생기는 인력을 이용하여 전사하는 반데르발스 힘 방식, 정전 헤드(electrostatic head)를 이용하여 전사하는 방식, 탄성 고무 스탬프를 이용하여 전사하는 방식 등으로 이용하는 장치일 수 있다. 도 1의 기판(101)은 동일 색상의 광을 출력하기 위한 마이크로 LED 칩들을 위한 하나의 기판을 도시한 것일 뿐이고, Red 마이크로 LED 칩들을 위한 기판, Green 마이크로 LED 칩들을 위한 기판, 및 Blue 마이크로 LED 칩들을 위한 기판 각각이 도 1의 기판(101)과 같이 형성될 수 있다. 하나의 기판(101)을 컷팅하여 분리된 다수의 Red 마이크로 LED 칩들은 제 1 임시 기판 상에 이송될 수 있다. 다른 하나의 기판(101)을 컷팅하여 분리된 다수의 Green 마이크로 LED 칩들은 제 2 임시 기판 상에 이송될 수 있다. 또 다른 하나의 기판(101)을 컷팅하여 분리된 다수의 Blue 마이크로 LED 칩들은 제 3 임시 기판 상에 이송될 수 있다. 하나 이상의 Red 마이크로 LED 칩들, 하나 이상의 Green 마이크로 LED 칩들, 및 하나 이상의 Blue 마이크로 LED 칩들은 제 1, 2 및 3 임시 기판들로부터 분리된 후 제 2 플레이트(300b)로 이송될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 다수의 마이크로 LED 칩들은 개별적으로 또는 한꺼번에 임시 기판들로부터 제 2 플레이트(300b)로 이송될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 임시 기판 상에 마이크로 LED 칩들을 이송하는 과정 없이, 도 1의 기판(101)으로부터 하나 이상의 마이크로 LED 칩들이 제 2 플레이트(300b)로 곧바로 이송되는 과정으로도 설계될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 도 3c를 참조하면, Red 마이크로 LED 칩(331), Green 마이크로 LED 칩(332) 및 Blue 마이크로 LED 칩(333)을 포함하는 칩 그룹(330)을 임시 기판에 다수 개 이송한 후, 다수의 개의 칩 그룹들을 임시 기판으로부터 제 2 플레이트(300b)로 개별적으로 또는 한꺼번에 이송하는 과정으로도 설계될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)의 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 제 1 면(3001)에 대하여 돌출될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 제 1 면(3001)에 대하여 제 1 방향(30011)으로 돌출되지 않게 설계될 수 있다. 예를 들어, 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 제 1 면(3001)과 함께 평면(3001a)을 이룰 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(321)는 측면(321c) 및 바닥 면(321d)을 포함하는 형상일 수 있고, 제 2 캐비티(322) 및 제 3 캐비티(323) 또한 마찬가지의 형상으로서 측면(322c, 323c) 및 바닥 면(322d, 323d)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 3 플레이트(300c)는 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)과 바닥 면(321d, 322d, 323d) 사이에 배치되는 수지(resin) 등의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)은 수지가 코팅된 바닥 면(321d, 322d, 323d)에 고정될 수 있다. 수지는, 예를 들어, 90 % 이상의 광 투과율을 가질 수 있고, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)로부터 출력된 광은 수지를 통과하여 제 2 플레이트(300b)로 전달될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 수지는 내열성, 화학 내구성 또는 전기적 절연성 등의 특성을 가지는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
도 3c 및 3d를 참조하면, 일 실시 예에서, 수지 등의 물질을 포함하는 층(이하, 수지 층)(340)을 제 3 플레이트(300c)에 결합한 제 4 플레이트(300d)가 형성될 수 있다. 수지 층(340)은 제 2 플레이트(300b)의 제 1 면(3001) 및 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)을 커버할 수 있다. 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)은 수지 층(340)에 의하여 제 2 플레이트(300b)에 고정될 수 있다. 일 실시 예에서, 수지 층(340)의 두께(3403)는 약 200 ㎛ 이하로 설계될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
어떤 실시 예에서, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)과 측면(321c, 322c, 323c) 사이에 간극(또는 공차)이 있는 경우, 수지 층(340)은 이 간극에 배치되는 부분(341)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융 수지를 제 3 플레이트(300c)에 코팅하여 수지 층(340)이 형성되고, 상기 용융 수지는 마이크로 LED 칩들(332, 332, 333)과 측면(321c, 322c, 323c) 사이의 간극으로 유동될 수 있다. 또한, 수지 층(340)은 내열성, 전기적 절연성, 기계적 강도, 또는 화학적 내구성 등의 특성을 가지는 물질일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)의 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 제 1 방향(30011)으로 수지 층(340)에 대하여 돌출되지 않게 설계될 수 있다. 예를 들어, 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 수지 층(340)으로 형성된 면(3401)과 함께 평면을 이룰 수 있다. 어떤 실시 예에서, 컨택 면들(3311, 3321, 3331)은 수지 층(340)에 의해 커버되거나, 또는 제 1 방향(30011)으로 수지 층(340)에 대하여 돌출되게 설계될 수도 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 수지 층(340) 중 제 2 플레이트(300b)의 제 1 면(3001)을 커버하는 적어도 일부분은 블랙과 같은 어두운 계통의 색상을 가지는 물질을 포함하도록 설계될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 205 과정에서, 배선 층(circuit layer)이 형성될 수 있다.
