CN111524844A - 微发光二极管转移头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将微发光二极管(LED)从第一基板移送到第二基板的微LED转移头，特别是涉及一种可限制微LED转移头的下降位置的微LED转移头。

Description

微发光二极管转移头
技术领域
本发明涉及一种将微发光二极管(LED)从第一基板移送到第二基板的微发光二极管(LED)转移头。
背景技术
当前，显示器市场仍然以液晶显示器(liquid crystal display，LCD)为主流，但其中有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)迅速地替代LCD并逐渐成为主流。在显示器企业参与OLED市场成为热潮的形势下，最近微LED(Micro LED)(以下称为“微LED”)显示器正逐渐成为另一种下一代显示器。微LED不是指被成形的树脂等覆盖的封装类型，而是指从用于结晶生长的晶片切出的状态。LCD与OLED的核心原材料分别是液晶(Liquid Crystal)、有机材料，反之，微LED显示器是将1微米～100微米(μm)单位的LED芯片本身用作发光材料的显示器。
科锐(Cree)公司在1999年申请有关“提高光输出的微发光二极管阵列”的专利(注册专利公报注册编号第0731673号)而出现术语微LED以来，相关研究论文接连发表，并且进行研究开发。作为为了将微LED应用于显示器而应解决的课题，需要开发一种使微LED元件以挠性(Flexible)原材料/元件为基础的定制型微芯片，并需要一种微米尺寸的LED芯片的转移(transfer)技术与准确地安装(Mounting)到显示像素电极的技术。
特别是，关于将微LED元件移送到显示基板的转移(transfer)方面，由于LED大小变小到1微米～100微米(μm)单位，无法使用以往的取放(pick&place)设备，因此需要以更高精密度移送的转移头技术。关于这种转移头技术，提出了在以下说明的几种结构。
美国的勒克斯维(Luxvue)公司提出了一种使用静电头(electrostatic head)转移微LED的方法(公开专利公报公开编号第2014-0112486号，以下称为“现有发明1”)。现有发明1的转移原理是通过对由硅材质制成的头部分施加电压并通过带电现象而与微LED产生密着力的原理。此方法由于在静电感应时施加到头的电压而会产生由带电现象引起的对微LED的损伤问题。
美国的X-赛勒普(X-Celeprint)公司提出了一种应用具有弹性的高分子物质作为转移头而将晶片上的微LED移送到期望的基板的方法(公开专利公报公开编号第2017-0019415号，以下称为“现有发明2”)。与静电头方式相比，此方法不存在损伤微LED的问题，但存在以下缺点：在转移过程中，只有弹性转移头的接着力大于目标基板的接着力才可稳定地移送微LED，且需要追加用以形成电极的工艺。另外，持续地保持弹性高分子物质的接着力也作为非常重要的因素发挥作用。
韩国光技术院提出了一种使用纤毛接着结构头来转移微LED的方法(注册专利公报注册编号1754528号，以下称为“现有发明3”)。但是，现有发明3存在难以制作纤毛的接着结构的缺点。
韩国机械研究院提出了一种在辊上涂覆接着剂来转移微LED的方法(注册专利公报注册编号第1757404号，以下称为“现有发明4”)。但是，现有发明4存在如下缺点：需要连续使用接着剂，并且在对辊加压时可能会损伤微LED。
三星显示器(Samsung Display)提出了一种在阵列基板浸入于溶液中的状态下对阵列基板的第一电极、第二电极施加负电压，通过静电感应现象将微LED转移到阵列基板的方法(公开专利公报第10-2017-0026959号，以下称为“现有发明5”)。但是，现有发明5存在如下缺点：在将微LED浸入于溶液而转移到阵列基板方面需要单独的溶液，且之后需要干燥工艺。
乐金(LG)电子提出了一种在多个拾取头与基板之间配置头保持器并随着多个拾取头的运动使其形状变形以向多个拾取头提供自由度的方法(公开专利公报第10-2017-0024906号，以下称为“现有发明6”)。但是，现有发明6存在如下缺点：其为在将具有接着力的粘合物质涂布到多个拾取头的接着面以转移微LED的方式，因此需要将粘合物质涂布到拾取头的单独的工艺。
为了解决如上所述的现有发明的问题，可考虑在转移微LED的转移头处设置对微LED产生吸附力的孔。所述孔可形成于构成转移头的吸附部。转移头可利用在吸附部的孔产生的吸附力来吸附微LED。在此情况下，吸附部可包含具有高硬度的特性的材质以防止产品变形。
如上所述的转移头可吸附在硅材质的基板101(例如，生长基板101或载体基板)上经分割(chipping)的微LED 100。此种基板101在执行高温状态的工艺的过程中，因热变形而可能产生弯曲(翘曲(warpage))现象。
图1(a)、图1(b)是概略性图示作为本发明构想的背景技术的图。图1(a)、图1(b)所示的h表示第一基板101的弯曲高度。如图1(a)所示，基板101可产生哭泣(crying，∩)形态的弯曲现象，或如图1(b)所示，可产生微笑(smile，∪)形态的弯曲现象。
因基板101的弯曲现象，基板101上分割的各个微LED 100的高度可不同。因此，在吸附微LED 100时，用于吸附各个微LED 100的吸附部2的接触位置会不同，从而引起微LED100的破损。
