KR102454699B1 - 형상기억 소재를 이용한 마이크로 led 전사 장치 및 그 전사 방법 - Google Patents

Abstract

원형기판에 배치되는 복수 개의 마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 형상기억부재의 제어에 의해 상기 마이크로LED 사이의 X축 간격을 확장하여 제1마이크로LED로 변경시키는 제1전사유닛; 상기 제1마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제1임시기판; 상기 제1마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 상기 형상기억부재의 제어에 의해 상기 제1마이크로LED 사이의 Y축 간격을 확장하여 제2마이크로LED로 변경시키는 제2전사유닛; 상기 제2마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제2임시기판; 및 상기 제1전사유닛과 상기 제2전사유닛을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동시키기 위한 이동모듈;을 포함하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치를 제공한다.

Description

형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치 및 그 전사 방법 {MICRO LED TRANSFER DEVICE USING SHAPE MEMORY MATERIAL AND TRANSFERRING METHOD THEREOF}

본 발명은 마이크로 LED 전사 장치에 관한 것으로서, 특히 형상기억 소재를 사용하여 마이크로 LED를 임시기판에 전사할 수 있는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치 및 그 전사 방법에 관한 것이다.

최근 마이크로 LED 디스플레이가 차세대 디스플레이로 부상하고 있다. 마이크로 LED는 1 내지 100 μm 단위의 LED칩 자체를 발광 재료로 사용하는 디스플레이이다. 마이크로 LED는 에피 공정 등을 통해 웨이퍼(성장기판, 소스기판 등) 상에서 칩 형태로 다수 성장하여 제조된다. 그리고, 이렇게 제조된 마이크로 LED는 성장기판에서 타겟기판 상에 전사됨으로써 디스플레이 모듈을 구성할 수 있다. 따라서, 성장기판 등에서 타겟기판 위로 마이크로 LED를 손상없이 이송하여 집적할 수 있는 전사(transfer) 기술이 매우 중요하다.

현재 전사 기술은 크게 스탬프(Stamp)와 롤투롤(R2R) 두 가지 방식으로 연구 개발(R&D)되고 있다. 그 중 스탬프 방법은 애플이 인수한 럭스뷰 사의 미세기계 전자시스템(MEMS)의 정전 헤드(Electrostatic Head) 방식과 점탄성이 있는 고분자 물질(폴리디메틸실록산, PDMS)을 이용한 방식으로 나뉜다.

이 중 럭스뷰 사의 정전헤드 방식은 성장기판의 온도를 상승시켜 마이크로 LED와 성장기판 사이의 접합 강도를 약화시킨 후 전극이 패터닝된 실리콘 헤드에 전압을 인가하여 이 때 형성되는 정전력으로 마이크로 LED를 이송하는 기술이다. 그러나, 정전력을 이용하기 때문에 정전 전하에 의해 마이크로 LED가 손상될 우려가 있으며, MEMS 공정을 이용한 실리콘 헤드를 제작해야 하는 번거로움이 존재한다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0114367호 전사헤드를 구비한 마이크로 LED 전사 시스템(TRANSFER SYSTEM FOR MICRO LED WITH TRANSFER HEAD) 대한민국 공개특허 제10-2020-0114077호 마이크로 LED 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 LED 전사 방법(MICRO LED TRANSFER DEVICE AND MICRO LED TRANSFERRING METHOD USING THE SAME)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 성장기판에서 제작된 마이크로 LED를 성장기판에서 임시기판으로 공정 시간을 최소화하면서 정렬시키는 전사 장치를 제공하는데 있다.

전사 과정에서 형성기억 소재의 특성을 적용하여 마이크로 LED의 간격을 조절하고자 한다. 고해상도 및 대면적 디스플레이 패널에 대한 생산 시간을 현저하게 줄이고자 한다.

또한, 신뢰성 있는 마이크로 LED 전사 장치를 제공하고자 한다. 또한, 본 장치의 각 구성요소 사이의 결합 관계를 용이하게 하여 유지, 관리가 편리하도록 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 원형기판에 배치되는 복수 개의 마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 형상기억부재의 제어에 의해 상기 마이크로LED 사이의 X축 간격을 확장하여 제1마이크로LED로 변경시키는 제1전사유닛; 상기 제1마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제1임시기판; 상기 제1마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 상기 형상기억부재의 제어에 의해 상기 제1마이크로LED 사이의 Y축 간격을 확장하여 제2마이크로LED로 변경시키는 제2전사유닛; 상기 제2마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제2임시기판; 및 상기 제1전사유닛과 상기 제2전사유닛을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동시키기 위한 이동모듈;을 포함하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치를 제공한다.

