KR102517784B1 - 마이크로 led 흡착체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 LED를 진공 흡착하는 마이크로 LED 진공 흡착체에 관한 것으로서, 특히 다공성 부재의 하부에 마스크를 구비함으로써 마이크로 LED 진공 흡착 시 진공압이 크게 형성되도록 하여 마이크로 LED를 이탈없이 이송할 수 있는 마이크로 LED 흡착체에 관한 것이다.

Description

마이크로 LED 흡착체{MICRO LED ADSORPTION BODY}
본 발명은 마이크로 LED를 흡착하는 흡착체에 관한 것이다.
현재 디스플레이 시장은 아직은 LCD가 주류를 이루고 있는 가운데 OLED가 LCD를 빠르게 대체하며 주류로 부상하고 있는 상황이다. 디스플레이 업체들의 OLED 시장 참여가 러시를 이루고 있는 상황에서 최근 Micro LED(이하,‘마이크로 LED’라 함) 디스플레이가 또 하나의 차세대 디스플레이로 부상하고 있다. LCD와 OLED의 핵심소재가 각각 액정(Liquid Crystal), 유기재료인데 반해 마이크로 LED 디스플레이는 1~100마이크로미터(㎛) 단위의 LED 칩 자체를 발광재료로 사용하는 디스플레이다.
Cree사가 1999년에 "광 적출을 향상시킨 마이크로-발광 다이오드 어레이"에 관한 특허를 출원하면서(등록특허공보 등록번호 제0731673호), 마이크로 LED 라는 용어가 등장한 이래 관련 연구 논문들이 잇달아 발표되면서 연구개발이 이루어지고 있다. 마이크로 LED를 디스플레이에 응용하기 위해 해결해야 할 과제로 마이크로 LED 소자를 Flexible 소재/소자를 기반으로 하는 맞춤형 마이크로 칩 개발이 필요하고, 마이크로 미터 사이즈의 LED 칩의 전사(transfer)와 디스플레이 픽셀 전극에 정확한 실장(Mounting)을 위한 기술이 필요하다.
특히, 마이크로 LED 소자를 표시 기판에 이송하는 전사(transfer)와 관련하여, LED 크기가 1~100 마이크로미터(㎛) 단위까지 작아짐에 따라 기존의 픽앤플레이스(pick & place) 장비를 사용할 수 없고, 보다 고정밀도로 이송하는 전사 헤드기술이 필요하게 되었다. 이러한 전사 헤드 기술과 관련하여, 이하에서 살펴보는 바와 같은 몇 가지의 구조들이 제안되고 있으나 각 제안 기술은 몇 가지의 단점들을 가지고 있다.
미국의 Luxvue사는 정전헤드(electrostatic head)를 이용하여 마이크로 LED를 전사하는 방법을 제안하였다(공개특허공보 공개번호 제2014-0112486호, 이하 ‘선행발명1’이라 함). 선행발명1의 전사원리는 실리콘 재질로 만들어진 헤드 부분에 전압을 인가함으로써 대전현상에 의해 마이크로 LED와 밀착력이 발생하게 하는 원리이다. 이 방법은 정전 유도시 헤드에 인가된 전압에 의해 대전 현상에 의한 마이크로 LED 손상에 대한 문제가 발생할 수 있다.
미국의 X-Celeprint사는 전사 헤드를 탄성이 있는 고분자 물질로 적용하여 웨이퍼 상의 마이크로 LED를 원하는 기판에 이송시키는 방법을 제안하였다(공개특허공보 공개번호 제2017-0019415호, 이하 ‘선행발명2’라 함). 이 방법은 정전헤드 방식에 비해 LED 손상에 대한 문제점은 없으나, 전사 과정에서 목표기판의 접착력 대비 탄성 전사 헤드의 접착력이 더 커야 안정적으로 마이크로 LED를 이송시킬 수 있으며, 전극 형성을 위한 추가 공정이 필요한 단점이 있다. 또한, 탄성 고분자 물질의 접착력을 지속적으로 유지하는 것도 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.
한국광기술원은 섬모 접착구조 헤드를 이용하여 마이크로 LED를 전사하는 방법을 제안하였다(등록특허공보 등록번호 제1754528호, 이하 ‘선행발명3’이라 함). 그러나 선행발명3은 섬모의 접착구조를 제작하는 것이 어렵다는 단점이 있다.
한국기계연구원은 롤러에 접착제를 코팅하여 마이크로 LED를 전사하는 방법을 제안하였다(등록특허공보 등록번호 제1757404호, 이하 ‘선행발명4’라 함). 그러나 선행발명4는 접착제의 지속적인 사용이 필요하고, 롤러 가압 시 마이크로 LED가 손상될 수도 있는 단점이 있다.
