WO2022173119A1 - 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

디스플레이 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2022173119A1
WO2022173119A1 PCT/KR2021/019943 KR2021019943W WO2022173119A1 WO 2022173119 A1 WO2022173119 A1 WO 2022173119A1 KR 2021019943 W KR2021019943 W KR 2021019943W WO 2022173119 A1 WO2022173119 A1 WO 2022173119A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
display module
substrate electrode
conductive
tft
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/019943
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
민성용
이병훈
이창준
장경운
정창규
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of WO2022173119A1 publication Critical patent/WO2022173119A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/1147—Manufacturing methods using a lift-off mask
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body

Definitions

  • the present disclosure relates to a display module using a self-luminous device for displaying an image and a method for manufacturing the same.
  • a self-luminous device for displaying an image is used in a display panel, an image can be displayed without a backlight.
  • the display panel expresses various colors while operating in units of pixels or sub-pixels made of self-luminous devices. Each pixel or sub-pixel is controlled by a thin film transistor (TFT).
  • TFT thin film transistor
  • the micro LED is transferred to the substrate, and heat and pressure are applied to the entire substrate to cure the ACF. Accordingly, a fine conductive ball included in the ACF electrically connects the chip electrode of the micro LED and the substrate electrode pad of the substrate.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the gap between the chip electrode of the micro LED and the substrate electrode pad becomes very narrow.
  • the conductive balls of the ACF located between the substrate electrode pads are agglomerated or connected to each other, a short circuit occurs, which causes the micro LED to not light up.
  • the ACF requires that the conductive balls are uniformly aligned and the density of the conductive balls is high. There is a disadvantage in that the difficulty of the vision alignment process increases during transcription.
  • ACF maintains the connection by the elastic restoring force of the conductive ball and the curing and contracting force of the resin, which is the matrix.
  • the bonding strength is not relatively high compared to the bonding method.
  • An object of the present disclosure is to provide a display module capable of reducing manufacturing cost and reducing process difficulty by not applying ACF, and a display module in which a chip electrode of a micro LED and a substrate electrode pad are firmly connected, and a method for manufacturing the same.
  • the present disclosure provides a substrate including a thin tilm transistor (TFT) layer having a plurality of substrate electrode pads formed thereon; and a plurality of micro light emitting diodes (micro LEDs) having chip electrodes electrically connected to each of the substrate electrode pads, wherein the chip electrode and the substrate electrode pad include solder bumps having conductive nanoparticles therein. ) and a display module bonded to form a metal compound.
  • TFT thin tilm transistor
  • micro LEDs micro light emitting diodes
  • the conductive nanoparticles may be a material that forms a metal compound at 150° C. or less.
  • the conductive nanoparticles may be In, Sn, or Bi.
  • One solder bump may be disposed on one substrate electrode pad.
  • At least two or more solder bumps may be disposed on one substrate electrode pad.
  • the maximum width of the solder bumps may be less than or equal to 50% of an interval between adjacent substrate electrode pads.
  • the solder bump may include a photoresist; and the conductive nanoparticles dispersed in the photoresist.
  • the plurality of micro LEDs may be physically fixed by a non-conductive adhesive member attached to the substrate.
  • the non-conductive adhesive member may be a non-conductive film (NCF).
  • the non-conductive adhesive member may further include a flux to facilitate bonding between the chip electrode and the substrate electrode pad by the conductive nanoparticles.
  • the substrate may be a glass substrate, a synthetic resin-based substrate, or a ceramic substrate.
  • the material of the synthetic resin-based substrate may be polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), or polycarbonate (PC).
  • the present disclosure includes the steps of: applying a photosensitive conductive layer including a plurality of conductive nanoparticles on a substrate on which a TFT layer is formed on which a plurality of substrate electrode pads are arranged; semi-curing a portion of the photosensitive conductive layer corresponding to the plurality of substrate electrode pads; forming solder bumps on each of the substrate electrode pads by removing portions other than a portion of the semi-cured photosensitive conductive layer; attaching a non-conductive adhesive member to the substrate; transferring a plurality of micro LEDs to the substrate; and thermocompression bonding the conductive nanoparticles positioned between the chip electrode of each micro LED and the substrate electrode pad to form a metal compound together with the chip electrode and the substrate electrode pad.
  • the conductive nanoparticles a material that forms a metal compound at 150° C. or less may be used.
  • the conductive nanoparticles may be indium (In), tin (Sn), or bismuth (Bi).
  • the temperature during the thermocompression bonding may exceed 150° C., and the solder bump may be cured through the thermocompression bonding.
  • a portion of the photosensitive conductive layer may be semi-cured by UV irradiated through an opening of a mask.
  • one solder bump may be formed on one substrate electrode pad using a mask having one opening corresponding to one substrate electrode pad.
  • At least two or more solder bumps may be formed on one substrate electrode using a mask having at least two or more openings corresponding to one substrate electrode pad.
  • the maximum width of the solder bumps may be formed to be 50% of an interval between adjacent substrate electrode pads.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a view showing an example in which a photosensitive conductive layer is formed on a TFT substrate.
  • FIG. 6 is a view showing an example of UV exposure of a part of the photosensitive conductive layer.
  • FIG. 7 is a view showing an example in which a portion of the photosensitive conductive layer corresponding to the substrate electrode pads is semi-cured by UV exposure.
  • FIG 8 is a view showing an example in which a photosensitive conductive layer is developed so that one solder bump is formed corresponding to each electrode pad of the substrate.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a portion IX shown in FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a view illustrating an example in which a plurality of small solder bumps are formed on one substrate electrode pad by developing a photosensitive conductive layer.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a portion XI shown in FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a view showing an example of attaching an adhesive film to a TFT substrate.
  • FIG. 13 is a view showing an example in which a plurality of micro LEDs are transferred onto an adhesive film.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a plurality of micro LEDs are thermally compressed and electrically and physically connected to a TFT substrate through solder bumps.
  • the expression 'the same' means not only to completely match, but also includes a degree of difference in consideration of the processing error range.
  • the display module may be a display panel including a micro light emitting diode that is a self-luminescence element for displaying an image.
  • the display module is one of the flat panel display panels and is composed of a plurality of inorganic light emitting diodes, each less than 100 micrometers, to provide better contrast, response time and energy compared to liquid crystal display (LCD) panels that require backlighting. provides efficiency.
  • the display module does not need to include a separate backlight because the micro light emitting diode used for displaying an image is a self-light emitting device.
  • both an organic light emitting diode (OLED) and an inorganic light emitting device, micro LED have good energy efficiency, but the micro LED has higher brightness, luminous efficiency, and longer lifespan than OLED.
  • a micro LED may be a semiconductor chip that can emit light by itself when power is supplied. Micro LED has fast response speed, low power, and high luminance. For example, microLEDs are more efficient at converting electricity into photons than LCDs or OLEDs. In other words, it has a higher “brightness per watt” compared to LCD or OLED displays. Accordingly, the micro LED can emit the same brightness with about half the energy compared to an LED (each exceeding 100 ⁇ m in width, length, and height) or OLED.
  • the micro LED is capable of realizing high resolution, excellent color, contrast and brightness, so it can accurately express a wide range of colors and realize a clear screen even outdoors.
  • the micro LED is strong against burn-in and has low heat generation, so a long lifespan is guaranteed without deformation.
  • the micro LED may have a flip chip structure in which an anode and a cathode electrode are formed on the same first surface and a light emitting surface is formed on a second surface opposite to the first surface on which the electrodes are formed.
  • one pixel may include at least three sub-pixels.
  • One sub-pixel is a micro self-luminescence element for displaying an image, and may mean, for example, a micro LED, a blue micro LED, or a UV micro LED (ultraviolet micro light emitting diode).
  • the blue micro LED may be a self-luminous device emitting light in a blue wavelength band (450 to 490 nm)
  • the UV micro LED may be a self-emitting device emitting light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • one sub-pixel area means an area in which a color of a corresponding sub-pixel is expressed by light emitted from one sub-pixel.
  • the area (horizontal length ⁇ vertical length) of one surface of the color conversion layer to which the sub-pixel corresponds may be greater than the area of the light-emitting surface of the sub-pixel.
  • the sub-pixel area may correspond to the area of the color conversion layer.
  • a TFT layer in which a thin film transistor (TFT) circuit is formed is disposed on a front surface of a substrate, and a power supply circuit for supplying power to the TFT circuit, a data drive driver, and a gate drive on the rear surface
  • a timing controller for controlling the driver and each driving driver may be disposed.
  • a plurality of pixels arranged in the TFT layer can be driven by a TFT circuit.
  • the substrate is a glass substrate, a synthetic resin-based substrate (eg, PI (polyimide), PET (polyethylene terephthalate), PES (polyethersulfone), PEN (polyethylene naphthalate), PC (polycarbonate), etc.)) or a ceramic substrate.
