KR20180030452A - 흡착 및 제거 시스템 및 발광 디스플레이를 복원하는 방법 - Google Patents
흡착 및 제거 시스템 및 발광 디스플레이를 복원하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 발광 표시 장치를 수리하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 어셈블리 후, 발광 기판을 검사하여 결함이 있는 어레이 위치들을 확정하고, 결함이 있는 아이템은 픽앤 리므브(pick-and-remove) 프로세스를 사용하여 제거된다. 다른 한 측면에서, 발광 기판은 웰의 어레이를 포함하고 웰 내에는 발광 소자가 설치되어 있으며 또한 상기 발광 기판과 전기적으로 연결되지 않는다. 발광 소자가 발광 다이오드(LED)인 경우, 발광 기판은 자외선 조명에 노출되어 LED 어레이를 자극하고, LED 조명을 측정하여 결함 어레이 위치를 확정할 수 있다. 결함 아이템은 잘못 정렬되거나, 잘못 배치되거나, 무효 발광 소자 또는 파편 등으로 정의된다. 이러한 결함 아이템을 확정한 후에는 자동형식의 상기 픽앤 리므브 프로세스를 사용하여 결함 아이템을 제거한다. 픽앤 리므브 프로세스는 또한 발광 소자로 빈 웰을 채우기 위한 용도로 변경이 가능하다.
Description
본 발명은 유체 조립된 발광 디스플레이에 관한 것으로, 특히 발광 디스플레이를 복원하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
대형 사이즈 표시를 위한 현재의 경쟁기술은 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 소자(OLED) 디스플레이 및 최근의 무기 LED 디스플레이이다. 본 출원이 직접 다루는 LCD의 단점은 1) 백라이트에 의해 생성된 광의 약 5%만이 이미지로서 사용자에 보여지는 낮은 효율, 및 2) LC 재료가 완전히 광을 차단할 수 없고 흑색 픽셀을 생성하는 낮은 동적 범위이다. OLED 디스플레이의 단점은, 청색 OLED 재료의 신뢰성이 낮고 효율이 낮다(~5% 양자 효율(QE)). 디스플레이에 무기 마이크로-LED(μLEDs)를 사용하면 디스플레이가 컬러 필터와 편광판을 사용하여 광을 흡수하지 않기 때문에 매우 높은 효율을 제공한다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, uLED는 일종의 100 마이크론 이하의 직경 또는 단면적을 갖는 LED이다. 상기 무기 uLED 디스플레이는, 흑색 픽셀이 광을 발광하지 않도록 설정되므로, 매우 높은 콘트라스트를 갖는다. 무기 uLED 디스플레이의 경우, 일반 조명에서 확립된 것처럼 블루 갈륨 나이트라이드(GaN) LED가 35~40 %의 효율을 가지고, 신뢰성이 50,000 시간을 초과한다. 소니(Sony)는 픽 앤 플레이스(pick and place) 시스템을 사용하여 디스플레이 어레이에 배열된 uLEDs의 패시브 매트릭스를 개발하였다. 그러나, 대형 디스플레이에는 수백만개의 LED를 필요로 하기 때문에, 이 공정으로 만든 디스플레이는 다른 기술에 비해 시간과 비용이 많이 필요하다.
마이크로 전자 장치, 광전자 장치 및 서브 시스템을 도너 기판/웨이퍼를 대면적 및/또는 비정규적인 기판으로 유체 이동시킴으로써 전자 및 광전자 장치의 적용 범위를 확장할 수 있는 새로운 기회를 제공한다. 예를 들어, 막대, 핀 또는 원반(disk)과 같은 픽셀 크기를 표시하는 LED 미세 구조는, 작은 크기의 웨이퍼 위에 먼저 제작된 다음, 대면적 패널 유리 기판으로 전송되어, 백라이트가 필요없는 직접적인 발광 디스플레이를 만들 수 있다.
임의의 발광 디스플레이 제조 공정에서 LED가 잘못 위치하거나 손상되는 가능성이 발생한다. 대형 디스플레이가 수백만개의 LED로 구성될 수 있다는 사실을 고려할 때, 결함이 있는 LED의 검출 및 교체는 광범위한 작업일 수 있다. 배열된 마이크로 소자의 스탬프 전송 어셈블리의 경우, 하나의 방법(미국 특허 제7723764호)은 결함이 있는 소자를 식별하기 위해 완전히 집적된 어레이를 전기적으로 테스트한 다음, 결함이 있는 소자의 구동선을 잘라내고, 결함이 있는 소자의 상단에 장착된 교체 소자로 다시 설치한다.
보다 일반적으로는, 복원 단계는 전기 접촉부를 절연하고, 결함을 덮고, 전기 접촉부를 해제함으로써, 누락되거나, 잘못 위치되거나, 고장난 소자의 부정적인 영향을 완화하기 위해 사용된다. 미국 특허 제9252375호는 누락되거나 결함이 있는 어레이 소자의 검사 및 선택적인 패시베이션뿐만 아니라 구동 회로의 절단에 의한 그러한 결함을 설명한다. 대부분 결함이 없는 어레이의 생산에 중점을 두고 있다. 그러나, 수백만개의 소자에 대한 어레이의 경우, 결함 비율이 매우 낮으면 사용 불가능한 제품이 될 수 있다.
마찬가지로, 유체 조립 공정으로 대형 디스플레이를 제조할 때 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 유체 자기 조립으로 인한 낮은 비율의 결함을 복원할 수 있는 능력을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 보다 명확하게는, 빈 웰 또는 파괴된 발광 소자의 위치 및 후속 보정의 위치를 식별하고, 이어서 장치 영역 내의 모든 잔류하는 잘못 정렬된 소자를 선택적으로 제거하기 위한 체계적인 방법이 존재하는 경우에 유리할 것이다.
본 발명은 발광 디스플레이의 유체 자기 조립으로부터 초래되는 비교적 적은 수의 결함이 체계적으로 확인되고 복원될 수 있는 공정을 개시한다. 각각의 정렬 위치의 검사는 손상되지 않고 정확하게 지향된 소자의 점유를 확인하는데 필요하다. 검사는 현미경 및 디지털 화상 처리 방법(산업 전자 장치 제조의 표준)을 사용하여 수행될 수 있지만, 한 국면(aspect)에서는 조립된 어레이에서 발광이 유도되어 정확하게 배치되고 정렬된 전체적으로 손상이 없어 보이지만 비기능적인 소자를 추가로 식별한다. 잘못 위치되거나 방향이 잘못 지정된 장치도 비기능적인 것으로 간주된다.
초기 검사 테스트의 출력은 유효 소자가 점유했는지, 무효 또는 손상된 소자가 차지했는지 또는 비어 있는지 여부를 확정한다. 복원 작업을 통하여, 첫 번째 단계는 정렬 위치에서 무효 또는 손상된 소자를 제거하는 것이다. 복원의 두 번째 단계는 비어 있는 위치를 유효 소자로 채우는 것이다. 이러한 소자의 공급원은 현장(기재 표면)으로부터의 잘못 위치된 소자 또는 용기 내에 위치하여 흡착 및 제거 장치에 의한 개별 흡착을 위해 충분히 분리된 새로운 발광 소자의 저장일 수 있다. 제거 및 교체 단계는 모두 단일 소자 흡착 및 제거 서브 시스템으로 수행할 수 있다. 혹은, 교체는 하나 혹은 복수개의 반복된 유체 조립 단계에 의해 달성될 수 있다.
