WO2023080423A1 - 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2023080423A1
WO2023080423A1 PCT/KR2022/013517 KR2022013517W WO2023080423A1 WO 2023080423 A1 WO2023080423 A1 WO 2023080423A1 KR 2022013517 W KR2022013517 W KR 2022013517W WO 2023080423 A1 WO2023080423 A1 WO 2023080423A1
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light emitting
emitting diode
substrate
display module
semiconductor layer
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김성욱
김성수
이현호
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a display module and a manufacturing method thereof.
  • micro LEDs In displays mounted with micro light emitting diodes (hereinafter referred to as micro LEDs), which have been developed so far, one micro LED corresponds to one sub-pixel.
  • micro LED When one sub-pixel is composed of one micro LED, if the micro LED is defective or cannot be turned on due to damage, the corresponding micro LED must be replaced. However, since the micro LED has a subminiature size of 100 ⁇ m or less, it is difficult to replace the micro LED and thus the repair cost increases. This will act as a factor that increases the unit price of the product.
  • An object of the present disclosure is to provide a display module that is suitable for manufacturing a large-area display module on which a micro LED is mounted and does not require repair when the mounted micro LED is defective or damaged, and a manufacturing method thereof.
  • the present disclosure provides a first light emitting diode having a light emitting surface and a pair of electrode pads on a surface opposite to the light emitting surface; and a second light emitting diode connected to one side of the first light emitting diode by a connection part.
  • a thickness of the connecting portion provides a light emitting diode set that is smaller than thicknesses of the first light emitting diode and the second light emitting diode.
  • Both ends of the connection part may be connected to a first side surface of the first light emitting diode and a second side surface of the second light emitting diode facing the first side surface.
  • connection part may be formed at a position adjacent to the light emitting surface of the first light emitting diode and the light emitting surface of the second diode.
  • Each of the first light emitting diode and the second light emitting diode includes a first semiconductor layer having a light emitting surface on one surface; a second semiconductor layer on one surface of which the pair of electrode pads are spaced apart; and a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the connecting portion may be integrally formed with the first semiconductor layer.
  • a substrate on which a TFT layer in which a plurality of thin film transistors (TFTs) are arranged is provided and a plurality of substrate electrode pads electrically connected to the plurality of TFTs are arranged; a plurality of light emitting diodes connected to the plurality of substrate electrode pads; and a driving circuit provided on the substrate.
  • TFTs thin film transistors
  • the above object can be achieved by providing a display module in which the plurality of substrate electrode pads are disposed at a predetermined distance apart from each other and a plurality of light emitting diodes are connected to the pair of substrate electrode pads.
  • a first light emitting diode and a second light emitting diode are connected to the pair of substrate electrode pads in a state of being separated from each other, and a first remaining portion and a second light emitting diode are connected to each side where the first light emitting diode and the second light emitting diode face each other. 2 remainders can be formed.
  • the first remaining part and the second remaining part are parts of one connection part connecting the first light emitting diode and the second light emitting diode, and may be separated as the one connection part is cut.
  • Thicknesses of the first remaining portion and the second remaining portion may be smaller than thicknesses of the first light emitting diode and the second light emitting diode.
  • Three or more light emitting diodes may be connected to the pair of substrate electrode pads.
  • growing a plurality of light emitting diodes on the epitaxial substrate Forming a plurality of light emitting diode sets such that a predetermined number of the plurality of light emitting diodes are connected; transferring the plurality of light emitting diode sets to a display substrate; And by providing a method of manufacturing a display module comprising the step of separating the plurality of light emitting diodes connected to each other by pressing the plurality of light emitting diode sets transferred to the display substrate, it is possible to achieve the above object.
  • the light emitting diode set may include a first light emitting diode and a second light emitting diode connected to a side of the first light emitting diode through a connecting portion.
  • connection part may be integrally formed with the first light emitting diode and the second light emitting diode.
  • the plurality of light emitting diode sets may be thermally compressed toward the display substrate.
  • FIG. 1 is a side view illustrating a light emitting diode set according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a bottom view illustrating a light emitting diode set according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of one light emitting diode among light emitting diode sets according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a view showing an epitaxial substrate on which a first semiconductor layer, a light emitting layer, and a second semiconductor layer are sequentially formed.
  • FIG. 7 is a view showing an example in which electrode pads are formed on the second semiconductor layer.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a light emitting diode set is transferred from a relay substrate to a display substrate by a laser transfer method.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of pressing a light emitting diode set transferred to a display substrate with a pressing member.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a light emitting diode set is separated into individual light emitting diodes.
  • FIG. 14 is an enlarged view showing a portion D shown in FIG. 13;
  • 15 is a diagram illustrating an example in which some defective light emitting diodes among a plurality of light emitting diodes transferred to a display substrate are not turned on.
  • Embodiments of the present disclosure may apply various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the scope to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of technology disclosed. In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter, the detailed description will be omitted.
  • first, second, and third may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may only be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present disclosure.
  • a “module” or “unit” performs at least one function or operation, and may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or a plurality of “units” may be integrated into at least one module and implemented by at least one processor, except for “modules” or “units” that need to be implemented with specific hardware.
  • a display module may include a display panel.
  • the display panel is one of flat panel display panels, and a plurality of inorganic light emitting diodes each having a size of 100 ⁇ m or less may be arranged.
  • Display modules with micro LEDs offer better contrast, response time and energy efficiency compared to liquid crystal display (LCD) panels that require a backlight.
  • LCD liquid crystal display
  • the micro LED may be a semiconductor chip capable of emitting light by itself when power is supplied. Micro LEDs have fast response speed, low power, and high luminance.
  • Micro LEDs are more efficient at converting electricity into photons than LCDs or OLEDs.
  • micro LEDs have a higher "brightness per watt" than LCD or OLED displays. Therefore, micro LED can produce the same brightness with about half the energy compared to conventional LED (width, length, and height each exceed 100 ⁇ m) or OLED.
  • Micro LED is capable of implementing high resolution, excellent color, contrast and brightness, so it can accurately express a wide range of colors, and can implement a clear screen even outdoors in bright sunlight.
  • Micro LED is resistant to burn-in and generates less heat, guaranteeing a long lifespan without deformation.
  • the micro LED has a flip chip structure in which an anode electrode 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 where the electrode terminals are formed. can have
  • the light emitting diode set After being transferred to the display substrate, the light emitting diode set may be electrically and physically connected to a plurality of substrate electrode pads arranged on the display substrate through a thermal compression process.
