KR102330553B1 - 마이크로 엘이디를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 특히, 수㎛ 내지 수십㎛ 크기의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 및 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 광투과성 물질로 이루어지는 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 배선 전극을 구비하는 기판 및 상기 기판 상에 배치되는 복수의 광원 모듈을 포함하고, 상기 광원 모듈은 연결 전극 및 상기 연결 전극 사이에 형성되며 광투과성 물질로 이루어지는 전극 지지부를 구비하는 연결전극층 및 상기 연결전극층 상에 배치되며, 상기 연결 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 구비하고, 상기 반도체 발광소자와 상기 배선 전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 연결전극은 상기 배선 전극과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 특히, 수㎛ 내지 수십㎛ 크기의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다.
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본 발명은 투명도가 향상된 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고화질의 대면적 투명 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대면적 투명 디스플레이 장치를 구현 함에 있어서, 광원 모듈간 이음부로 인하여 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 구조를 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광투과성 물질로 이루어지는 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 배선 전극을 구비하는 기판 및 상기 기판 상에 배치되는 복수의 광원 모듈을 포함하고, 상기 광원 모듈은 연결 전극 및 상기 연결 전극 사이에 형성되며 광투과성 물질로 이루어지는 전극 지지부를 구비하는 연결전극층 및 상기 연결전극층 상에 배치되며, 상기 연결 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 구비하고, 상기 반도체 발광소자와 상기 배선 전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 연결전극은 상기 배선 전극과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되며, 광투과성 물질로 이루어지는 평탄층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 본 발명은 상기 복수의 광원 모듈 사이에 충전되며, 광투과성 물질로 이루어지는 고정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 고정부는 상기 평탄층을 덮도록, 상기 광원 모듈의 일단에서 연장될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 고정부 및 평탄층은 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연결 전극은 금속 메쉬로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 지지부의 두께는 상기 연결 전극의 두께와 같거나, 상기 연결 전극의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1임시 기판 상에 금속층을 증착하는 단계, 연결 전극이 형성되도록, 상기 금속층을 에칭하는 단계, 상기 연결 전극 사이로 광투과성 레진을 도포한 후 경화시키는 단계, 상기 연결 전극 상에 제2임시 기판을 부착하고, 상기 제1임시 기판을 제거 하는 단계, 상기 연결 전극 상에 반도체 발광소자들을 전사하는 단계 및 상기 반도체 발광소자 상에 평탄층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 연결 전극 사이로 광투과성 레진을 도포한 후 경화시키는 단계는, 상기 광투과성 레진 층의 두께가 상기 연결 전극의 두께와 같거나, 상기 연결 전극의 두께보다 작아지도록 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연결 전극 및 광투과성 레진 층에 대한 접착력은 상기 제1임시 기판이 상기 제2임시 기판보다 클 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 광투과성 레진 층과 상기 평탄층은 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 광원 모듈간의 경계가 눈에 보이지 않기 때문에, 광원 모듈간 이음부로 인하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 광원 모듈간 연결이 자유로워 지기 때문에, 화질 저하 없이 다양한 크기의 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 배선 전극의 형태를 나타내는 개념도이다.
도 4는 광원 모듈의 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 연결 전극의 구현 예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 7은 플립 칩 타입의 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광원 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 복수의 광원 모듈을 이용하여 제조된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 광원 모듈의 일 실시 예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 배선 전극의 형태를 나타내는 개념도이다.
도 4는 광원 모듈의 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 연결 전극의 구현 예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 7은 플립 칩 타입의 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광원 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 복수의 광원 모듈을 이용하여 제조된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
도 11 및 12는 본 발명에 따른 광원 모듈의 일 실시 예를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이 모듈(140)에서 출력될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스가 상기 디스플레이 장치의 베젤을 형성할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(140)은 영상이 표시되는 패널을 구비하고, 상기 패널은 마이크로 크기의 반도체 발광소자와 상기 반도체 발광소자가 장착되는 배선기판을 구비할 수 있다.