若参照图1(a)进行说明，则如图1(a)所示，转移头1000下降以吸附产生哭泣形态的弯曲现象的基板101的微LED 100。产生哭泣形态的弯曲现象的基板101在图1(a)的图中可为向上凸出弯曲的形态。位于基板101的凸出部位的微LED 100可最先与吸附部2的吸附面接触。然后，转移头1000可下降以吸附第一基板101上的微LED 100整体。在此情况下，首先与吸附面接触的微LED 100在被吸附部2过度地加压时可能会破损。在吸附部2的情况下，由于包含具有高硬度的特性的材质，因此在与微LED 100接触时，更容易引起微LED破损的问题。
另外，如图1(b)所示，转移头1000下降以吸附产生微笑形态的弯曲现象的基板101的微LED 100。产生微笑形态的弯曲现象的基板101在图1(b)的图中可为向下凸出弯曲的形态。因基板101的弯曲现象，在图1(b)的图中位于基板101上的最高位置的微LED 100可首先与吸附部2的吸附面接触。然后，转移头1000可逐渐下降以吸附未接触的微LED 100。此时，使吸附部2下降的同时对首先接触的微LED 100进行加压。因此会产生使微LED 100破损的问题。
如此，包括包含具有高硬度的材质以防止产品变形的吸附部2的转移头1000在基板101产生弯曲现象时，用于吸附各个微LED 100的接触位置可能会不同。因此，会对吸附部2首先吸附的微LED 100过度地加压而引起微LED 100的破损问题。对此，本发明的申请人欲改善如上所述的现有技术的问题，并提出一种能够弥补作为本发明构想的背景技术的缺点的方式。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国注册专利公报注册编号第0731673号
[专利文献2]韩国公开专利公报公开编号第2014-0112486号
[专利文献3]韩国公开专利公报公开编号第2017-0019415号
[专利文献4]韩国注册专利公报注册编号第1754528号
[专利文献5]韩国注册专利公报注册编号第1757404号
[专利文献6]韩国公开专利公报第10-2017-0026959号
[专利文献7]韩国公开专利公报第10-2017-0024906号
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是为了解决所述的问题提出的，其目的在于提供一种即便产生基板的弯曲现象亦可在吸附微LED时防止微LED的破损的微LED转移头。
[解决问题的技术手段]
为了达成此种本发明的目的，根据本发明的吸附第一基板的微LED并转移到第二基板微LED的转移头，其特征在于包括：吸附部，吸附所述微LED；以及缓冲部件，设置于所述吸附部的周边，且与所述吸附部相比向下部突出。
另外，特征在于所述缓冲部件不连续地设置于所述吸附部的周边。
另外，特征在于所述缓冲部件连续地设置于所述吸附部的周边。
另外，特征在于所述缓冲部件为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。
[发明的效果]
如以上说明所示，根据本发明的微LED转移头通过包含可进行弹性变形的材质的部件对微LED转移头的下降位置进行限制，从而具有如下效果：可防止因微LED转移头的过度下降引起的微LED的破损问题，在微LED转移头下降时，可改善分割(chipping)微LED的基板的弯曲现象及调节平坦度，从而可进一步提高微LED吸附效率。
附图说明
图1(a)、图1(b)是概略性图示作为本发明构想的背景技术的图。
图2是图示作为本发明的实施例的移送对象的微LED的图。
图3是根据本发明的实施例移送到显示基板并进行安装的微LED结构物的图。
图4是概略性图示根据本发明的优选实施例的微LED转移头的图。
图5是从下方观察图4并图示的图。
图6(a)、图6(b)、图6(c)及图6(d)是概略性图示图4的动作顺序的图。
图7是概略性图示根据本发明的第一变形例的微LED转移头的图。
图8是从下方观察图7并图示的图。
图9是概略性图示根据本发明的第二变形例的微LED转移头的图。
具体实施方式
以下的内容仅例示发明的原理。因此即便未在本说明书中明确地进行说明或图示，相应领域的技术人员也可实现发明的原理并发明包含于发明的概念与范围的各种装置。另外，本说明书所列举的所有条件部术语及实施例在原则上应理解为仅是作为明确地用于理解发明的概念的目的，并不限制于如上所述特别列举的实施例及状态。
所述的目的、特征及优点通过与附图相关的下文的详细说明而进一步变明了，因此在发明所属的技术领域内的普通技术人员可容易地实施发明的技术思想。
将参考作为本发明的理想例示图的剖面图和/或立体图来说明本说明中记述的实施例。为了有效地说明技术内容，对这些附图所示的膜及区域的厚度及孔的直径等进行夸张表现。例示图的形态会因制造技术和/或公差等变形。另外，附图所示的微LED的个数仅例示性地在附图中表示一部分。因此，本发明的实施例并不限于所示的特定形态，还包括根据制造工艺生成的形态的变化。
在说明各种实施例的过程中，即使实施例不同，为了方便起见也对执行相同功能的构成要素赋予相同的名称及相同的参照编号。另外，为了方便起见，将省略已经在其他实施例中说明的构成及操作。
以下，若参照附图详细地说明本发明的优选实施例，则如下所示。
图2是图示作为本发明的优选实施例的微LED转移头1的移送对象的多个微LED100的图。微LED 100在生长基板101上进行制作并定位。
生长基板101可包括导电性基板或绝缘性基板。例如，生长基板101可由蓝宝石、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge、及Ga2O3中的至少任一种形成。
