WO2019066344A2 - 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름 및 이를 이용한 디스플레이의 제조방법 - Google Patents

디스플레이 화소 전사용 패턴 필름 및 이를 이용한 디스플레이의 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present application relates to a display pixel transfer pattern film and a method of manufacturing a display using the same.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • LEDs can be driven at a relatively low voltage, have a low heat generation due to high energy efficiency, have a long life, and have developed a technology capable of providing white light at a high luminance, which was difficult to implement conventionally. It is expected that it will replace the light source device.
  • the present application aims to provide a display pixel transfer pattern film and a method of manufacturing a display using the same.
  • a polydimethylsiloxane-based film provided on the substrate and including a projection pattern on the surface,
  • the shape of the protrusions constituting the protrusion pattern is polygonal columnar or cylindrical, and the upper surface of the protrusions is flat,
  • the height of the protruding pattern is 20 ⁇ ⁇ to 50 ⁇ ⁇ ,
  • the ratio of the area occupied by the projection pattern is 5% or less
  • the projecting pattern includes a main projecting pattern and an auxiliary projecting pattern
  • the upper surface area of each of the auxiliary protrusions constituting the auxiliary protrusion pattern is 5% to 20% of the upper surface area of each of the main protrusions constituting the main protrusion pattern.
  • the contact surface between the electrode surface and the polydimethylsiloxane film can be reduced during the transfer of the display pixel, Thereafter, the polydimethylsiloxane-based film has excellent mold release properties.
  • the display pixel transmission pattern film when used, only the light emitting element chips having a specific interval are selectively in contact with the light emitting element chips formed on the wafer, There is a feature that can be.
  • the projection pattern further includes auxiliary projection patterns in addition to the main projection pattern, thereby preventing deformation of the main projection pattern with respect to the transfer pressure, thereby making unnecessary contact with the electrode substrate Can be reduced.
  • FIG. 1 and 2 are schematic views of a display pixel transfer pattern film according to an embodiment of the present application.
  • a transfer is a series of actions for transferring single or multiple micro LEDs to a counter substrate.
  • a method of transferring a conventional LED single chip it has been applied in a packaging process utilizing a Pick & Place device.
  • a technique of transferring with high precision is needed.
  • technological development has been carried out by two methods, direct transfer and print transfer.
  • Direct transfer is a technique of directly bonding a material or thin film to be transferred onto a target substrate, and the transfer of printing can be defined as a technique utilizing an intermediate medium such as a static charge or a bonding stamp. Representative technologies of direct transfer and print transfer method are as follows.
  • the direct transfer method is a method in which p-type GaN is separated into several micrometers by an etching process and directly bonded to a substrate on which a fine switching element such as CMOS is formed. If necessary, a silicon or sapphire substrate used as a growth substrate can be removed, and a single micro-sized GaN single device separated by a single size can be fabricated to be coupled with a switching microelectronic device to easily control an operating current.
  • This method has advantages of easy manufacturing and transferring method of LED, but quality control of each device is very important factor.
  • the present application aims to provide a transfer pattern film for forming display pixels having excellent transfer characteristics.
  • a display pixel transfer pattern film comprises: a substrate; And a polydimethylsiloxane-based film provided on the substrate and including a projection pattern on the surface, wherein the shape of the projections constituting the projection pattern is polygonal columnar or cylindrical, and the upper surface of the projection is flat ),
  • the height of the projection pattern is 20 ⁇ ⁇ to 50 ⁇ ⁇
  • the ratio of the area occupied by the projection pattern to the upper surface of the polydimethylsiloxane film is 5% or less
  • an auxiliary projection pattern wherein an upper surface area of each of the auxiliary projections constituting the auxiliary projection pattern is 5% to 20% of an upper surface area of each of the main projections constituting the main projection pattern.
  • the display pixel may be a light emitting device chip (LED CHIP).
  • the size of the light emitting device chip may be 10 [mu] m to 100 [mu] m in width and 25 [mu] m to 50 [mu] m in width.
  • the substrate may be a glass substrate or a transparent plastic substrate having excellent transparency, surface smoothness, ease of handling, and waterproofness, but is not limited thereto and is not limited as long as it is a transparent substrate ordinarily used in electronic devices.
  • the transparent substrate may be glass; Polycarbonate resin; Urethane resin; Polyimide resin; Polyester resin; (Meth) acrylate-based polymer resin; A polyolefin-based resin such as polyethylene or polypropylene, or the like.
