WO2023106900A1 - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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side electrodes
electrode
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야나기사와사토시
타카기타카시
후지와라츠바사
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Definitions

  • the present invention relates to a display device and a manufacturing method of the display device.
  • a display device using a micro-light emitting diode (LED) as a light emitting device has been in the limelight.
  • a display device using a micro LED is a next-generation display device capable of displaying high-brightness and high-definition images with fast response speed and low power consumption.
  • a display device using a micro LED needs to connect a micro LED chip of 100 ⁇ m or less to a driving substrate.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 for example.
  • solder bumps are disposed on either side of the micro LED chip and the driving substrate, the micro LED is disposed facing the driving substrate, and then pressure is applied and heated to form the micro LED into the driving substrate. The technology to connect to is disclosed.
  • the micro LED In order to connect the micro LED and the driving substrate, the micro LED must be placed at a predetermined position on the driving substrate.
  • the position between the micro LED and the driving substrate may not be aligned. Since the micro LED is fine, even a slight misalignment of the position may result in poor image quality in the display device.
  • the invention according to one example may provide a display device capable of reducing positional misalignment of light emitting elements on a driving substrate.
  • the invention according to one example may provide a method of manufacturing a display device capable of reducing positional misalignment of a light emitting element on a driving substrate.
  • a display device may include a micro light emitting device including at least two device-side electrodes;
  • a driving substrate including at least two driving substrate-side electrodes connected to each of the device-side electrodes and at least two metal layers respectively connecting the at least two device-side electrodes and the at least two driving substrate-side electrodes; , the distance between electrodes of the neighboring driving substrate-side electrodes among the at least two driving substrate-side electrodes exceeds the distance between electrodes of the neighboring element-side electrodes among the at least two element-side electrodes, and each of the at least two metal layers Silver may be a metal that is heated, melted, and hardened in a non-pressurized state in which no pressure is applied in a process of connecting the at least two element-side electrodes and the at least two driving substrate-side electrodes.
  • a display device includes a micro micro light emitting element, at least two element-side electrodes disposed on the micro light emitting element, a driving substrate to which the micro light emitting element is connected, at least two driving substrate-side electrodes disposed on the driving substrate, at least two metal layers connecting each of the at least two element-side electrodes and the at least two driving substrate-side electrodes; and a region between adjacent driving substrate-side electrodes among the at least two driving substrate-side electrodes and a region between the neighboring element-side electrodes among the at least two device-side electrodes, each of which is connected to the neighboring driving substrate-side electrodes.
  • the void portion may have a polygonal cross-sectional shape that is line-symmetrical with respect to a center line passing through a center between the neighboring device-side electrodes and a center between the neighboring driving substrate-side electrodes.
  • the air gap may include an upper floor disposed between adjacent device-side electrodes of the micro light emitting device, a lower floor disposed between adjacent driving substrate-side electrodes of the driving substrate, and between the upper floor and the lower floor. It may have a trapezoidal cross-sectional shape including a side portion disposed on.
  • the size of the element-side electrode among the neighboring element-side electrodes and the size of the driving substrate-side electrode among the neighboring driving substrate-side electrodes are expressed in the following formulas (1), (2), and (4) to (6). can be determined according to
  • the direction in which the element-side electrode and the driving substrate-side electrode are arranged is the first direction (X), and the direction orthogonal to the first direction (X) is the second direction (Y),
  • the length of the element-side electrode in the X direction is a, the distance between electrodes is c,
  • the length of the driving substrate-side electrode in the X direction is x
  • the length in the Y direction is y
  • the distance between electrodes is z
  • d is the difference between the centers of adjacent device-side electrodes and the centers of neighboring substrate-side electrodes
  • each of the device-side electrode and the driving substrate-side electrode may be determined according to Equations (3) to (6) below.
  • the direction in which the element-side electrode and the driving substrate-side electrode are arranged is the first direction (X), and the direction orthogonal to the first direction (X) is the second direction (Y),
  • the length of the element-side electrode in the X direction is a, the distance between electrodes is c,
  • the length of the driving substrate-side electrode in the X direction is x, the length in the Y direction is y, and the distance between electrodes is z)
  • the volume (V) of the metal layer may be determined according to Equation (7) below.
  • the metal layer may include a SAC solder material.
  • the device-side electrode may include an electrode metal layer and a barrier metal layer sequentially disposed from a side adjacent to the micro light emitting device.
  • the barrier metal layer may include Ni.
  • One surface of the element-side electrode and the driving substrate-side electrode contacting the metal layer may include a group 10 or 11 element.
  • the micro light emitting device includes at least two device-side electrodes
  • the driving substrate includes at least two driving substrate-side electrodes.
  • a distance between adjacent electrodes of the driving substrate-side electrode may exceed a distance between electrodes of the neighboring device-side electrode.
  • each of the device-side electrode and the driving substrate-side electrode may be determined according to Equations (1), Equations (2), and Equations (4) to (6) below.
  • the direction in which the element-side electrode and the driving substrate-side electrode are arranged is the first direction (X), and the direction orthogonal to the first direction (X) is the second direction (Y),
  • the length of the element-side electrode in the X direction is a, the distance between electrodes is c,
  • the length of the driving substrate-side electrode in the X direction is x
  • the length in the Y direction is y
  • the distance between electrodes is z
  • d is the difference between the centers of adjacent device-side electrodes and the centers of neighboring substrate-side electrodes
  • each of the device-side electrode and the driving substrate-side electrode may be determined according to Equations (3) to (6) below.
  • the direction in which the element-side electrode and the driving substrate-side electrode are arranged is the first direction (X), and the direction orthogonal to the first direction (X) is the second direction (Y),
  • the length of the element-side electrode in the X direction is a, the distance between electrodes is c,
  • the length of the driving substrate-side electrode in the X direction is x, the length in the Y direction is y, and the distance between electrodes is z)
  • the volume (V) of the metal layer may be determined according to Equation (7) below.
  • a method for manufacturing a display device is a method for manufacturing a display device.
  • positional misalignment of the light emitting element on the driving substrate may be reduced as the light emitting element is connected to the driving substrate using a non-pressurized heating process.
  • misalignment of the rotational direction of the light emitting element on the driving substrate may be reduced by being arranged so that the distance between the driving substrate-side electrodes exceeds the distance between the element-side electrodes.
  • the light emitting element can be connected to the driving substrate in a non-pressurized manner, damage to the light emitting element that may occur in the process of applying pressure can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a display device according to an example.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a micro LED according to an example.
  • FIG 3 is a plan view illustrating a size of each device-side electrode according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a size of each electrode on the driving substrate side according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a state in which a micro LED is transferred to a driving substrate at an ideal position according to an example.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating a state in which micro LEDs are misaligned and transferred to a driving substrate according to an example.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining a linear shift amount according to an example.
  • FIG. 8 is a plan view for explaining a rotational shift amount according to an example.
  • 9 is a plan view of a state in which device-side electrodes and driving substrate-side electrodes are connected according to an example, viewed from the micro LED side.
  • solder layer 10 is a cross-sectional view showing a state in which a solder layer (solder material) is formed on an element-side electrode according to an example.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a state of a solder layer during non-pressure heating (reflow) according to an example.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of an element-side electrode in a non-pressurized heating (reflow) state according to an example.
  • 13 is a case where a self-sorting effect is expressed according to an example. It is a sectional view for explaining the positional relationship between the molten solder layer and the driving substrate side electrode.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating surface tension of a molten solder layer according to an example.
  • 15 is a cross-sectional view illustrating a state in which device-side electrodes and driving substrate-side electrodes are connected according to an example.
  • 16 is a plan view illustrating self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • 17 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a positional relationship between a molten solder layer and an electrode on a driving substrate side when there is a possibility that a self-alignment effect may not be expressed according to an example.
  • 19 is a plan view illustrating self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • 20 is a plan view illustrating linear misalignment according to an example.
  • 21 to 24 are plan views for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example.
  • 25 to 27 are plan views for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example.
  • 28 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • 29 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • FIG. 30 is a plan view for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example
  • 31 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • 32 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • 33 is a plan view for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example
  • 34 to 44 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • 45 is a plan view illustrating a state immediately after transferring a micro LED to a driving substrate according to an example.
  • 46 is a plan view illustrating a state in which micro LEDs are connected to a driving substrate according to an example.
  • 47 is a cross-sectional view showing a test substrate.
  • Fig. 48 is a plan view for explaining the measurement of the shift amount.
  • 49 is a SEM picture showing a connection portion between a micro LED and a driving substrate that has become a good product according to an example.
  • FIG. 50 is a SEM photograph showing a connection portion between a defective micro LED and a driving substrate according to a comparative example.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a display device 10 according to an example.
  • 2 is an enlarged cross-sectional view of a micro LED according to an example.
  • FIG. 1 and 2 are cross-sections taken along a direction passing through the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21. As shown in FIG. In other words, it is a cross section taken along line A-A in FIG. 9 described later. The same applies to other cross-sectional views described later.
  • a display device 10 may include a driving substrate 25 and a micro LED 15 that is a micro light emitting device connected to the driving substrate 25 .
  • a micro LED 15 may implement color pixels such as R (Red), G (Green), and B (Blue), respectively.
  • the display device 10 of 4K resolution may have about 8.3 million pixels, it may include about 24 million micro LEDs 15, which is three times as many as 8.3 million pixels.
  • the micro LED 15 may include two electrodes (referred to as element-side electrodes 12).
  • the element-side electrode 12 may be disposed on the semiconductor chip 11 included in the micro LED 15 to be spaced apart from each other with a predetermined gap therebetween.
  • the driving substrate 25 may include two electrodes (referred to as driving substrate-side electrodes 21 ) at positions corresponding to the element-side electrodes 12 .
  • the driving substrate-side electrode 21 according to an example includes a wiring layer, a transistor (Thin-Film Transistor (TFT)) and insulation on a base substrate 20 including, for example, a glass material, a resin material, or other materials. layers and the like.
  • TFT Thin-Film Transistor
  • the element-side electrode 12 may be an anode electrode and a cathode electrode. Therefore, one micro LED 15 may have two electrodes.
  • the driving substrate-side electrode 21 may include two electrodes corresponding to the two element-side electrodes 12 .
  • the present disclosure is not limited thereto, and the number of element-side electrodes 12 may be three or more depending on the specifications or functions of the micro LED 15 .
  • the driving substrate side electrode 21 may also increase to correspond to the electrode of the micro LED 15 .
  • the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be connected by a metal layer 35 interposed between the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 .
  • the metal layer 35 according to an example may be melted by applying heat to the solder material without applying additional pressure, and then hardened.
  • the device-side electrode 12 may include an electrode metal layer 12a and a barrier metal layer 12b.
  • the electrode metal layer 12a and the barrier metal layer 12b may include, for example, a group 10 or group 11 element.
  • the electrode metal layer 12a and the barrier metal layer 12b may include at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Cr, Ti, and ITO, or graphene. there is.
  • the barrier metal layer 12b may include nickel (Ni).
  • the barrier metal layer 12b includes nickel (Ni), solder erosion due to the formation of a metal compound that may occur during the heating process is suppressed, thereby securing a self-alignment effect (to be described later).
  • a self-alignment effect to be described later.
  • flux is used in the non-pressure heating process, bonding between the electrode and the solder is improved, so that the self-alignment effect can be secured.
  • the driving substrate-side electrode 21 may include the same metal material as the device-side electrode 12 .
  • one surface of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 that is in contact with the metal layer 35 may contain an element of group 10 or 11.
  • the metal layer 35 may include, for example, a solder material having a liquefaction temperature of 280° C. or less in consideration of heat resistance of the driving substrate 25 .
  • the solder material may be an alloy including at least one of Groups 10, 11, 12, 13, 14, and 15 elements.
  • the solder material may include at least one alloy selected from the group consisting of a Sn-Ag-Cu alloy (SAC), a Sn-Bi alloy, a Sn-Bi-Ag alloy, and a Sn-Ag-Cu-Ni alloy. there is.
  • the solder material may be melted and liquefied.
  • the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be connected using a liquefied solder material.
  • a force pulling the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may act due to the surface tension of the liquefied solder material.
  • the micro LED 15 may be self-aligned to the proper position of the driving substrate 25 within an allowable range.
  • the shape in which the micro LED 15 is connected to the driving substrate 25 is referred to as a finished shape.
  • the gap 36 may be disposed at a portion where the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 are connected.
  • the gap 36 may be disposed between the element-side electrodes 12 disposed adjacent to each other and between the driving substrate-side electrodes 21 disposed adjacent to each other.
  • the gap 36 includes the first element side electrode 12 (12R), the first metal layer 35 (35R) and the first driving substrate side electrode 21 (21R), and the second element side electrode. It may be arranged so as to be surrounded by the electrode 12 (12L), the second metal layer 35 (35L) and the second driving substrate-side electrode 21 (21L).
  • the air gap 36 may have a polygonal cross-sectional shape.
  • the polygon may have a structure symmetrical with respect to a center line t passing through a center between adjacent element-side electrodes 12 and a center between adjacent driving substrate-side electrodes 21 .
  • the air gap 36 includes an upper bottom 11a disposed between adjacent device-side electrodes 12, a lower bottom 20a disposed between adjacent driving substrate-side electrodes 21, It may have a trapezoidal cross-sectional shape consisting of a side portion 35a disposed between the upper floor 11a and the lower floor 20a.
  • the portion formed as the side portion 35a may be a side surface of the void portion 36 of the metal layer 35 .
  • the driving substrate-side electrode 21 may be larger than the device-side electrode 12 .
  • 3 is a plan view for explaining the size of each element-side electrode 12 according to an example.
  • 4 is a plan view illustrating the size of each electrode 21 on the driving substrate side according to an exemplary embodiment.
  • a first direction (X direction) is a direction parallel to a surface on which two element-side electrodes 12 and two driving substrate-side electrodes 21 are arranged, respectively, according to an example.
  • a direction orthogonal to the first direction (X direction) and parallel to the surface in which the device side electrodes 12 and the driving substrate side electrodes 21 are arranged is defined as a second direction (Y direction).
  • each of the device-side electrodes 12 is the length of a in the first direction (X direction), the length of the second direction (Y direction) is b, the distance between electrodes (in the X direction)
  • the distance between adjacent element-side electrodes 12) can be expressed as c.
  • the position of the electrode within the chip of the micro LED 15 can be displayed using the distance from the end of the micro LED 15 to the end of the element-side electrode 12.
  • the distance in the X direction from the end of the micro LED 15 to the end of the element-side electrode 12 can be expressed as Lsx
  • the distance in the Y direction can be expressed as Lsy.
  • each electrode 21 on the driving substrate side is the length of the first direction (X direction) x, the length of the second direction (Y direction) y, the distance between electrodes (X direction)
  • the distance between adjacent driving substrate-side electrodes 21) can be expressed as z.
  • the difference between the centers of adjacent device-side electrodes and the centers of neighboring substrate-side electrodes may be expressed as d (see FIGS. 5 and 6 ).
  • d is the distance that the micro LED 15 moves from the position transferred using the transfer process to the position set by design (hereinafter, referred to as “previous position”).
  • d is referred to as the shift amount d.
  • the transfer process is a process of arranging the micro LED 15 on the driving substrate 25 in order to connect the micro LED 15 on the driving substrate 25, and the non-pressurized heating process is a process without applying pressure.
  • This is a process of soldering (connecting) the micro LEDs 15 disposed on the driving board 25 by applying heat.
  • 5 is a plan view illustrating a state in which the micro LED 15 is transferred to the driving substrate 25 at an ideal position according to an example.
  • 6 is a plan view illustrating a state in which micro LEDs 15 are misaligned and transferred to a driving substrate 25 according to an example.
  • the distance between the center of the device-side electrodes (LPc) and the driving substrate-side electrode center (SPc) in the transfer process is defined as the transfer process shift amount (LPc-SPc).
  • the distance between the center of the element-side electrodes LPc and the driving substrate-side electrode center SPc is defined as a shift amount (LPc-SPc) in the non-pressurized heating process.
  • the shift amount d is, for example, the center between the adjacent element-side electrodes 12 (the center between element-side electrodes LPc) and the center between the neighboring driving substrate-side electrodes 21 (driving It can be obtained by measuring the distance of the center (SPc) between electrodes on the substrate side.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining a linear shift amount according to an example.
  • the direction of the linear shift amount d is the first direction (X direction), the second direction (Y direction), or the second direction (Y direction) passing through the interelectrode center SPc on the driving substrate side. It is any one of the XY directions, which are directions between the first direction (X direction) and the second direction (Y direction).
  • FIG. 8 is a plan view for explaining a rotational shift amount according to an example.
