KR102446211B1 - 발광 소자의 검사 방법 및 발광 소자의 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자의 밀집도, 형상 불량 및 정렬 상태를 판단할 수 있는 발광 소자의 검사 방법 및 발광 소자의 검자 장치에 관한 것으로, 발광 소자의 검사 방법은 제1 전극 및 제2 전극이 배치된 기판을 준비하는 단계; 제1 전극 및 제2 전극 상에 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계; 제1 전극 및 제2 전극에 제1 전압을 인가하여 복수의 발광 소자를 발광시키는 단계; 복수의 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 제1 영상 데이터를 이용하여 복수의 발광 소자의 밀집도를 판단하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 발광 소자의 검사 방법 및 발광 소자의 검사 장치에 관한 것이다.
표시 장치(Display Device)는 빛을 방출하는 소자를 가지고 화상을 표시한다. 표시 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등으로 분류된다.
또한, 최근에는, 나노 사이즈의 초소형 발광 소자를 포함하는 표시 장치가 연구 개발되고 있다. 초소형 발광 소자는 n형 반도체 결정과 p형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 갖는 반도체 소자로써, 전기 신호를 원하는 영역의 파장대역을 가지는 빛으로 변환시켜 방출하는 반도체 소자이다.
나노 사이즈의 초소형 발광 소자를 전극에 일일이 수동으로 배치하고 전기적으로 연결시키는 데는 어려움이 있다. 또한, 용액 상태로 초소형 발광 소자를 자기 정렬시키는 경우에도 발광 소자가 특정 위치에 밀집되어 배치되거나 서로 단락되는 등의 다양한 불량이 빈번하게 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 보다 세밀한 공정 관리가 가능한 발광 소자의 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 소자의 검사 방법은, 제1 전극 및 제2 전극이 배치된 기판을 준비하는 단계; 제1 전극 및 제2 전극 상에 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계; 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제1 전압을 인가하여 복수의 발광 소자를 발광시키는 단계; 복수의 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 제1 영상 데이터를 이용하여 복수의 발광 소자의 밀집도를 판단하는 단계;를 포함한다.
발광 소자는, 제1 반도체층; 제1 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 활성층 상에 배치된 제2 반도체층;을 포함할 수 있다.
발광 소자는 로드(rod) 형태일 수 있다.
발광 소자의 직경은 100nm 내지 1㎛일 수 있다.
제1 전압은 직류 전압이고, 제1 전압은 0.1V 내지 10V일 수 있다.
제1 전압은 교류 전압이고, 제1 전압은 0.1V 내지 10V의 진폭을 갖고, 10Hz 내지 100Gz의 주파수를 가질 수 있다.
제1 전압은 제1 전극 및 상기 제2 전극에 5초 내지 30초 동안 인가될 수 있다.
복수의 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계에서, 복수의 발광 소자는 잉크젯 공정 방법에 의해 도포될 수 있다.
복수의 발광 소자의 밀집도를 판단하는 단계에서, 복수의 발광 소자의 밀집도가 균일하지 않은 경우, 제1 전극 및 제2 전극 상에 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 재도포하는 리워크 공정을 수행할 수 있다.
제1 영상 데이터를 이용하여 복수의 발광 소자의 형상 불량을 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자의 형상 불량을 판단하는 단계에서, 복수의 발광 소자가 형상 불량인 경우, 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 재도포하는 리워크 공정을 수행할 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극에 제2 전압을 인가하여 복수의 발광 소자를 정렬 및 발광시키는 단계; 복수의 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제2 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 제2 영상 데이터를 이용하여 복수의 발광 소자의 정렬 상태를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
제2 전압은 교류 전압일 수 있다.
제2 전압은 10V 내지 1000V의 진폭을 갖고, 10Hz 내지 100GHz의 주파수를 가질 수 있다.
제2 전압은 제1 전극 및 제2 전극에 60초 내지 120초 동안 인가될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 소자의 검사 장치는, 제1 전극 및 제2 전극이 배치되고, 제1 및 제2 전극 상에 발광 소자가 포함된 용액이 도포된 기판을 지지하는 스테이지; 제1 및 제2 전극에 제1 전압을 인가하는 전원 공급부; 스테이지 상에 배치되어 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 출력하는 카메라; 및 카메라로부터 입력된 제1 영상 데이터를 표시하는 표시부;를 포함한다.
