WO2020171325A1 - 디스플레이 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2020171325A1
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신동혁
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이엘케이 주식회사
신동혁
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Definitions

  • the present invention relates to a display, and more particularly, to a display panel on which a micro LED can be mounted as a unit substrate assembled for a display, and a method for manufacturing the panel.
  • a display using micro LED refers to a display in which a micro LED having a size of less than 100 ⁇ m, which is 1/10 of the existing LED, is mounted on a substrate.
  • the micro LED display is directly red (R), green (G). And a blue (B) pixel that is independently driven to emit light by itself.
  • the micro LED display can be said to be similar to the OLED display, but since the LED chip itself can be used as a pixel, it can be suitable for implementing a flexible or rollable display. It has advantages in terms of reproducibility, power consumption, and response speed.
  • LEDs are generally manufactured on sapphire substrates, and are also manufactured on silicon substrates, and in order to manufacture large-sized LED displays such as TVs and electronic boards, generally, a display panel or display module on which a plurality of micro LEDs are mounted is manufactured. , By assembling these display panels, a large display can be implemented.
  • Korean Patent Publication No. 10-2018-0053864 relates to a micro LED display pixel assembly and a method for manufacturing the same, and discloses a micro LED display operating on a general substrate without a TFT back plane.
  • the present invention is to solve the problem of a technology for mounting a micro LED, and provides a display panel for electrically connecting a micro LED mounted on an upper surface of a substrate and a driving circuit disposed on a lower surface, and a method of manufacturing the same.
  • a method of manufacturing a display panel for a micro LED display includes a substrate, a plurality of micro LEDs formed on the upper surface of the substrate, a switching circuit formed on the upper surface of the substrate to control the micro LEDs, and switching.
  • Metal thin films are formed through methods such as sputtering, chemical vapor deposition, pulsed laser deposition (PLD), e-beam evaporation, thermal evaporation, and MOMBE (Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy). It can be formed, and since the adhesive layer does not remain on the substrate in the connection slit, it is possible to form a clean metal connection pattern.
  • PLD pulsed laser deposition
  • MOMBE Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy
  • the step of further forming a second mask covering a region of the substrate other than the region corresponding to the first mask may be further included.
  • a second mask is further formed to protect a plurality of micro LEDs, switching circuits, driving circuits, etc., because the metal thin film can be formed entirely on the substrate under low pressure. Can be.
  • the second mask may be formed before, simultaneously with, or after the first mask is formed.
  • the first mask may be formed using a photosensitive film such as a dry film photoresist (DFR) film.
  • a photosensitive film such as a dry film photoresist (DFR) film.
  • the step of forming the first mask may be classified as follows according to the order of patterning and film attachment.
  • a photosensitive film is exposed positively or negatively to correspond to the connection slit, and a portion corresponding to the connection slit is removed from the photosensitive film to form a connection slit, and the connection slit is
  • a first mask can be formed by attaching the formed photosensitive film so as to pass through the top, side and bottom surfaces of the substrate.
  • the photosensitive film is first attached so as to pass through the top, side, and bottom surfaces of the substrate, and the photosensitive film is exposed positively or negatively to correspond to the connection slit, and the connection slit from the photosensitive film It is also possible to form a connection slit by removing the portion corresponding to the.
  • a photosensitive film having a thickness of about 5 to 100 ⁇ m may be used, and after removing the photosensitive film to form a metal connection pattern, a protective film may be further attached to cover the upper, side, and bottom surfaces of the substrate at the same time.
  • a display panel using a micro LED corresponds to a substrate, a plurality of micro LEDs formed on the upper surface of the substrate, a switching circuit formed on the upper surface of the substrate to control the micro LED, and the end of the switching circuit.
  • a plurality of upper electrodes formed on one side of the upper surface of the substrate, a driving circuit part formed on the lower surface of the substrate, and a plurality of lower electrodes formed on one side of the lower surface of the substrate corresponding to the driving circuit part are included, and the upper electrode is passed through the side of the substrate.
  • each metal connection pattern including a first end corresponding to each of the upper electrodes and a second end corresponding to each of the lower electrodes, and the first end It covers the upper surface of the upper electrode, and the second end is characterized in that it covers the lower surface of the lower electrode.
  • the metal connection pattern is formed through a process of forming a metal thin film through evaporation, etc., there is no adhesive layer between the first end and the upper electrode of the metal connection pattern, and between the second end and the lower electrode. You can keep in touch.