복원의 세 번째 단계는 잔여의 비포획 소자를 제거하는 것이다. 유체 조립에서, 개별적인 소자 궤적에 대한 정확성의 제어가 항상 가능한 것은 아니며, 또한 조립 후에, 위치가 잘못된 소자가 기판 표면상의 웰들 사이에 존재할 수 있다. 낮은 충전 팩터(fill-factor, 충전율) 어레이의 경우, 포획 위치는 전체 배열 영역의 작은 비율을 나타내고, 잘못 위치된 개별 소자의 위치를 확인하는 것은 비용이 많이 들고 불필요하다. 오히려 하나의 대규모 단계에서 남아 있는 잘못 위치된 소자는 제거될 수 있기 때문에, 상기 단계에서 정확한 위치에 있는 소자 위의 잘못된 위치에 있는 소자를 선택할 수 있다. 이러한 복원 단계의 성공 여부는 이전의 최종 검사에 의해 검증되고, 수신 기판에 소자들을 추가로 집적한다. 만약 이 검사가 어레이에 지속적인 결함이 존재함을 나타내면, 복원 공정이 그에 따라 반복된다.
따라서, 발광 디스플레이를 복원하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 위치 지정된 발광 소자의 어레이를 포함하는 발광 기판을 제공한다. 조립 후에, 발광 기판은 검사되어 결함이 있는 어레이 위치를 확정하고, 결함이 있는 아이템은 발광 기판으로부터 제거된다. 한 국면에서, 상기 발광 기판은 웰 어레이를 포함하고, 상기 발광 소자는 웰 내에 배열되지만, 발광 기판에 전기적으로 연결되지 않는다.
또 다른 국면에서는, 발광 소자는 발광 다이오드(LED)이다. 이어서, 발광 기판을 검사하는 단계는 자외선(UV) 조사로 발광 기판을 조사하는 단계, LED의 어레이를 광 여기(photoexciting)하는 단계 및 광학적으로 필터링된 검사를 이용하여 결함이 있는 어레이 위치에서 유효 LED로 식별하는 단계를 포함한다. 상기 결함이 있는 아이템은 누락된 발광 소자, 잘못 정렬되었거나, 잘못 위치되었거나 또는 무효의 발광 소자 또는 파편(예를 들어, 손상된 발광 소자 부분)으로 확정될 수 있다. 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효의 발광 소자 또는 파편을 판별한 후, 결함이 있는 아이템을 제거하기 위해 자동식(robotic) 흡착 및 제거 공정이 사용된다. 자동식 흡착 및 제거 공정은 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 정전기식, 기계식 또는 접착식 고정 메커니즘을 사용할 수 있다.
결함이 있는 어레이 위치 내의 교체 발광 소자의 배치는 유체 조립 또는 재사용된 흡착 및 제거 공정을 이용하여 달성될 수 있다. 임의의 빈 웰에 대체 발광 소자를 설치한 후에, 발광 기판을 재검사하여 결함이 있는 어레이 위치를 확정한다. 만약 재검사가 통과되면, 발광 기판에 대해 어닐링을 진행하여 상기 발광 소자가 발광 기판에 전기적으로 연결하도록 한다.
발광 기판 복원 공정 및 발광 기판 복원 시스템의 추가적인 세부 사항이 이하와 같이 제공된다.
도 1a 내지 도 1c는 발광 디스플레이 복원 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 정전기식 흡착 및 제거 장치의 도면이다.
도 3a 내지 도 3f는 하나의 예시적인 기계식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 접착식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 예시적인 발광 소자 교체 공정을 도시한다.
도 6은 고수준의 복원 공정 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 하나의 유체 조립 공정 이후의 예시적인 발광 기판의 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 발광 기판을 복원하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 정전기식 흡착 및 제거 장치의 도면이다.
도 3a 내지 도 3f는 하나의 예시적인 기계식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 접착식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 예시적인 발광 소자 교체 공정을 도시한다.
도 6은 고수준의 복원 공정 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 하나의 유체 조립 공정 이후의 예시적인 발광 기판의 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 발광 기판을 복원하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 1a 내지 도 1c는 발광 디스플레이 복원(repair) 시스템의 개략적인 블록도이다. 상기 발광 디스플레이 복원 시스템(100)은 검사 서브 시스템(102)을 포함하고, 상기 검사 서브 시스템(102)은 발광 기판(104)을 검사하며, 상기 발광 기판(104)은 어레이(array) 모양으로 배열된 웰(106)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 발광 소자(108)는 웰(106) 내에 위치하지만, 발광 기판(104)과 전기적으로 연결되어 있지 않다. 혹은, 도시되지는 않았지만, 상기 발광 소자는 평면 발광 기판 상부 표면 상의 미리 결정된 어레이 위치에 설치될 수 있다. 전형적으로, 본원이 우선권을 주장하는 출원에 기재된 관련 특허출원에 개시된 바와 같이, 상기 발광 소자(108)는 유체 조립 공정을 통해 웰(106) 내에 증착된다. 그러나, 웰은 종래의 자동식의 흡착 및 제거(pick-and-place) 장치를 사용하여 채워질 수도 있다. 상기 검사 서브 시스템의 작용은 결함이 있는 어레이 위치를 확인하는 것이다. 결함이 있는 어레이 위치(110)(점선으로 표시된 원형)가 도시되어 있다.
바람직하게는, 기판과의 전기적(예컨대, 납땜) 연결 없이도 결함이 있는 어레이 위치가 확정될 수 있기 때문에, 결함이 있는 발광 소자(108)를 보다 쉽게 교체할 수 있다. 상기 발광 디스플레이 복원 시스템(100)은 흡착 및 제거(pick-and-remove) 서브 시스템(112)을 포함하고, 상기 흡착 및 제거 서브 시스템(112)은 상기 발광 기판(104)으로부터 결함이 있는 아이템(113)을 제거한다.
한 국면에서, 발광 소자(108)는 발광 다이오드(LED)이다. 이 경우에, 상기 검사 서브 시스템(102)은 조명체(illuminator)(116)를 포함하고, 상기 조명체(116)는 상기 발광 기판(104)(혹은 개별 LED(108))에 자외선(UV) 광을 조사하며, LED에 대하여 광 여기(photoexciting)를 행한다. 듀얼 모드(dual-mode) 이미지 센서(118)는 하나의 모드에서 시각적 대조(visual contrast) 및 에지 검출(edge detection)을 통해 LED(108)의 존재를 식별하고, 또 다른 모드에서는 파장 특정 필터링을 사용하여 광 생성 캐리어에 의해 여기(excited)된 원하는 광루미네선스를 검출함으로써 효율적으로 LED(108)를 식별한다.