삼성디스플레이는 어레이 기판이 용액에 담겨 있는 상태에서 어레이 기판의 제1,2전극에 마이너스 전압을 인가하여 정전기 유도 현상에 의해 마이크로 LED를 어레이 기판에 전사하는 방법을 제안하였다(공개특허공보 제10-2017-0026959호, 이하 ‘선행발명5’라 함). 그러나 선행발명 5는 마이크로 LED를 용액에 담가 어레이 기판에 전사한다는 점에서 별도의 용액이 필요하고 이후 건조공정이 필요하다는 단점이 있다.
엘지전자는 헤드홀더를 복수의 픽업헤드들과 기판 사이에 배치하고 복수의 픽업 헤드의 움직임에 의해 그 형상이 변형되어 복수의 픽업 헤드들에게 자유도를 제공하는 방법을 제안하였다(공개특허공보 제10-2017-0024906호, 이하 ‘선행발명6’이라 함). 그러나 선행발명 6은 복수의 픽업헤드들의 접착면에 접착력을 가지는 본딩물질을 도포하여 마이크로 LED를 전사하는 방식이라는 점에서, 픽업헤드에 본딩물질을 도포하는 별도의 공정이 필요하다는 단점이 있다.
위와 같은 선행발명들의 문제점을 해결하기 위해서는 선행발명들이 채택하고 있는 기본 원리를 그대로 채용하면서 전술한 단점들을 개선해야 하는데, 이와 같은 단점들은 선행발명들이 채용하고 있는 기본 원리로부터 파생된 것이어서 기본 원리를 유지하면서 단점들을 개선하는 데에는 한계가 있다. 이에 본 발명의 출원인은 이러한 종래기술의 단점들을 개선하는데 그치지 않고, 선행 발명들에서는 전혀 고려하지 않았던 새로운 방식을 제안하고자 한다.
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이에 본 발명은 현재까지 제안된 마이크로 LED 흡착체의 문제점을 해결하고 다공성 부재 하부에 마스크를 구비함으로써 진공압이 크게 형성되어 마이크로 LED 진공 흡착 시 흡착력이 높아지고, 마이크로 LED를 이탈없이 이송할 수 있는 마이크로 LED 흡착체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 마이크로 LED 흡착체는 기공을 갖는 다공성 부재; 및 상기 다공성 부재의 하부에 구비되며 개구부를 갖는 마스크;가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크는 인바 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크는 금속 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크는 필름 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크는 종이 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크는 상기 다공성 부재의 진공 흡입력에 의해서 상기 다공성 부재에 흡착되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 마이크로 LED 흡착체는 마스크를 구비하여 마스크의 개구부를 통해 마이크로 LED를 진공 흡착하는 진공압을 더 크게 형성할 수 있어 균일한 평탄도를 가진 다공성 부재의 하부 표면에 마이크로 LED가 진공 흡착될 시 진공 흡착의 기능을 더욱 충실히 수행할 수 있고 이로 인해 진공 흡착 시 발생하는 이탈을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예의 이송 대상이 되는 마이크로 LED를 도시한 도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의해 표시 기판에 이송되어 실장된 마이크로 LED 구조체를 도시한 도.
도 3(a)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체가 마이크로 LED를 흡착하기 전 상태를 도시한 도.
도 3(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체가 마이크로 LED를 흡착한 상태를 도시한 도.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예의 마스크에 대한 실시 예를 도시한 도.
도 8은 본 발명의 실시 예의 제1변형 예를 도시한 도.
도 9는 본 발명의 실시 예의 제2변형 예를 도시한 도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체를 이용하여 마이크로 LED를 전사하는 방법을 도시한 도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 막 및 영역들의 두께 및 구멍들의 지름 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 도면에 도시된 마이크로 LED의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 LED 전사헤드의 이송 대상이 되는 복수의 마이크로 LED(100)를 도시한 도면이다. 마이크로 LED(100)는 성장 기판(101) 위에서 제작되어 위치한다.
성장 기판(101)은 전도성 기판 또는 절연성 기판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(101)은 사파이어, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, 및 Ga203 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
마이크로 LED(100)는 제1 반도체층(102), 제2 반도체층(104), 제1 반도체층(102)과 제2 반도체층(104) 사이에 형성된 활성층(103), 제1 컨택전극(106) 및 제2 컨택전극(107)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(102), 활성층(103), 및 제2 반도체층(104)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
제1 반도체층(102)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(104)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함하여 형성될 수 있다. n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InNInAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 반도체층(102)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(104)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
활성층(103)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 활성층(103)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
제1 반도체층(102)에는 제1 컨택전극(106)이 형성되고, 제2 반도체층(104)에는 제2 컨택전극(107)이 형성될 수 있다. 제1 컨택 전극(106) 및/또는 제2 컨택 전극(107)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다.