  • the metal connection pattern is sputtering, chemical vapor deposition, pulsed laser deposition (PLD), e-beam evaporation, thermal evaporation, or MOMBE (Metal-Organic Molecular). Beam Epitaxy), and the substrate is a TFT glass substrate, so that via holes are not directly formed in the substrate, and can be formed to pass through the top, side, and bottom surfaces.
  • PLD pulsed laser deposition
  • MOMBE Metal-Organic Molecular
  • the micro LED display panel of the present invention can solve the problem of the technology of mounting tens of millions of micro LEDs, and a metal connection pattern formed by the deposition process of the micro LED mounted on the upper surface of the substrate and the driving circuit disposed on the bottom surface It is connected by bypassing, but these are formed in close contact with the substrate with a fine thickness, and the precision of work can be improved.
  • the upper electrodes and the lower electrodes are electrically connected through a metal connection pattern, and the metal connection pattern may closely adhere to the outer surface of the substrate without protruding through the upper, side, and bottom surfaces of the substrate. Therefore, it is not necessary to form a hole directly on the substrate to electrically connect the top and bottom of the panel, and since a number of metal connection patterns can be formed and are formed directly on the substrate in close contact with a minimum thickness, Even if you put them in close contact, you can eliminate the gaps that are excited.
  • FIG. 1 is a view for explaining a micro LED display and a display panel used for assembly thereof according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross section of the micro LED display panel of FIG. 1.
  • FIG 3 is a view for explaining a first mask used to manufacture a micro LED display panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of forming the first mask of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a view for explaining a process of manufacturing a micro LED display panel according to an exemplary embodiment of the present invention by using the first mask of FIG. 3.
  • FIG. 1 is a view for explaining a micro LED display and a display panel used for assembly thereof according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a cross-section of the micro LED display panel of FIG. 1
  • FIG. 3 Is a diagram for explaining a first mask used for manufacturing a micro LED display panel according to an embodiment of the present invention
  • the display panel 100 may be applied to a micro LED display 10.
  • UHD or 4K-class displays can mount about 24 million LEDs.
  • each display panel 100 when a 100-inch UHD display is manufactured, about 260 display panels having a size of 10 cm * 10 cm on which LEDs are mounted can be assembled. In addition, about 93,000 micro LEDs may be mounted on each display panel 100.
  • a display panel 100 for a micro LED display 10 is formed on a substrate 110, a plurality of micro LEDs 120 formed on the upper surface of the substrate 110, and the upper surface of the substrate 110.
  • a plurality of lower electrodes 160 formed on one side of the bottom surface of the substrate 110 and the upper electrodes 140 are adhered to be in close contact with one side of the substrate 110.
  • a metal connection pattern 170 electrically connecting the lower electrodes 160 may be included.
  • the substrate 110 may be formed with the switching circuit 130 on which the TFT is formed as a glass substrate, and a circuit may be formed on the substrate 110 using amorphous silicon, polysilicon, IGZO, or the like.
  • the micro LED 120 may be electrically mounted to the switching circuit 130 through a method such as soldering.
  • the upper electrodes 140 or the lower electrodes 160 formed on the substrate 110 may be formed using silver paste, molybdenum disulfide (MoS 2 ), metal mesh or silver nanowires, and may be formed using OMO (Oxide -Metal-Oxide) can also be used.
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • OMO Oxide -Metal-Oxide
  • a driving circuit unit 150 may be provided on the bottom surface of the substrate 110.
  • the driving circuit unit 150 is for controlling the micro LED 120 mounted on the panel, and receives an image signal from the central processing unit of the micro LED display and transmits it to the micro LED 120 mounted on the display panel 100. There can be.
  • the upper electrodes 140 and the lower electrodes 160 are electrically connected one-to-one by a metal connection pattern 170, and the metal connection pattern 170 is an upper surface at one side of the substrate 110. , It is formed directly on the outer surface of the substrate 110 via the side and the bottom surface, and can maintain a close contact state with a very thin thickness. Therefore, it is not necessary to form a via hole to electrically connect the top and bottom of the panel, and since the metal connection pattern 170 is directly formed on the substrate 110 and adhered as closely as possible, even if the display panels 100 are in close contact with each other, The gap can be eliminated or reduced to a minimum.