  • a line SL connecting between the centers Lc of neighboring electrodes 21 on the driving substrate and a line connecting between the centers Lc of the electrodes 12 on the device side ( LL) may be displayed.
  • the rotation shift amount according to an example may be a rotation amount by which the micro LED 15 rotates and returns to the original position when the line LL is tilted with respect to the line SL and the micro LED 15 is disposed. .
  • the rotational shift amount according to an example is also the distance LPc between centers SPc between adjacent driving substrate-side electrodes 21 and centers LPc between adjacent element-side electrodes 12, like the shift amount d. -SPc).
  • the allowable error of the position where the micro LED 15 is finally connected can be set even in the rotational shift amount.
  • the rotational shift amount according to an example may be displayed as a rotational angle.
  • the rotation angle may be measured as an angle formed between the lines LL and SL.
  • FIG 9 is a plan view of a state in which the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 are connected from the micro LED 15 side according to an example.
  • a distance z between electrodes of neighboring driving substrate-side electrodes 21 may exceed a distance c between electrodes of neighboring device-side electrodes 12 .
  • the arrangement of the electrodes may be made according to the following arrangement conditions.
  • the maximum length w of the micro LED 15 may be 100 ⁇ m or less.
  • the electrode placement condition is
  • the shift amount (d) is determined within a region where the center (Lc) of the element-side electrode 12 overlaps the driving substrate-side electrode 21;
  • each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to the following equations (1) to (6).
  • the direction in which the element-side electrodes 12 and the driving substrate-side electrodes 21 are arranged is the first direction X, and the direction orthogonal to the first direction X is the second direction Y,
  • the length of the element-side electrode 12 in the X direction is a
  • the length in the Y-direction is b
  • the distance between the element-side electrodes 12 is c
  • the length of the driving substrate-side electrode 21 in the X direction is x
  • the length in the Y direction is y
  • the distance between the driving substrate-side electrodes 21 is z
  • d is the difference between the center of the adjacent element-side electrodes 12 and the center of the adjacent substrate-side electrode 21)
  • Equations (1) to (6) described above will be described later with reference to FIGS. 16 to 33 .
  • the present disclosure is not limited thereto, and the size of each of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 need not satisfy all of the above expressions.
  • the size of each of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to at least Expression (1), Expression (2), Expression (4), Expression (5), and Expression (6). Accordingly, when misalignment occurs according to the rotation direction of the micro LED 15, a self-alignment effect is easily generated, thereby reducing defects due to misalignment according to the rotation direction.
  • the size of each of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to at least Expressions (3) to (6). Accordingly, when misalignment (X, Y, and XY directions) occurs along the linear direction, a self-alignment effect is easily generated, thereby reducing defects due to misalignment along the linear direction.
  • weights according to circumstances may be set for each of Equations (1) to (6).
  • equations (1) and (2) can be applied to misalignment along a linear direction.
  • Equation (3) can be applied to misalignment according to the rotation direction.
  • the weights may be set in the order of the first equations (1) and equations (2), the second equation (3), and the third equations (4) to (6).
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which a solder layer (solder material) is formed on the element-side electrode 12 according to an example.
  • 11 is a cross-sectional view showing a state of a solder layer during non-pressurized heating (reflow) according to an example
  • FIG. 12 is an enlarged view of the element-side electrode 12 in a non-pressurized heating (reflow) state according to an example. This is an enlarged cross section.
  • the solder layer 31 may be formed on the element-side electrode 12 as, for example, a solder bump.
  • the solder layer 31 is disposed between the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 to heat the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 by a non-pressure heating process. After connecting, it can be formed into the metal layer 35 by curing.
  • the surface of the solder layer 31 may have a substantially flat shape.
  • the solder layer 31 may be formed into a droplet shape having an angle of ⁇ on the electrode as shown in FIG. 11 by heating without pressure.
  • the droplet-shaped solder layer 31 may have a substantially semicircular cross section (Cir/2) on the element-side electrode 12 .
  • the cross section of the semicircular shape (Cir/2) may be a part of a circle (Cir) having the center (Ec) of the element-side electrode 12 as a midpoint.
  • the height of the droplet-shaped solder layer 31 may be expressed as h.
  • the angle ⁇ shown in FIG. 11 is an angle formed by a tangent line contacting the surface of the liquid droplet at one end of the surface of the element-side electrode 12 and the surface of the element-side electrode 12 .
  • the volume (V) of the solder layer 31 according to an example is calculated by the following formula ( 7) can be determined.
  • the height h0 (also referred to as a film thickness) of the solder layer 31 is determined according to the following formula (8): can Further, the angle ⁇ of the solder layer 31 in a molten state may be 20° ⁇ 90°.
  • the volume V of the solder layer 31 is the same as the volume before pressure-free heating, that is, at the time of forming a film on the element-side electrode 12, and the volume in a hardened state after melting by non-pressure heating.
  • An angle ⁇ formed by the solder layer 31 in a molten state may be 20° ⁇ 90°.
  • the height h0 of the solder layer 31 may be determined according to Equation (9) below.
  • the volume V of the solder layer 31 is determined according to Equation (7), when connecting the micro LED 15, the probability that the solder material is extruded from the electrode and the electrodes are short-circuited is reduced can make it Further, the angle ⁇ of the solder layer 31 in a molten state may be 20° ⁇ 90°. By keeping ⁇ within the above-mentioned range, when connecting the micro LEDs 15, it is possible to reduce the probability that the solder material is extruded from the electrodes and the electrodes are short-circuited.
  • 13 is a case where a self-alignment effect is expressed according to an example. It is a sectional view for explaining the positional relationship between the molten solder layer 31 and the driving substrate side electrode 21. 14 is a cross-sectional view for explaining the surface tension (F) of the molten solder layer 31 according to an example. 15 is a cross-sectional view illustrating a state in which device-side electrodes and driving substrate-side electrodes are connected according to an example.
  • the molten solder layer 31 may have a semicircular cross-sectional shape as described above.
  • the apex of the semicircle may coincide with the position of the center Lc of the device-side electrode 12 .
  • the apex of the solder layer 31 is also the driving substrate-side electrode 21. ) and overlapping areas. Accordingly, the apex of the molten solder layer 31 can contact the electrode 21 on the driving substrate side.
  • the molten solder layer 31 in contact with the driving substrate-side electrode 21 may be disposed on the surface of the driving substrate-side electrode 21 by flowing, as shown in FIG. 14 .
  • surface tension (F) may act on the molten solder layer 31 .
  • the aforementioned surface tension (F) can be divided into a horizontal component (Fx) and a vertical component (Fy).
  • the micro LED 15 When the micro LED 15 according to one example is disposed at a position that is not aligned with the normal position in the transfer process, the micro LED 15 moves in the direction of the normal position due to the horizontal component Fx of the surface tension F. can 13 to 15 , the center Lc of the device-side electrode 12 according to an example may move in the direction of the center Sc of the driving substrate-side electrode 21 . That is, as shown in FIG. 13, the micro LED 15 disposed at a position that is not aligned with the normal position is returned to the correct position as shown in FIG. 15 by the surface tension F of the molten solder layer 31.
  • the micro LED 15 when the micro LED 15 is moved to the correct position, the horizontal component Fx of the surface tension F reaches a balanced state, and thus the position of the micro LED 15 may be fixed. That is, the micro LED 15 may be self-aligned.
  • the volume V of the solder layer 31 can be determined according to Equation (7), and the height h0 of the solder layer 31 can be determined according to Equation (8) or Equation (9). there is.
  • 16 is a plan view illustrating self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • the respective lengths of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to the above-described Equation (1). there is. Therefore, in the first direction (X direction), the apex of the molten solder layer 31 can be disposed in a region overlapping with the driving substrate side electrode 21 . Thus, the molten solder layer 31 can come into contact with the driving substrate side electrode 21 and can be disposed in a fluidized manner. Accordingly, the self-alignment effect is expressed, and the micro LED 15 can move to the correct position in the first direction (X direction).
  • 17 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • the respective lengths of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to Equation (2). Therefore, in the second direction (Y direction), the apex of the molten solder layer 31 can be disposed in a region overlapping with the driving substrate side electrode 21 . Thus, the molten solder layer 31 can come into contact with the driving substrate side electrode 21 and can be disposed in a fluidized manner. Accordingly, the micro LED 15 can move to the correct position in the second direction (Y direction) by exhibiting a magnetic alignment effect.
  • 18 is a cross-sectional view for explaining the positional relationship between the molten solder layer 31 and the driving substrate-side electrode 21 when there is a possibility that the self-alignment effect may not be expressed according to an example.
  • the molten solder layer 31 may have a semicircular shape as described above.
  • the apex of the semicircle may coincide with the position of the center Lc of the device-side electrode 12 .
  • the apex of the solder layer 31 is on the driving substrate side It may be disposed in a region that does not overlap with the electrode 21 . Therefore, the apex of the molten solder layer 31 may not come into contact with the driving substrate side electrode 21 .
  • the apex of the molten solder layer 31 may not contact the electrode 21 on the driving substrate side. In this case, the molten solder layer 31 cannot be disposed by flowing to the electrode 21 on the driving substrate side. Therefore, the self-alignment effect cannot be expressed in the state shown in FIG. 18 .
  • 19 is a plan view illustrating self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to the above-described Equation (1). does not exist. Therefore, in the first direction (X direction), the apex of the molten solder layer 31 cannot be disposed in a region overlapping with the driving substrate side electrode 21 . Therefore, since the molten solder layer 31 does not contact the driving substrate side electrode 21, it cannot be disposed fluidly. Accordingly, since the self-alignment effect is not expressed in the state shown in FIG. 19 , the micro LED 15 cannot move to the correct position in the first direction (X direction). As an example, the above-described state may occur when, for example, misalignment of the transfer position of the micro LEDs is out of a predetermined range in the transfer process.
  • 20 is a plan view illustrating linear misalignment according to an example.
  • the respective lengths of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 cannot be determined according to the above-described Equation (2). Therefore, in the second direction (Y direction), the apex of the molten solder layer 31 cannot be disposed in a region overlapping with the driving substrate side electrode 21 . Therefore, since the molten solder layer 31 does not contact the driving substrate side electrode 21, it cannot be disposed fluidly. Accordingly, since the self-alignment effect is not expressed in the state shown in FIG. 20 , the micro LED 15 cannot move to the correct position in the second direction (direction Y). As an example, the above-described state may occur when, for example, misalignment of the transfer position of the micro LEDs is out of a predetermined range in the transfer process.
  • 21 to 24 are plan views for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example.
  • the arrow F indicates the direction of the force acting on the micro LED 15
  • the arrow Fs indicates the direction of the force acting as the solder layer 31 flows and is disposed
  • the arrow Fr indicates the direction of the rotating force.
  • the micro LED 15 may be transferred in an obliquely misaligned state with respect to the driving substrate 25 as shown in FIG. 21 .
  • the length x of the driving substrate-side electrode 21 in the first direction (X direction) and the length y in the second direction (Y direction) are When ⁇ a+c (provided that y>x) is satisfied, the respective lengths of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to Equation (3).
  • the micro LED 15 in the micro LED 15, a force in the Fs direction generated as the solder layer 31 flows and is disposed and a force in the F direction generated by the surface tension of the molten solder layer 31 act. . Accordingly, the micro LED 15 according to an example may move toward the center Lc of the driving substrate-side electrode 21L with which the solder layer 31 is in contact, as shown in FIG. 21 .
  • the direction in which the neighboring element-side electrodes 12 are arranged may be arranged parallel to the direction in which the neighboring driving substrate-side electrodes 21 are arranged. there is.
  • the micro LED 15 may move to a position where the two element-side electrodes 12 corresponding to the two driving substrate-side electrodes 21 overlap.
  • forces in opposite directions Fs act as shown in FIG. 24 by the solder layer 31 disposed so as to flow. Accordingly, the rotation of the micro LED 15 can be stopped, and the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 can be connected in place.
  • the present disclosure is not limited thereto, and in an actual manufacturing process, forces in the F direction, the Fs direction, and the Fr direction act in a complex manner, and may not act in the above-described order.
  • the self-alignment effect can be expressed when the respective lengths of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 satisfy Equation (3).
  • the LEDs 15 can be arranged in the positions shown in FIG. 24 .
  • 25 to 27 are plan views for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example.
  • the arrow F indicates the direction of the force acting on the micro LED 15
  • the arrow Fs indicates the direction of the force acting as the solder layer 31 flows and is disposed
  • the arrow Fr indicates the direction of the rotating force.
  • the micro LED 15 may be transferred in an obliquely misaligned state with respect to the driving substrate 25 as shown in FIG. 25 .
  • the force in the F direction acts on the micro LED 15 .
  • the solder layer 31 is disposed in a flowable manner in the micro LED 15, force in the Fs direction can also act.
  • the length of each of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 is the length x of the driving substrate-side electrode 21 in the first direction (X direction) and the length y in the second direction (Y direction). is in the state x>y, and thus does not satisfy Equation (3). Accordingly, as shown in FIGS. 25 and 26 , the micro LED 15 may be rotated counterclockwise by the force of the rotation direction Fr.
  • the direction in which the neighboring element-side electrodes 12 are arranged is aligned to be parallel to the second direction (y direction), It cannot be connected to the driving substrate side electrode 21.
  • 28 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example.
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to Equation (4).
  • the center Lc of the device-side electrode 12 may be disposed in an area overlapping the driving substrate-side electrode 21 .
  • the apex of the molten solder layer 31 can be disposed in a region overlapping with the driving substrate-side electrode 21 .
  • the molten solder layer 31 can come into contact with the driving substrate side electrode 21 and thus can be disposed by flowing. Accordingly, a self-alignment effect may be developed, and the micro LED 15 may move to the correct position in the first direction (X direction).
  • 29 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to Equation (5).
  • the center Sc of the driving substrate-side electrode 21 may be disposed in an area overlapping the element-side electrode 12 .
  • the apex of the molten solder layer 31 can be disposed in a region overlapping with the driving substrate-side electrode 21 .
  • the molten solder layer 31 can come into contact with the driving substrate side electrode 21 and thus can be disposed by flowing. Accordingly, a self-alignment effect may be developed, and the micro LED 15 may move to the correct position in the first direction (X direction).
  • FIG. 30 is a plan view for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be determined according to the above-described Equation (6).
  • the electrode center LcR of one side of the element-side electrode 12 may be disposed in an area that does not overlap with the driving substrate-side electrode 21 .
  • a self-alignment effect is developed, so that the micro LED 15 can be rotated and moved to the correct position.
  • 31 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may not be determined according to Equation (4).
  • the center Lc of the device-side electrode 12 may be disposed in an area that does not overlap with the driving substrate-side electrode 21 . Therefore, the self-alignment effect may not be expressed, and the micro LED 15 may not move to the correct position in the first direction (X direction).
  • 32 is a plan view for explaining self-alignment in a linear misalignment state according to an example
  • each length of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may not be determined according to Equation (5).
  • the center Sc of the driving substrate-side electrode 21 may be disposed in a region that does not overlap with the device-side electrode 12 . Accordingly, the self-alignment effect may not be expressed, and the micro LED 15 may not move to the correct position in the first direction (X direction).
  • 33 is a plan view for explaining self-alignment in a rotational misalignment state according to an example
  • the length of each of the device-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may not be determined according to Equation (6).
  • electrode centers Lc on both sides of the element-side electrode 12 may be disposed in regions overlapping the driving substrate-side electrodes 21 on both corresponding sides. Accordingly, the self-alignment effect by rotation may not be expressed, and the micro LED 15 may not move to the correct position.
  • the micro LEDs 15 can be efficiently aligned on the driving substrate 25 by a self-aligning effect.
  • the driving substrate-side electrode 21 in consideration of the arrangement of the device-side electrode 12 of the micro LED 15 and the size of the device-side electrode 12, the micro LED 15 Even in a misalignment state that may occur when connected to the driving substrate 25, it can be aligned at a predetermined position by the self-alignment effect (or the number of micro LEDs 15 aligned within a predetermined range for a predetermined position). can be increased).
  • 34 to 44 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of the display device 10 according to an example.
  • a method of manufacturing a display device 10 may include forming a semiconductor layer 102 to be a micro LED 15 (light emitting element) on a sapphire substrate 101.
  • the semiconductor layer 102 may emit light of a predetermined wavelength as an LED.
  • the semiconductor layer 102 may be a GaN-based semiconductor or the like grown on the sapphire substrate 101 .
  • the semiconductor layer 102 is not segmented in the form of individual micro LEDs 15 .