발광 소자는, 제1 반도체층; 제1 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 활성층 상에 배치된 제2 반도체층;을 포함할 수 있다.
발광 소자는 로드(rod) 형태일 수 있다.
발광 소자의 직경은 100nm 내지 1㎛일 수 있다.
제1 전압은 0.1V 내지 10V일 수 있다.
본 발명에 따른 발광 소자의 검사 방법은 발광 소자를 정렬시키기 전에 발광 소자의 밀집도 및 형상 불량을 판단하여, 보다 세밀한 공정 관리가 가능하다.
도 1은 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 하나의 화소를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below/beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 설명한다.
도 1은 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 하나의 화소를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I` 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다. 이때, 화소는 복수의 발광 소자가 실질적으로 위치할 수 있는 공간을 의미한다. 화소는 제1 및 제2 배선에 의해 정의되는 공간을 의미할 수도 있고, 제1 및 제2 전극이 배치된 공간을 의미할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 표시 장치는 기판(101), 기판(101) 상에 배치된 제1 및 제2 배선(121, 131), 제1 및 제2 배선(121, 131)과 각각 연결된 제1 및 제2 전극(123, 133), 및 복수의 발광 소자(LED)를 포함한다.
기판(101)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 기판으로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(101)은 스테인리스 강 등의 금속성 재료로 만들어질 수도 있다.
기판(101) 상에 제1 방향(D1)을 따라 연장된 제1 및 제2 배선(121, 131)이 서로 이격되어 배치된다. 제1 및 제2 배선(121, 131)은 기판(101)의 표면 상에 직접적으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 배선(121, 131)은 기판(101)의 표면과 이격되어 배치될 수도 있다. 예를 들어, 기판(101)과 제1 및 제2 배선(121, 131) 사이에 적어도 하나의 박막 트랜지스터(미도시)가 배치될 수 있으며, 박막 트랜지스터는 제1 및 제2 배선(121, 131) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 배선(121, 131)은 동일 평면 상에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 배선(121, 131)은 서로 다른 평면 상에 배치될 수도 있다.
제1 및 제2 배선(121, 131) 사이에 제1 및 제2 전극(123, 133)이 배치된다. 제1 및 제2 전극(123, 133)은 각각 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 연장되며, 제1 및 제2 전극(123, 133)은 제1 방향(D1)을 따라 서로 교번하여 배치된다.
제1 전극(123)은 제1 배선(121)과 일체로 형성되고, 제2 전극(133)은 제2 배선(131)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(123)은 제1 배선(121)으로부터 제2 배선(131)을 향해 연장되어 배치되고, 제2 전극(133)은 제2 배선(131)으로부터 제1 배선(121)을 향해 연장되어 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극(123)은 제1 배선(121)과 다른 평면 상에 배치되고, 별도의 연결 전극을 통해 제1 배선(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제2 전극(133)은 제2 배선(131)과 다른 평면 상에 배치되고, 별도의 연결 전극을 통해 제2 배선(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 배선(121, 131)과 제1 및 제2 전극(123, 133)은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 및 제2 배선(121, 131)과 제1 및 제2 전극(123, 133)은 각각 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물 또는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 배선(121, 131)과 제1 및 제2 전극(123, 133)은 각각 복수의 층이 적층된 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 및 제2 전극(123, 133)이 배치된 기판(101) 상에 복수의 발광 소자(LED)가 배치된다. 발광 소자(LED)는 전기 신호를 인가 받아 특정 파장대역의 광을 방출하는 반도체 소자이다. 복수의 발광 소자(LED)는 각각 제1 및 제2 전극(123, 133)과 중첩하여 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 발광 소자(LED)는 제1 및 제2 전극(123, 133)과 전기적으로 연결될 수 있는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광 소자(LED)는 제1 및 제2 전극(123, 133) 사이에 제1 및 제2 전극(123, 133)과 이격되어 배치되고, 별도의 연결 전극을 통해 제1 및 제2 전극(123, 133)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 다시 말하면, 인접한 제1 및 제2 전극(123, 133) 사이의 거리는 각 발광 소자(LED)의 길이보다 작은 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인접한 제1 및 제2 전극(123, 133) 사이의 거리는 발광 소자(LED)의 길이보다 크거나 같을 수 있다.