도 3d 및 3e를 참조하면, 일 실시 예에서, 제 4 플레이트(300d)에 배선 층(350)을 결합한 제 5 플레이트(300e)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배선 층(350)은 재배선을 통하여 형성된 층(예: RDL(re-distribution layer))일 수 있다. 배선 층(350)은 수지 층(340)에 접합되는 면(3502)과, 제 1 방향(30011)으로 향하는 면(3501)을 포함할 수 있다. 배선 층(350)의 두께(3503)는, 예를 들어, 약 300 ㎛ 이하로 설계될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 배선 층(350)은 그 내부에 형성된 도전성 경로들(또는, 배선(circuit))(351, 352, 353, 354, 355, 356)을 포함할 수 있다. 도전성 경로들(351, 352)은 Red 마이크로 LED 칩(331)의 컨택 면들(3311)에 전기적으로 연결되고, 그 단부들(3511, 3521)은 면(3501)으로 노출되어 패드(pad)로 이용될 수 있다. 도전성 경로들(353, 354)은 Green 마이크로 LED 칩(332)의 컨택 면들(3321)에 전기적으로 연결되고, 그 단부들(3531, 3541)은 면(3501)으로 노출되어 패드로 이용될 수 있다. 도전성 경로들(355, 356)은 Blue 마이크로 LED 칩(333)의 컨택 면들(3331)에 전기적으로 연결되고, 그 단부들(3551, 3561)은 면(3501)으로 노출되어 패드로 이용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배선 층(350)은 제 2 플레이트(300b) 또는 수지 층(340)과 같거나, 다른 열팽창 계수(CTE(coefficient of thermal expansion))의 물질을 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 수지 층(340) 없이, 도 3c의 제 3 플레이트(300c)에 배선 층(350)을 결합한 플레이트가 형성될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법은 도 3f, 3g 또는 3h의 구조를 형성하는 과정이 더 추가될 수 있다.
도 3e 및 3f를 참조하면, 배선 층(350)의 단부들(이하, 패드들)(3511, 3521, 3531, 3541, 3551, 3561)에 솔더 볼(solder ball)(361, 362, 363, 364, 365, 366)을 결합한 제 6 플레이트(300f)가 형성될 수 있다.
