KR102495877B1 - 전사용기판에 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치 - Google Patents

전사용기판에 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치 Download PDF

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Abstract

버티컬 타입의 다수의 LED마이크로칩을 동일한 전극 배치의 형태로 전사용기판에 정렬할 수 있는 LED마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치가 제공된다. LED마이크로칩을 정렬하는 방법은 전사용기판과 이에 합착된 커버기판 사이의 공간에 전자기장을 형성하여 특정 LED마이크로칩을 회전시킴으로써, 전사용기판의 다수의 홀에 삽입되는 다수의 LED마이크로칩이 서로 동일한 배치형태로 정렬되도록 할 수 있다.

Description

전사용기판에 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치{Aligning method and apparatus for microchip in the transferring substrate}
본 발명은 전사용기판에 엘이디(이하, LED) 마이크로칩을 정렬하는 방법에 관한 것으로, 특히 전사용기판에 플립칩(flip chip) 타입의 LED마이크로칩이 동일한 전극 배치형태로 정렬되도록 하는 LED마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED)는 작은 표시소자 기능에서, 조명, 전광판, 신호등, 가전분야의 고휘도, 고출력 발광기능을 갖는 제품으로 널리 사용되고 있으며, 조명용으로 사용되는 일반적인 LED는 1000 um * 1000 um의 사이즈를 갖는다.
이러한 LED의 면적을 1/100으로 축소하면 머리카락 두께 정도의 100 um * 100 um 사이즈가 되는데 이를 마이크로 LED(micro LED)라고 하며, 차세대 디스플레이로서 부상하고 있다.
마이크로 LED는 변의 길이가 1 ~ 100 um를 형성할 수 있으며, 이러한 사이즈의 마이크로 LED를 유연기판에 전사(transfer)하면 플렉서블 디스플레이의 구현이 가능하고, 웨어러블 디스플레이, 인체삽입용 의료기기 등 다양한 산업분야에 응용할 수 있다.
마이크로 LED를 이용하여 디스플레이를 제작하려면 마이크로 LED를 유연기판 등 목표기판(target substrate)에 전사(transfer)해야 한다. 예컨대, 디스플레이를 4K UHD(3840 * 2160)로 구현하는 경우 약 25백만개의 마이크로 LED를 목표기판에 전사하여 실장시켜야 하므로, 전사 공정의 신속성, 정확도, 안정성이 마이크로 LED 디스플레이 제품에 큰 영향을 미친다.
종래의 마이크로LED전사방식으로 정전헤드(electrostatic head)를 이용하여 마이크로 LED를 목표기판에 전사하는 방식, 고분자물질의 탄성헤드를 이용하여 마이크로 LED를 목표기판에 전사하는 방식, 접착제가 코팅된 롤러 또는 섬모 접착구조를 갖는 헤드를 이용하여 마이크로 LED를 목표기판에 전사하는 방식 등이 있다.
이러한 종래의 전사방식은 헤드에 인가된 전압 또는 롤러의 가압에 의한 마이크로LED의 손상이나 헤드의 접착력을 지속적으로 유지하는 것의 어려움 등과 같은 문제가 있었다. 이에, 최근들어 수십 내지 수천개 이상의 다수의 마이크로 LED를 배열하여 목표기판에 동시에 전사하는 마이크로LED 전사기판이 개발되고 있다.
이러한, 마이크로LED 전사기판을 제작하기 위해서는 기판 상에 배열되는 다수의 마이크로LED에 대한 균일한 배열, 예컨대 다수의 마이크로LED의 전극 배치를 동일하게 배열하는 공정이 필수로 요구된다.
본 발명은 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩을 동일한 전극 배치의 형태로 전사용기판에 정렬할 수 있는 LED마이크로칩을 정렬하는 방법 및 이를 위한 정렬장치를 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩을 정렬하는 방법은, 다수의 제1홀과 각 상기 제1홀의 저면에서 베이스기판의 배면으로 천공된 제2홀이 형성된 전사용기판을 플레이트에 안착하고, 상기 다수의 제1홀 각각에 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩을 각각 삽입하는 단계; 상기 전사용기판과 커버기판을 합착하는 단계; 칩정렬부를 통해 상기 전사용기판과 커버기판 사이의 내부공간에 전자기장을 형성하여 상기 다수의 LED마이크로칩 중 적어도 하나의 LED마이크로칩을 회전시키는 단계; 및 상기 다수의 마이크로칩의 전극 배치 동일여부를 검사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩 정렬장치는, 일정한 간격으로 형성된 다수의 제1홀 및 각 상기 제1홀의 저면에서 베이스기판의 배면으로 천공된 제2홀을 포함하는 전사용기판이 안착되는 플레이트; 상기 전사용기판의 배면과 상기 플레이트 사이에 배치된 금속판재; 상기 전사용기판 상부에 합착되는 커버기판; 및 상기 전사용기판에 공급되는 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩이 동일한 배치 형태로 각각의 상기 제1홀에 삽입되도록 제어하는 제어유닛을 포함한다.