발광 소자(LED)의 직경은 약 100nm 내지 약 1㎛일 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(LED)의 직경은 약 500nm일 수 있다. 발광 소자(LED)의 직경이 100nm 미만인 경우 고효율의 발광 소자(LED)를 제조하는데 어려움이 있으며, 발광 소자(LED)의 직경이 1㎛를 초과하는 경우 발광 소자(LED)를 포함하는 표시 장치의 발광 효율이 저하될 수 있다. 또한, 발광 소자(LED)의 길이는 약 500nm 내지 약 10㎛일 수 있으며, 발광 소자(LED)의 종횡비(직경과 길이의 비)는 약 1:1.2 내지 약 1:10일 수 있다. 발광 소자(LED)는 나노 사이즈의 직경 및 길이를 갖는 것으로, 발광 소자(LED)를 초소형 발광 소자, 미세 발광 소자, 또는 나노 발광 소자라고도 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자(LED)는 제1 반도체층(201), 제1 반도체층(201) 상에 배치된 활성층(202) 및 활성층(202) 상에 배치된 제2 반도체층(203)을 포함한다. 발광 소자(LED)는 로드(rod) 형태를 가지며, 특히, 원기둥 형태를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(LED)는 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥 등과 같은 다각기둥 형태를 가질 수 있다.
제1 반도체층(201)은 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체층(201)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등과 같은 반도체 물질에 Si, Ge, Sn 등과 같은 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 반도체층(201)의 반도체 물질 및 도펀트는 발광 소자(LED)의 발광 색에 따라 결정될 수 있다. 또한, 제1 반도체층(201)의 두께는 약 500nm 내지 약 5㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(202)은 제1 반도체층(201) 상에 배치된다. 활성층(202)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 발광 소자(LED)에 전압이 인가되면, 활성층(202)에서 전자-정공 결합에 의해 광이 방출된다. 예를 들어, 활성층(202)은 AlGaN, AlInGaN 등과 같은 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 활성층(202)의 두께는 약 10nm 내지 약 200nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 반도체층(203)은 활성층(202) 상에 배치된다. 제2 반도체층(203)은 p형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체층(203)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등과 같은 반도체 물질에 Mg과 같은 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 반도체층(203)의 반도체 물질 및 도펀트는 발광 소자(LED)의 발광 색에 따라 결정될 수 있다. 또한, 제2 반도체층(203)의 두께는 약 50nm 내지 약 500nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자(LED)는 제1 반도체층(201)과 활성층(202)의 사이 또는 활성층(202)과 제2 반도체층(203)의 사이에 클래드층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 클래드층은 AlGaN, InAlGaN 등과 같은 반도체 물질에 도전성 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 발광 소자(LED)는 클래드층을 더 포함함으로써, 발광 효율이 향상될 수 있다.
또한, 발광 소자(LED)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(201)의 하부에 배치된 제1 전극층(211) 및 제2 반도체층(203)의 상부에 배치된 제2 전극층(212)을 더 포함할 수 있다.
제1 전극층(211) 및 제2 전극층(212)은 통상의 전극으로 사용되는 도전성 산화물 또는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극층(211, 212)은 각각 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물 또는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 전극층(211, 212)의 두께는 각각 약 1nm 내지 약 100nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 전극층(211, 212)은 오믹 컨택층의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 발광 소자(LED)가 제1 및 제2 전극층(211, 212)을 포함함으로써, 발광 소자(LED)가 기판(101) 상의 제1 및 제2 전극(123, 133)과 연결되는 부분에 별도의 오믹 컨택층을 형성하지 않을 수 있다.
또한, 발광 소자(LED)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(201), 활성층(202) 및 제2 반도체층(203)의 외부면 중 적어도 일부를 감싸는 절연막(230) 및 소수성막(240)을 더 포함할 수 있다.
절연막(230)은 제1 및 제2 반도체층(201, 203)의 적어도 일부와 활성층(202)의 외부면 전체를 덮도록 배치된다. 예를 들어, 절연막(230)은 발광 소자(LED)와 제1 및 제2 전극(123, 133)이 전기적으로 연결되는 부분을 제외한 나머지 부분에 배치될 수 있다.