  • the metal connection pattern 170 is directly formed through a method such as evaporation and sputtering as described later, the adhesive layer does not exist between the electrode and the connection pattern, and there is no fear of unstable electrical connection due to sheet resistance due to the adhesive layer. .
  • the metal connection pattern 170 includes first ends 172 corresponding to each of the upper electrodes 140 and second ends 174 corresponding to each of the lower electrodes 160, and the metal connection pattern 170 may be formed directly on the substrate 110 by the first mask 210 for forming them.
  • the first mask 210 for forming the metal connection pattern 170 on the substrate 110 may include a connection slit 212 corresponding to the metal connection pattern 170.
  • the first mask 210 may be formed using the photosensitive film 200, such as a dry film photoresist (DFR) film.
  • the photosensitive film may selectively form a pattern corresponding to the connection slit by exposure, and the first mask 210 is formed by selectively removing the pattern corresponding to the connection slit using an exposed portion and an unexposed portion. can do.
  • DFR dry film photoresist
  • the first mask 210 may be formed to have a length corresponding to one side of the substrate 110, and a finely designed connection slit 212 to connect the upper electrodes 140 and the lower electrodes 160 on a one-to-one basis. ) Can be included.
  • the connection slit 212 may be formed in advance before attaching the first mask 210 to the substrate 110, but after attaching the photosensitive film to the substrate first, the connection slit corresponding to the connection slit through an exposure process It is also possible to remove parts.
  • a photosensitive film 200 is provided (a).
  • a DFR film may be used as the photosensitive film 200, and a film having a thickness of about 5 to 100 ⁇ m may be used.
  • a film corresponding to the first mask 210 may be formed.
  • a first mask 210 is provided with a connection slit 212 formed thereon (a), and the first mask 210 is attached so as to pass through the top, side and bottom surfaces of the substrate 110 (b). .
  • alignment may be performed so that the connection slit 212 corresponds to the upper electrodes 140 and the lower electrodes 160, and the upper electrodes 140 and the lower electrodes 160 are used as the first mask 210. And, a part of the substrate 110 connecting these electrodes may be exposed.
  • the first mask 210 may maintain a state attached to one side of the substrate 110 in a substantially U-shape (c), and for this purpose, a conventional or alternative technique for film laminating may be used.
  • the remaining portion that cannot be masked with the first mask 210 may be masked with the second mask 220. This is to protect the aforementioned plurality of micro LEDs 120, switching circuits 130, driving circuit units 150, and the like, and may be formed by laminating a film as a whole or coating the entire surface with masking ink.
  • the substrate 110 may undergo a process such as sputtering in a deposition equipment.
  • a metal thin film 172 may be formed on the outer surface of the substrate 110 (e).
  • the first mask 210 and the second mask 220 may be removed or peeled off using a chemical such as acetone (f). After the first mask 210 and the second mask 220 are removed, a part of the metal thin film may remain on the substrate 110 to form the metal connection pattern 170, and the metal connection pattern 170 It may function as a high-quality wire pattern electrically connecting the upper electrodes 140 and the lower electrodes 160.
  • a chemical such as acetone (f).
  • the adhesive layer does not remain between the electrodes and the metal connection pattern 170 in the process of forming the metal connection pattern 170, low resistance can be maintained, and a clean and robust electrical connection can be formed. have.
  • the metal thin film is sputtering, chemical vapor deposition, pulsed laser deposition (PLD), e-beam evaporation, thermal evaporation, Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy (MOMBE), etc. It can be formed through the method of
  • a protective film may be additionally attached to protect the metal connection pattern 170.
  • the protective film may use a material having elasticity such as polyurethane and may be formed by various methods such as laminating and coating.
  • the protective film may prevent bubbles from being generated between the film and the substrate due to elasticity, and may prevent the metal connection pattern 170 from being damaged or disconnected by an external impact or the like.

