KR102642331B1 - 마이크로 led 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29355—Nickel [Ni] as principal constituent
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Abstract

마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법이 개시된다. 본 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법은 접착층이 도포된 기판 상에 배치된 복수의 마이크로 LED를 기판과 전기적으로 연결시키기 위해 복수의 마이크로 LED를 가압하는 단계, 복수의 마이크로 LED를 가압한 상태에서, 복수의 마이크로 LED를 구동시키는 단계, 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 확인하는 단계, 확인된 동작 상태에 기초하여, 접착층을 경화하는 단계를 포함한다.

Description

마이크로 LED 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법{MICRO LED DISPLAY MODULE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 개시는 제조 효율이 개선된 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
자발광 무기 디스플레이 소자인 마이크로 LED(Micro Light Emitting Diodes)는 스스로 빛을 내는 초소형 무기 발광소자이며, 가로, 세로 및 높이가 10 ~ 100 마이크로미터(μm) 크기의 LED를 지칭할 수 있다. 마이크로 LED는 웨이퍼 상에서 칩 형태로 제조되고, 타겟 기판 상에 배치됨으로써 디스플레이의 발광 모듈을 구성할 수 있다.
즉, 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치는 마이크로 LED를 조밀한 간격으로 적게는 수만에서 많게는 수천만 개를 박막 트랜지스터를 포함하는 기판에 결합(bonding)하고, 결합된 많은 수의 마이크로 LED는 고색상, 고휘도의 디스플레이 화면을 구현할 수 있다.
이에 따라, 고색상, 고휘도의 디스플레이 화면을 구현하기 위해, 기판에 결합된 많은 수의 마이크로 LED 중 일부가 작동하지 않는 불량 마이크로 LED가 없이 제조되는 것이 중요하다.
아울러, 기판에 결합된 많은 수의 마이크로 LED의 불량을 없애고 이를 대체하는 새로운 마이크로 LED를 기판에 결합하는 공정 또한 중요하다.
본 개시의 목적은 제조 효율성이 개선된 디스플레이 모듈 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서, 접착층이 도포된 기판 상에 배치된 복수의 마이크로 LED를 상기 기판과 전기적으로 연결시키기 위해 상기 복수의 마이크로 LED를 가압하는 단계, 상기 복수의 마이크로 LED를 가압한 상태에서, 상기 복수의 마이크로 LED를 구동시키는 단계, 상기 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 확인하는 단계, 상기 확인된 동작 상태에 기초하여, 상기 접착층을 경화하는 단계를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 제공한다.
상기 접착층을 경화하는 단계는, 상기 복수의 마이크로 LED에 구동 전원을 인가한 상태에서, 상기 접착층을 경화할 수 있다.
상기 접착층을 경화한 후에, 상기 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 추가적으로 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 마이크로 LED 중 적어도 하나의 LED가 불량이면, 상기 불량 마이크로 LED를 제거하고 상기 불량 마이크로 LED가 배치된 위치에 대체 마이크로 LED를 전사하는 리페어 단계를 더 포함하고, 상기 경화하는 단계는 상기 리페어 단계 이후에 수행될 수 있다.
상기 접착층을 경화하는 단계는 상기 복수의 마이크로 LED를 가압한 상태에서 상기 접착층을 경화할 수 있다.
상기 리페어 단계는 상기 대체 마이크로 LED를 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식으로 전사할 수 있다.
상기 접착층을 경화하는 단계는 상기 대체 마이크로 LED를 가압한 상태에서 상기 접착층을 경화할 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서, 기판의 제1 영역에 결합된 복수의 마이크로 LED 중 불량 마이크로 LED가 배치된 위치와 인접한 상기 기판의 제2 영역에 접착층을 도포하는 단계, 상기 접착층이 도포된 상기 제2 영역에 대체 마이크로 LED를 전사하는 단계, 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판과 전기적으로 연결시키기 위해 상기 대체 마이크로 LED를 가압하는 단계, 상기 대체 마이크로 LED를 가압한 상태에서, 상기 대체 마이크로 LED를 구동시키는 단계, 상기 대체 마이크로 LED의 동작 상태를 확인하는 단계, 상기 확인된 동작 상태에 기초하여, 상기 접착층을 경화하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 제공한다.
상기 접착층을 경화하는 단계는, 상기 대체 마이크로 LED를 구동시킨 상태에서, 상기 접착층을 경화할 수 있다.
상기 대체 마이크로 LED가 불량이면, 상기 불량 마이크로 LED를 제거하고 상기 불량 마이크로 LED가 배치된 위치에 추가 대체 마이크로 LED를 전사하는 리페어 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착층을 도포하는 단계 이후에, 상기 도포된 기판을 상기 접착층을 도포하는 제1 공간에서 상기 제1 공간과 다른 제2 공간으로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 대체 마이크로 LED를 전사하는 단계 이전에, 상기 기판의 상면에 형성된 복수의 전극패드 각각과 상기 대체 마이크로 LED의 일면에 형성된 복수의 접속패드 각각이 마주보도록 상기 대체 마이크로 LED를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착층을 경화하는 단계는 상기 대체 마이크로 LED를 가압한 상태에서 상기 접착층을 경화할 수 있다.
상기 대체 마이크로 LED를 전사하는 단계는 상기 대체 마이크로 LED가 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식으로 전사할 수 있다.
상기 기판을 이송하는 단계는, 상기 기판을 제2 공간으로 이송하기 전에 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 구획하는 파티션을 개방하고, 상기 기판을 제2 공간으로 이송한 후에 상기 파티션을 폐쇄할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 각각의 일면에 복수의 접속패드가 형성된 복수의 마이크로 LED, 상기 복수의 마이크로 LED가 배치되고, 복수의 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 박막 트랜지스터에 각각 연결된 복수의 전극패드가 형성된 기판, 상기 복수의 접속패드 각각과 상기 복수의 전극패드 각각은 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 마이크로 LED 각각의 단변의 길이는 상기 복수의 전극패드 각각의 길이보다 작은 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 제공한다.
상기 복수의 전극패드 각각의 상기 길이는 상기 복수의 마이크로 LED 각각의 상기 단변의 길이의 2배보다 작을 수 있다
상기 복수의 전극패드 각각의 상기 길이는 상기 복수의 마이크로 LED 각각의 상기 단변의 길이의 2배보다 클 수 있다.