상기 배선기판에는 배선이 형성되어, 상기 반도체 발광소자의 n형 전극 및 p형 전극과 연결될 수 있다. 이를 통하여, 상기 반도체 발광소자는 자발광하는 개별화소로서 상기 배선기판 상에 구비될 수 있다.
상기 패널에 표시되는 영상은 시각 정보로서, 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 상기 배선을 통하여 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다.
본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광소자의 일 종류로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode)를 예시한다. 상기 마이크로 LED는 100마이크로 이하의 작은 크기로 형성되는 발광 다이오드가 될 수 있다. 상기 반도체 발광소자(150)는 청색, 적색 및 녹색이 발광영역에 각각 구비되어 이들의 조합에 의하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미하며, 상기 단위 화소 내에 적어도 3개의 마이크로 LED가 구비될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 단면도이고, 도 3은 배선 전극의 형태를 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 기판(310), 광원 모듈(320)을 구비한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 본 발명은 상술한 구성요소보다 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 이하, 상술한 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 기판(310)은 베이스부(311) 및 배선 전극(312)을 구비한다. 상기 베이스부(311)는 평판 형태로 이루어지며, 필요에 따라 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다. 디스플레이 장치에 포함된 구성요소들을 지지하는 역할을 한다. 상기 베이스부(311)는 광투과성 물질로 이루어진다.
예를 들어, 상기 베이스부(311)는 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)로 이루어질 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 광투과성이 있는 재질이면 어느 것이라도 사용될 수 있다. 디스플레이 장치의 광투과율을 극대화하기 위해 상기 베이스부(311)의 광투과율은 높을 수록 바람직하다.
상기 베이스부(311) 상에는 광원 모듈(320)에 전원을 인가하기 위한 배선 전극(312)이 배치된다. 광원 모듈(320)에는 서로 다른 두 개 이상의 전압이 인가되어야 하기 때문에, 배선 전극(312)은 적어도 두 종류가 배치되어야 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 베이스부 상에는 공통 전압을 인가하기 위해 복수의 반도체 발광소자와 연결되는 스캔 전극 및 반도체 발광소자에 데이터를 인가하기 위한 데이터 전극이 각각 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 배선 전극의 배치 형태는 디스플레이 장치의 구동 방식에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 배선 전극은 도 3과 같이 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 3은 PM 방식의 디스플레이 장치에 구비되는 배선 전극을 나타내는 개념도이다. 배선 전극은 복수의 반도체 발광소자들이 전기적으로 연결되는 스캔 전극(312) 및 단일 반도체 발광소자가 전기적으로 연결되는 데이터 전극(312b 및 312c)으로 이루어질 수 있다. 데이터 전극(312b 및 312c)의 개수는 반도체 발광소자의 수 만큼 형성될 수 있다. 도 3과 같이 배선 전극을 배치할 경우, 데이터 전극 간의 간격이 디스플레이 장치의 일단으로 갈수록 줄어들 수 있다. 도 3은 배선 전극을 구현하는 일 실시 예를 도시한 것일 뿐, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 배선 전극 구조를 한정하지 않는다.
한편, 도 3에 도시된 확대도와 같이, 상기 배선 전극(312a 내지 312c)이 디스플레이 장치의 투명도를 저하시키는 요인이 될 수 있다. 배선 전극으로 인한 투명도 저하를 최소화 하기 위해, 상기 배선 전극은 금속 메쉬로 이루어 질 수 있다. 금속 메쉬 구조는 배선 전극의 저항을 최소화 함과 동시에 배선 전극으로 인한 이질감을 최소화할 수 있도록 한다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 상기 배선 전극은 투명 전극으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 배선 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다.
상술한 기판(310)의 면적은 디스플레이 장치(300)의 표시 면적과 같거나 커야한다. 상기 기판(310)은 디스플레이 장치(300)에 구비된 모든 광원 모듈(320)이 동일 평면에 배치될 수 있도록 형성되어야 한다. 그 밖에도 상기 기판에는 외부 전원을 인가하기 위한 버스 전극 및 디스플레이 장치의 베젤부 등이 배치될 수 있다.
다음으로, 광원 모듈(320)에 대하여 설명한다.