발광 소자(LED)가 제1 및 제2 전극(123, 133) 상에 오정렬되는 경우, 발광 소자(LED)의 활성층(202)이 제1 전극(123) 또는 제2 전극(133)과 단락되어, 발광 소자(LED)가 발광되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 활성층(202)은 발광 소자(LED)의 길이 방향으로 정중앙에만 위치하는 것은 아니며, 활성층(202)은 제1 반도체층(201) 또는 제2 반도체층(203) 쪽으로 치우쳐 위치할 수 있다. 이러한 경우, 활성층(202)과 제1 전극(123), 또는 활성층(202)과 제2 전극(133) 사이에서 전기적 단락이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 절연막(230)이 활성층(202)의 외부면 전체를 덮도록 배치됨으로써, 활성층(202)과 제1 전극(123), 또는 활성층(202)과 제2 전극(133) 사이에서 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(230)은 제1 및 제2 반도체층(201, 203) 및 활성층(202)의 외부 표면을 보호함으로써, 발광 소자(LED)의 내구성을 향상시키고, 발광 소자(LED)의 물리적 손상에 의해 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
절연막(230)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiOx), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2), 산화이트륨(Y2O3) 및 이산화티타늄(TiO2) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 절연막(230)은 물리적 성질이 다른 적어도 두개의 절연층을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다.
소수성막(240)은 절연막(230) 상에 배치된다. 소수성막(240)은 발광 소자(LED)의 표면이 소수성 특성을 갖게 함으로써, 복수의 발광 소자(LED)들 간의 응집 현상을 방지할 수 있다. 즉, 복수의 발광 소자(LED)가 용매에 혼합되거나 인가된 전압에 의해 정렬될 때 복수의 발광 소자(LED)들 간의 응집 현상을 최소화함으로써, 각 발광 소자(LED)의 특성 저하를 방지할 수 있고, 복수의 발광 소자(LED)가 기판(101) 상에 보다 용이하게 정렬될 수 있다.
소수성막(240)은 옥타데실트리크로로실리란(octadecyltrichlorosilane, OTS), 플루오로알킬트리크로로실란(fluoroalkyltrichlorosilane), 퍼플루오로알킬트리에톡시실란(perfluoroalkyltriethoxysilane) 등과 같은 자기조립 단분자막(SAMs, self-assembled monolayers) 및 테프론(teflon), Cytop 등과 같은 플루오로폴리머(fluoropolymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(101) 상에 나노 사이즈의 발광 소자(LED)를 일일이 수동으로 배치하고, 복수의 발광 소자(LED)를 각각 제1 및 제2 전극(123, 133)과 전기적으로 연결시키는 데는 현실적인 어려움이 있다. 따라서, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 전압을 인가하여 복수의 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키는 것이 일반적이다. 특히, 복수의 발광 소자(LED)는 용매에 포함되어 용액 상태로 제1 및 제2 전극(123, 133) 상에 도포된 후, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 인가된 전압에 의해 일정한 방향성을 갖고 제1 및 제2 전극(123, 133) 상에 정렬될 수 있다. 이때, 복수의 발광 소자(LED)는 제1 및 제2 전극(123, 133)에 실질적으로 수직하게 정렬될 수 있다.
다만, 복수의 발광 소자(LED)는 용액 내에서 일정한 방향성 없이 부유함에 따라 원하는 위치에 균일하게 도포되지 않을 수 있다. 복수의 발광 소자(LED)의 밀집도가 균일하지 않은 상태에서, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 전압을 인가하여 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키는 경우, 단위 면적당 정렬된 발광 소자(LED)의 개수 또한 균일하지 않을 수 있다. 이에 따라, 위치에 따른 휘도 차이가 발생할 수 있으며, 표시 장치의 표시 품질이 저하될 수 있다.