상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되고, 상기 제1 영역의 불량 마이크로 LED가 배치된 위치와 인접한 상기 기판의 제2 영역에 대체 마이크로 LED가 배치되며, 상기 불량 마이크로 LED와 상기 대체 마이크로 LED는 동일한 복수의 전극패드 상에 결합될 수 있다.
상기 제1 영역에 배치된 복수의 마이크로 LED는, 적색광을 방출하는 적색 마이크로 LED, 녹색광을 방출하는 녹색 마이크로 LED 및 청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED를 포함하고, 상기 적색 마이크로 LED, 상기 녹색 마이크로 LED 및 상기 청색 마이크로 LED는 상기 기판 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 나타낸 상면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED와 구동부를 나타낸 블록도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나의 픽셀을 나타낸 상면도이다.
도 4b는 도 4a의 A-A선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 상에 접착층이 도포된 것을 나타낸 개략도이다.
도 6은 도 5의 구조에서 복수의 마이크로 LED가 전사된 것을 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 6의 구조에서 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 확인한 것을 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 7의 구조에서 불량 마이크로 LED가 제거된 것을 나타낸 개략도이다.
도 9은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 마이크로 LED를 열 가압하는 상태를 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 하나의 픽셀을 나타낸 상면도이다.
도 12a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 하나의 픽셀에서 제2 영역에 접착층이 형성되지 않은 구조를 나타낸 상면도이다.
도 12b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 장치를 나타낸 개략도이다.
도 13a는 도 12a의 구조에서 제2 영역에 접착층이 형성된 구조를 나타낸 상면도이다.
도 13b는 도 12b의 구조에서 파티션을 개방한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 14는 도 13의 구조에서 제2 공간으로 기판이 이송된 것을 나타낸 개략도이다.
도 15는 기판에 전사된 대체 마이크로 LED의 동작 상태 여부를 확인하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 16은 전사된 대체 마이크로 LED를 기판에 결합하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
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. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은` 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 상에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 개시에 따른 디스플레이 장치(1)의 구조에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)를 나타낸 분해사시도이다.
이하에서 설명하는 디스플레이 장치(1)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치로서, 텔레비전, 모니터, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 보호 부재(10), 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20), 배열 부재(30) 및 하우징(40)을 포함할 수 있다.
보호 부재(10)는 디스플레이 장치(1)의 전면(Y축 방향)에 배치되며, 보호 부재(10)의 후방에 배치되는 복수의 디스플레이 모듈(20)을 외부로부터 보호할 수 있다.
보호 부재(10)는 얇은 두께로 형성된 유리 재질로 구성될 수 있으며 필요에 따라 다양한 재질로 구성될 수 있다.
복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 외부로부터 입력되는 영상 신호에 따라 영상을 전방(Y 축 방향)으로 표시하도록 광을 구현할 수 있다.
아울러, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 모듈로 제조된 각각의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 구현하고자 하는 디스플레이의 크기에 맞게 배열되어 디스플레이 화면을 구성할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제2 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21, 22)이 가로 방향(X축 방향)으로 나란히 배치될 경우, 디스플레이 화면은 세로 방향(Z 축 방향)보다 가로 방향(X축 방향)이 더 길게 구현될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21, 23)이 세로 방향(Z축 방향)으로 나란히 배치될 경우, 디스플레이 화면은 가로 방향(X축 방향)보다 세로 방향(Z축 방향)이 더 길게 구현될 수 있다.
따라서, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 배열하는 개수, 형태에 따라 다양한 크기, 형태의 디스플레이 화면을 구현할 수 있다.
마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구체적인 설명은 도 2 및 도 3을 통해 후술한다.
배열 부재(30)는 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 배치될 수 있는 판이며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 후면에 배치될 수 있다.
배열 부재(30)는 평편한 판으로 형성될 수 있으며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 형태, 크기에 맞게 다양한 형태, 크기로 형성될 수 있다.
이에 따라, 배열 부재(30)는 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)이 동일 평면상에 평행하게 배치되도록 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 지지할 수 있다.
아울러, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20) 간의 동일한 높이를 구현하여 디스플레이 화면의 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
하우징(40)은 디스플레이 장치(1)의 외관을 형성하고, 배열 부재(30)의 후방에 배치되며, 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20) 및 배열 부재(30)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
또한, 하우징(40)은 보호 부재(10)의 가장자리 영역을 안정적으로 고정시킬 수 있다.
이에 따라, 하우징(40)은 디스플레이 장치(1)에 포함되는 각종 구성 부품들이 외부로 노출되지 않도록 하며, 디스플레이 장치(1)에 포함되는 각종 구성 부품들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구체적인 구조 및 동작에 대해서 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)을 나타낸 상면도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED(51)와 구동부(60)를 나타낸 블록도이다.
여기서, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)은 복수 개로 구성되고 모두 동일한 구조로 이루어진다. 이에 따라, 설명의 편의를 위해 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20) 중 하나인 제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)을 중심으로 설명한다.
제1 마이크로 LED 디스플레이 모듈(21)은 복수의 박막 트랜지스터(140, 도 4b 참조)를 포함하는 기판(70) 및 기판(70) 상에 격자 형태로 배치되는 복수의 픽셀(50) 및 복수의 픽셀(50)을 구동시키는 구동부(60)를 포함할 수 있다.
픽셀(50)은 다양한 색상을 나타내는 최소 단위의 화소를 의미할 수 있다. 픽셀(50)을 형성하는 구체적인 구조는 도 4b를 바탕으로 설명한다.
기판(70)은 기판(70) 상에 매트릭스 형태로 실장된 마이크로 LED(51)와 각각 전기적으로 연결되어, 구동부(60)의 구동 신호를 통해 마이크로 LED(51)를 제어할 수 있다.
기판(70)은 박막 트랜지스터를 포함하는 TFT(Thin film transistor) 기판일 수 있다. 아울러, 기판(70)은 연성 가능한 재질, 글래스 또는 플라스틱 등 다양한 재질로 구성될 수 있다.
아울러, 기판(70)은 타겟 기판으로 지칭될 수 있다.
구동부(60)는 복수의 픽셀(50) 및 하나의 픽셀(50)을 구성하는 복수의 마이크로 LED(51)를 제어하여, 구현하고자 하는 디스플레이 화면을 나타낼 수 있다.
