WO2024049117A1 - 발광 다이오드와 기판 사이를 연결하는 접합 부재를 포함하는 디스플레이 모듈 - Google Patents

발광 다이오드와 기판 사이를 연결하는 접합 부재를 포함하는 디스플레이 모듈 Download PDF

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WO2024049117A1
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conductive
substrate
conductive balls
adhesive layer
grooves
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PCT/KR2023/012635
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한승룡
서영현
박상무
김진영
이병훈
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a display module including a bonding member that electrically and physically connects a light emitting diode and a substrate.
  • the display panel includes a substrate with a plurality of thin film transistors (TFTs) and a plurality of light emitting diodes mounted on the substrate.
  • TFTs thin film transistors
  • Many of the light emitting diodes may be inorganic light emitting diodes that emit light on their own.
  • Multiple light emitting diodes operate on a pixel or sub-pixel basis to express various colors. The operation of each pixel or subpixel is controlled by multiple TFTs. Each light emitting diode emits a different color, such as red, green, and blue.
  • the inorganic light emitting diodes When using inorganic light emitting diodes of 100 ⁇ m or less, the inorganic light emitting diodes can be densely arranged so that the electrical connection pad and the corresponding conductive ball are close to each other. This occurs in inorganic light-emitting diodes arranged at fine pitch (less than 500 ⁇ m) or ultra-fine pitch (pitch smaller than fine pitch). Therefore, the conductive balls may not provide good contact or may come together during the manufacturing of the display module. In one embodiment of the present disclosure, the above problem can be solved by providing an anisotropic conductive film in which conductive balls do not clump together and have good contact. Some embodiments may include controlling the alignment of multiple conductive balls using grooves in the mold substrate.
  • a display module includes: a substrate divided into a plurality of pixel regions and including a plurality of electrode pads disposed in each pixel region; a bonding member including an adhesive layer laminated on one surface of the substrate and a plurality of conductive balls disposed within the adhesive layer; and a plurality of light emitting diodes having electrodes connected to the plurality of electrode pads by the plurality of conductive balls, wherein the plurality of conductive balls may be patterned into conductive areas corresponding to the plurality of electrode pads.
  • the pattern of the plurality of conductive balls may be a stripe pattern in which the conductive areas are disposed in adjacent pixel areas and connect the plurality of electrode pads in a straight line.
  • the pattern of the plurality of conductive balls may be an island pattern in which the conductive areas are independently arranged in a plurality of pixel areas.
  • the pixel may include multiple subpixels.
  • the conductive regions disposed in each of the plurality of pixel areas may include a plurality of sub-conductive regions corresponding to the plurality of sub-pixels.
  • the plurality of sub-conductive regions may be spaced apart from each other.
  • At least two conductive balls may be arranged in the thickness direction of the adhesive layer.
  • the bonding member according to an example of the present disclosure can interconnect the electrode of the light emitting diode and the electrode pad of the display substrate.
  • the joining member includes an adhesive layer; and a plurality of conductive balls disposed in the adhesive layer.
  • the plurality of conductive balls may be patterned into conductive areas in a portion of the entire area of the bonding member.
  • the bonding member may further include an additional adhesive layer laminated on the adhesive layer.
  • the adhesive layer may have a black color.
  • a method of manufacturing a bonding member includes forming a mold substrate so that a plurality of grooves are patterned on one surface, aligning the plurality of conductive balls to the plurality of grooves, and forming the plurality of conductive balls into the plurality of grooves. It may include arranging the mold substrate to face the adhesive layer to correspond to the adhesive layer, and pressing the mold substrate against the adhesive layer to place the plurality of conductive balls within the adhesive layer.
  • Each of the plurality of grooves may be formed to have a depth D corresponding to at least twice the diameter of the plurality of conductive balls in the thickness direction of the mold substrate.
  • Surface treatment may be performed to prevent attachment of the conductive balls to an area of the mold substrate where the plurality of grooves are not formed.
  • the surface treatment may be plasma treatment to form fine irregularities, or hydrophobic treatment.
  • an adhesive may be applied to the plurality of grooves. Accordingly, the plurality of conductive balls can be easily aligned in the plurality of grooves.
  • a plurality of holes communicating with the plurality of grooves may be formed on the other surface of the mold substrate.
  • negative pressure may be formed in the plurality of grooves through the plurality of holes so that the plurality of conductive balls are inserted into the plurality of grooves.
  • a plurality of conductive balls formed in a plurality of grooves are configured to support electrical connection of inorganic light emitting diodes disposed at an ultra-fine pitch on a substrate of a display module.
  • a plurality of grooves are in the mold substrate, and the plurality of grooves are treated with plasma to prevent the plurality of conductive balls from sticking to the mold substrate.
  • the display module includes a display driver integrated circuit (IC) for controlling the substrate, and the process includes mounting an inorganic light emitting diode on the substrate of the display module.
  • IC display driver integrated circuit
  • the inorganic light emitting diode is in the form of a microLED chip
  • the substrate of the display module is an anisotropic conductive film (ACF)
  • the manufacturing method mounts the microLED chip on the anisotropic conductive film by thermocompression. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a display device according to an example of the present disclosure.
  • Figure 2 is a plan view showing a display module according to an example of the present disclosure.
  • Figure 3 is an enlarged view of portion A shown in Figure 2.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line B-B' shown in Figure 3.
  • 5 to 9 are diagrams showing patterns of bonding members according to an example of the present disclosure.
  • 10 to 12 are cross-sectional views showing a joining member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 13 is a flowchart showing a method of manufacturing a joining member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 14 is a plan view showing a mold substrate for manufacturing a bonding member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 15 is a cross-sectional view taken along line C-C' shown in Figure 14.
  • 16 to 18 are diagrams showing a manufacturing process of a joining member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 19 is a cross-sectional view showing a mold substrate for manufacturing a bonding member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 20 is a diagram showing an example of aligning a plurality of conductive balls in a plurality of grooves of a mold substrate using vacuum suction.
  • the expression 'same' means not only complete matching but also including a degree of difference taking into account the processing error range.
  • the display module may include a substrate and a plurality of light emitting diodes for image display arranged on the substrate.
  • the light emitting diode included in the display module may be an inorganic light emitting diode with a size of 100 ⁇ m or less.
  • the inorganic light emitting diode may be a micro LED or mini LED, but is not limited thereto.
  • Inorganic light emitting diodes have higher brightness, luminous efficiency, and longer lifespan than organic light emitting diodes (hereinafter referred to as 'OLED').
  • An inorganic light-emitting diode may be a semiconductor chip that can emit light on its own when power is supplied. Inorganic light-emitting diodes have fast response speed, low power, and high brightness.
  • the efficiency of converting electricity into photons may be higher compared to LCD or OLED.
  • micro LEDs can have higher “brightness per watt” compared to LCD or OLED displays. Accordingly, micro LED can produce the same brightness with about half the energy compared to LED or OLED that exceeds 100 ⁇ m.
  • Micro LED is capable of realizing high resolution, excellent color, contrast, and brightness, so it can accurately express a wide range of colors and produce a clear screen even outdoors, which is brighter than indoors. Micro LED is resistant to burn-in and generates less heat, ensuring a long lifespan without deformation.
  • the light emitting diode may be in the form of a flip chip in which an anode and a cathode electrode are disposed on opposite sides of the light emitting surface.
  • a TFT (Thin Film Transistor) layer in which a TFT (Thin Film Transistor) circuit is formed may be disposed on the first side of the substrate (eg, the front surface of the substrate).
  • the substrate may have a power supply circuit that supplies power to the TFT circuit, a data drive driver, a gate drive driver, and a timing controller that controls each drive driver disposed on the second side (e.g., the rear surface of the substrate). there is.
  • the substrate may have multiple pixels arranged on the TFT layer. Each pixel can be driven by a TFT circuit.
  • the TFT formed on the TFT layer may be a low-temperature polycrystalline silicon (LTPS) TFT, a low-temperature polycrystalline oxide (LTPO) TFT, or an oxide TFT.
  • LTPS low-temperature polycrystalline silicon
  • LTPO low-temperature polycrystalline oxide
  • oxide TFT oxide
  • the substrate on which the TFT layer is provided is a glass substrate, a synthetic resin series having flexibility (e.g., polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), It may be a PC (polycarbonate, etc.) substrate, or a ceramic substrate.
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PES polyethersulfone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate, etc.
  • the TFT layer of the substrate may be formed integrally with the first side of the substrate, or may be manufactured as a separate film and attached to the first side of the substrate.
  • the first side of the substrate may be divided into an active area and an inactive area.
  • the active area may be an area occupied by the TFT layer among the entire area of the first side of the substrate.
  • the inactive area may be an area excluding the active area among the entire area of the first side of the substrate.
  • the edge area of the substrate may be the outermost area of the substrate.
  • the edge area of the substrate may include an area corresponding to a side surface of the substrate, a partial area of the first surface of the substrate adjacent to the side surface, and a partial area of the second surface of the substrate.
  • a plurality of side wirings may be disposed in the edge area of the substrate to electrically connect the TFT circuit on the first side of the substrate and the driving circuit on the second side of the substrate.