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Abstract

마이크로 LED 디스플레이를 위한 디스플레이 패널의 제조방법은, 기판, 기판의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED, 기판의 상면에 형성되어 마이크로 LED를 제어하는 스위칭 회로, 스위칭 회로의 단부에 대응하여 기판의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들, 기판의 저면에 형성된 구동회로부, 및 구동회로부에 대응하여 기판의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들을 제공하는 단계, 상부 전극들과 하부 전극들을 연결하는 연결 슬릿이 형성된 제1 마스크를 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 형성하는 단계, 제1 마스크가 형성된 기판의 외면에 금속 박막을 형성하는 단계, 및 제1 마스크를 제거하여 상부 전극들과 하부 전극들을 잇는 금속 연결 패턴을 기판에 형성하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이 패널 및 그 제조방법
본 발명은 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 디스플레이를 위해 조립되는 단위 기판으로서 마이크로 LED가 실장될 수 있는 디스플레이 패널 및 그 패널을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
마이크로 LED를 이용한 디스플레이는 기존의 LED의 1/10 수준인 100㎛ 이하의 크기를 갖는 초소형 LED를 기판에 실장한 디스플레이를 의미한다. 참고로, 기존의 LCD는 백색의 LED를 백라이트 광원으로 이용하고, 화소는 LCD 액정의 제어와 컬러필터를 이용하여 구현하는 것이라면, 마이크로 LED 디스플레이는 초소형 LED가 직접 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소로서 독립 구동하여 자체 발광하는 것이라 할 수 있다.
'자체 발광'이라는 측면에서 마이크로 LED 디스플레이는 OLED 디스플레이와 비슷하다고 할 수 있으나, LED 칩 자체를 화소로 활용할 수 있기 때문에 플렉서블(flexible)이나 롤러블(rollable) 디스플레이를 구현하는데 적합할 수 있고, 색 재현성이나 전력 소모량, 응답속도 측면에서 장점을 갖고 있다.
LED는 일반적으로 사파이어 기판에 제작되며, 실리콘(Silicon) 기판에서도 제작되기도 하며, TV나 전광판과 같이 대형 LED 디스플레이를 제조하기 위해서는 일반적으로 다수 개의 마이크로 LED가 실장된 디스플레이 패널 또는 디스플레이 모듈을 제조한 다음, 이들 디스플레이 패널을 조립해서 대형 디스플레이를 구현할 수가 있다.
한국공개특허 제10-2018-0053864호는 마이크로 LED 디스플레이 화소 조립체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, TFT 백 플레인 없이 일반 기판에서 동작하는 마이크로 LED 디스플레이를 개시한다.
본 발명은 마이크로 LED를 실장하는 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 상면에 장착된 마이크로 LED와 저면에 배치된 구동회로를 전기적으로 연결하기 위한 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 마이크로 LED 디스플레이를 위한 디스플레이 패널의 제조방법은, 기판, 기판의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED, 기판의 상면에 형성되어 마이크로 LED를 제어하는 스위칭 회로, 스위칭 회로의 단부에 대응하여 기판의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들, 기판의 저면에 형성된 구동회로부, 및 구동회로부에 대응하여 기판의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들을 제공하는 단계, 상부 전극들과 하부 전극들을 연결하는 연결 슬릿이 형성된 제1 마스크를 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 형성하는 단계, 제1 마스크가 형성된 기판의 외면에 금속 박막을 형성하는 단계, 및 제1 마스크를 제거하여 상부 전극들과 하부 전극들을 잇는 금속 연결 패턴을 기판에 형성하는 단계를 포함한다.
금속 박막은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착 (PLD; Pulsed Laser Deposition), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 열 증착(Thermal evaporation), MOMBE(Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy) 등의 방법을 통해서 형성할 수 있으며, 연결 슬릿에서는 기판 상에 접착층이 잔류하지 않기 때문에 깨끗하게 금속 연결 패턴을 형성할 수가 있다.
금속 박막을 형성하는 단계 이전에, 기판 중 제1 마스크에 대응하는 영역 이외의 영역을 커버하는 제2 마스크를 추가로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 위에서 금속 박막을 형성하는 방법 중 스퍼터링 등의 방법은 저기압의 상태에서 기판에 전면적으로 금속 박막을 형성할 수 있기 때문에 다수의 마이크로 LED, 스위칭 회로, 구동회로부 등을 보호하기 위해 제2 마스크가 더 형성될 수 있다.
하지만, 스퍼터링이 아닌 선택적으로 금속 박막을 형성할 수 있는 방법을 이용하는 경우, 예를 들어 잉크젯 인쇄나 스탬핑 등을 이용하여 연결 슬릿 사이로 금속 연결 패턴을 형성하는 경우에는 반드시 제2 마스크를 형성해야 하는 것은 아니다.
하지만, 제2 마스크를 형성한다면, 제2 마스크는 제1 마스크를 형성하기 전, 형성하는 것과 동시에 또는 형성한 이후에 형성될 수 있다.