  • the thickness of the substrate may be from 100 ⁇ to 1,000 ⁇ , and may be from 300 ⁇ to 700 ⁇ , but is not limited thereto.
  • the proportion of the area occupied by the projection pattern on the upper surface of the polydimethylsiloxane-based film may be 5% or less, 1% to 5%, or 1% to 3.5%. If the ratio of the area occupied by the protruding pattern to the upper surface of the polydimethylsiloxane film is more than 5%, it may be difficult to detach from the electrode substrate during the transfer process. If the area ratio is less than 1% There is a shortage of space for allowing the light emitting device chip to be seated in the correct position, resulting in defective position alignment.
  • the area ratio occupied by the protrusion pattern can be calculated by the following equation (1).
  • (a ⁇ b) is the upper surface area of the main projection
  • (c ⁇ d) is the upper surface area of the auxiliary projection
  • Pitch is the pitch of the main projection pattern.
  • the shape of the protrusions constituting the protrusion pattern is polygonal columnar or cylindrical, and the upper surface of the protrusions is flat. More specifically, the shape of the protrusions constituting the protrusion pattern may be a columnar shape such as a square pillar or a cylinder, and the surface of the protrusion may be flat so as to reduce the risk of damage to the light emitting device chip .
  • the term " flat shape" means a 10-point surface roughness Rz of not more than 0.5 mu m. The Rz can be measured with a Mitutoyo SJ301 measuring instrument.
  • the upper surface area of the main projection may be different depending on the display resolution and the design structure, and more specifically, may be 10 to 20 times the size of the display pixel, but is not limited thereto.
  • the shape of the main protrusions and the auxiliary protrusions may be a square column, and the upper surface area of the main protrusions may be 100 ⁇ x 200 ⁇ , 100 ⁇ x 150 ⁇ and the like, 50 mu m and the like.
  • the height of the projection pattern may be 20 ⁇ ⁇ to 50 ⁇ ⁇ .
  • the height difference is insufficient, so that the polydimethylsiloxane-based film is deformed by a very weak transfer pressure to come into contact with the whole surface.
  • the height exceeds 50 ⁇ , Duplication and master mold supply and demand become difficult.
  • the interval between the projection patterns may be determined by the display resolution, and may include a repeating form of the subpixel considering the yield and the like. More specifically, the pitch of the main projection patterns and the pitch of the auxiliary projection patterns may independently be 700 ⁇ to 900 ⁇ , and may be about 800 ⁇ , but are not limited thereto.
  • the pitch of the projection patterns can be arbitrarily changed according to the display resolution. However, if the projection pitch is a certain value or less, the contact area during transfer may be relatively large, which is disadvantageous for desorption. Therefore, in the present application, it is preferable that the pitch of the projection pattern for selective transfer of the light emitting element chip is 700 mu m to 900 mu m. When the pitch of the projection patterns is less than 700 mu m, it is difficult to apply such a structure that the size of a pixel (pixel) to be transferred is designed to be too small.
  • the protrusion pattern is for selectively transferring a chip separated by a specific pixel pitch from the light emitting device chip (LED CHIP) on the wafer.
  • LED CHIP light emitting device chip
  • the protrusion pattern includes a main protrusion pattern and an auxiliary protrusion pattern, and an upper surface area of each of the auxiliary protrusions constituting the auxiliary protrusion pattern is larger than an upper surface area of each of the main protrusions constituting the main protrusion pattern 5% to 20%.
  • the upper surface area of each of the auxiliary protrusions constituting the auxiliary protrusion pattern may be 5% to 15% of the upper surface area of each of the main protrusions constituting the main protrusion pattern.
  • the protrusion pattern is formed only by the main protrusion pattern
  • deformation may occur due to the transfer pressure during the transferring step. If such deformation is excessive, unnecessary contact with the electrode substrate occurs, The releasability can be greatly lowered.
  • by including an auxiliary projection pattern in addition to the main projection pattern deformation of the main projection pattern with respect to the transfer pressure can be prevented, and unnecessary contact with the electrode substrate can be reduced.
  • the auxiliary projection pattern serves to prevent deformation of the main projection pattern with respect to the transfer pressure.
  • the position of the auxiliary projection pattern on the polydimethylsiloxane film is not particularly limited.
  • the auxiliary protrusions may be provided between adjacent two main protrusions, and may be provided at the center of gravity of a virtual polygon having vertexes of four adjacent main protrusions, but the present invention is not limited thereto.
  • a polydimethylsiloxane-based film containing a projection pattern on the surface can be produced from a master mold including a groove pattern corresponding to the projection pattern.
