KR102173094B1

KR102173094B1 - 디스플레이 장치의 제조 방법 및 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102173094B1
Application number: KR1020190094910A
Authority: KR
Inventors: 민재식; 이재엽; 박재석; 조병구
Original assignee: (주)라이타이저
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2020-11-03

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치의 제조 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에서 형성된 다수의 RGB 픽셀을 디스플레이 패널에 신속하고 효율적으로 전사할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법과 이에 의해 제조된 디스플레이 장치에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 웨이퍼 상에 RGB 픽셀을 다수로 형성하는, 다수의 RGB 픽셀 형성 단계; 상기 다수의 RGB 픽셀이 형성된 상기 웨이퍼를 각각의 상기 RGB 픽셀 별로 다이싱하는, 다이싱 단계; 전사 프레임에 어레이 형태로 배열된 다수의 개구마다 다이싱된 하나의 상기 RGB 픽셀을 배치하고 각각의 상기 RGB 픽셀을 인캡슐레이션하여 상기 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이를 형성하는, 픽셀 CSP 어레이 형성 단계; 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임에 캐리어 기판을 접착시키고, 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임 사이의 제1 접착력과, 상기 제1 접착력보다 더 큰 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 캐리어 기판 사이의 제2 접착력의 차이를 이용하여, 상기 픽셀 CSP 어레이를 상기 전사 프레임으로부터 상기 캐리어 기판으로 전사하는, 1차 전사 단계; 및 상기 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는, 2차 전사 단계;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치의 제조 방법 및 디스플레이 장치{METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY APPARATUS AND DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 디스플레이 장치의 제조 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에서 형성된 다수의 RGB 픽셀을 디스플레이 패널에 신속하고 효율적으로 전사할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법과 이에 의해 제조된 디스플레이 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정표시장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.

마이크로 발광 다이오드(μ-LED)의 크기는 1 ~ 100μm 수준으로 매우 작고, 40 인치(inch)의 디스플레이 장치를 구현하기 위해서는 대략 2,500만개 이상의 픽셀이 요구된다. 따라서, 40 인치의 디스플레이 장치를 하나 만드는데 단순한 픽앤플레이스(Pick & Place) 방법으로는 시간적으로 최소 한달이 소요되는 문제가 있다. 기존의 마이크로 발광 다이오드(μ-LED)는 사파이어 기판 상에 다수개로 제작된 후, 기계적 전사(Transfer) 방법인, 픽 앤 플레이스(pick & place)에 의해, 마이크로 발광 다이오드가 하나씩 유리 혹은 유연성 기판 등에 전사된다. 마이크로 발광 다이오드를 하나씩 하나씩 픽업(pick-up)하여 전사하므로, 1:1 픽 앤 플레이스 전사 방법이라고 지칭한다. 그런데, 사파이어 기판 상에 제작된 마이크로 발광 다이오드 칩의 크기는 작고 두께가 얇기 때문에, 마이크로 발광 다이오드 칩을 하나씩 하나씩 전사하는 픽 앤 플레이스 전사 공정 중에 상기 칩이 파손되거나, 전사가 실패하거나, 칩의 얼라인먼트(Alignment)가 실패되거나, 또는 칩의 틸트(Tilt)가 발생되는 등의 문제가 발생되고 있다. 또한, 전사 과정에 필요한 시간이 너무 오래 걸리는 문제가 있다.

마이크로 발광 다이오드와 구별되는 미니 발광 다이오드(Mini-LED)가 있다. 미니 LED란 LED 칩 사이즈를 100~200 마이크로미터(㎛) 수준으로 구현한 제품을 말한다. 칩 사이즈가 마이크로 LED에 비해 칩 사이즈가 다소 크지만, 마이크로 LED와 마찬가지로 칩 하나하나를 화소나 발광체로 활용할 수 있다. 미니 LED는 마이크로 LED에 비해 생산단가가 낮고, 기존의 LED 생산공정의 상당 부분을 활용할 수 있다는 것이 장점이다. 최근 기술적으로 난도가 높은 마이크로 LED를 상용화하는데 예상보다 오랜 시간이 걸릴 수도 있다는 판단 때문에 미니 LED에 투자와 개발이 진행되고 있지만, 여전히 종래의 일반적인 픽 앤 플레이스 전사 공정을 사용하고 있기 때문에, 앞서 설명한 전사 공정 중에 칩이 파손되거나, 전사가 실패하거나, 칩의 얼라인먼트(Alignment)가 실패되거나, 또는 칩의 틸트(Tilt)가 발생되거나, 전사 과정에 필요한 시간이 너무 오래 걸리는 문제가 여전히 발생되고 있다.

본 발명은, 다수의 RGB 픽셀을 신속하게 디스플레이 패널로 전사할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 미니 LED 기반의 디스플레이 장치를 신속하게 제조할 수 있고, 전사 오류를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 마이크로 LED 기반의 디스플레이 장치를 신속하게 제조할 수 있고, 전사 오류를 최소화할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 대면적의 디스플레이 장치를 신속하게 제조할 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

또한, 디스플레이 장치의 제조 방법에 의해 제조된 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 웨이퍼 상에 RGB 픽셀을 다수로 형성하는, 다수의 RGB 픽셀 형성 단계; 상기 다수의 RGB 픽셀이 형성된 상기 웨이퍼를 각각의 상기 RGB 픽셀 별로 다이싱하는, 다이싱 단계; 전사 프레임에 어레이 형태로 배열된 다수의 개구마다 다이싱된 하나의 상기 RGB 픽셀을 배치하고 각각의 상기 RGB 픽셀을 인캡슐레이션하여 상기 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이를 형성하는, 픽셀 CSP 어레이 형성 단계; 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임에 캐리어 기판을 접착시키고, 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임 사이의 제1 접착력과, 상기 제1 접착력보다 더 큰 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 캐리어 기판 사이의 제2 접착력의 차이를 이용하여, 상기 픽셀 CSP 어레이를 상기 전사 프레임으로부터 상기 캐리어 기판으로 전사하는, 1차 전사 단계; 및 상기 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는, 2차 전사 단계;를 포함한다.

실시 형태에 따른 디스플레이 장치는 앞서 상술한 디스플레이 장치의 제조 방법에 의해서 제조된 것일 수 있다.