UV 방출 유닛(116)으로서는 UV 레이저, UV LED, 크세논 아크 램프, 수은 아크 램프 또는 크세논 수은 아크 램프가 사용될 수 있다. 상기 LED(108)에 전류누설이 발생하는 경우, 여기된(excited) 전자들의 재결합이 발광하지 않기 때문에, 반도체 층에서 광루미네선스 효과로 의한 발광이 지배적이다. 만약 LED(108)에 결함이 없다면, 광루미네선스 효과는 활성층(active layer) 및 반도체 층 모두에서 발생한다. 이러한 경우, 활성층에서의 광루미네선스 효과에 의한 발광이 지배적이므로, 발생하는 광은 결함이 있는 LED와 다른 색을 띤다. 따라서, 미리 결정된 파장을 갖는 광이 생성되고, 따라서 LED(108)의 결함 여부를 판단할 수 있다.
상기 이미지 센서(118)는 불량이 있는, 결함이 없는, 및 LED(108)가 없는 상황에서 생성된 광의 파장을 포획하고, 측정 결과를 미리 결정된 표준과 비교한다. 다른 국면에서, 검사 이미징은 파장 선택성 필터 대신 분광학(spectroscopy)을 사용하여 UV-여기 LED의 광루미네선스를 보다 정확하게 정량화할 수 있다. LED 검사에는 제거 임계값을 결정하기 위한 균일성 기준의 논-바이너리 밝기 평가(non-binary brightness assessment)가 포함될 수 있고, LED 검사는 이후의 교정을 위해 픽셀당 적색-청색-녹색(RGB) 컬러 균형을 검사할 수 있다.
분광기는 모든 발광된 광을 모으고 그 분포상황를 기록한다. 이 측정에는 일반적으로 전하 결합 소자(charge-coupled device, CCD) 또는 CMOS 센서의 경우처럼 위치 데이터가 포함되지 않으므로, 위치 데이터는 검사 헤드의 xy(수평) 위치를 기록해야 한다. 즉, 한 번에 하나의 LED만 검사할 수 있다. 대조적으로, 밴드 갭 필터링된 카메라(band gap filtered camera)는 더욱 큰 시야를 검사할 수 있다(다만, 파장의 정량화가 적음).
질화 갈륨(GaN) LED의 경우, 지배적인 파장은 LED 도핑에 따라 청색 또는 녹색 컬러 스펙트럼에 있다. AlGaInP LED의 경우, 지배적인 파장은 적색 스펙트럼에 있다. 필터링된 이미지 센서는 검출된 광루미네선스를 기판 상의 미리 결정된 맵 교차(map cross) 참조 위치와 비교하여 파장을 평가한다. 누락되거나 예상되는 컬러 맵과 일치하지 않는 광의 파장에 의해 결함이 있는 어레이 위치가 확정된다. 검사는 컬러 필터 또는 컬러 수정 레이어를 적용하기 전에 수행된다. 따라서, 디스플레이 설계에 따라, 발광 기판(102)은 1종류(1색)의 LED, 2종류(2색)의 LED 또는 3종류(3색)의 LED로 제조될 수 있다. 한 국면에서, 상기 이미지 센서는 필연적으로 보다 작은 시야를 통해 정량적인 파장 측정을 가능하게 하는 분광기로 대체될 수 있다. 또 다른 국면에서, 필터링된 이미지 센서(118)는 측정된 원하는 파장 광 세기를 미리 결정된 표준과 비교하여 LED에 결함이 있는지를 확정한다.
요약하면, 상기 검사 서브 시스템(102)은 결함이 있는 아이템을 판단하고, 상기 아이템은 누락된 발광 소자(발광 소자에 의해 채워지지 않은 웰), 잘못 정렬된 발광 소자("거꾸로 된" 발광 소자로 채워진 웰), 잘못 위치된 발광 소자(LED에 의해 채워지지 않은 웰), 무효의 발광 소자와 파편(예컨대, 손상된 발광 소자, 발광 기판의 제조로 인한 파편 혹은 유체 조립의 유체 중의 고체 물체)을 포함할 수 있다. 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자 혹은 무효의 발광 소자와 파편의 경우에, 흡착 및 제거 시스템(112)은 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 결함이 있는 아이템(113)을 제거하기 위해 자동식 흡착 및 제거 장치를 사용하고, 자동식 흡착 및 제거 장치의 사용은 정전기, 기계식 및 접착제와 같은 고정 메커니즘을 사용한다. 해당 기술 분야에서 이해되는 바와 같이, 흡착 및 제거 장치는 종래의 광학/카메라 서브 시스템 및/또는 기판 에지 또는 코너와 같은 알려진 참조기준과 관련하여 타겟 위치(결함이 있는 아이템)를 정확하게 측정하기 위한 시스템을 포함한다.
도 2a 및 도 2b는 정전기식 흡착 및 제거 장치를 나타내는 도면이다. 마이크로 발광 소자는 전송 헤드 상에 정전하를 생성함으로써 전송 헤드에 고정되고, 전송 헤드는 마이크로 소자 중의 전하의 분리 및 인력을 포함한다. 헤드의 전하 분리를 해제하여 제거를 수행한다. 정전기식 흡착 및 제거 장치(200)는 결함이 있는 아이템(204)을 전송 헤드(202)에 흡착하도록 정전기를 생성할 수 있는 전송 헤드(202)를 구비한다(도 2a 참조). 참조 부호 206은 정전기에 의한 인력을 나타낸다. 전송 헤드(202) 상의 정전기가 소멸되면 결함이 있는 아이템(204)(도 2b 참조)이 해제될 수 있다. 한 국면에서, 전송 헤드는 기본적으로 흡착 표면(얇은 유전체에 의해 보호됨) 상에 전하를 집중시키는 캐패시터이다. 예를 들어, 전송 헤드 상의 양전하는 전자를 LED 상부 표면으로 끌어 당겨서, 작은 인력을 생성한다. 이 공정은 발광 소자가 매우 작은 질량을 가지기 때문에 효과적이다.
도 3a 내지 도 3f는 예시적인 기계식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다. 전송 흡착 헤드는 스테퍼 제어 xyz(3차원으로 이동 가능)의 전송 헤드 스테이지에 연결된 얇은 가열 가능한 금속 팁일 수 있다. 상기 팁은 상변화 재료로 코팅되고, 제거 될 결함이 있는 아이템의 위치에서 기판 표면에 접근한 다음, 코팅 재료의 용융을 유도하는 팁의 저항 가열에 의해, 코팅 재료가 임의의 소자, 파편, 웰 내 또는 기판 상부 표면의 파편과 접촉한다. 그 다음에, 코팅 재료는 냉각에 있어서 응고되고, 팁이 제거될 때 상기 위치에서 느슨한 재료를 제거한다. 상기 재료 및 코팅은 코팅 재료를 용해하기 위해 용매의 욕조(bath) 혹은 스프레이 내에서 제거되고, 상기 팁은 상 변화 폴리머의 액체 욕조(liquid bath)에 침지시켜 새로운 물질을 다시 코팅한다. 대안적으로, 상기 전송 헤드(302)는 일회용으로서, 부착된 결함이 있는 아이템(310)과 함께 폐기될 수 있다. 이러한 방법의 가장 큰 장점은, 결함이 있는 어레이 위치 근처의 z 높이(수직) 제어가 위상 변화 물질이 중력 아래로 떨어져 접촉되는 것과 같은 상대적으로 낮은 정밀도를 가질 수 있고, 정전기식 또는 탄성 폴리머 접착식 방법에 비해, 더 많은 다양한 입자 크기 및 모양의 입자를 제거할 수 있다는 점이다. 기계적 힘은 정전기력 또는 탄성 폴리머 접착력보다 강할 수 있다.