  • the light emitting diode set is subjected to pressure during thermal compression. In this case, when the connection parts connecting adjacent light emitting diodes are cut by the pressure, the plurality of light emitting diodes connected in a row by the connection parts may be separated independently.
  • One pixel may include a plurality of light emitting diode sets. That is, one light emitting diode set can form one sub-pixel.
  • the light emitting diodes of the first light emitting diode set may emit light in a red wavelength band.
  • Light emitting diodes forming the second light emitting diode set may emit light in a green wavelength band.
  • Light emitting diodes forming the third light emitting diode set may emit light in a blue wavelength band.
  • a thin film transistor (TFT) layer formed with a TFT circuit may be disposed on a front surface of the glass substrate, and a driving circuit for driving the TFT circuit may be disposed on a rear surface of the glass substrate.
  • a TFT circuit can drive a number of pixels arranged in a TFT layer.
  • the front surface of the glass substrate may be divided into an active region and an inactive region.
  • the active region may correspond to an area occupied by the TFT layer on the entire surface of the glass substrate, and the inactive area may be an area excluding the area occupied by the TFT layer on the entire surface of the glass substrate.
  • the edge region of the glass substrate may be an outermost portion of the glass substrate. Also, the edge region of the glass substrate may be an area other than a region of the glass substrate where a circuit is formed. Also, the edge region of the glass substrate may include a side surface of the glass substrate, a part of the front surface of the glass substrate adjacent to the side surface, and a part of the rear surface of the glass substrate.
  • the glass substrate may be formed in a quadrangle type. Specifically, the glass substrate may be formed in a rectangle or square.
  • the edge region of the glass substrate may include at least one side of the four sides of the glass substrate.
  • the display module includes a glass substrate on which a plurality of LEDs are mounted and side wires are formed.
  • a display module can be installed and applied to electronic products or electric vehicles that require wearable devices, portable devices, handheld devices, and various displays as a single unit, and can be applied as a matrix type. It can be applied to display devices such as PC (personal computer) monitors, high-definition TVs and signage (or digital signage), electronic displays and the like through the assembly arrangement of .
  • FIG. 1 is a side view showing a light emitting diode set according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a bottom view showing a light emitting diode set according to an embodiment of the present disclosure.
  • the light emitting diode set 100 includes first to fourth light emitting diodes 110 connected by first to third connection parts 151, 152, and 153. 120, 130, 140) may be included.
  • the light emitting diode set 100 is described as including four light emitting diodes 110, 120, 130, and 140, but is not limited thereto.
  • the light emitting diode set 100 may include at least two light emitting diodes connected by a connection part.
  • the first to fourth light emitting diodes 110, 120, 130, and 140 may be inorganic light emitting diodes having a size of 100 ⁇ m or less. For example, it may be a mini LED or a micro LED.
  • the first to fourth light emitting diodes 110 , 120 , 130 , and 140 may be connected in series by the first to third connection parts 151 , 152 , and 153 .
  • the first light emitting diode 110 and the second light emitting diode 120 are interconnected by the first connection part 151
  • the second light emitting diode 120 and the third light emitting diode 130 are connected to each other by the second light emitting diode 120.
  • the third light emitting diode 130 and the fourth light emitting diode 140 may be interconnected through the third connection part 153 .
  • the first to third connectors 151, 152, and 153 emit first to fourth light emitting elements adjacent to the light emitting surfaces 115, 125, 135, and 145 of the first to fourth light emitting diodes 110, 120, 130, and 140. It may be located on the side of the diode (110, 120, 130, 140).
  • the first to third connection portions 151, 152, and 153 are connected to the epi-substrate 10 when the first to fourth light-emitting diodes 110, 120, 130, and 140 are grown on the epi-substrate 10 (see FIG. 5). It may be a part of the formed first semiconductor layer 21 (see FIG. 5).
  • the first to third connection portions 151, 152, and 153 may be cut by pressure applied to the light emitting diode set 100 in a process of transferring the light emitting diode set 100 to the display substrate 70 and then thermally compressing the light emitting diode set 100. there is.
  • the first to fourth light emitting diodes 110 , 120 , 130 , and 140 may be disconnected from each other by disconnecting the first to third connection units 151 , 152 , and 153 .
  • a portion of the first connection portion 151 may remain in a protruding form on the side surface of the first light emitting diode 110 and the side surface of the second light emitting diode 120 (see FIG. 14 ).
  • the second and third connection parts 152 and 153 are the side surface of the second light emitting diode 120, the side surface of the third light emitting diode 130, and the third light emitting diode 130 in a cut state. ) and the side of the fourth light emitting diode 140, respectively, may remain in a protruding form.
  • the first to fourth light emitting diodes 110, 120, 130, and 140 are inorganic light emitting diodes and may be micro LEDs having a size of 100 ⁇ m or less. Since the structures of the first to fourth light emitting diodes 110 , 120 , 130 , and 140 are substantially the same, only the structure of the first light emitting diode 110 will be described below.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of one light emitting diode among light emitting diode sets according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first light emitting diode 110 includes the first semiconductor layer 21, the second semiconductor layer 25, and the first semiconductor layer 21 grown on the epitaxial substrate 10 (see FIG. 5).
  • An active layer 23 disposed between the second semiconductor layers 25 may be included.
  • the first semiconductor layer 21 may include, for example, a p-type semiconductor layer.
  • the p-type semiconductor layer may be selected from, for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, and AlInN, and may be doped with a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba.
  • the second semiconductor layer 25 may include, for example, an n-type semiconductor layer.
  • the n-type semiconductor layer may be selected from, for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, and the like, and may be doped with an n-type dopant such as Si, Ge, or Sn.
  • the active layer 23 is a region where electrons and holes recombine, and as the electrons and holes recombine, the energy level transitions to a lower energy level, and light having a wavelength corresponding thereto can be generated.
  • the active layer 23 may include a semiconductor material, for example, amorphous silicon or polycrystalline silicon.
  • the present embodiment is not limited thereto, and may contain an organic semiconductor material or the like, and may have a single quantum well (SQW) structure or a multi quantum well (MQW) structure.
  • the epitaxially grown portion of the first light emitting diode 110 is not limited to the above configuration.
  • the first semiconductor layer 21 may include an n-type semiconductor layer
  • the second semiconductor layer 25 may include a p-type semiconductor layer.
  • the first light emitting diode 110 may have a flip chip structure in which the first electrode 111 and the second electrode 113 are disposed on opposite sides of the light emitting surface 115 .