  • the master mold including the groove pattern can be manufactured using a method known in the art, and more specifically, it can be manufactured by photolithography.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the UV curable polyurethane resin which is mainly used for conventional copying, has a disadvantage in that it is difficult to impart appropriate hardness and adhesion to the transfer characteristics.
  • the thickness of the polydimethylsiloxane-based film may be 200 ⁇ to 800 ⁇ , and may be 300 ⁇ to 600 ⁇ in consideration of dimensional distortion and the like, but is not limited thereto.
  • the adhesion of the surface of the projection pattern may be 600 gf / cm 2 or less.
  • the adhesive force of the surface of the projection pattern is a maximum load value which is applied when the glass substrate of 1 cm x 1 cm area is contacted with the surface of the projection pattern for 30 seconds under a load of 1,000 gf and then released.
  • the adhesion of the surface of the projection pattern may be 300 gf / cm 2 or more. If the adhesion of the surface of the protrusion pattern is less than 300 gf / cm 2 , the light emitting device chip may be lost due to an adhesive force which is not sufficient for handling between processes, or unnecessary rotation may occur.
  • an adhesive layer may be further included between the substrate and the polydimethylsiloxane-based film.
  • the adhesive layer a material known in the art can be used, more specifically, a pressure sensitive adhesive (PSA) can be used, and an acrylic adhesive, a synthetic rubber adhesive, or the like can be used.
  • PSA pressure sensitive adhesive
  • acrylic adhesive acrylic adhesive
  • synthetic rubber adhesive synthetic rubber adhesive
  • the adhesive layer may be a double-sided PSA, wherein the double-sided PSA may include a silicone adhesive on one side and an acrylic adhesive on the other side, As a result, adhesion to dissimilar materials can be excellent.
  • the thickness of the adhesive layer may be from 30 ⁇ to 300 ⁇ , and may be from 50 ⁇ to 150 ⁇ , but is not limited thereto.
  • FIG. 1 A display pixel transfer pattern according to one embodiment of the present application is schematically shown in Figs. 1 and 2.
  • Fig. 1 A display pixel transfer pattern according to one embodiment of the present application is schematically shown in Figs. 1 and 2.
  • a method of manufacturing a display comprising: preparing the display pixel transfer pattern film; Providing a display pixel on a surface of the main projection pattern; And transferring the display pixel to a display electrode substrate.
  • the step of providing the display pixel on the surface of the projection pattern may be performed by a lift-off technique using a laser, but is not limited thereto.
  • the step of transferring the display pixel to the electrode substrate for display may be a method of attaching the display pixel to an electrode substrate to which an adhesive function is given by a suitable transfer pressure.
  • the display pixel transmission pattern film when used, only the light emitting element chips having a specific interval are selectively in contact with the light emitting element chips formed on the wafer, There is a feature that can be.
  • Polydimethylsiloxane (PDMS, product of Dow company) was coated at a level of about 400 mu m with a gap applicator using a master mold having a projecting pattern formed intaglio on a stone quartz plate having a flatness of 10 mu m or less and cured at room temperature for 24 hours.
  • the master mold was fabricated using photolithography process and etching using silicon, glass, or photoreactive resin.
  • the silicone PSA was covered on the cured PDMS by a coating method or a laminating method, and the polycarbonate substrate was laminated in this state and gradually copied / released from one side to prepare a display pixel transfer pattern film.
  • the presence or absence of the main projection pattern and the auxiliary projection pattern and the height of the projection pattern are as shown in Table 1, the upper surface area of the main projection was 100 ⁇ ⁇ ⁇ 200 ⁇ ⁇ , and the upper surface area of the auxiliary projection was 50 ⁇ ⁇ ⁇ 50 ⁇ ⁇ , 2).
  • the height of the protrusion pattern was adjusted by the etching depth or the patterning height.
  • the pitch of the main projection pattern was 800 m
  • the area ratio occupied by the projection pattern calculated by the above-mentioned formula (1) was 3.5%.
  • the upper surface area of each of the auxiliary protrusions constituting the auxiliary protrusion pattern was 12.5% of the upper surface area of each of the main protrusions constituting the main protrusion pattern.
  • the shapes of the main projection patterns and auxiliary projection patterns are shown in Fig.
  • the following critical load was measured as the maximum pressure when the substrate to be transferred came into contact with the bottom surface of the polydimethylsiloxane film containing the projection pattern by transfer pressure.
  • the larger the critical load is the smaller the deformation of the protruding pattern is, and the unnecessary contact with the electrode substrate can be reduced. Therefore, the releasability with the electrode substrate after the transfer step can be improved.