여기서, 상기 제어유닛은, 상기 커버기판을 상기 전사용기판 상부에 합착시키는 기판정렬부; 상기 플레이트에 진동을 인가하여 상기 제1홀에 상기 LED 마이크로칩이 삽입되도록 하는 진동인가부; 및 상기 기판정렬부에 의해 합착된 상기 전사용기판과 커버기판 사이의 내부공간에 전자기장을 형성하여 상기 다수의 LED마이크로칩 중 적어도 하나의 LED마이크로칩이 상기 홀 내부에서 회전되도록 하는 칩정렬부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED마이크로칩을 정렬하는 방법은, 전사용기판과 이에 합착된 커버기판 사이의 공간에 전자기장을 형성하여 특정 LED마이크로칩을 회전시킴으로써, 전사용기판의 다수의 홀에 삽입되는 다수의 LED마이크로칩이 서로 동일한 전극 배치형태를 가지도록 할 수 있다.
이에, 본 발명은 전사용기판의 제작공정을 단순화할 수 있으며, 이를 통해 전사용기판의 제조시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩 정렬장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 전사용 기판의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩의 정렬방법을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED마이크로칩의 정렬방법에 대한 실시예들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED마이크로칩의 정렬방법에 대한 실시예들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 전사용 기판에 대한 실시예들이다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어일 수 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명하도록 한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 모두 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특성, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특성들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩 정렬장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 전사용 기판의 단면을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예의 LED마이크로칩 정렬장치(10)는 이송수단(미도시)을 통해 이송된 전사용기판(transferring substrate, 200)에 다수의 LED마이크로칩(미도시)을 소정 간격으로 정렬하여 전사기판을 제작할 수 있다. 다수의 LED마이크로칩은 소정 컬러의 광을 방출할 수 있으며, 이들 각각은 전극 배치형태가 동일하도록 전사용기판(200)에 정렬될 수 있다.
LED마이크로칩 정렬장치(10)는 전사용기판(200)이 안착되는 플레이트(110), 상기 전사용기판(200) 상에 결합되는 커버기판(130) 및 다수의 LED마이크로칩이 전사용기판(200) 상에 균일하게 정렬되도록 제어하는 제어유닛(120)을 포함할 수 있다.
전사용기판(200)은 유리 등의 베이스기판(210)에 일정한 간격으로 형성되어 각각에 LED마이크로칩이 삽입되어 안착되는 제1홀(220)과 상기 제1홀(220)의 저면에서 베이스기판(210)의 배면으로 천공된 제2홀(225)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1홀(220)은 이에 삽입되는 LED마이크로칩보다 큰 크기로 형성되며, 제1홀(220) 각각에는 하나의 LED마이크로칩이 삽입될 수 있다. 또한, 다수의 제1홀(220)은 사각기둥 등과 같은 다각형 형태로 형성되거나 또는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 전사용기판(200)의 전면에는 전도성 금속물질로 이루어진 도전층(미도시)이 코팅되어 형성될 수 있다. 이러한 도전층은 후술될 커버기판(130)의 내측, 다시 말해 전사용기판(200)의 상면에 대응되는 커버기판(130)의 배면에 형성될 수도 있다.
LED마이크로칩 정렬장치(10)의 플레이트(110)에는 전술한 전사용기판(200)이 안착되는 기판안착부(111)가 형성될 수 있다. 또한, 기판안착부(111)의 하부, 즉 플레이트(110)의 내측에는 안착된 전사용기판(200)을 진공흡착방식 등을 통해 고정시킬 수 있는 흡착부(미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 플레이트(110)의 기판안착부(111)와 전사용기판(200)의 배면 사이에는 금속판재(140)가 배치될 수 있다. 금속판재(140)는 후술될 제어유닛(120)으로부터 소정의 전압 또는 전류를 제공받을 수 있으며, 이로 인해 전사용기판(200)에 전기장을 발생시킬 수 있다.
커버기판(130)은 전사용기판(200)의 상면에 합착될 수 있다. 이러한 커버기판(130)에는 그 가장자리를 따라 소정 높이로 격벽(미도시)이 돌출되어 형성될 수 있다. 커버기판(130)의 격벽에 의해 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이에는 소정 높이의 내부공간이 형성될 수 있다. 커버기판(130)은 투명 플라스틱 또는 유리 등의 재질로 형성될 수 있다.
제어유닛(120)은 전사용기판(200)에 다수의 LED마이크로칩 각각이 균일하게 정렬되도록 할 수 있다. 이러한 제어유닛(120)은 기판정렬부(121), 진동인가부(122), 진공제어부(123), 칩정렬부(124) 및 검사부(125)를 포함할 수 있다.