상기 제1전사유닛 및 상기 제2전사유닛이 금형에 배치되면,

상기 제1전사유닛 및 상기 제2전사유닛에는 제1온도에서 롤러에 의한 가압으로 피치조절홈과 부착면이 신축 방향으로 각각 반복 형성되는 것이 바람직하다.

상기 형상기억부재는 플레이트 형상이며, 상기 형상기억부재의 하면에는 제2온도에서 점착력이 감소되는 점착층이 도포 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2온도는 상기 제1온도보다 더 높게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 형상기억부재 및 상기 점착층 사이에는 그래핀층이 개재되는 것이 바람직하다.

상기 마이크로LED는 상기 원형기판에 내접하는 정사각형영역 내에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 원형기판 중 상기 정사각형영역 외에 배치되는 마이크로LED는 제3임시기판에 1대 1로 전사되는 것이 바람직하다.

상기 제1전사유닛 및 상기 제2전사유닛은 체적 변화에 의해 횡단면적이 확장되는 것이 바람직하다.

상기 제2마이크로LED를 TFT기판에 전사시키는 제3전사유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치를 이용한 전사 방법으로서, 제1전사유닛을 원형기판으로 이동시킨 후, 마이크로LED를 부착하는 제1단계; 상기 제1전사유닛을 제1온도 분위기에 노출하여 상기 마이크로LED를 제1마이크로LED로 변경하는 제2단계; 상기 제1전사유닛을 제1임시기판으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 상기 제1임시기판에 상기 제1마이크로LED를 임시적으로 정렬하는 제3단계; 제2전사유닛을 상기 제1임시기판으로 이동시킨 후, 상기 제1마이크로LED를 점착하는 제4단계; 상기 제2전사유닛을 제1온도 분위기에 노출하여 상기 제1마이크로LED를 제2마이크로LED로 변경하는 제5단계; 및 상기 제2전사유닛을 상기 제2임시기판으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 상기 제2임시기판에 상기 제2마이크로LED를 임시적으로 정렬하는 제6단계;를 포함하는 마이크로 LED 전사 장치를 이용한 전사 방법을 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치는 성장기판에서 제작된 마이크로 LED를 성장기판에서 임시기판으로 공정 시간을 최소화하면서 정렬시킬 수 있다.

전사 과정에서 형성기억 소재의 특성을 적용하여 마이크로 LED의 간격을 조절할 수 있다. 고해상도 및 대면적 디스플레이 패널에 대한 생산 시간을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 신뢰성 있는 마이크로 LED 전사 장치를 제공할 수 있다. 또한, 각 구성요소 사이의 결합 관계를 용이하게 하여 유지, 관리가 편리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형기판에 배치되는 마이크로LED를 보여주는 평면도.
도 2는 제1전사유닛(또는 제2전사유닛)이 금형에서 형상 변형되는 과정을 보여주는 개략도.
도 3은 도 2의 제1전사유닛(또는 제2전사유닛)에 마이크로LED가 부착되는 것을 보여주는 도면.
도 4는 도 1의 마이크로LED가 제1임시기판과 제2임시기판에 순차적으로 임시 정렬되는 과정을 보여주는 도면.
도 5는 TFT기판에 형성된 픽셀을 보여주는 도면.
도 6은 도 3의 형상기억부재의 다양한 형상에 대한 예시도.
도 7은 다른 실시예에 따라 형상기억부재의 체적 변화를 이용하여 임시기판에 정렬되는 과정을 보여주는 도면.