제1 마스크는 DFR(Dry Film Photoresist) 필름과 같이 감광성 필름을 이용하여 형성될 수 있다. 감광성 필름을 이용하는 경우, 제1 마스크를 형성하는 단계는 패터닝 및 필름 부착의 순서에 따라 다음과 같이 구분될 수 있다.
일 예로, 제1 마스크를 형성하는 단계에서, 먼저 연결 슬릿에 대응하도록 감광성 필름을 파지티브 또는 네가티브로 노광하고, 감광성 필름으로부터 연결 슬릿에 대응하는 부분을 제거하여 연결 슬릿을 형성하고, 연결 슬릿이 형성된 감광성 필름을 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 부착하여 제1 마스크를 형성할 수가 있다.
다른 예로, 제1 마스크를 형성하는 단계에서, 감광성 필름을 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 먼저 부착하고, 연결 슬릿에 대응하도록 감광성 필름을 파지티브 또는 네가티브로 노광하고, 감광성 필름으로부터 연결 슬릿에 대응하는 부분을 제거하여 연결 슬릿을 형성할 수도 있다.
감광성 필름은 약 5~100㎛의 두께를 가지는 것을 이용할 수 있으며, 감광성 필름을 제거하여 금속 연결 패턴을 형성한 후에, 기판의 상면, 측면 및 저면을 동시에 덮는 보호 필름을 더 부착할 수도 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 패널은 기판, 기판의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED, 기판의 상면에 형성되어 마이크로 LED를 제어하는 스위칭 회로, 스위칭 회로의 단부에 대응하여 기판의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들, 기판의 저면에 형성된 구동회로부, 및 구동회로부에 대응하여 기판의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들을 포함하며, 이에 기판의 측면을 경유하여 상부 전극들과 하부 전극들을 잇는 복수의 금속 연결 패턴을 포함하되, 각각의 금속 연결 패턴은 상부 전극들 각각에 대응하는 제1 단부 및 하부 전극들 각각에 대응하는 제2 단부를 포함하고, 제1 단부는 상부 전극의 상면을 덮으며, 제2 단부는 하부 전극의 저면을 덮는 것을 특징으로 한다.
여기서 금속 연결 패턴은 증착 등을 통해서 금속 박막을 형성하는 과정을 통해서 형성되기 때문에, 금속 연결 패턴의 제1 단부 및 상부 전극 사이 및 제2 단부 및 하부 전극 사이에 접착층이 존재하지 않고, 직접 전기적으로 접촉을 유지할 수가 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 금속 연결 패턴은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착 (PLD; Pulsed Laser Deposition), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 열 증착(Thermal evaporation) 또는 MOMBE(Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy)에 의해서 형성될 수 있으며, 기판은 TFT 유리 기판으로서 기판에 비아홀(via hole)이 직접 형성되지 않고, 상면, 측면, 저면을 경유하도록 형성될 수가 있다.
본 발명의 마이크로 LED 디스플레이 패널은 수 천만개의 마이크로 LED를 실장하는 기술의 문제점을 해결할 수 있으며, 기판의 상면에 장착된 마이크로 LED와 저면에 배치된 구동회로부를 증착 과정에 의해서 형성되는 금속 연결 패턴이 우회하여 연결하되, 이들이 기판에 미세한 두께로 밀착되어 형성되고, 작업의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 면저항이 매우 낮아 안정적인 전기적 연결을 형성할 수 있다.
디스플레이 패널에서 상부 전극들과 하부 전극들은 금속 연결 패턴을 통해서 전기적으로 연결되되, 금속 연결 패턴이 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하여 기판의 외면에 거의 돌출되지 않고 밀착될 수 있다. 따라서, 패널의 상하를 전기적으로 연결하기 위해서 기판에 직접 홀을 형성할 필요가 없으며, 금속 연결 패턴이 다수 형성될 수 있는 것은 물론 최소한의 두께로 밀착하여 기판 상에 직접 형성되기 때문에 디스플레이 패널 간에 상호 밀착시켜도 들뜨는 틈새를 없앨 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 및 그 조립에 이용되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 마이크로 LED 디스플레이 패널의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 패널을 제조를 위해 사용되는 제1 마스크를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 4는 도 3의 제1 마스크를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 제1 마스크를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 패널을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 및 그 조립에 이용되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 마이크로 LED 디스플레이 패널의 단면을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 패널을 제조를 위해 사용되는 제1 마스크를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 4는 도 3의 제1 마스크를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 제1 마스크를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 패널을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널(100)은 마이크로 LED 디스플레이(10)에 적용될 수 있다. 일반적으로 UHD 또는 4K 급 디스플레이는 약 2400 만개의 LED를 실장할 수 있다. 하지만, 2400만개의 LED를 하나의 기판에 실장한다는 것은 무리가 있으며, 이들을 디스플레이 패널로 모듈을 나누고, 디스플레이 패널(100)을 하나씩 조립하여 하나의 디스플레이를 만드는 방법을 사용할 수 있다.
