KR20200028163A - 마이크로 led 구조체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 LED 구조체의 픽셀 구현을 보다 용이하게 할 수 있는 마이크로 LED 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 LED 구조체 및 이의 제조 방법{MICRO LED STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마이크로 LED 구조체 및 이를 제조하는 방법에 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. 마이크로 LED는, 성형한 수지 등으로 덮인 패키지 타입의 것이 아닌, 결정 성장에 이용한 웨이퍼에서 잘라낸 상태의 것을 의미한다. LCD와 OLED의 핵심소재가 각각 액정(Liquid Crystal), 유기재료인데 반해 마이크로 LED 디스플레이는 1~100마이크로미터(㎛) 단위의 LED 칩 자체를 발광재료로 사용하는 디스플레이다.
위와 같은 마이크로 LED는 하나의 기판 상에 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 광을 발광하도록 구현하는 것이 어렵기 때문에 형광체층을 이용하여 픽셀을 구현할 수 있다. 이러한 형광체층을 이용한 픽셀 구현으로는 미국공개특허 제2018-0012949호(이하, '특허문헌1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1은 형광체층, 컬러 필터, 보호 기판을 포함하는 광변환부, 발광 다이오드 등이 구비되어 발광 다이오드의 상부에 위치하며 보호 기판 상에 배치된 형광체층이 발광 다이오드에서 방출된 광의 파장 변환을 통해 다른 색상의 광을 방출한다.
그러나 특허문헌 1은 각각의 발광 다이오드에서 방출된 광을 특정 파장의 광으로 변환하여 방출할 수 있도록 형광체층을 사전에 형성해야 하고, 형성할 시에 형광체층이 각각의 발광 다이오드의 상부에 위치할 경우, 발광 다이오드에서 방출한 광을 어떤 특정 파장의 광으로 변환할 것인지 미리 결정하여 형성해야 하므로 형광체층을 사전에 제조하여 구비하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 형광체층은 발광 다이오드 상에 구비되기 위해 임프린트, 롤 라미네이션 공정 또는 잉크젯 방식 등의 별도의 공정을 수행해야 한다는 번거로움이 있고, 별도의 공정을 수행하기 위한 수단을 각각 구비해야 하므로 공정을 수행하기 위한 단계가 복잡하여 공정의 효율성을 저하시킨다는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0031126호
이에 본 발명은 마이크로 LED에서 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출할 수 있는 색변환 필름을 그대로 이용하여 용이하게 픽셀을 구현할 수 있는 마이크로 LED 구조체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 마이크로 LED 구조체는, 제2기판에 전사된 복수의 마이크로 LED; 및 상기 마이크로 LED 상부로 전사된 색변환 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 색변환 필름은 띠 형태로 전산된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 색변환 필름은 격자 형태로 전사된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 LED 상부로 전사된 투명필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 LED는 청색 마이크로 LED이고,
상기 색변환 필름은 청색광을 적색광으로 색변환시키는 제1색변환 필름과, 청색광을 녹색광으로 색변환시키는 제2색변환 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 마이크로 LED 구조체는, 제2기판에 전사된 복수의 마이크로 LED; 상기 마이크로 LED의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 상기 마이크로 LED의 종방향을 따라 띠형태로 전사된 제1색변환 필름; 및 상기 제1색변환 필름과 횡방향으로 이격된채, 상기 마이크로 LED의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 상기 마이크로 LED의 종방향을 따라 띠 형태로 전사된 제2색변환 필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1, 2색변환 필름 사이에 전사된 투명필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 LED는 플립칩 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 마이크로 LED 구조체 제조 방법은, 제1전사헤드가 제1기판에 형성된 마이크로 LED를 흡착하여 제2기판으로 전사하는 제1단계; 제2전사헤드가 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 상부에 띠형태의 색변환 필름을 전사하여 상기 제2기판상에 픽셀을 구현하는 제2단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 띠형태의 색변환 필름은 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED의 적어도 일방향의 피치 간격의 3배수 거리로 전사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2단계는 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름이 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 상부에 전사되어 상기 제2기판상에 픽셀을 구현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1전사헤드로 상기 제2단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름은 상기 제1전사헤드의 흡착부의 배열에 따라 전사되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 마이크로 LED 구조체 및 이의 제조 방법은 마이크로 LED의 광을 흡수하여 다른 파장의 광을 방출할 수 있는 색변환 필름을 그대로 이용하여 마이크로 LED의 상부에 전사함으로써 보다 용이하게 픽셀을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 색변환 필름 전사 시 별도의 공정을 수행하지 않고 상대적으로 간단하게 공정을 수행할 수 있고, 색변환 필름의 형태에 따라 하나의 전사 수단으로 공정을 수행할 수 있으므로 효율적인 공정이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 대상이 되는 마이크로 LED를 도시한 도.
도 2은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체를 도시한 도.
도 3는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체를 도시한 도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제조하기 위한 작동 과정을 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 분명해질 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 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 실시 예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시 예에서 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 실시 예에 따른 마이크로 LED 디스플레이 장치를 구성하는 마이크로 LED(100)를 도시한 도이다. 마이크로 LED(100)는 성장 기판(101)위에서 제작되어 위치한다.
마이크로 LED(100)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 백색(White) 등의 파장을 가지는 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 마이크로 LED(100)는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 크기를 갖는다.
성장 기판(101)은 전도성 기판 또는 절연성 기판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(101)은 사파이어(Al2O3), 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), 제2 컨택전극(107)이 형성될 수 있다. 제1 컨택전극(106) 및/또는 제2 컨택전극(107)은 금속, wjesh성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다.