또한, 각 발광 소자(LED)는 복수의 박막을 적층하고 식각하는 공정을 통해 형성되는데, 이때, 공정 상의 문제 또는 물리적 손상에 의해 발광 소자(LED)의 형상 불량이 발생할 수 있다. 형상 불량의 발광 소자(LED)는 정렬된 후에도 발광하지 않거나, 정상의 발광 소자(LED)가 이동 및 정렬되는 것을 방해할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 발광 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 복수의 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키기 전에, 복수의 발광 소자(LED)의 밀집도 및 형상 불량을 확인할 필요가 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 장치를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극(123, 133)이 배치된 기판(101)을 준비한다(S11). 제1 및 제2 전극(123, 133)은 각각 제1 및 제2 배선(121, 131)으로부터 연장된다. 제1 및 제2 전극(123, 133)은 제2 방향(D2)을 따라 연장되며, 제1 방향(D1)을 따라 서로 교번하여 배치될 수 있다.
이어서, 기판(101) 상에 복수의 발광 소자(LED)가 포함된 용액(200)을 도포한다(S12). 용액(200)은 발광 소자(LED) 100 중량부에 대하여 100 내지 12000 중량부의 용매를 포함할 수 있다. 용매가 발광 소자(LED) 100 중량부에 대하여 12000 중량부를 초과하는 경우, 단위 면적당 발광 소자(LED)의 개수가 적어지고, 이에 따라, 발광 효율이 낮아질 수 있다. 반면, 용매가 발광 소자(LED) 100 중량부에 대하여 100 중량부 미만인 경우, 발광 소자(LED)의 이동 및 정렬이 제한될 수 있으며, 정렬되지 않고 제거되는 발광 소자(LED)의 개수가 증가하고, 공정 비용이 상승할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(LED)를 포함하는 용액(200)의 농도(발광 소자의 중량%)는 제1 및 제2 전극(123, 133) 사이의 거리 및 발광 소자(LED)의 종횡비 등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
용매는 발광 소자(LED)에 물리적, 화학적 손상을 가하지 않으며, 발광 소자(LED)의 분산, 이동을 용이하게 하고, 동시에 쉽게 기화되어 제거가 용이한 용매인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 용매는 아세톤, 물, 알코올 및 톨루엔 중 어느 하나일 수 있다.
이어서, 도 4 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 제1 전압(V1)을 인가하여 발광 소자(LED)를 발광시킨다(S13). 상세하게는, 발광 소자(LED)를 포함하는 용액(200)이 도포된 기판(101)을 발광 소자(LED)의 검사 장치에 장착한 후, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 제1 전압(V1)을 인가하여 발광 소자(LED)를 발광시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이, 검사 장치는 스테이지(301), 전원 공급부(305), 프로브(307, 308), 카메라(310) 및 표시부(320)를 포함한다.
스테이지(301)는 검사 대상물인 기판(101)을 지지한다. 기판(101)은 별도의 장치 또는 진공에 의하여 스테이지(301) 상에 흡착될 수 있다. 또한, 기판(101)은 스테이지(301)의 상면에 단순히 놓여지거나, 양면 테이프 또는 별도의 고정 부재를 사용하여 스테이지(301) 상에 고정될 수 있다.
전원 공급부(305)는 기판(101) 상의 제1 및 제2 전극(123, 133)에 제1 전압(V1)을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부(305)는 두 개의 프로브(307, 308)를 이용하여 기판(101)의 외곽부로 연장된 제1 및 제2 배선(121, 131)에 제1 전압(V1)을 인가한다. 즉, 두 개의 프로브(307, 308)는 각각 제1 및 제2 배선(121, 131)과 직접 접촉하고, 제1 및 제2 전극(123, 133)은 제1 및 제2 배선(121, 131)을 통해 각각 전압을 인가받는다.
제1 전압(V1)은 발광 소자(LED)를 발광시키기 위한 전압으로, 직류 전압 또는 교류 전압일 수 있다. 예를 들어, 제1 전압(V1)이 직류 전압인 경우, 제1 전압(V1)은 약 0.1V 내지 약 10V일 수 있다. 또한, 제1 전압(V1)이 교류 전압인 경우, 제1 전압(V1)은 약 0.1V 내지 약 10V의 진폭을 갖고, 약 10Hz 내지 약 100Gz의 주파수를 갖는 전압일 수 있다. 제1 전압(V1)의 전압 값은 발광 소자(LED)가 발광할 수 있는 최소 값보다 크면 충분하다. 따라서, 제1 전압(V1)은, 후술할 발광 소자(LED)를 정렬시키기 위해 인가되는 제2 전압(V2)과 비교하여, 상대적으로 작은 전압 값을 가질 수 있다.