구동부(60)는 기판(70)의 가장자리 영역 또는 기판(70)의 후면에 COG(Chip on Class) 본딩 또는 FOG(Film on Glass) 본딩 방식으로 기판(70)과 연결될 수 있다.
다만, 구동부(60)가 기판(70)에 배치되는 위치 및 결합 방식은 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
아울러, 구동부(60)는 기판(70) 내에 포함되는 박막 트랜지스터 상에 GATE 신호 및 SOURCE 신호를 전달하여, 하나의 픽셀(50)의 휘도 및 색상을 제어할 수 있다.
또한, 구동부(60)는 PM(Passive Matrix) 구동 방식, AM(Active Matrix) 구동 방식 등 다양한 방식으로 복수의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀(50) 및 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나의 픽셀(50)을 나타낸 상면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A선을 따라 나타낸 단면도이다.
픽셀(50)은 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 상면에 기 설정된 간격으로 배치될 수 있으며, 복수의 마이크로 LED(51)로 구성될 수 있다.
예를 들어, 픽셀(50)을 구성하는 복수의 마이크로 LED(51)는 적색광을 방출하는 적색 마이크로 LED(51-1), 녹색광을 방출하는 녹색 마이크로 LED(51-2), 청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED(51-3)를 포함할 수 있다.
여기서, 마이크로 LED(51)는 가로, 세로 및 높이가 100μm이하인 크기의 무기 발광물질로 이루어 지고, 기판(70) 상에 배치되어 스스로 광을 조사할 수 있다.
아울러, 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED(51)는 기판(70) 상에 순차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 적색 마이크로 LED(51-1), 녹색 마이크로 LED(51-2) 및 청색 마이크로 LED(51-3)는 기판(70) 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 마이크로 LED(51)는 하나의 픽셀(50)로서 다양한 색상 및 휘도를 구현할 수 있다.
또한, 복수의 마이크로 LED(51) 각각은 장변(51a-1) 및 장변(51a-1)보다 길이가 짧은 단변(51b-1)을 가지는 직사각형의 광 출력면(51c-1)을 가질 수 있다.
마이크로 LED(51)는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있어 차세대 디스플레이의 발광 소자로서 각광받고 있다. 구체적으로, 마이크로 LED(51)는 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다.
즉, 마이크로 LED(51)는 와트 당 밝기가 높다. 이로 인해 마이크로 LED(51)가 기존 LED 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다.
이외에도 마이크로 LED(51)는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고, 마이크로 LED(51)는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다.
아울러, 하나의 마이크로 LED는 플립 칩(flip chip)일 수 있다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 하나의 마이크로 LED(51)는 한 쌍의 접속패드(52)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 접속패드(52)는 제1 접속패드(52-1) 및 제1 접속패드(52-1)와 이격되어 배치된 제2 접속패드(52-2)를 포함할 수 있다.
아울러, 복수의 접속패드(52)는 마이크로 LED(51)의 일면(51d)에 형성될 수 있다. 여기서, 마이크로 LED(51)의 일면(51d)이란 마이크로 LED(51)가 광 출력면(51c)과 마주보는 면을 의미할 수 있다.
즉, 복수의 마이크로 LED(51) 각각은 복수의 전극패드(71)와 마주보도록 배치된 복수의 접속패드(52)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극패드(71-1)는 제1 접속패드(52-1)와 마주보도록 배치되고, 제2 전극패드(71-2)는 제2 접속패드(52-2)와 마주보도록 배치될 수 있다.
아울러, 제1 접속패드(52-1)는 기판(70)의 제1 전극패드(71-1)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 접속패드(52-2)는 기판(70)의 제2 전극패드(71-2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(70)은 상면에 복수의 마이크로 LED(51)가 배치되는 복수의 전극패드(71)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 기판(70)은 복수의 마이크로 LED(51)가 배치되고 복수의 박막 트랜지스터(140) 및 복수의 박막 트랜지스터(140)에 각각 연결된 복수의 전극패드(71)를 포함할 수 있다.
복수의 전극패드(71)는 도전성 물질로 구성되며, 기판(70) 내부에 배치된 복수의 박막 트랜지스터(140)와 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 복수의 전극패드(71)는 기판(70)을 일면에 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 전극패드(71)는 기판(70) 내에 형성된 복수의 박막 트랜지스터(140) 각각과 연결된다. 즉, 한 쌍의 전극패드(71)는 하나의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 전극패드(71)는 구동부(60) 및 복수의 박막 트랜지스터(140)로부터 전달되는 전기적 신호를 복수의 전극패드(71) 상에 안착된 마이크로 LED(51)로 전달할 수 있다.
아울러, 복수의 전극패드(71)는 기 설정된 간격으로 이격되어 평행하게 배치된 제1 전극패드(71-1) 및 제2 전극패드(71-2)로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 각각 마이크로 LED(51)를 구동시키기 위한 양극(anode) 및 음극(cathode)일 수 있다.
아울러, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 한 쌍으로서, 픽셀(50) 내의 한 쌍의 전극패드는 다른 한 쌍의 전극패드와 이격되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 도 4a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전극패드 상에는 적색 마이크로 LED(51-1)가 배치될 수 있으며, 다른 한 쌍의 전극패드 상에는 녹색 마이크로 LED(51-2)가 배치될 수 있고, 또 다른 한 쌍의 전극패드 상에는 청색 마이크로 LED(51-3)가 배치될 수 있다.
아울러, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)는 동일한 길이일 수 있으며, 제1 전극패드(71-1)와 제2 전극패드(71-2)의 제1 길이(L1)는 하나의 마이크로 LED(51)의 단변(51b-1)의 길이보다 클 수 있다.
예를 들어, 복수의 마이크로 LED(51) 각각의 단변(51b-1)의 길이는 복수의 전극패드(71) 각각의 제1 길이(L1)의 2배보다 작을 수 있다.
즉, 한 쌍의 복수의 전극패드(71)에는 하나의 마이크로 LED(51)만 될 수 있다.
