KR-20260061062-A - 마이크로 발광 소자 및 표시 장치

Abstract

본 출원은 기존의 금속 접합 방식을 대체하는 마이크로 발광 소자 및 표시 장치를 개시하며, 마이크로 발광 다이오드 어레이에서 인접한 발광 다이오드 사이의 전체 금속 에칭을 분리할 필요 없이 백플레인과 마이크로 발광 다이오드 어레이에 각각 제 1 결합층과 제 2 결합층을 가공하고, DBR 반사 구조 접합 방식을 사용하여, 가공 난이도를 크게 줄이고 고해상도, 고휘도 마이크로 LED 표시 패널 제조에서 발생하는 낮은 수율 문제를 해결할 수 있다.

Inventors

• 칸 실레이
• 첸 셍
• 선 리앙

Assignees

• 우한 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 세미컨덕터 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니 리미티드

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241106

Priority Date

20241023

Claims (18)

1. 마이크로 발광 소자로서, 상기 마이크로 발광 소자는 백플레인과 마이크로 발광 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 백플레인은 구동 회로와 제 1 결합층을 포함하며, 상기 제 1 결합층은 제 1 유전층과, 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 제 1 도통 구조를 포함하고, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 복수의 발광 칩과 제 2 결합층을 포함하며, 상기 제 2 결합층은 제 2 유전층과, 상기 복수의 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제 2 도통 구조를 포함하고, 여기서, 상기 제 1 결합층은 상기 제 2 결합층과 결합되며, 상기 제 1 유전층 또는 상기 제 2 유전층 중 적어도 하나는 DBR 반사 구조를 포함하고, 여기서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 적층하여 형성된 복합 구조인 마이크로 발광 소자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 유전층은 상기 제 2 유전층과 결합되고, 상기 제 1 도통 구조는 상기 제 2 도통 구조와 결합되는 마이크로 발광 소자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 수직으로 교대로 적층하여 형성된 복합 구조인 마이크로 발광 소자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 재료층의 재료는 이산화규소, 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 질화규소 및 질화알루미늄 중 어느 하나를 포함하는 마이크로 발광 소자.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 유전층과 상기 제 2 유전층 모두 DBR 반사 구조를 포함하는 마이크로 발광 소자.
6. 제 1항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조는 이산화규소와 이산화티타늄을 수직으로 교대로 적층하여 형성된 복합 구조인 마이크로 발광 소자.
7. 제 1항에 있어서, 복수의 상기 발광 칩은 이격되게 배치되어 인접한 두 개의 상기 발광 칩 사이에 갭을 형성하며, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 상기 갭에 위치한 DBR 반사 구조를 더 포함하고, 상기 DBR 반사 구조는 인접한 두 개의 상기 발광 칩의 측벽을 덮는 마이크로 발광 소자.
8. 제 1항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조의 두께 범위는 0.5μm 이상 5μm 이하인 마이크로 발광 소자.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 도통 구조는 상기 제 1 유전층을 관통하는 제 1 비아홀과, 제 1 비아홀의 내벽에 배치된 제 1 도전층을 포함하며, 상기 제 2 도통 구조는 상기 제 2 유전층을 관통하는 제 2 비아홀과, 제 2 비아홀의 내벽에 배치된 제 2 도전층을 포함하는 마이크로 발광 소자.
10. 마이크로 발광 소자를 포함하는 표시 장치로서, 상기 마이크로 발광 소자는 백플레인과 마이크로 발광 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 백플레인은 구동 회로와 제 1 결합층을 포함하며, 상기 제 1 결합층은 제 1 유전층과, 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 제 1 도통 구조를 포함하고, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 복수의 발광 칩과 제 2 결합층을 포함하며, 상기 제 2 결합층은 제 2 유전층과, 상기 복수의 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제 2 도통 구조를 포함하고, 여기서, 상기 제 1 결합층은 상기 제 2 결합층과 결합되며, 상기 제 1 유전층 또는 상기 제 2 유전층 중 적어도 하나는 DBR 반사 구조를 포함하고, 여기서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 적층하여 형성된 복합 구조인 표시 장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 유전층은 상기 제 2 유전층과 결합되고, 상기 제 1 도통 구조는 상기 제 2 도통 구조와 결합되는 표시 장치.
12. 제 10항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 수직으로 교대로 적층하여 형성된 복합 구조인 표시 장치.
13. 제 10항에 있어서, 상기 재료층의 재료는 이산화규소, 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 질화규소 및 질화알루미늄 중 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
14. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 유전층과 상기 제 2 유전층 모두 DBR 반사 구조를 포함하는 표시 장치.
15. 제 10항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조는 이산화규소와 이산화티타늄을 수직으로 교대로 적층하여 형성된 복합 구조인 표시 장치.
16. 제 10항에 있어서, 복수의 상기 발광 칩은 이격되게 배치되어 인접한 두 개의 상기 발광 칩 사이에 갭을 형성하며, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 상기 갭에 위치한 DBR 반사 구조를 더 포함하고, 상기 DBR 반사 구조는 인접한 두 개의 상기 발광 칩의 측벽을 덮는 표시 장치.
17. 제 10항에 있어서, 상기 DBR 반사 구조의 두께 범위는 0.5μm 이상 5μm 이하인 표시 장치.
18. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 도통 구조는 상기 제 1 유전층을 관통하는 제 1 비아홀과, 제 1 비아홀의 내벽에 배치된 제 1 도전층을 포함하며, 상기 제 2 도통 구조는 상기 제 2 유전층을 관통하는 제 2 비아홀과, 제 2 비아홀의 내벽에 배치된 제 2 도전층을 포함하는 표시 장치.