성장 기판(101) 위에 형성된 복수의 마이크로 LED(100)를 커팅 라인을 따라 레이저 등을 이용하여 커팅하거나 에칭 공정을 통해 낱개로 분리하고, 레이저 리프트 오프 공정으로 복수의 마이크로 LED(100)를 성장 기판(101)으로부터 분리 가능한 상태가 되도록 할 수 있다.
도 1에서 ‘p’는 마이크로 LED(100)간의 피치간격을 의미하고, ‘s’는 마이크로 LED(100)간의 이격 거리를 의미하며, ‘w’는 마이크로 LED(100)의 폭을 의미한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 LED 전사헤드에 의해 표시 기판으로 이송되어 실장됨에 따라 형성된 마이크로 LED 구조체를 도시한 도면이다.
표시 기판(301)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 기판(301)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 표시 기판(301)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가용성을 가질 수 있다. 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
화상이 표시 기판(301)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 표시 기판(301)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나 화상이 표시 기판(301)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 표시 기판(301)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 표시 기판(301)을 형성할 수 있다.
금속으로 표시 기판(301)을 형성할 경우 표시 기판(301)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
표시 기판(301)은 버퍼층(311)을 포함할 수 있다. 버퍼층(311)은 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(311)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(310), 게이트 전극(320), 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 활성층(310), 게이트 전극(320), 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)이 순차적으로 형성된 탑 게이트 타입(top gate type)인 경우를 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 타입(bottom gate type) 등 다양한 타입의 박막 트랜지스터(TFT)가 채용될 수 있다.
활성층(310)은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 활성층(310)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(310)은 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 활성층(310)은 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다. 예컨대, 활성층(310)은 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge) 등과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(313:gate insulating layer)은 활성층(310) 상에 형성된다. 게이트 절연막(313)은 활성층(310)과 게이트 전극(320)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(313)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(320)은 게이트 절연막(313)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(320)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(320)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(320)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(320)상에는 층간 절연막(315)이 형성된다. 층간 절연막(315)은 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)과 게이트 전극(320)을 절연한다. 층간 절연막(315)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(315) 상에 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)이 형성된다. 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 소스 전극(330a) 및 드레인 전극(330b)은 활성층(310)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결된다.
평탄화층(317)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 형성된다. 평탄화층(317)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)로부터 비롯된 단차를 해소하고 상면을 평탄하게 한다. 평탄화층(317)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 유기 물질은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 또한, 평탄화층(317)은 무기 절연막과 유기절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(317)상에는 제1 전극(510)이 위치한다. 제1 전극(510)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(510)은 평탄화층(317)에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극(330b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(510)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 평탄화층(317)상에는 픽셀 영역을 정의하는 뱅크층(400)이 배치될 수 있다. 뱅크층(400)은 마이크로 LED(100)가 수용될 오목부를 포함할 수 있다. 뱅크층(400)은 일 예로, 오목부를 형성하는 제1 뱅크층(410)를 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410)의 높이는 마이크로 LED(100)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 오목부의 크기(폭)는 표시 장치의 해상도, 픽셀 밀도 등에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 뱅크층(410)의 높이보다 마이크로 LED(100)의 높이가 더 클 수 있다. 오목부는 사각 단면 형상일 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않고, 오목부는 다각형, 직사각형, 원형, 원뿔형, 타원형, 삼각형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
뱅크층(400)은 제1 뱅크층(410) 상부의 제2 뱅크층(420)를 더 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410)와 제2 뱅크층(420)는 단차를 가지며, 제2 뱅크층(420)의 폭이 제1 뱅크층(410)의 폭보다 작을 수 있다. 제2 뱅크층(420)의 상부에는 전도층(550)이 배치될 수 있다. 전도층(550)은 데이터선 또는 스캔선과 평행한 방향으로 배치될 수 있고, 제2 전극(530)과 전기적으로 연결된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 뱅크층(420)는 생략되고, 제1 뱅크층(410) 상에 전도층(550)이 배치될 수 있다. 또는, 제2 뱅크층(420) 및 전도층(500)을 생략하고, 제2 전극(530)을 픽셀(P)들에 공통인 공통전극으로서 기판(301) 전체에 형성할 수도 있다. 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 광의 적어도 일부를 흡수하는 물질, 또는 광 반사 물질, 또는 광 산란물질을 포함할 수 있다. 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 가시광(예를 들어, 380nm 내지 750nm 파장 범위의 광)에 대해 반투명 또는 불투명한 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계(norbornene system) 수지, 메타크릴 수지, 환상 폴리올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐 에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 우레아(urea)수지, 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제1뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 블랙 매트릭스(black matrix) 재료와 같은 불투명 재료로 형성될 수 있다. 절연성 블랙 매트릭스 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그의 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물) 등을 포함할 수 있다. 변형례에서 제1 뱅크층(410) 및 제2 뱅크층(420)는 고반사율을 갖는 분산된 브래그 반사체(DBR) 또는 금속으로 형성된 미러 반사체일 수 있다.