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PES polyethersulfone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • a TFT layer having a TFT circuit formed thereon may be disposed on the front surface of the substrate, and no circuit may be disposed on the rear surface of the substrate.
  • the TFT layer may be integrally formed on the substrate or may be manufactured in the form of a separate film and attached to one surface of the substrate.
  • the front surface of the substrate may be divided into an active area and an inactive area.
  • the active region may correspond to a region occupied by the TFT layer on the front surface of the substrate, and the inactive region may be a region excluding the region occupied by the TFT layer on the front surface of the substrate.
  • the edge region of the substrate may be the outermost region of the substrate. Also, the edge region of the substrate may be a region remaining except for a region in which circuits of the substrate are formed. Also, the edge region of the substrate may include a portion of the front surface of the substrate adjacent to the side surface of the substrate and a portion of the rear surface of the substrate adjacent to the side surface of the substrate.
  • the substrate may be formed in a quadrangle type. Specifically, the substrate may be formed in a rectangular shape or a square shape.
  • the edge region of the substrate may include at least one side of the four sides of the substrate.
  • the TFT constituting the TFT layer is not limited to a specific structure or type, for example, the TFT cited in the present disclosure is an oxide other than LTPS TFT (low-temperature polycrystalline silicon TFT). It can be implemented with TFT and Si TFT (poly silicon, a-silicon), organic TFT, graphene TFT, etc., and can also be applied by making and applying only P-type (or N-type) MOSFETs in the Si wafer CMOS process.
  • the pixel driving method of the display module may be an active matrix (AM) driving method or a passive matrix (PM) driving method.
  • the display module may form a wiring pattern to which each micro LED is electrically connected according to an AM driving method or a PM driving method.
  • a plurality of pulse amplitude modulation (PAM) control circuits may be disposed in one pixel area. In this case, each sub-pixel disposed in one pixel area may be controlled by a corresponding PAM control circuit.
  • a plurality of pulse width modulation (PWM) control circuits may be disposed in one pixel area. In this case, each sub-pixel disposed in one pixel area may be controlled by a corresponding PWM control circuit.
  • a plurality of PAM control circuits and a plurality of PWM control circuits may be disposed together in one pixel area.
  • some of the sub-pixels disposed in one pixel area may be controlled by the PAM control circuit and the rest may be controlled by the PWM control circuit.
  • each sub-pixel may be controlled by a PAM control circuit and a PWM control circuit.
  • the display module may include a plurality of side wirings having a thin film thickness disposed at regular intervals along the side surface of the TFT substrate.
  • the display module may provide a plurality of through wiring members formed not to be exposed to the side of the TFT substrate instead of to the side wiring exposed to the side of the TFT substrate. Accordingly, by minimizing the non-active area and maximizing the active area on the front surface of the TFT substrate, it is possible to reduce the bezel and increase the mounting density of the micro LED on the display module.
  • a display module implementing bezel-less reduction can provide a large-sized multi-display device capable of maximizing an active area when a plurality of devices are connected.
  • each display module may be formed such that the pitch between the pixels of the adjacent display module is the same as the pitch between the pixels in the single display module by minimizing the non-active area. Accordingly, it may be a method of preventing a seam from being viewed in a connection portion between each display module.
  • the driving circuit may be implemented by a micro IC disposed in a pixel region to control driving of at least 2n pixels.
  • the micro IC may be implemented by a micro IC disposed in a pixel region to control driving of at least 2n pixels.
  • the channel layer connecting the micro IC and each micro LED may be formed in the TFT layer (or backplane) instead of the TFT.
  • the display module is a single unit, a wearable device, a portable device, a handheld device, and various displays can be installed and applied in an electronic product or an electric field, and a matrix type As a result, it can be applied to a display device such as a monitor for a personal computer (PC), a high-resolution TV and a signage (or digital signage), an electronic display, and the like through a plurality of assembly arrangements.
  • a display device such as a monitor for a personal computer (PC), a high-resolution TV and a signage (or digital signage), an electronic display, and the like through a plurality of assembly arrangements.
  • FIG. 1 is a schematic front view illustrating a display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the display module 10 includes a TFT substrate 20 on which a plurality of pixel driving circuits 30 are formed, and a front surface of the TFT substrate 20 . It may include a plurality of pixels 100 arranged in the , and a panel driver 40 that generates a control signal and provides the generated control signal to the plurality of pixel driving circuits 30 .
  • one pixel may include a plurality of sub-pixels.
  • One sub-pixel may include one light source, a color conversion layer corresponding to each light source, and a color filter.
  • the light source is an inorganic self-light emitting diode, for example, a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) having a size of 100 ⁇ m or less (preferably 30 ⁇ m or less) or a micro LED (micro LED). light emitting diode).
  • VCSEL diodes and micro LEDs may emit light in a blue wavelength band (450 to 490 nm) or light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • VCSEL diodes and micro LEDs may emit light in a blue wavelength band (450 to 490 nm) or light in an ultraviolet wavelength band (360 to 410 nm).
  • the structure of the pixel 100 will be described in detail below with reference to FIG. 3 .
  • the TFT substrate 20 includes a glass substrate 21 , a TFT layer 23 including a thin film transistor (TFT) circuit on the front surface of the glass substrate 21 , the TFT circuit of the TFT layer 23 and the rear surface of the substrate.
  • a plurality of side wirings 25 for electrically connecting the arranged circuits may be included.
  • the display module 10 of the present disclosure may use a synthetic resin-based substrate as an alternative to the glass substrate 21 .
  • the synthetic resin-based substrate may be made of, for example, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), or polycarbonate (PC).
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PES polyethersulfone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • the synthetic resin-based substrate may have a degree of flexibility or hardness.
  • a via hole may be formed in the active region 20a, which will be described later, and a wiring may be formed within the via hole. have.
  • the front and rear surfaces of the substrate may be electrically connected to each other through wirings formed in the via holes, and the plurality of side wirings 25 described above may be omitted from the substrate.
  • a region in which a plurality of side wirings 25a are formed (a non-active region 20b to be described later) may be omitted from the substrate. In this way, when the non-active region 20b is omitted from the substrate, the active region 20a, which will be described later, can be widened.
  • the display module 10 of the present disclosure may use a ceramic substrate as an alternative to the glass substrate 21 .
  • the TFT substrate 20 may include an active area 20a that displays an image and a dummy area 20b that cannot display an image on its entire surface.
  • the active region 20a may be divided into a plurality of pixel regions 24 in which a plurality of pixels are respectively arranged.
  • the plurality of pixel regions 24 may be partitioned in various shapes, and may be partitioned in a matrix shape, for example.
  • One pixel 100 (refer to FIG. 3 ) may be included in one pixel area 24 .
  • the inactive area 20b may be included in an edge area of the glass substrate, and a plurality of connection pads 28a disposed at regular intervals along the edge area may be formed. Each of the plurality of connection pads 28a may be electrically connected to each pixel driving circuit 30 through a wiring 28b.
  • connection pads 28a formed in the non-active region 20b may vary depending on the number of pixels implemented on the substrate and may vary depending on a driving method of the TFT circuit disposed in the active region 20a. For example, compared to the case of a passive matrix (PM) driving method in which a TFT circuit disposed in the active region 20a drives a plurality of pixels in a horizontal line and a vertical line, an AM (active matrix) driving each pixel individually The drive method may require more wiring and connection pads.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the TFT layer 23 includes a plurality of data signal lines arranged horizontally, a plurality of gate signal lines arranged vertically, and a plurality of pixel driving circuits electrically connected to each line to control the plurality of pixels 100 . 30) may be included.
  • the TFT layer 23 may include a plurality of substrate electrode pads 22a and 22b (see FIG. 3 ).
  • the plurality of substrate electrode pads 22a and 22b may be arranged in a predetermined number in each pixel area. For example, three sub-pixels (first to third micro LEDs 50R, 50G, and 50B) are included in one pixel area, and two chip electrodes 51a and 51b per one sub-pixel (refer to FIG. 3 ) , six substrate electrode pads 22a and 22b may be arranged in one pixel area.
  • the panel driver 40 is directly connected to the substrate by a chip on glass (COG) or chip on plastic (COP) bonding method, or indirectly to the TFT substrate 20 through a separate FPCB by a film on glass (FOG) bonding method. can be connected
  • the panel driver 40 may drive the plurality of pixel driving circuits 30 to control light emission of a plurality of micro LEDs electrically connected to each of the plurality of pixel driving circuits 30 .
  • the panel driver 40 may control the plurality of pixel driving circuits 30 for each line through the first driver 41 and the second driver 42 .
  • the first driver 41 generates a control signal for sequentially controlling a plurality of horizontal lines formed on the TFT substrate 20 one line per image frame, and applies the generated control signal to a pixel driving circuit connected to the corresponding line, respectively. (30) can be transmitted.