微LED 100可包括第一半导体层102、第二半导体层104、形成于第一半导体层102与第二半导体层104之间的有源层103、第一接触电极106以及第二接触电极107。
第一半导体层102、有源层103以及第二半导体层104可利用有机金属化学沉积法(金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD))、化学沉积法(化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD))、等离子体化学沉积法(等离子体增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD))、分子束生长法(分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，MBE))、氢化物气相生长法(氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy，HVPE))等方法来形成。
第一半导体层102例如可由p型半导体层实现。p型半导体层可选自具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料、例如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等，且可掺杂Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等p型掺杂剂。
第二半导体层104例如可包括n型半导体层而形成。n型半导体层可选自具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料、例如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等，且可掺杂Si、Ge、Sn等n型掺杂剂。
但，本发明并不限定于此，第一半导体层102包含n型半导体层，第二半导体层104也可包含p型半导体层。
有源层103为电子与空穴再结合的区域，随着电子与空穴再结合而转变为低的能量阶，从而可生成具有与其相应的波长的光。有源层103例如可包含具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的组成式的半导体材料而形成，可由单量子阱结构或多量子阱结构(Multi Quantum Well，MQW)形成。另外，还可包括量子线(Quantum wire)结构或量子点(Quantum dot)结构。
可在第一半导体层102上形成第一接触电极106，在第二半导体层104上形成第二接触电极107。第一接触电极106和/或第二接触电极107可包括一个以上的层，可由包含金属、导电性氧化物及导电性聚合物的各种导电性材料形成。
可利用激光等沿切割线对形成于生长基板101上的多个微LED 100进行切割或通过蚀刻工艺分离为单个，并通过激光剥离(laser lift off)工艺使多个微LED 100成为可从生长基板101分离的状态。
在图2中，“p”是指微LED 100间的节距间隔，“s”是指微LED 100间的相隔距离，“w”是指微LED 100的宽度。
图3是图示通过根据本发明的优选实施例的微LED转移头1移送到显示基板301并安装而形成的微LED结构物的图。
显示基板301可包含各种原材料。例如，显示基板301可包括将SiO2作为主成分的透明的玻璃材质。但是，显示基板301并非必须限定于此，可由透明的塑料材质形成而具有可用性。塑料材质可为选自由作为绝缘性有机物的聚醚砜(polyethersulphone，PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate，PAR)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethyelenen napthalate，PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyeleneterepthalate，PET)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚烯丙基酯(polyallylate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(TAC)、乙酸丙酸纤维素(cellulose acetatepropionate，CAP)所组成的群组中的有机物。
在为图像朝显示基板301方向实现的背面发光型的情况下，显示基板301应由透明的材质形成。但是，在为图像朝显示基板301的相反方向实现的前面发光型的情况下，显示基板301无需必须由透明的材质形成。在此情况下，可由金属形成显示基板301。
在由金属形成显示基板301的情况下，显示基板301可包含选自由铁、铬、锰、镍、钛、钼、不锈钢(Steel Use Stainless，SUS)、因瓦(Invar)合金、因科镍(Inconel)合金及科伐(Kovar)合金所组成的群组中的一种以上，但并不限定于此。
显示基板301可包括缓冲层311。缓冲层311可提供平坦面，可阻断异物或湿气渗透。例如，缓冲层311可含有氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧化钛或氮化钛等无机物、或聚酰亚胺、聚酯或丙烯酸等有机物，且可由例示的材料中的多个层叠体形成。