따라서, 기계적 흡착 및 제거 장치(300)는 열 전송 헤드(302)를 포함하고, 상기 열 전송 헤드(302)은 액체 상태 폴리머 코팅층(304)으로 코팅되어 있다. 상기 열 전송 헤드(302)는 고체 상태의 위상 변화 폴리머를 액체 상태(308)로 전환시키거나 또는 액체 상태의 폴리머를 유지시키기 위해 전압 전위(306)(도 3a)로 나타낸 바와 같이 가열될 수 있다. 결함이 있는 아이템(310)(도 3b)과 접촉한 후에, 결함이 있는 아이템은 전송 헤드에 부착된다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 전송 헤드(303)는 냉각되어 액체 상태의 폴리머를 결함이 있는 물질(310)에 부착된 고체 상태(312)로 전환시킨다. 도 3e에서, 전송 헤드(302)는 액체(314)를 이용하여 상기 폴리머를 제거하여 결함이 있는 아이템을 제거하고, 도 3f에서, 전송 헤드(302)는 액체 상태 폴리머 욕조(316)로부터 폴리머(304)로 다시 코팅된다.
도 4a 내지 도 4c는 접착식 흡착 및 제거 장치를 나타낸다. 한 국면에서, 결함이 있는 아이템 및 전송 헤드는 자연적으로 접착되고, 계면 면적과 비례되는 전체 결합 강도를 가지고 있다. 해제는 경질 결함이 있는 소자의 마이크로 소자와의 접촉 면적을 감소시키는 탄성 표면의 편향에 의해 달성되어, 전송 헤드와 결함이 있는 아이템 사이의 유지력을 감소시킨다. 접착식 흡착 및 제거 장치(400)는 변형 가능한 접촉 표면 영역(404)을 갖는 전송 헤드(402)를 포함한다. 접촉 표면 영역(404)은 접착성을 갖고, 상기 접착성은 접촉 표면 영역(404)의 본체가 가지는 접착성에 의해 실현되거나 접촉 표면 영역(404)에 피복된 접착층(도 4a 참조)에 의해 실현된다. 전송 헤드(402)는 발광 기판(104)의 표면과 직접 접촉하지 않기 때문에,도 4b에 도시된 바와 같이, 접촉 표면적 크기를 확장(변형)하는 것에 대응하여 결함이 있는 아이템(408)이 부착된다. 결함이 있는 아이템의 제거는, 전송 헤드를 용매에 담그거나 전송 헤드의 변형을 증가시켜 결함이 있는 아이템(도시되지 않음)과 접촉하는 표면적의 양을 줄이는 것에 의해 해제된다.
접착식 방법의 한 가지 변형예는, 접촉 후에 액체를 보유하지 않는 기판을 사용하는 것에 부수적으로 따르는 액체로 전송 헤드를 코팅하는 것이다. 하나의 예는 소수성 기판 표면 및 접촉 후에 표면 장력을 통해 제거될 결함이 있는 아이템을 보유하는 극성 액체이다.
도 1c로 돌아가면, 상기 복원 시스템(100)은 교체 서브 시스템을 더 포함할 수 있다. 발광 기판 내의 빈 웰(106)은 유체 조립 공정을 통해 채워지거나, 혹는 도시된 바와 같이 재사용된 흡착 및 제거 시스템(120)으로 채워질 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 또한 변형 가능한 탄성 전송 헤드를 사용하여 기판 웰로부터 결함이 있는 발광 소자를 제거하는 단계로서 해석될 수 있다. 유체 조립된 어레이의 복원은 두 가지 기본 동작으로 축소될 수 있다. 두 가지 기본 동작은, 기판으로부터 발광 소자의 제거, 및 교체 발광 소자를 발광 기판 웰에 추가하는 것이다. 웰(106)로부터의 파손 또는 무효된 소자(408)의 제거는, 흡착 및 제거 전송 헤드(402)가 긴밀한 접근 및 흡착 이전에 정렬 위치(예를 들어, 웰)와 겹쳐지도록 하는 것을 요구한다. 제거를 위해, 전송 헤드(402)와 발광 소자의 소자부(408)의 상대적 위치는 그다지 중요하지 않으며, 일반적으로는 카메라 또는 선형 인코더의 형태로 추가적인 위치의 피드백없이 달성될 수 있다.
흡착후, 소자는 조립구역에서 벗어나 폐기되고, 전송 헤드가 재설정되어 다음 소자를 흡착하여 제거한다. 웰 내에서 움푹 패인 발광 소자의 경우, 접착성 엘라스토머 흡착 헤드가 변형되어 소자와 접촉하도록 할 수 있다. 정전기식 전송 헤드의 경우, 증가된 거리를 극복하기 위해 증강된 자기장이 필요할 수 있고, 제곱 법칙은 그립 강도가 떨어진다. 상 변화 재료로 코팅된 흡착 헤드는 또한 웰로부터 파손된 소자 및 파편을 제거하는데 효과적이다.
결함이 있고 파손된 소자가 웰에서 제거된 후, 이전 위치와 처음에 비었던 곳은 새로운 교체 소자의 조립 대상으로 된다. 이것은 초기의 조립과 유사한 방법으로 유체 조립을 통해 이루어질 수 있으며, 어레이가 원하는 기능적 수율을 얻을 때까지 검사/제거 단계가 반복된다. 혹은, 제거를 위해 사용된 흡착 및 제거(pick-and-remove) xyz 전송 헤드는 다시 새로운 소자를 배치하는데 사용될 수 있다. 추가 공정은 제거보다 배치에서 훨씬 더 높은 정밀도를 요구하므로, 스테이지 영역에서 새로운 소자를 가져온 후 상향식 카메라를 통과하여 전송 헤드는 소자 중심과 헤드 중심 사이의 상대 위치를 수정한다. 반경 방향으로 비대칭인 소자의 경우, 각도 방향이 이 시점에서 수정될 수도 있다. 그 다음에, 상기 소자를 기판 웰에 배치시키고, 상기 소자를 홈부에 증착시킨다. 정전기식 부착의 경우, 전기장을 차단함으로써 소자의 증착을 달성할 수 있지만, 마이크로 사이즈의 소자의 고유 스틱션(stiction)은 기계적 보조 분리를 필요로 할 수 있다.