실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 사용하면, 웨이퍼 상에서 하나의 칩 형태로 되어 있는 RGB 픽셀을 전사프레임으로 바로 배치함으로써 다수의 RGB 픽셀을 신속하고 효율적으로 디스플레이 패널로 전사할 수 있는 이점이 있다.

또한, 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은 마이크로급 또는 미니급의 발광 소자를 하나하나 제어하지 않고, 다수의 발광 소자를 한꺼번에 디스플레이 패널로 신속히 전사할 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 제조 비용과 시간을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은 정전기적 인력 등의 물리적 힘 혹은 접착력을 제어하는 방법이 아니라 전사 매체들 간의 접착력의 큰 차이를 이용하기 때문에 전사 성공률을 극대화 시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 발광 소자의 발광영역의 크기가 100um 이하 일 경우, 다이싱 등에 의한 에피 손상으로 광효율이 급격히 떨어진다. 반면에 본 발명은 발광 다이오드 칩 단위가 아닌 픽셀 CSP 단위로 전사하기 때문에 광효율이 저하되지 않는 이점이 있다. 좀 더 구체적으로, 다이싱 공정을 진행할 경우, 레이저에 의해 손상이 생길 수 있다. 발광 다이오드의 발광영역(Epi)의 크기에 따라 발광영역에서 손상된 부분이 차지하는 퍼센트(%)가 다르다. 즉, 면적대비 표면둘레의 길이의 비율이 발광영역의 크기가 감소함에 따라 증가한다. 예를 들어, 발광영역의 사이즈가 300x300um 경우, 면적대비 표면비율이 1이라면, 50x50um의 경우 6정도로 6배 크다. 따라서 표면의 결함등의 영향이 최소 6배이상 클 수 있다. 그로 인해 발광효율이 급격하게 떨어진다. 반면, 본 발명은 칩 단위의 다이싱이 아니라 픽셀 단위로 EPI 영역과는 상관없이 외부에서의 다이싱이다. 그래서 픽셀 단위에서 광효율 감소는 거의 없는 장점이 있다.

또한, 대면적의 디스플레이 장치를 제조할 경우 상기 전사방법을 위치를 변경하며 반복적으로 실행하여 신속하게 제조할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2의 (a) 내지 (b)는 도 1에 도시된 110 단계의 하나의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 110 단계와 130 단계의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에서 사용되는 전사 프레임(200)을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 12은 도 1에 도시된 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이를 형성하는 단계(150)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 16은 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이에서 각 픽셀 CSP에서의 패드를 확장시키는 단계를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.
도 18 내지 도 20은 도 1에 도시된 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이를 캐리어 기판으로 전사하는 단계(170)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.
도 21 내지 도 25는 도 1에 도시된 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는 단계(190)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.
도 26은 디스플레이 패널의 전극패드의 영역 이동 전후를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 27은 캐리어 기판에 전사된 확장 패드를 갖는 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는 단계를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

실시 형태의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 웨이퍼 상에 다수의 RGB 픽셀을 형성하는 단계(110), 각 RGB 픽셀 별로 웨이퍼를 다이싱하는 단계(130), 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이(Pixel CSP Array)를 형성하는 단계(150), 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이를 캐리어 기판으로 전사하는 단계(170) 및 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는 단계(190)를 포함한다. 110 단계, 130 단계, 150 단계, 170 단계 및 190 단계를 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2의 (a) 내지 (b)는 도 1에 도시된 110 단계의 하나의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 하나의 웨이퍼(10) 상에 같은 파장 대역의 광을 방출하는 복수의 발광 소자(11)를 형성한다. 여기서, 발광 소자(11)는 청색의 광을 방출하는 발광 칩일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 발광 소자(11)는 적색의 광을 방출하는 발광 칩일 수도 있고, 녹색의 광을 방출하는 발광 칩일 수도 있으며, 백색의 광을 방출하는 발광 칩일 수도 있고, 자외선의 광을 방출하는 발광 칩일 수도 있다.

복수의 발광 소자(11)는 웨이퍼(10) 상에서 복수의 행과 열을 따라 배열될 수 있다. 여기서, 복수의 발광 소자(11)는 적어도 3개가 하나의 그룹을 구성할 수 있다. 하나의 그룹의 크기(가로*세로)는 하나의 픽셀의 크기(가로*세로)에 대응될 수 있다.

다음으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 도 2의 (a)에서 형성된 하나의 웨이퍼(10) 상의 복수의 발광 소자(11) 중 일부 발광 소자들 상에 색 변환층(15R, 15G)을 형성한다. 예를 들어, 복수의 발광 소자(11)를 구성하는 복수의 그룹 각각에서 가장 왼쪽에 위치한 발광 소자에 제1 색 변환층(15R)을 형성하고, 상기 복수의 그룹 각각에서 중간에 위치한 발광 소자에 제2 색 변환층(15G)을 형성할 수 있다. 여기서, 제1 색 변환층(15R)은 청색광에 응답하여 적색광을 방출하는 적색 변환층일 수 있고, 제2 색 변환층(15G)은 청색광에 응답하여 녹색광을 방출하는 녹색 변환층일 수 있다.

일부 발광 소자 상에 색 변환층(15R, 15G)을 형성함으로써, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 하나의 웨이퍼(10) 상에 다수의 RGB 픽셀(100)이 형성될 수 있다. 하나의 웨이퍼(10) 상에 형성된 다수의 RGB 픽셀(100) 각각은, 다양한 색을 방출할 수 있는 장점과 더불어 복수의 발광 소자(11)가 같은 재질로 한꺼번에 에피 성장되어 형성되기 때문에, 각 RGB 픽셀(100)의 수명이 거의 일정하고, 구동 전류가 거의 같기 때문에 제어 방식도 동일한 장점이 있다.

한편, 하나의 웨이퍼(10) 상에 다수의 RGB 픽셀(100)을 형성한 후, 각 RGB 픽셀(100) 별로 웨이퍼(10)를 다이싱하여 각 RGB 픽셀(100) 별로 분리할 수 있다.