  • the substrate may be formed in a quadrangle type.
  • the substrate may be formed as a rectangle or square.
  • the TFT provided on the substrate may be implemented, for example, in addition to LTPS TFT (Low-temperature polycrystalline silicon TFT), oxide TFT, Si TFT (poly silicon, a-silicon), organic TFT, graphene TFT, etc. You can. TFT can also be applied by making only a P-type (or N-type) MOSFET in the Si wafer CMOS process.
  • LTPS TFT Low-temperature polycrystalline silicon TFT
  • oxide TFT oxide TFT
  • Si TFT poly silicon, a-silicon
  • organic TFT graphene TFT
  • the substrate may omit the TFT layer on which the TFT circuit is formed.
  • multiple micro IC chips that function as TFT circuits may be mounted on the first side of the substrate.
  • a plurality of micro ICs may be electrically connected to a plurality of light emitting diodes arranged on the first side of the substrate through wiring.
  • the pixel driving method of the display module may be an active matrix (AM) driving method or a passive matrix (PM) driving method.
  • AM active matrix
  • PM passive matrix
  • the display module can be installed and applied to wearable devices, portable devices, handheld devices, and electronic products or battlefields that require various displays.
  • a plurality of display modules are connected in a grid arrangement to produce display devices such as personal computer monitors, high-resolution televisions, signage (or digital signage), and electronic displays. can be formed.
  • one pixel may include multiple light emitting diodes.
  • one light emitting diode may be a subpixel.
  • one 'light emitting diode', one 'micro LED', and one 'subpixel' can be used interchangeably with the same meaning.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a display device according to an example of the present disclosure.
  • a display device 1 may include a display module 3 and a processor 5.
  • the display module 3 can display various images.
  • video is a concept that includes still images and/or moving images.
  • the display module 3 can display various images such as broadcast content, multimedia content, etc. Additionally, the display module 3 may display a user interface and icons.
  • the display module 3 may include a substrate 40 and a display driver integrated circuit (IC) 7 for controlling the substrate 40.
  • IC display driver integrated circuit
  • the display driver IC 7 may include an interface module 7a, a memory 7b (eg, buffer memory), an image processing module 7c, or a mapping module 7d.
  • the display driver IC 7 for example, transmits image information including image data or an image control signal corresponding to a command for controlling the image data to another device of the display device 1 through the interface module 7a.
  • image information may be received from the processor 5 (e.g., a main processor (e.g., an application processor) or an auxiliary processor (e.g., a graphics processing unit) that operates independently of the functions of the main processor.
  • the display driver IC 7 may store at least some of the received image information in the memory 7b, for example, on a frame basis.
  • the image processing module 7c pre-processes or post-processes (e.g., adjusts resolution, brightness, or size) at least part of the image data based on the characteristics of the image data or the characteristics of the substrate 40. It can be done.
  • the mapping module 7d may generate a voltage value or current value corresponding to the image data pre- or post-processed through the image processing module 7c. According to one example, the generation of a voltage value or a current value may be based on properties of pixels arranged on the substrate 40 (e.g., an array of pixels (RGB stripe structure or RGB pentile structure), or the size of each subpixel.
  • At least some pixels of the substrate 40 are driven, for example, based at least in part on the voltage value or the current value, so that visual information (e.g., text, image, or icon) corresponding to the image data is displayed on the substrate 40. It can be displayed through .
  • visual information e.g., text, image, or icon
  • the display driver IC 7 may transmit a driving signal (eg, a driver driving signal, a gate driving signal, etc.) to the display based on the image information received from the processor 5.
  • a driving signal eg, a driver driving signal, a gate driving signal, etc.
  • the display driver IC 7 can display an image based on the image signal received from the processor 5.
  • the display driver IC 7 generates a driving signal for a plurality of subpixels based on the image signal received from the processor 5, and displays an image by controlling the emission of the plurality of subpixels based on the driving signal. can do.
  • the display module 3 may further include a touch circuit (not shown).
  • the touch circuit may include a touch sensor and a touch sensor IC for controlling the touch sensor.
  • the touch sensor IC may control the touch sensor, for example, to detect a touch input or a hovering input for a designated location on the substrate 40.
  • the touch sensor IC may detect a touch input or a hovering input by measuring a change in a signal (e.g., voltage, light amount, resistance, or charge amount) for a designated location on the substrate 40.
  • the touch sensor IC may provide information (e.g., location, area, pressure, or time) regarding the detected touch input or hovering input to the processor 5.
  • At least a portion of the touch circuitry is part of the display driver IC 7, or substrate 40, or another component disposed external to the display module 3 (e.g., may be included as part of a coprocessor).
  • the processor 5 is a digital signal processor (DSP), microprocessor, graphics processing unit (GPU), artificial intelligence (AI) processor, neural processing unit (NPU), and TCON that processes digital image signals. (time controller), but is not limited to this, and may be implemented as a central processing unit (CPU), micro controller unit (MCU), micro processing unit (MPU), controller, or application. It may include one or more of an application processor (AP), a communication processor (CP), or an ARM processor, or may be defined by these terms.
  • the processor 5 has a built-in processing algorithm. It may be implemented as a system on chip (SoC) or large scale integration (LSI), or as an application specific integrated circuit (ASIC) or field programmable gate array (FPGA).
  • SoC system on chip
  • LSI large scale integration
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • the processor 5 can control hardware or software components connected to the processor 5 by running an operating system or application program, and can perform various data processing and calculations. Additionally, the processor 5 may load and process commands or data received from at least one of the other components into volatile memory and store various data in non-volatile memory.
  • the display module 3 may be a touch screen combined with a touch sensor, a flexible display, a rollable display, and/or a three-dimensional display.
  • FIG. 2 is a plan view showing a display module according to an example of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion (eg, portion A shown in FIG. 2) of a display module according to an example of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-section (eg, a schematic cross-section along line B-B' shown in FIG. 3) of a portion of a display module according to an example of the present disclosure.
  • the display module 3 may include a substrate 40 and a plurality of pixels 100 provided on the first surface of the substrate 40.
  • a plurality of pixels 100 may each be arranged in a pixel area 101 arranged in a matrix form on the substrate 40.
  • the substrate 40 may have a thin film transistor (TFT) circuit electrically connected to the plurality of pixels 100 on the first side.
  • TFT thin film transistor
  • the TFT provided on the substrate 40 is a-Si (amorphous silicon) TFT, LTPS (low temperature polycrystalline silicon) TFT, LTPO (low temperature polycrystalline oxide) TFT, HOP (hybrid oxide and polycrystalline silicon) TFT, LCP (liquid crystalline polymer) ) It may be TFT, or OTFT (organic TFT).
  • each of the plurality of pixels 100 may include at least three subpixels.
  • the subpixel may be, for example, a micro LED, which is an inorganic light emitting diode.
  • the subpixel is referred to as micro LED.
  • micro LED can be defined as an LED with a size of 100 ⁇ m or less or 30 ⁇ m or less.
  • Each pixel 100 includes a first micro LED 110 that emits light in a red wavelength band, a second micro LED 120 that emits light in a green wavelength band, and a third micro LED that emits light in a blue wavelength band. It may include (130).
  • a first micro LED 110, a second micro LED 120, and a third micro LED 130 may be disposed in the pixel area 101 defined on the substrate 40.
  • a plurality of TFTs for driving the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 may be disposed in areas of the pixel area that are not occupied by the first to third micro LEDs 110, 120, and 130.
  • the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 may be arranged in a row at regular intervals, but are not limited to this.
  • the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 may be arranged in an L shape or in a pentile RGBG manner.
  • the Pentile RGBG method is a method of arranging the number of red, green, and blue subpixels in a ratio of 1:1:2 (RGBG), using the cognitive characteristic of humans to identify green better than blue.
  • RGBG 1:1:2
  • the Pentile RGBG method can increase yield and lower unit costs.
  • the Pentile RGBG method can achieve high resolution on a small screen.
  • One pixel 100 is described as including three micro LEDs 110, 120, and 130, but is not limited thereto.
  • one pixel 100 may include one micro LED or four or more micro LEDs (eg, Red, Green, Blue, White LEDs).
  • a plurality of electrode pads 41 and 42 may be arranged in pairs at intervals.
  • the plurality of electrode pads 41 and 42 may be electrically connected to the first electrode 111 and the second electrode 112 of the first micro LED 110, respectively.
  • a bonding member 70 may be stacked on one surface 401 of the substrate 40 .
  • the bonding member 70 may include an adhesive layer 71 and a plurality of fine conductive balls 75 included in the adhesive layer 71.
  • the adhesive layer 71 may be a resin made of a thermosetting material (e.g., epoxy resin, polyurethane, or acrylic resin).
  • the adhesive layer 71 of the bonding member 70 may be a non-conductive film (NCF) or a non-conductive paste (NCP).
  • the plurality of conductive balls 75 are small in size (e.g., about 3 to 15 ⁇ m) and are composed of polymer particles and a conductive film (e.g., gold (Au), nickel (Ni), or lead) coated to a predetermined thickness on the outer peripheral surface of the polymer particles. (Pd)).