도 1에서는 'p'는 마이크로 LED(100)간의 피치 간격을 의미하고, 's'는 마이크로 LED(100)간의 이격 거리를 의미하며, 'w'는 마이크로 LED(100)의 폭을 의미한다. 도 1에는 마이크로 LED(100)의 단면 형상이 원형인 것을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 사각 단면 등과 같이 성장 기판(101)에서 제작되는 방법에 따라 원형 단면이 아닌 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 이하의 도면에서는 마이크로 LED(100)의 단면 형상이 사각 단면인 것으로 편의상 도시한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체(1)를 위에서 바라보고 도시한 도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 LED 구조체(1)는 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)와, 마이크로 LED(100) 상부로 전사된 색변환 필름(4)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2기판(3)에 복수의 마이크로 LED(100)가 전사된다. 이 경우, 마이크로 LED(100)가 전사되는 제2기판(3)은 회로 기판이거나 임시 기판 또는 캐리어 기판일 수 있다. 제2기판(3)이 회로 기판일 경우, 회로 기판에 전사된 마이크로 LED(100)는 상부에 색변환 필름(4)이 전사되어 픽셀이 구현되어 마이크로 LED 구조체(1)로 구성될 수 있다. 위와 같은 마이크로 LED 구조체(1)는 영상을 출력할 수 있는 장치에 구비될 수 있다. 한편, 제2기판(3)이 임시 기판 또는 캐리어 기판일 경우, 임시 기판 또는 캐리어 기판에 전사된 마이크로 LED(100)는 상부에 색변환 필름이 전사되어 픽셀이 구현되어 마이크로 LED 구조체(1)로 구성될 수 있다. 위와 같은 마이크로 LED 구조체(1)는 영상 출력 장치 또는 다른 장치에 구비되기 전의 상태일 수 있다.
제2기판(3)에 전사되는 복수의 마이크로 LED(100)는 플립칩 형태인 것이 바람직할 수 있다. 마이크로 LED 구조체(1)의 경우 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 색변환 필름(4)이 전사된다. 그러므로 단자가 마이크로 LED(100)의 하부에 위치하는 플립칩 형태의 마이크로 LED(100)가 제2기판(3)으로 전사되는 것이 바람직할 수 있다. 제2기판(3)에 전사되는 복수의 마이크로 LED는 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 파장을 가지는 빛을 방출한다. 본 발명에서는 일 실시 예로서 제2기판(3)에 전사되는 복수의 마이크로 LED(100)가 청색광을 방출하는 청색 마이크로 LED(100)인 것으로 설명한다.
제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에는 색변환 필름(4)이 전사된다. 색변환 필름(4)은 마이크로 LED(100)의 상부에 전사되어 마이크로 LED(100)의 광을 흡수하고 흡수한 광과 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 마이크로 LED(100)가 청색 마이크로 LED(100)일 경우, 색변환 필름(4)은 마이크로 LED(100)의 상부로 전사되어 청색광을 적색광 또는 녹색광으로 색변환시킬 수 있다. 이하에서는 편의상 청색광을 적색광으로 색변환시키는 색변환 필름(4)을 제1색변환 필름(4a), 청색광을 녹색광으로 색변환시키는 색변환 필름(4)을 제2색변환 필름(4b)이라고 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 색변환 필름(4)은 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 띠 형태로 전사될 수 있다. 이 경우, 마이크로 LED 구조체(1)는 투명필름(5)을 더 포함하여 구성될 수 있고, 투명필름(5)은 색변환 필름(4)과 같이 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 띠 형태로 전사될 수 있다. 여기서 투명필름(5)은 마이크로 LED(100)가 방출하는 특정광을 파장의 변환없이 그대로 방출할 수 있다. 투명필름(5)은 마이크로 LED(100)의 광을 그대로 방출하므로 선택적으로 구비될 수 있다. 투명필름(5)은 마이크로 LED 구조체(1)에 구비될 경우, 색변환 필름(4)과 동일한 형태로 구비되어 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다. 이하에서는 마이크로 LED 구조체(1)에 투명필름(5)이 전사된 것으로 설명한다.
색변환 필름(4)은 마이크로 LED(100)의 상부에 띠 형태로 전사되되, 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 종, 횡방향 중 적어도 일방향의 마이크로 LED(100)의 상부에 종, 횡방향 중 적어도 일방향으로 일정한 피치 간격으로 전사될 수 있다. 이 경우, 피치 간격의 방향은 색변환 필름(4)이 전사되는 방향과 다른 방향일 수 있다. 예컨대, 색변환 필름(4)은 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 종방향으로 전사될 경우, 마이크로 LED(100)의 횡방향으로 일정한 피치 간격을 갖고 전사될 수 있다. 본 발명은 일 실시 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 색변환 필름(4)의 제1, 2색변환 필름(4a, 4b)이 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 띠 형태로 전사되는 것으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시 예에서는 제1색변환 필름(4a)이 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로LED(100)의 상부에 전사된다. 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 종방향을 기준으로 가장 좌측 열(이하 '제1열'이라 한다)에 전사된 마이크로 LED(100)의 상부를 기준으로 횡방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100) 상부에 전사되는 것으로 설명한다. 다만, 이는 일 실시 예로서 제2기판(3)의 제1열에서부터 횡방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)의 상부에 전사되는 색변환 필름(4)은 제2색변환 필름(4b) 또는 투명필름(5)일 수 있다. 따라서, 마이크로 LED 구조체(1)의 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 배치는 본 발명의 실시 예와 다를 수 있다. 다만, 픽셀을 구현하기 위해서는 적색광을 방출할 수 있는 제1색변환 필름(4a), 녹색광을 방출할 수 있는 제2색변환 필름(4b), 마이크로 LED(100)의 청색광을 그대로 방출할 수 있는 투명필름(5)이 하나의 픽셀 그룹으로 이루어져야 한다. 그러므로 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)은 본 발명의 실시 예와 배치는 다르나 하나의 픽셀 그룹을 이룰 수 있는 배치로 전사될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 띠 형태로 전사될 수 있다. 제1색변환 필름(4a)은 띠 형태로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 마이크로 LED(100) 상부에 전사되므로, 도면상에서 제2기판(3)의 제1열을 참조하여 설명할 경우 제2기판(3)의 제1열에 전사된 복수개의 마이크로 LED(100)의 상부에 연속적으로 전사된 형태일 수 있다. 이 경우, 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 띠 형태로 전사되므로, 제2기판(3)의 제1열과 같이 제4열, 제7열, 제10열, 제13열 및 제16열에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 연속적으로 전사된 형태일 수 있다. 다시 말해, 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향으로 일정한 간격을 갖는 복수개의 마이크로 LED(100) 열의 상부에 연속적으로 전사된 형태일 수 있다.