기판정렬부(121)는 플레이트(110) 상에 안착된 전사용기판(200) 상부에 커버기판(130)을 배치하여 정렬하고, 이들을 서로 합착시킬 수 있다. 또한, 기판정렬부(121)는 후술될 칩정렬부(124)에 의해 전사용기판(200)에 다수의 LED마이크로칩의 정렬이 완료되면, 전사용기판(200)으로부터 커버기판(130)을 분리시킬 수 있다.
진동인가부(122)는 플레이트(110)에 소정 주파수 또는 세기의 진동을 인가하여 전사용기판(200)으로 상기 진동을 전달할 수 있다. 이에, 전사용기판(200)에 공급된 다수의 LED마이크로칩은 상기 전사용기판(200)의 다수의 홀(220) 각각에 삽입될 수 있다.
여기서, 다수의 LED마이크로칩 각각은 진동인가부(122)에서 발생된 진동에 의해 전사용기판(200)의 각 홀(220)에 하나씩 대응되어 삽입될 수 있다. 그리고, 다수의 LED마이크로칩 모두가 전사용기판(200)의 홀(220)에 삽입되면, 전술된 기판정렬부(121)에 의해 전사용기판(200)의 상면에 커버기판(130)이 정렬되어 합착될 수 있다.
진공제어부(123)는 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 내부공간을 선택적으로 진공상태로 형성할 수 있다. 예컨대, 진공제어부(123)는 전사용기판(200)의 다수의 제2홀(225)을 통해 공기를 흡입하여 내부공간을 진공상태로 형성할 수 있다. 또한, 진공제어부(123)는 전사용기판(200)의 다수의 제2홀(225)을 통한 공기흡입을 중단하거나 또는 소정량의 공기를 배출하여 내부공간의 진공상태를 해제할 수 있다.
칩정렬부(124)는 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 공간에 전자기장을 발생시킬 수 있다. 칩정렬부(124)에 의해 발생되는 전자기장에 의해 전사용기판(200)의 다수의 홀(220) 각각에 삽입된 다수의 LED마이크로칩 중 일부가 홀(220) 내부에서 일 방향으로 회전되어 위치가 반전될 수 있다. 이러한 LED마이크로칩의 회전에 의해 전사용기판(200)의 다수의 홀(220)에 삽입된 다수의 LED마이크로칩 각각은 동일한 배치형태로 정렬될 수 있다.
칩정렬부(124)는 커버기판(130) 상에 배치되어 소정 방향으로 이동하면서 두 기판 사이의 공간에 자기장을 발생시키는 자석(미도시)과 전사용기판(200)의 배면에 배치된 금속판재(140)에 전압 또는 전류를 인가하여 전기장을 발생시키는 전원공급부(미도시)를 포함할 수 있다.
예컨대, 칩정렬부(124)는 금속판재(140)에 소정의 전압 또는 전류를 인가할 수 있다. 이와 함께, 칩정렬부(124)는 커버기판(130)의 상면에서 자석을 전/후/좌/우 방향으로 이동시킬 수 있다.
이에, 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이러한 전자기장에 의해 전사용기판(200)의 홀(220)에 삽입된 다수의 LED마이크로칩 중 적어도 하나가 홀(220)의 내부에서 회전될 수 있다. 이때, 회전되는 LED마이크로칩은 커버기판(130)을 통해 인가되는 자기력에 의해 전극의 배치방향이 제어되어 회전될 수 있다.
검사부(125)는 전사용기판(200)의 다수의 홀(220) 각각에 삽입된 다수의 LED마이크로칩 각각의 전극 배치형태를 검사할 수 있다. 이러한 검사부(125)는 대구경 광학현미경 또는 촬상장치로 구성될 수 있으며, 전사용기판(200)의 전면을 관찰 또는 촬영하여 기판의 홀(220) 상부로 노출된 다수의 LED마이크로칩 각각의 전극배치의 동일여부를 검사할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 제어유닛(120)은 전사용기판(200)의 전면에 다수의 스페이서(미도시)를 공급하여 배치하는 스페이서공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
스페이서공급부에서 전사용기판(200)에 공급되는 스페이서는 소정의 직경을 갖는 구 형태일 수 있으며, 비전도성물질로 형성될 수 있다. 다수의 스페이서는 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 각각의 사이에 배치될 수 있다. 스페이서는 커버기판(130)의 격벽과 함께 전사용기판(200)과 커버기판(130) 합착 시 두 기판 사이의 간격을 유지할 수 있다. 이러한 스페이서는 커버기판(130)의 격벽의 높이와 동일한 직경으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 LED마이크로칩 정렬장치(10)는 전자기장을 이용하여 전사용기판(200)에 다수의 LED마이크로칩 각각이 동일한 전극배치 형태를 가지도록 정렬할 수 있다. 이에, 본 발명은 LED마이크로칩 전사용기판의 제작공정을 단순화하여 제조시간 및 비용을 절감시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED마이크로칩의 정렬방법을 나타내는 도면이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED마이크로칩의 정렬방법에 대한 실시예들이다.