접착층(80)은 복수의 마이크로 LED(51)를 기판(70) 상에 고정시키기 위해, 기판(70) 상에 적층된 층을 의미할 수 있다. 구체적으로, 접착층(80)은 기판(70) 상에 형성된 복수의 전극패드(71)와 복수의 접속패드(52) 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 접착층(80)은 비도전성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 접착층(80)은 복수의 전극패드(71)와 복수의 접속패드(52) 사이에 배치되어 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 접착층(80)은 복수의 마이크로 LED(51)의 측면을 감싸도록 배치되어, 복수의 마이크로 LED(51)를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이때, 복수의 마이크로 LED(51)는 복수의 전극패드(71)와 복수의 접속패드(52)가 직접 접촉하여 기판(70)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 접착층(80)은 비도전성 물질 내에 도전성 입자(C)가 배치된 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접착층(80)은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)를 포함할 수 있다.
여기서, ACF란, 미세 도전성 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 필름 상태로 만들고 한쪽 방향으로만 전기를 도통시키는 이방성 도전막일 수 있다.
아울러, ACP란 미세 도전성 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 접착성을 유지한 상태에서, 한쪽 방향으로만 전기를 통하게 한 이방성 도전 물질일 수 있다.
또한, 접착층(80)은 나노 또는 마이크로 단위의 도전성 입자(C)가 함유된 폴리머 재질의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 도전성 입자(C)는 Ni, Cu 등 금속 입자, carbon, solder ball, 금속이 코팅된 polymer ball 일 수 있다. 아울러, 도전성 입자(C)는 비도전성 물질 내에 정렬되어 배치되거나 무작위(random)로 배치될 수 있다.
이에 따라, 접착층(80)은 도전성 입자(C)를 통해 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이때, 복수의 마이크로 LED(51)와 기판(70)이 전기적으로 연결되는 것은, 복수의 마이크로 LED(51)가 가압부재(90, 도 6 참조)에 의해 가압되는 경우에만 기판(70)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 접착층(80)이 비도전성 물질로 구성되고 도전성 입자(C)를 포함하지 않는 경우, 복수의 마이크로 LED(51)는 가압부재(90)에 의해 가압되고 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71)가 직접 접촉함으로써, 복수의 마이크로 LED(51)와 기판(70)이 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 접착층(80)이 비도전성 물질로 구성되고 도전성 입자(C)를 포함하는 경우에도 가압부재(90)에 의해 복수의 마이크로 LED(51)가 가압되는 경우, 복수의 접속패드(52)와 복수의 전극패드(71)가 도전성 입자(C)를 통해 상호간 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판(70) 상에 접착층(80)이 도포된 것을 나타낸 개략도이고, 도 6은 도 5의 구조에서 복수의 마이크로 LED(51)가 전사된 것을 나타낸 개략도이며, 도 7은 도 6의 구조에서 복수의 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 확인한 것을 나타낸 개략도이고, 도 8은 도 7의 구조에서 불량 마이크로 LED(53)가 제거된 것을 나타낸 개략도이며, 도 9은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 마이크로 LED(51)를 열 가압하는 상태를 나타낸 개략도이고, 도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 전극패드(71)가 형성된 기판(70) 상에 접착층(80)이 도포될 수 있다. 예를 들어, 접착층(80)은 기판(70)의 상면(70a)을 모두 덮도록 도포될 수 있다.
여기서 접착층(80)의 높이(H1)는 복수의 전극패드(71)를 커버할 수 있을 정도의 높이로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 접착층(80)이 도포된 기판(70) 상에 배치된 복수의 마이크로 LED(51)를 기판(70)과 전기적으로 연결시키기 위해 복수의 마이크로 LED(51)를 가압할 수 있다(S10).
여기서, 복수의 마이크로 LED(51)는 가압부재(90)에 의해 가압될 수 있다.
가압부재(90)는 복수의 마이크로 LED(51)를 가압하기 위한 장치로서, 평편하게 형성된 가압면(90a)을 포함하고, 가압면(90a)은 복수의 마이크로 LED(51)의 광 출력면(51c)과 접촉하여 광 출력면(51c)을 가압할 수 있다.
이에 따라, 가압부재(90)가 복수의 마이크로 LED(51)를 가압함으로써, 복수의 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)와 기판(70)의 복수의 전극패드(71)가 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 접착층(80)이 도전성 입자(C)를 포함하는 경우, 가압부재(90)에 의해 도전성 입자(C)가 정렬되어, 복수의 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)와 기판(70)의 복수의 전극패드(71)가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 접착층(80)이 도전성 입자(C)를 포함하지 않는 경우, 가압부재(90)에 의해 복수의 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)와 기판(70)의 복수의 전극패드(71)가 직접 접촉하여, 복수의 마이크로 LED(51)의 복수의 접속패드(52)와 기판(70)의 복수의 전극패드(71)가 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 가압부재(90)는 복수의 마이크로 LED(51)를 가압하기 위한 별도 부재로 개시하였으나, 가압부재(90)는 복수의 마이크로 LED(51)를 전사시키는 픽업부재 및 픽업모듈 등으로 지칭될 수 있다.
구체적으로, 가압부재(90)는 기판(70) 상에 전사하고자 하는 복수의 마이크로 LED(51)를 픽업한 상태에서, 기판(70) 상에 복수의 마이크로 LED(51)를 배치할 수 있다. 즉, 가압부재(90)는 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식에 사용되는 부재로서 이용될 수 있다.
이에 따라, 가압부재(90)는 복수의 마이크로 LED(51)를 기판(70) 상에 전사함과 동시에 복수의 마이크로 LED(51)를 가압도 동시에 수행할 수 있다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED(51)를 가압한 상태에서, 복수의 마이크로 LED(51)를 구동시킬 수 있다(S20). 즉, 가압부재(90)가 복수의 마이크로 LED(51)를 가압한 상태에서, 구동 전원을 인가할 수 있다.
여기서, 구동 전원은 외부 전원(미도시) 또는 구동부(60)를 의미할 수 있다. 즉, 구동 전원을 인가하는 것은, 기판(70) 상에 전기적으로 연결된 복수의 마이크로 LED(51)에 전원을 일괄적 또는 선택적으로 인가하는 것을 의미할 수 있다.
아울러, 검사부재(100)는 복수의 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 확인할 수 있다(S30).
여기서, 검사부재(100)는 기판(70)에 인접하게 배치되어, 구동 전원이 인가된 복수의 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 검사부재(100)는 카메라를 포함하는 비전검사장치, AOI(automatic optical inspection) 장치 등 다양한 장치일 수 있다.