薄膜晶体管(TFT)可包括有源层310、栅极电极320、源极电极330a及漏极电极330b。
以下，对薄膜晶体管(TFT)为依序形成有源层310、栅极电极320、源极电极330a及漏极电极330b的顶栅极型(top gate type)的情况进行说明。但是，本实施例并不限定于此，可采用底栅极型(bottom gate type)等各种类型的薄膜晶体管(TFT)。
有源层310可包含半导体物质，例如非晶硅(amorphous silicon)或多晶硅(polycrystalline silicon)。但是，本实施例并不限定于此，有源层310可含有各种物质。作为选择性实施例，有源层310可含有有机半导体物质等。
作为另一选择性实施例，有源层310可含有氧化物半导体物质。例如，有源层310可包含选自锌(Zn)、铟(In)、镓(Ga)、锡(Sn)、镉(Cd)、锗(Ge)等12、13、14族金属元素及其等的组合的物质的氧化物。
栅极绝缘膜(gate insulating layer)313形成于有源层310上。栅极绝缘膜313起到将有源层310与栅极电极320绝缘的作用。栅极绝缘膜313中包含硅氧化物和/或硅氮化物等无机物质的膜可形成为多层或单层。
栅极电极320形成于栅极绝缘膜313的上部。栅极电极320可与对薄膜晶体管(TFT)施加接通(on)/断开(off)信号的栅极线(未图示)连接。
栅极电极320可包含低电阻金属物质。考虑到与相邻层的密着性、层叠的层的表面平坦性以及加工性等，栅极电极320可例如由铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、铜(Cu)中的一种以上的物质形成为单层或多层。
在栅极电极320上形成层间绝缘膜315。层间绝缘膜315使源极电极330a及漏极电极330b与栅极电极320绝缘。层间绝缘膜315中包含无机物质的膜可形成为多层或单层。例如，无机物质可为金属氧化物或金属氮化物，具体而言，无机物质可包含氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铪(HfO2)、或氧化锌(ZnO2)等。
在层间绝缘膜315上形成源极电极330a及漏极电极330b。源极电极330a及漏极电极330b可由铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钼(Mo)、钛(Ti)、钨(W)、铜(Cu)中的一种以上的物质形成为单层或多层。源极电极330a及漏极电极330b分别电连接到有源层310的源极区域与漏极区域。
平坦化层317形成于薄膜晶体管(TFT)上。平坦化层317以覆盖薄膜晶体管(TFT)的方式形成，减少由薄膜晶体管(TFT)引起的阶差而使上表面变平坦。平坦化层317中包含有机物质的膜可形成为单层或多层。有机物质可包含聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)或聚苯乙烯(Polystylene，PS)等通常广泛应用的高分子、具有苯酚系群组的高分子衍生物、丙烯酸系高分子、酰亚胺系高分子、芳基醚系高分子、酰胺系高分子、氟系高分子、对二甲苯系高分子、乙烯醇系高分子及其等的共混物等。另外，平坦化层317还可由无机绝缘膜与有机绝缘膜的复合层叠物形成。
在平坦化层317上定位有第一电极510。第一电极510可与薄膜晶体管(TFT)电连接。具体而言，第一电极510可通过形成于平坦化层317的接触孔与漏极电极330b电连接。第一电极510可具有各种形态，例如可以岛(island)形态图案化而形成。可在平坦化层317上配置定义像素区域的堤层(bank layer)400。堤层400可包括收容微LED 100的凹部。作为一例，堤层400可包括形成凹部的第一堤层410。第一堤层410的高度可由微LED 100的高度及视角决定。凹部的大小(宽度)可由显示装置的分辨率、像素密度等决定。在一实施例中，微LED 100的高度可大于第一堤层410的高度。凹部可为矩形剖面形状，但本发明的实施例不限定于此，且凹部可具有例如多边形、矩形、圆形、圆锥形、椭圆形、三角形等各种剖面形状。
堤层400还可包括第一堤层410上部的第二堤层420。第一堤层410与第二堤层420具有阶差，且第二堤层420的宽度可小于第一堤层410的宽度。可在第二堤层420的上部配置导电层550。导电层550可沿与数据线或扫描线平行的方向配置，并与第二电极530电连接。但，本发明并不限定于此，可省略第二堤层420，而在第一堤层410上配置导电层550。或者，还可省略第二堤层420及导电层550而将第二电极530作为像素(P)所共有的公共电极形成在基板301的整体。第一堤层410及第二堤层420可包含吸收光的至少一部分的物质、或光反射物质、或光散射物质。第一堤层410及第二堤层420可包含相对于可见光(例如，380nm或750nm波长范围的光)而言半透明或不透明的绝缘物质。
作为一例，第一堤层410及第二堤层420可由聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚砜、聚乙烯醇缩丁醛、聚伸苯基醚、聚酰胺、聚醚酰亚胺、降冰片烯系(norbornene system)树脂、甲基丙烯酸树脂、环状聚烯烃系等热可塑性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯基酯树脂、酰亚胺系树脂、氨基甲酸酯系树脂、尿素(urea)树脂、三聚氰胺(melamine)树脂等热固性树脂、或聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯等有机绝缘物质形成，但并不限定于此。