흡착 및 제거 평행 이동의 신뢰성이 어레이 및 소자의 규모에 비해 불충분한 경우, 운반된 소자에 손상을 주지 않고 편향될 수 있는 전송 헤드가 정렬 위치 근처에 위치하여 소자를 조립 표면에 가볍게 가압한다. 그 후, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 전송 헤드는 홈부의 영역에서 접촉된 소자를 이동시켜, 소자가 홈부내로 가압되어 기계적으로 유지되도록 한다. 소자의 크기와 취성으로 인해, 하향력은 흡착 및 제거 헤드의 압전력 측정기에 의해 조심스럽게 제어되고 모니터링된다. 이러한 방식으로, 흡착된 소자와 웰의 상대적인 위치에 대한 완벽한 파악 및 제어가 없이도 조립이 여전히 달성될 수 있다.
최종 복원 단계는 대면적 클리닝으로서, 차별력을 이용하여 위치에서 벗어난(잘못 위치된) 소자를 기판에서 제거한다. 이러한 경우, 웰은 정렬 위치를 포함하고, 발광 소자 또는 필드 내의 발광 소자는 기판 표면 상에 위치되며, 웰에 의해 횡방향으로 한정되지 않는다. 이와 같이, 기판 표면과 밀접하게 접촉하는 접착 표면은 함몰된 정확하게 위치된 소자에 비해 정확한 위치에 놓여있지 않은 소자에 현저하게 강한 힘을 가한다. 이러한 흡인력은 쿨롱(coulombic), 유전체 영동(entlectrophoretic) 또는 화학적인 접착에 의해 실현될 수 있다. 또 다른 방법은 정확하게 위치된 소자 상의 웰의 횡방향 보유를 이용하고, 기판 표면 상에 기계적 절단력을 제공하여 잘못 위치된 소자를 제거한다. 절단력은 기판을 가로질러 흐르는 유체 또는 브러시 또는 고체 표면에 의해 제공되는 직접적인 힘에 의해 제공될 수 있다. 기울어진 기판 및 중력을 사용하여 조립되지 않은 소자를 조립 영역밖으로 유도하고, 수집홈에 진입되도록 할 수도 있다. 이러한 경우, 기판은 소자 스틱션(stiction)을 감소시키기 위해 방향 진동 오실레이터에 결합될 수 있고, 기판은 잘못 정렬된 소자의 이동을 돕기 위해 캐리어 유체로 피복될 수 있다.
비유체 및 비중력의 최종 클리닝의 방식은, 표면을 천이하여 잘못 위치된 소자의 원기둥체, 조립 기판 치수에 대응하는 강성 시트, 소자의 사이즈보다 큰 임계 치수의 유연성 시트 또는 브러시를 제거하므로 기판 표면 상에 절단력을 가할 때 정확하게 위치된 소자가 제거되지 않으며, 또한 본체가 유연하고 접착성을 갖고 있는 박막, 예컨대 폴리 디메틸 실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 제거하여 상기 시트를 박리할 때 기판 내의 잘못 위치된 소자가 함께 벗겨진다. 함몰된 웰 중의 소자의 의해 보유된 조립 외에도, 이러한 방법은 대체 조립방식에도 적용 가능하고, 그중 정확한 위치에 있는 소자는 잘못 위치된 소자에 비해 더 견고하게 고정되며, 두 가지 접착력 사이에 규모가 큰 구동력을 부가한다. 그렇지만, 잘못 위치된 소자는 잉크에 회수되어 향후 유체 조립에 재활용될 수 있다. 복원 후, 기판을 다시 검사하고, 모든 정렬 위치의 손상여부와 유효한 소자의 점유에 의해 기판 상에 잘못 위치된 소자가 남아 있지 않음을 확인한다.
도 5a 내지 도 5c는 예시적인 발광 소자 교체 공정을 도시한다. 전송 헤드(500)는 부착된 대체 발광 소자(502)를 갖는 것이 도시되고, 임의의 하나의 상기 자동식 흡착 및 제거 장치를 사용하여 다시 발광소자를 침적한다. 상기 전송 헤드(500)는 채워지는 웰(106)에 근접한 위치에서 발광 기판(104) 상부 표면(504)에 대체 발광 소자(502)를 고정시킨다(도 5a를 참조). 전송 헤드(500)는 화살표(506)로 나타낸 바와 같이 웰(106) 개구 위로 대체 발광 소자(502)를 상부 표면(504)으로 이동시켜 교체 발광 소자를 웰에 밀어 넣는다(도 5b 및 도 5c를 참조).
도 6은 고수준의 복원 공정 흐름도이다. 본원에서 개시된 시스템은 유체 자기 조립으로부터 비교적 적은 수의 결함이 발생되는 경우에 체계적으로 확인되고 복원될 수 있는 공정에 매우 적합하다. 단계 602에서 발광 기판을 준비하되, 상기 발광 기판은 개별 발광 소자를 선택적으로 작동 가능하게 위해 필요한 열 및 행 배선의 매트릭스를 포함하고, 또한 액티브 매트릭스 구동 회로를 선택적으로 포함하며, 이는 본 출원이 우선권을 주장하는 관련 출원에 기재되어 있다. 또한, 단계 602는 발광 기판 상부 표면에 웰을 형성하는 단계를 포함한다. 단계 604에서 유체 조립 공정은 발광 기판 웰 내에 발광 소자를 고정시킨다. 단계 606에서는, 도 1에 기재된 검사 서브 시스템을 사용하여 초기 검사가 수행한다. 각각의 발광 소자의 검사는 손상되지 않고 정확하게 배향된 소자의 점유를 검증하는데 필요하다. 검사는 현미경 및 산업 전자기기 제조의 표준인 디지털 화상 처리 방법으로 수행될 수 있지만 보기에는 손상되지 않았지만 무효된 정확하게 위치하고 정렬된 소자를 추가로 식별하기 위해 UV 발광를 사용하여 발광을 여기할 수도 있다. 정확하게 위치되었지만 잘못 정렬된 장치도 무효로 간주된다.
단계 608에서 결함이 있는 어레이 위치가 복원된다. 초기 검사 테스트(단계 606)의 출력은 공지된 정렬 위치의 삼차원 어레이에 대응하고, 동시에 위치가 유효 소자에 의해 점유되었는지, 무효 소자에 의해 점유되었는지, 파편 또는 점유되지 않았는지를 나타낸다. 단계 608a는 정렬 위치로부터 무효 소자 또는 파편을 제거한다. 이 단계를 성공적으로 수행하면 유효 소자에 점유되거나 비어 있는 위치를 설명하는 이차원 상태의 웰을 효과적으로 생성할 수 있다.
단계 608b는 비어 있는 위치를 유효 소자로 채운다. 이러한 소자의 공급원은 현장(기재 표면)으로부터의 잘못 위치된 소자 또는 용기 내에 위치하여 흡착 및 제거 장치에 의한 개별 흡착을 위해 충분히 분리된 새로운 발광 소자의 저장일 수 있다. 따라서, 단계 608a 및 단계 608b는 모두 단일 소자의 흡착 및 제거 동작을 실현할 수 있다. 혹은, 점유되지 않은 웰은 제2의 유체 조립 공정을 사용하여 채워질 수도 있다.