먼저, 전사용기판(200)이 플레이트(110)로 이송되어 안착되고, 전사용기판(200) 상에 다수의 LED마이크로칩(300)이 공급될 수 있다(S10).
전사용기판(200)은 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 베이스기판(210), 상기 베이스기판(210)에 형성된 다수의 제1홀(220) 및 제2홀(225)을 포함할 수 있다.
또한, 플레이트(110)의 기판안착부(111)에는 금속판재(140)가 배치될 수 있으며, 전사용기판(200)은 상기 금속판재(140)와 중첩되도록 이에 안착되어 플레이트(110)에 고정될 수 있다. 여기서, 전사용기판(200)에 도전층이 형성되는 경우에는 금속판재(140)가 배치되지 않을 수 있다.
다음으로, 마이크로칩 정렬장치(10)는 진동인가부(122)를 통해 플레이트(110)에 소정의 진동을 인가할 수 있다. 이에, 전사용기판(200)에 공급된 다수의 LED마이크로칩(300) 각각은 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 각각에 삽입될 수 있다(S20).
도 4a에 도시된 바와 같이, 다수의 LED마이크로칩(300) 각각은 제1전극(310), 제2전극(350), 제1반도체층(320), 발광층(330) 및 제2반도체층(340)으로 구성되며, 제1전극(310) 또는 제2전극(350)에 인가되는 전압 또는 전류에 따라 발광층(330)을 통해 소정의 광을 방출할 수 있다.
이러한 LED마이크로칩(300)은 제1전극(310)과 제2전극(350)이 동일 평면상, 예컨대 제1반도체층(320) 상에서 이격되어 배치된 플립칩(flip chip) 타입일 수 있다. 이때, 제2전극(350)은 소정의 홀(355)을 통해 제2반도체층(340)에 연결될 수 있다.
또한, 본 실시예의 LED마이크로칩(300)은 제1전극(310) 및 제2전극(350) 중 적어도 하나에 자성물질이 포함되어 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 예로 LED마이크로칩(300)의 제1전극(310) 및 제2전극(350) 모두에 자성물질이 포함된 것을 설명하기로 한다.
전술된 다수의 LED마이크로칩(300)은 전사용기판(200) 상에 공급되며, 이들 각각은 진동인가부(122)에서 플레이트(110)를 통해 인가되는 진동에 의해 움직여 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 각각에 하나씩 삽입될 수 있다. 이때, 각 제1홀(220)의 상부로 노출되는 LED마이크로칩(300)의 전극은 서로 다를 수 있다.
예컨대, 전사용기판(200)에 공급된 다수의 LED마이크로칩(300)은 제1칩(300-1), 제2칩(300-2), 제3칩(300-3) 및 제4칩(300-4)을 포함할 수 있다. 이러한 제1칩(300-1) 내지 제4칩(300-4)은 플레이트(110)를 통해 전사용기판(200)에 인가되는 진동에 의해 이들 위치에서 인접된 제1홀(220)에 각각 삽입될 수 있다. 이때, 제1칩(300-1) 및 제4칩(300-4) 각각은 제1홀(220)의 상부로 제1전극(310)이 노출되도록 삽입될 수 있다. 반면에, 제2칩(300-2) 및 제3칩(300-3) 각각은 제1홀(220)의 상부로 제2전극(350)이 노출되도록 삽입될 수 있다.
또한, 본 단계에서 다수의 LED마이크로칩(300)이 전사용기판(200)의 제1홀(220)에 삽입된 후, 전사용기판(200) 상에 다수의 스페이서(400)를 배치할 수 있다. 다수의 스페이서(400) 각각은 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 각각의 사이에 배치될 수 있다.
이러한 스페이서(400)는 후속 공정에서 전사용기판(200)과 커버기판(130)이 합착되었을 때, 합착된 두 기판 사이의 간격을 유지하여 두 기판 사이에 소정 높이의 내부공간이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 스페이서(400)는 다수의 제1홀(220) 중 서로 인접되는 홀 사이를 차폐하여 후속 공정을 진행할 때 제1홀(220)에 삽입된 LED마이크로칩(300)이 다른 제1홀(220) 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 스페이서(400)는 비전도성물질로 구 형태로 형성될 수 있으나, 그 형태가 제한되지는 않는다.