作为另一例，第一堤层410及第二堤层420可由SiOx、SiNx、SiNxOy、AlOx、TiOx、TaOx、ZnOx等无机氧化物、无机氮化物等无机绝缘物质形成，但并不限定于此。在一实施例中，第一堤层410及第二堤层420可由黑色矩阵(black matrix)材料等不透明材料形成。作为绝缘性黑色矩阵材料，可包含有机树脂、包含玻璃浆料(glass paste)及黑色颜料的树脂或浆料、金属粒子例如镍、铝、钼及其合金、金属氧化物粒子(例如，铬氧化物)、或金属氮化物粒子(例如，铬氮化物)等。在变形例中，第一堤层410及第二堤层420可为由具有高反射率的分布布拉格反射体(Distributed Bragg Reflector，DBR)或金属形成的镜像反射体。
在凹部配置微LED 100。微LED 100可在凹部与第一电极510电连接。
微LED 100释放具有红色、绿色、蓝色、白色等波长的光，还可通过利用荧光物质或对色进行组合而实现白色光。微LED 100具有1μm至100μm的大小。本发明的实施例的转移头从生长基板101上拾取(pick up)单个或多个微LED 100并转移到显示基板301，从而可收容在显示基板301的凹部。
微LED 100包括p-n二极管、配置于p-n二极管的一侧的第一接触电极106及位于与第一接触电极106相反侧的第二接触电极107。第一接触电极106与第一电极510连接，第二接触电极107可与第二电极530连接。
第一电极510可包括由Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr及其等的化合物等形成的反射膜与形成于反射膜上的透明或半透明的电极层。透明或半透明的电极层可包含选自包含如下的群组中的至少一种以上：氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indiumzinc oxide，IZO)、氧化锌(zinc oxide，ZnO)、氧化铟(indium oxide，In2O3)、氧化铟镓(indium gallium oxide，IGO)及氧化锌铝(aluminum zinc oxide，AZO)。
520包围凹部内的微LED 100。520填充堤层400与微LED 100之间的空间，从而覆盖凹部及第一电极510。520可由有机绝缘物质形成。例如，520可由丙烯酸、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、丙烯酸酯、环氧树脂及聚酯等形成，但并不限定于此。
520以并不覆盖微LED 100的上部(例如第二接触电极107的高度)形成，从而暴露出第二接触电极107。可在520上部形成与微LED 100的暴露出的第二接触电极107电连接的第二电极530。
第二电极530可配置于微LED 100与520上。第二电极530可由ITO、IZO、ZnO或In2O3等透明导电性物质形成。
以下，参照图4，对本发明的优选实施例的微LED转移头1进行说明。
图4是概略性图示本发明的优选实施例的微LED转移头1的图。如图4所示，本发明的微LED转移头1包括吸附微LED 100的吸附部2及设置于吸附部2的周边的缓冲部件3而构成。
微LED转移头1可利用真空吸入力吸附微LED 100。因此对形成于吸附部2的微LED100的吸附力可为真空吸入力。微LED转移头1可利用真空吸入力将第一基板(例如，生长基板101)的微LED 100转移到第二基板(例如，显示基板301)。
吸附微LED 100的吸附部2可包括具有气孔的多孔性部件。吸附部2对多孔性部件的气孔施加真空或解除对气孔施加的真空，可吸附微LED 100或解吸。
可在吸附部2的上部设置真空腔室。真空腔室与供给真空或解除真空的真空埠连接。真空腔室起到根据真空埠的操作而对多孔性部件的多个气孔施加真空或解除对气孔施加的真空的功能。将真空腔室结合到多孔性部件的结构只要为在对多孔性部件施加真空或解除所施加的真空的过程中防止真空向其他部位泄露的合适的结构，则并无对其的限定。
在真空吸附微LED 100时，对真空腔室施加的真空传递到多孔性部件的多个气孔，从而产生对微LED 100的真空吸附力。因此，多孔性部件的下表面可为吸附微LED 100的吸附面。
另一方面，在解吸微LED 100时，随着解除对真空腔室施加的真空，多孔性部件的多个气孔也被解除真空，从而去除对微LED 100的真空吸附力。
多孔性部件包括气孔以固定排列形成的阳极氧化膜。阳极氧化膜是指将作为母材的金属阳极氧化而形成的膜，气孔是指在将金属阳极氧化而形成阳极氧化膜的过程中形成的孔。例如，在作为母材的金属为铝(Al)或铝合金的情况下若将母材阳极氧化，则在母材的表面形成阳极氧化铝(Al2O3)材质的阳极氧化膜。如上所述形成的阳极氧化膜分为在内部不形成气孔的障壁层与在内部形成有气孔的多孔层。障壁层位于母材的上部而多孔层位于障壁层的上部。如此，在具有障壁层与多孔层的阳极氧化膜形成在表面的母材中，若去除母材，则仅存留阳极氧化铝(Al2O3)材质的阳极氧化膜。
阳极氧化膜具有直径均匀且以垂直的形态形成并具有规则排列的气孔。因此，若去除障壁层，则气孔具有沿上下垂直地贯通的结构，由此易于沿垂直方向形成真空压。