Description

마이크로 발광 소자 및 표시 장치 본 출원은 2024년 10월 23일에 중국 특허청에 제출된 출원 번호가 202411489276.0인 중국 특허 출원을 기초로 우선권을 주장하며, 당해 중국 특허 출원의 모든 내용을 본 출원에 원용한다. 본 출원은 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로, 특히 마이크로 발광 소자 및 표시 장치에 관한 것이다. 현재 시중에 나와 있는 주요 디스플레이 화면은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, 간단히 LCD라 칭함)와 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, 간단히 OLED라 칭함)로 구분된다. LCD는 화면의 픽셀을 밝히기 위해 백라이트 모듈이 필요한 수동형 발광 디스플레이로 재현성이 뛰어나고 자연스러운 표시가 가능하다는 장점이 있지만 백라이트 모듈을 사용하기 때문에 두께가 두꺼워지고 에너지 소모도 높아진다. OLED는 자체 발광 특성을 갖고 있어 화면의 각 픽셀이 독립적으로 발광을 제어할 수 있어 보다 정확한 표시 효과를 얻을 수 있지만, OLED는 가격이 상대적으로 비싸고 화면 번인(burn-in) 현상이 발생하기 쉬워 OLED의 수명이 단축된다. 증강 현실(Augmented Reality, 간단히 AR이라 칭함)과 가상 현실(Virtual Reality, 간단히 VR이라 칭함) 기술이 발전하면서 더 나은 몰입형 경험을 제공하기 위해 AR 및 VR 기술은 고해상도, 고휘도 및 긴 수명의 특성을 갖추어야 하며, 기존 디스플레이는 더 이상 더 높은 디스플레이 요구 사항을 충족할 수 없다. 본 출원의 실시예는 이러한 고해상도, 고휘도의 Micro-LED 디스플레이를 제조하는데 있어 낮은 수율 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 마이크로 발광 소자 및 표시 장치를 제공한다. 제 1 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 마이크로 발광 소자를 제공하며, 상기 마이크로 발광 소자는 백플레인과 마이크로 발광 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 백플레인은 구동 회로와 제 1 결합층을 포함하며, 상기 제 1 결합층은 제 1 유전층과, 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 제 1 도통 구조를 포함하고, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 복수의 발광 칩과 제 2 결합층을 포함하며, 상기 제 2 결합층은 제 2 유전층과, 상기 복수의 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제 2 도통 구조를 포함하고, 여기서, 상기 제 1 결합층은 상기 제 2 결합층과 결합되며, 상기 제 1 유전층 또는 상기 제 2 유전층 중 적어도 하나는 DBR 반사 구조를 포함하고, 여기서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 적층하여 형성된 복합 구조이다. 제 2 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 마이크로 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 제공하며, 상기 마이크로 발광 소자는 백플레인과 마이크로 발광 다이오드 어레이를 포함하고, 상기 백플레인은 구동 회로와 제 1 결합층을 포함하며, 상기 제 1 결합층은 제 1 유전층과, 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되는 제 1 도통 구조를 포함하고, 상기 마이크로 발광 다이오드 어레이는 복수의 발광 칩과 제 2 결합층을 포함하며, 상기 제 2 결합층은 제 2 유전층과, 상기 복수의 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제 2 도통 구조를 포함하고, 여기서, 상기 제 1 결합층은 상기 제 2 결합층과 결합되며, 상기 제 1 유전층 또는 상기 제 2 유전층 중 적어도 하나는 DBR 반사 구조를 포함하고, 여기서, 상기 DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른 재료층을 적층하여 형성된 복합 구조이다. 