제1색변환 필름(4a)은 마이크로 LED(100)의 청색광을 흡수하여 적색광으로 색변환시킬 수 있다. 그러므로 상부에 제1색변환 필름(4a)이 전사된 마이크로 LED(100)는 제1색변환 필름(4a)으로 인해 적색광을 방출할 수 있다.
위와 같은 제1색변환 필름(4a)과 횡방향으로 이격된채, 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 제2색변환 필름(4b)이 마이크로 LED(100)의 상부로 전사될 수 있다. 제2색변환 필름(4b)은 제1색변환 필름(4a)과 같이 띠 형태로 제1색변환 필름(4a)과 횡방향으로 이격된채 전사되므로 도면상 제2기판(3)의 제1열과 인접하는 제2열의 복수개의 마이크로 LED(100)의 상부에 연속적으로 전사된 형태일 수 있다.
제1색변환 필름(4a)와 횡방향으로 이격되는 제2색변환 필름(4b)은 제2기판(3)의 제2열에서부터 제2기판(100)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 마이크로 LED(100) 상부에 전사될 수 있다.
제2색변환 필름(4b)은 마이크로 LED(100)의 청색광을 흡수하여 녹색광으로 색변환시킬 수 있다. 그러므로 상부에 제2색변환 필름(4b)이 전사된 마이크로 LED(100)는 녹색광을 방출할 수 있다.
제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 전사되는 색변환 필름(4)의 상부에는 색변환 필름(4)을 통과하는 광에서 특정 파장의 광을 제외한 나머지 광을 차단하는 컬러필터(미도시)를 구비할 수 있다. 예컨대, 컬러필터는 청색광을 적색광으로 색변환시키는 제1색변환 필름(4a)의 상부에 구비될 경우, 적색광을 제외한 나머지 광을 차단하여 적색광만이 방출될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 컬러필터가 청색광을 녹색광으로 색변환시키는 제2색변환 필름(4b)의 상부에 구비될 경우, 녹색광을 제외한 나머지 광을 차단하여 녹색광만이 방출될 수 있도록 할 수 있다.
제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에는 투명필름(5)이 전사될 수 있다. 투명필름(5)은 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 사이에 전사될 수 있다. 투명필름(5)은 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 사이에 전사되되, 제1, 2색변환 필름(4a, 4b)과 같이 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 띠 형태로 전사될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 도면상으로 제2기판(3)의 제2열의 마이크로 LED(100)의 상부에 전사된 제2색변환 필름(4b)과 이격된채, 제2열과 인접하는 제3열의 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 연속적으로 전사된 형태일 수 있다. 투명필름(5)은 제2기판(3)의 제3열에서부터 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100) 상부에 전사될 수 있다.
투명필름(5)은 마이크로 LED(100)의 청색광을 흡수하여 마이크로 LED(100)에서 방출된 청색광을 그대로 방출 시킬 수 있다.
위와 같은 투명필름(5)의 상부에도 컬러필터가 구비될 수 있다. 다만, 투명필름(5)의 상부에 구비되는 컬러필터는 특정 파장의 광을 제외한 나머지 광을 차단하는 필터의 기능이 아닌 투명필름(5)을 통과한 마이크로 LED(100)의 청색광을 그대로 방출할 수 있도록 하는 하나의 투명 레이어(Layer)일 수 있다. 투명필름(5)이 마이크로 LED(100)의 광을 그대로 방출하는 기능을 함으로써 선택적으로 구비될 수 있는 것과 같이, 투명필름(5)의 상부의 컬러필터도 선택적으로 구비될 수 있다.
색변환 필름(4)은 상부에 컬러필터를 구비할 경우, 색변환 필름(4)을 통해 변환된 특정 파장의 광의 색의 순도를 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 컬러필터를 구비하지 않을 경우, 색변환 필름(4)의 두께를 적절하게 조절하여 방출할 특정 파장의 광만이 방출될 수 있도록 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)의 제1열에서부터 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 상부로 전사되고, 제1색변환 필름(4a)과 횡방향으로 이격되게 제2기판(3)의 제2열에서부터 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 제2색변환 필름(4b)이 마이크로 LED(100)의 상부로 전사된다. 또한, 제2색변환 필름(4b)과 횡방향으로 이격되게 제2기판(3)의 제3열에서부터 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 투명필름(5)이 마이크로 LED(100) 상부로 전사될 수 있다. 이로 인해 제2기판(3)의 제1열을 기준으로 마이크로 LED(100)의 상부에 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)이 순서대로 배치된다. 다시 말해, 제2기판(3)의 제1 내지 3열의 마이크로 LED(100)의 상부에 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)이 순서대로 배치된 형태일 수 있다. 제1 내지 제3열의 마이크로 LED(100) 상부에 전사된 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)은 하나의 픽셀 그룹으로 형성될 수 있게 된다. 픽셀 그룹은 픽셀이 구현될 수 있게 할 수 있다.
제1, 2색변환 필름(4a, 4b)은 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 마이크로 LED(100)의 종방향을 따라 띠 형태로 전사되고, 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 사이에 투명필름(5)이 띠 형태로 전사되므로, 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부에는 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)으로 구성된 픽셀 그룹이 복수개 형성된 형태일 수 있다.