  • a conductive film e.g., gold (Au), nickel (Ni), or lead
  • a plurality of conductive balls 75 may be arranged to have a predetermined pattern within the adhesive layer 71.
  • the pattern may correspond to a conductive area 73 where a plurality of conductive balls 75 correspond to a plurality of electrode pads 41 and 42.
  • the pattern of the conductive region 73 may be a stripe pattern that connects the plurality of electrode pads 41 and 42 arranged in adjacent pixel regions 101 in a straight line.
  • each conductive region of the conductive regions disposed in each pixel region includes a plurality of sub-conductive regions corresponding to a plurality of sub-pixels.
  • a pattern connecting each pixel area 101 in a straight line may be formed in a vertical direction along the arrangement direction of the first to third micro LEDs 110, 120, and 130.
  • the electrodes of the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 and the substrate 40 The manufacturing cost of the joining member 70 can be reduced by reducing the number of conductive balls that are not involved in the connection between the electrode pads 41 and 42. In this case, among the plurality of conductive balls 75 disposed in the conductive area 73, some of the conductive balls spaced apart from the electrode pads 41 and 42 of the substrate 40 are connected to the first to third micro LEDs 110 and 120. , 130) and the electrode pads 41 and 42 of the substrate 40 may not be directly involved in the connection.
  • the step of aligning the plurality of conductive balls 75 in the plurality of grooves 210 includes electrodes of the micro LED chips (pixels 100, see FIG. 4) and electrode pads of the substrate 40 of the display module 3. The number of conductive balls 75 that are not involved in the connection between the fields 41 can be reduced.
  • the spacing between the plurality of conductive balls 75 is such that there are at least 2 to 3 conductive balls 75 between the electrodes of the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 and the corresponding electrode pads of the substrate 40.
  • the spacing may be such that they can be placed. Accordingly, the connection between the electrodes of the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 and the corresponding electrode pads of the substrate 40 can be stably made.
  • the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 are attached to the substrate 40 with a bonding member 70 having a conductive region 73 in a certain pattern stacked on one surface 401 of the substrate 40. It can be transcribed.
  • the first micro LED 110 is transferred from the growth substrate to the substrate 40, or is transferred from the growth substrate to the interposer (or relay substrate) and then transferred from the interposer (or relay substrate) to the substrate 40. It can be.
  • the second and third micro LEDs 120 and 130 may also be transferred to the substrate 40 in the same manner as the first micro LED.
  • Methods for transferring the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 include laser transfer, self-assembly, roll transfer, electrostatic MEMS (microelectromechanical system), and vacuum membrane. It may be a stamp method, or an elastomeric stamp method.
  • the first to third micro LEDs 110, 120, and 130 transferred to the substrate 40 may be mounted on the substrate 40 through a thermal compression process.
  • the first and second electrodes 111 and 112 of the first micro LED 110 are electrically connected to a pair of electrode pads 41 and 42 of the substrate 40 by a plurality of conductive balls 75. and may be physically connected.
  • the plurality of conductive balls 75 are connected to the first and second electrodes 111 and 112 of the first micro LED 110 and a pair of electrode pads 41 and 42 by the high temperature heat provided during the thermal compression process. ), respectively, can be eutectic bonded.
  • the first and second electrodes of the second and third micro LEDs 120 and 130 are connected to a plurality of conductive balls 75. may be electrically and physically connected to the corresponding electrode pads, respectively.
  • 5 to 9 are diagrams showing patterns of bonding members according to an example of the present disclosure.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be formed in an island pattern in which the conductive areas 731 are independently arranged in the plurality of pixel areas 101 .
  • each conductive region 731 may be spaced apart from the conductive regions disposed in the adjacent pixel region 101 at a certain distance.
  • the conductive area 731 includes an area surrounding the first to third micro LEDs 110, 120, and 130, and may be located at the center of the pixel area 101.
  • the conductive area 731 may have a substantially rectangular shape (eg, a rectangle or square), but is not limited thereto and may have a polygonal shape such as a triangle or pentagon.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be formed in an island pattern in which the conductive areas 732 are independently arranged in the plurality of pixel areas 101 .
  • the conductive area 732 may be approximately circular or oval.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be formed in an island pattern in which the conductive areas are independently arranged, and a plurality of conductive balls 75 may be arranged in one pixel area 101.
  • the conductive area includes a first conductive area 733 corresponding to a pair of electrode pads to which the first micro LED 110 is connected, and a pair of electrode pads to which the second micro LED 120 is connected. It may include a second conductive region 734 corresponding to the electrode pads and a third conductive region 735 corresponding to a pair of electrode pads to which the third micro LED 130 is connected.
  • the first conductive region 733 and the second conductive region 734 may be spaced apart from each other, and the second conductive region 734 and the third conductive region 735 may be spaced apart from each other.
  • the first to third conductive regions 733, 734, and 735 may have a square shape, but are not limited to this and may have a polygonal (triangular, pentagonal, etc.), circular, or oval shape.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be a stripe pattern in which the conductive areas 736 connect adjacent pixel areas 101 in a straight line.
  • the pattern may be formed in a horizontal direction along the arrangement direction of the first to third micro LEDs 110, 120, and 130.
  • the plurality of conductive balls 75 disposed in the conductive area 737 may be arranged in an unaligned state such that the spacing between adjacent conductive balls is not uniform.
  • the conductive area 737 may have a square shape, but is not limited to this and may have a polygonal (triangular, pentagonal, etc.), circular, or oval shape.
  • 10 to 12 are cross-sectional views showing a joining member according to an example of the present disclosure.
  • the bonding member 701 may have a multilayer structure.
  • the bonding member 701 includes a first adhesive layer 71, a plurality of conductive balls 75 included in the first adhesive layer 71, and a second adhesive layer 77 stacked on the first adhesive layer 71.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be such that the conductive area 73 corresponds to one of the conductive areas shown in FIGS. 3, 5, and 6 to 9.
  • the second adhesive layer 77 may be a non-conductive film (NCF) or a non-conductive paste (NCP).
  • the bonding member 702 may include an adhesive layer 78 having a black-based color and a plurality of conductive balls 75 included in the adhesive layer 78.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be such that the conductive area 73 corresponds to one of the conductive areas shown in FIGS. 3, 5, and 6 to 9.
  • the bonding member 703 may include an adhesive layer 71 and a plurality of conductive balls 75 included in the adhesive layer 71.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be such that the conductive area 73 corresponds to one of the conductive areas shown in FIGS. 3, 5, and 6 to 9.
  • the plurality of conductive balls 75 may be arranged in at least two layers in the thickness direction of the adhesive layer 71.
  • the electrodes of the micro LEDs and the electrode pads of the substrate are aligned in the thickness direction of the adhesive layer 71. Since good connection can be achieved through a plurality of conductive balls 75 arranged vertically along , the yield of the display module 3 can be improved. In addition, even when the micro LED is tilted due to a difference in pressure pressing the plurality of micro LEDs, the electrodes of the micro LED and the electrode pad of the substrate can be well connected through the plurality of conductive balls 75.
  • the bonding member 703 in which a plurality of conductive balls 75 are arranged in at least two layers in the thickness direction of the adhesive layer 71 will be described.
  • Figure 13 is a flowchart showing a method of manufacturing a joining member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 14 is a plan view showing a mold substrate for manufacturing a bonding member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 15 is a cross-sectional view taken along line C-C' shown in Figure 14.
  • 16 to 18 are diagrams showing a manufacturing process of a joining member according to an example of the present disclosure.
  • the mold substrate 200 may be manufactured through the following process, but is not limited thereto.
  • photoresist is applied on a wafer (e.g. Si wafer or glass wafer) and the wafer is heated.
  • a fluorine polymer thin film is coated on one side of the wafer coated with photoresist.
  • the mold substrate 200 shown in FIG. 14 can be formed by applying a thermosetting polymer on a fluorine polymer thin film and then curing it (1301 in FIG. 13).
  • the mold substrate 200 may have a plurality of conductive balls 75 aligned in two layers before placing the plurality of conductive balls 75 on the adhesive layer 71 .
  • the mold substrate 200 may be formed with a plurality of grooves 210 into which a plurality of conductive balls 75 are inserted.
  • the pattern of the plurality of grooves 210 may determine the pattern of the plurality of conductive balls 75 disposed on the joining member 703 (see FIG. 12).
  • the plurality of grooves 210 may have a predetermined depth D so that the plurality of conductive balls 75 are arranged in two layers.
  • the depth D of the groove 210 may be at least twice the diameter of the conductive ball 75.
  • each of the plurality of grooves 210 may be stacked vertically with at least two conductive balls 75 inserted in the vertical direction.
  • the diameter (or width) of the plurality of grooves 210 may be greater than or equal to the diameter of the conductive ball 75.
  • the mold substrate 200 may be made of a thermosetting polymer (eg, polydimethylsiloxane (PDMS)) that has elasticity and can easily form a plurality of fine grooves 210.
  • a thermosetting polymer eg, polydimethylsiloxane (PDMS)
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the mold substrate 200 is made of optically transparent resin (e.g., OCA (Optically Clear Adhesive), OCR (Optically Clear Adhesive)) in a plurality of grooves 210 so that the plurality of conductive balls 75 can be easily inserted into the plurality of grooves 210. Clear Resin), EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), or POE (Polyolefin)) or adhesive can be applied.