  • the transfer pressure can be further increased as in the second embodiment, there is an advantage that the yield of transfer of the electrode substrate and the adhesion property can be further secured.
  • the contact surface between the electrode surface and the polydimethylsiloxane film can be reduced during the transfer of the display pixel,
  • the polydimethylsiloxane-based film has excellent mold release properties after the transfer of the display pixel.
  • the display pixel transmission pattern film when used, only the light emitting element chips having a specific interval are selectively in contact with the light emitting element chips formed on the wafer, There is a feature that can be.
  • the projection pattern further includes auxiliary projection patterns in addition to the main projection pattern, thereby preventing deformation of the main projection pattern with respect to the transfer pressure, thereby making unnecessary contact with the electrode substrate Can be reduced.

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름은, 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고, 표면에 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름을 포함한다.

Description

디스플레이 화소 전사용 패턴 필름 및 이를 이용한 디스플레이의 제조방법
본 출원은 2017년 9월 26일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0124183호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름 및 이를 이용한 디스플레이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 LED(Light Emitting Diode: 발광소자)로 구성된 조명기구 등은 기존의 백열등 또는 형광등에 비해 수명이 길고 상대적으로 저전력을 소비하며 제조공정에서 오염물질을 배출하지 않는 장점 등으로 인하여 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며, LED는 발광을 이용한 표시 장치는 물론이고 조명장치나 LCD 표시장치의 백라이트 소자에도 응용되는 등 적용 영역이 점차 다양해지고 있다.
특히, LED는 비교적 낮은 전압으로 구동이 가능하면서도 높은 에너지 효율로 인해 발열이 낮고 수명이 긴 장점이 있으며, 종래에는 구현이 어려웠던 백색광을 고휘도로 제공할 수 있는 기술이 개발됨에 따라 현재 사용되고 있는 대부분의 광원 장치를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
본 출원은 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름 및 이를 이용한 디스플레이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
기재; 및
상기 기재 상에 구비되고, 표면에 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름을 포함하고,
상기 돌기 패턴을 구성하는 돌기의 형태는 다각기둥 또는 원기둥 형태이고, 상기 돌기의 상부 표면은 플랫(flat)한 형태이며,
상기 돌기 패턴의 높이는 20㎛ 내지 50㎛ 이고,
상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 5% 이하이고,
상기 돌기 패턴은 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴을 포함하며,
상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 5% 내지 20%인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
상기 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 준비하는 단계;
상기 주돌기 패턴의 표면 상에 디스플레이 화소를 구비시키는 단계; 및
상기 디스플레이 화소를 디스플레이용 전극 기판에 전사하는 단계
를 포함하는 디스플레이의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 표면에 돌기 패턴이 형성되어 있으므로, 디스플레이 화소의 전사시 전극 표면과 폴리디메틸실록산계 필름의 접촉면을 줄일 수 있고, 상기 디스플레이 화소의 전사 이후에 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 이형 특성이 우수하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 이용하는 경우에는, 웨이퍼 상에 형성된 발광소자 칩들 중에서 특정 간격의 발광소자 칩만이 선택적으로 접촉되므로, 상기 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 돌기 패턴은 주돌기 패턴 이외에 보조돌기 패턴을 추가로 포함함으로써 전사압력에 대한 주돌기 패턴의 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 전극 기판과의 불필요한 접촉을 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 개략적으로 나타낸 도이다.
[부호의 설명]
10: 기재
20: 주돌기 패턴
30: 보조돌기 패턴
40: 폴리디메틸실록산계 필름
50: 접착층
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
전사(transfer)란 단일 또는 다수의 마이크로 LED를 상대기판에 이송하는 일련의 행위이다. 기존 LED 단일 칩을 이송하는 방법으로는 Pick & Place 장비를 활용하여 패키징 공정에서 적용하여 왔으나, LED 크기가 수 마이크로까지 작아짐에 따라 고정밀도로 이송하는 기술이 필요하다. 이를 위해 현재까지는 직접전사와 인쇄전사 2가지 방법으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 직접전사는 이송하고자 하는 재료 또는 박막을 목표기판에 직접 접합하는 기술이며, 인쇄전사는 정전 또는 접합 스탬프(stamp)와 같은 중간 매개체를 활용하는 기술로 정의할 수 있다. 직접전사와 인쇄전사 방식의 대표적인 기술은 다음과 같다.
