KR20170099451A - 발광 다이오드를 트랜스퍼하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 발광 다이오드를 트랜스퍼하는 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 트랜스퍼는, 회전 가능하고 베이스 기판 상의 발광 다이오드를 픽업하는 적어도 하나의 픽업부를 구비한 헤드바디부; 상기 헤드바디부와 이격되고, 상기 픽업부에 대응하는 위치의 컨택부 및 상기 컨택부에 인접한 광검출 소자를 구비한 검출부; 상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 픽업부에 부착된 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부에 컨택시키는 선형 구동부; 및 상기 발광 다이오드가 방출하는 광 강도에 대응하는 상기 광검출 소자의 출력을 기초로 상기 발광 다이오드의 광 특성을 측정하고, 상기 측정 광 특성에 따라 상기 발광 다이오드가 배치될 디스플레이 기판 상의 좌표를 산출하는 컨트롤러;를 포함한다.

Description

발광 다이오드를 트랜스퍼하는 장치 및 방법{Apparatus and method for transferring light emitting diode}
본 실시예들은 발광 다이오드를 트랜스퍼하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 PN 접합 다이오드에 순방향으로 전압을 인가하면 정공과 전자가 주입되고, 그 정공과 전자의 재결합으로 생기는 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자이다.
LED는 무기 LED 또는 유기 LED로 형성되고, LCD TV의 백라이트, 조명, 전광판을 비롯하여 핸드폰과 같은 소형 전자기기로부터 대형 TV까지 사용되고 있다.
베이스 기판 상의 발광 다이오드의 발광 효율 편차에 의해 발광 다이오드를 디스플레이 기판에 트랜스퍼한 후 제조된 표시 장치에서 얼룩이 발현되는 문제점이 있다. 본 발명의 실시예들은 베이스 기판 상의 발광 다이오드의 발광 효율 편차에 의한 영향을 최소화할 수 있는 트랜스퍼 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 트랜스퍼는, 회전 가능하고 베이스 기판 상의 발광 다이오드를 픽업하는 적어도 하나의 픽업부를 구비한 헤드바디부; 상기 헤드바디부와 이격되고, 상기 픽업부에 대응하는 위치의 컨택부 및 상기 컨택부에 인접한 광검출 소자를 구비한 검출부; 상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 픽업부에 부착된 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부에 컨택시키는 선형 구동부; 및 상기 발광 다이오드가 방출하는 광 강도에 대응하는 상기 광검출 소자의 출력을 기초로 상기 발광 다이오드의 광 특성을 측정하고, 상기 측정 광 특성에 따라 상기 발광 다이오드가 배치될 디스플레이 기판 상의 좌표를 산출하는 컨트롤러;를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 픽업부는 복수개 구비되고, 상기 복수의 픽업부는 상기 헤드바디부의 길이 방향으로 이격 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 헤드 바디부에 연결되어 상기 헤드 바디부를 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 일치하면, 상기 발광 다이오드에 기 설정된 상기 디스플레이 기판에서의 좌표를 추출하고, 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성이 불일치하면, 상기 발광 다이오드의 상기 디스플레이 기판에서의 신규 좌표를 산출할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 픽업부는 제1 배선을 포함하고, 상기 컨택부는 제2 배선을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 배선은 한 쌍의 전극들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드가 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드와 대향하는 제2 전극패드를 구비하고, 상기 발광 다이오드의 제1 전극패드가 상기 제2 배선과 컨택하고, 상기 제2 전극패드가 상기 제1 배선과 컨택할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드가 동일 방향을 향해 배치된 제1 전극패드 및 제2 전극패드를 구비하고, 상기 발광 다이오드의 제1 전극패드 및 제2 전극패드가 상기 제2 배선과 각각 컨택할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 헤드바디부는 상기 픽업부에 인접 배치된 광원;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성과 기준 광 특성의 비교에 의해 상기 발광 다이오드의 불량 여부를 판단하고, 상기 발광 다이오드가 정상이면 상기 발광 다이오드가 상기 디스플레이 기판 상에 플레이스될 때 상기 광원을 턴온 시키고, 상기 발광 다이오드가 불량이면 상기 발광 다이오드가 상기 디스플레이 기판 상에 플레이스될 때 상기 광원을 턴오프 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 트랜스퍼에 의해 베이스 기판으로부터 디스플레이 기판으로 트랜스퍼하는 방법에 있어서, 상기 트랜스퍼는, 회전 가능하고 적어도 하나의 픽업부를 구비한 헤드바디부와, 상기 헤드바디부와 이격되고 상기 픽업부에 대응하는 위치의 컨택부 및 상기 컨택부에 인접한 광검출 소자를 구비한 검출부를 포함하고, 상기 트랜스퍼 방법은, 상기 헤드바디부의 픽업부에 의해 상기 베이스 기판으로부터 상기 발광 다이오드를 픽업하는 단계; 상기 헤드바디부를 회전하고, 상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 픽업부에 부착된 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부에 컨택시키는 단계; 상기 발광 다이오드를 발광시키는 단계; 상기 발광 다이오드가 방출하는 광 강도에 대응하는 상기 광검출 소자의 출력을 기초로 상기 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 단계; 및 상기 측정 광 특성에 따라 상기 발광 다이오드가 배치될 상기 디스플레이 기판 상의 좌표를 산출하는 단계;를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드가 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드와 대향하는 제2 전극패드를 구비하고, 상기 발광 다이오드 발광 단계는, 상기 발광 다이오드의 상기 제1 전극패드가 컨택하는 상기 컨택부와 상기 제2 전극패드가 컨택하는 상기 픽업부에 각각 전압 또는 전류를 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드가 동일 방향을 향해 배치된 제1 전극패드 및 제2 전극패드를 구비하고, 상기 발광 다이오드 발광 단계는, 상기 발광 다이오드의 제1 전극패드 및 상기 제2 전극패드가 컨택하는 상기 컨택부의 