  • OCA Optically Clear Adhesive
  • OCR Optically Clear Adhesive
  • Clear Resin Clear Resin
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate Copolymer
  • POE Polyolefin
  • the plurality of conductive balls 75 are inserted into the plurality of grooves 210 of the mold substrate 200. Accordingly, the plurality of conductive balls 75 can be aligned in the plurality of grooves 210 (1302 in FIG. 13).
  • surface treatment may be performed to prevent the plurality of conductive balls 75 from attaching to the surface of the mold substrate 200 rather than the plurality of grooves 210.
  • Surface treatment may be performed during the process of manufacturing the mold substrate 200.
  • the surface of the mold substrate 200 without the plurality of grooves 210 can be plasma treated to form fine irregularities or hydrophobic treatment.
  • the mold substrate 200 is a relay substrate, the plurality of grooves 210 are in the relay substrate, and the plurality of grooves 210 are treated with plasma so that the plurality of conductive balls 75 are different from the relay substrate. Prevent sticking.
  • a mold substrate 200 with a plurality of conductive balls 75 inserted into a plurality of grooves 210 is seated on the adhesive layer 71.
  • the plurality of grooves 210 may be arranged to face the adhesive layer 71 (1303 in FIG. 13).
  • the mold substrate 200 is pressed against the adhesive layer 71 at a predetermined pressure. Accordingly, the mold substrate 200 is compressed by its own elasticity, and the plurality of conductive balls 75 inserted into the plurality of grooves 210 can be introduced into the adhesive layer 71 (1304 in FIG. 13).
  • the adhesive layer 71 may be heated to a predetermined temperature so that the plurality of conductive balls 75 can be smoothly introduced into the adhesive layer 71.
  • the adhesive layer 71 may be a non-conductive film (NCF).
  • the adhesive layer 71 may contain flux to ensure good bonding between the conductive ball 75 and the electrode of the micro LED.
  • the bonding member 703 in which a plurality of conductive balls 75 are arranged in two layers in the adhesive layer 71 can be manufactured through the above process.
  • the pattern of the plurality of conductive balls 75 may be such that the conductive area 73 corresponds to one of the conductive areas shown in FIGS. 3, 5, and 6 to 9.
  • Figure 19 is a cross-sectional view showing a mold substrate for manufacturing a bonding member according to an example of the present disclosure.
  • Figure 20 is a diagram showing an example of aligning a plurality of conductive balls in a plurality of grooves of a mold substrate using vacuum suction.
  • a plurality of holes 230 communicating with a plurality of grooves 210 may be formed on the other surface of the mold substrate 200.
  • the plurality of holes 230 may be formed to have a diameter smaller than the diameter of the plurality of grooves 210 .
  • the plurality of conductive balls 75 formed in the plurality of grooves 210 are pads of inorganic light emitting diodes arranged at an ultra-fine pitch on the substrate 40 of the display module 3. It is configured to support the electrical connection of (112).
  • the display module 3 includes a display driver IC 7 for controlling the substrate, and the manufacturing process includes an inorganic light emitting diode (pixel 100) that, in some embodiments, is controlled in use by the display driver IC 7. It includes mounting on the substrate 40.
  • the inorganic light emitting diode (pixel 100) is in the form of a micro LED chip
  • the substrate 40 of display module 3 is an anisotropic conductive film (ACF).
  • ACF anisotropic conductive film
  • Some embodiments of the manufacturing method include mounting a microLED chip on a substrate using an anisotropic conductive film and a thermocompression bonding process.
  • a plurality of conductive balls 75 may be aligned in a plurality of grooves 210 using a mold substrate 200 using a vacuum suction method.
  • the vacuum source 270 can be driven to form vacuum pressure in the plurality of holes 230.
  • vacuum pressure may also be formed in the plurality of grooves 210 respectively connected to the plurality of holes 230.
  • Vacuum source 270 may be a vacuum motor or vacuum pump.
  • the plurality of conductive balls 75 scattered on the mold substrate 200 may be sucked into the plurality of grooves 210 by the vacuum pressure formed in the plurality of grooves 210. Accordingly, the plurality of conductive balls 75 can be aligned in the plurality of grooves 210 using a vacuum suction method.
  • the suction pad 250 may have a first passage connected to the vacuum source 270 formed therein, and a plurality of second passages connected to the plurality of holes 230 of the mold substrate 200, respectively. As the plurality of second passages are connected to the first passage, when vacuum pressure is formed in the first passage, vacuum pressure may also be formed in the plurality of holes 230.
  • the vacuum source 270 may be continuously operated until stacking of the mold substrate 200 on the adhesive layer 71 is completed. Accordingly, it is possible to prevent the plurality of conductive balls 75 from being separated from the plurality of grooves 210 of the mold substrate 200 while the mold substrate 200 is stacked on the adhesive layer 71. Accordingly, when the mold substrate 200 is completely stacked on the adhesive layer 71, the suction pad 250 can be separated from the mold substrate 200 and the mold substrate 200 can be pressed against the adhesive layer 71.

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Abstract

디스플레이 모듈이 개시된다. 개시된 디스플레이 모듈은, 다수의 픽셀 영역으로 구획되며 각 픽셀 영역에 배치되는 다수의 전극 패드를 포함하는 기판과, 기판의 일면에 적층된 접착층과, 접착층 내에 배치된 다수의 도전볼을 포함한 접합 부재와, 다수의 도전볼에 의해 다수의 전극 패드에 접속되는 전극들을 가지는 다수의 발광 다이오드를 포함하고, 다수의 도전볼은 다수의 전극 패드에 대응하는 도전 영역으로 패터닝될 수 있다.

Description

발광 다이오드와 기판 사이를 연결하는 접합 부재를 포함하는 디스플레이 모듈
본 발명은 발광 다이오드와 기판 간 전기적 및 물리적으로 연결하는 접합 부재를 포함하는 디스플레이 모듈에 관한 것이다.
디스플레이 패널은 다수의 TFT(thin film transistor)가 마련된 기판과 이 기판에 실장된 다수의 발광 다이오드를 포함한다. 다수의 발광 다이오드는 스스로 광을 방출하는 무기 발광 다이오드일 수 있다. 다수의 발광 다이오드는 픽셀 또는 서브 픽셀 단위로 동작되면서 다양한 색을 표현한다. 각각의 픽셀 또는 서브 픽셀은 다수의 TFT에 의해 동작이 제어된다. 각 발광 다이오드는 다양한 색상 예를 들어, 적색, 녹색, 청색을 방출한다.
100μm 이하의 무기 발광 다이오드를 사용하는 경우, 전기 접속 패드와 대응되는 도전볼이 근접하도록 무기 발광 다이오드를 밀도 있게 배치할 수 있다. 이는 미세 피치(500μm 이하) 또는 초미세 피치(미세 피치보다 작은 피치)로 배치된 무기 발광 다이오드에서 발생한다. 따라서, 디스플레이 모듈을 제조하는 동안 전도성 볼이 양호한 접촉을 제공하지 못하거나 함께 모일 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에서는 도전 볼이 뭉치지 않고 접촉이 양호한 이방성 도전 필름을 제공함으로써 상기 문제를 해결할 수 있다. 일부 실시 예는 몰드 기판에 홈을 사용하여 다수의 도전볼의 정렬을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 모듈은, 다수의 픽셀 영역으로 구획되며 각 픽셀 영역에 배치되는 다수의 전극 패드를 포함하는 기판; 상기 기판의 일면에 적층된 접착층과, 상기 접착층 내에 배치된 다수의 도전볼을 포함한 접합 부재; 및 상기 다수의 도전볼에 의해 상기 다수의 전극 패드에 접속되는 전극들을 가지는 다수의 발광 다이오드;를 포함하고, 상기 다수의 도전볼은 상기 다수의 전극 패드에 대응하는 도전 영역으로 패터닝될 수 있다.
상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 서로 인접한 픽셀 영역들에 배치되고 상기 다수의 전극 패드들을 직선으로 이어주는 스트라이프 패턴일 수 있다.
상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 다수의 픽셀 영역들에 각각 독립적으로 배치되는 섬(island) 패턴일 수 있다.
상기 픽셀은 다수의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 상기 다수의 픽셀 영역들에 각각 배치된 도전 영역은 상기 다수의 서브 픽셀에 대응하는 다수의 서브 도전 영역을 포함할 수 있다. 상기 다수의 서브 도전 영역은 서로 이격될 수 있다.
상기 다수의 도전볼은 상기 접착층의 두께 방향으로 적어도 2개가 배열될 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른 접합 부재는 발광 다이오드의 전극과 디스플레이 기판의 전극 패드를 상호 연결할 수 있다. 상기 접합 부재는 접착층; 및 상기 접착층 내에 배치된 다수의 도전볼;을 포함할 수 있다. 상기 다수의 도전볼은 상기 접합 부재의 전체 영역 중에서 일부에 도전 영역으로 패터닝될 수 있다.