도 3f 및 3g를 참조하면, 제 6 플레이트(300f)에 회로 기판(370)을 결합한 제 7 플레이트(300g)가 형성될 수 있다. 회로 기판(370)은 제 1 방향(30011)으로 향하는 면(3701)을 포함하고, 이 면(3701)에 실장된 하나 이상의 소자들(372)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 소자들(372)은 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)을 위한 LED 구동 소자일 수 있고, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)에 대한 온/오프, 전류 세기 등을 조절하기 위한 스위치 등의 회로를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 하나 이상의 소자들(372)은 회로 기판(370)의 내부에 임베디드된 형태로 설계될 수도 있다. 회로 기판(370)은 제 2 방향(30012)으로 향하는 면(3702)을 포함하고, 이 면(3702)에 형성된 다수의 랜드들(lands)(또는 패드들(pads))(3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736)을 포함할 수 있다. 회로 기판(370)은 하나 이상의 소자들(372) 및 다수의 랜드들(3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736)을 전기적으로 연결하는 도전성 경로들을 내장할 수 있다. 다수의 랜드들(3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736)이 솔더 볼들(361, 362, 363, 364, 365, 366)에 정렬되도록 회로 기판(370)이 제 6 플레이트(300f) 쪽으로 이송되고, 솔더 볼들(361, 362, 363, 364, 365, 366)은 다수의 랜드들(3731, 3732, 3733, 3734, 3735, 3736)에 융착될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 열거할 수 없으나, 솔더 볼(361, 362, 363, 364, 365, 366)을 대신하여 ACF(anisotropic conductive film)와 같은 다양한 도전성 물질이 제 5 플레이트(300e) 및 회로 기판(370)을 연결하는데 이용될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 솔더 볼(361, 362, 363, 364, 365, 366)과 같은 도전성 물질을 제 5 플레이트(300e) 및 회로 기판(370) 사이에 개재 없이, 제 5 플레이트(300e)에 연결된 제 1 단부에서 회로 기판(370)에 연결된 제 2 단부로 연장된 길이를 가지는 가요성 도전 부재(예: FPCB(flexible printed circuit))가 설계될 수도 있다.
어떤 실시 예에서, 도 3e 및 3h를 참조하면, 제 5 플레이트(300e)의 배선 층(350)에 다수의 소자들(381, 382, 383)이 배치되는 제 8 플레이트(300h)가 형성될 수도 있다. 제 1 소자(381)는 Red 마이크로 LED 칩(331)의 구동을 위한 회로를 포함하고, 제 1 소자(381)의 리드들(leads)(381a, 381b)은 배선 층(350)의 면(3501) 상의 패드들(3511, 3521)에 각각 연결될 수 있다. 제 2 소자(382)는 Green 마이크로 LED 칩(332)의 구동을 위한 회로를 포함하고, 제 1 소자(381)와 마찬가지로 배선 층(350)의 패드들(3531, 3541)에 연결될 수 있다. 제 3 소자(383)는 Blue 마이크로 LED 칩(333)의 구동을 위한 회로를 포함하고, 제 1 소자(381)와 마찬가지로 배선 층(350)의 패드들(3551, 3561)에 연결될 수 있다.
어떤 실시 예에서, 제 1, 2 및 3 소자들(381, 382, 383)을 대신하여, 다수의 마이크로 LED 칩들의 구동을 위한 하나의 소자가 배선 층(350)에 결합될 수도 있다.
디스플레이는, 예를 들어, 도 3d의 제 4 플레이트(300d), 도 3e의 제 5 플레이트(300e), 도 3f의 제 6 플레이트(300f), 도 3g의 제 7 플레이트(300g) 또는 도 3h의 제 8 플레이트(300h) 중 하나로 정의될 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 배선 층(350)은 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)을 구동할 수 있는 회로(이하, 디스플레이 구동 회로)(미도시)를 포함하도록 설계될 수도 있다. 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333) 및 배선 층(350)을 포함하는 디스플레이가 휴대용 단말기와 같은 전자 장치에 설치되면, 디스플레이 구동 회로는 전자 장치의 프로세서와 같은 제어 회로에 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 프로세서 및 디스플레이 구동 회로를 연결하는 DDI(display drive integrated circuit)와 같은 회로가 있을 수 있고, 이러한 회로는 디스플레이에 포함되거나 디스플레이와는 별개로 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 배선 층(350)의 디스플레이 구동 회로는 DDI와 같은 회로의 일부로 설계될 수도 있다. 