한 쌍의 전극들에 각각 전압 또는 전류를 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 좌표 산출 단계는, 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 일치하면, 상기 발광 다이오드에 기 설정된 상기 디스플레이 기판에서의 좌표를 추출하는 단계; 및 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 불일치하면, 상기 발광 다이오드의 상기 디스플레이 기판에서의 신규 좌표를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 트랜스퍼 방법은, 상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부로부터 이격시키는 단계; 및 상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판의 상기 산출된 좌표의 도전층 상에 플레이스하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 트랜스퍼 방법은, 상기 발광 다이오드의 측정 광 특성과 기준 광 특성의 비교에 의해 상기 발광 다이오드의 불량 여부를 판단하는 단계; 상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판 상의 산출된 좌표의 도전층 상에 플레이스하는 단계; 상기 발광 다이오드가 정상이면 상기 정상인 발광 다이오드를 둘러싸는 본딩층에 광을 조사하고, 상기 발광 다이오드를 상기 픽업부로부터 릴리즈하는 단계; 및 상기 발광 다이오드가 불량이면 상기 불량인 발광 다이오드를 둘러싸는 본딩층에 광을 조사하지 않고, 상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판으로부터 픽업하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예들은 표시 장치에서의 얼룩 불량을 감소시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 트랜스퍼를 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼를 보여주는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼의 헤드부를 보여주는 사시도이다. ]
도 4는 도 3에 도시된 헤드부의 검출부의 일 면을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼를 통하여 디스플레이 장치를 제조하는 공정을 보여주는 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼의 헤드부를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 10의 발광 다이오드 트랜스퍼 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 13 및 도 14는 도 12의 디스플레이 장치의 A-A' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 트랜스퍼를 보여주는 정면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼를 보여주는 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 다이오드 트랜스퍼(100)(이하, '트랜스퍼'라 함)는 스테이지(110), 이동부(120), 헤드부(130), 비전부(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드 트랜스퍼(100)는 챔버(미도시) 내부의 공간에 설치될 수 있다. 챔버 내부의 압력은 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 챔버 내부의 압력은 챔버 내부에서 하기에서 설명할 공정이 진행되는 동안 대기압 또는 진공과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.
스테이지(110)는 챔버 내부에 고정된 상태일 수 있다. 스테이지(110)는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 이때, 스테이지(110)의 일면에는 디스플레이 기판(200) 및 베이스 기판(1)이 안착될 수 있다. 베이스 기판(1)은 발광 다이오드(20)들이 직접 형성된 웨이퍼이거나, 또는 웨이퍼로부터 발광 다이오드(20)들이 1차적으로 이송되어 재배열된 임시 기판일 수 있다.
이동부(120)는 스테이지(110)에 슬라이딩 가능하도록 결합할 수 있다. 이때, 이동부(120)는 스테이지(110)의 측부에 설치되어 스테이지(110)를 일 방향(X축 방향)으로 선형 운동할 수 있다.
헤드부(130)는 이동부(120)에 선형 운동 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 헤드부(130)는 이동부(120)에 대해 하중 방향(Z축 방향)으로 선형 운동할 수 있다. 또한 헤드부(130)는 이동부(120)에 대해 Y축 방향으로 선형 운동할 수 있다. 또는, 디스플레이 기판(200) 및 베이스 기판(1)이 헤드부(130)에 대해 Y축 방향으로 선형 운동할 수 있다. 또는, 디스플레이 기판(200) 및 베이스 기판(1)과, 헤드부(130)가 상호 Y축의 반대 방향으로 선형 운동할 수 있다.
비전부(140)는 카메라를 포함하여 헤드부(130)와 베이스 기판(1) 및 디스플레이 기판(200) 중 적어도 하나의 위치를 촬영할 수 있다. 비전부(140)에서 촬영된 영상을 근거로 헤드부(130)의 위치를 조절할 수 있다. 비전부(140)는 이동부(120)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 위치에 설치될 수 있다.
컨트롤러(150)는 트랜스퍼(100)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다.
컨트롤러(150)는 발광 다이오드(20)가 베이스 기판(1)으로부터 픽업되어 디스플레이 기판(200)으로 이송되기 전에 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정하고, 측정 광 특성에 따라 발광 다이오드(20)가 배치될 디스플레이 기판(200) 상의 좌표를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 측정 광 특성에 따라 발광 다이오드(20)의 불량 여부를 판단하고, 정상 발광 다이오드는 디스플레이 기판(200) 상의 해당 좌표에 배치되고, 불량 발광 다이오드는 디스플레이 기판(200) 상에 배치되지 않도록 광원의 온오프를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼의 헤드부를 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 헤드부의 검출부의 일 면을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 헤드부(130)는 헤드바디부(160), 회전구동부(170), 검출부(180) 및 선형구동부(190)를 포함할 수 있다.
헤드바디부(160)는 입체 형상으로 형성될 수 있다. 헤드바디부(160)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 헤드바디부(160)는 다각기둥, 원기둥 형태로 형성될 수 있다.