단계 608c에서, 남아 있는 잘못 위치된 발광 소자가 제거된다. 잘못 위치된 발광 소자는 기판 표면 상의 웰 외부 혹은 지정된 위치 외의 발광 기판의 표면을 점유한다. 유체 조립(단계 602)에서, 개별적인 소자 궤적에 대한 정확성의 제어가 항상 가능한 것은 아니며, 또한 조립 후에, 위치가 잘못된 소자가 기판 표면 상의 웰들 사이에 존재할 수도 있다. 낮은 충전 팩터 어레이의 경우, 정렬 위치는 전체 배열 영역의 작은 비율을 나타내고, 잘못 위치된 개별 소자의 위치를 확인하는데 비용이 많이 들고 불필요하다. 오히려 하나의 대규모 단계에서 남아 있는 잘못 위치된 소자가 제거될 수 있기 때문에, 상기 단계에서 정확한 위치에 있는 소자 위의 잘못된 위치에 있는 소자를 선택할 수 있다. 예를 들어, 브러시, 와이퍼, 기체 또는 액체가 발광 기판의 상부 표면에 도포될 수 있다. 혹은, 단계 608b가 유체 조립 공정을 사용하면, 단계 608b 및 단계 608c가 결합될 수도 있다.
이러한 복원 단계의 성공 여부는, 단계 610 이전의 최종 검사에 의해 검증되고, 향후의 단계 612에서 수용 기판에 소자들을 추가로 집적한다. 만약 이 검사가 어레이에 지속적인 결함이 존재함을 나타내면, 복원 공정이 그에 따라 반복된다.
잔여 발광 소자의 범위를 평가하기 위해 기판의 나머지 부분을 검사할 수 있지만, 잘못 위치된 소자 제거의 가장 쉬운 방법은 선택적인 대규모 작업이다. 그렇지 않으면, 이 공정은 초기 검사(단계 606)를 웰 위치로 제한하고, 집적 이전에 최종 검사(단계 610)에서 전체 기판 영역의 검사를 포함한다. 따라서 대면적 검사와 별개 위치 검사의 두 가지 검사 방법이 제시된다. 만약 유체 조립된 소자가 100미크론보다 작은 직경 또는 단면을 갖는 마이크로 크기의 LED(uLED)인 경우, μLED의 광 여기와 파장 선택 측정을 통해 정확한 위치에 있는 μLED의 존재를 식별할 수 있다. 충분히 효율적인 광학기기에 의해, 대면적 이미징은 어셈블리 기판 상의 μLED의 분포를 특성화할 수 있다. 만약 별개 검사 또는 전체 영역보다 낮은 이미징인 경우, 이미징 시스템은 어셈블리 기판 표면 위에 배열되거나 천이되며, 처리된 이미지 데이터는 유효, 점유되지 않은, 잘못 위치된, 무효 소자에 의해 점유되거나, 혹은 파편을 검출하는 기판 정렬 위치에 대응하는 하나의 매트릭스를 발생하는데 이용된다.
도 7a 내지 도 7d는 유체 조립 공정 이후의 예시적인 발광 기판의 평면도이다. 집적은 전극 접촉에 대한 전체 소자에 의존하기 때문에 파손되었지만 유효한 소자도 제거된다. 도 7a는 육안 검사의 결과를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 대부분의 웰(106)은 발광 소자(108)로 점유되지만, 일부 웰은 비어 있다. 발광 소자가 LED라고 가정하면, 도 7b는 발광 기판을 UV 발광선에 노출시키는 것을 통해 얻어진 결과를 도시한다. "x"로 표시된 일부 위치(300)는 점유되지만 기대되는 강도 또는 파장을 피드백하지 않아 이를 점유한 LED에 결함이 있음을 나타낸다. 도 7c는 결함이 있는 LED를 제거할 필요가 있는 웰(302)을 도시하고, 도 7d는 교체 LED로 다시 채워진 웰(304)을 도시한다.
한 국면에서, 복원 도구는 3축 흡착 및 제거 헤드이고, 마이크로 소자를 처리할 수 있기 때문에 유체 조립의 주요한 결함을 복원하는 모드를 구비하며, 누락된 소자, 잘못 정렬된 소자 및 기판 표면 상의 남아 있는 잘못 위치된 소자, 정확하게 배치되었지만 파손된 소자를 복원한다. 산업 표준의 흡착 및 제거(pick and place) 작업은 일반적으로 헤드와 소자 사이의 공기압력 기반의 유지력에 의해 수행되는바, 이것은 진공 포트가 소자 처리면보다 작아야 한다. 마이크로 소자의 경우, 마이크로 규모의 포트 직경이 가스 흐름을 제한하여 작동을 느려지게 하는 상당한 공기압력 저항을 생성하므로 진공 방법이 적합하지 않다. 또한, 이러한 작은 포트는 막히기 쉽다. 마이크로 규모에서는 교체 처리 방법이 바람직하다.
본 발명에서 설명된 복원 시스템과 함께 사용하기 위해, 흡착 및 제거 전송 헤드의 접촉면은 최소 배열 피치(웰들 사이)보다 작고, 발광 소자 접촉면보다 클 수 있어서, 단일 마이크로 소자를 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전공 헤드에 소자를 유지하는 방법은 정전기식, 기계식 또는 접착식일 수 있다. 혹은, 전송 헤드는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 핀셋, 지형적 고유 특징, 또는 소자 치수보다 상당히 작은 구멍을 갖는 미세 다공성 특징을 통해 진공 인장된 기계식 부착을 포함한다. 대칭이 없는 소자의 경우, 4축 흡착 및 제거 전송 헤드를 사용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 발광 기판을 복원하는 방법을 예시하는 흐름도이다. 이 방법은 명확성을 위해 일련의 번호가 매겨진 단계로 묘사되어 있지만 번호 매기기는 반드시 단계의 순서를 지정하지는 않는다. 이들 단계 중 일부는 스킵되거나, 병렬로 수행되거나, 엄격한 순서를 유지할 필요없이 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 일반적으로 이 방법은 표시된 단계의 번호 순서를 따른다. 이 방법은 단계 800으로부터 시작한다.
단계 802는 배치된 발광 소자들의 어레이를 포함하는 발광 기판을 제공한다. 단계 804는 발광 기판을 검사하여 결함이 있는 어레이 위치를 검출한다. 단계 806은 발광 기판에서 결함이 있는 어레이 위치로부터 결함이 있는 아이템을 제거하기 위해 흡착 및 제거공정을 사용한다. 단계 808에서 교체 발광 소자를 빈 웰에 채운 후에, 단계 810은 발광 기판을 재검사하여 결함이 있는 어레이 위치를 확인하고, 재검사를 통과한 후, 단계 812는 발광 기판을 어닐링한다. 어닐링에 응답하여, 단계 814는 발광 소자를 발광 기판에 전기적으로 연결시킨다.