아울러, 동작 상태를 확인하는 것은, 구동 전원이 인가된 복수의 마이크로 LED(51)의 온/오프 여부를 기준으로 판단할 수 있다. 또한, 동작 상태란 복수의 마이크로 LED(51) 각각이 기 설정된 휘도 및 색상 이상의 출력 성능을 나타내는 지 여부를 기준으로 판단할 수 있다.
다만, 동작 상태는 상기의 기준 뿐만 아니라, 사용자의 선택에 따라 마이크로 LED(51)의 다양한 스펙을 기준으로, 마이크로 LED(51)의 동작 상태 여부를 확인할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED(51) 중 적어도 하나의 LED가 불량인 것을 판단할 수 있으며, 불량 마이크로 LED(53)가 배치된 위치를 결정할 수 있다.
이에 따라, 복수의 마이크로 LED(51)가 모두 동작하며, 기 설정된 기준에 의해 정상이라고 판단되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 접착층(80)을 경화할 수 있다(S40).
즉, 복수의 마이크로 LED(51)의 확인된 동작 상태에 기초하여, 접착층(80)을 경화할 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 LED(51) 중 적어도 하나의 LED(51)가 불량인 것으로 판단되는 경우, 불량 마이크로 LED(53)를 대체 마이크로 LED(54)로 교체하는 리페어 단계가 수행될 수 있다.
구체적으로, 복수의 마이크로 LED(51) 중 적어도 하나의 LED(51)가 불량인 것으로 판단되는 경우, 불량 마이크로 LED(53)를 제거할 수 있다.
여기서, 불량 마이크로 LED(53)는 구동 전원이 인가된 상태에서, 검사부재(100)에 의해 동작하지 않은 것으로 판단된 마이크로 LED를 의미할 수 있다.
아울러, 불량 마이크로 LED(53)를 제거는 레이저 방식 및 픽업 방식 등 다양한 방식으로 불량 마이크로 LED(53)를 제거할 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 불량 마이크로 LED(53)를 제거하고 불량 마이크로 LED(53)가 배치된 위치에서 대체 마이크로 LED(54)를 전사할 수 있다.
여기서, 대체 마이크로 LED(54)는 불량 마이크로 LED(53)가 존재하는 경우에 교체된 마이크로 LED를 의미할 수 있으며, 불량 마이크로 LED(53)가 존재하지 않는 경우에는 기존에 처음 전사된 복수의 마이크로 LED(51)를 의미할 수 있다.
또한, 대체 마이크로 LED(54)는 리페어(repairing) 마이크로 LED(54)로 지칭될 수 있다.
이후, 기판(70) 상에 배치된 복수의 마이크로 LED(51) 및 대체 마이크로 LED(54)를 압착함과 동시에, 접착층(80)을 경화할 수 있다. 즉, 불량 마이크로 LED(53)가 존재하여 리페어 단계가 수행되는 경우, 접착층(80)을 경화하는 단계(S40)는 리페어 단계 이후에 수행될 수 있다.
여기서, 접착층(80)의 경화는 외부의 열원(미도시)으로부터 접착층(80)을 기 설정된 온도 이상으로 가열하거나, UV(ultra violet)를 이용하여 수행될 수 있다.
이에 따라, 하나의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 제조함에 있어서, 접착층(80)을 경화하기 이전에 기판(70) 상에 전사된 복수의 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 판단하여 불량 마이크로 LED(53)를 대체 마이크로 LED(54)로 교체함으로써, 경화된 접착층(80)을 제거하고 대체 마이크로 LED(54)를 전사하는 추가적인 공정을 줄일 수 있다.
즉, 하나의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 제조 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기의 제조 공정을 통해, 하나의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)에 불량 마이크로 LED(53)가 존재하지 않은 무결점(zero defect)의 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)을 제조할 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 접착층(80)의 경화하는 단계(S50)는 복수의 마이크로 LED(51)를 가압한 상태에서 접착층(80)을 경화할 수 있다. 이에 따라, 복수의 마이크로 LED(51)가 기판(70)과 전기적 연결이 유지된 상태에서 접착층(80)을 경화시키므로, 복수의 마이크로 LED(51)가 안정적으로 기판(70)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 접착층(80)을 경화하는 단계(S50)는 복수의 마이크로 LED(51)에 구동 전원을 인가한 상태에서, 접착층(80)을 경화할 수 있다. 즉, 복수의 마이크로 LED(51)를 모두 작동시킨 상태에서 접착층(80)을 경화할 수 있다.
이에 따라, 접착층(80)이 경화되는 과정에 있어서, 복수의 마이크로 LED(51)가 기판(70)과의 전기적 연결 상태가 달라지는 것을 실시간으로 확인할 수 있다.
즉, 접착층(80)이 경화되는 과정에 있어서, 불량 마이크로 LED(53)의 발생 여부를 즉시 확인할 수 있다.
따라서, 필요에 따라, 접착층(80)이 완전히 경화되기 이전에, 접착층(80)의 경화를 중단하고 불량 마이크로 LED(53)를 대체 마이크로 LED(54)로 교체할 수 있다.
이에 따라, 대체 마이크로 LED(54)를 전사 및 결합하기 위해, 경화된 접착층(80)을 제거하는 추가적인 공정을 줄일 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 접착층(80)이 경화한 후에, 복수의 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 추가적으로 확인할 수 있다.
예를 들어, 대체 마이크로 LED(54)를 포함한 기판(70) 상에 결합된 모든 마이크로 LED(51)에 구동 전원을 인가하여, 모든 마이크로 LED(51)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
아울러, 전술한 확인된 불량 마이크로 LED(53)에 대한 대체 마이크로 LED(54)로의 교체 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 제조된 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 무결성 여부를 추가적으로 확인하여 제조 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 추가적인 확인 단계에서 불량 마이크로 LED가 발견되는 경우, 해당 불량 마이크로 LED를 제거하고 제거된 위치에 다른 대체 마이크로 LED를 전사할 수 있다.
이하에서는, 도 11을 참조하여, 본 개시의 다른 실시예에 따른 하나의 픽셀(50`)의 구조에 대해 구체적으로 설명한다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부재를 번호를 사용하며 중복되는 설명은 생략한다. 예를 들어, 복수의 마이크로 LED(51), 접착층(80)은 전술한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 도시하지 않았으나, 기판(70)의 복수의 박막 트랜지스터(140)를 포함하는 구조는 도 4b에 도시된 구조와 동일할 수 있다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 하나의 픽셀(50`)을 나타낸 상면도이다.