도 4는 광원 모듈의 단면도이고, 도 5a 내지 5c는 연결 전극의 구현 예를 나타내는 개념도이다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 광원 모듈(320)은 연결전극층(321 및 322) 및 복수의 반도체 발광소자(323)를 구비한다.
상기 연결전극층(321 및 322)은 연결 전극(321) 및 상기 연결 전극(321) 사이에 형성되며 광투과성 물질로 이루어지는 전극 지지부(322)를 포함한다. 패드 또는 바 형태의 연결 전극(321) 사이에 전극 지지부(322)가 배치된다. 이때, 상기 전극 지지부(322)의 두께는 상기 연결 전극(321)의 두께와 같거나, 상기 연결 전극(321)의 두께보다 작아야 한다. 후술할 반도체 발광소자(323)들은 상기 연결 전극(321) 상으로 직접 전사하는데, 이때, 상기 연결 전극(321)이 범프(bump) 역할을 수행한다. 전극 지지부(322)의 두께가 상기 연결 전극(321)의 두께보다 클 경우, 상기 연결 전극(321)이 범프 역할을 수행할 수 없다.
종합하면, 상기 연결전극층(321 및 322)은 평판 형태의 전극 지지부(322)를 복수의 연결 전극(321)들이 관통하는 형태로 형성된다.
한편, 연결 전극(321)은 디스플레이 장치의 구동방식에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 도 5a를 참조하면, 모든 연결 전극은 패드 형태로 이루어질 수 있다. 각각의 패드에는 하나의 반도체 발광소자만 연결된다. 이 경우, 상기 연결 전극은 +전압을 인가하기 위한 패드들(321a) 및 -전압을 인가하기 위한 패드들(321b)로 구성된다.
다른 일 실시 예에 있어서, 도 5b를 참조하면, 일부 연결 전극은 바 형태(321b)로 이루어지고, 나머지 연결 전극은 패드 형태(321a)로 이루어진다. 바 형태의 연결 전극(321b)에는 복수의 반도체 발광소자들이 연결되며, 패드 형태의 연결 전극(321a)에는 하나의 반도체 발광소자만 연결된다. 이 경우, 바 형태의 연결 전극(321b)으로 공통의 전압이 인가되고, 패드 형태의 연결 전극(321a)으로 개별 전압이 인가된다.
다른 일 실시 예에 있어서, 도 5c를 참조하면, 일부 연결 전극은 대면적 패드(321b) 형태로 이루어지고, 나머지 연결 전극은 상대적으로 작은 패드(321a) 형태로 이루어진다. 대면전 패드(321b)에는 복수의 반도체 발광소자들이 연결되며, 나머지 패드(321a)에는 하나의 반도체 발광소자만 연결된다. 이 경우, 대면적 패드(321b)로 공통의 전압이 인가되고, 나머지 패드(321a)로 개별 전압이 인가된다.
한편, 복수의 반도체 발광소자 발광소자는 상기 연결전극층 상에 배치된다.
도 6은 수직형 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이고, 도 7은 플립 칩 타입의 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
구체적으로, 상기 반도체 발광소자는 기판 상에 배치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광소자는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광소자의 크기는 한 변의 길이가 200㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 120X100㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 반도체 발광소자는 수직형 반도체 발광소자일 수 있다. 도 6을 참조하면, 수직형 반도체 발광소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극은 연결 전극과 연결되고, 상부에 위치한 n형 전극은 반도체 발광소자 상측에 배치된 별도의 배선 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광소자는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 상기 반도체 발광소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 발광소자는 p형 전극(256), p형 전극(256)이 형성되는 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254) 상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에서 p형 전극(256)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(256) 및 n형 전극(252)은 서로 다른 연결 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상술한 반도체 발광소자를 단위 화소로 활용하기 위해, 기판 상에 배치되는 반도체 발광소자는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 반도체 발광소자의 일면에는 형광체층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광소자이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체 및 녹색 형광체 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
상기 연결전극층(321 및 322)은 반도체 발광소자와 기판 사이에서 반도체 발광소자를 지지하고, 반도체 발광소자(323)와 배선 전극(312)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 상기 반도체 발광소자(323)와 상기 배선 전극(312)이 전기적으로 연결되도록, 상기 연결전극(321)은 상기 배선 전극(312)과 오버랩된다.