일 예로, 100 인치의 UHD 디스플레이를 제작한다고 했을 때, LED가 실장된 10cm * 10cm 크기의 디스플레이 패널을 약 260 여개를 이용하여 조립할 수 있다. 또한, 각 디스플레이 패널(100)에는 약 93,000 여개의 마이크로 LED가 장착되어야 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 마이크로 LED 디스플레이(10)를 위한 디스플레이 패널(100)은 기판(110), 기판(110)의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED(120), 기판(110)의 상면에 형성되어 마이크로 LED(120)를 제어하는 스위칭 회로(130), 스위칭 회로(130)의 단부에 대응하여 기판(110)의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들(140), 기판(110)의 저면에 형성된 구동회로부(150), 구동회로부(150)에 대응하여 기판(110)의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들(160), 기판(110)의 일측에 밀착하도록 접착되어 상부 전극들(140)과 하부 전극들(160)을 전기적으로 연결하는 금속 연결 패턴(170)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 유리 기판으로서 TFT가 형성된 스위칭 회로(130)와 함께 형성될 수 있으며, 기판(110) 상에 아몰퍼스 실리콘, 폴리 실리콘, IGZO 등을 이용하여 회로를 형성할 수가 있다. 이러한 스위칭 회로(130)에 마이크로 LED(120)는 솔더링 등의 공법을 통해 전기적으로 장착될 수가 있다.
또한, 기판(110)에 형성되는 상부 전극들(140) 또는 하부 전극들(160)은 실버 페이스트, 이황화 몰리브덴(MoS2), 메탈 메쉬 또는 실버 나노 와이어를 이용하여 형성될 수 있으며, OMO(Oxide-Metal-Oxide) 등의 소재를 이용하여서도 형성될 수가 있다.
기판(110)의 저면으로는 구동회로부(150)가 제공될 수 있다. 구동회로부(150)는 패널에 장착된 마이크로 LED(120)를 제어하기 위한 것으로서, 마이크로 LED 디스플레이의 중앙처리부로부터 영상신호를 전달받아, 해당 디스플레이 패널(100)에 장착된 마이크로 LED(120)에 전달할 수가 있다.
디스플레이 패널(100)에서 상부 전극들(140)과 하부 전극들(160)은 금속 연결 패턴(170)에 의해서 전기적으로 일대일로 연결되되, 금속 연결 패턴(170)은 기판(110)의 일측에서 상면, 측면 및 저면을 경유하여 기판(110)의 외면에 직접 형성되어 아주 얇은 두께로 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 패널의 상하를 전기적으로 연결하기 위해서 비아홀을 형성할 필요가 없으며, 금속 연결 패턴(170)이 기판(110)에 바로 형성되어 최대한 밀착하여 접착되기 때문에 디스플레이 패널(100) 간에 상호 밀착시켜도 들뜨는 틈새를 없애거나 최소로 줄일 수가 있다.
또한, 금속 연결 패턴(170)은 후술하는 바와 같이 증착, 스퍼터링 등의 방법을 통해서 직접 형성되기 때문에 접착층이 전극과 연결 패턴 사이에 존재하지 않고, 접착층에 의한 면저항으로 전기적 연결이 불안할 염려도 없다.
그리고 금속 연결 패턴(170)은 상부 전극들(140) 각각에 대응하는 제1 단부들(172) 및 하부 전극들(160) 각각에 대응하는 제2 단부들(174)을 포함하고, 금속 연결 패턴(170)은 이들을 형성하기 위한 제1 마스크(210)에 의해서 기판(110)에 직접 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 기판(110)에 금속 연결 패턴(170)을 형성하기 위한 제1 마스크(210)는 금속 연결 패턴(170)에 대응하는 연결 슬릿(212)을 포함할 수 있다.