  • the second driver 42 generates a control signal for sequentially controlling a plurality of vertical lines formed on the TFT substrate 20, one line per image frame, and drives the generated control signals to each connected pixel connected to the corresponding line. can be transmitted to circuit 30 .
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a single pixel of the display module according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a plurality of pixel regions 24 may be provided in a lattice form on the TFT substrate 20 of the display module 1 .
  • One pixel 100 may be disposed in each pixel area 24 .
  • One pixel 100 may include at least three sub-pixels (micro LEDs) that emit light of different colors.
  • the pixel 100 emits a first micro LED 50R emitting light of a red wavelength band, a second micro LED 50G emitting light of a green wavelength band, and light of a blue wavelength band. It may include a third micro LED (50B).
  • the first to third micro LEDs 50R, 50G, and 50B may be electrically and physically connected to the TFT substrate 20 through solder bumps 75 formed on the TFT substrate 20 .
  • the solder bumps 75 may electrically and physically connect the first to third micro LEDs and the TFT substrate 20 to each other.
  • the chip electrodes 51a and 51b of the first micro LED 50R may be electrically and physically connected to the corresponding substrate electrode pads 22a and 22b through the solder bumps 75 , respectively.
  • the chip electrodes of the second and third micro LEDs 50G and 50B may be electrically and physically connected to the corresponding substrate electrode pads through the solder bumps 75 , respectively.
  • solder bump 75 may be disposed between one chip electrode and one substrate electrode pad.
  • the solder bump 75 may include a cured photoresist and a plurality of conductive nanoparticles 73 .
  • the conductive nanoparticles 73 may be a material capable of forming a metal compound with a chip electrode and a substrate electrode pad at about 150°C or less.
  • the conductive nanoparticles 73 may be any one of In, Sn, and Bi.
  • the chip electrodes 51a and 51b may include a filler layer and a barrier layer stacked thereon.
  • the filler layer may lower the contact resistance between the p-type semiconductor layer (or the n-type semiconductor layer) and the barrier layer of the micro LED, and may improve the adhesion between the p-type semiconductor layer (or the n-type semiconductor layer) and the barrier layer.
  • the filler layer may be made of any one of Au, Cu, Ni, and Al.
  • the barrier layer may be formed of any one of Au, Ni, Ti, Cr, Pd, TiN, Ta, TiW, TaN, AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN, and TiB 2 materials.
  • the substrate electrode pads 22a and 22b may be any one of Au, Cu, Ag, Ni, Ni/Au, Au/Ni, Ni/Cu, and Cu/Ni.
  • the conductive nanoparticles 73 are melted by heat (eg, greater than 150° C.) applied in a thermocompression bonding process that is performed after transferring a plurality of micro LEDs to the TFT substrate 20 and the chip electrodes 51a and 51b ) and a metal compound may be formed together with the substrate electrode pads 22a and 22b.
  • heat eg, greater than 150° C.
  • the first to third micro LEDs 50R, 50G, and 50B are physically fixed to the TFT substrate 20 through the solder bumps 75 as well as the TFT substrate 20 by the cured non-conductive adhesive member 90 . ) can be physically fixed to
  • the non-conductive adhesive member 90 may be formed on the entire front surface of the TFT substrate 20 before transferring the plurality of micro LEDs to the TFT substrate 20 .
  • the non-conductive adhesive member 90 covers the substrate electrode pads 22a and 22b and the solder bumps 75 formed on the substrate electrode pad.
  • the plurality of micro LEDs transferred to the TFT substrate 20 are in contact with the non-conductive adhesive member 90 .
  • the plurality of micro LEDs are thermally compressed toward the TFT substrate 20 , the plurality of micro LEDs are inserted into the non-conductive adhesive member 90 , and the non-conductive adhesive member 90 is cured by heat. Accordingly, the plurality of micro LEDs may be firmly fixed to the TFT substrate 20 by the cured non-conductive adhesive member 90 inserted to a predetermined depth inside the non-conductive adhesive member 90 .
  • the non-conductive adhesive member 90 may further include a flux to facilitate bonding between the chip electrodes 51a and 51b and the substrate electrode pads 22a and 22b by the conductive nanoparticles 73 .
  • FIG. 4 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a photosensitive conductive layer is formed on a TFT substrate.
  • a photosensitive conductive layer 70 is formed by coating a photosensitive conductive material on the TFT substrate 20 on which a plurality of substrate electrode pads 22a and 22b are formed ( S11 ).
  • the photosensitive conductive layer 70 may be formed to a predetermined thickness on the front surface of the TFT substrate 20 by, for example, inkjet printing.
  • the photosensitive conductive layer 70 may include a photoresist 71 and a plurality of conductive nanoparticles 73 dispersed in the photoresist.
  • the plurality of conductive nanoparticles 73 are preferably uniformly distributed in the photoresist 71 .
  • the diameter and content of the conductive nanoparticles 73 may vary according to the pattern resolution and electrical characteristics of the solder bumps 75 to be implemented on the TFT substrate 20 .
  • the diameter of the conductive nanoparticles 73 may be 1 ⁇ m or less.
  • the conductive nanoparticles 73 are a material capable of forming a metal compound with a chip electrode and a substrate electrode pad by melting at about 150° C. or less during the thermocompression bonding process to be performed below, and may be any one of In, Sn, and Bi. have.
  • UV exposure and development are sequentially performed to form a solder bump pattern on the TFT substrate 20 using the photosensitive conductive layer 70 applied to the TFT substrate 20 .
  • FIG. 6 is a view showing an example of UV (ultraviolet) exposure of a part of the photosensitive conductive layer.
  • a mask 80 is disposed adjacent to the photosensitive conductive layer 70 .
  • the mask 80 may have a plurality of openings 81 formed in a uniform pattern.
  • the plurality of openings 81 may be arranged in the same pattern as that of the plurality of substrate electrode pads 22a and 22b arranged on the TFT substrate 20 .
  • the pitch between two adjacent openings 81 may be the same as the pitch between the substrate electrode pads 22a and 22b respectively corresponding to the openings 81 .
  • the mask 80 is aligned with the TFT substrate 20 so that the plurality of openings 81 of the mask 80 correspond to the plurality of substrate electrode pads 22a and 22b.
  • UV is irradiated to the photosensitive conductive layer 70 through the plurality of openings 81 to expose a portion of the photosensitive conductive layer 70 corresponding to each of the openings 81 ( S12 ).
  • FIG. 7 is a view showing an example in which a portion of the photosensitive conductive layer corresponding to the substrate electrode pads is semi-cured by UV exposure.
  • the 'part' of the photosensitive conductive layer 70 exposed to UV becomes a 'solder bump' after development
  • the 'part' and the 'solder bump' of the photosensitive conductive layer 70 are given the same reference number 75 .
  • a portion 75 of the UV-exposed photosensitive conductive layer 70 is in a semi-cured state.
  • the plurality of conductive nanoparticles 73 included in the semi-cured portion 75 of the photosensitive conductive layer 70 maintain a deformable state before the following thermocompression bonding process.
  • the width W2 of the portion 75 in the semi-cured state of the photosensitive conductive layer 70 may be equal to or substantially similar to the width W1 of the opening 81 of the mask 80 (refer to FIG. 6 ).
  • FIG. 8 is a view showing an example in which a photosensitive conductive layer is developed to form one solder bump corresponding to each electrode pad of the substrate
  • FIG. 9 is a plan view showing part IX shown in FIG. 8 .
  • the photosensitivity After a predetermined time (chemical reaction time) has elapsed after evenly spraying (or dipping) the developer onto the photosensitive conductive layer 70 and rotating the TFT substrate 20 so that the developer is evenly spread, the photosensitivity The remaining portion (unexposed portion) of the photosensitive conductive layer 70 except for a portion 75 of the conductive layer 70 is removed from the TFT substrate 20 ( S13 ).
  • one solder bump 75 may be formed to have a smaller size than a corresponding substrate electrode pad. This is because the area may increase while the height of the solder bumps 75 is pressed while the solder bumps 75 are pressed during thermocompression bonding described below.
  • the size (width W2 and length L2) of the solder bump 75 may be determined according to the size of the opening 81 of the mask 80 . Also, the solder bump 75 may have a size smaller than that of a corresponding one chip electrode.
  • FIG. 10 is a view showing an example in which a plurality of small solder bumps are formed on one electrode pad of a substrate by developing a photosensitive conductive layer
  • FIG. 11 is a plan view showing the portion XI shown in FIG.
  • At least two solder bumps 75a may be formed for one substrate electrode pad.
  • Each solder bump 75a may be formed to have a size smaller than the size of the substrate electrode pad. For example, it may have a diameter that does not exceed 50% of the distance between the pair of substrate electrode pads 22a and 22b. Accordingly, even if the plurality of solder bumps 75a respectively formed on the pair of substrate electrode pads 22a and 22b are pressed during thermocompression bonding, the solder bumps 75a on one substrate electrode pad 22a and the other substrate electrode It is possible to prevent in advance that the pair of substrate electrode pads 22a and 22b are shorted due to the solder bumps 75a on the pad 22b contacting each other.