阳极氧化膜的内部可通过垂直形状的气孔而形成垂直形态的空气流路。气孔的内部宽度具有数纳米至数百纳米的大小。例如，在欲真空吸附的微LED的尺寸为30μm×30μm的情况而气孔的内部宽度为数纳米的情况下，可利用大约数千万个气孔对微LED 100进行真空吸附。
另一方面，在欲真空吸附的微LED 100的尺寸为30μm×30μm的情况而气孔的内部宽度为数百纳米的情况下，可利用大约数万个气孔对微LED 100进行真空吸附。微LED 100基本上仅包括第一半导体层102、第二半导体层104、形成于第一半导体层102与第二半导体层104之间的有源层103、第一接触电极106及第二接触电极107，因此相对较轻，故而可利用阳极氧化膜的数万至数千万个气孔进行真空吸附。
可在此种阳极氧化膜形成孔2a。孔2a可通过沿垂直方向对所述的阳极氧化膜进行蚀刻而形成。孔2a可形成于与各个第一基板101的微LED 100对应的位置。孔2a以贯通阳极氧化膜的上表面与下表面的方式形成。孔2a的直径可大于阳极氧化膜的气孔直径形成。通过形成具有比气孔的直径还大的直径的孔2a的构成，与仅通过气孔吸附微LED 100的构成相比，可增加用于对微LED 100进行真空吸附的面积。
多孔性部件在形状方面可为粉末、涂覆膜、块状，在为粉末的情况下，可为球形、中空球形、纤维状、管状等各种形状，虽然也有直接使用粉末的情况，但也可将其作为起始物质制造涂覆膜、块形状进行使用。
在多孔性部件的气孔具有无序的气孔结构的情况下，多孔性部件的内部，多个气孔彼此连接并形成连接多孔性部件的上、下的空气流路。另一方面，在多孔性部件的气孔具有垂直形状的气孔结构的情况下，多孔性部件的内部可通过垂直形状的气孔贯通多孔性部件的上、下而形成空气流路。
如图4所示，在吸附部2的周边可设置缓冲部件3。缓冲部件3在吸附部2的周边可以比吸附部2向下部突出的方式设置。因此，为了吸附微LED 100，在微LED转移头1下降的情况下，可最先接触第一基板101的上表面。
缓冲部件3可包含可进行弹性变形的材质。缓冲部件3可包含海绵、橡胶、硅、发泡体，且优选地可为PDMS(Polydimethysiloxane)。但，缓冲部件3并不限定于如上所述的构成。
如上所述的缓冲部件3可以如下方式设置：在通过微LED转移头1的下降而收缩到最大时具有比第一基板101的微LED 100的高度大的长度。这可通过考虑构成缓冲部件3的材料的收缩率来设置缓冲部件3而实现。因此，缓冲部件3的最大收缩长度可大于第一基板101的微LED 100的高度。例如，在于第一基板101上分割的多个微LED 100的高度分别不同的情况下，缓冲部件3的最大收缩长度可大于第一基板101上的具有最高高度的微LED 100的高度。
如上所述的缓冲部件3通过弹性变形到最大收缩长度可防止微LED转移头1的过度下降及微LED 100的破损问题。
具体地进行说明，作为本发明构想的背景的转移头1000为了吸附产生弯曲现象的第一基板101的微LED 100，可相对于各个微LED 100而具有不同的下降位置进行下降。在此情况下，转移头1000因第一基板101的弯曲现象而首先吸附第一基板101的最高位置的微LED 100。然后，使其进一步下降以吸附未吸附的第一基板101上的另一微LED 100。此时，吸附部2首先吸附的微LED 100因转移头1000的下降而被过度地加压。因此会产生微LED 100的破损问题。
但是，本发明的微LED转移头1在吸附部2的周边以比吸附部2突出的方式设置缓冲部件3，从而可仅下降到缓冲部件3的最大收缩长度。因此，可限制微LED转移头1的下降位置。结果，可吸附且不损坏产生弯曲现象的第一基板101上的微LED 100。
另外，本发明的缓冲部件3可收缩到最大收缩长度并对产生弯曲现象的第一基板101进行加压而使其变形。在此情况下，缓冲部件3的弹性系数可低于第一基板101的弹性系数。
第一基板101的情况，在以哭泣形态或微笑形态产生弯曲现象时，可朝向存在于第一基板101上的微LED存在区域侧弯曲。缓冲部件3在吸附部2的周边并在与第一基板101上的微LED存在区域的外部部分对应的位置设置，并且可按压第一基板101使其变形并提高第一基板101的扁平度。因此，可进一步提高因第一基板101的弯曲现象而具有各自不同的高度的微LED 100的吸附效率。
另一方面，缓冲部件3还可在收缩到最大收缩长度后对第一基板101加压并使其变形。
本发明包括如上所述的缓冲部件3，可创造一种可改善第一基板101的翘曲(warpage)并更有效地一次吸附微LED 100的环境。
图5是从下方观察本发明的微LED转移头1并图示的图。如图5所示，缓冲部件3可不连续地设置于吸附部2的周边。在此情况下，在图5中对图5的图中在吸附部2的左右上下周边分别设置一个缓冲部件3的情况进行图示，但不连续地设置于吸附部2的周边的缓冲部件3的个数并不限定于此。
缓冲部件3可不连续地设置于吸附部2的周边。如图5所示，缓冲部件3在图中不连续地设置于吸附部2的左右上下侧周边，且在吸附部2的周边可设置多个。
缓冲部件3因微LED转移头1的下降而可与第一基板101的上表面接触并收缩。此种缓冲部件3不连续地设置于吸附部2的周边，可在图中吸附部的左右上下侧周边设置以均匀地改善第一基板101的弯曲现象。因此，可在微LED转移头1吸附微LED 100的过程中防止第一基板101的微LED存在区域中的一部分的微LED 100被过度地加压的问题，从而可减少微LED 100的破损产生率。结果，可得到可提高微LED 100吸附效率的效果。