한 국면에서, 단계 802는 웰의 어레이를 갖는 발광 기판을 제공하고, 발광 소자는 웰 내에 위치하지만, 발광 기판에 전기적으로 연결되지는 않는다. 발광 소자가 LED인 경우, 단계 804에서 발광 기판을 검사하는 단계는 서브 단계를 포함한다. 단계 804a는 발광 기판을 UV 조명으로 조사한다. 단계 804b는 LED 어레이에 광 여기를 행하고, 단계 804c는 LED가 미리 결정된 파장에서 밝기를 측정하여 결함이 있는 어레이 위치를 확인한다. 결함이 있는 아이템에는 정렬되지 않은 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효 발광 소자 또는 파편이 포함될 수 있다. 상술한 결함이 있는 아이템을 확인한 후에, 단계 806은 자동식 흡착 및 제거 공정을 사용하여 결함이 있는 어레이 위치로부터 발광 소자를 제거한다. 사용된 자동식 흡착 및 제거 공정은 정전기식, 기계식 또는 접착식과 같은 유지 메커니즘 중 하나를 사용할 수 있다.
정전기식 메카니즘의 경우, 단계 806a는 흡착 및 제거 전송 헤드와 결함이 있는 아이템 사이에 정전기 전하를 생성한다. 단계 806b는 정전기 전하에 대응하여 결함이 있는 아이템을 전송 헤드로 끌어 당기고, 단계 806c는 정전기 전하를 해제(소산)하여 결함이 있는 아이템을 전송 헤드로부터 해제시키거나, 또는 상기 단계는 부착된 결함이 있는 아이템과 함께 전송 헤드를 폐기한다.
기계식 메카니즘의 경우, 단계 806d는 흡착 및 제거 전송 헤드를 액체 상태 폴리머로 코팅한다. 결함이 있는 발광 소자를 전송 헤드와 접촉시킨 후에, 단계 806e는 전송 헤드를 냉각시키고, 단계 806f는 폴리머를 결함이 있는 발광 소자에 부착된 고체 상태로 전환시킨다. 단계 806g는 전송 헤드를 세정하여 결함이 있는 발광 소자를 제거하고, 단계 806h는 액체 상태 폴리머로 전송 헤드를 재코팅한다. 혹은, 단계 806i는 부착된 결함이 있는 아이템과 함께 전송 헤드를 폐기한다.
접착식 메카니즘의 경우에, 단계 806j는 발광 소자에 대해 흡착 및 제거의 변형 가능한 접촉면 구역을 구비하는 전송 헤드를 제공하되, 결함이 있는 발광 소자에 대하여 접착성을 가지고 있다. 단계 806k는 전송 헤드의 변형 가능한 접촉면 영역을 확장시켜 결함이 있는 발광 소자와 접촉시켜 접촉에 응답하고, 단계 806l은 결함이 있는 발광 소자를 전송 헤드에 부착시킨다. 보다 명확하게는, 단계 806j에서 변형 가능한 접촉면은 초기에 제1 편평 표면 영역일 수 있고, 단계 806k는 전송 헤드의 변형 가능한 접촉 표면 영역을 확장시켜 기판의 웰 내에 위치된 결함이 있는 발광 소자와 접촉하는 제2 볼록 표면 영역을 생성된다. 단계 806m은 결함이 있는 아이템을 폐기한다.
한 국면에서, 발광 기판은 발광 소자로 채워진 웰의 어레이를 포함하고, 단계 808은 다음과 같이 용도 변경된 자동식 흡착 및 제거 공정을 사용하여 빈 웰을 채운다. 단계 808a는 교체 발광 소자를 흡착 및 제거 전송 헤드에 부착한다. 단계 808b는 교체 발광 소자를 채워져야 할 웰에 근접한 위치에서 발광 기판의 상부 표면 상에 위치시킨다. 단계 808c는 교체 발광 소자를 상부 표면으로 이동시킨다. 교체 발광 소자의 웰의 개구 위로의 이동에 응답하여, 단계 808d는 탄성 변형력을 사용하여 교체 발광 소자를 웰 내로 안내한다.
발광 기판의 복원을 위한 시스템 및 방법이 제공되었다. 특정 공정 단계 및 하드웨어 유닛의 예가 본 발명을 설명하기 위해 제공되었다. 그러나, 본 발명은 이들 예에만 한정되는 것은 아니다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 다른 변형예 및 실시예를 생각해낼 수 있다.
100,200,300,400 --- 발광 디스플레이 복원 시스템
102 --- 검사 서브 시스템
104 --- 발광 기판
윌 --- 웰
108,502 --- 발광 소자
110 --- 어레이 위치
112 --- 흡착 및 제거 서브 시스템
113,204,310,408 --- 결함이 있는 아이템
206 --- 참조 부호
308 --- 액체 상태
312 --- 고체 상태
314 --- 액체
316 --- 액체 상태 폴리머 욕조
120 --- 재사용된 흡착 및 제거 시스템
506 --- 화살표
504 --- 표면
102 --- 검사 서브 시스템
104 --- 발광 기판
윌 --- 웰
108,502 --- 발광 소자
110 --- 어레이 위치
112 --- 흡착 및 제거 서브 시스템
113,204,310,408 --- 결함이 있는 아이템
206 --- 참조 부호
308 --- 액체 상태
312 --- 고체 상태
314 --- 액체
316 --- 액체 상태 폴리머 욕조
120 --- 재사용된 흡착 및 제거 시스템
506 --- 화살표
504 --- 표면
Claims (25)
- 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거(pick-and-remove) 방법에 있어서,
위치 지정된 발광 소자의 어레이를 포함하는 발광 기판을 제공하는 단계,
발광 기판을 검사하여 결함이 있는 어레이 위치를 결정하는 단계, 및
검사에 응답하여 흡착 및 제거 시스템을 사용하여 결함이 있는 어레이 위치로부터 결함이 있는 항목을 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 웰 어레이를 갖는 발광 기판을 포함하고, 상기 발광 소자는 상기 웰 내에 위치하지만, 상기 발광 기판과 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광 기판을 검사하여 상기 결함이 있는 어레이 위치를 결정하는 단계는, 결함이 있는 아이템을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결함이 있는 아이템은 누락된 발광 소자, 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효 발광 소자 및 파편으로 구성된 그룹으로부터 선택된 결함이 있는 아이템인 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 흡착 및 제거 시스템을 사용하는 단계는, 상기 흡착 및 제거 시스템을 이용하여 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효 발광 소자 및 파편을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흡착 및 제거 시스템을 사용하는 단계는, 상변화 유지 메커니즘을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 상변화 유지 메커니즘을 이용하는 단계는,
흡착 및 제거(pick-and-remove) 전송 헤드를 액체 상태 폴리머로 코팅하는 단계;
결함이 있는 아이템을 상기 전송 헤드와 접촉시켜, 상기 전송 헤드가 냉각되도록 하는 단계;
상기 폴리머를 고체 상태로 전환시켜 결함이 있는 아이템에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 흡착 및 제거 전송 헤드를 코팅하는 단계는, 복수개의 흡착 및 제거 전송 헤드로부터 하나의 흡착 및 제거 전송 헤드를 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 방법은,
결함이 있는 아이템을 부착한 후에, 상기 전송 헤드와 함께 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 6 항에 있어서,
결함이 있는 아이템을 부착한 후에, 상기 전송 헤드를 클리닝하여 상기 결함이 있는 발광 소자를 제거하는 단계, 및
액체 상태 폴리머로 전송 헤드를 재코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 결함이 있는 아이템을 제거한 후에, 유체 조립 또는 재사용된 흡착 및 제거 시스템으로 구성된 그룹으로부터 선택된 공정을 이용하여 빈 웰에 교체 발광 소자를 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 빈 웰에 교체 발광 소자를 채운 후에, 상기 발광 기판을 재검사하여 결함이 있는 어레이 위치를 검사하는 단계,
재검사를 행한 후에, 상기 발광 기판을 어닐링하는 단계, 및
상기 어닐링에 응답하여, 상기 발광 소자를 상기 발광 기판에 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 발광 다이오드(LED) 발광 소자를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 발광 기판을 검사하는 단계는,