도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 110 단계와 130 단계의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 3을 참조하면, 웨이퍼(10')의 일 면 상에 소정의 광을 방출하는 에피(11')를 성장시킨다. 여기서, 웨이퍼(10')는 사파이어(Al2O3) 기판일 수 있다. 성장된 에피(11') 상에 패드(17)를 형성하고, 에피(11')와 패드(17)를 패시베이션(Passivation)하는 보호층(13)을 형성한다. 보호층(13)을 형성할 때, 패드(17)가 보호층(13)의 외부에 노출되도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 웨이퍼(10')의 다른 일 면 상에 블로킹 댐(Blocking Dam, 20)을 형성하되, 에피(11') 상에 블로킹 댐(20)이 형성되지 않도록 한다. 따라서, 블로킹 댐(20)에는 색 변환층이 형성될 수 있는 개구부(20h)가 형성될 수 있다. 개구부(20h)의 개수는 에피(11)의 개수에 대응될 수 있다.

도 5를 참조하면, 블로킹 댐(20)에 형성된 다수의 개구부(20h) 중 적어도 일부에 색 변환층(15R', 15G')을 형성한다. 색 변환층(15R', 15G')은 적색 변환층(15R')과 녹색 변환층(15G')을 포함할 수 있다. 에피(11')에서 방출되는 광은 청색 파장 대역의 광을 방출할 경우, 적색 변환층(15R')은 에피(11')에서 방출되는 청색 파장 대역의 광에 반응하여 적색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 녹색 변환층(15G')은 에피(11')에서 방출되는 청색 파장 대역의 광에 반응하여 녹색 파장 대역의 광을 방출할 수 있다.

블로킹 댐(20)에 형성된 다수의 개구부(20h) 중 일부 개구부에는 색 변환층이 형성되지 않을 수 있다. 이는 에피(11')에서 방출되는 광을 그대로 이용하기 위함이다. 물론, 에피(11')에서 방출되는 광의 파장 대역이 원하는 파장 대역의 광이 아닌 경우에는, 상기 일부 개구부에도 소정의 색 변환층을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 에피(11')가 자외선 광을 방출하는 경우, 적색 변환층, 녹색 변환층 및 청색 변환층이 모든 개구부에 배치될 수 있다.

도 6을 참조하면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10')에 에피(11')와 색 변환층(15R', 15G')이 형성된 것을 각 RGB 픽셀(100') 별로 다이싱하여 다수의 RGB 픽셀(100')을 형성한다.

도 7의 (a) 내지 (c)는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에서 사용되는 전사 프레임(200)을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7의 (a)는 전사 프레임(200)의 사시도이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에서 일부를 확대한 평면도이고, 도 7의 (c)는 도 7의 (b)의 단면도이다.

도 7의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 전사 프레임(200)은 판 형상을 가지며, 상면과 하면 및 다수의 측면들을 포함한다. 전사 프레임(200)은 평평한 판 형상일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 소정의 곡률을 갖는 판 형상일 수도 있다. 전사 프레임(200)이 평평한 판 형상을 가질 경우, 전사 프레임(200)을 수평 프레임이라 명명될 수 있다.

전사 프레임(200)은 다수의 개구(210)를 갖는다. 각 개구(210)는 전사 프레임(200)의 상면과 하면을 관통하도록 형성되며, 다수의 개구(210)는 다수의 행과 열 방향으로 전사 프레임(200)에 어레이 형태로 배열될 수 있다. 다수의 개구(210) 사이의 간격(또는, 피치(picth))은, 후술할 디스플레이 패널 상에 전사될 픽셀 CSP 어레이(Pixel CSP Array)의 간격(또는, 피치)과 동일할 수 있다.

전사 프레임(200)의 개구(210)의 크기는, 픽셀 CSP(Pixel CSP) 크기와 대응될 수 있다. 예를 들어, 전사 프레임(200)의 개구(210)의 가로(W)*세로(h)*두께(t)는 30*30*10 (μm) ~ 1000*1000*500 (μm)일 수 있다.

전사 프레임(200)의 개구(210)의 상부 개구와 하부 개구의 형상은 사각형일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 원, 타원, 다각형일 수 있다. 또한, 상부 개구와 하부 개구의 형상이 서로 다를 수도 있으며, 크기도 서로 다를 수 있다.

전사 프레임(200)의 개구(210)의 입체 구조는 육면체 형상의 빈 공간일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 개구(210)의 형상이 원통 형상의 빈 공간일 수도 있고, 타원통 형상의 빈 공간일 수도 있으며, 다각통 형상의 빈 공간일 수 있고, 다면체 형상의 빈 공간일 수도 있다.

전사 프레임(200)의 재질은 단단한 재질로서, 예를 들어, 금속(Metal), 세라믹(Ceramic), 레진(resin), 플라스틱(Plastic) 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.

전사 프레임(200)의 두께(t)는 10 (μm) ~ 500 (μm) 일 수 있다.

도 8 내지 도 12은 도 1에 도시된 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이를 형성하는 단계(150)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.

도 8은 도 7에 도시된 전사 프레임(200)의 다수의 개구(210) 중 어느 하나의 단면도를 개략적으로 그린 것이다.

도 8을 참조하면, 전사 프레임(200)의 상면과 하면 중 어느 일 면(도 3에서는 하면)에 기판(300)을 형성한다. 전사 프레임(200) 아래에 기판(300)이 형성됨에 따라, 개구(210)의 하부 개구가 기판(300)에 의해 막히게 된다. 개구(210)와 기판(300)에 의해 픽셀 CSP가 형성될 수 있는 공간이 마련된다.

다음으로, 도 9를 참조하면, 개구(210) 내부의 기판(300) 상에 하나의 RGB 픽셀(100')을를 배치한다. 이하의 도면에서 하나의 RGB 픽셀(100')은 도 6에서 형성된 RGB 픽셀(100')로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 2에서 다이싱된 하나의 RGB 픽셀(100)일 수도 있다. 하나의 RGB 픽셀(100')의 다수의 패드(17)가 기판(300)의 상면에 접촉되도록 배치할 수 있다.

하나의 RGB 픽셀(100')은 와이어가 불필요한 플립 칩 구조를 가질 수 있다. 하나의 RGB 픽셀(100')은 외부 제어신호에 따라 다양한 색상의 광을 방출할 수도 있다.

또한, 하나의 RGB 픽셀(100')은 CSP(Chip Scale Package)일 수 있다. CSP(Chip Scale Package)는 칩 크기에 가까운 소형 패키지를 총칭하는 것으로서, 칩 외형을 보호하는 리드프레임과 전기적 연결을 위한 와이어가 존재하지 않는 베어 칩에 가까운 크기의 패키지이다.