픽셀(50`)은 복수의 제1 마이크로 LED(51)가 배치된 제1 영역(A-1) 및 제2 영역(A-2)과 인접하며 대체 마이크로 LED(54)가 배치된 제2 영역(A-2)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 기판(70)은 제1 영역(A-1) 및 제2 영역(A-2)으로 구분되고, 제1 영역(A-1)의 불량 마이크로 LED(53)가 배치된 위치와 인접한 기판(70)의 제2 영역(A-2)에 대체 마이크로 LED(54)가 배치될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 마이크로 LED(51)는 기판(70)의 복수의 전극패드(71`) 상에 미리 결합된 복수의 마이크로 LED를 의미할 수 있다.
또한, 제2 영역(A-2)에 배치된 대체 마이크로 LED(54)는 불량 마이크로 LED(53)를 대체하기 위해 배치된 마이크로 LED를 의미할 수 있다.
즉, 불량 마이크로 LED(53)와 대체 마이크로 LED(54)는 한 쌍의 전극패드(71`) 상에 나란히 배치될 수 있다. 이에 따라, 픽셀(50`)이 구동하는 경우, 불량 마이크로 LED(53)를 대신하여, 대체 마이크로 LED(54)가 구동할 수 있다.
아울러, 불량 마이크로 LED(53)의 출력하고자 하는 색상은 대체 마이크로 LED(54)가 출력하는 색상과 대응될 수 있다.
예를 들어, 적색 마이크로 LED(51-1)가 불량 마이크로 LED(53)에 해당하는 경우, 불량 마이크로 LED(53)인 적색 마이크로 LED(51-1)를 대체하기 위해 배치된 대체 마이크로 LED(54)은 적색 마이크로 LED일 수 있다.
아울러, 복수의 마이크로 LED(51) 각각의 단변(51b-1, 51b-2, 51b-3)의 길이는 복수의 전극패드(71`) 각각의 길이(L2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극패드(71`)의 제2 길이(L2)는 복수의 마이크로 LED(51)의 단변(51b-1)의 길이의 2배보다 클 수 있다.
이에 따라, 한 쌍의 전극패드(71`) 상에는 적어도 2개의 마이크로 LED가 기 설정된 간격을 두고 나란히 배치될 수 있다. 즉, 불량 마이크로 LED(53)와 대체 마이크로 LED(54)는 동일한 복수의 전극패드(71`) 상에 결합될 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 실시예에 따른 복수의 전극패드(71`)는 전술한 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 전극패드(71)와 길이만 상이할 뿐, 이외의 재질 및 배치 위치 등은 동일할 수 있다.
이하에서는, 도 12a 내지 도 17을 참조하여, 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 12a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 하나의 픽셀(50`)에서 제2 영역(A-2)에 접착층(80)이 형성되지 않은 구조를 나타낸 상면도이고, 도 12b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)를 나타낸 개략도이며, 도 13a는 도 12a의 구조에서 제2 영역(A-2)에 접착층(80)이 형성된 구조를 나타낸 상면도이고, 도 13b는 도 12b의 구조에서 파티션(1500)을 개방한 상태를 나타낸 개략도이며, 도 14는 도 13의 구조에서 제2 공간(S2)으로 기판(70)이 이송된 것을 나타낸 개략도이고, 도 15는 기판(70)에 전사된 대체 마이크로 LED(54)의 동작 상태 여부를 확인하는 것을 나타낸 개략도이며, 도 16은 전사된 대체 마이크로 LED(54)를 기판(70)에 결합하는 것을 나타낸 개략도이고, 도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)는 디스플레이 모듈을 전사 및 기판(70)에 결합시킬 수 있다. 아울러, 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)는 접착층(80)을 도포하는 도포부재(1100), 대체 마이크로 LED(54)를 전사 및 가압하는 픽업부재(1200), 접착층(80)을 경화시키는 경화부재(1300), 기판(70)을 디스플레이 모듈 제조 장치(1000) 내에서 이송시키는 이송부재(1400) 및 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)를 구획하는 파티션(1500)을 포함할 수 있다.
도포부재(1100)는 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 제1 공간(S1) 내에 위치하며, 제1 공간(S1)에 배치된 기판(70)의 제2 영역(A-2)에 접착층(80)을 미세하게 도포할 수 있다.
아울러, 도포부재(1100)는 잉크젯 프린터, 스프레이 코터, EHD(electro hydro dynamics) 젯 프린터, 에어로졸 젯 프린터, 스크린 프린터, 노즐 프린터, 스텐실 프린터 등의 다양한 미세 코팅 방법으로, 픽셀(50)의 제2 영역(A-2)에 접착층(80)을 도포할 수 있다.
픽업부재(1200)는 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 제2 공간(S2)에 내에 위치하며, 제2 공간(S2)에 배치된 기판(70)의 제2 영역(A-2)에 대체 마이크로 LED(54)를 배치할 수 있다.
구체적으로, 픽업부재(1200)는 대체 마이크로 LED(54)를 불량 마이크로 LED(53)가 결합된 복수의 전극패드(71`)와 동일한 복수의 전극패드(71`) 상에 전사할 수 있다.
아울러, 픽업부재(1200)는 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식으로 대체 마이크로 LED(54)를 기판(70) 상에 전사할 수 있다. 예를 들어, 픽업부재(1200)는 접착(adhesive) 방식, 진공(vacuum) 방식, 정전기 방식, 하이브리드(hybrid) 방식 등 다양한 방식으로 대체 마이크로 LED(54)를 기판(70) 상에 전사할 수 있다.
또한, 픽업부재(1200)는 가압부재(90)로서, 기판(70) 상에 전사된 대체 마이크로 LED(54)를 가압할 수 있다.
경화부재(1300)는 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 제2 공간(S2)에 내에 위치하며, 제2 공간(S2)에서 기판(70) 상에 도포된 접착층(80)에 열을 가하여 접착층(80)을 경화할 수 있다.
아울러, 경화부재(1300)는 가열 또는 UV(ultra violet)를 이용하여 접착층(80)을 경화할 수 있다.