상기 접합 부재는 상기 접착층에 적층되는 추가 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 블랙 계열을 색상을 가질 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른 접합 부재 제조 방법은, 일면에 다수의 홈이 패터닝되도록 몰드 기판을 형성하는 단계와, 상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하는 단계와, 상기 다수의 도전볼이 접착층을 향하도록 상기 몰드 기판을 상기 접착층과 대응하도록 배치하는 단계와, 상기 몰드 기판을 상기 접착층에 가압하여 상기 다수의 도전볼을 상기 접착층 내에 배치하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 다수의 홈은 각각, 상기 몰드 기판의 두께 방향으로 상기 다수의 도전볼의 직경의 적어도 2배에 대응하는 깊이(D)를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 몰드 기판의 일면 중 상기 다수의 홈이 형성되지 않은 영역에 상기 도전볼의 부착을 방지하기 위한 표면 처리를 행할 수 있다. 상기 표면 처리는 미세한 요철을 형성하기 위한 플라즈마 처리이거나, 또는 소수성 처리일 수 있다.
상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하기 전에 상기 다수의 홈에 점착제를 도포할 수 있다. 이에 따라, 다수의 도전볼은 상기 다수의 홈에 용이하게 정렬될 수 있다.
상기 몰드 기판의 타면에 상기 다수의 홈과 연통하는 다수의 구멍을 형성할 수 있다. 상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하는 단계는, 상기 다수의 도전볼이 상기 다수의 홈으로 삽입되도록 상기 다수의 구멍을 통해 상기 다수의 홈에 부압을 형성할 수 있다.
제조 방법의 일부 실시 예에서, 다수의 홈에 형성된 다수의 도전볼은 디스플레이 모듈의 기판 상에 초미세 피치로 배치된 무기 발광 다이오드의 전기적 연결을 지원하도록 구성된다.
제조 방법의 일부 실시 예에서, 다수의 홈은 몰드 기판 내에 있고, 다수의 홈은 다수의 도전볼이 몰드 기판에 달라붙는 것을 방지하기 위해 플라즈마로 처리된다.
제조 방법의 일부 실시 예에서, 디스플레이 모듈은 기판을 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 집적 회로(IC)를 포함하고, 프로세스는 디스플레이 모듈의 기판 상에 무기 발광 다이오드를 장착하는 단계를 포함한다.
제조 방법의 일부 실시 예에서, 무기 발광 다이오드는 마이크로LED 칩의 형태이고, 디스플레이 모듈의 기판은 이방성 도전 필름(ACF)이며, 상기 제조 방법은 열압착 방식으로 마이크로LED 칩을 이방성 도전 필름에 장착한다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 표시된 A 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 3에 표시된 B-B' 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 패턴을 나타내는 도면들이다.
도 10 내지 도 12는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조를 위한 몰드 기판을 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 14에 표시된 C-C' 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 16 내지 도 18은 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조 공정을 보여주는 도면들이다.
도 19는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조를 위한 몰드 기판을 나타낸 단면도이다.
도 20은 진공 흡착을 이용하여 다수의 도전볼을 몰드 기판의 다수의 홈에 정렬하는 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, 본 개시의 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 명세서 상에 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.
일 예에 따르면, 디스플레이 모듈은 기판과, 기판에 배열된 영상 표시용 다수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 디스플레이 모듈에 포함된 발광 다이오드는 100㎛ 이하의 사이즈를 가지는 무기 발광 다이오드(inorganic light emitting diode)일 수 있다. 예를 들어, 무기 발광 다이오드는 마이크로 LED 또는 미니 LED일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 무기 발광 다이오드는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)(이하, 'OLED'로 칭함)보다 밝기, 발광 효율, 수명이 길다. 무기 발광 다이오드는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 무기 발광 다이오드는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있다. 무기 발광 다이오드가 마이크로 LED인 경우, LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높을 수 있다. 예를 들어, 마이크로 LED는 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높을 수 있다. 이에 따라 마이크로 LED는 100㎛를 초과하는 LED 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 있고 실내 보다 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장될 수 있다.
일 예에 따르면, 발광 다이오드는 발광 면의 반대 면에 애노드 및 캐소드 전극이 배치되는 플립 칩(Flip chip) 형태로 이루어질 수 있다.
일 예에 따르면, 기판은 제1 면(예를 들어, 기판의 전면(front surface))에 TFT(Thin Film Transistor) 회로가 형성된 TFT 층이 배치될 수 있다. 기판은 제2 면(예를 들어, 기판의 후면(rear surface))에 TFT 회로에 전원을 공급하는 전원 공급 회로와 데이터 구동 드라이버, 게이트 구동드라이버 및 각 구동 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러가 배치될 수 있다. 기판은 TFT 층 상에 다수의 픽셀이 배열될 수 있다. 각 픽셀은 TFT 회로에 의해 구동될 수 있다.
일 예에 따르면, TFT 층에 형성된 TFT는 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) TFT, LTPO(low-temperature polycrystalline oxide) TFT, 또는 산화물 TFT일 수 있다.
일 예에 따르면, TFT 층이 마련된 기판은 글라스 기판, 가요성(flexibility)을 가지는 합성수지 계열(예를 들어, PI(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate) 등)의 기판, 또는 세라믹 기판일 수 있다.
일 예에 따르면, 기판의 TFT 층은 기판의 제1 면과 일체로 형성되거나, 별도의 필름 형태로 제작되어 기판의 제1 면에 부착될 수 있다.
일 예에 따르면, 기판의 제1 면은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분될 수 있다. 활성 영역은 기판의 제1 면의 전체 영역 중에서 TFT 층이 점유하는 영역일 수 있다. 비활성 영역은 기판의 제1 면의 전체 영역 중에서 활성 영역을 제외한 영역일 수 있다.
일 예에 따르면, 기판의 에지 영역은 기판의 최 외곽 영역일 수 있다. 예를 들어, 기판의 에지 영역은 기판의 측면에 해당하는 영역과, 측면에 각각 인접한 기판의 제1 면의 일부 영역과, 기판의 제2 면의 일부 영역을 포함할 수 있다. 기판의 에지 영역에는 기판의 제1 면에 있는 TFT 회로와 기판의 제2 면에 있는 구동 회로를 전기적으로 연결하는 다수의 측면 배선이 배치될 수 있다.
일 예에 따르면, 기판은 사각형(quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판은 직사각형(rectangle) 또는 정사각형(square)으로 형성될 수 있다.
일 예에 따르면, 기판에 마련된 TFT는 예를 들어, LTPS TFT(Low-temperature polycrystalline silicon TFT) 외 oxide TFT 및 Si TFT(poly silicon, a-silicon), 유기 TFT, 그래핀 TFT 등으로도 구현될 수 있다. TFT는 Si 웨이퍼 CMOS 공정에서 P 타입(or N 타입) MOSFET만 만들어 적용할 수도 있다.
일 예에 따르면, 기판은 TFT 회로가 형성된 TFT 층을 생략할 수 있다. 이 경우, 기판의 제1 면에 TFT 회로의 기능을 하는 다수의 마이크로 IC 칩이 실장될 수 있다. 이 경우, 다수의 마이크로 IC는 배선을 통해 기판의 제1 면에 배열된 다수의 발광 다이오드와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 예에 따르면, 디스플레이 모듈의 픽셀 구동 방식은 AM(active matrix) 구동 방식 또는 PM(passive matrix) 구동 방식일 수 있다.
일 예에 따르면, 디스플레이 모듈은 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있다.
일 예에 따르면, 다수의 디스플레이 모듈을 격자 배열로 연결하여 퍼스널 컴퓨터용 모니터, 고해상도 텔레비전 및 사이니지(signage)(또는, 디지털 사이니지(digital signage)), 전광판(electronic display) 등의 디스플레이 장치를 형성할 수 있다.
일 예에 따르면, 하나의 픽셀은 다수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 발광 다이오드는 서브 픽셀일 수 있다. 본 개시에서, 하나의 '발광 다이오드'와, 하나의 '마이크로 LED'와, 하나의 '서브 픽셀'은 동일한 의미로서 혼용할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 일 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 일 예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있고, 여기에서 설명하는 일 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 개시의 일 예를 명확하게 설명하기 위해서 본 개시의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참고하여, 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 장치를 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(3)과 프로세서(5)를 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈(3)은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 여기에서, 영상은 정지 영상 및/또는 동영상을 포함하는 개념이다. 디스플레이 모듈(3)은 방송 콘텐츠, 멀티미디어 콘텐츠 등과 같은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈(3)은 유저 인터페이스(user interface) 및 아이콘을 표시할 수도 있다.