  • the sapphire substrate 101 and the semiconductor layer 102 may be combined to be referred to as the initial substrate 100 .
  • the sapphire substrate 101 may be, for example, a 4-inch wafer. However, the present disclosure is not limited thereto, and the wafer size of the sapphire substrate 101 is not limited to 4 inches.
  • an electrode may be disposed at a position corresponding to each micro LED 15 after division.
  • a relay substrate 112 may be disposed on the surface of the initial substrate 100 on which the device-side electrode 12 is formed using a transfer resin layer 111 .
  • the transfer resin layer 111 may be formed on one surface of the relay substrate 112 by spin coating or the like. In this case, one surface of the relay substrate 112 may be a surface facing the initial substrate 100 .
  • the initial substrate 100 and the relay substrate 112 may be bonded.
  • the transfer resin layer 111 is cured by heat treatment so that the initial substrate 100 and the relay substrate 112 can be fixedly bonded.
  • the relay substrate 112 may include, for example, a quartz glass substrate.
  • the transfer resin layer 111 is, for example, one of polyimide resin, acrylic resin (eg PMMA (Polymethyl methacrylate)), epoxy resin, PP (Polypropylene) resin, polycarbonate resin, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin may contain more than
  • the transfer resin layer 111 may include a thermosetting agent together with the exemplified resin material.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the transfer resin layer 111 may include other thermosetting resins.
  • the transfer resin layer 111 may have an absorption rate of 80% or more for a wavelength of a laser light used in laser lift-off, which will be described later.
  • the sapphire substrate 101 may be separated from the semiconductor layer 102 .
  • the sapphire substrate 101 may be separated from the semiconductor layer 102 using a laser lift-off technique.
  • laser light of an ultraviolet wavelength may be scanned from the side of the sapphire substrate 101 toward its front surface.
  • the sapphire substrate 101 may be separated from the semiconductor layer 102 by laser light irradiation.
  • a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm may be used as the laser light.
  • the present disclosure is not limited thereto, and a laser having an arbitrary wavelength capable of separating the sapphire substrate 101 from the semiconductor layer 102 may be used.
  • the source substrate 114 may be bonded to the semiconductor layer 102 with the release layer 113 interposed therebetween.
  • the release layer 113 is also referred to as a dynamic release layer (DRL).
  • a resin material formed as the release layer 113 may be disposed on the semiconductor layer 102 by a spin coating method.
  • the source substrate 114 may be bonded to the resin material disposed on the semiconductor layer 102 .
  • the resin material is cured by heat treatment to form the release layer 113, and the source substrate 114 may be bonded to be fixed.
  • the source substrate 114 may transmit wavelengths of laser light used in a transfer process described later.
  • the source substrate 114 may include a quartz glass substrate.
  • the quartz glass substrate may be the same size as or larger than, for example, the sapphire substrate 101 described above.
  • the source substrate 114 (quartz glass substrate) may also have a 4-inch wafer size.
  • the resin material included in the release layer 113 may include polyimide resin, acrylic resin (eg PMMA (Polymethyl methacrylate)), epoxy resin, PP (Polypropylene) resin, polycarbonate resin, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin, and a thermosetting agent may be blended with the resin material.
  • the present disclosure is not limited thereto, and any thermosetting resin may be used as the resin material.
  • the resin material to be the release layer 113 may have an absorption rate of 80% or more of a laser beam used in a transfer step described later at a predetermined wavelength. By using a resin material having an absorption rate of 80% or more, separation of the micro LEDs 15 by laser ablation can be easily performed in a transfer process described later.
  • the thickness of the release layer 113 may be adjusted during application of the resin material so that the thickness is 0.1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less after curing.
  • the relay substrate 112 is removed from the semiconductor layer 102 .
  • the relay substrate 112 may be removed using a laser lift-off technique.
  • laser light of an ultraviolet wavelength may be irradiated to scan the entire surface of the relay substrate 112 .
  • the transfer resin layer 111 may be melted, and the relay substrate 112 may be separated from one surface of the element-side electrode 12 and removed.
  • the transfer resin layer 111 remaining on one surface of the element-side electrode 12 is removed by a cleaning process.
  • the laser light used herein may be a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the wavelength of the laser light may be appropriately determined according to the resin material used as the transfer resin layer 111 .
  • the semiconductor layer 102 may be divided into a plurality of micro LEDs 15 .
  • a photoresist is formed on the semiconductor layer 102, patterned using photolithography, and the patterned photoresist is used as a mask.
  • the micro LEDs 15 can be individually divided by dry etching.
  • the release layer 113 may also be patterned to have the same shape as the micro LED 15 using the divided micro LED 15 as a mask.
  • a reactive ion etching (RIE) process which is anisotropic etching, may be used as the dry etching process.
  • the chip shape of the micro LED 15 may have a rectangular shape when the plane on which the element-side electrode 12 is formed is viewed as a plane.
  • the length of the longest side of each side of the rectangle of the micro LED 15 may be, for example, 100 ⁇ m or less.
  • the height of the micro LED 15, that is, the thickness of the semiconductor layer 102 may be, for example, 500 ⁇ m or less. Therefore, as the overall shape of the micro LED 15, the length ⁇ width ⁇ height may be 100 ⁇ m or less ⁇ 100 ⁇ m or less ⁇ 500 ⁇ m or less.
  • the lower limit of each of the length, width and height is not particularly limited, and may be of a size that can be manufactured.
  • the spacing between the micro LEDs 15 may be set to a minimum value that can be manufactured.
  • an arrangement pitch between the micro LEDs 15 may be determined according to the size of the micro LEDs 15 .
  • an arrangement pitch between the micro LEDs 15 may be 200 ⁇ m or less.
  • the array pitch may be, for example, a center-to-center distance between neighboring micro-LEDs 15 or a distance between edges of the same side between neighboring micro-LEDs 15 .
  • a solder layer 31 may be formed on each of the element-side electrodes 12 according to an example.
  • a well-known process can be used for the film formation process of the solder layer 31.
  • one or more processes of a ball bump method, a solder paste method, a press method, and a plating method may be used.
  • Self Assembly Anisotropic Conductive Paste SAP which is one of anisotropic conductive pastes, may be used.
  • a source substrate structure in which the micro LED 15 is supported on the source substrate 114 using the release layer 113 may be provided using the above-described process.
  • a driving substrate 25 may be manufactured.
  • the driving substrate 25 may have a size corresponding to the size of the display device 10 to be manufactured.
  • the driving substrate 25 may include an electrode for connecting to the element-side electrode 12 together with a wire or thin-film-transistor (TFT) required to supply power to the micro LED 15 .
  • TFT thin-film-transistor
  • a part of the metal wiring formed on the driving substrate 25 may be used as it is or may be formed in the form of a metal pad connected to the wiring.
  • flux 32 may be applied to one surface of the driving substrate 25 on which the driving substrate-side electrode 21 is formed.
  • the flux according to one example may be applied to one surface of the driving substrate 25, for example, to the entire surface of one surface on which the driving substrate-side electrode 21 is formed, by a lamination method or a printing method.
  • the thickness of the flux may be, for example, 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • a heating process may be used to connect the micro LED 15 and the driving substrate 25 .
  • the flux 32 has a thickness of 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, the solder layer 31 formed on the element-side electrode 12 reaches the driving substrate-side electrode 21 in a non-pressurized heating process described later can do. Accordingly, the driving substrate 25 according to an example may be provided.
  • the micro LED 15 may be transferred to a predetermined position of the driving substrate 25 .
  • the micro LED 15 may be transferred using a laser ablation technique.
  • the entire position of the source substrate 114 may be determined so that a position where one micro LED 15 is connected to the driving substrate 25 is aligned.
  • the entire position of the source substrate 114 can be determined according to the position where the element-side electrode 12 of one micro LED 15 can be connected to the corresponding driving substrate-side electrode 21 to drive it. .
  • a laser beam 16 having a predetermined wavelength is irradiated from the source substrate 114 side toward one micro LED 15 .
  • a predetermined wavelength ultraviolet ray (UV)
  • UV ultraviolet
  • the release layer 113 that adhered one micro LED 15 to the source substrate 114 is melted, and the micro LED 15 can be released toward the driving substrate 25 side.
  • the detached micro LED 15 may be caught by the flux 32 on the driving substrate 25 side.
  • the laser light 16 may be a KrF excimer laser having a predetermined wavelength, for example, a wavelength of 248 nm.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the laser light 16 including YAG (FHG) with a wavelength of 266 nm and YAG (THG) with a wavelength of 355 nm may be used.
  • a laser having a wavelength of 355 nm can include a glass substrate instead of a quartz glass substrate, cost can be reduced.
  • the present disclosure is not limited thereto, and laser light of other wavelengths may be used.
  • a beam diameter of the laser light 16 may be equal to or exceed a chip size of one micro LED 15 .
  • the beam diameter of the laser light 16 should have a size that does not affect the micro LED 15 disposed adjacent to the source substrate 114 . Accordingly, the micro LEDs 15 arranged on the source substrate 114 can be individually transferred to the driving substrate 25 side.
  • a plurality of beams may be simultaneously irradiated at a desired pitch by using a mask or the like or by preparing a plurality of laser light sources. Accordingly, a plurality of micro LEDs 15 may be simultaneously transferred.
  • the gap (gap) interval between the micro LED 15 and the driving substrate 25 may be 1 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the micro LED 15 separated by laser ablation can be disposed on the driving substrate 25 at a target position (or a position close to the target).
  • 43 illustrates the driving substrate 25 in a state where the micro LED 15 is transferred according to an example.
  • the transferred micro LED 15 may be connected to the driving substrate 25 .
  • the micro LED 15 and the driving substrate 25 may be connected by heating the entire driving substrate 25 onto which the micro LED 15 is transferred without pressure.
  • the above process may be referred to as a reflow process.
  • reflow may be performed in two steps.
  • the entire driving substrate 25 onto which the micro LEDs 15 are transferred may be heated without pressure.
  • the volume of the flux 32 according to an example may be reduced by partially evaporating by the above-described pre-heating process.
  • the thickness of the flux 32 may be reduced by the pre-heating process, and accordingly, the solder layer 31 on the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be disposed to substantially contact each other.
  • the temperature of the pre-heating process may be, for example, lower than the temperature at which the solder layer 31 starts melting.
  • the temperature of the pre-heating process may be, for example, 40 °C to 120 °C.
  • the pre-heating process the driving substrate-side electrode 21 and the element-side electrode 12 can be disposed more closely.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the pre-heating process may be omitted.
  • the non-pressurized heating process may be performed to apply heat to the entire driving substrate 25 on which the micro LEDs 15 are transferred in a non-pressurized state in which no external pressure is applied.
  • the temperature of the pressureless heating process may be a temperature at which the solder layer 31 can be melted.
  • the heating temperature of the non-pressurized heating process may be 200°C to 300°C.
  • the micro LEDs 15 can be aligned and connected to a predetermined position on the driving substrate 25 by using the self-alignment effect generated by the surface tension of the solder layer 31 liquefied by heating. there is.
  • the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may be connected such that the solder layer 31 is fixed to the driving substrate 25 by the solidified metal layer 35 after cooling (Fig. 1 and see Figure 2).
  • 45 is a plan view illustrating a state immediately after transferring the micro LED 15 to the driving substrate 25 according to an example.
  • 46 is a plan view illustrating a state in which the micro LED 15 is connected to the driving substrate 25 according to an example.
  • the position of the micro LED 15 may be disposed at a position that is out of alignment with respect to the driving substrate side electrode 21. there is.
  • the micro LEDs 15 may be aligned and connected to a predetermined position on the driving substrate 25 by a non-pressurized heating process according to an example.
  • the alignment position of the micro LED 15 may be misaligned.
  • an additional correction process or the like is required because image quality defects or the like occur.
  • the total number of micro LEDs 15 of the 4K display device is about 24 million. Assuming that the rate of occurrence of defects due to misalignment on the driving substrate 25 is 100 ppm, the number of defects is 2400. The process of additionally modifying such a large number of micro LEDs 15 may take a long time considering the size of the micro LEDs 15 of 100 ⁇ m or less.
  • the micro LEDs 15 may be aligned in a predetermined position by a self-alignment effect, and the number of defective micro LEDs 15 due to misalignment may be reduced.
  • the additional process time according to the additional correction process can be shortened.
  • Example 1 the micro LEDs 15 were artificially placed at various positions on the driving substrate 25 (corresponding to a transfer process), heated without pressure, and then the positions of the micro LEDs 15 were measured.
  • the manufacturing process of the Example is as follows.
  • Fig. 47 is a cross-sectional view showing a test board.
  • an IZO (Indium-Zinc-Oxide) film 202 is formed on a glass substrate 201, a Cu film 203 is formed on the IZO film 202, and these are used as electrodes on the driving substrate side. It was formed in the shape of (21).
  • the thickness of the glass substrate 201 is 0.5 mm
  • the thickness of the IZO film 202 is 0.05 ⁇ m
  • the thickness of the Cu film 203 is 1 ⁇ m.
  • the size of the driving substrate-side electrode 21 will be described later.
  • test substrate 200 described above may correspond to the driving substrate 25 in the product. Therefore, in the following description of the embodiment, a component corresponding to the test substrate 200 is referred to as the driving substrate 25 .
  • Example 1 flux 32 (MCF Series (manufactured by Senju Metal Co., Ltd.) was spin-coated on the driving substrate 25.
  • the spin coating sequence was carried out in the following three steps.
  • Step 3 Slope_5sec.
  • the micro LED 15 was transferred onto the driving substrate 25 of (1) so that the following shift amount (d) was an experimental value.
  • the transfer process was performed by laser ablation.
  • Non-pressurized heating process The driving substrate 25 onto which the micro LED 15 was transferred was placed on a hot plate at 260° C. and heated for 60 sec under a nitrogen gas stream.
  • Fig. 48 is a plan view for explaining the measurement of the shift amount.
  • the shift amount d can be determined by measuring the distance between the center of the outer circle SCi and the center of the outer circle LCi.
  • the experimental value of the shift amount (d) may include values of 3 ⁇ m, 6 ⁇ m, and 9 ⁇ m in any one of the X, Y, and XY directions after the transfer process (before heating without pressure). Further, the maximum value ( ⁇ m) of the shift amount (d) allowed by calculation is calculated using equation (1) d ⁇ x-(a+c-z)/2 or equation (2) y/2>d It can be expressed as the smaller number of d.
  • ⁇ indicates that it is a defective product, and a product having a center-to-center distance of the final connection position of (LPc-SPc) ⁇ 1 ⁇ m or (LPc-SPc) ⁇ -1 ⁇ m was selected as a defective product.
  • Example 2 the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 were connected by changing the amount of solder material used to form the solder layer 31 and using a non-pressurized heating process.
  • the driving substrate 25 (test substrate 200) and the micro LED 15 used in Example 2 are the same as in Example 1.
  • Table 2 shows the height h0 of the solder layer 31 when it is formed.
  • the experimental value of the shift amount (d) in Table 2 may include a value of 9 ⁇ m in any one of X, Y, and XY directions.
  • the display indicated by ⁇ and ⁇ in the result is the same as in Example 1.
  • the solder volume V can be secured from the height h0 of the rectangular parallelepiped solder layer 31 and the electrode area at the time of film formation.
  • FIG. 49 is a SEM picture showing a connection portion between a micro LED 15 and a driving substrate 25 that have become good products according to an example.
  • a gap 36 is formed between the two electrodes. can be placed.
  • the air gap 36 has a polygonal shape that is line-symmetrical with respect to the center line t passing between the two electrodes.
  • the air gap 36 has a substantially trapezoidal shape.
  • FIG. 50 is a SEM photograph showing a connection portion between a micro LED 15 and a driving substrate 25, which are defective products according to a comparative example.
  • the micro LED 15 was connected to the driving substrate 25 by pressurized heating.
  • the micro LED 15 is connected to the driving substrate 25 by pressurized heating, it can be confirmed that the metal layer 35 (solder material) is pushed out from the electrode (shown in FIG. one dashed line circle (Sd)).
  • the gap 36 between the two electrodes is not trapezoidal and does not have a line-symmetrical shape with respect to the center line.
  • connection between the micro LED 15 and the driving substrate 25 may be performed by a pressurized heating process.
  • misalignment between the micro LED 15 and the driving substrate 25 generated during the transfer process remains as it is, so side effects such as image defects may occur.
  • mass production since it may take a long time to replace the defective micro LED 15, mass production has become a problem.
  • the micro LED 15 may be connected to the driving substrate 25 using a pressureless heating process. At this time, surface tension may act due to liquefaction of the solder layer 31 heated without pressure. A self-alignment effect may occur due to the surface tension of the solder layer 31, and thus the micro LEDs 15 may be aligned in a predetermined position. Accordingly, in accordance with one example, misalignment or unevenness of the positions of the micro LEDs 15 may be reduced.