오목부에는 마이크로 LED(100)가 배치된다. 마이크로 LED(100)는 오목부에서 제1 전극(510)과 전기적으로 연결될 수 있다.
마이크로 LED(100)는 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 파장을 가지는 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 마이크로 LED(100)는 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 크기를 갖는다. 마이크로 LED(100)는 개별적으로 또는 복수 개가 본 발명의 실시예에 따른 전사헤드에 의해 성장 기판(101) 상에서 픽업(pick up)되어 표시 기판(301)에 전사됨으로써 표시 기판(301)의 오목부에 수용될 수 있다.
마이크로 LED(100)는 p-n 다이오드, p-n 다이오드의 일측에 배치된 제1 컨택 전극(106) 및 제1 컨택 전극(106)과 반대측에 위치한 제2 컨택 전극(107)을 포함한다. 제1 컨택 전극(106)은 제1 전극(510)과 접속하고, 제2 컨택 전극(107)은 제2 전극(530)과 접속할 수 있다.
제1 전극(510)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO;aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
패시베이션층(520)은 오목부 내의 마이크로 LED(100)를 둘러싼다. 패시베이션층(520)은 뱅크층(400)과 마이크로 LED(100) 사이의 공간을 채움으로써, 오목부 및 제1 전극(510)을 커버한다. 패시베이션층(520)은 유기 절연물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(520)은 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패시베이션층(520)은 마이크로 LED(100)의 상부, 예컨대 제2 컨택 전극(107)은 커버하지 않는 높이로 형성되어, 제2 컨택 전극(107)은 노출된다. 패시베이션층(520) 상부에는 마이크로 LED(100)의 노출된 제2 컨택 전극(107)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(530)이 형성될 수 있다.
제2 전극(530)은 마이크로 LED(100)와 패시베이션층(520)상에 배치될 수 있다. 제2 전극(530)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.
도 3(a)는 본 발명의 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)를 흡착하기 전 상태를 도시한 도이고, 도 3(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)를 흡착한 상태를 도시한 도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체(1000)는, 기공을 갖는 다공성 부재(1100)를 포함하고, 다공성 부재(1100)의 하부에 구비되며 개구부(1110)를 갖는 마스크(1400)를 구비함으로써 마스크(1400)를 통해 마이크로 LED(100)가 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 용이하게 흡착될 수 있도록 하는 진공흡착체이다.
다공성 부재(1100)의 상부에는 진공 챔버(1200)가 구비된다. 진공 챔버(1200)는 진공을 공급하거나 진공을 해제하는 진공포트에 연결된다. 진공 챔버(1200)는 진공포트의 작동에 따라 다공성 부재(1100)의 다수의 기공에 진공을 가하거나 기공에 가하진 진공을 해제하는 기능을 한다. 진공 챔버(1200)를 다공성 부재(1100)에 결합하는 구조는 다공성 부재(1100)에 진공을 가하거나 가해진 진공을 해제함에 있어서 다른 부위로의 진공의 누설을 방지하는데 적절한 구조라면 이에 대한 한정은 없다.
마이크로 LED(100)의 진공 흡착 시, 진공 챔버(1200)에 가해진 진공은 다공성 부재(1100)의 다수의 기공에 전달되어 마이크로 LED(100)에 대한 진공 흡착력이 발생한다. 한편, 마이크로 LED(100)의 탈착 시에는, 진공 챔버(1200)에 가해진 진공이 해제됨에 따라 다공성 부재(1100)의 다수의 기공에도 진공이 해제되어 마이크로 LED(100)에 대한 진공 흡착력이 제거된다.
다공성 부재(1100)는 내부에 기공이 다수 함유되어 있는 물질을 포함하여 구성되며, 일정 배열 또는 무질서한 기공구조로 0.2~0.95 정도의 기공도를 가지는 분말, 박막/후막 및 벌크 형태로 구성될 수 있다. 다공성 부재(1100)의 기공은 그 크기에 따라 직경 2 nm 이하의 마이크로(micro)기공, 2~50 nm 메조(meso)기공, 50 nm 이상의 마크로(macro)기공으로 구분할 수 있는데, 이들의 기공들을 적어도 일부를 포함한다. 다공성 부재(1100)는 그 구성 성분에 따라서 유기, 무기(세라믹), 금속, 하이브리드형 다공성 소재로 구분이 가능하다. 다공성 부재(1100)는 기공이 일정 배열로 형성되는 양극산화막을 포함한다. 다공성 부재(1100)는 형상의 측면에서 분말, 코팅막, 벌크가 가능하고, 분말의 경우 구형, 중공구형, 화이버, 튜브형 등 다양한 형상이 가능하며, 분말을 그대로 사용하는 경우도 있지만, 이를 출발물질로 코팅막, 벌크 형상을 제조하여 사용하는 것도 가능하다.