헤드바디부(160)의 표면에는 픽업부(161)가 배치될 수 있다. 픽업부(161)는 발광 다이오드(20)를 베이스 기판(1)으로부터 분리하여 디스플레이 기판(200)으로 이동시킬 수 있다. 이때, 픽업부(161)는 정전기력을 이용하거나 점착력을 이용하여 발광 다이오드(20)를 부착시킬 수 있다. 픽업부(161)는 상기에 한정되는 것은 아니며 발광 다이오드(20)를 부착시킬 수 있는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다. 픽업부(161)는 복수개 구비될 수 있다. 복수의 픽업부(161)는 헤드바디부(160)의 길이 방향(Y축 방향)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 복수의 픽업부(161)는 헤드바디부(160)가 다각형인 경우 다각형의 각 면에 일렬로 배열될 수 있다. 복수의 픽업부(161)는 헤드바디부(160)가 원기둥 형태인 경우 헤드바디부(160)의 표면에 일정한 간격으로 이격 배열될 수 있다.
픽업부(161)는 제1 배선(162)을 포함할 수 있다. 제1 배선(162)은 하나의 전극으로 구성될 수도 있고, 상호 이격되고 절연된 한 쌍의 전극으로 구성될 수 있다. 도 3에서는 한 쌍의 전극으로 구성된 제1 배선(162)을 도시하고 있다. 발광 다이오드(20)가 수직형인 경우, 발광 다이오드(20)의 마주하는 두 전극패드 중 하나가 픽업부(161)에 부착되어 제1 배선(162)과 컨택할 수 있다. 발광 다이오드(20)가 수평형 또는 플립형인 경우, 픽업부(161)에는 전극패드가 형성되지 않은 발광 다이오드(20)의 일 측이 부착될 수 있다.
발광 다이오드(20)는 마이크로 LED일 수 있다. 여기서 마이크로는 1 내지 100 ㎛의 크기를 가리킬 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않고, 그보다 더 크거나 더 작은 크기의 발광 다이오드에도 적용될 수 있다.
회전구동부(170)는 헤드바디부(160)와 연결되어 헤드바디부(160)를 회전시킬 수 있다. 회전구동부(170)는 헤드바디부(160)의 길이 방향(Y축 방향)을 회전축으로 하여 헤드바디부(160)를 회전시킬 수 있다.
회전구동부(170)는 헤드바디부(160)를 관통하도록 설치되는 회전샤프트(172) 및 회전샤프트(172)와 연결되는 회전모터(171)를 포함할 수 있다. 이때, 회전모터(171)와 회전샤프트(172)의 연결방법은 다양할 수 있다. 예를 들면, 회전모터(171)와 회전샤프트(172)는 회전샤프트(172) 및 회전모터(171)에 각각 설치되는 풀리와, 풀리를 연결하는 벨트로 연결될 수 있다. 다른 실시예로써 회전모터(171)와 회전샤프트(172)에는 각각 기어유닛이 설치되어 각 기어유닛이 서로 연결되는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 회전모터(171)와 회전샤프트(172)는 서로 직접 연결되는 것도 가능하다.
검출부(180)는 헤드바디부(160)와 유사하게 입체 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 검출부(180)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 검출부(180)는 다각기둥, 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 검출부(180)는 헤드바디부(160)의 상부에 헤드바디부(160)와 이격 배치될 수 있다.
검출부(180)는 헤드바디부(160)에 대향하는 면(180a)에 컨택부(181) 및 광검출 소자(185)를 구비할 수 있다.
컨택부(181)는 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 대응하는 위치에 픽업부(161)와 대향하게 구비될 수 있다. 컨택부(181)는 제2 배선(182)을 포함할 수 있다. 제2 배선(182)은 상호 이격되고 절연된 한 쌍의 전극들로 구성될 수 있다. 제2 배선(182)이 한 쌍의 전극들을 포함함으로써 수직형 발광 다이오드 및 수평형/플립형 발광 다이오드의 이송에 모두 적합할 수 있다. 한 쌍의 전극 사이의 절연체(183)는 공기 또는 절연물질일 수 있다. 일 실시예로서 컨택부(181)는 검출부(180) 표면에 형성된 홈에 구비될 수 있다. 다른 실시예로서 컨택부(181)는 검출부(180)의 평평한 표면에 형성되어 검출부(180) 표면으로부터 돌출되게 구비될 수 있다.
발광 다이오드(20)가 수직형인 경우, 픽업부(161)에 부착된 전극패드와 대향하는 발광 다이오드(20)의 전극패드가 컨택부(181)의 제2 배선(182)과 컨택할 수 있다. 발광 다이오드(20)가 수평형 또는 플립형인 경우, 발광 다이오드(20)의 한 쌍의 전극패드와 컨택부(181)의 제2 배선(182)의 한 쌍의 전극이 각각 컨택할 수 있다.
광검출 소자(185)는 컨택부(181) 주변에 구비될 수 있다. 광검출 소자(185)는 광센서일 수 있다. 광검출 소자(185)는 컨택부(181)에 인접하게 하나 또는 하나 이상 구비될 수 있다. 광검출 소자(185)는 픽업부(161)와 컨택부(181)에 연결된 발광 다이오드(20)가 방출하는 광을 수신하고, 수신된 광의 광 강도(광량)를 검출하고, 광 강도에 대응하는 센서 값을 출력할 수 있다.
선형구동부(190)는 헤드바디부(160) 및 검출부(180)에 연결되어 헤드바디부(160) 및 검출부(180) 중 적어도 하나를 선형 운동시킬 수 있다. 선형구동부(190)에 의해 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 부착된 발광 다이오드(20)가 검출부(180)의 컨택부(181)에 컨택할 수 있다.