  • the mask is formed so that a plurality of openings correspond to one substrate electrode pad.
  • FIG. 12 is a view showing an example of attaching an adhesive film to a TFT substrate.
  • a non-conductive adhesive member 90 is formed on the front surface of the TFT substrate 20 ( S14 ).
  • the non-conductive adhesive member 90 may be a non-conductive film (NCF), and the NCF is laminated on the front surface of the TFT substrate 20 .
  • NCF non-conductive film
  • FIG. 13 is a view showing an example in which a plurality of micro LEDs are transferred onto an adhesive film.
  • a plurality of micro LEDs 50R, 50G, and 50B are transferred to the TFT substrate 20 ( S15 ).
  • the plurality of micro LEDs 50R, 50G, and 50B may be seated on the upper surface of the non-conductive adhesive member 90 .
  • the chip electrodes 51a and 51b of the plurality of micro LEDs 50R, 50G, and 50B may be disposed at positions corresponding to the corresponding substrate electrode pads 22a and 22b, respectively.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a plurality of micro LEDs are thermally compressed and electrically and physically connected to a TFT substrate through solder bumps.
  • a plurality of micro LEDs 50R, 50G, and 50B are thermocompressed toward the TFT substrate 20 by using a predetermined pressing member (not shown) (S16).
  • the chip electrodes 51a and 51b, the substrate electrode pads 22a and 22b, and the metal compound are formed. Accordingly, since the chip electrodes 51a and 51b of each microLED are electrically and physically bonded to the corresponding substrate electrode pads 22a and 22b, a stable connection is possible.
  • a plurality of micro LEDs 50R, 50G, and 50B are inserted into the non-conductive adhesive member 90 by pressure, and the non-conductive adhesive member 90 and the semi-cured solder bumps 75 in a semi-cured state are cured by heat. do. Accordingly, the plurality of micro LEDs may be firmly fixed to the TFT substrate 20 while being inserted to a predetermined depth inside the non-conductive adhesive member 90 .
  • the manufacturing cost of the display module 10 can be significantly reduced by forming the photosensitive conductive layer 70 cheaper than the ACF and forming a solder bump pattern using the photosensitive conductive layer 70 .
  • the micro LED can be electrically and physically stably connected to the TFT substrate 20, thereby improving product reliability.
  • the present disclosure relates to a display module using a self-luminous device for displaying an image and a method for manufacturing the same.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 개시된 디스플레이 모듈은 다수의 기판 전극 패드가 형성된 TFT(thin film transistor) 층을 구비한 기판과, 각 기판 전극 패드에 전기적으로 연결된 칩 전극을 구비한 다수의 마이크로 LED(micro light emitting diode)를 포함하며, 칩 전극과 기판 전극 패드는 내부에 도전성 나노 입자가 포함된 솔더 범프(solder bump)와 금속 화합물을 이루도록 접합된다.

Description

디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
본 개시는 영상 표시용 자발광 소자를 사용하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 패널에 영상 표시용 자발광 소자를 사용하면 백 라이트 없이 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널은 자발광 소자로 이루어진 픽셀 또는 서브 픽셀 단위로 동작이 되면서 다양한 색을 표현한다. 각각의 픽셀 또는 서브 픽셀은 TFT(thin film transistor)에 의해 동작이 제어된다.
종래 기술에 따른 디스플레이 패널은 기판 일면의 전체 영역에 ACF(anisotropic conductive film)를 부착한 후 마이크로 LED를 기판에 전사하고 기판 전체에 열과 압력을 인가하여 ACF를 경화시킨다. 이에 따라 ACF 내에 포함된 미세한 도전 볼(conductive ball)이 마이크로 LED의 칩 전극과 기판의 기판 전극 패드 사이를 전기적으로 접속한다.
ACF를 통해 크기가 매우 작은 마이크로 LED의 칩 전극과 기판 전극 패드 간 안정적인 접속을 이루기 위해서 ACF 내부의 도전 볼이 균일하게 정렬되어 있어야 유리하다. 그런데 이를 만족하는 ACF를 제조하기 위해서는 제조 단가가 매우 높아진다. 따라서 ACF를 디스플레이 패널에 적용하는 경우 디스플레이 패널의 제조 비용이 증가하게 된다.
또한, 마이크로 LED가 초미세화 및 초미세 피치로 배열됨에 따라 마이크로 LED의 칩 전극과 기판 전극 패드 사이가 매우 좁아지게 된다. 이 경우, 기판 전극 패드 사이에 위치한 ACF의 도전 볼들이 뭉쳐져 있거나 서로 연결이 되면 쇼트가 발생하여 마이크로 LED의 미점등 원인이 된다.
또한, 마이크로 LED 접속을 위해서 ACF는 도전 볼이 균일하게 정렬되어 있고 도전 볼의 밀도가 높아야 하는데, 이 경우 밀도가 높은 도전 볼에 의해 마이크로 LED의 칩 전극 패턴의 투과를 방해하여 마이크로 LED를 기판에 전사 시 비전 정렬(vision alignment) 공정의 난이도가 높아지는 단점이 있다.
또한, ACF는 도전 볼의 탄성 복원력과 모체인 레진의 경화 수축력에 의해서 접속을 유지하는데, 칩 전극과 도전 볼, 기판 전극 패드와 도전 볼 사이가 각각 물리적으로 접촉해 있기 때문에 통상의 솔더 방식 등의 접합 방식에 비해 상대적으로 접합 강도가 높지 않다는 단점이 있다.
본 개시는 ACF를 적용하지 않아 제조비를 저감할 수 있고 공정 난이도를 낮출 수 있으며 마이크로 LED의 칩 전극과 기판 전극 패드가 견고하게 접속되는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 개시는, 다수의 기판 전극 패드가 형성된 TFT(thin tilm transistor) 층을 구비한 기판; 및 각 기판 전극 패드에 전기적으로 연결된 칩 전극을 구비한 다수의 마이크로 LED(micro light emitting diode)를 포함하며, 상기 칩 전극과 상기 기판 전극 패드는 내부에 도전성 나노 입자가 포함된 솔더 범프(solder bump)와 금속 화합물을 이루도록 접합된 디스플레이 모듈을 제공한다.
상기 도전성 나노 입자는 150℃ 이하에서 금속 화합물을 형성하는 물질일 수 있다. 상기 도전성 나노 입자는 In, Sn 또는 Bi일 수 있다.
하나의 기판 전극 패드에는 하나의 솔더 범프가 배치될 수 있다.
하나의 기판 전극 패드에는 적어도 2 이상의 솔더 범프가 배치될 수 있다. 상기 솔더 범프의 최대 폭은 서로 인접한 기판 전극 패드들 사이의 간격의 50% 이하일 수 있다.
상기 솔더 범프는, 포토레지스트; 및 상기 포토레지스트 내에 분산된 상기 도전성 나노 입자들을 포함할 수 있다.
상기 다수의 마이크로 LED는 상기 기판에 부착된 비도전 접착 부재에 의해 물리적으로 고정될 수 있다. 상기 비도전 접착 부재는 NCF(non-conductive film)일 수 있다. 상기 비도전 접착 부재는 상기 도전성 나노 입자에 의해 상기 칩 전극과 상기 기판 전극 패드 간 접합을 용이하게 하도록 플럭스(flux)를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 글라스 기판, 합성수지 계열의 기판 또는 세라믹 기판일 수 있다. 상기 합성수지 계열의 기판의 재질은 PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone) 또는 PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate)일 수 있다.
또한, 본 개시는, 다수의 기판 전극 패드가 배열된 TFT 층이 형성된 기판 상에 다수의 도전성 나노 입자가 포함된 감광성 도전층을 도포하는 단계; 상기 다수의 기판 전극 패드에 대응하는 상기 감광성 도전층의 일부분을 반경화시키는 단계; 상기 반경화된 감광성 도전층의 일부분을 제외한 나머지 부분을 제거하여 각 기판 전극 패드 상에 솔더 범프를 형성하는 단계; 상기 기판에 비도전 접착 부재를 부착하는 단계; 상기 기판에 다수의 마이크로 LED를 전사하는 단계; 및 각 마이크로 LED의 칩 전극과 상기 기판 전극 패드 사이에 위치한 상기 도전성 나노 입자들이 상기 칩 전극 및 상기 기판 전극 패드와 함께 금속 화합물을 이루도록 열 압착 본딩하는 단계를 포함하는 디스플레이 모듈의 제조 방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 도전성 나노 입자는 150℃ 이하에서 금속 화합물을 형성하는 물질을 사용할 수 있다. 상기 도전성 나노 입자는 인듐(In), 주석(Sn) 또는 비스무트(Bi)일 수 있다.