한편, 다수의 LED마이크로칩(300)은 디스플레이장치의 표시화소(RGB)를 구성하는 데 이용될 수 있으며, 각각이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)광을 방출하는 마이크로칩일 수 있다. 이러한 적색마이크로칩, 녹색마이크로칩 및 청색마이크로칩 각각은 하나의 전사용기판(200)에서 서로 다른 행 또는 열의 제1홀(220)에 삽입되어 표시화소를 구성할 수 있다.
이에, 전술한 본 실시예의 전사용기판(200)에 진동을 인가하여 다수의 제1홀(220)에 다수의 LED마이크로칩을 삽입하는 단계는, 하나의 전사용기판(200)에 다수의 LED마이크로칩 중 적색마이크로칩, 녹색마이크로칩 및 청색마이크로칩을 순차적으로 공급하여 각 마이크로칩을 해당 제1홀(220)에 삽입하는 단계로 구성될 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 전사용기판(200)에는 다수의 제1홀(220)이 일정한 피치로 형성될 수 있다. 이러한 전사용기판(200)은 플레이트(110)에 안착되고, 그 상면에 순차적으로 적색마이크로칩, 녹색마이크로칩 및 청색마이크로칩이 공급될 수 있다.
여기서, LED마이크로칩으로 디스플레이장치의 표시화소를 구성하기 위해서는 적색마이크로칩, 녹색마이크로칩 및 청색마이크로칩이 각각 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 서로 다른 열에 있는 홀에 삽입되어야 한다.
따라서, 본 발명의 마이크로칩 정렬장치(10)는 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 특정 열에 위치하는 제1홀을 제외한 나머지를 차폐시킬 수 있는 하나 이상의 스크린(115)을 더 포함할 수 있다. 이러한 스크린(115)은 전사용기판(200)에 공급되는 마이크로칩의 종류에 따라 일 방향으로 움직여 특정 열의 홀을 차폐시킬 수 있다.
구체적으로, 스크린(115)은 플레이트(110)에 안착된 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 적색마이크로칩이 삽입되는 열에 형성된 제1홀(220)을 제외한 나머지를 차폐시킬 수 있다. 그리고, 전사용기판(200)에 적색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 적색마이크로칩은 스크린(115)에 의해 차폐되지 않은 제1홀(220)에 삽입될 수 있다.
이어, 스크린(115)은 일 방향으로 이동되어 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 녹색마이크로칩이 삽입되는 열에 형성된 제1홀(220)을 제외한 나머지를 차폐시킬 수 있다. 그리고, 전사용기판(200)에 녹색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 녹색마이크로칩은 스크린(115)에 의해 차폐되지 않은 제1홀(220)에 삽입될 수 있다.
계속해서, 스크린(115)은 플레이트(110)에 안착된 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 청색마이크로칩이 삽입되는 열에 형성된 제1홀(220)을 제외한 나머지를 차폐시킬 수 있다. 그리고, 전사용기판(200)에 청색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 청색마이크로칩은 스크린(115)에 의해 차폐되지 않은 제1홀(220)에 삽입될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 하나의 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 중 특정열의 제1홀(220)을 차폐시키는 스크린(115)을 이용하여 디스플레이장치의 표시화소 형성을 위한 적색, 녹색 및 청색마이크로칩 각각을 전사용기판(200)의 서로 다른 열에 형성된 제1홀(220)에 삽입시킬 수 있다.
또한, 전술된 전사용기판(200)에 진동을 인가하여 다수의 제1홀(220)에 다수의 LED마이크로칩을 삽입하는 단계는, 복수개의 전사용기판 각각에 적색마이크로칩, 녹색마이크로칩 및 청색마이크로칩을 공급하여 각 전사용기판의 홀에 해당 마이크로칩을 삽입하는 단계로 구성될 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 3개의 전사용기판(200-1, 200-2, 200-3)이 구비되고, 각 기판의 제1홀(220-1, 220-2, 220-3)에 적색, 녹색 및 청색마이크로칩을 각각 삽입할 수 있다.
먼저, 플레이트(110)에 제1전사용기판(200-1)이 안착될 수 있다. 제1전사용기판(200-1)에는 적색마이크로칩이 삽입되는 제1-1홀(220-1)이 형성될 수 있다. 이러한 제1전사용기판(200-1)에 적색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 적색마이크로칩은 제1전사용기판(200-1)의 제1-1홀(220-1)에 삽입될 수 있다.
이어, 제1전사용기판(200-1)에 대한 모든 공정, 즉 적색마이크로칩의 전극정렬이 완료되면, 플레이트(110)에는 제2전사용기판(200-2)이 안착될 수 있다. 제2전사용기판(200-2)에는 녹색마이크로칩이 삽입되는 제1-2홀(220-2)이 형성될 수 있다. 이러한 제2전사용기판(200-2)에 녹색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 녹색마이크로칩은 제2전사용기판(200-2)의 제 제1-2홀(220-2)에 삽입될 수 있다. 여기서, 제1전사용기판(200-1)과 제2전사용기판(200-2)은 실질적으로 동일한 크기이며, 다만 제1홀(220-1)과 제 제1-2홀(220-2)의 배치위치에서 차이가 있다.