디스플레이 모듈(3)은 기판(40) 및 기판(40)을 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(display driver integrated circuit)(7)를 포함할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 인터페이스 모듈(7a), 메모리(7b)(예: 버퍼 메모리), 이미지 처리 모듈(7c), 또는 맵핑 모듈(7d)을 포함할 수 있다. 디스플레이 드라이버 IC(7)는, 예를 들어, 영상 데이터, 또는 상기 영상 데이터를 제어하기 위한 명령에 대응하는 영상 제어 신호를 포함하는 영상 정보를 인터페이스 모듈(7a)을 통해 디스플레이 장치(1)의 다른 구성요소로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 영상 정보는 프로세서(5)(예: 메인 프로세서(예: 어플리케이션 프로세서) 또는 메인 프로세서의 기능과 독립적으로 운영되는 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치)로부터 수신될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 상기 수신된 영상 정보 중 적어도 일부를 메모리(7b)에, 예를 들어, 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이미지 처리 모듈(7c)은, 예를 들어, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 영상 데이터의 특성 또는 기판(40)의 특성에 기반하여 전처리 또는 후처리(예: 해상도, 밝기, 또는 크기 조정)를 수행할 수 있다. 맵핑 모듈(7d)은 이미지 처리 모듈(7c)을 통해 전처리 또는 후처리 된 상기 영상 데이터에 대응하는 전압 값 또는 전류 값을 생성할 수 있다. 일 예에 따르면, 전압 값 또는 전류 값의 생성은 예를 들어, 기판(40)에 배열된 픽셀들의 속성(예: 픽셀들의 배열(RGB stripe 구조 또는 RGB pentile 구조), 또는 서브 픽셀들 각각의 크기)에 적어도 일부 기반하여 수행될 수 있다. 기판(40)의 적어도 일부 픽셀들은, 예를 들어, 상기 전압 값 또는 전류 값에 적어도 일부 기반하여 구동됨으로써 상기 영상 데이터에 대응하는 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 기판(40)을 통해 표시될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는, 프로세서(5)로부터 수신된 영상 정보에 기반하여, 디스플레이로 구동 신호(예: 드라이버 구동 신호, 게이트 구동 신호 등)를 전송할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시할 수 있다. 일 예로, 디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 다수의 서브 픽셀들의 구동 신호를 생성하고, 구동 신호에 기초하여 다수의 서브 픽셀의 발광을 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
디스플레이 모듈(3)은 터치 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 터치 회로는 터치 센서 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC를 포함할 수 있다. 터치 센서 IC는, 예를 들어, 기판(40)의 지정된 위치에 대한 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지하기 위해 터치 센서를 제어할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 IC는 기판(40)의 지정된 위치에 대한 신호(예: 전압, 광량, 저항, 또는 전하량)의 변화를 측정함으로써 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서 IC는 감지된 터치 입력 또는 호버링 입력에 관한 정보(예: 위치, 면적, 압력, 또는 시간)를 프로세서(5)에 제공할 수 있다. 일 예에 따르면, 터치 회로의 적어도 일부(예: 터치 센서 IC)는 디스플레이 드라이버 IC(7), 또는 기판(40)의 일부로, 또는 디스플레이 모듈(3)의 외부에 배치된 다른 구성요소(예: 보조 프로세서)의 일부로 포함될 수 있다.
프로세서(5)는 디지털 영상 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), GPU(graphics processing unit), AI(artificial intelligence) 프로세서, NPU (neural processing unit), TCON(time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(micro controller unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(system on chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
프로세서(5)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(5)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
디스플레이 모듈(3)은 터치 센서와 결합된 터치 스크린, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 롤러블 디스플레이(rollable display), 및/또는 3차원 디스플레이(three dimension display)일 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 모듈을 나타낸 평면도이다. 도 3은 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 모듈의 일 부분(예: 도 2에 표시된 A 부분)을 확대한 도면이다. 도 4는 본 개시의 일 예에 따른 디스플레이 모듈의 일 부분의 단면(예: 도 3에 표시된 B-B' 선을 따라 나타낸 개략 단면)을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 디스플레이 모듈(3)은 기판(40)과, 기판(40)의 제1 면에 마련된 다수의 픽셀(100)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다수의 픽셀(100)은 기판(40)에 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 영역(101)에 각각 배치될 수 있다.
기판(40)은 제1 면에 다수의 픽셀(100)과 전기적으로 연결되는 TFT(thin film transistor) 회로가 마련될 수 있다. 기판(40)에 마련된 TFT는 a-Si(amorphous silicon) TFT, LTPS(low temperature polycrystalline silicon) TFT, LTPO(low temperature polycrystalline oxide) TFT, HOP(hybrid oxide and polycrystalline silicon) TFT, LCP(liquid crystalline polymer) TFT, 또는 OTFT(organic TFT)일 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 픽셀(100) 각각은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 서브 픽셀은 예를 들면, 무기 발광 다이오드인 마이크로 LED일 수 있다. 이하에서는, 편의상 서브 픽셀을 마이크로 LED로 칭한다. 여기서, 마이크로 LED는 사이즈가 100㎛ 이하 또는 30㎛ 이하인 LED로 정의될 수 있다.
각 픽셀(100)은 적색 파장 대역의 광을 출사하는 제1 마이크로 LED(110), 녹색 파장 대역의 광을 출사하는 제2 마이크로 LED(120)및 청색 파장 대역의 광을 출사하는 제3 마이크로 LED(130)을 포함할 수 있다.
각 픽셀(100)은 기판(40)에 구획된 픽셀 영역(101)에 제1 마이크로 LED(110), 제2 마이크로 LED(120) 및 제3 마이크로 LED(130)가 배치될 수 있다. 픽셀 영역 중에서 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)가 점유하지 않는 영역에는 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)를 구동하기 위한 다수의 TFT가 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)는 일정한 간격을 두고 일렬로 배열될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)는 L자 형태로 배열되거나, 펜타일(pentile) RGBG 방식으로 배열될 수 있다. 펜타일 RGBG 방식은 사람이 청색보다 녹색을 더 잘 식별하는 인지 특성을 이용하여 적색, 녹색 및 청색의 서브 픽셀의 개수를 1:1:2(RGBG)의 비율로 배열하는 방식이다. 펜타일 RGBG 방식은 수율을 높이고 단가를 낮출 수 있다. 펜타일 RGBG 방식은 작은 화면에서 고해상도를 구현할 수 있다.
하나의 픽셀(100)은 3개의 마이크로 LED(110, 120, 130)를 포함하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 하나의 픽셀(100)은 1개의 마이크로 LED를 포함하거나, 4개 이상의 마이크로 LED(예: Red, Green, Blue, White LED)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(40)의 일면(401)에는 다수의 전극 패드(41, 42)가 한 쌍씩 간격을 두고 배열될 수 있다. 다수의 전극 패드(41, 42)는 제1 마이크로 LED(110)의 제1 전극(111) 및 제2 전극(112)에 각각 전기적으로 접속될 수 있다.
기판(40)의 일면(401)에는 접합 부재(70)가 적층될 수 있다. 접합 부재(70)는 접착층(71)과 접착층(71)에 포함된 미세한 다수의 도전볼(75)을 포함할 수 있다. 접착층(71)은 열경화성 소재로 이루어진 수지(예: 에폭시 수지,　폴리우레탄 또는 아크릴 수지)일 수 있다. 또는, 접합 부재(70)의 접착층(71)은 NCF(non-conductive film) 또는 NCP(non-conductive paste)일 수 있다. 다수의 도전볼(75)은 미세한 크기(예: 약 3∼15㎛)로, 폴리머 입자와 폴리머 입자의 외주면에 소정 두께로 코팅된 도전 막(예:　금(Au), 니켈(Ni) 또는 납(Pd))을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 도전볼(75)은 접착층(71) 내에서 소정의 패턴을 가지도록 배열될 수 있다. 패턴은 다수의 도전볼(75)이 다수의 전극 패드(41, 42)에 대응하는 도전 영역(73)에 해당할 수 있다. 이 경우, 도전 영역(73)의 패턴은 서로 인접한 픽셀 영역들(101)에 배치된 다수의 전극 패드들(41, 42)을 직선으로 이어주는 스트라이프 패턴일 수 있다. 일부 실시 예에서, 각각의 픽셀 영역에 배치된 도전 영역들의 각 도전 영역은 다수의 서브 픽셀에 대응하는 다수의 서브 도전 영역을 포함한다. 각 픽셀 영역들(101)을 직선으로 잇는 패턴은 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 배열 방향을 따라 수직 방향으로 형성될 수 있다.
다수의 도전볼(75)은 접착층(71)의 전체 영역 중에서 일부에 한정적으로 위치할 수 있도록 패터닝됨에 따라, 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 전극들과 기판(40)의 전극 패드(41, 42)들 간의 접속에 관여하지 않는 도전볼을 줄여 접합 부재(70)의 제조 비용을 낮출 수 있다. 이 경우, 도전 영역(73)에 배치된 다수의 도전볼(75) 중 기판(40)의 전극 패드(41, 42)로부터 이격되어 있는 일부 도전볼들은 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 전극들과 기판(40)의 전극 패드(41, 42)들 간의 접속에 직접적으로 관여하지 않을 수 있다. 다수의 도전볼(75)을 다수의 홈(210)에 정렬하는 단계는 마이크로 LED 칩들(픽셀들(100), 도 4 참조)의 전극들과 디스플레이 모듈(3)의 기판(40)의 전극 패드들(41) 사이의 연결에 관여하지 않는 다수의 도전볼(75)의 개수를 감소시킬 수 있다.