제1실시 예는 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 색변환 필름(4)을 전사함으로써 용이하게 픽셀을 구현할 수 있다. 예컨대, 형광체층을 이용한 픽셀 구현의 경우, 사전에 형광체층을 형성해야 하는 번거로움이 있었고, 형광체층을 형성할 때 형광체층이 마이크로 LED의 상부에 위치할 경우에 마이크로 LED의 광을 어떤 특정 파장의 광으로 변환할 것인지 미리 결정해야 하므로 형성이 어렵다는 문제점이 있었다. 하지만 본 발명은 마이크로 LED(100)의 광을 특정 파장의 광으로 변환하여 색변환시킬 수 있는 필름을 그대로 이용하여 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 전사하여 구비함으로써 용이하게 픽셀을 구현할 수 있다. 따라서 형광체층과 같이 특정 파장의 광을 변환시킬 수 있는 수단을 사전에 형성해야 하는 번거로운 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체(1)를 도시한 도이다. 제2실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)는 제1실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)의 색변환 필름(4)이 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 격자 형태로 전사되도록 절단되어 구비된다는 점에서 차이가 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 색변환 필름(4)은 격자 형태로 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다. 색변환 필름(4)은 격자형태로 마이크로 LED(100)의 상부에 전사되기 위해 색변환 필름(4)의 수평 면적 폭이 마이크로 LED(100)의 수평 면적 폭과 동일하거나, 마이크로 LED(100)의 수평 면적 폭보다 크게 마이크로 LED(100)의 단면 형상과 동일하게 구비될 수 있다. 예컨대, 마이크로 LED(100)의 단면 형상이 네모 단면일 경우, 색변환 필름(4)은 네모 단면 형상으로 구비되어 마이크로 LED(100)의 상부에 구비될 수 있다. 다만, 색변환 필름(4)의 수평 면적 폭이 마이크로 LED(100)의 수평 면적보다 큰 폭으로 형성될 경우, 마이크로 LED(100)의 단면 형상과 비동일한 단면 형상으로 구비될 수 있다. 이하에서는 마이크로 LED(100)의 수평 면적보다 큰 폭으로 형성된 네모 단면을 갖는 색변환 필름(4)이 구비되는 것으로 편의상 도시하여 설명한다. 한편, 투명필름(5)은 선택적으로 구비될 수 있으나, 구비될 경우 색변환 필름(4)과 동일한 형태로 구비되어 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 전사될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100)의 상부에 색변환 필름(4)이 격자 형태로 전사된다. 또한, 투명필름(5)이 격자 형태로 전사될 수 있다. 색변환 필름(4)은 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 종, 횡방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다. 또한, 투명필름(5)도 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 종, 횡방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)이 상부에 전사될 수 있다. 한편, 색변환 필름(4)은 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 대각선 방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다. 또한, 투명필름(5)도 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 대각선 방향으로 일정한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다.
위와 같이 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 종, 횡방향 또는 대각선 방향으로 일정한 피치 간격으로 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)이 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 각각에 대응되게 전사되면 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)은 격자 형태로 전사된 형태를 형성할 수 있게 된다.
제2실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)는 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100) 상부에 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)이 각각의 마이크로 LED(100)와 대응되게 격자 형태로 전사되어, 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5) 3개가 1×3 배열로 하나의 픽셀 그룹을 형성하는 형태일 수 있다.
위와 같은 실시 예들과 같이 본 발명은 마이크로 LED(100)의 광을 다른 파장의 광으로 변환시키기 위한 별도의 수단을 사전에 형성하여 어렵게 픽셀을 구현하는 것 대비 마이크로 LED(100)의 광을 색변환시킬 수 있는 기능을 가진 색변환 필름(4)을 그대로 이용하여 마이크로 LED(100)의 상부에 전사함으로써 용이하게 픽셀을 구현할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체(1)를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)는 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)를 흡착하여 제2기판(3)으로 전사하는 제1단계(S1) 및 제2전사헤드(30)가 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 띠 형태의 색변환 필름을 전사하여 제2기판(3)상에 픽셀을 구현하는 제2단계(S2)로 구성될 수 있다.
먼저, 제1기판(예를 들어, 도 1에 도시된 성장 기판(101))에 형성된 복수의 마이크로 LED(100)를 흡착하는 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 흡착하는 과정이 수행된다. 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)에서 흡착한 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)으로 전사하는 제1단계(S1)를 수행한다. 여기서 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 흡착하고 제2기판(3)으로 전사하는 기능을 수행할 수 있다. 제1전사헤드(20)는 마이크로 LED(100)를 흡착하기 위해 정전기력, 진공 흡입력, 자기력, 반데르발스력 등을 이용할 수 있다. 이하에서는 제1전사헤드(20)가 진공 흡입력을 이용하여 마이크로 LED(100)를 흡착하는 것으로 편의상 도시하여 설명한다.
제1단계(S1)를 수행하는 제1전사헤드(20)는 진공 흡입력을 이용하여 마이크로 LED(100)를 흡착할 수 있다. 따라서 제1전사헤드(20)에는 흡착부가 구비될 수 있다. 흡착부는 마이크로 LED(100)를 흡착하기 위한 진공압이 형성되는 다수의 진공 흡입홀(22)로 구성될 수 있고, 흡착부는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)의 종방향 및 횡방향 피치 간격과 동일한 피치 간격으로 형성되어 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 일괄적으로 흡착할 수 있다.
제1전사헤드(20)는 흡착부를 통해 흡착한 제1기판(2)의 복수의 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)으로 전사할 수 있다.
색변환 필름(4)을 전사하는 제2전사헤드(30)는 색변환 필름(4)이 구비된 필름 기판(10)으로 위치할 수 있다. 제2전사헤드(30)는 제1전사헤드(20)와 같은 흡착력을 이용하여 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 수 있다. 이하에서는 일 실시예로서 제2전사헤드(30)가 진공 흡입력을 이용하여 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부로 전사하는 것으로 설명한다. 또한, 색변환 필름(4)은 청색광을 적색광으로 색변환시키는 제1색변환 필름(4a) 및 청색광을 녹색광으로 색변환시키는 제2색변환 필름(4b)을 포함하여 구성되므로 필름 기판(10)은 제1색변환 필름(4a)이 구비된 제1필름 기판(10a), 제2색변환 필름(4b)이 구비된 제2필름 기판(10b)을 포함하여 구성될 수 있다.