개구(210) 내부에 배치된 하나의 RGB 픽셀(100')은 하나의 픽셀 CSP에 포함될 수 있다. 하나의 픽셀 CSP는 후술할 디스플레이 패널에서 다양한 색상을 방출하는 하나의 픽셀로 기능할 수 있다.

다음으로, 도 10을 참조하면, 개구(210) 내부에 보호층(500)을 충진하고, 보호층(500)을 경화시킨다. 하나의 픽셀 CSP(400)는 하나의 RGB 픽셀(100')과 보호층(500)을 포함할 수 있다.

경화된 보호층(500)의 형상 또는 하나의 픽셀 CSP(400)의 형상은 전사 프레임(200)의 개구(210)의 형상에 대응된다. 따라서, 보호층(500)의 형상 또는 하나의 픽셀 CSP(400)의 형상은 전사 프레임(200)의 개구(210)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 보호층(500)의 형상 또는 하나의 픽셀 CSP(400)의 형상으로부터 전사 프레임(200)의 개구(210)의 형상을 이해할 수 있고, 이를 통해 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 추정할 수 있다.

다음으로, 도 11을 참조하면, 보호층(500)이 경화되면, 기판(300)을 전사 프레임(200), 하나의 RGB 픽셀(100') 및 보호층(500)으로부터 분리한다. 기판(300)이 분리되면, 픽셀 CSP(400)의 다수의 패드(17)가 외부로 노출될 수 있다. 다수의 패드(17)는 하나의 RGB 픽셀(100')에 포함된 발광부의 개수에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어, 하나의 RGB 픽셀(100')에 포함된 발광부의 개수가 3개이면, 각 발광부 당 2개의 패드가 요구되므로, 총 6개의 패드가 형성될 수 있거나 (+)전극이 공통전극일 경우 총 4개의 패드가 형성될 수 있다.

전사 프레임(200)의 다수의 개구(210) 각각에 픽셀 CSP(400)를 형성하고, 다수의 개구(210) 별로 보호층(500)을 충진 및 경화시킨 후, 도 10에 도시된 바와 같이 기판(300)을 전사 프레임(200), RGB 픽셀(100') 및 보호층(500)으로부터 제거하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 전사 프레임(200)의 다수의 개구(210)에 다수의 픽셀 CSP(400)을 포함하는 픽셀 CSP 어레이가 형성될 수 있다.

한편, 전사 프레임(200)은 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 제1 전사 매체로 명명될 수도 있다. 좀 더 구체적으로, 제1 전사 매체에 다수의 발광 소자를 포함하는 다수의 픽셀 CSP를 형성하여 픽셀 CSP 어레이를 형성할 수 있다. 여기서, 다수의 픽셀 CSP 각각은 보호층에 의해 분리되며, 제1 전사 매체와 보호층 간에는 제1 접착력을 갖는다.

다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이에서 각 픽셀 CSP에서의 패드를 확장시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명한다.

도 13 내지 도 16은 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이에서 각 픽셀 CSP에서의 패드를 확장시키는 단계를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.

도 13을 참조하면, 하나의 픽셀 CSP(400)를 기준으로 도 11와 같이 패드(17R, 17G, 17B)가 노출된 상태에서, 패드(17R, 17G, 17B)가 형성된 반대측으로 보호필름(600)을 형성한다.

보호필름(600)은 도 12에 도시된 전사 프레임(200)의 패드(17)의 반대측에 배치되고, 섀도우 마스크에 의한 금속 증착 공정 중에 픽셀 CSP를 보호하기 위해서 부착될 수 있다.

보호필름(600)은 수지제 필름으로 이루어지고, 특히 한정되지 않으며, 보호필름(600)의 점착력의 범위는 보호하여야 할 기재의 특성이나 기재의 두께에 따라 달라질 수 있으므로, 점착력의 범위가 다양한 범위이며, 가변적일 수 있다.

도 14를 참조하면, 도 13과 같이 보호필름(600)이 형성된 상태에서, 패드(17R, 17G, 17B)의 확장을 위한 금속 증착을 위해 노출된 패드(17R, 17G, 17B) 상에 섀도우 마스크(700, Shadow Mask)을 위치시킨다.

섀도우 마스크(700)는 확장된 패드를 형성하기 위해 금속증착이 필요한 부분에는 노출된 패턴 형상을 갖을 수 있다.

도 15를 참조하면, 섀도우 마스크(700)를 얼라인시킨 상태에서 금속증착이 이루어진 상태를 나타낸다. 금속증착은 전자선 증착(Electron beam evaporation) 또는 스퍼터링 공정으로 증착할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이때, 사용하는 금속(전극 금속)은 한층 이상의 박막 층으로 구성 될 수 있다. 한 층의 경우, 금(Au, Gold), 은(Ag, Silver), 구리(Cu, Copper), 크롬(Cr, Chromium), 니크롬(NiCr, Nickel Chromium) 또는 티타늄(Ti, Titanium), 파라듐(Pd, Palladium), 알루미늄(Al, Aluminum) 등 일 수 있다. 두 층의 경우, Cr/Au, Ti/Au, Ti/Al 등의 다양한 조합으로 구성해도 좋다. 세 층의 경우, Ti/Cr/Au, Ti/Al/Au 등의 다양한 조합으로 구성해도 좋다.

섀도우 마스크(700)의 개구된 부분을 통해 확장 패드(18R, 18G, 18B)가 금속증착에 의해 패드(17R, 17G, 17B) 각각의 상면으로 형성될 수 있다.

이러한 상태에서, 도 16과 같이, 섀도우 마스크(700)를 제거하면 기존의 픽셀 CSP의 RGB에 각각 형성된 패드(17R, 17G, 17B)로부터 확장된 영역을 갖는 확장 패드(18R, 18G, 18B)가 형성될 수 있다.

확장된 영역은 하나의 픽셀 CSP 내에서 확장될 수 있는 제한 영역을 의미하고, RGB 픽셀(100')의 패드(17R, 17G, 17B)로부터 연장되는 영역으로서, 인접된 확장된 영역과 서로 교차되지 않는 영역인 것을 의미한다.

도 16의 공정에서 보호필름(600)을 픽셀 CSP(400)으로부터 제거하면, 행렬로 배열된 다수의 픽셀 CSP(400)의 전극패드(17R, 17G, 17B)로부터 그 크기가 확대된 확장 패드(18R, 18G, 18B)를 갖는 픽셀 CSP(400) 어레이 및 각각의 하나의 픽셀 CSP(400)를 얻을 수 있다.