  • the first electrode 111 is an n-type electrode and is electrically connected to the first semiconductor layer 21, and may be made of any one of Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, and Au or an alloy thereof. .
  • indium tin oxide (ITO) and ZnO, such as electrically conductive oxides, may be used for ohmic contacts between the first electrode 111 and the first semiconductor layer 21 .
  • the second electrode 113 is a p-type electrode and electrically connected to the second semiconductor layer 25, and may be made of any one of Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, and Au or an alloy thereof. .
  • indium tin oxide (ITO) and ZnO, such as electrically conductive oxides, may be used for ohmic contacts between the second electrode 113 and the second semiconductor layer 25 .
  • the first light emitting diode 110 prevents oxidation of the insulating layer 31 stacked on one surface of the second semiconductor layer 25 to surround the second electrode 113 and the first and second electrodes 111 and 113.
  • a metal cap 33 covering the exposed first and second electrodes 111 and 113 to prevent the first and second electrodes 111 and 113, and a passivation covering the side and bottom of the first light emitting diode 110 to protect the first light emitting diode 110
  • a passivation layer 41 may be included. In this case, the passivation layer 41 may cover the lower portion of the first light emitting diode 110 to expose the metal cap 33 .
  • the material of the passivation layer 41 may be made of, for example, SiO 2 .
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a display module according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an epitaxial substrate on which a first semiconductor layer, a light emitting layer, and a second semiconductor layer are sequentially formed.
  • a first semiconductor layer 21 , an active layer 23 , and a second semiconductor layer 25 are grown on the epitaxial substrate 10 .
  • Each of the first conductivity-type semiconductor layer 121, the active layer 122, and the second conductivity-type semiconductor layer 123 may be grown with a group III-V compound semiconductor material, and a representative GaN material may be used. Such growth may be achieved by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • a buffer layer made of an AlN layer (or GaN layer) / undoped GaN layer on the epi-substrate 10 After first forming (not shown), a plurality of light emitting diodes 120 may be grown (501).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of etching for each light emitting diode set.
  • the first semiconductor layer 21 , the active layer 23 , and the second semiconductor layer 25 may be isolated in units of light emitting diodes through a mesa etching process.
  • the first semiconductor layer 21, the active layer 23, and the second semiconductor layer 25 have first etch grooves 51 having different depths and a depth greater than that of the first etch grooves 51.
  • a second etch groove 53 having a depth may be formed.
  • the first etching groove 51 is formed from the second semiconductor layer 25 through the active layer 23 to the first semiconductor layer 21 .
  • the first etch groove 51 does not completely penetrate the first semiconductor layer 21, but partially (eg, the connection portion 151) of the first semiconductor layer 21 as shown in portion A2 of FIG. It can be formed to have a depth that leaves.
  • a portion of the first semiconductor layer 21 (for example, the connecting portion 151 ) corresponds to the first connecting portion 151 connecting the first light emitting diode 110 and the second light emitting diode 120 .
  • the depth of the first etching groove 51 partitions the plurality of light emitting diodes constituting the light emitting diode set 100, but it may be considered that the light emitting diodes are not completely separated but connected in a row.
  • the second etching groove 53 is formed from the second semiconductor layer 25 through the active layer 23 to the first semiconductor layer 21 .
  • the second etching groove 53 may be formed to have a depth that completely penetrates the first semiconductor layer 21 and exposes the upper surface of the epitaxial substrate.
  • the depth of the second etch groove 53 may be considered to be partitioned into units of a plurality of light emitting diode sets.
  • FIG. 7 is a view showing an example in which electrode pads are formed on the second semiconductor layer.
  • each light emitting diode has a first front electrode 111 connected to the first semiconductor layer 21 and a second electrode 113 connected to the second semiconductor layer 25 (FIG. see 5).
  • each light emitting diode has an insulating layer 31 stacked on one surface of the second semiconductor layer 25 to surround the second electrode 113, and to prevent oxidation of the first and second electrodes 111 and 113.
  • a metal cap 33 covering the first and second electrodes 111 and 113 exposed to the surface, and a passivation layer covering the side and bottom of the first light emitting diode 110 to protect the first light emitting diode 110 ( passivation layer) 41 may be sequentially formed.
  • FIG. 8 is a view showing a relay substrate on which a plurality of light emitting diode sets are arranged.
  • the plurality of light emitting diode sets 100 of the epi-substrate 10 are transferred from the epi-substrate 10 to the relay substrate 60 by a laser lift-off (LLO) method.
  • LLO laser lift-off
  • each light emitting diode 110, 120, 130, 140 may be attached to the relay substrate 60 by an adhesive layer 61. there is.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of irradiating a laser beam to a relay substrate disposed above a display substrate
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of transferring a light emitting diode set from a relay substrate to a display substrate by a laser transfer method.
  • the relay substrate 60 is placed on the upper side of the display substrate 70 so as to face it.
  • the first and second electrodes 111 and 113 of each light emitting diode 110, 120, 130 and 140 are the upper surface of the display substrate 60.
  • the relay substrate 60 and the display substrate 70 may be aligned so as to correspond to the substrate electrode pads 71 and 72 (see FIG. 11) disposed thereon.
  • the laser beam 80 is irradiated to a preset area of the relay substrate 60 .
  • an area of the relay substrate 60 to which the laser beam 80 is irradiated is an area where the light emitting diode set 100 to be transferred to the display substrate 70 is disposed.
  • the upper surface of the display substrate 70 has an adhesive layer so that the first and second electrodes 111 and 113 of the light emitting diode set 100 can be firmly fixed to the first and second substrate electrode pads 71 and 72. (not shown) may be coated.
  • the adhesive layer may be an anisotropic conductive film (ACF) or a non-conductive film (NCF).
  • the plurality of light emitting diode sets 100 attached to the relay substrate 60 are transferred to the display substrate 70 by a laser transfer method (503).
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which a plurality of light emitting diode sets are transferred to corresponding substrate electrode pads on a display substrate.
  • a plurality of red, green, and blue light emitting diode sets 100R, 100G, and 100B may be sequentially transferred to the display substrate 70 according to emission colors.
  • the red light emitting diode set 100R arranged on the first relay substrate is transferred to each pixel area of the display substrate 70 .
  • the green light emitting diode set 100G arranged on the second relay substrate is transferred to each pixel area of the display substrate 70 .