디스플레이 구동 회로는 프로세서의 제어에 따라 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)로 공급되는 전력(예: 전압 또는 전류)을 조절할 수 있다. 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)로 공급되는 전력이 제어될 때, 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)의 온/오프 또는 광의 세기는 조절될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 구동 회로는 스위치들을 포함할 수 있고, 스위치들은 프로세서의 제어에 따라 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333)로의 전력을 조절할 수 있다. 배선 층(350)에 포함되는 스위치는 트랜지스터(transistor)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배선 층(350)은 그 내부에 임베디드되는(embedded) TFT(thin film transistor)를 포함하도록 설계될 수 있다. TFT는 소스 전극(source electrode), 드레인 전극(drain electrode), 게이트 전극(gate electrode) 및 반도체 레이어(semiconductor layer)를 포함할 수 있다. 소스 전극은 전자를 공급하는 전극이고, 드레인 전극은 전자를 공급받는 전극이며, 게이트 전극은 소스 전극에서 드레인 전극으로의 전자 이동을 스위칭(switching)하기 위한 전극일 수 있다. 반도체 레이어는 게이트 전극이 일정 이상 전압을 가할 경우, 전자 이동하는 패스(path)가 될 수 있다. 반도체 레이어는 스위치를 온 상태로 전환하는 요소로서 스위치의 '액티브 레이어(active layer)' 또는 '액티브 영역(active area)'으로 정의될 수 있다. 게이트 전극에 임계 이상의 신호(예: 전압)가 가해지면, 반도체 레이어는 도체와 같이 전자를 이동 가능하게 되고, 전자는 반도체 레이어를 통해 소스 전극에서 드레인 전극으로 이동될 수 있다. 전자의 이동으로 인해 마이크로 LED 칩(331, 332 또는 333)에 전압이 가해질 수 있고, 마이크로 LED 칩(331, 332 또는 333)은 광을 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 배선들(351, 352, 353, 354, 355, 356)은 TFT의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 도 3e의 제 5 플레이트(300e)가 TFT와 같은 디스플레이 구동 회로가 임베디드된 배선 층(350)을 가지도록 설계되는 경우, 배선 층(350)은 도 3g의 하나 이상의 소자들(372)을 포함하는 회로 기판(370) 또는 도 3h의 하나 이상의 소자들(381)을 대신할 수 있으므로, 제 5 플레이트(300e)에서 제 7 플레이트(300g) 또는 제 8 플레이트(300h)로의 공정은 생략될 수 있다. 제 5 플레이트(300e)로 형성된 디스플레이가 휴대용 단말기와 같은 전자 장치에 설치되면, 배선 층(350)의 디스플레이 구동 회로는 전자 장치의 프로세서에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 프로세서, 메모리, 통신 모듈, 센서 모듈 등이 실장된 PCB를 포함할 수 있고, PCB 및 제 5 플레이트(300e)는 FPCB와 같은 연결 수단에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 프로세서 및 디스플레이 구동 회로를 연결하는 DDI 가 있을 수 있다. DDI는 디스플레이에 포함되거나 디스플레이와는 별개로 설계될 수 있다. DDI는 픽셀을 온 또는 오프하기 위한 게이트 IC(integrated circuit) 및 픽셀의 이미지 시그널의 양을 조절하여 색상 차이를 만들기 위한 소스 IC를 포함할 수 있다. 디스플레이는 TFT들의 게이트 전극들에 전기적으로 연결되는 다수의 게이트 라인들과, TFT들의 소스 전극들에 전기적으로 연결되는 다수의 소스 전극들을 포함할 수 있다. 게이트 IC는 다수의 게이트 라인들에 전기적으로 연결되고, 소스 IC는 다수의 소스 라인들에 전기적으로 연결되며, DDI는 프로세서의 제어 하에 TFT들을 조절할 수 있다. 게이트 라인들 및 소스 라인들은 배선 층(350)에 임베디드되도록 설계될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배선들(351, 352, 353, 354, 355, 356)은 게이트 라인들 및 소스 라인들의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g 및 4h는 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 이하, 도 2를 다시 참조하여, 도 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g 및 4h를 설명하겠다.