직접전사 방식은 p-type의 GaN를 식각 공정으로 수 마이크로 크기로 분리시킨 후에 CMOS와 같은 미세 스위칭 소자가 형성된 기판에 직접 접합하는 방식이다. 필요에 따라 성장기판으로 사용한 실리콘 또는 사파이어 기판이 제거될 수 있으며, 단일 크기로 분리된 수 마이크로 크기의 GaN 개별 소자는 스위칭 미세전자소자와 결합하여 동작 전류 조절이 용이하도록 제작할 수 있다. 이 방법의 경우 LED 제조 및 전사방법이 용이하다는 장점이 있으나 각 소자의 품질 관리가 매우 중요한 요소가 된다.
인쇄형 전사방법으로 현재까지 두 가지 방법이 있는 것으로 알려져 있다. 첫 번째 방법으로 미국의 Luxvue 사가 정전헤드(electrostatic head)를 이용하는 방법을 제안하였다. 실리콘 재질로 만들어진 헤드 부분에 전압을 인가함으로써 대전현상에 의해 마이크로 LED와 밀착력이 발생하게 하는 원리이다. 이 방법의 경우 원하는 영역 또는 단일 소자를 선택적으로 이송할 수 있는 장점이 있으나, 정전 유도시 헤드에 인가된 전압에 의해 대전 현상에 의한 마이크로 LED 손상에 대한 문제가 발생할 수 있다. 두 번째 방법으로 미국의 X-Celeprint 사가 개발한 방법으로서 전사 헤드를 탄성이 있는 고분자 물질로 적용하여 웨이퍼 상의 LED를 원하는 기판에 이송시키는 방법이다. 정전헤드 방식에 비해 LED 손상에 대한 문제점은 없으나, 전사 과정에서 목표기판의 접착력 대비 탄성전사 헤드의 접착력이 더 커야 안정적으로 마이크로 LED를 이송시킬 수 있으며, 전극 형성을 위한 추가 공정이 필요한 단점이 있다. 또한, 탄성 고분자 물질의 접착력을 지속적으로 유지하는 것도 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.
이에 본 출원에서는, 전사 특성이 우수한 디스플레이 화소 형성을 위한 전사용 패턴 필름을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름은, 기재; 및 상기 기재 상에 구비되고, 표면에 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름을 포함하고, 상기 돌기 패턴을 구성하는 돌기의 형태는 다각기둥 또는 원기둥 형태이고, 상기 돌기의 상부 표면은 플랫(flat)한 형태이며, 상기 돌기 패턴의 높이는 20㎛ 내지 50㎛ 이고, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 5% 이하이고, 상기 돌기 패턴은 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴을 포함하며, 상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 5% 내지 20% 이다.
본 출원에 있어서, 상기 디스플레이 화소는 발광소자 칩(LED CHIP) 일 수 있다. 상기 발광소자 칩의 크기는 가로, 세로의 크기가 각각 10㎛ 내지 100㎛ 일 수 있고, 25㎛ 내지 50㎛ 일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 기재는 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기재 또는 투명 플라스틱 기재가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전자 소자에 통상적으로 사용되는 투명 기재이면 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 투명 기재로는 유리; 폴리카보네이트 수지; 우레탄 수지; 폴리이미드 수지; 폴리에스테르수지; (메타)아크릴레이트계 고분자 수지; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 등으로 이루어진 것이 될 수 있다.
상기 기재의 두께는 100㎛ 내지 1,000㎛ 일 수 있고, 300㎛ 내지 700㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 5% 이하일 수 있고, 1% 내지 5% 일 수 있으며, 1% 내지 3.5% 일 수 있다. 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율이 5%를 초과하는 경우에는 전사 공정 중 전극 기판과의 탈착이 어려워질 수 있고, 1% 미만인 경우에는 돌기 상면에 발광소자 칩이 정위치에 안착할 수 있는 여유 공간이 부족하여 위치 얼라인 불량이 발생할 수 있다.
상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 하기 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
돌기 패턴이 차지하는 면적 비율(%) = {[(a × b) + (c × d)] / Pitch2} × 100
상기 수학식 1에서,
(a × b)는 주돌기의 상부면적이고, (c × d)는 보조돌기의 상부면적이며, Pitch는 주돌기 패턴의 피치이다.