  • the green light emitting diode set 100B arranged on the third relay substrate is transferred to each pixel area of the display substrate 70 .
  • a red light emitting diode set 100R, a green light emitting diode set 100G, and a blue light emitting diode set 100B which are subpixels of different colors, may be disposed in one pixel area.
  • the light emitting diodes 110R, 120R, 130R, and 140R constituting the red light emitting diode set 100R may emit light in a red wavelength band.
  • the light emitting diodes 110G, 120G, 130G, and 140G constituting the second light emitting diode set 100G may emit light in a green wavelength band.
  • the light emitting diodes 110B, 120B, 130B, and 140B constituting the third light emitting diode set 100B may emit light in a blue wavelength band.
  • the first substrate electrode pad 71 and the second substrate electrode pad 72 corresponding to the red light emitting diode set 100R are the first electrode and the second substrate electrode pad 72 of the light emitting diodes 110R, 120R, 130R, and 140R. It may be made of a predetermined length so that the electrodes can be electrically connected to each other.
  • first substrate electrode pads 73 and 75 and the second substrate electrode pads 74 and 76 corresponding to the green light emitting diode set 100G and the green light emitting diode set 100B are light emitting diodes 110G, 120G, 130G, 140G;
  • FIG. 12 is a view showing an example of pressing a light emitting diode set transferred to a display substrate with a pressing member
  • FIG. 13 is a view showing an example in which the light emitting diode set is separated into individual light emitting diodes
  • FIG. 14 is a view showing an example shown in FIG. This is an enlarged view of part D.
  • the plurality of light emitting diode sets 100 transferred to the display substrate 70 are connected to the first and second electrodes 111 and 113 of the light emitting diodes 110, 120, 130 and 140 by the adhesive layer of the display substrate 70.
  • a thermal compression process is performed so that the pads can be firmly fixed to the corresponding first and second substrate electrode pads 71 and 72 .
  • the plurality of light emitting diode sets 100R, 100G, and 100B may be pressed toward the display substrate 70 by a pressing member 90 with a predetermined pressure.
  • the first to third connection portions 151, 152, and 153 (see FIG. 2) interconnecting the plurality of light emitting diodes 110R, 120R, 130R, and 140R are pressurized. It is easily cut due to the pressure by the member 90. Accordingly, the plurality of light emitting diodes 110R, 120R, 130R, and 140R may be independently separated (504).
  • each light emitting diode (110G, 120G, 130G, 140G; 110B, 120B, 130B, 140B) can be separated.
  • a part 117 of the first connection part 151 (see FIG. 2 ) remains in a protruding form on the side surface of the first light emitting diode 110R, and the first connection part 151 A portion of the other portion 127 may remain in the form of protruding from the side surface of the second light emitting diode 120R.
  • the cut second and third connection portions 152 and 153 are formed on the side surfaces of the second light emitting diode 120R, the side surface of the third light emitting diode 130R, and the side surface of the third light emitting diode 130R.
  • One part and another part may remain on the side surface of the fourth light emitting diode 140R in a protruding form.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which some of the defective light emitting diodes among a plurality of light emitting diodes transferred to a display substrate are not turned on.
  • FIG. 15 for convenience of explanation, a part and other parts of the connection portion remaining on the side of each light emitting diode are omitted.
  • some light emitting diodes E may be turned off due to defects.
  • one sub-pixel is composed of a plurality of light emitting diodes, even if one or more defective light emitting diodes are generated, since the remaining light emitting diodes are stably connected, high efficiency light emission can be expected without a repair process.

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Abstract

디스플레이 모듈 및 그 제조 방법이 개시된다. 개시된 디스플레이 모듈은 복수의 TFT(thin film transistor)가 배열된 TFT 층이 마련되고 복수의 TFT에 전기적으로 연결되는 복수의 기판 전극 패드가 배열된 기판과, 복수의 기판 전극 패드에 접속되는 복수의 발광 다이오드와, 기판에 제공되는 구동 회로를 포함하고, 복수의 기판 전극 패드는 한 쌍씩 일정한 거리를 두고 배치되고, 한 쌍의 기판 전극 패드에는 복수의 발광 다이오드가 접속될 수 있다.

Description

디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
본 개시는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재까지 개발이 진행된 마이크로 발광 다이오드(micro light emitting diode)(이하, 마이크로 LED)가 실장된 디스플레이는 한 개의 마이크로 LED가 한 개의 서브 픽셀에 해당한다.
하나의 서브 픽셀이 하나의 마이크로 LED로 이루어지는 경우, 마이크로 LED가 불량이거나 파손으로 인해 점등이 불가능하게 되면 해당 마이크로 LED를 교체해야 한다. 하지만 마이크로 LED가 100㎛ 이하의 초소형 사이즈를 가지므로 교체가 어렵고 이로 인한 수리 비용이 증가하게 된다. 이는 제품의 단가를 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.
본 개시의 목적은 마이크로 LED가 실장된 대면적의 디스플레이 모듈을 제조하는데 적합하고, 실장된 마이크로 LED가 불량이거나 파손된 경우 리페어가 필요 없는 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 개시는, 발광면과 상기 발광면의 반대면에 한 쌍의 전극 패드가 제공되는 제1 발광 다이오드; 및 연결부에 의해 상기 제1 발광 다이오드의 일측에 연결되는 제2 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 연결부의 두께는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇은 발광 다이오드 세트를 제공한다.
상기 연결부는 양단이 상기 제1 발광 다이오드의 제1 측면과 상기 제1 측면과 마주하는 상기 제2 발광 다이오드의 제2 측면에 연결될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드의 발광면과 상기 제2 다이오드의 발광면에 인접한 위치에 형성될 수 있다.
상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 각각, 일면에 발광면이 마련된 제1 반도체층; 일면에 상기 한 쌍의 전극패드가 간격을 두고 배치되는 제2 반도체층; 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 마련되는 발광층을 포함하며, 상기 연결부는 상기 제1 반도체층과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 본 개시에서는, 복수의 TFT(thin film transistor)가 배열된 TFT 층이 마련되고 상기 복수의 TFT에 전기적으로 연결되는 복수의 기판 전극 패드가 배열된 기판; 상기 복수의 기판 전극 패드에 접속되는 복수의 발광 다이오드; 및 상기 기판에 제공되는 구동 회로를 포함할 수 있다. 상기 복수의 기판 전극 패드는 한 쌍씩 일정한 거리를 두고 배치되고, 상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 복수의 발광 다이오드가 접속되는 디스플레이 모듈을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 제1 발광 다이오드와 제2 발광 다이오드가 상호 분리된 상태로 접속되고, 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드가 서로 마주하는 각 측면에는 제1 잔류부 및 제2 잔류부가 형성될 수 있다.