본 출원의 실시예의 기술방안을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예의 설명에 사용되는 도면이 아래에 간략하게 소개될 것이다. 분명히, 다음 설명의 도면은 본 출원의 일부 실시예일 뿐이며, 당업자라면 창의적인 노력을 기울이지 않고도 이러한 도면을 기반으로 다른 도면을 얻을 수 있다. 도 1은 본 출원의 실시예에 제공된 마이크로 발광 소자의 구조 개략도이다. 도 2는 본 출원의 실시예에 제공된 마이크로 발광 소자의 제조 방법의 흐름도이다. 이하에서는 본 출원 실시예의 첨부 도면을 참조하여 본 출원 실시예의 기술방안을 명확하고 완전하게 설명할 것이며, 명백히 설명된 실시예는 본 출원 실시예 중 일부일 뿐이며 전부는 아니다. 본 출원의 실시예에 기초하여 당업자가 어떠한 창작 작업 없이 획득한 다른 모든 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다. 또한, 여기에 설명된 구체적인 실시형태는 단지 본 출원을 설명하고 해석하기 위해 사용된 것일 뿐, 본 출원을 제한하기 위해 사용된 것이 아니라는 점을 이해해야 한다. 본 출원에서, 달리 명시하지 않는 한, “상부” 및 “하부”와 같이 사용되는 방향 단어는 일반적으로 실제 사용 또는 작동 상태에서 장치의 상부 및 하부 위치, 특히 도면에서 도면의 방향을 지칭하며, “내부” 및 “외부”는 장치의 윤곽에 대한 것이다. 또한, 본 출원의 설명에 있어서, “포함한다”라는 용어는 “포함하되 이에 국한되지 않는”을 의미한다. 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 단지 지정자로만 사용되며 수치적 요구 사항을 부과하거나 순서를 설정하지 않는다. 본 출원에서 “및/또는”은 연관된 개체의 연관 관계를 설명하며 다음과 같은 세 가지 관계가 있을 수 있음을 나타내며, 예를 들어, A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하고, A와 B가 동시에 존재하며, B가 단독으로 존재함을 의미할 수 있다. 여기서 A와 B는 단수 또는 복수일 수 있다. 본 출원에서 “적어도 하나”는 하나 이상을 의미하고, “복수”는 둘 이상을 의미한다. “하나 이상”, “다음 중 적어도 하나” 또는 이와 유사한 표현은 단일 항목 또는 복수 항목의 조합을 포함하여 이러한 항목의 모든 조합을 의미한다. 예를 들어, “a, b 또는 c 중 적어도 하나” 또는 “a, b 및 c 중 적어도 하나”는 a, b, c, a-b(즉, a 및 b), a-c, b-c 또는 a-b-c를 의미할 수 있으며, 그 중 a, b, c는 각각 단일일 수도 있고 다중일 수도 있다. 본 출원에 있어서, 어떤 층 “상에” 또 다른 층을 형성할 때, 소위 “상에”라는 것은 넓은 개념으로, 특정 층에 인접하여 또 다른 층이 형성되는 것을 의미할 수도 있고, 또 다른 층과 특정 층 사이에 다른 이격 구조층이 있다는 것을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 캐리어 기능층 “상에” 제 2 전극을 형성할 때, 소위 “상에”라는 것은 제 2 전극이 제 1 캐리어 기능층에 인접하여 형성되는 것을 의미할 수도 있고, 제 2 전극과 제 1 캐리어 기능층 사이에 발광층과 같은 다른 이격 구조층이 있음을 의미할 수도 있다. 