본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형기판에 배치되는 마이크로LED를 보여주는 평면도이고, 도 2는 제1전사유닛(또는 제2전사유닛)이 금형에서 형상 변형되는 과정을 보여주는 개략도이며, 도 3은 도 2의 제1전사유닛(또는 제2전사유닛)에 마이크로LED가 부착되는 것을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 1의 마이크로LED가 제1임시기판(200)과 제2임시기판에 순차적으로 임시 정렬되는 과정을 보여주는 도면이고, 도 5는 TFT기판에 형성된 픽셀을 보여주는 도면이다. 도 6은 도 3의 형상기억부재의 다양한 형상에 대한 예시도이고, 도 7은 다른 실시예에 따라 형상기억부재의 체적 변화를 이용하여 임시기판에 정렬되는 과정을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치는 제1전사유닛(100), 제1임시기판(200), 제2전사유닛(300), 제2임시기판(400), 이동모듈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 마이크로LED(m)는 성장기판 상에서 성장, 형성된다. 성장기판은 사파이어, 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), GaN 등 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다. 마이크로LED(m)는 성장기판에서 최적의 특성이 나타나도록 형성된다. 마이크로LED(m)는 에칭 공정을 통해 낱개로 분리되며, 레이저리프트오프(LLO) 공정을 통해 성장기판에서 분리 가능한 상태로 된다.

마이크로LED(m)는 성장기판에서 타겟기판 예를 들어, 디스플레이 모듈 내에 형성되는 TFT기판으로 전사될 수 있다. 이 때, 다수의 마이크로LED(m)는 TFT기판에 전기적으로 연결된 상태로 배열된다. 한편, 디스플레이 모듈은 타일 형식(tiled type)으로 배열되어 대형 디스플레이 장치를 구성한다.

마이크로LED(m)는 수십 μm이며, 무기 발광물질로 이루어지고 전원이 공급되면 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩이다. 마이크로LED(m)는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 갖고 있어 차세대 디스플레이의 발광 소자로서 각광받고 있다. 마이크로LED(m)는 기존 LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 마이크로LED(m)는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있다. 마이크로LED(m)는 레드(Red), 그린(Green) 및 블랙(Black) 색상을 포함한다. 마이크로LED(m)는 화이트(W) 색상을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 전사 장치는 마이크로LED(m)가 성장기판에서 타겟기판으로 전사될 때, 직접 전사되는 것이 아니고, 일종의 중간기판인 임시기판으로 이송되는 과정을 거친다. 이런, 임시기판은 제1임시기판(200)과 제2임시기판(400)으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 성장기판에 배열되는 마이크로LED(m)는 성장기판에서 분리되어 제1임시기판(200)과 제2임시기판(400)에 순차적으로 이송 안착된 이후 타겟기판으로 전사될 수 있다.

제1전사유닛(100)은 원형기판(a)에 배치되는 복수 개의 마이크로LED(m)가 탈부착되도록 하며, 형상기억부재(110)의 제어에 의해 마이크로LED(m) 사이의 X축 간격을 확장하여 제1마이크로LED(m1)로 변경시킨다. 원형기판(a)은 성장기판을 포함하는 기판으로 혼용될 수 있다. 먼저, 분리 가능한 상태의 마이크로LED(m)는 제1전사유닛(100)에 의해 제1임시기판(200)으로 이송된다. 이 때, 원형기판(a)에서 마이크로LED(m) 사이의 피치(p)는 먼저 X축 방향으로 간격이 확장될 수 있다. 일 실시예에 따른 마이크로LED(m)는 원형기판(a)에 내접하는 정사각형영역(b) 내에 배치되는 것을 특징으로 한다. 정사각형영역(b)은 예를 들어, 한 변의 길이가 k이다.