자외선(UV) 조사로 상기 발광 기판을 조사하는 단계,
상기 LED의 배열을 광 여기하는 단계, 및
LED가 미리 결정된 파장에서의 밝기를 측정하여 결함이 있는 어레이 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흡착 및 제거 시스템을 사용하여 결함이 있는 아이템을 제거할 때 사용되는 상기 정전기식 유지 메커니즘은,
흡착 및 제거 전송 헤드와 결함이 있는 아이템 사이에 정전기 전하를 생성하는 단계,
상기 정전기 전하에 대응하여 상기 결함이 있는 아이템을 상기 전송 헤드로 끌어들이는 단계, 및
정전기 전하를 제거하여 결함이 있는 발광 소자를 전송 헤드로부터 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흡착 및 제거 시스템을 사용하여 결함이 있는 아이템을 제거할 때 사용되는 상기 접착식 유지 메커니즘은,
흡착 및 제거 변형 가능한 접촉 표면을 갖는 전송 헤드를 제공하되, 결함이 있는 아이템에 대해 접착성을 가지는 단계,
상기 전송 헤드의 변형 가능한 접촉 표면 영역을 상기 결함이 있는 아이템과 접촉하도록 확장시키는 단계, 및
상기 접촉에 응답하여, 상기 결함이 있는 아이템을 상기 전송 헤드에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 발광 소자가 채워지는 웰의 어레이를 갖는 발광 기판을 제공하는 단계를 포함하고,
상기 재사용된 흡착 및 제거 시스템을 이용하여 빈 웰을 교체 발광 소자로 채우는 단계는,
교체 발광 소자를 흡착 및 제거 전송 헤드에 부착하는 단계,
채워지는 웰에 근접한 위치에서 발광 기판 상부 표면 상에 교체 발광 소자를 위치시키는 단계,
상기 교체 발광 소자를 상부 표면으로 이동시키는 단계, 및
상기 교체 발광 소자를 웰 내의 개구 위로 이동시키는 것에 응답하여, 탄성 변형력을 이용하여 대체 발광 소자를 웰 내로 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 복원하기 위한 흡착 및 제거 방법.
- 발광 디스플레이 복원 시스템에 있어서,
상기 발광 디스플레이 복원 시스템은 검사 서브 시스템과 흡착 및 제거 서브 시스템을 포함하고,
상기 검사 서브 시스템은, 웰의 어레이를 포함하는 발광 기판을 검사하고, 발광 소자가 상기 웰 내에 배치되며, 상기 발광 기판에 전기적으로 연결되지 않고, 결함이 있는 어레이 위치를 확인하며,
상기 흡착 및 제거 서브 시스템은, 발광 기판으로부터 결함이 있는 아이템을 제거하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 15 항에 있어서,
상기 발광 부재는 발광 다이오드(LED)이고,
검사 서브 시스템은 조명체 및 듀얼 모드 이미지 센서를 포함하며,
상기 조명체는 상기 발광 기판에 자외선(UV) 스펙트럼 광을 조사하고, 상기 LED를 광 여기시키며,
상기 듀얼 모드 이미지 센서는 제1 모드에서 시각적 대조(visual contrast) 및 에지 검출(edge detection)을 행하고, 제2 모드에서 파장 특정 필터링을 행하여 유효 LED을 식별하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 15 항에 있어서,
상기 검사 서브 시스템은 누락된 발광 소자, 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효 발광 소자 및 파편으로 구성된 그룹으로부터 선택된 결함이 있는 아이템을 확정하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 17 항에 있어서,
상기 검사 서브 시스템은 누락된 발광 소자, 잘못 정렬된 발광 소자, 잘못 위치된 발광 소자, 무효 발광 소자 및 파편으로 구성된 그룹으로부터 선택된 결함이 있는 아이템을 확정하고,
상기 흡착 및 제거 서브 시스템은 결함이 있는 아이템을 제거하기 위해 자동식 흡착 및 제거 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 18 항에 있어서,
상기 자동식 흡착 및 제거 장치는 정전기식, 기계식 및 접착식로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유지 메커니즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 정전기식 흡착 및 제거 장치는 전송 헤드를 포함하고, 정전기를 생성하여 상기 결함이 있는 아이템을 상기 전송 헤드에 끌어 들이며, 상기 전송 헤드 상에 상기 정전기를 해소하여 상기 결함 아이템을 해제하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 기계식 흡착 및 제거 장치는 열 전송 헤드 및 액체 상태 폴리머 코팅층을 포함하고,
상기 액체 상태 폴리머 코팅층은 상기 열 전송 헤드를 코팅하며,
상기 열 전송 헤드는 결함이 있는 아이템과 접촉한 후에 냉각시켜 상기 액체 상태 폴리머를 고체 상태로 전환시켜 상기 결함이 있는 아이템에 부착시키는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 21 항에 있어서,
상기 열 전송 헤드는 결함이 있는 아이템을 제거하기 위해 폴리머로 클리닝하고, 추후의 사용을 위해 액체 상태 폴리머로 재코팅하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 21 항에 있어서,
상기 열 전송 헤드는 부착된 결함이 있는 아이템과 함께 폐기되는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 접착식 흡착 및 제거 장치는 전송 헤드를 포함하고,
상기 전송 헤드는 변형 가능한 접촉 면적을 가지며,
상기 전송 헤드는 상기 접촉 면적 크기를 확장시켜 상기 결함이 있는 아이템과 접착하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템.
- 제 24 항에 있어서,
빈 웰을 교체 발광 소자로 채우기 위해 교체 서브 시스템을 포함하고, 상기 교체 서브 시스템은 유체 조립 방법 또는 재사용된 흡착 및 제거 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이 복원 시스템
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|---|---|---|---|
| US15/266,796 US9917226B1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Substrate features for enhanced fluidic assembly of electronic devices |
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| US15/410,195 US10236279B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-01-19 | Emissive display with light management system |
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| US15/410,001 US9825202B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-01-19 | Display with surface mount emissive elements |
| US15/410,195 | 2017-01-19 | ||
| US15/413,053 US10520769B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-01-23 | Emissive display with printed light modification structures |
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| US15/412,731 US10418527B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-01-23 | System and method for the fluidic assembly of emissive displays |
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