일 실시 예에 따르면, 도 2의 201 과정에서, 다수의 캐비티들을 포함하는 광 투과성 플레이트가 형성될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 일 실시 예에서, 마이크로 LED 칩들을 결합하기 위한 제 11 플레이트(400a)가 제공될 수 있다. 제 11 플레이트(400a)는 제 1 방향(40011)으로 향하는 제 11 면(4001)과, 제 11 방향(40011)과 반대인 제 12 방향(40012)으로 향하는 제 12 면(4002)을 포함할 수 있다. 이하, A 요소, B 요소 및 C 요소가 제 12 방향(40012)으로 순서대로 배치될 때, B 요소 및 C 요소는 A 요소의 아래에 있고, B 요소는 A 요소 및 C 요소 사이에 있다고 정의할 수 있다. 제 11 플레이트(400a)는 제 11 면(4001)을 형성하는 상부 플레이트(또는, 상부 층(layer))(401)와, 상부 플레이트(401) 아래에 배치되고 제 12 면(4002)을 형성하는 하부 플레이트(또는, 하부 층)(402), 및 상부 플레이트(401) 및 하부 플레이트(402) 사이에 배치되는 중간 플레이트(또는, 중간 층)(403)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상부 플레이트(401)의 두께(4013a), 하부 플레이트(402)의 두께(4013b), 또는 중간 플레이트(403)의 두께(4103c)는 약 500 ㎛ 이하로 설계될 수 있으나, 마이크로 LED 칩들의 크기를 고려하여 이와는 다르게 설계될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제 12 방향(40012)으로 볼 때, 제 11 플레이트(400a)는 직사각형이고, 그 가로 또는 세로의 길이(4014)는 제 11 플레이트(400a)에 결합되는 마이크로 LED 칩들의 수에 따라 다양할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 11 면(4001), 상부 플레이트(401) 및 중간 플레이트(402) 간의 접합 면(이하, 제 13 면)(4003)은 0 또는 0에 가까운 표면 평탄도 또는 표면 거칠기(surface roughness)를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 11 면(4001) 또는 제 13 면(4003)의 중심선 평균 거칠기 값(Ra) 또는 최대 거칠기 값(Rmax)은 약 5 ㎛ 이하로 설계될 수 있다.
상부 플레이트(401)는, 예를 들어, 도 3a의 제 1 플레이트(300a)와 유사하거나 동일한 적어도 하나의 물성을 가지는 물질을 포함할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 중간 플레이트(403)는 상부 플레이트(401) 및 하부 플레이트(402)에 결합되는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 중간 플레이트(403) 및 하부 플레이트(402)는 다수의 마이크로 LED 칩들을 상부 플레이트(401)에 결합하는 과정에서 상부 플레이트(401)의 변형, 흔들림, 파손 등을 방지하는 역할을 할 수 있고, 결국에는 상부 플레이트(401)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 중간 플레이트(403) 또는 하부 플레이트(402)는 기계적 강도, 내열성 또는 화학 내구성 등의 특성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하부 플레이트(402)는 상부 플레이트(401)와 유사하거나 동일한 적어도 하나의 물성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상부 플레이트(401) 및 하부 플레이트(402)는 유리로 형성될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 하부 플레이트(402)는 상부 플레이트(401)와는 다른 물질로 형성될 수도 있다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 일 실시 예에서, 상부 플레이트(401)를 절삭 툴을 이용하여 절삭하여, 제 12 방향(40012)으로 파인 형태의 홈들 또는 캐비티들(420)을 가지는 제 12 플레이트(400b)가 형성될 수 있다. 상부 플레이트(401)는 절삭에 의해 홀들(holes)을 가질 수 있고, 이 홀들에 의해 캐비티들(420)이 제공될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 홀들을 포함하는 상부 플레이트(401)를 중간 플레이트(403)가 부착된 하부 플레이트(402)에 결합하는 방식으로도 제 12 플레이트(400b)가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 캐비티들(420)은 제 1 캐비티(421), 제 2 캐비티(422) 및 제 3 캐비티(423)를 가지는 캐비티 그룹(420-n)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 캐비티(421)는 Red 마이크로 LED 칩이 삽입되는 공간이고, 제 2 캐비티(422)는 Green 마이크로 LED 칩이 삽입되는 공간이며, 제 3 캐비티(423)는 Blue 마이크로 LED 칩이 삽입되는 공간일 수 있다. 단면으로 볼 때, 제 1 캐비티(421), 제 2 캐비티(422) 또는 제 3 캐비티(423)는 측면(421c, 422c, 423c) 및 바닥 면(421d, 422d, 423d)를 가지는 직사각형일 수 있다. 측면(421c, 422c, 423c)은 상부 플레이트(401)에 형성된 홀들의 내면에 해당하고, 바닥 면(421d, 422d, 423d)은 중간 플레이트(403)에 의해 형성될 수 있다. 도 3b의 캐비티들(320)과 비교하여 도 4b의 캐비티들(420)은 중간 플레이트(403)에 의하여 그 공간이 한정된다는 차이점을 가질 뿐, 그 형상, 크기, 배열 구조 등은 도 3b의 캐비티들(320)과 유사하거나 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
어떤 실시 예에 따르면, 캐비티 그룹들(420) 사이의 적어도 일부분(420f), 제 1 캐비티(421) 및 제 2 캐비티(422) 사이의 적어도 일부분(420g), 또는 제 2 캐비티(422) 및 제 3 캐비티(423) 사이의 적어도 일부분(420h)은 블랙과 같은 어두운 계통의 색상을 가지는 물질을 포함하도록 설계될 수 있다.