제1 마스크(210)는 DFR(Dry Film Photoresist) 필름과 같이 감광성 필름(200)을 이용하여 형성될 수 있다. 감광성 필름은 노광에 의한 선택적으로 연결 슬릿에 대응하는 패턴을 형성할 수 있고, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분을 이용하여 선택적으로 연결 슬릿에 대응하는 패턴을 제거하여 제1 마스크(210)를 형성할 수 있다.
제1 마스크(210)는 기판(110)의 일측면에 대응하는 길이로 형성될 수 있으며, 상부 전극들(140)과 하부 전극들(160)을 일대일로 연결할 수 있도록 미세하게 설계된 연결 슬릿(212)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 연결 슬릿(212)은 제1 마스크(210)를 기판(110)에 부착하기 이전에 미리 형성될 수 있지만, 감광성 필름을 먼저 기판에 부착한 후 노광 공정을 통해 연결 슬릿에 대응하는 부분을 제거하는 것도 가능하다.
도 4를 보면, 먼저 감광성 필름(200)을 제공한다(a). 감광성 필름(200)으로 DFR 필름이 이용될 수 있으며, 약 5~100㎛의 두께를 갖는 필름을 이용할 수 있다. 그 다음 연결 슬릿에 대응하도록 감광성 필름(200)을 파지티브 또는 네가티브로 노광하고(b), 감광성 필름(200)으로부터 연결 슬릿(212)에 대응하는 부분을 제거하여 연결 슬릿(212)을 형성함으로써 제1 마스크(210)에 대응하는 필름을 형성할 수 있다.
도 5를 보면, 연결 슬릿(212)이 형성된 제1 마스크(210)를 제공하며(a), 제1 마스크(210)를 기판(110)의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 부착한다(b). 이때 연결 슬릿(212)이 상부 전극들(140) 및 하부 전극들(160)에 대응하도록 얼라인먼트를 수행할 수 있으며, 제1 마스크(210)로 상부 전극들(140) 및 하부 전극들(160), 그리고 이들 전극들을 연결하는 기판(110)의 일부가 노출될 수 있다.
제1 마스크(210)는 기판(110)의 일측에서 대략 ㄷ-자 형상으로 부착된 상태를 유지할 수 있으며(c), 이를 위해서 필름 라미네이팅을 위한 종래 또는 대체 가능한 기술이 사용될 수 있다.
그리고 제1 마스크(210)로 마스킹하지 못한 나머지 부분을 제2 마스크(220)로 마스킹할 수 있다. 이는 전술한 다수의 마이크로 LED(120), 스위칭 회로(130), 구동회로부(150) 등을 보호하기 위한 것으로 전체적으로 필름을 라미네이팅하거나 마스킹 잉크로 전면을 도포하여 형성할 수 있다.
제1 마스크(210) 및 제2 마스크(220)가 형성된 상황에서, 기판(110)은 증착 장비 내에서 스퍼터링 등의 과정을 거칠 수 있다. 그 결과, 기판(110)의 외면으로 금속 박막(172)이 형성될 수 있다(e).