  • the distance z between the electrodes 21 on the driving substrate may exceed the distance c between the electrodes 12 on the device side. Therefore, misalignment of the rotation direction of the micro LED 15 can also be suppressed.
  • micro LED 15 and the driving substrate 25 are connected without pressure, damage such as cracks or cracks of the micro LED 15 that may occur in the process of applying pressure can be prevented.
  • the solder layer 31 may be formed on the driving substrate-side electrode 21 instead of the element-side electrode 12 to connect the micro LED 15 and the driving substrate 25 .
  • films may be formed on both the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 .
  • neither or either of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 is not limited to a rectangular shape.
  • both or one of the element-side electrode 12 and the driving substrate-side electrode 21 may have, for example, a triangular or pentagonal or higher polygonal shape, or a circular (including elliptical) shape, or may include an arbitrary shape. may be

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Abstract

일 예시에 따른 디스플레이 장치는 마이크로 발광 소자, 상기 마이크로 발광 소자에 배치된 적어도 2개의 소자측 전극, 상기 마이크로 발광 소자가 연결되는 구동 기판, 상기 구동 기판에 배치된 적어도 2개의 구동 기판측 전극, 상기 소자측 전극과 상기 구동 기판측 전극을 연결하는 금속층 및 상기 소자측 전극과 상기 구동 기판측 전극이 연결된 부분에 배치되는 공극부를 포함하며, 상기 공극부는, 이웃하는 상기 소자측 전극 사이의 중심 및 이웃하는 상기 구동 기판측 전극 사이의 중심을 통과하는 중심선에 대해 선대칭이 되는 다각형의 단면 형상을 구비할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법
본 발명은 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 발광 소자로서 마이크로 LED(micro-light emitting diode)에 의한 디스플레이 장치가 각광을 받고 있다. 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치는, 응답 속도가 빠르고, 저전력으로 고휘도 및 고화질의 영상을 표시할 수 있는 차세대 표시 장치이다.
마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치는, 100μm 이하의 미세 마이크로 LED 칩을 구동 기판에 연결해야 한다. 마이크로 LED 칩과 구동 기판을 연결하는 종래 기술로서는, 예를 들어, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2가 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는, 마이크로 LED 칩과 구동 기판 중 어느 한쪽에 땜납 범프를 배치하고, 마이크로 LED를 구동 기판을 향하도록 배치한 후, 압력을 인가함과 동시에 가열함으로써 마이크로 LED를 구동 기판에 연결하는 기술을 개시하고 있다.
마이크로 LED와 구동 기판을 연결하기 위해, 마이크로 LED를 구동 기판의 소정의 위치에 배치시켜야 한다. 마이크로 LED를 구동 기판의 소정의 위치에 배치시키는 경우, 마이크로 LED와 구동 기판 사이의 위치가 정렬되지 않을 수 있다. 마이크로 LED는 미세하기 때문에, 약간의 위치 오정렬이 발생해도 디스플레이 장치에서 화질 불량이 발생할 수 있다.
종래 기술은, 마이크로 LED를 구동 기판을 향하도록 배치한 후, 압력을 인가함과 동시에 가열하기 때문에, 마이크로 LED가 배치된 시점에서 마이크로 LED와 구동 기판의 위치가 정렬되어 있지 않은 경우, 그대로 가압 및 가열 공정이 진행되어 마이크로 LED의 위치가 어긋난 채로 연결될 수 있다.
일 예시에 따른 발명은, 구동 기판 상에서 발광 소자의 위치 오정렬을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또한, 일 예시에 따른 발명은, 구동 기판 상에서 발광 소자의 위치 오정렬을 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
일 예시에 따른 디스플레이 장치는, 적어도 2개의 소자측 전극을 포함하는 마이크로 발광 소자;
각각의 상기 소자측 전극에 연결되는 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 포함하는 구동 기판 및 상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 각각 연결하는 적어도 2개의 금속층;을 포함하며, 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 중 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 전극간 거리가 상기 적어도 2개의 소자측 전극 중 이웃하는 상기 소자측 전극의 전극간 거리를 초과하고, 상기 적어도 2개의 금속층 각각은, 상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 연결하는 과정에서 압력이 인가되지 않은 무가압 상태에서 가열되어 용융된 후 경화된 금속일 수 있다.
일 예시에 따른 디스플레이 장치는 마마이크로 발광 소자, 상기 마이크로 발광 소자에 배치된 적어도 2개의 소자측 전극, 상기 마이크로 발광 소자가 연결되는 구동 기판, 상기 구동 기판에 배치된 적어도 2개의 구동 기판측 전극, 상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 각각을 연결하는 적어도 2개의 금속층; 및 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 중 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 사이와, 상기 이웃하는 상기 구동 기판측 전극에 각각 연결되며, 상기 적어도 2개의 소자측 전극 중 이웃하는 상기 소자측 전극 사이 영역에 배치되는 공극부; 를 포함하며, 상기 공극부는, 이웃하는 상기 소자측 전극 사이의 중심 및 이웃하는 상기 구동 기판측 전극 사이의 중심을 통과하는 중심선에 대해 선대칭이 되는 다각형의 단면 형상을 구비할 수 있다.
상기 공극부는, 상기 마이크로 발광 소자의 이웃하는 상기 소자측 전극의 사이에 배치되는 상부 바닥, 상기 구동 기판의 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 사이에 배치되는 하부 바닥, 상기 상부 바닥 과 상기 하부 바닥 사이에 배치되는 측부를 포함하는 사다리꼴의 단면 형상을 구비할 수 있다.
상기 이웃하는 소자측 전극 중 소자측 전극의 크기와 상기 이웃하는 구동 기판측 전극 중 구동 기판측 전극의 크기는 하기 식 (1), 식 (2), 식 (4) 내지 식 (6)식에 따라 결정될 수 있다.
(1) d<x-(a+c-z)/2
(2) y/2>d
(4) z<a+c
(5) x<2a+c-z
(6) y<a+c
(단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 전극간 거리를 c로 하고,
상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 전극간 거리를 z로 하고,
이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이를 d로 함)
상기 소자측 전극과 상기 구동 기판측 전극 각각의 크기는 하기 식(3) 내지 식 (6)식에 따라 결정될 수 있다.
(3)
Figure PCTKR2022020156-appb-img-000001
<a+c
(4) z<a+c
(5) x<2a+c-z
(6) y<a+c
(단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 전극간 거리를 c로 하고,
상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 전극간 거리를 z로 함)
상기 금속층의 부피(V)는 하기 식 (7)에 따라 결정될 수 있다.
(7) 0.059×a×b＾2<V<0.393×a×b＾2
(단, 식 중, 상기 소자측 전극의 Y방향의 길이를 b로 함)
상기 금속층은 SAC 땜납 재료를 포함할 수 있다.
상기 소자측 전극은, 상기 마이크로 발광 소자에 인접한 측으로부터 순차적으로 배치되는 전극 금속층, 배리어 메탈층을 구비할 수 있다.
상기 배리어 메탈층은 Ni를 포함할 수 있다.
상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극 중 상기 금속층에 접하는 일 면은 제10족, 제11족의 원소를 포함할 수 있다.
다른 예시에 따른 마이크로 발광 소자와 구동 기판이 연결된 디스플레이 장치의 제조 방법에서, 상기 마이크로 발광 소자는 적어도 2개의 소자측 전극을 포함하고, 상기 구동 기판은 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 포함하며, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극 중 하나 이상에 금속층을 성막하는 금속층 성막 공정, 상기 구동 기판측 전극과 상기 소자측 전극이 상호 대응되도록, 상기 구동 기판 상에 상기 마이크로 발광 소자를 전사하는 전사 공정; 및 상기 마이크로 발광 소자가 전사된 상기 구동 기판에 별도의 압력을 인가하지 않고 가열하는 무가압 가열 공정을 포함할 수 있다.
이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 전극간 거리가 이웃하는 상기 소자측 전극의 전극간 거리를 초과할 수 있다.
상기 소자측 전극과 상기 구동 기판측 전극 각각의 크기는 하기 식 (1), 식 (2), 식 (4) 내지 식(6)에 따라 결정될 수 있다.
(1) d<x-(a+c-z)/2
(2) y/2>d
(4) z<a+c
(5) x<2a+c-z
(6) y<a+c
(단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 전극간 거리를 c로 하고,
상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 전극간 거리를 z로 하고,
이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이를 d로 함)
상기 소자측 전극과 상기 구동 기판측 전극 각각의 크기는 하기 식(3) 내지 식 (6)에 따라 결정될 수 있다.
(3)
Figure PCTKR2022020156-appb-img-000002
<a+c
(4) z<a+c
(5) x<2a+c-z
(6) y<a+c
(단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 전극간 거리를 c로 하고,
상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 전극간 거리를 z로 함)
상기 금속층의 부피(V)는 하기 식 (7)에 따라 결정될 수 있다.
(7) 0.059×a×b＾2<V<0.393×a×b＾2
(단, 식 중, 상기 소자측 전극의 Y방향의 길이를 b로 함)
디스플레이 장치의 제조 방법.
일 예시에 따르면, 무가압 가열 공정을 이용하여 발광 소자가 구동 기판에 연결됨에 따라 구동 기판 상에서 발광 소자의 위치 오정렬을 감소시킬 수 있다.
또한, 일 예시에 따르면, 구동 기판측 전극 사이의 거리가 소자측 전극 사이의 거리을 초과하도록 배치됨으로써, 구동 기판 상에서 발광 소자의 회전 방향의 오정렬을 감소시킬 수 있다.
또한, 일 예시에 따르면, 무가압 방식으로 발광 소자가 구동 기판에 연결될 수 있으므로, 압력을 인가하는 과정에서 발생할 수 있는 발광 소자의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 일 예시에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 예시에 따른 마이크로 LED의 확대 단면도이다.
도 3은 일 예시에 따른 소자측 전극 각각의 크기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 일 예시에 따른 구동 기판측 전극 각각의 크기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 일 예시에 따른 마이크로 LED가 구동 기판에 이상적인 위치에서 전사된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 일 예시에 따른 마이크로 LED가 구동 기판에 정렬이 어긋나게 전사된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 일 예시에 따른 직선적인 시프트량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 일 예시에 따른 회전 시프트량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 일 예시에 따른 소자측 전극과 구동 기판측 전극이 연결된 상태를 마이크로 LED 측에서 본 평면도이다.
도 10은 일 예시에 따른 소자측 전극 상에 땜납층(땜납 재료)을 성막한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 일 예시에 따른 무가압 가열(리플로우) 시의 땜납층의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 일 예시에 따른 무가압 가열(리플로우)한 상태에서 소자측 전극을 확대한 확대 단면도이다.
도 13은 일 예시에 따라 자가 정렬 효과가 발현하는 경우. 용융된 땜납층과 구동 기판측 전극의 위치 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 일 예시에 따라 용융된 땜납층의 표면장력을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 일 예시에 따라 소자측 전극과 구동 기판측 전극이 연결된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 17은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 18은 일 예시에 따라 자가 정렬 효과가 발현되지 않을 가능성이 있는 경우, 용융된 땜납층과 구동 기판측 전극의 위치 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 19는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 20은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 21 내지 도 24는 일 예시에 따라 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 25 내지 도 27은 일 예시에 따라 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 28은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 29는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 30은 일 예시에 따른 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 31은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 32는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 33은 일 예시에 따른 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 34 내지 도 44는 일 예시에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 45는 일 예시에 따른 마이크로 LED를 구동 기판에 전사한 직후의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 46은 일 예시에 따른 마이크로 LED를 구동 기판에 연결시킨 상태를 나타내는 평면도이다.
도 47은 테스트 기판을 나타내는 단면도이다.
도 48은 시프트량의 측정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 49는 일 예시에 따라 양품이 된 마이크로 LED와 구동 기판의 연결 부분을 나타내는 SEM 사진이다.
도 50은 비교예에 따라 불량품이 된 마이크로 LED와 구동 기판의 연결 부분을 나타내는 SEM 사진이다.
이하, 개시하는 기술의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것은 아니다. [디스플레이 장치]
도 1은 일 예시에 따른 디스플레이 장치(10)의 개략 적인 단면도이다. 도 2는 일 예시에 따른 마이크로 LED의 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2은, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21)을 통과하는 방향을 따라 절단한 단면이다. 환언하면, 후술하는 도 9에서의 A-A선에 따른 단면이다. 후술하는 다른 단면도에서도 동일하다.
도 1을 참조하면, 일 예시에 따른 디스플레이 장치(10)는 구동 기판(25) 및 구동 기판(25) 상에 연결된 마이크로 발광 소자인 마이크로 LED(15)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따르면 도 1에는 3개의 마이크로 LED(15)가 도시되어 있다. 일 예로서, 마이크로 LED(15)는 R(Red), G(Green), B(Blue) 등의 컬러 화소를 각각 구현할 수 있다. 예를 들어, 4K 해상도의 디스플레이 장치(10)는 약 830만 화소를 구비할 수 있으므로, 830만의 3배인 약 2400만개의 마이크로 LED(15)를 포함할 수 있다.
마이크로 LED(15)는 2개의 전극(소자측 전극(12)이라고 칭함)을 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 소자측 전극(12)은, 마이크로 LED(15)에 포함되는 반도체 칩(11) 상에 소정의 간격을 사이에 두고 이격되도록 배치되될 수 있다.
구동 기판(25)은, 소자측 전극(12)에 대응하는 위치에 2개의 전극(구동 기판측 전극(21)이라고 칭함)을 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 구동 기판측 전극(21)은, 예를 들어 유리 재료, 수지 재료, 그 밖의 재료 등을 포함하는 베이스 기판(20) 상에 배선층, 트랜지스터(TFT(Thin-Film Transistor)) 및 절연층 등을 포함할 수 있다.
일 예로서, 소자측 전극(12)은 애노드 전극 및 캐소드 전극일 수 있다. 따라서, 1개의 마이크로 LED(15)는 2개의 전극을 구비할 수 있다. 구동 기판측 전극(21)은 2개의 소자측 전극(12)에 대응한 2개의 전극을 포함할 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 소자측 전극(12)은 마이크로 LED(15)의 사양이나 기능에 따라 3개 이상일 수도 있다. 이때, 구동 기판측 전극(21)도 마이크로 LED(15)의 전극에 대응하도록 증가할 수 있다.
소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)은, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21) 사이에 개재하는 금속층(35)에 의해 연결될 수 있다. 일 예시에 따른 금속층(35)은, 땜납 재료에 별도의 압력을 인가하지 않은 채 열을 인가하여 용융시킨 후, 경화될 수 있다.
도 2를 참조하면, 소자측 전극(12)은 전극 금속층(12a) 및 배리어 메탈층(12b)을 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 전극 금속층(12a) 및 배리어 메탈층(12b)은, 예를 들어 제10족, 제11족의 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어 전극 금속층(12a) 및 배리어 메탈층(12b)은 Au, Ag, Cu, Al, Pt, Ni, Cr, Ti 및 ITO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 또는 그래핀을 포함할 수 있다. 일 예로서 배리어 메탈층(12b)은 니켈(Ni)를 포함할 수 있다. 배리어 메탈층(12b)이 니켈(Ni)를 포함하는 경우, 가열 공정에서 발생될 수 있는 금속 화합물의 형성에 의한 땜납 침식을 억제함으로써, 자가 정렬 효과(후술)를 확보할 수 있다. 또한, 무가압 가열공정에서 플럭스가 사용되는 경우, 전극과 땜납 사이의 접합성이 향상됨으로써 자가 정렬 효과를 확보할 수 있다.
일 예시에 따른 구동 기판측 전극(21)은 상기 소자측 전극(12)과 동일한 금속 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 중 금속층(35)에 접하는 일 면은 제10족, 제11족의 원소를 포함할 수 있다.
금속층(35)은, 구동 기판(25)의 내열성을 고려하여, 예를 들어 액화 온도가 280℃ 이하인 땜납 재료를 포함할 수 있다. 일 예로서, 땜납 재료는 제10족, 제11족, 제12족, 제13족, 제14족, 제15족의 원소 중 적어도 하나 이상을 포함하는 합금일 수 있다. 예를 들어 땜납 재료는 Sn-Ag-Cu 합금(SAC), Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금 및 Sn-Ag-Cu-Ni 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 합금을 포함할 수 있다.