도 2의 203 과정에서, 일 실시 예에 따르면, 다수의 캐비티들에 마이크로 LED 칩들이 배치될 수 있다.
도 4b 및 4c를 참조하면, 일 실시 예에서, 마이크로 LED 칩들을 제 12 플레이트(400b)에 결합한 제 13 플레이트(400c)가 형성될 수 있다. Red 마이크로 LED 칩(431)은 제 1 캐비티(421)에 배치고, Green 마이크로 LED 칩(432)은 제 2 캐비티(422)에 배치되며, Blue 마이크로 LED 칩(433)은 제 3 캐비티(423)에 배치될 수 있다. 다수의 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)을 다수의 캐비티들(420)로 이송하는 방식은, 도 3b 및 3c를 참조하여 설명한 바와 유사하거나 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
일 실시 예에 따르면, 제 12 플레이트(400b)에 결합된 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)의 컨택 면들(4311, 4321, 4331)은 제 11 방향(40011)으로 향할 수 있다. 컨택 면들(4311, 4321, 4331)은 제 1 면(4001)에 대하여 돌출될 수 있으나, 어떤 실시 예에서는 돌출되지 않게 설계될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)은 수지가 코팅된 바닥 면(421d, 422d, 423d)에 고정될 수 있다. 일 실시 예에서, 수지는 하부 플레이트(402) 및 중간 플레이트(403)와 함께 결국에는 제 13 플레이트(400c)로부터 분리되는 요소일 수 있고, 디스플레이를 제조하는 공정에서 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)의 흔들림, 파손 등을 방지할 수 있다. 이러한 수지는 내열성, 기계적 강도, 화학 내구성 등의 특성을 가지도록 설계될 수 있다.
어떤 실시 예에서, 수지는 디스플레이에 포함되는 요소일 수 있고, 이 경우 수지는 마이크로 LED 칩들을 커버하게 되므로, 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)로부터 출력된 광에 관한 다양한 광학적 성질을 가지도록 설계될 수 있다.
도 4c 및 4d를 참조하면, 일 실시 예에서, 제 13 플레이트(400c)에 수지 등의 물질을 포함하는 층(이하, 수지 층)(440)을 결합한 제 14 플레이트(400d)가 형성될 수 있다. 수지 층(440)은 도 3c 및 3d를 참조하여 설명한 수지 층(340)과 유사하거나 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
어떤 실시 예에서, 수지 층(440) 중 상부 플레이트(401)의 제 1 면(4001)을 커버하는 적어도 일부분은 블랙과 같은 어두운 계통의 색상을 가지는 물질을 포함하도록 설계될 수 있다.
일 실시 예에 따르면 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)의 컨택 면들(4311, 4321, 4331)은 제 11 방향(40011)으로 수지 층(440)에 대하여 돌출되지 않을 수 있으나, 어떤 실시 예에서는 돌출되게 설계될 수도 있다.
도 2의 205 과정에서, 일 실시 예에 따르면, 배선 층이 형성될 수 있다.
도 4d 및 4e를 참조하면, 제 14 플레이트(400d)에 배선 층(450)을 결합한 제 15 플레이트(400e)가 형성될 수 있다. 배선 층(450)은 도 3d 및 3e를 참조하여 설명한 배선 층(350)과 유사하거나 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
어떤 실시 예에 따르면, 수지 층(440) 없이, 도 4c의 제 13 플레이트(400c)에 배선 층(450)을 결합한 플레이트가 형성될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 마이크로 LED 칩들을 포함하는 디스플레이의 제조 과정은 도 4f, 4g 또는 4h의 구조를 형성하는 과정이 더 추가될 수 있다.
도 4e 및 4f를 참조하면, 일 실시 예에서, 배선 층(450)의 패드들(4511, 4521, 4531, 4541, 4551, 4561)에 솔더 볼(461, 462, 463, 464, 465, 466)을 결합한 제 16 플레이트(400f)가 형성될 수 있다.