상기 제1 잔류부와 상기 제2 잔류부는 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드를 연결하는 하나의 연결부의 일부이며, 상기 하나의 연결부가 절단됨에 따라 분리될 수 있다.
상기 제1 잔류부 및 상기 제2 잔류부의 두께는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 3개 이상의 발광 다이오드가 접속될 수 있다.
또한, 본 개시에서는, 에피 기판에서 복수의 발광 다이오드를 성장시키는 단계; 상기 복수의 발광 다이오드를 일정한 개수로 연결되도록 발광 다이오드 세트를 복수개 형성하는 단계; 상기 복수의 발광 다이오드 세트를 디스플레이 기판에 전사하는 단계; 및 상기 디스플레이 기판에 전사된 상기 복수의 발광 다이오드 세트를 가압하여 연결되어 있는 상기 복수의 발광 다이오드를 낱개로 분리하는 단계를 포함하는 디스플레이 모듈의 제조 방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 발광 다이오드 세트는 제1 발광 다이오드와, 상기 제1 발광 다이오드의 측면에 연결부를 통해 연결되는 제2 발광 다이오드를 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드와 일체로 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드의 두께 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇은 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드 세트는 상기 디스플레이 기판 측으로 열 압착될 수 있다.
상기 발광 다이오드 세트는 일렬로 연결되는 적어도 3개의 발광 다이오드를 포함하도록 형성될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트를 나타낸 저면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트 중 하나의 발광 다이오드의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층이 순차적으로 형성된 에피 기판을 나타낸 도면이다.
도 6은 발광 다이오드 세트 별로 식각한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 제2 반도체층에 전극 패드가 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 복수의 발광 다이오드 세트가 배열된 중계 기판을 나타낸 도면이다.
도 9는 디스플레이 기판의 상측에 배치된 중계 기판에 레이저 빔을 조사하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 레이저 전사 방식에 의해 중계 기판으로부터 디스플레이 기판에 발광 다이오드 세트가 전사된 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 디스플레이 기판에 복수의 발광 다이오드 세트가 대응하는 기판 전극 패드들에 각각 전사된 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 디스플레이 기판에 전사된 발광 다이오드 세트를 가압 부재로 가압하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 발광 다이오드 세트가 낱개의 발광 다이오드로 분리된 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 표시된 D부분을 나타낸 확대도이다.
도 15는 디스플레이 기판에 전사된 복수의 발광 다이오드 중에서 일부가 불량 발광 다이오드이 비점등된 예를 나타낸 도면이다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있으며, 동일한 구성의 중복 설명은 되도록 생략한다.
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 개시에서, 제1, 제2, 제3과 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 개시에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 와 같은 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.
본 개시에서, "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈은 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널은 평판 디스플레이 패널 중 하나로 각각 100㎛ 이하인 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic LED)가 배열될 수 있다. 마이크로 LED가 실장된 디스플레이 모듈은 백 라이트가 필요한 LCD(liquid crystal display) 패널에 비해 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. 유기발광 다이오드(organic LED)와 무기 발광 다이오드인 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만 마이크로 LED는 OLED(organic light emitting diode)보다 밝기, 발광 효율, 수명이 길다. 마이크로 LED는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 마이크로 LED는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 및 높은 휘도를 가지고 있다. 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 예를 들면, 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 따라서 마이크로 LED는 기존의 LED(가로, 세로, 높이가 각각 100㎛를 초과한다) 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있다. 마이크로 LED는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 또한 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다. 마이크로 LED는 애노드(anode) 전극과 캐소드(cathode) 전극이 동일한 제1 면에 형성되고 발광면이 상기 전극 단자들이 형성된 제1 면의 반대 측에 위치한 제2 면에 형성된 플립 칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
복수의 마이크로 LED는 일렬로 연결되는 하나의 발광 다이오드 세트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 발광 다이오드 세트는 연결부에 의해 연결될 수 있다.
발광 다이오드 세트는 디스플레이 기판에 전사된 후 열 압착 공정을 통해 디스플레이기 기판에 배열된 복수의 기판 전극 패드에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 발광 다이오드 세트는 열 압착 시 압력을 받는다. 이 경우, 서로 인접한 발광 다이오드들을 연결하는 연결부들이 상기 압력에 의해 절단되면, 연결부들에 의해 일렬로 연결된 복수의 발광 다이오드가 독립적으로 분리될 수 있다.
하나의 픽셀은 복수의 발광 다이오드 세트를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 발광 다이오드 세트는 하나의 서브 픽셀을 이룰 수 있다. 예를 들면, 제1 발광 다이오드 세트를 이루는 발광 다이오드들은 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 제2 발광 다이오드 세트를 이루는 발광 다이오드들은 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 제3 발광 다이오드 세트를 이루는 발광 다이오드들은 청색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다.
글라스 기판은 전면(front surface)에 TFT(thin film transistor) 회로가 형성된 TFT 층이 배치되고, 후면에 TFT 회로를 구동하기 위한 구동 회로가 배치될 수 있다. TFT 회로는 TFT 층에 배치된 다수의 픽셀을 구동할 수 있다.
글라스 기판의 전면은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분될 수 있다. 활성 영역은 글라스 기판의 전면에서 TFT 층이 점유하는 영역에 해당할 수 있고, 비활성 영역은 글라스 기판의 전면에서 TFT 층이 점유하는 영역을 제외한 영역일 수 있다.
글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 최외곽일 수 있다. 또한 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 회로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 또한 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 측면과 이 측면에 인접한 글라스 기판의 전면 일부와 글라스 기판의 후면 일부를 포함할 수 있다. 글라스 기판은 사각형(quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 글라스 기판은 직사각형(rectangle) 또는 정사각형(square)으로 형성될 수 있다. 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 4변 중 적어도 하나의 변을 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈은 다수의 LED가 실장되고 측면 배선이 형성된 글라스 기판을 포함한다. 이와 같은 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, 메트릭스 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 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 및 이를 구비한 디스플레이 모듈을 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트를 나타낸 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트(100)는 제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)에 의해 연결된 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드 세트(100)는 4개의 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)를 포함한 것으로 설명하지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 발광 다이오드 세트(100)는 연결부에 의해 연결된 적어도 2개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)는 100㎛ 이하의 사이즈를 가지는 무기 발광 다이오드 일 수 있다. 예를 들면, 미니 LED 또는 마이크로 LED일 수 있다.