계속해서, 제2전사용기판(200-2)에 대한 모든 공정, 즉 녹색마이크로칩의 전극정렬이 완료되면, 플레이트(110)에는 제3전사용기판(200-3)이 안착될 수 있다. 제3전사용기판(200-3)에는 청색마이크로칩이 삽입되는 제1-3홀(220-3)이 형성될 수 있다. 이러한 제3전사용기판(200-3)에 청색마이크로칩이 공급되고, 진동인가부(122)에서 인가되는 진동에 의해 청색마이크로칩은 제3전사용기판(200-3)의 제1-3홀(220-3)에 삽입될 수 있다. 여기서, 제3전사용기판(200-3)은 제1전사용기판(200-1) 및 제2전사용기판(200-2)과 실질적으로 동일한 크기이며, 다만 제1-3홀(220-3)은 그 배치위치가 제1홀(220-1) 및 제2홀(220-2)과 차이가 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 디스플레이장치의 표시화소 형성을 위한 적색, 녹색 및 청색마이크로칩을 서로 다른 위치에 제1홀(220-1, 220-2, 220-3)이 형성된 다수의 전사용기판(200-1. 200-2, 200-3) 각각에 공급하여 각 기판의 제1홀(220-1, 220-2, 220-3)에 삽입시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 LED마이크로칩(300)은 액정표시장치의 백라이트에 광원으로 구성되는 백색(W)광을 방출하는 백색마이크로칩일 수 있다. 이러한 백색마이크로칩은 도 4a를 참조하여 설명된 것과 같이, 전사용기판(200) 상에 공급되어 진동인가부(122)에서 인가된 진동에 의해 상기 전사용기판(200)의 각 제1홀(220)에 하나씩 삽입될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 LED마이크로칩이 요구되는 제품에 따라 전사용기판(200)에 공급되는 LED마이크로칩의 종류가 달라질 수 있으며, 그에 따라 전사용기판(200)이 특정 열의 제1홀(220)을 차폐시키는 하나 이상의 스크린(115)이 구비되거나 또는 서로 다른 위치에 제1홀(220)이 형성된 복수개의 전사용기판(200)이 사용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 전사용기판(200)의 각 제1홀(220)에 다수의 LED마이크로칩(300)이 삽입되면, 기판정렬부(121)는 전사용기판(200) 상부에 커버기판(130)을 배치시켜 두 기판을 합착시킬 수 있다. 그리고, 진공제어부(123)는 전사용기판(200)의 제2홀(225)을 통해 공기를 흡입하여 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 내부공간을 진공상태로 형성할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 커버기판(130)은 전사용기판(200)의 상부에 배치되어 전사용기판(200)과 합착될 수 있다. 이때, 커버기판(130)의 측부에는 상기 커버기판(130)의 테두리를 따라 소정 높이로 돌출된 격벽(135)이 형성될 수 있다. 이러한 커버기판(130)이 격벽(135)에 의해 전사용기판(200)과 커버기판(130)이 소정 간격으로 합착될 수 있으며, 그로 인해 두 기판 사이에 소정 높이의 내부공간이 형성될 수 있다.
또한, 앞서 도 4a를 참조하여 설명한 바와 같이, 전사용기판(200)에는 다수의 스페이서(400)가 배치될 수 있다. 이러한 스페이서(400)는 전술된 커버기판(130)의 격벽(135)과 함께 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 내부공간에서 두 기판 사이의 간격을 유지할 수 있다.
예컨대, 커버기판(130)의 격벽(135)에 의해 전사용기판(200)과 커버기판(130)이 소정 간격으로 합착되어 그 사이에 내부공간이 형성될 수 있다. 그러나, 격벽(135)은 커버기판(130)의 테두리를 따라 형성되므로, 합착된 두 기판의 중앙영역에서는 간격의 유지가 어려울 수 있다. 특히, 진공제어부(123)에 의해 상기 내부공간이 진공상태로 형성되는 경우에, 중앙영역에서는 두 기판의 이격 간격을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 전사용기판(200)의 전면에 소정 높이의 스페이서(400)를 배치함으로써 커버기판(130)과 전사용기판(200)의 합착 시 중앙영역에서도 두 기판의 간격이 유지되도록 할 수 있다.
이와 같이, 커버기판(130)의 격벽(135) 및 전사용기판(200)에 배치된 스페이서(400)에 의해 소정 간격으로 두 기판이 합착되면, 진공제어부(123)가 전사용기판(200)의 제2홀(225)을 통해 공기를 흡입하여 두 기판 사이의 내부공간을 진공상태로 형성할 수 있다. 이에, 전사용기판(200)의 각 제1홀(220)에 삽입된 LED마이크로칩(300)이 홀 내부에 고정될 수 있다.