선형구동부(190)는 제1 부재(191)와 제2 부재(192)를 포함하여, 제1 부재(191)와 제2 부재(192)의 상호 구동에 의해 헤드바디부(160) 및 검출부(180) 중 적어도 하나를 하중 방향(Z축 방향)으로 선형 운동시킬 수 있다. 선형구동부(190)는 전술된 구조에 한정되지 않고, 다양한 장치 및 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 선형구동부(190)는 위치가 가변하는 샤프트를 포함하는 실린더를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서 선형구동부(190)는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서 선형구동부(190)는 모터 및 모터와 연결되는 볼스크류를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서 선형구동부(190)는 모터 및 모터와 연결되는 기어유닛을 포함할 수 있다. 선형구동부(190)는 전술된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 헤드바디부(160) 및 검출부(180) 사이에 설치되어 헤드바디부(160) 및 검출부(180) 중 적어도 하나를 일 방향으로 선형 운동시키는 모든 장치 및 구조를 포함할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼를 통하여 디스플레이 장치를 제조하는 공정을 보여주는 예이다.
도 5를 참조하면, 트랜스퍼(100)는 베이스 기판(1) 상의 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)으로 이송하여 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 이동부(120)를 베이스 기판(1) 상에 배치시킨 후, 헤드부(130)를 하강시켜 베이스 기판(1) 상의 기 설정된 위치에 배치시킬 수 있다. 이때, 비전부(140, 도 2 참조)에서 촬영된 영상을 근거로 헤드부(130)와 베이스 기판(1)의 위치를 파악하고, 헤드부(130)의 위치를 변경할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 헤드부(130)가 기 설정된 위치에 배치되면, 헤드부(130)를 하강시킨 후 발광 다이오드(20)를 픽업할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 헤드부(130)를 상승시킬 수 있다. 또한, 회전구동부(170)가 작동하여 헤드바디부(160)를 일정 각도 회전시킬 수 있다. 헤드바디부(160)의 회전으로 인하여 발광 다이오드(20)가 부착되지 않은 면의 픽업부(161)가 다시 베이스 기판(1)과 대향하도록 배치될 수 있다.
트랜스퍼(100)는 다시 헤드바디부(160)를 하강하여 픽업부(161)에 발광 다이오드(20)를 부착할 수 있다. 이와 같은 작업은 헤드바디부(160)의 모든 픽업부(161)에 발광 다이오드(20)가 부착될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
헤드바디부(160)의 모든 픽업부(161)에 발광 다이오드(20)가 부착되면, 트랜스퍼(100)는 이동부(120)를 베이스 기판(1)에서 디스플레이 기판(200)(X축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
트랜스퍼(100)는 이동 중 또는 이동 전에 회전구동부(170)를 작동시켜 특성을 검출하고자 하는 발광 다이오드(20)가 부착된 헤드바디부(160)의 면이 검출부(180)의 저면(180a)에 대향하도록 헤드바디부(160)를 회전시킬 수 있다.
다음으로 트랜스퍼(100)는 선형구동부(190)를 작동시켜 헤드바디부(160)의 상승 및/또는 검출부(180)의 하강에 의해 픽업부(161)에 부착된 발광 다이오드(20)가 검출부(180)의 컨택부(181)와 컨택하도록 할 수 있다.
컨트롤러(150)는 전원부(미도시)로부터 픽업부(161) 및 컨택부(181)에 전압 또는 전류를 인가하여 발광 다이오드(20)를 발광시킬 수 있다. 광검출 소자(185)는 발광 다이오드(20)가 방출하는 광을 수신하고 광 강도에 대응하는 센서 값을 출력할 수 있다.
컨트롤러(150)는 광검출 소자(185)가 출력하는 센서 값을 기초로 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정할 수 있다. 광 특성은 발광 다이오드(20)의 발광 효율을 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)는 발광 다이오드(20)의 발광 효율을 기준 발광 효율과 비교하여 발광 다이오드(20)의 불량 여부 및/또는 디스플레이 기판(200)에 배치될 좌표(위치)를 산출할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 선형구동부(190)를 다시 작동시켜 헤드바디부(160)의 하강 및/또는 검출부(180)의 상승에 의해 픽업부(161)에 부착된 발광 다이오드(20)를 검출부(180)의 컨택부(181)로부터 이격시킬 수 있다.
이와 같은 작업은 헤드바디부(160)의 모든 픽업부(161)에 부착된 발광 다이오드(20)의 광 특성이 측정될 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
트랜스퍼(100)는 디스플레이 기판(200)으로 이동부(120)를 이동시킬 수 있다. 이때, 비전부(140)는 디스플레이 기판(200)과 헤드바디부(160)의 위치를 촬영하고, 촬영결과를 근거로 헤드바디부(160)의 위치가 조절될 수 있다.
헤드바디부(160)의 위치가 설정된 위치에 오면, 트랜스퍼(100)는 헤드바디부(160)를 하강시켜 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)의 해당 좌표에 배치시킬 수 있다.
헤드바디부(160)의 모든 픽업부(161)의 발광 다이오드(20)의 이송이 완료되면, 트랜스퍼(100)는 이동부(120)를 베이스 기판(1)에 배치시키고 상기와 같은 작업을 반복하여 수행할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 발광 다이오드(20)가 이송된 디스플레이 기판(200)은 챔버 외부로 이송되고, 후속 공정에 의해 디스플레이 장치가 제조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다. 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다. 이하에서는 검출부(180)의 컨택부(181)가 검출부(180) 표면의 홈에 구비된 예로서 설명하며, 도 4에 도시된 바와 같이 컨택부(181)가 검출부(180)의 표면으로부터 돌출되게 구비된 예에도 동일하게 적용될 수 있다.
트랜스퍼(100)는 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 의해 베이스 기판(1) 상의 발광 다이오드(20)를 픽업할 수 있다(S61). 발광 다이오드(20)는 수직형 발광 다이오드(20a) 또는 수평형 또는 플립형 발광 다이오드(이하, '수평형 발광 다이오드'라 함)(20b)일 수 있다.