일 예로서, 땜납 재료에 압력을 인가하지 않은 상태에서 가열함으로써, 땜납 재료가 용융되어 액화될 수 있다. 액화된 땜납 재료를 이용하여 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)을 연결할 수 있다. 이때, 액화된 땜납 재료의 표면장력에 의해 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)을 끌어당기는 힘이 작용할 수 있다. 이에 따라 마이크로 LED(15)가 허용 범위 내에 서 구동 기판(25)의 정위치에 자가 정렬될 수 있다.
이하에서는 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결된 상태에 대해 설명한다. 본 명세서에서는, 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결된 상태의 형상을 완성 형상이라고 칭한다.
일 예시에 따르면, 완성 형상에는, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)이 연결된 부분에 공극부(36)가 배치될 수 있다. 공극부(36)는 서로 이웃도록 배치된 소자측 전극(12) 사이와 서로 이웃하도록 배치된 구동 기판측 전극(21) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어 공극부(36)는, 제1 소자측 전극(12(12R)), 제1 금속층(35(35R)) 및 제1 구동 기판측 전극(21(21R))과, 제2 소자측 전극(12(12L)), 제2 금속층(35(35L)) 및 제2 구동 기판측 전극(21(21L))에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다.
일 예로서, 공극부(36)는 다각형의 단면 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어 다각형은, 이웃하는 소자측 전극(12) 사이의 중심 및 이웃하는 구동 기판측 전극(21) 사이의 중심을 통과하는 중심선(t)을 기준으로 대칭되는 구조를 구비할 수 있다.
일 예시에 따른 공극부(36)는, 이웃하는 소자측 전극(12)의 사이에 배치되는 상부 바닥(11a), 이웃하는 구동 기판측 전극(21)의 사이에 배치되는 하부 바닥(20a), 상부 바닥(11a)과 하부 바닥(20a) 사이에 배치되는 측부(35a)로 이루어지는 사다리꼴의 단면 형상을 구비할 수 있다. 여기서 측부(35a)로 형성되는 부분은 금속층(35)의 공극부(36) 측면일 수 있다.
일 예시에 따른 완성 형상에서, 구동 기판측 전극(21)은 소자측 전극(12) 보다 크게 형성될 수 있다.
도 3은 일 예시에 따른 소자측 전극(12) 각각의 크기를 설명하기 위한 평면도이다. 도 4는 일 예시에 따른 구동 기판측 전극(21) 각각의 크기를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 예시에 따른 2개의 소자측 전극(12) 및 2개의 구동 기판측 전극(21)이 각각 나열되어 있는 일 면과 평행한 방향을 제1 방향(X방향), 제1 방향(X방향)과 직교하면서 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21)이 각각 나열되어 있는 상기 일 면과 평행한 방향을 제2 방향(Y방향)으로 정의한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소자측 전극(12) 각각의 크기는, 제1 방향(X방향)의 길이를 a, 제2 방향(Y방향)의 길이를 b, 전극간 거리(X방향으로 이웃하는 소자측 전극(12) 사이의 거리)를 c로 표시할 수 있다. 또한, 마이크로 LED(15)의 칩 내에서의 전극의 위치는 마이크로 LED(15)의 단부로부터 소자측 전극(12)의 단부까지의 거리를 이용하여 표시할 수 있다. 예를 들어 마이크로 LED(15)의 단부로부터 소자측 전극(12)의 단부까지의 X방향의 거리를 Lsx로 표시하고, Y방향의 거리를 Lsy로 표시할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구동 기판측 전극(21) 각각의 크기는, 제1 방향(X방향)의 길이를 x, 제2 방향(Y방향)의 길이를 y, 전극간 거리(X방향으로 이웃하는 구동 기판측 전극(21) 사이의 거리)를 z로 표시할 수 있다.
일 예시에 따르면, 이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이를 d(도 5 및 도 6 참조)로 표시할 수 있한다. 제조 공정에서 d는, 전사 공정을 이용하여 전사된 위치로부터 마이크로 LED(15)가 설계적으로 설정된 위치(이하 "정위치"로 지칭 함)로 이동하는 거리이다. 이하에서는 d는 시프트량(d)으로 지칭한다. 일 예시에 따라 디스플레이 장치를 완성한 경우, 즉 무가압 가열 공정의 종료 후(디스플레이 장치 완성 후)에도, 이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이는 시프트량(d)을 초과할 수 없다.
여기서, 전사 공정이란 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25) 상에 연결하기 위해 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25) 상에 배치하는 공정이며, 무가압 가열 공정이란, 압력을 인가하지 않고 열을 인가하여 구동 기판(25) 상에 배치된 마이크로 LED(15)를 납땜(연결)하는 공정이다.
도 5는 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 이상적인 위치에서 전사된 상태를 나타내는 평면도이다. 도 6은 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 정렬이 어긋나게 전사된 상태를 나타내는 평면도이다.
본 명세서에서, 전사 공정에서 소자측 전극간 중심(LPc)과 구동 기판측 전극간 중심(SPc)의 거리를 전사 공정 시프트량(LPc-SPc)으로 정의한다. 또한, 무가압 가열 공정 이후, 소자측 전극간 중심(LPc)과 구동 기판측 전극간 중심(SPc)의 거리를 무가압 가열 공정 시프트량(LPc-SPc)으로 정의한다. 제조 공정에서 시프트량(d)은 전사 공정 시프트량(LPc-SPc)과 무가압 가열 공정 시프트량(LPc-SPc)의 차이다. 즉, 시프트량(d)은 d=(전사 공정 시프트량(LPc-SPc))-(무가압 가열 공정 시프트량(LPc-SPc))일 수 있다.
일 예시에 따른 전사 공정에서 이상적인 정위치는, 소자측 전극간 중심(LPc)과 구동 기판측 전극간 중심(SPc)이 완전히 일치하는 위치이다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 이상적인 정위치에서 시프트량 d=LPc-SPc=0이다.
또한, 일 예시에 따른 전사 공정 시에 마이크로 LED(15)가 정위치(정위치를 d=0으로 함)로부터 어긋나게 전사된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 시프트량(d)는 d>0, 즉 d=｜LPc-SPc｜>0일 수 있다.
일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가 어긋나게 전사되는 경우, 마이크로 LED(15)는 무가압 가열 공정에서, 자가 정렬 효과에 의해 도 5에 도시된 정위치(d=0)까지 이동하여 연결(납땜) 될 수 있다. 이때, 자가 정렬 효과에 의한 이동량이 시프트량(d)이다.
다만, 일 예시에 따른 무가압 가열 공정 에서, 마이크로 LED(15)의 최종 연결 위치는 자가 정렬 효과에도 불구하고 이상적인 정위치(d=0)를 벗어날 수 있다. 따라서, 실제 제조 공정에서, 마이크로 LED(15)의 최종 위치에 허용 오차를 설정할 수 있다. 마이크로 LED(15)가 최종적으로 연결되는 위치의 허용 오차는, 마이크로 LED(15)의 자체의 크기 또는 완성된 제품에 배치되는 개개의 마이크로 LED(15)의 위치의 허용 오차 등에 따라 임의로 설정될 수 있다. 예를 들어 마이크로 LED(15)의 장변의 길이가 100μm인 칩의 경우, 마이크로 LED(15)의 최종 연결 위치의 허용 범위는 LPc-SPc=±1μm 미만일 수 있다.
일 예시에 따른 시프트량(d)은, 예를 들어 이웃하는 소자측 전극(12) 사이의 중심(소자측 전극간 중심(LPc))과 이웃하는 구동 기판측 전극(21) 사이의 중심(구동 기판측 전극간 중심(SPc))의 거리를 측정함으로써 획득될 수 있다.
도 7은 일 예시에 따른 직선적인 시프트량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 일 예시에 따른 직선적인 시프트량(d)의 방향은 구동 기판측 전극간 중심(SPc)을 통과하여 제1 방향(X방향), 제2 방향(Y방향), 또는 제1 방향(X방향)과 제2 방향(Y방향) 사이의 방향인 XY방향 중 어느 하나이다.
도 8은 일 예시에 따른 회전 시프트량를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8을 참조하면, 일 예시에 따라 이웃하는 구동 기판측 전극(21)의 중심(Lc) 사이를 연결하는 선(SL), 소자측 전극(12)의 중심(Lc) 사이를 연결하는 선(LL)이 표시될 수 있다. 일 예시에 따른 회전 시프트량은, 선(SL)에 대해 선(LL)이 기울어져 마이크로 LED(15)가 배치된 경우에 마이크로 LED(15)가 회전하여 정위치로 되돌아가는 회전량일 수 있다.
일 예시에 따른 회전 시프트량 또한, 시프트량(d)과 같이 이웃하는 구동 기판측 전극(21) 사이의 중심(SPc)과 이웃하는 소자측 전극(12) 사이의 중심(LPc)의 거리(LPc-SPc)로 표시할 수 있다. 일 예로서, 회전 시프트량에서도 이상적인 정위치는 d=0 일 수 있다. 또한, 회전 시프트량에서도 마이크로 LED(15)가 최종적으로 연결되는 위치의 허용 오차를 설정할 수 있다. 예를 들어 회전 시프트량에서의 최종 접속 위치의 허용 오차는 LPc-SPc=±1μm 미만일 수 있다. 또한, 일 예시에 따른 회전 시프트량은 회전 각도로 표시할 수도 있다. 일 예로서, 회전 각도는 선(LL)과 선(SL) 사이에 형성되는 각도로 측정될 수 있다.
도 9는 일 예시에 따른 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)이 연결된 상태를 마이크로 LED(15) 측에서 본 평면도이다.
도 9를 참조하면, 일 예시에 따른 이웃하는 구동 기판측 전극(21)의 전극간 거리(z)가 이웃하는 소자측 전극(12)의 전극간 거리(c)를 초과할 수 있다. 일 예로서 전극의 배치는 하기의 배치 조건에 따라 이루어질 수 있다. 이때, 마이크로 LED(15)의 최대 길이(w)는 100μm 이하일 수 있다.
전극의 배치 조건은
(a) 소자측 전극(12)의 중심(Lc)이 구동 기판측 전극(21)에 겹치는 영역 내에 있을 것,
(b) 구동 기판측 전극(21)의 중심(Sc)이 소자측 전극(12)에 겹치는 영역 내에 있을 것,
(c) 시프트량(d)은 소자측 전극(12)의 중심(Lc)이 구동 기판측 전극(21)에 겹치는 영역 내에서 결정될 것,
(d) 한쪽의 소자측 전극(12)의 중심(Lc)이 구동 기판측 전극(21)의 y방향의 단부에 있을 때, 다른 쪽의 소자측 전극(12)의 중심(Lc)은 구동 기판측 전극(21)에 겹치는 영역에 있을 것,
(e) 전극 중심에서 회전이 일어날 때 다른 쪽의 전극이 이격되어 있을 것이다.
나아가, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 크기는 하기 식 (1) 내지 식 (6)에 따라 결정될 수 있다.
(1) d<x-(a+c-z)/2: 시프트량(d)으로서 허용할 수 있는 제1 방향 최소 길이,
(2) y/2>d: 시프트량(d)으로서 허용할 수 있는 제2 방향 최소 길이,
(3)
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<a+c: 회전 가능각을 최대로 하는 x 및 y의 제한,
(4) z<a+c: 최대 전극간 갭,
(5) x<2a+c-z: 제1 방향의 최대 길이,
(6) y<a+c: 회전 가능각을 최대로 하는 제2 방향 최대 길이.
(소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21)이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
소자측 전극(12)의 X방향의 길이를 a, Y방향의 길이를 b, 소자측 전극(12)간 거리를 c로 하고,
구동 기판측 전극(21)의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 구동 기판측 전극(21)간 거리를 z로 하고,
이웃하는 소자측 전극(12) 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극(21) 간의 중심의 차이를 d로 함)
상술한 식(1) 내지 식 (6)은 도 16 내지 도 33을 참조하여 후술한다.
다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 크기는 상기 각 식의 전부를 만족할 필요는 없다. 예를 들어, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 크기는 적어도 식 (1), 식 (2), 식 (4), 식 (5) 및 식 (6)에 따라 결정될 수 있으며, 이에 따라 마이크로 LED(15)의 회전 방향에 따른 오정렬이 발생하는 경우, 자가 정렬 효과가 용이하게 발생됨으로써 회전 방향에 따른 오정렬에 의한 불량을 감소시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의의 크기는 적어도 식 (3) 내지 식 (6)에 따라 결정될 수 있다. 이에 따라, 직선 방향에 따른 오정렬(X, Y 및 XY방향)이 발생하는 경우, 자가 정렬 효과가 용이하게 발생됨으로써 직선 방향에 따른 오정렬에 의한 불량을 감소시킬 수 있다.
또한 일 예시에 따르면, 식(1) 내지 식(6) 각각에 상황에 따른 가중치를 설정할 수도 있다. 예를 들어 식(1) 및 식(2)는 직선 방향에 따른 오정렬에 적용할 수 있다. 또한, 식 (3)은 회전 방향에 따른 오정렬에 적용할 수 있다. 일 예로서, 디스플레이 장치의 제조 공정에서, 직선 방향의 오정렬이 회전 방향의 오정렬 보다 많이 발생할 수 있다. 이 경우, 가중치는 첫째 식(1) 및 식(2), 둘째 식(3), 셋째 식(4) 내지 식(6)식의 순으로 설정될 수 있다.
도 10은 일 예시에 따른 소자측 전극(12) 상에 땜납층(땜납 재료)을 성막한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 11은 일 예시에 따른 무가압 가열(리플로우) 시의 땜납층의 상태를 나타내는 단면도이며, 도 12는 일 예시에 따른 무가압 가열(리플로우)한 상태에서 소자측 전극(12)을 확대한 확대 단면도이다.
일 예시에 따른 땜납층(31)은 소자측 전극(12) 상에, 예를 들어 땜납 범프 등으로서 성막될 수 있다. 일 예로서, 땜납층(31)은, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21) 사이에 배치되어 무가압 가열 공정에 의해 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)을 연결한 후, 경화됨으로써 금속층(35)으로 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 예시에 따라 소자측 전극(12) 상에 성막된 단계에서 땜납층(31)의 표면은 거의 평탄한 형상일 수 있다.
땜납층(31)은, 무가압 가열에 의해 도 11에 도시된 바와 같이 전극 상에서 θ의 각도를 구비하는 액적 형상으로 형성될 수 있다. 액적 형상의 땜납층(31)은, 도 12에 도시된 바와 같이 소자측 전극(12)상에서 대략 반원 형상(Cir/2)의 단면을 구비할 수 있다. 반원 형상(Cir/2)의 단면은, 소자측 전극(12)의 중심(Ec)을 중점으로 하는 원(Cir)의 일부일 수 있다. 일 예시에 따라 액적 형상의 땜납층(31)의 높이는 h로 표시할 수 있다.
3차원 입체 형상의 경우, 소자측 전극(12)의 중심(Ec)을 중점으로 하는 구체의 일부로서, 소자측 전극(12) 상에서 거의 반구 형상일 수 있다. 도 11에 표시된 각도 θ는, 소자측 전극(12)의 표면의 일 단부에서 액적의 표면에 접하는 접선과 소자측 전극(12)의 표면이 이루는 각이다.
일 예시에 따른 땜납층(31)의 부피(V)는, 용융 후 경화된 상태에서 소자측 전극(12)의 제1 방향의 길이(a)와 제2 방향의 길이(b)로부터 하기 식(7)에 따라 결정될 수 있다.
(7) 0.059×a×b＾2<V<0.393×a×b＾2
일 예시에 따른 땜납 부피(V)를 획득하기 위해, 소자측 전극(12)에 성막하였을 때, 땜납층(31)의 높이(h0)(막두께라고도 함)는 하기 식(8)에 따라 결정될 수 있다. 또한, 용융 상태의 땜납층(31)의 각도 θ는 20°<θ≤90°일 수 있다.
(8) h0=b/4×(θ-cosθsinθ)/(sinθ)＾2
일 예시에 따른 땜납층(31)에 포함된 물질의 성질은 무가압 가열 전후로 크게 변화하지 않는다. 따라서, 땜납층(31)의 부피(V)는, 무가압 가열 전, 즉 소자측 전극(12) 상에 성막한 시점에서의 부피 및, 무가압 가열에 의한 용융 후 경화된 상태의 부피와 동일하다고 간주할 수 있다. 용융 상태의 땜납층(31)이 이루는 각(θ)은 20°<θ≤90°일 수 있다. 이 경우 땜납층(31)의 높이(h0)는 하기 식(9)식에 따라 결정될 수 있다.