계속해서, 칩정렬부(124)에 의해 커버기판(130)과 전사용기판(200) 사이의 내부공간에 전자기장이 발생될 수 있다. 그리고, 전자기장에 의해 전사용기판(200)의 각 제1홀(220)에 삽입된 LED마이크로칩(300)이 상기 제1홀(220) 내부에서 회전될 수 있다(S40).
칩정렬부(124)는 전사용기판(200)의 배면에 배치된 금속판재(140)에 소정의 전류 또는 전압을 인가할 수 있다. 이와 함께, 칩정렬부(124)는 커버기판(130)의 상부에서 자석을 전/후/좌/우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에, 커버기판(130)과 전사용기판(200) 사이의 내부공간에는 전자기장이 형성될 수 있다.
이러한 전자기장에 의해 전사용기판(200)의 다수의 제1홀(220) 각각에 삽입된 다수의 LED마이크로칩(300) 중 특정 마이크로칩이 제1홀(220) 내부에서 회전될 수 있다. 이때, 회전되는 마이크로칩은 자석으로부터 인가되는 자기력에 의해 특정 전극이 홀(220)의 상부에 위치되도록 회전될 수 있다.
예컨대, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 다수의 LED마이크로칩(300) 각각은 제1전극(310) 제2전극(350)에 자성물질이 포함된 플립칩 구조를 가질 수 있다. 그리고, 전술된 공정단계를 통해 다수의 LED마이크로칩(300) 중 제2칩(300)과 제3칩(300)이 나머지 마이크로칩과 반전되는 전극배치, 즉 제1전극(310) 및 제2전극(350)이 제1홀(220)의 저면에 위치되도록 제1홀(220)에 삽입될 수 있다.
칩정렬부(124)는 금속판재(140)에 전압 또는 전류를 인가하고, 커버기판(130)을 통해 자기력을 인가하여 서로 합착된 두 기판의 내부공간에 전자기장을 형성할 수 있다.
그리고, 이러한 전자기장에 의해 제2칩(300-2)과 제3칩(300-3)은 홀(220) 내부에서 일 방향으로 회전될 수 있다. 이때, 회전되는 제2칩(300-2)과 제3칩(300-3) 각각은 커버기판(130)을 통해 인가되는 자기력에 의해 특정 전극, 즉 자성물질이 포함된 제1전극(310) 및 제2전극(350)이 홀(220)의 상부로 노출되도록 위치가 반전될 수 있다.
이때, 칩정렬부(124)에 의해 전사용기판(200)과 커버기판(130) 사이의 내부공간에 전자기장이 형성될 때, 진공제어부(123)는 전사용기판(200)의 제2홀(225)을 통해 두 기판 사이의 내부공간의 진공상태를 해제할 수 있다.
한편, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따라 서로 합착된 커버기판(130)과 전사용기판(200)의 외주면에는 이를 둘러싸도록 코일(250)이 배치될 수 있다. 이때, 전사용기판(200)의 배면에 배치되는 금속판재(140)는 생략될 수 있다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 칩정렬부(124)는 상기 코일(250)의 양단에 소정의 전압 또는 전류를 인가하고, 이와 함께 커버기판(130)의 상부에서 자석을 전/후/좌/우 방향으로 이동시킬 수 있다.
이로 인해, 커버기판(130)과 전사용기판(200) 사이의 공간에는 전자기장이 형성되며, 다수의 LED마이크로칩 중 특정 LED마이크로칩, 즉 제2칩(300-2)과 제3칩(300-3) 각각이 전자기장에 의해 전사용기판(200)의 홀(220) 내에서 회전될 수 있다. 이때, 제2칩(300-2)과 제3칩(300-3) 각각은 커버기판(130)을 통해 인가되는 자석에 의한 자기력으로 인해 자성물질이 포함된 제1전극(310) 및 제2전극(350)이 전사용기판(200)의 홀(220) 상부로 노출되도록 회전될 수 있다.
다음으로, 칩정렬부(124)에 의한 특정 LED마이크로칩의 위치반전이 완료되면, 기판정렬부(121)는 커버기판(130)을 전사용기판(200)으로부터 분리하고, 전사용기판(200)을 금속판재(140)로부터 분리할 수 있다(S50). 그리고, 검사부(125)는 전사용기판(200)의 각 홀(220)에 삽입된 다수의 LED마이크로칩(300)의 전극 배치를 검사할 수 있다(S60).