일 실시예로서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼(100)는 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 의해 베이스 기판(1) 상의 수직형 발광 다이오드(20a)를 픽업할 수 있다. 이때 수직형 발광 다이오드(20a)의 제2 전극패드(237a)가 픽업부(161)의 제1 배선(162)과 컨택할 수 있다. 다른 실시예로서 도 8a에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼(100)는 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 의해 베이스 기판(1) 상의 수평형 발광 다이오드(20b)를 픽업할 수 있다. 이때 수평형 발광 다이오드(20b)의 전극패드가 없는 일 측이 픽업부(161)에 부착될 수 있다.
트랜스퍼(100)는 픽업된 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정할 수 있다(S63). 이를 위해 트랜스퍼(100)는 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 회전구동부(170)를 작동시켜 헤드바디부(160)를 180도 회전시킬 수 있다. 헤드바디부(160)의 픽업부(161)는 검출부(180)의 컨택부(181)를 마주한다. 그리고, 트랜스퍼(100)는 도 7c 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 선형구동부(190)를 작동시켜 헤드바디부(160)를 상승시킬 수 있다. 다른 예로서, 검출부(180)를 하강시키거나, 검출부(180)의 하강과 헤드바디부(160)의 상승이 동시에 동작할 수 있다. 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 부착된 도 7c의 수직형 발광 다이오드(20a)의 제1 전극패드(235a)가 검출부(180)의 컨택부(181)의 제2 배선(182)과 컨택하고, 도 8c의 수평형 발광 다이오드(20b)의 제1 전극패드(235b)와 제2 전극패드(237b)가 검출부(180)의 컨택부(181)의 제2 배선(182)의 한 쌍의 전극들과 각각 컨택할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 수직형 발광 다이오드(20a)의 경우 픽업부(161)의 제1 배선(162)과 컨택부(181)의 제2 배선(182)에 각각 전압 또는 전류를 인가하여 수직형 발광 다이오드(20a)를 발광시킬 수 있다. 트랜스퍼(100)는 수평형 발광 다이오드(20b)의 경우 픽업부(161)의 제1 배선(162)에는 전압 또는 전류를 인가하지 않고, 컨택부(181)의 제2 배선(182)에만 전압 또는 전류를 인가하여 수평형 발광 다이오드(20b)를 발광시킬 수 있다. 제1 배선(162)에는 제2 배선(182)에 인가되는 전압 또는 전류와 다른 전압 또는 전류를 인가할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 발광 다이오드(20)의 발광에 의해 광 특성을 측정하고, 발광 다이오드(20)가 배치될 디스플레이 기판(200) 상의 좌표를 산출할 수 있다(S65). 광검출 소자(185)는 발광 다이오드(20)의 광 강도를 측정하고, 그에 대응하는 센서 값을 출력할 수 있다. 컨트롤러(150)는 광검출 소자(185)의 센서 값을 기초로 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정된 광 특성을 기준 광 특성과 비교할 수 있다. 컨트롤러(150)는 베이스 기판(1)의 좌표별 발광 다이오드(20)의 광 특성을 기준 광 특성으로서 메모리 등의 저장 수단에 미리 저장할 수 있다. 컨트롤러(150)는 베이스 기판(1)의 좌표별 발광 다이오드(20)의 광 특성을 누적한 값을 기준 광 특성으로 할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정 광 특성을 기초로 기준 광 특성을 업데이트할 수 있다. 컨트롤러(150)는 베이스 기판(1)의 좌표에 매칭된 디스플레이 기판(200)의 좌표를 저장 수단에 함께 미리 저장할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정 광 특성이 기준 광 특성과 일치하면, 발광 다이오드(20)의 베이스 기판(1)의 좌표에 매칭된 디스플레이 기판(200)의 좌표를 저장 수단으로부터 추출할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정 광 특성이 기준 광 특성과 일치하지 않으면, 디스플레이 기판(200)에 배치될 좌표를 신규 산출할 수 있다. 컨트롤러(150)는 디스플레이 기판(200) 상에서 화상 얼룩이 발현되지 않도록 측정 광 특성을 기초로 발광 다이오드(20)를 그룹화하도록 좌표를 산출함으로써 그룹 간 발광 편차가 최소화되도록 할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 발광 다이오드(20)의 좌표가 산출되면, 선형구동부(190)를 작동시켜 헤드바디부(160)를 하강시키고, 회전구동부(170)를 작동시켜 헤드바디부(160)를 180도 회전시킬 수 있다.
트랜스퍼(100)는 도 7d 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200) 상의 정해진 좌표에 플레이스할 수 있다(S67). 트랜스퍼(100)는 발광 다이오드(20)를 픽업부(161)로부터 릴리즈함으로써 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)에 이송할 수 있다(S69). 디스플레이 기판(200) 상에는 제1 전극(211), 제2 전극(213), 제1 전극(211) 및 제2 전극(213) 주변의 뱅크층(206), 뱅크층(206) 사이의 본딩층(207')이 구비될 수 있다. 본딩층(207')은 열이나 자외선 등에 의해 경화되는 액상의 절연 물질일 수 있다. 발광 다이오드(20)는 제1 전극(211) 및 제2 전극(213)과 컨택될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1에 도시된 발광 다이오드 트랜스퍼의 헤드부를 보여주는 사시도이다.
도 9에 도시된 헤드부(130')는 헤드바디부(160)에 광원(165)이 추가된 점에서 도 3에 도시된 헤드부(130)와 상이하다. 이하에서는 도 3과의 차이점을 중심으로 설명한다.