다공성 부재(1100)의 기공이 무질서한 기공구조를 갖는 경우에는, 다공성 부재(1100)의 내부는 다수의 기공들이 서로 연결되면서 다공성 부재(1100)의 상, 하를 연결하는 공기 유로를 형성하게 된다. 한편, 다공성 부재(1100)의 기공이 수직 형상의 기공구조를 갖는 경우에는, 다공성 부재(1100)의 내부는 수직 형상의 기공에 의해 다공성 부재(1100)의 상, 하로 관통되면서 공기 유로를 형성할 수 있도록 한다.
다공성 부재(1100)의 하부에는, 개구부(1110)를 가지며 개구부(1110)가 형성되지 않는 면은 비흡착영역(1130)이 형성되는 마스크(1400)가 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 개구부(1110)를 갖고 형성되며, 개구부(1110)가 형성되지 않는 면에 비흡착영역(1130)이 형성된다.
성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고 행 방향 피치 간격이 P(m)인 경우에, 개구부(1110)는 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 피치 간격과 동일한 피치간격으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고 행 방향 피치 간격이 P(m)인 경우에, 마스크(1400)의 개구부(1110)의 열 방향 피치 간격은 P(n)이고, 행 방향 피치 간격은 P(m)이 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 다공성 부재(1100)의 하부에 마스크(1400)가 구비된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100) 전체를 한꺼번에 진공 흡착하여 이송할 수 있다.
개구부(1110)의 면적은 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해, 개구부(1110)의 지름(D)은 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 길이보다 크게 형성될 수 있다. 개구부(1110)의 면적이 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적보다 크게 형성될 경우, 본 발명은 도 3과 같은 실시 예로 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 다공성 부재(1100)의 하부에 구비된다. 마스크(1400)는 다공성 부재(1100)의 진공 흡입력에 의해서 다공성 부재(1100)에 흡착되어 구비된다.
도 3(a)은 마이크로 LED(100)의 상부면의 수평 면적의 크기보다 큰 면적의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 구비된 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)를 흡착하기 전 상태를 도시한 도이다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 다공성 부재(1100)의 하부 표면은 마스크(1400)로 인해 비흡착영역(1130)과 개구부(1110)가 형성되는 형상이 된다.
마스크(1400)의 비흡착영역(1130)은 마스크(1400)가 개구부(1110)를 가짐으로써 형성되는 영역이므로 마스크(1400)와 동일한 두께를 가지며, 이로 인해 개구부(1110)와 단차지게 형성될 수 있다.
마스크(1400)의 비흡착영역(1130)은 다공성 부재(1100)의 하부 표면의 기공을 막는 기능을 하여 다공성 부재(1100)에 형성되는 차폐부의 역할을 한다. 이로 인해, 진공 챔버(1200)의 진공이 다공성 부재(1100)로 전달됨으로써 형성되는 진공압이 마스크(1400)의 개구부(1110)로 인해 더 크게 형성될 수 있게 된다. 마이크로 LED(100)는 큰 진공압이 형성된 개구부(1110)를 통해 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 효과적으로 흡착될 수 있다.
도 3(b)는 마이크로 LED(100)의 상부면의 수평 면적 크기보다 큰 면적의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 구비된 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)를 흡착한 상태를 도시한 도이다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 다공성 부재(1100)의 하부에 구비된 마스크(1400)의 비흡착영역(1130)이 차폐부 역할을 하여 다공성 부재(1100)의 하부의 일부 표면을 막고, 이로 인해 큰 진공압이 형성된 개구부(1110)가 마이크로 LED(100)를 흡착하는 흡착영역으로 형성되어 마이크로 LED(100)를 진공 흡착한다.
도 3과 같이 다공성 부재(1100)의 하부에 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적의 크기보다 큰 면적의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)를 구비하면, 마스크(1400)의 개구부(1110)를 통해 균일한 평탄도의 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 마이크로 LED(100)가 직접 접촉하며 진공 흡착되므로 진공 흡착 시 발생하는 마이크로 LED(100)의 이탈을 방지할 수 있다.
이는 진공 챔버(1200)를 통해 진공이 전달된 다공성 부재(1100)의 진공압이 마스크(1400)의 개구부(1110)로 인해 더 크게 형성되어 균일한 평탄도의 다공성 부재(1100) 하부 표면에 대한 마이크로 LED(100) 진공 흡착 기능이 더욱 충실하게 수행됨으로써 구현될 수 있다.
또한, 개구부(1110)의 면적이 마이크로 LED(100)의 상부면의 수평 면적의 크기보다 크게 형성된 마스크(1400)가 마이크로 LED 흡착체(1000)에 구비될 경우, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 마이크로 LED(100) 상부면 외측과 마스크(1400)의 비흡착영역(1130)의 단차부의 걸림으로 인한 마이크로 LED(100) 손상없이 마이크로 LED(100)를 용이하게 진공 흡착할 수 있다.