즉, 제1전사유닛(100)은 마이크로LED(m) 사이의 X축 간격을 확장하여, 마이크로LED(m)를 제1배열을 갖는 제1마이크로LED(m1)로 배치할 수 있다. 한편, 일 실시예에서, 제1배열은 마이크로LED(m) 사이의 X축 간격이 미리 설정되는 동일 비율로 각각 멀어지면서 형성되는 배열 상태를 의미한다. 그 결과, 제1마이크로LED(m1)는 마이크로LED(m)와 단지 배열 상태를 달리할 뿐, 동일 소자를 의미한다.
제2전사유닛(300)은 제1마이크로LED(m1)가 탈부착되도록 하며, 형상기억부재(110)의 제어에 의해 제1마이크로LED(m1) 사이의 Y축 간격을 확장하여 제2마이크로LED(m2)로 변경시킨다. 제1마이크로LED(m1)는 제1전사유닛(100)에 의해 제1임시기판(200)에 임시적으로 정렬 안착되어 있다. 이 때, 마이크로LED(m) 사이의 피치(p)는 제2전사유닛(300)에 의해 Y축 방향으로 간격이 확장될 수 있다. 그 결과, 마이크로LED(m)는 X축 및 Y축 방향으로 그 간격이 각각 확장될 수 있다.
즉, 제2전사유닛(300)은 제1마이크로LED(m1) 사이의 Y축 간격을 확장하여, 제1마이크로LED(m1)를 제2배열을 갖는 제2마이크로LED(m2)로 배치할 수 있다. 한편, 일 실시예에서, 제2배열은 제1마이크로LED(m1) 사이의 Y축 간격이 미리 설정되는 동일 비율로 각각 멀어지면서 형성되는 배열 상태를 의미한다. 그 결과, 제2마이크로LED(m2)는 제1마이크로LED(m1)와 단지 배열 상태를 달리할 뿐, 동일 소자를 의미한다.
제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(300)이 금형(c)에 배치되면, 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(300)에는 제1온도에서 롤러(d)에 의한 가압으로 피치조절홈(112)과 부착면(113)이 신축 방향으로 각각 반복 형성된다. 피치조절홈(112)은 피치(p)에 따라 그 모양 등이 변경될 수 있다. 피치조절홈(112)은 예를 들어, 삼각홈, 사각홈, 반원홈 등일 수 있다. 부착면(113)은 마이크로LED(m), 제1마이크로LED(m1) 등이 부착되는 부분을 의미한다. 한편, 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(300)은 피치조절홈(112)과 부착면(113)의 반복 형성에 의해 일 방향으로 신축될 수 있다.

삭제

제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(200)은 형상기억부재(110), 점착층(130) 및 이형재(140)를 포함한다. 형상기억부재(110)는 어느 일 온도에서 형상 또는 체적이 변하는 특성을 갖는 모든 소재를 포함한다. 이런, 형상기억부재(110)는 예을 들어, 합금 또는 폴리머(polymer)일 수 있다. 형상기억부재(110)는 유리전이온도(tg) 이상에서 물성 변화에 의해 형상이 변경되어, 이전의 원래 형상으로 복귀하게 된다. 유리전이온도는 소재에 관계없이 어느 일 화학물질에 열이 가해질 때, 특성의 변화가 발생되는 온도를 의미한다. 이하, 유리전이온도는 제1온도일 수 있다. 일 실시예에 따른 제1온도는 80℃일 수 있다.

형상기억부재(110)는 플레이트 형상 즉, 상하면이 평탄한 판재일 수 있다. 형상기억부재(110)는 예를 들어, 정사각형, 원 등의 평면일 수 있다. 한편, 형상기억부재(110)의 두께는 수십 μm일 수 있다. 또한, 형상기억부재(110)의 하면에는 제2온도에서 점착력이 감소되는 점착층(130)이 도포 형성된다. 점착층(130)은 열 또는 광(UV)에 의해 제2온도에서 점착력(또는 접착력)을 상실(또는 소멸)할 수 있는 점착력을 제공한다. 일 실시예에 따른 제2온도는 140℃일 수 있다. 즉, 제1전사유닛(100)은 마이크로LED(m)를, 제2전사유닛(300)은 제1마이크로LED(m1)를 점착하여 이송하는 구성을 갖는다.

형상기억부재(110) 및 점착층(130) 사이에는 그래핀층(120)이 개재될 수 있다. 그래핀층(120)은 형상기억부재(110)의 온도 분포도를 균일하게 형성하여, 어느 특정 온도 분위기에서 형상기억부재(110)의 형상 또는 체적 변화가 일정하게 한다. 또한, 그래핀층(120)은 형상기억부재(110)의 강도를 일정하게 유지되도록 한다. 또한, 그래핀층(120)은 형상기억부재(110)의 열 방출을 효과적이게 한다. 한편, 그래핀층(120)은 형상기억부재(110) 및 점착층(130) 사이에 개재되지 않고, 형상기억부재(110) 내에 일정한 조성 비율로 혼합 형성될 수 있다.