제2전사헤드(30)에는 색변환 필름(4)을 흡착할 수 있는 진공압이 형성되는 다수의 진공 흡입홀(31)로 구성된 흡착부가 구비될 수 있다. 제2전사헤드(30)는 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 중 어느 색변환 필름을 먼저 마이크로 LED(100) 상부로 전사하여도 무방하다. 다시 말해, 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 중 마이크로 LED(100) 상부로 전사되는 순서는 이하의 설명에 한정된 것이 아니다. 이하에서는 제1색변환 필름(4a)을 먼저 마이크로 LED(100) 상부로 전사하는 것으로 설명한다.
제1, 2색변환 필름(4a, 4b)을 포함하는 띠 형태의 색변환 필름(4)은 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 적어도 일방향의 피치 간격의 3배수 거리로 전사될 수 있다. 따라서, 제2전사헤드(30)의 흡착부는 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 적어도 일방향의 피치 간격의 3배수 거리로 형성될 수 있다. 본 발명에서는 일 실시 예로서 제2전사헤드(30)의 흡착부가 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 횡방향의 피치 간격의 3배수 거리로 형성된 것으로 도시하여 설명한다.
제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 흡착부가 형성된 제2전사헤드(30)는 제1색변환 필름(4a)을 흡착하기 위하여 제1필름 기판(10a)상으로 위치할 수 있다. 도 4의 S2a에 도시된 바와 같이, 제2전사헤드(30)는 제1필름 기판(10a)에서 제1색변환 필름(4a)을 선택적으로 흡착할 수 있다. 제1색변환 필름(4a)을 흡착한 제2전사헤드(30)는 제2기판(3)상으로 위치할 수 있다. 제2기판(3)상에 위치한 제2전사헤드(30)는 흡착한 제1색변환 필름(4a)를 제2기판(3)의 복수의 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 수 있다. 제2전사헤드(30)의 흡착부의 배열에 의해 제1색변환 필름(4a)은 제2기판(3)의 제1열의 마이크로 LED(100)를 기준으로 제1열에서부터 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 전사될 수 있다.
그런 다음, 제2전사헤드(30)는 제2색변환 필름(4b)을 흡착하기 위하여 제2필름 기판(10b) 상으로 위치할 수 있다. 도 4의 S2b에 도시된 바와 같이, 제2전사헤드(30)는 제2필름 기판(10b)에서 제2색변환 필름(4b)을 선택적으로 흡착할 수 있다. 제2전사헤드(30)는 제2색변환 필름(4b)를 흡착하여 제2기판(3)상으로 위치하고, 제2기판(3)의 복수의 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 수 있다. 이 경우, 제2색변환 필름(4b)은 제1색변환 필름(4a)과 이격된채, 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 전사될 수 있다. 도 4의 S2b에 도시된 바와 같이, 제2전사헤드(30)는 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 이동하여 제2색변환 필름(4b)을 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사한다.
위와 같이 제2전사헤드(30)를 이용하여 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 띠형태의 색변환 필름(4)을 전사하여 제2기판(3)상에 픽셀을 구현하는 제2단계(S2)가 수행된 후, 제1, 2색변환 필름(4a, 4b)사이에 투명필름(5)을 전사하는 제3단계를 수행할 수 있다. 도 4의 S2c에 도시된 바와 같이, 투명필름(5)은 제2전사헤드(30)에 의해 흡착되어 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 상부에 전사될 수 있다. 투명필름(5)은 제2전사헤드(30)의 흡착부 배열에 의해 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 전사된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 사이에 전사될 수 있다. 도 4의 S2b 및 S2c를 참조하면, 제2전사헤드(30)는 S2b에서 제2색변환 필름(4b)을 전사한 위치에서 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 이동하여 투명필름(5)을 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사할 수 있다. 투명필름(5)은 마이크로 LED(100) 상부에 전사되고 나면 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 사이에 전사되는 형태일 수 있다. 투명필름(5)은 마이크로 LED(100)의 광을 흡수하여 그대로 방출하므로, 마이크로 LED(100) 상부에 전사되지 않아도 무방하다. 다시 말해, 제2단계(S2)가 수행된 후, 투명필름(5)을 전사하는 제3단계는 생략될 수 있다. 여기서 제3단계는 도 4에 도시된 S2c 과정일 수 있다. 투명필름(5)을 전사하는 제3단계는 선택적으로 수행될 수 있으나, 본 발명에서는 일 실시 예로서 투명필름(5)이 전사되는 것으로 도시하여 설명하였으므로, 투명필름(5)을 전사하는 제3단계는 도면상 제2단계(S2)에 포함되는 하나의 과정으로 도시되었다.
제2전사헤드(30)는 띠 형태의 색변환 필름(4)을 전사하여 제2기판(3)상에 픽셀을 구현하는 제2단계(S2) 이후, 컬러필터를 색변환 필름(4)의 상부로 전사하는 제4단계를 선택적으로 수행할 수 있다. 컬러필터를 색변환 필름(4)의 상부로 전사하는 제4단계는 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 중 어느 색변환 필름이든지 마이크로 LED(100)의 상부에 어느 색변환 필름이 전사되고 난 이후에 수행될 수 있다. 예컨대, 제1색변환 필름(4a)이 전사되고 난 후에 제1색변환 필름(4a)의 상부에만 전사될 수 있고, 제2색변환 필름(4b)까지 전사되고 난 이후에 제1, 2색변환 필름(4a, 4b)의 상부에 한번에 전사될 수 있다. 또한, 투명필름(5)이 마이크로 LED(100) 상부에 전사되는 제3단계가 수행될 경우, 제3단계 이후에 제1, 2색변환 필름 및 투명필름(5)의 상부에 한번에 전사될 수 있다.