또한, 제1 전압(V1)은 약 5초 내지 약 30초 동안 인가될 수 있다. 제1 전압(V1)이 인가되는 시간은 발광 소자(LED)의 발광을 확인할 수 있는 시간이면 충분하다. 따라서, 제1 전압(V1)은, 후술할 제2 전압(V2)과 비교하여, 상대적으로 짧은 시간동안 인가될 수 있다.
이어서, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 검사 장치의 카메라(301)는 발광 소자(LED)로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 생성한다(S14). 카메라(310)는 기판(101)을 사이에 두고 스테이지(301)와 이격되어 배치된다. 카메라(310)는 기판(101)과의 간격을 조절하기 위하여 상하 또는 좌우로 이동할 수 있다.
표시부(320)는 카메라(310)로부터 입력된 제1 영상 데이터를 외부로 표시한다. 제1 영상 데이터를 이용하여, 사용자는 발광 소자(LED)의 밀집도 및 형상 불량을 판단할 수 있다(S15). 즉, 사용자는, 발광 소자(LED)를 정렬시키기 전에, 기판(101) 상에 용액(200) 상태로 도포된 발광 소자(LED)의 밀집도 및 형상 불량을 판단할 수 있다.
사용자는 발광 소자(LED)의 밀집도가 균일하지 않거나 형상 불량이 확인되는 경우, 기판(101) 상에 복수의 발광 소자(LED)가 포함된 용액(200)을 재도포하는 리워크 공정을 수행할 수 있다(S15`). 이에 따라, 표시 장치의 발광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(LED)의 검사 방법에 따르면, 복수의 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키기 전에, 복수의 발광 소자(LED)의 밀집도 및 형상 불량을 판단할 수 있어, 보다 세밀한 공정 관리가 가능하다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 설명하기 위한 사시도이다. 상세하게는, 도 7은 복수의 발광 소자의 밀집도가 균일하지 않은 경우를 나타낸 것이며, 도 8은 형상 불량의 발광 소자를 포함하는 경우를 나타낸 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(LED)는 용액 내에서 일정한 방향성 없이 부유함에 따라 원하는 위치에 균일하게 도포되지 않을 수 있다. 예를 들어, A 영역과 B 영역이 동일한 면적을 갖는다고 가정할 때, A 영역에서 발광 소자(LED)의 밀집도는 B 영역에서 발광 소자(LED)의 밀집도보다 높다.
복수의 발광 소자(LED)의 밀집도가 균일하지 않은 상태에서, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 전압을 인가하여 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키는 경우, 단위 면적당 정렬된 발광 소자(LED)의 개수 또한 균일하지 않을 수 있다. 또한, 밀집도가 과도하게 높은 경우, 발광 소자(LED) 간의 접촉이 빈번하게 발생하거나 발광 소자(LED)의 이동 및 정렬이 제한될 수 있고, 반면, 밀집도가 과도하게 낮은 경우, 표시 장치의 발광 효율이 낮아질 수 있다. 즉, 발광 소자(LED)의 밀집도가 균일하지 않은 경우, 표시 장치의 표시 품질이 저하될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(LED) 중 일부 발광 소자(LED1, LED2)가 형상 불량일 수 있다. 복수의 발광 소자(LED)는 각각 복수의 박막을 적층하고 식각하는 공정을 통해 형성되는데, 이때, 공정 상의 문제 또는 물리적 손상에 의해 형상 불량이 발생할 수 있다. 예를 들어, 크랙을 갖거나 길이가 다르게 형성된 발광 소자(LED1, LED2)는 제1 및 제2 전극(123, 133)과 정상적으로 연결되지 않을 수 있다. 또한, 형상 불량의 발광 소자(LED1, LED2)는 정렬된 후에도 발광하지 않거나, 정상의 발광 소자(LED)가 이동 및 정렬되는 것을 방해할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 발광 효율이 저하될 수 있다. 즉, 발광 소자(LED)가 형상 불량인 경우에도, 표시 장치의 표시 품질이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(LED)의 검사 방법에 따르면, 복수의 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키기 전에, 복수의 발광 소자(LED)의 밀집도 및 형상 불량을 판단할 수 있어, 보다 세밀한 공정 관리가 가능하다. 또한, 밀집도 및 형상 불량의 판단 결과에 따라, 복수의 발광 소자(LED)가 포함된 용액을 재도포하는 리워크 공정을 수행하여, 표시 장치의 발광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 순서도이고, 고 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 검사 방법을 나타낸 사시도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자(LED)의 검사 방법은, 본 발명의 일 실시예와 단계 S11 내지 단계 S15까지는 동일하다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자(LED)의 검사 방법은, 일 실시예와 비교하여, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 제2 전압(V2)을 인가하여 발광 소자(LED)를 정렬 및 발광시키는 단계, 발광 소자(LED)로부터 방출된 광을 촬영하여 제2 영상 데이터를 생성하는 단계, 및 제2 영상 데이터를 이용하여 발광 소자(LED)의 정렬 상태를 판단하는 단계를 더 포함한다.