(9) 0.059×b<h0<0.393×b
일 예시에 따라, 땜납층(31)의 부피(V)가 상기 식(7)에 따라 결정됨으로써, 마이크로 LED(15)를 연결하는 경우, 전극으로부터 땜납 재료가 밀려나와 전극끼리 단락되는 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 용융 상태의 땜납층(31)의 각도 θ는 20°<θ≤90°일 수 있다. θ가 상술한 범위 내에 유지됨으로써, 마이크로 LED(15)를 연결하는 경우, 전극으로부터 땜납 재료가 밀려나와 전극끼리 단락되는 확률을 감소시킬 수 있다.
[자가 정렬 효과]
도 13은 일 예시에 따라 자가정렬 효과가 발현하는 경우. 용융된 땜납층(31)과 구동 기판측 전극(21)의 위치 관계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 14는 일 예시에 따라 용융된 땜납층(31)의 표면장력(F)을 설명하기 위한 단면도이다. 도 15는 일 예시에 따라 소자측 전극과 구동 기판측 전극이 연결된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
일 예시에 따르면, 용융된 땜납층(31)은 전술한 바와 같이 반원의 단면 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어 반원의 정점 부분은 소자측 전극(12)의 중심(Lc)의 위치와 일치할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 소자측 전극(12)의 중심(Lc)이 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치되는 경우, 땜납층(31)의 정점 또한 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 접촉할 수 있다.
일 예시에 따라, 구동 기판측 전극(21)과 접촉한 용융된 땜납층(31)은, 도 14에 도시된 바와 같이 구동 기판측 전극(21)의 표면에 유동하여 배치될 수 있다. 이때, 용융된 땜납층(31)에는 표면장력(F)이 작용할 수 있다. 상술한 표면장력(F)은 수평 성분(Fx) 및 수직 성분(Fy)으로 나눌 수 있다.
일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가, 전사 공정에서 정위치와 정렬되지 않은 위치에 배치되는 경우, 마이크로 LED(15)는 표면장력(F)의 수평 성분(Fx)에 의해 정위치 방향으로 이동할 수 있다. 도 13 내지 도 15를 참조하면, 일 예시에 따른 소자측 전극(12)의 중심(Lc)은 구동 기판측 전극(21)의 중심(Sc) 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 정위치와 정렬되지 않은 위치에 배치된 마이크로 LED(15)는 용융된 땜납층(31)의 표면장력(F)에 의해 도 15에 도시된 바와 같이 정위치로 이동할 수 있다. 일 예시에 따라 마이크로 LED(15)가 정위치로 이동하는 경우, 표면장력(F)의 수평 성분(Fx)은 균형 상태에 도달하며, 이에 따라 마이크로 LED(15)의 위치가 고정될 수 있다. 즉, 마이크로 LED(15)는 자가 정렬될 수 있다.
일 예시에 따른 땜납층(31)의 두께가 두꺼울수록 용융되는 땜납층(31)의 양이 증가하므로, 표면장력이 커져 자가 정렬의 효과를 확보하기 용이할 수 있다. 다만, 땜납층(31)의 양이 과다한 경우, 여분의 땜납층(31)이 구동 기판측 전극(21)의 외부로 밀려나올 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 땜납층(31)의 부피(V)는 식 (7)에 따라 결정하고, 땜납층(31)의 높이(h0)는 식 (8) 또는 식 (9)에 따라 결정할 수 있다.
도 16은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 16을 참조하면, d<x-(a+c-z)/2을 만족하는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (1)에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 제1 방향(X방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉할 수 있으며, 유동하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 자가 정렬 효과가 발현되어 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)에서의 정위치로 이동할 수 있다.
도 17은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 17을 참조하면, y/2>d을 만족하는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 제2 방향(Y방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉할 수 있으며, 유동하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED(15)는 자자 정렬 효과가 발현되어 제2 방향(Y방향)에서의 정위치로 이동할 수 있다.
도 18은 일 예시에 따라 자가 정렬 효과가 발현되지 않을 가능성이 있는 경우, 용융된 땜납층(31)과 구동 기판측 전극(21)의 위치 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
일 예시에 따라 용융된 땜납층(31)은 전술한 바와 같이 반원 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 반원의 정점 부분은 소자측 전극(12)의 중심(Lc)의 위치와 일치할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 소자측 전극(12)의 중심(Lc)이 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역의 외부 영역에 배치되는 경우, 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 접촉하지 않을 수 있다. 예를 들어, 땜납층(31)의 높이가 소정의 범위 미만인 경우, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 접촉하지 않을 수 있다. 이 경우, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)으로 유동하여 배치될 수 없다. 따라서, 도 18과 같은 상태에서는 자가 정렬 효과가 발현될 수 없다.
도 19는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 19를 참조하면, d>x-(a+c-z)/2를 만족하는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (1)에 따라 결정될 수 없다. 따라서, 제1 방향(X방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 없다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉하지 않으므로, 유동하여 배치될 수 없다. 이에 따라, 도 19와 같은 상태에서 자가 정렬 효과가 발현되지 않기 때문에, 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)에서의 정위치로 이동할 수 없다. 일 예로서 상술한 상태는, 예를 들어 전사 공정에서 마이크로 LED의 전사 위치의 오정렬이 소정의 범위를 벗어난 경우 발생할 수 있다.
도 20은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 20을 참조하면, y/2<d를 만족하는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (2)에 따라 결정될 수 없다. 따라서, 제2 방향(Y방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점이 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 없다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉하지 않으므로, 유동하여 배치될 수 없다. 이에 따라, 도 20과 같은 상태에서 자가 정렬 효과가 발현되지 않기 때문에, 마이크로 LED(15)는 제2 방향(Y방향)에서의 정위치로 이동할 수 없다. 일 예로서 상술한 상태는, 예를 들어 전사 공정에서 마이크로 LED의 전사 위치의 오정렬이 소정의 범위를 벗어난 경우 발생할 수 있다.
도 21 내지 도 24는 일 예시에 따라 회전 오정렬 상태에서 자가정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 21 내지 도 24를 참조하면, 화살표 F는 마이크로 LED(15)에 작용하는 힘의 방향을 나타내며, 화살표 Fs는 땜납층(31)이 유동하여 배치됨에 따라 작용하는 힘의 방향을 나타내며, 화살표 Fr은 회전하는 힘의 방향을 표시한다.
일 예시에 따른 전사 공정에서, 마이크로 LED(15)는, 도 21에 도시된 바와 같이 구동 기판(25)에 대해 비스듬하게 오정렬 상태로 전사될 수 있다.
일 예시에 따라, 구동 기판측 전극(21)의 제1 방향(X방향)의 길이 x와 제2 방향(Y방향)의 길이 y가
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<a+c(단, y>x를 전제로 함)를 만족하는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의길이는 식 (3)에 따라 결정될 수 있다.
일 예로서, 마이크로 LED(15)에는, 땜납층(31)이 유동하여 배치됨에 따라 생성되는 Fs방향의 힘과 용융된 땜납층(31)의 표면장력에 의해 생성되는 F방향의 힘이 작용한다. 이에 따라, 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 땜납층(31)이 접촉하고 있는 구동 기판측 전극(21L)의 중심(Lc)을 향하여 이동할 수 있다.
다음으로, 마이크로 LED(15)에는 Fr방향의 힘이 작용하여 도 22에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전할 수 있다.
마이크로 LED(15)가 회전함에 따라, 도 23에 도시된 바와 같이, 이웃하는 소자측 전극(12)이 나열되는 방향은 이웃하는 구동 기판측 전극(21)이 나열되는 방향과 평행하게 배열될 수 있다.
다음으로, 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)는, 도 24에 도시된 바와 같이 2개의 구동 기판측 전극(21)에 대응하는 2개의 소자측 전극(12)이 중첩되는 정위치까지 이동할 수 있다. 이때, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)의 사이에는, 유동하도록 배치된 땜납층(31)에 의해 도 24에 도시된 바와 같이 서로 반대방향 Fs의 힘이 작용한다. 이에 따라, 마이크로 LED(15)의 회전이 정지될 수 있으며, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)은 정위치에서 연결될 수 있다.
다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 실제 제조 공정에서, F방향, Fs방향 및 Fr방향 등의 힘은 복합적으로 작용하는 것으로서, 상술한 순서로 작용하지 않을 수 있다. 일 예로서, 실제 제조 공정이 진행되는 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이가 식 (3)식을 만족함으로써 자가 정렬 효과가 발현될 수 있으며, 이에 따라 마이크로 LED(15)는 도 24에 도시된 위치로 정렬될 수 있다.
도 25 내지 도 27은 일 예시에 따라 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 25 내지 도 27를 참조하면, 화살표 F는 마이크로 LED(15)에 작용하는 힘의 방향을 나타내며, 화살표 Fs는 땜납층(31)이 유동하여 배치됨에 따라 작용하는 힘의 방향을 나타내며, 화살표 Fr은 회전하는 힘의 방향을 표시한다.
일 예시에 따른 전사 공정에서, 마이크로 LED(15)는, 도 25에 도시된 바와 같이 구동 기판(25)에 대해 비스듬하게 오정렬 상태로 전사될 수 있다. 이 경우, 마이크로 LED(15)에는 F방향의 힘이 작용한다. 또한, 마이크로 LED(15)에는 땜납층(31)이 유동하여 배치됨으로써 Fs방향의 힘도 작용할 수 있다.
이 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 구동 기판측 전극(21)의 제1 방향(X방향)의 길이 x와 제2 방향(Y방향)의 길이 y가 x>y 상태이며, 이에 따라 식 (3)을 만족하지 않는다. 이에 따라, 마이크로 LED(15)는, 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이 회전 방향 Fr의 힘이 작용하여 반시계방향으로 회전할 수 있다.
마이크로 LED(15)이 반시계 방향으로 회전함에 따라, 도 27에 도시된 바와 같이, 이웃하는 소자측 전극(12)이 나열되는 방향은 제2 방향(y방향)에 평행하도록 정렬 되고, 이웃하는 구동 기판측 전극(21)에 연결될 수 없다.
도 28은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 28를 참조하면, z<a+c의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (4)에 따라 결정될 수 있다. 이때, 소자측 전극(12)의 중심(Lc)은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 방향(X방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점이 구동 기판측 전극(21)와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉할 수 있으며, 이에 따라 유동함으로써 배치될 수 있다. 이에 따라, 자가 정렬 효과가 발현될 수 있으며, 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)에서의 정위치로 이동할 수 있다.
도 29는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 29를 참조하면, x<2a+c-z의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (5)에 따라 결정될 수 있다. 이때, 구동 기판측 전극(21)의 중심(Sc)은 소자측 전극(12)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 방향(X방향)에서, 용융된 땜납층(31)의 정점이 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 용융된 땜납층(31)은 구동 기판측 전극(21)과 접촉할 수 있으며, 이에 따라 유동함으로써 배치될 수 있다. 이에 따라, 자가 정렬 효과가 발현될 수 있으며, 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)에서의 정위치로 이동할 수 있다.
도 30은 일 예시에 따른 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 30을 참조하면, y<a+c의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (6)에 따라 결정될 수 있다. 이때, 소자측 전극(12)의 한쪽의 전극 중심(LcR)은 구동 기판측 전극(21)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이가 식 (6)에 따라 결정됨에 따라, 자가 정렬 효과가 발현됨으로써 마이크로 LED(15)는 회전하여 정위치로 이동할 수 있다.
도 31은 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 31을 참조하면, z>a+c의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (4)에 따라 결정되지 않을 수 있다. 이때, 소자측 전극(12)의 중심(Lc)은 구동 기판측 전극(21)과 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 자가 정렬 효과가 발현되지 않을 수 있으며, 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)의 정위치로 이동하지 않을 수 있다.
도 32는 일 예시에 따른 직선적인 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 32를 참조하면, z+x>2a+c의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (5)에 따라 결정되지 않을 수 있다. 이때, 구동 기판측 전극(21)의 중심(Sc)은 소자측 전극(12)과 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 자가 정렬 효과가 발현되지 않을 수 있으며, 마이크로 LED(15)는 제1 방향(X방향)의 정위치로 이동하지 않을 수 있다.
도 33은 일 예시에 따른 회전 오정렬 상태에서 자가 정렬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 33을 참조하면, y>a+c의 경우, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 각각의 길이는 상술한 식 (6)에 따라 결정되지 않을 수 있다. 이때, 소자측 전극(12)의 양쪽의 전극 중심(Lc)이 대응하는 양쪽의 구동 기판측 전극(21)과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 회전에 의한 자기정렬 효과가 발현되지 않을 수 있으며, 마이크로 LED(15)는 정위치로 이동하지 않을 수 있다.
일 예시에 따르면, 마이크로 LED(15)는 자가 정렬 효과에 의해 구동 기판(25) 상에 효율적으로 정렬될 수 있다. 더불어, 일 예시에 따르면, 마이크로 LED(15)의 소자측 전극(12)의 배치 및, 소자측 전극(12)의 크기를 고려하여 구동 기판측 전극(21)을 설계함으로써, 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결되는 경우 발생할 수 있는 오정렬 상태에서도 자가 정렬 효과에 의해 소정의 위치에 정렬시킬 수 있다(또는 소정의 위치에 대한 소정의 범위 내에 정렬시킨 마이크로 LED(15)의 수를 증가시킬 수 있다).
[디스플레이 장치(10)의 제조 방법]
이히아에서는, 디스플레이 장치(10)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 34 내지 도 44는 일 예시에 따른 디스플레이 장치(10)의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
(마이크로 LED 제조 공정)
도 34를 참조하면, 일 예시에 따른 디스플레이 장치(10)의 제조 방법은, 사파이어 기판(101)상에 마이크로 LED(15)(발광 소자)가 되는 반도체층(102)이 형성되는 단계를 포함할 수 있다. 일 예로서, 반도체층(102)은 LED로서 소정 파장의 광을 발광할 수 있다. 반도체층(102)은 사파이어 기판(101)에 성장시킨 GaN계 반도체 등일 수 있다. 일 예로서, 현 단계에서, 반도체층(102)은 개별적인 마이크로 LED(15)의 형태로 분할되어 있지 않다. 일 예시에 따르면, 사파이어 기판(101)과 반도체층(102)을 합하여 초기 기판(100)으로 칭할 수 있다. 사파이어 기판(101)은, 예를 들어 4인치 크기의 웨이퍼일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 사파이어 기판(101)의 웨이퍼 사이즈는 4인치에 한정되지 않는다.
반도체층(102) 상에는, 분할 후의 각 마이크로 LED(15)에 대응하는 위치에 전극이 배치될 수 있다.
다음으로, 도 35를 참조하면, 초기 기판(100)의 소자측 전극(12)이 형성된 면에 전사용 수지층(111)을 이용하여 중계 기판(112)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 중계 기판(112)의 일 면에 전사용 수지층(111)이 스핀 코팅 등으로 형성될 수 있다. 이때, 중계 기판(112)의 일 면은 초기 기판(100)과 대향하는 면일 수 있다. 다음으로, 초기 기판(100)과 중계 기판(112)이 접합될 수 있다. 다음으로, 가열 처리에 의해 전사용 수지층(111)이 경화되어 초기 기판(100)과 중계 기판(112)이 고정되도록 결합될 수 있다.
일 예시에 따른 중계 기판(112)은 예를 들어 석영 유리 기판을 포함할 수 있다. 전사용 수지층(111)은 예를 들어 폴리이미드 수지, 아크릴 수지(예를 들어 PMMA(Polymethyl methacrylate)), 에폭시 수지, PP(Polypropylene) 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 전사용 수지층(111)은 예시한 수지 재료와 함께 열경화제를 포함할 수 있다. 다만 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 전사용 수지층(111)은 그 밖의 열경화성 수지를 포함할 수도 있다. 일 예로서 전사용 수지층(111)은, 후술하는 레이저 리프트 오프에서 사용되는 레이저광의 파장에 대한 흡수율이 80% 이상일 수 있다.
다음으로, 도 36을 참조하면, 사파이어 기판(101)이 반도체층(102)으로부터 분리될 수 있다. 일 예로서, 사파이어 기판(101)은 레이저 리프트 오프 기술을 이용하여 반도체층(102)으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 자외선 파장의 레이저광이 사파이어 기판(101) 측으로부터 그 전면을 향하여 주사될 수 있다. 레이저광 조사에 의해 사파이어 기판(101)이 반도체층(102)으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어 레이저광은 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저가 사용될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 사파이어 기판(101)을 반도체층(102)으로부터 분리할 수 있는 임의의 파장을 구비하는 레이저가 사용될 수도 있다.