제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)는 제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)에 의해 일렬로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 발광 다이오드(110)와 제2 발광 다이오드(120)는 제1 연결부(151)에 의해 상호 연결되고, 제2 발광 다이오드(120)와 제3 발광 다이오드(130)는 제2 연결부(152)에 의해 상호 연결되고, 제3 발광 다이오드(130)와 제4 발광 다이오드(140)는 제3 연결부(153)에 의해 상호 연결될 수 있다.
제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)는 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 발광면(115, 125, 135, 145)에 인접한 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 측면에 위치할 수 있다.
제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)는 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)를 에피 기판(10, 도 5 참조)에서 성장시킬 때 에피 기판(10)에 형성되는 제1 반도체층(21, 도 5 참조)의 일부일 수 있다.
제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)는 발광 다이오드 세트(100)를 디스플레이 기판(70)에 전사한 후 열 압착하는 공정에서 발광 다이오드 세트(100)에 가해지는 압력에 의해 절단될 수 있다.
이에 따라, 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)는 제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153)에 의한 연결이 해제되어 각각 분리된 상태가 될 수 있다. 이 경우, 제1 연결부(151)는 제1 발광 다이오드(110)의 측면과 제2 발광 다이오드(120)의 측면에 각각 돌출된 형태로 일부가 잔류할 수 있다(도 14 참조).
제2 및 제3 연결부(152, 153)는 제1 연결부(151)와 마찬가지로 절단된 상태에서는 제2 발광 다이오드(120)의 측면과 제3 발광 다이오드(130)의 측면 및 제3 발광 다이오드(130)의 측면과 제4 발광 다이오드(140)의 측면에 각각 돌출된 형태로 일부가 잔류할 수 있다.
제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)는 무기 발광 다이오드로 100㎛ 이하의 사이즈를 가지는 마이크로 LED일 수 있다. 제1 내지 제4 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 구조는 실질적으로 동일하므로 이하에서는 제1 발광 다이오드(110)의 구성에 대해서만 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 세트 중 하나의 발광 다이오드의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 발광 다이오드(110)는 에피 기판(10, 도 5 참조)에서 성장한 제1 반도체층(21), 제2 반도체층(25), 및 제1 반도체층(21)과 제2 반도체층(25) 사이에 배치된 활성층(active layer)(23)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(21)은 예를 들어, p형 반도체층을 포함할 수 있다. p형 반도체층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(25)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. n형 반도체층은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
활성층(23)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 활성층(23)은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있으며, 단일 양자 우물(SQW: single quantum well) 구조 또는 다중 양자 우물(MQW: multi quantum well) 구조로 형성될 수 있다.
제1 발광 다이오드(110)의 에피 성장된 부분은 전술한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 반도체층(21)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(25)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
제1 발광 다이오드(110)는 제1 전극(111)과 제2 전극(113)이 발광면(115)의 반대 면에 배치된 플립 칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(111)은 n형 전극으로서 제1 반도체층(21)에 전기적으로 연결되며, Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, Au 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 전극(111)과 제1 반도체층(21) 사이의 오믹 컨택(ohmic contacts)을 위해 전기 전도성 산화물과 같은 ITO(indium tin oxide) 및 ZnO이 사용될 수 있다.
제2 전극(113)은 p형 전극으로서 제2 반도체층(25)에 전기적으로 연결되며, Al, Ti, Cr, Ni, Pd, Ag, Ge, Au 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 전극(113)과 제2 반도체층(25) 사이의 오믹 컨택(ohmic contacts)을 위해 전기 전도성 산화물과 같은 ITO(indium tin oxide) 및 ZnO이 사용될 수 있다.
제1 발광 다이오드(110)는 제2 전극(113)을 둘러싸도록 제2 반도체층(25)의 일면에 적층되는 절연층(31)과, 제1 및 제2 전극(111, 113)의 산화를 방지하기 위해 노출된 제1 및 제2 전극(111, 113)을 덮는 금속 캡(33)과, 제1 발광 다이오드(110)를 보호하기 위해 제1 발광 다이오드(110)의 측면 및 하부를 덮는 패시베이션층(passivation layer)(41)을 포함할 수 있다. 이 경우 패시베이션층(41)은 금속 캡(33)이 노출되도록 제1 발광 다이오드(110)의 하부를 덮을 수 있다. 패시베이션층(41)의 재질은 예를 들면 SiO2로 이루어질 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 15를 참조하여, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층이 순차적으로 형성된 에피 기판을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 에피 기판(10)에 제1 반도체층(21), 활성층(23), 및 제2 반도체층(25)을 성장시킨다. 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(122) 및 제2 도전형 반도체층(123) 각각은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질로 성장될 수 있으며, 대표적으로는 GaN 물질이 이용될 수 있다. 이와 같은 성장은 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)에 의해 이루어질 수 있다.
에피 기판(10)과 제1 반도체층(21) 사이의 격자 상수 차이에 따른 결정 결함을 감소시키기 위해, 에피 기판(10) 상에 AlN층(또는 GaN층)/언도프드 GaN층으로 이루어진 버퍼층(미도시)를 먼저 형성한 후에 복수의 발광 다이오드(120)을 성장시킬 수 있다(501).
도 6은 발광 다이오드 세트 별로 식각한 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 메사 식각(mesa etching) 공정을 통해 제1 반도체층(21), 활성층(23), 및 제2 반도체층(25)은 발광 다이오드 단위로 아이솔레이션될 수 있다.
메사 식각 공정에서 제1 반도체층(21), 활성층(23) 및 제2 반도체층(25)에는 서로 다른 깊이의 제1 식각 홈(51)과, 제1 식각 홈(51)의 깊이 보다 더 큰 깊이를 가지는 제2 식각 홈(53)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 식각 홈(51)은 제2 반도체층(25)에서부터 활성층(23)을 거쳐 제1 반도체층(21)까지 형성된다. 이 경우, 제1 식각 홈(51)은 제1 반도체층(21)을 완전히 관통하지 않고 도 6의 A2 부분과 같이 제1 반도체층(21)의 일부(예를 들면, 연결부(151))를 남기는 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 제1 반도체층(21)의 일부(예를 들면, 연결부(151))는 제1 발광 다이오드(110)와 제2 발광 다이오드(120)를 연결하는 제1 연결부(151)에 해당한다. 제1 식각 홈(51)의 깊이는 발광 다이오드 세트(100)를 이루는 복수의 발광 다이오드를 구획하되, 발광 다이오드들이 완전히 분리되지 않고 일렬로 연결되도록 고려될 수 있다.