다수의 도전볼(75)간의 간격은 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 전극과 이에 대응하는 기판(40)의 전극 패드 사이에 적어도 2~3개의 도전볼(75)이 배치될 수 있는 정도의 간격일 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 전극과 이에 대응하는 기판(40)의 전극 패드 간 접속이 안정적으로 이루어질 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)는 기판(40)의 일면(401)에 도전 영역(73)이 일정한 패턴으로 이루어진 접합 부재(70)가 적층된 상태에서 기판(40)에 전사될 수 있다. 예를 들면, 제1 마이크로 LED(110)는 성장 기판으로부터 기판(40)에 전사되거나 성장 기판으로부터 인터포저(또는 중계 기판)로 이송된 후 인터포저(또는 중계 기판)으로부터 기판(40)에 전사될 수 있다. 제2 및 제3 마이크로 LED(120, 130)도 제1 마이크로 LED와 동일한 방식으로 기판(40)에 전사될 수 있다.
제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)를 전사하는 방식은 레이저 전사 방식, 자가 정렬(self-assembly) 방식, 롤(roll) 전사 방식, 정전기 MEMS((microelectromechanical system) 방식, 진공 멤브레인 방식, 또는 탄성적(elastomeric) 스탬프 방식일 수 있다.
기판(40)에 전사된 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)는 열 압착 공정을 통해 기판(40)에 실장될 수 있다. 예를 들면, 제1 마이크로 LED(110)의 제1 및 제2 전극(111, 112)은 다수의 도전볼(75)에 의해 기판(40)의 한 쌍의 전극 패드(41, 42)와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 다수의 도전볼(75)은 열 압착 공정 시 제공되는 고온의 열에 의해 제1 마이크로 LED(110)의 제1 및 제2 전극(111, 112)과 한 쌍의 전극 패드(41, 42)에 각각 유테틱 본딩(eutectic　bonding)될 수 있다. 제2 및 제3 마이크로 LED(120, 130)는 제1 마이크로 LED(110)와 마찬가지로 제2 및 제3 마이크로 LED(120, 130)의 제1 및 제2 전극이 다수의 도전볼(75)에 의해 대응하는 전극 패드들에 각각 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 패턴을 나타내는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(731)이 다수의 픽셀 영역들(101)에 각각 독립적으로 배치되는 섬(island) 패턴으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 각 도전 영역(731)은 인접한 픽셀 영역(101)에 배치된 도전 영역들과 일정한 간격을 두고 이격될 수 있다. 도전 영역(731)은 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)를 둘러싸는 정도의 영역을 포함하며, 픽셀 영역(101)의 중심부에 위치할 수 있다. 도전 영역(731)은 대략 사각 형상(예: 직사각형 또는 정사각형)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 삼각형, 오각형 등의 다각형상으로 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(732)이 다수의 픽셀 영역들(101)에 각각 독립적으로 배치되는 섬(island) 패턴으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 도전 영역(732)은 대략 원형 또는 타원형일 수 있다.
도 7을 참조하면, 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역이 각각 독립적으로 배치되는 섬(island) 패턴으로 이루어질 수 있으며, 하나의 픽셀 영역(101)에 다수가 배치될 수 있다. 예를 들면, 도전 영역은 제1 마이크로 LED(110)가 접속되는 한 쌍의 전극 패드들에 대응하는 제1 도전 영역(733)과, 제2 마이크로 LED(120)가 접속되는 한 쌍의 전극 패드들에 대응하는 제2 도전 영역(734)과, 제3 마이크로 LED(130)가 접속되는 한 쌍의 전극 패드들에 대응하는 제3 도전 영역(735)을 포함할 수 있다. 제1 도전 영역(733)과 제2 도전 영역(734)은 서로 이격되고, 제2 도전 영역(734)과 제3 도전 영역(735)은 서로 이격될 수 있다. 제1 내지 제3 도전 영역(733, 734, 735)은 사각형으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다각형(삼각형, 오각형 등), 원형 또는 타원형으로 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(736)이 서로 인접한 픽셀 영역들(101)을 직선으로 잇는 스트라이프 패턴일 수 있다. 이 경우, 패턴은 제1 내지 제3 마이크로 LED(110, 120, 130)의 배열 방향을 따라 수평 방향으로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 도전 영역(737)에 배치된 다수의 도전볼(75)은 인접한 도전볼들 간의 간격이 균일하지 않게 비정렬된 상태로 배치될 수 있다. 도전 영역(737)은 사각형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다각형(삼각형, 오각형 등), 원형 또는 타원형으로 이루어질 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재(701)는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 접합 부재(701)는 제1 접착층(71)과, 제1 접착층(71)에 포함된 다수의 도전볼(75)과, 제1 접착층(71)에 적층된 제2 접착층(77)을 포함할 수 있다. 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(73)이 도 3, 도 5, 도 6 내지 도 9에 도시된 도전 영역들 중 하나에 해당하는 패턴으로 이루어질 수 있다. 제2 접착층(77)은 NCF(non-conductive film) 또는 NCP(non-conductive paste)일 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재(702)는 블랙 계열의 색상을 가지는 접착층(78)과, 접착층(78)에 포함된 다수의 도전볼(75)을 포함할 수 있다. 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(73)이 도 3, 도 5, 도 6 내지 도 9에 도시된 도전 영역들 중 하나에 해당하는 패턴으로 이루어질 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재(703)는 접착층(71)과, 접착층(71)에 포함된 다수의 도전볼(75)을 포함할 수 있다. 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(73)이 도 3, 도 5, 도 6 내지 도 9에 도시된 도전 영역들 중 하나에 해당하는 패턴으로 이루어질 수 있다. 다수의 도전볼(75)은 접착층(71)의 두께 방향으로 적어도 2층으로 배열될 수 있다.
이에 따라, 다수의 마이크로 LED를 기판에 접속하는 열 공정 조건의 편차나 오류로 인해 다수의 마이크로 LED를 가압하는 압력이 부족한 경우에도 마이크로 LED의 전극과 기판의 전극 패드가 접착층(71)의 두께 방향을 따라 세로로 배치된 다수의 도전볼(75)을 통해 양호하게 접속될 수 있으므로 디스플레이 모듈(3)의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다수의 마이크로 LED를 가압하는 압력의 편차로 인해 마이크로 LED가 틸트된 경우에도 마이크로 LED의 전극과 기판의 전극 패드가 다수의 도전볼(75)을 통해 양호하게 접속될 수 있다.
이하에서는, 다수의 도전볼(75)이 접착층(71)의 두께 방향으로 적어도 2층으로 배열되는 접합 부재(703)의 제조 방법을 설명한다.
도 13은 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 14는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조를 위한 몰드 기판을 나타낸 평면도이다. 도 15는 도 14에 표시된 C-C' 선을 따라 나타낸 단면도이다. 도 16 내지 도 18은 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조 공정을 보여주는 도면들이다.
몰드 기판(200)은 하기와 같은 과정을 거쳐 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 먼저, 웨이퍼(예: Si 웨이퍼 또는 글라스 웨이퍼) 위에 감광액을 도포하고 웨이퍼를 가열한다. 몰드 기판(200)에 다수의 홈(210)을 형성하기 위해 감광액이 도포된 웨이퍼의 일면에 플루오르 고분자 박막을 코팅한다. 플루오르 고분자 박막 위에 열경화성 폴리머를 도포 후 경화시켜 도 14에 도시된 몰드 기판(200)을 형성할 수 있다(도 13의 1301).
도 14를 참조하면, 몰드 기판(200)은 다수의 도전볼(75)을 접착층(71)에 배치하기 전에 다수의 도전볼(75)을 2층으로 정렬할 수 있다. 몰드 기판(200)은 다수의 도전볼(75)이 삽입되는 다수의 홈(210)이 형성될 수 있다. 다수의 홈(210)의 패턴은 접합 부재(703, 도 12 참조)에 배치되는 다수의 도전볼(75)의 패턴을 결정할 수 있다.
도 15를 참조하면, 다수의 홈(210)은 다수의 도전볼(75)이 2층으로 배열되도록 소정의 깊이(D)를 가질 수 있다. 이 경우, 홈(210)의 깊이(D)는 도전볼(75)의 직경의 적어도 2배일 수 있다. 이에 따라, 다수의 홈(210)은 각각, 적어도 2개의 도전볼(75)이 세로 방향으로 삽입되어 상하로 적층 배치될 수 있다. 다수의 홈(210)의 직경(또는 폭)은 도전볼(75)의 직경보다 크거나 같을 수 있다.
몰드 기판(200)은 탄성을 가지며 미세한 다수의 홈(210)을 용이하게 형성할 수 있는 열경화성 폴리머(예: PDMS(polydimethylsiloxane))로 이루어질 수 있다.
몰드 기판(200)은 다수의 홈(210)으로 다수의 도전볼(75)이 용이하게 삽입될 수 있도록 다수의 홈(210)에 광학 투명 레진(예: OCA(Optically Clear Adhesive), OCR(Optically Clear Resin), EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), 또는 POE(Polyolefin)) 또는 점착제를 도포할 수 있다.