한편, 상기 기판(310)에는 복수의 광원 모듈(320)이 배치된다. 복수의 광원 모듈(320)을 이용하여 구현된 디스플레이 장치에 대하여 설명하기에 앞서, 개별 광원 모듈(320)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 광원 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 제1임시 기판(S1) 상에 금속층(M)을 증착하는 단계(S110)가 진행된다. 상기 임시 기판(S1)은 연결전극층으로부터 이탈되는 층으로 평판 형태의 폴리머로 이루어질 수 있다. 상기 제1임시 기판(S1)은 기 공지된 재료를 사용하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1임시 기판(S1)상에는 소정 두께의 금속층(M)이 증착된다. 한편, 금속층(M)은 금속 메쉬 형태로 증착될 수 있다. 금속층(M) 증착 방법은 물리 증착법 등의 기공지된 방식이 활용될 수 있다.
이후, 연결 전극(321)이 형성되도록, 상기 금속층(M)을 에칭하는 단계(S120)가 진행된다. 금속층(M) 에칭 단계를 통해, 도 5a 내지 5c에서 설명하였던 형태의 연결 전극(321)이 형성된다.
상기 에칭 단계는 드라이 에칭 또는 웨트에칭 방식으로 수행될 수 있다. 금속층의 에칭 방식은 기공지된 방식을 활용하므로 구체적인 설명은 생략한다.
이후, 상기 연결 전극(321) 사이로 광투과성 레진을 도포한 후 경화시키는 단계(S130)가 진행된다. 상기 광투과성 레진은 상기 전극 지지부를 이루는 재료이다. 상기 광투과성 레진은 경화시 부피 변화량을 고려하여, 전극 지지부(322)가 연결 전극보다 낮은 높이로 형성되도록 도포되는 것이 바람직하다.
상기 연결 전극(321)이 금속 메쉬로 이루어지는 경우, 연결 전극(321) 사이로 광투과성 레진을 선택적으로 도포하는 것이 사실상 어렵다. 이 경우, 연결 전극(321) 전체에 광투과성 레진을 도포 및 경화 후, 경화된 광투과성 레진을 연결 전극보다 낮은 높이까지 식각하는 방식이 활용될 수 있다.
이후, 상기 연결 전극(321) 상에 제2임시 기판(S2)을 부착하고, 상기 제1임시 기판(S1)을 제거 하는 단계(S140)가 진행된다. 상기 연결전극층(321 및 322)에 대한 접착력은 상기 제1임시 기판(S1)이 상기 제2임시 기판(S2)보다 클 수 있다. 이 때문에, 상기 제2임시 기판(S2)은 상대적으로 상기 제1임시 기판(S1)보다 제거하기가 용이하다.
상기 제1임시 기판(S1)을 제거하기 위해서는 상대적으로 강한 열 또는 강한 외력이 필요하다. 상기 제1임시 기판(S1)을 제거하는 과정에서 반도체 발광소자가 파괴되는 것을 방지하기 위해, 상기 제1임시 기판(S1)은 반도체 발광소자의 전사 전에 제거된다.
상기 제1임시 기판(S1)을 제거함에 따라, 연결전극(321)의 일단이 외부로 노출된다. 이후, 반도체 발광소자(323)를 외부로 노출된 연결전극 상에 전사하는 단계(S150)가 진행된다. 이때에, 상기 제2임시 기판(S2)은 연결전극층(321 및 322)을 지지하는 역할을 한다.
반도체 발광소자(323)의 전사는 반도체 발광소자(323)가 형성된 웨이퍼를 상기 연결전극층(321 및 322)에 압착시키거나, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 발광소자(323)를 도너 기판으로 1차 전사한 후, 도너 기판을 상기 연결전극층(321 및 322)에 압착시키는 과정을 통해 수행될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반도체 발광소자(323)의 전사는 pick and place 방식으로 수행될 수 있다.