확장 패드(18R, 18G, 18B)를 갖는 픽셀 CSP(400) 어레이 및 각각의 하나의 픽셀 CSP(400)은 디스플레이 패널에 전사되어 대형 표시장치를 구현할 수 있다.

도 17은 확장 패드를 포함한 픽셀 CSP의 평면도를 예시로서 도시한 것이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 평면 기준에서 픽셀 CSP(400)의 패드(17R, 17G, 17B)는 확장 패드(18R, 18G, 18B)로 확장된 것을 확인할 수 있으며, 이는 패드의 표면적이 그 만큼 확장된 것을 의미하고, 패드의 표면적이 넓어진 만큼 패드간 연결 단면적이 넓어질 수 있다는 것을 의미한다.

패드(17R, 17G, 17B)와 확장 패드(18R, 18G, 18B)는 제1 전극을 의미하고, 패드(17R', 17G', 17B')와 확장 패드(18R', 18G', 18B')는 제2 전극을 의미할 수 있다.

확장 패드(18R, 18G, 18B)는 하나의 픽셀 CSP(400) 영역 내에서 사용되지 않은 기존의 잉여 영역을 활용하여 RGB 픽셀(100')에 형성된 전극패드(17R, 17G, 17B)로부터 확대되어 그 단면적이 넓혀진 형태를 갖을 수 있다. 특히, 마이크로 단위의 LED 칩의 경우 그 픽셀단위가 30㎛ * 30㎛ 내지 100㎛ * 100㎛이므로 패드의 폭이나 길이 또한 매우 미세하고, 이들을 디스플레이 패널의 기판으로 표면실장 공정 시 전기적 open 등이 발생하여 불량률이 매우 높다. 반면에, 디스플레이 패널 위에 패드 확장이 가능한 픽셀 CSP 단위로 표면실장 공정을 진행함으로써, 수십 um영역의 마이크로 LED 전기적 연결 공정을 수백 um영역의 픽셀 CSP 전기적 연결 공정으로 스케일 업(Scale up)함으로써 전기적 open 등의 불량을 최소화 할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치에 표면실장 공정 시 픽셀 CSP 패드와 디스플레이 패널 패드 간의 정렬(Alignment) 마진 확보를 높여 전기적 불량을 최소화하고, 대면적의 디스플레이 장치를 신속하게 제조하는 것이 가능하다.

도 18 내지 도 20은 도 1에 도시된 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이를 캐리어 기판으로 전사하는 단계(170)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다. 전사 프레임에 형성된 픽셀 CSP 어레이를 캐리어 기판으로 전사하는 단계(170)를 '1차 전사'로 명명할 수도 있다.

도 18은 도 12에서 3개의 RGB 픽셀들(100'P1, 100'P2, 100'P3)을 인캡슐레이션하는 보호층(500P1, 500P2, 500P3)을 포함하는 3개의 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)과 전사 프레임(200)의 일 부분에 대한 단면도이다.

도 18을 참조하면, 제1 픽셀 CSP(400P1)는 제1 보호층(500P1)에 의해 전사 프레임(200)의 제1 개구에 인캡슐레이션되어 있고, 제2 픽셀 CSP(400P2)는 제2 보호층(500P2)에 의해 전사 프레임(200)의 제2 개구에 인캡슐레이션되어 있으며, 제3 픽셀 CSP(400P3)는 제3 보호층(500P3)에 의해 전사 프레임(200)의 제3 개구에 인캡슐레이션되어 있다.

다음으로, 도 19를 참조하면, 전사 프레임(200)의 상면과 제1 내지 제3 보호층(500P1, 500P2, 500P3)의 상면에 캐리어 기판(900)를 부착한다. 여기서, 캐리어 기판(900)는 각 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)를 인캡슐레이션한 해당 보호층(500P1, 500P2, 500P3)을 전사 프레임(200)의 다수의 개구(210)로부터 추출하기 위한 것이다. 여기서, 캐리어 기판(900)는 '전사 접착 부재'로도 명명될 수 있다. 캐리어 기판은 전사 접착 부재로도 불릴 수 있으며, PET, PP, PE, PS 수지 판 등과 이러한 재료들에 접착제나 점착제가 도포되어 있거나 또는 이러한 재료들이 테이프의 형태로 얇은 두께를 가지면서 그 한 면에 접착제나 점착제가 도포될 수 있다.

다음으로, 도 20을 참조하면, 전사 프레임(200)을 제거한다. 캐리어 기판(900)과 각 보호층(500P1, 500P2, 500P3) 사이의 접착력이 전사 프레임(200)과 각 보호층(500P1, 500P2, 500P3) 사이의 접착력보다 더 크면, 전사 프레임(200)만을 캐리어 기판(900)과 다수의 보호층(500P1, 500P2, 500P3)으로부터 떼어낼 수 있다. 따라서, 캐리어 기판(900)은, 전사 프레임(200)과 각 보호층(500P1, 500P2, 500P3) 사이의 접착력보다 더 큰 접착력을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 캐리어 기판(900)은 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 제2 전사 매체로 명명될 수 있다. 제2 전사 매체와 보호층 간에는 상기 제1 접착력보다 큰 제2 접착력을 갖는다. 따라서, 앞서 상술한 1차 전사 단계는, 제1 전사 매체에 형성된 픽셀 CSP 어레이를 제1 전사 매체로부터 제1 접착력 보다 큰 제2 접착력을 갖는 제2 전사 매체로 전사하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 제2 접착력은 제1 접착력보다 수 백배 더 클 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제1 접착력은 5 gf/25mm ~ 15 gf/25mm 이고, 제2 접착력은 2,000 gf/25mm ~ 4,000 gf/25mm 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 제1 접착력은 10 gf/25mm 이고, 제2 접착력은 3,000 gf/25mm 일 수 있다.

도 21 내지 도 25는 도 1에 도시된 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는 단계(190)를 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.

도 21은 디스플레이 패널(1100)의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 21의 (a)는 디스플레이 패널(1100)의 일 부분을 확대한 평면도이고, 도 21의 (b)는 도 21의 (a)의 일 측면도이다.

도 21을 참조하면, 디스플레이 패널(1100)은 도 20에 도시된 다수의 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 각 패드와 전기적으로 연결되는 패드(1150)를 다수로 포함한다.