도 4f 및 4g를 참조하면, 일 실시 예에서, 제 16 플레이트(400f)에 회로 기판(470)을 결합하고, 제 16 플레이트(400f)로부터 하부 플레이트(402) 및 중간 플레이트(403)를 분리한 제 17 플레이트(400g)가 형성될 수 있다. 회로 기판(470)은 도 3f 및 3g를 참조하여 설명한 회로 기판(370)과 유사하거나 동일할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 다수의 랜드들(4731, 4732, 4733, 4734, 4735, 4736)이 솔더 볼들(461, 462, 463, 464, 465, 466)에 정렬되도록 회로 기판(470)이 제 16 플레이트(400f) 쪽으로 이송되고, 솔더 볼들(461, 462, 463, 464, 465, 466)은 다수의 랜드들(4731, 4732, 4733, 4734, 4735, 4736)에 융착될 수 있다. 회로 기판(470)에 배치된 하나 이상의 소자들(472)은 솔더 볼들(461, 462, 463, 464, 465, 466) 및 배선 층(450)을 통하여 마이크로 LED 칩들(431, 432, 433)에 전기적으로 연결될 수 있다.
어떤 실시 예에서, 도 4e 및 4h를 참조하면, 제 15 플레이트(400e)의 배선 층(450)에 다수의 소자들(481, 482, 483)을 결합하고, 하부 플레이트(402) 및 중간 플레이트(403)를 제 15 플레이트(400e)로부터 분리한 제 18 플레이트(400h)가 형성될 수 있다. 다수의 소자들(481, 482, 483)이 배선 층(450)에 결합되는 구조는, 도 3e 및 3h를 참조하여 설명한 바와 유사하거나 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
디스플레이는, 예를 들어, 도 4g의 제 17 플레이트(400g) 또는 도 4h의 제 18 플레이트(300h) 중 하나로 정의될 수 있다.
어떤 실시 예에서, 디스플레이는 도 4d의 제 14 플레이트(400d), 도 4e의 제 15 플레이트(400e) 또는 도 4f의 제 16 플레이트(400f)로부터 하부 플레이트(402) 및 중간 플레이트(403)를 분리한 구조로 정의될 수도 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 디스플레이의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에서, 디스플레이(500)는 가로(501) 및 세로(502)를 가지는 직사각형의 패널일 수 있다. 디스플레이(500)는 도 2의 공정 흐름에 따라 배열된 다수의 마이크로 LED 칩들(510)을 포함할 수 있고, 다수의 마이크로 LED 칩들(510)은 픽셀들(pixels)을 형성할 수 있다. 디스플레이(500)의 가로(501) 또는 세로(502)의 크기는 마이크로 LED 칩들(510)의 사이즈, 배열 구조 등에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(500)는 해당 기기의 화면 전체를 차지하는 크기로 설계될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 해당 기기의 화면은 다수 개의 영역들로 구분되고, 디스플레이(500)는 각 영역을 차지하는 크기로 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이는, 다수의 캐비티들(cavities)(예: 도 3b의 320 또는 도 4b의 420)을 포함하는 광 투과성 제 1 층(layer)(예: 도 3b의 제 2 플레이트(300b) 또는 도 4b의 상부 플레이트(401))과, 상기 캐비티들에 배치되는 다수의 LED(light emitting diodes) 칩들(예: 도 3c의 마이크로 LED 칩들(331, 332, 333) 또는 도 4c의 마이크로 LED 칩들(441, 442, 443)), 및 상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층(예: 도 3e의 배선 층(350) 또는 도 4e의 배선 층(450))을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 캐비티는, 상기 LED 칩을 수용 가능한 약 200 Х 200 Х 200 ㎛3 이하의 체적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 LED 칩의 가로, 세로 및 높이 중 적어도 하나는 100 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 층은 약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 층은 유리(glass)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 캐비티들은 상기 제 1 층에 형성된 홈들(groves or recesses)(예: 도 3b의 320)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 캐비티들은 상기 제 1 층에 형성된 홀들(holes)(예: 도 4b의 420)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 제 1 층 및 제 2 층 사이에 배치되는 전기적 절연성의 제 3 층(예: 도 3d의 수지 층(340) 또는 도 4d의 수지 층(450))을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 다수의 캐비티들의 내면 및 상기 다수의 LED 칩들 사이에 배치되는 접착 물질(예: 도 3c의 바닥 면(321d, 322d, 323d) 또는 도 4c의 바닥 면(421d, 422d, 423d)에 코팅된 물질)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 제 2 층에 결합되고 상기 배선과 전기적으로 연결되는 도전성 물질(예: 도 3f의 솔더 볼(361. 