상술한 과정을 통해 전사용기판(200)에 다수의 LED마이크로칩(300) 각각이 동일한 전극배치 형태로 정렬되면, 전사용기판(200)은 이송수단에 의해 이송되어 LED구동기판(미도시), 예컨대 TFT기판과 대응되도록 배치할 수 있다. 그리고, 전사용기판(200)에 정렬된 다수의 LED마이크로칩을 LED구동기판에 전사할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 LED 마이크로칩 정렬방법은 전사용기판(200)에 인가되는 전자기장을 통해 다수의 LED마이크로칩 각각이 동일한 전극 배치방향을 가지도록 정렬할 수 있다. 이에, 본 발명은 LED마이크로칩 전사용기판(200)의 제작공정을 단순화하여 제조시간 및 비용을 절감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 전술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
10: LED마이크로칩 정렬장치 110: 플레이트
120: 제어유닛 121: 기판정렬부
122: 진동인가부 123: 진공제어부
124: 칩정렬부 125: 검사부
130: 커버기판 200: 전사용기판

Claims (10)

  1. 다수의 제1홀과 각 상기 제1홀의 저면에서 베이스기판의 배면으로 천공된 제2홀이 형성된 전사용기판을 플레이트에 안착하고, 상기 다수의 제1홀 각각에 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩을 각각 삽입하는 단계;
    상기 전사용기판과 커버기판을 합착하는 단계;
    칩정렬부를 통해 상기 전사용기판과 커버기판 사이의 내부공간에 전자기장을 형성하여 상기 다수의 LED마이크로칩 중 적어도 하나의 LED마이크로칩을 회전시키는 단계; 및
    상기 다수의 마이크로칩의 전극 배치 동일여부를 검사하는 단계를 포함하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 LED마이크로칩을 회전시키는 단계는,
    상기 전사용기판의 배면에 배치된 금속판재에 전압을 인가하고, 상기 커버기판의 상면을 통해 자기력을 인가하여 상기 내부공간에 전자기장을 형성하는 단계; 및
    상기 자기력에 의해 상기 적어도 하나의 LED마이크로칩의 전극이 상기 제1홀의 상부로 노출되도록 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제1홀 각각에 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩 각각이 삽입된 후,
    상기 전사용기판의 전면에 다수의 스페이서를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전사용기판과 커버기판을 합착한 후,
    상기 전사용기판의 상기 제2홀을 통해 상기 내부공간을 진공상태로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내부공간에 전자기장이 형성될 때,
    상기 전사용기판의 상기 제2홀을 통해 상기 내부공간의 진공상태를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 LED마이크로칩 각각을 삽입하는 단계는,
    상기 플레이트에 진동을 인가하여 상기 다수의 LED마이크로칩 각각을 상기 전사용기판의 상기 제1홀에 삽입하는 단계인 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩을 정렬하는 방법.
  7. 일정한 간격으로 형성된 다수의 제1홀 및 각 상기 제1홀의 저면에서 베이스기판의 배면으로 천공된 제2홀을 포함하는 전사용기판이 안착되는 플레이트;
    상기 전사용기판의 배면과 상기 플레이트 사이에 배치된 금속판재;
    상기 전사용기판 상부에 합착되는 커버기판; 및
    상기 전사용기판에 공급되는 플립칩 타입의 다수의 LED마이크로칩이 동일한 배치 형태로 각각의 상기 제1홀에 삽입되도록 제어하는 제어유닛을 포함하고,
    상기 제어유닛은,
    상기 커버기판을 상기 전사용기판 상부에 합착시키는 기판정렬부;
    상기 플레이트에 진동을 인가하여 상기 제1홀에 상기 LED 마이크로칩이 삽입되도록 하는 진동인가부; 및
    상기 기판정렬부에 의해 합착된 상기 전사용기판과 커버기판 사이의 내부공간에 전자기장을 형성하여 상기 다수의 LED마이크로칩 중 적어도 하나의 LED마이크로칩이 상기 제1홀 내부에서 회전되도록 하는 칩정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩 정렬장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 칩정렬부는,
    상기 금속판재에 전압을 인가하는 전원공급부; 및
    상기 커버기판의 상면에서 전/후/좌/우 방향으로 이동하면서 상기 내부공간으로 자기력을 인가하는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩 정렬장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 LED마이크로칩 각각의 전극에 자성물질이 포함되고,
    상기 칩정렬부는,
    상기 적어도 하나의 LED마이크로칩의 전극이 상기 제1홀의 상부로 노출되도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩 정렬장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전사용기판의 전면에 다수의 스페이서를 공급하는 스페이서공급부;
    상기 전사용기판과 커버기판 사이의 내부공간을 선택적으로 진공상태가 되도록 제어하는 진공제어부; 및
    상기 전사용기판의 제1홀 각각에 삽입된 상기 다수의 LED마이크로칩 각각의 전극배치 동일여부를 검사하는 검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 마이크로칩 정렬장치.
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