마스크(1400)는 개구부(1110)의 열 방향, 행 방향 피치 간격을 달리하여 구비될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예의 마스크(1400)의 열 방향 또는 행 방향 피치 간격을 달리한 실시 예를 도시한 도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고 행 방향 피치 간격이 P(m)인 경우에, 개구부(1110)의 열 방향 피치 간격이 3P(n)이고, 행 방향 피치 간격이 P(m)일 수 있다. 여기서 3P(n)의 의미는, 도 4에 도시된 열 방향 피치 간격 P(n)의 3배임을 의미한다. 이와 같은 구성에 의하면, 3배수 열에 해당하는 마이크로 LED(100) 만을 진공 흡착하여 이송할 수 있다. 여기서 3배수 열로 이송되는 마이크로 LED(100)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White) LED 중 어느 하나일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 표시 기판(301)에 실장되는 동일 발광색의 마이크로 LED(100)를 3P(n)간격으로 이격시켜 전사할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고 행 방향 피치 간격이 P(m)인 경우에, 개구부(1110)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고, 행 방향 피치 간격이 3P(m)일 수 있다. 여기서 3P(m)의 의미는, 도 4에 도시된 행 방향 피치 간격 P(m)의 3배임을 의미한다. 이와 같은 구성에 의하면, 3배수 행에 해당하는 마이크로 LED(100) 만을 진공 흡착하여 이송 할 수 있다. 여기서 3배수 행으로 이송되는 마이크로 LED(100)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White) LED 중 어느 하나일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 표시 기판(301)에 실장되는 동일 발광색의 마이크로 LED(100)를 3P(m) 간격으로 이격시켜 전사할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 성장 기판(101) 상의 마이크로 LED(100)의 열 방향 피치 간격이 P(n)이고 행 방향 피치 간격이 P(m)인 경우에, 개구부(1110)가 대각성 방향으로 형성되어 열과 행 방향으로의 피치 간격이 각각 3P(n) 및 3P(m)으로 형성될 수 있다. 여기서 3배수 행 및 3배수 열로 이송되는 마이크로 LED(100)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White) LED 중 어느 하나일 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 표시 기판(301)에 실장되는 동일 마이크로 LED(100)를 3P(n) 및 3P(m) 간격으로 이격시킴으로써 동일 발광색의 마이크로 LED(100)를 대각선 방향으로 전사할 수 있다.
마스크(1400)는 인바(invar) 재질, 양극산화막, 금속 재질, 필름 재질, 종이 재질 등 다양한 재질로 이루어져 구비될 수 있다.
인바 재질은 열 팽창 계수가 낮아 열 영향으로 인한 계면의 틀어짐을 방지할 수 있다. 또한, 다공성 세라믹과 유사한 양극산화막의 경우도 열 영향을 낮게 받는다는 특성을 가지므로, 마스크(1400)가 인바 재질 또는 양극산화막 재질로 이루어질 경우, 열 영향으로 발생하는 계면의 틀어짐과 같은 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
마스크(1400)는 금속 재질로 이루어져 구비될 수 있다. 금속 재질은 가공이 쉽기 때문에 마스크(1400)의 개구부(1110) 형성이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 마스크(1400)가 금속 재질로 이루어질 경우, 제조의 편이성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 마스크(1400)가 금속 재질일 경우, 마이크로 LED(100)를 표시 기판(301)의 제1 컨택전극(106)에 본딩시키기 위한 수단으로 금속 접합방식을 이용할 시 표시 기판(301)에 전원을 인가하지 않고 마이크로 LED 흡착체(1000)의 마스크(1400)를 통해서 마이크로 LED(100)의 상면을 가열하여 본딩 금속(합금)을 가열하여 마이크로 LED(100)를 제1 컨택전극(106)에 본딩시킬 수 있다.
또한, 마스크(1400)는 필름 재질로 이루어져 구비될 수 있다. 마스크(1400)가 구비된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 마이크로 LED(100)를 흡착할 경우 마스크(1400)의 표면에 이물질이 부착될 수 있다. 마스크(1400)는 세정하여 재사용될 수 있으나 마스크(1400)를 매번 세정하기는 번거롭다는 문제점이 있다. 따라서, 마스크(1400)를 필름 재질로 구비할 경우, 이물질 부착 시 마스크(1400) 자체를 제거하고 쉽게 교체하여 편리하게 사용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 마스크(1400)는 종이 재질로 이루어져 구비될 수 있다. 종이 재질로 이루어진 마스크(1400)도 표면에 이물질이 부착될 경우, 별도의 세정과정 없이 마스크(1400)를 제거함으로써 교체가 용이할 수 있으므로 편리한 사용이 가능하다.