다음으로, 도 37을 참조하면, 반도체층(102) 측에 릴리스층(113)을 개재하여 소스 기판(114)을 접합시킬 수 있다. 릴리스층(113)은 다이나믹 릴리스층(DRL(Dynamic Release Layer))이라고도 칭한다. 일 예시에 따르면, 반도체층(102) 상에 릴리스층(113)으로 형성되는 수지 재료가 스핀 코팅 방식으로 배치될 수 있다. 다음으로, 반도체층(102) 상에 배치된 수지 재료에 소스 기판(114)이 접합될 수 있다. 다음으로, 가열 처리에 의해 수지 재료가 경화되어 릴리스층(113)이 형성되고, 소스 기판(114)이 고정되도록 결합될 수 있다.
일 예시에 따르면 소스 기판(114)은, 후술하는 전사 공정에 사용하는 레이저광의 파장을 투과시킬 수 있다. 예를 들어 소스 기판(114)에는 석영 유리 기판을 포함할 수 있다. 석영 유리 기판은, 예를 들어 전술한 사파이어 기판(101)과 동일한 사이즈이거나 초과할 수도 있다. 예를 들어 사파이어 기판(101)이 4인치 웨이퍼인 경우, 소스 기판(114)(석영 유리 기판) 또한 4인치 웨이퍼 사이즈가 이용될 수 있다.
일 예로서, 릴리스층(113)에 포함되는 수지 재료는, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지(예를 들어 PMMA(Polymethyl methacrylate)), 에폭시 수지, PP(Polypropylene) 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 수지 재료에 열경화제가 배합될 수 있다. 다만 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 수지 재료는 임의의 열경화성 수지가 사용될 수도 있다. 릴리스층(113)이 되는 수지 재료는, 후술하는 전사 공정에서 사용하는 레이저광의 소정 파장의 흡수율이 80% 이상일 수 있다. 흡수율이 80% 이상인 수지 재료를 이용함으로써, 후술하는 전사 공정에서, 레이저 어블레이션에 의한 마이크로 LED(15)의 분리가 용이하게 이루어질 수 있다.
일 예시에 따른 릴리스층(113)의 두께는, 경화 후에 0.1μm 이상 2μm 이하가 되도록 수지 재료의 도포 시에 도포량이 조정될 수 있다.
다음으로, 도 38을 참조하면, 반도체층(102)으로부터 중계 기판(112)이 제거된다. 일 예로서, 중계 기판(112)은 레이저 리프트 오프 기술을 이용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 자외선 파장의 레이저광이 중계 기판(112)의 전면을 주사하도록 조사될 수 있다. 이에 따라, 전사용 수지층(111)이 용융될 수 있으며, 중계 기판(112)이 소자측 전극(12)의 일 면으로부터 분리되어 제거될 수 있다. 소자측 전극(12)의 일 면에 잔존하는 전사용 수지층(111)은 세정 처리에 의해 제거된다. 여기서 사용하는 레이저광은 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 전사용 수지층(111)으로서 사용하는 수지 재료에 따라 레이저 광의 파장은 적절히 결정될 수도 있다.
다음으로, 도 39을 참조하면, 일 예시에 따른 반도체층(102)이 복수의 마이크로 LED(15)로 분할될 수 있다. 예를 들어 반도체층(102)을 복수의 마이크로 LED(15)로 분할하기 위해, 반도체층(102) 상에 포토레지스트를 형성하고, 포토리소그래피를 이용하여 패터닝하고, 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 하여 건식 에칭에 의해 마이크로 LED(15)가 개별적으로로 분할될 수 있다.
다음으로, 분할된 마이크로 LED(15)를 마스크로 하여 릴리스층(113) 또한, 마이크로 LED(15)와 동일한 형상이 되도록 패터닝될 수 있다. 일 예로서, 건식 에칭 공정은 이방성 에칭인 RIE(Reactive Ion Etching) 공정이 사용될 수 있다. 마이크로 LED(15)의 칩 형상은, 소자측 전극(12)이 형성되어 있는 면을 평면으로서 보았을 때 직사각형 형상을 구비할 수 있다.
일 예로서 마이크로 LED(15)는, 직사각형의 각 변 중 가장 긴 변의 길이가 예를 들어 100μm 이하일 수 있다. 또한, 마이크로 LED(15)의 높이, 즉 반도체층(102)의 두께는 예를 들어 500μm 이하일 수 있다. 따라서, 마이크로 LED(15) 전체의 형상으로서, 세로×가로×높이는 100μm 이하×100μm 이하×500μm 이하일 수 있다. 이때, 세로, 가로 및 높이 각각의 하한값은 특별히 한정되지 않으며, 제조 가능한 크기일 경우 무방하다.
또한, 소스 기판(114) 상에 배열된 마이크로 LED(15)에서, 마이크로 LED(15)사이의 이격 간격은 제조 가능한 최소값으로 설정될 수 있다. 일 예로서, 마이크로 LED(15) 사이의 배열 피치는 마이크로 LED(15)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 마이크로 LED(15) 사이의 배열 피치는 200μm 이하일 수 있다. 여기서 배열 피치는, 예를 들어 이웃하는 마이크로 LED(15) 사이의 중심간 거리 또는 이웃하는 마이크로 LED(15) 사이의 동일한 측의 엣지간 거리일 수 있다.
(금속층 성막 공정)
다음으로, 도 40을 참조하면, 일 예시에 따른 소자측 전극(12)의 각각에 땜납층(31)이 성막될 수 있다. 땜납층(31)의 성막공정은 주지의 공정이 사용될 수 있다. 예를 들어 볼범프법, 솔더페이스트법, 프레스법, 도금법 중 하나 이상의 공정이 사용될 수 있다. 또한, 일 예로서 이방성 도전성 페이스트 중 하나인 SAP(Self Assembly Anisotropic Conductive Paste)가 이용될 수도 있다.
일 예시에 따르면, 상술한 공정을 이용하여 마이크로 LED(15)가 릴리스층(113)을 이용하여 소스 기판(114) 상에 지지된 소스 기판 구조체가 제공될 수 있다.
(구동 기판 제조 공정)
다음으로, 도 41을 참조하면, 일 예시에 따른 구동 기판(25)이 제조될 수 있다. 일 예로서, 구동 기판(25)은 제조하는 디스플레이 장치(10)의 사이즈에 대응한 크기를 구비할 수 있다.
구동 기판(25)은, 마이크로 LED(15)에 전력을 공급하기 위해 필요한 배선이나 TFT(thin-film-transistor) 등과 함께 소자측 전극(12)과 접속하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 구동 기판측 전극(21)은, 구동 기판(25) 상에 형성되어 있는 금속 배선의 일부가 그대로 이용되거나, 배선과 연결된 금속 패드의 형태로 형성될 수도 있다.
다음으로, 구동 기판(25)의 구동 기판측 전극(21)이 형성된 일 면에 플럭스(32)가 도포될 수 있다.
일 예시에 따른 플럭스는, 라미네이트 공법이나 인쇄 공법 등에 의해 구동 기판(25)의 일 면, 예를 들어 구동 기판측 전극(21)이 형성된 일 면의 전면에 도포될 수 있다. 플럭스의 두께는 예를 들어 1μm 이상 50μm 이하일 수 있다. 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)를 연결시키기 위해 가열 공정이 이용될 수 있다. 일 예로서, 플럭스(32)가 1μm 이상 50μm 이하의 두께를 구비함에 따라, 후술하는 무가압 가열 공정에서 소자측 전극(12)에 형성된 땜납층(31)이 구동 기판측 전극(21)까지 도달할 수 있다. 이에 따라, 일 예시에 따른 구동 기판(25)이 제공될 수 있다.
(전사 공정)
다음으로, 도 42를 참조하면, 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)의 소정의 위치에 전사될 수 있다.
일 예시에 따르면, 레이저 어블레이션 기술을 이용하여 마이크로 LED(15)가 전사될 수 있다. 예를 들어, 1개의 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결되는 위치가 정렬 되도록 소스 기판(114) 전체의 위치를 결정할 수 있다. 이때, 1개의 마이크로 LED(15)의 소자측 전극(12)이 이를 구동하기 위해 대응하는 구동 기판측 전극(21)과 연결할 수 있는 위치에 따라, 소스 기판(114) 전체의 위치를 결정될 수 있다.
다음으로, 소스 기판(114) 측으로부터 1개의 마이크로 LED(15)를 향해 소정의 파장(자외선(UV))을 구비하는 레이저광(16)이 조사된다. 레이저광(16)의 조사에 의해, 1개의 마이크로 LED(15)를 소스 기판(114)에 접착시켰던 릴리스층(113)이 용해되어 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25) 측으로 이탈될 수 있다. 이탈된 마이크로 LED(15)는 구동 기판(25) 측의 플럭스(32)에 의해 캐치(cathch)될 수 있다.
일 예로서 레이저광(16)은 소정의 파장, 예를 들어 파장 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 266nm 파장의 YAG(FHG), 355nm 파장의 YAG(THG)을 구비하는 레이저 광(16)이 이용될 수도 있다. 예를 들어 355nm 파장을 구비하는 레이저는, 석영 유리 기판 대신에 유리 기판을 포함할 수 있으므로, 비용을 저감시킬 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 그 밖의 파장의 레이저광을 이용할 수도 있다.
일 예시에 따른 레이저 광(16)의 빔 지름은 1개의 마이크로 LED(15)의 칩 사이즈와 동일하거나 이를 초과할 수도 있다. 다만, 레이저광(16)의 빔 지름은 소스 기판(114) 상에서 인접하도록 배치되는 마이크로 LED(15)에 영향을 주지 않는 정도의 크기를 구비해야 한다. 이에 따라, 소스 기판(114) 상에서 나열되어 있는 마이크로 LED(15)를 개별적으로 구동 기판(25) 측에 전사시킬 수 있다.
레이저광(16)의 빔은 하나로도 되지만, 마스크 등을 이용하거나 레이저 광원을 복수 개로 준비하여 원하는 피치로 복수의 빔을 동시에 조사할 수도 있다. 이에 따라, 다수의 마이크로 LED(15)를 동시에 전사시킬 수도 있다.
또한, 일 예시에 따른 레이저 어블레이션을 수행하는 경우, 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)의 간극(갭) 간격은 1μm 이상 200μm 이하일 수 있다. 간극 간격이 1μm 이상 200μm 이하인 경우, 레이저 어블레이션에 의해 분리된 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)상에서 목표 위치(또는 목표에 가까운 위치)에 배치될 수 있다. 도 43은 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)가 전사된 상태의 구동 기판(25)을 도시한다.
(무가압 가열 공정)
다음으로, 일 예시에 따른 전사된 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결될 수 있다. 마이크로 LED(15)가 전사된 구동 기판(25) 전체를 무가압으로 가열함으로써 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)이 연결될 수 있다. 상술한 공정은 리플로우 공정으로 칭할 수 있다.
일 예시에 따르면, 리플로우는 2단계로 수행될 수 있다. 일 예로서, 전 가열 공정으로서, 마이크로 LED(15)가 전사된 구동 기판(25) 전체이 무가압으로 가열될 수 있다. 도 44를 참조하면, 일 예시에 따른 플럭스(32)는 상술한 전 가열 공정에 의해 일부가 증발함으로써 부피가 감소할 수 있다. 전 가열 공정에 의해 플럭스(32)의 두께가 줄어들 수 있으며, 이에 따라 소자측 전극(12) 상의 땜납층(31)과 구동 기판측 전극(21)이 거의 접하도록 배치될 수 있다. 전 가열 공정의 온도는 예를 들어 땜납층(31)이 용융 개시하는 온도보다 낮은 온도일 수 있다. 전 가열 공정의 온도는 예를 들어 40℃ 내지 120℃일 수 있다. 전 가열 공정에 의해, 구동 기판측 전극(21)과 소자측 전극(12)이 보다 인접하게 배치될 수 있다. 다만 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 전 가열 공정은 생략될 수도 있다.
일 예시에 따른 무가압 가열 공정은, 외부로부터 압력이 인가되지 않은 무가압 상태에서, 마이크로 LED(15)가 전사된 구동 기판(25) 전체에 열을 인가하도록 수행될 수 있다. 무가압 가열 공정의 온도는 땜납층(31)이 용융될 수 있는 온도일 수 있다. 예를 들어 무가압 가열 공정의 가열 온도는 200℃~300℃일 수 있다. 이때, 마이크로 LED(15)는, 상술한 바와 같이 가열에 의해 액상화된 땜납층(31)의 표면장력에 의해 발생된 자가 정렬 효과를 이용하여 구동 기판(25) 상에서 소정의 위치에 정렬하여 연결될 수 있다. 다음으로, 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)은 땜납층(31)이 냉각 후, 고체화된 금속층(35)에 의해 구동 기판(25)에 고정되도록 연결될 수 있다(도 1 및 도 2 참조).
[작용]
도 45는 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)에 전사한 직후의 상태를 나타내는 평면도이다. 도 46은 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)에 연결시킨 상태를 나타내는 평면도이다.
도 45를 참조하면. 일 예시에 따른 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)에 전사한 직후, 마이크로 LED(15)의 위치는 구동 기판측 전극(21)에 대해 오정렬이 발생된 정위치로부터 벗어난 위치에 배치될 수 있다.
다음으로, 도 46을 참조하면, 일 예시에 따른 무가압 가열 공정에 의해 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25) 상의 소정의 위치에 정렬하여 연결될 수 있다.
종래기술의 경우, 도 45에 도시된 전사 직후의 상태에서, 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)의 방향으로 가압하면서 가열하기 때문에, 도 45에 도시된 전사 직후의 상태에서, 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)이 연결됨으로써 마이크로 LED(15)의 정렬 위치가 어굿날 수 있다. 마이크로 LED(15)의 정렬 위치가 어긋나는 경우, 화질 불량 등이 발생하기 때문에 추가 수정 공정 등이 필요하다. 추가 수정 공정에서는, 위치 오정렬이 발생된 마이크로 LED(15)를 1개씩 검출하고, 검출된 마이크로 LED(15)를 땜납으로부터 이탈시키고 다시 다른 칩을 소정의 위치에 연결해야한다. 이러한 추가 수정 작업은 극히 작은 마이크로 LED(15)를 다수 구비하는 디스플레이 장치(10)에서는 장시간이 소요되며 공정의 어려움이 증가될 수 있다.
예를 들어 4K 디스플레이 장치의 마이크로 LED(15)의 총수는 약 2400만개이다. 구동 기판(25) 상에서의 위치 오정렬에 따른 불량 발생률을 100ppm으로 가정한 경우, 불량수는 2400개가 된다. 이러한 많은 수의 마이크로 LED(15)를 추가 수정하는 공정은, 100μm 이하라는 마이크로 LED(15)의 크기를 고려할 경우, 장시간이 소요될 수 있다.
일 예시에 따르면, 자가 정렬 효과에 의해 마이크로 LED(15)가 소정의 위치에 정렬할 수 있으며, 오정렬에 따른 불량 마이크로 LED(15)의 수가 감소될 수 있다. 또한, 추가 수정 공정에 따른 추가 공정 시간을 단축할 수 있다.
[실시예]
(실시예 1)
실시예 1은, 구동 기판(25) 상에 마이크로 LED(15)를 인위적으로 다양한 위치에 배치(전사 공정에 상당)하고, 무가압 가열을 실시한 후, 마이크로 LED(15)의 위치를 측정하였다.
실시예의 제조 공정은 이하와 같다.
(1) 구동 기판(25)의 제작: 도 47은 테스트 기판을 나타내는 단면도이다. 테스트 기판(200)에서, 유리 기판(201) 상에 IZO(Indium-Zinc-Oxide)막(202)을 성막하고, IZO막(202)에 Cu막(203)을 성막하고, 이들을 구동 기판측 전극(21)의 형상으로 형성하였다. 유리 기판(201)의 두께는 0.5mm, IZO막(202)의 두께는 0.05μm, Cu막(203)의 두께는 1μm이다. 구동 기판측 전극(21)의 크기는 후술한다.
상술한 테스트 기판(200)은 제품에서는 구동 기판(25)에 대응될 수 있다. 따라서, 이하, 실시예의 설명에서는 테스트 기판(200)에 상당하는 구성을 구동 기판(25)으로 칭한다.
실시예 1에서는, 구동 기판(25) 상에 플럭스(32)(MCF Series(센쥬 금속 주식회사 제품))를 스핀 코팅하였다.
스핀 코팅 순서는 하기의 3단계에 의해 실시하였다.
제1 단계: 300rpm_3sec,
제2 단계: 1700rpm_30sec,
제3 단계: Slope_5sec.