상기 광원 모듈(320)의 크기는 반도체 발광소자의 전사 방식, 전사 효율 등에 따라 달라질 수 있다.
이후, 상기 반도체 발광소자(323) 상에 평탄층(324)을 형성하는 단계(S160)가 진행된다. 상기 평탄층(324)은 광투과성 레진으로 이루어진다. 광투과성 레진은 상기 반도체 발광소자(323) 상에 도포된 후 경화된다. 일 실시 예에 있어서, 상기 평탄층(324)은 상기 전극 지지부(322)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 평탄층(324)은 반도체 발광소자(323)의 상면 뿐 아니라 측면을 덮도록 배치된다. 상기 평탄층(324)에는 상기 반도체 발광소자(323)의 상측에도 존재하며, 반도체 발광소자(323)들 사이에도 존재할 수 있다.
이후, 평탄층(324) 및 연결전극층(321 및 322)의 일부를 절삭하여, 복수의 광원 모듈(320)을 제조하는 단계(S170)가 진행된다. 이 과정은 필수적인 것이 아니어서, 광원 모듈(320)이 제2임시 기판(S2)과 동일한 크기로 제조되는 경우, 이 단계는 수행되지 않는다.
평탄층(324) 및 연결전극층(321 및 322)의 일부를 절삭하는 단계는 하나의 임시 기판 상에 복수의 광원 모듈(320)을 형성하는 경우에만 수행된다.
마지막으로, 상기 제2임시 기판(S2)을 제거하는 단계(S180)가 진행된다. 제2임시 기판(S2)이 제거된 광원 모듈(320)은 패키지 형태로 다양한 크기의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 이하, 상술한 광원 모듈(320)을 이용한 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 기판(310) 상에 복수의 광원 모듈(320a 내지 320c)을 배치하는 단계가 진행(S210)된다. 이때, 상기 연결 전극(322)과 배선 전극(312)이 오버랩되도록 배치된다.
기판(310) 상에 배치되는 광원 모듈(320)의 수는 구현하고자 하는 디스플레이 장치의 크기에 따라 달라진다. 한편, 광원 모듈(320)의 크기가 작아질수록 동일 면적의 디스플레이 장치를 구현하기 위한 광원 모듈(320)의 수가 증가한다.
한편, 기판(310) 상에 복수의 광원 모듈(320)을 배치하여 디스플레이 장치를 구현할 경우, 광원 모듈(320) 간의 이격 공간이 발생된다. 상기 이격 공간은 디스플레이 장치의 화질을 저하시키는 요인이 된다.
이를 해소하기 위해, 광원 모듈(320) 사이에는 고정부(330)가 형성된다. 상기 고정부(330) 형성을 위해, 상기 광원 모듈(320) 사이에 광투과성 레진을 도포하는 단계(S220)가 진행된다.
상기 고정부(330)를 이루는 광투과성 레진은 상기 평탄층(324)을 이루는 광투과성 레진과 동일한 소재일 수 있다. 본 발명은 광원 모듈(320)들 사이에 광원 모듈(320)을 구성하는 광투과성 레진과 동일한 소재를 배치함으로써, 광원 모듈(320) 간의 이격 공간으로 인하여 디스플레이 장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 고정부(330)는 광원 모듈(320)의 측면을 덮도록 배치되며, 광원 모듈(320)의 상측에서 연장되어 광원 모듈(320)의 상측을 덮도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 고정부(330), 평탄층(324), 전극 지지부(322) 및 베이스부(311)는 모두 동일한 광투과성 레진으로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 디스플레이 장치의 광투과율을 최대한 높일 수 있다.
도 10은 복수의 광원 모듈을 이용하여 제조된 디스플레이 장치를 나타내는 개념도이다.