제2 식각 홈(53)은 제2 반도체층(25)에서부터 활성층(23)을 거쳐 제1 반도체층(21)까지 형성된다. 이 경우, 제2 식각 홈(53)은 제1 반도체층(21)을 완전히 관통하여 에피 기판의 상면이 노출될 수 있는 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 식각 홈(53)의 깊이는 복수의 발광 다이오드 세트 단위로 구획하도록 고려될 수 있다.
도 7은 제2 반도체층에 전극 패드가 형성된 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 각 발광 다이오드에는 제1 반도체층(21)에 연결되는 제1 전 전극(111)과, 제2 반도체층(25)에 연결되는 제2 전극(113)을 형성한다(도 5 참조). 또한, 각 발광 다이오드에는 제2 전극(113)을 둘러싸도록 제2 반도체층(25)의 일면에 적층되는 절연층(31)과, 제1 및 제2 전극(111, 113)의 산화를 방지하기 위해 노출된 제1 및 제2 전극(111, 113)을 덮는 금속 캡(33)과, 제1 발광 다이오드(110)를 보호하기 위해 제1 발광 다이오드(110)의 측면 및 하부를 덮는 패시베이션층(passivation layer)(41)을 순차적으로 형성할 수 있다.
이와 같이, 에피 기판(10)에서 발광 다이오드 세트 별로 분리된 복수의 발광 다이오드 세트(100)를 형성한다(502).
도 8은 복수의 발광 다이오드 세트가 배열된 중계 기판을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 에피 기판(10)의 복수의 발광 다이오드 세트(100)를 LLO(laser lift-off) 방식에 의해 에피 기판(10)에서 중계 기판(60)으로 이송한다.
이 경우, 복수의 발광 다이오드 세트(100)는 각 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 발광면(115, 도 5 참조)이 접착층(61)에 의해 중계 기판(60)에 부착될 수 있다.
도 9는 디스플레이 기판의 상측에 배치된 중계 기판에 레이저 빔을 조사하는 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 레이저 전사 방식에 의해 중계 기판으로부터 디스플레이 기판에 발광 다이오드 세트가 전사된 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 디스플레이 기판(70)의 상측에 중계 기판(60)을 마주하도록 배치한다. 이 경우, 중계 기판(60)에 부착된 발광 다이오드 세트(100)는 각 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 제1 및 제2 전극(111, 113)이 디스플레이 기판(60)의 상면에 배치된 기판 전극 패드(71, 72, 도 11 참조)에 대응하도록, 중계 기판(60)과 디스플레이 기판(70)이 정렬될 수 있다.
중계 기판(60)과 디스플레이 기판(70)이 정렬된 상태에서, 중계 기판(60)에 대하여 미리 설정된 영역에 레이저 빔(80)을 조사한다. 여기서, 중계 기판(60)에서 레이저 빔(80)이 조사되는 영역은 디스플레이 기판(70)으로 전사할 발광 다이오드 세트(100)가 배치된 영역이다.
한편, 디스플레이 기판(70)의 상면에는 발광 다이오드 세트(100)의 제1 및 제2 전극(111, 113)이 제1 및 제2 기판 전극 패드(71, 72)에 견고하게 고정될 수 있도록 접착층(미도시)이 코팅될 수 있다. 이 경우, 접착층은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 NCF(non-conductive film)일 수 있다.
도 10을 참조하면, 레이저 전사 방식에 의해 중계 기판(60)에 부착된 복수의 발광 다이오드 세트(100)를 디스플레이 기판(70)으로 전사한다(503).
도 11은 디스플레이 기판에 복수의 발광 다이오드 세트가 대응하는 기판 전극 패드들에 각각 전사된 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 복수의 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드 세트(100R, 100G, 100B)는 발광 색상 별로 순차적으로 디스플레이 기판(70)에 전사될 수 있다.
예를 들면, 제1 중계 기판에 배열된 적색 발광 다이오드 세트(100R)를 디스플레이 기판(70)의 각 픽셀 영역에 전사한다. 이어서, 제2 중계 기판에 배열된 녹색 발광 다이오드 세트(100G)를 디스플레이 기판(70)의 각 픽셀 영역에 전사한다. 이어서, 제3 중계 기판에 배열된 녹색 발광 다이오드 세트(100B)를 디스플레이 기판(70)의 각 픽셀 영역에 전사한다.
이에 따라, 도 11과 같이, 하나의 픽셀 영역에는 서로 다른 색상의 서브 픽셀들인 적색 발광 다이오드 세트(100R), 녹색 발광 다이오드 세트(100G), 및 청색 발광 다이오드 세트(100B)가 배치될 수 있다.
적색 발광 다이오드 세트(100R)를 이루는 발광 다이오드들(110R, 120R, 130R, 140R)은 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 제2 발광 다이오드 세트(100G)를 이루는 발광 다이오드들(110G, 120G, 130G, 140G)은 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 제3 발광 다이오드 세트(100B)를 이루는 발광 다이오드들(110B, 120B, 130B, 140B)은 청색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다.
이 경우, 적색 발광 다이오드 세트(100R)에 대응하는 제1 기판 전극 패드(71) 및 제2 기판 전극 패드(72)는 발광 다이오드들(110R, 120R, 130R, 140R)의 제1 전극 및 제2 전극이 각각 전기적으로 접속될 수 있도록 소정 길이로 이루어질 수 있다.
마찬가지로, 녹색 발광 다이오드 세트(100G) 및 녹색 발광 다이오드 세트(100B)에 대응하는 제1 기판 전극 패드(73, 75) 및 제2 기판 전극 패드(74, 76)는 발광 다이오드들(110G, 120G, 130G, 140G; 110B, 120B, 130B, 140B)의 제1 전극 및 제2 전극이 각각 전기적으로 접속될 수 있도록 소정 길이로 이루어질 수 있다.
도 12는 디스플레이 기판에 전사된 발광 다이오드 세트를 가압 부재로 가압하는 예를 나타낸 도면이고, 도 13은 발광 다이오드 세트가 낱개의 발광 다이오드로 분리된 예를 나타낸 도면이고, 도 14는 도 13에 표시된 D부분을 나타낸 확대도이다.