상기 열 압착 본딩 시 온도는 150℃를 초과하며, 상기 열 압착 본딩을 통해 상기 솔더 범프를 경화할 수 있다.
상기 감광성 도전층의 일부분을 반경화시키는 단계에서, 상기 감광성 도전층의 일부분을 마스크의 개구를 통해 조사되는 UV에 의해 반경화할 수 있다.
상기 감광성 도전층의 일부분을 반경화시키는 단계에서, 하나의 기판 전극 패드에 하나의 개구가 대응하는 마스크를 사용하여 하나의 기판 전극 패드에 하나의 상기 솔더 범프를 형성할 수 있다.
상기 감광성 도전층의 일부분을 반경화시키는 단계에서, 하나의 기판 전극 패드에 적어도 2 이상의 개구가 대응하는 마스크를 사용하여 하나의 기판 전극에 적어도 2 이상의 상기 솔더 범프를 형성할 수 있다. 상기 솔더 범프의 최대 폭은 서로 인접한 기판 전극 패드들 사이의 간격의 50%로 형성할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 정면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 개략적인 흐름도이다.
도 5는 TFT 기판에 감광성 도전층을 형성한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 감광성 도전층의 일부를 UV 노광하는 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 UV 노광에 의해 기판 전극 패드들에 대응하는 감광성 도전층의 일부가 반경화된 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 감광성 도전층을 현상하여 각 기판 전극 패드 마다 솔더 범프가 하나씩 대응하도록 형성한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 표시된 Ⅸ 부분을 나타낸 평면도이다.
도 10은 감광성 도전층을 현상하여 하나의 기판 전극 패드 상에 다수의 소형 솔더 범프를 형성한 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 표시된 ⅩⅠ부분을 나타낸 평면도이다.
도 12는 TFT 기판에 접착 필름을 부착한 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 접착 필름 상에 다수의 마이크로 LED를 전사한 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 다수의 마이크로 LED를 열 압착하여 솔더 범프를 통해 TFT 기판과 전기적 및 물리적으로 연결된 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 개시에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, '동일하다'는 표현은 완전하게 일치하는 것뿐만 아니라, 가공 오차 범위를 감안한 정도의 상이함을 포함한다는 것을 의미한다.
그 밖에도, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 영상 표시용 자발광 소자(self-luminescence element)인 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode)를 구비한 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이 모듈은 평판 디스플레이 패널 중 하나로 각각 100 마이크로미터 이하인 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic light emitting diode)로 구성되어 백라이트가 필요한 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display) 패널에 비해 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. 디스플레이 모듈은 영상 표시용으로 사용되는 마이크로 발광 다이오드가 자발광 소자이므로 별도의 백라이트를 구비할 필요가 없다.
본 개시에서, 유기발광 다이오드(OLED, organic light emitting diode)와 무기 발광 소자인 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만 마이크로 LED는 OLED보다 밝기, 발광효율, 수명이 길다. 마이크로 LED는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 방출할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 마이크로 LED는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있다. 예를 들면, 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 즉, LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 LED(가로, 세로, 높이가 각각 100㎛를 초과한다) 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다. 이외에도 마이크로 LED는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다. 마이크로 LED는 애노드 및 캐소드 전극이 동일한 제1 면에 형성되고 발광면이 상기 전극들이 형성된 제1 면의 반대 측에 위치한 제2 면에 형성된 플립칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 하나의 서브 픽셀은 영상 표시용 마이크로 자발광 소자(micro self-luminescence element)로서, 예를 들면 마이크로 LED, 청색 마이크로 LED 또는 UV 마이크로 LED(ultraviolet micro light emitting diode)를 의미할 수 있다. 여기서, 청색 마이크로 LED는 청색 파장 대역(450~490 nm)의 광을 방출하는 자발광 소자이고, UV 마이크로 LED는 자외선 파장 대역(360~410 nm)의 광을 방출하는 자발광 소자일 수 있다.
본 개시에서, 하나의 서브 픽셀 영역은 하나의 서브 픽셀에서 방출되는 광에 의해 해당 서브 픽셀의 색상이 발현되는 영역을 의미한다. 본 개시에서는 서브 픽셀이 대응하는 색변환층의 일면의 면적(가로 길이 × 세로 길이)이 서브 픽셀의 발광면의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 서브 픽셀 영역은 색변환층의 면적에 대응할 수 있다.
본 개시에서, 기판은 전면(front surface)에 TFT(thin film transistor) 회로가 형성된 TFT층이 배치되고, 후면(rear surface)에 TFT 회로에 전원을 공급하는 전원 공급 회로와 데이터 구동 드라이버, 게이트 구동 드라이버 및 각 구동 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러가 배치될 수 있다. TFT층에 배열된 다수의 픽셀은 TFT 회로에 의해 구동될 수 있다.
본 개시에서, 기판은 글라스 기판, 합성수지 계열(예를 들면, PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate) 등)의 기판 또는 세라믹 기판을 사용할 수 있다.
본 개시에서, 기판의 전면(front surface)에는 TFT 회로가 형성된 TFT층이 배치되고, 기판의 후면에는 회로가 배치되지 않을 수 있다. TFT층은 기판 상에 일체로 형성되거나 별도의 필름 형태로 제작되어 기판의 일면에 부착될 수 있다.
본 개시에서, 기판의 전면은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분될 수 있다. 활성 영역은 기판의 전면에서 TFT층이 점유하는 영역에 해당할 수 있고, 비활성 영역은 기판의 전면에서 TFT층이 점유하는 영역을 제외한 영역일 수 있다.
본 개시에서, 기판의 에지 영역은 기판의 최 외곽 영역일 수 있다. 또한, 기판의 에지 영역은 기판의 회로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 또한, 기판의 에지 영역은 기판의 측면에 인접한 기판의 전면 일부와 기판의 측면에 인접한 기판의 후면 일부를 포함할 수 있다. 기판은 사각형(quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판은 직사각형(rectangle) 또는 정사각형(square)으로 형성될 수 있다. 기판의 에지 영역은 기판의 4변 중 적어도 하나의 변을 포함할 수 있다.
본 개시에서, TFT층(또는 백플레인(backplane))을 구성하는 TFT는 특정 구조나 타입으로 한정되지 않는다, 예를 들면, 본 개시에서 인용된 TFT는 LTPS TFT(low-temperature polycrystalline silicon TFT) 외 oxide TFT 및 Si TFT(poly silicon, a-silicon), 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있으며, Si 웨이퍼 CMOS 공정에서 P 타입(or N 타입) MOSFET만 만들어 적용할 수도 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈의 픽셀 구동 방식은 AM(active matrix) 구동 방식 또는 PM(passive matrix) 구동 방식일 수 있다. 디스플레이 모듈은 AM 구동 방식 또는 PM 구동 방식에 따라 각 마이크로 LED가 전기적으로 접속되는 배선의 패턴을 형성할 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PAM(pulse amplitude modulation) 제어 회로가 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 각 서브 픽셀은 대응하는 PAM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다. 또한, 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PWM(pulse width modulation) 제어 회로가 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 각 서브 픽셀은 대응하는 PWM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀 영역에는 복수의 PAM 제어 회로 및 복수의 PWM 제어 회로가 함께 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 픽셀 영역에 배치된 서브 픽셀들 중 일부는 PAM 제어 회로에 의해 제어되고 나머지는 PWM 제어 회로를 통해 제어될 수 있다. 또한, 각 서브 픽셀은 PAM 제어 회로 및 PWM 제어 회로에 의해 제어될 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 TFT 기판의 측면을 따라 일정한 간격으로 배치되는 박막 두께의 다수의 측면 배선을 포함할 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 TFT 기판의 측면으로 드러나는 측면 배선을 대신하여 TFT 기판의 측면으로 드러나지 않도록 형성된 다수의 관통 배선 부재를 마련할 수 있다. 이에 따라 TFT 기판의 전면(front surface)에서 비활성 영역을 최소화하고 활성 영역을 최대화함으로써 베젤 리스화 할 수 있고 디스플레이 모듈에 대한 마이크로 LED의 실장 조밀도를 증가시킬 수 있다.
본 개시에서, 베젤 리스화를 구현하는 디스플레이 모듈은 다수를 연결하는 경우 활성 영역을 최대화할 수 있는 대형 사이즈의 멀티 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 이 경우 각 디스플레이 모듈은 비활성 영역을 최소화함에 따라 서로 인접한 디스플레이 모듈의 각 픽셀들 간의 피치를 단일 디스플레이 모듈 내의 각 픽셀들 간의 피치와 동일하게 유지하도록 형성할 수 있다. 이에 따라 각 디스플레이 모듈 사이의 연결부분에서 심(seam)이 시인되지 않도록 하는 하나의 방법일 수 있다.