362, 363, 364, 365, 366, 또는 도 4f의 461, 462, 463, 464, 465, 466))을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 배선과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 LED 구동 소자들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 하나 이상의 LED 구동 소자들(예: 도 3h의 381, 382, 383, 또는 도 4h의 481, 482, 483)은 상기 제 2 층에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 하나의 이상의 LED 구동 소자들을 포함하는 회로 기판(예: 도 3g의 370 또는 도 4g의 470)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 층은, 상기 제 1 층 및 상기 회로 기판 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 제 2 층과 상기 회로 기판 사이에 배치되고, 상기 배선 및 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 도전성 물질(예: 솔더 볼들)을 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이는, 상기 제 2 층에 연결된 제 1 단부에서 상기 회로 기판에 연결된 제 2 단부로 연장된 길이를 가지는 가요성 도전 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 2 층은, TFT를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 LED 칩들은 서로 다른 사이즈 또는 체적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 캐비티들은 서로 다른 체적 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다수의 캐비티들은 직사각형 단면을 가지는 공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 디스플레이의 제조 방법은, 약 200 Х 200 Х 200 ㎛3 이하의 체적을 가지는 다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성의 제 1 층을 형성하는 과정과, 상기 체적 이하의 다수의 LED(light emitting diode) 칩들을 상기 다수의 캐비티들에 배치하는 과정, 및 상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 층은 약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수를 가지는 광 투과성 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 2 층을 형성하는 과정 전에, 전기적 절연성 접착 물질을 상기 제 1 층에 코팅하여 상기 다수의 LED 칩들을 상기 다수의 캐비티들에 고정시키는 과정이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 LED 구동 소자를 상기 제 2 층의 일면에 실장하는 과정이 더 포함될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 일 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 디스플레이에 있어서,
    다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성 제 1 층(layer);
    상기 캐비티들에 배치되는 다수의 LED(light emitting diode) 칩들; 및
    상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층을 포함하는 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티는,
    상기 LED 칩을 수용 가능한 약 200 Х 200 Х 200 ㎛3 이하의 체적을 가지는 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은,
    약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수를 가지는 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은,
    유리(glass)를 포함하는 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티들은,
    상기 제 1 층에 형성된 홈들(groves or recesses) 또는 홀들(holes)을 포함하는 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층 및 제 2 층 사이에 배치되는 전기적 절연성의 제 3 층을 더 포함하는 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 캐비티들의 내면 및 상기 다수의 LED 칩들 사이에 배치되는 접착 물질을 더 포함하는 디스플레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 LED 구동 소자들을 더 포함하는 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED 구동 소자들은,
    상기 제 2 층에 결합되는 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나의 이상의 LED 구동 소자들을 포함하는 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 제 2 층은, 상기 제 1 층 및 상기 회로 기판 사이에 배치되는 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 층과 상기 회로 기판 사이에 배치되고, 상기 배선 및 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 도전성 물질, 또는
    상기 제 2 층에 연결된 제 1 단부에서 상기 회로 기판에 연결된 제 2 단부로 연장된 길이를 가지는 가요성 도전 부재를 더 포함하는 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 층은,
    TFT(thin film transistor)를 포함하는 디스플레이.
  13. 디스플레이의 제조 방법에 있어서,
    다수의 캐비티들(cavities)을 포함하는 광 투과성의 제 1 층을 형성하는 과정;
    다수의 LED(light emitting diode) 칩들을 상기 다수의 캐비티들에 배치하는 과정; 및
    상기 다수의 LED 칩들과 전기적으로 연결되는 배선(circuit)을 포함하는 제 2 층을 형성하는 과정을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 층은,
    약 10Х10-6 m/m℃ 이하의 열팽창 계수를 가지는 광 투과성 물질로 형성되는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 층을 형성하는 과정 전에, 전기적 절연성 접착 물질을 상기 제 1 층에 코팅하여 상기 다수의 LED 칩들을 상기 다수의 캐비티들에 고정시키는 과정을 더 포함하는 방법.
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