광원 모듈(320)은 일정한 크기로 제조된다. 원하는 디스플레이 장치의 크기에 따라, 디스플레이 장치 제조에 필요한 광원 모듈의 개수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 10cm×10cm의 크기로 제조된 광원 모듈(320) 6개를 조합하여 제조될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치의 표시 면적은 30cm×20cm가 된다. 이와 같이, 복수의 광원 모듈을 활용하면 다양한 크기의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치를 구성하는 픽셀들 각각은 청색, 녹색, 적색 광원을 구비한다. 제조 과정 중 반도체 발광소자가 파손되는 것을 대비하기 위해 하나의 픽셀에는 청색, 녹색, 적색 광원 각각이 두 개씩 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 11과 같이, 광원 모듈(420)은 하나의 픽셀 단위로 구현될 수 있다. 이 경우, 하나의 광원 모듈에는 총 6개의 반도체 발광소자(423a 내지 423c)가 구비될 수 있다. 6개의 반도체 발광소자(423a 내지 423c)는 하나의 공용 연결 전극(421a)에 전기적으로 연결되고, 청색, 녹색, 적색 반도체 발광소자 각각은 개별 연결 전극(421b)에 연결된다. 이 경우, 하나의 광원 모듈에는 하나의 공용 연결 전극(421a)과 세 개의 개별 연결 전극(421b)이 구비되어야 한다.
도 11에서 설명한 광원 모듈을 이용하여 디스플레이 장치를 구현하는 경우, 도 12와 같이, 네 개의 광원 모듈(420) 각각에 구비된 공용 연결 전극이 서로 인접하도록, 광원 모듈을 배치할 수 있다. 이러한 방식으로 공용 연결 전극을 배치하는 경우, 하나의 스캔 배선(411b)으로 네 개의 광원 모듈(420)을 연결할 수 있게 된다. 이를 통해, 본 발명은 디스플레이 장치를 구현하기 위한 배선 전극의 수를 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광원 모듈간의 경계가 눈에 보이지 않기 때문에, 광원 모듈간 이음부로 인하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 광원 모듈간 연결이 자유로워 지기 때문에, 화질 저하 없이 다양한 크기의 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
Claims (10)
- 광투과성 물질로 이루어지는 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 배선 전극을 구비하는 기판; 및
상기 기판 상에 배치되는 복수의 광원 모듈을 포함하고,
상기 광원 모듈은,
연결 전극 및 상기 연결 전극 사이에 형성되며 광투과성 물질로 이루어지는 전극 지지부를 구비하는 연결전극층 및
상기 연결전극층 상에 배치되며, 상기 연결 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 반도체 발광소자들을 구비하고,
상기 반도체 발광소자와 상기 배선 전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 연결전극은 상기 배선 전극과 오버랩되며, 금속 메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광원 모듈은,
상기 반도체 발광소자들을 덮도록 배치되며, 광투과성 물질로 이루어지는 평탄층을 더 포함하는 것을 투명 디스플레이 장치. - 제2항에 있어서,
상기 복수의 광원 모듈 사이에 충전되며, 광투과성 물질로 이루어지는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치. - 제3항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 평탄층을 덮도록, 상기 광원 모듈의 일단에서 연장되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치. - 제4항에 있어서,
상기 고정부 및 평탄층은 동일한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전극 지지부의 두께는,
상기 연결 전극의 두께와 같거나, 상기 연결 전극의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치. - 제1임시 기판 상에 금속층을 증착하는 단계;
연결 전극이 형성되도록, 상기 금속층을 에칭하는 단계;
상기 연결 전극 사이로 광투과성 레진을 도포한 후 경화시키는 단계;
상기 연결 전극 상에 제2임시 기판을 부착하고, 상기 제1임시 기판을 제거 하는 단계;
상기 연결 전극 상에 반도체 발광소자들을 전사하는 단계; 및
상기 반도체 발광소자 상에 평탄층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 연결 전극 사이로 광투과성 레진을 도포한 후 경화시키는 단계는,
상기 광투과성 레진의 두께가 상기 연결 전극의 두께와 같거나, 상기 연결 전극의 두께보다 작아지도록 수행되며,
상기 연결전극은 금속 메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 연결 전극 및 광투과성 레진 층에 대한 접착력은 상기 제1임시 기판이 상기 제2임시 기판보다 큰 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 광투과성 레진 층과 상기 평탄층은 동일한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
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