본 개시에서, 구동 회로는 픽셀 영역에 배치되어 적어도 2n개의 픽셀 구동을 제어하는 마이크로 IC에 의해 구현될 수 있다. 디스플레이 모듈에 마이크로 IC를 적용하는 경우, TFT층(또는 백플레인)에는 TFT 대신에 마이크로 IC와 각각의 마이크로 LED를 연결하는 채널층만 형성될 수 있다.
본 개시에서, 디스플레이 모듈은 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있으며, 매트릭스 타입으로 복수의 조립 배치를 통해 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV 및 사이니지(signage)(또는, 디지털 사이니지(digital signage)), 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 정면도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 개략 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예 따른 디스플레이 모듈(10)은 다수의 픽셀 구동 회로(30)가 형성된 TFT 기판(20)과, TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 배열된 다수의 픽셀(100)과, 제어 신호를 생성하고 생성된 제어 신호를 다수의 픽셀 구동 회로(30)로 제공하는 패널 구동부(40)를 포함할 수 있다.
본 개시에서, 하나의 픽셀은 다수의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 하나의 서브 픽셀은 하나의 광원과 각 광원에 대응하는 색변환층 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 광원은 무기 자발광 다이오드(inorganic　self-light emitting diode)로서 예를 들면, 100㎛ 이하(바람직하게는 30㎛ 이하)의 사이즈를 가지는 VCSEL 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode) 또는 마이크로 LED(micro light emitting diode)일 수 있다. VCSEL 다이오드 및 마이크로 LED는 청색 파장 대역(450~490 nm)의 광을 방출하거나 자외선 파장 대역(360~410 nm)의 광을 방출할 수 있다. 픽셀(100)의 구조는 도 3을 참조하여 하기에서 상세히 설명한다.
TFT 기판(20)은 글라스 기판(21)과, 글라스 기판(21)의 전면에 TFT(thin film transistor) 회로가 포함된 TFT층(23)과, TFT층(23)의 TFT 회로와 기판의 후면 배치된 회로들(미도시)을 전기적으로 연결하는 다수의 측면 배선(25)을 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 디스플레이 모듈(10)은 글라스 기판(21)의 대안으로 합성수지 계열의 기판을 사용할 수 있다. 합성수지 계열의 기판은 예를 들면, PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 합성수지 계열의 기판은 플렉서블 또는 딱딱한 정도의 경도를 가질 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 디스플레이 모듈(10)은 글라스 기판(21)의 대안으로 합성수지 계열 기판을 사용하는 경우, 후술하는 활성 영역(20a)에 비아 홀을 형성하고 비아 홀에 내에 배선을 형성할 수 있다. 이 경우, 비아 홀에 형성된 배선을 통해 기판의 전면 및 후면이 서로 전기적으로 연결될 수 있고, 기판에서 전술한 다수의 측면 배선(25)을 생략할 수 있다. 또한, 다수의 측면 배선(25a)이 형성되는 영역(후술하는 비활성 영역(20b))을 기판에서 생략할 수 있다. 이와 같이 기판에서 비활성 영역(20b)을 생략하는 경우 후술하는 활성 영역(20a)을 넓힐 수 있다.
또한, 본 개시의 디스플레이 모듈(10)은 글라스 기판(21)의 대안으로 세라믹 기판을 사용하는 것도 물론 가능하다.
TFT 기판(20)은 전면에 영상을 표현하는 활성 영역(active area)(20a)과 영상을 표현할 수 없는 비활성 영역(dummy area)(20b)을 포함할 수 있다.
활성 영역(20a)은 다수의 픽셀이 각각 배열되는 다수의 픽셀 영역(24)으로 구획될 수 있다. 다수의 픽셀 영역(24)은 다양한 형태로 구획될 수 있으며, 일 예로서 매트릭스 형태로 구획될 수 있다. 하나의 픽셀 영역(24)에는 하나의 픽셀(100, 도 3 참조)이 포함될 수 있다.
비활성 영역(20b)은 글라스 기판의 에지 영역(edge area)에 포함될 수 있으며, 에지 영역을 따라 일정한 간격을 두고 배치된 다수의 접속 패드(28a)가 형성될 수 있다. 다수의 접속 패드(28a)는 각각 배선(28b)을 통해 각 픽셀 구동 회로(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
비활성 영역(20b)에 형성되는 접속 패드(28a)의 개수는 기판에 구현되는 픽셀의 개수에 따라 달라질 수 있고, 활성 영역(20a)에 배치된 TFT 회로의 구동 방식에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 활성 영역(20a)에 배치된 TFT 회로가 가로 라인 및 세로 라인으로 다수의 픽셀을 구동하는 PM(passive matrix) 구동 방식인 경우에 비해 각 픽셀을 개별적으로 구동하는 AM(active matrix) 구동 방식이 더 많은 배선과 접속 패드가 필요할 수 있다.
TFT층(23)은 다수의 픽셀(100)을 제어하기 위해 가로로 배치된 다수의 데이터 신호 라인과, 세로로 배치된 다수의 게이트 신호 라인과, 각 라인에 전기적으로 연결된 다수의 픽셀 구동 회로(30)를 포함할 수 있다.
TFT층(23)은 다수의 기판 전극 패드(22a, 22b, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 다수의 기판 전극 패드(22a, 22b)는 각 픽셀 영역에 일정한 개수로 배열될 수 있다. 예를 들면, 하나의 픽셀 영역에 3개의 서브 픽셀(제1 내지 제3 마이크로 LED(50R, 50G, 50B))이 포함되고 하나의 서브 픽셀당 2개의 칩 전극(51a, 51b, 도 3 참조)을 구비하는 경우, 하나의 픽셀 영역에 6개의 기판 전극 패드(22a, 22b)가 배열될 수 있다.
패널 구동부(40)는 COG(chip on glass) 또는 COP(chip on plastic) 본딩 방식으로 직접 기판에 연결되거나, FOG(film on glass) 본딩 방식으로 별도의 FPCB를 통해 TFT 기판(20)에 간접적으로 연결될 수 있다. 패널 구동부(40)는 다수의 픽셀 구동 회로(30)를 구동하여 다수의 픽셀 구동 회로(30) 각각에 전기적으로 연결된 다수의 마이크로 LED의 발광을 제어할 수 있다.
패널 구동부(40)는 제1 구동부(41)와 제2 구동부(42)를 통해 다수의 픽셀 구동 회로(30)를 라인 별로 제어할 수 있다. 제1 구동부(41)는 TFT 기판(20)에 형성된 다수의 가로 라인들을 영상 프레임당 하나의 라인씩 순차적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 해당 라인에 각각 연결된 픽셀 구동 회로(30)에 전송할 수 있다. 제2 구동부(42)는 TFT 기판(20)에 형성된 다수의 세로라인들을 영상 프레임당 하나의 라인씩 순차적으로 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 해당라인에 연결된 각각 연결된 픽셀 구동 회로(30)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 단일 픽셀을 나타낸 단면도이다.
디스플레이 모듈(1)의 TFT 기판(20)에는 다수의 픽셀 영역(24, 도 1 참조)이 격자 형태로 마련될 수 있다. 각 픽셀 영역(24)에는 하나의 픽셀(100)이 배치될 수 있다. 하나의 픽셀(100)은 서로 다른 색상의 광을 방출하는 적어도 3개의 서브 픽셀(마이크로 LED)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 픽셀(100)은 적색 파장 대역의 광을 방출하는 제1 마이크로 LED(50R), 녹색 파장 대역의 광을 방출하는 제2 마이크로 LED(50G), 청색 파장 대역의 광을 방출하는 제3 마이크로 LED(50B)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)는 TFT 기판(20)에 형성된 솔더 범프(solder bump)(75)를 통해 TFT 기판(20)에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 솔더 범프(75)는 제1 내지 제3 마이크로 LED와 TFT 기판(20)을 상호 전기적 및 물리적으로 연결할 수 있다. 예를 들면, 제1 마이크로 LED(50R)의 칩 전극(51a, 51b)은 솔더 범프(75)를 통해 각각 대응하는 기판 전극 패드(22a, 22b)와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2 및 제3 마이크로 LED(50G, 50B)의 칩 전극은 솔더 범프(75)를 통해 각각 대응하는 기판 전극 패드와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
솔더 범프(75)는 하나의 칩 전극과 하나의 기판 전극 패드 사이에 하나가 배치될 수 있다. 솔더 범프(75)는 경화된 포토레지스트와 다수의 도전성 나노 입자(73)를 포함할 수 있다.
도전성 나노 입자(73)는 약 150°C 이하에서 칩 전극 및 기판 전극 패드와 금속 화합물을 형성할 수 있는 물질일 수 있다. 이 경우, 도전성 나노 입자(73)는 In, Sn, Bi 중 어느 하나의 물질일 수 있다.