다수의 패드(1150)는 디스플레이 패널(1100)의 상면에 배열될 수 있다. 다수의 패드(1150)는 복수의 패드 그룹 별로 행과 열 방향을 따라 배열된다. 각 패드 그룹은 하나의 픽셀 CSP와 전기적으로 연결되는 다수개의 패드들을 포함한다. 여기서, 다수개의 패드들의 개수는 6개일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 픽셀 CSP에 형성된 패드의 개수에 따라 다수개의 패드들의 개수가 달라질 수 있다. 여기서, 복수의 패드 그룹 간 간격(pitch)는 도 7에 도시된 전사 프레임(200)의 다수의 개구(210)간 간격과 동일할 수 있다.

다음으로, 도 22를 참조하면, 디스플레이 패널(1100)의 다수의 패드(1150) 상에 솔더 페이스트(Solder Paste, 1200)를 도포한다. 솔더 페이스트(1200)는 디스플레이 패널(1100)의 다수의 패드(1150) 상에 스크린 프린팅, 디스펜싱, 젯팅 등의 여러 방법을 통해 도포될 수 있다.

다음으로, 도 23을 참조하면, 도 20에서 제조된 캐리어 기판(900)과 캐리어 기판(900)에 부착되고 내부에 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)을 구비한 다수의 보호층(500P1, 500P2, 500P3)을 디스플레이 패널(1100) 상으로 옮기고, 각 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 패드(17)를 디스플레이 패널(1100)의 패드(1150) 상에 도포된 솔더 페이스트(1200)에 접촉시킨다.

솔더 페이스트(1200)를 통해 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 패드(17)와 디스플레이 패널(1100)의 패드(1150)가 접촉된 후, 예를 들어, 자기 정렬 페이스트(Self Align Paste, SAP) 솔더링 방법을 사용하여 소정의 열을 가하면, 솔더 페이스트(1200) 내부에 포함된 솔더 파티클(Solder particle)이 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 패드(17)와 디스플레이 패널(1100)의 패드(1150) 사이로 자기조립(self-assembly)될 수 있다. 한편, 솔더 페이스트(1200) 내부에 포함된 열경화성 수지는 열에 의해 경화될 수 있다.

다음으로, 도 24를 참조하면, 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 패드(17)와 디스플레이 패널(1100)의 패드(1150)가 솔더링되면, 캐리어 기판(900)를 다수의 보호층(500P1, 500P2, 500P3)으로부터 떼어낸다. 여기서, 픽셀 CSP(400P1, 400P2, 400P3)의 패드(17)와 디스플레이 패널(1100)의 패드(1150) 사이의 솔더링 접착력이 캐리어 기판(900)과 각 보호층(500P1, 500P2, 500P3) 사이의 접착력보다 훨씬 크기 때문에, 캐리어 기판(900) 만을 쉽게 분리시킬 수 있다.

도 25는 도 24에 도시된 하나의 픽셀 CSP을 인캡슐레이션한 다수의 보호층들(500P1, 500P2, 500P3)이 디스플레이 패널(1100)에 다수의 행과 열 방향을 따라 전사된 것을 보여주는 평면도이다.

한편, 솔더 페이스트(1200)는 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 제3 전사 매체로 명명될 수 있다. 제3 전사 매체와 픽셀 CSP의 패드 간 솔더링 접착력인 제3 접착력은 상기 제2 접착력보다 크다. 따라서, 앞서 상술한 2차 전사 단계는, 제2 전사 매체에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널에 도포된 상기 제2 접착력 보다 큰 제3 접착력을 갖는 제3 전사 매체로 전사하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 제3 접착력은 제2 접착력보다 수천배 더 클 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제2 접착력은 2,000 gf/25mm ~ 4,000 gf/25mm 이고, 제3 접착력은 800,000 gf/25mm ~ 1,200,000 gf/25mm 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 제2 접착력은 3,000 gf/25mm이고, 제3 접착력은 1,000,000 gf/25mm 일 수 있다.

제3 접착력은 제2 접착력 보다 제2 접착력은 제1 접착력 보다 수백에서 수천배의 큰 상당한 접착력을 갖도록 하여 모든 픽셀 CSP에 대한 동시 전사가 완전하게 이루어질 수 있도록 구현하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제이며, 이는 정전기적 인력 등의 물리적 힘 혹은 접착력을 제어하여 전사하는 개념이 아닌 접착력 자체의 결합력을 그대로 이용하여 전사 성공율을 극대화할 수 있다는 장점을 갖는다. 여기서, 접착력을 제어한다는 의미는 노광, 온도, 열 등 어떤 특정 조건을 조절하여 접착력을 제어하는 것이고, 본 발명의 실시 형태에서는 접착력을 제어하는 것이 아니라, 전사 매체들 간의 접착력의 차이를 이용하는 것이다.

도 7에 도시된 전사 프레임(200)의 개구(210)의 개수와 도 25에 도시된 디스플레이 패널(1100)에 형성된 픽셀 CSP(400)의 개수가 서로 대응되도록 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 대면적의 디스플레이 패널을 제조하기 위해서, 하나의 대면적의 디스플레이 패널에 전사 프레임(200)을 두 번 이상 반복적으로 사용할 수도 있다. 이를 통해 대면적의 디스플레이 패널을 빠른 시간에 제조할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 17에 도시된 확장 패드(18R, 18R', 18G, 18G', 18B, 18B')를 포함한 픽셀 CSP 어레이를 도 18 내지 도 20에 도시된 방법을 통해 캐리어 기판으로 전사할 수도 있다.

또한, 캐리어 기판으로 전사된 확장 패드(18R, 18R', 18G, 18G', 18B, 18B')를 포함한 픽셀 CSP 어레이를 도 21 내지 도 25에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널로 전사할 수도 있다. 여기서, 디스플레이 패널의 패드의 영역을 이동시켜 디스플레이 혹은 장치를 구성할 때 기존의 칩 단위의 표면실장 공정에서 발생되는 전기적 연결 문제(오픈, 소트 불량)를 해결할 수 있다. 구체적으로, 패드 확장된 픽셀 CSP와 영역 이동된 패드(타겟 기판)를 동시에 도입하여, 수십 ㎛영역의 마이크로 LED의 전기적 연결 공정을 수백 ㎛영역의 픽셀 CSP 전기적 연결 공정으로 스케일 업(Scale up)하거나, 수백 ㎛영역의 미니 LED의 전기적 연결 공정을 수 mm 영역의 픽셀 CSP 전기적 연결 공정으로 스케일 업(Scale up)할 수 있다. 이러한 스케일 업을 통하여 디스플레이 장치를 구성하는 전사 공정에서 전극간 Open/Short 불량을 방지하고, Alignment 마진 확보를 높여 대면적 디스플레이 장치를 신속하게 제조할 수 있다. 이하, 도 26 내지 도 27을 참조하여 상세히 설명한다.