본 출원에 있어서, 상기 돌기 패턴을 구성하는 돌기의 형태는 다각기둥 또는 원기둥 형태이고, 상기 돌기의 상부 표면은 플랫(flat)한 형태인 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 돌기 패턴을 구성하는 돌기의 형태는 사각기둥, 원기둥 등의 기둥 형태일 수 있으며, 상기 돌기의 표면은 플랫(flat)한 형태라야 발광소자 칩의 파손 등의 위험을 줄일 수 있다. 본 출원에 있어서, 상기 "플랫한 형태"는 10점 표면 거칠기, Rz 기준으로 0.5㎛ 이하인 것을 의미하기로 한다. 상기 Rz는 Mitutoyo SJ301 측정장비로 측정할 수 있다.
상기 주돌기의 상부면적은 디스플레이 해상도 및 설계구조에 따라 상이할 수 있고, 보다 구체적으로 디스플레이 화소의 크기의 10배 내지 20배일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 주돌기 및 보조돌기의 형태는 사각기둥일 수 있고, 이 때 상기 주돌기의 상부면적은 100㎛ × 200㎛, 100㎛ × 150㎛ 등일 수 있고, 보조돌기의 상부면적은 50㎛ × 50㎛ 등일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 돌기 패턴의 높이는 20㎛ 내지 50㎛ 일 수 있다. 상기 돌기 패턴의 높이가 20㎛ 미만인 경우에는, 높이 단차가 충분하지 못하기 때문에 아주 약한 전사압력에 의해서도 폴리디메틸실록산계 필름의 변형을 유발시켜 전면적으로 접촉하게 되며, 50㎛를 초과하는 경우에는 패턴 복제 및 마스터몰드 수급 등이 어려워지는 단점이 있다.
또한, 상기 돌기 패턴 간의 간격, 즉 돌기 패턴의 피치는 디스플레이 해상도에 의해 결정될 수 있고, 수율 등을 고려한 서브픽셀의 반복 형태도 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 주돌기 패턴의 피치 및 보조돌기 패턴의 피치는 각각 독립적으로 700㎛ 내지 900㎛ 일 수 있고, 약 800㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 돌기 패턴의 피치는 디스플레이 해상도에 따라 임의로 변경될 수 있으나, 돌기 피치가 일정 이하일 경우에는 전사시 접촉하는 면적이 상대적으로 많아질 수 있기 때문에 탈착에는 불리하게 된다. 따라서, 본 출원에 있어서, 발광소자 칩의 선택적인 전사를 위한 돌기 패턴의 피치는 700㎛ 내지 900㎛인 것이 바람직하다. 상기 돌기 패턴의 피치가 700㎛ 미만인 경우에는 전사하고자 하는 화소(픽셀)의 크기가 너무 작게 설계되는 등 적용이 어려운 단점이 있다.
본 출원에 있어서, 상기 돌기 패턴은 웨이퍼 상의 발광소자 칩(LED CHIP)을 특정 픽셀 피치만큼 떨어진 칩만을 선택적으로 전사하기 위한 것으로서, 특정 화소 칩들에 한해 선택적으로 접촉시켜 전사시킴으로써 불필요한 접촉, 오염 등을 방지할 수 있고, 발광소자 칩의 탈착이 용이할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 돌기 패턴은 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴을 포함하고, 상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 5% 내지 20%인 것을 특징으로 한다. 상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 5% 내지 15%일 수 있다.
상기 돌기 패턴이 주돌기 패턴만으로 구성되는 경우에는, 전사공정시 전사압력으로 인해 변형이 발생할 수 있으며, 이러한 변형이 과도한 경우에는 전극 기판과의 불필요한 접촉이 발생하여 전사공정 이후에 전사용 패턴 필름의 이형성을 크게 저하시킬 수 있다. 이에 본 출원에서는 주돌기 패턴 이외에 보조돌기 패턴을 추가로 포함함으로써 전사압력에 대한 주돌기 패턴의 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 전극 기판과의 불필요한 접촉을 줄일 수 있다.
상기 보조돌기 패턴은 전사압력에 대한 주돌기 패턴의 변형을 방지하기 위한 것으로서, 상기 폴리디메틸실록산계 필름 상에 상기 보조돌기 패턴이 구비되는 위치가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 보조돌기는 인접하는 2개의 주돌기 사이에 구비될 수 있고, 인접하는 4개의 주돌기를 꼭지점으로 한 가상의 다각형의 무게중심 위치에 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 표면에 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름은 상기 돌기 패턴에 대응되는 홈부 패턴을 포함하는 마스터 몰드로부터 제조될 수 있다. 상기 홈부 패턴을 포함하는 마스터 몰드는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 보다 구체적으로 포토리소그래피법을 이용하여 제조할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리디메틸실록산계 필름은 몰드 복제 및 이형성이 우수하므로, 본 출원에 따른 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름에 보다 효과적으로 적용될 수 있다. 종래의 복제 용도로 주로 이용되는 UV 경화형 폴리우레탄계 수지(PUA, Poly Urethane Acrylate)는 전사특성에 영향을 주는 적절한 경도 및 점착력 부여가 힘들다는 단점이 있다.