칩 전극(51a, 51b)은 필러층과 이에 적층되는 배리어층을 포함할 수 있다. 필러층은 마이크로 LED의 p형 반도체층(또는 n형 반도체층)과 배리어층 간의 접촉 저항을 낮추고, p형 반도체층(또는 n형 반도체층)과 배리어층 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 필러층은 Au, Cu, Ni, Al 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 배리어층은 Au, Ni, Ti, Cr, Pd, TiN, Ta, TiW, TaN, AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN, TiB2 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
기판 전극 패드(22a, 22b)는 Au, Cu, Ag, Ni, Ni/Au, Au/Ni, Ni/Cu, Cu/Ni 중 어느 하나일 수 있다.
도전성 나노 입자(73)는 TFT 기판(20)에 다수의 마이크로 LED를 전사한 후 진행되는 열 압착 본딩 공정에서 가해지는 열(예를 들면, 150℃ 초과)에 의해 용융되면서 칩 전극(51a, 51b)과 기판 전극 패드(22a, 22b)와 함께 금속 화합물을 형성할 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)는 솔더 범프(75)를 통해 TFT 기판(20)에 물리적으로 고정되는 것은 물론, 경화된 비도전 접착 부재(90)에 의해서도 TFT 기판(20)에 물리적으로 고정될 수 있다.
비도전 접착 부재(90)는 다수의 마이크로 LED를 TFT 기판(20)에 전사하기 전에 TFT 기판(20)의 전면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 비도전 접착 부재(90)는 기판 전극 패드(22a, 22b) 및 기판 전극 패드 상에 형성된 솔더 범프(75)를 덮는다.
이에 따라, TFT 기판(20)에 전사되는 다수의 마이크로 LED는 비도전 접착 부재(90) 상에 접촉된다. 이 상태에서 다수의 마이크로 LED를 TFT 기판(20) 측으로 열 압착하면 다수의 마이크로 LED는 비도전 접착 부재(90) 내측으로 삽입되고, 비도전 접착 부재(90)는 열에 의해 경화된다. 이에 따라, 다수의 마이크로 LED는 비도전 접착 부재(90) 내측에 소정 깊이로 삽입된 상태로 경화된 비도전 접착 부재(90)에 의해 TFT 기판(20)에 견고하게 고정될 수 있다.
비도전 접착 부재(90)는 도전성 나노 입자(73)에 의해 칩 전극(51a, 51b)과 기판 전극 패드(22a, 22b) 간 접합을 용이하게 하도록 플럭스(flux)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(10)의 제조 공정을 순차적으로 설명한다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 개략적인 흐름도이고, 도 5는 TFT 기판에 감광성 도전층을 형성한 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 다수의 기판 전극 패드(22a, 22b)가 형성된 TFT 기판(20)에 감광성 도전 물질을 도포하여 감광성 도전층(70)을 형성한다(S11).
감광성 도전층(70)은 예를 들면, 잉크젯 프린팅 방식에 의해 TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 소정 두께로 형성될 수 있다.
감광성 도전층(70)은 포토레지스트(71)와 포토레지스트 내에 분산된 다수의 도전성 나노 입자(73)를 포함할 수 있다. 다수의 도전성 나노 입자(73)는 포토레지스트(71) 내에 균일하게 분포되는 것이 바람직하다.
도전성 나노 입자(73)는 TFT 기판(20) 상에 구현하고자 하는 솔더 범프(75)의 패턴 해상도 및 전기적 특성에 따라 그 직경과 함량을 달리 할 수 있다. 예를 들면, 도전성 나노 입자(73)의 직경은 1㎛ 이하일 수 있다.
도전성 나노 입자(73)는 하기에서 진행될 열 압착 본딩 공정 시 약 150°C 이하에서 용융되어 칩 전극 및 기판 전극 패드와 금속 화합물을 형성할 수 있는 물질로서, In, Sn 및 Bi 중 어느 하나일 수 있다.
이어서, TFT 기판(20)에 도포된 감광성 도전층(70)을 이용하여 TFT 기판(20)에 솔더 범프 패턴을 형성하기 위해 UV 노광 및 현상을 순차적으로 진행한다.
도 6은 감광성 도전층의 일부를 UV(ultraviolet) 노광하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 감광성 도전층(70)의 상측에 마스크(80)를 근접하게 배치한다.
마스크(80)는 다수의 개구(81)가 일정한 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 다수의 개구(81)는 TFT 기판(20)에 배열된 다수의 기판 전극 패드(22a, 22b)의 패턴과 동일한 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 인접한 2개의 개구(81) 사이의 피치는 이 개구들(81)에 각각 대응하는 기판 전극 패드(22a, 22b) 사이의 피치와 동일할 수 있다.
마스크(80)의 다수의 개구(81)가 다수의 기판 전극 패드(22a, 22b)에 대응하도록 마스크(80)를 TFT 기판(20)과 정렬한다.
이 상태에서, 다수의 개구(81)를 통해 UV를 감광성 도전층(70)으로 조사하여 각 개구(81)에 대응하는 감광성 도전층(70)의 일부분을 노광한다(S12).
도 7은 UV 노광에 의해 기판 전극 패드들에 대응하는 감광성 도전층의 일부가 반경화된 예를 나타낸 도면이다.
본 개시에서, UV 노광된 감광성 도전층(70)의 '일부분'은 현상 후 '솔더 범프'가 되므로 감광성 도전층(70)의 '일부분'과 '솔더 범프'는 동일한 부재번호 75를 부여한다.
도 7을 참조하면, UV 노광된 감광성 도전층(70)의 일부분(75)은 반경화된 상태가 된다. 감광성 도전층(70)의 반경화 상태가 된 일부분(75)에 포함된 다수의 도전성 나노 입자(73)는 하기의 열 압착 본딩 과정 전에는 변형이 가능한 상태를 유지한다.
감광성 도전층(70)의 반경화 상태가 된 일부분(75)의 폭(W2)은 마스크(80)의 개구(81)의 폭(W1, 도 6 참조)과 동일하거나 거의 유사할 수 있다.
도 8은 감광성 도전층을 현상하여 각 기판 전극 패드 마다 솔더 범프가 하나씩 대응하도록 형성한 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에 표시된 Ⅸ 부분을 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 감광성 도전층(70)에 현상액을 고르게 분사(또는 딥핑(dipping))하고 현상액이 골고루 퍼지도록 TFT 기판(20)을 회전시킨 후에 소정 시간(화학적 반응시간)이 경과하면 감광성 도전층(70)의 일부분(75)을 제외한 감광성 도전층(70)의 나머지 부분(비노광부)이 TFT 기판(20)으로부터 제거된다(S13).
현상 후, 하나의 기판 전극 패드 상에는 하나의 솔더 범프(75)가 형성되도록 패터닝된다.
도 9를 참조하면, 하나의 솔더 범프(75)는 대응하는 기판 전극 패드보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 이는 하기의 열 압착 본딩 시 솔더 범프(75)가 눌리면서 높이가 낮아지는 동시에 면적이 증가할 수 있는데 이때 인접한 다른 솔더 범프와 전기적으로 접촉되지 않도록 고려한 것이다.
솔더 범프(75)의 크기(폭(W2)과 길이(L2))는 마스크(80)의 개구(81)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 또한, 솔더 범프(75)는 대응하는 하나의 칩 전극의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다.
도 10은 감광성 도전층을 현상하여 하나의 기판 전극 패드 상에 다수의 소형 솔더 범프를 형성한 예를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10에 표시된 ⅩⅠ부분을 나타낸 평면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 솔더 범프(75a)는 하나의 기판 전극 패드에 대하여 적어도 2이상이 형성될 수 있다.
각 솔더 범프(75a)는 기판 전극 패드의 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 기판 전극 패드(22a, 22b) 사이 간격의 50%를 초과하지 않는 직경을 가질 수 있다. 이에 따라, 한 쌍의 기판 전극 패드(22a, 22b)에 각각 형성된 다수의 솔더 범프(75a)가 열 압착 본딩 시 눌리더라도 하나의 기판 전극 패드(22a) 상의 솔더 범프(75a)와 다른 기판 전극 패드(22b) 상의 솔더 범프(75a)가 상호 접촉하여 한 쌍의 기판 전극 패드(22a, 22b)가 쇼트되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 이와 같이 다중 솔더 범프(75a)를 형성하는 경우, UV 노광을 위해 마스크를 TFT 기판에 대하여 정밀하게 정렬할 필요가 없음으로 공정 난이도가 감소시킬 수 있다. 이 경우, 마스크는 하나의 기판 전극 패드에 대하여 다수의 개구가 대응하도록 형성된다.
도 12는 TFT 기판에 접착 필름을 부착한 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 비도전 접착 부재(90)를 TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 형성한다(S14).
이 경우, 비도전 접착 부재(90)는 NCF(non-conductive film)일 수 있으며, NCF를 TFT 기판(20)의 전면(front surface)에 라미네이팅 처리한다.
도 13은 접착 필름 상에 다수의 마이크로 LED를 전사한 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, TFT 기판(20)에 다수의 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)를 전사한다(S15).