도 16을 참조하면, 몰드 기판(200) 상에 다수의 도전볼(75)을 흩뿌린 후, 몰드 기판(200)의 다수의 홈(210)으로 다수의 도전볼(75)을 삽입시킨다. 이에 따라, 다수의 도전볼(75)은 다수의 홈(210)에 정렬될 수 있다(도 13의 1302). 이 경우, 다수의 도전볼(75)이 다수의 홈(210)이 아닌 몰드 기판(200)의 표면에 부착되는 것을 방지하기 위한 표면 처리를 할 수 있다. 표면 처리는 몰드 기판(200)을 제작하는 과정에서 진행할 수 있다. 예를 들면, 다수의 홈(210)이 없는 몰드 기판(200)의 표면을 플라즈마 처리하여 미세한 요철을 형성하거나 소수성 처리를 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 몰드 기판(200)은 릴레이 기판이고, 다수의 홈(210)은 릴레이 기판에 있고, 다수의 홈(210)은 플라즈마로 처리되어 다수의 도전볼(75)이 릴레이 기판에 달라붙는 것을 방지한다.
도 17을 참조하면, 다수의 홈(210)에 다수의 도전볼(75)이 삽입된 몰드 기판(200)을 접착층(71) 위에 안착시킨다. 다수의 홈(210)은 접착층(71)을 향하도록 배치될 수 있다(도 13의 1303).
이 상태에서 접착층(71) 측으로 몰드 기판(200)을 소정 압력으로 가압한다. 이에 따라, 몰드 기판(200)은 자체 탄성에 의해 압축되면서 다수의 홈(210)에 삽입된 다수의 도전볼(75)은 접착층(71) 내부로 투입될 수 있다(도 13의 1304).
몰드 기판(200)을 가압할 때, 다수의 도전볼(75)이 접착층(71)으로 원활하게 투입될 수 있도록 접착층(71)을 소정 온도로 가열할 수 있다.
접착층(71)은 NCF(non-conductive film)일 수 있다. 접착층(71)은 도전볼(75)과 마이크로 LED의 전극과의 접합을 양호하게 이루어지도록 플럭스(flux)가 포함될 수 있다.
도 18을 참조하면, 상기와 같은 공정을 통해 다수의 도전볼(75)이 2층으로 접착층(71) 내에 배치된 접합 부재(703)를 제조할 수 있다. 이 경우, 다수의 도전볼(75)의 패턴은 도전 영역(73)이 도 3, 도 5, 도 6 내지 도 9에 도시된 도전 영역들 중 하나에 해당하는 패턴으로 이루어질 수 있다.
도 19는 본 개시의 일 예에 따른 접합 부재의 제조를 위한 몰드 기판을 나타낸 단면도이다. 도 20은 진공 흡착을 이용하여 다수의 도전볼을 몰드 기판의 다수의 홈에 정렬하는 예를 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 몰드 기판(200)은 타면에 다수의 홈(210)과 연통하는 다수의 구멍(230)을 형성할 수 있다. 다수의 구멍(230)은 다수의 홈(210)의 직경보다 작은 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 다수의 홈(210)의 치수에 있어서, 다수의 홈(210)에 형성된 다수의 도전볼(75)은 디스플레이 모듈(3)의 기판(40) 상에 초미세 피치로 배치된 무기 발광 다이오드의 패드(112)의 전기적 연결을 지원하도록 구성된다. 디스플레이 모듈(3)은 기판을 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(7)를 포함하고, 제조 공정은 일부 실시 예에서 디스플레이 드라이버 IC(7)에 의해 사용 시 제어되는 무기 발광 다이오드(픽셀(100))를 기판(40)에 장착하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예에서, 무기 발광 다이오드(픽셀(100))는 마이크로 LED 칩 형태이고, 디스플레이 모듈(3)의 기판(40)은 이방성 도전 필름(ACF)이다. 일부 실시 예의 제조 방법은 이방성 도전 필름 및 열압착 접합 프로세스를 사용하여 기판에 마이크로LED 칩을 장착하는 단계를 포함한다.
도 20을 참조하면, 다수의 도전볼(75)은 몰드 기판(200)을 이용하여 진공 흡착 방식으로 다수의 홈(210)에 정렬될 수 있다. 예를 들면, 몰드 기판(200)의 타면에 흡착 패드(250)를 밀착시킨 상태에서 진공원(270)의 구동하여 다수의 구멍(230)에 진공압을 형성할 수 있다. 이 경우, 다수의 구멍(230)에 각각 연결된 다수의 홈(210)에도 진공압이 형성될 수 있다. 진공원(270)은 진공 모터 또는 진공 펌프일 수 있다.
몰드 기판(200) 상에 흩뿌려진 다수의 도전볼(75)은 다수의 홈(210)에 형성된 진공압에 의해 다수의 홈(210)으로 흡입될 수 있다. 이에 따라, 다수의 도전볼(75)은 진공 흡착 방식으로 다수의 홈(210)에 정렬될 수 있다.
흡착 패드(250)는 내부에 진공원(270)과 연결되는 제1 통로가 형성되고, 몰드 기판(200)의 다수의 구멍(230)과 각각 연결되는 다수의 제2 통로가 형성될 수 있다. 다수의 제2 통로는 제1 통로와 연결됨에 따라, 제1 통로에 진공압이 형성되면 다수의 구멍(230)에도 진공압을 형성될 수 있다.
진공원(270)은 몰드 기판(200)을 접착층(71)에 적층 완료할 때까지 지속적으로 구동할 수 있다. 이에 따라, 몰드 기판(200)을 접착층(71)에 적층하는 중에 다수의 도전볼(75)이 몰드 기판(200)의 다수의 홈(210)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 몰드 기판(200)을 접착층(71)에 적층 완료하면, 흡착 패드(250)를 몰드 기판(200)으로부터 분리하고 몰드 기판(200)을 접착층(71)에 가압할 수 있다.
상기에서 본 개시는 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 개시의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 개시는 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 디스플레이 모듈에 있어서,
    다수의 픽셀 영역으로 구획되며 각 픽셀 영역에 배치되는 다수의 전극 패드를 포함하는 기판;
    상기 기판의 일면에 적층된 접착층과, 상기 접착층 내에 배치된 다수의 도전볼을 포함한 접합 부재; 및
    상기 다수의 도전볼에 의해 상기 다수의 전극 패드에 접속되는 전극들을 가지는 다수의 발광 다이오드;를 포함하고,
    상기 다수의 도전볼은 상기 다수의 전극 패드에 대응하는 도전 영역으로 패터닝된 디스플레이 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 서로 인접한 픽셀 영역들에 배치되고 상기 다수의 전극 패드들을 직선으로 이어주는 스트라이프 패턴인 디스플레이 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 다수의 픽셀 영역들에 각각 독립적으로 배치되는 섬(island) 패턴인 디스플레이 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀 영역에 제공된 픽셀은 다수의 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 다수의 픽셀 영역들에 각각 배치된 도전 영역은 상기 다수의 서브 픽셀에 대응하는 다수의 서브 도전 영역을 포함하고,
    상기 다수의 서브 도전 영역은 서로 이격된 디스플레이 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼은 상기 접착층의 두께 방향으로 적어도 2층으로 배치된 디스플레이 모듈.
  6. 발광 다이오드의 전극과 디스플레이 기판의 전극 패드를 상호 연결하는 접합 부재에 있어서,
    접착층; 및
    상기 접착층 내에 배치된 다수의 도전볼;을 포함하고,
    상기 다수의 도전볼은 상기 접합 부재의 전체 영역 중에서 일부에 도전 영역으로 패터닝된 접합 부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 다수의 직선으로 이루어지는 스트라이프 패턴인 접합 부재.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼의 패턴은 상기 도전 영역이 서로 이격된 섬(island) 패턴인 접합 부재.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 접착층에 적층되는 추가 접착층을 더 포함하는 접합 부재.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 접착층은 블랙 계열을 색상을 가지는 접합 부재.
  11. 접합 부재 제조 방법에 있어서,
    일면에 다수의 홈이 패터닝되도록 몰드 기판을 형성하는 단계;
    상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하는 단계;
    상기 다수의 도전볼이 접착층을 향하도록 상기 몰드 기판을 상기 접착층과 대응하도록 배치하는 단계; 및
    상기 몰드 기판을 상기 접착층에 가압하여 상기 다수의 도전볼을 상기 접착층 내에 배치하는 단계;를 포함하는 접합 부재의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 홈은 각각, 상기 몰드 기판의 두께 방향으로 상기 다수의 도전볼의 직경의 적어도 2배에 대응하는 깊이(D)를 갖도록 형성하는 접합 부재의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 몰드 기판의 일면 중 상기 다수의 홈이 형성되지 않은 영역에 상기 도전볼의 부착을 방지하기 위한 표면 처리를 행하는 접합 부재의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하기 전에 상기 다수의 홈에 점착제를 도포하는 접합 부재의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 몰드 기판의 타면에 상기 다수의 홈과 연통하는 다수의 구멍을 형성하고,
    상기 다수의 도전볼을 상기 다수의 홈에 정렬하는 단계는,
    상기 다수의 도전볼이 상기 다수의 홈으로 삽입되도록 상기 다수의 구멍을 통해 상기 다수의 홈에 부압을 형성하는 접합 부재의 제조 방법.
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