금속 박막이 형성된 상태에서 아세톤 등의 약품을 이용하여 제1 마스크(210) 및 제2 마스크(220) 등을 제거하거나 벗겨낼 수 있다(f). 제1 마스크(210) 및 제2 마스크(220)가 제거된 이후로, 금속 박막의 일부가 기판(110)에 잔류하여 금속 연결 패턴(170)을 형성할 수 있으며, 금속 연결 패턴(170)은 상부 전극들(140)과 하부 전극들(160)을 전기적으로 연결하는 양질의 와이어 패턴으로서 기능을 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 금속 연결 패턴(170)을 형성하는 과정에서 전극들과 금속 연결 패턴(170) 사이에 접착층이 잔류하지 않기 때문에 낮은 저항을 유지할 수 있으며, 깨끗하면서도 견고한 전기적 연결을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 금속 박막은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착 (PLD; Pulsed Laser Deposition), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 열 증착(Thermal evaporation), MOMBE(Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy) 등의 방법을 통해서 형성할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 금속 연결 패턴(170)을 형성한 이후로, 보호 필름을 추가로 부착하여 금속 연결 패턴(170)을 보호할 수도 있다. 보호 필름은 폴리우레탄과 같이 탄성을 가진 소재를 이용할 수 있으며 라미네이팅, 도포 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 보호 필름은 탄성에 의해서 필름과 기판 사이로 기포가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 금속 연결 패턴(170)이 외부 충격 등에 의해 손상되거나 단선되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 마이크로 LED 디스플레이를 위한 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,
    기판, 상기 기판의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED, 상기 기판의 상면에 형성되어 상기 마이크로 LED를 제어하는 스위칭 회로, 상기 스위칭 회로의 단부에 대응하여 상기 기판의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들, 상기 기판의 저면에 형성된 구동회로부, 및 상기 구동회로부에 대응하여 상기 기판의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들을 제공하는 단계;
    상기 상부 전극들과 상기 하부 전극들을 연결하는 연결 슬릿이 형성된 제1 마스크를 상기 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 형성하는 단계;
    상기 제1 마스크가 형성된 상기 기판의 외면에 금속 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 마스크를 제거하여 상기 상부 전극들과 상기 하부 전극들을 잇는 금속 연결 패턴을 상기 기판에 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막을 형성하는 단계 이전에, 상기 기판 중 상기 제1 마스크에 대응하는 영역 이외의 영역을 커버하는 제2 마스크를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 마스크는 상기 제1 마스크를 형성하기 전, 형성하는 것과 동시에 또는 형성한 이후에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마스크는 감광성 필름을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감광성 필름은 DFR(Dry Film Photoresist) 필름인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 마스크를 형성하는 단계는, 상기 연결 슬릿에 대응하도록 상기 감광성 필름을 파지티브 또는 네가티브로 노광하고, 상기 감광성 필름으로부터 상기 연결 슬릿에 대응하는 부분을 제거하여 상기 연결 슬릿을 형성하고, 상기 연결 슬릿이 형성된 상기 감광성 필름을 상기 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 부착하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 마스크를 형성하는 단계는, 상기 감광성 필름을 상기 기판의 상면, 측면 및 저면을 경유하도록 부착하고, 상기 연결 슬릿에 대응하도록 상기 감광성 필름을 파지티브 또는 네가티브로 노광하고, 상기 감광성 필름으로부터 상기 연결 슬릿에 대응하는 부분을 제거하여 상기 연결 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 감광성 필름은 5~100㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착 (PLD; Pulsed Laser Deposition), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 열 증착(Thermal evaporation) 또는 MOMBE(Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속 연결 패턴에 대응하여 상기 기판의 상면, 측면 및 저면을 동시에 덮는 보호 필름을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극들 또는 상기 하부 전극들 중 적어도 하나는 실버 페이스트, 이황화 몰리브덴(MoS2), 메탈 메쉬 또는 실버 나노 와이어를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널의 제조방법.
  12. 기판, 상기 기판의 상면에 형성된 다수의 마이크로 LED, 상기 기판의 상면에 형성되어 상기 마이크로 LED를 제어하는 스위칭 회로, 상기 스위칭 회로의 단부에 대응하여 상기 기판의 상면 일측에 형성된 다수의 상부 전극들, 상기 기판의 저면에 형성된 구동회로부, 및 상기 구동회로부에 대응하여 상기 기판의 저면 일측에 형성된 다수의 하부 전극들을 포함하는 디스플레이 패널에 있어서,
    상기 기판의 측면을 경유하여 상기 상부 전극들과 상기 하부 전극들을 잇는 복수의 금속 연결 패턴을 포함하며,
    각각의 상기 금속 연결 패턴은 상기 상부 전극들 각각에 대응하는 제1 단부 및 상기 하부 전극들 각각에 대응하는 제2 단부를 포함하되, 상기 제1 단부는 상기 상부 전극의 상면을 덮으며, 상기 제2 단부는 상기 하부 전극의 저면을 덮는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 연결 패턴의 상기 제1 단부 및 상기 상부 전극 사이 및 상기 제2 단부 및 상기 하부 전극 사이에 접착층이 존재하지 않은 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 금속 연결 패턴은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착 (PLD; Pulsed Laser Deposition), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 열 증착(Thermal evaporation) 또는 MOMBE(Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상부 전극들 또는 상기 하부 전극들 중 적어도 하나는 실버 페이스트, 이황화 몰리브덴(MoS2), 메탈 메쉬 또는 실버 나노 와이어를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 기판은 TFT 유리 기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
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