단계 S15에 이어서, 제1 및 제2 전극(123, 133)에 제2 전압(V2)을 인가하여 발광 소자(LED)를 정렬 및 발광시킨다(S16). 즉, 발광 소자(LED)는 제2 전압(V2)에 의해 일정한 방향을 따라 정렬됨과 동시에 발광할 수 있다.
제1 및 제2 전극(123, 133)에 제2 전압(V2)이 인가되면, 발광 소자(LED)에서는 분극 현상이 발생하고, 발광 소자(LED)와 제1 및 제2 전극(123, 133) 간의 정전기적 인력에 의해 발광 소자(LED)가 용매 내에서 이동한다. 이에 따라, 복수의 발광 소자(LED)는 제1 및 제2 전극(123, 133)에 대하여 일정한 방향을 갖도록 정렬될 수 있다.
제2 전압(V2)은 교류 전압이다. 예를 들어, 제2 전압(V2)은 약 10V 내지 약 1000V의 진폭을 갖고, 약 10Hz 내지 약 100GHz의 주파수를 갖는 전압일 수 있다. 제2 전압(V2)은 발광 소자(LED)를 발광시키는 것과 동시에 정렬시키기 위한 전압으로, 제1 전압(V1)과 비교하여, 상대적으로 큰 전압 값을 가질 수 있다.
또한, 제2 전압(V2)은 약 60초 내지 약 120초 동안 인가될 수 있다. 제2 전압(V2)은 복수의 발광 소자(LED)가 모두 정렬될 수 있는 시간 동안 충분히 인가되어야 한다. 따라서, 제2 전압(V2)은, 발광 소자(LED)를 단지 발광시키기 위해 인가되는 제1 전압(V1)과 비교하여, 상대적으로 긴 시간동안 인가될 수 있다.
이어서, 발광 소자(LED)로부터 방출된 광을 촬영하여 제2 영상 데이터를 생성하고(S17), 사용자는 제2 영상 데이터를 이용하여 발광 소자(LED)의 정렬 상태를 판단한다(S18).