제1전사유닛(100)의 원래 형상은 형상기억부재(110), 그래핀층(120), 점착층(130) 및 이형재(140)가 순차적으로 적층되는 플레이트 구조일 수 있다. 제1전사유닛(100)은 금형에서 변형 형상으로 변형된다. 이를 설명하면, 원래 형상의 제1전사유닛(100)이 금형(c) 위에 배치된다. 이 때, 금형(c)은 롤러(d)를 포함한다. 한편, 롤러(d)에는 피치조절홈(112)에 대응되는 돌부가 형성될 수 있다. 제1전사유닛(100)은 제1온도 분위기에서 롤러(d)에 의해 가압되고, 금형(c)에 대응되는 형상으로 변형되어 변형 형상을 갖게 된다. 그리고, 변형 형상의 제1전사유닛(100)은 제1온도 이하 예를 들어, 상온에 노출되면 변형 형상을 유지하게 된다. 그리고, 제1전사유닛(100)이 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에 노출되면, 원래 형상으로 복귀하게 된다.

일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치는 X축 방향 및 Y축 방향의 임시정렬을 위해 제1임시기판(200)과 제2임시기판(400)을 각각 포함한다. 제1임시기판(200)은 제1마이크로LED(m1)가 임시적으로 정렬되는 기판이다. 이런 제1임시기판(200)은 직사각형기판이다. 일 실시예에 따른 제1임시기판(200)은 X축 방향의 길이가 j이고, Y축 방향의 길이가 k이다. 제1임시기판(200)은 제1마이크로LED(m1)가 안착될 수 있도록 한다.

제2임시기판(400)은 제2마이크로LED(m2)가 임시적으로 정렬되는 기판이다. 제2임시기판(400)은 정사각형기판이다. 일 실시예에 따른 제2임시기판(400)은 X축 방향의 길이가 j이고, Y축 방향의 길이가 j이다. 제2임시기판(400)은 제2마이크로LED(m2)가 안착될 수 있도록 한다.

이동모듈은 제1전사유닛(100)과 제2전사유닛(300)을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동시킨다. 그 결과, 제1전사유닛(100)은 어느 제1공간위치에서 이동하여 원형기판(a)에 배치되는 마이크로LED(m)를 픽업(pick up)한 후 제1임시기판(200)으로 이송시킬 수 있다. 또한, 제2전사유닛(300)은 제1임시기판(200)에 배치되는 제1마이크로LED(m1)를 픽업한 후 제2임시기판(400)으로 이송시킬 수 있다.

이하, 원형기판(a)에 배치되는 복수 개의 마이크로LED(m)가 제2임시기판(400)에 임시적으로 정렬되는 과정을 설명한다. 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(300)에 의한 임시적 정렬은 원형기판(a) 중 특히, 정사각형영역(b) 내의 마이크로LED(m)를 대상으로 한다. 즉, 정사각형영역(b) 이외 영역에 배치되는 마이크로LED(m)는 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(300)이 아닌 다른 방식에 의해 원형기판(a)에서 분리 이송될 수 있다. 예를 들어, 원형기판(a) 중 정사각형 영역 외에 배치되는 마이크로LED(m)는 제3임시기판에 1대 1로 전사될 수 있다. 여기서, 제3임시기판은 제2임시기판(400) 또는 제2임시기판(400)의 모양, 크기를 갖을 수 있다. 이 때, 마이크로LED(m)는 1개(낱개) 단위로 개별 이송된다. 그리고, 제2마이크로LED(m2)와 동일한 간격으로 제3임시기판에 정렬될 수 있다.

제1전사유닛(100)은 정사각형영역(b) 내에 배치되는 복수 개의 마이크로LED(m)를 픽업한다. 이를 위해, 제1전사유닛(100)에는 피치조절홈(112)과 부착면(113)이 형성되어 있다. 이 때, 이형재(140)는 제거된 상태이다. 제1전사유닛(100)은 전술한 것처럼, 이동모듈에 의해 이동 동작한다. 제1전사유닛(100)의 부착면(113)에는 복수 개의 마이크로LED(m)가 부착되어 있다. 그 상태에서, 제1전사유닛(100)은 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에 노출되어 X축 방향으로 신장된다.

이를 통해, 마이크로LED(m)는 마이크로LED(m) 사이의 X축 간격이 확장된 제1마이크로LED(m1)로 변경된다. 그 다음, 제1전사유닛(100)이 제1임시기판(200)의 상측에 위치하면 제1전사유닛(100)은 제2온도 또는 제2온도 이상의 온도 분위기에 노출된다. 이 때, 점착층(130)의 점착력은 상실되고, 제1마이크로LED(m1)는 제1임시기판(200)에 안착될 수 있다.