마스크(1400)는 인바 재질, 양극산화막, 금속 재질, 필름 재질 또는 종이 재질 외에도 탄성 재질로 이루어져 구비될 수 있다.
마스크(1400)는 탄성 재질로 이루어질 경우, 마이크로 LED(100)의 파손을 방지하는 완충 역할을 할 수 있다. 예컨대, 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)의 상면으로부터 수 내지 수십㎛의 간격만을 남기고 하강하도록 조절된다. 그러나, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 마이크로 LED(100)를 흡착하기 위해서 하강할 경우, 하강하는 위치가 미세하게 조절되기가 어려울 수 있다. 이는 마이크로 LED 흡착체(1000)의 기계적 공차로 인하여 마이크로 LED 흡착체(1000)를 마이크로 LED(100)의 상면과 수 내지 수십㎛의 간격을 두고 하강하도록 조절하여도 공차 범위로 인해 마이크로 LED 흡착체(1000)의 조절된 하강 위치보다 조금 더 하강할 수 있기 때문이다.
마이크로 LED 흡착체(1000)는 조절된 하강 위치보다 더 하강하게 될 경우, 마이크로 LED(100) 상면과 충돌하여 마이크로 LED(100)를 파손시키는 문제가 발생할 수 있다. 그런데, 마이크로 LED 흡착체(1000)에 구비된 마스크(1400)가 탄성 재질일 경우, 마이크로 LED 흡착체(1000)가 하강하는 방향의 이송 오차를 마스크(1400)가 수용해줄 수 있으므로 완충 역할을 할 수 있다.
마스크(1400)는 개구부(1110)의 형상 및 면적의 크기를 달리하여 마이크로 LED 흡착체(1000)에 구비될 수 있다.
도 8 및 도 9에는 도 3에 도시된 마이크로 LED 흡착체(1000)의 변형 예가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 도 4에 도시된 마스크(1400)와 개구부(1110)의 면적의 크기를 달리한 마스크(1400)가 다공성 부재(1100)의 하부에 구비된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 다공성 부재(1100)의 하부에, 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적의 크기보다 작은 면적의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 구비된다. 마스크(1400)의 개구부(1110)의 면적은 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적의 크기보다 작게 형성된다. 다시 말해, 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 길이보다 작은 지름(D)의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 구비된다. 도 8에 도시된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 마이크로 LED(100)의 상부면 수평 면적의 크기보다 작은 면적의 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 구비되는 구성에 의하여, 마이크로 LED(100)에 대한 진공 흡착면적을 키울 수 있게 된다.
도 9에 도시된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 도 4에 도시된 마스크(1400)와 개구부(1110)의 면적은 동일하고, 개구부(1110)의 형상을 달리한 마스크(1400)가 다공성 부재(1100)의 하부에 구비된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 다공성 부재(1100)의 하부에, 다공성 부재(1100)의 하부 표면과 직접 접촉하는 직접 접촉면측의 마스크(1400) 개구부(1110) 내경은 마이크로 LED(100) 상부면 수평 면적보다 크게 형성되고, 마이크로 LED(100) 상부면 측으로 갈수록 직접 접촉면측의 개구부(1110) 내경 보다 내경이 크게 형성되어 개구부(1110)의 내측면이 경사지게 형성되는 마스크(1400)가 구비된다. 도 9에 도시된 마이크로 LED 흡착체(1000)는 개구부(1110)의 내경이 다공성 부재(1100)의 하부 표면과 직접 접촉하는 직접 접촉면측으로 갈수록 작아지도록 그 내측면이 경사지게 형성되되, 개구부(1110)의 가장 작은 내경은 마이크로 LED(100) 상부면의 수평 면적의 크기보다 크게 형성되는 개구부(1110)를 가진 마스크(1400)가 구비된다. 마이크로 LED 흡착체(1000)는 이와 같은 마스크(1400)를 구비하는 구성에 의하여, 마이크로 LED(100) 진공 흡착 시 마이크로 LED(100)가 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 진공 흡착될 수 있는 진공 흡착 위치를 가이드할 수 있는 역할을 하여 마이크로 LED(100)가 제위치에 올바르게 진공 흡착될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 10(a) 내지 도 10(e)는 다공성 부재(1100)의 하부에 도 4의 마스크(1400)가 구비되는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 LED 흡착체(1000)를 이용하여 마이크로 LED(100)를 전사하는 방법을 도시한 도이다. 도 10에서는 도 4의 마스크(1400)가 구비되는 것으로 도시하였지만, 도 5 내지 도 9의 마스크(1400)가 구비될 수 있다.