종래에는 폴리디메틸실록산계 필름 표면의 자기점착 특성 때문에, 원하는 전극 기판에 디스플레이 화소를 전사한 후 상기 폴리디메틸실록산계 필름을 이형시키는 것이 매우 어려웠다. 그러나, 본 출원에서는 폴리디메틸실록산계 필름의 표면에 특정 면적비율과 높이를 가지는 돌기 패턴을 형성함으로써, 디스플레이 화소의 전사시 전극 표면과 폴리디메틸실록산계 필름의 접촉면을 줄일 수 있고, 상기 디스플레이 화소의 전사 이후에 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 이형 특성이 우수한 장점이 있다.
상기 폴리디메틸실록산계 필름의 두께는 200㎛ 내지 800㎛ 일 수 있고, 치수변형 등을 고려할 때 300㎛ 내지 600㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원에 있어서, 상기 돌기 패턴 표면의 점착력은 600 gf/cm2 이하일 수 있다. 상기 돌기 패턴 표면의 점착력은 상기 돌기 패턴 표면에 대해 1cm × 1cm 면적의 유리 기판을 1,000gf 하중으로 30초간 접촉시킨 후, 이형시킬 때 걸리는 최대 하중값이다. 또한, 상기 돌기 패턴 표면의 점착력은 300 gf/cm2 이상일 수 있다. 상기 돌기 패턴 표면의 점착력이 300 gf/cm2 미만인 경우에는 공정간 핸들링 시 충분하지 않은 점착력으로 인해 발광 소자 칩이 떨어져 소실되거나 불필요한 회전이 발생할 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 기재와 폴리디메틸실록산계 필름 사이에 접착층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 접착층은 당 기술분야에 알려진 재료를 이용할 수 있고, 보다 구체적으로 감압 접착제(PSA)를 이용할 수 있고, 아크릴계 접착제, 합성고무 접착제 등을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착층은 양면 PSA를 이용할 수 있고, 이 때 상기 양면 PSA의 한 쪽 면에는 실리콘계 접착제를 포함하고, 다른 한 쪽 면에는 아크릴계 접착제를 포함할 수 있으며, 이에 의하여 이종물질에 대한 접착이 우수할 수 있다.
상기 접착층의 두께는 30㎛ 내지 300㎛ 일 수 있고, 50㎛ 내지 150㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 하기 도 1 및 도 2에 개략적으로 나타내었다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 디스플레이의 제조방법은, 상기 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 준비하는 단계; 상기 주돌기 패턴의 표면 상에 디스플레이 화소를 구비시키는 단계; 및 상기 디스플레이 화소를 디스플레이용 전극 기판에 전사하는 단계를 포함한다.
상기 돌기 패턴의 표면 상에 디스플레이 화소를 구비시키는 단계는, 레이저를 이용한 리프트-오프(lift-off) 기술로 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 디스플레이 화소를 디스플레이용 전극 기판에 전사하는 단계는, 적절한 전사 압력에 의해 점착기능이 부여된 전극 기판에 부착시키는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 이용하는 경우에는, 웨이퍼 상에 형성된 발광소자 칩들 중에서 특정 간격의 발광소자 칩만이 선택적으로 접촉되므로, 상기 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 특징이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 6>
평탄도가 10㎛ 이하인 석정반 위에 돌기 패턴이 음각으로 형성된 마스터 몰드를 이용하여 갭어플리케이터로 폴리디메틸실록산(PDMS, Dow社 몰드용 제품)을 약 400㎛ 수준으로 코팅하여 상온에서 24시간 경화시켰다. 마스터 몰드의 제작은 포토리소그래피 공정을 이용하고 실리콘이나 유리의 식각 또는 광반응성 수지 등을 이용하여 제작하였다.
상기 경화된 상태의 PDMS 위에 코팅이나 합지방법으로 실리콘계 PSA를 덮고, 그 상태에서 폴리카보네이트 기판을 합지하고 한쪽에서부터 서서히 복제/이형시킴으로써, 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 제조하였다.