헤드바디부(160)는 픽업부(161) 주변에 광원(165)을 구비할 수 있다. 광원(165)은 디스플레이 기판(200) 상의 본딩층(207')을 경화할 수 있는 파장의 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 광원(165)은 자외선 대역의 광을 방출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 11a 내지 도 11c는 도 10의 발광 다이오드 트랜스퍼 방법을 설명하는 헤드부의 예시 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략한다.
트랜스퍼(100)는 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 헤드바디부(160)의 픽업부(161)에 의해 베이스 기판(1) 상의 발광 다이오드(20)를 픽업할 수 있다(S101).
트랜스퍼(100)는 도 7b, 도 7c, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 픽업된 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정할 수 있다(S103).
트랜스퍼(100)는 발광 다이오드(20)를 발광시키고, 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정하고, 발광 다이오드(20)의 불량 여부를 판단할 수 있다(S105). 광검출 소자(185)는 발광 다이오드(20)의 광 강도를 측정하고, 그에 대응하는 센서 값을 출력할 수 있다. 컨트롤러(150)는 광검출 소자(185)의 센서 값을 기초로 발광 다이오드(20)의 광 특성을 측정할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정된 광 특성을 기준 광 특성과 비교할 수 있다. 컨트롤러(150)는 베이스 기판(1)의 좌표별 발광 다이오드(20)의 광 특성을 기준 광 특성으로서 메모리 등의 저장 수단에 미리 저장할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정 광 특성이 기준 광 특성 이상인 경우, 발광 다이오드(20)를 정상으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(150)는 측정 광 특성이 기준 광 특성 미만인 경우(비발광 포함), 발광 다이오드(20)를 불량으로 판단할 수 있다.
트랜스퍼(100)는 도 11a에 도시된 바와 같이, 정상 또는 불량이라고 판단된 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200) 상의 정해진 좌표에 플레이스할 수 있다(S111, S121).
트랜스퍼(100)는 정상인 발광 다이오드(20) 주변의 광원(815)을 턴온시켜 정상인 발광 다이오드(20)를 둘러싸는 본딩층(207')에 광을 조사하여 경화시키고, 불량인 발광 다이오드(20) 주변의 광원(815)은 턴오프시켜 불량인 발광 다이오드(20)를 둘러싸는 본딩층(207')에는 광을 비조사할 수 있다(S113, S123).
트랜스퍼(100)는 정상인 발광 다이오드(20)를 픽업부(161)로부터 릴리즈함으로써 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)으로 이송할 수 있다(S115). 본딩층(207')은 광 조사에 의해 경화됨으로써 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)에 결합시키고, 발광 다이오드(20)가 디스플레이 기판(200)에 잔류될 수 있다.
반면, 트랜스퍼(100)는 도 11b에 도시된 바와 같이, 불량인 발광 다이오드(20)를 픽업부(161)로부터 릴리즈하지 않고 픽업함으로써 발광 다이오드(20)를 디스플레이 기판(200)으로부터 분리할 수 있다(S125). 불량인 발광 다이오드(20)를 둘러싸는 본딩층(207')에는 광이 조사되지 않아 경화되지 않았기 때문에 픽업부(161)의 부착력에 의해 불량인 발광 다이오드(20)는 디스플레이 기판(200)으로부터 분리될 수 있다.
트랜스퍼(100)는 도 11c에 도시된 바와 같이, 접착층(310)이 형성된 더미 플레이트(300)에 불량인 발광 다이오드(20)를 릴리즈함으로써 불량인 발광 다이오드(20)를 폐기할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c에서는 수직형 발광 다이오드를 예로 설명하였으나, 수평형 발광 다이오드에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 13 및 도 14는 도 12의 디스플레이 장치의 A-A' 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 디스플레이 기판(200) 및 디스플레이 기판(200) 상의 발광 다이오드(20a)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(20a)는 수직형 발광 다이오드이다.
디스플레이 기판(200)은 기판(201), 기판(201) 상의 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT) 상의 평탄화층(205)을 포함할 수 있으며, 평탄화층(205) 상에는 비아홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 제1 전극(211)이 형성될 수 있다. 또한, 디스플레이 기판(200)은 제1 전극(211)의 일부를 덮도록 배치되는 뱅크층(206)을 포함할 수 있다.
기판(201) 상에는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 외곽에 비표시 영역(NA)이 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 발광 다이오드(20a)가 배치되고, 비표시 영역(NA)에는 전원 배선 등이 배치될 수 있다. 또한, 비표시 영역(NA)에는 패드부(250)가 배치될 수 있다.
기판(201)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(201)은 이산화규소(SiO2)를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(201)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가요성을 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.
기판(201) 상에는 버퍼층(202)이 형성될 수 있다. 버퍼층(202)은 기판(201)의 상부에 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 기판(201)을 통하여 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(202)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(217), 게이트 전극(218), 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 활성층(217), 게이트 전극(218), 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)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(217)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(217)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(217)은 유기 반도체 물질, 산화물 반도체 물질 등을 함유할 수 있다.
게이트 절연막(203)은 활성층(217) 상에 형성된다. 게이트 절연막(203)은 활성층(217)과 게이트 전극(218)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(203)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(218)은 게이트 절연막(203)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(218)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다. 게이트 전극(218)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(218)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(218) 상에는 층간 절연막(204)이 형성된다. 층간 절연막(204)은 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)과 게이트 전극(218)을 절연한다. 층간 절연막(204)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(204) 상에 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)이 형성된다. 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)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(219a) 및 드레인 전극(219b)은 활성층(217)의 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 접촉하도록 형성된다.
평탄화층(205)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 형성된다. 평탄화층(205)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)로부터 비롯된 단차를 해소하고 상면을 평탄하게 할 수 있다. 평탄화층(205)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(205)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(205) 상에는 제1 전극(211)과 뱅크층(206)이 배치될 수 있다.