도 10(a)에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(1200)에 가해진 진공이 다수의 기공으로 전달되어 진공 흡입력이 발생한 다공성 부재(1100)는 진공 흡입력으로 마스크(1400)를 흡착한다. 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 마스크(1400)는 진공 흡입력에 의해서 다공성 부재(1100)에 흡착되어 구비된다. 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 성장 기판(101) 위에 형성된 복수의 마이크로 LED(100)를 성장 기판(101)으로 부터 분리 가능한 상태가 되도록 한다. 이후, 마이크로 LED 흡착체(1000)를 성장 기판(101)의 상부로 이동시켜 위치시킨 다음 마이크로 LED 흡착체(1000)를 하강한다. 마이크로 LED 흡착체(1000)는 진공 포트를 통해 진공압을 형성함으로써 다공성 부재(1100)에 진공을 가하여 도 10(d)에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED(100)를 진공 흡착한다. 마이크로 LED 흡착체(1000)가 마이크로 LED(100)를 진공력으로 흡착함에 있어서는 마이크로 LED 흡착체(1000)의 다공성 부재(1100)가 마이크로 LED(100)와 밀착되도록 하면서 진공 흡착할 수 있다. 이후, 마이크로 LED 흡착체(1000)를 표시 기판(301)의 상부로 이동 시켜 위치시킨 다음 하강한다. 이 때에 도면에는 도시되지 않았지만, 진공 포트를 통해 다공성 부재(1100)에 가해진 진공을 해제하여 다공성 부재(1100)의 하부에 진공 흡착된 마스크(1400) 및 마이크로 LED(100)를 표시 기판(301)으로 전달할 수 있다. 이후, 표시 기판(301)으로 전달된 마이크로 LED(100)는 표시 기판(301)에 전원을 인가함으로써 표시 기판(301)의 제1 컨택전극(106)에 본딩될 수 있다. 이후, 도 10(e)에 도시된 바와 같이, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 진공 포트를 통해 진공압을 형성함으로써 다공성 부재(1100)에 진공을 가하여 표시 기판(301)에 전달된 마스크(1400)를 다시 흡착할 수 있다. 마이크로 LED(100)는 제1 컨택전극(106)에 본딩되어 있으므로, 마스크(1400)만이 다공성 부재(1100)의 하부에 진공 흡착될 수 있다. 본 발명에서는 표시 기판(301)에 전달된 마스크(1400)를 마이크로 LED 흡착체(1000)가 다시 흡착하여 제거하는 것으로 도시하였지만, 마스크(1400)는 다른 적합한 수단을 통해 제거될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 10(d)와 같이 마이크로 LED(100)를 진공 흡착한 마이크로 LED 흡착체(1000)는 표시 기판(301)의 상부로 이동되어 위치된 후 하강할 수 있다. 하강한 마이크로 LED 흡착체(1000)는 진공 흡착한 마이크로 LED(100) 상면을 통해 마이크로 LED(100)를 누르고 있는 상태에서 마스크(1400)를 통해 마이크로 LED(100)의 상면을 가열하여 마이크로 LED(100)를 본딩시킬 수 있다. 마이크로 LED(100) 본딩 후, 마이크로 LED 흡착체(1000)는 도 10(e)와 같이, 다공성 부재(1100)의 하부에 마스크(1400)가 진공 흡착된 상태로 상승하여 표시 기판(301)에 마이크로 LED(100) 만을 전달하는 것을 완료할 수 있다.
본 발명의 마이크로 LED 흡착체(1000)는 이와 같이 마스크(1400)를 구비하여 마스크(1400)의 개구부(1110)를 통해 마이크로 LED(100)를 진공 흡착하는 진공압을 더욱 크게 형성하고, 큰 진공압으로 균일한 평탄도를 가진 다공성 부재(1100)의 하부 표면에 마이크로 LED(100)가 직접 접촉되어 진공 흡착 시 발생하는 이탈을 방지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1000: 마이크로 LED 흡착체 100: 마이크로 LED
101: 성장 기판 301: 표시 기판
1100: 다공성 부재 1200: 진공 챔버
1400: 마스크 1130: 비흡착영역
1110: 개구부

Claims (6)

  1. 기공을 갖는 다공성 부재; 및
    상기 다공성 부재의 하부에 구비되며 개구부 및 상기 개구부가 형성되지 않는 면에 형성되는 비흡착영역을 구비하는 마스크;가 구비되고,
    진공 챔버에 가해진 진공이 다수의 기공으로 전달되어 진공 흡입력이 발생한 상기 다공성 부재가 상기 진공 흡입력으로 상기 마스크를 흡착하고,
    상기 다공성 부재에 가해진 진공을 해제하여 상기 다공성 부재의 하부에 진공 흡착된 상기 마스크 및 상기 다공성 부재의 하부 표면에 직접 접촉하며 진공 흡착된 마이크로 LED를 표시 기판으로 전달하고,
    상기 마스크는 상기 개구부의 열 방향, 행 방향 피치 간격을 달리하여 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 흡착체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 인바 재질인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 흡착체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 흡착체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 필름 재질인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 흡착체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 종이 재질인 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 흡착체.
  6. 삭제
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