另一方面，缓冲部件3可连续地设置于吸附部2周边。缓冲部件3可为沿吸附部2的外围连续地设置于周边的形态。例如，在吸附部2以具有矩形剖面的形态设置的情况下，缓冲部件3可为沿矩形外围连续地设置于周边的形态。或者在吸附部2以具有圆形剖面的形态设置的情况下，缓冲部件3可为沿圆形的外围连续地设置于周边的形态。这是缓冲部件3的一个例示性的形态，因此缓冲部件3的形态并不限定于此。缓冲部件3可以合适的形态连续地设置于吸附部2周边。
连续地设置于吸附部2的周边的缓冲部件3可对产生弯曲现象的第一基板101的边缘均匀地加压而使其变形。此处，第一基板101的边缘可为存在于第一基板101上的微LED存在区域的外部部分。
第一基板101产生的哭泣形态的弯曲现象或微笑形态的弯曲现象可向第一基板101的微LED存在区域侧弯曲的同时产生。连续地设置于吸附部2周边的缓冲部件3可均匀地按压如上所述的第一基板101的微LED存在区域的外部部分而使其变形。因此，可更有效地改善第一基板101的弯曲现象。结果，可防止因第一基板101的弯曲现象使第一基板101的微LED存在区域的一部分被过度地加压而使微LED 100破损的问题。
图6(a)、图6(b)、图6(c)及图6(d)是概略性图示本发明的微LED转移头1的动作顺序的图。
图6(a)是图示在微LED转移头1吸附产生弯曲现象的第一基板101的微LED 100之前的状态的图。如图6(a)所示，可在吸附部2的周边设置缓冲部件3。缓冲部件3可以比吸附部2向下部突出的形态设置。
之后，微LED转移头1可下降以吸附微LED 100。图6(b)是图示微LED转移头1下降而使缓冲部件3的下表面处于与第一基板101的上表面接触的状态的图。在此情况下，缓冲部件3可处于收缩之前。与第一基板101的上表面接触的缓冲部件3在缓冲部件3与第一基板101接触以后可因进一步下降的微LED转移头1而收缩。缓冲部件3因微LED转移头1的下降而被加压并收缩，同时可按压产生弯曲现象的第一基板101使其变形。此处，在因微LED转移头1的下降而收缩的缓冲部件3收缩并按压产生弯曲现象的第一基板101使其变形的情况，缓冲部件3的弹性系数可低于第一基板101的弹性系数。
可通过微LED转移头1的下降使缓冲部件3收缩到最大收缩长度。图6(c)是图示通过微LED转移头1的下降使缓冲部件3收缩到最大收缩长度的状态的图。如图6(c)所示，缓冲部件3可通过微LED转移头1的加压而达到最大收缩长度，从而限制微LED转移头1的下降位置。通过使达到最大收缩长度的缓冲部件3不再进一步收缩，从而可防止微LED转移头1的过度下降。缓冲部件3可按压产生弯曲现象的第一基板101使其变形并收缩到最大收缩长度。通过缓冲部件3限制下降位置的微LED转移头1可不引起第一基板101的微LED 100的破损问题。
在图6(c)中图示通过缓冲部件3限制下降位置的微LED转移头1与微LED 100上表面隔开以吸附微LED 100的情况，但微LED转移头1也可与微LED 100上表面接触来吸附微LED 100。换句话说，缓冲部件3在微LED转移头1与微LED 100之间形成间隔距离且可收缩到最大收缩长度，或可以使微LED转移头1的吸附部2的吸附面与微LED 100上表面接触的方式收缩到最大收缩长度。
如图6(c)所示，在缓冲部件3在微LED转移头1与微LED 100之间形成间隔距离并收缩的情况下，在防止微LED破损的方面可为有效的。
另一方面，在缓冲部件3收缩以使吸附面与微LED 100上表面接触的情况下，在吸附微LED方面可为更有效的。缓冲部件3收缩到可使吸附面与微LED 100接触的高度以执行缓冲功能，同时可容易地完成微LED转移头1对微LED 100的吸附。
图6(d)是图示吸附有微LED 100的本发明的微LED转移头1的上升状态的图。在图6(c)中，通过缓冲部件3限制下降位置的微LED转移头1所吸附的微LED 100可执行激光剥离(Laser-lift-off)工艺。在执行LLO工艺解吸微LED 100的情况下，第一基板101可为生长基板101。另一方面，在第一基板101为载体基板的情况下，可使用热或电磁波使第一基板101丧失对微LED 100的接着力，从而解吸微LED 100。如图6(d)所示，吸附有第一基板101的微LED 100的微LED转移头1可将微LED 100转移到第二基板。
本发明的微LED转移头1除图4及图6(a)、图6(b)、图6(c)及图6(d)所示的产生弯曲现象的第一基板101外，还可有效地吸附具有低的平坦度的第一基板的微LED。
在分割微LED的第一基板的平坦度低的情况，本发明的微LED转移头1可通过缓冲部件3来调节第一基板的平坦度。缓冲部件3的至少一部分可与平坦度低的第一基板101的上表面接触。与第一基板101首先接触的缓冲部件3的至少一部分收缩且可按压所接触的第一基板101而使其变形。通过首先接触的至少一部分的缓冲部件3调节第一基板101的平坦度，同时可使未接触的其余一部分的缓冲部件3与第一基板101接触。因此，可创造一种可使微LED转移头1有效地吸附具有低的平坦度的第一基板101的微LED 100的环境。
本发明的微LED转移头1在吸附部2周边设置包含可进行弹性变形的材质的缓冲部件3。本发明可通过控制如上所述的缓冲部件3的按压量来限制微LED转移头1的下降位置。因此，可防止微LED转移头1的过度下降，从而可防止使微LED 100破损的问题。
另外，缓冲部件3可提高产生弯曲现象的第一基板101的扁平度的同时收缩，因此可创造一种可有效吸附且不使微LED 100破损的环境。