주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴의 유무 및 돌기 패턴의 높이는 하기 표 1과 같고, 주돌기의 상부면적은 100㎛ × 200㎛ 이고, 보조돌기의 상부면적은 50㎛ × 50㎛ 이다(실시예 1 ~ 2). 상기 돌기 패턴의 높이는 마스터 몰드의 음각 깊이를 식각정도 또는 패터닝 높이에 의해 조절하였다. 또한, 상기 주돌기 패턴의 피치는 800㎛ 이고, 상기 수학식 1로 계산한 돌기 패턴이 차지하는 면적비율은 3.5% 였다. 또한, 상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 12.5% 였다. 또한, 상기 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴의 형태는 하기 도 2와 같다.
<실험예>
상기 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 6의 필름의 임계하중, 돌기 면적비 등을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
하기 임계하중은 전사 압력에 의해 피전사기판이 상기 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름의 바닥면과 닿게 될 때의 압력 최대값을 측정하였다. 상기 임계하중이 클수록 돌기 패턴의 변형이 적기 때문에 전극 기판과의 불필요한 접촉을 줄일 수 있다. 따라서, 전사공정 이후에 전극 기판과의 이형성이 개선될 수 있다.
하기 전사공정 적합도의 평가기준은 아래와 같다.
◎: 매우 우수, 택 타임(tack time) 1분 이내
△: 양호, 택 타임(tack time) 1분 초과 5분 이하
X: 부적합/개선필요, 택 타임(tack time) 5분 초과
[표 1]
Figure PCTKR2018010899-appb-I000001
상기 실시예 1에서와 같이 전사면적 (100mm × 100mm) 기준으로 전사압력을 5kgf 이하로 조절할 경우, 주돌기 및 보조돌기에서의 압력 분산 효과 및 적정돌기 높이에 의해 패턴 전사 필름의 돌기 외 바닥부분이 닿지 않는다는 것을 확인하였다. 이는 전사 후 탈착 공정이 더 용이하다는 것으로서, 전체 전사공정 택 타임(tack time)이 1분 이내일 경우 전사공정 적합도가 우수하다고 말할 수 있다.
또한, 상기 실시예 2에서와 같이 전사압력을 더 높일 수 있다면, 전극 기판 전사수율 및 부착특성을 추가로 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 표면에 돌기 패턴이 형성되어 있으므로, 디스플레이 화소의 전사시 전극 표면과 폴리디메틸실록산계 필름의 접촉면을 줄일 수 있고, 상기 디스플레이 화소의 전사 이후에 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 이형 특성이 우수하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 이용하는 경우에는, 웨이퍼 상에 형성된 발광소자 칩들 중에서 특정 간격의 발광소자 칩만이 선택적으로 접촉되므로, 상기 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 돌기 패턴은 주돌기 패턴 이외에 보조돌기 패턴을 추가로 포함함으로써 전사압력에 대한 주돌기 패턴의 변형을 방지할 수 있고, 이에 따라 전극 기판과의 불필요한 접촉을 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 기재; 및
    상기 기재 상에 구비되고, 표면에 돌기 패턴을 포함하는 폴리디메틸실록산계 필름을 포함하고,
    상기 돌기 패턴을 구성하는 돌기의 형태는 다각기둥 또는 원기둥 형태이고, 상기 돌기의 상부 표면은 플랫(flat)한 형태이며,
    상기 돌기 패턴의 높이는 20㎛ 내지 50㎛ 이고,
    상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 5% 이하이고,
    상기 돌기 패턴은 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴을 포함하며,
    상기 보조돌기 패턴을 구성하는 보조돌기 각각의 상부면적은, 상기 주돌기 패턴을 구성하는 주돌기 각각의 상부면적 대비하여 5% 내지 20%인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 상부면을 기준으로, 상기 돌기 패턴이 차지하는 면적 비율은 1% 내지 3.5%인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 돌기 패턴 표면의 점착력은 600 gf/cm2 이하인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 주돌기 패턴 및 보조돌기 패턴의 피치는 각각 독립적으로 700㎛ 내지 900㎛인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산계 필름의 두께는 200㎛ 내지 800㎛인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 디스플레이 화소는 발광소자 칩(LED CHIP)인 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기재와 폴리디메틸실록산계 필름 사이에 접착층을 추가로 포함하는 것인 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 디스플레이 화소 전사용 패턴 필름을 준비하는 단계;
    상기 주돌기 패턴의 표면 상에 디스플레이 화소를 구비시키는 단계; 및
    상기 디스플레이 화소를 디스플레이용 전극 기판에 전사하는 단계
    를 포함하는 디스플레이의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 디스플레이는 투명 발광소자 디스플레이인 것인 디스플레이의 제조방법.
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