다수의 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)는 비도전 접착 부재(90)의 상면에 안착될 수 있다. 이 경우, 다수의 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)의 칩 전극(51a, 51b)은 각각 대응하는 기판 전극 패드(22a, 22b)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
도 14는 다수의 마이크로 LED를 열 압착하여 솔더 범프를 통해 TFT 기판과 전기적 및 물리적으로 연결된 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 소정의 가압 부재(미도시)를 이용하여 다수의 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)를 TFT 기판(20) 측으로 열 압착한다(S16).
이 경우, 열과 압력에 의해 솔더 범프(75)에 포함된 다수의 도전성 나노 입자(73)가 용융됨에 따라 칩 전극(51a, 51b)과 기판 전극 패드(22a, 22b)와 금속 화합물을 형성한다. 이에 따라, 각 마이크로 LED의 칩 전극(51a, 51b)는 대응하는 기판 전극 패드(22a, 22b)와 전기적 및 물리적으로 접합됨에 따라 안정적인 접속이 가능하다.
또한, 다수의 마이크로 LED(50R, 50G, 50B)는 압력에 의해 비도전 접착 부재(90) 내측으로 삽입되고, 열에 의해 비도전 접착 부재(90)와 반경화 상태의 솔더 범프(75)가 경화된다. 이에 따라, 다수의 마이크로 LED는 비도전 접착 부재(90) 내측에 소정 깊이로 삽입된 상태로 TFT 기판(20)에 견고하게 고정될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 개시에서는 ACF보다 저렴한 감광성 도전층(70)을 형성하고 이를 이용하여 솔더 범프 패턴을 형성함으로써 디스플레이 모듈(10)의 제조 비용을 크게 낮출 수 있다.
또한, 마이크로 LED의 칩 전극과 기판 전극 패드가 금속 화합물을 형성하면서 상호 접합되므로 마이크로 LED가 전기적 및 물리적으로 안정되게 TFT 기판(20)에 연결될 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 개시의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 본 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해해서는 안 될 것이다.
본 개시는 영상 표시용 자발광 소자를 사용하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 다수의 기판 전극 패드가 형성된 TFT(thin film transistor) 층을 구비한 기판; 및
    각 기판 전극 패드에 전기적으로 연결된 칩 전극을 구비한 다수의 마이크로 LED(micro light emitting diode);를 포함하며,
    상기 칩 전극과 상기 기판 전극 패드는 내부에 도전성 나노 입자가 포함된 솔더 범프(solder bump)와 금속 화합물을 이루도록 접합된, 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 나노 입자는 150℃ 이하에서 금속 화합물을 형성하는 물질인, 디스플레이 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 나노 입자는 In, Sn 또는 Bi인, 디스플레이 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    하나의 기판 전극 패드에는 하나의 솔더 범프가 배치된, 디스플레이 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    하나의 기판 전극 패드에는 적어도 2 이상의 솔더 범프가 배치된, 디스플레이 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 솔더 범프의 최대 폭은 서로 인접한 기판 전극 패드들 사이의 간격의 50% 이하인, 디스플레이 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 범프는,
    포토레지스트; 및
    상기 포토레지스트 내에 분산된 상기 도전성 나노 입자들;을 포함하는, 디스플레이 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 마이크로 LED는 상기 기판에 부착된 비도전 접착 부재에 의해 물리적으로 고정되는, 디스플레이 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비도전 접착 부재는 NCF(non-conductive film)인, 디스플레이 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 비도전 접착 부재는 상기 도전성 나노 입자에 의해 상기 칩 전극과 상기 기판 전극 패드 간 접합을 용이하게 하도록 플럭스(flux)를 더 포함하는, 디스플레이 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 글라스 기판, 합성수지 계열의 기판 또는 세라믹 기판인, 디스플레이 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 합성수지 계열의 기판의 재질은 PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone) 또는 PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate)인, 디스플레이 모듈.
  13. 다수의 기판 전극 패드가 배열된 TFT 층이 형성된 기판 상에 다수의 도전성 나노 입자가 포함된 감광성 도전층을 도포하는 단계;
    상기 다수의 기판 전극 패드에 대응하는 상기 감광성 도전층의 일부분을 반경화시키는 단계;
    상기 반경화된 감광성 도전층의 일부분을 제외한 나머지 부분을 제거하여 각 기판 전극 패드 상에 솔더 범프를 형성하는 단계;
    상기 기판에 비도전 접착 부재를 부착하는 단계;
    상기 기판에 다수의 마이크로 LED를 전사하는 단계; 및
    각 마이크로 LED의 칩 전극과 상기 기판 전극 패드 사이에 위치한 상기 도전성 나노 입자들이 상기 칩 전극 및 상기 기판 전극 패드와 함께 금속 화합물을 이루도록 열 압착 본딩하는 단계;를 포함하는, 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도전성 나노 입자는 150℃ 이하에서 금속 화합물을 형성하는 물질을 사용하는, 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도전성 나노 입자는 In, Sn 또는 Bi인, 디스플레이 모듈의 제조 방법.
PCT/KR2021/019943 2021-02-09 2021-12-27 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법 WO2022173119A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0018636 2021-02-09
KR1020210018636A KR20220114967A (ko) 2021-02-09 2021-02-09 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022173119A1 true WO2022173119A1 (ko) 2022-08-18

Family

ID=82837643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/019943 WO2022173119A1 (ko) 2021-02-09 2021-12-27 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20220114967A (ko)
WO (1) WO2022173119A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240031716A (ko) * 2022-09-01 2024-03-08 삼성전자주식회사 발광 다이오드와 기판 사이를 연결하는 접합 부재를 포함하는 디스플레이 모듈
WO2024075991A1 (ko) * 2022-10-04 2024-04-11 삼성전자 주식회사 마이크로-엘이디를 포함하는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180018246A (ko) * 2016-08-11 2018-02-21 주식회사 루멘스 Led칩 그룹들의 어레이를 포함하는 디스플레이 모듈 및 그 제조방법
JP2020004939A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社ブイ・テクノロジー 基板実装方法及び電子部品実装基板
KR20200054747A (ko) * 2018-11-12 2020-05-20 삼성전자주식회사 디스플레이 모듈, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 모듈 제조방법
JP2020092159A (ja) * 2018-12-05 2020-06-11 株式会社ブイ・テクノロジー マイクロｌｅｄ実装構造、マイクロｌｅｄディスプレイ及びマイクロｌｅｄディスプレイの製造方法
JP2020150117A (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 株式会社リコー 電子装置、および電子装置の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180018246A (ko) * 2016-08-11 2018-02-21 주식회사 루멘스 Led칩 그룹들의 어레이를 포함하는 디스플레이 모듈 및 그 제조방법
JP2020004939A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社ブイ・テクノロジー 基板実装方法及び電子部品実装基板
KR20200054747A (ko) * 2018-11-12 2020-05-20 삼성전자주식회사 디스플레이 모듈, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 모듈 제조방법
JP2020092159A (ja) * 2018-12-05 2020-06-11 株式会社ブイ・テクノロジー マイクロｌｅｄ実装構造、マイクロｌｅｄディスプレイ及びマイクロｌｅｄディスプレイの製造方法
JP2020150117A (ja) * 2019-03-13 2020-09-17 株式会社リコー 電子装置、および電子装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220114967A (ko) 2022-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019093641A1 (ko) 엘이디 구동 유닛들이 형성된 tft 기판을 갖는 엘이디 디스플레이 장치
WO2022173119A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2020101277A1 (en) Display module, display apparatus including the same and method of manufacturing display module
WO2020204356A1 (en) Display module and method of manufacturing the same
WO2021071077A1 (en) Display module and manufacturing method thereof
WO2021230502A1 (en) Display module and method of manufacturing the same
WO2020017823A1 (ko) 디스플레이 패널 및 이를 이용한 대형 디스플레이 장치
WO2021015407A1 (en) Display module having led packages and manufacturing method thereof
WO2020050652A1 (en) Display device and method for manufacturing the same
EP3830874A1 (en) Display device and method for manufacturing the same
WO2022045580A1 (ko) 마이크로 led 패키지 및 이를 구비한 디스플레이 모듈
WO2021107278A1 (ko) 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법
WO2022086038A1 (ko) 디스플레이 모듈
WO2022169108A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2021221454A1 (ko) 마이크로 led와 tft 층 간 접합구조를 포함하는 디스플레이 모듈
WO2022114395A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2020122694A2 (ko) 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
WO2022169160A2 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2021006450A1 (ko) 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법
WO2022092564A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2021137625A1 (ko) 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 그 제조방법
WO2021172799A1 (ko) 디스플레이 장치 및 이에 구비되는 디스플레이 패널
WO2022145567A1 (ko) 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
WO2022085947A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
WO2023101142A1 (ko) 디스플레이 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21925939

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21925939

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1