이에 따라, 기판(70) 상에 배치된 대체 마이크로 LED(54)는 기판(70) 상에 결합될 수 있다.
이송부재(1400)는 이송부재(1400) 상에 안착된 기판(70)을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 이송부재(1400)는 이송부재(1400) 상에 안착된 기판(70)을 제1 공간(S1)에서 제2 공간(S2)으로, 다시 제2 공간(S2)에서 제1 공간(S1)으로 이동할 수 있다.
다만, 이송부재(1400)는 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이만을 이동하는 것에 제한되지 않고, 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 컨베이어의 일부를 형성하여, 추가적인 다양한 공정을 위해 기판(70)을 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 외부로 배출할 수 있다.
파티션(1500)은 디스플레이 모듈 제조 장치(1000)의 내부 공간을 구획할 수 있다. 예를 들어, 파티션(1500)은 도포부재(1100)가 배치된 제1 공간(S1)과 검사부재(100), 픽업부재(1200) 및 경화부재(1300)가 배치된 제2 공간(S2) 사이에 배치되어, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)을 구획할 수 있다.
이에 따라, 도포부재(1100)가 기판(70) 상에 접착층(80)을 형성하는 경우, 접착층(80)의 잔여물이 대기중을 통해 제2 공간(S2)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 경화부재(1300)가 가열 또는 UV를 이용한 광경화를 통해 기판(70) 상에 도포된 접착층(80)을 경화하는 경우, 잔여열 또는 UV가 제1 공간(S1)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
파티션(1500)은 선택적으로 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)이 공간적으로 연결되도록 개방할 수 있으며, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)이 구획되도록 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이를 폐쇄할 수 있다.
다시, 도 12a 및 도 12b를 참조할 때, 이송부재(1400) 상에 안착된 기판(70)은 제2 영역(A-2)에 접착층(80)이 도포되지 않은 상태이며, 제1 영역(A-1)에 배치된 복수의 제1 마이크로 LED(51)은 불량 마이크로 LED(53)를 포함하고 있는 상태이다.
또한, 제1 영역(A-1)에 배치된 접착층(80)은 경화된 상태일 수 있다.
여기서, 도 12b에 도시된 D 영역은 도 12a의 B-B선을 따라 나타낸 단면도에 해당한다.
먼저, 도포부재(1100)는 제1 공간(S1)에 배치된 기판(70)의 제2 영역(A-2)에 접착층(80)을 도포할 수 있다(S110). 즉, 기판(70)의 제1 영역(A-1)에 결합된 복수의 마이크로 LED(51) 중 불량 마이크로 LED(53)가 배치된 위치와 인접한 기판(70)의 제2 영역(A-2)에 접착층(80)을 도포할 수 있다.
다음으로, 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 제2 영역(A-2) 상에 접착층(80)이 도포된 상태의 기판(70)은 이송부재(1400)에 의해 Q 방향을 따라 제1 공간(S1)에서 제2 공간(S2)으로 이동할 수 있다.
즉, 접착층(80)을 도포한 이후에, 접착층(80)이 도포된 기판(70)을 접착층(80)을 도포하는 제1 공간(S1)에서 제1 공간(S1)과 다른 제2 공간(S2)으로 이송할 수 있다.
이때, 파티션(1500)은 개방되어, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)을 공간적으로 연결할 수 있다. 구체적으로, 기판(70)을 제2 공간(S2)으로 이송하기 전에 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)을 구획하는 파티션(1500)을 개방하고, 기판(70)을 제2 공간(S2)으로 이송한 후에 파티션(1500)을 폐쇄할 수 있다.
즉, 기판(70)의 이동에 따라, 파티션(1500)은 선택적으로 개폐될 수 있다.
이후, 도 14에 도시된 바와 같이, 이송부재(1400)에 의해 제2 공간(S2)으로 이동한 기판(70) 상에 대체 마이크로 LED(54)가 전사될 수 있다. 즉, 접착층(80)이 도포된 제2 영역(A-2)에 대체 마이크로 LED(54)를 전사할 수 있다(S120).
여기서, 대체 마이크로 LED(54)는 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식으로 전사될 수 있다.
이때, 대체 마이크로 LED(54)를 기판(70) 상에 전사하기 이전에, 픽업부재(1200)는 기판(70)의 상면(70a)에 형성된 복수의 전극패드(71`) 각각과 대체 마이크로 LED(54)의 일면에 형성된 복수의 접속패드(52) 각각이 마주보도록 대체 마이크로 LED(54)를 정렬할 수 있다.
이에 따라, 대체 마이크로 LED(54)가 제2 영역(A-2)에 전사되는 경우, 대체 마이크로 LED(54)의 복수의 접속패드(52) 각각은 복수의 전극패드(71`) 각각과 마주보도록 배치될 수 있다.
다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 픽업부재(1200)는 대체 마이크로 LED(54)를 기판(70)과 전기적으로 연결시키기 위해, 대체 마이크로 LED(54)를 가압할 수 있다(S130).
여기서, 픽업부재(1200)가 대체 마이크로 LED(54)를 가압하는 것으로 도시하였으나, 필요에 따라, 별도의 가압부재(90)가 대체 마이크로 LED(54)를 가압할 수 있다.
예를 들어, 대체 마이크로 LED(54)는 0.1 내지 10gf/cm2의 압력이 가해질 수 있다.
다음으로, 대체 마이크로 LED(54)를 가압한 상태에서, 대체 마이크로 LED(54)를 구동시킬 수 있다(S140). 이에 따라, 검사부재(100)는 대체 마이크로 LED(54)의 동작 상태를 확인할 수 있다(S150).
여기서, 동작 상태란, 구동 전원이 인가된 대체 마이크로 LED(54)의 온/오프 여부를 의미할 수 있다.
예를 들어, 대체 마이크로 LED(54)가 온 상태일 경우, 대체 마이크로 LED(54)는 동작하는 것으로 판단하여 제2 영역(A-2)에 도포된 접착층(80)을 경화할 수 있다(S160). 즉, 확인된 동작 상태에 기초하여, 접착층(80)을 경화할 수 있다.