본 출원의 다양한 실시예는 범위의 형태로 존재할 수 있으며, 범위 형태의 설명은 단지 편의와 단순성을 위한 것이며 본 출원의 범위를 엄격하게 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 따라서, 명시된 범위 설명은 가능한 모든 하위 범위뿐만 아니라 그러한 범위 내의 단일 값을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 1부터 6까지의 범위에 대한 설명은 1부터 3, 1부터 4, 1부터 5, 2부터 4, 2부터 6, 3부터 6 등과 같은 하위 범위뿐만 아니라 1, 2, 3, 4, 5, 6과 같이 명시된 범위 내의 단일 값을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 하며, 이는 범위에 상관없이 적용된다. 추가적으로, 수치 범위가 본 명세서에 언급될 때마다, 이는 명시된 범위 내의 임의의 인용 수(분수 또는 정수)를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서, “발광 다이오드(LED)”라는 용어는 적어도 n형 반도체층, p형 반도체층 및 n형 반도체층과 p형 반도체층 사이의 발광 영역(즉, 활성 영역)을 포함하는 광원을 의미한다. 발광 영역은 하나 이상의 헤테로 구조(예를 들어, 양자 히드라진)를 형성하는 하나 이상의 반도체층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 영역은 하나 이상의 양자 히드라진을 형성하는 다중 반도체층을 포함할 수 있으며, 각각의 다중 양자 히드라진은 복수(예를 들어, 약 2 내지 6개)의 양자 히드라진을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 “마이크로 LED” 또는 “μLED”는 칩의 선형 치수가 약 200μm 미만, 예를 들어 100μm 미만, 50μm 미만, 10μm 미만 또는 그 이하인 칩을 갖는 LED를 의미한다. 예를 들어, 마이크로 LED는 6μm, 5μm, 4μm, 2μm 이하의 작은 선형 치수를 가질 수 있다. 일부 마이크로 LED는 소수 캐리어 확산 길이에 필적하는 선형 치수(예: 길이 또는 직경)를 가질 수 있다. 그러나 본 명세서의 개시는 마이크로 LED에 한정되지 않고, 미니 LED 및 대형 LED에도 적용될 수 있다. AR 및 VR 기기에 더 나은 몰입형 경험을 제공하기 위해서는 디스플레이의 고해상도, 고휘도, 긴 수명이 필요하다. mLED 또는 μLED 디스플레이라고도 알려진 Micro-LED 디스플레이는 마이크론 단위의 반도체 발광 유닛 어레이로 구성되어 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 전계 발광 소자로서 고해상도, 고휘도, 긴 수명 등의 특성을 갖고 있어 AR 및 VR 기기 디스플레이를 위한 최고의 솔루션이라고 볼 수 있다. 이를 기초로, 본 출원의 실시예는 마이크로 발광 소자 및 표시 장치를 제공한다. 제 1 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 마이크로 발광 소자를 제공하며, 도 1을 참조하면, 상기 마이크로 발광 소자는 백플레인(100)과 마이크로 발광 다이오드 어레이(200)를 포함하고, 백플레인(100)은 구동 회로와 제 1 결합층(110)을 포함하며, 제 1 결합층(110)은 제 1 유전층(111)과, 구동 회로와 전기적으로 연결되는 제 1 도통 구조(112)를 포함하고, 마이크로 발광 다이오드 어레이(200)는 복수의 발광 칩(210)과 제 2 결합층(220)을 포함하며, 제 2 결합층(220)은 제 2 유전층(221)과, 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제 2 도통 구조(222)를 포함하고, 여기서, 제 1 결합층(110)은 제 2 결합층(220)과 결합되며, 제 1 유전층(111) 또는 제 2 유전층(221) 중 적어도 하나는 DBR 반사 구조를 포함하고, 여기서, DBR 반사 구조는 굴절률이 서로 다른