제2전사유닛(300)은 제1임시기판(200)에 배치되는 제1마이크로LED(m1)를 픽업한다. 제2전사유닛(300) 역시 이동모듈에 의해 이동 동작한다. 이 때, 제2전사유닛(300)의 부착면(113)에는 제1마이크로LED(m1)가 부착되어 있다. 그 상태에서, 제2전사유닛(300)은 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에 노출되어 Y축 방향으로 신장된다. 이를 통해, 제1마이크로LED(m1)는 제1마이크로LED(m1) 사이의 Y축 간격이 확장된 제2마이크로LED(m2)로 변경된다. 제2전사유닛(300)이 제2임시기판(400)의 상측에 위치하면 제2온도 또는 제2온도 이상의 온도 분위기에 노출된다. 이 때, 점착층(130)의 점착력은 상실되고, 제2마이크로LED(m2)는 제2임시기판(400)에 안착될 수 있다.

여기서, 제2온도는 제1온도보다 더 높게 설정되는 것이 바람직하다. 이는 형상기억부재(110)가 원래 형상으로 복귀하는 단계 이후, 점착층(130)의 점착력이 소멸하는 단계가 진행되기 점에 기인한다.

또한, 일 실시예에 따른 전사 장치는 제2마이크로LED(m2)를 TFT기판에 전사시키는 제3전사유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제3전사유닛은 제2임시기판(400)에서 정렬되는 제2마이크로LED(m2)를 그대로 TFT기판으로 이송시킨다. 한편, TFT기판에서 R, G, B 제2마이크로LED(m2)는 하나의 픽셀(P)을 형성한다. 이 때, 픽셀은 W 제2마이크로LED(m2)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 픽셀은 각 제2마이크로LED(m2)를 구동하기 위한 구동회로를 더 포함할 수 있다. 또한, 픽셀은 미리 설정된 간격을 유지하며 다수 배치된다.

이와 달리, 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(200)은 체적 변화에 의해 횡단면적이 확장될 수 있다. 도 7을 참조하면 즉, 제1전사유닛(100) 및 제2전사유닛(200)을 구성하는 형상기억부재(110)는 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에서 원래 형상으로 복귀하면서 체적 변화에 의해 횡단면적이 확장될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치를 이용한 전사 방법을 설명한다. 일 실시예에 따른 전사 방법은 제1단계 내지 제6단계를 포함할 수 있다. 제1단계는 제1전사유닛(100)을 원형기판(a)으로 이동시킨 후, 마이크로LED(m)를 부착하는 단계이다. 전술한 것처럼, 제1전사유닛(100)은 형상기억부재(110)를 포함한다. 그리고, 제1전사유닛(100)에는 피치조절홈(112)과 부착면(113)이 신축 방향으로 각각 반복 형성되어 있다. 여기서, 제1전사유닛(100)의 부착면(113)에 도포 형성되는 점착층(130)은 마이크로LED(m)를 부착시킨다.

제2단계는 제1전사유닛(100)을 제1온도 분위기에 노출하여 마이크로LED(m)의 X축 간격을 확장하여 제1배열을 갖는 제1마이크로LED(m1)로 배치하는 단계이다. 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에서, 제1전사유닛(100)을 구성하는 형상기억부재(110)는 원래 형상으로 복귀하면서, 마이크로LED(m) 사이의 피치(p)를 X축 방향으로 확장시킨다.

제3단계는 제1전사유닛(100)을 제1임시기판(200)으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 제1임시기판(200)에 제1마이크로LED(m1)를 임시적으로 정렬하는 단계이다. 제2온도 또는 제2온도 이상의 온도 분위기에서 점착층(130)은 점착력을 상실하고, 제1마이크로LED(m1)는 제1임시기판(200) 상에 안착될 수 있다.

제4단계는 제2전사유닛(300)을 제1임시기판(200)으로 이동시킨 후, 제1마이크로LED(m1)를 점착하는 단계이다. 제2전사유닛(300)은 형상기억부재(110)를 포함한다. 제2전사유닛(300)에는 피치조절홈(112)과 부착면(113)이 신축 방향으로 각각 반복 형성되어 있다. 여기서, 제2전사유닛(300)의 부착면(113)에 도포 형성되는 점착층(130)은 제1마이크로LED(m1)를 부착시킨다.