컬러필터는 색변환 필름(4)을 흡착하는 제2전사헤드(30)를 이용하여 전사되거나, 컬러필터만을 흡착하는 제3전사헤드를 이용하여 전사될 수 있다. 다만, 컬러필터가 제2전사헤드(30)를 이용하여 전사될 경우 제2전사헤드(30)의 흡착부의 배열에 따라서만 전사될 수 있으므로 컬러필터가 전사되는 제4단계가 수행되는 순서가 한정될 수 있다. 다시 말해, 제2전사헤드(30)의 흡착부가 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 형성된 경우, 컬러필터는 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로만 전사될 수 있다. 그러므로 컬러필터를 전사하는 제4단계가 색변환 필름(4) 중 어느 색변환 필름이 전사되고 난 이후, 투명필름(5)이 전사되고 난 이후와 같이 순서가 한정되어 수행될 수 있다.
제1실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)는 마이크로 LED(100)를 흡착하여 전사하는 제1전사헤드(20) 및 띠 형태의 색변환 필름(4)을 전사하는 제2전사헤드(30)를 이용하여 상대적으로 간단한 공정으로 제조될 수 있다. 예컨대, 제1전사헤드(20)가 제2기판(3)으로 마이크로 LED(100)를 전사하고 나면 제2전사헤드(30)가 제2기판(3)으로 위치하여 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 수 있다. 이는 색변환 필름(4)을 전사하기 위한 별도의 공정을 수행하는 것이 아닌, 제1, 2전사헤드(20, 30)가 제2기판(3)상으로 위치를 이동하여 수행되는 공정이므로 임프린트, 롤 라미네이션 또는 잉크젯 방식 대비 상대적으로 간단하게 공정을 수행할 수 있게 된다.
제2전사헤드(30)가 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 띠 형태의 색변환 필름(4)을 전사하여 제2기판(3)상에 픽셀을 구현하는 제2단계(S2)에서는 띠 형태의 색변환 필름(4) 대신 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)이 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 전사되어 제2기판(3)상에 픽셀을 구현할 수 있다.
격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)이 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100) 상부에 전사될 경우, 제1단계(S1)를 수행하는 제1전사헤드(20)로 색변환 필름(4)을 전사하는 제2단계(S2)를 수행할 수 있다. 다시 말해, 제1전사헤드(20) 하나로 마이크로 LED(100)를 흡착하여 제2기판(3)으로 전사하는 제1단계(S1)와, 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 상부로 색변환 필름(4)을 전사하는 제2단계(S2)를 모두 수행할 수 있게 된다. 제1전사헤드(20)를 이용하여 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 경우, 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)은 제1전사헤드(20)의 흡착부의 배열에 따라 전사될 수 있다. 또한, 제1전사헤드(20)는 격자 형태로 절단되어 형성된 투명필름(5)을 마이크로 LED(100) 상부로 전사할 수 있다. 투명필름(5)은 선택적으로 전사될 수 있다. 이하에서는 제1전사헤드(20)가 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)을 전사하는 것으로 설명한다. 도 5를 참조하여 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4) 및 투명필름(5)을 전사하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 5에는 제2실시 예 따른 마이크로 LED 구조체(1)를 제조하기 위한 방법이 개략적으로 도시된다.
먼저, 도 4의 S1에 도시된 제1실시 예에 따른 마이크로 LED 구조체(1)를 제조하기 위한 방법의 제1단계(S1)와 같이, 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)를 흡착하여 제2기판(3)으로 전사하는 과정을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1전사헤드(20)는 흡착부의 배열에 따라 제1기판(2) 및 제2기판(3)을 복수회 왕복 이동하여 제2기판(3)으로 마이크로 LED(100)를 모두 전사할 수 있다. 도 5의 a, b를 참조하여 제1전사헤드(20)에 형성될 수 있는 흡착부의 배열을 설명한다. 다만, 제1전사헤드(20)의 흡착부의 배열은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5의 a, b는 제1전사헤드(20)의 흡착부가 형성된 흡착부재(21)를 아래에서 바라보고 도시한 도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1전사헤드(20)에는 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 종방향 피치 간격의 3배수 거리, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 흡착부가 형성된다. 제1기판(2)에는 도 5의 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)과 동일한 피치 간격으로 마이크로 LED(100)가 배치될 수 있다.
위와 같은 흡착부의 배열로 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)으로 전사할 수 있다. 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)과 제2기판(3) 사이를 9회 왕복 이동하면서 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)에 모두 전사할 수 있다. 그런 다음, 제1전사헤드(20)는 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 9회 왕복 이동하면서 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 전사하여 1×3 배열의 픽셀을 구현할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 제1색변환 필름(4a)이 배치된 제1필름 기판(10a)에는 제1색변환 필름이 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치되고, 제2색변환 필름(4b)이 배치된 제2필름 기판(10b)에는 제2색변환 필름(4b)이 종, 횡방향으로 일정간격으로 배치된다. 또한, 투명필름(5)이 배치된 제3필름 기판(10c)에는 투명필름(5)이 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치된다. 또한, 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c) 상에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)은 종방향으로 동일 피치 간격으로 이격되어 배치되고, 횡방향으로 동일 피치 간격으로 이격되어 배치된다.
먼저 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)과 제2기판(3) 사이를 9회 왕복 이동하면서 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 제2기판으로 모두 전사한다. 그런 다음 제1필름 기판(10a)에서 제1색변환 필름(4a)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부에 일괄 전사한다. 위와 같은 과정이 1회 전사 시에 수행될 수 있다. 2회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제2필름 기판(10b)에서 제2색변환 필름(4b)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부에 이미 전사된 제1색변환 필름(4a)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제2색변환 필름(4b)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다. 다음 3회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제3필름 기판(10c)에서 투명필름(5)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부에 이미 전사된 제2색변환 필름(4b)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 투명필름(5)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사한다.
다음으로 4회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제1필름 기판(10a)에서 제1색변환 필름(4a)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3) 상에 이미 전사된 제2색변환 필름(4b)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 종방향의 피치간격만큼 도면 아래쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제1색변환 필름(4a)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 일괄 전사한다. 다음 5회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제2필름 기판(10b)에서 제2색변환 필름(4b)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3) 상에 4회 전사 때 전사된 제1색변환 필름(4a)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제2색변환 필름(4b)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다. 다음 6회 전사 시, 제1전사헤드(20)는 제3필름 기판(10c)에서 투명필름(5)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)상에 5회 전사 시 전사된 제2색변환 필름(4b)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 투명필름(5)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다.