제1 전극(211)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(211)은 평탄화층(205)에 형성된 비아홀을 통하여 드레인 전극(219b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(211)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.
뱅크층(206)은 제1 전극(211) 및 평탄화층(205) 상에 배치되어 화소 영역을 정의할 수 있다. 뱅크층(206)은 발광 다이오드(20a)가 배치되는 공간(개구)을 형성할 수 있다. 이때, 뱅크층(206)은 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. 또한, 다른 실시예로서 뱅크층(206)은 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또 다른 실시예로서 뱅크층(206)은 블랙 매트릭스(black matrix) 재료와 같은 불투명 재료로 형성될 수 있다. 예시적 절연 블랙 매트릭스 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물)이 포함될 수 있다. 뱅크층(206)은 상기의 물질에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(20)의 구조, 발광 다이오드(20)와 전극들의 연결 등에 따라 다향한 재질로 형성될 수 있다.
뱅크층(206) 사이의 공간에는 별도의 패시베이션층(207)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(207)은 본딩층(207')이 광 조사에 의해 경화됨으로써 형성될 수 있다. 패시베이션층(207)은 발광 다이오드(20)와 뱅크층(206) 사이에 배치되어 제2 전극(212)이 제1 전극(211)과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
패시베이션층(207)은 가시 파장에 대해 투명하거나, 또는 반투명하게 됨으로써 완성된 시스템의 광추출 효율을 현저히 열화시키지 않도록 할 수 있다. 패시베이션층(207)은 다양한 재료들, 예를 들어, 에폭시, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드 및 폴리에스테르로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 패시베이션층(207)은 발광 다이오드(230)들의 주변에 잉크 제팅에 의해 형성될 수 있다.
발광 다이오드(20a)는 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 발광 다이오드(20a)는 제1 반도체층(231), 제2 반도체층(232) 및, 제1 반도체층(231)과 제2 반도체층(232) 사이의 중간층(233)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(231)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(232)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, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 반도체층(231)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(232)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
중간층(233)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 중간층(233)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(231)에는 제1 전극패드(235a)가 형성되며, 제2 반도체층(232)에는 제2 전극패드(237)가 형성될 수 있다. 제1 전극패드(235)는 제1 전극(211)과 컨택될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(230)가 수직형의 구조를 가질 때, 제2 전극패드(237)는 제1 전극패드(235)와 반대측에 위치할 수 있고, 제2 전극(212)이 컨택될 수 있다.
제1 전극(211)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 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.
제2 전극(212)은 발광 다이오드(20a) 상에 전체적으로 형성될 수 있다. 제2 전극(212)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다. 따라서, 제2 전극(212)은 발광 다이오드(20a)에서 방출된 광을 투과시킬 수 있다.
본 실시예의 디스플레이 장치(10)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 발광 다이오드(20a)에서 방출된 광이 기판(201) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(211)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 제2 전극(212)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 디스플레이 장치(10)는 전면 및 배면 양 방향으로 광을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 도 13에서는 제1 전극패드(235)와 제2 전극패드(237)가 반대측에 위치한 수직형 발광 다이오드(20a)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 발광 다이오드(20b)는 제1 전극패드(235b)와 제2 전극패드(237b)가 같은 방향을 향해 배치된 수평형 또는 플립형 구조일 수 있다.
도 14를 참조하면, 수평형 발광 다이오드(20b)는 제1 반도체층(231), 제2 반도체층(232) 및 이들 사이의 중간층(233)을 포함하며, 제1 반도체층(231)에는 제1 전극패드(235)가 형성되고, 제2 반도체층(232)에는 제2 전극패드(237)가 형성되는데, 제1 전극패드(235)와 제2 전극패드(237)는 모두 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
제2 전극패드(237)와 접하는 제2 전극(213)은 제1 전극(211)과 마찬가지로 평탄화층(205) 상에 형성될 수 있다. 제2 전극(213)은 제1 전극(211)과 이격된 위치에 제1 전극(211)과 전기적으로 분리되도록 형성되며, 제1 전극(211)과 동일한 층에 형성될 수 있다.
한편, 발광 다이오드(20a, 20b)를 산소 및 수분으로부터 차단시키기 위하여 별도의 봉지부(214)를 설치할 수 있다. 이때, 봉지부(214)는 기판(201)과 동일 또는 유사한 재질로 형성되는 봉지기판 또는 유기층 및 무기층 중 적어도 하나를 포함하는 박막 필름을 포함할 수 있다.