(2) 전사 공정: 마이크로 LED(15)를 하기의 시프트량(d) 실험값이 되도록 (1)의 구동 기판(25) 상에 전사하였다. 전사 공정은 레이저 어블레이션에 의해 실시하였다. 또한, 소자측 전극(12)은 Cu에 의한 전극 금속층(12a)과 Ni에 의한 배리어 메탈층(12b)를 포함하는 2층 구조일 수 있다. 또한, 소자측 전극(12) 상에는 SAC305에 의한 땜납층(31)을 h0=약 5μm가 되도록 형성하였다. 소자측 전극(12)의 크기는 후술한다.
시프트량(d) 실험값:
X=+3μm, 6μm, 9μm,
Y=+3μm, 6μm, 9μm,
XY=+3μm, 6μm, 9μm(또, XY는 SPc를 통과하여 X방향에서 45도 상방으로 기울어진 방향으로 하였다(도 7 참조)).
(3) 무가압 가열 공정: 마이크로 LED(15)를 전사한 구동 기판(25)을 260℃의 핫플레이트 상에 놓고 질소가스 기류 하에서 60sec 가열하였다.
(4) 세정 공정: 가열한 구동 기판(25)을 실온까지 냉각시킨 후, 잔사 플럭스를 세정액(클린스루 618(카오 주식회사 제품))으로 45℃, 10min 초음파 세정하고, 그 후 추가로 초순수로 린스 세정하고, 질소가스에 의한 블로우 건조시켰다.
(5) 관찰 결과: 현미경 하에서 마이크로 LED(15)의 위치를 관찰하였다. 관찰 결과를 표 1에 나타낸다. 관찰에서 시프트량의 측정은 이하와 같이 실시하였다.
도 48은 시프트량의 측정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 48을 참조하면, 시프트량의 측정에서, 이웃하는 구동 기판측 전극(21)의 외주부에 접하는 외주원(SCi)의 중심을 이웃하는 구동 기판측 전극(21) 사이의 중심(SPc)으로 가정하고, 이웃하는 소자측 전극(12)의 외주부에 접하는 외주원(LCi)의 중심을 이웃하는 소자측 전극(12) 사이의 중심(LPc)으로 가정한다. 다음으로, 시프트량(d)은 외주원(SCi)의 중심 위치와 외주원(LCi)의 중심 위치 사이의 거리를 측정하여 결정할 수 있다.
소자측 전극(12) 각각의 크기(도 3 및 4 참조)는 a=15μm, b=26μm, c=20μm, Lsx=Lsy=3μm로 고정 하였다.
구동 기판측 전극(21) 각각의 크기(도 4 및 4 참조)는 표 1에 나타내는 바와 같다.
No. 1 2 3 4
구동 기판측 전극 x (μm) 21 21 13 13
y (μm) 32 32 24 32
z (μm) 14 25 22 22
시프트량d 실험값 3 μm O O O O
6 μm O O O O
9 μm O O X X
계산에 의해 허용되는 시프트량 d의 최대값 (μm) 10.5 16 6.5 6.5
표 1을 참조하면, 시프트량(d)의 실험값은 전사 공정 이후,(무가압 가열 전) X방향, Y방향 및 XY방향 중 어느 하나에 있어서 3μm, 6μm, 9μm의 수치를 포함할 수 있다. 또한, 계산에 의해 허용되는 시프트량(d)의 최대값(μm)은, 식 (1) d<x-(a+c-z)/2 또는 식 (2) y/2>d를 이용하여 계산한 d 중 작은 수치로 표시할 수 있다.
또한, 표 1에서 ○는 양품인 것을 나타내고, 최종 연결 위치의 중심간 거리가 (LPc-SPc)=0±1μm 미만인 것이 양품에 선정되었다. ×는 불량품인 것을 나타내고, 최종 연결 위치의 중심간 거리가 (LPc-SPc)≥1μm 또는 (LPc-SPc)≤-1μm인 것이 불량품으로 선정되었다.
표 1을 참조하면, No.1 및 No.2 중에서 시프트량(d) 실험값이 3μm, 6μm 및 9μm인 샘플은 모두 양품으로 선정 되었다. 한편, No.3 및 No.4 중에서 시프트량(d) 실험값이 3μm 및 6μm인 샘플은 양품으로 선정되었지만, 시프트량(d) 실험값이 9μm인 샘플은 불량품으로 선정되었다. No.3 및 No.4 중에서 시프트량(d) 실험값이 9μm인 샘플은 계산에 의해 허용되는 시프트량(d)의 최대값을 초과하고 있다. 즉, No.3 및 No.4의 시프트량 9μm의 샘플은 자가 정렬 효과가 충분히 발현되지 않음을 확인할 수 있다.
상술한 실험 결과로부터, 상술한 식 (1) 내지 식 (6)에 나타낸 조건을 만족함에 따른 자가 정렬 효과를 확인할 수 있다. 즉, 상술한 실험 결과로부터, 식 (1) 내지 식 (6)에 나타낸 조건을 만족함에 따라, 무가열 가압 공정에서, 소자측 전극간 중심(LPc)과 구동 기판측 전극간 중심(SPc)이 소정의 허용 범위 내의 위치로 마이크로 LED(15)가 이동하는 것을 확인할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2는, 땜납층(31)이 되는 땜납 재료의 사용량을 바꾸고 무가압 가열공정을 이용하여 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21)을 연결하였다.
실시예 2에서 사용하는 구동 기판(25)(테스트 기판(200)) 및 마이크로 LED(15)는 실시예 1과 동일하다. 구동 기판측 전극(21)의 크기는 x=21μm, y=32μm 및 z=25μm이다. 또한, 땜납층(31)의 성막 시의 높이(h0)는 표 2에 표시된다.
No. 5 6 7 8
땝납층 높이 h0 (μm) 7 5 3 1.5
시프트량 d 실험값 (μm) 9 9 9 9
결과 ○ ○ ○ ×
표 2에서의 시프트량(d) 실험값은, 상기 표 1과 같이 X, Y 및 XY 중 어느 하나의 방향에서 9μm의 수치를 포함할 수 있다. 또한, 결과의 ○ 및 ×가 나타내는 표시는 실시예 1과 동일하다.
땜납 부피(V)는, 성막 시에서의 직육면체 형상의 땜납층(31)의 높이(h0) 및 전극 면적으로부터 확보될 수 있다.
표 2에 나타낸 결과로부터, No.5~ No.7은 양품임을 확인할 수 있지만 No.8은 불량품임을 확인할 수 있다. 실험 결과로부터, 땜납층(31)의 성막 시의 높이(h0) 및 전극 면적으로부터 얻어지는 부피(V)가 상기 식 (7) 및 식 (8)을 만족하는 경우, 자가 정렬 효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있다.
도 49는 일 예시에 따라 양품이 된 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)의 연결 부분을 나타내는 SEM 사진이다.
도 49를 참조하면, 일 예시에 따라 무가압 가열 공정에 의해 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)에 연결하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 전극 사이에 공극부(36)가 배치될 수 있다. 또한, 공극부(36)는 2개의 전극 사이를 통과하는 중심선(t)에 대해 선대칭인 다각형 형상을 구비함을 확인할 수 있다. 또한, 공극부(36)는 대략 사다리꼴 형상임을 확인할 수 있다.
도 50은 비교예에 따라 불량품이 된 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)의 연결 부분을 나타내는 SEM 사진이다.
비교예에서는, 가압 가열에 의해 마이크로 LED(15)를 구동 기판(25)에 연결하였다.
도 50을 참조하면, 비교예에서는 가압 가열에 의해 마이크로 LED(15)가 구동 기판(25)에 연결되어 있기 때문에, 금속층(35)(땜납 재료)이 전극으로부터 밀려나와 있음을 확인할 수 있다(도시한 쇄선 원(Sd) 부분). 또한, 비교예에서는 도 49와 비교하여 2개의 전극 사이의 공극부(36)는 사다리꼴이 아니며, 또한 중심선에 대해 선대칭인 형상을 구비하지 않음을 확인할 수 있다.
[효과]
종래기술의 경우, 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)의 연결이 가압 가열 공정에 의해 수행될 수 있다. 가압, 가열 공정은, 전사 공정이 이루어지는 과정에서 발생한 마이크로 LED(15)과 구동 기판(25)의 오정렬이 그대로 잔존함에 따라 화상 불량 등의 부작용이 발생할 수 있다. 또한, 불량이 된 마이크로 LED(15)을 교체하기 위해 장시간이 소요될 수 있으므로, 양산화의 과제가 되었다.
일 예시에 따르면, 무가압 가열 공정을 이용하여 마이크로 LED(15)이 구동 기판(25)에 연결될 수 있다. 이때, 무가압으로 가열된 땜납층(31)의 액상화에 의해 표면장력이 작용할 수 있다. 땜납층(31)의 표면장력에 의해 자가 정렬 효과가 발생할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 LED(15)가 소정의 위치에 정렬될 수 있다. 따라서, 일 예시에 따를 경우, 마이크로 LED(15)의 위치 오정렬이나 불균일이 감소할 수 있다.
또한, 일 예시에 따르면, 구동 기판측 전극(21) 사이의 거리(z)가 소자측 전극(12) 사이의 거리(c)을 초과하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED(15)의 회전 방향의 오정렬도 억제할 수 있다.
또한, 일 예시에 따르면, 무가압으로 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)이 연결되기 때문에, 압력을 인가하는 과정에서 발생할 수 있는 마이크로 LED(15)의 균열이나 깨짐 등의 결손도 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 땜납층(31)은 소자측 전극(12)이 아니라 구동 기판측 전극(21) 상에 성막하여 마이크로 LED(15)와 구동 기판(25)을 연결할 수도 있다. 또한 소자측 전극(12)과 구동 기판측 전극(21) 양쪽에 성막될 수도 있다.
또한, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 모두 또는 어느 한쪽은 사각형 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 소자측 전극(12) 및 구동 기판측 전극(21) 모두 또는 어느 한쪽은 예를 들어 삼각형이나 오각형 이상의 다각형, 또는 원형(타원형을 포함함) 형상을 구비하거나 임의의 형상을 포함할 수도 있다.
그 밖에 본 발명은 특허청구범위에 기재된 구성에 기초하여 다양한 변형이 가능하며, 상술한 변형 또한 본 발명의 범주 내에 포함될 수 있다.

Claims (15)

  1. 적어도 2개의 소자측 전극을 포함하는 마이크로 발광 소자;
    각각의 상기 소자측 전극에 연결되는 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 포함하는 구동 기판; 및
    상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 각각 연결하는 적어도 2개의 금속층;을 포함하며,
    상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 중 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 전극간 거리가 상기 적어도 2개의 소자측 전극 중 이웃하는 상기 소자측 전극의 전극간 거리를 초과하고,
    상기 적어도 2개의 금속층 각각은, 상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 연결하는 과정에서 압력이 인가되지 않은 무가압 상태에서 가열되어 용융된 후 경화된 금속인,
    디스플레이 장치.
  2. 마이크로 발광 소자;
    상기 마이크로 발광 소자에 배치된 적어도 2개의 소자측 전극;
    상기 마이크로 발광 소자가 연결되는 구동 기판;
    상기 구동 기판에 배치된 적어도 2개의 구동 기판측 전극;
    상기 적어도 2개의 소자측 전극과 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 각각을 연결하는 적어도 2개의 금속층; 및
    상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 중 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 사이와, 상기 이웃하는 상기 구동 기판측 전극에 각각 연결되며, 상기 적어도 2개의 소자측 전극 중 이웃하는 상기 소자측 전극 사이 영역에 배치되는 공극부; 를 포함하며,
    상기 공극부는, 이웃하는 상기 소자측 전극 사이의 중심 및 이웃하는 상기 구동 기판측 전극 사이의 중심을 통과하는 중심선에 대해 선대칭이 되는 다각형의 단면 형상을 구비하는,
    디스플레이 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 공극부는,
    상기 마이크로 발광 소자의 이웃하는 상기 소자측 전극의 사이에 배치되는 상부 바닥, 상기 구동 기판의 이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 사이에 배치되는 하부 바닥, 상기 상부 바닥 과 상기 하부 바닥 사이에 배치되는 측부를 포함하는 사다리꼴의 단면 형상을 구비하는,
    디스플레이 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이웃하는 소자측 전극 중 소자측 전극의 크기와 상기 이웃하는 구동 기판측 전극 중 구동 기판측 전극의 크기는 하기 식 (1), 식 (2), 식 (4) 내지 식 (6)식에 따라 결정되는,
    (1) d<x-(a+c-z)/2
    (2) y/2>d
    (4) z<a+c
    (5) x<2a+c-z
    (6) y<a+c
    (단, 식 중, 상기 이웃하는 소자측 전극 및 상기 이웃하는 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
    상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 이웃하는 전극간 거리를 c로 하고,
    상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 이웃하는 전극간 거리를 z로 하고,
    이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이를 d로 함)
    디스플레이 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 소자측 전극 중 소자측 전극 각각의 크기와 상기 적어도 2개의 구동 기판측 전극 중 구동 기판측 전극 각각의 크기는 하기 식(3) 내지 식 (6)식에 따라 결정되는,
    (3)
    Figure PCTKR2022020156-appb-img-000005
    <a+c
    (4) z<a+c
    (5) x<2a+c-z
    (6) y<a+c
    (단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
    상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 이웃하는 전극간 거리를 c로 하고,
    상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 이웃하는 전극간 거리를 z로 함)
    디스플레이 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 금속층의 부피(V)는 하기 식 (7)에 따라 결정되는,
    (7) 0.059×a×b＾2<V<0.393×a×b＾2
    (단, 식 중, 상기 소자측 전극의 Y방향의 길이를 b로 함)
    디스플레이 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속층은 SAC 땜납 재료를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소자측 전극은,
    상기 마이크로 발광 소자에 인접한 측으로부터 순차적으로 배치되는 전극 금속층, 배리어 메탈층을 구비하는,
    디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배리어 메탈층은 Ni를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극 중 상기 금속층에 접하는 일 면은 제10족, 제11족의 원소를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  11. 마이크로 발광 소자와 구동 기판이 연결된 디스플레이 장치의 제조 방법으로서,
    상기 마이크로 발광 소자는 적어도 2개의 소자측 전극을 포함하고,
    상기 구동 기판은 적어도 2개의 구동 기판측 전극을 포함하며,
    상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극 중 하나 이상에 금속층을 성막하는 금속층 성막 공정;
    상기 구동 기판측 전극과 상기 소자측 전극이 상호 대응되도록, 상기 구동 기판 상에 상기 마이크로 발광 소자를 전사하는 전사 공정; 및
    상기 마이크로 발광 소자가 전사된 상기 구동 기판에 별도의 압력을 인가하지 않고 가열하는 무가압 가열 공정;을 포함하는,
    디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    이웃하는 상기 구동 기판측 전극의 전극간 거리가 이웃하는 상기 소자측 전극의 전극간 거리를 초과하는,
    디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 이웃하는 소자측 전극 중 소자측 전극의 크기와 상기 이웃하는 구동 기판측 전극 중 구동 기판측 전극의 크기는 하기 식 (1), 식 (2), 식 (4) 내지 식(6)에 따라 결정되는,
    (1) d<x-(a+c-z)/2
    (2) y/2>d
    (4) z<a+c
    (5) x<2a+c-z
    (6) y<a+c
    (단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
    상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 이웃하는 전극간 거리를 c로 하고,
    상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 이웃하는 전극간 거리를 z로 하고,
    이웃하는 소자측 전극 간의 중심과 이웃하는 기판측 전극 간의 중심의 차이를 d로 함)
    디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 이웃하는 소자측 전극 중 소자측 전극의 크기와 상기 이웃하는 구동 기판측 전극 중 구동 기판측 전극의 크기는 하기 식(3) 내지 식 (6)에 따라 결정되는,
    (3)
    Figure PCTKR2022020156-appb-img-000006
    <a+c
    (4) z<a+c
    (5) x<2a+c-z
    (6) y<a+c
    (단, 식 중, 상기 소자측 전극 및 상기 구동 기판측 전극이 각각 나열되어 있는 방향을 제1 방향(X), 제1 방향(X)과 직교하는 방향을 제2 방향(Y)으로 하고,
    상기 소자측 전극의 X방향의 길이를 a, 이웃하는 전극간 거리를 c로 하고,
    상기 구동 기판측 전극의 X방향의 길이를 x, Y방향의 길이를 y, 이웃하는 전극간 거리를 z로 함)
    디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 금속층의 부피(V)는 하기 식 (7)에 따라 결정되는,
    (7) 0.059×a×b＾2<V<0.393×a×b＾2
    (단, 식 중, 상기 소자측 전극의 Y방향의 길이를 b로 함)
    디스플레이 장치의 제조 방법.
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