다음으로 7회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제1필름 기판(10a)에서 제1색변환 필름(4a)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)상에 이미 전사된 투명필름(5)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 종방향 피치 간격만큼 도면 아래쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제1색변환 필름(4a)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다. 다음 8회 전사시 제1전사헤드(20)는 제2필름 기판(10b)에서 제2색변환 필름(4b)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3) 상에 7회 전사 때 전사된 제1색변환 필름(4a)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제2색변환 필름(4b)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다. 다음 9회 전사 시, 제1전사헤드(20)는 제3필름 기판(10c)에서 투명필름(5)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)상에 8회 전사 시 전사된 제2색변환 필름(4b)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 투명필름(5)의 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사한다.
위와 같은 제1전사헤드(20)의 9회 왕복 이동 전사 과정을 통해 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부에 색변환 필름(4)이 격자 형태로 전사될 수 있다. 또한, 투명필름(5)이 격자 형태로 전사될 수 있다.
위와 같이 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)이 전사되고, 투명필름(5)이 전사되어 1×3배열로 픽셀이 구현되기 전에, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 종방향 피치 간격의 3배수 거리, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 흡착부가 형성된 제1전사헤드(20)를 이용하여 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)으로 전사할 경우, 제1전사헤드(20)가 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 9회 왕복 이동하는 과정과 같이, 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)과 제2기판(3)을 9회 왕복 이동하여 전사할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 제1전사헤드(20)에는 진공 흡입홀(22)이 대각선 방향으로 일정 간격으로 배치되는 배열로 흡착부가 형성될 수 있다. 진공 흡입홀(22)의 대각선 방향 이격거리는 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 대각선 방향 피치간격과 동일한 거리이다. 또한, 제1기판(2)에는 마이크로 LED(100)가 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치되어 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)의 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 배치 간격과 동일할 수 있다. 그러므로 진공 흡입홀(22)의 대각선 방향 이격거리는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)의 대각선 방향 피치 간격과 동일한 거리일 수 있다.
제1전사헤드(20)는 위와 같은 흡착부 배열로 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)으로 일괄 전사할 수 있다. 제1기판(2)에는 마이크로 LED(100)가 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치된다. 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)과 제2기판(3) 사이를 3회 왕복 이동하면서 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)으로 전사할 수 있다.
또한, 제1전사헤드(20)는 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 3회 왕복 이동하여 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)을 제2기판(3)에 전사된 마이크로 LED(100)의 상부에 전사하여 1×3배열의 픽셀을 구현할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1색변환 필름(4a)이 배치된 제1필름 기판(10a)에는 제1색변환 필름이 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치되고, 제2색변환 필름(4b)이 배치된 제2필름 기판(10b)에는 제2색변환 필름(4b)이 종, 횡방향으로 일정간격으로 배치되며, 투명필름(5)이 배치된 제3필름 기판(10c)에는 투명필름(5)이 종, 횡방향으로 일정 간격으로 배치된다. 또한, 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c) 상에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)은 종방향으로 동일 피치 간격으로 이격되어 배치되고, 횡방향으로 동일 피치 간격으로 이격되어 배치된다.
먼저, 제1전사헤드(20)는 제1필름 기판(10a)에서 제1색변환 필름(4a)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 상부로 일괄 전사한다. 이와 같은 과정이 1회 전사 시에 수행된다. 그런 다음, 2회 전사 시 제1전사헤드(20)는 제2필름 기판(10b)에서 제2색변환 필름(4b)을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)상의 마이크로 LED(100) 상부에 이미 전사된 제1색변환 필름(4a)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 제2색변환 필름(4b)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사한다. 다음 3회 전사 시, 제1전사헤드(20)는 제3필름 기판(10c)에서 투명필름을 선택적으로 흡착하여 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 이미 전사된 제2색변환 필름(4b)을 기준으로 제2기판(3)의 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격만큼 도면상 오른쪽으로 제1전사헤드(20)를 위치시켜 투명필름(5)을 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부로 일괄 전사한다.
위와 같이 제2기판(3)에 전사된 복수의 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)이 전사되어 1×3배열로 픽셀이 구현되기 전에, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 대각선 방향 피치 간격과 동일 또는 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 대각선 방향 피치 간격과 동일한 배열로 흡착부가 형성된 제1전사헤드(20)는, 제1전사헤드(20)가 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 3회 왕복 이동하는 과정과 같이 제1기판(2)과 제2기판(3) 사이를 3회 왕복 이동하여 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 제2기판(3)으로 모두 전사할 수 있다. 여기서 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)의 종, 횡방향 피치 간격은 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 종, 횡방향 피치 간격과 동일할 수 있다. 따라서, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 대각선 방향 피치 간격과 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)에 배치된 제1, 2색변환 필름(4a, 4b) 및 투명필름(5)의 대각선 방향 피치 간격은 동일할 수 있다.
위와 같이, 제1전사헤드(20)는 도 5의 a, b와 같은 흡착부의 배열에 따라 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 선택적으로 흡착하여 복수회 왕복 이동함으로써 제2기판(3)상에 전사할 수 있다.
격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부에 전사하여 픽셀을 구현할 경우, 제2기판(3)으로 마이크로 LED(100)를 전사하는 공정과 전사된 마이크로 LED(100)의 상부에 색변환 필름(4)을 전사하는 공정을 하나의 전사헤드로 수행할 수 있으므로 공정의 효율성이 높아질 수 있다. 임프린트, 롤 라미네이션 공정 또는 잉크젯 방식 등으로 형광체층을 마이크로 LED(100)의 상부로 구비할 경우 각각의 공정에 따른 수단을 별도로 구비하여 별도의 공정에서 수행해야하므로 공정의 효율성이 저하된다는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)으로 픽셀을 구현할 경우 하나의 전사헤드로 픽셀을 구현하기 위한 공정을 수행할 수 있으므로 공정의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)이 구비되는 제2실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)는 제1실시 예의 마이크로 LED 구조체(1)와 같이, 마이크로 LED(100)를 흡착하는 제1전사헤드(20)가 제1단계(S1)를 수행하고 색변환 필름(4)을 전사하는 제2전사헤드(30)가 제2단계(S2)를 수행할 수 있다.