도 26은 디스플레이 패널의 전극패드의 영역 이동 전후를 비교하여 나타낸 도면이다.

도 26은 디스플레이 패널의 패드 어레이를 나타낸 것이고, 이는 하나의 픽셀 CSP(400P1)의 다수의 패드들에 대응되는 배치를 가질 수 있다.

도 26의 (A1), (B1), (C1)은 종래의 디스플레이 패널 상의 패드의 배치 구조도이고, (A2), (B2), (C2)는 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이 패널 상의 패드 배치 예이다.

마이크로 LED 및 미니 LED의 경우 그 사이즈가 매우 작기 때문에, 이에 대응되는 디스플레이 패널의 패드 간의 간격(d1)도 매우 협소하다. 본 발명의 실시 형태에서는 디스플레이 패널의 패드 간의 간격(d2)을 넓힘으로써, 패드 간의 솔더 페이스트에 의한 쇼트를 사전에 방지할 수 있도록 한다.

패드 간의 간격은, d1 < d2의 관계가 성립되며, d2는 패드(720, 720')의 각각의 위치로부터 좌우로 각각 영역 이동을 시킴으로써 구현이 가능하다.

디스플레이 패널의 패드(720, 720')의 간격을 넓히는 선제 조건은 다음과 같다.

본 발명의 실시 형태는 다수의 픽셀 CSP(400)를 디스플레이 패널(700)에 동시에 빠른 속도로 전사할 수 있는 방안으로서 제1 전사 및 제2 전사를 제안한다. 여기서, 제2 전사는 캐리어 기판(900)과 솔더 페이스트(740) 간의 접착력의 차이를 이용한 전사 방법을 채택한다.

따라서, 제2 전사를 구현하기 위해 디스플레이 패널(700)의 패드(720) 상에는 솔더 페이스트(740)가 도포되어야 하고, 이때 솔더 페이스트(740) 도포에 앞서 디스플레이 패널(700) 기판 상에 화이트 잉크(White ink)의 도포가 선행된다.

종래와 같이 디스플레이 패널의 패드(72, 72') 사이 간격이 매우 좁으면(100㎛ 이하), 패드(72, 72') 사이에 화이트 잉크(white ink, 73)를 채울 수 없게 되고, 화이트 잉크(73)가 채워지지 않은 패드(72, 72') 사이에는 단차가 형성되어 솔더 페이스트(74)가 갇힘으로써 잔여 솔더 페이스트로 인해 쇼트가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 형태는 위와 같은 문제를 해결하기 위해 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720')를 좌우로 영역이동을 통해 패드(720, 720') 간의 간격(d2)을 넓힘으로써 화이트 잉크(730)에 의해 화이트 잉크 댐(White ink dam) 형성이 가능하게 된다. 즉, 패드(720, 720') 간의 간격이 넓어져 화이트 잉크가 패드 사이에 채워질 수 있다.

이러한 화이트 잉크 댐의 형성으로 패드(720, 720') 사이의 단차가 제거될 수 있고, 잔여 솔더 페이스트가 생기지 않음으로 인해 전극간 쇼트 발생 원인이 제거될 수 있다.

그 다음으로, 위에서 설명한 바와 같이 디스플레이 패널의 패드(720, 720')의 간격을 넓히는 선제 조건에 의해 전극 간격을 넓혔다면, 전극 간격을 넓힐 수 있는 가능 조건은 다음과 같다.

디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720')의 간격을 넓힐 수 있는 가능 조건은 상술한 도 17에서와 같이 픽셀 CSP(400)의 패드(17R, 17R', 17G, 17G', 17B, 17B')가 확장된 확장 패드(18R, 18R', 18G, 18G', 18B, 18B')에 의해 가능하다.

도 27은 캐리어 기판에 전사된 확장 패드를 갖는 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는 단계를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 27의 (A)를 참조하면, 디스플레이 패널(700)의 다수의 패드(720) 상에 솔더 페이스트(Solder Paste, 740)를 도포한다. 솔더 페이스트(740)는 디스플레이 패널(700)의 다수의 패드(720) 상에 스크린 프린팅, 디스펜싱, 젯팅 등의 여러 방법을 통해 도포될 수 있다.

다음으로, 도 27의 (B)를 참조하면, 캐리어 기판(900)과 캐리어 기판(900)에 부착되고 내부에 픽셀 CSP을 구비한 다수의 보호층(500)을 디스플레이 패널(700) 상으로 옮기고, 각 픽셀 CSP의 확장 패드(18R, 18R')를 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720') 상에 도포된 솔더 페이스트(740, 740')에 접촉시킨다.

솔더 페이스트(740, 740')를 통해 각 픽셀 CSP의 확장 패드(18R, 18R')와 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720')가 접촉된 후, 예를 들어, 자기 정렬 페이스트(Self Align Paste, SAP) 솔더링 방법을 사용하여 소정의 열을 가하면, 솔더 페이스트(740, 740') 내부에 포함된 솔더 파티클(Solder particle)이 픽셀 CSP의 확장 패드(18R, 18R')와 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720') 사이로 자기조립(self-assembly)될 수 있다.

한편, 솔더 페이스트(740, 740') 내부에 포함된 열경화성 수지는 열에 의해 경화될 수 있다.

다음으로, 도 27의 (C)를 참조하면, 픽셀 CSP의 확장 패드(18R, 18R')와 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720')가 솔더링되면, 캐리어 기판(900)를 다수의 보호층(500)으로부터 떼어낸다.

여기서, 픽셀 CSP의 확장 패드(18R, 18R')와 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720') 사이의 솔더링 접착력이 캐리어 기판(900)과 보호층(500) 사이의 접착력보다 훨씬 크기 때문에, 캐리어 기판(900) 만을 쉽게 분리시킬 수 있다.