아울러, 상기에서는 동작 상태가 대체 마이크로 LED(54)의 온/오프 여부를 기준으로 설명하였으나, 대체 마이크로 LED(54)가 기 설정된 휘도 및 색상 이상의 출력 성능을 나타내는 지 여부를 기준으로 판단할 수도 있다.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 대체 마이크로 LED(54)를 구동시킨 상태에서, 경화부재(1300)는 제2 영역(A-2)에 도포된 접착층(80)을 경화할 수 있다.
이에 따라, 접착층(80)을 경화시키는 과정에서 대체 마이크로 LED(54)의 동작 상태를 실시간으로 파악하여, 완전히 접착층(80)을 경화시킬지 여부를 판단할 수 있다.
아울러, 접착층(80)을 경화할 때에, 대체 마이크로 LED(54)를 지속적으로 가압한 상태에서 경화부재(1300)는 접착층(80)을 경화할 수 있다.
이에 따라, 접착층(80)의 경화 과정에서, 대체 마이크로 LED(54)와 기판(70)의 전기적 연결이 끊기는 것을 방지하고, 대체 마이크로 LED(54)를 안정적으로 고정한 상태에서 접착층(80)을 경화할 수 있다.
한편, 대체 마이크로 LED(54)가 오프 상태일 경우, 대체 마이크로 LED(54)는 불량인 것으로 판단하여 추가적인 리페어 단계가 수행될 수 있다.
예를 들어, 대체 마이크로 LED(54)가 불량이면, 불량 마이크로 LED를 제거할 수 있다. 다음으로, 불량 마이크로 LED가 배치된 위치에 추가 대체 마이크로 LED를 전사할 수 있다.
이때, 불량인 대체 마이크로 LED(54)의 제거는 레이저 방식 및 픽업 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
또한, 추가 대체 마이크로 LED는 전술한 대체 마이크로 LED(54)의 전사 방식과 동일하게 수행될 수 있다.
예를 들어, 추가 대체 마이크로 LED가 불량인 경우, 대체 마이크로 LED(54)를 제거한 상태에서 제2 공간(S2)에서 픽업부재(1200)를 통해 추가 대체 마이크로 LED가 전사될 수 있다.
이후, 추가 대체 마이크로 LED는 전술한 대체 마이크로 LED(54)의 전사 방식과 동일하게 추가 대체 마이크로 LED를 가압 및 구동하여 추가 대체 마이크로 LED 동작을 확인하고, 접착층(80)을 경화할 수 있다.
아울러, 추가 대체 마이크로 LED에 대해서도 가압 및 구동을 통해 추가 대체 마이크로 LED의 동작 여부를 확인할 수 있으며, 확인된 동작 상태에 기초하여 전술한 리페어 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 전술한 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법을 통해, 제2 영역(A-2)에 도포된 접착층(80)을 경화하기 전에, 대체 마이크로 LED(54)의 전사와 동시에 대체 마이크로 LED(54)의 동작 여부를 확인할 수 있다.
따라서, 대체 마이크로 LED(54)를 전사 및 결합하기 위해, 제2 영역(A-2)에 경화된 접착층(80)을 제거하는 추가적인 공정을 줄일 수 있다.
또한, 대체 마이크로 LED(54)를 전사하는 모든 공정을 하나의 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 장치(1000) 내에서 수행할 수 있으므로, 기판(70)의 외부 노출 및 이동에 따르는 오염, 파손 및 시간 소모를 줄일 수 있다. 즉, 마이크로 LED 디스플레이 모듈(20)의 제조 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 개시의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위상에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 디스플레이 장치 10: 보호 부재
20: 마이크로 LED 디스플레이 모듈 30: 배열 부재
40: 하우징 50: 픽셀
51: 마이크로 LED 52: 접속패드
60: 구동부 70: 기판
80: 접착층 90: 가압부재
100: 검사부재 1000: 디스플레이 모듈 제조 장치

Claims (20)

  1. 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서,
    접착층이 도포된 기판 상에 배치된 복수의 마이크로 LED를 상기 기판과 전기적으로 연결시키기 위해 상기 복수의 마이크로 LED를 가압하는 단계;
    상기 복수의 마이크로 LED를 가압한 상태에서, 상기 복수의 마이크로 LED를 구동시키는 단계;
    상기 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 확인하는 단계;
    상기 확인된 동작 상태에 기초하여, 상기 접착층을 경화하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층을 경화하는 단계는,
    상기 복수의 마이크로 LED에 구동 전원을 인가한 상태에서, 상기 접착층을 경화하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접착층을 경화한 후에, 상기 복수의 마이크로 LED의 동작 상태를 추가적으로 확인하는 단계를 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 LED 중 적어도 하나의 LED가 불량이면, 상기 불량 마이크로 LED를 제거하고 상기 불량 마이크로 LED가 배치된 위치에 대체 마이크로 LED를 전사하는 리페어 단계;를 더 포함하고,
    상기 경화하는 단계는 상기 리페어 단계 이후에 수행되는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층을 경화하는 단계는 상기 복수의 마이크로 LED를 가압한 상태에서 상기 접착층을 경화하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리페어 단계는 상기 대체 마이크로 LED를 픽 앤 플레이스(pick and place) 방식으로 전사하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 접착층을 경화하는 단계는 상기 대체 마이크로 LED를 가압한 상태에서 상기 접착층을 경화하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  8. 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법에 있어서,
    기판의 제1 영역에 결합된 복수의 마이크로 LED 중 불량 마이크로 LED가 배치된 위치와 인접한 상기 기판의 제2 영역에 접착층을 도포하는 단계;
    상기 접착층이 도포된 상기 제2 영역에 대체 마이크로 LED를 전사하는 단계;
    상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판과 전기적으로 연결시키기 위해 상기 대체 마이크로 LED를 가압하는 단계;
    상기 대체 마이크로 LED를 가압한 상태에서, 상기 대체 마이크로 LED를 구동시키는 단계;
    상기 대체 마이크로 LED의 동작 상태를 확인하는 단계;
    상기 확인된 동작 상태에 기초하여, 상기 접착층을 경화하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접착층을 경화하는 단계는,
    상기 대체 마이크로 LED를 구동시킨 상태에서, 상기 접착층을 경화하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 대체 마이크로 LED가 불량이면, 상기 불량 마이크로 LED를 제거하고 상기 불량 마이크로 LED가 배치된 위치에 추가 대체 마이크로 LED를 전사하는 리페어 단계를 더 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 모듈 제조 방법.
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