먼저, 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 모두 흡착하여 제2기판(3)으로 전사할 수 있다. 이 경우, 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)는 종, 횡방향으로 일정한 피치 간격으로 형성되고, 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 흡착하는 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)의 종방향 및 횡방향 피치 간격과 동일한 피치 간격으로 흡착부가 형성될 수 있다. 이로 인해 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 일괄 흡착하여 제2기판(3)으로 전사할 수 있다.
그런 다음, 색변환 필름(4)을 전사하는 제2전사헤드(30)가 색변환 필름(4)이 구비된 필름 기판(10)으로 위치할 수 있다. 제2전사헤드(30)는 도 5의 a와 같이 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 종방향 피치 간격의 3배수 거리, 제1기판(2)에 형성된 마이크로 LED(100)의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 흡착부가 형성될 수 있다. 제2전사헤드(30)는 위와 같은 흡착부의 배열이 구비될 경우, 제2전사헤드(20)가 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 9회 왕복 이동하면서 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 전사하여 1×3 배열의 픽셀을 구현할 수 있게 된다.
또한, 제2전사헤드(20)는 도5의 b와 같이 진공 흡입홀(22)이 대각선 방향으로 일정 간격으로 배치되는 배열로 흡착부가 형성될 수 있다. 제2전사헤드(30)는 위와 같은 흡착부의 배열이 구비될 경우, 제1 내지 제3필름 기판(10a, 10b, 10c)을 3회 왕복 이동하면서 제2기판(3)의 마이크로 LED(100) 상부에 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 전사하여 1×3 배열의 픽셀을 구현할 수 있게 된다.
격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름(4)을 마이크로 LED(100) 상부에 전사하여 픽셀을 구현할 경우, 하나의 전사헤드로만 공정을 수행하여 공정의 효율성을 높일 수 있지만, 마이크로 LED(100)를 흡착하여 전사하는 전사헤드와 색변환 필름(4)을 전사하는 전사헤드를 구분하여 공정을 수행하여 픽셀을 구현하여 공정의 효율성을 높일 수도 있다. 마이크로 LED(100)를 전사하는 전사헤드와 색변환 필름(4)을 전사하는 전사헤드를 구분하여 공정을 수행할 경우, 임프린트, 롤 라미네이션 공정 또는 잉크젯 방식 대비 별도의 공정을 수행하는 것이 아닌 하나의 공정에서 각각의 전사헤드가 위치를 이동하여 공정을 수행하는 것이므로 상대적으로 간단한 공정을 수행할 수 있다. 또한, 제1전사헤드(20)는 제1기판(2)의 마이크로 LED(100)를 일괄적으로 흡착하여 제2기판(3)으로 전사할 수 있으므로, 제1전사헤드(20)가 제1기판(2)과 제2기판(3) 사이를 1회 왕복 이동하는 것만으로 마이크로 LED(100) 전사를 완료할 수 있다. 이로 인해 제2기판(3)으로 마이크로 LED(100)를 전사하는 과정이 빠르게 수행될 수 있고, 제2전사헤드(20)가 색변환 필름(4)을 전사하는 공정을 시작하는 시간이 단축되므로 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명 하였지만, 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.
1: 마이크로 LED 구조체
2: 제1기판 3: 제2기판
4: 색변환 필름
4a: 제1색변환 필름 4b: 제2색변환 필름
5: 투명필름
10: 필름 기판
10a: 제1필름 기판 10b: 제2필름 기판
10c: 제3필름 기판
20: 제1전사헤드
21: 흡착부재 22: 진공 흡입홀
30: 제2전사헤드
31: 제2전사헤드의 진공 흡입홀
S1: 제1단계 S2: 제2단계
100: 마이크로 LED

Claims (13)

  1. 제2기판에 전사된 복수의 마이크로 LED; 및
    상기 마이크로 LED 상부로 전사된 색변환 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 필름은 띠 형태로 전사된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 색변환 필름은 격자 형태로 전사된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 LED 상부로 전사된 투명필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 LED는 청색 마이크로 LED이고,
    상기 색변환 필름은 청색광을 적색광으로 색변환시키는 제1색변환 필름과, 청색광을 녹색광으로 색변환시키는 제2색변환 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  6. 제2기판에 전사된 복수의 마이크로 LED;
    상기 마이크로 LED의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 상기 마이크로LED의 종방향을 따라 띠형태로 전사된 제1색변환 필름; 및
    상기 제1색변환 필름과 횡방향으로 이격된채, 상기 마이크로 LED의 횡방향 피치 간격의 3배수 거리로 상기 마이크로 LED의 종방향을 따라 띠 형태로 전사된 제2색변환 필름; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1, 2색변환 필름 사이에 전사된 투명필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체.
  8. 제1전사헤드가 제1기판에 형성된 마이크로 LED를 흡착하여 제2기판으로 전사하는 제1단계;
    제2전사헤드가 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 상부에 띠 형태의 색변환 필름을 전사하여 상기 제2기판상에 픽셀을 구현하는 제2단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
  9. 제9항에 있어서,
    상기 띠형태의 색변환 필름은 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 의 적어도 일방향의 피치 간격의 3배수 거리로 전사되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 띠형태의 색변환 필름은 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 의 적어도 일방향의 피치 간격의 3배수 거리로 전사되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2단계는 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름이 상기 제2기판에 전사된 마이크로 LED 상부에 전사되어 상기 제2기판상에 픽셀을 구현하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1전사헤드로 상기 제2단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 격자 형태로 절단되어 형성된 색변환 필름은 상기 제1전사헤드의 흡착부의 배열에 따라 전사되는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 구조체 제조 방법.
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