사용자는 발광 소자(LED)의 정렬 상태에 불량이 있다고 판단되는 경우, 기판(101) 상에 복수의 발광 소자(LED)가 포함된 용액을 재도포하거나 발광 소자(LED)를 재정렬하는 리워크 공정을 수행할 수 있다(S18`). 이에 따라, 표시 장치의 발광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(LED) 중 일부 발광 소자(LED3)가 기판(101) 상에 비스듬하게 위치할 수 있다. 제1 및 제2 전극(123, 133) 상에 비스듬하게 위치하는 발광 소자(LED3)는 인접한 발광 소자(LED)의 정렬을 방해할 수 있으며, 발광 소자(LED)의 밀집도를 감소시킬 수 있다. 또한, 비스듬하게 위치하는 발광 소자(LED3)는 제1 및 제2 전극(123, 133)과 정상적으로 연결되지 않거나 발광하지 않을 수 있다. 따라서, 발광 소자(LED)의 정렬 상태에 불량이 있는 경우, 표시 장치의 표시 품질이 저하될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자(LED)의 검사 방법에 따르면, 복수의 발광 소자(LED)를 자기 정렬시키는 것과 동시에, 복수의 발광 소자(LED)의 정렬 상태를 판단할 수 있어, 보다 세밀한 공정 관리가 가능하다. 또한, 정렬 불량의 판단 결과에 따라, 복수의 발광 소자(LED)가 포함된 용액을 재도포하거나 발광 소자(LED)를 재정렬하는 리워크 공정을 수행하여, 표시 장치의 발광 효율이 저하되는 것을 방지하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
LED: 발광 소자 101: 기판
121, 131: 제1 및 제2 배선 123, 133: 제1 및 제2 전극
301: 스테이지 305: 전원 공급부
310: 카메라 320: 표시부
121, 131: 제1 및 제2 배선 123, 133: 제1 및 제2 전극
301: 스테이지 305: 전원 공급부
310: 카메라 320: 표시부
Claims (20)
- 제1 전극 및 제2 전극이 배치된 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제1 전압을 인가하여 상기 복수의 발광 소자를 발광시키는 단계;
상기 복수의 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 제1 영상 데이터를 이용하여 상기 복수의 발광 소자의 밀집도를 판단하는 단계;를 포함하는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광 소자는,
제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 배치된 활성층; 및
상기 활성층 상에 배치된 제2 반도체층;을 포함하는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광 소자는 로드(rod) 형태인 발광 소자의 검사 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 발광 소자는 원기둥 형태이고, 상기 발광 소자의 직경은 100nm 내지 1㎛인 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전압은 직류 전압이고,
상기 제1 전압은 0.1V 내지 10V인 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전압은 교류 전압이고,
상기 제1 전압은 0.1V 내지 10V의 진폭을 갖고, 10Hz 내지 100Gz의 주파수를 갖는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전압은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 5초 내지 30초 동안 인가되는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계에서,
상기 복수의 발광 소자는 잉크젯 공정 방법에 의해 도포되는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 발광 소자의 밀집도를 판단하는 단계에서,
상기 복수의 발광 소자의 밀집도가 균일하지 않은 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 상기 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 재도포하는 리워크 공정을 수행하는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 영상 데이터를 이용하여 상기 복수의 발광 소자의 형상 불량을 판단하는 단계;를 더 포함하는 발광 소자의 검사 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 복수의 발광 소자의 형상 불량을 판단하는 단계에서,
상기 복수의 발광 소자가 형상 불량인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 상기 복수의 발광 소자가 포함된 용액을 재도포하는 리워크 공정을 수행하는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 전압을 인가하여 상기 복수의 발광 소자를 정렬 및 발광시키는 단계;
상기 복수의 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제2 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 제2 영상 데이터를 이용하여 상기 복수의 발광 소자의 정렬 상태를 판단하는 단계;를 더 포함하는 발광 소자의 검사 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 제2 전압은 교류 전압인 발광 소자의 검사 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제2 전압은 10V 내지 1000V의 진폭을 갖고, 10Hz 내지 100GHz의 주파수를 갖는 발광 소자의 검사 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제2 전압은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 60초 내지 120초 동안 인가되는 발광 소자의 검사 방법. - 제1 전극 및 제2 전극이 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극 상에 발광 소자가 포함된 용액이 도포된 기판을 지지하는 스테이지;
상기 제1 및 제2 전극에 제1 전압을 인가하는 전원 공급부;
상기 스테이지 상에 배치되어 발광 소자로부터 방출된 광을 촬영하여 제1 영상 데이터를 출력하는 카메라; 및
상기 카메라로부터 입력된 제1 영상 데이터를 표시하는 표시부;를 포함하는 발광 소자의 검사 장치. - 제16 항에 있어서,
상기 발광 소자는,
제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 배치된 활성층; 및
상기 활성층 상에 배치된 제2 반도체층;을 포함하는 발광 소자의 검사 장치. - 제16 항에 있어서,
상기 발광 소자는 로드(rod) 형태인 발광 소자의 검사 장치. - 제16 항에 있어서,
상기 발광 소자의 직경은 100nm 내지 1㎛인 발광 소자의 검사 장치. - 제16 항에 있어서,
상기 제1 전압은 0.1V 내지 10V인 발광 소자의 검사 장치.
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