전술된 본 발명의 실시예들은 발광 다이오드를 베이스 기판으로부터 디스플레이 기판으로 트랜스퍼할 때 발광 다이오드의 광 특성을 측정하여 디스플레이 기판에 배치될 좌표를 산출함으로써 발광 다이오드의 광 특성 편차에 의한 표시 품질 열화를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 발광 다이오드의 광 특성을 측정하여 불량 여부를 판단하여, 발광되지 않거나 발광 효율이 낮은 발광 다이오드를 구분하여 정상 발광 다이오드만을 디스플레이 기판으로 트랜스퍼함으로써 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 트랜스퍼는 광 특성 측정 및 광 조사가 가능하여 별도의 장치 없이 발광 다이오드를 효율적으로 디스플레이 기판으로 트랜스퍼할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 회전 가능하고 베이스 기판 상의 발광 다이오드를 픽업하는 적어도 하나의 픽업부를 구비한 헤드바디부;
    상기 헤드바디부와 이격되고, 상기 픽업부에 대응하는 위치의 컨택부 및 상기 컨택부에 인접한 광검출 소자를 구비한 검출부;
    상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 픽업부에 부착된 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부에 컨택시키는 선형 구동부; 및
    상기 발광 다이오드가 방출하는 광 강도에 대응하는 상기 광검출 소자의 출력을 기초로 상기 발광 다이오드의 광 특성을 측정하고, 상기 측정 광 특성에 따라 상기 발광 다이오드가 배치될 디스플레이 기판 상의 좌표를 산출하는 컨트롤러;를 포함하는 발광 다이오드 트랜스퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽업부는 복수개 구비되고,
    상기 복수의 픽업부는 상기 헤드바디부의 길이 방향으로 이격 배치된, 발광 다이오드 트랜스퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 바디부에 연결되어 상기 헤드바디부를 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함하는 발광 다이오드 트랜스퍼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 일치하면, 상기 발광 다이오드에 기 설정된 상기 디스플레이 기판에서의 좌표를 추출하고,
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성이 불일치하면, 상기 발광 다이오드의 상기 디스플레이 기판에서의 신규 좌표를 산출하는, 발광 다이오드 트랜스퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 픽업부는 제1 배선을 포함하고, 상기 컨택부는 제2 배선을 포함하는, 광 다이오드 트랜스퍼.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 배선은 한 쌍의 전극들을 포함하는, 광 다이오드 트랜스퍼.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드와 대향하는 제2 전극패드를 구비하고,
    상기 발광 다이오드의 제1 전극패드가 상기 제2 배선과 컨택하고, 상기 제2 전극패드가 상기 제1 배선과 컨택하는, 광 다이오드 트랜스퍼.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 동일 방향을 향해 배치된 제1 전극패드 및 제2 전극패드를 구비하고,
    상기 발광 다이오드의 제1 전극패드 및 제2 전극패드가 상기 제2 배선과 각각 컨택하는, 광 다이오드 트랜스퍼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 헤드바디부는 상기 픽업부에 인접 배치된 광원;을 더 포함하는 발광 다이오드 트랜스퍼.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성과 기준 광 특성의 비교에 의해 상기 발광 다이오드의 불량 여부를 판단하고,
    상기 발광 다이오드가 정상이면 상기 발광 다이오드가 상기 디스플레이 기판 상에 플레이스될 때 상기 광원을 턴온 시키고,
    상기 발광 다이오드가 불량이면 상기 발광 다이오드가 상기 디스플레이 기판 상에 플레이스될 때 상기 광원을 턴오프 시키는, 발광 다이오드 트랜스퍼.
  11. 발광 다이오드를 트랜스퍼에 의해 베이스 기판으로부터 디스플레이 기판으로 트랜스퍼하는 방법에 있어서,
    상기 트랜스퍼는, 회전 가능하고 적어도 하나의 픽업부를 구비한 헤드바디부와, 상기 헤드바디부와 이격되고 상기 픽업부에 대응하는 위치의 컨택부 및 상기 컨택부에 인접한 광검출 소자를 구비한 검출부를 포함하고,
    상기 트랜스퍼 방법은,
    상기 헤드바디부의 픽업부에 의해 상기 베이스 기판으로부터 상기 발광 다이오드를 픽업하는 단계;
    상기 헤드바디부를 회전하고, 상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 픽업부에 부착된 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부에 컨택시키는 단계;
    상기 발광 다이오드를 발광시키는 단계;
    상기 발광 다이오드가 방출하는 광 강도에 대응하는 상기 광검출 소자의 출력을 기초로 상기 발광 다이오드의 광 특성을 측정하는 단계; 및
    상기 측정 광 특성에 따라 상기 발광 다이오드가 배치될 상기 디스플레이 기판 상의 좌표를 산출하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드와 대향하는 제2 전극패드를 구비하고,
    상기 발광 다이오드 발광 단계는,
    상기 발광 다이오드의 상기 제1 전극패드가 컨택하는 상기 컨택부와 상기 제2 전극패드가 컨택하는 상기 픽업부에 각각 전압 또는 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 동일 방향을 향해 배치된 제1 전극패드 및 제2 전극패드를 구비하고,
    상기 발광 다이오드 발광 단계는,
    상기 발광 다이오드의 제1 전극패드 및 상기 제2 전극패드가 컨택하는 상기 컨택부의 한 쌍의 전극들에 각각 전압 또는 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 좌표 산출 단계는,
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 일치하면, 상기 발광 다이오드에 기 설정된 상기 디스플레이 기판에서의 좌표를 추출하는 단계; 및
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성이 상기 베이스 기판에서 상기 발광 다이오드의 좌표에 매칭된 기준 광 특성과 불일치하면, 상기 발광 다이오드의 상기 디스플레이 기판에서의 신규 좌표를 산출하는 단계;를 포함하는, 발광 다이오드 트랜스퍼 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 헤드바디부 및 상기 검출부 중 적어도 하나를 선형 이동하여 상기 발광 다이오드를 상기 컨택부로부터 이격시키는 단계; 및
    상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판의 상기 산출된 좌표의 도전층 상에 플레이스하는 단계;를 더 포함하는 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 측정 광 특성과 기준 광 특성의 비교에 의해 상기 발광 다이오드의 불량 여부를 판단하는 단계;
    상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판 상의 산출된 좌표의 도전층 상에 플레이스하는 단계;
    상기 발광 다이오드가 정상이면 상기 정상인 발광 다이오드를 둘러싸는 본딩층에 광을 조사하고, 상기 발광 다이오드를 상기 픽업부로부터 릴리즈하는 단계; 및
    상기 발광 다이오드가 불량이면 상기 불량인 발광 다이오드를 둘러싸는 본딩층에 광을 조사하지 않고, 상기 발광 다이오드를 상기 디스플레이 기판으로부터 픽업하는 단계;를 더 포함하는, 발광 다이오드의 트랜스퍼 방법.
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