제5단계는 제2전사유닛(300)을 제1온도 분위기에 노출하여 제1마이크로LED(m1)의 Y축 간격을 확장하여 제2배열을 갖는 제2마이크로LED(m2)로 배치하는 단계이다. 제1온도 또는 제1온도 이상의 온도 분위기에서, 제2전사유닛(300)을 구성하는 형상기억부재(110)는 원래 형상으로 복귀하면서, 제1마이크로LED(m1) 사이의 피치(p)를 Y축 방향으로 확장시킨다.

제6단계는 제2전사유닛(300)을 제2임시기판(400)으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 제2임시기판(400)에 제2마이크로LED(m2)를 임시적으로 정렬하는 단계이다. 제2온도 또는 제2온도 이상의 온도 분위기에서 점착층(130)은 점착력을 상실하고 제2마이크로LED(m2)는 제2임시기판(400) 상에 안착될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 제1전사유닛 200: 제1임시기판
300: 제2전사유닛 400: 제2임시기판
m: 마이크로LED m1: 제1마이크로LED
m2: 제2마이크로LED
a: 원형기판 b: 정사각형영역
c: 금형 d: 롤러

110: 형상기억부재 112: 피치조절홈
113: 부착면 120: 그래핀층
130: 점착층 140: 이형재

Claims (10)

1. 원형기판에 배치되는 복수 개의 마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 형상기억부재의 제어에 의해 상기 마이크로LED 사이의 X축 간격을 확장하여, 상기 마이크로LED를 제1배열을 갖는 제1마이크로LED로 배치하는 제1전사유닛;
   상기 제1마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제1임시기판;
   상기 제1마이크로LED가 탈부착되도록 하며, 상기 형상기억부재의 제어에 의해 상기 제1마이크로LED 사이의 Y축 간격을 확장하여, 상기 제1마이크로LED를 제2배열을 갖는 제2마이크로LED로 배치하는 제2전사유닛;
   상기 제2마이크로LED가 임시적으로 정렬되는 제2임시기판; 및
   상기 제1전사유닛과 상기 제2전사유닛을 X축, Y축 및 Z축으로 각각 이동시키기 위한 이동모듈;을 포함하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1전사유닛 및 상기 제2전사유닛에는 제1온도에서 롤러에 의한 가압으로 피치조절홈과 부착면이 신축 방향으로 각각 반복 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 형상기억부재는 플레이트 형상이며,
   상기 형상기억부재의 하면에는 제2온도에서 점착력이 감소되는 점착층이 도포 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2온도는 상기 제1온도보다 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 형상기억부재 및 상기 점착층 사이에는 그래핀층이 개재되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로LED는 상기 원형기판에 내접하는 정사각형영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 원형기판 중 상기 정사각형영역 외에 배치되는 마이크로LED는 제3임시기판에 1대 1로 전사되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1전사유닛 및 상기 제2전사유닛은 체적 변화에 의해 횡단면적이 확장되는 것을 특징으로 하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2마이크로LED를 TFT기판에 전사시키는 제3전사유닛;을 더 포함하는 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 형상기억 소재를 이용한 마이크로 LED 전사 장치를 이용한 전사 방법으로서,
    제1전사유닛을 원형기판으로 이동시킨 후, 마이크로LED를 부착하는 제1단계;
    상기 제1전사유닛을 제1온도 분위기에 노출하여 상기 마이크로LED의 X축 간격을 확장하여 제1배열을 갖는 제1마이크로LED로 배치하는 제2단계;
    상기 제1전사유닛을 제1임시기판으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 상기 제1임시기판에 상기 제1마이크로LED를 임시적으로 정렬하는 제3단계;
    제2전사유닛을 상기 제1임시기판으로 이동시킨 후, 상기 제1마이크로LED를 점착하는 제4단계;
    상기 제2전사유닛을 제1온도 분위기에 노출하여 상기 제1마이크로LED의 Y축 간격을 확장하여 제2배열을 갖는 제2마이크로LED로 배치하는 제5단계; 및
    상기 제2전사유닛을 상기 제2임시기판으로 이동시킨 후, 제2온도 분위기에서 상기 제2임시기판에 상기 제2마이크로LED를 임시적으로 정렬하는 제6단계;를 포함하는 마이크로 LED 전사 장치를 이용한 전사 방법.

Images