图7是概略性图示本发明的第一变形例的微LED转移头1的图。第一变形例在于缓冲部件3周边设置可控制缓冲部件3的按压量的停止部件4的方面与第一实施例存在差异。
如图7所示，第一变形例的微LED转移头1可包括吸附部2、缓冲部件3以及停止部件4而构成。
缓冲部件3可在吸附部2的周边以比吸附部2向下部突出的方式设置。在此种缓冲部件3的周边可设置可限制缓冲部件3的按压量的停止部件4。
停止部件4可以低于缓冲部件3的高度设置。换句话说，缓冲部件3可以与停止部件4相比向下部突出的方式设置。通过以比缓冲部件3低的高度设置停止部件4，从而可在缓冲部件3与停止部件4间存在高度差。停止部件4以比缓冲部件3低的高度设置，从而可在微LED转移头1下降时限制与第一基板101的上表面最先接触的缓冲部件3的按压量。
停止部件4可包含具有较缓冲部件3低的弹性系数的材质。缓冲部件3与停止部件4相反，可包含具有高的弹性系数的材质。换句话说，停止部件4具有不容易被外力变形的特性，反之，缓冲部件3具有可相对容易被外力变形的特性。在此情况下，在微LED转移头1下降时，与停止部件4相比首先接触到第一基板101的上表面的缓冲部件3可按照与停止部件4的高度差进行收缩。因按照与停止部件4的高度差收缩的缓冲部件3，停止部件4的下表面可与第一基板101接触。此时，停止部件4因具有低的弹性系数的特性而几乎不收缩，因此可使缓冲部件3的收缩停止。换句话说，包含低的弹性系数的停止部件4可限制缓冲部件3的按压量。
停止部件4通过限制缓冲部件3的按压量，从而可限制微LED转移头1的下降位置。因此，可防止因微LED转移头1的过度下降而使微LED 100破损的问题。
另外，停止部件4可有助于更有效地执行改善缓冲部件3的第一基板101的弯曲现象及可调节平坦度的功能。缓冲部件3收缩的同时可改善第一基板101的弯曲现象或可调节平坦度。缓冲部件3可按照与停止部件4的高度差收缩，同时可初次改善第一基板101的弯曲现象及调节平坦度。在缓冲部件3按照与停止部件4的高度差收缩之后，停止部件4与第一基板101的上表面接触，从而可二次改善第一基板101的弯曲现象及调节平坦度。因此，微LED转移头1可在可更有效地吸附微LED 100的环境中执行工艺。结果，可得到提高微LED 100的吸附效率的效果。
图8是从下方观察第一变形例的微LED转移头1并图示的图。如图8所示，停止部件4可在缓冲部件3的周边沿缓冲部件3的外围连续地设置。在图8中图示具有圆形剖面的停止部件4在具有矩形剖面的缓冲部件3的周边沿缓冲部件3的外围连续地设置的情况，但停止部件4的形状并不限定于此。
另一方面，停止部件4可不连续地设置于缓冲部件3的周边。在停止部件4不连续地设置于缓冲部件3的周边的情况下，优选为可设置至少两个以上。在图8的图中，至少两个以上不连续地设置于缓冲部件3的周边的停止部件4可在缓冲部件3的左侧、右侧或上侧、下侧各设置一个。因此，在缓冲部件3按照与停止部件4的高度差收缩时，可更有效地限制缓冲部件3的按压量。
图9是概略性图示本发明的第二变形例的微LED转移头1的图。第二变形例在设置于吸附部2周边的缓冲部件3包括变形部3a及支持部3b的方面与第一实施例存在差异。
如图9所示，第二变形例的微LED转移头1在吸附部2周边以比吸附部2突出的方式设置缓冲部件3。
缓冲部件3可包括由具有高的弹性系数的材质形成的变形部3a及由具有低的弹性系数的特性的材质形成的支持部3b。在图9中图示变形部3a包括第一变形柱及第二变形柱的情况。构成变形部3a的变形柱的个数并不限定于此。
变形部3a可包括包含可进行弹性变形的材质的变形柱。在缓冲部件3与改善弯曲现象及低的平坦度的第一基板101接触时，通过变形部3a执行缓冲的功能，并可按压第一基板101使其变形。
支持部3b可包含具有低的弹性系数的材质并结合到变形部3a的下部。支持部3b可从上表面支持变形部3a。支持部3b可结合到变形部3a的下部且与第一基板101的上表面直接接触。
如图9所示，图9的图中与吸附部2的吸附面相比向下部突出的缓冲部件3的高度可大于第一基板101上的微LED 100的高度。因此，可防止在变形部3a变形到最大收缩长度的情况下，吸附面对微LED 100过度地加压而使其破损的问题。
在变形部3a变形到最大收缩长度时，支持部3b可改善第一基板101的弯曲现象及调节平坦度。支持部3b的情况，因低的弹性系数的特性，可更有效地进行改善第一基板101的弯曲现象及调节平坦度。
缓冲部件3包括变形部3a及支持部3b且可同时具有弹性及刚性的特性。因此，可更有效地实现微LED转移头1的缓冲功能与限制微LED转移头1的物理下降位置。
如上所述，参照本发明的优选实施例进行说明，但相应技术领域的通常技术人员可在不脱离下述权利要求书所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明实施各种修正或变形。

Claims (4)

1.一种微发光二极管转移头，用于吸附第一基板的微发光二极管并转移到第二基板，其特征在于，包括：
吸附部，吸附所述微发光二极管；以及
缓冲部件，设置于所述吸附部的周边，且与所述吸附部相比向下部突出。
2.根据权利要求1所述的微发光二极管转移头，其中所述缓冲部件不连续地设置于所述吸附部的周边。
3.根据权利要求1所述的微发光二极管转移头，其中所述缓冲部件连续地设置于所述吸附部的周边。
4.根据权利要求1所述的微发光二极管转移头，其中所述缓冲部件为聚二甲基硅氧烷。
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