도 27을 참조하면, 픽셀 CSP의 제1 및 제2 패드(17R, 17R'), 그리고 제1 및 제2 패드(17R, 17R') 위에 형성된 확장 패드(18R, 18R')에 의해 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720') 간의 간격을 넓게 조절하는 것이 가능하고, 즉 패드(720, 720')의 영역 이동이 가능하다.

즉, 확장 패드(18R, 18R')에 의해 전사 공정시 픽셀 CSP와 디스플레이 패널(700) 간의 전극 간 접촉 마진율을 향상시키는 것이 가능하고, 디스플레이 패널(700)의 패드(720, 720')의 양쪽 벌림과 같은 영역 이동이 가능하여 전극간의 쇼트 발생률을 차단하는 것이 가능하게 된다. 특히, 이러한 접촉 마진율 확보와 쇼트 방지는 마이크로 단위의 LED 또는 미니 단위의 LED가 적용되는 디스플레이 장치에 적용시 전사 공정의 속도 향상과 정확성을 확보할 수 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 도 1에 도시하지 않았지만, 리웍(rework) 단계를 더 포함할 수 있다. 리웍 단계는, 도 25에 도시된 디스플레이 패널(1100)에 형성된 픽셀 CSP들 중에서 오작동하거나 불량으로 판정된 픽셀 CSP를 제거하고 새로운 픽셀 CSP를 제거된 픽셀 CSP 자리에 위치시키는 단계이다. 픽 앤 플레이스 장비(미도시)를 이용하여 정상적으로 동작하는 새로운 픽셀 CSP을 위치시킬 수 있다. 리웍 단계를 더 진행함으로서, 오작동 또는 불량 픽셀 CSP를 제거하고, 디스플레이 패널에서 불량 픽셀 CSP가 위치해야 했던 자리에 새로운 픽셀 CSP를 채우기 때문에, 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 제조 방법과 비교하여 디스플레이 패널(1100)의 불량을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200: 전사 프레임
300: 기판
400: 픽셀 CSP
500: 보호층
900: 캐리어 기판
1100: 디스플레이 패널

Claims

웨이퍼 상에 RGB 픽셀을 다수로 형성하는, 다수의 RGB 픽셀 형성 단계;
상기 다수의 RGB 픽셀이 형성된 상기 웨이퍼를 각각의 상기 RGB 픽셀 별로 다이싱하는, 다이싱 단계;
전사 프레임에 어레이 형태로 배열된 다수의 개구마다 다이싱된 하나의 상기 RGB 픽셀을 배치하고 각각의 상기 RGB 픽셀을 인캡슐레이션하여 상기 전사 프레임에 픽셀 CSP 어레이를 형성하는, 픽셀 CSP 어레이 형성 단계;
상기 전사 프레임에 형성된 상기 픽셀 CSP 어레이에서, 상기 픽셀 CSP의 각 패드의 일면으로부터 수평 연장되도록 금속을 증착하여, 상기 각 패드의 길이 또는 면적을 확장시킨 확장된 패드를 형성하는 단계;
상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임에 캐리어 기판을 접착시키고, 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 전사 프레임 사이의 제1 접착력과, 상기 제1 접착력보다 더 큰 상기 픽셀 CSP 어레이와 상기 캐리어 기판 사이의 제2 접착력의 차이를 이용하여, 상기 픽셀 CSP 어레이를 상기 전사 프레임으로부터 상기 캐리어 기판으로 전사하는, 1차 전사 단계; 및
상기 캐리어 기판에 전사된 픽셀 CSP 어레이를 디스플레이 패널로 전사하는, 2차 전사 단계;를 포함하고,
상기 제1 접착력은 5 gf/25mm ~ 15 gf/25mm 이고, 상기 제2 접착력은 2,000 gf/25mm ~ 4,000 gf/25mm이며, 상기 제1 접착력 및 제2 접착력은 광, 온도 또는 열에 의하여 제어되지 않으며,
상기 확장된 패드를 형성하는 단계는,
상기 전사 프레임 일면에 보호필름을 부착하는 단계;
상기 픽셀 CSP의 패드 측의 상기 전사 프레임 타면에 섀도우 마스크를 부착하여 상기 패드로부터 확장된 영역으로 금속을 증착하는 단계;
상기 섀도우 마스크를 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 보호필름은 상기 패드가 노출된 상태에서, 상기 패드가 형성된 반대측으로 부착되는, 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 RGB 픽셀 형성 단계는,
상기 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자를 형성하는 단계; 및
상기 다수의 발광 소자 중 일부 발광 소자 상에 적어도 하나 이상의 색 변환층을 형성하는 단계;
를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 RGB 픽셀 형성 단계는,
상기 웨이퍼의 일 면에 에피를 성장시키는 단계;
상기 에피 상에 패드를 형성하는 단계;
상기 에피와 상기 패드를 패시베이션하는 보호층을 형성하되, 상기 패드가 상기 보호층 외부에 노출되도록 형성하는 단계;
상기 웨이퍼의 다른 일 면에 블로킹 댐을 형성하되, 상기 블로킹 댐에 상기 에피 상에 위치하는 개구부를 형성하는 단계; 및
상기 개구부에 색 변환층을 형성하는 단계;
를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전사 프레임의 다수의 개구 간 피치(Pitch)는, 상기 디스플레이 패널에 전사될 상기 픽셀 CSP 어레이 간 피치와 동일한, 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 픽셀 CSP 어레이 형성 단계는,
상기 전사 프레임 아래에 기판을 배치하여 상기 다수의 개구 각각의 하부 개구를 막는 단계;
상기 다수의 개구 내부의 상기 기판 상에 상기 RGB 픽셀을 배치하는 단계;
상기 RGB 픽셀을 인캡슐레이션하는 보호층을 상기 다수의 개구 내부에 충진 및 경화시키는 단계; 및
상기 기판을 상기 전사 프레임, 상기 다수의 RGB 픽셀 및 상기 보호층으로부터 제거하는 단계;
를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조 방법.
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제 1 항에 있어서, 상기 2차 전사 단계는,
디스플레이 패널의 다수의 패드 상에 솔더 페이스트를 도포하는 단계;
상기 캐리어 기판에 전사된 상기 픽셀 CSP 어레이의 확장된 패드를 도포된 상기 솔더 페이스트에 접촉시켜 솔더링하는 단계; 및
상기 캐리어 기판을 상기 픽셀 CSP 어레이로부터 분리시키는 단계;
를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조 방법.
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