디스플레이 기판(70)에 전사된 복수의 발광 다이오드 세트(100)를 디스플레이 기판(70)의 접착층에 의해 각 발광 다이오드(110, 120, 130, 140)의 제1 및 제2 전극(111, 113)이 대응하는 제1 및 제2 기판 전극 패드(71, 72)에 견고하게 고정될 수 있도록 열 압착 공정을 진행한다.
도 12를 참조하면, 복수의 발광 다이오드 세트(100R, 100G, 100B)는 가압 부재(90)에 의해 디스플레이 기판(70) 측으로 소정의 압력으로 가압될 수 있다.
도 13을 참조하면, 적색 발광 다이오드 세트(100R)는 복수의 발광 다이오드(110R, 120R, 130R, 140R)를 상호 연결하는 제1 내지 제3 연결부(151, 152, 153, 도 2 참조)가 가압 부재(90)에 의한 압력으로 인해 쉽게 절단된다. 이에 따라, 복수의 발광 다이오드(110R, 120R, 130R, 140R)는 각각 독립적으로 분리될 수 있다(504).
녹색 발광 다이오드 세트(100G) 및 청색 발광 다이오드 세트(100B)는 각 발광 다이오드(110G, 120G, 130G, 140G; 110B, 120B, 130B, 140B)를 상호 연결하는 제1 내지 제3 연결부가 절단됨에 따라, 각 발광 다이오드(110G, 120G, 130G, 140G; 110B, 120B, 130B, 140B)는 분리될 수 있다.
이 경우, 도 14를 참조하면, 제1 연결부(151, 도 2 참조)의 일 부분(117)이 제1 발광 다이오드(110R)의 측면에 돌출된 형태로 잔류하고, 제1 연결부(151)의 다른 부분(127)이 제2 발광 다이오드(120R)의 측면에 각각 돌출된 형태로 일부가 잔류할 수 있다. 마찬가지로, 절단된 제2 및 제3 연결부(152, 153, 도 2 참조)는 제2 발광 다이오드(120R)의 측면과 제3 발광 다이오드(130R)의 측면 및 제3 발광 다이오드(130R)의 측면과 제4 발광 다이오드(140R)의 측면에 각각 돌출된 형태로 일 부분과 다른 부분이 잔류할 수 있다.
도 15는 디스플레이 기판에 전사된 복수의 발광 다이오드 중에서 일부가 불량 발광 다이오드이 비 점등된 예를 나타낸 도면이다. 도 15에서는 설명의 편의 상 각 발광 다이오드의 측면에 잔류하는 연결부의 일 부분과 다른 부분을 생략한다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 기판(70)에 전사된 복수의 발광 다이오드(R, G, B) 중에서 일부 발광 다이오드들(E)이 불량으로 인해 비 점등될 수 있다.
이 경우, 하나의 서브 픽셀이 복수의 발광 다이오드로 이루어짐에 따라, 한 개 이상의 불량 발광 다이오드가 발생하더라도 나머지 발광 다이오드가 안정적으로 접속되어 있으므로 수리 과정없이 고효율의 발광을 기대할 수 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 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 발광 다이오드 세트에 있어서,
    발광면과 상기 발광면의 반대면에 한 쌍의 전극이 제공되는 제1 발광 다이오드; 및
    연결부에 의해 상기 제1 발광 다이오드의 일측에 연결되는 제2 발광 다이오드;를 포함하며,
    상기 연결부의 두께는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇은 발광 다이오드 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드의 제1 측면에 연결되고 상기 제1 발광 다이오드의 제1 측면과 마주하는 상기 제2 발광 다이오드의 제2 측면에 연결되는 발광 다이오드 세트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드의 발광면과 상기 제2 다이오드의 발광면에 인접한 위치에 형성되는 발광 다이오드 세트.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 각각,
    일면에 발광면이 마련된 제1 반도체층;
    일면에 상기 한 쌍의 전극패드가 간격을 두고 배치되는 제2 반도체층; 및
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 마련되는 발광층;을 포함하며,
    상기 연결부는 상기 제1 반도체층과 일체로 형성되는 발광 다이오드 세트.
  5. 디스플레이 모듈에 있어서,
    복수의 TFT(thin film transistor)가 배열된 TFT 층이 마련되고 상기 복수의 TFT에 전기적으로 연결되는 복수의 기판 전극 패드가 배열된 기판;
    상기 복수의 기판 전극 패드에 접속되는 복수의 발광 다이오드;
    상기 기판에 제공되는 구동 회로를 포함하고,
    상기 복수의 기판 전극 패드는 한 쌍씩 일정한 거리를 두고 배치되고,
    상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 복수의 발광 다이오드가 접속되는 디스플레이 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 제1 발광 다이오드와 제2 발광 다이오드가 상호 분리된 상태로 접속되고,
    상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드가 서로 마주하는 각 측면에는 제1 잔류부 및 제2 잔류부가 형성된 디스플레이 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 잔류부와 상기 제2 잔류부는 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드를 연결하는 하나의 연결부의 일부이며, 상기 하나의 연결부가 절단됨에 따라 나누어진 디스플레이 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 잔류부 및 상기 제2 잔류뷰의 두께는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇은 디스플레이 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 전극 패드에는 3개 이상의 발광 다이오드가 접속되는 디스플레이 모듈.
  10. 디스플레이 모듈의 제조 방법에 있어서,
    에피 기판에서 복수의 발광 다이오드를 성장시키는 단계;
    상기 복수의 발광 다이오드를 일정한 개수로 연결되도록 발광 다이오드 세트를 복수개 형성하는 단계;
    상기 복수의 발광 다이오드 세트를 디스플레이 기판에 전사하는 단계; 및
    상기 디스플레이 기판에 전사된 상기 복수의 발광 다이오드 세트를 가압하여 연결되어 있는 상기 복수의 발광 다이오드를 낱개로 분리하는 단계;를 포함하는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 세트는 제1 발광 다이오드와, 상기 제1 발광 다이오드의 측면에 연결부를 통해 연결되는 제2 발광 다이오드를 포함하도록 형성되는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드와 일체로 형성되는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 발광 다이오드의 두께 및 상기 제2 발광 다이오드의 두께보다 얇은 두께를 가지도록 형성되는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 세트는 상기 디스플레이 기판 측으로 열 압착되는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 세트는 일렬로 연결되는 적어도 3개의 발광 다이오드를 포함하도록 형성되는 디스플레이 모듈의 제조 방법.
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